專利名稱：改變光的方向的顯示面板和制造所述顯示面板的方法
相關申請的交叉參考本申請是序列號為09/116,613，申請日為07/16/98，名稱為“Serrated Display Panel”的美國專利申請的部分繼續。有關聯邦資助的研究及開發的聲明本發明是在和美國能源部簽訂的合同號DE-AC02-98CH10886下利用政府的支持作出的。在本發明中，政府享有一定的權利。
背景描述在美國專利5,381,502中披露了一種具有多個疊層的光波導的薄的光學顯示面板，該專利在此列為參考，本發明是在該專利的基礎上的改進。在本領域中已知可以使用波導生產具有入口面和出口面的光學面板，并且在面板中的波導可以包括被疊層在具有低的折射率的相對的覆層之間的透明的核心部分。
用這種方式構成的薄的顯示面板具有許多應用，例如用作電視視頻顯示屏。不過，因為該顯示屏和波導的縱軸形成一個小的銳面角，由波導傳輸的光當被同軸觀看時具有最大的強度，因此，在一般垂直于屏幕的觀看方向看時具有被減小的強度。現有技術試圖克服在屏幕上降低光的強度的缺點，其中通過對限定屏幕的波導的出口端消光，借以使被顯示的光散射。不過，使屏幕消光不足以增加強度，并且不能解決薄的屏幕中固有的傾斜方向的光的根本問題。
因此，需要一種薄的面板，其具有增加的顯示的光的強度，其中的光的方向被改變為和屏幕垂直的方向。
本發明的目的還在于一種制造改變光的方向的顯示面板的方法。所述方法包括疊置多個玻璃片，每個玻璃片具有近似相等的透光性能；在每個玻璃片之間具有黏合劑層或環氧層；固化黏合劑以形成一疊層；把所述疊層放在鋸上，在其兩個相對端以一定角度用該鋸進行切割，以形成一具有入口面和出口面的楔形的面板；并在出口面上形成多個改變光的方向的元件，它們把入射到出口面上的光引導到一被控制的光錐中。
本發明通過把光的方向改變為垂直于出口屏幕的方向，從而在出口屏幕上顯示提高的光的強度，解決了現有技術中存在的問題。
發明詳述應當理解，本發明的附圖和說明被簡化了，為了說明用于清楚地理解本發明所需的相關元件，同時為了清楚起見，省略了許多在一般的光學顯示面板中具有的其它元件。本領域的普通技術人員能夠理解，為了實施本發明，還需要其它的元件。不過，因為這種元件在本領域內是熟知的，并且因為它們無助于理解本發明，所以本發明不提供這些元件的說明。
圖1是用于說明顯示面板10的示意的軸側圖。顯示面板10包括用于接收光14的入口面12，以及被設置在入口面12的相對側的用于顯示光14的出口面16。入口面12和出口面16可以由多個波導16a構成，其中每個波導16a的相對端形成所述波導16a的出口。每個波導16a沿水平方向延伸，并且多個疊層的波導16a沿垂直方向延伸。光14例如但不限于以視頻圖像14a的形式顯示。在面板10形成楔形的場合下，面板10的聚焦長度可以由出口面16增加到背面19，這可能使得圖像14a的清晰度略微降低。具有較低的清晰度的面板10可以用于其它的場合，而不用于視頻顯示屏。例如，面板10可以用作照明的按鈕，要求其屏幕向觀看者提供簡單的圖像。
圖2是表示改變光的方向的顯示面板10的水平和垂直的截面的示意的軸側圖。改變光的方向的顯示面板10可以包括多個疊置的光波導16a，并且包括在疊層18的一端的出口面16和在疊層18的相對端的入口面12，光發生器21和被連接在出口面16的至少一個改變光的方向的元件17。
疊層18最好是實心的，并且可以是均一的，并沿著入口面12的表面接收光14。光14在進入入口面12之后通過疊層18。在本發明的優選實施例中，疊層18由多個疊層波導16a的長度、寬度和高度構成。
