WO2006045209A2 - Input device - Google Patents

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WO2006045209A2
WO2006045209A2 PCT/CH2005/000601 CH2005000601W WO2006045209A2 WO 2006045209 A2 WO2006045209 A2 WO 2006045209A2 CH 2005000601 W CH2005000601 W CH 2005000601W WO 2006045209 A2 WO2006045209 A2 WO 2006045209A2
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sensor
input
flexible
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Inventor
Christoph Keist
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Dätwyler I/O Devices Ag
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    • GPHYSICS
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    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/048Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
    • G06F3/0487Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser
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    • G06F3/04886Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures by partitioning the display area of the touch-screen or the surface of the digitising tablet into independently controllable areas, e.g. virtual keyboards or menus
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    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03547Touch pads, in which fingers can move on a surface

Definitions

  • the present invention relates to an input device for inputting signals into an electronic device, and to methods for its operation and uses of such an input device.
  • the object of the invention is therefore to propose an improved input device which combines both the possibility of position input and of discrete data input (keyboard input) in a single input field without having the disadvantages of the prior art.
  • the input device for inputting signals into an electronic device with at least one processor comprises at least the following elements: a touchpad for inputting position data, via which position data of a transmitted to the processor with the touchpad from above in contact input object; and at least one (preferably at least two) specifically assigned, and usually • visually • and / or haptically marked key area, via which discrete inputs are transmitted to the processor with an input object.
  • the key areas are integrated in the touchpad and preferably form an integral part of the same.
  • at least one tactile means is arranged below the touch panel, which is dependent on an input object in a key area applied force gives a tactile feedback.
  • the core of the invention is therefore to provide in a touchpad for the input of position data areas (key areas) in which, if operated with sufficient pressure from above, a tactile feedback occurs.
  • position data areas key areas
  • This allows the user a very intuitive and keyboard-like operation, and at the same time gives a clear separation of the input of position data and discrete keyboard data.
  • the tactile feedback is crucial for the generation of a "keyboard feeling", and less, as is possible, for example, via appropriate software, a sole generation of an acoustic feedback.
  • the entire touchpad forms a substantially closed surface.
  • the touchpad or the entire input area of the input device is designed as an x-y-z sensor.
  • the separation of the input of position data and keyboard input is ensured by a specific assignment of corresponding force ranges during the input.
  • a force of the input object eg finger or stylus
  • a force of less than 2N or further preferably less than 1.5N positional data will only be sent to the processor transmitted.
  • the respective key area is activated and only a discrete input corresponding to the associated key area is transmitted to the processor, and at the same time only then a tactile feedback.
  • the key ranges can be assigned differently depending on the input mode.
  • the tactile feedback is a tactile feedback modeled on a mechanical keyboard key.
  • the tactile agents are passive tactile agents, such as a silicone membrane, a metal frog, and / or a polydomial film.
  • tactile means are not driven to produce a tactile feedback.
  • metal frogs may be used which require a force of 2-4N, which have diameters in the range of 2-15 mm, and which provide a path in the range of 0.1-1 mm or more.
  • the touchpad is flexible in the z-direction. This can be achieved, for example, by taking the below
  • Touchpad a flexible sensor is arranged in the z-direction, which acts as an x-y-z sensor. Typically, below the sensor, a flexible plate (actuator) is arranged, below which at least one (preferably at least two) tactile
  • Means is arranged on a preferably rigid floor.
  • a circuit board can be arranged between the tactile means and the ground in order to recognize the keyboard function.
  • a flexible touchpad with a rigid grid in the area of the keys, ie at the recesses also provide rigid key areas, and lock them individually via corresponding blocking means, if not position data from a key range are transmitted to the processor.
  • the touchpad can also be directly a screen which is particularly preferably an xy sensor, in particular preferably an OLED screen.
  • the sensor for xy or xyz data acquisition in the form of a capacitive, a resistive, a piezoelectric sensor, or a contact foil sensor can be present.
  • the contact film sensor below a touch panel or flexible with this integrally formed are, and at least two may be at least partially by at least one Distanzl 'olie separate conductor portions have.
  • the tactile feedback In order to provide guidance to the user on the surface in addition to the tactile feedback, it is possible to project at least one key area over the surface plane of the touch panel or as a recess train.
  • concave or convex, preferably circularly symmetrical shapes in the key areas prove to be pleasant.
  • the sensation as a keyboard can be additionally supported by an acoustic feedback takes place in addition to the tactile feedback, which can be generated directly via specifically provided means in the input device.
  • Illumination of the touch panel particularly preferred to provide illumination of the key areas or the regions surrounding the key areas.
  • Touchpad to allow generated light. For example, this is possible by using as
  • Means for illuminating LED's or electroluminescent sheets are used, optionally in combination with a reflective layer.
  • passive tactile means are arranged on a substantially rigid bottom, which together with electrical or electronic detection means such as a printed circuit board (also Flexprint) to convert the actuation of the tactile means to a signal, which then used to can be to register pressing a button.
  • electrical or electronic detection means such as a printed circuit board (also Flexprint) to convert the actuation of the tactile means to a signal, which then used to can be to register pressing a button.
  • this "substructure” can either be designed so that only the general pressing of at least one key is registered, and that the assignment of which of the keys is pressed takes place via the sensor. However, it can also be designed to provide specific signals for each key from that "substructure”.
  • a flexible sensor plate On top of that a flexible sensor plate is placed, and on it an xy or an xyz sensor. If a backlighting is desired, an electroluminescent film and / or a decorated film may be arranged on this sensor. On this (these) foil (s) or directly on the sensor then a downwardly planar flexible touchpad is normally arranged from a transparent material. It is also possible, for example, if LEDs or other light sources are arranged below the sensor, the sensor to make it transparent or recessed at certain points so that the light can escape upwards.
  • the flexible sensor plate and the flexible touchpad have a hardness in the range of about 20-70 Shore A.
  • the flexible sensor plate preferably has a higher hardness than the flexible touchpad.
  • the flexible sensor plate has a hardness in the range of 70 Shore A
  • the flexible touchpad has a hardness in the range of 40 Shore A.
  • the flexible sensor plate normally has a planar surface upwardly of the sensor, and in the area of the tactile means it has downwardly protrusions or noses directed towards the tactile means, and optionally, downwardly disposed supports between the tactile means for supporting the flexible sensor plate.
  • a resistive sensor is used as the sensor, then it is also possible to arrange on the flexible touchpad at least one rigid cap, particularly preferably made of plastic, which covers areas of the flexible touchpad, such caps preferably being arranged in the key areas.
  • the rigid cap can be a navigator which can not only be actuated in the z direction, but can also be used to transfer transverse data via tilting movements of the cap. Basically, it turns out that when using a resistive sensor, the individual layers should preferably not be glued together. Quite different when using a capacitive sensor, there should preferably the individual layers are glued together over the entire surface.
  • the present invention relates to a method for operating such an input device.
  • the method is characterized in particular by recording or respectively registering a position report exclusively with a force of the input object perpendicular to the plane of the touchpad of less than a defined limiting force, preferably a limiting force of less than 2N or even less than 1.5N, and the keyboard input in a key area exclusively with a force of the input object perpendicular to the plane of the touchpad of more than a defined limit force, preferably a limit force more than 2N occurs.
  • a limit force more than 2N occurs.
  • an automatic compensation of previously and / or subsequently evaluated position data is performed.
  • the present invention relates to the use of an input device as an input device for a mobile phone, a computer, an electronic measuring device, a PDA, and hybrid forms thereof, particularly preferably as an input area in an automobile.
  • Fig. 1 a shows a schematic section through a simplified input device according to the invention; b) a view of a possible input device;
  • Fig. 2 a) -q) show different architectures of input devices according to the invention in schematic sections.
  • FIG. 1 a shows a section through a simplified input device according to the invention.
  • tactile elements 4 in the form of a metal frog, a polydim film or a silicone membrane are arranged on the bottom of the housing, in each case where a key is arranged above.
  • On these tactile Elements 4 is a flexible sensor plate, a so-called actuator 3, which rests in particular on the tactile elements 4 from above. In this case, as in Fig. Ia), these bearing surfaces may be formed as specific, directed downwards on the tactile elements projections.
  • the actuator 3 has at the top a flat surface on which a flexible xyz sensor 2 is arranged.
  • a flexible touchpad 1 respectively keypad is arranged.
  • the touch panel 1 has a closed surface on which the key areas 6 are marked by corresponding characters, symbols or a decoration.
  • the key areas 6 can also be designed as elevations, as shown in the left area, or, as shown in the right area, as depressions formed in the key area.
  • lighting are also z. B. at the edge, typically invisible behind an upwardly delimiting housing part from the front, lighting means, specifically arranged LEDs, which the
  • Touchpad 1 which is semitransparent at least partially in this case, can backlight.
  • FIG. Ib such an input device is shown with four key areas in a plan view, wherein additionally a display panel is arranged.
  • the total flexibility of the tactile means 4 and overlying layers 1-3 is typically adjusted to provide tactile feedback at a pressure greater than 2N.
  • the sensor 2 is controlled such that only when a pressure on the sensor 2 in the z direction (ie in Fig. 1 a from top to bottom vertically) of also typically more than 2N an input in the sense of a key input takes place, via the xy position values (ie, the position values in the plane of the surface of the touchpad 1) measured at this pressure by the sensor 2 are used to identify which of the keys has been actuated.
  • the z- sensitivity of the sensor is matched with the flexibility of the tactile means 4 and the overlying layers 1-3, so that the tactile feedback in each case only occurs when an input is actually taken over by the sensor 2 , respectively, an input from the sensor 2 is only accepted, albeit a tactile Feedback takes place.
  • the input can be done for example with a finger, the palm or with a dedicated tool such as a specially designed, rounded pin.
  • FIGS. 2a) -q) show different variants of a construction of such input devices.
  • Fig. 2a the possibility is shown below the tactile elements 4, a printed circuit board 9 or a printed circuit board film (Flexprint) to install.
  • the printed circuit board 9 under the tactile element 4 is used to recognize the key function.
  • the printed circuit board 9 thus triggers the key functions as in a conventional keyboard, i. when the metal dome in the middle touches the PCB.
  • This exemplary embodiment has the advantage that the key functions do not have to take place via the z-sensitivity of the sensor 2, so in this case the sensor 2 can be a pure x-y sensor.
  • the adaptation of response in the z-direction of the sensor 2 and tactile feedback is avoided as mentioned above, since a keyboard input by design only takes place when the metal dome 4 is pressed down on the circuit board.
  • FIG. 2b A further alternative exemplary embodiment is shown in FIG. 2b).
  • the tactile element 4 is arranged on the sensor 2 and there is no actuator.
  • the sensor 2 is actuated via the flexible keypad 1.
  • the tactile element 4 is located directly on the Sensor 2.
  • the sensor function is limited in terms of the position input in xy.
  • the keyboard function can be detected directly via the position of the impact, and it is therefore possible to use only one xy-sensitive sensor here as well. But it is also possible to recognize the function of the increased force for actuating the tactile element 4, in which case an xyz-sensitive sensor 2 must be used.
  • the keypad can be transparent or colored, and it can also be hard or rigid (see Fig. 2c) or soft, as mentioned above.
  • the material for the touchpad 1 and equally for the actuator 3 may be silicone, TPE (thermoplastic rubber), rubber or even a plastic film, leather, textile, slush skin, etc.
  • the keys can be slightly molded (recessed or raised), there can be grids with grooves or webs, the surface can be textured or smooth.
  • a flexible screen 10 for example, LCD or OLED
  • the screen and the sensor can also be integrated.
  • a rigid unit 16 in the form of, for example, an xy-sensitive screen 16.
  • the tactile feedback is provided only by a tactile element 4, and the entire above the tactile element 4 arranged unit of screen 16 and actuator 14 is rigid, but only controlled in the z direction displaced, which for example via corresponding guides ( Guide piece 12 and guide bore 13) can be ensured.
  • a fixed grid or rigid grid 14 is placed in the keypad below the sensor 2, so that the actuation of the tactile element 4 only in the keys, where recesses 15 are provided, and not in between, can take place.
  • the grid 14 is anchored to the housing 5. The grid can also be mounted above the sensor.
  • a plunger 17 is depending on the x-y position of the operated sensor, an actuation of the button in the z-direction free or not.
  • the plunger 17 is controlled by software.
  • a ram 17 e.g. a hydraulic ram
  • Cylinder or an electromagnetic lock can be used.
  • the plunger 17 can also simultaneously assume the function of the tactile element 4, if this is a corresponding electronic control for the simulation of the tactile feedback is deposited.
  • Fig. 2g shows a further embodiment with defined fields of operation: Below the x-y-z sensor 2, a printed circuit board 20 is placed with contacts and a spacer foil 19, wherein the oppositely disposed contacts 18 are mounted on the underside of the sensor 2 only under the keys. The force for actuating the contacts 18 is below the actuation force of the tactile element 4. If a button is pressed in the area provided, the contact closes and the plunger 17 releases the tactile element 4.
  • the plunger 17 may e.g. a bi-metal strip which heats and bends when current flows.
  • the sensor 2 must be flexible enough to trigger the tactile element 4 (except for a rigid, rigid sensor plate with an element and guides) and in turn "direct" the tactile feedback 2.
  • These sensors 2 are often referred to as touchpads eg possible: • Resistive (Force Sensing Resistor FSR). On thin and flexible film in use.
  • a film with printed contacts as shown in Fig. 2h: A film 1, for example made of silicone or PC is printed as a keypad, on the back with contacts 21. Below this is a second foil 20 with the mating contacts and a spacing element 19, e.g. a foil with holes at the contacts 21. If you now press lightly with your finger, the contact closes. This method is very favorable, but the resolution of the x-y position is not very fine. Also, two such complete layers can be superimposed to separately detect x and y, giving rise to a higher resolution.
  • a second printed circuit board 9 is used, since the sensor system configured in this way can not measure forces in z.
  • buttons foil can be molded, printed and backlit (LED 7), the films can be transparent except for the tracks.
  • Fig. 2h Such a structure with a foil with printed contacts is shown in Fig. 2h).
