DE102021134440A1 - Elektronische Einrichtung mit einem Trägerelement aus einem Isolationsmaterial, wenigstens einem kapazitiven Sensor und wenigstens einer Leuchtdiode und Verfahren zur Herstellung einer derartigen Einrichtung - Google Patents

Elektronische Einrichtung mit einem Trägerelement aus einem Isolationsmaterial, wenigstens einem kapazitiven Sensor und wenigstens einer Leuchtdiode und Verfahren zur Herstellung einer derartigen Einrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronische Einrichtung (10) mit einem Trägerelement (12) aus einem Isolationsmaterial, wenigstens einem kapazitiven Sensor (14) und wenigstens einer Leuchtdiode (16). Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung (68) zur Berührungserfassung mit einer derartigen Einrichtung (10) und ein Touchschnittstelle (80) mit einer derartigen Einrichtung (10). Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Einheit (78) einer derartigen elektronischen Einrichtung (10).

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Einrichtung mit einem Trägerelement aus einem Isolationsmaterial, wenigstens einem kapazitiven Sensor und wenigstens einer Leuchtdiode. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Einheit einer derartigen Einrichtung.
  • Eine elektronische Einrichtung der eingangs genannten Art dient in Verbindung mit einem plattenförmigen Element dazu durch manuelle Berührung einer auf dem plattenförmigen Element vorgesehenen Berührungsfläche ein Befehlssignal zur erzeugen, das zur Ausführung beliebiger Vorgänge, wie z.B. der Einschaltung eines elektrischen Verbrauchers, vorgesehen sein kann. Bekannte Vorrichtungen, welche die elektronische Einrichtung mit in der Regel mehreren kapazitiven Sensoren und mehreren Leuchtdioden und das plattenförmige Element umfassen, sind insbesondere sogenannte Touchschnittstellen bzw. Touch-Schalter, die insbesondere für das Einschalten von Lampen bzw. Leuchten im Heimbereich zum Einsatz kommen. So dienen Touchschnittstellen insbesondere als Ersatz für übliche Lichtschalter in Saunen oder als Ersatz für Lichtschalter in einer Dusche bzw. im Duschbereich. Dem Anwender wird bei diesen bekannten Vorrichtungen eine Bestätigung über den erfolgreich abgesetzten Befehl durch Einschalten einer Leuchtdiode, die der jeweiligen an dem plattenförmigen Element vorgesehenen Berührungsfläche zugeordnet ist, optisch - also durch Aussenden von LED-Licht bzw. Leuchtdioden-Licht - angezeigt, wobei die Leuchtdiode in Nachbarschaft zu der jeweiligen Berührungsfläche angeordnet ist, und wobei jeder Berührungsfläche ein bestimmter Vorgang bzw. eine bestimme Aktion zugeordnet ist, der/die durch Berühren der Berührungsfläche ausgeführt werden kann. Um die Berührung der jeweiligen Berührungsfläche elektronisch zu erfassen, ist bei den bekannten Einrichtungen für jede Berührungsfläche ein kapazitiver Sensor vorgesehen, dessen Kapazitätsänderung gemessen wird, so dass eine durch manuelle Berührung der Berührungsfläche bewirkte Kapazitätsänderung erfasst und bei oder nach Erfassung der Kapazitätsänderung ein Näherungssignal erzeugt wird. Dieses Näherungssignal wird meist als Befehlssignal zur Ausführung des zugeordneten Vorgangs - wie z.B. der Einschaltung einer Leuchte - verwendet bzw. ist in Form eines derartigen Signals ausgebildet oder das Befehlssignal wird mit oder nach Erzeugen des Näherungssignals erzeugt bzw. gebildet. Ferner wird bei den bekannten Lösungen bei Erfassung der durch die manuelle Berührung der Berührungsfläche bewirkten Kapazitätsänderung auch ein Einschaltsignal zur Einschaltung der zugeordneten Leuchtdiode erzeugt. Bei den bekannten Einrichtungen ist meist ein vorgesehener Mikrocontroller dazu eingerichtet bei Erfassung der durch die manuelle Berührung der Berührungsfläche bewirkten Kapazitätsänderung das jeweilige Näherungssignal bzw. Befehlssignal bzw. Einschaltsignal zu erzeugen und auszugeben, um die zugeordnete Leuchtdiode einzuschalten und die jeweils zugeordnete Aktion, wie z.B. die Einschaltung einer Leuchte oder eines anderen beliebigen elektrischen Verbrauchers zu bewirken. Die jeweilige Berührungsfläche ist bei den bekannten Lösungen jeweils als Teilfläche einer Oberfläche des plattenförmigen Elements, das aus einem dielektrischen und lichtdurchlässigen Material besteht, vorgesehen. Die Sensorfläche jedes kapazitiven Sensors ist von der Berührungsfläche beabstandet, so dass die Kapazitätsänderung ohne manuelle Berührung der Sensorfläche des kapazitiven Sensors erfolgt. Dies ist mit einem kapazitiven Sensor, bei dem bekannterweise eine Kapazität gemessen wird, möglich, sofern der Abstand zwischen der Sensorfläche des kapazitiven Sensors und der Berührungsfläche des plattenförmigen Elements einen systembedingten maximalen Abstand nicht überschreitet, bei welchem die zur Erzeugung oder Bestimmung des Näherungssignals (bzw. des Befehlssignals bzw. des Einschaltsignals) erforderliche hinreichend große Kapazitätsänderung infolge der Berührung nicht mehr bereitgestellt werden kann.
  • Das oben beschriebene plattenförmige Element aus einem lichtdurchlässigen und dielektrischen Material dient hierbei neben der Bereitstellung der oben beschriebenen Berührungsflächen auch der Durchleitung des von der bzw. den Leuchtdioden der elektronischen Einrichtung ausgesendeten Lichts in die Umgebung zur Wahrnehmung durch den Anwender. Bei den bekannten elektronischen Einrichtungen ist es erforderlich, dass die Lichtaustrittsflächen der Leuchtdioden einen vorgegebenen Abstand zu dem jeweiligen plattenförmigen Element aufweisen. Eine Anordnung, bei welcher die Lichtaustrittsflächen der Leuchtdioden Kontakt zu dem plattenförmigen Element aus dem dielektrischen und lichtdurchlässigen Material aufweisen haben eine Lichtausbreitung des von den Leuchtdioden über die Lichtaustrittsflächen ausgesendeten und sich teilweise durchgehend durch das plattenförmige Element erstreckenden Lichts zur Folge, die eine hinreichend präzise optische Erfassung durch das menschliche Auge des Anwenders erschwert bis unmöglich macht, insbesondere auch wegen der infolge des Kontakts auftretenden Lichtreflexionen. Bei den bekannten Lösungen wird durch die Beabstandung auch eine gestalterische Freiheit bereitgestellt, da sich die Größe des optischen Erscheinungsbilds der jeweils eingeschalteten Leuchtdioden - also das Bild der eingeschalteten Leuchtdioden wie es der Anwender bei Betrachtung der Lichtaustrittsfläche des plattenförmigen Elements wahrnimmt - durch variieren des Abstands der Lichtaustrittsflächen der Leuchtdioden zu dem plattenförmigen Element ändern lässt. Durch Vergrößern des Abstands lässt sich hierbei das optische Erscheinungsbild vergrößern, da sich das Leuchtdiodenlicht - sehr vereinfacht - kegelförmig ausbreitet. Ferner ermöglicht die Beabstandung auch die Anordnung weiterer größerer Elemente auf dem jeweiligen Trägerelement.
  • Um die obige Beabstandung der Lichtaustrittsflächen der Leuchtdioden zu dem jeweiligen plattenförmigen Element zu realisieren, werden bei den bekannten Lösungen von dem jeweiligen Trägerelement separierte zusätzliche Mehrschichtaufbauten mit Spritzgussträgern und/oder starre Schaltungsträger mit eigener Beleuchtung anstelle der oben beschriebenen Leuchtdioden und/oder zusätzliche Lichtleiter in Verbindung mit Sensorfolien und Deckmaterial verwendet. Mit all diesen bekannten Lösungen lässt sich zwar eine Beabstandung der Lichtaustrittsflächen der Leuchtdioden zu dem jeweiligen plattenförmigen Element und mithin eine durch das optische Auge hinreichend präzise Erfassung des ausgesendeten Lichts realisieren. Allerdings sind diese bekannten Lösungen sehr aufwendig und auch fehleranfällig. Die Herstellung dieser Anbau-Lösungen erfordert einen nachteiligen aufwendigen und kostspieligen Einsatz verschiedener Werkzeuge, die entweder teuer zugekauft oder durch teure Fertigungsverfahren hergestellt werden müssen. Mithin sind nachteilig nur hohe Serienzahlen wirtschaftlich realisierbar. Individuelle Gestaltungen der bekannten obigen elektronischen Einrichtungen und/oder der plattenförmigen Elemente sind daher meist unwirtschaftlich, so dass die Entwicklung nach der Prototypenphase oft eingestellt wird bzw. aufwendig alternative Ansätze gewählt werden, wie z.B. Displays oder mechanische Schalter.
  • Ferner werden bei den bekannten Touchschnittstellen - welche jeweils die bekannte obige elektronische Einrichtung und das plattenförmige Element umfassen - Berührungen der jeweiligen Berührungsfläche von dem jeweiligen kapazitiven Sensor oft nicht erkannt und mithin auch nicht von der jeweiligen Leuchtdiode optisch bestätigt, einhergehend mit einer hohen Fehlerrate und einer stark eingeschränkten Zuverlässigkeit.
  • Zugrundeliegende Aufgabe
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Einrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die gegenüber den bekannten Lösungen mit deutlich geringerem Aufwand herstellbar ist und mit welcher Touchschnittstellen herstellbar sind, die im Vergleich zu den bekannten Touchschnittstellen Berührungen mit einer wesentlich höheren Zuverlässigkeit erkennen.
  • Erfindungsgemäße Lösung
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer elektronischen Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der elektronischen Einrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Die erfindungsgemäße elektronische Einrichtung weist ein Trägerelement aus einem Isolationsmaterial, wenigstens einem kapazitiven Sensor und wenigstens eine Leuchtdiode auf. Der kapazitive Sensor ist in Form einer Schicht aus einem leitfähigen Material ausgebildet.
  • Das Trägerelement weist eine im wesentlichen ebene Grundfläche auf bzw. das Trägerelement weist eine ebene Grundfläche auf.
  • Bei der erfindungsgemäßen elektronischen Einrichtung ist die Leuchtdiode mit der Grundfläche verbunden. Die Leuchtdiode weist eine von der Grundfläche abgewandte Lichtaustrittsfläche auf bzw. die Leuchtdiode weist eine Lichtaustrittsfläche auf.
  • Die erfindungsgemäße elektronische Einrichtung zeichnet sich gegenüber den bekannten Einrichtungen, insbesondere gegenüber den bekannten elektronischen Einrichtungen der der bekannten Touchschnittstellen dadurch aus, dass sie an der Grundfläche wenigstens einen einstückig mit dem Trägerelement ausgebildeten Abstandshalter zum Beabstanden des kapazitiven Sensors von der Grundfläche des Trägerelements aufweist bzw. dass sie wenigstens einen einstückig mit dem Trägerelement ausgebildeten Abstandshalter zum Beabstanden des kapazitiven Sensors von der Grundfläche des Trägerelements aufweist. Dieser bei den bekannten Lösungen nicht vorgesehene Abstandshalter weist eine von der Grundfläche abgewandte Verbindungsfläche auf bzw. dieser bei den bekannten Lösungen nicht vorgesehene Abstandshalter weist eine von der Grundfläche beabstandete Verbindungsfläche auf. Der kapazitive Sensor ist mit der Verbindungsfläche verbunden und weist eine von der Grundfläche abgewandte Sensorfläche aufweist bzw. der kapazitive Sensor weist eine von der Verbindungsfläche abgewandte Sensorfläche auf.
