DE202005007480U1

DE202005007480U1 - Berührungs-Sensitives Bedienfeld

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Publication number: DE202005007480U1
Application number: DE200520007480
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Atmel Corp
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2015-05-12
Also published as: CN1738204A; US20060238513A1; ES1060710Y; ES1060710U; US7295190B2

Abstract

Berührungs-sensitives Bedienfeld (18), umfassend:
– eine Sensor-Oberfläche (26), in welcher eine Mehrzahl von Sensor-Bereichen (28, 29) angeordnet ist;
– eine Leiterplatte (20) mit einer Mehrzahl von elektrischen Kontakten (38) zum Empfangen von Signalen von jeweiligen Sensor-Bereichen (28, 29);
– einen Führungsblock (22) mit einer ersten Seite, welche der Sensor-Oberfläche (26) gegenüberliegt, einer zweiten Seite, welche der Leiterplatte (20) gegenüberliegt, und einer Mehrzahl von Kanälen (32, 34), welche sich von der ersten Seite zu der zweiten Seite erstrecken; und
– eine Mehrzahl von federnden elektrischen Leitern (24, 25), welche durch jeweilige der Mehrzahl von Kanälen (32, 34) in dem Führungsblock (22) hindurchführen, um Verbindungen zwischen den jeweiligen Sensor-Bereichen (28, 29) und elektrischen Kontakten (38) zu realisieren.

Description

Die Erfindung betrifft Berührungs-sensitive Bedienfelder. Insbesondere betrifft die Erfindung kapazitive Berührungssensitive Bedienfelder.
Zur Verwendung in Benutzerschnittstellen und zur Maschinensteuerung sind kapazitive Sensoren zunehmend akzeptiert und gebräuchlich geworden. Im Bereich häuslicher Anwendungen ist die Verwendung kapazitiver Berührungssteuerungen, welche durch Glas oder Plastikfelder bedient werden, nun sehr gebräuchlich.
1 zeigt schematisch in vertikalem Schnitt einen bekannten Typ eines Berührungs-sensitiven Bedienfeldes 2[1]. Das Bedienfeld 2 umfasst eine Deckplatte 4, eine Sensorelement-Leiterplatte (PCB, Printed Circuit Board) 6 und eine Steuerschaltelektronik-Leiterplatte 12. Die Sensorelement-Leiterplatte 6 hat metallische Bahnen, welche derart aufgebaut sind, dass diese Berührungs-sensitive Bereiche 8a-c ausbilden. Die Konfiguration der metallischen Bahnen definiert die Berührungs-sensitiven Bereiche des Bedienfeldes. Die Steuerschaltelektronik-Leiterplatte 12 besitzt Schaltungselektronik zum Messen der Kapazität der sensitiven Bereiche 8a-c. Die Sensorelement-Leiterplatte 6 ist über Leitungen 14 mit der Steuerschaltelektronik-Leiterplatte 12 verbunden. In 1 ist ein Benutzerfinger 16 zu sehen, welcher sich dem Berührungs-sensitiven Bereich 8c annähert. Die Kapazität des Berührungs-sensitiven Bereiches 8c wird durch die Gegenwart des Benutzerfingers modifiziert. Diese Änderung der Kapazität wird durch die Schaltungselektronik auf der Steuerschaltelektronik-Leiterplatte gemessen und entsprechend wird die Berührung des Benutzers identifiziert.
Obwohl dies in 1 nicht dargestellt ist, können Beispiele dieser Art von Berührungs-sensitiven Bedienfelder eine Beleuchtung der Berührungs-sensitiven Bereiche 8a–8c mit ein schließen. Dies wird erreicht, indem Durchgangslöcher in der Sensorelement-Leiterplatte 6 und den zugehörigen Berührungssensitiven Bereichen 8a–8c vorgesehen werden, durch welche das Licht einer Leuchtdiode (light-emitting diode), welche auf der Steuerschaltelektronik-Leiterplatte 12 befestigt ist, hindurchtreten kann. Die Deckplatte 4 kann Hinweisbeschriftungen umfassen, welche spezielle Funktionen der Berührungssensitiven Bereiche 8a–8c identifizieren.
Aus dem Dokument [2] sind Variationen dieser Bauart bekannt, in welchen anstelle von Leitungen leitende Gummisäulen oder schraubenförmige Federn zur elektrischen Verbindung der der Deckplatte 4 benachbarten Berührungs-sensitiven Bereiche und der auf der Leiterplatte angebrachten Steuerschaltelektronik verwendet werden. Überdies werden in diesem Dokument die Berührungssensitiven Bereiche durch eine aufgedruckte oder abgeschiedene leitende Schicht auf der Deckplatte oder durch eine metallische oder metallisierte adhesive Folie, welche auf der Deckplatte angebracht ist, gebildet.
