显示装置的制作方法

专利名称：显示装置的制作方法
技术领域：
本文描述的实施例整体涉及ー种显示装置。
背景技术：
在使图像信号显现并将图像信号作为图像信息显示出来的显示装置中，要求在性能和功能性方面进ー步提高。例如，存在这样的构造，即，在有机EL显示装置的显示表面上设置有太阳能电池，从而除了在执行显示操作的功能之外还具备功率产生功能。


图1A和图1B是示出根据第一实施例的显示装置的示意图；图2是示出根据第一实施例的显示装置的一部分的示意性截面示图；图3是示出根据第一实施例的显示装置的ー个操作的示意图；图4是示出根据第一实施例的显示装置的另ー操作的示意图；图5是示出根据第一实施例的显示装置的操作的示意性平面图；图6是示出根据第一实施例的显示装置的另ー操作的示意性平面图；图7是示出根据第一实施例的显示装置的一部分的示意图；图8A和图SB是示出根据第一实施例的显示装置的一部分的构造和操作的示意图；图9是示出根据第一实施例的另ー显示装置的示意性截面示图；图10是示出根据第一实施例的另ー显示装置的ー个操作的示意图；图11是示出根据第一实施例的另ー显示装置的另ー操作的示意图；图12A和图12B是示出根据第一实施例的显示装置的操作的示意图；图13是示出根据第一实施例的另ー显示装置的一部分的示意性截面示图；图14是示出根据第二实施例的显示装置的构造和ー个操作的示意性截面示图；图15是示出根据第二实施例的显示装置的另ー操作的示意图；以及图16是示出根据第三实施例的显示装置的构造和操作的示意性截面示图。
具体实施例方式根据ー个实施例，显示装置包括多个发光単元、多个光导向器、多个光提取単元和光接收器。发光单元发射光。光导向器引导从发光单元发射的光。每个光导向器包括侧表面、第一端和第二端。所述侧表面沿着第一方向延伸。光导向器沿着与所述第一方向交叉的第二方向设置。每个光提取单元面对光导向器的侧表面。每个光提取单元能够选择性地使被引导穿过光导向器的光朝向导光器外部出射。光接收器面对所述第一端并且包括光电转换器。光电转换器被构造为接收被导向穿过每个光导向器并从所述第一端出射的光。以下将參照附图描述多个实施例。附图是示意性或概念性的；并且各部分之间尺寸的比例等不必要与它们的实际值相同。此外，即使对于相同部分，在不同附图中示出的尺寸和比例也可以不同。在该申请的说明书和附图中，与參照之前的附图描述的那些组件相似的组件被用相同的标号标记，并且适当地省略具体描述。(第一实施例)图1A和图1B是示出根据第一实施例的显示装置的构造的示意图。图1A是平面图。图1B是沿图1A中的线A1-A2截取的截面示图。如图1A所示，根据实施例的显示装置110包括多个发光単元10s、多个光导向器20、多个光提取単元30和光接收器40。所述多个发光单元IOs发射光。光具有波长(为400nm或更大以及760nm或更小)。所述多个光导向器20引导从发光単元IOs发射的光。所述多个光导向器20的每个沿着Y轴方向(第一方向)延伸。所述多个光导向器20沿着与所述第一方向交叉的第二方向设置。例如，所述第二方向垂直于所述第一方向。也就是说，所述多个光导向器20沿着与Y轴方向垂直的X轴方向设置。与Y轴方向垂直并与X轴方向垂直的方向被定义为Z轴方向(第三方向)。如图1B所不,光导向器20包括侧表面20s、第一端21和第二端22。所述侧表面20s沿着Y轴方向延伸。第一端21是光导向器20沿着Y轴方向的一端。第二端22是光导向器20沿着Y轴方向的另一端。例如，所述侧表面20s包括光导向器20的沿着Z轴方向的ー个侧表面(为了简单起见，称作上侧表面20a)和光导向器20的沿着Z轴方向的另ー侧表面(为了简单起见，称作下侧表面20b)。所述多个光提取单元30的每个面对光导向器20的侧表面20s(在实例中，为下侧表面20b)。在该申请的说明书中，“面对”包括直接相対的情况以及经另ー组件相対的情況。光提取单元30使得被引导穿过光导向器20的光从侧表面20s(在该实例中，为上侧表面20a)朝着光导向器20的外部出射。光提取单元30可选择性和局部地执行提取被引导穿过光导向器20的光的操作。例如，光提取单元30使得被引导穿过光导向器20的光从光导向器20沿着Z轴方向出射。从光导向器20出射的光不需要是严格平行于Z轴方向的光束,而是可以散布开。此外，从光导向器20出射的光可相对于Z轴方向倾斜。例如，光提取单元30面对的侧表面(在该实例中，为下侧表面20b)是在出射光的表面(在该实例中，为上侧表面20a)的相对侧上的表面。多个光提取单元30设置在一个光导向器20中。面对ー个光导向器20的侧表面20s的多个光提取单元30沿着Y轴方向设置。多个光提取单元30沿着Y轴方向设置并面对所述多个光导向器20的每个的侧表面20s (例如,下侧表面20b)。如图1A和图1B所示，光接收器40面对第一端21。光接收器40包括光电转换单兀41。光电转换单兀41接收被引导穿过多个光导向器20并从第一端21出射的光。在该实例中，光接收器40还包括光收集导向器42。光收集导向器42弓丨导从所述多个光导向器20的第一端21的每个出射的光井使得光进入光电转换単元41。光收集导向器32包括沿着X轴方向延伸的部分42a。例如，光电转换单元41设置在光收集导向器42的端部。在该实例中，光接收器40还包括光路改变单元43。光路改变单元43面对所述多个光导向器20的每个的第一端21。光路改变单元43改变从每个第一端21出射的光的光路并使得所述光进入光收集导向器42。光路改变单元43将光路从光导向器20中的波导方向(即Y轴方向)改变为光收集导向器42中的波导方向(即X轴方向)。稍后描述光路改变单元43的实例。虽然将实例的构造设计为减少光电转换单元41的数量，但是上面提到的光收集导向器42和光路改变单元43是必要时提供的，可以省略它们。例如，可使用这样的构造，即将光电转换単元41设置为面对光导向器20的每个的第一端21，并且将稍后描述的控制 器71和每个光电转换単元41电连接。在该实例中，发光单元IOs被置于第二端22的对面。发光单元IOs使得光从第二端22进入光导向器20。在该实例中，发光单元IOs面对第二端22的端表面，并且将光从第ニ端22的端表面注入到光导向器20中。