TW202104980A - 電子顯示系統及其製作方法 - Google Patents
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Abstract
電子顯示系統包括：具有平面的顯示表面的顯示幕；以及設置在所述顯示表面的前面且具有前表面和後表面的光學透鏡。光學透鏡由相互疊加的多個光學層形成，多個光學層包括限定前表面的前光學層和限定後表面的後光學層，光學層是採用複製範本製作的。
Description
本發明是有關於一種包括圖像顯示幕和光學透鏡的電子顯示系統及其製作方法。
電子顯示系統例如可以佈置在車輛中，尤其是機動車輛中。圖像顯示幕例如包括圖元陣列，這些圖元由圖形控制器單獨控制用於顯示不同的圖像。
在機動車輛中，例如出於美觀原因並且為了將圖像顯示幕集成在機動車輛的內部包層（habillage）中，可以將圖像顯示幕設置在光學透鏡的後面，例如在儀錶盤、頭墊、中控台等中。
光學透鏡則例如具有在圖像顯示幕的相對側的前表面。該前表面呈非平面形，即立體的，符合想要形狀。
可以想到，由圖像顯示幕生成的圖像以適當的方式透過透鏡是可見的。
本發明的目標在於提供一種電子顯示系統，使得能夠滿足製作簡單和經濟。
為此，本發明提出了一種電子顯示系統，包括顯示幕和光學透鏡顯示幕配置為在平面的顯示表面上顯示圖像，光學透鏡設置在顯示表面的前面以使得顯示表面透過光學透鏡是可見的，光學透鏡具有在顯示表面相對側的彎曲的前表面和在顯示表面側的後表面，其中，光學透鏡由相互疊加的多個光學層形成，多個光學層包括限定前表面的前光學層和限定後表面的後光學層，光學層是採用複製範本製作的。
在具體實施方式中，電子顯示系統包括以下可選特徵中的一個或多個，這些特徵是單獨或以任何技術上可能的組合採用的：
- 光學透鏡的前表面是凸形的和/或凹形的；
- 前光學層具有彎曲的後面；
- 前光學層的後面是凸形的和/或凹形的；
- 光學透鏡的後表面是平面的並且平行於顯示幕的顯示表面；
- 光學透鏡準確地包括兩個光學層，即前光學層和後光學層；
- 至少兩個光學層是採用相同的材料製作的；
- 至少兩個光學層是採用不同的材料製作的；
- 光學透鏡的後表面與顯示表面間隔開；
- 該系統包括插入在顯示幕的顯示表面和光學透鏡的後面之間的光耦合層；
- 該系統包括插入在重疊模制的兩個光學層之間的觸控膜。
本發明還涉及一種用於製作上述顯示系統的製作方法，包括：通過模制光學層獲得光學透鏡，並將光學透鏡設置在顯示幕的前面，其中，光學透鏡的後表面平行於顯示幕的顯示表面。
在具體實施方式中，製作方法包括以下可選特徵中的一個或多個，這些特徵是單獨或以任何技術上可能的組合採用的：
- 該方法包括：通過插入在光學透鏡的後表面和顯示幕的顯示表面之間的光耦合層對顯示幕和光學透鏡進行光耦合；
- 光耦合層插入在顯示幕的顯示表面和光學透鏡的後面之間；
- 該方法包括：在模制光學透鏡的過程中，在預先模制的光學層上採用複製範本製作額外的光學層之前，在預先模制的光學層上施加觸控膜，以使得觸控膜插入在預先模制的光學層和額外的光學層之間。
圖1中的電子顯示系統10例如可以安裝在車輛，特別是機動車輛中。在此，電子顯示系統10固定在包層14的支撐件12。包層14例如是車輛的內部包層。
包層14例如是機動車輛的儀錶盤。在一變型中，內部包層是中控台、座椅靠背、頭墊、隔板、工作臺、操縱臺等。
電子顯示系統10包括配置為顯示圖像的顯示幕16。
顯示幕16配置為生成圖像並將圖像顯示在顯示幕16的顯示表面16A上。
顯示幕16例如由圖元矩陣形成。顯示幕16的各圖元用於發光。優選地，各圖元由圖形控制器分別控制，以使得顯示幕16能夠顯示不同的圖像，尤其是動態圖像。動態圖像是一組快速的靜態圖像以用於顯示動作。
顯示幕16例如是電致發光屏，特別是發光二極體（LED）屏，尤其是有機發光二極體（OLED）屏。在一變型中，顯示幕是液晶屏（LCD）。
顯示幕16有利地是有源矩陣屏。這樣的顯示幕具有有源矩陣。該有源矩陣包括專用於顯示幕的每個圖元的一個或多個並且能夠分別控制每個圖元。有源矩陣例如為薄膜電晶體（TFT）類型的。有源矩陣屏16可以是有源矩陣有機發光二極體（AMOLED）屏或有源矩陣液晶顯示幕（AMLCD）。
在此，顯示幕16固定在車輛的內部包層14的支撐件12上。
顯示幕16的顯示表面16A優選地是平面的。
