Die Erfindung betrifft einen hinterleuchteten kapazitiver Berührungsschalter mit einem elektrisch leitfähigen Verbindungsstück, welches zwischen einer elektrisch isolierenden und weitgehend transparenten Abdeckplatte und einer Trägerplatte angeordnet ist, wobei das Verbindungsstück mit einem ersten Ende an der Innenseite der Abdeckplatte anliegt und auf der Außenseite der Abdeckplatte eine Sensorfläche bildet, wobei das Verbindungsstück mit einem zweiten Ende mit einem elektrischen Kontakt der Trägerplatte verbunden ist, und mit einem Leuchtelement. Die Erfindung betrifft auch eine Anzeige mit mindestens einem erfindungsgemäßen hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalter.The invention relates to a backlit capacitive touch switch with an electrically conductive connecting piece, which is arranged between an electrically insulating and substantially transparent cover plate and a support plate, wherein the connecting piece rests with a first end on the inside of the cover plate and forms a sensor surface on the outside of the cover plate wherein the connector is connected at a second end to an electrical contact of the carrier plate, and with a luminous element. The invention also relates to a display with at least one backlit capacitive touch switch according to the invention.
Stand der TechnikState of the art
Die EP1914891A1 zeigt und beschreibt einen hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalter, bei dem ein elastisch verformbares Verbindungsstück zwischen einer elektrisch isolierenden Abdeckplatte und einer Trägerplatte angeordnet ist. Dabei steht das Verbindungsstück unter formschlüssigen Kontakt mit der Leiterplatte und legt die durch die Geometrie des Verbindungsstücks bestimmte Kontaktfläche die Sensorfläche fest. Diese kann nur unzureichend beleuchtet werden.The EP1914891A1 shows and describes a backlit capacitive touch switch, wherein an elastically deformable connector between an electrically insulating cover plate and a support plate is arranged. In this case, the connecting piece is under positive contact with the circuit board and determines the determined by the geometry of the connector contact surface the sensor surface. This can only be insufficiently lit.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteileadvantages
Der erfindungsgemäße hinterleuchtete kapazitive Berührungsschalter mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass dadurch, dass die Innenseite der Abdeckplatte in einem der Sensorfläche gegenüberliegenden Bereich ein optisches Element aufweist, das Licht, welches von der Trägerplatte in Richtung der Sensorfläche strahlt, in das Material der weitgehend transparenten Abdeckplatte schräg eingekoppelt wird, so dass sich das Licht durch mehrfache Reflektion an den Grenzflächen analog der Ausbreitung in einem Lichtleiter ausbreitet. Auf diese Weise wird das Licht in den vom Verbindungsstück abgedeckten Bereich geleitet und die Sensorfläche weitestgehend vollständig ausgeleuchtet.The inventive backlit capacitive touch switch with the features of the main claim has the advantage that the fact that the inside of the cover plate in an area opposite the sensor surface has an optical element, the light which radiates from the support plate in the direction of the sensor surface, in the material of largely transparent cover plate is coupled at an angle so that the light propagates through multiple reflection at the interfaces analogous to the propagation in a light guide. In this way, the light is guided in the area covered by the connector and the sensor surface is largely completely illuminated.
Dabei ist unter einem „kapazitiven Berührungsschalter“ ein Sensor zu verstehen, der die Veränderung der Kapazität von mindestens einem Kondensator misst. Die Kapazitätsänderung wird dabei infolge einer Veränderung der Dielektrizitätszahl (relative Permittivität) des Kondensators durch das Einbringen eines leitfähigen oder dielektrischen Elements in den Bereich der Sensorfläche erreicht. Der hinterleuchtete kapazitive Berührungsschalter kann damit durch Berühren und/oder berührungslos bedient werden. Insbesondere kann der hinterleuchtete kapazitive Berührungsschalter als Annährungsschalter eingesetzt werden.In this case, a "capacitive touch switch" means a sensor which measures the change in the capacitance of at least one capacitor. The capacitance change is achieved as a result of a change in the relative permittivity of the capacitor by the introduction of a conductive or dielectric element in the region of the sensor surface. The backlit capacitive touch switch can thus be operated by touching and / or contactless. In particular, the backlit capacitive touch switch can be used as an approach switch.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen des hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalters möglich. Ist das optische Element rotationssymmetrisch um eine Hauptstrahlungsrichtung des Leuchtelements ausgeführt, wird das vom Leuchtelement ausgehende Licht in alle Richtungen gleich stark abgelenkt und die Sensorfläche weitgehend gleichmäßig ausgeleuchtet. Das verbessert die Sichtbarkeit und Erkennbarkeit des hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalters und erhöht somit den Bedienkomfort und die Bediensicherheit.The features listed in the dependent claims advantageous refinements of the backlit capacitive touch switch are possible. If the optical element is rotationally symmetrical about a main radiation direction of the luminous element, the light emanating from the luminous element is equally deflected in all directions and the sensor surface is illuminated to a large extent uniformly. This improves the visibility and visibility of the backlit capacitive touch switch and thus increases the ease of use and operating safety.
Weist das optische Element mindestens ein Streuelement auf, werden die Lichtstrahlen aufgeweitet und das Licht in der Abdeckplatte gleichmäßig verteilt. Auf diese Weise wird die Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung der Sensorfläche weiter erhöht.If the optical element has at least one scattering element, the light rays are widened and the light is evenly distributed in the cover plate. In this way, the uniformity of the illumination of the sensor surface is further increased.
Sind die Abdeckplatte und das optische Element einstückig ausgebildet, ermöglicht dies einen besonders einfachen und kostengünstigen Herstellungsprozess. Weiterhin wird so eine Grenzfläche und somit eine Reflektion zwischen der Abdeckplatte und dem optischen Element vermieden, so dass die Helligkeit der aus der Sensorfläche austretenden Hinterleuchtung erhöht wird.If the cover plate and the optical element are integrally formed, this enables a particularly simple and cost-effective production process. Furthermore, such an interface and thus a reflection between the cover plate and the optical element is avoided, so that the brightness of the emerging from the sensor surface backlighting is increased.
Sind die Abdeckplatte und das optische Element mehrteilig ausgebildet, können auf eine einfache Weise unterschiedliche optische Elemente eingesetzt werden. Das ist besonders vorteilhaft, wenn die Abdeckplatte stets die gleiche Geometrie aufweisen soll und die Hinterleuchtung für verschiedene Bedienelemente mit unterschiedlich geformten optischen Elementen variiert wird.If the cover plate and the optical element are designed in several parts, different optical elements can be used in a simple manner. This is particularly advantageous when the cover plate should always have the same geometry and the backlighting is varied for different controls with differently shaped optical elements.
Weist die Innenseite der Abdeckplatte teilweise eine weitestgehend lichtundurchlässige Abdeckung auf, kann diese Abdeckung den Schatten des Verbindungsstücks abdecken. Auf diese Weise wird nur Licht über das optische Element in die Abdeckplatte eingekoppelt, was sich günstig auf eine gleichmäßige Hinterleuchtung der Sensorfläche auswirkt.If the inside of the cover plate partially has a largely opaque cover, this cover can cover the shadow of the connector. In this way, only light via the optical element is coupled into the cover plate, which has a favorable effect on a uniform backlighting of the sensor surface.
