CN109828406A - 一种像素结构、显示器件、显示装置和投影显示*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种像素结构、显示器件、显示装置和投影显示***，包括第一基板、第二基板以及位于第一基板和第二基板之间的透光层；第一基板朝向第二基板的一侧具有第一反射膜，第二基板朝向第一基板的一侧具有第二反射膜，以使第一基板和第二基板构成法布里‑珀罗腔，并利用法布里‑珀罗腔的反射光或透射光进行显示；第一基板朝向第二基板的一侧具有第一电极，第二基板朝向第一基板的一侧具有第二电极，以通过调整第一电极和第二电极之间的电场大小调整透光层的折射率，通过调整透光层的折射率调整法布里‑珀罗腔的反射光或透射光的干涉光强，来调整像素结构的显示亮度，从而不需要偏光片，进而简化了器件的结构，提高了器件的集成度。

Description

一种像素结构、显示器件、显示装置和投影显示***

技术领域

本发明涉及显示技术领域，更具体地说，涉及一种像素结构、显示器件、 显示装置和投影显示***。

背景技术

人类对外部世界获取信息的80％来自视觉，因此，显示装置是现代人们获 取信息的重要途径，显示技术是信息领域的重要发展方向。随着人们对信息 的获取有更多更高的要求，对显示器的性能就有了更多的期待，显示技术及 器件的研究也就越来越重要。

现有的显示器件中，如图1所示，图1为现有的一种液晶显示器件的显示 原理示意图，当上下玻璃基板之间没有加入电场时，入射光透过下偏光片即 偏光层1跟随液晶做90度扭转并从上偏光片即偏光层2出射，使得显示器件显 示为亮态；当上下玻璃基板之间加入电场时，液晶分子会重新排列使得入射 光不再扭转而是维持原方向出射，而出射的光线会被上偏光片即偏光层2遮蔽 无法透出，使得显示器件显示为暗态。也就是说，现有的显示器件需要利用 上下偏光片来实现显示亮度的调制，这就导致现有的显示器件的结构较复杂， 集成度较低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种像素结构、显示器件、显示装置和投影显 示***，以简化器件结构、提高器件的集成度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种像素结构，包括第一基板、第二基板以及位于所述第一基板和所述 第二基板之间的透光层；

所述第一基板朝向所述第二基板的一侧具有第一反射膜，所述第二基板 朝向所述第一基板的一侧具有第二反射膜，以使所述第一基板和所述第二基 板构成法布里-珀罗腔，并利用所述法布里-珀罗腔的反射光或透射光进行显 示；

所述第一基板朝向所述第二基板的一侧具有第一电极，所述第二基板朝 向所述第一基板的一侧具有第二电极，以通过调整所述第一电极和所述第二 电极之间的电场大小调整所述透光层的折射率，通过调整所述透光层的折射 率调整所述法布里-珀罗腔的反射光或透射光的干涉光强，来调整所述像素结 构的显示亮度。

可选地，所述透光层包括液晶层，并且，所述第一基板朝向所述液晶层 的一侧表面具有第一配向膜，所述第二基板朝向所述液晶层的一侧表面具有 第二配向膜，所述第一配向膜和所述第二配向膜的摩擦方向相同。

可选地，所述反射膜的材料为MgF₂、SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂或ZnS 等材料中的一种或多种。

一种显示器件，包括多个像素结构，所述像素结构为如上任一项所述的 像素结构。

可选地，任意两个所述像素结构的法布里-珀罗腔的厚度相同。

可选地，所述显示器件包括多个像素单元，每个所述像素单元包括至少 两个像素结构，同一个所述像素单元中的像素结构的法布里-珀罗腔的厚度各 不相同。

一种投影显示***，包括窄带光源以及位于所述窄带光源出射光路上的 显示器件，所述显示器件为如上所述的显示器件。

可选地，所述窄带光源包括第一窄带光源、第二窄带光源和第三窄带光 源，所述显示器件包括第一显示器件、第二显示器件和第三显示器件，所述 投影显示***还包括第一半透半反镜、第二半透半反镜、第三半透半反镜和 合光组件；

所述第一半透半反镜用于将所述第一窄带光源发出的第一光线反射至所 述第一显示器件；所述第一显示器件对所述第一窄带光源发出的第一光线进 行反射，并将特定光强的第一光线出射至所述第一半透半反镜；所述第一半 透半反镜还用于将所述第一显示器件出射的第一光线透射至所述合光组件；

所述第二半透半反镜用于将所述第二窄带光源发出的第二光线反射至所 述第二显示器件；所述第二显示器件对所述第二窄带光源发出的第二光线进 行反射，并将特定光强的第二光线出射至所述第二半透半反镜；所述第二半 透半反镜还用于将所述第二显示器件出射的第二光线透射至所述合光组件；

所述第三半透半反镜用于将所述第三窄带光源发出的第三光线反射至所 述第三显示器件；所述第三显示器件对所述第三窄带光源发出的第三光线进 行反射，并将特定光强的第三光线出射至所述第三半透半反镜；所述第三半 透半反镜还用于将所述第三显示器件出射的第三光线透射至所述合光组件；

所述合光组件用于将所述第一光线、所述第二光线和所述第三光线合成 一束光，以利用所述合成的一束光进行投影。

可选地，所述窄带光源包括第一窄带光源、第二窄带光源和第三窄带光 源，所述显示器件包括第一显示器件、第二显示器件和第三显示器件，所述 投影显示***还包括合光组件；

