專(zhuān)利名稱(chēng)：基于高亮度顯示屏的電子窗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及電子窗。本發(fā)明具體涉及用于營(yíng)造形成在封閉房間(例如，醫(yī)院病房、酒店房間、室內(nèi)商鋪、工作間等)墻壁上的玻璃窗的感覺(jué)的電子窗。
背景技術(shù)：
在沒(méi)有玻璃窗或玻璃窗的外部光線較弱的房間內(nèi)，可以由從位于該房間內(nèi)的燈發(fā)出的人造光來(lái)增強(qiáng)室內(nèi)照明水平。雖然這樣為人們創(chuàng)造了足以保證在房間內(nèi)進(jìn)行活動(dòng)的光亮，但是因缺乏充足的近旁窗口而造成的心理壓力卻不能借助人造光得到緩解。
因此照明行業(yè)堅(jiān)持不懈地力爭(zhēng)增加陰暗房間(例如，醫(yī)院病房、酒店房間、室內(nèi)商鋪、工作間等)內(nèi)的光線，以改善這種陰暗環(huán)境背景給人帶來(lái)的感受(例如，美國(guó)專(zhuān)利US5253000)。為此，本發(fā)明給出了用于營(yíng)造形成在房間墻壁上的玻璃窗的感覺(jué)的新穎且獨(dú)特的基于顯示屏的電子窗的結(jié)構(gòu)配置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一種形式是采用圖像捕獲裝置和顯示屏的電子窗。圖像捕獲裝置安裝在房間外面，用于提供該房間外部景觀的圖像。顯示屏安裝在房間之內(nèi)，用于以營(yíng)造形成在房間墻壁上的玻璃窗的感覺(jué)的亮度水平顯示和照明所述圖像。作為備選或同時(shí)，顯示屏能夠?qū)馐诜块g內(nèi)的發(fā)射進(jìn)行引導(dǎo)。
結(jié)合附圖加以閱讀，從后面的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)介紹中，本發(fā)明的前述形式以及其它形式、特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加顯而易見(jiàn)。詳細(xì)介紹和附圖僅僅是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，而非進(jìn)行限定，本發(fā)明的范圍是由所附權(quán)利要求及其等價(jià)內(nèi)容定義的。


附圖1圖解說(shuō)明由按照本發(fā)明的基于顯示屏的電子窗照射的示范性封閉房間；和附圖2-13圖解說(shuō)明附圖1中所示的電子窗的示范性實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式
如附圖1所示的封閉房間20配備有用作照明房間20的玻璃窗的電子窗21。本發(fā)明的一項(xiàng)創(chuàng)造性原理是從結(jié)構(gòu)上將電子窗21構(gòu)造為這樣一種顯示屏，其具有玻璃窗外觀(例如，表面積最小為0.5m2的矩形平面)以及(與典型顯示屏的正常亮度水平(例如，100Cd/m2)相比)與玻璃窗相關(guān)聯(lián)的亮度水平(例如，1000Cd/m2到3000Cd/m2)。在一種實(shí)施方式中，將電子窗21從結(jié)構(gòu)上構(gòu)造成充分明亮的、自發(fā)光的顯示屏(例如，LED顯示器、LCD顯示器、等離子體顯示器或漫反射顯示器)，它沿著房間20的所有方向均勻地照射圖像，如附圖1中畫(huà)出的實(shí)線箭頭示意性表示的那樣。同時(shí)或作為備選，將電子窗21在結(jié)構(gòu)上構(gòu)造成按照傾斜向下的角度朝向房間20內(nèi)的地面發(fā)射光束(如附圖1中畫(huà)出的虛線箭頭示意性表示的那樣)的顯示屏。在任何一種實(shí)施方式中，電子窗21的能耗優(yōu)選都應(yīng)當(dāng)為，對(duì)于1m2的矩形平面，每1000Cd/m2為200W-400W。
本發(fā)明的第二種創(chuàng)造性原理是在電子窗21上顯示周?chē)h(huán)境中戶(hù)外景觀的景色。在一種實(shí)施方式中，具有網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)22(如圖所示，安裝在房間20的外墻上)形式的圖像捕獲裝置與電子窗21進(jìn)行電通信(例如，有線地或無(wú)線地)，以提供周?chē)h(huán)境中戶(hù)外景觀的圖像，比如，朝著房間20的方向照射的太陽(yáng)23的圖像。
