包括多功能和通信表面的顯示設備的製作方法

2023-06-12 07:48:51 4

包括多功能和通信表面的顯示設備的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種顯示設備（1），其包括形成圖像的多個像素（7），以及被布置在圖像的相對處並且包括透明區（11）的光學板（4），所述透明區（11）被配置用於讓發自像素（7）的光至少部分地通過。該顯示設備（1）的特徵在於：所述光學板（4）此外包括至少一個對應於電子和/或機械功能的功能元件（10）的網；並且所述功能元件（10）被插在透明區（11）之間並且被布置以使得由像素（7）發射的光被指引以便穿過透明區（11）而不截住功能元件（10）的網，以便使得所述功能元件（10）網對於顯示設備（1）的觀察者而言不可見或幾乎不可見。本發明適用於其中除顯示本身之外的功能應當以視覺上不引人注目的方式被集成的任何形式的顯示設備。
【專利說明】包括多功能和通信表面的顯示設備

【技術領域】
[0001] 本發明涉及顯示設備，並且更具體地涉及交互式圖像以及涉及顯示屏幕，諸如移 動電話、計算機、GPS定位設備、通信板、電子報、城市廣告的屏幕，其中該列表不是限制性 的。

【背景技術】
[0002] 在例如裝有顯示屏幕的設備和使用者之間的通信傳統地可以通過手動鍵盤、電子 滑鼠、遊戲操縱杆、觸摸媒介、麥克風、物理或化學傳感器類型的接口來進行，其中包括通過 無線電波或通過紅外的通信。
[0003] 但是越來越經常的，從由使用者所進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確保除顯示功能之外的其它功能來優化設備屏幕的尺寸， 尤其在於涉及行動電話的屏幕。
[0004] 近年來在行動電話領域中該演進尤其已可覺察，大量高檔行動電話(英語術語稱 為"智慧型電話"）的按鍵鍵盤已經完全且簡單地由觸控螢幕取代，所述觸控螢幕在屏幕自身內集 成了傳統鍵盤的功能。
[0005] 鍵盤功能在行動電話或類似物的屏幕中的該集成在其根據最多用於實現觸控螢幕 的技術而被實現時提出了第一系列問題。
[0006] 事實上，觸摸傳感器於圖像表面且更特別地於顯示屏幕表面的集成在現有技術下 需要所述傳感器是透明的，以使得圖像的質量不太或不被損壞。這樣的透明觸摸傳感器於 是經常集成於計算機、電話、裝有GPS ("全球定位系統"）功能的設備或電視機的顯示屏幕 表面。
[0007] 這些透明觸摸傳感器利用不同技術是可實現的，但是觸摸平板的活性層現今最通 常通過TC0 (透明導體氧化物）來實現。
[0008] 然而，TC0類型的材料，儘管其是透明的並且因此不與屏幕上所顯示的圖像相互幹 擾，但是其不是非常良好的電導體，這妨礙對屏幕上的接觸的檢測質量。
[0009] 此外，隨著在接下來的幾年裡市場上缺乏TC0的風險，透明TC0材料的成本保持很 高並且其在將來以合理成本的可用性似乎不受保證。因此在實現觸控螢幕的框架中尋找到針 對TC0材料的替換解決方案將是有利的。
[0010] 然而，如果TC0材料的線路網可以由非常導電的金屬線路取代，看起來觸摸功能 在屏幕中的集成的成本可以減低，並且觸摸功能的效率提高，因為眾所周知地導體金屬線 不呈現任何可用性的問題。但是，於是遇上先驗地可造成嚴重阻礙的技術問題，因為導體金 屬線路不是透明的。結果，觸控螢幕的線路網於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體材料所制的觸摸網的經濟解決方案 將非常有吸引力，尤其是對於要集成在屏幕中的觸摸平板的製造商而言，這只要尋找到一 種用於相對於顯示屏幕的觀察者在視覺上掩蔽這樣的非透明觸摸網的創新手段。
[0012] 這樣的掩蔽方法將可以解決實現裝有不引人注目地集成在屏幕中的金屬線觸摸 網的觸控螢幕的該第一問題。
[0013] 眾所周知，這樣的方法將不僅對於行動電話是有意義的，並且還對於實現裝有觸 摸屏的移動或非移動的所有其它電子設備是有意義的。
[0014] 另一個補充的問題出自屏幕在大部分現代可攜式電子設備中的重要相對尺寸。
[0015] 事實上，由於觸控螢幕被集成在屏幕中，所以有關裝置的前面大部分時間是完全由 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上，該形狀因數越來 越重要。
