專利名稱：導(dǎo)光介質(zhì)超大屏幕及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)光介質(zhì)超大屏幕及其制作方法，尤指一種由光導(dǎo)纖維制成的高清晰度超大屏幕及其制作方法。
但是由于發(fā)光二極管(LED)矩陣屏的像素點(diǎn)是由單個(gè)紅、綠、藍(lán)三基色發(fā)光二極管組成，所以難于再現(xiàn)信息本身所具有的豐富的圖象層次和色彩。另外它還存在體積大、耗電高、造價(jià)貴、壽命短等一系列的缺點(diǎn)。而電視墻，由于存在顯示屏幕的黑框的分割，從視覺效果上存在著不可克服的缺點(diǎn)，從而不為人們所接受。由于LED矩陣屏和電視墻存在的缺陷，人們一直尋求新的超大屏幕顯示系統(tǒng)，從而導(dǎo)光介質(zhì)顯示系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。導(dǎo)光介質(zhì)成本低廉，使用方便，連接方便，柔韌性好，穩(wěn)定性好，耐候性能好，短距離光傳導(dǎo)損失小等特點(diǎn)，使其非常適合用于圖像顯示中的光傳導(dǎo)介質(zhì)。采用導(dǎo)光介質(zhì)研制的圖像顯示系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，造價(jià)低，對(duì)應(yīng)用環(huán)境要求低，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)?？梢詫⑵渲糜谑覂?nèi)外甚至水下等環(huán)境，這是其它顯示技術(shù)所不具備的。例如中國(guó)專利CN1319829A、CN1226119、CN2121704，美國(guó)專利US6418267等。但在這些專利發(fā)明中，制作方法通常采用將導(dǎo)光介質(zhì)插入到用于支撐的、預(yù)先打孔或用模具灌注成型的面板上，從而形成顯示屏幕。這種方法效率很低、工作量巨大(通常需要插幾十萬(wàn)根甚至上百萬(wàn)根導(dǎo)光介質(zhì))，故難于批量生產(chǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案一種導(dǎo)光介質(zhì)超大屏幕，它是由一組導(dǎo)光介質(zhì)外加屏罩構(gòu)成，所述的一組導(dǎo)光介質(zhì)由排列成矩陣狀的若干導(dǎo)光介質(zhì)組成；各導(dǎo)光介質(zhì)的輸入端端面為常規(guī)幾何形，輸出端端頭呈功能造型；導(dǎo)光介質(zhì)的輸入端與輸出端矩陣排列坐標(biāo)一致，導(dǎo)光介質(zhì)矩陣的行數(shù)與列數(shù)與外接配用的像源設(shè)備的分辨率相同。
由于本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)，可將來(lái)自像源的信息分解為像素點(diǎn)，然后將每個(gè)像素點(diǎn)逐點(diǎn)掃描到導(dǎo)光介質(zhì)傳輸單元光纖輸入端的每一個(gè)光纖端面上，經(jīng)光纖的傳輸?shù)焦饫w的輸出端，從而在放大的屏幕上再現(xiàn)該像素點(diǎn)。
一種導(dǎo)光介質(zhì)超大屏幕的制作方法，方法如下1)將可熱成型的透明芯層材料物質(zhì)送經(jīng)熔體泵，建立適當(dāng)?shù)膲毫?0.1-10Mpa)，進(jìn)入共擠出模具；2)與送入共擠出模具的包層材料一起共擠出一組導(dǎo)光介質(zhì)；3)由牽引裝置拉出后進(jìn)入輸入端成型裝置。在輸入端成型裝置中，將數(shù)根導(dǎo)光介質(zhì)在端點(diǎn)處通過夾具緊密地排列成矩形；4)繼續(xù)拉伸一段距離，進(jìn)入輸出端成型裝置成型。所有導(dǎo)光介質(zhì)在輸出端處被熱成功能造型；5)根據(jù)設(shè)定長(zhǎng)度裁切；6)插接，配以屏罩，制成導(dǎo)光介質(zhì)超大屏幕。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)光介質(zhì)超大屏幕的圖像層次清晰、色彩鮮明；且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，維修方便；對(duì)應(yīng)用環(huán)境要求低，可以將其置于室內(nèi)外及水下等環(huán)境；抗干擾能力強(qiáng)和圖像質(zhì)量高。其制作方法自動(dòng)化、連續(xù)化，有效保證了整體屏幕的制作質(zhì)量。