  • Fig. 2i An alternative to this is shown in Fig. 2i), here is the flexible touchpad with contacts made of carbon conductive paint, and the actuator is designed as a flexible sensor plate 22 with printed mating contacts.
  • a rigid sensor plate can also be used. If the sensor is provided on a solid carrier plate, the following advantages result: Sensor mounted fixed, only one (or a few) tactile element 4 for all buttons, large stroke possible. Disadvantages: Good guidance in the z-axis necessary, all buttons make stroke when pressed, no synchronous key presses possible (see also Fig. 2d-g). This situation is shown in Fig. 2k), where a flexible or fixed touchpad 23 is provided on a fixed sensor plate / actuator 11. The actuator 11 is provided with guide pins 12, which are guided in guide holes 13 in the housing. As can be seen in FIG. 21), a flexible sensor plate 3 supported in the regions between the tactile elements 4 can be used for better support of the sensor 2.
  • the following constructions are possible as tactile elements: metal domes individually or as a metal dome array; Polydomfolie; Silicone dome with membrane individually or as switching mat.
  • the use of a silicone dome 26 is illustrated in Fig. 2n).
  • other force-dependent snap devices are possible.
  • Also in terms of decoration are in a construction according to the invention many possibilities.
  • the top can be printed (positive or negative), the top can be sprayed and lasered (day-night design) on transparent upper, the top can be coated for protection and feel (Sealplast), and it can be transparent on the back Upper material to be printed (positive or negative).
  • the decorated layer 28 may be disposed between sensor 2 and transparent upper 27 (flexible keypad, transparent), e.g. Photo, also interchangeable, or template or textiles etc.
  • LEDs can be arranged on the sides, an LED can be provided on the sensor.
  • a flexible reflective layer for light 29 (aluminum foil / mirror).
  • the symbols 6 can be generated by the laser (day-night design). It is also possible, as shown in FIG. 2q), to directly print an EL film 30 (electro-luminescence) onto the sensor 2 or to provide it on a separate film.
  • FIG. 3 a A further preferred embodiment is shown in FIG. 3 a).
  • a circuit board 9 is first arranged in a housing 5 on the bottom of the housing.
  • passive tactile elements 4 in the form of e.g. arranged by metal frogs (or polydom films).
  • the printed circuit board 9 can also be designed as a flexprint. It is possible to design the printed circuit board 9 either so that only one single yes / no signal is generated at a pressure on any metal frog for the entire circuit board 9, and the information which metal frog has been pressed on the position information of the sensor 2 is provided.
  • the metal frogs are products of Nicomatic (Round Metal Dome 5mm, 2N Force, 0.17mm Path, Type: N5-R-MD-200-21), Inovan (4-leg Metal Pins 12.2mm, 4N Force , 0.65mm way, type 40185300), but other models can be used depending on needs and requirements.
  • Nicomatic Red Metal Dome 5mm, 2N Force, 0.17mm Path, Type: N5-R-MD-200-21
  • Inovan 4-leg Metal Pins 12.2mm, 4N Force , 0.65mm way, type 40185300
  • passive tactile elements which, unlike active elements, do not require separate driving.
  • LED lighting elements
  • products such as Citizen Electronics Co. LTD.: CitiLED CL-191-WA-DT are possible.
  • transparent regions 31, typically in the region of the keys, are provided in the sensor 2.
  • the layers 1 and 3 are in this case at least partially transparent or translucent designed, and also the sensor must be at least partially transparent or translucent or have recesses.
  • a lower flexible sensor plate 3 It is a silicone mat which has downwardly directed projections 33 in the area of the metal frogs 9.
  • a support of the sensor plate 3 in the area between the metal frogs 4 can be ensured either by the lighting elements 7, but can also, as will be explained below in connection with Figure 3 b), by additional projections / noses / nipples in the form of supports 32 be ensured.
  • a substantially transparent silicone material is used, which has a hardness in the range of 20-70 Shore A, with a hardness of about 70 Shore A is preferred.
  • the sensor plate 3 has a thickness in the range of 0.5 mm - 5 mm, a thickness of about 1 mm (thickness in the region with protrusions or supports) is preferred.
  • the actual sensor 2 is now placed. It can be an xy sensor or xyz sensor type sensor. Furthermore, it can be a resistive (eg force sensing resistor FSR technology: IEE, Co-Ordinates Pressure Sensing Sensor (CPS2) or Tekscan, FlexiForce matrix sensor) or a capacitive sensor (eg Cirque, glide sensor HTS 400/900 or Synaptics; TouchPad) act.
  • a resistive eg force sensing resistor FSR technology: IEE, Co-Ordinates Pressure Sensing Sensor (CPS2) or Tekscan, FlexiForce matrix sensor
  • a capacitive sensor eg Cirque, glide sensor HTS 400/900 or Synaptics; TouchPad
  • resistive sensor 2 it should generally be ensured in a preferred manner that the individual layers are not glued to one another but only lie on one another. If a capacitive sensor 2 is used, so should Preferably, the individual layers are glued together over the entire surface.
  • a hardness in the region of 40 Shore A is preferred.
  • silicone mats from Dow Corning; HTV Silicone Transparent 40 Shore A; Type B6640.
  • the flexible touchpad 1 is provided with printed or similarly applied characters or symbols 6 in the area of the key functions.
  • the touch panel extends under a projection of the housing 5 and is held in the housing 5.
  • the flexible touchpad 1 or the underlying layers should be connected to each other only in the region of the edge of the component or in the region of transparent recesses, either via a projection of the housing as shown in Figure 3a, or via another way of attachment such as sticking, pressing, etc.
  • FIG 3b an alternative embodiment is shown.
  • the illumination is not guaranteed in this case by LEDs 7, but rather by an electroluminescent 30.
  • This is placed between the flexible touchpad 1 and the sensor 2.
  • This is, for example, an electroluminescent film from Rogers Corporation (Durel DFLX Flexible Electroluminescent Lamp with D365 Low-noise Backlight IC Driver).
  • supports 32 are additionally provided in the areas between the actual keys and possibly peripherally at the edge, that is, downwardly extending projections.
  • a decorated sheet 28 over and / or under the entire touch panel or areas thereof.
  • This is a flexible film (for example, as used for presentation), which is placed for example between the electroluminescent film 30 and the flexible touchpad 1, or which can also be applied to the flexible touchpad 1.
  • the film 28 is pre-printed, which makes it possible to adjust colors and / or symbols above.
  • the touchpad 1 be at least partially transparent or at least translucent.
  • FIG. 3 c) shows yet another embodiment.
  • a resistive sensor is used as the sensor, and rigid plastic caps 34 are disposed on the keys.
  • the x-y sensitivity of the sensor is limited if not even not available.
  • a particularly preferred embodiment of such caps 34 may be, for example, to use such caps in the sense of an integrated navigator, wherein the respectively read at the edges of the caps 34 from the sensor coordinates are read out and evaluated by the electronics specifically to this navigator function.
  • the position values read out at the edge of the caps 34 which are generated by the navigator responding to pressure in all directions, are evaluated in the sense of the navigator (analogous to joystick).
  • the cap 34 can also be provided with three or four or more specific downward "feet" in which the pressure is then read out specifically.
  • the advantages of this design are the very low height (1-4 mm possible, including housing), the low price, the possible backlighting using electro-luminescent films, and the closed surface (reduced susceptibility to soiling).

Abstract

The invention relates to an input device for inputting signals into an electronic unit, during which the transfer of user-induced position data and/or discrete data is made possible in a simplified and intuitive form. To this end, a touch panel is provided for inputting position data via which position data of an input object (finger, stylus) located, from above, in contact with the touch panel (1, 16) are transmitted to the processor. In addition, at least two specifically allocated touch areas (6) are provided via which discrete inputs made using an input object can be transmitted to the processor. The touch areas (6) are integrated in the touch panel (1, 16) and form a portion thereof, and at least one tactile means (4, 26) is situated underneath the touch panel (1, 16) whereby giving a tactile response according to the force exerted by an input object in a touch area (6).

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION
TITEL EingabevorrichtungTITLE input device
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Eingabegerät zur Eingabe von Signalen in ein elektronisches Gerät, sowie Verfahren zu dessen Betrieb und Verwendungen eines solchen Eingabegerätes.The present invention relates to an input device for inputting signals into an electronic device, and to methods for its operation and uses of such an input device.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
In inzwischen beinahe sämtlichen computergestützten Geräten ist heutzutage die Eingabe von sowohl Positionsdaten (Maus, Touchpad oder Ähnliches) als auch von diskreten Eingabewerten (Tastatureingabe) gefordert. So nicht nur bei Computern sondern vielmehr auch bei Mobiltelefonen, PDA's, sowie zunehmend auch bei elektronischen Messgeräten und dergleichen und bei Eingabefeldern bei Fahrzeugen etc..Nowadays almost all computerized devices require the input of position data (mouse, touchpad or the like) as well as discrete input values (keyboard input). Not only in computers but also in mobile phones, PDAs, and increasingly also in electronic measuring devices and the like and in input fields in vehicles, etc.
Dabei werden die Funktionen der Eingabe von Positionsdaten. und der Eingabe von diskreten Werten typischerweise vollständig getrennt und in zwei verschiedenen Bereichen (beispielsweise Touchpad und daneben angeordnete Tastatur, vgl. dazu beispielsweise EP 0 672 980) angeordnet. Derartige Lösungen beanspruchen viel Platz und ausserdem ist je nach dem, ob Positionsdaten übergeben werden sollen oder ob eine Tastatureingabe erfolgen soll, ein Verschieben des Eingabeobjektes (beispielsweise Finger, Hand, Eingabestift etc.) erforderlich.In doing so, the functions of inputting position data become. and the input of discrete values typically completely separated and arranged in two different areas (eg, touchpad and adjacent keyboard, see, for example, EP 0 672 980). Such solutions take up a lot of space and, moreover, depending on whether position data should be transferred or whether a keyboard input should be made, a displacement of the input object (for example Finger, hand, stylus, etc.) required.
Entsprechend gibt es bereits Ansätze (vgl. dazu beispielsweise US 2004/0196270) in einem einzigen Eingabebereich sowohl die Eingabe von Positionsdaten als auch die Eingabe in Form einer Tastatureingabe zu erlauben. Solche Ansätze lösen zwar ' teilweise die genannten Probleme von zwei nebeneinander angeordneten Eingabemöglichkeiten, erfordern aber in der Regel eine gezielte aktive Umstellung zwischen den beiden Eingabemodi, und die Tastaturfunktion wird von den Benutzern aufgrund der typischerweise infolge der Touchpad-Sensoren völlig flachen Eingabeebene als unangenehm empfunden, da keine über die optische Orientierung hinausgehende Orientierungshilfe für die Tastatureingabe vorhanden ist.Accordingly, there are already approaches (see, for example, US 2004/0196270) in a single input area to allow both the input of position data and the input in the form of a keyboard input. Although such approaches solve ' partially the mentioned problems of two adjacent input options, but usually require a targeted active transition between the two input modes, and the keyboard function is perceived by the users due to the typically completely flat as a result of touchpad sensors input level as unpleasant because there is no orientation aid for the keyboard input beyond the optical orientation.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Eingabevorrichtung vorzuschlagen, welche sowohl die Möglichkeit einer Positionseingabe als auch einer diskreten Dateneingabe (Tastatureingabe) in einem einzigen Eingabefeld kombiniert, ohne die Nachteile des Standes der Technik aufzuweisen.The object of the invention is therefore to propose an improved input device which combines both the possibility of position input and of discrete data input (keyboard input) in a single input field without having the disadvantages of the prior art.
Die Lösung dieser Aufgabe wird dadurch erreicht, dass das Eingabegerät zur Eingabe von Signalen in ein elektronisches Gerät mit wenigstens einem Prozessor (z.B. Computer, Messgerät, Mobiltelephon, Automobilsteuerung o.a.) wenigstens folgende Elemente umfasst: ein Tastfeld zur Eingabe von Positionsdaten, über welches Positionsdaten eines mit dem Tastfeld von oben in Kontakt befindlichen Eingabeobjektes an den Prozessor übermittelt werden; sowie wenigstens einen (bevorzugt wenigstens zwei) spezifisch zugewiesenen, und in der Regel optisch und/oder haptisch markierten Tastenbereich, über welchem mit einem Eingabeobjekt diskrete Eingaben an den Prozessor übermittelt werden. Dabei sind die Tastenbereiche in das Tastfeld integriert und bilden bevorzugt integralen Bestandteil desselben. Weiterhin ist wenigstens ein taktiles Mittel unterhalb des Tastfeldes angeordnet, welches in Abhängigkeit der durch ein Eingabeobjekt in einem Tastenbereich angelegten Kraft eine taktile Rückmeldung gibt.The solution to this problem is achieved in that the input device for inputting signals into an electronic device with at least one processor (eg computer, measuring device, mobile phone, automobile control or the like) comprises at least the following elements: a touchpad for inputting position data, via which position data of a transmitted to the processor with the touchpad from above in contact input object; and at least one (preferably at least two) specifically assigned, and usually visually and / or haptically marked key area, via which discrete inputs are transmitted to the processor with an input object. The key areas are integrated in the touchpad and preferably form an integral part of the same. Furthermore, at least one tactile means is arranged below the touch panel, which is dependent on an input object in a key area applied force gives a tactile feedback.
Der Kern der Erfindung besteht somit darin, in einem Tastfeld zur Eingabe von Positionsdaten Bereiche (Tastenbereiche) vorzusehen, in welchen, wenn mit einem genügenden Druck von oben betätigt, eine taktile Rückmeldung erfolgt. Dadurch wird für den Benutzer eine sehr intuitive und einer Tastatur nachempfundene Bedienung ermöglicht, und gleichzeitig ergibt sich eine klare Trennung der Eingabe von Positionsdaten und von diskreten Tastaturdaten. Es zeigt sich nämlich überraschenderweise, dass insbesondere die taktile Rückmeldung für die Erzeugung eines "Tastaturgefühls" entscheidend ist, und weniger, wie dies beispielsweise über entsprechende Software möglich ist, eine alleinige Erzeugung einer akustischen Rückmeldung.The core of the invention is therefore to provide in a touchpad for the input of position data areas (key areas) in which, if operated with sufficient pressure from above, a tactile feedback occurs. This allows the user a very intuitive and keyboard-like operation, and at the same time gives a clear separation of the input of position data and discrete keyboard data. It turns out, surprisingly, that in particular the tactile feedback is crucial for the generation of a "keyboard feeling", and less, as is possible, for example, via appropriate software, a sole generation of an acoustic feedback.
