KR20130053395A

KR20130053395A - 용량성 근접 스위치

Info

Publication number: KR20130053395A
Application number: KR1020127025950A
Authority: KR
Inventors: 브루노 산타로사
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2010-04-06
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2013-05-23
Also published as: DE102010013947B4; EP2556591B1; EP2556591A1; DE102010013947A1; CN102823136A; US20130027349A1; KR101752665B1; US8890839B2; CN102823136B; WO2011124507A1

Abstract

본 발명은, 하나 이상의 반투명 영역을 포함하는 디스플레이 패널(11)을 구비하고, 여기에서 제1 회로 기판(1)이 관찰자로부터 멀어지는 쪽을 향하는 측에 배치되고 적어도 디스플레이 패널(11)의 반투명 영역의 영역에서 광에 반투명하며 정전 용량-형성 센서 층을 지지하는, 용량성 근접 스위치에 관한 것이다. 라이트 웰(light well)(4)이 관찰자로부터 멀어지는 쪽을 향하는 측에서 센서 층을 둘러싸고, 제1 회로 기판(1)으로부터 제1 회로 기판(1)으로부터 소정 거리를 두고 그것에 평행하게 연장되는 제2 회로 기판(6)으로 돌출되며, 여기에서 라이트 웰(4) 내부에서 제2 회로 기판(6) 상에 광원이 배치되고, 제1 회로 기판(1)으로부터 제2 회로 기판(6)으로 접촉 요소(5)가 이어진다. 반투명 영역의 영역에서 제1 회로 기판(1)의 관찰자 측에 광섬유(2, 2')가 적용되며, 여기에서 제1 회로 기판(1)은 불투명 플라스틱으로 제조되는 그리고 광섬유(2, 2')와 동일한 두께를 갖는 그리고 제1 회로 기판(1)의 양측에서 광섬유(2, 2')의 영역을 요홈형성하는 그리고 관찰자로부터 멀어지는 쪽을 향하는 측에서 라이트 웰(4)을 형성하는 기능성 캐리어(3)에 의해 관찰자 측에서 봉지된다. 불투명 장식 층(8)이 광섬유(2, 2') 및 기능성 캐리어(3)의 관찰자 측을 덮고, 반투명 영역의 영역에서 문자 및/또는 기호를 형성하는 관통부(9, 9')를 포함하며, 여기에서 제2 회로 기판(6)은 관찰자로부터 멀어지는 쪽을 향하는 기능성 캐리어(3) 측에 부착된다.

Description

용량성 근접 스위치{CAPACITIVE PROXIMITY SWITCH}

본 발명은, 하나 이상의 투명 영역을 구비하고 관찰자로부터 멀어지는 쪽을 향하는 측에 제1 인쇄 회로 기판이 배치되는 디스플레이 필드(display field)를 구비하고, 상기 인쇄 회로 기판은 적어도 디스플레이 필드의 투명 영역의 영역에서 반투명하고 정전 용량-형성 센서 층을 구비하며, 관찰자로부터 멀어지는 쪽을 향하는 측에서 센서 층을 둘러싸고 제1 인쇄 회로 기판으로부터 제1 인쇄 회로 기판에 평행하게 소정 거리를 두고 연장되는 제2 인쇄 회로 기판으로 돌출되는 라이트 샤프트(light shaft)를 구비하고, 라이트 샤프트 내부에서 제2 인쇄 회로 기판 상에 광원이 배치되며, 제1 인쇄 회로 기판으로부터 제2 인쇄 회로 기판으로 접촉 요소가 이어지는, 용량성 근접 센서에 관한 것이다.

이러한 용량성 근접 센서는 특히 사람의 손이 접근할 때, 제어 및 평가 유닛에 의해 측정 신호를 평가함으로써 정전 용량을 변화시키기 위해 사용된다.

디스플레이 필드의 조명가능한 투명 영역은 이 경우 센서 영역(들)을 더욱 쉽게 찾기 위해 사용된다.

본 발명의 목적은 간단하고 저렴한 방식으로 생산될 수 있는 조밀한 구조(compact structure)를 갖고, 사용자의 손이 접근할 때 우수한 감도를 가지며, 센서 영역을 쉽게 찾을 수 있게 하는 용량성 근접 센서를 제공하는 것이다.

이 목적은, 본 발명에 따르면, 투명 영역의 영역에서 제1 인쇄 회로 기판의 관찰자 측에 광 도파관이 적용되고, 제1 인쇄 회로 기판이 광 도파관과 동일한 두께를 갖는 불투명 플라스틱으로 제조되는 그리고 제1 인쇄 회로 기판의 양측에서 광 도파관의 영역을 제외시키는 그리고 관찰자로부터 멀어지는 쪽을 향하는 측에서 라이트 샤프트를 형성하는 기능성 캐리어에 의해 관찰자 측에서 봉지되며, 관찰자 측에서 광 도파관 및 기능성 캐리어를 덮는 불투명 장식 층이 투명 영역의 영역에서 문자 및/또는 기호를 형성하는 구멍을 구비하고, 제2 인쇄 회로 기판이 관찰자로부터 멀어지는 쪽을 향하는 기능성 캐리어 측에 체결된다는 사실에 의해 달성된다.

