包括多功能和通信表面的顯示設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種顯示設(shè)備（1），其包括形成圖像的多個(gè)像素（7），以及被布置在圖像的相對處并且包括透明區(qū)（11）的光學(xué)板（4），所述透明區(qū)（11）被配置用于讓發(fā)自像素（7）的光至少部分地通過。該顯示設(shè)備（1）的特征在于：所述光學(xué)板（4）此外包括至少一個(gè)對應(yīng)于電子和/或機(jī)械功能的功能元件（10）的網(wǎng)；并且所述功能元件（10）被插在透明區(qū)（11）之間并且被布置以使得由像素（7）發(fā)射的光被指引以便穿過透明區(qū)（11）而不截住功能元件（10）的網(wǎng)，以便使得所述功能元件（10）網(wǎng)對于顯示設(shè)備（1）的觀察者而言不可見或幾乎不可見。本發(fā)明適用于其中除顯示本身之外的功能應(yīng)當(dāng)以視覺上不引人注目的方式被集成的任何形式的顯示設(shè)備。
【專利說明】包括多功能和通信表面的顯示設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及顯示設(shè)備，并且更具體地涉及交互式圖像以及涉及顯示屏幕，諸如移 動(dòng)電話、計(jì)算機(jī)、GPS定位設(shè)備、通信板、電子報(bào)、城市廣告的屏幕，其中該列表不是限制性 的。

【背景技術(shù)】
[0002] 在例如裝有顯示屏幕的設(shè)備和使用者之間的通信傳統(tǒng)地可以通過手動(dòng)鍵盤、電子 鼠標(biāo)、游戲操縱桿、觸摸媒介、麥克風(fēng)、物理或化學(xué)傳感器類型的接口來進(jìn)行，其中包括通過 無線電波或通過紅外的通信。
[0003] 但是越來越經(jīng)常的，從由使用者所進(jìn)行的使用的角度來看，其涉及通過將部件的 尺寸和視覺影響縮減到最小同時(shí)確保除顯示功能之外的其它功能來優(yōu)化設(shè)備屏幕的尺寸， 尤其在于涉及移動(dòng)電話的屏幕。
[0004] 近年來在移動(dòng)電話領(lǐng)域中該演進(jìn)尤其已可覺察，大量高檔移動(dòng)電話(英語術(shù)語稱 為"智能電話"）的按鍵鍵盤已經(jīng)完全且簡單地由觸摸屏取代，所述觸摸屏在屏幕自身內(nèi)集 成了傳統(tǒng)鍵盤的功能。
[0005] 鍵盤功能在移動(dòng)電話或類似物的屏幕中的該集成在其根據(jù)最多用于實(shí)現(xiàn)觸摸屏 的技術(shù)而被實(shí)現(xiàn)時(shí)提出了第一系列問題。
[0006] 事實(shí)上，觸摸傳感器于圖像表面且更特別地于顯示屏幕表面的集成在現(xiàn)有技術(shù)下 需要所述傳感器是透明的，以使得圖像的質(zhì)量不太或不被損壞。這樣的透明觸摸傳感器于 是經(jīng)常集成于計(jì)算機(jī)、電話、裝有GPS ("全球定位系統(tǒng)"）功能的設(shè)備或電視機(jī)的顯示屏幕 表面。
[0007] 這些透明觸摸傳感器利用不同技術(shù)是可實(shí)現(xiàn)的，但是觸摸平板的活性層現(xiàn)今最通 常通過TC0 (透明導(dǎo)體氧化物）來實(shí)現(xiàn)。
[0008] 然而，TC0類型的材料，盡管其是透明的并且因此不與屏幕上所顯示的圖像相互干 擾，但是其不是非常良好的電導(dǎo)體，這妨礙對屏幕上的接觸的檢測質(zhì)量。
[0009] 此外，隨著在接下來的幾年里市場上缺乏TC0的風(fēng)險(xiǎn)，透明TC0材料的成本保持很 高并且其在將來以合理成本的可用性似乎不受保證。因此在實(shí)現(xiàn)觸摸屏的框架中尋找到針 對TC0材料的替換解決方案將是有利的。
[0010] 然而，如果TC0材料的線路網(wǎng)可以由非常導(dǎo)電的金屬線路取代，看起來觸摸功能 在屏幕中的集成的成本可以減低，并且觸摸功能的效率提高，因?yàn)楸娝苤貙?dǎo)體金屬線 不呈現(xiàn)任何可用性的問題。但是，于是遇上先驗(yàn)地可造成嚴(yán)重阻礙的技術(shù)問題，因?yàn)閷?dǎo)體金 屬線路不是透明的。結(jié)果，觸摸屏的線路網(wǎng)于是將在所顯示的圖像中可見，眾所周知地這將 是不可接受的。
[0011] 因此，容易地看到，一種可能利用非透明導(dǎo)體材料所制的觸摸網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)解決方案 將非常有吸引力，尤其是對于要集成在屏幕中的觸摸平板的制造商而言，這只要尋找到一 種用于相對于顯示屏幕的觀察者在視覺上掩蔽這樣的非透明觸摸網(wǎng)的創(chuàng)新手段。
[0012] 這樣的掩蔽方法將可以解決實(shí)現(xiàn)裝有不引人注目地集成在屏幕中的金屬線觸摸 網(wǎng)的觸摸屏的該第一問題。
[0013] 眾所周知，這樣的方法將不僅對于移動(dòng)電話是有意義的，并且還對于實(shí)現(xiàn)裝有觸 摸屏的移動(dòng)或非移動(dòng)的所有其它電子設(shè)備是有意義的。
[0014] 另一個(gè)補(bǔ)充的問題出自屏幕在大部分現(xiàn)代便攜式電子設(shè)備中的重要相對尺寸。
[0015] 事實(shí)上，由于觸摸屏被集成在屏幕中，所以有關(guān)裝置的前面大部分時(shí)間是完全由 屏幕覆蓋的。在妨礙或制約附加功能在裝置中所有新的材料集成這點(diǎn)上，該形狀因數(shù)越來 越重要。
[0016] 然而，正好存在朝向?qū)⒃絹碓蕉嗟墓δ苄约稍谘b有屏幕的某些便攜式裝置中的 趨勢。例如對于除了屏幕之外還集成了結(jié)合于新的軟件應(yīng)用的越來越多其它創(chuàng)新材料技術(shù) 的移動(dòng)電話和交互式平板，尤其如此。這些技術(shù)中的某些需要大量集成空間，這因而與屬于 屏幕的空間成沖突。
