激光散射顯示器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明激光散射顯示器的原理是：利用激光為光源，通過(guò)光纖把激光傳導(dǎo)到顯示屏上像素位置，每個(gè)像素位置有特殊材料制作的傳光介質(zhì)，所述介質(zhì)在電流或磁場(chǎng)作用下能夠產(chǎn)生物理或化學(xué)變化，使激光產(chǎn)生散射光或透明無(wú)散射光，每個(gè)像素位置有散射光時(shí)，散射光作為像素；無(wú)散射光時(shí)是透明的，作為激光通路，散射光的有或無(wú)決定了像素的亮滅，許多這樣的像素構(gòu)成圖像，實(shí)現(xiàn)影像還原。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低，適用于電視屏、電腦屏、手機(jī)屏以及機(jī)電儀表等。該設(shè)計(jì)產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠，經(jīng)久耐用。更適合3D電視以及未來(lái)的三維立體電視等。
【專(zhuān)利說(shuō)明】激光散射顯示器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)計(jì)激光散射顯示器，是利用三基色激光混合為光源，通過(guò)傳光介質(zhì)把激光傳導(dǎo)到顯示屏上的像素位置，像素位置的傳光介質(zhì)在電流作用下發(fā)生物理或化學(xué)變化，使激光傳播路徑改變而傳播到顯示屏外，利用該點(diǎn)變向光作為像素組成畫(huà)面。本發(fā)明設(shè)計(jì)適用于電視屏、電腦屏、手機(jī)屏以及機(jī)電儀表等。也適合3D電視以及未來(lái)的三維立體電視
坐寸ο
【背景技術(shù)】
[0002]CRT電視色彩好，但是有輻射，體積太大，不適應(yīng)大屏幕的需求。液晶電視是需要背光燈來(lái)照亮，用液晶來(lái)控制像素，對(duì)比度不好，色彩鮮艷度較差。目前LED電視最高色域覆蓋率只有62%，并且液晶電視對(duì)比度受可視角度的影響嚴(yán)重，因此造成圖像觀看空間限制。等離子電視每個(gè)像素是由三個(gè)氣室構(gòu)成的，氣壁不能太薄，因此像素較大，分辨率低。等離子電視相對(duì)較暗，能耗也比較高，色彩也不太理想，目前等離子電視最高的色域覆蓋率70%左右。
[0003]激光為電視光源與傳統(tǒng)電視相比具有如下特點(diǎn):不僅可以使整個(gè)電視畫(huà)面看起來(lái)更加真實(shí)、有層次感、通透的感覺(jué)，同時(shí)畫(huà)面的清晰度也會(huì)隨著色彩飽和度的提高有較大幅度的提升。激光是純單色光，彩色效果非常理想，其色域覆蓋率高達(dá)人眼色域范圍的90 %以上。激光電視機(jī)色彩艷麗、亮度高。它的室溫壽命一般可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)，特殊處理后能達(dá)到百萬(wàn)小時(shí)，因此它是一種長(zhǎng)壽命高可靠性的產(chǎn)品。激光光源本身即為偏振光，是最適合表現(xiàn)3D效果的光源，而二者的結(jié)合也十分的容易。可以說(shuō)在3D顯示領(lǐng)域，激光電視有著無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，它還可以做成未來(lái)的三維電視。
[0004]激光電視為何遲遲不能進(jìn)入大眾市場(chǎng)的原因:在技術(shù)方面，激光電視中的掃描偏轉(zhuǎn)是個(gè)難題:和CRT彩色顯像管一樣，`激光束也要一行行從上至下完成整幅圖像的掃描。讓激光束偏轉(zhuǎn)的主要方法是靠激光束照射在高速旋轉(zhuǎn)的多面棱鏡輪上，在角度不停變化的鏡面上反射后形成的。如高清畫(huà)面1080行，刷新率50次/秒，每秒就要掃描5.4萬(wàn)次，使用八面棱鏡輪時(shí)，因旋轉(zhuǎn)I周能掃描8次，因此5.4萬(wàn)次/8為6750轉(zhuǎn)/秒，等于棱鏡輪的轉(zhuǎn)速為40.5萬(wàn)轉(zhuǎn)/分鐘，如此高的轉(zhuǎn)速帶來(lái)的噪聲、潤(rùn)滑、成本和壽命等都難以滿(mǎn)足投放市場(chǎng)實(shí)用的條件。用超聲波或電場(chǎng)來(lái)偏轉(zhuǎn)激光其幅度太小，不適合大屏幕發(fā)展的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決激光掃描的問(wèn)題，如何用高效、簡(jiǎn)潔的辦法獲得快速、穩(wěn)定、長(zhǎng)壽命、體型小以及結(jié)構(gòu)多樣的顯示器。
