專利名稱：可手動控制的顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可手動控制的電子顯示裝置。這樣的顯示裝置具有用于光學檢測 物體、特別是手指接近顯示屏的傳感器單元。傳感器單元包括探測器和配屬于探測器的光 學系統(tǒng)。在顯示裝置的顯示屏上設置有具有顯示屏控制電路的印制電路板。
背景技術：
現(xiàn)有技術已公開一種具有用于調節(jié)設備功能的電子顯示裝置的設備。這方面的例 子有在汽車中安裝的無線電和導航儀，它們具有電子顯示裝置形式的操作元件。在顯示裝 置的顯示屏上設置有控制器。通過所述控制器可以操作設備。這樣所述控制器可提供顯示 屏對話框。在這種對話框中通過顯示屏上的開關表面顯示設備的功能，并且通過選擇開關 表面，特別是和它的接觸選擇這些功能。有意義的是用于操作設備所需要的開關表面不是 永久地顯示在顯示屏上。因此，在開關表面不使用期間所述顯示表面完全可供顯示設備的 其它功能使用。為了只能在需要時才顯示開關表面，這些電子顯示裝置和檢測物體接近顯示裝置 的傳感器進行組合。所述物體可以是操作該顯示裝置的操作人員的手或者手指，也可以是 由操作人員手持的，且朝顯示屏方向移動的物體。當物體接近顯示屏到一定距離時使用所 述設備的人員根據(jù)經(jīng)驗進行調節(jié)。顯示裝置對此作出響應，并且在顯示屏上顯示出顯示屏 對話框的開關表面。傳感器設置在顯示屏的圍緣區(qū)域中，并且靠近顯示裝置的外表面。所述位置方便 和顯示裝置的外表面直接接觸。在這種情況中傳感器被集成到顯示裝置的外部設計中，這 樣在設計它的造型時必須考慮傳感器的形狀。傳感器直接設置在外表面上可以使探測射線直接射入到探測器上。在這種情況中 配屬于探測器的光學系統(tǒng)能使射入的射線準確地對準探測器。光學系統(tǒng)的形狀也規(guī)定了顯 示裝置前面的探測器探測物體接近顯示屏的區(qū)域。為了保證精確地控制光路和準確地規(guī)定 探測區(qū)域，光學系統(tǒng)緊靠在探測器表面上。光學系統(tǒng)和探測器的直接接觸也避免射線的重 新散射。這種散射的結果是減少光線射入到傳感器上，并且因此降低探測的靈敏度。這樣，光學系統(tǒng)和探測器組成傳感器單元。因此，它們設置在顯示屏的圍緣區(qū)域上 就妨礙了所述單元直接固定在遠的且在顯示屏的在顯示裝置的背面腔室中的支承電路板 上。因此，探測器安裝在顯示屏的圍緣區(qū)域要求也在那里有探測器可設置其上的附加的支 承電路板。DE 41 21 180 Al公開了上述類型的顯示裝置。這種顯示裝置包括接觸敏感的顯 示屏。在所述顯示屏上可顯示顯示屏對話框。開關表面的顯示是由進入到顯示屏前面的區(qū) 域中的手觸發(fā)的。由發(fā)射-接收單元探測進入的手。發(fā)射器發(fā)射紅外射線。這些射線被接 近的手反射回來。當將返回的信號探測為接近顯示屏的手的反射時，控制器打開顯示屏對 話框的開關表面。發(fā)送和接收單元以及所屬的光學系統(tǒng)或者是側面地集成到顯示屏的框架 中，或者是設置在顯示屏旁邊的共用的面板的下面。
EP 0 596 865 A2公開了一種汽車的由多個發(fā)光二極管(LED)構成的光源。它的 發(fā)射的光經(jīng)位置固定的光學系統(tǒng)調整對準應探測的前面行駛的汽車。

發(fā)明內容
