专利名称：加固型显示装置的制作方法
加固型显示装置
背景技术：
近年来，平面屏幕显示器变得更薄且可提供更大屏幕大小。这些平面屏幕显示器中的某些还包括触摸和多触摸感知能力。这些更薄、更宽且触摸敏感的显示器用于各种操作环境，诸如水平定向的多触摸桌面显示器，或者倾斜亭显示器(inclined kiosk display)等，其中，在使用期间，显示器在其显示表面上经受力。不利的是，常规平面屏幕显示器可易于由这些力损坏，导致维修时高替换成本和令人失望的停机时间。此外，在这些薄显示器上的力可能会造成偏转，偏转导致闪光、聚集(pooling)或显示器上的不平表面，从而造成不能令人满意的使用者体验。
发明内容
公开了一种加固型显示装置。该加固型显示装置可包括光学堆叠物，该光学堆叠物被配置成抵抗高达荷载阈值的荷载，该光学堆叠物可包括电子显示器，其包括顶表面和底表面；和顶部保护构件，其经由结合材料层耦接到电子显示器的顶表面，以从上方防护电子显示器。该顶部保护构件和该结合材料层一起可具有小于1.0毫米的第一厚度。该光学堆叠物还可包括底部保护构件，其经由可弹性变形的粘合剂层定位于底表面下方以从下方支承该电子显示器。该底部保护构件和该粘合剂层一起可具有小于10.0毫米的第二厚度。提供此发明内容只是为了以简化形式介绍概念的选择，这些概念将在下文在具体实施方式
中进一步描述。此发明内容并不旨在确定所主张的主题的关键特征或必要特征， 也不旨在限制所主张的主题的范围。而且，所主张的主题并不限于克服本公开的任何部分中所提出的任何缺点或所有缺点的实施方式。
图IA是处于水平方位的加固型显示装置的一实施例的透视图。图IB是处于倾斜方位的图IA的加固型显示装置的透视图。图2是图IA的加固型显示装置的示意性截面图。图3是图IA的加固型显示装置的示意性截面图，示出了光学堆叠物中的凹陷。
具体实施例方式公开了一种加固型显示装置，其包括多层保护材料以使得该装置耐受高达荷载阈值的荷载。该加固型显示装置被配置成以多种方位(诸如水平或倾斜方位)安装，且可经受荷载，荷载包括具有垂直于该显示表面的分量的荷载力。该加固型显示装置包括光学堆叠物，该光学堆叠物具有夹在顶侧和底侧上的耐冲击顶部保护构件与耐冲击底部保护构件之间的电子显示器。这些顶部保护构件和底部保护构件为分别从上方防护电子显示器和从下方支承电子显示装置的层，从而保护电子显示装置避免由于荷载所致的损坏。图IA示出以水平方位安装的例如作为桌面显示装置的加固型显示装置10的一实施例的示意图。被图示为咖啡杯的荷载12置于该加固型显示装置10上，在该加固型显示装置10的顶表面15上施加力13。该力可为荷载12置于顶表面15上时的冲击力，且可为此后荷载12处于静置状态时的静力。在水平配置上的荷载的其它实例包括站立于安装有显示器的地板上的人、在桌面显示器上的依靠的人等等。力13的大部分分量可垂直于加固型显示装置10的表面。如上文所讨论，这些力可使得安装于水平方位的加固型显示装置10 易于受到过度冲击力和静力而损坏，且也可能会由于随着时间而重复的荷载而导致损坏。图IB示出安装于倾斜方位的加固型显示装置10的示意图，诸如可用于信息亭中。 应了解，如同图IA所示的水平方位那样，将加固型显示装置10安装成倾斜方位也倾向于使装置顶表面15经受来自荷载12的力(诸如来自使用者的手或臂或者来自碰到其上的物体的力)。这些力中至少一分量可能会垂直于顶表面15。另外应了解即使在竖直安装方位，加固型显示装置也可经受垂直于顶表面15的类似荷载。如上文所述那样，处在这些方位的过度荷载，特别是过度冲击荷载，可能会损坏该加固型显示装置。