电子显示装置 本发明涉及一种电子显示装置，尤其涉及一种以点矩阵法控制的电子显示装置。
通常已知一种电子显示装置，其中以矩阵的方式排布发光元件，并且通过用一个驱动电路使所需部分的发光元件发光来显示一个字符图形。常用一种具有良好可见度的发光二极管作为用于这种电子显示装置的发光元件。
但是，由于采用这种发光二极管的电子显示装置其发光二极管具有一方向性，所以就有这样一个问题，即，在某个观看位置处无法辨认出所显示的字符和图形。例如，当从一个斜的方向在一个短距离以外观看发光二极管时，很难辨认字符图形。另外，为解决这一问题，可采用一种具有一弱方向性的发光二极管，但是，在这种情况下，就有从一个远距离位置处无法辨认字符图形的危险。
本发明用来解决这些常见的问题，本发明的目的在于提供一种电子显示装置，其中可以辨认所显示的字符和图形而与观看电子显示部分的位置无关。
为达到上述目的，按照本发明，提供一种电子显示装置，该装置包括：一个电子显示部分，在该电子显示部分中以点矩阵法设置多个发射器；和一个控制部分，用来有选择且按顺序地使电子显示部分中的多个发射器发光，其中发射器包括一个发光二极管和距所述发光二极管预定距离设置的一个透镜，发光二极管发射具有一方向性的光，透镜发散射自发光二极管的具有一方向性的光。
由于该电子显示装置能通过一个透镜发散性射自发光二极管的具有一方向的光，所以可辨认所显示地字符和图形而与观看电子显示部分的位置无关。
另外，在按照本发明的电子显示装置中，可将一种凹凸透镜用作上述透镜。由于凹凸透镜可以加宽具有一方向性且射自发光二极管的光的发散角(下文称作“宽方向性”)，所以甚至在从一个斜的方向上观看电子显示部分的情况下也可以辨认出所显示的字符和图形(下文称作“宽域视野”)。
再有，在按照本发明的电子显示装置中，可将一种在其靠近发光二极管的一侧形成有一凸的部分的凹凸透镜用作上述透镜。由于设置在发光二极管一侧的该凸的部分可以在三个方向上取发光二极管的方向性，所以可以相隔一个短距离和一个长距离中的任意一个距离获得一个宽域视野。
还有，在按照本发明的电子显示装置中，可将一种双凸透镜用作上述透镜。当采用这种双凸透镜时，尤其可以相隔一个长距离获得一个宽域视野。
再有，在按照本发明的电子显示装置中，可将一种菲涅耳透镜用作上述透镜。由于菲涅耳透镜可以通过一束射自发光二极管的光使整个透镜发光，所以可以以所排布的发射器无间隔这样一种方式显示图形。因此，可以更清楚地看到字符图形的显示。
另外，在按照本发明的电子显示装置中，在电子显示部分中可设置多个发射器张角改变装置，它们用来通过将每行多个发射器旋转到相同方向改变设于每行多个发射器中的发射器的张角，多个发射器以点矩阵法排布。最好这种发射器张角改变装置包括：一个齿轮，设于每行发射器中；一个齿条，与设在每行发射器中的每个齿轮相啮合，并沿直线振动以将每行发射器旋转到相同方向；和一个驱动部分，用来驱动齿条。因此，由于每行中的发射器的视角，可获得比透镜的视野更宽的一个宽域视野。另外，最好在发射器张角改变装置中设置一个太阳光跟踪传感器，该太阳光跟踪传感器具有多个光接收元件以一个均匀的间隔在一环形上设置所述多个光接收元件，以便根据电子显示部分中以点矩阵法排布的多个发射器检测入射太阳光的方向；而在驱动部分中设置一个控制电路，用来基于来自太阳光跟踪传感器的多个光接收元件的每个接收光量检测信号计算入射太阳光相对于多个发射器的方向，并用来以不直接由多个发射器辐射太阳光这样一种方式沿直线移动齿条。因此，由于可以以不直接由多个发射器辐射太阳光这样一种方式旋转每行发射器，所以可以防止可见度被太阳光消弱。
再有，在按照本发明的电子显示装置中，在电子显示部分中可设置一个振动部分，用来在一个行方向上振动每行多个发射器。这克服了形成于行方向上发射器间距之间的空间在显示一系列图像时分离图像这一现象。由于通过沿一个行方向振动每行使发射器在行方向上于发射器的间距之间快速移动，所以表面上看起来发射器排布得很近，从而使图像不分离且显示平滑。因此，可以清楚地看到字符图形。
