WO2012159967A1 - Vorrichtung zum gleichmässigen hinterleuchten einer transparenten oder transluzenten anzeigefläche eines kapazitiven sensorschalters - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device for uniform backlighting of a transparent or translucent display surface on a key-shaped operating handle, which consists of a sensor surface as part of a capacitive sensor switch, which is a galvanically connected to an electronic circuit board, positioned at a distance behind the display surface, electrically conductive Transition body facing and by a lighting device with respect to their environment has brightening contrasting areas.
- An operating device with a touch switch of this type is known from WO 2005/101663 A1.
- an electrically conductive transmission body is arranged, which changes the approach of a part of a grounded operator, the capacitance of a capacitor formed together with the transmission body and thereby triggers a switching pulse.
- the transfer body is elastic so that it can compensate for distance tolerances between the circuit board and the operating surface.
- the transfer body in the form of a supporting cage is still connected to a light guide body whose light entry surface is directed against a light-emitting diode mounted on the electronic circuit board.
- the known arrangement can illuminate only one at least almost point-shaped display area and is not suitable for a larger area with an informative shape, for.
- text elements or symbols to illuminate evenly.
- the same disadvantage has a capacitive proximity switch, which uses a wound compression spring as transmission body according to DE 10 2005 041 1 1 1 A1, the interior of which acts as a Faraday cage and on the other hand, a narrow beam path of a arranged on the circuit board LED to a point-like window in the cover plate carrying the display surface releases.
- the invention is based on the object of providing a backlighting, transparent or translucent display surface which can be backlighted as uniformly as possible with a device of the type mentioned at the outset and which can contain information content due to special two-dimensional shaping.
- the illumination device is formed by a flat, between the transmission body and the display surface - parallel to her - arranged light guide with lateral light irradiation the incident light from a structure that is evenly distributed along the light irradiation deflects against the transparent or translucent display surface.
- the conductive front surface of the transmission body defines the touch-sensitive sensor field, which, in spite of the illumination device arranged therebetween, can be arranged on or near the diaphragm body carrying the operating surface.
- the mounting of operating covers equipped in this way can be significantly simplified.
- the wide-area distribution of the irradiated and deflected light can uniformly illuminate a two-dimensionally shaped transillumination area in the display area.
- Such a transfer body can consist of a rubber-like plastic or foam with electrical conductivity in a conventional manner or from a convoluted from a stretched body compression spring.
- the structure may be advantageously attached to the wedge surface.
- the prismatic shaping consists of a multiplicity of prisms distributed finely and uniformly on the wedge surface with individual dimensions of equal to or less than the smallest dimension of a single transparent or translucent region of the display surface.
- the lateral light irradiation consists of at least one light-emitting diode, better still of a row of light-emitting diodes or a continuous light band of an electroluminescent body as the source of the light irradiation. This results in a sufficiently bright backlighting of the display area.
- a further advantage of a development of the invention is that the transmission body serves to supply power to the light-emitting diode (s) or the light band from the electronic circuit board. This simplifies the installation of a display surface (s) supporting control panel to a very high degree, because the light sources do not require their own wiring.
- FIG. 1 shows a cross-section perpendicular to the display surface along the section line I-I in FIG. 2 through a sensor switch with inventive backlighting of the display surface
- FIG. 2 is a view of a display surface of FIG. 1,
- Fig. 3 is a side view of an alternative transmission body in an enlarged view compared to FIG. 1 and
- FIG. 4 is a side view of a light guide according to the invention in an enlarged view of FIG. 1.
- the device according to the invention according to FIG. 1 consists essentially of a transfer body 1, a light guide body 2 with light source 3 and a display surface 4, preferably above the surface 5 of a sensor key 6 is appropriate.
- a display surface 4 On average, appear from the display surface 4 only individual transilluminable elements, eg. As glass body, a transparent or translucent, two-dimensionally shaped fluoroscopy surface, which has an information content due to their shape.
