專利名稱：用于窗戶組件的可印制控制單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及在車輛窗戶上集成的控制單元。
背景技術(shù)：
車輛控制單元，諸如無鑰匙進入系統(tǒng)的開關(guān)、門控制單元或窗戶 控制單元，通常安裝到車輛的控制單元箱中，并覆蓋有面板。通常這 樣做是為了允許連接到控制單元的導(dǎo)線隱藏在機身的面板之內(nèi)。此 外，面板用于使控制單元與車輛的美觀相和諧。以封裝的形式設(shè)計控 制單元，使該封裝與每個車輛的外觀相符合，將需要有額外的花費、
庫存(inventory)，并產(chǎn)生極不希望的制造問題。此外，商業(yè)生產(chǎn)的 控制單元的空間需求和電連接的完整性可能通常會在惡劣的汽車環(huán) 境中作出讓步。
此外，典型的汽車控制單元以機械形式操作。機械形式操作的控 制單元隨時間磨損，這可能導(dǎo)致控制單元的故障。這可能增加保修成 本，并反映在感覺到的車輛質(zhì)量上。
按照上述觀點，很明顯，存在對改進的控制單元的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種集成到車輛的窗戶組件中的控制單元，以滿足上 述需要，以及克服所列舉的相關(guān)技術(shù)中的缺點以及其它限制。
該系統(tǒng)包括集成到窗戶組件中并被配置為接收用戶輸入的控制 單元。該控制單元包括被印制到窗戶的玻璃板上的導(dǎo)電跡線。該玻璃 板可以是單層或多層玻璃或塑料(如聚碳酸酯或其它適合的材料)， 并且該控制單元本身可以包括電容式控制單元。當(dāng)被組裝在車輛中 時，控制單元與控制器電通信，而該控制器被配置為基于控制單元控制如無鑰匙進入系統(tǒng)或窗戶控制子系統(tǒng)等的各種車輛子系統(tǒng)。
在本發(fā)明的另一個方面，控制單元可以是電阻-電容式控制單元。 這樣，電阻式元件和電容式元件被布置為并聯(lián)電連接，從而形成一
RC時間常數(shù)?？刂破骺梢曰诳刂茊卧兴a(chǎn)生的電阻或電容變化 來檢測RC時間常數(shù)的變化，從而解譯單元的操作。
在參考附加于本說明書并構(gòu)成此說明書一部分的附圖和權(quán)利要 求，閱讀下面的說明書之后，本發(fā)明的其它目的、特征以及優(yōu)點將對 于本領(lǐng)域的技術(shù)人員變得顯而易見。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例用于接收用戶控制輸入的窗戶 組件的示意圖2是在窗戶組件中用于接收用戶輸入的電容式控制單元的示
意圖3是在窗戶組件中用于接收用戶輸入的另一電容式控制單元 的示意圖4是在窗戶組件中用于接收用戶輸入的另一電容式控制單元 的示意圖5是在窗戶組件中用于接收用戶輸入的又一電容式控制單元 的示意圖6是在窗戶組件中用于接收用戶輸入的電阻-電容式(RC)控 制單元的示意圖7是在窗戶組件中用于接收用戶輸入的另一RC控制單元的示 意圖；以及
圖8是示出在窗戶組件中用于接收用戶輸入的RC控制單元的輸 入和輸出信號的圖表。
具體實施例方式
現(xiàn)在，參考圖1,圖中示意性地示出了實現(xiàn)本發(fā)明原理的系統(tǒng)，并以附圖標記10來表示。作為其基本部件，系統(tǒng)10包括與窗戶組件 14的透明板集成并與控制器16電通信的控制單元12。在其最簡單的 形式中，控制單元12包括開關(guān)，但是很容易想到，可以使用一系列 開關(guān)或模擬電路來形成更復(fù)雜的開關(guān)，例如滑動或轉(zhuǎn)盤控制單元。就 本身而言，控制單元12可以響應(yīng)于用戶對控制單元12的操作，產(chǎn)生 可以被控制器16檢測出的電阻、電容、或其它電特性的變化。
窗戶組件14可以是普通的玻璃窗。但是，優(yōu)選地，窗戶組件14 由例如聚碳酸酯或其它適當(dāng)材料的塑料材料板形成。因此，控制單元 12可以使用已知技術(shù)和導(dǎo)電墨水或涂膠(如那些已知在工業(yè)中被用于 玻璃或塑料板上的導(dǎo)電墨水或涂膠)來印制或應(yīng)用到窗戶組件14上。 基于特定的應(yīng)用對于控制單元12可以使用各種材料。但是在眾多應(yīng) 用中，銅、鎳、陶瓷和硅可能具有特別希望的特性。
