专利名称：基于高亮度显示屏的电子窗的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及电子窗。本发明具体涉及用于营造形成在封闭房间(例如，医院病房、酒店房间、室内商铺、工作间等)墙壁上的玻璃窗的感觉的电子窗。
背景技术：
在没有玻璃窗或玻璃窗的外部光线较弱的房间内，可以由从位于该房间内的灯发出的人造光来增强室内照明水平。虽然这样为人们创造了足以保证在房间内进行活动的光亮，但是因缺乏充足的近旁窗口而造成的心理压力却不能借助人造光得到缓解。
因此照明行业坚持不懈地力争增加阴暗房间(例如，医院病房、酒店房间、室内商铺、工作间等)内的光线，以改善这种阴暗环境背景给人带来的感受(例如，美国专利US5253000)。为此，本发明给出了用于营造形成在房间墙壁上的玻璃窗的感觉的新颖且独特的基于显示屏的电子窗的结构配置。
发明内容
本发明的一种形式是采用图像捕获装置和显示屏的电子窗。图像捕获装置安装在房间外面，用于提供该房间外部景观的图像。显示屏安装在房间之内，用于以营造形成在房间墙壁上的玻璃窗的感觉的亮度水平显示和照明所述图像。作为备选或同时，显示屏能够对光束在房间内的发射进行引导。
结合附图加以阅读，从后面的当前优选实施方式的详细介绍中，本发明的前述形式以及其它形式、特征和优点将会变得更加显而易见。详细介绍和附图仅仅是对本发明进行说明，而非进行限定，本发明的范围是由所附权利要求及其等价内容定义的。
附图1图解说明由按照本发明的基于显示屏的电子窗照射的示范性封闭房间；和附图2-13图解说明附图1中所示的电子窗的示范性实施方式。
具体实施例方式
如附图1所示的封闭房间20配备有用作照明房间20的玻璃窗的电子窗21。本发明的一项创造性原理是从结构上将电子窗21构造为这样一种显示屏，其具有玻璃窗外观(例如，表面积最小为0.5m2的矩形平面)以及(与典型显示屏的正常亮度水平(例如，100Cd/m2)相比)与玻璃窗相关联的亮度水平(例如，1000Cd/m2到3000Cd/m2)。在一种实施方式中，将电子窗21从结构上构造成充分明亮的、自发光的显示屏(例如，LED显示器、LCD显示器、等离子体显示器或漫反射显示器)，它沿着房间20的所有方向均匀地照射图像，如附图1中画出的实线箭头示意性表示的那样。同时或作为备选，将电子窗21在结构上构造成按照倾斜向下的角度朝向房间20内的地面发射光束(如附图1中画出的虚线箭头示意性表示的那样)的显示屏。在任何一种实施方式中，电子窗21的能耗优选都应当为，对于1m2的矩形平面，每1000Cd/m2为200W-400W。
本发明的第二种创造性原理是在电子窗21上显示周围环境中户外景观的景色。在一种实施方式中，具有网络摄像机22(如图所示，安装在房间20的外墙上)形式的图像捕获装置与电子窗21进行电通信(例如，有线地或无线地)，以提供周围环境中户外景观的图像，比如，朝着房间20的方向照射的太阳23的图像。
在实践中，电子窗的实际结构构造取决于本发明的商业实施，因此是没有限制的。后面附图2-13的说明给出接合了前面提到的一项或多项本发明的创造性原理的电子窗的示范性实施方式。
附图2图解说明显示屏形式的电子窗30，其采用了置于E-Ink层(未示出)上的矩形光导31和多达四个(4个)面对光导31的各个入射面的光源32-35。在工作当中，由光源32-35发出的进入光导31的光入射面的光线将会经由前光出射面31a由光导31发射出，在该前光出射面31a处一部分光最初由光导31的后光出射面(未示出)发射出，并且经由该后光出射面由E-ink层反射回到光导31中。鉴于E-ink层的典型反射率为40％，要提供充足的明亮度，各个灯优选是1m长的效率为401m/W的50W TL。
本文下面的附图3-7的介绍针对的是具有两个(2个)白色光源的电子窗30形式，为的是便于图解说明各种不同的形式。本领域技术人员将会意识到，对于具有三个(3个)光源或四个(4个)光源的电子窗30形式，较之所示出的两(2)重(two fold)对称形状，所示出的光导优选分别具有三(3)重对称形状或者四(4)重对称形状。
