電容式觸摸接口組件的製作方法

2023-07-10 08:02:36

專利名稱：電容式觸摸接口組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電容式觸摸接口組件以其製造方法。
背景技術：
工業過程變送器用在各種環境中的工業過程設備中。例如，工業過程變送器可以包括傳感器以感測壓力、溫度、振動、流量或與工業過程相關的幾乎任何其他參數，和/或可以包括管理、控制或以其他方式與工業過程相互作用的致動器或其他裝置。許多工業過程設備位於腐蝕性環境中，或可能受到火災、爆炸或振動的風險，並且因此，工業過程變送器一般必須被建造為防爆，並且以其他方式能夠適宜承受操作環境條件。工業過程變送器可以無線或使用硬線連接與控制室、其他設備等通信，以幫助提供工業過程管理。典型地， 工業過程變送器安裝在所需的位置處，並且由位於安裝位置的操作員使用編程設備進行配置。然而，這種編程設備會很昂貴，而且必須被運送到安裝位置，用於由操作員使用。然而， 還期望能夠在不必移除變送器蓋的情況下配置工業過程變送器，因為蓋可能難以移除並且然後重新安裝，並且蓋移除不必要地將變送器的內部暴露到環境。因此，需要提供適於工業過程變送器使用的本地操作員界面。

發明內容
根據發明的一種顯示組件，包括透明蓋片、具有被布置為面對透明蓋片的接觸結構的顯示罩、安裝在顯示罩上的接口組件、具有支撐部件和連接部件的電子元件板罩、以及可操作地結合在顯示罩和電子元件板罩之間的偏置部件。連接部件將電子元件板罩機械地連接到顯示罩，同時允許電子元件板罩和顯示罩之間的軸向位移和旋轉。偏置部件擱置在電子元件板罩的支撐部件上，並且偏置部件被配置以推動顯示罩的接觸結構與透明蓋片物理地接觸。接口組件包括用於提供數字顯示的顯示電路和用於通過透明蓋片在所述數字顯示處或者附近處提供觸摸致動的觸摸電路。


圖1是說明包括根據本發明的工業過程變送器的工業過程管理系統的框圖。圖2是工業過程變送器的部分的分解透視圖。圖3是工業過程變送器的顯示罩組件的透視圖。圖4是工業過程變送器的電子元件板罩組件的透視圖。圖5是固定在一起的顯示罩組件和電子組件板組件的透視圖。圖6是沿著圖5的線6-6截取的固定在一起的顯示罩組件和電子組件板組件的橫截面視圖。圖7是說明用於裝配根據本發明的工業過程變送器的方法的過程圖。圖8是工業過程變送器的一部分的平面圖，顯示本地操作員界面(LOI)組件的另一個實施方式。
圖9是沿著圖8的線9-9獲得的圖8的LOI組件的橫截面視圖。雖然上述附圖提供本發明的幾個實施方式，但如在討論中所提出的那樣，也考慮其他的實施方式。在所有情況下，本公開內容通過表示而不是限制的方式呈現本發明。應該被理解，落入在本發明的原則的範圍和精神內的許多其他的修改和實施方式可以由本領域技術人員設計。附圖可以不按比例繪製。相同附圖標記在整個附圖中已經用來顯示相同部分。
具體實施例方式工業過程變送器經常使用在將變送器暴露至腐蝕、火、爆炸、振動等其它極端條件的環境中。出於這個原因，工業過程變送器被特殊地構造以使它們能夠適當地承受預期的運行條件。為此，工業過程變送器通常具有由耐久鑄件和機加工金屬材料製成的帶有可螺紋地連接(即旋上)的蓋的粗糙外殼。蓋可以包括定位在本地接口組件之上的透明部分。 為了滿足防爆要求，該透明部分通常設置為相對厚的(例如，大約有10毫米或以上)一塊玻璃。理想地，在不從外殼移除蓋和暴露工業過程變送器內部到環境的情況下使輸入到達可以被致動的工業過程變送器。用具有一個或多個電傳導板(或按鈕)的觸摸電路感測通過形成蓋的透明部分的像玻璃或塑料的介電材料的電容信號是可行的。觸摸電路的電傳導板和人的手指(或其他附屬物)形成由形成蓋的透明部分的電介質分開的電容器。電容測量的信號強度與電介質相關，越高的介電分離材料造成信號檢測越好。出於這個原因，蓋的比較厚的透明部分對於信號強度可能是不可取的。而且，在電容器中的任何空氣間隙將進一步減少信號強度，因此空氣量應被最小化以保持可接受的信號水平。因此，期望減少或消除觸摸電路和蓋的玻璃之間的空氣間隙。