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CN111025878B - 发光的显示装置 - Google Patents

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CN111025878B
CN111025878B CN201910949433.4A CN201910949433A CN111025878B CN 111025878 B CN111025878 B CN 111025878B CN 201910949433 A CN201910949433 A CN 201910949433A CN 111025878 B CN111025878 B CN 111025878B
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light source
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Swatch Group Research and Development SA
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Abstract

本发明涉及用于便携式物品(14)的显示装置，其中，便携式物品(14)包括表盘(8)和至少一个能移动的指针(9)，所述能移动的指针能以旋转方式在表盘上移动，所述至少一个能移动的指针(9)包括光源(12、13)或者被耦合至光源(1)，表盘包括至少一个辅助光波导(4)，光源(1、12、13)和辅助光波导(4)布置成使得，在能移动的指针(9)移动到表盘(8)的预定部段中时，光源(1、12、13)被耦合至辅助光波导(4)的近侧端部，并且辅助光波导(4)的远侧端部被耦合至表盘(8)的显示元件(7)。本发明还涉及包括显示装置的表。

Description

发光的显示装置
技术领域
本发明涉及一种用于便携式物品的发光的显示装置。特别地，本发明涉及一种用于钟表如腕表或者具有模拟显示器的测量设施的发光的显示装置。
背景技术
表的指针显然具有功能作用，例如指示当前时间，但是它们因为极大地贡献于装配指针的表的美学外观因此还具有装饰作用。为此，指针必须满足严格标准。制表领域中允许指针在黑暗中可见的公知技术包括在指针的指向用户的表面上涂覆磷光性材料层。这种材料的一个例子是由日本公司Nemoto&Co.Ltd以注册商标Super-
Figure BDA0002225300500000011
市售的非放射性的光致发光颜料。这种颜料也可用于在表盘上涂覆小时符号。在白天，磷光性材料层吸收光能。这种光能之后在晚上被该磷光性材料层以发光的辐射的形式释放。这种为表的指针提供照明的技术方便到磷光性材料层以完全无源的方式操作并且因此无需致动任何机械装置或电装置来实现功能，它也不需要从表获取任何能量。
然而，这种为指针提供照明的技术也具有缺陷，首先需要提到的就是磷光性材料层必须在它能发出光能之前被光源预照射。同样，通过磷光中继/转发光的现象是有时间限制的，从而磷光性层的亮度随着它释放它已储存的光能而逐渐降低。涂覆有磷光性材料层的指针因此并不具有一致的外观。最后，市场上可得的使大多数使用磷光性材料的表最终在黑暗中甚至在大白天具有相同的外观的磷光性材料的范围是有限的。
欧洲专利EP 2950167提出通过布置在指针芯轴附近的光源来为指针提供照明，该光源一方面通过连接至芯轴的导体另一方面经由与表盘接触的导体来被供应电力。本文献中的指针包括用于在整个指针上漫射光的波导，其使得能够看到指针的取向。然而，本文献并不解决照亮表盘的问题，尤其是照亮表盘上的刻度的问题。
发明内容
本发明的目的是通过如下方式克服上述以及其他缺陷，即通过提供一种用于以众多不同颜色显示在需要时被用户照亮的表盘上的元件的装置并且同时观察该装置经受的尺寸和美学限制的方式。
为此，本发明涉及一种用于便携式物品的显示装置，该便携式物品包括表盘和能在该表盘上旋转移动的至少一个指针，所述至少一个能移动的指针包括光源或者被耦合至光源，所述表盘包括至少一个辅助光波导，所述至少一个辅助光波导具有布置在表盘的预定部段中的近侧端部和限定显示区域的远侧端部，所述光源和所述辅助光波导布置成使得在所述能移动的指针移动到表盘的预定部段中时，所述光源被耦合至所述辅助光波导的近侧端部，并且所述辅助光波导的远侧端部被耦合至表盘的布置在显示区域中的显示元件。
