DE102016003020A1 - Eingabevorrichtung zum Erfassen einer manuellen Betätigung eines Nutzers - Google Patents

Eingabevorrichtung zum Erfassen einer manuellen Betätigung eines Nutzers

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DE102016003020A1
DE102016003020A1 DE102016003020.8A DE102016003020A DE102016003020A1 DE 102016003020 A1 DE102016003020 A1 DE 102016003020A1 DE 102016003020 A DE102016003020 A DE 102016003020A DE 102016003020 A1 DE102016003020 A1 DE 102016003020A1
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Michael Wachinger
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    • H03KPULSE TECHNIQUE
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    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -braking characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K17/965Switches controlled by moving an element forming part of the switch
    • H03K17/975Switches controlled by moving an element forming part of the switch using a capacitive movable element
    • GPHYSICS
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    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung (10) mit einer Trägereinheit (12), die eine Betätigungsoberfläche (14) und eine parallel mit einem Abstand angeordnete Referenzoberfläche (16) aufweist, wobei die Trägereinheit (12) ausgebildet ist, sich bei einem aufgrund manueller Betätigung auf die Betätigungsoberfläche (14) einwirkenden Druck in einem Bereich (18) der manuellen Betätigung lokal elastisch derart zu verformen, sodass sich im Bereich (18) der manuellen Betätigung der Abstand abhängig von dem Druck verringert, und wobei an jeder der beiden Oberflächen (14, 16) jeweils ein wenigstens eine Elektrode ausbildendes Elektrodenmaterial (20, 22) angeordnet ist, wobei das Elektrodenmaterial (20, 22) der Oberflächen (14, 16) an eine kapazitive Auswerteeinheit anschließbar ist, wobei bei wenigstens einer der beiden Oberflächen (14, 16) eine Struktur (24) aus von Elektrodenmaterial freigehaltener Oberfläche (26) derart gebildet ist, dass ein Randbereich (28) der Oberfläche (14, 16) weniger von Elektrodenmaterial (20, 22) freigehaltene Oberfläche (26) pro Flächeneinheit als ein Zentralbereich (30) der Oberfläche (14, 16) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung zum Erfassen einer manuellen Betätigung eines Nutzers, mit einer Trägereinheit, die eine Betätigungsoberfläche als eine erste Oberfläche und eine parallel mit einem Abstand angeordnete Referenzoberfläche als eine zweite Oberfläche aufweist, wobei die Trägereinheit ausgebildet ist, sich bei einem aufgrund manueller Betätigung auf die Betätigungsoberfläche einwirkenden Druck in einem Bereich der Betätigung lokal elastisch derart zu verformen, sodass sich im Bereich der manuellen Betätigung der Abstand abhängig von dem Druck verringert, und wobei an jeder der beiden Oberfläche jeweils ein wenigstens eine Elektrode ausbildendes Elektrodenmaterial angeordnet ist, wobei das Elektrodenmaterial der Oberflächen an eine kapazitive Auswerteeinheit anschließbar ist, um durch Ermitteln einer elektrischen Kapazität zwischen den Elektroden der beiden Oberflächen die manuelle Betätigung zu erfassen. Ferner wird mit der Erfindung eine Infotainmenteinrichtung für ein Kraftfahrzeug beansprucht, welches eine Ausgabe- und eine Eingabeeinheit aufweist. Schließlich wird mit der Erfindung auch ein Kraftfahrzeug beansprucht.
  • Eingabevorrichtungen zum Erfassen einer manuellen Betätigung eines Nutzers, Infotainmenteinrichtungen sowie Kraftfahrzeuge sind im Stand der Technik umfangreich bekannt, sodass es eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises dem Grunde nach hierfür nicht bedarf. Mittels der Eingabevorrichtung kann ein Nutzer infolge einer manuellen Betätigung eine Eingabe für ein an die Eingabevorrichtung angeschlossenes Gerät vornehmen. So kann zum Beispiel hiermit eine Steuerfunktion aktiviert, deaktiviert oder auch geändert werden. Mittels der Eingabevorrichtung kann der Nutzer, beispielsweise ein Fahrer oder ein Fahrzeuginsasse des Kraftfahrzeugs, in Bezug auf das Kraftfahrzeug Funktionen der Infotainmenteinrichtung und/oder auch des Kraftfahrzeugs auswählen, auslösen oder steuern.
  • Eine Eingabevorrichtung der gattungsgemäßen Art offenbart beispielsweise die DE 103 32 956 A1 , die ein kapazitiv berührungssensitives OLED-Display für mobile Anwendungen beschreibt. Dabei ist auf ein Glas- oder Kunststoffsubstrat, welches als Träger dient, rückseitig eine Anzeigeeinheit mit Leuchtdioden und frontseitig ein kapazitives Touchscreen-System aufgebracht. Das hierdurch gebildete Display detektiert eine Kapazitätsänderung aufgrund einer manuellen Berührung der sensitiven Oberfläche. Die sensitive Oberfläche selbst bleibt dabei aufgrund der Substrateigenschaften unverformt. Es wird lediglich die sich aufgrund der Einwirkung der manuellen Betätigung ändernde Kapazität erfasst und ausgewertet.
