專利名稱：用光纖實(shí)現(xiàn)的顯示屏結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用光纖實(shí)現(xiàn)的顯示屏結(jié)構(gòu)。特別應(yīng)用于要求高亮度，彩色顯示屏 等的顯示領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
顯示屏的發(fā)明、發(fā)展對(duì)信息的傳播產(chǎn)生了巨大而深遠(yuǎn)的影響，顯示屏的作用是將 信息以位圖的形式顯示出來，如IXD、CRT、LED等?？v觀顯示屏的發(fā)展，顯示屏從簡(jiǎn)單的數(shù)字 顯示到黑白位圖以及如今的高清真彩位圖顯示，其應(yīng)用領(lǐng)域也大為擴(kuò)展，圖像的表達(dá)能力 也大大提升。如今占據(jù)主流市場(chǎng)的顯示屏多為液晶和發(fā)光二極管，即IXD和LED。IXD液晶顯示 器是Liquid Crystal Display的簡(jiǎn)稱，IXD的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃當(dāng)中放置液態(tài)的晶 體，兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細(xì)小電線，透過通電與否來控制桿狀水晶分子改變 方向，將光線折射出來產(chǎn)生畫面。比CRT要好的多，但是價(jià)錢較貴。LED顯示屏(LED panel) 就是light emitting diode，發(fā)光二極管的英文縮寫，簡(jiǎn)稱LED。它是一種通過控制半導(dǎo)體 發(fā)光二極管的顯示方式，其大概的樣子就是由很多個(gè)通常是紅色的發(fā)光二極管組成，靠燈 的亮滅來顯示字符。用來顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的顯 示屏幕。其混色效果不佳，視角不大，水平方向左右觀看有色差。加工較復(fù)雜，抗靜電要求 高。實(shí)際像素分辨率做到10000點(diǎn)以上較難。近年來出現(xiàn)一種用POF塑料光纖為主材料制 作的(室內(nèi)外)大型顯示屏面世。其工作原理是靠投影機(jī)(背投)到光纖的集束端，通過 光纖的傳導(dǎo)傳到屏幕上去，效果看起來不錯(cuò)，有可能取代現(xiàn)在廣為使用的LED屏幕。但其分 辨率和亮度過度依賴投影機(jī)，且大面積顯示分辨率很難提高，成本也很高。目前的顯示屏技術(shù)存在的幾個(gè)問題是LCD的成本較高，且在高亮度方面表現(xiàn)不 足；LED分辨率難以有較大提高；新出現(xiàn)在所謂光纖顯示屏依賴投影機(jī)的分辨率和亮度難 以有效提高顯示效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服目前在高質(zhì)量顯示屏成本高，分辨率低，亮度 低。本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案—種用光纖實(shí)現(xiàn)的顯示屏結(jié)構(gòu)，該顯示屏結(jié)構(gòu)包括信號(hào)激光源、第一至第N多模 光纖、第一至第N單模光纖、第一至第N光纖光柵、第一至第N環(huán)形器；各部分之間的連接 為信號(hào)激光源的光信號(hào)從多模光纖的一端輸入。第一環(huán)形器第一端口與第一多模光纖的另一端連接，第一環(huán)形器第二端口與第一 光纖光柵的一端連接，第一光纖光柵的另一端與第二多模光纖的一端連接，第一環(huán)形器第 三端口與第一單模光纖連接。
第二環(huán)形器第一端口與第二多模光纖的另一端連接，第二環(huán)形器第二端口與第二 光纖光柵的一端連接，第二光纖光柵的另一端與第三多模光纖的一端連接，第二環(huán)形器第 三端口與第二單模光纖連接。第三環(huán)形器第一端口與第三多模光纖的另一端連接，第三環(huán)形器第二端口與第三 光纖光柵的一端連接，第三光纖光柵的另一端與......第N環(huán)形器第一端口與第N多模光纖的另一端連接，第N環(huán)形器第二端口與第N 光纖光柵連接，第N環(huán)形器第三端口與第N單模光纖連接。N為顯示屏像素點(diǎn)的數(shù)量，N= 100 300000000的整數(shù)，排布成10 30000*10 10000陣列。