CN117311517A - 具有包含触敏输入面和照明面的面板的输入组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种输入组件，具有：面板，具有至少一个面向操作者的触敏操作面和背离操作者的背面，其中操作面包含待背光照明的照明面；在面板的背离操作者的侧面上布置的支架；布置在支架上的光源，光源被布置为经由面向光源的、在面中形成的入射面将光耦合到面板中，以背光照明照明面，其中面板被形成为至少在入射面与照明面之间的区域中透光；在面板与光源之间布置的透光箔层构造，箔层构造具有传导涂层，以形成电容式触摸传感器的至少一个电极；其中入射面在面板的背面中的一个凹陷部中形成或由凹陷部形成，并且其中在箔层构造与面板的入射面之间形成有通风的空腔体积。

Description

具有包含触敏输入面和照明面的面板的输入组件
技术领域
本发明涉及一种带有面板的输入组件，所述面板具有至少一个或多个面向操作者的触敏操作面和背离操作者的背面，其中所述操作面分别包含待背光照明的照明面。
背景技术
为了避免在触摸面板时、尤其在操作面板时损伤面板但是还为了尽可能排除面板的可弯曲性并且为面板赋予高价值的、在视觉上还有触觉上吸引人的表现，一般由塑料形成的面板典型地具有几毫米的相对较大的总层厚度(也被称为材料厚度)。当涉及到在照明面的总走向上以尽可能高、尤其均匀的照明密度来背光照明所述照明面时，这种较大的材料厚度是不利的，因为为此必须用光源的光来透射所述面板，即其中在所述面板的背离操作者的侧面上布置的光源的光经由背离操作者布置的背面中的入射面耦合到面板中，以便在与入射面相对的、在操作面中形成的照明面上离开。为了改进透射，通常将面板整体“削薄”，这对触觉特性具有不利影响。但是，例如在具有相对伸展开的面板的输入组件中，尤其在具有多个操作面(其中仅存在单一的共用的检测件以检测位置改变)的输入组件中，需要面板的总体上较高的刚度，以便保证从操作点到检测件的损失较低的力流。通常情况下，在此类输入组件中依赖于具有箔层构造的电容式触摸传感器，所述箔层构造具有一个或多个由传导涂层形成的电极，其中所述箔层构造被布置为邻接面板的背面。
发明内容
在此背景下，需要在触敏性品质方面、尤其输入面上的尽可能均匀的触敏性的持久性方面、还在照明面的照明品质方面(如光分布的均匀度)以及机械稳定性方面得以改进的输入组件。这个目的通过根据权利要求1所述的输入组件来实现。同样有利的用途是用途权利要求的主题。有利的设计方案分别是从属权利要求的主题。要注意的是，在权利要求书中单独详述的特征可以以任意的技术上有意义的方式彼此组合并且展现出本发明的其他设计方案。说明书尤其与附图结合地附加表征并且详细说明本发明。
本发明涉及一种输入组件，所述输入组件具有面板。所述面板具有至少一个面向操作者的触敏操作面和背离操作者的背面。在此所述操作面包含待背光照明的照明面。所述面板例如具有一个或多个由热塑料形成的层。在多个操作面的情况下，这些操作面例如被触感辅助件分离。
另外，所述面板具有在所述面板的面向操作者的侧面上设置的外部的保护漆层和/或不透明漆层，其中所述不透明的保护漆层形成符号或者所述照明面作为遮罩以符号的反向图示的形式形成。所述照明面例如被设计为平坦的。所述操作面优选被设计为平坦的。
本发明的输入组件还具有在所述面板的背离操作者的侧面上布置的支架，所述支架例如用于将所述输入组件固定在承重结构、如车身处。所述支架例如由金属、金属合金或热塑料形成。在所述支架上固定有光源，所述光源被布置为经由面向所述光源的、在所述背面中形成的入射面将光耦合到所述面板中，以便背光照明所述照明面。在此，根据本发明，所述面板被形成为至少在所述入射面与所述照明面之间的区域中是透光的。例如所述光源被布置在电路板上，所述电路板自身固定在所述支架处。
根据本发明，在所述面板与所述光源之间布置的透光的箔层构造设置有传导涂层，以形成电容式触摸传感器的至少一个电极。例如借助于检测装置的电极形成针对大地接地或车辆接地或者针对同样位于所述箔层构造上的对先提及的电极电绝缘的另外电极的测量电容。在此，最晚在触摸输入面时，测量电容受到操作者的手指接近输入面影响，这通过检测装置检测并且在肯定地检测到触摸时触发开关状态的变化。在另一个设计方案中，所述箔层构造具有多个电极的阵列，以便进行空间分辨式电容式触摸检测。
