专利名称：用于窗户组件的可印制控制单元的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及在车辆窗户上集成的控制单元。
背景技术：
车辆控制单元，诸如无钥匙进入系统的开关、门控制单元或窗户 控制单元，通常安装到车辆的控制单元箱中，并覆盖有面板。通常这 样做是为了允许连接到控制单元的导线隐藏在机身的面板之内。此 外，面板用于使控制单元与车辆的美观相和谐。以封装的形式设计控 制单元，使该封装与每个车辆的外观相符合，将需要有额外的花费、
库存(inventory)，并产生极不希望的制造问题。此外，商业生产的 控制单元的空间需求和电连接的完整性可能通常会在恶劣的汽车环 境中作出让步。
此外，典型的汽车控制单元以机械形式操作。机械形式操作的控 制单元随时间磨损，这可能导致控制单元的故障。这可能增加保修成 本，并反映在感觉到的车辆质量上。
按照上述观点，很明显，存在对改进的控制单元的需要。
发明内容
本发明提供一种集成到车辆的窗户组件中的控制单元，以满足上 述需要，以及克服所列举的相关技术中的缺点以及其它限制。
该系统包括集成到窗户组件中并被配置为接收用户输入的控制 单元。该控制单元包括被印制到窗户的玻璃板上的导电迹线。该玻璃 板可以是单层或多层玻璃或塑料(如聚碳酸酯或其它适合的材料)， 并且该控制单元本身可以包括电容式控制单元。当被组装在车辆中 时，控制单元与控制器电通信，而该控制器被配置为基于控制单元控制如无钥匙进入系统或窗户控制子系统等的各种车辆子系统。
在本发明的另一个方面，控制单元可以是电阻-电容式控制单元。 这样，电阻式元件和电容式元件被布置为并联电连接，从而形成一
RC时间常数。控制器可以基于控制单元中所产生的电阻或电容变化 来检测RC时间常数的变化，从而解译单元的操作。
在参考附加于本说明书并构成此说明书一部分的附图和权利要 求，阅读下面的说明书之后，本发明的其它目的、特征以及优点将对 于本领域的技术人员变得显而易见。
图1是根据本发明的一个实施例用于接收用户控制输入的窗户 组件的示意图2是在窗户组件中用于接收用户输入的电容式控制单元的示
意图3是在窗户组件中用于接收用户输入的另一电容式控制单元 的示意图4是在窗户组件中用于接收用户输入的另一电容式控制单元 的示意图5是在窗户组件中用于接收用户输入的又一电容式控制单元 的示意图6是在窗户组件中用于接收用户输入的电阻-电容式(RC)控 制单元的示意图7是在窗户组件中用于接收用户输入的另一RC控制单元的示 意图；以及
图8是示出在窗户组件中用于接收用户输入的RC控制单元的输 入和输出信号的图表。
具体实施例方式
现在，参考图1,图中示意性地示出了实现本发明原理的系统，并以附图标记10来表示。作为其基本部件，系统10包括与窗户组件 14的透明板集成并与控制器16电通信的控制单元12。在其最简单的 形式中，控制单元12包括开关，但是很容易想到，可以使用一系列 开关或模拟电路来形成更复杂的开关，例如滑动或转盘控制单元。就 本身而言，控制单元12可以响应于用户对控制单元12的操作，产生 可以被控制器16检测出的电阻、电容、或其它电特性的变化。
窗户组件14可以是普通的玻璃窗。但是，优选地，窗户组件14 由例如聚碳酸酯或其它适当材料的塑料材料板形成。因此，控制单元 12可以使用已知技术和导电墨水或涂胶(如那些已知在工业中被用于 玻璃或塑料板上的导电墨水或涂胶)来印制或应用到窗户组件14上。 基于特定的应用对于控制单元12可以使用各种材料。但是在众多应 用中，铜、镍、陶瓷和硅可能具有特别希望的特性。
窗户组件14可以包括普通的透明玻璃板。然而，优选地，窗户 组件14包括透明塑料板，例如聚碳酸酯板。因此，控制单元12可以 使用已知技术和导电墨水或导电聚合物(如那些已知在工业中被用于 玻璃或塑料板的导电墨水或导电聚合物)来印制或应用在板上。基于 特定的应用可以使用各种材料。导电墨水的一个示例包括金属颜料墨 水，该墨水包括银、铜、锌、铝、镁、镍、锡、硅或混合物和合金等 的颜料。导电性聚合物的示例包括但不仅限于聚苯胺和聚噻吩(即， Baytroi^聚合物，H.C. Starck GmbH，德国)。
