DE4415782A1 - Verfahren zum Aufbau eines flachen, flexiblen und lichtstarken Bildschirmes zum Senden und Empfangen von Bildinformationen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbau eines Bildschirmes der besonders flach, flexibel, eine hohe Lichtintensität und zur gleichen Zeit ein Bild aufbauen, so­ wie ein Bild empfangen kann. Ferner wird der Bildschirm nur im geringem Umfang von äußeren Lichtquellen gestört und besitzt keine Randverzerrungen, auch wird keine Lochmaske mehr benötigt.

Eine derartige Erfindung ist von großen Interesse, denn man ist in der Lage mit einfa­ chen Mitteln den Aufbau von flachen und flexiblen Bildschirmen mit einer hohen Licht­ intensität für Computer-, Haus- und Industrieanwendungen zu ermöglichen. Durch die Erfindung ist man in der Lage Bildschirmflächen aufzubauen die nicht nur Körper­ formen angepaßt werden können, sondern sich auch ständig ändern können. Ferner ist diese Erfindung stabil gegen mechanische Beanspruchungen. Die Erfindung er­ möglicht es zur gleichen Zeit ein Bild auf dem Bildschirm aufzubauen und ähnlich einer Kamera, ein Bild des Raumes vor dem Bildschirm zu empfangen. So ist man in der Lage z. B. Videokonferenzen an Bildschirmtelefonen mit nur einem Gerät pro Teil­ nehmer durchzuführen, was mit heutigen Verfahren nicht möglich ist.

Es sind bereits Verfahren beschrieben, die es erlauben Bildschirme mit hoher Lichtin­ tensität aufzubauen, diese sind jedoch nicht flach zu gestalten, da sie mindestens eine Braunsche Röhre, die sich fast senkrecht hinter einer Lochmaske befindet und einen mit einer Leuchtstoffarbschicht bedampften Schirm benötigen. Ferner sind LCD-Bildschirme bekannt und beschrieben, die zwar sehr flach gestaltet werden kön­ nen, aber nur eine relativ geringe Lichtintensität abstrahlen. Beide sind mechanischen Beanspruchungen gegenüber empfindlich und können sich nicht in ihrer Oberflächen­ form ständig verändern. Es sind ebenso Verfahren bekannt die Glasfasern zur Über­ tragung von Bildern verwenden und so die Funktion eines Bildschirmes erfüllen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde starre, sowie flexible Bildschirme aufzu­ bauen, die sowohl in der Lage sind hohe Lichtintensitäten abzustrahlen, als auch be­ sonders flach gestaltet werden. Weiterhin soll die Erfindung es ermöglichen Bild­ schirme bauen zu können, die zur gleichen Zeit Bildinformationen zu senden und empfangen zu können. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Bildschirme zu ermöglichen, die mechanischen Beanspruchungen gegenüber unempfindlich sind und ohne optische Randverzerrungen sind. Ferner ermöglicht die Erfindung den Auf­ bau sowohl kleiner als auch sehr großer Bildschirmsysteme, wobei das gleiche Ver­ fahren verwendet werden kann.

Nach der Erfindung werden einzelne Glasfasern zu Zeilen und Zeilenschichten zu­ sammen gelegt (Fig. 1, A) 1). Jede einzelne Glasfaser dient zur Darstellung eines Bildpunktes auf dem Bildschirm. Um einen flächigen Bildschirm herzustellen werden die Glasfasern nebeneinander zu Zeilen verklebt oder verschmolzen. Auf diese erste Glasfaserzeile oder auch Glasfaserschicht, wird eine weitere aufgeklebt oder aufge­ schmolzen. Dies wird solange wiederholt bis die gewünschte Schichtenzahl und Schichtenbreite erreicht worden ist. Die Enden werden durch schneiden, sägen auf eine einheitliche Länge gebracht. Werden die Glasfasern miteinander verklebt, so kann die Schichtdicke dazu dienen den Abstand der Fasern zueinander zu bestimmen. So können unterschiedliche Lichtpunktweiten auf einem Schirm erzeugt werden. Auf diese Glasfaserfläche wird zur Stabilisierung und zur Veränderung der optischen Eigenschaften eine lichtdurchlässige Grundplatte (Fig. 1, A) 2, B) 2, D) 2)) aufgeklebt oder aufgeschmolzen. Es sollte eine Grundplatte verwendet werden die entspiegelte und leicht diffuse ist, um Lichtreflexionen zu vermeiden. Dabei kann eine starre Platte z. B. eine Glasplatte verwendet werden oder auch eine flexibel Platte z. B. aus Kunst­ stoff, verwendet werden. Dies ermöglicht den Aufbau eines flexiblen Bildschirmes. Das Prinzip des Bildschirmes nutzt die Lichtleitfähigkeit der Glasfaser aus, so daß an einem Ende je Glasfasern ein Bildschirmlichtpunkt eingestrahlt werden kann und am anderen Ende der Lichtpunkt auf der Grundplatte sichtbar wird. Jede einzelne, der zu Zeilen und Zeilenflächen zusammengelegten, Glasfasern wird durch eine Lichtquelle z. B. Laser (Fig. 1, B) 3) oder Braunsche Röhre (Fig. 1, B) 3), wie bei einem konventionellen Bildschirmen mit Lochmaske, die Bildpunkte, angesprochen bzw. abgetastet. Wo, in Bezug zur Bildschirmfläche, die Einstrahlung (Fig. 1, B) 4) in ein Ende der Glasfaser erfolgt, ist durch die Flexibilität der Glasfaser nicht wichtig. So kann der Bildschirm jeden technischen Bedürfnis angepaßt werden. Für die zeilenweise Darstellung der Bilder können alle Systeme, wie zum Beispiel PAL, SECAM etc. Verwendung finden. Es ist jedoch nicht notwendig eine zeilenweise Darstellung einzelner Bildpunkte zu wählen.

