DE102016120906A1

DE102016120906A1 - Input device with an array of force sensors and partially hardened interlayer

Info

Publication number: DE102016120906A1
Application number: DE102016120906.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Martin; Gerhard Röder
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 2016-11-02
Filing date: 2016-11-02
Publication date: 2018-05-03
Anticipated expiration: 2036-11-03
Also published as: CN207937987U; DE102016120906B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Eingabegerät (1) mit einer ein Array von Betätigungsflächen (10) definierenden flächigen Blende (8) und einem Array von kapazitiven Kraftsensoren (14) sowie einem Träger (2), wobei die Betätigungsflächen (10) auf einer dem Bediener zugewandten Oberfläche (11) der Blende (8) und der Träger (2) auf einer dem Bediener abgewandten Seite der Blende (8) angeordnet sind und wobei jeweils einer der kapazitiven Kraftsensoren (14) eine Messkapazität zwischen Blende (8) und Träger (2) ausbildet, die einer der Betätigungsflächen (10) zugeordnet ist und jeder der Kraftsensoren (14) jeweils wenigstens eine erste, der Blende (8) zugeordnete Elektrode (9) und wenigstens eine zweite, dem Träger (2) zugeordnete Elektrode (3) zum Ausbilden der Messkapazität aufweist, wobei zwischen der Blende (8) und dem Träger (2) eine Zwischenschicht (5) aus einem Distanzmaterial vorgesehen ist, welches partiell gehärtet ist, um ein Array aus den Betätigungsflächen (10) zugeordneten Kissen (15) aus vergleichsweise elastischem Distanzmaterial und die Kissen (15) umgebende Bereiche aus vergleichsweise hartem Distanzmaterial auszubilden.The invention relates to an input device (1) having an areal panel (8) defining an array of actuating surfaces (10) and an array of capacitive force sensors (14) and a carrier (2), the actuating areas (10) facing on an operator Surface (11) of the diaphragm (8) and the carrier (2) are arranged on a side facing away from the operator of the diaphragm (8) and wherein in each case one of the capacitive force sensors (14) has a measuring capacity between the diaphragm (8) and support (2) is formed, which is assigned to one of the actuating surfaces (10) and each of the force sensors (14) at least one first, the diaphragm (8) associated electrode (9) and at least one second, the carrier (2) associated electrode (3) for forming the measuring capacity, wherein between the diaphragm (8) and the carrier (2) an intermediate layer (5) is provided from a spacer material which is partially cured, to train an array of the actuating surfaces (10) eordneten cushion (15) of comparatively elastic spacer material and the cushion (15) form surrounding regions of relatively hard spacer material.

Description

Die Erfindung betrifft ein Eingabegerät mit einem Array von Kraftsensoren. Vorbekannte Eingabegeräte weisen eine berührempfindliche Eingabefläche auf, d.h. der berührempfindlichen Eingabefläche sind ein oder mehrere Berührsensoren zugeordnet. Diese Art von Eingabegeräten stellt auf die ausschließliche Detektion der Berührung ab, eine Information über die dabei durch den Bediener aufgebrachte Betätigungskraft steht nicht zur Verfügung. Es besteht aber zunehmend Bedarf nach solchen Eingabegeräten, bei denen der Bediener ein haptisches Feedback dann erhält, wenn der Bediener eine Eingabe auf der Eingabefläche vornimmt. Um zufällige Berührungen der Eingabefläche von intendierter Betätigung besser unterscheiden zu können und um dem an althergebrachte, mechanische Bedienelemente gewohnten Bediener ein ähnliches haptisches Feedback liefern zu können, wurden solche Eingabegeräte entwickelt, die eine Betätigungskraftmessung gestatten, um in Abhängigkeit der gemessenen Betätigungskraft ein haptisches Feedback erzeugen zu können. Bei Eingabegeräten mit einem Array von Bedienflächen, d.h. mit mehreren in einer ausgedehnten Eingabefläche aufgenommenen Bedienflächen, ist zur „Ortsauflösung“ ein Array aus mehreren Kraftsensoren vorgesehen. Bevorzugt ist jeder Bedienfläche möglichst ein Kraftsensor zugeordnet, um einer Betätigung der einzelnen Bedienfläche, im Folgenden auch Betätigungsfläche genannt, beispielsweise bei Überschreiten einer gemessenen Mindestbetätigungskraft der Betätigung eine Schaltfunktion zuordnen zu können. Kapazitive Sensoren sind im Vergleich zu beispielsweise piezoelektrischen Sensoren kostengünstig und eine Kraftmessung mit dieser Art von Sensor ist bauraumsparend zu realisieren. Nachteilig bei dieser Art von Sensoren ist jedoch, dass sie empfindlich auf Veränderung durch Eindringen von Fremdkörpern, wie Flüssigkeiten, in die durch sie definierte Messkapazität und Veränderung ihrer Elektrodengeometrie, beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen, reagieren.The invention relates to an input device with an array of force sensors. Prior art input devices have a touch-sensitive input surface, i. the touch-sensitive input surface are associated with one or more touch sensors. This type of input devices is based on the exclusive detection of the touch, information about the thereby applied by the operator operating force is not available. However, there is an increasing need for such input devices in which the operator receives haptic feedback when the operator makes an input on the input surface. In order to be able to differentiate accidental touches of the input surface from intended actuation and to be able to provide the operator familiar with traditional mechanical controls with similar haptic feedback, such input devices have been developed which permit actuation force measurement in order to generate haptic feedback in dependence on the measured actuation force to be able to. For input devices with an array of control surfaces, i. With several control surfaces recorded in an extensive input area, an array of several force sensors is provided for "spatial resolution". Preferably, each control surface is preferably assigned a force sensor in order to be able to assign a switching function to an actuation of the individual control surface, also referred to below as an actuating surface, for example when the measured minimum actuating force is exceeded. Capacitive sensors are inexpensive compared to, for example, piezoelectric sensors and a force measurement with this type of sensor can be realized to save space. A disadvantage of this type of sensors, however, is that they are sensitive to changes due to the penetration of foreign bodies, such as liquids, into the measuring capacity defined by them and their electrode geometry changes, for example due to temperature fluctuations.