[0006]本發(fā)明采用三基色紅、藍(lán)、綠激光混合為彩色光源；通過(guò)光纖導(dǎo)入顯示屏，顯示屏中有特殊材料制成的傳光介質(zhì)，所述介質(zhì)分布在各個(gè)像素點(diǎn)位置，所述介質(zhì)材料的光學(xué)屬性在外加電場(chǎng)或磁場(chǎng)的作用下能發(fā)生穩(wěn)定、可逆的變化，使經(jīng)過(guò)所述介質(zhì)的激光在像素位置產(chǎn)生散射或透明無(wú)障礙通過(guò)，有散射時(shí)，散射光便可以傳播出顯示屏外，利用該散射光作為圖像像素。
[0007]在顯示屏內(nèi)各個(gè)像素位置安裝有電極和傳光介質(zhì)，電極與傳光介質(zhì)相連，電極電源來(lái)源于驅(qū)動(dòng)1C，此驅(qū)動(dòng)IC與等離子電視驅(qū)動(dòng)IC相似，它的作用是依次給電極通電，使像素位置的傳光介質(zhì)受電場(chǎng)的影響而逐個(gè)產(chǎn)生散射或透明，使散射光依次向前變動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)圖像像素的有序亮滅。合理改變激光的色彩，使得各個(gè)亮點(diǎn)具有需要的色彩，從而達(dá)到圖像的顯示還原。有時(shí)候需要在電極上加一個(gè)薄膜電感，利用磁致旋光效應(yīng)來(lái)改變光的傳播路線而傳出顯示屏，成為像素；有時(shí)候需要在彩色激光中加入紅外激光，加快響應(yīng)速度。由于沒(méi)有機(jī)械掃描，因此沒(méi)有機(jī)械方面的技術(shù)障礙，使得運(yùn)作更可靠、更平穩(wěn)、更持久。
[0008]傳光介質(zhì)材料有多種，適用于本發(fā)明的主要有:①電致色變材料,特性是:不通電是透明的，通電時(shí)因化學(xué)反應(yīng)而顯色，典型代表是三氧化鎢；②液晶，不通電是渾濁的，對(duì)光有散射作用，通電時(shí)是透明的，極少有散射克爾效應(yīng)材料，不通電是透明的，通電時(shí)能改變光的折射率，例如硝基苯磁致旋光材料，見(jiàn)專(zhuān)利號(hào)200410056177.X ;⑤光放大器材料，有半導(dǎo)體材料等；⑥慢光開(kāi)關(guān)材料，如光子晶體等。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是激光在顯示屏中傳播路線示意圖；圖2是方法I的電極、電線排布簡(jiǎn)圖，S1、S2、S3、S4……Sn表示列開(kāi)關(guān)，它們與列驅(qū)動(dòng)IC相連，使列電線逐個(gè)通電或斷電；G1、G2、G3……Gn表示行開(kāi)關(guān)，它們與行驅(qū)動(dòng)IC相連，使行電線逐個(gè)通電或斷電；L、F、H系列表示被分隔的液晶點(diǎn)，也是像素位置；05表示入射激光；06、07表示反光鏡；圖3是方法2的電極、電線排布簡(jiǎn)圖，L、F、H系列表示電極電流通過(guò)的液晶點(diǎn)，即像素位置；圖4是被網(wǎng)格分隔的液晶點(diǎn)和行、列電線結(jié)構(gòu)放大圖，01是指列電線；02是指行電線；03是電極(在實(shí)際制作時(shí)03是不需要的，只要電線做成扁平的就可以了，在此只是便于觀察結(jié)構(gòu))；04是指被封閉的液晶。圖5是半導(dǎo)體SOA結(jié)構(gòu)圖，05入射光；08散射光；09直傳出光，10導(dǎo)電散射膜。以上五個(gè)圖只是簡(jiǎn)單的說(shuō)明原理，需要根據(jù)實(shí)際要求適當(dāng)調(diào)整，不能限制本發(fā)明的其他結(jié)構(gòu)方式。