但是，由於工業生產過程變送器通常具有螺紋蓋，其期望用於滿足防爆要求，當將蓋與變送器外殼結合(或脫開結合)時施加的扭矩有可能干擾、損害甚至破壞敏感的顯示電路和/或觸摸電路(如果蓋接觸電路)。如果電路與蓋物理接觸，振動也可能導致類似的損害。還應當指出，雖然除了電容類型之外的其它觸摸接口也是可用的，但某些類型的觸摸接口不適合在典型的工業過程環境中使用。例如，利用可變形層的觸控螢幕對於維持防爆工業過程變送器外殼可能是不希望的。大體上，本發明提供了一種適於與被配置以滿足諸如防爆的作業環境要求的工業過程變送器一起使用的顯示組件。該工業過程變送器可以包括外殼、接口組件和具有定位在本地顯示組件之上的透明部分的可拆除蓋。接口組件包括用於提供視覺信息的顯示的顯示電路和用於通過透明蓋片在被顯示的視覺信息處或附近提供觸摸致動的電容式觸摸電路。在一個實施例中，接口組件配置在將晶片固定於玻璃上(COG)型配置中，電容式觸摸電路定位在數字顯示器上的，從而電容式觸摸致動可以對應於作為由顯示器提供的(並通過電容式觸摸電路可見的)特定的視覺信息的函數的多種不同的輸入。在其它實施方式中，電容式觸摸電路提供一般定位在數字顯示器的顯示區域的外側的一個或多個活動區域 (即，按鈕)，例如在數字顯示器的外圍。在一些實施方式中，接口組件安裝到顯示罩，該顯示罩具有被布置以面對透明蓋片的接觸結構(例如，外圍脊或唇、多個凸緣等)。顯示罩由包括連接部件的電子元件板罩支撐，該連接部件將電子元件板罩機械地連接到顯示罩，同時允許它們之間進行軸向位移和旋轉。電子元件板罩可用合適的緊固件連接到外殼。而且，諸如波形彈簧的偏置部件可操作地結合在顯示罩和電子元件板罩之間。偏置部件擱在電子元件板罩的一部分上，並且被配置為推動顯示罩的接觸結構與透明蓋片物理接觸。而且，在一些實施方式中，可以完全消除空氣間隙。電容式觸摸電路的按鈕可以嵌入物理接觸暴露到用戶的透明蓋片的罩，以使電容式觸摸區域路徑可以通過單獨的固體材料從用戶的附屬肢體延伸到所選擇的一個按鈕。這樣的配置可以任選地與其他實施方式的部件結合使用，諸如與偏置部件結合使用以推動罩和透明蓋片之間的物理接觸。圖1是說明工業過程管理系統20的框圖，其包括工業過程22、工業過程變送器對和控制室沈。工業過程變送器M包括一個傳感器/執行器觀和本地操作員界面(LOI)組件32，該本地操作員界面(LOI)組件32包括電容式觸摸電路34和顯示電路36。還設置控制電路38。 控制室沈可以包括用於管理和控制工業過程22以及用於收集和分析來自工業過程變送器對的數據的顯示屏、處理器、存儲器、資源管理或控制軟體(例如從美國明尼蘇達州Chanhassen的Emerson Process Management (艾默生過程管理公司)可獲得的AMS套件和PlantWeb 軟體)，和其他組件。傳感器/執行器觀被定位以與工業過程22相互作用。在各種實施方式中，傳感器/執行器觀可配置以感應壓力、溫度、振動、流量或與工業過程22相關的幾乎任何其他參數，和/或可以包括管理、控制或以其他方式與工業進程22相互作用的致動器或其他設備。控制電路38電連接到傳感器/執行器觀，並且可以是用於控制傳感器/致動器觀的操作、收集數據、處理數據等任何合適的配置。應該指出，在替代實施方式中，可以實現為多個離散電路組件，並且可以為傳感器/執行器觀設置單獨的控制電路(未顯示)。LOI組件32包括觸摸電路34，其可以是由操作員觸摸致動的任何合適的配置； 和顯示電路36，其可以配置為具有可選背光功能的一個或多個液晶顯示器(LCD)，或者配置為能夠產生視覺輸出的任何其他類型的數字或模擬顯示器。在一個實施方式中，觸摸電路34提供由電傳導板(或按鈕)限定的一個或多個觸摸可致動區域，其用於與定位在觸摸電路34的任何這些地區附近的操作員的附屬肢體(如手指)選擇性地形成電容器。以此方式，觸摸電路34可以以已知的方式提供電容式觸摸致動。應理解，限定觸摸電路34的觸摸可致動區域的電傳導板或按鈕可以具有任何合適的配置，以適合特定的應用需要。