CN102947784A - 用于家用器具的触摸感应式输入单元和家用器具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于家用器具（21）的触摸感应式输入单元（1），其包括至少一个电极载体（21），所述电极载体（21）包括特别是柔性的基板（6）、和多个电极区（8），所述多个电极区二维地施加到所述基板的一侧，且由导电的第一材料制成，其中，电极载体（21）的另一侧粘合地施加到控制表面（22），所述控制表面（22）用于被用户触摸来控制触摸感应式输入单元（1），电极载体（21）的每个电极区（8）借助于导电接触元件（15）连接到电路板（13）的接触区（14），并且接触元件（15）以电接触和机械接触的方式被嵌入、特别是被夹持在相应的电极区（8）和接触区（14）之间。

Description

用于家用器具的触摸感应式输入单元和家用器具

技术领域

本发明涉及一种用于家用器具的触摸感应式输入单元和一种家用器具。

背景技术

家用器具中的术语“触摸感应式输入单元”（也称为触摸膜或膜键盘）可理解为表示这样一种输入单元，借助于该输入单元，可通过使手指接近或接触覆盖层来控制所述家用器具的操作（例如程序序列）。例如，覆盖有透明的金属氧化物的玻璃基板被认为是电容式触摸感应式输入单元。施加到覆盖层的拐角的电压提供均匀的电场。这引发少量的电荷转移，所述电荷转移在放电过程中以电流的形式在拐角处被测量。从拐角处生成的电流与接触位置有直接的关系。该信息由控制器处理。电容式触摸感应单元的另一设计使用导电条带的两个平面。所述条带是正交的并且彼此隔离布置。一个平面用作传感器，而另一个平面承担驱动器的任务。如果将手指放到两个条带的交叉点处，会改变电容器的电容，并且较大的信号到达接收器条带。触摸感应式输入单元能够与成像单元相组合。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于家用器具的特别薄的触摸感应式输入单元，所述触摸感应式输入单元充分利用可用的安装空间。

本目的根据独立权利要求的特征来实现。优选的实施例可特别地从从属权利要求中得到。

本目的通过一种用于家用器具的触摸感应式输入单元来实现，所述触摸感应式输入单元具有至少一个电极载体，所述电极载体具有基板和多个电极区，所述电极区二维地施加到所述基板的一侧，并且由导电的第一材料制成，其中，基板的另一侧至少部分粘合地施加在控制表面的下方，所述控制表面用于被用户接触来操作触摸感应式输入单元，电极载体的每个电极区分别借助于相应的导电接触元件连接到电路板的相应的接触区，并且所述接触元件分别以电接触和机械接触的方式嵌入到相应的电极区和接触区之间。

作为粘合连接的结果，可使用特别薄的基板而不会在基板和施加有电极载体的支撑件之间形成局部间隙。此外，布置在侧面上和/或表面中的保持元件（夹具、压贴元件等）可被省去，因此所述电极载体在其整个表面上均可非常接近所述支撑件布置，这实现了特别低的安装高度，并且也使得可最大程度地利用侧向空间。这样，进而可均匀地在表面上达到高的灵敏度并同时具有大的控制表面。

通过使用接触元件（特别是单独地被制造的），也可省去在所述电极载体的基板上的导体路径，这允许所述电极区的特别好的表面配置（大的电极区）。除此以外，可在不使用插塞式连接器的情况下实现特别简单和紧凑的组装。这种连同没有导体路径的电极载体和/或在所述电极载体上使用第二材料的另外的实施例是特别有益的，见下文中更加详细的描述。

事实上，触摸感应式输入单元不必实际被用户接触。例如，对用户而言，即便使用一个或多个手指接近所述触摸感应式输入单元也是足够的。

一个实施例是：所述电极载体没有导体路径。这样，可提供仅具有很小的“死区”的特别大的电极区。如果存在多个电极区、特别是如果存在被其它电极区围绕的内部电极区，这样是特别有益的。当借助于电连接元件（接触弹簧、导电橡胶等）而与机械接触装置结合使用时，这一实施例是特别有益的，见下文中更加详细的解释。