Bekannte Bauarten von Berührungs-sensitiven Bedienfeldern stellen Benutzerschnittstellen bereit, welche einer Anzahl von Einschränkungen unterworfen sind. Beispielsweise kann ihr Zusammenbau schwierig und zeitaufwändig sein. Dies ist insbesondere dort der Fall, wo eine Anzahl verschiedener Berührungssensitiver Bereiche benötigt wird, wie dies oft der Fall ist. Für das beispielhafte Berührungs-sensitive Bedienfeld, welches in 1 gezeigt wird, wird ein gesonderter Lötprozess-Schritt benötigt, um die Sensorelement-Leiterplatte 6 und die Steuerschaltelektronik-Leiterplatte 12 sauber miteinander zu verbinden. Im Fall bekannter Bedienfelder, welche auf leitenden Gummisäulen oder schraubenförmigen Federn beruhen, muss jede der Säulen oder Federn sorgfältig, in der richtigen Ausrichtung mit den gewünschten Berührungssensitiven Bereichen, auf welche sie sich beziehen, auf der Schaltkreiselektronik enthaltenden Leiterplatte angebracht werden.
Zusätzlich gestatten bekannte Berührungs-sensitive Bedienfelder nur eine ebene Berührungs-sensitive Oberfläche. Dies bedeutet, dass es schwierig sein kann, diese in einigen Vorrichtungen zu integrieren. Dies kann wegen Raumerfordernissen oder weil ein Designer eine Vorrichtung mit einer bestimmten Gesamtform bereitstellen möchte, der Fall sein. Beispielsweise sind häusliche Anwendungen, wie Mixer für Nahrungsmittel, oft zu klein, um eine genügend große ebene Oberfläche für ein geeignetes Bedienfeld bereitzustellen. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn andere Aspekte des Designs einer Vorrichtung, z.B. ihre Ergonomie oder ihre Gesamterscheinungsform, in Betrag gezogen werden müssen. Wegen der begrenzten Sensitivität der kapazitiven Sensorelemente ist es nicht generell möglich, ein konventionelles ebenes Berührungssensitives Bedienfeld mit einer gekrümmten Deckplatte zu überdecken.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Berührungssensitives Bedienfeld bereitgestellt, umfassend: eine Sensor-Oberfläche, in welcher eine Mehrzahl von Sensor-Bereichen angeordnet ist; eine Leiterplatte mit einer Mehrzahl von elektrischen Kontakten zum Empfangen von Signalen von den Jeweiligen der Sensor-Bereiche; einem Führungsblock mit einer ersten Seite, welche der Sensor-Oberfläche gegenüberliegt, einer zweiten Seite, welche der Leiterplatte gegenüberliegt, und einer Mehrzahl von Kanälen, welche sich von der ersten Seite zu der zweiten Seite erstrecken; und eine Mehrzahl von federnden elektrischen Leitern, welche durch die Jeweiligen der Mehrzahl von Kanälen in dem Führungsblock hindurchführen, um eine Verbindung zwischen den Jeweiligen der Sensor-Bereiche und elektrischen Kontakte zu realisieren.
Der Führungsblock bietet Unterstützung zur Positionierung der federnden elektrischen Leiter. Da dies erreicht werden kann ohne die federnden elektrischen Leiter auf der Leiterplatte zu befestigen oder anderweitig zu fixieren, gestattet die An ordnung ein leichtes und genaues Positionieren der federnden elektrischen Leiter während des Zusammenbaus.
Die Sensor-Oberfläche kann eine gekrümmte Form besitzen, sodass die Jeweiligen der elektrischen Kontakte von ihren jeweiligen Sensor-Bereichen durch eine Mehrzahl von Abständen beabstandet sind und die federnden elektrischen Leiter können eine Vielfalt von Längen besitzen, welche den jeweiligen Abständen angepasst sind, um der gekrümmten Form der Sensor-Oberfläche zu folgen.
Dies gibt Design-Freiheit bezüglich der Form des Bedienfeldes, da es eine beliebig geformte, gekrümmte Oberfläche, umfassend zusammengesetzte gekrümmte Formen, besitzen kann. Weiterhin beeinträchtigt diese Design-Freiheit nicht die gewünschte gleichförmige Sensitivität über die verschiedenen Sensor-Bereiche, da die Sensor-Bereiche der gekrümmten Oberfläche folgen können, was durch eine geeignete Variation der Längen der federnden elektrischen Leiter ausgeglichen wird.
