CN200944140Y - 一种平直波导显示器面板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种平直波导显示器面板，其特征在于：包括平直波导和覆盖层，所述覆盖层位于所述平直波导的一侧。与现有技术相比，本实用新型结构简单、全固态器件、能耗低、色彩丰富并且可制成透明显示器。

Description

一种平直波导显示器面板

技术领域

本实用新型涉及一种平直波导显示器面板，具体地说，是涉及一种用波导材料制成的平板显示器面板。

背景技术

按工作原理划分，平板显示器可分为液晶显示器、等离子显示器、有机发光二极管显示器、发光二极管显示器、电致发光板显示器、真空荧光管显示器和场发射显示器。

目前能够作为图形显示产品使用的其中有包括：液晶显示器、等离子显示器、有机发光二极管显示器和发光二极管显示器。

液晶显示器的应用范围最广，其存在的问题是：制造工艺复杂、精度要求高，制造成本较高，显示动态图像时有拖尾现象，低温时不能正常工作，并且液晶显示器的光源功率固定，背光利用率较低。等离子显示器成本高、分辨力低，且发光效率低，耗电量较高。有机发光二极管显示器的制造工艺要求高，加工出的显示器尺寸小，只能用作诸如手机等的小型显示器。发光二极管显示器的像素尺寸大，只能用作远距离观看的诸如广告提示牌等大型显示器。

英国发明人阿德里安·罗伯特·利·特拉维斯在中国申请了多项有关平板显示器的专利。这些专利基本上都是利用投影器将图像投入锥形波导板，光线达到临界角后从波导板射出到与波导板紧贴的输出屏上而形成图像。这种平板显示器结构复杂，且不能算做真正意义上的平板显示器，而只是一种投影显示器。

目前，针对液晶显示器和等离子显示器的显示色彩与CRT显示器的显示色彩效果相近，但制造成本过高的问题，日本索尼、三菱等国内外相关企业都在大力开发激光显示器。激光显示器产生的激光波长单一，三色都比较纯净，可以合成其它显示器不能显示的颜色。但激光显示器要达到所要求的亮度需要大功率的激光器，因而带来散热问题，成本也高；并且显示器厚度尺寸较大。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的所述显示器制造工艺、成本等方面的缺陷而提供一种结构简单、全固态器件、能耗低、色彩丰富并且可制成透明的显示器。

为此，本实用新型采用以下技术方案：

一种平直波导显示器面板，其特征在于：包括平直波导和覆盖层，所述覆盖层位于所述平直波导的一侧。

一种优选技术方案，其特征在于：还包括衬底和耦合波导，所述耦合波导位于所述覆盖层和所述平直波导之间；所述衬底位于所述平直波导的另一侧；所述耦合波导的两侧设有透明电极。

一种优选技术方案，其特征在于：所述平直波导为电光平直波导；所述电光平直波导的两侧设有电极。

一种优选技术方案，其特征在于：还包括衬底，所述平直波导为电光平直波导；所述电光平直波导的两侧设有电极。

一种优选技术方案，其特征在于：还包括耦合波导、微驱动器支承板以及微驱动器；所述耦合波导位于所述平直波导与所述微驱动器之间，并且所述耦合波导与所述平直波导之间有一间隙；所述耦合波导与所述微驱动器支承板之间设有微驱动器，所述耦合波导与所述微驱动器的粘结面为微棱反射面。

一种优选技术方案，其特征在于：所述平直波导和耦合波导均为平直的矩形立方体。

一种优选技术方案，其特征在于：所述微驱动器是静电、电磁、电致伸缩或磁致伸缩驱动形式。加载电信号后，所述耦合波导在所述微驱动器作用下发生位移，与平直波导接触后将光线耦合到耦合波导内。

一种优选技术方案，其特征在于：所述衬底为平直的矩形立方体。

一种优选技术方案，其特征在于：所述平直波导为条形，所述条形波导的横截面为矩形，条形波导的根数等于显示器像素的列数。

所述微驱动器优选具有电致伸缩功能的透明聚合物。

与现有技术相比，本实用新型的平直波导显示器面板具有以下特点：

1)由于平直波导显示器面板的结构简单，其采用行扫描方式，像素点不需要集成薄膜晶体管、电容等有源驱动器件，也不需要滤色片或荧光粉等，所以可以很容易制作出大尺寸的波导平板显示器。

2)由于平直波导显示器面板采用全固态器件，没有液晶体或放电气体，所以其不受低温影响，响应速度快。如果选用具有柔性的聚合物材料制作，则平直波导显示器会具有很好的柔性。

