CN111555748A - 触摸和/或接近感应的输入装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种触摸和/或接近感应的输入装置，其具有操作面板(10)、传感器膜(12)和载体板(17)，它们布置在操作面板(10)的背离用户的一侧。传感器膜(12)有至少一个电容传感器区域(13)以及至少一个天线元件(14)，且在载体板(17)上设置有与电容传感器区域(13)连接的传感器电路(18)和与天线元件(14)连接的天线电路(19)。这种输入装置能够有利地用于例如电子家用电器或商业洗衣店处理设备中。本申请公开了触摸和/或接近感应的输入装置在电子家用电器或商业洗衣店处理设备中的应用。本申请还公开了用于触摸和/或接近感应的输入装置的传感器膜，所述传感器膜具有至少一个电容传感器区域和至少一个天线元件。

Description

触摸和/或接近感应的输入装置
技术领域
本发明涉及一种具有电容功能原理的触摸和/或接近感应输入装置。
背景技术
很多电子设备(特别是包括家用电器)使用触摸和/或接近感应输入装置(通常也称为“触摸控制器”)，这些输入装置通过简单地由用户触摸或接近而启动特定的开关操作和/或改变设备设置。在现代设备的情况下，也越来越需要与移动终端进行数据交换的可能。因此，用户可以例如在他的移动电话上接收来自家用电器的信息，或者使用他的移动电话来驱动家用电器。在商业应用(例如洗衣店处理设备)的情况下，顾客可以使用他们的手机来无现金支付。因此，设备不仅需要输入装置(例如以触摸控制的方式)，而且还需要用于无线通信的部件。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于将触摸和/或接近感应输入的可能与无线数据交换的可能进行组合的概念，它能够通过简单和紧凑的结构来实现。
该目的通过本发明的触摸和/或接近感应输入装置来实现。本发明还包括特别有利的结构和发展形式。
本发明的触摸和/或接近感应输入装置包括：操作面板，该操作面板有功能部分；传感器膜，该传感器膜有至少一个电容传感器区域；以及载体板，该载体板有传感器电路，该载体板布置在操作面板的、背离用户的一侧，该至少一个电容传感器区域通过至少一个电线而与传感器电路连接，其特征在于，传感器膜还有至少一个天线元件，且天线电路设置在载体板上，该至少一个天线元件通过至少还一电线而与天线电路连接。
根据本发明，提出了具有至少一个电容传感器区域的传感器膜，用于触摸和/或接近感应的输入装置，天线元件也集成在该传感器膜中。天线元件集成在传感器膜中使得能够省略用于安装天线元件的单独载体或更大载体板。这样，能够使得输入装置结构紧凑，减少部件数量和/或简化输入装置的装配/安装。而且，通过集成在传感器膜中，天线为柔性，因此通过与电容传感器区域的相似性，能够更容易和更好地适应操作面板的几何形状。因此，能够提高传感器的测量精度和通过天线的数据交换。
与天线电路一起，天线元件是例如NFC天线(近场通信)或RFID天线(射频识别)。天线元件优选是导电材料的结构，它例如通过印刷或涂覆载体膜而形成。
传感器膜有至少一个电容传感器区域，优选是多个电容传感器区域的结构。传感器区域在各种情况下采用电极的形式，该电极例如通过由导电材料来印刷或涂覆载体膜而形成。载体膜优选是透光。传感器区域与例如用户的手指一起通过电介质(取决于实施例，例如操作面板或在操作面板上的覆盖物)而形成可变电容的电容器，该可变电容对应于它被触摸或未被触摸，或者它被接近或未被接近。电容值的变化相应影响传感器电路的输出信号，该输出信号能够通过评估电子装置来评估和处理。
至少一个传感器区域和至少一个天线元件可以设置在传感器膜的相同侧或不同侧。
天线元件布置在传感器膜上，并在该至少一个传感器区域或传感器区域的结构的旁边，或者绕该至少一个传感器区域或传感器区域的结构或该结构的一部分布置。在任何情况下，天线元件和传感器区域彼此电分离或隔离。