发光单元IOs例如在第二端22的端表面处光学连接到光导向器20。然而，该实施例不限于此，并且发光单元IOs可面对例如在第二端22那侧上的侧表面20s的一部分。此外，发光单元IOs可设置在第一端21 (在设置光接收器40的那侧上的端部)的那侧附近。在该实例中，所述多个发光单元IOs的每个使用光源10。所述多个光源10的每个与所述多个光导向器20的每个并列放置。然而，本实施例不限于此。例如，以下构造是可以的，即提供ー个光源10，从所述光源10发射的光通过光学开关(未示出)控制，以从多个发光单元(用作发光单元IOs)发射，并且所述光进入所述多个光导向器20的每个。在下文中，描述了光源10用作发光单元IOs的实例。显示单元15设置在显示装置110中。显示单元15包括多个发光单元IOs(即，光源10)、多个光导向器20和多个光提取単元30。在显示单元15中设置多个像素。ー个像素对应ー个光提取单元30。例如，针对ー个光导向器20提供M个(M为2或更大的整数)光导向器20和提供N个(N为2或更大的整数)光提取单元30。显示单元15包括按照MXN的矩阵构造排列的像素。虽然为了方便观看附图，图1A示出了 M=Il且N=9的实例，但是在该实施例中M和N是任意数。所述多个光导向器20和所述多个光提取单元30彼此面对的区域形成其中像素排列的显示区域。显示装置110还可包括扫描驱动器61和光源驱动器62。扫描驱动器61经互连(扫描线61w)连接到所述多个光提取单元30。扫描驱动器61为所述多个光提取単元30提供信号，以驱动光提取单元30。光源驱动器62经光源互连62w连接到所述多个光源10。光源驱动器62为所述多个光源10提供信号(包括电流)，以驱动光源10。电路单元60设置在显示装置110中。电路单元60将电信号提供到发光单元IOs(光源10)和光提取单元30中的至少ー个。电路单元60包括扫描驱动器61和光源驱动器62中的至少ー个。
显示装置110还可包括图像处理器63。视频信号SV被供应到图像处理器63。图像处理器63为扫描驱动器61供应用于扫描的信号。图像处理器63为光源驱动器62供应用于发光的信号。基于视频信号SV产生用于扫描的信号和用于驱动光源10的信号。显示装置110还可包括电源64。电功率PW被供应到电源64。电源64经供电系统互连PL将电カ供应到扫描驱动器61、光源驱动器62和图像处理器63。显示装置110还包括电カ存储单元72和控制器71。光电转换单元41将由光电转换单元41接收的光的至少一部分转换为电能。电カ存储单元72存储至少一部分电能。控制器71控制将在光电转换単元41中获得的电能供应到电力存储单元72。此外，控制器71控制将在电カ存储单元72中存储的电能供应到电源64。也就是说，控制器71控制从光电转换单元41到电カ存储单元72的电能的供应，以及控制从电カ存储单元72中电能的提取。例如，控制器71连接到电源64。例如，电源64将电流供应到控制器71。例如，通过光电转换单元41转换光电单元41接收到的光而获得的至少一部分电能可被供应到电源64。例如，光电转换单元41转换被引导穿过光导向器20的光以产生电カ输出线41s。所述输出41s被供应到控制器71。在该实例中，显不装置110还包括第一反射器51。第一反射器51设置在多个光导向器20的姆个第一端21和光接收器40之间。具体地说，第一反射器51设置在姆个第一端21的端表面和光接收器40之间。第一反射器51的光反射率是变化的。例如,第一反射器51具有反射状态和透射状态。第一反射器51在反射状态下的反射率高于第一反射器51在透射状态下的反射率。第一反射器51在透射状态下的透射率高于第一反射器51在反射状态下的透射率。第一反射器51可执行反射入射到第一反射器51上的光的操作(反射操作)和透射入射到第一反射器51上的光的操作(透射操作)。例如，第一反射器51可执行反射从每个第一端21出射的光井使得所述光进入所述多个光导向器20的操作，以及透射从每个第一端21出射的光井使得所述光进入光接收器40的操作。在第一反射器51中，反射操作和透射操作的执行可彼此切換。例如，光导向器20经第一反射器51光学连接到光接收器40。稍后描述第一反射器51的实例。所述多个光导向器20经第一反射器51和光路改变单元43光学连接到光收集导向器42。例如，显示装置110可通过光源10、光导向器20和光提取单元30执行显示操作，以及通过光导向器20和光接收器40执行功率产生操作。例如，显示装置110是具有功率产生功能的显示装置。例如能透射可见光的材料诸如树脂和玻璃用作光导向器20。光导向器20可具有沿着Y轴方向延伸的柱形或纤维形状。例如半导体发光装置诸如LED可用作光源10。例如能透射可见光的材料诸如树脂和玻璃用作光接收器40的光收集导向器42。例如利用半导体的装置用作光电转换単元41。例如，液晶装置、MEMS (微型机电系统)装置等用作光提取单元30。然而，该实施例不限于此，并且可使用可改变光导向器20的光引导状态(例如，允许在全反射状态和非全反射状态之间切換)的任何装置作为光提取単元30。现在将描述光提取单元30的实例。
图2是示出根据第一实施例的显示装置的一部分的构造的示意性截面示图。图2示出了沿着图1A的线A1-A2截取的截面的一部分，并示出了光提取单元30以及光导向器20的一部分的构造。如图2所示，在该实例中，光提取单元30包括第一电极层31a、第二电极层31b、反射层32和光提取层33。第二电极层31b设置在第一电极层31a和光提取层33之间。反射层32设置在第二电极层31b和光提取层33之间。位移层31c设置在第一电极层31a和第二电极层31b之间。第一电极层31a和第二电极层31b之间的距离(位移层31c的厚度)是可变的。光提取层33面对光导向器20。也就是说,光提取层33设置在光导向器20和反射层32之间。透射可见光的材料(例如，亚克カ树脂等)用于光提取层33。反射可见光的材料(例如，银、铝等)用于反射层32。粗糙部分(例如，棱镜状构造)设置在光提取层33和反射层32之间的界面处。已进入光提取层33的光在反射层32处被反射，并从光提取层33出射。