用于显示不同图形布局的照明方法

专利名称：用于显示不同图形布局的照明方法
技术领域：
本发明总体上涉及电子设备，并且更具体地，涉及例如在键盘 或在液晶显示器中对不同图形布局进行照明。
背景技术：
现代电子设备通常具有液晶显示器和键盘，以向用户提供信息 并从其接收信息。为了使显示器或键盘即使在黑暗中也是可读的， 通常可通过发光二极管来照明显示器或键盘。

发明内容
根据本发明的第一方面， 一种光学器件，包括包括第一表面 和第二表面的光学材料衬底；衬底上的至少两个区域，每个区域包 括置于该村底的第 一表面或第二表面上的至少两种衍射元件中的一 种，其中根据预定标准，该至少两种衍射元件中第一种的周期线具 有基本上与该至少两种衍射元件中第二种的另外周期线的方向不同 的周期线方向；以及光源，用于提供分别由波向量k!和k2定义的至 少两种光束，其中由于全内反射，两种光束基本上被限制在第一表 面和第二表面之间；其中波向量k!定义的光束的至少部分在该至少 两个区域中的包括至少两种衍射元件中第 一种的 一个区域内衍射， 提供了从该第一表面或第二表面出来的输出光束，其中波向量k!定 义的光束在该至少两个区域中的包括至少两种衍射元件中第二种的
14另一区域内衍射或者反射，而没有提供从第一表面或者第二表面出 来的输出光束，以及波向量k2定义的光束的至少部分在至少两个区 域中的包括至少两种衍射元件中第二种的另 一 区域内衍射，提供了 从第一表面或第二表面出来的另外输出光束，其中波向量k2定义的 光束在该至少两个区域中的包括至少两种衍射元件中第 一种的该一 个区域内衍射或者反射，而没有提供从第一表面或者第二表面出来 的另外输出光束。
进一步根据本发明的第一方面，该周期线的方向可以与该另外 周期线的方向垂直。
进一步根据本发明的第一方面，波向量k!所定义的光束可以处
于基本上与该周期线垂直的平面中，并且波向量k2所定义的光束可 以处于基本上与该另外周期线垂直的平面中。
仍然进一步根据本发明的第一方面，具有波向量k!和k2的光束 可以在村底上具有不同的入射角。
进一步根据本发明的第一方面，具有波向量k!和k2的光束可以 具有基本上相同的波长。
仍然进一步根据本发明的第一方面，具有波向量k,和k2的光束
可以由发光二极管(LED)提供。
仍然更进一步根据本发明的第一方面，该至少两种衍射元件中 的每 一 种都可以用于标识图形布局，使得至少两种衍射元件分别标 识至少两种不同图形布局。进一步地，该至少两种不同图形布局可 以是该衬底的两个不同区域，该至少两种不同图形布局4皮此互不重 叠。仍然进一步地，该至少两种不同图形布局可以提供在该衬底的 同一区域中，并且可以彼此重叠。仍然进一步地，该至少两种不同
图形布局的N种不同图形布局可以提供在该衬底上，其中该N种不 同图形布局分别使用提供给该村底的具有2N个波向量k!、 k2...k2N 的2N个光束来标识。仍然进一步地，至少一个光束可以具有与该 2N个光束的其他波长不同的波长，并且其中该至少 一个光束标识的 图形布局可以覆盖有光学带通滤波器，该光学带通滤波器对于该至少一个光束是透明的，但是对于该N个光束中具有与该至少一个光 束的波长不同波长的任何光束都是不透明的。
仍然更进一 步根据本发明的第 一 方面，该至少两种衍射元件二 者都可以置于一个表面上，即该村底的第一表面或者第二表面上。
仍然更进一 步根据本发明的第 一 方面，该至少两种衍射元件的 每一种可以置于不同的表面上，即该衬底的第一表面和第二表面上。
仍然进 一 步根据本发明的第 一 方面，该至少两个区域中的任一 个都可以包括一组具有相同衍射特性的像素，其中所述像素具有相 同或者不同的形状和尺寸。
仍然更进 一 步根据本发明的第 一 方面，该光学器件可以进 一 步
包括至少一个另外的光学材料村底，其包括第一另外表面和第二 另外表面；该衬底上的至少两个另外区域，每个区域都包括置于该 至少一个另外衬底的第一另外表面或者第二另外表面上的至少两种 另外衍射元件中的一种，其中根据预定标准，该至少两种另外衍射 元件中第 一种的周期线具有基本上与该至少两种另外衍射元件中第 二种的另外周期线的方向不同的周期线方向；以及另外光源，用于 提供分别由波向量b和k4定义的至少两种另外的光束，并且由于全 内反射，两种光束基本上都被限制在该第一另外表面和第二另外表 面之间；其中波向量k3定义的光束的至少部分在该至少两个另外区 域中的包括至少两种另外衍射元件中第 一种的 一个区域内衍射，提 供了从该第一另外表面或第二另外表面出来的另一输出光束，其中
波向量k3定义的光束在至少两个另外区域中的包括至少两种另外衍
射元件中第二种的另 一 区域内衍射或者反射，而没有提供从该第一
另外表面或第二另外表面出来的另一输出光束，以及波向量k4定义
的光束的至少部分在至少两个另外区域中的包括至少两种另外衍射 元件中第二种的另 一 区域中衍射，提供了从该第一另外表面或第二
另外表面出来的另一另外输出光束，其中波向量k4定义的光束在至 少两个另外区域中的包括至少两种另外衍射元件中第 一种的该一个 区域内衍射或者反射，而没有提供从该第 一另外表面或者第二另外表面出来的另一另外输出光束。
仍然进一 步根据本发明的第 一 方面，至少两种衍射元件的每一 个可以用于标识图形布局，^使得该至少两种书t射元件标识至少两种 不同图形布局，并且其中该至少两种另外衍射元件的每一个可以用 于标识图形布局，使得该至少两种两外衍射元件分别标识至少两种
另外不同图形布局。进一步地，所有波向量k!、 k2、 k3和k4可以至 少具有以下之一a)基本上相同的波长，b) kj和k3具有基本上相 同的方向，以及c) k2和k4具有基本上相同的方向。仍然进一步地， 波向量k!和k2可以基本上具有一个波长，而波向量k3和"可以基 本上具有另外波长，其中该另外波长可以与该一个波长不同。仍然 进一步地，该衬底和该至少一个另外衬底可以在平行平面中一个置 于另一个的下面，使得该两种不同图形布局中的至少一个图形布局 适合于在光学器件的用户看到的区域内显示，以及至少两种另外不 同图形布局中的至少 一个另外图形布局也适合于在该用户看到的区 域内显示。
仍然再更进一步根据本发明的第一方面，该至少两种另外不同 图形布局可以是另外村底的两个不同区域，该至少两种不同图形布 局彼此互不重叠。
仍然进一步根据本发明的第一方面，该至少两种另外不同图形 布局可以提供在该另外衬底的同 一 区域中，并且彼此重叠。
根据本发明的第二方面， 一种用于对电子设备的部件进行照明 的方法，包括由光学材料衬底接收波向量ki或波向量k2所定义的 光束，该衬底包含在部件中并且包括第一表面和第二表面，其中该 村底上至少两个区域的每一个包括置于该衬底第一表面或第二表面 上的至少两种衍射元件中的 一种，其中该至少两种衍射元件中第一 种的周期线具有基本上与该至少两种衍射元件中第二种的另外周期 线方向不同的周期线方向；由于全内反射而基本上在第一表面和第 二表面之间传播光束；如果该光束由波向量h定义，则在该至少两 个区域中的包括该至少两种衍射元件中第 一种的 一个区域内，衍射波向量ki定义的该光束的至少部分，提供了从该第一表面或者第二表面出来的输出光束，其中波向量k!定义的光束在该至少两个区域中的包括至少两种衍射元件中第二种的另 一 区域内衍射或者反射， 而没有提供从该第一表面或者第二表面出来的输出光束，或者，如 果光束由波向量k2定义，则在至少两个区域中的包括至少两种书亍射 元件中第二种的该另一区域内，衍射波向量k2定义的光束的至少部 分，提供了从该第一表面或者第二表面出来的另外输出光束，其中 波向量k2定义的光束在该至少两个区域中的包括至少两种衍射元件 中第 一种的该一个区域内衍射或者反射，而没有提供从该第 一表面 或者第二表面出来的另外输出光束。