WO2017071725A1 - Kapazitiver berührungsschalter - Google Patents

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WO2017071725A1
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touch switch
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Pawel MASINA
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Diehl Ako Stiftung & Co. Kg
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    • H03K2217/960785—Capacitive touch switches with illumination

Definitions

  • the present invention relates to a capacitive touch switch, in particular a capacitive touch switch for an operating device of an electronic household appliance.
  • touch-sensitive and / or proximity-sensitive push-buttons ie touch switches in the sense of the present invention
  • a capacitive sensing element together with, for example, a user's finger, forms a capacitance therebetween having a variable capacitance value corresponding to touching or not touching a touch pad of the cover associated with the capacitive sensing element.
  • the change in the capacitance value has a corresponding effect on an output signal of the sensor circuit connected to the capacitive sensor element, which may optionally be interpreted by an evaluation electronics as an actuation of the touch switch.
  • a capacitive touch switch is known in which the capacitive sensor element rests against the underside of the cover facing away from the user and partially for displaying a symbol is translucent designed so that it can be backlit by a light source on a support plate.
  • DE 103 26 684 A1 discloses a capacitive touch switch with a capacitive sensor element, which is clamped between the cover and a light guide element and consists of a transparent support film with an ITO coating. If required, symbols can be created by additional printing or masks on the light guide or the sensor element.
  • EP 1 894 712 B1 describes a capacitive touch switch which has a multilayer film behind a glass cover, wherein the film has a first carrier layer printed with a conductive layer and a second carrier layer printed with a color layer.
  • the carrier layers are connected to each other and to the cover via adhesive layers.
  • light-permeable pictograms can be formed in the conductive layer on the first carrier layer.
  • the invention has for its object to provide an improved capacitive touch switch with a simple structure that is resistant to heat and allows backlit symbols.
  • the capacitive touch switch of the invention comprises an at least partially translucent cover plate having a user facing user side; a support plate which is disposed on a side facing away from the user side of the cover plate at a distance therefrom; and a light source mounted on the support plate.
  • the capacitive touch switch further comprises a sensor plate which is located between the cover plate and the carrier plate is disposed and having an at least partially transparent substrate and a sensor layer made of an electrically conductive material, wherein the sensor layer comprises a sensor region of the electrically conductive material for forming a sensor electrode and a symbol region without the electrically conductive material for forming a through the Has light source backlit symbol.
  • a multifunctional sensor plate which on the one hand provides the capacitive sensor element and at the same time the backlightable symbol in only one component.
  • the substrate of the sensor plate is preferably a printed circuit board (PCB, Printed Circuit Board) with a layer thickness of at most 1, 2 mm used.
  • PCB printed circuit Board
  • standard printed circuit boards with a layer thickness of 1, 0 mm or 0.6 mm can be used.
  • these printed circuit boards are dimensionally stable and heat-resistant and, on the other hand, are translucent due to the small layer thickness.
  • LEDs light-emitting diodes
  • a printed circuit board (PCB) is preferably used.
  • PCB printed circuit board
  • standard printed circuit boards with a layer thickness of 1, 5 mm can be used.
  • the evaluation electronics for processing and evaluating the output signals generated by the sensor circuit are preferably also provided on the carrier plate. To be distinguished from this evaluation is the control of eg the household appliance, with which the Transmitter is connected and which optionally can also be arranged on the support plate or elsewhere in the household appliance.
  • the cover plate is preferably a plate-shaped body made of an at least partially translucent material (eg glass, glass ceramic, plastic, etc.).
  • the cover plate is preferably made of an electrically non-conductive or insulating material.
  • the symbol area is preferably formed within the sensor area of the sensor layer.
  • the sensor region of the sensor layer is preferably surrounded by an intermediate region without the electrically conductive material.
  • the sensor layer is a layer of the electrically conductive material (for example copper) deposited on the substrate, in which the symbol region and / or the intermediate region are formed by etching.
  • the entire sensor plate can be manufactured with conventional manufacturing or processing techniques of printed circuit boards.
  • the sensor plate can optionally contain one or two sensor layers.
  • the sensor plate may preferably have a first sensor layer on a side of the substrate facing the cover plate and / or a second sensor layer on a side of the substrate facing the carrier plate.