在本發明的優選實施例中，多個疊層的波導16a形成面板10的疊層18，并且可以在疊層16a的一端形成入口面12，而在相對端形成出口面16。波導16a可以由現有技術中已知的任何適用于在其中通過電磁波的材料制成，例如但不限于塑料、有機玻璃或玻璃。本發明的優選實施例使用單個的玻璃片來實現，玻璃片的厚度大約為0.004”，并且具有可處理的長度和寬度。多個疊層的波導16a可以通過首先在一個槽中放置第一玻璃片被制成，所述槽的尺寸略大于第一玻璃片。然后，所述槽用熱固化環氧充滿。所述環氧最好是黑的，以便在波導之間形成一黑色層，借以提供改進的圖像對比度。此處所用的術語“黑色”不僅包括純黑色，而且包括在功能上適用于本發明的相當暗的顏色，例如深藍色。此外，環氧應當具有合適的覆層性能，例如具有比玻璃片低的折射率，以便使得光14在玻璃片內進行基本上的全內反射。在對槽進行填充之后，玻璃片被重復地疊層，并在每個玻璃片之間形成環氧層。玻璃片最好以一個小的角度被疊層，但是所述角度必須小于90°。疊層最好被重復進行，直到疊層600-800個玻璃片為止。然后可以對疊層施加均勻的壓力，借以使環氧流動而在玻璃片之間具有基本均勻的水平。在本發明的優選實施例中，在玻璃片之間獲得的均勻的水平大約為0.0002”。然后，疊層在80℃下烘烤一段環氧固化所需的時間，然后使疊層緩慢冷卻，以防止玻璃破裂。在固化之后，疊層可以被置于鋸上，例如但不限于金剛石鋸，并在兩個相對端以一定角度進行切割，使之成為一具有入口面12和出口面16的楔形。面板10的切口部分然后利用金剛石拋光機拋光，從而除去任何鋸痕。在本發明的另一個實施例中，玻璃片最好具有范圍在0.5”和1.0”之間的寬度，并具有可處理的長度，例如12”。玻璃片被疊層，但是不必以一定角度被疊層，在玻璃片之間設置黑色的UV黏合劑。然后利用紫外線照射固化每層黏合劑，然后對疊層進行切割與/或拋光。
出口面16可以通過多個疊層的光波導16a構成。出口面16位于疊層18的一端，并相對于入口面12被傾斜地設置。入口面12基本上被限定作為疊層18的底部，出口面16被限定作為疊層18的正面。出口面16基本上垂直于入口面12，形成一個具有在疊層18的入口面16和疊層18的后端19之間的銳面角A的三角楔。銳面角A可以在大約1°到10°的范圍內，最好大約為5°，使得改變光的方向的面板10的厚度從疊層18的頂部的最小值增加到疊層18的底部的最大值。最大的厚度可以選擇在給定的應用中可以實現的那樣小的厚度。改變光的方向的面板10具有從頂部到出口面16的底部的高度，和從出口面16的左邊到右邊的寬度。所述寬度和高度可以這樣選擇，使得例如對于一般的電視應用具有4∶3或16∶9的寬高比。在本發明的一個示例的實施例中，可以選擇在8.0到10.0的范圍內的最大厚度，此時的高度和寬度可以分別為100cm和133cm。
光發生器21發出光線14并使光通過入口面12。光發生器可以包括光源22、光調制器24和成像光學系統26，如圖1所示。光14可以首先由光源22產生。光源22例如可以是白熾燈泡、激光器、LED或弧光燈。來自光源22的光14然后可以由用于限定在本領域中被稱為像素的圖像元素的調制器24調制。調制器24可以采取在本領域中已知的形式，例如但不限于液晶顯示器(LCD)，數字微鏡器件(DMD)，光柵掃描器，矢量掃描器，FED或CRT。成像光學系統26可以包括使光彎折的反射鏡或透鏡。成像光學系統26從光學方面在入口面12和光調制器24之間對準，用于根據需要使光14壓縮或擴展和聚焦，以便和入口面12配合。光14在進入入口面12之后，通過面板主體18向出口面16行進。光14從成像光學系統26投射到入口面12上，因而基本上垂直向上以便從出口面16上射出。