[0016] 然而，正好存在朝向將越來越多的功能性集成在裝有屏幕的某些可攜式裝置中的 趨勢。例如對於除了屏幕之外還集成了結合於新的軟體應用的越來越多其它創新材料技術 的行動電話和交互式平板，尤其如此。這些技術中的某些需要大量集成空間，這因而與屬於 屏幕的空間成衝突。
[0017] 作為示例而引用稱為RFID (通過射頻的標識設備）的技術的情況，其由連接到電 子晶片的天線所具體化。天線由導體金屬螺旋圈構成，一般數目為2至5個螺旋圈，其按照 屏幕的外廓而佔據矩形或正方形的邊緣。然而，移動通信裝置此外已經包括一個或多個天 線，並且結果RFID通信功能性的集成必然提起可用於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當集成在屏幕或顯示設 備中時將是與此相同的，其中屏幕或更一般地顯示設備將佔據表面的主要部分。
[0019] 因此對於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 多的衝突，除非找到一種新穎的新技術解決方案並且能促進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] 基於將觸控螢幕或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 多地遇到一個新的並且潛在地一般得多的問題，其是在顯示設備中集成一個或多個功能的 問題，所述功能的材料組成不是透明的並且應當以視覺上不引人注目的方式被集成以用於 不妨礙圖像本身在顯示設備上的可見性。
[0021] 該問題不由現今已知的技術所解決。由此導致，需要利用屏幕表面以用於集成在 可見光譜處非透明的材料的任何應用或功能性將只在以下條件下是可能的：即提出一種重 大創新，其使得能夠使得對實施如此集成的應用或功能性所必要的材料對於觀察者而言不 太或不可見。


【發明內容】

[0022] 發明目的 考慮到前述內容，本發明的一般目的在於提出一種顯示設備，其能通過避免與背景技 術相關的缺點而解決所提出的問題。
[0023] 因此，本發明的主要目的在於向圖像顯示設備(諸如尤其是電子顯示屏幕）的表面 集成非透明功能元件，但是其應當保持對於使用者不可見或至少不太可見，並且其因而不 太或不使屏幕上顯示的圖像的質量降級。
[0024] 本發明的另一目的是提出一種顯示設備，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] 本發明的另一目的是提出一種顯示設備，其中一個或多個附加功能將可以被集成 在屬於圖像的區中，這些功能是獨立的或彼此組合。這樣集成的非透明元件可以是例如電 線的觸摸網、電磁波的發射和/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] 發明概述 本發明的原理在於在由多個像素構成的圖像本身上布置創新的光學板（plaque optique)，其集成了對於實現要集成到屏幕的功能所必需的部件，例如觸摸網的導線或天 線的螺旋圈。
[0027] 為了使得通常非透明的這些部件對於觀看圖像的觀察者而言不太或不可見，該光 學板基本上一方面通過光學部件(尤其是透鏡）的網（r6sea U)以及透明區與非透明區交替 的網的堆疊而構成，在所述非透明區中布置了與要集成在顯示設備中的功能相對應的功能 元件。
[0028] 更確切地，本發明的目的因此在於一種顯示設備，其包括形成圖像的多個像素，以 及與圖像相對地布置並且包括透明區的光學板，所述透明區被配置用於至少部分地讓發自 像素的光通過，所述設備的特徵在於： -所述光學板此外包括至少一個功能元件的網，所述功能元件在可見光處是非透明的 並且對應於電子和/或機械功能； -並且所述功能元件被插在透明區之間並且被布置以使得由像素髮射的光被指引以使 得穿過透明區而不截住（interc印ter)功能元件的網，以便使得所述功能元件網對於顯示 設備的觀察者而言不可見或幾乎不可見，儘管這些功能元件作為這樣的是非透明的。
