DE102010049007A1

DE102010049007A1 - Sensoranordnung zur Detektion einer Annäherung und/oder Berührung sowie Bausatz und Verfahren zur Assemblierung einer Sensoranordnung

Info

Publication number: DE102010049007A1
Application number: DE102010049007A
Authority: DE
Inventors: Christian Senninger; Dr. Weiß Oliver; Dr. Rein Achim; Judith Ihle; Oliver Wiesener; Dr. Brüggen Jens vor der
Original assignee: Schreiner Group GmbH and Co KG
Current assignee: Schreiner Group GmbH and Co KG
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2012-04-26
Also published as: US9362906B2; WO2012052152A2; WO2012052152A3; US20130234782A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung (19a, 19b, 19c) zur Detektion einer Annäherung und/oder Berührung. Sie umfasst mindestens eine Sensorträgerfläche (7) mit einer ersten Flachseite (7') und einer zweiten Flachseite (7''), einen Annäherungs- und/oder Berührungssensor (9), der mit der ersten Flachseite (7') und/oder der zweiten Flachseite (7'') der Sensorträgerfläche (7) verbunden ist, ein Dekorationsträgermedium (1a, 1b, 1c) mit einer ersten Träger-Flachseite (1') und einer zweiten Träger-Flachseite (1''), eine Dekorationsschicht (3), die mit der ersten Träger-Flachseite (1') und/oder der zweiten Träger-Flachseite (1'') des Dekorationsträgermediums (1a, 1b, 1c) verbunden ist und/oder integraler Bestandteil des Dekorationsträgermediuäche (7) und das Dekorationsträgermedium (1a, 1b, 1c) so miteinander verbunden, dass eine Verbindung entlang ihrer aufeinander zuweisenden Flachseite (7') und Träger-Flachseite (1'') nicht oder partiell ausgeführt ist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Bausatz sowie ein Herstellungsverfahren für eine solche Sensoranordnung (19a, 19b, 19c).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur Detektion einer Annäherung und/oder Berührung, beispielsweise eines menschlichen Fingers. Außerdem betrifft sie einen Bausatz und ein Verfahren zur Assemblierung einer solchen Sensoranordnung.
Sensoranordnungen zur Detektion von Annäherungen beziehungsweise Berührungen sind heute besser bekannt unter dem Begriff „Touchsensor”. Touchsensoren finden in zahlreichen technischen Feldern Anwendungen, insbesondere dort, wo einfach bedienbare Benutzerschnittstellen zur Verfügung gestellt werden sollen, die etwa in der Art eines einfachen Schalters ein elektrisches bzw. elektronisches Signal generieren, das zur Beeinflussung des Betriebs eines elektrisch beziehungsweise elektronisch geregelten Bauteils dient.
Das europäische Patent EP 1 446 879 B1 führt einerseits eine neuartige Form von Touchsensoren ein und umreißt andererseits den bisher bekannten Stand der Technik bei der Ausgestaltung von Touchsensoren, die auf Folien- oder Substratbasis hergestellt werden. Den dort beschriebenen Ausführungsformen ist gemein, dass eine Dekorationsschicht verwendet wird, die so angeordnet ist, dass ihre Position mit der eines Sensorelements korrespondiert. Dieses Sensorelement ist dabei als Elektrode ausgebildet, die als Teil eines Kondensators wirkt. Die ”Verstimmung” dieses Kondensators zeigt an, dass sich ein Objekt in der Nähe der Elektrode befindet, beispielsweise ein menschlicher Finger. Die Dekorationsschicht wird im dort erwähnten Stand der Technik auf einem eigenen Substrat vorgehalten, während die Sensorelektrode auf einem zweiten Substrat aufgebracht ist. Diese beiden Substrate werden dann miteinander verbunden. Im Gegensatz dazu beansprucht das EP 1 446 879 B1 als Erfindung, die Dekorationsschicht integral mit der Sensorelektrode beziehungsweise deren Trägersubstrat zu verbinden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen im Vergleich zu den vorher beschriebenen Lösungen alternativen Aufbau einer Sensoranordnung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Sensoranordnung gemäß Anspruch 1, einen Bausatz gemäß Anspruch 13 und ein Verfahren gemäß Anspruch 15 gelöst.
Demgemäß umfasst eine Sensoranordnung der eingangs genannten Art mindestens

– eine Sensorträgerfläche mit einer ersten Flachseite und einer zweiten Flachseite,
– einen Annäherungs- und/oder Berührungssensor, der mit der ersten Flachseite und/oder der zweiten Flachseite der Sensorträgerfläche verbunden ist,
– ein Dekorationsträgermedium mit einer ersten Träger-Flachseite und einer zweiten Träger-Flachseite,
– eine Dekorationsschicht, die mit der ersten Träger-Flachseite und/oder der zweiten Träger-Flachseite des Dekorationsträgermediums verbunden ist und/oder integraler Bestandteil des Dekorationsträgermediums ist.

Dabei sind erfindungsgemäß die Sensorträgerfläche und das Dekorationsträgermedium so miteinander verbunden, dass eine Verbindung entlang ihrer aufeinander zuweisenden Flachseite und Träger-Flachseite nicht oder nur partiell ausgeführt ist.
Bei der Sensorträgerfläche handelt es sich um ein flächiges Substrat, beispielsweise in Form einer Folie bzw. einer Platte. Dieses Substrat muss nicht zwangsläufig komplett eben ausgebildet sein, sondern kann Konturen aufweisen, das heißt auch als dreidimensionales Bauteil ausgebildet sein, das im Wesentlichen dünnflächig ausgeformt ist. Seine Fläche muss nicht notwendigerweise eben, sondern kann auch gekrümmt sein. Der Annäherungs- bzw. Berührungssensor umfasst bevorzugt mindestens eine Elektrodenschicht, die besonders bevorzugt gedruckt ist, vorteilhafter Weise im Siebdruck, da damit höhere Schichtdicken erzielt werden können. Analog zur Sensorträgerfläche kann auch das Dekorationsträgermedium ausgebildet sein, das heißt wiederum als flächiges Substrat wie oben näher angegeben. Die Dekorationsschicht kann entweder eine separate Schicht sein, die mit einer der beiden Träger-Flachseiten des Dekorationsträgermediums verbunden ist oder sie kann in das Dekorationsträgermedium integriert sein. Eine solche Integration in das Dekorationsträgermedium kann beispielsweise durch eine sichtbare Pigmentierung des Dekorationsträgermediums realisiert sein.