Werden nur monochrome Bildschirme aufgebaut so wird nur ein Glasfasersystem (Fig. 1, A)), also je Bildpunkt eine Glasfaser, benötigt. Für einen Farbbildschirm müs­ sen mindestens drei von einander getrennte Glasfasersysteme verwendet werden, je eine Faser für je eine der Farben Blau, Rot und Grün, die zusammen je einen Licht­ punkt bilden. Diese können direkt auf der Grundplatte zu Dreiergruppen organisiert werden. Diese Dreiergruppen sind so ineinander verschachtelt, daß die einzelnen Far­ ben, die durch die Fasern geleitet werden, den maximalen Abstand zueinander haben (Fig. 1, D) 6). Da eine Farbe eine Mischung aus drei Grundfarben ist, können die Glasfaserstränge für die drei Grundfarben auch zu einem Glasfaserstrang in einem Glasfaserknotenpunkt (Fig. 1, B) bis E) 5) zusammen laufen (Fig. 1, B), C)), der dann als Einzelstrang auf der Grundplatte aufgebracht wird (Fig. 1, C)), wie oben beschrieben wird. Beide Methoden ermöglichen es Farbbildschirme flach zugestalten, wie monochrom Bildschirme. Mit der Anlage einer weiteren Glasfaserleitung, als Ergänzung zur jeder Dreiergruppierung oder Einzelglasfaserleitung, ist es möglich zur gleichen Zeit ein Bild auf dem Schirm auf zubauen und ein Bild des Raumes vor dem Bildschirm zu empfangen. Diese wird getrennt von den bildgebenden Glasfasern, zu einem Opto-Chip oder einem anderen lichtsensitiven Empfangssystem, geführt. Insgesamt ist es nicht notwendig, daß jeder Glasfaser die einen Bildpunkt bildet eine Glasfaser zugeordnet ist, die zum Empfang eines Bildpunktes oder Bildes verwendet wird. So ist es nicht nur möglich z. B. Bildtelefone sondern auch Berührungsbildschirme zubauen.

Die einzelnen Glasfasern sind voneinander optisch abgeschirmt (Fig. 2, A) bis D) 2 und 3). Zur Verbesserung der optischen Eigenschaften, können sie mit einer Schicht aus vollständig reflektierenden Material bedampft werden (Fig. 2, A) bis D) 2). Auf diese Schicht kann eine weitere vollständig absorbierende Schicht (Fig. 2, A) bis D) 3), je nach Anwendung in verschiedener Schichtdicke, aufgebracht werden. Eine solche Schicht kann z. B. die Klebeschicht sein, die so eine Doppelfunktion erfüllt. Beide Schichten müssen in sich flexibel sein, so daß sie die Flexibilität der Glasfaser nicht einschränken und die Bruchfestigkeit der Glasfaser erhöhen. Ein Ende (Abstrahlende) der einzelnen Glasfaser ist aufgeweitet und planar abgeflacht (Fig. 2, D) 8). Diese abgeflachte Seite wird, wie oben beschrieben, an der Grundplatte befestigt (Fig. 1, A) bis E) 2 ohne D)). Die einzelnen Glasfasern können, je nach Verwendungszweck, verschiedene Querschnitte besitzen. Als sehr vielseitig erwiesen sich runde und hexagonale Querschnitte, es können aber auch quadratische, rautenförmige oder dreieckige, bzw. vieleckige Querschnitte gewählt werden. Besonders die hexagonalen Querschnitte eignen sich zum Aufbau von Bildschirmen deren einzelne Lichtpunkte keinen Rand mehr zu dem benachbarten Lichtpunkt besitzen. Daraus ergeben sich extrem fließende Farbübergänge, besser als es mit einer Lochmaske eines herkömmlichen Bildschirmes möglich ist. Ferner kann der hexagonale Querschnitt in drei Rauten gleicher Größe aufgeteilt werden. So kann eine Dreierglasfasergruppe aus drei Glasfasern mit rautenförmigen Querschnitt aufgebaut werden. Diese können als Einzelfaser zusammen geführt werden und gemeinsam als Glasfaser mit hexagonalen Querschnitt zur Bildschirmgrundplatte geführt werden.