附图3图解说明一种显示屏形式的电子窗40，其采用置于E-Ink层43上的矩形光导41，它们之间有透明层42。两个(2个)白色光源44和45面对光导41的各个光入射面。虚线箭头突出了光从光源44和45以及光导41的发射。为了促进均匀照明，透明层42的折射率应当介于光导41的折射率与空气的折射率之间。
附图4图解说明一种显示屏形式的电子窗50，其采用置于E-Ink层53上的矩形光导51，其间有透明层52。两个(2个)白色光源54和55面对光导51的各个光入射面。虚线箭头突出光从光源54和55以及光导51的发射。为了促进均匀照明，透明层52的折射率应当介于光导51的折射率与空气的折射率之间。
附图5图解说明一种显示屏形式的电子窗60，其采用置于E-Ink层63上的矩形光导61，其间有透明层62。光导61包括六个(6个)绕射体(diffractor)61a。两个(2个)白色光源64和65面对光导61的各个光入射面。虚线箭头突出光从光源64和65以及光导61的发射。为了促进均匀照明，透明层62的折射率应当介于光导61的折射率与空气的折射率之间。
附图6图解说明一种显示屏形式的电子窗70，其采用置于E-Ink层73上的矩形光导71，其间有透明层72。两个(2个)白色光源74和75面对光导71的各个光入射面。虚线箭头突出光从光源74和75以及光导71的发射。为了促进均匀照明，透明层72的折射率应当介于光导71的折射率与空气的折射率之间。
附图7图解说明了一种显示屏形式的电子窗80，其采用置于E-Ink层85上的一对楔形矩形光导81和83，光导81和83之间有透明层82，光导83和E-Ink层85之间有透明层84。光源86面对光导83的光入射面，光源87面对光导81的光入射面。虚线箭头突出光从光源86和87以及光导81的发射。为了促进均匀照明，光导81和83的折射率应当大于透明层84的折射率，透明层84的折射率应当大于透明层82的折射率。
附图8图解说明了一种显示屏形式的电子窗90，其采用E-Ink层91和一对光源92和93。虚线箭头突出光从光源92和93的发射以及光从E-Ink层91的反射。
参照附图3-8，各种所示电子窗的主要功能是提供类似于玻璃窗的亮度水平。因此，优选各种所示E-ink层是由超白颗粒构成的，从而提供优于采用E-ink层的一般显示屏所提供的白色等级的超高白色等级。此外，鉴于实现了比采用E-ink层的一般显示屏更高的亮度水平，从各种图示光导中泄漏一定量的光是可以接受的。而且，虽然各种示出的电子窗都是前发光装置，但是本领域技术人员将会意识到这些示出的电子窗在本发明精神范围内的变化。
下面附图9-13的前提是提供形式为分辨率比典型显示屏低的显示屏的电子窗，但是增加了一般显示屏中并不优选的额外光源(例如，LED、聚光灯和借助内部漫反射器的准直TL管)。
附图9图解说明了一种显示屏形式的电子窗100，其采用置于E-Ink层(未示出)上的光导101和两个(2个)面对光导101的各个光入射面的白色光源102和103。电子窗100还采用了一个或多个有色光源照亮光导100的光入射面，比如，面对光导101的各个光入射面的有色光源104(例如，蓝色LED、蓝色聚光灯和蓝色TL管)和有色光源105(例如，红色LED、红色聚光灯和红色TL管)，以增加电子窗100的照明。可以将有色光源104和105相对于光导101的各个光入射面的定位确定成使电子窗的亮度最大。
附图10示出了一种显示屏形式的电子窗110，其采用反射显示器111和面对反射显示器111的各个光入射面的两个(2个)白色光源。电子窗110还采用耦合到反射显示器111的光出射面的一个或多个有色光源，例如面对相应显示器111的光出射面的有色光源114(例如蓝色)，以增加电子窗100的照明。可将有色光源114相对于反射显示器的相应光出射面的定位确定成使得电子窗110的亮度最大。
