CN110383692A - 具有屏蔽电磁干扰的电容式触摸屏的家用器具和用于制造其的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种家用器具，其具有器具壳体(1)、带有电容式触摸屏(3)的操作装置(2)，所述电容式触摸屏包括传感器电极(4)，其中，所述电容式触摸屏(3)通过延伸到器具内部的、与电容式触摸屏(3)连接的能导电的屏蔽结构(5)屏蔽电磁辐射。此外，本发明涉及一种用于制造家用器具的方法。

Description

具有屏蔽电磁干扰的电容式触摸屏的家用器具和用于制造其 的方法

技术领域

本发明涉及一种具有屏蔽电磁干扰的电容式触摸屏的家用器具。本发明特别是涉及一种家用器具，其具有器具壳体和带有电容式触摸屏的操作装置，所述电容式触摸屏包括传感器电极。此外，本发明涉及一种用于制造家用器具的方法。

背景技术

具有电容式触摸屏的家用器具是完全公知的。

公开文献DE 10 2011 081 331 A1和WO 2013/026734 A1由此描述了一种家用器具，其具有触敏的操作和显示装置，所述操作和显示装置具有用于显示操作信息的显示单元和透明的承载件，至少一个电容式传感器电极作为接触电容布置在所述承载件上，所述电容式传感器电极与显示单元重叠地并且与操作和显示装置的触敏操作面重叠地布置。

公开文献DE 10 2011 077 902 A1描述了一种用于家用器具的电容式操作和显示装置，其具有：带有触敏操作面的显示窗，其中，显示标志安置在显示窗上；至少一个用于发射用于产生显示标志背光的光的发光元件；和作为接触电容器的部件的电容式传感器电极，所述电容式传感器电极以与操作面的间距布置，从而在接触操作面时能够改变接触电容器的电容，其中，传感器电极布置在电路板上，由弹性的电绝缘的材料构成的元件布置在操作面和传感器电极之间。

在电容式触摸屏中原则上也公知的是，进行对电磁辐射的屏蔽。

公开文献EP 1 953 915 B1描述了一种具有电容式增量位置编码器的家用器具，所述电容式增量位置编码器具有至少三组单个的传感器面，其中，同一组的所有传感器面彼此导电地连接，并且所述传感器由电绝缘的盖板覆盖并且是具有通过接触盖板而改变的电容的电容器部件。能够将电压信号、特别是时钟脉冲信号施加到每个组上。在一个实施方式中，传感器面分别具有主动屏蔽装置，所述主动屏蔽装置由屏蔽面构成，与传感器面同时地将时钟脉冲信号施加到所述屏蔽面上。

然而由于与线路相关地或者与场相关地可能产生的电磁干扰也会在不基于由家用器具的用户操作而接触的情况下触发接触信号(也可称为“接触事件”)，这会导致对家用器具不期望的操作。因此关注于进一步改善为电容式触摸屏屏蔽电磁干扰。

在此可以考虑，特别是在下述情况中关注于改善地屏蔽电磁干扰，在这种情况中通过供电网、即电网供电对家用器具的电子装置进行供电。在这种情况中不存在与额外花费相关的电隔离，从而家用器具的电子装置接地线不能直接与器具壳体连接。

发明内容

在这种背景下，本发明的任务在于，提供一种具有电容式触摸屏的家用器具，所述电容式触摸屏具有对电磁干扰改善的屏蔽。此外应该提供一种用于制造该家用器具的方法。

该任务的解决方法根据本发明通过具有相应独立权利要求的特征的家用器具以及用于制造该家用器具的方法实现。根据本发明的家用器具的以及根据本发明的方法的优选的实施方式在相应的独立权利要求中实施。根据本发明的家用器具的优选的实施方式相应于根据本发明的方法的优选的实施方式并且反之亦然，也当这在此方面未明确规定时。

本发明的主题由此是一种家用器具，其具有器具壳体和带有电容式触摸屏的操作装置，所述电容式触摸屏包括传感器电极，其中，所述电容式触摸屏通过延伸到器具内部的、与电容式触摸屏连接的能导电的屏蔽结构屏蔽电磁辐射。在此，概念“屏蔽结构”已经意味着，所述屏蔽结构是三维结构。

