JP2014500569A5

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Publication number: JP2014500569A5
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Filing date: 2011-08-08
Publication date: 2016-04-14
Anticipated expiration: 2031-08-08

Description

静電容量タッチインタフェースアセンブリ

本発明は、静電容量タッチインタフェースアセンブリおよびその製造方法に関する。

工業プロセストランスミッタは、工業プロセス設備において様々な設定で使用される。例えば、工業プロセストランスミッタは、圧力、温度、振動、流量、または工業プロセスに関連するほとんどあらゆる他のパラメータを感知するためのセンサを含むことができ、かつ／または工業プロセスを管理する、制御する、または別の方法でそれと相互作用するアクチュエータもしくは他のデバイスを含むことができる。多くの工業プロセス設備が腐食環境に配置され、または火災、爆発、もしくは振動の危険にさらされることがあり、したがって、工業プロセストランスミッタは、一般に、防爆であり、また別の形で動作環境条件に好適に耐えるように構築されなければならない。工業プロセストランスミッタは、（無線で、または有線接続を使用して）制御室や、他のデバイスなどと通信して、工業プロセス管理を行うのに役立てることができる。典型的には、工業プロセストランスミッタは所望の場所に設置され、オペレータによって設置場所でプログラミングデバイスを使用して構成される。しかし、そのようなプログラミングデバイスは高価であることがあり、オペレータが使用するために設置場所まで輸送されなければない。さらに、トランスミッタカバーを取り外す必要なしに工業プロセストランスミッタを構成できることが望ましい。なぜなら、カバーを取り外し、次に再設置するのは困難となることがあり、カバー取り外しによりトランスミッタの内部領域が環境に露出されるのは望ましくないからである。

したがって、工業プロセストランスミッタで使用するのに好適な局所オペレータインタフェースを用意することが望ましい。

本発明による表示アセンブリは、ハウジングと、透明カバー片と、透明カバー片が固定されるカバーシャシーであって、ハウジングにねじ込み式に固定されるカバーシャシーと、透明カバー片に面するように構成された接触構造部を有する表示部収容部材と、表示部収容部材に取り付けられるインタフェースサブアセンブリと、支持部材および接続手段を有する電子基板収容部材と、表示部収容部材と電子基板収容部材との間に動作可能に係合される付勢部材とを含む。接続手段は、電子基板収容部材を表示部収容部材に機械的に接続すると同時に、それらの間の軸方向変位および回転を可能にする。付勢部材は、電子基板収容部材の支持部材に載り、表示部収容部材の接触構造部を透明カバー片に物理的に接触させるように付勢するように構成される。インタフェースサブアセンブリは、デジタル表示を行うための表示回路と、透明カバー片を通してデジタル表示の所でまたはその近くでタッチ操作を行うためのタッチ回路とを含む。

本発明による工業プロセストランスミッタを含む工業プロセス管理システムを示すブロック図である。工業プロセストランスミッタの一部の分解斜視図である。工業プロセストランスミッタの表示部収容部材サブアセンブリの斜視図である。工業プロセストランスミッタの電子基板収容部材サブアセンブリの斜視図である。共に固定された表示部収容部材サブアセンブリおよび電子基板サブアセンブリの斜視図である。図５の線６−６に沿って切り取った、共に固定された表示部収容部材サブアセンブリおよび電子基板サブアセンブリの断面図である。本発明による工業プロセストランスミッタを組み立てる方法を示す流れ図である。局所オペレータインタフェース（ＬＯＩ）サブアセンブリの別の実施形態を示す工業プロセストランスミッタの一部の平面図である。図８の線９−９に沿って切り取った図８のＬＯＩサブアセンブリの断面図である。

上述の図面は本発明のいくつかの実施形態を示すが、考察で述べるように他の実施形態についても企図されている。すべての場合において、本開示は限定ではなく代表として本発明を提示する。本発明の原理の範囲および趣旨に包含される多数の他の変形形態および実施形態が当業者によって考案され得ることを理解されたい。図は原寸に比例して示されていないことがある。同様の参照番号を図の全体にわたって使用し、同様の部分を表している。

工業プロセストランスミッタは、多くの場合、腐食、火災、爆発、振動、および他の極限状態にトランスミッタをさらす環境で使用される。そのために、工業プロセストランスミッタは、予想される動作条件に適切に耐えることができるように特別に構築される。そのために、工業プロセストランスミッタは、典型的には、ねじ込み式で取り付けられる（すなわち、ねじ式の）カバーを備えた、高耐久性の鋳造および機械加工される金属材料で製作された堅牢なハウジングを有する。カバーは、局所インタフェースサブアセンブリ上に配置された透明部分を含むことができる。防爆要求条件を満たすために、透明部分は、多くの場合、比較的厚い（例えば、約１０ｍｍ以上の）ガラスによって成る。