Der Führungsblock kann derart geformt sein, dass seine der gekrümmten Sensor-Oberfläche benachbart liegende Seite eine Form aufweist, die der gekrümmten Sensor-Oberfläche folgt.
Der Führungsblock kann zusätzlich zu den Kanälen, durch welche die elektrischen Leiter hindurchführen, weitere Kanäle umfassen. Diese weiteren Kanäle können so angeordnet sein, um es Licht, welches von einer oder mehreren Lichtquellen kommt, z.B. auf der Leiterplatte befestigten Leuchtdioden, zu gestatten, einen oder mehrere der Sensor-Bereiche zu beleuchten. Auf diese Weise können verschiedene Sensor-Bereiche individuell beleuchtet werden. Alternativ können diese Kanäle so angeordnet sein, dass eine einzelne Lichtquelle multiple Sensor-Bereiche beleuchten kann.
Die Sensor-Bereiche können von einem transparenten leitenden Material gebildet werden. Dies gestattet es dem gesamten Bereich des Sensor-Bereiches, rückseitig beleuchtet zu werden.
Zusätzlich zu den elektrischen Kontakten kann die Leiterplatte auch Schaltungselektronik zum Messen von Kapazitäten der Sensor-Bereiche umfassen. Dies ermöglicht eine komplette Bedienfeld-Einheit, welche in eine zu steuernde Vorrichtung integriert werden kann.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung, beispielsweise eine häusliche Anwendung wie ein Mixer für Nahrungsmittel, mit einem Bedienfeld gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung geschaffen.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Berührungssensitives Bedienfeld geschaffen, umfassend: eine Sensor-Oberfläche, in welche Gebiete von leitendem, transparenten Material angeordnet sind, um eine Mehrzahl von Sensor-Bereichen zu definieren; eine Leiterplatte mit einer Mehrzahl von elektrischen Kontakten zum Empfangen von Signalen von den Jeweiligen der Sensor-Bereiche; und eine Mehrzahl von elektrischen Leitern, welche zwischen den Jeweiligen der elektrischen Kontakte und Sensor-Bereiche eine Verbindung realisieren.
Dies ermöglicht ein Berührungs-sensitives Feld mit Sensor-Bereichen, welche auf dem überwiegenden Teil ihres sensitiven Bereiches rückseitig beleuchtet werden können. Das transparente leitende Material kann beispielsweise ein leitendes Polymer sein.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Berührungssensitives Bedienfeld bereitgestellt, umfassend: eine Sensor-Oberfläche mit einer gekrümmten Form, in welcher eine Mehrzahl von Sensor-Bereichen angeordnet ist; eine Leiterplatte mit einer Mehrzahl von elektrischen Kontakten zum Empfangen von Signalen von den Jeweiligen der Sensor-Bereiche, in welcher die elektrische Kontakte von ihren jeweiligen Sensor-Bereichen durch eine Mehrzahl von Abständen beabstandet sind; und eine Mehrzahl von federnden elektrischen Leitern, welche zwischen den Jeweiligen der Sensor-Bereiche und elektrischen Kontakte verbinden, wobei die federnden elektrischen Leiter eine Vielfalt von Längen besitzen, welche den jeweiligen Abständen angepasst sind, um der gekrümmten Form der Sensor-Oberfläche zu folgen.
In manchen Ausführungsbeispielen kann ein generisches Bedienfeld "von der Stange" in der Vorrichtung verwendet werden. Im Allgemeinen wird jedoch ein für die Vorrichtung spezifisches Bedienfeld entworfen werden, da es dies gestattet, die Form für das Bedienfeld auszuwählen, welche an das Design der Vorrichtung angepasst ist. Die Leiterplatte des Bedienfeldes kann weiterhin Schaltungselektronik zur Steuerung des Betriebs der Vorrichtung als Antwort auf Signale von den Sensor-Bereichen umfassen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung und um zu zeigen wie dieselbe verwirklicht werden kann, wird im Folgenden als Beispiel auf die begleitenden Zeichnungsfiguren verwiesen, in welchen:
1 in vertikalem Schnitt ein bekanntes Berührungssensitives Bedienfeld schematisch darstellt;
2 schematisch eine perspektivische Explosionsansicht eines Berührungs-sensitiven Bedienfeldes gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
3 schematisch einen Sensor-Bereich des Berührungssensitiven Bedienfeldes aus 2 zeigt;
4 eine Vorrichtung mit einem Berührungs-sensitiven Bedienfeld gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; und
5 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Führungsblocks zur Verwendung in einem Berührungssensitiven Bedienfeld gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
2 zeigt schematisch eine Explosionsansicht eines Berührungs sensitiven Bedienfeldes 18 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Bedienfeld kann zur Steuerung einer Vorrichtung, z.B. eines Mixers für Nahrungsmittel, oder anderer Anwendungen oder Vorrichtungen verwendet werden.
