DE102016006794A1 - Operating element for use on touch-sensitive screens - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Bedienungselement (1, 1', 1'') zur Anwendung auf einem berührungsempfindlichen Bildschirm (11), welches im Wesentlichen aus einer elektrisch leitfähigen, selbstklebenden Folie (3) besteht und wobei der Umfang der Folie (3) einen mittleren Durchmesser zwischen 3 mm und 3 cm aufweist, so dass die Folie (3) auf eine Fingerbeere (FB) oder auf ein auf einem Finger (ZF, D) befindlichem Fingerpflaster aufklebbar ist. Das Bedienungselement erleichtert den Umgang mit berührungsempfindlichen Bildschirmen, die auf kapazitiver Basis arbeiten.The invention relates to an operating element (1, 1 ', 1' ') for use on a touch - sensitive screen (11), which consists essentially of an electrically conductive, self - adhesive film (3) and wherein the periphery of the film (3) has a middle Diameter between 3 mm and 3 cm, so that the film (3) on a fingertip (FB) or on one on a finger (ZF, D) located finger plaster is stickable. The control facilitates handling touch-sensitive screens that operate on a capacitive basis.
Description
Die Erfindung betrifft ein Bedienungselement zur Anwendung auf einem berührungsempfindlichen Bildschirm, ein Set zur Herstellung eines nutzerindividuellen Bedienungselements und ein Verfahren zur Herstellung eines nutzerindividuellen Bedienungselements.The invention relates to an operating element for use on a touch-sensitive screen, a set for producing a user-specific operating element and a method for producing a user-specific operating element.
Mobile Computersysteme mit berührungsempfindlichen Oberflächen weisen in der Regel verschiedene Funktionsweisen auf, von denen eine dieser Funktionsweisen auf der Detektion einer lokalen elektrischen Kapazitätsänderung auf der bedienungsempfindlichen Oberfläche beruht. Diese sogenannten Oberflächenkapazitiven Bildschirme oder projiziert-kapazitiven Bildschirmoberflächen detektieren dabei die Kapazität des menschlichen Körpers oder eines leitfähigen Gegenstandes, der mit dem menschlichen Körper in elektrischer Verbindung steht. Der menschliche Körper dient dabei als eine scheinbare elektrische Masse, die den Gegenpol eines auf der Rückfläche des berührungsempfindlichen Bildschirmes befindlichen elektrischen Poles bildet, wobei Pol und Gegenpol durch eine elektrische Isolatorschicht, hier dem Bildschirm, miteinander verbunden sind. Zur Bedienung eines Computersystems mit einer bedienungsempfindlichen Oberfläche ist es daher notwendig, dass die Körperhaut des Nutzers mindestens eine vorbestimmte, untere Leitfähigkeit aufweist.Mobile computer systems with touch-sensitive surfaces typically have various modes of operation, one of which is based on the detection of a local electrical capacitance change on the user-sensitive surface. These so-called surface capacitive screens or projected-capacitive screen surfaces thereby detect the capacity of the human body or a conductive object in electrical communication with the human body. The human body serves as an apparent electrical mass, which forms the opposite pole of an electrical pole located on the rear surface of the touch-sensitive screen, wherein pole and opposite pole are connected to each other by an electrical insulator layer, here the screen. To operate a computer system with a user-sensitive surface, it is therefore necessary for the body skin of the user to have at least one predetermined, lower conductivity.
Nutzer mit besonders trockener Haut, wie es häufig bei älteren Menschen vorkommt, bemerken häufig, dass die berührungsempfindliche Oberfläche den Fingerzeig nicht detektiert. Des Weiteren versagt die Detektionsfunktion bei Berührung mit staubiger Haut, wenn der Staub selbst nicht leitfähig ist. Für Computersysteme mit berührungsempfindlichen Oberflächen, die zum Beispiel in explosionsgeschützten Umgebungen eingesetzt werden, kann elektrisch nicht leitender Staub, wie in einer Papierfabrik oder auch in einer Getreidemühle, oder ein Gummihandschuh eines Nutzers in einer chemischen Produktionsstätte ein Problem darstellen.Users with particularly dry skin, as is common in the elderly, often find that the touch-sensitive surface does not detect the finger tip. Furthermore, the detection function fails on contact with dusty skin, if the dust itself is not conductive. For computer systems with touch-sensitive surfaces used, for example, in explosion-proof environments, electrically non-conductive dust, such as in a paper mill or even in a flour mill, or a user's rubber glove in a chemical manufacturing facility can be a problem.