例如，根据例如施加在第一电极层31a和第二电极层31b之间的电压(电信号)，第一电极层31a和第二电极层31b之间的距离通过根据施加到位移层31c上的电场的位移运动而改变。因此，光提取层33可具有与光导向器20接触的状态和不与光导向器20接触的状态。被引导通过光导向器20的光(被波导的光L12)传播通过光导向器20,同时在光提取层33不与光导向器20接触的部分被全反射。在光提取层33与光导向器20接触的部分中，被波导的光L12可从光导向器20进入光提取层33，在反射层32被反射，穿过光提取层33，并且从光导向器20的侧表面20s (在该实例中，为上侧表面20a)出射。因此，光提取单兀30可选择性地使被引导通过光导向器20的光(被波导的光L12)朝着光导向器20的外部出射(光L13)。以上是光提取单元30的构造的ー个实例，并且本实施例不限于此。图3是示出根据第一实施例的显示装置的ー个操作的示意图。图3示出了显示装置110中的显示操作。如图3所示，光Lll从光源10被发射。光Lll通过光源10产生,光源10受光源驱动器62的控制。例如,光Lll从光导向器20的第二端22的端表面被引导进入光导向器20。光Lll在光导向器20中变为被波导的光L12。例如，被波导的光L12在满足全反射条件的同时被引导穿过光导向器20。扫描驱动器61选择所述多个光提取单元30之一，并将所述光提取単元30设置为光提取状态(从光导向器20开始)。为了方便起见，处于光提取状态的光提取单元30a被称作“选择状态光提取单元30a”。在多个光提取单元30中，除选择状态光提取单元30a之外的光提取单元30被设置为导光状态(在光导向器20中，根据全反射条件)。为了方便起见，处于导光状态的光提取单元30a被称作“非选择状态光提取单元30b”。非选择状态光提取单元30b将在由非选择状态光提取单元30b所面对的光导向器20的那部分中的被波导的光L12的状态保持为全反射状态。另ー方面，选择状态光提取单元30a使得在由选择状态光提取单元30a所面对的光导向器20的那部分中的被波导的光L12的状态变为非全反射状态。因此，从面对选择状态光提取単元30a的光导向器20的那部分中将光L13提取到光导向器20外部。例如，光LI3从上侧表面20a出射。在显示操作中，第一反射器51被设置为反射状态。因此，在被引导通过光导向器20的光(被波导的光L12)中，没有对从光导向器20中提取到外部的光L13而是被进ー步弓I导通过光导向器20的光做出贡献的分量可在第一反射器51处被反射，进ー步传播通过光导向器20，并且致使到达选择状态光提取単元30a。通过选择状态光提取单元30a，被引导通过光导向器20的被波导的光L12可选择性和局部地被提取到光导向器20的外部。通过控制光源10的操作和光提取单元30的操作，致使所期望的光从X-Y平面内的任意位置出射；因此，可形成和显示任意图像。所述多个光导向器20 (侧表面20s)形成显示装置110的显示表面。图4是示出根据第一实施例的显示装置的另ー操作的示意图。图4示出了显示装置110中的功率产生操作。例如，当执行功率产生操作时，显示装置110不执行显示操作。如图4所示，例如，来自外部的光(外部光L21)进入光导向器20。外部光L21是例如在显示装置周围的光，诸如阳光。至少一部分外部光L21在满足全反射条件的同时被引导穿过光导向器20。例如，光提取单元30的状态被设置为使得已进入光导向器20的光在光导向器20中根据全反射条件被引导穿过光导向器20。因此，从光导向器20的外部已进入光导向器20的外部光L21 (的一部分)改变其行进方向，并变为在满足全反射条件的同时被引导穿过光导向器20的被波导的光L22 (被引导的分量)。被波导的光L22在重复全反射的同时沿着Y轴方向被引导穿过光导向器20，并且从第一端出射以变为出射光L23。出射光L23穿过第一反射器51。此外，出射光L23经光路改变单元43进入光收集导向器42，并变为被波导的光L24。被波导的光L24在满足全反射条件的同时沿着X轴方向被引导穿过光收集导向器42，并进入光电转换単元41。因此，入射在显示装置110的显示表面(光导向器20)上的外部光L21可以以良好的效率地被引导至光电转换单元41。图5是示出根据第一实施例的显示装置的操作的示意性平面图。图5示意性地示出了光导向器20在显示装置110的显示操作中的波导路径(显示区域)。在显示操作中，例如，执行线序列驱动。在图5中所示的实例中，沿着Y轴方向执行扫描。所述多个扫描线61W的每个连接到多个光提取单元30。扫描线61w的延伸方向是行方向。在特定时间沿着列向选择从设置了光源10的第二端22开始的第i行(i为不小于I且不大于N的整数)扫描线61w。因此，第i行的光提取单元30被设置为光提取状态。在图5示出的该实例中，i=5。此时，连接到多个光导向器20的光源10使得光Lll在以下状态(包括色调和半色调状态)下发射，该状态是在对应于选择状态光提取单元30a (位置为i=5)的像素中进行显示。光Lll变为被引导穿过光导向器20的被波导的光L12，并且在i=5的位置被提取到光导向器20外部作为光L13。因此，出射光的理想状态(包括色调和半色调状态)在光提取単元30 (选择状态的光提取单元30a)中i=5的位置获得。通过按次序执行该操作并以高速从i=l至i=N重复执行该操作该操作，可获得期望的显示状态。图6是示出根据第一实施例的显示装置的另ー操作的示意性平面图。图6示意性地示出了光导向器20在显示装置110的功率产生操作中的波导路径。如图6所不,夕卜部光L21从外部沿着Z轴方向进入光导向器20。一部分外部光L21通过光提取単元30沿行进方向转变，并变为被波导的光L22。被波导的光L22在满足全反射条件的同时被引导穿过光导向器20。被波导的光L22从光导向器20的第一端21出射，成为出射光L23。出射光L23经第一反射器51和光路改变单元43进入光收集导向器42，并变为被波导的光L24。被波导的光L24在满足全反射条件的同时被引导穿过光收集导向器42，并到达光电转换单元41。光能在光电转换单元41中转换为电能。也就是说，光电转换单元41可执行接收以下光的操作，所述光从光导向器20的侧表面20s (例如,上侧表面20a)已进入光导向器20,被引导穿过光导向器20,并从姆个第一端21出射(出射光L23)。