在根据本发明的家用器具中，所述器具壳体通常是金属的。

传感器电极通常布置在前板之后，从而电容式触摸屏通常包括前板和布置在前板之后、即在前板的背离家用器具的用户的一侧上的传感器电极。

电容式触摸屏幕的形状是不受限的，也当在此出于简化原因仅涉及基本上平坦的电容式触摸屏幕时。然而也可以使用具有与平坦的形状不同的形状的电容式触摸屏幕，所述电容式触摸屏幕例如凹形地或者凸形地弯曲。

在一个优选的实施方式中，能导电的屏蔽结构包含金属和/或能导电的有机聚合物。

适合的金属特别是铁(钢)、铜和铝。如果使用金属，则铜是优选的。然而也可以使用能导电的有机聚合物、例如聚苯胺、聚噻吩或者聚吡咯，如果所述能导电的有机聚合物具有足够的导电能力的话。

此外优选地，能导电的屏蔽结构包含多个屏蔽元件，所述多个屏蔽元件与电容式触摸屏连接，也就是说，所述多个屏蔽元围绕电容式触摸屏地经过所述电容式触摸屏的边缘被引导。在此，电容式触摸屏的边缘用作弯折边缘，从而可以形成延伸到器具内部的屏蔽结构。根据屏蔽元件的构型和布置、特别是也根据屏蔽元件相对于电容式触摸屏弯折的程度，能导电的屏蔽结构在根据本发明的家用器具中可以是敞开的或者闭合的。在此，闭合的屏蔽结构可以特别是视为盆，所述盆的壁由屏蔽元件构成。

如果所述能导电的屏蔽结构特别是存在屏蔽元件，则能导电的屏蔽结构可以全平面地构造或者构造为格栅结构。此外，屏蔽结构原则上也具有中断部。这可以例如通过如下方式实现，屏蔽元件围绕电容式触摸屏非环绕地、即具有中断部地布置。最后，屏蔽元件也可以是不同宽度地和不同长度的。在此，屏蔽元件的宽度不一定必须相应于矩形的触控屏的边长。

在家用器具的一个特别优选的实施方式中，电容式触摸屏基本上形成矩形，屏蔽元件与所述矩形的四个边连接。

在此，“基本上”尤其是指，也可以在形状方面存在差异、例如为梯形，并且只要本发明可以实现，倒圆的角或弯曲的边也是可能的。

最后本发明优选的是，屏蔽元件构造为矩形。在此，屏蔽元件可以在一侧、特别是在短的一侧具有翼状元件，所述翼状元件在屏蔽结构中可以有助于所述屏蔽元件搭接或者避免屏蔽结构中的屏蔽元件之间的开口。

能导电的屏蔽结构和触摸屏优选地形成10°至90°、优选45°至90°和特别优选70°至90°的范围内的角度。

如果通常存在的评估元件构造为矩形并且弯折90°成为屏蔽结构，则例如通过电路板的GND平面实现屏蔽壳体。

在根据本发明的家用器具的完全特别优选的实施方式中，家用器具具有箔元件，所述箔元件包含电容式触摸屏的传感器电极和/或能导电的屏蔽结构。在此，传感器电极和/或能导电的屏蔽结构可以仅仅位于一个唯一的箔或者一个唯一的箔层合体的一侧，然而优选地不仅传感器电极而且屏蔽结构优选地位于两个箔、特别是单箔之间。如果箔元件包含传感器电极，则所述箔元件在此也称为触摸箔。

在所述实施方式中优选地，箔元件在第一箔部分中包含传感器电极并且在第二箔部分中包含能导电的屏蔽结构。能导电的屏蔽结构在此也可以在第二箔部分中全平面地构造或者构造为格栅结构。优选地，能导电的屏蔽结构在第二箔部分中全平面地构造并且例如是在两个单箔之间结实的铜箔。

触摸箔是电容式触摸箔，所述电容式触摸箔由此包括至少一个传感器电极，所述传感器电极可以通过外部的输入单元、例如手指的接近和/或接触产生由电容的改变引起的电信号。

特别优选地，触摸箔具有由传感器电极构成的坐标网络。通常绝缘材料、所谓的电介质在此位于传感器电极之间。根据本发明，由电极构成的坐标网络可以通过施加结构化的、能导电的材料构成。结构化可以具有从简单几何形状、例如圆形、矩形等直至复杂不规则形状的各种各样的形状，然而也可以是沿着X和Y方向的直线。能导电的材料优选地是透明的、例如氧化铟锡(ITO)。然而也可以使用自身不透明的材料、例如铜。在这种情况中，不透明的材料能够以非常小的厚度和/或作为网络结构使用在触摸箔中或者在电容式触摸屏中。然而特别优选地也可以使用透明的并且能导电的漆和/或胶粘剂。后者所述的材料特别是具有在不损失功能的情况下更容易地施加在成型的表面、凹形的或者凸状的表面的优点。此外，能导电的漆和/或胶粘剂通常也是成本更低廉的。