圖6為本發(fā)明導(dǎo)光介質(zhì)輸出端夾具示意圖參照

圖1，制作導(dǎo)光介質(zhì)超大屏幕的具體方法如下1)將可熱成型的透明芯層材料物質(zhì)(如聚丙稀酸酯類化合物、苯乙烯、聚碳酸酯等)在擠出模具1(如單螺桿擠出機(jī))中加熱成為熔融體后進(jìn)入熔體泵，建立適當(dāng)?shù)膲毫?0.1-10Mpa)；2)與相應(yīng)加入的較透明芯層材料物質(zhì)折射率低(芯層5與包層6的折射率之差為0.1-0.0001)的包層材料(cladding materials)一起經(jīng)第二個(gè)擠出模具單螺桿擠出機(jī)2共擠出一組導(dǎo)光介質(zhì)(制成的導(dǎo)光介質(zhì)結(jié)構(gòu)參見圖2所示)；3)由一牽引裝置拉出后進(jìn)入輸入端成型裝置3，在輸入端成型裝置中，將數(shù)根導(dǎo)光介質(zhì)在端點(diǎn)處通過夾具緊密地排列成矩形，然后經(jīng)過冷卻固化。成型裝置可采用公知的鉗式夾具。亦可特殊加工為圖5所示的夾具。
4)繼續(xù)拉伸一段距離，進(jìn)入輸出端成型裝置4，在輸出端處導(dǎo)光介質(zhì)被熱成一定的功能造型，可以是倒錐型、半球型之一種形態(tài)。輸出端成型裝置可采用公知的鉗式夾具。亦可特殊加工為圖6所示的夾具。
5)根據(jù)制作大屏幕設(shè)定的長(zhǎng)度裁切。通常被裁剪為1-10米的長(zhǎng)度。
6)插接，配以屏罩，制成顯示幕。屏罩可采用抗紫外線的透明高分子材料，如聚甲基丙稀酸甲酯、聚碳酸酯等制作。
由于導(dǎo)光介質(zhì)的輸入端為常規(guī)幾何形(正方形、矩形、圓形)，所以很容易排列成完美的陣列，不會(huì)發(fā)生由于輸入端排列不好，所導(dǎo)致的象束點(diǎn)錯(cuò)位，特別是采用正方形(如圖3所示)，可以完全緊密排列，從而避免了導(dǎo)光介質(zhì)間的縫隙所帶來(lái)了入射光損耗。整個(gè)矩陣放置在外接配用的信號(hào)源(像源)的焦點(diǎn)處，矩陣中的每一根導(dǎo)光介質(zhì)與像源1的像素一一對(duì)應(yīng)，保證每點(diǎn)像素的真實(shí)反映。
各導(dǎo)光介質(zhì)輸出端端頭設(shè)計(jì)成倒錐型、半球型之一的功能造型形態(tài)(尤其設(shè)計(jì)成倒錐型)，可以得到良好的視角(超過600的視角)及大面積圖像顯示，其排列方式參見圖4。
所述的連接導(dǎo)光介質(zhì)的輸入端和輸出端之間的導(dǎo)光介質(zhì)可為圓柱型、方柱型之一種形態(tài)。導(dǎo)光介質(zhì)的直徑可以是均一的(如果牽引速度均勻)，也可以是變化的(如果牽引裝置的速度是周期變化的)。
所述的外接配用信號(hào)源(像源)可以是投影儀、幻燈機(jī)、電影機(jī)、液晶顯示器、計(jì)算機(jī)顯示屏、陰極射線管、激光光源等之一的所選設(shè)備。以采取分辨率為1280×1024高亮度的投影機(jī)為實(shí)施例的信號(hào)源，將像素點(diǎn)逐點(diǎn)掃描在導(dǎo)光介質(zhì)(光纖)輸入端，可獲得大面積、高亮度、高清晰度的圖像顯示系統(tǒng)。
導(dǎo)光介質(zhì)輸入端入射端面可鍍有增透膜和防反射膜。
所述的大屏幕是將導(dǎo)光介質(zhì)元件經(jīng)簡(jiǎn)單插接后配以屏罩制成任意形態(tài)的大屏幕，比如平面形、半圓形、圓柱形、球形以及不規(guī)則形狀。
通過本發(fā)明導(dǎo)光介質(zhì)超大屏幕，可將信號(hào)源(像源)的信息分解為像素點(diǎn)逐點(diǎn)掃描到導(dǎo)光介質(zhì)輸入端的每一個(gè)導(dǎo)光介質(zhì)端面上，經(jīng)導(dǎo)光介質(zhì)的傳輸?shù)綄?dǎo)光介質(zhì)的輸出端，從而在放大的屏幕上再現(xiàn)該像素點(diǎn)。由于作到像素點(diǎn)的一一對(duì)應(yīng)，所以在放大的圖像輸出端可以得到完美圖像的再現(xiàn)。像素點(diǎn)的數(shù)量由信號(hào)源決定。而由導(dǎo)光介質(zhì)(如光導(dǎo)纖維)制成的光傳導(dǎo)屏的能量損失是非常小的，同時(shí)由其制作的屏本身的物理分辨率是可以控制的，完全可以滿足投影機(jī)分辨率的要求。每根導(dǎo)光介質(zhì)(如光導(dǎo)纖維)傳輸?shù)亩际且粋€(gè)像素的信號(hào)，避免了模式色散帶來(lái)的缺陷，由此可以很好地對(duì)圖像進(jìn)行完美還原，設(shè)計(jì)合理的導(dǎo)光介質(zhì)(如光導(dǎo)纖維)出光端頭可以得到良好的視角及大面積圖像顯示。