Bevorzugtermassen bildet das gesamte Tastfeld dabei eine im wesentlichen geschlossene Oberfläche aus.Preferably, the entire touchpad forms a substantially closed surface.
Gemäss einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist entsprechend Tastfeld respektive der gesamte Eingabebereich des Eingabegerätes als x-y-z-Sensor ausgebildet.According to a first preferred embodiment, the touchpad or the entire input area of the input device is designed as an x-y-z sensor.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Trennung der Eingabe von Positionsdaten und von Tastatureingabe durch eine spezifische Zuweisung von entsprechenden Kraftbereichen bei der Eingabe gewährleistet. So werden beispielsweise bei einer Kraft des Eingabeobjektes (z. B. Finger oder Stift) senkrecht zur Ebene des Tastfeldes von weniger als einer definierten Grenzkraft, bevorzugt einer Kraft von weniger als 2N oder weiterhin bevorzugt von weniger als 1.5N, ausschliesslich Positionsdaten an den Prozessor übermittelt. Weiterhin bevorzugt wird bei einer Kraft des Eingabeobjektes senkrecht zur Ebene des Tastfeldes von mehr als einer definierten Grenzkraft, bevorzugt bei einer Kraft von mehr als 2N, der jeweilige Tastenbereich aktiviert und ausschliesslich eine dem zugehörigen Tastenbereich entsprechende diskrete Eingabe an den Prozessor übermittelt, und gleichzeitig erfolgt nur dann eine taktile Rückmeldung. Selbstverständlich können die Tastenbereiche je nach Eingabemodus unterschiedlich belegt sein. Bevorzugtermassen werden bei einer Kraft des Eingabeobjektes senkrecht zur Ebene des Tastfeldes im Bereich von 0.2N bis 1.5N ausschliesslich Positionsdaten an den Prozessor übermittelt, und bei einer Kraft des Eingabeobjektes senkrecht zur Ebene des Tastfeldes von mehr als 2N wird der jeweilige Tastenbereich aktiviert und es wird ausschliesslich eine dem zugehörigen Tastenbereich entsprechende diskrete Eingabe an den Prozessor übeπnittelt, und gleichzeitig erfolgt eine taktile Rückmeldung. Wie bereits erwähnt, handelt es sich gemäss der Erfindung bei der taktilen Rückmeldung um eine einer mechanischen Tastaturtaste nachempfundene taktile Rückmeldung. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich z.B. bei den taktilen Mitteln um passive taktile Mittel, wie z.B. eine Silikonmembrane, einen Metallfrosch, und/oder eine Polydomfolie. Unter passiv ist dabei zu verstehen, dass diese taktilen Mittel nicht angesteuert werden, um eine taktile Rückmeldung zu erzeugen. Dabei können beispielsweise Metallfrösche verwendet werden, welche eine Kraft von 2-4N erfordern, welche Durchmesser im Bereich von 2-15 mm aufweisen, und welche einen Weg im Bereich von 0.1-1 mm oder mehr zur Verfügung stellen.According to a further preferred embodiment, the separation of the input of position data and keyboard input is ensured by a specific assignment of corresponding force ranges during the input. Thus, for example, with a force of the input object (eg finger or stylus) perpendicular to the plane of the touchpad of less than a defined limit force, preferably a force of less than 2N or further preferably less than 1.5N, positional data will only be sent to the processor transmitted. Furthermore, in the case of a force of the input object perpendicular to the plane of the touchpad of more than a defined limit force, preferably at a force of more than 2N, the respective key area is activated and only a discrete input corresponding to the associated key area is transmitted to the processor, and at the same time only then a tactile feedback. Of course, the key ranges can be assigned differently depending on the input mode. With a force of the input object perpendicular to the plane of the touchpad in the range of 0.2N to 1.5N, positional data are preferably transmitted to the processor, and with a force of the Input object perpendicular to the plane of the touchpad of more than 2N, the respective key area is activated and it is exclusively one of the associated key area corresponding discrete input übeπnittelt to the processor, and simultaneously there is a tactile feedback. As already mentioned, according to the invention the tactile feedback is a tactile feedback modeled on a mechanical keyboard key. According to a preferred embodiment of the invention, for example, the tactile agents are passive tactile agents, such as a silicone membrane, a metal frog, and / or a polydomial film. Under passive is to be understood that these tactile means are not driven to produce a tactile feedback. In this case, for example, metal frogs may be used which require a force of 2-4N, which have diameters in the range of 2-15 mm, and which provide a path in the range of 0.1-1 mm or more.
Es erweist sich dabei als vorteilhaft, wenn das Tastfeld in z-Richtung flexibel ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem unterhalb desIt proves to be advantageous if the touchpad is flexible in the z-direction. This can be achieved, for example, by taking the below
Tastfeldes ein in z-Richtung flexibler Sensor angeordnet ist, welcher als x-y-z Sensor wirkt. Typischerweise ist unterhalb des Sensors eine flexible Platte (Aktuator) angeordnet, unterhalb welcher wenigstens ein (bevorzugt wenigstens zwei) taktilesTouchpad a flexible sensor is arranged in the z-direction, which acts as an x-y-z sensor. Typically, below the sensor, a flexible plate (actuator) is arranged, below which at least one (preferably at least two) tactile
Mittel auf einem bevorzugt starren Boden angeordnet ist. Dabei kann zwischen taktilem Mittel und Boden eine Leiterplatte angeordnet werden, um die Tastaturfunktion zu erkennen.Means is arranged on a preferably rigid floor. In this case, a circuit board can be arranged between the tactile means and the ground in order to recognize the keyboard function.
Um ausschliesslich eine Flexibilität in z-Richtung in den Tastenbereichen zu erlauben, ist es gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform möglich, unterhalb des Tastfeldes und bevorzugt oberhalb des Sensors ein starres Raster anzuordnen, welches in Tastenbereichen Aussparungen aufweist und somit nur dort eine Flexibilität in z- Richtung ergibt.In order to allow only a flexibility in the z-direction in the key areas, it is possible according to a further preferred embodiment, below the touchpad and preferably above the sensor to arrange a rigid grid, which has recesses in key areas and thus only there flexibility in z Direction results.
Alternativ ist es möglich, zwischen Tastfeld und einem auf einem starren Boden angeordneten Sensor ein taktiles Mittel anzuordnen.Alternatively, it is possible to arrange a tactile means between the touch panel and a sensor arranged on a rigid base.
Es ist nicht nur möglich, ein in z-Richtung flexibles Tastfeld vorzusehen, sondern es ist auch möglich, ein starres Tastfeld zu verwenden. Dieses kann dann in z-Richtung beweglich geführt vorgesehen werden, wobei unterhalb des Tastfeldes ein einziges (oder auch mehrere) taktiles Mittel angeordnet ist. In diesem Fall werden die x-y-Daten, welche zur Erkennung, welche Taste effektiv betätigt wurde, vom x-y Sensor erkannt, und nicht über entsprechende Kontakte oder Ähnliches im Bereich des taktilen Mittels, da bei jeder Betätigung des Tastfeldes das gleiche taktile Mittel aktiviert wird. In diesem Fall ist es möglich, Blockierungsmittel (z. B. Stössel) vorzusehen, welche die Beweglichkeit des Tastfeldes in z-Richtung nur freigeben, wenn Positionsdaten aus einem Tastenbereich an den Prozessor übermittelt werden. Gleichermassen ist es bei einem flexiblen Tastfeld möglich, bei einem starren Raster im Bereich der Tasten, d. h. bei den Aussparungen ebenfalls starre Tastenbereiche vorzusehen, und diese individuell über entsprechende Blockierungsmittel zu verriegeln, wenn nicht Positionsdaten aus einem Tastenbereich an den Prozessor übermittelt werden.It is not only possible to provide a flexible touchpad in the z-direction, but it is also possible to use a rigid touchpad. This can then be in the z direction movably guided, wherein below the touch panel, a single (or more) tactile means is arranged. In this case, the xy data detected to identify which key was effectively actuated is detected by the xy sensor and not via corresponding contacts or the like in the area of the tactile means, since the same tactile means is activated each time the touch panel is actuated. In this case, it is possible to provide blocking means (eg plungers) which only release the mobility of the touchpad in the z direction when position data from a key area are transmitted to the processor. Likewise, it is possible with a flexible touchpad, with a rigid grid in the area of the keys, ie at the recesses also provide rigid key areas, and lock them individually via corresponding blocking means, if not position data from a key range are transmitted to the processor.
Grundsätzlich kann es sich beim Tastfeld auch direkt um einen insbesondere bevorzugt als x-y-Sensor wirkenden Bildschirm, insbesondere bevorzugt um einen OLED- Bildschirm handeln. Ganz allgemein kann der Sensor zur x-y oder x-y-z- Datenermittlung in Form eines kapazitiven, eines resisitiven, eines Piezo-Sensors, oder eines Kontaktfoliensensors vorliegen. Im letzteren Fall kann der Kontaktfoliensensor unterhalb eines flexiblen Tastfeldes oder mit diesem integriert ausgebildet seien, und kann wenigstens zwei wenigstens bereichsweise durch wenigstens eine Distanzl'olie getrennte Leiterbereiche aufweisen.In principle, the touchpad can also be directly a screen which is particularly preferably an xy sensor, in particular preferably an OLED screen. In general, the sensor for xy or xyz data acquisition in the form of a capacitive, a resistive, a piezoelectric sensor, or a contact foil sensor can be present. In the latter case, the contact film sensor below a touch panel or flexible with this integrally formed are, and at least two may be at least partially by at least one Distanzl 'olie separate conductor portions have.
Als taktile Rückmeldung ist im Rahmen dieser Erfindung insbesondere eine spürbare Bewegung in z-Richtung gewissermassen in die Tiefe des Eingabefeldes zu verstehen. Dabei wirkt bis zu einer gewissen Krafteinwirkung von oben eine grosse Gegenkraft der Oberfläche (Tastfeld) und es ist keine Bewegung z.B. des Fingers in z-Richtung möglich. Die Gegenkraft der Oberfläche des Tasfeldes nimmt nach Erreichen einer bestimmten Krafteinwirkung plötzlich schlagartig ab und erst dann erfolgt die Bewegung des Eingabeobjektes (z.B. Finger) in z-Richtung.As a tactile feedback in the context of this invention, in particular a noticeable movement in the z-direction to some extent in the depth of the input field to understand. It acts up to a certain force from above a large counterforce of the surface (touchpad) and there is no movement, for example. of the finger in z-direction possible. The counterforce of the surface of the Tasfeldes abruptly decreases after reaching a certain force and only then takes place the movement of the input object (such as fingers) in the z-direction.
Um zusätzlich zur taktilen Rückmeldung auch an der Oberfläche Orientierungshilfen für den Benutzer zur Verfügung zu stellen, ist es möglich, wenigstens einen Tastenbereich über die Oberflächenebene des Tastfeldes hervortretend oder als Ausnehmung auszubilden. Insbesondere konkave oder konvexe, bevorzugt kreissymmetrische Formen in den Tastenbereichen erweisen sich als angenehm. Die Empfindung als Tastatur kann zusätzlich unterstützt werden, indem zusätzlich zur taktilen Rückmeldung eine akustische Rückmeldung erfolgt, wobei diese über spezifisch dafür vorgesehene Mittel im Eingabegerät direkt erzeugt werden kann.In order to provide guidance to the user on the surface in addition to the tactile feedback, it is possible to project at least one key area over the surface plane of the touch panel or as a recess train. In particular, concave or convex, preferably circularly symmetrical shapes in the key areas prove to be pleasant. The sensation as a keyboard can be additionally supported by an acoustic feedback takes place in addition to the tactile feedback, which can be generated directly via specifically provided means in the input device.
Insbesondere beispielsweise im Bereich der Mobiltelefone, PDA's oder im Bereich derIn particular, for example in the field of mobile phones, PDAs or in the field of
Eingabegeräte für Automobile erweist es sich als vorteilhaft, zusätzlich Mittel zurInput devices for automobiles, it proves to be advantageous, in addition to funds for
Beleuchtung des Tastfeldes insbesondere bevorzugt zur Beleuchtung der Tastenbereiche oder aber der die Tastenbereiche umgebenden Regionen vorzusehen. In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, das Tastfeld wenigstens teilweise transparent auszubilden, um das Hindurchtreten von dahinter oder innerhalb desIllumination of the touch panel particularly preferred to provide illumination of the key areas or the regions surrounding the key areas. In this context, it proves to be advantageous to form the touch panel at least partially transparent to the passage of from behind or within the
Tastfeldes erzeugtem Licht zu ermöglichen. Beispielsweise ist dies möglich, indem alsTouchpad to allow generated light. For example, this is possible by using as
Mittel zur Beleuchtung LED's oder Elektrolumineszenzfolien verwendet werden, gegebenenfalls in Kombination mit einer reflektierenden Schicht. Gemäss einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform des erfmdungsgemässen Eingabegerätes sind auf einem im wesentlichen starren Boden passive taktile Mittel angeordnet, welche zusammen mit elektrischen oder elektronischen Detektionsmitteln wie z.B. einer Leiterplatte (auch Flexprint) die Aktuierung der taktilen Mittel zu einem Signal umwandeln, welches anschliessend dazu verwendet werden kann, das Drücken einer Taste zu registrieren. Dabei kann dieser "Unterbau" entweder dazu ausgelegt werden, dass nur das generelle Drücken wenigstens einer Taste registriert wird, und dass die Zuordnung, welche der Tasten gedrückt wird, über den Sensor erfolgt. Er kann aber auch dazu ausgelegt werden, dass spezifische Signale für die einzelnen Tasten von diesem "Unterbau" zur Verfügung gestellt werden. Darauf ist eine flexible Sensorplatte angeordnet, und darauf ein x-y oder ein x-y-z Sensor. Auf diesem Sensor ist, sofern eine Hinterleuchrung gewünscht ist, ggf. eine Elektrolumineszenzfolie und/oder eine dekorierte Folie angeordnet. Auf dieser (diesen) Folie(n) oder direkt auf dem Sensor ist dann ein nach unten planes flexibles Tastfeld normalerweise aus einem transparenten Material angeordnet. Möglich ist es auch, wenn z.B. LEDs oder andere Lichtquellen unterhalb des Sensors angeordnet sind, den Sensor an gewissen Stellen transparent oder mit Aussparungen auszugestalten damit das Licht nach oben austreten kann.Means for illuminating LED's or electroluminescent sheets are used, optionally in combination with a reflective layer. According to a very particularly preferred embodiment of the input device according to the invention passive tactile means are arranged on a substantially rigid bottom, which together with electrical or electronic detection means such as a printed circuit board (also Flexprint) to convert the actuation of the tactile means to a signal, which then used to can be to register pressing a button. In this case, this "substructure" can either be designed so that only the general pressing of at least one key is registered, and that the assignment of which of the keys is pressed takes place via the sensor. However, it can also be designed to provide specific signals for each key from that "substructure". On top of that a flexible sensor plate is placed, and on it an xy or an xyz sensor. If a backlighting is desired, an electroluminescent film and / or a decorated film may be arranged on this sensor. On this (these) foil (s) or directly on the sensor then a downwardly planar flexible touchpad is normally arranged from a transparent material. It is also possible, for example, if LEDs or other light sources are arranged below the sensor, the sensor to make it transparent or recessed at certain points so that the light can escape upwards.
