具有至少一个用户界面的操作面板、家用电器及其制造方法与流程

本发明涉及一种用于家用电器、优选是烹饪设备的操作面板。本发明还涉及一种用于制造具有用户界面的操作面板的方法。

背景技术：

对于电器操作来说，触摸屏受到欢迎，这也因为与舒适度相关，能够实现通过拖动手势或类似操作模式来控制电器。在家用电器、特别是烹饪设备的领域中，至今很难在烹饪设备上集成触摸屏。此原因一方面在于，在烹饪设备中水平的操作面暴露于高温和润湿的液体。另一方面触摸屏提高了家用电器的成本。

由EP 2472186 A2已知一种炉灶器具，其具有形成炉灶板的玻璃陶瓷单元。该炉灶器具设有操作单元，其包括具有触摸灵敏的电容传感元件的触摸灵敏的多个传感区域。在此，可以通过传感区域探测到用户的基本上平行于侧向方向进行的滑动接触的运动。另外，由DE 102005027199 A1已知一种玻璃陶瓷炉灶，其配有用于探测例如用户手指的接触位置的触摸灵敏的传感区域。根据探测到的接触或触摸位置的时间顺序能够确定产生控制信号的运动参数。在该技术方案中，仅能够探测沿预先确定方向的运动；并没有设置探测用户的沿任意方向进行的运动。

由DE 102010030315 A1已知一种用于家用电器、例如洗衣机、洗碗机或烹饪器具的触摸灵敏的输入单元。该输入单元具有电绝缘的、由玻璃或玻璃陶瓷构成或者以有机玻璃板形式的覆盖层。为了操作该输入单元，用户的手指触摸有机玻璃板的外侧或靠近有机玻璃。然而在该文献中没有提供用户的特别沿任意方向进行的运动的探测。

由US 7821502 B2已知一种二维的、触摸灵敏的电容位置传感器，其中在传感器上探测手指或笔的位置。位置传感器的探测区域是透明的并且能够在不影响显示屏展示的条件下设置在显示屏的前方。然而这种结构比较复杂。

由US 2008312857已知一种包括pcap传感器的双电极组件。

另外，由Cypress Semiconductor公司的文件“AN64846Getting Started with ”已知一种固有电容结构，其具有单电极传感器和周围的作为遮蔽电极的电极面以及由WO 12032432和DE 102014219348已知的接地的周围的电极面。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种成本有利并且同时灵活的用户界面，其实现了拖动手势、例如在用户表面上的拖动运动或者在用户表面上方临近区域中的手势的识别；或者实现了针对污染或电磁干扰信号而言改善的抗干扰性；并且优选适用于家用电器、例如烹饪设备。

该目的通过独立权利要求的主体实现。有利的设计和扩展方案在从属权利要求中给出。只要技术上可行，扩展方案的特征能够相互组合以及与独立权利要求相组合。

本发明的一个方面涉及一种用于家用电器、优选烹饪设备的具有用户界面的操作面板。具有至少一个用户界面或者优选具有多个、优选两个、三个或四个用户界面的用于家用电器、优选烹饪设备的操作面板包括：

具有面对外部区域的外支撑表面的优选平面的支撑件；

优选平面的衬底，其优选至少部分地由玻璃或玻璃陶瓷材料制成，任选地由塑料或层压材料制成，该衬底由面对外部区域的外衬底表面和相对的背向外部区域并且面对外支撑表面的内衬底表面组成；

优选设置在外支撑表面上的显示元件，用来信息的发光标示；以及

具有至少两个设置在内衬底表面上、分别包括至少一个电极的传感器的传感装置，以用于和位于外部区域中的用户交互，其中在至少一个显示元件上也能够设置具有一个电极的传感器。

任选地，用户界面或每个用户界面能够具有至少一个显示元件或者具有优选两个、三个或者四个显示元件；以及具有每个具有至少两个电极的传感器。

显示元件也能够设置在内衬底表面上。

为了在支撑件上的触点和电极之间建立导电连接，或者通常为了使衬底和支撑件的导体结构电接触，设置相应适合的接触元件。该接触元件能够构 造为不同形式，例如以弹簧接点的形式、由塑料制成的导电的柔性模制件的形式、导电的粘结形式或者也可以以电线连接的形式的元件。

