JP2016206672A - 弾性接着剤を有するガラスレンズ組立体 - Google Patents

弾性接着剤を有するガラスレンズ組立体 Download PDF

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Abstract

【課題】レンズ組立体、及びレンズ組立体を提供する方法を提供する。【解決手段】レンズ組立体は、観視者が面する方向上に第１の縁部を有する第１のフレーム断片であって、第１の縁部が第２の縁部と共に第１の角度を形成する、第１のフレーム断片と、電子ディスプレイの観視者が面する方向上に第３の縁部を有する第２のフレーム断片であって、第３の縁部が第４の縁部と共に第２の角度を形成する、第２のフレーム断片と、観視者に面する第１のレンズ縁部、第１のレンズ縁部に連結され、且つ、レンズ角度を形成する第２のレンズ縁部及び第３のレンズ縁部を有するレンズと、第１のフレーム断片をレンズに接着させるように、第２の縁部と第２のレンズ縁部との間に配置される第１の接着剤層と、第２のフレーム断片をレンズに接着させるように、第４の縁部と第３のレンズ縁部との間に配置される第２の接着剤層と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、弾性接着剤を有するガラスレンズ組立体に関する。
電子ディスプレイは、点灯プラットフォームを介したデータの再生を助長する。駆動回路は、表示される情報を描写するように点灯素子を処理するのに用いられる。観視者は、情報を処理及び消費するように、ディスプレイを注視でき、また、点灯素子を観視できる。
電子ディスプレイは、様々な状況及び場所に実装できる。例えば、電子ディスプレイは、車両に、具体的にはセンタースタックの位置に設置できる。センタースタックは、アナログ制御、パネル、ベゼル等の、車両と関連した様々な非デジタル要素を備えることができる。これらの要素は、例えば、車両エンターテインメント、ナビゲーション及び空調操作機能に関する情報を表示及び操作するのに用いることができる。
製造業者は、センタースタックと一体化される方法で電子ディスプレイを提供することを望んでいるであろう。センタースタックとは、前部座席の運転者位置と前部座席の同乗者位置との間に設置される、車両の計器盤上の場所である。この場所は、様々な政府規制の衝突安全規格、すなわち、国際連合欧州経済委員会規則２１（ＥＣＥ２１）及び米国連邦政府自動車安全基準２０１（ＦＭＶＳＳ２０１）に従わなければならない。これらの安全規則は、人物の頭を表す金属球を用いたシミュレーションによる衝突の後に危険な状態が存在しないことを要求する。これらの危険な状態には、例えば、衝突の間、または車両からの脱出の間に乗員を負傷させる恐れのある、破損から生じる破片や鋭利な縁部が含まれる。こうした状況において、電子ディスプレイは、飛散防止プラスチックフィルムによりラミネートされたレンズを有して設置されることがある。これはさらに、レンズを取付けることができるプラスチック（または他の材料）を有して設置されることがある。擦り傷や技巧の改善のために、プラスチックではなく、剥き出しの強化ガラスレンズを有する傾向がある。示される図面は、全てが、プラスチックフレームを有するガラスレンズの実施形態である。
図１は、電子ディスプレイ１００のピクチャフレームの実施態様の実施例を示す。図示するように、レンズ１１０は、フレーム１２０により適所に保持され、レンズ１１０は、電子ディスプレイ１００の表示と関連した情報を伝達する働きをする可視部分１１１を備える。また、オフセット距離１３０が示されている。これは、レンズ１１０及びフレーム１２０に充当される距離と関連した領域の量に相当する。さらに、距離１４０が、フレーム１２０に充当される電子ディスプレイ１００の部分に基づき示されている。これにより、フレーム１２０により覆い隠される、レンズ１１０と関連した距離１５０と、レンズ１１０のフレーム１２０への設置に基づき必要とされる隙間１６０とが導かれる。間隙１６０の距離は、干渉を避けるための機械公差と、レンズ１１０及びフレーム１２０の材料熱膨張係数の差における不一致の許容との関数である。ガラスレンズ１１０及びプラスチックフレーム１２０の場合は、ガラスの典型的な膨張係数はプラスチックよりもかなり小さく、デバイスが周囲よりも低い温度にさらされるので、フレーム１２０はレンズ１１０に対して収縮する。間隙１６０がゼロになる場合、接合箇所に応力が生じ、これは構造的な破損につながることがある。