3)平直波导显示器面板可以将选用的光源置于显示器的侧边，由于光源尺寸对像素点尺寸影响较小，故可以采用功率较大的光源或多个发光点组成的独立光源，从而提高光源的发光亮度。而且由于像素的面积远远小于光源的发光面积，也可以提高像素的发光亮度。此外，平直波导显示器的发光效率较高，波导和耦合损失较小，整个显示器能耗低。

4)由于平直波导显示器面板可以采用小功率的半导体激光管作光源，激光管所产生的激光波长单一，三色纯净，所以显示的色彩丰富。如果平直波导显示器采用有机发光二极管作光源，则可以避开加工大尺寸有机发光二极管面板所带来的困难，而能够生产出大屏幕的有机发光二极管平直波导显示器面板。

5)可制成透明的显示器。

下面通过附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明，但并不意味着对本实用新型保护范围的限制。

附图说明

图1为本实用新型实施例之一平直波导显示器面板的工作原理图；

图2为本实用新型实施例之二(不含耦合波导)平直波导显示器面板的工作原理图；

图3为本实用新型实施例之三平直波导显示器面板的工作原理图；

图4为本实用新型实施例之四平直波导显示器面板的工作原理图；

图5为本实用新型实施例之一电光耦合平板波导显示器(一)结构示意图；

图6为本实用新型实施例之一电光耦合条形波导显示器(二)结构示意图；

图7为本实用新型实施例之一电光耦合条形导电波导显示器(三)结构示意图；

图8为本实用新型实施例之二条形电光波导显示器的结构示意图；

图9为本实用新型实施例之三电光耦合条形电光波导显示器的结构示意图；

图10为本实用新型实施例之四微驱动耦合条形波导显示器的结构示意图；

图11为本实用新型实施例之一、二、三的梯形微棱覆盖层的结构示意图；

图12为本实用新型实施例之四的微棱反射耦合波导条的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的描述。所述实施例皆以制作尺寸为1920mm*1080mm，分辨率为1920*1080的面板来进行。

首先，本实用新型所用光源组件包括两种：

1、均匀分布发光

光源为半导体激光管、半导体发光二极管、有机电致发光器件或电致发光器件，红绿蓝三色光分为三排，被集成在透镜条内。透镜条内的发光点数(管的个数)可根据所需亮度及发光点功率大小确定。

透镜条输出光与平直波导的耦合有两种方式：

(1)棱镜耦合即透镜条发出的光通过棱镜射入平直波导。当平直波导选用玻璃、聚合物时，棱镜材料选用重燧石玻璃，折射率为2.009(0.633μm)。

当平直波导选用LiNO3、LiTaO3、ZnO、Si3N4时，棱镜材料选用TiO2，其折射率为：n0＝2.584，ne＝2.872。棱镜做成条状，长度与透镜条相一致。

(2)光栅耦合

即透镜条发出的光通过光栅射入平直波导。在抗蚀胶薄膜上利用双光束干涉或电子束直接写入等常规方法制成光栅。

2、分立准直发光

光源为半导体激光管、半导体发光二极管、有机发光器件或电致发光器件。光源被集成在一条微凸透镜阵列内，每一发光点对应一微凸透镜，其输出光为平行光。

其与平直波导的耦合同样有两种方式：棱镜耦合和光栅耦合。

其次，电路控制方式包括两种：

其一，当显示器采用均匀分布发光时，显示器控制电路为：控制器一端与场序电路相连接，另一端与扫描电路相连接；扫描电路连接显示器屏幕扫描电极；控制器向同步电路输出信号，同步电路输出连接显示器屏幕的数据电极。

其二，当显示器采用分立准直发光方式时，显示器控制电路为：控制器与扫描电路相连接，扫描电路输出连接显示器屏幕的扫描电极；控制器向同步电路输出信号，同步电路输出控制显示器屏幕的光源。

如图1所示，为本实用新型实施例之一平直波导显示器面板的工作原理图；该平直波导显示器面板包括覆盖层1、电光耦合波导2、平直波导3和衬底4。所述电光耦合波导2位于所述覆盖层1和所述平直波导3之间；所述衬底4位于所述平直波导3的另一侧；所述耦合波导2与所述覆盖层1之间设有透明扫描电极5，所述耦合波导2与所述平直波导3之间设有透明数据电极6，所述透明扫描电极5与所述透明数据电极6相互垂直；所述覆盖层1为梯形微棱透射层(即梯形微棱覆盖层)。平直波导3内光线全反射传播的临界角是由耦合波导2、平直波导3及衬底4的折射率来确定的，所述平直波导3的折射率大于所述衬底4及所述电光耦合波导2的折射率；通过计算得出光线的临界角，在此基础上选定光线入射角，入射角大于临界角。当扫描信号电压选中图中所示位置，此处的耦合波导2的折射率或传播常数变大，使平直波导内光线全反射传播的临界角在此位置变大，传播至此的光线由于入射角小于临界角导致光线在此处位置产生折射或耦合，从而光线进入耦合波导，具有梯形微棱的覆盖层1将进入该层的光线以垂直于层面的方向透射出来，使此位置成为发光点。