  • Eine Weiterbildung zu dieser Lehre offenbart die DE 103 15 019 A1 , die sich mit der Frage befasst, Lagekoordinaten einer auf eine Fläche ausgeübten Druckkraft zu erfassen. Zu diesem Zweck ist bei dieser Lehre eine biegesteife Platte vorgesehen, die über einen definierten, elastisch verformbaren biegeweichen Übergangsbereich axial und radial fest mit einem biegesteifen Rahmen verbunden ist. Aus der relativen Bewegung zwischen dem biegesteifen Rahmen und der biegesteifen Platte und den sich hieraus ergebenden resultierenden Kräften beziehungsweise Verschiebungen zwischen dem biegesteifen Rahmen und der biegesteifen Platte sollen die Lagekoordinaten des Kraftangriffspunktes ermittelt werden. Zwar kann durch diese Lehre eine zusätzliche Berührungssensitivität in Bezug auf eine Druckeinwirkung erreicht werden, jedoch ergibt sich bezüglich einer kapazitiven Erfassung keine Ergänzung zur Lehre der DE 103 32 956 A1 , die auch hier von Eigenschaften der manuellen Betätigung, wie Größe eines Fingers, Feuchtigkeit eines Fingers und/oder dergleichen, abhängig ist. Hierdurch ergeben sich nämlich besondere Anforderungen hinsichtlich der Auswertung in Bezug auf eine Kapazitätsänderung, um eine Betätigung zuverlässig erfassen zu können.
  • Darüber hinaus schlägt die EP 2 905 674 A1 eine Tastatur mit einer Vielzahl von Eingabefeldern vor, wobei mindestens eine Kontaktlage mit einer Vielzahl von elektrischen Kontakten und eine die elektrische Folie mit einer vorderseitigen Elektrode und einer rückseitigen Elektrode vorhanden sind. Die Kontaktlage und die elektrische Folie sind derart zueinander angeordnet, dass eine rückseitige Elektrode mittels auf einer vorderseitigen Elektrode aufgebrachten Drucks mit einem der elektrischen Kontakte in Berührung gebracht werden kann. Zugleich soll auch eine Kapazität zwischen der vorderseitigen und der rückseitigen Elektrode erfasst werden können.
  • Im Stand der Technik erweist es sich als nachteilig, dass bei einer gattungsgemäßen Eingabevorrichtung bei einer manuellen Betätigung an einem Rand der Betätigungsoberfläche eine deutlich geringere Kapazitätsänderung zu verzeichnen ist, als sie sich infolge einer Betätigung in einem zentralen Bereich der Betätigungsoberfläche ergibt. Dies führt zu Problemen hinsichtlich der Detektion einer Betätigung, wenn sie insbesondere im Randbereich der Betätigungsoberfläche erfolgt. Durch die reduzierte Kapazitätsänderung kann eine Betätigung im Randbereich nicht immer zuverlässig als Betätigung erfasst werden.
  • Die gattungsgemäßen Eingabevorrichtungen sind drucksensitiv ausgestaltet und verfügen zugleich über eine kapazitive Erfassung aufgrund der manuellen Einwirkung. Das druckausübende Körperteil des Nutzers – ein Finger, eine Hand oder dergleichen – ist im Betätigungsfall Bestandteil der elektrischen Kapazität, die zur Erfassung der Betätigung ausgewertet wird. Somit ist die Taste mittels einer Betätigungskraft, welche der Nutzer beispielsweise mit einem Finger auf der Betätigungsoberfläche aufbringt und welche durch einen kapazitiv arbeitenden Drucksensor erfasst wird, betätigbar. In einem zentralen Bereich der Eingabevorrichtung ist die Druckerfassung beziehungsweise Berührungserfassung an der Betätigungsoberfläche, welche eben oder auch leicht gewölbt ausgebildet sein kann, vergleichsweise unproblematisch. Sobald die Betätigungsoberfläche jedoch Strukturen, beispielsweise Kanten oder anders geometrisch geformte Elemente aufweist, können Betätigungskräfte beziehungsweise -drücke in diesen Bereich auf der Betätigungsoberfläche nicht mehr problemlos erkannt und ausgewertet werden. Daraus ergeben sich Einschränkungen bezüglich der Anordnung der Eingabevorrichtung im Kraftfahrzeug, weil eine einwandfreie Betätigung der Eingabevorrichtung an Kanten oder Strukturen innerhalb des Kraftfahrzeugs nicht zuverlässig möglich ist.
  • Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, eine Eingabevorrichtung hinsichtlich der Zuverlässigkeit in der Bedienung zu verbessern.