所述第一窄带光源用于发射第一光线；

所述第二窄带光源用于发射第二光线；

所述第三窄带光源用于发射第三光线；

所述第一显示器件将特定光强的第一光线透射至所述合光组件；

所述第二显示器件将特定光强的第二光线透射至所述合光组件；

所述第三显示器件将特定光强的第三光线透射至所述合光组件；

所述合光组件用于将所述第一光线、所述第二光线和所述第三光线合成 一束光，以利用所述合成的一束光进行投影。

可选地，所述第一窄带光源为发射波长为632.8nm红光的激光光源，所 述第一显示器件中的法布里-珀罗腔的厚度为3062nm，所述第一显示器件中的 反射膜的反射率为48％，所述第一显示器件中液晶层的折射率的变化范围为 1.498～1.550；

所述第二窄带光源为发射波长为530nm绿光的激光光源，所述第二显示 器件中的法布里-珀罗腔的厚度为2564nm，所述第二显示器件中的反射膜的反 射率为42％，所述第二显示器件中液晶层的折射率的变化范围为1.498～1.550；

所述第三窄带光源为发射波长为450nm蓝光的激光光源，所述第三显示 器件中的法布里-珀罗腔的厚度为2177nm，所述第三显示器件中的反射膜的反 射率为37％，所述第三显示器件中液晶层的折射率的变化范围为1.498～1.550。

一种显示装置，包括窄带光源以及位于所述窄带光源出射光路上的显示 器件，所述显示器件为如上所述的显示器件。

可选地，所述窄带光源包括第一窄带光源、第二窄带光源和第三窄带光 源；所述像素单元包括第一像素结构、第二像素结构和第三像素结构；

所述第一像素结构用于透射所述第一窄带光源发出的光线进行显示，所 述第二像素结构用于透射所述第二窄带光源发出的光线进行显示，所述第三 像素结构用于透射所述第三窄带光源发出的光线进行显示。

可选地，所述第一窄带光源为发射波长为632.8nm红光的激光光源，所 述第一像素结构的法布里-珀罗腔的厚度为3062nm，所述第一像素结构中的反 射膜的反射率为48％，所述第一像素结构中液晶层的折射率的变化范围为 1.498～1.550；

所述第二窄带光源为发射波长为530nm绿光的激光光源，所述第二像素 结构中的法布里-珀罗腔的厚度为2564nm，所述第二像素结构中的反射膜的反 射率为42％，所述第二像素结构中液晶层的折射率的变化范围为1.498～1.550；

所述第三窄带光源为发射波长为450nm蓝光的激光光源，所述第三像素 结构中的法布里-珀罗腔的厚度为2177nm，所述第三像素结构中的反射膜的反 射率为37％，所述第三像素结构中液晶层的折射率的变化范围为1.498～1.550。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的像素结构、显示器件、显示装置和投影显示***，通过 具有第一反射膜的第一基板和具有第二反射膜的第二基板构成的法布里-珀罗 腔的反射光或透射光进行显示，通过调整第一电极和第二电极之间的电场大 小，可以调整透光层的折射率，从而可以调整法布里-珀罗腔的反射光或透射 光的干涉光强，进而不需要偏光片即可调整像素结构的显示亮度，一定程度 上提高了器件的集成度、降低了器件的厚度、简化了器件的结构。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不 付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有的液晶显示器件的显示原理示意图；

图2为本发明实施例提供的一种像素结构的结构示意图；

图3a和图3b为本发明实施例提供的像素结构的显示原理示意图；

图4为本发明实施例提供的法布里-珀罗腔的反射光和透射光示意图；

图5为本发明实施例提供的像素结构的反射和透射特性随相位差的变化 曲线图；

图6为本发明实施例提供的像素结构的反射和透射特性随液晶折射率的 变化曲线图；

图7为本发明实施例提供的一种显示器件的俯视结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种显示器件的剖面结构示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种显示器件的剖面结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种反射式投影显示***的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种透射式投影显示***的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的波长为632.8nm红光的透射强度调制曲线图；

图13为本发明实施例提供的波长为632.8nm红光的反射强度调制曲线图；

图14为本发明实施例提供的波长为530nm的绿光的透射强度调制曲线图；

图15为本发明实施例提供的波长为530nm的绿光的反射强度调制曲线图；

图16为本发明实施例提供的波长为450nm红光的透射强度调制曲线图；

图17为本发明实施例提供的波长为450nm红光的反射强度调制曲线图；

图18为本发明实施例提供的另一种反射式投影显示***的结构示意图。

具体实施方式

以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更 加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术 方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实 施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护 的范围。

本发明实施例提供了一种像素结构，如图2所示，该像素结构包括第一 基板20、第二基板21以及位于所述第一基板20和所述第二基板21之间的透 光层22。

其中，第一基板20朝向第二基板21的一侧具有第一反射膜23，第二基 板21朝向第一基板21的一侧具有第二反射膜24，以使第一基板20和第二基 板20构成法布里-珀罗腔(Fabry–Pérot，简称FP腔)，并利用法布里-珀罗腔 的反射光或透射光进行显示；

第一基板20朝向第二基板21的一侧具有第一电极，第二基板21朝向第 一基板21的一侧具有第二电极，以通过调整第一电极和第二电极之间的电场 大小调整透光层22的折射率，通过调整透光层22的折射率调整法布里-珀罗 腔的反射光或透射光的干涉光强，来调整像素结构的显示亮度。

