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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät, das ein Berührungsbildschirm-Element
umfasst, das an einer Steuerkonsole angebracht ist.
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Die
Erfindung behandelt ein Problem der Montage von Berührungsbildschirmen
von entweder dem kapazitiven oder dem Oberflächen-akustischen Typ auf die
Rückseite
von Steuerkonsolen. Im Falle von Berührungsbildschirmen von PC-Monitortypen kann
gewöhnlicherweise
akzeptiert werden, die gesamte Oberfläche der Front-Abdeckung als
ein Bildschirmelement zu nutzen, womit Klebung oder Laminierung
einer Berührungsbildschirmschicht
auf die Rückseite
der Abdeckung kein Problem ist. Das Problem, das die Erfindung zu
lösen versucht,
tritt besonders dann auf, wenn die Größe des Berührungsbildschirms geringer
als die Konsolengröße des Produktes
ist und es beabsichtigt ist, nur eine Teilfläche der kompletten Konsole
als Berührungsbildschirm
zu realisieren. Zum Beispiel kann im Falle eines Küchen-Einbauofens,
eines Hi-Fi-Systems, einer gewerblichen Kaffeemaschine oder ähnlicher
Geräte die
Anbringung eines Berührungsbildschirm-Elements
an die Rückseite
der Konsole über
einer Anzeige aus den folgenden Gründen schwierig sein:
- 1. Der Anbringungsprozess beinhaltet gewöhnlicherweise
einen Laminierungsschritt unter der Einwirkung eines Rolldruckes,
um den Einbau von Lufttaschen zu vermeiden. Es ist schwierig und oftmals
unpraktisch, eine vollständige
Konsole durch eine Laminierungsmaschine zu fahren. Viele Steuerkonsolen
sind nicht flach, z.B. kann eine Steuerkonsole spritzgegossen sein
und rückseitige
Montagenocken und andere dreidimensionale Elemente besitzen, welche
die Einführung
in einen Laminierer ohne Beschädigung
verhindern.
- 2. Wenn sich herausstellt, dass der Berührungsbildschirm nach der Laminierung
defekt ist, ist es sehr schwer, wenn die Klebeschicht am Einbauort durchgehärtet ist,
den Berührungsbildschirm
wieder zu entfernen um die Erneuerung zu ermöglichen. Weiterhin würde, wenn
der Fehler am Einsatzort auftritt, keine Laminierungsmaschine für einen
Service-Techniker verfügbar
sein und die vollständige
Steuerkonsole müsste
ersetzt werden, was ein unnötig
teuerer und zeitintensiver Arbeitsablauf ist.
- 3. Die Ausrichtung der empfindlichen Schicht in Bezug auf die
rückseitige
Konsolenoberfläche
ist auch in einer kontrollierten Umgebung schwierig, da die druckempfindliche
klebende (PSA) Schicht versucht, noch bevor der Laminierungsschritt
beginnt, anzuhaften, was den Benutzer zwingt, wenn die Anfangsausrichtung
geringfügig
falsch ist, die Schicht von der Konsolenoberfläche abreißen zu müssen und wieder neu zu beginnen.
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Zusätzlich ist
es schwierig, ein Berührungsbildschirmprodukt
für die
Verwendung hinter größeren Konsolen,
wo die Berührungsfläche viel
kleiner als die Gesamtkonsole ist, zu vermarkten, weil Hersteller-Kunden
allgemein interessierter an einem Berührungsbildschirmprodukt sind,
welches sofort bei der Produktion eingebaut werden kann und wo die Einbauschritte
die empfindliche Schicht nicht bis zu dem Punkt, wo Ausfälle möglich sind,
beanspruchen. Besonders die Laminierung von Indium-Zinnoxid-(ITO)-basierten
Filmen ist ein beanspruchender Prozess, welcher zu einer bestimmten
Ausfallrate führt,
und da einige Steuerkonsolen extrem kostspielig sind, limitiert
allein der Mangel an einem nicht-beanspruchenden Montageprozess
die Vermarktbarkeit von ITO-Filmen.