Bevorzugtermassen verfugt die flexible Sensorplatte und das flexible Tastfeld über eine Härte im Bereich von ca. 20-70 Shore A. Die flexible Sensorplatte verfügt bevorzugt über eine höhere Härte als das flexible Tastfeld. Die flexible Sensorplatte verfügt insbesondere über eine Härte im Bereich von 70 Shore A, und das flexible Tastfeld über eine Härte im Bereich von 40 Shore A.Preferably, the flexible sensor plate and the flexible touchpad have a hardness in the range of about 20-70 Shore A. The flexible sensor plate preferably has a higher hardness than the flexible touchpad. In particular, the flexible sensor plate has a hardness in the range of 70 Shore A, and the flexible touchpad has a hardness in the range of 40 Shore A.
Die flexible Sensorplatte hat normalerweise nach oben zum Sensor eine plane Oberfläche und im Bereich der taktilen Mittel verfügt sie nach unten über zu den taktilen Mitteln gerichtete Vorsprünge oder Nasen, sowie gegebenenfalls über zwischen den taktilen Mitteln angeordnete nach unten gerichtete Abstützungen zur Abstützung der flexiblen Sensorplatte.The flexible sensor plate normally has a planar surface upwardly of the sensor, and in the area of the tactile means it has downwardly protrusions or noses directed towards the tactile means, and optionally, downwardly disposed supports between the tactile means for supporting the flexible sensor plate.
Wird als Sensor ein resistiver Sensor verwendet, so ist es auch möglich, auf dem flexiblen Tastfeld wenigstens eine starre Kappe, insbesondere bevorzugt aus Kunststoff, anzuordnen, welche Bereiche des flexiblen Tastfeldes abdeckt, wobei bevorzugtermassen derartige Kappen in den Tastenbereichen angeordnet sind. Bei der starren Kappe kann es sich um einen Navigator handeln, welcher nicht nur in z- Richtung betätigt werden kann, sondern der auch dazu verwendet werden kann, über Kippbewegungen der Kappe transversale Daten zu übergeben. Grundsätzlich zeigt sich, dass bei Verwendung eines resistiven Sensors die einzelnen Schichten bevorzugt nicht miteinander verklebt werden sollten. Ganz anders bei der Verwendung eines kapazitiven Sensors, dort sollten bevorzugt die einzelnen Schichten vollflächig miteinander verklebt werden.If a resistive sensor is used as the sensor, then it is also possible to arrange on the flexible touchpad at least one rigid cap, particularly preferably made of plastic, which covers areas of the flexible touchpad, such caps preferably being arranged in the key areas. The rigid cap can be a navigator which can not only be actuated in the z direction, but can also be used to transfer transverse data via tilting movements of the cap. Basically, it turns out that when using a resistive sensor, the individual layers should preferably not be glued together. Quite different when using a capacitive sensor, there should preferably the individual layers are glued together over the entire surface.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Eingabegerätes. Das Verfahren ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme respektive Registrierung einer Positionsmeldung ausschliesslich bei einer Kraft des Eingabeobjektes senkrecht zur Ebene des Tastfeldes von weniger als einer definierten Grenzkraft, bevorzugt einer Grenzkraft von weniger als 2N oder sogar weniger als 1.5N, erfolgt, und dass die Tastatureingabe in einem Tastenbereich ausschliesslich bei einer Kraft des Eingabeobjektes senkrecht zur Ebene des Tastfeldes von mehr als einer definierten Grenzkraft, bevorzugt einer Grenzkraft mehr als 2N, erfolgt. Insbesondere bevorzugt wird bei einer Kraft des Eingabeobjektes in einem Tastenbereich senkrecht zur Ebene des Tastfeldes von mehr als der Grenzkraft eine automatische Kompensation von davor und/oder danach ausgewerteten Positionsdaten durchgeführt.Furthermore, the present invention relates to a method for operating such an input device. The method is characterized in particular by recording or respectively registering a position report exclusively with a force of the input object perpendicular to the plane of the touchpad of less than a defined limiting force, preferably a limiting force of less than 2N or even less than 1.5N, and the keyboard input in a key area exclusively with a force of the input object perpendicular to the plane of the touchpad of more than a defined limit force, preferably a limit force more than 2N occurs. Particularly preferably, in the case of a force of the input object in a key area perpendicular to the plane of the touchpad of more than the limit force, an automatic compensation of previously and / or subsequently evaluated position data is performed.
Zu guter letzt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines Eingabegerätes als Eingabegerät für ein Mobiltelefon, einen Computer, ein elektronisches Messgerät, ein PDA sowie Mischformen davon, insbesondere bevorzugt als Eingabebereich in einem Automobil .Last but not least, the present invention relates to the use of an input device as an input device for a mobile phone, a computer, an electronic measuring device, a PDA, and hybrid forms thereof, particularly preferably as an input area in an automobile.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Further preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:BRIEF EXPLANATION OF THE FIGURES The invention will be explained in more detail below with reference to embodiments in conjunction with the drawings. Show it:
Fig. 1 a) einen schematischen Schnitt durch eine vereinfachte Eingabevorrichtung nach der Erfindung; b) eine Aufsicht auf eine mögliche Eingabevorrichtung;Fig. 1 a) shows a schematic section through a simplified input device according to the invention; b) a view of a possible input device;
Fig. 2 a)-q) unterschiedliche Architekturen von Eingabevorrichtungen nach der Erfindung in schematischen Schnitten; undFig. 2 a) -q) show different architectures of input devices according to the invention in schematic sections; and
Fig. 3 a)-c) unterschiedliche weitere bevorzugte Architekturen von Eingabevorrichtungen nach der Erfindung in schematischen Schnitten.Fig. 3 a) -c) different further preferred architectures of input devices according to the invention in schematic sections.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG Fig. 1 a) zeigt einen Schnitt durch eine vereinfachte Eingabevorrichtung nach der Erfindung. In einem Gehäuse 5 sind auf dem Boden des Gehäuses jeweils dort, wo oberhalb eine Taste angeordnet ist, taktile Elemente 4 in Form eines Metallfrosches, einer Polydomfolie oder einer Silikonmembrane angeordnet. Auf diesen taktilen Elementen 4 liegt eine flexible Sensorplatte, ein so genannter Aktuator 3, welcher insbesondere von oben auf den taktilen Elementen 4 aufliegt. Dabei können, wie in Fig. Ia), diese Auflageflächen als spezifische, nach unten auf die taktilen Elemente gerichtete Vorsprünge ausgebildet sein. Der Aktuator 3 verfügt nach oben über eine ebene Oberfläche, auf welcher ein flexibler x-y-z-Sensor 2 angeordnet ist. Auf diesem flexiblen Sensor 2 ist ein flexibles Tastfeld 1 respektive Tastenfeld angeordnet. Das Tastfeld 1 verfügt über eine geschlossene Oberfläche, auf welcher die Tastenbereiche 6 durch entsprechende Zeichen, Symbole oder eine Dekoration markiert sind.WAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION FIG. 1 a) shows a section through a simplified input device according to the invention. In a housing 5, tactile elements 4 in the form of a metal frog, a polydim film or a silicone membrane are arranged on the bottom of the housing, in each case where a key is arranged above. On these tactile Elements 4 is a flexible sensor plate, a so-called actuator 3, which rests in particular on the tactile elements 4 from above. In this case, as in Fig. Ia), these bearing surfaces may be formed as specific, directed downwards on the tactile elements projections. The actuator 3 has at the top a flat surface on which a flexible xyz sensor 2 is arranged. On this flexible sensor 2, a flexible touchpad 1 respectively keypad is arranged. The touch panel 1 has a closed surface on which the key areas 6 are marked by corresponding characters, symbols or a decoration.
Wie in Fig. 1 a) ausserdem angedeutet, können die Tastenbereiche 6 auch, wie im linken Bereich dargestellt, als Erhebungen ausgestaltet sein, oder, wie im rechten Bereich dargestellt, als im Tastenbereich ausgebildete Vertiefungen. Zur Beleuchtung sind zudem z. B. am Rand, typischerweise hinter einem nach oben begrenzenden Gehäuseteil von vorne unsichtbar, Beleuchtungsmittel, konkret LED's angeordnet, welche dasAs also indicated in FIG. 1 a), the key areas 6 can also be designed as elevations, as shown in the left area, or, as shown in the right area, as depressions formed in the key area. For lighting are also z. B. at the edge, typically invisible behind an upwardly delimiting housing part from the front, lighting means, specifically arranged LEDs, which the
Tastfeld 1, welches in diesem Fall wenigstens bereichsweise semitransparent ist, hinterleuchten können.Touchpad 1, which is semitransparent at least partially in this case, can backlight.
In Fig. Ib) ist eine solche Eingabevorrichtung mit vier Tastenbereichen in einer Aufsicht dargestellt, wobei zusätzlich ein Anzeigefeld angeordnet ist.In Fig. Ib) such an input device is shown with four key areas in a plan view, wherein additionally a display panel is arranged.
Bei der Bedienung einer solchen Eingabevorrichtung wird die gesamte Flexibilität der taktilen Mittel 4 und der darüberliegenden Schichten 1-3 typischerweise so eingestellt, dass eine taktile Rückmeldung bei einem Druck von mehr als 2N erfolgt. Gleichzeitig wird der Sensor 2 derart angesteuert, dass erst bei einem Druck auf den Sensor 2 in z- Richtung (d. h. in Fig. 1 a von oben senkrecht nach unten) von ebenfalls typischerweise mehr als 2N eine Eingabe im Sinne einer Tasteneingabe erfolgt, wobei über die bei diesem Druck vom Sensor 2 gemessenen x-y Positionswerte (d. h. die Positionswerte in der Ebene der Oberfläche des Tastfeldes 1) dazu verwendet werden, zu erkennen, welche der Tasten betätigt worden ist. Es ist dabei entscheidend, dass die z- Empfmdlichkeit des Sensors abgestimmt ist mit der Flexibilität der taktilen Mittel 4 und der darüberliegenden Schichten 1-3, damit die taktile Rückmeldung in jedem Fall nur dann eintritt, wenn tatsächlich eine Eingabe auch vom Sensor 2 übernommen wird, respektive eine Eingabe vom Sensor 2 nur übernommen wird, wenn auch eine taktile Rückmeldung erfolgt. Die Eingabe kann dabei beispielsweise mit einem Finger, der Handfläche oder mit einem dafür vorgesehenen Werkzeug wie beispielsweise einem eigens dafür vorgesehenen, abgerundeten Stift erfolgen.In operating such an input device, the total flexibility of the tactile means 4 and overlying layers 1-3 is typically adjusted to provide tactile feedback at a pressure greater than 2N. Simultaneously, the sensor 2 is controlled such that only when a pressure on the sensor 2 in the z direction (ie in Fig. 1 a from top to bottom vertically) of also typically more than 2N an input in the sense of a key input takes place, via the xy position values (ie, the position values in the plane of the surface of the touchpad 1) measured at this pressure by the sensor 2 are used to identify which of the keys has been actuated. It is crucial that the z- sensitivity of the sensor is matched with the flexibility of the tactile means 4 and the overlying layers 1-3, so that the tactile feedback in each case only occurs when an input is actually taken over by the sensor 2 , respectively, an input from the sensor 2 is only accepted, albeit a tactile Feedback takes place. The input can be done for example with a finger, the palm or with a dedicated tool such as a specially designed, rounded pin.
