DE102011120654B3

DE102011120654B3 - Mehrschichtkörper

Info

Publication number: DE102011120654B3
Application number: DE201110120654
Authority: DE
Inventors: Walter Fix; Andreas Ullmann; Manfred Walter
Original assignee: PolyIC GmbH and Co KG
Current assignee: PolyIC GmbH and Co KG
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2013-06-06
Anticipated expiration: 2031-12-10

Abstract

Ein Mehrschichtkörper (1) zur Bereitstellung einer Tastfeldfunktionalität weist eine Vielzahl von Flächenbereichen (41, 411, 412, 413, 414, 415, 416, 417, 418, 4110; 42, 421, 422, 423, 424, 425, 426, 427, 428, 4209, 4210; 43, 431, 432, 43, 434, 435, 436, 437, 438) auf, die eine unterschiedliche Größe aufweisen; insbesondere in einem zentralen Bereich Z der Gesamtheit (11) der Flächenbereiche sind eher größere Flächenbereiche angeordnet und weiter am Rand R eher kleinere Flächenbereiche angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrschichtkörper zur Bereitstellung einer Tastfeldfunktionalität.
Bei einem Tastfeld umfasst ein gesamter Feldbereich eine Mehrzahl von Teilbereichen, einzelnen Flächenbereichen, in denen jeweils eine Messeinrichtung vorgesehen ist, um ein Berühren oder zumindest sich Annähern eines Tastgegenstandes wie beispielsweise eines Fingers zu erfassen. Es kann sich vorliegend insbesondere um eine kapazitiv arbeitende Tastfeldvorrichtung handeln, bei der die einzelnen Tastfelder durch zwei zusammenwirkende Flächenbereiche gebildet werden. Die Flächenbereiche werden zum Beispiel durch elektrisch leitfähige Bahnen oder sonstige Metallelemente bereitgestellt. Damit zwei Flächenbereiche zusammenwirken können, müssen sie galvanisch voneinander getrennt sein. Die elektrisch leitfähigen Elemente des einen Flächenbereichs wirken auskoppelnd (kapazitiv oder über ein elektromagnetisches Feld), die elektrisch leitfähigen Elemente des anderen Flächenbereichs wirken einkoppelnd, sodass also von dem einen Flächenbereich in den anderen Flächenbereich eine Kopplung erfolgen kann. Der eine Flächenbereich wirkt hierbei bevorzugt als Sendebereich, d. h. ist zum Einsatz als ein elektromagnetisches Feld aussendender Bereich vorgesehen, und der andere Flächenbereich wirkt dann bevorzugt als Empfangsbereich, empfängt also das elektromagnetische Feld.
So ist aus der DE 88 12 393 U1 eine kapazitive Schaltfolie bekannt, bei der derartige Flächenbereiche vollflächig mit elektrisch leitfähigem Material belegt sind. Zu den großflächigen Sende- und Empfangsbereichen führen schmale Leiterbahnen.
Die DE 29 10 451 A1 betrifft eine Schalttafel mit kapazitiven Berührungstasten und ein Verfahren zur deren Herstellung. Diese kapazitiven Berührungstasten sind in einer Reihe untereinander angeordnet, wobei Sendebereiche in einer Reihe untereinander angeordnet sind und zugehörige Empfangsbereiche in einer daneben angeordneten Reihe vorgesehen sind. Zusätzlich gibt es nach weitere Tastfelder nebeneinander, wobei die zugehörigen Flächenbereiche etwas andersartig ausgebildet sind. Insbesondere ist auch die Größe dieser anderen Flächenbereiche von der Größe der Flächenbereiche in der Reihe untereinander leicht verschieden.
Die DE 30 04 461 A1 beschreibt eine Bedienfeldtafel mit unterschiedlichen Berührungssensoren, wobei in einer Ausführungsform jeweils zwei dreieckige Berührungssensoren einander ergänzen. Diese Berührungssensoren sind in einem regelmäßigen Raster angeordnet, das in beiden Rasterrichtungen denselben mittleren Rasterabstand zeigt.
Bei derartigen Tastfeldern gilt Folgendes:
Jeder einzelne Flächenbereich muss für eine Auswertung der Messergebnisse mit einem Kontaktbereich am Rande des Gesamttastfeldes elektrisch verbunden sein.
Will man einen besonders großen Flächenbereich bilden, dann kann man nicht einfach die Anzahl der Flächenbereiche entsprechend vervielfachen, weil ja dann die Anzahl der nach außen zu führenden Verbindungsbahnen steigen würde, sodass am Rande des Gesamtbereichs für die Verbindungsbahnen nicht ausreichend Platz wäre. Vielmehr vergrößert man bisher die einzelnen Flächenbereiche, um ausreichend Kontaktiermöglichkeiten am Rand zu haben. Dies ist so aber nicht immer weiter fortsetzbar, weil zu große Tastfelder den Bedienkomfort beeinträchtigen und ggf. keine ausreichend gute räumliche Auflösung gewährleisten.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Mehrschichtkörper bereitzustellen, durch den eine Tastfeldvorrichtung bereitstellbar ist, bei der für einen Bedienkomfort gesorgt ist.
Die Aufgabe wird durch einen Mehrschichtkörper gelöst, bei dem durch jeweilige elektrisch leitfähige Elemente eine Mehrzahl von Flächenbereichen in ihrer Form und Größe abgegrenzt werden, wobei die Flächenbereiche zwei Klassen aufweisen, von denen die elektrisch leitfähigen Elemente eines Flächenbereichs einer ersten Klasse für den Einsatz als auskoppelnde Elemente dienen und die elektrisch leitfähigen Elemente eines Flächenbereichs einer zweiten Klasse galvanisch von den elektrisch leitfähigen Elementen der ersten Klasse getrennt sind und für den Einsatz als einkoppelnde Elemente dienen und ferner so angeordnet sind, dass sich jeder Flächenbereich der ersten Klasse mit zumindest einem zu ihm benachbarten Flächenbereich der zweiten Klasse zu einem Tastfeld ergänzt. Ein wesentlicher Gedanke besteht darin, dass zumindest zwei Flächenbereiche derselben Klasse eine unterschiedliche Größe aufweisen.
Auf diese Weise wird es ermöglicht, komplexere Muster vorzusehen, die aus den einzelnen Flächenbereichen gebildet sind. Dadurch lassen sich am Rand insbesondere solche Muster vorsehen, die es ermöglichen, viele Verbindungsleitungen von weiter mittig liegenden Flächenbereichen nach außen zu Kontaktelementen zu führen. Insbesondere kann man am Randbereich der Gesamtfläche des Mehrschichtkörpers eher kleinere Flächenbereiche vorsehen, im zentralen bzw. mittigen Bereich des Mehrschichtkörpers eher größere Flächenbereiche vorsehen, Wenn mittig eher größere Flächenbereiche vorgesehen sind, führen weniger Verbindungsleitungen nach außen, daher ist die Gesamtheit der Verbindungsleitungen von der Mitte des Gesamtflächenbereichs nach außen hin kleiner und nimmt weniger Platz am Rand in Anspruch.
Der erfindungsgemäße Mehrschichtköper ist insbesondere so ausgebildet, dass jeder Flächenbereich der ersten Klasse über Verbindungsflächenbereiche mit einem ersten Kontaktbereich an einem Rand außerhalb aller Flächenbereiche verbunden ist, und genauso ist jeder Flächenbereich der zweiten Klasse über Verbindungsflächenbereiche mit einem zweiten Kontaktbereich an einem Rand außerhalb aller Flächenbereiche verbunden. Es kann sich bei dem Rand, zu dem die Verbindungsflächenbereiche für die zweite Klasse führen, um denselben Rand handeln, zu dem auch die Verbindungsflächenbereiche der ersten Klasse führen: genauso kann dieser eine Rand auch dem anderen Rand gegenüber liegen, etwa eine Seite eines Rechtecks bilden und der andere Rand die andere Seite, oder aber einen Winkel einnehmen und der andere Rand den anderen Winkel einnehmen.
Ferner ist vorgesehen, dass von Gruppen von Flächenbereichen unterschiedlicher Größe die kleineren näher an einem Rand angeordnet sind, an dem ein Kontaktbereich vorgesehen ist, als die größeren. Bei dieser Anordnung ist gewährleistet, dass die Verbindungsflächenbereiche in ihrer Zahl in geringerem Maße durch mittig bzw. zentral in dem Gesamtflächenbereich angeordnete Flächenbereiche bedingt sind, als durch solche Flächenbereiche, die weiter am Rand liegen. Dadurch müssen weniger Verbindungsflächenbereiche an Flächenbereichen am Rand vorbeigeführt werde, als wenn kleinere Flächenbereiche mittig vorhanden wären, etwa wenn alle Flächenbereiche die gleiche Größe hätten, was ja durch die Erfindung überwunden ist.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die elektrisch leitfähigen Elemente sämtlich in einer einzigen Schicht bereitgestellt werden, Dadurch kann der Mehrschichtkörper leichter und damit kostengünstiger hergestellt werden.