Diese beiden Grundelemente, d. h. die Sensorträgerfläche mit ihrem Berührungssensor und das Dekorationsträgermedium mit seiner Dekorationsschicht werden nun miteinander verbunden. Dabei wendet sich die Erfindung von einer vollflächigen Verbindung entlang der einander zugewandten Flachseite und Träger-Flachseite ab, wie sie bisher praktiziert wurde. Vielmehr werden die beiden Grundelemente gemäß einer ersten Variante nur partiell, das heißt teilflächig in Teilbereichen miteinander verbunden und gemäß einer zweiten Variante überhaupt nicht. Die Verbindung ist also bei der ersten Variante eine lokal selektive. Dies schließt auch ein, dass diese lokale Selektion eine teilweise Abschwächung der Verbindungswirkung umfasst, beispielsweise eine Schwächung einer Klebewirkung eines Klebstoffs. Die beiden Varianten verbindet das Prinzip, dass eine im Vergleich zu einer vollflächigen Verbindung wie gemäß Stand der Technik abgeschwächte Verbindungswirkung zwischen den beiden Grundelementen realisiert wird.
Hieraus ergeben sich einige signifikante Vorteile, die den Gegenstand der Erfindung von den oben erwähnten Aufbauten von Sensoranordnungen deutlich unterscheiden: Erstens kann so eine lösbare Verbindung zwischen den beiden Grundelementen realisiert werden, so dass die beiden Grundelemente einfacher voneinander trennbar sind, etwa zum Zwecke der Separierung beim Recycling oder bei einem Austausch von Teilkomponenten der Sensoranordnung. Zweitens kann bei der Verbindung der beiden Grundelemente Material, beispielsweise Klebstoff eingespart werden. Drittens kann die Verbindung genau da erfolgen, wo sie keinen störenden Einfluss auf den Betrieb der Sensoranordnung hat. So kann beispielsweise vermieden werden, dass die Verbindung (wiederum beispielsweise eine Adhäsivverbindung) die Ausbreitung des elektrischen Felds des Berührungssensors stört. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Aussparung eines Klebstoffs genau dort positioniert ist, wo in einer darüber oder darunterliegenden Schicht der Berührungssensor liegt. Ähnlich verhält es sich mit Hinterleuchtungen der Sensoranordnungen, die weiter unten noch näher aufgeführt sind. Allgemein können nämlich optische Störeffekte durch ein Verbindungsmittel zwischen den beiden Grundelementen vermieden werden, wenn dieses Verbindungsmittel an den Stellen ausgespart ist, wo ein Benutzer durch eine beliebige Schicht der Grundelemente auf eine darunterliegende Schicht blickt. Viertens ist ein weiterer Vorteil darin zu sehen, dass die beiden Grundelemente auch erst beim Verbau der Sensoranordnung an einem Einsatzort miteinander auf die erfindungsgemäße Art und Weise verbunden werden können. Bis zu diesem Zeitpunkt können die Grundelemente als separate Einzelteile vorgehalten werden. Dadurch ist es beispielsweise möglich, eines der Grundelemente, etwa die Sensorträgerfläche mit dem Berührungssensor als Standardmaterial in großer Stückzahl bereitzustellen, während das jeweils andere Grundelement, bevorzugt das Dekorationsträgermedium mit der Dekorationsschicht, je nach Bedarf individuell gestaltet werden kann, beispielsweise mit einer kunden- und/oder anwendungsspezifischen Dekoration versehen werden kann. Eine solche spezifische Dekoration kann beispielsweise Aufschriften in unterschiedlichen Sprachen vorsehen und/oder unterschiedliche Symbole und/oder andere Farben. Erst wenn der genaue Anwendungsfall vorliegt, werden die beiden Grundelemente dann miteinander verbunden, und dies geschieht nun besonders einfach: Bei der ersten Variante besteht der Vorteil beispielsweise darin, dass bei einem ungenauen oder fehlerhaften Übereinanderbringen der beiden Grundelemente die Verbindung noch lose genug ist, dass die beiden Grundelemente noch einmal voneinander getrennt und korrekt übereinandergelegt und verbunden werden können. Hierdurch kann die Fehlerrate beim Zusammenfügen der Grundelemente reduziert werden. Bei der zweiten Variante erfolgt die Verbindung beispielsweise mit Hilfe von Verbindungselementen, die die beiden Grundelemente zumindest teilweise von außen umschließen, etwa Gehäuseteile im Displaybereich einer elektrischen Maschine. Hierzu müssen die beiden Grundelemente also nur separat übereinander eingelegt und die Gehäuseteile verschlossen werden.
Im Folgenden seien der Genauigkeit halber die Grundelemente wie folgt benannt: Die Sensorträgerfläche mit einer ersten Flachseite und einer zweiten Flachseite und dem Annäherungs- und/oder Berührungssensor, der mit der ersten Flachseite und/oder der zweiten Flachseite der Sensorträgerfläche verbunden ist, werden als Sensor-Komponente bezeichnet. Das zweite Grundelement wird als Dekorations-Komponente bezeichnet. Dieses umfasst mindestens das Dekorationsträgermedium mit der ersten Träger-Flachseite und der zweiten Träger-Flachseite und bevorzugt zusätzlich eine Dekorationsschicht, die mit der ersten Träger-Flachseite und/oder der zweiten Träger-Flachseite des Dekorationsträgermediums verbunden ist. Das Dekorationsträgermedium kann auch erst später, nämlich kurz vor der Assemblierung, komplett oder teilweise mit der Dekorationsschicht versehen werden, beispielsweise durch Nachbedruckung.