另外，在按照本发明的电子显示装置中，可以以将多个发射器设置在一个球体上这样一种方式安排电子显示部分。通过以这样一种方式安排，可以从360度的所有方向上辨认所显示的字符和图形。最好将设置在该电子显示部分的球体上的多个发射器以一行与一列相互交叉这样一种情况排布。因此，由于可以减小各列间形成的空间，所以不会分离图像并能平滑显示图像。
再有，在按照本发明的电子显示装置中，控制部分可以包括一个用来检测电子显示部分移动速度的速度传感器，和一个用来控制根据一个速度信号有选择且按顺序地激发电子显示部分的多个发射器的一个周期的驱动电路，该速度信号由速度传感器输入。电子显示装置的结构是这样的，在将电子显示部分安装在例如汽车上的情况下，当汽车行驶时，速度传感器检测行驶速度，一个相应于行驶速度的速度信号被输出到驱动电路中。因此，无论安装有该电子显示部分的汽车行驶的速度是多少，都可以辨认出所显示的字符和图形。
图1A、1B、1C和1D是表示出按照本发明的一种电子显示装置的一个实施例的示意图，其中图1A是一个采用一凹凸透镜的发光部分的剖面图，图1B是一个采用在其靠近发光二极管一侧形成有一凸的部分的一个凹凸透镜的发光部分的剖面图，图1C是一个采用一双凸透镜的发光部分的剖面图，图1D是一个采用一菲涅耳透镜的发光部分的剖面图；
图2是表示出按照本发明的电子显示装置的一个实施例的整体结构的一个示意图；
图3是表示出按照本发明的电子显示装置的一个实施例的一个电路框图；
图4A、4B和4C是表示出按照本发明的电子显示装置的另一个实施例的示意图，其中图4A是一个采用一凹凸透镜的发光部分的剖面图，图4B是一个采用在其靠近发光二极管一侧形成有一凸的部分的一个凹凸透镜的发光部分的剖面图，图4C是一个采用一菲涅耳透镜的发光部分的剖面图；
图5是表示出一个用于按照本发明的电子显示装置的发射器的一个剖面图；
图6是表示出按照本发明的电子显示装置的另一个实施例的一个示意图；
图7A和7B是表示出按照本发明的电子显示装置的另一个实施例的示意图，其中图7A是一个全视图，图7B是一个局部详细图；
图8是表示出按照本发明的电子显示装置的又一个实施例的一个示意图；
图9是表示出按照本发明的电子显示装置的再一个实施例的一个示意图。
以下将参照附图来描述按照本发明的电子显示装置的一个实施例。
按照本发明的一个电子显示装置由一个电子显示部分10和一个控制部分20构成，在电子显示部分10中以点矩阵法排布多个发射器1，控制部分20用来有选择且按顺序地激发电子显示部分10中的多个发射器1，如图2中所示。
电子显示部分20由单元A1、A2、……An组成，其中例如将发射器1排成一行沿一垂直方向(该行的一个方向)放置。单元A1、A2、……An的发射器1由用来发射具有一方向性的光的发光二极管D和距发光二极管D预定距离安装的透镜4A(图1A)、4B(图1B)、4C(图1C)或4D(图4D)组成，透镜4A、4B、4C或4D用来发散具有一方向性并射自发光二极管D的光，如图1所示。透镜4A是一凹凸镜，透镜4B是一具有在发光二极管一侧形成的一个凸的部分的凹凸镜，透镜4C是一双凸透镜，透镜4D是一菲涅耳透镜，在这些透镜的任何一个中，可根据表面的曲率半径、介质的折射率和距发光二极管D的距离改变具有一方向性并射自发光二极管D的光的发散角。
由于通过采用凹凸透镜4A可以加大具有一方向性并射自发光二极管D的光的发散角(下文称作“宽方向性”)(图1A中虚线部分)，所以即使在从一个斜的方向看电子显示部分10的情况下也可以辨认出所显示的字符和图形(下文称作“宽域视野”)。另外，由于通过采用具有所形成的凸的部分的凹凸透镜4B可以在三个方向上取方向性(图1B中虚线部分)，所以可以相隔一个短距离和一个长距离中的任意一个距离获得一宽域视野。再有，当采用双凸透镜4C时，尤其可以相隔一个长距离获得一宽域视野(图1C中虚线部分)。还有，由于菲涅耳透镜4D可以由射自发光二极管的光使整个透镜发光，所以可以以所排布的发射器1无间隔这样一种方式显示图形。
