ДВОЙНОЙ ПЛЕНОЧНЫЙ СВЕТОВОД ДЛЯ ПОДСВЕТКИ ДИСПЛЕЕВ
DOUBLE FILM LIGHTGUIDE FOR DISPLAY HIGHLIGHTING

Область техники
[0001] Настоящее изобретение в целом относится к дисплеям с передней подсветкой, таким как жидкокристаллические дисплеи, и, в частности, к двойным пленочным конфигурациям световодов для дисплеев с передней подсветкой.
Уровень техники
[0002] Микроэлектромеханические системы (МЭМС) содержат микромеханические элементы, исполнительные механизмы-микроактюаторы и электронные схемы. Микромеханические элементы могут быть получены с использованием осаждения, травления и/или других процессов с микрообработкой, посредством которых части подложек и/или слои осажденного материала удаляют травлением или добавляют слои для формирования электрических или электромеханических устройств. Известно устройство на основе МЭМС, такое как интерферометрический модулятор. В настоящем описании терминами «интерферометрический модулятор» или «интерферометрический светомодулятор» обозначено устройство, которое выборочно поглощает и/или отражает свет, используя принципы оптической интерференции. В некоторых вариантах реализации изобретения интерферометрический модулятор может содержать две проводящие пластины, по меньшей мере одна из которых может быть прозрачной и/или отражающей полностью или частично и может совершать относительное перемещение при подаче соответствующего электрического сигнала. В конкретном варианте реализации изобретения одна пластина может содержать зафиксированный слой, осажденный на подложку, а другая пластина может содержать металлическую перегородку, отделенную от зафиксированного слоя воздушным зазором. Как более подробно описано далее, положение одной пластины относительно другой может влиять на оптическую интерференцию света, падающего на интерферометрический модулятор. Такие устройства получили широкое применение, и использование и/или изменение характеристик устройств таких типов может быть полезным как в известных решениях, так и для усовершенствования существующих изделий и для создания новых изделий, еще не разработанных.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Различные описанные варианты реализации изобретения содержат световоды для распространения света по всей матрице дисплейных элементов. Световод может иметь элементы поверхностного рельефа, позволяющие направлять свет, проходящий по световоду, на матрицу дисплейных элементов. Эти элементы поверхностного рельефа могут содержать грани, которые отражают свет. Для защиты этих граней они встроены в световод. Также раскрыты и другие варианты реализации изобретения.
[0004] В одном варианте реализации изобретения предложен световод, содержащий верхнюю часть, имеющую верхнюю и нижнюю поверхности, и нижнюю часть, имеющую верхнюю и нижнюю поверхности. Нижняя поверхность верхней части профилирована. Верхняя поверхность нижней части также профилирована. Верхняя часть расположена над нижней частью так, что профилированная нижняя поверхность верхней части и профилированная верхняя поверхность нижней части формируют полости между верхней частью и нижней частью.
[0005] В другом варианте реализации изобретения предложен световод, содержащий покрывающий слой, имеющий верхнюю и нижнюю поверхности, пленку, имеющую верхнюю и нижнюю поверхности, причем верхняя поверхность пленки профилирована, и световодную пластину, имеющую верхнюю и нижнюю поверхности. Покрывающий слой расположен над пленкой так, что нижняя поверхность покрывающего слоя и верхняя профилированная поверхность пленки формируют полости между покрывающим слоем и пленкой. Пленка расположена между покрывающим слоем и световодной пластиной.
[0006] В другом варианте реализации изобретения предложен световод, содержащий покрывающий слой, имеющий плоскую поверхность, пленку, имеющую первую и вторую поверхности, и световодную пластину, имеющую верхнюю и нижнюю плоские поверхности. Первая поверхность пленки содержит вогнутые элементы поверхностного рельефа, а вторая поверхность пленки является плоской. Пленка расположена на световодной пластине таким образом, что плоская вторая поверхность прилегает к световодной пластине, и вогнутые элементы поверхностного рельефа указанной первой поверхности обращены от световодной пластины. Покрывающий слой прилегает к пленке таким образом, что плоская поверхность покрывающего слоя и вогнутые элементы поверхностного рельефа пленки формируют полости между покрывающий слоем и пленкой.
[0007] В другом варианте реализации изобретения предложен световод, содержащий первые световодные средства и вторые световодные средства. Первые световодные средства и вторые световодные средства имеют соответствующие соединяющие средства для их соединения. Соединяющие средства первых световодных средств и вторых световодных средств профилировано таким образом, что при соединении первых световодных средств и вторых световодных средств между ними сформированы светоотражающие средства.
[0008] В другом варианте реализации изобретения предложен световод, содержащий первые световодные средства, вторые световодные средства и средства, покрывающие вторые световодные средства. Покрывающие средства расположены таким образом, что вторые световодные средства расположены между покрывающими средствами и первыми световодными средствами. Вторые световодные средства и покрывающие средства имеют соответствующие соединяющие средства для их соединения. Соединяющие средства вторых световодных средств профилированы таким образом, что при соединении вторых световодных средств и покрывающих средств между ними сформированы светоотражающие средства.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0009] На фиг.1 показан вид в изометрии участка одного из вариантов реализации интерферометрического модуляционного дисплея, в котором подвижный отражающий слой первого интерферометрического модулятора находится в релаксационном положении, а подвижный отражающий слой второго интерферометрического модулятора находится в активированном положении.
[0010] На фиг.2 показана блок-схема одного из вариантов реализации электронного устройства, содержащего интерферометрический модуляционный дисплей с конфигурацией 3×3.
[0011] На фиг.3 изображен график зависимости положения подвижного зеркала от приложенного напряжения для примера реализации интерферометрического модулятора, изображенного на фиг.1.
[0012] Фиг.4 иллюстрирует набор напряжений строк и столбцов, которые могут быть использованы для приведения в действие интерферометрического модуляционного дисплея.
[0013] Фиг.5А иллюстрирует пример кадра данных, отображаемых на интерферометрическом модуляционном дисплее с конфигурацией 3×3, изображенном на фиг.2.
[0014] Фиг.5В иллюстрирует пример временной диаграммы сигналов строк и столбцов, которые могут быть использованы для записи кадра, показанного на фиг.5А.
[0015] На фиг.6А и 6В показаны блок-схемы одного из вариантов реализации устройства визуального представления данных, содержащего интерферометрические модуляторы.
[0016] На фиг.7А изображено поперечное сечение устройства, показанного на фиг.1.
[0017] На фиг.7В показано поперечное сечение еще одного варианта предлагаемого интерферометрического модулятора.
[0018] На фиг.7С показано поперечное сечение еще одного варианта предлагаемого интерферометрического модулятора.
[0019] На фиг.7D показано поперечное сечение еще одного варианта предлагаемого интерферометрического модулятора.
[0020] На фиг.7Е показано поперечное сечение еще одного варианта предлагаемого интерферометрического модулятора.
[0021] На фиг.8 показан передний световодный модуль для использования в плоском панельном дисплее, содержащем линейный источник света и переднюю световодную панель.
[0022] Фиг.9 изображает дисплей с передней подсветкой, содержащий отражательную дисплейную панель, двойную пленочную переднюю световодную панель, имеющую встроенные поверхностные элементы, и источник света.
[0023] Фиг.10 изображает верхнюю и нижнюю пленки двойного пленочного световода, показанного на фиг.9.
[0024] Фиг.11 изображает световые лучи из дисплейной панели, проходящие по световоду, показанному на фиг.9.
[0025] Фиг.12 изображает световые лучи от окружающего освещения, проходящие по световоду по направлению к дисплейной панели.
[0026] Фиг.13 изображает еще один вариант переднего световода, в котором расстояние между поверхностными элементами изменяется вдоль длины световода.
[0027] Фиг.14 изображает еще один вариант переднего световода, содержащего встроенные поверхностные элементы.
[0028] Фиг.15 изображает еще один вариант дисплея с передней подсветкой, содержащего отражающую дисплейную панель, переднюю световодную панель, имеющую встроенные поверхностные элементы, и источник света.
[0029] Фиг.16 изображает еще один вариант переднего световода, имеющего встроенные поверхностные элементы.
[0030] Фиг.17 изображает световые лучи, падающие на один из встроенных поверхностных элементов переднего световода, показанного на фиг.16.
[0031] Фиг.18 изображает еще один вариант переднего световода, имеющего встроенные поверхностные элементы с отражающим покрытием.
[0032] Фиг.19 изображает укрупненный вид части еще одного варианта переднего световода с многогранными встроенными поверхностными элементами.
[0033] Фиг.20 изображает укрупненный вид части еще одного варианта переднего световода с встроенными поверхностными элементами с криволинейными гранями.
[0034] Фиг.21 изображает еще один вариант дисплея с передней подсветкой, содержащего отражающую дисплейную панель и переднюю световодную панель, имеющую встроенные поверхностные элементы, которые расположены на стороне пленки, обращенной к световодной панели.
[0035] Фиг.22 изображает еще один вариант дисплея с передней подсветкой, подобного показанному на фиг.21, в котором встроенные элементы имеют вертикальные стенки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0036] Следующее подробное описание относится к некоторым конкретным вариантам реализации изобретения. Однако изобретение может быть реализовано различными другими способами. В настоящем описании сделаны ссылки на приложенные чертежи, на которых одинаковые элементы имеют одинаковые обозначения.
[0037] В различных вариантах реализации изобретения, описанных здесь, освещенная с края передняя световодная панель содержит встроенные поверхностные элементы. Встроенные элементы поверхностного рельефа могут формировать выполненные с возможностью заполнения промежутки или полости, такие как воздушные карманы внутри световодной панели. Свет, введенный в край световода, проходит по световоду и в одном из воздушных карманов сталкивается с поверхностью, разделяющей среды воздуха и материала световода. Затем свет в результате полного внутреннего отражения меняет направление с большим углом так, что выходит из выходной поверхности, расположенной перед дисплейной панелью. Для формирования воздушных карманов пара направляющих участков имеет профилированные поверхности, контактирующие друг с другом. Здесь также раскрыты и другие варианты реализации изобретения.
[0038] Из приведенного ниже описания следует, что варианты изобретения могут быть реализованы в любом устройстве, выполненном с возможностью вывода на дисплей изображения, движущегося (например, видео) или неподвижного (например, статического) и текстового или графического. В частности, предполагается, что варианты изобретения могут быть реализованы в различных электронных устройствах или объединены с различными электронными устройствами, такими, помимо прочего, как мобильные телефоны, беспроводные устройства, персональные электронные ассистенты (PDA), карманные или портативные компьютеры, GPS-приемники/навигаторы, фотокамеры, МР3-плейеры, видеокамеры, игровые приставки, наручные часы, обычные часы, калькуляторы, телевизионные мониторы, плоские панельные дисплеи, компьютерные мониторы, дисплеи автомобильных приборов (например, дисплей счетчика пробега), приборы управления и/или дисплеи кабины самолета, дисплеи обзорных камер (например, дисплей камеры заднего обзора в транспортном средстве), электронные фотографии, электронные информационные щиты или вывески, проекционные установки, архитектурные конструкции, упаковка, художественные конструкции (например, вывод на дисплей изображений на ювелирных изделиях).
[0039] Дисплейное устройство, такое, например, как устройства с интерферометрической модуляцией на основе МЭМС, жидкокристаллические индикаторы, и т.д., могут содержать источник света, который выполнен с возможностью освещения матрицы дисплейных элементов до уровня, пригодного для просмотра. В комбинации с источником света световод может быть соединен с матрицей дисплейных элементов, приближенных к источнику света, для распределения света в матрице дисплейных элементов. Световоды могут быть расположены с различной ориентацией относительно дисплейных элементов, например, позади дисплейных элементов, т.е. для задней подсветки, или перед дисплейными элементами, т.е. для передней подсветки. В системах и способах, описанных здесь, передняя световодная панель расположена перед матрицей дисплейных элементов для обеспечения однородного освещения матрицы дисплейных элементов искусственным источником света с возможностью выбора освещения в виде окружающего света через отражающий слой в дисплейных элементах.
