DE102007027457A1

DE102007027457A1 - Betätigungselement

Info

Publication number: DE102007027457A1
Application number: DE102007027457A
Authority: DE
Inventors: Jens Dr. Fürst
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-06-14
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2008-12-24
Also published as: WO2008152027A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Betätigungselement zum Schalten einer Funktion eines elektrischen bzw. elektronischen Gerätes, wobei das Betätigungselement als Taster ausgebildet ist, dessen Tastfläche durch einen Photodetektor aus einem organischen Material gebildet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Betätigungselement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zum Schalten elektrischer sowie elektronischer Geräte ist es der Anmelderin bekannt, Betätigungselemente als mechanische Taster oder Schalter auszugestalten, die bevorzugt auf der Vorderseite der elektrischen bzw. elektronischen Geräten angebracht sind. Derartige mechanische Betätigungselemente unterliegen einem mechanischen Verschleiß.
Außerdem ist es bekannt, sogenannte Touchscreens zu verwenden. Bei derartigen Touchscreens werden bestimmte Bildschirmbereiche, denen eine Schaltfunktion zugewiesen wird, darauf hin überwacht, ob diese Bereiche berührt werden. Wird eine solche Berührung festgestellt, wird der entsprechende Schaltvorgang ausgelöst. Derartige Touchscreens sind vergleichweise aufwändig.
Alle Geräte, bei denen der Nutzer Einstellungen an dem Gerät durchführen muss, benötigen eine Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine. Meistens geschieht die Eingabe der nötigen Informationen über Druckschalter, wie zum Beispiel bei der Tastatur eines PC. Auch bei Messgeräten kann die Eingabe der zur Messung nötigen Parameter über entsprechende Tasten erfolgen. Dies gilt ebenso für das Bedienpult einer Maschine, wobei die nötigen Informationen durch eine solche Kurzhubtastatur eingegeben werden. Die Maschine kann eine Arbeitsmaschine sein oder auch ein Steuer- oder Regelsystem.
Viele der beschriebenen Schalter funktionieren mechanisch. Damit verbunden sind ein entsprechender Verschleiß und ein eventueller Ausfall der Bauteile. Weiterhin können die Informationen der Schalter unter Umständen bei dunkler Umgebung schlecht zu erkennen sein.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein alternatives Betätigungselement vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 1 gelöst, indem das Betätigungselement als Taster ausgebildet ist, dessen Tastfläche durch einen Photodetektor aus einem organischen Material gebildet wird.
Dabei erweist es sich als vorteilhaft, dass die Betätigungselemente optisch bedient werden. Durch ein Abdunkeln des Betätigungselementes beispielsweise mit dem Finger wird die Funktion des Schalters ausgelöst. Insbesondere sind keine mechanischen Bewegungen innerhalb des Schalters notwendig.
Die Funktion eines solchen Betätigungselementes ist vergleichbar zu einem Touchscreen. Die Realisierung eines Touchscreen lediglich für einzelne Schalter wäre allerdings zu aufwändig und damit zu teuer. Bei der vorliegenden Erfindung erweist es sich als vorteilhaft, dass auch einzelne Betätigungselemente mit vergleichsweise geringem Aufwand einfach realisiert werden können, deren Schaltfunktion vergleichbar einem Touchscreen ist.
Photodioden auf der Basis von organischen Halbleitermaterialien bieten die Möglichkeit, großflächige Photodioden mit hohen Quanteneffizienzen (50 bis 85%) im sichtbaren Bereich des Spektrums herzustellen. Die hierbei eingesetzten dünnen organischen Schichtsysteme können mit bekannten Herstellungsverfahren wie Spin-Coating, Rakeln oder Druckverfahren kostengünstig hergestellt werden und ermöglichen so einen Preisvorteil, vor allem auch für größerflächige Betätigungselemente.
Die organischen Photodioden bestehen beispielsweise aus einem vertikalen Schichtsystem, das nachfolgend im Zusammenhang mit der Figurenbeschreibung noch erläutert wird.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist der Photodetektor zumindest teilweise transparent.
Dadurch ergibt sich vorteilhaft die Möglichkeit, eine Bezeichnung bzw. Darstellung der jeweiligen Schaltfunktion auf dem Gerät selbst aufzubringen bzw. darzustellen. Diese Darstellung bleibt auch durch das Betätigungselement hindurch sichtbar.
Dabei erweist es sich als vorteilhaft, dass die Darstellung durch den darüber angebrachten Photodetektor gegen einen mechanischen Abrieb geschützt ist. Die Darstellung bleibt damit vorteilhaft auch auf Dauer sichtbar.