  • Die elektronische Einrichtung ist dazu eingerichtet eine durch Anordnen wenigstens eines menschlichen Fingers über der Sensorfläche des kapazitiven Sensors bewirkte Kapazitätsänderung des kapazitiven Sensors zu erfassen bzw. die elektronische Einrichtung ist dazu eingerichtet eine durch Hinbewegen wenigstens eines menschlichen Fingers zu der Sensorfläche bewirkte Kapazitätsänderung des kapazitiven Sensors zu erfassen. Die elektronische Einrichtung ist auch dazu eingerichtet, bei Erfassen oder nach Erfassen einer Kapazitätsänderung des kapazitiven Sensors, die durch Unterschreiten eines Signalisierungsabstands (SA) zwischen dem menschlichen Finger und der Sensorfläche des kapazitiven Sensors bewirkt wird bzw. die sich beim Unterschreiten des Signalisierungsabstands (SA) zwischen dem menschlichen Finger und der Sensorfläche des kapazitiven Sensors ausbildet, ein Einschaltsignal an die Leuchtdiode zum Einschalten der Leuchtdiode zu übertragen.
  • Diese im vorstehenden Absatz dargelegte Ausbildung bzw. Einrichtung der elektronischen Einrichtung kann durch eine Ausweiteeinheit der elektronischen Einrichtung realisiert sein, die durch Messung der Kapazität des Sensors eine Kapazitätsänderung, die durch Anordnen wenigstens eines menschlichen Fingers über der Sensorfläche des kapazitiven Sensors und/oder durch Hinbewegen des menschlichen Fingers zu der Sensorfläche bewirkt wird bzw. sich hierdurch ausbildet, ermittelt bzw. erfasst bzw. berechnet und bei Erfassen oder nach Erfassen (bzw. Ermitteln bzw. Berechnen) einer Kapazitätsänderung, die bei Unterschreiten des Signalisierungsabstands bewirkt wird bzw. die sich bei Unterschreiten des Signalisierungsabstands ausbildet, das Einschaltsignal zum Einschalten der Leuchtdiode erzeugt bzw. ausgibt bzw. berechnet. Die Auswerteeinheit kann ein Mikrocontroller oder ein Teil eines Mikrocontrollers sein, der mit einem ausführbaren Steuerprogramm programmiert ist, das dazu ausgebildet ist, aus den gemessenen Kapazitätswerten die Kapazitätsänderung in Bezug auf eine Referenzkapazität zu erfassen bzw. zu bestimmen bzw. zu berechnen und bei Erfassen einer Kapazitätsänderung, die bei Unterschreiten des Signalisierungsabstands bewirkt wird bzw. die sich bei Unterschreiten des Signalisierungsabstands ausbildet, das Einschaltsignal zum Einschalten der Leuchtdiode zu erzeugen bzw. zu berechnen. Die Kapazitätsänderung, die bei Unterschreiten des Signalisierungsabstands bewirkt wird bzw. die sich bei Unterschreiten des Signalisierungsabstands ausbildet, kann insbesondere ein vorgegebener konstanter Referenzwert bzw. Bezugswert sein. Es versteht sich, dass dieser Referenzwert bzw. Bezugswert insbesondere durch geeignete Versuche ermittelt werden kann.
  • Die Kapazitätsänderung in Bezug auf die Referenzkapazität bzw. in Bezug auf eine konstante Referenzkapazität wird aus den gemessenen Kapazitätswerten erfasst bzw. bestimmt bzw. die Kapazitätsänderung wird erfasst bzw. bestimmt bzw. berechnet. Insbesondere könnte die Kapazitätsänderung z.B. durch Subtraktion der Referenzkapazität von jedem der gemessenen Kapazitätswerte berechnet werden.
  • Typischerweise wird sich die Kapazität des Sensors bei Anordnen des Fingers über der Sensorfläche des kapazitiven Sensors erhöhen.
  • Die obige Referenzkapazität kann mittels üblicher Verfahren ermittelt werden. Typischerweise könnte zur Ermittlung der Referenzkapazität z.B. die Kapazität gemessen werden, wenn kein Finger oder ein anderes Objekt über der Sensorfläche des kapazitiven Sensors bzw. des jeweiligen kapazitiven Sensors angeordnet ist.
  • Ein üblicher bekannter kapazitiver Sensor umfasst eine oder zwei Elektroden. Der erfindungsgemäße kapazitive Sensor ist in Form einer Schicht aus einem leitfähigen Material ausgebildet und stellt eine Elektrode dar, wobei die erfindungsgemäße elektronische Einrichtung eingerichtet ist die Kapazität des erfindungsgemäßen kapazitiven Sensors gegenüber einem Bezugspotential, insbesondere gegenüber Erde zu messen bzw. zu erfassen. Die erfindungsgemäße elektronische Einrichtung ist auch dazu eingerichtet eine durch Anordnen wenigstens eines menschlichen Fingers über der Sensorfläche des kapazitiven Sensors bewirkte Kapazitätsänderung des kapazitiven Sensors zu erfassen bzw. zu messen. Zur Erfassung dieser Kapazitätsänderung ist die elektronische Einrichtung dazu eingerichtet, mit oder nach Messung der Kapazität des kapazitiven Sensors die Kapazitätsänderung in Bezug auf eine Referenzkapazität zu ermitteln (vgl. auch oben). Der Messung der Kapazität liegt besonders bevorzugt ein Messprinzip zugrunde, das in Fachkreisen unter dem Begriff „self-capacitance“ bekannt ist. Insbesondere kann die Messung der Kapazität des kapazitiven Sensors auch mit anderen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen.
  • Bei dem kapazitiven Sensor der vorliegenden Erfindung erfolgt also eine Erfassung der Kapazitätsänderung des kapazitiven Sensors die dadurch entsteht, dass wenigstens ein menschlicher Finger - der unter anderem auch aus leitendem Material bzw. leitenden Flüssigkeiten und dielektrischen Material bzw. zumindest nichtleitendem Material besteht - über der Sensorfläche des kapazitiven Sensors angeordnet wird und/oder zu der Sensorfläche des kapazitiven Sensors hinbewegt wird. Wird durch Anordnen des menschlichen Fingers über der Sensorfläche und/oder Hinbewegen des menschlichen Fingers zu der Sensorfläche der Signalisierungsabstand zwischen dem menschlichen Finger und der Sensorfläche unterschritten, wird mit Erfassung der hierdurch bewirkten Kapazitätsänderung von der elektronischen Einrichtung ein Einschaltsignal an die Leuchtdiode bzw. die wenigstens eine Leuchtdiode übertragen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, das Einschaltsignal an die Leuchtdiode bei Unterschreiten des Signalisierungsabstands zu übertragen so dass dies also auch ohne Berührung der Sensorfläche erfolgt bzw. erfolgen kann.
  • Es versteht sich, dass der Signalisierungsabstand durch geeignetes Einstellen bzw. Anpassen einer Auswerteinheit der elektronischen Einrichtung, die insbesondere Teil eines Mikrocontrollers der elektronischen Einrichtung sein kann, eingestellt bzw. vorgegeben werden kann, wobei auch die Ausbildung des kapazitiven Sensors an einen erwünschten Signalisierungsabstand angepasst werden kann. Es versteht sich, dass bei der Ermittlung bzw. Einstellung eines vorgegebenen Signalisierungsabstand die jeweiligen Umgebungsbedingungen, insbesondere der Druck und die Temperatur der Umgebungsluft, mitberücksichtigt werden können. Erfindungsgemäß beträgt der Signalisierungsabstand höchstens 20mm.
  • Wie oben dargelegt ist die elektronische Einrichtung dazu eingerichtet, bei Erfassen oder nach Erfassen bzw. Ermitteln einer Kapazitätsänderung, die durch Unterschreiten eines Signalisierungsabstands zwischen dem menschlichen Finger und der Sensorfläche des kapazitiven Sensors bewirkt wird, ein Einschaltsignal an die Leuchtdiode zum Einschalten der Leuchtdiode zu übertragen. Es versteht sich, dass die elektronische Einrichtung bzw. die Auswerteinheit der elektronischen Einrichtung dazu ausgebildet ist dieses Einschaltsignal zu erzeugen bzw. zu berechnen, wobei vor der Erzeugung/Berechnung des Einschaltsignals auch ein Näherungssignal bei Erfassen oder nach Erfassen der durch Unterschreiten des Signalisierungsabstands bewirkten Kapazitätsänderung erzeugt bzw. berechnet werden kann. Dieses Näherungssignal kann wiederum als Befehlssignal zur Erzeugung bzw. Berechnung des Einschaltsignals und/oder zur Erzeugung bzw. Berechnung weiterer Signale, wie z.B. eines Verbraucher-Einschaltsignals zum Einschalten eines elektrischen Verbrauchers, verwendet werden.
  • Wie oben dargelegt ist die elektronische Einrichtung dazu eingerichtet ist eine durch Anordnen wenigstens eines menschlichen Fingers über der Sensorfläche des kapazitiven Sensors bewirkte Kapazitätsänderung des kapazitiven Sensors zu erfassen. Oder in anderen Worten: Die elektronische Einrichtung ist dazu eingerichtet eine Kapazitätsänderung zu erfassen, die sich ausbildet, wenn wenigstens ein menschlicher Finger in einer Position angeordnet wird, in welcher ein Endabschnitt des menschlichen Fingers der Sensorfläche zugewandt ist.
  • Der kapazitive Sensor ist in Form einer Schicht aus einem leitfähigen Material ausgebildet bzw. der kapazitive Sensor ist eine Schicht aus einem leitfähigen Material bzw. der kapazitive Sensor ist als Schicht aus einem leitfähigen Material ausgebildet. Das leitfähige Material ist vorzugsweise Kupfer oder Silber oder Graphit oder eine Kombination aus wenigstens zwei dieser Materialien.
  • Die maximale Dicke der Schicht bzw. des kapazitiven Sensors beträgt vorzugsweise 0,5mm.
  • Der Abstand der Verbindungsfläche des Abstandshalters zu der Grundfläche ist derart bemessen bzw. ist so ausgebildet, dass der Abstand D2 der Lichtaustrittsfläche der Leuchtdiode zu der Grundfläche kleiner ausgebildet ist als der Abstand D3 der Sensorfläche des kapazitiven Sensors zu der Grundfläche und dass die Abstandsdifferenz D3 - D2 wenigstens 1 mm beträgt. Insbesondere kann die Abstandsdifferenz wenigstens 1,5 mm betragen.
  • Durch Vorsehen des mit dem Trägerelement einstückig ausgebildeten Abstandshalters kann die Lichtaustrittsfläche der Leuchtdiode bzw. können die Lichtaustrittsflächen der Leuchtdioden gegenüber der Sensorfläche des kapazitiven Sensors bzw. gegenüber den Sensorflächen der kapazitiven Sensoren - die bei bestehender Verbindung zwischen der elektronischen Einrichtung und dem jeweiligen plattenförmigen Element aus dem dielektrischen und lichtleitenden Material der Lichteintrittsfläche des plattenförmigen Element zugewandt sind - tiefer liegend bzw. mit geringerem Abstand zu der Grundfläche des Trägerelements angeordnet werden, wobei durch Vorsehen der erfindungsgemäßen Abstandsdifferenz D3 - D2 von wenigstens 1 mm eine große und hinreichende Beabstandung der Lichtaustrittsfläche bzw. der Lichtaustrittsflächen zu dem plattenförmigen Element geschaffen werden kann, die eine präzise optische Erfassung des von der jeweiligen Leuchtdiode ausgesendeten Lichts durch das menschliche Auge des Anwenders ermöglicht. Durch diese Beabstandung wird insbesondere auch eine gestalterische Freiheit bereitstellt, da sich die Größe des optischen Erscheinungsbilds der jeweils eingeschalteten Leuchtdioden - also das Bild der eingeschalteten Leuchtdioden wie es der Anwender bei Betrachtung der Lichtaustrittsfläche des plattenförmigen Elements wahrnimmt - durch variieren des Abstands der Lichtaustrittsflächen der Leuchtdioden zu dem plattenförmigen Element ändern lässt (vgl. auch oben).