本發(fā)明制作方法中采用的設(shè)備兩臺(tái)單鑼桿或雙鑼桿塑料擠出機(jī)用一臺(tái)共擠出模具連接。共擠出模具可采取公知的設(shè)計(jì)，比如多擠出孔的共擠出模具。通常可共擠出數(shù)十根導(dǎo)光纖維。由一臺(tái)或與擠出的導(dǎo)光纖維數(shù)量相等的牽引機(jī)組實(shí)現(xiàn)連續(xù)擠出，連續(xù)牽引。本發(fā)明的特色在于牽引機(jī)，或牽引機(jī)組之間增加兩套熱成型設(shè)備。一套導(dǎo)光介質(zhì)輸入端成型夾具和一套導(dǎo)光介質(zhì)輸出端成型夾具。實(shí)現(xiàn)邊牽引收卷，邊成型輸入端和輸出端。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)從制作導(dǎo)光介質(zhì)一直到導(dǎo)光介質(zhì)屏幕生產(chǎn)流程一體化的全新生產(chǎn)工藝路線，從熱成型到最終形成導(dǎo)光介質(zhì)元件是連續(xù)化的，從而使得導(dǎo)光介質(zhì)大屏幕的批量生產(chǎn)成為可能。
本發(fā)明導(dǎo)光介質(zhì)超大屏幕的工作實(shí)現(xiàn)原理由信號(hào)源(投影儀)發(fā)出的高亮度圖像信號(hào)投射到顯示屏幕(導(dǎo)光介質(zhì)顯示板)的光輸入端面，經(jīng)過光導(dǎo)纖維束的“幾何放大”，在光導(dǎo)纖維顯示板的光輸出端面呈現(xiàn)大面積顯示，“幾何放大”是依靠光導(dǎo)纖維出光端頭的幾何形狀設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于輸出端為倒錐型，所以由入射端面(通常為輸出端面的1/100的面積)得到100放大的輸出端。圖像電信號(hào)通過TFT陣列施加到LCD的每個(gè)像素上，R、G、B三個(gè)LCD亞像素在不同圖像電的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)了對(duì)光源發(fā)出光的調(diào)制。經(jīng)過前方透鏡組的聚焦放大后，實(shí)現(xiàn)了投影顯示。調(diào)節(jié)透鏡的焦距，使焦點(diǎn)處清晰圖像的像素尺寸與導(dǎo)光介質(zhì)輸入端(如光導(dǎo)纖維)截面尺寸相當(dāng)，這樣由投影機(jī)發(fā)出的高亮度、高清晰度的圖像，就可以通過導(dǎo)光介質(zhì)(如光導(dǎo)纖維)矩陣的傳導(dǎo)實(shí)現(xiàn)良好的再現(xiàn)。圖像電信號(hào)的TFT陣列技術(shù)是早已公知的技術(shù)，此處不再詳述。設(shè)計(jì)光導(dǎo)纖維出光端頭的幾何形狀及像素尺寸，即可實(shí)現(xiàn)大面積、高清晰度、高亮度顯示。本發(fā)明導(dǎo)光介質(zhì)超大屏幕外接信號(hào)源也可以采用三基色發(fā)射管，由電路驅(qū)動(dòng)調(diào)制色混合成像素點(diǎn)，后經(jīng)電路驅(qū)動(dòng)在光纖輸入端的光纖陣列面上逐點(diǎn)掃描。光導(dǎo)纖維的輸出端是倒錐透鏡型，由此端頭出射的光呈散射狀態(tài)，不僅對(duì)每個(gè)像素信號(hào)實(shí)現(xiàn)了放大作用，同時(shí)也改善了顯示中的視角問題。導(dǎo)光介質(zhì)這一幾何形狀的設(shè)計(jì)是本發(fā)明的主要特色之一。另應(yīng)選擇配用的高亮度、短焦距鏡頭的投影機(jī)作為像源，以縮短投影機(jī)與光導(dǎo)纖維矩陣的距離，同時(shí)減少能量損失，將整個(gè)系統(tǒng)組裝成一個(gè)有機(jī)的整體，即可實(shí)現(xiàn)大面積、高亮度、高清晰度的導(dǎo)光介質(zhì)超大屏幕。
本發(fā)明所生產(chǎn)的導(dǎo)光介質(zhì)超大屏幕可以廣泛地應(yīng)用于商場(chǎng)、超級(jí)市場(chǎng)、火車站、地鐵車站、醫(yī)院、證卷交易所、機(jī)場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館、戶內(nèi)與戶外的廣告和信息發(fā)布等以及一切需要顯示活動(dòng)圖象與文字信息的場(chǎng)所。