Die elektrisch leitfähigen Elemente können in Form von Indiumzinnoxid („ITO”) bereitgestellt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werde aber elektrisch leitfähige Bahnen in jeweils einem Muster bereitgestellt, durch das der jeweilige Flächenbereich in seiner Form und Größe abgegrenzt wird. Bei Verwendung eines solchen Musters lässt sich insbesondere durch ausreichendes Verschmälern der elektrisch leitfähigen Bahnen dafür sorgen, dass man diese nicht mehr mit dem Auge auflösen kann und der Flächenbereich im Wesentlichen transparent erscheint.
Durch Kombination der beiden bevorzugten Ausführungsformen des Bereitstellens nur einer Schicht und der elektrisch leitfähigen Bahnen in einem Muster erhält man somit Folgendes:
Einen Mehrschichtkörper, der eine Schicht aufweist, in der in einer Mehrzahl von Flächenbereichen elektrisch leitfähige Bahnen in jeweils einem Muster bereitgestellt sind, durch das der jeweilige Flächenbereich in seiner Form und Größe abgegrenzt wird. Die Flächenbereiche sind zwei Klassen zuordenbar, von denen die elektrisch leitfähigen Bahnen eines Flächenbereichs einer ersten Klasse für den Einsatz als auskoppelnde, insbesondere ein elektromagnetisches Feld aussendende Elemente dienen, und von denen die elektrisch leitfähigen Bahnen eines Flächenbereichs einer zweiten Klasse galvanisch von den elektrisch leitfähigen Bahnen der ersten Klassen getrennt sind und für den Einsatz als einkoppelnde, insbesondere ein elektromagnetisches Feld von einem Flächenbereich der ersten Klasse empfangende Elemente dienen und so angeordnet sind, dass sich zumindest ein Flächenbereich der ersten Klasse mit einem jeweiligen benachbarten Flächenbereich der zweiten Klasse zu einem Tastfeld ergänzt. Ein wesentlicher Gedanke besteht weiterhin darin, dass zumindest zwei Flächenbereiche derselben Klasse eine unterschiedliche Größe aufweisen. Ferner sind, wie oben ausgeführt, die Verbindungsflächenbereiche vorgesehen und bevorzugt durch elastisch leitfähige Bahnen in einem Muster bereitgestellt. Auch hier sind die kleineren Flächenbereiche näher an einem Rand angeordnet als die größeren.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Mehrschichtkörpers sind bei zumindest einer Untergruppe der Flächenbereiche mit zwei Flächenbereichen unterschiedlicher Größe je zwei Flächenbereiche unterschiedlicher Klassen einander zugeordnet, um sich zu einem Tastfeld zu ergänzen, und haben dieselbe Größe.
Mit anderen Worten sind, zumindest, was die Untergruppe angeht, die Tastfeldformen gleich, haben aber unterschiedliche Größen. Dies hat besonders bei geometrisch einfachen Formen wie Dreiecken, Quadraten, Fünfecken mit Sechsecken und Achtecken den Vorteil, dass die Tastfelder der Untergruppe den Flächenbereich geometrisch dicht einnehmen können. Für den Benutzer ist es auch besonders intuitiv zu erfassen, dass es die Tastfelder sind, die die einzelnen Einheiten bilden, und nicht etwa die einzelnen Flächenbereiche, die sich zu einem Tastfeld ergänzen.
Bevorzugt haben hierbei einander zugeordnete Flächenbereiche (aus den beiden unterschiedlichen Klassen) dieselbe Form. Insbesondere bei einer inhärenten Symmetrie einer solchen Form lassen sich die Flächenbereiche relativ dicht in den Gesamtflächenbereich einplanen, was für die Bedienung vorteilhaft ist. Die zugeordneten Flächenbereiche können z. B. ein gleichschenkliges Dreieck mit einem rechten Winkel bilden, sodass sie sich insgesamt zu einem Quadrat ergänzen lassen. Bevorzugt sind die einander zugeordneten Flächenbereiche jedoch rechteckig, denn durch solche Rechtecke lässt sich eine einfache Kachelung der Flächenbereiche einplanen, auch wenn diese unterschiedliche Größen haben.
Rechtecke unterschiedlicher Größe können hierbei insbesondere durch Skalierung mit einem Faktor von weniger als 0,5, bevorzugt von zwischen 0,25 und 0,34 auseinander hervorgehen. Bei einer solchen Skalierung passen zwei der kleineren Rechtecke an eine Seite eines größeren Rechtecks, und es ist dennoch Platz für eine von den größeren Rechtecken nach außen geführten Verbindungsleitung. Der Skalierungsfaktor kann bei Rechtecken von drei und mehr unterschiedlichen Größen gleich bleiben, bevorzugt wird der Faktor zu kleineren Rechtecken hin jedoch sukzessive kleiner, um der nach außen hin größer werdenden Anzahl von Verbindungsleitungen Rechnung zu tragen. Statt einer Skalierung kann auch eine Stauchung, also eine Längenänderung in nur einer Raumrichtung, vorgesehen sein.
Bei einer anderen bevorzugten Variante der Ausführungsform mit formgleichen Tastfeldern sind einander zugeordnete Flächenbereiche zwar nicht von gleicher Form, aber geometrisch ähnlich, wobei insbesondere ihre Formen spiegelsymmetrisch zueinander sind. Auf diese Weise können die Formen so ausgebildet sein, dass die beiden zugeordneten Flächenbereiche unterschiedlicher Klassen ineinander greifen, um das Tastfeld zu bilden. Dies gilt insbesondere dann, wenn einander zugeordnete Flächenbereiche dreieckig sind, bevorzugt mit einem rechten Winkel in der Dreiecksform, damit sich die zueinander spiegelsymmetrischen oder zueinander punktsymmetrischen Dreiecke wenigstens zu einem Rechteck ergänzen (z. B. bei drei unterschiedlichen Winkeln in den Dreiecken).
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist ein Flächenbereich der anderen als derselben Klasse eine von den beiden Größen der Flächenbereiche derselben Klasse verschiedene dritte Größe auf, Mit anderen Worten lassen sich die Flächenbereiche in eine Reihenfolge ihrer Größen bringen, bei der sich bevorzugt die Flächenbereiche unterschiedlicher Klassen miteinander abwechseln. Auf diese Weise lassen sich komplexe geometrische Anordnungen und Muster vorsehen, bei denen man sich vom Konzept des Tastfelds gleicher Form lösen kann.
Hierbei kann z. B. vorgesehen sein, dass zumindest einem Flächenbereich der einen Klasse mehr als ein Flächenbereich der anderen Klasse zugeordnet ist, um sich jeweils zu einem Tastfeld zu ergänzen. Man hat es gewissermaßen mit einander überlappenden Tastfeldern zu tun, denen jeweils der zumindest eine Flächenbereich der einen Klasse zugehörig ist, aber jeweils ein anderer Flächenbereich der anderen Klasse zugehörig ist.
Es kann vorgesehen sein, dass Flächenbereiche verschiedener Größe geometrisch ähnlich sind. Bekanntlich lässt sich insbesondere bei Quadraten und Dreiecken die Grundform in eine Mehrzahl von geometrisch ähnlichen Unterformen gleicher Größe einteilen.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass von zwei benachbarten Flächenbereichen einer quadratisch und einer rechteckig ist, wobei das Rechteck insbesondere die Seitenlänge des Quadrats hat. Bevorzugt hat das Rechteck hierbei mit seiner größeren Seite die Seitenlänge eines größeren Quadrats und mit seiner kleineren Seitenlänge die Seitenlänge eines kleineren Quadrats, das sich an die Ecken des größeren Quadrats anschließt und derselben Klasse zugeordnet ist.
Bei der Ausführungsform mit Flächenbereichen in drei Größen kann vorgesehen sein, dass Flächenbereiche verschiedener Größe nicht geometrisch ähnlich sind.
Beispielsweise kann es quadratische Flächenbereiche verschiedener Größe der einen Klasse und L-förmige Flächenbereiche der anderen Klasse geben, sodass sich jeweils ein L-förmiger Flächenbereich der anderen Klasse mit einem kleinen Quadrat der ersten Klasse zu einem Quadrat ergänzt, welches äquivalent zu einem größeren Quadrat der ersten Klasse ist; man kann dann den Gesamtflächenbereich einfach in Quadrate unterteilen, aber dennoch Flächenbereiche in unterschiedlichen Größen vorsehen.