  • a diffusion layer is further provided on a side of the sensor plate facing the cover plate and / or on a side of the sensor plate facing the carrier plate.
  • This diffusion layer is preferably applied by means of screen printing (silk screen).
  • the diffusion layer is preferably applied to a side of the sensor layer (s) of the sensor plate facing away from the substrate.
  • the diffusion layer should bring about a more uniform illumination of the symbol formed by the symbol area.
  • the diffusion layer preferably forms part of the sensor plate.
  • the diffusion layer is designed such that it prevents optical crosstalk.
  • the diffusion layer formed as a crosstalk prevention layer shields the cover plate from the light source in optically inactive regions.
  • the sensor plate is connected to the cover plate via an at least partially transparent adhesive layer.
  • the sensor plate can also rest directly on the cover plate.
  • the sensor plate can also be connected to the carrier plate via an adhesive layer or lie directly against the carrier plate.
  • a frame member having an opaque separation region surrounding the light source on the support plate circumferentially.
  • the frame element preferably forms part of the carrier plate.
  • the subject of the invention is also an arrangement of several (ie at least two) capacitive touch switches of the invention described above.
  • the plurality of touch switches of the assembly then preferably utilize a common cover plate, a common support plate, and a common sensor plate.
  • the invention further relates to an operating device, in particular for an electronic household appliance, with at least one capacitive touch switch of the invention described above.
  • Fig. 1 is a sectional view of an arrangement of capacitive touch switches according to the invention in exploded view;
  • Fig. 2 is a sectional view of a sensor plate of the arrangement of touch switches of Fig. 1 according to an embodiment of the invention.
  • FIGs. 1 and 2 an embodiment of an arrangement of a plurality of capacitive touch switches (ie touch-sensitive and / or proximity-sensitive push-buttons) will be described in more detail below, which are advantageously used in an operating device of a home electronic appliance such as a cooktop or cooker can.
  • capacitive touch switches ie touch-sensitive and / or proximity-sensitive push-buttons
  • FIG. 1 illustratively includes three capacitive touch switches sharing some of the components.
  • touch switches For the purpose of simpler formulation, the construction of one of these touch switches will first be described below, it being clear to the person skilled in the art that all touch switches are constructed analogously to one another.
  • the touch switch includes a cover plate 0, for example made of glass, which is at least partially translucent.
  • a cover plate 10 On the user side 12 facing the user 14 (at the top in FIG. 1) the cover plate 10 defines a contact field at the touch or approach by the user of the touch switch is actuated.
  • the carrier plate 16 is, for example, a printed circuit board (PCB) with a layer thickness of about 1.5 mm.
  • PCB printed circuit board
  • the touch switch also includes a light source 34 which is mounted on the support plate 16.
  • the light source 34 is, for example, one or more light-emitting diodes (LEDs).
  • a frame member 18 is also provided on the cover plate 10 facing side of the support plate 16.
  • This frame member 18 includes an opaque separation region 36 which circumferentially surrounds the light source 34.
  • the frame member 18 thus shields the light source 34 from the environment and light sources of adjacent touch switch.
  • Support plate 16 and frame member 18 preferably form an integral component.
  • a sensor plate 20 is also arranged between the cover plate 10 and the support plate 16.
  • This sensor plate 20 may abut directly on the cover plate 10 or be connected thereto via an at least partially transparent adhesive layer.
  • the sensor plate 20 may abut directly on the support plate 16 or be connected thereto via an adhesive layer.
  • the structure of the sensor plate is shown in Fig. 2 in more detail.
  • the sensor plate 20 has, in particular, a substrate 22.
  • the substrate preferably consists of a printed circuit board (PCB) having a layer thickness of, for example, 0.6 mm or 1.2 mm. Because of this small layer thickness is Substrate dimensionally stable and heat-resistant (for temperatures of 100 ° C, 120 ° C and more), but still at least partially translucent.
  • PCB printed circuit board
  • the sensor plate 20 On the cover plate 10 facing side of the substrate 22 (top in Fig. 2), the sensor plate 20 has a sensor layer 24a made of an electrically conductive material such as copper.
  • the copper layer can be deposited on the substrate 22 in a standard process.
  • sensor regions 28 of copper are formed in this sensor layer 24a, which regions are surrounded by intermediate regions 30 without copper. These sensor regions 28 form the capacitive sensor elements of the capacitive touch switches, which form a capacitance with the finger 14 of a user via the cover plate 10 which acts as a dielectric.