Das Bedienfeld umfasst eine Leiterplatte 20 (PCB, Printed Circuit Board), einen Führungsblock 22, eine Mehrzahl von elektrischen Leitern 24 und ein Sensor-Substrat 26 (panel face plate, Feld-Frontplatte).
Zur Vereinfachung der Erklärung wird das Sensor-Substrat 26 in 2 durch zwei getrennte Elemente dargestellt, nämlich ein erstes Teil 30, welches die Gesamtkonfiguration des Sensor-Substrates zeigt, und ein zweites Teil 27, welches hier verwendet wird, um das Aussehen der Rückseite des Sensor-Substrates darzustellen (die in 2 nicht gezeigte Seite ist hier als hinten definiert).
Das Sensor-Substrat 26 umfasst ein transparentes (oder gefärbtes bzw. getöntes) Plastik-Formteil, welches in diesem Beispiel eine gekrümmte Form besitzt. Das Sensor-Substrat trägt eine Anzahl von "Knöpfen" entsprechenden Sensor-Bereichen (d.h. Berührungs-sensitiven Bereichen). Diese sind auf der Rückseite des Sensor-Substrates 26 angeordnet, wie dies schematisch auf dem zweiten Teil 27 des Sensor-Substrats 26 in 2 gezeigt wird. Die Sensor-Bereiche sind durch Gebiete von transparentem, leitendem Material, welches auf der Rückseite des Substrats abgeschieden ist, definiert. In diesem Beispiel wird Orgacon, ein leitendes Polymer, verwendet (Orgacon ist ein Markenzeichen der AGFA Corporation, New Jersey). Die Lage der Sensor-Bereiche und die Steuerfunktionen, welchen diese entsprechen, sind auf dem Substrat markiert, um den Benutzer zu unterstützen (die Markierungen sind hier auf der Rückseite des Substrates, könnten aber ebenso auf der Vorderseite sein). Beispielsweise ist ein Einschaltknopf 28 mit "ON" markiert und entspricht einer Einschaltfunktion der Vorrichtung. Entsprechend würde ein Benutzer seinen/ihren Finger in der Nähe dieses Bereiches des Bedienfeldes platzieren, um die zu steuernde Vorrichtung anzuschalten. Andere Knöpfe, welche anderen Funktionen der Vorrichtung entsprechen, werden ebenfalls bereitgestellt. In diesem Beispiel wird eine Gesamtzahl von neun Knöpfen bereitgestellt. Im Allgemeinen wird die Anzahl der Knöpfe, ihre entsprechenden Funktionen und ihre Anordnung auf dem Bedienfeld durch einen Designer entsprechend der Funktion und des Aussehens der zu steuernden Vorrichtung gewählt werden.
3 zeigt schematisch in Draufsicht einen Ausschnitt der Rückseite des Sensor-Substrats 26. Der in 3 gezeigte Teil des Sensor-Substrats 26 ist der Teil, welcher den dem Einschaltknopf 28 entsprechenden Sensor-Bereich enthält. Der Sensor-Bereich umfasst ein Hauptgebiet 50, welches den größten Teil des sensitiven Bereiches des Einschaltknopfes bildet, und ein kleineres, dem Hauptgebiet 50 benachbartes Kontaktgebiet 52. Das Kontaktgebiet 52 stellt einen Kontaktpunkt zur Verbindung des Sensor-Bereiches zu der Leiterplatte 20 unter Verwendung der elektrischen Leiter 24, wie dies weiter unten beschrieben wird, dar. Die anderen Sensor-Bereiche, welche den anderen Knöpfen entsprechen, sind von ähnlicher Bauart. Da das Kontaktgebiet 52 nicht den gesamten sensitiven Bereich des Knopfes überdeckt, kann ein Sensor-Bereich, welcher in einem signifikanten Bruchteil seiner Ausdehnung (d.h. in dem Hauptgebiet 50) transparent ist, geschaffen werden.
Wenn das Bedienfeld zusammengebaut ist, halten Schraubenfixierungen 31 die Leiterplatte 20 an dem Sensor-Substrat 26. Im zusammengebauten Zustand befinden sich der Führungsblock 22 und die elektrischen Leiter 24 wie bei einem Sandwich zwischen der Leiterplatte 20 und dem Sensor-Substrat 26. Die Teile können beispielsweise durch geeignet angeordnete Ansätze und/oder Führungen ausgerichtet gehalten werden.