  • Ganz im Unterschied zu den bekannten Lösungen, bei denen - wie bereits oben beschrieben - in aufwendiger Weise von dem jeweiligen Trägerelement separierte zusätzliche Mehrschichtaufbauten zum Einsatz kommen, die nur sehr aufwendig herstellbar sind, wird durch das Vorsehen des wenigstens einen Abstandshalters an der Grundfläche des Trägerelements, der einstückig mit dem Trägerelement ausgebildet ist, vorteilhaft eine elektronische Einrichtung bereitgestellt, die sich im Unterschied zu den bekannten Lösungen sehr einfach herstellen lässt. So kann das Trägerelement mit dem einstückig mit diesem ausgebildeten Abstandshalter bzw. die Komponente, die aus dem Trägerelement und dem wenigstens einen Abstandshalter besteht, auf einfache und praktische Weise hergestellt werden, da hierfür lediglich eine Komponente herzustellen ist, wobei das Trägerelement und der Abstandshalter besonders bevorzugt aus demselben Material bestehen, wodurch die Herstellbarkeit nochmal zusätzlich vereinfacht wird.
  • Die aus dem wenigstens einen Abstandshalter und dem Trägerelement bestehende Komponente bzw. Einheit kann insbesondere eine durch ein 3D-Druck-Verfahren hergestellte Komponente bzw. Einheit sein bzw. durch ein 3D-Druck-Verahren hergestellt werden. Durch ein 3D-Druckverfahren kann die aus dem wenigstens einen Abstandshalter und dem Trägerelement bestehende Komponente bzw. Einheit der erfindungsgemäßen elektronischen Einrichtung und mithin auch die gesamte erfindungsgemäße elektronische Einrichtung auf einfache und praktische Weise und kostengünstig hergestellt werden. Hierfür kann jedes dem Fachmann für die Ausbildung einer derartigen Komponente bekannte 3D-Druckverfahren verwendet werden, bei dem die Komponente bzw. Einheit im Wege der additiven Fertigung durch schichtweises Auftragen des Isolationsmaterials des Trägerelements und schichtweises Auftragen des Materials, aus dem der wenigstens eine Abstandhalter besteht bzw. bestehen soll, gebildet wird, wobei das Material des Abstandshalters besonders bevorzugt identisch ist zu dem Isolationsmaterial des Trägerelements.
  • Selbstverständlich kann die Herstellung der aus dem Trägerelement und dem wenigstens einen Abstandshalter bestehenden Komponente auch durch andere gängige Verfahren erfolgen, mit denen die Herstellung einer derartigen Komponente auf einfache und praktische Weise realisierbar ist.
  • Erfindungsgemäß ist der Abstand der Verbindungsfläche des Abstandshalters zu der Grundfläche insbesondere derart bemessen, dass der Abstand D2 der Lichtaustrittsfläche der Leuchtdiode zu der Grundfläche kleiner ausgebildet ist als der Abstand D3 der Sensorfläche des kapazitiven Sensors zu der Grundfläche. Bei den bekannten Lösungen hingegen ist der Abstand der Lichtaustrittflächen der Leuchtdioden bzw. Leuchtmittel zu einer Grundfläche eines jeweiligen Trägerelements stets größer ausgebildet als der Abstand der Sensorflächen der kapazitiven Sensoren zu der Grundfläche. Dies hat zur Folge, dass bei den bekannten Lösungen, also insbesondere bei den bekannten Touchschnittstellen, die Sensorflächen bzw. die freien Sensorflächen der kapazitiven Sensoren stets mit einem Abstand zu dem jeweiligen plattenförmigen Element angeordnet sind, der deutlich größer ausgebildet ist als der Abstand, welcher mittels der erfindungsgemäßen elektronischen Einrichtung realisierbar ist. Da dieser Abstand erfindungsgemäß im Vergleich zu den bekannten Lösungen deutlich kleiner ausgebildet werden kann, können durch Verwenden der erfindungsgemäßen Einrichtung als Bauteil bzw. Herstellungsbauteil Touchschnittstellen hergestellt werden, die im Unterschied zu bekannten Touchschnittstellen Berührungen mit einer wesentlich höheren Zuverlässigkeit erkennen.
  • Erfindungsgemäß ist Abstand der Verbindungsfläche des Abstandshalters zu der Grundfläche - wie bereits oben beschrieben - derart bemessen bzw. derart gewählt bzw. ausgebildet, dass der Abstand D2 der Lichtaustrittsfläche der Leuchtdiode oder jeder Leuchtdiode zu der Grundfläche kleiner ausgebildet ist als der Abstand D3 der Sensorfläche des kapazitiven Sensors oder der Sensorfläche jedes kapazitiven Sensors zu der Grundfläche und dass die Abstandsdifferenz D3 - D2 (also die Größe Abstand der Sensorfläche des kapazitiven Sensors zur Grundfläche minus Abstand der Lichtaustrittsfläche der Leuchtdiode zur Grundfläche) wenigstens 1 mm beträgt, insbesondere wenigstens 1,5 mm beträgt. Da also der Abstand der Verbindungsfläche des Abstandshalters zu der Grundfläche derart bemessen ist, ist der Abstandshalter hinsichtlich dieses Abstandsmaßes vorteilhaft an die geometrischen Abmessungen der Leuchtdiode bzw. jeder Leuchtdiode und an die geometrischen Abmessungen des kapazitiven des Sensors bzw. jedes kapazitiven Sensors angepasst.
  • Der Abstandshalter kann jede geeignete geometrische Form aufweisen, wobei der Abstandshalter besonders bevorzugt quaderförmig ausgebildet ist. Der wenigstens eine Abstandshalter ist einstückig mit dem Trägerelement ausgebildet oder an das Trägerelement angeformt oder an die Grundfläche des Trägerelements angeformt.
  • Insgesamt betrachtet ist die erfindungsgemäße elektronische Einrichtung gegenüber den bekannten Lösungen mit deutlich geringerem Aufwand herstellbar. Ferner sind durch Verwendung der elektrischen Einrichtung als Bauteil bzw. Herstellungsbauteil Touchschnittstellen herstellbar, die im Vergleich zu den bekannten Touchschnittstellen Berührungen mit einer wesentlich höheren Zuverlässigkeit erkennen.
  • Es versteht sich, dass die erfindungsgemäße elektronische Einrichtung zudem dazu eingerichtet ist oder dazu eingerichtet sein kann, bei Erfassen der Kapazitätsänderung, die durch Unterschreiten eines Signalisierungsabstands (SA) zwischen dem menschlichen Finger und der Sensorfläche des kapazitiven Sensors bewirkt wird, ein Einschaltsignal bzw. ein Verbraucher-Einschaltsignal auszugeben, das dafür vorgesehen ist, wenigstens einen elektrischen Verbraucher einzuschalten oder auch anzusteuern (z.B. zur Lautstärkeregelung oder z.B. zur Realisierung einer Helligkeitsanpassung). Der jeweilige elektrische Verbraucher ist hierbei dem jeweiligen kapazitiven Sensor bzw. der jeweiligen Berührungsfläche des plattenförmigen Elements zugordnet. Bei dem elektrischen Verbraucher kann es sich insbesondere z.B. um eine Leuchte oder eine Lampe handeln. Es ist nicht erforderlich, dass diese Einrichtung bzw. Ausbildung zur Ausgabe des Einschaltsignals zum Einschalten des elektrischen Verbrauchers an der elektronischen Einrichtung vorgesehen ist bzw. realisiert ist. Es ist auch denkbar, dass diese auch an einer separaten elektronischen Einrichtung der Touchschnittstelle bzw. der Vorrichtung zur Berührungserfassung vorgesehen sein kann.
  • Das Trägerelement besteht aus einem Isolationsmaterial bzw. aus einem elektrischen Isolationsmaterial bzw. aus einem nichtleitenden Material. Besonders bevorzugt ist das elektrische Isolationsmaterial bzw. das nichtleitende Material ein Polymer oder eine Polymerbasierte Tinte oder ein keramisches Material. Insbesondere kann der wenigstens eine Abstandshalter besonders bevorzugt aus demselben Material bestehen wie das Trägerelement.
  • Es versteht sich, dass es sich bei dem Trägerelement um ein vorzugsweise in Form eines plattenförmigen Elements ausgebildetes Element aus dem Isolationsmaterial handeln kann, wie es der Fachmann von einer Platine bzw. einer Leiterplatte kennt.
  • Die Sensorfläche des kapazitiven Sensors bzw. jedes kapazitiven Sensors kann bevorzugt in Form einer ebenen Sensorfläche ausgebildet sein bzw. die Sensorfläche des kapazitiven Sensors bzw. jedes kapazitiven Sensors kann bevorzugt in Form einer im wesentlichen ebenen Sensorfläche ausgebildet sein, die besonders bevorzugt parallel zur Grundfläche des Trägerelements angeordnet sein kann bzw. die besonders bevorzugt parallel zur Grundfläche des Trägerelements ausgerichtet sein kann. Es versteht sich, dass die Sensorfläche nicht darauf beschränkt ist eben ausgebildet zu sein. Je nach Anwendungsfall kann es z.B. auch vorteilhaft sein, die Sensorfläche gewölbt auszubilden. Es ist z.B. auch möglich, dass die Sensorfläche auch eine strukturierte Ausbildung mit Gittern und/oder Pfeilen aufweist.
  • Bei der Leuchtdiode bzw. jeder Leuchtdiode kann es sich um eine übliche dem Fachmann bekannte Leuchtdiode handeln, wobei die Lichtaustrittsfläche der Leuchtdiode bzw. jeder Leuchtdiode bevorzugt in Form einer ebenen Lichtaustrittsfläche ausgebildet ist bzw. wobei die Lichtaustrittsfläche der Leuchtdiode bzw. jeder Leuchtdiode bevorzugt in Form einer im wesentlichen ebenen Lichtaustrittsfläche ausgebildet ist, die besonders bevorzugt parallel zur Grundfläche des Trägerelements angeordnet sein kann bzw. die besonders bevorzugt parallel zur Grundfläche des Trägerelements ausgerichtet sein kann. Insbesondere kann es sich bei der wenigstens einen Leuchtdiode um eine Leuchtdiode z.B. des Typs SMD (Abkürzung für Surface Mounted Device/Technology) oder des Typs THT (Abkürzung für Through Hole Technology) handeln. Die wenigstens eine Leuchtdiode kann z.B. auch eine einfarbige Leuchtdiode oder z.B. eine mehrfarbige Leuchtdiode sein. Die wenigstens eine Leuchtdiode kann z.B. auch eine programmierbare Leuchtdiode oder auch z.B. eine nichtprogrammierbare Leuchtdiode sein.
  • Die wenigstens eine Leuchtdiode ist mit der Grundfläche des Trägerelements verbunden, besonders bevorzugt stoffschlüssig verbunden. Insbesondere kann die wenigstens eine Leuchtdiode mittels eines leitfähigen Klebemittels auf die Grundfläche aufgeklebt sein. Es versteht sich, dass die wenigstens eine mit der Grundfläche verbundene Leuchtdiode auch Anschlüsse aufweist, die mit zugeordneten Leiterbahnen, die an der Grundfläche angebracht sind, elektrisch leitenden verbunden sind bzw. sein können.