[0040] Один вариант реализации интерферометрического модуляционного дисплея, содержащего интерферометрический дисплейный элемент на основе МЭМС, проиллюстрирован на фиг.1. В этих устройствах пикселы могут находиться в светлом или темном состоянии. В светлом («включенном», или «открытом») состоянии дисплейный элемент отражает пользователю значительную часть видимого падающего света. В темном («выключенном», или «закрытом») состоянии дисплейный элемент отражает пользователю незначительную часть видимого падающего света. В зависимости от варианта реализации изобретения отражающие свойства «включенного» и «выключенного» состояний могут быть изменены на противоположные. Пикселы на основе МЭМС могут быть выполнены с возможностью преимущественного отражения определенного цветового спектра, благодаря чему возможен вывод на дисплей выбранных цветов помимо черного и белого.
[0041] На фиг.1 представлено трехмерное изображение двух смежных пикселов в ряде пикселов дисплея, каждый из которых содержит интерферометрический модулятор на основе МЭМС. В некоторых вариантах реализации изобретения интерферометрический модуляционный дисплей содержит матрицу из строк и столбцов указанных интерферометрических модуляторов. Каждый интерферометрический модулятор содержит два отражающих слоя, которые расположены на изменяемом и регулируемом расстоянии друг от друга, образуя полость оптического резонатора, выполненную с возможностью изменения по меньшей мере по одной координате. В одном варианте реализации изобретения один из отражающих слоев может быть перемещен в одно из двух положений. В первом положении (релаксационном) подвижный отражающий слой расположен на относительно большом расстоянии от зафиксированного частично отражающего слоя. Во втором положении (активированном) подвижный отражающий слой расположен ближе к частично отражающему слою и является смежным с ним. В зависимости от положения подвижного отражающего слоя падающий свет может подвергаться конструктивной или деструктивной интерференции, в результате чего каждый пиксел может быть в полностью отражающем состоянии или неотражающем состоянии.
[0042] Изображенная на фиг.1 часть матрицы пикселей содержит два смежных интерферометрических модулятора 12а и 12b. Подвижный отражающий слой 14а левого интерферометрического модулятора 14а находится в релаксационном положении и расположен на заданном расстоянии от оптической стопы 16а, которая содержит частично отражающий слой. Подвижный отражающий слой 14b правого модулятора 12b показан в активированном положении и является смежным с оптической стопой 16b.
[0043] Стопы 16а и 16b (именуемые собирательно оптической стопой 16) по существу содержат несколько сплавленных слоев, в число которых могут входить электродный слой, состоящий, например, из смешанного оксида индия и олова (ITO), частично отражающий слой, состоящий, например, из хрома, и прозрачный диэлектрик. Таким образом, стопа 16 является электропроводящей, частично прозрачной и частично отражающей, и может быть изготовлена, например, путем осаждения по меньшей мере одного из указанных выше слоев на прозрачную подложку 20. Частично отражающий слой может быть сформирован из различных материалов, являющихся частично отражающими, такими как различные металлы, полупроводники и диэлектрики. Частично отражающий слой может быть сформирован из одного слоя материала или из нескольких слоев, каждый из которых может быть сформирован из одного материала или из комбинации материалов.
[0044] В некоторых вариантах реализации изобретения на слоях оптической стопы сформирован рельеф в виде параллельных полос с образованием строковых электродов в дисплейном устройстве, как описано ниже. Подвижные слои 14а, 14b могут быть сформированы в виде ряда параллельных полос по меньшей мере одного металлического слоя (перпендикулярного строковым электродам 16а и 16b), осажденного на верхнюю часть опор 18, с промежуточным временным материалом, осажденным между опорами 18. После удаления травлением временного материала подвижные слои 14а, 14b отделены заданным зазором 19 от стоп 16а, 16b. Для получения отражающих слоев 14 можно использовать материал, обладающий высокими проводящими и отражающими свойствами, например алюминий, а полученные полосы могут образовывать в дисплейном устройстве столбцовые электроды.
[0045] Когда электрическое напряжение не приложено, между подвижным отражающим слоем 14а и оптической стопой 16а остается зазор 19, а подвижный отражающий слой 14а находится в механически релаксационном состоянии, как показано на примере пикселя 12а на фиг.1. Однако когда к выбранным строке и столбцу приложена разность потенциалов, конденсатор, образованный в соответствующем пикселе на пересечении электродов строки и столбца, становится заряженным, и электростатические силы сближают электроды. Если напряжение достаточно высоко, то слой 14 деформируется и прижимается к стопе 16. Диэлектрический слой (не показан), находящийся внутри стопы 16, может предотвращать закорачивание и контролировать расстояние между слоями 14 и 16, как показано на примере правого пиксела 12b (фиг.1). Описанный характер действий одинаков при любой полярности приложенной разности потенциалов. Таким образом, активация строки/столбца, с помощью которой можно переводить пикселы в отражающее и неотражающее состояние, во многом аналогична соответствующим процессам в жидкокристаллических и других дисплеях.
[0046] Фиг.2-5В иллюстрируют пример процесса и системы, предназначенной для использования матрицы интерферометрических модуляторов в дисплеях.
[0047] На фиг.2 показана принципиальная схема одного варианта электронного устройства, в котором могут быть реализованы некоторые аспекты изобретения. Предлагаемое электронное устройство содержит процессор 21, который может представлять собой одно- или многокристальный универсальный микропроцессор, такой как ARM, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV, Pentium Pro, 8051, MIPS, Power PC, ALPHA или любой микропроцессор специального назначения, такой как цифровой сигнальный процессор, микроконтроллер или программируемая матрица логических элементов. Как и в известных решениях, процессор 21 может быть выполнен с возможностью выполнения по меньшей мере одного программного модуля. Помимо выполнения операционной системы, процессор может быть выполнен с возможностью выполнения по меньшей мере одного программного приложения, включая веб-браузер, телефонное приложение, программу для работы с электронной почтой или любое другое программное приложение.
[0048] В одном варианте реализации изобретения процессор 21 также выполнен с возможностью взаимодействия с матричным формирователем 22. В одном варианте реализации изобретения формирователь 22 содержит схему 24 формирователя строк и схему 26 формирователя столбцов, при этом эти схемы подают сигналы на дисплейную матрицу или панель 30. На фиг.2 линиями 1-1 обозначена линия разреза матрицы, показанной на фиг.1. В протоколе активации строк и столбцов интерферометрических модуляторов на основе МЭМС могут использоваться гистерезисные свойства указанных устройств (фиг.3). В этом случае для деформации подвижного слоя и перевода его из релаксационного состояния в активированное состояние может потребоваться, например, разность потенциалов, равная 10В. Однако при уменьшении напряжения относительно этого значения подвижный слой сохраняет свое состояние. В примере реализации изобретения, изображенном на фиг.3, подвижный слой не становится релаксационным полностью до тех пор, пока напряжение не упадет ниже 2В. Таким образом, в примере, изображенном на фиг.3, имеется область поданного напряжения, приблизительно от 3В до 7В, при котором устройство стабильно в релаксационном или активированном состоянии. В настоящем описании этот диапазон называется «гистерезисной областью» или «областью стабильности». Для дисплейной матрицы, имеющей гистерезисные характеристики, показанные на фиг.3, протокол активации строк и столбцов может быть разработан таким образом, что во время стробирования строки к тем ее пикселам, которые необходимо активировать, подают разность напряжений приблизительно 10В, а к тем пикселам, которые необходимо перевести в релаксационное состояние, разность напряжений, близкую к нулю. После стробирования к пикселам подают постоянную разность напряжений приблизительно 5В, так что они остаются в том состоянии, в которое были приведены при стробировании строки. В данном примере после осуществления записи к каждому пикселу подают разность потенциалов, которая находится в «области стабильности» (от 3В до 7В). Это позволяет стабилизировать конструкцию пикселов (фиг.1) при условии подачи одного и того же напряжения в существующем перед этим активированном или релаксационном состоянии. Поскольку каждый пиксел интерферометрического модулятора, в активированном или релаксационном состоянии, по существу представляет собой конденсатор, образованный зафиксированным и подвижным отражающими слоями, указанное стабильное состояние может быть сохранено при напряжении, значение которого находится в гистерезисной области, почти без рассеивания мощности. Если поданный потенциал имеет постоянное значение, то в пикселе нет тока.
[0049] Обычно дисплейный кадр может быть создан путем задания группы столбцовых электродов в соответствии с требуемой группой активированных пикселов в первой строке. После этого к электроду строки 1 подают строковый импульс, который активирует пикселы, соответствующие линиям заданных столбцов. Затем заданную группу столбцовых электродов изменяют, так что они соответствуют требуемой группе активированных пикселов во второй строке. Далее к электроду строки 2 подают импульс, который активирует соответствующие пикселы в строке 2 в соответствии с заданными столбцовыми электродами. Пикселы строки 1 не испытывают влияния импульса строки 2 и остаются в том же состоянии, в которое они были переведены во время импульса строки 1. Для получения кадра описанные действия могут быть выполнены последовательно для всех рядов строк. Обновление и/или коррекцию кадра как правило осуществляют новыми отображаемыми данными путем непрерывного повторения этого процесса с определенным количеством кадров в секунду. Кроме того, известно большое количество протоколов для управления строковыми и столбцовыми электродами пиксельных матриц с целью получения дисплейных кадров. Все эти протоколы могут быть использованы совместно с настоящим изобретением.
bias
bias
bias
bias
bias
[0050] На фиг.4, 5А и 5В изображен возможный вариант протокола активации для создания дисплейного кадра в матрице 3×3, которая показана на фиг.2. На фиг.4 показаны возможные уровни столбцовых и строковых напряжений, которые могут быть использованы для пикселов, характеризующихся гистерезисными кривыми фиг.3. В варианте реализации изобретения, изображенном на фиг.4, для активации пиксела к соответствующему столбцу подают напряжение -V, а к соответствующей строке напряжение +ΔV, которые могут быть равны -5В и +5В соответственно. Релаксация пиксела выполняется подачей к соответствующему столбцу напряжения +V, а к соответствующей строке аналогичного напряжения +ΔV, благодаря чему на концах пиксела создается нулевая разность потенциалов. В тех строках, где сохраняют нулевое напряжение, пикселы находятся в стабильном состоянии, независимо от того, какое напряжение подано на столбец: +V или -V. Как показано на фиг.4, также могут быть использованы напряжения, полярность которых противоположна полярности напряжений, указанных выше. Например, для активации пиксела к соответствующему столбцу может быть приложено напряжение +V, а к соответствующей строке напряжение -ΔV. В этом варианте реализации изобретения релаксацию пиксела выполняют подачей на соответствующий столбец напряжения
bias
-V, а на соответствующую строку аналогичного напряжения -ΔV, благодаря чему на концах пиксела создается нулевая разность потенциалов.
[0051] На фиг.5В изображена временная диаграмма, показывающая последовательность строковых и столбцовых сигналов, подаваемых на матрицу 3×3 (фиг.2) для получения дисплейной конфигурации, показанной на фиг.5А, в которой активированные пикселы являются неотражающими. Перед записью кадра, показанного на фиг.5А, пикселы могут находиться в любом состоянии, а в данном примере напряжение на всех строках равно нулю, а напряжение на всех столбцах составляет +5В. При таких напряжениях все пикселы стабильны в имеющихся активированных или релаксационных состояниях.
[0052] В кадре, показанном на фиг.5А, пикселы (1, 1), (1, 2), (2, 2), (3, 2) и (3, 3) активированы. Для этого в течение «времени передачи» для строки 1 на столбцы 1 и 2 подают напряжение -5В, а на столбец 3 напряжение +5В. При этом состояние пикселов не изменяется, т.к. напряжение на всех пикселах остается в области стабильности от 3В до 7В. Далее выполняют стробирование строки 1 с помощью импульса, который увеличивается от 0В до 5В, а затем снова падает до нуля. Это приводит к активации пикселов (1, 1), (1, 2) и релаксации пиксела (1, 3). При этом другие пикселы в матрице не испытывают воздействия. Для приведения строки 2 в необходимое состояние на столбец 2 подают напряжение -5В, а на столбцы 1 и 3 напряжение +5В. Посредством аналогичного стробирования строки 2 активируют пиксел (2, 2) и переводят пикселы (2, 1) и (2, 3) в релаксационное состояние. И вновь, другие пикселы не испытывают воздействия. Строку 3 обрабатывают аналогичным образом путем подачи на столбцы 2 и 3 напряжения -5В, а на столбец 1 напряжения +5В. Посредством стробирования строки 3 ее пикселы оказываются в состоянии, показанном на фиг.5А. После записи кадра потенциалы строк равны нулю, а потенциалы столбцов могут иметь значения +5В или -5В. При этом изображение на дисплее (фиг.5А) остается стабильным. Аналогичный порядок действий может быть использован для матриц, которые состоят из десятков или сотен строк и столбцов. Распределение временных интервалов, последовательность действий и уровни напряжений, которые используют для активации строк и столбцов, могут быть любыми в рамках общих принципов, описанных выше. Упомянутые случаи являются лишь примерами, и в описываемых способах и системах могут быть использованы любые способы активации напряжением.