Der Führungsblock 22 hat eine ebene Seite bzw. Fläche, welche an der Leiterplatte 20 anstößt, und eine gekrümmte Seite, welche näherungsweise der inneren Krümmung des Sensor-Substrats entspricht. In Beispielen, in denen das Sensor-Substrat nicht gekrümmt ist, kann der Führungsblock zwei ebene Seiten besitzen. In Fällen, in denen sich das Sensor-Substrat in einem Winkel von der Leiterplatte 20 hinweg erstreckt, kann der Führungsblock 22 eine keilförmige Gesamtform haben. Es ist nicht strikt notwendig, dass der Führungsblock direkt auf der Leiterplatte 20 oder dem Sensor-Substrat anstößt, solang dieser in dem zusammengebauten Bedienfeld in einer geeigneten Lage gehalten werden kann.
Die Leiterplatte 20 umfasst auf einer dem Sensor-Substrat gegenüberliegenden Seite eine Mehrzahl elektrischer Kontakte, z.B. metallisierte Felder. Diese elektrischen Kontakte sind mit den jeweiligen Kontaktgebieten auf den Sensor-Bereichen auf dem Sensor-Substrat 26 ausgerichtet. Die Leiterplatte 20 umfasst Kapazitätsmess-Schaltungselektronik zum Messen einer Kapazität, welche an jedem elektrischen Kontakt anliegt. In diesem Beispiel ist die Kapazitätsmess-Schaltungselektronik auf der Rückseite der Leiterplatte 20 angebracht und kann in 2 nicht gesehen werden. Es gibt neun elektrische Kontakte, von denen jeder einem der Sensor-Bereiche zugeordnet ist. Entsprechend könnten neun parallele Messkanäle in der Kapazitätsmess-Schaltungselektronik vorgesehen sein. Jedoch wird in diesem Beispiel jedem Sensor-Bereich ein Kanal durch Zeitmultiplexen eines einzelnen Messkanals unter Verwendung konventioneller Techniken bereitgestellt. In diesem Beispiel ver wendet die Kapazitätsmess-Schaltungselektronik Ladungstransfer-Techniken. Ein Beispiel dieser Techniken ist in EP 1 131 641 [3] gut dokumentiert und wird hier nicht weiter beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass andere Arten von Kapazitätsmess-Schaltkreisen gleichfalls verwendet werden können.
Die Leiterplatte umfasst weiterhin Verarbeitungslogik zum Verarbeiten der Kapazitätsmessungen zum Identifizieren, wann eine Berührung stattfindet. Die Verarbeitungslogik ist zum Ausgeben von Steuersignalen als Antwort auf erfolgte Berührungen konfiguriert. Die Steuersignale können an eine Vorrichtungs-Steuereinheit weitergeleitet werden, um die gewählten Funktionen der Vorrichtung zu implementieren. Die Vorrichtungs-Steuereinheit kann auf einer getrennten Leiterplatte angebracht sein, z.B. dort wo ein generisches Bedienfeld in einer Vorrichtung integriert ist, oder sie kann alternativ auf der Leiterplatte 20 angebracht sein, um ein Vorrichtungsspezifisches Berührungs-sensitives Bedienfeld zu schaffen.
Die Leiterplatte 20 umfasst auf der dem Sensor-Substrat 26 gegenüberliegenden Seite weiterhin eine Mehrzahl von Leuchtdioden (LEDs, Light Emitting Diodes). In diesem Beispiel werden acht Leuchtdioden verwendet. Jede der Leuchtdioden ist mit einem Jeweiligen der acht Sensor-Bereiche ausgerichtet positioniert. Einer der Sensor-Bereiche, nämlich der dem Ausschaltknopf 29 entsprechende, hat keine zugeordnete Leuchtdiode.
Die federnden elektrischen Leiter 24 sind zum Realisieren einer Verbindung zwischen den Jeweiligen der Kontaktgebiete 52 der Sensor-Bereiche und der elektrischen Kontaktfelder auf der Leiterplatte 20 konfiguriert. Die elektrischen Leiter stellen damit geeignete elektrische Verbindungen zwischen der Kapazitätsmess-Schaltungselektronik und den Sensor-Bereichen auf der gekrümmten Sensor-Oberfläche bereit. Diese Verbindungen erlauben es der Kapazitätsmess-Schaltungselektronik, Änderungen der Kapazitäten der Sensor-Bereiche zu messen, um zu bestimmen, wann einer von einem Benutzer berührt wurde. In diesem Beispiel sind die elektrischen Leiter leitende Gummisäulen. In anderen Beispielen könnte jedoch z.B. auch leitender Schaumstoff, leitender Kunststoff oder leitende Federn verwendet werden.