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Die
Erfindung versucht, die Montage von Rückwand-Berührungsbildschirmen dadurch
zu verbessern, dass das Berührungsbildschirm-Element (TSE)
auf die Konsole ohne das Erfordernis eines PSA zwischen der TSE
und der Konsole anbringbar ist. Weiterhin erlaubt die Erfindung
die Montage des TSE ohne Werkzeuge oder Laminierungsmaschinen auf
eine Art, die durch gering ausgebildetes Bedienpersonal leicht verrichtet
werden kann. Weiterhin erlaubt die Erfindung den einfachen Austausch
eines TSE am Einsatzort ohne das Erfordernis spezieller Werkzeuge
oder das Erfordernis, die vollständige Steuerkonsole
auszutauschen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf der Idee der Verwendung eines
halbstarren Trägers
als Teil des TSE, auf welchem das empfindliche Element bzw. Erfassungselement über einen
separaten Laminierungs- oder Ablagerungsschritt vormontiert wird. Im
Falle eines TSE vom kapazitiven Typ ist die empfindliche Elektrodenschicht
in einem Fall eine Kunststoffschicht mit einer Indium-Zinnoxid (ITO)
oder einer ähnlichen
widerstandsbehafteten Schicht auf einem Kunststofffilm wie z.B.
PET, mit einer PSA-Schicht, die eine Seite des PET mit dem Träger verbindet.
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Der
Träger
ist vorzugsweise in einer Richtung leicht geschwungen, um einen
positiven Kontakt entlang der Konsolenoberfläche zu ermöglichen, wenn er einmal montiert
ist. Zwei Montageklammern können
unter Verwendung eines industriellen Qualitätsklebers auf die Rückseite
der Steuerkonsole montiert sein, oder die Steuerkonsole hat eingearbeitete
Klammern, die während
des Spritzgießens
gebildet werden, wenn die Konsole aus Kunststoff gefertigt ist.
Die Klammern sind vorzugsweise entlang der zwei gegenüberliegenden
Rändern
des TSE entlang der Krümmungsachse
positioniert. Wenigstens eine Klammer kann gestaltet sein, um dem
TSE zu erlauben, über
eine bewegliche oder einfügbare
Klammerlippe eingefügt
und geklammert zu wer den. Das TSE kann in eine erste Klammer auf
einer ersten Seite der Endposition des TSEs eingefügt werden
und dann kann das TSE in eine zweite Klammer mit einer Montagelippe
hinuntergedrückt
werden. Dann wird die Lippe in einem Endarbeitsvorgang hinuntergeklammert,
um das TSE an der Konsole unter positivem Druck zu sichern.
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Da
die vollständige
TSE-Konsolenbegrenzung unter positivem Druck ist, gibt es keine
Luftspalte und die Baugruppe ist mechanisch stabil. Eine Lösung wird
auch in dem Fall der Bildung optischer Newton'scher Ringe als ein Ergebnis der Begrenzung
bereitgestellt.
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Somit
wird gemäß der Erfindung
ein Gerät bereitgestellt,
das umfasst: eine Konsole; ein Berührungsbildschirm-Element, das
an der Konsole angebracht ist, wobei das Berührungsbildschirm-Element ein
empfindliches Element bzw. Erfassungselement umfasst, das auf einem
Träger
angebracht ist, und erste und zweite Klammermechanismen zur Halterung
jeweiliger erster und zweiter Ränder
des Berührungsbildschirm-Elements
an der Konsole; wobei der zweite Klammermechanismus von einer offenen Konfiguration,
in welcher das Berührungsbildschirm-Element an die Konsole
angepasst werden kann, in eine geschlossene Konfiguration, in welcher das
Berührungsbildschirm-Element
durch die ersten und zweiten Klammermechanismen an der Konsole gehalten
wird, bewegbar ist.
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Zur
Montage eines Berührungsbildschirm-Elements
an eine Steuerkonsole kann zunächst
ein berührungsempfindliches
Element mit ersten und zweiten Rändern
bereitgestellt werden. Ferner wird eine Steuerkonsole mit einer
Begrenzungsoberfläche,
an welche das berührungsempfindliche Element
montiert werden soll, bereitgestellt. Die Steuerkonsole kann mit
ersten und zweiten Klammermechanismen zum Halten der ersten und
zweiten Ränder
des Berührungsbildschirm-Elements
an der Steuerkonsole versehen werden, wobei der zweite Klammermechanismus
in einer offenen Konfiguration ist. Ein erster Rands des berührungs empfindlichen
Elements wird in den ersten Klammermechanismus eingefügt. Das
berührungsempfindliche
Element wird in eine gekrümmte
Form gebogen, sodass seine konvexe Seite der Begrenzungsoberfläche zugewandt
ist. Der zweite Rand des berührungsempfindlichen
Elements wird in den zweiten Klammermechanismus niedergedrückt, sodass
das berührungsempfindliche
Element flach gegen die Begrenzungsoberfläche liegt. Der zweite Klammermechanismus wird
in eine geschlossene Konfiguration bewegt, um das berührungsempfindliche
Element in der Konsole zu halten.
