DE102011108803B4

DE102011108803B4 - Touchsensor mit einer Kunststofffolie, Verwendung der Kunststofffolie und Verfahren zur Herstellung einer multimodalen Eingabevorrichtung

Info

Publication number: DE102011108803B4
Application number: DE102011108803.6A
Authority: DE
Inventors: Walter Fix; Andreas Ullmann; Andrey Alekseev
Original assignee: PolyIC GmbH and Co KG
Current assignee: PolyIC GmbH and Co KG
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2017-06-29
Anticipated expiration: 2031-07-30
Also published as: US9699899B2; US20140238728A1; TWI603532B; DE102011108803A1; TW201320479A; WO2013017460A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kunststofffolie für eine multimodale Eingabevorrichtung, insbesondere eine, die ein Touchmodul und ein Bedienelement verknüpft. Beispielsweise findet man derartige Eingabevorrichtungen in den Mittelkonsolen von Kraftfahrzeugen, bei Spül- oder Waschmaschinen, Telefonen oder ähnlichem. Beispielsweise findet man derartige Eingabevorrichtungen in den Mittelkonsolen von Kraftfahrzeugen, bei Spül- oder Waschmaschinen, Telefonen oder ähnlichem. Die Erfindung zeigt erstmals, wie mittels Layout der Leiter in Form einer geometrisch verzerrten Matrix auf einer einzigen Kunststofffolie, die einen Träger für ein kombiniertes Eingabegerät bildet, Touchmodulen einerseits und Bedienelement-Modulen andererseits verbunden werden können. Dazu werden im Randbereich der Leiterbahnmatrix des Touchmoduls Leiterbahnen ausgelagert und an die Bedienelemente angeschlossen. Es entsteht so eine geometrisch verzerrte Matrix aus Leitern auf der Kunststofffolie.

Description

Die Erfindung betrifft einen Touchsensor mit einer Kunststofffolie. Die Kunststofffolie ist beispielsweise eine Kunststofffolie für eine multimodale Eingabevorrichtung, insbesondere eine, die ein Touchmodul und ein Bedienelement verknüpft. Beispielsweise findet man derartige Eingabevorrichtungen in den Mittelkonsolen von Kraftfahrzeugen, bei Spül- oder Waschmaschinen, Telefonen oder ähnlichem. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung der Kunststofffolie des Touchsensors als Substrat einer zweiteiligen Eingabevorrichtung, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer multimodalen Eingabevorrichtung.
Bekannt sind Eingabevorrichtungen, die zweiteilig aufgebaut sind, wobei ein erster Teil ein Touchmodul umfasst und ein zweiter Teil ein Bedienelement wie einen Regler (Slider) und/oder Bedienknöpfe oder Rotoren. Dem ersten Teil der Eingabevorrichtung mit Touchmodul liegt in der Regel ein transparenter, aber unflexibler Träger zugrunde, weil eine Matrix aus Leiterbahnen für das Touchmodul transparent ist, und diese Transparenz in der Regel nur von leitfähigem ITO (Indium Zinn Oxid) Substraten erreicht wird.
Der zweite Teil der Eingabevorrichtung, beispielsweise Regler und/oder Knöpfe umfassend, kann hingegen auf einem flexiblen Träger aufgebaut sein, da hier nicht unbedingt Transparenz nötig ist.
Nachteilig an den bekannten zumindest zweiteiligen Eingabevorrichtungen sind die Kosten, weil jedes Touchmodul und jedes Bedienelementmodul einzelne Stecker und weitere Elektronik, wie einzelne Auswerteschaltung oder Kontroller bedingen.
Aus der US 7 466 307 B2 ist ein zweiteiliges Eingabegerät bekannt, dessen Schaltplan eine Duplizierung der elektrischen Matrix vorsieht. Nachteilig an der Ausführung ist, dass die Eindeutigkeit der Eingabe durch die Doppel-Belegung einzelner Leitungen beeinträchtigt ist.
Aus der DE 10 2009 014 757 ist eine elektrische Funktionsschicht bekannt, die trotz Transparenz und Biegsamkeit eine für herkömmliche Touchmodul-Applikationen ausreichende elektrische Leitfähigkeit hat.
