CN101183243B

CN101183243B - 小型显示设备的功能扩展方法

Info

Publication number: CN101183243B
Application number: CN2007101887031A
Authority: CN
Inventors: 大坂弘; 村井保彦; 仓元裕志; 内村浩一
Original assignee: Koyo Electronics Industries Co Ltd
Current assignee: Koyo Electronics Industries Co Ltd
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2027-11-15
Also published as: CN101183243A; US7978465B2; TWI354192B; TW200832095A; US20080112118A1; JP4814761B2; JP2008123404A

Abstract

一种显示设备的功能扩展方法包括如下步骤：准备多种功能扩展模块的步骤；从这多种功能扩展模块中选择功能扩展模块的步骤；以及将所选的单个或多个功能扩展模块随意堆叠到该显示设备的背部，并使用扩展连接器连接这些模块的步骤。

Description

小型显示设备的功能扩展方法

技术领域

本发明涉及一种显示设备的功能扩展方法，该显示设备显示受控于可编程控制器的外部装置的状况。该可编程控制器是所谓的可编程逻辑控制器、PLC、定序器(sequencer)等，在下文中将其称作PLC。

背景技术

PLC用于控制工厂设备等外部装置。作为控制系统的HMI(人机接口)，显示设备可以显示由PLC控制的外部装置的状况，也可以操作外部装置。用于操作外部装置的操作部件(HMI部件)显示在显示设备上。用户通过操作显示设备上显示的操作部件，操作外部装置。这种显示设备的示例是可编程显示设备，通过将该可编程显示设备安装在放置有控制板等的地方，对其进行使用。

这种显示设备的工业用途已得到极大的扩展，通过将其安装在环境温度发生剧烈变化的地方和寒冷地区等环境中，来使用该显示设备。显示设备包括：包括触摸板的类型，该触摸板允许对显示在显示屏幕上的操作部件进行直接操作；以及不包括触摸板的类型，从而无法用手指等对显示屏幕上的操作部件进行直接触摸操作。此外，通常从显示设备主体的正面将其装配到控制板(未示出)的显示设备连接开口中，使其与显示设备连接开口的外围啮合，以固定地安装到开口中。

根据这种显示设备的用途扩展，它需要包括多种功能，而小型和便宜的显示设备的使用也在扩展。

但是，当显示设备较小时，很难在单个设备上安装多种所需功能。因此，在实际情况下，对应于每种所需功能制造小型显示设备。因此，增加了制造成本。此外，所需功能可能随着使用场景而改变，从而难以跟随这些改变。在这种情况下，必须准备例如多种小型显示设备，从而进一步增加了成本、时间和工作量。

即使将多种插槽和连接器连接到小型显示设备的背部，并将功能扩展模块安装到这些插槽和连接器中以扩展该小型显示设备的功能，因为背部的面积较小，所以放置到其上的功能扩展模块的数目也是有限的。此外，当在小型显示设备的其他部分而非背部放置功能扩展模块时，破坏了小型设备尺寸较小的优势。

日本待审专利公开H11-215217公开了一种技术，该技术可以向便携式信息终端设备的外壳同时安装多种可选装置(功能扩展模块)，还可以通过操作显示设备的触摸板，操作安装到可选装置安装机构中的任意可选装置。

日本待审专利公开2003-018678公开了一种技术，该技术可以在能够从彼此收集除特定监视器数据之外的不同监视器数据的多种功能扩展模块中选择能够收集规定监视器数据的功能扩展模块，并可以可拆卸地连接这些所选择的模块，使之能够彼此进行数据通信。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种显示设备的功能扩展方法，该方法可以随意扩展功能，同时保持显示设备尺寸较小的优势。