如图2所示，为本实用新型实施例之二平直波导显示器面板的工作原理图；该平板波导显示器面板包括覆盖层1、透明扫描电极5、电光平直波导3、数据电极6和衬底4。所述透明扫描电极5位于所述电光平直波导3与所述覆盖层1之间；所述数据电极6可为透明电极或者金属反射电极，使用透明电极可制作透明显示器面板，其位于所述电光平直波导3与所述衬底4之间，所述透明扫描电极5与所述数据电极6相互垂直。所述电光平直波导3为具有电光功能的透明材料所构成的平直波导，加电压后其折射率发生变化；所述覆盖层1为梯形微棱透射层。电光平直波导3内光线全反射传播的临界角是由覆盖层1、电光平直波导3及衬底4的折射率来确定的，所述电光平直波导3的折射率大于所述覆盖层1及所述衬底4的折射率，所述覆盖层1的折射率大于所述衬底4的折射率；通过计算得出光线的临界角，在此基础上选定光线入射角，入射角大于临界角。当信号电压选中图中所示位置，该位置上的电光平直波导的折射率减小，使电光平直波导内光线全反射传播的临界角在此位置变大，在电光平直波导内作全反射传播的光线在此位置上的入射角小于临界角，因此光线在此位置上发生折射，由于覆盖层1的折射率大于衬底4的折射率，确保光线不会进入衬底4，光线折射进入覆盖层1，具有梯形微棱的覆盖层1将进入该层的光线以垂直于层面的方向透射出来，使此位置成为发光点。

如图3所示，为本实用新型实施例之三平直波导显示器面板的工作原理图；该平直波导显示器面板包括覆盖层1、电光耦合波导2、电光平直波导3和衬底4。所述电光耦合波导2位于所述覆盖层1和所述电光平直波导3之间；所述衬底4位于所述电光平直波导3的另一侧；所述电光平直波导3为具有电光功能的透明材料所构成的平直波导，加电压后其折射率发生变化；所述耦合波导2与所述覆盖层1之间设有透明扫描电极5，所述耦合波导2与所述电光平直波导3之间设有透明数据电极6；所述电光平直波导3与所述衬底4之间设有透明扫描电极7；所述透明扫描电极5与所述透明扫描电极7相对，尺寸一致；所述透明扫描电极5、7与所述透明数据电极6相互垂直；所述覆盖层1为梯形微棱透射层。电光平直波导3内光线全反射传播的临界角是由电光耦合波导2、电光平直波导3及衬底4的折射率来确定的，所述电光平直波导3的折射率大于所述衬底4及所述电光耦合波导2的折射率，所述电光耦合波导2的折射率大于所述衬底4的折射率；通过计算得出光线的临界角，在此基础上选定光线入射角，入射角大于临界角。当扫描信号电压选中图中所示位置，此处的耦合波导2的折射率或传播常数变大，而电光平直波导3的折射率或传播常数变小，使电光平直波导内光线全反射传播的临界角在此位置变大，传播至此的光线由于入射角小于临界角导致光线在此处位置产生折射或耦合，由于电光耦合波导2的折射率大于衬底4的折射率，确保光线不会进入衬底4，从而光线进入耦合波导，具有梯形微棱的覆盖层1将进入该层的光线以垂直于层面的方向透射出来，使此位置成为发光点。

如图4所示，为本实用新型实施例之四平直波导显示器面板的工作原理图；包括覆盖层1、平直波导3、耦合波导2、微驱动器支承板7以及微驱动器8、电极5；所述耦合波导2位于所述平直波导3与所述微驱动器8之间，并且所述耦合波导2与所述平直波导3之间有一间隙；所述耦合波导2与所述微驱动器支承板7之间设有微驱动器8，所述耦合波导2与所述微驱动器8的粘结面为微棱反射面。平直波导3内光线全反射传播的临界角是由覆盖层1、平直波导3及微驱动器支承板7的折射率来确定的，通过计算得出光线的临界角，在此基础上选定光线入射角，入射角大于临界角。光线在平直波导3内作全反射传播，微驱动器8在电压作用下使耦合波导2与平直波导3接触，由于所述耦合波导2的折射率大于覆盖层1及微驱动器支承板7的折射率，使平直波导3在此位置的临界角变大，在平直波导3内作全反射传播的光线在此位置上的入射角小于临界角，光线折射进入耦合波导2的微棱反光层后，光线被以垂直于层面的方向反射出来，使此位置成为发光点。