在出口面16上連接有至少一個改變光的方向的元件17，用于改變光14的方向，光14從入口面12基本上垂直向上地入射，此時被改變為垂直于出口面16的方向。改變光的方向的元件17可以是但不限于鋸齒狀凸起、多個鋸齒狀凸起、全息涂層，透鏡或者一系列透鏡、微透鏡或者一系列微透鏡，或者菲涅爾棱鏡。改變光的方向的元件17可以利用本領域中已知的合適方式被連接到出口面16上，所述合適指的是對于給定應用中使用的改變光的方向的元件的類型是合適的。一些合適的連接例如可以是環氧，粘結劑，或透明的雙面膠帶。在本發明的另一個實施例中，改變光的方向的元件17可以作為出口面16的一部分而被形成，如下所述。
圖3是表示圖2的改變光的方向的顯示面板10的示例的實施例的縱截面圖的示意的側視圖，其中改變光的方向的元件17是多個垂直鄰接的鋸齒狀凸起17。鋸齒狀凸起17的特定形狀可以把在面板本體18中基本上沿向上的方向入射的光改變為基本上垂直于出口面16的方向，借以增加出口面16的亮度。
鋸齒狀凸起17可以具有但不限于基本上三角形的或鋸齒狀的縱截面。在本發明的一個實施例中，鋸齒狀凸起17在出口面16上的多個波導16a的端部被切割。所述切割例如使用銑床進行。所述銑床可以類似于燕尾銑刀，但是也可以具有彎曲的切割表面而不是直的切割表面。將一塑料的POD固定在銑床上，然后使用本領域已知的方法對銑床進行編程，使其切割出多個和出口面16一致的鋸齒狀的槽。在本發明的一個實施例中，鋸齒狀的槽顯示至少一個鋸齒狀凸起17和每個波導16a的一致。每個波導16a的多于一個鋸齒狀凸起17的一致使得鋸齒狀凸起17相對于波導16a的角度對準變得不重要。在本發明的另一個實施例中，形成一個和標準的出口面16一致的主鋸齒狀凸起柵格，然后所述主柵格由主柵格模型復制。然后，在其上具有多個鋸齒狀凸起17的每個主柵格被固定到出口面16上。鋸齒狀凸起17最好沿著整個出口面16的寬度延伸，并以預定的間隔沿著出口面高度在垂直方向上分開，用于接收來自入口面12的光14并改變光14的各個部分的方向。鋸齒狀凸起17沿水平方向在出口面16的整個寬度上可以是直的和連續的。
每個鋸齒狀凸起17可以包括透明的第一小面28，所述第一小面在光學上可以和疊層18對準，用于從其上透射或發射光14；以及鏡面化的第二小面30，用于反射來自一鄰接的鋸齒狀凸起17的相對的第一小面的光。在本發明的一個實施例中，第二小面30的反射鏡通過對形成每個第二小面30的槽附加箔片而形成，其中使用的箔片具有有粘性的背層。所述箔片可以用手放置，或者通過本領域已知的方法設置。在本發明的第二實施例中，利用本領域中已知的方法形成反射鏡，其中利用高反射率的材料例如鉻和銀涂覆塑料。每個第二小面30基本上從出口面高度垂直向上向外地傾斜，并基本上傾斜地和鄰接的鋸齒狀凸起17的協同操作的第一小面對準。借以使向上行進的光14從每個第一小面28發出，并從直接在其上方的下一個鄰接的第二小面30傾斜地反射。第二小面30的反射性必然阻斷光14向同一個鋸齒狀凸起17的第一小面28的透射。第一小面28的透明性質使得光14能夠離開疊層18并從被相應地設置在上方的第二小面30的部分反射。
