СЕНСОРНОЕ ОСТЕКЛЕНИЕ С ЕМКОСТНЫМ СЕНСОРНЫМ УСТРОЙСТВОМ И СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИМ ДИОДОМ, И ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЕ Российский патент 2020 года по МПК G06F3/44 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к сенсорному остеклению, включающему емкостное сенсорное устройство и светоизлучающий диод, и к способу изготовления указанного остекления.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В настоящее время разработано остекление, которое имеет встроенное переключающее устройство в форме сенсорного устройства. Сенсорное устройство позволяет управлять функциональным элементом.

Сенсорное устройство сформировано конструкцией из двух связанных электродов, размещенных на одном и том же слое или на различных слоях. В случае, например, емкостного сенсорного устройства, когда к нему приближается палец человека, изменяется емкость между двумя связанными электродами. Изменение емкости измеряется электрической схемой, и когда превышается пороговое значение, инициируется сигнал на переключение.

Как описано в патентном документе WO2015/162107А1, источник света, такой как светоизлучающий диод, показывает положение сенсорного устройства. Однако имеются существенные недостатки, такие как проблемы с выравниванием в процессе изготовления оконного стекла.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение имеет целью разрешение проблем, которые были только что описаны выше, путем усовершенствованного встраивания в остекление сенсорного устройства и светоизлучающего диода в качестве индикатора.

Таким образом, первый аспект настоящего изобретения относится к сенсорному остеклению, в особенности для транспортного средства, и по большей части для автомобиля, включающему:

- первую прозрачную стеклянную пластину, предпочтительно из минерального стекла, предпочтительно изогнутую, если предназначена для транспортного средства (автомобиля);

- электропроводящий слой, нанесенный на первую основную поверхность первой прозрачной стеклянной пластины, предпочтительно прозрачный (обеспечивающий обзор), если находится в прозрачной зоне сенсорного остекления, или, необязательно, если находится в (локальной) периферической области с маскирующим слоем, подобном эмалевому слою, на первой основной поверхности или на второй основной поверхности;

- емкостное сенсорное устройство, в основном с питанием от альтернативного источника, включающее в себя сенсорную структуру, сформированную в электропроводящем слое, причем сенсорная структура включает электрод заземления и контактный электрод, имеющий сенсорную область; причем контактный электрод окружен электродом заземления, причем контактный электрод и электрод заземления электрически изолированы друг от друга разделительной линией;

- светоизлучающий диод, размещенный на электропроводящем слое, для обозначения сенсорной области - и предпочтительно также состояния (включения/выключения, или даже уровня) действия функционального элемента, предпочтительно соединенный с сенсорным остеклением, главным образом на стороне первой основной поверхности (лучше, чем на стороне второй основной поверхности), причем светоизлучающий диод имеет светоизлучающую поверхность, обращенную, по меньшей мере частично, к сенсорной области, причем светоизлучающий диод имеет первый вывод, представляющий собой первую электродную зону, электрически соединенный с электродом заземления, и второй вывод, представляющий собой вторую электродную зону, электрически соединенный с сенсорной областью.

В контексте изобретения, термин «прозрачный» подразумевает, что коэффициент пропускания света в видимой области спектра предпочтительно является бóльшим или равным 70%, и даже 80% или 90%. Однако, когда видимость через остекление не является обязательной, коэффициент пропускания света может быть гораздо меньшим, например, свыше 1% или 5%.

Светоизлучающий диод и сенсорная структура размещаются таким образом, что при этом нет необходимости в выравнивании дополнительного слоя с электропроводящим слоем, что упрощает процесс изготовления. Кроме того, может быть уменьшена толщина сенсорного остекления. Нет никакого другого слоя, размещенного между сенсорной структурой и светоизлучающим диодом. Более того, в этой конфигурации меньшее, чем в прежней, число компонентов, таких как соединители или проводники. Это, в сочетании с упрощением технологии изготовления, имеет результатом снижение затрат на изготовление.

Первая прозрачная стеклянная пластина предпочтительно содержит предварительно напряженное, частично напряженное или предварительно не напряженное стекло, в частности, предпочтительно листовое стекло, флоат-стекло, кварцевое стекло, боросиликатное стекло, кальциево-натриевое стекло, или прозрачные пластмассы, в частности, полиэтилен, полипропилен, поликарбонат, полиметилметакрилат, полистирол, полиамид, сложный полиэфир, поливинилхлорид, и/или их смеси.

Толщина первой прозрачной стеклянной пластины может варьировать в широких пределах, и тем самым быть идеально приспособленной к требованиям конкретной ситуации. Первая прозрачная стеклянная пластина предпочтительно имеет толщину менее 10 мм, и даже 8 мм, и в особенности предпочтительно менее 5 мм, и весьма предпочтительно менее 3 мм, для вариантов применения в автомобилях (по большей части в дорожных транспортных средствах), и даже менее, чем 1,1 мм. Эта первая прозрачная стеклянная пластина может быть закаленной, главным образом химически закаленной, если толщина составляет менее 1,1 мм. Она могла бы быть внутренней стеклянной пластиной многослойного оконного стекла, предпочтительно со второй прозрачной стеклянной пластиной, имеющей бóльшую толщину. Площадь первой прозрачной стеклянной пластины может варьировать в широких пределах, например, от 100 см² до 18 м². Первая прозрачная стеклянная пластина предпочтительно имеет площадь от 400 см² до 4 м², как это является обычным для остекления автомобилей и для архитектурно-строительного остекления.

Сенсорный элемент может включать функциональный элемент, управляемый сенсорным устройством, причем указанный функциональный элемент выбирается из источника освещения, такого как матрица неорганических светоизлучающих диодов, нагревательного элемента, устройства со взвешенными частицами, жидкокристаллического устройства, электрохромного устройства, устройства отображения, системы запирания транспортного средства (крыши, багажника, двери, и т.д.) или здания, стеклоочистителей или кондиционера транспортного средства.

Светоизлучающий диод может быть способен указывать состояние функционального элемента, предпочтительно связанного с сенсорным остеклением, главным образом на стороне первой основной поверхности.

В случае здания первая прозрачная стеклянная пластина по большей части могла бы использоваться отдельно (для перегородки и тому подобного), или даже могла бы представлять собой крышу транспортного средства (пластиковую крышу, например, такую как поликарбонатная крыша), или даже в качестве заднего стекла или бокового автомобильного стекла. Первая прозрачная стеклянная пластина могла бы быть гибкой (пластиковой пленкой или тонким стеклянным листом) или нет. Эта первая прозрачная стеклянная пластина также могла бы быть частью многослойного изолирующего стеклопакета, обычно двойного стеклопакета или тройного стеклопакета. Предпочтительно, чтобы эта первая прозрачная стеклянная пластина представляла собой внутреннюю стеклянную пластину.

Первая прозрачная стеклянная пластина также могла бы быть частью многослойного изолирующего стеклопакета, обычно двухслойного стекла, в дверце холодильника.

В предпочтительном варианте исполнения, главным образом сконфигурированном для ветрового стекла транспортного средства, или крыши, или бокового стекла, или дверного или оконного стекла в здании, сенсорное остекление представляет собой многослойное стекло, включающее вторую прозрачную стеклянную пластину, предпочтительно выполненную из минерального стекла, ламинированную с первой прозрачной стеклянной пластиной через промежуточный слой, выполненный из термопластичного материала, причем первая прозрачная стеклянная пластина имеет вторую основную поверхность, противоположную первой основной поверхности, причем вторая прозрачная стеклянная пластина имеет первую основную поверхность и вторую основную поверхность, противоположную первой основной поверхности, на стороне промежуточного слоя, причем электропроводящий слой размещается между первой основной поверхностью первой прозрачной стеклянной пластины и второй основной поверхностью второй прозрачной стеклянной пластины.

В случае здания многослойное стекло также могло бы быть частью многослойного изолирующего стеклопакета, обычно двойного стеклопакета или тройного стеклопакета. Предпочтительно, чтобы эта первая прозрачная стеклянная пластина представляла собой самую внутреннюю стеклянную пластину.

Транспортное средство может быть дорожным транспортным средством личного пользования (автомобилем и тому подобным), или транспортным средством для перевозок по воде (судном), по земле (грузовиком, автобусом, трамваем, рельсовым подвижным составом), или по воздуху (самолетом).

Изобретение является предпочтительным для ветрового стекла или крыши (наземного, дорожного) транспортного средства, или же бокового стекла (для функционального элемента, которое представляет собой по большей части источник нагревания или освещения), или двери или окна здания.

В частности, сенсорное остекление главным образом сконфигурировано для формирования ветрового стекла или крыши транспортного средства, или двери или окна здания, причем сенсорное остекление представляет собой многослойное стекло, включающее вторую прозрачную стеклянную пластину, ламинированную с первой прозрачной стеклянной пластиной через промежуточный слой из термопластичного материала. Электропроводящий слой размещается между первой прозрачной стеклянной пластиной и второй прозрачной стеклянной пластиной. Первая прозрачная стеклянная пластина имеет вторую основную поверхность, противоположную первой основной поверхности, причем вторая основная поверхность первой прозрачной стеклянной пластины предназначена быть ориентированной в сторону внутреннего пространства транспортного средства или здания. Вторая прозрачная стеклянная пластина имеет первую основную поверхность, которая должна быть ориентирована к наружной стороне транспортного средства или здания, и вторая основная поверхность является противоположной первой основной поверхности.