- the view of an informational form of the display surface 4 in FIG. 2 makes it clear which elements come to view along the section line II in FIG.
- the surface 5 of the sensor button 6 in Fig. 1 and 2 consists of an electrically conductive key surface, which is thereby part of a self-made, the transfer body 1 and a contact surface 7 on the circuit board 8 capacitor, which is in contact with a Part - eg a finger - a human person standing on the floor and is grounded by it, and the key surface 5 of the sensor key 6 changes its capacitance within an evaluation circuit shown in the circuit board 9 in the circuit board 8 and thereby triggers a switching pulse.
- a very flat light guide body 2 - its wedge angle ⁇ is compared to the width or to its diameter D very small (Fig. 3) - is inserted between the display surface 4 and the transfer body 1.
- the side is irradiated by a light source 3, a light emitting diode, light (rays 10) in the light guide 2, the wedge surface 1 1 with its prismatic stages 14, the incident light 10 in the direction of the display surface 4 facing light exit surface 12 diffusely distributed.
- a significant portion of the light 10 enters the display surface 4 (rays 13) and backlit them.
- the remaining light in the glass body of the optical waveguide 2 is reflected so often until it also reaches the display surface 4 as rays 1 3 for the most part.
- a multi-step mold 14 has been found to be the most suitable shape. However, it could also be replaced by finer graining, by grooving or other prisms.
- the light source 3 can be different than shown here also from several
- the light guide body 2 may be shaped so that it can be supplied with light from several directions. If he for example, as a round body, the wedge surface 11 may be formed as a hollow cone, and the light should then be irradiated from many directions into the periphery of the light guide body 2. Instead of a plurality of individual light emitting diodes 3, the light can also be radiated from a continuous light strip.
- the one terminal lug of the light emitting diode 3 or the light strip or can a terminal lugs of the plurality of distributed light emitting diodes 3 via the adjacent transmission body 1 from the circuit board 8 are energized, while the other (n) terminal lug (s) 16 on the carrier 17 (Fig. 1) of the display surface 4 may be grounded.
- the transfer body 1 is made of an elastic, electrically conductive and closed-cell foam or rubber body. Its elasticity allows the compensation of tolerances in the distance between the Wegplati- ne 8 and the display surface 4. However, it ensures the same time the transmission of a coupled into the sensor surface 5 electrical potential as a capacitive component in the coupled on the circuit board 8 capacitance of transfer body 1 and sensor surface 6th
- this transfer body 1 can also be represented from another electrically conductive, elastic substance. 4
- a transfer body consists of a coiled compression spring 18 which is wound from an elongated body, preferably a metallic wire, and rests with its one large end turn 19 on the contact surface 7 of the circuit board 8 and with the other large end turn 20th to the wedge surface 1 1 of the light guide body 2 snuggles. Between the two end turns 19 and 20, the compression spring 18 has a constriction 21, which ensures a buckling stability of the spring and a sufficient elasticity margin.
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Abstract
Zum gleichmäßigen Hinterleuchten einer transparenten oder transluzenten Anzeigefläche (4) an einer tastenförmigen Bedienungshandhabe (6) dient eine Vorrichtung, die als Teil eines kapazitiven Sensorschalters aus einer Sensorfläche (5) besteht, die einem galvanisch mit einer elektronischen Schaltplatine (8) verbundenen, im Abstand hinter der Anzeigefläche (4) positionierten, elektrisch leitfähigen Übertragungskörper (1) gegenübersteht und durch eine Beleuchtungseinrichtung (2, 3) gegenüber ihrer Umgebung sich aufhellend abhebende Bereiche hat. Damit die transparente oder transluzente Anzeigeflächen, die aufgrund spezieller zweidimensionaler Formung einen Informationsinhalt enthalten können, in einer solchen Vorrichtung möglichst gleichmäßig hinterleuchtet sind, ist die Beleuchtungseinrichtung (2, 3) durch einen flachen, zwischen dem Übertragungskörper (1) und der Anzeigefläche (4) angeordneten Lichtleiter (2) mit seitlicher Lichteinstrahlung gebildet. Der flache Körper des Lichtleiters (2) ist parallel zur Anzeigefläche (4) angeordnet, verteilt das eingestrahlte Licht (10) durch eine Struktur (14), die entlang der Lichteinstrahlung gleichmäßig angebracht ist, und lenkt es gegen die transparente oder transluzente Anzeigefläche (4) um.
