CN1094213C - 可折叠式显示屏 - Google Patents

Abstract

一种可折叠式显示屏包括：(a)至少二个次显示屏；(b)使用铰链连接多显示屏的侧边；(c)次显示屏上设有光学放大元件，其放大倍率为1.05与1.3之间；(d)覆盖在两个次显示屏与铰链上的透明薄膜。光学放大元件可使得整个屏幕看起来比较大。这个可折叠式的显示屏，一方面提供使用者携带方便，另一方面又使得显示屏不会太小，增加观看操作的舒适性。它可以被应用在电子书、电子手杖、笔式电脑、携带型电视等装置上。

Description

可折叠式显示屏

本发明涉及一种用于电子装置的可折叠式显示屏。特别是涉及一种便于携带的电子产品上的显示屏，例如笔记型电脑，或者是其他类似产品。当不使用时，显示屏可以折叠起来，以减小外型尺寸，增加操作的方便性。

在高度发展的信息时代，商业的竞争与成功取决于企业成员可以利用通讯基础建设很快速的传送与应用信息的程度。其中供应通讯基础建设的零组件，无可避免地卷入携带式通讯设备的发展中，如笔记型电脑。

在设计此类产品时，外观尺寸是一个非常重要的因素。必须掌握的重点是产品小型化，以使得操作携带方便。另一点是使用者总是希望有最大的显示屏幕，使得观看最为舒适。显示屏提供了人与机器之间必要的介面，主要是采取笔式输入，其可以改善输入的正确性。因此，在携带式通讯器材的设计上，面临两种主要的设计上的矛盾，一方面需要体积小，另一方面，必须考虑增大屏幕。到目前为止，并没有一个令人满意的答案，这样，我们将为解决此种矛盾提出新的设计。美国专利5,049,862(专利’862)发表一个无键盘的携带式电脑和辅助型笔记本电脑，他们都为增加显示面积而提供可以折叠的屏幕。在专利’862中，可折叠式的屏幕只是一个分开且有明显界线的双屏幕，并不能满足一个合并式屏幕的须求(备注：专利862提供的双屏幕都是两个分开的显示面)。观看者希望使用单一显示屏，使得双显示屏可以组合成一个没有隙缝的显示屏。

本发明的目的在于提供一种体积小，显示面积大的可折叠式电子图象显示屏。其是有最小的外观尺寸及最大而舒适的视觉显示屏。更重要的是这个发明可以方便携带，如笔记型或次笔记型个人电脑、手上型电脑、个人讯息机等，这样，可以适当减小外观的尺寸又保留最舒适的视觉显示。折叠式的显示屏幕在这个创作中可以应用在电子式的机件或设计中，如电脑辅助或电脑控制的机械、测量工具等。在此机器中，最小的尺寸虽然并不是最重要的，但是至少折叠式的显示屏幕可以得到保护，防止损坏。

本发明的可折叠式的显示屏与先有技术中的折叠式电子装置有所不同，在现有的折叠式电子装置中显示屏是不能够折叠的。本发明的显示屏是由较小的两个屏幕所组成，在不使用时，可折叠起而减少占用面积。

本发明的较佳实施例是利用铰链方式将两个次屏幕经一中心轴联接在一起。当关闭时，两个屏幕成0度，打开时，则两个屏幕成180度。在停止旋转的位置，二个次屏幕在一平面上形成一整体。

为了使使用者感觉观看双屏幕像在观看一个完整的显示屏幕一样，在两个显示器上置放一个光学放大镜。这个光学放大镜包括一个一面平一面凸的透镜或一个同心圆绕射板或光学放大元件，特别设计得使名此屏幕(指双屏幕)象是无接缝地连接在一起，使用者将只看到一个完整的显示屏幕，这种放大光学元件的方案使来自二个屏幕的图象紧紧地连接在一起。

本发明的可折叠式的屏幕还在两个屏幕与它们中间的铰链上附有一个透明的薄膜。这个透明薄膜是由可弯曲且有弹性的材料所制成的，如PVC、PE等。这个有弹性且可弯曲的透明薄膜实际上把两个显示屏幕结合成一个完整的显示屏幕，这种显示屏可以折叠弯曲并且不会累积灰尘或其他异物。

