Датчик приближения

Изобретение относится к электронному датчику приближения. Технический результат заключается в обеспечении возможности емкостного считывания сигнала. Датчик снабжен декоративной поверхностью, причем декоративная поверхность включает в себя полупроводниковый слой, толщина которого составляет от 10 нм до 100 нм. Благодаря этому покрытию датчику приближения придается желаемый внешний вид, без потери его свойства как датчика приближения. 3 н. и 11 з.п. ф-лы.

 

Настоящее изобретение относится к электронному датчику приближения.

Электронные датчики приближения, снабженные чувствительными к воздействию на емкость электрическими или электронными схемами, такие как, например, осцилляторы, известны давно (см. DE 27 44 785). Говоря обобщенно, при приближении предмета к поверхности датчика изменяется емкость по меньшей мере одного элемента схемы. Это приводит к изменениям в электрических свойствах схемы. Например, у колебательного контура может изменяться частота. Такое изменение частоты может обнаруживаться и интерпретироваться в качестве сигнала переключения.

В частности, в современном транспортном машиностроении усиленно применяются многофункциональные поверхности, которые также могут применяться в качестве чувствительных поверхностей. Тенденция при этом уходит от классических переключателей или кнопок для управления функциями в направлении чувствительных элементов, интегрированных непосредственно в пластмассовые поверхности. Чувствительные элементы могут, как в качестве примера описано выше, с помощью емкостной оценки распознавать, приближается ли палец к чувствительной поверхности, и таким образом могут выполняться функции переключения. При этом технология опроса датчика хорошо известна и также технически разработана.

Чувствительные элементы при этом находятся под декоративными поверхностями и могут, таким образом, просто интегрироваться в пластмассовые поверхности интерьера автомобиля. Но в настоящее время возникает большая проблема из-за того, что декоративные поверхности над чувствительно-активными поверхностями чаще всего должны иметь металлический вид.

Металлическое покрытие пластмассовых поверхностей является при этом известной технологией, которая, однако, имеет тот большой недостаток, что металлические покрытия в поверхности являются проводящими, и, таким образом, под декоративной поверхностью не может больше осуществляться емкостное считывание сигнала.

Поэтому проблема ставится следующим образом. С одной стороны, требуются металлически блестящие пластмассовые поверхности, которые, однако, с другой стороны, не экранируют находящиеся под ними емкостные датчики. Особые требования в постановке этой проблемы обусловлены тем, что металлические поверхности отличаются как степенью своего блеска, так и своим цветовым тоном (значения модели L,a,b CIE (Международная комиссия по освещению).

Поэтому задачей настоящего изобретения является преодолеть или по меньшей мере ослабить изложенную выше проблему.

В соответствии с изобретением задача решается за счет того, что декоративная поверхность емкостного неконтактного переключателя покрывается тонким полупроводниковым слоем, предпочтительно толщиной от 10 нм до 100 нм. Особенно подходящим для этого является кремний. Это покрытие может осуществляться посредством термовакуумного осаждения из паровой фазы (PVD). Плотные и поэтому предпочтительные слои могут достигаться методом магнетронного распыления (magnetron sputtering).

Теперь изобретение точнее поясняется в деталях с помощью примеров.

В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения слой кремния толщиной 35 нм (т.е. находящийся в пределах толщины от 10 нм до 100 нм) наносится в качестве полупроводникового слоя на поверхность емкостного датчика приближения. Для сглаживания вероятных поверхностных структур на поверхность сначала наносится праймер (отверждаемый ультрафиолетом акриловый лак). После нанесения слоя кремния посредством магнетронного распыления в настоящем примере наносится покрывающий слой (отверждаемый ультрафиолетом акриловый лак) для дополнительной защиты тонкого слоя Si. В результате получается поверхность с металлическим блеском от голубоватого до желтоватого цвета. Вследствие низкой электрической проводимости кремния датчик не подвергается электрическому или, соответственно, емкостному экранированию.

По второму варианту осуществления настоящего изобретения полупроводниковый слой выполняется в виде системы слоев. Она может быть, например, построена как система чередующихся слоев, включающая в себя полупроводник, например Si, и диэлектрик, например SiO₂. Общая толщина слоев Si должна при этом, в свою очередь, находиться в пределах от 10 нм до 100 нм. Для получения желаемой характеристики пропускания и отражения в видимом диапазоне спектра электромагнитных лучей сегодня у специалиста имеются в распоряжении высокопродуктивные программы оптимизации для оптических тонких пленок. Поэтому более подробное изложение в этой связи здесь опускается.

По третьему варианту осуществления настоящего изобретения для покрытия в качестве полупроводникового материала применяется германий. Это покрытие также может быть выполнено в виде отдельного тонкого монослоя с толщиной 10 нм - 100 нм или в виде системы чередующихся слоев, включающей в себя один или несколько диэлектриков, таких как, например, SiO₂. В частности, Ge может также комбинироваться с Si для достижения желаемых эффектов.

В настоящем случае описаны три варианта осуществления с праймером. Такой слой лака, который расположен между слоем, нанесенным PVD, и подложкой, может называться основой. При необходимости можно обойтись без этой основы.

