CN209141646U - 透镜组件 - Google Patents

Abstract

一种透镜组件，其中玻璃表面面向用户。所述透镜组件可以包括所述玻璃层的背表面上的保持膜，其中前表面没有安全层。所述透镜组件可以包括：玻璃层，所述玻璃层具有前表面和背表面，所述前表面由人触及；以及保持膜，所述保持膜固定到所述背表面并且是透明的。显示发生器可以固定到所述保持膜。间隔层可以围绕所述显示发生器固定在所述保持膜上。掩模可以在所述保持膜的下方固定到所述玻璃的背表面。支撑框架可以接合所述间隔层并且支撑所述显示发生器，其中所述玻璃层由所述保持膜支撑并且由所述显示发生器和所述框架两者机械地支撑。所述前表面可以没有保持层。

Description

透镜组件

本申请要求2015年12月18日提交的美国临时申请序列号 62/269,621的权益，该临时申请的公开内容以其全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本文中公开的各方面总体涉及用于电子装置的透镜组件，并且更具体地，涉及可以安装在车辆或其他装置中的具有安全玻璃的表面模块或透镜组件。

背景

玻璃经常用作车辆中的材料并且特别是用于汽车内部造型设计。玻璃还用作从电子设备与其用户或其他人的接口。玻璃进一步地用作某些电子设备或其他人机接口上的透镜。期望并且有时需要玻璃达到某些安全水平，例如，欧盟标准ECE R21和美国交通部FMVSS201 等等。针对汽车产品的监管环境限制了传统上用于显示表面、盖板透镜等的玻璃类型。传统上，玻璃(被定义为由二氧化硅、焊剂和稳定剂组成的材料)涂覆有聚合物膜，以确保在碰撞期间玻璃表面不会对车辆的乘客产生危险情况。例如，在玻璃破裂或破碎时，不准许有尖锐的边缘。

概述

描述一种透镜组件，其中玻璃层的背表面上具有保持层。在一个示例实施方案中，透镜组件可以包括：玻璃层，所述玻璃层具有第一侧和第二侧，所述第一侧由人触及；以及保持层，所述保持层固定到第二侧并且是透明的。显示发生器可以固定到所述保持层。间隔层可以围绕显示发生器固定在保持层上。支撑框架可以接合所述间隔层并且支撑所述显示发生器，其中所述玻璃层由所述保持膜支撑并且由所述显示发生器和所述框架两者机械地支撑。第一侧可以没有处理层。

在一个示例实施方案中，掩模施加到玻璃层来限定显示区域。

在一个示例实施方案中，在将保持层添加到玻璃层的第二侧之前施加掩模。

在一个示例实施方案中，间隔层被框架压紧到玻璃层上。

在一个示例实施方案中，第一侧是玻璃层的正面并且利用原子层沉积或离子处理进行处理以矫正玻璃层中的缺陷。

在一个示例实施方案中，玻璃层在其整个区域周围由保持膜支撑并且由显示发生器和框架两者机械地支撑，例如，在玻璃层延伸超出显示发生器的轮廓的区域中。

在一个示例实施方案中，支撑框架适于安装在车辆中作为信息娱乐装置或仪表组，或者安装在便携式电子装置中。

在一个示例实施方案中，掩模比间隔层进一步向内延伸。

在一个示例实施方案中，玻璃层在其整个区域周围由保持层支撑并且由显示发生器和框架两者机械地支撑。

在一个示例实施方案中，第二侧是远离用户的背面。

在一个示例实施方案中，间隔层被框架压紧到玻璃层上。

还描述用于制造透镜组件的方法。一种组件方法可以包括：将掩模固定在玻璃层的背表面上；以及将保持层固定来覆盖掩模层和玻璃层的背表面，其中玻璃层的前表面没有保持层。所述方法可以包括在掩模层的至少部分上方将间隔层固定在保持层的周边上。所述方法可以包括将固定到保持层的显示发生器固定在间隔层内。所述方法可以包括将支撑框架接合到间隔层以支撑显示发生器并且经由间隔层和保持膜来支撑玻璃层。或者，所述方法可以放弃在显示发生器的有效区域与由掩模在玻璃透镜的背面上限定的可见窗口之间使用周边粘结，而是使用光学透明粘合膜或树脂。