附图11图解说明了一种显示屏形式的电子窗120，其采用反射显示器121和两个(2个)面对反射显示器121的各个光入射面的白色光源122和123。电子窗120还采用了一个或多个用于直接发射不被反射显示器121反射的局部光的有色光源，比如，一对有色光源124(例如，红色)和125(例如，蓝色)。可以将有色光源124和125相对于反射显示器111的定位确定成得使电子窗110的亮度最大。在一种实施方式中，有色光源124和125的光束方向是固定的。或者，可以根据任意数量的因素(比如，太阳相对于电子窗120的高度)，调整(例如，借助快门系统旋转或移动)有色光源124的光束方向和/或有色光源125的光束方向。
附图12图解说明一种显示屏形式的电子窗130，其采用反射显示器131和两个(2个)面对反射显示器131的各个光入射面的白色光源132和133。电子窗130还采用了一个或多个用于直接发射不被反射显示器131反射的准直光束的准直光源，比如，一对准直有色光源134(例如，准直红色TL灯)和135(例如，准直蓝色TL灯)。可以将有色光源134和135相对于反射显示器131的定位确定成使电子窗130的亮度最大。在一种实施方式中，有色光源134和135的光束的方向是固定的。或者，可以根据任意数量的因素(比如，太阳相对于电子窗130的高度)，调整(例如，借助快门系统旋转或移动)有色光源134的光束方向和/或有色光源135的光束方向。
附图13图解说明了一种显示屏形式的电子窗140，其采用反射显示器141和两个(2个)面对反射显示器141的各个光入射面的准直白色光源142和143。如图所示，两个光源142和143都发出一耦合到反射显示器141中的准直白色光束和另一分别指向有色滤光器144和145的准直白色光束。可以将从光源142和143发出的准直白色光束的方向确定成使电子窗140的亮度最大。在一种实施方式中，有色光源144和145的光束的方向是固定的。或者，可以根据任意数量的因素(比如，太阳相对于电子窗140的高度)，调整(例如，借助快门系统旋转或移动)光源142的光束方向和/或光源143的光束方向。
从本发明的前述说明书中，本领域技术人员将会意识到本发明的各种不同优点。例如，可以将本发明的电子窗建造在光线阴暗房间(例如，医院病房、旅馆房间、室内商铺、工作间等)的墙壁上，从而在房间的无窗墙壁上营造玻璃窗的感觉。
虽然本文公开的发明的实施方式目前认为是优选的，但是可以作出各种不同的改变和修改，而不会超出本发明的思想和范围。本发明的范围是在所附权利要求中指出的，并且落在等价内容的含义和范围之内的所有改变都意欲包含在其中。
权利要求
1.一种电子窗(21)，包括图像捕获装置(22)，其可安装在房间外部，从而提供该房间外部的景色的图像；和显示屏(21)，其可安装在所述房间内并且与所述图像捕获装置(22)进行电通信，从而显示所述图像，其中显示屏(21)此外还可用于以一亮度水平照射所述图像来营造形成在所述房间墙壁上的玻璃窗的感觉。
2.按照权利要求1所述的电子窗(21)，其中所述图像捕获装置(22)是网络摄像机。
3.按照权利要求1所述的电子窗(21)，其中所述亮度水平是至少1000Cd/m2。
4.按照权利要求3所述的电子窗(21)，其中所述显示屏(21)包括光导(31)；和至少一个光源(32-35)，可用于与所述光导(31)光学耦合。
5.按照权利要求3所述的电子窗(21)，其中显示屏(21)还包括E-ink层(85)；置于所述E-ink层(85)上的第一透明层(84)；和置于所述第一透明层(84)上的第一光导(83)。
6.按照权利要求5所述的电子窗(21)，其中所述显示屏(21)此外还包括置于所述第一光导(83)上的第二透明层(82)；和置于所述第二透明层(82)上的第二光导(81)。
7.按照权利要求3所述的电子窗(21)，其中所述显示屏(21)包括E-ink层(91)；至少一个光源(92和93)，可用于与所述E-ink层(91)光学耦合。
