CN101841316A - 触敏按键开关 - Google Patents
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Abstract
一种触敏按键开关,如电容性触摸开关,其具有限定用户的触摸区(12)的盖(10);传感器元件(16-18),其布置在触摸区(12)的在盖(10)的背向用户一侧上的区域内;至少一个光源(24);以及光导元件(26a,26b),用于将从该至少一个光源(24)发射的光引导到盖(10)的触摸区(12),其中该盖(10)被设计成在触摸区(12)的所述区域内对于从该至少一个光源(24)发射的光是至少部分透射的。为了供用户的触摸区(12)的标识和背照明,光导元件(26a,26b)具有:第一光导部分(26a),其被布置成邻近于传感器元件(16-18),并被耦合到所述至少一个光源(24);以及第二光导部分(26b),其被布置在盖(10)和传感器元件(16-18)之间的触摸区(12)的所述区域内,并被耦合到第一光导部分(26a)。
Description
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的特征条款的触敏按键开关。
背景技术
触敏按键开关常常用于许多电气和电子设备中,具体地,包括家用设备如炊具、炉盘(hob)、微波炉、洗碗机、洗衣机、洗涤机/干燥机等等,简单地通过用户触摸它们,开始特定的切换过程和/或改变设备设置。
在电容性触摸开关的情况下,电容性传感器元件与例如在用作电介质的盖上的用户的手指一起形成电容,该电容是可对应于按键开关的操作变化的,也就是说,可对应于与电容性传感器元件相关联的盖上的触摸区是否被触摸而变化。电容性传感器元件的电容值的改变对来自传感器电路的输出信号具有相应影响,这由连接的评估电路解译为电容性触摸开关的操作。
为了允许用户在触敏按键开关(通常有多个触敏按键开关)之间识别和区分,通过与传感器元件相关联的盖触摸区中的区域中的图形来识别盖,和/或该盖是该区域中可触知的形式。例如,通过盖的面对用户的上表面上的或盖的下表面上的合适的膜,提供诸如这些的设计。此外,常常也希望照亮盖的触摸区,并希望以此方式使它们可以被更清楚地识别。
DE 103 52 681 A1公开了一种电容性触摸开关,其中,传感器元件由导电塑料或泡沫构成,并具有中心纵向通道,光通过该通道从LED通到透光盖。在EP 0 859 467 A1的情况下,电容性触摸开关的传感器元件(其类似具有用于LED照明的中心孔径)由柔性导电塑料或橡胶材料形成。
DE 10 2005 053 792 A1描述了一种电容性触摸开关,该触摸开关具有传感器元件,该传感器元件具有触摸元件和压簧,触摸元件和压簧每一均由导电材料构成,并与印刷电路板电接触。在一个实施例变型中,通过耦合到LED的光导元件形成该传感器元件的中心保持销(central holding pin)。
在上述触敏按键开关的情况下,在所有情况下,盖的触摸区都仅仅在中心子区被照亮,中心子区受可用于中心光导的物理区的限制。
DE 10 2004 025 878 A1公开了一种触敏按键开关,其具有与第一光导元件关联的红外发射器,以及与第二光导元件关联的红外接收器。此外,在该红外发射器和红外接收器之间可以布置发光二极管,并且其可见光通过两个光导元件到盖。
EP 1 257 057 A1公开了一种电容性触摸开关,其具有在盖下表面上的传感器区,经由弹性接触引脚与印刷电路板电接触。除该接触引脚之外,还在印刷电路板上安装LED,其被耦合到漏斗形状的光导元件,并在传感器区的方向上发光。为了识别触摸区,传感器区具有狭槽状凹陷,来自LED的光可以通过该狭槽状凹陷。但是,为了避免对电容性传感器元件的功能产生不利的影响,传感器区中的背光狭槽的图形显示选择受到限制,具体的,在每一种情况下,都是偏离中心的。
此外,DE 10 2004 019 304 A1公开了一种电容性触摸开关,具有由柔性导电塑料或泡沫材料构成的两部分传感器元件,该电容性触摸开关被安装在由透明、电绝缘材料构成的保持架(cage)中。该保持架具相关联的LED,经由该保持架的特定支柱发射光到盖。但是,由于面对盖的传感器元件部分被设计成大于另一传感器元件部分,因而,由于该设计,在被较大的传感器元件部分限定的盖的触摸区内可能再次实现仅偏离中心的有限的区域照明。
发明内容