在一個實施例中，觸摸電路34可以具有被支撐在玻璃層上的大致透明的跡線(如由銦錫氧化物材料製成)，觸摸電路34的至少一部分定位在顯示電路36之上(即在其頂部上)，以便通過觸摸電路；34可看見顯示電路36。這允許顯示電路36基本上顯示任何信息，並且允許觸摸電路34的觸摸可致動區域接收與在觸摸電路34的每個按鈕處顯示的信息相關的各種不同的輸入。以此方式，LOI組件32提供動態操作員界面，其可以顯示各種信息並且在相對小的區域內接收各種輸入。本領域技術人員應理解，為特定的應用所需，可以通過LOI組件 32提供任何合適的菜單和顯示布局。在可替換實施方式中，觸摸電路34和顯示電路36可以定位彼此相鄰，或者在其它布置中，不是直接地在另一個的頂部上。而且，在一些實施方式中，觸摸電路34和顯示電路36可以每一個具有將晶片固定於玻璃上(COG)型配置。控制電路38控制觸摸電路34和顯示電路36兩者的操作。例如，控制電路38可以控制在顯示電路36上的顯示的產生，以及觸摸電路34的操作員致動的識別和處理。控制電路38可以包括一個或多個常規配置的處理器。工業過程變送器M可以與控制室沈通信。工業過程變送器M和控制室沈之間的通信可以通過任何合適的無線或硬線連接。而且，與控制室沈的通信可以是直接的或通過許多中間設備(未顯示)的網絡。控制電路38可以幫助管理和控制至和來自業過程變送器對的通信。工業過程變送器M可以包括在圖1中沒有特別顯示的附加部件。而且，應理解， 工業過程變送器M的特定配置可以為特定的應用需要而變化。圖2是工業過程變送器M的一個實施方式的部分的分解透視圖。如圖2所示，工業過程變送器M包括外殼40、電子元件板42、電子元件板罩44、偏置部件46、顯示罩48、支座50、柔性電路52、LOI組件32、標籤56和蓋58。外殼40可以具有大致圓筒形。外殼可以由任何合適的材料製成，如由金屬或聚合物材料製成。可以使用已知的製造工藝製造外殼40，諸如鑄造、機械加工和模製工藝，或任何其他合適的製造工藝。蓋58包括覆蓋底座60和透明蓋片62。蓋底座60可由金屬材料、 聚合物材料或其他合適的材料製成，並且具有大致圓筒形。透明蓋片62固定到蓋底座60， 並且可以由大約10毫米或更厚的玻璃製成。螺紋64A形成在蓋底座60上，用於在相應的外殼螺紋64B處將蓋58螺紋地結合到外殼40。可設置合適的密封(如0型圈、墊片等)(未顯示)用於在蓋58結合到外殼40時將工業過程變送器M與外部環境密封隔開。在所示的實施方式中，蓋58和外殼，當結合在一起時，為工業過程變送器M提供密封的、防火和防爆外殼在一般情況下，LOI組件32是由支座50支撐，支座50又連接到顯示罩48。LOI 組件32結合觸摸電路34和顯示電路36，觸摸電路34和顯示電路36中的每一個都可以每個設置在合適數量的玻璃層上。支座50可以由聚合物材料模製而成，並且提供支撐結構， 以在工業過程變送器M的裝配過程中簡化LOI組件32的處理。標籤56在被布置以面對透明蓋片62的一側處貼在LOI組件32上，並且能夠提供所需的視覺指示。偏置部件46可以是彈簧或系列彈簧，如波形彈簧(例如，在約5.1毫米(0.2英寸)的工作高度處具有約 89牛頓(20磅)的負載)，並且可操作地結合在顯示罩48和電子元件板罩44之間。電子元件板42包括控制電路38，控制電路38可以包括處理器和任何已知配置的其他期望的電器元件，並且機械地固定到電子元件板罩44。電子元件板罩44以合適的緊固件65(例如， 螺栓、螺絲等)固定到外殼40。電子元件板42通過柔性電路52電連接到LOI組件32，柔性電路52延伸通過支座 50、顯示罩48和電子元件板罩44。雖然在圖示的實施方式中，柔性電路52被配置為具有印刷在柔性電介質基板上的電跡線，但應理解，在可替換的實施方式中，柔性電路52可以具有任何合適的配置，諸如一組離散導線等。柔性電路52的至少部分可以布置成線圈形狀， 從而允許顯示罩48相對於電子元件板罩44旋轉，同時保持電連接。