本发明实施例中，通过调整透光层22的折射率调整法布里-珀罗腔的反射 光或透射光的干涉光强，通过调整法布里-珀罗腔的反射光或透射光的干涉光 强调整像素结构的显示亮度，从而不需要采用偏光片来实现显示亮度的调整， 相比于现有的直观式液晶显示器件和硅基液晶显示器件，提高了光能利用率 和显示亮度。

可选地，如图2所示，透光层22包括液晶层，并且，第一基板20朝向液晶 层的一侧表面具有第一配向膜25，第二基板21朝向液晶层的一侧表面具有第 二配向膜26。进一步可选地，液晶层中的液晶包括向列相液晶、蓝相液晶和 铁电液晶等。当然，本发明实施例中仅以透光层22为液晶层为例进行说明， 并不仅限于此，可选地，本发明中的透光层22的材料还可以是其他相位调制 电光材料等，且电光材料可以通过调制发生折射率的变化。

可选地，第一基板20和第二基板21为透明基板，进一步可选为透明玻 璃基板或透明塑料基板。可选地，第一电极和第二电极的材料为ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)、FTO(Fluorine Tin Oxide，掺氟氧化铟)或石墨烯 (Graphene)等，第一配向膜25和第二配向膜26的材料为PI(Polyimide， 聚合物聚酰亚胺)或其他遇光激发可聚合的聚合单体。需要说明的是，本发 明实施例中的像素结构中的第一电极为覆盖第一基板20表面的电极层，第二 电极为覆盖第二基板21表面的电极层。

可选地，反射膜即第一反射膜23和第二反射膜24为MgF₂、SiO₂、Al₂O₃、 ZrO₂、TiO₂或ZnS中的一种或多种形成的透明介质膜、金属反射膜或介质金 属堆叠形成的反射膜，也就是说，第一反射膜23或第二反射膜24可以为SiO₂、 Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂或ZnS中的多种构成的叠层结构。

需要说明的是，本发明中第一反射膜23和第二反射膜24的材料可以相 同，也可以不同。同样，第一反射膜23和第二反射膜24的反射率可以相同， 也可以不同。但是，第一反射膜23和第二反射膜24的反射率都在20％～60％ 的范围内，包括端点值。可选地，第一反射膜23和第二反射膜23之间的距 离即法布里-珀罗腔的厚度范围为1000nm～5000nm。

本发明的一个实施例中，以液晶层中的液晶采用具有正介电各向异性的 向列相液晶为例进行说明，第一配向膜25和第二配向膜26的摩擦方向相同， 以将液晶层配置为平行对准向列相液晶。

当第一电极和第二电极上不加电压时，如图3a所示，FP腔内的液晶指向 矢平行于基板20或21所在平面排列，光0以平行于液晶指向矢的偏振方向 垂直入射时，液晶折射率为非常折射率n_e；当第一电极和第二电极上加电压 时，如图3b所示，在电场E的作用下，当液晶偏转达到饱和时，液晶指向矢 几乎垂直于基板20或21所在平面，使用同样方向的入射光0入射时，液晶 折射率变为寻常折射率n_o。也就是说，本发明实施例中通过改变第一电极和 第二电极上的电压，使得液晶分子发生0°-90°之间的旋转，实现了液晶折 射率从n_e到n_o的连续变化，从而不仅实现了对光的相位延迟。

如图4所示，入射光0会在FP腔内进行多次反射和多次折射，入射光0在进 入FP腔时被分割成反射光束1和折射光束，该折射光束在下表面反射的同时， 又分割成透射光束1'和反射光束。如此反复地反射和折射，可得到无穷多个反 射光束1、2、3、4…，以及无穷多个透射光束1'、2'、3'、4'…。其中，n为FP 腔内介质的折射率，如FP腔内液晶的折射率，d为FP腔的厚度，θ为FP腔内光 线与法线的夹角。

其中，无论是反射光束还是透射光束，相邻的两束光之间都有固定的相 位差如反射光束1和2之间以及透射光束1'和2'之间具有固定的 相位差满足光相干的条件，因而可以发生干涉。

令r和t分别为光从FP腔外到FP腔内的振幅反射率和透射率，r'和t'分别为光 从FP腔内到FP腔外的振幅反射率和透射率。由于FP腔两侧介质的折射率相同， 满足斯托克斯倒逆关系，因此，r＝-r'，t²+tt'＝1。

假设入射光0的振幅为A，反射光复振幅为透射光复振幅为则可 得到各束反射光与各束透射光的复振幅：

......

......，

其中，反射光1的复振幅后的负号来源于半波损。

反射光的总复振幅为反射光的总光强I_R为

透射光的总复振幅为透射光的总光强I_T为

其中，j＝1、2、3、4…。

当不考虑吸收时，光功率守恒导致总光强I₀守恒，则有I_R+I_T＝I₀。由于反 射光1存在半波损，考虑优先计算总透射光强I_T，再通过I_R＝I₀-I_T得到总反射光 强I_R。

由以上分析可得，透射光的总复振幅该级数 之和为则透射光的总光强I_T为：

其中，R＝r²为FP腔上下两表面的光强反射率，即为第一反射层23和第二 反射层24的光强反射率，I₀＝A²为入射光的总光强。

反射光的总光强I_R为：

如图5所示，图5为像素结构的FP腔的反射和透射特性随相位差的变化曲 线。所用参数设置为：反射膜的反射率R＝48％，入射光的波长λ＝632.8nm，FP 腔的厚度d＝3062nm，FP腔内光线与法线的夹角θ＝0°。其中，实线为反射特性 曲线，虚线为透射特性曲线。需要说明的是，本发明实施例提供的像素结构 既可以利用FP腔的反射光显示图像，也可以利用FP腔的透射光显示图像。