另一实施例是：每个电极区均包括至少一个由第二导电材料制成的接触区，其中，所述第二材料比第一材料更加适合作为机械接触材料。特别地，这表示第二材料比第一材料更耐机械穿透。为此，第二材料的硬度可高于第一材料的硬度，和/或第二材料比第一材料对侧向位移具有更高的抵抗作用。例如，锡作为块体材料有软的倾向，而作为层材料它具有对侧向位移的高的抵抗作用；这也被称为“拖尾效应”或“润滑性”，因此，锡层在机械体（特别是由不锈钢制成的接触元件）的垂直压力下不会完全被挤出或移位。这样，可使电极区与相对较低电阻的或耐磨的材料（例如通过接触弹簧等）产生机械接触，而不会引起第一材料久而久之被机械接触磨损并使基板暴露的风险。例如，第一材料可以是银膏。

此外，接触元件可以电接触和机械接触的方式（直接地或间接地）嵌入到所述两个相应的接触区之间。这样允许特别紧凑和可靠的结构布置。

另一实施例是：第二材料是碳基材料，比如碳印刷材料（可被用于碳印刷过程的一种材料）。所述碳印刷材料通常借助于碳印刷施加。作为可行的替代方案，第二材料也可具有锡，而第一材料例如是镀锡的。镀锡的第一材料具有防止氧化的另一优点。

另一实施例是：第一材料是薄层，特别是具有金属的薄层。这样，可获得特别低的安装高度。所述第一材料例如可通过印刷方式、喷射方式、粘合方式、漆涂方式或以其它方式被施加。

电路板的接触区可同样地由耐机械穿透的材料、特别是锡、镀锡的铜或碳构成。

特别低的安装高度也可由以下获得：所述基板具有不大于0.3mm、特别是不大于0.15mm的厚度。附加的优点是：多数塑料、甚至一些陶瓷材料（如果合适的话）是足够柔性的而能用于触摸感应式输入单元中，且在处理（制造、加工、施加等）时也是足够稳定的。

另一实施例是：所述基板由电绝缘塑料制成。所述塑料可以是例如PET的任意适合的塑料。

总体的改进是：所述基板是柔性的（预期或被设计为弯曲的）。这提供的优点是：所述基板或电极载体可施加到弯曲表面上。

另一改进是：第一材料被印刷到基板上。第一材料例如可作为导电涂料、导电膏（例如银膏）或导电油墨而被印刷到基板上。这一实施例是特别经济的，且在生产技术方面易于实施。此外，多种第一材料可被印刷。由于按照本实施例的第一材料通常是软的，因此，本实施例的一个优选的变型特别是：每个电极区均具有由第二导电材料制成的至少一个接触区。

然而，第一材料的施加不限于印刷，且尤其不限于用软材料印刷。例如，第一材料也可以板的形式存在，例如由一种仍然是柔性、但相对较耐机械穿透的材料制成，这样不需要第二材料，并且这些板可例如借助于导电粘合剂固定到电极载体的基板上。

一个替代性的实施例是：电极区已经借助于电路板、特别是柔性电路板（即，期望挠曲）的叠层结构形成。例如，电路板的一侧可首先全表面地用铜层来覆盖，其中，引入用于识别出电极区的结构，然后例如通过蚀刻或通过材料去除处理去除电极区之间的中间部分。

电极载体可粘合地直接或间接地（借助于例如中间层或中间叠层的中间元件）施加在形成控制表面的构件下方。所述构件可尤其是电绝缘的覆盖叠层或覆盖层。所述覆盖层可由例如聚碳酸酯、PMMA、ABS、玻璃、玻璃陶瓷等制成。

用于实现所述粘合施加的一个可行的改进是：电极载体（在其背向电极区的一侧）借助于粘合膜（特别是透明膜）来固定。所述粘合膜具有的优点是：其厚度是恒定的且具有高的精确度，而且是已知的，并且易于处理。所述粘合膜可例如是双面胶带。作为一种替代性的方案，也可使用流体粘合剂（特别是透明的）。