进一步根据本发明的第二方面，该周期线的方向可以与该另外 周期线的方向垂直。进一步根据本发明的第二方面，波向量k,所定义的光束可以处于基本上与周期线垂直的平面中，并且波向量k2所定义的光束处于 基本上与该另外周期线垂直的平面中。仍然进一步根据本发明的第二方面，具有波向量k,和k2的光束 可以在衬底上具有不同的入射角。进一步根据本发明的第二方面，具有波向量k,和k2的光束可以 具有基本上相同的波长。仍然进一步根据本发明的第二方面，具有波向量k,和k2的光束可以由发光二极管(LED)提供。仍然进一步根据本发明的第二方面，至少两种衍射元件中的每 一种可以用于标识图形布局，使得至少两种衍射元件分别标识至少 两种不同图形布局。进一步地，该至少两种不同图形布局可以是该 衬底的两个不同区域，该至少两种不同图形布局4皮此互不重叠。仍 然进一步地，至少两种不同图形布局可以提供在该衬底的同一区域 中，并且彼此相互重叠。仍然进一步地，该至少两种不同图形布局的N种不同图形布局可以提供在该衬底上，其中该N种不同图形布 局分别使用提供给该衬底的具有2N个波向量k, 、 k2...k2N的2N个光束来标识。仍然进一步地，至少一个光束可以具有与该2N个光束的 其他波长不同的波长，并且其中该至少一个光束标识的图形布局覆 盖有光学带通滤波器，该光学带通滤波器对于该至少一个光束是透
明的，但是对于该N个光束中具有与该至少一个光束的波长不同波
长的任何光束都是不透明的。
仍然更进一步根据本发明的第二方面，该至少两种衍射元件二 者都可以置于一个表面上，即该村底的第一表面或者第二表面上。
仍然更进一 步根据本发明的第二方面，至少两种衍射元件的每 一种可以置于不同的表面上，即该衬底的第一表面和第二表面上。
仍然更进一步根据本发明的第二方面，该部件可以是键盘的按键。
仍然更进一步根据本发明的第二方面，该部件可以是液晶显示器。
仍然再更进一步根据本发明的第二方面，至少两个区域中的任 一个都包括一组具有相同衍射特性的像素，其中所述像素可以具有 相同或者不同的形状和尺寸。
仍然再更进 一 步根据本发明的第二方面，本发明可以进 一 步包
括由另外的光学材料衬底接收波向量k3或波向量k4所定义的光束， 该另外衬底包含在部件中并且包括第 一另外表面和第二另外表面， 其中该另外村底上的至少两个另外区域的每一个包括置于该另外衬 底的第一另外表面或第二另外表面上的至少两种另外衍射元件中的 一种，其中该至少两种另外衍射元件中第一种的周期线具有基本上 与该至少两种另外衍射元件中第二种的另外周期线方向不同的周期 线方向；由于全内反射而基本上在第一另外表面和第二另外表面之 间传播光束；如果光束由波向量k3定义，则在至少两个另外区域中 的包括至少两种另外衍射元件中第一种的一个区域内，衍射波向量 k3定义的光束的至少部分，提供了从该第一另外表面或者第二另外 表面出来的另一输出光束，其中波向量k3定义的光束在该至少两个 另外区域中的包括至少两种另外衍射元件中第二种的另 一 区域内衍射或者反射，而没有提供从该第一另外表面或者第二另外表面出来 的另一输出光束，或者，如果光束由波向量k4定义，则在该至少两 个另外区域中的包括至少两种衍射元件中第二种的该另一区域内， 衍射波向量k4定义的光束的至少部分，提供了从该第一另外表面或 者第二另外表面出来的另一另外输出光束，其中波向量k4定义的光 束在该至少两个另外区域中的包括至少两种另外衍射元件中第 一种 的该 一 个区域内衍射或者反射，而没有提供从该第 一 另外表面或者 第二另外表面出来的另一另外输出光束。
仍然进一 步根据本发明的第二方面，至少两种衍射元件的每一 种可以用于标识图形布局，使得该至少两种书于射元件标识至少两种 不同图形布局，并且其中该至少两种另外衍射元件的每一种都可以 用于标识图形布局，使得该至少两种另外衍射元件分别标识至少两
种另外不同图形布局。进一步地，所有波向量k!、 k2、 k3和k4可以 至少具有以下之一a)基本上相同的波长，b) k！和k3具有基本上 相同的方向，以及c) k2和k4具有基本上相同的方向。仍然进一步 地，波向量k,和k2可以基本上具有一个波长，而波向量k3和k4基 本上具有另外波长，其中该另外波长与该一个波长不同。仍然进一 步地，该衬底和该至少一个另外衬底可以在平行平面中一个置于另 一个的下面，使得该两种不同图形布局中的至少一种图形布局适合 于在由光学器件的用户所见的区域内显示，以及至少两种另外不同 图形布局中的至少一种另一图形布局也适合于在该用户看到的区域 内显示。
进一步根据本发明的第二方面，该至少两种另外不同图形布局 可以是该另外衬底的不同区域，该至少两种另外不同图形布局彼此 互不重叠。
仍然进一步根据本发明的第二方面，该至少两种另外不同图形 布局可以提供在该另外衬底的同 一 区域中，并且彼此重叠。
根据本发明的第三方面， 一种计算机程序产品包括计算机可 读存储器结构，其上包含有计算机程序代码，以供计算机处理器利用该计算机程序代码来执行，其中该计算机程序代码包括用于执行 本发明第二方面的指令，该指令被指示为由该电子设备的任何部件 来执行。
根据本发明的第四方面， 一种电子设备，包括
(a) 光学器件，包括 包括第一表面和第二表面的光学材料衬底；
衬底上的至少两个区域，每个区域包括置于该衬底的第一 表面或第二表面上的至少两种衍射元件中的一种，其中该至少两种 衍射元件中第 一种的周期线具有基本上与该至少两种衍射元件中第 二种的另外周期线的方向不同的周期线方向；
光源，用于提供分别由波向量k,和k2定义的至少两种光源， 其中由于全内反射，两个光束基本上被限制在第一表面和第二表面 之间；其中
波向量k!定义的光束的至少部分在该至少两个区域中包括 至少两种衍射元件中第 一种的 一个区域内衍射，提供了从该第 一表 面或第二表面出来的输出光束，其中波向量ki定义的光束在该至少 两个区域中包括至少两种衍射元件中第二种的另 一 区域内衍射或者 反射，而没有提供从该第一表面或者第二表面出来的输出光束，以 及
波向量k2定义的光束的至少部分在该至少两个区域中的包 括至少两种衍射元件中第二种的该另 一 区域内衍射，提供了从该第 一表面或第二表面出来的另外输出光束，其中波向量k2定义的光束 在该至少两个区域中的包括至少两种衍射元件中第 一 种的该 一 个区 域内衍射或者反射，而没有提供从该第 一 表面或者第二表面出来的 另外输出光束；
(b) 包括该衬底的部件；
(c) 模式选择器，其响应于指令信号，用于响应于该指令信号 而提供模式选择信号，其中该模式选择信号指示是否使用具有波向 量k!或k2的光束；以及(d)光源驱动器，其响应于模式选择信号，用于向部件中用于 提供具有波向量k！或k2的光束的光源提供驱动信号。
进一 步根据本发明的第四方面，该部件可以是键盘的按键。 进一 步根据本发明的第四方面，该部件可以是液晶显示器。 仍然进一 步根据本发明的第四方面》该电子设备可以用于无线 通信。
仍然进 一 步根据本发明的第四方面，该至少两个区域中的任一 个都可以包括一组具有相同衍射特性的像素，其中所述像素具有相 同或者不同的形状和尺寸。
仍然进一 步根据本发明的第四方面，该至少两种衍射元件中的 每一种可以用于标识图形布局，^使得该至少两种书f射元件分别标识 至少两种不同图形布局。进一步地，该至少两种不同图形布局可以 是该衬底的两个不同区域，该至少两种不同图形布局彼此互不重叠。 仍然进一 步地，至少两种不同图形布局提供在该衬底的同 一 区域中，.