Weist die Außenseite der Abdeckplatte teilweise eine weitestgehend lichtundurchlässige Abdeckung auf, erlaubt dies, die Geometrie der Hinterleuchtung der Sensorfläche, etwa in der Form eines Symbols, weitgehend frei zu bestimmen. Das erhöht die Lesbarkeit des hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalters und somit die Bediensicherheit, insbesondere in einer dunklen Umgebung.If the outside of the cover plate partially has a largely opaque cover, this makes it possible to largely freely determine the geometry of the backlighting of the sensor surface, for example in the form of a symbol. This increases the readability of the backlit capacitive touch switch and thus the operating safety, especially in a dark environment.
Ist das Leuchtelement innerhalb des Verbindungsstücks auf der Trägerplatte angeordnet, ermöglicht dies eine besonders platzsparende Bauweise des hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalters.If the luminous element is arranged inside the connecting piece on the carrier plate, This allows a particularly space-saving design of the backlit capacitive touch switch.
Ist das Verbindungsstück elastisch verformbar, wird die Haltbarkeit des Verbindungsstücks erhöht. So kann der hinterleuchtete kapazitive Berührungsschalter auch unter hohen mechanischen Belastungen zuverlässig eingesetzt werden. Weiterhin kann der hinterleuchtete kapazitive Berührungsschalter auch als mechanischer Schalter eingesetzt werden, was die Bediensicherheit und den Funktionsumfang des hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalters erhöht. Unter „mechanischer Schalter“ ist ein Schalter oder Taster zu verstehen, der durch eine mechanische Veränderung seiner Geometrie bedient wird. Dabei sind die Abdeckplatte und die Trägerplatte zueinander beweglich ausgestaltet. Das ermöglicht das Herunterdrücken des hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalters als weitere Bedienmöglichkeit. Das elastisch verformbare Verbindungsstück bringt dabei die rückstellende Kraft auf.If the connector is elastically deformable, the durability of the connector is increased. Thus, the backlit capacitive touch switch can be used reliably even under high mechanical loads. Furthermore, the backlit capacitive touch switch can also be used as a mechanical switch, which increases the operating safety and the functional scope of the backlit capacitive touch switch. By "mechanical switch" is meant a switch or pushbutton operated by a mechanical change of its geometry. In this case, the cover plate and the support plate are designed to be movable relative to each other. This makes it possible to push down the backlit capacitive touch switch as a further operating option. The elastically deformable connector brings the restoring force.
Steht das Verbindungsstück im hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalter unter Druckspannung, hat das den Vorteil, dass das Verbindungsstück stets stabil mit der Abdeckplatte und der Trägerplatte in Kontakt ist. Auf diese Weise wird die Zuverlässigkeit und Bediensicherheit des hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalters erhöht.Is the connector in the backlit capacitive touch switch under compressive stress, this has the advantage that the connector is always stable with the cover plate and the support plate in contact. In this way, the reliability and safety of the backlit capacitive touch switch is increased.
Weist der hinterleuchtete kapazitive Berührungsschalter eine Feder als Verbindungsstück auf, ist das eine besonders kompakte, kostengünstige und zuverlässige Realisierung des Verbindungsstücks.If the backlit capacitive touch switch has a spring as a connecting piece, this is a particularly compact, cost-effective and reliable realization of the connecting piece.
Ist das Verbindungsstück in einem ersten Teilbereich an seinem ersten Ende trichterförmig geformt, wobei sich das Verbindungsstück im ersten Teilbereich in Richtung der Abdeckplatte aufweitet, ermöglicht dies eine besonders große Kontaktfläche zwischen dem Verbindungsstück und der Abdeckplatte und somit eine besonders große Sensorfläche, was die Bediensicherheit erhöht. Diese Geometrie ist insbesondere in Verbindung mit einer unter Spannung stehenden Feder vorteilhaft.If the connecting piece in a first portion is funnel-shaped at its first end, wherein the connecting piece widens in the first portion in the direction of the cover plate, this allows a particularly large contact area between the connecting piece and the cover plate and thus a particularly large sensor surface, which increases operating safety , This geometry is particularly advantageous in conjunction with a spring under tension.
Ist das Verbindungsstück in einem zweiten Teilbereich an seinem zweiten Ende trichterförmig geformt, wobei sich das Verbindungsstück im zweiten Teilbereich in Richtung der Trägerplatte aufweitet, kann in diesem zweiten Teilbereich besonders einfach ein Leuchtelement angebracht werden. Das ermöglicht eine kompakte Bauweise.If the connecting piece is funnel-shaped in a second subregion at its second end, wherein the connecting piece widens in the direction of the carrier plate in the second subregion, it is particularly easy to attach a lighting element in this second subregion. This allows a compact design.
Eine Anzeige mit mindestens einem erfindungsgemäßen hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalter hat den Vorteil, dass die Ausleuchtung der Sensorfläche in ihrer Intensität, Farbe und lokalen Verteilung stets an die Anzeigeninhalte angepasst werden kann. Das ermöglicht eine besonders intuitive und sichere Bedienung. Insbesondere ist es möglich, den erfindungsgemäßen hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalter in beliebiger Zahl und Positionierung in einer hinterleuchteten Anzeige zu verwenden. Dabei kann stets die gleichmäßige Hinterleuchtung der Anzeige gewährleistet werden.A display with at least one backlit capacitive touch switch according to the invention has the advantage that the illumination of the sensor surface in its intensity, color and local distribution can always be adapted to the display contents. This enables a particularly intuitive and safe operation. In particular, it is possible to use the backlit capacitive touch switch according to the invention in any number and positioning in a backlit display. In this case, the uniform backlighting of the display can always be guaranteed.
Unter einer Anzeige ist eine Vorrichtung zur veränderbaren, optischen Darstellung von Informationen zu verstehen. Ein Beispiel für eine Anzeige ist ein Bildschirm, insbesondere ein LCD.A display is an apparatus for the variable, visual representation of information to understand. An example of a display is a screen, in particular an LCD.
Zeichnungendrawings
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalters abgebildet und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenIn the drawings, embodiments of the backlit capacitive touch switch according to the invention are shown and explained in more detail in the following description. Show it
1 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalter, 1 a section through the backlit capacitive touch switch according to the invention,
2 bis 6 und 8 Schnitte durch Varianten des hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalters und 2 to 6 and 8th Cuts through variants of the backlit capacitive touch switch and
7 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Anzeige. 7 a view of the display according to the invention.
Beschreibungdescription
In den verschiedenen Ausführungsvarianten erhalten gleiche Teile die gleichen Bezugszahlen.In the various embodiments, the same parts receive the same reference numbers.
