EP1641010A1 - Sensor-Anordnung und Verwendungen einer Sensor-Anordnung - Google Patents

Sensor-Anordnung und Verwendungen einer Sensor-Anordnung Download PDF

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EP1641010A1
EP1641010A1 EP05012823A EP05012823A EP1641010A1 EP 1641010 A1 EP1641010 A1 EP 1641010A1 EP 05012823 A EP05012823 A EP 05012823A EP 05012823 A EP05012823 A EP 05012823A EP 1641010 A1 EP1641010 A1 EP 1641010A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor arrangement
arrangement according
elements
control panel
carrier material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05012823A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Wöhlert
Diether Hoppner
Gert Martini
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Freudenberg KG
Original Assignee
Carl Freudenberg KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Freudenberg KG filed Critical Carl Freudenberg KG
Publication of EP1641010A1 publication Critical patent/EP1641010A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/70—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard
    • H01H13/702—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard with contacts carried by or formed from layers in a multilayer structure, e.g. membrane switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2209/00—Layers
    • H01H2209/014—Layers composed of different layers; Lubricant in between
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2209/00—Layers
    • H01H2209/068—Properties of the membrane
    • H01H2209/07—Properties of the membrane metallic

Definitions

  • the invention relates to a sensor arrangement, comprising a carrier material, wherein the carrier material electrically associated elements are assigned and wherein the carrier material is associated with a contact surface for actuating at least a portion of the elements.
  • the invention further relates to the use of a sensor arrangement in control panels of white goods, in particular in control panels of household appliances.
  • the invention also relates to the use of a sensor arrangement in control panels of brown goods, in particular in control panels of sound and image playback devices.
  • the invention relates to the use of a sensor arrangement in motor vehicles.
  • sensor arrays In modern devices, sensor arrays often have to withstand heavy loads. These result from constant actuation of the elements by the operator or by acting on the contact surface with these damaging media.
  • the invention is therefore based on the object, a sensor arrangement and uses of the sensor arrangements of the type mentioned in such a way and further, that a touch-based operability of devices can be easily implemented.
  • a sensor arrangement is characterized in that the contact surface is formed on a control panel associated with the support panel and at least a portion of the elements is selectively actuated by applying force to the contact surface.
  • control panel can be made of a variety of usable materials.
  • the material can be chosen to withstand damaging media and frequent load and to allow easy operation of the sensor assembly.
  • the elements Upon actuation of at least a portion of the elements, a change in the electrical resistance of these elements could occur. It is conceivable that the elements consist of materials which change their electrical resistance when pressurized, in particular reduce.
  • the pressure dependent material could be made of a matrix material incorporating conductive or semiconducting materials.
  • the matrix material could be formed both as an elastomer or as a polymeric material. This specific embodiment allows the formation of element structures on curved surfaces.
  • the control panel could be flexibly deformable together with the carrier material and independently of at least individual regions of the carrier material. It is further conceivable that the control panel and the carrier material are formed separately. This makes it possible to first connect a complex shaped control panel with the substrate and then insert as a composite in an electrical device. It is particularly advantageous that the carrier material can be connected to the control panel so that the formation of gaps effectively is avoidable. Thus, sources of error during installation are virtually eliminated and the switching operation is subject to almost no installation-related sources of error. Furthermore, an electrical contact can be generated by a force application if the control panel is deformable independently of individual regions of the carrier material.
  • control panel could be made of eingargeresistentem metal. This ensures that remain after application of force to the control panel no traces such as dents or deformation.
  • Metal is often used for optical reasons, but is not usable in the context of capacitive touch sensors because of its conductor properties.
  • metal can therefore be used in a pressure-based or force-based sensor arrangement, since its properties as an electrical conductor do not disturb the functionality of the sensors. In that regard, a simulation of a touch sensor arrangement with metallic contact surface by a force-based sensor arrangement is possible by the force required for the operation is set very low.
  • the sensor arrangement could be applied to an abutment. This makes it possible to realize that the control panel is deformable, whereby the carrier material can remain largely undeformed. In this case, the control panel can be deformed so that it easily connects elements for generating an electrical contact and the carrier material remains largely unloaded.
  • the control panel could have a variable thickness.
  • the thickness could be selected depending on the material used for the control panel be that the control panel is easily deformed by the least force.
  • the control panel could require a switching path of at most 300 microns against this background to activate the elements. In particular, a switching path of 40 microns - 100 microns makes sense technically.
  • This embodiment is advantageous in terms of particularly fast-response electronics, since the operator only has to spend the slightest amount of effort to activate a process. It is conceivable that the thickness of the control panel material is selected such that an operator must spend the least possible force. Furthermore, it is conceivable that the control panel has tapers at certain points in order to ensure easier deformability of the diaphragm material at these points.
  • Activation of the elements could be done without tactile feedback. It is conceivable that only light indicators indicate to the operator that the activation has taken place. The absence of a tactile feedback allows low-noise operation of the sensor arrangement and simulates the operation of a touch sensor, which requires only a powerless touch by the operator.