信號(hào)激光源為輸出N個(gè)波長(zhǎng)的激光器，信號(hào)激光源輸出的N個(gè)波長(zhǎng)與第一至第N 光纖光柵的中心波長(zhǎng)一一對(duì)應(yīng)。本發(fā)明和已有技術(shù)相比所具有的有益效果整個(gè)顯示屏采用光纖作為主體顯示結(jié)構(gòu)，其成本大為縮減。本發(fā)明在每平方米集 成10000*10000以上的像素點(diǎn)，分辨率大為提高；光纖顯示屏采用激光器作為信號(hào)光的光 源，激光器的功率很大，可以將較大功率的光耦合入光纖，實(shí)現(xiàn)大功率輸出，亮度得到保證。 分辨率和亮度可以隨著光纖、光柵、激光器的制造技術(shù)的提升得到提高。


圖1為像素點(diǎn)為N的單色用光纖實(shí)現(xiàn)的顯示屏結(jié)構(gòu)。圖2為環(huán)形器內(nèi)的光路圖。圖3為30000*10000彩色用光纖實(shí)現(xiàn)的顯示屏結(jié)構(gòu)。圖4為100*100單色用光纖實(shí)現(xiàn)的顯示屏結(jié)構(gòu)。圖5為10*10單色用光纖實(shí)現(xiàn)的顯示屏結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實(shí)施方式一用光纖實(shí)現(xiàn)的顯示屏結(jié)構(gòu)包括，如圖1、2所示信號(hào)激光源3、第一至第N多模光 纖21、22、23、...、2N、第一至第N單模光纖11、12、13、. . .、1N、第一至第N光纖光柵41、42、 43.....4N、第一至第N環(huán)形器51、52、53.....5N ；各部分之間的連接為信號(hào)激光源3的光信號(hào)從多模光纖21的一端輸入。第一環(huán)形器第一端口 511與第一多模光纖21的另一端連接，第一環(huán)形器第二端口 512與第一光纖光柵41的一端連接，第一光纖光柵41的另一端與第二多模光纖22的一端 連接，第一環(huán)形器第三端口 513與第一單模光纖11連接。第二環(huán)形器第一端口 521與第二多模光纖22的另一端連接，第二環(huán)形器第二端口 522與第二光纖光柵42的一端連接，第二光纖光柵42的另一端與第三多模光纖23的一端 連接，第二環(huán)形器第三端口 523與第二單模光纖12連接。第三環(huán)形器第一端口 531與第三多模光纖23的另一端連接，第三環(huán)形器第二端口 532與第三光纖光柵43的一端連接，第三光纖光柵43的另一端與......
第N環(huán)形器第一端口 5附與第N多模光纖2N的另一端連接，第N環(huán)形器第二端口 5N2與第N光纖光柵4N連接，第N環(huán)形器第三端口 5N3與第N單模光纖IN連接。N為顯示屏像素點(diǎn)的數(shù)量，N= 100 300000000的整數(shù)，排布成10 30000*10 10000陣列。信號(hào)激光源3為輸出N個(gè)波長(zhǎng)的激光器，信號(hào)激光源3輸出的N個(gè)波長(zhǎng)與第一至 第N光纖光柵41、42、43.....4N的中心波長(zhǎng)一一對(duì)應(yīng)。所述的第一至第N多模光纖21、22、23.....2N的包層外半徑相同，纖芯的半徑相
同；包層外半徑均為60 500微米，纖芯的半徑均為5 300微米。第一至第N單模光纖11、12、13.....IN的包層外半徑相同，纖芯的半徑相同；包層
外半徑均為10 62. 5微米，纖芯的半徑均為1 4微米。所述的信號(hào)激光源3的輸出波長(zhǎng)范圍為390 770納米；相鄰波長(zhǎng)間隔均為 0. 0000001 0. 05 納米。所述的第一至第N光纖光柵41、42、43、· · ·、4N的帶寬均為0. 0000001 0. 05納 米，中心波長(zhǎng)為390 770納米。圖2所示為環(huán)形器內(nèi)的光路圖，環(huán)形器的工作原理為光信號(hào)沿箭頭a的方向傳輸 到光纖光柵，將與光纖光柵中心波長(zhǎng)相同的光信號(hào)反射，沿箭頭b傳輸，從上端口輸出。信號(hào)激光源輸出的光信號(hào)中每個(gè)波長(zhǎng)的光對(duì)應(yīng)一個(gè)像素點(diǎn)的變化，由功率控制亮 度。雖然在每個(gè)單模光纖的輸出信號(hào)光波長(zhǎng)不同，但由于信號(hào)光波長(zhǎng)變化范圍較小，人眼無 法分辨這樣微小的顏色差別，所以本實(shí)施方式中實(shí)現(xiàn)了單色光顯示屏的功能。實(shí)施方式二用光纖實(shí)現(xiàn)的顯示屏結(jié)構(gòu)包括第一至第三億單模光纖11、12、13、…… 1300000000，第一至第三億多模光纖21、22、23、……2300000000，信號(hào)激光源3，第一至第三 億環(huán)形器 51、52、53、......5300000000，第一至第三億光纖光柵 41、42、43、......4300000000，
