光纖顯示器的製作方法

2023-06-21 20:17:41 1

專利名稱：光纖顯示器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種計算機、電視機、遊戲機等的顯示器，特別是一種利用光導纖維在顯示屏上成像的光纖顯示器。
現有顯示器的種類很多，一般由顯示屏(即成象面)、掃描系統與控制電路構成。使用較廣泛的主要有兩種陰極射線管顯示器(顯象管)及液晶顯示器。顯象管的成象面是塗有螢光粉的屏幕，其掃描系統是發射陰極射線的電子槍及陰極射線的偏轉掃描裝置，由控制電路控制電子槍的發射強度及陰極射線的掃描動作，陰極射線激發螢光形成圖象。因為電子槍的掃描需要一定空間，所以顯象管的體積和重量都較大，放置的地方和放置條件都受到限制。陰極射線管需設置幾萬伏的高壓，造成安全隱患。液晶顯示器的成象面是由若干液晶排列組成顯示屏，其掃描系統與控制電路按不同坐標為每個液晶輸出信號。液晶顯示器的厚度很小，體積和重量也都比較小，具有很多優勢；但是它對觀看角度有較嚴的限制，從側面觀看會產生黑屏現象，這限制了液晶顯示器的面積，給製造大屏幕液晶顯示器造成了技術障礙。同時，現有的顯示器技術均沒有解決在強光環境下的顯示問題，即在室內效果良好的顯示器，在日光下就無法看清，這成為製造大型室外展示屏、廣告牌等工作的技術難題。另外，顯象管和液晶中均含有有毒物質，廢棄的顯象管和液晶顯示器回收困難，造成環境汙染。
為了克服現有技術的這些不足，本發明提供一種新結構的顯示器，它應具有比較小的體積與重量，厚度也可以很小，它對放置地點和使用條件應有比較寬廣的適應能力。同時，本方案能擴大顯示器亮度的調節範圍，使新的顯示器在室內與室外都能顯示出清晰的圖象。本發明的方案中不含有毒物質，不需設置高壓，可解決傳統顯示器的汙染問題和安全問題。
完成上述任務的技術方案是採用光纖顯示器與現有技術一樣，顯示器設有顯示屏、掃描系統與控制電路，其特徵是光纖顯示器的顯示屏為光纖顯示屏，光纖顯示屏與掃描系統通過光纖連接。這裡所說的光纖顯示屏是指其成象面後面固定有一組有序排列的光纖，光纖的輸入端接掃描系統。光纖的輸出端，按照二維坐標、三維坐標、球坐標或多維坐標的形式排列固定在成象面上，與成象面的表面垂直或成一定角度。固定方法可以是粘接、熱熔連接或機械卡接。光纖端部的截面形狀可以是圓形，矩形，多邊形或其他形狀。所有的光纖組成光纜。本方案中的成象面可採用透明或半透明材料製成，該材料可以是剛性材料，也可以是柔性材料；其上可以塗敷螢光物質或其他二次發光物質，也可以不塗敷這類材料。本方案中的掃描成象系統(PSC)可採用兩類不同方案，即光槍掃描系統或專用集成電路掃描系統。光槍掃描系統是設置有一支或多支光槍(可採用雷射發射器或其他發光器件作光槍)，同時設有偏轉掃描機構。由偏轉掃描機構將光槍發出的光束依次輸入各光導纖維。這裡的偏轉掃描機構有鏡面掃描機構、壓電體振動掃描機構等不同方案。專用集成電路掃描系統是是由發光元件排列組成面陣，其表面尺寸與光纜入口的尺寸相同，並精密結合，各發光點與光導纖維一一對應，同時控制電路接收圖象信號並由掃描系統在集成電路內部對該面陣進行掃描，按坐標給發光元件輸出信號，在面陣上形成圖象，再由光纖將已構成的圖象傳輸(轉移)到成象面上。所說的發光元件可以是LED、LD等元件。特殊地說(即做為特例)現有的各種成象裝置，如陰極射線顯象管或液晶顯示器，均可作為本方案的「成象裝置」，在這種特例中，本方案的技術效果僅僅在於轉移成象面。專用集成電路可採用PIC專用集成電路，按發光元件的不同，可分為LED-PIC專用集成電路和LD-PIC專用集成電路。在光纜傳輸過程中，對圖象可不作任何處理；也可作放大、縮小或其他處理。