  • Der wenigstens eine kapazitive Sensor, der in Form einer Schicht aus einem leitfähigen Material ausgebildet ist, ist mit der Verbindungsfläche des Abstandshalters verbunden, wobei die Verbindungsfläche bevorzugt in Form einer ebenen Verbindungsfläche ausgebildet ist bzw. wobei die Verbindungsfläche bevorzugt in Form einer im wesentlichen ebenen Verbindungsfläche ausgebildet ist, die besonders bevorzugt parallel zur Grundfläche des Trägerelements angeordnet sein kann bzw. die besonders bevorzugt parallel zur Grundfläche des Trägerelements ausgerichtet sein kann. Es versteht sich, dass der schichtförmige Sensor mit seiner der Verbindungsfläche zugewandten Fläche zumindest bereichsweise einen Kontakt zu der Verbindungsfläche des wenigstens einen Abstandshalters aufweist. Die zugewandte Fläche kann insbesondere auch zur Gänze mit der Verbindungsfläche kontaktiert sein. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
  • Die Verbindung zwischen dem wenigstens einen kapazitiven Sensor und der Verbindungsfläche des wenigstens einen Abstandshalters kann insbesondere eine durch ein 3D-Druck-Verfahren hergestellte Verbindung sein, die sich bei einer 3D-Druckherstellung einer Komponente der elektronischen Einrichtung ausbildet, welche den wenigstens einen Abstandshalter und den wenigstens einen kapazitiven Sensor umfasst. Hierfür kann jedes dem Fachmann für die Ausbildung einer derartigen Komponente bekannte 3D-Druckverfahren verwendet werden, bei dem die Komponente bzw. Einheit im Wege der additiven Fertigung durch schichtweises Auftragen der Materialen, aus dem der wenigstens eine Abstandhalter und der wenigstens eine kapazitive Sensor besteht, hergestellt wird.
  • Bei einer bevorzugen Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektronischen Einrichtung weist die elektronische Einrichtung wenigstens zwei kapazitive Sensoren und wenigstens zwei Leuchtdioden aufweist. Es versteht sich, dass die Anzahl der vorgesehenen kapazitiven Sensoren und die Anzahl der vorgesehenen Leuchtdioden je nach Anwendungsfall vorteilhaft beliebig gewählt sein kann. So können in Verbindung mit dem entsprechenden plattenförmigen Element (vgl. auch oben) Touchschnittstellen bereitgestellt bzw. geschaffen werden bzw. hergestellt werden, die z.B. eine an den jeweiligen Anwendungsfall angepasste Anzahl von Verbrauchen einschalten bzw. betätigen können.
  • Bei einer praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektronischen Einrichtung, bei welcher diese wenigstens zwei kapazitive Sensoren und wenigstens zwei Leuchtdioden aufweist, ist die Lichtaustrittsfläche jeder Leuchtdiode von einem umlaufenden Lichtaustrittsflächenrand umgrenzt und die Sensorfläche jedes kapazitiven Sensors ist von einem umlaufenden Sensorflächenrand umgrenzt, wobei die Leuchtdioden und die kapazitiven Sensoren eine Anordnung zueinander aufweisen, bei welcher in Umgebung jeder Leuchtdiode wenigstens ein nächst benachbarter kapazitiver Sensor mit einem Abstand zwischen dem Lichtaustrittsflächenrand der Leuchtdiode und dem Sensorflächenrand des kapazitiven Sensors angeordnet ist, der kleiner als 30mm ist, insbesondere kleiner als 10mm ist. Insbesondere ist Abstand größer als 1 mm. Durch eine derartige Anordnung mit einem derart gewählten kleinen Abstand zwischen dem Lichtaustrittsflächenrand der Leuchtdiode und dem Sensorflächenrand des wenigstens einen nächst benachbarten kapazitiven Sensors kann in Verbindung mit dem jeweiligen plattenförmigen Element ein Touchschnittstelle bzw. eine Vorrichtung zur Berührungserfassung geschaffen bzw. hergestellt werden, mit welcher es dem Anwender möglich ist, die jeweilige Teilfläche des plattenförmigen Elements (vgl. auch oben) - die Teilfläche dient als Berührungsfläche zur Aktivierung des darunter befindlichen kapazitiven Sensors, so dass dieser das Näherungssignal ausgibt - infolge des vorgesehenen kleinen Abstands zwischen dem Lichtaustrittsflächenrand und dem Sensorflächenrand einfach der jeweiligen Leuchtdiode bzw. dem von der Leuchtdiode ausgesendeten Leuchtdiodenlicht zuzuordnen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektronischen Einrichtung weist die elektronische Einrichtung wenigstens ein Paar voneinander beabstandeter Abstandshalter auf, wobei das Paar einen ersten Abstandshalter mit einer ersten länglichen Verbindungsfläche und einen zweiten Abstandshalter mit einer zweiten länglichen Verbindungsfläche umfasst, wobei sich die erste Verbindungsfläche entlang einer ersten Erstreckungslinie erstreckt, wobei sich die zweite Verbindungsfläche entlang einer zweiten Erstreckungslinie erstreckt, die parallel zu der ersten Erstreckungslinie verläuft, wobei mit der ersten Verbindungsfläche wenigstens zwei kapazitive Sensoren entlang der ersten Erstreckungslinie aufeinanderfolgend verbunden sind, wobei mit der zweiten Verbindungfläche wenigstens zwei kapazitive Sensoren entlang der zweiten Erstreckungslinie aufeinanderfolgend verbunden sind, wobei zwischen den beiden Abstandshaltern des Paars wenigstens zwei Leuchtdioden entlang einer dritten Erstreckungslinie, die parallel zu der ersten und zweiten Erstreckungslinie verläuft, aufeinanderfolgend angeordnet sind, wobei jeweils ein kapazitiver Sensor, der mit der ersten Verbindungsfläche des Paars verbunden ist, jeweils einem kapazitiven Sensor gegenüberliegt, der mit der zweiten Verbindungsfläche des Paars verbunden ist, wobei in einer Aufsicht auf die elektronische Einrichtung entlang einer Normalen zur Grundfläche jede der Leuchtdioden zwischen den gegenüberliegenden kapazitiven Sensoren angeordnet ist.
  • Mittels dieser bevorzugten Ausführungsform kann in Verbindung mit dem jeweiligen plattenförmigen Element ein Touchschnittstelle bzw. eine Vorrichtung zur Berührungserfassung geschaffen bzw. hergestellt werden, das/die dem Anwender infolge der Geometrie der vorgesehenen Anordnung der kapazitiven Sensoren und der Leuchtdioden zueinander eine sehr gute Zuordnungsmöglichkeit des von einer Leuchtdioden ausgesendeten Lichts zu der jeweiligen Berührungsfläche ermöglicht. Insbesondere kann mit dieser bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit dem jeweiligen plattenförmigen Element vorteilhaft eine große Mehrzahl von als Schalter dienenden Berührungsflächen zur Betätigung eines der jeweiligen Berührungsfläche zugeordneten elektrischen Verbrauchers realisiert werden, die in optisch ansprechender Weise zueinander und in Bezug auf die Leuchtdioden angeordnet sind.
  • Besonders bevorzugt können bei der obigen bevorzugten Ausführungsform die erste, zweite und dritte Erstreckungslinie Geraden oder bogenförmige Kurven oder wellenförmige Kurven oder Kreise oder Ellipsen sein. Insbesondere durch Erstreckungslinien, die in Form von bogenförmigen Kurven oder wellenförmigen Kurven oder in Form von Kreisen oder Ellipsen ausgebildet sind, können in Verbindung mit dem jeweiligen plattenförmigen Element Touchschnittstellen bzw. Vorrichtungen zur Berührungserfassung geschaffen werden, die infolge der hiermit einhergehenden Anordnung der kapazitiven Sensoren und Leuchtdioden entlang dieser so ausgebildeten Erstreckungslinien auch ein optisch ansprechendes Design aufweisen.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der elektronischen Einrichtung ist die Verbindungsfläche des Abstandshalters länglich ausgebildet und erstreckt sich entlang einer ersten Erstreckungslinie, wobei mit der Verbindungsfläche wenigstens zwei kapazitive Sensoren entlang der ersten Erstreckungslinie aufeinanderfolgend verbunden sind, wobei wenigstens zwei Leuchtdioden entlang einer zweiten Erstreckungslinie, die parallel zu der ersten Erstreckungslinie verläuft, aufeinanderfolgend angeordnet sind, wobei jede der Leuchtdioden in einer Aufsicht auf die elektronische Einrichtung entlang einer Normalen zur Grundfläche jeweils einem kapazitiven Sensor gegenüberliegt.
  • Auch mittels dieser weiteren bevorzugten Ausführungsform kann in Verbindung mit dem jeweiligen plattenförmigen Element ein Touchschnittstelle bzw. eine Vorrichtung zur Berührungserfassung geschaffen werden, die dem Anwender infolge der Geometrie der vorgesehenen Anordnung der kapazitiven Sensoren und der Leuchtdioden zueinander eine sehr gute Zuordnungsmöglichkeit des von einer Leuchtdioden ausgesendeten Lichts zu der jeweiligen Berührungsfläche ermöglicht. Insbesondere kann auch mit dieser weiteren bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit dem jeweiligen plattenförmigen Element vorteilhaft eine große Mehrzahl von als Schalter dienenden Berührungsflächen zur Betätigung eines der jeweiligen Berührungsfläche zugeordneten elektrischen Verbrauchers realisiert werden, die in optisch ansprechender Weise zueinander und in Bezug auf die Leuchtdioden angeordnet sind.
  • Besonders bevorzugt können bei der obigen weiteren bevorzugten Ausführungsform die erste und zweite Erstreckungslinie Geraden oder bogenförmige Kurven oder wellenförmige Kurven oder Kreise oder Ellipsen sind.
  • Insbesondere durch Erstreckungslinien, die in Form von bogenförmigen Kurven oder wellenförmigen Kurven oder in Form von Kreisen oder Ellipsen ausgebildet sind, können in Verbindung mit dem jeweiligen plattenförmigen Element Touchschnittstellen bzw. Vorrichtungen zur Berührungserfassung geschaffen werden, die infolge der hiermit einhergehenden Anordnung der kapazitiven Sensoren und Leuchtdioden entlang dieser so ausgebildeten Erstreckungslinien auch ein optisch ansprechendes Design aufweisen.
  • Besonders vorteilhaft ist es durch geeignete Anordnung der Berührungsflächen auch möglich eine Erkennung der Berührung des Erscheinungsbildes der Leuchtdioden bzw. des Lichthofes der Leuchtdioden (also des Bilds der Leuchtdioden, das der Anwender bei eingeschalteter Leuchtdiode bei Betrachtung der Lichtaustrittfläche des jeweiligen plattenförmigen Elements sieht) zu suggerieren.
  • Bei einer praktischen Ausführungsform weist die elektronische Einrichtung wenigstens einen Mikrocontroller auf, wobei der Mikrocontroller mit der Grundfläche des Trägerelements verbunden ist, wobei die oder jede Leuchtdiode einen Signaleingang aufweist, wobei die oder jede Leuchtdiode durch ein an den Signaleingang übertragenes Einschaltsignal einschaltbar ist, wobei der kapazitive Sensor oder jeder kapazitive Sensor mit einem Eingang des Mikrocontrollers über eine erste Leiterbahn leitend verbunden ist, die als Messleitung zur Messung der Kapazität des kapazitiven Sensors vorgesehen ist, wobei der Signaleingang der Leuchtdiode oder jeder Leuchtdiode mit einem Signalausgang des Mikrocontrollers über zweite Leiterbahnen signalleitend verbunden ist, die auf das Trägerelement aufgebracht sind. Bei dieser praktischen Ausführungsform ist der Mikrocontroller dazu eingerichtet, eine Kapazitätsänderung des kapazitiven Sensors oder jedes kapazitiven Sensors zu erfassen und bei Erfassen einer Kapazitätsänderung, die durch Unterschreiten des Signalisierungsabstands (SA) zwischen dem menschlichen Finger und der Sensorfläche des kapazitiven Sensors oder eines kapazitiven Sensors bewirkt wird, ein Einschaltsignal zum Einschalten der Leuchtdiode oder einer der Leuchtdioden auszugeben. Die erste Leiterbahn kann sich insbesondere auch mit wenigstens einem ersten Abschnitt durchgehend durch den Abstandshalter und/oder auf dem Abstandshalter erstrecken und/oder mit wenigstens einem weiteren Abschnitt an dem Trägerelement angeordnet sein.