被每個第二小面30反射的光14的部分形成一垂直觀察錐體，其離開屏幕以一定錐角向外發散，所述錐角由第二小面30的特定輪廓和角度控制。鋸齒狀凸起17的第二小面30的角度方向按照疊層18內部的光14的透射軸線被調整。在上述的鋸齒狀凸起17被銑加工的實施例中，在進行銑加工之前，安裝鋸齒狀凸起夾具，以便確保鋸齒狀凸起17和出口面16以及光14的透射軸線正確地對準。在多個波導16a中的每一個具有多個鋸齒狀凸起17的場合下，各個鋸齒狀凸起17的角度對準是不重要的。在多個波導16a中的每個波導具有一個鋸齒狀凸起17的場合，為了避免阻擋光14沿著透射軸線的傳播，角度對準是重要的。光14一般以二面角A和出口面16相交，因此第二小面30最好與出口面16垂直地傾斜，以便使光14從出口面16垂直地向外反射。相應地，第一小面28以展開角C離開相鄰的第二小面30發散，借以使光14從第二小面30的反射不受阻擋。第二小面30的垂直輪廓可以結合展開角C進行選擇，以便產生所需的垂直觀察錐體B。角C是一個根據B選擇的設計參數，并且角C可以通過控制上述的銑加工工藝而改變。因此，在本發明的優選實施例中，第二小面30沿垂直方向呈弓形，例如凹或凸的，使得其反射的光的垂直分布更加均勻。在本發明的另一個實施例中，第二小面30的形狀可以是平的，雖然這種形狀將減少垂直的觀察錐體。一旦觀看者相對于光路14的方位已知，第二小面30的合適角度和形狀可以被計算，以把光14射向觀眾。然后被射向觀看者的光錐可以以較大的精度被控制，使得即使在觀看者以任何方式移動而不能接收到光14的極端情況下，也能提供控制。第一小面28直接地發出從疊層18入射的光14，因此第一小面28可以選擇適用于給定用途的任何合適的形狀，例如但不限于平面的或直的形狀。
第一小面28包括一內側部分28a和一外側部分28b。第一小面28的外側部分28b最好是黑色的，以便吸收外來光32。可以通過在外側部分28b上涂敷黑漆來提供黑色，或者通過在把反射鏡固定到第二小面30之前在外側部分28b和整個第二小面30上涂敷黑漆，或者利用碳黑整體地模制外側部分28b來提供黑色的部分。第一小面28的外側部分28b是可以由觀看者看到的，因而其中的黑色可以增加和出口面16的對比度。
第二小面30還包括內側部分30a和外側部分30b。第二小面30最好和入口面12對準，以便擋住光14向同一個鋸齒狀凸起17的相應的第一小面28的外側部分28b的傳播視線，同時使得光14能夠向相鄰的內側部分28a傳輸。因而，第二小面30的內側部分30a在光學上和鄰接的鋸齒狀凸起17的第一小面28的內側部分28a對準。第二小面30的外側部分30b可以是黑色的，借以進一步增加出口面16的黑色表面的面積，并相應地增加觀看對比度。可以通過在外側部分30b上涂敷黑漆來提供黑色，或者通過在把反射鏡固定到第二小面30之前在整個第二小面30上涂敷黑漆，或者利用碳黑整體地模制外側部分30b來提供黑色的部分。在本發明的另一個實施例中，外側部分30b也可以具有反射性，雖然這種實施例可以顯示較差的觀看對比度。第二小面30的外側部分30b可以在光學上和鄰接的鋸齒狀凸起17的第一小面的相應的外側部分28b對準，以便利用其黑色對比度的優點。
圖4是圖3的改變光的方向的顯示面板10的另一個實施例的縱截面的示意的側視圖，其中鋸齒狀凸起17可以被部分地截短或全部截短，從而除去外側部分28b,30b，而至少保留第一和第二小面28,30的內側部分。在這個另外的實施例中，圖2中的第一小面28的外側部分28b的一部分可以保留，并且第二小面30的整個外側部分30b可以被取消，借以形成每個鋸齒狀凸起的垂直的正面17a，所述垂直的正面17a和出口面16平行地對準。第一小面28的外側部分28b和垂直的正面17a最好是黑色的，以便提供觀察對比度。為了平滑鋸齒狀凸起17的尖的邊緣，可以實行截短，借以改善改變光的方向的顯示面板10的耐用性，并使得容易制造。