In 1 ist ein Schnitt durch den erfindungsgemäßen hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalter 10 dargestellt. Im Ausführungsbeispiel wird das elektrische leitfähige Verbindungsstück 12 mit einer metallischen Druckfeder 14 realisiert. Diese ist zwischen einer Abdeckplatte 16 aus Glas und einer Trägerplatte 18 angeordnet. Die Druckfeder 14 liegt mit seinem ersten Ende 20 an der Innenseite 22 der Abdeckplatte 16 an. Die so entstehende Kontaktfläche zwischen der Druckfeder 14 und der Abdeckplatte 16 bildet auf der Außenseite 24 der Abdeckplatte 16 eine Sensorfläche 26. Die Trägerplatte 18 weist einen elektrischen Kontakt 28 auf, mit welchem die Druckfeder 14 an ihrem zweiten Ende 30 leitend verbunden ist. Die Druckfeder 14 hat die Funktion einer Sensorelektrode, der hinterleuchtete kapazitive Berührungsschalter 10 misst Änderungen des elektrischen Feldes der Druckfeder 14, insbesondere in der Umgebung der Sensorfläche 26. Im Ausführungsbeispiel wird dazu die Kapazität zwischen der Druckfeder 14 und dem elektrischen Erdpotential gemessen. Wird ein elektrisch leitfähiges oder dielektrisches Element, beispielsweise ein Finger, der Sensorfläche 26 angenähert oder berührt diese, ändert sich die Kapazität. Die Kapazitätsänderung kann von einer Steuereinheit festgestellt und ausgewertet werden.In 1 is a section through the inventive backlit capacitive touch switch 10 shown. In the embodiment, the electrically conductive connector 12 with a metallic compression spring 14 realized. This is between a cover plate 16 made of glass and a support plate 18 arranged. The compression spring 14 lies with its first end 20 on the inside 22 the cover plate 16 at. The resulting contact surface between the compression spring 14 and the cover plate 16 forms on the outside 24 the cover plate 16 a sensor surface 26 , The carrier plate 18 has an electrical contact 28 on, with which the compression spring 14 at its second end 30 is conductively connected. The compression spring 14 has the function of a sensor electrode, the backlit capacitive touch switch 10 Measures changes in the electric field of the compression spring 14 , in particular in the vicinity of the sensor surface 26 , In the embodiment, this is the capacity between the compression spring 14 and the electrical ground potential. Is an electrically conductive or dielectric Element, such as a finger, the sensor surface 26 approximates or touches this, the capacity changes. The capacity change can be detected and evaluated by a control unit.
Im Ausführungsbeispiel ist die Abdeckplatte 16 aus Glas gefertigt. In anderen Varianten werden andere elektrisch isolierende und weitgehend transparente Werkstoffe eingesetzt, zum Beispiel Keramik, Glaskeramik, Kunststoffe oder Kristalle. Dabei kann die Abdeckplatte 16 auch mehrteilig gefertigt sein und aus verschiedenen Materialien bestehen. Bei mehrteiligen Abdeckplatten 16 können auch weitgehend transparente Flüssigkeiten eingesetzt werden, insbesondere Flüssigkristalle. Weiterhin können auch intransparente und/oder elektrisch leitfähige Stoffe eingesetzt werden, beispielsweise um das elektrische Feld des elektrisch leitfähigen Verbindungsstücks 12 vorteilhaft zu verändern. Auf diese Weise kann die Sensorfläche 26 in ihrer Geometrie verändert werden. Insbesondere kann die Sensorfläche 26 erweitert werden.In the embodiment, the cover plate 16 made of glass. In other variants, other electrically insulating and largely transparent materials are used, for example ceramics, glass ceramics, plastics or crystals. In this case, the cover plate 16 also be made in several parts and consist of different materials. For multi-part cover plates 16 It is also possible to use substantially transparent liquids, in particular liquid crystals. Furthermore, non-transparent and / or electrically conductive substances can also be used, for example the electric field of the electrically conductive connecting piece 12 advantageous to change. In this way, the sensor surface 26 be changed in their geometry. In particular, the sensor surface 26 be extended.
Im Ausführungsbeispiel wird die Sensorfläche 26 von einer auf der Trägerplatte 18 befindlichen LED 32 als Leuchtelement 34 beleuchtet. In anderen Varianten wird das Leuchtelement 34 mit Glühlampen, Gasentladungslampen, Elektrolumineszenzleuchtmitteln und Lichtleitern hinterleuchtet. Die aufgeführten Leuchtelemente 34 können auch in Kombination eingesetzt werden. Ein hinterleuchteter kapazitiver Berührungsschalter 10 weist in weiteren Ausführungsformen mehrere Leuchtelemente 34 auf. Die Wahl der Art und Zahl der Leuchtelemente 34 richtet sich nach den technischen Anforderungen, insbesondere unter Berücksichtigung der Bauform, des Energieverbrauch sowie an den Anforderungen für die räumliche Beleuchtungsintensität und -farbe.In the exemplary embodiment, the sensor surface 26 from one on the carrier plate 18 located LED 32 as a luminous element 34 illuminated. In other variants, the lighting element 34 backlit with incandescent lamps, gas discharge lamps, electroluminescent illuminants and light guides. The listed lighting elements 34 can also be used in combination. A backlit capacitive touch switch 10 has in further embodiments a plurality of lighting elements 34 on. The choice of the type and number of lighting elements 34 depends on the technical requirements, in particular taking into account the design, the energy consumption and the requirements for the spatial illumination intensity and color.
Das von der LED 32 emittierte Licht wird hauptsächlich entlang einer Hauptstrahlungsrichtung 36 emittiert, welche die LED 32 mit der Sensorfläche 26 verbindet. Varianten mit mehreren Leuchtelementen 34 weisen zumindest eine Strahlungsrichtung auf, welche ein Leuchtelement 34 mit der Sensorfläche 26 verbindet.That from the LED 32 emitted light becomes mainly along a main radiation direction 36 which emits the LED 32 with the sensor surface 26 combines. Variants with several lighting elements 34 have at least one radiation direction, which is a luminous element 34 with the sensor surface 26 combines.
Im Ausführungsbeispiel weist die Innenseite 22 der Abdeckplatte 16 ein optisches Element 38 auf, welches sich in einem der Sensorfläche 26 gegenüberliegenden Bereich befindet. Die Hauptstrahlungsrichtung 36 verläuft mittig durch das optische Element 38. In the embodiment, the inside 22 the cover plate 16 an optical element 38 on, which is in one of the sensor surface 26 located opposite area. The main radiation direction 36 runs centrally through the optical element 38 ,
2 illustriert die Funktionsweise des optischen Elements 38. Drei nahezu parallel zur Hauptstrahlungsrichtung 36 einfallende Lichtstrahlen 40 treffen auf das optische Element 38. Dabei ist unter „nahezu parallel zur Hauptstrahlrichtung einfallend“ als in einer Richtung einfallend zu verstehen, die mit der Hauptstrahlrichtung einen Winkel zwischen 30° und 0° einschließt, insbesondere einen Winkel zwischen 10° und 0°. Die Lichtstrahlen 40 gehen von einem in der Figur nicht gezeigten, weitgehend punktförmigen Leuchtelement 34 aus. Die Lichtstrahlen 40 werden an der Oberfläche des optischen Elements 38 gebrochen und breiten sich in einem deutlich von0° verschiedenen Winkel zur Hauptstrahlungsrichtung 36 aus, insbesondere in einem Winkel zwischen 10° und 80°, insbesondere in einem Winkel zwischen 30° und 60°. Durch Reflektion an der Begrenzung der Abdeckplatte 16 können sich die Lichtstrahlen 40 innerhalb der Abdeckplatte 16 ausbreiten. Wesentlich dafür ist, dass das optische Element 38 eine Oberfläche aufweist, die hauptsächlich nicht senkrecht zur Hauptstrahlungsrichtung 36 ausgerichtet ist. Beim Auftreffen auf eine zur Hauptstrahlungsrichtung 36 senkrechten oder nahezu senkrechten Oberfläche wird der hauptsächlich parallel zur Hauptstrahlungsrichtung 36 propagierende Lichtstrahl 40 transmittiert und/oder reflektiert, jeweils parallel oder nahezu parallel zur Hauptstrahlungsrichtung 36, so dass keine bzw. kaum Ausbreitung senkrecht von der Hauptstrahlungsrichtung 36 des Lichtstrahls 40 erfolgt. 2 illustrates the operation of the optical element 38 , Three almost parallel to the main radiation direction 36 incident light rays 40 hit the optical element 38 , In this case, "incident substantially parallel to the main beam direction" is to be understood as incident in one direction, which includes an angle between 30 ° and 0 ° with the main beam direction, in particular an angle between 10 ° and 0 °. The rays of light 40 go from a not shown in the figure, largely punctiform luminous element 34 out. The rays of light 40 become on the surface of the optical element 38 Broken and spread in a clearly different from 0 ° angle to the main radiation direction 36 from, in particular at an angle between 10 ° and 80 °, in particular at an angle between 30 ° and 60 °. By reflection at the boundary of the cover plate 16 can the light rays 40 inside the cover plate 16 spread. Essential for this is that the optical element 38 has a surface which is not substantially perpendicular to the main radiation direction 36 is aligned. When hitting one to the main radiation direction 36 vertical or nearly vertical surface becomes mainly parallel to the main radiation direction 36 propagating light beam 40 transmitted and / or reflected, each parallel or nearly parallel to the main radiation direction 36 , so that no or hardly propagation perpendicularly from the main radiation direction 36 of the light beam 40 he follows.