如圖3所示。上述各部分之間的連接為信號(hào)激光源3的光信號(hào)從多模光纖21的一端輸入。第一環(huán)形器第一端口 511與第一多模光纖21的另一端連接，第一環(huán)形器第二端口 512與第一光纖光柵41的一端連接，第一光纖光柵41的另一端與第二多模光纖22的一端 連接，第一環(huán)形器第三端口 513與第一單模光纖11連接。第二環(huán)形器第一端口 521與第二多模光纖22的另一端連接，第二環(huán)形器第二端口 522與第二光纖光柵42的一端連接，第二光纖光柵42的另一端與第三多模光纖23的一端 連接，第二環(huán)形器第三端口 523與第二單模光纖12連接。第三環(huán)形器第一端口 531與第三多模光纖23的另一端連接，第三環(huán)形器第二端口 532與第三光纖光柵43的一端連接，第三光纖光柵43的另一端與......第三億環(huán)形器第一端口 53000000001與第三億多模光纖2300000000的另一端連 接，第三億環(huán)形器第二端口 53000000002與第三億光纖光柵4300000000連接，第三億環(huán)形 器第三端口 53000000003與第三億單模光纖1300000000連接。顯示屏像素點(diǎn)的數(shù)量為300000000，排布成30000*10000陣列。所述的第一至第三億多模光纖21、22、23.....2300000000的包層外半徑相同，纖芯的半徑相同；包層外半徑均為500微米，纖芯的半徑均為300微米。第一至第三億單模光纖11、12、13.....1300000000的包層外半徑相同，纖芯的半
徑相同；包層外半徑均為62. 5微米，纖芯的半徑均為4微米。信號(hào)激光源3的光信號(hào)包括三個(gè)波段，藍(lán)光波段波長(zhǎng)470nm至479. 9999999nm的 一億個(gè)波長(zhǎng)，波長(zhǎng)間隔為0. OOOOOOlnm，第一光纖光柵41的中心波長(zhǎng)為470nm，而后的相隔 兩個(gè)環(huán)形器依次遞增，增幅0. OOOOOOlnm ；綠光波段波長(zhǎng)520nm至529. 9999999nm的一億個(gè) 波長(zhǎng)，波長(zhǎng)間隔為0. OOOOOOlnm，第二個(gè)光柵的中心波長(zhǎng)為520nm，而后的相隔兩個(gè)環(huán)形器 依次遞增，增幅0. OOOOOOlnm ；紅光波段波長(zhǎng)700nm至709. 9999999nm的一億個(gè)波長(zhǎng)，波長(zhǎng) 間隔為0. OOOOOOlnm，第三個(gè)光柵的中心波長(zhǎng)為700nm，而后的相隔兩個(gè)環(huán)形器依次遞增， 增幅 0. OOOOOOlnm。此實(shí)施方式中的300000000個(gè)單模光纖相鄰三個(gè)分別輸出藍(lán)、綠、紅，通過控制 信號(hào)激光源中各顏色光的功率可以使相鄰的三個(gè)輸出點(diǎn)產(chǎn)生出彩色光。輸出點(diǎn)排列成 30000*10000的陣列，由于每三個(gè)相鄰的輸出點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)彩色輸出點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)10000*10000的
彩色顯示。實(shí)施方式三用光纖實(shí)現(xiàn)的顯示屏結(jié)構(gòu)，如圖4所示。用光纖實(shí)現(xiàn)的顯示屏結(jié)構(gòu)包括信號(hào)激光源3、第一至第一萬多模光纖21、22、
23.....210000、第一至第一萬單模光纖11、12、13.....110000、第一至第一萬光纖光柵