So werden folgende Funktionen möglich: • x-y-z Sensor zum Navigieren auf einem Bildschirm in x-y Koordinaten, niedrige z-Kraft (ca. 0.2- 15N in z-Richrung)The following functions are possible: • x-y-z sensor for navigating on a screen in x-y coordinates, low z-force (about 0.2- 15N in z-direction)
• x-y-z Sensor zur handschriftlichen Texteingabe mit Finger oder Stift, niedrige z- Kraft (ca. 0.2- 15N in z-Richtung)• x-y-z sensor for handwritten text input with finger or pencil, low z-force (about 0.2- 15N in z-direction)
• x-y-z Sensor in Kombination mit taktilem Element 4 zum Betätigen von Tasten 6 in bestimmten x-y Koordinaten oder als Mausklick beim Navigieren, hohe z-• x-y-z sensor in combination with tactile element 4 for operating keys 6 in certain x-y coordinates or as a mouse click while navigating, high z-
Kraft (typischerweise mehr als 2N, taktiles Element 4 spricht an)Force (typically more than 2N, tactile element 4 responds)
In den Figuren 2a)-q) sind unterschiedliche Varianten eines Aufbaus von solche Eingabevorrichtungen dargestellt. In Fig. 2a) ist die Möglichkeit dargestellt, unterhalb der taktilen Elemente 4 eine Leiterplatte 9 oder eine Leiterplattenfolie (Flexprint) anzubringen. Die Leiterplatte 9 unter dem taktilen Element 4 dient der Erkennung der Tastenfunktion. Die Leiterplatte 9 löst somit die Tastenfunktionen wie bei einer konventionellen Tastatur aus, d.h. wenn der Metalldom in der Mitte die Leiterplatte berührt. Dieses Ausfuhrungsbeispiel hat den Vorteil, dass die Tastenfunktionen nicht über die z-Empfindlichkeit des Sensors 2 erfolgen muss, somit kann es sich beim Sensor 2 in diesem Fall um einen reinen x-y Sensor handeln. Zudem wird die Anpassung von Ansprechen in z-Richtung des Sensors 2 und taktiler Rückmeldung wie oben erwähnt vermieden, da eine Tastatureingabe konstruktionsbedingt nur dann erfolgt, wenn der Metalldom 4 auf die Leiterplatte heruntergedrückt wird.FIGS. 2a) -q) show different variants of a construction of such input devices. In Fig. 2a), the possibility is shown below the tactile elements 4, a printed circuit board 9 or a printed circuit board film (Flexprint) to install. The printed circuit board 9 under the tactile element 4 is used to recognize the key function. The printed circuit board 9 thus triggers the key functions as in a conventional keyboard, i. when the metal dome in the middle touches the PCB. This exemplary embodiment has the advantage that the key functions do not have to take place via the z-sensitivity of the sensor 2, so in this case the sensor 2 can be a pure x-y sensor. In addition, the adaptation of response in the z-direction of the sensor 2 and tactile feedback is avoided as mentioned above, since a keyboard input by design only takes place when the metal dome 4 is pressed down on the circuit board.
Ein weiteres alternatives Ausfuhrungsbeispiel ist in Fig. 2b) dargestellt. Hier ist das taktile Element 4 auf dem Sensor 2 angeordnet und es gibt keinen Aktuator. Der Sensor 2 wird via das flexible Tastenfeld 1 betätigt. Das taktile Element 4 liegt direkt auf dem Sensor 2. In diesem Bereich der taktilen Elemente ist die Sensorfunktion in Bezug auf die Positionseingabe in x-y nur eingeschränkt gegeben. Allerdings kann beim Betätigen des taktilen Elements 4 die Tastatur-Funktion direkt über die Position des Auftreffens erfasst werden, und es ist somit möglich, auch hier nur einen x-y-empfindlichen Sensor zu verwenden. Es ist aber auch möglich, die Funktion über die erhöte Kraft zum Betätigen des taktilen Elementes 4 zu erkennen, wobei dann ein x-y-z-empfmdlicher Sensor 2 Anwendung finden muss.A further alternative exemplary embodiment is shown in FIG. 2b). Here, the tactile element 4 is arranged on the sensor 2 and there is no actuator. The sensor 2 is actuated via the flexible keypad 1. The tactile element 4 is located directly on the Sensor 2. In this area of the tactile elements, the sensor function is limited in terms of the position input in xy. However, when the tactile element 4 is actuated, the keyboard function can be detected directly via the position of the impact, and it is therefore possible to use only one xy-sensitive sensor here as well. But it is also possible to recognize the function of the increased force for actuating the tactile element 4, in which case an xyz-sensitive sensor 2 must be used.
Grundsätzlich kann das Tastenfeld transparent oder eingefärbt sein, und es kann ausserdem hart respektive starr (vgl. Fig. 2c) oder weich, wie oben erwähnt, sein. Beim Material für das Tastfeld 1 und gleichermassen für den Aktuator 3 kann es sich um Silikon, TPE (themoplastischer Gummi), Gummi oder aber auch um eine Kunststoff- Folie, Leder, Textil, Slush Haut etc. handeln. Es können dabei die Tasten leicht angeformt sein (vertieft oder erhaben), es können Raster mit Rillen oder Stegen vorhanden sein, die Oberfläche kann texturiert oder glatt sein. Wie weiterhin in Fig. 2c dargestellt, kann an Stelle des flexiblen Tastfeldes 1 ein flexibler Bildschirm 10 (beispielsweise LCD oder OLED) mit darunter liegendem Sensor 2 verwendet werden. Der Bildschirm und der Sensor können auch integriert sein.In principle, the keypad can be transparent or colored, and it can also be hard or rigid (see Fig. 2c) or soft, as mentioned above. The material for the touchpad 1 and equally for the actuator 3 may be silicone, TPE (thermoplastic rubber), rubber or even a plastic film, leather, textile, slush skin, etc. The keys can be slightly molded (recessed or raised), there can be grids with grooves or webs, the surface can be textured or smooth. As further shown in Fig. 2c, instead of the flexible touchpad 1, a flexible screen 10 (for example, LCD or OLED) can be used with sensor 2 underneath. The screen and the sensor can also be integrated.
Wie zudem in Fig. 2d dargestellt, ist es auch möglich, eine starre Einheit 16 in Form beispielsweise eines x-y-empfindlichen Bildschirmes 16 zu verwenden. In diesem Fall wird die taktile Rückmeldung nur durch ein taktiles Element 4 vorgesehen, und die gesamte oberhalb des taktilen Elementes 4 angeordnete Einheit aus Bildschirm 16 und Aktuator 14 ist starr ausgebildet, aber nur kontrolliert in z-Richtung verschiebbar, was beispielsweise über entsprechende Führungen (Führungsstück 12 und Führungsbohrung 13) gewährleistet werden kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird unabhängig davon, welche Taste betätigt wird, die gesamte Einheit aus Bildschirm 16 und Aktuator 11 in z-Richtung nach unten verschoben, somit wird die Information, welche Taste betätigt wird, über die x-y Empfindlichkeit des Bildschirms (gegebenenfalls in Kombination mit einem Sensor 2) ermittelt, und die Information einer Tasteneingabe entweder über die z-Empfindlichkeit des Sensors 2 respektive des Bildschirms oder über eine auf dem Boden des Gehäuses 5 angeordnete Leiterplatte (in Fig. 2d nicht dargestellt) ermittelt.As also shown in Fig. 2d, it is also possible to use a rigid unit 16 in the form of, for example, an xy-sensitive screen 16. In this case, the tactile feedback is provided only by a tactile element 4, and the entire above the tactile element 4 arranged unit of screen 16 and actuator 14 is rigid, but only controlled in the z direction displaced, which for example via corresponding guides ( Guide piece 12 and guide bore 13) can be ensured. In this embodiment, regardless of which key is pressed, the entire unit of screen 16 and actuator 11 is moved down in the z-direction, thus the information which key is pressed on the xy sensitivity of the screen (possibly in combination with a sensor 2), and the information of a key input either via the z-sensitivity of the sensor 2 and the screen or via a arranged on the bottom of the housing 5 circuit board (in Fig. 2d not shown).
Wie in Fig. 2e) dargestellt, ist es möglich, den Sensor auf einer festen Platte mit unterteiltem Tastenfeld vorzusehen. Das unterteilte Tastenfeld ergibt eine eindeutige Tastenposition: Ein festes Gitter oder starres Raster 14 wird im Tastenfeld unterhalb des Sensors 2 eingelegt, sodass die Betätigung des taktilen Elementes 4 nur bei den Tasten, wo Aussparungen 15 vorgesehen sind, und nicht dazwischen, erfolgen kann. Das Gitter 14 wird mit dem Gehäuse 5 verankert. Das Gitter kann auch oberhalb des Sensors angebracht sein.As shown in Fig. 2e), it is possible to provide the sensor on a fixed plate with a divided keypad. The subdivided keypad results in a unique key position: a fixed grid or rigid grid 14 is placed in the keypad below the sensor 2, so that the actuation of the tactile element 4 only in the keys, where recesses 15 are provided, and not in between, can take place. The grid 14 is anchored to the housing 5. The grid can also be mounted above the sensor.
Weiterhin ist es möglich, wie dies in Fig. 2f) dargestellt ist, eine positionsabhängige Tastensperre vorzusehen: ein Stössel 17 gibt je nach x-y Position des betätigten Sensors eine Betätigung der Taste in z-Richtung frei oder nicht. Somit ist eine klare Trennung der Tasten und der Zwischenbereiche zwischen den Tasten möglich. Der Stössel 17 wird über eine Software angesteuert. Als Stössel 17 kann z.B. ein hydraulischerFurthermore, it is possible, as shown in Fig. 2f), to provide a position-dependent key lock: a plunger 17 is depending on the x-y position of the operated sensor, an actuation of the button in the z-direction free or not. Thus, a clear separation of the keys and the intermediate areas between the keys is possible. The plunger 17 is controlled by software. As a ram 17, e.g. a hydraulic
Zylinder oder eine elektromagnetische Verriegelung verwendet werden. Der Stössel 17 kann auch gleichzeitig die Funktion des taktilen Elementes 4 übernehmen, wenn diesem eine entsprechende elektronische Steuerung zur Simulation der taktilen Rückmeldung hinterlegt wird.Cylinder or an electromagnetic lock can be used. The plunger 17 can also simultaneously assume the function of the tactile element 4, if this is a corresponding electronic control for the simulation of the tactile feedback is deposited.
Fig. 2g) zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit definierten Betätigungsfeldern: Unterhalb des x-y-z Sensors 2 wird eine Leiterplatte 20 mit Kontakten und eine Distanzfolie 19 gelegt, wobei die gegenüber angeordneten Kontakte 18 auf der Unterseite des Sensors 2 nur unter den Tasten angebracht werden. Die Kraft zum Betätigen der Kontakte 18 liegt unterhalb der Betätigungskraft des taktilen Elementes 4. Wird nun eine Taste im dafür vorgesehenen Bereich gedrückt, so schliesst sich der Kontakt und der Stössel 17 gibt das taktile Element 4 frei. Der Stössel 17 kann z.B. ein Bi-Metall Streifen sein, welcher sich bei Stromdurchfluss erhitzt und verbiegt.Fig. 2g) shows a further embodiment with defined fields of operation: Below the x-y-z sensor 2, a printed circuit board 20 is placed with contacts and a spacer foil 19, wherein the oppositely disposed contacts 18 are mounted on the underside of the sensor 2 only under the keys. The force for actuating the contacts 18 is below the actuation force of the tactile element 4. If a button is pressed in the area provided, the contact closes and the plunger 17 releases the tactile element 4. The plunger 17 may e.g. a bi-metal strip which heats and bends when current flows.
Der Sensor 2 muss flexibel sein, um das taktile Element 4 auslösen zu können (ausser bei fester, starrer Sensorplatte mit einem Element und Führungen) und wiederum das taktile Feedback „zu leiten". Diese Sensoren 2 werden häufig als Touchpads bezeichnet. Folgende Auswahl ist z.B. möglich: • Resistiv (Force Sensing Resistor FSR). Auf dünner und flexibler Folie im Einsatz.The sensor 2 must be flexible enough to trigger the tactile element 4 (except for a rigid, rigid sensor plate with an element and guides) and in turn "direct" the tactile feedback 2. These sensors 2 are often referred to as touchpads eg possible: • Resistive (Force Sensing Resistor FSR). On thin and flexible film in use.
• Kapazitiv. Nachteil: teuer und beschränkte Temperaturbeständigkeit.• Capacitive. Disadvantage: expensive and limited temperature resistance.
• Piezo. Sehr teuer. Alternativ ist es möglich, eine Folie mit gedruckten Kontakten zu verwenden wie in Fig. 2h dargestellt: Eine Folie 1 z.B aus Silikon oder PC wird als Tastenfeld , auf der Rückseite mit Kontakten 21 bedruckt. Darunter liegt eine zweite Folie 20 mit den Gegenkontakten und dazwischen ein Distanzelement 19, z.B. eine Folie mit Löchern bei den Kontakten 21. Wird nun mit dem Finger leicht darauf gedrückt, schliesst sich der Kontakt. Diese Methode ist sehr günstig, die Auflösung der x-y Position ist aber nicht selir fein. Es können auch zwei solche komplette Schichten übereinander gebracht werden, um x und y getrennt zu detektieren, was zu einer höheren Auflösung Anlass gibt.• Piezo. Very expensive. Alternatively, it is possible to use a film with printed contacts as shown in Fig. 2h: A film 1, for example made of silicone or PC is printed as a keypad, on the back with contacts 21. Below this is a second foil 20 with the mating contacts and a spacing element 19, e.g. a foil with holes at the contacts 21. If you now press lightly with your finger, the contact closes. This method is very favorable, but the resolution of the x-y position is not very fine. Also, two such complete layers can be superimposed to separately detect x and y, giving rise to a higher resolution.
Für die Tastenfunktion kommt eine zweite Leiterplatte 9 zum Einsatz, da das derart ausgestaltete Sensorsystem Kräfte in z nicht messen kann.For the key function, a second printed circuit board 9 is used, since the sensor system configured in this way can not measure forces in z.
Auch hier kann die Tastenfolie angeformt, bedruckt und hinterleuchtet (LED 7) werden, die Folien können transparent sein bis auf die Leiterbahnen. Ein derartiger Aufbau mit einer Folie mit gedruckten Kontakten ist in Fig. 2h) dargestellt. Eine Alternative dazu ist in Fig. 2i) dargestellt, hier ist das flexible Tastfeld mit Kontakten aus Karbonleitlack versehen, und der Aktuator ist als flexible Sensorplatte 22 mit aufgedruckten Gegenkontakten ausgestaltet.Again, the button foil can be molded, printed and backlit (LED 7), the films can be transparent except for the tracks. Such a structure with a foil with printed contacts is shown in Fig. 2h). An alternative to this is shown in Fig. 2i), here is the flexible touchpad with contacts made of carbon conductive paint, and the actuator is designed as a flexible sensor plate 22 with printed mating contacts.