  • Insbesondere kann bei der obigen praktischen Ausführungsform der Mikrocontroller bevorzugt dazu eingerichtet sein bzw. bevorzugt auch dazu eingerichtet sein bei Erfassen einer Kapazitätsänderung, die durch Unterschreiten des Signalisierungsabstands (SA) zwischen dem menschlichen Finger und der Sensorfläche des kapazitiven Sensors oder eines der kapazitiven Sensoren bewirkt wird, ein Einschaltsignal zum Einschalten wenigstens eines elektrischen Verbrauchers auszugeben.
  • Die dargelegten Vorteile und Wirkungen der erfindungsgemäßen Einrichtung können insbesondere mit der obigen praktischen Ausführungsform realisiert sein, welche einen Mikrocontroller aufweist, der wie oben dargelegt eingerichtet ist. Der Mikrocontroller ist zur Realisierung dieser Einrichtung entsprechend programmiert.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Berührungserfassung mit einer erfindungsgemäßen elektronischen Einrichtung und einem plattenförmigen Element, wobei das plattenförmige Element aus einem lichtdurchlässigen und dielektrischen Material besteht, wobei das plattenförmige Element eine im wesentlichen ebene Lichteintrittsfläche und eine im wesentlichen ebene Lichtaustrittsfläche aufweist, und wobei die Sensorfläche des kapazitiven Sensors oder die Sensorfläche jedes kapazitiven Sensors der Lichteintrittsfläche zugewandt ist. Bei der Vorrichtung zur Berührungserfassung ist die elektronische Einrichtung dazu eingerichtet, das Einschaltsignal an die Leuchtdiode oder eine der eine Leuchtdioden zu übertragen, wenn die elektronische Einrichtung eine Kapazitätsänderung des kapazitiven Sensors oder eines kapazitiven Sensors erfasst, die durch Berühren einer Teilfläche der Lichtaustrittsfläche des plattenförmigen Elements von wenigstens einem menschlichen Finger bewirkt wird bzw. sich ausbildet, die über der Sensorfläche des kapazitiven Sensors angeordnet ist. Oder anders beschrieben: Bei der Vorrichtung zur Berührungserfassung ist die elektronische Einrichtung dazu eingerichtet, das Einschaltsignal an die Leuchtdiode oder eine der eine Leuchtdioden zu übertragen, wenn die elektronische Einrichtung eine Kapazitätsänderung des kapazitiven Sensors oder eines kapazitiven Sensors erfasst, die durch Berühren einer Teilfläche der Lichtaustrittsfläche des plattenförmigen Elements von wenigstens einem menschlichen Finger bewirkt wird bzw. sich ausbildet, die einer Teilfläche der Lichteintrittsfläche gegenüberliegt, welche der Sensorfläche des kapazitiven Sensors zugewandt ist.
  • Bei der Vorrichtung zur Berührungserfassung ist die Lichtaustrittsfläche der Leuchtdiode der Lichteintrittsfläche des plattenförmigen Elements zugewandt bzw. bei der Vorrichtung zur Berührungserfassung ist die Lichtaustrittsfläche jeder Leuchtdiode der Lichteintrittsfläche des plattenförmigen Elements zugewandt. Die Lichteintrittsfläche ist von der Lichtaustrittsfläche beabstandet.
  • Das plattenförmige Element weist eine im wesentlichen ebene Lichteintrittsfläche und eine im wesentlichen ebene Lichtaustrittsfläche auf bzw. das plattenförmige Element weist eine ebene Lichteintrittsfläche und eine ebene Lichtaustrittsfläche auf. Die Lichteintrittsfläche ist der Lichtaustrittsfläche entgegengesetzt bzw. die Lichteintrittsfläche ist der Lichtaustrittsfläche gegenüberliegend angeordnet.
  • Mit der obigen Vorrichtung zur Berührungserfassung, die insbesondere ein Bestandteil bzw. eine Vorrichtung einer Touchschnittstelle sein kann, kann insbesondere z.B. auch in Verbindung mit weiteren Komponenten eine Schaltvorrichtung geschaffen werden, mit welcher es möglich ist, durch Berühren der Teilfläche, die als Berührungsfläche vorgesehen ist, ein Einschaltsignal bzw. ein Verbraucher-Einschaltsignal auszugeben, das dafür vorgesehen ist, wenigstens einen elektrischen Verbraucher einzuschalten, wobei die erfindungsgemäße elektronische Einrichtung der Vorrichtung zur Berührungserfassung hierfür auch dazu eingerichtet ist, das Einschaltsignal bzw. ein Verbraucher-Einschaltsignal auszugeben, wenn die elektronische Einrichtung eine Kapazitätsänderung des kapazitiven Sensors oder eines kapazitiven Sensors erfasst, die durch Berühren der über der Sensorfläche des kapazitiven Sensors angeordneten Teilfläche der Lichtaustrittsfläche des plattenförmigen Elements mit wenigstens einem menschlichen Finger bewirkt wird bzw. sich ausbildet. Durch die Einschaltung der dem kapazitiven Sensor und der Berührungsfläche jeweils zugeordneten wenigstens einen Leuchtdiode wird dem Anwender signalisiert, dass die Berührung erfolgreich war und mithin auch eine Einschaltung des jeweils zugeordneten elektrischen Verbrauchers durch die Schaltvorrichtung vorgenommen wurde. Das bei der Einschaltung der Leuchtdiode über die Lichtaustrittsfläche der Leuchtdiode ausgesendete Leuchtdiodenlicht erstreckt sich zumindest teilweise oder zur Gänze durchgehend durch das plattenförmige Element, so dass der Anwender die Einschaltung optisch bei Betrachtung der Lichtaustrittsfläche gut wahrnehmen kann.
  • Das plattenförmige Element besteht aus einem lichtdurchlässigen und dielektrischen Material, also einem Material, das sowohl dielektrisch ist als auch lichtdurchlässig ist.
  • Die Lichtdurchlässigkeit des plattenförmigen Elements liegt zumindest für einen Teil des Spektrums des sichtbaren Lichts, vorzugsweise für das gesamte Spektrum des sichtbaren Lichts vor.
  • Das plattenförmige Element kann besonders bevorzugt aus einem Polymermaterial oder aus PMMA oder aus Polycarbonat oder aus PVC oder aus ABS oder aus Glas oder aus Holz bestehen.
    Bei der obigen Vorrichtung zur Berührungserfassung sind die Lichteintrittsfläche und die Lichtaustrittsfläche besonders bevorzugt parallel zueinander angeordnet bzw. besonders bevorzugt parallel zueinander ausgerichtet.
  • Bei der obigen Vorrichtung zur Berührungserfassung ist die elektronische Einrichtung dazu eingerichtet, das Einschaltsignal an die Leuchtdiode oder eine der eine Leuchtdioden zu übertragen, wenn die elektronische Einrichtung eine Kapazitätsänderung des kapazitiven Sensors oder eines kapazitiven Sensors erfasst, die durch Berühren einer Teilfläche der Lichtaustrittsfläche des plattenförmigen Elements von wenigstens einem menschlichen Finger bzw. mit wenigstens einem menschlichen Finger bewirkt wird, die über der Sensorfläche des kapazitiven Sensors angeordnet ist. Es versteht sich, dass zur Realisierung bzw. Ausbildung dieser Einrichtung der Signalisierungsabstand der elektronischen Einrichtung derart gewählt bzw. eingestellt wird, dass mit Berühren der Teilfläche das Einschaltsignal an die Leuchtdiode bzw. eine der Leuchtdioden übertragen wird (vgl. hierzu auch die obigen Ausführungen zum Signalisierungsabstand der erfindungsgemäßen elektronischen Einrichtung). Es versteht sich auch, dass die Einstellung des Signalisierungsabstands an der Vorrichtung zur Berührungserfassung erfolgt, da das plattenförmige Element die Kapazität des kapazitiven Sensors verändert bzw. verändern kann. Alternativ ist es auch denkbar die jeweilige Auswerteeinheit bzw. die Programmierung der Auswerteeinheit der elektronischen Einrichtung so auszubilden bzw. vorzunehmen, dass bei Erfassung einer Kapazitätsänderung des kapazitiven Sensors oder eines kapazitiven Sensors, die durch Berühren einer Teilfläche der Lichtaustrittsfläche des plattenförmigen Elements von wenigstens einem menschlichen Finger bewirkt wird bzw. sich ausbildet, das Einschaltsignal zum Einschalten der Leuchtdiode oder einer der Leuchtdioden an diese übertragen wird. Es versteht sich auch, dass der kapazitive Sensor bzw. der jeweilige kapazitive Sensor zur Realisierung der obigen Einstellungen in seiner Ausbildung bzw. Auslegung an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden kann.
  • Es versteht sich vor dem Hintergrund der Funktionsweise des kapazitiven Sensors (vgl. auch oben) ferner, dass der Abstand der Lichteintrittsfläche des plattenförmigen Elements zu der bzw. jeder Teilfläche der Lichtaustrittsfläche einen vorgegebenen Maximallabstand von typischerweise 10mm bis 30mmm nicht überschreiten darf, um messbare bzw. erfassbare Kapazitätsänderung zu gewährleisten. Insofern darf auch die maximale Dicke des plattenförmigen Elements bzw. der Abstand der Lichteintrittsfläche zur Lichtaustrittsfläche den vorgegebenen Maximallabstand von typischerweise 10mm bis 30mmm nicht überscheiten.
