专利名称：自身透明式板状显示系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及自身透明式板状显示装置和方法，属于电子控制光纤显示系统。
现有技术是在半透明立方体的表面涂上丙烯酸材料，把它装到一个四边不透光的盒子里，立方体端面至盒子端面之间，钻以细孔，这些细孔在立方体端面按造型分布，每一细孔中配以一根或一束光纤，每根光纤一端由盒子表面伸出，另一端按造型排列，由盒内电源驱动，为光纤供光，从而在立方体端面显示出所要求的造型。这种半透明立方体由于材料本身半透明，使它不能用到需要透明的地方，如运载工具中的窗户，作透明指示用的标记，客房窗户上的图案。并且涂丙烯酸材料属于塑胶类，它的耐高温、高盐性能差，适合用在环境比较好的地方，如有遮挡物或遮盖物的地方才能用，当外界环境恶劣时，往往不能正常工作。又因光纤伸出盒子表面就容易磨损，寿命短，加之光纤很细要钻孔，工艺就很复杂。
本发明的目的就是为了避免上述技术不足之处而提供一种可视性好，控制可靠，有较好的环境适应性板式显示体。
本发明的简单工作原理如下控制装置(如用计算机控制的数模电路或由传感元件组成的电路)根据显示体所需造型文字或图案的信息量多少和显示工作的方式，发出指令开启光端机中相应的驱动电路组，使之配套的LED光源发光，经光缆连接体进行导向传送到成像体，使成像体上相应的成像面单元载光成像，完成了从电信号功率到光信号功率的转换工作。
本发明是用以下的方法实施的
本显示体系统由控制器、光端机、成像体、光缆所组成，其特征是由端机是由光源和驱动电路组成;光缆由光纤和包皮组成，光缆由分缆盒加以固定，光缆的中心轴对准LED的发光面的中心，在光源LED的发光面与光缆直接耦合时，LED的发光面和光缆的端面相贴，LED的发光面和光缆间接耦合时，一种是把光缆末端制成圆球形，和LED的发光面相切，另一种是在LED发光面和光缆之间加置一个削顶的圆球透镜，被削顶的圆球的圆截面圆心对准LED发光面的中心，该圆截面和LED发光面之间用胶粘合，圆球和光缆相切，光缆连接体由分缆盒和光缆组成，分缆盒通过透镜把光缆之间、光源和光缆之间进行导向连接和加固，透镜的凹面朝着光缆的光输入的方向，光缆的包皮和透镜的边缘用胶粘合由卡子固定于分缆盒上，成像体由成像板、光缆、玻璃所组成，多根光纤根据造型需要排列组合胶粘而成的成像面单元，在玻璃的填充下，构成成像体。成像体上的光纤选用的是全玻璃材料的阶跃式多模光纤，其直径应尽量大于125μm。显示体系统的显示方法是控制器采用电或磁的传感元件，控制驱动电路或用计算机控制的数字信号的编码调制信号控制驱动电路的开或关状态，使光源LED通或断，完成了电信号转变成光信号，由光缆送出，光缆通过分缆盒的加固和导向连接，由光缆对光信号传输，多根光纤根据造型需要排列组合而成为成像面单元，成像体内由多根光纤组成了成像面单元，要使光纤的发光截面和成像体表面相平行，在按造型成型的过程中对光缆进行两次同向扭曲小于或等于45°。
图1.显示器原理框图。
1.控制器2.光端机3.驱动电路4.光源5.光缆6.分缆盒7.成像体图2.光端机原理图。
图3.光缆连接体结构示意图。
A.分缆盒B.光缆C.透镜D.夹子3-1.左视图3-2.俯视4.成像体原理示意图。
D.成像板E.光缆F.成像面单元G.玻璃图5.LED与光缆直接耦合示意图。