在一个示例实施方案中，固定掩模包括穿过玻璃层在掩模的内部限定显示区域。

在一个示例实施方案中，固定掩模在固定保持层之前执行，使得掩模层居于玻璃层的背表面与围绕玻璃层的周边的保持层之间。

在一个示例实施方案中，接合支撑框架包括将间隔层压紧到保持层上。

在一个示例实施方案中，固定间隔层包括固定具有比掩模更少地径向向内延伸的尺寸的间隔层，并且其中固定显示发生器包括将薄膜晶体管层固定在间隔层内和掩模的内边缘上方。

附图简单描述

所附权利要求书中具体地指出了本公开的实施方案。然而，通过结合附图参考以下详细描述，各种实施方案的其他特征将变得更显而易见并且将得到最好的理解，在附图中：

图1描绘了根据一个实施方案的具有透镜组件的车辆内部；

图2描绘了根据一个实施方案的透镜组件的分解图；

图3描绘了根据一个实施方案的透镜组件的正视图；

图4描绘了根据一个实施方案的透镜组件的截面图；

图5描绘了根据一个实施方案的透镜组件的制造过程；

图6A示意性地描绘根据一个实施方案的电子装置中的透镜组件；以及

图6B示意性地描绘根据一个实施方案的电子装置中的透镜组件。

详细描述

根据需要，本文中公开本实用新型的详细实施方案；然而，应理解，所公开的实施方案仅仅是可以通过各种且替代形式体现的本实用新型的实例。附图不一定按照比例；一些特征可以放大或缩到最小来展示具体部件的细节。因此，本文中公开的特定结构和功能细节不应被解释为限制，而是仅仅作为用于教导本领域的技术人员不同地采用本实用新型的代表性基础。

本描述内容描述了用于在各种结构和环境例如车辆、汽车、便携式电子设备、显示器、家用电器等中使用的透镜组件，例如，人机接口或透明表面。透镜组件可以用作触摸表面以供人与安装有透镜组件的装置交互。在另一实例中，透镜组件可以由面向显示器的一部分的人查看。期望人触摸的表面是玻璃。然而，安全规定可能要求玻璃涂覆有安全膜来防止玻璃破裂时出现尖锐的边缘。人们通常更喜欢玻璃的触感而不是玻璃上的涂层。因此，本公开描述一种通过在玻璃的背面(例如，非接触面)上具有安全膜来满足这种安全要求的透镜组件。背面(例如，表面)可以被壳体、部件或车辆包住，使得它无法被人接近。安全膜或涂层可以在玻璃的后部上(例如，远离人或车辆的内部座舱)。因此，透镜组件将耐冲击、符合政府监管标准，例如，ECE R21(欧洲经济委员会规定21)和FMVSS 201(联邦机动车辆安全标准 201)。此外，透镜组件不需要具有恰好匹配它所覆盖的显示器的尺寸和形状的几何形状。因此，设计者可以利用复杂的2D设计几何形状 (即，非矩形)并且通过使用真正的玻璃触摸表面而不是聚合物膜触摸表面来保持“优质”触摸体验。优质的触摸体验可以是使用户感觉到或相信例如触摸屏幕的体验优于普通体验的一种体验。至于触摸屏，一些用户感觉到相对于触摸聚合物屏或聚合物覆盖的玻璃屏而言触摸玻璃是优质的体验。