这个折叠式的显示屏幕可以组合在一些电子装置上，以组成符合市场与消费者需要的完整产品。这些附属品包括键盘、扩音器、CCD相机及PCMCIA的插槽。另外，一个笔式输入的感压板附加在显示屏幕上可以组成一个完整的电子装置。

可折叠式的显示屏也可以加入一些应用程序当作个人数据机、电子书、电子手杖、笔式电脑、携带型电视等。本发明的显示屏也可以用于其他的电子产品，如数字控制器和测量仪器。

本发明采取如下具体结构：

本发明的可折叠式显示屏，包括：

至少两个次显示屏，次显示屏的侧边由铰链相互连接；

每一个次显示屏上面置放一个光学放大元件；

一透明且可弯曲的薄膜覆盖在次屏幕和铰链上面；

光学放大元件为一个同心圆绕射板。

其中，所述光学放大元件的放大倍率等于25/D[1+P(D-1)]，其中，D是影像与物体之间的距离，P为透镜的折射率。

其中，所述光学放大元件的放大倍率在1.05与1.3之间。

结合附图及实施例，对本发明的特点说明如下：

附图说明：

图1表示在一定距离之下裸视观察物体的示意图；

图2表示当裸视观看25cm远的物体的示意图；

图3表示裸视观察物体受到凸透镜的影响的示意图；

图4表示透过凸透镜所呈现出来的物体影像的示意图；

图5显示本发明实施例的两个显示屏所展开的俯视图；

图6表示展开时折叠式显示屏从图5剖面线6-6’的剖视图；

图7表示展开时折叠式显示屏从图5剖面线7-7’的剖视图；

图8表示当显示屏关闭时的侧视图；

图9表示展开时折叠式显示屏从图5的剖面线6-6’剖开的放大图(图6的放大图)；

图9-A次显示屏的侧视结构及各层结构示意图；

图9-B表示次显示屏的侧视立体分解示意图；

图9-C表示次显示屏的侧视立体组合示意图；

图10表示此可折叠式显示屏未加上光学凸透镜之前的俯视图；

图11表示此可折叠式显示屏加上光学放大元件的示意图；

图12A表示加上光学放大元件的显示原理及方法；

图13表示将铰链拿开只留下双屏幕及加上光学放大元件的示意图；

图14表示放大元件应用在铰链与次屏幕中间区域的示意图；

图15为本发明显示屏的局部示意图；

本发明的可折叠式显示屏最重要的一点是其由至少两个较小的显示屏所组成，并且当它不使用时可以将显示屏折叠，减小体积。虽然在不使用时可减小使用体积，但是并不会影响使用时观看的舒适性。

本发明的可折叠式显示屏的一个实施例是使用铰链将二个显示屏连接在一起，并且两个显示屏可围绕铰链从0度旋转到180度。当旋转至折叠的位置时，二个显示屏相互间的角度为0度。当屏幕需要使用时，则旋转至180度。此时两个显示屏固定在一个平面上，构成一个完整的显示屏。当两个显示屏合并时，有一个安全的距离，以避免显示屏相互接触。当两个屏幕打开定位时，显示屏的面积增加到两倍大，使得使用者观看舒适且便利操作。这只屏幕的显示可以水平或是垂直方式使用(纵向或横向)，在本发明的最佳实施例中，二个显示屏是相水平(横向)连接，一个在连接装置的右边，一个在连接装置的左边。

光学放大组件可以将双屏幕变成单一个屏幕的感觉。这个光学放大组件是一组在交接处即平面处所组成的光学放大元件，如同心圆绕射板，使得观看者所看到的屏幕是无接缝的。由于加入光学放大组件使得原本外加的铰链所产生的屏幕隙缝空间因而消失。