ハウジングからカバーを取り外すことおよび工業プロセストランスミッタの内部を環境に露出することなしに作動させることができる工業プロセストランスミッタへの入力を有することが望ましい。カバーの透明部分を形成するガラスまたはプラスチックのような誘電材料を通して、１つまたは複数の導電性パッド（またはボタン）を有するタッチ回路により静電容量信号を感知することは可能である。タッチ回路の導電性パッドと人間の指（または他の付属器官）とは、カバーの透明部分を形成する誘電体によって離隔されたキャパシタを形成する。静電容量測定の信号強度は誘電体に関連し、より良好な信号検出はより高い誘電率の材料からもたらされる。そのため、カバーの比較的厚い透明部分は信号強度に関して望ましくないことがある。さらに、キャパシタのいかなる空隙も信号強度をさらに低減することになり、そこで、空気の量は許容信号レベルを維持するために最小にされるべきである。したがって、タッチ回路とカバーのガラスとの間の空隙を減少または除去することが望ましい。しかし、工業プロセストランスミッタは、典型的には、防爆要求条件を満たすのに望ましいねじ込み式カバーを有するので、カバーをトランスミッタハウジングに係合する（または係脱する）ときに加えられるトルクは、敏感な表示部、および／またはカバーがタッチ回路に接触する場合にはタッチ回路をことによると妨害、損傷、さらに破壊することがある。回路がカバーと物理的接触する場合、振動もやはり同様の損傷をもたらすことがある。静電容量タイプ以外のタッチインタフェースを利用することができるが、いくつかの他のタイプのタッチインタフェースは典型的な工業プロセス環境で使用するのに適さないことにも留意されたい。例えば、変形可能なタッチ層を利用するタッチスクリーンは、防爆の工業プロセストランスミッタ筐体を維持するのに適さないことがある。

一般に、本発明は、防爆であることなどの動作環境要求条件を満たすように構成される工業プロセストランスミッタで使用するのに好適な表示アセンブリを提供する。工業プロセストランスミッタは、ハウジングと、インタフェースサブアセンブリと、局所表示部サブアセンブリ上に配置された透明部分を有する取り外し可能なカバーとを含むことができる。インタフェースサブアセンブリは、視覚情報の表示を行うための表示回路と、表示された視覚情報の所でまたはその近くで透明カバー片を通してタッチ操作を行うための静電容量タッチ回路とを含む。１つの実施形態では、インタフェースサブアセンブリは、デジタル表示の上に配置された静電容量タッチ回路をもつチップオンガラス（ＣＯＧ）の形式で構成され、その結果、静電容量タッチ操作は、表示によって提供される（および静電容量タッチ回路を通して目に見える）特定の視覚情報に応じて様々な異なる入力に対応することができる。他の実施形態では、静電容量タッチ回路は、デジタル表示の周辺などのデジタル表示の表示区域の外側に一般に配置される１つまたは複数の能動区域（すなわち、ボタン）を備える。

いくつかの実施形態では、インタフェースサブアセンブリは、透明カバー片に面するように構成された接触構造部（例えば、周囲の隆起部またはリップ、複数の部分的な隆起など）を有する表示部収容部材に取り付けられる。表示部収容部材は、接続手段を含む電子基板収容部材によって支持され、接続手段は電子基板収容部材を表示部収容部材に機械的に接続すると同時に、それらの間の軸方向変位および回転を可能にする。電子基板収容部材は、ハウジングに好適な締結具で取り付けられることができる。さらに、波形ばねなどの付勢部材が、表示部収容部材と電子基板収容部材との間に動作可能に係合される。付勢部材は電子基板収容部材の一部に載り、表示部収容部材の接触構造部を付勢して透明カバー片に物理的に接触させるように構成される。

さらに、実施形態によっては、空隙を完全に除去することができる。静電容量タッチ回路のボタンをユーザに露出されている透明カバー片に物理的に接触する収容部材に埋め込むことができ、その結果、静電容量タッチ静電界経路（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｔｏｕｃｈｆｉｅｌｄｐａｔｈ）はユーザの付属器官からボタンのうちの選択されたものまで固体材料のみを通って延びることができる。そのような構成を、適宜、他の実施形態の手段と共に、例えば、収容部材と透明カバー片との間で付勢して物理的に接触させるための付勢部材などと共に使用することができる。

図１は、工業プロセス２２と、工業プロセストランスミッタ２４と、制御室２６とを含む工業プロセス管理システム２０を示すブロック図である。工業プロセストランスミッタ２４は、センサ／アクチュエータ２８と、局所オペレータインタフェース（ＬＯＩ）サブアセンブリ３２とを含み、局所オペレータインタフェース（ＬＯＩ）サブアセンブリ３２は、静電容量タッチ回路３４と表示回路３６とを含む。制御回路３８が、さらに、設けられる。

制御室２６は、表示器、プロセッサ、メモリ、資源管理または制御ソフトウェア（例えば、ミネソタ州、Ｃｈａｎｈａｓｓｅｎ、ＥｍｅｒｓｏｎＰｒｏｃｅｓｓＭａｎａｇｅｍｅｎｔから入手できるＡＭＳＳｕｉｔｅａｎｄＰｌａｎｔＷｅｂ（登録商標）ソフトウェア）、および工業プロセス２２を管理および制御し、工業プロセストランスミッタ２４からのデータを収集および分析するための他の構成要素を含むことができる。

センサ／アクチュエータ２８は工業プロセス２２と相互作用するように配置される。様々な実施形態では、センサ／アクチュエータ２８は、圧力、温度、振動、流量、もしくは工業プロセス２２に関連するほとんどあらゆる他のパラメータを感知するように構成されることができ、かつ／または工業プロセス２２を管理する、制御する、または別の方法でそれと相互作用するアクチュエータもしくは他のデバイスを含むことができる。制御回路３８は、センサ／アクチュエータ２８に電気的に接続され、センサ／アクチュエータ２８の動作を制御する、データを収集する、データを処理するなどのための任意の好適な構成のものとすることができる。代替の実施形態では、制御回路３８は複数の個別の回路サブアセンブリとして実装することができ、別個の制御回路（図示せず）はセンサ／アクチュエータ２８用に設けられ得ることに留意されたい。