[0053] На фиг.6А и 6В изображены принципиальные схемы варианта реализации дисплейного устройства 40. Устройство 40 может представлять собой, например, сотовый или мобильный телефон. Однако аналогичные компоненты устройства 40 или их незначительно измененные варианты могут служить примером при описании различных типов дисплейных устройств, таких как телевизионные приемники и портативные медиаплейеры.
[0054] Устройство 40 содержит корпус 41, дисплей 30, антенну 43, динамик 45, устройство 48 ввода данных и микрофон 46. Корпус 41, по существу, сформирован по любой из известных технологий, в том числе с помощью литья под давлением и вакуумного формования. Кроме того, корпус 41 может быть выполнен из любого материала, в том числе, помимо прочего, пластмассы, металла, стекла, резины и керамики или их сочетаний. В одном варианте корпус 41 содержит съемные части (не показаны), которые могут быть заменены другими съемными частями, имеющими иной цвет или содержащими иные логотипы, изображения или символы.
[0055] В рассматриваемом примере дисплей 30 устройства 40 может представлять собой любой из дисплеев, в том числе бистабильный дисплей, который описан в тексте настоящей заявки. В других вариантах реализации понятие дисплей 30 включает плоскопанельный дисплей, например плазменный, электролюминесцентный, светодиодный, жидкокристаллический дисплей с матрицей пассивных скрученных нематических элементов или жидкокристаллический дисплей тонкопленочной технологии, упомянутый выше, или неплоскопанельный дисплей, например, с электронно-лучевой или иной трубкой, известный специалистам. Однако при описании настоящего варианта изобретения понятие дисплей 30 включает интерферометрический модуляционный дисплей.
[0056] На фиг.6В схематически изображены компоненты одного варианта реализации устройства 40, которое содержит корпус 41 и может содержать дополнительные компоненты, которые по меньшей мере частично заключены в корпус. Например, в одном варианте реализации изобретения устройство 40 содержит сетевой интерфейс 27, в состав которого входит антенна 43, соединенная с приемопередатчиком 47. Приемопередатчик 47 соединен с процессором 21, который, в свою очередь, соединен с преобразующими аппаратными средствами 52, которые могут быть выполнены с возможностью модифицирования сигнала (например, его фильтрации). Средства 52 соединены с динамиком 45 и микрофоном 46. Процессор 21 также соединен с устройством 48 ввода и контроллером 29 формирователя. Контроллер 29 соединен с буфером 28 кадра и с матричным формирователем 22, который, в свою очередь, соединен с дисплейной матрицей 30. Источник 50 питания обеспечивает необходимое питание всех компонентов устройства 40.
[0057] Интерфейс 27 содержит антенну 43 и приемопередатчик 47, благодаря которым устройство 40 может взаимодействовать по меньшей мере с одним устройством в сети. В одном варианте реализации изобретения интерфейс 27 может также иметь технические возможности для облегчения работы процессора 21. Антенна 43 представляет собой любую известную антенну для передачи и приема сигналов. В одном из вариантов реализации изобретения антенна передает и принимает радиосигналы в соответствии со стандартом IEEE 802.11, в том числе IEEE 802,11 (а), (b) или (g). В другом варианте реализации изобретения антенна передает и принимает радиосигналы в соответствии со стандартом BLUETOOTH. Антенны сотовых телефонов выполнены с возможностью приема сигналов стандартов множественного доступа с кодовым разделением (CDMA), глобальной системы мобильной связи (GSM), усовершенствованной службы мобильной телефонной связи (AMPS) или других известных сигналов, которые используют для передачи сообщений в беспроводных сотовых телефонных сетях. Приемопередатчик 47 выполняет предварительную обработку сигналов, получаемых от антенны 43. Предварительно обработанные сигналы могут быть приняты процессором 21 для дальнейшей обработки. Приемопередатчик 47 также выполняет обработку сигналов, получаемых от процессора 21, после чего они могут быть переданы от устройства 40 через антенну 43.
[0058] В альтернативном варианте реализации изобретения приемопередатчик 47 может быть заменен приемником. В другом варианте реализации изобретения интерфейс 27 может быть заменен видеоисточником, который может хранить или генерировать видеоданные, предназначенные для отправки процессору 21. Видеоисточником, например, может быть цифровой видеодиск (DVD) или накопитель на жестком диске, который содержит видеоданные, или программный модуль, который генерирует видеоданные.
[0059] Процессор 21 как правило управляет работой всего устройства 40. Процессор 21 принимает данные, такие как сжатые видеоданные от интерфейса 27 или видеоисточника, и выполняет их обработку с получением из них исходных видеоданных или преобразованием их в формат, в котором их несложно обработать для получения исходных видеоданных. После этого процессор 21 отправляет обработанные данные на контроллер 29 или в буфер 28 для хранения. Исходные данные обычно содержат информацию, которая идентифицирует характеристики каждой области изображения. К указанным характеристикам могут относиться, например, цвет, насыщенность и уровень полутонов.
[0060] В одном варианте реализации изобретения процессор 21 содержит микроконтроллер, центральный процессор или логическое устройство для управления работой устройства 40. Средства 52 как правило содержат усилители и фильтры для передачи сигналов на динамик 45 и для приема сигналов от микрофона 46. Средства 52 могут быть выполнены в форме отдельных компонентов в устройстве 40 или могут быть встроены в процессор 21 или другие компоненты.
[0061] Контроллер 29 принимает исходные видеоданные, генерируемые процессором 21, непосредственно от него или из буфера 28, и соответствующим образом переформатирует исходные видеоданные для их высокоскоростной передачи на формирователь 22. В частности, контроллер 29 переформатирует исходные видеоданные в поток данных, формат которого подобен растровому, при этом скорость переформатирования пригодна для выполнения развертки на матрице 30. После этого контроллер 29 отправляет отформатированную информацию формирователю 22. Несмотря на то, что контроллер 29 (например, контроллер жидкокристаллического дисплея) часто бывает связан с процессором 21 в виде отдельной интегральной схемы, такие контроллеры могут быть выполнены множеством способов. Они могут быть встроены в процессор 21 в форме аппаратных средств, программных средств или могут быть полностью интегрированы в аппаратные средства с формирователем 22.
[0062] Обычно формирователь 22 принимает отформатированную информацию от контроллера 29 и переформатирует видеоданные в параллельный ряд волновых сигналов, которые подаются множество в секунду на сотни, а иногда и тысячи проводников, выходящих из матрицы x-y пикселов дисплея.
[0063] В одном варианте реализации изобретения контроллер 29, формирователь 22 и матрица 30 пригодны для любого типа дисплеев, описываемых в настоящей заявке. Например, в одном варианте реализации изобретения контроллер 29 представляет собой контроллер обычного дисплея или бистабильного дисплея (например, контроллер интерферометрического модулятора). В другом варианте реализации изобретения формирователь 22 представляет собой обычный драйвер или драйвер бистабильного дисплея (например, интерферометрического модуляционного дисплея). В одном варианте реализации изобретения контроллер 29 объединен с формирователем 22. Такой вариант реализации изобретения является типовым для высокоинтегрированных систем, таких как сотовые телефоны, наручные часы и другие устройства с дисплеями небольших размеров. В другом варианте реализации изобретения матрица 30 представляет собой матрицу обычного дисплея или матрицу бистабильного дисплея (например, дисплея, содержащего матрицу интерферометрических модуляторов).
[0064] Устройство 48 позволяет пользователю управлять работой устройства 40. В одном варианте реализации изобретения устройство 48 содержит клавиатуру, такую как клавиатура QWERTY или телефонную клавиатуру, кнопку, переключатель, сенсорный экран, мембрану, чувствительную к воздействию давления или тепла. В одном варианте реализации изобретения устройством ввода данных устройства 40 является микрофон 46. При использовании микрофона 46 для ввода данных пользователь с помощью голосовых команд может управлять работой устройства 40.
[0065] Источник 50 может содержать различные известные устройства хранения энергии. Например, в одном варианте реализации изобретения источник 50 представляет собой перезаряжаемую батарею, такую как никель-кадмиевая батарея или ионная литиевая батарея. В другом варианте реализации изобретения источник 50 представляет собой возобновляемый источник энергии, конденсатор или солнечную батарею, в том числе пластмассовую солнечную батарею и светочувствительную краску. В другом варианте реализации изобретения источник 50 выполнен с возможностью получения энергии из сетевой розетки.
[0066] некоторых вариантах реализации изобретения возможность изменять управляющую программу реализована, как указывалось выше, в контроллере формирователя, который может быть расположен в нескольких местах электронной дисплейной системы. В некоторых случаях возможность изменять управляющую программу реализована в формирователе 22. Описанная выше оптимизация может быть реализована при любом количестве аппаратных и/или программных компонентов и при различных конфигурациях.
[0067] Элементы конструкции интерферометрических модуляторов, которые работают в соответствии с принципами, описанными выше, могут быть различными. Например, на фиг.7А-7Е изображены пять различных вариантов реализации слоя 14 и поддерживающих его конструкций. На фиг.7А изображено сечение варианта реализации изобретения, показанного на фиг.1, в котором полоса металлического материала 14 осаждена на проходящие перпендикулярно опоры 18. В варианте реализации изобретения, изображенном на фиг.7В, подвижный отражающий слой 14 закреплен на опорах лишь по краям и поддерживается с помощью соединительных элементов 32. В варианте реализации изобретения, изображенном на фиг.7С, слой 14 подвешен к деформируемому слою 34, который может содержать гибкий металл. Слой 34 по периметру соединен, прямо или не прямо, с подложкой 20. Указанные соединения в тексте настоящей заявки называются поддерживающими структурами. В варианте реализации изобретения, изображенном на фиг.7D, имеются опорные вставки 42, на которых лежит деформируемый слой 34. Подвижный отражающий слой 14 оказывается подвешенным над зазором, как на фиг.7А-7С, однако в этом случае поддерживающие опоры образованы не за счет заполнения деформируемым слоем 34 отверстий между слоем 34 и оптической стопой 16. В этом случае опоры сформированы из материала, подвергшегося планаризации, из которого выполняют вставки 42. Вариант реализации изобретения, изображенный на фиг.7Е, основан на варианте реализации изобретения, изображенном на фиг.7D, но он также может быть адаптирован для работы с любым из вариантов реализации изобретения, показанным на фиг.7А-7С, а также с другими, не показанными вариантами реализации изобретения. В варианте реализации изобретения, изображенном на фиг.7Е, использован дополнительный слой металла или другого проводящего материала для получения шинной структуры 44. Такая структура дает возможность выполнять сигнальную разводку на тыльной стороне интерферометрических модуляторов, при этом исключается необходимость использования нескольких электродов и, следовательно, их формирования на подложке 20.
[0068] В вариантах реализации изобретения, таких как изображенные на фиг.7, интерферометрические модуляторы функционируют как устройства прямого видения, в которых визуальные объекты видны с лицевой стороны прозрачной подложки 20, являющейся стороной, противоположной той, на которой размещен сам модулятор. В этих вариантах реализации изобретения отражающий слой 14 оптически закрывает некоторые участки интерферометрического модулятора своей стороной, которая противоположна подложке 20, включая деформирующий слой 34. Благодаря этому можно конфигурировать и производить действия над закрытыми областями без отрицательного воздействия на качество изображения. Такое закрытие позволяет использовать шинную структуру 44 (фиг.7Е), обеспечивающую возможность разделения оптических и электромеханических характеристик модулятора, таких как адресация и перемещения, ей обусловленные. Такая разделенная архитектура позволяет осуществлять выбор конструкции и материалов, используемых для обеспечения необходимых электромеханических и оптических свойств модулятора, и осуществлять их функционирование независимо друг от друга. Кроме того, варианты реализации изобретения, изображенные на фиг.7С-7Е, имеют дополнительные преимущества, обусловленные тем, что оптические свойства отражающего слоя 14 не связаны с его механическими свойствами, причем механические функции выполняются деформирующим слоем 34. Благодаря этому имеется возможность оптимизировать конструкцию и материалы слоя 14 в отношении оптических свойств и оптимизировать конструкцию и материалы слоя 34 в отношении требуемых механических свойств.