实施例1

如图5所示，为本实用新型实施例之一电光耦合平板波导显示器(一)结构示意图；包括覆盖层1、电光耦合波导2、平板型平直波导3、光源组件9和衬底4；所述电光耦合波导2位于所述覆盖层1和所述平板型平直波导3之间；所述衬底4位于所述平板型平直波导3的另一侧；所选平板型平直波导3的折射率大于衬底4及电光耦合波导2的折射率；所述耦合波导2与所述覆盖层1之间设有透明扫描电极5，所述耦合波导2与所述平板型平直波导3之间设有透明数据电极6；所述覆盖层1为梯形微棱透射层。光源组件9位于显示面板的一侧。

一、面板制作

1、平板型平直波导及衬底

选取厚1mm，长宽1950mm×1100mm，折射率为1.47的浮法玻璃作为衬底；选取厚0.12mm，长宽1950mm×1100mm，折射率为1.6的浮法玻璃作为平板型平直波导；用折射率为1.34的含氟脂环聚合物光学胶将二者粘合在一起。

2、数据电极

以溅射法在平板型平直波导上制作1920条ITO透明数据电极6，电极条宽0.99mm，长1100mm，厚0.1μm，条间隙10μm，折射率为1.85。

3、电光耦合波导的制备

将电光材料聚甲基丙烯酸甲酯溶于极性溶剂中，以旋转涂覆法在数据电极Y6上形成一层厚5μm的电光耦合波导层，折射率为1.492；为提高电光性能，以电晕极化法对电光耦合波导进行极化。

4、扫描电极

在与数据电极垂直的方向上以溅射法在电光耦合波导的表面制备出1080条ITO透明扫描电极5，电极条宽0.99mm，长1950mm，厚0.1μm，条间隙10μm，折射率为1.85。

5、覆盖层

选取折射率为1.6的玻璃，以注模成型方式制成厚0.15mm，长宽1950mm×1100mm的梯形微棱覆盖层，见附图11，梯形微棱两边内角分别为125°和20°，下底宽为0.25mm；用折射率为1.555的环氧树脂光学胶将其粘合在扫描电极上。

二、光源组件

采用均匀发光方式，光源为半导体激光二极管。透镜条内发光点数红、绿、蓝分别为1920点，每点的发光功率为5mw。采用棱镜耦合输入，光线在平直波导内的入射角为70°±1°。

三、控制电路

控制电路采用第一种方式。红绿蓝光源分别接入场序电路输出端；同步电路输出与显示器面板的数据电极6对应连接，扫描电路输出与面板的扫描电极5对应连接，扫描信号高电平约15V。帧频为100Hz，行扫描频率为100×1080＝10800Hz。扫描电极5为高电平时该行被选中，数据电极6为低电平时像素点发光。

如图6所示，为本实用新型实施例之一电光耦合条形波导显示器(二)的结构示意图；包括覆盖层1、电光耦合波导2、条形平直波导3、光源组件9和衬底4；所述电光耦合波导2位于所述覆盖层1和所述条形平直波导3之间；所述衬底4位于所述条形平直波导3的另一侧；所选条形平直波导3的折射率大于电光耦合波导2及衬底4的折射率；所述耦合波导2与所述覆盖层1之间设有透明扫描电极5，所述耦合波导2与所述条形平直波导3之间设有透明数据电极6；所述覆盖层1为梯形微棱透射层；所述光源组件9位于显示面板的一侧。

一、面板制作

1、条形平直波导及衬底

选取厚1mm，长宽1950mm×1100mm，折射率为1.47的浮法玻璃作为衬底；选取厚0.12mm，长宽1950mm×1100mm，折射率为1.6的浮法玻璃作为条形平直波导基板；用折射率为1.34的含氟脂环聚合物光学胶将二者粘合在一起。以溅射法或涂覆法将折射率为1.85的ITO沉积在条形平直波导基板上，形成0.1μm厚的透明电极层。以蚀刻法在透明电极层和条形平直波导基板上制出1920条宽0.99mm，长1100mm，厚0.15μm，条间间隙为10μm的条形平直波导3及透明数据电极6。将折射率为1.41的聚甲基丙烯酸三氟乙酯溶于极性溶剂中，以旋转涂覆法将其填充于平直波导条间隙中，蒸发溶剂后将间隙填平。