8.按照权利要求3所述的电子窗(21)，其中所述显示屏(109)包括反射显示器(101)；至少一个白色光源(102，103)，可用于与所述反射显示器(121)光学耦合；和至少一个有色光源(104，105)，可用于与所述反射显示器(101)光学耦合。
9.按照权利要求3所述的电子窗(21)，其中所述显示屏(120)包括反射显示器(121)；至少一个白色光源(122，123)，可用于与所述反射显示器(121)光学耦合；和至少一个有色光源(124，125)，可用于与所述反射显示器(101)光学隔离。
10.按照权利要求3所述的电子窗(21)，其中所述显示屏(120)包括反射显示器(121)；至少一个白色光源(142，143)，可用于与所述反射显示器(141)光学耦合；至少一个有色滤光器(144，145)，其中每个白色光源(142，143)还可用于与所述至少一个有色滤光器(144，145)之一光学耦合。
11.一种电子窗(21)，包括至少一个光源；和显示器，该显示器可用于与所述至少一个光源光学耦合，其中所述显示器还可用于以一亮度水平显示和照射图像以营造形成在房间墙壁上的玻璃窗的感觉。
12.按照权利要求11所述的电子窗(21)，其中所述亮度水平为至少1000Cd/m2。
13.按照权利要求11所述的电子窗(21)，其中所述显示器包括光导(31)，可用于与所述至少一个光源(32-35)光学耦合。
14.按照权利要求11所述的电子窗(21)，其中所述显示器还包括E-ink层(85)；置于所述E-ink层(85)上的第一透明层(84)；和置于所述第一透明层(84)上的第一光导(83)。
15.按照权利要求14所述的电子窗(21)，其中所述显示器还包括置于所述第一光导(83)上的第二透明层(82)；和置于所述第二透明层(82)上的第二光导(81)。
16.按照权利要求11所述的电子窗(21)，其中所述显示器包括E-ink层(91)，可用于与所述至少一个光源(92和93)光学耦合。
17.按照权利要求11所述的电子窗(21)，其中所述显示器包括反射显示器(101)；且其中所述至少一个光源包括至少一个白色光源(102，103)，可用于与所述反射显示器(101)光学耦合；和至少一个有色光源(104，105)，可用于与所述反射显示器(101)光学耦合。
18.按照权利要求11所述的电子窗(21)，其中所述显示器包括反射显示器(121)；其中所述至少一个光源包括至少一个白色光源(122，123)，其可用于与所述反射显示器(121)光学耦合；且还包括至少一个有色光源(124，125)，其可用于与所述反射显示器(101)光学隔离。
19.按照权利要求11所述的电子窗(21)，其中所述显示器包括反射显示器(141)；其中所述至少一个光源包括至少一个白色光源(144，145)，其可用于与所述反射显示器(141)光学耦合；并且还包括至少一个有色滤光器(144，145)，其中有色滤光器(144，145)可用于与所述至少一个白色光源(142，143)之一光学耦合。
20.一种显示屏(21)，包括用于显示图像的装置；和用于以一亮度水平照射所述图像以营造房间墙壁上玻璃窗感觉的装置。
全文摘要
一种电子窗(21)采用了安装在房间外的、用于提供该房间外部风景的图像的图像捕获装置(22)。该电子窗(21)还采用了安装在房间之内的、用于以一亮度水平显示和照射所述图像以营造形成在房间墙壁上的玻璃窗的感觉的显示屏(21)。作为替代或同时，该显示屏(21)能够对光束在房间内的发射进行引导。
文档编号H04N7/18GK101053254SQ200580037937
公开日2007年10月10日 申请日期2005年11月2日 优先权日2004年11月3日
发明者E·G·韦塞尔, M·T·约翰逊, S·M·P·布洛姆 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司