窗戶組件14可以包括普通的透明玻璃板。然而，優(yōu)選地，窗戶 組件14包括透明塑料板，例如聚碳酸酯板。因此，控制單元12可以 使用已知技術(shù)和導(dǎo)電墨水或?qū)щ娋酆衔?如那些已知在工業(yè)中被用于 玻璃或塑料板的導(dǎo)電墨水或?qū)щ娋酆衔?來印制或應(yīng)用在板上?；?特定的應(yīng)用可以使用各種材料。導(dǎo)電墨水的一個示例包括金屬顏料墨 水，該墨水包括銀、銅、鋅、鋁、鎂、鎳、錫、硅或混合物和合金等 的顏料。導(dǎo)電性聚合物的示例包括但不僅限于聚苯胺和聚噻吩(即， Baytroi^聚合物，H.C. Starck GmbH，德國)。
用于形成控制單元12的其它材料可以包括導(dǎo)電薄膜。導(dǎo)電薄膜 可以包括但不僅限于銦錫氧化物(ITO)、銦摻雜鋅氧化物(IZO)、 以及鋁摻雜鋅氧化物。通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何適合的技術(shù)可 將導(dǎo)電薄膜應(yīng)用于透明板上，這些技術(shù)包括但不僅限于真空沉積處 理，例如等離子體增強化學(xué)氣相沉積、離子輔助等離子體沉積、磁控 濺射、電子束蒸發(fā)、以及離子束濺射。此外，本文中稍后說明的任何 跡線、墊狀物(pad)、電阻式元件或電容式元件可以由這樣的導(dǎo)電 顏料墨水、導(dǎo)電聚合物或?qū)щ姳∧ば纬伞?br> 窗戶組件還可以包括不透明區(qū)域，例如通過將墨水印制在板上或經(jīng)過4吏用二次注射成型(two-shot molding)工藝而獲得的沖醫(yī)。其它 不透明區(qū)域可以包括漸弱點(fade-out dot)、標識等。在二次注射成 型工藝中，塑料樹脂不透明的第二注射可以是與樹脂的第一透明注射 類似或不同的塑料樹脂成分。透明的樹脂還可以包括添加劑，例如將 板著色為所希望顏色的著色劑。
控制器16向控制單元12提供電流或電壓信號。隨著用戶觸摸窗 戶組件14上的控制單元12，基于電容電場中的變化，控制單元12影 響來自控制器16的驅(qū)動信號。然后，控制器16解譯對驅(qū)動信號的影 響，以檢測在控制單元12中的電特性變化。在控制單元12被配置為 開關(guān)的情況下，電特性變化可以用于識別開關(guān)啟動或者開關(guān)未啟動， 從而確定開關(guān)的狀態(tài)。
控制器16可以使用關(guān)于開關(guān)狀態(tài)的信息來控制其他車輛子系 統(tǒng)。例如，控制器16可以基于控制單元12控制無鑰匙進入系統(tǒng)18， 以啟動車輛安全系統(tǒng)，關(guān)閉車輛安全系統(tǒng)，為車輛上鎖和為車輛解鎖。 在類似的示例中，控制器16可以用于控制車輛除霜器子系統(tǒng)20。因 此，控制器16可以基于控制單元12啟動除霜器，加強除霜或減弱除 霜。
在又一示例中，控制器16與窗戶定位系統(tǒng)22電通信。同樣，控 制器16可以控制打開或關(guān)閉窗戶。類似地，控制器16可以與天窗 (sunroof/moonroof)定位系統(tǒng)24通信，以基于控制單元12控制天 窗的位置。
現(xiàn)在參考圖2，其中示出的控制單元212為電容式控制單元。跡 線230和232被i殳置為將控制器216電連接至控制單元212并可以使 用導(dǎo)電墨水應(yīng)用到窗戶上?？刂茊卧?12包括第一墊狀物240和第二 墊狀物242，該第一墊狀物240和第二墊狀物242可以作為導(dǎo)電墨水 應(yīng)用到窗戶上。第一和第二墊狀物240、 242可以在透明板214 (例如 聚碳酸酯板)的表面上彼此相鄰地定位。在透明板214的多層結(jié)構(gòu)中， 墊狀物240和242可以位于不同的層上，或者在應(yīng)用到主板的一個或 多個保護層下。