然而也可以使用由铜构成的触摸电极在塑料箔上或者优选地在两个塑料箔之间的布置。所述触摸箔同样可以非常宽地使用。

触摸箔通常与评估电子装置连接，所述评估电子装置需要检测由于通过外部的输入单元接近和/或接触传感器电极而由电容改变引起的电信号。概念“评估电子装置”在此通常包括电子元件、印刷导线结构和必要时其他部件。评估电子装置通常与家用器具的控制装置连接。

导电的屏蔽结构通常与电压源连接。这能够以不同的方式实现。由此在家用器具的一个优选的实施方式中，屏蔽结构的电连接通过接头进行，电容式触摸屏与评估电子装置的连接也通过所述接头进行。

也就是说，例如触摸箔可以如同屏蔽结构与电压源连接的那样通过相同的接头与评估电子装置连接。替换地，屏蔽结构到评估电子装置上的电连接也可以通过特别的触摸箔接头或者通过夹子或螺栓进行。如果能导电的屏蔽结构以中断部施加在触摸箔上，从而不实现围绕的屏蔽结构，则需要与屏蔽结构的附加的电接头。

根据本发明，能导电的屏蔽结构可以处于不同的电势。所述不同的电势可以是预给定的交变信号、特别是时钟信号，然而所述不同的电势可以是预给定的固定的电压电平。

触摸屏在家用器具上的布置特别是不受限的。然而优选地，触摸屏关于竖直轴线以10°至45°的角度安装在家用器具的基面上。

可选地使用的箔元件优选地通过粘合层安置在电容式触摸屏的前板上。

此外根据本发明优选地，操作装置包含塑料壳体，所述塑料壳体包围电容式触摸屏和能导电的屏蔽结构的方式为使得能导电的屏蔽结构不与通常金属的器具壳体接触。通过与金属的器具壳体的电容耦合可以将电磁干扰电容地导出到地面。

家用器具在此优选地理解为一种器具，所述器具构造用于处理家用物品、例如洗涤物、餐具和食品。所述家用器具可以是家用大型器具、例如洗衣机、洗涤烘干机、餐具清洁机、制熟器具、抽油烟机、制冷器具、冷藏冷冻组合器具或者空气调节器。然而也可以是家用小型器具、例如咖啡全自动机或者厨房多用机。完全特别优选地，家用器具是导水的家用器具，所述家用器具从由洗衣机、洗涤烘干机和烘干机组成的组中选择。

此外，本发明的主题是一种用于制造家用器具的方法，其具有器具壳体、带有电容式触摸屏的操作装置，所述电容式触摸屏包括传感器电极，其中，所述电容式触摸屏通过延伸到器具内部的、与电容式触摸屏连接的能导电的屏蔽结构屏蔽电磁辐射，并且家用器具具有箔元件，所述箔元件包含电容式触摸屏的传感器电极和能导电的屏蔽结构，所述方法包括下述步骤：

(a)提供箔元件，所述箔元件包含电容式触摸屏的传感器电极和能导电的屏蔽结构；

(b)将箔元件安置在电容式触摸屏的前板上；

(c)将能导电的屏蔽结构和电容式触摸屏之间的角度α设定在10°至90°、优选45°至90°和特别优选70°至90°的范围内；

(d)将电容式触摸屏和能导电的屏蔽结构置入到所述器具壳体中。

在步骤(c)中，通常通过弯折屏蔽元件设定能导电的屏蔽结构和触摸屏之间的角度α，所述屏蔽元件围绕电容式触摸屏布置。如果电容式触摸屏例如以矩形的形状存在并且屏蔽元件作为矩形围绕电容式触摸屏构造，则屏蔽元件弯折90°的角度α实现屏蔽结构，所述屏蔽结构例如与电路板的GND平面一起构成屏蔽壳体。