[0069] В технологии дисплеев, чтобы сделать отображение видимым, используют искусственное освещение. Для этого свет от источника, такого как флуоресцентная трубка или светодиод, направляют в тонкий, имеющий форму пластины, световод и через него направляют в дисплей. Освещение может быть обеспечено "обратной подсветкой" или "прямой подсветкой".
[0070] Плоские панельные дисплеи обычно "подсвечивают сзади" посредством световодных пластин (часто называемых "подсветкой"), которые перенаправляют свет от линейного источника света для передачи однородного освещения на заднюю поверхность дисплейной панели. Свет, введенный вдоль края световодной панели, проводится внутри световодной панели, а для нарушения распространения света внутри световодной панели и однородного вывода света через переднюю поверхность панели по направлению к дисплею могут быть использованы выводящие средства, расположенные на задней или передней поверхности световодной панели.
[0071] В другом варианте реализации изобретений панельные отражающие дисплеи могут быть "освещены спереди" передним световодом, который обеспечивает однородное освещение с обзорной стороны дисплейной панели. Такие дисплеи также могут отражать окружающий свет и, таким образом, увеличивать свою яркость в условиях хорошего внешнего освещения. Передняя подсветка может быть использована в некоторых конфигурациях только в условиях слабого внешнего освещения.
[0072] В системе с передней подсветкой, показанной на фиг.8, свет от линейного источника 2, такого как флуоресцентная трубка, светодиод или светодиодная матрица, или световой брусок, освещенный светодиодом, вводят в световодную панель 1003, выполненную в форме тонкой пластины и расположенную перед дисплейной панелью 4.
[0073] Световой луч 5, введенный в световод, проводится вдоль световода 1003. Для однородного освещения дисплейной панели световой луч 5 меняет направление с большим углом, равным примерно 90°, так что он проходит через слой световода 1003 и выходит через выходную поверхность 1031. Изменение направления светового луча может быть осуществлено с помощью структуры поверхностного рельефа, содержащей направляющие элементы.
[0074] Как описано выше в связи с фиг.8, световые лучи 5, входящие во входную световую поверхность 1033 световода, в результате полного внутреннего отражения проходят по переднему световоду 3 по направлению к противоположной боковой поверхности световода 1003. Обзорная поверхность 1032 также содержит меняющие направление света структуры, такие как призматические микроструктуры 1040, расположенные вдоль ширины обзорной поверхности 1032. Призматические микроструктуры 1040 могут содержать по меньшей мере две направляющие грани 1042 и 1044, имеющие наклон относительно друг друга для отражения светового луча на границе раздела сред материала грани и воздуха, которые обеспечивают изменение направления светового луча с большим углом. Пары смежных граней 1042 и 1044 могут содержать, например, одну пологую длинную грань и другую грань, более короткую, но имеющую более крутой наклон. Если световой луч последовательно попадает в первую пологую грань и затем во вторую более крутую грань, как показано на фиг.8, происходит полное внутреннее отражение луча на обоих границах раздела сред материала грани и воздуха и изменение направления светового луча с большим углом. После этого световой луч через выходную световую поверхность выходит из световода к смежной дисплейной панели. Таким образом, световые лучи 5 при столкновении с одной из таких структур 1040 отражаются диффузно или зеркально и большей частью излучаются через выходную поверхность 1031. Многократные внутренние отражения улучшают смешивание света внутри световодной пластины 3, что обеспечивает равномерность выходного света на выходной световой поверхности 1031.
[0075] Эти призматические элементы поверхностного рельефа сформированы на поверхности световода такими способами, как рельефная штамповка, литье в форму под давлением, или другими способами, или путем изготовления тонкой рельефной пленки, которую затем прикладывают к поверхности плоского световода. В некоторых конструкциях структура призматического поверхностного рельефа расположена на верхней поверхности световода, т.е. на открытой поверхности, расположенной напротив выходной световой поверхности. В результате, при отсутствии защиты от окружающей среды, направляющие грани подвержены загрязнению пылью, водой и другими загрязнителями. Например, попадание грязи может нарушить полное внутреннее отражение на границе раздела сред грани и ухудшить светонаправляющие характеристики призматической микроструктуры. Пыль или мелкие частицы, попавшие в углубления такой призматической микроструктуры, также рассеивают свет, направленный непосредственно в глаза зрителей, и, таким образом, уменьшают контрастность дисплея.
[0076] Таким образом, предпочтительно защищать структуру с призматическим поверхностным рельефом как во время изготовления, так и во время эксплуатации дисплея. Такая защита представляет собой главную проблему, которая ограничивает широкое распространение этой технологии. Для предотвращения загрязнения рельефа поверхности изготовление таких дисплеев может быть осуществлено в помещениях повышенного класса чистоты, но такой подход увеличивает производственные затраты. Кроме того, для защиты призматической поверхности во время эксплуатации устройства может быть использована герметичная защитная панель. Однако такой подход ведет к увеличению толщины световода и усложняет изготовление. Соответственно, существует потребность в других конструкциях, которые могут обеспечить улучшение рабочих характеристик, упростить изготовление и/или уменьшить затраты.
[0077] На фиг.9 показан пример дисплея с передней подсветкой, содержащего линейный источник 2 света и переднюю световодную панель или пластину 103. Линейный источник 2 света может содержать, например, лампу на основе флуоресцентной трубки с холодным катодом (CCFL), светодиод (LED), органический светодиод (OLED), световой брусок, освещенный светодиодом или светодиодной матрицей, флуоресцентной трубкой или любым другим подходящим линейным источником света. Этот источник 2 света расположен параллельно краю передней пластины 103 таким образом, что свет линейного источника 2 света падает на входную световую поверхность 133 пластины 103.
[0078] Передний световод 103 содержит по существу оптически передающий материал, выполненный с возможностью перенаправления и однородного перераспределения света от линейного источника 2 света по плоской выходной световой поверхности. Световод 103 содержит входную световую поверхность 133, выходную световую поверхность 131, перпендикулярную входной световой поверхности, и обзорную поверхность 132, противоположную выходной световой поверхности 131.
[0079] Световой луч 5 линейного источника 2 света входит в световую входную поверхность 133 пластины 103 и, как описано более подробно далее, распространяется вдоль длины L пластины 103, отражаясь между передней и задней поверхностями 132 и 131 пластины 103 и направляется элементами внутри пластины 103 к выходу из пластины 103 через выходную световую поверхность 131 и распространяется по направлению к дисплейной панели 4.
[0080] В некоторых вариантах реализации изобретения передний световод 103 представляет собой пластину прямоугольной формы или лист с выходной поверхностью 131 и обзорной поверхностью 132, которые параллельны друг другу. В одном варианте реализации изобретения передний световод 103 может представлять собой клиновидную пластину, в которой выходная поверхность 131 и обзорная поверхность 132 имеют наклон относительно друг друга. В другом варианте реализации изобретения участки выходной световой поверхности 131 и обзорной поверхность 132 имеют наклон относительно друг друга, тогда как другие части параллельны друг другу. В другом варианте реализации изобретения выходная световая поверхность 131 и обзорная поверхность 132 не параллельны друг другу, например, обзорная поверхность 132 может иметь пилообразный профиль (не показан).
[0081] В некоторых вариантах реализации изобретения передний световод может состоять из верхней и нижней частей, имеющих профилированные поверхности, которые объединены таким образом, что обращенные друг к другу профилированные поверхности создают направляющие элементы, встроенные между верхней и нижней частями. Например, как показано на фиг.9, передний световод 103 может состоять из двух полимерных пленок 136 и 138, соединенных таким образом, что на двух смежных поверхностях полимерных пленок 136 и 138 сформированы направляющие свет элементы 140 световода 103, которые, таким образом, встроены в полученную световодную панель 103.
[0082] На фиг.10 видно, что световод 103 содержит нижнюю пленку 136 (изображенную дальше от наблюдателя) и верхнюю пленку 138 (изображенную ближе к наблюдателю). Нижняя пленка 136 имеет плоскую планарную поверхность, которая формирует выходную поверхность 131 готовой световодной пластины, и противолежащую структурированную поверхность 135, которая содержит элементы 140а, разнесенные по ширине пленки 136. Аналогично, верхняя пленка 138 имеет плоскую поверхность, которая формирует обзорную поверхность 132 готового световода 103, и противолежащую структурированную поверхность 137, которая содержит элементы 140b поверхностного рельефа, разнесенные по ширине пленки 138. Световодная пластина 103 может быть сформирована соединением этих двух пленок 136 и 138 вместе их структурированными сторонами 135 и 137, обращенными друг к другу таким образом, что поверхностные элементы 140а и 104b оказываются встроены в полученную пленку световода 103 и, таким образом, они защищены от внешнего повреждения или загрязнения. В показанном варианте реализации изобретения пленки 136 и 138 оптически соединены таким образом, что при совмещении и соединении структурированных поверхностей 135 и 137 пленок 136 и 138 элементы 140а и 140b поверхностного рельефа формируют заполняемые промежутки или полости 150 (см. фиг.9), разнесенные по длине световодной пластины 103.
Однако в других вариантах реализации изобретения противолежащие поверхностные элементы 140а и 140b могут быть неравномерно разнесены вдоль поверхностей 135 и 137 верхней и нижней пленок 136 и 138, но вместо этого могут быть преднамеренно смещены, например, для обеспечения различных эффектов, направляющих световой луч вдоль длины световодной пластины.
[0083] В одном варианте реализации изобретения верхняя и нижняя пленки 136 и 138 имеют одинаковый коэффициент преломления, поэтому при соединении они оптически представляют собой один световод, действуя как одна пленка, без оптической границы раздела сред между ними и без встроенных полостей. При работе проводимый свет, сталкивающийся с границей раздела сред между одной из граней и встроенным воздушным карманом, предпочтительно испытывает полное внутреннее отражение в этой границы раздела сред, и, таким образом, будет повернут на большой угол, например, на угол между 75° и 90°. В некоторых вариантах реализации изобретения полости могут быть заполнены заполняющим материалом для обеспечения механической жесткости и прочности световодной пластины. Заполняющий материал может иметь коэффициент преломления, отличающийся от коэффициента преломления материала световода, для обеспечения полного внутреннего отражения на границе раздела сред грани/полости.
[0084] Соответственно, полости могут быть открытыми. Как описано выше, эти полости также могут быть заполнены материалом. Термин полость использован для описания случая, когда объем полости открыт, например, заполнен воздухом или газом, или когда объем заполнен материалом, таким как оптически передающий материал, имеющий различные оптические свойства, такие как коэффициент преломления.
[0085] Форма и размеры поверхностных элементов 140а и 140b и, следовательно, полученных в результате полостей 150 (см. фиг.9) также могут быть выбраны для экстенсивного взаимодействия с проводимым светом, падающим на входную поверхность, и увеличения или максимизации эффективности извлечения, например, обеспечения однородного распределения света под желательным углом через выходную поверхность. Соответственно, элементы 140а и 140b могут иметь любую форму, подходящую для того, чтобы свет, введенный с боковой входной поверхности 133, которая в общем параллельна выходной поверхности 131, изменил направление с большим углом и прошел через выходную поверхность 131. В то же время элементы 140а и 140b могут быть выполнены с возможностью передачи света, такого как окружающий свет, падающий на обзорную поверхность 132 по существу перпендикулярно ей, через световодную пластину 103 и поверхностные элементы без существенных искажений, так что он излучается из выходной поверхности 131 под углом, по существу прямым относительно выходной поверхности. Например, поверхностные элементы могут содержать повторяющиеся призматические микроструктуры, каждая из которых содержит две смежные симметричные грани. В другом варианте реализации изобретения поверхностные элементы могут содержать повторяющиеся призматические микроструктуры, каждая из которых содержит две смежные грани, имеющие различные углы наклона относительно пленки. Также возможны и другие конфигурации.
[0086] В одном варианте реализации изобретения поверхностные элементы 140а и 140b достаточно малы и почти незаметны для зрителя. В некоторых вариантах реализации изобретения элементы 140а и 140b могут быть одинаковыми по всей длине L пленок 136 и 138, например, повторяя ту же самую угловую ориентацию, форму или размеры, как описано выше. В другом варианте реализации изобретения форма, угловая ориентация и/или размер элементов 140а и 140b могут изменяться вдоль длины пленок 136 и 138.