Промежуточный слой предпочтительно содержит по меньшей мере один термопластичный пластик, предпочтительно поливинилбутираль (PVB), этиленвинилацетат (EVA), и/или полиэтилентерефталат (PET). Однако термопластичный промежуточный слой также может содержать, например, полиуретан (PU), полипропилен (PP), полиакрилат, полиэтилен (PE), поликарбонат (PC), полиметилметакрилат, поливинилхлорид, полиацетатную смолу, литьевые смолы, акрилаты, фторированный этилен-пропиленовый сополимер, поливинилфторид, и/или сополимер этилена и тетрафторэтилена, или их сополимеры или смеси. Термопластичный промежуточный слой может быть сформирован из одной или же многих термопластичных пленок, размещенных друг поверх друга, с толщиной одной термопластичной пленки предпочтительно не более 1 мм, главным образом от 0,25 мм или 0,5 мм до 1 мм или 0,9 мм, как правило, около 0,4 мм или 0,7 мм.

Для наземного транспортного средства предпочтителен поливинилбутираль (PVB). Для крыши или бокового стекла или ветрового стекла он может представлять собой акустический PVB, окрашенный или нет. Для ветрового стекла это может быть клиновидный PVB, окрашенный или нет, акустический или нет.

Вторая прозрачная стеклянная пластина предпочтительно содержит предварительно напряженное, частично напряженное или предварительно не напряженное стекло, в частности, предпочтительно листовое стекло, флоат-стекло, кварцевое стекло, боросиликатное стекло, кальциево-натриевое стекло, или прозрачные пластмассы, в частности, полиэтилен, полипропилен, поликарбонат, полиметилметакрилат, полистирол, полиамид, сложный полиэфир, поливинилхлорид, и/или их смеси. Вторая прозрачная стеклянная пластина предпочтительно имеет толщину менее 10 мм, или даже 8 мм, и в особенности предпочтительно менее 5 мм, и весьма предпочтительно менее 3 мм, для вариантов применения в автомобилях (по большей части в дорожных транспортных средствах). Эта вторая прозрачная стеклянная пластина может быть закаленной, как первая прозрачная стеклянная пластина. Площадь второй прозрачной стеклянной пластины может варьировать в широких пределах, например, от 100 см² до 18 м². Вторая прозрачная стеклянная пластина предпочтительно имеет площадь от 400 см² до 4 м², как это является обычным для остекления автомобилей и для архитектурно-строительного остекления. Авторы настоящего изобретения предпочитают выбирать первую и вторую стеклянные пластины, имеющие одинаковую величину.

В качестве примера, сенсорное многослойное стекло для ветрового стекла транспортного средства (наземной, дорожной перевозки, и т.д.) включает:

- первую стеклянную пластину, выполненную из необязательно прозрачного, сверхпрозрачного или окрашенного, в частности, серого или зеленого, и предпочтительно изогнутого минерального стекла, образующую наружную стеклянную пластину, с указанными первой и второй основными поверхностями, соответственно обозначенными S1 и S2, с толщиной предпочтительно не более 2,5 мм, и даже не более 2 мм - в особенности 1,9 мм, 1,8 мм, 1,6 мм и 1,4 мм - или же не более 1,3 мм, или не более 1 мм;

- необязательно прозрачный, сверхпрозрачный или окрашенный, в частности, серый или зеленый, ламинированный промежуточный слой, предпочтительно выполненный из термопластичного полимерного материала, лучше из поливинилбутираля (PVB), с толщиной не более 1,8 мм, еще лучше не более 1,2 мм, и же не более 0,9 мм (и еще лучше по меньшей мере 0,38 мм или же по меньшей мере 0,5 мм), в частности, смещенный от кромки первой стеклянной пластины не более чем на 2 мм, и смещенный от кромки второй стеклянной пластины не более чем на 2 мм; и

- вторую стеклянную пластину, выполненную предпочтительно из изогнутого и предпочтительно прозрачного или сверхпрозрачного, или же окрашенного, минерального стекла, образующую внутреннюю стеклянную пластину, с указанными основными поверхностями, обозначенными S3 и S4 (самой внутренней поверхностью), соответственно, с толщиной предпочтительно меньшей, чем толщина первой стеклянной пластины, даже не более 2 мм - в частности, 1,9 мм, 1,8 мм, 1,6 мм и 1,4 мм - или же не более 1,3 мм, или не более 1 мм, причем общая толщина первой и второй стеклянных пластин предпочтительно является определенно меньшей, чем 4 мм, или же чем 3,7 мм, причем поверхности S2 и S3 представляют собой внутренние поверхности многослойного стеклянного блока.

Оно также могло бы представлять собой боковое оконное стекло (в том числе вентиляционное стекло и поворотную форточку) (дорожного наземного) транспортного средства.

В одном варианте исполнения сенсорного остекления согласно изобретению светоизлучающий диод размещается поверх разделительной линии.

В предпочтительном варианте исполнения разделительная линия имеет такую конфигурацию, что электрод заземления включает нулевой проводник, выступающий в сенсорную область. Нулевой проводник оконтурен первой частью разделительной линии. Светоизлучающий диод размещается поверх первой части разделительной линии, причем первый вывод светоизлучающего диода электрически соединен с нулевым проводником.

Сенсорная область имеет заданную ширину. Нулевой проводник предпочтительно имеет длину, меньшую или равную ширине сенсорной области.

Сенсорная область предпочтительно имеет форму, симметричную относительно центральной точки, причем светоизлучающий диод предпочтительно размещен (по существу) поверх центральной точки.

В более предпочтительном варианте исполнения емкостного сенсорного остекления согласно изобретению электропроводящий слой сконфигурирован для формирования нагревательной зоны, причем сенсорная структура электрически изолирована от нагревательной зоны разделительной линией (еще одной разделительной линией). Сенсорная структура и нагревательная зона представляют собой части одного и того же электропроводящего слоя. Такая конфигурация является особенно простой и экономичной в изготовлении.

Ширина разделительной(-ных) линии(-ний) предпочтительно составляет от 30 мкм до 200 мкм, и в особенности предпочтительно от 70 мкм до 140 мкм. Такие тонкие разделительные линии обеспечивают возможность надежной и надлежащим образом высокой электрической изоляции, и в то же время лишь слегка нарушают обзорн через сенсорное остекление, или вообще не нарушают его. Изготовление разделительных линий предпочтительно выполняется лазерным формированием рисунка или химическим или механическим удалением материала.

Преимущественно, нагревательная зона присоединена по меньшей мере к двум электрическим шинам, предназначенным для соединения с источником напряжения так, что между электрическими шинами создается путь тока для тока нагрева. Такая конфигурация известна, например, из патентного документа WO2015162107A1.

Электропроводящий слой предпочтительно содержит прозрачное электропроводное покрытие. Электропроводящие слои согласно изобретению известны, например, из патентных документов DE 20 2008 017 611 U1, EP 0 847 965 B1, или WO2012/052315 A1. Обычно они содержат один или многие, например, два, три или четыре, электропроводящие функциональные слои. Функциональные слои предпочтительно содержат по меньшей мере один металл, например, серебро, золото, медь, никель и/или хром, или металлический сплав. Функциональные слои в особенности предпочтительно содержат по меньшей мере 90 вес.% металла, в частности, по меньшей мере 99,9 вес.% металла. Функциональные слои могут быть сформированы из металла для металлического сплава. Функциональные слои в особенности предпочтительно содержат серебро или содержащий серебро сплав. Такие функциональные слои имеют особенно благоприятную электрическую проводимость, и в то же время высокое светопропускание в видимой области спектра. Толщина функционального слоя предпочтительно составляет от 5 нм до 50 нм, в особенности предпочтительно от 8 нм до 25 нм. В этом диапазоне толщин функционального слоя получаются благоприятно высокое светопропускание в видимой области спектра и особенно благоприятная электрическая проводимость.

Как правило, в каждом случае между двумя соседними функциональными слоями электропроводящего слоя размещается по меньшей мере один диэлектрический слой. Еще один диэлектрический слой предпочтительно размещается ниже первого и/или выше последнего функционального слоя. Диэлектрический слой содержит по меньшей мере один индивидуальный слой, выполненный из диэлектрического материала, например, содержащего нитрид, такой как нитрид кремния, или оксид, такой как оксид алюминия. Однако диэлектрические слои также могут содержать многочисленные индивидуальные слои, например, индивидуальные слои из диэлектрического материала, выравнивающие слои, согласующие слои, блокирующие слои, и/или противоотражательные слои. Толщина диэлектрического слоя составляет, например, от 10 нм до 200 нм.

Эта слоистая структура обычно получается в последовательности операций осаждения, которые проводятся вакуумным способом, таким как катодное распыление в плазме магнетронного разряда.

Другие пригодные электропроводящие слои представляют собой прозрачный проводящий оксид (известный как TCO), главным образом слой оксида индия-олова (ITO), слой фторированного оксида олова (SnO2:F), или легированный галлием и/или алюминием оксид цинка (ZnO:Al; ZnO:Ga).

Электропроводящий слой в принципе может представлять собой любое покрытие, которое может обеспечивать электрический контакт. Если предполагается, что сенсорное остекление согласно изобретению обеспечивает видимость сквозь него, как в случае, например, стекол в области окна, электропроводящий слой предпочтительно является прозрачным. В предпочтительном варианте исполнения электропроводящий слой представляет собой слой или слоистую структуру из многочисленных индивидуальных слоев с общей толщиной, меньшей или равной 2 мкм, в особенности предпочтительно меньшей или равной 1 мкм, или даже меньшей или равной 300 нм или 100 нм.