本发明具有多个优点。通过家用器具的根据本发明的构型可以实现更可靠地操作并且还可以更有效地避免由电磁干扰导致的触摸信号。根据本发明设置的屏蔽结构屏蔽与电路相关并且与场相关的干扰，否则所述干扰会导致自己触发(不期望地触发触摸信号)或者增大的噪声、即更低的信噪比。由此可以增大信噪比。本发明优选地在优选的实施方式中实现特别简单的并且由此也成本低廉的实现方案，其方式是，在使用由两个箔部分构成的触摸箔的情况中以简单的方式通过将构成屏蔽元件的第二箔部分围绕第一箔部分弯折可以形成能导电的屏蔽结构，所述第一箔部分形成电容式触摸屏并且由此具有传感器电极。弯曲侧面的屏蔽翼状件的简单原理不需要特别的并且昂贵的生产步骤。

在任何情况下可以取消供应电压的电隔离，所述电隔离例如导致比附加的屏蔽结构高的额外花费。

附图说明

本发明的其他细节由其他未详细示出的家用器具的本发明基本的部件的下述说明得出。在此参考图1至3。

图1以俯视图示出在弯折屏蔽元件以构成能导电的屏蔽结构之前具有能导电的屏蔽结构的屏蔽元件的电容式触摸屏，其中，所述能导电的屏蔽元件和屏蔽结构都包含在箔元件6中。

图2以立体图示出具有下述能导电的屏蔽结构的屏蔽元件的电容式触摸屏，所述能导电的屏蔽结构围绕在此矩形地构造的电容式触摸屏构造，其中，屏蔽元件与触摸屏形成小于90°的角度α。

图3示出剖割此外未示出的家用器具的操作装置的侧截面图，其中，操作装置具有包括传感器电极的触摸屏以及延伸到器具内部的、与电容式触摸屏连接的能导电的屏蔽结构。

具体实施方式

在图1中以俯视图示出在弯折屏蔽元件7以构成能导电的屏蔽结构5之前具有传感器电极4以及能导电的屏蔽结构5的屏蔽元件7的电容式触摸屏3，其中，所述屏蔽结构包含在箔元件6中。箔元件6具有第一箔部分13以及第二箔部分14，电容式触摸屏3位于所述第一箔部分中，屏蔽元件7位于所述第二箔部分中。屏蔽元件7安置在这里以矩形的形状构造的电容式触摸屏的边8，9，10和11上。传感器电极4通过接头16与在此同样未示出的评估电子装置连接以通过用户接触电容式触摸屏，在此通过虚线绘出的矩形示出所述传感器电极中的两个传感器电极，屏蔽元件7也通过该传感器电极与在此未示出的电路板的电接地(英语为：Electronic Ground)连接。

17表示弯折线，第二箔部分14、即屏蔽元件7关于该弯折线相对于第一箔部分13、即电容式触摸屏3弯折，以便形成三维的能导电的屏蔽结构5。电容式触摸屏3主要由彼此绝缘的传感器面构成，而屏蔽元件7以及在第一箔部分13中相邻的小的部分通过阴影线示出地由薄的结实的金属箔、在此由铜构成。

图2以立体图示出具有下述能导电的屏蔽结构5的屏蔽元件7的电容式触摸屏3，所述能导电的屏蔽结构围绕在此矩形地构造的电容式触摸屏3构造，其中，屏蔽元件7与触摸屏3形成小于90°的角度α。6表示具有第一箔部分13和第二箔部分14的箔元件。

17表示弯折线，第二箔部分14关于该弯折线相对于第一箔部分13、即电容式触摸屏3弯折，以便形成三维的能导电的屏蔽结构5。

在此未详细示出的传感器电极通过接头16与在此同样未示出的评估电子装置连接以通过用户接触电容式触摸屏，屏蔽元件7也通过该传感器电极与在此未示出的电路板的电接地(英语为：Electronic Ground)连接。

图3示出剖割此外未示出的家用器具的操作装置2的侧截面图，其中，操作装置2具有包括传感器电极4的电容式触摸屏3以及延伸到器具内部的、与电容式触摸屏3连接的能导电的屏蔽结构5。

操作装置2包含塑料壳体15，所述塑料壳体包围电容式触摸屏3和能导电的屏蔽结构5的方式为使得能导电的屏蔽结构5不与器具壳体1、在此即金属的器具壳体接触。例如由玻璃、透明的塑料、例如聚甲基丙烯酸甲脂构成的前板安置在塑料壳体15的内部中。箔元件6粘接在前板12的背离用户的一侧上，在所述箔元件中在这里所示的实施方式中由铜构成的传感器电极4布置在两个在此未示出的例如由PET构成的单箔之间。