【具體實(shí)施方式】
`[0010]激光散射顯不器以液晶材料作傳光介質(zhì)為主,方法如下:
[0011]方法1:先在顯示面板表面刻上一系列溝槽，用于安放行電線，溝槽的位置與像素一致，印刷上透明導(dǎo)電體材料，將該平面多余的導(dǎo)電體清理掉，只留溝槽里的導(dǎo)電體，溝槽里的導(dǎo)電體凝固后就成為行電線，行電線的一端止于最后一個(gè)像素位置，另一端與行驅(qū)動(dòng)IC相連。用同樣的方法再做一塊有列電線的面板，不同的是溝槽成列排布，連接列驅(qū)動(dòng)1C。用透明絕緣材料制成絲網(wǎng)，網(wǎng)格數(shù)量、尺寸、位置與像素一致，絲網(wǎng)的折射率與液晶清亮?xí)r一致，將液晶材料填滿(mǎn)網(wǎng)格，如圖2。絲網(wǎng)作用是:把液晶分割成小塊(稱(chēng)之液晶點(diǎn))，當(dāng)液晶沒(méi)有完全清亮?xí)r由于折射率與網(wǎng)格不一樣，所以網(wǎng)格會(huì)反射激光，阻止激光通過(guò)，避免下一個(gè)液晶點(diǎn)被動(dòng)發(fā)光，把絲網(wǎng)粘在行面板或列面板上。另一塊面板的電極面蓋在此板上面，行、列電線要垂直。在行的始末兩端分別鑲上反射鏡或全反射光纖，如圖2中06、07，反射鏡是由許多四十五度角的鏡面組成，其作用是把余光反射到下一行。最后把液晶密封，顯示屏就基本成型。[0012]如圖2所示。由于行、列電線都與液晶點(diǎn)相交并相連，使得每個(gè)液晶點(diǎn)都有兩個(gè)電極。成像過(guò)程是:液晶在常溫下是渾濁的，由光纖導(dǎo)入混合激光，渾濁的液晶使激光產(chǎn)生散射，激光此時(shí)被液晶阻擋而停止前進(jìn)，只能形成一個(gè)發(fā)光點(diǎn)，成為像素，其它液晶點(diǎn)不發(fā)光，在驅(qū)動(dòng)IC的作用下電極通電，電流使液晶變得透明而失去散射光，該像素熄滅，這就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)像素的亮滅周期。由于該點(diǎn)變透明了，激光能通過(guò)該點(diǎn)到達(dá)第二個(gè)相鄰點(diǎn)，使第二個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生散射光，同時(shí)激光變換顏色，第二個(gè)點(diǎn)也成為像素，在驅(qū)動(dòng)IC的作用下，電流給第二個(gè)液晶點(diǎn)通電，第二個(gè)點(diǎn)也會(huì)因電場(chǎng)作用透明而失去散射光。如此逐個(gè)循環(huán)下去直到最后一個(gè)點(diǎn)，這就完成了 一巾貞圖像的掃描。電流變換電極的時(shí)間要與激光變換像素色彩的時(shí)間—致。
[0013]在此過(guò)程中，由于液晶通電后要5毫秒以上才清亮(有理論表明液晶響應(yīng)時(shí)間可以提高到納秒級(jí)，現(xiàn)在是不行的)，而本發(fā)明要求激光在19納秒左右就得換一個(gè)像素，所以電極通電時(shí)間必須要早于激光達(dá)到時(shí)間，電流與激光一前一后以相同速度前進(jìn)。
[0014]還可以在激光中加入紅外激光，紅外激光有很好的熱效應(yīng)，能夠提聞液晶的響應(yīng)速度；或者在液晶加入電介質(zhì)也可以提高響應(yīng)速度。此方案要求液晶的上升時(shí)間越快越好，下降時(shí)間要少于二十毫秒就可以了。隨著科技進(jìn)步，當(dāng)未來(lái)液晶響應(yīng)時(shí)間達(dá)到納秒級(jí)時(shí)，電流和激光就可以同時(shí)達(dá)到液晶像素位置。
[0015]依次通電到最后，前面已經(jīng)斷電的液晶都還是透明的，因?yàn)橐壕枰撩胍陨喜呕謴?fù)成渾濁狀態(tài)，二十毫秒足夠激光掃描完一幀畫(huà)面。也可以接通后不斷電，掃描完一屏后所有電極才一起斷電，使激光無(wú)阻通過(guò)。