因此，除显示操作之外，显示装置110还可执行功率产生操作。在常规显示装置中，当不执行显示时不执行其它操作。相反，在显示装置110中，当不执行显示时，入射在显示表面的外部光L21可以以良好的效率转换为电能，以执行功率产生操作。在显示装置110中，通过将光导向器20和光提取单元30结合，可容易提供高再现性和大面积的显示。此外，可提供不仅具有显示功能还具有功率产生功能的显示装置。因此，在该实施例中，在利用光导向器20的显示装置中，可通过利用光导向器20的导光特性増加功率产生功能。该实施例可提供具有高性能和高功能性的显示装置。在所述显示装置110中，包括光源10、光导向器20和光提取单元30的一个显示元件沿着Y轴方向延伸。多个显示元件沿着X轴方向设置。因此，通过增加显示元件的数量，可相对容易地获得面积大的显示装置。这种面积大的显示装置尤其适于室外安装，并且其具有功率产生功能是尤其有效的。然而，本实施例不限于此；显示装置110的显示表面的尺寸是任意的，并且显示装置110可安装在室内或便携式设备上。此外，在所述实例中的显示装置110的功率产生操作中，进入所述多个光导向器20的外部光L21被收集到光收集导向器42上，并被引导至光电转换単元41。也就是说，例如，致使入射到形成显示表面的所述多个光导向器20的整个表面上的外部光L21通过所述多个光提取単元30被引导穿过光导向器20。此外，致使所述光被引导穿过光收集导向器42，在光收集导向器42中光被收集并引导至光电转换単元41。因此，提高了将外部光L21转换为电能的效率。也就是说，在显示装置110中，光电转换单元41的光接收表面的尺寸可被制成为小于显示表面的尺寸。例如具有高光电转换效率的装置可被用作光电转换単元41。总的来说，在诸如太阳能电池的光电转换装置中，例如通过增大外部光的入射面积来增加电カ输出。例如，同样在太阳能电池设置在显示装置的显示表面或背面上的构造中，进行一定设计以増大外部光入射在太阳能电池上的面积。相反，在根据本实施例的显示装置110中，通过利用光导向器20和包括光收集导向器42的光接收器40的构造获得光收集功能。因此，例如具有高效率但难以增大面积的装置，诸如使用单晶体的装置，被容易地用作光电转换単元41。因此，在该实施例中，光电转换单兀41可含有单晶半导体。因此，容易获得闻功率广生效率。在所述显示装置110中，在按照矩阵构造排列的多个像素中，基于电信号获得利用光波导的光信号。在显示装置110中，在显示表面上提供导光机制(例如，所述多个光导向器20)。在该实施例中，基于所述构造的波导路径不仅用于显示操作而且用于外部光L21的光收集操作。也就是说，用于显示操作的构造元件(例如，光导向器20)也用于功率产生操作。因此，显示装置可通过少量构件而具备功率产生功能。图7是示出根据第一实施例的显示装置的一部分的构造的示意图。图7示出了可用于显示装置110的光接收器40的光路改变单元43的构造。多个光路改变单元43设置在所述光接收器40中。图7示出了ー个光路改变单元43的构造。在图7中，省略了第一反射器51。如图7所示,光路改变单元43还包括反射层43a。也就是说,光路改变单元43包括多个反射层43a，并且所述多个反射层43a的每个被设置为对应于所述多个光导向器20的每个。所述多个反射层43a的每个与所述多个光导向器20的每个第一端21并列放置。所述多个反射层43a的每个反射从所述多个光导向器20的每个第一端21出射的光(例如，出射光L21)，并使得所述光进入光收集导向器42。在所述实例中，所述光路改变单元43还包括光路改变导光体43c。所述光路改变导光体43c包括相对于Y轴方向倾斜的倾斜表面，并且所述反射层43a设置在所述倾斜表面上。出射光L23从光路改变导光体43c的一端进入所述光路改变导光体43c，并且所述光在所述反射层43a处被反射并进入光收集导向器42。如图7所示，在该实例中，在ー个光路改变单元43中设置聚光透镜43b。也就是说，光路改变单元43还包括多个聚光透镜43b。所述多个聚光透镜43b的每个面对所述多个光导向器20的每个第一端21。在所述多个聚光透镜43b的每个中会聚的光L23a入射在所述多个反射层43a的每个上。诸如树脂和玻璃的能透射可见光的材料被用作光路改变导光体43c。对于至少可见光范围内的波长透射性卓越的材料被用作光路改变导光体43c。根据反射层43a的倾斜角度在反射层43a处反射光L23a。通过在反射层43a处的反射获得的光L23b进入光收集导向器42。光L23b在光收集导向器42上的入射角被设置为适于使被波导的光L24在满足全反射条件的同时被引导穿过光收集导向器42的角度。光路改变导光体43c光学连接到光收集导向器42。已到达光收集导向器42的光(被波导的光L24)被引导穿过光收集导向器42,并到达光电转换单兀41,成为光L25。所述实例是光路改变单元43的ー个实例，并且本实施例不限于此。在本实施例中，光接收器40的构造是任意的，只要光接收器40具有这样的构造即可，在所述构造中，从光导向器20出射的出射光L23以良好的效率被引导至光电转换単元41(例如，通过在满足全反射条件的同时引导光)。图8A和图SB是示出根据第一实施例的显示装置的一部分的构造和操作的示意图。附图示出了显示装置110的第一反射器51的构造和操作。在附图中示出的构造可同样应用到稍后描述的第二反射器。如图8A和图8B所不，第一反射器51包括第一电极56a、第二电极56b和流体层58。流体层58设置在第一电极56a和第二电极31b之间。流体层58含有移动离子57。例如银离子等用作在流体层58中含有的移动离子57。第一电极56a和第二电极56b透射可见光。在该实例中，第一电极56a设置在第一基底55a的主表面上。第二电极56b设置在第二基底55b的主表面上。第一基底55a和第二基底55b透射可见光。第一基底55a和第二基底55b在可见光范围内的透射率很高。本实施例不限于此。例如，第一电极56a可设置在光导向器20的第一端21的端表面上。图8A不出了第一反射器51的第一状态STa。图8B不出了第一反射器51的第二状态STb。