DE202024101434U1

DE202024101434U1 - Touch sensor

Info

Publication number: DE202024101434U1
Application number: DE202024101434.0U
Authority: DE
Original assignee: Higgstec Inc
Current assignee: Higgstec Inc
Priority date: 2024-03-21
Filing date: 2024-03-21
Publication date: 2024-03-27
Anticipated expiration: 2034-03-22

Abstract

Berührungssensor (20), aufweisend:
zwei Basisschichten (21), die in einem Abstand zueinander angeordnet sind und einen ersten Abstand (211) aufweisen;
eine erste Elektrode (22), die auf einer der beiden Basisschichten (21) angebracht ist und einen ersten Projektionsbereich besitzt;
eine zweite Elektrode (23), die mit der ersten Elektrode (22) auf derselben Basisschicht (21) angeordnet ist und durch einen zweiten Abstand (221) von der ersten Elektrode (22) getrennt ist; und
eine formvariable Elektrode (24), die im Vergleich zur ersten Elektrode (22) auf der jeweils anderen Basisschicht (21) angebracht ist, wobei die Position der formvariablen Elektrode (24) in Bezug auf die erste Elektrode (22) eine der folgenden sein kann:
dass sich die formvariable Elektrode (24) nur teilweise innerhalb des ersten Projektionsbereichs der ersten Elektrode (22) befindet; und
dass sich die formvariable Elektrode (24) nicht innerhalb des ersten Projektionsbereichs der ersten Elektrode (22) befindet;
wobei bei Berührung einer der beiden Basisschichten (21) der erste Abstand (211) und der zweite Abstand (221) verändert werden, was eine Veränderung des horizontalen elektrischen Feldes zwischen der ersten Elektrode (22) und
der zweiten Elektrode (23) bewirkt und somit das von der ersten und zweiten Elektrode (23) ausgegebene Kapazitätssignal ändert.

Touch sensor (20), comprising:
two base layers (21) arranged at a distance from each other and having a first distance (211);
a first electrode (22) mounted on one of the two base layers (21) and having a first projection area;
a second electrode (23) arranged on the same base layer (21) as the first electrode (22) and separated from the first electrode (22) by a second distance (221); and
a shape-variable electrode (24) which is mounted on the respective other base layer (21) in comparison to the first electrode (22), wherein the position of the shape-variable electrode (24) in relation to the first electrode (22) can be one of the following:
that the shape-variable electrode (24) is only partially located within the first projection area of the first electrode (22); and
that the shape-variable electrode (24) is not located within the first projection area of the first electrode (22);
wherein upon contact of one of the two base layers (21), the first distance (211) and the second distance (221) are changed, which causes a change in the horizontal electric field between the first electrode (22) and
the second electrode (23) and thus changes the capacitance signal output by the first and second electrodes (23).

Description

Die Erfindung betrifft einen Berührungssensor, insbesondere einen Berührungssensor, der eine Änderung des horizontalen elektrischen Feldes bewirken kann.The invention relates to a touch sensor, in particular a touch sensor that can cause a change in the horizontal electric field.

In der aktuellen Patentlandschaft gibt es zahlreiche Offenlegungen zu kapazitiven Berührungssensoren, wie TW 1605369 , TW 1654549 , TW 201205404A1 und TWI709068. Jedoch basieren die existierenden Berührungssensoren größtenteils auf einer Stapelstruktur. Wenn der Berührungssensor berührt wird, führt die vertikale Anordnung mehrerer Elektroden dazu, dass zwischen diesen Elektroden vertikale elektrische Feldänderungen entstehen.In the current patent landscape, there are numerous disclosures on capacitive touch sensors, such as TW1605369 , TW1654549 , TW201205404A1 and TWI709068. However, existing touch sensors are mostly based on a stacked structure. When the touch sensor is touched, the vertical arrangement of multiple electrodes results in vertical electric field changes between these electrodes.

Darüber hinaus ist die herkömmliche Struktur aufgrund der Stapelung begrenzt, was die Reduzierung der Höhe herkömmlicher Berührungssensoren erschwert und sie somit nicht dem aktuellen Trend zur Miniaturisierung von Berührungssensoren entspricht.In addition, the conventional structure is limited due to stacking, which makes it difficult to reduce the height of conventional touch sensors and thus does not conform to the current trend of miniaturization of touch sensors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Berührungssensor zu schaffen, der durch einfache Maßnahmen die oben genannten Nachteile vermeidet.The invention is based on the object of creating a touch sensor which avoids the above-mentioned disadvantages by simple measures.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Glasplatte mit einer stoßfesten Schicht, die die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Merkmalen der Unteransprüche hervor.This object is achieved according to the invention by a glass plate with an impact-resistant layer which has the features specified in claim 1. Further advantageous developments of the invention emerge from the features of the subclaims.