  • Als Lösung wird mit der Erfindung eine Eingabevorrichtung gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Weiterhin wird gemäß Anspruch 9 eine Infotainmenteinrichtung gemäß der Erfindung vorgeschlagen. Schließlich wird mit dem weiteren unabhängigen Anspruch 10 ein entsprechendes Kraftfahrzeug mit einer Eingabevorrichtung gemäß der Erfindung oder einer Infotainmenteinrichtung der Erfindung vorgeschlagen.
  • Hinsichtlich der Eingabevorrichtung wird bei einer gattungsgemäßen Eingabevorrichtung insbesondere vorgeschlagen, dass bei wenigstens einer der beiden Oberflächen eine Struktur aus von Elektrodenmaterial freigehaltener Oberfläche derart ausgebildet ist, dass ein Randbereich der Oberfläche weniger von Elektrodenmaterial freigehaltene Oberfläche pro Flächeneinheit als ein Zentralbereich der Oberfläche aufweist.
  • Seitens der Infotainmenteinrichtung wird bei einer gattungsgemäßen Infotainmenteinrichtung vorgeschlagen, dass die Eingabeeinheit eine Eingabevorrichtung gemäß der Erfindung aufweist.
  • Kraftfahrzeugseitig wird vorgeschlagen, dass ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug eine Eingabevorrichtung und/oder eine Infotainmenteinrichtung der Erfindung aufweist.
  • Mit der Erfindung wird erreicht, dass in einem Randbereich der Eingabevorrichtung beziehungsweise der Betätigungsoberfläche eine höhere Metallisierungsrate vorgesehen ist, als in einem zentralen Bereich der Betätigungsoberfläche beziehungsweise der Eingabevorrichtung. Der Begriff Metallisierungsrate bezieht sich im Rahmen dieser Offenbarung nicht auf eine Dicke einer Materialschicht sondern vielmehr auf einen Flächenanteil in Bezug auf eine Referenzfläche. Die Metallisierung wird durch das Elektrodenmaterial gebildet. Es kann durch einen elektrisch leitfähigen Werkstoff gebildet sein, der beispielweise Metall eine Metalllegierung, aber auch ein elektrisch leitfähiger Kunststoff, Kombinationen hiervon oder dergleichen sein. Dies führt dazu, dass eine aufgrund des Randbereichs im Randbereich reduzierte elektrische Kapazität der durch Elektrodenmaterial gebildeten Elektroden der Oberflächen an die Kapazität angepasst werden kann, wie sie sich im zentralen Bereich der Eingabevorrichtung einstellt. Dies ergibt sich dadurch, dass im zentralen Bereich größere Flächenanteile ohne Metallisierung beziehungsweise Elektrodenmaterial gegenüber dem Randbereich vorgesehen sind. Dies führt dazu, dass bei einer vorgegebenen Betätigungskraft in einem lokalen Bereich der Eingabevorrichtung eine vergleichmäßigte Kapazitätsänderung erreicht werden kann. Im Randbereich führt die höhere Metallisierung dazu, dass eine höhere lokale Kapazität als gegenüber dem Zentralbereich bereitgestellt werden kann. Zwar führt eine Betätigung im Randbereich ebenso wie im Zentralbereich zu einer elastischen Verformung der Trägereinheit und damit zu einer Reduzierung des Abstands, jedoch ist zu berücksichtigen, dass im Zentralbereich ein durch die Betätigung gebildeter lokaler Bereich um die Betätigung herum zu der wirksamen Kapazitätsänderung führt, wohingegen dieser lokale Bereich im Randbereich durch den Rand verkleinert ist. Dies erklärt im Stand der Technik die reduzierte Empfindlichkeit im Randbereich. Mit der Erfindung kann dieser Effekt zumindest teilweise kompensiert werden.
  • Die manuelle Betätigung des Nutzers kann mittels dem druckausübenden Körperteil des Nutzers, beispielsweise mit einem oder auch mehreren Fingern, mit einer Hand oder dergleichen, erfolgen. Der Nutzer bringt manuell eine Betätigungskraft auf, die über eine Kontaktfläche seines druckausübenden Körperteils zu einer Druckeinwirkung auf der Betätigungsoberfläche der Eingabevorrichtung führt. Die Betätigungsfläche der Trägereinheit ist nicht starr, weshalb die Druckausübung zu einer elastischen Verformung der Betätigungsfläche im Bereich der Druckeinwirkung führt. Die elastische Verformung erfolgt somit insbesondere in einem Nahbereich um das druckausübende Körperteil des Nutzers herum.
  • Die Referenzoberfläche der Trägereinheit ist vorzugsweise starr angeordnet und/oder ausgebildet, sodass eine elastische Verformung der Trägereinheit durch die Druckeinwirkung auf die Betätigungsoberfläche dazu führt, dass sich der Abstand der Betätigungsoberfläche zur Referenzoberfläche aufgrund der manuellen Betätigung verringert. Da die Trägereinheit insgesamt zumindest teilweise elastisch ausgebildet ist, führt eine manuelle Betätigung nur in einem lokal begrenzten Bereich zu einer Verformung. Vorzugsweise ist nur in diesem Bereich eine Verringerung des Abstandes zu verzeichnen. Dabei ist die Verringerung des Abstandes abhängig von dem Druck, der durch die manuelle Betätigung des Nutzers auf die Betätigungsoberfläche einwirkt.