操作面板优选是由塑料(例如PC、PMMA)制成。操作面板优选是尺寸稳定的部件，并制造为例如注射模制件。传感器膜优选是通过粘接剂粘接而固定在操作面板上。
在本发明实施例的变化形式中，传感器膜布置在操作面板的、背离用户的一侧。在这种情况下，操作面板优选是设置为不导电(至少在功能部分的区域中)，以便形成电容器的电介质。也可选择或者另外，不导电的覆盖物也可以施加在操作面板的用户侧上。
在该实施例的情况下，柔性压力元件布置在操作面板的、背离用户的一侧，以便将传感器膜压靠在操作面板上。这样，确定了传感器区域相对于操作面板的位置，从而提高了电容传感器的测量精度和可靠性。压力元件可以是例如泡沫片(例如EPDM)，它支承抵靠载体板或它的壳体。
在本发明实施例的另一变化形式中，传感器膜布置在操作面板的、面对用户的一侧。在这种情况下，传感器膜优选是由不导电的覆盖物来覆盖，该覆盖物再形成电容器的电介质。
在本发明的一种设置中，传感器电路和天线电路彼此连接，并设置成使得在天线元件有效时停用至少一个电容传感器区域。这样，能够防止传感器对通过天线的数据交换的干扰。
也可选择或者另外，传感器区域和天线元件的频率、布置、尺寸和/或间隔也可以适应为防止相互干扰或者至少最小化相互干扰。
在本发明的一种设置中，传感器膜在该至少一个传感器区域外侧的区域中有至少一个间隙，优选是该区域也在天线元件外侧。通过这些间隙，空气能够从在传感器膜与操作面板和/或覆盖物之间的空隙中逸出(特别是在输入装置的装配过程中以及在安装状态中)，因此能够避免在传感器的电容器中包含空气(例如气穴、气泡)。优选是，在这种设置情况下，操作面板另外有至少一个通气槽道，该通气槽道与传感器膜中的至少一个间隙连接。因此，传感器区域和天线元件更靠近输入装置的用户界面，且它们的操作不会受到包含空气的干扰。
在本发明的还一设置中，操作面板在它的功能部分中在它面对传感器膜的一侧上在该至少一个传感器区域外侧(优选是也在天线元件外侧)的区域中有至少一个凹陷部分，用于形成在传感器膜和操作面板之间的自由空间。空气同样能够通过这些凹陷部分而从在传感器膜和操作面板之间的空隙中逸出，特别是在输入装置的装配过程中以及在安装状态中，因此能够避免在传感器的电容器中包含空气。
在本发明的还一设置中，操作面板设置成在它面对传感器膜的一侧上在该至少一个传感器区域的区域中(优选是在天线元件的区域中)升高。该措施能够保证在操作面板和传感器区域或天线元件之间的紧密接触，从而能够提高电容传感器或天线的测量精度和可靠性。
根据实施例，优选是设置为印刷电路板的载体板可以直接与操作面板接合，或者布置在与操作面板接合的壳体中。
在本发明的还一设置中，至少一个照明部件(优选是成LED的形式)和/或至少一个指示装置(例如显示器等)布置在载体板上，且传感器膜和操作面板的功能部分设置成至少局部透光。传感器膜或操作面板的透光性可以优选是通过合适选择材料或通过孔来实现。
在本发明的还一设置中，输入装置可以另外设置有装饰膜。该装饰膜例如布置在传感器膜的面对用户的一侧。通过这种装饰膜，例如由传感器区域确定的操作按钮能够通过符号来识别。也可选择，传感器膜自身也可以印刷或涂覆有符号等，即装饰膜可以与传感器膜组合，以便形成部件。
在本发明的还一设置中，输入装置可以另外设置有顶层或顶板。该顶层优选是布置在操作膜的面对用户的一侧，并例如可以由设备(输入装置安装在该设备中)的最终制造商来提供所希望的设计(公司标志等)。
上面介绍的本发明输入装置能够有利地用于电子家用电器(炉灶、烤箱、洗碗机、洗衣机、滚筒式干燥机、冰箱和冷冻机等)或商业洗衣店处理设备(例如洗衣机、滚筒式干燥机等)。
本发明的主题还是一种传感器膜，该传感器膜有至少一个电容传感器区域和至少一个天线元件，用于上面所述的本发明触摸和/或接近感应输入装置。
附图说明