并且彼此相互重叠。仍然进一步地，至少两种不同图形布局的N种 不同图形布局可以提供在该衬底上，其中分别使用提供给该衬底的 具有2N个波向量k!、 k2.,.k2N的2N个光束来标识该N种不同图形 布局。
仍然进一步根据本发明的第四方面，至少一个光束可以具有与 该2N个光束的其他波长不同的波长，并且其中该至少一个光束标识 的图形布局可以覆盖有光学带通滤波器，该光学带通滤波器对于该 至少一个光束是透明的，但是对于该N个光束中具有与该至少一个 光束的波长不同波长的任何光束都是不透明的。
仍然更进 一 步根据本发明的第四方面，该光学器件可以进 一 步 包括至少一个另外的光学材料的衬底，其包括第一另外表面和第 二另外表面；该衬底上的至少两个另外区域，每个区域包括置于该 至少一个另外衬底的第一另外表面或第二另外表面上的至少两种另 外衍射元件中的一种，其中根据预定标准，该至少两种另外衍射元 件中第一种的周期线具有基本上与该至少两种另外衍射元件中第二种的另外周期线的方向不同的周期线方向；以及另外光源，用于提 供分别由波向量k3和k4定义的至少两种另外光束，以及由于全内反
射，两种光束基本上被限制在第一另外表面和第二另外表面之间； 其中波向量k3定义的光束的至少部分在该至少两个另外区域中的包
括至少两种另外衍射元件中第 一种的一个区域内衍射5提供了从该
第一另外表面或第二另外表面出来的另一输出光束，其中波向量k3 定义的光束在该至少两个另外区域中的包括至少两种另外衍射元件 中第二种的另 一 区域内衍射或者反射，而没有提供从该第 一另外表 面或第二另外表面出来的另一输出光束，以及波向量k4定义的光束 的至少部分在该至少两个另外区域中的包括至少两种另外衍射元件 中第二种的该另一区域内衍射，提供了从该第一另外表面或第二另
外表面出来的另一另外输出光束，其中波向量k4定义的光束在该至 少两个另外区域中的包括至少两种纟汙射元件中第 一 种的该 一 个区域 内衍射或者反射，而没有提供从该第一另外表面或者第二另外表面 出来的另一另外输出光束。
进一 步根据本发明的第四方面，至少两种衍射元件的每一种可 以用于标识图形布局，使得该至少两种衍射元件标识至少两种不同 图形布局，并且其中该至少两种另外衍射元件的每一种都可以用于 标识图形布局，使得该至少两种另外衍射元件分别标识至少两种另 外不同图形布局。进一步地，所有波向量k!、 k2、 k3和k4至少具有 以下之一a)基本上相同的波长，b) k和k3具有基本上相同的方 向，以及c) h和k4具有基本上相同的方向。仍然进一步地，波向 量k]和k2可以基本上具有一个波长，而波向量k3和k4可以基本上 具有另外波长，其中该另外波长可以与该一个波长不同。仍然进一 步地，该衬底和该至少一个另外衬底可以在平行平面中一个置于另 一个的下面，使得两种不同图形布局中的至少一个图形布局适合于 在由光学器件的用户所见的区域内显示，以及至少两种另外不同图 形布局中的至少 一个另外图形布局也适合于在由该用户所见的区域 内显示。进一步根据本发明的第四方面，该至少两种另外不同图形布局 可以是该另外衬底的两个不同区域，该至少两种另外不同图形布局 -波此互不重叠。仍然进 一 步根据本发明的第四方面，该至少两种另外不同图形 布局可以在提供该另外衬底的同一区域中，并且4皮此重叠。根据本发明的第五方面， 一种光学器件，包括用于布置的装置，其由光学材料制成，包括第一表面和第二表面，其中在用于布置的装置上存在至少两个区域，每个区域包括布 置在该用于布置的装置的第一表面或者第二表面上的至少两种 衍射元件中的一种，其中根据预定标准，至少两种衍射元件中 第一种的周期线具有基本上与至少两种衍射元件中第二种的另外周期线的方向不同的周期线方向；以及用于提供分别由波向量k!和k2定义的至少两种光束的装置，其 中由于全内反射，两种光束都基本上被限制在第一表面和所述第二 表面之间，其中波向量定义的光束的至少部分在该至少两个区域中的包括至少两种衍射元件中第 一种的 一个区域内衍射，提供了从该第一表面或第二表面出来的输出光束，其中波向量h定义的光束在该至少两个区域中的包括至少两种衍射元件中第二种的另 一区域内衍射或者反射，而没有提供从该第一表面或者第二表 面出来的输出光束，以及波向量k2定义的光束的至少部分在该至少两个区域中的包 括至少两种衍射元件中第二种的该另 一 区域中衍射，提供了从该第一表面或第二表面出来的另外输出光束，其中波向量k2定义的光束在至少两个区域中的包括至少两种衍射元件中第 一种 的该 一个区域内衍射或者反射，而没有提供从该第 一表面或者 第二表面出来的另一输出光束。进一步根据本发明的第五方面，用于布置的装置可以是衬底， 并且用于提供至少两种光束的装置是光源。


局的像素照明原理的示意性表示(分别为顶视图和边视图)；
图2是示出了光束相对于光栅刻线方向的输入角的示意性表示； 图3是根据本发明实施方式例如为键盘和LCD背光提供用于不 同图形布局的照明的电子设备框图4是示出了在没有照明情况下的字母"1"和"A"的像素表
示；
照明时示出字母"1"和"A"的两种照明的像素表示；
图6是根据本发明实施方式可以基于像素照明原理使用一种颜 色或多种颜色显示的四种不同类型图形布局的顶视用双衬底布置以一种或两种颜色实现图6中四种不同类型图形布局 的剖视图8是显示了根据本发明实施方式使用多衬底布置来实现图6 中四种不同类型图形布局的顶视图；以及
图9a-图9b是显示了根据本发明实施方式在一个平面中使用单 衬底布置以两种(或多于两种)颜色实现图6中四种不同类型图形 布局的顶视图和剖视图。
具体实施例方式
给出了一种新的方法、装置和软件产品，用于在电子设备的包 括光学器件的部件中，例如在键盘或使用LCD面板背光的液晶显示 器(LCD)中对不同图形布局进行照明。电子设备可以是，但不限 于无线通信设备、便携式电子设备、移动电话、显示设备、键盘 电子设备、相机-电话移动设备等。