  • the sensor regions 28 of the sensor plate 20 are connected via an electrically conductive connection 38 to the sensor circuits and the evaluation electronics on the carrier plate 16 (see FIG. 1).
  • symbol regions 32 without copper are also formed in the sensor regions 28 made of copper. These symbol areas 32 represent pictograms, symbols, numbers, letters, etc., which are translucent and can thus be backlit with the aid of the light source 34.
  • One or more symbol regions 32 may be formed in a sensor region 28.
  • the sensor plate 20 thus forms, as one component, both the capacitive sensor elements in the form of the sensor regions 28 made of copper and the backlit information or decoration elements in the form of the symbol regions 32.
  • the substrate 22 of the sensor plate 20 must be at least partially translucent, which can be achieved by a correspondingly small layer thickness of the circuit board.
  • the sensor plate 20 is also sufficiently dimensionally stable and heat-resistant, so that the capacitive touch switch can also be used in harsher environments.
  • a diffusion layer 26a is optionally provided on the side of the sensor layer 24a facing the cover plate 10.
  • This diffusion layer 26a is formed, for example, in the form of a silk screen and is intended to bring about a more uniformly illuminated appearance of the symbol of the symbol region 32.
  • the sensor plate 20 can optionally have a further sensor layer 24b on the side of the substrate 22 facing the carrier plate 16 (bottom in FIG. 2) and / or a further diffusion layer 26b on the side of the sensor plate 20 facing the carrier plate 16 exhibit.
  • This further sensor layer 24a and this further diffusion layer 26b may be provided additionally or alternatively to the sensor layer 24a or to the diffusion layer 26a.
  • the diffusion layer 26a, 26b is formed as a crosstalk prevention layer, this prevents optical crosstalk.
  • the crosstalk prevention layer shields the cover plate 10 from the light source in an optically inactive region and prevents the cover plate 10 from being transmitted through. If the crosstalk prevention layer is interrupted, it is possible to irradiate the cover plate 10 in the region of this interruption; this area is optically active , for example in the symbol area 32.
  • the entire sensor plate 20 is preferably provided as an integral component.

Abstract

Ein kapazitiver Berührungsschalter für eine Bedienvorrichtung eines elektronisches Haushaltsgeräts weist eine zumindest teilweise lichtdurchlässige Abdeckplatte mit einer einem Benutzer zugewandten Benutzerseite, eine Trägerplatte, die auf einer der Benutzerseite abgewandten Seite der Abdeckplatte mit Abstand zu dieser angeordnet ist, und eine auf der Trägerplatte (16) montierte Lichtquelle (34) auf. Der Berührungsschalter weist ferner eine Sensorplatte (20) auf, die zwischen der Abdeckplatte (10) und der Trägerplatte (16) angeordnet ist und ein zumindest teilweise lichtdurchlässiges Substrat (22) und eine Sensorschicht (24a, 24b) aus einem elektrisch leitfähigen Material aufweist. Dabei weist die Sensorschicht (24a, 24b) einen Sensorbereich (28) aus dem elektrisch leitfähigen Material zum Bilden einer Sensorelektrode und einen Symbolbereich (32) ohne das elektrisch leitfähige Material zum Bilden eines durch die Lichtquelle (34) hinterleuchtbaren Symbols auf.

Description

Diehl AKO Stiftung & Co. KG, 88239 Wangen
Kapazitiver Berührungsschalter
Die vorliegende Erfindung betrifft einen kapazitiven Berührungsschalter, insbesondere einen kapazitiven Berührungsschalter für eine Bedienvorrichtung eines elektronischen Haushaltsgeräts.
In vielen elektrischen bzw. elektronischen Geräten, insbesondere auch in Haushaltsgeräten wie Herden, Kochfeldern, Mikrowellenöfen, Spülmaschinen, Wäschebehandlungsgeräten, Kühl- und/oder Gefriergeräten und dergleichen, werden immer häufiger berührungs- und/oder annäherungsempfindliche Tastschalter (d.h. Berührungsschalter im Sinne der vorliegenden Erfindung) eingesetzt, die durch ein einfaches Berühren oder Annähern durch einen Benutzer bzw. einen Finger eines Benutzers betätigt werden können.