如图2所示，为了保护该加固型显示装置10避免由上文所述的过度力所致的损坏，该加固型显示装置10包括容纳于框架21内的光学堆叠物20，且在顶侧和底侧上具有保护层。该光学堆叠物20从顶部到底部依次包括顶部保护构件22、结合材料层24、一个或多个附属膜26、电子显示器观、粘合剂层30、底部保护构件32和防反射涂层34。背光部42 通过该光学堆叠物20发光，其在显示器的顶表面15上形成图像。利用这种包括顶部保护构件22和底部保护构件22的保护层的配置，该光学堆叠物20可抵抗自荷载12的力13，该力13高达下文所具体描述的阈值。光学堆叠物20被配置成减小光学堆叠物中的一层或多层中的偏转，该偏转例如当加固型显示装置10处于水平或倾斜方位时由于加固型显示装置的各层的重量且也可由于施加到加固型显示装置10的顶表面15上的荷载而导致发生。上文所述的光学堆叠物20的各个层可由光学透明材料形成，其被配置成透射可见光且在某些实施例中下也透射红外光。因此，光学堆叠物包括允许可见光和红外光透射通过该光学堆叠物的材料。举例而言，可选择材料以透射高达大约^OOnm的红外波长和高达大约92%的可见光波长，作为一非限制性实例。这些数字只是说明性的且应了解可选择替代材料以透射适于具体应用的或多或少的红外光谱和可见光谱。顶部保护构件22经由结合材料层M耦接到电子显示器观。在某些实例中，顶部保护构件22可经由结合材料层直接安装到电子显示器观，且在其它实例中，一个或多个附属膜26可夹在电子显示器观与顶部保护构件22之间。顶部保护构件22包括具有高冲击耐久性和高度抗冲击性的光学透明材料，诸如化学强化玻璃，且其厚度可在大约0. 1毫米至1. 0毫米的范围。或者，顶部保护构件22的厚度可在0. 3毫米至0. 8毫米的范围，且在某些实例中可为0. 45毫米。已经发现这些尺寸提供强度但减小视差。另外，已经发现这些尺寸将视差减小到能够使嵌入于电子显示器中的传感器(诸如像素内光学传感器)起到触摸和对象识别功能的水平。另外，已经发现诸如此类的相对较薄的顶部保护层为涉及触针的应用提供更佳的使用者体验。提供化学强化玻璃作为一实例是由于其材料性质，诸如高冲击耐久性(在使用后高残留强度)。另外，化学强化玻璃可具有高度抗冲击性(挠曲强度)，其在一实例中被设计成抵抗例如高达4kg的荷载。除了化学强化玻璃之外，应了解顶部保护构件22可包括附加或替代性的光学透明材料。
结合材料层M包括光学透明材料且厚度可在大约0. 1毫米至1. 0毫米的范围。结合材料层M可施加到电子显示器观的附属膜26表面上。结合材料层M可为 DUP0NT VERTAK 材料或SONY 光学透明粘合剂，这些材料作为非限制性实例来提供。在另一实例中，结合材料层M可直接结合到电子显示器观且可省略附属膜26。在一实施例中， 为了减小视差效果、能在电子显示器观内使用传感元件且改进使用者的可视性，顶部保护构件22和结合材料层M可一起具有小于1. 0毫米的第一厚度46。在另一实施例中，第一厚度可小于0. 8毫米且更具体而言小于0. 6毫米。一个或多个附属膜沈可用于调节从电子显示器观发出的光。作为非限制性实例， 附属膜26可包括防反射膜、防眩光膜、导电膜和/或防窥膜。这些一个或多个附属膜沈可施加于电子显示28的顶表面上，在电子显示器28与结合材料层M之间。应了解电子显示器观的顶表面常常为偏光层。虽然在图示实施例中描绘了一个附属膜沈，应了解在其它实施例中可组合地使用多个膜。另外，在另一实施例中，可省略附属膜沈，且电子显示器观可经由结合材料层M直接结合到顶部保护构件22。