바로 인접한 환경 또는 심지어 센서 층의 영역에서 조명된 영역은 센서 영역을 쉽게 찾을 수 있게 한다.

센서 층이 관찰자에 가장 가까운 근접 센서의 층에 가깝기 때문에, 관찰자의 손이 접근할 때 고도의 감도가 달성된다.

사출-성형 단계(들)로 인해, 근접 센서를 생산할 때 단지 몇몇 조립 단계만이 요구된다.

광 도파관 및 제1 인쇄 회로 기판을 봉지함으로써 형성되는 기능성 캐리어는 이것이 광 도파관 및 제1 인쇄 회로 기판을 유지할 뿐만 아니라 동시에 라이트 샤프트를 형성한다는 사실에 의해 다중 기능을 수행한다.

또한, 기능성 캐리어는 또한 제2 인쇄 회로 기판 및 가능하게는 다른 요소, 예를 들어 회전 액추에이터를 체결하기 위해 사용될 수 있다.

장식 층 내의 구멍은 임의의 적합한 방식으로 형성될 수 있다.

구멍은 레이저 방법에 의해 특히 간단하고 적합한 방식으로 형성될 수 있다.

광원은 바람직하게는 SMD 설계로 인해 쉽게 설치될 수 있는 LED이며, 단지 낮은 발열, 높은 내구성 및 낮은 소비 전력을 갖는다.

광 도파관 및 기능성 캐리어가 이것들이 장식 층이 그것에 도포되는 필름 두께의 투명 플라스틱 층으로 덮이도록 관찰자 측에서 분사 코팅되면, 광 도파관 및 기능성 캐리어 상의 그리고 광 도파관과 기능성 캐리어 사이의 경계 영역에서의 싱크 마크(sink mark)와 광 도파관 및 기능성 캐리어의 관찰자 측을 향하는 높이 차이가 보상되고, 관찰자 측을 향하는 균일한 평면이 얻어진다.

특히 간단한 방식으로, 장식 층은 바니시(varnish) 층일 수 있다.

제1 인쇄 회로 기판이 연성 인쇄 회로 기판이면, 이는 작은 설치 공간을 형성한다.

이는 또한 광 도파관 배치 및 기능성 캐리어에 의한 봉지 전에, 연성 제1 인쇄 회로 기판을 예를 들어 딥-드로잉(deep-drawing)에 의해 3D 윤곽으로 변형시킬 수 있게 하여, 관찰자를 향하는 기능성 캐리어 측 및 따라서 디스플레이 필드에 또한 3D 윤곽이 제공될 수 있다.

또한, 연성 인쇄 회로 기판의 일단부의 연장부가 제2 인쇄 회로 기판으로 이어지는 접촉 요소를 형성할 수 있다.

광 도파관이 유색 광을 방출하도록, 그것들이 하나 이상의 색으로 투명할 수 있다.

그러나, 유색 광원을 사용하는 것도 또한 가능하다.

제1 인쇄 회로 기판이 불투명하고/불투명하거나 특히 낮은 광 손실을 달성하기 위한 것이면, 제1 인쇄 회로 기판은 투명 영역의 영역에서, 연속 영역에 대응하는 그리고 광 도파관에 의해 덮이는 연속 요홈을 구비할 수 있다.

제2 광 도파관이 투명 영역의 영역에서 관찰자로부터 멀어지는 쪽을 향하는 제1 인쇄 회로 기판 측에 적용되면, 이는 광원에 의해 생성되는 그리고 관찰자를 향해 안내되는 광의 증가된 발광 효율을 유발한다.

이 목적을 위해서, 제2 광 도파관은 바람직하게는 광 샤프트를 통해 대체로 제2 인쇄 회로 기판까지 돌출될 수 있다.

제1 광 도파관 및/또는 제2 광 도파관은 접착 접합 또는 분사(spraying-on)에 의해 간단한 방식으로 제1 인쇄 회로 기판에 적용될 수 있다.

구성요소-절약 방식으로, 서로 관련되는 제1 광 도파관 및 제2 광 도파관은 하나의 부품으로 형성될 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시 형태가 도면에 예시되고 아래에서 더욱 상세히 기술된다.

본 발명에 의하면, 간단하고 저렴한 방식으로 생산될 수 있는 조밀한 구조를 갖고, 사용자의 손이 접근할 때 우수한 감도를 가지며, 센서 영역을 쉽게 찾을 수 있게 하는 용량성 근접 센서가 제공된다.

