专利名称：显示板的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于产生图象的系统，并特别涉及用于产生二维电子生成图象的装置。
电视接收机和其它显示系统使用荧光涂层沉积在管内微微弯曲的屏幕上的阴极射线管。在黑白显象管中，电子枪使电子束指向屏幕，通过垂直和水平偏转系统使电子束在屏幕表面上扫描。控制格栅改变电子束中电流量以改变屏幕上不同区域的亮度。在彩色显象管中，一组三条电子束每一强度受到控制，且每一电子束指向屏幕上三色荧光体之一。然而，在黑白和彩色电视中，都只能从与包含荧光体的屏幕侧相反的屏幕前方看到图象。而且，电子枪要求阴极射线管显示系统很厚。并还有，显示器是由硬质玻璃制成的，以便于电子束指向荧光体。
近来，扁平板显示器大大降低了显示系统的厚度。液晶显示(LCD)系统要求在显示面上各自分开的电可寻址象素，这些象素在透明和不透明状态之间被切换。象素选通一般从电致发光光板产生的光，以便产生显示。这种显示器需要复杂的电路以激励每一象素，并一般从与电致发光板相反侧是可见的。
在此结合对比的美国专利4,870,485，属于Downing；Elizabeth A.等人，1989年9月26日，标题为THREE DIMENSIONAL IMAGEGENERATING APPARATUS HAVING A PHOSPHOR CHAMBER，描述了在一图象腔体内有三维图象的三维图象产生装置。这种系统正被公开证实。分布在图象腔体上的成象荧光体由一对交叉激光束激励，激光束引起荧光体发射可见光，并且交叉激光束在图象腔体上移动时形成图象。成象荧光体是快速放电的，有高的转换效率的，电子陷阱式的，它在很短的时间内，例如几微秒，存储来自充电能束的能量。当来自触发能束的能量到达包含来自充电束的能量的荧光体时，成象荧光体释放可见光光子。这一触发的结果是从充电能束穿过触发能束的每一点发射可见光。第一扫描系统指引充电能束扫描图象腔体中的空间，而第二扫描系统指引触发能束扫描图象腔体内中的空间。这两个能束在空间中一系列点交叉，以便在图象腔体内产生三维图象。能量束由一对激光束提供，一个光束在红外区，而另一光束在光谱的蓝色、绿色或紫外部分。然而，基于机电镜(electromechanical mirror)的光束操纵机构使得显示器笨重、易受到显示器的振动影响，且玻璃立方体是坚硬的。
于是，需要一种具有产生多色光象素的薄的柔性显示器板，这种显示器可从板的任一面观看，且不需要产生显示的移动部件。
一种显示装置包括具有由边缘围绕的显示面的板和其中的成象荧光体。用于发射第一能束的第一源通过边缘的第一部分进入，用于发射第二能束的第二源通过边缘的第二部分进入，且用于发射第三能束的第三源通过边缘的第三部分进入。可见光能的第一象素由第一和第三能束交叉处的成象荧光体释放，而可见光能的第二象素由第二和第三能束交叉处的成象荧光体释放，可见光第一和第二象素在显示面上具有基本稳定的位置。
图1表示具有由发射能束的源激励的显示板的显示装置。
图2表示具有由平行波导正交层组成的板的显示装置，平行波导一端有反射器并在其间插入成象荧光体层。
图3表示图2的两个波导的交叉及其间的成象荧光体。
图4表示具有多个平行光纤线与另一多个平行光纤线正交编织的织物显示板，其中光的象素由线的交叉处的成象荧光体产生。
图5表示图4的织物显示板的透视图。
图1表示具有由发射能束的源激励的显示板的显示装置。显示板10有在所有各边围绕它的边缘12。显示板对可见光最好基本是透明的，并使成象荧光体分布在其内。第一源20向边缘12的第一部分发射第一能束22。具有最好基本上与源20类似波长的第二源30向边缘的第二部分发射第二能束32。具有最好不同于源20和30波长的第三源40向边缘的第三部分发射第三能束42。
源20和30可代表触发或充电能束，而源40可分别代表充电或触发能束，使得当来自触发能束的能量到达包含来自充电能束的荧光体时，成象荧光体释放可见光能。
可见光能52的第一象素由第一能束22和第三能束42交叉处的成象荧光体释放，可见光能53的第二象素由第二能束32和第三能束42交叉处的成象荧光体释放。可见光的第一和第二象素在板10的显示面上具有基本固定的位置。通过添加包含源55和56的附加的源可以添加众多的附加象素54。源20、30、40、55和56可由激光器或以适当充电和触发波长发射能束的固态二极管释放。