ＬＯＩサブアセンブリ３２は、オペレータによるタッチ操作を可能にするための任意の好適な構成のものとすることができるタッチ回路３４と、バックライティング機能をオプションとして備える１つまたは複数の液晶表示器（ＬＣＤ）として、または視覚出力を生成することができる任意の他のタイプのデジタルまたはアナログ表示器として構成することができる表示回路３６とを含む。１つの実施形態では、タッチ回路３４は導電性パッド（またはボタン）によって画定される１つまたは複数のタッチ操作可能領域を備え、タッチ回路３４のそれら領域のうちのいずれかの近くに位置したオペレータの付属器官（例えば、指）によりキャパシタが選択的に形成される。そのように、タッチ回路３４は既知の方法で静電容量タッチ操作を行うことができる。タッチ回路３４のタッチ操作可能領域を画定する導電性パッドまたはボタンは、特定用途のために要望に応じて任意の好適な構成を有することができることが理解されよう。１つの実施形態では、タッチ回路３４はガラス層上に支持された実質的に透明な電気トレース（例えば、インジウムスズ酸化物材料で形成された）を有し、タッチ回路３４の少なくとも一部は表示回路３６の上方に（すなわち、それの上に）配置され、その結果、表示回路３６はタッチ回路３４を通して目で見ることができる。これにより、表示回路３６はいかなる情報も実質的に表示することができ、タッチ回路３４のタッチ操作可能領域はタッチ回路３４の各ボタンに表示される情報に関連する様々な異なる入力を受け取ることができる。そのように、ＬＯＩサブアセンブリ３２は、様々な情報を表示し、比較的小さい区域内で種々の入力を受け取ることができる動的オペレータインタフェースを可能にする。ＬＯＩサブアセンブリ３２は特定用途のための要望に応じて任意の好適なメニューおよび表示レイアウトを用意することができることを当業者なら理解するであろう。代替の実施形態では、タッチ回路３４および表示回路３６は、互いに隣接してまたは互いの上に直接存在する代わりに他の構成で配置することができる。その上、実施形態によっては、タッチ回路３４および表示回路３６は各々チップオンガラス（ＣＯＧ）の形式を有することができる。

制御回路３８は、タッチ回路３４および表示回路３６の両方の動作を制御する。例えば、制御回路３８は、表示回路３６の表示の生成と、タッチ回路３４のオペレータ操作の認識および処理とを制御することができる。制御回路３８は従来の構成の１つまたは複数のプロセッサを含むことができる。

工業プロセストランスミッタ２４は制御室２６と通信することができる。工業プロセストランスミッタ２４と制御室２６との間の通信は任意の好適な無線または有線接続によることができる。さらに、制御室２６との通信は、直接とするか、または任意の数の中間デバイス（図示せず）のネットワークによることができる。制御回路３８は、工業プロセストランスミッタ２４とのやりとりの通信を管理および制御するのに役立つことができる。

工業プロセストランスミッタ２４は、図１に具体的には示されていない追加の構成要素を含むことができる。さらに、工業プロセストランスミッタ２４の特定の構成は特定用途の要望に応じて変更することができることが理解されよう。

図２は、工業プロセストランスミッタ２４の１つの実施形態の一部分の分解斜視図である。図２に示されるように、工業プロセストランスミッタ２４は、ハウジング４０、電子基板４２、電子基板収容部材４４、付勢部材４６、表示部収容部材４８、キャリア５０、フレックス回路５２、ＬＯＩサブアセンブリ３２、ラベル５６、およびカバー５８を含む。

ハウジング４０は概して円筒状の形状を有することができる。ハウジングは、金属または高分子材料などの任意の好適な材料で製作することができる。鋳造、機械加工、および成形プロセス、または任意の他の好適な製造プロセスなどの既知の製造プロセスを使用してハウジング４０を製作することができる。カバー５８はカバーシャシー６０と透明カバー片６２とを含む。カバーシャシー６０は金属材料、高分子材料、または他の好適な材料で製作することができ、概して円筒状の形状を有する。透明カバー片６２はカバーシャシー６０に固定され、約１０ｍｍ以上の厚さのガラスで製作することができる。ねじ６４Ａは、対応するハウジングねじ６４Ｂの位置でカバー５８をハウジング４０にねじ込み式に係合するために、カバーシャシー６０に形成される。カバー５８がハウジング４０に係合されたときに工業プロセストランスミッタ２４を外部環境から密閉するために好適なシール（例えば、Ｏリング、ガスケットなど）（図示せず）を設けることができる。図示の実施形態では、カバー５８およびハウジングは、共に係合されると、密閉された耐火性で防爆性の筐体を工業プロセストランスミッタ２４にもたらす。

一般に、ＬＯＩサブアセンブリ３２はキャリア５０で支持され、次に、表示部収容部材４８に付加される。ＬＯＩサブアセンブリ３２は、各々好適な数のガラス層に設けることができるタッチ回路３４と表示回路３６とを組み込む。キャリア５０は高分子材料から成形し、工業プロセストランスミッタ２４の組み立ての間のＬＯＩサブアセンブリ３２の取り扱いを簡単にするために支持構造を備えることができる。ラベル５６は、透明カバー片６２に面するように構成された側でＬＯＩサブアセンブリ３２上に張り付けられ、所望の可視表示を与えることができる。付勢部材４６は、波形ばね（例えば、約５．１ｍｍ（０．２インチ）の作用高さで約８９ニュートン（２０ポンド）の荷重を有する）などのばねまたはばねの集合とすることができ、表示部収容部材４８と電子基板収容部材４４との間に動作可能に係合される。電子基板４２は、プロセッサと既知の構成の他の所望の電気構成要素とを含むことができる制御回路３８を含み、電子基板収容部材４４に機械的に固定される。電子基板収容部材４４は好適な締結具６５（例えば、ボルト、ねじなど）でハウジング４０に固定される。