Der erfindungsgemäße Bausatz der eingangs genannten Art umfasst mindestens eine solche Sensor-Komponente und eine solche Dekorations-Komponente sowie ein Verbindungsmittel zur Verbindung der Sensorträgerfläche und des Dekorationsträgermediums. Dieses Verbindungsmittel ist dabei so ausgebildet, dass es bei bestimmungsgemäßer Verwendung eine Verbindung herstellt, die entlang der aufeinander zuweisenden Flachseite und Träger-Flachseite nicht oder partiell ausgeführt ist. Mit einem solchen Bausatz kann durch das bestimmungsgemäße Verbinden also eine erfindungsgemäße Sensoranordnung hergestellt werden. Wie bereits erwähnt hat die Verwendung eines solchen Bausatzes den Vorteil, dass bis zum endgültigen Verbau der Sensoranordnung noch Individualisierungen der Sensor-Komponente und insbesondere der Dekorations-Komponente möglich sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs genannten Art umfasst mindestens folgende Schritte:

– Bereitstellen einer Sensorträgerfläche mit einer ersten Flachseite und einer zweiten Flachseite,
– Verbinden eines Annäherungs- und/oder Berührungssensors mit der ersten Flachseite und/oder der zweiten Flachseite der Sensorträgerfläche,
– Bereitstellen eines Dekorationsträgermediums mit einer ersten Träger-Flachseite und einer zweiten Träger-Flachseite,
– Bereitstellen einer Dekorationsschicht durch Verbinden mit der ersten Träger-Flachseite und/oder der zweiten Träger-Flachseite des Dekorationsträgermediums und/oder durch Verwendung eines Dekorationsträgermediums, bei dem die Dekorationsschicht integraler Bestandteil ist,
– Verbinden der Sensorträgerfläche und des Dekorationsträgermediums derart, dass eine Verbindung entlang ihrer aufeinander zuweisenden Flachseite und Träger-Flachseite nicht oder partiell ausgeführt ist.

Dieses Verfahren umfasst also das Bereitstellen der Sensor-Komponente und der Dekorations-Komponente und ihr Verbinden miteinander.
Besonders bevorzugt wird das Dekorationsträgermedium einem Verformungsprozess unterzogen. Es wird ihm also bereits eine dreidimensionale Form gegeben, die beispielsweise durch ein Spritzgussmaterial verstärkt und somit stabilisiert werden kann. Mögliche Verformungsprozesse sind in diesem Zusammenhang beispielsweise Tiefziehverfahren auf Basis von Kaltreck-, oder Heißverformungsprinzipien, aber auch andere Verfahren wie Blasverformung, Walzen uvm.
Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung. Dabei können das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße Bausatz auch entsprechend den abhängigen Ansprüchen zur Sensoranordnung und/oder zum Bausatz weitergebildet sein und jeweils auch umgekehrt.
Eine besonders einfache Möglichkeit der Anordnung des Dekorationsträgermediums auf der Sensorträgerfläche und entsprechend der Verbindung der beiden miteinander ergibt sich, wenn das Dekorationsträgermedium eine Glas- oder Kunststofffolie oder -platte umfasst. Unter ”Glas” im weiteren Sinne werden auch solche Flachmaterialien verstanden, die wesentliche Eigenschaften von Glasplatten aufweisen, insbesondere ähnliche Härteeigenschaften und Kratzfestigkeiten. So kann beispielsweise eine mit einem harten Überzug (Coating) versehene Kunststofffolie, insbesondere mit einer kratzfesten Oberfläche, solche glasähnlichen Eigenschaften aufweisen. Solche Folien oder Platten sind in nahezu jeder beliebigen Stärke erhältlich und ihre Eigenschaften, insbesondere ihre Flexibilität, d. h. zum Beispiel Biegesteifigkeit, können genau an das jeweilige Einsatzfeld angepasst werden. Als ”Platte” kann in diesem Zusammenhang auch eine dreidimensional geformte plattenförmige Struktur verstanden werden, beispielsweise ein Spritzgussteil. Die Platte kann daher auch zum Beispiel als Teil eines Rahmens ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Dekorationsträgermedium transparent (hierunter wird im weiteren Sinne auch transluzent verstanden), insbesondere dann, wenn die Dekorationsschicht auf der Träger-Flachseite angeordnet ist, die von einem Benutzer weg weist. Der Benutzer kann dann die Barunterliegende Dekorationsschicht erkennen. Von Vorteil ist diese Transparenz besonders dann, wenn die Sensoranordnung hinterleuchtet wird, wie später noch näher ausgeführt. Unter einer transparenten Ausführung des Dekorationsträgermediums wird auch eine partielle Transparenz verstanden. Das Dekorationsträgermedium kann also zusätzlich zu transparenten Bereichen auch opake Bereiche aufweisen.