Im Fall eines kapazitiven Berührungsschalters bildet ein kapazitives Sensorelement zusammen mit zum Beispiel einem Finger eines Benutzers über eine als Dielektrikum wirkende Abdeckung dazwischen eine Kapazität, die entsprechend dem Berühren oder Nicht-Berühren eines dem kapazitiven Sensorelement zugeordneten Berührungsfeldes der Abdeckung einen variablen Kapazitätswert besitzt. Die Veränderung des Kapazitätswerts wirkt sich entsprechend auf ein Ausgangssignal der mit dem kapazitiven Sensorelement verbundenen Sensorschaltung aus, was von einer Auswerteelektronik ggf. als eine Betätigung des Berührungsschalters interpretiert werden kann.
Aus der EP 1 257 057 A1 ist ein kapazitiver Berührungsschalter bekannt, bei welchem das kapazitive Sensorelement an der dem Benutzer abgewandten Unterseite der Abdeckung anliegt und zur Darstellung eines Symbols teilweise lichtdurchlässig ausgestaltet ist, sodass es von einer Lichtquelle auf einer Trägerplatte hinterleuchtet werden kann.
Die DE 103 26 684 A1 offenbart einen kapazitiven Berührungsschalter mit einem kapazitiven Sensorelement, das zwischen der Abdeckung und einem Lichtleiterelement eingeklemmt ist und aus einer durchsichtigen Trägerfolie mit einer ITO- Beschichtung besteht. Bei Bedarf können Symbole durch zusätzliche Bedruckung oder Masken auf dem Lichtleitelement oder dem Sensorelement geschaffen werden.
In der EP 1 894 712 B1 ist ein kapazitiver Berührungsschalter beschrieben, der eine mehrschichtige Folie hinter einer Abdeckung aus Glas aufweist, wobei die Folie eine mit einer leitenden Schicht bedruckte erste Trägerschicht und eine mit einer Farbschicht bedruckte zweite Trägerschicht aufweist. Die Trägerschichten sind miteinander und mit der Abdeckung über Klebstoffschichten verbunden. In der leitenden Schicht auf der ersten Trägerschicht können zudem lichtdurchlässige Piktogramme ausgebildet sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten kapazitiven Berührungsschalter mit einem einfachen Aufbau zu schaffen, der hitzebeständig ist und hinterleuchtete Symbole ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen kapazitiven Berührungsschalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der kapazitive Berührungsschalter der Erfindung weist eine zumindest teilweise lichtdurchlässige Abdeckplatte mit einer einem Benutzer zugewandten Benutzerseite; eine Trägerplatte, die auf einer der Benutzerseite abgewandten Seite der Abdeckplatte mit Abstand zu dieser angeordnet ist; und eine Lichtquelle, die auf der Trägerplatte montiert ist, auf. Erfindungsgemäß weist der kapazitive Berührungsschalter ferner eine Sensorplatte auf, die zwischen der Abdeckplatte und der Träger-platte angeordnet ist und ein zumindest teilweise lichtdurchlässiges Substrat und eine Sensorschicht aus einem elektrisch leitfähigen Material aufweist, wobei die Sensorschicht einen Sensorbereich aus dem elektrisch leitfähigen Material zum Bilden einer Sensorelektrode und einen Symbolbereich ohne das elektrisch leitfähige Material zum Bilden eines durch die Lichtquelle hinterleuchtbaren Symbols aufweist.
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, eine multifunktionale Sensorplatte einzusetzen, die einerseits das kapazitive Sensorelement und zugleich das hinterleuchtbare Symbol in nur einem Bauteil bereitstellt. Durch diese Maßnahme wird die Anzahl einzelner Bauteile reduziert, sodass Aufbau und Zusammenbau des Berührungsschalters vereinfacht werden können. Durch die Verwendung einer Sensorplatte mit einem formstabilen Substrat kann zudem im Vergleich zur Verwendung von Sensorfolien eine höhere Hitzebeständigkeit des kapazitiven Berührungsschalters erzielt werden.
Für das Substrat der Sensorplatte wird vorzugsweise eine Leiterplatte (PCB, Printed Circuit Board) mit einer Schichtdicke von höchstens 1 ,2 mm verwendet. Bevorzugt können Standard-Leiterplatten mit einer Schichtdicke von 1 ,0 mm oder 0,6 mm benutzt werden. Diese Leiterplatten sind einerseits formstabil und hitzebeständig und sind andererseits aufgrund der geringen Schichtdicke lichtdurchlässig.