Das andere Ende (Einstrahlende) (Fig. 1, E) 7)) hat je nach Verwendungszweck ver­ schiedene Ausgestaltungsformen (Fig. 2). Diese sind abhängig von der Art der Quelle aus der die Lichteinstrahlung oder Elektroneneinstrahlung erfolgt. Neben der planaren Öffnung kann zur Verbesserung der optischen Eigenschaften das Einstrahlende der Glasfaser konkav eingebuchtet sein (Fig. 2, A) bis C) 5)).

Werden Braunsche Röhren (Elektroneneinstrahlung) (Fig. 1, B) 3) zur Erzeugung des Lichtpunktes auf dem Bildschirm verwendet, so können die Glasfasereinstrahlenden wie folgt gestaltet werden. Das Ende wird konkav eingebuchtet (Fig. 2, A) und B)). Eine weitere Möglichkeit ist die Gestaltung einer zum Teil geöffneten Hohlkugel (Fig. 2, C)). Das konkave Ende oder die Hohlkugelfläche ist mit einer, mit Elektronen akti­ vierbaren, Leuchtstoffarbschicht, entsprechend einer der drei Grundfarben Rot, Grün oder Blau, beschichtet (Fig. 2, A) 4). Ferner kann zur Verstärkung der Lichtausbeute das Ende aus porösen Glasmaterial (Fig. 2, B) 6) bestehen, in Fortführung der Glas­ faser, das mit einer Leuchtstoffarbschicht, entsprechend einer der drei Grundfarben rot, grün oder blau beschichtet ist. Weiterhin kann, zur Elektronenquelle hin, auf der Querschnittsfläche, die senkrecht zur Faserachse steht, eine polymolekulare Schicht, die Licht vollständig reflektiert, aber für Elektronen durchlässig ist, aufgetragen wer­ den.

Werden Braunsche Röhren zum Aufbau eines Farbbildschirmes verwendet, so muß ein Dreierglasfasersystem verwendet werden, wie es oben beschrieben ist. Es müs­ sen Glasfasereinstrahlenden für Braunsche Röhren verwendet werden. Entweder können eine oder drei Braunsche Röhren verwendet werden. Bei der Verwendung ei­ ner Braunsche Röhre tastet diese die Glasfasern aller Farben ab. Bei der Verwendung von drei getrennten Braunsche Röhren, tastet jede Röhre nur eine Glasfaserart ab, die einer Farbe entspricht. Die Glasfasern können getrennt zum Bildschirm geführt wer­ den und dort je einen reinen Farbpunkt abbilden. Sie können jedoch auch zuvor in ei­ nem Glasfaserpunkt zusammengeführt werden, wobei am Verknüpfungspunkt (Fig. 1, B) bis E) 5) die Mischfarbe, wie es oben beschrieben ist, entsteht. Diese Mischfarbe wird nur noch durch einen Glasfaserstrang (Fig. 1, C)) zum Bildschirm geführt und bildet dort einen Mischfarbbildpunkt, wie es oben beschrieben ist. Diese Art des Auf­ bau kann immer dann genutzt werden, wenn die drei Grundfarben aus drei verschie­ denen Quellen erzeugt werden. Dies gilt sowohl für Systeme mit Braunschen Röhren oder Systeme mit Lasern.

Werden polychromatische Lichtquellen oder monochromatische Laser verwendet, so können die Einstrahlenden der Glasfasern wie folgt gestaltet werden. Das Ende wird konkav eingebuchtet oder als zum Teil geöffnete Hohlkugel gestaltet (Fig. 2, C). Die Hohlkugel ist bis zu ihrer Hälfte mit einer, das Licht reflektierenden Schicht ausge­ schlagen (Fig. 2, C) 7). Diese Hohlkugel ist ferner so gestaltet, daß ein einfallender Lichtstrahl, in Richtung der Längsachse der Glasfaser, durch die reflektierende Schicht der Hohlkugel in die Glasfaser hinein reflektiert wird. So kann die Lichtaus­ beute maximiert werden.