Durch geeignete Wahl der Schichtdicken der organischen Schichten sowie durch die Wahl passender Materialien für die Lichtabsorberschicht, Kathode und Anode lässt sich ein semitransparenter Photodetektor realisieren. In ersten Tests wurde eine Transmission im sichtbaren Bereich von größer als 50% erreicht. Im Vergleich zur Verwendung von anorganischen Halbleitermaterialien wie Silizium lässt sich feststellen, dass ein transparenter Detektor nicht realisierbar ist. Die organische Photodiode kann auf Glas oder flexiblen, transparenten Substraten (wie Folien) prozessiert werden.
Die Funktion des Schalters (beispielsweise "EIN") wird einfach auf ein Trägersubstrat geschrieben. Darüber wird ein entsprechender semitransparenter Photodetektor gelegt, sodass die Schrift durch den Detektor hindurch gelesen werden kann. Betätigt der Anwender die Taste, wird der Photodetektor abgedunkelt und ein entsprechendes Signal in dem Gerät verarbeitet.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 3 ist der Photodetektor hinterleuchtbar an dem Gerät angebracht.
Dadurch wird vorteilhaft die Erkennbarkeit der Darstellung einer Schaltfunktion sowie des Betätigungselementes selbst weiter verbessert.
Dazu kann das Betätigungselement von unten beleuchtet werden. Die Beleuchtung kann beispielsweise durch Verwendung einer großflächigen organischen Leuchtdiode geschehen. Auf diese Weise wird das entsprechende Betätigungselement für den Anwender besser sichtbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt:
1 eine Darstellung für den Schichtaufbau des Betätigungselementes und
2 eine Darstellung eines Betätigungselementes mit Beschriftung und Beleuchtung.
1 zeigt eine Darstellung für den Schichtaufbau eines als Photodiode ausgestalteten Betätigungselementes 1.
Die dargestellte organische Photodiode besteht aus einem vertikalen Schichtsystem.
Auf einem Trägersubstrat 2 ist die Bottom-Elektrode 3 (Anode) aufgebracht, die aus ITO oder einem Metall bestehen kann. Hierbei handelt es sich um ein Material mit einer hohen Austrittsarbeit.
Darüber befindet sich eine optionale Löcher- bzw. Elektronenleiterschicht 4, die beispielsweise eine PEDOT:PSS Schicht 4 sein kann. Dabei handelt es sich um eine Poly(3,4-ethylenedioxythiophene): Poly(styreneyulfonate) Kombination. Durch das Mischen der beiden Komponenten lässt sich die Leitfähigkeit der Schicht einstellen.
Darüber befindet sich eine photoleitfähige organische Schicht 5 beispielsweise aus einem P3HT-PCBM-Blend. Die photoleitfä hige organische Schicht kann eine sogenannte "Bulk Heterojunction" sein, z. B. realisiert als Blend aus einem lochtransportierenden Polythiophen und einem Elektronen transportierenden Fulleren-Derivat. Der Blend 5 aus den beiden Komponenten P3HT (Absorber- und Lochtransportkomponente) und PCBM (Elektronenakzeptor und -transportkomponente) wirkt hierbei als "Bulk Heterojunction", d. h. die Trennung der Ladungsträger erfolgt an den Grenzflächen der beiden Materialien, die sich innerhalb des gesamten Schichtvolumens ausbilden.
Die obere Elektrode 6 ist beispielsweise eine Ca-Ag Elektrode oder eine LiF-Al-Elektrode oder Al-Elektrode. Hierbei handelt es sich um ein Material mit einer niedrigen Austrittsarbeit.
Im Folgenden wird die Bottom-Elektrode 3 auch als Anode und die Top-Elektrode 6 auch als Kathode bezeichnet. Selektive Elektroden sind nötig, um ein Diodenverhalten des Devices zu gewährleisten. Dabei soll die Anode durch eine hohe, die Kathode durch eine niedrige Austrittsarbeit charakterisiert sein.
Zusätzlich zu den hier gezeigten Schichten ist der Schutz des Bauteils mittels einer Verkapselung vorteilhaft.
2 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführung, bei der das Betätigungselement 1 von unten beleuchtet wird. Die Beleuchtung kann beispielsweise durch Verwendung einer großflächigen organischen Leuchtdiode 7 geschehen. Es ist zu sehen, dass zwischen der Leuchtdiode 7 und dem Betätigungselement 1 noch eine Trägerschicht 3 vorhanden ist, auf der eine Beschriftung aufgebracht ist.

Claims

Betätigungselement zum Schalten einer Funktion eines elektrischen bzw. elektronischen Gerätes, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement als Taster ausgebildet ist, dessen Tastfläche durch einen Photodetektor (1) aus einem organischen Material (5) gebildet wird.
Betätigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Photodetektor zumindest teilweise transparent ist (1).
Betätigungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Photodetektor hinterleuchtbar (7) an dem Gerät angebracht ist.