Vor diesem Hintergrund bestand Bedarf nach einer Lösung für ein Eingabegerät mit einem Array von Betätigungsflächen und einem zugehörigen Array von kapazitiven Kraftsensoren, welches kostengünstig hergestellt werden kann und dessen Funktionssicherheit verbessert dauerhaft sichergestellt werden kann. Diese Aufgabe wird durch ein Eingabegerät gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine gleichermaßen vorteilhafte Verwendung ist Gegenstand des nebengeordneten Verwendungsanspruchs. Ein entsprechend vorteilhaftes Herstellungsverfahren ist Gegenstand des Anspruchs 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.Against this background, there has been a need for a solution for an input device with an array of actuating surfaces and an associated array of capacitive force sensors, which can be produced inexpensively and whose reliability can be improved permanently improved. This object is achieved by an input device according to claim 1. An equally advantageous use is the subject of the independent use claim. A correspondingly advantageous production method is the subject of claim 5. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims. It should be noted that the features listed individually in the claims can be combined with each other in any technologically meaningful manner and show further embodiments of the invention. The description, in particular in connection with the figures, additionally characterizes and specifies the invention.

Die Erfindung betrifft ein Eingabegerät mit einer ein Array von Betätigungsflächen definierenden, flächigen Blende und mit einem Array von kapazitiven Kraftsensoren sowie einem Träger. Die Blende ist beispielsweise im Vergleich zum Träger elastisch nachgebender ausgebildet und/oder gegenüber dem Träger beweglich gelagert. Erfindungsgemäß sind die Betätigungsflächen auf einer dem Bediener zugewandten Oberfläche der Blende angeordnet, also vom Bediener aus gesehen sichtbar angeordnet, während erfindungsgemäß der Träger auf einer dem Bediener abgewandten Seite der Blende, d.h. vom Bediener aus gesehen unter der Blende, angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist jeweils einer der kapazitiven Kraftsensoren vorgesehen, eine Messkapazität zwischen Blende und Träger auszubilden, die jeweils einer der mehreren Betätigungsflächen zugeordnet ist. Der kapazitive Kraftsensor weist erfindungsgemäß jeweils wenigstens eine erste, der Blende zugeordnete Elektrode und wenigstens eine zweite, dem Träger zugeordnete Elektrode zum Ausbilden der Messkapazität auf. Dabei kann beispielsweise die erste oder die zweite Elektrode als gemeinsame Elektrode aller kapazitiver Kraftsensoren ausgebildet sein.The invention relates to an input device having an area of an actuating surfaces defining area, flat aperture and with an array of capacitive force sensors and a carrier. The diaphragm is formed, for example, in comparison to the carrier elastically yielding and / or movably mounted relative to the carrier. According to the invention, the actuating surfaces are arranged on an operator-facing surface of the diaphragm, that is, as seen from the operator visibly arranged, while according to the invention, the carrier on a side facing away from the operator of the diaphragm, i. from the operator's view, under the panel. According to the invention, in each case one of the capacitive force sensors is provided to form a measuring capacitance between the diaphragm and the carrier, which is assigned to one of the several actuating surfaces. According to the invention, the capacitive force sensor has at least one first electrode associated with the diaphragm and at least one second electrode assigned to the carrier for forming the measuring capacitance. In this case, for example, the first or the second electrode may be formed as a common electrode of all capacitive force sensors.