本發明採用光纖傳輸並顯示圖象，由於光導纖維的直徑很小，可在10微米以下，所以在面積相同時，本方案不僅可增加顯示屏的象素數量，提高圖象質量，而且使顯示屏的厚度與重量大幅度減小，製作得十分輕巧。同時其顯示屏與掃描成象裝置可以設置在兩個不同的地方，離開了體積較大、對環境要求較高的成象裝置以後，顯示屏對設置地點的適應能力可有很大提高。兩地之間的連接方便，可任意轉彎。同時，本光纖顯示器的亮度可在很大的範圍內調節，可解決在強光下的清晰成象問題。本發明中不含有毒物質，也不需設置高壓，解決了傳統顯示器的汙染問題和安全問題。用柔性材料製成的顯示屏，可以摺疊，運輸、保存、懸掛都很方便。
現在結合附圖與實施例作進一步說明。


圖1為光槍鏡面掃描原理圖；圖2為光纖與成象面固定示意圖；圖3為壓電體掃描原理圖；圖4為光纜連接示意圖；圖5為PIC專用集成電路原理圖。
實施例1，光槍鏡面掃描顯示器，參照圖1掃描系統中設有三個光槍組5、6、7，每個光槍組分別由一定數量的微型雷射槍排列組成，分別發射紅色、藍色和綠色雷射。本例中雷射槍的數量為1024個，光纖入口的點陣為1024×1024。圖象信號輸入到控制電路9，每一個光槍的點滅由控制電路9根據所需要的亮度進行同步控制。在光槍組的發射方向上，設有一個鏡面組圓盤2，圓盤上設有若干鏡面3，每塊鏡面的角度不同，並與一列或者一行光纖對應。圓盤的轉動由控制電路9，通過步進電機8控制。例如掃描周期為50Hz時，設鏡面3的數量為1024個，則步進電機的轉速為3000rpm。光槍組發射的雷射，沿著光路4、經鏡面3的反射，進入光纜入口。由於鏡面組圓盤的運動是由控制電路按圖象信號同步控制的，所以三個光槍組與鏡面組圓盤共同完成圖象的掃描，在光纜入口1處形成圖象，再由光導纖維組成的光纜傳輸到成象面。控制電路接收數字圖象信號，例如2維圖象，每一個坐標點的紅、綠、藍三色數據，並至少將一幅畫面的數據保存在自己的緩衝區內。控制電路按一定頻率將圖象的一列或一行同時分別送到光槍組5、6、7上，同時對步進電機8發出步進脈衝，使鏡面3和光路4同步，從而正確地將圖象信號送到所需要的光纜入口的列或行上。參照圖2本例中每根光纖11輸出端的直徑逐漸加大，製成喇叭口形，以增大顯示屏12的面積。
實施例2，壓電體掃描。基本原理是利用壓電體(例如壓電陶瓷或壓電晶體)隨著施加其上的電壓的改變而改變自身形狀的特性，獲得高頻變換的掃描偏轉角。與上例相同，設置三原色的三組光槍，每支光槍的點滅由控制電路按圖象信號的要求控制。參照圖3在光路上設置有鏡面3，鏡面3固定在壓電體10上，由控制電路9按需要的角度對壓電體的橫向及縱向施加一定電壓。光槍組5、6、7的光信號經鏡面3的反射投射到光纜入口1上。由控制電路9按需要的角度對壓電體的橫向及縱向施加一定電壓，使其產生橫向或縱向的偏轉，並帶動其上的鏡面偏轉，從而將來自光槍5、6、7的光信號投射到光纜入口的不同點上，實現圖象信號的掃描。根據需要，橫向與縱向的掃描頻率可不相同。以象素數x×y＝1024×1024，頻率50Hz為例光槍5、6、7各組均只設一支光槍時，橫軸方向的掃描頻率為1024×1024×50＝52.48MHz；縱軸方向的掃描頻率為1024×50＝51.2KHz。
實施例3，壓電體掃描黑白顯示器，與上例基本相同，但所謂的「三組光槍」只設一支光槍，顯示黑白圖象。
