ИНДИКАТОРНАЯ ПАНЕЛЬ С ИНДУЦИРОВАННЫМИ ЛАЗЕРОМ ЭЛЕМЕНТАМИ, ПЕРЕНАПРАВЛЯЮЩИМИ ИЗЛУЧЕНИЕ
DISPLAY PANEL WITH LASER-INDUCED RADIATION REDIRECTING ELEMENTS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, в общем, относится к устройствам отображения, устройствам передачи сигналов и способам их изготовления, и, в одном конкретном не ограничительном варианте воплощения, к устройствам отображения и устройствам передачи сигналов, имеющим прозрачные подложки, и к способам их изготовления.
Уровень техники
Различные типы устройств отображения, например индикаторные панели, такие как знаки, устройства сигнализации и т.д., имеют широкое употребление. Один из обычных типов индикаторной панели изготовляют путем печати букв и/или цифр на подложке, используя краски, красители и т.д. Подложки, такие как сталь, дерево, стекло и т.д., можно использовать для изготовления индикаторной панели. Примеры таких индикаторных панелей включают в себя обычные плакаты и знаки. В другом типе обычной индикаторной панели используется динамическое отображение. Примеры таких динамических индикаторных панелей включают в себя жидкокристаллические дисплеи, дисплеи на светоизлучающих диодах (LED, СИД) и т.д. Еще один тип обычной индикаторной панели включает в себя неоновые трубки и аналогичные статические устройства, которые отображают более или менее фиксированную информацию.
С эстетической или практической точки зрения может быть желательным выбрать один тип индикаторной панели вместо другого. Например, знак с буквами и/или цифрами на прозрачной подложке, такой как стеклянное окно магазина, позволяет клиентам смотреть через большую часть окна в магазин, чтобы видеть товары на дисплее. В другом примере может быть желательным использовать неоновый знак для передачи информации, когда обеспечивается возможность включать знак ночью, но оставлять его выключенным в дневное время.
Было бы желательным обеспечить устройство отображения, обладающее улучшенными свойствами по сравнению с известными устройствами отображения. Также было бы желательным обеспечить устройство отображения, позволяющее направлять или перенаправлять электромагнитное излучение в одном или больше заданных направлениях.
Сущность изобретения
Устройство содержит подложку и, по меньшей мере, один элемент направления излучения в пределах подложки. Этот элемент выполнен с возможностью направления электромагнитного излучения, в основном, в заданном направлении.
Устройство отображения содержит подложку, имеющую поверхность осмотра, и, по меньшей мере, один элемент направления излучения в подложке. Этот элемент выполнен с возможностью направлять, по меньшей мере, часть электромагнитного излучения в подложке, в основном, в направлении поверхности осмотра.
Способ изготовления панели отображения заключается в том, что фокусируют луч излучения внутри подложки для формирования элемента направления излучения, выполненного с возможностью направлять излучение, подаваемое в подложку, в основном, в заданном направлении.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет описано со ссылкой на следующие чертежи, на которых одинаковыми номерами ссылочных позиций обозначены одинаковые детали на всех чертежах.
На фиг.1 схематично показан вид (не в масштабе) участка устройства отображения, в котором содержатся признаки изобретения.
На фиг.2 схематично показан вид (не в масштабе) участка дополнительного устройства отображения, в котором содержатся признаки изобретения.
На фиг.2А схематично показан вид (не в масштабе) участка дополнительного устройства отображения, в котором содержатся признаки изобретения.
На фиг.3 схематично показан вид (не в масштабе) участка еще одного устройства отображения, в котором содержатся признаки изобретения.
На фиг.4 схематично показан вид (не в масштабе) устройства для изготовления устройства отображения, имеющего элементы в соответствии с изобретением; и
на фиг.5А и 5В схематично показаны виды (не в масштабе) устройства отображения в соответствии с изобретением в неактивированном (5А) и в активированном (5В) состоянии.