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Auf
diese Weise kann ein vorgefertigtes Berührungsbildschirm-Element sofort mit
einer Konsole eines Gerätes
unter Verwendung einfacher mechanischer Befestigungen und ohne Benötigung eines
separaten Laminierungsschrittes im Stadium der Produktzusammenbaus
befestigt werden. Weiterhin kann das Berührungsbildschirm-Element leicht
entfernt werden, z.B. zur Reparatur oder zum Austausch.
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Der
bewegliche zweite Klammermechanismus kann ein Basisteil und ein
bewegliches Teil umfassen, wobei das Basisteil an der Konsole befestigt ist
und das bewegliche Teil zwischen einer Eingriffsposition, in welcher
das bewegliche Teil in das Basisteil eingreift, und einer Nicht-Eingriffsposition,
in welcher das bewegliche Teil nicht in das Basisteil eingreift,
bewegbar ist, wobei das bewegliche Teil einen Vorsprung beinhaltet,
der ausgelegt ist, das Berührungsbildschirm-Element
an der Konsole zu halten, sofern es sich in der Eingriffsposition
befindet. Diese Anordnung stellt einen einfachen mechanischen Klammermechanismus
bereit, der einfach zu bedienen ist.
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Das
bewegliche Teil kann mit dem Basisteil durch einen Gelenkabschnitt
verbunden sein und das Basisteil und das bewegliche Teil können zusammenwirkende,
ineinander greifende Oberflächen
haben, die ausgelegt sind, in der Eingriffsposition miteinander
einzurasten. Dies stellt einen einfach her zustellenden Klammermechanismus
bereit, der einfach zu bedienen ist. Weiterhin kann das Basisteil
einen Gleitverhinderungsvorsprung angrenzend an die Konsole beinhalten,
der sich über
die Eingriffsoberfläche
des Basisteils hinaus erstreckt, um an das Berührungsbildschirm-Element in
seiner montierten Position anzustoßen. Dies hilft, das Berührungsbildschirm-Element auszurichten
und in Position zu halten, während
der Eingriffsoberfläche
ermöglicht
wird, von dem Rand des Berührungsbildschirm-Elements beabstandet
zu sein, um eine einfachere Montage zu ermöglichen.
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Der
Vorsprung, der angepasst ist, das Berührungsbildschirm-Element an der Konsole
in der Eingriffsposition zu haltern, kann deformierbar sein. Dies kann
helfen sicherzustellen, dass das Berührungsbildschirm-Element in
einer Position vorgespannt ist, wenn es an der Konsole montiert
wird bzw. ist.
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In
anderen Ausführungsformen
kann das bewegliche Teil ein entfernbares Einfügeteil mit einer Lippenbaugruppe
zur Bereitstellung des Vorsprungs zur Halterung des Berührungsbildschirm-Elements an
der Konsole sein und es kann derart konfiguriert sein, dass, wenn
eine Zunge des Einfügeteils
in einen Kanal des Basisteils eingefügt wird, die Lippenbaugruppe
das Berührungsbildschirm-Element
an der Konsole haltert. Diese Anordnung stellt einen weiteren einfachen
mechanischen Klammermechanismus bereit, der einfach zu handhaben
ist.
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Die
Zunge des Einfügeteils
und der Kanal des Basisteils können
so strukturiert sein, um zwischen ihnen einen Reibschluss zu ermöglichen,
z.B. können
die Zunge des Einfügeteils
und der Kanal des Basisteils jeweils Nuten umfassen, die konfiguriert sind,
um ineinander einzugreifen.
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Die
Lippenbaugruppe kann ein nachgiebiges Element beinhalten, z.B. ein
extrudiertes Gummiprofil, das konfiguriert ist, sich gegen das Berührungsbildschirm-Element
zu komprimieren, wenn das Einfügeteil
in das Basisteil eingreift. Dies kann auch wieder sicherstellen,
dass das Berührungsbildschirm-Element
in der Position, in der es an der Konsole befestigt ist, vorgespannt
ist.
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Das
Basisteil des zweiten Klammermechanismus kann an der Konsole fixiert
sein, z.B. durch einen Kleber, oder kann integral mit der Konsole
ausgebildet sein.