Im Ausführungsbeispiel ist das optische Element 38 kegelförmig, der Mantelradius hängt linear von der Höhe ab. Daher werden parallel einfallende Lichtstrahlen 40 stets unter dem jeweils gleichen Winkel gebrochen. Die LED 32 im Ausführungsbeispiel, sowie das Leuchtelement 34 in bevorzugten alternativen Ausführungsformen, ist eine nahezu punktförmige Lichtquelle. Dabei wird die maximale Lichtintensität entlang der Hauptstrahlungsrichtung 36 emittiert. Daher breiten sich die für die Ausleuchtung der Sensorfläche 26 relevanten Lichtstrahlen 40 parallel oder nahezu parallel zur Hauptstrahlungsrichtung 36 aus. In weiteren Varianten, eine ist in 6 abgebildet, ist das optische Element 38 trichterförmig geformt, wobei der Trichterradius eine nichtlineare Abhängigkeit von der Höhe aufweist. Auf diese Weise hängt der Brechungswinkel vom Abstand des Lichtstrahls 40 von der Hauptstrahlungsrichtung 36 ab. In besonderen Ausführungen ist der Trichtermantel mindestens teilweise konvex geformt. Durch solche optischen Elemente 38 werden einfallende Lichtstrahlen 40 teilweise gebündelt. In the embodiment, the optical element 38 cone-shaped, the mantle radius depends linearly on the height. Therefore, parallel incident light rays 40 always broken at the same angle. The LED 32 in the embodiment, as well as the luminous element 34 in preferred alternative embodiments, is a near point light source. In this case, the maximum light intensity along the main radiation direction 36 emitted. Therefore, the spread for the illumination of the sensor surface 26 relevant light rays 40 parallel or nearly parallel to the main radiation direction 36 out. In further variants, one is in 6 pictured is the optical element 38 shaped funnel-shaped, wherein the funnel radius has a non-linear dependence on the height. In this way, the angle of refraction depends on the distance of the light beam 40 from the main radiation direction 36 from. In special embodiments, the funnel jacket is at least partially convex. By such optical elements 38 become incident light rays 40 partially bundled.
Im Ausführungsbeispiel ist das kegelförmige optische Element 38 rotationssymmetrisch um die Hauptstrahlungsrichtung 36 ausgeführt, was eine gleichmäßige Ausleuchtung der Sensorfläche 26 begünstigt. In alternativen Ausführungsformen ist das optische Element 38 asymmetrisch zur Hauptstrahlungsrichtung 36 ausgeführt, insbesondere durch elliptische und/oder polygonale Kontaktflächen. Das ermöglicht eine ungleichmäßige Lichtverteilung auf der Sensorfläche 26, insbesondere lassen sich so gezielt hell-dunkel Verläufe oder Helligkeitsakzente realisieren. Bei Varianten mit mehreren Leuchtelementen 34 kann die Symmetrie bzw. Geometrie des optischen Elements 38 gezielt auf den Strahlverlauf der unterschiedlichen Lichtquellen angepasst sein. Die Gestaltung der Lichtverteilung richtet sich dabei nach den technischen Anforderungen.In the embodiment, the conical optical element 38 rotationally symmetrical about the main radiation direction 36 executed, resulting in a uniform illumination of the sensor surface 26 favored. In alternative embodiments, the optical element is 38 asymmetric to the main radiation direction 36 executed, in particular by elliptical and / or polygonal contact surfaces. This allows for uneven light distribution on the sensor surface 26 In particular, it is possible to achieve light-dark gradients or brightness accents in a targeted manner realize. For variants with several lighting elements 34 can the symmetry or geometry of the optical element 38 be specifically adapted to the beam path of the different light sources. The design of the light distribution depends on the technical requirements.
Das kegelförmige optische Element 38 weist im Ausführungsbeispiel ein an der Kegelspitze angeordnetes Streuelement 42 auf. Dabei handelt es sich um eine Beschichtung mit einer Lackierung, die lichtstreuende Elemente enthält. 3 zeigt, wie der Strahlengang durch das Streuelement 42 beeinflusst wird. Der eintreffende Lichtstrahl 40 wird am Streuelement 42 in mehrere Teilstrahlen aufgespalten. Die Teilstrahlen breiten sich unter unterschiedlichen Winkeln in der Abdeckplatte 16 aus. Auf diese Weise wird die Lichtstrahlung gleichmäßiger verteilt und begünstigt eine homogene Ausleuchtung der Sensorfläche 26.The conical optical element 38 in the exemplary embodiment has a scattering element arranged on the cone tip 42 on. It is a coating with a coating that contains light-scattering elements. 3 shows how the beam path through the scattering element 42 being affected. The incoming beam of light 40 becomes at the scattering element 42 split into several sub-beams. The partial beams propagate at different angles in the cover plate 16 out. In this way, the light radiation is distributed more uniformly and favors a homogeneous illumination of the sensor surface 26 ,
2 zeigt eine Variante, in welcher die Abdeckplatte 16 und das optische Element 38 aus einem Werkstück aus Kunststoff bestehen. 2 shows a variant in which the cover plate 16 and the optical element 38 consist of a workpiece made of plastic.