Подробное описание изобретения
Используемые здесь термины, обозначающие пространство или направление, такие как "левый", "правый", "внутренний", "внешний", "выше", "ниже" и т.п., относятся к изобретению, в том виде, как оно показано на чертежах. Однако следует понимать, что изобретение может принимать различные альтернативные ориентации и, соответственно, такие термины не следует рассматривать как ограничительные. Кроме того, используемые здесь все цифры, выражающие размеры, физические характеристики, параметры обработки, количества ингредиентов, условия реакции и т.п., применяемые в описании и в формуле изобретения, следует понимать как модифицируемые во всех случаях термином "приблизительно". Соответственно, если только не будет указано противоположное, численные значения, представленные в следующем описании и формуле изобретения, могут изменяться в зависимости от требуемых свойств, которые должны быть получены в соответствии с настоящим изобретением. В самом конечном итоге, и не в качестве попытки ограничить применение доктрины эквивалентов к объему формулы изобретения, каждое числовое значение следует рассматривать, по меньшей мере, с учетом множества представленных значащих цифр, и применяя обычные методики округления. Кроме того, все диапазоны, раскрытые здесь, следует понимать как охватывающие начальное и конечное значения диапазона, и любой и все поддиапазоны как включенные в них. Например, указанный диапазон "1-10" следует рассматривать как включающий в себя любой и все поддиапазоны между (и включительно) минимальным значением 1 и максимальным значением 10; то есть все поддиапазоны, начинающиеся с минимального значения 1 или больше, и заканчивающиеся максимальным значением 10 или меньше, например от 1 до 3,3, от 4,7 до 7,5, от 5,5 до 10 и т.п. Термины "видимая область" или "видимый свет" относятся к электромагнитному излучению, имеющему длину волны в диапазоне от 380 нм до 800 нм. Термины "инфракрасная область" или "инфракрасное излучение" относятся к электромагнитному излучению, имеющему длину волны в диапазоне больше, чем 800 нм до 100000 нм. Термины "область ультрафиолетового излучения" или "ультрафиолетовое излучение" означает электромагнитную энергию, имеющую длину волны в диапазоне от 300 нм до меньше чем 380 нм. Кроме того, все документы, такие как, но без ограничений, выданные патенты и заявки на патент, на которые приводится здесь ссылка, следует рассматривать как "приведенные здесь полностью в качестве ссылки". Значения "коэффициента пропускания видимого света" и "доминирующей длины волны" представляют собой значения, определенные с использованием обычных способов.
Настоящее изобретение направлено на создание нового изделия, которое может быть, но не ограничивается этим, индикаторной панелью, предназначенной для направления света в одном или больше заданных направлениях. Изображение, такое как, но без ограничений, сообщение, сигнал, логотип и т.д. (индивидуально и совместно называемые здесь "изображениями") может отображаться на индикаторной панели. В некоторых вариантах воплощения изображение может не всегда быть видимым невооруженным глазом. Например, для того чтобы увидеть изображение, одна или больше поверхностей панели могут быть освещены. Используемый здесь термин "поверхность" включает в себя как основные поверхности изделия (например, для прямоугольного изделия переднюю и заднюю поверхности), так и кромки (боковые стороны) изделия. В одном не ограничительном варианте воплощения, когда одну или больше поверхностей панели освещают, например, путем освещения кромок, изображение становится видимым, по меньшей мере, на одной поверхности панели.
Для следующего описания изобретение будет описано со ссылкой на использование "индикаторной панели". Используемый здесь термин "индикаторная панель" относится к любому изделию, разработанному для направления электромагнитного излучения и/или отображения одного или больше изображений в соответствии с практикой изобретения. Примеры индикаторных панелей включают в себя, но не ограничиваются этим, знаки, устройства сигнализации, окна, ветровые стекла, габаритные огни, задние огни, прозрачные люки и панели на крыше автомобилей, помимо прочих. Однако следует понимать, что изобретение не ограничивается использованием этих, в частност, упомянутыхи изделий, но может быть использовано на практике с такими изделиями в любых желательных областях, таких как, но без ограничения, ламинированные или не ламинированные окна домов и/или коммерческих зданий, изолирующие стеклянные модули и/или изображения на прозрачной подложке для наземных, воздушных, космических, надводных и подводных транспортных средств. Поэтому следует понимать, что, в частности, раскрытые примерные варианты воплощения представлены просто для пояснения общих концепций изобретения, и что изобретение не ограничивается этими конкретными примерными вариантами воплощения.