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)光介質(zhì)超大屏幕，它是由一組導(dǎo)光介質(zhì)外加屏罩構(gòu)成，其特征在于所述的一組導(dǎo)光介質(zhì)由排列成矩陣狀的若干導(dǎo)光介質(zhì)組成；各導(dǎo)光介質(zhì)的輸入端端面為常規(guī)幾何形，輸出端端頭呈功能造型；導(dǎo)光介質(zhì)的輸入端與輸出端矩陣排列坐標(biāo)一致，導(dǎo)光介質(zhì)矩陣的行數(shù)與列數(shù)與外接配用的像源設(shè)備的分辨率相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光介質(zhì)超大屏幕，其特征在于所述的導(dǎo)光介質(zhì)輸入端入射端面鍍有增透膜和防反射膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光介質(zhì)超大屏幕的制作方法，其特征在于方法如下1)將可熱成型的透明芯層材料物質(zhì)送經(jīng)熔體泵，建立適當(dāng)?shù)膲毫?，進(jìn)入共擠出模具；2)與相應(yīng)加入的折射率較透明芯層材料物質(zhì)低的包層材料一起共擠出一組導(dǎo)光介質(zhì)；3)由一牽引裝置拉出后進(jìn)入輸入端成型裝置，在輸入端成型裝置中，將數(shù)根導(dǎo)光介質(zhì)在端點(diǎn)處通過夾具緊密地排列成矩形；4)繼續(xù)拉伸一段距離，進(jìn)入輸出端成型裝置，在輸出端處導(dǎo)光介質(zhì)被熱成功能造型；5)根據(jù)設(shè)定長(zhǎng)度裁切；6)配以屏罩，制作顯示幕。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)光介質(zhì)超大屏幕的制作方法，其特征在于透明芯層材料物質(zhì)為聚丙稀酸酯類化合物、聚苯乙烯、聚碳酸酯之一種材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)光介質(zhì)超大屏幕，其特征在于所述的一組導(dǎo)光介質(zhì)由1根到1千根導(dǎo)光介質(zhì)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光介質(zhì)超大屏幕，其特征在于所述的導(dǎo)光介質(zhì)輸入端呈正方形、矩形、圓形之一種形態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)光介質(zhì)超大屏幕，其特征在于所述的顯示屏制作形態(tài)為平面、半圓、圓柱、球形之一。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的高清晰度超大屏幕顯示系統(tǒng)，其特征在于所述的導(dǎo)光介質(zhì)輸出端功能造型為倒錐型、半球型之一種形態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)光介質(zhì)超大屏幕，其特征在于所述的連接導(dǎo)光介質(zhì)的輸入端和輸出端之間的導(dǎo)光介質(zhì)為圓柱型、方柱型之一種形態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)光介質(zhì)超大屏幕，其特征在于所述的芯層與包層的折射率之差為0.1-0.0001。
全文摘要
一種導(dǎo)光介質(zhì)超大屏幕，由矩陣狀的若干導(dǎo)光介質(zhì)外加屏罩構(gòu)成，其各輸入端端面為常規(guī)幾何形，輸出端端頭呈功能造型；輸入與輸出端矩陣排列坐標(biāo)一致，導(dǎo)光介質(zhì)矩陣的行與列數(shù)與外接配用的像源設(shè)備的分辨率相同。其制作方法為先將芯層材料送經(jīng)熔體泵，建立適當(dāng)?shù)膲毫M(jìn)入共擠出模具；與包層材料一起共擠出一組導(dǎo)光介質(zhì)；牽引拉出后進(jìn)入輸入端成型裝置，將數(shù)根導(dǎo)光介質(zhì)在端點(diǎn)處緊密地排列成矩形；繼續(xù)拉伸后進(jìn)入輸出端成型裝置，在輸出端處被熱成功能造型；裁切、插接，配以屏罩，制成超大屏幕。本發(fā)明的屏幕結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，維修方便，抗干擾能力強(qiáng)和圖像質(zhì)量高，對(duì)應(yīng)用環(huán)境要求低；其制作方法自動(dòng)化、連續(xù)化，有效保證了整體屏幕的制作質(zhì)量。
文檔編號(hào)G02B1/10GK1458550SQ0313733
公開日2003年11月26日 申請(qǐng)日期2003年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月18日
發(fā)明者蔣濤 申請(qǐng)人:北京通元光谷科技有限公司