Genauso kann die eine Klasse Flächenbereiche verschiedener Größe und/oder auch verschiedener Form aufweisen, die Flächenbereiche der anderen Klasse können dann eine (insbesondere zu zumindest einer der Formen komplementäre) Sägezahnkontur aufweisen, etwa nach Art einer tannenbaumartigen Form oder aus Teilung einer tannenbaumartigen Form entstandenen Form.
Bei allen genannten Ausführungsformen und möglichen weiteren Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die elektrisch leitfähigen Bahnen nicht transparent sind, dass aber ihre Breite (und insbesondere auch ihre Beabstandung) so gewählt ist, dass die Flächenbereiche für das menschliche Auge transparent sind. Eine solche Breite liegt insbesondere zwischen 1 μm und 40 μm, bevorzugt zwischen 5 μm und 25 μm. Der Abstand zweier Leiterbahnen kann zwischen 10 μm und 5 mm liegen, bevorzugt liegt er zwischen 300 μm und 1 mm. Wenn die Breite der elektrisch leitfähigen Bahn entsprechend gewählt ist, sind die elektrisch leitfähigen Bahnen für das menschliche Auge nicht sichtbar. Die Flächenbereiche können insbesondere dann für das menschliche Auge transparent sein, wenn sich das Auge des Betrachters im Abstand von mehr als 30 cm von dem Flächenbereich entfernt befindet und die Breite der leitfähigen Bahnen und/oder die Beabstandung dieser Bahnen so gering ist, dass eine räumliche Auflösung durch das menschliche Auge nicht mehr möglich ist. Unter transparent kann in diesem Zusammenhang insbesondere zu verstehen sein, dass die Transmission für sichtbares Licht bei über 80%, vorzugsweise bei über 90%, liegt. Es sind aber auch andere Transparenzgrade möglich, so lange die Leiterbahnen nicht durch den menschlichen Betrachter auflösbar sind. In einer Bedienvorrichtung mit einem Mehrschichtkörper als Tastfeldvorrichtung und einer Anzeigevorrichtung, auf die der Mehrschichtkörper aufgebracht ist, können dann die Konturen der Flächenbereiche oder noch besser der Tastfelder durch Linien auf einer Darstellung auf der Anzeigeeinrichtung für den Betrachter angedeutet werden, ohne dass die Tastfelder als solche unmittelbar sichtbar wären. Damit ist der Entwerfer der Bedienvorrichtung nicht fest an die Vorgaben durch die Tastfeldeinrichtung gebunden, sondern kann ein zugehöriges Verfahren zur Ansteuerung in Form eines Algorithmus eines Computerprogramms wesentlich freier wählen.
Hierbei können die Ränder mit den Kontaktbereichen nur an zwei entgegengesetzten Seiten der Gesamtheit der Flächenbereiche angeordnet sein, und nur bezüglich dieser Ränder können die Flächenbereiche unterschiedlicher Größe kleiner an dem Rand sein, als die größeren. Mit anderen Worten ist in diesem Fall die Ordnung der Flächenbereiche nach ihrer Größe nur eindimensional, in die andere Dimension muss keine Ordnung dieser Art gegeben sein, oder es kann eine andere Ordnung gegeben sein.
Alternativ umgeben Ränder mit Kontaktbereichen die Gesamtheit der Flächenbereiche vollständig, und in alle Richtungen (in der Ebene) sind die kleineren Flächenbereiche näher an einem jeweiligen Rand angeordnet als die größeren, sodass man eine zweidimensionale Anordnung erhält.
Die beiden genannten Alternativen können je nach den Designvorstellungen vorgesehen werden. Die eindimensionale Anordnung kann vorteilhaft sein, wenn beispielsweise oben und unten auf einer Bildschirmdarstellung Menüleisten vorgesehen sind, an denen durch Tasten Bedienelemente ausgewählt werden. Die zweidimensionale Anordnung kann vorteilhaft sein, wenn über den Bildschirm verteilt Bildsymbole angeordnet sind.
Beiden Ausführungsformen ist aber gemeinsam, dass eher mittig, zentral auf der Bildschirmdarstellung größere Formen dargestellt werden und am Rand kleinere. Die Erfinder des vorliegend beanspruchten Mehrschichtkörpers haben erkannt, dass gerade typische Bedienlösungen eine niedrigere Auflösung in der Mitte einer Anzeige erfordern als am Rand. Insbesondere kann in der Mitte der Anzeige eine Bedienung mittels Gesten erfolgen, welche durch mehr als einen einzigen Finger einer Bedienperson ausgeführt werden (sogenannte Multitouchfähigkeit), wobei insbesondere der physiologisch vorgegebene minimale Abstand zweier Finger die maximal erforderliche Auflösung für die Erfassung einer Geste festlegt und demgemäß die Anforderungen an die Auflösung vergleichsweise gering sind. Typische Bedienhandlungen am Rand erfordern dagegen insbesondere meist nur den Einsatz eines einzigen Fingers, dessen Position sehr genau erfasst werden sollte, was die Notwendigkeit einer hohen räumlichen Auflösung bedingt.
Bei dem genannten Ausführungsbeispiel sind bevorzugt zumindest zwei Flächenbereiche der ersten Klasse und zumindest zwei Flächenbereiche der zweiten Klasse jeweils über Verbindungsflächenbereiche, die durch elektrisch leitfähige Bahnen in einem Muster bereit gestellt sind, untereinander verbunden. Durch eine geeignete elektrische Verschaltung lassen sich besonders kleine Flächenbereiche bereitstellen, ohne dass es Schwierigkeiten bei ihrer Kontaktierung geben würde. So lässt sich insbesondere die Tastfeldvorrichtung mit den Tastfeldern einlagig realisieren, zusammen mit der Verdrahtung, wenigstens in einem Bereich, der vorzugsweise für das menschliche Auge transparent ist, Durch die spezielle Ausgestaltung und Strukturierung der elektrisch leitfähigen Schicht mit den elektrisch leitfähigen Bahnen lassen sich so Tastfelder hoher Transparenz kostengünstig fertigen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nehmen die einzelnen Flächenbereiche eine Fläche von zwischen 0,25 bis 10 cm² ein, bevorzugt von zwischen 0,64 und 2 cm². Bei Einteilung der Flächenbereiche in Flächenbereiche von zwei unterschiedlichen Größen können die kleineren Flächenbereiche bevorzugt eine Fläche von zwischen 0,25 von 5 cm² einnehmen und die größeren Flächenbereiche eine Fläche von zwischen 1 bis 10 cm².
Bei Einteilung der Flächenbereiche in gleich drei Gruppen unterschiedlicher Größe können die kleineren Flächenbereiche eine Fläche von zwischen 0,25 bis 5 cm² einnehmen, die mittleren Flächenbereiche einer Fläche von zwischen 0,5 bis 7,5 cm², und die größten Flächenbereiche eine Fläche von zwischen 0,75 bis 10 cm². Aus dem Bereich von 0,25 bis 10 cm² lassen sich auch noch vier oder mehr Größen zuordnen. Die genannten Flächeninhalte gelten unabhängig von der konkret gewählten Form für die Flächenbereiche.
Die Aufgabe, einen Mehrschichtkörper bereitzustellen, durch den eine Tastfeldvorrichtung bereitstellbar ist, bei der für einen Bedienkomfort gesorgt ist, wird in einem zweiten Aspekt der Erfindung auch durch einen Mehrschichtkörper gelöst, in dem in einer Mehrzahl von Flächenbereichen jeweils elektrisch leitfähige Elemente bereitgestellt sind, durch die der jeweilige Flächenbereich in seiner Form und Größe abgegrenzt wird, und wobei die Flächenbereiche zwei Klassen aufweisen, von denen die elektrisch leitfähigen Elemente eines Flächenbereichs einer ersten Klasse für den Einsatz als auskoppelnde, insbesondere ein elektromagnetisches Feld aussendende Elemente dienen und die elektrisch leitfähigen Elemente einer zweiten Klasse galvanisch von den Flächenbereichen der ersten Klasse getrennt sind und für den Einsatz als einkoppelnde, insbesondere ein elektromagnetisches Feld empfangende Elemente dienen und so angeordnet sind, dass sich jeder Flächenbereich der ersten Klasse mit jeweils genau einem Flächenbereich der zweiten Klasse zu einem Tastfeld ergänzt, wobei die Tastfelder in einer Rasteranordnung bereitgestellt sind, durch die zwei Rasterrichtungen definiert sind, und wobei zwei sich ergänzende Flächenbereiche eines Tastfelds durch einen Spalt voneinander getrennt sind und wobei die Spalte derart zwischen zugehörigen elektrisch leitfähigen Elementen verlaufen, dass zwei benachbarte Tastfelder in der Rasteranordnung in einer ersten Rasterrichtung einen größeren mittleren Rasterabstand voneinander haben als in einer zweiten Rasterrichtung.