このように、電子ディスプレイ１００は、衝撃（すなわち、衝突）の間の保護を可能にするが、レンズ１１０のかなりの部分は、図示される構成によって視覚可能でなく、オフセット１３０が必要である。
図２は、電子ディスプレイ２００の実施態様の実施例を示し、これは、スマートフォン構造に一般に使用される。図２に示すように、レンズ１１０は、フレーム２２０によって提供及び支持される。図１とは対照的に、フレーム２２０は、レンズ１１０上に裏張り部分／支持を提供する。
裏張り部分は、様々な要素を寄せ集めるための機械公差の積み重ねによる距離２３０を生じさせる。さらに、間隙１６０と同じ理由のために、間隙２６０が必要である。また、本実施態様において、距離２４９及び距離２５０が示されている。
この実施態様は、図１に示した埋め込みよりも美的により望ましいものであろう。しかしながら、フレーム２２０及びレンズ１１０が衝撃の地点にあることにより引き起こされる抵抗により、この実施態様の耐久性は、衝撃状況の間にはるかに低いものである。なぜなら、レンズの中心での衝撃はレンズ１１０の多少のたわみを可能にし得るが、フレーム距離２５０が、レンズ１１０のコンプライアンスたわみを妨げるので、レンズ１１０の中心から離れた衝撃は、間隙２６０とレンズ１１０の中心との間に、より高い状態の応力を引き起こすからである。
図３は、電子ディスプレイ３００の露出された実施態様の実施例を示す。図３に示すように、レンズ３１０はフレーム３２０と共に提供される。フレーム３２０は、レンズ３１０の後ろに配置され、固定材料により連結される。フレーム３２０とレンズ３１０との間の相互作用が、以下の寸法３３０、３４０及び３５０を規定する。
実施態様が機能するために、寸法３３０、３４０及び３５０は、特定の量から構成されなければならない。さらに、フレーム３２０とレンズ３１０との間の相互作用により、この実施態様は、図２に関して列挙したものと同じ理由から、脆弱であり、衝撃に応答して壊れやすいものであろう。その上、ガラスの場合は、縁部には、一般に、ガラスの表面よりも多くの、製造による構造的欠陥があり、それゆえこれらの欠陥に対する直接的な衝撃は望ましくない。
このように、図１〜図３に関して上記で説明したように、レンズを電子ディスプレイシステムに提供する既存の実施態様は、それぞれが問題を有しており、こうした問題は、様々な実施態様を、衝撃に必要とされる耐久性を有する美的な仕上がりと、熱膨張係数の差における不一致に対応できないこととの両方に供する同時解決に欠けるものにしている。
本発明の追加の特徴が、後に続く説明において述べられ、部分的にこの説明から明らかとなり、または、本発明を実施することにより習得されるであろう。
レンズ組立体、及びレンズ組立体を提供する方法が本明細書において開示される。レンズ組立体は、電子ディスプレイの観視者が面する方向上に第１の縁部を有する第１のフレーム断片であって、当該第１の縁部が第２の縁部と共に第１の角度を形成する、第１のフレーム断片と、電子ディスプレイの観視者が面する方向上に第３の縁部を有する第２のフレーム断片であって、当該第３の縁部が第４の縁部と共に第２の角度を形成する、第２のフレーム断片と、観視者に面する第１のレンズ縁部、第１のレンズ縁部に連結され、且つ、レンズ角度を形成する第２のレンズ縁部及び第３のレンズ縁部を有するレンズと、第１のフレーム断片をレンズに接着させるように、第２の縁部と第２のレンズ縁部との間に配置される第１の接着剤層と、第２のフレーム断片をレンズに接着させるように、第４の縁部と第３のレンズ縁部との間に配置される第２の接着剤層と、を備える。