有利地，所述至少一个能移动的指针包括主光波导，其中，所述主光波导的近侧端部耦合至光源，所述主光波导的远侧端部和所述辅助光波导的近侧端部布置成使得，在能移动的指针移动到表盘的预定部段中时，主光波导耦合至辅助光波导的近侧端部。
优选地，所述光源是固定至表盘并耦合至主光波导的近侧端部的环形区域。
根据本发明的一个替代方案，所述光源被加入到能移动的指针中。
根据另一替代方案，所述指针被包括主光波导的能移动的圆盘替代。
有利地，该能移动的指针包括透明材料，所述主光波导被写入所述透明材料中，所述主光波导是弯曲的以有利于光提取并耦合至所述辅助光波导。
优选地，所述主光波导包括直线部分，该直线部分在其两个端部处连接两个曲线部分/该直线部分在其每个端部处各连接一个曲线部分，所述两个曲线部分分别对着光源以及辅助光波导的近侧端部敞开。以这种方式，主光波导优选被制作在指针的厚度中。
优选地，所述表盘包括至少一个透明层，所述辅助光波导被写入所述至少一个透明层中，所述辅助光波导是弯曲的以有利于耦合至所述光源和所述显示元件。
有利地，所述辅助光波导包括直线部分，在直线部分的两个端部处连接两个曲线部分/在直线部分的其每个端部处各连接一个曲线部分，所述两个曲线部分分别对着主光波导的远侧端部和显示元件敞开。优选地，所述辅助光波导被制作在表盘的透明层的厚度中。
有利地，所述光源发射具有小于450nm的至少一个波长的光，所述显示装置包括荧光颜料，所述荧光颜料在它们被所述光源照射时发出可见光。
微型透镜优选将光源耦合至辅助光波导。在这种情况下，微型透镜被有利地对着主光波导的远侧端部和辅助光波导的近侧端部布置。
有利地，所述指针包括不透明的装饰层，所述不透明的装饰层遮蔽所述主光波导或所述光源。
优选地，所述表盘包括在360°范围内依规律成角度布置的沿半径延伸的多个辅助光波导。
有利地，所述表盘包括第一组辅助光波导，第一组辅助光波导中的每个辅助光波导均具有与分钟刻度或五分钟刻度或小时圆的四分之一小时刻度相关联的远侧端部。
优选地，本发明的显示装置包括能在表盘上转动移动的第二指针，并且所述表盘包括第二组辅助光波导，所述第二指针包括第二光源或耦合至第二光源，所述第二光源和所述第二组辅助光波导布置成使得在能移动的第二指针移动到表盘的第二预定部段中时，该第二光源耦合至第二组辅助光波导的一个辅助光波导的近侧端部，并且所述第二组辅助光波导的辅助光波导的远侧端部耦合至表盘的布置在显示区域中的显示元件。在这种情况下，表盘优选包括第二组辅助光波导，第二组辅助光波导中的每一个辅助光波导均具有与小时圆的小时刻度相关联的远侧端部。
有利地，所述第二指针包括主光波导，主光波导的近侧端部耦合至第二光源，主光波导的远侧端部和辅助光波导的近侧端部布置成在第二能移动的指针移动到表盘的第二预定部段中时，主光波导耦合至第二组辅助光波导的一个辅助光波导的近侧端部。
优选地，所述第一光源和所述第二光源是同步的。
有利地，所述第一组辅助光波导的辅助光波导的远侧端部和第二组辅助光波导的辅助光波导的远侧端部各自沿具有不同直径的圆延伸。
本发明的另一方面涉及一种表，如腕表，其包括根据本发明的显示装置。
优选地，本发明的表包括两个能移动的指针，每个指针均包括主光波导，所述两个指针中的一个指针的主光波导布置成与标明表的分钟刻度的多个显示元件依次耦合，并且另一个指针布置成与标明表的小时刻度的多个显示元件依次耦合。
附图说明
本发明的其他特征和优点将在阅读本发明的一个实施例的详细说明之后变得更加清楚，该实施例是仅以参考附图的非限定性说明给出。
图1是根据本发明的示例性腕表的示意图；
图2示出了根据本发明的示例性显示装置的示出其操作原理的剖视图；
图3示出了根据本发明的另一示例性显示装置的剖视图；
图4示出了根据本发明的又一示例性显示装置的剖视图；
图5示出了包括两个指针的示例性显示装置的剖视图；
图6示出了波导在根据本发明的显示装置中的一般布置的剖视图。
具体实施方式
本发明从一般的发明构思出发，包括通过集成在表盘8中的光波导4为表盘8的表刻度或任何类型的显示元件7提供照明，在该指针移动至预定位置时，集成在表盘8中的波导4耦合至布置在指针9(或能移动的圆盘)中的波导2。以这种方式，在给定瞬间被提供照明的显示元件7由指针的位置确定。假定来自指针9的波导2的光的行进方向朝向表盘8的波导4，则指针9的波导2在下述说明中将被称为“主”波导2，并且表盘8的波导4将被称为“辅助”波导4。