Индикаторная панель 10, в которой содержатся признаки изобретения, представлена на фиг.1-3. Как лучше всего видно на фиг.1 и 2, индикаторная панель 10 включает в себя подложку 12, которая в иллюстрируемом варианте воплощения показана как прямоугольная подложка 12, имеющая первую основную поверхность (переднюю поверхность) 14, вторую основную поверхность (заднюю поверхность) 16, переднюю кромку 18, заднюю кромку 20, левую кромку 22 и правую кромку 24. В представленном варианте воплощения первая основная поверхность 14 подложки 12 представляет собой поверхность 26 осмотра. Ось 28 подложки проходит, по меньшей мере, частично через подложку 12, и, по меньшей мере, часть оси 28 подложки расположена, по существу, параллельно поверхности 26 осмотра. Следует понимать, что изобретение не ограничивается использованием прямоугольных подложек, но его можно использовать с любой формой подложки, такой как, но без ограничений, сферическая, квадратная, коническая, пирамидальная, эллиптическая или цилиндрическая, помимо прочих. Кроме того, противоположные поверхности или кромки подложки 12 необязательно должны быть параллельны друг другу. Индикаторная панель 10 включает в себя один или более элементов 30 направления энергии, как более подробно описано ниже. Элементы 30 выполнены так, чтобы они избирательно или предпочтительно направляли электромагнитное излучение, например видимый свет, в одном или более заданных направлениях, например в направлении поверхности 26 осмотра.
При широком применении на практике изобретения подложка 12 индикаторной панели 10 может быть изготовлена из любого желательного материала, имеющего любые требуемые характеристики. Например, подложка 12 может быть прозрачной или полупрозрачной для видимого света. Под "прозрачной" следует понимать то, что подложка обладает способностью пропускать видимый свет от степени, более чем 0% до менее чем 100%. В качестве альтернативы, подложка 12 может быть полупрозрачной. Под "полупрозрачный" понимается способность пропускать электромагнитную энергию (например, видимый свет), но с рассеиванием этой энергии таким образом, что объекты, находящиеся на противоположной от наблюдателя стороне, оказываются не ясно видимыми. Примеры соответствующих материалов включают в себя, но не ограничиваются этим, пластиковые подложки (такие как акриловые полимеры, такие как полиакрилаты; полиалкиметакрилаты, такие как полиметилметакрилаты, полиэтилметакрилаты, полипропилметакрилаты и т.п.; полиуретаны; поликарбонаты; полиалкилтерефталаты, такие как полиэтилентерефталат (PET, ПЭТ), полипропилентерефталаты, полибутилентерефталаты и т.п.; полимеры, содержащие полисилоксан; или сополимеры любых мономеров для их приготовления, или любые их смеси); керамические подложки; стеклянные подложки или смеси или комбинации любых из приведенных выше. Например, подложка 12 может включать в себя обычное натрий-кальций-силикатное стекло, боросиликатное стекло или свинцовое стекло. Стекло может представлять собой прозрачное стекло. Под "прозрачным стеклом" понимают неокрашенное или не цветное стекло. В качестве альтернативы, стекло может быть тонированным или цветным стеклом, полученным другим способом. Стекло может быть закаленным стеклом или стеклом с тепловой обработкой. Используемый здесь термин стекло "с тепловой обработкой" означает закаленное или, по меньшей мере, частично закаленное стекло. Стекло может быть любого типа, такое как обычное полированное листовое стекло, и может быть стеклом любого состава, имеющего любые оптические свойства, например, любое значение коэффициента пропускания видимого света, коэффициента пропускания ультрафиолетового света, коэффициента пропускания инфракрасного света и/или суммарного коэффициента пропускания солнечной энергии. Под "полированным листовым стеклом" понимается стекло, сформированное с помощью обычного флоад-процесса (производство листового стекла на расплаве металла), в котором расплавленное стекло наносят на поверхность ванны из расплавленного металла и подвергают управляемому охлаждению для формирования полосы полированного листового стекла. Эту полосу затем разрезают и/или придают определенную форму, и/или подвергают тепловой обработке в соответствии с необходимостью. Примеры процессов изготовления полированного листового стекла описаны в патентах США, №№4,466,562 и 4,671,155. Хотя они и не являются ограничительными для изобретения, примеры стекла, пригодного для использования в качестве подложки 12, описаны в патентах США №№4,746,347; 4,792,536; 5,030,593; 5,030,594; 5,240,886; 5,385,872 и 5,393,593. Подложка 12 может иметь любые требуемые размеры, например длину, ширину, форму или толщину. В одном примерном не ограничительном варианте воплощения подложка 12 может иметь толщину от 1 мм до 10 мм, например, толщину от 1 мм до 5 мм, или от 1,5 мм до 2,5 мм, или от 1,8 мм до 2,3 мм.