第１のフレーム断片及び第２のフレーム断片は、同一のフレームの部分とすることができる。このように、２つのフレームは、内部に孔を含んだ状態で、１つの断片によって形成される。
前述の一般的な説明と以下の詳細な説明との両方は、例示的且つ説明的なものであり、請求される本発明のさらなる説明を提供することが意図されることを理解すべきである。他の特徴及び態様は、以下の詳細な説明、図面及び特許請求の範囲から明らかとなろう。
詳細な説明は以下の図面を参照する。図面において、同様の数字は同様のアイテムを指す。
電子ディスプレイのピクチャフレームの実施態様の実施例を示す図である。 電子ディスプレイのスマートフォンの実施態様の実施例を示す図である。 電子ディスプレイの露出された実施態様の実施例を示す図である。 本明細書において開示される態様に従ったレンズ組立体を提供する方法を示す図である。 本明細書において開示される態様に従ったレンズ組立体を提供する方法を示す図である。 本明細書において開示される態様に従ったレンズ組立体を提供する方法を示す図である。 本明細書において開示される態様に従ったレンズ組立体を提供する方法を示す図である。 本明細書において開示される態様に従ったレンズ組立体を提供する方法を示す図である。 様々なパラメータがサイズ決め及び離間のために用いられた、図４Ａ〜図４Ｅに示したレンズ組立体の実施例を示す図である。 熱係数膨張を生じさせる様々な環境条件を受けるレンズ組立体の実施例を示す図である。 熱係数膨張を生じさせる様々な環境条件を受けるレンズ組立体の実施例を示す図である。 熱係数膨張を生じさせる様々な環境条件を受けるレンズ組立体の実施例を示す図である。 本明細書において開示されるレンズ組立体の別の利点を示す図である。
本発明は、本発明の例示的な実施形態を示す添付の図面を参照して、以下に、より完全に説明される。この発明は、しかしながら、多くの異なる形で具体化されてもよく、本明細書において述べる実施形態に限定されると解釈されるべきでない。むしろ、これらの例示的な実施形態は、この開示が十分なものであるように提供され、当業者に本発明の範囲を完全に伝えるであろう。この開示の便宜上、「それぞれのうちの少なくとも１つ」は、列挙される要素の複数の組合せを含め、それぞれの言語に従い列挙される要素の任意の組合せを意味すると解釈されることが理解されよう。例えば、「Ｘ、Ｙ及びＺのうちの少なくとも１つ」は、Ｘのみ、Ｙのみ、Ｚのみ、または、２つ以上のアイテムＸ、Ｙ及びＺの任意の組合せ（例えば、ＸＹＺ、ＸＺ、ＹＺ、Ｘ）を意味すると解釈される。図面及び詳細な説明を通して、特に記述がない場合は、同一の図面参照数字は、同一の要素、特徴及び構造を指すと理解される。これらの要素の相対的な大きさ及び描写は、明確さのため、説明のため、及び都合上、誇張されることがある。
電子ディスプレイは、レンズ及びレンズ用のアタッチメントを有して設置される。アタッチメントは、図１〜図３に示したものなどの異なるタイプで提供される。上記で説明したように、電子ディスプレイは、自動車におけるセンタースタックなどの特定の環境に実装及び提供できる。後続の図面において下記に示す構造は、車両の状況において説明される。しかしながら、様々な電子ディスプレイが、他の状況において実施されてもよい。
レンズ組立体、及びレンズ組立体を提供する方法が本明細書において開示される。本明細書において開示される概念は、組立体の構造的完全性を確実にしつつも、美的に満足のいく実装を提供する。また、下記で説明するように、本明細書において開示される態様を用いる組立体は、温度変化による様々な変化に合わせて調整される。
図４Ａ〜図４Ｅは、本明細書において開示される態様に従ったレンズ組立体を提供する方法を示す。図４Ａ〜図４Ｅを参照すると、図示されるレンズ組立体は、本明細書において開示される様々な状況において実施できる。
図４Ａにおいて、フレーム層４００が提供されている。フレーム層４００は、下記に示すレンズ４３０用の支持を提供するために用いられる任意の種類の個体とすることができる。フレーム層４００は、車両のセンタースタック領域内へ組み込むことができる。