  • Besonders bevorzugt beträgt der Abstand D5 der Lichteintrittsfläche zu der Sensorfläche des kapazitiven Sensors oder zu der Sensorfläche jedes kapazitiven Sensors höchstens 1 mm. Insbesondere durch diese obere Begrenzung wird vorteilhaft sichergestellt, dass die durch Berührung der Teilfläche bewirkte Kapazitätsänderung hinreichend groß ist, um von der elektronischen Einrichtung mit hoher Sicherheit bzw. ohne zu großes Signalrauschen des Messsignals der Kapazitätsmessung erfasst zu werden. Besonders bevorzugt ist der durch diese Beabstandung geschaffene Freiraum mit einer Klebeschicht gefüllt, wodurch sich die Signalgüte des gemessenen Kapazitätssignals deutlich verbessert.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Touchschnittstelle, wobei das Touchschnittstelle eine obige erfindungsgemäße Vorrichtung zur Berührungserfassung umfasst. Das Touchschnittstelle ist besonders bevorzugt, dazu eingerichtet, bei oder nach Erfassen der Kapazitätsänderung des kapazitiven Sensors oder eines kapazitiven Sensors - die durch Berühren der Teilfläche der Lichtaustrittsfläche des plattenförmigen Elements von wenigstens einem menschlichen Finger bewirkt wird, die über der Sensorfläche des kapazitiven Sensors angeordnet ist - ein Einschaltsignal bzw. ein Verbraucher-Einschaltsignal auszugeben, das dafür vorgesehen ist, wenigstens einen elektrischen Verbraucher einzuschalten bzw. wenigstens einen elektrischen Verbraucher einzuschalten, der dem kapazitiven Sensor bzw. der Berührungsfläche des plattenförmigen Elements zugordnet ist bzw. welcher dem jeweiligen kapazitiven Sensor bzw. der jeweiligen Berührungsfläche auf dem plattenförmigen Element zugeordnet ist. Bei dem elektrischen Verbraucher kann es sich insbesondere z.B. um eine Leuchte oder eine Lampe handeln. Es ist nicht erforderlich, dass diese Einrichtung bzw. Ausbildung zur Ausgabe des Einschaltsignals zum Einschalten des elektrischen Verbrauchers an der elektronischen Einrichtung vorgesehen ist bzw. realisiert ist. Es ist auch denkbar, dass diese auch an einer separaten elektronischen Einrichtung der Touchschnittstelle bzw. der Vorrichtung zur Berührungserfassung vorgesehen sein kann.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Einheit einer erfindungsgemäßen elektronischen Einrichtung, wobei die Einheit aus den folgenden Komponenten der elektronischen Einrichtung besteht:
    • - den Leiterbahnen der elektronischen Einrichtung,
    • - dem Trägerelement,
    • - dem kapazitiven Sensor oder den kapazitiven Sensoren bzw. dem wenigstens einen kapazitiven Sensor, und
    • - dem Abstandshalter oder den Abstandshaltern bzw. dem wenigstens einen Abstandshalter,

    wobei bei dem Verfahren die Einheit durch ein 3D-Druck-Verfahren hergestellt wird.
  • Durch ein 3D-Druckverfahren kann die aus den obigen Komponenten bestehende Einheit der erfindungsgemäßen elektronischen Einrichtung und mithin auch die gesamte erfindungsgemäße elektronische Einrichtung auf einfache und praktische Weise und kostengünstig hergestellt werden. Hierbei kann jedes dem Fachmann für die Ausbildung einer derartigen Komponente bekannte 3D-Druckverfahren verwendet werden, bei dem die Einheit im Wege der additiven Fertigung durch schichtweises Auftragen von Isolationsmaterial bzw. dielektrischem Material und Leitermaterial bzw. leitfähigem Material hergestellt wird. Beim 3D-Drucken wird für die Ausbildung der Leiterbahnen bzw. für die Ausbildung sämtlicher Leierbahnen und für die Ausbildung erster Bestandteile des kapazitiven Sensors bzw. der kapazitiven Sensoren das Leitermaterial verwendet. Für die Ausbildung des Trägerelements, des Abstandshalters bzw. der Abstandshalter und zweiter Bestandteile des kapazitiven Sensors bzw. der kapazitiven Sensoren wird beim 3D-Drucken das Isolationsmaterial bzw. das dielektrische Material verwendet. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem 3D-Druckverfahren um ein 3D-Druckverfahren des Typs AME. AME steht hierbei als Abkürzung für ein 3D-Druckverfahren, dass dem Fachmann unter dem Namen „Additive Manufacturing Electonics“ bekannt ist, mit dem insbesondere Platinen aus leitfähigen Materialien und Isolationsmaterialen durch 3D-Druck gedruckt werden können.
  • Bei einer praktischen Ausführungsform weist die elektronische Einrichtung eine Einheit auf, die aus den folgenden Komponenten besteht:
    • - den Leiterbahnen der elektronischen Einrichtung (10),
    • - dem Trägerelement (12),
    • - dem kapazitiven Sensor (14) oder den kapazitiven Sensoren (14) bzw. dem wenigstens einen kapazitiven Sensor, und
    • - dem Abstandshalter (24) oder den Abstandshaltern (24) bzw. dem wenigstens einen Abstandshalter,

    wobei die Einheit (78) eine durch ein 3D-Druck-Verfahren hergestellte Einheit (78) ist.
  • Bei der obigen praktischen Ausführungsform wurde die Einheit durch das obige erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Einheit einer erfindungsgemäßen elektronischen Einrichtung hergestellt, einhergehend mit den oben im Zusammenhang mit dem Verfahren dargelegten Vorteilen.
  • Es versteht sich, dass es sich bei den obigen Signalen, also insbesondere bei dem Einschaltsignal bzw. dem Verbraucher-Einschaltsignal allgemein um elektrische Signale bzw. analoge und/oder digitale Signale handeln kann, welche eine beliebige Ausbildung aufweisen können. So können diese Signale z.B. in Form eines dem Fachmann geläufigen Rechtecksignals ausgebildet sein.
  • Es versteht sich, dass wenn vorstehend und nachstehend auf den Abstand von Flächen Bezug genommen wird - also z.B. den Abstand der Verbindungsfläche des Abstandshalters zu der Grundfläche des Trägerelements oder den Abstand der Sensorfläche des kapazitiven Sensors zu der Grundfläche - hierbei unter dem Abstand die dem Fachmann geläufige Definition des Abstands zugrunde liegt. So versteht man unter dem Abstand zweier begrenzter Flächen (also sich nicht ins Unendliche erstreckender Flächen) bzw. zweier Objektflächen bzw. zweier Körperflächen die Länge der kürzesten Verbindungslinie (bzw. einer kürzesten Verbindungsfläche) der beiden Flächen, also die Länge der Verbindungslinie von zwei einander nächstliegender Punkte. Diese Definition gilt entsprechend auch für geschlossene Kurven bzw. Ränder, vorliegend also auch im Zusammenhang mit dem Lichtaustrittsflächenrand der Leuchtdiode bzw. jeder Leuchtdiode und dem Sensorflächenrand des kapazitiven Sensors bzw. jedes kapazitiven Sensors. Sofern vorstehend und nachstehend auf den Abstand zwischen dem Lichtaustrittsflächenrand und dem Sensorflächenrand Bezug genommen wird, ist hiermit also die Länge der kürzesten Verbindungslinie (bzw. einer kürzesten Verbindungsfläche) der beiden Ränder zu verstehen, also die Länge der Verbindungslinie von zwei einander nächstliegender Punkte der Ränder.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
    • 1 eine schematische dreidimensionale Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektronischen Einrichtung,
    • 2 eine schematische Vorderansicht des Ausführungsbeispiels nach 1,
    • 3 eine schematische dreidimensionale Darstellung eins Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Berührungserfassung,
    • 4 eine schematische Vorderansicht des Ausführungsbeispiels nach 3,
    • 5A eine schematische Aufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektronischen Einrichtung,
    • 5B eine schematische dreidimensionale Skizze,
    • 5C eine schematische Seitenansicht des Ausführungsbeispiels nach 5A
    • 6 eine schematische Aufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektronischen Einrichtung,
    • 7 eine schematische dreidimensionale Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektronischen Einrichtung,
    • 8 eine Aufsicht und eine Schnittansicht eines Bereichs eines fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektronischen Einrichtung und
    • 9 eine schematische dreidimensionale Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Touchschnittstelle.
  • Die Elektronische Einrichtung 10 nach 1 weist ein Trägerelement 12 aus einem Isolationsmaterial, einen kapazitiven Sensor 14 und eine Leuchtdiode 16 auf. Der kapazitive Sensor 14 ist in Form einer Schicht aus leitfähigem Material ausgebildet.
  • Das Trägerelement 12 weist eine im wesentlichen ebene Grundflächel 8 auf. Die Leuchtdiode 16 ist mit der Grundfläche 18 verbunden und weist eine von der Grundfläche 18 abgewandte Lichtaustrittsfläche 20 auf.
  • Die elektronische Einrichtung 10 weist an der Grundfläche 18 einen einstückig mit dem Trägerelement 12 ausgebildeten Abstandshalter 24 zum Beabstanden des kapazitiven Sensors 14 von der Grundfläche 18 des Trägerelements 12 auf. Der Abstandshalter 24 besteht aus dem gleichen Isolationsmaterial wie das Trägerelement 12.
  • Der Abstandhalter 24 weist eine von der Grundfläche 18 abgewandte Verbindungsfläche 26 auf. Der kapazitive Sensor 14 ist mit der Verbindungsfläche 26 verbunden und weist eine von der Grundfläche 18 bzw. der Verbindungsfläche 26 abgewandte Sensorfläche 15 auf.
  • Die elektronische Einrichtung 10 (vgl. auch 2) ist dazu eingerichtet eine durch Anordnen eines menschlichen Fingers 22 über der Sensorfläche 15 des kapazitiven Sensors 14 bewirkte Kapazitätsänderung des kapazitiven Sensors 14 zu erfassen. Die elektronische Einrichtung 10 ist auch dazu eingerichtet, bei Erfassen einer Kapazitätsänderung, die durch Unterschreiten eines Signalisierungsabstands SA zwischen dem menschlichen Finger 22 und der Sensorfläche 15 des kapazitiven Sensors 14 bewirkt wird, ein Einschaltsignal an die Leuchtdiode 16 zum Einschalten der Leuchtdiode 16 zu übertragen.
  • Der Abstand D1 (vgl. 2) der Verbindungsfläche 26 des Abstandshalters 24 zu der Grundfläche 18 ist derart bemessen,
    • dass der Abstand D2 der Lichtaustrittsfläche 20 der Leuchtdiode 16 zu der Grundfläche 18 kleiner ausgebildet ist als der Abstand D3 der Sensorfläche 15 des kapazitiven Sensors 14 zu der Grundfläche 18
    und
    • dass die Abstandsdifferenz D3 - D2 wenigstens 1 mm beträgt.
  • Die Vorrichtung 68 zur Berührungserfassung nach 3 und 4 weist eine elektronische Einrichtung 10 nach 1 und ein plattenförmiges Element 70 auf. Das plattenförmige Element 70 besteht aus einem lichtdurchlässigen und dielektrischen Material. Das plattenförmige Element 70 weist eine im wesentlichen ebene Lichteintrittsfläche 72 und eine im wesentlichen ebene Lichtaustrittsfläche 74 auf (vgl. 4), wobei die Lichteintrittsfläche 72 parallel zur Lichtaustrittsfläche 74 ausgerichtet und von dieser beabstandet ist. Die Sensorfläche 15 (vgl. 4) des kapazitiven Sensors 14 ist der Lichteintrittsfläche 72 zugewandt.
  • Bei der Vorrichtung 68 zur Berührungserfassung ist die elektronische Einrichtung 10 dazu eingerichtet ist, das Einschaltsignal an die Leuchtdiode 16 zu übertragen, wenn die elektronische Einrichtung 10 eine Kapazitätsänderung des kapazitiven Sensors 14 erfasst, die durch Berühren einer Teilfläche 76 der Lichtaustrittsfläche 74 des plattenförmigen Elements 70 von bzw. mit einem menschlichen Finger 22 bewirkt wird bzw. die sich durch Berühren einer Teilfläche 76 der Lichtaustrittsfläche 74 des plattenförmigen Elements 70 von wenigstens einem menschlichen Finger 22 ausbildet, wobei die Teilfläche 76 über der Sensorfläche 15 des kapazitiven Sensors 14 angeordnet ist. Oder anders beschrieben: Bei der Vorrichtung zur Berührungserfassung 68 ist die elektronische Einrichtung 10 dazu eingerichtet, das Einschaltsignal an die Leuchtdiode 16 zu übertragen, wenn die elektronische Einrichtung 10 eine Kapazitätsänderung des kapazitiven Sensors 14 erfasst, die durch Berühren einer Teilfläche 76 der Lichtaustrittsfläche 74 des plattenförmigen Elements 70 von wenigstens einem menschlichen Finger bewirkt 22 wird, die einer Teilfläche 77 der Lichteintrittsfläche 72 gegenüberliegt, welche der Sensorfläche 15 des kapazitiven Sensors 14 zugewandt ist. Die Teilfläche 76 der Lichtaustrittsfläche 74 ist hierbei die Berührungsfläche der Vorrichtung 68 zur Berührungserfassung bzw. ist als Berührungsfläche der Vorrichtung 68 vorgesehen, welche der Leuchtdiode 16 zugeordnet ist.