圖5所示是說明改變光的方向的顯示面板10的另一個實施例的水平截面的示意的軸側圖，其中第二小面30可以是合適成粒狀的、粗糙的、凸的或者是凹的，以便除去以垂直錐體角B散射光之外，還沿著一個相應的展開角D水平地散射光14，如圖3所示。第二小面30可以是雙弓形的，例如沿著屏幕的高度的垂直方向以及沿著屏幕的寬度的水平方向的都是凸形的。此外，第二小面30可以是雙凹形的。第二小面30可以被折成一系列水平重復的凸起或凹陷部分，用于沿水平方向散射光。第一小面28可以是直的，并具有圖3所示的形狀，但是第一小面28在其外側端部可以形成相應的折痕從以與第二小面30的折痕匹配。
圖6是表示改變光的方向的顯示面板10的實施例的縱截面的示意的側視圖，其中的鋸齒狀凸起17被結合在美國專利5,381,502中披露的光波導面板中，所述美國專利被包括在本說明中作為參考。在這個實施例中，疊層18包括多個疊層的光帶波導16a，它們從入口面12向出口面16延伸，用于在其中獨立地多路傳輸并限制光14。每個波導16a沿著面板10的整個寬度延伸。每個波導16具有被疊層在具有較低的折射率的合適的覆層之間的中央透明的核心部分，用于獲得光14在各個核心部分中的基本上完全的內反射。鋸齒狀凸起17可以采取任何合適的形狀，例如圖2和圖3所示的三角形的鋸齒狀凸起17。每個波導16a在光學上和至少一個鋸齒狀凸起17對準，用于沿垂直方向提供高的清晰度。
本領域的普通技術人員應當理解，可以實施本發明的許多改變和改型。上面的說明和下面的權利要求旨在包括所有這些改變和改型。
權利要求
1．一種光學面板，其包括一具有出口面、入口面和后端部的透光體；以及被設置在出口面上的至少一個改變光的方向的元件，其把沿著不和出口面垂直的入射軸線入射的光的方向，改變為和入射軸線不同的出口軸線的方向，并指向所需的觀察方向。
2．如權利要求1所述的光學面板，其中出口軸線垂直于出口面。
3．如權利要求1所述的光學面板，其中所述的光不被透射到所述的后端部。
4．如權利要求1所述的光學面板，其中所述的改變光的方向的元件從由以下元件構成的組中選擇全息涂層，透鏡，一系列透鏡，微透鏡，一系列微透鏡，菲涅爾棱鏡和至少一個鏡面化的表面。
5．如權利要求1所述的光學面板，其中改變光的方向的元件利用從環氧、粘結劑、折射率匹配的流體、以及透明的雙面膠帶構成的組中選擇的連接器被設置在出口面上。
6．如權利要求1所述的光學面板，其中改變光的方向的元件被模制在出口面中。
7．如權利要求1所述的光學面板，其中光在出口面上作為視頻圖像被顯示。
8．如權利要求1所述的光學面板，其中光作為照明的按鈕被顯示。
9．如權利要求1所述的光學面板，還包括一光發生器。
10．如權利要求9所述的光學面板，其中所述光發生器包括一光源；一光調制器；以及一成像光學系統。
11．如權利要求10所述的光學面板，其中光源選自由白熾燈泡、LED、激光器和弧光燈構成的組中。
12．如權利要求10所述的光學面板，其中來自所述光源的光由所述光調制器調制，以便限定像素。
13．如權利要求10所述的光學面板，其中所述光調制器選自由液晶顯示器、數字微鏡器件、CRT、FED、矢量掃描器和光柵掃描器組成的組中。
14．如權利要求10所述的光學面板，其中所述成像光學系統包括至少一個使光彎折的反射鏡和至少一個透鏡。
15．如權利要求14所述的光學面板，其中所述成像光學系統從光學方面在入口面和所述光調制器之間進行對準，用于對光進行壓縮、擴展和聚焦，以便配合入口面。
16．如權利要求1所述的光學面板，其中所述透光體由多個疊層的光波導構成。
17．如權利要求16所述的光學面板，其中每個光波導具有一第一端和一第二端，并且其中多個第一端限定該出口面，多個第二端限定該入口面。