当一束光强为I₀的入射光垂直入射到像素结构表面时，若选取由上表面反 射出的反射光1、2、3、4…来显示图像，其光强反射率I_R/I₀可表示为：

其中，为FP腔的精细度，δ为在第一反射膜23处出射的相邻两 束反射光的相位差；R为第一反射膜23和第二反射膜24的反射率；λ为窄带光 源出射的入射光的波长；n_LC为向列相液晶的折射率；d为第一反射膜23和第二 反射膜24之间的距离，也为FP腔的厚度；θ为FP腔内光线与法线的夹角即入射 光在FP腔内多次反射的倾角，此处，θ＝0°。

从图5中的实线可以看出，当相位差δ为π的奇数倍时，光强反射率I_R/I₀达 到最大值，选此处作为显示图像的亮态；当相位差δ为π的偶数倍时，光强反 射率I_R/I₀达到最小值，选此处作为显示图像的暗态。如在某一电压下，由液晶 折射率引起的反射光相位差正好处于δ/π＝30的位置，则显示图像为全暗。通过 改变外加电压，使得液晶的折射率发生改变，相位差δ发生变化，光强反射率 I_R/I₀开始增大，当由液晶折射率引起的相位差变化π时，到达δ/π＝29的位置， 此时光强反射率I_R/I₀最大，显示图像最亮。而在29<δ/π<30之间，可作为中间 亮度显示。

采用同样的入射光垂直入射像素结构表面，同样可以选取下表面透射出 的透射光1'、2'、3'、4'…来显示图像，其光强透射率I_T/I₀可表示为：

同样，为FP腔的精细度，δ为在第二反射膜24处出射的相邻两 束透射光的相位差；R为第一反射膜23和第二反射膜24的反射率；λ为窄带光 源出射的入射光的波长；n_LC为向列相液晶的折射率；d为第一反射膜23和第二 反射膜24之间的距离，也为FP腔的厚度；θ为FP腔内光线与法线的夹角即入射 光在FP腔内多次反射的倾角，此处，θ＝0°。

如图5中虚线所示，当相位差δ为π的偶数倍时，光强透射率I_T/I₀达到最大 值，选此处作为显示图像的亮态；当相位差δ为π的奇数倍时，光强透射率 I_T/I₀达到最小值，选此处作为显示图像的暗态；假设在某一电压下，由液晶折 射率引起的透射光相位差正好处于δ/π＝30的位置，则显示图像为全亮。通过 改变外加电压，由液晶折射率改变引起相位差δ发生变化，光强透射率I_T/I₀开始减小，当液晶折射率引起的相位差变化π时，到达δ/π＝29的位置，此刻 光强透射率I_T/I₀最小，显示图像最暗。而在29<δ/π<30之间，则可以作为中 间亮度显示。

如图6所示，图6为像素结构的反射透射特性随液晶折射率变化的曲线。 所用参数设置为：R＝48％，λ＝632.8nm，d＝3062nm，θ＝0°。其中，实线表示 反射特性曲线，虚线表示透射特性曲线。从图6中也可以看出，随着液晶折射 率的改变，透射光的光强或反射光的光强也会发生变化。

也就是说，本发明实施例中，通过在第一电极和第二电极上施加电压， 可以使得液晶的折射率在n_e～n_o之间变化，当FP腔的反射光或透射光的相位差 在(29π，30π)之间变化时，便使得像素结构的显示亮度在最亮和最暗之间变 化，从而在不需要偏光片的情况下，实现了像素结构显示亮度的调整。

需要说明的是，本发明实施例中的像素结构仅对单色光进行调制，例如， 仅对红光、蓝光或绿光进行调制。当然，对不同颜色的单色光进行调制时， 需对像素结构的参数进行调整，在此不再赘述。

本发明实施例还提供了一种显示器件，如图7所示，该显示器件包括多个 像素结构70，该像素结构70为上述任一实施例提供的像素结构。需要说明的 是，本发明实施例提供的显示器件还包括向像素结构中的第一电极和第二电 极提供电压的驱动电路等，在此不再赘述。

可选地，如图8所示，显示器件中任意两个像素结构70的法布里-珀罗腔的 厚度d相同，以使所有的像素结构70的FP腔构成一个大的FP腔。需要说明的是， 该显示器件为单色显示器件，如该显示器件为红光显示器件、绿光显示器件、 蓝光显示器件或其他颜色显示器件。

可选地，显示器件包括多个像素单元，每个像素单元包括至少三个像素 结构，同一个像素单元中的像素结构的法布里-珀罗腔的厚度各不相同。需要 说明的是，本发明实施例中可以通过使第一基板20和第二基板21之间的距离 不同，使得法布里-珀罗腔的厚度不同。

如图9所示，每个像素单元9包括第一像素结构90、第二像素结构91和第 三像素结构92，第一像素结构90、第二像素结构91和第三像素结构92的FP腔 的厚度各不相同，以使第一像素结构90、第二像素结构91和第三像素结构92 透射不同颜色的单色光。如第一像素结构90透射蓝光、第二像素结构91透射 绿光、第三像素结构92透射红光，基于此，每个像素单元中的红光、蓝光和 绿光混合后，可以显示彩色图像。也就是说，图9所示的显示器件为可显示彩 色图像的显示器件。