在又一实施例中，诸如防反射膜的附属膜沈可施加到顶部保护构件22的顶表面15上。作为一实例，电子显示器观可例如为包括多个发光像素的液晶显示器(IXD)或有机发光二极管(OLED)显示器。电子显示器观也可为触敏或多触敏的电子显示器。可采用各种触敏技术。举例而言，电子显示器观可包括光学传感器，其可位于显示器的每个像素中，以传感光，且来自这些光学传感器的输出可被处理以检测在显示器顶表面上的多个触摸。在一实例中，这些光学传感器可被配置成传感可见光和红外光。举例而言，光学传感器可为有源像素传感器(APS)，诸如互补金属氧化物半导体(CM0Q或被配置成传感可见光和红外光的任何其它APS。作为像素内光学传感器的替代，可提供电容层，其被配置为通过由触摸造成的检测电容变化来检测在显示器顶表面上的触摸。底部保护构件32位于电子显示器观的底表面下方且可经由粘合剂层30耦接到电子显示器观。底部保护构件32包括光学透明的材料，诸如塑料，例如聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)；但应了解底部保护构件32可包括附加或替代性的光学透明材料。作为另一实例， 底部保护构件32包括钢化玻璃。在一实施例中，底部保护构件的厚度可在大约3毫米至大约10毫米的范围。在其它实施例中，底部保护构件的厚度可在大约4毫米至8毫米的范围， 且在某些实施例中，更具体而言，为大约4. 7毫米。在这些范围的厚度提供对光学堆叠物20 底侧的合适支承以抵抗在堆叠物的顶表面上的垂直荷载。粘合剂层30包括可弹性变形的光学透明材料且具有与底部保护构件32兼容的热膨胀系数。由于粘合剂层30是可弹性变形的，粘合剂层30被配置成由于重力或荷载在电子显示器观中弹性地适应偏转。参看图3在下文中进一步讨论此概念。此外，粘合剂层30 被配置成可弹性地适应电子显示器观的底表面与底部保护构件32的顶表面之间不同的热膨胀，这种不同的热膨胀在电子显示器观变热时发生。此外，粘合剂层30与底部保护构件 32 一起用作电子显示器观的支承件，且因此在荷载施加到加固型显示装置10的顶表面上时显著地抑制电子显示器观过度偏转。应了解粘合剂层30的厚度可在大约0. 2毫米至大约1. 0毫米的范围。在其它实施例中，该厚度可在大约0. 4毫米至大约0. 8毫米的范围，且更具体而言可为大约0. 5毫米。已经发现这些厚度适合于适应由于上文讨论的热膨胀差异所造成的凹陷和相对横向移动。已经发现这些厚度提供充分的支承来减小电子显示器观中的聚集和闪光。此外，已经发现这些厚度减小顶表面15向上和向下偏转，其减轻了光学堆叠物20由于减小在光学堆叠物各上层上的拉伸应力而永久破裂的倾向性，光学堆叠物的上层包括顶部保护构件22、结合材料层24、附属膜26、电子显示器观和粘合剂层30。在一实施例中，底部保护构件32和粘合剂层30 —起具有大于第一厚度46的第二厚度62。在一实施例中，第二厚度62可小于10毫米。在其它实施例中，第二厚度62可小于8毫米且更具体而言可为大约5. 2毫米。这些厚度具有上述支承、适应凹陷和适应相邻层的热膨胀差异的益处以及保持光学堆叠物20大小紧凑的益处。防反射涂层34定位于底部保护构件32的底表面上且用于允许背光部42使光透射穿过光学堆叠物20而不反射红外波长或可见光波长。对于上述构造，光学堆叠物20被配置成抵抗荷载，对于静态荷载而言，该荷载高达1000N的荷载阈值；对于动态荷载而言，该荷载高达IOJ的荷载阈值。