带有锥形波导管阵列的直接显示装置制造方法及图纸

一种直接平板显示器，它包括： （ａ）一个用于产生光的光发生装置； （ｂ）一个用于调制来自上述发生装置的光以形成图象的调制装置，以及 （ｃ）一个用于显示来自上述调制装置的图象并设置在邻接该调制装置光输出表面的图象显示装置，所述显示装置包括位于平基板上的锥形光波导管阵列，上述每个波导管的锥形端从上述基板上向外伸出，并且具有邻接在该基板上的光输入表面和远离上述光输入表面的光输出表面，其中： （ｉ）每一波导管光输入表面的面积大于其光输出表面的面积，而且所述波导管阵列中相邻波导管光输入表面间中心到中心的距离，等于其光输出表面间中心到中心的距离，以使由波导管输出表面出射光的角度分布，大于波导管入射光的角度分布，以及 （ｉｉ）上述波导管阵列中的波导管，是由具有比上述波导管折射率低的折射率的填隙区隔开的。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术的背景1.专利技术的领域本专利技术涉及例如象液晶显示装置之类的直接显示装置。更为可取地是，本专利技术涉及与锥形光波导管阵列结合以获得比较高的透光率、高对比度和大视角的显示器。2.相关技术的描述如投影显示装置、画外显示装置和直接显示器之类的显示装置，是公知的。例如可参见欧洲专利申请公开EPO 0525755A1；美国专利NoS.4,659,185、5,132,830和5,159,478；日本公布NoS.245106和42241。这些显示器已被使用在广泛范围的各类应用中，其中包括计算机终端、飞机座舱显示器、汽车仪表板、电视和其它能够提供正文、图表或视频信息的显示装置。这些显示器由于其体积小、重量轻和功耗低的优点，可取代传统的阴极射线管显示器。传统的直接显示器例如液晶显示器，有许多先天的缺点。例如在高视角(距显示器表面法线方向为大角度)的情况下，这种显示器具有低对比度和直观彩色随视角变化而变化的缺点。专利技术的概述本专利技术的目的在于直接的平板显示器，它包括(a)用于产生光的光发生装置；(b)用于调制来自上述光发生装置的光以形成图象的调制装置，以及(c)用于显示来自上述调制装置的图象并设置在邻接调制装置光输出表面的图象显示装置，所述显示装置包括位于平基板上的锥形光波导管阵列，上述每个波导管的锥形端以上述基板上向外伸出，并且具有邻接在该基板上的光输入表面和远离上述光输入表面的光输出表面，其中(i)每一波导管光输入表面的面积大于其光输出表面的面积，而且所述波导管阵列中相邻波导管光输入表面间中心到中心的距离，等于其光输出表面间中心到中心的距离，以使由波导管输出表面出射光的角度分布，大于波导管入射光的角度分布，以及(ii)上述波导管阵列中的波导管，是由具有比上述波导管折射率低的折射率的填隙区隔开的。在本专利技术的优选实施例中，该显示装置进一步包括(d)位于上述光发生装置和调制装置之间，用于使上述发生装置产生的光偏振的输入光偏振装置，以及(e)位于上述调制装置和上述图象显示装置之间，用于使上述调制装置射出的光偏振的输出光偏振装置。在本专利技术另一优选实施例中，本专利技术的平板显示装置进一步包括(f)位于上述调制装置的输入偏振片的光输入表面附近，用于使上述光发生装置发出的光准直的光准直装置，上述光准直显示装置包括一位于平基板上的锥形光波导管阵列，每一波导管的锥形端均从上述基板上向外伸出，并且具有邻接上述基板的光输出表面和上述光输出表面末端的光输入表面，其中(i)每一波导管光输入表面的面积小于其光输出表面的面积，而且所述波导管阵列中相邻波导管光输入表面间中心到中心的距离，等于其光输出表面间中心到中心的距离，以使来自来被准直的照明系统的发散光，在由其输出表面出射时被部分准直，以及(ii)上述波导管阵列中的波导管，是由具有比上述波导管折射率低的折射率的填隙区隔开的。本专利技术的直接显示装置具有若干胜过已知显示装置的优点。例如，本专利技术的显示装置具有比较高的对比度，并能减少直观彩色随视角的变化。