Description
VORRICHTUNG UM GLEICHMÄSSIGEN HINTERLEUCHTEN EINER TRANSPARENTEN ODER TRANSLUZENTEN ANZEIGEFLÄCHE EINES KAPAZITIVEN SENSORSCHALTERS
[0001 ] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum gleichmäßigen Hinterleuchten einer transparenten oder transluzenten Anzeigefläche an einer tastenförmigen Bedienungshandhabe, die als Teil eines kapazitiven Sensorschalters aus einer Sensorfläche besteht, die einem galvanisch mit einer elektronischen Schaltplatine verbundenen, im Abstand hinter der Anzeigefläche positionierten, elektrisch leitfähigen Übertragungskörper gegenübersteht und durch eine Beleuchtungseinrichtung gegenüber ihrer Um- gebung sich aufhellend abhebende Bereiche hat.
[0002] Eine Bedieneinrichtung mit einem Berührungsschalter dieser Art ist aus WO 2005/101663 A1 bekannt. Darin ist zwischen einer elektronischen Schaltplatine und einer Bedienungsfläche ein elektrisch leitender Übertragungskörper angeordnet, der bei Annäherung eines Teils einer geerdeten Bedienungsperson die Kapazität eines zusammen mit dem Übertragungskörper gebildeten Kondensators verändert und dadurch einen Schaltimpuls auslöst. Der Übertragungskörper ist elastisch, damit er Abstandstoleranzen zwischen der Schaltplatine und der Bedienungsfläche ausgleichen kann. Außerdem ist der Übertragungskörper in Form eines stützenden Käfigs noch mit einem Lichtleitkörper verbunden, dessen Lichteintrittsfläche gegen eine auf der elekt- ronischen Schaltplatine angebrachte Leuchtdiode gerichtet ist. Seine Lichtaustrittsfläche sitzt in der Flucht der Bedienungsfläche, die zugleich die Anzeigefläche ist, an einem Schaft des Lichtleitkörpers, der die vordere Abdeckung mit der Bedienungsfläche durchdringt. Dadurch kann die bekannte Anordnung nur jeweils eine mindestens nahezu punktförmige Anzeigefläche beleuchten und ist nicht geeignet, eine größere Fläche mit informativer Form, z. B. einer Form von Texten, Textelementen oder Symbolen, gleichmäßig auszuleuchten.
[0003] Denselben Nachteil weist ein kapazitiver Annäherungsschalter auf, der gemäß DE 10 2005 041 1 1 1 A1 eine gewickelte Druckfeder als Übertragungskörper verwendet, deren Innenraum einerseits als Faraday'scher Käfig wirkt und andererseits einen eng begrenzten Strahlengang von einer auf der Schaltplatine angeordneten
Leuchtdiode zu einem punktähnlichen Fenster in der die Anzeigefläche tragende Ab- deckplatte freigibt.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art möglichst gleichmäßig hinterleuchtbare, transparente oder trans- luzente Anzeigeflächen zu schaffen, die aufgrund spezieller zweidimensionaler Formung einen Informationsinhalt enthalten können.
[0005] Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung, die im Anspruch 1 definiert ist, dadurch gelöst, dass die Beleuchtungseinrichtung durch einen flachen, zwischen dem Übertragungskörper und der Anzeigefläche - parallel zu ihr - angeord- neten Lichtleiter mit seitlicher Lichteinstrahlung gebildet ist, der das eingestrahlte Licht von einer Struktur, die entlang der Lichteinstrahlung gleichmäßig verteilt angebracht ist, gegen die transparente oder transluzente Anzeigefläche umlenkt.