通过下面参考附图对优选的非限定示例实施例的说明，将更清楚地理解本发明的上述和其它特征和优点，附图中(有时是示意性的)：
图1表示了根据本发明第一示例实施例的输入装置的分解透视图；
图2在子图2A和2B中表示了图1的输入装置的多个局部剖视图；
图3表示了根据第一实施例的、用于根据本发明的输入装置的传感器膜的平面图；
图4表示了根据第二实施例的、用于根据本发明的输入装置的传感器膜的平面图；
图5表示了根据本发明第二示例实施例的输入装置的分解透视图；
图6表示了根据本发明第三示例实施例的输入装置的分解透视图；
图7表示了根据本发明第四示例实施例的输入装置的分解透视图；
图8表示了根据还一实施例的、用于根据本发明的输入装置的传感器膜的透视图；以及
图9表示了具有图8的传感器膜的、根据本发明的输入装置的局部剖视图。
具体实施方式
参考图1和2，下面将更详细地介绍根据本发明第一示例实施例的输入装置的结构。
输入装置有塑料材料(例如PC或PMMA)的操作面板10，该操作面板设置有功能部分11。传感器膜12布置在操作面板10的面对用户的一侧(在图1和2中的左侧)。如图2B中所示，操作面板10在功能部分11中设置有用于接收传感器膜12的凹陷部分24b。传感器膜12可以在该凹陷部分24b中粘接在操作面板10上。
如后面所述，传感器膜12设置有多个电容传感器区域13的结构，以便形成具有电容功能原理的触摸和/或接近感应输入装置。而且，传感器膜12设置有天线元件14，以便能够与例如用户的移动电话进行无线数据交换。
如图1中所示，装饰膜15也可选地设置在传感器膜12的面对用户的一侧。装饰膜15为透光，并包含符号，用于识别由传感器区域13和背光信息显示器来确定的操作按钮。也可选择，符号也可以直接印刷或涂覆在传感器膜12上。
最后，顶层16还设置在面对用户的一侧，该顶层16覆盖传感器膜12，且还覆盖装饰膜15(当存在时)。如图2B中所示，操作面板10在功能部分11中设置有用于接收该顶层16的凹陷部分24a。用于传感器膜12的凹陷部分24b布置在用于顶层16的凹陷部分内。顶层16由塑料(例如PC、PET)形成。它不导电，且它的层厚度为至少2mm，以便形成用于电容传感器的电介质，它设置为至少局部透光。
成印刷电路板形式的载体板17在操作面板10的背离用户的一侧(在图1和2中的右侧)。载体板17例如通过螺纹连接或卡扣就位而固定在操作面板10上。传感器电路18和天线电路19设置在载体板17上，它们分别通过连接线而以导电方式与传感器膜12上的传感器区域13和天线元件14连接，以便分别驱动传感器区域13和天线元件14以及评估它们的测量信号。连接线20引导穿过操作面板10中的孔21。传感器电路18和天线电路19与相应设备的设备控制器连接，输入装置安装在该设备中，该输入装置同样可以布置在载体板17上或与它分离。
如子图2A中所示，操作面板10在它的功能部分11中在面对用户的一侧上有多个凹陷部分22。这些凹陷部分22位于传感器区域13和天线元件14的外侧，并能够在安装传感器膜12时使得在操作面板10和传感器膜12之间的空气逸出，从而能够避免包含空气。
如子图2A和2B中所示，成LED形式的多个照明部件23安装在载体板17上。操作面板10的功能部分11因此设置有多个孔/光槽道30，以便透光。这里，子图2A表示了用于7段显示器的LED 23，而子图2B表示了用于识别操作按钮的LED 23，该操作按钮由传感器区域13来确定。
参考图3和图4，下面将更详细地介绍用于本发明的输入装置的传感器膜的两个实施例。例如，图3和图4中的传感器膜可以用于根据图1-2、5、6和7的输入装置中。