Bei diesem Aspekt lässt sich somit eine erste Auflösung in der ersten Rasterrichtung erzielen und eine zweite Auflösung in der zweiten Rasterrichtung erzielen, wobei die erste Auflösung gröber als die zweite Auflösung ist. Die gröbere Auflösung kann dazu dienen, eine Multitouchfunktionalität bereitzustellen, bei der eine Bedienperson mit zweier ihrer Finger auf unterschiedliche Tastfelder tippt, um einen bestimmten Befehl einzugeben. Der mittlere Rasterabstand in der ersten Rasterrichtung entspricht dann einem typischen Abstand zweier Finger voneinander. Hingegen kann in der Richtung der zweiten Rasterrichtung vorgesehen sein, dass die Bewegungen mit einzelnen Fingern erfolgen. Beispielsweise kann die erste Rasterrichtung die horizontale Richtung sein, denn eine nach vorne gestreckte Hand hat die Finger eher nebeneinander als untereinander. Die zweite Rasterrichtung ist dann naturgemäß die vertikale Richtung, denn zum Beispiel kann das stufenweise Scrollen über einen Scrollbalken mithilfe eines einzelnen Fingers nach unten ermöglicht werden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform in diesem zweiten Aspekt ist jeder Rasterabstand zweier benachbarter Tastfelder in der ersten Rasterrichtung größer als jeder Rasterabstand in der zweiten Rasterrichtung. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Rasterabstände von Tastfeld zu Tastfeld verschieden sind; hier bleibt die Auflösung in der erste Rasterrichtung auf jeden Fall gröber als in der zweiten Rasterrichtung.
Bevorzugt ist die Rasterung regelmäßig, und zwar hat die Rasteranordnung besonders bevorzugt Tastfelder in einer Rechteckform, die jedoch nicht die eines Quadrats ist.
Eine solche Rechteckform lässt sich insbesondere dadurch besonders einfach bilden, dass die elektrisch leitfähigen Elemente in der Form von rechtwinkligen, allerdings ungleichschenkligen Dreiecken ausgebildet sind. Der Spalt zwischen den beiden elektrisch leitfähigen Elementen, die sich zum Tastfeld ergänzen, ist dann geradlinig.
Die Erfindung ist in diesem zweiten Aspekt jedoch nicht auf das Vorsehen geradliniger Spalten beschränkt.
Die Aufgabe, einen Mehrschichtkörper bereitzustellen, durch den eine Tastfeldvorrichtung bereitstellbar ist, bei der für einen Bedienkomfort gesorgt ist, wird in einem dritten Aspekt der Erfindung auch durch einen Mehrschichtkörper gelöst, in dem in einer Mehrzahl von Flächenbereichen jeweils elektrisch leitfähige Elemente bereitgestellt sind, durch die der jeweilige Flächenbereich in seiner Form und Größe abgegrenzt wird, und wobei die Flächenbereiche zwei Klassen aufweisen, von denen die elektrisch leitfähigen Elemente eines Flächenbereichs einer ersten Klasse für den Einsatz als auskoppelnde, insbesondere ein elektromagnetisches Feld aussendende, Elemente dienen und die elektrisch leitfähigen Elemente eines Flächenbereichs einer zweiten Klasse galvanisch von den Elementen der Flächenbereiche der ersten Klasse getrennt sind und für den Einsatz als einkoppelnde, insbesondere ein elektromagnetisches Feld empfangende Elemente dienen und ferner so angeordnet sind, dass sich jeder Flächenbereich der ersten Klasse jeweils mit einem zu ihm benachbarten Flächenbereich der zweiten Klasse zu einem Tastfeld ergänzt, wobei die sich ergänzenden Flächenbereiche dieselbe, von einem Rechteck verschiedene Form aufweisen, aber die Form des einen gegenüber der des anderen um 180° gedreht ist.
Bei geeigneter Wahl der Form derart, dass sie genau zu sich selbst passt, wenn sie um 180° gedreht ist, lassen sich somit die Flächenbereiche besonders kompakt bereitstellen; die dadurch erzielbare Auflösung ist im Verhältnis zur vom Tastfeld eingenommenen Fläche besonders gering. Dadurch können Verbindungsflächenbereiche eingespart werden, sodass eine besonders große Tastfeldvorrichtung baubar ist.
Von Vorteil ist die hohe Auflösung insbesondere bei der Erfindung dadurch, dass sie sowohl zeilen- als auch spaltenweise gilt; dies bedingt, dass den Flächenbereichen Zeilen und Spalten zuordenbar sind, und in jeder Zeile und in jeder Spalte ist dann jeweils eine Mehrzahl von Flächenbereichen derselben Klasse bereitgestellt. Auf diese Weise ist insbesondere eine Multitouchfähigkeit herstellbar, d. h. eine Bedienperson kann mit zweier ihrer Finger gleichzeitig auf unterschiedliche Tastfelder tippen, um einen bestimmten Befehl einzugeben.
Bevorzugt ist bei dem Mehrschichtkörper gemäß diesem dritten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass die Flächenbereiche dreieckig sind, wobei sie vorzugsweise einen rechten Winkel aufweisen. Zwei gleiche rechtwinklige Dreiecke, von denen das eine gegenüber dem anderen um 180° gedreht ist (und damit punktsymmetrisch ist), ergänzen sich sehr schön zu einem Rechteck, sodass ein Tastfeld als ein Rechteck bereitgestellt ist; dann lassen sich mehrere Tastfelder ideal in einem Raster anordnen.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben, in der
1a eine schematische Draufsicht auf einen Mehrschichtkörper zeigt,
1b eine schematische Schnittdarstellung eines Mehrschichtköpers zeigt,
2a bis 2d schematische Darstellungen eines Ausschnitts aus einem Muster von elektrisch leitfähigen nicht transparenten Bahnen zeigen,
3 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Mehrschichtkörper gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in Draufsicht veranschaulicht,
4A einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Mehrschichtkörper gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in Draufsicht veranschaulicht,
4B eine Draufsicht auf einen Ausschnitt der Ausführungsform gemäß 4A veranschaulicht, um das erfindungsgemäße Konzept zu erläutern,
5 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Mehrschichtkörper gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung in Draufsicht veranschaulicht,
6 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Mehrschichtkörper gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung in Draufsicht veranschaulicht,
7 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Mehrschichtkörper gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung in Draufsicht veranschaulicht, und
8 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Mehrschichtkörper gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, durch die ein zweiter und/oder dritter Aspekt derselben verwirklicht wird, in Draufsicht veranschaulicht.
1a zeigt eine Draufsicht und 1b eine Schnittdarstellung eines Mehrschichtkörpers 1. Der Mehrschichtkörper 1 weist ein Trägersubstrat 30, eine erste elektrisch leitfähige Schicht 31, eine dielektrische Schicht 32, eine zweite elektrisch leitfähige Schicht 33 sowie eine dielektrische Schicht 34 auf.
Es ist auch möglich, dass der Mehrschichtkörper 1 nicht sämtliche der vorgenannte Schichten aufweist, sondern lediglich aus der Trägerschicht 30 und der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 31 besteht. Weiter ist es möglich, dass der Mehrschichtkörper 1 neben den in 1b gezeigten Schichten noch weitere Schichten umfasst, beispielsweise ein oder mehrere Dekorschichten oder weitere elektrisch leitfähige Schichten.
Der Mehrschichtkörper 1 weist einen Bereich 11 auf, in dem der Mehrschichtkörper 1 für den menschlichen Betrachter transparent erscheint, und er weist einen Bereich 12 auf, in dem der Mehrschichtkörper 1 für den menschlichen Betrachter ebenfalls transparent erscheint, jedoch auch semi-transparent oder opak ausgebildet sein kann. Weiter weist der Mehrschichtköper 1 einen Kontaktverbinder 20 mit mehreren Kontaktfeldern 21 auf, über welchen eine elektrische Kontaktierung des Mehrschichtkörpers möglich ist. Es ist jedoch auch möglich, dass der Mehrschichtkörper 1 nicht über einen derartigen Kontaktverbinder verfügt, und dass die Kontaktierung der elektrisch leitfähigen Schicht bzw. Schichten des Mehrschichtkörpers mittels elektrisch leitfähigen Klebeverbindungen, Bondverbindungen, Löt- oder Schweißverbindungen erfolgt.
Der Bereich 11 lässt sich grob in einen Randbereich R und einen zentralen Bereich Z unterteilen. Der zentrale Bereich Z kann wiederum in in der 1a nicht gezeigten Weise in weitere Bereiche unterteilt werden, z. B. einen besonders zentralen Bereich und einen zum zentralen Bereich zugehörigen Mittelrandbereich etc. Auf die genaue Einteilung kommt es vorliegend nicht an, es kommt lediglich darauf an, dass unterschieden wird zwischen Bereichen, die eher am Rand R liegen und Bereichen, die eher im zentralen Bereich Z liegen.