本發(fā)明的任務是建議一種可手動控制的電子顯示裝置。所述顯示裝置可由很少的 部件簡單組成。此外，本發(fā)明的任務還建議一種簡單安裝可手動控制的電子顯示裝置的方 法。所述任務通過按照權利要求1所述的顯示裝置得以完成。此外，所述任務還通過 具有權利要求11的特征的方法得以完成。根據(jù)本發(fā)明，可手動控制的電顯示裝置的設置在顯示屏上的印制電路板裝配有探 測器。所述探測器和印制電路板固定連接，特別是釬焊。這種做法允許探測器和它的電子 分析裝置一起安裝在顯示屏的印制電路板上。在這種情況中就不需要單獨地支承探測器以 及為探測器安裝另一印制電路板。也可以省掉探測器的印制電路板和顯示屏控制電路的印 制電路板之間的必要的線路。因此大大地簡化了探測器安裝到顯示裝置中的安裝工作。探測器的光學系統(tǒng)活動地、特別是可移動地支承在顯示屏的圍緣上。因此，光學系 統(tǒng)和探測器不形成固定連接的結構組件，而是它們具有不同的固定點。將光學系統(tǒng)支承在 顯示屏的圍緣上使得在設計顯示裝置的造型時能考慮應設置的光學系統(tǒng)。因此光學系統(tǒng)可 對顯示裝置的設計沒有影響地連接在圍緣上，特別是連接在顯示屏的擋板上。根據(jù)本發(fā)明直到組裝顯示裝置時才將傳感器的光學部件和設置在顯示屏的印制 電路板上的探測器組裝在一起。其中，光學系統(tǒng)的活動的支承給部件的安裝提供了有利的 靈活性。這種靈活性可使不同連接的部件在總裝時以簡單的方式組裝成傳感器單元。因此，根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置只需要用于顯示屏控制器、探測器和它的電子分析 裝置的一個共用的印制電路板。雖然探測器在顯示裝置的后面腔室中設置在顯示屏的印制 電路板上，并且配屬于探測器的光學系統(tǒng)設置在顯示屏的外側圍緣上，但由于光學系統(tǒng)是 活動支承，所以它們形成傳感器單元。此外，光學系統(tǒng)的活動支承也使顯示屏圍緣的自由設 計成為可能。根據(jù)本發(fā)明組裝的傳感器單元探測顯示屏前面的通過光學系統(tǒng)規(guī)定的區(qū)域中的 物體。成功的探測觸發(fā)顯示顯示屏對話框的開關表面。當被探測的物體又從接近區(qū)域離開 時，關閉開關表面，并且可將已釋放的顯示屏表面用于顯示其它的功能，例如用于擴大顯示 導航儀的環(huán)境地圖。優(yōu)選地可手動控制的顯示裝置具有兩個可預安裝的結構組件。可預安裝的第一組 件包括探測器和印制電路板。所述印制電路板在組裝顯示裝置之前裝配探測器，并且如此 預安裝地提供給顯示裝置的總裝?？深A安裝的第二結構組件包括配屬于探測器的光學系統(tǒng) 和顯示屏的圍緣。它們也進行預安裝。這些可預安裝的結構組件使得根據(jù)本發(fā)明的可手動 控制的顯示裝置的特別簡單的裝配成為可能。在優(yōu)選的實施方式中，在光學系統(tǒng)和顯示屏的圍緣之間設置彈簧元件。當活動地 支承在顯示屏圍緣上的光學系統(tǒng)朝圍緣方向移動時，緊貼其上的彈簧元件給光學系統(tǒng)施加 朝探測器方向作用的彈力。當顯示裝置總裝期間組裝光學系統(tǒng)和探測器時就出現(xiàn)這種情 況。通過彈簧作用達到即使顯示屏圍緣的形狀不同，也始終保證探測器和配屬于它的光學系統(tǒng)之間的空間接近。這保證了對光路的控制導向，并且因此也保證精確地規(guī)定顯示屏前 面的區(qū)域。在所述區(qū)域中探測物體的接近。優(yōu)選地在顯示裝置組裝后光學系統(tǒng)緊貼在探測器上。在特別優(yōu)選的實施方式中，彈簧元件包括一個或者多個和顯示屏的圍緣連接的簧 片。