Im ersten Ausführungsbeispiel, abgebildet in 1, sind die Abdeckplatte 16 und das optische Element 38 aus unterschiedlichen Werkstücken gefertigt. Das optische Element 38 ist wie die Abdeckplatte 16 aus Glas gefertigt und mit diesen über einen optischen Kitt verbunden. In anderen Varianten werden die Abdeckplatte 16 und das optisches Element 38 angesprengt, zusammengeklebt und/oder mechanisch verbunden, etwa durch anschrauben, festklemmen, anclipsen, einschieben, wobei dafür teilweise, falls notwendig, zusätzliche Komponenten eingesetzt werden. Diese Methoden werden auch in Kombination eingesetzt. Die Wahl der Verbindungsmethode richtet sich nach den technischen Anforderungen, insbesondere der mechanischen Stabilität und thermischen Beständigkeit des hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalters 10.In the first embodiment, shown in FIG 1 , are the cover plate 16 and the optical element 38 made of different workpieces. The optical element 38 is like the cover plate 16 made of glass and connected to these via an optical putty. In other variants, the cover plate 16 and the optical element 38 sprinkled, glued together and / or mechanically connected, such as by screwing, clamping, clipping, insert, for which, if necessary, additional components are used. These methods are also used in combination. The choice of connection method depends on the technical requirements, in particular the mechanical stability and thermal resistance of the backlit capacitive touch switch 10 ,
In 1 weist die Innenseite 22 der Abdeckplatte 16 teilweise eine lichtundurchlässige Abdeckung 44 auf. Die lichtundurchlässige Abdeckung 44 ist so gestaltet, dass ein Schattenwurf durch die Druckfeder 14 auf die Sensorfläche 26 verhindert wird. Im Ausführungsbeispiel geht die lichtundurchlässige Abdeckung 44 von dem mit der Druckfeder 14 im Kontakt stehenden Bereich der Innenseite 22 der Abdeckplatte 16 aus und erstreckt sich in Richtung des optischen Elements 38. Die lichtundurchlässige Abdeckung 44 wird vom optischen Element 38 begrenzt. Wesentlich ist dabei, dass das vom Leuchtelement 34 emittierte Licht hauptsächlich über das optische Element 38 in die Abdeckplatte 16 eingekoppelt wird. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der lichtundurchlässigen Abdeckung 44 um eine lichtundurchlässige Lackierung.In 1 indicates the inside 22 the cover plate 16 partially an opaque cover 44 on. The opaque cover 44 is designed to cast a shadow through the compression spring 14 on the sensor surface 26 is prevented. In the embodiment, the opaque cover 44 from the one with the compression spring 14 in contact area of the inside 22 the cover plate 16 out and extends in the direction of the optical element 38 , The opaque cover 44 is from the optical element 38 limited. It is essential that the light from the element 34 emitted light mainly through the optical element 38 in the cover plate 16 is coupled. In the exemplary embodiment, it is in the opaque cover 44 an opaque paint finish.
Im Ausführungsbeispiel weist die Außenseite 24 der Abdeckplatte 16 teilweise eine lichtundurchlässige Abdeckung 44 auf. Dabei handelt es sich um eine lichtundurchlässige Lackierung. Die Lackierung weist lichtdurchlässige Bereiche auf, welche in der Gestalt eines Symbols angeordnet sind. In Varianten wird die Art, die Lichtdurchlässigkeit und die Lichtstreuung der lichtundurchlässigen Abdeckung 44 variiert. Dabei werden die in der unten folgenden Beschreibung von Ausführungsvarianten mit lichtundurchlässiger Abdeckung 44 der Innenseite 22 der Abdeckplatte 16 aufgeführten Mittel eingesetzt. In besonderen Varianten wird die Transparenz der lichtundurchlässigen Abdeckung 44 so variiert, dass durch den Iris-Effekt bedingte Helligkeitsschwankungen zumindest teilweise ausgeglichen werden. In anderen Varianten werden durch die Wahl der Transparenz hell-dunkel Verläufe oder Helligkeitsakzente realisiert, insbesondere in Kombination mit einer geeigneten Geometrie des optischen Elements 38 und/oder unter Ausnutzung des Iris-Effekts. Dabei ist unter „Iris-Effekt“ die Abnahme der Hinterleuchtungsintensität mit steigenden Abstand zu einem Einstrahlpunkt zu verstehen.In the embodiment, the outside 24 the cover plate 16 partially an opaque cover 44 on. This is an opaque paint. The paint has translucent areas, which are arranged in the shape of a symbol. In variants, the type, translucency and light scattering of the opaque cover 44 varied. In this case, in the below description of embodiments with opaque cover 44 the inside 22 the cover plate 16 used funds listed. In special variants, the transparency of the opaque cover 44 varies so that caused by the iris effect brightness fluctuations are at least partially offset. In other variants, light-dark gradients or brightness accents are realized by the choice of transparency, in particular in combination with a suitable geometry of the optical element 38 and / or taking advantage of the iris effect. The term "iris effect" is to be understood as meaning the decrease of the backlighting intensity with increasing distance to an injection point.
In 1 befindet sich die LED 32 innerhalb der Druckfeder 14. In ähnlichen Varianten, wo der hinterleuchtete kapazitive Berührungsschalter 10 zusätzlich unter Ausnutzung der Elastizität des Verbindungsstücks 12 mechanisch herunterdrückbar ausgestaltet ist, bietet diese Positionierung des Leuchtelements 34 den zusätzlichen Vorteil, dass die Hauptstrahlungsrichtung 36 parallel zur Drückrichtung angeordnet wird. Auf diese Weise wird die Ausrichtung der Hauptstrahlungssrichtung 36 bezüglich des optischen Elements 38 durch das Herunterdrücken nicht verändert. So ist die Sensorfläche 26 im heruntergedrückten Zustand genauso gleichmäßig ausgeleuchtet wie im nicht heruntergedrückten Zustand.In 1 is the LED 32 within the compression spring 14 , In similar variants, where the backlit capacitive touch switch 10 additionally taking advantage of the elasticity of the connector 12 mechanically depressible designed, provides this positioning of the light emitting element 34 the added benefit of having the main radiation direction 36 is arranged parallel to the spinning direction. In this way, the orientation of the main radiation direction 36 with respect to the optical element 38 not changed by the depression. That's the sensor surface 26 in the depressed state illuminated as uniformly as in not depressed state.
Im Ausführungsbeispiel ist das Verbindungsstück 12 als elastisch verformbare Druckfeder 14 realisiert. In anderen Varianten wird die elastische Verformbarkeit des Verbindungsstücks 12 eingesetzt, um den hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalter 10 mechanisch herunterdrückbar zu gestalten. Dabei kann der hinterleuchtete kapazitive Berührungsschalter 10 für die Aufnahme des Tastendrucks dedizierte Bauteile enthalten. Diese funktionieren mechanisch, zum Beispiel ein elektrischer Kontaktschalter oder ein Potentiometer, oder berührungslos, etwa ein optischer Sensor. In besonderen Varianten wird das mechanische Herunterdrücken des hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalters 10 kapazitiv gemessen. Dies geschieht auf Grundlage der durch die Geometrieänderung hervorgerufenen Kapazitätsveränderung.In the embodiment, the connector 12 as elastically deformable compression spring 14 realized. In other variants, the elastic deformability of the connector 12 used to the backlit capacitive touch switch 10 mechanically depressible to make. In this case, the backlit capacitive touch switch 10 contain dedicated components for recording the key press. These work mechanically, for example an electrical contact switch or a potentiometer, or non-contact, such as an optical sensor. In special variants, the mechanical depression of the backlit capacitive touch switch 10 measured capacitively. This is done on the basis of the change in capacity caused by the geometry change.
Das elastisch verformbare Verbindungsstück 17 weist in weiteren Varianten eine mit der Drücktiefe variable Federkonstante auf. Das wird insbesondere zur Verbesserung einer mechanischen Herunterdrückfunktion eingesetzt. Auf diese Weise kann mindestens ein Druckpunkt erzeugt werden. In besonderen Varianten ist das Verbindungsstück 12 an mindestens einer Position einrastbar gestaltet, insbesondere in Ausführungen, in denen das Verbindungsstück 12 durch eine Schnappfeder realisiert ist.The elastically deformable connector 17 has in further variants with the Pressing depth variable spring constant on. This is used in particular for improving a mechanical depressing function. In this way, at least one pressure point can be generated. In special variants is the connector 12 designed latched at least one position, especially in embodiments in which the connector 12 is realized by a snap spring.