[0017] 作為示例而引用稱為RFID (通過射頻的標(biāo)識設(shè)備）的技術(shù)的情況，其由連接到電 子芯片的天線所具體化。天線由導(dǎo)體金屬螺旋圈構(gòu)成，一般數(shù)目為2至5個(gè)螺旋圈，其按照 屏幕的外廓而占據(jù)矩形或正方形的邊緣。然而，移動(dòng)通信裝置此外已經(jīng)包括一個(gè)或多個(gè)天 線，并且結(jié)果RFID通信功能性的集成必然提起可用于附加天線的地方的問題。
[0018] 在除了觸摸功能或RFID通信功能之外的附加功能同樣應(yīng)當(dāng)集成在屏幕或顯示設(shè) 備中時(shí)將是與此相同的，其中屏幕或更一般地顯示設(shè)備將占據(jù)表面的主要部分。
[0019] 因此對于在正如顯示屏幕和此外的其它功能之間的表面分配而言將存在越來越 多的沖突，除非找到一種新穎的新技術(shù)解決方案并且能促進(jìn)這些附加功能在顯示表面本身 中的視覺上不引人注目的集成。
[0020] 基于將觸摸屏或RFID通信功能集成到顯示屏幕中的問題，因此看到，我們越來越 多地遇到一個(gè)新的并且潛在地一般得多的問題，其是在顯示設(shè)備中集成一個(gè)或多個(gè)功能的 問題，所述功能的材料組成不是透明的并且應(yīng)當(dāng)以視覺上不引人注目的方式被集成以用于 不妨礙圖像本身在顯示設(shè)備上的可見性。
[0021] 該問題不由現(xiàn)今已知的技術(shù)所解決。由此導(dǎo)致，需要利用屏幕表面以用于集成在 可見光譜處非透明的材料的任何應(yīng)用或功能性將只在以下條件下是可能的：即提出一種重 大創(chuàng)新，其使得能夠使得對實(shí)施如此集成的應(yīng)用或功能性所必要的材料對于觀察者而言不 太或不可見。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0022] 發(fā)明目的 考慮到前述內(nèi)容，本發(fā)明的一般目的在于提出一種顯示設(shè)備，其能通過避免與背景技 術(shù)相關(guān)的缺點(diǎn)而解決所提出的問題。
[0023] 因此，本發(fā)明的主要目的在于向圖像顯示設(shè)備(諸如尤其是電子顯示屏幕）的表面 集成非透明功能元件，但是其應(yīng)當(dāng)保持對于使用者不可見或至少不太可見，并且其因而不 太或不使屏幕上顯示的圖像的質(zhì)量降級。
[0024] 本發(fā)明的另一目的是提出一種顯示設(shè)備，其中非透明元件的該集成以低成本和顯 著可靠性是可能的。
[0025] 本發(fā)明的另一目的是提出一種顯示設(shè)備，其中一個(gè)或多個(gè)附加功能將可以被集成 在屬于圖像的區(qū)中，這些功能是獨(dú)立的或彼此組合。這樣集成的非透明元件可以是例如電 線的觸摸網(wǎng)、電磁波的發(fā)射和/或接收天線、溫度傳感器、聲波傳感器、電離輻射傳感器、金 屬物體傳感器、磁場傳感器、生物測定傳感器或其它。
[0026] 發(fā)明概述 本發(fā)明的原理在于在由多個(gè)像素構(gòu)成的圖像本身上布置創(chuàng)新的光學(xué)板（plaque optique)，其集成了對于實(shí)現(xiàn)要集成到屏幕的功能所必需的部件，例如觸摸網(wǎng)的導(dǎo)線或天 線的螺旋圈。
[0027] 為了使得通常非透明的這些部件對于觀看圖像的觀察者而言不太或不可見，該光 學(xué)板基本上一方面通過光學(xué)部件(尤其是透鏡）的網(wǎng)（r6sea U)以及透明區(qū)與非透明區(qū)交替 的網(wǎng)的堆疊而構(gòu)成，在所述非透明區(qū)中布置了與要集成在顯示設(shè)備中的功能相對應(yīng)的功能 元件。
[0028] 更確切地，本發(fā)明的目的因此在于一種顯示設(shè)備，其包括形成圖像的多個(gè)像素，以 及與圖像相對地布置并且包括透明區(qū)的光學(xué)板，所述透明區(qū)被配置用于至少部分地讓發(fā)自 像素的光通過，所述設(shè)備的特征在于： -所述光學(xué)板此外包括至少一個(gè)功能元件的網(wǎng)，所述功能元件在可見光處是非透明的 并且對應(yīng)于電子和/或機(jī)械功能； -并且所述功能元件被插在透明區(qū)之間并且被布置以使得由像素發(fā)射的光被指引以使 得穿過透明區(qū)而不截?。╥nterc印ter)功能元件的網(wǎng)，以便使得所述功能元件網(wǎng)對于顯示 設(shè)備的觀察者而言不可見或幾乎不可見，盡管這些功能元件作為這樣的是非透明的。
[0029] 在光學(xué)幾何被遵守的范圍中，本發(fā)明不意味著特別地受限于所實(shí)施的功能元件的 性質(zhì)。于是，其可以涉及被配置用于履行一種或多種功能的傳感器和/或換能器的元件。
[0030] 有利地，所實(shí)施的功能可以取自下述各項(xiàng)： -電磁波的發(fā)射和/或接收天線的功能； -檢測手指或探針在光學(xué)板表面上的接觸和定位的觸摸功能； -溫度傳感器的功能； -麥克風(fēng)的功能； -存儲(chǔ)電能的電池的功能； -檢測金屬物體的功能； -檢測電離輻射的功能； -檢測生物測定類型的信息的功能； -檢測磁場的功能； -適合于將光重定向至光伏元件以用于生成光伏起源的電流的光學(xué)傳感器的功能。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的有利變型，功能元件的網(wǎng)被配置以使得由像素發(fā)射的光通過基于透 鏡或棱鏡的光學(xué)部件而被指引和聚焦。事實(shí)上，以這種方式，發(fā)自像素的光基本上在光學(xué)板 的透明區(qū)中通過，而不照亮功能元件，所述功能元件因此實(shí)際上保持由觀察者不可見。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明，功能元件的每個(gè)網(wǎng)對應(yīng)于一種電子和/或機(jī)械功能，其具有以下優(yōu) 點(diǎn)：使多個(gè)電子和/或機(jī)械功能以幾乎不可見的方式共存于相同顯示設(shè)備中，以及對于顯 示本身所必需的部件。