В одном не ограничительном варианте воплощения подложка 12 может иметь высокий коэффициент пропускания видимого света на опорной длине волны 550 нанометров (нм). Под "высоким коэффициентом пропускания видимого света" понимают пропускание видимого света с длиной волны 550 нм не менее 85%, например не менее 87%, не менее 90%, не менее 91%, не менее 92%. Стекло с высоким коэффициентом пропускания видимого света, пригодное для использования в изобретении, раскрыто в патентах США, №№5,030,593 и 5,030,594, и коммерчески поставляется компанией PPG Industries, Inc. под маркой Starphire.
В одном не ограничительном варианте воплощения элементы 30 имеют коэффициент преломления, отличающийся от материала подложки. Различие коэффициента преломления может быть получено любым требуемым способом. В одном не ограничительном варианте воплощения элементы 30 могут (1) иметь отличающуюся плотность, например более высокую плотность, чем у подложки, окружающей их в непосредственной близости; (2) могут иметь другой состав, чем у подложки, окружающей их в непосредственной близости; или (3) могут механически отличаться от подложки, окружающей их в непосредственной близости, например, могут иметь локализованные области механического напряжения и/или могут включать в себя микротрещины в подложке. Используемый здесь термин "непосредственная близость" относится к интервалу в диапазоне от 10 микрон до 1 миллиметра от элемента 30, например, меньше чем 1000 микрометров, меньше чем 500 микрометров, меньше чем 200 микрометров. Элемент 30 может иметь коэффициент преломления, отличающийся от окружающей подложки 12. В одном не ограничительном варианте воплощения элемент 30 может иметь отличающийся, например более высокий, коэффициент преломления, чем у окружающего материала. Например, элемент 30 может иметь коэффициент преломления, отличающийся, по меньшей мере, на 0,002, например, более высокий, чем у окружающего материала, например на 0,004 больше, на 0,006 больше, на 0,008 больше, на 0,01 больше, на 0,02 больше, на 0,03 больше, на 0,05 больше, на 0,07 больше, на 0,09 больше, на 0,1 больше, на 0,2 больше, на 0,3 больше, на 0,5 больше, на 0,7 больше, на 0,9 больше, на 1,0 больше, чем коэффициент преломления подложки 12, окружающей его в непосредственной близости. Изменение коэффициента преломления между элементом 30 и окружающим материалом может быть постепенным или резким. Для дискретных элементов (таких как показаны на фиг.1-2А) изменение коэффициента преломления может быть более постепенным, чем у непрерывного элемента 30, показанного на фиг.3 (в случае, когда более резкое изменение коэффициента преломления требуется для предотвращения или снижения "утечки" электромагнитной энергии за пределы непрерывного элемента).
Для стеклянной подложки 12, когда применяется упомянутое выше (1), элемент 30 изготовлен из стекла и может иметь отличающуюся, например более высокую, плотность, чем у стекла, в непосредственной близости к нему. Когда применяется упомянутое выше (2), элемент 30 может быть получен, например, в результате полимеризации кварцевой сетки в объеме стеклянной подложки 12, которая может получиться в результате перемещения атомов натрия в стекло из элемента 30. Когда применяется упомянутое выше (3), локализованные механические напряжения и/или микротрещины могут быть сформированы в стеклянной подложке 12 для формирования новых границ переходов в подложке 12.