根据本发明的实施方式，光学器件利用了包括布置于导光板(衬角处不具有衍射级(diffraction order)的特性，其中衍射级使光从该 导光板处出耦合(该圓锥角是入射光束的平面和与衍射光栅周期线 垂直的平面之间的角度)。因此，波导上的出耦合光栅可以这样设 计，使得来自某个方向的光束可以有效地耦合出波导，或者由于全 内反射而保持被限制在波导内部。然后，可以使用具有衍射光栅的 像素来将不同图形(或者图形布局)布置(例如，印刷)在波导上， 其中该衍射光栅具有不同方向上的周期线。因此，通过以预定像素 格式来布置衍射光栅，可以示出(照明)任何图形。这样，根据本发明的实施方式，用于对电子设备的部件(例如， 键盘的按键或者LCD面板)进行照明的方法例如可以包括由光学 材料的村底接收波向量k!或波向量k2所定义的光束，该村底包含在 该部件中并且包括第一表面和相对的第二表面，其中该衬底上的至 、少两个区域的每一个都包括置于该衬底第一表面或第二表面上的至 少两种衍射元件中的一种，并且其中根据预定标准，该至少两种衍 射元件中第 一种的周期线具有基本上与该至少两种衍射元件中第二 种的另外周期线的方向不同的周期线方向。进一步地，由于全内反 射，光束基本上在第一表面和第二表面之间传播。仍然进一步地， 波向量h所定义的光束至少部分地在具有至少两种衍射元件中笫一 种的像素中衍射，提供了从该村底的第 一表面或第二表面出来的输 出光束，其中波向量ld所定义的光束在具有至少两种衍射元件中第 二种的像素中衍射或者反射，而没有提供从该衬底的第 一表面或第 二表面出来的输出光束。仍然进一步地，波向量k2所定义的光束至 少部分地在具有该至少两种衍射元件中第二种的像素中衍射，提供 了从该第一表面或第二表面出来的另外输出光束，其中波向量k2所 定义的光束在具有该至少两种衍射元件中第一种的像素中衍射或者 反射，而没有提供从该衬底的第一表面或第二表面出来的另外输出 光束。上述示例考虑了衬底上的至少两个区域，具有相应的至少两种衍射元件，该相应的至少两种书!"射元件标识至少两种图形布局，并对应于由波向量k!和k2所定义的光束。根据本发明的实施方式，衬底上可以存在具有相应种类衍射元件的多于两个的区域，该相应种 类衍射元件标识多于两个的相应布局，并且将4吏用由相应波向量所 定义的相应光束，每种衍射元件仅标识一个图形布局，如上所述。根据本发明的实施方式，至少两个区域中的任一个都可以包括 一组具有相同衍射特性的像素，其中所述像素具有相同或者不同的 形状和尺寸。根据本发明的实施方式，根据预先确定的标准，该至少两种衍 射元件中第 一种的周期线方向可以与该至少两种衍射元件中第 一种 的所述另外周期线的方向垂直(还有其他可能性)。然后，波向量量k2所定义的光束可以处于基本上与另外的周期线垂直的平面中，如下面对图2的详细讨论。进一步地，周期线和另外的周期线的周期可以不同或可以相同，并且可以4吏用所述预先确定的标准来选择。而且，根据本发明的实施方式，具有波向量b和k2的光束可以 在所述衬底上具有相同或者不同的入射角，具有所述波向量k和k2的光束可以具有基本上相同的波长(同一颜色)或者不同的波长，并且除了其他光源以外，波向量k,和k2的光束可以由发光二极管 (LED)提供。可以使用利用一个或两个LED的简单LED耦合，并 且可通过适当的光学和机械设计提供该简单LED耦合。而且，根据本发明的实施方式，该至少两种衍射元件二者都可 以布置在该衬底的一个表面上，即第一表面或第二表面上，或者至 少两种衍射元件的每一种都可以布置在不同表面上，即该衬底的第 一表面和第二表面上。前者的确要求两个(或多于两个)图形布局 应该并排并且不能重叠，而后者则不要求两个图形布局应该并排， 并且允许该两个图形布局重叠。体应用而单独、组合或者有选择地组合使用。局的像素照明原理的示意性表示(分别为顶视图和边视图)其中的
示例。光束16,例如位于与标识像素14的衍射元件(或者衍射光栅) 的周期线垂直并与标识像素12的另外衍射元件(或者另外衍射光栅) 的周期线平行的平面中，按照全内反射(TIR)而通过衬底IO传播。 所示方向的光束16在置于衬底IO上的像素14中反射地衍射，产生 了光束20(例如，第一级反射模式)，该光束20继续按照TIR而通 过衬底IO传播。光束16还在像素14中透射地衍射，从而从衬底10 的第一表面11产生输出光束22。如果光束20在衬底10的第二表面 15上具有的入射角小于用于TIR的临界角，则从第二表面15耦合出 另外输出光束22a。可以进一步使用附加反射镜17将光束22a耦合 入光束22的期望方向。
光束16在布置于衬底IO上的像素12中没有透射地衍射，因此 没有产生输出光束。即使在像素12中存在反射衍射模式(光束18), 该光束18也由于TIR而被限制到衬底10中(这个主题在图2中进 行进一步讨论)。因此，针对光束16的所示方向，像素14(并且因 此与像素14相关的图形布局)被照明，而像素12 (并且因此与像素 12相关的图形布局)处于黑暗之中。如果光束16的方向旋转90。， 则情况便会相反即，像素12将被点亮，而像素14将处于黑暗之 中。
图2是示出了光束16a (由波向量k,或k2所定义)相对于衍射 元件12或14(元件并不是按比例示出)的光栅刻线方向的输入角的 示意性表示。假设，光束16a由于TIR而在板内以角度e^从村底10 的表面反射(bounce)，并相对于书于射元件12或14周期线形成角
度qw
光线不衍射到第 一 透射级的条件是
义<formula>formula see original document page 28</formula>
(1)，
其中d是衍射光栅12或14的周期，n是衬底10的折射率，以及入是光束16a的波长。
如果在^'" = Q时透射的出耦合与板垂直，则光栅周期优选地满足
等式d 'w ，该等式意味着
从等式2得出d越小，角度俄加可以越大。在实际情况中，角
度《"可以为45。，因此d"" ,并且光不衍射到第一透射级的条 件是
|1-娜炉^|>1/一 (3).