2、电光耦合波导及扫描电极

将具有电光功能的聚合物聚甲基丙烯酸甲酯溶于极性溶剂后，以旋转涂覆法在透明电极上制作出一层厚度为5μm的电光耦合波导层，折射率为1.492；为提高电光性能，以电晕极化法对电光耦合波导进行极化。

在垂直于透明数据电极6的方向上，以溅射法或涂覆法在电光耦合波导的表面上制作1080条宽0.99mm，长1950mm，厚0.1μm，条间隙10μm的ITO透明扫描电极5。

3、覆盖层

选取折射率为1.6的玻璃，以注模成型方式制成厚0.15mm，长宽1950mm×1100mm的梯形微棱覆盖层，见附图11，梯形微棱两边内角分别为125°和20°，下底宽为0.25mm；用折射率为1.555的环氧树脂光学胶将其粘合在扫描电极上。

二、光源组件

本实施例既可采用均匀发光方式；也可采用分立准直发光方式。分别说明如下：

1、均匀分布发光(电源位于面板一端)光源为半导体激光管，透镜条内发光点数红、绿、蓝分别为1920点，每点的发光功率为5mw。采用光栅耦合输入，光线在平直波导内的入射角为70°±1°。

2、分立准直发光

光源为半导体激光管，透镜阵列内的红、绿、蓝三色半导体激光管数分别为1920，单支半导体激光管的功率为5mw。采用光栅耦合输入，光线在条形波导内的入射角为70°±1°。

三、控制电路

1、采用均匀分布发光的控制电路控制电路采用第一种方式。红绿蓝光源分别接入场序电路输出端；同步电路输出与显示器面板的数据电极6对应连接，扫描电路输出与面板的扫描电极5对应连接，信号高电平为15V。帧频为100Hz，行扫描频率为100×1080＝10800Hz。扫描电极5为高电平时该行被选中，数据电极6为低电平时像素点发光。

2、采用分立准直发光的控制电路控制电路采用第二种方式。同步电路输出对应连接半导体激光二极管，扫描电路输出对应连接面板上的扫描电极5，数据电极6接低电平，扫描电极高电平为15V，扫描电极5为高电平时该行被选中。帧频为100Hz，扫描频率为100×1080＝10800Hz。

如图7所示，为本实用新型实施例之一电光耦合条形导电波导显示器(三)的结构示意图；包括覆盖层1、电光耦合波导2、条形导电平直波导3、光源组件9和衬底4；所述电光耦合波导2位于所述覆盖层1和所述条形导电平直波导3之间；所述衬底4位于所述条形导电平直波导3的另一侧；所述耦合波导2与所述覆盖层1之间设有透明扫描电极5，所述衬底4与所述条形导电平直波导3之间设有数据电极6；所选条形导电平直波导3的折射率大于电光耦合波导2及衬底4的折射率；所述覆盖层1为梯形微棱透射层；所述光源组件9位于显示面板的一侧。

一、面板制作

1、衬底及电极

选取1mm厚，长宽1950mm×1100mm，折射率为1.47的浮法玻璃，以溅射法或涂覆法在其表面上制作厚0.1μm的ITO透明电极。

2、条形导电波导制作

将具有导电功能的透明材料聚苯乙烯溶于极性溶剂后，以旋转涂覆法在平面电极上形成0.1mm的聚苯乙烯薄膜；以机械切割或蚀刻法将该层薄膜制作成条数为1920，条宽为0.99mm，条间隙为10μm，折射率为1.591的条形导电波导3及数据电极6。

3、波导间隙填充

将折射率为1.41的聚甲基丙烯酸三氟乙酯溶于极性溶剂，以旋转涂覆法将聚甲基丙烯酸三氟乙酯填充于条形波导的间隙中，蒸发溶剂后将间隙填平。

4、电光耦合波导及扫描电极

将具有电光功能的透明材料聚甲基丙烯酸甲酯溶于极性溶剂后，以旋转涂覆法在条形导电波导上制作出一层厚度为5μm的电光耦合波导层，折射率为1.492；为提高电光性能，以电晕极化法对电光耦合波导进行极化。在垂直于条形导电波导的方向以机械切割或蚀刻法将该层电光耦合波导薄膜制作成条数为1080条，宽0.99mm，长1950mm，条间隙10μm的电光耦合波导条。

