CN107792005A - 电容式输入板 - Google Patents

Abstract

一种车辆电容式键盘输入板总成包括板，该板包括限定被照亮字符的区域。该总成还包括具有电极指并且至少部分地围绕被照亮字符区域延伸的第一电极，和具有电极指并且至少部分地延伸到字符区域的第二电极。一个或多个电极指沿循被照亮字符的一部分。

Description

电容式输入板

技术领域

本发明大体涉及接近传感器输入装置，并且更具体地，涉及电容式输入板。

背景技术

机动车辆通常配备有提供用于控制装置或功能的输入的各种用户可致动的输入装置。例如，键盘通常设置在车身外部，使得用户能够输入一系列输入作为代码，以在没有机械钥匙或密匙卡的情况下致动车门锁。机动车辆上采用的常规键盘通常包括可由用户致动的机械开关。期望提供一种经济的并且提供增强和可靠的性能的增强型键盘总成。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种电容式输入板总成。电容式输入板总成包括板，该板包括限定被照亮字符的区域。该总成还包括第一电极和第二电极，第一电极包括多个第一电极指并且至少部分地围绕被照亮字符区域延伸，第二电极包括多个第二电极指并且至少部分地延伸到字符区域中。

根据本发明的另一方面，提供了一种电容式键盘输入板总成，该总成包括板，该板包括限定被照亮字符的区域。该总成还包括第一电极和第二电极，第一电极包括多个第一电极指并且至少部分地围绕被照亮字符区域延伸，第二电极包括多个第二电极指，其中第一和第二电极中的至少一个沿循被照亮字符的至少一部分。

根据本发明的另一方面，提供了一种车辆电容式键盘总成，该总成包括板，该板包括限定被照亮字符的区域。该总成还包括第一电极，第一电极至少部分地围绕被照亮字符区域延伸并且具有多个第一电极指。该总成进一步包括第二电极，第二电极具有多个第二电极指并且至少部分地延伸到字符区域中，其中第一和第二电极中的至少一个沿循被照亮字符的至少一部分。

在研究以下说明书、权利要求书和附图之后，本领域技术人员将理解和领会本发明的这些和其它方面、目的和特征。

附图说明

在附图中：

图1是根据一个实施例的配备有用于控制车辆上的车门锁的电容式输入键盘总成的机动车辆的透视图；

图2是图1的II部分的放大视图，进一步示出了电容式输入键盘总成；

图3是图2中所示的电容式输入键盘总成的分解视图；

图4是通过图2的4-4线截取的电容式输入键盘总成的横截面图；

图5是图2中所示的电容式输入键盘总成的主视图；

图6是移除了选择层的电容式输入键盘总成的主视图；

图7是图6的VII部分的放大视图，进一步示出电容式输入键盘和电极配置中的一个；

图8是电容式输入键盘总成的框图。

具体实施方式

为了本文的描述，术语“上”，“下”，“右”，“左”，“后”，“前”，“垂直”，“水平”及其派生应按照图2的取向与本发明相关联。然而，应当理解，本发明可以采取各种替代方向，除非明确地指定为相反。还应当理解，在附图中示出并且在下面的说明书中描述的具体装置和过程是在所附权利要求中限定的发明构思的简单示例性实施例。因此，与本文公开的实施例相关的特定尺寸和其他物理特性不被认为是限制性的，除非权利要求明确地另有说明。

参考图1，根据一个实施例，大体示出了轮式的机动车辆10，其具有示出配置为车门进入键盘总成的电容式输入板总成20，电容式输入板总成20使得人能够提供一系列输入以锁定和解锁车门。车辆10包括设置在车身上的乘客车门12和定位在车门12上的车门闩锁总成14。车门闩锁总成14可由人员致动以解锁，从而打开该车门和车辆上的其他车门以进入车辆。应当理解，驾驶员可以致动车辆中的车门锁开关，并且还可以配备有可以远程锁定和解锁车门12的车门闩锁总成14的密匙卡。电容式输入板总成20配置为具有多个用户可选择的输入板22(图2)，以使得人能够通过标记有标识符的板22输入编程的输入字符序列(例如，数字)来输入代码以锁定和解锁车门12。

根据一个实施例，在图2中进一步示出了输入板总成20，其具有垂直布置的多个用户可选择的输入板22。输入板22包括显示在正面上的被照亮的字符，每个字符限定一个用户可以在其上用手指触摸的输入板22或与其接近以提供输入选择的区域。示出的字符包括第一输入板的数字字符一和二(1·2)，第二输入板的数字字符三和四(3·4)，第三输入板的数字字符五和六(5·6)，第四输入板的数字字符七和八(7·8)，第五输入板的数字字符九和零(9·0)。应当理解，可以使用诸如字母或符号的其他字符作为输入板的标识符。每个输入板22具有电容式传感器，电容式传感器感测用户的手指与键盘的接触或紧密接近(例如，1毫米)，并且定义表明用户选择相应的输入板的二进制开关输出(开或关)。

