[发明专利]用于印刷到光学波导上的图像的图像特定照明的系统和方法

说明书

一种显示装置部件包括：光学波导，所述光学波导具有表面；第一材料，所述第一材料形成在所述光学波导的所述表面的一部分上；以及第二材料，所述第二材料形成在所述第一材料的一部分上。所述第一材料具有光散射特性。

背景技术

各种透明材料常规地被用作光学波导以进行光学全内反射。这种光学波导的实例为亚克力或玻璃的光纤和光片。

然而，全内反射可基于图像的方式而“受阻(frustrated)”于光学介质(光学波导)的表面中的雕刻标记，使得内部反射光部分外部地折射并逃离光学波导。光学介质的表面中的雕刻标记实现了各种光学标志的产生，其中图像似乎是“悬停”在空间中。

图1示出了常规的边缘照亮的标志，其中亚克力件10的边缘是用光源(LED)20照亮的。光在亚克力10内被内部地反射，光遇到雕刻区域(11，12和13)的地方除外，所述雕刻区域将界面角(如图2所展示的)引入到亚克力10与空气之间。通过雕刻过程形成的界面角“阻止(frustrate)”内反射并且允许光在这些点(11，12和13)处逃离亚克力10。这一类型的成像的效果是惊人的，因为光似乎是源自雕刻图像(11，12和13)。

如图2所展示的，来自光源的光25在光学波导10内被全部反射，直到光25遇到雕刻区段11。在雕刻区段11处，光25的一部分受阻并作为逃逸光27从光学波导折射出去。雕刻区段11处的这一折射使光似乎是源自雕刻图像区段11。

然而，这一方法存在缺点。首先，因为光的颜色是照明源的颜色，因此图像倾向于是单色的。

可以如图3所展示的通过使用若干件亚克力或光学波导(10，16和18)来克服这一限制，每件亚克力或光学波导用与特定颜色相关联的图像(11，125和135)进行蚀刻并用所述颜色的光源(20，22和24)照亮。

这一解决方案是复杂的并且需要若干件经蚀刻的光学波导和若干个边缘照明源。

第二个缺点在于，激光雕刻机器绘制了线而非栅格化的半色调图案。因此，激光雕刻将雕刻限制到线艺品并且无法提供半色调可提供的阴影和/或密度水平。

利用激光雕刻的第三个缺点在于，一旦图像被雕刻，光学波导就不可再用于其它图像。

因此，期望提供一种实现从单个光学波导的表面发出具有多种不同颜色的图像的系统或过程。

进一步地，期望提供一种实现从单个光学波导的表面发出具有可变阴影或可变光密度水平的图像的系统或过程。

还期望提供一种在维持光学波导可再用于发出其它图像的同时实现从单个光学波导的表面发出具有多种不同颜色的图像的系统或过程。

另外，期望提供一种在维持光学波导可再用于发出其它图像的同时实现从单个光学波导的表面发出具有可变阴影或可变光密度水平的图像的系统或过程。

附图说明

图1展示了常规的雕刻光学波导显示系统；

图2展示了图1的常规的雕刻光学波导显示装置的雕刻区域；

图3展示了常规的多色雕刻光学波导显示系统；

图4是斯涅耳折射定律的图形图示；

图5展示了光在两个介质之间的界面处的折射；

图6展示了利用标记材料来显示图像的光学波导显示系统；

图7展示了图6的利用标记材料的光学波导显示系统的散射和折射特性；

图8展示了利用具有粗糙表面的标记材料来显示图像的光学波导显示系统；

图9展示了图8的利用标记材料的光学波导显示系统的折射特性；

图10是示出了光行进通过图6的光学波导的各个光学路径的角度值的表；