[0029] 在光學幾何被遵守的範圍中，本發明不意味著特別地受限於所實施的功能元件的 性質。於是，其可以涉及被配置用於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，所實施的功能可以取自下述各項： -電磁波的發射和/或接收天線的功能； -檢測手指或探針在光學板表面上的接觸和定位的觸摸功能； -溫度傳感器的功能； -麥克風的功能； -存儲電能的電池的功能； -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； -適合於將光重定向至光伏元件以用於生成光伏起源的電流的光學傳感器的功能。
[0031] 根據本發明的有利變型，功能元件的網被配置以使得由像素髮射的光通過基於透 鏡或稜鏡的光學部件而被指引和聚焦。事實上，以這種方式，發自像素的光基本上在光學板 的透明區中通過，而不照亮功能元件，所述功能元件因此實際上保持由觀察者不可見。
[0032] 根據本發明，功能元件的每個網對應於一種電子和/或機械功能，其具有以下優 點：使多個電子和/或機械功能以幾乎不可見的方式共存於相同顯示設備中，以及對於顯 示本身所必需的部件。
[0033] 眾所周知，功能元件網的厚度取決於主機顯示設備的幾何和厚度。完全有可能獲 得低厚度的功能元件的集成，當所述元件是以電子和/或機械薄層的形式實現的時。
[0034] 在集成導電元件用於實現例如行動電話的屏幕的方面，具有幾百微米的厚度的功 能元件網是完全可設想的。
[0035] 根據有利實施例，對像素的光進行聚焦的透鏡是以透鏡網的形式實現的，更具體 地是以集成到光學板的透鏡狀膜的形式實現的。
[0036] 根據所選的實施例，透鏡狀膜可以由包含稜鏡形式的膜取代，但是如果必要可以 組合這兩者。
[0037] 在第一實施變型中，透鏡狀或稜鏡狀膜被置於像素平面和所使用的電子和/或機 械薄層之間。
[0038] 在另一實施變型中，透鏡狀或稜鏡狀膜位於直接面向觀察者處並且因此在透明區 的網以及功能元件的網之上。包含功能元件的功能膜因此在這種情況下被置於像素以及透 鏡狀或稜鏡狀膜之間。
[0039] 當要集成在顯示設備中的功能需要時，功能元件是非透明的，如例如在將由導線 網所構成的觸摸網集成在屏幕中的情況下。
[0040] 透明區被布置在透鏡對面，所述透鏡被置於透明區與像素之間，以便將發自一個 或多個像素的光聚焦向透明區並且在功能元件之間引導它朝向顯示設備的觀察者。
[0041] 可替換地，非透明功能元件由布置在透鏡對面的透明區間隔開，所述透鏡被置於 所述功能元件之上以便引導發自一個或多個像素的光穿過透明區和透鏡並且將它引導向 顯示設備的觀察者。
[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的本發明實施例中，功能 元件是接觸傳感器，其尤其是由對光不透明並且導電的材料的線所構成。
[0043] 在這種情況下，導電線彼此隔離並且被布置成網，所述網的相交構成電容性或電 阻性節點，其能夠形成觸摸網，以使得在手指或探針接近網的節點時，其位置被標記在顯示 東顯示設備上。
[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的本發明實施例 中，功能元件被配置成發射和/或接收電磁波的天線的形式，並且所述天線於是以無線電 標識RFID設備的頻率來運行。
[0045] 作為變型，功能元件被配置用於使由行動電話發射的電磁波對人腦健康的影響最 小化和/或用於感應弛豫的特定狀態。為此，功能元件被實現成發射和/或接收電磁波的 天線的形式，其以在人腦的機能頻率上所調諧的電磁頻率來運行。這使得能夠尤其是在移 動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] 如此實現的發射和/或接收天線要麼由電池或光伏電池供電，要麼由其接收的電 磁波的能量來自動供電。
[0047] 在與將溫度傳感器功能集成在顯示設備中的問題相對應的本發明實施例中，功能 元件被配置成溫度傳感器的形式，並且功能膜於是包括由至少兩種不同化學式的電導體所 構成的熱電偶，所述電導體在它們之間形成至少兩個結。
[0048] 在與將麥克風功能集成在顯示設備中的問題相對應的本發明實施例中，功能元件 被配置成麥克風形式，並且功能膜於是包含由壓電膜所構成的功能元件，所述壓電膜在這 種情況下例如由鋯鈦酸鉛（PZT)組成。