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Der
erste Klammermechanismus kann ein unbewegbarer Klammermechanismus
sein, z.B. eine einfache Klammer vom Typ einer fixierten Lippe, möglicherweise
mit einem elastischen Element zum Vorspannen des Berührungsbildschirm-Elements
gegen die Konsole. Alternativ kann der erste Klammermechanismus
ein beweglicher Klammermechanismus ähnlich oder gleich dem zweiten
Klammermechanismus sein.
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Die
jeweiligen ersten und zweiten Ränder des
Berührungsbildschirm-Elements
können
gegenüberliegende
Ränder
sein.
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Das
Berührungsbildschirm-Element
kann in seinem freien Zustand (d.h. wenn nicht in Position geklammert)
eine gekrümmte
Form mit einer konvexen Seite haben, die der Konsole zugewandt ist,
sodass eine Oberfläche
des Berührungsbildschirm-Elements gegen eine
Oberfläche
der Konsole vorgespannt ist, wenn das Berührungsbildschirm-Element an
der Konsole befestigt ist. Dies kann helfen einen guten Kontakt
zwischen dem Berührungsbildschirm-Element
und der Konsole über
die gesamte Erstreckung des Berührungsbildschirm-Elements
sicherzustellen. Gleichermaßen
kann eine Oberfläche der
Konsole eine gekrümmte
Form derart haben, dass eine Oberfläche des Berührungselements gegen die Oberfläche der
Konsole vorgespannt ist, wenn das Berührungsbildschirm-Element an
der Konsole befestigt ist.
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Das
Gerät kann
weiterhin Ausrichtungsstreifen umfassen, die an der Konsole an Stellen
benachbart von Rändern
des Berührungsbildschirm-Elements
unterschiedlich zu den ersten und zweiten Rändern, welche geklammert werden,
fixiert sind. Dies kann helfen das Berührungsbildschirm-Element relativ
zur Konsole entlang Richtungen parallel zur Erstreckung der geklammerten
Rändern
auszurichten und dessen Bewegung zu verhindern.
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Das
Gerät kann
weiterhin eine brechungsindexanpassende Flüssigkeit oder eine Antireflex-Beschichtung
zwischen dem Berührungsbildschirm-Element
und der Konsole umfassen. Dies kann optische Interferenzeffekte,
wie z.B. Newton-Ringe, reduzieren.
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Das
Gerät kann
weiterhin ein Anzeigemodul umfassen, das so angeordnet ist, dass
das Berührungsbildschirm-Element über einer
Anzeige des Anzeigemoduls positioniert ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Für ein besseres
Verständnis
der Erfindung und um zu zeigen, wie dieselbe verwirklicht werden kann,
wird nun Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen genommen:
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1A zeigt
eine Steuerkonsole mit einer Steueroberfläche, Tastengebieten und einem
Berührungsbildschirm,
der aus einem LCD oder anderem Anzeigetyp aufgebaut ist, samt einem
TSE, das hinter der Konsole und vor dem Anzeigemodul montiert ist.
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1B zeigt
einen Querschnitt der Steuerkonsole von 1A, der
entlang der Linie a-a genommen wurde.
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1C zeigt
eine Vergrößerung des TSE-Gebietes
von 1B.
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2 zeigt
einen Typ eines Klammermechanismus in perspektivischer Sicht, dessen
Querschnitt in 1C gezeigt ist.
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3A zeigt
einen zweiten Typ des Klammermechanismus im Querschnitt in einer
offenen Konfiguration.
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3B zeigt
den Klammermechanismus von 3A in
perspektivischer Ansicht in einer geschlossenen Konfiguration.
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4 zeigt
den zweiten Typ des Klammermechanismus im Querschnitt in einer offenen
Konfiguration, mit einem gekrümmten
TSE, das in eine gegenüberliegende
Klammer eingefügt
ist.
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5 zeigt
die Rückseite
der Konsole von 1A mit einem TSE, das vollständig eingefügt und geklammert
ist.
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6A zeigt
einen Querschnitt einer kapazitiven Version des TSE.
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6B zeigt
die Benutzerseite einer kapazitiven Version des TSE von 6A.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Zurückkehrend
zur 1A ist ein Teil 100 einer Steuerkonsole
von der Benutzerseite gezeigt. Die punktierten Linien 102 zeigen
den Umriss einer PCB (Leiterplatte), welche an die Rückseite
von 100 mit ihrer eigenen PSA-Schicht geklebt wurde. Diese PCB
kann Berührungs-Steuerungsschaltkreise
und Elektroden zur Steuerung von Tasten 101, von welchen
vierzehn gezeigt sind sowie einen Verbindungspunkt mit dem TSE 103 beinhalten.