對于在不同層上的墊狀物240和242，墊狀物240和242可以相互重疊以提供更大的電容表面面積，從而增大控制單元212 的靈敏度。因此，連接至第一墊狀物240的第一跡線230和連接至第 二墊狀物242的第二跡線232將墊狀物240、 242連接至控制器216。 這樣，控制器216提供了沿跡線230傳遞、通過由第一和第二墊狀物 240、 242所形成的電容式元件、并通過跡線232返回的驅(qū)動信號。控 制器216 #^配置為測量在第一和第二墊狀物240、 242上的電壓或電 流的變化，以檢測并解譯控制單元212和透明板214的狀態(tài)。
現(xiàn)在參考圖3，提供了另 一種電容式控制單元的實施例。跡線330 和332被設(shè)置為將控制器316電連接至控制單元312并且具有與上述 同樣的變化。控制單元312包括第一組跡線350和第二組跡線352， 它們形成了匹配圖案354。如上面所注意到的，第一和第二組跡線350， 352可以應(yīng)用到透明板314的表面上，并且透明板314可以具有多層 結(jié)構(gòu)，使得第一組跡線350可以位于與第二組跡線352不同的層，從 而使兩組跡線350、 352隔開。如果第一和第二組跡線350、 352被放 置在不同層上，則它們可以相互交疊以增加電容效果。通過測量控制 單元312的匹配圖案(或者更具體地說，第一和第二組跡線350、 352) 上的電壓或電流的變化，控制器316可以檢測并解譯控制單元312和 透明板314的狀態(tài)。
現(xiàn)在參考圖4，提供了電容式控制單元的另一實施例。跡線430 和432被設(shè)置為將控制器416電連接至控制單元412并且具有與上述 同樣的變化。控制單元412包括在透明板414上彼此緊密平行接近設(shè) 置的第一跡線460和第二跡線462。在透明板414是多層窗戶的情況 下，第一和第二跡線460、 462可以在不同層上，從而4吏第一和第二 跡線460、 462隔開。在這樣的結(jié)構(gòu)中，第一和第二跡線460、 462可 以交疊，從而改善了通過窗戶的可見度，并且增加了電容表面積，從 而增加電容效果。如在先前的實施例中，控制器416被配置為測量在 第一和第二跡線460、 462上的電壓或電流的變化，從而檢測并解譯 控制單元412和透明板414的狀態(tài)。
現(xiàn)在參考圖5，提供了又一電容式控制單元。跡線530和532被設(shè)置為將控制器516電連接至控制單元512并且具有與上述同樣的變 化?？刂茊卧?12包括形成螺旋圖案570的第一跡線572以及第二跡 線574。在整個螺旋圖案570上，笫一和第二跡線572、 574可以被基 本上保持等距離地隔開或者可以基于螺旋圖案570的幾何圖形而具有 變化的間距。螺旋圖案570可以是卵形或甚至是圓形的，從而增大電 容并減小窗戶組件514上的圖案大小。如以上結(jié)合先前實施例所述， 第一和第二跡線572、 574可以位于透明板514的不同層上并且可以 彼此交疊?？刂破?16被配置為測量在第一和第二跡線572、 574上 的電容變化，以檢測控制單元512的狀態(tài)變化。
現(xiàn)在參考圖6，提供了一種電阻-電容式電路?？刂茊卧?12包括 并聯(lián)電連接設(shè)置的電阻式元件682和電容式元件680 (以示意的形式 示出)。這樣，電阻式和電容式元件682、 680可以被配置為基于單 一或多個用戶操作參數(shù)而變化電阻和/或電容特性。例如，控制器616 可以提供脈沖信號，該信號可以被電阻式元件682和電容式元件680 結(jié)合而產(chǎn)生的時間常數(shù)所影響。因此，控制器616可以感測時間常數(shù) 的變化以確定控制單元612的狀態(tài)變化。在一個實施例中，電阻式元 件682可以基于溫度改變狀態(tài)，而電容式元件680可以是不變的或也 可以基于溫度改變狀態(tài)。在另一個實施例中，電阻式元件682可以被 配置為基于溫度改變狀態(tài)，而電容式元件680可以被配置為基于電容 電場的變化改變狀態(tài)。電阻式元件682中的變化和電容式元件680中