另一实施例是：所述覆盖层对应于显示屏的遮盖物，例如树脂玻璃遮盖物，反之亦然。所述遮盖的外部在触摸感应式输入单元的区域被用户接触，以通过该触摸感应式输入单元执行输入。通过这一改进，触摸感应式输入单元能够与显示屏一起作为一个单元制造，然后插入家用器具中。

一个替代性的实施例是，所述覆盖层对应于家用器具的盖板，例如玻璃陶瓷板。由于没有单独的覆盖层或类似物，这一实施例也使得可具有特别低的安装高度。

所述电路板可以是电路板连接器，其电连接或通信连接到远程布置的分析处理逻辑单元（例如具有相应的结构元件的另一电路板）。作为一种替代性的方案，所述电路板可具有分析处理逻辑单元，这提供了一种非常紧凑的解决方案。

一个特殊的改进是：所述接触元件是接触弹簧。除了可靠的电连接以外，使用接触弹簧也允许公差补偿。替代性地或附加地，也可使用导电的和可弹性变形的体积元件，比如导电橡胶块。所述接触弹簧优选地是金属接触弹簧，所述金属接触弹簧特别是由不锈钢制成。金属、特别是不锈钢的尤其有益之处在于：其不与锡或另一碳印刷材料发生任何明显的电化学反应。

所述接触元件可特别地（例如通过由所述第二材料制成的接触区直接地或间接地）分别夹持在相应的电极区和接触区之间。

另一实施例还可以是：电极载体面向显示屏的成像前侧布置，且电路板面向显示屏的后侧布置。显示屏因此位于电极载体和电路板之间。这种布置使得具有紧凑的结构设计，同时电路板的设计本质上不过度地受形状因素的限制。特别地，所述输入单元可在显示屏的侧面边缘至少部分地围绕或环绕该显示屏。

显示屏可特别是、但不限于是液晶显示屏（LCD）。因此，显示屏也可以是段式显示器或LED显示器等。所述输入单元也可在即使没有显示屏或显示单元的情况下使用。

本目的也通过一种家用器具来实现，所述家用器具包括至少一个如上所述的触摸感应式输入单元。

附图说明

通过参考示例性实施例，本发明在以下附图中被示例性地更详细地描述。这里为清楚起见，相同的元件或具有相同功能的元件以相同的附图标记表示。

图1示出了在触摸感应式输入单元的侧剖视图；

图2示出了从上方观看触摸感应式输入单元的电极载体的视图。

具体实施方式

图1作为侧剖视图示出了触摸感应式输入单元1。触摸感应式输入单元1具有成树脂玻璃盘或树脂玻璃层2的形式的电绝缘的覆盖叠层或覆盖层。为操作触摸感应式输入单元1，在触摸感应式输入单元1的上方，用户用手指F接触树脂玻璃层2的外部，或使手指接近树脂玻璃层2。因此，所述外部或上侧3表示触摸感应式输入单元1的控制表面。在圆周边缘区域5中，基板6特别是借助于粘合剂7被二维地施加到树脂玻璃层2的后表面4上。在这种情况下，所述粘合剂7是厚度为大约0.075至0.15mm的薄粘合层，比如双面胶带。

背向粘合剂7朝后定向的基板6的一侧（其在制造过程中也例如可被称为基板6的前侧）被多个电极区（“接触区”）8占用，所述多个电极区彼此是分离的，因而不是电连接的。电极区8由相对较软的第一导电材料、例如银膏构成，该第一导电材料以薄层施加。电极区8例如可被印刷到基板6上。

在电极区8的背向基板6朝后定向的一侧，电极区8的（侧向）内边缘（“接触边缘”）9位于液晶显示屏（LCD）10上。在每个电极区8的朝后定向的一侧，在与所述接触边缘9邻近但间隔开一段距离处、因而也是在液晶显示屏10的侧向上布置有接触区11。该接触区11由例如锡、优选为碳的导电的第二材料构成，该第二材料比第一材料硬，因而特别是更耐摩擦。基板6、电极区8和（如果存在的）接触区11一起也可称为电极载体21。

