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具有带有背光的叠层结构的力传感器阵列的输入装置

阅读：1017发布：2020-06-12

IPRDB可以提供具有带有背光的叠层结构的力传感器阵列的输入装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种输入装置(1)，包括限定控制表面(20a、20b)的阵列的平坦面板(2)，和电容式传感器(21a、21b)的阵列以及支撑件(3)，其中控制表面(20a、20b)布置在面板(2)朝向操作者的表面上，支撑件(3)布置在面板(2)背离操作者的侧面上，并且其中电容式传感器(21a、21b)中的一个分别形成分配给控制表面(20a、20b)中的一个的测量电容，每个电容式传感器(21a、21b)由共同的，半透明的或透明的，基本平坦的薄膜层结构(4)形成，薄膜层结构(4)为每个电容式传感器(21a、21b)包括与面板(2)相关联的至少一个第一电极(11a、11b)，用于形成测量电容，其中，在支撑件(3)的侧面上，为每个控制表面(20a、20b)提供至少一个发光装置(5a、5b)，用于背光照射相关联的控制表面(20a、20b)并使光透射穿过薄膜层结构(4)，其特征在于，进一步提供了用于减少从一个电容式传感器(21a)到相邻电容式传感器(21b)的光通过的装置(13、14、17、18、19)。，下面是具有带有背光的叠层结构的力传感器阵列的输入装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种输入装置(1)，包括限定控制表面(20a、20b)的阵列的平坦面板(2)，和电容式传感器(21a、21b)的阵列以及支撑件(3)，其中所述控制表面(20a、20b)布置在所述面板(2)朝向操作者的表面上，所述支撑件(3)布置在所述面板(2)背离操作者的侧面上，并且其中所述电容式传感器(21a、21b)中的一个分别形成分配给所述控制表面(20a、20b)中的一个的测量电容，每个所述电容式传感器(21a、21b)由共同的，半透明的或透明的，基本平坦的薄膜层结构(4)形成，用于每个电容式传感器(21a、21b)的所述薄膜层结构(4)包括与所述面板(2)相关联的至少一个第一电极(11a、11b)，用于形成测量电容，其中，在所述支撑件(3)的侧面上，为每个控制表面(20a、20b)提供至少一个发光装置(5a、5b)，用于背光照射相关联的控制表面(20a、20b)并使光透射穿过所述薄膜层结构(4)，其特征在于，进一步提供了用于减少从一个电容式传感器(21a)到相邻电容式传感器(21b)的光通过的装置(13、14、

17、18、19)。

2.根据权利要求1所述的输入装置(1)，其中用于减少光通过的装置由所述薄膜层结构(4)上的例如印刷的不透明的局部涂层(13、14)形成。

3.根据前述权利要求中任一项所述的输入装置(1)，其中所述涂层(13、14)是导电的。

4.根据前述权利要求所述的输入装置(1)，其中导电涂层(13、14)以导电方式连接到所述第一或第二电极。

5.根据前述权利要求2到4中任一项所述的输入装置(1)，其中所述涂层(13)设置在所述薄膜层结构(4)的面向所述面板(2)的主表面上。

6.根据前述权利要求中任一项所述的输入装置(1)，其中用于减少光通过的装置具有穿透所述薄膜层结构(4)的通孔(19)。

7.根据前述权利要求所述的输入装置(1)，其中所述面板(2)或所述支撑件(3)，优选地所述支撑件(3)，具有穿过所述通孔(19)的腹板(18)。

8.根据前述权利要求所述的输入装置(1)，其中由所述支撑件(3)形成的所述腹板(18)在朝向所述面板(2)的方向上突出于薄膜层(4)上方。

9.根据前述权利要求中任一项所述的输入装置(1)，其中所述电容式传感器(21a、21b)配置为电容式力传感器，并且还分别具有一个第二电极(12a、12b)，所述第二电极(12a、