需要说明的是，在图8所示的结构中，第一电极和第二电极都可以是覆盖 整个基板的整层电极，而在图8和图9所示的结构中，也可以是第一电极是覆 盖第一基板20的整层电极，第二电极为位于每个像素结构内的单块电极，不 同像素结构的第二电极相互独立，也就是说，第一电极相当于现有液晶显示 装置中的公共电极，第二电极相当于现有液晶显示装置中的像素电极。基于 此，可以通过第一电极和第二电极之间的电场单独控制每个像素结构内液晶 的折射率，从而控制每个像素结构的灰度，进而控制整个显示器件的显示图像为需要显示的图像。

本发明实施例还提供了一种投影显示***，包括窄带光源以及位于窄带 光源出射光路上的显示器件，该显示器件为图8所示的单色显示器件。可选地， 该投影显示***可以应用于投影仪或电视等投影显示设备中。其中，投影仪 包括影院、家庭影院以及教学或展厅所用的前投或背投式投影仪。可选地， 该窄带光源为激光光源，当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中窄带 光源也可以为LED光源等。

本发明实施例中，采用窄带光源照明，由于窄带光源的线宽很小(约 1～2nm)，而FP腔的反射率也不高，因此，使得FP腔的半高全宽(约10nm) 相对于光源的线宽已经很宽，利用窄的光源发光光谱对法布里-珀罗腔的宽调 制光谱进行“滤光”，显著提升了显示器件的色域覆盖率。

如图10所示为反射式投影显示***，窄带光源包括第一窄带光源101、 第二窄带光源102和第三窄带光源103，显示器件包括第一显示器件104、第 二显示器件105和第三显示器件106，投影显示***还包括第一半透半反镜 107、第二半透半反镜108、第三半透半反镜109和合光组件110。

其中，第一半透半反镜107用于将第一窄带光源101发出的第一光线反 射至第一显示器件104；第一显示器件104对第一窄带光源101发出的第一光 线进行反射，并将特定光强的第一光线出射至第一半透半反镜107；第一半透 半反镜107还用于将第一显示器件104出射的第一光线透射至合光组件110；

第二半透半反镜108用于将第二窄带光源102发出的第二光线反射至第 二显示器件105；第二显示器件105对第二窄带光源102发出的第二光线进行 反射，并将特定光强的第二光线出射至第二半透半反镜108；第二半透半反镜 108还用于将第二显示器件105出射的第二光线透射至合光组件110；

第三半透半反镜109用于将第三窄带光源103发出的第三光线反射至第 三显示器件106；第三显示器件106对第三窄带光源103发出的第三光线进行 反射，并将特定光强的第三光线出射至第三半透半反镜109；第三半透半反镜 109还用于将第三显示器件106出射的第三光线透射至合光组件110；

合光组件110用于将第一光线、第二光线和第三光线合成一束光，以利 用合成的一束光进行投影。

本发明的另一个实施例中，如图11所示，投影显示***还可以为透射式 投影显示***，窄带光源包括第一窄带光源111、第二窄带光源112和第三窄 带光源113，显示器件包括第一显示器件114、第二显示器件115和第三显示 器件116，投影显示***还包括合光组件117和投影透镜118。

其中，第一窄带光源111用于发射第一光线；第二窄带光源112用于发 射第二光线；第三窄带光源113用于发射第三光线；第一显示器件114将特 定光强的第一光线透射至合光组件117；第二显示器件115将特定光强的第二 光线透射至合光组件117；第三显示器件116将特定光强的第三光线透射至合 光组件117；合光组件117用于将第一光线、第二光线和第三光线合成一束光， 以利用合成的一束光进行投影。

可选地，第一窄带光源为发射波长为632.8nm红光的激光光源，第一显 示器件中的法布里-珀罗腔的厚度d为3062nm，第一显示器件中的反射膜的反 射率R为48％，第一显示器件中液晶层的折射率n的变化范围为1.498～1.550；

第二窄带光源为发射波长为530nm绿光的激光光源，第二显示器件中的 法布里-珀罗腔的厚度d为2564nm，第二显示器件中的反射膜的反射率R为 42％，第二显示器件中液晶层的折射率n的变化范围为1.498～1.550；

第三窄带光源为发射波长为450nm蓝光的激光光源，第三显示器件中的 法布里-珀罗腔的厚度d为2177nm，第三显示器件中的反射膜的反射率R为 37％，第三显示器件中液晶层的折射率n的变化范围为1.498～1.550。

在本实施例中，液晶在不加电压的状态下折射率为1.550。

当第一窄带光源101为发射波长为632.8nm红光的激光光源，第一显示器 件104中的法布里-珀罗腔的厚度d为3062nm，第一显示器件104中的反射膜的 反射率R为48％，选取FP腔的透射光作显示，如图12所示，实线、粗虚线和点 线分别为液晶的折射率n＝1.550、n＝1.540和n＝1.498的情况，细直虚线对应红 光632.8nm波长，可以明显看出，不加电压时，实线与细直虚线交点处光强最 大，显示为亮态，此处便为FP腔的中心波长，此时FP腔的半高全宽约10nm(由 反射率R与厚度d确定)，相对于光源的线宽(约2nm)已经很大，光利用效率接近100％。当加入电压使得n＝1.498时，点线与细直虚线的交点处光强最小， 显示为暗态。所以，调节电压使液晶有效折射率在1.498到1.550之间变化时， 可以实现显示亮度在亮暗的变化。