Gemäß der Erfindung wird ein Berührungssensor bereitgestellt, der Folgendes aufweist:

zwei Basisschichten, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind und einen ersten Abstand aufweisen;
eine erste Elektrode, die auf einer der beiden Basisschichten angebracht ist und einen ersten Projektionsbereich besitzt;
eine zweite Elektrode, die mit der ersten Elektrode auf derselben Basisschicht angeordnet ist und durch einen zweiten Abstand von der ersten Elektrode getrennt ist; und
eine formvariable Elektrode, die im Vergleich zur ersten Elektrode auf der jeweils anderen Basisschicht angebracht ist, wobei die Position der formvariablen Elektrode in Bezug auf die erste Elektrode eine der folgenden sein kann:
- dass sich die formvariable Elektrode nur teilweise innerhalb des ersten Projektionsbereichs der ersten Elektrode befindet; und
- dass sich die formvariable Elektrode nicht innerhalb des ersten Projektionsbereichs der ersten Elektrode befindet; wobei bei Berührung einer der beiden Basisschichten der erste Abstand und der zweite Abstand verändert werden, was eine Veränderung des horizontalen elektrischen Feldes zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode bewirkt und somit das von der ersten und zweiten Elektrode ausgegebene Kapazitätssignal ändert.

According to the invention there is provided a touch sensor comprising:

two base layers spaced apart from each other and having a first distance;
a first electrode disposed on one of the two base layers and having a first projection area;
a second electrode disposed on the same base layer as the first electrode and separated from the first electrode by a second distance; and
a shape-variable electrode which is mounted on the other base layer compared to the first electrode, wherein the position of the shape-variable electrode with respect to the first electrode can be one of the following:
- that the shape-variable electrode is only partially located within the first projection area of the first electrode; and
- that the shape-variable electrode is not located within the first projection area of the first electrode; wherein upon contact of one of the two base layers, the first distance and the second distance are changed, which causes a change in the horizontal electric field between the first electrode and the second electrode and thus changes the capacitance signal output by the first and second electrodes.

Gemäß der Erfindung weist die zweite Elektrode einen zweiten Projektionsbereich auf, wobei sich die formvariable Elektrode zumindest teilweise innerhalb dieses Bereichs befindet.According to the invention, the second electrode has a second projection region, wherein the shape-variable electrode is located at least partially within this region.

Gemäß der Erfindung befindet sich die formvariable Elektrode innerhalb des zweiten Projektionsbereichs, wobei die zweite Elektrode sowohl vor als auch nach der Berührung einer der beiden Basisschichten mit der formvariablen Elektrode in Kontakt kommt.According to the invention, the shape-variable electrode is located within the second projection region, wherein the second electrode comes into contact with the shape-variable electrode both before and after contact with one of the two base layers.

Gemäß der Erfindung ist die Summe der freien Höhen der zweiten Elektrode und der formvariablen Elektrode größer als der erste Abstand.According to the invention, the sum of the free heights of the second electrode and the shape-variable electrode is greater than the first distance.

Gemäß der Erfindung besteht die erste Elektrode aus einem leitfähigen Material, das auf einer der beiden Basisschichten angebracht ist, und einem Isolationsmaterial, das auf dem leitfähigen Material angebracht ist.According to the invention, the first electrode consists of a conductive material applied to one of the two base layers and an insulating material applied to the conductive material.

Gemäß der Erfindung weist die zweite Elektrode einen zweiten Projektionsbereich auf, wobei sich die formvariable Elektrode nicht innerhalb des ersten und des zweiten Projektionsbereichs befindet.According to the invention, the second electrode has a second projection region, wherein the shape-variable electrode is not located within the first and second projection regions.

Gemäß der Erfindung kommen die erste Elektrode und die zweite Elektrode sowohl vor als auch nach der Berührung einer der beiden Basisschichten nicht mit der formvariablen Elektrode in Kontakt.According to the invention, the first electrode and the second electrode do not come into contact with the shape-variable electrode both before and after contact with one of the two base layers.