12b)分配给所述支撑件(3)，其中相关联的测量电容在每种情况下形成在所述面板(2)和所述支撑件(3)之间。

10.根据前述权利要求中任一项所述的输入装置(1)，其中所述薄膜层结构(4)还包括由半透明材料制成的散射层。

11.根据前述权利要求1至10中任一项所述的输入装置(1)在机动车辆中的用途。

说明书全文

具有带有背光的叠层结构的力传感器阵列的输入装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种输入装置，其包括限定控制表面阵列的面板和电容式传感器(例如电容式力传感器)阵列和支撑件，其中控制表面布置在面板的面向操作者的表面上，支撑件布置在面板的背离操作者的一侧上。其中一个电容式传感器中的，分别形成一个分配给控制表面之一的测量电容。每个电容式传感器由共同的，半透明的或透明的平坦薄膜层结构形成，其包括与面板相关联的至少一个第一电极和可选的与支撑件相关联的第二电极，用于形成测量电容。在支撑件的侧面上，为每个控制表面提供至少一个照明装置，并且布置成与每个控制表面相对应地关联，用于对相应的控制表面进行背光照射并使光透射穿过薄膜层结构。

背景技术

[0002] 这种类型的输入装置，取决于电容式传感器的设计，例如，通过配置为力传感器的电容式传感器，聚焦于对触摸的专有检测，或者聚焦于过程中施加的致动力的检测。实际上对这种输入装置的需求日益增加，其中在操作者在输入表面上进行输入时，操作者接收触觉反馈。为了更好地区分输入表面上的随机接触与预期的致动，并且为了能够向习惯于传统机械操作元件的操作者提供类似的触觉反馈，开发了这样的输入装置，其允许致动力测量，以便根据测量的致动力产生触觉反馈。在具有操作表面阵列的输入装置的情况下，即具有容纳在伸展的输入表面中的若干操作表面的情况下，为“空间分辨率”而提供若干个力传感器的阵列。在这种情况下，力传感器分配给每个操作表面，以便能够将开关功能分配给各个操作表面(在下文中也称为控制表面)的驱动，例如当超过测量的最小致动力时。例如，与压电传感器相比，电容式传感器更便宜，并且通过使用薄膜层结构，可以以节省空间的方式实现利用这种类型的传感器的力测量以及轻微的触摸检测。

[0003] 具有薄膜层结构的这种类型的电容式传感器是不利的，不仅因为背光难以借助于透明或至少半透明的薄膜层结构来实现，而且因为相邻控制表面中发生光干涉，即关于从一个控制表面到相邻控制表面的背光的“串扰”。

[0004] 在这种背景下，需要一种具有控制表面阵列和容纳在薄膜层结构中的相关电容式传感器阵列的输入装置的解决方案，其在背光方面得到改进，并且同时生产成本低廉。该目的通过根据权利要求1的输入装置实现。同样有利的用途是独立用途权利要求的主题。有利的实施例在每种情况下都是从属权利要求的主题。必须注意的是，权利要求中各自记载的特征可以以任何技术上有意义的方式彼此组合，并代表本发明的其它实施例。该描述，特别是结合附图的描述，额外地对本发明进行了详细说明。

发明内容

[0005] 本发明涉及一种输入装置，包括限定控制表面阵列的面板，电容式传感器阵列和支撑件。例如，面板配置为与支撑件相比弹性更容易屈服和/或相对于支撑件可移动地安装。根据本发明，控制表面布置在面板朝向操作者的表面上，即布置成从操作者的视点看是可见的，然而，根据本发明，支撑件布置在面板背离操作者的一侧，即从操作者的角度看在面板下方。术语“控制表面”应被广义地解释，并且尽管名称指定为致动，但是没有致动力影响的轻微地触摸也应被理解为本发明意义上的驱动。

[0006] 根据本发明，每个电容式传感器设置成以分别形成测量电容，测量电容分别分配给若干控制表面中的一个。根据本发明，电容式传感器在每种情况下具有与面板相关联的至少一个第一电极，并且因此设计为例如电容性地检测相关联控制表面上的触摸。优选地，电容式传感器在每种情况下设计为电容式力传感器，并且还包括至少一个第二电极，该第二电极与支撑件相关联，用于在支撑件和面板之间形成测量电容。

[0007] 例如，优选地配置为电容式力传感器的电容式传感器的操作模式如下。当致动力作用在面板的相应控制表面上时，这导致第一和第二电极会聚并因此导致测量电容的变化，其由评估单元检测并且当超过预定的最小变化时，使用输入装置控制的单元的开关状态发生变化。优选地，输入装置还具有致动元件，也称为致动器，用于产生触觉反馈，该触觉反馈在评估单元分配开关状态变化的同时或之后激活。