電子基板４２は、キャリア５０、表示部収容部材４８、および電子基板収容部材４４を通って延びるフレックス回路５２によってＬＯＩサブアセンブリ３２に電気的に接続される。図示の実施形態では、フレックス回路５２は可撓性誘電体基板に印刷された電気トレースを有するように構成されているが、フレックス回路５２は、代替の実施形態では一群の個別ワイヤなどのような任意の好適な構成を有することができることを理解されたい。フレックス回路５２の少なくとも一部はコイル形状で構成することができ、それによって、電気的な接続を維持しながら電子基板収容部材４４に対する表示部収容部材４８の回転が可能になる。フレックス回路５２はＬＯＩサブアセンブリ３２にホットバーを用いて異方性接着剤接続をすることによって電気的に接続することができ、フレックス回路５２は、さらに、電子基板４２に電気的に接続することができる。フレックス回路５２への電気接続にかかる応力を低減するために、フレックス回路５２は、ＬＯＩサブアセンブリ３２の構成要素に、例えば、キャリア５０上のスロットを通されるか、またはキャリア５０に接着されることなどによって機械的に固定することができる。電子基板４２は、さらに、ハウジング４０の内部に配置された追加の回路（図示せず）に電気的に接続される。

図３は、表示部収容部材サブアセンブリの一実施形態の斜視図である。図３に示されるように、表示部収容部材４８の図示の実施形態は、共にキャリア５０とは反対側を向くように構成された円筒状部材６６と概して中心に配置された接続手段６８とを含む（図２および図５を参照）。円筒状部材６６は表示部収容部材４８の外径にまたはその近くに配置される。複数の戻り止めノッチ７０が、適宜、円筒状部材６６の内側表面に沿って設けられる。図示の実施形態では、１２個の戻り止めノッチ７０が互いに約３０°離間して設けられる。代替の実施形態では、任意の所望の数の戻り止めノッチ７０を任意の所望の間隔（例えば。１５°間隔、４５°間隔など）で設けることができる。ストッパ７２が、以下でさらに説明されるように、表示部収容部材４８の回転を制限するのに役立つように円筒状部材６６の外側表面に配置される。表示部収容部材４８は、円筒状部材６６の反対側で表示部収容部材４８から突き出る隆起構造部７４をさらに含む。図示の実施形態では、隆起構造部７４は表示部収容部材４８の周囲に連続する隆起部であるが、代替の実施形態では、他の構成が可能である（例えば、不連続な隆起部、複数の「バンプ」、またはほとんど任意の形状の１つまたは複数の突起）。さらに、表示部収容部材４８は、フレックス回路５２が通過することができる開口７６を有する（フレックス回路５２は、さらに、キャリア５０の開口７８を通過する）。表示部収容部材４８は高分子材料から成形することができる。図３に示されるように、フレックス回路５２は、フレックス回路５２を電子基板４２に電気的に接続しやすくする保持手段７９を含むことができる。

図４は、電子基板サブアセンブリの一実施形態の斜視図である。図４に示されるように、電子基板収容部材４４の図示の実施形態は、円筒状部材８０、支持部材８２（すなわち、ランド）、接続手段８４、１つまたは複数の戻り止めタブ８６、およびストッパ８８を含む。電子基板収容部材４４は、さらに、フレックス回路５２が通過することのできる開口９０を有する。接続手段８４は中心に配置され、図示の実施形態では、表示部収容部材４８の接続手段６８と「スナップ」係合を行うように構成された１対の弾性プロング部材を含む。代替の実施形態では、接続手段６８と８４との間のねじまたは他のタイプの係合を利用することができる。接続手段６８と接続手段８４との間の係合により、電子基板収容部材４４および表示部収容部材４８は共に依然として機械的に固定されながら回転（右回りおよび左回り）および軸方向移動が可能になる。回転軸は接続手段６８および８４によって規定される。円筒状部材８０は接続手段８４から半径方向外側に配置され、支持部材８２は円筒状部材８０に隣接し、その半径方向外側に配置される。付勢部材４６は円筒状部材８０のまわりに位置決めされ、支持部材８２上に載る。図４に示されるように、８つの角度離間戻り止めタブ８６が支持部材８２に隣接して配置される。各戻り止めタブ８６は表示部収容部材４８の戻り止めノッチ７０に係合するように構成された弾性部材であり、その結果、電子基板収容部材４４に対する表示部収容部材４８の回転は、戻り止めノッチ７０と戻り止めタブ８６との間の間隔に応じて設定されるように付勢される。戻り止めタブ８６および戻り止めノッチ７０は、カバー５８がねじ込み式にハウジング４０に係合されるか、またはそれから係脱されるときに生成されるトルクに起因する表示部収容部材４８の不必要な回転の危険を減らすのにも役立つ。代替の実施形態では、戻り止めノッチ７０および戻り止めタブ８６を省略することができる。ストッパ８８は、戻り止めタブ８６に隣接し、その半径方向外側に配置され、電子基板収容部材４４に対する表示部収容部材４８の回転を制限するために表示部収容部材４８のストッパ７２と協動するように構成される（図５を参照）。例えば、ストッパ７２および８８は、電子基板収容部材４４に対する表示部収容部材４８の回転を、１つの実施形態では約３３０°の範囲に制限することができる。回転の制限は、ＬＯＩサブアセンブリ３２の電気的接続の切断または損傷を防止するのに役立つ。電子基板収容部材４４は高分子材料から成形することができる。