Wird zur Darstellung des Mischfarbpunktes auf dem Bildschirm eine polychromatische Lichtquelle verwendet so wird nur eine Glasfaserstranggruppe benötigt. Dazu wird der polychromatische Lichtstrahl in seine Spektralfarben mit einem Prismenlinsen­ system. Die getrennten Grundfarben werden nun mit einem weiteren Linsensystem wieder die einzelnen Glasfasern gelenkt, wobei zuvor die Intensität der einzelnen Spektralfarbe so abgeschwächt wurde wie es zur Entstehung der Mischfarbe nötig ist. Es ist auch möglich, die drei Spektralfarben Rot, Grün und Blau auf ein Dreierglas­ fasersystem zu lenken und so die Mischfarbe zu erzeugen, wie es oben beschrieben ist.

Für den Aufbau eines Fernsehbildschirmes, Computerbildschirmes, etc. können alle Standardsysteme verwendet werden. Das System läßt sich auf alle bestehenden Standards anpassen.

Claims (15)

1. Verfahren zum Aufbau einer Bildschirmfläche, insbesondere zum Zwecke des Auf­ baus von starren, sowie flexible und somit spontan verformbaren Bildschirmen, die sowohl in der Lage sind hohe Lichtintensitäten abzustrahlen, als auch besonders flach gestaltet werden können und mechanischen Beanspruchungen gegenüber un­ empfindlich sind, sowie gleichseitig ein Bild senden und empfangen können, als auch ohne optische Randverzerrungen zu sein, dadurch gekennzeichnet, daß Glasfasern, die einen einzelnen Bildpunkt repräsentieren zeilenweise und anschließend diese Glas­ faserzeilen übereinander verschmolzen oder verklebt werden, so daß eine Bildschirm­ fläche unterschiedlicher Größe aus einzelnen Bildpunkten aufgebaut wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfaserfläche nach Anspruch 1 auf eine optisch durchsichtige starre oder flexible Grundplatte, durch aufkleben oder aufschmelzen aufgebracht wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Glasfaser, zur Verbesserung der optischen Eigenschaften, mit einer optisch reflektierenden Schicht umgeben ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Glas­ faser, zur Verbesserung der optischen Eigenschaften, über der optisch reflektieren­ den Schicht mit einer optisch dichten Schicht umgeben ist, die in verschiedenen Schichtdicken aufgebracht wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Glasfaser, an dem Ende planar abgeflacht und im Querschnitt aufgeweitet ist, an dem sie an die Grundplatte nach Anspruch 2 befestigt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Glasfaser, an dem Ende das zur Lichtquelle führt, zu einer in verschiedenen Winkeln konkav zur einer geöffneten Hohlkugel aufgeweitet ist, ferner das die Hohlkugel an den Randbereichen der Öffnung die innen liegend sind mit einer reflektierenden Schicht belegt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Glasfaser, an dem Ende das zu einer Braunschen Röhre gerichtet ist mit einer Leuchtstoffarb­ schicht, entsprechend den Grundfarben, beschichtet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Glasfaser, an dem Ende das zu einer Braunschen Röhre gerichtet ist aus porösen Glasmaterial besteht, das mit einer Leuchtstoffarbschicht, entsprechend den Grund­ farben, beschichtet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere ein­ zelne optisch abgeschirmte Glasfasern so zusammen geführt werden, daß sie zu einer lichtleitenden Faser werden, die weiter zur optisch durchlässigen Grundplatte geleitet wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß drei Glas­ fasern so dicht zusammen geführt werden, daß sie einen Lichtpunkt auf einer Grund­ platte ergeben, so daß aus eingestrahlten Licht der Spektralfarben rot, grün, blau eine Mischfarbe ergeben können.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß in ei­ nem Glasfasersystem, von diesem getrennt, Glasfasern vorhanden sind die zum Emp­ fang eines Bildpunktes oder Bildes verwendet werden und dazu genutzt werden ein Bildpunkt oder ein Bild weiter zu verarbeiten.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Glasfasern, die für den Aufbau des Bildschirmes verwendet werden, im Querschnitt quadratisch sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Glasfasern, die für den Aufbau des Bildschirmes verwendet werden, im Querschnitt rautenförmig sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Glasfasern, die für den Aufbau des Bildschirmes verwendet werden, im Querschnitt hexagonal sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Glasfasern, die für den Aufbau des Bildschirmes verwendet werden, im Querschnitt vieleckig sind.