1.LED发光面2.包层3.缆芯图6、图7、LED与光缆间接耦合示意图。
1.LED发光面2.包层3.缆芯4.透镜5.被削顶的圆截面图8.成像体内对光缆布线时的角度分布示意图。
1.光缆2.光缆发光截面图9.光端机逻辑框图。
1.时钟发生器2.帧结构形成电路3.并串转换器4.编码器5.LED驱动器图10.高速多路时分复用光纤数据传输系统发射部分线路图。
1.时钟发生器2.帧结构形成电路3.并串转换器4.编码器5.LED驱动器图11.车辆转向电路J.带有灯的继电器K.开关实施例
图1是显示体原理框图。本显示系统采用玻璃光导纤维作为基本载光部件，经过普通或特殊玻璃材料(如有机玻璃、加铅玻璃、石英玻璃、钢化玻璃)的填充，组成了一种能对可视光进行传输和成像的新型显示体。本系统由控制器1、光端机2、光缆5、分缆盒6、成像体7所组成。图9是计算机控制数字信号控制器方框图。图10是控制器的电原理图。图9、图10中的1.时钟发生器;2.帧结构形成电路;3.并行码转换器;4.编码器;5.LED驱动器。图11是电或磁传感元件来控制的控制器电路，控制器采用计算机或电、磁传感元件所组成电路，它输出电信号加到光端机的输入端。光端机由驱动电路和光源所组成。图2是光端机数字信号驱动电路原理图。光源接到开关管BG1的负载电阻R2上，BG1的发射极接地，BG1的基极接阻容并联电路，用以加快开关速率，集电极电流大约在50～300mA，经过调制编码信号由R、C并联支路加到BG1的基极输入。由于驱动电路的开关状态，控制了LED的通、断状态，使电信号转换成光信号，完成了显示体所需可视光的产生和控制过程，由光缆连接体中光缆进行传输。图3是光缆连接体结构示意图。1.为俯视图。2.为左视图。图中A是分缆盒，B是光缆，C是透镜，Q为夹子。光缆连接体主要是对光缆加固和导向作用。光缆的中心线对准透镜的中心，透镜的凹面朝着光缆进光的方向，光缆的包皮和透镜的边缘用胶粘合，由夹子固定于分缆盒上。光缆由多根光纤称之纤芯(或缆芯)和包皮组成。在光源处光缆和光源LED耦合分成直接耦合和间接耦合。图5是LED的发光面与光缆直接耦合示意图。光缆由光缆连接体固定，光缆的端面和LED的发光面相贴。图5中1是LED的发光面，2是光缆的包皮，3是纤芯(或缆芯)。图6和图7是LED与光缆间接耦合示意图。图中1是LED的发光面，2是光缆包皮，3是纤芯(或缆芯)，4是透镜。图6是光缆末端制成圆球形，光缆的中心线对准LED的发光面，纤芯的圆球和LED发光面相贴，这样使耦合效率比直接耦合提高3～5倍。图7是在LED和光缆之间加置一个削顶的圆球透镜，球心和LED发光面的中心、光缆中心轴线在一条线上，透镜的平面5和LED发光面1用胶粘合。光缆和透镜相切，由于LED的发光面不接触空气，粘胶的折射率较高，透镜能够收集较多的LED辐射，比直接耦合效率提高18～20倍，如果LED的发光面制成半圆球形或和透镜成为整体的，则效率比直接耦合提高几百倍。图4是成像体的示意图，成像体由成像板D，光缆E，玻璃G所组成，它是完成各种所需造型的最终成像，成像体上各种造型的成像过程，是一个非相干的辐射过程，由多根光纤根据造型的需要排列组合而成的成像面单元(见图中的F部)如要求排列“中”字，光纤之间拿胶粘，用玻璃(见图中的G部)的填充下，构成成像体。成像体上各个不同的成像面单元成为各不相关的独立辐射体，其表面上每一单元发出的光波在时间或相位上又各不相关，单元光源发出的光子属于自发性辐射，是由光端机中相应的开关电路控制LED提供的。成像体上的光缆是成像面单元中的多根光纤的集合，光纤选用的是全玻璃材料的阶跃式多模光纤，其直径应尽量大于125μm。图8是成像体内对光纤布线时的角度分布示意图。成像体内的光纤在成型的过程中要对光纤进行角度设计，要使光纤的发光截面和成像体表面相平行，对光纤进行两次同向扭曲，每次扭曲角度小于或等于45°。