  • the control panel could be glued to the substrate.
  • the provision of an adhesive layer prevents the formation of a moisture film between the substrate and the control panel. As a result, it is impossible that accumulate dirt and disturbing foreign particles between control panel and substrate.
  • the carrier material could be designed as a multilayer film package.
  • the training as a film package allows the design as a particularly thin carrier material, which is extremely favorable in terms of its flexural rigidity Features.
  • the carrier material could consist of a highly elastic material, which can be applied flat to given structures without the formation of cavities and wrinkles in corners or edges.
  • the carrier material could comprise at least one carrier foil and at least one spacer foil provided with recesses. It is advantageous that the carrier film can accommodate the elements, which are embedded in a spacer film.
  • the embedding of the elements in a spacer film realizes a shielding of the elements and a protection thereof.
  • the spacer film is dimensioned such that a compression of the elements over a certain amount by the spacer film is prevented.
  • the thickness of the carrier film could be less than 200 ⁇ m.
  • the spacer foil could have a thickness of 80 ⁇ m. It is conceivable that the spacer film is sandwiched between two carrier films. This specific embodiment allows a particularly protected arrangement of the elements between the carrier films with a minimum thickness of the carrier material.
  • the elements could be arranged between carrier film and control panel. As a result, it is realized that the elements are protected from one side by the carrier foil and from the other by the control panel.
  • the carrier material could consist of plastics. It is also conceivable that refractory plastics are used, which are resistant to high temperatures. Depending on the requirements of the carrier material, a suitable plastic can be selected.
  • the elements could consist of conductive pastes.
  • This embodiment allows printing of elements, whereby a very small thickness or very low height of the carrier material can be realized. In particular, the elements almost do not protrude from the carrier film. Furthermore, it is realized that the elements are connectable to the carrier film such that they are flexibly deformable together with this.
  • the elements could be silver conductive paste, carbon paste and other conductive pastes. The use of these materials is particularly favorable in printing processes, since they can be distributed very well on the substrate due to their rheological properties. In particular, it is possible to achieve particularly fine structures. It is particularly conceivable that switching electrodes have grid or network structures.
  • the elements could be formed as etched structures. As a result, a particularly firm connection of the elements with the carrier material is ensured.
  • the elements could consist of metals, preferably copper. This choice of material realizes a particularly good conductivity.
  • the elements could include tracks and electrodes. It is conceivable that the interconnects are connected to the electrodes and an evaluation, which processes the electrically generated signals of the elements.
  • the electrodes could be arranged lying in a plane spaced from each other. In this case, it is conceivable that the electrodes are electrically connected to one another when a force is applied to the control panel by a metallic conductor in the sense of bridging.
  • the orientation of the electrodes in a plane allows a particularly flat construction of the carrier material.
  • the control panel could act as a metallic conductor or the control panel could be assigned to metallic areas, which act as metallic conductors.
  • This embodiment allows a structure of the sensor arrangement with few components. It is conceivable that the electrodes are positioned on a carrier film, wherein the control panel of the carrier film is spaced from each other by a spacer film. When the control panel is deformed, the metallic material of the control panel comes to a stop on two insulated electrodes and connects them in an electrically conductive manner.
  • the contact surface could be formed on a control panel of an electrical appliance, which has a complexly shaped three-dimensional surface.
  • This embodiment allows the use of the sensor arrangement in electrical devices, which are characterized by a special design.
  • the sensor arrangement is not only in flat operating structures, but also in complex formed operational and realized three-dimensionally complex shaped contact surfaces.
  • the carrier material could be hermetically applied through an adhesive layer. This prevents the formation of liquid films between the substrate and control panel, in particular between electrodes and control panel, which can lead to undesirable electrical effects.
  • the contact surface could be designed as a pictogram. This embodiment realizes a simple labeling possibility of control surfaces on a control panel.
  • the touch area could be printed with operating symbols. It is particularly conceivable that the contact surface is printed with symbols that show the operator at which point he must spend pressure.
  • the control panel could be associated with an LED display. This embodiment allows the operator to signal that an element has been activated.
  • the LED display could be designed as a seven-segment display. As a result, numbers can be displayed in a simple manner. In terms of a visually appealing design, the LED could be provided with a night design or decor print.
  • Conceivable is a use in all household small and large appliances.
  • a sensor arrangement having the features of claim 29.
  • a sensor arrangement according to the invention in control panels of brown goods, especially in control panels of audio and video players used.
  • an operability of these devices can be realized without difficulty.
  • the sound reproducing apparatus could be record players, CD players, cassette players, tape recorders, televisions, DVD players, play stations, mobile phones or dictating machines.
  • a sensor arrangement according to the invention is used in control panels of motor vehicles. According to the invention, operability of devices in a motor vehicle, which are subjected to frequent operating procedures, can be realized without difficulty. In order to avoid repetition, reference should be made with respect to the inventive step to the statements on the sensor arrangement as such.
  • sensors could be combined as control elements with appropriate signal evaluation to a control panel of several sensors.