[0033] 眾所周知，功能元件網(wǎng)的厚度取決于主機(jī)顯示設(shè)備的幾何和厚度。完全有可能獲 得低厚度的功能元件的集成，當(dāng)所述元件是以電子和/或機(jī)械薄層的形式實(shí)現(xiàn)的時(shí)。
[0034] 在集成導(dǎo)電元件用于實(shí)現(xiàn)例如移動(dòng)電話的屏幕的方面，具有幾百微米的厚度的功 能元件網(wǎng)是完全可設(shè)想的。
[0035] 根據(jù)有利實(shí)施例，對像素的光進(jìn)行聚焦的透鏡是以透鏡網(wǎng)的形式實(shí)現(xiàn)的，更具體 地是以集成到光學(xué)板的透鏡狀膜的形式實(shí)現(xiàn)的。
[0036] 根據(jù)所選的實(shí)施例，透鏡狀膜可以由包含棱鏡形式的膜取代，但是如果必要可以 組合這兩者。
[0037] 在第一實(shí)施變型中，透鏡狀或棱鏡狀膜被置于像素平面和所使用的電子和/或機(jī) 械薄層之間。
[0038] 在另一實(shí)施變型中，透鏡狀或棱鏡狀膜位于直接面向觀察者處并且因此在透明區(qū) 的網(wǎng)以及功能元件的網(wǎng)之上。包含功能元件的功能膜因此在這種情況下被置于像素以及透 鏡狀或棱鏡狀膜之間。
[0039] 當(dāng)要集成在顯示設(shè)備中的功能需要時(shí)，功能元件是非透明的，如例如在將由導(dǎo)線 網(wǎng)所構(gòu)成的觸摸網(wǎng)集成在屏幕中的情況下。
[0040] 透明區(qū)被布置在透鏡對面，所述透鏡被置于透明區(qū)與像素之間，以便將發(fā)自一個(gè) 或多個(gè)像素的光聚焦向透明區(qū)并且在功能元件之間引導(dǎo)它朝向顯示設(shè)備的觀察者。
[0041] 可替換地，非透明功能元件由布置在透鏡對面的透明區(qū)間隔開，所述透鏡被置于 所述功能元件之上以便引導(dǎo)發(fā)自一個(gè)或多個(gè)像素的光穿過透明區(qū)和透鏡并且將它引導(dǎo)向 顯示設(shè)備的觀察者。
[0042] 在與將檢測接觸的觸摸功能集成到屏幕中的問題相對應(yīng)的本發(fā)明實(shí)施例中，功能 元件是接觸傳感器，其尤其是由對光不透明并且導(dǎo)電的材料的線所構(gòu)成。
[0043] 在這種情況下，導(dǎo)電線彼此隔離并且被布置成網(wǎng)，所述網(wǎng)的相交構(gòu)成電容性或電 阻性節(jié)點(diǎn)，其能夠形成觸摸網(wǎng)，以使得在手指或探針接近網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)時(shí)，其位置被標(biāo)記在顯示 東顯示設(shè)備上。
[0044] 在與將電磁通信功能(尤其是RFID)集成到屏幕中的問題相對應(yīng)的本發(fā)明實(shí)施例 中，功能元件被配置成發(fā)射和/或接收電磁波的天線的形式，并且所述天線于是以無線電 標(biāo)識RFID設(shè)備的頻率來運(yùn)行。
[0045] 作為變型，功能元件被配置用于使由移動(dòng)電話發(fā)射的電磁波對人腦健康的影響最 小化和/或用于感應(yīng)弛豫的特定狀態(tài)。為此，功能元件被實(shí)現(xiàn)成發(fā)射和/或接收電磁波的 天線的形式，其以在人腦的機(jī)能頻率上所調(diào)諧的電磁頻率來運(yùn)行。這使得能夠尤其是在移 動(dòng)電話的屏幕中集成的框架中，使電磁波對腦健康的影響最小化。
[0046] 如此實(shí)現(xiàn)的發(fā)射和/或接收天線要么由電池或光伏電池供電，要么由其接收的電 磁波的能量來自動(dòng)供電。
[0047] 在與將溫度傳感器功能集成在顯示設(shè)備中的問題相對應(yīng)的本發(fā)明實(shí)施例中，功能 元件被配置成溫度傳感器的形式，并且功能膜于是包括由至少兩種不同化學(xué)式的電導(dǎo)體所 構(gòu)成的熱電偶，所述電導(dǎo)體在它們之間形成至少兩個(gè)結(jié)。
[0048] 在與將麥克風(fēng)功能集成在顯示設(shè)備中的問題相對應(yīng)的本發(fā)明實(shí)施例中，功能元件 被配置成麥克風(fēng)形式，并且功能膜于是包含由壓電膜所構(gòu)成的功能元件，所述壓電膜在這 種情況下例如由鋯鈦酸鉛（PZT)組成。
[0049] 在與將存儲(chǔ)電能的電池功能集成在顯示設(shè)備中的問題相對應(yīng)的本發(fā)明實(shí)施例中， 功能膜包括至少三個(gè)薄層，其彼此堆疊并且分別具有陽極、陰極和固體電解質(zhì)的功能，該固 體電解質(zhì)優(yōu)選地包含鋰。
[0050] 在與將檢測金屬物體的功能集成在顯示設(shè)備中的問題相對應(yīng)的本發(fā)明實(shí)施例中， 功能膜包括感應(yīng)于付科（Foucault)電流的傳感器，其由通過正弦電壓的線路構(gòu)成。