衬底至少在显示元件的区域中对于由显示元件发出的光来说是透明的，从而对于用户来说能够穿过衬底而看见显示元件上显示的信息。

衬底优选为平面的。根据另一个实施方式，该衬底、特别是在操作区域中也能够是弯曲的。

本发明的另一个方面涉及一种用于家用电器、优选烹饪设备的操作面板。该操作面板包括：至少一个所述的用户界面、优选多个用户界面；以及包括用于该一个或多个用户界面的控制装置。该控制装置能够作为电子线路而构造在电路板上或者构造在集成的电子芯片中，并且能够在空间上与用户界面分离地设置。

本发明的另一个方面涉及一种家用电器，优选烹饪设备，其包括上述的操作面板。该操作面板能够优选设置在烹饪设备的炉灶面的加热区域之外的低温区域中。

各个用户界面在操作面板中的设置可以是任意的，并且在炉灶面中仅受到加热区域之外的空间提供的限制。目前为止，在已知设计中的常规触摸显示界面作为具有一个显示单元和多个传感器的唯一用户界面显示烹饪设备的所有操作状态(除了必要时的开关)，这种触摸显示界面在空间要求方面通常局限于矩形。相反地，本发明的用户界面结构可以构成任意的多边形并且仅受到所述空间提供和烹饪设备尺寸的限制。

外衬底表面面对外部区域和用户并且用户为了控制家用电器可触摸该外衬底表面，该外衬底表面是操作面。

支撑件一方面能够构造成用于支撑或固定显示元件并且另一方面设置为用于电子构件的电路板，该电子构件例如属于用于用户界面或家用电器的控制装置。

电极以此方式相对于显示元件设置，使得当操作人员用手指触摸或划过显示元件的发光区域时能够探测间隔的、优选相邻的传感器的信号。以这种方式，有利地通过操作面板经由拖动手势来实现家用电器的控制。

对用户界面的操作可以通过触摸操作表面或者在操作面近场中(例如间隔≤50mm、≤30mm或者≤10mm)的拖动手势来进行。另外，可以这样调 节信号识别，使得能够区分近场中的接近与操作表面上的触摸。由此例如能够在接近的情况下使得一个或一组用户界面的显示增亮和/或改变颜色和/或改变信息显示，从而更直观地支持用户的意图。在触摸的情况下则进行真正的操作过程。

此外，能够这样通过控制装置评估来自用户界面装置的所有的、特别是在用户界面结构的边缘区域中的电极，使得通过电极信号的时间序列而识别操作者的接近或优选限制在＜300mm、＜200mm、或＜100mm的间距上的远场中的手势操作或设别在用户界面结构的整体或部分整体上的手势操作。这特别能够用于操作更高一级的功能，例如装置在操作者接近情况下视觉上的动画唤醒、快速关闭、选择烹饪区或者打开与烹饪设备联网的抽油烟机。为了更好地识别所述远场手势，能够大面积地构造各个电极，这些电极构成至少一个用户界面的独立的传感器或者传感器的一部分。

为了近场和/或远场的识别，也能够按访问序列来互连各个电极，从而这些电极成为更大的相干的电极表面。

在特别优选的第一个设计变体中，传感器(接下来也称为“双电极传感器”)可以包括第一电极和与第一电极横向间隔有空隙的第二电极。一个优选的设计为，在每个显示元件上设置至少两个传感器或者多达N个传感器。因此用户界面的传感器包括第一电极和与第一电极横向间隔有空隙的第二电极。在此，不需要将所有电极单独连接。而是可以优选用户界面的多个传感器、特别优选各个传感器都具有同一个第一电极。

第一电极可以设置在显示元件的边缘区域中或者设置在显示元件的整个表面的上方或者设置在显示元件的表面中心的上方。第二电极可以设置在显示元件的边缘区域中或者设置在显示元件的外部。因此双电极构造(具有双电极传感器的传感器结构)的所有双电极传感器可以具有共同的电极，该共同的电极与第一电极一致。双电极构造由此在一个显示元件上具有1：N矩阵的结构，其中第一电极与多个第二电极相对立并且第一电极分别通过间隙与第二电极分离。这意味着，第一电极能够通过间隙与一个第二电极分离，或者通过间隙与多个或每个第二电极分离。

对于例如“在显示元件外部”、“显示元件的边缘区域”或“横向”的位置数据的理解是基于从上方的视角或者俯视，其中“上方”应理解为在外部 区域中从外衬底表面的上方、大致垂直于外衬底表面的角度看。