[0049] 在與將存儲電能的電池功能集成在顯示設備中的問題相對應的本發明實施例中， 功能膜包括至少三個薄層，其彼此堆疊並且分別具有陽極、陰極和固體電解質的功能，該固 體電解質優選地包含鋰。
[0050] 在與將檢測金屬物體的功能集成在顯示設備中的問題相對應的本發明實施例中， 功能膜包括感應於付科（Foucault)電流的傳感器，其由通過正弦電壓的線路構成。
[0051] 在與將檢測電離輻射的功能集成在顯示設備中的問題相對應的本發明實施例中， 功能膜的功能元件是呈薄層的半導體，其中所述一個或多個結由於施加到端子的電場而被 反向極化。這些半導體優選的是具有鋰添加物的娃或者締化鎘（CdTe和CdZnTe),或者被插 入在兩個摻雜了 p-i-n的半導體接觸之間的非摻雜區，或者金屬-半導體-金屬結。
[0052] 在與將檢測或測量生物測定信息的功能集成在顯示設備中的問題相對應的本發 明實施例中，功能膜集成了薄層，所述薄層將由適合於檢測表示要檢測或要測量的生物測 定信息的物理或化學量的任何材料構成。
[0053] 可替換地，可以實施光學功能，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，例如行動電話的屏幕、汽車的儀錶板、計算機）上時採集數字壓印圖像的微光纖 的網構成，這使得能夠利用根據本發明的設備用於識別使用者及其對設備或對信息的物理 或邏輯訪問。
[0054] 在與將源自光伏而產生電流的功能集成在顯示設備中的問題相對應的本發明實 施例中，預備的是功能膜由光伏材料構成。
[0055] 本發明不由圖像像素的性質所限制，所述像素要麼由後方照明設備後向照亮，要 麼電致發光，要麼能夠反射入射光。
[0056] 本發明也不由透鏡的形狀或配置所限制，當實施透鏡的時候。所述透鏡可以是會 聚的或發散的、對稱的或非對稱的、球狀或非球狀的、由無機玻璃或有機玻璃製成的。所述 透鏡可以由稜鏡所取代。
[0057] 在本發明的有利實施例中，預備在顯示設備中同時集成多個電子和/或機械功 能。與不同功能相對應的功能膜的薄層於是要麼並排布置，要麼部分地相覆蓋或相重疊，然 而不覆蓋透明區。
[0058] 本發明還預備所述顯示設備可以包括一種裝置用於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功能或同時選擇所述列表中多個功能的命令。在這種情況 下，合理的是，對功能進行選擇的命令使用屏幕的觸摸功能。
[0059] 無論由顯示設備所實施的實施變型是什麼，由功能元件所採集或傳輸的信息要麼 通過顯示在屏幕上的消息和/或通過發射音頻或電磁信息而被傳輸給顯示設備的使用者， 要麼還被存儲在電子存儲器中。
[0060] 本發明的目的還在於裝有遵照上述變型中任一個的顯示設備的任何電子裝置或 設備。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0061] 現在藉助於編入索引的圖1至6的描述，更詳細地描述本發明，其中： -圖1是實施本發明的光學原理的顯示設備的剖面圖； -圖2通過透視圖來圖示根據本發明的設備的不同組成層； -圖3是根據本發明的顯示設備的光學變型的剖面圖； -圖4圖示具有觸摸功能的電子薄層的特定形式； -圖5圖示具有發射/接收天線功能的電子薄層的特定形式； -圖6圖示交錯（imbriqu6)的多個電子和/或機械薄層的組合的特定形式。

【具體實施方式】
[0062] 根據本發明的顯示設備（1) 一方面由顯示屏（3 )組成，所述顯示屏（3 )的像素（7 ) 要麼由環境光照亮，要麼由後方照明設備（2)後向照亮，要麼發光。
[0063] 圖1、2和3圖示由後方照明設備（2)後向照亮的圖像的情況。在這種情況下，圖像 要麼通過紙、要麼通過透明聚合物、要麼通過液晶（IXD)。在液晶（IXD)的情況下，像素（7) 在其之間隔開對於通過電命令所必要的間隔（6)。圖像像素被封裝在兩個透明保護板或膜 (5和8)之間。根據本發明的顯示設備（1)另一方面由布置或貼合在屏幕（3)表面的光學 板（4)組成。該板理想地通過堆疊至少兩個膜（9和12)來形成。
[0064] 第一膜（9)例如由透鏡網組成，所述透鏡是會聚或發散的、對稱或非對稱的、球狀 或非球狀的、由無機玻璃或有機玻璃製成。這些透鏡具有與像素（7)的尺寸接近的尺寸並 且被布置成與每個像素（7)相對或者與每組像素相對，以便由所述一個或多個像素（7)所 發射的光束（13)穿過透鏡並且變成會聚的。
