本發(fā)明涉及顯示屏，具體為一種基于光子晶體的光源過渡區(qū)漸變發(fā)光顯示屏。

背景技術(shù)：

1、隨著顯示技術(shù)在消費電子、醫(yī)療影像和汽車儀表領(lǐng)域的廣泛應用，光源過渡區(qū)漸變發(fā)光作為提升視覺舒適度和顯示質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其平滑性和精準度直接決定了屏幕的對比度、色彩還原和用戶體驗。現(xiàn)有技術(shù)中，光源過渡區(qū)漸變主要采用基于像素陣列的亮度分級控制或濾光片輔助的簡單光學調(diào)制，該方法結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，是當前l(fā)ed和oled顯示屏的主流方案。與此同時，研究人員也嘗試引入背光分區(qū)或軟件算法對光場進行模擬優(yōu)化，以期通過數(shù)值手段改善漸變參數(shù)，提高顯示效果。

2、然而，現(xiàn)有技術(shù)仍存在以下問題：

3、首先，在光場調(diào)控方面，傳統(tǒng)方法依賴像素級亮度調(diào)整，導致過渡區(qū)光強變化突變，無法實現(xiàn)亞波長級別的平滑漸變；當顯示內(nèi)容復雜時，容易出現(xiàn)亮度跳躍或邊界模糊，影響視覺連續(xù)性。

4、其次，在多維調(diào)控方面，現(xiàn)有系統(tǒng)缺乏對色度、偏振和相位的協(xié)同優(yōu)化，僅進行單一亮度調(diào)制，無法處理動態(tài)場景下的光場分布，導致色彩不均勻或偏振失真，尤其在柔性或透明顯示中，無法適應彎曲或環(huán)境光變化。

5、所以需要一種基于光子晶體的光源過渡區(qū)漸變發(fā)光顯示屏來解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、解決的技術(shù)問題

2、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于光子晶體的光源過渡區(qū)漸變發(fā)光顯示屏，解決了現(xiàn)有技術(shù)的問題。

3、技術(shù)方案

4、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種基于光子晶體的光源過渡區(qū)漸變發(fā)光顯示屏，包括光子晶體基底、光源模塊、驅(qū)動模塊、反饋模塊和數(shù)據(jù)處理控制端；

5、所述光子晶體基底為硅基以及聚合物基二維光子晶體，安裝于顯示屏的核心光學層，表面周期性分布非均勻周期梯度結(jié)構(gòu)，周期變化范圍為50至200納米，基底內(nèi)嵌入點缺陷微腔陣列、手性結(jié)構(gòu)、亞波長柱狀超表面陣列和波導彎曲結(jié)構(gòu)，基底下方設(shè)有薄膜加熱器陣列；

6、所述光源模塊為寬譜led以及激光光源，安裝于顯示屏的輸入端，通過光纖與光子晶體基底的波導耦合；

7、所述驅(qū)動模塊包含壓電致動器、透明電極、鈮酸鋰電光調(diào)制器、mems致動器和薄膜加熱器，壓電致動器嵌入光子晶體基底內(nèi)部用于動態(tài)調(diào)控周期梯度，透明電極覆蓋微腔陣列表面用于調(diào)控微腔諧振頻率，鈮酸鋰電光調(diào)制器集成于波導和手性結(jié)構(gòu)區(qū)域用于調(diào)控光路折疊和偏振態(tài)，mems致動器分布于超表面陣列用于調(diào)控相位分布，薄膜加熱器陣列安裝于基底底部用于調(diào)控熱場分布；

8、所述反饋模塊包含光強傳感器、偏振傳感器、相位傳感器和溫度傳感器，按100微米×100微米間距分布于光子晶體基底的輸出端，安裝于顯示屏的光場輸出層，通過光纖連接數(shù)據(jù)處理控制端；

9、所述數(shù)據(jù)處理控制端為集成電路模塊，安裝于顯示屏的背板層，包含壓電驅(qū)動電路、電光驅(qū)動電路、mems驅(qū)動電路和熱光驅(qū)動電路，底部設(shè)有顯示屏用于顯示光場數(shù)據(jù)、偏振數(shù)據(jù)和優(yōu)化報告。