在實(shí)踐中，電子窗的實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)造取決于本發(fā)明的商業(yè)實(shí)施，因此是沒(méi)有限制的。后面附圖2-13的說(shuō)明給出接合了前面提到的一項(xiàng)或多項(xiàng)本發(fā)明的創(chuàng)造性原理的電子窗的示范性實(shí)施方式。
附圖2圖解說(shuō)明顯示屏形式的電子窗30，其采用了置于E-Ink層(未示出)上的矩形光導(dǎo)31和多達(dá)四個(gè)(4個(gè))面對(duì)光導(dǎo)31的各個(gè)入射面的光源32-35。在工作當(dāng)中，由光源32-35發(fā)出的進(jìn)入光導(dǎo)31的光入射面的光線將會(huì)經(jīng)由前光出射面31a由光導(dǎo)31發(fā)射出，在該前光出射面31a處一部分光最初由光導(dǎo)31的后光出射面(未示出)發(fā)射出，并且經(jīng)由該后光出射面由E-ink層反射回到光導(dǎo)31中。鑒于E-ink層的典型反射率為40％，要提供充足的明亮度，各個(gè)燈優(yōu)選是1m長(zhǎng)的效率為401m/W的50W TL。
本文下面的附圖3-7的介紹針對(duì)的是具有兩個(gè)(2個(gè))白色光源的電子窗30形式，為的是便于圖解說(shuō)明各種不同的形式。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，對(duì)于具有三個(gè)(3個(gè))光源或四個(gè)(4個(gè))光源的電子窗30形式，較之所示出的兩(2)重(two fold)對(duì)稱(chēng)形狀，所示出的光導(dǎo)優(yōu)選分別具有三(3)重對(duì)稱(chēng)形狀或者四(4)重對(duì)稱(chēng)形狀。
附圖3圖解說(shuō)明一種顯示屏形式的電子窗40，其采用置于E-Ink層43上的矩形光導(dǎo)41，它們之間有透明層42。兩個(gè)(2個(gè))白色光源44和45面對(duì)光導(dǎo)41的各個(gè)光入射面。虛線箭頭突出了光從光源44和45以及光導(dǎo)41的發(fā)射。為了促進(jìn)均勻照明，透明層42的折射率應(yīng)當(dāng)介于光導(dǎo)41的折射率與空氣的折射率之間。
附圖4圖解說(shuō)明一種顯示屏形式的電子窗50，其采用置于E-Ink層53上的矩形光導(dǎo)51，其間有透明層52。兩個(gè)(2個(gè))白色光源54和55面對(duì)光導(dǎo)51的各個(gè)光入射面。虛線箭頭突出光從光源54和55以及光導(dǎo)51的發(fā)射。為了促進(jìn)均勻照明，透明層52的折射率應(yīng)當(dāng)介于光導(dǎo)51的折射率與空氣的折射率之間。
附圖5圖解說(shuō)明一種顯示屏形式的電子窗60，其采用置于E-Ink層63上的矩形光導(dǎo)61，其間有透明層62。光導(dǎo)61包括六個(gè)(6個(gè))繞射體(diffractor)61a。兩個(gè)(2個(gè))白色光源64和65面對(duì)光導(dǎo)61的各個(gè)光入射面。虛線箭頭突出光從光源64和65以及光導(dǎo)61的發(fā)射。為了促進(jìn)均勻照明，透明層62的折射率應(yīng)當(dāng)介于光導(dǎo)61的折射率與空氣的折射率之間。
附圖6圖解說(shuō)明一種顯示屏形式的電子窗70，其采用置于E-Ink層73上的矩形光導(dǎo)71，其間有透明層72。兩個(gè)(2個(gè))白色光源74和75面對(duì)光導(dǎo)71的各個(gè)光入射面。虛線箭頭突出光從光源74和75以及光導(dǎo)71的發(fā)射。為了促進(jìn)均勻照明，透明層72的折射率應(yīng)當(dāng)介于光導(dǎo)71的折射率與空氣的折射率之間。