根据本发明，所述入射面在所述面板的背面中的凹陷部中形成或者由所述凹陷部形成。凹陷部理解为所述面板的背面中的下陷部。优选地提出，与至少一个层的直接包围所述凹陷部的区域相比，尤其与所述面板的所有剩余区域相比，通过所述凹陷部减少了在所述凹陷部的区域中所述面板的所述层的层厚度。更优选地，所述凹陷部实现在所述面板的分别与所述凹陷部相关的区域中减少所述面板的总层厚度。优选地，除所述凹陷部之外，所述面板的总层厚度不小于1mm、优选不小于1.5mm。
根据本发明提出，在所述箔层构造与所述面板的入射面之间形成通风的空腔体积。通风的空腔体积理解为与包围所述输入组件的空气体积处于传导流体式连通的空腔体积。例如在所述空腔体积与所述输入组件的周围环境之间设置有传导流体的空气通道。所述空腔体积优选经由所述箔层构造中的中断部通风。优选将中断部设置在所述箔层构造的未被所述光源的指向所述入射面的光覆盖的区域。
所述凹陷部产生对光入射的影响并且尤其产生穿透面板的光的提高的光强度，而通风的且由此向周围环境开放的空腔体积确保不产生由温度或空气压力导致的箔层构造相对于输入面的相对位置变化(这将会影响触摸识别的灵敏度或者至少使肯定的触摸检测的触发可重现性存疑)。
所述入射面优选被形成为弯曲的、优选凸状弯曲的、最优选多次凸状弯曲的。
所述箔层构造优选在其面向所述光源的侧面上跨越另外的通风的空腔体积。由此产生了两侧的空气压力平衡并且因此防止了由空气压力造成的且影响触摸识别的可重现性的、所述箔层构造的偏移。
根据一个优选的设计方案，所述面板的一个层的层厚度、更优选所述面板的总层厚度沿着在所述入射面上穿过其几何中点的直线走向而发生位置变化。仍更优选地，所述层厚度持续发生变化。
在一个最优选的实施方式中，用沿着所述走向确定的所述光源的特定光照密度分布来修正沿着同一个走向确定的所述面板的特定层厚度或总层厚度分布。换言之，沿着从所述入射面的外边沿穿过所述入射面的几何中点到达所述入射面的相反边沿的直线走向，层厚度或总层厚度在空间上的增大是与照明密度在空间上的增大相关的，由此，沿着由于光的传播而在面板中对应的走向，所述照明面具有在空间背光照明中更高的均匀度。例如，最高的照明密度和最高的层厚度或最高的总层厚度定位在所述入射面的几何中点处，而另外从观察者的视角来看局部最低照明密度和局部最低层厚度或总层厚度的位置同样重合。
根据一个优选的设计方案，另外设置面板支架，所述面板至少支撑、优选固定在其上，其中所述面板支架具有包围所述光源、形成所述另外的通风的空腔体积的采光孔，以便将所述光源的光向所述入射面的方向引导并且在所述面板与所述面板支架之间将所述箔层构造夹紧。所述面板支架例如由不透明材料、如不透明塑料形成。
所述面板优选具有被形成在所述背面中、向所述面板支架的方向凸出的支撑座，所述面板经由所述支撑座支撑在所述面板支架处。
根据本发明输入组件的一个优选的实施方式，所述面板和所述面板支架形成操作部件，所述操作部件在操作力作用于输入面时能够抵抗由属于所述输入组件的复位元件(如弹簧元件)产生的复位力沿着调节路径从休止位置移动到被操作位置。所述调节路径例如基本上垂直于所述输入面。在此，所述输入组件还具有用于检测所述操作部件的位置变化的检测件，如机电开关，电容式、电感式、电阻式、电感式或压电式检测的力传感器等。
在从休止位置移动到被操作位置期间，优选机械地引导所述操作部件，并且所述操作部件例如具有在所述支架与面板支架或面板之间起作用的槽-弹簧接合和/或杠杆引导。
在此，所述输入组件优选仅具有单一的用于检测所述操作部件的位置变化的检测件，如机电开关，电容式、电感式、电阻式、电感式或压电式检测的力传感器等。
在所述面板与所述中间支架之间优选设置另外的通风的空腔体积。
本发明另外还涉及上述实施方式之一中的输入组件在机动车辆中的用途。
附图说明
参考以下附图详细阐述本发明。附图在此应理解为仅是示例性的并且仅形成优选的实施变体。在附图中：
图1示出本发明的输入组件10的实施方式的立体图；
图2示出本发明的输入组件10的在图1中所示的实施方式的截面图。
具体实施方式
图1和图2示出输入组件10的一个根据本发明的实施方式。这个输入组件具有面板1。面板1具有至少一个、在此为多个面向操作者B的触敏的操作面3和背离操作者B的背面21。在此操作面3分别包含一个待背光照明的照明面4。面板1具有由透明热塑料形成的层24。所述多个操作面3被触感辅助件11分离。