[0008] 根据本发明，每个电容式传感器由共同的，半透明的或透明的，基本平坦的薄膜层结构形成。在电容式传感器设计为电容式力传感器的情况下，对于每个力传感器，薄膜层结构在每种情况下具有与面板相关联的至少一个第一电极，以及与支撑件相关联的至少一个第二电极，用于形成测量电容。这不是排除将若干个或所有力传感器的至少一个电极配置为相应或所有力传感器的共用电极的可能性。

[0009] 优选地，电极由导电的透明材料制成或者以如此低的层厚度施加，例如借助于金属气相沉积，使得结果是电极的半透明。例如，薄膜层结构具有一个或多个透明薄膜。例如，配置为力传感器的电容式传感器的第一电极和第二电极被弹性地易弯曲的中间层或相对微小地易弯曲的间隔层彼此间隔开，该中间层集成到薄膜层结构中，并穿过薄膜层结构的在整个表面或部分表面形成的衬垫，并且限定了第一电极和第二电极之间的中空体积。

[0010] 根据本发明，在支撑件(优选地由不透明材料组成)的侧面上，为每个控制表面提供至少一个照明装置(例如，发光二极管，优选地具有SMD设计)，用于对控制表面进行背光照明并使光透射穿过光导层，并且该照明装置分配给控制表面。对于操作者来说，背光用于使控制表面更容易地识别或可见，或者用于显示与相应控制表面连接的开关功能，例如通过应用到控制表面的背光的符号，使其更容易识别或可见或显示。

[0011] 根据本发明，提供了用于减少从一个电容式传感器到相邻电容式传感器的光通过的装置。该装置防止背光从一个控制表面到另一个控制表面的“串扰”，为了从而改善视觉外观，但也为了避免操作错误，特别是如果与相应控制表面相关联的开关功能的某些开关状态要通过该背光类型而变得可见时。

[0012] 例如，用于减少从一个电容式传感器到相邻的电容式传感器的光通过的装置包括由不透明材料制成的若干光轴，这些光轴形成在支撑件的侧面上并且其中设置有发光装置。优选地，每个发光装置和每个控制表面在支撑件上各形成一个光轴。

[0013] 优选地，用于减少光通过的装置包括在薄膜层结构上的不透明的局部涂层，例如印刷。例如，在两个相邻的力传感器之间的过渡区域中将不透明涂料条施加到薄膜层结构上。一方面，不透明涂层提供阴影，类似于插入光路中的光障，使得其它可能的从与控制表面相关联的一个照明装置朝向相邻控制表面的光路将被中断。另一方面，涂层进一步减少了透过薄膜层结构的光的通过，因为在涂层区域发生光提取，以及由全反射导致的薄膜层结构内的光透射减少。

[0014] 优选地，涂层由导电材料制成。为了避免任何静电影响，导电涂层优选地以导电方式连接到第一或第二电极。结果，薄膜层结构的涂层可以施加于对应于电极的处理过程；优选地，涂层在相同的加工步骤中施加。

[0015] 例如，上述不透明涂层设置在薄膜层结构的面向支撑件的主表面上。然而，优选地，在薄膜层结构的面向面板的主表面上提供不透明涂层的涂覆。

[0016] 根据薄膜层结构的优选实施例，用于减少光通过的装置具有穿透薄膜层结构的通孔，该通孔与薄膜层结构范围的平面成直角，以阻止光通过薄膜层结构从一个电容式传感器传输到最接近的相邻电容式传感器。

[0017] 根据优选实施例，所述面板或所述支撑件，优选地支撑件，具有穿过通孔的腹板。例如，腹板构成限定上述光轴的墙的延伸部，以便屏蔽或遮蔽每个电容式传感器，或者将要背光并与电容式传感器相关联的控制表面，以防止暴露于来自与相邻电容式传感器相关联的照明装置的光。

[0018] 根据优选实施例，腹板在朝向面板的方向上突出于薄膜层上方，并且例如与榫槽连接一样接合面板侧面上的凹口。

[0019] 根据优选实施例，根据本发明提供的薄膜层结构包括由半透明材料制成的散射层，例如，用于可视化，特别是施加于面板和/或薄膜层结构的符号的可视化，以便向操作者显示要由致动激活的开关功能。

