СТОЙКИЙ К МЕХАНИЧЕСКИМ КОНТАКТНЫМ ПОВРЕЖДЕНИЯМ СЛОЙ УЛЬТРАТОНКОГО СТЕКЛА НА ПОДЛОЖКЕ СЕНСОРНОГО ДИСПЛЕЯ
RESISTANT TO MECHANICAL CONTACT DAMAGES ULTRATHIN GLASS LAYER ON TOUCH-SCREEN SUBSTRATE

Область техники
Изобретение, в целом, относится к защитному покрытию бортового мультимедийного экранного монитора, в частности, к способу создания защищенного от царапин ударопрочного сенсорного покрытия и способу нанесения такого покрытия на подложку сенсорного экрана.
Предшествующий уровень техники
Развлечение пассажиров самолета во время полета было обычной практикой в коммерческой авиации, чтобы сделать полет более приятным. В последние годы авиакомпании начали устанавливать полетные мультимедийные системы, включающие в себя индивидуальные экранные мониторы для каждого пассажира. Полетные мультимедийные мониторы обычно устанавливаются на спинках кресел перед пассажиром или на перегородке для пассажиров первого ряда.
Ранее полетные мультимедийные мониторы были защищены внешним слоем стойкого к механическим повреждениям стекла торговой марки Gorilla Glass™ производства компании Corning™. Стекло торговой марки Gorilla Glass™ повсеместно используется в качестве покрытия для персональных электронных устройств, поскольку оно обладает стойкостью как к механическим контактным повреждениям, так и к разбиванию.
Однако несмотря на данные преимущества, проведенные тесты документально показывают, что стекло Gorilla Glass™ не соответствует критерию HIC (Head Injury Compliant), т.е. не является безопасным в плане предотвращения возможных травм головы пассажира, чтобы его можно было применять в конструкции салона пассажирского самолета. В частности, различные правила и регламенты, например, Раздел 14 Свода федеральных правил, §§23.785,25.785 и 29.785, требует, чтобы конструкция не содержала потенциально опасных объектов, острых кромок, выступов и жестких поверхностей, в случае вынужденной посадки в результате динамических условий, оговоренных в Разделе 14 Свода федеральных правил, §§23.562, 25.562 и 29.562. Смысл данного требования заключается в том, чтобы пассажир, должным образом пользующийся оборудованием, не мог получить серьезную травму. Таким образом, требуется, чтобы при ударе пассажира головой в дисплей в случае внезапного торможения, данный дисплей не разбился и не образовывал острых осколков или выступов, способных поранить пассажира. Несмотря на то, что стекло Gorilla Glass™ считалось небьющимся, оно, как документально подтверждено, разбивалось при проведении тестов на взаимодействие с головой манекена, с образованием осколков, способных нанести травму пассажиру (осколочно-резаную). В связи с этим стекло Gorilla Glass™ вследствие образования острых осколков при воздействии ударной нагрузки невозможно признать отвечающим вышеупомянутым требованиям по безопасности.
Чтобы сделать стекло Gorilla Glass™ удовлетворяющим требованиям по безопасности для головы пассажира (HIC), на него можно нанести внешнее покрытие в виде пленки из ПЭТФ (полиэтилентерефталата). Если обработанное таким образом стекло Gorilla Glass™ подвергнется ударному воздействию, в результате которого разобьется, ПЭТФ-пленка удержит осколки и предотвратит получение травмы пассажиром.
Однако существуют две проблемы, связанные с нанесением ПЭТФ-пленки на стекло Gorilla Glass™:
- на ПЭТФ-пленке легко образуются царапины,
- коэффициент трения ПЭТФ-пленки больше, чем у стекла, что уменьшает возможность ее применения в качестве поверхности сенсорного экрана. В частности, пальцы пользователя, гораздо тяжелее скользят по поверхности, покрытой ПЭТФ-пленкой, чем по поверхности стекла Gorilla Glass™.
Таким образом, в данной области существует потребность в создании усовершенствованного защитного покрытия для бортового мультимедийного дисплея, которое отвечало бы установленным принятыми правилами и требованиям по предотвращению образования острых объектов (например, осколков стекла) в случае непосредственного столкновения с головой пассажира, и в то же время имело бы удобную для использования поверхность, устойчивую к образованию царапин и обеспечивающую достаточную сенсорную чувствительность располагающегося под ним сенсорного экрана. Изобретение направлено на решение данной задачи.