Erfindungsgemäß ist zwischen der Blende und dem Träger eine Zwischenschicht aus einem Distanzmaterial vorgesehen, wobei die Zwischenschicht partiell gehärtet ist, um ein Array aus den Betätigungsflächen zugeordneten Kissen aus vergleichsweise elastischem Distanzmaterial und die Kissen umgebende Bereiche der Zwischenschicht aus vergleichsweise hartem Distanzmaterial auszubilden. In einer alternativen Ausgestaltung zur partiellen Härtung der Zwischenschicht sind Stege eingebracht. Beispielsweise sind diese Stege aus einem Material, das im Vergleich zum Kissen härter ist.According to the invention, an intermediate layer made of a spacer material is provided between the panel and the carrier, the intermediate layer being partially hardened to form an array of relatively flexible spacer material pillows associated with the actuating surfaces and regions of the intermediate layer of comparatively hard spacer material surrounding the pads. In an alternative embodiment for partial hardening of the intermediate layer webs are introduced. For example, these webs are made of a material that is harder compared to the pillow.

Bei Einwirken einer Betätigungskraft auf die jeweilige Betätigungsfläche der Blende kommt es aufgrund der Nachgiebigkeit des Kissens zu einer Annäherung der ersten und zweiten Elektrode und damit zu einer Veränderung der Messkapazität, welche durch eine Auswerteinheit detektiert wird und bei Überschreiten einer vorgegebenen Mindeständerung einer Schaltzustandsänderung eines mit dem Eingabegerät zu steuernden Aggregats bewirkt. Bevorzugt weist das Eingabegerät ferner einen Aktor zur Erzeugung eines haptischen Feedbacks auf, der gleichzeitig oder im Nachgang mit der Zuordnung der Schaltzustandsänderung durch die Auswerteinheit aktiviert wird.Upon application of an actuation force to the respective actuating surface of the diaphragm, the first and second electrodes come closer due to the resilience of the pad and thus to a change in the measuring capacitance, which is detected by an evaluation unit and when a predetermined minimum change in a switching state change is exceeded Input device to be controlled aggregate causes. Preferably, the input device further comprises an actuator for generating a haptic feedback, which is activated simultaneously or subsequently with the assignment of the switching state change by the evaluation unit.