電子顯示系統10包括光學透鏡18。光學透鏡18設置在顯示幕16的前面，以使得顯示幕16的顯示表面16A透過光學透鏡18對於使用者是可見的。
光學透鏡18具有在顯示幕16的顯示表面16A的相對側的前表面18A和在顯示幕16的顯示表面16A側的後表面18B。光學透鏡18的前表面18A是透過光學透鏡18對於在看顯示幕16的使用者是可見的表面。
光學透鏡18的前表面18A是彎曲的。光學透鏡18的前表面18A因此是立體的，即非平面的。光學透鏡18的前表面18A在此是凸形的。在一變型中，光學透鏡18的前表面18A可以是凹形的。在另一變型中，光學透鏡18的前表面18A是凹形和凸形的，也就是說，具有至少一個凹形區域和至少一個凸形區域。
光學透鏡18的彎曲的前表面18A使得能夠配合所想要形狀的電子顯示系統，例如出於美觀原因和/或集成在包層14中。
光學透鏡18的後表面18B是平面的。光學透鏡18的後表面18B平行於顯示幕16的顯示表面16A。
光學透鏡18由多個光學層20、22製成。光學透鏡18具有在前表面18A和後表面18B之間的重疊的多個光學層20、22。光學透鏡18包括限定光學透鏡18的前表面18A的前光學層20，以及限定光學透鏡18的後表面18B的後光學層22。
光學透鏡18的每個光學層20、22包括朝向光學透鏡18的前表面18A的前面20A、22A，以及朝向光學透鏡18的後表面18B的後面20B、22B。
光學透鏡18的光學層20、22通過模制來獲得，光學層20、22採用複製範本製作（surmoulées）以獲得光學透鏡18。光學透鏡18的每對光學層20、22包括採用範本製作的彼此疊加的光學層。
如圖1中所示，光學透鏡18例如準確地包括重疊的兩個光學層20、22，即前光學層20和後光學層22。
前光學層20和後光學層22中的一個採用複製範本製作在另一個上。
在一實施例中，後光學層22採用複製範本製作在預先模制的前光學層20的後面20B上。在一變型中，前光學層20採用複製範本製作在預先模制的後光學層22的前面22A上。
光學透鏡18的至少兩個相鄰光學層20、22之間的介面是立體的，即非平面的，且特別地是彎曲的。
在一實施例中，前光學層20的後面20B例如是凹形的，相鄰的後光學層22的前面22A則是凸形的。在一變型中，前光學層20的後面20B是凸形的，相鄰的後光學層22的前面22A則是凹形的。在另一變型中，前光學層20的後面20B是凹形和凸形的，即包括至少一個凹形區域和至少一個凸形區域，相鄰的後光學層22的前面22A則對應地是凸形和凹形的。
當光學透鏡準確地包括如圖1中所示的彼此交疊模制的兩個光學層時，前光學層20的後面20B與後光學層22的前面22A是互補的。
在圖1所示的實施例中，前光學層20和後光學層22之間的介面是立體的，且特別地是彎曲的。
前光學層20的後面20B和後光學層22的前面22A是彎曲的。前光學層20的後面20B是凸形的，後光學層22的前面22A則是凹形的。
有利地，光學透鏡18包括採用相同材料彼此交疊模制的相鄰的至少兩個光學層20、22。
這使得兩個光學層20、22之間能夠具有粘附力並且兩個光學層20、22之間能夠具有良好的光耦合。
在一變型中或可選地，光學透鏡18包括採用不同材料彼此交疊模制的至少兩個光學層。
在圖1所示的實施例中，優選地，光學透鏡準確地包括採用相同材料彼此交疊模制的兩個光學層20、22。在一變型中，兩個光學層20、22採用不同的材料。
每個光學層20、22例如由聚碳酸酯（PC）或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）製成。
光學透鏡18與顯示幕16的顯示表面16A間隔開。更具體地，光學透鏡18的後表面18B與顯示幕16的顯示表面16A間隔開。
光學透鏡18的後表面18B不與顯示幕16的顯示表面16A直接接觸。
電子顯示系統10包括插入在顯示幕16的顯示表面16A和光學透鏡18的所述後表面18B之間的光耦合層24。
光耦合層24由光透明材料製成。
光耦合層24形成用於填充顯示幕16的顯示表面16A和光學透鏡18的後表面18B之間的間隔，使得該間隔不是空的。
光耦合層24與顯示幕16的顯示表面16A以及光學透鏡18的後表面18B接觸。
光耦合層24在顯示幕16的顯示表面16A和光學透鏡18的後表面18B之間起到光導的作用。