附圖7圖解說(shuō)明了一種顯示屏形式的電子窗80，其采用置于E-Ink層85上的一對(duì)楔形矩形光導(dǎo)81和83，光導(dǎo)81和83之間有透明層82，光導(dǎo)83和E-Ink層85之間有透明層84。光源86面對(duì)光導(dǎo)83的光入射面，光源87面對(duì)光導(dǎo)81的光入射面。虛線箭頭突出光從光源86和87以及光導(dǎo)81的發(fā)射。為了促進(jìn)均勻照明，光導(dǎo)81和83的折射率應(yīng)當(dāng)大于透明層84的折射率，透明層84的折射率應(yīng)當(dāng)大于透明層82的折射率。
附圖8圖解說(shuō)明了一種顯示屏形式的電子窗90，其采用E-Ink層91和一對(duì)光源92和93。虛線箭頭突出光從光源92和93的發(fā)射以及光從E-Ink層91的反射。
參照附圖3-8，各種所示電子窗的主要功能是提供類(lèi)似于玻璃窗的亮度水平。因此，優(yōu)選各種所示E-ink層是由超白顆粒構(gòu)成的，從而提供優(yōu)于采用E-ink層的一般顯示屏所提供的白色等級(jí)的超高白色等級(jí)。此外，鑒于實(shí)現(xiàn)了比采用E-ink層的一般顯示屏更高的亮度水平，從各種圖示光導(dǎo)中泄漏一定量的光是可以接受的。而且，雖然各種示出的電子窗都是前發(fā)光裝置，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到這些示出的電子窗在本發(fā)明精神范圍內(nèi)的變化。
下面附圖9-13的前提是提供形式為分辨率比典型顯示屏低的顯示屏的電子窗，但是增加了一般顯示屏中并不優(yōu)選的額外光源(例如，LED、聚光燈和借助內(nèi)部漫反射器的準(zhǔn)直TL管)。
附圖9圖解說(shuō)明了一種顯示屏形式的電子窗100，其采用置于E-Ink層(未示出)上的光導(dǎo)101和兩個(gè)(2個(gè))面對(duì)光導(dǎo)101的各個(gè)光入射面的白色光源102和103。電子窗100還采用了一個(gè)或多個(gè)有色光源照亮光導(dǎo)100的光入射面，比如，面對(duì)光導(dǎo)101的各個(gè)光入射面的有色光源104(例如，藍(lán)色LED、藍(lán)色聚光燈和藍(lán)色TL管)和有色光源105(例如，紅色LED、紅色聚光燈和紅色TL管)，以增加電子窗100的照明?？梢詫⒂猩庠?04和105相對(duì)于光導(dǎo)101的各個(gè)光入射面的定位確定成使電子窗的亮度最大。
附圖10示出了一種顯示屏形式的電子窗110，其采用反射顯示器111和面對(duì)反射顯示器111的各個(gè)光入射面的兩個(gè)(2個(gè))白色光源。電子窗110還采用耦合到反射顯示器111的光出射面的一個(gè)或多個(gè)有色光源，例如面對(duì)相應(yīng)顯示器111的光出射面的有色光源114(例如藍(lán)色)，以增加電子窗100的照明。可將有色光源114相對(duì)于反射顯示器的相應(yīng)光出射面的定位確定成使得電子窗110的亮度最大。
附圖11圖解說(shuō)明了一種顯示屏形式的電子窗120，其采用反射顯示器121和兩個(gè)(2個(gè))面對(duì)反射顯示器121的各個(gè)光入射面的白色光源122和123。電子窗120還采用了一個(gè)或多個(gè)用于直接發(fā)射不被反射顯示器121反射的局部光的有色光源，比如，一對(duì)有色光源124(例如，紅色)和125(例如，藍(lán)色)?？梢詫⒂猩庠?24和125相對(duì)于反射顯示器111的定位確定成得使電子窗110的亮度最大。在一種實(shí)施方式中，有色光源124和125的光束方向是固定的?；蛘撸梢愿鶕?jù)任意數(shù)量的因素(比如，太陽(yáng)相對(duì)于電子窗120的高度)，調(diào)整(例如，借助快門(mén)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)或移動(dòng))有色光源124的光束方向和/或有色光源125的光束方向。