Ein sehr häufiges Vorkommen eines berührungsempfindlichen Bildschirmes findet sich bei mobilen Telefonen. Sofern ein Nutzer ein Pflaster am Daumen oder am Zeigefinger trägt, versagt ebenfalls die Detektionsfunktion, weil das Pflaster als elektrischer Isolator wirkt und von daher auf der Oberfläche des berührungsempfindlichen Bildschirmes kein elektrischer Gegenpol detektiert werden kann.A very common occurrence of a touch-sensitive screen is found on mobile phones. If a user wears a patch on the thumb or index finger, also fails the detection function because the patch acts as an electrical insulator and therefore no electrical Gegenpol can be detected on the surface of the touch-sensitive screen.
In dem deutschen Gebrauchsmuster
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Bedienungselement zur Anwendung auf einem berührungsempfindlichen Bildschirm zur Verfügung zu stellen, welcher die Nachteile aus dem Stand der Technik überwindet.The object of the invention is therefore to provide an operating element for use on a touch-sensitive screen, which overcomes the disadvantages of the prior art.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Bedienungselement im Wesentlichen aus einer elektrisch leitfähigen, selbstklebenden Folie besteht und wobei der Umfang der Folie einen mittleren Durchmesser zwischen 3 mm und 3 cm aufweist, so dass die Folie auf eine Fingerbeere oder auf ein auf einem Finger befindlichem Fingerpflaster aufklebbar ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 angegeben.The object underlying the invention is achieved in that the operating element consists essentially of an electrically conductive, self-adhesive film and wherein the circumference of the film has a mean diameter between 3 mm and 3 cm, so that the film on a fingertip or on a Fingerpflaster located on a finger is stickable. Further advantageous embodiments are specified in the subclaims to claim 1.
Nach der Erfindung ist also vorgesehen, die Folie des Bedienungselement als Aufklebers elektrisch leitfähig zu machen. Die elektrische Leitfähigkeit führt dazu, dass die kapazitive Wirkung des menschlichen Körpers bei einer Berührung eines berührungsempfindlichen Bildschirmes von der korrespondierenden Elektronik sicher detektiert wird. In allereinfachster Ausgestaltung der Erfindung ist das Bedienungselement eine metallisierte Folie aus einem organischen Polymer, wie zum Beispiel eine Polyethylenterephtalatfolie (Folie aus PET) oder eine Polyesterfolie (Folie aus PE) oder eine ausgezogene Metallfolie, die zumindest zum Teil mit einem Kleber versehen ist, wie zum Beispiel mit dünnen Streifen aus Klebstoff oder mit einem Punktmuster aus Klebstoff. Die Stellen der Folie, die nicht mit Klebstoff beschichtet sind, stehen in unmittelbarem Kontakt zur menschlichen Haut und stellen so eine elektrische Verbindung zwischen menschlicher Haut und der Aufkleber-Oberfläche her. In Ausgestaltung der Erfindung kann die Folie auch aus einem organischen Material gefertigt sein, die durch entsprechende Maßnahmen, wie Suspension von Graphit oder amorphem im Polymer, elektrisch leitfähig gemacht ist. Solche Polymere sind häufig aber nicht oder nur geringfügig hautverträglich. In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass die Folie wasseraufnahmefähig ist und durch die aufgenommene Feuchtigkeit elektrisch leitfähig wird. In diesem Fall genügt die unvermeidbare Absonderung von Schweiß aus den durch die Folie abgedeckten Hautporen, um die Folie elektrisch leitfähig zu machen. Die Folie kann auch von vornherein Feuchtigkeit aufweisen, damit das Bedienungselement von der ersten Sekunde der Nutzung an elektrisch leitfähig ist.According to the invention is therefore intended to make the film of the control element as a sticker electrically conductive. The electrical conductivity means that the capacitive effect of the human body is reliably detected when a touch-sensitive screen touches the corresponding electronics. In the simplest embodiment of the invention, the control element is a metallized film made of an organic polymer, such as a polyethylene terephthalate film (PET film) or a polyester film (PE film) or an expanded metal film at least partially provided with an adhesive, such as for example, with thin strips of adhesive or with a dot pattern of adhesive. The places of the film that are not with Adhesive coated, are in direct contact with the human skin and thus establish an electrical connection between the human skin and the sticker surface. In an embodiment of the invention, the film can also be made of an organic material, which is rendered electrically conductive by appropriate measures, such as suspension of graphite or amorphous in the polymer. Such polymers are often not or only slightly tolerated by the skin. In a particular embodiment of the invention it is therefore provided that the film is water-receptive and is electrically conductive by the absorbed moisture. In this case, the inevitable secretion of perspiration from the skin pores covered by the film is sufficient to render the film electrically conductive. The film may also have moisture from the outset so that the control element is electrically conductive from the first second of use.