[0051] 在與將檢測電離輻射的功能集成在顯示設(shè)備中的問題相對應(yīng)的本發(fā)明實(shí)施例中， 功能膜的功能元件是呈薄層的半導(dǎo)體，其中所述一個(gè)或多個(gè)結(jié)由于施加到端子的電場而被 反向極化。這些半導(dǎo)體優(yōu)選的是具有鋰添加物的娃或者締化鎘（CdTe和CdZnTe),或者被插 入在兩個(gè)摻雜了 p-i-n的半導(dǎo)體接觸之間的非摻雜區(qū)，或者金屬-半導(dǎo)體-金屬結(jié)。
[0052] 在與將檢測或測量生物測定信息的功能集成在顯示設(shè)備中的問題相對應(yīng)的本發(fā) 明實(shí)施例中，功能膜集成了薄層，所述薄層將由適合于檢測表示要檢測或要測量的生物測 定信息的物理或化學(xué)量的任何材料構(gòu)成。
[0053] 可替換地，可以實(shí)施光學(xué)功能，其中功能元件將由能夠在手指放在裝備有該功能 的裝置(如，例如移動(dòng)電話的屏幕、汽車的儀表板、計(jì)算機(jī)）上時(shí)采集數(shù)字壓印圖像的微光纖 的網(wǎng)構(gòu)成，這使得能夠利用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備用于識別使用者及其對設(shè)備或?qū)π畔⒌奈锢?或邏輯訪問。
[0054] 在與將源自光伏而產(chǎn)生電流的功能集成在顯示設(shè)備中的問題相對應(yīng)的本發(fā)明實(shí) 施例中，預(yù)備的是功能膜由光伏材料構(gòu)成。
[0055] 本發(fā)明不由圖像像素的性質(zhì)所限制，所述像素要么由后方照明設(shè)備后向照亮，要 么電致發(fā)光，要么能夠反射入射光。
[0056] 本發(fā)明也不由透鏡的形狀或配置所限制，當(dāng)實(shí)施透鏡的時(shí)候。所述透鏡可以是會(huì) 聚的或發(fā)散的、對稱的或非對稱的、球狀或非球狀的、由無機(jī)玻璃或有機(jī)玻璃制成的。所述 透鏡可以由棱鏡所取代。
[0057] 在本發(fā)明的有利實(shí)施例中，預(yù)備在顯示設(shè)備中同時(shí)集成多個(gè)電子和/或機(jī)械功 能。與不同功能相對應(yīng)的功能膜的薄層于是要么并排布置，要么部分地相覆蓋或相重疊，然 而不覆蓋透明區(qū)。
[0058] 本發(fā)明還預(yù)備所述顯示設(shè)備可以包括一種裝置用于顯示可用功能列表以及針對 由使用者選擇所述列表中單個(gè)功能或同時(shí)選擇所述列表中多個(gè)功能的命令。在這種情況 下，合理的是，對功能進(jìn)行選擇的命令使用屏幕的觸摸功能。
[0059] 無論由顯示設(shè)備所實(shí)施的實(shí)施變型是什么，由功能元件所采集或傳輸?shù)男畔⒁?通過顯示在屏幕上的消息和/或通過發(fā)射音頻或電磁信息而被傳輸給顯示設(shè)備的使用者， 要么還被存儲(chǔ)在電子存儲(chǔ)器中。
[0060] 本發(fā)明的目的還在于裝有遵照上述變型中任一個(gè)的顯示設(shè)備的任何電子裝置或 設(shè)備。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0061] 現(xiàn)在借助于編入索引的圖1至6的描述，更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中： -圖1是實(shí)施本發(fā)明的光學(xué)原理的顯示設(shè)備的剖面圖； -圖2通過透視圖來圖示根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的不同組成層； -圖3是根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的光學(xué)變型的剖面圖； -圖4圖示具有觸摸功能的電子薄層的特定形式； -圖5圖示具有發(fā)射/接收天線功能的電子薄層的特定形式； -圖6圖示交錯(cuò)（imbriqu6)的多個(gè)電子和/或機(jī)械薄層的組合的特定形式。

【具體實(shí)施方式】
[0062] 根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備（1) 一方面由顯示屏（3 )組成，所述顯示屏（3 )的像素（7 ) 要么由環(huán)境光照亮，要么由后方照明設(shè)備（2)后向照亮，要么發(fā)光。
[0063] 圖1、2和3圖示由后方照明設(shè)備（2)后向照亮的圖像的情況。在這種情況下，圖像 要么通過紙、要么通過透明聚合物、要么通過液晶（IXD)。在液晶（IXD)的情況下，像素（7) 在其之間隔開對于通過電命令所必要的間隔（6)。圖像像素被封裝在兩個(gè)透明保護(hù)板或膜 (5和8)之間。根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備（1)另一方面由布置或貼合在屏幕（3)表面的光學(xué) 板（4)組成。該板理想地通過堆疊至少兩個(gè)膜（9和12)來形成。
[0064] 第一膜（9)例如由透鏡網(wǎng)組成，所述透鏡是會(huì)聚或發(fā)散的、對稱或非對稱的、球狀 或非球狀的、由無機(jī)玻璃或有機(jī)玻璃制成。這些透鏡具有與像素（7)的尺寸接近的尺寸并 且被布置成與每個(gè)像素（7)相對或者與每組像素相對，以便由所述一個(gè)或多個(gè)像素（7)所 發(fā)射的光束（13)穿過透鏡并且變成會(huì)聚的。
[0065] 要注意的是，所述透鏡和透鏡狀膜（9)可以由棱鏡和棱鏡狀膜所取代，而不脫離本 發(fā)明的范圍。為了簡化陳述，在下文的描述中將引用透鏡狀膜，而這不意味著對本發(fā)明的范 圍的限制。
[0066] 組成光學(xué)板（4)的第二膜（12)由（由無機(jī)玻璃或有機(jī)玻璃制成的）透明材料組成， 在其上放置了、或貼合了、或刻印了呈現(xiàn)功能元件區(qū)（10)和透明區(qū)（11)的薄層，以使得該 薄層不掩蓋膜（12)的全部，而是留出位于與每個(gè)透鏡相對處的透明區(qū)（11 )。