用于形成控制单元12的其它材料可以包括导电薄膜。导电薄膜 可以包括但不仅限于铟锡氧化物(ITO)、铟掺杂锌氧化物(IZO)、 以及铝掺杂锌氧化物。通过本领域技术人员已知的任何适合的技术可 将导电薄膜应用于透明板上，这些技术包括但不仅限于真空沉积处 理，例如等离子体增强化学气相沉积、离子辅助等离子体沉积、磁控 溅射、电子束蒸发、以及离子束溅射。此外，本文中稍后说明的任何 迹线、垫状物(pad)、电阻式元件或电容式元件可以由这样的导电 颜料墨水、导电聚合物或导电薄膜形成。
窗户组件还可以包括不透明区域，例如通过将墨水印制在板上或经过4吏用二次注射成型(two-shot molding)工艺而获得的冲医。其它 不透明区域可以包括渐弱点(fade-out dot)、标识等。在二次注射成 型工艺中，塑料树脂不透明的第二注射可以是与树脂的第一透明注射 类似或不同的塑料树脂成分。透明的树脂还可以包括添加剂，例如将 板着色为所希望颜色的着色剂。
控制器16向控制单元12提供电流或电压信号。随着用户触摸窗 户组件14上的控制单元12，基于电容电场中的变化，控制单元12影 响来自控制器16的驱动信号。然后，控制器16解译对驱动信号的影 响，以检测在控制单元12中的电特性变化。在控制单元12被配置为 开关的情况下，电特性变化可以用于识别开关启动或者开关未启动， 从而确定开关的状态。
控制器16可以使用关于开关状态的信息来控制其他车辆子系 统。例如，控制器16可以基于控制单元12控制无钥匙进入系统18， 以启动车辆安全系统，关闭车辆安全系统，为车辆上锁和为车辆解锁。 在类似的示例中，控制器16可以用于控制车辆除霜器子系统20。因 此，控制器16可以基于控制单元12启动除霜器，加强除霜或减弱除 霜。
在又一示例中，控制器16与窗户定位系统22电通信。同样，控 制器16可以控制打开或关闭窗户。类似地，控制器16可以与天窗 (sunroof/moonroof)定位系统24通信，以基于控制单元12控制天 窗的位置。
现在参考图2，其中示出的控制单元212为电容式控制单元。迹 线230和232被i殳置为将控制器216电连接至控制单元212并可以使 用导电墨水应用到窗户上。控制单元212包括第一垫状物240和第二 垫状物242，该第一垫状物240和第二垫状物242可以作为导电墨水 应用到窗户上。第一和第二垫状物240、 242可以在透明板214 (例如 聚碳酸酯板)的表面上彼此相邻地定位。在透明板214的多层结构中， 垫状物240和242可以位于不同的层上，或者在应用到主板的一个或 多个保护层下。对于在不同层上的垫状物240和242，垫状物240和242可以相互重叠以提供更大的电容表面面积，从而增大控制单元212 的灵敏度。因此，连接至第一垫状物240的第一迹线230和连接至第 二垫状物242的第二迹线232将垫状物240、 242连接至控制器216。 这样，控制器216提供了沿迹线230传递、通过由第一和第二垫状物 240、 242所形成的电容式元件、并通过迹线232返回的驱动信号。控 制器216 #^配置为测量在第一和第二垫状物240、 242上的电压或电 流的变化，以检测并解译控制单元212和透明板214的状态。
现在参考图3，提供了另 一种电容式控制单元的实施例。迹线330 和332被设置为将控制器316电连接至控制单元312并且具有与上述 同样的变化。控制单元312包括第一组迹线350和第二组迹线352， 它们形成了匹配图案354。如上面所注意到的，第一和第二组迹线350， 352可以应用到透明板314的表面上，并且透明板314可以具有多层 结构，使得第一组迹线350可以位于与第二组迹线352不同的层，从 而使两组迹线350、 352隔开。如果第一和第二组迹线350、 352被放 置在不同层上，则它们可以相互交叠以增加电容效果。通过测量控制 单元312的匹配图案(或者更具体地说，第一和第二组迹线350、 352) 上的电压或电流的变化，控制器316可以检测并解译控制单元312和 透明板314的状态。