如图8A所示，在第一状态STa中，例如，第一电极56a的电势被设置为等于第二电极56b的电势(例如，地电势)。在这种情况下，移动离子57处于被散布在流体层58中的状态。因此光(在可见光范围内的波长的光)可透射穿过第一反射器51。也就是说，在第一状态STa中形成透射状态。如图8B所示，在第二状态STb中，第一电极56a电连接到电源59的一端，并且第ニ电极56b电连接到电源59的另一端。因此，电压被施加到流体层58。通过施加到流体层58的电势差，移动离子57 (银离子等)朝着一个电极(在该实例中，朝着第一电极56a)迁徙。然后，移动离子57沉积在第一电极56a的表面上。因此,形成基于移动离子57的银的特性的反射表面。在第二状态STb中形成反射状态。 因此，在第一反射器51中获得反射状态(第二状态STb)和透射状态(第一状态STa)。也就是说,第一反射器51的光反射率是可变的。以上提及的构造是第一反射器51的ー个实例，并且本实施例不限于此。在该实施例中，第一反射器51的构造是任意的，只要光反射率是变化的并且获得反射状态和透射状态即可。图9是示出根据第一实施例的另ー显示装置的构造的示意性截面示图。图9示出了根据实施例的另ー显示装置111的构造，并且是对应于沿着图1A的线A1-A2截取的截面的截面图。现在将參照显示装置111的构造来描述与显示装置110的构造不同的部分。如图9所示，除所述多个发光单元IOs (例如，光源10)、所述多个光导向器20、所述多个光提取单元30、光接收器40和第一反射器51之外，显示装置111还包括第二反射器52。第二反射器52被设置为面对所述多个光导向器20的每个第二端22。也就是说，提供了多个第二反射器52，并且所述多个第二反射器52的每个面对每个第二端22。在该实例中，第二反射器52面对第二端22的端表面。第二反射器52的光反射率是可变的。第二反射器52可执行反射入射到第二反射器52上的光的操作(反射操作)和透射入射到第二反射器52上的光的操作(透射操作)。參照图8A和图SB描述的构造可用于第ニ反射器52。例如，第二反射器52反射从光导向器20的第二端22出射的光井使得所述光进入多个光导向器20。第二反射器52透射从光源10发射的光，并且使得所述光从第二端22进入光导向器20。图10是示出根据第一实施例的另ー显示装置的ー个操作的示意图。图10示出了显示装置111中的显示操作。在所述显示操作中，例如，第二反射器52设置为透射状态，而第一反射器51设置为反射状态。如图10所不,光Lll从光源10发射。光Lll穿过第二反射器52,并从光导向器20的第二端22的端表面被引导进入光导向器20。光Lll在光导向器20中变为被波导的光L12。被波导的光L12在满足全反射条件的同时被引导穿过光导向器20。被波导的光L12通过选择状态光提取単元30a从光导向器20被提取到外部。也就是说，光L13从规定位置从光导向器20出射。此时，在被波导的光L12中，可出现这样的分量，其在选择状态光提取单元30a的位置不从光导向器20被提取到外部，而是进一歩向前被引导穿过光导向器20。所述分量在满足全反射条件的同时被进一步引导穿过光导向器20，并到达第一端21。所述分量在第一反射器51处被反射(例如,镜面反射)。也就是说，一部分被波导的光L12的在第一端21被反射，以返回到光导向器20中，并且被引导穿过光导向器20。光在规定位置到达选择状态光提取单兀30a,并被出射到光导向器20的外部。因此，通过利用两个反射器(第一反射器51和第二反射器52)，出射(释放)到光导向器20外部的光量与从光源10引入到光导向器20中的光量的比例可増大。图11是示出根据第一实施例的另ー显示装置的另ー操作的示意图。图11示出了显示装置111中的功率产生操作。在所述功率产生操作中，第二反射器52设置为反射状态,而第一反射器51设置为透射状态。从显示表面(光导向器20)的外部进入光导向器20的外部光L21 (或其一部分)经光导向器20到达光提取单兀30。所述光的行进方向改变,从而变为被波导的光L22。被波导的光L22在满足全反射条件的同时被引导穿过光导向器20。一部分被波导的光L22穿过第一反射器51，并到达光接收器40的光收集导向器42。另ー方面，另一部分被波导的光L22在第二反射器52被反射以再次进入光导向器20，并且被引导穿过光导向器20以经第一反射器51到达光收集导向器42。已到达光收集导向器42的这些光线以良好的效率进入光电转换单元41。因此，通过使用两个反射器(第一反射器51和第二反射器52)，同样在功率产生操作中，被波导的光L22也可以以良好的效率被引导至光收集导向器42。因此，可致使进入光导向器20的外部光L21以良好的效率到达光电转换单元41。结果，获得的电能的量可增カロ，并且功率产生效率得到提高。图12A和图12B是示出根据第一实施例的显示装置的操作的示意图。附图示出了根据实施例的显示装置(例如，显示装置110、显示装置111以及它们的变型形式等)的两个操作状态。图12A对应于显示操作(显示状态STl )，并且图12B对应于功率产生操作(功率产生状态ST2)。以下，描述关于显示装置110的实例。如图12A所示，在显示装置110中，提供了包括开ロ 82o的机壳82，并且显示区域81设置在所示开ロ 82o中。如上所述，显示区域81是所述多个光导向器20 (附图中未示出)与所述多个光提取单元30 (附图中未示出)彼此面对的区域。在显示状态ST1，执行上述操作，并且在显示区域81中显示任意显示信息。如图12B所示，在功率产生状态ST2，外部光L21进入显示区域81的所述多个光导向器20 (在附图中未示出)。也就是说，显示区域81用作入射到显示区域81上的外部光L21的光收集单元。因此，根据该实施例的显示装置110(和111等)在显示操作(显示状态STl)中可用作显示装置，在该显示装置中观察者看见显示信息，并且在非显示操作(功率产生状态ST2)中可用作利用入射在显示区域81上的外部光L21的功率产生装置。具体地说，当显示装置110 (和ill等)用作室外安装的公众显示器等时，在非显示操作中可执行功率产生操作，并且在显示操作中需要的电能可存储在例如电カ存储单元72中，以有助于功耗降低。