Durch die konstruktive Auslegung insbesondere durch die Verwendung einer den Raum zwischen Blende und Träger ausfüllenden und die zuvor beschriebenen Kissen ausbildenden Zwischenschicht wird eine zuverlässige Funktion des Kraftsensors sichergestellt, da das Eindringen von Fremdkörpern oder Fluiden durch die Zwischenschicht erschwert oder ausgeschlossen ist. Eine Veränderung der Messkapazität aufgrund äußerer Einflüsse abgesehen von gewollter, durch die Einwirkung der Betätigungskraft bewirkter, relativer Lageveränderung von erster und zweiter Elektrode ist somit weitgehend ausgeschlossen. The constructive design, in particular by the use of a space between the diaphragm and the carrier filling and the above-described pad forming intermediate layer reliable operation of the force sensor is ensured because the penetration of foreign bodies or fluids through the intermediate layer is difficult or impossible. A change in the measuring capacity due to external influences apart from the intentional, caused by the action of the actuating force, relative change in position of the first and second electrodes is thus largely excluded.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Material der Zwischenschicht so gewählt, dass es in dem die Kissen ausbildenden Bereich ein Gel ausbildet, d.h. einen gelartigen Zustand aufweist. Als Gel wird ein viskoelastisches Fluid verstanden. Ein Gel im Sinne der Erfindung ist ein disperses System, das aus mindestens zwei Komponenten besteht. Die feste Komponente bildet dabei ein schwammartiges, dreidimensionales Netzwerk, dessen Poren durch eine Flüssigkeit (Lyogel) oder ein Gas (Xerogel) ausgefüllt sind. Die flüssige Komponente ist dadurch in der festen immobilisiert.According to a preferred embodiment, the material of the intermediate layer is chosen such that it forms a gel in the area forming the cushions, i. E. has a gel-like state. Gel is understood as meaning a viscoelastic fluid. A gel according to the invention is a disperse system consisting of at least two components. The solid component forms a sponge-like, three-dimensional network whose pores are filled by a liquid (lyogel) or a gas (xerogel). The liquid component is thereby immobilized in the solid.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Material der Zwischenschicht ein Klebstoff, insbesondere ein UV-härtender Klebstoff ist. Beispielsweise ein Acylatklebstoff, ein Silikonklebstoff, ein Cyanacrylatklebstoff.It is preferably provided that the material of the intermediate layer is an adhesive, in particular a UV-curing adhesive. For example, an acylate adhesive, a silicone adhesive, a cyanoacrylate adhesive.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Material der Blende opak oder ist so gewählt, dass aufgrund der zur partiellen Härtung verwendeten Bestrahlung, wie eine UV-Bestrahlung, seine optische Durchlässigkeit verringert wird. Damit verhindert der Steg bei gewünschter separierter Hinterleuchtung der einzelnen Betätigungsflächen eine Einstreuung in benachbarte Betätigu ngsflächen.According to a preferred embodiment, the material of the diaphragm is opaque or is chosen so that due to the radiation used for partial curing, such as UV irradiation, its optical transmission is reduced. Thus, the bridge prevents the desired separated backlighting of the individual actuating surfaces interference in adjacent Betätigungsigu ngsflächen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird die erste Elektrode durch eine erste Elektrodenschicht der Blende aus elektrisch leitendem Material und/oder die zweite Elektrode durch eine zweite Elektrodenschicht des Trägers aus elektrisch leitendem Material ausgebildet. Bevorzugt ist die zweite Elektrodenschicht als durchgängige leitende Schicht ausgebildet und stellt somit eine gemeinsame Elektrode für alle Kraftsensoren des Arrays bereit. Die erste Elektrode ist in einer Ausgestaltung Teil einer zur Blende gehörigen Elektrodenstruktur, die ausgebildet ist, eine ortsauflösende kapazitive Detektion einer Berührung auf der Blende gegebenenfalls auch außerhalb der Betätigungsflächen durchführen zu können.According to a further embodiment, the first electrode is formed by a first electrode layer of the diaphragm of electrically conductive material and / or the second electrode by a second electrode layer of the carrier of electrically conductive material. Preferably, the second electrode layer is formed as a continuous conductive layer and thus provides a common electrode for all force sensors of the array. In one embodiment, the first electrode is part of an electrode structure belonging to the diaphragm, which is designed to be able to perform a spatially resolving capacitive detection of a contact on the diaphragm, possibly also outside the actuating surfaces.

Bevorzugt ist die Zwischenschicht mit dem Träger haftend verbunden und/oder mit der Blende haftend verbunden. Dadurch wird eine Abdichtung und dauerhafte Haltbarkeit des Arrays aus Kraftsensoren erreicht.Preferably, the intermediate layer is adhesively bonded to the carrier and / or adhesively bonded to the diaphragm. As a result, a seal and lasting durability of the array of force sensors is achieved.

Der das Kissen ausbildende Bereich der Zwischenschicht ist beispielsweise jeweils angrenzend an die Blende und den Träger in dem zugehörigen Hohlraum angeordnet, wobei das Kissen insbesondere gegebenenfalls an die zur Blende gehörige erste Elektrodenschicht und die zum Träger gehörige zweite Elektrodenschicht angrenzt.The area of the intermediate layer forming the pad, for example, is arranged in each case adjacent to the panel and the carrier in the associated cavity, wherein the pad is in particular optionally adjacent to the first electrode layer belonging to the panel and the second electrode layer belonging to the carrier.

Zur Hinterleuchtung der Betätigungsfläche ist das Material der Zwischenschicht bevorzugt und zumindest im nicht ausgehärteten Zustand ein transluzentes Material. Bevorzugt sind ferner der Träger und die Blende wenigstens im Bereich der Betätigungsfläche aus transluzentem Material.For backlighting the actuating surface, the material of the intermediate layer is preferred and at least in the uncured state, a translucent material. Furthermore, the carrier and the diaphragm are preferably at least in the region of the actuating surface of translucent material.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Eingabegeräts in einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen mit den folgenden Schritten. In einem ersten Bereitstellungsschritt wird der Träger bereitgestellt. In einem Aufbringschritt wird die Zwischenschicht, beispielsweise als Klebstoffschicht, bevorzugt vollflächig auf den Träger aufgebracht.The invention further relates to a method for producing an input device in one of the previously described embodiments with the following steps. In a first providing step, the carrier is provided. In an application step, the intermediate layer, for example as an adhesive layer, is preferably applied over the entire surface of the support.