Электропроводящий слой предпочтительно имеет поверхностное сопротивление от 0,4 Ом/квадрат до 200 Ом/квадрат. Действительно, сенсорная структура сенсорного устройства должна пропускать только низкие токи, и тем самым поверхностное сопротивление слоя может быть выбрано в широком диапазоне значений. Благоприятный электропроводящий слой согласно изобретению имеет поверхностное сопротивление от 0,4 Ом/квадрат до 10 Ом/квадрат. В особенно предпочтительном варианте исполнения электропроводящий слой согласно изобретению имеет поверхностное сопротивление от 0,5 Ом/квадрат до 1 Ом/квадрат. Покрытия с такими величинами поверхностного сопротивления особенно пригодны для нагревания оконного стекла транспортного средства с типичными значениями бортового напряжения от 12 В до 48 В, или, в случае электрических транспортных средств, с типичными значениями бортового напряжения не более 500 В.

Электропроводящий слой может быть прозрачным и проходить (по существу) по всей поверхности первой прозрачной стеклянной пластины (иногда за исключением любого удаления на периферической(-ких) кромке(-ках), главным образом позади маскирующего слоя на S4 или S3, или между маскирующими слоями на S2 и также S3 или S4), с возможным(-ми) некоторым(-ми) локальным(-ми) удалением(-ями) (изолирующая(-ие) линия(-нии) предпочтительно невидимы или почти невидимы, чтобы позволять электромагнитным волнам проходить через них, и т.д.). Однако, в альтернативном варианте, электропроводящий слой может быть протяженным только в части поверхности первой прозрачной стеклянной пластины (будучи локальным), и даже когда она представляет собой маскирующий слой (эмаль), или S4 (или S3), и даже на S2 для многослойного стекла. В этом случае электропроводящий слой является, например, непрозрачным, может быть металлическим, таким как медный. Более того, он мог бы быть в локальном носителе, который, например, не является прозрачным носителем, главным образом любой печатной платой (PCB).

Электропроводящий слой может быть прозрачным и проходить (по существу) по всей поверхности первой прозрачной стеклянной пластины, или быть локальным. Тем самым электропроводящий слой предпочтительно выбирается из нагревательного элемента, слоя для регулирования солнечного света, энергосберегающего low-E-слоя, электропроводящего слоя в контакте с первой основной поверхностью первой прозрачной стеклянной пластины или не в контакте (отделенным термопластичным слоем, например, типа PVB).

В многослойном стекле для транспортного средства (для образующей сенсорную область внутренней стороны транспортного средства) предпочтительно, чтобы электропроводящий слой был более близким к первой прозрачной стеклянной пластине, чем ко второй прозрачной стеклянной пластине (наружной пластине). Для этой цели можно выбирать толщину PVB и наружной пластины. В более широком смысле, переключение снаружи было бы невозможным вследствие согласования чувствительности и/или PVB и более толстого наружного (внешнего) стекла по направлению в противоположную от пользователя сторону.

Электропроводящий слой предпочтительно является протяженным по меньшей мере по 50%, в особенности предпочтительно по меньшей мере по 70%, и наиболее предпочтительно по меньшей мере по 90% поверхности первой прозрачной стеклянной пластины. Электропроводящий слой может иметь одну или многочисленные непокрытые зоны. Эти зоны могут быть прозрачными для электромагнитного излучения и известны, например, как окна для передачи данных или окна для связи.

В предпочтительном варианте исполнения сенсорного остекления согласно изобретению в виде многослойного стекла, обращенная внутрь поверхность (S3) первой прозрачной стеклянной пластины имеет область окружной кромки с шириной от 2 мм до 50 мм, предпочтительно от 5 мм до 20 мм, которая не снабжена электропроводящим слоем. В этом случае электропроводящий слой не имеет контакта с атмосферой и благоприятным образом защищен внутри оконного стекла термопластичным промежуточным слоем (PVB, и т.д.) от повреждения и коррозии.

Сенсорное остекление согласно изобретению включает первую стеклянную пластину, на которой размещен электропроводящий слой. В зависимости от типа слоя, благоприятным является предохранение слоя защитным слоем, например, лаком, полимерным слоем, и/или второй прозрачной стеклянной пластиной.

В предпочтительном варианте исполнения сенсорного остекления согласно изобретению, емкостное сенсорное устройство включает в себя электронный блок датчика, предназначенный для управления сенсорной структурой, и источник напряжения (предпочтительно источник напряжения постоянного тока (DC)), предназначенный для подачи питающего напряжения на светоизлучающий диод через сенсорную структуру. Электронный блок датчика и/или источник напряжения предпочтительно размещаются снаружи первой прозрачной стеклянной пластины, более предпочтительно в периферической зоне первой стеклянной пластины (на одной кромке). Емкостное сенсорное устройство благоприятным образом включает первый линейный электропроводный элемент, соединяющий электронный блок датчика и источник напряжения с электродом заземления, и второй линейный электропроводный элемент, соединяющий электронный блок датчика и источник напряжения с контактным электродом на одной стороне.

Линейные электропроводные элементы предпочтительно представляют собой электропроводные проводники. Если необходимо, проводники предпочтительно выполнены очень тонкими так, чтобы они не нарушали обзорность, или лишь слегка мешали ей, через сенсорное остекление. Предпочтительные проводники имеют толщину, меньшую или равную 0,25 мм, в особенности предпочтительно от 0,02 мм до 0,15 мм. Проводники предпочтительно являются металлическими, в частности, содержащими медь, вольфрам, золото, серебро или алюминий, или сплавы по меньшей мере двух из этих металлов, или изготовлены из них. Сплавы также могут содержать молибден, рений, осмий, иридий, палладий или платину.

Проводники предпочтительно являются электрически изолированными, например, электроизоляционной оболочкой, выполненной из пластика. Это является особенно благоприятным, если проводники пролегают на электропроводящем слое или других электропроводных элементах сенсорного остекления.

Сенсорная структура предпочтительно имеет площадь от 1 см² до 200 см², в особенности предпочтительно от 1 см² до 10 см². Например, сенсорная область может иметь форму овала, эллипса или круга, треугольника, прямоугольника, квадрата, или четырехугольника другого типа, или многоугольника высшего порядка.

В одном предпочтительном варианте исполнения емкостное сенсорное устройство включает устройство для регулирования действия светоизлучающего диода и источника напряжения. Устройство для регулирования действия светоизлучающего диода и источника напряжения преимущественно последовательно соединено со светоизлучающим диодом и источником напряжения.

Электрод заземления и контактный электрод могут формировать конденсатор, имеющий емкость, которая изменяется при приближении или контакте объекта, который вызывает срабатывание сенсорного устройства, предпочтительно пальца человека, или объекта, диэлектрическая проницаемость которого близка к диэлектрической проницаемости человеческого пальца. Конечно, прикосновение может быть сделано одним или многими пальцами, или иной частью человеческого тела. В контексте этого изобретения «прикосновение» означает любое взаимодействие с сенсорной областью, которое приводит к измеримому изменению измеряемого сигнала, то есть, в этом случае емкости.

Емкость может быть измерена внешним электронным устройством с емкостным датчиком.

Изменение емкости измеряется, например, электрической схемой или электронным датчиком, и когда превышается пороговое значение, инициируется сигнал на переключение. Электрические схемы для емкостных переключателей известны, например, из патентных документов DE 20 2006 006 192 U1, EP 0 899 882 A1, US 6,452,514 B1, и EP 1 515 211 A1. Электронные датчики предпочтительно представляют собой емкостные электронные датчики.

Выдаваемый сигнал на переключение может быть любого типа, и приспособлен к требованиям конкретного варианта применения. Так, сигнал на переключение может подразумевать положительное напряжение, например, 12 В, отсутствие сигнала на переключение может подразумевать, например, 0 В, и еще один сигнал на переключение может подразумевать, например, +6 В. Сигнал на переключение также может соответствовать напряжениям линий CAN_High и CAN_Low, обычным для CAN-шины, и с изменением значения напряжения между ними. Сигнал на переключение также может быть импульсным и/или с цифровым кодированием.

Чувствительность электронного датчика может быть определена как функция размера сенсорной области и как функция толщины первой прозрачной стеклянной пластины, промежуточного(-ных) слоя(-ев) и второй прозрачной стеклянной пластины, в контексте простых экспериментов.

Светоизлучающий диод (например, неорганический диод) может излучать непрерывный или мигающий свет.

В предпочтительном варианте исполнения сенсорного остекления согласно изобретению, емкостное сенсорное устройство включает электронный блок датчика, предназначенный для управления сенсорной структурой, и источник напряжения, предпочтительно источник напряжения постоянного тока (DC), предназначенный для подачи питающего напряжения на светоизлучающий диод через сенсорную структуру. Электронный блок датчика и источник напряжения предпочтительно размещаются вне первой стеклянной пластины. Электронный блок датчика может быть выполнен так, что при контакте человека с сенсорной областью генерируется сигнал на переключение.

Емкостное сенсорное устройство предпочтительно включает устройство для регулирования действия светоизлучающего диода и источника напряжения, предпочтительно источника напряжения постоянного тока (DC). Устройство для регулирования действия светоизлучающего диода и источника напряжения предпочтительно последовательно соединено со светоизлучающим диодом и источником напряжения.