光耦合層24優選地配置為與光學透鏡18且特別是與後光學層22具有連續的光學指數。
因此，在一優選實施方式中，光耦合層24的光學指數大體上等於後光學層22的光學指數。
“大體上等於”指的是光耦合層24的光學指數在後光學層22的光學指數浮動10%、特別地為5%的範圍內。
在一優選實施方式中，光學層20、22具有大體上相同的光學指數。
光耦合層24由光凝膠製成。
光耦合層24例如模制在顯示幕16的顯示表面16A和光學透鏡18的後表面18B之間。
可選地，顯示幕16可選地是觸控顯示幕，使用者在顯示幕16的顯示表面16A上的觸控交互使得能夠輸入指令，例如指向顯示幕16的顯示表面16A上顯示的圖像中的一個圖形物件（例如，按鈕、游標等）。
與顯示幕16的觸控交互例如透過光學透鏡18以及，必要時，可選地由光耦合層24來完成。
可選地，如圖2中所示，電子顯示系統10包括插入在光學透鏡18的兩個光學層20、22之間的光透明的觸控膜26。
觸控膜26配置為使得使用者能夠通過觸摸光學透鏡18的前表面18A，例如指向顯示幕16顯示的圖形中的活動圖形物件（例如，按鈕、游標等），與電子顯示系統10進行觸控交互。
優選地，插入有觸控膜26的兩個光學層20、22中的一個採用複製範本製作在另一個上，並且觸控膜26插入在兩個光學層20、22之間。
在一未示出的變型中，觸控膜26設置在光學透鏡18的後表面18B上。
必要時，觸控膜26插入在光學透鏡18和光耦合層24之間；在此情況下，光耦合層24不與光學透鏡18的後表面18B直接接觸。
參考圖3對電子顯示系統10的製作方法進行說明。
製作方法包括：步驟E1，獲取最初的光學層20、22；步驟E2，採用複製範本製作後續的光學層20、22。每個後續光學層20、22採用複製範本製作在預先模制的光學層20、22上。優選地，最初的光學層20、22是模制的。
在一實施例中，最初的光學層是光學透鏡18的前光學層20，後續的每個光學層22採用複製範本製作在之前的光學層的後面上。
當光學透鏡準確地包括兩個光學層20、22時，製作方法則包括：模制前光學層20，然後在前光學層20上採用複製範本製作後光學層22。
在另一實施例中，最初的光學層是光學透鏡18的前光學層20，後續的每個光學層22採用複製範本製作在之前的光學層的前面上。
當光學透鏡18準確地包括兩個光學層20、22時，製作方法則包括：模制後光學層22，然後在後光學層22上採用複製範本製作前光學層20。
如果光學透鏡18包括插入在交疊模制的相鄰的兩個光學層20、22之間，則在將觸控膜26施加在第一個模制的光學層上之後，第二個模制的光學層採用複製範本製作在第一個模制的光學層上。
該方法因此包括：步驟E1’，在之前的光學層上採用複製範本製作後續的光學層之前，在之前的光學層上施加觸控膜，以使得觸控膜26插入在之前的光學層和後續的光學層之間。
當光學透鏡18準確地包括兩個光學層20、22時，製作方法例如包括：模制前光學層20，在前光學層20的後面上施加觸控膜26，然後在前光學層20上採用複製範本製作後光學層22；或者，模制後光學層22，在後光學層22的前面上施加觸控膜26，然後在後光學層22上採用複製範本製作前光學層20。
製作方法包括：步驟E3，將光學透鏡18設置在顯示幕16的前面，光學透鏡18的後表面18B平行於顯示幕16的顯示表面16A且與後者間隔開。
製作方法可選地包括：步驟E4，在光學透鏡18的後表面18B和顯示幕16的顯示表面16A之間製作光耦合層24。光耦合層24例如模制在光學透鏡18的後表面18B和顯示幕16的顯示表面16A之間。
各光學層20、22的模制例如通過注塑（即通過熔化澆注在密封的注塑模具中）或壓塑（即通過熔化插入到開放的壓模中然後封閉壓模以實現材料的成型）來實現。
通過採用複製範本製作光學層獲得的具有重疊的多個光學層20、22的光學透鏡18使得獲得的光學透鏡具有一定的厚度，同時限制了由於模制厚的單件光學透鏡18造成的光學缺陷，例如，模具痕。
相對於單次模制操作製作的整體形狀相同的光學透鏡，具有重疊的多個光學層20、22的光學透鏡18的模制更快，這是因為冷卻時間取決於模制的零件的厚度。
具有重疊的多個光學層20、22的光學透鏡18還便於獲得具有不同形狀的前表面18A和後表面18B、特別是彎曲的前表面18A和平面的後表面18B的光學透鏡18。
