DE102020214333A1

DE102020214333A1 - Elektrodenkonfiguration für eine kapazitive Schalteranordnung

Info

Publication number: DE102020214333A1
Application number: DE102020214333.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Messner; Claus-Michael Weh; Tobias Leiber
Original assignee: Marquardt GmbH
Current assignee: Marquardt GmbH
Priority date: 2020-11-13
Filing date: 2020-11-13
Publication date: 2022-05-19
Also published as: WO2022101417A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenkonfiguration für eine kapazitive Schalteranordnung, aufweisend wenigstens zwei Touchelektroden (3,13,24) und wenigstens zwei Gegenelektroden (4,14), wobei die wenigstens zwei Touchelektroden (3,13,24) und die wenigstens zwei Gegenelektroden (4,14) jeweils derart in einer Reihe angeordnet sind, dass jede der wenigstens zwei Touchelektroden (3,13,24) mit jeweils einer der wenigstens zwei Gegenelektroden (4,14) in eine kapazitive Kopplung bringbar ist, und wobei ein Abstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden (3,13,24) jeweils derart gewählt ist, dass ein hohes Auflösungsvermögen erzielt wird und gleichzeitig eine Beeinflussung einer Touchelektrode (3,13,24) durch andere Touchelektroden (3,13,24) reduziert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrodenkonfiguration für eine kapazitive Schalteranordnung und eine kapazitive Schalteranordnung, welche eine derartige Elektrodenkonfiguration aufweist, mit denen auch bei komplexen Touchflächen auf einfache Art und Weise eine zuverlässige elektrische Anbindung realisiert werden kann.
Für die verschiedensten elektrischen Geräte existieren Bedienvorrichtungen zur manuellen Einstellung und/oder Veränderung der Betriebsparameter des Geräts. Näherungsschalter, wie etwa kapazitive Schalter, wurden dabei beispielsweise zur Verwendung an Fahrzeugen zum Bedienen von Vorrichtungen, wie etwa Innenraumkarten- oder Deckenbeleuchtung, Schiebedächern und verschiedenen anderen Vorrichtungen eingesetzt.
Kapazitive Schalter setzen in der Regel einen oder mehrere kapazitive Sensoren ein, um ein Erfassungsaktivierungsfeld zu erzeugen und Änderungen an dem Aktivierungsfeld zu erfassen, welche indikativ für eine Benutzerbetätigung des Schalters beziehungsweise eines Betätigungsgliedes des Schalters sind, in der Regel verursacht durch einen Finger eines Benutzers in unmittelbarer Nähe oder in Kontakt mit dem Sensor. Kapazitive Schalter sind dabei in der Regel dazu ausgelegt, Benutzerbetätigungen basierend auf einem auf einem Vergleich eines erfassten Aktivierungsfeldes mit einer Schwelle zu detektieren. Insbesondere weisen derartige kapazitive Schalter für gewöhnlich Elektroden auf, welche mit auf einem Substrat ausgebildeten Schaltungsanordnungen ausgelegt sind.
Die elektrisch leitende Anbindung von komplexen Vorrichtungen beziehungsweise komplexen Touchflächen ist dabei, insbesondere bei isolierten, transparenten Touchelektroden jedoch oftmals schwierig, beispielsweise aufgrund von Oberflächenschutz, Design, Beschichtungen, etc. Um ein möglichst hohes Auflösungsvermögen realisieren zu können ist es weiter oftmals auch wünschenswert, eine Vielzahl derartiger Touchelektroden in einer begrenzten Fläche unterzubringen. Als problematisch hierbei erweist es sich jedoch ferner auch, dass es zu Fehlern in der Signalübertragung, beispielsweise einem Übersprechen kommen kann, falls eine Vielzahl Touchelektroden innerhalb einer begrenzten Fläche angeordnet sind.
Aus der Druckschrift WO 2013/041520 A1 ist eine Bedienvorrichtung, insbesondere für eine Fahrzeugkomponente bekannt, welche eine Vorderwand mit einer oder mehreren feststehenden Symbolfeldern aufweisenden Vorderseite und mit einer Rückseite, eine kapazitive Näherungssensorik, die einzelne, den Symbolfeldern zugeordnete Elektroden aufweist, welche an der Rückseite der Vorderwand angeordnet sind, und eine der Rückseite der Vorderwand zugewandte Trägerplatte, die mit Abstand zur Vorderwand angeordnet ist, aufweist, wobei die kapazitive Näherungssensorik zur Identifizierung desjenigen Symbolfeldes, dem sich ein Objekt, insbesondere eine Hand oder der Finger einer Hand nähert, eine mit den Elektroden verbundene Auswerteeinheit aufweist. Dabei sind zwischen der Vorderwand und der Trägerplatte den einzelnen Symbolfeldern zugeordnete Elektrodenträgerelemente angeordnet, wobei jedes Elektrodenträgerelement ein der Rückseite der Vorderwand zugewandtes Elektrodenende, das mit einer Elektrode versehen ist, und ein gegenüberliegendes Kontaktende aufweist, welches ein mit der Auswerteeinheit elektrisch verbundenes Kontaktfeld der Trägerplatte elektrisch kontaktiert, wobei das Elektrodenende jedes Elektrodenträgerelements einen sich zumindest teilweise um ein dem Elektrodenträgerelement zugeordnetes Symbolfeld herum erstreckenden, an der Rückseite der Vorderwand anliegenden, abstehenden Berührungsrand aufweist, wobei die Elektrode längs des Berührungsrandes des Elektrodenträgerelements ausgebildet ist, ohne zur Vorderwand hin elektrisch angeschlossen zu sein, und wobei jedes Elektrodenträgerelement einen elektrisch leitenden Bereich zur elektrischen Verbindung seiner Elektrode mit seinem Kontaktende und damit dem Kontaktfeld der Trägerplatte aufweist.
Aus der Druckschrift DE 11 2007 001 643 T5 ist eine berührungsempfindliche Benutzerschnittstelle bekannt, welche eine Vielzahl von Messflächen, einen Messungs-Schaltkreis, der mit den Messflächen gekoppelt und in der Lage ist, Ausgangssignale zu erzeugen, die Kopplungen zwischen einem zeigenden Objekt und entsprechenden der Messflächen anzeigen, und eine Steuerung, die in der Lage ist, die Ausgangssignale des Messungs-Schaltkreises zu empfangen, aus den Ausgangssignalen eine Kombination der Messflächen zu bestimmen, die durch das Vorhandensein des zeigenden Objektes aktiviert werden, die Kombination aktivierter Messflächen mit mindestens einer vordefinierten Kombination der Messflächen zu vergleichen, und eine ausgewählte der Messflächen entsprechend einer Übereinstimmung zwischen der Kombination aktivierter Messflächen und einer aus der mindestens einen vordefinierten Kombinationen von Messflächen zu bestimmen, umfasst.