图1描绘了包括仪表板101的局部车辆100，所述仪表板可以包括多个显示器102、103和通风口104以及控制件105。显示器102 可以是仪表组，其可以显示各种车辆参数，例如，速度、转速表、警告符号以及其他车辆参数。显示器103可以是用于车辆或车辆的信息娱乐系统的人机接口。在一个实例中，显示器102也可以作为人机接口操作。在一个实例中，显示器103是信息娱乐主机的一部分。显示器103可以向驾驶员或乘客展示视频、音频、导航、环境信息。显示器103还可以是输入/输出装置，其可以包括触摸传感器、物理按钮、按键、旋钮或其他此类I/O形式来将数据输入到车辆中。I/O装置可以包括在显示器的背面处的电路。显示器102、103中的每一者可以包括面向车辆的内部的如本文中描述的透镜组件110。这样的透镜组件110将具有人可以触摸的至少一个表面。这可以被称为“A”表面并且面向车辆座舱的内部。在很多情况下，相对于聚合物表面而言，人们更喜欢触摸玻璃表面。为了提供优质的材料饰面，A表面可以由真正的玻璃组成，而不覆盖膜，例如，玻璃的A表面上没有聚合物膜。透镜组件110可以被安置成使得它基本上与仪表板的周围表面齐平， A表面可以对用户敞开并且可触摸。玻璃层的边缘可以是可触摸且可见的。透镜组件110如果由玻璃制成或具有玻璃层的话就必须通过各种安全规定以便用在车辆中。

图2描绘了透镜组件110的分解图。图3描绘了透镜组件110的正视图(例如，朝向A表面)。玻璃层201形成前表面(例如，A表面)，其面向用户并且可以被用户接触。前表面可以是平面形状，例如，矩形或其他多边形形状。前表面可以是平坦或稍微弯曲的，例如，高达约两度、高达约5度或高达约10度。前表面可以沿着水平方向例如在中心水平轴线处圆柱地弯曲。前表面可以沿着垂直方向例如在中心垂直轴线处圆柱地弯曲。前表面可以包括沿着水平方向或垂直方向或这两者的复合曲线。前表面可以是平坦的，但在边缘处具有明显的圆形特征，以允许玻璃朝向边缘倾斜或减低的效果。这个前表面面对图 2所示实施方案的左下角。玻璃层201的背面(例如，“B”侧)是不被车辆用户直接看见或无法被车辆用户触摸的那侧。也就是说，当透镜组件110安装在车辆100中时，背面在仪表板内。在一个实例中，玻璃层201可以是适合于在至少一侧上被用户触摸的一种玻璃结构，并且它允许感应用户的触摸。玻璃层201提供显示区域202，穿过所述显示区域可以由例如发射层、OLED层或LCD模块传输图像。

掩模203固定到保持层204的背面。掩模203覆盖保持膜204和玻璃层201的将不用于显示的部分。在一个实例中，掩模203是丝网印刷到玻璃的背面的深色薄膜或墨水。在一个实例中，掩模是黑色的。掩模203可以包括涂料、透射红外线的墨水等。掩模203可以是不透明的。掩模203可以是除了黑色外的不透明颜色。掩模203在玻璃层 201处构造显示区域202。掩模层可以匹配车辆中的其他颜色中的一种颜色。

玻璃层201可以利用包括防眩光、防反射、防指纹、原子层沉积 (ALD)、压缩涂层等的表面处理进行化学处理或喷射处理。然而，这些处理无法将基于膜的处理用于前表面，例如，未固定到玻璃层的前表面的聚合物层。

保持膜204固定到玻璃层201的背面。保持层204可以是膜或薄的膜，例如，玻璃层201的厚度的1/5、1/10、1/20或更少。保持膜 204是光学透明的以便不干涉由显示器通过玻璃层201和保持膜204 展示的图像。保持膜204可以是与光学透明粘结层相结合的防碎膜。此类层的实例有聚乙烯基丁醛(PVB)、EVP、OCA、OCR等。在OCR(光学透明树脂)的情况下，材料作为液体施加到结构上但发生固化，或以其他方式硬化以在最终的应用中有效地充当膜。保持膜204进一步用来防止玻璃层201在被物体撞击而导致其破裂的情况下向车辆驾驶舱中射出小颗粒、碎片或者在其他方面危险或尖锐的材料。更具体地，保持膜204有助于透镜组件满足针对用在车辆中的玻璃的监管标准。保持膜204可以进一步充当粘附到玻璃层201的背表面的粘接层。保持膜204可以是双面的，使得它将后续的结构粘附到其上。在一个实例中，保持膜204覆盖玻璃层201的整个背表面。在一个实例中，保持膜204在两面上都有粘性。保持膜204可以是即使玻璃层被打碎也能将玻璃层固持在一起的防碎膜。在一个实例中，保持膜204可以是七密耳或更少。