図５は、共に固定された表示部収容部材サブアセンブリおよび電子基板サブアセンブリの斜視図である。図５に示されるように、表示部収容部材４８は電子基板収容部材４４に係合される。さらに、キャリア５０に取り付けられたＬＯＩサブアセンブリ３２は、表示部収容部材４８に固定される。ＬＯＩサブアセンブリ３２およびキャリア５０は、表示部収容部材４８の接触構造部７４の外側領域を基準に引っ込められて配置される。このようにして、接触構造部７４は、ＬＯＩサブアセンブリ３２における最も遠くに延びる部分であり、工業プロセストランスミッタ２４のカバー５８に物理的に接触するためのＬＯＩサブアセンブリ３２の唯一の部分として構成することができる。ＬＯＩサブアセンブリ３２が接触構造部７４の外側範囲から引っ込められる距離は比較的厳密に制御することができ、その結果、カバー５８の透明な部分６２とＬＯＩサブアセンブリ３２との間の空隙（ＬＯＩサブアセンブリ３２が接触構造部７４の外側範囲から引っ込められる距離に実質的に対応する）を、小さいがゼロでない値に維持することができる。さらに、カバー５８がねじ込み式にハウジング４０に係合されるか、またはそれから係脱される場合、カバー５８の回転からのトルクは、比較的敏感なＬＯＩサブアセンブリ３２ではなく表示部収容部材４８の接触構造部７４に及ぼされる。

表示部収容部材４８および電子基板収容部材４４が共に接続される場合、付勢部材４６は、表示部収容部材４８と電子基板収容部材４４とを軸方向に互いに遠ざけるように付勢する。カバー５８がハウジング４０に完全に係合されると、透明カバー片６２は表示部収容部材４８の接触構造部７４に接触し、表示部収容部材４８を電子基板収容部材４４の近くに移動させ、付勢部材４６を押し縮める。カバー５８がハウジング４０に係合されると、付勢部材４６の付勢力は、表示部収容部材４８を透明カバー片６２に実質的に連続的に接触させるように与えられる。カバー５８がハウジング４０から係脱されると、付勢部材４６は、接続手段６８および８４によって保持される軸方向移動限界まで、表示部収容部材を電子基板収容部材４４から遠ざかる方向に付勢する。

図６は、図５の線６−６に沿って切り取った、共に固定された表示部収容部材サブアセンブリおよび電子基板サブアセンブリの断面図である。図６に示されるように、表示部収容部材４８は、付勢部材４６が接して止まることができる支持部材９２（すなわち、ランド）を含む。さらに、フレックス回路５２は、電子基板４２にゼロ挿入力（ＺＩＦ）コネクタ９４（日本、京都、京セラ株式会社から入手可能）によって電気的に接続される。ＬＯＩサブアセンブリ３２は、簡単のため、図６では断面線なしで示されていることに留意されたい。

図７は、工業プロセストランスミッタ２４を組み立てる方法の１つの実施形態を示す流れ図である。最初に、フレックス回路５２がＬＯＩサブアセンブリ３２に電気的に接続され（ステップ１００）、ＬＯＩサブアセンブリ３２はキャリア５０に固定される（ステップ１０２）。ステップ１００および１０２は任意の好適な順序で行うことができる。ステップ１００は、フレックス回路５２をＬＯＩサブアセンブリ３２に熱融着するステップを含むことができる。フレックス回路５２は、さらに、この時点で、例えば、開口７８を通され、キャリア５０への接着などによりキャリア５０に機械的に固定され得る。ＬＯＩサブアセンブリ３２、フレックス回路５２、およびキャリア５０は、後続の組み立てステップで比較的取り扱い容易なユニットとして共に接続した状態で用意することができる。

次に、キャリア５０は（その上に支持されたＬＯＩサブアセンブリ３２と共に）、表示部収容部材４８に固定される（ステップ１０４）。ステップ１０４において、フレックス回路５２は表示部収容部材４８の開口７６を通される。次に、付勢部材４６が電子基板収容部材４４の支持部材８２に載るように位置決めされ（ステップ１０６）、フレックス回路５２が電子基板収容部材４４に機械的に固定される（ステップ１０８）。フレックス回路５２の保持手段（例えば、保持手段７９のような追加の保持手段）は、電子基板収容部材４４の開口９０を通るフレックス回路５２の端部の実質的な一方向挿入を可能にし、その後、開口９０の内部にフレックス回路５２を機械的に保持するように構成することができる。しかし、任意の好適な機械的アタッチメントを使用することもできる。フレックス回路５２が電子基板収容部材４４に固定された後、表示部収容部材４８および電子基板収容部材４４を互いに対して回転して（例えば、約５４０°）、フレックス回路５２を所望のコイル形状に構成する（ステップ１１０）。次に、接続手段６８および８４を係合して、表示部収容部材４８と電子基板収容部材４４とを共に固定する（ステップ１１２）。

表示部収容部材４８および電子基板収容部材４４が共に固定され、フレックス回路５２は電子基板４２に電気的に接続される（ステップ１１４）。ステップ１１４において、電子基板４２を、さらに、スナップロック接続などにより電子基板収容部材４４に機械的に固定することができる。次に、電子基板収容部材４４は、締結具６５でハウジング４０に固定される（ステップ１１６）。さらに、ラベル５６がＬＯＩサブアセンブリ３２上に貼着される（ステップ１１８）。ラベルをいつでも貼ることができ、代替の実施形態では組み立てプロセスの初期の段階で貼ることができる。

次に、表示部収容部材４８は、オペレータが見るための所望の方位にＬＯＩサブアセンブリ３２を所定の位置にするために電子基板収容部材４４およびハウジング４０に対して回転され（ステップ１２０）、カバー５８がねじ込み式にハウジング４０に係合される（ステップ１２２）。ハウジング４０へのカバー５８の係合により、透明カバー片６２は表示部収容部材４８の接触構造部７４に接触するようになり、付勢部材４２の加圧が表示部収容部材４８の接触構造部７４とカバー５８の透明カバー片６２との間の物理的接触を維持するのに役立つ。ステップ１２０における表示部収容部材４８の回転は、工業プロセストランスミッタが運用のために所望の場所に設置される前または後に行うことができる。さらに、カバー５８を後で取り外して、表示部収容部材４８およびＬＯＩサブアセンブリ３２の方位のさらなる回転調整を可能にすることができる。