[0016]在行的兩端有反光鏡或全反射光纖，其作用是把激光余光反射到下一行，如果直接進(jìn)入下一行尾，則要求改變相應(yīng)電視信號(hào)的先后次序，使得在下一行像素信號(hào)首尾顛倒才能成像?；蛘咄ㄟ^(guò)透明光纖把上一行余光傳回下一行的開(kāi)頭也可以。
[0017]還可以采用常通電式，即全屏的電極是常通的，先使全屏透明，工作時(shí)候逐個(gè)斷電，斷電的液晶恢復(fù)渾濁而散射激光，成為像素，然后再恢復(fù)通電，使每一時(shí)刻只有一個(gè)液晶點(diǎn)斷電，使激光在一定時(shí)間內(nèi)只能形成一個(gè)亮點(diǎn)，進(jìn)行逐點(diǎn)掃描。由于現(xiàn)在液晶材料的響應(yīng)速度限制，斷電過(guò)程也需要提前啟動(dòng)。
[0018]驅(qū)動(dòng)IC不用像等離子電視、IXD電視那樣復(fù)雜，只要求按固定時(shí)間依次給電極通電，只需要一條通路。由于驅(qū)動(dòng)IC只是按固有頻率斷通，不考慮信號(hào)處理，所以沒(méi)有帶寬問(wèn)題。
[0019]像素的散射光會(huì)使相鄰的液晶有一些光売，對(duì)成像有一定影響，但是不會(huì)太大，因?yàn)橄袼毓馐强焖僖苿?dòng)的，人眼只能看到最亮的光點(diǎn)。
[0020]方法2:該方法與方法I基本一樣，不同的是去掉絕緣絲網(wǎng)，全屏的液晶是相連的整體。先將兩面板的電極面合在一起，中間留有間隙，兩端鑲上反射鏡，充入液晶后四周密封，如圖3。由于液晶有很大電阻，所以通電時(shí)電流不會(huì)傳遍所有液晶材料，只選擇最近電極連通，被連通液晶自然形成像素。此方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，缺點(diǎn)是清晰度沒(méi)有方法I好，因?yàn)闇啙岬囊壕Р荒茉诤芏叹嚯x內(nèi)完全阻擋激光，使得該亮點(diǎn)比較大，此方法適合做大屏幕顯示屏。
[0021]這兩種方法都是把混色激光導(dǎo)入液晶，從行的左上端進(jìn)入，行尾射出，在行尾有反光鏡或全反射光纖把該激光折返到下一行，依次向下傳導(dǎo)，直到貫穿全屏。在中途的折返點(diǎn)還可以設(shè)能量補(bǔ)給裝置，例如半導(dǎo)體光放大器等。行、列電線數(shù)量無(wú)固定數(shù)，按像素需要排布。
[0022]方法3:利用具有克爾效應(yīng)的材料代替液晶也可以做成顯示器，其制作與方法I相似，不同的是把網(wǎng)格傳光的兩邊改成偏振片，液晶材料改成克爾效應(yīng)材料，兩偏振片的偏振方向垂直放置，偏振片與顯示屏不垂直(這樣做是為了讓偏振片的反射光能夠射出屏外)，在顯示屏上貼一層霧化膜(使反射光傳向各個(gè)方向)。此方法的缺點(diǎn)是電壓高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不安全，外形尺寸大。
[0023]方法4:利用電致變色材料代替液晶，其制作與方法I相似，這一方法制作簡(jiǎn)單，在任何時(shí)刻它只有一個(gè)點(diǎn)可以散射激光，其它部分全都是透明的。它現(xiàn)在面臨的困難是現(xiàn)有材料響應(yīng)速度慢，達(dá)不到做顯示器的要求，同時(shí)現(xiàn)有材料都有彩色，對(duì)通過(guò)的光有選擇，影響像素色彩。
[0024]方法5:利用SOA光放大器作像素開(kāi)關(guān)，如圖5，將半導(dǎo)體光放大材料放在像素位置，兩端與行線平行，兩端有能導(dǎo)電的散射膜，也是工作電極，激光只能散射而不能穿過(guò)該膜，散射膜中間留有透光孔，兩孔在同一直線上，光放大材料通過(guò)該孔首尾連接成光纖，兩端散射膜電極與行、列電極相連，沒(méi)有電流時(shí)，激光能夠從一端小孔透過(guò)到另一端小孔，不散射激光，當(dāng)電極有電流時(shí)，激光被放大，放大的部分被散射膜傳出顯不屏外而發(fā)光，成為像素，見(jiàn)圖5中08，電流停止時(shí)激光直接穿過(guò)兩孔，去到下一個(gè)孔。直傳光09不會(huì)使后面的像素發(fā)光，因?yàn)楹竺娴姆糯篌w材料沒(méi)有電流，沒(méi)有放大作用。該方法結(jié)構(gòu)與方法I相似，不同的是把液晶換成放大體材料及增加散射膜(電極)。其優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度快，達(dá)到納秒級(jí)，能滿(mǎn)足激光電視要求。如果該材料對(duì)混合光有太多失真，則需要把三基色分開(kāi)傳播，可以把放大體上的通光孔改為扁平狀，用三條光路并行，或把放大體分隔成三條光纖，分別傳播。此方案不用紅外激光。