以溅射法或涂覆法在电光耦合波导条的表面上制作厚0.1μm的ITO透明扫描电极5。

5、覆盖层

选取折射率为1.6的玻璃，以注模成型方式制成厚0.15mm，长宽1950mm×1100mm的梯形微棱覆盖层，见附图11，梯形微棱两边内角分别为125°和20°，下底宽为0.2mm；用折射率为1.555的环氧树脂光学胶将其粘合在扫描电极5上。

二、光源组件制作

采用分立准直发光方式(电源组件9位于显示面板一侧)：

光源组件9为半导体激光管，红、绿、蓝三色激光管数分别为1920点，单支半导体激光管的功率为5mw。采用棱镜耦合输入，光线在条形波导内的入射角为71°±1°。

三、控制电路

控制电路采用第二种方式。同步电路输出与透镜阵列中的激光管对应连接，扫描电路输出对应连接面板上的扫描电极，扫描信号高电平为20V，数据电极6接低电平。帧频为100Hz，行扫描频率为100×1080＝10800Hz。

实施例2

如图8所示，为本实用新型实施例之二条形电光平直波导显示器的结构示意图；该电光平直波导显示器面板自上而下依次为微棱覆盖层1、ITO透明扫描电极5、电光条形波导3、数据电极6、衬底4。所述ITO透明扫描电极5位于所述电光条形波导3与所述微棱覆盖层1之间，所述数据电极6位于所述电光条形波导3与所述衬底4之间。所选电光条形波导3的折射率大于微棱覆盖层1及衬底4的折射率；并且所选微棱覆盖层1的折射率大于衬底4的折射率。光源组件9位于显示面板的一侧。

一、面板制作

1、衬底及电极

选取1mm厚，长宽1950mm×1100mm，折射率为1.44的浮法玻璃作为衬底4，以溅射法在衬底4表面制作出一层透明电极ITO薄膜，薄膜厚0.1μm，折射率为1.85，此透明电极为数据电极6，作为公共电极。

2、条形电光波导制作

将具有电光功能的聚合物聚碳酸酯溶于极性溶剂后，以旋转涂覆法在平面电极上形成0.1mm的聚碳酸酯薄膜；在聚碳酸酯玻璃化温度区用电晕极化法对该层薄膜进行极化处理；以蚀刻法将该层薄膜制作成条数为1920，条宽为0.99mm，条间隙为10μm，折射率为1.586的条形电光波导。

3、波导间隙填充

将折射率为1.41的聚甲基丙烯酸三氟乙酯溶于极性溶剂，以旋转涂覆法将聚甲基丙烯酸三氟乙酯填充于条形波导的间隙中，蒸发溶剂后将间隙填平。

4、扫描电极

以溅射法在条形电光波导表面制作出一层透明电极ITO薄膜，薄膜厚0.1μm，折射率为1.85。

以蚀刻法在透明电极层上制出扫描电极5，扫描电极垂直于条形波导，扫描电极数为1080条，电极宽0.99mm，长1950mm，电极间隙为10μm。

5、覆盖层

选取折射率为1.492的透明材料聚甲基丙烯酸甲酯溶于极性溶剂，以旋转涂覆法在条形导电波导上制作出一层厚度为0.15mm的覆盖层，在覆盖层上压出梯形微棱，见附图11，两边内角分别为129°和13°，下底宽为0.2mm。

二、光源组件9的制作

采用分立准直发光方式(电源位于面板一端)：

光源为半导体激光管，红、绿、蓝三色激光管数分别为1920点，单支半导体激光管的功率为5mw。采用棱镜耦合输入，光线在条形波导内的入射角为71°±1°。

三、控制电路

控制电路采用第二种方式。同步电路输出与透镜阵列中的激光管对应连接，扫描电路输出对应连接面板上的扫描电极5，扫描信号高电平为30V，数据电极6接低电平。帧频为100Hz，行扫描频率为100×1080＝10800Hz。

实施例3

如图9所示，为本实用新型实施例之三电光耦合条形电光波导显示器的结构示意图；该平直波导显示器面板自上而下依次为微棱覆盖层1、透明扫描电极5、电光耦合波导2、透明数据电极6、电光平直波导3、透明扫描电极7和衬底4。所述透明扫描电极5与所述透明扫描电极7相对，尺寸一致。所选电光平直波导3的折射率大于衬底4及电光耦合波导2的折射率；所选电光耦合波导2的折射率大于衬底4的折射率；所述覆盖层1为梯形微棱透射层。光源组件9位于显示面板的一侧。