Кроме того, источник напряжения, предпочтительно источник напряжения постоянного тока (DC), может быть разобщен с электронным блоком датчика. Источник напряжения постоянного тока (DC) предпочтительно отсоединен от электронного блока датчика конденсатором, например, с подачей на сенсорную структуру переменного сигнала на переключение, главным образом с частотой предпочтительно по меньшей мере 60 Гц, и более предпочтительно до 100 Гц.

Сенсорное остекление согласно изобретению включает в себя светоизлучающий диод, посредством которого обозначается сенсорная область. Это является особенно благоприятным, в особенности в случае прозрачной, невидимой или с трудом различимой сенсорной области, так как это позволяет уверенно прикасаться к сенсорной области и достоверно инициировать операцию переключения, главным образом не причиняя дополнительного ущерба прозрачности на периферии, поскольку светоизлучающий диод размещается на том же электропроводящем слое. Светоизлучающий диод является весьма полезным, в особенности ночью или в темноте, так как это обеспечивает возможность быстро найти сенсорную область. В частности, когда изобретение используется для остекления транспортного средства, водителю очень легко найти сенсорную область и прикоснуться к ней, не отвлекаясь слишком надолго от дорожной ситуации. Светоизлучающий диод также способен показывать состояние переключаемой функции по его интенсивности (например, включено/выключено для нагревательного слоя, и т.д.).

Выводы светоизлучающего диода могут быть в непосредственном контакте с их соответствующими электродами. В этом случае светоизлучающий диод может быть приклеен к электропроводящему слою, или может удерживаться на месте адгезивным слоем или любым другим подходящим средством. В альтернативном варианте, выводы могут быть электрически присоединены к их соответствующим электродам с помощью паяных соединений, проводящего адгезива или проводящей пасты. Выводы также могут быть присоединены к их соответствующим электродам проводным соединением.

В одном предпочтительном варианте исполнения сенсорного остекления согласно изобретению, светоизлучающий диод представляет собой многоцветный светоизлучающий диод, включающий многочисленные светоизлучающие полупроводниковые чипы, например, красный, зеленый и синий. Каждый светоизлучающий полупроводниковый чип имеет первый вывод и второй вывод. Сенсорная структура включает многочисленные нулевые проводники, электрически изолированные друг от друга разделительными линиями. Таким образом, каждый второй вывод электрически присоединен к одному из нулевых проводников. Сенсорное устройство предназначается для управления функциональным элементом. Таким образом, различные цвета светоизлучающего диода позволяют, например, обозначать различные состояния функционального элемента.

Неорганический светоизлучающий диод предпочтительно может представлять собой заключенный в корпус светоизлучающий диод (для более простого размещения). Так, он включает полупроводниковый чип и оснащен периферическим (полимерным или керамическим) корпусом, заключающим в себе краевую поверхность электронного компонента (главным образом формируя отражающую часть), и даже несущего чип(чипы) (несущая часть иногда со сквозными отверстиями). В альтернативном варианте, неорганический светоизлучающий диод может представлять собой светоизлучающий диод в виде чипа на плате.

В одном варианте исполнения светоизлучающий диод представляет собой смонтированный перевернутым (упакованным) светоизлучающий диод, чем подразумевается, что первый и второй выводы, а также светоизлучающая поверхность размещены на одной и той же стороне светоизлучающего диода.

Неорганический диод, например, выполнен на основе фосфида галлия или нитрида алюминия-галлия и нитрида галлия.

Ширина (или длина) диода с единственным полупроводниковым чипом, как правило, диода с квадратной формой, предпочтительно составляет не более 5 мм. Длина диода с многочисленными полупроводниковыми чипами (обычно окруженных корпусом), обычно с прямоугольной формой, предпочтительно составляет не более 20 мм, и еще лучше не более 10 мм.

В альтернативном варианте исполнения светоизлучающий диод включает (главным образом представляет собой) органический светоизлучающий диод (OLED).

Высота органического или неорганического светоизлучающего диода предпочтительно составляет не более 1 мм, и даже не более 0,8 мм.

Электропроводящий слой может быть нанесен на носитель, связанный с первой прозрачной стеклянной пластиной.

Носитель мог бы быть локальным, или предпочтительно мог бы быть как прозрачным, так и протяженным по поверхности первой прозрачной стеклянной пластины, и электропроводящий слой является прозрачным и протяженным по поверхности первой прозрачной стеклянной пластины (и носителя), и предпочтительно выбирается из нагревательного элемента, слоя для регулирования солнечного света, энергосберегающего low-E-слоя, электропроводящего слоя, в контакте или нет с первой основной поверхностью S3 первой прозрачной стеклянной пластины.

Носитель - предпочтительно прозрачный - предпочтительно представляет собой полимерную пленку - главным образом из полиэтилентерефталата (PET).

Он предпочтительно имеет толщину менее 0,2 мм, и даже 0,1 мм, между сторонами S2 и S3 многослойного стекла. Указанная полимерная пленка предпочтительно присоединена к первой прозрачной стеклянной пластине термопластичным листом, таким как PVB, или адгезивом, и/или присоединена ко второй прозрачной стеклянной пластине термопластичным листом, таким как PVB, или адгезивом. В предпочтительном случае она присоединена ко второй прозрачной стеклянной пластине термопластичным листом, таким как PVB (с электропроводящим слоем, обращенным к S3), и более предпочтительно присоединена к первой прозрачной стеклянной пластине термопластичным листом, таким как PVB.

Пленочный носитель предпочтительно содержит по меньшей мере один сложный полиэфир и/или один полиимид, в особенности предпочтительно термопластичный сложный полиэфир, например, полиэтиленнафталат (PEN) или полиэтилентерефталат (PET). Это является особенно благоприятным в отношении стабильности и обрабатываемости пленочного носителя. Пленочный носитель может быть присоединен к первой прозрачной стеклянной пластине адгезивным средством или посредством промежуточного слоя (типа PVB), предпочтительно подобного промежуточному слою, соединяющему вторую прозрачную стеклянную пластину с первой прозрачной стеклянной пластиной. Толщина пленочного носителя предпочтительно составляет от 10 мкм до 1 мм, в особенности предпочтительно от 30 мкм до 200 мкм. В этом диапазоне толщины пленочный носитель благоприятным образом стабилен и легко обрабатывается. Длина и ширина пленочного носителя могут быть равными длине и ширине первой прозрачной стеклянной пластины. Длина и ширина пленочного носителя также могут быть меньшими, чем длина и ширина первой прозрачной стеклянной пластины (например, на основе PET).

Носитель (который предпочтительно является достаточно гибким, чтобы следовать кривизне изогнутого многослойного стеклянного блока) может быть посредством клея соединен или напрессован к S2 для ветрового стекла или крыши, и S3 для бокового стекла.

В одном варианте исполнения носитель может быть даже размещен в области переднего ветрового стекла или крыши, в области, в которой наружное стекло становится полностью (или частично) непрозрачным посредством (самого наружного) непрозрачного слоя, такого как (черная) эмаль, предпочтительно на S2.

Носитель может быть размещен в области, которая придает внутреннему стеклу непрозрачность посредством непрозрачного слоя (самого внутреннего), такого как (черная) эмаль, предпочтительно на S4 или даже на S3. Этот непрозрачный слой тогда включает проем (маскированием при осаждении или удалением, в частности, лазером) по меньшей мере на одной линии со светоизлучающим диодом.

В качестве гибкого носителя может быть упомянут ряд продуктов AKAFLEX® (в особенности PCL FW) от фирмы KREMPEL.

Будет выбираться по возможности тончайший и даже предпочтительно по возможности незаметный гибкий носитель (с минимальной шириной или даже прозрачный), например, включающий PET, PEN или полиимид, и могут выбираться скорее даже прозрачные дорожки (нежели дорожки, выполненные из меди, разве что если они сделаны достаточно тонкими).

Для адгезивного присоединения к S2 или S3 (в особенности локального носителя) предпочтительно используется прозрачный двухсторонний адгезив с толщиной е3 не более 0,15 мм, и еще лучше 0,1 мм, и, в частности, менее 0,05 мм, на всей поверхности или на части носителя, присоединяемого адгезивным средством.

В альтернативном варианте исполнения сенсорное остекление включает многочисленные сенсорные структуры.

Второй аспект настоящего изобретения относится к способу изготовления сенсорного остекления согласно первому аспекту изобретения, причем способ включает следующие стадии:

- нанесения электропроводящего слоя на первую основную поверхность первой прозрачной стеклянной пластины; в особенности непосредственно или через носитель, предпочтительно прозрачный

- формирования емкостной сенсорной структуры в электропроводящем слое, причем сенсорная структура включает в себя электрод заземления и контактный электрод, имеющий сенсорную область;

- размещения на электропроводящем слое светоизлучающего диода, которым обозначается сенсорная область и даже состояние его функции, причем светоизлучающий диод имеет светоизлучающую поверхность, обращенную, по меньшей мере частично, к сенсорной области, причем светоизлучающий диод имеет первый вывод, который представляет собой первую электродную зону, электрически соединенный с электродом заземления, и второй вывод, который представляет собой вторую электродную зону, электрически соединенный с сенсорной областью.