In einem nachfolgenden Härteschritt erfolgt ein partielles Härten des Materials der Zwischenschicht oder ein Einbringen von Stegen in die Zwischenschicht, um ein Array aus den Betätigungsflächen zugeordneten Kissen aus vergleichsweise elastischem Material und die Kissen umgebende Bereiche aus vergleichsweise hartem, d.h. im Vergleich zu den die Kissen definierenden Bereichen weniger elastischem, Material auszubilden.In a subsequent hardening step, partial hardening of the material of the intermediate layer or introduction of webs into the intermediate layer takes place to form an array of comparatively elastic material pads associated with the actuating surfaces and regions of comparatively hard, e.g. less elastic to form material compared to the areas defining the pads.

Beispielsweise erfolgt ein partielles Härten durch bereichsweises Maskieren oder „Abschatten“ der Zwischenschicht.For example, a partial hardening takes place by areawise masking or "shadowing" of the intermediate layer.

In einem weiteren Aufbringungsschritt erfolgt das Aufbringen der Blende auf die dem Träger abgewandte Seite der partiell ausgehärteten und entsprechend in den maskierten Bereichen wenig bis gar nicht gehärteten Bereichen der Zwischenschicht. Es ist alternativ möglich, die Zwischenschicht zuerst auf die Blende und dann auf den Träger aufzubringen. Des Weiteren ist eine Ausführungsform erfindungskonform, bei dem die Blende vor dem Härteschritt auf die Zwischenschicht aufgebracht wird und der gesamte Schichtaufbau aus Blende, Zwischenschicht und Träger dem Härteschritt unterzogen wird.In a further application step, the panel is applied to the side facing away from the carrier of the partially cured and correspondingly in the masked areas little to no hardened areas of the intermediate layer. It is alternatively possible to apply the intermediate layer first on the panel and then on the carrier. Furthermore, an embodiment according to the invention in which the diaphragm is applied to the intermediate layer prior to the curing step and the entire layer structure of diaphragm, intermediate layer and carrier is subjected to the hardening step.

Die Zwischenschicht definiert mit ihren elastischen, nicht oder wenig ausgehärteten Bereichen das Array von den Betätigungsflächen zugeordneten Kissen.The intermediate layer defines the array of cushions associated with the actuating surfaces with its elastic, uncured or slightly hardened regions.

Als Material für das Distanzmaterial eignet sich prinzipiell jegliches Material, das durch äußere partielle Aktivierung, einen weniger elastischen sowie einen dazu im Vergleich elastischen Aggregatzustand dauerhaft auszubilden. Als Aktivierung für die bereichsweise Aushärtung kommt beispielsweise thermische oder optische Aktivierung in Frage. Denkbar wäre auch eine bereichsweise chemische Aktivierung. Bevorzugt handelt es sich um einen UV-Klebstoff, wobei im Schritt des partiellen Härtens, eine UV-Bestrahlung der Zwischenschicht lediglich in dem die Kissen umgebenden Bereich durchgeführt wird. As a material for the spacer material is in principle any material that form permanently by external partial activation, a less elastic and a comparison to the elastic state of aggregation. As activation for the partial curing, for example, thermal or optical activation comes into question. It would also be conceivable to use a range of chemical activation. It is preferably a UV adhesive, wherein in the step of partial curing, UV irradiation of the intermediate layer is carried out only in the area surrounding the pads.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des Eingabegeräts in einer seiner zuvor beschriebenen Ausführungsformen in einem Kraftfahrzeug.The invention further relates to the use of the input device in one of its previously described embodiments in a motor vehicle.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Die Figuren sind dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellen lediglich eine bevorzugte Ausführungsvariante dar. Es zeigen:

1 eine Schnittansicht durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Eingabegeräts;
2 eine Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Eingabegeräts;
3a bis 3d jeweils Schnittansichten zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Eingabegeräts aus 1.