如果11=1.5,则如果^"，1>563'便不存在出耦合。因此，如果衍射 元件12和14具有^皮此垂直的周期线，例如元件12的中^^0并且元 件14的(Phw-906,则光束可以在元件14中透射地衍射，而在元件 12中不透射地衍射。
图3是示出了根据本发明实施方式例如为键盘和LCD背光提供 用于不同图形布局的照明的电子设备4 0的框图其中的示例。
用户41向模式选择器42提供关于将被照明的图形布局的指令 信号50。作为响应，模式选择器42将模式选择信号52提供给光源 驱动器44。作为响应，光源驱动器44将键盘照明驱动信号54a提供 给包括在键盘46各个按键内的光源(例如，LED)，用于使用在本 发明实施方式中描述的衍射平面波导方法来照明期望的图形布局。 类似地，光源驱动器44将LCD照明驱动信号54b提供给包括在LCD 面板背光系统中的光源(例如，LED),用于使用本发明实施方式 中描述的衍射平面波导方法来照明LCD面板上期望的图形布局。而 且，图3中示出了作为对用户41的反馈信号的信号56a和56b，用 于验证所期望的图形布局被照明。
图4和图5显示了根据本发明实施方式将要显示的可能图形布 局其中的示例。图4是示出了没有照明的情况下的字母"1"和"A" 的像素表示，图5a和图5b是显示了在提供了不同类型的照明时示出字母"r和"a"的两种照明的像素表示。以下给出了进一步的 实施示例。图6示出了可以使用像素照明原理以一种或多种颜色显示的四 种不同类型图形布局60、 62、 64和66的顶视图其中的示例。可以 使用本发明的实施方式，例如使用图5a和图5b中示出的重叠方法 (即，在衬底的同一区域中提供布局)，利用分别用于照明图形布 局60和62的向量h和k2，来实现图形布局60和62。而且，这些 布局60和62可以占据衬底的两个不同区域，其中两个布局60和62 -波此互不重叠。图形布局64和66可以使用与冲艮据本发明实施方式应用到上述 布局60和62的原理相同的原理以各种方式实现。例如，可以在不 同的光学衬底上(如下所述)，例如使用重叠方法(即，在衬底的 同一区域中提供布局)，利用分别用于图形布局64和66的照明的 向量k3和Lt,来实现布局64和66。而且，这些布局64和66可以 占据不同光学村底的两个不同区域，其中两个布局64和66彼此不 重叠。通常，取决于具体设计(例如，参见图7a-7c、图8和图9a-9c), 所有的波向量k!、 k2、 h和k4可以具有基本上相同的波长(颜色) 和/或同一方向。另一方面，波向量k和k2可以基本上具有一个波长(例如，具有红色)，而波向量k3和k4可以基本上具有不同的波长(例如，具有蓝色)。利用村底76和78的双衬底布置以一种或两种颜色实现图6中所示 四种不同类型图形布局的剖面其中的示例。这些图形布局分别可以 是图7a、图7b和图7c中相应电子设备40a、 40b和40c的部分。所 示配置将允许更有效地利用例如电子设备的显示区域，其中用户在 屏幕上看到的同 一 区域可以交替地或同时显示多个图形布局，从而 将电子设备的尺寸最小化。图7a-图7c示出了双衬底布置，但是同 样的原理也可应用到更多数目的村底。在图7a中，利用非重叠方法，在衬底76上实现图形布局60和3062,并且在衬底78上实现图形布局64和66。光源(例如，同一颜 色或不同颜色的LED) 72和74分别提供具有波向量k,和k3光束， 其中具有波向量k!的光束产生了输出光束60a,具有波向量b的光 束产生了输出光束64a。通过切换光源72和74使用非重叠技术或者 适当的重叠寺支术，光束60a和64a可以每次生成一个或者同时生成。 隔离屏73可以用来在两个衬底76和78之间提供光学隔离。
图7b显示了与图7a中所示方法类似的方法，l，旦图形布局62和 64布置在相应光学碎于底76和78上相对的侧面。在图7b中，用户例 如在电子设备的屏幕上看到的同一区域可以一次一个地显示四个图 形布局60、 62、 64和66或者显示其组合。
图7c示出了图7a中所示方法的又一个变体。在图7c中，光源 71 (例如，双色LED)可以4是供两种不同颜色的光束(同时或者一 次一种)，其中分别使用带通滤波器72a和74a来选择具有适合于 每个衬底的颜色的光束。
图8示出了根据本发明实施方式使用平面多衬底布置来实现图6 中四种不同图形布局的顶视图许多示例其中的另一示例，其中衬底 82和84例如附着到电子设备40d的显示器80上。衬底82和84的 每一个都可以独立操作，具有使用相同或不同颜色的其自身的光学 照明源。另外，衬底82和84的每一个都可以具有一个或多个置于 底下的衬底，以便促进图7a-7c中所示的多衬底(例如，双衬底)布 置。
图9a-9b示出了根据本发明实施方式在一个平面中使用单衬底 布置以两种颜色(或多于两种颜色)来实现图6中四种图形布局的 顶视图示例(图9a)和剖视图(图9b)其中的又一示例，其中衬底 92附着到例如电子设备40e的显示器90上。可以使用两种颜色(例 如，如图9a所示， 一种颜色用于波向量k,和k3,另一种颜色用于波 向量k2和k4)。图9a和9b还示出了图形布局60、 62、 64和66的 每一个都可以由光学带通滤波器(例如，吸收层或者干扰滤波器) 覆盖，其中该光学带通滤波器对于标识了具体布局的至少 一个光束是透明的，但是对于具有不同波长的其他光束是不透明的。具体地，利用带通滤波器97覆盖布局60和64,其中布局60和64利用具有 一种波长的波向量k,和k3的光束来用于它们的标识，该带通滤波器 97使具有此一种波长的输出光束(例如，图9b中的光束60a)通过， 但是拒绝具有用于标识布局62和66的另外波长的输出光束。类似 地，利用带通滤波器98来覆盖布局62和66，其中布局62和66利 用具有波向量h和k4的光束来用于它们的标识，该带通滤波器98 使此另一种波长的输出光束(例如，图9b中的光束62a)通过，但 是拒绝具有用于标识布局62和66的该一种波长的输出光束。另外， 图9a和图9b中所示实施方式可以进一步利用如图7a-7c和/或图8 中所示的多衬底方法。如以上所述，本发明提供了方法和相应装置两者，该装置由提 供了用于执行该方法步骤的功能性的各种模块组成。模块可以以硬 件实现，或者可以以供计算机处理器执行的软件或固件实现。具体 地，在固件或者软件的情况下，则可以将本发明提供为一种计算机 程序产品，其包括在其上包含有供计算机处理器执行的计算机程序 代码(即，软件或固件)的计算机可读存储结构。应当理解，上述布置仅是对本发明原理的应用的i^明。在不脱 离本发明范围的前提下，本领域技术人员可以设计出多种改进和替 代性布置，所附权利要求旨在涵盖这些改进和布置。
权利要求