Die PCB 102 ist optional vorhanden und wird nicht für die Erfindung benötigt, ist
aber einbezogen, um eine typische Applikation zu illustrieren, die
eine Kombination eines TSE mit diskreten Berührungstasten auf der selben
Konsole umfasst. Die Tasten 101 können auch von einem mechanischen
Typ sein und sind in jedem Fall nicht wichtig für die Erfindung.
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1B zeigt
einen Querschnitt von 1A, der entlang Linie a-a genommen
wurde, und der Streifenklammern 104 und 105 enthält, welche
das TSE an der Stelle halten. Zur grafischen Vereinfachung ist 105 nicht
im Detail in 1B gezeigt, sondern ist stattdessen
in 1C im Detail gezeigt.
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1C zeigt
eine unbewegbare Streifenklammer 104 auf einem ersten Rand
des TSE 103 und eine zweite Streifenklammer mit einer abnehmbaren
Lippenbaugruppe 105. Die Klammer 104 hält das TSE
an einem ersten Rand gegen die Konsole gepresst. Der zweite Rand
des TSE 103 wird durch eine Klammerbaugruppe 105 am
Ort gehalten. Die empfindliche Schicht des TSE ist eine dünne Schicht 106;
im Falle eines ITO-basierten kapazitiven Elements umfasst die Schicht 106 eine
ITO-Schicht und möglicherweise
ein PET-Substrat mit einem PSA, wie dies später beschrieben wird. Die Begrenzung zwischen
dem TSE und der Konsole 100 ist als 401 gezeigt.
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2 zeigt
im weiteren Detail einen Typ einer Klammer 105, welche
aus zwei Teilen, einem fixierten Basisteil 201 und einem
Einfügeteil 202,
aufgebaut ist. Das Teil 201 ist an der Rückseite
der Konsole 100 mittels eines Klebers 206 fixiert.
Ein Kanal 205 ist derart strukturiert, um Teil 202 zu
erfassen, z.B. durch Verwendung von Nuten entlang der Seite des
Kanals, um eine Reibschlusspassung zu ermöglichen. Das Teil 202 hat
eine Zunge 204, welche auch Nuten hat, die mit den Nuten
zusammenpassen, die den Kanal 205 auskleiden, sodass das
Teil 202 sich nicht ohne ein manuelles Entfernen lösen kann,
wenn es eingefügt
ist.
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Auf
der Unterseite einer Oberfläche
von Teil 202 ist ein nachgiebiges Profil eines Materials 203, welches
verwendet wird, um sanft gegen das TSE 103 zu komprimieren,
wenn 202 in die Basis 201 eingreift. Das Material 203 kann
aus extrudiertem Gummi gemacht sein und sollte wie gezeigt an 202 befestigt
sein, möglicherweise
unter Verwendung von Klebern oder über eine mechanische Passung
in einem Kanal 207 in 202.
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Der
Basisstreifen 206 und der Befestigungsstreifen 104 können unter
Verwendung eines einfachen Ausrichtungs-Aufsatzes wäh rend der
Produktion sofort montiert werden. Sie müssen nicht auflaminiert werden
und es wird nur eine geringe Ausbildung benötigt, um diese Streifen zu
montieren, da sie relativ unkritisch gegen Lufttaschen zwischen
ihnen und der Konsole sind, da diese Streifen außerhalb des Betrachtungsbereichs
der Anzeige sind.
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3A zeigt
einen unterschiedlichen Typ einer Streifenklammer 105,
die ein einzelnes Profil eines extrudierten Kunststoffes mit einem
Gelenkabschnitt 301 umfasst. Der Abschnitt 306 ist
der fixierte Basisabschnitt. Wie zuvor wird ein Kleber 206 verwendet,
um 306 an der Rückseite
der Konsole zu befestigen. Der Abschnitt 307 ist beweglich,
er ist mit dem Basisabschnitt 306 durch einen dünnen knickbaren
Gelenkbereich 301 verbunden. Die ineinander greifenden
Oberflächen 303 und 304 erfassen
einander wenn der Abschnitt 307 gebogen und geschlossen
wird. Ein dünner
flexibler Abschnitt 302, der vom Abschnitt 307 hervorsteht,
wirkt, um auf das TSE 103 sanft niederzudrücken, sobald
der Abschnitt 307 auf den Abschnitt 306 geschlossen
wird.