[0006] Dadurch bleibt einerseits der Vorteil vorhanden, dass zwischen Bedienungsfläche und der Elektronik keine Kabelverbindung zur Darstellung eines Sensorelements erforderlich ist. Vielmehr definiert die leitende Frontfläche des Übertragungskörpers das berührungsempfindliche Sensorfeld, die trotz der dazwischen angeordneten Beleuchtungseinrichtung am oder nahe dem die Bedienungsfläche tragenden Blendenkörper angeordnet sein kann. Hierdurch kann auch die Montage solchermaßen ausgestatteter Bedienungsblenden deutlich vereinfacht werden. Die breitflächige Vertei- lung des eingestrahlten und umgelenkten Lichts kann dabei eine zweidimensional geformte Durchleuchtungsfläche in der Anzeigefläche gleichmäßig ausleuchten.
[0007] Ein solcher Übertragungskörper kann in an sich bekannter Weise aus einem gummiartigen Kunststoff oder Schaumstoff mit elektrischer Leitfähigkeit bestehen oder aus einer aus einem gestreckten Körper gewundenen Druckfeder. [0008] Von besonders großem Vorteil der Erfindung ist die Ausgestaltung des Lichtleiters, wenn er sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung entlang der Lichteinstrahlung keilförmig verjüngt. Dann kann die Struktur vorteilhafterweise an der Keilfläche angebracht sein. Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung der Struktur in Form einer vielfachen prismatischen Formung der Keilfläche.
[0009] Besonders vorteilhaft ist die Erfindung dadurch weitergebildet, dass die prismatische Formung aus einer Vielzahl von fein und gleichmäßig auf der Keilfläche verteilten Prismen mit einzelnen Abmessungen von gleich oder weniger als die kleinste Abmessung eines einzelnen transparenten oder transluzenten Bereichs der Anzeige- fläche besteht. Dadurch lässt sich die Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung der Anzeigefläche am besten erzielen.
[0010] Vorteilhafterweise besteht die seitliche Lichteinstrahlung aus mindestens einer Leuchtdiode, besser noch aus einer Reihe von Leuchtdioden oder einem kontinuierlichem Lichtband aus einem Elektrolumineszenzkörper als Quelle der Lichteinstrah- lung. Hieraus ergibt sich eine genügend helle Hinterleuchtung der Anzeigefläche.
[001 1 ] Einen besonderen Vorteil macht eine Weiterbildung der Erfindung aus, bei der der Übertragungskörper zur Spannungsversorgung der Leuchtdiode(n) oder des Lichtbands aus der elektronischen Schaltplatine dient. Hierdurch vereinfacht sich die Montage einer die Anzeigefläche(n) tragende Bedienungsblende in überaus hohem Maße, weil die Lichtquellen dadurch keine eigene Verdrahtung benötigen.
[0012] Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Erfindung nachstehend erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 einen senkrecht zur Anzeigefläche stehenden Querschnitt entlang der Schnittlinie I-I in Fig. 2 durch einen Sensorschalter mit erfin- dungsgemäßer Hinterleuchtung der Anzeigefläche,
Fig. 2 eine Ansicht auf eine Anzeigefläche gemäß Fig. 1 ,
Fig . 3 eine Seitenansicht eines alternativen Übertragungskörpers in vergrößerter Darstellung gegenüber Fig. 1 und
Fig. 4 eine Seitenansicht eines Lichtleiters gemäß der Erfindung in vergrö- ßerter Ansicht gegenüber Fig. 1 .