可以使用熱壓機各向異性導電膠連接(hot bar anisotropic glue connection)將柔性電路52電連接到LOI組件32，並且柔性電路52可以進一步連接到電子元件板42。為了減少到柔性電路52的電連接上的應力，柔性電路52可以機械地固定LOI組件32部件，例如，通過擰入支座50上的通槽，或者被粘到支座50。電子元件板42還電連接到位於外殼40內的其它電路(未顯示)。圖3是顯示罩組件的實施方式的透視圖。如圖3所示，顯示罩48的圖示實施方式包括圓筒形部件66和大致中心定位的連接部件68，兩者被設置為遠離支座50朝向(見圖 2和幻。圓筒形部件66位於顯示罩48的外徑處或者附近。任選地，多個定位凹槽70沿著圓筒形部件66的內表面設置。在所示的實施方式中，十二個定位凹槽70彼此間隔約30度分開設置。在可替換實施方式中，可以以任何期望間隔(如15°間隔、45°間隔等)設計任何期望數量的定位凹槽70。停止件72定位在圓筒形部件66的外表面處，用於幫助限制顯示罩48的旋轉，如將在後面進一步解釋的那樣。顯示罩48還包括在與圓筒形部件66相對的側面處從顯示罩48突出的凸起結構74。在所示的實施方式中，凸起結構74是在顯示罩48的外周處的連續脊，雖然在可替換的實施方式中可以是其他配置(例如不連續的脊、 多個「凸塊」或幾乎任何形狀的一個或多個突起)。而且，顯示罩48有柔性電路52可以通過其中的開口 76 (柔性電路52還通過支座50中的開口 78)。顯示罩48可由聚合物材料模製。如圖3所示，柔性電路52可以包括固位部件79，其利於將柔性電路板52電連接至電子元件板42。圖4是電子元件板組件的實施方式的透視圖。如圖4所示，電子元件板罩44的圖示實施方式包括圓筒形部件80、支撐部件82 (即槽脊(land))、連接部件84、一個或多個定位突出部86和停止件88。電子元件板罩44還有柔性電路52可以通過其中的開口 90。連接部件84中心地定位，並且在圖示的實施方式中包括一對彈性叉形部件，其被配置為提供與顯示罩48的連接部件68的「搭扣」結合。在可替換實施方式中，可以利用連接部件68和 84之間的螺絲或其他類型結合。連接部件68和連接部件84之間的結合允許旋轉和軸向移動(順時針和逆時針)，同時仍然將電子元件板罩44和顯示罩48機械地固定在一起。旋轉軸線由連接部件68和84限定。圓筒形部件80從連接部件84向外徑向地定位，支撐部件82毗鄰並且從圓筒形部件80徑向向外定位。偏置部件46圍繞圓筒形部件80定位，並且擱在支撐部件82上。如圖4所示，8個有角度地分開的定位突出部86毗鄰支撐部件82 定位。每個定位突出部86是彈性部件，其被配置為與在顯示罩48中的定位凹槽70結合， 以便以由定位凹槽70和定位突出部86之間的間隔限定的增量推動顯示罩48相對於電子罩44的旋轉。定位突出部86和定位凹槽70也有利於減少顯示罩48的由當蓋58螺紋地結合外殼40或從外殼40脫開結合時產生的扭矩引起不期望的旋轉的風險。在可替換實施方式中，定位凹槽70和定位突出部86可以省略。停止件88靠近定位突出部86並且從定位突出部86徑向向外定位，並且被配置為與在顯示屏48上的停止件72配合以限制顯示罩 48相對於電子元件板罩44的旋轉(見圖5)。例如，在一個實施方式中，停止件72和88可以將顯示罩48相對於電子元件板罩44的旋轉限制至約330度的範圍。旋轉限制有助於防止LOI組件32的電連接的斷開或損壞。電子元件板罩44可從聚合物材料模製。圖5是固定在一起的顯示罩組件和電子元件板組件的透視圖。如圖5所示，顯示罩48與電子元件板罩44結合。而且，安裝在支座50上的LOI組件32固定到顯示罩48。 LOI組件32和支座50相對於顯示罩48的接觸結構74的外部範圍(outer extent)凹進。 這樣一來，接觸結構74是L0I32組件的最遠的延伸部分，並且可以被配置為組件L0I32的物理接觸工業過程變送器M的蓋58的唯一部分。L0I32組件從接觸結構74的外部範圍凹進的距離可以被相對精密地控制，以便將蓋58的透明部分62和LOI組件32之間的空氣間隙(其大致對應於LOI組件32從接觸結構74的外部範圍凹進的距離)保持為小值但是非零值。