Gemäß der Erfindung befindet sich die formvariable Elektrode zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, aber nicht innerhalb des ersten und des zweiten Projektionsbereichs.According to the invention, the shape-variable electrode is located between the first electrode and the second electrode, but not within the first and second projection areas.

Gemäß der Erfindung bestehen die erste Elektrode und die zweite Elektrode jeweils aus einem leitfähigen Material, das auf einer der beiden Basisschichten angebracht ist, und einem Isolationsmaterial, das auf dem leitfähigen Material angebracht ist.According to the invention, the first electrode and the second electrode each consist of a conductive material disposed on one of the two base layers and an insulating material disposed on the conductive material.

Gemäß der Erfindung verfügt der Berührungssensor über mindestens ein Stützelement zwischen den beiden Basisschichten, dessen Enden jeweils mit den Basisschichten verklebt sind.According to the invention, the touch sensor has at least one support element between the two base layers, the ends of which are each glued to the base layers.

Durch den Einsatz des Berührungssensors ergeben sich im Vergleich zum Stand der Technik folgende Merkmale:

Der erfindungsgemäße Berührungssensor ändert die Anordnung der ersten Elektrode, der zweiten Elektrode und der formvariablen Elektrode. Er nutzt die Veränderungen des horizontalen elektrischen Feldes zwischen der ersten und der zweiten Elektrode als Quelle für Signaländerungen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Berührungssensoren, die auf einer gestapelten Struktur basieren und Veränderungen im vertikalen elektrischen Feld als Signalquelle verwenden, löst der erfindungsgemäße Berührungssensor das Problem, dass die herkömmlichen Berührungssensoren schwierig zu miniaturisieren sind.

The use of the touch sensor results in the following features compared to the state of the art:

The touch sensor according to the invention changes the arrangement of the first electrode, the second electrode and the shape-variable electrode. It uses the changes in the horizontal electric field between the first and second electrodes as a source of signal changes. In contrast to conventional touch sensors based on a stacked structure and using changes in the vertical electric field as a signal source, the touch sensor according to the invention solves the problem that the conventional touch sensors are difficult to miniaturize.

Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausgestaltungen anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

1 einen Strukturschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Berührungssensors;
2 einen Strukturschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Berührungssensors im Gebrauchszustand;
3 einen vergrößerten Ausschnitt aus 2;
4 einen Strukturschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Berührungssensors; und
5 einen vergrößerten Ausschnitt aus 4.

The invention and its embodiments are explained in more detail below with reference to the drawing. The drawing shows:

1 a structural section through a first embodiment of the touch sensor according to the invention;
2 a structural section through the first embodiment of the touch sensor according to the invention in the use state;
3 an enlarged section of 2 ;
4 a structural section through a second embodiment of the touch sensor according to the invention; and
5 an enlarged section of 4 .

In 1 bis 5 ist ein erfindungsgemäßer Berührungssensor 20 am Rand eines Touchscreens angeordnet. Auf dem Touchscreen ist eine zusätzliche Struktur zur Realisierung der Berührungsfunktion angebracht. Der Berührungssensor 20 verfügt über zwei Basisschichten 21, eine erste Elektrode 22, eine zweite Elektrode 23 und eine formvariable Elektrode 24. Die beiden Basisschichten 21 sind mit einem ersten Abstand 211 voneinander angeordnet und dienen dazu, die erste Elektrode 22, die zweite Elektrode 23 und die formvariable Elektrode 24 aufzunehmen und diese zu schützen. Genauer gesagt, verfügt der Berührungssensor 20 über eine Berührungsfläche 201, die auf einer der beiden Basisschichten 21 angebracht ist und eine Bedienung durch den Benutzer 70 ermöglicht.In 1 until 5 a touch sensor 20 according to the invention is arranged on the edge of a touchscreen. An additional structure for implementing the touch function is attached to the touchscreen. The touch sensor 20 has two base layers 21, a first electrode 22, a second electrode 23 and a shape-variable electrode 24. The two base layers 21 are arranged at a first distance 211 from one another and serve to accommodate the first electrode 22, the second electrode 23 and the shape-variable electrode 24 and to protect them. More precisely, the touch sensor 20 has a touch surface 201 which is attached to one of the two base layers 21 and enables operation by the user 70.