附圖12圖解說(shuō)明一種顯示屏形式的電子窗130，其采用反射顯示器131和兩個(gè)(2個(gè))面對(duì)反射顯示器131的各個(gè)光入射面的白色光源132和133。電子窗130還采用了一個(gè)或多個(gè)用于直接發(fā)射不被反射顯示器131反射的準(zhǔn)直光束的準(zhǔn)直光源，比如，一對(duì)準(zhǔn)直有色光源134(例如，準(zhǔn)直紅色TL燈)和135(例如，準(zhǔn)直藍(lán)色TL燈)?？梢詫⒂猩庠?34和135相對(duì)于反射顯示器131的定位確定成使電子窗130的亮度最大。在一種實(shí)施方式中，有色光源134和135的光束的方向是固定的。或者，可以根據(jù)任意數(shù)量的因素(比如，太陽(yáng)相對(duì)于電子窗130的高度)，調(diào)整(例如，借助快門(mén)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)或移動(dòng))有色光源134的光束方向和/或有色光源135的光束方向。
附圖13圖解說(shuō)明了一種顯示屏形式的電子窗140，其采用反射顯示器141和兩個(gè)(2個(gè))面對(duì)反射顯示器141的各個(gè)光入射面的準(zhǔn)直白色光源142和143。如圖所示，兩個(gè)光源142和143都發(fā)出一耦合到反射顯示器141中的準(zhǔn)直白色光束和另一分別指向有色濾光器144和145的準(zhǔn)直白色光束。可以將從光源142和143發(fā)出的準(zhǔn)直白色光束的方向確定成使電子窗140的亮度最大。在一種實(shí)施方式中，有色光源144和145的光束的方向是固定的。或者，可以根據(jù)任意數(shù)量的因素(比如，太陽(yáng)相對(duì)于電子窗140的高度)，調(diào)整(例如，借助快門(mén)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)或移動(dòng))光源142的光束方向和/或光源143的光束方向。
從本發(fā)明的前述說(shuō)明書(shū)中，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到本發(fā)明的各種不同優(yōu)點(diǎn)。例如，可以將本發(fā)明的電子窗建造在光線陰暗房間(例如，醫(yī)院病房、旅館房間、室內(nèi)商鋪、工作間等)的墻壁上，從而在房間的無(wú)窗墻壁上營(yíng)造玻璃窗的感覺(jué)。
雖然本文公開(kāi)的發(fā)明的實(shí)施方式目前認(rèn)為是優(yōu)選的，但是可以作出各種不同的改變和修改，而不會(huì)超出本發(fā)明的思想和范圍。本發(fā)明的范圍是在所附權(quán)利要求中指出的，并且落在等價(jià)內(nèi)容的含義和范圍之內(nèi)的所有改變都意欲包含在其中。
權(quán)利要求
1.一種電子窗(21)，包括圖像捕獲裝置(22)，其可安裝在房間外部，從而提供該房間外部的景色的圖像；和顯示屏(21)，其可安裝在所述房間內(nèi)并且與所述圖像捕獲裝置(22)進(jìn)行電通信，從而顯示所述圖像，其中顯示屏(21)此外還可用于以一亮度水平照射所述圖像來(lái)營(yíng)造形成在所述房間墻壁上的玻璃窗的感覺(jué)。
2.按照權(quán)利要求1所述的電子窗(21)，其中所述圖像捕獲裝置(22)是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。
3.按照權(quán)利要求1所述的電子窗(21)，其中所述亮度水平是至少1000Cd/m2。
4.按照權(quán)利要求3所述的電子窗(21)，其中所述顯示屏(21)包括光導(dǎo)(31)；和至少一個(gè)光源(32-35)，可用于與所述光導(dǎo)(31)光學(xué)耦合。
5.按照權(quán)利要求3所述的電子窗(21)，其中顯示屏(21)還包括E-ink層(85)；置于所述E-ink層(85)上的第一透明層(84)；和置于所述第一透明層(84)上的第一光導(dǎo)(83)。
6.按照權(quán)利要求5所述的電子窗(21)，其中所述顯示屏(21)此外還包括置于所述第一光導(dǎo)(83)上的第二透明層(82)；和置于所述第二透明層(82)上的第二光導(dǎo)(81)。
7.按照權(quán)利要求3所述的電子窗(21)，其中所述顯示屏(21)包括E-ink層(91)；至少一個(gè)光源(92和93)，可用于與所述E-ink層(91)光學(xué)耦合。
8.按照權(quán)利要求3所述的電子窗(21)，其中所述顯示屏(109)包括反射顯示器(101)；至少一個(gè)白色光源(102，103)，可用于與所述反射顯示器(121)光學(xué)耦合；和至少一個(gè)有色光源(104，105)，可用于與所述反射顯示器(101)光學(xué)耦合。