Aus der Druckschrift DE 10 2011 003 734 B3 ist eine Elektrodenkonfiguration für eine kapazitive Sensoreinrichtung bekannt, welche eine Sendeelektrode und eine Empfangselektrode umfasst, wobei die Sendeelektrode in eine kapazitive Kopplung mit der Empfangselektrode bringbar ist, wobei die Elektrodenkonfiguration zumindest einen ersten Sensorbereich und zumindest einen zweiten Sensorbereich bildet, wobei die Elektrodenflächen der Sendeelektrode und der Empfangselektrode im ersten Sensorbereich jeweils klein sind im Vergleich zu den Elektrodenflächen der Sendeelektrode und der Empfangselektrode im zweiten Sensorbereich.
Aus der Druckschrift DE 10 2014 212 250 A1 ist eine Vorrichtung mit einem kapazitiven Sensor, der Elektroden enthält, und einer Steuereinheit bekannt, wobei die Steuereinheit eine Verarbeitungseinheit und einen Speicher enthält, wobei wenn eine Logik durch die Verarbeitungseinheit ausgeführt wird, die Logik dazu in der Lage ist, eine erste Teilmenge von Elektroden für eine Messung auszuwählen und eine der Elektroden von einer zweiten Teilmenge der Elektroden als Referenz- Ansteuerelektrode auszuwählen, wobei die Logik weiter dazu in der Lage ist, eine Differenz zwischen einer Kapazitätsmessung der ersten Teilmenge und einer Kapazitätsmessung der Referenz-Ansteuerelektrode zu ermitteln, und wobei die Logik auch dazu in der Lage ist, die Kapazitätsmessung der ersten Elektrode zumindest zum Teil auf Basis der Differenz anzupassen.
Aufgabe von Ausführungsformen der Erfindung ist es, eine Elektrodenkonfiguration für eine kapazitive Schalteranordnung und eine kapazitive Schalteranordnung, welche eine derartige Elektrodenkonfiguration aufweist, anzugeben, mit denen auch bei komplexen Touchflächen auf einfache Art und Weise eine zuverlässige elektrisch leitende Anbindung realisiert werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch den Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Elektrodenkonfiguration für eine kapazitive Schalteranordnung, welche wenigstens zwei Touchelektroden und wenigstens zwei Gegenelektroden aufweist, wobei die Touchelektroden und die Gegenelektroden jeweils derart in einer Reihe angeordnet sind, dass jede der wenigstens zwei Touchelektroden mit jeweils einer der wenigstens zwei Gegenelektroden in eine kapazitive Kopplung bringbar ist, und wobei ein Abstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden jeweils derart gewählt ist, dass ein hohes Auflösungsvermögen erzielt und gleichzeitig eine Beeinflussung einer Touchelektrode durch andere Touchelektroden reduziert wird.
Unter Beeinflussung einer Touch- beziehungsweise Sendeelektrode durch andere Touchbeziehungsweise Sendeelektroden wird hierbei eine Störung beziehungsweise Verfälschung eines von einer der Touchelektroden gelieferten Signals durch andere Touchelektroden verstanden. Eine derartige Störung oder Verfälschung kann beispielsweise durch parasitäre Kapazitäten oder Übersprechen verursacht werden. Unter parasitärer Kapazität versteht man dabei eine ungewollte und für gewöhnlich störende elektrische Kapazität, die zum Beispiel zwischen zwei Zuleitungen oder zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden besteht, wobei der tatsächliche Wert der parasitären Kapazität unter anderem auf dem Abstand zwischen den beiden unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden basiert. Als Übersprechen wird ferner allgemein elektrisches Rauschen oder Signal-Interferenz zwischen Leitern bezeichnet. Elektrisches Rauschen verursacht dabei mehrere unerwünschte Effekte. Zunächst kann elektrisches Rauschen die Amplitude eines Signals bei Betätigung eines Betätigungsgliedes einer kapazitiven Schalteranordnung reduzieren, wodurch die Genauigkeit der Schätzung eines Betätigungsortes, an dem das Betätigungsglied betätigt wurde, und damit die Genauigkeit der Schätzung einer ausgewählten Funktion reduziert wird. Ferner können die Signale, beispielsweise die Amplitude eines erfassten Signals verfälscht werden, wodurch wiederum die Genauigkeit der Auswertung der Betätigung reduziert wird. Das Übersprechen führt daher in der Transferfunktion zu unerwünschten Signalen, die die Signale und deren Auswertung verschlechtern.
Bei einer derartigen Elektrodenkonfiguration ist ein Abstand zwischen unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden somit derart gewählt, dass Beeinflussungen von durch eine Touchelektrode gelieferten Signalen durch andere Touchelektroden und somit auch die anschließende Auswertung von Signalen in einer Auswerteeinheit soweit möglich reduziert werden. Dadurch, dass ein Abstand zwischen unmittelbar aufeinanderfolgenden Touchelektroden gleichzeitig aber auch derart gewählt wird, dass ein hohes Auflösungsvermögen erzielt wird, wird trotz allem gleichzeitig auch gewährleistet, dass auch ein Unterschied zwischen zwei geringfügig unterschiedlichen Betätigungsorten zuverlässig detektiert werden kann, beispielsweise zuverlässig zwischen Betätigungen an einem ersten Betätigungsort und Betätigungen an einen zweiten, geringfügig von dem ersten Betätigungsort beabstandeten Betätigungsort unterschieden werden kann. Insgesamt wird somit eine Elektrodenkonfiguration für eine kapazitive Schalteranordnung angegeben, mit welcher insbesondere auch bei komplexen Touchflächen Fehler in der Signalübertragung vermieden und die anschließende Auswertung der Signale weiter optimiert werden kann.
Dabei kann der Abstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden jeweils größer oder gleich 1 mm sein. So können durch die Wahl eines Mindestabstandes zwischen einzelnen, unmittelbar aufeinanderfolgenden Touchelektroden von 1 mm störende parasitäre Kapazitäten und ein Übersprechen bei derartigen kapazitiven Schalteranordnungen für gewöhnlich effektiv vermieden werden.
Insbesondere kann der Abstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden jeweils derart gewählt sein, dass eine Anzahl von in einem vorgegebenen Bereich angeordneten Touchelektroden maximiert wird, unter der Randbedingung, dass gleichzeitig eine Beeinflussung einer Touchelektrode durch andere Touchelektroden reduziert wird. Dadurch, dass die Anzahl von in einem vorgegebenen, das heißt bekannten beziehungsweise bestimmbaren Bereich angeordneten Touchelektroden maximiert wird, kann gleichzeitig auch die Anzahl der in diesem vorgegebenen Bereich vorgesehen Betätigungsorten und damit verbundenen Funktionen maximiert und somit auch das Auflösungsvermögen maximiert werden. Durch die dieser Maximierung zugrundeliegende Randbedingung, dass eine Beeinflussung einer Touchelektrode durch andere Touchelektroden reduziert wird kann gleichzeitig wiederum gewährleistet werden, dass Beeinflussungen von durch eine Touchelektrode gelieferte Signale durch andere Touchelektroden und somit auch die anschließende Auswertung von Signalen in einer Auswerteeinheit soweit möglich reduziert werden.