Beispielsweise zur Erhöhung der Stabilität des Dekorationsträgermediums kann diese Kunststofffolie oder -platte des Dekorationsträgermediums auf der Seite der ersten Träger-Flachseite und/oder der zweiten Träger-Flachseite mit einem Spritzgussmaterial hinterspritzt sein. Unter dem Begriff des ”Hinterspritzens” wird jedwede Art des Anspritzens eines Spritzgussmaterials direkt oder indirekt an das Dekorationsträgermedium verstanden. Es wird hierunter also auch neben einem Spritzen hinter das Dekorationsträgermedium genauso ein Vorspritzen, ein Umspritzen und ein Einspritzen sowie jede beliebige Kombination aus diesen Verfahren subsumiert. Neben der Verstärkung des Dekorationsträgermediums kann das Hinterspritzen auch den Effekt haben, dass die Oberfläche der Sensoranordnung dadurch eine dreidimensionale Form erhält, beispielsweise eine Form, die zusätzlich zur Dekoration anzeigt, wo man einen Finger oder ein anderes Objekt an die Oberfläche der Sensoranordnung heranführen muss, um den Annäherungs- bzw. Berührungssensor zu aktivieren. Auf diese Art kann auch zum Beispiel eine zusätzliche Blindenschrift auf die Oberfläche aufgebracht werden. Eine dreidimensionale Form kann jedoch auch dazu dienen, optische Effekte zu generieren oder zu verstärken, etwa durch Ausbildung einer Vergrößerungslinse.
Was die Verbindung zwischen der Sensor-Komponente und der Dekorations-Komponente angeht, so wurde bereits erwähnt, dass es zwei prinzipielle Alternativen gibt.
Die erste Alternative besteht darin, dass die Verbindung eine teilflächig ausgeführte Flächenverbindung umfasst. Es handelt sich also um eine partielle Verbindung entlang der einander zugewandten Oberflächen der Sensor-Komponente und der Dekorations-Komponente, etwa durch Verschweißen (beispielsweise mit Hilfe von Ultraschall o. ä.). Besonders bevorzugt umfasst diese Flächenverbindung jedoch eine Adhäsivverbindung. Neben Klebeverbindungen mit Haftklebstoffen werden hierunter auch solche Verbindungen verstanden, die mit aushärtenden Haftvermittlungslacken hergestellt werden oder mit ähnlichen klebstoffartig wirkenden Substanzen, die die Sensor-Komponente und die Dekorations-Komponente permanent oder auch non-permanent (d. h. wieder lösbar) miteinander verbinden. Solche Adhäsivverbindungen sind einfach bereitzustellen, hierfür geeignete Adhäsiva sind in fast unzähligen Qualitäten, Stärken und Stoffzusammensetzungen erhältlich und können daher genau auf den genauen Einsatzort der Sensoranordnung abgestimmt werden.
Eine erste Weiterbildung dieser Ausführungsform mit Adhäsivverbindung wird dadurch realisert, dass die Adhäsivverbindung eine Klebstofffläche mit lokalen Aussparungen aufweist. Solche Aussparungen können durch Herstellung sogenannter Klebstoffpunkte oder durch ein Klebstoffraster beispielsweise im Siebdruck hergestellt werden. Statt einer Bedruckung kann der Klebstoff jedoch auch vorgefertigt von einem anderen Trägermedium aufkaschiert werden. Lokale Aussparungen können aber auch dadurch realisiert werden, dass ein Klebstoffrahmen gedruckt oder anderweitig hergestellt wird. Ein solcher Rahmen ist besonders dann bevorzugt, wenn zum Beispiel Klebstoff in einem Dekorationsbereich oder einem Beleuchtungsbereich der Sensoranordnung gezielt weggelassen werden soll, um die oben erwähnte optischen Störeffekte zu vermeiden. Gleiches gilt für die Aussparung in einem Bereich des Berührungs- bzw. Annäherungssensors.
Eine zweite Weiterbildung, die alternativ oder ergänzend zur ersten Weiterbildung Anwendung finden kann, besteht darin, dass die Adhäsivverbindung eine Klebstofffläche aufweist, deren Klebewirkung mindestens partiell aufgehoben ist. Eine solche Reduzierung oder vollständige Eliminierung der Klebewirkung kann durch einen sogenannten Kleberkiller erreicht werden, zum Beispiel einem partiell aufgebrachten Drucklack oder durch lokales Aufspenden einer Folie, die den Klebstoff jeweils abdecken bzw. ein Auftragen des Klebstoffs in diesem Bereich verhindern. Die lokale Aufhebung der Klebewirkung bietet den Vorteil, dass vollflächige Klebstoffschichten verwendet werden können, wie sie in vorkonfektionierter Form, beispielsweise als beschichtete Foliensubstrate, in einer großen Material- und Eigenschaftsbandbreite erhältlich sind. Es handelt sich also um ein Standardmaterial, das dann nur noch nachbehandelt werden muss, um die Klebewirkung partiell aufzuheben. Wie bereits oben erwähnt wird unter der Aufhebung der Klebewirkung auch eine signifikante Reduzierung dieser Wirkung in diesem lokalen Bereich verstanden, bevorzugt um mindestens 50% der lokalen Klebkraft.
Die zweite bereits oben angedeutete Alternative besteht darin, dass an den Berührungsflächen der Sensor-Komponente und der Dekorations-Komponente keine Verbindung realisiert wird. Die Verbindung wird dann durch Zusammenhalten der Sensor-Komponente und der Dekorations-Komponente anderswo gelöst; bevorzugt umfasst die Verbindung dann eine Klemmverbindung. Bei einer solchen Klemmverbindung ist keine direkte Flächenverbindung zwischen den einander zugewandten Oberflächen der Sensor-Komponente und der Dekorations-Komponente notwendig. Besonders bevorzugt erfolgt das Klemmen mit Hilfe eines Klemmrahmens. Dieser kann als Teil der Sensor-Komponente und/oder der Dekorations-Komponente ausgebildet sein und/oder auch ein von der Sensor-Komponente bzw. der Dekorations-Komponente separates Teil (bzw. mehrere Teile) umfassen. Es kann sich also auch um einen zusätzlichen Klemmrahmen handeln, der beispielsweise als Teil eines Gehäuses ausgebildet ist, in das die Sensoranordnung eingepasst wird. Das Klemmen hat insbesondere den Vorteil, dass die Verbindung erst vor Ort beim endgültigen Verbau der Sensoranordnung abgeschlossen werden muss, wobei selbstverständlich auch eine frühzeitigere Verbindung prinzipiell möglich ist. Der erfindungsgemäße Bausatz weist im Rahmen dieser Variante bevorzugt eine Klemmvorrichtung als Verbindungsmittel auf. Dabei ist anzumerken, dass prinzipiell die Variante der partiellen Flächenverbindung und des Klemmens auch miteinander kombiniert werden können, beispielsweise um durch die partielle Flächenverbindung eine geringe Anfangshaftung zu realisieren und durch die Klemmung dann eine für den Einsatz der Sensoranordnung ausreichende zusätzliche Verbindungskraft bereitzustellen. Alternativ zu Klemmvorrichtungen können beispielsweise Einsteckhüllen, Schraubverbindungen oder starre Bauteile verwendet werden, die wie eine Vorder- und eine Rückwand eines Bilderrahmens die Sensor-Komponente und die Dekorations-Komponente zusammenhalten. Eine Klemmvorrichtung kann auch dadurch realisiert sein, dass sie aus einem Spritzgussteil ausgebildet ist, das beispielsweise im Rahmen einer wie oben erwähnten Hinterspritzung bereitgestellt wird.