Die Längen der einzelnen elektrischen Leiter 24 werden gemäß der Beabstandung zwischen den elektrischen Kontakten auf der Leiterplatte 20 und den Kontaktgebieten auf dem Sensor-Substrat 26, zwischen welchen sie verbinden, gewählt. Dies erfordert elektrische Leiter 24 mit verschiedenen Längen, um der Krümmung des Sensor-Substrates in dem zusammengebauten Bedienfeld folgen zu können. In diesem Beispiel sind die federnden elektrischen Leiter geringfügig länger als die Beabstandung die sie überbrücken sollen, sodass sie geringfügig komprimiert werden, wenn das Bedienfeld zusammengebaut wird. Die Federwirkung der elektrischen Leiter unter Kompression schafft gute elektrische Kontakte. Es wird darauf hingewiesen, dass in Beispielen, in denen das Sensor-Substrat eben ist und parallel zu der Leiterplatte liegt, jeder der federnden elektrischen Leiter dieselbe Länge haben kann.
Der Führungsblock 22 besitzt eine Anzahl von Kanälen, welche die Kommunikation zwischen der Leiterplatte 20 und dem Sensor-Substrat 26 gestatten. Die elektrischen Leiter 24 erstrecken sich durch eine Untermenge dieser Kanäle. Beispielsweise erstreckt sich der dem Einschaltknopf 28 zugeordnete elektrische Leiter 25 durch Kanal 32. Die Querschnitte der Kanäle, in welchen sich die elektrischen Leiter erstrecken, sind derart, dass die elektrischen Leiter einen festen Sitz haben. D.h., dass die elektrischen Leiter während des Zusammenbaus auf ihrem Platz korrekt gehalten werden und einem Knicken bei Kompression widerstehen.
Die meisten der Sensor-Bereiche haben zwei zugehörige Kanäle. Beispielsweise sind dem Sensor-Bereich, welcher dem Einschaltknopf 28 entspricht, die Kanäle 32 für den obengenann ten elektrischen Leiter 25 und ein zweiter breiterer Kanal 34, welcher zwischen der Leiterplatte 20 und dem Sensor-Substrat 26 verbindet, zugeordnet. Die Form, Größe und Lage des breiteren Kanals 34 ist derart, dass er sich auf den Sensor-Bereich, welcher dem Einschaltknopf 28 zugeordnet ist, öffnet. Der breitere Kanal 34 gestattet Licht von der Leuchtdiode 36, welche zu dem Einschaltknopf 28 ausgerichtet ist, diesen zu beleuchten. Die Wände des Kanals 34 verhindern, dass benachbarte Knöpfe durch die Leuchtdiode 36 beleuchtet werden. Das Bedienfeld kann so konfiguriert werden, dass die Knöpfe als Antwort auf einen Benutzer, welcher diese auswählt, beleuchtet werden oder dass ein Knopf, beispielsweise der Einschaltknopf, beleuchtet wird, um beispielsweise den Betriebszustand der zu steuernden Vorrichtung anzuzeigen. Die anderen Sensor-Bereiche haben ähnliche ihnen zugehörige Kanäle. Da jedoch dem Ausschaltknopf keine Leuchtdiode zugeordnet ist, gibt es in diesem Beispiel keinen breiteren Kanal, welcher diesem Sensor-Bereich zugeordnet ist.
Das in 1 gezeigte Bedienfeld 18 ist einfach und robust, leicht zusammenzufügen und kann ein Berührungs-sensitives Bedienfeld mit einer beliebig gekrümmten Form schaffen, z.B. eine Form umfassend zusammengesetzte, konvexe, konkave oder sattelförmige Kurven. Da die Form der Leiterplatte 20 von der Form des Sensor-Substrates 26 stark entkoppelt ist, kann die Leiterplatte 20 zusätzlich auf eine breite Vielfalt von industriellen Designs der Form der äußeren Oberfläche des Bedienfeldes mit einem Minimum an Redesign-Arbeit angewendet werden.
4 zeigt schematisch in perspektivischer Ansicht einen Mixer für Nahrungsmittel 60, in welchem das Berührungssensitive Bedienfeld 18 aus 2 eingebaut ist. Es ist ersichtlich, wie die Flexibilität der äußeren Form des Bedienfeldes, welche durch die vorliegende Erfindung geschaffen wird, die Gestaltung einer ergonomischen und attraktiven Anwendung gestattet.