9.按照權(quán)利要求3所述的電子窗(21)，其中所述顯示屏(120)包括反射顯示器(121)；至少一個(gè)白色光源(122，123)，可用于與所述反射顯示器(121)光學(xué)耦合；和至少一個(gè)有色光源(124，125)，可用于與所述反射顯示器(101)光學(xué)隔離。
10.按照權(quán)利要求3所述的電子窗(21)，其中所述顯示屏(120)包括反射顯示器(121)；至少一個(gè)白色光源(142，143)，可用于與所述反射顯示器(141)光學(xué)耦合；至少一個(gè)有色濾光器(144，145)，其中每個(gè)白色光源(142，143)還可用于與所述至少一個(gè)有色濾光器(144，145)之一光學(xué)耦合。
11.一種電子窗(21)，包括至少一個(gè)光源；和顯示器，該顯示器可用于與所述至少一個(gè)光源光學(xué)耦合，其中所述顯示器還可用于以一亮度水平顯示和照射圖像以營(yíng)造形成在房間墻壁上的玻璃窗的感覺(jué)。
12.按照權(quán)利要求11所述的電子窗(21)，其中所述亮度水平為至少1000Cd/m2。
13.按照權(quán)利要求11所述的電子窗(21)，其中所述顯示器包括光導(dǎo)(31)，可用于與所述至少一個(gè)光源(32-35)光學(xué)耦合。
14.按照權(quán)利要求11所述的電子窗(21)，其中所述顯示器還包括E-ink層(85)；置于所述E-ink層(85)上的第一透明層(84)；和置于所述第一透明層(84)上的第一光導(dǎo)(83)。
15.按照權(quán)利要求14所述的電子窗(21)，其中所述顯示器還包括置于所述第一光導(dǎo)(83)上的第二透明層(82)；和置于所述第二透明層(82)上的第二光導(dǎo)(81)。
16.按照權(quán)利要求11所述的電子窗(21)，其中所述顯示器包括E-ink層(91)，可用于與所述至少一個(gè)光源(92和93)光學(xué)耦合。
17.按照權(quán)利要求11所述的電子窗(21)，其中所述顯示器包括反射顯示器(101)；且其中所述至少一個(gè)光源包括至少一個(gè)白色光源(102，103)，可用于與所述反射顯示器(101)光學(xué)耦合；和至少一個(gè)有色光源(104，105)，可用于與所述反射顯示器(101)光學(xué)耦合。
18.按照權(quán)利要求11所述的電子窗(21)，其中所述顯示器包括反射顯示器(121)；其中所述至少一個(gè)光源包括至少一個(gè)白色光源(122，123)，其可用于與所述反射顯示器(121)光學(xué)耦合；且還包括至少一個(gè)有色光源(124，125)，其可用于與所述反射顯示器(101)光學(xué)隔離。
19.按照權(quán)利要求11所述的電子窗(21)，其中所述顯示器包括反射顯示器(141)；其中所述至少一個(gè)光源包括至少一個(gè)白色光源(144，145)，其可用于與所述反射顯示器(141)光學(xué)耦合；并且還包括至少一個(gè)有色濾光器(144，145)，其中有色濾光器(144，145)可用于與所述至少一個(gè)白色光源(142，143)之一光學(xué)耦合。
20.一種顯示屏(21)，包括用于顯示圖像的裝置；和用于以一亮度水平照射所述圖像以營(yíng)造房間墻壁上玻璃窗感覺(jué)的裝置。
全文摘要
一種電子窗(21)采用了安裝在房間外的、用于提供該房間外部風(fēng)景的圖像的圖像捕獲裝置(22)。該電子窗(21)還采用了安裝在房間之內(nèi)的、用于以一亮度水平顯示和照射所述圖像以營(yíng)造形成在房間墻壁上的玻璃窗的感覺(jué)的顯示屏(21)。作為替代或同時(shí)，該顯示屏(21)能夠?qū)馐诜块g內(nèi)的發(fā)射進(jìn)行引導(dǎo)。
文檔編號(hào)H04N7/18GK101053254SQ200580037937
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2005年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月3日
發(fā)明者E·G·韋塞爾, M·T·約翰遜, S·M·P·布洛姆 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司