簧片特別簡單地設置在圍緣上，特別是它可和圍緣一體構造。因此無需大的結構花費 就能達到傳遞到光學系統(tǒng)上的彈力。優(yōu)選地配屬于探測器的光學系統(tǒng)設置在支架上，所述支架固定在顯示屏的圍緣 上。因此所述支架可和所需要的光學系統(tǒng)相適配，而不必在顯示屏的圍緣上作改動。這可使 顯示裝置的單個的部件進一步標準化。在特別優(yōu)選的實施方式中，所述至少一個簧片和支 架一體連接。光學系統(tǒng)的支承裝置和施加彈力的元件形成單元。所述單元可特別簡單地， 特別是在噴鑄過程中制成。在另一優(yōu)選的實施方式中，傳感器單元除了探測器外還包括光源。所述光源特別 是包括一個或者多個LED。所述光源如探測器一樣固定在印制電路板上。它發(fā)射出光線，其 波長和探測器協(xié)調一致。所述光線被光學系統(tǒng)引導到顯示屏前面的接近區(qū)域中，并且它的 反射從它返回到探測器。將光源固定在印制電路板上使得放棄專門為光源設置供電裝置成 為可能。可如此地將探測器和光源彼此設置在印制電路板上，即從離開光源到探測器的光 路至少部分地被本身的光學部件引導。這減少了在光學系統(tǒng)中應設置的部件的數(shù)量。優(yōu)選地光學系統(tǒng)包括偏轉棱鏡。它的折射角規(guī)定顯示屏前面的區(qū)域，在所述區(qū)域 中探測物體接近顯示屏。在優(yōu)選的實施方式中，光學系統(tǒng)可拆卸地和顯示屏的圍緣連接。光學系統(tǒng)可拆卸 地固定在支架中可防止光學系統(tǒng)從支架脫落。這簡化了支架在顯示屏圍緣上的安裝，并且 簡化了它們兩個在電子顯示裝置上的安裝。同時可以簡單的方式用另一光學系統(tǒng)更換已壞 的光學系統(tǒng)。特別優(yōu)選的是可拆卸的連接。這種連接由至少一個和光學系統(tǒng)連接的卡鼻形成。 所述卡鼻嚙合到支架的槽口中。為了產生這種連接光學系統(tǒng)只必須插入到支架中，并且被 卡鎖在那里。然后壓入卡鼻就可簡單地松開光學系統(tǒng)。槽口和卡鼻是如此設計的，即光學 系統(tǒng)可在支架內部移動。在光學系統(tǒng)和支架之間使用卡鎖連接是光學系統(tǒng)的活動支承的一 種特別簡單的方案。此外，本發(fā)明還涉及一種用于安裝可手動控制的顯示裝置的方法。這種方法在多 個步驟中執(zhí)行。在先于總安裝的安裝步驟中，將設置有顯示屏控制器的印制電路板和顯示 屏連接。在另一步驟中在印制電路板上裝配用于光學檢測物體接近顯示屏的探測器。配屬 于探測器的光學系統(tǒng)不是支承在印制電路板上，而是活動地，特別是可移動地支承在顯示 屏的圍緣上。為了進行安裝，在圍緣上活動地支承的光學系統(tǒng)和在印制電路板上固定的探 測器是如此地彼此連接，即在圍緣和光學系統(tǒng)之間設置的彈簧元件朝探測器方向給光學系 統(tǒng)施加彈力。按照這種方式可特別快速和簡單地進行安裝。另外，在這種情況中同時也使顯示 裝置和不同的設備裝備，特別是顯示裝置和汽車中的由儀表板和中控臺構成的設備裝備的 配合更為簡單。通過選擇合適的顯示屏圍緣，或者顯示屏的合適的擋板，可無大的花費地使 顯示裝置分別和規(guī)定的裝備正面相適配。光學系統(tǒng)活動地支承在顯示屏的圍緣上使得相對于圍緣的外形靈活地設置光學系統(tǒng)成為可能。這種靈活性允許在設計發(fā)生變化時能放棄光 學系統(tǒng)的變化，或者甚至能放棄顯示裝置的整個傳感器單元的變化。這樣一種方法是特別優(yōu)選的，即在這種方法中，顯示裝置是由兩個前述的預安裝 結構組件組裝而成。在這種類型的預制結構組件中可特別簡單地完成顯示裝置的總裝和與 相應設備裝備的適配。