为了实现上述目的，本发明的功能扩展方法是用于扩展显示设备的功能的方法，该显示设备具有内部电路，从而能够甚至独立使用来显示受控于可编程控制器的外部装置的状况。

本发明是用于扩展显示设备功能的功能扩展方法，该显示设备具有内部电路，从而能够甚至独立使用来显示受控于可编程控制器的外部装置的状况。该方法包括：

第一步骤，准备多种功能扩展模块，每一种均包括针对该显示设备的内置功能扩展电路；

第二步骤，从预先准备的多种功能扩展模块中选择功能扩展模块；以及

第三步骤，将所选的功能扩展模块堆叠到该显示设备的背部，并将该显示设备与该功能扩展模块的内部电路连接，以扩展该显示设备的功能。

上述显示设备不仅包括具有触摸板的显示设备，还包括无显示板的显示设备。

将功能扩展模块的内部电路等加载在基板上，或者用外壳围绕全部或部分功能扩展模块，并将扩展连接器与该外壳连接。

对于本发明的功能扩展方法，预先准备与显示设备的扩展功能相对应的功能扩展模块。因此，可以选择与使用显示设备、添加功能等时的改变相对应的功能扩展模块。然后，通过将所选功能扩展模块堆叠到显示设备的背部，可以将功能扩展模块中用于扩展功能的电路与显示设备的内部电路电连接，以扩展显示设备的功能。在这种情况下，当显示设备是小型设备时，可以随意扩展显示设备的功能，而不会破坏其尺寸较小的优势。

优选地，第一步骤准备：显示设备，包括设置在其背部的扩展连接器；多种底座(bezel)，每一个在其正面包括能够容纳显示设备的开口，操作按键，在开口底部的输出侧扩展连接器和在背部侧的输入侧扩展连接器；以及多种功能扩展模块，每一个在其后面包括扩展连接器。

优选地，第二步骤从多种底座中选择单个底座，并从多种功能扩展模块中选择单个功能扩展模块(特定功能扩展模块)。

优选地，第三步骤将显示设备容纳在所选底座的开口中，将该底座的输出侧扩展连接器与显示设备的扩展连接器连接，并且将所选的特定功能扩展模块加载到底座的背部，将底座背部的输入侧扩展连接器与特定功能扩展模块的扩展模块连接。

根据本发明的显示设备单元包括：显示设备，具有内部电路，从而能够甚至独立地使用；以及

多个功能扩展模块，每一个均包括用于扩展该显示设备的功能的内部电路，其中：

该显示设备和多个功能扩展模块分别包括扩展连接器，用于在将每个功能扩展模块堆叠在该显示设备背部的状态下，通过彼此机械连接，将各个内部电路电连接；以及

该显示设备可以在未堆叠模块的状态下独立使用，在通过堆叠加载了模块的状态下，当显示设备与每个功能扩展模块的各个内部电路通过两者的扩展连接器连接时，可以由功能扩展模块的内部电路扩展该显示设备的功能。

即使显示设备较小，因而其背部面积较小，因为功能扩展模块是堆叠以加载在显示设备背部上的，所以本发明的显示设备单元在要放置的功能扩展模块的数目方面是不受限制的。此外，当显示设备较小时，可以扩展显示设备的功能，而不会破坏该显示设备尺寸较小的优势。

本发明的优选形式是上述功能扩展模块是底座，该底座包括用于可拆卸地容纳显示设备的开口并包括操作按键，上述底座允许通过操作按键对安装到开口中的显示设备进行操作。

采用这种形式，无论显示设备的显示屏幕上是否有触摸板，都可以通过底座的操作按键对显示屏幕的显示进行控制操作。具体而言，在显示设备为小型因而显示屏幕较小，从而不易进行手动操作时，由于上述底座的操作按键使用户容易进行显示控制操作，所以这些按键带来了便利。

本发明的优选形式是上述底座能够在其背部加载另一功能模块。

这种形式可以容易地将另一功能扩展模块堆叠在该底座的背部。

本发明的优选形式是可以将上述显示设备容纳在不同类型底座的开口中。

采用这种形式，可以将不同类型的底座用于该显示设备。因此，通过使用例如具有不同操作按键设置的底座，可以更多种方式扩展显示设备的功能。

本发明的优选形式是上述功能扩展模块是包括多种扩展功能的模块。

因为这种形式可以通过向单个功能扩展模块提供多个功能扩展模块，进一步抑制用于显示设备用途扩展的所提供的功能扩展模块的数目增加，所以该形式带来了便利。

扩展功能的示例是电源功能、串行通信功能、I/O功能、以太网(注册商标)功能。这些功能可以单独或组合使用。

采用本发明，可以在不破坏显示设备尺寸较小的优势的情况下，在较小的背部加载功能扩展模块，同时对于要放置的功能扩展模块的数目没有限制。因此，可以有效扩展显示设备的功能。

