CN103561991B - 用于机动车辆的控制和显示模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于机动车辆的控制和显示模块，其包括：用于显示数据的显示屏幕；用于输入用户命令的电容触摸板，所述触摸板至少部分地重叠显示屏幕；以及壳体，显示屏幕和触摸板容纳在该壳体中，所述壳体包括前框架。该控制和显示模块还包括保持保护膜，保持保护膜具有0.5mm至1.2hh的厚度，其附接到壳体前框架的外边缘，该触摸板以悬置方式固定在所述膜的后方处。

Description

用于机动车辆的控制和显示模块
技术领域
本发明涉及用于机动车辆的触敏表面控制和显示模块的领域。更具体地，这样的模块对控制装置具有有利的应用，所述控制装置位于驾驶员附近、在仪表板上或在机动车辆的前控制台上，例如用于控制空调功能、音频系统、电话系统、多媒体系统或导航系统。
背景技术
机动车辆控制和显示装置包括显示屏幕，用于信息或控制数据的显示。这些屏幕可以例如覆盖有透明的触摸板，所述触摸板允许由车辆的使用者进行命令的输入。一些装置还包括布置在屏幕附近的额外的控制按钮。
触摸板可以确定使用者的手指所触及的坐标，例如利用电阻或电容技术。
这些触摸板例如可以是电容触摸板，且手指或手写笔或长或短的行进引起对电容场的可识别的扰动，且使得可以限定手指或手写笔在板上的位置。
另一方面，触摸板是薄且易碎的元件。因此需要保护它们，尤其是保护其免受可能由使用者造成的冲击。
而且，机动车辆制造商目前在寻求通过提出具有平滑外观和均匀感觉的控制模块而使得车辆外观对使用者来说更具有人类工程学性。
而且，为了获得良好的显示质量，机动车辆制造商面临各种约束，比如减少显示屏幕和外控制表面之间的距离。还有，在电容板的情况中，使用者手指放置在其上的控制表面和触模板之间的距离必须尽可能小，以优化触摸板的敏感性，且控制表面与触摸板之间的距离必须不包括任何空气间隙。
发明内容
本发明因此提出了用于机动车辆的改进的控制和显示模块，该模块能够获得具有平滑外表和均匀触感的外观以及良好的显示质量。
因此本发明的实施例包括一种用于机动车辆的控制和显示模块，其包括：
显示屏幕，用于显示数据，
电容触摸板，用于由使用者进行命令的输入，所述触摸板至少部分地重叠所述显示屏幕，
壳体，所述显示屏幕和所述触摸板容纳在该壳体中，所述壳体包括前框架，
该控制和显示模块还包括保持和保护膜，该保持和保护膜厚度为0.5mm至1.2mm，且该保持和保护膜固定到壳体的前框架的外边缘，触摸板以悬置方式固定在所述保持和保护膜的后方处。
根据本发明的另一方面，保持和保护膜包括聚碳酸酯层。
根据本发明的另外的方面，保持和保护膜到前框架的外边缘的固定通过粘结而实现。
根据本发明的另外的方面，保持和保护膜到前框架的外边缘的固定通过包覆模制而实现。
根据本发明的另一方面，保持和保护膜到前框架的外边缘的固定通过注射模制而实现。
根据本发明的另外的方面，触摸板与保持和保护膜之间的固定通过粘结而实现。
根据本发明的附加方面，保持和保护膜可包括局部不透明涂色部，用于从使用者至少遮挡住壳体的内凸缘。
根据本发明的另一方面，保持和保护膜在其外部面上包括偏振膜。
根据本发明的另外的方面，保持和保护膜在其外部面上包括耐擦涂层。
根据本发明的附加方面，触摸板是电容板。
根据本发明的另一方面，控制和显示模块进一步包括控制按钮，保持和保护膜还覆盖所述控制按钮。
根据本发明的另一方面，保持和保护膜的厚度是0.75mm。
附图说明
在接下来参考附图而给出的描述中，本发明的其他特征和优势将变得更加明显，所述附图以非限制性的图示方式显示了本发明的一个可行实施例。
在这些图中：
图1显示了根据本发明的一个实施例的控制和显示模块的概要前视图；
图2显示了根据本发明第一实施例的控制和显示模块的沿剖切线I-I截取的横截面图；