Нанесение электропроводящего слоя может быть выполнено общеизвестными способами, предпочтительно катодным распылением в магнитном поле. Это является особенно благоприятным в отношении простого, быстрого, экономичного и равномерного нанесения покрытия на первую прозрачную стеклянную пластину. Однако электропроводящий слой также может быть нанесен, например, физическим осаждением из паровой фазы (PVD), химическим осаждением из паровой фазы (CVD), плазменно-химическим осаждением из паровой фазы (PECVD), или способами мокрого химического нанесения.

После нанесения электропроводящего слоя первая прозрачная стеклянная пластина может быть подвергнута термической обработке. Первая прозрачная стеклянная пластина с электропроводящим слоем нагревается до температуры по меньшей мере 200°С, предпочтительно по меньшей мере 300°С. Термическая обработка может служить для повышения светопропускания и/или для снижения поверхностного сопротивления электропроводящего слоя.

После нанесения электропроводящего слоя первая прозрачная стеклянная пластина может быть изогнута, обычно при температуре от 500°С до 700°С. Поскольку технически проще наносить покрытие на плоскую стеклянную пластину, эта процедура является преимущественной, если первая прозрачная стеклянная пластина должна быть изогнута. Однако в альтернативном варианте первая прозрачная стеклянная пластина также может быть изогнута до нанесения электропроводящего слоя, например, если электропроводящий слой не в состоянии выдержать условия процесса изгибания без повреждения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение будет дополнительно разъяснено ниже с помощью примерных вариантов исполнения со ссылкой на сопроводительные фигуры, на которых:

- Фиг. 1А представляет вид сверху сенсорного остекления в одном варианте исполнения согласно первому аспекту изобретения;

- Фиг. 1В представляет увеличенный вид фрагмента Z Фиг. 1А;

- Фиг. 1С представляет вид в разрезе, проведенном вдоль линии A-A' сечения на Фиг. 1В;

- Фиг. 1D представляет увеличенный вид фрагмента Z' Фиг. 1В

- Фиг. 1Е представляет технологическую блок-схему варианта исполнения способа изготовления сенсорного остекления Фиг. 1А согласно второму аспекту изобретения;

- Фиг. 1F представляет подробное изображение сенсорного остекления в альтернативном относительно Фиг. 1А варианте исполнения;

- Фиг. 1G представляет подробное изображение сенсорного остекления в еще одном альтернативном относительно Фиг. 1А варианте исполнения;

- Фиг. 1Н представляет подробное изображение сенсорного остекления в еще одном дополнительном альтернативном относительно Фиг. 1А варианте исполнения;

- Фиг. 2 представляет вид в разрезе, проведенном вдоль линии A-A' сечения, сенсорного остекления в альтернативном варианте исполнения;

- Фиг. 3А представляет вид в разрезе смонтированного перевернутым неорганического светоизлучающего диода, размещенного в многослойном стекле;

- Фиг. 3В представляет вид в разрезе неорганического светоизлучающего диода в корпусе, размещенного в электропроводящем слое;

- Фиг. 3С представляет вид в разрезе неорганического светоизлучающего диода в виде чипа на плате, размещенного в электропроводящем слое;

Фигуры приведены только в иллюстративных целях, и никоим образом не ограничивают изобретение.

На фигурах одинаковые кодовые номера позиций обозначают одинаковые или аналогичные компоненты.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1А показывает сенсорное остекление 100 в примерном варианте исполнения, в форме ветрового стекла транспортного средства. Сенсорное остекление 100 включает первую прозрачную стеклянную пластину 1, выполненную, например, из минерального стекла. На первую основную поверхность первой прозрачной стеклянной пластины 1 нанесен электропроводящий слой 2.

В этом варианте исполнения электропроводящий слой 2 нанесен непосредственно на первую основную поверхность первой прозрачной стеклянной пластины 1. Электропроводящий слой 2 предпочтительно является прозрачным, тем самым обеспечивая обзорность через сенсорное остекление 100. Электропроводящий слой 2 предпочтительно представляет собой слоистую систему, которая включает, например, один или несколько (например, три) электропроводящих серебряных слоев, которые отделены друг от друга диэлектрическими слоями (покрытиями из оксида и/или нитрида металла или кремния).

Сенсорное остекление 100 также содержит емкостное сенсорное устройство 3, которое включает сенсорную поверхность 30, сформированную в электропроводящем слое 2. Со ссылкой теперь на Фиг. 1В, в дополнение к Фиг. 1А, сенсорная структура 30 включает электрод 31 заземления и контактный электрод 32, имеющий сенсорную область 32а. Оба из электрода 31 заземления и контактного электрода 32 являются частями электропроводящего слоя 2. Сенсорное устройство 3 представляет собой переключающее устройство, способное срабатывать в присутствии объекта, предпочтительно человеческого пальца, контактирующего с сенсорной областью 32а или приближающегося к ней.

Электрод 31 заземления и контактный электрод 32 образуют конденсатор, имеющий емкость, которая изменяется, когда объект, который вызывает срабатывание емкостного сенсорного устройства 3, приближается к сенсорной области 32а или приходит в контакт с нею. Емкостное сенсорное устройство 3 включает электронный блок 33 емкостного датчика, который измеряет изменение емкости. Когда измеренное изменение емкости является более высоким, чем пороговое значение, на которое настроен электронный блок 33 датчика, инициируется сигнал на переключение. Сигнал на переключение позволяет управлять функциональным элементом, связанным с сенсорным устройством. Электронный блок 33 датчика, который контролирует сенсорную структуру 30, присоединен к электроду 31 заземления через первый электропроводный элемент 41, и к контактному электроду 32 через второй электропроводный элемент 42. Электропроводные элементы 41, 42 могут представлять собой фольговые проводники, изготовленные, например, из меди. Они предпочтительно являются электрически изолированными, в частности, от электропроводящего слоя 2, электроизоляционной оболочкой, выполненной, например, из полиимида.

Контактный электрод 32 окружен электродом 31 заземления. Эти два электрода электрически изолированы друг от друга первой разделительной линией 35, которая предпочтительно представляет собой линию, вдоль которой электропроводящий слой 2 удален так, что отсутствует электрическая проводимость от одной стороны линии к другой стороне. Первая разделительная линия 35 имеет ширину d1 (показанную на Фиг. 1С), например, 100 мкм, и, например, прорезана в электропроводящем слое 2 лазерным нанесением рисунка.

Электрод 31 заземления предпочтительно также электрически изолирован от остального электропроводящего слоя 2 второй разделительной линией 36, предпочтительно подобной первой разделительной линии 35. Таким образом, остальной электропроводящий слой 2 может быть использован для еще одного варианта применения. В этом варианте исполнения остальной электропроводящий слой 2 сконфигурирован для формирования нагревательной зоны 20. Действительно, если ток пропускается через электропроводящий слой 2, он нагревается вследствие его электрического сопротивления и выделения Джоулева тепла. Следовательно, электропроводящий слой 2 может быть использован для активного нагревания сенсорного остекления 100.

Для создания электрического контакта нагревательной зоны 20 предпочтительно в нижней краевой зоне нагревательной зоны 20 размещается первая электрическая шина 51, и в верхней краевой зоне нагревательной зоны 20 размещается вторая электрическая шина 52. Электрические шины 51, 52 содержат, например, серебряные частицы, и нанесены трафаретной печатью и затем подвергнуты обжигу. Длина электрических шин 51, 52 приблизительно соответствует размеру электропроводящего слоя 2. Обе электрических шины 51, 52 являются приблизительно параллельными.

Когда на электрические шины 51, 52 подается электрическое напряжение, между электрическими шинами 51, 52 через электропроводящий слой 2 нагревательной зоны 20 протекает однородный ток 5. Приблизительно в центре каждой электрической шины 51, 52 размещается фольговый проводник 53. Фольговые проводники 53 электрически соединены с электрическими шинами 51, 52 через контактную поверхность, например, с помощью материала припоя, электропроводного адгезива, или простым размещением и сдавливанием для контакта внутри сенсорного остекления 100. Фольговые проводники 53 содержат, например, луженую медную фольгу, имеющую ширину 10 мм и толщину 0,3 мм. Электрические шины 51, 52 посредством фольговых проводников 53 через токоподводящие провода 54 присоединены к источнику 55 напряжения, который подает стандартное для транспортных средств бортовое напряжение, предпочтительно от 12 В до 15 В, и, например, приблизительно 14 В. В альтернативном варианте, источник 55 напряжения также может иметь более высокие напряжения, например, от 35 В до 45 В, и, в частности, 42 В.

Нагревательная зона 20 предпочтительно представляет собой функциональный элемент, регулируемый сенсорным устройством 3. Когда инициируется сигнал на переключение в результате срабатывания емкостного сенсорного устройства 3, нагревательная зона 20 включается или выключается.

В этом варианте исполнения контактный электрод 32 включает три различных зоны: сенсорную область 32а, находящуюся у оконечности контактного электрода 32, соединительную зону 32b, находящуюся у еще одной оконечности контактного электрода 32, и к которой через второй электропроводный элемент присоединен электронный блок 35 датчика, и зону 32с линии питания, которая электропроводно соединяет сенсорную область 32а с соединительной зоной 32b. Сенсорная область 32а имеет по существу каплевидную форму и переходит в зону 32с линии питания. Термин «каплевидная форма» означает, что сенсорная область 32а является по существу круглой, и с одной стороны сужается подобно воронке в сторону зоны 32с линии питания. Сенсорная область 32а имеет ширину W1 (показанную на Фиг. 1D), например, 40 мм. Зона 32с линии питания имеет, например, ширину 1 мм и длину 48 мм. Соединительная зона 32b имеет квадратную форму со скругленными углами и ширину, например, 12 мм. Квадрат является благоприятной формой для размещения и контакта с фольговым проводником.