Weiter kann ein Abstand zwischen einer Touchelektrode und einer mit dieser Touchelektrode in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegen- beziehungsweise Empfangselektrode jeweils derart gewählt werden, dass eine Kopplungsqualität zwischen einer Touchelektrode und der mit dieser Touchelektrode in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode jeweils hoch ist. Die Kopplungsqualität beziehungsweise der Kopplungsfaktor ist dabei abhängig vom Abstand zwischen der Touchelektrode und der jeweiligen Gegenelektrode. Befindet sich die Touchelektrode beispielsweise zu nah an der mit dieser Touchelektrode in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode, arbeitet das System in einem überkoppelten Bereich, in welchem sich beispielsweise Resonanzfrequenzen spalten. Befindet sich die Touchelektrode jedoch zu weit von der mit dieser Touchelektrode in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode entfernt, so ist die resultierende Feldstärke zu gering, um noch eine ausreichende Signalübertragung zu gewährleisten. Dass die Kopplungsqualität hoch ist bedeutet dabei, dass die Touchelektrode und die entsprechende Gegenelektrode derart voneinander beabstandet sind, dass eine Signalübertragung zwischen der Touchelektrode und der entsprechenden Gegenelektrode möglichst optimal ist und potentielle Signaldämpfungen klein gehalten werden können. Dadurch, dass der Abstand zwischen einer Touchelektrode und einer mit dieser in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode jeweils derart gewählt wird, dass eine Kopplungsqualität zwischen einer Touchelektrode und einer mit dieser Touchelektrode in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode jeweils hoch ist, können somit Fehler in der Signalübertragung noch besser vermieden und kann die anschließende Auswertung der Signale noch weiter optimiert werden.
Dabei kann der Abstand zwischen einer Touchelektrode und einer mit dieser Touchelektrode in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode jeweils größer oder gleich 0,1 mm und kleiner oder gleich 0,3 mm sein. So können bei derartigen kapazitiven Schalteranordnungen für gewöhnlich bei einem Abstand zwischen einer Touchelektrode und der mit dieser Touchelektrode in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode, welcher zwischen 0,1 mm und 0,3 mm beträgt, Signaldämpfungen der seriellen Kopplungsqualität klein gehalten und kann eine hohe Kopplungsqualität gewährleistet werden.
Ferner kann es sich bei den Elektroden und insbesondere den wenigstens zwei Touchelektroden jeweils um transparente Elektroden handeln. Transparente Elektroden haben den Vorteil, dass diese über einer Anzeige verwendet werden können, um einen berührungsempfindlichen Bildschirm bereitzustellen, der einem Nutzer beziehungsweise Bediener Informationen, beispielsweise in Form eines Auswahlmenüs, anzeigen und auf die Berührung bestimmter Bereiche der Anzeige durch den Nutzer reagieren kann. Verglichen mit den für nicht-transparente Elektroden für gewöhnlich verwendeten Materialien, beziehungsweise mit auf diesen Materialien basierenden nicht-transparenten Elektroden, weisen derartige transparente Elektroden für gewöhnliche jedoch eine geringere elektrische Leitfähigkeit auf, sodass es insbesondere wichtig ist, den Abstand der einzelnen transparenten Elektroden und insbesondere den Abstand zwischen einzelnen transparenten Touchelektroden zu optimieren, insbesondere möglichst gering zu halten, um ein möglichst hohes Auflösungsvermögen zu erzielen. Bei den entsprechenden transparenten Elektrodenmaterialien kann es sich beispielsweise um Folien mit Indium-Zinnoxid-Beschichtung (IOT) oder auf Polyethylenterephthalat (PET) basierende Folien handeln. Insbesondere sollte das Material der transparenten Elektroden dabei jedoch derart gewählt werden, dass eine Leitfähigkeit aller Elektroden möglichst hoch ist, wobei gleichzeitig die Isolation zwischen einzelnen Elektroden möglichst hochohmig sein sollte.
Mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zudem auch eine kapazitive Schalteranordnung angegeben, wobei die kapazitive Schalteranordnung eine oben beschriebene Elektrodenkonfiguration, ein Betätigungsglied und eine flexible Leiterplatte aufweist, wobei die Touchelektroden auf dem Betätigungsglied angebracht sind, und wobei die Gegenelektroden auf der flexiblen Leiterplatte angebracht sind.
Eine derartige kapazitive Schaltungsanordnung hat den Vorteil, dass diese eine Elektrodenkonfiguration aufweist, mit welcher auch bei komplexen Touchflächen auf einfache Art und Weise eine elektrisch leitende Anbindung realisiert werden kann, zumal die elektrische Anbindung und Signalübertragung durch einen Plattenkondensator realisiert wird, dessen Platten jeweils durch die Touch- und die entsprechenden Gegenelektroden gebildet wird. Weiter können dabei auch Fehler in der Signalübertragung vermieden werden und kann die anschließende Auswertung der Signale weiter optimiert werden. So ist ein Abstand zwischen unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touch- beziehungsweise Sendeelektroden derart gewählt, dass Beeinflussungen von durch eine Touchelektrode gelieferten Signalen durch andere Touchelektroden und somit auch die anschließende Auswertung von Signalen in einer Auswerteeinheit soweit möglich reduziert werden. Dadurch, dass ein Abstand zwischen unmittelbar aufeinanderfolgenden Touchelektroden gleichzeitig aber auch derart gewählt wird, dass ein hohes Auflösungsvermögen erzielt wird, wird trotz allem gleichzeitig auch gewährleistet, dass auch ein Unterschied zwischen zwei geringfügig unterschiedlichen Betätigungsorten zuverlässig detektiert werden kann, beispielsweise zuverlässig zwischen einer Betätigung eines Betätigungsgliedes an einem ersten Betätigungsort und Betätigungen des Betätigungsgliedes an einen zweiten, geringfügig von dem ersten Betätigungsort beabstandeten Betätigungsort unterschieden werden kann.