本发明基于提供触敏按键开关的目的,该触敏按键开关具有被照亮的触摸区,对于其标记,具有多变的设计选择。
通过具有权利要求1的特征的触敏按键开关实现该目的。本发明的有利改进和发展则是从属权利要求的主题。
该触敏按键开关包含:盖,其限定用户的触摸区;传感器元件,其布置在触摸区的在盖的背向用户的一侧上的区域内;至少一个光源;以及光导元件,用于将从该至少一个光源发射的光引导到盖的触摸区,其中该盖被设计成在该触摸区的区域内对于从该至少一个光源发射的光是至少部分透射的。根据本发明,该光导元件具有:第一光导部分,其被布置成邻近于传感器元件并被耦合到所述至少一个光源,以及第二光导部分,其被布置在盖和传感器元件之间触摸区的区域内,并被耦合到第一光导部分。
该触敏按键开关的光导元件具有第一光导部分,其被布置成邻近于传感器元件,并被耦合到所述至少一个光源。由于邻近于传感器元件的第一光导部分的布置,因此无需修改传感器元件本身的结构,这意味着对于传感器元件的功能没有不利影响。尤其是,在传感器元件中无需引入任何用于光导目的的孔径。此外,根据本发明的触敏按键开关的光导元件还具有第二光导部分,其被布置在盖和传感器元件之间的触摸区的所述区域中,并被耦合到第一光导元件。对于在与盖平行的平面上的第二光导部分的尺寸几乎没有限制,这意味着可以通过从所述至少一个光源发射的光来可选地为整个触摸区背光、仅部分触摸区、或者乃至超过触摸区本身。在此情况下对于触摸区的照亮的标记的设计选择几乎是无限的。传感器元件的功能不受第二光导部分的不利影响。
在本发明的一个优选实施例中,该光导元件的第一光导部分和第二光导部分彼此整体地形成,由此减小独立部件的数目。
在本发明的一个改进中,可以在第一和第二光导部分之间设置反射设备,以便使从该至少一个光源发射的光从第一光导部分偏转进入第二光导部分。
在本发明的另一改进中,在第二光导部分中或在第二光导部分上设置偏转装置,以使来自第二光导部分的从该至少一个光源发射的光在盖的触摸区的方向上偏转;和/或设置光漫射装置,以使从该至少一个光源发射的光至少部分地分布在盖的触摸区的所述区域上。优选地,该偏转装置和该光漫射装置可以是共同的偏转和漫射装置的形式。
根据本发明的再一实施例,该光导元件可以至少部分地被光通道(light channel)元件围绕,以防止从该至少一个光源发射的光从该光导元件不期望的出现,由此减小或尽可能避免从所述至少一个光源到盖的触摸区的路径上的辐射损失。
在本发明的另一改进中,可以设置弹簧装置以便在盖的方向上推动光导元件的第二光导部分。该弹簧装置优选可以是传感器元件的部件。
此外,可以设置与传感器元件电接触的印刷电路板,以及在其上安装所述至少一个光源。该至少一个光源是,例如,用于发射可见光的发光二极管。
在本发明的再一改进中,可以在盖的触摸区的所述区域中设置至少一个图形元件(graphics element),并且该至少一个图形元件被设计成对于从所述至少一个光源发射的光是至少部分透射的。作为示例,该图形元件使得可以以简单的方式提供照亮的符号和题刻(inscription),用于标记触摸区。例如,该至少一个图形元件可以被可选地布置在和/或形成在盖中/盖上,和/或在光导元件的第二光导部分中/在该第二光导部分上,和/或在盖和光导元件的第二光导部分之间。
根据本发明的触敏按键开关可以包含,例如,电容性传感器元件、电感性传感器元件、压电传感器元件、或红外传感器元件,来作为所述传感器元件。作为示例,该传感器元件可以具有由导电材料构成的传感器板,其形状和尺寸基本上对应于盖的触摸区的形状和尺寸,以及可以具有由导电材料构成的压簧,该压簧与传感器板电接触。
根据本发明的触敏按键开关可以有利地用于电气设备的控制面板,特别是家用设备如炊具、炉盘、微波炉、洗碗机、洗衣机、洗涤机/干燥机等。
附图说明
从一个优选的非限制性的示例性实施例的以下描述,并参考附图,将更透彻地理解本发明的以上及更多的特点、优点和应用选择,在附图中一个图以示例的方式示出了根据本发明的触敏按键开关的示意剖面图。
具体实施方式
在下文中将使用电容性触摸开关的例子,并参考该图,更详细地说明根据本发明的触敏按键开关。但是,如上面早已说明了的,本发明的设计原理和功能原理也可以类似地转用到具有电感性传感器元件、压电传感器元件或红外传感器元件的触敏按键开关。