[0065] 要注意的是，所述透鏡和透鏡狀膜（9)可以由稜鏡和稜鏡狀膜所取代，而不脫離本 發明的範圍。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明的範 圍的限制。
[0066] 組成光學板（4)的第二膜（12)由（由無機玻璃或有機玻璃製成的）透明材料組成， 在其上放置了、或貼合了、或刻印了呈現功能元件區（10)和透明區（11)的薄層，以使得該 薄層不掩蓋膜（12)的全部，而是留出位於與每個透鏡相對處的透明區（11 )。
[0067] 此處將術語"薄層"定義為可以由電流通過並且其厚度小於其其它尺寸的任何材 料。薄層的功能將取決於所利用的材料並且根據情況將可以是電子功能、甚至機械功能，如 前述所引用的示例中解釋的那樣。透明區（11)和功能元件（10)可以是任何形式的但是優 選地形成幾何圖形的網。
[0068] 為了保護功能元件（10)不受空氣影響，其被置於第二膜（12)的面上，所述第二膜 (12 )是轉向透鏡狀膜（9 )的透明保護膜。
[0069] 通過由功能元件（10)和透明區的交替而形成的層和保護膜（12)所形成的整體出 於便利將在其基本上包含功能元件（10)的範圍內被稱作"功能膜"，並且由標號（14)所標 記。
[0070] 透鏡狀膜（9)與功能膜（14)優選地利用透明的膠而貼合在一起。其根據顯示設備 (1)的使用需要而被選成剛性或柔性的。
[0071] 由貼合的兩個膜（9和14)所組成的光學板（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，設備（1)的三個主要部件：屏幕（3)、透鏡狀膜（9)和 功能膜（14)，是這樣的以致於由圖像的每個像素（7)所發射的光通過透鏡狀膜（9)的透鏡 被偏離，然後會聚向表面處的功能膜（14)的透明區（11)。
[0073] 於是由像素所發射的光的主要部分從顯示設備（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 發光度很重要時保持對於觀察者不可見，這是因為在穿過透明區（11)的光與集成了功能元 件的區的低發光度之間的對比度。
[0074] 在第二布置（圖3)的情況下，設備（1)的三個主要部件：屏幕（3)、透鏡狀膜（9)和 功能膜（14)是這樣的以致於由圖像的每個像素（7)所發射的光首先通過功能膜（14)的透 明區（11)，然後通過透鏡狀膜（9)的透鏡被偏離。於是觀察者只有在其視線截住其出射角 (z)僅僅包括在相對於光學板（4)的垂線的0°和Z°之間的出射光線（13)時看見圖像。對 於觀察者的其它位置，對於所述位置，視線處於超過包括在0°和Z°之間的角範圍處，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)的顯示設備的分解視圖。屏幕（3)主要由像素（7) 與像素間間隔（6)組成。後向照明設備（2)將光束投射穿過像素（7)中的每一個。光學板 (4)覆蓋屏幕（3)並且由兩層膜組成：透鏡狀膜（9)和功能膜（14)。功能膜（14)包含非光 學並且因而非透明的功能元件（10)，以及透明區（11)。這些透明區（11)位於與透鏡狀膜 (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。將更詳細地描述兩個突出示例，即當功能元件（10)構成觸摸傳感器網時， 以及當其構成電磁波發射/接收天線時，而這並不消除本發明概念的任何普遍性。
[0077] 圖4相對於其中功能膜（14)具有觸摸傳感器功能的實現示例。
[0078] 功能元件（10)由兩個電導體的網組成。所述網中的每一個由平行帶狀的導體 構成並且兩個網的導體彼此垂直。所述導體是由鋁或銅或其它導電金屬製成的，其將允 許使得屏幕敏感於觸摸並且允許檢測手指在屏幕上的位置，這根據本身已知的技術。這 兩個網形成網格，其限定置於透鏡狀膜（9)的透鏡前方的透明區。因而組成功能元件 (10) 的這些導電帶由其在第一網上的位置X(A1，B1，C1，D1，E1)以及其在第二網上的位置 Y(A2，B2，C2，D2，E2)所標記。由於這兩個網是電隔離的，所以線的每個相交形成由控制器 (CC)所測量的電容性節點。當手指靠近或者觸摸一個或多個導體的相交處時，電容的改變 允許計算手指的位置。