41、42、43、· · ·、410000、第一至第一萬環(huán)形器51、52、53、· · · ,510000 ；各部分之間的連接 為信號(hào)激光源3的光信號(hào)從多模光纖21的一端輸入。第一環(huán)形器第一端口 511與第一多模光纖21的另一端連接，第一環(huán)形器第二端口 512與第一光纖光柵41的一端連接，第一光纖光柵41的另一端與第二多模光纖22的一端 連接，第一環(huán)形器第三端口 513與第一單模光纖11連接。第二環(huán)形器第一端口 521與第二多模光纖22的另一端連接，第二環(huán)形器第二端口 522與第二光纖光柵42的一端連接，第二光纖光柵42的另一端與第三多模光纖23的一端 連接，第二環(huán)形器第三端口 523與第二單模光纖12連接。第三環(huán)形器第一端口 531與第三多模光纖23的另一端連接，第三環(huán)形器第二端口 532與第三光纖光柵43的一端連接，第三光纖光柵43的另一端與......第一萬環(huán)形器第一端口 5100001與第一萬多模光纖210000的另一端連接，第一萬 環(huán)形器第二端口 5100002與第一萬光纖光柵410000連接，第一萬環(huán)形器第三端口 5100003 與第一萬單模光纖110000連接。顯示屏像素點(diǎn)的數(shù)量為10000，排成100*100的陣列。信號(hào)激光源3為輸出10000個(gè)波長(zhǎng)的激光器，信號(hào)激光源3輸出的10000個(gè)波長(zhǎng) 與第一至第一萬光纖光柵41、42、43.....410000的中心波長(zhǎng)一一對(duì)應(yīng)。所述的第一至第一萬多模光纖21、22、23.....210000的包層外半徑相同，纖芯的
半徑相同；包層外半徑均為200微米，纖芯的半徑均為50微米。第一至第一萬單模光纖11、12、13.....110000的包層外半徑相同，纖芯的半徑相
同；包層外半徑均為20微米，纖芯的半徑均為2微米。
所述的信號(hào)激光源3的輸出波長(zhǎng)范圍為720. 005nm 770nm納米；相鄰波長(zhǎng)間隔 均為0. 005內(nèi)米。所述的第一至第一萬光纖光柵41、42、43.....410000的帶寬均為0. 005納米，中
心波長(zhǎng)為720. 005nm至770nm。用光纖實(shí)現(xiàn)的單色顯示屏結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了 100*100的單紅色顯示。實(shí)施方式四用光纖實(shí)現(xiàn)的顯示屏結(jié)構(gòu)，該實(shí)施方式與實(shí)施方式三的區(qū)別在于環(huán)形器數(shù)量為 100個(gè)，排布成10*10的陣列；信號(hào)光激光器的混合光包括波長(zhǎng)390nm至394. 95nm的一百個(gè) 波長(zhǎng)，波長(zhǎng)間隔為0. 05nm，第一個(gè)光柵的中心波長(zhǎng)為720nm，而后的依次遞增，增幅0. 05nm。 多模光纖的包層外半徑為60微米，纖芯半徑為5微米；單模光纖的包層外半徑為10微米， 纖芯半徑為1微米。波長(zhǎng)從390nm至394.95nm，波長(zhǎng)間隔為0. 05nm ；第一光纖光柵41反射的信號(hào) 光波長(zhǎng)為390nm，第二光纖光柵42反射的信號(hào)光波長(zhǎng)為390. 05nm,而后的依次遞增，增幅 0. 05nm，直至第100光纖光柵4100反射的信號(hào)光波長(zhǎng)為394. 95nm。用光纖實(shí)現(xiàn)的單色顯示屏結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了 10*10的單色顯示。
權(quán)利要求
1.一種用光纖實(shí)現(xiàn)的顯示屏結(jié)構(gòu)，其特征在于該顯示屏結(jié)構(gòu)包括信號(hào)激光源(3)、第一至第N多模光纖Ol、22、23...