Wie erwähnt, kann auch eine starre Sensorplatte verwendet werden. Ist der Sensor auf fester Trägerplatte vorgesehen, so ergeben sich folgende Vorteile: Sensor fix montiert, nur ein (oder mehrere wenige) taktiles Element 4 für alle Tasten, grosser Hub möglich. Nachteile: Gute Führung in z-Achse nötig, alle Tasten machen Hub mit bei einer Betätigung, keine synchrone Tastenbetätigungen möglich (vgl. auch Fig. 2d-g). Diese Situation ist in Fig. 2k) dargestellt, wo ein flexibles oder festes Tastfeld 23 auf einer festen Sensorplatte/ Aktuator 11 vorgesehen ist. Der Aktuator 11 ist mit Führungsstiften 12 versehen, welche in Führungsbohrungen 13 im Gehäuse geführt sind. Wie in Fig. 21) ersichtlich, kann eine in den Bereichen zwischen den taktilen Elementen 4 abgestützte flexible Sensorplatte 3 zur besseren Abstützung des Sensors 2 verwendet werden.As mentioned, a rigid sensor plate can also be used. If the sensor is provided on a solid carrier plate, the following advantages result: Sensor mounted fixed, only one (or a few) tactile element 4 for all buttons, large stroke possible. Disadvantages: Good guidance in the z-axis necessary, all buttons make stroke when pressed, no synchronous key presses possible (see also Fig. 2d-g). This situation is shown in Fig. 2k), where a flexible or fixed touchpad 23 is provided on a fixed sensor plate / actuator 11. The actuator 11 is provided with guide pins 12, which are guided in guide holes 13 in the housing. As can be seen in FIG. 21), a flexible sensor plate 3 supported in the regions between the tactile elements 4 can be used for better support of the sensor 2.
Es ist auch, wie aus Fig. 2m) ersichtlich, möglich, die Silikonschaltmatte 25 direkt als Trägerplatte und taktiles Element einzusetzen.It is also, as shown in Fig. 2m), possible to use the silicone switching mat 25 directly as a support plate and tactile element.
Als taktile Elemente sind folgende Bauweisen möglich: Metalldome einzeln oder als Metalldom-Array; Polydomfolie; Silikondome mit Membrane einzeln oder als Schaltmatte. Die Verwendung eines Silikondomes 26 ist in Fig. 2n) illustriert. Grundsätzlich sind auch andere kraftabhängige Schnappvorrichtungen möglich. Auch in Bezug auf die Dekoration bestehen bei einer Bauweise nach der Erfindung viele Möglichkeiten. Es kann die Oberseite bedruckt (positiv oder negativ) vorgesehen sein, die Oberseite kann gesprayt und gelasert (Tag-Nacht Design) auf transparentem Obermaterial sein, die Oberseite kann beschichtet sein für Schutz und Haptik (Sealplast), und es kann die Rückseite mit transparentem Obermaterial bedruckt sein (positiv oder negativ).The following constructions are possible as tactile elements: metal domes individually or as a metal dome array; Polydomfolie; Silicone dome with membrane individually or as switching mat. The use of a silicone dome 26 is illustrated in Fig. 2n). In principle, other force-dependent snap devices are possible. Also in terms of decoration are in a construction according to the invention many possibilities. The top can be printed (positive or negative), the top can be sprayed and lasered (day-night design) on transparent upper, the top can be coated for protection and feel (Sealplast), and it can be transparent on the back Upper material to be printed (positive or negative).
Wie in Fig. 2o) dargestellt, kann die dekorierte Schicht 28 zwischen Sensor 2 und transparentem Obermaterial 27 (flexibles Tastenfeld, transparent) angeordnet sein, z.B. Foto, auch auswechselbar, oder Schablone oder Textilien etc.As shown in Fig. 2o), the decorated layer 28 may be disposed between sensor 2 and transparent upper 27 (flexible keypad, transparent), e.g. Photo, also interchangeable, or template or textiles etc.
Weiterhin ist es möglich, eine Hinterleuchtung vorzusehen. Dabei können beispielsweise LED auf den Seiten angeordnet werden, es kann ein LED auf dem Sensor vorgesehen werden.Furthermore, it is possible to provide a backlight. In this case, for example, LEDs can be arranged on the sides, an LED can be provided on the sensor.
Wie in Fig. 2p) ersichtlich, ist es möglich, eine flexible reflektierende Schicht für Licht 29 (Alu Folie/Spiegel) vorzusehen. Die Symbole 6 können mit dem Laser erzeugt sein (Tag-Nacht Design). Ebenfalls ist es möglich, wie in Fig. 2q) dargestellt, eine EL Folie 30 (Elektro- Lumineszenz) auf den Sensor 2 direkt aufzudrucken oder auf separater Folie vorzusehen.As can be seen in Fig. 2p), it is possible to provide a flexible reflective layer for light 29 (aluminum foil / mirror). The symbols 6 can be generated by the laser (day-night design). It is also possible, as shown in FIG. 2q), to directly print an EL film 30 (electro-luminescence) onto the sensor 2 or to provide it on a separate film.
Die einzelnen Elemente können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden. Beispielhafte Anwendungen sind folgende:The individual elements can basically be combined with each other as desired. Exemplary applications are the following:
• Eingabeeinheit für Mobiltelephon, PDA, ersetzt Touchscreen, Navigator, Spracheingabe und Tastatur• Mobile phone input unit, PDA, replaces touch screen, navigator, voice input and keyboard
• Navigationssysteme, Autoradio • Fensterheber, Spiegelversteller, Schiebedachversteller• Navigation systems, car radio • Window regulators, mirror adjusters, sunroof adjusters
• PC/ Notebook Touchpad mit integriertem Mausklick• PC / notebook touchpad with integrated mouse click
• Touchscreen mit taktilem Feedback• Touch screen with tactile feedback
Eine weitere bevorzugte Ausfuhrungsform ist in Figur 3 a) dargestellt. Dabei ist in einem Gehäuse 5 zunächst auf dem Boden des Gehäuses eine Leiterplatte 9 angeordnet. Auf der Leiterplatte sind passive taktile Elemente 4 in Form z.B. von Metallfröschen (oder Polydomfolien) angeordnet. Die Leiterplatte 9 kann auch als Flexprint ausgestaltet sein. Dabei ist es möglich, die Leiterplatte 9 entweder so auszugestalten, dass bei einem Druck auf einen beliebigen Metallfrosch gewissermassen für die gesamte Leiterplatte 9 nur ein einziges ja/nein Signal erzeugt wird, und die Information, welcher Metallfrosch gedrückt wurde, über die Positionsinformation des Sensors 2 zur Verfügung gestellt wird. Da es unter Umständen aber möglich ist, dass zwei Tasten gleichzeitig gedrückt werden, und da die Sensoren 2 in der Regel in solchen Situationen ein gemitteltes Signal, welchem dann nicht mehr die zwei gedrückten Tasten zugeordnet werden können, zur Verfügung stellen, kann es sich als vorteilhaft erweisen, die Leiterplatte 9 derart auszugestalten, dass für das Drücken jedes Metallfrosches ein individuelles und spezifisches Ausgangssignal erzeugt wird.A further preferred embodiment is shown in FIG. 3 a). In this case, a circuit board 9 is first arranged in a housing 5 on the bottom of the housing. On the circuit board are passive tactile elements 4 in the form of e.g. arranged by metal frogs (or polydom films). The printed circuit board 9 can also be designed as a flexprint. It is possible to design the printed circuit board 9 either so that only one single yes / no signal is generated at a pressure on any metal frog for the entire circuit board 9, and the information which metal frog has been pressed on the position information of the sensor 2 is provided. However, since it is possible under certain circumstances that two keys are pressed simultaneously, and since the sensors 2 usually provide an averaged signal in such situations, to which then the two pressed keys can no longer be assigned, it can be considered prove advantageous to design the circuit board 9 so that an individual and specific output signal is generated for the pressing of each metal frog.
Bei den Metallfröschen handelt es sich beispielsweise um Produkte von Nicomatic (Round Metal Dome 5mm, 2N Kraft, 0.17mm Weg; Typ: N5-R-MD-200-21), von Inovan (4-leg Metal dorne 12.2mm, 4N Kraft, 0.65mm Weg; Typ 40185300), je nach Bedarf und Erfordernissen können aber auch andere Modelle verwendet werden, Im Sinne einer einfachen und zuverlässigen Konstruktion ist es vorteilhaft, passive taktile Elemente zu verwenden, welche im Gegensatz zu aktiven Elementen keine separate Ansteuerung benötigen. Auf der Leiterplatte 9 sind Beleuchtungselemente (LED) 7 angeordnet. Möglich sind beispielsweise Produkte wie Citizen Electronics Co. LTD: CitiLED CL-191-WA-D-T. Damit das von diesen Beleuchtungselementen erzeugte Licht an der Oberfläche der Tasten sichtbar ist, werden im Sensor 2 transparente Bereiche 31, typischerweise im Bereich der Tasten, vorgesehen. Die Schichten 1 und 3 werden in diesem Fall wenigstens bereichsweise transparent oder durchscheinend ausgestaltet, und auch der Sensor muss wenigstens bereichsweise transparent oder durchscheinend sein oder Aussparungen aufweisen.For example, the metal frogs are products of Nicomatic (Round Metal Dome 5mm, 2N Force, 0.17mm Path, Type: N5-R-MD-200-21), Inovan (4-leg Metal Pins 12.2mm, 4N Force , 0.65mm way, type 40185300), but other models can be used depending on needs and requirements. In terms of a simple and reliable construction, it is advantageous to use passive tactile elements which, unlike active elements, do not require separate driving. On the circuit board 9 lighting elements (LED) 7 are arranged. For example, products such as Citizen Electronics Co. LTD.: CitiLED CL-191-WA-DT are possible. In order for the light generated by these lighting elements to be visible on the surface of the keys, transparent regions 31, typically in the region of the keys, are provided in the sensor 2. The layers 1 and 3 are in this case at least partially transparent or translucent designed, and also the sensor must be at least partially transparent or translucent or have recesses.
Auf den Metallfröschen 4 liegt nun als nächstes eine untere flexible Sensorplatte 3 auf. Es handelt sich dabei um eine Silikonmatte, welche im Bereich der Metallfrösche 9 über nach unten gerichtete Vorsprünge 33 verfügt. Eine Abstützung der Sensorplatte 3 im Bereich zwischen den Metallfröschen 4 kann entweder durch die Beleuchtungselemente 7 gewährleistet sein, kann aber auch, wie dies weiter unten im Zusammenhang mit Figur 3 b) erläutert werden wird, durch zusätzliche Vorsprünge/Nasen/Nippel in Form von Abstützungen 32 sichergestellt werden. Dabei wird ein im wesentlichen transparentes Siliconmaterial verwendet, welches eine Härte im Bereich von 20-70 Shore A aufweist, wobei eine Härte von circa 70 Shore A bevorzugt wird. Möglich ist beispielsweise die Verwendung von Produkten von Dow Corning (HTV Silikon Transparent 70 Shore A; Typ B6670). Die Sensorplatte 3 verfügt über eine Dicke im Bereich von 0.5mm - 5mm, eine Dicke von circa 1 mm (Dicke im Bereich mit Vorsprüngen respektive Abstützungen) wird bevorzugt.Next on the metal frogs 4 is a lower flexible sensor plate 3. It is a silicone mat which has downwardly directed projections 33 in the area of the metal frogs 9. A support of the sensor plate 3 in the area between the metal frogs 4 can be ensured either by the lighting elements 7, but can also, as will be explained below in connection with Figure 3 b), by additional projections / noses / nipples in the form of supports 32 be ensured. In this case, a substantially transparent silicone material is used, which has a hardness in the range of 20-70 Shore A, with a hardness of about 70 Shore A is preferred. For example, it is possible to use products from Dow Corning (HTV Silicone Transparent 70 Shore A, type B6670). The sensor plate 3 has a thickness in the range of 0.5 mm - 5 mm, a thickness of about 1 mm (thickness in the region with protrusions or supports) is preferred.
Auf die flexible Sensorplatte 3 wird nun der eigentliche Sensor 2 aufgelegt. Es kann sich dabei um einen Sensor des Typs xy-Sensor oder des Typs xyz-Sensor handeln. Weiterhin kann es sich um einen resistiven (z.B. force sensing resistor FSR Technologie: IEE; Co-Ordinates Pressure Sensing Sensor (CPS2) oder Tekscan; FlexiForce matrix Sensor) oder um einen kapazitiven Sensor (z.B. Cirque; Glide-Sensor HTS 400/900 oder Synaptics; TouchPad) handeln.On the flexible sensor plate 3, the actual sensor 2 is now placed. It can be an xy sensor or xyz sensor type sensor. Furthermore, it can be a resistive (eg force sensing resistor FSR technology: IEE, Co-Ordinates Pressure Sensing Sensor (CPS2) or Tekscan, FlexiForce matrix sensor) or a capacitive sensor (eg Cirque, glide sensor HTS 400/900 or Synaptics; TouchPad) act.
Wird ein resistiver Sensor 2 verwendet, so sollte generell bevorzugtermassen darauf geachtet werden, dass die einzelnen Schichten nicht miteinander verklebt werden, sondern nur aufeinander liegen. Wird ein kapazitiver Sensor 2 verwendet, so sollten bevorzugtermassen die einzelnen Schichten vollflächig miteinander verklebt werden.If a resistive sensor 2 is used, it should generally be ensured in a preferred manner that the individual layers are not glued to one another but only lie on one another. If a capacitive sensor 2 is used, so should Preferably, the individual layers are glued together over the entire surface.