显示元件优选为具有壳体的构件，其中壳体顶侧的至少一部分形成显示元件的发光区域，在该发光区域的发光表面中能够显示信息。发光区域的发光表面能够被划分、被分段或掩膜有发光标记。

双电极传感器的第一电极可以在重叠区域中与显示元件、优选与显示元件的发光区域重叠，其中从顶部观察该重叠区域。该重叠区域可以为零或者大于零并且特别小于显示元件表面的80％、50％、30％或10％，优选小于显示元件发光区域的80％、50％、30％或10％。在0％的重叠区域情况下，第一电极布置在显示元件的外部；并且在100％的重叠区域情况下，第一电极覆盖显示元件的整个表面。

在第一电极和显示元件之间重叠的情况下，第一电极可以是透明的或者具有开口，从而对于外部区域中的用户来说能够穿过电极或开口看见显示元件显示的信息。

用户界面是组合的输入和输出设备。传感器可以与显示元件相互作用，使得显示元件显示出用户与传感器的交互；为此，能够将传感器与显示元件电连接。传感器和显示元件也可以与用于用户界面或家用电器的控制装置电连接。

用户界面的显示元件实现了对用户的光学输出。可以在显示元件上以从自用户界面的外部区域、，优选来自用户界面的控制装置的模拟或数字信号的形式提供。双电极构造还实现了数据或信息的输入；当用户触摸衬底(或在紧邻衬底上方的近场的操作)的双电极传感器区域、特别饿是双电极传感器的电极之间的空隙的区域时，双电极传感器能够生成信号，用户界面将该信号优选以模拟或数字信号的形式提供在用户界面或家用电器的控制装置上。

由图论已知，完全互连的2：N矩阵结构还可以是无交叉的。这对应于完整的二分图K_2,N(N为任意)，正如之后在实施例中还会进一步说明的。这样的图恰好仍是平面的，也就是说，电极包括其与控制单元的导线和接触表面的结构在一个面中仍然无交叉，即在导电表面元件组成的一个层中无交叉。该面可以是弯曲的表面或者不弯曲的表面。完整的二分图K_3,N(N＞2)不再是平面的。

然而，当图K_M,N(M、N＞2)不完全时，其也可以是无交叉的。在图论 中的“完整”是指各个节点N与各个节点M通过棱边连接。在此，二分图的第一电极对应于第一节点组并且第二电极对应于第二节点组。第一和第二类别的电极之间的空隙对应于图的棱边。无交叉在此也意味着，导线或导电连接不需要通过传感器空隙引导，由此改善了单个传感器之间的交叉不灵敏度(抗扰度)。

在本发明的扩展方案中有利地设置，在电极构造中实现平面的K_M,N、优选K_2,N结构。为此，优选2个显示元件(两个用户界面)分别设有N个双电极传感器，其以此方式分组，使得i)两个显示元件的N个传感器都分别配有不同的第一电极，并且ii)N个第二电极分别共同地对应于两个显示元件，从而iii)N个第二电极与两个第一电极通过空隙分离地相应形成一个传感器并且构成2：N结构。由2N个传感器组成的具有2：N矩阵(N≥2)结构的双电极构造如下述那样与具有2N x 1：1矩阵结构的已知传感器结构对照；在2N x 1：1矩阵中，2N个传感器不具有共同的电极。

由此，功能上对于探测用户操作模式方面，例如一根手指或两根手指的位置、单根手指拖动运动或者两根手指放大运动(在三个传感器的条件下)，两个结构大致等效。在显示元件上双电极构造的1：N矩阵(N≥2)的结构是基于第二电极彼此间在空间上下分离的布置并且与第一电极相对，其能够识别、探测或者解决：

-一根或多根手指相对于操作表面的不同位置，或者

-用户在操作表面上方滑动触摸的运动或拖动手势。

通过第二电极增大的数值N，改善了双电极构造的2D分辨率。

由此，结构上对于在结构的构造和复杂性方面，双电极构造的2：N结构比已知的由2N x 1:1传感器构造明显复杂程度更小。具有1:1结构的2N个传感器中电极导线的数量为4N并且大于在具有2：N结构的双电极传感器中的电极导线数量(该数量为N+2)的两倍。

因此，2：N双电极构造的电性能相对于已知的2N x 1:1结构例如在i)不同的电极对及其其导线的信号断开，ii)抗扰度方面，以及iii)信噪比例方面显著改善。另外，双电极构造的成本明显更低，因为基于更简单的结构而获得用于设计和维修的更低费用以及更低的材料开支。