輸出。同樣，控制器616可以解譯時間常數(shù)對信號的影響，以分別提 取關(guān)于控制單元612所接收到的電阻和電容變化的信息，從而改善控 制單元612的操作或可靠性。
現(xiàn)在參考圖7，提供了電阻-電容式控制單元712的另一實施例。 控制單元712包括與第二組跡線792匹配的第一組跡線790，并從而 提供了電容式元件。此外，電阻式元件798被附在第一組跡線790的 第一部分794和第二組跡線792的第二部分796之間。由第一和第二 組跡線790、 792形成的匹配圖案具有為普通圓形的形狀，其中第一和第二組跡線790、 792形成了間錯(interfit)的環(huán)，例如同心圓， 以提高控制單元712的電容效果。電阻式元件798和第一和第二組跡 線790、 792中的每一個可以作為如前所述的導(dǎo)電墨水應(yīng)用到窗戶714 上。第一和第二組跡線790、 792連同電阻式元件798形成如以上結(jié) 合圖7總體描述的電阻-電容式控制單元。
現(xiàn)在參考圖8，提供示出了關(guān)于圖6和圖7所述的驅(qū)動信號和 RC時間常數(shù)的影響的圖表。驅(qū)動信號810例如通過脈寬調(diào)制器從控 制器16提供。驅(qū)動信號的頻率和占空比可以基于應(yīng)用而變化。使用 高頻率的驅(qū)動信號可以在控制器16和控制單元12之間提供更簡單的 傳導(dǎo)適應(yīng)性并且可以提高控制單元12的電容性能。但減小驅(qū)動信號 810的頻率可以使得對所產(chǎn)生的信號812的采樣增加，并可增加在確 定與控制單元12的狀態(tài)相對應(yīng)的電容和電阻變化時的分辨率。如所 示，所產(chǎn)生的信號812具有與驅(qū)動信號810相對應(yīng)的頻率和占空比的 波形。然而，由控制單元12的電阻式和電容式元件形成的RC時間 常數(shù)基于控制單元12的電阻和電容的電性參數(shù)生成普通的鋸齒波。 同樣，鋸齒波形的上升和下降的曲線部分形狀將會基于控制單元12 和窗戶組件14周圍的控制的狀態(tài)的變化、根據(jù)控制單元12中所產(chǎn)生 的電阻和電容變化而彎曲變化。
本領(lǐng)域的技術(shù)而人員將容易認識到，上述說明相當(dāng)于實現(xiàn)本發(fā)明 原理的舉例說明。該說明并不希望限制本發(fā)明的應(yīng)用或范圍，而在于 允許在不背離所附權(quán)利要求中確定的本發(fā)明的精神的情況下進行修 改、變形和變化。
權(quán)利要求
1. 一種用于車輛的窗戶組件，所述窗戶組件包括透明板；控制單元，集成在所述透明板上并被配置為基于所述控制單元的電特性的變化檢測用戶輸入。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的窗戶組件，其中所述控制單元包括印 制在所述透明板上的導(dǎo)電墨水。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的窗戶組件，其中所述控制單元包括導(dǎo) 電薄膜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的窗戶組件，其中所述控制單元包括導(dǎo) 電聚合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的窗戶組件，其中所述透明板包括玻璃板。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的窗戶組件，其中所述透明板包括塑料板。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的窗戶組件，其中塑料玻璃包括聚碳酸酯板。