一種感應(yīng)式薄膜開關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種薄膜開關(guān)，尤其是涉及一種感應(yīng)式薄膜按鍵開關(guān)，應(yīng)用于電氣控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]薄膜開關(guān)是集按鍵功能、指示元件、儀器面板為一體的一個(gè)操作系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于電子通訊、電子測量的儀器，工業(yè)控制，醫(yī)療設(shè)備，汽車工業(yè)，智能玩具，家用電器等領(lǐng)域。傳統(tǒng)薄膜開關(guān)多為輕觸接通式常開開關(guān)，由面板、上電路、隔離層、下電路四部分組成。按下薄膜開關(guān)，上電路的觸點(diǎn)向下變形，與下電路的極板接觸導(dǎo)通，手指松開后，上電路觸點(diǎn)反彈回來，電路斷開，回路觸發(fā)一個(gè)信號，控制設(shè)備的運(yùn)行?；趥鹘y(tǒng)薄膜開關(guān)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其操作需要壓力，用戶操作體驗(yàn)不如觸摸技術(shù)，不適合曲面產(chǎn)品的使用，而且經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)行后，易產(chǎn)生回彈失效、觸點(diǎn)電火花腐蝕等缺陷，可靠性相對較低，使用壽命相對較短。
[0003]CN201887740U公開了一種電容感應(yīng)式薄膜開關(guān)，最先提出了電容式感應(yīng)薄膜開關(guān)的結(jié)構(gòu)，將電容感應(yīng)式工作原理應(yīng)用于薄膜開關(guān)，采用按鍵單電極感應(yīng)，要求每個(gè)按鍵有一條單獨(dú)的連接電路連接到插件接口，在按鍵較多的情況下，會(huì)導(dǎo)致插件接口寬度過大。
[0004]CN103474278A則公開了一種節(jié)能型薄膜開關(guān)，設(shè)有面板層、電路感應(yīng)板、隔離層和電路板四層主體結(jié)構(gòu)，其工作原理與CN201887740U相同，同樣采用按鍵單電極感應(yīng)方式。該薄膜開關(guān)每個(gè)感應(yīng)鍵下的電路板對應(yīng)位置均需要一條連接電路連接到插件接口，在按鍵個(gè)數(shù)較多的情況下，連接電路的布線較為復(fù)雜，對于功能繁多、運(yùn)行復(fù)雜的儀器儀表等產(chǎn)品，同樣難以實(shí)現(xiàn)精細(xì)控制。該發(fā)明的感應(yīng)鍵數(shù)量限定為16個(gè)，可以分為上下兩層連接電路接到插件接口，不會(huì)導(dǎo)致插件接口過寬，但如果按鍵數(shù)量更多，則需要加大插件接口寬度。而且，此種薄膜開關(guān)的層數(shù)較多，包括面板層、電路感應(yīng)板、隔離層和電路板，制造成本較聞。
[0005]當(dāng)前，儀器儀表、工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備、家用電器等的結(jié)構(gòu)越來越緊湊，功能越來越多，運(yùn)行越來越復(fù)雜，薄膜開關(guān)的按鍵數(shù)量相應(yīng)增加，無論是傳統(tǒng)的輕觸接通式薄膜開關(guān)還是現(xiàn)有的感應(yīng)式薄膜開關(guān)都難以完全滿足需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0006]針對傳統(tǒng)輕觸接通式薄膜開關(guān)以及現(xiàn)有感應(yīng)式薄膜開關(guān)存在的缺陷，本發(fā)明研究一種結(jié)構(gòu)更為簡單、工作更為可靠、壽命更為長久、成本更為低廉的薄膜開關(guān)，并且可以滿足各類設(shè)備對薄膜開關(guān)精細(xì)控制的更高要求。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]一種感應(yīng)式薄膜開關(guān)，包括面板層和感應(yīng)層，所述感應(yīng)層包括薄膜基材以及設(shè)在薄膜基材表面的感應(yīng)電極和連接電路，感應(yīng)電極包括第一電極和第二電極，薄膜基材還設(shè)有插件接口，第一電極和第二電極通過對應(yīng)的連接電路連接到插件接口。