在现有的文献中“x：N矩阵”和“x：N结构”(x＝1、2、3、...)都是 等效使用的。通常特别有利的是，在一个操作面板的多个用户界面的情况下，将至少两个第一电极互连。

优选成对地进行互连。然后，为了实现特别简单的电极连接而设置成，将传感器的电极布置在传感器矩阵中，该矩阵构形成二分图，其中该二分图优选对于一个用户界面来说是1：N图而对于成对的用户界面来说是2：N图，并且第二电极构成第二节点组的N个第二节点，而且其中第一电极构成第一节点组的两个节点，并且其中图的棱边通过第一和第二电极之间的空隙形成。

用户界面以及该用户界面的多个电极的互连也可以设置成2：N/2图，从而成对的用户界面再次形成2：N图。N个第二电极也可以成对地赋予到任意不同的用户界面，从而所有的用户界面构成2：N图。单独用户界面形成为2：N/2图在奇数个用户界面的情况下也实现了形成完整的2：N二分图K_2,N。

在第二个实施方式变体中，一个传感器(接下来称为“单电极传感器”)可以包括一个单电极，其设置在显示元件的边缘区域中。“一个”表示任意一个存在于用户界面中的传感器以及因此表示任意一个传感器。单电极传感器可以形成为电容性触摸传感器并且可以包括一个单电极，该单电极在重叠区域中与显示元件重叠。重叠区域一般大于零。

单电极构造的电极可以由第二数量的电极包围，这些电极设计为遮蔽电极和/或屏蔽电极。遮蔽电极在固定的电位上运行，优选在接地电位上运行，从而遮蔽电磁干扰。屏蔽电极优选以相同的传感器交变电位运行，该传感器交变电位代表谐波的或脉冲的交变信号或者代表一系列信号脉冲。在单电极传感器和屏蔽电极之间没有产生电位差，并且由此不形成寄生电容阻抗，由此提高用户在单电极传感器上的触摸信号的信噪比例。

单电极构造(具有单电极传感器的传感器构造)的单电极传感器彼此横向间隔地设置，其中在单电极传感器之间的连接线一般与显示元件相交，从而实现在显示元件上方的拖动手势操作。单电极构造的中间间隙能够通过遮蔽电极和/或屏蔽电极至少部分地填充。

在平面的矩阵互连x：n、优选2：n中，能够通过下述的“固有电容”致动法单独地或结合地地将电极对a：b明确赋予到精确的一个传感器ab而执行将触摸明确赋予到精确的一个传感器。

具有x个第一电极16.1.x和n个第二电极16.2.n的平面矩阵互连作为单电极传感器矩阵运行，其中，在平面矩阵互连中，第一和第二电极以矩阵的形式彼此间隔设置，其中：

(i)第一电极和第二电极以交替方式致动作为单电极传感器(开放式电容器)，其中，其他电极组、即在致动第二电极情况下为第一电极(反之亦然)优选致动作为互连的遮蔽电极，更优选作为互连的屏蔽电极，或其中：

(ii)电极组的电极致动作为单电极传感器(开放式电容器)并且相应的其他电极组的电极以交替方式致动z次作为y次互连的屏蔽电极或y次互连作为屏蔽电极或者(x-y)次互连作为遮蔽电极，优选在接地电位上，或者其中：

(iii)电极组的电极致动作为用于触摸和近场识别的单电极传感器(开放式电容器)并且对应的其他电极组的电极优选致动作为互连的屏蔽电极和/或者不电极，并且交替y次互连的电极交替地致动z次作为用于远场识别的接近传感器(开放式电容器)，由此在此情况下，其他(x-y)个第一电极和/或第二电极可以优选致动作为屏蔽电极和/或遮蔽电极。

相对于双电极的设计，单电极设计的优势在于，其传感作用与每个单电极传感器或每个单电极单独提供，并且不需要具有窄空隙的双电极布置，(其传感作用在此取决于双电极之间的电容空隙)。另外，单电极传感器仅要求每个传感器一根导线，而每个双电极传感器要求两根导线。但是后者只有一个表面的优势，因为只有在双电极设计中能够将多个电极互连在一个矩阵结构中，由此导线的总数能够再次有利地减少到单电极构造的导线总数以下。