實施例4，PIC專用集成電路方案。參照圖4LED-PIC專用集成電路的表面由發光二極體LED排列組成。每一點均包含紅、綠、藍三原色，由控制電路控制，按圖象需要發出各種顏色及強度的光。LED-PIC的表面尺寸與光纜入口的尺寸相同，並精密結合，各發光點與光導纖維一一對應。光纜固定在成象面(顯示屏)12上。LED-PIC的第2部分為圖象接收部分，參照圖5採用並行數據線和地址線(例如32bit數據線和32bit地址線)接收外部的數字圖象信號，並將信號保存在自己的緩衝區中，該緩衝區至少能保存一幅畫面的圖象，例如1024×1024×3個數據。LED-PIC的第三部分為驅動電路。該部分將緩衝區各點的圖象數據經D/A轉換送到對應的LED上，使其發出所需要的光線。每一點的轉換頻率根據掃描頻率確定，例如50Hz。
實施例5，LD-PIC集成電路。與上例基本相同，但採用雷射二極體LD排列組成PIC的表面。
權利要求
1.一種光纖顯示器，設有顯示屏、掃描成象系統與控制電路，其特徵是顯示器的顯示屏為光纖顯示屏，光纖顯示屏與掃描成象系統通過光纖連接，所說的光纖顯示屏是指有序排列的一組光纖，其輸入端接掃描成象系統，輸出端接成象面，光纖的輸出端，按二維坐標、三維坐標、球坐標或多維坐標的形式排列固定在成象面上，與成象面的表面垂直或成一定角度。
2.按照權利要求1所述的光纖顯示器，其特徵是所說的掃描成象系統包括光槍掃描系統或專用集成電路掃描系統。
3.按照權利要求2所述的光纖顯示器，其特徵是光槍掃描系統設置有一支或多支光槍，同時設有偏轉掃描機構，所說的偏轉掃描機構為鏡面掃描機構或壓電體振動掃描機構。
4.按照權利要求3所述的光纖顯示器，其特徵是所說的鏡面掃描機構設有一個鏡面組圓盤，圓盤上設有若干鏡面，每塊鏡面的角度與一列或者一行光纖對應，圓盤的轉動由控制電路通過步進電機控制，光槍組發射的雷射，沿著光路經鏡面的反射，進入光纜入口。
5.按照權利要求3所述的光纖顯示器，其特徵是所說的壓電體掃描機構是在光路上設置有鏡面，鏡面固定在壓電體上，由控制電路按需要的角度對壓電體的橫向及縱向施加電壓，光槍組的光信號經鏡面的反射投射到光纜入口上。
6.按照權利要求2述的光纖顯示器，其特徵是所說的專用集成電路掃描系統是是由發光元件排列組成面陣，其表面尺寸與光纜入口的尺寸相同，並精密結合，各發光點與光導纖維一一對應，同時控制電路接收圖象信號並由掃描系統在集成電路內部對該面陣進行掃描，按坐標給發光元件輸出信號，在面陣上形成圖象，再由光纖將已構成的圖象傳輸到成象面上。
7.按照權利要求6所述的光纖顯示器，其特徵是所說的專用集成電路掃描系統是PIC專用集成電路。
8.按照權利要求7所述的光纖顯示器，其特徵是PIC專用集成電路包括LED-PIC集成電路或是LD-PIC集成電路。
9.按照權利要求8所述的光纖顯示，其特徵是還設有圖象接收部分，用並行數據線和地址線接收外部的數字圖象信號，並將信號保存在自己的緩衝區中，該緩衝區至少保存一幅畫面的圖象，同時設有驅動電路，將緩衝區各點的圖象數據經D/A轉換送到對應的LED上。
10.按照權利要求1-9之一所述的光纖顯示器，其特徵是光纖輸出端每根光纖的直徑逐漸加大，製成喇叭口形。
全文摘要
光纖顯示器設有顯示屏、掃描系統與控制電路,特徵是顯示屏為光纖顯示屏,它與掃描系統通過光纖連接,光纖的輸入端接掃描系統,輸出端接成象面(排列固定在成象面上與成象面的表面垂直或成一定角度)。掃描系統包括光槍掃描系統或專用集成電路掃描系統。本發明使顯示屏厚度與重量大幅度減小、適應能力提高。兩地之間的連接方便,可任意轉彎。本發明還解決了在強光下清晰成象問題、汙染問題和安全問題。
文檔編號G02B6/06GK1246625SQ99114239
公開日2000年3月8日 申請日期1999年5月31日 優先權日1999年5月31日
發明者柏長勇 申請人:柏長勇