[0079] 在另一個特定實施例（圖5)中，功能元件（10)具有接收和/或發射電磁波的天線 的功能。其被配置成扁平電導體的形式，例如由鋁、銅、銀、金或其它導電材料製成。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於無線電標識RFID的頻率。功能 元件（10)留出置於透鏡狀膜（9)的透鏡前方的透明空間（11)。以其本身已知的方式，天線 (10)被連至電子晶片（未示出），其功能在於管理由天線接收或發射的信息。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供電。
[0080] 在另一特定實施例中，功能元件（10)具有純機械的功能，即在顯示器前面的光學 板4被損壞時保護不受裂開。功能元件（10)為此可以由金屬或非金屬的線或帶所構成，但 是其抵抗裂開並且其具有在屏幕損壞時將屏幕碎片維持在原處的屬性，這避免使用者在事 故的情況下嚴重受傷。
[0081] 在另一特定實施例中，功能膜（14)集成了多樣化的功能元件（10)，並且膜（14)於 是擁有多個功能。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 被實現成薄層形式並且在圖6上由標註Cl、C2、C3、C4的區所標記，並且其功能是不同的。 在區C1中，功能元件具有識出觸摸的功能，並且其由覆蓋顯示設備的整個表面的電容性導 體網組成。
[0082] 電容性導體網C1由平直並且彼此平行的導體（Al、Bl、Cl、Dl、E1)的第一網以及 平直並且彼此平行的導體（A2、B2、C2、D2、E2)的第二網組成。這兩個網彼此垂直並且形成 標記格網X、Y，其允許當手指觸摸設備表面時對手指進行定位。對由這兩個導體網所生成 的電子信號的處理由電子控制器（CC)來管理。
[0083] 區C2的功能元件具有RFID天線功能並且由呈螺旋形狀的扁平線組成，所述扁平 線部分地位於導體格網C1的旁邊並且部分地在其上重疊。
[0084] 區C3的功能元件被實現為呈形狀U的溫度傳感器的形式，其中每個分支平行於屬 於功能元件C1或C2的至少一個導體。
[0085] 區C4的功能元件被實現為音頻振動傳感器的形式，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電格網C1的導體重疊，但是不與區C2和C3 的導體重疊。
[0086] 在所有這些幾何配置中，區Cl、C2、C3、C4的導體不覆蓋透明區（11)，所述透明區 (11)由從像素和透鏡（9)發出的光束穿過。對所選的單個功能或者所選的且同時的多個功 能的運行可以由操作者命令，其將在顯示在屏幕(例如行動電話的屏幕）上的可能性列表中 做出選擇。該選擇可以例如通過觸控螢幕功能來進行。由功能中的每一個所採集的信息將要 麼通過錄入在屏幕上的消息和/或通過發射電磁或音頻信息而被傳輸到操作者，要麼適當 地將存儲在電子存儲器中以用於以後的查詢。
[0087] 不更多地描述顯示設備與集成了根據本發明的顯示設備的電子裝置的其它電子 或機械部件(基座、電子母卡等）的接口，這些其它部件取決於所設想的裝置並且其本身是 已知的。
[0088] 在結合附圖所描述的實現示例上，根據本發明的顯示設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： -顯示設備在汽車(機動車輛、飛機、火車…）儀錶板中的集成，尤其是用於實施附加功 能，如觸摸、語音識別、檢測存在、遠程(高速公路）支付、檢測位置和速度（GPS)的功能。 [0089]-顯示設備在(消防員、太空人、警察、軍人…）具有面甲的頭盔中的集成：將使用 與對於儀錶板的相同功能，其中此外集成了檢測輻射的功能。
[0090] -顯示設備在(消防員、警察、醫生、技術員…）技術服裝中的集成：如以上所述，其 中此外集成了測量溫度的功能。
[0091] -根據本發明的顯示設備在都市顯示面板(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]-顯示設備在書籍(用於兒童、用於遊客、技術書籍…）中的集成：將可以有用地集 成觸摸功能、電致發光功能、用於與書籍進行視聽交互的麥克風，以及用於書籍的供電的光 伏功能。