Um das Bedienungselement mit einem herkömmlichen Wundpflaster zu nutzen, ist es vorgesehen, dass die Folie so über einen Wundverband geklebt wird, dass ein Teil des Bedienungselements unmittelbar auf der menschlichen Haut und auf dem Wundpflaster selbst klebt. Auf diese Weise deckt das Bedienungselement den Fingerbereich ab, mit dem ein Nutzer eine Eingabe auf der berührungsempfindlichen Bildschirm tätigen möchte, und die Berührungsfläche, die durch das Wundpflaster abgedeckt ist, hat elektrischen Kontakt mit der menschlichen Haut über die elektrisch leitfähige Folie, die unmittelbar auf der menschlichen Haut aufliegt.In order to use the operating element with a conventional wound plaster, it is provided that the film is glued over a wound dressing so that a part of the operating element sticks directly to the human skin and to the wound plaster itself. In this way, the operating element covers the finger area with which a user wishes to make an input on the touch-sensitive screen, and the contact surface, which is covered by the wound plaster, has electrical contact with the human skin via the electrically conductive foil which is immediately on the human skin rests.
Häufig ergibt sich das Problem des zu großen Kontaktbereiches, der ein Zielen oder eine präzise Eingabe unmöglich macht. In Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, die zuvor genannte Folie zwei Bereiche aufweist, wobei ein erster Bereich von einem zweiten Bereich zumindest teilweise umschlossen ist und der erste Bereich eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweist als der zweite Bereich. Es ist also ein enger Bereich vorgesehen, der eine besonders hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, um so mit einem sehr geringen Durchmesser der berührungsempfindlichen Oberfläche eine Detektion einer elektrischen Kapazität zu ermöglichen und um diesen engen Bereich herum erstreckt sich ein Bereich mit einer geringen elektrischen Leitfähigkeit, (Widerstand > 108 Ω). Dieser Bereich wird von der berührungsempfindlichen Oberfläche nicht detektiert, so dass von der berührungsempfindlichen Oberfläche ein scharf umrissener Punkt detektiert wird, der ein virtuelles Bedienfeld auslöst oder aktiviert. In konkreter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrische Leitfähigkeit des leitfähigen Bereiches oder der gesamten Folie folgende Werte aufweist: Elektrischer Oberflächenwiderstand RS nach
Um den Tragekomfort des Bedienungselementes zu erhöhen, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der erste Bereich und auch der zweite Bereich transparent sind, sofern die Folie des Bedienungselements aus zwei Bereichen besteht oder dass der gesamte Bereich der Folie transparent ist, sofern die Folie des Bedienungselements aus nur einem Bereich und aus nur einem Material besteht.In order to increase the wearing comfort of the operating element, it is provided in an embodiment of the invention that the first area and the second area are transparent, provided that the film of the operating element consists of two areas or that the entire area of the film is transparent, provided the film of Operating element consists of only one area and only one material.