例如，存储在电カ存储单元72中的至少一部分电能可供应到电源64。图13是示出根据第一实施例的另ー显示装置的一部分的构造的示意性截面示图。图13是与沿图1A中的线A1-A2截取的截面对应的截面示图。图13示出了根据本实施例的另ー显示装置112的光导向器20的一部分的放大图。除了在图13中示出的部分之外的部分可类似于显示装置110或显示装置111的那些部分，并且因此省略描述。如图13所示，显示装置112还包括多个透镜(光引导透镜28)。提供了所述多个光提取单元30。图13示出了一个光引导透镜28和一个光提取单元30的放大图。多个光提取単元30沿着Y轴方向设置并面对所述多个光导向器20的侧表面20s(例如，下侧表面20b)。光导向器20设置在所述多个光引导透镜28的姆个和所述多个光提取単元30的每个之间。如图13所示，在光提取单元30中设置两个或更多个区域。例如，光提取单元30包括光引导透镜28在其上聚焦的第一区域35和除第一区域35以外的第二区域36。从外部引导穿过光导向器20到达光提取単元30的光主要被收集在第一区域35。例如，在第一区域35中，參照图2描述的在光提取层33和反射层32之间形成的棱镜构造是适于将外部光引导通过光导向器20的构造。因此，可増加到达光接收器40的光的量。也就是说，在第一区域35中，棱镜角可被设置为使得对于到达光提取単元30的外部光的主入射角在光导向器20中的全反射角窄。在第二区域36中，棱镜构造可被设置为使得从光源10引导的光容易地发射到外部。也就是说，例如，来自光源10的被波导的光在接近全反射角的角度被引导时，棱镜构造可被设置为使得光的行进方向转换到Z轴方向。因此，通过利用由于透镜效果的焦点位置，在光提取操作和光收集操作二者中可以以良好的效率发射和收集光。(第二实施例)图14是示出根据第二实施例的显示装置的构造和ー个操作的示意性截面示图。图14示出了根据实施例的显示装置120的构造。在显示装置120的构造中，除了在图14中示出的部分之外的部分可类似于显示装置110或显示装置111的那些部分，并且因此省略描述。如图14所示，同样根据实施例的显示装置120包括多个发光単元IOs (例如，光源10)、多个光导向器20、多个光提取単元30和光接收器40。在该实例中，光源10和光接收器40与光导向器20的第一端21并列放置。光接收器40面对第一端21 (具体地说,第一端21的端表面)。光源10使得光Lll从光导向器20的第一端21那侧上的一部分进入光导向器20。在该实例中，光源10使得光Lll从靠近第一端21的侧表面20s (上侧表面20a)进入光导向器20。因此,光源10和光接收器40 (光收集导向器42)设置在光导向器单元20的公共端。显示装置120还包括设置为面对光导向器20的第二端22的光反射层27。通过例如在第二端22的端表面上形成反射膜来形成光反射层27。例如通过真空沉积法形成的银膜可用作光反射层27。
在该实例中，光源10发射具有高方向性的光(光LI I)。光Lll相对于光导向器20的延伸方向(Y轴方向)倾斜地进入光导向器20。光Lll的倾斜角(例如，Z轴方向和光Lll之间的角)被设置为使得当光Lll进入光导向器20时在光导向器20中的被波导的光L12的角度是接近全反射角的值。因此,在显不装置120中，光源10设置为不面对光导向器20的端表面而是面对靠近所述侧表面20s的端部(第一端21)。通过这种构造，光源10和光接收器40 (光收集导向器42)可安装在同一(公共)端。在显示装置120中，光电转换单元41 (在图14中未示出)设置在第一端21那侧上。图14也示出了显示装置120中的显示操作。如图14所示,光Lll从光源10发射。光Lll从靠近光导向器20的第一端21的侧表面20s (例如上侧表面20a)被引导进入光导向器20。被波导的光L12在满足全反射条件的同时被引导穿过光导向器20。同样在这种情况下，期望位置下的光提取单元30 (选择状态的光提取单元30a)被设置为光提取状态，光L13被提取到光导向器20的外部。光L13从例如上侧表面20a出射。一部分光Lll变为被波导的光L12a (图14中的虚线);并且所述被波导的光L12a到达第二端22，以在光反射层27被反射(例如，镜面反射)，并且朝着第一端21被引导穿过光导向器20。被波导的光L12a到达选择状态光提取单元30a ;并且一部分被波导的光L12a的光路通过选择状态光提取单兀30a改变,并且该部分被波导的光L12a被提取到光导向器20的外部,作为光L13。图15是示出根据第二实施例的显示装置的另ー操作的示意图。图15示出了显示装置120中的功率产生操作。例如，当执行功率产生操作吋，显示装置120不执行显示操作。如图15所示，例如，外部光L21 (例如，阳光)进入光导向器20。一部分外部光L21在满足全反射条件的同时被引导穿过光导向器20。被波导的光L22在重复全反射的同时沿着Y轴方向被引导穿过光导向器20，并且从第一端21出射以变为出射光L23。另一部分外部光L21变为被波导的光L22a (图15中的虚线)；并且所述被波导的光L22a在光反射层27处被反射(镜面反射)以再次被引导穿过光导向器20,并且从第一端21出射，以变为出射光L23。出射光L23的这些射线经光路改变单元43进入光收集导向器42，并变为被波导的光L24。被波导的光L24进入光电转换单元41。因此，入射在显示装置120的显不表面(光导向器20)上的外部光L21可以以良好的效率被引导至光电转换单元41。在显示装置120中，提取的光(光L13)的光能量与从光源10发射的光Lll的能量的比率可増大。在显示装置120中，到达光电转换单元41的外部光L21的比例可增大，并因此可提高光电转换的效率。此外，在显示装置120中，由于光源10和光接收器40设置在光导向器20的公共端(第一端21)，因此可简化装置构造。因此，増大了计划和设计的灵活性。此外，重量和减轻并且外观形状可容易地縮小。(第三实施例)图16是示出根据第三实施例的显示装置的构造和操作的示意性截面示图。图16示出了根据实施例的显示装置130的构造。在显示装置130的构造中，除了在图16中示出的部分之外的部分可类似于显示装置110、111、112和120的那些部分，并且因此省略描述。