The invention will be explained in more detail with reference to the following figures. The figures are to be understood only as an example and represent only a preferred embodiment. It shows:

1 a sectional view through an embodiment of the input device according to the invention;
2 a plan view of a second embodiment of the input device according to the invention;
3a to 3d each sectional views for illustrating the method according to the invention for the preparation of the input device 1 ,

1 zeigt eine Schnittansicht durch das erfindungsgemäße Eingabegerät 1. Das Eingabegerät 1 weist eine flächige Blende 8 auf. Diese Blende 8 definiert ein Array von Betätigungsflächen 10 auf seiner dem nicht dargestellten Bediener zugewandten, äußeren Oberfläche 11. Das Eingabegerät 1 weist ferner ein Array aus mehreren kapazitiven Kraftsensoren 14 auf, wobei jeder Betätigungsfläche 10 genau ein kapazitiver Kraftsensor 14 zugeordnet ist. Das erfindungsgemäße Eingabegerät 1 weist ferner einen Träger 2 auf. Blende 8 und Träger 2 sind so ausgebildet, dass bei einer Betätigung unter Aufbringung einer senkrecht auf die Betätigungsfläche 10 wirkenden Betätigungskraft es zu einer Annäherung zwischen Blende 8 und Träger 10 im Bereich der jeweiligen Betätigungsfläche 10 kommt. Dazu ist neben der Materialauswahl und Dimensionierung von Blende 8 und Träger 2 ferner eine den zwischen der Blende 8 und dem Träger 2 vorgesehenen lichten Abstand ausfüllende Zwischenschicht 5 vorgesehen, die einerseits an dem Träger 2 und bevorzugt auch an der Blende 8 haftet. Zur Bereitstellung der Nachgiebigkeit der Blende 8 in Richtung des Trägers 2 im Bereich der jeweiligen Betätigungsfläche 10 weist die Zwischenschicht 5 eine die entsprechende Elastizität bereitstellende Materialeigenschaften in dem Bereich, die als Kissen 6 bezeichnet werden, auf. Diese Kissen 6 ermöglichen aufgrund ihrer elastischen Kompressibilität die elastisch rückstellbare Annäherung der Blende 8 an den Träger 2 bei senkrechter Einwirkung einer Betätigungskraft auf die jeweilige Betätigungsfläche 10. In den die Kissen 6 umgebenden Bereichen 4 und in den zwischen den Kissen 6 liegenden Bereichen 7 weist das Material der Zwischenschicht 5 eine entsprechend geringe Elastizität auf, um so eine selektive Betätigungskraftdetektion für jede der Betätigungsflächen 10 und den Kraftsensoren 14, d.h. ohne „Übersprechen“ zwischen den Kraftsensoren 14 zu ermöglichen. Wie in Bezug auf die 3a bis 3d nachfolgend erläutert, werden diese bereichsabhängigen, gegenüber mechanischer Belastung unterschiedlichen Eigenschaften der Zwischenschicht 5 durch partielles, d.h. bereichsweises Härten der Zwischenschicht 5 bewirkt. 1 shows a sectional view through the input device according to the invention 1 , The input device 1 has a flat aperture 8th on. This aperture 8th defines an array of actuation surfaces 10 on its side facing the operator, not shown, outer surface 11 , The input device 1 further includes an array of a plurality of capacitive force sensors 14 on, with each actuating surface 10 exactly one capacitive force sensor 14 assigned. The input device according to the invention 1 also has a carrier 2 on. cover 8th and carriers 2 are formed so that when actuated by applying a perpendicular to the actuating surface 10 acting actuation force it to an approximation between aperture 8th and carriers 10 in the area of the respective actuating surface 10 comes. This is in addition to the material selection and sizing of aperture 8th and carriers 2 Furthermore, a between the aperture 8th and the carrier 2 provided clear distance filling intermediate layer 5 provided on the one hand to the carrier 2 and preferably also on the panel 8th liable. To provide the compliance of the panel 8th in the direction of the carrier 2 in the area of the respective actuating surface 10 has the intermediate layer 5 a corresponding elasticity providing material properties in the area as a cushion 6 be referred to. These pillows 6 due to their elastic compressibility allow the elastically resettable approach of the aperture 8th to the carrier 2 with vertical action of an actuating force on the respective actuating surface 10 , In the cushions 6 surrounding areas 4 and in between the pillows 6 lying areas 7 has the material of the intermediate layer 5 a correspondingly low elasticity, so as a selective Betätigungskraftdetektion for each of the actuating surfaces 10 and the force sensors 14 ie without "crosstalk" between the force sensors 14 to enable. As for the 3a to 3d explained below, these area-dependent, compared to mechanical stress different properties of the intermediate layer 5 by partial, ie area-wise hardening of the intermediate layer 5 causes.