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3B zeigt
die Klammer 105 in geschlossener Position, die ein TSE 103 an
seinem zweiten Rand niederhält.
Die ineinander eingreifenden Oberflächen 303 und 304 sind
verriegelt, womit sie ein unbeabsichtigtes Öffnen des Mechanismus sehr
erschweren. Das Gelenk 301 ist um fast 180° gebogen und
ist wirksam, die rechte Seite von 307 (wie gezeigt) zu
erfassen, um zu verhindern, dass sie sich vom Basisabschnitt 306 trennt.
Der Vorsprung 305 des Abschnitts 306 ist wirksam,
um das TSE 100 richtig zu sperren, sodass das TSE nicht
sehr viel oder überhaupt
nach rechts (wie gezeigt) gleiten kann. Da das TSE den Riegelbereich 304 beim
Einbau freigeben muss, würde
ohne 305 eine deutliche Lücke zwischen dem zweiten Rand
von 103 und der Basis von 306 entstehen, welche
zu Positionsfehlern beim Einbau führen könnte. Der Vorsprung 305 ist wirksam,
den zweiten Rand des TSE ohne eine signifikante Lücke festzulegen,
welche zu Abstandsfehlern führen
könnte.
Der dünne Druckstreifen 302 wird leicht
deformiert, genug, um das TSE 103 entlang der Grenzfläche 401 flach
auf die Innenseite der Konsole 100 sanft niederzudrücken.
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4 zeigt
den Einbauprozess der Erfindung mit offener Klammer 105.
Wie gezeigt ist das TSE 103 entlang dem Pfad 403 gekrümmt (übertrieben
dargestellt für
Illustrationszwecke), wobei dessen konvexe Seite der Begrenzungsfläche 401 zugewandt
ist. Die empfindliche Fläche
ist wieder auf der Konsolenseite des TSE als 106 gezeigt.
Der erste Rand des TSE wird zuerst in die fixierte Streifenklammer 104,
wie gezeigt, eingefügt.
Dann drückt
der Benutzer die zweite Seite des TSE in die Streifenklammer 105 (Pfeil
B) hinunter, sodass das TSE flach gegen die innere Oberfläche der
Konsole 100 entlang der Begrenzung 401 anliegt.
Wenn die Streifenklammer 105 geschlossen ist, ist die Endpassung
wie gezeigt in 3B realisiert.
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5 zeigt
einen Grundriss der Rückseite der
Steuerkonsole 100, wobei das TSE 103 durch die Streifenklammern 104 und 105 flach
gegen die Konsole 100 gedrückt ist. Die Gelenkoberfläche 301 ist auch
sichtbar. Die Streifenklammern 104 und 105 können sich
entweder entlang der gesamten Länge der
Ränder
des TSE 103 oder nur entlang eines Abschnitts davon, wie
gezeigt, befinden. In 5 sind auch zwei Ausrichtungsstreifen 503 gezeigt,
welche verwendet werden, um das TSE entlang der vertikalen Achse
(wie gezeigt) in der Position auszurichten und um das TSE von einer
Bewegung entlang der vertikalen Achse durch Vibration oder Schlag
zu bewahren. Diese Streifen 503 sind einfache Profile und sind
nicht weiter detailliert, aber sie können rechteckig, L-förmig oder
in anderer dem Designer passender Weise geformt sein. Sie können entlang
der gesamten Länge
ihrer jeweiligen Ränder
oder einem (Teil)Abschnitt davon, wie gezeigt, verlaufen.
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Während die
vier Elemente 104, 105 und 503 als separate
Teile gezeigt sind, ist es möglicherweise wünschenswert,
diese in einem Spritzgussrahmen herzustellen, welcher das TSE 103 halten
kann. Während
die Fertigungsmittel für
solch ein Teil mehr Geld kosten würden als die Fertigungsmittel
für einen Satz
von Extrusionsprofilen, und während
das resultierende Teil nur eine Größe des TSE aufnehmen würde, könnte es
trotzdem aus Einbaugründen
vorteilhaft sein, diese vier Elemente aus einem einzigen „Rahmen" herzustellen, welcher
das TSE ausrichten und an seinem Ort halten würde. Alternativ könnten diese
vier Elemente direkt in die Konsole 100 selbst aufgenommen
sein, z.B. wenn die Konsole aus spritzgegossenem Kunststoff hergestellt
wird, sodass der einzige Einbauschritt die Einfügung des TSE in den Rahmen
ist, welcher selbst schon durch die Konsole bereitgestellt wird.