[0087] В некоторых вариантах реализации изобретения элементы 140а могут быть зеркально противоположными элементам 140b, в другом варианте реализации изобретения элементы 140а могут быть дополняющими по форме для элементов 140b, по меньшей мере с частичным их совмещением. При соединении элементов 140а и 140b на противолежащих верхней и нижней пленках 136 и 138 они могут формировать симметричные полости 150, встроенные между этими двумя пленками. В другом варианте реализации изобретения элементы 140а и 140b противолежащих верхней и нижней пленок 136 и 138 могут формировать асимметричные полости, встроенные между пленками. В некоторых вариантах реализации изобретения такие асимметричные полости могут быть выполнены с возможностью уменьшения длины границы раздела сред грани и воздуха, что, таким образом, уменьшает вредные френелевские отражения, которые возникают при попадании световых лучей на границу раздела сред. Поскольку полости созданы соединением элементов 140а и 140b, могут быть получены более сложные направляющие элементы. Например, могут быть сформированы структуры с направленным внутрь углом там, где структура с направленным внутрь углом не может быть сформирована с использованием обычных пленок, но такие структуры могут быть сформированы соединением элементов 140а и 140b верхней и нижней пленок 136 и 138.
[0088] Например, в описанном варианте реализации изобретения, подробно показанном на фиг.10, поверхностные элементы 140а на нижней пленке 136 содержат поочередно расположенные микропризмы 142, разнесенные по всей длине структурированной поверхности 135 и разделенные плоскими разделителями 143. Микропризмы 142 сформированы смежными гранями, имеющими наклон относительно друг друга, таким образом, что световой луч 5, падающий на кончики микропризм 142, входит в призму и затем подвергается внутреннему отражению от границы раздела сред микропризмы и воздуха и, таким образом, меняет направление с большим углом и последующим прохождением через выходную поверхность 131 световода 103 в форме световых лучей 6. Поверхностные элементы 140b на верхней пленке 138 содержат пазы 144, разнесенные по длине структурированной поверхности 137. Пазы 144 содержат смежные наклонные поверхности, формирующие между собой такие углы, что лучи полного внутреннего отражения, которые испытывают полное внутреннее отражение по длине пленки 138, а также световые лучи с углами, близкими к полному внутреннему отражению, падающие на пазы 144, преломляются прямо по ширине пазов 144. Таким образом, как показано на фиг.9, при соединении пленок 136 и 138 для формирования световодной пластины 103 элементы 140а и 140b взаимодействуют с формированием встроенных полостей 150, разнесенных вдоль длины пластины 103. Эти полости 150 создают границу раздела сред воздуха и материала световода на поверхности микропризм 142, которая вызывает изменение направления световых лучей, проходящих через наконечник микропризм 142 с большим углом, и, таким образом, перераспределяют и перенаправляют световые лучи 5, падающие на входную поверхность 133, с целью испускания в форме световых лучей 6 через выходную поверхность 131 к дисплею 4.
[0089] При использовании, как показано на фиг.8, 10-11, при вводе световых лучей 5 из линейного источника 2 света в переднюю световодную пластину 103 световые лучи 5 распространяются через пластину 103 посредством полного внутреннего отражения, что представляет собой оптическое явление, при котором свет, проходящий из среды с более высоким коэффициентом преломления, такой как стекло, в среду с более низким коэффициентом преломления, такую как воздух, падает на границу раздела сред под таким углом, при котором свет отражается от границы раздела сред. Поскольку эти световые лучи проводятся через световодную пластину, они, в конечном счете, падают на грани микропризм 142 элемента 140а. Из-за разности в коэффициентах преломления между воздухом и материалом световода на границе раздела сред воздуха и материала световода, сформированной полостями 150, световые лучи 5 меняют направление с большим углом и исходят из световой выходной поверхности 131 световодной пластины 103. Световые лучи 6, испущенные из световой выходной поверхности 131 пластины 103, распространяются через воздушный зазор и падают на дисплейную панель 4, например дисплейную панель интерферометрического модулятора, в котором лучи модулируются и отражаются обратно по направлению к световой выходной поверхности 131 световода. Как показано на фиг.11, модулированные световые лучи 7 из дисплейной панели 4 падают на световую выходную поверхность 131 пластины 103. Эти световые лучи 7 проходят через пластину 103 и выходят из обзорной поверхности 132, после чего они могут быть видимы для наблюдателя. Соответственно, в различных вариантах реализации изобретения поверхностные элементы 140а и 140b и, следовательно, полости 150 сформированы таким образом, что свет, падающий на световую выходную поверхность 131 под прямым или близким к нему углом, проходит через пластину 103 и полости 150 без значительного искажения или отклонения.
[0090] Как показано на фиг.12, если яркость окружающего света достаточно высока, дополнительное освещение от линейного источника 2 света может не потребоваться для освещения дисплейной панели 4. В этом случае, внешние световые лучи 8, падающие на обзорную поверхность 132 под прямым или близким к нему углом, распространяются подобным образом через пластину 103 и полости 150 без значительного искажения. Затем внешние световые лучи 8 исходят из световой выходной поверхности 131 и распространяются через воздушный зазор к дисплею 4, как описано выше. Таким образом, световодная пластина 103 обеспечивает возможность в значительной степени взаимодействовать с проводимым светом, падающим на световую входную поверхность, тогда как в то же самое время лишь небольшая часть нарушающего непроводимого света падает на выходную и обзорную поверхности. Кроме того, благодаря встраиванию поверхностных элементов между двумя пленками световодная пластина 103 обеспечивает защиту светонаправляющих элементов от повреждения или загрязнения.
[0091] В некоторых вариантах реализации изобретения размер, форма, разнесение или другая характеристика поверхностных элементов 140а и 140b могут быть различной вдоль длины L пластины 103, например, для обеспечения однородного излучения света вдоль длины световой выходной поверхности 131. Как показано на фиг.13, конкретная световодная панель 103 (показанная на фиг.9-12) изображена с расстоянием между парами соответствующих элементов 140а и 140b, изменяющимся от 50 до 450 микрон вдоль ширины световодной пластины. Например, в описанном варианте реализации изобретения расстояние между элементами 140а и 140b уменьшается с увеличением расстояния от источника 2 света. Например, в области А пластины 103, ближайшей к источнику 2 света, расстояние между парами элементов 140а и 140b равно примерно 450 микрон; в средней области В расстояние между парами элементов 140а и 140b равно примерно 150 микрон; и в самой дальней области С расстояние между парами элементов 140а и 140b равно примерно 50 микрон. Уменьшение расстояния между парами элементов 140а и 140b приводит к увеличению эффективности излучения в областях пластины 103, самых удаленных от источника 2 света. Эта эффективность излучения компенсирует уменьшение светового потока, фактически достигающего самых удаленных областей световода 103, и обеспечивает более однородное излучение через световую выходную поверхность 131. В другом варианте реализации изобретения, как описано выше, обзорная поверхность 132 пластины 103 может иметь наклон относительно выходной поверхности 131 с целью формирования клиновидной пластины 103, что также увеличивает эффективность излучения в областях световодной пластины, удаленных от источника 2 света.
[0092] Световод 103 может быть изготовлен отпечатыванием на пленках 136 и 138 спроектированного поверхностного рельефа, такого как микропризмы 142 на нижней пленке 136 или фасеточные пазы 144 на верхней пленке 136, изображенных на фиг.10. Эти элементы поверхностного рельефа могут быть сформированы рельефной штамповкой, литьем под давлением или другими способами, известными из уровня техники. После формирования на верхней и нижней пленках поверхностных элементов пленки могут быть совмещены и соединены вместе с целью создания световодной пластины 103. Пленки могут быть соединены вместе, например, путем покрытия любым подходящим клеем. Подходящие клеи могут включать клей, отверждающийся под давлением, под действием тепла, ультрафиолетовых или электронных лучей, или любые другие клеи, имеющие подходящие оптические и механические свойства. Однако в некоторых вариантах реализации изобретения покрытие пленок клеем выполняют так, чтобы не заполнять открытые полости между поверхностными элементами материалом клея во избежание, таким образом, возможного нарушения светонаправляющих характеристик полостей. В некоторых вариантах реализации изобретения пленки имеют толщину примерно 70-80 микрон при глубине поверхностных элементов, равной примерно 7-8 микрон. Таким образом, при неправильном нанесении клея, используемого для соединения вместе верхней и нижней пленок, клей может медленно протекать или просачиваться в открытые полости, созданные поверхностными элементами, и заполнять их при приложении давления во время соединения пленок вместе. Этого можно избежать управлением толщиной слоистого материала, нанесенного между верхней и нижней пленками для предотвращения нанесения лишнего клея. В другом варианте реализации изобретения может быть использован фотореактивный клей, который может быть отвержден ультрафиолетовым светом так, что для соединения вместе этих двух пленок не требуется большое давление. В другом варианте реализации изобретения между этими двумя пленками может быть нанесенено тонкое металлическое покрытие, которое затем может быть обработано высокочастотным электромагнитным излучением. В некоторых вариантах реализации изобретения слоистый материал может быть нанесен до отпечатывания на пленки элементов поверхностного рельефа. После того, как поверхностные элементы отпечатаны на каждой пленке, слоистый материал удаляют с поверхностных элементов, и таким образом, при соединении этих двух пленок между ними отсутствует лишний материал, который может просочиться в открытые полости. В некоторых вариантах реализации изобретения, как описано выше, открытые полости могут быть заполнены материалом наполнителя, имеющим более низкий коэффициент преломления, чем материал световода. Этот материал может быть добавлен до нанесения слоистого материала таким образом, что материал наполнителя служит дополнительным препятствием, не позволяющим слоистому материалу просачиваться в полости и заполнять их.
[0093] Также возможны и другие технологии. Еще в одном варианте реализации изобретения направляющие элементы, встроенные в световод, могут быть созданы одиночной профилированной пленкой, соединенной вместе с плоской пленкой. Например, как показано на фиг.14-15, световод 203 может содержать одиночную профилированную пленку 238, нанесенную слоем на верхнюю плоскую поверхность световодной пластины 223, такой как пластиковый или стеклянный световод. В показанном варианте реализации изобретения профилированная поверхность пленки 238 расположена дальше от дисплейной панели, чем плоская поверхность. В этом случае, направляющие грани могут быть защищены плоским пластиковым покрывающим слоем 260, нанесенным на профилированную поверхность пленки 238. Например, пленка 238 может содержать пластиковую пленку, такую как акриловая краска, поликарбонат, ZEONEX (полимер из группы цикло-олефинов) или любой другой подходящий пластик, известный из уровня техники. На пленке 238 может быть отпечатана повторяющаяся структура поверхностного рельефа посредством рельефной штамповки, литья под давлением или любого другого подходящего способа. Элементы 240 поверхностного рельефа могут содержать грани 242 и 244, которые могут быть симметричными или асимметричными. Затем пленка 238 может быть наложена или нанесена на верхнюю поверхность световодной пластины 223 таким образом, что рельефная пленка 238 фактически становится частью пластины 223. Может быть использован клей, согласующий коэффициенты преломления. Отпечатанные элементы 240 становятся верхней, открытой поверхностью пленки 238. Затем на открытую поверхность пленки 238 накладывают или наносят покрывающий слой 260. Как описано выше, если коэффициенты преломления пленки 238 и покрывающего слоя 260 одинаковы, элементы 240 оказываются фактически встроенными в однородный композитный световод 203.
[0094] Как показано на фиг.15, полости 250 (например, воздушные карманы), подобные полостям, описанным выше, созданы между элементами 240 и покрывающим слоем 260. При использовании, световые лучи 5 из источника 2 света входят в световод 203 через световую входную поверхность 233 и направляются вдоль световода благодаря полному внутреннему отражению лучей от границы раздела сред между материалом световода 203 и окружающим воздухом. Когда световой луч 5 падает на границу раздела сред материала световода и воздуха, созданную одной из встроенных полостей 250, под углом, который больше критического угла полного внутреннего отражения, световой луч 5 аналогично подвергается полному внутреннему отражению. Однако благодаря углу границы раздела сред воздуха и материала световода, созданной гранями 242 и 244 элементов 240, свет, претерпевший полное внутреннее отражение, претерпевает изменение направление с большим углом, обычно по меньшей мере 90° и может затем выйти из световода 203 через световую выходную поверхность 231 по направлению к дисплейной панели 4.