本发明由于选用了自身透明的载光材料组成的显示体的传输和成像部分，可视性好，能做成正反两面的双向显示，光纤不露出显示器表面，可用在无遮盖要求的场所，如广告、室内装修、车辆转向指示等运载工具中。因显示体本身和传输部分不受高温、高盐的影响，对环境温度要求不很高，所以当外界环境恶劣时仍能正常工作;又因它在结构上采用了透镜，提高了耦合效率。成像体采用了胶粘光纤加玻璃填充，省掉了为光纤打细孔这样高精度，复杂的工艺，使本发明工艺简单，并采用了计算机数字电路和电磁传感元件控制驱动电路，使之控制可靠，加之成像体是一个非相干的辐射过程，不易受大地电流、电磁干扰、静电干扰的影响。本发明正因为它具有控制可靠、寿命长、工艺简单、可视性好、环境适应性强而能大量推广应用。
权利要求
1.一种板状显示体系统，由控制器、光端机、成像体、光缆所组成，其特征是光端机是由光源和驱动电路组成，光缆由光纤和包皮组成，光缆由分缆盒加以固定，光缆的中心轴对准LED的发光面的中心，在光源LED的发光面与光缆直接耦合时，LED的发光面和光缆的端面相贴；LED的发光面和光缆间接耦合时，一种是把光缆末端制成圆球形，和LED的发光面相切，另一种是在LED发光面和光缆之间加置一个削顶的圆球透镜。被削顶的圆球的圆截面圆心对准LED发光面的中心，该圆截面和LED发光面之间用胶粘合；圆球和光缆相切，光缆连接体由分缆盒和光缆组成，分缆盒通过透镜把光缆之间、光源和光缆之间进行导向连接和加固，透镜的凹面朝着光缆的光输入的方向，光缆的包皮和透镜的边缘用胶粘合由卡子固定于分缆盒上；成像体由成像板、光缆、玻璃所组成，多根光纤根据造型需要排列组合胶粘而成的成像面单元，在玻璃的填充下，构成成像体。
2.按照权利要求1所述的显示体系统，其特征是成像体上的光纤选用的是全玻璃材料的阶跃式多模光纤，其直径应尽量大于125μm。
3.一种板状显示系统的显示方法，其特征是控制器采用电或磁的传感元件控制驱动电路或用计算机控制的数字信号。编码调制信号控制驱动电路的开或关状态，使光源LED通或断，完成了电信号转变成光信号;由光缆送出，光缆通过分缆盒的加固和导向连接，由光缆对光信号传输;多根光纤根据造型需要排列组合而成为成像面单元，成像体内由多根光纤组成了成像面单元，要使光纤的发光截面和成像体表面相平行，在按造型成型的过程中对光缆进行两次同向扭曲，每次扭曲角度小于或等于45°
全文摘要
本发明涉及自身透明式板状显示装置和方法，属于电子控制光纤显示系统。它由控制器、光端机、成像体、光缆所组成。它由控制器来控制驱动电路的开关，从而使光源通断，通过自身透明的光纤进行传输和成型。它有可视性好，控制可靠，环境适应性强，可以用到无遮盖要求场所、运载工具、室内装饰和广告等地方。
文档编号G09F13/12GK1047581SQ90104280
公开日1990年12月5日 申请日期1990年6月15日 优先权日1990年6月15日
发明者梁小冬, 邓汉坤, 李永平 申请人:梁小冬