18．如權利要求16所述的光學面板，其中每個波導沿水平方向延伸，并且多個疊層的波導沿垂直方向延伸。
19．如權利要求16所述的光學面板，其中多個光波導中的每個波導由在其中通過電磁波的材料構成。
20．如權利要求19所述的光學面板，其中所述材料是玻璃。
21．如權利要求20所述的光學面板，其中所述玻璃被制成玻璃片。
22．如權利要求21所述的光學面板，其中該玻璃片的厚度大約為.004”。
23．如權利要求1所述的光學面板，其中該出口面相對于入口面被傾斜地設置。
24．如權利要求1所述的光學面板，其中該出口面基本上被垂直于入口面設置，從而在入口面和后端部之間形成三角楔形。
25．如權利要求24所述的光學面板，其中該面板具有沿著出口面水平方向的寬度，沿著出口面垂直方向的高度，頂部以及沿著入口面的底部，且此底部具有從出口面到后端部的厚度。
26．如權利要求25所述的光學面板，其中所述三角楔具有范圍為大約1°到10°的從出口面到后端部的角度。
27．如權利要求26所述的光學面板，其中所述三角楔具有大約5°的從出口面到后端部的角度。
28．如權利要求25所述的光學面板，其中該寬度對高度的縱橫比是4∶3。
29．如權利要求25所述的光學面板，其中該寬度對高度的縱橫比是16∶9。
30．如權利要求25所述的光學面板，其中該底部的厚度范圍大約為8到10cm，其中該面板的高度是100cm，寬度是133cm。
31．如權利要求1所述的光學面板，其中所述改變光的方向的元件是至少一個鋸齒狀凸起。
32．如權利要求31所述的光學面板，其中至少一個鋸齒狀凸起的縱截面總體上是三角形的。
33．如權利要求31所述的光學面板，其中至少一個鋸齒狀凸起被切割進入出口面。
34．如權利要求33所述的光學面板，其中所述切割使用銑床進行。
35．如權利要求34所述的光學面板，其中該銑床是具有彎曲切割表面的燕尾銑刀。
36．如權利要求31所述的光學面板，其中所述多個鋸齒狀凸起沿出口面垂直地以預定的間隔分開，分別用于接收一部分光并使其改變方向，并且其中每一鋸齒狀凸起沿著整個出口面水平地連續地延伸。
37．如權利要求36所述的光學面板，其中每個鋸齒狀凸起包括透明的第一小面，所述第一小面在光學上被對準，用于透射從入口面入射的光；以及反射的第二小面，用于反射來自鄰接的一個鋸齒狀凸起的相對的第一小面的光。
38．如權利要求37所述的光學面板，其中第二小面包括一反射表面。
39．如權利要求38所述的光學面板，其中第二小面的反射表面通過在第二小面上附加箔片而被形成，所使用的箔片具有有粘性的背面。
40．如權利要求38所述的光學面板，其中該反射表面通過利用高反射的材料涂覆第二小面而被形成。
41．如權利要求37所述的光學面板，其中每個第二小面沿著出口面的垂直方向基本上垂直向上及向外地傾斜，并且傾斜地和鄰接的一個鋸齒狀凸起的第一小面對準。
42．如權利要求41所述的光學面板，其中第二小面傾斜的角度根據光的透射軸線被調整，以便使光形成一觀察錐體，所述觀察錐體基本上垂直于出口面。
43．如權利要求42所述的光學面板，其中每個第二小面沿垂直方向呈弓形。
44．如權利要求37所述的光學面板，其中第一小面包括第一內側部分和第一外側部分。
45．如權利要求44所述的光學面板，其中第一小面的外側部分是黑色的，用于吸收外來光光。
46．如權利要求45所述的光學面板，其中的黑色是通過對第一外側部分施加黑漆而提供的。
47．如權利要求46所述的光學面板，其中的黑色由整體地模制其中具有碳的多個鋸齒狀凸起而提供的。
48．如權利要求44所述的光學面板，其中第二小面包括第二內側部分和第二外側部分。