在其它实施例中， 该光学堆叠物可被配置成抵抗荷载，对于静态荷载而言，该荷载高达800N的荷载阈值；对于动态荷载而言，该荷载高达8J的荷载阈值，或者更具体而言高达大约800N静态荷载和大约7J的动态荷载。图3示出了光学堆叠物20的各个层的偏转，其可能是由于重力影响下的凹陷所造成，或者是由来自光学堆叠物20顶表面15上的力13的荷载所造成。一般而言，在更大大小的显示器中，偏转将会更显著。通常，加固型显示装置10具有大格式屏幕；例如，在一实施例中，加固型显示装置10具有对角测量为20英寸或更大的可视区域。在其它实施例中， 屏幕大小为27英寸或更大，且更具体而言可为40英寸。由于凹陷的结果，可在底部保护构件32的顶表面和底表面上形成弯曲52。在一实例中，对于40英寸显示器大小而言，弯曲 52可在安装成水平方位的加固型显示装置中导致大约1. 5毫米的屏幕中心偏转。电子显示器观和顶部保护构件22相对较薄，且由于荷载和重力所致的凹陷而经受偏转；但是底部保护构件位于电子显示器观下方且支承电子显示器观从而减小了电子显示器观及其上方的层中的偏转。为了甚至在存在底部保护构件32凹陷的情况下维持底部保护构件32与粘合剂层30之间的结合，粘合剂层30被配置成弹性地适应底部保护构件的弯曲52。除了凹陷之外，粘合剂层30被配置成吸收由于电子显示器与底部保护构件的热膨胀差异所造成的相对横向移动。在一特定实例中，电子显示器的热膨胀系数可以以10倍的系数不同于底部保护层的热膨胀系数。随着电子显示器变热，电子显示器观和底部保护构件32以不同速率膨胀，形成横向移动和粘合剂层30上剪切力的条件。但是，对于上文所述的构造和材料性质，粘合剂层30被配置为适应这种由于热膨胀差异所造成的相对横向移动，同时仍保持它结合到它上方和下方的层中每一个的整体性。如上文所讨论，加固型显示装置10允许电子显示器28容忍具有垂直于显示器顶表面的力分量的荷载(如在水平或倾斜方位中常常由于光学堆叠物20的布置所经受的荷载)。该光学堆叠物包括顶部保护构件和底部保护构件和若干内层，该若干内层为粘附到彼此的层叠层，且由框架绕周边机械地接合。已经发现这种构造适用于抵抗垂直于顶表面的偏转，从而抑制了开裂且也抵抗由于冲击荷载所致的损坏。这种构造也帮助减小聚集、闪光和由于光学堆叠物偏转所致的早期破裂，如上文所讨论的那样。通过使用本文所述的这些实施例，以本文所述方式经受荷载的显示装置的功能寿命期限可被延长，降低替换成本和缩短维修停机时间。这种加固型显示装置10的另外的优点在于，其被配置成从背光部42向光学堆叠物的顶表面15引导光且均勻地分配从背光部42向顶表面15的传热。光学堆叠物20和其内部构件(包括顶部保护构件22，结合材料层M，附属膜沈，电子显示器观，粘合剂层30，底部保护构件32和防反射涂层34)充当背光部42与顶表面15之间的隔热件。将了解来自背光部42的热为不均勻地产生的热。光学堆叠物20的隔热帮助均勻地分配热以避免在顶表面15上具有超过预定阈值的热点，这种热点将会不利地影响性能。这是特别有利的，因为某些触摸应用在顶表面15的温度超过诸如42°C的预定阈值时难以正确操作。应了解本文的实施例是说明性的且非限制性的，因为本发明的范围由所附权利要求书而非权利要求书之前的说明书限定，因此，落入权利要求书的边界和界限或者权利要求书的这些边界和界限的等效物内的所有变化均旨在由权利要求书所涵盖。
权利要求