Dabei kann die flexible Leiterplatte durch eine Klebstoffverbindung mit dem Betätigungsglied verbunden sein. Dass die flexible Leiterplatte dabei an das Betätigungsglied geklebt werden kann hat den Vorteil, dass auch bei einer komplexen Anordnung von Touchflächen, eine elektrisch leitende Anbindung und eine zuverlässige Signalübertragung ohne großen Aufwand realisiert werden kann, ohne das aufwendige und kostspielige Umbauten vonnöten wären. So kann die flexible Elektrode insbesondere derart an das Betätigungsglied geklebt werden, dass eine Kopplungsqualität zwischen einer Touchelektrode und der mit dieser Touchelektrode in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode jeweils hoch ist. Dass die Kopplungsqualität hoch ist bedeutet dabei wiederum, dass die Touchelektrode und die entsprechende Gegenelektrode derart voneinander beabstandet sind, dass eine Signalübertragung zwischen der Touchelektrode und der entsprechenden Gegenelektrode möglichst optimal ist und potentielle Signaldämpfungen klein gehalten werden können.
Mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zudem auch eine Vorrichtung angegeben, welche eine oben beschriebene kapazitive Schalteranordnung und eine mit den Gegenelektroden gekoppelte Auswerteeinheit, zum Erfassen einer Betätigung der kapazitiven Schaltersanordnung, aufweist.
Eine derartige Vorrichtung hat den Vorteil, dass diese eine Elektrodenkonfiguration aufweist, mit welcher auch bei komplexen Touchflächen auf einfache Art und Weise eine elektrisch leitende Anbindung realisiert werden kann, zumal die elektrische Anbindung und Signalübertragung durch einen Plattenkondensator realisiert wird, dessen Platten jeweils durch die Touch- und die entsprechenden Gegenelektroden gebildet wird. Weiter können dabei auch Fehler in der Signalübertragung vermieden werden und kann die anschließende Auswertung der Signale weiter optimiert werden. So ist ein Abstand zwischen unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden derart gewählt, dass Beeinflussungen von durch eine Touchelektrode gelieferten Signalen durch andere Touchelektroden und somit auch die anschließende Auswertung von Signalen in der Auswerteeinheit soweit möglich reduziert werden. Dadurch, dass ein Abstand zwischen unmittelbar aufeinanderfolgenden Touchelektroden gleichzeitig aber auch derart gewählt wird, dass ein hohes Auflösungsvermögen erzielt wird, wird trotz allem gleichzeitig auch gewährleistet, dass auch ein Unterschied zwischen zwei geringfügig unterschiedlichen Betätigungsorten der kapazitiven Schalteranordnung zuverlässig detektiert werden kann, beispielsweise zuverlässig zwischen Betätigungen an einem ersten Betätigungsort und Betätigungen an einen zweiten, geringfügig von dem ersten Betätigungsort beabstandeten Betätigungsort unterschieden werden kann.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass mit der vorliegenden Erfindung eine Elektrodenkonfiguration für eine kapazitive Schalteranordnung und eine kapazitive Schalteranordnung, welche eine derartige Elektrodenkonfiguration aufweist, angegeben werden, mit denen auch bei komplexen Touchflächen auf einfache Art und Weise eine zuverlässige elektrisch leitende Anbindung realisiert werden kann.
Insbesondere wird eine Elektrodenkonfiguration angegeben, bei welcher ein Abstand zwischen unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden derart gewählt wird, dass Beeinflussungen von durch eine Touchelektrode gelieferten Signalen durch andere Touchelektroden und somit auch die anschließende Auswertung von Signalen in einer Auswerteeinheit soweit möglich reduziert werden. Dadurch, dass ein Abstand zwischen unmittelbar aufeinanderfolgenden Touchelektroden gleichzeitig aber auch derart gewählt wird, dass ein hohes Auflösungsvermögen erzielt wird, wird trotz allem gleichzeitig auch gewährleistet, dass auch ein Unterschied zwischen zwei geringfügig unterschiedlichen Messsignalen zuverlässig detektiert werden kann, beispielsweise zuverlässig zwischen Betätigungen eines Betätigungsgliedes der kapazitiven Schalteranordnung an einem ersten Betätigungsort und Betätigungen des Betätigungsgliedes an einem zweiten, geringfügig von dem ersten Betätigungsort beabstandeten Betätigungsort unterschieden werden kann. Insgesamt wird somit eine Elektrodenkonfiguration für eine kapazitive Schaltungsanordnung angegeben, mit welcher auch bei komplexen Touchflächen Fehler in der Signalübertragung vermieden und die anschließende Auswertung der Signale weiter optimiert werden kann.
Weiter kann dadurch, dass eine die Gegenelektroden aufweisende flexible Leiterplatte durch eine Klebeverbindung mit dem Betätigungsglied der kapazitiven Schalteranordnung verbunden ist, das heißt die flexible Leiterplatte an das Betätigungsglied angeklebt ist, auf einfache Art und Weise auch bei komplexen Touchflächen eine zuverlässige elektrisch leitende Anbindung und Signalübertragung realisiert werden.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.

1 zeigt eine Ansicht einer Vorrichtung gemäß Ausführungsformen der Erfindung;
2 zeigt eine Ansicht einer Elektrodenkonfiguration für eine kapazitive Schalteranordnung gemäß Ausführungsformen der Erfindung;
3A zeigt eine schematisch perspektivische Draufsicht auf eine Oberseite eines Betätigungsglieds einer kapazitiven Schalteranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform;
3B zeigt eine schematisch perspektivische Draufsicht auf eine Unterseite eines Betätigungsglieds der kapazitiven Schalteranordnung gemäß der ersten Ausführungsform;
4 zeigt eine Querschnittsansicht einer kapazitiven Schalteranordnung gemäß Ausführungsformen der Erfindung.

1 zeigt eine Ansicht einer Vorrichtung 1 gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
Wie 1 zeigt, weist die Vorrichtung eine kapazitive Schalteranordnung 2 auf.
Für die verschiedensten elektrischen Geräte existieren Bedienvorrichtungen zur manuellen Einstellung und/oder Veränderung der Betriebsparameter des Geräts. Näherungsschalter, wie etwa kapazitive Schalter, wurden dabei beispielsweise zur Verwendung an Fahrzeugen zum Bedienen von Vorrichtungen, wie etwa Innenraum karten- oder Deckenbeleuchtung, Schiebedächern und verschiedenen anderen Vorrichtungen eingesetzt.
Kapazitive Schalter setzen in der Regel einen oder mehrere kapazitive Sensoren ein, um ein Erfassungsaktivierungsfeld zu erzeugen und Änderungen an dem Aktivierungsfeld zu erfassen, welche indikativ für eine Benutzerbetätigung des Schalters beziehungsweise eines Betätigungsgliedes des Schalters sind, in der Regel verursacht durch einen Finger eines Benutzers in unmittelbarer Nähe oder in Kontakt mit dem Sensor. Kapazitive Schalter sind dabei in der Regel dazu ausgelegt, Benutzerbetätigungen basierend auf einem auf einem Vergleich eines erfassten Aktivierungsfeldes mit einer Schwelle zu detektieren. Insbesondere weisen derartige kapazitive Schalter für gewöhnlich Elektroden auf, welche mit auf einem Substrat ausgebildeten Schaltungsanordnungen ausgelegt sind.