Bevorzugt weist die Sensoranordnung zusätzlich eine Leuchte auf, die im Betrieb durch beide Flachseiten der Sensorträgerfläche und/oder durch beide Träger-Flachseiten des Dekorationsträgermediums Licht hindurchstrahlt. Mit anderen Worten wird die Sensoranordnung hinterleuchtet, wozu dann bevorzugt alle Schichten der Sensoranordnung, durch die das Licht der Leuchte hindurchstrahlen soll, transparent bzw. transluzent ausgebildet sind. Die Hinterleuchtung kann durch den erfindungsgemäßen Aufbau besonders vorteilhaft erfolgen, da die Verbindung zwischen der Sensor-Komponente und der Dekorations-Komponente nicht in dem Bereich vorgesehen werden muss, in dem das Licht hindurchstrahlt. Besonders kann dadurch eine unschöne Schlierenbildung durch Klebstoff zwischen der Sensor-Komponente und/oder der Dekorations-Komponente vermieden werden, ebenso wie eine unerwünschte Lichtstreuung bzw. eine Verfärbung des Lichts.
Besonders bevorzugt umfasst die Leuchte eine Elektrolumineszenz-Leuchte mit mindestens einer Leuchtpigmentschicht zwischen zwei Elektrodenschichten. Eine solche Elektrolumineszenz-Leuchte, kurz EL, kann direkt auf die Sensor-Komponente bzw. die Dekorations-Komponente und auch partiell auf beide aufgebracht werden, beispielsweise im Siebdruck. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die EL eine sogenannte anorganische EL ist, deren Leuchtpigmentschicht durch Anlegung einer Wechselspannung zwischen den beiden Elektrodenschichten zum Leuchten angeregt werden kann. Solche ELs sind einfacher herstellbar als organische ELs und zugleich einfacher in der Handhabung, da sie nicht so stark vor Feuchtigkeit geschützt werden müssen. Der Gesamtaufbau der Sensoranordnung inklusive Leuchte ist daher dann robuster, und es kann von einer höheren Lebensdauer ausgegangen werden. Alternativ zu anorganischen ELs können bevorzugt polymere organische ELs (POLEDs) Verwendung finden, die sich im Gegensatz zu sogenannten small molecule OLEDs (SM-OLEDs – organische EL auf Basis kleiner organischer Moleküle) ähnlich wie anorganische ELs drucktechnisch herstellen lassen und einer höhere Leuchtdichte ermöglichen als anorganische ELs.
Vorzugsweise ist die EL auf mindestens einer der Flachseiten und/oder Träger-Flachseiten der Sensorträgerfläche und/oder des Dekorationsträgermediums direkt oder indirekt aufgebracht. Dies bedeutet, dass zwischen der Sensorträgerfläche bzw. dem Dekorationsträgermedium auch noch Zwischenschichten wie Primer (Haftvermittler), Dielektrika oder etwa die Dekorationsschicht bzw. der Berührungs- bzw. Annäherungssensor angeordnet sein können. Auch mehrere solche Zwischenschichten stellen kein Hindernis dar. Liegt die EL zwischen der Sensorträgerfläche und dem Dekorationsträgermedium oder ist sie mit Hilfe der Sensorträgerfläche oder dem Dekorationsträgermedium in Kombination mit einem anderen Substrat beidseitig bedeckt, so sind ihre Funktionsschichten durch die jeweiligen Substrate auch gleichzeitig vor äußeren Einwirkungen wie Feuchtigkeit uvm. geschützt. Die EL kann auch teilweise auf der Sensor-Komponente und teilweise auf der Dekorations-Komponente angeordnet sein, etwa eine der beiden Elektrodenschichten auf der einen und die andere auf der anderen Komponente und die Leuchtpigmentschicht wahlweise auf der einen und/oder der anderen. Die EL wird dann erst durch das Verbinden der beiden Komponenten funktionsfähig.
Prinzipiell ist es möglich, die Leuchte und den Annäherungs- bzw. Berührungssensor auf unterschiedlichen Flachseiten der Sensorträgerfläche anzuordnen. Es hat sich jedoch als besonders vorteilhaft erwiesen, die Leuchte auf derselben Flachseite der Sensorträgerfläche zu positionieren, an der der Annäherungs- und/oder Berührungssensor angeordnet ist. Damit wird eine elektrische Kontaktierung an nur einer Flachseite möglich, was die Assemblierung der Sensoranordnung und auch ihre Wartung erheblich vereinfacht. Die Leuchte, insbesondere eine EL, und der Annäherungs- bzw. Berührungssensor können übereinander aufgebracht werden, wobei die Elektrode des Sensors sogar eine der beiden Elektroden der EL bilden kann. Es können aber auch komplett separierte Elektroden der EL und des Sensors ausgebildet sein, die dann bevorzugt voneinander elektrisch isoliert sind, etwa durch eine dazwischen liegende Isolationsschicht.