Раскрытие изобретения
Для решения вышеупомянутых задач предлагается заменить стекло Gorilla Glass™ комплексным защитным покрытием, содержащим внешний слой из ультратонкого стекла, приклеенного или прикрепленного к ударопрочному пластиковому покрытию, расположенному на поверхности дисплея монитора на спинке кресла. Комплексное защитное покрытие является небьющимся, что делает его соответствующим требованиям регламентов и правил, предъявляемых к конструкции самолета, и в то же время обеспечивают устойчивую к образованию царапин поверхность, обладающую требуемой гальванической поверхностной проводимостью, позволяющей пользователю легко взаимодействовать с находящимся под данным покрытием монитором с сенсорным экраном. Ультратонкое стекло обладает также более низким коэффициентом трения, чем обычная ПЭТФ-пленка, что дает возможность создания более комфортабельной и удобной для пользователя поверхности для использования в качестве интерфейса при работе с монитором с сенсорным экраном.
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, способ создания устойчивого к образованию царапин небьющегося покрытия на пользовательском интерфейсе сенсорного экрана бортового мультимедийного устройства включает в себя прикрепление слоя ультратонкого стекла к внешней поверхности ударопрочного покрытия бортового мультимедийного дисплея. Ультратонкое стекло содержит внутреннюю поверхность и противоположную ей внешнюю поверхность, определяющие толщину слоя между ними, величина которой составляет 0,02-0,15 мм. Бортовой мультимедийный дисплей закрепляется на спинке кресла в салоне самолета и представляет собой сенсорный пальцевый пользовательский интерфейс.
Толщина слоя ультратонкого стекла, используемого на этапе прикрепления, может составлять 0,03-0,10 мм.
Этап прикрепления может включать в себя приклеивание слоя ультратонкого стекла к внешней поверхности ударопрочного покрытия с помощью клея. Клей может быть прозрачным на акриловой основе.
Ударопрочное покрытие, используемое на этапе прикрепления, может быть выполнено из пластического материала.
Указанные и другие особенности и преимущества настоящего изобретения будут более понятными из дальнейшего описания со ссылками на чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показаны два пассажирских кресла в салоне самолета с бортовыми мультимедийными дисплеями, встроенными в спинки этих кресел, вид в перспективе;
на фиг. 2 - экранный монитор с частично удаленной областью, предназначенный для использования в бортовом мультимедийном дисплее, показанном на фиг. 1, вид в перспективе сверху;
на фиг. 3 - фрагмент экранного монитора, изображенного на фиг. 2 с местным вырезом, вид в увеличенном масштабе;
на фиг. 4 - экранный монитор с разбитой поверхностью дисплея, осколки которого безопасно удерживаются на месте, вид в перспективе сверху.
На приведенных чертежах и в подробном описании изобретения одни и те же элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями.
Осуществление изобретения
Описанные далее различные возможные варианты выполнения устойчивой к образованию царапин небьющейся поверхности бортового мультимедийного дисплея, а также соответствующий способ создания такой поверхности не имеют ограничительного характера, т.е. не являются описанием единственно возможных форм, которые могут быть разработаны и применены. Описание отражает различные конструкции и/или функции рассматриваемых вариантов осуществления изобретения, при этом следует иметь в виду, что те же самые или эквивалентные конструкции и/или функции могут быть достигнуты с помощью других вариантов осуществления этого изобретения. Также следует иметь в виду, что используемые относительные термины, такие как «первый», «второй» и т.п., применяются лишь для того, чтобы можно было отличать один элемент от другого, и не подразумевают никакого действительного порядка или взаимосвязи между этими элементами.
Различные аспекты настоящего изобретения относятся к устойчивому к образованию царапин небьющемуся комплексному внешнему покрытию бортового мультимедийного дисплея. Предпочтительно, комплексное внешнее покрытие отвечает требованиям по безопасности для головы пассажира (HIC), предусматриваем различными правилами и регламентами, установленными в авиационной промышленности. Описываемое комплексное внешнее покрытие обеспечивает не только стойкость бортового мультимедийного дисплея к образованию царапин и разбиванию, но и не изолирует данный дисплей, обеспечивая сохранение его сенсорных характеристик, чтобы пользователь мог взаимодействовать с мультимедийной системой с помощью расположенного под покрытием сенсорного экрана.