Зона 32с линии питания не проявляет чувствительности ввиду ее малых размеров и незначительного изменения емкости при прикосновении, и тем самым способствует приведению сенсорной области 32а в желательное положение. Кроме того, электронный блок 33 датчика, соединенный с сенсорной структурой 30, также может быть выбран сообразно ее чувствительности так, что емкостный полевой эффект проявляется только при прикосновении к зоне сенсорного остекления 100 в пределах сенсорной области 32а. Напротив, прикосновение к сенсорному остеклению 100 над зоной 32с линии питания не приводит к генерированию сигнала на переключение.

Светоизлучающий диод 6 размещается на электропроводящем слое 2 для обозначения сенсорной области 32а. Светоизлучающий диод 6 имеет светоизлучающую поверхность, обращенную, по меньшей мере частично, к сенсорной области 32а. В этом контексте термин «обращенный» имеет отношение к ортогональной проекции светоизлучающей поверхности в плоскости сенсорной области 32а. Действительно, в этом варианте исполнения светоизлучающая поверхность обращена к сенсорной области 32а, как изображено стрелкой 7 на Фиг. 1С. Однако, в еще одном варианте исполнения (показанном на Фиг. 2), светоизлучающая поверхность может быть ориентирована в противоположном направлении. Светоизлучающая поверхность ориентирована в сторону первой прозрачной стеклянной пластины 1, от которой предполагается прикосновение к сенсорной области 32а.

Светоизлучающий диод 6 присоединен по прямому направлению. Другими словами, светоизлучающий диод 6 имеет первый вывод 61, электрически соединенный с электродом 31 заземления, и второй вывод 62, электрически соединенный с контактным электродом 32. Первый вывод 61 представляет собой первую электродную зону, и второй вывод 62 представляет собой вторую электродную зону.

Выводы 61, 62 могут быть в прямом контакте с их соответствующими электродами. В этом случае светоизлучающий диод может быть приклеен к электропроводящему слою 2, или может удерживаться на месте адгезивным слоем или любым другим подходящим средством. В альтернативном варианте, выводы 61, 62 могут быть электрически присоединены к их соответствующим электродам 31, 32 с помощью паяных соединений, проводящего адгезива или проводящей пасты. Выводы 61, 62 также могут быть электрически присоединены к их соответствующим электродам 31, 32 проводным соединением.

Сенсорное устройство 3 предпочтительно включает источник 37 напряжения, предпочтительно источник напряжения постоянного тока (DC), который подает питающее напряжение на светоизлучающий диод 6 через сенсорную структуру 30. Источник 37 напряжения имеет первый вывод, соединенный с контактным электродом 32 через второй электропроводный элемент 42, и второй вывод, соединенный с электродом 31 заземления через второй электропроводный элемент 41. Таким образом, нет необходимости в независимых электропроводных соединителях для светоизлучающего диода, что обеспечивает экономию затрат на изготовление, а также упрощает способ изготовления. В частности, с помощью отделения сигналов касания от источника напряжения для светоизлучающего диода 6 неожиданно оказалось возможным создание освещения и срабатывания от прикосновения, имеющих общую электрическую схему.

Источник 37 напряжения, предпочтительно источник напряжения постоянного тока (DC), предпочтительно разъединен с электронным блоком 33 датчика, например, конденсатором 39, или любым подходящим разъединяющим средством. Таким образом, источник 37 напряжения и электронный блок 33 датчика не влияют друг на друга.

Сенсорное устройство 3 предпочтительно включает в себя блок 38 для управления действием светоизлучающего диода 6 и источника 37 напряжения, предпочтительно источника 37 напряжения постоянного тока (DC). Таким образом, светоизлучающий диод 6 не обязательно должен быть всегда включен. Например, благодаря управляющему устройству 38 светоизлучающий диод 6 может быть включен в ночное время, когда он больше всего нужен, и выключен в дневное время. В этом варианте исполнения управляющее устройство 38 последовательно соединено со светоизлучающим диодом 6 и источником 37 напряжения.

Фиг. 1С представляет вид в разрезе, проведенном вдоль линии A-A' сечения на Фиг. 1В. В этом варианте исполнения сенсорного остекления 100 как ветрового стекла транспортного средства, сенсорное остекление 100 представляет собой многослойное стекло, включающее вторую прозрачную стеклянную пластину 1', соединенную с первой прозрачной стеклянной пластиной 1 промежуточным слоем 8, выполненным из термопластичного материала. Вторая прозрачная стеклянная пластина 1' предпочтительно изготовлена из минерального стекла. Промежуточный слой 8 выполнен, например, из поливинилбутираля (PVB). В многослойном стекле (неорганический) светоизлучающий диод 6 и электропроводящий слой 2 защищены от повреждения. Более того, промежуточный слой 8 позволяет получить безопасное стекло.

Первая стеклянная пластина 1 и вторая стеклянная пластина 1' в каждом случае имеют первую основную поверхность и вторую основную поверхность, противоположную относительно первой основной поверхности. В этом варианте исполнения вторая основная поверхность первой прозрачной стеклянной пластины 1, известная в этой области как поверхность S4, предполагается быть ориентированной внутрь (INT) транспортного средства. Подобным образом, первая основная поверхность второй стеклянной пластины 1', известная в этой области как поверхность S1, предназначена быть ориентированной наружу (EXT) транспортного средства. Первая основная поверхность первой прозрачной стеклянной пластины 1 и вторая основная поверхность второй прозрачной стеклянной пластины 1' представляют собой поверхности внутренних сторон многослойного стекла и соответственно известны в этой области как поверхность S3 и поверхность S2.

В этой конфигурации предполагается, что сенсорное устройство 3 приводится в действие изнутри (INT) транспортного средства. Чтобы предотвратить переключение снаружи (EXT) транспортного средства, может быть адаптирована чувствительность электронного блока 33 датчика. Также возможно увеличение толщины промежуточного слоя 8 и/или толщины второй стеклянной пластины 1'.

Фиг. 1D показывает увеличенный вид фрагмента Z' на Фиг. 1В. Первая разделительная линия 35 предпочтительно прочерчена так, что электрод 31 заземления включает нулевой проводник 31а, выступающий в контактный электрод 32. Нулевой проводник 31а оконтурен первой частью 35а разделительной линии 35. Светоизлучающий диод 6 размещен поверх первой части 35а разделительной линии 35, причем первый вывод 61 светоизлучающего диода 6 электрически соединен с нулевым проводником 31а. В этом варианте исполнения нулевой проводник 31а пролегает внутри сенсорной области 32а. Таким образом, светоизлучающий диод 6 может быть размещен поверх сенсорной области 32а, целиком вдоль нулевого проводника 31а. Поэтому освещение сенсорной области 32а может быть оптимизировано позиционированием светоизлучающего диода 6 надлежащим образом.

Нулевой проводник 31а предпочтительно имеет такую ширину W2, что чувствительность сенсорной области 32а существенно не сокращается. У конца нулевого проводника 31а может быть размещена нулевая область 31b, чтобы упростить соединение с первым выводом 61 светоизлучающего диода 6. Для этой цели нулевая область 32b имеет по меньшей мере размер D, превышающий ширину W2 нулевого проводника 31а. Эта нулевая область 31b может иметь подходящую форму, такую как квадратную, прямоугольную или круглую.

В предпочтительном варианте исполнения нулевой проводник 31а имеет длину L, меньшую или равную ширине W1 сенсорной области 32а, во избежание слишком большой потери сенсорной поверхности. Сокращение сенсорной области 32а ограничивается, и тем самым ее чувствительность остается почти неизменной.

Сенсорная область 32а предпочтительно имеет форму, симметричную относительно центральной точки. В этом случае светоизлучающий диод 6 предпочтительно размещается поверх центральной точки, с целью оптимизации освещения сенсорной области 32а.

Фиг. 1Е показывает технологическую блок-схему способа 1000 изготовления сенсорного остекления 100 Фиг. 1А согласно второму аспекту изобретения. Способ 100 включает стадию Е1 нанесения электропроводящего слоя 2 на первую основную поверхность S3 первой прозрачной стеклянной пластины 1. Электропроводящий слой 2 предпочтительно наносится катодным распылением в магнитном поле. Это является особенно благоприятным в отношении простого, быстрого, экономичного и равномерного нанесения покрытия на первую прозрачную стеклянную пластину 1.

Затем, во время стадии Е2, на электропроводящем слое 2 формируются электрод 31 заземления и контактный электрод 32 сенсорной структуры 30. В этом варианте исполнения данная стадия Е2 включает формирование разделительных линий 35, 36, вдоль которых удаляется электропроводящий слой 2. Разделительные линии 35, 36 предпочтительно формируются лазерным нанесением рисунка, которое является особенно благоприятным, поскольку образованные удалением покрытия линии 35, 36 визуально почти неразличимы и лишь незначительно ухудшают внешний вид и обзорность.