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的窗戶組件，其中所述聚碳酸酯板是多 層聚碳酸酯板，并且所述控制單元的第一部分位于所述多層聚碳酸酯 板的第一層的表面上，而所述控制單元的第二部分位于所述多層聚碳 酸酯板的第二層的表面上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的窗戶組件，其中所述控制單元包括開關(guān)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的窗戶組件，其中所述開關(guān)通過觸摸接 近所述開關(guān)的透明板而啟動。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的窗戶組件，還包括與所述控制單元電 通信的控制器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的窗戶組件，其中所述控制單元被配置為基于所述控制單元的狀態(tài)控制車輛除霜器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的窗戶組件，其中所述控制單元被配 置為基于所述控制單元的狀態(tài)控制窗戶定位系統(tǒng)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的窗戶組件，其中所述控制單元包括電 容式控制單元。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的窗戶組件，其中所述電容式控制單 元的第一部分在所述透明板的第一層上，而所述電容式控制單元的第 二部分在所述透明板的第二層上。
16. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的窗戶組件，其中所述控制單元包括第 一和第二跡線，每個跡線都與緊挨在所述透明板上的墊狀物電通信， 其中墊狀物的寬度大于跡線的寬度。
17. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的窗戶組件，其中所述控制單元包括間 錯圖案形式的多個跡線。
18. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的窗戶組件，其中所述控制單元包括以 螺旋圖案形成的跡線。
19. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的窗戶組件，其中所述控制單元包括電 阻式元件和電容式元件。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的窗戶組件，其中所述電阻式元件和 電容式元件并聯(lián)電連接。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的窗戶組件，其中所述電阻式元件和 電容式元件形成時間常數(shù)，并被配置為基于所述時間常數(shù)影響驅(qū)動信 號。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的窗戶組件，其中所述時間常數(shù)被配 置為基于所述控制單元的狀態(tài)而變化。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的窗戶組件，還包括被配置為感測時 間常數(shù)的變化從而檢測所述控制單元的狀態(tài)變化的控制器。
全文摘要
一種用于車輛的集成有控制單元的窗戶。系統(tǒng)(10)包括窗戶(14)和集成到窗戶上的控制單元(12)?？刂茊卧梢园ㄓ≈频酱皯羯系膶?dǎo)電墨水。窗戶可以是塑料板，例如多層聚碳酸酯板。此外，控制單元可以與控制器電通信，所述控制器被配置為基于控制單元控制各種車輛子系統(tǒng)，例如無鑰匙進入系統(tǒng)，車輛除霜器或窗戶定位系統(tǒng)。
文檔編號H05B3/84GK101422076SQ200780012851
公開日2009年4月29日 申請日期2007年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月21日
發(fā)明者R·施文克 申請人:埃克阿泰克有限責(zé)任公司