Aus der US 2011/0181545 ist ein Sensor-Element bekannt, bei dem ein flexibles transparentes Basismaterial mit einer leitfähigen Struktur belegt ist, das zum Aufbau eines Touchsensors geeignet ist.
Aus der US 2007/0273659 schließlich ist ein Gerät zur Ortung von Berührungen bekannt. Das dort offenbarte Detektionsprinzip beruht jedoch nicht auf einer kapazitiven Kopplung zwischen den Leitern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und die Kosten einer zumindest ein Touchmodul und ein Bedienelement umfassenden Eingabevorrichtung zu verringern.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Die geometrisch verzerrte Matrixstruktur der Leiter auf der Kunststofffolie bildet gemäß der Erfindung eine Infrastruktur, die die elektrische Verbindung der auf der Kunststofffolie aufgebrachten Module, also beispielsweise des Touchmoduls und der Bedienelemente, sichert. Die Leiter des ersten Bereichs der homogenen Matrix sind bevorzugt aus transparenten leitfähigen Bereichen, die nicht vollflächig aus leitfähigem Material sind, sondern Netze aus leitfähigem Material auf einer transparenten Folie haben. Diese sind aus der DE 10 2009 014 757.8 bekannt.
Sämtliche zu der Matrix gehörenden Leiter bündeln sich an einem Bereich der Kunststofffolie, die den Stecker umfasst. Die Matrix setzt sich aus zumindest zwei Bereichen zusammen, sie hat einen ersten und homogenen Bereich, in dem die Kreuzungspunkte regelmäßig angeordnet sind und einen zweiten Bereich, der nur von der elektrischen Verknüpfung her Teil der Matrix ist, in dem aber die Kreuzungspunkte der Matrix beliebig auf der Kunststofffolie angeordnet sind. Dieser zweite Bereich stellt die elektrische Anbindung der Bedienelemente, gegebenenfalls über die homogene Matrix, her.
Als Leiter werden auch leitfähige Bereiche, wie sie beispielsweise bei kapazitiv ausgestalteten Touchmodulen vorkommen sowie Leiterbahnen bezeichnet.
Als „Kreuzungspunkte” werden vorliegend elektrische Kreuzungspunkte bezeichnet, in denen nicht parallele Leiter oder leitfähige Bereiche sich kreuzen, wobei durch die Kreuzungspunkte Felder definiert sein können. Die Kreuzungspunkte werden durch voneinander elektrisch isolierte Leiter gebildet und sind jeweils an den Kreuzungspunkten kapazitiv verbunden oder gekoppelt, wobei die Kreuzungspunkte entweder vertikale und/oder laterale Kreuzungspunkte einer elektrischen Matrix bilden.
Die hier genannten Kreuzungspunkte können, müssen aber nicht zwangsläufig sich durch eine „ein Kreuz bildende” Ansicht darstellen lassen. Die Kreuzungspunkte können beispielsweise auch in einer Ebene angeordnet sein, wodurch ein kapazitiver und einschichtiger Touchsensor entsteht und/oder können durch in zwei Ebenen angeordnete Leiter entstehen, wodurch sie sich in der Draufsicht optisch tatsächlich „ein Kreuz bildend” darstellen lassen, wie sie in den Figuren gezeigt sind.
Bei der Ausführungsform, in der die Kreuzungspunkte nebeneinander auf einer Ebene liegen, sind diese lateral voneinander einfach durch den Abstand auf der Kunststofffolie elektrisch voneinander isoliert, damit keine Kurzschlüsse auftreten. Dabei wird das Problem, wie die von den nebeneinander liegenden Kreuzungspunkten ausgehenden Leiter am Stecker richtig sortiert und zusammengeführt werden, beispielsweise dadurch gelöst, dass außerhalb des transparenten und/oder sichtbaren Bereichs Brücken gebildet werden. Durch die Brücken wird erreicht, dass im Steckerbereich nur x- und y-Leiter ankommen.