至于透镜4A、4B、4C或4D的材料，最好是一种人造玻璃或塑料，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、二甘醇双烯丙基碳酸酯(CR-39)、聚氯乙烯(PVC)、AS树脂、MS树脂、聚环己基丙烯酸甲酯(PCHMA)和聚4-甲基戊烯-1(TPX)。
在各单元A1、A2、…An中把按以上方式构造的发射器1排布成一行，每个单元A1、A2、…An都设有一个发光驱动电路DS1，发光驱动电路DS1中含移位寄存器51、锁存电路52和驱动电路53。
如图2中所示，控制部分20由驱动电路2和上述发光控制电路DS1组成，驱动电路2中含一个图像存储器3、移位寄存器55和处理器54。具体地说，将驱动电路2中的处理器54连接到移位寄存器55和图像存储器3上，将图像存储器3连接到移位寄存器55上。将移位寄存器55连接到第一单元A1中移位寄存器51的一个数据输入端，将移位寄存器51的一个指定数据输出端连接到锁存电路52的数据输入端，将锁存电路52的数据输出端连接到驱动电路53的数据输入端。将所有排成一行沿一垂直方向放置的发射器1连接到驱动电路53上。这样，将驱动电路2中的处理器54的一个时钟信号输出端连接到锁存电路52的时钟信号输入端。另外，将第一单元A1中移位寄存器51的数据输出端连接到第二单元A2中移位寄存器51的数据输入端。以相同的方式连接每个单元……An。
这样，以一个点矩阵法将一个字符图形图案存入驱动电路2中的图像存储器3中。
以下将描述按照以上述方式所构造的本发明的电子显示装置的工作情况。
当用处理器54从图像存储器3中指定图案数据时，图像存储器3将所指定的图案数据输出给移位寄存器55。驱动电路2中的移位寄存器55接着通过一个来自处理器54的时钟脉冲将所指定的图案数据输出给第一单元A1中的移位寄存器51，该单元A1中的移位寄存器51将所指定的图案数据输出给锁存电路52，而锁存电路52接着根据来自处理器54的时钟脉冲将所指定的图案数据输出给驱动电路53。由于将所有排成一行沿一垂直方向放置的发射器1连接到驱动电路53上，所以只使与从锁存电路52中输出的所指定的图案数据相对应的发射器1发光。
接着，通过来自驱动电路2的图像存储器3的所指定的图案数据和一个来自处理器54的时钟脉冲来控制每个单元A2……An中的每个发射器1，可以显示静止的图像和变化的图象(卷滚图像)。
这时，在凹凸透镜4A用作发射器1中的透镜的情况下，由于可以使射自发光二极管D并具有一方向性的光的方向较宽，所以甚至从一个斜的方向来看如图3中所示的电子显示装置的电子显示部分10也可辨认出所显示的字符与图形。另外，在使用发射器1的在透镜中形成有一个凸部分的凹凸透镜4B的情况下，由于可在三个方向上取方向性，所以可以相隔一个短距离和一个长距离中的任意一个距离获得一宽域视野。再有，在将双凸透镜4C用于发射器1的透镜的情况下，由于可以通过射自发光二极管D的光使整个透镜发光，所以可以在无间隔S(图3)这样一种方式下看到发射器1。因此，可以更清晰地看到字符图形的显示。
这样，射自发光二极管的光具有一方向性，但是，在一定角度发散这种光，从而可以通过采用一个收取该发散光的宽角透镜加宽发射器的视角。如图4中所示，这种类型的宽角透镜包括：一个宽角凹凸透镜40A(图4A)、一个在发光二极管一侧形成有一个凸部分的宽角凹凸透镜40B(图4B)、一个宽角菲涅耳透镜40C(图4C)，在任何一个宽角透镜中，可以以与透镜4A、4B、4C和4D相同的方式根据表面的曲率半径、介质的折射率和距发光二极管D的距离改变具有一方向性并射自发光二极管D的光的发散角。
另外，为了从电子显示部分10的前与后辨别显示于电子显示装置10上的字符与图形，可用图5中所示的一个发射器1’。该发射器1’由两组发光二极管D1与D2和两组宽角凹凸透镜40E与40F组成，这两组发光二极管D1与D2以发射光相互离开这样一种方式设置，而两组宽角凹凸透镜40E与40F发散每束射自两组发光二极管D1与D2的光。按照该发射器1’，可以改变具有一方向性且射自每个发光二极管D1与D2的光的发散角，并且可以从电子显示部分10的前与后进行辨别。