  • An jeder der beiden Oberflächen, nämlich der Betätigungsoberfläche und der Referenzoberfläche ist jeweils ein wenigstens eine Elektrode ausbildendes Elektrodenmaterial angeordnet, welches beispielsweise durch Metall, eine Metalllegierung, einen elektrisch leitfähigen Kunststoff und/oder dergleichen gebildet sein kann. Durch das Elektrodenmaterial wird auf jeder der beiden Oberflächen wenigstens eine Elektrode ausgebildet, die an eine kapazitive Auswerteeinheit angeschlossen werden kann, um durch Ermitteln einer elektrischen Kapazität zwischen den Elektroden der beiden Oberflächen die manuelle Betätigung zu erfassen. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise eine elektronische Schaltung, eine Rechnereinheit und/oder dergleichen sein. Zum Zwecke des Anschließens können die Elektroden Kontaktflächen aufweisen, die entweder zum unmittelbaren Anschließen der Auswerteeinheit oder auch zum Anschließen der Auswerteeinheit über eine elektrische Leitung dienen. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass eine oder auch beide Oberflächen mehrere Elektroden durch das Elektrodenmaterial ausbilden, die gegenüber einander elektrisch isoliert angeordnet sind. Dadurch können eine Mehrzahl von Betätigungsoberflächen erreicht werden, sodass unterschiedlichste Eingaben durch den Nutzer erfasst werden können. Aufgrund der elastischen Verformung der Trägereinheit beziehungsweise der Betätigungsoberfläche ändert sich auch eine elektrische Kapazität, die durch die Elektroden gebildet ist. Dies dient dem Erfassen der Betätigung. Dabei erweist es sich als vorteilhaft, dass es auf kapazitätsändernde Eigenschaften des druckausübenden Körperteils des Nutzers, wie Feuchtigkeit, Schmuckgegenstände, insbesondere aus Metall oder dergleichen, im Wesentlichen nicht ankommt.
  • Der Abstand zwischen den beiden Oberflächen ist insbesondere senkrecht in Bezug auf die Oberflächen zu ermitteln. Vorzugsweise ist der Abstand senkrecht in Bezug auf die beiden Oberflächen kleiner als die geometrische Erstreckung jeder der beiden Oberflächen. Insbesondere können die beiden Oberflächen im Wesentliche die gleiche Kontur aufweisen.
  • Erfindungsgemäß ist bei wenigstens einer der beiden Oberflächen eine Struktur aus von Elektrodenmaterial freigehaltener Oberfläche gebildet. Die andere der Oberflächen kann ebenfalls eine solche Struktur aufweisen oder auch vollständig gleichmäßig mit Elektrodenmaterial versehen sein. Die Struktur sieht also vor, dass die Oberfläche nicht in Gänze homogen mit Elektrodenmaterial versehen ist. Durch die von Elektrodenmaterial freigehaltene Oberfläche kann Einfluss auf die elektrische Kapazität genommen werden, die durch die beiden Elektroden der Oberflächen ausgebildet ist. Dabei sieht die Erfindung vor, dass im Randbereich der Oberfläche weniger von Elektrodenmaterial freigehaltene Oberfläche pro Flächeneinheit vorgesehen ist als im Zentralbereich der Oberfläche. Das heißt, dass letztendlich die Metallisierung im Randbereich höher ausfällt als im Zentralbereich. Infolgedessen ist eine flächenspezifische Kapazität im Randbereich höher als im Zentralbereich. Hierdurch ist es möglich, die flächenspezifische Kapazität des Randbereichs an die des Zentralbereichs anzupassen und dadurch eine Vergleichmäßigung hinsichtlich der Erfassung einer Betätigung des Nutzers zu erreichen.
  • Der Randbereich der Oberfläche ist insbesondere ein Bereich, der neben einem Ausschnitt der Oberfläche auch einen Rand der Oberfläche, der die äußere Abmessung der Oberfläche, insbesondere deren Kontur, in der Ebene begrenzt, umfasst. Dagegen bezieht sich ein Zentralbereich auf einen Ausschnitt der Oberfläche, der keinen Rand der Oberflächen bei der manuellen Betätigung durch den Nutzer erfasst.
  • Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Struktur derart ausgebildet ist, dass eine flächenspezifische Kapazität über die gesamte Betätigungsoberfläche konstant ist. Dadurch kann nämlich eine Betätigung zuverlässig über den gesamten Bereich der Betätigungsoberfläche, das heißt, auch in einem Randbereich der Betätigungsoberfläche, erfasst werden. Es brauchen keine besonderen Anpassungen hinsichtlich der Auswerteeinheit mehr vorgesehen zu werden, um die Betätigung zuverlässig erfassen zu können. Dadurch, dass die flächenspezifische Kapazität im Wesentlichen konstant gehalten werden kann, kann auch eine entsprechende Einwirkung einer manuellen Betätigung unabhängig von der Position auf der Betätigungsoberfläche zuverlässig durch die entsprechende Kapazitätsänderung erfasst werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass das Elektrodenmaterial auf wenigstens einer der Oberflächen durch eine Leiterbahnstruktur gebildet ist. Dies ermöglicht es, die Struktur an der jeweiligen Oberfläche auf einfache Weise anzuordnen, insbesondere auf ihr aufzubringen. Hierzu können unterschiedliche Verfahren zur Herstellung genutzt werden, beispielsweise indem eine Leiterstruktur auf die entsprechende Oberfläche aufgedruckt oder in sie eingespritzt wird oder auch indem die entsprechenden Leiterbahnen auf die Oberfläche aufgeklebt werden oder dergleichen. Dies ermöglicht es, auf einfache Weise die gewünschte Struktur zu erreichen und hierzu bekannte Herstellverfahren zu nutzen.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Trägereinheit zwei beabstandet zueinander angeordnete Substrate aufweist, wobei eines der Substrate die Betätigungsoberfläche und das andere der Substrate die Referenzoberfläche bereitstellt. Die Substrate können beispielsweise als Folien, elastische Platten und/oder dergleichen ausgebildet sein. Durch Einstellen des Abstands der Substrate zueinander kann ein vorgegebener Betätigungsbereich erreicht werden, sodass eine Einstellmöglichkeit unter Berücksichtigung der elastischen Verformbarkeit erreicht werden kann. Dies erlaubt es, die Eingabevorrichtung insgesamt an zu erwartende manuelle Betätigungen anpassen zu können.
  • Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Eingabevorrichtung ein Abstandselement aufweist, das zwischen den Substraten angeordnet ist und durch welches der Abstand zwischen den Substraten außerhalb der manuellen Betätigung eingestellt ist. Hierdurch ist es möglich, eine zuverlässige und reproduzierbare Elastizität bereitstellen zu können. Darüber hinaus besteht natürlich die Möglichkeit, durch Auswahl und Anpassung des Abstandselements auch die elektrische Kapazität zwischen den Elektroden zu beeinflussen. Das Abstandselement selbst kann ein starres Abstandselement sein oder es kann auch elastisch verformbar ausgebildet sein, beispielsweise indem es aus einem elastisch verformbaren Werkstoff wie Gummi, Silikon oder dergleichen gebildet ist. Ist ein starres Abstandselement vorgesehen, ist eine Betätigung im Bereich des Abstandselements natürlich nicht erfassbar, weil durch das starre Abstandselement keine Veränderung des Abstands zwischen den beiden Oberflächen erreicht werden kann. Eine Betätigung kann dann jedenfalls im Umgebungsbereich des Abstandselements erfasst werden, weil das Abstandselement in diesem Bereich den Abstand zwischen den beiden Oberflächen dann nicht festlegt. Dies ist bei einem elastischen Abstandselement anders, weil dieses aufgrund des einwirkenden Drucks ebenfalls eine elastische Verformung ausführt und dadurch eine Verringerung des Abstandes zwischen den beiden Oberflächen zulässt. Gleichwohl ist zu berücksichtigen, dass in diesem Fall das Abstandselement eine reduzierte Verringerung des Abstands zur Folge hat, weil es im Unterschied zu Bereichen, in denen kein Abstandselement angeordnet ist, eine zusätzlich wirkende Rückstellkraft bewirkt. Infolgedessen wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgeschlagen, dass das Abstandselement elastisch ausgebildet und im Zentralbereich der Oberflächen angeordnet ist. Hierdurch besteht die Möglichkeit, dass im Zentralbereich der durch die manuelle Betätigung einwirkende Druck eine geringere Abstandsänderung zur Folge hat, als er es im Randbereich hat. Dieser zusätzliche Effekt ermöglicht es, die Angleichung der flächenspezifischen Kapazitäten weiter zu verbessern.
  • Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn in einem Bereich des Abstandselements bei wenigstens einer der beiden Oberflächen eine Struktur aus von Elektrodenmaterial freigehaltener Oberfläche derart ausgebildet ist, dass zumindest in einem an das Abstandselement angrenzenden Bereich der Oberfläche weniger von Elektrodenmaterial freigehaltene Oberfläche pro Flächeneinheit als außerhalb des Bereichs des Abstandselements der Oberfläche vorgesehen ist. Dies erlaubt es, durch das Abstandselement verursachte Einwirkungen während einer manuellen Betätigung zu reduzieren, und zwar dadurch, dass eine Metallisierung im Bereich des Abstandselements ebenso gegenüber dem Zentralbereich vergrößert ist, wie im Randbereich. Dadurch kann dem Grunde nach das gleiche Grundprinzip auch für das Abstandselement zum Einsatz kommen. Insgesamt kann somit auch bei einer Trägereinheit, die einen Aufbau aus wenigstens zwei durch Abstandselemente beabstandeten Substraten aufweist, eine Vergleichmäßigung der flächenspezifischen Kapazität zwischen den wenigstens zwei Elektroden der beiden Oberflächen erreicht werden. Für die Ausbildung der Struktur gilt dem Grunde nach das, was bereits in Bezug auf den Randbereich zuvor bereits ausgeführt wurde.
  • Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Struktur ausgebildet ist, eine Elastizität des Abstandselements und/oder der Substrate zu berücksichtigen, sodass ein vorgegebener, auf die Betätigungsfläche einwirkender Druck unabhängig von einer Position auf der Betätigungsfläche immer zur gleichen Kapazitätsänderung führt. Dies erlaubt es, dass eine positionsunabhängige Betätigung von der Auswerteeinheit immer zuverlässig erkannt werden kann. Konstruktive Details der Eingabevorrichtung, die auf die elektrische Kapazität beziehungsweise die Kapazitätsänderung infolge einer manuellen Betätigung entstehen, können somit ausgeglichen werden. Somit kann eine Standardbetätigung sowohl im Randbereich als auch im Zentralbereich der Eingabevorrichtung im Wesentlichen immer zuverlässig erkannt werden.
  • Weitere Vorteile und Merkmale sind der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren zu entnehmen. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile und Funktionen.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Schnittansicht durch eine Eingabevorrichtung gemäß der Erfindung; und
  • 2 eine schematische Draufsicht auf eine Betätigungsoberfläche der Eingabevorrichtung gemäß der Erfindung.
  • 1 zeigt in einer schematischen Schnittbilddarstellung eine Eingabevorrichtung 10 zum Erfassen einer manuellen Betätigung eines Nutzers. Die manuelle Betätigung des Nutzers erfolgt mittels eines Fingers 40 als druckausübendes Körperteil des Nutzers. Die Eingabevorrichtung 10 weist eine Trägereinheit 12 auf, die vorliegend zwei beabstandet zueinander angeordnete Folien 32, 34 als Substrate aufweist. Die Folie 32 stellt eine Betätigungsoberfläche 14 als eine erste Oberfläche bereit, wohingegen die Folie 34 eine Referenzoberfläche 16 als zweite Oberfläche bereitstellt. Zwischen den Folien 32, 34 sind Abstandselemente 36 als Spacer angeordnet, durch welche der Abstand zwischen den Folien 32, 34 außerhalb der manuellen Betätigung eingestellt ist. Vorliegend sind die Abstandselemente 36 elastisch ausgebildet, und zwar aus einem Werkstoff wie Gummi oder Silikon.
  • Die durch die Trägereinheit 12 ausgebildeten Oberflächen 14, 16 sind parallel zueinander angeordnet, und zwar derart, dass sie im Wesentlichen die gleiche Erstreckung aufweisen und im Wesentlichen unmittelbar gegenüberliegend zueinander angeordnet sind. Vorliegend weisen die beiden Oberflächen 14, 16 eine im Wesentlichen gleiche rechteckförmige Erstreckung auf. Entsprechend sind die Abstandselemente 36 quaderförmig ausgebildet.
  • Die Trägereinheit 12 ist mit ihren Elementen ausgebildet, sich bei einem aufgrund manueller Betätigung mittels eines Fingers 14 auf die Betätigungsoberfläche 14 einwirkenden Druck in einem Bereich 18 der manuellen Betätigung lokal elastisch derart zu verformen, sodass sich im Bereich 18 der manuellen Betätigung der Abstand abhängig von dem Druck verringert. Zu diesem Zweck ist die Folie 32 elastisch verformbar angeordnet, wohingegen die die Referenzoberfläche 16 bereitstellende Folie 34 starr angeordnet ist, sodass sie sich im bestimmungsgemäßen Betrieb der Eingabevorrichtung 10 im Wesentlichen nicht verformt.
  • An jeder der beiden Oberflächen 14, 16 ist jeweils ein eine Elektrode ausbildendes Elektrodenmaterial 20, 22 angeordnet. Vorliegend ist das Elektrodenmaterial durch eine Kupferlegierung gebildet, die mittels Siebdruckverfahren auf der jeweiligen Oberfläche 14, 16 aufgedruckt ist. Das Elektrodenmaterial 20, 22 der Oberflächen 14, 16 ist an eine kapazitive Auswerteeinheit anschließbar, um durch Ermitteln einer elektrischen Kapazität zwischen den Elektroden der beiden Oberflächen 14, 16 die manuelle Betätigung mittels des Fingers 40 zu erfassen. In der vorliegenden Ausgestaltung ist vorgesehen, dass jede der beiden Oberflächen 14, 16 genau eine Elektrode durch ihr jeweiliges Elektrodenmaterial 20, 22 bereitstellt. Alternativ kann natürlich auch vorgesehen sein, dass wenigstens eine der Oberflächen auch mehr als eine Elektrode aufweist, die vorzugsweise elektrisch voneinander isoliert zueinander angeordnet sind.