  • the contact surface 1 shows a sensor arrangement with a contact surface 1, which is formed on a control panel 2.
  • the contact surface is printed with a symbol.
  • the control panel 2 is followed by an adhesive layer 3, which defines a carrier material 5 on the control panel 2.
  • the contact surface 1 is formed on a separable from the substrate 5 control panel 2, which is flexibly deformable together with the carrier material 5.
  • the control panel is independent of at least individual areas of the carrier material 5, here independently of the carrier film 7, flexibly deformable. At least part of the elements 4 can be selectively actuated by application of force to the contact surface 1.
  • the carrier material 5 is formed as a multilayer film package.
  • the carrier material 5 comprises a carrier foil 7 and a carrier foil 8, which sandwich a spacer foil 9.
  • the elements 4, 6 comprise conductor tracks 6 and electrodes 4, which are designed as switching electrodes.
  • the electrodes 4 are electrically connected to each other when force applied to the control panel 2 and make an electrical contact. The entire arrangement abuts against an abutment 11. This makes it possible to deform the control panel 2, wherein the carrier film 7 undeformed and just remains.
  • FIG. 2 shows a sensor arrangement with a control panel 2 and a carrier material 5, which consists of a carrier foil 7 and a spacer foil 9.
  • a carrier material 5 which consists of a carrier foil 7 and a spacer foil 9.
  • the electrodes 4 are spaced apart.
  • the metallic control panel 2 Upon application of force to the metallic control panel 2, it is deformable in such a way that it bends into the recess 10 of the spacer film 9 and bridges the distance between the two electrodes 4.
  • the metallic control panel 2 acts as a metallic conductor.
  • the entire arrangement abuts against an abutment 11. This makes it possible to deform the control panel 2, wherein the carrier film 7 undeformed and just remains.
  • FIG. 3 shows a sensor arrangement with a control panel 2 and a carrier material 5, which consists of a carrier foil 7 and a spacer foil 9.
  • a carrier material 5 which consists of a carrier foil 7 and a spacer foil 9.
  • an element 4 which is acted upon by force of the control panel 2 with pressure. This changes the electrical resistance of the material 12 from which the element 4 is made.
  • the entire assembly is located on an abutment eleventh at. This makes it possible to deform the control panel 2, wherein the carrier film 7 undeformed and just remains.

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Abstract

Eine Sensor-Anordnung, umfassend ein Trägermaterial (5), wobei dem Trägermaterial (5) elektrisch wirkende Elemente (4, 6) zugeordnet sind und wobei dem Trägermaterial (5) eine Berührfläche (1) zur Betätigung zumindest eines Teils der Elemente (4) zugeordnet ist, ist im Hinblick auf die Aufgabe, eine Sensor-Anordnung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass eine auf Berührung basierende Bedienbarkeit von Geräten problemlos realisierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührfläche (1) auf einer dem Trägermaterial (5) zugeordneten Bedienblende (2) ausgebildet ist und zumindest ein Teil der Elemente (4) durch Kraftbeaufschlagung der Berührfläche (1) selektiv betätigbar ist. Die Sensor-Anordnung wird in Bedienfeldern von weißer Ware, insbesondere in Bedienfeldern von Haushaltsgeräten, und in Bedienfeldern von brauner Ware, insbesondere in Bedienfeldern von Ton- und Bildwiedergabegeräten verwendet. Des Weiteren wird die Sensor-Anordnung in Bedienfeldern von Kraftfahrzeugen verwendet.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Sensor-Anordnung, umfassend ein Trägermaterial, wobei dem Trägermaterial elektrisch wirkende Elemente zugeordnet sind und wobei dem Trägermaterial eine Berührfläche zur Betätigung zumindest eines Teils der Elemente zugeordnet ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren die Verwendung einer Sensor-Anordnung in Bedienfeldern von weißer Ware, insbesondere in Bedienfeldern von Haushaltsgeräten. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Sensor-Anordnung in Bedienfeldern von brauner Ware, insbesondere in Bedienfeldern von Ton- und Bildwiedergabegeräten. Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung einer Sensor-Anordnung in Kraftfahrzeugen.
    • Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik sind Sensor-Anordnungen gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Diese Sensor-Anordnungen weisen Berührflächen auf, welche direkt auf dem Trägermaterial ausgebildet sind. Hierbei ist nachteilig, dass das Trägermaterial oder die Elemente selbst durch manuelle Betätigung der Elemente leicht beschädigbar sind.
  • In modernen Geräten müssen Sensor-Anordnungen häufig starken Beanspruchungen standhalten. Diese ergeben sich aus ständiger Betätigung der Elemente durch den Bediener oder durch Beaufschlagung der Berührfläche mit diese schädigenden Medien.
    • Darstellung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sensor-Anordnung und Verwendungen der Sensor-Anordnungen der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass eine auf Berührung basierende Bedienbarkeit von Geräten problemlos realisierbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe hinsichtlich einer Sensor-Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist eine Sensor-Anordnung dadurch gekennzeichnet, dass die Berührfläche auf einer dem Trägermaterial zugeordneten Bedienblende ausgebildet ist und zumindest ein Teil der Elemente durch Kraftbeaufschlagung der Berührfläche selektiv betätigbar ist.
  • Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass durch diese Ausgestaltung ein robuster Aufbau einer Sensor-Anordnung möglich ist, da die Bedienblende aus verschiedensten gebrauchstauglichen Materialien gefertigt werden kann. Das Material kann so gewählt werden, dass es schädigenden Medien und häufiger Kraftbeaufschlagung standhält und einen problemlosen Betrieb der Sensor-Anordnung ermöglicht.
  • Folglich ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.
  • Bei Betätigung zumindest eines Teils der Elemente durch Kraftbeaufschlagung könnte ein elektrischer Kontakt zwischen einzelnen beabstandeten Elementen geschlossen werden. Hierdurch ist ein robuster und wenig störanfälliger mechanischer Aufbau realisierbar.
  • Bei Betätigung zumindest eines Teils der Elemente könnte eine Veränderung des elektrischen Widerstands dieser Elemente erfolgen. Dabei ist denkbar, dass die Elemente aus Materialien bestehen, welche bei Druckbeaufschlagung ihren elektrischen Widerstand ändern, insbesondere verringern. Das druckabhängige Material könnte aus einem Matrixmaterial bestehen, in das leitfähige oder halbleitende Materialien eingearbeitet sind. Das Matrixmaterial könnte sowohl als Elastomer oder als polymeres Material ausgebildet sein. Diese konkrete Ausgestaltung ermöglicht die Ausbildung von Elementstrukturen auf gekrümmten Flächen.
  • Bei Betätigung zumindest eines Teils der Elemente könnte eine Veränderung der Kapazität einer Kondensatoranordnung erfolgen. Dabei ist denkbar, dass zwei Elektroden einander gegenüberliegend als Kondensatorplatten fungieren und bei Änderung ihres Abstandes durch Druckbeaufschlagung einer oder beider Kondensatorplatten ein elektrisches Signal erzeugt wird. Dieser Aufbau ermöglicht eine besonders hohe Ansprechwahrscheinlichkeit der Anordnung.
  • Die Bedienblende könnte zusammen mit dem Trägermaterial und unabhängig von zumindest einzelnen Bereichen des Trägermaterials flexibel deformierbar sein. Hierbei ist des Weiteren denkbar, dass die Bedienblende und das Trägermaterial separat ausgebildet sind. Hierdurch ist es möglich, eine komplex ausgeformte Bedienblende zunächst mit dem Trägermaterial zu verbinden und sodann als Verbund in ein elektrisches Gerät einzufügen. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, dass das Trägermaterial derart mit der Bedienblende verbunden werden kann, dass die Bildung von Zwischenräumen wirksam vermeidbar ist. Somit sind Fehlerquellen bei der Montage nahezu ausgeschlossen und die Schaltbetätigung unterliegt fast keinen montagebedingten Fehlerquellen. Des Weiteren ist durch eine Kraftbeaufschlagung ein elektrischer Kontakt erzeugbar, wenn die Bedienblende unabhängig von einzelnen Bereichen des Trägermaterials deformierbar ist.
  • In ganz besonders vorteilhafter Weise könnte die Bedienblende aus einprägeresistentem Metall gefertigt sein. Hierdurch ist gewährleistet, dass nach Kraftbeaufschlagung der Bedienblende keine Spuren wie Dellen oder Verformungen zurückbleiben. Metall findet häufig aus optischen Gründen Verwendung, ist jedoch im Zusammenhang mit kapazitiven Touch-Sensoren aufgrund seiner Leitereigenschaften nicht verwendbar. Vorteilhafterweise kann daher in einer auf Druck- oder Kraftbeaufschlagung basierenden Sensor-Anordnung Metall verwendet werden, da seine Eigenschaften als elektrischer Leiter die Funktionsfähigkeit der Sensoren nicht stören. Insoweit ist eine Simulierung einer Touch-Sensor-Anordnung mit metallischer Berührfläche durch eine auf Kraftbeaufschlagung basierende Sensor-Anordnung möglich, indem die zur Betätigung benötigte Kraft sehr gering eingestellt wird.
  • Die Sensor-Anordnung könnte an einem Widerlager angelegt sein. Hierdurch ist realisierbar, dass die Bedienblende deformierbar ist, wobei das Trägermaterial weitgehend undeformiert verbleiben kann. Dabei kann die Bedienblende so deformiert werden, dass sie problemlos Elemente zur Erzeugung eines elektrischen Kontakts verbindet und das Trägermaterial weitgehend unbelastet verbleibt.
  • Die Bedienblende könnte eine variable Dicke aufweisen. Die Dicke könnte in Abhängigkeit vom für die Bedienblende verwendeten Material derart gewählt sein, dass die Bedienblende problemlos durch geringste Kraftaufwendung deformierbar ist.