附图的简要描述当涉及对本专利技术以下的详细描述和附图时，将会更充分地理解本专利技术，且其进一步的优点将变得显而易见，其中附图说明图1为根据本专利技术构成的优选液晶显示器实施例的截面图；图2为带有直的侧壁的锥形波导管阵列的部件分解截面图；图3为按透视法观察到的具有矩形截面的锥形波导管阵列；图4为按透视法观察到的具有圆形截面的锥形波导管阵列；图5为具有直的侧壁的单根锥形波导管的截面；图6表示具有直的侧壁和4.6°的锥角的单根锥形波导管理论上的非成象光学特性；图7表示具有直的侧壁和8°的锥角的单根锥形波导管理论上的非成象光学特性；图8为带有弯曲的侧壁的锥形波导管阵列的部件分解截面图；图9表示本专利技术的优选实施例，其中位于波导管间的填隙区包含光吸收材料；图10表示本专利技术的优选实施例，其中波导管阵列的输出面涂有透明的保护层；图11表示本专利技术的优选实施例，其中波导管阵列的输出面涂有与透镜阵列结合在一起的透明保护层；图12A、12B和12C表示用于形成本专利技术的锥形波导管阵列的最佳工艺过程；图13为根据本专利技术构成的液晶显示器另一实施例的截面图；图14为根据本专利技术构成的液晶显示器又一实施例的截面图；图15为根据本专利技术构成的液晶显示器的再一实施例的截面图；图16为根据本专利技术构成的液晶显示器的别一实施例的截面图；图17表示准直用的波导管阵列的优选实施例。优选实施例的描述本专利技术涉及某种类型的显示装置，其中被显示的图象是在显示屏的非常近的附近产生的。这类装置包括发射的显示装置和非发射的显示装置，前者如气体放电、等离子板、场致发光、发光二极管、二极管激光器、真空荧光，以及平的阴极射线管；后者如液晶、电致变色、胶体悬浮、电活化固体和机电的。本专利技术的显示装置具有改进了的显示器，能够避免已有的直接平板图象显示装置的全部或者部分缺陷，例如低对比度以及在高视角(即距离显示器表面法向为大角度)时大的直观彩色变化。参照上图，本领域的技术熟练人员将能更好地理解本专利技术的优选实施例。这些附图中表示的本专利技术优选实施例，并不定为无遗漏的或将专利技术局限在所公开的确切形式。它们被挑选来描述或最好地解释本专利技术的原理及其应用，以及由此而使本领域的其他熟练人员能够最好地利用本专利技术的实用价值。本专利技术的显示器优选实施例之一表示在图1中，由数字10代表。该显示器包括光发生装置12、光学反射和/或散射元件14、光学输入光偏振装置16、调制装置18、光学输出光偏振装置20，以及处在与偏振器20的输出表面相接触的图象显示装置22。图象显示装置22则包括基板24、增粘层26，以及由填隙区33隔开的锥形波导管阵列28。光发生装置12、散射装置14、输入光偏振装置16、调制装置18和输出光偏振装置20的准确性能并非关键，且能广泛变化，而且技术上通常使用的任何这类元件，均可在本专利技术的实践中采用。作为实用的光发生装置12的例证，是激光器、荧光管、发光二极管、白炽灯、日光，以及诸如此类。实用的反射和/或散射装置14包括金属反光镜、镀金属的玻璃反射镜、荧光屏、镀以象二氧化钛层之类白表面的反光镜。输入光偏振装置16和输出光偏振装置20的实用例子，是塑料片偏振材料之类。作为实用的调制装置18的例证，乃是液晶盒、电致变色调制器和钛酸铅锆镧(PZLT)调制器。对于发射的显示装置的如等离子板显示器来说，可以将光发生装置12和光调制装置18从功能上组合在一起。作为用在本专利技术实践中的最佳调制器18，乃是液晶盒。此液晶盒18中的液晶材料可以广泛变化，并可是若干类型材料中的一种，其中包括但不局限于扭转向列型液晶材料(TN)、超扭转向列型液晶材料(STN)以及聚合物弥散的液晶材料(PDLC)。图象显示装置22的结构及其设置，对于改进对比度和视角以及由本专利技术的设备提供的彩色是关键性的。在图1中，图象显示装置22被设置在“贴近”偏振装置20，偏振装置20则与调制装置18“贴近”。在那些并不包括光学偏振装置20的本专利技术实施例中，图象显示装置22被设置在“贴近”调制装置18。如在此使用的“贴近”一词，意味实际上密切接触或靠紧定位(优先考虑在约1英寸之内，在约0.75英寸范围内更可取，在约0.5英寸范围内最好，且在这些实施例中选择约在0.25英寸之内)，以使光不会象美国专利NoS.4,本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：S·M·齐默曼，K·W·比森，M·J·麦克法兰，J·T·亚德利，P·M·费尔姆，
申请(专利权)人：联合讯号公司，
类型：发明
国别省市：