附图说明

根据下文优选实施例描述和所附权利要求，本发明的其他目的将显而易见。本领域技术人员将理解，通过本发明的具体实现，本发明还有许多其他优点。

图1A是从根据本发明实施例的小型显示设备的正面获取的立体图；

图1B是从该显示设备的后面获取的立体图；

图1C是显示设备的电路框图；

图2A是从第一底座的正面获取的立体图；

图2B是从第一底座的后面获取的立体图；

图2C是第一底座的电路框图；

图3A是从第二底座的正面获取的立体图；

图3B是从第二底座的后面获取的立体图；

图3C是第二底座的电路框图；

图4A是从第一功能扩展模块的正面获取的立体图；

图4B是从第一功能扩展模块的后面获取的立体图；

图4C是第一功能扩展模块的电路框图；

图5A是从第四功能扩展模块的正面获取的立体图；

图5B是从第四功能扩展模块的后面获取的立体图；

图5C是第四功能扩展模块的电路框图；

图5D是第五功能扩展模块的电路框图；

图5E是第六功能扩展模块的电路框图；

图6是示出了小型显示设备、第一底座、第二底座、第三功能扩展模块、第四功能扩展模块的组合示例的图；

图7是与图6所示的组合示例相对应的机构图；

图8是与不同于图6所示的示例的另一组合示例相对应的机构图。

具体实施方式

下面将参照附图，描述本发明的优选实施例。

参照图1A-1C，描述控制系统中使用的显示设备。图1A是从该显示设备的正面获取的立体图，图1B是从该显示设备的后面获取的立体图，图1C是该显示设备的电路框图。

当从正面看时，显示设备1呈矩形，并在其正面上包括显示屏幕2。显示设备1包括并排布置在显示屏幕2下面的多个功能按键4，并在背面上包括扩展连接器6。当操作部件显示在显示设备1上时，可以通过操作功能按键4，聚焦在操作部分引脚上。

显示设备1是可以用作监视控制显示设备的可编程显示设备，该显示设备作为控制系统的HMI。在电路方面，显示设备1包括CPU 8、存储器10、显示部分12、输入部分14、通信接口16、功能扩展接口18和DC/DC转换器19。图1C中示出了扩展连接器6，以便于更好的理解。存储器10包括RAM、ROM、闪存ROM、VRAM等。

在显示设备1中，CPU 8能够通过与可编程逻辑控制器(PLC)通信，根据存储器10中存储的显示控制程序，显示/控制外部装置的状态，其中PLC经由通信接口16对外部装置进行控制。

显示设备1使用触摸板作为输入部分14。用户基于显示部分12的显示屏幕上的显示，获得作为控制目标的外部装置的状态等。用户可以通过操作触摸板，输入针对外部装置的控制指令等。

有一种没有触摸板的显示设备1。显示部分12由液晶显示器构成。当将触摸板用作输入部分14时，将触摸板设置在显示部分12的显示屏幕上。通过用手写笔尖或指尖向触摸板施加压力(触摸)，可以向CPU 8传送根据受压点正下方坐标值的信号。显示部分12的面积与触摸板的有效触摸面积大约相等或比其稍小一点，其中以矩阵形式交叉地设置有大量液晶像素。

CPU 8监视从触摸板输入的操作。CPU 8可以根据用户向用作输入部分12的触摸板输入的操作，控制多种外部装置。

在显示设备1中显示有多个按钮的情况下，可以不提供触摸板。因为在这种情况下没有触摸板，所以无法通过手指等的直接物理触摸，执行选择(聚焦)操作。因此，显示设备1可以通过将功能按键用作可以受到手指等的物理操作的操作按键，接受用户操作。此外，显示设备1可以通过稍后将描述的底座B1和B2的操作按键，接受操作。