Im Fall der Figur 3 wurde jeweils ein Sensor der Firma IEE (Luxemburg) des Typs Co- Ordinates Pressure Sensing Sensor (CPS2) verwendet, welcher eine Dicke von circa 0.2 Millimeter aufweist, und bei welchem zwischen thermoplastischen Filmen die für die Messung relevante resistive Schicht angeordnet ist. Der Wert des Standby- Widerstandes beträgt mehr als 4 MΩ, er verfügt über eine Ansprechzeit im Bereich von 1-2 ms und verfugt über eine geometrische Auflösung von < 0.1 mm. In Bezug auf die Ansteuerung respektive die Art der Auslesung eines derartigen Sensors wird auf die von der Firma IEE öffentlich zugänglichen Spezifikationen des Produktes CP S2 verwiesen. Im Sensor 2 sind transparente Bereiche 31 vorgesehen. Dies, damit das von den Beleuchtungselementen 7, welche unterhalb angeordnet sind, ausgehende Licht nach oben im Bereich der Tasten zum Benutzer hindurchtreten kann. Es wäre auch möglich, derartige transparente Bereiche um Tasten herum anzuordnen, oder die Beschriftung der Tasten durch die Gestaltung dieser Aussparungen der typischerweise nicht transparenten resistiven Lage des Sensors 2 zu bewirken. Im letztern Fall könnte auf die Zeichen 6 sogar verzichtet werden.In the case of FIG. 3, in each case a sensor of the IEE (Luxembourg) type Co-Ordinates Pressure Sensing Sensor (CPS2) was used which has a thickness of approximately 0.2 millimeters and in which the resistive layer relevant for the measurement is present between thermoplastic films is arranged. The value of the standby resistor is more than 4 MΩ, it has a response time in the range of 1-2 ms and has a geometric resolution of <0.1 mm. With regard to the control or the type of reading of such a sensor, reference is made to the specifications of the product CP S2 which are publicly available from IEE. In the sensor 2 transparent areas 31 are provided. This, so that the light emanating from the lighting elements 7, which are arranged below, light can pass up to the user in the area of the keys. It would also be possible to arrange such transparent areas around keys, or to effect the labeling of the keys by the design of these recesses of the typically non-transparent resistive layer of the sensor 2. In the latter case could even be dispensed with the characters 6.
Auf dem Sensor liegt das flexible Tastfeld 1. Es handelt sich auch hier um eine transparente und flexible Silikonmatte, mit einer Härte im Bereich von 20-70 Shore A, wobei bevorzugtermassen diese obere Silikonmatte 1 weicher ist als die untere Silikonmatte 3, damit der Sensor nicht zu sehr deformiert bei Aktuierung einer Taste). Bevorzugt wird eine Härte im Bereich von 40 Shore A. Möglich ist beispielsweise die Verwendung von Silikonmatten von Dow Corning; HTV Silikon Transparent 40 Shore A; Typ B6640.This is also a transparent and flexible silicone mat, with a hardness in the range of 20-70 Shore A, wherein this upper silicone mat 1 is preferably softer than the lower silicone mat 3, so that the sensor not too deformed when a key is actuated). A hardness in the region of 40 Shore A is preferred. For example, it is possible to use silicone mats from Dow Corning; HTV Silicone Transparent 40 Shore A; Type B6640.
Im Falle der Figur 3a ist das flexible Tastfeld 1 mit aufgedruckten oder ähnlich aufgebrachten Zeichen respektive Symbolen 6 im Bereich der Tastenfunktionen versehen. Zudem erstreckt sich das Tastfeld unter einen Vorsprung des Gehäuses 5 und wird so im Gehäuse 5 gehalten. Alternativ ist es möglich, das .flexible Tastfeld 1 grösser zu gestalten und als gesamte Oberfläche des Bauteils auszubilden. Zudem ist es möglich, das gesamte Bauteil gewissermassen als einen in Silikon eingebetteten Sensor auszubilden. Wie bereits weiter oben erwähnt, ist es im Falle eines resistiven Sensors bevorzugt, die einzelnen Schichten nur aufeinander liegen zu lassen und nicht miteinander zu verkleben. Entsprechend sollte bei einem solchen Sensor das flexible Tastfeld 1 respektive die darunter liegenden Schichten nur im Bereich des Randes des Bauteils oder im Bereich von transparenten Aussparungen miteinander verbunden werden, dies entweder über einen Vorsprung des Gehäuses wie in Figur 3a dargestellt, oder über eine andere Befestigungsweise wie beispielsweise kleben, pressen, etc.In the case of FIG. 3 a, the flexible touchpad 1 is provided with printed or similarly applied characters or symbols 6 in the area of the key functions. In addition, the touch panel extends under a projection of the housing 5 and is held in the housing 5. Alternatively, it is possible to make the .flexible touchpad 1 larger and form as the entire surface of the component. In addition, it is possible to form the entire component to some extent as a sensor embedded in silicone. As already mentioned above, in the case of a resistive sensor, it is preferable to leave the individual layers only on top of each other and not to stick together. Accordingly, in such a sensor, the flexible touchpad 1 or the underlying layers should be connected to each other only in the region of the edge of the component or in the region of transparent recesses, either via a projection of the housing as shown in Figure 3a, or via another way of attachment such as sticking, pressing, etc.
In Figur 3b) ist ein alternatives Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Beleuchtung wird in diesem Fall nicht durch LEDs 7 gewährleistet, sondern vielmehr durch eine Elektrolumineszenzfolie 30. Diese wird zwischen das flexible Tastfeld 1 und den Sensor 2 gelegt. Es handelt sich dabei beispielsweise um eine Elektrolumineszenzfolie der Rogers Corporation (Durel DFLX Flexible Electroluminescent Lamp mit D365 Low noise Backlight IC Driver).In Figure 3b) an alternative embodiment is shown. The illumination is not guaranteed in this case by LEDs 7, but rather by an electroluminescent 30. This is placed between the flexible touchpad 1 and the sensor 2. This is, for example, an electroluminescent film from Rogers Corporation (Durel DFLX Flexible Electroluminescent Lamp with D365 Low-noise Backlight IC Driver).
Da in diesem Fall keine Beleuchtungselemente 7 vorhanden sind, welche die flexible Sensorplatte 3 von unten stützen, sind zusätzlich in den Bereichen zwischen den eigentlichen Tasten und allenfalls umlaufend am Rand Abstützungen 32 vorgesehen, das heisst sich nach unten erstreckende Vorsprünge.Since no lighting elements 7 are present in this case, which support the flexible sensor plate 3 from below, supports 32 are additionally provided in the areas between the actual keys and possibly peripherally at the edge, that is, downwardly extending projections.
Es ist übrigens auch möglich, über und/oder unter dem gesamten Tastfeld oder Bereichen davon eine dekorierte Folie 28 vorzusehen. Es handelt sich dabei um eine flexible Folie (z. B. wie sie für Präsentation verwendet werden), welche z.B. zwischen die Elektrolumineszenzfolie 30 und das flexible Tastfeld 1 gelegt wird, oder welche auch auf das flexible Tastfeld 1 aufgebracht werden kann. Die Folie 28 wird vorher bedruckt, was es ermöglicht, Farben und/oder Symbole o.a. einzustellen. Selbstverständlich ist es auch möglich, direkt die Elektrolumineszenzfolie 30 zu bedrucken, dies beispielsweise auch in teilweise durchscheinender Weise, so dass die Elektrolumineszenz hindurchscheint. Es ist auch denkbar, eine solche Folie 28 auswechselbar zu gestalten, so dass sie je nach Bedarf beispielsweise in einem konventionellen Drucker bedruckt werden kann, oder indem für verschiedene Verwendungen unterschiedliche Folien 28 zur Verfügung gestellt werden, dies je nach Bedürfnissen. Im Falle der Verwendung einer Elektrolumineszenzfolie muss selbstverständlich das Tastfeld 1 wenigstens teilweise durchsichtig oder wenigstens durchscheinend ausgebildet sein.Incidentally, it is also possible to provide a decorated sheet 28 over and / or under the entire touch panel or areas thereof. This is a flexible film (for example, as used for presentation), which is placed for example between the electroluminescent film 30 and the flexible touchpad 1, or which can also be applied to the flexible touchpad 1. The film 28 is pre-printed, which makes it possible to adjust colors and / or symbols above. Of course, it is also possible to directly print the electroluminescent film 30, for example, in a partially translucent manner, so that the electroluminescence appears through. It is also conceivable to make such a film 28 replaceable, so that it can be printed as needed, for example, in a conventional printer, or by different films 28 are made available for different uses, this depending on needs. In case of using an electroluminescent film must Of course, the touchpad 1 be at least partially transparent or at least translucent.
In Figur 3 c) ist nochmals eine weitere Ausführungsform dargestellt. In diesem Fall wird als Sensor ein resistiver Sensor verwendet, und auf den Tasten sind starre Plastikkappen 34 angeordnet. In den Bereichen der Kappen 34 ist somit die x-y Empfindlichkeit des Sensors eingeschränkt wenn nicht sogar nicht vorhanden. In dem Zwischenbereichen aber schon. Eine besonders bevorzugte Ausbildung solcher Kappen 34 kann beispielsweise darin bestehen, solche Kappen im Sinne eines integrierten Navigators zu verwenden, wobei die jeweils an den Kanten der Kappen 34 vom Sensor ausgelesenen Koordinaten von der Elektronik spezifisch auf diese Navigatorfunktion ausgelesen und ausgewertet werden. Mit anderen Worten werden die am Rand der Kappen 34 ausgelesenen Positionswerte, welche durch den in alle Richtungen auf Druck reagierenden Navigator erzeugt werden, im Sinne des Navigators (analog Joystick) ausgewertet. Zur eindeutigen Auswertung kann dabei die Kappe 34 auch mit drei oder vier oder mehr spezifischen nach unten gerichteten "Füssen" versehen sein, bei welchen dann der Druck spezifisch ausgelesen wird.FIG. 3 c) shows yet another embodiment. In this case, a resistive sensor is used as the sensor, and rigid plastic caps 34 are disposed on the keys. In the areas of the caps 34 thus the x-y sensitivity of the sensor is limited if not even not available. In the intermediate areas but already. A particularly preferred embodiment of such caps 34 may be, for example, to use such caps in the sense of an integrated navigator, wherein the respectively read at the edges of the caps 34 from the sensor coordinates are read out and evaluated by the electronics specifically to this navigator function. In other words, the position values read out at the edge of the caps 34, which are generated by the navigator responding to pressure in all directions, are evaluated in the sense of the navigator (analogous to joystick). For unambiguous evaluation, the cap 34 can also be provided with three or four or more specific downward "feet" in which the pressure is then read out specifically.
Die Vorteile dieser Bauweisen sind die sehr geringe Bauhöhe (1-4 mm möglich, inklusive Gehäuse), der niedrige Preis, die mögliche Hinterleuchtung unter Verwendung von Elektro lumineszenzfolien, und die geschlossene Oberfläche (reduzierte Schmutzanfälligkeit). The advantages of this design are the very low height (1-4 mm possible, including housing), the low price, the possible backlighting using electro-luminescent films, and the closed surface (reduced susceptibility to soiling).
BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS
1 flexibles Tastfeld1 flexible touchpad
2 flexibler x-y-z Sensor2 flexible x-y-z sensor
3 flexible Sensorplatte, flexibler Aktuator3 flexible sensor plate, flexible actuator
4 taktiles Element4 tactile element
5 Gehäuse5 housing
6 Zeichen/Symbole/Dekoration6 signs / symbols / decoration
7 Beleuchtung (LED)7 lighting (LED)
8 Anzeigefeld (Display)8 display field (display)
9 Leiterplatte/Flexprint9 PCB / Flexprint
10 flexibler Bildschirm10 flexible screen
11 starre Sensorplatte11 rigid sensor plate
12 Führungsstift12 guide pin
13 Führungsbohrung13 pilot hole
14 starres Raster14 rigid grid
15 Aussparungen in 1415 recesses in 14
16 starrer Bildschirm16 rigid screen
17 Stössel17 pestles
18 Kontakte unter den Tasten18 contacts under the buttons
19 Distanzfolie19 spacer foil
20 Leiterplatte20 circuit board
21 gedruckte/aufgebrachte Kontakte21 printed / applied contacts
22 flexible Sensorplatte mit aufgedruckten Kontakten 23 flexibles oder starres Tastenfeld22 flexible sensor plate with printed contacts 23 flexible or rigid keypad
24 abgestützte flexible Sensorplatte24 supported flexible sensor plate
25 Silikonschaltmatte25 silicone switching mat
26 Silikondom 27 flexibles Tastfeld, transparent26 Silicone dome 27 flexible touchpad, transparent
28 dekorierte Folie28 decorated foil
29 flexible reflektierende Schicht29 flexible reflective layer
30 Elektro lumineszenzfolie30 electro luminescent film
31 transparente Bereiche in Sensor 2° 32 Abstützungen31 transparent areas in sensor 2 ° 32 supports
33 nach unten gerichtete Vorsprünge von 333 downward protrusions of 3
33 harte Plastikkappen auf Tastenbereichen 33 hard plastic caps on key areas

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Eingabegerät zur Eingabe von Signalen in ein elektronisches Gerät mit einem Prozessor umfassend ein Tastfeld zur Eingabe von Positionsdaten, über welches Positionsdaten eines mit dem Tastfeld (1, 16) von oben in Kontakt befindlichen Eingabeobjektes an den Prozessor übermittelt werden, wenigstens zwei spezifisch zugewiesene Tastenbereiche (6), über welche mit einem Eingabeobjekt diskrete Eingaben an den Prozessor übermittelt werden, wobei die Tastenbereiche (6) in das Tastfeld (1,16) integriert sind und1. Input device for inputting signals into an electronic device with a processor comprising a touch field for entering position data, via which position data of an input object in contact with the touch field (1, 16) from above is transmitted to the processor, at least two specifically assigned ones Key areas (6), via which discrete inputs are transmitted to the processor with an input object, the key areas (6) being integrated into the touchpad (1, 16) and
Bestandteil desselben bilden, und wobei wenigstens ein taktiles Mittel (4,26) unterhalb des Tastfeldes (1, 16 ) angeordnet ist, welches in Abhängigkeit der durch ein Eingabeobjekt in einem Tastenbereich (6) angelegten Kraft eine taktile Rückmeldung gibt.Form part of the same, and wherein at least one tactile means (4, 26) is arranged below the touch panel (1, 16), which gives tactile feedback depending on the force applied by an input object in a key area (6).
2. Eingabegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastfeld (1) eine im wesentlichen geschlossene Oberfläche ausbildet.2. Input device according to claim 1, characterized in that the touch panel (1) forms a substantially closed surface.
3. Eingabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastfeld als x-y-z-Sensor (2) ausgebildet ist.3. Input device according to one of the preceding claims, characterized in that the touch field is designed as an xyz sensor (2).
4. Eingabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Kraft des Eingabeobjektes senkrecht zur Ebene des Tastfeldes von weniger als einer definierten Grenzkraft, bevorzugt von weniger als 2N, weiterhin bevorzugt von weniger als 1.5N ausschliesslich4. Input device according to one of the preceding claims, characterized in that with a force of the input object perpendicular to the plane of the touch field of less than a defined limit force, preferably of less than 2N, further preferably of less than 1.5N exclusively
Positionsdaten an den Prozessor übermittelt werden, und dass bei einer Kraft des Eingabeobjektes senkrecht zur Ebene des Tastfeldes von mehr als einer definierten Grenzkraft der jeweilige Tastenbereich (6) aktiviert und ausschliesslich eine dem zugehörigen Tastenbereich (6) entsprechende diskrete Eingabe an den Prozessor übermittelt wird, und gleichzeitig eine taktile Rückmeldung erfolgt.Position data is transmitted to the processor, and that with a force of the input object perpendicular to the plane of the touch field The respective key area (6) is activated by more than a defined limit force and only a discrete input corresponding to the associated key area (6) is transmitted to the processor, and at the same time a tactile feedback occurs.
5. Eingabegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Kraft des Eingabeobjektes senkrecht zur Ebene des Tastfeldes im Bereich unterhalb einer definierten Grenzkraft von bevorzugt 0.2N bis 1.5N ausschliesslich Positionsdaten an den Prozessor übermittelt werden, und dass bei einer Kraft des Eingabeobjektes senkrecht zur Ebene des Tastfeldes von mehr als einer definierten Grenzkraft, bevorzugt mehr als 2N, der jeweilige Tastenbereich (6) aktiviert und ausschliesslich eine dem zugehörigen Tastenbereich (6) entsprechende diskrete Eingabe an den Prozessor übermittelt wird, und gleichzeitig eine taktile Rückmeldung erfolgt.5. Input device according to claim 4, characterized in that when the input object is force perpendicular to the plane of the touch field in the area below a defined limit force of preferably 0.2N to 1.5N, only position data is transmitted to the processor, and that when the input object is force perpendicular to the level of the touch field of more than a defined limit force, preferably more than 2N, the respective key area (6) is activated and only a discrete input corresponding to the associated key area (6) is transmitted to the processor, and at the same time a tactile feedback occurs.
6. Eingabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der taktilen Rückmeldung um eine einer mechanischen Tastaturtaste nachempfundene taktile Rückmeldung handelt.6. Input device according to one of the preceding claims, characterized in that the tactile feedback is a tactile feedback modeled on a mechanical keyboard key.
7. . Eingabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastfeld in z-Richtung flexibel ausgebildet ist.7. . Input device according to one of the preceding claims, characterized in that the touch field is designed to be flexible in the z-direction.
8. Eingabegerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Tastfeldes (1) ein in z-Richtung flexibler Sensor (2) angeordnet ist, welcher als x-y und/oder als x-y-z Sensor wirkt.8. Input device according to claim 7, characterized in that a sensor (2) which is flexible in the z direction is arranged below the touch panel (1), which acts as an xy and/or as an xyz sensor.
9. Eingabegerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Sensors (2) eine flexible Platte (3) angeordnet ist, unterhalb welcher wenigstens ein taktiles Mittel (4,26) auf einem starren Boden (5) angeordnet ist.9. Input device according to claim 8, characterized in that a flexible plate (3) is arranged below the sensor (2), below which at least a tactile means (4,26) is arranged on a rigid floor (5).
10. Eingabegerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen taktilem Mittel (4, 26) und Boden (5) eine Leiterplatte (9) angeordnet ist oder das taletile Mittel (4, 26) als Bestandteil einer Leiterplatte (9) ausgebildet ist.10. Input device according to claim 9, characterized in that a circuit board (9) is arranged between the tactile means (4, 26) and the base (5) or the tactile means (4, 26) is designed as part of a circuit board (9).
11. Eingabegerät nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Tastfeldes (1) und bevorzugt oberhalb eines Sensors (2) ein starres Raster (14) angeordnet ist, welches in Tastenbereichen (6) Aussparungen (15) • aufweist.11. Input device according to one of claims 7-9, characterized in that a rigid grid (14) is arranged below the touch panel (1) and preferably above a sensor (2), which has recesses (15) in key areas (6). .
12 . Eingabegerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Tastfeld (1) und einem auf einem starren Boden (5) angeordneten Sensor (2) ein taktiles Mittel (4, 26) angeordnet ist.12. Input device according to claim 8, characterized in that a tactile means (4, 26) is arranged between the touch panel (1) and a sensor (2) arranged on a rigid floor (5).
13 . Eingabegerät nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastfeld (16) starr ausgebildet ist, und in z-Richtung beweglich geführt (12,13) ist, wobei unterhalb des Tastfeldes (16) ein einziges taktiles Mittel (4) angeordnet ist.13. Input device according to one of claims 1-6, characterized in that the touch panel (16) is rigid and is movably guided (12, 13) in the z-direction, with a single tactile means (4) below the touch panel (16). is arranged.
14 . Eingabegerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Blockierungsmittel (17) angeordnet sind, welche die Beweglichkeit des Tastfeldes (16) in z-Richtung nur freigeben, wenn Positionsdaten aus einem Tastenbereich (6) an den Prozessor übermittelt werden.14. Input device according to claim 13, characterized in that blocking means (17) are arranged which only enable the mobility of the touch panel (16) in the z direction when position data from a key area (6) are transmitted to the processor.
15. Eingabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Tastfeld (1,15. Input device according to one of the preceding claims, characterized in that the touchpad (1,
16) um einen Bildschirm, insbesondere bevorzugt um einen OLED-Bildschirm handelt.16) around a screen, particularly preferably an OLED screen.
6 . Eingabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (2,18-21) in Form eines kapazitiven, eines resisitiven, eines Piezo-Sensors, oder eines Kontaktfoliensensors vorhanden ist.6. Input device according to one of the preceding claims, characterized in that a sensor (2, 18-21) is present in the form of a capacitive, a resistive, a piezo sensor or a contact film sensor.
17 . Eingabegerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktfoliensensor unterhalb eines flexiblen Tastfeldes (1) oder mit diesem integriert ausgebildet ist, und wenigstens zwei wenigstens bereichsweise durch wenigstens eine Distanzfolie (19) getrennte Leiterbereiche (18-20) aufweist.17. Input device according to claim 16, characterized in that the contact film sensor is designed below a flexible touch panel (1) or integrated with it, and has at least two conductor areas (18-20) separated at least in some areas by at least one spacer film (19).
18 . Eingabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den taktilen Mitteln (4,26) um wenigstens ein passives taktiles Mittel inbesondere in Form einer Silikonmembrane, eines Metallfrosches, oder einer Polydomfolie handelt.18. Input device according to one of the preceding claims, characterized in that the tactile means (4, 26) is at least one passive tactile means, in particular in the form of a silicone membrane, a metal frog, or a polydome film.
19. Eingabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den taktilen Mitteln (4,26) um wenigstens ein aktives taktiles Mittel inbesondere in Form eines elektronisch gesteuerten Stössels handelt.19. Input device according to one of the preceding claims, characterized in that the tactile means (4, 26) is at least one active tactile means, in particular in the form of an electronically controlled plunger.
20. Eingabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Tastenbereiche (6) über die20. Input device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one key area (6) via the
Oberflächenebene des Tastfeldes hervortretend oder als Ausnehmung ausgebildet ist, wobei insbesondere konkave oder konvexe, bevorzugt kreissymmetrische Formen in den Tastenbereichen (6) vorgesehen sind. Surface level of the touch panel protrudes or is designed as a recess, in particular concave or convex, preferably circularly symmetrical shapes being provided in the key areas (6).
21. Eingabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur taktilen Rückmeldung eine akustische Rückmeldung erfolgt.21. Input device according to one of the preceding claims, characterized in that acoustic feedback is provided in addition to the tactile feedback.
22. Eingabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Beleuchtung (7, 29, 30) des Tastfeldes (1) insbesondere bevorzugt zur Beleuchtung der Tastenbereiche (6) vorgesehen sind.22. Input device according to one of the preceding claims, characterized in that means for illuminating (7, 29, 30) of the touch panel (1) are particularly preferably provided for illuminating the key areas (6).
23. Eingabegerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Tastfeld (1) wenigstens teilweise transparent ausgebildet ist.23. Input device according to claim 22, characterized in that the touch panel (1) is at least partially transparent.
24. Eingabegerät nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Beleuchtung (7, 29, 30) als LED oder als Elektro lumineszenzfolie, gegebenenfalls in Kombination mit einer reflektierenden Schicht (29), vorgesehen sind.24. Input device according to one of claims 22 or 23, characterized in that the means for lighting (7, 29, 30) are provided as an LED or as an electroluminescent film, optionally in combination with a reflective layer (29).
25. Eingabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem im wesentlichen starren Boden (5) passive taktile Mittel (4) angeordnet sind, welche zusammen mit Detektionsmitteln wie z.B. einer Leiterplatte (9) die Aktuierung der taktilen Mittel (4) zu einem Signal umwandeln, dass darauf eine flexible Sensorplatte (3) angeordnet ist, dass darauf ein x-y oder ein x-y-z Sensor (2) angeordnet ist, dass darauf ggf. eine Elektrolumineszenzfolie (30) und/oder eine dekorierte Folie (28) angeordnet ist, und dass darauf ein flexibles Tastfeld (1) angeordnet ist.25. Input device according to one of the preceding claims, characterized in that passive tactile means (4) are arranged on a substantially rigid base (5), which, together with detection means such as a circuit board (9), actuate the tactile means (4). convert it into a signal that a flexible sensor plate (3) is arranged on it, that an x-y or an x-y-z sensor (2) is arranged on it, that an electroluminescent film (30) and/or a decorated film (28) is arranged on it, if necessary , and that a flexible touch panel (1) is arranged on it.
26. Eingabegerät nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Sensorplatte (3) und das flexible Tastfeld (1) eine Härte im Bereich von ca. 20- 70 Shore A aufweist, und das bevorzugtermassen die flexible Sensorplatte (3) eine höhere Härte, insbesondere im Bereich von 70 Shore A, aufweist als das flexible Tastfeld, welches insbesondere eine Härte im Bereich von 40 Shore A aufweist.26. Input device according to claim 25, characterized in that the flexible sensor plate (3) and the flexible touch field (1) have a hardness in the range of approximately 20- 70 Shore A, and the flexible sensor plate (3) preferably has a higher hardness, in particular in the range of 70 Shore A, than the flexible touch panel, which in particular has a hardness in the range of 40 Shore A.
27. Eingabegerät nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Sensorplatte (3) nach oben zum Sensor (2) über eine plane Oberfläche verfügt und im Bereich der taktilen Mittel (4) nach unten über zu den taktilen Mitteln (4) gerichtete Vorsprünge oder Nasen (33) verfügt, sowie gegebenenfalls über zwischen den taktilen Mitteln (4) angeordnete Abstützungen27. Input device according to one of claims 25 or 26, characterized in that the flexible sensor plate (3) has a flat surface upwards to the sensor (2) and in the area of the tactile means (4) downwards to the tactile means ( 4) has directed projections or lugs (33), and if necessary supports arranged between the tactile means (4).
(32) zur Abstützung der flexiblen Sensorplatte (3).(32) to support the flexible sensor plate (3).
28. Eingabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Sensor (2) um einen resistiven Sensor handelt, und dass auf dem flexiblen Tastfeld (1) wenigstens eine starre Kappe (34), insbesondere bevorzugt aus Kunststoff, angeordnet ist, welche Bereiche des flexiblen Tastfeldes (1) abdeckt, wobei bevorzugtermassen derartige Kappen (34) in den Tastenbereichen angeordnet sind.28. Input device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (2) is a resistive sensor and that at least one rigid cap (34), particularly preferably made of plastic, is arranged on the flexible touch panel (1). , which covers areas of the flexible touch panel (1), such caps (34) preferably being arranged in the key areas.
29. Eingabegerät nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der starren Kappe (34) um einen Navigator handelt, welcher nicht nur in z-Richtung betätigt werden kann, sondern der auch dazu verwendet werden kann, über Kippbewegungen der Kappe (34) transversale Daten zu übergeben.29. Input device according to claim 28, characterized in that the rigid cap (34) is a navigator which can not only be actuated in the z direction, but which can also be used to tilt movements of the cap (34 ) to pass transversal data.
30. Verfahren zum Betrieb eines Eingabegerätes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme einer Positionsmeldung ausschliesslich bei einer Kraft des Eingabeobjektes senkrecht zur Ebene des Tastfeldes von weniger als einer defmerten Grenzkraft, bevorzugt von weniger als 2N oder weiterhin bevorzugt weniger als 1.5N, erfolgt, und dass die Eingabe in einem Tastenbereich (6) ausschliesslich bei einer Kraft des Eingabeobjektes senkrecht zur Ebene des Tastfeldes von mehr als einer definierten Grenzkraft, bevorzugt mehr als 2N, erfolgt.30. Method for operating an input device according to one of the preceding claims, characterized in that the recording of a position report only occurs when the force of the input object perpendicular to the plane of the touch field is less than a defined limit force, preferably less than 2N or more preferably less than 1.5 N, occurs, and that the input in a key area (6) only when the force of the input object perpendicular to the plane of the touch field is more than a defined limit force, preferably more than 2N.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Kraft des Eingabeobjektes in einem Tastenbereich (6) senkrecht zur Ebene des Tastfeldes von mehr als einer definierten Grenzkraft, bevorzugt mehr als 2N, eine automatische Kompensation von davor und/oder danach ausgewerteten Positionsdaten durchgeführt wird.31. The method according to claim 30, characterized in that if the force of the input object in a key area (6) perpendicular to the plane of the touch field is more than a defined limit force, preferably more than 2N, an automatic compensation of position data evaluated before and/or afterwards is carried out.
32. Verwendung eines Eingabegerätes, nach einem der Ansprüche l-29als Eingabegerät für ein Mobiltelefon, einen Computer, ein elektronisches Messgerät, ein PDA sowie Mischformen davon, insbesondere bevorzugt für einen Eingabebereich in einem Automobil. 32. Use of an input device according to one of claims 1-29 as an input device for a mobile phone, a computer, an electronic measuring device, a PDA and mixed forms thereof, particularly preferably for an input area in an automobile.
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