Die elektrisch leitende Anbindung von komplexen Vorrichtungen beziehungsweise komplexen Touchflächen ist dabei, insbesondere bei isolierten, transparenten Touchelektroden jedoch oftmals schwierig, beispielsweise aufgrund von Oberflächenschutz, Design, Beschichtungen, etc. Um ein möglichst hohes Auflösungsvermögen realisieren zu können ist es weiter oftmals auch wünschenswert, eine Vielzahl derartiger Touchelektroden in einer begrenzten Fläche unterzubringen. Als problematisch hierbei erweist es sich jedoch ferner auch, dass es zu Fehlern in der Signalübertragung, beispielsweise einem Übersprechen kommen kann, falls eine Vielzahl Touchelektroden innerhalb einer begrenzten Fläche angeordnet sind.
Gemäß den Ausführungsformen der 1 weist die kapazitive Schalteranordnung 2 dabei Touchelektroden 3 und Gegenelektroden 4 auf, wobei jede der Touchelektroden 3 jeweils in eine kapazitive Kopplung mit einer der Gegenelektroden 4 bringbar ist, und wobei die Vorrichtung 1 weitere eine mit den Gegenelektroden 4 gekoppelte Auswerteeinheit 5 aufweist, wobei die Auswerteeinheit 5 ausgebildet ist, eine Betätigung der kapazitiven Schalteranordnung 2 zu erfassen. Insbesondere ist die Auswerteeinheit 5 dabei ausgebildet, aus erfassten Signalen und insbesondere aus an den Gegenelektroden 4 abgegriffenen Signalen einen Betätigungsort zu bestimmen, an dem die kapazitive Schalteranordnung betätigt wird, und somit auch eine ausgewählte Funktion.
Die Vorrichtung gemäß 1 basiert dabei auf einem Prinzip, bei dem eine Sendelektrode 3 mit einem elektrischen Wechselsignal beaufschlagt wird, dass von einem Signalgenerator 6 bereitgestellt wird. Gemäß den Ausführungsformen der 1 sind die Auswerteeinheit 5 und der Signalgenerator dabei in eine gemeinsame Steuereinheit 7 integriert. Ferner können die Auswerteeinheit und der Signalgenerator aber auch getrennt voneinander ausgebildet sein.
Aufgrund des elektrischen Wechselsignals wird an der Touchelektrode 3 ein elektrisches Wechselfeld emittiert. Bei Annäherung eines Objektes an die Touchelektrode 3 wird das an der Touchelektrode 3 emittierte elektrische Wechselfeld über das Objekt in die Gegenelektrode eingekoppelt, sodass sich ein kapazitiver Pfad zwischen einem Sender und einem Empfänger, insbesondere zwischen dem Signalgenerator 6 und der Auswerteeinheit 5 bildet. Bei Betätigung der kapazitiven Schalteranordnung 2 ändert sich ein an der Gegenelektrode 4 abgegriffenes elektrisches Signal, wobei die Änderung des abgegriffenen elektrischen Signals indikativ für die Betätigung der kapazitiven Schalteranordnung 2 ist. Dieses Verfahren wird ferner für gewöhnlich auch als Transmissionsverfahren bezeichnet. Dabei bilden die beiden Sensorelektroden 3,4 eine sogenannte Sensorzone, welche in 1 jeweils durch eine mit Bezugszeichen 8 versehene strichlierte Linie symbolisiert ist.
Die elektrisch leitende Anbindung von komplexen Vorrichtungen beziehungsweise komplexen Touchflächen ist dabei, insbesondere bei isolierten, transparenten Touchelektroden jedoch oftmals schwierig, beispielsweise aufgrund von Oberflächenschutz, Design, Beschichtungen, etc. Um ein möglichst hohes Auflösungsvermögen realisieren zu können ist es weiter oftmals auch wünschenswert, eine Vielzahl derartiger Touchelektroden 3 in einer begrenzten Fläche unterzubringen. Als problematisch hierbei erweist es sich jedoch ferner auch, dass es zu Fehlern in der Signalübertragung, beispielsweise einem Übersprechen kommen kann, falls eine Vielzahl Touchelektroden innerhalb einer begrenzten Fläche angeordnet sind.
Gemäß den Ausführungsformen der 1 sind die Touchelektroden 3 und die Gegenelektroden 4 dabei in einer Elektrodenkonfiguration 9 zusammengefasst, wobei die Touchelektroden 3 und die Gegenelektroden 4 jeweils derart in einer Reihe angeordnet sind, dass jede der Touchelektroden 3 mit jeweils einer Gegenelektrode 4, wie oben beschrieben, in eine kapazitive Kopplung bringbar ist. Dabei ist ein Abstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden 3 weiter jeweils derart gewählt ist, dass ein hohes Auflösungsvermögen erzielt und gleichzeitig eine Beeinflussung einer Touchelektrode 3 durch andere Touchelektroden 3 reduziert wird. Der Abstand zwischen unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden 3 wird dabei in 1 durch den mit Bezugszeichen dss versehenen Pfeil symbolisiert.
Unter Beeinflussung einer Touchelektrode 3 durch andere Touchelektroden 3 wird hierbei eine Störung beziehungsweise Verfälschung eines von einer der Touchelektroden 3 gelieferten Signals durch andere Touchelektroden 3 verstanden. Eine derartige Störung oder Verfälschung kann beispielsweise durch parasitäre Kapazitäten oder Übersprechen verursacht werden. Unter parasitärer Kapazität versteht man dabei eine ungewollte und für gewöhnlich störende elektrische Kapazität, die zum Beispiel zwischen zwei Zuleitungen oder zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden 3 besteht, wobei der tatsächliche Wert der parasitären Kapazität unter anderem auf dem Abstand zwischen den beiden unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden 3 basiert. Als Übersprechen wird ferner allgemein elektrisches Rauschen oder Signal-Interferenz zwischen Leitern bezeichnet. Elektrisches Rauschen verursacht dabei mehrere unerwünschte Effekte. Zunächst kann elektrisches Rauschen die Amplitude eines Signals bei Annäherung des Objektes an die kapazitive Schalteranordnung 2 und/oder beim Betätigen der kapazitiven Schalteranordnung 2 reduzieren, wodurch die Genauigkeit der Schätzung eines Betätigungsortes, an dem ein Betätigungsglied der kapazitiven Schalteranordnung 2 betätigt wird, reduziert wird. Ferner können die Signale, beispielsweise die Amplitude eines erfassten Signals verfälscht werden, wodurch wiederum die Genauigkeit der Auswertung und insbesondere der Schätzung des Betätigungsortes reduziert wird. Das Übersprechen führt daher in der Transferfunktion zu unerwünschten Signalen, die die Signale und deren Auswertung verschlechtern.