省略了对显示设备1的液晶显示器的背光电路、其他电路、各种输入/输出端口等的示例和说明。

参照图2A-2C描述作为第一功能扩展模块的第一底座B1。图2A是从第一底座B1的正面获取的立体图，图2B是从第一底座B1的后面获取的立体图，图2C是第一底座B1的电路框图。

第一底座B1包括可拆卸地容纳显示设备1的开口20。第一底座B1包括操作按键22。在开口20的底部设置有输出侧扩展连接器24。在第一底座B1的背部设置有输入侧扩展连接器26。图2A和2B中未示出显示设备1。

作为用于选择(聚焦)显示设备1的显示屏幕上粘贴的按钮的操作按键，操作按键22由总共8个按键构成，即，用于将上述屏幕上的按钮沿箭头方向滚动的四个箭头键、“Enter”键、“Esc”键、“Menu”键和“CLR”键。

每个箭头键用于沿垂直和水平方向移动对按钮的聚焦，“Enter”键操作用于最终确定聚焦。省略了对标记有“ESC”、“Menu”和“CLR”等英文缩写的按键的说明。

第一底座B1包括加载在其内部的按键输入逻辑块28。通过操作第一底座B1中的箭头键、“Esc”、“Menu”、“CLR”和“Enter”键，按键输入逻辑块28向输出侧扩展连接器24输出对应于这些操作的操作信号。

在第一底座B1中，当从另一功能扩展模块向另一个连接器(即，输入侧扩展连接器26)提供功能扩展信号时，将所提供的功能扩展信号传送至输出侧扩展连接器24。将省略对按键输入逻辑块28的详细说明。

参照图3A-3C描述作为第二功能扩展模块的第二底座B2。图3A是从第二底座B2的正面获取的立体图，图3B是从第二底座B2的后面获取的立体图，图3C是第二底座B2的电路框图。

第二底座B2包括用于可拆卸地容纳显示设备的开口30和操作按键32。在开口30的底部设置有输出侧扩展连接器34。在第二底座B2的背部设置有输入侧扩展连接器36。操作按键32由总共20个按键构成，即，用于将上述屏幕上的按钮沿箭头方向滚动的四个箭头键、“Esc”键、“Menu”键、“CLR”键、“Enter”键、数值键、小数点键等。

第二底座B2包括加载在其内部的按键输入逻辑块38。通过操作第二底座B2中的箭头键、“Esc”、“Menu”、“CLR”、“Enter”键、数值键、小数点键等，按键输入逻辑块38向输出侧扩展连接器34输出对应于这些操作的操作信号。

在第二底座B2中，当从另一功能扩展模块向另一个连接器(即，输入侧扩展连接器36)提高功能扩展信号时，将所提供的功能扩展信号传送至输出侧扩展连接器34。将省略对按键输入逻辑块38的详细说明。

参照图4A-4C描述第三功能扩展模块C1。图4A是从第三功能扩展模块C1的正面获取的立体图，图4B是从第三功能扩展模块C1的后面获取的立体图，图4C是第三功能扩展模块C1的电路框图。

第三功能扩展模块C1在其后面包括扩展连接器40。第三功能扩展模块C1在其横侧面包括端子块42等。

第三功能扩展模块C1包括内置于其中的、作为电源功能扩展部分的DC/DC转换器44。DC/DC转换器44将从端子块42提供的DC电压转换为规定的DC电压，并将其输出至扩展连接器40。附图标记41是外部DC电压输出电源。

参照图5A-5C描述第四功能扩展模块C2。图5A是从第四功能扩展模块C2的正面获取的立体图，图5B是从第四功能扩展模块C2的后面获取的立体图，图5C是第四功能扩展模块C2的电路框图。