[0020] 此外，本发明涉及在其上述实施例之一中的输入装置在机动车辆中的用途。

[0021] 参考以下附图进一步解释本发明。附图仅理解为示例并且仅代表优选实施例。

附图说明

[0022] 在附图中：

[0023] 图1示出了根据本发明的输入装置的第一实施例的剖视图；

[0024] 图2示出了根据本发明的输入装置的第二实施例的支撑件的俯视透视图；

[0025] 图3示出了第二实施例的薄膜层结构的俯视透视图。

具体实施方式

[0026] 图1示出了根据本发明的输入设备1的第一实施例。输入装置1具有控制表面20a、20b的阵列，控制表面20a、20b限定在面板2的面向操作者的表面上，面板2由半透明材料，例如半透明热塑性材料制成。为了更容易找到或者在需要时显示开关状态，选择性地背光控制表面20a、20b。为了指示相关的开关功能，该开关功能由控制表面20a、20b的致动而激活，相应的符号15a、15b应用到控制表面20a或20b。

[0027] 输入装置1进一步具有由不透明材料(例如不透明热塑性材料)制成的支撑件3，其布置在面板2的远侧上。限定电容式力传感器阵列21a、21b的透明薄膜层结构4布置在面板2和支撑件3之间，其中电容式力传感器21a、21b中的恰好一个分配给每个控制表面20a、20b。每个力传感器21a、21b设置用于借助于未示出的评估单元形成面板2和支撑件3之间的测量电容，该测量电容分配给控制表面20a、20b中的一个。用于每个力传感器21a、21b，薄膜层结构4具有与面板2相关联的至少一个第一电极11a、11b，以及与支撑件3相关联的至少一个第二电极12a、12b，用于形成上述测量电容。第一电极11a、11b形成为与面板2相关联的薄膜层结构4的薄膜的半透明涂层，即最靠近面板2的薄膜8，而第二电极12a、12b形成为与支撑件3相关联的薄膜层结构4的薄膜7的半透明涂层，即最靠近支撑件3的薄膜。在薄膜7和8之间，设置有间隔层9，该间隔层9与这些薄膜7、8相邻布置，例如粘合到这些薄膜7、8上。当驱动力作用在控制表面20a、20b上时，间隔层9限定了在电极之间的允许弹性变形的空腔10，，并限定了由此产生的相关联的电极对11a、12a或11b、12b可逆会聚，以及限定由此产生的电容式力传感器21a、21b的相关测量电容的可检测变化。在支撑件3的侧面，分别为每个控制表面
20a、20b提供一个发光装置5a、5b，用于对相关控制表面20a、20b进行背光并使光透射穿过半透明薄膜层结构4。照明装置5a、5b配置为SMD设计并且布置电路板16上。此外，提供了用于减少从一个力传感器21a到相邻的力传感器21b的光通过的装置13、14、17。在图1所示的实施例中，支撑件3通过壁17，为每个控制表面20a、20b形成一个光导管6a、6b。此外，不透明的导电涂层13、14分别设置在薄膜7、8上，导电涂层13、14在每种情况下用作光障，并且在每种情况下中断或阻挡由虚线箭头标记的光束路径，以防止光从光源5b到控制表面20a的无用传输。

[0028] 图2和3示出了根据本发明的输入装置的第二实施例，特别是图2中的支撑件3，以及图3中的相关薄膜层结构4。该实施例的面板的基本结构(未示出)对应于图1所示的第一实施例的面板的基本结构，因此未详细示出。

[0029] 在此实施例中，支撑件3具有腹板18，该腹板18构成壁17的延伸部。如图3所示，该实施例的薄膜层结构4具有通孔19。当薄膜层结构4放置在支撑件3时，形成在支撑件3上的腹板18穿透并突出通孔19，，并因此形成光障并且防止光从一个光轴6a传输到相邻的光轴6b，并因此阻止从一个力传感器传输到相邻的力传感器，并最终阻止从一个控制表面传输到相邻的控制表面，并因此，其有资格作为减少从一个电容式传感器到相邻电容式传感器的光通过的装置。

标题	发布/更新时间	阅读量
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输入设备外层和背光-专利编号CN106030444B	2020-05-11	713
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具有带有背光的叠层结构的力传感器阵列的输入装置

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