В соответствии с настоящим изобретением элемент 30 может иметь любую форму, и различные элементы 30 могут иметь одинаковую или разную форму. В не ограничительном варианте воплощения, показанном на фиг.1 и 2, элемент 30 имеет длину (если рассматривать сбоку) в диапазоне от 400 нанометров до 1 миллиметра, например от 1 микрона до 5 микрон. Каждый элемент 30 может иметь одинаковый или разный размер. В вариантах воплощения, показанных на фиг.1 и 2, используется множество разнесенных друг от друга отдельных элементов 30. На фиг.1, по меньшей мере, некоторые из элементов 30 расположены в ряд (в плоскости). На фиг.2 и 2А, по меньшей мере, некоторые из элементов 30 расположены в разных рядах (то есть в разных плоскостях). Индикаторная панель 10 может включать в себя элементы 30 в одной или больше плоскостях и имеющие одну или больше ориентаций. В варианте воплощения, показанном на фиг.3, элемент 30 имеет форму волновода или канала, проходящего, по меньшей мере, частично через подложку 12 и имеющего первый конец 32 и второй конец 34. Элемент на фиг.3 может иметь трубчатую форму с любым желательным поперечным сечением, таким как круглое, овальное, многоугольное (например, квадратное, треугольное и т.д.) и т.д. Первый и второй концы 32, 34 не обязательно должны заканчиваться на одной из поверхностей подложки 12, они могут начинаться и заканчиваться внутри подложки 12.
Примерный способ изготовления индикаторной панели 10 в соответствии с изобретением будет вначале описан со ссылкой на фиг.4, и затем будет описана работа различных вариантов воплощения индикаторной панели 10. Примерное устройство 40 для изготовления устройств отображения в соответствии с изобретением показано на фиг.4. Устройство 40 включает в себя держатель 42, предназначенный для удержания и закрепления подложки 12. Устройство 40 дополнительно включает в себя лазер 44 и фокусирующую линзу 46. В случае необходимости, устройство 40 может дополнительно включать в себя, или в нем может использоваться обычная призма 48. Пленка 51 из жидкости с согласующимся коэффициентом, такой как вода, может быть расположена между призмой 48 и поверхностью подложки 12.
Лазер 44 может быть обычным импульсным лазером, таким как, но без ограничений, обычный наносекундный, пикосекундный или фемтосекундный импульсный лазер. Подходящие лазеры включают в себя, но без ограничений, сапфировые лазеры, легированные титаном, или лазеры на алюмоиттриевом гранате (YAG, АИГ), например, с длинами волны в близкой инфракрасной области. В частности, подходящие лазеры включают в себя импульсные лазеры, имеющие длину волны в диапазоне от 280 нм до 1560 нм, например от 700 нм до 1064 нм; длительность импульса в диапазоне от 100 фемтосекунд до 5 наносекунд; и мощность в диапазоне 1-5 мДж.
Линза 46 может представлять собой любую обычную линзу, такую как, но без ограничений, объектив микроскопа с 10х-20х увеличением. Линза 46 может обладать высокой степенью прозрачности к электромагнитному излучению, генерируемому лазером 44.
Подложка 12 и лазер 44 могут перемещаться относительно друг друга. Например, в представленном варианте воплощения, держатель 42 включает в себя устройство 50 перемещения, которое можно использовать для перемещения подложки 12 в любом направлении относительно лазера 44. Однако в равной степени возможно перемещение узла из лазера 44, фокусирующей линзы 46 и призмы 48, вместо подложки 12.