第四功能扩展模块C2在其后面包括扩展连接器46。第四功能扩展模块C2包括作为电源功能扩展部分的DC/DC转换器48、端子块50、串行通信部分52和D-sub(D袖珍摄像机)54。其他功能扩展部分是串行通信功能、I/O功能、以太网(注册商标)功能等。

在这种情况下，可以设置I/O功能部分56和I/O连接器58以形成图5D所示的第五功能扩展模块C2’。可选地，可以省略串行通信部分52和D-sub 54，并添加I/O功能部分56和I/O连接器58，以形成如图5E所示的第六功能扩展模块C2”。

图6是示出了显示设备1、作为第一功能扩展模块的第一底座B 1、作为第二功能扩展模块的第二底座B2、第三功能扩展模块C1和第四功能扩展模块C2的组合示例的图。组合示例如下。

然而，为方便说明，省略了第五功能扩展模块C2’和第六功能扩展模块C2”的组合。

(1)显示设备1和第一底座B1

(2)显示设备1，第一底座B1和第三功能扩展模块C1

(3)显示设备1，第一底座B 1和第四功能扩展模块C2

(4)显示设备1和第二底座B2

(5)显示设备1，第二底座B2和第三功能扩展模块C1

(6)显示设备1，第二底座B2和第四功能扩展模块C2

(7)显示设备1和第三功能扩展模块C1

(8)显示设备1和第四功能扩展模块C2

不言而喻，基于功能扩展模块的类型，可以提供多种不同的组合。但是，作为示例并为了方便说明，本实施例示出了上述八种组合。注意，(1)-(8)的组合是使用实线、虚线和点划线而示出的。

制造商需要为显示设备1准备第一底座B1、第二底座B2、第三功能扩展模块C1、第四功能扩展模块C2、第五功能扩展模块C2’和第六功能扩展模块C2”等。

通过如上所述地预先准备多种功能扩展模块，在用户要求上述组合(1)-(8)中的组合(1)时，如图7所示，可以通过扩展连接器组装每个模块，以向用户提供。可选地，当用户要求上述组合(1)-(8)中的组合(2)时，如图8所示，可以通过扩展连接器组装每个模块，以向用户提供。

图7示出了上述组合(1)-(8)中的组合(1)。

该组合由显示设备1和第一底座B1形成，其中将显示设备1容纳在第一底座B1的开口20中。当被容纳在第一底座B1的开口20中时，显示设备1通过扩展连接器6和24与第一底座B1连接，并且操作按键22的操作信号经由扩展连接器6和24被提供给显示设备1的功能扩展接口18。在显示设备1中，CPU8根据操作信号的内容，控制HMI部件(例如显示在显示部分12的显示屏幕上的按钮)的显示。

如上所述，在显示设备1和第一底座B1的组合情况下，以紧凑的方式将显示设备1容纳在第一底座B1中。同时，可以扩展作为第一功能扩展模块的第一底座B1的操作按键22的功能。因此，即使显示设备1的背部面积很小，也可以扩展显示设备1的功能，而不会破坏显示设备尺寸较小的优势。

图8示出了上述组合(1)-(8)中的组合(2)。该组合由第一显示设备1、第一底座B1和第三功能扩展模块C1形成。在该组合中，显示设备1的扩展连接器6与第一底座B1的扩展连接器24连接，第一底座B1背部的扩展连接器26与第三功能扩展模块C1的扩展连接器40连接。这样，经由扩展连接器6和24向显示设备1的功能扩展接口18提供第一底座B1的操作按键22的操作信号。同时，通过第三功能扩展模块C1的扩展连接器40、第一底座B1的扩展连接器26，24和显示设备1的扩展连接器6，向显示设备1提供第三功能扩展模块C1的DC/DC转换器44(12-24V DC转换为5V DC)的DC电流。

如上所述，在显示设备1、第一底座B1和第三功能扩展模块C1组合的情况下，以紧凑的方式将显示设备1容纳在第一底座B1中。同时，可以扩展作为第一功能扩展模块的第一底座B1的操作按键22的功能和第三功能扩展模块C1的功能。