图3和图4在各示例中表示了传感器膜12，该传感器膜具有：八个电容传感器区域13的结构，其电极区域通过电线20a而与载体板17上的传感器电路18连接；还具有天线元件14，该天线元件14的线结构通过还一电线20b而与载体板17上的天线电路19连接。传感器区域13和天线元件14的导电元件彼此分离，并因此彼此电绝缘。频率和间隔选择为不会发生相互干扰。可选地，传感器电路18和天线电路19也可以彼此连接，并设置成使得电容传感器区域13在天线元件14有效时关闭。
在图3的实施例变化形式中，天线元件14位于传感器区域13的结构的旁边。在图4的实施例变化形式中，天线元件14环绕传感器区域13的结构延伸。在图4的情况下，用于连接传感器区域13的电线20b优选是基本垂直于天线元件14的导电结构延伸，以便使干扰效果最小。
传感器区域13和天线元件14既可以设置在载体膜的相同侧，也可以设置在载体膜的不同侧。
参考图5，下面将更详细地介绍根据本发明第二示例实施例的输入装置的结构。在该示例下，与第一示例实施例中相同或相应的部件由相同的参考标号来表示。
特别是，图5的输入装置与根据图1和2的第一示例实施例的不同之处在于，传感器膜12布置在操作面板10的背离用户的一侧。
尽管在图5的示例实施例中未示出，但是也可以选择地设置装饰膜15；在图5的实施例中，例如在传感器膜12与操作面板10之间或者在顶部膜16与操作面板10之间。
如图5中所示，也可以设置用于接收载体板17(该载体板17有传感器电路18和天线电路19)的壳体25。在这种情况下，壳体25例如通过螺纹连接或卡扣就位而固定在操作面板10上。传感器膜12通过粘接剂粘接而固定在操作面板10上。
另外，图5的示例实施例与图1和2的第一示例实施例和它的可能变化形式相对应。
参考图6，下面更详细地介绍根据本发明第三示例实施例的输入装置的结构。在该示例中，与前面的示例实施例中相同或相应的部件由相同的参考标号来表示。
图6的输入装置与根据图5的第二示例实施例的不同之处在于，在用于载体板17的壳体25和传感器膜12之间布置有柔性压力元件26，该柔性压力元件26支承抵靠壳体25，并将传感器膜12压靠在操作面板10上。柔性压力元件26例如是泡沫板，例如EPDM(乙烯-丙烯-二烯橡胶)。压力元件有例如大约2mm的层厚度。当使用这种压力元件26时，能够省略传感器膜12与操作面板10的粘接剂粘接。
另外，图6的示例实施例与图5的第二示例实施例和它的可能变化形式相对应。
参考图7，下面更详细地介绍根据本发明第四示例实施例的输入装置的结构。在该示例中，与前面的示例实施例中相同或相应的部件由相同的参考标号来表示。
在图7的示例实施例中，至少一个扩散元件27另外设置在操作面板10的功能部分11中，以便扩散通过操作面板中的孔引导的光。
该实施例能够与前面全部的示例实施例组合。也就是说，载体板17可以固定在操作面板10上，或者容纳在固定于操作面板10上的壳体25中，且传感器膜12可以通过粘接剂粘接而固定在操作面板10上，或者通过柔性压力元件26而压靠在操作面板10上。
参考图8和9，下面将更详细地介绍传感器膜的还一实施例及它在本发明输入装置中的集成。在该示例中，与前面的示例实施例中相同或相应的部件由相同的参考标号来表示。
图8的传感器膜12设置有：十六个电容传感器区域13的结构，它的电极区域通过电线20a而与载体板17上的传感器电路18连接；以及天线元件14，该天线元件14的线结构通过还一电线20b而与载体板17上的天线电路19连接。在图8的实施例中，天线元件14位于传感器区域13的结构的旁边。可选地，天线元件14也可以绕传感器区域13的结构延伸。
图8的传感器膜12的示例实施例与根据图3和4的实施例的不同之处在于具有多个间隙28。该间隙28分别位于传感器区域13的旁边并在传感器区域13的结构的一部分中。如图9中所示，这些间隙28可以与通气槽道29连接，以便使得在传感器膜12和操作面板10之间的空气能够逸出，从而防止包含空气。通气槽道29例如可以是操作面板10的部件部分，或者作为单独元件而安装在载体板17上。而且，间隙28可以用于允许光通过。