一、面板制作

1、衬底、扫描电极、条形电光平直波导及数据电极

选取厚1mm，长宽1950mm×1100mm，折射率为1.47的浮法玻璃作为基板；将折射率为1.41的聚甲基丙烯酸三氟乙酯溶于极性溶剂中，以旋转涂覆法将其涂覆于基板上，蒸发溶剂后形成厚10μm的衬底4。以溅射法或涂覆法将折射率为1.85的ITO沉积在衬底4上，形成0.1μm厚的透明电极层，以蚀刻法在透明电极层上制出1080条宽0.99mm，长1950mm，条间隙为10μm的透明扫描电极7。将具有电光功能的聚合物聚碳酸酯溶于极性溶剂后，以旋转涂覆法在透明扫描电极7上形成0.1mm的聚碳酸酯薄膜，在聚碳酸酯玻璃化温度区用电晕极化法对该层薄膜进行极化处理；以溅射法或涂覆法将折射率为1.85的ITO沉积在聚碳酸酯薄膜上，形成0.1μm厚的透明电极层；以蚀刻法将透明电极层及聚碳酸酯薄膜层制作成条数为1920，条宽为0.99mm，条间隙为10μm，折射率为1.586的条形电光平直波导3及透明数据电极6。将折射率为1.41的聚甲基丙烯酸三氟乙酯溶于极性溶剂中，以旋转涂覆法将其填充于条形电光平直波导条及透明数据电极6的条间隙中，蒸发溶剂后将间隙填平。

2、电光耦合波导及扫描电极

将具有电光功能的聚合物聚甲基丙烯酸甲酯溶于极性溶剂后，以旋转涂覆法在透明电极上制作出一层厚度为5μm的电光耦合波导层，折射率为1.492；为提高电光性能，以电晕极化法对电光耦合波导进行极化。

在垂直于数据电极6的方向上，以溅射法或涂覆法在电光耦合波导的表面上制作1080条宽0.99mm，长1950mm，厚0.1μm，条间隙10μm的ITO透明扫描电极5。

3、覆盖层

选取折射率为1.6的玻璃，以注模成型方式制成厚0.15mm，长宽1950mm×1100mm的梯形微棱覆盖层，见附图11，梯形微棱两边内角分别为123°和24°，下底宽为0.2mm；用折射率为1.555的环氧树脂光学胶将其粘合在扫描电极上。

二、光源组件

采用分立准直发光方式：

光源为半导体激光管，红、绿、蓝三色激光管数分别为1920点，单支半导体激光管的功率为5mw。采用棱镜耦合输入，光线在条形波导内的入射角为71°±1°。

三、控制电路

控制电路采用第二种方式。同步电路输出与透镜阵列中的激光管对应连接，扫描电路输出对应连接面板上的扫描电极5，数据电极6接低电平，扫描信号高电平为15V。帧频为100Hz，行扫描频率为100×1080＝10800Hz。

如果选择扫描信号高电平为8V，低电平为-8V，数据电极6接0电平，接入高电平的行为被选中行，未选中行由于加入了反向电场，使耦合波导的折射率变小而条形电光平直波导的折射率变大，这种情况下光线在条形形电光平直波导内的入射角为66°±1°。

实施例4

如图10所示，为本实用新型实施例之四微驱动耦合条形波导显示器的结构示意图；所述面板自上而下依次为覆盖层1、条形平直波导3、耦合波导2、电极5、微驱动器(电致伸缩材料)8、微驱动器支承板7；所述耦合波导2位于所述条形平直波导3与所述微驱动器8之间，并且所述耦合波导2与所述条形平直波导3之间有一间隙；所述耦合波导2与所述微驱动器支承板7之间设有微驱动器8；所述耦合波导2与所述微驱动器8的粘结面为微棱反射面；微驱动器8与所述耦合波导2之间设有电极5，所述微驱动器8与所述微驱动器支承板7之间设有微驱动器电极5。所选条形平直波导3的折射率大于覆盖层1及微驱动器支承板7的折射率，光线在条形平直波导3内作全反射传播，所述微驱动器8在电压作用下使耦合波导2与平直波导3接触，耦合波导2的折射率大于覆盖层1及微驱动器支承板7的折射率，光线折射进入耦合波导2，到达微棱反光面后，光线被以垂直于层面的方向反射出来，使此位置成为发光点。光源组件9位于显示面板的一侧。

一、面板制作

1、条形平直波导

选取厚1mm，长宽1950mm×1100mm，折射率为1.47的浮法玻璃作为覆盖层；将折射率为1.586的聚碳酸酯溶于极性溶剂中，以旋转涂覆法在玻璃覆盖层上制作出0.12mm的波导层。以蚀刻法在该波导层上制出1920条，宽0.99mm，长1100mm，条间隙为10μm的条形平直波导3。