而且，當蓋58螺紋地結合至外殼40或從外殼40脫開結合時，來自蓋58的旋轉的扭矩施加在顯示罩48的接觸結構74上而不是相對敏感的LOI組件32上。當顯示罩48和電子元件板罩44連接在一起時，偏置部件46推動顯示罩48和電子元件板罩44在軸向方向上遠離對方。當蓋58與外殼40完全地結合時，透明蓋片62接觸顯示罩48的接觸結構74，並移動顯示罩48更靠近電子元件板罩44，壓縮偏置部件46。 在蓋58結合至外殼40時，偏置部件46的偏置力推動顯示罩48連續接觸透明蓋片62。當蓋58從外殼40脫開結合時，偏置部件46推動顯示罩遠離電子元件板罩44，直到由連接零件68和84施加軸向運動限制。圖6是沿著圖5的線6-6截取的固定在一起的顯示罩組件和電子元件板組件的橫截面視圖。如圖6所示，顯示罩48包括偏置部件46可以擱置在其上的支撐部件92 (即槽脊)。而且，柔性電路52用無插拔力(ZIF)連接器94(可從日本京都Kyocera公司獲得) 電連接到電子元件板42。應該指出，為了簡化，在沒有剖面線(cross-hatching)的情況下載圖6中示出LOI 32組件。圖7是說明用於裝配工業過程變送器M的方法的一個實施方式的過程圖。最初， 柔性電路52電連接到LOI組件32 (步驟100)，並且LOI組件32固定到支座50 (步驟102)。 步驟100和102可以以任何合適的順序執行。步驟100可以包括將柔性電路52熱封至LOI 組件32。此時還可以將柔性電路52機械地固定到支座50，諸如通過(threaded through) 開口 78，粘附到支座50等。可以將LOI組件32、柔性電路52和支座50作為後續組裝步驟相對容易處理的一個單元一起設置。接下來，支座50 (L0I組件32支撐在其上)固定到顯示罩48 (步驟104)。在步驟 104，柔性電路52通過顯示罩48中的開口 76。偏置部件46然後被定位以擱在電子元件板罩44的支撐部件82上(步驟106)，並且柔性電路52被機械地固定到電子元件板罩44 (步驟108)。在柔性電路52上的定位部件(例如，附加的定位部件，如部件79)可被配置以允許柔性電路52的端部基本上單向插入穿過電子元件板罩44中的開口 90，此後將柔性電路 52機械地定位在開口 90內。但是，可以使用任何合適的機械附件。一旦柔性電路52固定到電子元件板罩44，則顯示罩48和電子元件板罩44彼此相對旋轉(例如約討0° )以將柔性電路52設置成期望的線圈形狀(步驟110)。然後連接部件68和84被結合以將顯示罩48和電子元件板罩44固定在一起(步驟112)。在顯示罩48和電子元件板罩44固定在一起的情況下，柔性電路52電連接到電子元件板42 (步驟114)。在步驟114，電子元件板42也可以被機械地固定到電子元件板罩44， 如採用搭扣鎖定連接。接下來，用緊固件65將電子元件板罩44固定到外殼40 (步驟116)。 而且，標籤56粘貼到LOI組件32 (步驟118)。可以在任何時間塗敷標籤，並且在可替換實施方式中可以在裝配過程的早期階段塗敷標籤。接下來，顯示罩48相對於電子元件板罩44和外殼40旋轉以將LOI組件32定位在用於操作者觀看的所需方位處(步驟120)，並且蓋58與外殼40螺紋結合(步驟122)。蓋 58與外殼40的結合使透明蓋片62與顯示罩48的接觸結構74接觸，並且導致偏置部件42 的壓縮，以幫助保持顯示罩48的接觸結構74和蓋58的透明罩62之間的物理接觸。顯示罩48在步驟120的旋轉可以在安裝工業過程變送器用於在所需位置操作之前或之後發生。 而且，蓋58可以在之後被移除用於顯示罩48和LOI組件32的方位的進一步旋轉調整。應當指出的是，根據本發明的工業過程變送器M的組裝可以包括沒有專門提及的其他步驟。而且，在該方法的替換實施方式中，可以根據需要改變特定裝配步驟的順序。圖8是工業過程變送器M的一部分的圖示圖，顯示LOI組件232的另一個實施方式和蓋58，蓋58包括蓋底座60和透明蓋片62。