本发明的双屏幕附加的组件包括一个透明的薄膜，覆盖于双屏幕与铰链上。这个透明的薄膜可以弯曲折叠，它使用的材料如聚氯乙烯、聚乙烯(PVC，PE等)。当开始将此双屏幕用于仪器时，初始设计是在两个屏幕中间由铰链连接，并存在一个小的沟槽，由于此沟槽容易囤积灰尘，非常麻烦，加上一个透明薄膜后除了可以使显示屏成为一个整体外，并且可以防止灰尘落入沟槽。再加上一个感压板就可以使用笔式输入的方法。

如图1所示，其表示裸视的眼睛3与所见物体的距离关系。图中物体1与2高度相同。但是，物体1距离眼睛3比物体2距离眼睛3还要远。所以角度φ比角度θ要小。即感觉物体1应小于物体2。

图2表示当距离25cm远时，裸视的眼睛3看到的物体1的状况。设定距离为25cm是因为考虑一般眼睛可以清楚地看见物体的距离是25cm。图3为裸视观察物体受到凸透镜的影响的示意图，其表示当眼睛3经光学凸透镜4看物体1时的大小状态。

各物理量之间的关系如下：放大倍数： $M.P=\frac{a}{a_0}=\frac{Y^{\′}/D}{Y_0/25}=\frac{Y^{\′}25}{Y_{0}D}---\left(a\right)$

MP是放大的光凸透镜的放大倍数；a是影像视角，a₀是物体的视角，Y是物体的高度，Y’是影像的高度；D是影像与物体之间的距离。

水平放大倍数的定义为：

M.P＝L’/L₀×25/D＝(1-L’/F)25/D    (b)

L为物件与透镜4中心的距离；L’是影像与凸透镜4中心之间的距离。

由于，L’＝(D-d)

因此  M.P＝25/D[1+P(D-1)]           (c)

图4表示放大的凸透镜5穿越视觉影像的示意图。放大凸透镜5的焦距长度为f，厚度为d，半径为r，折射率为n。

各物理量的关系为：

1/f＝(n-1)/r                        (d)

假如物体与平面凸透镜5紧紧地接合在一起，这视觉影像的大小简易公式如下：

    1/S’+1/S＝1/f                  (e)

图中S与S’分别表示影像与物件对平面凸透镜的距离，平面的半径是无穷大的，而透镜的半径(R2)即是-r。

假设这个平面光学放大镜的折射率为n＝1.5，中心厚度d＝2cm，凸透镜的半径R2＝10cm。H(指影像的定位点)和H’(指物件的定位点)可从下面的式子计算：

   Lh’＝fd(n-1)/nR₁，Lh＝fd(n-1)/nR₂     (g)

h与h’分别是H和H’至平面凸透镜的距离。简单的表示如下：

   Lh＝d/n＝4/3，and Lh’＝0(因为R1＝∞)

利用前述的公式。则得出平面光学放大镜的焦距，如下：

   1/f＝n-1/r＝(1.5-1)/10＝1/20           (h)

因此，可知焦距为20cm。在这个折叠式的显示屏关紧平面时(r＝∞)。则S＝Lh＝d/n，因此S’值亦可推导出： $\frac{1}{S^{\′}}+\frac{1}{4/3}=\frac{1}{20}---\left(i\right)$

  则  S’＝10/7

得出放大倍数为：m＝s’/s＝(10/7)(30/28)≈1.07

结合本发明的较佳实施例详细说明如下：

如图5所示，本发明的折叠式的显示器10包括两个次显示屏20，由铰链21连结在一起。如图5所示，从上视图观察两个次屏幕20打开的状况。图9则是图6的放大图，显示次屏幕20各层的关系及距离。其中，一个同心圆绕射板11、一个感压板12、一块可折叠弯曲的薄膜13依次置于两个次屏幕20的上面。

如图9-A及9-B所示，其中，一个光学放大元件或称为佛瑞奈透镜11-1的下面置有一个折射率小于光学放大元件11-1的透明薄膜11-2，可将显示器LCD上显示的影像，成正立放大虚像，以便人眼观察。各平板间可利用粘胶，如折射率稳合粘胶，将各平板牢固地粘合在一起而形成一体，此种稳合粘胶的另一特点是可消除多层介面的反射，以利于光线传送，使影像清晰。