间隔层206安置在保持膜204和玻璃层201的组件的背表面的周边周围。在一个实例中，间隔层206是粘合层。间隔层206是压缩永久形变的粘合层。在一个实例中，间隔层206是将呈压缩永久形变的双面胶带。在执行压缩永久形变时，间隔层206可以被压缩约50％。胶带可以是其两面上都具有粘合剂的非柔性基板。间隔层306可以是双面粘合剂。间隔层206可以用来机械地支撑比显示发生装置的轮廓大的玻璃层201的区域。在一个实例中，间隔层206覆盖比掩模203 少的玻璃层。在一个实例中，间隔层206比玻璃层、保持膜204中的任一者或这两者厚，即使在处于其压缩位置时也是如此。

显示发生器208利用间隔层206的内部孔口207在玻璃层201的背表面处固定到保持层204。显示发生器208可以朝向玻璃层201的背表面发射视频显示。在一个实例中，显示发生器208可以是薄膜晶体管阵列。在一个实例中，显示发生器208可以是液晶显示器或有机发光二极管显示器。视频例如光传输穿过保持层204和玻璃层201的显示区域202。在一个实例中，显示发生器208的前发射表面与保持层204和玻璃层201的背表面直接机械接触，以机械地支撑整个显示区域202。然而，在一个示例实施方案中，显示发生器具有比玻璃层小的面积，使得玻璃播放从显示发生器的周边向外延伸。玻璃层的B 表面具有比面向B表面的显示发生器的表面大的面积。

框架210包括中心凹部或孔口来接收显示发生器208，所述显示发生器可以通过使用例如螺栓、螺钉、销、闩锁等连接件而连接到框架。间隔层206的背面可以与框架210的支撑结构211和显示区域 202外部的玻璃层201的那部分机械接触。因此，框架210经由显示发生器208或间隔层206中的任一者来支撑玻璃层。在一个实例中，框架210可以压缩间隔层206来使粘合剂活化，或者压缩间隔层206 以便它机械地支撑玻璃层201的对应部分。框架210可以在与显示发生器208的正面重合的平面上。框架开口具有与显示发生器208互补的几何形状。框架210也与间隔层206对准。

在一个示例实施方案中，盖玻璃例如玻璃层201的轮廓比显示发生器208的轮廓大，从而形成玻璃的潜在悬臂梁，这在撞击、扭转或其他此类施加的机械载荷期间可能是盖玻璃的破裂点。当前描述的结构中的一些从后面将玻璃层支撑到它的外边缘，以最小化潜在悬臂梁的影响。

图4描绘了透镜组件110的侧视示意图。玻璃层201包括面向左侧的前表面和面向右侧的背表面。前表面是车辆中或者使用电子部件或系统的人可以接触的表面。保持膜204直接且在被掩模203掩蔽的那部分之上粘附到背表面。显示发生器208固定例如粘附到保持层 204，所述保持层可以是双面粘合剂。间隔层206安置在显示发生器周围。在一个实例中，间隔层206与保持层204和显示发生器208接触。在一个实例中，间隔层206以约0.5mm，+/-0.1mm或高达1.0 mm，+/-0.1mm的公差限定显示发生器208的内部空间。框架210 接触并压紧间隔层206。

图5描绘了形成透镜组件110的过程500。在501处，对玻璃层进行切割或成形。可以执行磨边来使边缘平滑。在503处，将掩模施加到玻璃的背表面。掩模可以是阻止玻璃的区域透射光的不透明(例如，黑色)薄膜涂层，例如，被掩蔽的区域是不透明的。在505处，可以处理玻璃层的前表面。这样的处理并不包括将膜施加到前表面。前表面可以利用离子交换强化处理、原子层沉积、火焰抛光、脱碱处理或其组合进行处理。玻璃强化的实例可以见于美国专利文献号 4,218,230；4,273,832；4,290,793；4,702,760；8,780,314和2014/0352355，这些专利文献在此以引用方式并入。可以在玻璃层的两面上执行原子层沉积。在一个实例中，处理前表面被限于不会将表面的纹理或感觉从玻璃变成塑料塑料类型的纹理或感觉。