现在参考图4，提供了电容式控制单元的另一实施例。迹线430 和432被设置为将控制器416电连接至控制单元412并且具有与上述 同样的变化。控制单元412包括在透明板414上彼此紧密平行接近设 置的第一迹线460和第二迹线462。在透明板414是多层窗户的情况 下，第一和第二迹线460、 462可以在不同层上，从而4吏第一和第二 迹线460、 462隔开。在这样的结构中，第一和第二迹线460、 462可 以交叠，从而改善了通过窗户的可见度，并且增加了电容表面积，从 而增加电容效果。如在先前的实施例中，控制器416被配置为测量在 第一和第二迹线460、 462上的电压或电流的变化，从而检测并解译 控制单元412和透明板414的状态。
现在参考图5，提供了又一电容式控制单元。迹线530和532被设置为将控制器516电连接至控制单元512并且具有与上述同样的变 化。控制单元512包括形成螺旋图案570的第一迹线572以及第二迹 线574。在整个螺旋图案570上，笫一和第二迹线572、 574可以被基 本上保持等距离地隔开或者可以基于螺旋图案570的几何图形而具有 变化的间距。螺旋图案570可以是卵形或甚至是圆形的，从而增大电 容并减小窗户组件514上的图案大小。如以上结合先前实施例所述， 第一和第二迹线572、 574可以位于透明板514的不同层上并且可以 彼此交叠。控制器516被配置为测量在第一和第二迹线572、 574上 的电容变化，以检测控制单元512的状态变化。
现在参考图6，提供了一种电阻-电容式电路。控制单元612包括 并联电连接设置的电阻式元件682和电容式元件680 (以示意的形式 示出)。这样，电阻式和电容式元件682、 680可以被配置为基于单 一或多个用户操作参数而变化电阻和/或电容特性。例如，控制器616 可以提供脉冲信号，该信号可以被电阻式元件682和电容式元件680 结合而产生的时间常数所影响。因此，控制器616可以感测时间常数 的变化以确定控制单元612的状态变化。在一个实施例中，电阻式元 件682可以基于温度改变状态，而电容式元件680可以是不变的或也 可以基于温度改变状态。在另一个实施例中，电阻式元件682可以被 配置为基于温度改变状态，而电容式元件680可以被配置为基于电容 电场的变化改变状态。电阻式元件682中的变化和电容式元件680中
输出。同样，控制器616可以解译时间常数对信号的影响，以分别提 取关于控制单元612所接收到的电阻和电容变化的信息，从而改善控 制单元612的操作或可靠性。
现在参考图7，提供了电阻-电容式控制单元712的另一实施例。 控制单元712包括与第二組迹线792匹配的第一组迹线790，并从而 提供了电容式元件。此外，电阻式元件798被附在第一组迹线790的 第一部分794和第二组迹线792的第二部分796之间。由第一和第二 组迹线790、 792形成的匹配图案具有为普通圆形的形状，其中第一和第二组迹线790、 792形成了间错(interfit)的环，例如同心圆， 以提高控制单元712的电容效果。电阻式元件798和第一和第二组迹 线790、 792中的每一个可以作为如前所述的导电墨水应用到窗户714 上。第一和第二组迹线790、 792连同电阻式元件798形成如以上结 合图7总体描述的电阻-电容式控制单元。
现在参考图8，提供示出了关于图6和图7所述的驱动信号和 RC时间常数的影响的图表。驱动信号810例如通过脉宽调制器从控 制器16提供。驱动信号的频率和占空比可以基于应用而变化。使用 高频率的驱动信号可以在控制器16和控制单元12之间提供更简单的 传导适应性并且可以提高控制单元12的电容性能。但减小驱动信号 810的频率可以使得对所产生的信号812的采样增加，并可增加在确 定与控制单元12的状态相对应的电容和电阻变化时的分辨率。如所 示，所产生的信号812具有与驱动信号810相对应的频率和占空比的 波形。然而，由控制单元12的电阻式和电容式元件形成的RC时间 常数基于控制单元12的电阻和电容的电性参数生成普通的锯齿波。 同样，锯齿波形的上升和下降的曲线部分形状将会基于控制单元12 和窗户组件14周围的控制的状态的变化、根据控制单元12中所产生 的电阻和电容变化而弯曲变化。