参考图3和图4，电容式输入板总成20被进一步示出为具有分层组装的各种部件。电容式输入板总成20包括大体上限定框架的前壳体24和其中的开放窗口26。字符板28设置在框架24的后面并且装配在开放窗口26内。字符板28包括透光介质和遮光板29，该遮光板29覆盖除字符30之外的前表面，并且限定多个可识别字符30，可识别字符30被布置在键盘总成上用背光照明照亮的位置。通过提供限定字符30的透光介质和遮光板29，光能够穿透字符30以从正面被照亮和观看。根据各种实施例，透光介质可以包括诸如玻璃或光棒的透明窗口。根据另一实施例，透光介质可以是以字符形状形成的开口的形式。

设置在字符板28后面的是电容式传感器电路板32，其包括多个电容式传感器40和互连电引线62和64。根据特定的实施例，电容式传感器40和电引线62和64可以由印刷导电油墨或氧化铟锡(ITO)形成，氧化铟锡(ITO)可制成可视透明油墨。根据另一个实施例，电容式传感器40和电引线62和64的导电元件可以由诸如柔性铜电路的铜形成。电容式传感器40由各自具有电极指的第一和第二电极形成，电极指大体与板28上的字符30对齐。电容式传感器40中的每一个包括与字符30对齐的字符区域50。

电引线62和64连接到每个电容式传感器40的电极以发送和接收信号。电引线62被示出为连接到每个电容式传感器40的驱动电极。电引线62在底部终端具有可连接到提供驱动信号的控制电路的输入。电引线64包括连接到电容式传感器40的各自的接收电极的各自的引线。每个电容式传感器40因此具有其分离的引线64，其连接或联接到控制电路，用于处理由相应的电容式传感器40产生的信号。

根据一个实施例，设置在电容式传感器电路板32后面的是照明电路板34，显示该照明电路板34具有多个光源36，该光源可各自包括发光二极管(LED)。每个光源36与电容式传感器电路板32上的电容式传感器40之一的背光对准，使得光通过电容式传感器电路板32，并且通过字符板28中的字符30照亮，以从正面可见。这样，电容式传感器40内的每个字符区域50对于光是透明的，以便允许光不受阻碍地透过，并且通过字符30以从正面可见。

如图6中所示，电容式传感器40中的每一个包括第一电极42和第二电极44。第一电极42和第二电极44中的每一个分别包括多个导电电极指52和54。这样，第一电极42具有第一电极指52，并且多个第二电极44具有多个第二电极指54。多个第一和第二电极指52和54中的每一个大体被定位成相互交叉或者在一定程度上与第一和第二电极指52和54中的其他电极指交错，以产生用于感测诸如用户手部的物体存在的电容激活场。第一电极42可以配置为接收电极并且接收感测信号，并且第二电极44可以配置为驱动电极以接收驱动信号。

电容式传感器40各自提供电容感测激活场，以感测用户(例如，手指)相对于相应的电容式传感器的接触或紧密接近(例如，在一毫米之内)。每个电容式传感器40的电容感测激活场检测用户的手指，其具有引起电容感测激活场的改变或干扰的导电性和介电性，这对本领域技术人员来说是显而易见的。每个电容式传感器40为相应的键盘提供表明用户输入的感测信号。根据一个实施例，用户可以在键盘上输入与编程的键控代码相匹配的用户输入序列，以锁定或解锁一个或多个车门。

电容式传感器40各自大体具有驱动电极44和接收电极42，每个电极具有用于产生电容场的相互交叉的指状物。应当理解，每个电容式传感器40可以由印刷的导电油墨形成，或者通过将预成型的导电电路组装到基板上形成。根据一个实施例，驱动电极44接收以电压V_I施加的方波驱动信号脉冲。接收电极42具有用于产生输出电压V_O的输出。应当理解，根据各种实施例，电极42和44以及电极指52和54可以被布置成用于产生作为感测激活场的电容场的各种配置。