[0013] Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Fig. 1 besteht im Wesentlichen aus einem Übertragungskörper 1 , einem Lichtleitkörper 2 mit Lichtquelle 3 und einer Anzeigefläche 4, über der vorzugsweise nahe der Oberfläche 5 einer Sensortaste 6
angebracht ist. Im Schnitt erscheinen von der Anzeigefläche 4 nur einzelne durchleuchtbare Elemente, z. B. Glaskörper, einer transparenten oder transluzenten, zweidimensional geformten Durchleuchtungsfläche, die aufgrund ihrer Form einen Informationsinhalt hat. Die Ansicht auf eine Informationsform der Anzeigefläche 4 in Fig. 2 macht deutlich, welche Elemente entlang der Schnittlinie I-I in Fig. 1 zur Ansicht gelangen.
[0014] Die Oberfläche 5 der Sensortaste 6 in Fig. 1 und 2 besteht aus einer elektrisch leitenden Tastenfläche, die dadurch Teil eines aus ihr selbst, dem Übertragungskörper 1 und einer Kontaktfläche 7 an der Schaltplatine 8 gebildeten Kondensator ist, der bei Kontakt mit einem Teil - z.B. einem Finger - einer menschlichen Person, die auf dem Boden steht und dadurch geerdet ist, und der Tastenfläche 5 der Sensortaste 6 seine Kapazität innerhalb einer mit Bauelementen 9 dargestellten Auswerteschaltung in der Schaltplatine 8 verändert und dadurch einen Schaltimpuls auslöst.
[0015] Ein sehr flacher Lichtleitkörper 2 - sein Keilwinkel α ist im Vergleich zur Breite bzw. zu seinem Durchmesser D sehr klein (Fig. 3) - ist zwischen der Anzeigefläche 4 und dem Übertragungskörper 1 eingesetzt. Seitlich wird durch eine Lichtquelle 3, eine Leuchtdiode, Licht (Strahlen 10) in den Lichtleitkörper 2 eingestrahlt, dessen Keilfläche 1 1 mit seinen prismatischen Stufen 14 das eingestrahlte Licht 10 in Richtung auf die der Anzeigefläche 4 zugewandte Lichtaustrittsfläche 12 diffus verteilt. Dadurch tritt ein erheblicher Anteil des Lichts 10 in die Anzeigefläche 4 ein (Strahlen 13) und hinterleuchtet diese. Das übrige Licht im Glaskörper des Lichtleitkörpers 2 wird so oft reflektiert, bis es zum größten Teil ebenfalls als Strahlen 1 3 zur Anzeigefläche 4 gelangt.
[0016] Die bestmögliche Form der Keilfläche sollte durch Versuche herausgefunden werden. Bei einem flachen Keilwinkel α wie dargestellt hat sich eine Form aus mehreren Stufen 14 als die am besten geeignete Form herausgestellt. Sie könnte jedoch auch durch feinere Körnung, durch Rillung oder anderweitige Prismen ersetzt werden.
[0017] Die Lichtquelle 3 kann anders als hier dargestellt auch aus mehreren
Leuchtkörpern bestehen. Beispielsweise kann der Lichtleitkörper 2 so geformt sein, dass er aus mehreren Richtungen her mit Licht versorgt werden kann. Wenn er bei-
spielsweise als runder Körper geformt ist, kann die Keilfläche 1 1 als ein Hohlkegel geformt sein, und das Licht sollte dann aus vielen Richtungen in die Peripherie des Lichtleitkörpers 2 eingestrahlt werden. Statt mehrerer einzelner Leuchtdioden 3 kann das Licht auch aus einem kontinuierlichen Leuchtband eingestrahlt werden . [0018] Wenn über den äußeren Rand des Lichtleitkörpers 2 ein metallischer Auftrag oder eine elektrisch leitende Blechlamelle 15 gezogen ist, kann die eine Anschlussfahne der Leuchtdiode 3 oder des Leuchtbandes oder können die einen Anschlussfahnen der mehreren verteilt angeordneten Leuchtdioden 3 über den anliegenden Übertragungskörper 1 aus der Schaltplatine 8 mit Strom versorgt werden, während die andere(n) Anschlussfahne(n) 16 am Träger 17 (Fig . 1 ) der Anzeigefläche 4 geerdet sein können.