Bei der Elektrodenkonfiguration 9 gemäß den Ausführungsformen der 1 ist ein Abstand zwischen unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden 3 somit derart gewählt, dass Beeinflussungen von durch eine Touchelektrode 3 gelieferten Signalen durch andere Touchelektroden 3 und somit auch die anschließende Auswertung von Signalen in der Auswerteeinheit 5 soweit möglich reduziert werden. Dadurch, dass ein Abstand zwischen unmittelbar aufeinanderfolgenden Touchelektroden 3 gleichzeitig aber auch derart gewählt wird, dass ein hohes Auflösungsvermögen erzielt wird, wird trotz allem gleichzeitig auch gewährleistet, dass auch ein Unterschied zwischen zwei geringfügig unterschiedlichen Betätigungsorten zuverlässig detektiert werden kann, beispielsweise zuverlässig zwischen Betätigungen der kapazitiven Schalteranordnung 2 an einem ersten Betätigungsort und Betätigungen der kapazitiven Schalteranordnung an einem zweiten, geringfügig von dem ersten Betätigungsort beabstandeten Betätigungsort unterschieden werden kann. Insgesamt weist die kapazitive Schalteranordnung 2 somit eine Elektrodenkonfiguration 9 auf, mit welcher auch bei komplexen Touchflächen Fehler in der Signalübertragung vermieden und die anschließende Auswertung der Signale weiter optimiert werden kann.
Gemäß den Ausführungsformen der 1 ist ein Abstand zwischen unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden 3 immer gleich. Ferner kann der Abstand zwischen einzelnen, unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden aber auch variieren und somit unterschiedlich groß sein.
Gemäß den Ausführungsformen der 1 handelt es sich bei den Touchelektroden 3 und den Gegenelektroden zudem jeweils um transparente Elektroden 10. Aufgrund der verglichen mit Materialien für nicht-transparente Elektroden beziehungsweise mit auf diesen Materialien basierenden nicht-transparenten Elektroden geringeren elektrischen Leitfähigkeit, ist es dabei wichtig, den Abstand der einzelnen transparenten Elektroden und insbesondere den Abstand zwischen einzelnen transparenten Touchelektroden zu optimieren, insbesondere möglichst gering zu halten, um ein möglichst hohes Auflösungsvermögen zu erzielen. Dabei können die Elektroden jeweils aus einem transparenten und leitfähigen Material wie Indiumzinnoxid (IOT) bestehen, wobei das leitfähige Material die Fläche der Form der Elektroden vollständig bedeckt. Dass das leitfähige Material die Fläche der Form der einzelnen Elektroden vollständig bedeckt ist jedoch nur ein Beispiel. Vielmehr kann das leitfähige Material in bestimmten Ausführungsformen auch viel weniger als die vollständige Fläche der Form der einzelnen Elektroden bedecken. Zudem kann es sich bei dem transparenten, leitfähigen Material aber auch um jedes andere, transparente und elektrisch leitfähige Material handeln. Insbesondere sollte das Material der transparenten Elektroden dabei jedoch derart gewählt werden, dass eine Leitfähigkeit aller Elektroden möglichst hoch ist, wobei gleichzeitig die Isolation zwischen einzelnen Elektroden möglichst hochohmig sein sollte.
2 eine Elektrodenkonfiguration 11 für eine kapazitive Schalteranordnung gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
Wie 2 zeigt, weist die Elektrodenkonfiguration 11 wenigstens zwei Touchelektroden 13 und wenigstens zwei Gegenelektroden 14 auf, wobei in 2 jeweils zwei Touchlektroden 13 und zwei Gegenelektroden 14 gezeigt sind.
Wie weiter zu erkennen ist, sind die Touchelektroden 13 und die Gegenelektroden 14 dabei jeweils in einer Reihe angeordnet, wobei die Touchelektroden 13 und die Gegenelektroden 14 jeweils derart in einer Reihe angeordnet sind, dass jede der Touchelektroden 13 mit jeweils einer der Gegenelektroden 14 in eine kapazitive Kopplung bringbar ist, wobei ein Abstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden 13 wiederum jeweils derart gewählt ist, dass ein hohes Auflösungsvermögen erzielt wird und gleichzeitig eine Beeinflussung einer Touchelektrode 13 durch andere Touchelektroden 13 reduziert wird. Ein Abstand zwischen unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden 13 wird hierbei in 2 wiederum durch den mit Bezugszeichen dss versehenen Pfeil symbolisiert. Insbesondere besteht die Elektrodenkonfiguration 11 aus einer hintereinander in Reihe angeordneten Abfolge von Touchelektroden 13 und einer hintereinander in Reihe angeordneten Abfolge von Gegenelektroden 14 , wobei ein Abstand zwischen direkt benachbarten Touchelektroden 13 jeweils derart gewählt ist, dass ein hohes Auflösungsvermögen erzielt wird und gleichzeitig eine Beeinflussung einer Touchelektrode 13 durch andere Touchelektroden 13 reduziert wird.
Unter Beeinflussung einer Touchelektrode 13 durch andere Touchelektroden 13 wird hierbei wiederum eine Störung beziehungsweise Verfälschung eines von einer der Touchelektroden 13 gelieferten Signals durch andere Touchelektroden 13 verstanden. Eine derartige Störung oder Verfälschung kann beispielsweise durch parasitäre Kapazitäten oder Übersprechen verursacht werden. Unter parasitärer Kapazität versteht man dabei eine ungewollte und für gewöhnlich störende elektrische Kapazität, die zum Beispiel zwischen zwei Zuleitungen oder zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden 13 besteht, wobei der tatsächliche Wert der parasitären Kapazität unter anderem auf dem Abstand zwischen den beiden unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden 13 basiert. Als Übersprechen wird ferner allgemein elektrisches Rauschen oder Signal-Interferenz zwischen Leitern bezeichnet. Elektrisches Rauschen verursacht dabei mehrere unerwünschte Effekte. Zunächst kann elektrisches Rauschen die Amplitude eines Signals beim Betätigen einer kapazitiven Schalteranordnung reduzieren, wodurch die Genauigkeit der Schätzung eines Betätigungsortes, an dem ein Betätigungsglied der kapazitiven Schalteranordnung betätigt wird, reduziert wird. Ferner können die Signale, beispielsweise die Amplitude eines erfassten Signals verfälscht werden, wodurch wiederum die Genauigkeit der Auswertung wird. Das Übersprechen führt daher in der Transferfunktion zu unerwünschten Signalen, die die Signale und deren Auswertung verschlechtern.