Das Trägersubstrat 30 besteht vorzugsweise aus einer flexiblen Kunststofffolie, beispielsweise aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (PS), Polyester (PE) und/oder Polycarbonat (PC). Die flexible Kunststofffolie weist vorzugsweise Schichtdicken von zwischen 15 μm und 300 μm auf, bevorzugt von zwischen 23 und 100 μm. Das Trägersubstrat 30 ist zumindest in dem Bereich 11 transparent ausgebildet; vorzugsweise ist das Trägersubstrat jedoch vollflächig transparent ausgebildet und besteht so beispielsweise aus einer transparenten Kunststofffolie.
Die erste elektrisch leitfähige Schicht 31 besteht vorzugsweise aus einem Metall, beispielsweise Kupfer, Aluminium, Chrom, Silber oder Gold. Diese Metallschicht ist bevorzugt in einer Schichtdicke von zwischen 20 nm und 100 nm auf das Trägersubstrat 30 aufgebracht und strukturiert. Das Aufbringen kann mittels Aufdampfen, Aufsputterns oder eines sonstigen Aufbringungsverfahrens erfolgen. Die Strukturierung erfolgt hierbei bevorzugt mittels eines Ätz-Verfahrens (Positiv-Ätzen oder Negativ-Ätzen) oder mittels eines Waschverfahrens. Genauso kann auch ein Verfahren des Druckens zum Strukturieren eingesetzt werden. Das Aufbringen und Strukturieren kann auch in einem Schritt erfolgen, z. B. wenn eine Aufbringungsmaske eingesetzt wird.
Zwischen dem Trägersubstrat 30 und der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 31 kann auch eine Haftvermittlungsschicht angeordnet sein, welche das Anhaften der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 31 an dem Trägersubstrat 30 verbessert. Eine derartige Haftvermittlungsschicht ist vorzugsweise ebenfalls aus einem transparenten Material ausgebildet.
In der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 31 sind in dem ersten Bereich 11 eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Bereichen 41 erster Klasse vorgesehen, eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Bereichen 42 zweiter Klasse vorgesehen, und Verbindungsbereiche 43. Die elektrisch leitfähigen Bereiche 41 der ersten Klasse und die elektrisch leitfähigen Bereiche 42 der zweiten Klasse sind galvanisch voneinander getrennt, damit die elektrisch leitfähigen Bereiche 41 der ersten Klasse als Sendebereiche dienen können, die ein elektromagnetisches Feld aussenden, und die elektrisch leitfähigen Bereiche 42 der zweiten Klasse als Empfangsbereiche dienen können, die von einem Bereich der ersten Klasse ein elektromagnetisches Feld empfangen. Die elektrisch leitfähigen Bereiche 41, 42 und 43 bestehen jeweils aus einem Muster von elektrisch leitfähigen, nicht transparenten Bahnen 40, deren Breite im ersten Bereich 11 so gewählt ist, dass die elektrisch leitfähigen Bereiche erster und zweiter Klasse und die Verbindungsbereiche für das menschliche Auge transparent erscheinen. Die Bahnen 40 besitzen so beispielsweise eine Breite von zwischen 1 μm und 40 μm, bevorzugt von zwischen 5 μm und 25 μm. Die Verbindungsbereiche 43 verbinden jeweils ein oder mehrere der Bereiche 41 der ersten Klasse oder der Bereiche 42 der zweiten Klasse mit einem außerhalb des Bereichs 11 angeordneten Kontaktbereich. Dabei ist es auch möglich und vorteilhaft, dass die Verbindungsbereiche 43 außerhalb des Bereichs 11 vollflächig mit der elektrisch leitfähigen Schicht 31 belegt sind, oder mit einem Muster von elektrisch leitfähigen, nicht transparenten Bahnen 40 belegt sind, deren Breite so gewählt ist, dass die Bereiche 43 in diesem Bereich 12 für das menschliche Auge nicht transparent erscheinen. Hierdurch ist es möglich, in dem Bereich 12 die Leitfähigkeit der Bereiche 43 zu erhöhen, auf Kasten der Transparenz, die jedoch in diesem Bereich nicht mehr von Relevanz ist.
Kontaktbereiche können hierbei von den Kontaktfeldern 21 des Kontaktverbinders 20 ausgebildet werden, es ist jedoch auch möglich, dass ein Kontaktbereich einen Bereich darstellt, in dem die erste elektrisch leitfähige Schicht 31, beispielsweise über ein Via, mit einer anderen elektrisch leitfähigen Schicht kontaktiert wird; der Kontaktbereich kann auch von einem Bereich der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 31 ausgebildet werden, in dem eine (für den menschlichen Betrachter opak erscheinende) Verbindungsbahn der elektrisch leitfähigen Schicht 31 in einen (für den menschlichen Betrachter transparent erscheinenden) Bereich 43 der ersten Klasse übergeht.
Wie in 1b angedeutet, sind in der ersten leitfähigen Schicht 31 auch die Kontaktfelder 21 des Kontaktverbinders 30 ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Kontaktfelder 21 nicht in der elektrisch leitfähigen Schicht 31, sondern in einer anderen elektrisch leitfähigen Schicht, beispielsweise in der elektrisch leitfähigen Schicht 33 ausgebildet sind. Im Bereich der Kontaktfelder 21 kann hierbei die erste elektrisch leitfähige Schicht 31 über eine größere Schichtdicke verfügen oder auch mit einem anderen oder dem gleichen elektrisch leitfähigen Material nachverstärkt sein.
Auf der ersten elektrisch leitfähiges Schicht 31 wird sodann die dielektrische Schicht 32 aufgebracht. Bei der dielektrischen Schicht 32 handelt es sich vorzugsweise um einen transparenten Lack, der mittels eines Druckverfahrens in einer Schichtdicke von 1 μm bis 40 μm auf die elektrisch leitfähige Schicht 31 aufgebracht wird. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn bereits beim Aufbringen der dielektrischen Schicht 32 in den Bereichen, in denen später Vias 35 vorzusehen sind, kein Material aufgebracht wird.
Weiter wird sodann die elektrisch leitfähige Schicht 33 aufgebracht. Bei der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 33 handelt es sich vorzugsweise um eine Schicht, welche mittels Druckens eines elektrisch leitfähigen Druckstoffes, beispielsweise Carbon-Black oder Leitsilber aufgebracht ist. Hierbei können beim Aufdrucken gleichzeitig die in der dielektrischen Schicht 32 vorgesehenen Ausnehmungen mit dem Druckstoff befüllt werden und so gleichzeitig die Vias 35 durch die elektrische Schicht 32 mit leitfähigem Material befüllt werden. Die leitfähige Schicht 33 ist vorzugsweise so strukturiert, dass mittels dieser Schicht mehrere der Verbindungsbereiche 43 der elektrisch leitfähigen Schicht 31 miteinander elektrisch verbunden werden und so die Anzahl der Kontaktfelder 21 des Kontaktverbinders 20 reduziert werden kann.
Vorzugsweise sind in dem Bereich 11 neben der elektrisch leitfähigen Schicht 31 keine weiteren elektrisch leitfähigen Schichten mehr in dem Mehrschichtkörper 1 vorgesehen.
Die elektrisch leitfähigen Bahnen 40 in den drei Arten von Bereichen 41, 42, 43 sind bevorzugt gemäß einem der in den 2a bis 2d verdeutlichten Muster angeordnet. Wie dort gezeigt, sind die elektrisch leitfähigen Bahnen 40 hierbei zur Vermeidung von Beugungs- und Moiré-Effekten möglichst nicht parallel zueinander angeordnet und weisen weiter eine Vielzahl von Kreuzungspunkten auf, um so möglichst eine gleichmäßige Flächenleitfähigkeit in den Bereichen 41, 42 und 43 bereitzustellen.
Die elektrisch leitfähigen Bahnen 40 grenzen jeweils einen Flächenbereich ab, auf deren Form und Größe nachfolgend näher eingegangen wird. Die Abgrenzung erfolgt dadurch, dass eine jeweils äußere leitfähige Bahn 40 zur leitfähigen Bahn 40 eines anderen Flächenbereichs um einen Abstand von zwischen 10 μm bis 5 mm, bevorzugt von zwischen 150 μm bis 500 μm beabstandet ist und bevorzugt galvanisch von diesem getrennt ist. Die einzelnen Flächenbereiche haben eine Fläche von zwischen 0,25 und 10 cm². Die Breite und Beabstandung der leitfähigen opaken Bahnen in den einzelnen Flächenbereichen ist so gewählt, dass diese Bereiche eine mittlere Flächenleitfähigkeit zwischen 0,1 Ohm (Ohm square) und 10 Ohm (Ohm square), bevorzugt zwischen 0,5 Ohm (Ohm square) und 2 Ohm (Ohm square) aufweisen.