再有，由于可以通过设置多个发射器张角改变装置来加宽每行中的发射器1的视角，其中多个发射器张角改变装置用来通过在电子显示部分10中将每行旋转到相同方向来改变设在每行多个发射器1中的发射器1的张角，且其中以一个点矩阵法排布多个发射器1，所以可以获得比透镜的视野更宽的宽域视野。
如图6中所示，这种类型的发射器张角改变装置包括例如一个设于每行发射器1中的偏心齿轮7、与设于每行发射器中的偏心齿轮7相啮合并为把每行发射器旋转到相同方向上而沿直线振动的齿条8和相应于一个用来驱动齿条8的驱动部分的电动机M。在这种情况下，驱动部分并不限于电动机M，只要它能沿直线振动齿条，也可以是油压缸和电磁螺线管线圈。另外，可以用皮带代替齿条8。
还有，可以在发射器张角改变装置6中设置一个太阳光跟踪传感器60，该太阳光跟踪传感器60具有多个以一均匀的间隔设在一个环形上的光接收元件61；而且可以在电动机M中设置一控制电路62，该控制电路62用来基于每个来自太阳光跟踪传感器60的多个光接收元件61的每个接收光量检测信号S1……Sn计算入射的太阳光相对于多个发射器1的方向，该控制电路62还用来以太阳光不直接照射多个发射器1这样一种方式沿直线移动齿条。可以将一光电二极管、一雪崩光电二极管和一光电晶体管用作太阳光跟踪传感器60的光接收元件61。
按照发射器张角改变装置6，由于控制电路62能够以太阳光不直按照射到电子显示部分10中的多个发射器1上这样一种方式控制电动机M，以便根据太阳的移动方向将每行发射器1旋转到一个相反的方向，所以可以防止电子显示部分10的可见度被太阳光消弱。
以一个点矩阵法在以上述方式构造的电子显示装置的电子显示部分1 0中排布的多个发射器1平滑地在一个列方向上(即，在一个所期望的图像移动方向上)显示一系列图像，但是，在行方向上，通过形成于发射器间距P之间的空间的大小(图3)有使图像分离的危险。为了克服这种图像分离现象，最好设置一个振动部分63，用来沿一个行方向振动每行多个发射器，如图7中所示。例如，假设用一个凸轮机构64作为振动部分63，沿一个行方向振动每行(图7B)。由于通过沿一个行方向振动每行使发射器在行方向上于发射器的间距之间快速移动，所以表面上看起来发射器排布得很近，从而使图像不分离且显示平滑。因此，可以清楚地看到字符图形。
另外，如图8中所示，当以在一个球体上设置多个发射器这样一种方式安排电子显示装置的电子显示部分时，可以从360度的所有方向上辨认所显示的字符和图形。再有，如图9中所示，当把设置在球体上的多个发射器排布成一行与一列相互交叉这样一种状态时，可以减小各列间形成的空间，从而不会分离图像并能平滑显示图像，而且还可以从360度的所有方向上辨认所显示的字符和图形。
再有，在将电子显示装置安装在例如汽车上的情况下，如图2中所示，将一个用来检测汽车的行驶速度的速度传感器5连接到驱动电路2的处理器54上。于是，由于处理器54可响应于来自速度传感器5的速度信号使一时钟脉冲输入到驱动电路2的移位寄存器55和每个单元A1、A2……An中的移位寄存器51中，所以无论汽车行驶的速度是多少，都可以辨认出所显示的字符和图形。
在上述的实施例中，仅使用了一个菲涅耳透镜，但是，本发明的结构并不限于此，还可以由一个在其周边形成一个凸的部分的凹凸透镜或一个双凸透镜构成。另外，只要是能发散具有一方向性且射自发光二极管D的光的任何透镜都可以采用，例如，可以采用一凹透镜和一凹凸透镜。
还有，关于按照本发明的电子显示装置中的显示工作，通过使用一凹凸透镜来测量张角。
根据使用凹凸透镜的电子显示装置，已确定显示于电子显示部分上的字符与图形的张角α(图4A)约为170度。
如上所述，按照本发明的电子显示装置，由于可发散射自发光二极管且具有一方向性的光，所以可辨认所显示的字符和图形而与观看电子显示部分的位置无关。