Die erste Elektrode 22 und die zweite Elektrode 23 sind auf einer der beiden Basisschichten 21 angebracht und befinden sich auf derselben Seite dieser Basisschicht 21. Die erste Elektrode 22 und die zweite Elektrode 23 sind mit einem Abstand zueinander angeordnet, d. h., zwischen der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 23 besteht ein zweiter Abstand 221. Zudem, wenn der Berührungssensor 20 in einer Projektionsrichtung projiziert wird, die auf eine der beiden Basisschichten 21 gerichtet ist, hat die erste Elektrode 22 einen ersten Projektionsbereich und die zweite Elektrode 23 einen zweiten Projektionsbereich. Diese Projektionsbereiche befinden sich auf der anderen der beiden Basisschichten 21 und überlappen sich nicht. Weiterhin sind gemäß der Erfindung die erste Elektrode 22 und die zweite Elektrode 23 jeweils als eine Hochpotenzial-Elektrode und eine Niedrigpotenzial-Elektrode konzipiert. Es ist wichtig zu verstehen, dass die Potenzialunterschiede zwischen der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 23 relativ sind. Das heißt, wenn eine der Elektroden, entweder die erste Elektrode 22 oder die zweite Elektrode 23, geerdet ist und die andere an eine Signaleingangsquelle 30 angeschlossen ist, trägt sie eine Ladung, was dazu führt, dass ihr Potenzialwert nicht null ist, und somit ein Potenzialunterschied zwischen der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 23 besteht. Entsprechend, wenn keine der Elektroden geerdet ist und beide Elektroden jeweils mit einer Signaleingangsquelle 30 verbunden sind, besteht ein Potenzialunterschied zwischen der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 23.The first electrode 22 and the second electrode 23 are mounted on one of the two base layers 21 and are located on the same side of this base layer 21. The first electrode 22 and the second electrode 23 are arranged at a distance from each other, i.e., there is a second distance 221 between the first electrode 22 and the second electrode 23. In addition, when the touch sensor 20 is projected in a projection direction directed towards one of the two base layers 21, the first electrode 22 has a first projection area and the second electrode 23 has a second projection area. These projection areas are located on the other of the two base layers 21 and do not overlap. Furthermore, according to the invention, the first electrode 22 and the second electrode 23 are designed as a high-potential electrode and a low-potential electrode, respectively. It is important to understand that the potential differences between the first electrode 22 and the second electrode 23 are relative. That is, if one of the electrodes, either the first electrode 22 or the second electrode 23, is grounded and the other is connected to a signal input source 30, it carries a charge, causing its potential value to be non-zero, and thus a potential difference exists between the first electrode 22 and the second electrode 23. Similarly, if neither of the electrodes is grounded and both electrodes are each connected to a signal input source 30, a potential difference exists between the first electrode 22 and the second electrode 23.

Die formvariable Elektrode 24 und die erste Elektrode 22 sind auf unterschiedlichen Basisschichten 21 angebracht. Während die erste Elektrode 22 und die zweite Elektrode 23 auf einer der Basisschichten 21 platziert sind, befindet sich die formvariable Elektrode 24 auf der jeweils anderen Basisschicht 21. Die formvariable Elektrode 24 kann entweder geerdet sein oder eine Ladung speichern, wobei ihr Potenzial abhängig von der Ausführung des Berührungssensors 20 variieren kann. Zudem können die Positionierungen der formvariablen Elektrode 24 in Relation zur ersten Elektrode 22 auf zwei Arten gestaltet sein: Im ersten Fall überschneidet sich die formvariable Elektrode 24 partiell mit dem ersten Projektionsbereich der ersten Elektrode 22, im zweiten Fall liegt sie außerhalb dieses Bereichs. Diese Konfigurationen zeigen, dass die formvariable Elektrode 24 nicht auf eine vertikale Ausrichtung zur ersten Elektrode 22 beschränkt ist. Die positionsmäßige Beziehung zur zweiten Elektrode 23 ist ebenfalls flexibel; die formvariable Elektrode 24 kann außerhalb des zweiten Projektionsbereichs, teilweise innerhalb oder vollständig innerhalb dieses Bereichs positioniert sein.The shape-variable electrode 24 and the first electrode 22 are mounted on different base layers 21. While the first electrode 22 and the second electrode 23 are placed on one of the base layers 21, the shape-variable electrode 24 is located on the other base layer 21. The shape-variable electrode 24 can either be grounded or store a charge, whereby its potential can vary depending on the design of the touch sensor 20. In addition, the positioning of the shape-variable electrode 24 in relation to the first electrode 22 can be designed in two ways: In the first case, the shape-variable electrode 24 partially overlaps with the first projection area of the first electrode 22, in the second case it lies outside this area. These configurations show that the shape-variable electrode 24 is not limited to a vertical alignment to the first electrode 22. The positional relationship to the second electrode 23 is also flexible; the shape-variable electrode 24 can be positioned outside the second projection area, partially within it, or completely within this area.