Im Ausführungsbeispiel ist die Druckfeder 14 unter Druckspannung zwischen die Abdeckplatte 16 und die Trägerplatte 18 eingefasst. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Druckfeder 14 und die Abdeckplatte 16 stets in formschlüssigen Kontakt sind. Das erhöht die Bediensicherheit des hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalters 10. Daher sind solche Varianten mit elastisch verformbaren Verbindungsstück 12 bevorzugt, in welchen das Verbindungsstück 12 unter Druckspannung steht.In the embodiment, the compression spring 14 under compressive stress between the cover plate 16 and the carrier plate 18 edged. This will ensure that the compression spring 14 and the cover plate 16 always in positive contact. This increases the operating safety of the backlit capacitive touch switch 10 , Therefore, such variants are with elastically deformable connector 12 preferred in which the connector 12 under compressive stress.
Im Ausführungsbeispiel ist das Verbindungsstück 12 als Druckfeder 14 in der Form einer Schraubenfeder realisiert. Eine Schraubenfeder ist insbesondere in Varianten eines mechanisch herunterdrückbaren hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalters 10 von Vorteil. In solchen Ausführungsformen wird die durch die Kontaktfläche zwischen der Druckfeder 14 und der Abdeckplatte 16 bestimmte Sensorfläche 26 beim Drücken des hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalters 10 weitgehend nicht verändert, insbesondere nicht verkleinert. Das ist insbesondere der Fall, wenn die zueinander parallel angeordnete Abdeckplatte 16 und Trägerplatte 18 beim Herunterdrücken zueinander schief verschoben werden. Das ist möglich, da eine Schraubenfeder relativ zu ihrer Längsachse biegbar ist. So bleibt die Schaltempfindlichkeit und Bediensicherheit weitgehend unverändert.In the embodiment, the connector 12 as a compression spring 14 realized in the form of a coil spring. A helical spring is in particular variants of a mechanically depressible backlit capacitive touch switch 10 advantageous. In such embodiments, the through the contact surface between the compression spring 14 and the cover plate 16 certain sensor area 26 when pressing the backlit capacitive touch switch 10 largely unchanged, in particular not reduced. This is particularly the case when the cover plate arranged parallel to each other 16 and support plate 18 when pushing down each other to be skewed. This is possible because a coil spring is bendable relative to its longitudinal axis. So the switching sensitivity and operating safety remains largely unchanged.
In Varianten werden andere Arten von Druckfedern 14 eingesetzt, die Wahl richtet sich an den technischen Anforderungen. Tellerfedern ermöglichen eine besonders kompakte Bauweise, Wellenfeder erlauben einen guten, flächigen Kontakt an unregelmäßig geformten Abdeckplatten 16.In variants are other types of compression springs 14 used, the choice depends on the technical requirements. Disc springs allow a particularly compact design, wave spring allow good, flat contact with irregularly shaped cover plates 16 ,
Im Ausführungsbeispiel ist die Druckfeder 14 in einem ersten Teilbereich 46 an ihrem ersten Ende 20 trichterförmig in Richtung der Abdeckplatte 16 aufgeweitet. Dabei ist die Aufweitung auf der mit der Abdeckplatte 16 in Kontakt stehenden Seite so ausgeführt, dass der Radius einer Windung weitgehend um mindestens den Drahtdurchmesser der Schraubenfeder im Vergleich zur vorhergehenden Windung vergrößert ist. Auf diese Weise ist es möglich, dass sich ab einer bestimmten Federbelastung benachbarte Windungen der Schraubenfeder nebeneinander in einer Ebene anordnen, es bildet sich dann ein sogenannter Windungsteller 48 aus. In 1 ist die Druckfeder 14 unter Druckspannung zwischen der Abdeckplatte 16 und der Trägerplatte 18 eingefasst. Es bildet sich ein aus drei Windungen bestehender Windungsteller 48 aus. So wird ein besonders großflächiger Kontakt mit der Abdeckplatte 16 erzielt. Das ermöglicht eine vergrößerte Sensorfläche 26 gegenüber einer nicht unter Druckspannung stehenden Druckfeder 14.In the embodiment, the compression spring 14 in a first subarea 46 at her first end 20 funnel-shaped in the direction of the cover plate 16 widened. The expansion is on the with the cover plate 16 in contact side designed so that the radius of a turn is largely increased by at least the wire diameter of the coil spring compared to the previous turn. In this way, it is possible that from a certain spring load adjacent turns of the coil spring juxtaposed in a plane, it then forms a so-called Windungsteller 48 out. In 1 is the compression spring 14 under compressive stress between the cover plate 16 and the carrier plate 18 edged. It forms a three turns existing Windungsteller 48 out. Thus, a particularly large-area contact with the cover plate 16 achieved. This allows an enlarged sensor surface 26 against a compression spring not under compression 14 ,
Zusätzlich weist der Windungsteller 48 aufgrund seiner Zusammensetzung aus Windungen der Schraubenfeder eine Elastizität in der Ebene auf. Daher werden mögliche Unebenheiten auf der Innenseite 22 der Abdeckplatte 16 durch den Windungsteller 48 ausgeglichen, so dass ein guter, flächiger Kontakt zwischen der Druckfeder 14 und der Abdeckplatte 16 besteht. Weiterhin kann sich der Windungsteller 48 gekrümmten Abdeckplatten 16 anpassen und einen flächigen Kontakt mit der Druckfeder 14 gewährleisten. Die 4 und 5 zeigen Varianten mit konvex bzw. konkav gekrümmten Abdeckplatten 16.In addition, the Windungssteller 48 due to its composition of turns of the coil spring on an elasticity in the plane. Therefore, possible bumps on the inside 22 the cover plate 16 through the turn plate 48 balanced, giving a good, flat contact between the compression spring 14 and the cover plate 16 consists. Furthermore, the Windungsteller 48 curved cover plates 16 adapt and a flat contact with the compression spring 14 guarantee. The 4 and 5 show variants with convex or concave curved cover plates 16 ,
6 zeigt eine Variante mit besonders stark konkav gekrümmter Abdeckplatte 16. Hier ist die Druckfeder 14 im ersten Teilbereich 46 trichterförmig und in Richtung der Abdeckplatte 16 zusammenlaufend ausgebildet. 6 shows a variant with a particularly strong concave curved cover plate 16 , Here is the compression spring 14 in the first subarea 46 funnel-shaped and in the direction of the cover plate 16 formed concurrently.
Die Druckfeder 14 im Ausführungsbeispiel ist in einem zweiten Teilbereich 50, welcher an die Trägerplatte 18 angrenzt, trichterförmig in Richtung der Trägerplatte 18 aufgeweitet. So findet die LED 32 innerhalb der Druckfeder 14 Platz. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass die Druckfeder 14 besonders stabil auf der Trägerplatte 18 aufliegt.The compression spring 14 in the embodiment is in a second portion 50 , which on the support plate 18 adjoins, funnel-shaped in the direction of the support plate 18 widened. That's how the LED finds 32 within the compression spring 14 Space. An additional advantage is that the compression spring 14 particularly stable on the carrier plate 18 rests.
Im Ausführungsbeispiel weist die Schraubenfeder im zweiten Teilbereich 50 einen aus zwei Windungen gebildeten Windungsteller 48 auf. Das bietet den zusätzlichen Vorteil, dass eine zuverlässige Verbindung von der Druckfeder 14 mit dem elektrischen Kontakt 28 besteht.In the exemplary embodiment, the coil spring in the second portion 50 a Windungssteller formed of two turns 48 on. This provides the added benefit of having a reliable connection from the compression spring 14 with the electrical contact 28 consists.