  • Die Bedienblende könnte vor diesem Hintergrund zur Aktivierung der Elemente einen Schaltweg von höchstens 300 µm erfordern. Insbesondere ist ein Schaltweg von 40 µm - 100 µm technisch sinnvoll. Diese Ausgestaltung ist im Hinblick auf eine besonders schnell ansprechende Elektronik von Vorteil, da der Bediener zur Aktivierung eines Prozesses nur geringste Kräfte aufwenden muß. Hierbei ist denkbar, dass die Dicke des Bedienblendenmaterials derart gewählt wird, dass ein Bediener eine möglichst geringe Kraft aufwenden muß. Des Weiteren ist denkbar, dass die Bedienblende Verjüngungen an gewissen Stellen aufweist, um an diesen Stellen eine leichtere Deformierbarkeit des Blendenmaterials zu gewährleisten.
  • Die Aktivierung der Elemente könnte ohne taktile Rückmeldung erfolgen. Hierbei ist denkbar, dass lediglich Leuchtanzeigen dem Bediener zu erkennen geben, dass die Aktivierung erfolgt ist. Der Verzicht auf eine taktile Rückmeldung erlaubt eine geräuscharme Bedienung der Sensor-Anordnung und simuliert die Funktionsweise eines Touch-Sensors, der lediglich eine kraftlose Berührung durch den Bediener erfordert.
  • Die Bedienblende könnte mit dem Trägermaterial verklebt sein. Die Vorkehrung einer Klebeschicht verhindert die Bildung eines Feuchtigkeitsfilms zwischen dem Trägermaterial und der Bedienblende. Hierdurch ist ausgeschlossen, dass sich Verschmutzungen und störende Fremdpartikel zwischen Bedienblende und Trägermaterial ansammeln.
  • Das Trägermaterial könnte als mehrlagiges Folienpaket ausgebildet sein. Die Ausbildung als Folienpaket erlaubt die Ausgestaltung als besonders dünnes Trägermaterial, welches im Hinblick auf seine Biegesteifigkeit äußerst günstige Eigenschaften aufweist. Vor diesem Hintergrund könnte das Trägermaterial aus einem hochelastischen Material bestehen, welches sich ohne Bildung von Hohlräumen und Falten auch in Ecken oder Kanten plan an vorgegebene Strukturen anlegen lässt.
  • Das Trägermaterial könnte mindestens eine Trägerfolie und mindestens eine mit Ausnehmungen versehene Abstandsfolie umfassen. Hierbei ist vorteilhaft, dass die Trägerfolie die Elemente aufnehmen kann, wobei diese in eine Abstandsfolie eingebettet sind. Die Einbettung der Elemente in eine Abstandsfolie realisiert eine Abschirmung der Elemente und einen Schutz derselben. Beispielsweise ist denkbar, dass die Abstandsfolie derart dimensioniert ist, dass ein Zusammendrücken der Elemente über ein bestimmtes Maß durch die Abstandsfolie verhindert wird.
  • Die Dicke der Trägerfolie könnte kleiner als 200 µm sein. Die Abstandsfolie könnte eine Dicke von 80 µm aufweisen. Hierbei ist denkbar, dass die Abstandsfolie sandwichartig zwischen zwei Trägerfolien positioniert ist. Diese konkrete Ausgestaltung erlaubt eine besonders geschützte Anordnung der Elemente zwischen den Trägerfolien bei minimaler Dicke des Trägermaterials.
  • Die Elemente könnten zwischen Trägerfolie und Bedienblende angeordnet sein. Hierdurch ist realisiert, dass die Elemente von einer Seite durch die Trägerfolie und von der anderen durch die Bedienblende geschützt werden.
  • Das Trägermaterial könnte aus Kunststoffen bestehen. Denkbar ist auch, dass feuerfeste Kunststoffe zum Einsatz kommen, welche gegen hohe Temperaturen resistent sind. Ganz in Abhängigkeit von den Anforderungen an das Trägermaterial ist ein geeigneter Kunststoff wählbar.
  • Die Elemente könnten aus leitfähigen Pasten bestehen. Diese Ausgestaltung erlaubt einen Aufdruck von Elementen, wodurch eine sehr geringe Dicke bzw. sehr geringe Höhe des Trägermaterials realisierbar ist. Insbesondere ragen die Elemente nahezu nicht von der Trägerfolie ab. Des Weiteren ist realisiert, dass die Elemente derart mit der Trägerfolie verbindbar sind, dass sie zusammen mit dieser flexibel deformierbar sind. Die Elemente könnten aus Silberleitpaste, Karbonpaste und aus anderen leitfähigen Pasten bestehen. Die Verwendung dieser Materialien ist besonders bei Druckprozessen günstig, da sie sich aufgrund ihrer rheologischen Eigenschaften sehr gut auf dem Trägermaterial verteilen lassen. Insbesondere ist es möglich, besonders feine Strukturen zu erzielen. Dabei ist insbesondere denkbar, dass Schaltelektroden Gitter- oder Netzstrukturen aufweisen.