17在此表示弯折线，该弯折线将第一箔部分与由能导电的屏蔽结构5构成的第二箔部分分开。能导电的屏蔽结构5与电路板19的电接地线18导电连接。

示出用户的部分示出的手指，该手指最终接触塑料壳体15，以便触发触摸信号。

附图标记列表

1 器具壳体

2 操作装置

3 电容式触摸屏

4 传感器电极

5 能导电的屏蔽结构

6 箔元件

7 屏蔽元件

8 形成电容式触摸屏的矩形的长的第一边

9 形成电容式触摸屏的矩形的短的第二边

10 形成电容式触摸屏的矩形的长的第三边

11 形成电容式触摸屏的矩形的短的第四边

12 前板

13 (包含传感器电极的)第一箔部分

14 (能导电的屏蔽结构的)第二箔部分

15 塑料壳体

16 电容式触摸屏或能导电的屏蔽结构的接头

17 弯折线

18 电接地(英语为：Electronic Ground)

19 PCB，电路板。

Claims (15)

1.一种家用器具，其具有器具壳体(1)、带有电容式触摸屏(3)的操作装置(2)，所述电容式触摸屏包括传感器电极(4)，其特征在于，所述电容式触摸屏(3)通过延伸到器具内部的、与所述电容式触摸屏(3)连接的能导电的屏蔽结构(5)屏蔽电磁辐射。

2.根据权利要求1所述的家用器具，其特征在于，所述能导电的屏蔽结构(5)包含金属和/或能导电的有机金属。

3.根据权利要求2所述的家用器具，其特征在于，所述金属是铜。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的家用器具，其特征在于，所述能导电的屏蔽结构(5)包含多个屏蔽元件(7)，所述多个屏蔽元件与所述电容式触摸屏(3)连接。

5.根据权利要求4所述的家用器具，其特征在于，所述电容式触摸屏(3)基本上形成矩形，所述屏蔽元件(7)与所述矩形的四个边(8，9，10，11)连接。

6.根据权利要求5所述的家用器具，其特征在于，所述屏蔽元件(7)构造为矩形。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的家用器具，其特征在于，所述家用器具具有箔元件(6)，所述箔元件包含所述电容式触摸屏(3)的传感器电极(4)和/或所述能导电的屏蔽结构(5)。

8.根据权利要求7所述的家用器具，其特征在于，所述箔元件(12)在第一箔部分(13)中包含所述传感器电极(4)并且在第二箔部分(14)中包含所述能导电的屏蔽结构(5)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的家用器具，其特征在于，所述箔元件(6)通过粘合层安置在所述电容式触摸屏(3)的前板(12)上。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的家用器具，其特征在于，所述操作装置(2)包含塑料壳体(15)，所述塑料壳体包围所述电容式触摸屏(3)和所述能导电的屏蔽结构(5)的方式为使得所述能导电的屏蔽结构(5)不与所述器具壳体(1)接触。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的家用器具，其特征在于，所述能导电的屏蔽结构(5)和所述电容式触摸屏(3)形成10°至90°的范围内的角度α。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的家用器具，其特征在于，所述屏蔽结构(5)的电连接通过接头(16)进行，所述电容式触摸屏(3)与评估电子装置的连接也通过所述接头进行。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的家用器具，其特征在于，所述能导电的屏蔽结构(5)所处的电势是预给定的交变信号或者是预给定的确定的电压电平。

14.根据前述权利要求中任一项所述的家用器具，其特征在于，所述家用器具是导水的家用器具，所述导水的家用器具从由洗衣机、洗涤烘干机和烘干机组成的组中选择。

15.一种用于制造家用器具的方法，其具有器具壳体(1)、带有电容式触摸屏(3)的操作装置(2)，所述电容式触摸屏包括传感器电极(4)，其中，所述电容式触摸屏(3)通过延伸到器具内部的、与所述电容式触摸屏(3)连接的能导电的屏蔽结构(5)屏蔽电磁辐射，并且所述家用器具具有箔元件(12)，所述箔元件(12)包含所述电容式触摸屏(3)的传感器电极(4)和所述能导电的屏蔽结构(5)，所述方法包括下述步骤：

(a)提供箔元件(12)，所述箔元件包含所述电容式触摸屏(3)的传感器电极(4)和所述能导电的屏蔽结构(5)；

(b)将所述箔元件(12)安置在所述电容式触摸屏(3)的前板(16)上；

(c)将所述能导电的屏蔽结构(5)和所述电容式触摸屏(3)之间的角度α设定在10°至90°的范围内；

(d)将所述电容式触摸屏(3)和所述能导电的屏蔽结构(5)置入到所述器具壳体中。