Dieses Verfahren würde
besonders für
Großserien-Konsumelektronik-Geräte geeignet
sein, für
welche die zusätzlichen Arbeitsschritte
der Montage und Klebung der Streifen untragbar sein würden.
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Da
die Elemente 104, 105 und 503 nicht im Betrachtungsbereich
des Display liegen, kann die Kontaktierung bzw. Anbringung dieser
Teile (oder des Einzelstücks,
im Falle eines Spritzgussteils) mit einer aushärtbaren Flüssigkeit oder einem Gelkleber erleichtert
werden, die bzw. das es dem/den Teil(en) erlaubt, sich während des
Zusammenbaus in die Ausrichtung zu bewegen. Nachdem das/die Teil(e) ausgerichtet
sind, kann der Kleber über
die Zeit, Hitze oder UV-Licht gehärtet werden, um sie (es) am
Ort zu fixieren, bevor das TSE 103 eingefügt wird.
Andere Verfahren der Montage beinhalten das „heat-staking" (Wärmeverbinden),
das Ultraschall-Schweißen, das
Verschrauben in Nocken und, neben anderen, die mechanische Einschnapp-Pressanpassung.
Die Verwendung eines Klebers, um wie oben beschrieben die Streifen
zu montieren, soll in Bezug auf die Erfindung nicht als limitierend
gesehen werden. Die Montage der PCB 102 (wenn verwendet)
kann entweder vor oder nach der Montage der Streifenklammer-Baugruppen
vorgenommen werden.
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6A zeigt
einen flachen Querschnitt des TSE 103. Die halbstarre Schicht 601 kann
aus einem klaren bzw. durchsichtigen, dünnen aber relativ harten Kunststoff
gefertigt sein, z.B. aus einem 1,5 mm starken Polykarbonat. Eine
flexible Filmschicht 604, die aus einem klaren bzw. durchsichtigen
Kunststoff wie z.B. PET gefertigt ist, auf welchem die ITO-empfindliche Schicht 603 (im
Falle eines kapazitiven Bildschirms) abgeschieden ist, ist mit der
halbstarren Schicht 601 mittels einer Klebeschicht 602 verbunden.
Da diese Baugruppe klein ist, ist der Klebeverbindungsprozess leicht
zu kontrollieren und kann von einem Berührungsbildschirm-Hersteller ausgeführt werden.
Die vollständige
Baugruppe 103 sollte vor der Lieferung zum Kunden getestet
werden, um sicherzustellen, dass der Laminierungsschritt keine Fehlfunktion
der empfindlichen Elemente herbeigeführt hat.
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Während 6A das
TSE 103 als flach zeigt, ist zur Erzeugung einer Krümmung tatsächlich leicht
gekrümmt
entlang der Richtung 403, wie zuerst in 4 gezeigt,
um ein positives Eingreifen der Oberflächen entlang der Begrenzung 401,
wie oben erklärt,
zu erlauben; die obere Fläche
der Baugruppe von 6A ist die Oberfläche, welche
mit der Konsole 100 zusammengefügt wird. Die Krümmung kann entweder
vor oder nach dem Laminierungsschritt mittels Heizens der Schicht 601 und
der Anwendung von Druck eine wünschenswerte
Form bewirkt werden. Es ist bevorzugt, die Krümmung vor der Laminierung zu
bewirken, sodass die empfindliche Schicht immer unter Kompression
anstatt Zugspannung ist, um die Wahrscheinlichkeit des Bruchs des
empfindlichen Elements zu reduzieren.
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6B zeigt
einen Grundriss einer kapazitiven Version des TSE 103,
wobei die empfindliche Schicht 604 auf einer Seite angebracht
ist. Ein elektrisches Ende 605 verbindet diesen Film mit
der Elektronik, die auf einer separaten PCB aufgenommen ist; in
einigen Ausführungsformen
wird die Elektronik 607 auf das Ende selbst oder in der
Nähe eines Rands
des Films montiert, um ein vollständiges selbständiges Berüh rungsbildschirm-Modul
bereitzustellen. Das Ende 605 sollte sich von der TSE-Konsole
in ein Gebiet, das nicht durch die Klammerstreifen oder Ausrichtungsstreifen 104, 105, 503 besetzt
ist, erstrecken. Die Seite, auf welcher der Film 604 angebracht
ist, ist die Seite, die konvex (wenn gekrümmt) ist und so angebracht
ist, dass sie der Konsolenbegrenzung 401 zugewandt ist.