1.一种加固型显示装置(10)，包括光学堆叠物(20)，该光学堆叠物00)被配置成抵抗高达荷载阈值的荷载(12)，所述光学堆叠物00)包括电子显示器( )，其包括顶表面和底表面；顶部保护构件(22)，其经由结合材料层04)耦接到所述电子显示器08)的顶表面以防护所述电子显示器( )，所述顶部保护构件02)和所述结合材料层04) —起具有小于 1.0毫米的第一厚度；以及底部保护构件(32)，其经由可弹性变形的粘合剂层(30)耦接到所述底表面，以从下方支承所述电子显示器( )，所述底部保护构件(3 和所述粘合剂层(30) —起具有小于 10. O毫米的第二厚度。
2.根据权利要求1所述的加固型显示装置，其特征在于，所述粘合剂层可弹性变形以适应所述电子显示器与所述底部保护构件之间的偏转和相对横向移动。
3.根据权利要求1所述的加固型显示装置，其特征在于，所述粘合剂层被配置成可弹性地适应所述电子显示器的底表面与所述底部保护构件的顶表面之间不同的热膨胀，这种不同的热膨胀在所述电子显示器变热时发生。
4.根据权利要求1所述的加固型显示装置，其特征在于，所述电子显示器具有对角测量为20英寸或更大的可视区域；其中所述电子显示器为液晶显示器或有机发光二极管显示器；其中所述液晶显示器或有机发光二极管显示器包括多个像素，每个像素包括光学传感器，所述光学传感器被配置成检测所述加固型显示装置顶表面上的多触摸输入。
5.根据权利要求1所述的加固型显示装置，其特征在于，所述顶部保护构件具有大约 0.1毫米至1.0毫米范围的厚度。
6.根据权利要求1所述的加固型显示装置，其特征在于，所述结合材料层具有大约0.1 毫米至1.0毫米范围的厚度。
7.根据权利要求1所述的加固型显示装置，其特征在于，所述底部保护构件具有大约 3. O毫米至10. 0毫米范围的厚度。
8.根据权利要求1所述的加固型显示装置，其特征在于，所述粘合剂层具有大约0.2毫米至1.0毫米范围的厚度。
9.根据权利要求1所述的加固型显示装置，其特征在于，所述光学堆叠物包括允许可见光和红外光透射通过所述光学堆叠物的材料，且所述光学堆叠物被配置成将光从背光部引导到所述光学堆叠物的顶表面，且还被配置成充当隔热件且均勻地分配从所述背光部到所述光学堆叠物的顶表面的传热。
10.根据权利要求1所述的加固型显示装置，其特征在于，所述顶部保护构件具有高冲击耐久性和高抗冲击性。
11.根据权利要求1所述的加固型显示装置，其特征在于，所述底部保护构件为塑料或玻璃，所述顶部保护构件为塑料或玻璃。
12.根据权利要求1所述的加固型显示装置，其特征在于，所述顶部保护构件是化学强化玻璃。
13.根据权利要求1所述的加固型显示装置，其特征在于，所述底部保护构件为聚甲基丙烯酸甲酯。
14.根据权利要求1所述的加固型显示装置，其特征在于，所述荷载阈值选自包括800N 的静态荷载阈值和IOJ的动态荷载阈值的组。
15.根据权利要求1所述的加固型显示装置，其特征在于，还包括位于所述顶部保护构件与电子发光装置中间的附属膜。
全文摘要
本发明公开了一种加固型显示装置。该加固型显示装置可包括光学堆叠物，该光学堆叠物被配置成抵抗高至荷载阈值的荷载。该光学堆叠物可包括具有顶表面和底表面的电子显示器；和顶部保护构件，该顶部保护构件经由结合材料层耦接到电子显示器的顶表面以防护电子显示器。该顶部保护构件和该结合材料层一起可具有小于1.0毫米的第一厚度。该光学堆叠物还可包括底部保护构件，该底部保护构件经由可弹性变形的粘合剂层耦接到底表面以从下方支承电子显示器。底部保护构件和粘合剂层一起可具有小于10.0毫米的第二厚度。
文档编号G09F9/30GK102332228SQ201110285450
公开日2012年1月25日 申请日期2011年9月23日 优先权日2010年9月23日
发明者B.舒尔茨, N.基姆, R.M.迪德 申请人:微软公司