2、微驱动器支承板

以注模成型方式制作微驱动器支承板，支承板厚1mm，长宽1950mm×1100mm，折射率为1.47，其一面上有1080条沟槽，槽宽0.9mm，长1950mm，深0.6mm，槽间隔宽0.1mm。

3、微驱动器

以溅射法在微驱动器支承板的槽底部制作出0.2μm的铝电极5，然后将溶于极性溶剂的电致伸缩聚合物PVDF浇注于槽内，厚度为0.4mm，以电晕极化法将PVDF极化；在PVDF表面上溅射铝电极5，厚0.2μm；用含氟脂环聚合物光学胶将折射率为1.591的聚苯乙烯微棱反射耦合波导2条粘合在铝电极上，微棱反射耦合波导条的结构见附图12，微棱反射耦合波导条的截面为三角形，三角形微棱面上溅射铝反射层，三角形的光线入射边长为0.45mm，以此为公共边的两内角分别为34°和22°，微棱反射耦合波导条厚为0.15mm，微驱动器的位移量约为10μm。

4、粘合

将折射率为1.34的含氟脂环聚合物光学胶涂于微驱动器支承板的间隔上，然后将其与条形平直波导3面粘合。

二、光源组件

采用分立准直发光方式(电源位于面板一端)：

光源为半导体激光管，红、绿、蓝三色激光管数分别为1920点，单支半导体激光管的功率为5mw。采用棱镜耦合输入，光线在条形波导内的入射角为69°±1°。

三、控制电路

控制电路采用第二种方式。同步电路输出与透镜阵列中的激光管对应连接，扫描电路输出对应连接面板上的扫描电极，扫描信号高电平为40V。帧频为100Hz，扫描频率为100×1080＝10800Hz。

需要说明的是，无论是平板波导还是条形波导，其厚度最大值都由像素的尺寸决定。像素尺寸越小，需要波导越薄。在保证光线全反射的前提下，光线在每个像素点上至少发生一次反射，减小波导厚度可增加反射次数，但过多反射会加大光的损耗。在实施例中均设计为2次反射。为了扩大视角范围，还应在面板前加一块漫散射观察屏，但此项是业内公知技术，故本实用新型没有提及。

本实用新型的平直波导显示器为无源矩阵型。尽管存在占空比问题，但本实用新型的平直波导显示器能够解决由此带来的亮度下降的难题。这是因为(1)光源发出的光不是均匀分布在所有像素点上，而是被集中到被选中行的像素点上，不存在光的浪费，只要光源的功率足够，面板的亮度就能够保证；(2)光源置于显示器侧边，光源尺寸对像素点尺寸影响较小，因此可采用功率较大的光源，也可采用多个发光点组成独立光源，使光源的发光亮度达到要求；(3)像素面积远小于光源发光面积，这无形中提高了像素的发光亮度。

Claims (9)

1、一种平直波导显示器面板，其特征在于：包括平直波导和覆盖层，所述覆盖层位于所述平直波导的一侧。

2、根据权利要求1所述的平直波导显示器面板，其特征在于：还包括衬底和耦合波导，所述耦合波导位于所述覆盖层和所述平直波导之间；所述衬底位于所述平直波导的另一侧；所述耦合波导为电光波导；所述耦合波导的两侧设有透明电极。

3、根据权利要求2所述的平直波导显示器面板，其特征在于：所述平直波导为电光平直波导；所述电光平直波导的两侧设有透明电极。

4、根据权利要求2所述的平直波导显示器面板，其特征在于：还包括衬底，所述平直波导为电光平直波导；所述电光平直波导的两侧设有透明电极。

5、根据权利要求1所述的平直波导显示器面板，其特征在于：还包括耦合波导、微驱动器支承板以及微驱动器；所述耦合波导位于所述平直波导与所述微驱动器之间，并且所述耦合波导与所述平直波导之间有一间隙；所述耦合波导与所述微驱动器支承板之间设有微驱动器，所述耦合波导与所述微驱动器的粘结面为微棱反射面。

6、根据权利要求3所述的平直波导显示器面板，其特征在于：所述平直波导和耦合波导均为平直的矩形立方体。

7、根据权利要求5所述的平直波导显示器面板，其特征在于：所述微驱动器是静电、电磁、电致伸缩或磁致伸缩驱动形式。

8、根据权利要求2、3、4、6中任一项所述的平直波导显示器面板，其特征在于：所述衬底为平直的矩形立方体。

9、根据权利要求3、4、5、6、7中任一项所述的平直波导显示器面板，其特征在于：所述平直波导为条形，所述条形波导的横截面为矩形，条形波导的根数等于显示器像素的列数。

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