Был описан электронный датчик приближения, снабженный расположенным под декоративной поверхностью чувствительным элементом, декоративная поверхность которого покрыта тонким полупроводниковым слоем. Полупроводниковым слоем в этой связи называется по меньшей мере один слой, включающий в себя полупроводник. Толщина полупроводникового слоя оставляет предпочтительно от 10 нм до 100 нм. Предпочтительно полупроводниковый слой включает в себя кремний в качестве полупроводникового материала. Особенно предпочтительно полупроводниковый слой состоит из кремния.

Полупроводниковый слой может быть составной частью системы слоев, включающей в себя по меньшей мере один дополнительный слой, которая предпочтительно является системой интерферентных слоев. Этот по меньшей мере один дополнительный слой может быть слоем SiO₂. Предпочтительно система слоев представляет собой систему чередующихся слоев. Между элементом, образующим декоративную поверхность, и полупроводниковым слоем может быть предусмотрен промежуточный слой, который включает в себя полимерный слой, состоящий предпочтительно из отверждаемого ультрафиолетом лака. В качестве слоя, закрывающего от окружающей среды, может быть предусмотрен полимерный слой, который предпочтительно состоит из отверждаемого ультрафиолетом лака. Электронный датчик приближения может представлять собой неконтактный переключатель.

Был описан способ изготовления электронного датчика приближения, включающий в себя следующие этапы:

- обеспечение электронного датчика приближения, снабженного декоративной поверхностью,

- покрытие декоративной поверхности полупроводниковым слоем, толщина которого составляет от 10 нм до 100 нм, при этом покрытие обеспечивается посредством вакуумного процесса. Вакуумный процесс предпочтительно представляет собой процесс PVD или CVD (термовакуумного осаждения из паровой фазы или химического осаждения из паровой фазы).

1. Электронный датчик приближения, снабженный расположенным под декоративной поверхностью из пластмассы чувствительным элементом, отличающийся тем, что электронный датчик приближения включает в себя емкостный неконтактный переключатель, который имеет декоративную поверхность, причем декоративная поверхность покрыта тонким полупроводниковым слоем, при этом полупроводниковый слой имеет по меньшей мере один слой из Si и/или Ge.

2. Электронный датчик приближения по п. 1, отличающийся тем, что полупроводниковый слой выполнен как отдельный тонкий монослой с толщиной между 10 нм и 100 нм.

3. Электронный датчик приближения по п. 1, отличающийся тем, что полупроводниковый слой выполнен как система чередующихся слоев.

4. Электронный датчик приближения по п. 3, отличающийся тем, что система чередующихся слоев построена из полупроводника и диэлектрика, в частности из слоев полупроводника и диэлектрика.

5. Электронный датчик приближения по п. 4, отличающийся тем, что полупроводник представляет собой Si, или Ge, или комбинацию Si или Ge.

6. Электронный датчик приближения по п. 5, отличающийся тем, что диэлектрик представляет собой SiO₂.

7. Электронный датчик приближения по п. 5 или 6, отличающийся тем, что в системе чередующихся слоев полупроводник представляет собой Si, а общая толщина слоя лежит в диапазоне между 10 и 100 Нм.

8. Электронный датчик приближения по одному из пп. 1-6, отличающийся тем, что между элементом, образующим декоративную поверхность, и полупроводниковым слоем предусмотрен промежуточный слой, который включает в себя полимерный слой, состоящий из отверждаемого ультрафиолетом лака, предпочтительно из отверждаемого ультрафиолетом акрилового лака, который сглаживает вероятные поверхностные структуры декоративной поверхности.

9. Электронный датчик приближения по одному из пп. 1-6, отличающийся тем, что в качестве слоя, закрывающего от окружающей среды, предусмотрен полимерный слой, который состоит из отверждаемого ультрафиолетом лака, предпочтительно из отверждаемого ультрафиолетом акрилового лака, который защищает полупроводниковый слой.

10. Применение электронного датчика приближения по любому из пп. 1-9 в интерьере автомобиля, снабженном декоративной поверхностью из пластмассы, при этом электронный датчик приближения интегрирован в упомянутую пластмассовую поверхность.

11. Способ изготовления электронного датчика приближения по одному из пп. 1-9, включающий в себя следующие этапы:

- обеспечение электронного датчика приближения, снабженного декоративной поверхностью и расположенным под декоративной поверхностью из пластмассы чувствительным элементом, при этом электронный датчик приближения включает в себя емкостный неконтактный переключатель, который имеет декоративную поверхность,

- покрытие декоративной поверхности полупроводниковым слоем, который имеет по меньшей мере один слой из Si и/или Ge, при этом покрытие обеспечивается посредством вакуумного процесса.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что вакуумный процесс представляет собой процесс PVD или CVD.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что перед покрытием декоративной поверхности полупроводниковым слоем наносят первый лак на декоративную поверхность, и таким образом сглаживают вероятные поверхностные структуры покрываемой поверхности, и затем наносят полупроводниковый слой на покрытую лаком поверхность.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что на полупроводниковый слой в качестве покрывающего слоя наносят второй лак и таким образом защищают полупроводниковый слой.