도 1은 용량성 근접 센서의 제1 예시적 실시 형태의 사시 단면도를 도시한다.
도 2는 용량성 근접 센서의 제2 예시적 실시 형태의 사시 단면도를 도시한다.
도 3은 제2 인쇄 회로 기판이 없는 도 1 및 도 2에 따른 근접 센서의 사시 정면도를 도시한다.
도 4는 도 1에 따른 근접 센서의 제1 인쇄 회로 기판의 사시도를 도시한다.
도 5는 장식 층 및 제2 인쇄 회로 기판이 없는 도 1에 따른 근접 센서의 사시 정면도를 도시한다.
도 6은 도 5에 따른 근접 센서의 사시 배면도를 도시한다.

예시된 근접 센서는 전도체 트랙(미도시) 및 정전 용량-형성 센서 층을 구비하는 연성 인쇄 회로 기판 형태인 제1 인쇄 회로 기판(1)을 구비한다.

제1 인쇄 회로 기판(1)은 투명하다.

센서 층도 마찬가지로 투명하며, 이른바 ITO 층(인듐-주석-산화물 층)일 수 있다.

제1 광 도파관(2) 및 다른 제1 광 도파관(2')이 분사(spraying-on)에 의해, 둘 모두 센서 층에 그리고 센서 층 옆에 거리를 두고 인쇄 회로 기판(1)에 적용된다.

도 2의 예시적인 실시 형태에서, 관찰자로부터 멀어지는 쪽을 향하는 제1 인쇄 회로 기판(1) 측에서 제1 광 도파관(2)을 계속 잇는 제2 광 도파관(12)이 관찰자로부터 멀어지는 쪽을 향하는 제1 인쇄 회로 기판(1) 측에 적용된다.

광 도파관(2, 2', 12)을 적용하는 작업 후에, 제1 인쇄 회로 기판(1)이 사출 몰드 내로 삽입되었고, 불투명 플라스틱으로 제조되는 박스형 기능성 캐리어(3)로 봉지되었으며, 이때 제1 인쇄 회로 기판(1)의 양측에서 제1 광 도파관(2) 및 다른 제1 광 도파관(2')의 영역이 제외되고, 관찰자 측에서 제1 인쇄 회로 기판(1)을 덮는 기능성 캐리어(3)의 영역이 제1 광 도파관(2) 및 다른 제1 광 도파관(2')과 동일한 두께를 갖는다.

기능성 캐리어(3)는 관찰자로부터 멀어지는 쪽을 향하는 제1 인쇄 회로 기판(1) 측에서 라이트 샤프트(light shaft)(4)를 형성한다. 이 경우에, 라이트 샤프트(4)는 센서 층에 할당되는 제1 광 도파관(2) 및 다른 제1 광 도파관(2')의 각각의 쌍에 할당된다.

라이프 샤프트(4)는 제1 라이트 샤프트(4') 및 제2 라이트 샤프트(4")로 또 다시 세분되며, 이때 제1 라이트 샤프트(4')는 센서 층 상에 배치되는 제1 광 도파관(2)으로 이어지고, 제2 라이트 샤프트(4")는 다른 제1 광 도파관(2')으로 이어진다.

접촉 요소(5)를 형성하는 제1 인쇄 회로 기판(1)의 연장부가 제1 인쇄 회로 기판(1)의 평면 밖으로 관찰자로부터 멀어지는 쪽을 향하는 측으로 직각으로 굽혀지고, 그 자유 단부를 제외하고는 기능성 캐리어(3) 내로 삽입된다.

관찰자로부터 멀어지는 쪽을 향하는 측에서, 라이트 샤프트(4)는 기능성 캐리어(3)에 체결되는 공통 제2 인쇄 회로 기판(6)에 의해 밀폐된다.

LED(13)가 각각의 라이트 샤프트(4', 4") 내에서, 접촉 요소(5)를 통해 제1 인쇄 회로 기판(1)에 연결되는 이 제2 인쇄 회로 기판(6) 상에 배치된다.

관찰자 측에서, 광 도파관(2, 2')과 기능성 캐리어(3)는 얇은 투명 플라스틱 층(7)으로 분사 코팅된다.

이 플라스틱 층에 바니시(varnish) 층 형태의 불투명 장식 층(18)이 도포되어, 디스플레이 필드(11)를 형성한다.

제1 광 도파관(2) 위에 문자로 이루어진 마킹을 형성하고 다른 제1 광 도파관(2') 위에 라이트 바(light bar)를 형성하는 구멍(9, 9')이 장식 층(8)을 레이저 가공함으로써 제1 광 도파관(2, 2') 위에 형성된다.