Die Kreuzungspunkte, die durch übereinander, also vertikal im Abstand angeordnete Leiter, gebildet werden, sind grundsätzlich durch eine isolierende Schicht voneinander getrennt, so dass Kurzschlüsse vermieden werden.
Als „leitfähige Bereiche” im Sinne der vorliegenden Beschreibung werden insbesondere solche Leiter bezeichnet, die gemäß der DE 10 2009 014 757.8 herstellbar sind. Dabei werden Netze aus leitfähigem Material auf einen transparenten Träger so aufgebracht, dass die Transparenz für das menschliche Auge erhalten bleibt. Trotz der eingesetzten dünnen, bevorzugt kleiner 10 μm, insbesondere bevorzugt kleiner 5 μm breiten, leitfähigen Strukturen, die die Netze bilden, wird eine elektrische Leitfähigkeit erreicht, die mit der des ITO vergleichbar ist. Die Belegung des transparenten Trägers mit leitfähigem Material ist dabei bevorzugt kleiner 20%, insbesondere bevorzugt kleiner 10% und ganz besonders bevorzugt kleiner 5%.
Die Netze werden zur Ausbildung der homogenen Matrix bevorzugt so angeordnet, dass kein Moire-Effekt auftritt, also keine zusätzlichen groben Raster durch Interferenz wegen Überlagerung der feinen Netze für das Auge sichtbar erscheinen. Dazu werden beispielsweise im Netz die Parallelität der geraden Linien und/oder die Winkel der wellenförmigen Linien unterbrochen.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der erste Bereich der homogenen Matrix transparent. Dieser ist beispielsweise mit einem Display hinterlegt ist. Daneben hat die Kunststofffolie beispielsweise noch weitere Bereiche, die nicht transparent und nicht mit Display hinterlegt sind.
Auch außerhalb des Bereichs der homogenen Matrix kann die Kunststofffolie transparent und/oder mit Display hinterlegt sein, beispielsweise, damit Beleuchtungseffekte oder LED-Anzeigen für die Bedienelemente oder als Dekor um die Bedienelemente herum eingesetzt werden können.
Als Bedienelemente werden beispielsweise Knöpfe, Regler, Rotoren, so genannte Slider, Schiebeknöpfe, Sticks, Mouses oder ähnliche Eingabemodule bezeichnet. Bei den Bedienelementen führt eine in der Regel verdrahtete Leitung zum Modul hin und weiter zum Kontroller.
Als Touchmodul werden beispielsweise Touchscreen und Touchpad bezeichnet, die je nach Bauart beispielsweise kapazitiv ausgestaltet sein können. Diese Aufzählung ist nicht abschließend und soll nur typische Vertreter nennen. Bei dem Touchmodul wird durch Berühren einer Fläche ein technisches Gerät gesteuert.
Gemäß der Erfindung sind im Herstellungsprozess die Leiterbahnen, Leiter und/oder leitfähigen Bereiche auf der Kunststofffolie vor der Belegung der Kunststofffolie mit den Touch- oder Bedienelementmodulen vorgefertigt.
Nach einem besonders vorteilhaften Verfahren werden auf der Kunststofffolie gleichzeitig alle Leiter, also die Leiter, die leitfähige Bereiche darstellen und/oder die vollflächig belegenden Leiter erzeugt. Bevorzugt schränkt dabei die Belegung mit leitfähigen Bereichen die Transparenz der flexiblen Kunststofffolie nicht ein.
Nach einer zusätzlich vorteilhaften Ausführungsform sind dabei sämtliche Leiter und leitfähigen Bereiche auf der Kunststofffolie aus einem einzigen Material, so dass in der Herstellung hier nur ein Material auf die Kunststofffolie aufzubringen ist, damit alle Leitungen gelegt sind.
Die Leiter, Leiterbahnen und/oder leitfähigen Bereiche können aus einem beliebigen, elektrisch leitfähigen Material sein, beispielsweise aus Metall, z. B. Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, und/oder aus einer Legierung oder einer leitfähigen Paste, sowie aus einem sonstigen leitfähigen Stoff, beispielsweise einer organischen Verbindung mit beweglichen Ladungsträgern wie Polyanilin, Polythiophen und anderen.