  • Mit Übertragung des Einschaltsignals an die Leuchtdiode 16 erfolgt die Einschaltung der Leuchtdiode 16, wobei das mit bzw. nach Einschaltung über die Lichtaustrittsfläche 20 der Leuchtdiode 16 ausgesendete Leuchtdiodenlicht 84 sich abgesehen von reflektiven Anteilen durchgehend durch das plattenförmige Element 70 erstreckt, so dass der Anwender die Einschaltung optisch bei Betrachtung der Lichtaustrittsfläche 74 gut wahrnehmen kann.
  • Die elektronische Einrichtung 10 der Vorrichtung 68 zur Berührungserfassung ist auch dazu eingerichtet ist, ein Verbraucher-Einschaltsignal (nicht dargestellt) auszugeben, wenn die elektronische Einrichtung 10 eine Kapazitätsänderung des kapazitiven Sensors 14 erfasst, die durch das Berühren der über der Sensorfläche 15 des kapazitiven Sensors 14 angeordneten Teilfläche 76 der Lichtaustrittsfläche 74 des plattenförmigen Elements 70 mit bzw. von dem menschlichen Finger 22 bewirkt wird. Das Verbraucher-Einschaltsignal ist dafür vorgesehen, wenigstens einen elektrischen Verbraucher (nicht dargestellt) einzuschalten.
  • Bei der Vorrichtung 68 zur Berührungserfassung beträgt der Abstand D5 (vgl. 4) der Lichteintrittsfläche zu der Sensorfläche des kapazitiven Sensors höchstens 1 mm. Es versteht sich, dass in der schematischen 4 der Abstand D5 zur Veranschaulichung deutlich größer dargestellt ist.
  • Die 9 zeigt auch eine sehr schematische dreidimensionale Darstellung eines Touchschnittstelle 80, die eine Vorrichtung 68 zur Berührungserfassung nach 3 und 4 umfasst. Das Touchschnittstelle 80 weist eine schematisch dargestellte Signalausgabe 81 zur Ausgabe des Verbraucher-Einschaltsignals auf, das dafür vorgesehen ist, wenigstens einen elektrischen Verbraucher (nicht dargestellt) einzuschalten.
  • Die elektronische Einrichtung 10 nach 5A und 5 C weist mehrere kapazitive Sensoren 14 und mehrere Leuchtdioden 16 auf. Bei dieser elektronischen Einrichtung 10 ist die Lichtaustrittsfläche 20 jeder Leuchtdiode 16 von einem umlaufenden Lichtaustrittsflächenrand 50 umgrenzt ist die Sensorfläche 15 jedes kapazitiven Sensors 14 ist von einem umlaufenden Sensorflächenrand 52 umgrenzt, wobei die Leuchtdioden 16 und die kapazitiven Sensoren 14 eine Anordnung zueinander aufweisen, bei welcher in Umgebung jeder Leuchtdiode 16 zwei nächst benachbarte kapazitive Sensoren 14 mit einem Abstand D4 zwischen dem Lichtaustrittsflächenrand 50 der Leuchtdiode 16 und dem Sensorflächenrand 52 des kapazitiven Sensors 14 angeordnet sind, der kleiner als 30mm ist, insbesondere kleiner als 10 mm ist.
  • Bei der elektronischen Einrichtung nach 5A und 5C weist diese ein Paar 28 voneinander beabstandeter Abstandshalter 42 und 44 auf, wobei das Paar 28 einen ersten Abstandshalter 42 mit einer ersten länglichen Verbindungsfläche 46 und einen zweiten Abstandshalter 44 mit einer zweiten länglichen Verbindungsfläche 48 umfasst.
  • Die erste Verbindungsfläche 46 erstreckt sich entlang einer ersten Erstreckungslinie 54. Die zweite Verbindungsfläche 48 erstreckt sich entlang einer zweiten Erstreckungslinie 56, die parallel zu der ersten Erstreckungslinie 54 verläuft. Mit der ersten Verbindungsfläche 46 sind fünf kapazitive Sensoren 14 entlang der ersten Erstreckungslinie 54 aufeinanderfolgend verbunden. Mit der zweiten Verbindungfläche 48 sind weitere fünf kapazitive Sensoren 14 entlang der zweiten Erstreckungslinie 56 aufeinanderfolgend verbunden.
  • Zwischen den beiden Abstandshaltern 42 und 44 des Paars 28 sind fünfzehn Leuchtdioden 16 entlang einer dritten Erstreckungslinie 58, die parallel zu der ersten und zweiten Erstreckungslinie 54 und 56 verläuft, aufeinanderfolgend angeordnet. Jeweils ein kapazitiver Sensor 14, der mit der ersten Verbindungsfläche 46 des Paars 28 verbunden ist, liegt jeweils einem kapazitiven Sensor 14 gegenüber, der mit der zweiten Verbindungsfläche 48 des Paars 28 verbunden ist. In einer Aufsicht auf die elektronische Einrichtung 10 entlang einer Normalen 62 zur Grundfläche 18 (vgl. 5B) ist jede der Leuchtdioden 16 zwischen den gegenüberliegenden kapazitiven Sensoren 14 angeordnet. Jede der Erstreckungslinien 54, 56 und 58 ist in Form einer Gerade ausgebildet bzw. geradlinig ausgebildet.
  • Die elektronische Einrichtung nach 5A und 5C weist eine Einheit 78 auf, die aus den folgenden Komponenten der elektronischen Einrichtung besteht:
    • - den Leiterbahnen der elektronischen Einrichtung (nicht veranschaulicht),
    • - dem Trägerelement 12,
    • - den kapazitiven Sensoren 14

    und
    den Abstandshaltern 42 und 44.
  • Die Einheit 78 wurde durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Einheit einer elektronischen Einrichtung hergestellt, wobei bei diesem Verfahren die Einheit 78 durch ein 3D-Druck-Verfahren hergestellt wird.
  • Bei der elektronischen Einrichtung nach 6 ist Verbindungsfläche 26 des einen Abstandshalters 24 länglich ausgebildet und erstreckt sich entlang einer ersten Erstreckungslinie 64. Mit der Verbindungsfläche 26 sind drei kapazitive Sensoren 14 entlang der ersten Erstreckungslinie 64 aufeinanderfolgend verbunden. Neun Leuchtdioden 16 sind entlang einer zweiten Erstreckungslinie 66, die parallel zu der ersten Erstreckungslinie 64 verläuft, aufeinanderfolgend angeordnet. Jede der Leuchtdioden 16 liegt in einer Aufsicht auf die elektronische Einrichtung 10 entlang einer Normalen 62 zur Grundfläche 18 (vgl. 5B) jeweils einem kapazitiven Sensor 14 gegenüber. Jede der Erstreckungslinien 64 und 66 ist in Form einer bogenförmigen Kurve ausgebildet.
  • Bei der elektronischen Einrichtung 10 nach 7 weist die elektronische Einrichtung 10 einen Mikrocontroller 30 auf. Der Mikrocontroller 30 ist mit der Grundfläche 18 des Trägerelements 12 verbunden. Jede Leuchtdiode 16 weist einen Signaleingang 32 auf. Jede Leuchtdiode 16 ist durch ein an den Signaleingang 32 übertragenes Einschaltsignal einschaltbar. Jeder kapazitive Sensor 14 ist mit einem Eingang 34 des Mikrocontrollers 30 über eine erste Leiterbahn 36 leitend verbunden, die als Messleitung zur Messung oder Bestimmung der Kapazität des kapazitiven Sensors 14 vorgesehen ist. Jede der beiden Leiterbahnen 36 weist einen sich durchgehend durch den Abstandshalter 24 erstreckenden Abschnitt auf (vgl. hierzu auch 1 bis 3).
  • Der Signaleingang 32 jeder Leuchtdiode 16 ist mit einem Signalausgang 38 des Mikrocontrollers 30 über zweite Leiterbahnen 40 signalleitend verbunden, die auf das Trägerelement 12 aufgebracht sind.
  • Der Mikrocontroller 30 ist dazu eingerichtet, eine Kapazitätsänderung jedes kapazitiven Sensors 14 zu erfassen und bei Erfassen einer Kapazitätsänderung, die durch Unterschreiten des Signalisierungsabstands (SA) zwischen dem menschlichen Finger 22 und der Sensorfläche 15 eines kapazitiven Sensors 14 bewirkt wird, ein Einschaltsignal zum Einschalten einer der Leuchtdioden 16 auszugeben. Der Mikrocontroller 30 ist auch dazu eingerichtet bei Erfassen dieser Kapazitätsänderung eines der kapazitiven Sensoren 14 ein Einschaltsignal bzw. ein Verbraucher-Einschaltsignal (nicht dargestellt) zum Einschalten wenigstens eines elektrischen Verbrauchers auszugeben, welcher dem jeweiligen kapazitiven Sensor 14, bei dem diese Kapazitätsänderung erfasst wurde zugeordnet ist. bzw. welcher der jeweils eingeschalteten Leuchtdiode 16 zugeordnet ist.
  • Die 8 zeigt oben eine Aufsicht und unten eine Schnittansicht eines Bereichs einer erfindungsgemäßen elektronischen Einrichtung 10, die zwei Reihen mit jeweils fünf kapazitiven Sensoren 14 Sensoren aufweist. Zwischen den beiden Reihen, wo nicht gezeigte Leuchtdioden anzuordnen sind, sind Leiterbahnen 82 zur Herstellung leitender Verbindungen zu sehen. Leiterbahnen 83 dienen der Ausbildung elektrisch leitender Masse-Sensor-Verbindungen. Im Unterschied zu den zuvor beschriebenen elektronischen Einrichtungen sind bei der elektronischen Einrichtung 10 nach 8 die Verbindungsflächen der Abstandshalter vollständig von den flächig ausgebildeten kapazitiven Sensoren 14 bedeckt.