[0009]感應(yīng)電極陣列式分布；第一電極按列分組，每列電極由連接電路連接在一起，各列之間的連接電路互不連通；第二電極按行分組，每行電極由連接電路連接在一起，各行之間的連接電路互不連通；第一電極的連接電路和第二電極的連接電路互不連通。
[0010]所述第一電極、第二電極和對應(yīng)的連接電路為導(dǎo)電油墨，是采用絲網(wǎng)印刷工藝將導(dǎo)電油墨印刷在薄膜基材上形成的電路層。
[0011]所述面板層和感應(yīng)層之間還設(shè)有膠粘層，膠粘層的作用是將面板層和感應(yīng)層緊密貼合在一起，面板層和感應(yīng)層也可以通過熱熔技術(shù)直接緊密貼合在一起；所述面板層設(shè)有按鍵，按鍵是印刷、壓制或粘貼在面板上的圖案，按鍵下方分別對應(yīng)有第一電極和第二電極。
[0012]所述面板層的材料為PC、PET、PMMA、復(fù)合板或玻璃中的一種。
[0013]本發(fā)明的感應(yīng)式薄膜開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單，面板層和感應(yīng)層的貼合裝配在一起后，經(jīng)沖切成形即可完成加工，感應(yīng)層的下方還設(shè)有膠粘層，用來將薄膜開關(guān)貼合安裝在被控制的設(shè)備上。
[0014]為進(jìn)一步提高本發(fā)明的實(shí)用性，本發(fā)明對技術(shù)方案做了進(jìn)一步完善。
[0015]作為基本方案，所述薄膜基材為單層，薄膜基材的一個(gè)表面設(shè)有第一電極、第二電極和連接電路。為避免處在同一表面的第一電極的連接電路和第二電極的連接電路的交叉短路，需要采用電路架橋設(shè)計(jì)技術(shù)。
[0016]作為優(yōu)選方案，所述薄膜基材為單層，薄膜基材的一個(gè)表面設(shè)有第一電極及其連接電路，另一個(gè)表面設(shè)有第二電極及其連接電路。這種設(shè)置將感應(yīng)電極的第一電極、第二電極及其各自對應(yīng)的連接電路分別布置在兩個(gè)面上，可以避免連接電路架橋設(shè)計(jì)，簡化連接電路設(shè)計(jì)，從而在有限的安裝面積內(nèi)布置更多的感應(yīng)電極和按鍵，有利于功能較多、運(yùn)行復(fù)雜的設(shè)備的控制，在實(shí)現(xiàn)精細(xì)控制同時(shí)降低制作成本。
[0017]作為替代方案，所述薄膜基材為疊層，兩層薄膜基材貼合在一起，第一層薄膜基材的一個(gè)表面設(shè)有第一電極及其對應(yīng)的連接電路，第二層薄膜基材的一個(gè)表面設(shè)有第二電極及其對應(yīng)的連接電路。在這種情況下，感應(yīng)電極和對應(yīng)的連接電路既可以設(shè)在各自所在層薄膜基材的正面，也可設(shè)在各自所在層薄基材的反面，還可以將第一電極及其連接電路設(shè)置在第一層薄膜基材的正面(或反面)將第二電極及其連接電路設(shè)置在第二層薄膜基材的反面(或正面)，都可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的感應(yīng)控制。
[0018]本發(fā)明的控制方法如下:
[0019](I)在通電狀態(tài)下，每個(gè)按鍵下的感應(yīng)電極即第一電極和第二電極之間形成特定電容；
[0020](2)操作物體比如人的手指但不限于手指接觸到面板層的某一個(gè)開關(guān)按鍵，即在對應(yīng)的感應(yīng)電極上面增加了一個(gè)新的電容；
[0021](3)新電容導(dǎo)致第一電極和第二電極之間的電容變化，第一電極和第二電極均產(chǎn)生變化的電信號，這種變化的電信號可以是電流，也可以是電壓、頻率或相位等；
[0022](4)第一電極和第二電極的電信號通過插件接口傳送到控制芯片各自對應(yīng)的引腳，形成一對信號組合，每個(gè)按鍵下的感應(yīng)電極均可產(chǎn)生一對信號組合；
[0023](5)芯片通過對按鍵產(chǎn)生的信號組合進(jìn)行操作功能判斷，發(fā)出相應(yīng)的控制代碼，實(shí)現(xiàn)不同功能的運(yùn)行控制。例如，如果按鍵按mXn(m、η均為自然數(shù))矩陣式行列分布，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，將對應(yīng)有mXη個(gè)感應(yīng)電極，第一電極有η列連接電路，第二電極有m行連接線路，總的連接電路條數(shù)為m+n，而制芯片會(huì)接受到感應(yīng)電極產(chǎn)生的m X η對不同的信號組合，一對信號組合實(shí)現(xiàn)一種運(yùn)行功能，即用m+n條連接電路可實(shí)現(xiàn)mX η種功能控制，有效地減少了連接電路的數(shù)量。