Es wird darauf hingewiesen, dass das Design vielen Modifikation unterworfen werden kann. Beispielsweise, obwohl ein Bedienfeld mit einheitlichem Aufbau geschaffen wird, wird darauf hingewiesen, dass es nicht notwendig ist, die Leiterplatte an dem Sensor-Substrat zu fixieren. Beispielsweise können verschiedene Elemente des Bedienfeldes unabhängig voneinander in der zu steuernden Vorrichtung befestigt werden.
Es wird auch darauf hingewiesen, dass andere Arten federnder elektrischer Leiter verwendet werden könnten, beispielsweise könnten metallische Federn, wie beispielsweise schraubenförmige metallische Federn, verwendet werden. Dort wo ausreichend komprimierbare federnde elektrische Leiter verwendet werden, können die elektrischen Leiter dieselbe entspannte bzw. Nullpunkts-Länge aufweisen (d.h. vor dem Zusammenbau des Bedienfeldes), werden aber unterschiedlich komprimiert, wenn das Bedienfeld zusammengebaut wird, um sie mit Längen zu versehen, welche von der Beabstandung zwischen den elektrischen Kontakten und den Sensor-Bereichen, zwischen welchen sie verbinden, abhängen.
Es wird auch darauf hingewiesen, dass andere Konfigurationen des Führungsblocks verwendet werden können. Ist es beispielsweise nicht notwendig die Knöpfe zu beleuchten, so könnte auf die zusätzlichen Kanäle für die rückseitige Beleuchtung verzichtet werden. Dort wo es nicht gewünscht wird, die Knöpfe individuell zu beleuchten, kann ein offeneres Netzwerk von Kanälen vorgesehen werden. Dies würde es beispielsweise erlauben, dass eine einzelne Lichtquelle mehrere Knöpfe gleichzeitig beleuchtet. 5 zeigt schematisch ein Beispiel eines solchen Führungsblocks 122. In diesem Beispiel umfasst der Führungsblock 122 sechs Kanäle 132a-f gleicher Länge für entsprechende sechs federnde elektrische Leiter, welche in einem regulären 2×3-Gitter angeordnet sind. Die sechs Kanäle 132a-f werden durch ein Netzwerk von Streben 134 gehalten. Diese Streben erhalten die relativen Positionen der sechs Ka näle, gestatten es jedoch dem Licht einer einzelnen Lichtquelle, die Rückseite aller Sensor-Bereiche auf dem Sensor-Substrat zu beleuchten.
Es wird darauf hingewiesen, dass, obwohl spezielle Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurden, innerhalb der Idee und dem Umfang der vorliegenden Erfindung viele Modifikationen/Hinzufügungen und/oder Ersetzungen gemacht werden können.
Literaturverzeichnis

[1] Wie in dem Kühlschrank, Model ZISB480DR von General Electric Company Monogram verwendet.
[2] DE 201 19 700 A1 (E.G.O. Control Systems GmbH & Co. KG)
[3] WO 00/31553 (Hal Philipp)

Claims

Berührungs-sensitives Bedienfeld (18), umfassend: – eine Sensor-Oberfläche (26), in welcher eine Mehrzahl von Sensor-Bereichen (28, 29) angeordnet ist; – eine Leiterplatte (20) mit einer Mehrzahl von elektrischen Kontakten (38) zum Empfangen von Signalen von jeweiligen Sensor-Bereichen (28, 29); – einen Führungsblock (22) mit einer ersten Seite, welche der Sensor-Oberfläche (26) gegenüberliegt, einer zweiten Seite, welche der Leiterplatte (20) gegenüberliegt, und einer Mehrzahl von Kanälen (32, 34), welche sich von der ersten Seite zu der zweiten Seite erstrecken; und – eine Mehrzahl von federnden elektrischen Leitern (24, 25), welche durch jeweilige der Mehrzahl von Kanälen (32, 34) in dem Führungsblock (22) hindurchführen, um Verbindungen zwischen den jeweiligen Sensor-Bereichen (28, 29) und elektrischen Kontakten (38) zu realisieren.
Berührungs-sensitives Bedienfeld (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensor-Oberfläche (26) eine gekrümmte Form besitzt, so dass die jeweiligen elektrischen Kontakte (38) von ihren jeweiligen Sensor-Bereichen (28, 29) durch eine Mehrzahl von Abständen beabstandet sind und die federnden elektrischen Leiter (24, 25) eine Vielfalt von Längen besitzen, welche den jeweiligen Abständen angepasst sind, um der gekrümmten Form der Sensor-Oberfläche (26) zu folgen.