由于施加了粘合剂，可使用特别薄的基板6（例如成膜的形式），而不会在基板6和树脂玻璃层2之间局部形成间隙。不仅如此，还可省去布置在基板6或电极载体21的侧向和/或布置在基板6或电极载体21的表面中的保持元件（夹具、压贴元件等），因此基板6或电极载体21的全部表面可非常接近于树脂玻璃层2布置，这使得可具有特别低的安装高度。这样，进而又可在大的控制表面22上均匀地实现高的灵敏度。这还具有以下益处：电极区8在侧向上可非常接近液晶显示屏10的成像区域定位，这是因为电极区8例如可接触在液晶显示屏10的不产生图像的边缘区域上。树脂玻璃层2可同时用作液晶显示屏10的保护层。

液晶显示屏10位于载体18上，其中，载体18又通过垫片元件12位于电路板13上。例如，载体18可卡装到电路板13上。电路板13可具有通常的导体路径、接触区（“接触垫”）、镀有金属的通孔等。电路板13至少在其面向基板6的一侧具有多个电路板接触区14，该电路板接触区14特别是与相关的接触区11相对，也就是说，接触区11沿纵向方向L隔开一定距离地位于接触区14的上方。相应成对布置的接触区11和电路板接触区14彼此通过导电弹簧15（“接触弹簧”）形成电连接。在这种情况下，弹簧15可被夹持在接触区11和14之间，因此可实现良好的机械接触效果和公差补偿。通过使用弹簧15，每个电极区8可实现电接触，而在基板6上不需要导体路径（没有导体路径）。也就是说，可从基板6上除去电接触。这样，电极区8可被设计成特别大的表面（高的表面利用率）。也不需要将电极侧向加装到基板6上，使得侧向可用的安装空间可被很好地利用。由于没有这些侧向电极，也可保持特别低的安装高度。

接触区11的第二材料充分地耐机械穿透，从而在弹簧15的压力下不会完全塌下，因此弹簧15不能穿透接触区11。这在家用器具、例如洗衣机和滚筒式烘干机中特别有用，所述家用器具规律地振动而产生特别强的载荷变化作用。作为局部限定的接触区11的替代方式，电极区8也可用导电的较硬的第二材料完全地覆盖或遮盖，例如镀锡。然而，电极区8的耐弹簧15引起的磨损的第一材料，已经可充分地耐机械穿透，因此接触区11可被省略，例如，所述第一材料是例如由碳或用碳（比如碳印刷材料）制成的碳基材料、铜或锡制叠层。

电路板接触区14也可由耐弹簧15的机械穿透的材料制成，例如由碳、优选锡或部分镀锡的铜制成。

电路板13可具有用于由电极区8提供或引入的电信号的分析处理逻辑单元，或用于将电极区8的电信号分配和转递到远程布置的分析处理逻辑单元。

图2示出了从下方观看矩形树脂玻璃层2的视图，其中，基板6已经粘合在所述树脂玻璃层2的圆周边缘区域5上。树脂玻璃层2被设计为矩形，而基板6具有矩形条带形式。因此，基板6和圆周边缘区域5被多个不同尺寸的矩形电极区8所占用，所述多个电极区8成行地或一个接一个地布置。在每个电极区8的中间位置处分别布置有接触区11。相邻的电极区8通过间隙16彼此隔开，所述间隙16虽小但足以形成电绝缘。基板6在侧向上围出视场区域17，通过该视场区域17，液晶显示屏10的成像区域是可见的。液晶显示屏10的侧向框架被电极区8的接触区覆盖，使得电极区8用于视场保护，且接触区不占用任何可作它用的安装空间。接触区11、弹簧15和电路板接触区14以柱的形式围绕液晶显示屏10布置。