[0093]-顯示設備在內部家具或裝飾中的集成：於是將實施以下功能：檢測存在(侵入)、 電磁保護(法拉第籠)、接收天線（TV、網際網路…）、發射調整在為了弛豫的腦頻率上的無線電 波。
[0094] -顯示設備在生物測定標識裝置中的集成。
[0095] 圖中的數字標記的命名： 1. 顯示設備 2. 後向照明設備 3. 屏幕 4. 光學板 5. 保護層 6. 像素間間隔 7. 像素 8. 保護層 9. 透鏡/透鏡狀膜 10. 功能元件 11. 透明區 12. 保護層 13. 由一個或多個像素所發射的光束 14. 集成了功能元件10的功能膜。
[0096] 發明的優點 最後，本發明回應於所確定的目的。其尤其適合於在能夠顯示圖像的設備表面上(其中 包括在電子顯示屏表面上）集成電子或機械部件，所述部件實現成薄層並且對於觀察者保 持不太可見或不可見，從而不顯著使所顯示圖像的質量降級。
[0097] 這些薄層於是適合於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、發射和/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] 根據本發明的將電子和/或機械部件集成在顯示設備中因而使得與這些顯示設 備或與集成所述顯示設備的實體(如，例如行動電話、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。
【權利要求】
1. 一種顯示設備（1)，其包括形成圖像的多個像素（7)，以及被布置在圖像的相對處並 且包括透明區（11)的光學板（4)，所述透明區（11)被配置用於讓發自像素（7)的光至少部 分地通過，所述設備特徵在於： -所述光學板（4)此外包括至少一個在可見光處非透明並且對應於電子和/或機械功 能的功能元件（10)的網； -並且所述功能元件（10)被插在透明區（11)之間，並且被布置以使得由像素（7)發 射的光被指引以便穿過透明區（11)而不截住功能元件（10)的網，以便使得所述功能元件 (10)的網對於顯示設備（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. 根據權利要求1所述的顯示設備（1 )，其特徵在於，功能元件（10)的每個網被實現成 電子和/或機械功能膜（14)的形式，其功能由使用者自主地實施，或者由於接收到發自周 圍環境的物理量或由於朝向周圍環境發射了物理量而自動地實施。
3. 根據前述權利要求中任一項所述的顯示設備（1 )，其特徵在於，所述功能元件（10) 由傳感器和/或換能器所構成，所述傳感器和/或換能器被配置用於履行取自以下各項中 的一個或多個功能： -發射和/或接收電磁波的天線功能； -檢測手指或探針在光學板表面上的接觸和定位的觸摸功能； -溫度傳感器功能； -能夠將光重定向到光伏元件或生物測定識別裝置的光學傳感器功能； -麥克風功能； -存儲電能的電池功能； -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. 根據前述權利要求中任一項所述的顯示設備（1 )，其特徵在於，為了將像素（7)的光 指引穿過透明區（11)的網而不截住功能元件（10)的網，光學板包括透鏡（9)的網，所述透 鏡被布置在像素（7)的相對處以便將由像素（7)發射的光聚焦穿過所述透明區（11)。
5. 根據權利要求4所述的顯示設備（1 )，其特徵在於，所述光學板（4)的透鏡（9)的網 被實現成置於像素（7)平面與功能膜（14)之間的透鏡狀膜（9)的形式。
6. 根據權利要求4所述的顯示設備（1 )，其特徵在於，所述光學板（4)的透鏡（9)的網 被實現成透鏡狀膜（9)的形式，並且在於裝有功能元件（10)的功能膜（14)被置於像素（7) 和所述透鏡狀膜（9)之間。
7. 根據權利要求4所述的顯示設備（1 )，其特徵在於，所述功能元件（10)是非透明的 並且由布置在透鏡（9)對面的透明區（11)所間隔，所述透鏡被置於透明區（11)和像素（7) 之間以使得將發自一個或多個像素（7)的光聚焦向透明區（11)並且在功能元件（10)之間 將其引導向顯示設備的觀察者。