Для формирования элемента 30 в подложке 12 устройство 40 регулируют таким образом, чтобы точка фокусирования лазера 44 находилась внутри подложки 12. Когда лазер 44 включают, электромагнитное излучение проходит через фокусирующую линзу 46 и через призму 48 в подложку 12. Призма 48 помогает уменьшить потери отражения, которые могли бы возникнуть, если бы лазер 44 был направлен под углом относительно поверхности подложки. Жидкость с согласующимся коэффициентом, такая как масло, может быть помещена между призмой 48 и подложкой 12. В точке фокусирования электромагнитное излучение формирует элемент 30, например, путем изменения плотности и/или оптических свойств материала подложки. Как можно видеть на фиг.4, поскольку лазер 44 установлен под углом 52 относительно поверхности подложки 12, продольная ось 54 элемента 30 также будет смещена на аналогичный угол 56 от плоскости 68 подложки, проходящей через элемент 30. После формирования элемента 30 устройство 50 перемещения может быть активировано для сдвига подложки 12, для повторной установки положения точки фокусирования лазера 44 внутри подложки 12. Лазер 44 затем может быть снова включен, и другой элемент 30 может быть сформирован в подложке 12. Если подложка 12 просто перемещается вдоль плоскости 58, в результате получается структура, такая, как показана на фиг.1. В зависимости от угла лазера 44 относительно подложки 12 элементы 30 обычно имеют овальную или круглую форму, например, с диаметром (продольная ось в случае овала) в диапазоне от 400 нм до 1 мм, например от 400 нм до 300 микрон, от 400 нм до 200 микрон, от 400 нм до 100 микрон, от 400 нм до 50 микрон, от 400 нм до 10 микрон, от 400 нм до 5 микрон, от 400 нм до 1 микрона. Как можно видеть, чем меньше диаметр элементов 30 и чем меньше элементов 30 на единицу площади поверхности подложки 12, тем менее видимыми будут элементы 30 для невооруженного глаза.
Если подложку 12 перемещать в направлении плоскости 58, но также при этом изменять расстояние от лазера 44, может быть сформирована структура, такая, как показана на фиг.2. Если подложку 12 перемещают, а также поворачивают или наклоняют, может быть сформирована такая структура, как показана на фиг.2А.
В качестве альтернативы, устройство 40 можно использовать для формирования элемента 30 цилиндрической формы или в форме трубки, как показано на фиг.3. Цилиндрический элемент 30 может быть прямым или изогнутым и может действовать как оптический канал или волновод. Как будет понятно для специалиста в данной области техники, для формирования элемента 30 в форме трубки, подложку 12 можно располагать аналогично тому, как показано на фиг.4. Точку фокусирования лазера 44 можно расположить на кромке или рядом с ней, например на нижней кромке подложки 12, после чего можно активировать лазер 44. Когда лазер 44 включен (например, генерирует импульсы), можно использовать устройство 50 перемещения для медленного или пошагового перемещения подложки 12 для регулирования положения точки фокусирования лазера 44, для формирования элемента 30 в форме трубки, как показано на фиг.3.
Ниже будет описана работа различных, не ограничительных вариантов воплощения индикаторных панелей 10 в соответствии с изобретением. На фиг.1 показаны элементы 30, сформированные в подложке 12 и расположенные так, что при освещении формируется структура или изображение. Например, на фиг.5а иллюстрируется поверхность 26 наблюдения индикаторной панели 10, когда индикаторная панель 10 не освещена. Элементы 30 могут быть не различимыми или только незначительно различимыми, при рассматривании их невооруженным глазом. Это связано с малым размером элементов 30. Однако, возвращаясь к фиг.1, когда источник электромагнитного излучения (например, источник 60 света) включают и направляют на подложку 12, например на правую кромку 24 подложки 12, по меньшей мере, некоторая часть электромагнитного излучения 62 от источника 60 света направляется внутрь подложки 12.
Как можно видеть на фиг.1, когда электромагнитное излучение 62 взаимодействует с элементами 30, по меньшей мере, часть излучения 62, которое падает на элементы 30, перенаправляется от своего первоначального пути в направлении поверхности 26 наблюдения. Таким образом, элементы 30 действуют как маленькие зеркала, отражающие или перенаправляющие луч электромагнитного излучения 62. На фиг.5b иллюстрируется поверхность 26 наблюдения индикаторной панели 10, когда источник 60 света освещает ее для того, чтобы выявить изображение, сформированное излучением, отражаемым от элементов 30, расположенных внутри подложки 12.
В варианте воплощения, показанном на фиг.2, аналогичным образом направляют излучение 62, в основном, в направлении поверхности 26 наблюдения. Однако в варианте воплощения, показанном на фиг.2А, излучение 62 направляется в нескольких разных направлениях.
Вариант воплощения, показанный на фиг.3, работает аналогично тому, как описало выше. Источник 60 света располагают рядом с первым концом 32 удлиненного свойства 30. Когда источник 60 света включают, электромагнитное излучение 62 от источника 60 света проходит через первый конец 32 в элемент 30 и направляется из первого конца 32 ко второму концу 34. В связи с разницей коэффициента преломления между элементом 30 и окружающим стеклом, свет, попадающий на элемент 30, не отражается назад в стеклянную подложку, а вместо этого остается в элементе 30.