这样的布置的优点是允许以纯机械的方式主动显示当前小时或分钟，而无需提供与刻度数量一样多的光源，并且无需定址选择电路来选择性地为对应于当前小时或分钟的刻度提供照明。
根据本发明的优选实施例，如在图2中示出的，为主光波导2提供功率的光源1在紧邻指针9的芯轴的位置被固定至表盘8。光源因此能有利地经由微型透镜11被耦合至主光波导2。在这种情况下，光源优选是为指针9的底部提供照明的环形LED。根据一个变型，光源可由呈环的形式延伸的OLED光源形成。同样，作为图2所示出的布置的替代方案，微型透镜11能被集成在LED中并且具有与主光波导2的数值孔径对应的曲率。这种变型有利地允许更多的光被耦合在主光波导2中。替代地，如图3所示，光源12可被集成在指针9中。在这种情况下，光源12可例如通过与欧洲专利EP2950167中所描述的类似的系统来提供功率并且在芯轴附近被耦合至主光波导2。
最后，根据图4所示的另一替代方案，该光源可对着辅助光波导的耦合区域6被直接布置在指针9的下面。但这种布置可能会因为指针的厚度而是复杂的。然而，在这种情况下，光源被直接耦合至辅助光波导4，而无需主光波导。
在所有的情况下，光源1、12、13优选是高效率光源，如LED或低功率半导体激光。
有利地，指针9包括透明材料层，主光波导2被写入该透明材料层中。通过将波导“写”在透明材料中，我们意在产生管状容积体，该管状容积体通过局部增大折射率来形成波导。这种写可通过已知方法如使用聚焦的短脉冲激光(飞秒)来获得。这类方法例如描述在专利公布号WO 01/44871和WO 2014/170872中。将波导写/刻在透明材料中的优点是，一方面，避免了复杂的组装，以及另一方面允许离散地实施。
透明材料也可被涂覆不透明材料层10，该不透明材料层具有遮蔽光源1、12和提供美学优势的优点。
根据一个变型，可在例如由青铜或黄铜制成的常规的指针上沉积透明材料，之后将波导写入透明材料中。例如，这样的材料可以是金刚石层。这种变型当然也可连同可涂覆透明材料层并且之后如上方提到的被写入波导的表盘一起实施。
辅助光波导4优选地被集成在透明层中，其中，所述辅助光波导4被写/刻在透明层中。这种写/刻在表盘8的情况下是特别有利的。事实上，通常波导的数量应该与刻度的数量相同，即刻度往往包括十二个用于显示小时的刻度7和十二个用于五分钟显示的刻度，即共24个不同的波导。用激光束写使得能以很大程度上令人满意的精度实现这样的复杂性。
应注意，在表盘的情况下，并且尤其由于这涉及较大元件而非细小的指针，在一个变型中，辅助光波导4可被集成在呈透明塑料或玻璃晶片形式的表盘的厚度中。
主光波导2与辅助光波导之间的耦合优选经由微型透镜5、6发生，以减少耦合区域中的光损失。
优选地，并且为了针对每个指针9均永久地存在至少一个被照明的显示区域，辅助光波导4的耦合区域6具有比入射光束在表盘上的投影面积更小的面积，并且两个相继的耦合区域6之间的距离小于入射光束在表盘上的最大尺寸。
来自辅助光波导的光优选被区域7提取，该区域7具有无光泽的表面光洁度以沿所有方向漫反射光。
有利地，注入到主光波导2中的光是具有小于450nm优选小于380nm的至少一个波长的紫外光或蓝光，并且刻度区域7包括荧光素，该荧光素在它们被蓝光或紫外光激发时发出可见光。这样的组合使得能够减少可能会被用户看到的任何杂散光并且将用户的注意力集中在被提供照明的刻度区域中。
至少一个辅助光波导可被有利地耦合至耦合到处理器的传感器，例如以便精确地控制被显示的时间，并且将该数据与基准时钟比较以实现可能的自动调节。
图5示出了根据本发明的优选实施例的优选的示例性表盘的剖视图。该图对应于图6的俯视图。
图5示出了对应于小时显示的指针18，当对应于小时显示的指针对着为小时刻度20提供照明的其中一个波导22移动时，其光源24经由微型透镜24a耦合至该波导22。以类似的方式，当对应于分钟显示的指针17对着为分钟刻度19提供照明的其中一个波导21移动时，指针17的光源23经由微型透镜23a被耦合至该波导21。
应注意，图5的实施例中，在辅助光波导入口处的微型透镜被省掉。显然，根据第一变型，这些微型透镜可在辅助光波导的入口处被加入并且在第二变型中微型透镜23a、24a也可被省掉。