本発明による工業プロセストランスミッタ２４の組み立ては、具体的に言及されていない追加のステップを含むことができることに留意されたい。さらに、この方法の代替の実施形態では、特定の組み立てステップの順序は所望に応じて変更することができる。

図８は、カバーシャシー６０および透明カバー片６２を含むカバー５８と、ＬＯＩサブアセンブリ２３２の別の実施形態とを示す工業プロセストランスミッタ２４の一部の平面図である。カバー５８は、前に説明した実施形態と同様の構成を有することができる。図９は、図８の線９−９に沿って切り取ったＬＯＩサブアセンブリ２３２と透明カバー片６２の一部との断面図である。図示の実施形態では、ＬＯＩサブアセンブリ２３２は、タッチ回路３４（例えば、静電容量タッチ回路）と、表示回路３６と、接触構造部２７４を有する表示部収容部材２４８とを含む。表示回路３６（簡単のために図９では単に概略的に示される）は、表示部収容部材２４８に取り付けられて支持され、表示領域２９６を画定する。図示の実施形態では、表示領域２９６は、デジタル表示をすることができる表示回路３６の中央部分の八角形の領域である。さらなる実施形態では、表示領域２９６は、特定用途の要望に応じてほとんどあらゆる構成を有することができる。表示回路３６は１つまたは複数のＬＣＤスクリーンまたは他の好適な表示器を組込むことができる。表示回路３６への電気の接続は、図８および９には示されていないが、他の実施形態に関して前に説明したものなどの任意の好適な方法で行うことができる。

図示の実施形態の接触構造部２７４は、表示回路３６の周辺に、またはその周辺の近くに、より詳細には、表示回路３６の表示領域２９６の周囲に外側に隣接して配置されている。図示の実施形態では、接触構造部２７４は概して環状の形で連続する隆起部であり、表示回路３６の表示領域２９６を、透明カバー片６２を通して目に見えるようにする中央開口を有する。他の実施形態では、接触構造部２７４を不連続とすることができ、さらにほとんどあらゆる好適な構成を有することができる。透明カバー片６２は外面６２Ｅおよび反対側の内面６２Ｉを画定する。接触構造部２７４は透明カバー片６２の内面６２Ｉに物理的に接触するように配置される。上述しているが図８および９には示されていない付勢部材４６と同様または同一なものなどの付勢部材を使用して、表示部収容部材２４８の接触構造部２７４を透明カバー片６２に付勢することができる。代替として、接触構造部２７４を他の好適な手段によって透明カバー片６２に接触するように位置づけることができる。接触構造部２７４を含む表示部収容部材は、好適な高分子材料または比較的誘電率が低い材料で製作することができる。

１つまたは複数の空洞２９８が表示部収容部材２４８に形成される。図示の実施形態では、４つの概して等間隔の空洞２９８が接触構造部２７４の内壁に沿って形成される。代替の実施形態では、空洞２９８は接触構造部２７４の外壁側に配置することができ、接触構造部の内壁と外壁との間にずっと延びることができ、不均等に間隔を置くことができ、または他の場合には図示の構成と異なる。導電性ボタン３００が、空洞２９８の各々の内部に少なくとも部分的に配置される。それによって、ボタン３００が表示部収容部材２４８に埋め込まれて、タッチ回路３４のタッチ感応領域が形成され、さらに詳細に説明されるようにユーザによる静電容量タッチ操作が可能になる。その点に関して、ボタン３００は、一般に、透明カバー片６２を通して目に見えるのではなく、代わりに表示部収容部材２４８の材料によって隠されることになる。ボタン３００は特定用途で望まれる任意の好適な形状を有することができる。ボタン３００は金属材料の層とすることができ、任意の好適な方法で製作することができる。例えば、ボタン３００は、空洞２９８に挿入される型押し金属片として形成するか、もしくは同時に空洞２９８を画定するように表示部収容部材２４８の材料でオーバーモールド成形をすることができ、または表示部収容部材２４８の材料上にスパッタされた金属材料として製作することができる。ボタン３００と透明カバー片６２との間の間隔は、いくつかの実施形態では約０．０２５４ｍｍ（０．００１インチ）以下とすることができる。前の実施形態と同様に、使用しやすいようにラベル（図示せず）を表示部収容部材２４８上、およびボタン３００の場所の上に設けることができる。

静電容量タッチ静電界経路３０２は、透明カバー片６２の外面６２Ｅにおけるユーザの指３０４とボタン３００のいずれかとの間に形成することができる。図示の実施形態では、静電容量タッチ静電界経路３０２は、ユーザの付属器官３０４から透明カバー片６２を通り、表示部収容部材２４８の少なくとも一部を通って（例えば、接触部材２７４の一部を通って）ボタン３００の選択されたものまで実質的に直線的に延びることができる。透明カバー片６２の外面６２Ｅと選択されたボタン３００との間の静電容量タッチ静電界経路３０２は、一般に、固体材料のみを通過し、より詳細には、普通なら静電容量タッチ感度を減少させる傾向がある空隙を横断する必要がない。したがって、図８および９の図示の実施形態では、空隙は完全に除去することができる。さらに、ボタン３００は表示回路３６の周辺に位置づけることができるので、タッチ回路を透明とするかまたはガラス支持構造部上に配置する必要がなく、製造を簡単にすることができる。