开关器件60连接到至少第一、第二和第三源，20、30和40。该开关器件响应显示产生器62，该产生器产生用于有选择地激活至少第一和第二象素52和53的显示信号。显示产生器62可以是包括电视接收机或个人计算机的技术中已知的众多的显示产生器任何一种。开关器件60响应指示第一象素52激活的显示信号而使能第一和第三能束22和42，并响应指示第二象素53激活的显示信号而使能第二和第三能束32和42。开关器件60响应指示第一和第二象素52和53激活的显示信号而使能第一、第二和第三能束22、32和42。能束的激活可通过向其各自的源提供激励功率，或在各源的输出处开关光阀进行。众多的附加象素54可通过把开关器件60连接到附加源，诸如源55和56，并以相应的方式来使能各能束。
图1的显示装置有这样的优点，即板10相对于源20、30、40、55和56的对齐并不重要，只要对应的能束在板10内发射即可。象素的位置由能束在板内的交叉定义，板不一定要相对于源的对齐。这有降低显示装置制造精度的优点。而且，板10能够是相当薄的一层玻璃或柔性塑料，并由于为了激活象素在板内不需要电线连接，故可以大大降低板的成本。由于象素密度和显示尺寸由源的数目和分布决定，并由于源可由低成本高密度的固态二极管制成，故能够制成大尺寸高象素密度的平板显示器。由于每一象素从板的两面任何一面发射光，故通过该显示装置制造的显示器可从板的两侧任一侧都可观看。
图2示出具有由平行波导正交层组成的板的显示装置，平行波导一端有反射器并在其间插入成象荧光体层。板100包括第一层和第二层，第一层具有用于引导能束22和32及57基本为平行的第一多波导70-79，第二层具有用于引导能束42和58基本为平行的第二多波导。波导使用光滑的内反射面限制了层内能束的散射，反射面使能束能够在内部反射并从而也限制了层内的能束的散射和交叉。图2的各层可由数个分层的光纤管组成。插入在第一层70-79与第二层80-88之间的成象荧光体层90具有分布在各处的成象荧光体。源20、30和55连接到第一层70-79波导一端处的孔，而反射器92连接到波导70-79的另一端处的孔。源40和56连接到第二层的波导80-88的一端处的孔，而反射器94连接到另一端处的孔。虽然为了示例的目的，把源20、30、40、55和57及反射器92和94表示为它们各层有一距离，但它们最好安装在透视层的波导端处的孔上。
图2中，源20把能束22基本发射到波导78中，源30把能束32基本发射到波导71中，源40把能束42基本发射到波导82中，源55把能束57基本发射到波导75中，而源56把能束58基本发射到波导85中。图2的板保持了源与板的对齐不严格的优点，因为光的象素是在能束的交叉处形成的。例如，能束32不是只能由波导71引导，而是能由相邻的波导70和72传导而没有相邻能束57的干扰，并同时还保持板100的面上基本不变象素位置。图2的板进一步的优点在于，如果能束在其从源进一步行进时有散射或散开的趋势，则波导趋向于把散射限制到其自身内。这样，距离源稍远产生的象素将具有与靠近源产生的象素基本相同的尺寸，因为该尺寸基本上由波导的尺寸决定的，而不是传导和触发能束的散射特性决定的。
图2的板还有优点在于，波导端头的反射器趋向对波导造成的能束的任何衰减进行补偿。来自源的能束的功率与由反射器反射的能束的功率之和结果应当是在波导上功率更恒定的分布。这将有助于保证象素更均匀的亮度板上分布。
图2的板的另一优点在于，波导的平行性降低了由一层源产生的能束彼此对齐的要求，例如降低了为产生间隔均匀的象素必须的能束22、32和57彼此平行对齐以及能束42和58彼此对齐，因为波导趋向于保证能束的平行性，虽然各个源可能不会精确地产生平行的能束。此外，降低了两层能束的正交对齐，例如波导70-79与波导80-88的交叉保证了均匀间隔的象素矩阵，而无需能束22、32和57与能束42和58严格的正交对齐。这将大大降低本发明的精确制造。而且，波导70-79和80-88可由同样的分层光学材料并在装配时旋转90度制成。
图3示出图2的两个波导与它们之间的成象荧光体的交叉。引导能束32的波导71与引导能束42的波导82交叉。波导71和82可以代表图2的所有的波导。波导71和82被表示为在其一面上有粗糙的标号，指示该面被蚀刻或使之不平滑，以便于波导的能束与其它层的波导能束交叉。波导的其余表面是平滑的，以便于能束在波导内的内部反射。在能束32它通过波导71的蚀刻表面传送时，它与通过波导82的蚀刻表面传送的能束42的部分交叉。在两个波导的交叉53处，成象荧光体90接收来自充电和触发能束两者的发射，并于是发出可见光。由于波导的正交关系，这就产生了在图2的板100表面良好定义了位置的象素。