当触摸感应式输入单元1用于基于用户控制的家用器具、例如衣物处理装置、洗碗机、烹饪器具或小的家用器具（咖啡机、烤箱等）中时，当手指F在一个电极区8上方的区域接近树脂玻璃层2时，该电极区8处的电容值被改变到在这种情况下可被分析处理逻辑单元识别的程度。

基板6可特别地是柔性基板6，使得它也可被施加于弯曲的树脂玻璃层2。基板6例如可由PET构成，所述PET的厚度在0.1mm和0.3mm之间、0.1mm和0.2mm之间、特别是大约0.125mm，这样可实现很低的安装高度。

当然，本发明不限于所示出的示例性实施例。

例如，电极区8也可通过以初始全平面的叠层方式构造特别是具有柔性基板6（“挠性板”或“挠性膜”）的电路板来形成。所述叠层例如可由铜构成，由于铜非常耐机械穿透，所以附加的接触区11可被省略。

树脂玻璃层2也可被省略，且基板6可粘合地固定到家用器具的盖板，所述盖板例如可由玻璃、玻璃陶瓷或透明的塑料构成。此时，所述盖板用作电绝缘的覆盖层。

触摸感应式输入单元1也可独立于液晶显示屏10或其它成像单元之外使用。

此外，触摸感应式输入单元的覆盖层可不覆盖成像单元的整个表面，而仅形成圆周边缘区域5。

附图标记列表

Claims (13)

1.一种用于家用器具（20）的触摸感应式输入单元（1），

-所述触摸感应式输入单元（1）具有至少一个电极载体（21），所述电极载体（21）具有基板（6）和多个电极区（8），所述电极区（8）二维地施加到所述基板的一侧，并且由导电的第一材料制成；

-其中，基板（6）的另一侧至少部分粘合地施加在控制表面（22）的下方，所述控制表面（22）用于被用户接触来操作触摸感应式输入单元（1），

-电极载体（21）的每个电极区（8）分别借助于相应的导电接触元件（15）连接到电路板（13）的相应的接触区（14），并且

-所述接触元件（15）以电接触和机械接触的方式嵌入到相应的电极区（8）和接触区（14）之间。

2.如权利要求1所述的触摸感应式输入单元（1），其特征在于，电极载体（21）没有导体路径。

3.如前面权利要求中任一所述的触摸感应式输入单元（1），其特征在于，每个电极区（8）均具有由导电的第二材料制成的至少一个接触区（11），其中，所述第二材料比第一材料具有更高的耐机械穿透性，且接触元件（15）以电接触和机械接触的方式嵌入到两个相应的接触区（11、14）之间。

4.如权利要求3所述的触摸感应式输入单元（1），其特征在于，第二材料是碳基材料，特别是碳印刷材料。

5.如前面权利要求中任一所述的触摸感应式输入单元（1），其特征在于，第一材料是薄层，特别是具有金属的薄层。

6.如前面权利要求中任一所述的触摸感应式输入单元（1），其特征在于，基板（6）具有不大于0.3mm、特别是不大于0.15mm的厚度。

7.如权利要求6所述的触摸感应式输入单元（1），其特征在于，基板（6）由塑料、特别是PET制成。

8.如前面权利要求中任一所述的触摸感应式输入单元（1），其特征在于，第一材料被印刷到基板（6）上。

9.如权利要求1至7中任一所述的触摸感应式输入单元（1），其特征在于，电极区（8）已经借助于电路板的、特别是柔性电路板的叠层结构形成。

10.如前面权利要求中任一所述的触摸感应式输入单元（1），其特征在于，电极载体（21）粘合地施加到触摸感应式输入单元（1）的电绝缘覆盖层（2）。

11.如前面权利要求中任一所述的触摸感应式输入单元（1），其特征在于，接触元件（15）是接触弹簧。

12.如前面权利要求中任一所述的触摸感应式输入单元（1），其特征在于，电极载体（21）面向显示屏（10）的成像前侧布置，且电路板（13）面向所述显示屏（10）的后侧布置。

13.一种家用器具，其具有至少一个如前面权利要求中任一所述的触摸感应式输入单元（1）。

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