CN113126467A - 用于模拟显示装置的移动指示器 - Google Patents

Abstract

本发明的一个方面涉及一种用于模拟显示装置、特别地用于时计的移动指示器。指示器包括多层零件，该多层零件包括不透明金属层和透明光导层并且形成指示器的主体和头部。头部相对于指示器的旋转轴线居中并且被布置成接收其底面上的光通量。荧光材料被布置在指示器的头部处的透明光导层上，以吸收所述光通量的至少一部分并且在透明光导层中重新发射第二发光荧光通量。其他方面包括指示器集合、显示装置以及包括一个或多个移动指示器的手表。

Description

用于模拟显示装置的移动指示器

技术领域

本发明涉及用于模拟显示装置（特别地在时计中）的移动指示器（例如指针）。本发明还涉及包括多个移动指示器的一组指示器。除了包括所述显示装置的手表之外，本发明的其他方面还涉及用于包括所述指示器的时计的显示装置。

背景技术

欧洲专利文件EP 2950166涉及用于可携带物体的发光显示指针的集合，该可携带物体包括容纳电源的框架，该电源包括第一端子和第二端子。发光显示器指针集合至少包括由非导电材料制成的第一发光显示指针和第二发光显示指针，并且其中孔被布置成用于使驱动心轴通过。第二发光显示指针的驱动心轴同心地设置在第一发光显示指针的驱动心轴内侧。第一发光显示指针和第二发光显示指针中的每一者分别支承发光的第一光源和第二光源。第一光源和第二光源各自包括第一极和第二极。取决于光源是并联安装还是串联安装的，第二光源的第一极或第二极通过第一发光指针和第二发光指针之间的接触连接至第一光源的第一极。

欧洲专利文件EP 2950168涉及用于容纳电源的可携带物体的发光显示指针的集合。发光显示指针集合包括至少叠加的第一发光显示指针和第二发光显示指针，每个发光显示指针设置有用于使驱动心轴通过的孔。第二发光显示指针的驱动心轴同心地设置在第一指针的驱动心轴内侧，其中隔离层插入于两个驱动心轴之间。第一发光显示指针和第二发光显示指针中的每一者分别支承第一光源和第二光源。第一光源和第二光源各自包括第一极和第二极，第一光源的第一极经由第一发光显示指针的驱动心轴电连接至电源的第一端子，第一光源的第二极经由接触片连接至第二光源的第一极，该接触片确保第一发光显示指针和第二发光显示指针之间的电连续性。第二光源的第二极经由第二发光显示指针的驱动心轴连接至电源的第二端子。

在这两个示例中，光源的电力供应通过指针的驱动心轴之间以及电池和机芯的齿轮之间的滑动接触来确保。该解决方案的主要缺点（尤其是对于手表）是由电触点的摩擦导致的机械过载，这可导致约12%的永久能量损失。此外，这些摩擦可以导致手表失去精度，并且还可以导致触点的不受控磨损。

发明内容

本发明的第一方面涉及用于模拟显示装置（特别地用于时计）的移动指示器。指示器包括多层零件，该多层零件包括不透明的金属层和透明的光导层。该零件形成指示器的主体和头部。头部相对于指示器的旋转轴线居中并且被布置成接收其底面上的光通量。荧光材料被布置在指示器的头部处的透明光导层上，以吸收所述光通量的一部分并在透明光导层中重新发射第二发光荧光通量。

在使用时，移动指示器被布置成使得多层零件的不透明金属层位于观察者最近的侧面上。例如为金属的不透明层可以呈金属片材的形式制成（通常具有0.12mm的厚度），并且该不透明层可被观察者直接看到或由布置在其上的装饰层（例如通过打印、钻石抛光、PVD着色、电镀或彩色喷漆进行布置）掩盖。相反，在使用时，透明光导层将位于不透明金属层下方，并且因此将对观察者不可见。术语“底面”应被理解为意指在移动指示器在使用中时因此与观察者掩盖的相对面。

术语“荧光材料”应被理解为意指包含荧光分子（即，具有吸收入射光通量（激发光）以及递送呈发光荧光通量（发射光）形式的光通量的能力）的材料。一旦光子的能量已被吸收，分子因此通常处于电子和激发振动状态。激发振动状态的迟豫发生在发射荧光之前（具有比激发光更长的波长）。通常以各向同性方式发射发光荧光通量。