Im Folgenden wird die Funktionsweise des Berührungssensors 20 erläutert. Es wird dann auf 1 bis 5 Bezug genommen. Zu Beginn, wenn eine der beiden Basisschichten 21 unberührt ist, geben die erste Elektrode 22 und die zweite Elektrode 23 ein Anfangskapazitätssignal aus. Sobald der Berührungssensor 20 über die Berührungsfläche 201 eine Berührung durch den Benutzer 70 registriert, wird eine der beiden Basisschichten 21 gedrückt, was eine Veränderung des ersten Abstands 211 zwischen den beiden Basisschichten 21 bewirkt. Gleichzeitig wird auch der zweite Abstand 221 zwischen der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 23 verändert. In diesem Moment entsteht eine horizontale elektrische Feldänderung zwischen der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 23, was dazu führt, dass statt des Anfangskapazitätssignals nun ein Kapazitätssignal nach Druckausübung ausgegeben wird. Sobald die Berührungsfläche 201 nicht mehr berührt wird, wird der Druck von einer der beiden Basisschichten 21 aufgehoben, was eine Rückkehr zur ursprünglichen Position zur Folge hat und die Abstände 211, 221 wiederherstellt. Dies ermöglicht es der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 23, erneut das Anfangskapazitätssignal auszugeben.The functionality of the touch sensor 20 is explained below. Reference is then made to 1 until 5 Initially, when one of the two base layers 21 is untouched, the first electrode 22 and the second electrode 23 output an initial capacitance signal. As soon as the touch sensor 20 detects a touch by the user via the touch surface 201, 70 is registered, one of the two base layers 21 is pressed, which causes a change in the first distance 211 between the two base layers 21. At the same time, the second distance 221 between the first electrode 22 and the second electrode 23 is also changed. At this moment, a horizontal electric field change occurs between the first electrode 22 and the second electrode 23, which means that instead of the initial capacitance signal, a capacitance signal is now output after pressure is applied. As soon as the contact surface 201 is no longer touched, the pressure from one of the two base layers 21 is removed, which results in a return to the original position and the distances 211, 221 are restored. This enables the first electrode 22 and the second electrode 23 to output the initial capacitance signal again.

Wie zuvor erläutert, basiert der erfindungsgemäße Berührungssensor 20 nicht mehr auf Veränderungen des elektrischen Feldes in vertikaler Richtung zwischen den beiden Basisschichten 21 als Grundlage für Signalveränderungen. Stattdessen nutzt er Veränderungen des elektrischen Feldes in horizontaler Richtung zwischen den Basisschichten 21. Dadurch können die Positionen der ersten Elektrode 22, der zweiten Elektrode 23 und der formvariablen Elektrode 24 verändert werden, sodass diese nicht mehr in einer Stapelstruktur angeordnet sind. Dies ermöglicht eine Miniaturisierung des Berührungssensors 20.As previously explained, the touch sensor 20 according to the invention is no longer based on changes in the electric field in the vertical direction between the two base layers 21 as the basis for signal changes. Instead, it uses changes in the electric field in the horizontal direction between the base layers 21. This allows the positions of the first electrode 22, the second electrode 23 and the shape-variable electrode 24 to be changed so that they are no longer arranged in a stack structure. This enables miniaturization of the touch sensor 20.