1.一种光学器件，包括包括第一表面和第二表面的光学材料衬底；所述衬底上的至少两个区域，每个区域包括置于该衬底的第一表面或第二表面上的至少两种衍射元件中的一种，其中根据预定标准，所述至少两种衍射元件中第一种的周期线具有基本上与所述至少两种衍射元件中第二种的另外周期线的方向不同的所述周期线的方向；以及光源，用于提供分别由波向量k1和k2定义的至少两种光束，其中由于全内反射，两种光束基本上都被限制在所述第一表面和所述第二表面之间；其中所述波向量k1定义的所述光束的至少部分在所述至少两个区域中的包括所述至少两种衍射元件中所述第一种的一个区域内衍射，提供了从该第一表面或第二表面出来的输出光束，其中所述波向量k1定义的所述光束在至少两个区域中的包括所述至少两种衍射元件中所述第二种的另一区域内衍射或者反射，而没有提供从该第一表面或第二表面出来的所述输出光束，以及所述波向量k2定义的所述光束的至少部分在所述至少两个区域中的包括所述至少两种衍射元件中所述第二种的所述另一区域内衍射，提供了从该第一表面或第二表面出来的另外输出光束，其中所述波向量k2定义的所述光束在所述至少两个区域中的包括所述至少两种衍射元件中所述第一种的所述一个区域内衍射或者反射，而没有提供从该第一表面或第二表面出来的所述另外输出光束。
2. 如权利要求1的光学器件，其中所述周期线的方向与所述另 外周期线的方向垂直。
3. 如权利要求l的光学器件，其中所述波向量k!定义的所述光 束位于基本上与所述周期线垂直的平面内，并且所述波向量k2定义 的所述光束位于基本上与所述另外周期线垂直的平面内。
4. 如权利要求1的光学器件，其中具有所述波向量ki和k2的所 述光束在所述衬底上具有不同的入射角。
5. 如权利要求1的光学器件，其中具有所述波向量l^和k2的所 述光束具有基本上相同的波长。
6. 如权利要求1的光学器件，其中具有所述波向量kj和k2的所述光束由发光二极管提供。
7. 如权利要求1的光学器件，其中所述至少两种衍射元件中每一种都用于标识图形布局，使得所述至少两种衍射元件分别标识至 少两种不同图形布局。
8. 如权利要求7的光学器件，其中所述至少两种不同图形布局 是村底的两个不同区域，所述至少两种不同图形布局4皮此互不重叠。
9. 如权利要求7的光学器件，其中所述至少两种不同图形布局 提供在该衬底的同一区域中，并且彼此重叠。
10. 如权利要求7的光学器件，其中所述至少两种不同图形布局 的N种不同布局提供在所述衬底上，其中所述N种不同图形布局分 别使用提供给所述衬底的具有2N个波向量k！ 、 k2...k2N的2N个光束 来标识。
11. 如权利要求10的光学器件，其中至少一个光束具有与所述 2N个光束的其他波长不同的波长，并且其中所述至少一个光束标识 的图形布局覆盖有光学带通滤波器，该光学带通滤波器对于所述至 少一个光束是透明的，但是对于所述N个光束中具有与所述至少一 个光束的波长不同波长的任何光束都是不透明的。
12. 如权利要求1的光学器件，其中所述至少两种衍射元件二者 都置于一个表面上，所述衬底的第一表面或者第二表面上。
13. 如权利要求1的光学器件，其中所述至少两种衍射元件的每 一种都置于不同表面上，所述衬底的第一表面和第二表面上。
14. 如权利要求1的光学器件，其中所述至少两个区域的任一个 都包括一组具有相同衍射特性的像素，其中所述像素具有相同或者 不同的形状和尺寸。
15. 如权利要求1的光学器件，进一步包括 至少一个另外的光学材料衬底，包括第一另外表面和第二另外表面；所述衬底上的至少两个另外区域，每个区域包括置于该至少一个 另外衬底的第 一 另外表面或第二另外表面上的至少两种另外衍射元 件中的一种，其中根据预定标准，所述至少两种另外衍射元件中第 一种的周期线具有基本上与所述至少两种另外衍射元件中第二种的 另外周期线的方向不同的所述周期线的方向；以及另外的光源，用于提供分别由波向量k3和k4定义的至少两种另 外的光束，并且由于全内反射，两种光束基本上都被限制在所述第 一另外表面和所述第二另外表面之间；其中所述波向量k3定义的所述光束的至少部分在所述至少两个另外 区域中的包括所述至少两种另外衍射元件中所述第 一种的 一个区域 内衍射，提供了从该第 一表面另外或第二另外表面出来的另 一输出光束，其中所述波向量k3定义的所述光束在至少两个另外区域中的包括所述至少两种另外衍射元件中所述第二种的另 一 区域内衍射或 者反射，而没有提供从该第 一表面或第二表面出来的所述另 一输出 光束，以及所述波向量k4定义的所述光束的至少部分在所述至少两个另外 区域中的包括所述至少两种另外衍射元件中所述第二种的所述另一 区域内衍射，提供了从该第一另外表面或第二另外表面出来的另一另外输出光束，其中所述波向量k4定义的所述光束在所述至少两个另外区域中的包括所述至少两种另外衍射元件中所述第 一种的所述 一个区域内衍射或者反射，而没有提供从该第 一 另外表面或第二另 外表面出来的所述另 一另外输出光束。
16. 如权利要求15的光学器件，其中至少两种衍射元件的每一 种用于标识图形布局，使得所述至少两种衍射元件标识至少两种不 同图形布局，并且其中该至少两种另外衍射元件的每一种用于标识 图形布局，使得所述至少两种另外衍射元件分别标识至少两种另外不同图形布局。
17. 如权利要求16的光学器件，其中所有波向量k!、 k2、 1<3和k4至少具有以下之一a)基本上相同的波长，b)k,和k3具有基本 上相同的方向，以及c) b和L(具有基本上相同的方向。
18. 如权利要求16的光学器件，其中波向量k,和k2基本上具有一个波长，而波向量k3和k4基本上具有另外波长，其中该另外波长与该一个波长不同。
19. 如权利要求16的光学器件，其中所述村底和所述至少一个 另外衬底在平行平面中一个置于另一个的下面，使得所述两种不同 图形布局中的至少一个图形布局适合于在由所述光学器件的用户所 见的区域内显示，以及所述至少两个另外不同图形布局中的至少一 个另外图形布局也适合于在该用户所见的所述区域内显示。
20. 如权利要求15的光学器件，其中所述至少两种另外不同图 形布局是该另外衬底的两个不同区域，所述至少两种另外不同图形 布局;f皮此互不重叠。
21. 如权利要求15的光学器件，其中所述至少两种另外不同图 形布局提供在该另外村底的同 一 区域中，并且彼此重叠。
22. —种用于对电子设备的部件进行照明的方法，包括 由光学材料衬底接收波向量k或波向量k2所定义的光束，该衬底包含在所述部件中并且包括第一表面和第二表面，其中所述衬底 上的至少两个区域的每一个包括置于该衬底的第一表面或第二表面 上的至少两种衍射元件中的 一种，其中所述至少两种衍射元件中第 一种的周期线具有基本上与所述至少两种衍射元件中第二种的另外 周期线的方向不同的所述周期线的方向；由于全内反射而基本上在所述第一表面和所述第二表面之间传 播所述光束；如果所述光束由波向量k,定义，则在所述至少两个区域中的包 括所述至少两种衍射元件中所述第一种的一个区域内，衍射所述波 向量！^定义的所述光束的至少部分，提供了从该第一表面或者第二表面出来的输出光束，其中所述波向量k,定义的所述光束在所述至 少两个区域中的包括所述至少两种衍射元件中第二种的另一区域内 衍射或者反射，而没有提供从该第一表面或者第二表面出来的所述 输出光束，或者如果所述光束由波向量k2定义，则在所述至少两个区域中的包 括所述至少两种衍射元件中所述第二种的所述另一区域内，衍射所 述波向量k2定义的所述光束的至少部分，提供了从该第一表面或者 第二表面出来的另外输出光束，其中所述波向量k2定义的所述光束 在所述至少两个区域中的包括所述至少两种衍射元件中所述第 一种 的所述一 个区域中衍射或者反射，而没有提供从该第 一表面或者第 二表面出来的所述另外输出光束。