Für die Lichtquelle werden vorzugsweise ein oder mehrere Leuchtdioden (LEDs) verwendet.
Für die Trägerplatte wird vorzugsweise eine Leiterplatte (PCB) verwendet. Bevorzugt können Standard-Leiterplatten mit einer Schichtdicke von 1 ,5 mm benutzt werden. Auf der Trägerplatte ist vorzugsweise auch die Auswerte- elektronik zum Verarbeiten und Auswerten der von der Sensorschältung erzeugten Ausgangssignale vorgesehen. Von dieser Auswerteelektronik zu unterscheiden ist die Steuerung z.B. des Haushaltsgeräts, mit welcher die Auswerteelektronik verbunden ist und welche wahlweise ebenfalls auf der Trägerplatte oder an einer anderen Stelle im Haushaltsgerät angeordnet sein kann. Bei der Abdeckplatte handelt es sich vorzugsweise um einen plattenförmigen Körper aus einem zumindest teilweise lichtdurchlässigen Material (z.B. Glas, Glaskeramik, Kunststoff, etc.). Außerdem ist die Abdeckplatte bevorzugt aus einem elektrisch nicht-leitfähigen oder isolierenden Material gefertigt. Der Symbolbereich ist vorzugsweise innerhalb des Sensorbereichs der Sensorschicht ausgebildet.
Ferner ist der Sensorbereich der Sensorschicht vorzugsweise von einem Zwischenbereich ohne das elektrisch leitfähige Material umgeben.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Sensorschicht eine auf das Substrat abgeschiedene Schicht aus dem elektrisch leitfähigen Material (z.B. Kupfer), in welcher der Symbolbereich und/oder der Zwischenbereich mittels Ätztechnik gebildet sind. So kann die gesamte Sensorplatte mit üblichen Herstellungs- bzw. Bearbeitungstechniken von Leiterplatten gefertigt werden.
Die Sensorplatte kann wahlweise ein oder zwei Sensorschichten enthalten. So kann die Sensorplatte bevorzugt eine erste Sensorschicht auf einer der Abdeckplatte zugewandten Seite des Substrats und/oder eine zweite Sensorschicht auf einer der Trägerplatte zugewandten Seite des Substrats aufweisen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner auf einer der Abdeckplatte zugewandten Seite der Sensorplatte und/oder auf einer der Trägerplatte zugewandten Seite der Sensorplatte eine Diffusionsschicht vor- gesehen. Diese Diffusionsschicht ist vorzugsweise mittels Siebdruck (Silk Screen) aufgebracht. Außerdem ist die Diffusionsschicht bevorzugt auf einer dem Substrat abgewandten Seite der Sensorschicht(en) der Sensorplatte aufgebracht. Die Diffusionsschicht soll insbesondere eine gleichmäßigere Ausleuchtung des durch den Symbolbereich gebildeten Symbols bewirken. Die Diffusionsschicht bildet bevorzugt einen Teil der Sensorplatte. In einer bevorzugten Alternative ist die Diffusionsschicht derart ausgebildet, dass diese ein optisches Übersprechen unterbindet. Die als Übersprechvermei- dungsschicht ausgebildete Diffusionsschicht schirmt in optisch inaktiven Bereichen die Abdeckplatte von der Lichtquelle ab. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Sensorplatte mit der Abdeckplatte über eine zumindest teilweise lichtdurchlässige Klebeschicht verbunden. Alternativ kann die Sensorplatte auch unmittelbar an der Abdeckplatte anliegen. In analoger Weise kann die Sensorplatte auch mit der Trägerplatte über eine Klebeschicht verbunden sein oder unmittelbar an der Trägerplatte anliegen.
In einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann auf einer der Abdeckplatte zugewandten Seite der Trägerplatte ein Rahmenelement vorgesehen sein, das einen lichtundurchlässigen Trennbereich aufweist, der die Lichtquelle auf der Trägerplatte umfänglich umgibt. Das Rahmenelement bildet bevorzugt einen Teil der Trägerplatte. Durch das Rahmenelement kann das von der Lichtquelle emittierte Licht effizienter zum Symbolbereich der Sensorplatte geleitet werden und/oder kann der Symbolbereich gegen Umgebungslicht, Fremdlicht, etc. abgeschirmt werden.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anordnung von mehreren (d.h. wenigstens zwei) oben beschriebenen kapazitiven Berührungsschaltern der Erfindung. Die mehreren Berührungsschalter der Anordnung benutzen dann vorzugsweise eine gemeinsame Abdeckplatte, eine gemeinsame Trägerplatte und eine gemeinsame Sensorplatte. Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Bedienvorrichtung, insbesondere für ein elektronisches Haushaltsgerät, mit wenigstens einem oben beschriebenen kapazitiven Berührungsschalter der Erfindung.
Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigen, größtenteils schematisch:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Anordnung von kapazitiven Berührungsschaltern gemäß der Erfindung in Explosionsdarstellung; und
Fig. 2 eine Schnittansicht einer Sensorplatte der Anordnung von Berührungsschaltern von Fig. 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bezug nehmend auf Fig. 1 und 2 wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung von mehreren kapazitiven Berührungsschaltern (d.h. berührungs- und/oder annäherungsempfindlichen Tastschaltern) näher beschrieben, die in vorteilhafter Weise in einer Bedienvorrichtung eines elektronischen Haushaltsgeräts wie beispielsweise eines Kochfeldes oder eines Herdes eingesetzt werden kann.
Die Anordnung von Fig. 1 enthält beispielhaft drei kapazitive Berührungsschalter, die einige Bauelemente gemeinsam nutzen. Zwecks einfacherer Formulierung wird nachfolgend zunächst der Aufbau eines dieser Berührungsschalter beschrieben, wobei für den Fachmann klar ist, dass alle Berührungsschalter analog zueinander, aufgebaut sind.
Der Berührungsschalter enthält eine Abdeckplatte 0 zum Beispiel aus Glas, die zumindest teilweise lichtdurchlässig ist. Auf der dem Benutzer 14 zugewandten Benutzerseite 12 (oben in Fig. 1) definiert die Abdeckplatte 10 ein Berührungs- feld, bei dessen Berührung oder Annäherung durch den Benutzer der Berührungsschalter betätigt wird.
Auf der der Benutzerseite 12 abgewandten Seite der Abdeckplatte 10 ist mit Abstand zu dieser einen Trägerplatte 16 angeordnet. Die Trägerplatte 16 ist beispielsweise eine Leiterplatte (PCB) mit einer Schichtdicke von etwa 1 ,5 mm. Auf der Trägerplatte 16 sind insbesondere elektronische Komponenten der Sensorschaltung und der Auswerteschaltung für den Berührungsschalter montiert. Wie in Fig. 1 dargestellt, enthält der Berührungsschalter zudem eine Lichtquelle 34, die auf der Trägerplatte 16 montiert ist. Bei der Lichtquelle 34 handelt es sich zum Beispiel um eine oder mehrere Leuchtdioden (LEDs).
Auf der der Abdeckplatte 10 zugewandten Seite der Trägerplatte 16 ist zudem ein Rahmenelement 18 vorgesehen. Dieses Rahmenelement 18 enthält einen lichtundurchlässigen Trennbereich 36, der die Lichtquelle 34 umfänglich umgibt. Das Rahmenelement 18 schirmt damit die Lichtquelle 34 gegen die Umgebung und gegen Lichtquellen benachbarter Berührungsschalter ab. Trägerplatte 16 und Rahmenelement 18 bilden bevorzugt ein integrales Bauteil.
Zwischen der Abdeckplatte 10 und der Trägerplatte 16 ist zudem eine Sensorplatte 20 angeordnet. Diese Sensorplatte 20 kann an der Abdeckplatte 10 unmittelbar anliegen oder mit dieser über eine zumindest teilweise lichtdurchlässige Klebeschicht verbunden sein. Außerdem kann die Sensorplatte 20 an der Trägerplatte 16 unmittelbar anliegen oder mit dieser über eine Klebeschicht verbunden sein.
Der Aufbau der Sensorplatte ist in Fig. 2 in mehr Einzelheiten dargestellt.