  • Es sei angemerkt, dass der in den 2, 4 und 5 C dargestellte menschliche Finger in diesen schematischen Darstellungen nicht maßstabgetreu dargestellt ist. Selbstverständlich ist menschliche Finger 22 in Realität relativ zu den dargestellten Einrichtungen bzw. Vorrichtungen deutlich größer ausgebildet.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Elektronische Einrichtung
    12
    Trägerelement
    14
    kapazitiver Sensor
    15
    Sensorfläche
    16
    Leuchtdiode
    18
    Grundfläche
    20
    Lichtaustrittsfläche
    22
    Finger
    24
    Abstandshalter
    26
    Verbindungsfläche
    28
    Paar
    30
    Mikrocontroller
    32
    Signaleingang Leuchtdiode
    34
    Signaleingang Mikrocontroller
    36
    erste Leiterbahnen
    38
    Signalausgang Mikrocontroller
    40
    zweite Leiterbahnen
    42
    Abstandshalter
    44
    Abstandshalter
    46
    Verbindungsfläche
    48
    Verbindungsfläche
    50
    Lichtaustrittsflächenrand
    52
    Sensorflächenrand
    54
    erste Erstreckungslinie
    56
    zweite Erstreckungslinie
    58
    dritte Erstreckungslinie
    62
    Normale
    64
    erste Erstreckungslinie
    66
    zweite Erstreckungslinie
    68
    Vorrichtung zur Berührungserfassung
    70
    plattenförmiges Element
    72
    Lichteintrittsfläche
    74
    Lichtaustrittsfläche
    76
    Teilfläche
    77
    Teilfläche
    78
    Einheit
    80
    Touchschnittstelle
    81
    Signalausgabe
    82
    Leiterbahnen
    83
    Leiterbahnen
    84
    Leuchtdiodenlicht

Claims (16)

  1. Elektronische Einrichtung (10) mit einem Trägerelement (12) aus einem Isolationsmaterial, wenigstens einem kapazitiven Sensor (14) und wenigstens einer Leuchtdiode (16), wobei der kapazitive Sensor (14) in Form einer Schicht aus einem leitfähigen Material ausgebildet ist, wobei das Trägerelement (12) eine im wesentlichen ebene Grundfläche (18) aufweist, wobei die Leuchtdiode (16) mit der Grundfläche (18) verbunden ist und eine von der Grundfläche (18) abgewandte Lichtaustrittsfläche (20) aufweist, wobei die elektronische Einrichtung (10) an der Grundfläche (18) wenigstens einen einstückig mit dem Trägerelement (12) ausgebildeten Abstandshalter (24) zum Beabstanden des kapazitiven Sensors (14) von der Grundfläche (18) des Trägerelements (12) aufweist, wobei der Abstandhalter (24) eine von der Grundfläche (18) abgewandte Verbindungsfläche (26) aufweist, wobei der kapazitive Sensor (14) mit der Verbindungsfläche (26) verbunden ist und eine von der Grundfläche (18) abgewandte Sensorfläche (15) aufweist, wobei die elektronische Einrichtung (10) dazu eingerichtet ist eine durch Anordnen wenigstens eines menschlichen Fingers (22) über der Sensorfläche (15) des kapazitiven Sensors (14) bewirkte Kapazitätsänderung des kapazitiven Sensors (14) zu erfassen, und wobei die elektronische Einrichtung (10) dazu eingerichtet ist, bei Erfassen einer Kapazitätsänderung, die durch Unterschreiten eines Signalisierungsabstands (SA) zwischen dem menschlichen Finger (22) und der Sensorfläche (15) des kapazitiven Sensors (14) bewirkt wird, ein Einschaltsignal an die Leuchtdiode (16) zum Einschalten der Leuchtdiode (16) zu übertragen, wobei der Abstand (D1) der Verbindungsfläche (26) des Abstandshalters (24) zu der Grundfläche (18) derart bemessen ist, dass der Abstand D2 der Lichtaustrittsfläche (20) der Leuchtdiode (16) zu der Grundfläche (18) kleiner ausgebildet ist als der Abstand D3 der Sensorfläche (15) des kapazitiven Sensors (14) zu der Grundfläche (18) und dass die Abstandsdifferenz D3 - D2 wenigstens 1 mm beträgt.
  2. Elektronische Einrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsdifferenz D3 - D2 wenigstens 1,5 mm beträgt
  3. Elektronische Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Abstandshalter und dem Trägerelement bestehende Komponente eine durch ein 3D-Druck-Verfahren hergestellte Komponente ist.
  4. Elektronische Einrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Einrichtung (10) wenigstens zwei kapazitive Sensoren (14) und wenigstens zwei Leuchtdioden (16) aufweist.
  5. Elektronische Einrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaustrittsfläche (20) jeder Leuchtdiode (16) von einem umlaufenden Lichtaustrittsflächenrand (50) umgrenzt ist und dass die Sensorfläche (15) jedes kapazitiven Sensors (14) von einem umlaufenden Sensorflächenrand (52) umgrenzt ist, wobei die Leuchtdioden (16) und die kapazitiven Sensoren (14) eine Anordnung zueinander aufweisen, bei welcher in Umgebung jeder Leuchtdiode (16) wenigstens ein nächst benachbarter kapazitiver Sensor (14) mit einem Abstand (D4) zwischen dem Lichtaustrittsflächenrand (50) der Leuchtdiode (16) und dem Sensorflächenrand (52) des kapazitiven Sensors (14) angeordnet ist, der kleiner als 30mm ist, insbesondere kleiner als 10mm ist.
  6. Elektronische Einrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Einrichtung (10) wenigstens ein Paar (28) voneinander beabstandeter Abstandshalter (42,44) aufweist, wobei das Paar (28) einen ersten Abstandshalter (42) mit einer ersten länglichen Verbindungsfläche (46) und einen zweiten Abstandshalter (44) mit einer zweiten länglichen Verbindungsfläche (48) umfasst, wobei sich die erste Verbindungsfläche (46) entlang einer ersten Erstreckungslinie (54) erstreckt, wobei sich die zweite Verbindungsfläche (48) entlang einer zweiten Erstreckungslinie (56) erstreckt, die parallel zu der ersten Erstreckungslinie (54) verläuft, wobei mit der ersten Verbindungsfläche (46) wenigstens zwei kapazitive Sensoren (14) entlang der ersten Erstreckungslinie (54) aufeinanderfolgend verbunden sind, wobei mit der zweiten Verbindungfläche (48) wenigstens zwei kapazitive Sensoren (14) entlang der zweiten Erstreckungslinie (56) aufeinanderfolgend verbunden sind, wobei zwischen den beiden Abstandshaltern (42, 44) des Paars (28) wenigstens zwei Leuchtdioden (16) entlang einer dritten Erstreckungslinie (58), die parallel zu der ersten und zweiten Erstreckungslinie (54, 56) verläuft, aufeinanderfolgend angeordnet sind, wobei jeweils ein kapazitiver Sensor (14), der mit der ersten Verbindungsfläche (46) des Paars (28) verbunden ist, jeweils einem kapazitiven Sensor (14) gegenüberliegt, der mit der zweiten Verbindungsfläche (48) des Paars (28) verbunden ist, wobei in einer Aufsicht auf die elektronische Einrichtung (10) entlang einer Normalen (62) zur Grundfläche (18) jede der Leuchtdioden (16) zwischen den gegenüberliegenden kapazitiven Sensoren (14) angeordnet ist.
  7. Elektronische Einrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, zweite und dritte Erstreckungslinie (54, 56, 58) Geraden oder bogenförmige Kurven oder wellenförmige Kurven oder Kreise oder Ellipsen sind.
  8. Elektronische Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, die Verbindungsfläche (26) des Abstandshalters (24) länglich ausgebildet ist und sich entlang einer ersten Erstreckungslinie (64) erstreckt, wobei mit der Verbindungsfläche (26) wenigstens zwei kapazitive Sensoren (14) entlang der ersten Erstreckungslinie (64) aufeinanderfolgend verbunden sind, wobei wenigstens zwei Leuchtdioden (16) entlang einer zweiten Erstreckungslinie (66), die parallel zu der ersten Erstreckungslinie (64) verläuft, aufeinanderfolgend angeordnet sind, wobei jede der Leuchtdioden (16) in einer Aufsicht auf die elektronische Einrichtung (10) entlang einer Normalen (62) zur Grundfläche (18) jeweils einem kapazitiven Sensor (14) gegenüberliegt.
  9. Elektronische Einrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Erstreckungslinie (64, 66) Geraden oder bogenförmige Kurven oder wellenförmige Kurven oder Kreise oder Ellipsen sind.
  10. Elektronische Einrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Einrichtung (10) dazu eingerichtet ist, bei Erfassen der Kapazitätsänderung, die durch Unterschreiten eines Signalisierungsabstands (SA) zwischen dem menschlichen Finger (22) und der Sensorfläche (15) des kapazitiven Sensors (14) bewirkt wird, ein Einschaltsignal auszugeben, das dafür vorgesehen ist, wenigstens einen elektrischen Verbraucher einzuschalten.
  11. Elektronische Einrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Einrichtung (10) wenigstens einen Mikrocontroller (30) aufweist, wobei der Mikrocontroller (30) mit der Grundfläche (18) des Trägerelements (12) verbunden ist, wobei die oder jede Leuchtdiode (16) einen Signaleingang (32) aufweist, wobei die oder jede Leuchtdiode (16) durch ein an den Signaleingang (32) übertragenes Einschaltsignal einschaltbar ist, wobei der kapazitive Sensor (14) oder jeder kapazitive Sensor mit einem Eingang (34) des Mikrocontrollers (30) über eine erste Leiterbahn (36) leitend verbunden ist, die als Messleitung zur Messung der Kapazität des kapazitiven Sensors (14) vorgesehen ist, wobei der Signaleingang (32) der Leuchtdiode (16) oder jeder Leuchtdiode (16) mit einem Signalausgang (38) des Mikrocontrollers (30) über zweite Leiterbahnen (40) signalleitend verbunden ist, die auf das Trägerelement (12) aufgebracht sind, wobei der Mikrocontroller (30) dazu eingerichtet ist, eine Kapazitätsänderung des kapazitiven Sensors (14) oder jedes kapazitiven Sensors (14) zu erfassen und bei Erfassen einer Kapazitätsänderung, die durch Unterschreiten des Signalisierungsabstands (SA) zwischen dem menschlichen Finger (22) und der Sensorfläche (15) des kapazitiven Sensors (14) oder eines kapazitiven Sensors (14) bewirkt wird, ein Einschaltsignal zum Einschalten der Leuchtdiode (16) oder einer der Leuchtdioden (16) auszugeben.
  12. Elektronische Einrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Einrichtung (10) eine Einheit (78) aufweist, die aus den folgenden Komponenten besteht: - den Leiterbahnen der elektronischen Einrichtung (10), - dem Trägerelement (12), - dem kapazitiven Sensor (14) oder den kapazitiven Sensoren (14), und - dem Abstandshalter (24, 42, 44) oder den Abstandshaltern (24, 42, 44), wobei die Einheit (78) eine durch ein 3D-Druck-Verfahren hergestellte Einheit (78) ist.
  13. Vorrichtung (68) zur Berührungserfassung mit einer elektronischen Einrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und einem plattenförmigen Element (70), wobei das plattenförmige Element (70) aus einem lichtdurchlässigen und dielektrischen Material besteht, wobei das plattenförmige Element (70) eine im wesentlichen ebene Lichteintrittsfläche (72) und eine im wesentlichen ebene Lichtaustrittsfläche (74) aufweist, wobei die Sensorfläche (15) des kapazitiven Sensors (14) oder die Sensorfläche (15) jedes kapazitiven Sensors (14) der Lichteintrittsfläche (72) zugewandt ist, wobei die elektronische Einrichtung (10) dazu eingerichtet ist, das Einschaltsignal an die Leuchtdiode (16) oder eine der eine Leuchtdioden (16) zu übertragen, wenn die elektronische Einrichtung (10) eine Kapazitätsänderung des kapazitiven Sensors (14) oder eines kapazitiven Sensors (14) erfasst, die durch Berühren einer Teilfläche (76) der Lichtaustrittsfläche (74) des plattenförmigen Elements (70) von wenigstens einem menschlichen Finger (22) bewirkt wird, die über der Sensorfläche (15) des kapazitiven Sensors (14) angeordnet ist.
  14. Vorrichtung (68) zu Berührungserfassung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Abstand (D5) der Lichteintrittsfläche (72) zu der Sensorfläche (15) des kapazitiven Sensors (14) oder zu der Sensorfläche (15) jedes kapazitiven Sensors (15) höchstens 1 mm beträgt.
  15. Touchschnittstelle (80), wobei das Touchschnittstelle (80) eine Vorrichtung (68) zur Berührungserfassung nach Anspruch 13 oder 14 umfasst.
  16. Verfahren zur Herstellung einer Einheit (78) einer elektronischen Einrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Einheit (78) aus den folgenden Komponenten der elektronischen Einrichtung (10) besteht: - den Leiterbahnen der elektronischen Einrichtung (10), - dem Trägerelement (12), - dem kapazitiven Sensor (14) oder den kapazitiven Sensoren (14), und - dem Abstandshalter (24) oder den Abstandshaltern (24), wobei bei dem Verfahren die Einheit (78) durch ein 3D-Druck-Verfahren hergestellt wird.
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