图8的传感器膜12同样能够用于上述本发明的输入装置的所有示例实施例中。
如图9中所示，操作面板10还可以有光槽道30，以便引导来自载体板17上的照明部件23的光通过操作面板10。传感器膜12同样在光槽道30的位置处设置有间隙。例如在光槽道30的端部处，扩散元件27可以安装在操作面板10上，如图7中所示。当使用不透光材料的操作面板时，该实施例变化形式特别有利。

Claims (14)

1.触摸和接近感应的输入装置，具有：
操作面板(10)，所述操作面板(10)具有功能部分(11)；
传感器膜(12)，所述传感器膜(12)具有至少一个电容传感器区域(13)；以及
载体板(17)，所述载体板(17)具有传感器电路(18)，所述载体板布置在操作面板(10)的背离用户的一侧，所述至少一个电容传感器区域(13)通过至少一根电线(20a)而与传感器电路(18)连接，
其特征在于：
传感器膜(12)还具有至少一个天线元件(14)，天线电路(19)设置在载体板(17)上，所述至少一个天线元件(14)通过至少一根另一电线(20b)而与天线电路(19)连接。
2.根据权利要求1所述的输入装置，其中：
天线元件(14)布置在传感器膜(12)上并在所述至少一个传感器区域(13)的旁边或环绕所述至少一个传感器区域(13)。
3.根据权利要求1或2所述的输入装置，其中：
传感器膜(12)布置在操作面板(10)的背离用户的一侧，操作面板(10)设置为在功能部分(11)的区域中不导电。
4.根据权利要求3所述的输入装置，其中：
柔性压力元件(26)布置在操作面板(10)的背离用户的一侧，以便将传感器膜(12)压靠在操作面板(10)上。
5.根据权利要求1或2所述的输入装置，其中：
传感器膜(12)布置在操作面板(10)的面对用户的一侧，并由不导电的覆盖物(15、16)来覆盖。
6.根据前述任意一项权利要求所述的输入装置，其中：
传感器电路(18)和天线电路(19)彼此连接，并设置成使得所述至少一个电容传感器区域(13)在天线元件(14)有效时停用。
7.根据前述任意一项权利要求所述的输入装置，其中：
传感器膜(12)在所述至少一个传感器区域(13)外侧的区域中具有至少一个间隙(28)，优选是所述间隙也在天线元件(14)外侧的区域中。
8.根据权利要求7所述的输入装置，其中：
操作面板(10)具有至少一个通气槽道(29)，所述通气槽道(29)与传感器膜(12)中的所述至少一个间隙(28)连接。
9.根据前述任意一项权利要求所述的输入装置，其中：
操作面板(10)在它的功能部分(11)中在它面对传感器膜(12)的一侧上在所述至少一个传感器区域(13)外侧和优选是也在天线元件(14)外侧的区域中具有至少一个凹陷部分(22)，用于在传感器膜(12)和操作面板(10)之间形成自由空间。
10.根据前述任意一项权利要求所述的输入装置，其中：
操作面板(10)设置为在它面对传感器膜(12)的一侧上在所述至少一个传感器区域(13)的区域中和优选是也在天线元件(14)的区域中升高。
11.根据前述任意一项权利要求所述的输入装置，其中：
载体板(17)与操作面板(10)直接接合，或者布置在与操作面板(10)接合的壳体(25)中。
12.根据前述任意一项权利要求所述的输入装置，其中：
至少一个照明部件(23)和/或至少一个指示装置布置在载体板(17)上，传感器膜(12)和操作面板(10)的功能部分(11)设置为至少局部透光。
13.根据权利要求1至12中任意一项所述的触摸和/或接近感应的输入装置在电子家用电器或商业洗衣店处理设备中的应用。
14.一种用于根据权利要求1至12中任意一项所述的触摸和/或接近感应的输入装置的传感器膜(12)，所述传感器膜具有至少一个电容传感器区域(13)和至少一个天线元件(14)。
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