Die Sensorplatte 20 weist insbesondere ein Substrat 22 auf. Das Substrat besteht vorzugsweise aus einer Leiterplatte (PCB) einer Schichtdicke von zum Beispiel 0,6 mm oder 1 ,2 mm. Aufgrund dieser geringen Schichtdicke ist das Substrat formstabil und hitzebeständig (für Temperaturen von 100°C, 120°C und mehr), aber dennoch zumindest teilweise lichtdurchlässig.
Auf der der Abdeckplatte 10 zugewandten Seite des Substrats 22 (oben in Fig. 2) weist die Sensorplatte 20 eine Sensorschicht 24a aus einem elektrisch leitfähigen Material wie zum Beispiel Kupfer auf. Die Kupferschicht kann in einem Standard- prozess auf das Substrat 22 abgeschieden werden.
Mittels eines Standard-Ätzprozesses werden in dieser Sensorschicht 24a Sensorbereiche 28 aus Kupfer gebildet, die von Zwischenbereichen 30 ohne Kupfer umgeben sind. Diese Sensorbereiche 28 bilden die kapazitiven Sensorelemente der kapazitiven Berührungsschalter, die mit dem Finger 14 eines Benutzers über die als Dielektrikum wirkende Abdeckplatte 10 eine Kapazität bilden. Die Sensorbereiche 28 der Sensorplatte 20 sind über eine elektrisch leitende Verbindung 38 mit den Sensorschaltungen und der Auswerteelektronik auf der Trägerplatte 16 verbunden (siehe Fig. 1).
Mittels eines weiteren Standard-Ätzprozesses sind in den Sensorbereichen 28 aus Kupfer außerdem Symbolbereiche 32 ohne Kupfer gebildet. Diese Symbol- bereiche 32 stellen Piktogramme, Symbole, Zahlen, Buchstaben, etc. dar, die lichtdurchlässig sind und so mit Hilfe der Lichtquelle 34 hinterleuchtet werden können. In einem Sensorbereich 28 können ein oder auch mehrere Symbolbereiche 32 ausgebildet sein. Die Sensorplatte 20 bildet somit als ein Bauteil sowohl die kapazitiven Sensorelemente in Form der Sensorbereiche 28 aus Kupfer als auch die hinter- leuchtbaren Informations- oder Dekorationselemente in Form der Symbolbereiche 32 zur Verfügung. Zu diesem Zweck muss das Substrat 22 der Sensorplatte 20 zumindest teilweise lichtdurchlässig sein, was durch eine entsprechend geringe Schichtdicke der Leiterplatte erreicht werden kann. Durch die Verwendung einer Leiterplatte als Substrat 22 ist die Sensorplatte 20 zudem ausreichend formstabil und hitzebeständig, sodass der kapazitive Berührungsschalter auch in raueren Umgebungen eingesetzt werden kann.
Wie in Fig. 2 dargestellt, ist auf der der Abdeckplatte 10 zugewandten Seite der Sensorschicht 24a ferner optional eine Diffusionsschicht 26a vorgesehen. Diese Diffusionsschicht 26a ist zum Beispiel in Form eines Siebdrucks (Silk Screen) ausgebildet und soll ein gleichmäßiger ausgeleuchtetes Erscheinungsbild des Symbols des Symbolbereichs 32 bewirken. Wie in Fig. 2 angedeutet, kann die Sensorplatte 20 optional eine weitere Sensorschicht 24b auf der der Trägerplatte 16 zugewandten Seite des Substrats 22 (unten in Fig. 2) und/oder eine weitere Diffusionsschicht 26b auf der der Trägerplatte 16 zugewandten Seite der Sensorplatte 20 aufweisen. Diese weitere Sensorschicht 24a und diese weitere Diffusionsschicht 26b können zusätzlich oder alternativ zur Sensorschicht 24a bzw. zur Diffusionsschicht 26a vorgesehen sein.
Ist die Diffusionsschicht 26a, 26b als Übersprechvermeidungsschicht ausgebildet, unterbindet diese ein optisches Übersprechen. Die Übersprechvermei- dungsschicht schirmt in einem optisch inaktiven Bereich die Abdeckplatte 10 von der Lichtquelle ab und vermeidet in diesem Bereich ein Durchstrahlen der Abdeckplatte 10. Ist die Übersprechvermeidungsschicht unterbrochen, ist im Bereich dieser Unterbrechung ein Durchstrahlen der Abdeckplatte 10 möglich, dieser Bereich ist optisch aktiv, beispielsweise im Symbolbereich 32.