На фиг. 1 изображена пара кресел 10, предназначенных для установки в салоне пассажирского самолета, каждое из которых снабжено бортовым мультимедийным дисплеем 12. Кресла 10 содержат мягкую часть 14 для пассажира со спинкой 16 и устанавливаемый по желанию откидной столик 18. Откидной столик 18 левого кресла 10 показан в убранном положении, а откидной столик 18 правого кресла 10 показан в развернутом положении. Таким образом, бортовой мультимедийный дисплей 12 не мешает нормальной работе откидного столика 18.
Бортовой мультимедийный дисплей 12 встроен в спинку 16 каждого кресла 10 и предназначен для отображения цифрового содержания для пассажира, сидящего за данным дисплеем 12. Предпочтительно, бортовой мультимедийный дисплей 12 является сенсорным, хотя может использоваться также отдельный блок 20 для введения команд пользователем, выполненный либо отдельно от сенсорного экрана, либо дополнительно к сенсорному экрану. Например, отдельный блок 20 может быть удобным для видеоигр и печатания, когда введение большого количества повторяющихся символов с помощью сенсорного дисплея может быть затруднительным или вызвать раздражение у пассажира, сидящего на кресле 10. В варианте, показанном на фиг. 1, когда отдельный блок 20 не используется, его можно убрать в полость, выполненную в спинке 16 кресла.
Бортовой мультимедийный дисплей 12 содержит корпус 22, прикрепленный к спинке 16 кресла таким образом, чтобы пользователь при необходимости мог отклонить его для получения оптимального угла обзора. В корпусе 22 может располагаться не только экранный монитор, но также электронное оборудование и проводка, необходимые для работы экранного монитора. Экранный монитор может быть соединен с центральным компьютером или сервером, который может управлять содержанием, показываемым на нескольких установленных в самолете полетных мультимедийных мониторах 12. Содержание, отображаемое на полетных мультимедийных мониторах 12, может включать в себя телевизионные шоу, художественные фильмы, видеоклипы по безопасности в полете, видеоигры, информацию о пункте прибытия, полетную информацию на данный момент, такую как высота, скорость полета, курс, а также интерфейс для вызова обслуживающего персонала самолета, например, для заказа пищи и/или напитков, а также других услуг бортпроводника.
На фиг. 2 и 3 представлен вариант выполнения экранного монитора 24, предназначенного для применения на бортовом мультимедийном дисплее 12. В частности, экранный монитор 24, показанный на фиг. 2 и 3, извлечен из корпуса 22 с целью более подробной демонстрации компонентов, входящих в состав этого экранного монитора 24. Экранный монитор 24 содержит дисплей 26 с комплексным защитным покрытием 28, нанесенным на отображающий элемент 26 для защиты от повреждений при контакте, а также для обеспечения общей безопасности отображающего элемента 26 при воздействии на него ударной нагрузки с целью сведения к минимуму вероятности его разбивания и разлетания острых осколков, которые могут нанести травму находящимся в салоне самолета пассажирам.
На фиг. 2 и 3 выполнены частичные вырезы для демонстрации различных слоев или компонентов экранного монитора 24. В целом, экранный монитор 24 содержит основание или раму 30, на которой смонтирован отображающий элемент 26 с комплексным покрытием 28, расположенном над основанием 30 и отображающим элементом 26.