製作的平面的後表面18B便於與具有平面的顯示表面16A的顯示幕16之間的光耦合。這尤其能夠使光耦合層24具有固定的厚度和/或使光耦合層24的厚度達到最小。
採用複製範本製作得到的光學透鏡18可以具有更低的成本和更高的品質，以及更好的重複性，限制了電子顯示系統10的製作過程中的廢品率。
此外，已經觀察到，特別是在採用光凝膠的情況下，局部過量的光耦合層24的厚度會在光學透鏡遭受衝擊的情況下促進光學透鏡18的破裂，例如針對乘客頭部對光學透鏡18的衝擊類比測試期間，例如根據ECE21 HEAD IMPACT 78/632/CEE標準。
製作的多個光學層20、22能夠限制以上風險，特別是在後光學層22的後表面18B平行於顯示幕16的顯示表面16A時，以使得插入在後光學層22和顯示幕16的顯示表面16A之間的光耦合層24在光學透鏡18的後表面18B上具有大體上均勻的厚度。
10:電子顯示系統
12:支撐件
14:包層
16:顯示幕
16A:顯示表面
18:光學透鏡
18A:前表面
18B:後表面
20:光學層/前光學層
20A:前光學層的前面
20B:前光學層的後面
22:光學層/後光學層
22A:後光學層的前面
22B:後光學層的後面
24:光耦合層
26:觸控膜
E1、E1’、E2、E3、E4:步驟
通過閱讀下面的描述，將更好地理解本發明及其優點。所述描述僅通過非限制性示例的方式給出，並參考所附的附圖進行說明，其中：
圖1是電子顯示系統的截面圖；
圖2是電子顯示系統的截面圖；
圖3是電子顯示系統的製作方法的示意圖。
10:電子顯示系統
12:支撐件
14:包層
16:顯示幕
16A:顯示表面
18:光學透鏡
18A:前表面
18B:後表面
20:光學層/前光學層
20A:前光學層的前面
20B:前光學層的後面
22:光學層/後光學層
22A:後光學層的前面
22B:後光學層的後面
24:光耦合層
Claims (15)
- 一種電子顯示系統，包括顯示幕和光學透鏡，所述顯示幕配置為在平面的顯示表面上顯示圖像，所述光學透鏡設置在所述顯示表面的前面以使得所述顯示表面透過所述光學透鏡是可見的，所述光學透鏡具有在所述顯示表面相對側的彎曲的前表面和在所述顯示表面側的後表面，其中，所述光學透鏡由相互疊加的多個光學層形成，所述多個光學層包括限定所述前表面的前光學層和限定所述後表面的後光學層，所述光學層是採用複製範本製作的。
- 如請求項1所述的電子顯示系統，其中，所述光學透鏡的所述前表面是凸形的和/或凹形的。
- 如請求項1所述的電子顯示系統，其中，所述前光學層具有彎曲的後面。
- 如請求項2所述的電子顯示系統，其中，所述前光學層的所述後面是凸形的和/或凹形的。
- 如請求項1所述的電子顯示系統，其中，所述光學透鏡的所述後表面是平面的並且平行於所述顯示幕的所述顯示表面。
- 如請求項1所述的電子顯示系統，其中，所述光學透鏡準確地包括兩個光學層，所述兩個光學層為所述前光學層和所述後光學層。
- 如請求項1所述的電子顯示系統，其中，至少兩個光學層是採用相同材料製作的。
- 如請求項1所述的電子顯示系統，其中，至少兩個光學層是採用不同材料製作的。
- 如請求項1所述的電子顯示系統，其中，所述光學透鏡的所述後表面與所述顯示表面間隔開。
- 如請求項1所述的電子顯示系統，包括插入在所述顯示幕的所述顯示表面和所述光學透鏡的所述後表面之間的光耦合層。
- 如請求項1所述的電子顯示系統，包括插入在重疊模制的兩個光學層之間的觸控膜。
- 一種用於製作如請求項1所述的電子顯示系統的製作方法，包括：通過模制所述光學層獲得所述光學透鏡，並將所述光學透鏡設置在所述顯示幕的前面，其中，所述光學透鏡的所述後表面平行於所述顯示幕的所述顯示表面。
- 如請求項12所述的製作方法，包括：通過插入在所述光學透鏡的所述後表面和所述顯示幕的所述顯示表面之間的光耦合層對所述顯示幕和所述光學透鏡進行光耦合。
- 如請求項13所述的製作方法，其中，所述光耦合層模制在所述顯示幕的所述顯示表面和所述光學透鏡的所述後表面之間。
- 如請求項12所述的製作方法，包括：在模制所述光學透鏡的過程中，在預先模制的光學層上採用複製範本製作額外的光學層之前，在所述預先模制的光學層上施加觸控膜，以使得所述觸控膜插入在所述預先模制的光學層和所述額外的光學層之間。
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