图3显示了根据本发明第二实施例的控制和显示模块的沿剖切线I-I截取的横截面图；
图4显示了根据本发明第三实施例的控制和显示模块的沿剖切线I-I截取的横截面图；
图5显示了根据本发明第一实施例的来自图2的细节II的视图，以及使用者的极限视角；
图6a至6d显示了组装根据本发明的控制和显示模块的第一实施例的部件的各步骤的视图；
图7a和7b显示了根据本发明的替换实施例的控制和显示模块的概要前视图。
在这些附图中，相同的附图标记代表相同的零件。
具体实施方式
图1示出了用于机动车辆的控制和显示模块1的示意性前视图，该模块在车辆中基本垂直设置。控制和显示模块1可固定在使用者附近，例如在车辆的中央控制台上或仪表板(未示出)上，例如以便控制空调功能、音频系统、电话系统、多媒体系统或导航系统。
在该图中，控制和显示模块1包括用于显示信息或控制数据的显示屏幕2；至少一个触摸感应板3(由虚线轮廓表示)，具有用于由使用者进行命令输入的控制前表面4，所述控制前表面4至少部分地重叠显示屏幕2；和壳体5，显示屏幕2和触摸感应板3容置在该壳体中。在图1中所示的第一示例中，触摸板3覆盖显示屏幕2并突出超过屏幕2的侧部。
触摸板3是透明的，从而其可以被设置在显示屏幕2之前，并可用作输入器件。触摸板3确定使用者手指在控制前表面4上所按压的点在板3的平面中的坐标。例如，触摸板3具有电容性质。使用者手指的运动或压力引起信号的产生，所述信号随着他们的手指与该表面接触的位置、运动和程度而改变。
而且，显示屏幕2例如是薄膜晶体管(TFT)屏幕，例如7英寸(或17.78cm)屏幕。
显示屏幕2和触摸板3因此实现命令的输入和对应数据的显示。
图2示出了控制和显示模块1的一部分的剖面平面视图，其中各元件的位置可更清晰地区分开。由此控制和显示模块1包括壳体5，所述壳体5包括前框架7，所述前框架7包括开口9和内凸缘10。壳体5例如由塑料或刚性弹性体制成。
显示屏幕2定位在壳体5内，并朝向控制前表面4取向。触摸板3定位在前框架7中的开口9的水平处，且至少部分地重叠显示屏幕2。触摸板3固定在保持和保护膜11的后方处，所述保持和保护膜11的外表面组成控制前表面4。由此，触摸板3在保持和保护膜11的后方处悬置。通过保持和保护膜，必须理解的是，触摸板通过膜11固定，膜11还具有保护触摸板免受外部侵害(比如使用者的操作)的功能。
触摸板3使用“光学胶”粘结至保持和保护膜11，使其可以确保具有良好质量的透明度。保持和保护膜11固定到前框架7的外表面上。所述固定实现为使得保持和保护膜11在前框架7上“伸展”。
保持和保护膜11是薄的半刚性聚碳酸酯膜，例如，其可以是分层的、通过筛网印刷而被装饰的，并被固定到前框架7。保持和保护膜11到前部面7的固定可通过粘结、包覆模制或注射模制实现。保持和保护膜具有0.5至1.2mm的厚度，其相对较薄，以便提高触摸板的敏感性，将触摸板粘接到保持和保护膜使得可以补偿保持和保护膜的由于其薄度导致的任何刚性缺乏。而且，0.5、0.75和1mm的聚碳酸酯膜可商业获得，这保证了低的单位成本。还应注意到，保持和保护膜11的厚度取决于显示屏幕2和触摸板3的尺寸。由此，对于7"(17.78)对角线长度的显示屏幕2，0.75mm的厚度是适合的，且对于更大尺寸的显示屏幕2，需要更大的厚度。然而，因为触摸板3粘接到保持和保护膜11，所以触摸板3对控制前表面4的刚性具有极大的贡献，如使用者所观察到的，这使得可以限制保持和保护膜11的厚度。
此外，该保持和保护膜11的外部面还可以覆盖有偏振膜，以便限制指印和耀眼效果。防划涂层可同样地应用到保持和保护膜11的外表面。
此外，显示屏幕2一方面从后方固定到壳体5，例如通过位于壳体5后方(即，在与控制前表面4相对的侧面上)的固定螺钉31，另一方面通过内凸缘10在显示屏幕2的周边的水平处被保持在前方，所述内凸缘10在显示屏幕2和触摸板3之间突出。