下面借助附圖示范性地對本發(fā)明進行更加詳細的說明。這些附圖是圖1 根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的實施方式的截面圖。圖2 在支架和光學系統(tǒng)之間有可拆卸的連接的根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的另一實 施方式。圖3 根據(jù)圖2的實施方式的支架和光學系統(tǒng)的分解圖。
具體實施例方式圖1示出了具有顯示屏2和配屬于該顯示屏2的印制電路板3的根據(jù)本發(fā)明的顯 示裝置1的實施例。圍緣4、5包圍著顯示屏2。圍緣一起形成顯示裝置1的正面。所述正 面特別是鑲嵌到汽車的操作面板中。在圖1的顯示裝置中所述圍緣包括由鉻構成的框架4 和與該框架連接的擋板5。在所述擋板5中設置有開口，擋板窗口 6設在所述開口中。所述 擋板窗口 6與擋板5齊平結束。印制電路板3設置在顯示屏2的后面的端部上。它和顯示屏2固定連接，包括顯示 裝置1的電接頭并支承著顯示屏控制電路的部件。印制電路板3和顯示屏表面至少接近平 行地延伸，并且超過顯示屏2的下邊界。探測器8固定在印制電路板3的延長段7上。所 述探測器是顯示裝置1的接近傳感裝置的組成部件。所述印制電路板3也支承著接近傳感 裝置所需要的電子分析裝置。印制電路板3的延長段7裝配有以相同的高度和設置在探測器8的兩側的發(fā)光二 極管LED 9。光學系統(tǒng)10貼靠探測器8。所述光學系統(tǒng)被和圍緣5連接的支架11支承著。 探測器8和配屬于它的光學系統(tǒng)10形成顯示裝置1的傳感器單元的基本元件。支架包括 兩個彼此平行延伸的凸板12。所述光學系統(tǒng)10活動地支承在這些凸板之中。所述光學系 統(tǒng)10具有柱形透鏡13。這些透鏡在兩側以探測器8相同高度地在印制電路板3的裝配有 發(fā)光二極管LED的9表面上延伸。朝圍緣4和5的方向，偏轉棱鏡14和柱形透鏡13連接。 所述偏轉棱鏡14在柱形透鏡13的寬度上延伸，并且也蓋住在圖1中未示出的位于兩個柱 形透鏡13之間的空間。在柱形透鏡13之間的空間中設置的偏轉棱鏡14的柱形的延長部 分形成光學系統(tǒng)10的緊靠在探測器8上的部件。支架11具有兩個和支架11設計為一體的簧片15。這些簧片緊靠在偏轉棱鏡14 的側邊區(qū)域上。當偏轉棱鏡14進一步地移動到支架11中時這些簧片對偏轉棱鏡14的背 向探測器8的一側施加彈力。這種彈力朝探測器8方向施加作用，這樣，和偏轉棱鏡14相 連的柱形的光學系統(tǒng)就緊貼在探測器上。當柱形透鏡13也進一步地移動到支架11的內部 時，所述彈力也作用到緊靠在偏轉棱鏡14上的柱形透鏡13上，這樣，朝發(fā)光二極管LED9方 向施加作用的壓力也傳遞到這些柱形透鏡13上。