Für eine bessere Handhabbarkeit und eine bessere haptische Rückkopplung ist vorgesehen, dass der erste Bereich eine aus einem elastischen Material gefertigte runde Spitze oder eine flache Linse in der Größenordnung von 1 mm bis 10 mm Durchmesser ist.For better handleability and better haptic feedback it is provided that the first region is a round tip made of an elastic material or a flat lens of the order of 1 mm to 10 mm in diameter.
Um zu ermöglichen, dass das Bedienungselement auch mit einer Fingerabdruckerkennung zusammenarbeitet, ist vorgesehen, dass die Oberfläche des ersten Bereiches und/oder des zweiten Bereiches in Gegenwart von einem hautverträglichen Lösemittel, wie z. B. Wasser, Aceton, Essigsäureethylester, Isopropanol und/oder Ethanol, aufquillt und im gequollenen Zustand dauerhaft verformbar ist. Es ist nach dieser Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass ein Nutzer eine Fingerbeere seines gesunden Fingers in ein Gel mit einem hautverträglichen Lösemittel tauscht und sodann in die Innenfläche des Bedienungselementes drückt. Durch das Gel mit dem Lösemittel wird sodann die Oberfläche der Folie plastisch verformt, wie ein Abdruck des Fingerabdrucks. In den Bereichen, an denen die Abdrucklinien erhöht sind, sammelt sich Farbstoff an, der in dem im Lösemittel gequollenen Polymer eindiffundiert oder sich dort ansammelt und festgehalten wird. Nimmt der Nutzer den Finger wieder ab, so entsteht ein Abdruck, der nur noch austrocknen muss. In der Regel geschieht die Austrocknung sehr bald, weil das Lösemittel nur die Oberfläche angreift. Das Verfahren sieht also die folgenden Schritte vor: Eintauchen der Fingerbeere eines Nutzers in einen Behälter, der mit einem Gel mit einem hautverträglichen Lösemittel, wie z. B. Wasser, Aceton, Essigsäureethylester, Isopropanol und/oder Ethanol und einem in dem Gel gelösten Farbstoff oder suspendierten Pigment gefüllt ist, Eindrücken der mit dem Gel befeuchteten Fingerbeere in die selbstklebende Rückseite eines Bedienungselements wie zuvor beschrieben, Abnehmen der Fingerbeere von dem Bedienungselement und anschließend Aushärten lassen oder Trocknen lassen des an der rückseitigen Oberfläche gegebenenfalls durch das Lösemittel angelösten oder gequollenen Bedienungselements durch Verdampfen oder Trocknen des Lösemittels.In order to enable the operating element to cooperate with a fingerprint recognition, it is provided that the surface of the first area and / or the second area in the presence of a skin-friendly solvent, such as. As water, acetone, ethyl acetate, isopropanol and / or ethanol, and swells in the swollen state is permanently deformable. It is provided according to this embodiment of the invention that a user exchanges a finger-berry of his healthy finger in a gel with a skin-friendly solvent and then presses into the inner surface of the operating element. The gel with the solvent then plastically deforms the surface of the film, such as an impression of the fingerprint. In the areas where the impression lines are raised, dye accumulates, which diffuses into the solvent-swollen polymer or accumulates and becomes trapped there. If the user removes his finger again, the result is an impression that only has to dry out. Dehydration usually happens very soon because the solvent only attacks the surface. Thus, the method provides for the following steps: immersing a user's fingertip in a container that is filled with a gel containing a skin-friendly solvent, such as water. As water, acetone, ethyl acetate, isopropanol and / or ethanol and dissolved in the gel dye or suspended pigment is filled, pressing the moistened with the gel finger pad in the self-adhesive back of a control element as described above, removing the fingertip of the control element and then allow the curing or drying of the operating element, which is optionally dissolved or swollen by the solvent on the rear surface, by evaporation or drying of the solvent.