在507处，在玻璃和掩模上方将保持膜固定到背表面。保持膜充当防碎膜。在一个实例中，保持膜覆盖整个背表面。

在509处，将显示发生器粘结到保持膜的背面。在一个实例中，使用光学粘结经由保持膜将显示发生器固定到玻璃层。显示发生器可以包括LCD层或LED层。

在511处，在显示发生器的外部将间隔层安装到保持膜上，所述间隔层可以有粘性。在一个实例中，间隔层是可压缩的双面粘合层。

在513处，将组件安装到框架，其中框架与间隔层接合，例如，压紧间隔层。显示发生器可以使用连接件例如从侧面和背部安装到框架。

在515处，将这个组件安装到车辆或电子壳体中。

或者，所述方法可以放弃在显示发生器的有效区域与由掩模在玻璃透镜的背面上限定的可见窗口之间使用周边粘结，而是使用光学透明粘合膜或树脂。

图6A示出包括根据本文中描述的各种实例的透镜组件110的电子装置601，例如，计算机。具有显示区域202的玻璃层201安装在框架210中。透镜组件110可以是触摸屏以及显示器。

图6B示出包括根据本文中描述的各种实例的透镜组件110的电子装置602，例如，移动电子装置、手机、智能手机等。具有显示区域202的玻璃层201安装在框架210中。掩模203限定显示区域202。透镜组件110可以是触摸屏以及显示器。

本透镜组件110可以用于其他移动电子装置，例如，头戴式耳机、扬声器、平板电脑等。

在汽车环境或电子装置环境下的传统玻璃应用中，应用聚合物保持膜(有时被称为防碎膜(ASF))会产生触感不同于未经处理的玻璃的玻璃表面。这样的处理产生更昂贵的零部件成本，最终的结果却是触摸聚合物处理的玻璃的人感觉“更便宜”。本发明人认识到，需要一种解决方案以便在符合监管撞击要求的同时提供对玻璃表面的优质触摸体验。因此，所描述的实施方案中的一些实施方案具有面向用户的玻璃表面，其中其他层在玻璃后面并设置到周围主体中，例如，车辆组件、壳体、箱等。

所提出的本实用新型是一种玻璃表面的模块，所述玻璃表面的模块可能是在汽车内饰应用的情况下，基板可以是车辆仪表面板，并且在电装置的情况下，基板可以是支撑显示模块的底板框架等。从触摸表面到基板的堆叠顺序可以是玻璃基板(这是触摸界面表面)、非有效显示区域中的黑色掩模、保持膜、双面粘合层、显示模块(例如，LCD 显示器、OLED显示器等)，以及可以经由粘合层和显示模块来支撑玻璃的刚性支撑元件。这样的配置允许具有优质触感的符合规格的玻璃表面设计，以及可能具有任两个维度尺寸和形状的玻璃几何形状。

本公开描述一种具有显示发生器的结构。然而，本公开包括并不包括显示发生器的实施方案。例如，可以或可不包括显示发生器，或者可以使用其他电子设备。在一些设计中，可以用电容式触摸传感器模块来代替所述显示发生器。在另一实施方案中，玻璃可以是纯粹的装饰元件，它的表面后面没有嵌入电子装置。

显示器102或103的实施方案可以包括多个电路、电装置和至少一个控制器。对电路、至少一个控制器和其他电装置以及由每一者提供的功能的所有引用并不意图限于仅涵盖本文中示出和描述的内容。此类电路可以驱动显示发生器经由玻璃层的透明区域来提供可视显示。