  • Die Elemente könnten als geätzte Strukturen ausgebildet sein. Hierdurch ist eine besonders feste Verbindung der Elemente mit dem Trägermaterial sichergestellt. Dabei könnten die Elemente aus Metallen, vorzugsweise Kupfer, bestehen. Diese Materialwahl realisiert eine besonders gute Leitfähigkeit.
  • Die Elemente könnten Leiterbahnen und Elektroden umfassen. Dabei ist denkbar, dass die Leiterbahnen mit den Elektroden und einer Auswerteelektronik verbunden sind, welche die elektrisch erzeugten Signale der Elemente verarbeitet.
  • Die Elektroden könnten in einer Ebene liegend voneinander beabstandet angeordnet sein. Hierbei ist denkbar, dass die Elektroden bei Kraftbeaufschlagung der Bedienblende durch einen metallischen Leiter im Sinne einer Überbrückung miteinander elektrisch verbunden werden. Die Orientierung der Elektroden in einer Ebene erlaubt einen besonders flachen Aufbau des Trägermaterials.
  • Die Bedienblende könnte als metallischer Leiter fungieren oder der Bedienblende könnten metallische Bereiche zugeordnet sein, welche als metallische Leiter fungieren. Diese Ausgestaltung erlaubt einen Aufbau der Sensor-Anordnung mit wenigen Bauteilen. Dabei ist denkbar, dass die Elektroden auf einer Trägerfolie positioniert sind, wobei die Bedienblende der Trägerfolie durch eine Abstandsfolie beabstandet gegenüberliegt. Bei Deformierung der Bedienblende kommt das metallische Material der Bedienblende an zwei isoliert vorliegenden Elektroden zum Anschlag und verbindet diese elektrisch leitend.
  • Die Berührfläche könnte auf einer Bedienblende eines elektrischen Gerätes ausgebildet sein, welche eine komplex ausgeformte dreidimensionale Oberfläche aufweist. Diese Ausgestaltung erlaubt die Verwendung der Sensor-Anordnung in elektrischen Geräten, welche sich durch ein besonderes Design auszeichnen. Insoweit ist die Sensor-Anordnung nicht nur bei ebenen Bedienstrukturen, sondern auch bei komplex ausgeformten einsatzfähig und realisiert dreidimensional komplex ausgeformte Berührflächen.
  • An der Innenseite der Bedienblende könnte das Trägermaterial durch eine Klebeschicht hermetisch angelegt sein. Dies verhindert die Bildung von Flüssigkeitsfilmen zwischen Trägermaterial und Bedienblende, insbesondere zwischen Elektroden und Bedienblende, was zu unerwünschten elektrischen Effekten führen kann.
  • Die Berührfläche könnte als Piktogramm ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung realisiert eine einfache Kennzeichnungsmöglichkeit von Bedienflächen auf einer Bedienblende.
  • Die Berührfläche könnte mit Bediensymbolen bedruckt sein. Dabei ist insbesondere denkbar, dass die Berührfläche mit Symbolen bedruckt ist, die dem Bediener zeigen, an welcher Stelle er Druck aufwenden muss.
  • Der Bedienblende könnte eine LED-Anzeige zugeordnet sein. Diese Ausgestaltung erlaubt es, dem Bediener zu signalisieren, dass ein Element aktiviert wurde.
  • Die LED-Anzeige könnte als Sieben-Segment-Anzeige ausgebildet sein. Hierdurch sind Zahlen auf einfache Weise darstellbar. Im Sinne einer optisch besonders ansprechenden Ausgestaltung könnte die LED mit einem Nachtdesign oder Dekordruck versehen sein.
  • Des Weiteren ist die eingangs genannte Aufgabe im Hinblick auf eine Sensor-Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 28 gelöst. Danach findet eine erfindungsgemäße Sensor-Anordnung in Bedienfeldern von weißer Ware, insbesondere von Bedienfeldern von Haushaltsgeräten Verwendung. Erfindungsgemäß ist eine Bedienbarkeit dieser Geräte, welche häufigen Bedienvorgängen unterworfen sind, problemlos realisierbar. Um Wiederholungen zu vermeiden, sei in Bezug auf die erfinderische Tätigkeit auf die Ausführungen zur Sensor-Anordnung als solcher verwiesen.
  • Die Verwendung könnte in Kühlschränken, Kaffeemaschinen, Toastern, Mixern, Waschmaschinen, Wäschetrocknern und Geschirrspülmaschinen erfolgen. Denkbar ist eine Verwendung bei sämtlichen Haushalts- Klein- und Großgeräten.
  • Auch ist die obige Aufgabe im Hinblick auf eine Verwendung einer Sensor-Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 29 gelöst. Danach wird eine erfindungsgemäße Sensor-Anordnung in Bedienfeldern von brauner Ware, insbesondere in Bedienfeldern von Ton- und Bildwiedergabegeräten, verwendet. Erfindungsgemäß ist eine Bedienbarkeit dieser Geräte, welche häufigen Bedienvorgängen unterworfen sind, problemlos realisierbar. Um Wiederholungen zu vermeiden, sei in Bezug auf die erfinderische Tätigkeit auf die Ausführungen zur Sensor-Anordnung als solcher verwiesen.