、2N)、第一至第N單模光纖(11、12、13.....1N)、第一至第N光纖光柵(41、42、43.....4N)、第一至第N環(huán)形器(51、52、53.....5N)；各部分之間的連接為信號(hào)激光源(3)的光信號(hào)從多模光纖的一端輸入；第一環(huán)形器第一端口(511)與第一多模光纖的另一端連接，第一環(huán)形器第二端 口(51 與第一光纖光柵Gl)的一端連接，第一光纖光柵Gl)的另一端與第二多模光纖(22)的一端連接，第一環(huán)形器第三端口(51 與第一單模光纖(11)連接；第二環(huán)形器第一端口(521)與第二多模光纖0 的另一端連接，第二環(huán)形器第二端 口(52 與第二光纖光柵0 的一端連接，第二光纖光柵0 的另一端與第三多模光纖(23)的一端連接，第二環(huán)形器第三端口(52 與第二單模光纖(1 連接；第三環(huán)形器第一端口(531)與第三多模光纖的另一端連接，第三環(huán)形器第二端口(532)與第三光纖光柵的一端連接，第三光纖光柵的另一端與......第N環(huán)形器第一端口(5W)與第N多模光纖ON)的另一端連接，第N環(huán)形器第二端口 (5N2)與第N光纖光柵GN)連接，第N環(huán)形器第三端口(5吧)與第N單模光纖(IN)連接； N為顯示屏像素點(diǎn)的數(shù)量，N = 100 300000000的整數(shù)，排布成10 30000*10 10000陣列；信號(hào)激光源C3)為輸出N個(gè)波長(zhǎng)的激光器，信號(hào)激光源C3)輸出的N個(gè)波長(zhǎng)與第一至 第N光纖光柵(41、42、43.....4N)的中心波長(zhǎng)一一對(duì)應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用光纖實(shí)現(xiàn)的顯示屏結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的第一至第N多模光纖Ol、22、23...、2N)的包層外半徑相同，纖芯的半徑相同； 包層外半徑均為60 500微米，纖芯的半徑均為5 300微米；第一至第N單模光纖(11、12、13.....1N)的包層外半徑相同，纖芯的半徑相同；包層外半徑均為10 62. 5微米，纖芯的半徑均為1 4微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用光纖實(shí)現(xiàn)的顯示屏結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的信號(hào)激光源⑶的輸出波長(zhǎng)范圍為390 770納米；相鄰波長(zhǎng)間隔均為 0. 0000001 0. 05 納米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用光纖實(shí)現(xiàn)的顯示屏結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的第一至第N光纖光柵(41、42、43.....4N)的反射帶寬范圍均為0. 0000001 0. 05納米，中心波長(zhǎng)為390 770納米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用光纖實(shí)現(xiàn)的顯示屏結(jié)構(gòu)，涉及一種光纖實(shí)現(xiàn)的顯示屏。應(yīng)用于高亮度，彩色顯示領(lǐng)域。克服了目前在高質(zhì)量顯示屏存在的問題，成本高、分辨率低、亮度低。該顯示屏結(jié)構(gòu)的信號(hào)激光源的光信號(hào)從第一多模光纖的一端輸入；每一環(huán)形器與其相連接的單模光纖、多模光纖、光纖光柵構(gòu)成一個(gè)像素點(diǎn)，N個(gè)這樣的像素點(diǎn)首尾相接成線性結(jié)構(gòu)，每個(gè)像素點(diǎn)輸出一個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)。N為顯示屏像素點(diǎn)的數(shù)量，N＝100～300000000的整數(shù)，排布成10～30000*10～10000陣列。信號(hào)激光源為輸出N個(gè)波長(zhǎng)的激光器，信號(hào)激光源輸出的N個(gè)波長(zhǎng)與第一至第N光纖光柵的中心波長(zhǎng)一一對(duì)應(yīng)。
文檔編號(hào)G02B6/02GK102129818SQ20111002564
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者周倩, 寧提綱, 李晶, 溫曉東, 胡旭東 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)