[0024]本發(fā)明的感應(yīng)式薄膜開關(guān)的連接電路設(shè)計(jì)簡單，能在有限面積內(nèi)盡可能多地布置按鍵，有利于實(shí)現(xiàn)被控設(shè)備的精細(xì)控制，具有組合控制的特點(diǎn)；本發(fā)明的感應(yīng)式薄膜開關(guān)用料少，制作簡單，具有成本低廉的特點(diǎn)；本發(fā)明的薄膜開關(guān)的各層緊密貼合，能夠防潮防塵，具有工作可靠的特點(diǎn)；本發(fā)明的薄膜開關(guān)不存在機(jī)械式按壓觸點(diǎn)，操作過程無損傷，具有使用壽命長的特點(diǎn)；本發(fā)明的薄膜開關(guān)有較好的柔韌性，能實(shí)現(xiàn)二維或三維曲面形狀，具有安裝靈活的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的主視圖。
[0026]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的感應(yīng)層電路連接示意圖。
[0027]圖3是設(shè)在薄膜基材同一表面的感應(yīng)電極結(jié)構(gòu)放大示意圖。
[0028]圖4?圖5分別是本發(fā)明基本方案實(shí)施例一和實(shí)施例二的A-A剖面結(jié)構(gòu)放大示意圖。
[0029]圖6是本發(fā)明優(yōu)選方案實(shí)施例三的A-A剖面結(jié)構(gòu)放大示意圖。
[0030]圖7?圖10分別是本發(fā)明替代方案實(shí)施例四至實(shí)施例七的A-A剖面結(jié)構(gòu)放大示意圖。
[0031]圖11是本發(fā)明實(shí)施例八的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖12是本發(fā)明實(shí)施例九的感應(yīng)層電路連接示意圖。
[0033]圖13是本發(fā)明實(shí)施例十感應(yīng)層電路連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步的說明，更加清晰地說明本發(fā)明的技術(shù)方案。其中圖3?圖11的感應(yīng)薄膜開關(guān)是圖1中A-A剖面厚度方向上的放大圖，寬度未放大，并且省略了連接電路，這種處理方式是為了較清楚地顯示本發(fā)明厚度方向上的層間結(jié)構(gòu)，避免過多的線條干擾。以便更明了地區(qū)分各層之間的關(guān)系。
[0035]實(shí)施例一
[0036]參見圖1?圖4。感應(yīng)式薄膜開關(guān)包括面板層1、感應(yīng)層2、將面板層I和感應(yīng)層2粘貼在一起的膠粘層3以及將整個(gè)薄膜開關(guān)貼裝到被控設(shè)備安裝位置的膠粘層4。薄膜基材203為單層，還設(shè)有插件接口 204。面板層I的材料是PC、PET、ΡΜΜΑ、復(fù)合板或玻璃中的一種，一般選擇塑性較強(qiáng)的材料制作，既可以制作成平面，也可以制作成曲面。
[0037]面板層I上設(shè)有按鍵101，還設(shè)有顯示屏102，顯示屏102可顯示設(shè)備的狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)。按鍵101為印刷、壓制或粘貼在面板層I上的圖案，本實(shí)施例的按鍵101的數(shù)量為18個(gè)，呈3列6行矩陣式排列。感應(yīng)層2包括薄膜基材203以及設(shè)在薄膜基材203上表面的感應(yīng)電極20，每個(gè)感應(yīng)電極處于對應(yīng)按鍵的下方，感應(yīng)電極20包括第一電極201和第二電極202，第一電極201和第二電極202具有兩兩相對的條狀突起，在通電狀態(tài)下，第一電極201和第二電極202之間形成電容。
[0038]每列的第一感應(yīng)電極201由連接電路211、連接電路212、連接電路213分別連接在一起，并且連接到插件接口 204，每列連接電路之間互不連通。每行的第二感應(yīng)電極202由連接電路2