具有至少一个包含显示元件的用户界面的双电极或单电极构造具有M个、但是至少两个设置在衬底上的传感器。所需要的数量M根据拖动手势、即手指运动的类型而调整，该拖动手势或手指运动应当能够探测到。如果例如2L个显示元件(用户界面)中的每一个具有M个传感器，那么对于一个单电极设计来说获得2ML个传感器、2ML个电极以及2ML根导线。对于一个双电极设计来说也获得2ML个传感器、2个第一电极、ML个第二电极和2+ML根导线，这比单电极构造中的少。

所描述的双向M：N传感器矩阵(优选以2：N互连，其中在每个传感器中能够非常精确地赋予一个电极对)能够通过第一或第二电极的固有阻抗 (单电极传感器)的变化或者经由对抗阻抗(双电极传感器)来评估。为此，需要多个电极以不同的方式连接在不同的信号总线上：在pcap运行模式中连接在发送信号和接收通道上；以及在单电极运行模式中连接在用于屏蔽电极的发送信号、用于评估单电极的固有阻抗或监控电极的信号总线以及具有固定电位(特别是用于遮蔽电极的接地电位)的导线总线上。这种功能电极通常构造成两层或多层导电层结构，例如单电极传感器由屏蔽电极或遮蔽电极包围并且连接到单电极的导线放置在屏蔽电极或遮蔽电极下方的第二层。

在平面的、优选2：N矩阵的互连中，优选每个传感器电极优选与四根信号总线(发送总线Tx、接收总线Rx、用于评估固有阻抗的信号总线Z和具有固定电位、优选接地电位的总线P)中的至少一根交替地且时间上间歇性地连接。信号总线可以物理上实施为四根单独信号总线或少个四根物理上分开的线，其中各个信号哦那个先可以通过控制系统间歇性地用不同总线信号致动。

时间上间歇性地将一个传感器上的各个传感器电极连接到传感器总线信号Tx、Rx或Z连接，而在访问该传感器的时间点，其他包围的电极可以连接到总线信号Tx或P，用于屏蔽或遮蔽。另外，可以将多组传感器电极连在一起，用于近场或远场识别。因此这些功能电极能够在一个平面层结构中示出且没有无交叉。

本发明用户界面结构的外壳可以形成任意的多边形。在该多边形中，多个互连的传感器电极构成优选两个、特别优选就一个平面相干矩阵互连M：N，其中M≥1，N≥2。

优选地，一个传感器形成为电容性作用的传感器元件。但是原则上，使用电阻、电感、压电或热电作用的传感器元件、或者借助于SAW或IR实现、或者在使用多种电极的情况下所列操作模式的传感器元件的组合也是可行的。

本发明的另一方面涉及一种用于制造根据本发明具有用户界面的操作面板的方法。用于制造操作面板的该方法包括：

-在优选平面的、至少部分透明的衬底(优选玻璃或玻璃陶瓷板或面板)上制造结构化的、导电涂层，其中该涂层形成用于至少两个分别包括至少一个电极的传感器的电极，以及任选地形成电极导线和任选的电极接触点；

-将至少一个显示元件固定在支撑件上，优选固定在朝向外部区域的、 支撑件的外支撑表面上；

-在衬底上将支撑件放置在衬底的这一侧上，在该侧上布置电极，其中支撑件的接触元件使电极与支撑件连接。

该方法能够包括下述步骤：

a)在透明的衬底(优选玻璃或玻璃陶瓷板或面板)上借助至少一种方法(包括：印刷、喷溅、辊涂、旋转涂布、缝隙涂布、物理或化学的气相沉积、粘合或层压或接合)涂覆结构化的、导电的、透明的涂层或者涂覆导电的结构化的涂层或者整个表面的涂层并且后续进行结构化(例如激光)或者涂覆具有导电结构的聚合物薄膜或玻璃支撑件，

b)任选地根据如a)中所述的一种方法涂覆不透明的、导电的、结构化的涂层，

c)涂覆另外的装饰层(例如不透明彩色的、半透明彩色的)和/或保护层(例如密封层、光学补偿层、隔离层)作为整个表面涂层或者结构化或留空，

d)在支撑件的面对外部区域的外表面上在控制线路中涂覆或布置至少一个显示元件，

e)在衬底上在衬底的一侧上装配支撑件，在该侧上布置电极，其中接触元件将衬底上的电极导线与支撑件上的控制线路连接。

步骤a)、b)和c)的顺序在此不是固定的。显示元件可以通过：用于电路板的已知组装方法；或者粘合地；或借助粘合、层压、接合；或者通过插头或销连接而涂覆在支撑件上。

支撑件可以通过：粘合、层压、接合而粘合地；和/或通过压入、和/或通过啮合、旋入而机械地；或者粘合性地；而在衬底的底侧涂覆在布置在衬底12上的固定框架上。

借助一种方法：印刷、喷溅、辊涂、旋转涂布、缝隙涂布而将涂层涂覆在衬底上，其可以包括干燥步骤或借助紫外照射或热处理(优选在150-550℃的温度范围内，时间在10分钟至3小时)进行的涂层硬化或固化。