本领域的技术而人员将容易认识到，上述说明相当于实现本发明 原理的举例说明。该说明并不希望限制本发明的应用或范围，而在于 允许在不背离所附权利要求中确定的本发明的精神的情况下进行修 改、变形和变化。
权利要求
1. 一种用于车辆的窗户组件，所述窗户组件包括透明板；控制单元，集成在所述透明板上并被配置为基于所述控制单元的电特性的变化检测用户输入。
2. 根据权利要求1所述的窗户组件，其中所述控制单元包括印 制在所述透明板上的导电墨水。
3. 根据权利要求1所述的窗户组件，其中所述控制单元包括导 电薄膜。
4. 根据权利要求1所述的窗户组件，其中所述控制单元包括导 电聚合物。
5. 根据权利要求1所述的窗户组件，其中所述透明板包括玻璃板。
6. 根据权利要求1所述的窗户组件，其中所述透明板包括塑料板。
7. 根据权利要求6所述的窗户组件，其中塑料玻璃包括聚碳酸酯板。
8. 根据权利要求7所述的窗户组件，其中所述聚碳酸酯板是多 层聚碳酸酯板，并且所述控制单元的第一部分位于所述多层聚碳酸酯 板的第一层的表面上，而所述控制单元的第二部分位于所述多层聚碳 酸酯板的第二层的表面上。
9. 根据权利要求1所述的窗户组件，其中所述控制单元包括开关。
10. 根据权利要求9所述的窗户组件，其中所述开关通过触摸接 近所述开关的透明板而启动。
11. 根据权利要求l所述的窗户组件，还包括与所述控制单元电 通信的控制器。
12. 根据权利要求11所述的窗户组件，其中所述控制单元被配置为基于所述控制单元的状态控制车辆除霜器。
13. 根据权利要求11所述的窗户组件，其中所述控制单元被配 置为基于所述控制单元的状态控制窗户定位系统。
14. 根据权利要求l所述的窗户组件，其中所述控制单元包括电 容式控制单元。
15. 根据权利要求14所述的窗户组件，其中所述电容式控制单 元的第一部分在所述透明板的第一层上，而所述电容式控制单元的第 二部分在所述透明板的第二层上。
16. 根据权利要求l所述的窗户组件，其中所述控制单元包括第 一和第二迹线，每个迹线都与紧挨在所述透明板上的垫状物电通信， 其中垫状物的宽度大于迹线的宽度。
17. 根据权利要求l所述的窗户组件，其中所述控制单元包括间 错图案形式的多个迹线。
18. 根据权利要求l所述的窗户组件，其中所述控制单元包括以 螺旋图案形成的迹线。
19. 根据权利要求l所述的窗户组件，其中所述控制单元包括电 阻式元件和电容式元件。
20. 根据权利要求19所述的窗户组件，其中所述电阻式元件和 电容式元件并联电连接。
21. 根据权利要求20所述的窗户组件，其中所述电阻式元件和 电容式元件形成时间常数，并被配置为基于所述时间常数影响驱动信 号。
22. 根据权利要求21所述的窗户组件，其中所述时间常数被配 置为基于所述控制单元的状态而变化。
23. 根据权利要求22所述的窗户组件，还包括被配置为感测时 间常数的变化从而检测所述控制单元的状态变化的控制器。
全文摘要
一种用于车辆的集成有控制单元的窗户。系统(10)包括窗户(14)和集成到窗户上的控制单元(12)。控制单元可以包括印制到窗户上的导电墨水。窗户可以是塑料板，例如多层聚碳酸酯板。此外，控制单元可以与控制器电通信，所述控制器被配置为基于控制单元控制各种车辆子系统，例如无钥匙进入系统，车辆除霜器或窗户定位系统。
文档编号H05B3/84GK101422076SQ200780012851
公开日2009年4月29日 申请日期2007年2月12日 优先权日2006年2月21日
发明者R·施文克 申请人:埃克阿泰克有限责任公司