在图5-9中的同心圆绕射板型平面光学元件起放大作用。本发明中的同心圆绕射板是一个平板，其上的透明与不透明状的圆圈轨迹阻挡了每一个佛瑞奈半周期的区域(Fresnel half-period zone)，如前例所示，此穿越平板透镜的光线形成强烈的成象光点，类似于例1中的一面平一面凸的透镜的情况。

图10表示没有放大的平面光学元件时实际使用的状况。图11表示有放大的平面光学元件实际使用的状况。图10与图11表示以二个显示屏水平式铰链连结的状况。在没有装置放大元件下文字是分别显示在两个次屏幕20上，且因中心有铰链连结的关系中间有一条空白线。如果加设放大元件，则文字将显示在一整体显示屏上。

图12A表示从侧面观看每个次屏幕20与加上放大的平面光学元件的投影显示原理。图13表示加上放大的平面光学元件后可以删除中间铰链区域的影响，使成为一个完整的屏幕。图12A、12B和图13表示具有相同的放大焦距为66cm。在D＝30cm时代入方程式(c)则放大倍率为1.2倍。图13中每个次显示屏20的长为100mm宽为50mm，中间分离的距离为10mm。放大倍率为1.2倍，两个次屏幕20则结合为一个完整屏幕。

如图9-A所组成的本发明的次显示屏，其每个零件间的组合方式叙述如下；显示屏20为液晶显示器(LCD)，11-1与11-2组成放大光学元件。12为一感压板，将以上四种零件用UV胶(UV Cured Synthetic Polyester)结合，并固定于本体10上(图6中的本体10)。这些零件，因为具有物理光学的作用，将因胶合的结构，使得操作的时候，不会产生摇动或位移而影响放大光学原件11-1与11-2和显示屏20之间的关系，而可以看到清楚图像。

图9-A组成的本发明的次显示屏20，其最上层设有一层可弯曲的薄膜13，横跨两个次显示屏20。在本发明装置中，若折弯时，会有间隙产生。因此，不能与其零件粘合。必须采用卡榫的方式，这种方式有三点好处；1、容易折弯不会产生破裂；2、如有损坏，更换容易；3、组装方便，不须使用螺丝或高频焊接。其组装图，如图15所示，其中的一可折弯的薄膜13，以人工方式就可利用卡榫15予以固定(此卡榫是采用与外壳相同的材料，射出成形)组合，且可在本发明组装前或后都容易组装。

如图14所示，光学放大元件11的工作原理：在粘着一体的次显示屏20中，光学放大元件或佛瑞奈透镜尤如一般普通透镜，其具焦距f，当次显示屏20显示的影象位于普通透镜焦距内，即呈现正立放大虚像，其中放大光学元件11-1的折射率大于11-2的平板折射率。

上述附图与叙述的目的是利用实施例说明本发明的特点。根据前面的资料所产生的修改或是改变应该是很容易的。实施例中的选择与讨论，仅提供这个发明最好的原则和实际应用，在不变更本发明实质内容下的修改，均应属于本发明的权利范围。

Claims (4)

1、一种可折叠式显示屏，包括：

至少两个次显示屏，次显示屏的侧边由铰链相互连接；

每一个次显示屏上面置放一个光学放大元件；

其特征在于：

一透明且可弯曲的薄膜覆盖在次屏幕和铰链上面；

光学放大元件为一个同心圆绕射板。

2、根据权利要求1所述的可折叠式显示屏，其特征在于，所述光学放大元件的放大倍率等于25/D[1+P(D-1)]，其中，D是影像与物体之间的距离，P为透镜的折射率。

3、根据权利要求2所述的可折叠式显示屏，其特征在于，所述光学放大元件的放大倍率在1.05与1.3之间。

4、根据权利要求1所述的可折叠式显示屏，其特征在于，所述可携式电子装置是一个次笔记型电脑。

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