在另一些实施例中，成象荧光体层的荧光体能够装设在任一或两个波导层内，从而省去了必须分开的成象荧光体层。此外，彩色显示器可通过堆叠多个板100及它们相关的能束源制成，每一板能够产生不同颜色的光。例如分别有红色、蓝色和绿色象素的三个板将产生通常在电视和个人计算机应用中的彩色。
另外，各波导能够引起不同颜色象素的产生第一复合物将分布在用于产生具有可见光能第一颜色的第一象素的一波导内，而第二复合物将分布在用于产生具有可见光能第二颜色的第二象素的另一波导内。例如，每一波导能够有对由成象荧光体层产生的光色滤波的复合物。例如，能够对波导78着色以允许红光通过，并对波导71着色以允许蓝光通过。这种情形下，干涉波导70、72、73、75、76、77和79能够被消除、组合或对适当相邻波导形成冗余。在另一例子中，能够形成主要产生一种光色的成象荧光体复合物，并然后通过波导散射。例如，能够使红色成象荧光体分布在波导78中，绿色成象荧光体分布在成象波导74，而绿色成象荧光体分布在波导71中，这即允许彩色象素的产生又允许成象荧光体层90的发光。最后，能够对能束本身进行修改以使普通荧光体产生各种光象素的颜色。这样，可以产生红色、绿色和蓝色象素，允许显示板产生彩色显示。每一象素的强度可以通过改变充电或触发能束之一或两者的强度而改变。
图4示出具有多个纺织成与另一些多个平行光纤线正交的平行光纤线的显示织物板，其中通过在线的交叉处的成象荧光体产生发光象素。显示板200由多个包括222、232和257的基本平行的光纤波导组成，其指向与第二多个包括242和258基本平行的光纤波导正交。发光象素在光纤线的交叉处诸如象素53处发生，这是由于如前所述发光荧光体由能束源20和40充电和触发的结果。
图5示出图4的显示织物板的透视图。象素53由光纤波导242和222的能束的交叉产生。波导光纤线242有便于其能束与诸如光纤波导222这样的正交波导的能束交叉的表面245。光纤线242的其余表面便于能束内部反射。类似地，波导光纤线222有便于其能束与诸如光纤波导240这样的正交波导的能束交叉的表面225。光纤线240的其余表面便于能束内部反射。可使表面245和225被蚀刻或非平滑，以便于能量在象素53和54处的能束交叉。从象素发射的光可通过照射沉积在线222和242交叉处的荧光体而产生。另外，光纤波导线222和242任一个或两者可具有分布其上的发光荧光体。形成交叉的象素53和54可以因柔性光纤线的编织通过摩擦适配制成，或通过在象素交叉处把光纤线熔在一起制成。另外，如果使用熔化技术，则可使用圆形光纤线，因为线之间的熔化将便于线的能束交叉以产生象素。
回过头来参照图4，通过向波导线添加复合物显示板200可以产生彩色图象。例如，如前所述，发射主导红色、绿色和蓝色的荧光体能够分别被添加到波导光纤线222、257和232。另外，波导能够被着色，或对应的能束源能够被修改以便调制象素的颜色。此外，如前所述，能够把发射器添加给每一波导的端头以便补偿能束的衰减。
图4的板具有由细的柔性光纤线组成的优点，因而作为一个板它类似于布类那样薄而有柔性。由于光纤线细，故板的象素密度可以相对高。并如前所述，板200可以产生彩色图象。板200的象素能够从板的两个侧发射光线。而且，如前所述，能束源20、30、40、55和56可以是固态二极管，于是为在板200上产生图象不需要运动部件。
虽然图2、3、4和5的波导示出波导之间垂直正交的以形成定义象素的交叉的取向，但是所考虑的本发明的波导正交关系并不限于垂直结构。波导的正交关系包括任何非平行关系，或波导之间形成交叉的关系，使发光荧光体可通过充电和触发能束被照射。
这样所提供的是具有多色光产生象素的薄而有柔性的显示板，该显示板可从板的任一侧观看，并且产生显示不需要运动部件。
权利要求
1.一种显示装置包括具有由边缘围绕的显示面的板，所述板其中还具有成象荧光体；用于通过边缘的第一部分发射第一能束的第一源；用于通过边缘的第二部分发射第二能束的第二源；用于通过边缘的第三部分发射第三能束的第三源；其中可见光能的第一象素由在第一和第三能束交叉处的成象荧光体释放，可见光能的第二象素由在第二和第三能束交叉处的成象荧光体释放，可见光的第一和第二象素在显示面上具有基本固定的位置。
2.权利要求1的装置，其中第一、第二和第三能束基本是不可见的，并且其中分别是第一和第二能束任一个使第一和第二象素的成象荧光体充电，而第三能束使之触发以释放可见光能，或分别是第三能束使第一和第二象素成象荧光体充电，而第一和第二能束使之触发以释放可见光能。