Die Kunststofffolie ist beispielsweise eine Polyethylenterephtalat(PET)-Folie, kann aber auch eine transparente oder teilweise transparente andere Kunststofffolie sein, beispielsweise eine Folie aus einem Polyolefin wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (PS), Polyester (PE) und/oder Polycarbonat (PC).
Die Kunststofffolie kann weiterhin alle Arten von Beschichtungen und/oder Oberflächenstrukturen zusätzlich haben, die durch Hitze, Druck, Prägen und/oder Biegen der Oberfläche der Kunststofffolie realisiert werden können.
Beispiele aus dem Stand der Technik zur Bearbeitung von Kunststofffolien, wie sie hier beispielsweise zum Einsatz kommen, sind in folgenden Dokumenten beschrieben, deren Inhalt hiermit zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Beschreibung gemacht wird: DE 10 2004 041 868 B3 , DE 102 21 482 C2 , DE 10 2009 013 065 A1 ; DE 10 2004 041 867 A1 und die EP 1 501 690 A0 . Diese Druckschriften dienen als Beispiele für Techniken, nach denen eine gemäß der Erfindung eingesetzte Kunststofffolie vor, während und/oder nach der Belegung mit Leitern und/oder Eingabemodulen behandelt werden kann.
Flexible Kunststofffolien haben beispielsweise den Vorteil, dass sie in einem kontinuierlichen Prozess verarbeitbar sind, beispielsweise können sie über ein Rolle-zu-Rolle Verfahren bedruckbar sein.
Die Belegung der Kunststofffolie mit Leiterbahnen und/oder leitfähigen Bereichen sowie mit den Modulen kann ebenso nach den oben beschriebenen Verfahren erfolgen oder nach anderen Techniken, wie beispielsweise herkömmliche Strukturierungsmethoden, erfolgen.
Beispielsweise kann die Kunststofffolie durch Bedrucken mit leitfähigen Pasten, durch Inmould-labelling auf einem Formteil mit Leitern belegt oder bearbeitet werden.
Ebenso kann die Kunststofffolie durch Tiefziehen geformt oder durch Prägung mit oder ohne darauffolgendem Einrakeln einer Substanz, sowie durch Siebdruck bearbeitet werden.
Die Kunststofffolie kann neben den Leitern und den transparenten Bereichen auch dekorative und/oder einfache funktionelle Oberflächenstrukturen haben.
Beispielsweise kann die Kunststofffolie durch Hinterspritzen ebenso wie durch Druck, Hitze und/oder Prägung eine weitere Oberflächenstruktur erhalten, die Funktionalitäten zeigt und/oder optische Eigenschaften hat.
Beispielsweise kann die Kunststofffolie auf einen Folienkörper oder Kunststoffträger auflaminiert oder durch Hinterspritzen aufgebracht werden, der auf der gegenüberliegenden Seite ein Dekor mit ein oder mehreren Schichtlagen hat. Dabei ist bevorzugt das Dekor auf die elektrische Funktionalität der Kunststofffolie abgestimmt.
Der Kunststoffträger kann auch durch Spritzgießen hergestellt sein und innerhalb eines, beispielsweise durch eine Spritznaht begrenzten Bereichs Dekor aufweisen und innerhalb eines weiteren, nicht oder nicht vollständig durch das Touchmodul belegten Bereichs eine Transparenz zeigen, durch die Licht emittierende Elemente sichtbar werden. Beispielsweise lassen sich auch durch Spritzguss Artikel für den Automobilbereich herstellen, die ein Intarsiendekor haben.
Dabei kann der Bereich des Touchpads und/oder des Touchscreens zum einen mit einem Display hinterlegt sein, aber auch andere Funktionen/Eigenschaften haben. Der Bereich der Bedienelemente kann, beispielsweise im Gegensatz zu dem mit Display hinterlegten auch nicht transparent sein und ganz beliebige Oberflächenstrukturen und optische, haptische, sensorische oder sonstige Eigenschaften aufweisen.