如上所述，对于本实施例，不必在单个显示设备自身上设置显示设备所需的每种功能。此外，不必制造与每种所需功能相对应的显示设备。因此，可以限制显示设备的制造成本。此外，即使所需的功能随着实际应用环境而改变，也可以根据这些改变，选择和组装功能扩展模块。所以，不同于传统情况，不必针对每种功能而准备大量显示设备，从而可以大幅度降低成本、时间和工作量。此外，通过预先准备功能扩展模块，制造商也可以紧随用户所要求的规格变化。

此外，即使显示设备的背部面积由于显示设备的小型尺寸而较小，安装的功能扩展模块的数目也不会受到限制。因此，可以充分利用显示设备尺寸较小的优势。

在显示设备之中，特别是对于例如从控制板(未示出)的正面将显示设备装配到显示设备连接开口的情况，显示设备是通过与显示设备连接开口的外周相啮合而固定地安装到开口中的。即使采用这种固定安装显示设备的形式，例如，也可以在显示设备的背部堆叠功能扩展模块。因此，可以多种方式使用该显示设备。

通过参照最优实施例详细描述了本发明。但是，在不背离所附权利要求的精神和广阔范围的前提下，可以对部件进行多种组合和修改。

Claims

1.一种显示设备单元，包括：

显示设备，具有内部电路，从而能够被独立使用；以及

多个功能扩展模块，每一个功能扩展模块均包括能够输出用于扩展对所述显示设备的输入操作功能所需的功能扩展信号的内部电路，其中：

所述显示设备和所述多个功能扩展模块分别包括扩展连接器，用于在将每个所述功能扩展模块堆叠在所述显示设备背部的状态下，通过彼此机械连接，将相应内部电路电连接；以及

所述功能扩展模块包括操作按键；

所述功能扩展模块的内部电路与所述操作按键电连接，且能够输出用于扩展被输入到所述操作按键的操作内容作为对所述显示设备的输入操作所需的功能扩展信号；

所述显示设备能够在未堆叠所述功能扩展模块的状态下被独立使用，而在通过堆叠加载了所述功能扩展模块的状态下，当所述显示设备的内部电路与所述功能扩展模块的内部电路通过两个所述扩展连接器连接时，通过从所述功能扩展模块向所述显示设备输出所述功能扩展信号，能够由所述功能扩展模块的所述内部电路扩展对所述显示设备的输入操作功能。

2.一种显示设备单元，包括：

显示设备，包括在其正面上的显示屏幕、在其背部上的第一扩展连接器、以及由所述显示设备本身使用的作为控制系统的HMI的第一内部电路；以及

底座，包括能够容纳所述显示设备的开口、操作按键、在所述开口底部的输出侧扩展连接器、在其背部上与所述输出侧扩展连接器电连接的输入侧扩展连接器、以及第二内部电路；以及

功能扩展模块，包括在其前面的、能够与所述输入侧扩展连接器连接的第二扩展连接器，以及生成用于扩展所述显示设备的功能的第一功能扩展信号的第三内部电路，其中：

所述第二内部电路与所述操作按键和所述输出侧扩展连接器电连接且能够向所述输出侧扩展连接器输出用于扩展被输入到所述操作按键的操作内容作为对所述显示设备的输入操作所需的第二功能扩展信号，

所述第三内部电路与所述第二扩展连接器电连接且能够输出所述第一功能扩展信号至所述第二扩展连接器，

所述显示设备能够在未堆叠所述底座和所述功能扩展模块的状态下被独立使用，

而在所述显示设备被容纳到所述底座的所述开口中并且所述输出侧扩展连接器与所述第一扩展连接器连接，同时所述功能扩展模块加载到所述底座的所述背部并且所述输入侧扩展连接器与所述第二扩展连接器连接的状态下，通过从所述底座向所述显示设备输出所述第二功能扩展信号，能够扩展对所述显示设备的输入操作功能，进而通过从所述功能扩展模块向所述显示设备输出所述第一功能扩展信号，能够扩展所述显示设备的功能。