Berührungs-sensitives Bedienfeld (18) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Seite des Führungsblocks (22) eine Form aufweist, die der gekrümmten Form der Sensor-Oberfläche (26) folgt.
Berührungs-sensitives Bedienfeld (18) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Mehrzahl von Lichtquellen (36) zur rückseitigen Beleuchtung der Sensor-Bereiche (28, 29) in der Sensor-Oberfläche (26), und in welchem der Führungsblock (22) eine Mehrzahl weiterer Kanäle (34) umfasst, welche sich von der ersten Seite zu der zweiten Seite erstrecken, um Licht von den Lichtquellen (36) zu bestimmten Sensor-Bereichen (28, 29) zu führen.
Berührungs-sensitives Bedienfeld (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensor-Bereiche (28, 29) aus einem Film aus leitendem Material, welcher auf der Sensor-Oberfläche (26) angeordnet ist, gemacht sind.
Berührungs-sensitives Bedienfeld (18) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das leitende Material transparent ist.
Berührungs-sensitives Bedienfeld (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden elektrischen Leiter (24, 25) leitende Gummisäulen sind.
Berührungs-sensitives Bedienfeld (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden elektrischen Leiter (24, 25) leitende Federn sind.
Berührungs-sensitives Bedienfeld (18) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gekrümmte Form der Sensor-Oberfläche (26) einer zusammengesetzten Kurve folgt.
Berührungs-sensitives Bedienfeld (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (20) Schaltungselektronik zum Messen von Kapazitäten der Sensor-Bereiche (28, 29) umfasst.
Vorrichtung mit einem Berührungs-sensitiven Bedienfeld (18), umfassend – eine Sensor-Oberfläche (26), in welcher eine Mehrzahl von Sensor-Bereichen (28, 29) angeordnet ist; – eine Leiterplatte (20) mit einer Mehrzahl von elektrischen Kontakten (38) zum Empfangen von Signalen von jeweiligen Sensor-Bereichen (28, 29); – einen Führungsblock (22) mit einer ersten Seite, welche der Sensor-Oberfläche (26) gegenüberliegt, einer zweiten Seite, welche der Leiterplatte (20) gegenüberliegt, und einer Mehrzahl von Kanälen (32, 34), welche sich von der ersten Seite zu der zweiten Seite erstrecken; und – eine Mehrzahl von federnden elektrischen Leitern (24, 25), welche durch jeweilige der Mehrzahl von Kanälen (32, 34) in dem Führungsblock (22) hindurchführen, um Verbindungen zwischen den jeweiligen Sensor-Bereichen (28, 29) und elektrischen Kontakten (38) zu realisieren.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (20) ferner Schaltungselektronik zum Steuern der Vorrichtung als Antwort auf Signale von den Sensor-Bereichen (28, 29) umfasst.
Berührungs-sensitives Bedienfeld (18) umfassend: – eine Sensor-Oberfläche (26), in welcher Gebiete von leitendem transparenten Material angeordnet sind, um eine Mehrzahl von Sensor-Bereichen (28, 29) zu definieren; – eine Leiterplatte (20) mit einer Mehrzahl von elektrischen Kontakten (38) zum Empfangen von Signalen von jeweiligen Sensor-Bereichen (28, 29); und – eine Mehrzahl von elektrischen Leitern (24, 25), welche Verbindungen zwischen den jeweiligen elektrischen Kontakten (38) und Sensor-Bereichen (28, 29) realisieren.
Berührungs-sensitives Bedienfeld (18) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das transparente leitende Material ein leitendes Polymer ist.
Berührungs-sensitives Bedienfeld (18) umfassend: – eine Sensor-Oberfläche (26) mit einer gekrümmten Form, in welcher eine Mehrzahl von Sensor-Bereichen (28, 29) angeordnet ist; – eine Leiterplatte (20) mit einer Mehrzahl von elektrischen Kontakten (38) zum Empfangen von Signalen von jeweiligen Sensor-Bereichen (28, 29), in welcher die elektrischen Kontakte (38) von ihren jeweiligen Sensor-Bereichen (28, 29) durch eine Mehrzahl von Abständen beabstandet sind; und – eine Mehrzahl von federnden elektrischen Leitern (24, 25), welche Verbindungen zwischen den jeweiligen Sensor-Bereichen (28, 29) und elektrischen Kontakten (38) realisieren, wobei die federnden elektrischen Leiter (24, 25) eine Vielfalt von Längen besitzen, welche auf die jeweiligen Abstände angepasst sind, um der gekrümmten Form der Sensor-Oberfläche (26) zu folgen.