蓋58可以有類似前面描述的實施方式的配置。圖9是沿著圖8的線9-9獲得的透明蓋片62的一部分和LOI組件232的橫截面視圖。在圖示的實施方式中，LOI組件232包括觸摸電路34(例如，電容式觸摸電路)、顯示電路36、和具有接觸結構274的顯示罩M8。顯示電路36 (為了簡便起見，僅在圖9中示意地顯示)安裝在顯示罩248上並且由顯示罩248支撐，並且限定觀察區域四6。在圖示的實施方式中，觀察區域296是位於顯示電路36的中部處的能夠產生數字顯示的八角區域。在進一步的實施方式中，觀察區域296可以具有期望用於特定的應用的幾乎任何配置。顯示電路36可以結合一個或多個液晶LCD屏或其他合適的顯示器。到顯示電路36的電連接(雖然在圖8和9中沒有顯示)可以以任何適當的方式實現，如以前關於其他實施方式所討論的。在圖示的所示實施方式中的接觸結構274定位在顯示電路36的外圍處或其附近， 而且，更特別地，在外面鄰近顯示電路36的觀察區域四6的周邊。在所示的實施方式中，接觸結構274是具有大致圓環形狀的連續脊，並具有中央開口，該中央開口允許通過透明蓋片塊62可看見顯示電路36的觀察區域四6。在其他實施方式中，接觸結構274可以是間斷的，並且可以具有幾乎任何合適的配置。透明蓋片62限定外表面62E和相對的內表面621。 接觸結構274被定位以物理地接觸透明蓋62的內表面621。例如類似於如上所述但沒有在圖8和9顯示的偏置部件46或與偏置部件46相同的偏置部件，可用於推動顯示罩M8的接觸結構274靠著透明蓋片62。可替換地，可以通過任何合適的手段將接觸結構274定位成與透明蓋片62接觸。顯示罩(包括接觸結構274)可以由合適的聚合物材料或相對低的介電材料製成。一個或多個腔298形成在顯示罩M8中。在所示的實施方式中，四個大致相等地分開的腔298沿著接觸結構274的內側形成。在可替換實施方式中，腔298可以定位在接觸結構274的外側處、可以在接觸結構的內側和外側之間一直延伸、可以相等地間隔，或者與圖示的配置不同。電傳導按鈕300至少部分地定位在每個腔四8內。按鈕300因而嵌入顯示罩M8中以形成觸摸電路34的觸摸敏感區域，以允許由用戶進行的電容式觸摸致動， 如將更詳細地說明的那樣。在這方面，通常通過透明蓋片62將不能看見按鈕300，而是將由顯示罩M8的材料隱藏按鈕300。按鈕300可以具有特定應用所需的任何合適的形狀。按鈕300可以是金屬材料層，並且可以以任何適當的方式製成。例如，按鈕300可以形成為衝壓金屬件，其插入腔298或與顯示罩M8的材料包覆成型(overmoled)以同時限定腔四8， 或可以做成濺射在顯示罩248的材料上的金屬材料。在一些實施方式中，按鈕300和透明蓋片62之間的間距可以小於或等於約0. 0254毫米(0. 001英寸)。如之前的實施方式一樣，標籤(未顯示)可以設置在顯示罩248並且設置在和按鈕300的位置之上以方便使用。電容式觸摸靜電場路徑302可以形成在透明蓋片62的外表面62E處的用戶手指 304與任何按鈕300之間。在所示的實施方式中，場路徑(field path) 302可以從用戶的附屬肢體304大致線性地延伸通過透明蓋片62，並且通過顯示罩M8的至少一部分(例如通過接觸部件274的一部分)到所選的一個按鈕300。透明蓋片62的外表面62E和選定的按鈕300之間的場路徑302 —般地僅通過固定材料，而且更特別地，不必交叉空隙，否則將趨於減少電容式觸摸敏感度。因此，在圖8和9的圖示實施方式中，空氣間隙可以被完全消除。而且，由於按鈕300可以定位在顯示電路36的外圍，因此不需要觸摸電路是透明的或定位在玻璃支撐結構上，這可以幫助促進和簡化製造。本領域普通技術人員應理解，本發明提供了許多好處和利益。例如，用根據本發明的觸控螢幕顯示組件，降低了各種工業過程變送器元件的容差變化對本地顯示組件的操作的負面影響。特別地，安裝到變送器外殼的被固定的剛性本地顯示組件將包括由鑄件和機械加工的外殼上的安裝表面、每個模製的罩(在某些應用中每個約+/-0.2M毫米)以及LOI 組件電路引起的容差變化。