顯示裝置是如此設計的，即在組裝單個的部件時至少探測器8、優(yōu)透地還有LED 9、光學系統(tǒng)10的配屬于它們的部件插到支架11的內部。通過組裝簧片15發(fā)生變形。由 此產生的彈力使和偏轉棱鏡14相連接的柱形的光學系統(tǒng)牢固緊靠在探測器上。當顯示裝 置為安裝狀態(tài)時，由LED發(fā)射的光線被柱形透鏡13朝著與印制電路板3垂直的平面二維地 聚焦。如此聚焦的光線通過偏轉棱鏡14的相應的造型對準顯示屏2前面的所希望的探測 區(qū)域，并且通過擋板窗口6向外射出。在這種情況中光線平面形地從擋板窗口6出來。現(xiàn) 在當物體進入到顯示屏2前面的探測區(qū)域中時，被該物體反射的光線通過擋板窗口 6打到 偏轉棱鏡14上。在偏轉棱鏡14中所述光線垂直地對準印制電路板3，并且通過相連接的柱 形透鏡18引導到探測器8。若顯示屏2的擋板5至少部分地由LED的光輻射可穿過的塑料制成，則可替代地 放棄形成單獨的擋板窗口 6。這樣，當使用發(fā)射紅外線的LED 9，和當使用在所述光譜范圍 進行探測的接收器8時可將擋板5設計成紅外線可穿透的。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置的實施例。在此實施例中光學系統(tǒng)10和探測 器8處于即將接觸前的位置之中。在所示的實施例中在柱形透鏡13上設置有卡鼻16。這 些卡鼻16嚙合到支架11的槽口 17中。插入到支架11中的柱形透鏡13支承著偏轉棱鏡 14，并且支承著和它連接的柱形的光學系統(tǒng)18。卡鼻16防止光學系統(tǒng)10插入到支架11中 之后又從其中滑落出來。因此在總裝前的階段中可將光學系統(tǒng)10作為結構組件組裝，且不 用擔心在運輸過程中光學系統(tǒng)從中滑落出來。擋板5和支架11通過圓臺(Dome) 19彼此連接。為此支架11安裝到在擋板5中 突起的圓臺19上，緊接著滴形地焊接。如此地彼此固定后，擋板5、支架11和光學系統(tǒng)10 形成易于預安裝的第二結構組件。所述結構組件易于操作，且在制造步驟中易于安裝到顯 示屏2上。印制電路板3、顯示屏2和至少由探測器8構成的第一結構組件也可以預安裝。 當將這兩個結構組件總裝時，探測器8將柱形的光學系統(tǒng)18，連同偏轉棱鏡14朝著在圖2 中未示出的簧片15方向移動。通過這一措施由簧片15朝探測器8方向施加的彈力使柱形 的光學系統(tǒng)18緊靠在探測器上，并且將它可靠地支承在該位置中。圖3示出圖2的實施方式的支架11和光學系統(tǒng)10的所述部件的分解圖。然而在 此圖中未示出簧片和卡鼻。
權利要求
1.可手動控制的顯示裝置(1)，具有用于光學檢測物體、特別是手指接近顯示屏(2) 的傳感器單元，其中，該傳感器單元包括探測器(8)和配屬于該探測器的光學系統(tǒng)(13、14、 18)，其中，在顯示屏(2)上設置具有顯示屏控制電路的印制電路板(3)，其特征在于，探測 器⑶固定在印制電路板⑶上；并且光學系統(tǒng)(13、14、18)活動地支承在顯示屏(2)的圍 緣(4、幻上，特別是支承在擋板( 上。
2.按照權利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，可手動控制的顯示裝置具有兩個可 預安裝的結構組件，其中，可預安裝的第一結構組件包括探測器(8)和印制電路板(3)，并 且其中，可預安裝的第二結構組件包括光學系統(tǒng)(13、14、18)和顯示屏O)的圍緣0、5)。
3.按照權利要求1或2所述的顯示裝置，其特征在于，彈簧元件(15)如此地設置在光 學系統(tǒng)(13、14、18)和顯示屏(2)的圍緣(4、5)之間，即所述彈簧元件(15)給光學系統(tǒng)(13、 14、18)施加朝探測器(8)方向起作用的彈力。
4.按照權利要求3所述的顯示裝置，其特征在于，彈簧元件具有至少一個和圍緣(4、5) 連接的簧片(15)。