波导的为小时刻度提供照明的近侧端部布置在第一圆周26上，而为分钟刻度提供照明的波导的近侧端部布置在第二圆周25上，以避免两个显示器之间的干扰。显然，例如，用于小时和分钟的或用于分钟和四分之一小时的荧光素也可以是不同颜色的。
显然，本发明并不限于上方已描述的多个实施例并且本领域技术人员可在不背离所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下作出多种不同的简单修改。特别地，显示元件7可具有除圆盘的形状之外的其他形状，例如弓形以形成数字或特征并提供数字显示或任何其他的丰富多彩的形式。在上述例子中，波导通过局部修改折射率来制得，波导肉眼不可见，然而，能够想到通过制造内部缺陷以在材料内创建光漫射路径并借此创建肉眼可见的波导的方式来制得这些波导。
附图标记列表
1 光源
2 主光波导
3 耦合区域
4 辅助光波导
5 主光波导出口处的微型透镜
6 主光波导入口处的微型透镜
7 显示元件
8 表盘
9 能移动的指针
10 不透明层
11 主光波导的入口处的微型透镜
12 光源
13 光源
14 便携式物品
15 分钟指针芯轴
16 小时指针芯轴
17 分钟指针
18 小时指针
19 分钟刻度
20 小时刻度
21 用于分钟的辅助光波导
22 用于小时的辅助光波导
23 用于分钟的光源
23a 在主光波导的出口处的微型透镜
24 用于小时的光源
24a 在主光波导的出口处的微型透镜
25 用于耦合分钟的圆周
26 用于耦合小时的圆周

Claims (24)

1.一种用于便携式物品(14)的显示装置，其特征在于，所述便携式物品(14)包括表盘(8)和至少一个能移动的指针，所述能移动的指针能以旋转方式在所述表盘上移动，所述至少一个能移动的指针包括光源或者被耦合至光源，所述表盘包括至少一个辅助光波导，所述至少一个辅助光波导具有布置在所述表盘的预定部段中的近侧端部和限定显示区域的远侧端部，所述光源和所述辅助光波导布置成使得，在所述能移动的指针移动到所述表盘(8)的所述预定部段中时，所述光源被耦合至所述辅助光波导的近侧端部，并且所述辅助光波导的远侧端部被耦合至所述表盘(8)的布置在所述显示区域中的显示元件(7)。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述至少一个能移动的指针包括主光波导(2)，其中，所述主光波导(2)的近侧端部耦合至所述光源，所述主光波导(2)的远侧端部和所述辅助光波导的近侧端部布置成使得，在所述能移动的指针移动到所述表盘(8)的所述预定部段中时，所述主光波导(2)耦合至所述辅助光波导的近侧端部。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述光源是固定至所述表盘(8)并耦合至所述主光波导的近侧端部的环形区域。
4.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述光源集成在所述能移动的指针中。
5.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述能移动的指针包括透明材料，所述主光波导(2)被写入所述透明材料中，所述主光波导(2)是弯曲的以有利于光提取并耦合至所述辅助光波导。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述主光波导(2)包括直线部分，所述主光波导(2)的直线部分在其每个端部处各连接一个曲线部分，所述主光波导(2)的两个曲线部分分别对着所述光源以及所述辅助光波导的近侧端部敞开。
7.根据权利要求5或6所述的显示装置，其特征在于，所述主光波导(2)被制作在所述指针的厚度中。
8.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述表盘(8)包括至少一个透明层，所述辅助光波导被写入所述至少一个透明层中，所述辅助光波导是弯曲的以有利于耦合至所述光源和所述显示元件。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，所述辅助光波导包括直线部分，在所述辅助光波导的直线部分在其每个端部处各连接一个曲线部分，所述辅助光波导的两个曲线部分分别对着所述主光波导的远侧端部和所述显示元件敞开。