Bevorzugt sind der Annäherungs- und/oder Berührungssensor und die Leuchte in einer durch die Erstreckungsebene der Sensorträgerfläche definierte Erstreckung nebeneinander angeordnet. Dadurch können die Leuchte und der Sensor sogar auf ein und demselben Träger gemeinsam angeordnet werden und sind durch ausreichende Beabstandung automatisch voneinander isoliert. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn der Annäherungs- und/oder Berührungssensor in dieser Erstreckung um einen Bereich angeordnet ist, in dem die Leuchte positioniert ist bzw. wenn die Leuchte in der Erstreckung um einen Bereich angeordnet ist, in dem der Annäherungs- und/oder Berührungssensor positioniert ist. Eine solche Anordnung der Leuchte um den Sensor bzw. des Sensors um die ist besonders bevorzugt ringförmig (auch teilkreisförmig, oval oder als Teil einer ovalen Form) ausgebildet. Allgemeiner gesprochen ist vorzugsweise eine konturfolgende Anordnung vorgesehen, bei der die Innenkontur der außen positionierten Leuchte bzw. des außen positionierten Annäherungs- und/oder Berührungssensor der Außenkontur des innen liegenden Annäherungs- und/oder Berührungssensors bzw. der innen liegenden Leuchte angepasst ist.
Die Erfindung wird im Folgenden noch einmal unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Gleiche Bauteile sind in den verschiedenen Figuren jeweils mit denselben Bezugsziffern versehen. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung,
2 dieselbe Sensoranordnung in einer Ansicht von unten,
3 eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung,
4 eine schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung,
5 eine schematische Blockdarstellung eines Ablaufs einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
6 eine schematische Schnittansicht einer EL, wie sie bevorzugt in den Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnungen gemäß 1 bis 4 verwendet wird.
1 und 2 zeigen eine Sensoranordnung 19a im Schnitt entlang einer Linie I-I (in 2 dargestellt) und in einer Ansicht von unten. Dabei sind elektrische Kontaktierungen der Sensoranordnung 19a (wie auch in den folgenden 3 und 4) nicht dargestellt. Die Sensoranordnung 19a umfasst eine Sensor-Komponente 8 und eine Dekorations-Komponente 10, die teilflächig, d. h. unter Ausbildung von Aussparungen 6 mit Hilfe eines Klebstoffs 5 miteinander verbunden sind. Durch diese partielle Verklebung sind die Sensor-Komponente 8 und die Dekorations-Komponente 10 einfacher voneinander wieder ablösbar und können separat recycelt werden. Weitere Vorteile dieser partiellen Verbindung sind oben ausführlich beschrieben. Die Sensor-Komponente 8 umfasst eine Sensorträgerfläche 7, hier eine Folie 7 mit einer ersten Flachseite 7' und einer zweiten Flachseite 7''. Auf der zweiten Flachseite 7'' ist ein Annäherungssensor 9 in Form einer Elektrode 9 ringförmig angeordnet, ebenso wie eine Leuchte 11, die als EL 11 ausgebildet ist. Den genaueren Aufbau einer hierfür verwendbaren EL 11 zeigt 6. Der Annäherungssensor 9 ist von der EL 11 so separiert, dass die beiden voneinander elektrisch isoliert sind und ringförmig um diese angeordnet. Hierdurch ergibt sich im gesamten Bereich von der äußeren Begrenzung des Annäherungssensors 9 bis in die Mitte der EL 11 eine Sensorwirkung des Annäherungssensors 9, wenn ein Benutzer von der Oberseite der Sensoranordnung 19a, d. h. von ihrer dem Annäherungssensor 9 gegenüberliegenden Seite beispielsweise einen Finger heranführt. Die Dekorations-Komponente 10 umfasst ein Dekorationsträgermedium 1a, ebenfalls eine Folie 1a, mit einer ersten Träger-Flachseite 1' und einer zweiten Träger-Flachseite 1'' auf, wobei auf der zweiten Träger-Flachseite 1'' eine Dekorationsschicht 3 angeordnet, hier aufgedruckt, ist. Die Dekorationsschicht 3 ist transluzent ausgebildet, so dass das Licht, das von der EL 11 abgegeben wird, durch sie hindurchleuchten kann. Das Dekorationsträgermedium 1a und die Sensorträgerfläche 7 sind transparent ausgebildet, so dass das Licht der EL 11 praktisch ungefiltert durch sie hindurchstrahlen kann. Ein besonders vorteilhafter Effekt ergibt sich dadurch, dass in dem Bereich, in dem das Licht der EL 11 nach oben hin strahlt, kein Klebstoff 5 angeordnet ist, d. h. dadurch, dass dort eine der Aussparungen 6 vorliegt. Dadurch wird verhindert, dass Klebstoff 5 die Lichtdurchstrahlung in diesem Bereich behindert.
Ein erfindungsgemäßer Bausatz zur Herstellung der Sensoranordnung 19a umfasst separat die Sensor-Komponente 8 und die Dekorations-Komponente 10 sowie den Klebstoff 5 der beispielsweise auf einem Silikonträger bereits mit Aussparungen 6 vorgehalten und jederzeit auf die Sensor-Komponente 8 bzw. die Dekorations-Komponente 10 kaschiert werden kann, um die beiden miteinander partiell zu verbinden.