同样的参数，当用FP腔的反射光作显示时，如图13所示，实线、粗虚线 和点线分别为液晶的折射率n＝1.550、n＝1.540和n＝1.498的情况，细直虚线对 应红光632.8nm波长，可以明显看出，不加电压时，实线与细直虚线交点光强 最小，显示为暗态。当加入电压使得n＝1.498时，点线与细直虚线的交点光强 最大，显示为亮态。而此时对应反射谱线，其半高全宽很宽，远大于光源的 线宽，对于这种窄线宽中心波长为波长632.8nm的红光，最大光能利用率大约 在88％左右。调节电压使液晶有效折射率在1.498到1.550之间变化时，可以实现亮暗的变化。

由以上参数可以得到一个对于红色光调制的单像素结构，当集成多个单 像素结构时就可以得到一个红光调制面板，即得到第一显示器件104。

当第二窄带光源102为发射波长为530nm绿光的激光光源，第二显示器件 105中的法布里-珀罗腔的厚度d为2564nm，第二显示器件105中的反射膜的反 射率R为42％时，选取FP腔的透射光作显示，如图14所示，实线、粗虚线和点 线为n＝1.550、n＝1.540、n＝1.498的情况，细直虚线对应绿光530nm波长，可以 明显看出，不加电压时，实线与细直虚线交点光强最大，显示为亮态，此处 便为上述参数FP腔的中心波长，此时FP腔的半高全宽约10nm，相对于光源的 线宽(约2nm)已经很大，不考虑吸收散射效应，光利用效率接近100％。当 加入电压使得n＝1.498时，点线与细直虚线的交点光强最小，显示为暗态。所 以，调节电压使液晶有效折射率在1.498到1.550之间变化时，可以实现亮暗的 变化。

如图15所示，用反射光作显示，同理，可以明显看出，不加电压时，实 线与细直虚线交点光强最小，显示为暗态。当加入电压使得n＝1.498时，点线 与细直虚线的交点光强最大，显示为亮态。而此时对应的反射谱线，其半高 全宽很宽，远大于光源的线宽，对于这种窄线宽中心波长为波长530nm的绿光， 最大光能利用率大约在83％左右。所以，调节电压使液晶有效折射率在1.498 到1.550之间变化时，可以实现亮暗的变化。

由以上参数可以得到一个对于绿色光调制的单像素结构，当集成多个单 像素结构时就可以得到一个绿光调制面板，即得到第二显示器件105。

当第三窄带光源103为发射波长为450nm蓝光的激光光源，第三显示器件 106中的法布里-珀罗腔的厚度d为2177nm，第三显示器件106中的反射膜的反 射率R为37％时，选取FP腔的透射光作显示，如图16所示，实线、粗虚线和点 线为n＝1.550、n＝1.540、n＝1.498的情况，细直虚线对应蓝光450nm波长，可以 明显看出，不加电压时，实线与细直虚线交点光强最大，显示为亮态，此处 便为上述参数FP腔的中心波长，此时FP腔的半高全宽约10nm，相对于光源的 线宽(约2nm)已经很大，不考虑吸收散射效应，光利用效率接近100％。当 加入电压使得n＝1.498时，点线与细直虚线的交点光强最小，显示为暗态。所 以，调节电压使液晶有效折射率在1.498到1.550之间变化时，可以实现亮暗的 变化。

如图17所示，用反射光作显示，同理，可以明显看出，不加电压时，实 线与细直虚线交点光强最小，显示为暗态。当加入电压使得n＝1.498时，点线 与细直虚线的交点光强最大，显示为亮态。而此时对应的反射谱线，其半高 全宽很宽，远大于光源的线宽，对于这种窄线宽中心波长为波长450nm的绿光， 最大光能利用率大约在78％左右。所以，调节电压使液晶有效折射率在1.498 到1.550之间变化时，可以实现亮暗的变化。

由以上参数可以得到一个对于蓝色光调制的单像素结构，当集成多个单 像素结构时就可以得到一个蓝光调制面板，即得到第二显示器件106。

需要说明的是，向列相液晶的转换速度大约在毫秒量级，也就是这种方 式调制显示可以称之为模拟方式。通过电压调节液晶的折射率，每个折射率 对应不同的光强度，实现不同的显示效果。

还需要说明的是，令δ＝4πn_ed/λ＝30π，即相位差为π的偶数倍，由于红光的 波长λ＝632.8nm，FP腔的厚度d＝3062nm，不加电压时，液晶的折射率n_e约1.550， 透射式会显示亮态，当δ'＝4πn_effd/λ＝29π，也就是相位差减少了π，那么显示就 改变成暗态，此时，n_eff＝29π*λ/4πd＝1.498。蓝光和绿光的计算也类似，在此不 再赘述。

上述反射式投影显示***中由于入射光均为垂直入射器件表面(即 θ＝0°)，因此，使用半透半反镜来区分处于调制面板同侧的入射光和反射光， 但***中半透半反镜的使用虽区分开进入调制面板的入射光和经调制的出射 光，但光每经过一次半透半反镜时均会有一半的光能损耗。此时需要提高窄 带光源的发光强度来达到较高的亮度。这种情况仅限于垂直入射时。而当以 一个小角度(1～2°)入射器件表面，如图18所示，入射至调制面板的入射光 和经调制的出射光便不再重合，因而无需半透半反镜便可实现光调制。以小角度入射，其调制思想与上述实施例描述的完全相同，但上述器件的相应参 数以及图12-17中的调制曲线均会发生变化，这是本领域技术人员能够轻易根 据本发明的思想所想到的。