Beispielsweise kann durch Hinterspritzen die Kunststofffolie mit den Leitern auf einer Seite und eine Dekorlage auf der anderen Seite eines Formteils oder Trägers aufgebracht werden. Alle Kunststoffteile, die vorderseitig dekoriert sind, können rückseitig und/oder zusätzlich vorderseitig oder an einer sonstigen Seite des Trägers eine elektrisch funktionelle Kunststofffolie gemäß der Erfindung haben. Die elektrisch funktionelle Kunststofffolie gemäß der Erfindung kann mit dem Träger durch Auflaminieren oder Hinterspritzen verbunden sein.
Zum Dekorieren von Kunststoffteilen ist das In-Mould-Decoration-Verfahren bekannt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Spritzen und das Dekorieren des Kunststoffteils in einem Arbeitsschritt durchführbar sind. Eine Kunststofffolie gemäß der vorliegenden Erfindung kann nach diesen oder anderen Verfahren auf einen transparenten Träger ähnlich wie und bevorzugt auch gleichzeitig mit der Dekoration aufgebracht und/oder hinterspritzt werden.
Beispiele aus dem Stand der Technik zur Aufbringung einer elektrisch funktionellen Kunststofffolie, wie sie hier beispielsweise zum Einsatz kommen, sind in folgenden Dokumenten beschrieben, deren Inhalt hiermit zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Beschreibung gemacht wird: DE 10 2004 041 868 B3 , DE 102 21 482 C2 , DE 10 2009 013 065 A1 ; DE 10 2004 041 867 A1 und die EP 1 501 690 A0 . Diese Druckschriften dienen als Beispiele für Techniken, nach denen eine gemäß der Erfindung eingesetzte elektrisch funktionelle Kunststofffolie auf einen transparenten Träger aufgebracht und/oder mitsamt dem Träger dekoriert werden kann.
Die Stecker und/oder Anschlusselektroden sind bevorzugt auch aus dem gleichen Material wie die Leiter auf der Kunststofffolie. Daneben können sie auch aus verschiedenen leitfähigen Materialien aufgebaut sein, beispielsweise können sie aus Kupfer oder Silber oder einem anderen Metall oder einer Legierung sein.
Die Kreuzungspunkte aus leitfähigen Bereichen oder Leiter, die die elektrische oder einen, beispielsweise den homogenen, Teil der Matrix bilden, können auf zwei unterschiedlichen Ebenen oder auch auf einer Ebene angeordnet sein. Die Abbildung in der Draufsicht, die Kreuze zeigt, ist dabei die Ausführungsform der Erfindung, bei der die Kreuzungspunkte durch Leiter entstehen, die im vertikalen Abstand zueinander und durch eine isolierende Zwischenschicht elektrisch voneinander getrennt und an den Kreuzungspunkten kapazitiv gekoppelt angeordnet sind. Dabei ist es bevorzugt, dass diese Anordnung so gewählt wird, dass kein Moire-Effekt auftritt.
Die zweite Art der elektrischen Kreuzungspunkte ist die bei der die Kreuzungspunkte lateral voneinander getrennt vorliegen und die zu einem Touchsensor führen, der auch einschichtig aufgebaut sein kann.
Der Teil der Matrix auf der Kunststofffolie gemäß der Erfindung, der die homogene Matrix bildet, ist gemäß der Erfindung nicht auf die herkömmliche, streng horizontal und vertikal aufgebaute Matrix, die aus parallel zueinander angeordneten und im 90° Winkel verdrehten Bahnen aufgebaut ist, beschränkt. Es kommen darüber hinaus weitere Matrizen in Frage, beispielsweise einfach die Rautenform der Matrix oder auch mäanderförmige Leiterbahnen, die Kreuzungspunkte bilden oder Felder definieren. Der Matrixaufbau des homogenen Teilbereichs der Matrix ist jedoch im Ganzen geeignet, als Unterbau für einen Multitouchsensor zu dienen.
Dazu bilden die leitfähigen Bereiche des homogenen Teils der Matrix ein Muster von sich kreuzenden und beispielsweise vertikal im Abstand voneinander angeordneten leitfähigen Bereichen, wobei die homogene Matrix in der Draufsicht Kreuzungspunkte und/oder Felder definiert, die beim Bedienen des Touchmoduls elektrisch auslesbar, also identifizierbar sind.
