CN102063227A

CN102063227A - 可手动控制的显示装置

Info

Publication number: CN102063227A
Application number: CN2010105518733A
Authority: CN
Inventors: M·阿尔格米森; R·克尼格
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-11-18
Filing date: 2010-11-16
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2030-11-16
Also published as: DE102009046818A1; CN102063227B

Abstract

本发明涉及一种可手动控制的显示装置(1)，它可手动控制的显示装置(1)，具有用于光学检测物体、特别是手指接近显示屏(2)的传感器单元，其中，该传感器单元包括探测器(8)和配属于该探测器的光学系统(13、14、18)，其中，在显示屏(2)上设置具有显示屏控制电路的印制电路板(3)，根据本发明，探测器(8)固定在印制电路板(3)上；并且光学系统活动地支承在显示屏(2)的围缘(4、5)上，特别是支承在挡板(5)上。此外本发明还涉及一种用于安装可手动控制的显示装置(1)的方法。在此方法中，设置有显示屏控制器的印制电路板(3)和显示屏连接。首先给印制电路板装配用于光学检测物体接近显示屏的探测器(8)。

Description

可手动控制的显示装置

技术领域

本发明涉及一种可手动控制的电子显示装置。这样的显示装置具有用于光学检测物体、特别是手指接近显示屏的传感器单元。传感器单元包括探测器和配属于探测器的光学系统。在显示装置的显示屏上设置有具有显示屏控制电路的印制电路板。

背景技术

现有技术已公开一种具有用于调节设备功能的电子显示装置的设备。这方面的例子有在汽车中安装的无线电和导航仪，它们具有电子显示装置形式的操作元件。在显示装置的显示屏上设置有控制器。通过所述控制器可以操作设备。这样所述控制器可提供显示屏对话框。在这种对话框中通过显示屏上的开关表面显示设备的功能，并且通过选择开关表面，特别是和它的接触选择这些功能。有意义的是用于操作设备所需要的开关表面不是永久地显示在显示屏上。因此，在开关表面不使用期间所述显示表面完全可供显示设备的其它功能使用。

为了只能在需要时才显示开关表面，这些电子显示装置和检测物体接近显示装置的传感器进行组合。所述物体可以是操作该显示装置的操作人员的手或者手指，也可以是由操作人员手持的，且朝显示屏方向移动的物体。当物体接近显示屏到一定距离时使用所述设备的人员根据经验进行调节。显示装置对此作出响应，并且在显示屏上显示出显示屏对话框的开关表面。

传感器设置在显示屏的围缘区域中，并且靠近显示装置的外表面。所述位置方便和显示装置的外表面直接接触。在这种情况中传感器被集成到显示装置的外部设计中，这样在设计它的造型时必须考虑传感器的形状。

传感器直接设置在外表面上可以使探测射线直接射入到探测器上。在这种情况中配属于探测器的光学系统能使射入的射线准确地对准探测器。光学系统的形状也规定了显示装置前面的探测器探测物体接近显示屏的区域。为了保证精确地控制光路和准确地规定探测区域，光学系统紧靠在探测器表面上。光学系统和探测器的直接接触也避免射线的重新散射。这种散射的结果是减少光线射入到传感器上，并且因此降低探测的灵敏度。

这样，光学系统和探测器组成传感器单元。因此，它们设置在显示屏的围缘区域上就妨碍了所述单元直接固定在远的且在显示屏的在显示装置的背面腔室中的支承电路板上。因此，探测器安装在显示屏的围缘区域要求也在那里有探测器可设置其上的附加的支承电路板。

DE 41 21 180 A1公开了上述类型的显示装置。这种显示装置包括接触敏感的显示屏。在所述显示屏上可显示显示屏对话框。开关表面的显示是由进入到显示屏前面的区域中的手触发的。由发射-接收单元探测进入的手。发射器发射红外射线。这些射线被接近的手反射回来。当将返回的信号探测为接近显示屏的手的反射时，控制器打开显示屏对话框的开关表面。发送和接收单元以及所属的光学系统或者是侧面地集成到显示屏的框架中，或者是设置在显示屏旁边的共用的面板的下面。