  • 2 zeigt nun eine Draufsicht auf die Betätigungsoberfläche 14 der Eingabevorrichtung 10 gemäß 1. Aus 2 ist ersichtlich, dass die Oberfläche 14 eine Struktur 24 aus von Elektrodenmaterial freigehaltener Oberfläche 26 aufweist. Die Referenzoberfläche 16 ist ebenfalls mit einer solchen Struktur versehen, weshalb bezüglich der Ausgestaltung der Referenzoberfläche 16 auf die folgenden Ausführungen zur Struktur 24 der Betätigungsoberfläche 14 verwiesen wird.
  • Die Betätigungsoberfläche 14 weist einen Randbereich 28 auf, der sich um die geometrische Erstreckung der Betätigungsoberfläche 14 umfänglich erstreckt. Der Randbereich 28 ist vorliegend etwa durch einen Streifen gebildet, der eine Breite aufweist, die etwa einem halben Durchmesser eines Normfingers entspricht. Der Randbereich 28 der Oberfläche 14 umschließt einen Zentralbereich 30 der Oberfläche 14. Der Zentralbereich 30 hat keinen Kontakt zum äußeren Umfang der Betätigungsfläche 14.
  • Aus 2 ist ersichtlich, dass die Struktur 24 im Randbereich weniger von Elektrodenmaterial 20 freigehaltene Oberfläche 26 pro Flächeneinhalt als der Zentralbereich 30 der Betätigungsfläche 14 aufweist. Das Gleiche gilt in Bezug auf das Abstandselement 36, und zwar den an das Abstandselement 36 angrenzenden Bereich 38. Hierdurch wird erreicht, dass eine spezifische Flächenkapazität derart angepasst werden kann, dass eine vorgegebene manuelle Betätigung mittels des Fingers 40 im Wesentlichen immer die gleiche Kapazitätsänderung zur Folge hat. Dadurch kann die Zuverlässigkeit der Erfassung einer Betätigung erheblich verbessert werden. Insbesondere kann sie unabhängig von der Position der Betätigung zuverlässig erfasst werden.
  • Durch die Struktur 24 von Leiterbahnen wird eine lokale spezifische Kapazität bestimmt. Die durch das Elektrodenmaterial 20, 22 gebildeten Elektroden sind – in den Fig. nicht dargestellt – an eine kapazitive Auswerteeinheit angeschlossen. Diese ermittelt zyklisch eine Kapazität zwischen den Elektroden. Erfolgt eine manuelle Betätigung, wird lokal der Abstand zwischen den Elektroden reduziert, wodurch sich eine Kapazitätserhöhung ergibt. Diese Kapazitätserhöhung wird durch die Auswerteeinheit erfasst. Erfolgt eine Kapazitätserhöhung oberhalb eines vorgegebenen Vergleichswerts, wird dies als Betätigung erfasst und eine dieser Betätigung zugeordnete Aktion gestartet. Aufgrund der Struktur des Elektrodenmaterials 20, 22 führt eine Betätigung im Randbereich 28 sowie im Bereich 38 zu einer vergleichbaren Kapazitätsänderung wie im Zentralbereich 30. Die Auswerteeinheit ist vorliegend dazu ausgebildet, das durch die Elektroden bereitgestellte analoge Signal zu digitalisieren und digital auszuwerten. Entsprechend ergibt sich, dass bei der manuellen Betätigung im Zentralbereich 30 genauso viele Digits wie bei einer Betätigung im Randbereich 28 beziehungsweise im Bereich 38 erzeugt werden.