应认识到，本文中描述的一些实例可以包括控制器，所述控制器可以包括彼此协作来执行本文中公开的操作的任何数量的微控制器、集成电路、存储器装置(例如，闪存、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或者它们的其他合适的变体)以及软件。装置和软件可以执行本文中描述的过程和方法。控制器可以是通过透镜组件在由掩模层限定的玻璃的周边内产生图像的显示电路的一部分。控制器还可以包括触摸感应电路，以允许触摸玻璃层的第一侧的用户通过透镜组件输入到控制器的电路和额外的电子系统。

描述一种透镜组件，所述透镜组件包括：玻璃层，所述玻璃层具有第一侧和第二侧，所述第一侧由人触及；保持膜，所述保持膜固定到第二侧并且是透明的；显示发生器，所述显示发生器固定到保持膜，间隔层，所述间隔层围绕显示发生器固定在保持膜上；以及支撑框架，所述支撑框架接合间隔层并且支撑显示发生器，使得玻璃层在其整个区域周围由保持膜支撑并且由显示发生器和支撑框架两者机械地支撑，并且其中第一侧没有处理膜层。在一个实例中，掩模施加到玻璃层来限定显示区域，例如，在将保持层添加到玻璃层的背面之前进行施加。在一个实例中，玻璃层的正面利用原子层沉积或离子处理进行处理以矫正玻璃中的缺陷。在一个实例中，透镜组件安装在车辆中作为信息娱乐装置或仪表组。在一个实例中，透镜组件安装在便携式电子装置或大型装置例如车辆中。玻璃层的第一侧没有保持层或安全层。这向用户提供改善的感觉。玻璃层的第一侧可以经过处理来改善玻璃表面，但没有足够强到使保持层在例如汽车碰撞或电子装置掉落中玻璃被打破的情况下提供安全措施的聚合物层或聚合物膜。

尽管上文描述了示例实施方案，但这些实施方案并不意图描述本实用新型的所有可能形式。相反，本说明书中使用的字词是描述而非限制的字词，并且应理解，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。另外，各种实施的实施方案的特征可以相结合以形成本实用新型的另外实施方案。

Claims (11)

1.一种透镜组件，其特征在于所述透镜组件包括：

玻璃层，所述玻璃层具有第一侧和第二侧，所述第一侧由人触及；

保持层，所述保持层固定到所述第二侧并且是透明的；

显示发生器，所述显示发生器固定到保持膜，所述显示发生器在面积上小于所述玻璃层；

间隔层，所述间隔层围绕所述显示发生器固定在所述保持膜上；以及

支撑框架，所述支撑框架接合所述间隔层并且支撑所述显示发生器和所述玻璃层。

2.如权利要求1所述的透镜组件，其特征在于所述透镜组件还包括掩模，所述掩模施加到所述玻璃层来限定显示区域。

3.如权利要求2所述的透镜组件，其特征在于在将所述保持膜添加到所述玻璃层的所述第二侧之前施加所述掩模。

4.如权利要求3所述的透镜组件，其特征在于所述间隔层被所述支撑框架压紧到所述玻璃层上。

5.如权利要求4所述的透镜组件，其特征在于所述第一侧是所述玻璃层的正面并且利用原子层沉积或离子处理进行处理以矫正所述玻璃层中的缺陷。

6.如权利要求5所述的透镜组件，其特征在于所述玻璃层在其整个区域周围由所述保持膜支撑并且由所述显示发生器和所述支撑框架两者机械地支撑。

7.如权利要求6所述的透镜组件，其特征在于所述支撑框架适于安装在车辆中作为信息娱乐装置或仪表组，或者安装在便携式电子装置中。

8.如权利要求2所述的透镜组件，其特征在于所述掩模比所述间隔层进一步向内延伸。

9.如权利要求1所述的透镜组件，其特征在于所述玻璃层在其整个区域周围由所述保持膜支撑并且由所述显示发生器和所述支撑框架两者机械地支撑。

10.如权利要求1所述的透镜组件，其特征在于所述第二侧是远离所述人可接触的所述正面的背面。

11.如权利要求1所述的透镜组件，其特征在于所述间隔层被所述支撑框架压紧到所述玻璃层上。