3.权利要求1的装置，还包括连接到所述第一、第二和第三源并响应用于有选择地激活第一和第二象素的显示信号的开关器件，其中所述开关器件响应指示第一象素激活的显示信号，使能第一和第三能束，所述开关器件响应指示第二象素激活的显示信号，使能第二和第三能束，以及所述开关器件响应指示第一和第二象素激活的显示信号，使能第一、第二和第三能束。
4.权利要求1的装置，其中所述板还包括用于限制第一能束散射的第一波导；以及用于限制第二能束散射的第二波导。
5.权利要求4的装置，其中所述第一波导在一端有用于接收第一能束的接收孔，并在相对端有一末端孔，且所述装置还包括连接到相对端的反射器，用于向接收孔反射回第一能束。
6.权利要求4的装置，其中成象荧光体还包括分布在所述第一波导内用于以可见光能第一颜色产生第一象素的第一复合物；以及分布在所述第二波导内用于以可见光能第二颜色产生第二象素的第二复合物。
7.权利要求4的装置，其中第一和第二波导限制第一和第二能束的交叉，且所述板还包括第三波导，用于限制第三能束的散射，并用于便于第一和第三能束交叉以产生第一象素，并用于便于第二和第三能束的交叉以产生第二象素。
8.权利要求1的装置，其中所述板还包括多个基本为平行的第一波导；以及与所述第一波导连接并相对正交定位的多个基本为平行的第二波导，其中所述第一和第二源连接到所述第一波导，第一能束基本上包含在至少所述第一波导之一内，且第二能束基本上包含在至少另一所述第一波导内，以及所述第三源连接到所述第二波导，其中第三能束基本上包含在至少所述第二波导之一内，并且其中进而使所述第一波导适合于能限制其间的能束的散射，并便于所述第一波导能束与所述第二波导能束的交叉，以及使所述第二波导适合于能限制其间的能束的散射，并便于所述第二波导能束与所述第一波导能束的交叉。
9.权利要求8的装置，其中，所述第一波导包括在第一层内，及所述第二波导包括在第二层内，且所述板还包括在所述第一和第二层之间插入的成象荧光体层，所述成象荧光体层具有分布其上的成象荧光体。
10.权利要求8的装置，其中所述第一波导包括在具有用于接收能束的接收边缘和与接收边缘相对的端头边缘的第一层内，且所述装置还包括与用于向接收边缘反射回能束的端头边缘连接的反射器。
11.一种板，包括用于引导发射的能束的多个基本平行的第一波导；以及用于引导发射的能束的多个基本平行的第二波导，所述第二波导与所述第一波导连接并相对正交定位，其中所述第一波导适于使所述第一波导的能束便于与所述第二波导能束交叉，以及所述第二波导适于使所述第二波导的能束便于与所述第一波导能束交叉。
12.权利要求11的板，其中，所述第一波导包含在第一层内，以及所述第二波导包含在第二层内，并且板还包括在所述第一和第二层之间插入的成象荧光体层，所述成象荧光体层具有分布其上的成象荧光体。
13.权利要求11的板，其中至少所述第一波导之一具有用于接收发射能束的接收边缘以及与接收边缘相对的端头边缘，并且板还包括与端头边缘连接的反射器，用于向接收边缘反射回能束。
14.权利要求11的板，其中所述第一波导包含多个第一光纤线，且所述第二波导包含多个第二光纤线，其中所有第二波导通过编织第一光纤线与第二光纤线与所述第一波导连接。
15.权利要求14的板，其中每一第一光纤线在其中包含一成象荧光体。
16.权利要求15的板，其中第一光纤线的一个第一光纤线的成象荧光体具有用于响应由所述第一波导能束及所述第二波导能束发射，产生第一色光的成象荧光体，以及第一光纤线的一个第二光纤线的成象荧光体具有用于响应由所述第一波导能束及所述第二波导能束发射，产生第二色光的成象荧光体。
全文摘要
二维显示板(10)产生由发光象素(52,53,54)组成的时变图象。象素(52,53,54)由分布在板(10)内的发光荧光体(90)产生,象素(52,53,54)响应通过使能束(22,57,32,42,58)充电和触发被激励而发射。能束(22,57,32,42,58)是相对不可见的,并可由激光器或固态二极管能源(20,30,40,55,56)产生。板(10)内的波导(70—88)把能束(22,57,32,42,58)引导到象素(52,53,54)。波导(70—88)可由光纤线组成,且显示板(10)由编织的光纤线织物构成,其中象素(52,53,54)在编织的光纤线的交叉处产生。
文档编号G09G3/22GK1266502SQ98805208
公开日2000年9月13日 申请日期1998年6月2日 优先权日1997年6月10日
发明者迈克尔·J·德鲁卡, 琼·S·德鲁卡 申请人:迈克尔·J·德鲁卡, 琼·S·德鲁卡