[0095] В некоторых вариантах реализации изобретения, таких, например, как представленный в разрезе на фиг.16, элементы 340 поверхностного рельефа могут быть выполнены таким образом, что полости 350 (например, воздушные карманы) в световоде 303 имеют асимметричную форму. В частности, как показано на чертеже, сторона, которая расположена ближе к источнику 2 света, отличается от стороны, которая расположена дальше от источника света 2. Например, эти две грани 342 и 344 имеют разную крутизну. На фиг.16 показано, что элементы 340 содержат две смежных грани 342 и 344, причем первая грань 342 представляет собой короткую крутую грань и вторая грань 344 является вертикальной гранью. Асимметричная форма полостей 350 уменьшает длину границы раздела сред материала световода и воздуха и, таким образом, ослабляет вредные френелевские отражения, которые происходят, когда свет падает на границу раздела сред. Грани также могут иметь и другие углы и могут быть иначе сформированы.
[0096] Другое преимущество встроенных элементов поверхностного рельефа состоит в более эффективной передаче света 5 из бокового источника 2 света при использовании встроенных границ раздела сред материала световода и воздуха, сформированных полостями 350. Например, как показано на фиг.17, если световые лучи 5, заключенные внутри конуса, половина угла которого равна примерно 30°, проходят по световоду 303 и падают на границу раздела сред материала световода и воздуха в полостях 350, некоторые световые лучи 6 направлены вниз благодаря полному внутреннему отражению, как описано выше, в то время как некоторые световые лучи 7 преломляются на границе раздела сред в полости 350. В этом случае, световые лучи 7 могут распространяться через полости 350 до падения на границу раздела сред материала световода и воздуха в вертикальной грани 344. Затем световые лучи 7 преломляются в этой границе раздела сред и, таким образом, квазиколлимируются обратно в материал световода. Если эти световые лучи затем падают на границу раздела сред материала световода и воздуха в поверхности световода, то световые лучи 7 претерпевают полное внутреннее отражение и остаются в световоде. Напротив, если элементы поверхностного рельефа не содержат полость с двумя встроенными световыми границами раздела сред световода и воздуха, то любой свет, не претерпевший полного внутреннего отражения на границе раздела сред материал световода/воздуха элемента поверхностного рельефа, преломляется на границе раздела сред и выходит из световода. Таким образом, встраивание полости и обеспечение второй границы раздела сред материала световода и воздуха с целью предотвращения выхода из световода некоторой части преломляемого света обеспечили улучшение эффективности световода.
[0097] В других вариантах реализации изобретения, как показано на фиг.18, направляющие грани 242 и 244 могут быть покрыты отражающим покрытием 280, таким как выполненное из серебра или любого другого подходящего металла. Отражающее покрытие 280 также может улучшить эффективность световода отражением вниз к дисплейной панели любого света, преломленного на границе раздела сред материала световода и воздуха вместо изменения направления в результате полного внутреннего отражения. В некоторых вариантах реализации изобретения, как описано выше, полости 250 также могут быть заполнены материалом наполнителя для обеспечения механической жесткости и прочности конструкции. В некоторых вариантах реализации изобретения вместо нанесения отражающего покрытия может быть применен материал наполнителя с отражающими свойствами.
[0098] Направляющие грани 242 и 244 могут иметь любую форму, подходящую для изменения направления светового луча с большим углом на границе раздела сред материала световода и воздуха, созданной элементами 240. Кроме того, как описано выше, размер, форма, разнесение и другие характеристики граней могут быть различными, чтобы обеспечивать однородное распространение света по длине световода 203. В некоторых вариантах реализации изобретения, как показано на фиг.19, элементы 240 могут содержать многогранные поверхности 442 и 444 вместо одиночных граней 242 и 244, показанных на фиг.15. Многогранные поверхности могут увеличивать диапазон углов, на который падающий свет меняет направление, что, таким образом, увеличивает вероятность того, что свет, изменивший направление посредством смежных элементов 240, как показано на фиг.19, охватит всю дисплейную панель 4, что, соответственно, улучшит равномерность света, падающего на дисплейную панель 4. Особенно предпочтительно, если дисплейная панель 4 и встроенные элементы 240 расположены близко таким образом, что расстояние D, которое проходят изменившие направление световые лучи, мало. Например, как показано на фиг.19, световые лучи 15, падающие на многогранную направляющую поверхность 442 с различных высот, меняют направление в результате полного внутреннего отражения под различными углами в зависимости от угла, под которым они падают на направляющую поверхность.
[0099] В еще одном варианте реализации изобретения, как изображено на фиг.20, направляющие поверхности 542 и 544 могут, кроме того, содержать одиночную криволинейную поверхность. Криволинейные поверхности 542 и 544 могут обеспечивать те же преимущества, что и описанные выше, посредством изменения угла границы раздела сред материала световода и воздуха в зависимости от места, на которое падает свет на направляющих гранях 542 и 544. Это в свою очередь увеличивает диапазон углов, под которыми свет претерпевает полное внутреннее отражение, и таким образом увеличивает вероятность того, что свет, отраженный смежными элементами 240, охватит всю дисплейную панель 4 и, таким образом, улучшит равномерность света, падающего на дисплейную панель 4.
[0100] В еще одном варианте реализации изобретения, как изображено на фиг.21, композитный световод 603 может содержать пленку 638, имеющую первую плоскую поверхность и вторую профилированную поверхность с вогнутыми элементами 640 поверхностного рельефа, распределенными по всей длине первой стороны пленки, и пластиковую или стеклянную световодную пластину 623, имеющую верхнюю и нижнюю плоские поверхности. Пленка 638 может быть наложена или нанесена на нижнюю поверхность пластины 623 таким образом, что плоская поверхность пленки 638 примыкает к плоской нижней поверхности световода, и пленка 638 фактически является частью пластины 623.
[0101] Профилированная поверхность пленки 638 обращена от пластины 623 таким образом, что вогнутые элементы 640 остаются на открытой поверхности пленки 638, также обращенные от пластины 623. В некоторых вариантах реализации изобретения вогнутые элементы 640 могут быть защищены с помощью плоского пластикового покрывающего слоя 660, наложенного на профилированную поверхность пленки 638, с целью встраивания поверхностных элементов между пленкой 638 и покрывающим слоем 660. Как описано выше, если коэффициенты преломления пленки 638 и покрывающего слоя 660 одинаковы, элементы 640 оказываются фактически встроенными в композитный световод 603. В другом варианте реализации изобретения вогнутая поверхность пленки 638 может быть приложена или нанесена непосредственно на матрицу дисплейных элементов таким образом, что вогнутые элементы поверхностного рельефа оказываются встроенными между пленкой 638 и матрицей дисплейных элементов. Вогнутые элементы 640 могут содержать смежные грани, которые могут быть симметричными или асимметричными. В показанном варианте реализации изобретения вогнутые элементы 640 содержат скошенные боковые стенки или грани 642 и 644, имеющие одинаковый наклон, хотя их наклон может быть различным в различных вариантах реализации изобретения. Эти скошенные боковые грани 642 и 644 наклонены таким образом, что полость 650 расширяется с углублением в пленку 638. Аналогично, края каждой грани 642 и 644, ближайшие к дисплейным элементам 4, расположены ближе друг к другу, чем края каждой грани 642 и 644, самые дальние от дисплея.
[0102] В некоторых вариантах реализации изобретения, как изображено на фиг.21, элементы 640 могут иметь такие форму и размер, что проводимый свет, проходящий по световоду 603, будет претерпевать полное внутреннее отражение на границе раздела сред материала световода и воздуха. При использовании световые лучи 5 из источника 2 света входят в световод 603 через световую входную поверхность 633 и проводятся вдоль световода благодаря полному внутреннему отражению лучей на границе раздела сред между световодом 603 и окружающим воздухом. Когда световой луч 5 падает на границу раздела сред материала световода и воздуха, созданную одной из встроенных полостей 650 (например, воздушным карманом) под углом, который больше критического угла полного внутреннего отражения, световой луч 5 подвергается полному внутреннему отражению на грани 642. Благодаря углу границы раздела сред материала световода и воздуха, созданной гранями 642 и 644 элементов 640, свет меняет направление в результате полного внутреннего отражения с большим углом, обычно равным по меньшей мере 90° (относительно световой выходной поверхности 631), и затем может выйти из световода 603 через световую выходную поверхность 631 к матрице дисплейных элементов 4.
[0103] В других вариантах реализации изобретения, как изображено на фиг.22, элементы 740 поверхностного рельефа могут иметь такие форму и размеры, что проводимый свет, проходящий по световоду 703, поменяет направление в сторону матрицы дисплейных элементов посредством отражения от границы раздела сред материала световода и воздуха. Полости (например, воздушные карманы) 750, подобные полостям, описанным выше, созданы между элементами 740 и покрывающим слоем 760. В показанном варианте реализации изобретения элементы 740 содержат вертикальные боковые стенки или грани 742 и 744, хотя их формы могут быть различными в различных вариантах реализации изобретения.
[0104] При использовании световые лучи 5 из источника 2 света входят в световод 703 через световую входную поверхность 733 и проводятся вдоль световода в результате полного внутреннего отражения лучей на границе раздела сред между световодом 503 и окружающим воздухом. Когда световой луч 5 падает на границу раздела сред материала световода и воздуха, созданную одной из встроенных полостей 750, световой луч 5 будет испытывать преломление из-за разницы коэффициентов преломления между световодом и воздухом. Благодаря углу границы раздела сред материала световода и воздуха, созданной гранью 742 элементов 740, свет меняет направление так, что выходит из световода 703 через световую выходную поверхность 731 и направляется к матрице дисплейных элементов 4.
[0105] Также возможно широкое разнообразие других изменений. Конструктивные особенности могут быть добавлены, удалены, переназначены или перестроены. Могут быть изменены различные структурные особенности. Тип, форма и конфигурация компонентов могут быть различными. Компоненты могут быть добавлены или удалены. Точно так же могут быть добавлены или удалены, или переназначены этапы обработки. Кроме того, хотя некоторые варианты реализации изобретения описаны как пластины, в других вариантах реализации изобретения эти пластины могут быть пленками или листами. Кроме того, термины "пленка" и "слой", использованные здесь, включают набор пленок и многослойные структуры. Хотя эти варианты реализации изобретения описаны в контексте интерферометрического дисплея, специалисты признают, что эта технология применима в любом решении, использующем направленный свет, включая освещение помещений и подсветку дисплеев, для любой отражающей, передающей и трансфлективной технологии.
[0106] Хотя вышеуказанное подробное описание показало, описало и указало новые отличительные признаки изобретения в применении к различным вариантам реализации изобретения, следует понимать, что различные исключения, замены и изменения в форме и деталях устройства или проиллюстрированного способа могут быть сделаны специалистами в данной области техники без отступления от идеи изобретения. Как также указано выше, следует отметить, что использование конкретной терминологии при описании некоторых особенностей или аспектов изобретения не должно служить основанием для заключения, что терминология пересматривается здесь с целью ограничения включения любых конкретных характеристик, признаков или аспектов изобретения, с которыми связана эта терминология. Объем изобретения определен пунктами приложенной формулы, а не в соответствии с предшествующим описанием. Все изменения, которые входят в пределы значения и эквивалентности пунктов приложенной формулы, должны быть охвачены их объемом.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0107] В некоторых раскрытых вариантах реализации изобретения предложен световод, содержащий верхнюю часть, имеющую верхнюю и нижнюю поверхности, и нижнюю часть, имеющую верхнюю и нижнюю поверхности. Верхняя поверхность нижней части профилирована, и нижняя поверхность верхней части профилирована. Верхняя часть расположена над нижней частью так, что профилированная нижняя поверхность верхней части и профилированная верхняя поверхность нижней части формируют полости между верхней и нижней частями. По меньшей мере одна часть имеет профиль, формирующий выступы, и по меньшей мере одна другая часть имеет профиль, формирующий выемки. Выступы и выемки имеют неидентичную форму, и выступы входят в выемки.