Eine erfindungsgemäße Anzeige 52 mit erfindungsgemäßen hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschaltern 10 ist in 7 abgebildet. Dabei handelt es sich bei der Anzeige 52 um ein LCD 54. Zwei hinterleuchtete kapazitive Berührungsschalter 10 sind innerhalb des Anzeigenbereichs 56 angeordnet. Dabei ist mit „Anzeigenbereich“ 56 die Fläche auf der Anzeige 52 gemeint, auf welcher Informationen abgebildet werden können. 8 zeigt einen Schnitt durch einen der beiden hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalter. Innerhalb der Abdeckplatte 16 befindet sich das LCD 54. Die Sensorfläche 26 liegt damit innerhalb vom Anzeigenbereich 56. Das LCD 54 wird von der LED 32 hinterleuchtet. Der Anzeigenbereich 56 wird in diesem Ausführungsbeispiel neben den beiden in den hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschaltern 10 verwendeten LEDs 32 von weiteren, gleichartigen LEDs 32 hinterleuchtet. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Ausleuchtung des Anzeigenbereichs 56 erreicht. Das optischen Elements 38 und die lichtundurchlässigen Abdeckung 44 auf der Innenseite 22 der Abdeckplatte 16 erlauben die Verwendung der Druckfeder 14, ohne dass diese einen störenden Schatten auf den Anzeigenbereich 56 wirft.An inventive display 52 with backlit capacitive touch switches according to the invention 10 is in 7 displayed. This is the display 52 around an LCD 54 , Two backlit capacitive touch switches 10 are within the ad area 56 arranged. It is with "Ad area" 56 the area on the display 52 meant on which information can be mapped. 8th shows a section through one of the two backlit capacitive touch switch. Inside the cover plate 16 is the LCD 54 , The sensor surface 26 is thus within the ad range 56 , The LCD 54 is from the LED 32 backlit. The ad area 56 is in this embodiment, in addition to the two in the backlit capacitive touch switches 10 used LEDs 32 of other, similar LEDs 32 backlit. To this Way, a uniform illumination of the display area 56 reached. The optical element 38 and the opaque cover 44 on the inside 22 the cover plate 16 allow the use of the compression spring 14 Without this a disturbing shadow on the display area 56 throws.
In alternativen Ausführungsformen der Anzeige 52 ist mindestens ein hinterleuchteter kapazitiver Berührungsschalter 10 außerhalb des Anzeigenbereichs 56 angebracht. In besonderen Varianten ist mindestens ein hinterleuchteter kapazitiver Berührungsschalter 10 an den Anzeigenbereich 56 angrenzend angebracht. In weiteren Varianten wird die Anzeige 52 durch in der Abdeckplatte befindliche mechanische und/oder elektromechanische Anzeigeinstrumente, insbesondere Zeigerinstrumente, realisiert.In alternative embodiments of the display 52 is at least one backlit capacitive touch switch 10 outside the ad area 56 appropriate. In special variants, at least one backlit capacitive touch switch 10 to the ad area 56 attached adjacent. In other variants, the display 52 realized by located in the cover plate mechanical and / or electromechanical display instruments, in particular pointer instruments.
In weiteren, nicht abgebildeten Varianten des hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalters 10 wird die Kapazität zwischen dem elektrisch leitfähigen Verbindungsstück 12 und einer zweiten Elektrode vermessen. Die Position der zweiten Elektrode bestimmt die Geometrie des elektrischen Feldes zwischen den Elektroden, insbesondere in der Umgebung der Sensorfläche 26, und richtet sich nach den technischen Anforderungen. Mit der Geometrie des elektrischen Feldes kann die Empfindlichkeit des Sensors abhängig vom Ort eingestellt werden. Auf diese Weise lässt sich zum Beispiel die Auslösecharakteristik des hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalters 10 festlegen. Das ist insbesondere bei der Verwendung des hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalters als Annährungsschalter vorteilhaft.In further, not shown variants of the backlit capacitive touch switch 10 is the capacitance between the electrically conductive connector 12 and a second electrode. The position of the second electrode determines the geometry of the electric field between the electrodes, in particular in the vicinity of the sensor surface 26 , and depends on the technical requirements. With the geometry of the electric field, the sensitivity of the sensor can be adjusted depending on the location. In this way, for example, the tripping characteristic of the backlit capacitive touch switch 10 establish. This is particularly advantageous when using the backlit capacitive touch switch as an approach switch.
Im Ausführungsbeispiel ist die Druckfeder 14 eine Schraubenfeder. In weiteren Ausführungsformen wird das elektrisch leitfähige Verbindungsstück 12 durch eine Teller-, Blatt- oder Wellenfeder realisiert, in anderen Varianten als Zylinder bzw. Rohr mit ovalen und/oder polygonalen Querschnitt, welcher bzw. welches aus einem Blech und/oder Netz und/oder Gewebe gefertigt ist. Die verschiedenen Realisierungsformen des leitfähigen Verbindungsstücks 12 können kombiniert und in einer beliebigen Stückzahl eingesetzt werden. Dabei richtet sich die Wahl der Realisierungsform nach den technischen Anforderungen, insbesondere an die Geometrie der Sensorfläche 26 und die Formstabilität des hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalters 10.In the embodiment, the compression spring 14 a coil spring. In further embodiments, the electrically conductive connector 12 realized by a plate, leaf or wave spring, in other variants as a cylinder or tube with an oval and / or polygonal cross-section, which or which is made of a metal sheet and / or mesh and / or fabric. The different embodiments of the conductive connector 12 can be combined and used in any quantity. The choice of the form of realization depends on the technical requirements, in particular on the geometry of the sensor surface 26 and the dimensional stability of the backlit capacitive touch switch 10 ,
Bei der Verwendung von mindestens zwei nicht im leitenden Kontakt stehenden Verbindungsstücken 12 werden diese in besonderen Varianten mit dedizierten elektrischen Kontakten 28 auf der Trägerplatte 18 leitend verbunden. Das erlaubt eine tiefergehende Auswertung der Berührung des hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalters 10 bzw. des Berührungsvorgangs. Je nach der Art der Zuordnung der verschiedenen Verbindungsstücke 12 zu Bereichen auf der Sensorfläche 26 können beispielsweise verschiedene Berührungsarten unterschieden werden, etwa eine Drückbewegung und/oder die Drückposition und/oder verschiedene Wischgesten. In weiteren Varianten ist eine genauere Abstands- bzw. Positionsbestimmung bei der berührungslosen Bedienung möglich.When using at least two non-conductive connectors 12 These are in special variants with dedicated electrical contacts 28 on the carrier plate 18 conductively connected. This allows a deeper evaluation of the touch of the backlit capacitive touch switch 10 or the touch operation. Depending on the type of assignment of the different connectors 12 to areas on the sensor surface 26 For example, different types of touch can be distinguished, such as a pushing movement and / or the pressing position and / or different swiping gestures. In further variants, a more accurate distance or position determination in non-contact operation is possible.
Bei dem für das leitfähige Verbindungsstück 12 eingesetzten Material handelt es sich in unterschiedlichen Varianten um einen metallischen Federdraht und/oder ein Metall und/oder ein anderes elektrisch leitfähiges Material, insbesondere leitfähige Kunststoffe und leitfähige Verbundstoffe aus Kunststoff und/oder Gummi und/oder Keramik und/oder organischen Materialien. Diese Werkstoffe können auch in Kombination eingesetzt werden, die Wahl richtet sich nach den technischen Anforderungen, insbesondere bezüglich der Formstabilität, Elastizität, thermischen Beständigkeit und des Gewichts.In the case of the conductive connector 12 used material is in different variants to a metallic spring wire and / or a metal and / or other electrically conductive material, in particular conductive plastics and conductive composites of plastic and / or rubber and / or ceramic and / or organic materials. These materials can also be used in combination, the choice depends on the technical requirements, in particular with regard to dimensional stability, elasticity, thermal resistance and weight.