10、優(yōu)選的，所述光子晶體基底通過硅基光子集成工藝制造；所述數(shù)據(jù)處理控制端中包含有控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)流程包含非均勻周期梯度調(diào)制流程、微腔陣列局域增強流程、動態(tài)光場折疊優(yōu)化流程、自旋光子晶體偏振調(diào)控流程、光子晶體超表面相位調(diào)控流程、自適應熱光耦合優(yōu)化流程、光場數(shù)據(jù)采集流程、環(huán)境干擾校正流程和資源動態(tài)分配流程，所述控制系統(tǒng)中的所有流程均通過數(shù)據(jù)處理控制端執(zhí)行。

11、優(yōu)選的，所述光場數(shù)據(jù)采集流程通過光強傳感器和偏振傳感器實時采集過渡區(qū)光場強度和偏振狀態(tài)數(shù)據(jù)，光強傳感器和偏振傳感器按100微米×100微米間距陣列分布，通過光纖以微秒級頻率傳輸至數(shù)據(jù)處理控制端，并采用動態(tài)采樣算法根據(jù)環(huán)境光強和溫度優(yōu)化采樣頻率；

12、所述非均勻周期梯度調(diào)制流程與光場數(shù)據(jù)采集流程交互，提供周期調(diào)制數(shù)據(jù)給自適應熱光耦合優(yōu)化流程；

13、所述微腔陣列局域增強流程與光場數(shù)據(jù)采集流程交互，提供諧振數(shù)據(jù)給自適應熱光耦合優(yōu)化流程；

14、所述動態(tài)光場折疊優(yōu)化流程與光場數(shù)據(jù)采集流程交互，提供光路數(shù)據(jù)給自適應熱光耦合優(yōu)化流程；

15、所述自旋光子晶體偏振調(diào)控流程通過與光場數(shù)據(jù)采集流程交互，提供偏振數(shù)據(jù)給自適應熱光耦合優(yōu)化流程；

16、所述光子晶體超表面相位調(diào)控流程與光場數(shù)據(jù)采集流程交互，提供相位數(shù)據(jù)給自適應熱光耦合優(yōu)化流程；

17、所述環(huán)境干擾校正流程與光場數(shù)據(jù)采集流程交互，提供校正數(shù)據(jù)給自適應熱光耦合優(yōu)化流程；

18、所述自適應熱光耦合優(yōu)化流程采用加權(quán)融合算法整合周期、諧振、光路、偏振、相位和校正數(shù)據(jù)，優(yōu)化過渡區(qū)光場參數(shù)；

19、所述資源動態(tài)分配流程與所有流程交互，優(yōu)化資源分配。

20、優(yōu)選的，所述非均勻周期梯度調(diào)制流程通過壓電致動器動態(tài)調(diào)整光子晶體周期分布，周期變化范圍為50至200納米，生成光強梯度大于20%的過渡區(qū)光場；

21、所述非均勻周期梯度調(diào)制流程通過30天歷史光場數(shù)據(jù)分析，生成周期調(diào)諧參數(shù)，支持在線更新以適應環(huán)境光強和顯示需求，結(jié)合薄膜加熱器陣列輔助周期穩(wěn)定性控制。

22、優(yōu)選的，所述微腔陣列局域增強流程通過透明電極施加電場，調(diào)制折射率變化大于0.15，動態(tài)調(diào)整微腔諧振頻率，生成局域光場增強，q因子范圍為1000至5000；

23、所述微腔陣列局域增強流程結(jié)合7天、14天和30天光場數(shù)據(jù)分析，動態(tài)優(yōu)化微腔諧振參數(shù)，生成包含折射率變化、諧振頻率、光強和q因子范圍構(gòu)成的諧振數(shù)據(jù)給自適應熱光耦合優(yōu)化流程。

24、優(yōu)選的，所述動態(tài)光場折疊優(yōu)化流程通過鈮酸鋰電光調(diào)制器調(diào)整光子晶體內(nèi)的周期性折射率梯度或波導彎曲結(jié)構(gòu)，動態(tài)改變光路折疊路徑長度，生成非線性光場漸變，切換時間小于500納秒；

25、所述動態(tài)光場折疊優(yōu)化流程通過30天歷史光場數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化折疊參數(shù)，每周期向3f發(fā)送一次光路數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包含包含路徑長度和分布值，傳輸至自適應熱光耦合優(yōu)化流程。

26、優(yōu)選的，所述自旋光子晶體偏振調(diào)控流程通過手性光子晶體結(jié)構(gòu)和鈮酸鋰電光調(diào)制器，施加電場小于3伏每微米，動態(tài)切換偏振態(tài)，從線性偏振到圓偏振；

27、所述偏振調(diào)控流程通過30天歷史偏振數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化偏振態(tài)參數(shù)，生成包含偏振類型和色度分布的偏振數(shù)據(jù)，傳輸至自適應熱光耦合優(yōu)化流程。