Способ 1000 также включает стадию Е3 размещения на электропроводящем слое 2 светоизлучающего диода 6, которым освещается сенсорная область 32а. Светоизлучающий диод 6 предпочтительно размещается после стадии Е2 формирования сенсорной структуры 30, чтобы не мешать проведению этой стадии Е2. В противном случае светоизлучающий диод 6 мог бы, например, блокировать лазерный пучок, или быть поврежденным во время стадии Е2 формирования сенсорного устройства 30.

Способ 1000 благоприятным образом включает дополнительную стадию Е4 размещения второй прозрачной стеклянной пластины 1' через промежуточный слой 8. Соединение первой прозрачной стеклянной пластины 1 и второй прозрачной стеклянной пластины 1' предпочтительно выполняется под действием тепла, вакуума и/или давления.

В альтернативном варианте исполнения, показанном на Фиг. 1F, светоизлучающий диод 6 размещается поверх разделительной линии 35, на краю сенсорной области 32а. Тем самым нет необходимости в образовании нулевого проводника внутри сенсорной области 32а. Поэтому изготовление упрощается, но освещение сенсорной области 32а не является оптимальным.

В еще одном варианте исполнения, показанном на Фиг. 1G, светоизлучающий диод 6 представляет собой многоцветный светоизлучающий диод. Таким образом, может указываться состояние сенсорного устройства 3, которое также представляет состояние связанного с ним функционального элемента. Например, многоцветный светоизлучающий диод 6 включает три светоизлучающих полупроводниковых чипа, каждый из которых имеет первый вывод 61а, 61b, 61с и второй вывод 62а, 62b, 62с. В этом случае сенсорная структура 30 включает также три нулевых проводника 34а, 34b, 34с, электрически изолированных друг от друга разделительными линиями. Первые выводы 61а, 61b, 61с соответственно электрически соединены с одним из нулевых проводников 34а, 34b, 34с. Напротив, все вторые выводы 62а, 62b, 62с электрически соединены с сенсорной областью 32а. Таким образом, светоизлучающие полупроводниковые чипы могут действовать по отдельности. Нулевые проводники 34а, 34b, 34с предпочтительно электрически соединены соответственно с электронным блоком 33 датчика электропроводными элементами 41а, 41b, 41с.

Фиг. 1Н показывает еще один дополнительный вариант исполнения, в котором используется многоцветный светоизлучающий диод 6, включающий три светоизлучающих полупроводниковых чипа. Как было описано ранее, сенсорная структура 30 включает три нулевых проводника 31а, 31b, 31с, причем один из нулевых проводников 31а сформирован в электроде 31 заземления. Первые выводы 61а, 61b, 61с многоцветного светоизлучающего диода 6 соответственно электрически соединены с одним из нулевых проводников 31а, 31b, 31с, и все вторые выводы 62а, 62b, 62с электрически соединены с сенсорной областью 32а. Таким образом, для этого варианта исполнения требуется меньше стадий для формирования разделительных линий.

В альтернативном варианте исполнения светоизлучающий диод 6 имеет, например, только два светоизлучающих полупроводниковых чипа, тем самым два цвета, предпочтительно красный и зеленый. Тогда, когда включается функциональный элемент, светоизлучающий диод 6 испускает зеленый свет, и когда функциональный элемент отключается, светоизлучающий диод 6 испускает красный свет.

Фиг. 2 представляет вид в разрезе, проведенном вдоль линии A-A' сечения на Фиг. 1В, сенсорного остекления 100 в альтернативном варианте исполнения. В этом варианте исполнения электропроводящий слой 2 нанесен на несущий слой 9, размещенный на первой основной поверхности S3 первой прозрачной стеклянной пластины 1. Несущий слой 9 упрощает нанесение электропроводящего слоя 2 на первую основную поверхность S3. Несущий слой 9 может представлять собой печатную плату (PCB) или полимерную пленку, предпочтительно содержащую полиэтилентерефталат (PET).

В этом варианте исполнения светоизлучающий диод 6 имеет светоизлучающую поверхность, ориентированную в противоположном направлении относительно сенсорной области 32. Таким образом, несущий слой 9 размещается на первой основной поверхности S3 первой прозрачной стеклянной пластины 1 так, что светоизлучающая поверхность ориентирована внутрь (INT) транспортного средства, как изображено стрелкой 7. Светоизлучающий диод 6, электропроводящий слой 2 и несущий слой 9 образуют пакет, который предпочтительно соединен с первой прозрачной стеклянной пластиной 1 промежуточным слоем 8', предпочтительно подобным промежуточному слою 8, соединяющему вторую прозрачную стеклянную пластину 1' с первой прозрачной стеклянной пластиной 1.

Несущий слой 9 может быть протяженным по всей поверхности первой прозрачной стеклянной пластины 1. В альтернативном варианте, несущий слой 9 может быть протяженным только по части поверхности первой прозрачной стеклянной пластины 1. В последнем случае промежуточный слой 8', соединяющий несущий слой 9 (или пакет) с первой прозрачной стеклянной пластиной 1, не является обязательным, и может быть заменен локальным адгезивным средством.

В варианте исполнения сенсорного остекления 100, описанном со ссылкой на фигуры от Фиг. 1А до Фиг. 1Н, светоизлучающий диод 6 представляет собой помещенный в корпус светоизлучающий диод, смонтированный перевернутым, как показано на Фиг. 3А. Светоизлучающий диод 6 имеет первый вывод 61а, второй вывод 62а и светоизлучающую поверхность, находящиеся на одной и той же стороне светоизлучающего диода 6. Таким образом, свет испускается внутрь транспортного средства, где предполагается приведение в действие сенсорной области 32а. Если электропроводящий слой 2 и несущий слой 9, когда он имеется, не являются достаточно прозрачными для пропускания света через них, в этих слоях может быть проделано небольшое сквозное отверстие перед светоизлучающей поверхностью.

Этот смонтированный перевернутым светоизлучающий диод 6 включает первую электропроводную контактную площадку 61b и вторую электропроводную контактную площадку 62b, размещенные на обратной стороне (противоположно светоизлучающей поверхности) светоизлучающего диода 6. Первая электропроводная контактная площадка 61b и вторая электропроводная контактная площадка 62b электрически соединены соответственно с первым выводом 61а и вторым выводом 62а. Этот заключенный в корпус светоизлучающий диод 6 также включает светоизлучающий полупроводниковый чип 60, размещенный внутри корпуса 63 и имеющий первый электрод 61с и второй электрод 62с, которые электрически соединены (не показано) соответственно с первой электропроводной контактной площадкой 61b и второй электропроводной контактной площадкой 62b.

В еще одном варианте исполнения светоизлучающий диод 6 может представлять собой стандартный светоизлучающий диод 6 в корпусе, имеющий излучающую поверхность, ориентированную в противоположном направлении относительно сенсорной области 32а, как показано на Фиг. 3В. Этот светоизлучающий диод 6 в корпусе имеет первый вывод 61а и второй вывод 62а, размещенные на одной и той же стороне заключенного в корпус светоизлучающего диода 6. Таким образом, заключенный в корпус светоизлучающий диод 6 может быть размещен поверх первой части 35а разделительной линии 35. Первый вывод 61а и второй вывод 62а электрически соединены соответственно с первым электропроводящим слоем 61b и вторым электропроводящим слоем 62b. Заключенный в корпус светоизлучающий диод 6 включает светоизлучающий полупроводниковый чип 60, помещенный внутри корпуса 63 и размещенный на первом электропроводящем слое 61b. Светоизлучающий полупроводниковый чип 60 имеет первый электрод 61с, который находится в непосредственном контакте с первым электропроводящим слоем 61b, и второй электрод 62с, который электрически соединен со вторым электропроводящим слоем 62b проволочным соединителем 64.

В альтернативном варианте, светоизлучающий диод 6 может представлять собой светоизлучающий диод 6 в виде чипа на плате, как показано на Фиг. 3С. В этом случае светоизлучающий диод 6 представляет собой светоизлучающий полупроводниковый чип, размещенный непосредственно на электропроводящем слое 2. Таким образом, светоизлучающий диод 6 размещается на одной стороне первой части 35а разделительной линии 35. Первый электрод 61с находится в непосредственном контакте с нулевым проводником 31а, и второй электрод 62с электрически соединен с сенсорной областью 32а соединительным проводником 64'. Эта конфигурация является менее надежной, но более простой в исполнении.

Хотя настоящее изобретение было описано скорее в отношении нагревательной функции, сенсорное устройство пригодно для управления многообразными другими функциональными элементами, которые также могут находиться в транспортном средстве, такими как (задние) стеклоочистители или кондиционирование воздуха. Настоящее изобретение также хорошо пригодно для применения в остеклении помимо автомобилей, таком как архитектурное остекление, любое остекление зданий (перегородка, дверь, окно, часть двойного или тройного стеклопакета).

Электронный блок датчика может быть обращен к первой прозрачной стеклянной пластине. Для многослойного стекла электронные блоки датчиков могут быть внутри промежуточного слоя (PVB, EVA, и т.д.) или на нем.

Электронные блоки датчиков могут включать источник переменного тока (АС) (напряжения), предназначенный для подачи АС в сенсорную структуру. Тогда источник напряжения постоянного тока (DC) может быть отсоединен от электронного блока датчика, главным образом конденсатором.