为了限制其厚度，壳体5的内环10由固定到壳体5的金属插入件形成，例如钢或不锈钢的插入件，该插入件可以通过包覆模制、粘合、拉钉铆(popriveting)、铆接、螺纹连接或搭扣配合而固定到壳体5。例如，壳体5包覆模制在金属插入件10上。
而且，为了提供密封，尤其是抵抗会潜入到显示屏幕2与触摸板3之间的灰尘或湿气的密封，控制和显示模块1还包括至少一个密封件。
根据图2中所示的第一实施例，控制和显示模块1包括均匀的密封件15。密封件15的第一部分17插入在由金属插入件形成的内肋片10和显示屏幕2之间，这可以使显示屏幕2保持在位，同时保护其不与金属插入件10接触，密封件15的第二部分19朝向显示屏幕2的中心突出超过内凸缘。在这种情况中，密封件15由高压缩性的开孔泡沫制成，从而密封件15的第一部分17被压缩，以便使其厚度相对于其未加载时的初始厚度减少至少50％，从而第二部分19提供显示屏幕2与触摸板3之间的密封。例如，第一部分被压缩70％，第二部分被压缩20％。该高水平压缩性可以获得这样的密封件15的第二部分19，其具有的厚度大于第一部分17与内凸缘10的组合的厚度，并因此可以填充内凸缘10与触摸板之间的间隙，以便提供显示屏幕2与触摸板3之间的密封性。
该类型的密封件15可由三元乙丙单体(EPDM，ethylene-propylene-dienemonomer)类型的多孔泡沫弹性体制造，比如聚乙烯。事实上，这些材料具有汽车领域中所要求的非易燃和低单位成本的优势。
此外，密封件15可以补偿与控制和显示模块1各元件厚度有关的任何公差差异，并保护显示屏幕2免受振动和冲击的影响。还注意到，大的温度变化可发生在控制和显示模块1中，尤其是由于可以导致控制和显示模块1的各元件膨胀的光源的存在，密封件15可以将元件保持在位并限制应力，尤其是在显示屏幕2和触摸板3的水平处的应力，所述显示屏幕2和触摸板3为相对易碎元件。
因此，显示屏幕2一方面被固定螺钉31紧固，另一方面被内凸缘10经由密封件15的第一部分17紧固，所述内凸缘10由金属插入件实现。例如，密封件15的第一部分17具有2至5mm的长度。密封件15的第二部分19具有类似的2至5mm的长度。此外，密封件15可具有0.8mm的初始厚度，在第一部分17的水平处的压缩之后，该厚度被降低到0.3mm。金属插入件10的厚度还可以是例如0.3mm。密封件15的第二部分19可以连结显示屏幕2和触摸板3，并可以保护触摸板3不与金属插入件10接触。然而，密封件15的第二部分19的压缩必须被限制，以便限制由密封件15施加在触摸板3上的压力，该压力会引起板以及板固定至的保护屏幕11的变形，该变形会被使用者看到或感觉到。
触摸板3的厚度为大约1.1mm，保持和保护膜11的厚度为大约0.75mm，因此，显示屏幕2与控制前表面4之间的总距离为大约3mm(0.75mm+1.1mm+0.8mm+0.3mm)，显示屏幕2在其周边处具有0.3mm的凸缘。
另一方面，控制和显示模块1包括印刷电路33，印刷电路一方面连接到显示屏幕2，另一方面经由带状连接电缆35连接到触摸板3并可以管理控制和显示电子信号。
带状连接电缆35与触摸板3之间的连接可根据所采用的技术而位于触摸板3的任一面上，从而，当连接产生在接触保护屏幕11的面上时，由带状连接电缆35和触摸板3之间的连接产生的附加厚度必须被补偿，例如通过胶水层或透明膜，以避免使用者可感受到的水平差异。