図４Ｂにおいて、フレーム層４００は、図示するように、先細の縁部を提供するように変更されている。このように、フレーム層４００は、２つの、外形をかたどられた面４１１を生成する。各面４１１は、９０度よりも小さな角度を備える。断片４１０及び４２０は、レンズ組立体のベゼルを形成できる。断片４１０及び４２０が別個の断片ではなく、むしろ、傾斜を付けた面を有するパネルの断面図であることに留意されたい。断片４１０及び４２０は、説明目的のために、別個の要素として示されている。
図４Ｃにおいて、レンズ４３０が提供されている。レンズ４３０は、電子ディスプレイにおいて用いられる任意の種類のカバーとすることができる。レンズ４３０は、透明または半透明であり、情報を通し、且つ情報を伝達するように、光の通過を可能にする。
図４Ｄにおいて、レンズ４３０は、図示するレンズ４４０のように見えるように細工または機械加工される。このように、レンズ４４０は、断片４１０と断片４２０との間に空間または間隙を備える。角度４４１は９０度よりも大きく、断片４１０と断片４２０との間の配置を可能にする。図示するように、それぞれの要素の間に提供された間隙４４２及び４４３がある。
図４Ｅにおいて、弾性接着剤４５０が、間隙４４２及び４４３に配置される。接着剤４５０は、断片４１０及び４２０とレンズ４４０との間の連結を可能にできる。さらに、接着剤は移動することができ、断片４１０と断片４２０の連結を依然として維持しつつ、レンズ４４０を前後に移動させることを可能にする。
接着剤は、全ての状況の下で弾性的に作用できるものではないが、ゴム弾性接着剤４５０は、０．１から１０Ｍｐａの間の範囲に及ぶ、但し０．２から２Ｍｐａの実用的な実施例の範囲を有する、ヤングの弾性率により選択できる。従って、接着剤４５０は、移動／変形可能であるが、この移動は、選択された接着剤の破損限界に対する伸び以内の特定の量の下で予め規定される。
図５は、図４Ａ〜図４Ｅに示したレンズ組立体の実施例を示しており、様々なパラメータがサイズ決めのために用いられている。図示するように、寸法４６０、４７０、４８０及び４９０が示されている。これらの寸法は、異なる特性を（予め規定された決定に基づき）提供するようにサイズ決めできる組立体の様々な部分を表す。レンズ組立体の作成者は、様々な応力及び歪みの状況に適合するように、所望の寸法または可能性に基づき様々な寸法をサイズ決めできる。
例えば、寸法４６０（「同一平面のレンズ距離」）は、背景技術において示した実施例から改善できる。接着結合の間にフレームにレンズを固定することは、機械的な積み重ねの制約なく同一平面設計を達成する１つの方法である。さらに、ベベル角度４９５は、用いられる様々な厚さのために規定された角度の大きさと、上記の寸法とに基づき、設定または予め規定できる。
図６Ａ〜図６Ｃにおいて説明されるように、接着剤層４５０は、フレーム及びレンズ構成要素の熱膨張係数（ＴＣＥ）の差、所望の温度範囲、及びレンズの大きさに基づき、膨張及び収縮する。寸法４９０は、従って、様々なＴＣＥを補償するように設定できる。さらに、ベベル角度４９５もまた、ＴＣＥに対処するように設定できる。
さらに、寸法４９０は、空隙と比較して、当該空隙を充填できる適切な色の接着剤を施すことにより美的に改善できる。さらに、接着剤４５０は、組立ての間にジグで処理されてもよく、それゆえ、観視者に向かって前面の、洗練された接着剤接合箇所の外観を提供する。これは、接合箇所形状を創成する組立てジグ工具を用いて、接着剤を均一の幾何形状（すなわち、凹形の半径、窪んだ溝等）に形成し、他方で前面の接合箇所を越えて施されたどんな不要な接着剤も密閉することによって生じ得る。
寸法４７０及び４８０は、背景技術において示したものよりも相対的に小さくサイズ決めできる。本質的には、レンズ組立体のベゼル部の幅及び厚さは、より小さいものとすることができる。従って、より大きなパッケージング空間が、接触覚センサや、レンズ組立体と共に提供される他の電気的構成要素のために用いることができる。さらに、レンズからディスプレイまでの距離が、図２と比較して削減でき、これは、レンズとディスプレイとの間の距離を増加させることにより画像の品質を劣化させるアンチグレア面を有する特定のレンズにとって重要である。
