專利名稱：光纖顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種計算機、電視機、游戲機等的顯示器，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(xiàn)有顯示器的種類很多，一般由顯示屏(即成象面)、掃描系統(tǒng)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。顯象管的成象面是涂有熒光粉的屏幕，其掃描系統(tǒng)是發(fā)射陰極射線的電子槍及陰極射線的偏轉(zhuǎn)掃描裝置，由控制電路控制電子槍的發(fā)射強度及陰極射線的掃描動作，陰極射線激發(fā)熒光形成圖象。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(tǒng)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(yōu)勢；但是它對觀看角度有較嚴的限制，從側面觀看會產(chǎn)生黑屏現(xiàn)象，這限制了液晶顯示器的面積，給制造大屏幕液晶顯示器造成了技術障礙。同時，現(xiàn)有的顯示器技術均沒有解決在強光環(huán)境下的顯示問題，即在室內(nèi)效果良好的顯示器，在日光下就無法看清，這成為制造大型室外展示屏、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(zhì)，廢棄的顯象管和液晶顯示器回收困難，造成環(huán)境污染。
為了克服現(xiàn)有技術的這些不足，本發(fā)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(diào)節(jié)范圍，使新的顯示器在室內(nèi)與室外都能顯示出清晰的圖象。本發(fā)明的方案中不含有毒物質(zhì)，不需設置高壓，可解決傳統(tǒng)顯示器的污染問題和安全問題。
完成上述任務的技術方案是采用光纖顯示器與現(xiàn)有技術一樣，顯示器設有顯示屏、掃描系統(tǒng)與控制電路，其特征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(tǒng)通過光纖連接。這里所說的光纖顯示屏是指其成象面后面固定有一組有序排列的光纖，光纖的輸入端接掃描系統(tǒng)。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采用透明或半透明材料制成，該材料可以是剛性材料，也可以是柔性材料；其上可以涂敷熒光物質(zhì)或其他二次發(fā)光物質(zhì)，也可以不涂敷這類材料。本方案中的掃描成象系統(tǒng)(PSC)可采用兩類不同方案，即光槍掃描系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉呻娐窉呙柘到y(tǒng)。光槍掃描系統(tǒng)是設置有一支或多支光槍(可采用激光發(fā)射器或其他發(fā)光器件作光槍)，同時設有偏轉(zhuǎn)掃描機構。由偏轉(zhuǎn)掃描機構將光槍發(fā)出的光束依次輸入各光導纖維。這里的偏轉(zhuǎn)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(tǒng)是是由發(fā)光元件排列組成面陣，其表面尺寸與光纜入口的尺寸相同，并精密結合，各發(fā)光點與光導纖維一一對應，同時控制電路接收圖象信號并由掃描系統(tǒng)在集成電路內(nèi)部對該面陣進行掃描，按坐標給發(fā)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(zhuǎn)移)到成象面上。所說的發(fā)光元件可以是LED、LD等元件。特殊地說(即做為特例)現(xiàn)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于轉(zhuǎn)移成象面。專用集成電路可采用PIC專用集成電路，按發(fā)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(fā)明采用光纖傳輸并顯示圖象，由于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(shù)量，提高圖象質(zhì)量，而且使顯示屏的厚度與重量大幅度減小，制作得十分輕巧。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(huán)境要求較高的成象裝置以后，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(zhuǎn)彎。同時，本光纖顯示器的亮度可在很大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，可解決在強光下的清晰成象問題。本發(fā)明中不含有毒物質(zhì)，也不需設置高壓，解決了傳統(tǒng)顯示器的污染問題和安全問題。用柔性材料制成的顯示屏，可以折疊，運輸、保存、懸掛都很方便。
現(xiàn)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(tǒng)中設有三個光槍組5、6、7，每個光槍組分別由一定數(shù)量的微型激光槍排列組成，分別發(fā)射紅色、藍色和綠色激光。本例中激光槍的數(shù)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(jù)所需要的亮度進行同步控制。在光槍組的發(fā)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，并與一列或者一行光纖對應。圓盤的轉(zhuǎn)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(shù)量為1024個，則步進電機的轉(zhuǎn)速為3000rpm。光槍組發(fā)射的激光，沿著光路4、經(jīng)鏡面3的反射，進入光纜入口。由于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?shù)匠上竺??？刂齐娐方邮諗?shù)字圖象信號，例如2維圖象，每一個坐標點的紅、綠、藍三色數(shù)據(jù)，并至少將一幅畫面的數(shù)據(jù)保存在自己的緩沖區(qū)內(nèi)?？刂齐娐钒匆欢l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(fā)出步進脈沖，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，制成喇叭口形，以增大顯示屏12的面積。