如图16所示，同样根据实施例的显示装置130包括多个发光単元IOs(例如，光源10)、多个光导向器20、光提取单元30和光接收器40。在实例中，光接收器40与第一端21并列放置，并且光源10与第二端22并列放置。然而，光源10和光接收器40也可与第一端21并列放置。以下，描述了这样ー种情況，即光接收器40与第一端21并列放置，并且光源10与第二端22并列放置。在该实例中，第一反射器51设置在第一端21和光接收器40之间。在所述显示装置130中，光电转换单元41不用作功率产生功能单元，而是光电转换单元41用作到达光电转换单元41的光的量的检测功能単元。例如，也可实时执行所述检测。基于到达光电转换単元41的光的量的检测结果，例如，可估计光源10的光的量以及从光提取単元30出射的光的量随时间的变化。可基于所述估计控制光源10和光提取单元30的至少ー个的操作。图16示出了检测光的量的检测操作的实例。在这种情况下，第一反射器51被设置为处于透射状态。如图16所示，从光源10发射的光Lll变为被波导的光L12。被波导的光L12在满足全反射条件的同时被引导穿过光导向器20。一部分被波导的光L12通过选择状态光提取单元30a出射到光导向器20的外部，作为光L13。被波导的光L12的没有出射到外部的光作为被波导的光L12a在满足全反射条件的同时朝着第一端21被引导穿过光导向器20。被波导的光L12a从第一端21出射，并且出射光L23经第一反射器51和光路改变単元43进入光收集导向器42。被波导的光L24被引导穿过光收集导向器42，并到达光电转换单元41。被波导的光L24通过光电转换单元41转换为电信号。例如，所有光提取单元30设置为非选择状态光提取单元30b的状态。因此，例如，除了在光路中的损失之外(例如，由于在光导向器20等的内部的散射等导致的损失)，已进入光导向器20的所有光到达光电转换单元41。因此，例如，可实时检测在光源10等中的光的量随时间的变化。在多个光提取单元30中存在选择状态光提取单元30a的情况下，可实时地检测和估计关于通过选择状态光提取単元30a等出射到光导向器20外部的光的量的差(例如，改
变量)。例如，控制器71可检测在从发光单元IOs (光源10)发射的光Lll中被引导穿过光导向器20并到达光电转换単元41的光的量与通过光提取単元30从光导向器20出射到光导向器20外部的光L13的光的量之间的差。例如，控制器71可检测当至少ー个光提取単元30处于光提取状态时(当被引导穿过光导向器20的光朝着光导向器的外部出射吋)在从发光単元IOs发射的光中被引导穿过光导向器20并到达光电转换単元41的光的量与当上述至少ー个光提取单元30处于光引导状态时(当被引导穿过光导向器20的光未朝着光导向器20的外部出射吋)在从发光単元IOs发射的光中被引导穿过光导向器20并到达光电转换単元41的光的量之间的差。控制器71可输出检测結果。例如，通过控制器71的输出，可获得关于显示功能的改变的信息。例如，在第i (i=l至N)个光提取单元30中，在光提取状态下和在光引导状态下到达光电转换单元41的光的量被检测到，并且它们之间的差被找到。此外，例如，在第j(j=I至N，j不等于i)个光提取单元30中，在光提取状态下和在光引导状态下到达光电转换单元41的光的量被检测到，并且它们之间的差被找到。另外，可比较这些差。通过比较，可检测第i个光提取単元的特性和第j个光提取単元30的特性之间的差异。可根据类似上面的各种检测结果控制发光单元IOs (例如，光源10)和光提取单元30的操作。也就是说，显示装置130可包括将电信号供应到发光単元IOs (例如，光源10)和光提取单元30中的至少ー个的电路单元(扫描驱动器61和光源驱动器62中的至少ー个)。光电转换単元41转换从发光单元IOs (光源10)发射并被引导穿过光导向器20的光(被波导的光L12a)，以生成电子监控信号(输出41s)。所述电路単元可根据所述监控信号改变供应到光源10和光提取单元30中的至少ー个的电信号。因此，可适当地控制光源10和光提取单元30的操作，同时与光源10随时间的变化以及光提取单元30等的操作改变相关。因此，例如，可提供具有高可靠性的均匀显示。像以上那样的检测功能可用于保持显示操作等中的图像质量。通过显示装置130，可在不另外提供检测光量等的变化的任何装置的情况下，检测在显示装置130中所包括的元件的特性的变化。例如，可实时执行检测，并且可进ー步提高检测准确性。实施例提供具有高性能和高功能性的显示装置。在上文中，已參照具体实例描述了本发明的实施例。然而，本发明的实施例不限于这些具体实例。例如，本领域技术人员可从现有技术中适当地选择显示装置的组件(诸如光源、光导向器、光提取单元、光接收器、光电转换単元、光收集导向器、光路改变单元和反射器)的具体构造，并类似地实施本发明；并且就获得类似的效果而言，这种实施被包括在本发明的范围中。此外，可在技术可行的程度下结合具体实例的任何两个或更多个组件；并且就包括本发明的精神而言被包括在本发明的范围中。此外，就包括本发明的精神而言，可通过本领域技术人员基于上面作为本发明的实施例描述的显示装置的适当设计修改获得所有显示装置也在本发明的范围内。本领域技术人员在本发明的精神范围内可想象任何其它改变和修改，并且应该理解，这种改变和修改也被包括在本发明的范围内。虽然已经描述了特定实施例，但是这些实施例仅通过举例的方式呈现，并且不旨在限制本发明的范围。实际上，本文描述的新实施例可以多种其它形式实现；此外，可在不脱离本发明的精神的情况下对本文描述的实施例作出在形式上的各种省略、替换和改变。权利要求及其等同物g在覆盖落入本发明的范围和精神内的这种形式或修改。
权利要求