図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、様々な環境条件を受けるレンズ組立体の実施例を示す。図示される様々な実施例において、レンズ組立体は、異なる温度及び環境に提供される。図６Ｂにおいて、レンズ組立体は、比較的標準温度にあり、図示される様々な要素は、標準的な大きさである。
図６Ｃにおいて、レンズ組立体が、図６Ｂから相対的により高い温度において示されている。それゆえ、断片４１０及び４２０は、温度により引き起こされる熱効果により、レンズ４４０が膨張するよりも膨張する。接着剤４５０が膨張し、レンズ組立体の全体の形状及び外形を維持する。
図６Ａにおいて、図６Ｃに示したものと反対の効果が示されている。このように、より冷たい温度により、レンズ組立体断片４１０及び４２０はレンズ４４０に対して収縮する。この場合には、角度のある面により提供される梃子の力が接着剤４５０上に力を作用させ、レンズはフレーム４１０及びレンズ４４０縁部上の応力を緩和するように平面から外れて移動する。
図７は、自動車の頭部衝撃安全規則に適合する、本明細書において開示されるレンズ組立体の他の利点を示す。これは、エネルギー吸収及びそうしたエネルギーの管理が不可欠な、シミュレーションによる頭部衝撃テストの間などのかなり大きな力の衝撃の場合に重要である。図示するように、レンズ組立体は、力／方向７１０により、物体７００による接触を受ける。図７に示したレンズ組立体は、従って、方向７２０に移動する。これは、３つの技法による安全性の向上を可能にする。
技法１：物体４４０のショック減衰が、アイテム４５０の粘弾性の変形により達成される。アイテム４５０は、衝撃テストを通過するのに有益であるために弾性限界内に留まる必要はなく、むしろ、物体４１０に対する物体４４０の一般的な保持力を維持する必要があるに過ぎない。
技法２：物体１１０及び物体３１０が物体２２０及び物体３２０によりそれぞれ物理的に拘束される図２及び図３と比較して、方向７２０における変形が、物体４４０上の応力を緩和する。
技法３：一般的に言えば、ガラスレンズ物体４４０の最も脆い部分は、製造上の瑕疵欠陥が物体４４０の縁部に現れるところにある傾向がある。物体４５０は、万が一破損が生じる場合に、物体４４０の縁部での破損変形を封止及び制限する働きをする。
このように、図７に示した構造的要素を用いると、レンズ組立体は、効果的に応力を受けることができ、かつ構造的完全性を維持できる。
図７は、物体４５０の追加の実用的な機能を示す。すなわち、粉塵の進入に由来する、ディスプレイの見え易さを低下させるディスプレイなどの内部の物体の汚染を防止し、または、顧客がこぼしたり、サンルーフまたはコンバーチブル車の上部が不用意に開いていた場合に雨が入ったりすることにより生じることのある液体の進入に由来する高感度構成要素の短絡を防止するための封止を示す。
本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明において様々な修正及び変形がなされてもよいことが当業者にとって明らかであろう。このように、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内にある限り、本発明の修正形態及び変形形態を含むものであることが意図される。

Claims (16)

  1. 電子ディスプレイ用のレンズ組立体であって、
    前記電子ディスプレイの観視者が面する方向上に第１の縁部を有する第１のフレーム断片であって、前記第１の縁部が第２の縁部と共に第１の角度を形成する、前記第１のフレーム断片と、
    前記電子ディスプレイの観視者が面する方向上に第３の縁部を有する第２のフレーム断片であって、前記第３の縁部が第４の縁部と共に第２の角度を形成する、前記第２のフレーム断片と、