Die durch die Betätigungskraft bewirkte Annäherung wird durch den betreffenden Kraftsensor 14 kapazitiv erfasst, und stellt somit ein Maß für die einwirkende Betätigungskraft dar. Die Erfassung erfolgt, indem mittels einer trägerseitigen, zweiten Elektrode 3 und einer ersten, blendenseitigen Elektrode 9 eine Messkapazität definiert wird, deren kapazitiven Eigenschaften mit der Änderung der Relativbeabstandung der Elektroden 3, 9 variiert. Somit weist jeder der Kraftsensoren 14 jeweils wenigstens eine erste, der Blende 8 zugeordnete Elektrode 9 und wenigstens eine zweite, dem Träger 2 zugeordnete Elektrode 3 zum Ausbilden der zuvor erwähnten Messkapazität auf. Wie in 1 gezeigt ist diese zweite Elektrode 3 als durchgehende gemeinsame Elektrodenschicht aller Kraftsensoren 14 ausgebildet, während die erste Elektrode als sich lokal auf die jeweilige Betätigungsfläche 10 begrenzende und wechselseitig elektrisch isoliert zueinander angeordnete Elektrodenschicht 9 der Blende 8 ausgebildet sind.The approach caused by the actuation force is determined by the respective force sensor 14 capacitively detected, and thus represents a measure of the acting actuating force. The detection takes place by means of a carrier-side, second electrode 3 and a first diaphragm-side electrode 9 a measuring capacity is defined whose capacitive properties with the change in the relative spacing of the electrodes 3 . 9 varied. Thus, each of the force sensors points 14 in each case at least one first, the aperture 8th associated electrode 9 and at least a second one, the carrier 2 associated electrode 3 for forming the aforementioned measuring capacity. As in 1 shown is this second electrode 3 as a continuous common electrode layer of all force sensors 14 formed while the first electrode as being local to the respective actuating surface 10 delimiting and mutually electrically insulated from each other electrode layer 9 the aperture 8th are formed.

Wie in der in 2 gezeigten Ausführungsform gezeigt, kann das erfindungsgemäße Eingabegerät 1 als Touchpad ausgebildet sein, wobei die Betätigungsflächen 10 in eine berührempfindliche Eingabefläche 11 integriert sind. Wie in 2 gezeigt, sind die einzelnen Betätigungsflächen 10 zusätzlich durch im Träger ausgebildete Stege 12 voneinander separiert.As in the 2 shown embodiment, the input device according to the invention 1 be designed as a touchpad, the actuating surfaces 10 in a touch-sensitive input surface 11 are integrated. As in 2 shown are the individual actuating surfaces 10 additionally by webs formed in the carrier 12 separated from each other.

Anhand der 3a bis 3d wird nachfolgend das erfinderische Herstellungsverfahren zur Herstellung des in 1 gezeigten Eingabegeräts beschrieben. Zuerst wird der Träger 2 bereitgestellt. Wie in 3a gezeigt, wird ein die Zwischenschicht 5 ausbildender zähflüssiger, mit UV-Licht härtender Klebstoff auf den Träger 2 aufgebracht. Die Aufbringung der Zwischenschicht 5 erfolgt beispielsweise in einem Fließauftragsverfahren, bei dem der Auftragsort kontinuierlich über die Fläche des Trägers 2 variiert wird, um einen gleichmäßigen Auftrag zu erreichen.Based on 3a to 3d In the following, the inventive production process for the production of the in 1 described input device described. First, the carrier 2 provided. As in 3a one becomes the intermediate layer 5 forming viscous, UV-curable adhesive on the support 2 applied. The application of the intermediate layer 5 takes place, for example, in a flow application method, in which the job location continuously over the surface of the carrier 2 is varied to achieve a uniform order.

Wie in der 3b gezeigt, wird in einem nachfolgenden Schritt eine Maskierung der nach der Beschichtung sichtbaren Oberfläche der Zwischenschicht 5 durch Masken 15 vorgenommen, wobei die Masken 15 so angeordnet sind, dass die Zwischenschicht 5 in den den Betätigungsflächen 10 zugeordneten und somit in den für die Kraftsensoren 14 vorgesehenen Bereichen bedeckt und somit für auf die Oberfläche fallende Strahlung abgeschattet wird. Die Zwischenschicht 5 wird nachfolgend einer UV-Bestrahlung ausgesetzt, wobei der Kleberstoff, d.h. das Material der Zwischenschicht 5, in den den Kissen 6 umgebenden Bereichen 4 einschließlich der zwischen den Kissen 6 liegenden Bereiche 7 härtet, während im Bereich der Kissen 6 vorhandenes Material der Zwischenschicht 5, d.h. der Klebstoff, aufgrund der Abschattung durch die Masken 15 seine ursprüngliche zähflüssige und gelartige Beschaffenheit beibehält, wie in 3c gezeigt. Damit weist die Zwischenschicht 5 im Bereich der Kissen 6 im Vergleich zu dem umgebenden Bereich 4, 7 eine höhere Elastizität auf.Like in the 3b is shown in a subsequent step, a masking of the visible after the coating surface of the intermediate layer 5 through masks 15 made, with the masks 15 are arranged so that the intermediate layer 5 in the actuating surfaces 10 assigned and thus in the for the force sensors 14 covered areas and thus shaded for falling on the surface of radiation. The intermediate layer 5 is subsequently subjected to UV irradiation, wherein the adhesive substance, ie the material of the intermediate layer 5 , in the pillow 6 surrounding areas 4 including between the pillows 6 lying areas 7 hardens while in the area of the cushions 6 existing material of the intermediate layer 5 , ie the adhesive, due to the shading by the masks 15 maintains its original viscous and gelatinous texture, as in 3c shown. This indicates the intermediate layer 5 in the field of pillows 6 compared to the surrounding area 4 . 7 a higher elasticity.