Wenn die formvariable Elektrode 24 und die erste Elektrode 22 gemäß dem ersten Fall gestaltet sind, befindet sich die formvariable Elektrode 24 mindestens teilweise innerhalb des zweiten Projektionsbereichs der zweiten Elektrode 23. Vor einer Berührung der Berührungsfläche 201 besteht keine Verbindung zwischen der formvariablen Elektrode 24 und den Elektroden 22, 23, sodass das von der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 23 ausgegebene Kapazitätssignal Null ist. Nach einer Berührung ändert sich der erste Abstand 211 zwischen den beiden Basisschichten 21, wodurch die formvariable Elektrode 24 mit der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 23 in Kontakt tritt und eine leitende Verbindung zwischen der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 23 herstellt. Dadurch wird ein Kapazitätssignal erzeugt, das nicht Null ist, wodurch der Berührungssensor 20 eine Schaltfunktion vor und nach der Berührung ausführt. In diesem Ausführungsbeispiel bestehen die erste Elektrode 22 und die zweite Elektrode 23 jeweils aus einem leitfähigen Material 222, 231, das auf einer der beiden Basisschichten 21 angebracht ist und eine leitende Verbindung mit der formvariablen Elektrode 24 herstellen kann. In diesem Ausführungsbeispiel besteht das leitfähige Material 222, 231 aus Kupferfolie.When the shape-variable electrode 24 and the first electrode 22 are designed according to the first case, the shape-variable electrode 24 is at least partially located within the second projection area of the second electrode 23. Before a touch of the touch surface 201, there is no connection between the shape-variable electrode 24 and the electrodes 22, 23, so that the capacitance signal output by the first electrode 22 and the second electrode 23 is zero. After a touch, the first distance 211 between the two base layers 21 changes, causing the shape-variable electrode 24 to come into contact with the first electrode 22 and the second electrode 23 and establishing a conductive connection between the first electrode 22 and the second electrode 23. This generates a capacitance signal that is not zero, causing the touch sensor 20 to perform a switching function before and after the touch. In this embodiment, the first electrode 22 and the second electrode 23 each consist of a conductive material 222, 231, which is applied to one of the two base layers 21 and can establish a conductive connection with the shape-variable electrode 24. In this embodiment, the conductive material 222, 231 consists of copper foil.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel, wenn die formvariable Elektrode 24 und die erste Elektrode 22 gemäß dem zweiten zuvor beschriebenen Fall implementiert werden, kann die formvariable Elektrode 24 entweder innerhalb des zweiten Projektionsbereichs der zweiten Elektrode 23 liegen oder nicht. Genauer gesagt, wie in 1 bis 3 dargestellt, wenn die formvariable Elektrode 24 innerhalb des zweiten Projektionsbereichs der zweiten Elektrode 23 liegt, ist sie vertikal zur zweiten Elektrode 23 angeordnet und steht in normalem Zustand in Kontakt mit dieser. Bevor die Berührungsfläche 201 berührt wird, ist die formvariable Elektrode 24 leitend mit der zweiten Elektrode 23 verbunden, wobei die erste Elektrode 22 zusammen mit der zweiten Elektrode 23 ein Anfangskapazitätssignal ausgibt. Nach einer Berührung ändert der Druck auf eine der beiden Basisschichten 21 die Kontaktfläche zwischen der formvariablen Elektrode 24 und der zweiten Elektrode 23, sowie den zweiten Abstand 221 zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 23, was dazu führt, dass ein Kapazitätssignal nach Druckausübung ausgegeben wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist die freie Dicke der formvariablen Elektrode 24 und der zweiten Elektrode 23 größer als der erste Abstand 211 zwischen den beiden Basisschichten 21. Die „freie Dicke“ bezieht sich auf die Dicke der formvariablen Elektrode 24 und der zweiten Elektrode 23, bevor der Berührungssensor 20 verpackt wird. Nach der Verpackung werden die formvariable Elektrode 24 und die zweite Elektrode 23 durch die beiden Basisschichten 21 eingeschränkt und deformiert. Die Darstellungen der formvariablen Elektrode 24 und der zweiten Elektrode 23 in 1 bis 3 sind lediglich schematisch. Zusätzlich besteht in diesem Ausführungsbeispiel die erste Elektrode 22 aus dem leitfähigen Material 222 und einem darauf angebrachten Isolationsmaterial 223.In a further embodiment, when the shape-variable electrode 24 and the first electrode 22 are implemented according to the second case described above, the shape-variable electrode 24 may or may not be located within the second projection area of the second electrode 23. More specifically, as shown in 1 until 3 As shown, when the shape-variable electrode 24 lies within the second projection range of the second electrode 23, it is arranged vertically to the second electrode 23 and is in contact with it in a normal state. Before the touch surface 201 is touched, the shape-variable electrode 24 is conductively connected to the second electrode 23, wherein the first electrode 22 together with the second electrode 23 outputs an initial capacitance signal. After a touch, the pressure on one of the two base layers 21 changes the contact area between the shape-variable electrode 24 and the second electrode 23, as well as the second distance 221 between the first and second electrodes 23, which results in a capacitance signal being output after pressure is applied. In this embodiment, the free thickness of the shape-variable electrode 24 and the second electrode 23 is greater than the first distance 211 between the two base layers 21. The “free thickness” refers to the thickness of the shape-variable electrode 24 and the second electrode 23 before the touch sensor 20 is packaged. After packaging, the shape-variable electrode 24 and the second electrode 23 are constrained and deformed by the two base layers 21. The representations of the shape-variable electrode 24 and the second electrode 23 in 1 until 3 are merely schematic. In addition, in this embodiment, the first electrode 22 consists of the conductive material 222 and an insulating material 223 applied thereto.