3 zeigt eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung 19b. Diese unterscheidet sich vom zuvor erläuterten Aufbau erstens dadurch, dass nun Klebstoff 5 auch in dem Bereich angeordnet ist, in dem Licht der EL 11 nach oben hin strahlt. Zweitens ist hier ein Dekorationsträgermedium 1b aus einem stabileren Material, nämlich aus einer Kunststoffplatte 1b ausgebildet. Diese Kunststoffplatte 1b ist drittens mit einer Hinterspritzung 13 aus Kunststoff versehen. Diese Hinterspritzung 13 stabilisiert den Gesamtaufbau der Sensoranordnung 19b und schützt zudem die Dekorationsschicht 3 vor dem Klebstoff 5. Eine solche Hinterspritzung kann auch auf der ersten Träger-Flachseite 1' angeordnet sein oder auf beiden Träger-Flachseiten 1', 1''. Der hier gezeigte Gesamtaufbau der Sensoranordnung 19b ist besonders formstabil und biegefest im Vergleich zur vorher beschriebenen Sensoranordnung 19a (1 und 2).
4 zeigt eine Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung 19c. Hier ist die Sensorträgerfläche 7 mitsamt dem Annäherungssensor 9 und der EL 11 mit einem Dekorationsträgermedium 1c, hier einem Klemmrahmen 1c aus einem Kunststoffspritzteil, durch Klemmen verbunden. Hierzu umfasst eine als Klemmbereich ausgebildete Klemmvorrichtung 5' des Dekorationsträgermediums 1c die Unterseite der Sensor-Komponente B. Zwischen der Sensorträgerfläche 7 und der Dekorationsschicht 3, die auf der Innenseite des Dekorationsträgermediums 1c angeordnet ist, ist daher eine kleine, hier übertrieben groß dargestellte Lücke 21, d. h. es besteht keine permanente Verbindung zwischen der Sensorträgerfläche 7 und der Dekorationsschicht 3. Die Lücke 21 kann durch die Klemmverbindung praktisch auf Null reduziert werden, doch vor der Verklemmung ist sie zunächst existent. Eine solche Klemmverbindung wie in der Sensoranordnung 19c realisiert kann jedoch zusätzlich bei Bedarf durch eine partielle Klebeverbindung ergänzt werden.
5 zeigt schematisch den Ablauf einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens zur Herstellung der Sensoranordnung 19a gemäß den 1 und 2. In einem ersten Schritt A wird die Sensorträgerfläche 7 bereitgestellt. In einem zweiten Schritt B wird der Annäherungssensor 9 mit der zweiten Flachseite 7' der Sensorträgerfläche 7 verbunden. Außerdem wird in einem dritten Schritt C das Dekorationsträgermedium 1a bereitgestellt, ebenso wie in einem vierten Schritt D die Dekorationsschicht 3, die mit der ersten Trä-ger-Flachseite 1' des Dekorationsträgermediums 1a verbunden wird. Diese erwähnten Schritte A, B, C, D können in praktisch jeder beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden, auch an verschiedenen Orten, mit der Ausnahme, dass Schritt B zwangsläufig auf Schritt A folgen muss und Schritt D zwangsläufig auf Schritt C. In einem fünften Schritt E werden die Sensorträgerfläche 7 und das Dekorationsträgermedium 1a miteinander mit Hilfe der partiellen Klebstoffschicht 5 verbunden.
6 zeigt zur Erläuterung eine schematische Schnittansicht einer EL 11, wie sie in den vorher beschriebenen Ausführungsformen der Sensoranordnungen 19a, 19b, 19c beispielsweise verwendet werden kann. Sie umfasst eine erste Elektrodenschicht 23, eine Dielektrikumschicht 27, eine Leuchtpigmentschicht 25 und eine zweite Elektrodenschicht 29. Alle Schichten 23, 25, 27, 29 sind im Siebdruckverfahren auf der zweiten Flachseite 7'' (vgl. 1 bis 4) aufgedruckt. Durch Anlegen einer Wechselspannung AC an den beiden Elektrodenschichten 23, 29 wird die Leuchtpigmentschicht 25 zum Leuchten angeregt. Die erste Elektrodenschicht 23 ist transparent, während die zweite Elektrodenschicht 29 eine Licht reflektierende Wirkung zeigt, so dass das Licht nach oben hin abgestrahlt wird. Die Dielektrikumschicht 27 dient dazu, Durchschläge zwischen den beiden Elektrodenschichten 23, 29 zu verhindern.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend beschriebenen Sensoranordnungen lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein” bzw. „eine” nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.
Bezugszeichenliste

1a: Dekorationsträgermedium – Folie
1b: Dekorationsträgermedium – Kunststoffplatte
1c: Dekorationsträgermedium – Klemmrahmen
1': erste Träger-Flachseite
1'': zweite Träger-Flachseite
3: Dekorationsschicht
5: Klebstoff
5': Klemmvorrichtung
6: Aussparungen
7: Sensorträgerfläche – Folie
7': erste Flachseite
7'': zweite Flachseite
8: Sensor-Komponente
9: Annäherungssensor – Elektrode
10: Dekorations-Komponente
11: Leuchte – Elektrolumineszenzleuchte
13: Hinterspritzung
19a, 19b, 19c: Sensoranordnung
21: Lücke
23: erste Elektrodenschicht
25: Leuchtpigmentschicht
27: Dielektrikumschicht
29: zweite Elektrodenschicht
A: Schritt – Bereitstellung einer Sensorträgerfläche
B: Schritt – Verbinden eines Annäherungssensors
C: Schritt – Bereitstellung eines Dekorationsträgermediums
D: Schritt – Bereitstellung einer Dekorationsschicht
E: Schritt – Verbinden von Sensorträgerfläche und Dekorationsträgermedium

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1446879 B1 [0003, 0003]

Claims

Sensoranordnung (19a, 19b, 19c) zur Detektion einer Annäherung und/oder Berührung, mindestens umfassend: – eine Sensorträgerfläche (7) mit einer ersten Flachseite (7') und einer zweiten Flachseite (7''), – einen Annäherungs- und/oder Berührungssensor (9), der mit der ersten Flachseite (7') und/oder der zweiten Flachseite (7'') der Sensorträgerfläche (7) verbunden ist, – ein Dekorationsträgermedium (1a, 1b, 1c) mit einer ersten Träger-Flachseite (1') und einer zweiten Träger-Flachseite (1''), – eine Dekorationsschicht (3), die mit der ersten Träger-Flachseite (1') und/oder der zweiten Träger-Flachseite (1'') des Dekorationsträgermediums (1a, 1b, 1c) verbunden ist und/oder integraler Bestandteil des Dekorationsträgermediums (1a, 1b, 1c) ist, wobei die Sensorträgerfläche (7) und das Dekorationsträgermedium (1a, 1b, 1c) so miteinander verbunden sind, dass eine Verbindung entlang ihrer aufeinander zuweisenden Flachseite (7') und Träger-Flachseite (1'') nicht oder partiell ausgeführt ist.