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In
einigen Fällen
kann die Montage des TSE 103 an eine Konsole Newton-Ringe
verursachen. Das Phänomen
der Newton-Ringe ist ein Interferenzmuster, das durch die Reflektion
von Licht zwischen zwei angrenzenden Oberflächen verursacht wird, welche
nicht perfekt flach gegeneinander liegen. Während die Abflachung des TSE
gegen die Begrenzung 401 im Allgemeinen Newton-Ringe eliminieren sollte,
können
in einigen Fällen
einige übrigbleibende Effekte
beobachtet werden, wenn gute Koplanarität nicht erreicht werden kann.
Um dies zu überwinden, wäre es wünschenswert,
eine dünne
Schicht Brechungsindex-anpassender
Flüssigkeit
auf die Oberfläche 604 aufzubringen,
wie z.B. ein Öl
oder ein Gel 606. Alternativ kann die Schicht 606 eine
abgelagerte Antireflexiv-(AR-)Schicht sein, welche jegliche Newton-Ringe
genügend
abschwächen
wird.
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In
einer alternativen Ausführungsform
kann die Unterseite der Steuerkonsole 100, die durch die Begrenzung 401 definiert
ist, selbst gekrümmt
sein, sodass die Krümmung
des TSE 103, verglichen mit früher beschriebenen Ausführungsformen,
weniger signifikant sein muss, um einen optimalen positiven Kontakt
zwischen der Steuerkonsole 100 eines Geräts und dem
TSE 103 herzustellen. Die Krümmung entweder der Steuerkonsole
oder des TSE oder beider verbessert nutzbringend den angewendeten Druck,
um einen positiven Kontakt oder eine Verbindung zwischen der Steuerkonsole
und dem TSE zu schaffen, was hilft, irgendwelche Luftblasen zu eliminieren,
welche in der Begrenzungsregion 401 vorliegen können.
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Ein
besonderer Vorteil der Erfindung ist die Bereitstellung eines Gerätes und
eines Verfahrens zur einfachen Montage eines Berührungsbildschirm-Elements auf
die Rückseite
einer Steuerkonsole einer Vorrichtung. Weiterhin kann das Berührungsbildschirm-Element
leicht von der Steuerkonsole zum Austausch nach seiner Lebensdauer
entfernt werden. Das bedeutet, dass die gesamte Vorrichtung nicht
ersetzt werden muss, wenn das Berührungsbildschirm-Element ausfällt oder
defekt geht. Gegenwärtig
erfordern die meisten Vorrichtungen mit Steuerkonsolen, die Berührungsbildschirme
aufnehmen, die Ersetzung der gesamten Vorrichtung, wenn das Berührungsbildschirm-Element kaputt geht.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben wurde, können
viele Modifikationen oder Abwandlungen ohne Abweichung von der Erfindung
gemacht werden. Demgemäß ist es
beabsichtigt, dass alle diese Modifikationen und Abwandlungen als
innerhalb des Geistes und Umfangs der Erfindung betrachtet werden.
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Demnach
wird ein Gerät
beschrieben, das eine Steuerkonsole umfasst, die ein Berührungsbildschirm-Element
hat, das an einer Oberfläche
der Konsole angebracht ist. Das Berührungsbildschirm-Element umfasst
ein empfindliches Element, das an einem halbstarren Träger angebracht
ist, und erste und zweite Klammermechanismen zur Haltung jeweils
der ersten und zweiten Ränder
des Berührungsbildschirm-Elements
an der Konsole. Eine oder beide der Klammermechanismen ist von einer
offenen Konfiguration in eine geschlossene Konfiguration bewegbar.
In der geschlossenen Konfiguration ist das Berührungsbildschirm-Element mit der Konsole durch
den Klammermechanismus gehalten und in der offenen Konfiguration
wird das Berührungsbildschirm-Element
nicht an der Konsole gehalten. Der bewegbare Klammermechanismus
kann ein Basisteil umfassen, welches an der Konsole fixiert ist,
und ein zusammenwirkendes bewegliches Teil mit einem Vorsprung zur
Halterung des Berührungsbildschirm-Elements
an der Konsole, wobei das bewegliche Teil zwischen einer (verriegelnden)
Eingriffsposition, in welcher der Vorsprung das Berührungsbildschirm-Element
an der Konsole hält,
und einer (unverriegelten) Nicht-Eingriffsposition, in welcher das bewegliche
Teil nicht mit dem Basisteil ineinander greift und das Bildschirmelement
frei ist, um von der Konsole entfernt zu werden, bewegt werden kann.