Vorliegend wird das Konzept vorgestellt, dass unterschiedliche Flächenbereiche derselben Klasse eine unterschiedliche Größe aufweisen, also einen unterschiedlichen Flächeninhalt einnehmen.
Bei einer Anordnung gemäß 3 ergänzen sich jeweils Flächenbereiche 411 der ersten Klasse mit Flächenbereiches 421 der zweiten Klasse zu Tastfeldern 51 im Zentrum 2 des transparenten Bereichs 11. Weiter am Rand R des transparenten Bereichs 11 ergänzen sich wesentlich kleinere Flächenbereiche 412 der ersten Klasse mit entsprechenden Flächenbereichen 422 der zweiten Klasse zu quadratischen Tastfeldern 52. Eine galvanische Trennung in Form eines Spalts befindet sich zwischen den Flächenbereichen 411 und 421 bzw. zwischen den Flächenbereichen 412 und 422.
Die Seitenlänge eines der quadratischen Tastfelder 52 beträgt weniger als die Hälfte der Seitenlänge der quadratischen Tastfelder 51. Beispielsweise haben die quadratischen Tastfelder 51 eine Seitenlänge von zwischen 0,5 und 3,2 cm und die quadratischen Tastfelder 52 eine Seitenlänge von zwischen 0,2 und 1,5 cm.
Dadurch, dass die Tastfelder 52 bzw. die diese bildenden Flächenbereiche 412, 422, kleiner sind als die entsprechenden Tastfelder 51 bzw. die diese bildenden Flächenbereiche 411, 421, ist am Rand R Platz für die Verbindungsleitungen 431, die von den Flächenbereichen 421 ausgehen und 431', die von miteinander verbundenen Flächenbereichen 411, 412 ausgehen. Die von den Tastfeldern 52 ausgehenden Verbindungsbahnen 432 haben am Rand R ebenfalls ausreichend Platz zur Verfügung. Man kommt insgesamt mit weniger Verbindungsbahnen 431, 431', 432 aus, als wenn im Zentrum 2 die Größe der einzelnen Tastfelder genauso groß wäre wie am Rand. Im Bereich des Randes sind in der 3 nicht gezeigte Kontaktbereiche ausgebildet, wie oben zu 1 beschrieben.
Bei der Anordnung gemäß 4A hat man es mit unterschiedlichen Flächenbereichen 413, 423 einer ersten Größe und 414, 424 einer zweiten Größe sowie 415, 425 einer dritten Größe zu tun. Auch hier sind die quadratischen Flächenbereiche 413, 423 jeweils von einer Seitenlänge von zwischen 0,5 und 3,2 cm, die quadratischen Flächenbereiche 414 und 424 von einer Seitenlänge von zwischen 0,2 und 1,5 cm, und die dreieckigen Flächenbereiche 415, 425 gehen im Wesentlichen aus einer Halbierung der Flächenbereiche 414, 424 hervor. Vorliegend ergänzen sich jeweils zwei benachbarte Flächenbereiche 413, 423 oder 414, 424 oder 415, 425, ggf. aber auch größenübergreifend, etwa 413, 424, zu einem Tastfeld. Die Tastfelder überlappen daher einander und sind in 4a im Einzelnen nicht eingezeichnet.
Anhand von 4B wird der Vorteil der unterschiedlichen Größen der einzelnen Flächenbereiche 423, 425 ersichtlich: Da der Flächenbereich 423 größer als die Flächenbereiche 425 ist, gibt es nur eine Verbindungsleitung 433, zwei Verbindungsleitungen 434 und zwei Verbindungsleitungen 435, und für alle diese Verbindungsleitungen 433, 434 und 435 ist am Rand R ausreichend Platz, wohingegen man im zentralen Bereich Z nur Platz für eine Verbindungsleitung 433 benötigt. Im Bereich des Randes R sind in den 4A und 4B nicht gezeigte Kontaktbereiche ausgebildet, zu denen die Verbindungsleitungen 433, 434 und 435 führen.
Bei der Anordnung gemäß 5 besteht in stärkerem Maße eine Ausdifferenzierung bei den Größen der einzelnen Flachenbereiche in Richtung der Breite B (x-Richtung), weniger aber in Richtung der Höhe M (y-Richtung):
Flächenbereiche 416 der ersten Klasse einer ersten Größe wechseln sich mit gleichgroßen Flächenbereichen 426 der zweiten Klasse ab; sie sind quadratisch, beispielsweise mit einer Seitenlänge von zwischen 0,5 und 3,2 cm. Die Flachenbereiche der ersten Klasse liegen in zwei verschiedenen Größen und Formen vor, nämlich als Flächenbereiche 416 und 417, wobei die Flächenbereiche 416 wie genannt quadratisch sind, die Flächenbereiche 417 L-förmig. Die Flächenbereiche der zweiten Klasse liegen in zwei verschiedenen Größen als quadratische Flächenbereiche 426 und 427 vor, wobei sich in y-Richtung die jeweils kleineren Flächenbereiche 427 an die Ecken der jeweils größeren Flächenbereiche 426 der selben Klasse anschließen, in x-Richtung aber genau in den Aussparungen der L-förmigen Flächenbereiche 417 liegen, sodass sich ein Tastfeld in Form eines Quadrats ergibt; andere Flächenbereiche 427 liegen in Verlängerung der Schenkel der L-förmigen Bereiche 417. Die Seitenlänge der quadratischen Flächenbereiche 427 beträgt zwischen 0,2 und 1,5 cm. Durch die Anordnung ist dafür gesorgt, dass im Randbereich R wenigstens in x-Richtung in 5 nicht gezeigte Verbindungsleitungen nicht übermäßig dicht angeordnet sein messen, da nur wenige Verbindungsleitungen aus dem Zentralbereich durch den Randbereich R hindurchgeführt werden messen. Im Bereich des Randes R sind in 5 nicht gezeigte Kontaktbereiche ausgebildet, zu denen Verbindungsleitungen führen.
Bei der Anordnung gemäß 6 gibt es einen zentralen Flächenbereich 418 der ersten Klasse in Form eines Quadrats von beispielsweise einer Seitenlänge von zwischen 0,5 und 3,2 cm, an dessen Seiten sich rechteckige Flächenbereiche 428 der zweiten Klasse anschließen, die mit ihrer längeren Seite ebenfalls eine Länge zwischen 0,5 bis 3 cm passend zur Seitenlänge des rechteckigen Flächenbereichs 418 haben, mit der kürzeren Seite von zwischen 0,2 und 1,5 cm haben. In den Ecken der Anordnung befinden sich weitere Flächenbereiche 419 der ersten Klasse mit einer Seitenlänge von zwischen 0,2 und 1,5 cm.
Bei einer solchen Anordnung ist dafür gesorgt, dass nicht wegen einer zu starken Besetzung des zentralen Bereichs zu viele Verbindungsleitungen nach außen zu in der 6 nicht gezeigten Kontaktbereichen geführt werden müssen.
Bei einer Anordnung gemäß 7 gibt es dreieckige Flächenbereiche 4209 der zweiten Klasse und 4210 der zweiten Klasse von verschiedener Größe als der der Flächenbereiche 4209, die von Flächenbereichen 4110 der ersten Klasse umgeben sind, welche eine sägezahnförmige Kontur haben, deren Flankensteigung der Steigung der Flanken der dreieckigen Flächenbereiche 4209 und 4210 gleich ist. Von einem zentralen Flächenbereich 4209 der zweiten Klasse gibt es eine Verbindungsleitung 437 nach außen zu Kontaktbereichen (nicht gezeigt), von den Flächenbereichen 4110 der ersten Klasse jeweils eine Verbindungsleitung 436 nach außen. Von den Flächenbereichen 4210 gehen Verbindungsleitungen 438 nach außen. Insgesamt bedarf es am Rand pro Gruppe von fünf Flächenbereichen nur fünfer Verbindungsleitungen. Man kann auf diese Weise eine Auflösung x2 erzielen, die kleiner ist als die Länge einer Einheit x1 der zweiten Flächenbereiche 4209, 4210. Eine solche Auflösung x2 erzielt man auf einer selben Gesamtfläche üblicherweise mit 8 bis 12 rechteckigen Flächenbereichen. Durch die spezifische Ausgestaltung der Flächenbereiche 4209, 4210, 4110 aus 7 ist mit einer nur geringeren Anzahl von Flächenbereichen für eine gute Auflösung x2 gesorgt.