根据图3中所示的第二实施例，密封件是二阶梯状密封件37，包括两部分39和41。薄的第一部分39意图插入在由金属插入件形成的内凸缘10与显示屏幕2之间。较厚的第二部分41意图朝向显示屏幕2的中心突出超过内凸缘10，以便夹在显示屏幕2和触摸板3之间，二阶梯状密封件37的两个部分39和41与前述实施例中密封件15的两个部分17和19具有相同的功能。二阶梯状密封件37可通过开孔泡沫或闭孔泡沫形成，因为在该实施例中，二阶梯状密封件37的第一部分39不像前述实施例中的那样压缩。密封件37的第一部分39例如可因此具有2至5mm的长度，以及未加载时的0.5mm的初始厚度和被压缩时的0.3mm的厚度，而第二部分41可具有2至5mm的长度、未加载时的0.9或1mm的初始厚度，以及被压缩时的大约0.8mm的厚度。该实施例中，得到的在显示屏幕2与控制前表面4之间的距离与前述实施例中的相同。而且，图3的控制和显示模块1的其他元件与图2中所示的前述实施例相同。
根据图4中所示的第三实施例，除了密封件21(其第一部分22夹在显示屏幕2和壳体5的内凸缘10之间)之外，控制和显示模块1还包括另外的密封件23，该密封件23的第一部分夹在壳体5的内凸缘10和触摸板3之间。两个密封件21和23的各自的第二部分28和30朝向显示屏幕2的中心突出超过内凸缘10。两个密封件21和23的组合由此可以在显示屏幕2和触摸板3之间产生密封。在这种情况中，两个密封件21和23具有例如0.5或0.6mm的未加载时的初始厚度，两个密封件的第一部分具有2至5mm的长度和被压缩时的0.3mm的厚度，第二部分也具有2至5mm的长度。在该实施例中，得到的在显示屏幕2和控制前表面4之间的距离与前述实施例中的大约相同。此外，图4的控制和显示模块1的其他元件与图2和3中所示的前述实施例相同。
另一方面，应注意到，上述实施例的密封件(一个或多个)可以遮挡由金属插入件构成的内凸缘10的边缘。事实上，密封件(一个或多个)可被上色，例如亚黑色，并由此遮挡金属插入件10的边缘，其则不需要被涂漆，这降低了其成本。
此外，在上面所述的各实施例中，密封件(多个密封件分别地)可被与其接触的元件的压力紧固，但是密封件(多个密封件分别地)还可以是双侧粘合类型的密封件，即，其两个面可以包括粘合剂物质，可以将密封件(多个密封件分别地)粘结到与其接触的元件的表面。根据替换实施例，密封件可仅在其一个面上具有粘合剂物质，这可以将密封件紧固在位，尤其是在制造过程中，密封效果通过密封件的压缩提供。
另一方面，必须将控制和显示模块1的技术元件从使用者的视野遮挡掉，以便获得成功的美学成品。对此，不透明涂色部24(对应于装饰膜)被应用到保持和保护膜11，如图5中所示，图5示意性地表示图2的细节II。涂色部24被应用到保持和保护膜11的与触摸板3和前框架7接触的面，以便不被使用者感觉到，并有助于将偏振膜或耐擦涂层应用到保持和保护膜11的外部面。
由此，在图5中，箭头27和29示出使用者的视角，其被认为是极限角度，并对应于相对于显示屏幕2的法向为40°的角度。不透明涂色部24的应用的限制被确定为，从一侧来看(箭头27)，其不遮挡在显示屏幕2上所显示图像(由线25指示)的边缘，这使得可以从另一侧(箭头29)遮挡金属插入件，金属插入件10的边缘被密封件15遮挡。由此，使用者看见显示屏幕2上的整个图像，但是看不见控制和显示模块1的技术部分，尤其是金属插入件10。另外，应注意，代替不透明涂色部24，偏振或熏制膜也可以遮挡密封件或胶水(如果有的话)的灰色的总体外观。
为了更好地解释控制和显示模块1的各种元件的布置，图6a-6d显示了在组装第一实施例的一些元件中的不同步骤，其中密封件15在其整个长度上具有一致的厚度。
图6a显示了组装过程的第一步，其中密封件15定位在显示屏幕2上，以与显示屏幕2的边缘对准。在双侧粘合剂类型的密封件的情况中，密封件15粘合至显示屏幕2。
图6b显示了组装过程的第二步，其中显示屏幕2定位在壳体5中，从而密封件15的第一部分17(位于显示屏幕2的外侧上)承载在内凸缘10上。在双粘合剂类型的密封件的情况中，密封件粘合至内凸缘10。