8. 根據權利要求4所述的顯示設備（1 )，其特徵在於，所述功能元件（10)是非透明的並 且由布置在透鏡（9)對面的透明區（11)所間隔，所述透鏡被置於所述功能元件（10)的上方 以使得引導發自一個或多個像素（7)的光穿過透明區（11)和透鏡（9)並且將其指引向顯示 設備的觀察者。
9. 根據權利要求3所述的顯示設備（1)，其特徵在於，為了實現檢測接觸的觸摸功能， 功能元件（10)是由對光不透明且導電的材料的線所構成的觸摸傳感器。
10. 根據權利要求9所述的顯示設備（1 )，其特徵在於，所述導電線彼此隔離並且被布 置成網狀，所述網的相交處構成能形成觸摸網的電容性或電阻性節點，以使得在手指或探 針靠近網的節點時，其位置被標記在顯示設備上。
11. 根據權利要求3所述的顯示設備（1 )，其特徵在於，所述功能元件（10)被配置成發 射和/或接收電磁波的天線的形式，並且所述天線以無線電標識RFID設備的頻率來運行。
12. 根據權利要求3所述的顯示設備（1 )，其特徵在於，所述功能元件（10)被配置成發 射和/或接收電磁波的天線的形式，所述天線以調諧在人腦的機能頻率上的電磁頻率來運 行。
13. 根據權利要求11或權利要求12所述的顯示設備（1 )，其特徵在於，所述發射和/或 接收天線要麼由電池或光伏電池供電，要麼通過其接收的電磁波的能量來自動供電。
14. 根據權利要求3所述的顯示設備（1 )，其中所述功能元件（10)被配置成溫度傳感器 的形式，其特徵在於，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結的至 少兩個不同化學式的電導體所組成。
15. 根據權利要求3所述的顯示設備（1 )，其中所述功能元件（10)被配置成麥克風的形 式，其特徵在於，功能膜（14)是優選地由鋯鈦酸鉛（PZT)構成的壓電膜。
16. 根據權利要求3所述的顯示設備（1 )，其中所述功能元件（10)被配置成存儲電能的 電池的形式，其特徵在於，功能膜（14)由至少三個薄層組成，所述薄層彼此堆疊並且分別具 有陽極、陰極和固體電解質的功能，該固體電解質優選地包含鋰。
17. 根據權利要求3所述的顯示設備（1 )，其中所述功能元件（10)被配置用於檢測金屬 物體，其特徵在於，功能膜（14)包括感應於付科電流的傳感器，其由通過正弦電壓的線路組 成。
18. 根據權利要求3所述的顯示設備（1 )，其中所述功能元件（10)被配置用於檢測電離 輻射，其特徵在於，功能膜（14)包括半導體，所述半導體的一個或多個結由於施加於端子的 電場而被反向極化，所述半導體優選的是具有鋰添加物的矽或者碲化鎘（CdTe和CdZnTe)， 或者被插入在摻雜了 p-i-n的兩個半導體接觸之間的非摻雜區，或者金屬-半導體-金屬 結。
19. 根據前述權利要求中任一項所述的顯示設備（1)，其特徵在於，所述像素（7)由後 方照明設備（2)後向照亮，或者電致發光，或者能反射入射光。
20. 根據權利要求4或5中任一項所述的顯示設備（1 )，其特徵在於，所述透鏡（9)是會 聚或發散的，對稱或非對稱的，球狀或非球狀的，由無機玻璃或有機玻璃製成的。
21. 根據權利要求4或5中任一項所述的顯示設備（1 )，其特徵在於，所述透鏡（9)由稜 鏡取代。
22. 根據權利要求2或權利要求3所述的顯示設備（1 )，其特徵在於，功能膜（14)包括 對應於多個功能的多個區（Cl、C2、C3、C4)，其要麼並排布置，要麼部分地相覆蓋或相重疊， 但不覆蓋透明區（11)。
23. 根據權利要求3至22中的一個所述的顯示設備（1 )，其特徵在於能夠在屏幕（3)上 顯示可用功能列表，並且在於其包括針對由使用者選擇所述列表中單個功能或者同時選擇 所述列表中多個功能的命令。
24. 根據權利要求23所述的顯示設備（1 )，其特徵在於，所述選擇功能的命令使用屏幕 的觸摸功能。
25. 根據前述權利要求中任一項所述的顯示設備（1 )，其特徵在於，由功能元件（10)所 採集或傳輸的信息要麼通過屏幕上的消息而傳輸給操作者和/或通過發射音頻或電磁信 息而傳輸給操作者，要麼存儲在電子存儲器中。
26. -種裝置，其特徵在於包括至少一個根據前述權利要求中任一項所述的顯示設備 (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 優先權日:2011年10月11日
【發明者】喬爾·吉爾貝 申請人:太陽夥伴科技公司