应当理解，本发明的第一方面提出的解决方案克服了对移动指示器和包括用于发射光通量的装置的固定的底层结构之间的物理接触（尤其是摩擦）的需要。更特别地，在没有物理接触的情况下由入射光通量远程激发荧光材料。

此外，与已知的用于从垂直方向上将光耦合到光导中的技术不同（根据该技术，在光导的表面上加工有微棱镜或衍射光栅，该技术实施起来既复杂又昂贵），可以通过任何方法（喷涂、分配、喷墨打印）容易地沉积荧光材料层，并且不需要取向使光沿指针的轴线偏离，这对于棱镜和衍射光栅是必需的。

本发明提出的解决方案的另一优点在于，从相同的一次源并且通过选择预定的颜料类型，可以生成呈所选颜色的荧光，这无法在耦合使用棱镜和衍射光栅的结构的情况下发生，这受限于使源于一次源的光偏离，并且因此其颜色为源的颜色。

透明光导层可以产生第二光通量的光线的全内反射，并且因此产生大体上垂直于所述旋转轴线的传播。

多层零件可包括位于不透明金属层和透明光导层之间的光学隔离层。术语“光学隔离层”应被理解为意指与其中透明光导层与不透明金属层直接接触的情况相比，促进在透明光导层中传播的光通量的全内反射的层。光学隔离层的折射率和透明光导层的折射率之间的差Δn可在0.5至0.9的区间内、优选地在0.55至0.8的区间内、更优选地位于0.6至0.75的区间内。

光学隔离层可具有位于2μm至15μm的区间内、优选地位于3μm至12μm的区间内、更优选地位于5μm至10μm的区间内的厚度。

应当理解，上述指示器的结构容易使用本领域已知的方法来制造。例如，可首先沉积然后压印或切割零件的多个层以形成指示器。另一方面，没有装配、粘结或微处理操作对于布置零件的各层是必需的。

零件可为平坦的，并且其顶面或底面可为平面的。根据另选的实施方案，顶面可为非平面的。

头部可包括中心孔，由不透明材料制成的套筒可任选地被布置在其中。套筒可以与零件单独形成或者可以与零件整体形成。根据一个实施方案，套筒可以与不透明金属层成整体。

指示器可为指针，例如用于手表的指针。

本发明的第二方面涉及指示器集合，该指示器集合包括至少第一指示器和第二指示器（任选地为指针），每个指示器如上所述，具有头部，该头部包括中心孔，由不透明材料制成的套筒被布置在该中心孔中。第一指示器包括围绕头部的中心孔布置的一个或多个次级孔，以允许所述光通量通过次级孔经过第一指示器，使得在第一指示器和第二指示器被布置成使得其旋转轴线对准时，所述通量中的至少一部分被第二指示器的荧光材料吸收。