图中所示的示例性实施例的电容性触摸开关具有由诸如玻璃陶瓷或塑料的非导电材料形成的并限定用户的触摸区12的盖。用户可以通过用手指触摸触摸区12来启动与该触摸开关相关联的切换或调整过程。
在盖10的背向用户的一侧上(亦即,在图中的底部)设置印刷电路板14,并且印刷电路板14被布置在距盖特定距离处。在盖10和印刷电路板14之间设置电容性传感器元件。该传感器元件具有由导电材料(例如,金属面板形式)构成的传感器板16以及由导电材料构成的压簧18,压簧18被支撑在印刷电路板14上,由此可以在盖10的方向上(亦即,在图中向上)推动传感器板16。压簧18经由接触表面20电连接到印刷电路板14。该传感器元件16-18的设计和操作方法基本上对应于已经提及的DE 10 2005 053 792 A1中描述的电容性触摸开关的设计和操作方法。因此关于该传感器元件的设计和操作方法,请参考该文献全部内容。
电容性传感器元件16-18的传感器板16的形状和尺寸也基本上决定了盖10的接触区12的形状和尺寸,如图所示。
传感器元件16-18被布置在由电绝缘材料构成的基本上圆柱形的支架22内。同时,该支架22可以被用作传感器元件16-18的支撑和定位元件。
发光二极管24被安装作为光源,邻近于印刷电路板14上的传感器元件16-18。可选地,也可以为一个电容性触摸开关提供两个或更多个发光二极管24。发光二极管24发射可见光;而且,从所述至少一个光源24发射的光的波长不受限制。
从该至少一个发光二极管发射的光借助于光导元件通到盖10的触摸区12。为此,光导元件具有第一光导部分26a和第二光导部分26b,其优选彼此整体地形成。
光导元件的第一光导部分26a被耦合到该至少一个发光二极管24,并且在盖10和印刷电路板14之间基本上以直角沿传感器元件16-18行进。经由反射设备30耦合到第一光导部分26a的第二光导部分26被布置在盖10和传感器元件16-18之间。在此情况下,第二光导部分26b优选基本上在盖10的触摸区12的整个区域上延伸,这意味着它也可以照亮整个触摸区12。然而,同样可以使用具有尺寸小于或大于盖10的触摸区12的尺寸的第二光导部分26b的光导元件。此外,第二光导部分不必相对于传感器元件的传感器板16(且因此相对于触摸区)同轴地布置。
光导元件26a、26b优选由非导电材料形成。至少在触摸区12的区域中,盖10被设计成对于从该至少一个光源24发射的光是至少部分透射的。
在一个优选实施例中,在光导元件的第二光导部分26b中或上设置或形成偏转和漫射装置32。该偏转和漫射装置32一方面意图用于从该至少一个发光二极管24发射的光在盖10的方向上(在图中,向上)偏转,另一方面,用于使光散布,因此使触摸区12的背光尽可能均匀。作为示例,该装置32可以是第二光导部分26b的、例如以特定的方式反射的、特别设计的下表面(即,背向盖板侧)的形式。与此相关联各种设计选择对于光波导领域的技术人员而言将是已知的。
也可以可选地形成或布置彼此分开的偏转装置和光漫射装置。同样也可以仅仅设置这两种装置之一。光漫射装置也可以,例如,通过漫射光波导材料形成。
对于盖10的触摸区12的标记或背光,如上所述具有第一和第二光导部分26a、26b的光导元件为用户提供了多变的设计。为了实现具有相同基本设计的不同标记,提供这样的图形元件28是有利的,例如,该图形元件28在负性图形符号的区域内对于从所述至少一个发光二极管24发射的光是至少部分透射的。作为示例,该图形元件28可以被集成在盖10中,可以被集成在第二光导部分26b中,可以被设置在盖10的上表面上,可以被设置在盖10的下表面上,可以被设置在第二光导部分26b的面对盖10的侧上,可以被设置在盖和第二光导部分26b之间,或者,可以被布置或形成在如上所述的多点处。
为了改善从所述至少一个发光二极管24发射的光的效率,光导元件可以附加地设有光通道元件34,该光通道元件34由不透明材料构成,并至少部分地围绕光导元件26a、26b。在图中所示的示例性实施例中,作为示例,该光通道元件34围绕第一光导部分26a布置,接近于所述至少一个发光二极管24,亦即,在其注入端(injectionend)。
电容性传感器元件16-18的压簧18同时被用作弹簧装置,以便在盖10的方向或远离盖10的方向推动光导元件,尤其是其第二光导部分26b。该弹簧装置使得可以避免在光导元件和盖之间的以及在传感器元件的传感器板16和光导元件的第二光导部分26b之间的气隙,该气隙对于触摸开关的功能性可能具有消极影响。