按步骤(对于这些步骤相应采用已知或已证明可用的工艺)地实施方法实现了顺利且成本有效地制造用户界面。

根据一种实施方式，第一电极和一个第二电极之间的空隙可以具有大致 直线型或曲折形的延伸形状。曲折形可以是锯齿形、波浪形或螺旋形的。曲折形造成电极之间电容的增大。由此，随着空隙的窄度和长度的增大而改善了信噪比。窄的空隙宽度可以是5-200μm。

也可以有利的是，空隙宽度在衬底厚度的数量级上设计，从而在操作表面上生成穿过衬底的较强区域穿透，优选空隙宽度d相对于衬底厚度D为1/4D<d<2D或1/2D<d<D。由此能够进一步改善用于在操作表面上操作或者在操作面上方的近场中操作的信噪比。

在触摸操作表面上的传感器区域或者操作面上方的近场时，传感器双电极之间的对抗电容以及基本信号减弱，因为接地的手指或接地的接触物体上方的一部分信号流被接地。(传感器空隙的对抗电容在触摸时减小)。

在另一个具有单电极传感器的实施方式中，固有电容和信号流在触摸时增高。信号流和相关联的载荷或电荷位移的变化能够由控制装置探测作为触摸动作。传感器电极以有利的方式通过交流信号或脉冲信号运行。由此，能够检测电容的阻抗变化。单个交流周期或单个信号脉冲边沿的电流信号随后在电流-数字转换器中转变成可数的数字信号。也可能的是，来自电流信号的电荷首先聚集在检测电容器中并且以聚集的方式数字化。

空隙可以沿着其延伸轮廓具有大致不变的宽度。这样，将空隙纵向的形状或曲线形式理解为其延伸方向。

空隙可以具有相对于衬底表面横向的延伸；因此，从垂直于衬底表面的角度看，第二电极布置在第一电极旁。任选地，空隙能够具有相对于衬底表面垂直的延伸；在这种情况下，从垂直于衬底表面的角度看，第二电极电绝缘地布置在第一电极上方或下方。

双电极传感器能够以投射式电容触摸屏(PCT或PCAP)技术实现。单电极传感器能够设计为开放式电容(“固有电容”)。术语“一个”是指用户界面中的传感器中的任意传感器，并且由此是指每一个传感器。开放式电容包括电子电荷充电或放电的一个单导体元件，而非传统电极的两个导体元件。

双电极传感器对于干扰信号相对不敏感，该干扰信号例如可以由电磁辐射或供给导线区域中的触摸引起的，因为仅仅传感器空隙形成主动传感器表面，这在应用作为烹饪设备的应用中、特别在单层的层结构情况中具有重要作用。在传感器交替地作为单电极传感器(开放式电容)和双电极传感器(pcap) 运行的情况下，例如由液体引起的干扰信号可以更好地识别，因为两种类型的传感器表示的操作和液体之间的信号比不同，这在烹饪设备中的水平操作区域的应用中也非常重要。

在电极(优选双电极传感器的第一电极或单电极传感器的电极)和显示元件之间的重叠区域可以位于显示元件的边缘区域中。因此该重叠区域可以是在显示元件边缘上的条形区域。

一个电极可以设计为布置在内衬底表面上的、导电的平面元件。

一个电极可以通过导线与家用电器的控制装置连接。该导线可以设计为布置在内衬底表面上的导电的平面元件。导线和控制单元之间的接触区可以设置在用户界面的主动操作区域外部的连接区域中，优选在内衬底表面上。在此，衬底表面的对应于操作表面的区域可以看作为主动操作区域。

优选地，导电的平面元件对于可见光来说可以是透明的。由此确保了，在显示元件和用户所处的外部区域之间布置平面元件的情况下，当观察显示元件时，用户不会受到平面元件的干扰或阻碍。然而，如果由显示元件造成的图像减弱或改变是可接受的，那么平面元件也可以是部分透明或者不透明的。