В широком аспекте изобретения элементы 30 могут быть трехмерными и могут иметь любое соотношение размеров. Каждый элемент 30 может иметь одинаковое или разное соотношение размеров. Элементы 30 могут быть ориентированы под любым углом относительно поверхности подложки 12. Различные элементы 30 могут быть ориентированы под одним и тем же или под разными углами. Например, один или более элементов 30 могут быть ориентированы под углом 45° относительно поверхности 26 подложки 12, через которую можно увидеть изображение. Количество элементов 30 на единицу площади подложки может изменяться произвольным образом.
В соответствии с настоящим изобретением, когда одну или больше поверхностей подложки 12 освещают, можно видеть изображение, по меньшей мере, через одну поверхность подложки 12. Как упомянуто выше, освещение одной или больше поверхностей подложки включает в себя освещение кромки. В не ограничительном варианте воплощения изображение может быть более видимым на одной поверхности подложки 12, чем на других поверхностях (то есть изображение является более интенсивным на одной поверхности подложки 12, чем на других). Такой эффект может возникать, когда элементы 30 в подложке 12 выполнены так, что они обеспечивают перенаправление света освещения предпочтительно в одном направлении, вместо случайного его направления.
В одном не ограничительном варианте воплощения элементы 30 перенаправляют свет из источника 60 света, который попадает на элементы 30, в основном, в одном направлении. Под "в основном" понимается, что более чем 50 процентов перенаправляемого света направляется в одном заданном направлении, например более чем 75% перенаправляемого света, например более чем 85% перенаправляемого света. Другими словами, свет направляется анизотропно в заданном направлении, в отличие от изотропного излучения во всех направлениях. В качестве альтернативы, как можно видеть на фиг.2А, элементы 30 могут быть сгруппированы для перенаправления света в нескольких разных направлениях. Например, одна группа элементов 30 может перенаправлять свет в первом направлении, и другая группа элементов 30 может перенаправлять свет в другом направлении.
Отсутствуют какие-либо ограничения в отношении типов изображений, которые могут отображаться индикаторной панелью 10. Например, по форме изображение может представлять собой слова, различные формы, логотипы, символы и т.д. Различные цвета могут быть видимыми через подложку 12 при использовании источников 60 света разного цвета.
В не ограничительном варианте воплощения различные изображения отображаются на подложке 12, в зависимости от того, какая поверхность подложки 12 освещена. Например, слово "НЕТ" может отображаться, когда освещается одна поверхность подложки 12, и слово "ДА" может отображаться, когда освещается другая поверхность.
В другом не ограничительном варианте воплощения множество поверхностей подложки 12 могут освещаться одновременно источниками 60 света с разными цветами для отображения многоцветного изображения. В качестве альтернативы, разные элементы 30 предпочтительно могут отражать электромагнитное излучение с разной длиной волны. Таким образом, множество элементов 30, освещаемых одним и тем же источником света, могут направлять или отражать множество цветов.
В соответствии с настоящим изобретением индикаторную панель 10 можно использовать для перенаправления света, для различных целей, поскольку элементы 30 в подложке могут направлять свет в одном или более конкретных направлениях, когда освещают одну или более поверхностей подложки 12. Например, индикаторная панель 10 может быть застекленной крышей, используемой для перенаправления солнечного света в определенном направлении в комнате.
В соответствии с настоящим изобретением источник 60 света, предназначенный для облучения поверхности подложки, может представлять собой любой источник света, который может использоваться для представления требуемого сообщения, знака, логотипа, рекламного сообщения и т.д. на подложке. В качестве альтернативы, источник 60 света может генерировать электромагнитное излучение в диапазоне невидимых длин волн, таких как инфракрасный (IR, ИК) и/или ультрафиолетовый (UV, УФ) диапазоны длин волн, и элементы 30 могут быть выполнены таким образом, что они будут отражать излучение только в этих невидимых диапазонах для формирования изображения, невидимого для невооруженного глаза, но которое можно детектировать при использовании соответствующих фильтров, линз или приемников. Подходящие источники света включают в себя, но не ограничиваются этим, лазеры с видимой длиной волны, галогенные лампы и лампы накаливания, светодиоды различных цветов, источники инфракрасного излучения, источники ультрафиолетового излучения и т.п. Освещение поверхности может осуществляться непосредственно от источника 60 света или опосредованно, например через оптическое волокно, которое расположено рядом с источником 60 света. Опосредованное освещение поверхности позволяет размещать источник 60 света на расстоянии от изделия.