Gemäß den Ausführungsformen der 2 ist der Abstand dss zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden 13 dabei jeweils größer oder gleich 1 mm. So können durch die Wahl eines Mindestabstandes zwischen einzelnen, unmittelbar aufeinanderfolgenden Touchelektroden von 1 mm störende parasitäre Kapazitäten und ein Übersprechen bei derartigen kapazitiven Schlateranordnungen für gewöhnlich effektiv vermieden werden.
Gemäß den Ausführungsformen der 2 ist ein Abstand dss zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden 13 zudem jeweils auch derart gewählt, dass eine Anzahl von in einem vorgegebenen Bereich angeordneten Touchelektroden 13 maximiert wird, unter der Randbedingung, dass gleichzeitig eine Beeinflussung einer Touchelektrode 13 durch andere Touchelektroden 13 reduziert wird.
Wie 2 zudem zeigt, ist ein Abstand zwischen einer Touchelektrode 13 und einer mit dieser Touchelektrode 13 in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode 14 weiter jeweils derart gewählt, dass eine Kopplungsqualität zwischen einer Touchelektrode 13 und der mit dieser Touchelektrode 13 in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode 14 jeweils hoch ist. Die Kopplungsqualität bzw. der Kopplungsfaktor ist dabei abhängig vom Abstand zwischen der Touchelektrode 13 und der jeweiligen Gegenelektrode 14. Befindet sich die Touchelektrode beispielsweise zu nah an der mit dieser Touchelektrode in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode, arbeitet das System in einem überkoppelten Bereich, in welchem sich beispielsweise Resonanzfrequenzen spalten. Befindet sich die Touchelektrode jedoch zu weit von der mit dieser Touchelektrode in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode entfernt, so ist die resultierende Feldstärke zu gering, um noch eine ausreichende Signalübertragung zu gewährleisten. Dass die Kopplungsqualität hoch ist bedeutet dabei, dass die Touchelektrode 13 und die entsprechende Gegenelektrode 14 derart voneinander beabstandet sind, dass eine Signalübertragung zwischen der Touchelektrode 13 und der entsprechenden Gegenelektrode 14 möglichst optimal ist und potentielle Signaldämpfungen klein gehalten werden können. Ferner wird der Abstand zwischen einer Touchelektrode 13 und einer mit dieser Touchelektrode 13 in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode 14 in 2 jeweils durch den mit Bezugszeichen d_SE versehenen Pfeil symbolisiert.
Gemäß den Ausführungsformen der 2 ist ein Abstand zwischen einer Touchelektrode 13 und einer mit dieser in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode 14 immer gleich. Ferner kann der Abstand zwischen einzelnen Touchelektrode und entsprechenden, mit diesen in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektroden aber auch variieren und somit unterschiedlich groß sein.
Gemäß den Ausführungsformen der 2 ist der Abstand d_SE zwischen einer Touchelektrode 13 und einer mit dieser Touchelektrode 13 in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode 14 dabei insbesondere jeweils größer oder gleich 0,1 mm und kleiner oder gleich 0,3 mm. So können bei derartigen kapazitiven Schalteranordnungen für gewöhnlich bei einem Abstand zwischen einer Touchelektrode 13 und der mit dieser Touchelektrode 13 in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode 14, welcher zwischen 0,1 mm und 0,3 mm beträgt, Signaldämpfungen der seriellen Kopplungsqualität klein gehalten und eine hohe Kopplungsqualität gewährleistet werden.
Dabei sind die Touchelektroden 13 auf einer Oberfläche 12 eines Betätigungsliedes 16 angeordnet und sind die Gegenelektroden 14 auf einer flexiblen Leiterplatte 10 angeordnet.
Die flexible Leiterplatte 10 weist dabei auf einer Oberfläche 15 ein, in 2 nicht gezeigtes Klebematerial auf, mittels welchem die flexible Leiterplatte auf das Betätigungsgliedgeklebt werden kann. Beispielsweise kann die flexible Leiterplatte mit dem Betätigungsglied mittels einer doppelseitigen Klebefolie verklebt werden. Hierbei kann beispielsweise eine doppelseitige Klebefolie in der Art eines Doppelklebebandes verwandt werden. Die doppelseitige Klebefolie ist von besonderem Vorteil, da sie vor dem Aufbringen auf die flexible Leiterplatte und/oder das Betätigungsglied auf eine vordefinierte Größe vorgeschnitten werden kann. Es ergeben sich weiterhin Vorteile bei der Lagerung der doppelseitigen Klebefolie, da diese als Rollenware geliefert werden kann.
Die 3A und 3B zeigen hierbei die Aufbringung einer derartigen Elektrodenkonfiguration 20 an ein entsprechend komplexes Betätigungslied 21.
Insbesondere zeigt 3A eine schematisch perspektivische Draufsicht auf eine Oberseite 22 eines Betätigungsgliedes 21gemäß einer ersten Ausführungsform.
Bei dem Betätigungsglied handelt es sich dabei insbesondere um einen Monolithen, beispielsweise einen Monolithen aus Aluminium.
Um eine Annäherung eines Objektes beziehungsweise eine Berührung mit dem Objekt zuverlässig detektieren zu können, sind gemäß der ersten Ausführungsform ein erster Rand 23 der Elektrodenkonfiguration 20 und insbesondere entsprechende Berührunsränder der einzelnen Touchelektroden 24 dabei auf einen seitlichen Rand 25 der Oberseite 22 des Betätigungsglieds 21 geklebt. Wie 3A weiter zeigt, erstrecken sich die entsprechenden Touchelektroden 24 dabei ausgehend von dem seitlichen Rand 25 der Oberseite 22 des Betätigungsglieds 21 über eine seitliche Oberfläche 26 des Betätigungsglieds 21 bis hin zu einer, der Oberseite 22 gegenüberliegenden Unterseite des Betätigungsglieds 21.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist ein Abstand zwischen unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden 24 dabei wiederum derart gewählt, dass ein hohes Auflösungsvermögen erzielt wird und gleichzeitig eine Beeinflussung einer Touchelektrode durch andere Touchelektroden reduziert wird. Dies resultiert, wie 3A zeigt, darin, dass der Abstand zwischen einzelnen Touchelektroden 24, bei denen es sich gemäß der ersten Ausführungsform wiederum um transparente Elektroden handelt, möglichst gering ist.
3B zeigt eine schematisch perspektivische Draufsicht auf eine Unterseite 27 des Betätigungsglieds 21 gemäß der ersten Ausführungsform.