[0108] В некоторых вариантах реализации изобретения верхняя и нижняя части содержат пленки, имеющие профилированную поверхность, на которой отпечатаны элементы поверхностного рельефа, которые могут содержать удлиненные микропризмы. Каждая микропризма может содержать по меньшей мере две смежные грани, имеющие наклон относительно друг друга. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере две смежные грани имеют различные углы наклона относительно пленки. В некоторых вариантах реализации изобретения углы наклона изменяются по длине пленки. Две смежных грани могут содержать изогнутые поверхности. Микропризмы могут содержать две стороны, причем каждая сторона является многогранной. В некоторых вариантах реализации изобретения расстояние между элементами поверхностного рельефа равно примерно 50-450 микрон. В некоторых вариантах реализации изобретения расстояние между смежными элементами поверхностного рельефа изменяется по длине пленки. В некоторых вариантах реализации изобретения верхняя и нижняя части имеют край, через который может быть введен свет, причем расстояние между смежными элементами поверхностного рельефа уменьшается с увеличением расстояния от края. В некоторых вариантах реализации изобретения световод имеет край, через который свет может быть введен и рассеян из световода у полостей. В некоторых вариантах реализации изобретения полости содержат воздушные карманы. Воздушные карманы могут быть асимметричными. Полости могут быть заполнены материалом наполнителя. В некоторых вариантах реализации изобретения световод имеет край, через который может быть введен свет, и дополнительно содержит источник света, расположенный рядом с краем. Свет от источника света может быть рассеян из нижней поверхности нижней части поверхностью полостей. В некоторых вариантах реализации изобретения нижняя профилированная поверхность верхней части и верхняя профилированная поверхность нижней части содержат удлиненные пазы. Пазы могут содержать наклонные плоские поверхности. По меньшей мере некоторые пазы в нижней поверхности верхней части могут иметь одинаковую форму. По меньшей мере некоторые пазы в верхней поверхности нижней части могут иметь одинаковую форму. В некоторых вариантах реализации изобретения пазы асимметричны. Расстояние между пазами может изменяться по длине пленки. В некоторых вариантах реализации изобретения расстояние между пазами равно примерно 50-450 микрон. В некоторых вариантах реализации изобретения верхняя поверхность верхней части параллельна нижней поверхности нижней части. Первый участок верхней поверхности верхней части может быть не параллелен первому участку нижней поверхности нижней части. В некоторых вариантах реализации изобретения второй участок верхней поверхности верхней части параллелен второму участку нижней поверхности нижней части. В некоторых вариантах реализации изобретения верхняя поверхность верхней части не параллельна нижней поверхности нижней части.
[0109] В некоторых вариантах реализации изобретения устройство дополнительно может содержать матрицу дисплейных элементов и процессор, электрически связанный с дисплейными элементами. Процессор может быть выполнен с возможностью обработки видеоданные, и запоминающее устройство может быть электрически связано с процессором. В некоторых вариантах реализации изобретения это устройство дополнительно содержит схему формирователя, выполненную с возможностью передачи по меньшей мере одного сигнала дисплейным элементам. Устройство дополнительно может содержать контроллер, выполненный с возможностью передачи по меньшей мере части видеоданных на схему формирователя. Устройство может дополнительно содержать модуль видеоисточника, выполненный с возможностью передачи видеоданных в процессор. Модуль видеоисточника содержит по меньшей мере один из следующих компонентов: приемник, приемопередатчик и передатчик. В некоторых вариантах реализации изобретения устройство дополнительно содержит устройство ввода, выполненное с возможностью приема входных данных и их передачи в процессор.
[0110] В другом варианте реализации изобретения предложен световод, содержащий покрывающий слой, имеющий верхнюю и нижнюю поверхности, пленку, имеющую верхнюю и нижнюю поверхности, причем верхняя поверхность пленки профилирована, и световодную пластину, имеющую верхнюю и нижнюю поверхности. Покрывающий слой расположен над пленкой таким образом, что нижняя поверхность покрывающего слоя и профилированная верхняя поверхность пленки формируют полости между покрывающим слоем и пленкой. Пленка расположена между покрывающим слоем и световодной пластиной. Пленка расположена между покрывающим слоем и световодной пластиной так, что свет, направленный в покрывающий слой, световодную пластину и пленку, испытывает полное внутреннее отражение от полостей таким образом, что дальше не распространяется в покрывающем слое, световодной пластине или пленке. В некоторых вариантах реализации изобретения пленка содержит верхнюю поверхность, на которой отпечатаны элементы поверхностного рельефа, которые могут содержать удлиненные микропризмы и по меньшей мере две смежные грани, имеющие наклон относительно друг друга. Смежные грани могут иметь различные углы наклона относительно пленки. В некоторых вариантах реализации изобретения углы наклона изменяются по длине пленки. В некоторых вариантах реализации изобретения две смежные грани содержат изогнутые поверхности. Микропризмы могут содержать смежные стороны, которые являются многогранными. В некоторых вариантах реализации изобретения грани имеют отражающее покрытие. В некоторых вариантах реализации изобретения расстояние между элементами поверхностного рельефа равно примерно 50-450 микрон. Расстояние между элементами поверхностного рельефа может изменяться по ширине пленки. Пленка может иметь край, через который может быть введен свет, причем расстояние между элементами поверхностного рельефа уменьшается с увеличением расстояния от края. В некоторых вариантах реализации изобретения световод имеет край, через который может быть введен свет, который рассеивается из световода в полостях. Полости могут содержать воздушные карманы. Воздушные карманы могут быть асимметричными. Полости заполнены материалом наполнителя. В некоторых вариантах реализации изобретения материал наполнителя имеет отражающие свойства. Световод может иметь край, через который может быть введен свет, и дополнительно содержать источник света, расположенный рядом с краем. В некоторых вариантах реализации изобретения световод и покрывающий слой имеют одинаковый коэффициент преломления. В некоторых вариантах реализации изобретения световодная пластина расположена над матрицей дисплейных элементов, причем световодная пластина расположена ближе к дисплейным элементам, чем покрывающий слой. Покрывающий слой может быть расположен над матрицей дисплейных элементов и быть ближе к дисплейным элементам, чем световодная пластина. Покрывающий слой может содержать матрицу дисплейных элементов. В некоторых вариантах реализации изобретения верхняя поверхность покрывающего слоя параллельна нижней поверхности световодной пластины. Первый участок верхней поверхности покрывающего слоя может быть не параллельным первому участку нижней поверхности световодной пластины. В некоторых вариантах реализации изобретения второй участок верхней поверхности покрывающего слоя может быть параллельным второму участку нижней поверхности световодной пластины. Верхняя поверхность покрывающего слоя может быть не параллельной нижней поверхности световодной пластины.
[0111] В другом варианте реализации изобретения предложен световод, содержащий покрывающий слой, имеющий плоскую поверхность, пленку, имеющую первую и вторую поверхности, и световодную пластину, имеющую верхнюю и нижнюю плоские поверхности. Первая поверхность пленки содержит вогнутые элементы поверхностного рельефа, а вторая поверхность пленки является плоской. Пленка расположена на световодной пластине таким образом, что плоская вторая поверхность расположена рядом со световодной пластиной, и вогнутые элементы поверхностного рельефа первой поверхности обращены от световодной пластины. Покрывающий слой расположен рядом с пленкой так, что плоская поверхность покрывающего слоя и вогнутые элементы поверхностного рельефа пленки формируют полости между покрывающим слоем и пленкой. Свет, направленный в покрывающий слой, световодную пластину и пленку, может испытывать полное внутреннее отражение от полостей так, что дальше не распространяется в покрывающем слое, световодной пластине или пленке.
[0112] В некоторых вариантах реализации изобретения вогнутые элементы поверхностного рельефа содержат удлиненные микропризмы, а также могут содержать по меньшей мере две смежные грани, имеющие наклон относительно друг друга. По меньшей мере две смежные грани могут иметь различные углы наклона относительно друг друга. В некоторых вариантах реализации изобретения вогнутые элементы поверхностного рельефа содержат две вертикальные грани. Две смежные грани могут содержать изогнутые поверхности. Микропризмы могут содержать смежные стороны, которые являются многогранными. В некоторых вариантах реализации изобретения вогнутые элементы поверхностного рельефа имеют отражающее покрытие. В некоторых вариантах реализации изобретения полости содержат воздушные карманы. Полости могут быть заполнены материалом наполнителя. Материал наполнителя может быть отражающим. В некоторых вариантах реализации изобретения пленка расположена на верхней плоской поверхности световодной пластины. Пленка может быть расположена на нижней плоской поверхности световодной пластины. В некоторых вариантах реализации изобретения покрывающий слой расположен над матрицей дисплейных элементов. Покрывающий слой может содержать матрицу дисплейных элементов. Покрывающий слой может содержать пленку, имеющую верхнюю и нижнюю плоские поверхности. В некоторых вариантах реализации изобретения пленка, покрывающий слой и световодная пластина имеют одинаковый коэффициент преломления. Световод может иметь край, через который может быть введен свет. Введенный свет может быть рассеян из световода в полостях. В некоторых вариантах реализации изобретения вогнутые элементы поверхностного рельефа содержат по меньшей мере две смежные грани, имеющие наклон относительно друг друга так, что свет, введенный через край, преломляется в полостях. Вогнутые элементы поверхностного рельефа могут содержать по меньшей мере две смежные грани, имеющие наклон относительно друг друга так, что свет, введенный через края, меняет направление в результате полного внутреннего отражения в полостях. Покрывающий слой может дополнительно содержать обзорную поверхность, расположенную напротив плоской поверхности. В некоторых вариантах реализации изобретения обзорная поверхность является плоской. В некоторых вариантах реализации изобретения обзорная поверхность является неплоской.
[0113] В другом варианте реализации изобретения раскрыт световод, содержащий первые световодные средства и вторые световодные средства, которые имеют соответствующие средства их соединения. Соединяющие средства для первых и вторых световодных средств профилировано так, что когда первые и вторые световодные средства соединены вместе, между ними сформированы светоотражающие средства. Профиль соединяющих средств первых или вторых световодных средств содержит выступы. Профиль соединяющих средств других первых или вторых световодных средств содержит выемки. Выступы и выемки имеют неидентичную формы, и выступы входят в выемки.