49．如權利要求48所述的光學面板，其中第二小面和入口面對準，以便擋住光向同一個鋸齒狀凸起的第一小面的第一外側部分的傳播視線，同時使得光能夠向鄰接的一個鋸齒狀凸起的第一小面的第一內側部分傳輸。
50．如權利要求49所述的光學面板，其中所述第二小面的第二外側部分是黑色的。
51．如權利要求48所述的光學面板，其中所述第二小面的第二外側部分是反射的。
52．如權利要求48所述的光學面板，其中所述鋸齒狀凸起被截短，從而除去第一內側部分和第二內側部分的一部分。
53．如權利要求48所述的光學面板，其中所述鋸齒狀凸起整個被截短，從而除去第一外側部分和第二外側部分。
54．如權利要求53所述的光學面板，其中整個被截短的部分形成平行于出口面的垂直的正面。
55．如權利要求37所述的光學面板，其中第二小面是合適成粒狀的，從而沿水平方向散射光。
56．如權利要求37所述的光學面板，其中第二小面是粗糙的，從而沿水平方向散射光。
57．如權利要求37所述的光學面板，其中第二小面是凹的，從而沿水平方向散射光。
58．如權利要求37所述的光學面板，其中第二小面是凸的，從而沿水平方向散射光。
59．如權利要求37所述的光學面板，其中第二小面是雙弓形的，從而沿水平和垂直方向散射光。
60．如權利要求37所述的光學面板，其中所述第二小面被折成一系列水平重復的凸起部分或凹陷部分，從而沿水平方向散射光。
61．一種用于生產疊層波導的光學面板的方法，從所述面板中發出受控制的光錐，包括將一第一玻璃片放置在尺寸比其稍大的槽中；利用熱固化環氧充滿所述的槽；在第一玻璃片的頂上疊置多個玻璃片，每個玻璃片具有和第一玻璃片近似相等的透光性能，從而在每個玻璃片之間形成環氧層；對由所述疊置形成的疊層施加均勻的壓力，借以使環氧在兩個相鄰的玻璃片之間流動而達到基本均勻的水平；烘烤所述疊層，從而固化；使疊層緩慢冷卻，以防止玻璃片破裂；把疊層放置在鋸上，并使用該鋸在所述疊層的兩個相對端以一定角度切割所述疊層，從而形成一具有入口面和出口面的楔形面板；以及在出口面上形成多個改變光的方向的元件，其把入射到出口面上的光引導到一受控制的光錐中。
62．如權利要求61所述的方法，還包括拋光所述切割的疊層，以便除去任何的鋸痕。
63．如權利要求62所述的方法，其中所述拋光使用金剛石拋光機進行。
64．如權利要求61所述的方法，其中所述環氧是黑色的。
65．如權利要求61所述的方法，其中所述環氧的折射率小于第一玻璃片的折射率。
66．如權利要求61所述的方法，其中所述疊置以小于90度的角度進行。
67．如權利要求61所述的方法，其中所述疊置被重復進行，直到疊置大約600到800之間的玻璃片為止。
68．如權利要求61所述的方法，其中所述基本均勻的水平是大約0.0002”。
69．如權利要求61所述的方法，其中所述的鋸是金剛石鋸。
70．如權利要求61所述的方法，其中烘烤在大約80℃下進行。
71．如權利要求61所述的方法，其中改變光的方向的元件是鋸齒狀凸起。
72．如權利要求71所述的方法，其中所述形成多個鋸齒狀凸起的步驟包括將一塑料的POD固定在銑床上；以及對所述銑床編程，使其切割多個和出口面上的波導一致的鋸齒狀凸起的槽。
73．如權利要求72所述的方法，其中進行所述編程使得該鋸齒狀凸起的槽能夠顯示至少一個鋸齒狀凸起和每個波導的一致性。
74．如權利要求71所述的方法，其中所述形成多個鋸齒狀凸起的步驟包括形成單個和標準的出口面一致的主鋸齒狀凸起柵格；由所述單個主鋸齒狀凸起柵格復制一新的鋸齒狀凸起柵格；以及把其上具有多個鋸齒狀凸起的新的鋸齒狀凸起柵格固定到出口面上。