В не ограничительном варианте воплощения подходящий источник света представляет собой естественный свет, например прямые солнечные лучи.
Изделие в соответствии с настоящим изобретением можно использовать различными способами. Например, изделие можно использовать в транспортных средствах в качестве, например, центрального верхнего стоп-сигнала (CHMSL, ЦВСС), устройства сигнализации, такого как сигнал поворота и т.д., или в качестве бортовой системы индикации на лобовом стекле (HUD, ИЛС). Изделие в соответствии с настоящим изобретением также можно использовать как сигналы для ресторанов, например, для отображения символов, таких как логотип, в накладном стекле.
В не ограничительном варианте воплощения изделие в соответствии с изобретением может быть включено в подложку, которая содержит фоточувствительные элементы или используется как покрытие для фотоэлектрического устройства. Изделие в соответствии с изобретением перенаправляет свет на фоточувствительные элементы с целью увеличения количества энергии, генерируемой этими фоточувствительными элементами. В качестве другого не ограничительного примера, изделие в соответствии с изобретением представляет собой окно, предназначенное для перенаправления света в определенную область комнаты с целью ее освещения, такую как область, в которую попадает мало естественного света.
В другом возможном не ограничительном варианте воплощения могут быть индуцированы такие элементы 30, которые сильно рассеивают свет, когда интенсивный источник света освещает панель 10 отображения со стороны определенной поверхности или кромки, выявляя, таким образом, структуру с дефектами и скрывая то, что находится позади панели 10 отображения. Если источник света будет направлен со стороны любой из других поверхностей или кромок, структура с дефектами может быть едва видимой, если она будет видима вообще. Без интенсивного источника света структура с дефектами может быть полностью или, по существу, невидимой для невооруженного глаза. При выборе соответствующего времени включения и выключения источника света можно дистанционно закрывать или открывать то, что находится позади стекла.
В одном не ограничительном варианте воплощения устройство в соответствии с изобретением необязательно должно отображать изображение, когда оно освещено, но скорее его можно использовать для перенаправления электромагнитного излучения, такого как, но без ограничений, естественный свет, в одном или больше заданных направлениях. Например, элементы 30 в соответствии с изобретением могут содержаться в архитектурном прозрачном элементе, таком как окно, стеклянная крыша и т.д., для предпочтительного направления прямого солнечного света в направлении определенной части помещения.
Кроме того, длину волны света, излучаемого источником 60 излучения на подложку 12, можно выбирать таким образом, чтобы согласовать или взаимодополнять свойства пропускания материала подложки. Например, если материал подложки пропускает зеленый свет, но блокирует или поглощает синий или красный свет, можно использовать источник 60 излучения, выполненный с возможностью излучать зеленый свет. Источник 60 излучения может быть выбран так, чтобы он соответствовал длине волны или диапазону длин волн, наиболее прозрачному для подложки 12. В качестве альтернативы, состав подложки 12 можно выбрать так, чтобы он взаимодополнял или соответствовал длине волны, которая должна пропускаться. Материал подложки или состав можно выбрать так, чтобы он поглощал или блокировал (например, используя фильтр) одну или больше нежелательных длин волн и пропускал одну или больше желательных длин волн.
Для специалиста в данной области техники будет понятно, что могут быть выполнены модификации изобретения, без выхода за пределы концепций, раскрытых в предыдущем описании. Такие модификации следует рассматривать как включенные в объем изобретения. В соответствии с этим конкретные варианты воплощения, подробно описанные выше, представляют собой только иллюстрации и не являются ограничением объема изобретения, который полностью определен в приложенной формуле изобретения и в любых и всех ее эквивалентах.