[0067] 此處將術(shù)語"薄層"定義為可以由電流通過并且其厚度小于其其它尺寸的任何材 料。薄層的功能將取決于所利用的材料并且根據(jù)情況將可以是電子功能、甚至機(jī)械功能，如 前述所引用的示例中解釋的那樣。透明區(qū)（11)和功能元件（10)可以是任何形式的但是優(yōu) 選地形成幾何圖形的網(wǎng)。
[0068] 為了保護(hù)功能元件（10)不受空氣影響，其被置于第二膜（12)的面上，所述第二膜 (12 )是轉(zhuǎn)向透鏡狀膜（9 )的透明保護(hù)膜。
[0069] 通過由功能元件（10)和透明區(qū)的交替而形成的層和保護(hù)膜（12)所形成的整體出 于便利將在其基本上包含功能元件（10)的范圍內(nèi)被稱作"功能膜"，并且由標(biāo)號（14)所標(biāo) 記。
[0070] 透鏡狀膜（9)與功能膜（14)優(yōu)選地利用透明的膠而貼合在一起。其根據(jù)顯示設(shè)備 (1)的使用需要而被選成剛性或柔性的。
[0071] 由貼合的兩個(gè)膜（9和14)所組成的光學(xué)板（4)可以在第一布置（圖1)中使其透鏡 狀膜（9)安置在顯示屏（3)和功能膜（14)之間，或者在第二布置（圖3)中使其功能膜（14) 安置在顯示屏（3 )和透鏡狀膜（9 )之間。
[0072] 在第一布置（圖1)的情況下，設(shè)備（1)的三個(gè)主要部件：屏幕（3)、透鏡狀膜（9)和 功能膜（14)，是這樣的以致于由圖像的每個(gè)像素（7)所發(fā)射的光通過透鏡狀膜（9)的透鏡 被偏離，然后會(huì)聚向表面處的功能膜（14)的透明區(qū)（11)。
[0073] 于是由像素所發(fā)射的光的主要部分從顯示設(shè)備（1)出去，雖然其表面的很大一部 分由包含非透明功能元件（10)的功能膜（14)所覆蓋，但是這些功能元件（10)卻在圖像的 發(fā)光度很重要時(shí)保持對于觀察者不可見，這是因?yàn)樵诖┻^透明區(qū)（11)的光與集成了功能元 件的區(qū)的低發(fā)光度之間的對比度。
[0074] 在第二布置（圖3)的情況下，設(shè)備（1)的三個(gè)主要部件：屏幕（3)、透鏡狀膜（9)和 功能膜（14)是這樣的以致于由圖像的每個(gè)像素（7)所發(fā)射的光首先通過功能膜（14)的透 明區(qū)（11)，然后通過透鏡狀膜（9)的透鏡被偏離。于是觀察者只有在其視線截住其出射角 (z)僅僅包括在相對于光學(xué)板（4)的垂線的0°和Z°之間的出射光線（13)時(shí)看見圖像。對 于觀察者的其它位置，對于所述位置，視線處于超過包括在0°和Z°之間的角范圍處，觀 察者將看到功能膜（14)的非透明功能元件（10)。
[0075] 圖2是按照前述第一布置（圖1)的顯示設(shè)備的分解視圖。屏幕（3)主要由像素（7) 與像素間間隔（6)組成。后向照明設(shè)備（2)將光束投射穿過像素（7)中的每一個(gè)。光學(xué)板 (4)覆蓋屏幕（3)并且由兩層膜組成：透鏡狀膜（9)和功能膜（14)。功能膜（14)包含非光 學(xué)并且因而非透明的功能元件（10)，以及透明區(qū)（11)。這些透明區(qū)（11)位于與透鏡狀膜 (9) 的透鏡相對處。
[0076] 在第一布置（圖1)的情況下，如同在第二布置（圖3)的情況下，功能膜（14)的功能 可以是多重的。將更詳細(xì)地描述兩個(gè)突出示例，即當(dāng)功能元件（10)構(gòu)成觸摸傳感器網(wǎng)時(shí)， 以及當(dāng)其構(gòu)成電磁波發(fā)射/接收天線時(shí)，而這并不消除本發(fā)明概念的任何普遍性。
[0077] 圖4相對于其中功能膜（14)具有觸摸傳感器功能的實(shí)現(xiàn)示例。
[0078] 功能元件（10)由兩個(gè)電導(dǎo)體的網(wǎng)組成。所述網(wǎng)中的每一個(gè)由平行帶狀的導(dǎo)體 構(gòu)成并且兩個(gè)網(wǎng)的導(dǎo)體彼此垂直。所述導(dǎo)體是由鋁或銅或其它導(dǎo)電金屬制成的，其將允 許使得屏幕敏感于觸摸并且允許檢測手指在屏幕上的位置，這根據(jù)本身已知的技術(shù)。這 兩個(gè)網(wǎng)形成網(wǎng)格，其限定置于透鏡狀膜（9)的透鏡前方的透明區(qū)。因而組成功能元件 (10) 的這些導(dǎo)電帶由其在第一網(wǎng)上的位置X(A1，B1，C1，D1，E1)以及其在第二網(wǎng)上的位置 Y(A2，B2，C2，D2，E2)所標(biāo)記。由于這兩個(gè)網(wǎng)是電隔離的，所以線的每個(gè)相交形成由控制器 (CC)所測量的電容性節(jié)點(diǎn)。當(dāng)手指靠近或者觸摸一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體的相交處時(shí)，電容的改變 允許計(jì)算手指的位置。
[0079] 在另一個(gè)特定實(shí)施例（圖5)中，功能元件（10)具有接收和/或發(fā)射電磁波的天線 的功能。其被配置成扁平電導(dǎo)體的形式，例如由鋁、銅、銀、金或其它導(dǎo)電材料制成。天線的 形狀在該示例中是非限制性的，呈螺旋形以使得其反應(yīng)于無線電標(biāo)識RFID的頻率。功能 元件（10)留出置于透鏡狀膜（9)的透鏡前方的透明空間（11)。以其本身已知的方式，天線 (10)被連至電子芯片（未示出），其功能在于管理由天線接收或發(fā)射的信息。天線和電子芯 片由電池或由光伏電池(未示出）供電，或者通過所接收的無線電波的能量而被自動(dòng)供電。