  • Bei den Tonwiedergabegeräten könnte es sich um Schallplattenspieler, CD-Spieler, Kassettenabspielgeräte, Tonbandgeräte, Fernseher, DVD-Player, Play-Stations, Handys oder Diktiergeräte handeln.
  • Schließlich ist die obige Aufgabe im Hinblick auf eine Verwendung einer Sensor-Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 30 gelöst. Danach wird eine erfindungsgemäße Sensor-Anordnung in Bedienfeldern von Kraftfahrzeugen verwendet. Erfindungsgemäß ist eine Bedienbarkeit von Geräten in einem Kraftfahrzeug, welche häufigen Bedienvorgängen unterworfen sind, problemlos realisierbar. Um Wiederholungen zu vermeiden, sei in Bezug auf die erfinderische Tätigkeit auf die Ausführungen zur Sensor-Anordnung als solcher verwiesen.
  • Bei den beschriebenen Verwendungen und Ausgestaltungen könnten Sensoren als Bedienorgane bei entsprechender Signalauswertung zu einem Bedienfeld aus mehreren Sensoren zusammengeschlossen werden.
  • Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Sensor-Anordnung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung, werden auch allgemein bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • In der Zeichnung zeigen
    • Fig. 1
    in einer schematischen Ansicht eine erfindungsgemäße Sensor-Anordnung mit einander gegenüberliegenden Elektroden,
    Fig. 2
    in einer schematischen Ansicht eine erfindungsgemäße Sensor-Anordnung, bei der die Bedienblende als metallischer Leiter fungiert und zwei Elektroden überbrücken kann, und
    Fig. 3
    in einer schematischen Ansicht eine erfindungsgemäße Sensor-Anordnung mit einem Element, welches bei Druckbeaufschlagung seinen elektrischen Widerstand ändert.
    Ausführung der Erfindung
  • Fig. 1 zeigt eine Sensor-Anordnung mit einer Berührfläche 1, die auf einer Bedienblende 2 ausgebildet ist. Die Berührfläche ist mit einem Symbol bedruckt. An die Bedienblende 2 schließt sich eine Klebeschicht 3 an, die ein Trägermaterial 5 an der Bedienblende 2 festlegt. Die Berührfläche 1 ist auf einer vom Trägermaterial 5 separierbaren Bedienblende 2 ausgebildet, welche zusammen mit dem Trägermaterial 5 flexibel deformierbar ist. Des Weiteren ist die Bedienblende unabhängig von zumindest einzelnen Bereichen des Trägermaterials 5, hier unabhängig von der Trägerfolie 7, flexibel deformierbar. Zumindest ein Teil der Elemente 4 ist durch Kraftbeaufschlagung der Berührfläche 1 selektiv betätigbar.
  • Das Trägermaterial 5 ist als mehrlagiges Folienpaket ausgebildet. Das Trägermaterial 5 umfasst eine Trägerfolie 7 und eine Trägerfolie 8, welche eine Abstandsfolie 9 sandwichartig einschließen. Zwischen der Trägerfolie 7 und der Bedienblende 2 sind Elemente 4, 6 angeordnet. Die Elemente 4, 6 umfassen Leiterbahnen 6 und Elektroden 4, welche als Schaltelektroden ausgebildet sind. Die Elektroden 4 werden bei Kraftbeaufschlagung der Bedienblende 2 miteinander elektrisch verbunden und stellen einen elektrischen Kontakt her. Die gesamte Anordnung liegt an einem Widerlager 11 an. Hierdurch ist es möglich, die Bedienblende 2 zu deformieren, wobei die Trägerfolie 7 undeformiert und eben verbleibt.
  • Fig. 2 zeigt eine Sensor-Anordnung mit einer Bedienblende 2 und einem Trägermaterial 5, welches aus einer Trägerfolie 7 und einer Abstandsfolie 9 besteht. Auf der Trägerfolie 7 befinden sich zwei Elektroden 4, welche in einer Ebene liegend angeordnet sind. Die Elektroden 4 sind voneinander beabstandet. Bei Kraftbeaufschlagung der metallischen Bedienblende 2 ist diese derart deformierbar, dass sie sich in die Ausnehmung 10 der Abstandsfolie 9 hinein biegt und den Abstand zwischen den beiden Elektroden 4 überbrückt. Hierdurch wird ein elektrischer Kontakt hergestellt. Dabei fungiert die metallische Bedienblende 2 als metallischer Leiter. Die gesamte Anordnung liegt an einem Widerlager 11 an. Hierdurch ist es möglich, die Bedienblende 2 zu deformieren, wobei die Trägerfolie 7 undeformiert und eben verbleibt.