EP 0 596 865 A2公开了一种汽车的由多个发光二极管(LED)构成的光源。它的发射的光经位置固定的光学系统调整对准应探测的前面行驶的汽车。

发明内容

本发明的任务是建议一种可手动控制的电子显示装置。所述显示装置可由很少的部件简单组成。此外，本发明的任务还建议一种简单安装可手动控制的电子显示装置的方法。

所述任务通过按照权利要求1所述的显示装置得以完成。此外，所述任务还通过具有权利要求11的特征的方法得以完成。

根据本发明，可手动控制的电显示装置的设置在显示屏上的印制电路板装配有探测器。所述探测器和印制电路板固定连接，特别是钎焊。这种做法允许探测器和它的电子分析装置一起安装在显示屏的印制电路板上。在这种情况中就不需要单独地支承探测器以及为探测器安装另一印制电路板。也可以省掉探测器的印制电路板和显示屏控制电路的印制电路板之间的必要的线路。因此大大地简化了探测器安装到显示装置中的安装工作。

探测器的光学系统活动地、特别是可移动地支承在显示屏的围缘上。因此，光学系统和探测器不形成固定连接的结构组件，而是它们具有不同的固定点。将光学系统支承在显示屏的围缘上使得在设计显示装置的造型时能考虑应设置的光学系统。因此光学系统可对显示装置的设计没有影响地连接在围缘上，特别是连接在显示屏的挡板上。

根据本发明直到组装显示装置时才将传感器的光学部件和设置在显示屏的印制电路板上的探测器组装在一起。其中，光学系统的活动的支承给部件的安装提供了有利的灵活性。这种灵活性可使不同连接的部件在总装时以简单的方式组装成传感器单元。

因此，根据本发明的显示装置只需要用于显示屏控制器、探测器和它的电子分析装置的一个共用的印制电路板。虽然探测器在显示装置的后面腔室中设置在显示屏的印制电路板上，并且配属于探测器的光学系统设置在显示屏的外侧围缘上，但由于光学系统是活动支承，所以它们形成传感器单元。此外，光学系统的活动支承也使显示屏围缘的自由设计成为可能。

根据本发明组装的传感器单元探测显示屏前面的通过光学系统规定的区域中的物体。成功的探测触发显示显示屏对话框的开关表面。当被探测的物体又从接近区域离开时，关闭开关表面，并且可将已释放的显示屏表面用于显示其它的功能，例如用于扩大显示导航仪的环境地图。

优选地可手动控制的显示装置具有两个可预安装的结构组件。可预安装的第一组件包括探测器和印制电路板。所述印制电路板在组装显示装置之前装配探测器，并且如此预安装地提供给显示装置的总装。可预安装的第二结构组件包括配属于探测器的光学系统和显示屏的围缘。它们也进行预安装。这些可预安装的结构组件使得根据本发明的可手动控制的显示装置的特别简单的装配成为可能。

在优选的实施方式中，在光学系统和显示屏的围缘之间设置弹簧元件。当活动地支承在显示屏围缘上的光学系统朝围缘方向移动时，紧贴其上的弹簧元件给光学系统施加朝探测器方向作用的弹力。当显示装置总装期间组装光学系统和探测器时就出现这种情况。通过弹簧作用达到即使显示屏围缘的形状不同，也始终保证探测器和配属于它的光学系统之间的空间接近。这保证了对光路的控制导向，并且因此也保证精确地规定显示屏前面的区域。在所述区域中探测物体的接近。优选地在显示装置组装后光学系统紧贴在探测器上。

在特别优选的实施方式中，弹簧元件包括一个或者多个和显示屏的围缘连接的簧片。簧片特别简单地设置在围缘上，特别是它可和围缘一体构造。因此无需大的结构花费就能达到传递到光学系统上的弹力。