該組件的整個容差變化會是重要的，並且可以使本地顯示組件電路和變送器蓋之間的小的控制良好的空氣間隙的設置不可行。然而，本發明的偏置部件可以幫助安裝顯示組件電路的顯示罩以小的和相對控制良好的距離接近變送器蓋的透明部分，以幫助提供相對良好的觸摸感應，同時降低變送器外殼上的振動或扭矩會損壞LOI 組件電路的風險。而且，本發明的實施例可以允許消除工業過程變送器的電容式觸摸接口中的空隙，以增加電容觸摸靈敏度，同時仍保持防爆和環境密封的外殼。雖然已經參照示例的實施方式描述本發明，本領域技術人員應理解，在沒有背離本發明的範圍的情況下，可以進行各種變化並且等同物可以代替其元件。另外，可以進行許多修改，以在沒有背離其實質範圍的情況下使特定情況或材料適應本發明的教導。因此，期望的是，本發明不限於所公開的特定實施方式，但本發明將包括落入附後權利要求的範圍內的全部實施方式。例如，工業過程變送器的特定形狀可以根據特定應用需要而改變，並且顯示電路和/或觸摸電路的特定配置可以根據特定應用需要而改變。
權利要求
1.一種顯示組件，包括 透明蓋片；顯示罩，具有被布置以面對透明蓋片的接觸結構； 安裝在顯示罩上的接口組件，所述接口組件包括 顯示電路，用於提供數字顯示；和觸摸電路，用於通過透明蓋片在數字顯示處或者附近提供觸摸致動； 電子元件板罩，具有支撐部件和連接部件，其中連接部件將電子元件板罩機械地連接到顯示罩，同時允許電子元件板罩和顯示罩之間的軸向位移和旋轉；和偏置部件，能夠操作地結合在顯示罩和電子元件板罩之間，其中偏置部件擱置在電子元件板罩的支撐部件上，並且其中，偏置部件被配置為推動顯示罩的接觸結構與透明蓋片物理地接觸。
2.根據權利要求1所述的組件，其中透明蓋片包括至少約10毫米厚的玻璃。
3.根據權利要求1所述的組件，還包括 外殼；和蓋底座，其中透明蓋片固定到蓋底座，並且其中蓋底座螺紋地固定到外殼。
4.根據權利要求3所述的組件，其中，電子元件板罩固定地緊固到外殼。
5.根據權利要求1所述的組件，還包括機械停止件，用於限制顯示罩相對於電子元件板罩的旋轉。
6.根據權利要求1所述的組件，其中顯示罩能夠以約30°的增量相對於電子元件板罩旋轉。
7.根據權利要求1所述的組件，其中接觸結構包括在顯示罩的周邊處的脊狀部。
8.根據權利要求1所述的組件，還包括電連接到接口組件的柔性部件，用於將顯示電路和觸摸電路中的至少一個可操作地連接到遠程設置的控制電路。
9.根據權利要求8所述的組件，其中柔性部件的至少一部分布置成線圈形狀。
10.根據權利要求1所述的組件，還包括靠近支撐部件從電子元件板罩突出的多個對齊部件，其中所述對齊部件延伸鄰近顯示罩的外圍部分以促進電子元件板罩和顯示罩之間的對齊。
11.根據權利要求1所述的組件，其中透明蓋片是可拆除的，並且其中，連接部件保持顯示罩，以使當透明蓋片被移除時偏置部件被壓縮。
12.根據權利要求1所述的組件，其中接口組件包括顯示玻璃，顯示玻璃定位在離透明蓋片約0. 51-0. 76毫米Q0-30密耳)的範圍內。
13.根據權利要求1所述的組件，還包括支座，其中接口組件安裝到支座，並且其中支座固定到顯示罩。
14.根據權利要求1所述的組件，其中偏置部件包括波形彈簧。
15.根據權利要求1所述的組件，其中觸摸電路包括至少部分地嵌入顯示罩的一部分中的電傳導按鈕，其中該電傳導按鈕定位在所述數字顯示的周邊處，並且接近顯示罩的接觸結構。
16.一種工業過程變送器組件，包括夕卜殼； 蓋，包括 透明蓋片；和蓋底座，其中透明蓋片固定到蓋底座，並且其中，蓋底座螺紋地固定到外殼； 顯示罩，具有被布置以面對蓋的透明蓋片的接觸結構； 安裝在顯示罩上的接口組件，所述接口組件包括 顯示電路，用於提供數字顯示；電容式觸摸電路，用於通過透明蓋片在數字顯示處或其附近提供觸摸致動； 電子元件板罩，具有支撐部件和連接部件，其中連接部件將電子元件板罩機械地連接到顯示罩，同時允許電子元件板罩和顯示罩之間的軸向位移和旋轉，並且其中，電子元件板罩固定地緊固到外殼；和彈簧，可操作地結合在電子顯示板罩和電子元件板罩之間，其中，彈簧擱置在電子元件板罩的支撐部件上，並且其中，彈簧被配置為推動顯示罩的接觸結構物理地接觸透明蓋片。