23. 如权利要求22的方法，其中所述周期线的方向与所述另外 周期线的方向垂直。
24. 如权利要求22的方法，其中所述波向量k!定义的所述光束 位于基本上与所述周期线垂直的平面内，并且所述波向量k2定义的 所述光束位于基本上与所述另外周期线垂直的平面内。
25. 如权利要求22的方法，其中具有所述波向量k,和k2的所述 光束在所述村底上具有不同的入射角。
26. 如权利要求22的方法，其中具有所述波向量k,和k2的所述光束具有基本上相同的波长。
27. 如权利要求22的方法，其中具有所述波向量k!和k2的所述 光束由发光二极管提供。
28. 如权利要求22的方法，其中所述至少两种衍射元件中的每 一种用于标识图形布局，使得所述至少两种衍射元件分别标识至少 两种不同图形布局。
29. 如权利要求28的方法，其中所述至少两种不同图形布局是 衬底的两个不同区域，所述至少两种不同图形布局彼此互不重叠。
30. 如权利要求28的方法，其中所述至少两种不同图形布局提 供在该村底的同一区域中，并且彼此重叠。
31. 如权利要求28的方法，其中所述至少两种不同图形布局的 N种不同布局提供在所述衬底上，其中所述N种不同图形布局分别 使用提供给所述衬底的具有2N个波向量k,、 k2…k2N的2N个光束来 标识。
32. 如.权利要求31的方法，其中至少一个光束具有与所述2N个 光束的其他波长不同的波长，并且其中所述至少一个光束标识的图 形布局覆盖有光学带通滤波器，该光学带通滤波器对于所述至少一 个光束是透明的，但是对于所述N个光束中具有与所述至少一个光 束的波长不同波长的任何光束都是不透明的。
33. 如权利要求22的方法，其中所述至少两种衍射元件二者都 置于一个表面上，所述村底的第一表面或者第二表面上。
34. 如权利要求22的方法，其中所述至少两种衍射元件的每一 个都置于不同表面上，所述衬底的第一表面和第二表面上。
35. 如权利要求22的方法，其中所述部件是键盘的按键。
36. 如权利要求22的方法，其中所述部件是液晶显示器。
37. 如权利要求22的方法，其中所述至少两个区域的任一个都 包括 一 组具有相同衍射特性的像素，其中所述像素具有相同或者不 同的形状和尺寸。
38. 如权利要求22的方法，进一步包括由另外的光学材料衬底接收波向量k3或波向量k4所定义的光 束，该另外村底包含在所述部件中并且包括第一另外表面和第二另 外表面，其中所述另外村底上的至少两个另外区域的每一个包括置 于该另外衬底的第一另外表面或第二另外表面上的至少两种另外衍 射元件中的一种，其中所述至少两种另外衍射元件中第 一种的周期 线具有基本上与所述至少两种另外衍射元件中第二种的另外周期线 的方向不同的所述周期线的方向；由于全内反射而基本上在所述第一另外表面和所述第二另外表 面之间4专i番所述光束；如果所述光束由波向量k3定义，则在所述至少两个另外区域中的包括所述至少两种另外衍射元件中所述第一种的一个区域内，衍 射所述波向量k3定义的所述光束的至少部分，提供了从该第一另外 表面或者第二另外表面出来的另一输出光束，其中所述波向量k3定 义的所述光束在所述至少两个另外区域中的包括所述至少两种另外 衍射元件中第二种的另 一 区域内衍射或者反射，而没有提供从该第一另外表面或者第二另外表面出来的所述另一输出光束，或者如果所述光束由波向量k4定义，则在所述至少两个另外区域中 的包括所述至少两种另外衍射元件中所述第二种的所述另 一 区域 内，衍射所述波向量k4定义的所述光束的至少部分，」提供了从该第 一另外表面或者第二另外表面出来的另一另外输出光束，其中所述 波向量k 4定义的所述光束在所述至少两个另外区域中的包括所述至 少两种另外衍射元件中所述第 一 种的的所述 一 个区域内衍射或者反 射，而没有提供从该第一另外表面或者第二另外表面出来的所述另 一另外输出光束。
39. 如权利要求38的方法，其中至少两种衍射元件的每一种用于标识图形布局，使得所述至少两种衍射元件标识至少两种不同图 形布局，并且其中该至少两种另外衍射元件的每 一 种用于标识图形 布局，使得所述至少两种另外衍射元件分别标识至少两种另外不同 图形布局。
40. 如权利要求39的方法，其中所有的波向量k!、 k2、 k3和k4 至少具有以下之一a)基本上相同的波长，b) k!和k3具有基本上 相同的方向，以及c) k2和k4具有基本上相同的方向。
41. 如权利要求39的方法，其中波向量h和k2基本上具有一个 波长，而波向量h和k4基本上具有另外波长，其中该另外波长与该 一个-皮长不同。
42. 如权利要求39的方法，其中所述衬底和所述至少一个另外 衬底在平行平面中一个置于另一个的下面，使得所述两种不同图形 布局中的至少一个图形布局适合于在由所述光学器件的用户所见的 区域内显示，以及所述至少两个另外不同图形布局中的至少一个另外图形布局也适合于在该用户所见的所述区域内显示。
43. 如权利要求38的方法，其中所述至少两种另外不同图形布 局是该另外衬底的两个不同区域，所述至少两种另外不同图形布局 彼此互不重叠。
44. 如权利要求38的方法，其中所述至少两种另外不同图形布 局提供在该另外衬底的同一区域中，并且彼此重叠。
45. —种计算机程序产品包括计算机可读存储器结构，其上包 含有计算机程序代码，以供计算机处理器利用所述计算机程序代码 来执行，其中所述计算机程序代码包括用于执行权利要求22的方法 的指令，该指令被指示为由所述电子设备的任何部件来执行。
46. —种电子设备，包括 (a)光学器件，包括包括第一表面和第二表面的光学材料村底； 所述衬底上的至少两个区域，每个区域包括置于该衬底的第 一表面或第二表面上的至少两种衍射元件中的一种，其中所述 至少两种衍射元件中第 一 种的周期线具有基本上与所述至少两 种衍射元件中第二种的另外周期线的方向不同的所述周期线的 方向；光源，用于提供分别由波向量k,和k2定义的至少两种光束， 其中由于全内反射，两种光束基本上被限制在所述第一表面和 所述第二表面之间；其中所述波向量b定义的所述光束的至少部分在所述至少两个 区域中的包括所述至少两种衍射元件中所述第 一 种的 一 个区域 内衍射，提供了从该第一表面或第二表面出来的输出光束，其 中所述波向量k，定义的所述光束在所述至少两个区域中的包括 所述至少两种衍射元件中所述第二种的另 一 区域内衍射或者反 射，而没有提供从该第一表面或第二表面出来的所述输出光束， 以及所述波向量k2定义的所述光束的至少部分在所述至少两个区域中的包括所述至少两种衍射元件中所述第二种的所述另一 区域内衍射，提供了从该第一表面或第二表面出来的另外输出 光束，其中所述波向量k2定义的所述光束在所述至少两个区域 中的包括所述至少两种书f射元件中所述第 一种的所述一个区域 内衍射或者反射，而没有提供从该第一表面或第二表面出来的所述另外输出光束；(b) 包括所述衬底的部件；(c) 模式选择器，其响应于指令信号，用于响应于所述指令信 号而提供模式选择信号，其中所述模式选择信号指示是否使用具有 所述波向量k,或k2的所述光束；以及(d) 光源驱动器，其响应于所述模式选择信号，用于向所述部 件中用于提供具有所述波向量k，或k2的所述光信号的光源提供驱动 信号。