附图标记说明
10 盖
12 触摸区
14 印刷电路板
16 传感器板
18 压簧
20 接触表面
22 支架
24 光源
26a 第一光导部分
26b 第二光导部分
28 图形元件
30 反射设备
32 偏转和漫射装置
34 光通道元件。
Claims (15)
1.触敏按键开关,具有
盖(10),其限定用户的触摸区(12);
传感器元件(16-18),其布置在触摸区(12)的在盖(10)的背向用户一侧上的区域中;
至少一个光源(24);以及
光导元件(26a,26b),其用于将从该至少一个光源(24)发射的光引导到盖(10)的触摸区(12),其中该盖(10)被设计成在触摸区(12)的所述区域内对于从该至少一个光源(24)发射的光是至少部分透射的,
其特征在于:
其中所述光导元件(26a,26b)具有:第一光导部分(26a),被布置成邻近于传感器元件(16-18),并被耦合到所述至少一个光源(24);以及第二光导部分(26b),被布置在盖(10)和传感器元件(16-18)之间的触摸区(12)的所述区域内,并被耦合到第一光导部分(26a)。
2.根据权利要求1的触敏按键开关,其特征在于:
所述光导元件的第一光导部分(26a)和第二光导部分(26b)彼此整体地形成。
3.根据前述权利要求之一的触敏按键开关,其特征在于:
在第一和第二光导部分(26a,26b)之间设置反射设备(30),以便使从该至少一个光源(24)发射的光从第一光导部分(26a)偏转进入第二光导部分(26b)。
4.根据前述权利要求之一的触敏按键开关,其特征在于:
在第二光导部分(26b)中或在第二光导部分(26b)上设置偏转装置(32),以便使来自第二光导部分(26a)的从该至少一个光源(24)发射的光在盖(10)的触摸区(12)的方向上偏转。
5.根据前述权利要求之一的触敏按键开关,其特征在于:
在第二光导部分(26b)中或在第二光导部分(26b)上设置光漫射装置(32),以便使从至少一个光源(24)发射的光至少部分地分布在盖(10)的触摸区(12)的所述区域上。
6.根据权利要求4和5的触敏按键开关,其特征在于:
在该光导元件的第二光导部分(26b)中或第二光导部分(26b)上的偏转装置(32)和光漫射装置(32)为共同的偏转和漫射装置的形式。
7.根据前述权利要求之一的触敏按键开关,其特征在于:
光导元件(26a,26b)至少部分地被光通道元件(34)围绕,以便防止从该至少一个光源(24)发射的光从光导元件(26a,26b)不期望的出现。
8.根据前述权利要求之一的触敏按键开关,其特征在于:
设置弹簧装置(18),以便在盖(10)的方向上推动光导元件的第二光导部分(26b)。
9.根据权利要求8的触敏按键开关,其特征在于:
所述弹簧装置(18)是传感器元件(16-18)的部件。
10.根据前述权利要求之一的触敏按键开关,其特征在于:
设置与传感器元件(16-18)电接触的印刷电路板(14),并且所述至少一个光源(24)安装在其上。
11.根据前述权利要求之一的触敏按键开关,其特征在于:
该至少一个光源(24)是用于发射可见光的发光二极管。
12.根据前述权利要求之一的触敏按键开关,其特征在于:
在盖(10)的触摸区(12)的所述区域内设置至少一个图形元件(28),并且该至少一个图形元件(28)被设计成对于从该至少一个光源(24)发射的光是至少部分透射的。
13.根据权利要求12的触敏按键开关,其特征在于:
该至少一个图形元件(28)被布置和/或形成在盖(10)中/在盖(10)上,和/或在光导元件的第二光导部分(26b)中/在该第二光导部分(26b)上,和/或在盖(10)和光导元件的第二光导部分(26b)之间。
14.根据前述权利要求之一的触敏按键开关,其特征在于:
所述传感器元件(16-18)是电容性传感器元件、电感性传感器元件、压电传感器元件、或红外传感器元件。
15.根据权利要求14的触敏按键开关,其特征在于所述传感器元件(16-18)具有由导电材料构成的传感器板(16),传感器板(16)的形状和尺寸基本上对应于盖(10)的触摸区(12)的形状和尺寸,并且所述传感器元件(16-18)具有由导电材料构成的压簧(18),该压簧(18)与传感器板(16)电接触。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20100922 |