17.根據權利要求16所述的組件，還包括 機械停止件，用於限制顯示罩相對於電子元件板罩的旋轉。
18.根據權利要求16所述的組件，其中接觸結構包括在顯示罩的周邊處的脊狀部。
19.根據權利要求16所述的組件，其中接口組件具有將晶片固定於玻璃上的配置，並且接口組件的顯示玻璃定位在離透明蓋片約0.51-0. 76毫米Q0-30密耳)的範圍內。
20.根據權利要求16所述的組件，進一步包括支座，其中接口組件安裝到支座，並且其中支座固定到顯示罩。
21.根據權利要求16所述的組件，其中，彈簧是波形彈簧。
22.根據權利要求16所述的組件，其中電容式觸摸電路包括至少部分地嵌入顯示罩的一部分中的電傳導按鈕，其中該電傳導按鈕定位在所述數字顯示的周邊處並且接近顯示罩的接觸結構，從而該電傳導按鈕由固體材料與透明蓋片隔開。
23.一種裝配工業過程變送器的方法，所述方法包括下述步驟將第一罩和第二罩固定在一起，以使第一罩能夠相對於第二罩移動，其中第一罩承載電容式觸摸電路；用緊固件將第二罩固定到外殼；在電容式觸摸電路上方將具有透明部分的蓋螺紋地固定到外殼；和偏置第一罩與蓋接觸，以使電容式觸摸電路鄰近蓋的透明部分定位。
24.根據權利要求23所述的方法，還包括下述步驟在將蓋螺紋地固定到外殼之前，相對於第二罩旋轉第一罩以相對於外殼定向電容式觸摸電路。
25.根據權利要求23所述的方法，還包括下述步驟在將第一罩和第二罩固定在一起的步驟之前，相對於第二罩旋轉第一罩，以盤繞在第一罩和第二罩之間延伸的柔性電路。
26.—種顯示組件，包括透明蓋片，具有外表面和相對的內表面；顯示罩，具有被布置成與透明蓋片的內表面物理地接觸的接觸結構；安裝在顯示罩上的顯示電路，用於通過透明蓋片提供數字顯示；和電容式觸摸電路，用於通過透明蓋片提供電容觸摸致動，該電容式觸摸電路包括位於所述數字顯示的外圍處或者附近的電傳導按鈕，其中電傳導按鈕至少部分地嵌入顯示罩的一部分中，以便通過穿過透明蓋片並穿過顯示罩到電傳導按鈕而大致線性地形成穿過固體材料的電容式觸摸場路徑。
27.根據權利要求沈所述的組件，其中電傳導按鈕嵌入在顯示罩的接觸結構內。
28.根據權利要求沈所述的組件，其中電容式觸摸場路徑不與空氣間隙相交叉。
29.根據權利要求沈所述的組件，其中顯示罩包括聚合物材料。
30.根據權利要求沈所述的組件，還包括電子元件板罩，具有支撐部件和連接部件，其中連接部件將電子元件板罩機械地連接到顯示罩，同時允許電子元件板罩和顯示罩之間的軸向位移和旋轉；和偏置部件，可操作地結合在顯示罩和電子元件板罩之間，其中偏置部件擱置在電子元件板罩的支撐部件上，並且其中，偏置部件被配置為推動顯示罩的接觸結構與透明蓋片物理地接觸。
31.根據權利要求沈所述的組件，其中電傳導按鈕包括金屬材料層。
32.根據權利要求沈所述的組件，還包括外殼；和蓋底座，其中透明蓋片固定到蓋底座，並且其中，蓋底座螺紋地固定到外殼。
33.根據權利要求沈所述的組件，其中透明蓋片包括至少約10毫米厚的玻璃。
全文摘要
本發明公開了一種顯示組件，包括透明蓋片、具有被布置為面對透明蓋片的接觸結構的顯示罩、安裝在顯示罩上的接口組件、具有支撐部件和連接部件的電子元件板罩、以及可操作地結合在顯示罩和電子元件板罩之間的偏置部件。連接部件將電子元件板罩機械地連接到顯示罩，同時允許電子元件板罩和顯示罩之間的軸向位移和旋轉。偏置部件擱置在電子元件板罩的支撐部件上，並且偏置部件被配置以推動顯示罩的接觸結構與透明蓋片物理地接觸。接口組件包括用於提供數字顯示的顯示電路和用於通過透明蓋片在所述數字顯示處或者附近處提供觸摸致動的觸摸電路。
文檔編號G09F9/00GK102402324SQ20111017666
公開日2012年4月4日 申請日期2011年6月28日 優先權日2010年9月14日
發明者丹尼爾·羅納德·施瓦茲, 史蒂文·約翰·麥科伊, 傑森·哈洛德·魯德 申請人:羅斯蒙德公司