图6c显示了组装过程的第三步，其中显示屏幕2的深度被调节，以便抵靠内凸缘10压缩密封件15的第一部分17。
图6d显示了组装过程的第四步，其中包括触摸板3以及保持和保护膜11的组件被固定到壳体5的前框架7的外表面，这导致密封件15的第二部分19被触摸板3略微压缩。在两侧粘合剂类型的密封件的情况下，密封件15的第二部分19粘合至触摸板3。密封件15的第二部分19因此提供显示屏幕2与触摸板3之间的密封性。
图7a显示了用于机动车辆的控制和显示模块1的替换实施例的示意性前视图，其中模块1包括不同的触敏控制区域(以虚线界定)。除了对应于显示屏幕2的触敏区域之外，模块1还包括触敏区域6a至6f，所述触敏区域6a至6f可以模拟控制按钮。这些区域例如可以是带背光的，以便在白天或夜里驾驶时被看见，并给出它们完全集成在模块1中的错觉。
此外，这些触敏区域6a-6f在触摸板后方不具有显示屏幕，这可以显著降低成本，同时对使用者透明。通过向除显示屏幕2和背光控制区域6a-6f之外的整个保持和保护膜上应用黑色涂色部，比如图5中示出的不透明涂色部24，因此获得了平滑的控制前表面，其显示显示屏幕的图像以及图7b中所示的背光按钮。此外，在这种构造中，壳体5朝向触敏控制区域6a-6f延伸，以便产生与这些触敏控制区域6a-6f相关联的设备的刚性支撑块。
本发明的各实施例因此可以确保即使在冲击或振动事件中仍使显示屏幕2紧固在位，同时确保显示屏幕2与触摸板3之间的密封。而且，紧固到前框架的保持和保护膜11使得可以获得控制和显示模块1的外观面的平滑且均匀的成品，同时，实现显示器的良好质量以及通过触摸板3的良好的检测，这是因为保持和保护膜11的小的厚度以及保持和保护膜11与显示屏幕2之间的短的距离。

Claims (12)

1.一种用于机动车辆的控制和显示模块(1)，包括：
显示屏幕(2)，用于显示数据，
电容触摸板(3)，用于由使用者进行命令的输入，所述触摸板(3)至少部分地重叠所述显示屏幕(2)，
壳体(5)，所述显示屏幕(2)和所述触摸板(3)容纳在该壳体中，所述壳体(5)包括前框架(7)，
其特征在于：
该控制和显示模块(1)还包括保持和保护膜(11)，该保持和保护膜的厚度为0.5mm至1.2mm，且该保持和保护膜固定到壳体(5)的前框架(7)的外边缘，触摸板(3)以悬置方式固定在所述保持和保护膜(11)的后方处。
2.如权利要求1所述的控制和显示模块(1)，其中保持和保护膜包括聚碳酸酯层。
3.如权利要求1或2所述的控制和显示模块(1)，其中保持和保护膜到前框架的外边缘的固定通过粘结而实现。
4.如权利要求1或2所述的控制和显示模块(1)，其中保持和保护膜到前框架的外边缘的固定通过包覆模制而实现。
5.如权利要求1或2所述的控制和显示模块(1)，其中保持和保护膜到前框架的外边缘的固定通过注射模制而实现。
6.如权利要求1或2所述的控制和显示模块(1)，其中触摸板与保持和保护膜之间的固定通过粘结实现。
7.如权利要求1或2所述的控制和显示模块(1)，其中保持和保护膜(11)包括局部不透明涂色部(24)，用于从使用者至少遮挡住壳体(5)的内凸缘(10)。
8.如权利要求1或2所述的控制和显示模块(1)，其中保持和保护膜(11)在其外部面上包括偏振膜。
9.如权利要求1或2所述的控制和显示模块(1)，其中保持和保护膜(11)在其外部面上包括耐擦涂层。
10.如权利要求1或2所述的控制和显示模块(1)，其中触摸板(3)是电容板。
11.如权利要求1或2所述的控制和显示模块(1)，进一步包括控制按钮，保持和保护膜还覆盖所述控制按钮。
12.如权利要求1或2所述的控制和显示模块(1)，其中保持和保护膜(11)的厚度是0.75mm。
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