28、優(yōu)選的，所述光子晶體超表面相位調(diào)控流程通過亞波長柱狀超表面陣列和mems致動器調(diào)整超表面相位分布，調(diào)整柱高變化范圍為10至50納米，生成相位梯度大于π/2；

29、所述超表面相位調(diào)控流程通過30天歷史相位數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化相位分布參數(shù)，生成包含梯度和光強值的相位數(shù)據(jù)的相位數(shù)據(jù)，傳輸至自適應熱光耦合優(yōu)化流程。

30、優(yōu)選的，所述環(huán)境干擾校正流程通過溫度傳感器、光強傳感器和濕度傳感器采集環(huán)境數(shù)據(jù)，采用動態(tài)濾波算法更新干擾因子權(quán)重，初始權(quán)重為溫度0.45、光強0.35、濕度0.2；

31、所述動態(tài)濾波算法通過30天學習周期優(yōu)化權(quán)重分布，支持跨環(huán)境變化的干擾校正，校正結(jié)果傳輸至自適應熱光耦合優(yōu)化流程。

32、優(yōu)選的，所述自適應熱光耦合優(yōu)化流程通過薄膜加熱器陣列施加局部熱場，調(diào)制光子晶體折射率變化大于0.1，優(yōu)化光子帶隙分布；

33、所述自適應熱光耦合優(yōu)化流程通過30天歷史光場數(shù)據(jù)分析，生成包含光強、色度和穩(wěn)定性的優(yōu)化報告，支持高分辨率顯示、柔性顯示和透明顯示場景；

34、所述數(shù)據(jù)處理控制端通過時間序列分析算法，分析過去30天的光場、偏振和功耗數(shù)據(jù)，生成包含系統(tǒng)運行狀態(tài)和優(yōu)化建議的性能報告，當光場波動超過1.5%時，觸發(fā)預警并調(diào)整資源分配比例；

35、所述資源動態(tài)分配流程接收各流程的實時功耗、計算延遲和數(shù)據(jù)吞吐量數(shù)據(jù)，采用資源優(yōu)化算法基于30天歷史運行數(shù)據(jù)，預測未來4小時資源需求，動態(tài)調(diào)整分配比例，光場數(shù)據(jù)采集流程分配35%、非均勻周期梯度調(diào)制流程分配20%、微腔陣列局域增強流程分配15%；

36、所述資源優(yōu)化算法支持故障自診斷，檢測到傳感器故障時，自動隔離故障模塊，生成包含故障類型、影響范圍和恢復建議的診斷報告，傳輸至數(shù)據(jù)處理控制端。

37、需要說明的有每個流程中，在傳輸數(shù)據(jù)時最好都需要保證光不會亂跳，30?天內(nèi)波動?<?1%，也就是保證穩(wěn)定性。

38、有益效果

39、本發(fā)明提供了一種基于光子晶體的光源過渡區(qū)漸變發(fā)光顯示屏。具備以下有益效果：

40、1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)在光場調(diào)控方面的不足，通過光子晶體基底的非均勻周期梯度結(jié)構(gòu)（周期50至200納米）、點缺陷微腔陣列和波導彎曲結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)亞波長級別的光場平滑漸變，克服了傳統(tǒng)像素級亮度調(diào)整導致的光強突變問題。在復雜顯示內(nèi)容下，壓電致動器動態(tài)調(diào)整周期生成光強梯度大于20%的過渡區(qū)光場，避免亮度跳躍和邊界模糊，顯著提升視覺連續(xù)性和圖像質(zhì)量，特別適用于高分辨率顯示場景如智能手機屏幕，增強用戶視覺體驗。

41、2、針對多維調(diào)控的局限，本發(fā)明通過手性結(jié)構(gòu)與鈮酸鋰電光調(diào)制器協(xié)同調(diào)控偏振態(tài)，從線性偏振動態(tài)切換至圓偏振，結(jié)合亞波長柱狀超表面陣列和mems致動器優(yōu)化相位分布（梯度大于π/2），實現(xiàn)色度、偏振和相位的多維協(xié)同調(diào)控，解決了單一亮度調(diào)制引起的色彩不均勻和偏振失真。在柔性或透明顯示中，薄膜加熱器陣列和環(huán)境干擾校正流程適配彎曲或環(huán)境光變化，確保光場分布一致性，滿足可穿戴設(shè)備或增強現(xiàn)實眼鏡的適應性需求。