Bei allen bisher genannten Ausführungsformen sind die Flächenbereiche im Zentrum 2 zumindest in einer Dimension größer als am Rand R. Man nimmt hier somit bewusst im Zentrum 2 eine schlechtere Auflösung in Kauf. Die Erfinder der vorliegend beanspruchten Idee haben erkannt, dass eine höhere Auflösung im Zweifel eher am Rand R benötigt wird als im zentralen Bereich 2. Daher können die Flächenbereiche im zentralen Bereich 2 größer ausgebildet sein, also einen größeren Flächeninhalt einnehmen, als am Rand R. Eine eindimensionale Anordnung nach Art von 5 bietet sich beispielsweise dann an, wenn an den Rändern R Scroll-Balken angeordnet sind oder Menüleisten angeordnet sind, aus denen durch Tasten einzelne Menüpunkte ausgesucht werden müssen. Im zentralen Feld 2 genügt es, wenn großflächige Icons durch Tasten ausgewählt werden können.
Bei zweidimensionalen Anordnungen, bei denen die Flächenbereiche zu zwei Randseiten hin kleiner werden (etwa bei dem rechteckigen Flächenbereich 11 einerseits nach oben und unten hin, andererseits nach links und rechts hin), lassen sich im Bereich des gesamten Rands kleinflächige Strukturen auswählen, etwa Menüleisten oben und unten und Scroll-Leisten links und rechts. Auch bei solchen zweidimensionalen Anordnungen genügt es, wenn im zentralen Bereich Z für eine nur geringere Auflösung gesorgt ist.
Insbesondere kann im zentralen Bereich Z vorgesehen sein, dass eine Multi-Touch-Bedienung zwingend ist, bei der eine Bedienperson mit zwei Fingern mehrere Flächenbereiche gleichzeitig berührt; dann ist keine Auflösung unterhalb des Abstands der Finger erforderlich.
Der zur Anordnung gemäß 7 genannte Vorteil, dass man eine Auflösung x2 erzielt, die kleiner als die Länge einer Einheit x1 der Flächenbereiche ist, ist ähnlich bei einer Anordnung gemäß 8 erzielbar:
Bei der Anordnung gemäß 8 sind Flächenbereiche 4111 der ersten Klasse und Flächenbereiche 4211 der zweiten Klasse von gleicher Form, nämlich vorliegend dreieckig mit einem rechten Winkel im Dreieck, und wobei jeweils zwei Flächenbereiche 4111, 4211 unterschiedlicher Klassen zueinander um 180° gedreht sind, wobei die rechten Winkel nach außen zeigen, sodass sich insgesamt die Form eines vorliegend von einem Quadrat verschiedenen Rechtecks (siehe gestrichelte Kontur) für ein Tastfeld 53 ergibt. Bei der Anordnung gemäß 8 lassen sich Zeilen und Spalten unterscheiden, z. B. sind vorliegend drei Zeilen und vier Spalten gezeigt. Durch das Sich-Ergänzen der Flächenbereiche 4111 der ersten Klasse mit den Flächenbereichen 4211 der zweiten Klasse zu einer gut rasterbaren Form (vorliegend: rechteckige Form) lässt sich im Verhältnis zur absoluten Größe der einzelnen Flächenbereiche 4111, 4211 eine relativ gute Auflösung erzielen, was zur Folge hat, dass die einzelnen Flächenbereiche 4111, 4211 jeweils eine relativ große Fläche haben können. Zum Beispiel kann die kürzere Seitenlänge des Dreiecks zwischen 0,2 und 1,5 cm lang sein und die längere Seite des Dreiecks zwischen 0,5 und 3,2 cm lang sein. Hier ist mit relativ geringem Aufwand, was die Anzahl der Flächenbereiche 4111, 4211 insgesamt angeht und damit auch Verbindungsleitungen zum Rand hin angeht, dafür gesorgt, dass eine Multitouchfähigkeit erzielbar ist, dass also zwei Finger einer Bedienperson unterschiedliche Tastfelder 53 berühren, und dass anhand einer Zuordnung der Tastfelder 53 dieses gleichzeitige Berühren als Eingabe eines bestimmten Befehls interpretiert wird. Diese Multitouchfähigkeit ist insbesondere in vorteilhafter Weise in x-Richtung durch eine eher gröbere Auflösung mit einem Rasterabstand x1 zwischen zwei Tastfeldern 53 ermöglicht, wohingegen in y-Richtung ein kleinerer Rasterabstand y1 in diesem regelmäßigen Raster dafür sorgt, dass man mithilfe eines einzelnen Fingers eine ausreichend gute Auflösung erzielt, Bei Anordnung der Dreieckformen wie in 8 gezeigt, ist der größere Rasterabstand x1 in der horizontalen Richtung vorgesehen, was der Tatsache Rechnung trägt, dass die Multitouchfähigkeit bevorzugt bei ausgestreckter Hand durch zwei nebeneinander befindliche Finger eingesetzt werden soll und nicht durch zwei untereinander befindliche Finger. Bei der Bewegung nach unten zieht man typischerweise mit einem einzelnen Finger über das Tastfeld. Die gröbere Auflösung x1 ist für die Gewährleistung der Multitouchfähigkeit völlig ausreichend, da der typische Berührabstand zweier Finger bei Ausführen einer Geste größer als x1 ist. Wird jedoch mit nur einem einzelnen Finger berührt, ist dessen Position sehr genau mit der größeren Auflösung x2 erfassbar, welche durch die spezielle Ausbildung der Tastfelder 53 gewährleistet wird.
In Abwandlung von der Ausführungsform gemäß 8 könnten statt Dreiecken andere Formen vorgesehen sein, wenn diese sich zu einer geeigneten Gesamtform, insbesondere zu einem Rechteck, mit ihrer eigenen Form, wenn sie um 180° gedreht ist, ergänzen.
Bei der Verwendung von Dreiecken sind die Spalte zwischen den beiden Flächenbereichen 4111, 4211, die demselben Tastfeld 53 zugeordnet sind, geradlinig. Der Winkel dieser geraden Linien ist bezüglich der einen Rasterrichtung (x-Richtung) kleiner als bezüglich der anderen Rasterrichtung (y-Richtung), der erstere Winkel, der dem spitzen Winkel des Dreiecks entspricht, ist somit kleiner als 45°. Bei Verwendung von anderen Formen statt Dreiecken müssen die Spalten nicht immer geradlinig sein, dann lassen sich ähnliche Definitionen in analoger Anwendung zum Verlauf der Spalte geben, z. B. kann die mittlere Steigung der Spalte definiert werden, die kleiner als 1:1 ist.
Die Ausführungsform gemäß 8 ist mit den Ausführungsformen gemäß 1 bis 7 kombinierbar, insofern, als dass die in 8 gezeigte Anordnung z. B. ausschließlich in einem zentralen Bereich Z (1) vorgesehen sein kann, am Rand dann aber eine andere Form. Insbesondere lassen sich die Ausführungsformen gemäß 8 und 7 gut auf diese Weise kombinieren (das Zusammenfassen zweier Tastfelder 4111 zu einem gemeinsamen Tastfeld ergibt im Wesentlichen ein Tastfeld wie das Tastfeld 4110 aus 7).
Durch die Erfindung in allen Ausführungsformen können besonders großflächige Tastfeldvorrichtungen als Mehrschichtkörper 1 bereitgestellt werden, ohne dass der Platz für Verbindungsleitungen am Rand R nicht mehr ausreichen würde.
Insbesondere ist auch eine Multitouchfunktionalität sehr einfach bereitstellbar.

Claims

Mehrschichtkörper (1), bei dem durch jeweilige elektrisch leitfähige Elemente eine Mehrzahl von Flächenbereichen (41, 411, 412, 413, 414, 415, 416, 417, 418, 4110; 42, 421, 422, 423, 424, 425, 426, 427, 428, 4209, 4210; 43, 431, 432, 43, 434, 435, 436, 437, 438) in ihrer Form und Größe abgegrenzt werden, wobei die Flächenbereiche zwei Klassen aufweisen, von denen die elektrisch leitfähigen Elemente eines Flächenbereichs (41, 411, 412, 413, 414, 415, 416, 417, 418, 419, 4110) einer ersten Klasse für den Einsatz als auskoppelnde Elemente dienen und die elektrisch leitfähigen Elemente eines Flächenbereichs (42, 421, 422, 423, 424, 425, 426, 427, 428, 4209, 4210) einer zweiten Klasse galvanisch von den elektrisch leitfähigen Elementen der ersten Klasse getrennt sind und für den Einsatz als einkoppelnde Elemente dienen und ferner so angeordnet sind, dass sich jeder Flächenbereich (411, 412) der ersten Klasse mit zumindest einem zu ihm benachbarten Flächenbereich (421, 422) der zweiten Klasse zu einem Tastfeld (51, 52) ergänzt, wobei zumindest zwei Flächenbereiche derselben Klasse eine unterschiedliche Größe aufweisen, wobei jeder Flächenbereich (41, 411, 412, 413, 414, 415, 417, 418, 4110) der ersten Klasse über einen Verbindungsflächenbereich (43, 431', 436) mit einem ersten Kontaktbereich in einem Rand außerhalb aller Flächenbereiche verbunden ist und jeder Flächenbereich (42, 421, 422, 423, 424, 425, 426, 427, 428, 4209, 4210) der zweiten Klasse über einen Verbindungsflächenbereich (431, 432, 433, 434, 435, 437, 438) mit einem zweiten Kontaktbereich am Rand außerhalb aller Flächenbereiche verbunden ist und wobei von Gruppen von Flächenbereichen (411, 412; 421, 422; 413, 414, 415; 423, 424, 425; 416, 417; 426, 427; 418, 419; 4209, 4210) unterschiedlicher Gröle die kleineren (412, 422, 424, 425, 417, 427, 419, 4210) näher an einem Rand (R) angeordnet sind, an dem ein Kontaktbereich vorgesehen ist, als die größeren (411, 421, 413, 423, 416, 426, 418, 4209),
Mehrschichtkörper (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei zumindest einer Untergruppe der Flächenbereiche mit zwei Flächenbereichen unterschiedlicher Größe je zwei Flächenbereiche (411, 421; 412, 422) unterschiedlicher Klassen einander zugeordnet sind, um sich zu einem Tastfeld (51, 52) zu ergänzen, und die selbe Größe haben.