[0025]方法6:用慢光材料作像素開(kāi)關(guān)，把慢光材料放置在像素位置，與行、列電極相連，慢光材料在電流作用下使光在像素位置變慢，變慢的激光會(huì)產(chǎn)生散射，使得像素發(fā)光，達(dá)到顯示時(shí)間后斷電，慢光材料恢復(fù)透明，像素熄滅，激光得以穿過(guò)去到下一個(gè)像素位置，該方法結(jié)構(gòu)與方法I相似，該技術(shù)還不成熟。
[0026]本設(shè)計(jì)的缺陷是:顯示器的像素不一樣亮，原因是隨著距離增加激光能量在減少。解決辦法是將入射激光逐漸加強(qiáng)，用以補(bǔ)償損失。
[0027]通常光纖傳輸激光信號(hào)，每I千米光纖能量損失5%，其透射率為90%。其能量損失不是太多。激光通過(guò)42英寸電視有I千米左右的距離，液晶的透射率在85%左右，液晶介質(zhì)能滿(mǎn)足液晶激光電視只用一束激光點(diǎn)亮全屏的要求。
[0028]在上述像素位置背面涂上水銀可以增加前面圖像的亮度。
[0029]一屏像素完成后，又從頭開(kāi)始新的一屏掃描，在前一輪結(jié)束時(shí)候有一個(gè)短暫的激光暫停，這是為了讓所述傳光介質(zhì)有時(shí)間恢復(fù)渾濁態(tài)或清亮。如果目前的材料很難滿(mǎn)足高速顯示要求，還可以采用多屏重疊，逐屏掃描，多屏掃描完后，先前掃描的屏就有足夠的時(shí)間恢復(fù)渾濁或清亮。這一設(shè)計(jì)還可以用于未來(lái)的三維立體電視。
【權(quán)利要求】
1.影像還原產(chǎn)品激光散射顯示器，包括有顯示屏和激光，其特征是:所述顯示屏由激光提供光源；所述激光顯示屏有透明面板；所述激光顯示屏有背板；所述透明面板與背板之間的每個(gè)成像位置有激光介質(zhì)；所述介質(zhì)上連接有若干均勻分布電極，所述電極與像素位置一致；所述電極電流能夠使介質(zhì)發(fā)生物理、化學(xué)變化而使通過(guò)的激光發(fā)生散射；所述散射激光作為像素光源；所述激光中混合有紅外激光。
2.根據(jù)權(quán)利I要求的激光介質(zhì)，其特征是:所述電極電磁場(chǎng)對(duì)介質(zhì)施加作用，使介質(zhì)改變傳光狀態(tài)而產(chǎn)生散射光，使該處有散射光或無(wú)散射光。
3.根據(jù)權(quán)利1、2要求的散射光，其特征是:散射光作為顯示屏的發(fā)光像素。
4.根據(jù)權(quán)利I要求的激光顯示器的電極，其特征是:所述電極依次通斷電流，使每個(gè)介質(zhì)依次產(chǎn)生散射，散射光斑依次前移。
5.根據(jù)權(quán)利1、4要求的激光顯示器的電流，其特征是:電場(chǎng)變換電極頻率與所述激光調(diào)色頻率一致。
6.根據(jù)權(quán)利I要求顯示器的介質(zhì)，其特征是:像素的色彩由激光攜帶。
7.根據(jù)權(quán)利I要求的激光介質(zhì)，其特征是:所述傳光介質(zhì)可以按像素大小分隔成很多小塊或是一個(gè)整體。
8.根據(jù)權(quán)利I要求的顯示屏，其特征是:所述屏的兩側(cè)有反光鏡或全反射光纖，把所述激光余光反射到下一行。
9.根據(jù)權(quán)利I要求的近紅外激光激光，其特征是:紅外激光的作用是加熱液晶，使液晶在電場(chǎng)作用下響應(yīng)速度更快。
【文檔編號(hào)】H04N5/44GK103778864SQ201210411309
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月25日
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