面板1还具有在面板1的面向操作者的侧面上设置的外部的保护漆层21和不透明漆层5，所述不透明漆层展示出符号或者作为遮罩以符号的反向图示的形式形成所述照明面，所述照明面设置在保护漆层21与由透明热塑料形成的层24之间。在此，照明面4以及操作面3分别被设计为平坦的。
本发明的输入组件10还具有在面板1的背离操作者B的侧面上布置的支架2，支架例如用于将输入组件10固定在承重结构，如车身处。支架2例如由金属、金属合金或热塑料形成。在支架2上固定有带有光源8的电路板18，所述光源被布置为经由面向光源8的、在面板1的背面21中形成的入射面14将光耦合到面板1中，以便背光照明照明面4。在此，根据本发明，面板1被形成为至少在入射面14与照明面4之间的区域中是基本上透光的。
另外，在面板1与光源8之间布置的透光的箔层构造6设置有传导涂层，以形成电容式触摸传感器的至少一个电极。在此，借助于被布置在电路板18上且经由柔性电路板19与电极导电连接的检测装置20的电极形成相对于大地或车辆质量的测量电容，或者相对于同样位于箔层构造6上的并相对于先提及的电极电绝缘的另外电极的测量电容。在此，最晚在触摸输入面3时，测量电容受到操作者B的手指接近输入面3的影响，通过检测装置20检测并且在肯定地检测到触摸时触发开关状态的变化。在另一个设计方案中，箔层构造6具有多个、可选择性控制的电极的阵列，以便进行空间分辨式电容式触摸检测。
如图2中可以得知的，入射面14在面板1的背面21中的凹陷部23中形成或者由凹陷部形成。凹陷部23理解为面板1的背面21中的下陷部。在此，与直接包围凹陷部的区域相比，尤其与面板1的所有剩余区域相比，通过凹陷部23减少了在凹陷部的区域中面板1的至少一个层24的层厚度d。在所示的实施方式中，凹陷部23还实现在面板1的分别与凹陷部23相关的区域中减少面板1的总层厚度D。在此，除凹陷部23之外，面板2的总层厚度不小于5.0mm。
根据本发明提出，在箔层构造6与面板1的入射面14之间形成通风的空腔体积12。通风的空腔体积12理解为与包围输入组件10的空气体积处于传导流体式连通的空腔体积。为此在空腔体积12与输入组件10的周围环境之间设置传导流体的空气通道，空腔体积12尤其经由箔层构造6中的中断部13通风。在此，将中断部13设置在箔层构造6的未被光源8的指向入射面14的光覆盖的区域。
凹陷部23产生对光入射的影响，并且尤其引起穿透面板1的光的提高的光强度，而通风的且由此向周围环境开放的空腔体积12确保不产生由温度或空气压力导致的箔层构造6相对于输入面3的相对位置变化，这将会影响触摸识别的灵敏度或者至少使肯定的触摸检测的触发可重现性存疑。
如所示，入射面14被形成为弯曲的、尤其在围绕其中心的中央区域中被形成为凸状弯曲的。在此，箔层构造6在其面向光源8的侧面上跨越另外的通风的空腔体积9。由此产生了两侧的空气压力平衡并且因此防止了由空气压力造成的且影响触摸识别的可重现性的、箔层构造6的偏移。
在所示的实施方式中，面板1的总层厚度D沿着在入射面14上穿过其几何中点的直线走向而发生位置变化并且在此持续发生位置变化，其中用沿着走向确定的光源8的光照密度分布来修正沿着同一个走向确定的面板1的总层厚度D的分布。换言之，沿着从入射面14的外边沿穿过入射面14的几何中点到达入射面14的相反边沿的直线走向，总层厚度D在空间上的增大是与照明密度在空间上的增大相关的，由此，沿着由于光的传播而在面板1中对应的走向，照明面4具有在空间背光照明中更高的均匀度。例如，最高的照明密度和最高的总层厚度D定位在入射面14的几何中点处，而另外从观察者B的视角来看局部最低照明密度和局部最低总层厚度D的位置同样重合。
另外设置有面板支架7，面板1支撑且固定在其上，其中面板支架7具有包围光源8、形成另外的通风的空腔体积9的采光孔，以便将光源8的光向入射面14的方向引导，并且其中在面板1与面板支架7之间将箔层构造6夹紧。面板支架7例如由不透明材料、如不透明塑料、尤其不透明热塑料形成。为了将面板1固定在面板支架7处，设置有共同作用的卡合件15。
在此，面板1具有被形成在背面21中、向面板支架7的方向凸出的支撑座16，该支撑座16穿过箔层构造6中对应布置的中断部并且面板1经由支撑座支撑在面板支架7处。在此，在面板1与中间支架7之间设置另外的通风的空腔体积22。