Um die Fingerabrücke auf den Bedienungselementen schnell und effizient herstellen zu können, kann das Bedienungselement zur Auslieferung auf einer silanisierten Folie oder in einer Blisterverpackung angeordnet sein, so dass die selbstklebende Seite nach außen gewendet die ebenfalls mit einer silanisierten Folie abgedeckt ist. Zum Erstellen der Fingerabdrücke wird die silanisierte Folie nur von einem Bedienungselement abgezogen und der Finderabdruck wie zuvor beschrieben abgenommen. Korrespondierend zur hier vorgestellten Erfindung wird um Schutz ersucht für ein Set bestehend aus mindestens einem Bedienungselement wie zuvor beschrieben und mindestens einem Behälter, der mit einem Gel mit einem hautverträglichen Lösemittel, wie z. B. Wasser, Aceton, Essigsäureethylester, Isopropanol und/oder Ethanol und einem in dem Gel gelösten Farbstoff oder suspendierten Pigment gefüllt ist. In order to be able to produce the fingerprints on the operating elements quickly and efficiently, the operating element for delivery can be arranged on a silanized foil or in a blister pack so that the self-adhesive side is turned outwards which is likewise covered with a silanized foil. To create the fingerprints, the silanized film is peeled off only by a control element and the Finderabdruck removed as described above. Corresponding to the invention presented here, protection is sought for a set comprising at least one operating element as described above and at least one container which is filled with a gel with a skin-compatible solvent, such as, for example, For example, water, acetone, ethyl acetate, isopropanol and / or ethanol and a dissolved in the gel dye or suspended pigment is filled.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the following figures. It shows:
In
In
In
In
In
In
In
In
In
In
In
In
In den
Die durch den Fingerabdruck eingebrachte Struktur auf der Innenseite des Bedienungselements lässt sich auch dazu nutzen, einen Positivabdruck des Fingerabdrucks zu erstellen, um damit ein Bedienungselement zu erstellen, das auf der Außenseite den Fingerabdruck zeigt. Dazu wird ein zweites Bedienungselement mit seiner Frontseite in den Negativabdruck eingedrückt.The structure introduced by the fingerprint on the inside of the operating element can also be used to create a positive print of the fingerprint in order to create an operating element that shows the fingerprint on the outside. For this purpose, a second operating element is pressed with its front side in the negative impression.
Als Materialien für das Bedienungselement eignen sich leitfähige Polyterephtalate (PET), Polyester (PE), Polystyrol (PS) mit Weichmacher, Butadien-Kunststoffe, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS). Durch die Beimengung von Graphit oder amorphem Kohlenstoff zur Herstellung der elektrischen Leitfähigkeit erhalten diese eine dunkle Farbe. Für transparente Bedienungselemente ist es auch möglich, funktionalisierte Polysiloxane als Material zu verwenden, die dazu in der Lage sind, in Wasser zu quellen. Derartige Materialien werden üblicherweise zur Herstellung von optischen Kontaktlinsen verwendet. Im vorliegenden Fall können diese Materialien durch den Wassergehalt die elektrische Leitfähigkeit erhalten und dabei transparent bleiben.Suitable materials for the control element are conductive polyterephthalate (PET), polyester (PE), polystyrene (PS) with plasticizer, butadiene plastics, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS). By adding graphite or amorphous carbon to produce the electrical conductivity they get a dark color. For transparent controls, it is also possible to use functionalized polysiloxanes as material capable of swelling in water. Such materials are commonly used to make optical contact lenses. In the present case, these materials can obtain the electrical conductivity through the water content while remaining transparent.
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Bedienungselementoperating element
- 1'1'
- Bedienungselementoperating element
- 1''1''
- Bedienungselementoperating element
- 33
- Foliefoil
- 3'3 '
- Foliefoil
- 44
- innerer Bereichinner area
- 55
- linsenförmige Erhebunglenticular elevation
- 1010
- mobiles Telefonmobile phone
- 1111
- Bildschirmscreen
- 1212
- Blisterverpackungblister
- 1313
- Kissenpillow
- 1717
- silanisierte Foliesilanized foil
- DD
- Daumenthumb
- FAFA
- Fingerabdruckfingerprint
- FBFB
- Fingerbeerefingertip
- UU
- ÜberstandGot over
- WW
- WundpflasterWundpflaster
- ZFZF
- Zeigefingerindex finger
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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-
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