在本文所示和所描述的实施例中，每个电容式传感器40的驱动电极44被提供有作为方波信号脉冲的输入电压V_I，其具有足以将接收电极42充电到期望电压的充电脉冲周期。因此，接收电极42用作测量电极。相邻电容式传感器产生的相邻感测激活场可能会轻微重叠或可能不存在重叠。当用户或操作者(诸如用户手指)进入电容感测激活场时，相应的电容式传感器检测由手指对激活场引起的干扰，并且确定该干扰是否足以产生相应电容式传感器的输入。通过处理与该电容式传感器的相应信号通道相关联的充电脉冲信号来检测激活场的干扰。每个电容式传感器40具有其自己的专用信号通道，其产生可以单独处理的独特的充电脉冲信号。

参考图8，根据一个实施例示出了电容式输入板总成20。示出了多个电容式传感器40，其向诸如微控制器的控制器70提供相应的输入。控制器70可以包括诸如微处理器72和存储器74的电路。控制电路可以包括感测控制电路，感测控制电路处理每个电容式传感器的激活场，以通过根据一个或多个例程将激活场信号与一个或多个阈值进行比较来感测用户的激活。应当理解，可以采用其他模拟和/或数字控制电路来处理每个电容激活场，以确定用户的激活，并且启动动作。根据一个实施例，控制器70可以采用由爱特梅尔公司提供的Q矩阵获取方法(Q matrix acquisition method)。典型的电容式传感器在2009年4月9日的爱特梅尔公司触摸传感器设计指南10620D-AT42-A4/09中被描述，整个参考文献通过引用并入本文。

控制器可以包括集成在微处理器72内或联接到微处理器72的模拟数字(A/D)比较器，模拟数字(A/D)比较器可以从每个电容式传感器接收电压输出V_O，将模拟信号转换成数字信号，并且向微处理器72提供数字信号。控制器70可以包括集成在微处理器72内或联接到微处理器72的脉冲计数器，其对施加到每个接近传感器的每个驱动电极的充电信号脉冲进行计数，执行对电容器充电所需的脉冲的计数，直到电压输出V_O达到更大的预定的电压，并且向微处理器72提供计数。脉冲计数表示相应的电容式传感器的电容的变化。控制器70可以向脉冲宽度调制的驱动缓冲器提供脉冲宽度调制信号，以产生施加到每个电容式传感器的每个驱动电极的方波脉冲。控制器70可处理所接收的信号，并且确定电容式传感器之一的激活。控制器70还可以确定一系列用户输入是否与编程代码相匹配，并且当代码与输入序列相匹配时解锁或锁定车门。

在图6和图7中进一步示出每个电容式传感器40的驱动电极44和接收电极42。驱动电极44在驱动线62上接收公共的驱动输入信号V_I。每个电容式传感器40具有用于输出相应的电压V_O的输出线64。输出线64可以被馈送到公共接口，并且可以通过电路被提供给控制器70。

参考图7，电容式传感器40中的一个进一步更详细地示出。电容式输入板总成20包括输入板22，输入板22包括字符区域50，字符区域50包括一个或多个被照亮字符30。电容式传感器40被示出为具有大体形成为至少部分地围绕被照亮字符区域50延伸的接收电极42。一个或多个字符30大体作为标记覆盖在字符区域50内，以标识输入板22。字符区域是被照亮字符所在的区域。第一或接收电极42包括多个第一电极指52，多个第一电极指52大体从接收电极42的主要部分径向向内并朝向驱动电极44延伸。接收电极指60中的一个示出为在字符区域50内延伸使得电极指60在字符区域50内以大致L形垂直和水平延伸。这样做时，电极指60沿循在字符区域内的字符“1”和“2”之间的字符“·”的至少一部分。通过沿循字符的至少一部分，电极指60与字符30非常接近，优选地在1毫米内。这提供了在字符区域和输入板22处的增强的电容信号。

接收电极42具有基部部分，电极指52从该基部部分伸出。基部部分具有尺寸(T)所示的宽度。接收电极42的多个第一电极指52可以具有基部部分的宽度的大约一半的宽度(T/2)。根据一个实施例，多个第一电极指52的宽度可以是基部部分的宽度的至少一半(T/2)。根据一个示例，电极42的基部部分的宽度可以是大约2.4毫米，而多个第一电极指的宽度可以是大约1.2毫米。