Im Ausführungsbeispiel gemäß dem zweiten Fall, in dem sich die formvariable Elektrode 24 nicht im zweiten Projektionsbereich der zweiten Elektrode 23 befindet, sei auf die 4 bis 5 verwiesen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die formvariable Elektrode 24 weder im ersten noch im zweiten Projektionsbereich vorhanden. Genauer gesagt, befindet sie sich zwischen der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 23, aber außerhalb deren Projektionsbereiche, was zu einer gitterartigen Anordnung der formvariablen Elektrode 24, der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 23 führt. Vor und nach einer Berührung der Berührungsfläche 201 kommt es zu keinem Kontakt der formvariablen Elektrode 24 mit der ersten 22 und der zweiten Elektrode 23. Die Veränderung des zweiten Abstands 221 zwischen den Elektroden und des ersten Abstands 211 zwischen den Basisschichten 21 modifiziert die horizontale elektrische Feldkopplung und führt so zu einer Änderung des von der ersten und zweiten Elektrode ausgegebenen Kapazitätssignals. Zusätzlich besteht in diesem Ausführungsbeispiel die erste Elektrode 22 aus leitfähigem Material 222 und Isolationsmaterial 223, während die zweite Elektrode 23 ebenfalls aus leitfähigem Material 231 und darauf angebrachtem Isolationsmaterial 232 hergestellt werden kann.In the embodiment according to the second case, in which the shape-variable electrode 24 is not located in the second projection area of the second electrode 23, reference is made to the 4 until 5 In this embodiment, the shape-variable electrode 24 is neither present in the first nor in the second projection area. More precisely, it is located between the first electrode 22 and the second electrode 23, but outside their projection areas, which leads to a grid-like arrangement of the shape-variable electrode 24, the first electrode 22 and the second electrode 23. Before and after contact with the contact surface 201, there is no contact between the shape-variable electrode 24 and the first 22 and the second electrode 23. The change in the second distance 221 between the electrodes and the first distance 211 between the base layers 21 modifies the horizontal electric field coupling and thus leads to a change in the electrical field generated by the first and second electrode. In addition, in this embodiment, the first electrode 22 consists of conductive material 222 and insulating material 223, while the second electrode 23 can also be made of conductive material 231 and insulating material 232 applied thereto.

Weiterführend, wie in den 1 bis 5 dargestellt, um die beiden Basisschichten 21 zu verkleben und den ersten Abstand 211 zwischen ihnen aufrechtzuerhalten, verfügt in einem Ausführungsbeispiel der Berührungssensor 20 über mindestens ein Stützelement 25, das zwischen den beiden Basisschichten 21 angebracht ist. Dieses mindestens eine Stützelement 25 besteht aus doppelseitigem Klebeband, das an seinen beiden Enden jeweils mit den Basisschichten 21 verklebt ist.Further, as in the 1 until 5 In order to bond the two base layers 21 and maintain the first distance 211 between them, in one embodiment the touch sensor 20 has at least one support element 25 which is attached between the two base layers 21. This at least one support element 25 consists of double-sided adhesive tape which is bonded at its two ends to the base layers 21.