本发明实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括窄带光源以及位 于所述窄带光源出射光路上的显示器件，所述显示器件为如图9所示的显示器 件。可选地，该显示装置可以为电视、头戴显示设备、视频眼镜、手机、电 脑、手表等，其中，电视包括激光电视、大屏幕投影电视等背投电视。

其中，窄带光源包括第一窄带光源、第二窄带光源和第三窄带光源；像 素单元中的至少三个像素结构包括第一像素结构90、第二像素结构91和第三 像素结构92；第一像素结构90用于透射第一窄带光源发出的光线进行显示， 第二像素结构91用于透射第二窄带光源发出的光线进行显示，第三像素结构 92用于透射第三窄带光源发出的光线进行显示。

可选地，第一窄带光源为发射红光的光源、第二窄带光源为发射绿光的 光源、第三窄带光源为发射蓝光的光源。进一步可选地，第一窄带光源、第 二窄带光源和第三窄带光源为激光光源，当然，本发明并不仅限于此，在其 他实施例中，第一窄带光源、第二窄带光源和第三窄带光源还可以是LED光 源等。

可选地，第一窄带光源为发射波长为632.8nm红光的激光光源，第一像 素结构的法布里-珀罗腔的厚度为3062nm，第一像素结构中的反射膜的反射率 为48％，第一像素结构中液晶层的折射率的变化范围为1.498～1.550；

第二窄带光源为发射波长为530nm绿光的激光光源，第二像素结构中的 法布里-珀罗腔的厚度为2564nm，第二像素结构中的反射膜的反射率为42％， 第二像素结构中液晶层的折射率的变化范围为1.498～1.550；

第三窄带光源为发射波长为450nm蓝光的激光光源，第三像素结构中的 法布里-珀罗腔的厚度为2177nm，第三像素结构中的反射膜的反射率为37％， 第三像素结构中液晶层的折射率的变化范围为1.498～1.550。

光源与透射率的对应关系如图12至图17所示，在此不再赘述。

以波长632.8nm的红光透射方式为例，如图12所示，最亮的状态在折射率 n＝1.550时，光源在中心波长632.8nm处透射率为1，但是光源有一定线宽，在 632.8nm的强度最大，而在其他地方(例如631nm到635nm)之间强度不同。 实际光的透射率可以从这个式子反应其中P(λ)是光源的强度分 布函数，T(λ)是器件的透射率函数，λ₁-λ₂对应窄带光源发光光谱的波长范围。 也就是说，对应于光源的每个波长，FP腔都有一个对应的透射率，例如632nm 处透射率为0.9，632.8nm处透射率为1，633nm处透射率为0.95，用这样的加权 平均来计算器件的透射率。在亮态n＝1.550时，透射率大约为97％，而对应于暗态n＝1.498时，透射率约为12％，从而得出对比度C_FP＝97％/12％＝8.1:1。

而用反射光显示时，最暗的状态在n＝1.550时，光源在中心波长632.8nm 处反射率为0。也就是光源在632.8nm的反射强度最小，而在其他地方(例如 631nm到635nm)反射强度不同。实际光的反射率可以从这个式子反应 其中P(λ)是光源的强度谱线函数，R(λ)是器件反射率函数。也 就是说，对应于光源的每个波长，FP腔都有一个对应的反射率，用这样的加 权平均来计算器件的反射率。在暗态n＝1.550时，反射率大约为3％，而亮态 n＝1.498时，反射率约为88％，从而得出对比度C_FP＝88％/3％＝29.3:1。

除以上所有提及的亮暗态之外，还可选取其他位置作为亮态或者暗态。 以图12透射谱线为例，在不加电压时液晶的折射率为n＝1.550，显示最亮，当 通过增加电压，使得液晶的折射率开始减小到接近1.498附近(如n＝1.500)， 在此处也可以作为显示的暗态；同样，以图13反射谱线为例，在不加电压时 液晶的折射率为n＝1.550，显示最暗，当通过增加电压，使得液晶的折射率开 始减小到接近1.498附近(如n＝1.500)作为显示的亮态。以此方式在牺牲少量 对比度的同时，减小了液晶折射率的变化范围，进而降低所需电压，减小了 功耗。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都 是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发 明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的， 本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其 它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而 是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种像素结构，其特征在于，包括第一基板、第二基板以及位于所述第一基板和所述第二基板之间的透光层；

所述第一基板朝向所述第二基板的一侧具有第一反射膜，所述第二基板朝向所述第一基板的一侧具有第二反射膜，以使所述第一基板和所述第二基板构成法布里-珀罗腔，并利用所述法布里-珀罗腔的反射光或透射光进行显示；

所述第一基板朝向所述第二基板的一侧具有第一电极，所述第二基板朝向所述第一基板的一侧具有第二电极，以通过调整所述第一电极和所述第二电极之间的电场大小调整所述透光层的折射率，通过调整所述透光层的折射率调整所述法布里-珀罗腔的反射光或透射光的干涉光强，来调整所述像素结构的显示亮度。