[0080] 在另一特定實(shí)施例中，功能元件（10)具有純機(jī)械的功能，即在顯示器前面的光學(xué) 板4被損壞時(shí)保護(hù)不受裂開。功能元件（10)為此可以由金屬或非金屬的線或帶所構(gòu)成，但 是其抵抗裂開并且其具有在屏幕損壞時(shí)將屏幕碎片維持在原處的屬性，這避免使用者在事 故的情況下嚴(yán)重受傷。
[0081] 在另一特定實(shí)施例中，功能膜（14)集成了多樣化的功能元件（10)，并且膜（14)于 是擁有多個(gè)功能。圖6圖示了非限制性示例，其中功能膜（14)擁有四種類型的功能元件，其 被實(shí)現(xiàn)成薄層形式并且在圖6上由標(biāo)注Cl、C2、C3、C4的區(qū)所標(biāo)記，并且其功能是不同的。 在區(qū)C1中，功能元件具有識出觸摸的功能，并且其由覆蓋顯示設(shè)備的整個(gè)表面的電容性導(dǎo) 體網(wǎng)組成。
[0082] 電容性導(dǎo)體網(wǎng)C1由平直并且彼此平行的導(dǎo)體（Al、Bl、Cl、Dl、E1)的第一網(wǎng)以及 平直并且彼此平行的導(dǎo)體（A2、B2、C2、D2、E2)的第二網(wǎng)組成。這兩個(gè)網(wǎng)彼此垂直并且形成 標(biāo)記格網(wǎng)X、Y，其允許當(dāng)手指觸摸設(shè)備表面時(shí)對手指進(jìn)行定位。對由這兩個(gè)導(dǎo)體網(wǎng)所生成 的電子信號的處理由電子控制器（CC)來管理。
[0083] 區(qū)C2的功能元件具有RFID天線功能并且由呈螺旋形狀的扁平線組成，所述扁平 線部分地位于導(dǎo)體格網(wǎng)C1的旁邊并且部分地在其上重疊。
[0084] 區(qū)C3的功能元件被實(shí)現(xiàn)為呈形狀U的溫度傳感器的形式，其中每個(gè)分支平行于屬 于功能元件C1或C2的至少一個(gè)導(dǎo)體。
[0085] 區(qū)C4的功能元件被實(shí)現(xiàn)為音頻振動(dòng)傳感器的形式，其由呈端對端放置的分段形 式的扁平壓電部件組成。這些部件部分地與導(dǎo)電格網(wǎng)C1的導(dǎo)體重疊，但是不與區(qū)C2和C3 的導(dǎo)體重疊。
[0086] 在所有這些幾何配置中，區(qū)Cl、C2、C3、C4的導(dǎo)體不覆蓋透明區(qū)（11)，所述透明區(qū) (11)由從像素和透鏡（9)發(fā)出的光束穿過。對所選的單個(gè)功能或者所選的且同時(shí)的多個(gè)功 能的運(yùn)行可以由操作者命令，其將在顯示在屏幕(例如移動(dòng)電話的屏幕）上的可能性列表中 做出選擇。該選擇可以例如通過觸摸屏功能來進(jìn)行。由功能中的每一個(gè)所采集的信息將要 么通過錄入在屏幕上的消息和/或通過發(fā)射電磁或音頻信息而被傳輸?shù)讲僮髡?，要么適當(dāng) 地將存儲(chǔ)在電子存儲(chǔ)器中以用于以后的查詢。
[0087] 不更多地描述顯示設(shè)備與集成了根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的電子裝置的其它電子 或機(jī)械部件(基座、電子母卡等）的接口，這些其它部件取決于所設(shè)想的裝置并且其本身是 已知的。
[0088] 在結(jié)合附圖所描述的實(shí)現(xiàn)示例上，根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備可以被集成在許多裝置 或載體中，其中只給出若干非限制性示例： -顯示設(shè)備在汽車(機(jī)動(dòng)車輛、飛機(jī)、火車…）儀表板中的集成，尤其是用于實(shí)施附加功 能，如觸摸、語音識別、檢測存在、遠(yuǎn)程(高速公路）支付、檢測位置和速度（GPS)的功能。 [0089]-顯示設(shè)備在(消防員、宇航員、警察、軍人…）具有面甲的頭盔中的集成：將使用 與對于儀表板的相同功能，其中此外集成了檢測輻射的功能。
[0090] -顯示設(shè)備在(消防員、警察、醫(yī)生、技術(shù)員…）技術(shù)服裝中的集成：如以上所述，其 中此外集成了測量溫度的功能。
[0091] -根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備在都市顯示面板(地鐵、城市平面圖、道路地圖、商店櫥 窗…）中的集成，其中基本上集成了觸摸功能。
[0092]-顯示設(shè)備在書籍(用于兒童、用于游客、技術(shù)書籍…）中的集成：將可以有用地集 成觸摸功能、電致發(fā)光功能、用于與書籍進(jìn)行視聽交互的麥克風(fēng)，以及用于書籍的供電的光 伏功能。
[0093]-顯示設(shè)備在內(nèi)部家具或裝飾中的集成：于是將實(shí)施以下功能：檢測存在(侵入)、 電磁保護(hù)(法拉第籠)、接收天線（TV、因特網(wǎng)…）、發(fā)射調(diào)整在為了弛豫的腦頻率上的無線電 波。
[0094] -顯示設(shè)備在生物測定標(biāo)識裝置中的集成。
[0095] 圖中的數(shù)字標(biāo)記的命名： 1. 顯示設(shè)備 2. 后向照明設(shè)備 3. 屏幕 4. 光學(xué)板 5. 保護(hù)層 6. 像素間間隔 7. 像素 8. 保護(hù)層 9. 透鏡/透鏡狀膜 10. 功能元件 11. 透明區(qū) 12. 保護(hù)層 13. 由一個(gè)或多個(gè)像素所發(fā)射的光束 14. 集成了功能元件10的功能膜。
[0096] 發(fā)明的優(yōu)點(diǎn) 最后，本發(fā)明回應(yīng)于所確定的目的。其尤其適合于在能夠顯示圖像的設(shè)備表面上(其中 包括在電子顯示屏表面上）集成電子或機(jī)械部件，所述部件實(shí)現(xiàn)成薄層并且對于觀察者保 持不太可見或不可見，從而不顯著使所顯示圖像的質(zhì)量降級。