Im Folgenden wird die Erfindung noch anhand von Figuren, die den Stand der Technik (1) und Ausführungsbeispiele gemäß Neuerungen nach der Erfindung (2 und 3) darstellen, näher erläutert:
1 zeigt den Verlauf der leitfähigen Bereiche/Leiter einer zweiteiligen Eingabevorrichtung mit Touchmodul und Bedienelementen nach dem Stand der Technik, bei dem die Eingabevorrichtung auf zwei Substraten gefertigt wird und durch zwei Stecker an zwei Kontroller anzuschließen ist.
2 zeigt den Verlauf von leitfähigen Bereichen und Leitern nach einer Ausführungsform der Erfindung.
3 zeigt den Verlauf von leitfähigen Bereichen und Leitern nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
Gemäß 1 ist gezeigt, wie nach dem Stand der Technik, beispielsweise für Mittelkonsolen in KFZ Touchscreens oder Touchpads mit weiteren Elementen, Knöpfe, Regler, Rotoren verbunden werden. Die Touchscreens oder Touchpads gehören beispielsweise zu den Navigationsgeräten, den mobilen Telefonen und/oder zu Multimediageräten, die Bedienelement-Eingabegeräte gehören beispielsweise zu den Fensterhebern, Heizung oder ähnlichem.
Gemäß der hier gezeigten Ausführungsform nach dem Stand der Technik werden zwei unterschiedliche Stecker 1 und 2 verwendet, wobei Stecker 1, nach dieser beispielhaften Anordnung oben gezeigt, an das Touchmodul angeschlossen ist und Stecker 2 die Regelung der Bedienelemente, hier beispielhaft unten gezeigt, weiterleitet. Touchmodul und Bedienelemente können natürlich auch umgekehrt oder nebeneinander oder teilweise überschneidend angeordnet sein.
Zu erkennen ist oben die homogene Matrix 3 für das Touchmodul mit leitfähigen Bereichen 4 und 5, die in Zeilen und Spalten angeordnet sind, wobei am Ende jeder Zeile und jeder Spalte hier ein nicht transparenter Leiter 8 anschließt. Alle Leiter 8 laufen im Stecker 1 zusammen. Die leitfähigen Bereiche 4 und 5 sind schraffiert gezeichnet, damit man die hier bevorzugte Netzstruktur des leitfähigen Bereichs von der vollflächigen eines herkömmlichen Leiters unterscheiden kann.
Im unteren Bereich sind drei Bedienelemente 6 schematisch dargestellt, die über Leiter 7 mit dem Stecker 2 verbunden sind. Die Bedienelemente 6 können transparent, nicht-transparent oder teiltransparent sein.
2 zeigt die gleiche Ansicht nach einer Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei die Leiter 7, die nicht Teil einer Matrix sind und der Stecker 2 eingespart werden.
Deshalb ist hier auf einem einzigen Träger, der Kunststofffolie 14 oben die Matrixstruktur 3 der sich kreuzenden leitfähigen Bereiche des Touchmoduls zu erkennen und unten der Bereich 15, der eine Art der Anbindung der Bedienelemente an die elektrische Matrix zeigt. Die Matrixstruktur kann dabei kompakt und flach, also mit Zeilen und Spalten innerhalb einer Ebene oder weniger kompakt, also zweischichtig mit übereinandergelagerten und im Abstand zu einander angeordneten Schichten aus leitfähigen Bereichen 4 und 5 und 10 die über eine isolierende Schicht voneinander getrennt sind, ausgeführt sein.
In 2, im Gegensatz zu 1, fehlt die unterste Zeile 4 als Teil der homogenen Matrix 3. Die elektrische Anbindung dieser Kreuzungspunkte erfolgt gemäß dieser Ausführungsform über die Bedienelemente 6. Zum einfacheren Vergleich der Erfindung gemäß 2 mit dem in 1 gezeigten Stand der Technik wird die Stelle der homogenen Matrix 3 ohne Leiter mit 9 bezeichnet.