当業者なら、本発明が多数の利点および利益をもたらすことを理解するであろう。例えば、局所表示部サブアセンブリの操作に対する様々な工業プロセストランスミッタ構成要素の許容範囲変動の悪影響が、本発明によるタッチスクリーン表示アセンブリにより低減される。特に、トランスミッタハウジングに取り付けられた固定の剛性局所表示部サブアセンブリは、鋳造および機械加工されたハウジングの取り付け表面、各々の成形収容部材（用途に応じて各々約±０．２５４ｍｍ）、ならびにＬＯＩサブアセンブリ回路に起因する許容範囲変動を含むことになる。アセンブリに関する全許容範囲変動はかなり大きくなることがあり、局所表示部サブアセンブリ回路とトランスミッタカバーとの間の小さくて十分に制御された空隙を実現できないことがある。しかし、本発明の付勢部材は、表示部収容部材が表示部サブアセンブリ回路をトランスミッタカバーの透明部分の近くへ、小さくて比較的十分に制御された距離を移動するのに役立ち、比較的良好なタッチ感度を与えながら、同時に、トランスミッタカバーに対する振動またはトルクがＬＯＩサブアセンブリ回路を破損することになる危険性を減少させるのに役立つことができる。さらに、本発明の実施形態により、工業プロセストランスミッタの静電容量タッチインタフェースの空隙を除去して、防爆性で環境的に密閉された筐体を依然として維持しながら静電容量タッチ感度を増大させることが可能になる。

本発明を例示的な実施形態を参照しながら説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更を行うことができ、均等物を本発明の要素の代わりに用いることができることが当業者には理解されよう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく本発明の教示に特定の状況または材料を適応させるために多くの変形を行うことができる。したがって、本発明は開示した特定の実施形態に限定されるのではなく、本発明は添付の特許請求の範囲内にあるすべての実施形態を含むことが意図される。例えば、工業プロセストランスミッタの特定の形状は特定用途の要望に応じて変更することができ、表示回路および／またはタッチ回路の特定の構成は特定用途の要望に応じて変更することができる。