[0019] In Fig. 1 ist der Übertragungskörper 1 aus einem elastischen, elektrisch leitfähigen und geschlossenporigen Schaumstoff- oder Gummikörper hergestellt. Seine Elastizität erlaubt den Ausgleich von Toleranzen im Abstand zwischen der Schaltplati- ne 8 und der Anzeigefläche 4. Sie sichert aber gleichzeitig die Übertragung eines in die Sensorfläche 5 eingekoppelten elektrischen Potentials als kapazitive Komponente in die auf der Schaltplatine 8 angekoppelte Kapazität aus Übertragungskörper 1 und Sensorfläche 6.
[0020] Dieser Übertragungskörper 1 kann aber auch aus einer anderen elektrisch leitenden, elastischen Substanz dargestellt werden. Gemäß Fig. 4 besteht ein solcher Übertragungskörper aus einer gewundenen Druckfeder 18, die aus einem gestreckten Körper, vorzugsweise einem metallischen Draht, gewickelt ist und mit ihrer einen großen Endwindung 19 auf der Kontaktfläche 7 der Schaltplatine 8 aufliegt und sich mit der anderen großen Endwindung 20 an die Keilfläche 1 1 des Lichtleitkörpers 2 an- schmiegt. Zwischen den beiden Endwindungen 19 und 20 hat die Druckfeder 18 eine Einschnürung 21 , die für eine Knickstabilität der Feder und für einen ausreichenden Elastizitätsspielraum sorgt.
Claims
1 . Vorrichtung zum gleichmäßigen Hinterleuchten einer transparenten oder trans- luzenten Anzeigefläche (4) an einer tastenförmigen Bedienungshandhabe (6), die als Teil eines kapazitiven Sensorschalters aus einer Sensorfläche (5) besteht, die einem galvanisch mit einer elektronischen Schaltplatine (8) verbundenen, im Abstand hinter der Anzeigefläche (4) positionierten, elektrisch leitfähigen Übertragungskörper (1 ) gegenübersteht und durch eine Beleuchtungseinrichtung (2, 3) gegenüber ihrer Umgebung sich aufhellend abhebende Bereiche hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (2, 3) durch einen flachen, zwischen dem Übertragungskörper (1 ) und der Anzeigefläche (4) - parallel zu ihr - angeordneten Lichtleiter (2) mit seitlicher Lichteinstrahlung gebildet ist, der das eingestrahlte Licht (10) von einer Struktur (14), die entlang der Lichteinstrahlung gleichmäßig verteilt angebracht ist, gegen die transparente oder transluzente Anzeigefläche (4) umlenkt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungskörper (1 ) aus einem gummiartigen Kunststoff oder Schaumstoff mit elektrischer Leitfähigkeit besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungskörper (1 ) eine aus einem gestreckten Körper gewundene Druckfeder (18) ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (2) entlang der Lichteinstrahlung sich keilförmig verjüngt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (14) an der Keilfläche (1 1 ) angebracht ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (14) in Form einer vielfachen prismatischen Formung der Keilfläche (1 1 ) ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die prismatische Formung aus einer Vielzahl von fein und gleichmäßig auf der Keilfläche (1 1 ) verteilten Prismen mit einzelnen Abmessungen von gleich oder weniger als die kleinste Abmessung eines einzelnen transparenten oder transluzenten Bereichs der Anzeigefläche (4) besteht.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht (10) aus mindestens einer Leuchtdiode (3) seitlich in den Lichtleitkörper (2) einstrahlt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reihe von Leuchtdioden (3) oder ein kontinuierliches Lichtband aus einem Elektrolumi- neszenzkörper als Quelle der Lichteinstrahlung vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungskörper (1 ) zur Spannungsversorgung der Leuchtdiode(n) (3) oder des Lichtbands aus der elektronischen Schaltplatine (8) dient.
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