Sensoranordnung gemäß Anspruch 1, wobei das Dekorationsträgermedium (1a, 1b, 1c) eine Glas- oder Kunststofffolie oder -platte umfasst.
Sensoranordnung gemäß Anspruch 2, wobei die Kunststofffolie oder -platte auf der Seite der ersten Träger-Flachseite (1') und/oder der zweiten Träger-Flachseite (1'') mit einem Spritzgussmaterial (13) hinterspritzt ist.
Sensoranordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung eine teilflächig ausgeführte Flächenverbindung umfasst.
Sensoranordnung gemäß Anspruch 4, wobei die Flächenverbindung eine Adhäsivverbindung umfasst.
Sensoranordnung gemäß Anspruch 5, wobei die Adhäsivverbindung eine Klebstofffläche (5) mit lokalen Aussparungen (6) aufweist.
Sensoranordnung gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei die Adhäsivverbindung eine Klebstofffläche (5) aufweist, deren Klebewirkung mindestens partiell aufgehoben ist.
Sensoranordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung eine Klemmverbindung umfasst.
Sensoranordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich aufweisend eine Leuchte (11), die im Betrieb durch beide Flachseiten (7', 7'') der Sensorträgerfläche (7) und/oder durch beide Träger-Flachseiten (1', 1'') des Dekorationsträgermediums (1a, 1b, 1c) Licht hindurchstrahlt.
Sensoranordnung gemäß Anspruch 9, wobei die Leuchte eine Elektrolumineszenz-Leuchte (11) mit mindestens einer Leuchtpigmentschicht (25) zwischen zwei Elektrodenschichten (23, 29) umfasst.
Sensoranordnung gemäß Anspruch 10, wobei die Elektrolumineszenz-Leuchte (11) auf mindestens einer der Flachseiten (7', 7'') und/oder Träger-Flachseiten (1', 1'') der Sensorträgerfläche (7) und/oder des Dekorationsträgermediums (1a, 1b, 1c) direkt oder indirekt aufgebracht ist.
Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Annäherungs- und/oder Berührungssensor (9) und die Leuchte (11) in einer durch die Erstreckungsebene der Sensorträgerfläche (7) definierte Erstreckung nebeneinander angeordnet sind.
Bausatz zur Assemblierung einer Sensoranordnung (19a, 19b, 19c) zur Detektion einer Annäherung und/oder Berührung, mindestens umfassend: – eine Sensor-Komponente (8) mit a) einer Sensorträgerfläche (7) mit einer ersten Flachseite (7') und einer zweiten Flachseite (7''), und b) einem Annäherungs- und/oder Berührungssensor (9), der mit der ersten Flachseite (7') und/oder der zweiten Flachseite (7'') der Sensorträgerfläche (7) verbunden ist, – eine Dekorations-Komponente (10) mit a) einem Dekorationsträgermedium (1a, 1b, 1c) mit einer ersten Träger-Flachseite (1') und einer zweiten Träger-Flachseite (1''), – und b) bevorzugt zusätzlich mit einer Dekorationsschicht (3), die mit der ersten Träger-Flachseite (1') und/oder der zweiten Träger-Flachseite (1'') des Dekorationsträgermediums (1a, 1b, 1c) verbunden ist, sowie – einem Verbindungsmittel (5, 5') zur Verbindung der Sensorträgerfläche (7) und des Dekorationsträgermediums (1a, 1b, 1c), welches so ausgebildet ist, dass es bei bestimmungsgemäßer Verwendung eine Verbindung herstellt, die entlang der aufeinander zuweisenden Flachseite (7') und Träger-Flachseite (1'') nicht oder partiell ausgeführt ist.
Bausatz gemäß Anspruch 13, umfassend eine Klemmvorrichtung (5') als Verbindungsmittel.
Verfahren zur Assemblierung einer Sensoranordnung (19a, 19b, 19c) zur Detektion einer Annäherung und/oder Berührung, mit mindestens den folgenden Schritten: – Bereitstellen (A) einer Sensorträgerfläche (7) mit einer ersten Flachseite (7') und einer zweiten Flachseite (7''), – Verbinden (B) eines Annäherungs- und/oder Berührungssensors (9) mit der ersten Flachseite (7') und/oder der zweiten Flachseite (7'') der Sensorträgerfläche (7), – Bereitstellen (C) eines Dekorationsträgermediums (1a, 1b, 1c) mit einer ersten Träger-Flachseite (1') und einer zweiten Träger-Flachseite (1''), – Bereitstellen (D) einer Dekorationsschicht (3) durch Verbinden mit der ersten Träger-Flachseite (1') und/oder der zweiten Träger-Flachseite (1'') des Dekorationsträgermediums (1a, 1b, 1c) und/oder durch Verwendung eines Dekorationsträgermediums (1a, 1b, 1c), bei dem die Dekorationsschicht (3) integraler Bestandteil ist, – Verbinden (E) der Sensorträgerfläche (7) und des Dekorationsträgermediums (1a, 1b, 1c) derart, dass eine Verbindung entlang ihrer aufeinander zuweisenden Flachseite (7') und Träger-Flachseite (1'') nicht oder partiell ausgeführt ist.