實施例2，壓電體掃描?；驹硎抢脡弘婓w(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(zhuǎn)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(jīng)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(chǎn)生橫向或縱向的偏轉(zhuǎn)，并帶動其上的鏡面偏轉(zhuǎn)，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(xiàn)圖象信號的掃描。根據(jù)需要，橫向與縱向的掃描頻率可不相同。以象素數(shù)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(fā)光二極管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(fā)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，并精密結合，各發(fā)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采用并行數(shù)據(jù)線和地址線(例如32bit數(shù)據(jù)線和32bit地址線)接收外部的數(shù)字圖象信號，并將信號保存在自己的緩沖區(qū)中，該緩沖區(qū)至少能保存一幅畫面的圖象，例如1024×1024×3個數(shù)據(jù)。LED-PIC的第三部分為驅(qū)動電路。該部分將緩沖區(qū)各點的圖象數(shù)據(jù)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換送到對應的LED上，使其發(fā)出所需要的光線。每一點的轉(zhuǎn)換頻率根據(jù)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，但采用激光二極管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(tǒng)與控制電路，其特征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(tǒng)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(tǒng)，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，其特征是所說的掃描成象系統(tǒng)包括光槍掃描系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉呻娐窉呙柘到y(tǒng)。
3.按照權利要求2所述的光纖顯示器，其特征是光槍掃描系統(tǒng)設置有一支或多支光槍，同時設有偏轉(zhuǎn)掃描機構，所說的偏轉(zhuǎn)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，其特征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(zhuǎn)動由控制電路通過步進電機控制，光槍組發(fā)射的激光，沿著光路經(jīng)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，其特征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(jīng)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，其特征是所說的專用集成電路掃描系統(tǒng)是是由發(fā)光元件排列組成面陣，其表面尺寸與光纜入口的尺寸相同，并精密結合，各發(fā)光點與光導纖維一一對應，同時控制電路接收圖象信號并由掃描系統(tǒng)在集成電路內(nèi)部對該面陣進行掃描，按坐標給發(fā)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?shù)匠上竺嫔稀?br> 7.按照權利要求6所述的光纖顯示器，其特征是所說的專用集成電路掃描系統(tǒng)是PIC專用集成電路。
8.按照權利要求7所述的光纖顯示器，其特征是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，其特征是還設有圖象接收部分，用并行數(shù)據(jù)線和地址線接收外部的數(shù)字圖象信號，并將信號保存在自己的緩沖區(qū)中，該緩沖區(qū)至少保存一幅畫面的圖象，同時設有驅(qū)動電路，將緩沖區(qū)各點的圖象數(shù)據(jù)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)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，其特征是光纖輸出端每根光纖的直徑逐漸加大，制成喇叭口形。
全文摘要
光纖顯示器設有顯示屏、掃描系統(tǒng)與控制電路,特征是顯示屏為光纖顯示屏,它與掃描系統(tǒng)通過光纖連接,光纖的輸入端接掃描系統(tǒng),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(tǒng)包括光槍掃描系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉呻娐窉呙柘到y(tǒng)。本發(fā)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(zhuǎn)彎。本發(fā)明還解決了在強光下清晰成象問題、污染問題和安全問題。
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(yōu)先權日1999年5月31日
發(fā)明者柏長勇 申請人:柏長勇