В качестве отображающего элемента 26 может использоваться любой дисплей, применяемый и известный в данной области техники в настоящее время, или который будет разработан позднее. Например, отображающий элемент 26 может представлять собой жидкокристаллический дисплей (LCD), светодиодный (LED) дисплей, плазменный дисплей или дисплей на органических светодиодах (OLED). Отображающий элемент 26 может включать в себя сенсорный экран для обеспечения возможности введения пользователем команд в мультимедийную систему путем прикосновения, нажатия или взаимодействия каким-либо иным образом с экраном, выполняя какие-либо жесты пальцем/пальцами относительно экрана. Сенсорный экран, используемый на отображающем элементе 26, может представлять собой устройство, выполненное по технологии, используемой в различных сенсорных электронных устройствах, широко распространенных в настоящее время, таких как Apple iPad™, Apple iPhone™, Microsoft Surface™ или Samsung Galaxy™. Сенсорный экран может быть емкостным: поверхностно-емкостного типа или проекционно-емкостного типа. Предпочтительной является проекционно-емкостная технология, поскольку она обеспечивает более высокую разрешающую способность и позволяет работать без непосредственного контакта. При этом устройство, выполненное по такой технологии, можно покрывать дополнительными слоями. Сенсорный экран может быть экраном резистивного типа, который может работать без определения электропроводимости кожи, называемой кожно-гальваническим рефлексом. Как будет более подробно описано ниже, комплексное защитное покрытие 28 специально предназначено для сенсорного экрана и выполнено таким образом, чтобы находящийся под ним отображающий элемент 26 мог определять положение объекта/объектов на комплексном защитном покрытии 28, например, пальцев руки человека. Иными словами, комплексное защитное покрытие 28, предпочтительно, выполнено из таких материалов и имеет такую толщину, что оно является не только небьющимся, но и обладает низким коэффициентом трения (т.е. объекты могут легко скользить по нему), не оказывая какого-либо изолирующего действия на способность сенсорного экрана определять электропроводность кожи руки пользователя при нормальной работе сенсорного экрана. Кроме того, внешняя поверхность комплексного защитного покрытия 28 обладает устойчивостью к образованию царапин, и его твердость по шкале Мооса составляет не менее 4.
Комплексное покрытие 28, используемое для закрытия отображающего элемента 26, в целом, содержит внутренний защитный элемент 32 и внешний защитный элемент 34. Внутренний защитный элемент 32 имеет внутреннюю поверхность 36 и противоположную ей внешнюю поверхность 38. Внутренний защитный элемент 32 закрывает отображающий элемент и, по меньшей мере частично, основание 30. Внутренний защитный элемент 32 может полностью закрывать отображающий элемент 26 и основание 30, оставляя лишь определенное пространство для проводки или соединительных элементов, которые могут быть необходимыми для подачи питания и передачи данных на отображающий элемент 26. В этом случае внутренний защитный элемент 32 может включать в себя центральную дисплейную поверхность 42 и окружающую ее периферийную стенку 40. Как показано на фиг. 3, периферийная стенка 40 может переходить в дисплейную поверхность 42, причем переходный участок представляет собой закругленный угол 44, на внешней поверхности которого выполнен уступ 46, расположенный рядом с центральной дисплейной поверхностью 42, причем внешняя поверхность 38 дисплейной поверхности 42 углублена относительно верхней кромки уступа 46. Такое углубление позволяет установить внешний защитный элемент 34, таким образом, чтобы его внешняя поверхность была расположена заподлицо с внешней поверхностью уступа 44.
Внутренний защитный элемент 32 может быть выполнен из пластика, например, из поликарбоната или другого подобного материала, обеспечивающего прозрачность по меньшей мере центральной дисплейной поверхности 42, чтобы пользователь мог легко видеть содержание, показываемое на отображающем элементе 26. Предпочтительно пластик, используемый для изготовления внутреннего защитного элемента 32, обладает также стойкостью к разрыву и разрушению при ударном воздействии.
Внешний защитный элемент 34 представляет собой ультратонкий слой или лист, закрывающий внешнюю поверхность 38 дисплейной поверхности 42 внутреннего защитного элемента 32. Предпочтительно, уступ 46 внутреннего защитного элемента 32 окружает внешний защитный элемент 34, когда внешний защитный элемент 34 установлен на внутренний защитный элемент 32, причем внешний защитный элемент 34 располагается по существу заподлицо с кромкой уступа 46. Внешний защитный элемент 34 имеет внутреннюю поверхность 48 и противоположную ей внешнюю поверхность 50, которые определяют измеряемую между ними толщину «Т» внешнего защитного элемента 34. Толщина Т может составлять 0,02-0,15 мм, а более предпочтительно - 0,03-0,10 мм.