本发明的第三方面涉及用于时计的显示装置。该装置包括：

表盘；

指示器，诸如上述那些，所述指示器设置在表盘上方，指示器的相应头部被叠加并紧固至相应的心轴以便围绕共享的旋转轴线旋转；以及

固定光源，该固定光源被布置成借助于大体上平行于共享的旋转轴线并且具有比由荧光材料重新发射的波长更短的波长的光通量在指示器的所有头部下方照明。

固定光源可包括电发光二极管和/或有机电发光二极管，该电发光二极管和/或有机电发光二极管围绕所述心轴分布并被安装于设置在表盘下方的印刷电路部件上。

本发明的第四方面涉及包括如上所述的显示装置的手表，其中指示器为指针。

附图说明

在参考附图阅读下文出于例示目的呈现的某些有利实施方案的详细描述时将更好地理解本发明的其他特征和特性，附图示出：

图1：手表中使用根据本发明的一个实施方案的发光指针的模拟时间显示装置的图解的垂直剖视图；

图2：根据本发明的一个实施方案的指针的图解的垂直剖视图；以及

图3：根据本发明的一个实施方案的指针的透视图。

具体实施方式

图1概略性地示出腕表10的外壳的外轮廓，该腕表设置有时间显示装置，该时间显示装置特别地包括表盘12、时针14和分针16，这些指针被紧固至由钟表机芯（未示出）驱动的相应的共轴心轴18、20。共轴的心轴18、20允许指针14、16围绕共享的旋转轴线22旋转。表盘12被放置在表盘支撑件24上，并且这两个部件包括中心孔口26，该中心孔口围绕心轴18、20延伸。印刷电路板28位于支撑件24下方，该印刷电路板支承光源30以产生（基本上）轴向地指向（即基本上平行于旋转轴线22）的光束。光源30由多个电发光二极管（LED）形成，这些电发光二极管围绕心轴18、20分布并且被安装在印刷电路板28上。二极管优选地围绕轴线不均匀地分布，例如三个二极管彼此分开120°。另选地或附加地，光源可以包括有机电发光二极管（OLED）或例如垂直腔面发射激光器（VCSEL）型的微型激光源。在另外的实施方案中，可以使用细长形状或甚至环形形状的光源来确保围绕轴线22的光强的光学均匀性。二极管可全部同时而不取决于期望的美学效果借助于手动构件（诸如手表的推动按钮）和/或通过光传感器点亮。出于美学或戏谑原因，可考虑例如仅点亮某些二极管，例如仅点亮分针，例如以指示不同于时间的信息（日期或其他信息）。

光源30可由手表的电池供电。二极管可以发射直接不可见光，诸如紫外范围内的光，以便在围绕指针的轴线泄露的情况下限制负面的美学影响。该UV然后在荧光材料中重新转化成可见光。

钟表机芯可为任何类型。如果钟表机芯为电子的，则其可被安装在印刷电路板28的底面或位于其下的另一个板上。

指针14、16旨在由光源30内部点亮，以使时间更加易于读取并且尤其使得可在黑暗环境中读取时间。最接近用户的侧面上的表面是不透明的事实使指针具有所有常见的和已知的光洁度的标准外观。因此，本发明不会导致美学限制，并且尤其不会导致白天的外观受到本发明的影响。

参考图1-3，时针14和分针16各自包括中心金属套筒32、33（在图2、图3中未示出）以及零件34，该零件具有多个层，包括不透明金属层36、透明光导层38以及位于不透明金属层36和透明光导层38之间的光学隔离层40。零件34形成细长主体42和圆形头部44，头部44具有中心孔46，套筒32、33被布置在该中心孔中。套筒32、33可以与零件成整体，或者任选地与不透明金属层36成整体。零件34可以通过常规制造方式制造（例如可首先沉积然后压印或切割零件的各层以形成指针）。零件34以常规方式被紧固至对应的心轴18、20。指针的主体42优选地在平面图中具有三角形或梯形形状，然而根据需要其他形状也是可行的。

常规地，在手表中，时针14被安装在分针16下方。为了允许源于光源30的光在分针16的方向上行进，时针14的圆形头部44与分针16的圆形头部不同，尤其是在于时针14的圆形头部44包括围绕中心孔46布置的次级孔48。这允许光通量通过次级孔48经过时针14，并且因此允许通量中的至少部分到达分针16的底面。常规地，分针16的细长主体42比时针14的细长主体42更长。然而，其相应头部通常具有相同的大小。分针16的头部44优选地被不透明盖50覆盖。也可以使用不同尺寸的头部，允许LED被布置成（例如布置成同心圆）使得它们便于照亮一个指针或另一个指针而不造成机械干涉。

透明光导层38的底面包括一个或多个荧光材料52沉积物，所述沉积物经由中心孔口26并且任选地还经由次级孔48面向光源30，以便建立与透明光导层38的光学接触（例如，荧光材料52可以由结合到粘合剂中的荧光颜料形成）。另选地，荧光材料可以被结合到光导层中。在操作时，光源30以光通量54照亮荧光材料52，该光通量具有短于将由荧光材料52重新发射的波长的波长。荧光材料52吸收该入射光，并且特别地在透明光导层38中以各向同性方式重新发射光56。光学隔离层40的存在允许将在光导层中传播的荧光全内反射，并且因此防止金属层中的逐级吸收。光学隔离层的折射率和透明光导层的折射率之间的Δn位于0.5至0.9的区间内、优选地位于0.55至0.8的区间内、更优选地位于0.6至0.75的区间内，并且允许增加临界角的值并因此增加光导层的数值孔径以便将荧光的耦合最大化。应当注意，一旦光已被耦合并且隔离层的折射率影响耦合的光的量，隔离层的存在就允许光导层中的无损透射。光学隔离层可以具有位于2μm至15μm的区间内、优选地位于3μm至12μm的区间内、更优选地位于5μm至10μm的区间内的厚度。然后接着透明光导层38中的多次全内反射，直至到达细长主体42的端部为止，在细长主体42的端部中光通量朝外透射。