优选地配属于探测器的光学系统设置在支架上，所述支架固定在显示屏的围缘上。因此所述支架可和所需要的光学系统相适配，而不必在显示屏的围缘上作改动。这可使显示装置的单个的部件进一步标准化。在特别优选的实施方式中，所述至少一个簧片和支架一体连接。光学系统的支承装置和施加弹力的元件形成单元。所述单元可特别简单地，特别是在喷铸过程中制成。

在另一优选的实施方式中，传感器单元除了探测器外还包括光源。所述光源特别是包括一个或者多个LED。所述光源如探测器一样固定在印制电路板上。它发射出光线，其波长和探测器协调一致。所述光线被光学系统引导到显示屏前面的接近区域中，并且它的反射从它返回到探测器。将光源固定在印制电路板上使得放弃专门为光源设置供电装置成为可能。可如此地将探测器和光源彼此设置在印制电路板上，即从离开光源到探测器的光路至少部分地被本身的光学部件引导。这减少了在光学系统中应设置的部件的数量。

优选地光学系统包括偏转棱镜。它的折射角规定显示屏前面的区域，在所述区域中探测物体接近显示屏。

在优选的实施方式中，光学系统可拆卸地和显示屏的围缘连接。光学系统可拆卸地固定在支架中可防止光学系统从支架脱落。这简化了支架在显示屏围缘上的安装，并且简化了它们两个在电子显示装置上的安装。同时可以简单的方式用另一光学系统更换已坏的光学系统。

特别优选的是可拆卸的连接。这种连接由至少一个和光学系统连接的卡鼻形成。所述卡鼻啮合到支架的槽口中。为了产生这种连接光学系统只必须插入到支架中，并且被卡锁在那里。然后压入卡鼻就可简单地松开光学系统。槽口和卡鼻是如此设计的，即光学系统可在支架内部移动。在光学系统和支架之间使用卡锁连接是光学系统的活动支承的一种特别简单的方案。

此外，本发明还涉及一种用于安装可手动控制的显示装置的方法。这种方法在多个步骤中执行。在先于总安装的安装步骤中，将设置有显示屏控制器的印制电路板和显示屏连接。在另一步骤中在印制电路板上装配用于光学检测物体接近显示屏的探测器。配属于探测器的光学系统不是支承在印制电路板上，而是活动地，特别是可移动地支承在显示屏的围缘上。为了进行安装，在围缘上活动地支承的光学系统和在印制电路板上固定的探测器是如此地彼此连接，即在围缘和光学系统之间设置的弹簧元件朝探测器方向给光学系统施加弹力。

按照这种方式可特别快速和简单地进行安装。另外，在这种情况中同时也使显示装置和不同的设备装备，特别是显示装置和汽车中的由仪表板和中控台构成的设备装备的配合更为简单。通过选择合适的显示屏围缘，或者显示屏的合适的挡板，可无大的花费地使显示装置分别和规定的装备正面相适配。光学系统活动地支承在显示屏的围缘上使得相对于围缘的外形灵活地设置光学系统成为可能。这种灵活性允许在设计发生变化时能放弃光学系统的变化，或者甚至能放弃显示装置的整个传感器单元的变化。

这样一种方法是特别优选的，即在这种方法中，显示装置是由两个前述的预安装结构组件组装而成。在这种类型的预制结构组件中可特别简单地完成显示装置的总装和与相应设备装备的适配。

附图说明

下面借助附图示范性地对本发明进行更加详细的说明。这些附图是：

图1：根据本发明的显示装置的实施方式的截面图。

图2：在支架和光学系统之间有可拆卸的连接的根据本发明的显示装置的另一实施方式。

图3：根据图2的实施方式的支架和光学系统的分解图。

具体实施方式

图1示出了具有显示屏2和配属于该显示屏2的印制电路板3的根据本发明的显示装置1的实施例。围缘4、5包围着显示屏2。围缘一起形成显示装置1的正面。所述正面特别是镶嵌到汽车的操作面板中。在图1的显示装置中所述围缘包括由铬构成的框架4和与该框架连接的挡板5。在所述挡板5中设置有开口，挡板窗口6设在所述开口中。所述挡板窗口6与挡板5齐平结束。