Mehrschichtkörper (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass einander zugeordnete Flächenbereiche (411, 421; 412, 422) dieselbe Form haben.
Mehrschichtkörper (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugeordneten Flächenbereiche (411, 421; 412, 422) rechteckig sind, wobei Rechtecke unterschiedlicher Größe durch Skalierung um einen Faktor von weniger als 0,5, bevorzugt von zwischen 0,25 und 0,33 auseinander hervorgehen.
Mehrschichtkörper (1) nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass einander zugeordnete Flächenbereiche geometrisch ähnlich sind, wobei insbesondere ihre Formen spiegelsymmetrisch zueinander sind.
Mehrschichtkörper (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugeordneten Flächenbereiche dreieckig sind.
Mehrschichtkörper (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flächenbereich (417; 428; 4110) der anderen als der selben Klasse (426, 427; 418, 419; 4209; 4210) eine von den beiden Größen der beiden Flächenbereiche (426, 427) unterschiedlicher Größe der einen Klasse verschiedene dritte Größe aufweist.
Mehrschichtkörper (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Flächenbereich der einen Klasse (416, 417; 418, 419) mehr als einem Flächenbereich (426, 427; 428) der anderen Klasse zugeordnet ist, um sich jeweils zu einem Tastfeld zu ergänzen.
Mehrschichtkörper (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Flächenbereiche (426, 427; 418, 419) verschiedener Größe geometrisch ähnlich sind.
Mehrschichtkörper (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass von zwei benachbarten Flächenbereichen (418, 419; 428) einer quadratisch und einer rechteckig, insbesondere mit der Seitenlänge des Quadrats, ist.
Mehrschichtkörper (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Flächenbereiche (416, 417; 4209, 4210) verschiedener Größe nicht geometrisch ähnlich sind.
Mehrschichtkörper (1) nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch quadratische Flächenbereiche (426, 427) der einen Klasse und L-förmige Flächenbereiche (417) der anderen Klasse.
Mehrschichtkörper (1) nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch dreieckige Flächenbereiche (4209, 4210) verschiedener Größe und/oder verschiedener Form der einen Klasse und Flächenbereiche (4110) der anderen Klasse mit einer Sägezahnkontur.
Mehrschichtkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrisch leitfähigen Elemente in einer einzigen Schicht (31) bereitgestellt sind,
Mehrschichtkörper (1) nach Anspruch 14, bei dem die elektrisch leitfähigen Elemente elektrisch leitfähige Bahnen in jeweils einem Muster umfassen, durch das der jeweilige Flächenbereich in seiner Form und Größe abgegrenzt wird.
Mehrschichtkörper (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Bahnen (40) nicht transparent sind, aber ihre Breite so gewählt ist, dass die Flächenbereiche (41, 411, 412, 413, 414, 415, 416, 417, 418, 4110; 42, 421, 422, 423, 424, 425, 426, 427, 428, 4209, 4210; 43, 431, 432, 43, 434, 435, 436, 437, 438) für das menschliche Auge transparent sind.
Mehrschichtkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder mit den Kontaktbereichen nur an zwei entgegengesetzten Seiten der Gesamtheit (11) der Flächenbereiche angeordnet sind, und dass nur bezüglich dieser Ränder (R) die kleineren Flächenbereiche (417, 427) näher am Rand angeordnet sind als die größeren Flächenbereiche (416, 426).
Mehrschichtkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Ränder mit Kontaktbereichen die Gesamtheit der Flächenbereiche vollständig umgeben, und dass In alle Richtungen die kleinen Flächenbereiche (424, 425; 428, 419) näher an einem jeweiligen Rand (R) angeordnet sind als die größeren Flächenbereiche (413, 423; 418).
Mehrschichtkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Flächenbereiche (411, 412) der ersten Klasse und zumindest zwei Flächenbereiche der zweiten Klasse jeweils über Verbindungsflächenbereiche (431'), untereinander verbunden sind.
Mehrschichtkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsflächenbereiche (43, 431, 432, 433, 434, 435, 436, 437, 438, 431') durch elektrisch leitfähige Bahnen (40) in jeweils einem Muster bereitgestellt sind.
Mehrschichtkörper (1), in dem in einer Mehrzahl von Flächenbereichen (4111, 4211) jeweils elektrisch leitfähige Elemente bereitgestellt sind, durch die der jeweilige Flächenbereich in seiner Form und Größe abgegrenzt wird, und wobei die Flächenbereiche (4111, 4211) zwei Klassen aufweisen, von denen die elektrisch leitfähigen Elemente eines Flächenbereichs (4111) einer ersten Klasse für den Einsatz als auskoppelnde Elemente dienen und die elektrisch leitfähigen Elemente (4211) einer zweiten Klasse galvanisch von den Flächenbereichen der ersten Klasse getrennt sind und für den Einsatz als einkoppelnde Elemente dienen und ferner so angeordnet sind, dass sich jeder Flächenbereich (4111) der ersten Klasse jeweils mit genau einem Flächenbereich (4211) der zweiten Klasse zu einem Tastfeld (53) ergänzt, wobei die Tastfelder in einer Rasteranordnung bereitgestellt sind, durch die zwei Rasterrichtungen definiert sind, und wobei zwei sich ergänzende Flächenbereiche (4111, 4211) eines Tastfelds (53) durch einen Spalt voneinander getrennt sind, und wobei alle Spalte derart verlaufen, dass zwei benachbarte Tastfelder (53) in der Rasteranordnung in einer erste Rasterrichtung einen größeren mittleren Rasterabstand (x1) voneinander haben als in einer zweiten Rasterrichtung.
Mehrschichtkörper (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Rasterabstand (x1) zweier benachbarter Tastfelder (53) in der ersten Rasterrichtung größer ist als jeder Rasterabstand (y1) in der zweiten Rasterrichtung.
Mehrschichtkörper (1) nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch, eine Rasteranordnung mit Tastfeldern (53) in einer von einer Quadratform verschiedenen Rechteckform.
Mehrschichtkörper (1) nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch, elektrisch leitfähige Elemente in der Form von rechtwinkligen ungleichschenkligen Dreiecken.
Mehrschichtkörper (1), in dem in einer Mehrzahl von Flächenbereichen (4111, 4211) jeweils elektrisch leitfähige Elemente bereitgestellt sind, durch die der jeweilige Flächenbereich in seiner Form und Größe abgegrenzt wird, und wobei die Flächenbereiche (4111, 4211) zwei Klassen aufweisen, von denen die elektrisch leitfähigen Elemente eines Flächenbereichs (4111) einer ersten Klasse für den Einsatz als auskoppelnde Elemente dienen und die elektrisch leitfähigen Elemente eines Flächenbereichs (4211) einer zweiten Klasse galvanisch von den Elementen der Flächenbereiche der ersten Klasse getrennt sind und für den Einsatz als einkoppelnde Elemente dienen und ferner so angeordnet sind, dass sich jeder Flächenbereich (4111) der ersten Klasse jeweils mit einem zu ihm benachbarten Flächenbereich (4211) der zweiten Klasse zu einem Tastfeld (53) ergänzt, wobei die sich ergänzenden Flächenbereiche (4111, 4211) dieselbe, von einem Rechteck verschiedene Form aufweisen, aber die Form des einen (4211) gegenüber der des anderen (4111) um 180° gedreht ist, wobei die Flächenbereiche (4111, 4211) Zeilen und Spalten zuordenbar sind, und wobei in jeder Zeile und jeder Spalte jeweils eine Mehrzahl von Flächenbereichen (4111, 4211) derselben Klasse bereitgestellt ist.
Mehrschichtkörper (1) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenbereiche (4111, 4211) dreieckig sind und einen rechten Winkel aufweisen.