1.一种显示装置，包括 多个发光单元，用于发射光； 多个光导向器，用于引导从发光单兀发射的光，每个所述光导向器包括沿着第一方向延伸的侧表面、第一端和第二端，所述光导向器沿着与第一方向交叉的第二方向设置； 多个光提取单元，每个所述光提取单元面对所述光导向器的所述侧表面，并且能够选择性地使被引导穿过光导向器的光朝着光导向器的外部出射；以及 光接收器，面对第一端，并且包括光电转换单元，所述光电转换单元被构造为接收被引导穿过每个所述光导向器并从所述第一端出射的光。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括设置在每个所述光导向器的所述第一端和所述光接收器之间的第一反射器，所述第一反射器的光反射率是可变的， 所述第一反射器能够执行反射入射在所述第一反射器上的光的操作和透射入射在所述第一反射器上的光的操作。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括面对每个所述光导向器的所述第二端的第二反射器，所述第二反射器的光反射率是可变的， 所述第二反射器能够执行反射入射在所述第二反射器上的光的操作和透射入射在所述第二反射器上的光的操作。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光接收器还包括光收集导向器，所述光收集导向器被构造为引导从第一端出射的光并使得所述光进入光电转换单元。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述光接收器还包括光路改变单元，所述光路改变单元面对所述第一端并被构造为改变从所述第一端出射的光的光路并使得所述光进入光收集导向器。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于 所述光路改变单元还包括多个反射层， 每个所述反射层与每个所述光导向器的第一端并列放置，以及每个所述反射层反射从每个所述光导向器的第一端出射的光，以使得所述光进入所述光收集导向器。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于 所述光路改变单元还包括多个聚光透镜， 所述聚光透镜面对每个所述光导向器的第一端，以及 在聚光透镜中会聚的光入射到反射层上。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，光电转换单元能够执行接收从所述第一端出射的光和将接收到的光转换为电能的操作。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光电转换单元能够执行接收从每个所述光导向器的所述侧表面进入每个所述光导向器并被引导穿过每个所述光导向器然后从所述第一端出射的光的操作，以及执行将接收到的光转换为电能的操作。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括 电力存储单元，用以存储所述电能；以及 控制器，用以控制将电能从光电转换单元供应到电力存储单元，或者控制从电力存储单元提取电能。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器用于检测 当至少一个光提取单元使被引导穿过所述光导向器的光朝着所述光导向器的外部出射时在从发光单元发射的光中的被引导穿过所述光导向器并到达光电转换单元的光的量与当至少一个光提取单元不使被引导穿过所述光导向器的光朝着所述光导向器的外部出射时在从发光单元发射的光中的被引导穿过所述光导向器并到达光电转换单元的光的量之间的差， 并输出检测结果。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括电路单元，所述电路单元用于将电信号供应到发光单元和光提取单元中的至少一个， 所述光电转换单元被构造为转换从发光单元发射并被引导穿过光导向器的光，以生成电子监控信号， 所述电路单元被构造为根据所述监控信号改变所述电信号。
13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个所述发光单元使得光从所述第二端进入每个所述光导向器。
14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个所述发光单元使得光从所述第一端进入每个所述光导向器。
15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光电转换器包括单晶半导体。
16.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括 电路单元，用于将电信号供应到发光单元和光提取单元中的至少一个；以及 电源，用于将电流供应到所述电路单元， 通过转换由光电转换单元接收到的光获得的至少一部分电能被供应到所述电源。
17.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光提取单元在全反射状态和非全反射状态之间改变在光导向器中的光的光引导状态。
18.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光提取单元包括液晶装置或微型机电系统装置。
19.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个所述发光单元包括半导体发光装置。
20.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，从发光单元发射的光的波长不小于400纳米并且不大于760纳米。
全文摘要
一种显示装置，根据一个实施例，显示装置包括发光单元、光导向器、光提取单元和光接收器。发光单元发射光。光导向器引导光。所述光导向器包括侧表面、第一端和第二端。所述侧表面沿着第一方向延伸。光导向器沿着与所述第一方向交叉的第二方向设置。光提取单元面对所述侧表面并且朝着外部使被引导穿过光导向器的光出射。光接收器面对所述第一端并且包括光电转换器。光电转换器接收被引导穿过光导向器并从所述第一端出射的光。
文档编号G02B26/02GK103018957SQ20121022224
公开日2013年4月3日 申请日期2012年6月28日 优先权日2011年9月27日
发明者日置毅, 中井豊 申请人:株式会社东芝