장식 층(8)의 표면은 또한 보호의 목적을 위해 투명 바니시에 의해 덮일 수 있다.

관찰자의 손(10)의 손가락이 디스플레이 필드(11) 상의 문자로 이루어진 마킹 중 하나에 접근하면, 이는 이 마킹과 관련되는 센서 층 상의 정전 용량을 변화시키며, 이 변화가 검출되고, 제어 유닛(미도시)을 통해 전기 또는 전자 장치의 기능을 작동시킨다.

구동된 LED로 인해, 구멍(9)은 제1 광 도파관(2)을 통해 투과조명되고, 구멍(9')은 다른 제1 광 도파관(2')을 통해 투과조명된다.

1: 제1 인쇄 회로 기판 2, 2': 제1 광 도파관
3: 기능성 캐리어 4, 4', 4": 라이트 샤프트
6: 제2 인쇄 회로 기판 8: 장식 층
9, 9': 구멍 12: 제2 광 도파관

Claims

하나 이상의 투명 영역을 구비하고 관찰자로부터 멀어지는 쪽을 향하는 측에 제1 인쇄 회로 기판이 배치되는 디스플레이 필드를 구비하고, 상기 인쇄 회로 기판은 적어도 디스플레이 필드의 투명 영역의 영역에서 반투명하고 정전 용량-형성 센서 층을 구비하며, 관찰자로부터 멀어지는 쪽을 향하는 측에서 센서 층을 둘러싸고 제1 인쇄 회로 기판으로부터 제1 인쇄 회로 기판에 평행하게 소정 거리를 두고 연장되는 제2 인쇄 회로 기판으로 돌출되는 라이트 샤프트를 구비하고, 라이트 샤프트 내부에서 제2 인쇄 회로 기판 상에 광원이 배치되며, 제1 인쇄 회로 기판으로부터 제2 인쇄 회로 기판으로 접촉 요소가 이어지는, 용량성 근접 센서에 있어서,
투명 영역의 영역에서 제1 인쇄 회로 기판(1)의 관찰자 측에 광 도파관(2, 2')이 적용되고, 제1 인쇄 회로 기판(1)은 광 도파관(2, 2')과 동일한 두께를 갖는 불투명 플라스틱으로 제조되는 그리고 제1 인쇄 회로 기판(1)의 양측에서 광 도파관(2, 2')의 영역을 제외시키는 그리고 관찰자로부터 멀어지는 쪽을 향하는 측에서 라이트 샤프트(4, 4', 4")를 형성하는 기능성 캐리어(3)에 의해 관찰자 측에서 봉지되며, 관찰자 측에서 광 도파관(2, 2') 및 기능성 캐리어(3)를 덮는 불투명 장식 층(8)이 투명 영역의 영역에서 문자 및/또는 기호를 형성하는 구멍(9, 9')을 구비하고, 제2 인쇄 회로 기판(6)은 관찰자로부터 멀어지는 쪽을 향하는 기능성 캐리어(3) 측에 체결되는 것을 특징으로 하는 용량성 근접 센서.
제1항에 있어서,
광 도파관(2, 2') 및 기능성 캐리어(3)는 이것들이 필름 두께의 투명 플라스틱 층으로 덮이도록 관찰자 측에서 분사 코팅되고, 상기 투명 플라스틱 층에 장식 층(8)이 도포되는 것을 특징으로 하는 용량성 근접 센서.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
장식 층(8)은 바니시 층인 것을 특징으로 하는 용량성 근접 센서.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
제1 인쇄 회로 기판(1)은 연성 인쇄 회로 기판인 것을 특징으로 하는 용량성 근접 센서.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
광 도파관은 하나 이상의 색으로 투명한 것을 특징으로 하는 용량성 근접 센서.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
제1 인쇄 회로 기판은 투명 영역의 영역에서, 연속 영역에 대응하는 그리고 광 도파관에 의해 덮이는 연속 요홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 용량성 근접 센서.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
제2 광 도파관(12)이 투명 영역의 영역에서 관찰자로부터 멀어지는 쪽을 향하는 제1 인쇄 회로 기판(1) 측에 적용되는 것을 특징으로 하는 용량성 근접 센서.
제7항에 있어서,
제2 광 도파관(12)은 광 샤프트(4)를 통해 대체로 제2 인쇄 회로 기판(6)까지 돌출되는 것을 특징으로 하는 용량성 근접 센서.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
제1 광 도파관(2, 2') 및/또는 제2 광 도파관(12)은 접착 접합 또는 분사에 의해 제1 인쇄 회로 기판(1)에 적용되는 것을 특징으로 하는 용량성 근접 센서.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
서로 관련되는 제1 광 도파관 및 제2 광 도파관은 하나의 부품으로 형성되는 것을 특징으로 하는 용량성 근접 센서.