  • Das Ausführungsbeispiel dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und ist für diese nicht beschränkend. Schließlich ist anzumerken, dass die für die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung beschriebenen Vorteile und Merkmale gleichermaßen für die erfindungsgemäße Infotainmenteinrichtung sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug gelten. Schließlich ist noch anzumerken, dass die für die erfindungsgemäße Vorrichtung beschriebenen Vorteile und Merkmale sowie Ausführungsformen gleichermaßen für ein entsprechendes Verfahren anwendbar sind. Insbesondere können für Vorrichtungsmerkmale entsprechende Verfahrensmerkmale vorgesehen sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10332956 A1 [0003, 0004]
    • DE 10315019 A1 [0004]
    • EP 2905674 A1 [0005]

Claims (10)

  1. Eingabevorrichtung (10) zum Erfassen einer manuellen Betätigung eines Nutzers, mit einer Trägereinheit (12), die eine Betätigungsoberfläche (14) als eine erste Oberfläche und eine parallel mit einem Abstand angeordnete Referenzoberfläche (16) als eine zweite Oberfläche aufweist, wobei die Trägereinheit (12) ausgebildet ist, sich bei einem aufgrund manueller Betätigung auf die Betätigungsoberfläche (14) einwirkenden Druck in einem Bereich (18) der manuellen Betätigung lokal elastisch derart zu verformen, sodass sich im Bereich (18) der manuellen Betätigung der Abstand abhängig von dem Druck verringert, und wobei an jeder der beiden Oberflächen (14, 16) jeweils ein wenigstens eine Elektrode ausbildendes Elektrodenmaterial (20, 22) angeordnet ist, wobei das Elektrodenmaterial (20, 22) der Oberflächen (14, 16) an eine kapazitive Auswerteeinheit anschließbar ist, um durch Ermitteln einer elektrischen Kapazität zwischen den Elektroden der beiden Oberflächen (14, 16) die manuelle Betätigung zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens einer der beiden Oberflächen (14, 16) eine Struktur (24) aus von Elektrodenmaterial freigehaltener Oberfläche (26) derart gebildet ist, dass ein Randbereich (28) der Oberfläche (14, 16) weniger von Elektrodenmaterial (20, 22) freigehaltene Oberfläche (26) pro Flächeneinheit als ein Zentralbereich (30) der Oberfläche (14, 16) aufweist.
  2. Eingabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur derart ausgebildet ist, dass eine flächenspezifische Kapazität über die gesamte Betätigungsoberfläche (14) konstant ist.
  3. Eingabevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenmaterial (20, 22) auf wenigstens einer der Oberflächen (14, 16) durch eine Leiterbahnstruktur gebildet ist.
  4. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinheit (12) zwei beabstandet zueinander angeordnete Substrate (32, 34) aufweist, wobei eines der Substrate (32) die Betätigungsoberfläche (14) und das andere der Substrate (34) die Referenzoberfläche (16) bereitstellt.
  5. Eingabevorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch wenigstens ein Abstandselement (36), das zwischen den Substraten (32, 34) angeordnet ist und durch welches der Abstand zwischen den Substraten (32, 34) außerhalb der manuellen Betätigung eingestellt ist.
  6. Eingabevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (36) elastisch ausgebildet und im Zentralbereich (30) der Oberflächen (14, 16) angeordnet ist.
  7. Eingabevorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich des Abstandselements (36) bei wenigstens einer der beiden Oberflächen (14, 16) eine Struktur (24) aus von Elektrodenmaterial (20, 22) freigehaltener Oberfläche (26) derart gebildet ist, dass zumindest in einem an das Abstandselement (36) angrenzenden Bereich (38) der Oberfläche weniger von Elektrodenmaterial (20, 22) freigehaltene Oberfläche pro Flächeneinheit als außerhalb des Bereichs (38) des Abstandselements (36) vorgesehen ist.
  8. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (24) ausgebildet ist, eine Elastizität des Abstandselements (36) und/oder der Substrate (32, 34) zu berücksichtigen, sodass ein vorgegebener, auf die Betätigungsfläche (14) einwirkender Druck unabhängig von einer Position auf der Betätigungsfläche (14) immer zur gleichen Kapazitätsänderung führt.
  9. Infotainmenteinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Ausgabe- und einer Eingabeeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinheit eine Eingabevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
  10. Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch eine Eingabevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder eine Infotainmenteinrichtung nach Anspruch 9.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10315019A1 (de) 2003-04-02 2004-10-14 Citron Gmbh Messvorrichtung zur Ermittlung der Lagekoordinaten einer auf eine Fläche ausgeübten Druckkraft
DE10332956A1 (de) 2003-07-18 2005-02-10 Richard Wöhr GmbH Kapazitiv berührungssensitives OLED-Display für mobile Anwendungen
WO2014088614A2 (en) * 2012-03-02 2014-06-12 Microsoft Corporation Pressure sensitive keys
EP2905674A1 (de) 2014-01-24 2015-08-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Tastatur und System mit einer Tastatur
DE102015000480A1 (de) * 2015-01-15 2016-07-21 Audi Ag Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit verschiedenen Bedienbereichen sowie Kraftfahrzeug

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10315019A1 (de) 2003-04-02 2004-10-14 Citron Gmbh Messvorrichtung zur Ermittlung der Lagekoordinaten einer auf eine Fläche ausgeübten Druckkraft
DE10332956A1 (de) 2003-07-18 2005-02-10 Richard Wöhr GmbH Kapazitiv berührungssensitives OLED-Display für mobile Anwendungen
WO2014088614A2 (en) * 2012-03-02 2014-06-12 Microsoft Corporation Pressure sensitive keys
EP2905674A1 (de) 2014-01-24 2015-08-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Tastatur und System mit einer Tastatur
DE102015000480A1 (de) * 2015-01-15 2016-07-21 Audi Ag Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit verschiedenen Bedienbereichen sowie Kraftfahrzeug

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