Изобретение относится к сенсорному остеклению. Технический результат заключается в обеспечении возможности размещения светоизлучающего диода и сенсорной структуры таким образом, что при этом нет необходимости в выравнивании дополнительного слоя с электропроводящим слоем, обеспечивая уменьшение толщины сенсорного остекления. Сенсорное остекление включает первую прозрачную стеклянную пластину, имеющую первую основную поверхность, электропроводящий слой, нанесенный на первую основную поверхность первой прозрачной стеклянной пластины, емкостное сенсорное устройство, включающее сенсорную структуру, сформированную в электропроводящем слое, причем сенсорная структура включает в себя электрод заземления и контактный электрод, имеющий сенсорную область, причем контактный электрод окружен электродом заземления, причем контактный электрод и электрод заземления электрически изолированы друг от друга разделительной линией, и светоизлучающий диод, размещенный на электропроводящем слое, причем светоизлучающий диод имеет светоизлучающую поверхность, обращенную к сенсорной области, причем светоизлучающий диод имеет первый вывод, представляющий собой первую электродную зону, электрически соединенный с электродом заземления, и второй вывод, представляющий собой вторую электродную зону, электрически соединенный с сенсорной областью. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Сенсорное остекление (100), включающее:

- первую прозрачную стеклянную пластину (1), предпочтительно из минерального стекла, имеющую первую основную поверхность (S3);

- электропроводящий слой (2), нанесенный на первую основную поверхность (S3) первой прозрачной стеклянной пластины (1);

- емкостное сенсорное устройство (3), включающее сенсорную структуру (30), сформированную в электропроводящем слое (2), причем сенсорная структура (30) включает в себя электрод (31) заземления и контактный электрод (32), имеющий сенсорную область (32а), причем контактный электрод (32) окружен электродом (31) заземления, причем контактный электрод (32) и электрод (31) заземления электрически изолированы друг от друга разделительной линией (35);

- светоизлучающий диод (6), размещенный на электропроводящем слое (2), для обозначения сенсорной области (32а), причем светоизлучающий диод (6) имеет светоизлучающую поверхность, обращенную, по меньшей мере частично, к сенсорной области (32а), причем светоизлучающий диод (6) имеет первый вывод (61), представляющий собой первую электродную зону, электрически соединенный с электродом (31) заземления, и второй вывод (62), представляющий собой вторую электродную зону, электрически соединенный с сенсорной областью (32а).

2. Сенсорное остекление (100) по п. 1, в котором светоизлучающий диод (6) размещен поверх разделительной линии (35).

3. Сенсорное остекление (100) по п. 1 или 2, в котором разделительная линия (35) прочерчена так, что электрод (31) заземления включает в себя нулевой проводник (31а), выступающий в сенсорную область (32а), причем нулевой проводник (31а) оконтурен первой частью (35а) разделительной линии (35), причем светоизлучающий диод (6) размещается поверх первой части (35а) разделительной линии (35), причем первый вывод (61) светоизлучающего диода (6) электрически соединен с нулевым проводником (31а).

4. Сенсорное остекление (100) по п. 3, в котором сенсорная область (32а) имеет заданную ширину (W1), причем нулевой проводник (31а) имеет длину (L), меньшую или равную ширине (W1) сенсорной области (32).

5. Сенсорное остекление (100) по п. 4, в котором сенсорная область (32а) имеет форму, симметричную относительно центральной точки, причем светоизлучающий диод (6) предпочтительно размещен поверх центральной точки.

6. Сенсорное остекление (100) по одному из пп. 1-5, включающее функциональный элемент, управляемый емкостным сенсорным устройством, причем указанный функциональный элемент выбирается из источника света, такого как матрица неорганических светоизлучающих диодов, нагревательного элемента, устройства со взвешенными частицами, жидкокристаллического устройства, электрохромного устройства, устройства отображения, системы запирания транспортного средства или здания, стеклоочистителей или кондиционера транспортного средства.

7. Сенсорное остекление (100) по одному из пп. 1-6, включающее функциональный элемент, управляемый емкостным сенсорным устройством, главным образом в автомобильном активном остеклении, причем указанный функциональный элемент представляет собой нагревательную зону (20), которая предпочтительно составляет часть электропроводящего слоя (2), причем сенсорная структура (30) и нагревательная зона (20) электрически изолированы друг от друга разделительной линией (36).

8. Сенсорное остекление (100) по одному из пп. 1-7, в котором светоизлучающий диод (6) способен обозначать состояние функционального элемента, предпочтительно связанного с сенсорным остеклением, главным образом на стороне первой основной поверхности.

9. Сенсорное остекление (100) по одному из пп. 1-8, в котором светоизлучающий диод (6) представляет собой неорганический светоизлучающий диод, включающий светоизлучающий полупроводниковый чип, или многоцветный светоизлучающий диод, включающий многочисленные светоизлучающие полупроводниковые чипы, причем каждый светоизлучающий полупроводниковый чип имеет первый и второй выводы (61a, 61b, 61c, 62a, 62b, 62c), причем сенсорная структура (30) включает многочисленные нулевые проводники (34a, 34b, 34c), электрически изолированные друг от друга разделительными линиями, причем каждый указанный второй вывод (62a, 62b, 62c) электрически соединен с одним из нулевых проводников (34a, 34b, 34c).

10. Сенсорное остекление (100) по одному из пп. 1-9, в котором светоизлучающий диод (6) включает в себя органический светоизлучающий диод.

11. Сенсорное остекление (100) по пп. 1-10, которое главным образом сконфигурировано для формирования ветрового стекла, или крыши, или бокового стекла транспортного средства, или двери или окна для здания, причем сенсорное остекление (100) представляет собой многослойное стекло, включающее вторую прозрачную стеклянную пластину (1'), предпочтительно выполненную из минерального стекла, ламинированную с первой прозрачной стеклянной пластиной (11) через промежуточный слой (2), выполненный из термопластичного материала, причем первая прозрачная стеклянная пластина (1) имеет вторую основную поверхность (S4), противоположную первой основной поверхности (S3), причем вторая прозрачная стеклянная пластина (1') имеет первую основную поверхность (S1) и вторую основную поверхность (S2), противоположную первой основной поверхности (S1), на стороне ламинированного слоя, причем электропроводящий слой (2) размещен между первой основной поверхностью (S3) первой прозрачной стеклянной пластины (1) и второй основной поверхностью (S2) второй прозрачной стеклянной пластины (1').

12. Сенсорное остекление (100) по одному из пп. 1-11, в котором электропроводящий слой (2) нанесен непосредственно на первую основную поверхность (S3) первой прозрачной стеклянной пластины (1), причем электропроводящий слой предпочтительно является прозрачным и проходит по поверхности первой прозрачной стеклянной пластины или размещен локально.

13. Сенсорное остекление (100) по одному из пп. 1-12, в котором электропроводящий слой является прозрачным и проходит по поверхности первой прозрачной стеклянной пластины, и предпочтительно выбирается из нагревательного элемента, слоя для регулирования солнечного света, энергосберегающего low-E-слоя, электропроводящего слоя, в контакте или нет с первой основной поверхностью (S3) первой прозрачной стеклянной пластины (1).

14. Сенсорное остекление (100) по одному из пп. 1-11, в котором электропроводящий слой (2) нанесен на носитель (9), который размещен на стороне первой основной поверхности (S3) первой прозрачной стеклянной пластины (1).

15. Сенсорное остекление (100) по п. 14, в котором носитель является прозрачным, и предпочтительно представляет собой полимерную пленку, главным образом из PET.

16. Сенсорное остекление (100) по одному из пп. 1-15, в котором емкостное сенсорное устройство включает в себя электронный блок (33) датчика, сконфигурированный для управления сенсорной структурой (30), и источник (37) напряжения, предпочтительно источник напряжения постоянного тока (DC), сконфигурированный для подачи питающего напряжения на светоизлучающий диод (6) через сенсорную структуру (30), причем электронный блок (33) датчика и/или источник (37) напряжения главным образом размещаются вне первой прозрачной стеклянной пластины (1).

17. Сенсорное остекление (100) по п. 16, в котором источник напряжения, предпочтительно источник напряжения постоянного тока (DC), разъединен с электронным блоком (33) датчика, и предпочтительно источник напряжения постоянного тока (DC) разъединен конденсатором (39) с электронным блоком (33) датчика.

18. Сенсорное остекление (100) по одному из пп. 1-17, в котором емкостное сенсорное устройство (3) включает в себя устройство (38) для управления действием светоизлучающего диода (6) и источника (37) напряжения, предпочтительно источника напряжения постоянного тока (DC).

19. Способ (1000) изготовления остекления (100) по одному из пп. 1-18, причем способ включает следующие стадии:

- (Е1) нанесения электропроводящего слоя (2) на первую основную поверхность (S3) первой прозрачной стеклянной пластины (1) непосредственно или через носитель, представляющий собой полимерную пленку, предпочтительно прозрачный;

- (Е2) формирования емкостной сенсорной структуры (130) в электропроводящем слое (2), причем сенсорная структура (30) включает в себя электрод (31) заземления и контактный электрод (32), имеющий сенсорную область (32а);

- (Е3) размещения на электропроводящем слое (2) светоизлучающего диода (6), которым обозначается сенсорная область (32а), причем светоизлучающий диод (6) имеет светоизлучающую поверхность, обращенную, по меньшей мере частично, к сенсорной области (32а), причем светоизлучающий диод (6) имеет первый вывод (61), который представляет собой первую электродную зону, электрически соединенный с электродом (31) заземления, и второй вывод (62), который представляет собой вторую электродную зону, электрически соединенный с сенсорной областью (32а).