10.根据权利要求8或9所述的显示装置，其特征在于，所述辅助光波导被制作在所述表盘的所述透明层的厚度中。
11.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光源发射波长小于450nm的光，所述显示元件(7)包括荧光颜料，所述荧光颜料在它们被所述光源照射时发出可见光。
12.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置包括用于将所述光源耦合至所述辅助光波导的微型透镜(5、6、11)。
13.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述微型透镜(5、6、11)对着所述主光波导的远侧端部和所述辅助光波导的近侧端部布置。
14.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述指针包括装饰性不透明层(10)，所述不透明层遮蔽所述主光波导(2)或所述光源。
15.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述表盘(8)包括在360°范围内依规律成角度布置的沿半径延伸的多个辅助光波导。
16.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述表盘包括第一组辅助光波导，所述第一组辅助光波导中的每个辅助光波导均具有与小时圆中的分钟刻度(19)相关联的远侧端部。
17.根据权利要求16所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置包括以旋转方式在所述表盘上能移动的第二指针，其中，所述表盘包括第二组辅助光波导，所述能移动的第二指针包括第二光源或耦合至第二光源，所述第二光源和所述第二组辅助光波导布置成使得，在所述能移动的第二指针移动到所述表盘的第二预定部段中时，所述第二光源耦合至所述第二组辅助光波导的一个辅助光波导的近侧端部，并且所述第二组辅助光波导的这一辅助光波导的远侧端部耦合至所述表盘的布置在所述显示区域中的显示元件。
18.根据权利要求17所述的显示装置，其特征在于，所述第二组辅助光波导中的每一个辅助光波导的远侧端部均与小时圆的小时刻度相关联。
19.根据权利要求17或18所述的显示装置，其特征在于，所述能移动的第二指针包括主光波导，所述主光波导的近侧端部耦合至所述第二光源，所述主光波导的远侧端部和所述辅助光波导的近侧端部布置成使得，在所述能移动的第二指针移动到所述表盘的所述第二预定部段中时，所述主光波导耦合至所述第二组辅助光波导的一个辅助光波导的近侧端部。
20.根据权利要求17所述的显示装置，其特征在于，所述第一光源和所述第二光源是同步的。
21.根据权利要求16或18所述的显示装置，其特征在于，所述第一组辅助光波导的辅助光波导的远侧端部和所述第二组辅助光波导的辅助光波导的远侧端部各自沿具有不同直径的圆布置。
22.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，能移动的一个或多个所述指针被包括所述主光波导的能移动的圆盘替代。
23.一种包括显示装置的表，其中，所述表包括表盘(8)和至少一个能移动的指针，所述能移动的指针能以旋转方式在所述表盘上移动，所述至少一个能移动的指针包括光源或者被耦合至光源，所述表盘包括至少一个辅助光波导，所述至少一个辅助光波导具有布置在所述表盘的预定部段中的近侧端部和限定显示区域的远侧端部，所述光源和所述辅助光波导布置成使得，在所述能移动的指针移动到所述表盘(8)的所述预定部段中时，所述光源被耦合至所述辅助光波导的近侧端部，并且所述辅助光波导的远侧端部被耦合至所述表盘(8)的布置在所述显示区域中的显示元件(7)。
24.根据权利要求23所述的表，其特征在于，包括两个能移动的指针，每个所述能移动的指针均包括主光波导(2)，所述两个能移动的指针中的一个能移动的指针的主光波导布置成与标明分钟刻度的多个显示元件(7)依次耦合，并且另一个能移动的指针布置成与标明小时刻度的多个显示元件(7)依次耦合。
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