Die unterste Zeile 4 der homogenen Matrix 3 ist gemäß 2 ausgelagert und bildet Kreuzungspunkte aus Leitern 10 der elektrischen Matrix bei den Bedienelementen 6. Ein Leiter 11 verbindet jeweils die homogene Matrix 3 mit den Kreuzungspunkten bei den Bedienelementen 6. Somit wird die Matrix zwar geometrisch verzerrt, elektrisch aber beibehalten.
Der Leiter 8 der untersten Zeile der Matrix wird entsprechend für die Bedienelemente 6 verwendet. Die verbleibenden Leiter 8 zu den Zeilen der homogenen Matrix 3 verändern ihre Funktion nicht und detektieren die Touchmoduleingaben. Die Eingabeelemente 6 können auch teilweise zu einem Slider zusammengefasst werden.
3 zeigt auch die gleiche Ansicht wie die beiden vorherigen 1 und 2, allerdings nach einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. Zu erkennen ist weitgehend der gleiche Aufbau wie er in 2 gezeigt wurde, allerdings gibt es eine weitere geometrische Verzerrung der zugrunde liegenden elektrischen Matrix und damit einen erweiterten Bereich 15, der gestrichelt eingezeichnet ist und gemäß 3 ums Eck herum verläuft. So ist weiter rechts im Bild noch die Auslagerung einer Spalte der homogenen Matrix 3 zu erkennen, welche genau so, wie die Leiter der „ausgelagerten” Zeile unten mit der homogenen Matrix 3 durch Leiter 11, durch Leiter 12 verbunden ist. Die Auslagerung einer Spalte kann ebenso wie die ausgelagerte Zeile in einer beliebigen Form angeordnet werden, beispielsweise könnten die Bedienelemente 13 der ausgelagerten Spalte auch in Form eines Kreises angeordnet werden, wodurch eine Rotorfunktion entstehen würde.
Für die geometrische Verzerrung diagonal zu der hier gezeigten, also die Auslagerung von ersten Zeilen oder ersten Spalten können beispielsweise ZIF-Steckverbindungen eingesetzt werden.
Des Weiteren können auch beliebig viele Touchmodule mit beliebig vielen Bedienelementen auf einer Kunststofffolie in beliebigem Layout angeordnet sein.
Als Stecker werden beispielsweise einen CIV-Stecker und/oder Zero Injection Force-Stecker eingesetzt.
Die Erfindung löst das Problem der Kosten von zwei Steckern für zweiteilige Eingabevorrichtungen mit einem Touchmodul und Bedienelementen. Durch die Einführung von flexiblen transparenten leitfähigen Schichten, wie aus der DE 10 2009 014 757.8 bekannt sind, können transparente Bereiche von Touchmodulen ebenso wie die Bereiche der Bedienelemente flexibel und auf einer Kunststofffolie hergestellt werden.
Die Erfindung zeigt erstmals, wie mittels Layout der Leiter in Form einer geometrisch verzerrten Matrix auf einer einzigen Kunststofffolie, die einen Träger für ein kombiniertes Eingabegerät bildet, Touchmodule einerseits und Bedienelement-Module andererseits verbunden werden können. Dazu werden im Randbereich der Leiterbahnmatrix des Touchmoduls Leiterbahnen ausgelagert und an die Bedienelemente angeschlossen. Es entsteht so eine geometrisch verzerrte Matrix aus Leitern auf der Kunststofffolie, die alle in einem Arbeitsgang herstellbar sind.

Claims

Touchsensor, aufweisend eine Kunststofffolie (14) mit darauf angeordneten, voneinander elektrisch isolierten, aber an Kreuzungspunkten kapazitiv gekoppelten, Leitern (4, 5, 8, 10, 11, 12), die entweder vertikal und/oder lateral Kreuzungspunkte einer elektrischen Matrix, die über einen Anschluss versorgt wird, bilden, wobei die Kreuzungspunkte der elektrischen Matrix diese in zumindest zwei Bereiche aufteilen, einen ersten Bereich, in dem die Kreuzungspunkte transparent sind und eine homogene Matrix (3) bilden und einen zweiten Bereich (15), in dem die Kreuzungspunkte beliebig auf der Kunststofffolie (14) angeordnet sind, weil dieser zweite Bereich zumindest eine ausgelagerte Zeile (10) und/oder eine ausgelagerte Spalte (5) umfasst, so dass die elektrische Matrix durch die Auslagerung der Zeile (10) und/oder Spalte (5) zwar geometrisch verzerrt, elektrisch aber beibehalten wird.