光漫射区58（例如由树脂沉积物制备）可被添加至指针的顶点，该光漫射区延伸超过不透明金属层36（即从不透明金属层36突出）以有助于光通量逸出并在所述顶点上获得装饰性图案。光漫射区58的表面可具有不光滑或粗糙的光洁度。在其他实施方案中，不仅指针的顶点包括光漫射区58，细长主体42的边缘（以及任选地头部）也包括光漫射区58。

不言而喻，LED光源可被放置在靠近旋转轴线的不同位置中，并且可添加光学耦合器以将光通量运送至适当位置从而激发指针的荧光材料。

清楚的是，根据本发明的原理制备的指针还可以用作任何指示器（例如位于机动车的仪表盘上）的单个指针。

虽然已详细描述了具体的实施方案，但是本领域技术人员将知道可鉴于发明的本公开的一般教导内容开发上文的各种修改和另选实施方案。结果，本文描述的具体布置和/或方法仅旨在出于例示目的，并且不旨在限制本发明的范围。

Claims (12)

1.一种用于模拟显示装置、特别地用于时计的移动指示器，包括多层零件，该多层零件包括不透明金属层和透明光导层并且形成所述指示器的主体和头部，所述头部相对于所述指示器的旋转轴线居中并且被布置成接收其底面上的光通量，其中荧光材料被布置在所述指示器的所述头部处的所述透明光导层上或所述透明光导层中，以吸收所述光通量的至少一部分并且在所述透明光导层中重新发射第二发光荧光通量。

2.如权利要求1所述的指示器，其中所述透明光导层产生大体上垂直于所述旋转轴线的所述第二光通量的所述光线的全内反射。

3.如权利要求1至2所述的指示器，其中所述多层零件包括在所述不透明金属层和透明光导层之间的光学隔离层，所述光学隔离层的折射率和所述透明光导层的折射率之间的Δn位于0.5至0.9的区间内、优选地位于0.55至0.8的区间内、更优选地位于0.6至0.75的区间内。

4.如权利要求3所述的指示器，所述光学隔离层具有位于2μm至15μm的区间内、优选地位于3μm至12μm的区间内、更优选地位于5μm至10μm的区间内的厚度。

5.如权利要求1至4中任一项所述的，其中首先沉积然后压印或切割所述零件的所述多个层以形成所述指示器。

6.如权利要求1至5中任一项所述的指示器，其中所述零件是平坦的，其所述顶面和所述底面是平面的。

7.如权利要求1至6中任一项所述的指示器，其中所述头部包括中心孔，由不透明材料制成的套筒被布置在所述中心孔中。

8.如权利要求1至7中任一项所述的指示器，所述指示器是指针。

9.指示器集合，所述指示器集合包括至少根据权利要求7至8中任一项所述的第一指示器和第二指示器，所述第一指示器包括一个或多个次级孔，所述一个或多个次级孔围绕所述头部的所述中心孔布置以允许所述光通量通过所述次级孔经过所述第一指示器，使得在所述第一指示器和所述第二指示器被布置成使得所述第一指示器的所述旋转轴线和所述第二指示器的所述旋转轴线对准时，所述通量的至少一部分被所述第二指示器的所述荧光材料吸收。

10.一种用于时计的显示装置，所述装置包括：

表盘；

根据权利要求1至9中任一项所述的指示器，所述指示器设置在所述表盘上方，所述指示器的所述相应头部被叠加并紧固至相应的心轴以便围绕共享的旋转轴线旋转；以及

固定光源，所述固定光源被布置成在所述指示器的所述头部中的全部的下方借助于光通量照明，所述光通量大体上平行于所述共享的旋转轴线并且具有比由所述荧光材料重新发射的波长更短的波长。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述固定光源包括电发光二极管和/或有机电发光二极管和/或VCSEL型的微型激光源，其围绕所述心轴分布并且被安装在设置所述表盘下方的印刷电路部件上。

12.一种手表，所述手表包括根据权利要求10至11中任一项所述的显示装置，所述指示器是指针。

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