In besonderen Ausführungsformen weist die Abdeckplatte 16 einen ortsabhängigen Transparenzgrad auf, was durch verschiedene Teilstücke unterschiedlicher Transparenz und/oder durch eine Variation des Transparenzgrades innerhalb von Teilstücken oder in der einteiligen Abdeckplatte 16 realisiert werden kann. Die Variation des Transparenzgrades innerhalb eines Werkstückes kann durch chemische und/oder mechanische und/oder thermische und/oder elektrische Verfahren und/oder bereits im Herstellungsprozess erzeugt werden. Auf diese Weise kann die Ausleuchtung des hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalters 10 vorteilhaft beeinflusst werden, insbesondere können so Iris-Effekte ausgeglichen werden. In particular embodiments, the cover plate 16 a location-dependent degree of transparency, resulting in different parts of different transparency and / or by a variation of the degree of transparency within sections or in the one-piece cover plate 16 can be realized. The variation of the degree of transparency within a workpiece can be generated by chemical and / or mechanical and / or thermal and / or electrical methods and / or already in the manufacturing process. In this way, the illumination of the backlit capacitive touch switch 10 be influenced advantageous, in particular so iris effects can be compensated.
Die Abdeckplatte 16 hat im ersten Ausführungsbeispiel eine ebene Form, in anderen Varianten ist die Abdeckplatte 16 gekrümmt und/oder polygonal geformt. Die 4 bis 6 zeigen Varianten mit konvex und konkav gekrümmten Abdeckplatten 16. Im Ausführungsbeispiel wird die Abdeckplatte 16 durch das den hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalter 10 aufnehmende Gehäuse gebildet. In anderen Ausführungsformen weist ein den hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalter 10 aufnehmendes Gehäuse eine spezielle Abdeckplatte 16 auf. Diese Abdeckplatte 16 hat mindestens die Fläche der Sensorfläche 26 und kann mehrstückig, insbesondere aus einem anderen Stück als das Gehäuse, gefertigt sein.The cover plate 16 in the first embodiment has a planar shape, in other variants, the cover plate 16 curved and / or polygonal shaped. The 4 to 6 show variants with convex and concave curved cover plates 16 , In the embodiment, the cover plate 16 through the backlit capacitive touch switch 10 receiving housing formed. In other embodiments, the backlit capacitive touch switch has one 10 receiving housing a special cover plate 16 on. This cover plate 16 has at least the area of the sensor surface 26 and may be made in several pieces, in particular from a piece other than the housing.
In weiteren, nicht gezeigten Varianten mit einer mehrteiligen Abdeckplatte 16 wird das Licht zusätzlich an den Grenzflächen gebrochen und/oder transmittiert und/oder reflektiert.In further, not shown variants with a multi-part cover plate 16 the light is additionally refracted at the interfaces and / or transmitted and / or reflected.
In alternativen Varianten wird das Streuelement 42 durch lichtstreuende Beschichtungen, insbesondere Farben, Harze, Aufkleber, Folien, oder eine mechanische, chemische sowie thermische Behandlung, insbesondere durch Aufprägen einer Struktur, beispielsweise von Punkten, Streifen, Rillen oder Gittern, sowie Aufrauen und Ätzen, umgesetzt. Diese unterschiedlichen Realisierungen eines Streuelements 42 können auch beliebig kombiniert werden. Dabei kann das Streuelement 42, wie im Ausführungsbeispiel, einen Teil oder die vollständige Oberfläche des optischen Elements 38 bedecken. In besonderen Ausführungen, in der das optische Element 38 ein von der Abdeckplatte 16 separates Werkstück ist und mit dieser verbunden ist, befindet sich das Streuelement 42 auf der Verbindungsfläche. Dabei kann das Streuelement 42 als lichtstreuender Klebstoff und/oder mit einer mechanisch und/oder chemisch und/oder thermisch erzeugten Oberflächenstruktur realisiert sein. In alternative variants, the scattering element 42 by light-scattering coatings, in particular paints, resins, stickers, films, or a mechanical, chemical and thermal treatment, in particular by imprinting a structure, for example of points, stripes, grooves or gratings, as well as roughening and etching implemented. These different realizations of a scattering element 42 can also be combined as desired. In this case, the scattering element 42 As in the embodiment, a part or the entire surface of the optical element 38 cover. In special versions, in which the optical element 38 one from the cover plate 16 is separate workpiece and is connected to this, is the scattering element 42 on the interface. In this case, the scattering element 42 be realized as a light-scattering adhesive and / or with a mechanically and / or chemically and / or thermally generated surface structure.
In einer besonderen Variante ist die Innenseite 22 der Abdeckplatte 16 mit Ausnahme der Verbindungsfläche mit dem optischen Element 38 vollständig mit der lichtundurchlässigen Abdeckung 44 abgedeckt. In anderen Varianten ist die lichtundurchlässige Abdeckung 44 vollständig oder in Teilbereichen teilweise lichtdurchlässig gestaltet, insbesondere lichtstreuend. So wird die Leuchtstärke an der Sensorfläche 26 erhöht und der Schatten des Verbindungsstücks 12 durch die Lichtstreuung zumindest teilweise verborgen.In a special variant is the inside 22 the cover plate 16 with the exception of the interface with the optical element 38 completely with the opaque cover 44 covered. In other variants is the opaque cover 44 completely or partially translucent designed, especially light-scattering. This is how the luminosity on the sensor surface becomes 26 increased and the shadow of the connector 12 at least partially hidden by the light scattering.
In anderen Varianten wird die lichtundurchlässige Abdeckung 44 durch eine Farbe, einen Aufkleber, eine Folie, oder sonstige Beschichtung sowie durch eine chemische und/oder thermische und/oder mechanische Behandlung der Innenseite 22 der Abdeckplatte 16 realisiert. Diese Realisierungsformen werden auch beliebig kombiniert. Dabei richtet sich die Wahl der geeigneten Mittel nach der verwendeten Abdeckplatte 16 und dem optischen Element 38, insbesondere den verwendeten Materialien, sowie nach den geforderten optischen Eigenschaften, insbesondere dem Grad der Transparenz und Lichtstreuung, sowie allgemeineren technischen Anforderungen an den hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalter 10, siehe oben.In other variants, the opaque cover 44 by a paint, a sticker, a foil, or other coating and by a chemical and / or thermal and / or mechanical treatment of the inside 22 the cover plate 16 realized. These forms of realization are also combined as desired. The choice of suitable means depends on the cover plate used 16 and the optical element 38 , in particular the materials used, as well as the required optical properties, in particular the degree of transparency and light scattering, as well as more general technical requirements for the backlit capacitive touch switch 10 , see above.
In weiteren Varianten werden für die lichtundurchlässige Abdeckung 44 zumindest teilweise fluoreszente Substanzen eingesetzt, was eine gute Sichtbarkeit des hinterleuchteten kapazitiven Berührungsschalters 10 auch ohne aktive Hinterleuchtung ermöglicht. In further variants are for the opaque cover 44 at least partially fluorescent substances used, giving good visibility of the backlit capacitive touch switch 10 even without active backlighting.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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EP 1914891 A1 [0002] EP 1914891 A1 [0002]