Claims

ハウジングと、
透明カバー片と、
前記透明カバー片が固定されるカバーシャシーであって、前記ハウジングにねじ込み式に固定されるカバーシャシーと、
前記透明カバー片に面するように構成された接触構造部を有する表示部収容部材と、
前記表示部収容部材に取り付けられるインタフェースサブアセンブリであって、
デジタル表示を行うための表示回路、および
前記透明カバー片を通して前記デジタル表示の所でまたはその近くでタッチ操作を行うためのタッチ回路
を備える、インタフェースサブアセンブリと、
支持部材および接続手段を有する電子基板収容部材であり、前記接続手段が、前記電子基板収容部材を前記表示部収容部材に機械的に接続すると同時に、それらの間の軸方向変位および回転を可能にする、電子基板収容部材と、
前記表示部収容部材と前記電子基板収容部材との間に動作可能に係合される付勢部材であり、前記付勢部材が前記電子基板収容部材の前記支持部材に載り、前記付勢部材が前記表示部収容部材の前記接触構造部を前記透明カバー片に物理的接触させるように付勢するように構成される、付勢部材と
を備える表示アセンブリ。
前記透明カバー片が少なくとも１０ミリメートル厚のガラスを含む、請求項１に記載の表示アセンブリ。
前記電子基板収容部材が前記ハウジングにしっかりと固定される、請求項１に記載の表示アセンブリ。
前記電子基板収容部材に対する前記表示部収容部材の回転を制限するための機械的ストッパ
をさらに含む、請求項１に記載の表示アセンブリ。
前記表示部収容部材が前記電子基板収容部材に対して３０°刻みで回転可能である、請求項１に記載の表示アセンブリ。
前記接触構造部が前記表示部収容部材の周囲の隆起部を含む、請求項１に記載の表示アセンブリ。
遠隔に配置された制御回路に前記表示回路および前記タッチ回路の少なくとも一方を動作可能に接続するための、前記インタフェースサブアセンブリに電気的に接続されたフレックス部材をさらに含む、請求項１に記載の表示アセンブリ。
前記フレックス部材の少なくとも一部がコイル形状で構成される、請求項７に記載の表示アセンブリ。
前記支持部材に隣接して前記電子基板収容部材から突き出る複数の位置合わせ部材をさらに含み、前記位置合わせ部材が、前記電子基板収容部材と前記表示部収容部材との間の位置合わせを促進するために前記表示部収容部材の周囲部分に隣接して延びる、請求項１に記載の表示アセンブリ。
前記透明カバー片が取り外し可能であり、前記透明カバー片が取り外されているとき前記付勢部材が押し縮められた状態で前記接続手段が前記表示部収容部材を保持する、請求項１に記載の表示アセンブリ。
前記インタフェースアセンブリが、前記透明カバー片から０．５１〜０．７６ミリメートル（２０〜３０ミル）以内に配置される表示ガラスを含む、請求項１に記載の表示アセンブリ。
キャリアをさらに含み、前記インタフェースサブアセンブリが前記キャリアに取り付けられ、前記キャリアが前記表示部収容部材に固定される、請求項１に記載の表示アセンブリ。
前記付勢部材が波形ばねを含む、請求項１に記載の表示アセンブリ。
前記タッチ回路が、
前記表示部収容部材の一部の内部に少なくとも部分的に埋め込まれた導電性ボタンをさらに含み、前記デジタル表示の周辺に前記表示部収容部材の前記接触構造部に近接して配置される、請求項１に記載の表示アセンブリ。
ハウジングと、
透明カバー片、およびカバーシャシーを含み、前記透明カバー片が前記カバーシャシーに固定され、前記カバーシャシーが前記ハウジングにねじ込み式に固定されるカバーと、
前記カバーの前記透明カバー片に面するように構成された接触構造部を有する表示部収容部材と、
前記表示部収容部材に取り付けられるインタフェースサブアセンブリであって、デジタル表示を行うための表示回路、および前記透明カバー片を通して前記デジタル表示の所でまたはその近くでタッチ操作を行うための静電容量タッチ回路を含むインタフェースサブアセンブリと、
支持部材および接続手段を有する電子基板収容部材であって、前記接続手段が、電子基板収容部材を表示部収容部材に機械的に接続すると同時に、それらの間の軸方向変位および回転を可能にし、電子基板収容部材が前記ハウジングにしっかりと固定される電子基板収容部材と、
前記表示部収容部材および前記電子基板収容部材の間に動作可能に係合され、前記電子基板収容部材の前記支持部材に載り、前記表示部収容部材の前記接触構造部を前記透明カバー片に物理的接触させるように付勢するように構成されるばねと
を備える工業プロセストランスミッタアセンブリ。
前記電子基板収容部材に対する前記表示部収容部材の回転を制限するための機械的ストッパ
をさらに含む、請求項１５に記載の工業プロセストランスミッタアセンブリ。
前記接触構造部が前記表示部収容部材の周囲の隆起部を含む、請求項１５に記載の工業プロセストランスミッタアセンブリ。
前記インタフェースサブアセンブリがチップオンガラスの形式を有し、前記インタフェースサブアセンブリの表示ガラスが前記透明カバー片から０．５１〜０．７６ミリメートル（２０〜３０ミル）以内に配置される、請求項１５に記載の工業プロセストランスミッタアセンブリ。
キャリアをさらに含み、前記インタフェースサブアセンブリが前記キャリアに取り付けられ、前記キャリアが前記表示部収容部材に固定される、請求項１５に記載の工業プロセストランスミッタアセンブリ。
前記ばねが波形ばねである、請求項１５に記載の工業プロセストランスミッタアセンブリ。
前記静電容量タッチ回路が、
前記表示部収容部材の一部の内部に少なくとも部分的に埋め込まれた導電性ボタンを含み、前記ボタンが前記透明カバー片から固体材料によって離隔されるように、前記デジタル表示の周辺に前記表示部収容部材の前記接触構造部に近接して配置される、請求項１５に記載の工業プロセストランスミッタアセンブリ。
工業プロセストランスミッタを組み立てる方法であって、
第１の収容部材が第２の収容部材に対して移動可能であるように前記第１の収容部材と前記第２の収容部材とを共に固定するステップであり、前記第１の収容部材が静電容量タッチ回路を保持する、ステップと、
ハウジングに前記第２の収容部材を締結具で固定するステップと、
透明部分を有するカバーを、前記静電容量タッチ回路を覆って前記ハウジングにねじ込み式に固定するステップと、
前記静電容量タッチ回路が前記カバーの前記透明部分に隣接して配置されるように前記第１の収容部材を前記カバーに接触させるように付勢するステップと
を含む、方法。
前記ハウジングに前記カバーをねじ込み式に固定するステップに先立ち、前記ハウジングに対して前記静電容量タッチ回路を所定の位置に定めるように前記第２の収容部材に対して前記第１の収容部材を回転するステップ
をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
前記第１の収容部材と前記第２の収容部材とを共に固定するステップに先立ち、前記第２の収容部材に対して前記第１の収容部材を回転して、それらの間に延びるフレックス回路を巻き付けるステップ
をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
ハウジングと、
外面および反対側の内面を有する透明カバー片と、
前記透明カバー片が固定されるカバーシャシーであって、前記ハウジングにねじ込み式に固定されるカバーシャシーと、
前記透明カバー片の前記内面に物理的接触するように構成された接触構造部を有する表示部収容部材と、
前記透明カバー片を通してデジタル表示を行うために前記表示部収容部材に取り付けられる表示回路と、
前記透明カバー片を通して静電容量タッチ操作を行うための静電容量タッチ回路とを備え、前記静電容量タッチ回路が前記デジタル表示の周辺に、またはその近くに配置された導電性ボタンを含み、前記導電性ボタンは、静電容量タッチ静電界経路が前記透明カバー片を通り、前記表示部収容部材を通り、前記導電性ボタンまで進むことによって固体材料を通って実質的に直線的に形成されるように、前記表示部収容部材の一部の内部に少なくとも部分的に埋め込まれる、表示アセンブリ。
前記導電性ボタンが、前記表示部収容部材の前記接触構造部の内部に埋め込まれる、請求項２５に記載の表示アセンブリ。
前記静電容量タッチ静電界経路が空隙を横断しない、請求項２５に記載の表示アセンブリ。
前記表示部収容部材が高分子材料を含む、請求項２５に記載の表示アセンブリ。
支持部材および接続手段を有する電子基板収容部材であって、前記接続手段が、電子基板収容部材を前記表示部収容部材に機械的に接続すると同時に、それらの間の軸方向変位および回転を可能にする、電子基板収容部材と、
前記表示部収容部材および前記電子基板収容部材の間に動作可能に係合され、前記電子基板収容部材の前記支持部材に載り、前記表示部収容部材の前記接触構造部を前記透明カバー片に物理的接触させるように付勢するように構成される付勢部材と
をさらに含む、請求項２５に記載の表示アセンブリ。
前記導電性ボタンが金属材料の層を含む、請求項２５に記載の表示アセンブリ。
前記透明カバー片が少なくとも１０ミリメートル厚のガラスを含む、請求項２５に記載の表示アセンブリ。