47. 如权利要求46的电子设备，其中所述部件是键盘的按键。
48. 如权利要求46的电子设备，其中所述部件是液晶显示器。
49. 如权利要求46的电子设备，其中所述电子设备用于无线通信。
50. 如权利要求46的电子设备，其中任何所述至少两个区域中 任一个都包括一组具有相同衍射特性的像素，其中所述像素具有相 同或者不同的形状和尺寸。
51. 如权利要求46的电子设备，其中所述至少两种衍射元件中 的每 一 种用于标识图形布局，使得所述至少两种衍射元件分别标识 至少两种不同图形布局。
52. 如权利要求51的电子设备，其中所述至少两种不同图形布 局是村底的两个不同区域，所述至少两种不同图形布局彼此互不重 叠。
53. 如权利要求51的电子设备，其中所述至少两种不同图形布 局提供在该村底的同一区域中，并且彼此重叠。
54. 如权利要求51的电子设备，其中所述至少两种不同图形布局的N种不同图形布局提供在所述衬底上，其中所述N种不同图形布局分别使用提供给所述衬底的具有2N个波向量&、 k2…k2N的2N 个光束来标识。
55. 如权利要求54的电子设备，其中至少一个光束具有与所述 2N个光束的其他波长不同的波长，并且其中所述至少一个光束标识 的图形布局覆盖有光学带通滤波器，该光学带通滤波器对于所述至 少一个光束是透明的，但是对于所述N个光束中具有与所述至少一 个光束的波长不同波长的任何光束都是不透明的。
56. 如权利要求46的电子设备，其中所述光学器件进一步包括 至少一个另外的光学材料衬底，包括第一另外表面和第二另外表面；所述衬底上的至少两个另外区域，每个区域包括置于该至少一个 另外衬底的第一另外表面或第二另外表面上的至少两种另外衍射元 件中的一种，其中根据预定标准，所述至少两种另外衍射元件中第 一种的周期线具有基本上与所述至少两种另外衍射元件中第二种的 另外周期线的方向不同的所述周期线的方向；以及另外光源，用于提供分别由波向量b和k4定义的至少两种另外 光束，并且由于全内反射，两种光束基本上被限制在所述第一另外 表面和所述第二另外表面之间；其中所述波向量k3定义的所述光束的至少部分在所述至少两个另外 区域中的包括所述至少两种另外衍射元件中所述第 一种的 一个区域 内衍射，提供了从该第一另外表面或第二另外表面出来的另一输出光束，其中所述波向量k3定义的所述光束在至少两个另外区域中的包括所述至少两种另外衍射元件中所述第二种的另 一 区域内衍射或 者反射，而没有提供从该第一另外表面或第二另外表面出来的所述 另一输出光束，以及所述波向量k4定义的所述光束的至少部分在所述至少两个另外 区域中的包括所述至少两种另外衍射元件中所述第二种的所述另一 区域内衍射，提供了从该第 一 另外表面或第二另外表面出来的另一另外输出光束，其中所述波向量k4定义的所述光束在所述至少两个 另外区域中的包括所述至少两种另外衍射元件中所述第 一种的所述 一个区域内衍射或者反射，而没有提供从第一另外表面或第二另外 表面出来的所述另 一另外输出光束。
57. 如权利要求56的电子设备，其中至少两种衍射元件的每一个用于标识图形布局，使得所述至少两种衍射元件标识至少两种不 同图形布局，并且其中该至少两种另外衍射元件的每一个用于标识 图形布局，使得所述至少两种另外衍射元件分别标识至少两种另外 不同图形布局。
58. 如权利要求57的电子设备，其中所有波向量k!、 k2、 k3和 k4至少具有以下之一a)基本上相同的波长，b)k,和k3具有基本 上相同的方向，以及c) k2和k4具有基本上相同的方向。
59. 如权利要求57的电子设备，其中波向量k,和k2基本上具有 一个波长，而波向量b和k4基本上具有另外波长，其中该另外波长 与该一个波长不同。
60. 如;f又利要求57的电子i殳备，其中所述^)"底和所述至少一个 另外衬底在平行平面中一个置于另一个的下面，使得所述两种不同 图形布局中的至少一个图形布局适合于在由所述光学器件的用户所 见的区域内显示，以及所述至少两种另外不同图形布局中的至少一 个另外图形布局也适合于在该用户所见的所述区域内显示。
61. 如权利要求56的电子设备，其中所述至少两种另外不同图 形布局是该另一衬底的两个不同区域，所述至少两种另外不同图形 布局4皮此互不重叠。
62. 如权利要求56的电子设备，其中所述至少两种另外不同图 形布局提供在该另外衬底的同 一 区域中，并且彼此重叠。
63. —种光学器件，包括用于布置的装置，其由光学材料制成，包括第一表面和第二表面，其中在所述用于布置的装置上存在至少两个区域，每个区域包括布置在该用于布置的装置的第一表面或者第二表面上的至少两 种衍射元件中的一种，其中根据预定标准，所述至少两种衍射 元件中第 一种的周期线具有基本上与所述至少两种衍射元件中第二种的另外周期线的方向不同的所述周期线的方向；以及 用于提供分别由波向量k和k2定义的至少两种光束的装置，其中由于全内反射，两种光束都基本上被限制在所述第一表面和所述第二表面之间，其中所述波向量k,定义的所述光束的至少部分在所述至少两个区域中的包括所述至少两种衍射元件中所述第 一种的 一个区域 内衍射，提供了从该第一表面或第二表面出来的输出光束，其 中所述波向量k定义的所述光束在至少两个区域中的包括所述 至少两种衍射元件中所述第二种的另 一 区域内衍射或者反射， 而没有提供从该第 一表面或第二表面出来的所述输出光束，以 及所述波向量k2定义的所述光束的至少部分在所述至少两个 区域中的包括所述至少两种衍射元件中所述第二种的所述另一 区域内衍射，提供了从该第 一 表面或第二表面出来的另外输出光束，其中所述波向量k2定义的所述光束在所述至少两个区域中的包括所述至少两种衍射元件中所述第 一 种的所述 一 个区域 内衍射或者反射，而没有提供从该第一表面或第二表面出来的 所述另外输出光束。
64.如权利要求63的光学器件，其中所述用于布置的装置是衬 底，并且所述用于提供至少两种光束的装置是光源。
全文摘要
说明书和附图给出了一种新的方法、装置和软件产品，用于在电子设备的包括光学器件的部件中，例如在键盘或电子设备的液晶显示器中对不同图形布局进行照明。光学器件使用包括置于导光板上的衍射光栅的衍射平面波导及短周期衍射光栅在某些圆锥角处不具有衍射级的特性。因此，波导上的出耦合光栅可以这样设计，使得从某个方向来的光束可以有效地耦合出波导，或者由于全内反射而被限制在波导内部。于是可以使用具有衍射光栅的像素来将不同的图形布局布置在波导上，其中该衍射光栅具有不同方向上的周期线。描述了多衬底(波导)布置。
文档编号G09G3/36GK101310321SQ200680042492
公开日2008年11月19日 申请日期2006年9月12日 优先权日2005年10月13日
发明者P·莱蒂南, T·勒沃拉 申请人:诺基亚公司