    前記観視者に面する第１のレンズ縁部と、当該第１のレンズ縁部に連結され、且つ、レンズ角度を形成する第２のレンズ縁部及び第３のレンズ縁部とを有するレンズと、
    前記第１のフレーム断片を前記レンズに取り付けるように、前記第２の縁部と前記第２のレンズ縁部との間に配置される第１の接着剤層と、
    前記第２のフレーム断片を前記レンズに取り付けるように、前記第４の縁部と前記第３のレンズ縁部との間に配置される第２の接着剤層と
    を含む、レンズ組立体。
  2. 前記電子ディスプレイが、車両のセンタースタック領域に一体化される、請求項１に記載のレンズ組立体。
  3. 前記第１の角度及び前記第２の角度が９０度よりも小さい、請求項１に記載のレンズ組立体。
  4. 前記レンズ角度が９０度よりも大きい、請求項３に記載のレンズ組立体。
  5. 前記第１及び第２の接着剤層が、０．１から１０Ｍｐａの間の、実用的な例では０．２から２Ｍｐａの間の、ヤング率特性によって規定される、請求項１に記載のレンズ組立体。
  6. 前記レンズの前記第１の縁部と、前記第１の接着剤層及び前記第２の接着剤層のうちの少なくとも１つとの間の間隙の大きさが、温度範囲、レンズの大きさ、及びフレームとレンズの膨張係数の差の関数として、所定の決定に基づき離間される、請求項１に記載のレンズ組立体。
  7. 前記第１のフレーム断片と前記第２のフレーム断片のいずれかの幅が、所定の決定に基づきサイズ決めされる、請求項１に記載のレンズ組立体。
  8. 前記レンズと、前記第１のフレーム断片及び前記第２のフレーム断片のいずれかとの間の間隙の大きさが、所定の決定に基づきサイズ決めされる、請求項１に記載のレンズ組立体。
  9. レンズ組立体の提供方法であって、
    レンズのベゼルとしての機能を果たすために採用された材料により形成される第１の層を提供することと、
    前記第１の層を、それぞれが内向きの面を有する第１の縁部断片及び第２の縁部断片にカットすることと、を含み、この内向きの面が前記レンズ組立体の観視者に向く側から離れるように斜めに配置され、
    さらに、
    前記第１の縁部断片と前記第２の縁部断片との間にレンズを提供することと、
    第１のレンズ縁部が、前記第１の縁部断片の前記内向きの面と逆向きに傾き、且つ、前記第２のレンズ縁部が、前記第２の縁部断片の前記内向きの面と逆向きに傾くような方法で、前記レンズをカットすることと、
    前記レンズと、前記第１の縁部断片及び前記第２の縁部断片のそれぞれとの間に接着材料を配置することと、
    を含む、方法。
  10. 前記接着材料が、０．１から１０Ｍｐａの間の、実用的な例では０．２から２Ｍｐａの間の、ヤング率特性によって規定される、請求項９に記載の方法。
  11. 前記レンズの前記第１の縁部と、前記第１の接着剤層及び前記第２の接着剤層のうちの少なくともの１つとの間の間隙の大きさを、所定の決定に基づき離間させることをさらに含む、請求項９に記載の方法。
  12. 前記第１のフレーム断片と前記第２のフレーム断片のいずれか幅を、所定の決定に基づき離間させることをさらに含む、請求項９に記載の方法。
  13. 前記レンズと、前記第１のフレーム断片と前記第２のフレーム断片のいずれかとの間の間隙の大きさを、所定の決定に基づき離間させることをさらに含む、請求項９に記載の方法。
  14. 前記レンズ組立体を保持するために、所定の量に基づき、前記接着材料の粘弾性の特性を決定することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
  15. 破損変形を制限するために、前記第１のフレーム断片または前記第２のフレーム断片のいずれかに面する前記レンズの縁部に、前記接着剤を配置することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
  16. 前記レンズ組立体が、さらに、異物の浸入に対して封止するように構成される、請求項９に記載の方法。
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