[0097] 這些薄層于是適合于形成各種不同功能元件，如信息或物理量的傳感器或換能 器，如例如觸摸電線的網(wǎng)、發(fā)射和/或接收電磁波的天線、溫度或光或聲波的傳感器，以及 對電離輻射、金屬物體或磁場的存在的傳感器，或者音頻或其它換能器。
[〇〇98] 根據(jù)本發(fā)明的將電子和/或機(jī)械部件集成在顯示設(shè)備中因而使得與這些顯示設(shè) 備或與集成所述顯示設(shè)備的實(shí)體(如，例如移動(dòng)電話、廣告顯示器、或甚至壁或窗玻璃載體） 的新通信手段成為可能。
【權(quán)利要求】
1. 一種顯示設(shè)備（1)，其包括形成圖像的多個(gè)像素（7)，以及被布置在圖像的相對處并 且包括透明區(qū)（11)的光學(xué)板（4)，所述透明區(qū)（11)被配置用于讓發(fā)自像素（7)的光至少部 分地通過，所述設(shè)備特征在于： -所述光學(xué)板（4)此外包括至少一個(gè)在可見光處非透明并且對應(yīng)于電子和/或機(jī)械功 能的功能元件（10)的網(wǎng)； -并且所述功能元件（10)被插在透明區(qū)（11)之間，并且被布置以使得由像素（7)發(fā) 射的光被指引以便穿過透明區(qū)（11)而不截住功能元件（10)的網(wǎng)，以便使得所述功能元件 (10)的網(wǎng)對于顯示設(shè)備（1)的觀察者而言不可見或幾乎不可見，雖然其是非透明的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備（1 )，其特征在于，功能元件（10)的每個(gè)網(wǎng)被實(shí)現(xiàn)成 電子和/或機(jī)械功能膜（14)的形式，其功能由使用者自主地實(shí)施，或者由于接收到發(fā)自周 圍環(huán)境的物理量或由于朝向周圍環(huán)境發(fā)射了物理量而自動(dòng)地實(shí)施。
3. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顯示設(shè)備（1 )，其特征在于，所述功能元件（10) 由傳感器和/或換能器所構(gòu)成，所述傳感器和/或換能器被配置用于履行取自以下各項(xiàng)中 的一個(gè)或多個(gè)功能： -發(fā)射和/或接收電磁波的天線功能； -檢測手指或探針在光學(xué)板表面上的接觸和定位的觸摸功能； -溫度傳感器功能； -能夠?qū)⒐庵囟ㄏ虻焦夥蛏餃y定識別裝置的光學(xué)傳感器功能； -麥克風(fēng)功能； -存儲(chǔ)電能的電池功能； -檢測金屬物體的功能； -檢測電離輻射的功能； -檢測磁場的功能。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顯示設(shè)備（1 )，其特征在于，為了將像素（7)的光 指引穿過透明區(qū)（11)的網(wǎng)而不截住功能元件（10)的網(wǎng)，光學(xué)板包括透鏡（9)的網(wǎng)，所述透 鏡被布置在像素（7)的相對處以便將由像素（7)發(fā)射的光聚焦穿過所述透明區(qū)（11)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯示設(shè)備（1 )，其特征在于，所述光學(xué)板（4)的透鏡（9)的網(wǎng) 被實(shí)現(xiàn)成置于像素（7)平面與功能膜（14)之間的透鏡狀膜（9)的形式。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯示設(shè)備（1 )，其特征在于，所述光學(xué)板（4)的透鏡（9)的網(wǎng) 被實(shí)現(xiàn)成透鏡狀膜（9)的形式，并且在于裝有功能元件（10)的功能膜（14)被置于像素（7) 和所述透鏡狀膜（9)之間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯示設(shè)備（1 )，其特征在于，所述功能元件（10)是非透明的 并且由布置在透鏡（9)對面的透明區(qū)（11)所間隔，所述透鏡被置于透明區(qū)（11)和像素（7) 之間以使得將發(fā)自一個(gè)或多個(gè)像素（7)的光聚焦向透明區(qū)（11)并且在功能元件（10)之間 將其引導(dǎo)向顯示設(shè)備的觀察者。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯示設(shè)備（1 )，其特征在于，所述功能元件（10)是非透明的并 且由布置在透鏡（9)對面的透明區(qū)（11)所間隔，所述透鏡被置于所述功能元件（10)的上方 以使得引導(dǎo)發(fā)自一個(gè)或多個(gè)像素（7)的光穿過透明區(qū)（11)和透鏡（9)并且將其指引向顯示 設(shè)備的觀察者。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示設(shè)備（1)，其特征在于，為了實(shí)現(xiàn)檢測接觸的觸摸功能， 功能元件（10)是由對光不透明且導(dǎo)電的材料的線所構(gòu)成的觸摸傳感器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示設(shè)備（1 )，其特征在于，所述導(dǎo)電線彼此隔離并且被布 置成網(wǎng)狀，所述網(wǎng)的相交處構(gòu)成能形成觸摸網(wǎng)的電容性或電阻性節(jié)點(diǎn)，以使得在手指或探 針靠近網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)時(shí)，其位置被標(biāo)記在顯示設(shè)備上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示設(shè)備（1 )，其特征在于，所述功能元件（10)被配置成發(fā) 射和/或接收電磁波的天線的形式，并且所述天線以無線電標(biāo)識RFID設(shè)備的頻率來運(yùn)行。
12. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示設(shè)備（1 )，其特征在于，所述功能元件（10)被配置成發(fā) 射和/或接收電磁波的天線的形式，所述天線以調(diào)諧在人腦的機(jī)能頻率上的電磁頻率來運(yùn) 行。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的顯示設(shè)備（1 )，其特征在于，所述發(fā)射和/或 接收天線要么由電池或光伏電池供電，要么通過其接收的電磁波的能量來自動(dòng)供電。
14. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示設(shè)備（1 )，其中所述功能元件（10)被配置成溫度傳感器 的形式，其特征在于，功能膜（14)包括熱電偶，所述熱電偶由在其之間形成至少兩個(gè)結(jié)的至 少兩個(gè)不同化學(xué)式的電導(dǎo)體所組成。
15. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示設(shè)備（1 )，其中所述功能元件（10)被配置成麥克風(fēng)的形 式，其特征在于，功能膜（14)是優(yōu)選地由鋯鈦酸鉛（PZT)構(gòu)成的壓電膜。
16. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示設(shè)備（1 )，其中所述功能元件（10)被配置成存儲(chǔ)電能的 電池的形式，其特征在于，功能膜（14)由至少三個(gè)薄層組成，所述薄層彼此堆疊并且分別具 有陽極、陰極和固體電解質(zhì)的功能，該固體電解質(zhì)優(yōu)選地包含鋰。
17. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示設(shè)備（1 )，其中所述功能元件（10)被配置用于檢測金屬 物體，其特征在于，功能膜（14)包括感應(yīng)于付科電流的傳感器，其由通過正弦電壓的線路組 成。
18. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的顯示設(shè)備（1 )，其中所述功能元件（10)被配置用于檢測電離 輻射，其特征在于，功能膜（14)包括半導(dǎo)體，所述半導(dǎo)體的一個(gè)或多個(gè)結(jié)由于施加于端子的 電場而被反向極化，所述半導(dǎo)體優(yōu)選的是具有鋰添加物的硅或者碲化鎘（CdTe和CdZnTe)， 或者被插入在摻雜了 p-i-n的兩個(gè)半導(dǎo)體接觸之間的非摻雜區(qū)，或者金屬-半導(dǎo)體-金屬 結(jié)。
19. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顯示設(shè)備（1)，其特征在于，所述像素（7)由后 方照明設(shè)備（2)后向照亮，或者電致發(fā)光，或者能反射入射光。
20. 根據(jù)權(quán)利要求4或5中任一項(xiàng)所述的顯示設(shè)備（1 )，其特征在于，所述透鏡（9)是會(huì) 聚或發(fā)散的，對稱或非對稱的，球狀或非球狀的，由無機(jī)玻璃或有機(jī)玻璃制成的。
21. 根據(jù)權(quán)利要求4或5中任一項(xiàng)所述的顯示設(shè)備（1 )，其特征在于，所述透鏡（9)由棱 鏡取代。
22. 根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的顯示設(shè)備（1 )，其特征在于，功能膜（14)包括 對應(yīng)于多個(gè)功能的多個(gè)區(qū)（Cl、C2、C3、C4)，其要么并排布置，要么部分地相覆蓋或相重疊， 但不覆蓋透明區(qū)（11)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求3至22中的一個(gè)所述的顯示設(shè)備（1 )，其特征在于能夠在屏幕（3)上 顯示可用功能列表，并且在于其包括針對由使用者選擇所述列表中單個(gè)功能或者同時(shí)選擇 所述列表中多個(gè)功能的命令。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的顯示設(shè)備（1 )，其特征在于，所述選擇功能的命令使用屏幕 的觸摸功能。
25. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顯示設(shè)備（1 )，其特征在于，由功能元件（10)所 采集或傳輸?shù)男畔⒁赐ㄟ^屏幕上的消息而傳輸給操作者和/或通過發(fā)射音頻或電磁信 息而傳輸給操作者，要么存儲(chǔ)在電子存儲(chǔ)器中。
26. -種裝置，其特征在于包括至少一個(gè)根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顯示設(shè)備 (1)。
【文檔編號】G06F3/041GK104067163SQ201280061003
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月11日
【發(fā)明者】喬爾·吉爾貝 申請人:太陽伙伴科技公司