  • Fig. 3 zeigt eine Sensor-Anordnung mit einer Bedienblende 2 und einem Trägermaterial 5, welches aus einer Trägerfolie 7 und einer Abstandsfolie 9 besteht. Auf der Trägerfolie 7 befindet sich ein Element 4, welches bei Kraftbeaufschlagung der Bedienblende 2 mit Druck beaufschlagt wird. Hierdurch ändert sich der elektrische Widerstand des Materials 12, aus dem das Element 4 besteht. Die gesamte Anordnung liegt an einem Widerlager 11 an. Hierdurch ist es möglich, die Bedienblende 2 zu deformieren, wobei die Trägerfolie 7 undeformiert und eben verbleibt.
  • Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre wird einerseits auf den allgemeinen Teil der Beschreibung und andererseits auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen.
  • Abschließend sei ganz besonders hervorgehoben, dass die zuvor rein willkürlich gewählten Ausführungsbeispiele lediglich zur Erörterung der erfindungsgemäßen Lehre dienen, diese jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele einschränken.

Claims (30)

  1. Sensor-Anordnung, umfassend ein Trägermaterial (5), wobei dem Trägermaterial (5) elektrisch wirkende Elemente (4, 6) zugeordnet sind und wobei dem Trägermaterial (5) eine Berührfläche (1) zur Betätigung zumindest eines Teils der Elemente (4) zugeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Berührfläche (1) auf einer dem Trägermaterial (5) zugeordneten Bedienblende (2) ausgebildet ist und zumindest ein Teil der Elemente (4) durch Kraftbeaufschlagung der Berührfläche (1) selektiv betätigbar ist.
  2. Sensor-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betätigung zumindest eines Teils der Elemente (4) ein elektrischer Kontakt zwischen einzelnen Elementen (4) herstellbar ist.
  3. Sensor-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betätigung zumindest eines Teils der Elemente (4) der elektrische Widerstand dieser Elemente (4) veränderbar ist.
  4. Sensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betätigung zumindest eines Teils der Elemente (4) die Kapazität einer Kondensatoranordnung veränderbar ist.
  5. Sensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienblende (2) zusammen mit dem Trägermaterial (5) und unabhängig von zumindest einzelnen Bereichen des Trägermaterials (5) flexibel deformierbar ist.
  6. Sensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienblende (2) aus einprägeresistentem Metall gefertigt ist.
  7. Sensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Anlage des Trägermaterials (5) an einem Widerlager (11).
  8. Sensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienblende (2) zur Betätigung der Elemente (4) einen Schaltweg von höchstens 300 µm erfordert.
  9. Sensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung der Elemente (4) ohne taktile Rückmeldung erfolgt.
  10. Sensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienblende (2) mit dem Trägermaterial (5) verklebt ist.
  11. Sensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (5) als mehrlagiges Folienpaket ausgebildet ist.
  12. Sensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (5) mindestens eine Trägerfolie (7) und mindestens eine mit Ausnehmungen (10) versehene Abstandsfolie (9) umfasst.
  13. Sensor-Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Trägerfolie (7) kleiner als 200 µm ist.
  14. Sensor-Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (4, 6) zwischen Trägerfolie (7) und Bedienblende (2) angeordnet sind.
  15. Sensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Elemente (4, 6) aus leitfähigen Pasten besteht.
  16. Sensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Elemente (4, 6) als geätzte Strukturen ausgebildet ist.
  17. Sensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (4, 6) Leiterbahnen (6) und Elektroden (4) umfassen.
  18. Sensor-Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (6) mit den Elektroden (4) und einer Auswerteelektronik verbunden sind.
  19. Sensor-Anordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Elektroden (4) in einer Ebene liegend voneinander beabstandet angeordnet ist.
  20. Sensor-Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (4) bei Kraftbeaufschlagung der Bedienblende (2) durch einen metallischen Leiter miteinander elektrisch verbindbar sind.
  21. Sensor-Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienblende (2) als metallischer Leiter fungiert oder dieser metallische Bereiche zugeordnet sind, die als metallische Leiter fungieren.
  22. Sensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührfläche (1) auf einer Bedienblende (2) eines elektrischen Geräts ausgebildet ist, welche eine komplex ausgeformte dreidimensionale Oberfläche aufweist.
  23. Sensor-Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass an der der Berührfläche abgewandten Seite der Bedienblende (2) das Trägermaterial (5) durch eine Klebeschicht (3) hermetisch dicht angelegt ist.
  24. Sensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührfläche (1) als Piktogramm ausgebildet ist.
  25. Sensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührfläche (1) mit Bediensymbolen bedruckt ist.
  26. Sensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedienblende (2) eine LED-Anzeige (7) zugeordnet ist.
  27. Sensor-Anordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Anzeige (7) als 7-Segment-Anzeige ausgebildet ist.
  28. Verwendung einer Sensor-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Bedienfeldern von Weißer Ware, insbesondere in Bedienfeldern von Haushaltsgeräten.
  29. Verwendung einer Sensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 27 in Bedienfeldern von Brauner Ware, insbesondere in Bedienfeldern von Ton- und Bildwiedergabegeräten.
  30. Verwendung einer Sensor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 27 in Bedienfeldern von Kraftfahrzeugen.
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