5.按照前述權利要求中任一項所述的顯示裝置，其特征在于，光學系統(tǒng)(13、14、18)設 置在支架(11)上，其中，支架(11)固定在顯示屏(2)的圍緣0、5)上。
6.按照權利要求4和5所述的顯示裝置，其特征在于，簧片(15)和支架(11)一體構造。
7.按照前述權利要求中任一項所述的顯示裝置，其特征在于，傳感器單元包括光源 (9)，特別是一個或者多個發(fā)光二極管LED(9)，其中，光源(9)固定在印制電路板C3)上。
8.按照前述權利要求中任一項所述的顯示裝置，其特征在于，光學系統(tǒng)(13、14、18)包 括偏轉棱鏡(14)，它的折射角規(guī)定物體接近顯示屏O)的探測區(qū)域。
9.按照前述權利要求中任一項所述的顯示裝置，其特征在于，光學系統(tǒng)(13、14、18)可 拆卸地和顯示屏O)的圍緣G、5)連接。
10.按照權利要求5和9所述的顯示裝置，其特征在于，所述可拆卸的連接包括至少一 個和光學系統(tǒng)(13、14、18)連接的卡鼻(16)，所述卡鼻嚙合到支架(11)的槽口 (17)中。
11.用于安裝可手動控制的顯示裝置(1)的傳感器單元、特別是用于安裝按照權利要 求1-10中任一項所述的可手動控制的顯示裝置的傳感器單元的方法，其中，顯示屏(2)和 設置在印制電路板C3)上的顯示屏控制器連接，其特征在于具有下述方法步驟-給印制電路板C3)裝上用于光學檢測物體接近顯示屏O)的探測器(8)；-配屬于探測器⑶的光學系統(tǒng)(13、14、18)可活動地支承在顯示屏(2)的圍緣(4、5)上；-所述可活動地支承在圍緣(4、5)上的光學系統(tǒng)(13、14、18)和與印制電路板(3)連接 的探測器⑶如此地彼此連接，即在圍緣(4、5)和光學系統(tǒng)(13、14、18)之間設置的彈簧元 件(15)朝著探測器(8)方向給光學系統(tǒng)(13、14、18)施加彈力。
12.用于安裝按照權利要求11所述的傳感器單元的方法，其特征在于，可手動控制的 顯示裝置(1)由兩個預安裝的結構組件構成，其中，預安裝的第一結構組件包括印制電路 板(3)和探測器(8)，并且其中，預安裝第二結構組件包括和顯示屏O)的圍緣(4、5)連接 的光學系統(tǒng)(13、14、18)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可手動控制的顯示裝置(1)，它可手動控制的顯示裝置(1)，具有用于光學檢測物體、特別是手指接近顯示屏(2)的傳感器單元，其中，該傳感器單元包括探測器(8)和配屬于該探測器的光學系統(tǒng)(13、14、18)，其中，在顯示屏(2)上設置具有顯示屏控制電路的印制電路板(3)，根據(jù)本發(fā)明，探測器(8)固定在印制電路板(3)上；并且光學系統(tǒng)活動地支承在顯示屏(2)的圍緣(4、5)上，特別是支承在擋板(5)上。此外本發(fā)明還涉及一種用于安裝可手動控制的顯示裝置(1)的方法。在此方法中，設置有顯示屏控制器的印制電路板(3)和顯示屏連接。首先給印制電路板裝配用于光學檢測物體接近顯示屏的探測器(8)。
文檔編號G02B7/00GK102063227SQ20101055187
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權日2009年11月18日
發(fā)明者M·阿爾格米森, R·克尼格 申請人:羅伯特.博世有限公司