印制电路板3设置在显示屏2的后面的端部上。它和显示屏2固定连接，包括显示装置1的电接头并支承着显示屏控制电路的部件。印制电路板3和显示屏表面至少接近平行地延伸，并且超过显示屏2的下边界。探测器8固定在印制电路板3的延长段7上。所述探测器是显示装置1的接近传感装置的组成部件。所述印制电路板3也支承着接近传感装置所需要的电子分析装置。

印制电路板3的延长段7装配有以相同的高度和设置在探测器8的两侧的发光二极管LED 9。光学系统10贴靠探测器8。所述光学系统被和围缘5连接的支架11支承着。探测器8和配属于它的光学系统10形成显示装置1的传感器单元的基本元件。支架包括两个彼此平行延伸的凸板12。所述光学系统10活动地支承在这些凸板之中。所述光学系统10具有柱形透镜13。这些透镜在两侧以探测器8相同高度地在印制电路板3的装配有发光二极管LED的9表面上延伸。朝围缘4和5的方向，偏转棱镜14和柱形透镜13连接。所述偏转棱镜14在柱形透镜13的宽度上延伸，并且也盖住在图1中未示出的位于两个柱形透镜13之间的空间。在柱形透镜13之间的空间中设置的偏转棱镜14的柱形的延长部分形成光学系统10的紧靠在探测器8上的部件。

支架11具有两个和支架11设计为一体的簧片15。这些簧片紧靠在偏转棱镜14的侧边区域上。当偏转棱镜14进一步地移动到支架11中时这些簧片对偏转棱镜14的背向探测器8的一侧施加弹力。这种弹力朝探测器8方向施加作用，这样，和偏转棱镜14相连的柱形的光学系统就紧贴在探测器上。当柱形透镜13也进一步地移动到支架11的内部时，所述弹力也作用到紧靠在偏转棱镜14上的柱形透镜13上，这样，朝发光二极管LED9方向施加作用的压力也传递到这些柱形透镜13上。

显示装置是如此设计的，即在组装单个的部件时至少探测器8、优透地还有LED 9、光学系统10的配属于它们的部件插到支架11的内部。通过组装簧片15发生变形。由此产生的弹力使和偏转棱镜14相连接的柱形的光学系统牢固紧靠在探测器上。当显示装置为安装状态时，由LED发射的光线被柱形透镜13朝着与印制电路板3垂直的平面二维地聚焦。如此聚焦的光线通过偏转棱镜14的相应的造型对准显示屏2前面的所希望的探测区域，并且通过挡板窗口6向外射出。在这种情况中光线平面形地从挡板窗口6出来。现在当物体进入到显示屏2前面的探测区域中时，被该物体反射的光线通过挡板窗口6打到偏转棱镜14上。在偏转棱镜14中所述光线垂直地对准印制电路板3，并且通过相连接的柱形透镜18引导到探测器8。

若显示屏2的挡板5至少部分地由LED的光辐射可穿过的塑料制成，则可替代地放弃形成单独的挡板窗口6。这样，当使用发射红外线的LED 9，和当使用在所述光谱范围进行探测的接收器8时可将挡板5设计成红外线可穿透的。

图2示出了根据本发明的显示装置的实施例。在此实施例中光学系统10和探测器8处于即将接触前的位置之中。在所示的实施例中在柱形透镜13上设置有卡鼻16。这些卡鼻16啮合到支架11的槽口17中。插入到支架11中的柱形透镜13支承着偏转棱镜14，并且支承着和它连接的柱形的光学系统18。卡鼻16防止光学系统10插入到支架11中之后又从其中滑落出来。因此在总装前的阶段中可将光学系统10作为结构组件组装，且不用担心在运输过程中光学系统从中滑落出来。