Die gesamte Sensorplatte 20 ist vorzugsweise als ein integrales Bauteil vorgesehen. BEZUGSZIFFERNLISTE
10 Abdeckplatte
12 Benutzerseite
14 Benutzer, Finger
16 Trägerplatte
18 Rahmenelement
20 Sensorplatte
22 Substrat
24a, 24b Sensorschicht
26a, 26b Diffusionsschicht
28 Sensorbereich
30 Zwischenbereich
32 Symbolbereich
34 Lichtquelle
36 Trennbereich
38 elektrisch leitende Verbindung

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Kapazitiver Berührungsschaiter, aufweisend:
eine zumindest teilweise lichtdurchlässige Abdeckplatte (10) mit einer einem Benutzer (14) zugewandten Benutzerseite (12);
eine Trägerplatte (16), die auf einer der Benutzerseite (12) abgewandten Seite der Abdeckplatte (10) mit Abstand zu dieser angeordnet ist; und eine Lichtquelle (34), die auf der Trägerplatte (16) montiert ist,
gekennzeichnet durch
eine Sensorplatte (20), die zwischen der Abdeckplatte (10) und der Trägerplatte. (16) angeordnet ist und ein zumindest teilweise lichtdurchlässiges Substrat (22) und eine Sensorschicht (24a, 24b) aus einem elektrisch leitfähigen Material aufweist,
wobei die Sensorschicht (24a, 24b) einen Sensorbereich (28) aus dem elektrisch leitfähigen Material zum Bilden einer Sensorelektrode und einen Symbolbereich (32) ohne das elektrisch leitfähige Material zum Bilden eines durch die Lichtquelle (34) hinterleuchtbaren Symbols aufweist.
Kapazitiver Berührungsschalter nach Anspruch 1 , bei welchem
das Substrat (22) der Sensorplatte (20) eine Leiterplatte mit einer Schichtdicke von höchstens 1 , 2 mm ist.
Kapazitiver Berührungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem
der Symbolbereich (32) innerhalb des Sensorbereichs (28) der Sensorschicht (24a, 24b) ausgebildet ist.
Kapazitiver Berührungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Sensorbereich (28) der Sensorschicht (24a, 24b) von einem Zwischenbereich (30) ohne das elektrisch leitfähige Material umgeben ist.
Kapazitiver Berührungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem
die Sensorschicht (24a, 24b) eine auf das Substrat (22) abgeschiedene Schicht aus dem elektrisch leitfähigen Material ist, in welcher der Symbolbereich (32) und/oder der Zwischenbereich (30) mittels Ätztechnik gebildet sind.
Kapazitiver Berührungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem
die Sensorplatte (20) eine erste Sensorschicht (24a) auf einer der Abdeckplatte (10) zugewandten Seite des Substrats (22) und/oder eine zweite Sensorschicht (24b) auf einer der Trägerplatte (16) zugewandten Seite des Substrats (22) aufweist.
Kapazitiver Berührungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem
auf einer der Abdeckplatte (10) zugewandten Seite der Sensorplatte (20) und/oder auf einer der Trägerplatte (16) zugewandten Seite der Sensorplatte (20) eine Diffusionsschicht (26a, 26b) vorgesehen ist.
Kapazitiver Berührungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem
die Sensorplatte (20) mit der Abdeckplatte (10) über eine zumindest teilweise lichtdurchlässige Klebeschicht verbunden ist.
Kapazitiver Berührungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem
auf einer der Abdeckplatte (10) zugewandten Seite der Trägerplatte (16) ein Rahmenelement (18) vorgesehen ist, das einen lichtundurchlässigen Trenn- bereich (36) aufweist, der die Lichtquelle (34) auf der Trägerplatte (16) umfänglich umgibt.
Anordnung von mehreren kapazitiven Berührungsschaltern nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Berührungsschalter eine gemeinsame Abdeckplatte (10), eine gemeinsame Trägerplatte (16) und eine gemeinsame Sensorplatte (20) haben.
11. Bedienvorrichtung, insbesondere für ein elektronisches Haushaltsgerät, mit wenigstens einem kapazitiven Berührungsschalter nach einem der
Ansprüche 1 bis 9.
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