Внешний защитный элемент 34 выполнен из ударопрочного, устойчивого к образованию царапин и небьющегося материала. Примерами внешних защитных элементов являются D263 Т из экологически безопасного тонкого стекла производства компании Schott North America Inc. и SG90R из ПЭТФ-пленки производства компании Kimoto Co., Япония, толщина каждого из которых составляет 0,03 мм. Использование стекла при изготовлении внешнего защитного элемента обеспечивает пользователю ровную и гладкую поверхность при перемещении по ней пальца для взаимодействия с сенсорным экраном. Кроме того, коэффициент трения стекла приблизительно равен коэффициенту трения обычного сенсорного экрана и меньше, чем у ПЭТФ-пленки, которую ранее использовали в качестве защитной пленки. Таким образом, палец пользователя может без усилий скользить и перемещаться по внешнему защитному элементу 34, обеспечивая общую легкость пользования сенсорным экраном.
Внешний защитный элемент 34 прикрепляется, приклеивается или иным способом закрепляется на внутреннем защитном элементе 32. Может использоваться клей, предотвращающий возможность отделения осколков внешнего защитного элемента 34 от внутреннего защитного элемента 32 в случае ударного воздействия на комплексное покрытие 28. Клей может иметь акриловую основу и быть оптически прозрачным. Разумеется, могут использоваться и другие прозрачные клеящие составы или методы прикрепления, известные специалистам в данной области техники.
На фиг. 4 в качестве примера изображен разбитый внешний защитный элемент 34, осколки которого остаются неотделенными от внутреннего защитного элемента 32. Благодаря этому, несмотря на разбитый внешний защитный элемент 34, комплексное покрытие 28 не образует каких-либо осколков, выступов или острых кромок, которые могут послужить причиной травмы пассажира, и образование которых является нарушением требований, установленных правилами и регламентами, действующими в области авиационной промышленности.
Внутренний и внешний защитные элементы 32 и 34 служат также для защиты расположенного под ними отображающего элемента 26 от образования царапин. Кроме того, выполненный из стекла ультратонкий внешний защитный элемент 34 гораздо более устойчив к образованию царапин, чем обычные устойчивые к образованию царапин слои из ПЭТФ-пленки, поскольку твердость стекла по шкале Мооса составляет, как правило, 4-7, а твердость по шкале Мооса обычной ПЭТФ-пленки - приблизительно 3-4. Таким образом, бортовой мультимедийный дисплей 12 с целом может быть гораздо более устойчивым к образованию царапин при ежедневном использовании и более ударопрочным в аварийной ситуации.
При использовании комплексного защитного покрытия 28 в бортовом мультимедийном дисплее 12 в салоне пассажирского самолета дисплей 12 демонстрирует более высокую устойчивость к образованию царапин и более высокую ударопрочность.
Благодаря этому, при резком торможении самолета, приводящем к удару головы сидящего за дисплеем 12 пассажира в этот дисплей, комплексное защитное покрытие 28 предотвращает образование разлетающихся во все стороны острых осколков, которые могут нанести травму пассажирам. В частности, ультратонкий внешний защитный элемент 34 может разбиться, как это показано на фиг. 4. Однако клей, использованный для прикрепления внешнего защитного элемента 34 к внутреннему защитному элементу 32, может предотвратить разлетание в стороны острых осколков внешнего защитного элемента 34.
Комплексное защитное покрытие 28 может устанавливаться на отображающий элемент 24 в процессе первоначального изготовления отображающего элемента 24. Однако также можно приспособить комплексные защитные покрытия 28 для модернизации имеющихся бортовых мультимедийных дисплеев. В таком случае, комплексное защитное покрытие 28 может включать в себя комплект или набор слоев, которые могут быть приклеены к имеющемуся экранному монитору. Например, комплексное покрытие может включать в себя вышеописанный внешний слой из ультратонкого стекла, приклеенный к слою в виде пленки из ПЭТФ или пропиленкарбоната, содержащей слой адгезива для приклеивания ее к экранному монитору. Такое комплексное покрытие при необходимости можно устанавливать на внешнюю поверхность экранного монитора. При выходе из строя такого комплексного покрытия его легко можно заменить новым.
Применение вышеописанного защитного покрытия может увеличить срок службы экранного монитора, чем достигается снижение затрат на техобслуживание и улучшение качества пользовательского интерфейса, поскольку в качестве сенсорной панели используется поверхность стекла.
Описанные выше варианты осуществления изобретения приведены лишь в качестве иллюстративных примеров, поясняющих возможность практической реализации изобретения.