Zu erkennen ist dabei, dass die Elektrodenkonfiguration 20 derart an dem Betätigungsglied 21 befestigt ist, dass ein zweiter Rand der Touchelektroden 24 auf die Unterseite 27 geklebt ist. Insbesondere handelt es sich dabei um mit den entsprechenden, in 3B nicht gezeigten, Gegenelektroden in eine kapazitive Kopplung bringbaren Kopplungsbereichen 28 der Touchelektroden 24.
Zu erkennen sind dabei zudem noch entsprechende Paßelemente 29, welche in entsprechende Ausnehmungen der Vorrichtung eingesetzt werden können, das heißt mittels denen das Betätigungsglied 21 mit der aufgebrachten Elektrodenkonfiguration 20an die komplexe Vorrichtung angebunden werden kann.
4 zeigt eine Querschnittsansicht einer kapazitiven Schalteranordnung 2 gemäß Ausführungsformen der Erfindung. Komponenten und Bauteile mit gleicher Funktion oder Konstruktion wie in 1 oder 2 tragen dabei dieselben Bezugszeichen und werden nicht extra erläutert.
Wie 2 zeigt, weist die kapazitive Schalteranordnung 2 ein Betätigungsglied 16 auf, auf welchem die Touchelektroden aufgebracht sind. Die Touchelektroden können dabei beispielsweise auf das Betätigungselement geklebt oder aufgeschraubt sein.
Zu erkennen ist zudem eine flexible Leiterplatte 10, welche durch eine Klebeverbindung mit dem Betätigungsglied 16 verbunden ist. Insbesondere ist die flexible Leiterplatte 10 dabei derart an das Betätigungsglied 16 geklebt, dass eine Kopplungsqualität zwischen einer Touchelektrode und der mit dieser Touchelektrode in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode jeweils hoch ist. Dass die Kopplungsqualität hoch ist bedeutet dabei wiederum, dass die Touchelektrode und die entsprechende Gegenelektrode derart voneinander beabstandet sind, dass eine Signalübertragung zwischen der Touchelektrode und der entsprechenden Gegenelektrode möglichst optimal ist und potentielle Signaldämpfungen klein gehalten werden können.
Durch die kapazitive Schalteranordnung 2 gemäß den Ausführungsformen der 4 kann somit auch bei komplexen Touchflächen auf einfache Art und Weise eine elektrisch leitende Anbindung realisiert werden, zumal die elektrische Anbindung und Signalübertragung durch einen Plattenkondensator realisiert wird, dessen Platten jeweils durch die Touch- und die entsprechenden Gegenelektroden gebildet wird.
Gemäß den Ausführungsformen der 4 kann es sich bei der Klebstoffverbindung weiter um eine durch ein dielektrisches Klebstoffmaterial gebildete Verbindung handeln. Zudem kann die flexible Leiterplatte 10 eine Auswerteeinheit zum Auswerten von von den Gegenelektroden abgegriffen Signalen aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: kapazitive Schalteranordnung
3: Touchelektrode
4: Gegenelektrode
5: Auswerteeinheit
6: Signalgenerator
7: Steuereinheit
8: Sensorzone
9: Elektrodenkonfiguration
10: flexible Leiterplatte
11: Elektrodenkonfiguration
12: Oberfläche
13: Touchelektrode
14: Gegenelektrode
15: Oberfläche
16: Betätigungsglied
20: Elektrodenkonfiguration
21: Betätigungsglied
22: Oberseite
23: erster Rand
24: Touchelektrode
25: seitlicher Rand
26: seitliche Oberfläche
27: Unterseite
28: Kopplungsbereich
29: Paßelement
dss: Abstand
dSE: Abstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2013/041520 A1 [0005]
DE 112007001643 T5 [0006]
DE 102011003734 B3 [0007]
DE 102014212250 A1 [0008]

Claims

Elektrodenkonfiguration für eine kapazitive Schalteranordnung, aufweisend wenigstens zwei Touchelektroden (3,13,24) und wenigstens zwei Gegenelektroden (4,14), wobei die wenigstens zwei Touchelektroden (3,13,24) und die wenigstens zwei Gegenelektroden (4,14) jeweils derart in einer Reihe angeordnet sind, dass jede der wenigstens zwei Touchelektroden (3,13,24) mit jeweils einer der wenigstens zwei Gegenelektroden (4,14) in eine kapazitive Kopplung bringbar ist, und wobei ein Abstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden (3,13,24) jeweils derart gewählt ist, dass ein hohes Auflösungsvermögen erzielt wird und gleichzeitig eine Beeinflussung einer Touchelektrode (3,13,24) durch andere Touchelektroden (3,13,24) reduziert wird.
Elektrodenkonfiguration nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden (3,13,24) jeweils größer oder gleich 1 mm ist.
Elektrodenkonfiguration nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden (3,13,24) jeweils derart gewählt ist, dass eine Anzahl von in einem vorgegebenen Bereich angeordneten Touchelektroden (3,13,24) maximiert wird, unter der Randbedingung, dass gleichzeitig eine Beeinflussung einer Touchelektrode (3,13,24) durch andere Touchelektroden (3,13,24) reduziert wird.
Elektrodenkonfiguration nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Abstand zwischen einer Touchelektrode (3,13,24) und einer mit dieser Touchelektrode (3,13,24) in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode (4,14) jeweils derart gewählt ist, dass eine Kopplungsqualität zwischen einer Touchelektrode (3,13,24) und der mit dieser Touchelektrode (3,13,24) in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode (4,14,) jeweils hoch ist.
Elektrodenkonfiguration nach Anspruch 4, wobei der Abstand zwischen einer Touchelektrode (3,13,24) und einer mit dieser Touchelektrode (3,13,24) in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode (4,14) jeweils größer oder gleich 0,1 mm und kleiner oder gleich 0,3 mm ist.
Elektrodenkonfiguration nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei es sich bei den wenigstens zwei Touchelektroden (3,13,24) jeweils um transparente Elektroden handelt.
Kapazitive Schalteranordnung, wobei die kapazitive Schalteranordnung (2) eine Elektrodenkonfiguration (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ein Betätigungsglied (16,21) und eine flexible Leiterplatte (10) aufweist, wobei die Touchelektroden (13,24) auf dem Betätigungsglied (16,21) angebracht sind, und wobei die Gegenelektroden (14) auf der flexiblen Leiterplatte (10) angebracht sind.
Kapazitive Schalteranordnung nach Anspruch 8, wobei die flexible Leiterplatte (10) durch eine Klebstoffverbindung mit dem Betätigungsglied (16) verbunden ist.
Vorrichtung, welche eine kapazitive Schalteranordnung (2) nach Anspruch 7 oder 8 und eine mit den Gegenelektrodenelektroden (4) gekoppelte Auswerteeinheit (5) zum Erfassen einer Betätigung der kapazitiven Schalteranordnung (2) aufweist.