75．一種用于生產疊層波導的光學面板的方法，所述面板具有從中發出的受控制的光錐，包括水平疊置多個玻璃片；在每個玻璃片之間成層可紫外線固化的黏合劑；使用紫外線輻射固化每個黏合劑層；把該疊層放置在鋸上，并使用該鋸在所述疊層的兩個相對端切割所述疊層，從而形成一具有入口面和出口面的面板；以及在出口面上形成多個改變光的方向的元件，其把入射到出口面上的光引導到受控制的光錐中。
76．如權利要求75所述的方法，其中還包括拋光所述切割的疊層，以便除去任何的鋸痕。
77．如權利要求76所述的方法，其中所述拋光使用金剛石拋光機進行。
78．如權利要求75所述的方法，其中所述可紫外線固化的黏合劑是黑色的。
79．如權利要求75所述的方法，其中所述可紫外線固化的黏合劑的折射率小于每個玻璃片的折射率。
80．如權利要求75所述的方法，其中所述疊置被重復進行，直到疊置大約600到800之間的玻璃片為止。
81．如權利要求75所述的方法，其中可紫外線固化的黏合劑層的厚度大約為0.0002”。
82．如權利要求75所述的方法，其中所述的鋸是金剛石鋸。
83．如權利要求75所述的方法，其中該玻璃片的寬度范圍在大約0.5”和大約1.0”之間。
84．如權利要求75所述的方法，其中改變光的方向的元件是一些鋸齒狀凸起。
85．如權利要求84所述的方法，其中所述形成多個鋸齒狀凸起的步驟包括將一塑料的POD固定在銑床上；以及對所述銑床編程，使其切割多個和出口面上的波導一致的鋸齒狀凸起的槽。
86．如權利要求85所述的方法，其中進行所述編程使得該鋸齒狀凸起的槽能夠顯示至少一個鋸齒狀凸起和每個波導的一致性。
87．如權利要求75所述的方法，其中所述形成多個鋸齒狀凸起的步驟包括形成單個和標準的出口面一致的主鋸齒狀凸起柵格；由所述單個主鋸齒狀凸起柵格復制一新的鋸齒狀凸起柵格；以及把其上具有多個鋸齒狀凸起的新的鋸齒狀凸起柵格固定到出口面上。
88．一種將鋸齒狀凸起切割成為由多個波導構成的顯示屏的出口面的方法，包括將一塑料的POD固定在銑床上；以及對所述銑床編程，使其切割多個和出口面上的波導一致的鋸齒狀凸起的槽。
89．如權利要求88所述的方法，其中進行所述編程使得該鋸齒狀凸起的槽能夠顯示至少一個鋸齒狀凸起和每個波導的一致性。
90．一種將鋸齒狀凸起切割成為由多個波導構成的顯示屏的出口面的方法，包括形成單個和標準的出口面一致的主鋸齒狀凸起柵格；由所述單個主鋸齒狀凸起柵格復制一新的鋸齒狀凸起柵格；以及把其上具有多個鋸齒狀凸起的新的鋸齒狀凸起柵格固定到出口面上。
全文摘要
本發明公開了一種光學面板(10),其通過使從觀察屏幕發出的光改變方向提供在一定的觀察角度下的改善的光的強度,還公開了一種用于制造改變光的方向的顯示面板的方法。所述面板包括在其一端的入口面(12),用于接收光,以及在相對端的出口屏幕(16),用于顯示光。入口面在一透明體的一端被限定,所述透明體可以由多個波導(16a)構成,并且出口屏幕被限定在透明體的相對端。所述屏幕包括位于出口屏幕上的改變光的方向的元件(17),用于改變從出口屏幕發出的光的方向。所述方法包括疊置多個玻璃片,其中在每個玻璃片之間設置有黏合劑層或環氧層,固化所述黏合劑而形成一疊層,把所述疊層放置在鋸上并在相對兩端切割該疊層,以形成一具有出口面和入口面的楔形面板,并在出口面上形成多個改變光的方向的元件,它們把入射到出口面上的光引導到一被控制的光錐中。
文檔編號G02B6/08GK1323402SQ99810612
公開日2001年11月21日 申請日期1999年7月14日 優先權日1998年7月16日
發明者詹姆斯·T·沃利丹 申請人:布羅克哈文科學協會