[0114] В некоторых вариантах реализации изобретения первые световодные средства содержат верхнюю часть световода, и вторые световодные средства содержат нижнюю часть световода. Соединяющие средства первых световодных средств могут содержать нижнюю поверхность верхней части, а соединяющие средства вторых световодных средств могут содержать верхнюю поверхность нижней части. Отражающие средства могут содержать оптическую полость. В некоторых вариантах реализации изобретения первые световодные средства содержат верхнюю поверхность и нижнюю поверхность. В некоторых вариантах реализации изобретения вторые световодные средства содержат верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, причем нижняя поверхность первых световодных средств расположена рядом с верхней поверхностью вторых световодных средств. В некоторых вариантах реализации изобретения светоотражающие средства выполнены с возможностью направления света, проходящего по световоду, к нижней поверхности вторых световодных средств. Каждое из первых и вторых световодных средств может содержать по меньшей мере одну пленку, имеющую профилированную поверхность с элементами поверхностного рельефа. В некоторых вариантах реализации изобретения нижняя поверхность первых световодных средства и верхняя поверхность вторых световодных средств содержат удлиненные пазы. В некоторых вариантах реализации изобретения пазы содержат наклонные плоские поверхности. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один паз в нижней поверхности первых световодных средств имеет одинаковую форму, или по меньшей мере один паз в верхней поверхности вторых световодных средств имеет одинаковую форму. В некоторых вариантах реализации изобретения пазы асимметричны. В некоторых вариантах реализации изобретения расстояние между пазами изменяется по длине первых светсводных средств или вторых световодных средств. В некоторых вариантах реализации изобретения расстояние между пазами равно примерно 50-450 микрон. В некоторых вариантах реализации изобретения верхняя поверхность первых световодных средств параллельна нижней поверхности вторых световодных средств. В некоторых вариантах реализации изобретения верхняя поверхность первых световодных средств не параллельна нижней поверхности вторых световодных средств. В некоторых вариантах реализации изобретения элементы поверхностного рельефа содержат удлиненные микропризмы. В некоторых вариантах реализации изобретения каждая микропризма содержит по меньшей мере две смежные грани, имеющие наклон относительно друг друга. В некоторых вариантах реализации изобретения микропризмы содержат изогнутые поверхности. В некоторых вариантах реализации изобретения микропризмы содержат две стороны, причем каждая сторона является многогранной. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере две смежные грани имеют различные углы наклона относительно плоской поверхности по меньшей мере одной из пленок. В некоторых вариантах реализации изобретения углы наклона микропризм изменяются по длине по меньшей мере одной из пленок. В некоторых вариантах реализации изобретения расстояние между отражающими средствами равно примерно 50-450 микрон. В некоторых вариантах реализации изобретения расстояние между смежными отражающими средствами изменяется. В некоторых вариантах реализации изобретения первые и вторые световодные средства содержат край, выполненный с возможностью входа света в световод. В некоторых вариантах реализации изобретения световод дополнительно содержит источник света, расположенный рядом с краем. В некоторых вариантах реализации изобретения расстояние между смежными отражающими средствами уменьшается с увеличением расстояния от края. В некоторых вариантах реализации изобретения светоотражающие средства содержат полости, которые содержат воздушные карманы. В некоторых вариантах реализации изобретения воздушные карманы асимметричны. В некоторых вариантах реализации изобретения отражающие световые средства содержат полости, содержащие материал наполнителя. В некоторых вариантах реализации изобретения устройство также содержит матрицу дисплейных элементов, процессор, электрически связанный с дисплейными элементами выполненный с возможностью обработки видеоданных, и запоминающее устройство, электрической связанное с процессором. Устройство дополнительно может содержать схему формирователя, выполненную с возможностью передачи по меньшей мере одного сигнала дисплейным элементам. В некоторых вариантах реализации изобретения устройство дополнительно может содержать контроллер, выполненный с возможностью передачи по меньшей мере части видеоданных на схему формирователя. В некоторых вариантах реализации изобретения устройство может дополнительно содержать модуль видеоисточника, выполненный с возможностью передачи видеоданных в процессор. В некоторых вариантах реализации изобретения модуль видеоисточника содержит по меньшей мере один из следующих компонентов: приемник, приемопередатчик и передатчик. В некоторых вариантах реализации изобретения устройство дополнительно содержит устройство ввода, выполненное с возможностью приема входных данных и их передачи в процессор. В некоторых вариантах реализации изобретения раскрыт световод, содержащий первые световодные средства, вторые световодные средства и средства покрытия вторых световодных средств. Покрывающие средства могут быть расположены таким образом, что вторые световодные средства расположены между покрывающими средствами и первыми световодными средствами. Вторые световодные средства и покрывающие средства могут иметь соответствующие средства для соединения вторых световодных средств и покрывающих средств вместе. Соединяющие средства вторых световодных средств могут быть профилированы так, что когда вторые световодные средства и покрывающие средства соединены вместе, между ними сформированы светоотражающие средства. Покрывающие средства, первые световодные средства и вторые световодные средства могут быть расположены таким образом, что свет, проводимый в покрывающих средствах, первых световодных средствах и вторых световодных средствах, испытывает полное внутреннее отражение от отражающих средств, так что свет дальше не проводится внутри покрывающих средств, первых световодных средств или вторых световодных средств. В некоторых вариантах реализации изобретения первые световодные средства содержат световодную пластину. В некоторых вариантах реализации изобретения вторые световодные средства содержит пленку. В некоторых вариантах реализации изобретения покрывающие средства содержат покрывающий слой. В некоторых вариантах реализации изобретения соединяющие средства вторых световодных средств содержат поверхность на пленке, и соединяющие средства покрывающих средств содержат поверхность на покрывающем слое. В некоторых вариантах реализации изобретения светоотражающие средства содержат оптическую полость. В некоторых вариантах реализации изобретения покрывающие средства содержат покрывающую верхнюю поверхность и покрывающую нижнюю поверхность, первые световодные средства содержат первую верхнюю поверхность и первую нижнюю поверхность, и вторые световодные средства содержат вторую верхнюю поверхность и вторую нижнюю поверхность. В некоторых вариантах реализации изобретения верхняя поверхность покрывающих средств параллельна нижней поверхности вторых световодных средств. В некоторых вариантах реализации изобретения покрывающая верхняя поверхность расположена рядом со второй нижней поверхностью, вторая нижняя поверхность профилирована, и первая нижняя поверхность расположена рядом со второй верхней поверхностью. В некоторых вариантах реализации изобретения покрывающая нижняя поверхность расположена рядом со второй верхней поверхностью, вторая верхняя поверхность профилирована, и вторая нижняя поверхность расположена рядом с первой верхней поверхностью. В некоторых вариантах реализации изобретения участок покрывающей верхней поверхности не параллелен участку второй нижней поверхности. В некоторых вариантах реализации изобретения вторые световодные средства содержат верхнюю поверхность, на которой отпечатаны элементы поверхностного рельефа. В некоторых вариантах реализации изобретения элементы поверхностного рельефа содержат удлиненные микропризмы. В некоторых вариантах реализации изобретения элементы поверхностного рельефа содержат по меньшей мере две смежные грани, имеющие наклон относительно друг друга. В некоторых вариантах реализации изобретения микропризмы содержат смежные стороны, которые являются многогранными. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере две смежные грани имеют различные углы наклона относительно второго световодного средства. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере две смежные грани содержат изогнутые поверхности. В некоторых вариантах реализации изобретения углы наклона изменяются по длине вторых световодных средств. В некоторых вариантах реализации изобретения отражающие средства содержат грани, имеющие отражающее покрытие. В некоторых вариантах реализации изобретения расстояние между отражающими средствами равно примерно 50-450 микрон. В некоторых вариантах реализации изобретения расстояние между отражающими средствами изменяется в пределах вторых световодных средств. В некоторых вариантах реализации изобретения первые или вторые световодные средства имеет край, через который может быть введен свет, и расстояние между отражающими средствами уменьшается с увеличением расстояния от края. В некоторых вариантах реализации изобретения отражающие средства содержат воздушные карманы. В некоторых вариантах реализации изобретения отражающие средства асимметричны. В некоторых вариантах реализации изобретения отражающие средства содержат полости, заполненные материалом наполнителя. В некоторых вариантах реализации изобретения материал наполнителя имеет отражающие свойства. В некоторых вариантах реализации изобретения световод дополнительно содержит источник света, расположенный рядом с краем первых или вторых световодных средств, и край выполнен с возможностью приема света от источника света в световод. В некоторых вариантах реализации изобретения вторые световодные средства, первые световодные средства и покрывающие средства по существу имеют одинаковый коэффициент преломления. В некоторых вариантах реализации изобретения первые световодные средства расположены рядом с матрицей дисплейных элементов, причем первые световодные средства расположены ближе к дисплейным элементам, чем покрывающие средства. В некоторых вариантах реализации изобретения вторые световодные средства содержат вогнутые элементы поверхностного рельефа. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один вогнутый элемент поверхностного рельефа содержит две вертикальные грани. В некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере один вогнутый элемент поверхностного рельефа содержит по меньшей мере две смежных грани, имеющие наклон относительно друг друга так, что свет, проходящий по световоду, преломляется в вогнутых элементах поверхностного рельефа. В некоторых вариантах реализации изобретения вогнутый элемент поверхностного рельефа содержит по меньшей мере две смежных грани, имеющие наклон относительно друг друга так, что свет, распространяющийся в световоде, меняет направление в результате полного внутреннего отражения в элементах поверхностного рельефа. В некоторых вариантах реализации изобретения устройство дополнительно содержит матрицу дисплейных элементов; процессор, электрически связанный с дисплейными элементами, выполненный с возможностью обработки видеоданных; и запоминающее устройство, электрически связанное с процессором. В некоторых вариантах реализации изобретения световод дополнительно содержит схему формирователя, выполненную с возможностью передачи по меньшей мере одного сигнала дисплейным элементам. В некоторых вариантах реализации изобретения световод дополнительно содержит контроллер, выполненный с возможностью передачи по меньшей мере части видеоданных на схему формирователя. В некоторых вариантах реализации изобретения световод дополнительно содержит модуль видеоисточника, выполненный с возможностью передачи видеоданных в процессор. В некоторых вариантах реализации изобретения модуль видеоисточника содержит по меньшей мере один из следующих компонентов: приемник, приемопередатчик и передатчик. В некоторых вариантах реализации изобретения световод дополнительно содержит устройство ввода, выполненное с возможностью приема входных данных и их передачи в процессор.
[0115] Дополнительно раскрыт способ изготовления световода, согласно которому формируют первую профилированную поверхность на нижней поверхности первых световодных средств; формируют вторую профилированную поверхность на верхней поверхности вторых световодных средств; соединяют первую профилированную поверхность первых световодных средств и вторую профилированную поверхность вторых световодных средств с целью формирования по меньшей мере одной оптической полости между первыми световодными средствами и вторыми световодными средствами; при этом одна первая или вторая профилированная поверхность содержит выступы, а другая первая или вторая профилированная поверхность содержит выемки, причем выступы и выемки имеют неидентичную форму, и выступы входят в выемки.
[0116] В некоторых вариантах реализации изобретения при изготовлении световода из первых и вторых световодных средств используют пленки. В некоторых вариантах реализации изобретения предложен способ изготовления световода, согласно которому дополнительно заполняют по меньшей мере одну оптическую полость материалом наполнителя. В некоторых вариантах реализации изобретения элементы поверхностного рельефа содержат микропризмы. В некоторых вариантах реализации изобретения предложен способ изготовления первых и вторых элементов поверхностного рельефа, формирующих световод, согласно которому штампуют верхнюю поверхность и нижнюю поверхность. В некоторых вариантах реализации изобретения для формирования первых и вторых элементов поверхностного рельефа формируют верхнюю поверхность и нижнюю поверхность посредством литья под давлением. В некоторых вариантах реализации изобретения коэффициент преломления материала наполнителя отличается от коэффициента преломления материала первых световодных средств или вторых световодных средств.
[0117] Дополнительно раскрыт способ изготовления световода, согласно которому берут первые световодные средства; берут вторые световодные средства; располагают покрытие над вторыми световодными средствами, так что между ними сформированы отражающие средства, причем вторые световодные средства расположены между покрытием и первыми световодными средствами; располагают покрытие, первые световодные средства и вторые световодные средства таким образом, что свет, проводимый внутри покрытия, первых световодных средств и вторых световодных средств, испытывает полное внутреннее отражение от отражающих средств, так что он дальше не проводится внутри покрытия, первых световодных средств или вторых световодных средств.
[0118] В некоторых вариантах реализации изобретения первые световодные средства содержат верхнюю поверхность и нижнюю поверхность, вторые световодные средства содержат верхнюю поверхность и нижнюю поверхность так, что нижняя поверхность вторых световодных средств расположена рядом с верхней поверхностью первых световодных средств, верхняя поверхность вторых световодных средств профилирована, покрытие расположено над верхней профилированной поверхностью вторых световодных средств, отражающие средства выполнены с возможностью направления по меньшей мере части света, проходящего по световоду, к нижней поверхности первых световодных средств. В некоторых вариантах реализации изобретения первые и вторые световодные средства содержат пленки. В некоторых вариантах реализации изобретения отражающие средства содержат по меньшей мере одну оптическую полость. В некоторых вариантах реализации изобретения раскрыт способ, согласно которому дополнительно заполняют по меньшей мере одну оптическую полость материалом наполнителя. В некоторых вариантах реализации изобретения верхняя профилированная поверхность вторых световодных средств содержит элементы поверхностного рельефа. В некоторых вариантах реализации изобретения раскрыт способ, согласно которому дополнительно формируют элементы поверхностного рельефа штампованием верхней поверхности вторых световодных средств. В некоторых вариантах реализации изобретения раскрыт способ, согласно которому дополнительно формируют элементы поверхностного рельефа на верхней поверхности вторых световодных средств посредством литья под давлением. В некоторых вариантах реализации изобретения источник света размещен вдоль края световодной пластины, покрывающего слоя и пленки. В некоторых вариантах реализации изобретения средство освещения размещено вдоль первого световодного средства, покрывающего средства и второго световодного средства. В некоторых вариантах реализации изобретения средства освещения размещены вдоль первых световодных средств, покрывающих средства и вторых световодных средств. В некоторых вариантах реализации изобретения пленка и световодная пластина соединены клеем, согласующим коэффициенты преломления. В некоторых вариантах реализации изобретения первые и вторые световодные средства соединены клеем, согласующим коэффициенты преломления. В некоторых вариантах реализации изобретения полости направляют свет в дисплей. В некоторых вариантах реализации изобретения отражающие средства направляют свет в средства отображения.