In einem in 3d gezeigten Schritt erfolgt das Aufbringen der Blende 8 auf die noch offenliegende Oberfläche der Zwischenschicht 5. Wobei das Haftvermögen des nicht ganz vollständig ausgehärteten Klebstoffs der Zwischenschicht dazu führt, dass die Blende 8 an der Zwischenschicht 5 nicht nur im Bereich der Kissen 6 sondern auch in dem die Kissen 6 umgebenden Bereich 4, 7 haftet. Es ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens denkbar, bei dem die Schritte des Aufbringens der Blende 8 vor den Schritten der 3b und 3c durchgeführt wird, wobei die offenliegende Oberfläche der Blende 8 maskiert wird und eine UV-Bestrahlung durch die Blende 8 hindurch erfolgt, um die Zwischenschicht 5 partiell zu härten.In an in 3d shown step, the application of the aperture 8th on the still exposed surface of the intermediate layer 5 , Whereby the adhesion of the incompletely cured adhesive of the intermediate layer causes the panel 8th at the intermediate layer 5 not only in the field of pillows 6 but also in which the pillows 6 surrounding area 4 . 7 liable. An embodiment of the method according to the invention is conceivable in which the steps of applying the panel 8th before the steps of 3b and 3c is performed, wherein the exposed surface of the aperture 8th is masked and a UV irradiation through the aperture 8th takes place through to the intermediate layer 5 partially harden.

Claims

Input device (1) having an areal panel (8) defining an array of actuating surfaces (10) and an array of capacitive force sensors (14) and a carrier (2), the actuating areas (10) being arranged on an operator-facing surface (11). the diaphragm (8) and the carrier (2) are arranged on a side of the diaphragm (8) facing away from the operator, and wherein in each case one of the capacitive force sensors (14) forms a measuring capacitance between the diaphragm (8) and the carrier (2) the actuation surfaces (10) is assigned and each of the force sensors (14) has at least one first electrode (9) associated with the diaphragm (8) and at least one second electrode (3) associated with the carrier (2) for forming the measurement capacitance, wherein between the panel (8) and the carrier (2) an intermediate layer (5) of a spacer material is provided, which is partially cured and / or reinforced by webs, to form an array of the actuating surfaces (10 ) associated cushion (15) of comparatively elastic spacer material and the cushion (15) forming regions of comparatively hard spacer material.

Input device (1) according to Claim 1 , wherein the spacer material of the intermediate layer (5) is an adhesive, in particular a UV-curing adhesive.

Input device (1) according to one of the preceding claims, wherein the first electrode by a first electrode layer (9) of the diaphragm (8) made of electrically conductive material and / or the second electrode by a second electrode layer (3) of the carrier (2) of electrically conductive material are formed.

Input device (1) according to one of the preceding claims, wherein the spacer material is transparent or translucent at least in the uncured state.

Method for producing an input device (1) according to one of the preceding claims with the following steps: Providing the carrier (2) or the diaphragm (8); Applying the intermediate layer (5) of a spacer material on the carrier (2) or the diaphragm (8); Partially hardening the spacer material of the intermediate layer (5) or inserting webs to form an array of comparatively resilient spacer material pads (15) associated with the actuating surfaces (10) and relatively hard spacer material surrounding the pads (15); Applying the panel (8) or the carrier (2) on the intermediate layer.

Method according to the preceding claim, wherein the spacer material of the intermediate layer (5) is an adhesive, in particular a UV-curing adhesive, and in the step of partial curing, a partial activation, in particular a partial UV irradiation of the intermediate layer (5) only in the area surrounding the pads (15) is performed.

Use of the input device (1) according to one of the preceding Claims 1 to 4 in a motor vehicle.