2.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述透光层包括液晶层，并且，所述第一基板朝向所述液晶层的一侧表面具有第一配向膜，所述第二基板朝向所述液晶层的一侧表面具有第二配向膜，所述第一配向膜和所述第二配向膜的摩擦方向相同。

3.根据权利要求1所述的像素结构，其特征在于，所述反射膜的材料为MgF₂、SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂或ZnS等材料中的一种或多种。

4.一种显示器件，其特征在于，包括多个像素结构，所述像素结构为权利要求1～3任一项所述的像素结构。

5.根据权利要求4所述的显示器件，其特征在于，任意两个所述像素结构的法布里-珀罗腔的厚度相同。

6.根据权利要求4所述的显示器件，其特征在于，所述显示器件包括多个像素单元，每个所述像素单元包括至少两个像素结构，同一个所述像素单元中的像素结构的法布里-珀罗腔的厚度各不相同。

7.一种投影显示***，其特征在于，包括窄带光源以及位于所述窄带光源出射光路上的显示器件，所述显示器件为权利要求5所述的显示器件。

8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述窄带光源包括第一窄带光源、第二窄带光源和第三窄带光源，所述显示器件包括第一显示器件、第二显示器件和第三显示器件，所述投影显示***还包括第一半透半反镜、第二半透半反镜、第三半透半反镜和合光组件；

所述第一半透半反镜用于将所述第一窄带光源发出的第一光线反射至所述第一显示器件；所述第一显示器件对所述第一窄带光源发出的第一光线进行反射，并将特定光强的第一光线出射至所述第一半透半反镜；所述第一半透半反镜还用于将所述第一显示器件出射的第一光线透射至所述合光组件；

所述第二半透半反镜用于将所述第二窄带光源发出的第二光线反射至所述第二显示器件；所述第二显示器件对所述第二窄带光源发出的第二光线进行反射，并将特定光强的第二光线出射至所述第二半透半反镜；所述第二半透半反镜还用于将所述第二显示器件出射的第二光线透射至所述合光组件；

所述第三半透半反镜用于将所述第三窄带光源发出的第三光线反射至所述第三显示器件；所述第三显示器件对所述第三窄带光源发出的第三光线进行反射，并将特定光强的第三光线出射至所述第三半透半反镜；所述第三半透半反镜还用于将所述第三显示器件出射的第三光线透射至所述合光组件；

所述合光组件用于将所述第一光线、所述第二光线和所述第三光线合成一束光，以利用所述合成的一束光进行投影。

9.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述窄带光源包括第一窄带光源、第二窄带光源和第三窄带光源，所述显示器件包括第一显示器件、第二显示器件和第三显示器件，所述投影显示***还包括合光组件；

所述第一窄带光源用于发射第一光线；

所述第二窄带光源用于发射第二光线；

所述第三窄带光源用于发射第三光线；

所述第一显示器件将特定光强的第一光线透射至所述合光组件；

所述第二显示器件将特定光强的第二光线透射至所述合光组件；

所述第三显示器件将特定光强的第三光线透射至所述合光组件；

所述合光组件用于将所述第一光线、所述第二光线和所述第三光线合成一束光，以利用所述合成的一束光进行投影。

10.根据权利要求8或9所述的***，其特征在于，所述第一窄带光源为发射波长为632.8nm红光的激光光源，所述第一显示器件中的法布里-珀罗腔的厚度为3062nm，所述第一显示器件中的反射膜的反射率为48％，所述第一显示器件中液晶层的折射率的变化范围为1.498～1.550；

所述第二窄带光源为发射波长为530nm绿光的激光光源，所述第二显示器件中的法布里-珀罗腔的厚度为2564nm，所述第二显示器件中的反射膜的反射率为42％，所述第二显示器件中液晶层的折射率的变化范围为1.498～1.550；

所述第三窄带光源为发射波长为450nm蓝光的激光光源，所述第三显示器件中的法布里-珀罗腔的厚度为2177nm，所述第三显示器件中的反射膜的反射率为37％，所述第三显示器件中液晶层的折射率的变化范围为1.498～1.550。

11.一种显示装置，其特征在于，包括窄带光源以及位于所述窄带光源出射光路上的显示器件，所述显示器件为权利要求5或6所述的显示器件。

12.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于，所述窄带光源包括第一窄带光源、第二窄带光源和第三窄带光源；所述像素单元包括第一像素结构、第二像素结构和第三像素结构；

所述第一像素结构用于透射所述第一窄带光源发出的光线进行显示，所述第二像素结构用于透射所述第二窄带光源发出的光线进行显示，所述第三像素结构用于透射所述第三窄带光源发出的光线进行显示。

13.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述第一窄带光源为发射波长为632.8nm红光的激光光源，所述第一像素结构的法布里-珀罗腔的厚度为3062nm，所述第一像素结构中的反射膜的反射率为48％，所述第一像素结构中液晶层的折射率的变化范围为1.498～1.550；

所述第二窄带光源为发射波长为530nm绿光的激光光源，所述第二像素结构中的法布里-珀罗腔的厚度为2564nm，所述第二像素结构中的反射膜的反射率为42％，所述第二像素结构中液晶层的折射率的变化范围为1.498～1.550；

所述第三窄带光源为发射波长为450nm蓝光的激光光源，所述第三像素结构中的法布里-珀罗腔的厚度为2177nm，所述第三像素结构中的反射膜的反射率为37％，所述第三像素结构中液晶层的折射率的变化范围为1.498～1.550。