第二或驱动电极44在接收电极42的径向内部形成，并且至少部分地延伸到被照亮字符区域50内。驱动电极44具有从引线62进入在接收电极42的开放区域内的基部部分，根据一个示例，开放区域可以具有大约2.2毫米的间隔。驱动电极44具有多个第二向外延伸的电极指54，多个第二向外延伸的电极指54从基部部分向外并且朝向接收电极42延伸。多个第二向外延伸的电极指54可以与接收电极42的多个第一向内延伸的电极指52交错或相互交叉。根据一个实施例，多个第二电极指52可以具有大约0.15毫米的宽度，该宽度大大小于多个第一电极指的宽度。驱动电极44围绕字符区域50延伸并且沿循被照亮字符区域50内的一个或多个字符30的至少一部分。通过沿循一个或多个字符的至少一部分，驱动电极44非常接近该字符，优选在1.0毫米以内。因此，驱动电极44和电极指54与字符接界，并且非常靠近或接近一个或多个字符30地形成，以便提供与接收电极42的电极指52联接的增强的电容信号。

在电容式传感器40的右上角和右下角，拐角区域可以包括L形电极指53。L形指状物52B可以通过增加电极面积来增加这些拐角区域中的电容信号，并且可以实现与相邻输入键盘的增强的分离。

虽然驱动电极44被示出形成在接收电极42内，但是应当理解，电极可以被切换，使得驱动电极44在外部并且接收电极42在内部。应当理解，可以使用其他的字符以及电极和电极指的构造。

电容式输入板总成20有利地可以形成有柔性电路，例如要使用的铜柔性电路，而不需要透明的导电油墨。电容式输入板总成20可以应用于各种类型和尺寸的输入板和字符。电容式输入板总成20有利地使相邻电极指之间的交错最大化，以实现给定板区域的增强的感测信号敏感度和噪声抑制。

应当理解，在不脱离本发明的构思的情况下，可以对上述结构进行变化和修改，并且还应理解，这些构思旨在被所附权利要求覆盖，除非这些权利要求通过他们的语言另有明确声明。

Claims (20)

1.一种电容式输入板总成，包括：

板，所述板包括限定被照亮字符的区域；

第一电极，所述第一电极包括多个第一电极指并且至少部分地围绕所述被照亮字符区域延伸；和

第二电极，所述第二电极包括多个第二电极指并且至少部分地延伸到所述字符区域。

2.根据权利要求1所述的总成，其中所述第一和第二电极中的至少一个沿循所述被照亮字符的至少一部分。

3.根据权利要求2所述的总成，其中所述第二电极指中的至少一个延伸到所述字符区域中并且沿循所述被照亮字符的所述部分。

4.根据权利要求1所述的总成，进一步包括位于所述字符区域后面的光源，所述光源用于背光照明所述字符区域。

5.根据权利要求1所述的总成，其中所述多个第一电极指与所述多个第二电极指交错。

6.根据权利要求1所述的总成，其中所述第一电极具有是所述第二电极宽度的至少大约两倍的宽度。

7.根据权利要求1所述的总成，其中所述板总成用于车辆上。

8.根据权利要求7所述的总成，其中所述板总成用作控制车门锁的操作以锁定或解锁车门的键盘总成。

9.一种电容式键盘输入板总成，包括：

板，所述板包括限定被照亮字符的区域；

第一电极，所述第一电极包括多个第二电极指并且至少部分地围绕所述被照亮字符区域延伸；和

包括多个第二电极指的第二电极，其中所述第一和第二电极中的至少一个沿循所述被照亮字符的至少一部分。

10.根据权利要求9所述的总成，其中所述第二电极指中的至少一个沿循所述被照亮字符的所述部分。

11.根据权利要求9所述的总成，其中所述第二电极至少部分地延伸到所述字符区域中。

12.根据权利要求9所述的总成，进一步包括光源，所述光源用于背光照明所述字符区域。

13.根据权利要求9所述的总成，其中所述第一和第二电极指是互相交错的。

14.根据权利要求9所述的总成，其中所述第一电极具有是所述第二电极的宽度的至少两倍的宽度。

15.根据权利要求9所述的总成，其中所述板总成用于车辆上。

16.根据权利要求15所述的总成，其中所述板总成用作控制车门锁的操作以锁定或解锁车门的键盘总成。

17.一种车辆电容式键盘总成，包括：

板，所述板包括限定被照亮字符的区域；

第一电极，所述第一电极至少部分地围绕所述被照亮字符区域延伸并且具有多个第一电极指；和

第二电极，所述第二电极具有多个第二电极指并且至少部分地延伸到所述字符区域中，其中所述第一和第二电极中的至少一个沿循所述被照亮字符的至少一部分。

18.根据权利要求17所述的总成，其中所述多个第一电极指与所述多个第二电极指交错。

19.根据权利要求17所述的总成，其中所述多个第二电极指中的至少一个延伸到所述字符区域中。

20.根据权利要求17所述的总成，其中所述键盘总成用于控制车门锁的操作以锁定或解锁车门。