挡板5和支架11通过圆台(Dome)19彼此连接。为此支架11安装到在挡板5中突起的圆台19上，紧接着滴形地焊接。如此地彼此固定后，挡板5、支架11和光学系统10形成易于预安装的第二结构组件。所述结构组件易于操作，且在制造步骤中易于安装到显示屏2上。印制电路板3、显示屏2和至少由探测器8构成的第一结构组件也可以预安装。当将这两个结构组件总装时，探测器8将柱形的光学系统18，连同偏转棱镜14朝着在图2中未示出的簧片15方向移动。通过这一措施由簧片15朝探测器8方向施加的弹力使柱形的光学系统18紧靠在探测器上，并且将它可靠地支承在该位置中。

图3示出图2的实施方式的支架11和光学系统10的所述部件的分解图。然而在此图中未示出簧片和卡鼻。

Claims

1.可手动控制的显示装置(1)，具有用于光学检测物体、特别是手指接近显示屏(2)的传感器单元，其中，该传感器单元包括探测器(8)和配属于该探测器的光学系统(13、14、18)，其中，在显示屏(2)上设置具有显示屏控制电路的印制电路板(3)，其特征在于，探测器(8)固定在印制电路板(3)上；并且光学系统(13、14、18)活动地支承在显示屏(2)的围缘(4、5)上，特别是支承在挡板(5)上。

2.按照权利要求1所述的显示装置，其特征在于，可手动控制的显示装置具有两个可预安装的结构组件，其中，可预安装的第一结构组件包括探测器(8)和印制电路板(3)，并且其中，可预安装的第二结构组件包括光学系统(13、14、18)和显示屏(2)的围缘(4、5)。

3.按照权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于，弹簧元件(15)如此地设置在光学系统(13、14、18)和显示屏(2)的围缘(4、5)之间，即所述弹簧元件(15)给光学系统(13、14、18)施加朝探测器(8)方向起作用的弹力。

4.按照权利要求3所述的显示装置，其特征在于，弹簧元件具有至少一个和围缘(4、5)连接的簧片(15)。

5.按照前述权利要求中任一项所述的显示装置，其特征在于，光学系统(13、14、18)设置在支架(11)上，其中，支架(11)固定在显示屏(2)的围缘(4、5)上。

6.按照权利要求4和5所述的显示装置，其特征在于，簧片(15)和支架(11)一体构造。

7.按照前述权利要求中任一项所述的显示装置，其特征在于，传感器单元包括光源(9)，特别是一个或者多个发光二极管LED(9)，其中，光源(9)固定在印制电路板(3)上。

8.按照前述权利要求中任一项所述的显示装置，其特征在于，光学系统(13、14、18)包括偏转棱镜(14)，它的折射角规定物体接近显示屏(2)的探测区域。

9.按照前述权利要求中任一项所述的显示装置，其特征在于，光学系统(13、14、18)可拆卸地和显示屏(2)的围缘(4、5)连接。

10.按照权利要求5和9所述的显示装置，其特征在于，所述可拆卸的连接包括至少一个和光学系统(13、14、18)连接的卡鼻(16)，所述卡鼻啮合到支架(11)的槽口(17)中。

11.用于安装可手动控制的显示装置(1)的传感器单元、特别是用于安装按照权利要求1-10中任一项所述的可手动控制的显示装置的传感器单元的方法，其中，显示屏(2)和设置在印制电路板(3)上的显示屏控制器连接，其特征在于具有下述方法步骤：

-给印制电路板(3)装上用于光学检测物体接近显示屏(2)的探测器(8)；

-配属于探测器(8)的光学系统(13、14、18)可活动地支承在显示屏(2)的围缘(4、5)上；

-所述可活动地支承在围缘(4、5)上的光学系统(13、14、18)和与印制电路板(3)连接的探测器(8)如此地彼此连接，即在围缘(4、5)和光学系统(13、14、18)之间设置的弹簧元件(15)朝着探测器(8)方向给光学系统(13、14、18)施加弹力。

12.用于安装按照权利要求11所述的传感器单元的方法，其特征在于，可手动控制的显示装置(1)由两个预安装的结构组件构成，其中，预安装的第一结构组件包括印制电路板(3)和探测器(8)，并且其中，预安装第二结构组件包括和显示屏(2)的围缘(4、5)连接的光学系统(13、14、18)。