Zusammenfassend wird ein Berührungssensor 20 offenbart, der zwei Basisschichten 21, eine erste Elektrode 22, eine zweite Elektrode 23 und eine formvariable Elektrode 24 umfasst. Die beiden Basisschichten 21 sind in einem Abstand voneinander angeordnet, der einen ersten Abstand 211 definiert. Die erste Elektrode 22 ist auf einer der beiden Basisschichten 21 angebracht und hat einen ersten Projektionsbereich. Die zweite Elektrode 23 befindet sich zusammen mit der ersten Elektrode 22 auf derselben Basisschicht 21 und ist von der ersten Elektrode 22 durch einen zweiten Abstand 221 getrennt. Die formvariable Elektrode 24 ist im Vergleich zur ersten Elektrode 22 auf der jeweils anderen Basisschicht 21 angebracht. Die Position der formvariablen Elektrode 24 in Bezug auf die erste Elektrode 22 kann entweder sein, dass die formvariable Elektrode 24 sich nur teilweise innerhalb des ersten Projektionsbereichs der ersten Elektrode 22 befindet oder dass sie sich außerhalb dieses Bereichs befindet. Wenn eine der beiden Basisschichten 21 berührt wird, ändern sich der erste Abstand 211 und der zweite Abstand 221, was zu einer Änderung des horizontalen elektrischen Feldes zwischen der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 23 führt.In summary, a touch sensor 20 is disclosed that includes two base layers 21, a first electrode 22, a second electrode 23, and a shape-variable electrode 24. The two base layers 21 are spaced apart from one another by a distance that defines a first distance 211. The first electrode 22 is mounted on one of the two base layers 21 and has a first projection area. The second electrode 23 is located together with the first electrode 22 on the same base layer 21 and is separated from the first electrode 22 by a second distance 221. The shape-variable electrode 24 is mounted on the other base layer 21 compared to the first electrode 22. The position of the shape-variable electrode 24 with respect to the first electrode 22 can either be that the shape-variable electrode 24 is only partially located within the first projection area of the first electrode 22 or that it is located outside this area. When one of the two base layers 21 is touched, the first distance 211 and the second distance 221 change, resulting in a change in the horizontal electric field between the first electrode 22 and the second electrode 23.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

TW1605369 [0002]
TW1654549 [0002]
TW201205404 A1 [0002]

Claims

Touch sensor (20), comprising: two base layers (21) which are arranged at a distance from one another and have a first distance (211); a first electrode (22) which is attached to one of the two base layers (21) and has a first projection area; a second electrode (23) which is arranged with the first electrode (22) on the same base layer (21) and is separated from the first electrode (22) by a second distance (221); and a shape-variable electrode (24) which is attached to the other base layer (21) compared to the first electrode (22), wherein the position of the shape-variable electrode (24) in relation to the first electrode (22) can be one of the following: that the shape-variable electrode (24) is only partially located within the first projection area of the first electrode (22); and that the shape-variable electrode (24) is not located within the first projection area of the first electrode (22); wherein upon contact of one of the two base layers (21), the first distance (211) and the second distance (221) are changed, which causes a change in the horizontal electric field between the first electrode (22) and the second electrode (23) and thus changes the capacitance signal output by the first and second electrodes (23).

Touch sensor after Claim 1 , characterized in that the second electrode (23) has a second projection region, wherein the shape-variable electrode (24) is located at least partially within this region.

Touch sensor after Claim 2 , characterized in that the shape-variable electrode (24) is located within the second projection region, wherein the second electrode (23) comes into contact with the shape-variable electrode (24) both before and after contact with one of the two base layers (21).

Touch sensor after Claim 3 , characterized in that the sum of the free heights of the second electrode (23) and the shape-variable electrode (24) is greater than the first distance (211).

Touch sensor after Claim 4 , characterized in that the first electrode (22) consists of a conductive material (222) which is applied to one of the two base layers (21) and an insulating material (223) which is applied to the conductive material (222).

Touch sensor after Claim 1 , characterized in that the second electrode (23) has a second projection region, wherein the shape-variable electrode (24) is not located within the first and second projection regions.

Touch sensor after Claim 6 , characterized in that the first electrode (22) and the second electrode (23) do not come into contact with the shape-variable electrode (24) both before and after contact with one of the two base layers (21).

Touch sensor after Claim 7 , characterized in that the shape-variable electrode (24) is located between the first electrode (22) and the second electrode (23), but not within the first and second projection areas.

Touch sensor after Claim 8 , characterized in that the first electrode (22) and the second electrode (23) each consist of a conductive material (222, 231) which is applied to one of the two base layers (21) and an insulating material (223, 232) which is applied to the conductive material (222, 231).

Touch sensor according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that the touch sensor (20) has at least one support element (25) between the two base layers (21), the ends of which are each glued to the base layers (21).