Touchsensor nach Anspruch 1, wobei im transparenten Bereich die Leiter (4, 5) leitfähige Bereiche sind, die Netze aus leitfähigen Bahnen mit einer Breite kleiner/gleich 20 μm umfassen, wobei die leitfähigen Bahnen in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der die Netze für das menschliche Auge transparent erscheinen lässt.
Touchsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sämtliche Leiter (4, 5, 8, 10, 11, 12) auf der Kunststofffolie (14) aus dem gleichen leitfähigen Material gemacht sind.
Touchsensor nach Anspruch 2 oder 3, wobei die leitfähigen Bahnen innerhalb der Netze so angeordnet sind, dass die Periodizität unterbrochen wird, also entweder bei parallelen Linien der Winkel variiert wird oder bei wellenförmigen Linien die Periodizität wechselt, so dass die Netze bei Überlagerung keinen Moire-Effekt zeigen.
Touchsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei innerhalb der leitfähigen Bereiche die Belegung des Trägers mit leitfähigem Material 20% der Fläche oder weniger ausmacht.
Touchsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der transparente Bereich mit Display hinterlegt ist.
Touchsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, die auf einem transparenten Träger aufgebracht ist und/oder eine Dekorlage umfasst.
Touchsensor nach Anspruch 7, wobei die Kunststofffolie (14) und die Dekorlage auf den gleichen Seiten und/oder auf verschiedenen Seiten des transparenten Trägers aufgebracht sind.
Touchsensor nach Anspruch 7, wobei die Kunststofffolie (14) einseitig auf einem transparenten Träger aufgebracht ist, der auf der gegenüberliegenden Seite eine Dekorlage umfasst, wobei die Dekorlage auf die elektrische Funktionalität der Kunststofffolie (14) abgestimmt ist.
Touchsensor nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Dekorlage ein oder mehrere Schichtlagen hat.
Touchsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, der eine Schutzschicht hat.
Touchsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kunststofffolie (14) weitere transparente Bereiche hat, durch die Licht emittierende Elemente sichtbar werden.
Verfahren zur Herstellung einer multimodalen Eingabevorrichtung, zumindest ein Touchmodul und zumindest ein Bedienelement umfassend, wobei auf die Kunststofffolie (14) des Touchsensors gemäß Anspruch 1 Leiter (4, 5, 8, 10, 11, 12) aufgebracht sind, die an einem gemeinsamen Stecker (1) gebündelt werden.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Bearbeitung durch Bedrucken, Hitze, Druck, Prägen, Biegen und/oder Inmould-spritzen erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei die Kunststofffolie (14) durch Spritzguss, In-mould- und/oder Hinterspritzen, Tiefziehen und/oder mittels einer Transferfolie auf einen Träger aufgebracht und/oder bearbeitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Kunststofffolie (14) auf einen Träger auflaminiert oder durch Hinterspritzen aufgebracht wird, der auf der gegenüberliegenden Seite ein Dekor mit ein oder mehreren Schichtlagen hat.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Dekor auf die elektrische Funktionalität der Kunststofffolie (14) abgestimmt ist, so dass die homogene Matrix der Kunststofffolie (14) in einem Bereich des Trägers rückseitig angeordnet ist, wo auch das gegenüberliegende Dekor transparent ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei die Kunststofffolie (14) mit einer Schutzfolie überzogen wird.
Verwendung der Kunststofffolie (14) des Touchsensors nach einem der Ansprüche 1 bis 12 als Substrat einer zweiteiligen Eingabevorrichtung, zumindest ein Touchmodul und zumindest ein Bedienelement umfassend, die über einen gemeinsamen Stecker (1) an eine Auswerteelektronik angeschlossen sind.