如在所示的实施方式中示出的，面板1和面板支架7共同形成操作部件25，该操作部件在操作力F作用于输入面3时能够抵抗由属于输入组件10的未示出的复位元件(如弹簧元件)产生的复位力沿着基本上垂直于输入面3的调节路径s从休止位置移动到被操作位置。调节路径例如仅仅为几分之一毫米。在此，输入组件10具有用于检测操作部件25的位置变化的检测件7，如机电开关，电容式、电感式、电阻式、电感式或压电式检测的力传感器等。

Claims (13)

1.一种输入组件(10)，包括：
面板(1)，所述面板具有至少一个面向操作者(B)的触敏的操作面(3)和背离所述操作者(B)的背面(21)，其中所述操作面(3)包含待背光照明的照明面(4)；
在所述面板(1)的背离所述操作者(B)的侧面上布置的支架(2)；
布置在所述支架(2)上的光源(8)，所述光源被布置为经由面向所述光源(8)的、在所述背面(21)中形成的入射面(14)将光耦合到所述面板(1)中，以便背光照明所述照明面(4)，其中所述面板(1)被形成为至少在所述入射面(14)与所述照明面(4)之间的区域中是透光的；
在所述面板(2)与所述光源(8)之间布置的透光的箔层构造(6)，所述箔层构造具有传导涂层，以形成电容式触摸传感器的至少一个电极；
其中所述入射面(14)在所述面板(1)的所述背面(21)中的一个凹陷部(23)中形成或由所述凹陷部形成，并且在所述箔层构造(6)与所述面板(1)的所述入射面(14)之间形成有通风的空腔体积(12)。
2.根据权利要求1所述的输入组件(10)，其中所述入射面(14)被形成为弯曲的、优选凸状弯曲的。
3.根据前述权利要求中任一项所述的输入组件(10)，其中与直接包围所述凹陷部的层的区域相比，通过所述凹陷部(23)使所述面板(1)的至少一个层(24)的层厚度减小。
4.根据前述权利要求中任一项所述的输入组件(10)，其中所述空腔体积(12)经由所述箔层构造(6)中的中断部(13)来通风。
5.根据前述权利要求中任一项所述的输入组件(10)，其中所述箔层构造(6)在其面向所述光源(8)的侧面上跨越另外的通风的空腔体积(9)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的输入组件(10)，其中所述面板(1)的一个层(24)的层厚度(d)、优选所述面板(1)的总层厚度(D)沿着在所述入射面(14)上穿过其几何中点的直线走向而发生位置变化、优选持续发生位置变化。
7.根据前一权利要求所述的输入组件(10)，其中沿着走向确定的所述面板(1)的层厚度(d)或总层厚度(D)的分布与沿着同一个走向确定的所述光源(8)的光照密度分布相关。
8.根据前述权利要求中任一项所述的输入组件(10)，还具有面板支架(7)，所述面板(1)至少支撑、优选固定在所述面板支架处并且所述面板支架(7)具有包围所述光源(8)、形成所述另外的通风的空腔体积(9)的采光孔，以便将所述光源(8)的光向所述入射面(14)的方向引导并且在所述面板(1)与所述面板支架(7)之间将所述箔层构造(6)夹紧。
9.根据前一权利要求所述的输入组件(10)，其中所述面板具有被形成在所述背面(21)中、向所述面板支架(7)的方向凸出的支撑座(16)，所述面板(1)经由所述支撑座支撑在所述面板支架(7)处。
10.根据前两项权利要求中任一项所述的输入组件(10)，其中所述面板(1)和所述面板支架(7)形成操作部件(25)，所述操作部件在操作力(F)作用于所述输入面(3)时能够抵抗由属于所述输入组件(10)的复位元件产生的复位力沿着调节路径(s)从休止位置移动到被操作位置，并且其中所述输入组件(10)具有用于检测所述操作部件(25)的位置变化的检测件(17)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的输入组件(10)，其中除所述凹陷部(23)之外所述面板(1)的总层厚度(D)不小于5.0mm。
12.根据前述权利要求中任一项所述的输入组件(10)，其中在所述面板(1)与所述中间支架(7)之间设置有另外的通风的空腔体积(22)。
13.根据前述权利要求之一所述的输入组件(10)在机动车辆中的用途。
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