如果导电的平面元件与显示元件没有重叠区域，那么平面元件可以是不透明的。

由于用户界面的每个电极作为导电的平面元件能够设置在内衬底表面上，对于包括第一电极、第二电极和单个电极的任何电极来说也可以设计为平面元件。

优选地，传感器直接或无间隔地设置在内衬底表面上；显示元件设置在外支撑表面上，从而传感器能够布置在内衬底表面和显示元件之间，只要在显示元件和传感器之间具有重叠区域。

显示元件能够由发光装置(例如LED芯片)、光导(例如反射体)、扩散层或散射层(例如白色涂层)、和散射层区域中的掩膜组成。掩膜决定发光面(例如区段显示器的发光区段或标记)的形式。可以将部分显示元件布置在内衬底表面上并且另一部分布置在外衬底表面上。例如(但并不排他性)掩膜可以设置为不透光的彩色层；发光装置、光导和光导的以散射层形式的掩膜可以布置在外部的衬底支撑件上。

显示元件的构件和导电的平面元件在内衬底表面上的设置顺序是任意的。例如可以首先将显示元件的掩膜和散射层布置在内衬底表面上；在其上方例如为透明的导电平面元件。导电平面元件例如也可以设置为第一层。

衬底可以包括一种下述材料：塑料、玻璃、玻璃陶瓷、或者所述材料的复合材料。所述衬底可以是透明的、有色透明的、或者半透明的。作为玻璃优选使用下述玻璃类型，例如不含碱金属的和含碱金属的玻璃、硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、锌硅酸盐玻璃、锌硼硅酸盐玻璃、铋硼硅酸盐玻璃、铋硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、锂铝硅酸盐玻璃、钙钠硅酸盐玻璃。该衬底也可以例如以化学或热的方式预张紧。

特别优选地，使用锂铝硅酸盐玻璃陶瓷(LAS玻璃陶瓷)作为衬底。这类玻璃陶瓷例如以商品名销售。玻璃陶瓷不可以着色或者通过金属氧化物和/或热处理呈有色透明。该玻璃陶瓷特别适合于炉灶面以及用作用户界面的衬底。这里特别地，玻璃陶瓷的通常为7.8至8.2的相对高的介电常数(相对电容率ε_r)发挥作用。玻璃陶瓷非常透热并且热稳定，可靠经受突然的在直至750℃范围内的温度冲击并且另外还在机械方面非常耐用。

衬底优选具有在0.3-6.0mm范围内、优选在2.8-4.2mm、3.8-4.2mm或2.8-3.2mm范围内的厚度。

用于用户界面的透明导电层能够作为整个表面地和/或结构化地(例如通过激光)和/或留空地施加到炉灶区域衬底上，优选在内衬底表面12.2上涂覆装饰层、着色层、遮盖层、隔离层和密封层之后；i)在衬底由着色的玻璃陶瓷材料和/或着色的玻璃材料组成的情况下，优选在任选地涂覆光学掩膜层和/或过滤层和/或补偿层、隔离层和/或密封层之后；ii)在衬底由未着色的玻璃陶瓷材料和/或未着色的玻璃材料组成的情况下，优选在任选地涂覆装饰层、着色层、光学过滤层和/或补偿层、隔离层和密封层之后。

也可以是这样一种层构造的顺序，其中例如在导电层之后涂覆装饰层和/或密封层，以及i)在涂覆其他层之前以，结构化和/或整个表面层和/或留空的形式涂覆导电层，和/或ii)将整体层构造或者层构造的一部分随后进行结构化(例如激光)。不透明的导电层在两种情况下都可以在涂覆透明导电层之前或之后涂覆。如果不透明的导体层在衬底由未着色的玻璃陶瓷材料或未着色的玻璃材料组成的情况下在外部区域中应当是不可见的，那么就在有色 涂层之后涂覆该导电层，只要该导电层不被上层装饰遮盖。另外，可以在不透明或透明的导电层上涂覆密封层而对其进行保护。所述导电层与装饰层和密封层的结合分别在印刷层的边缘区域中具有重叠，从而能够确保均匀的过渡。

显示元件可以包括光象形图、字母数字的计数显示、特别是区段显示、发光列段(所谓的游码)或者发光弧段或发光环段(环形游码)、发光区域或基于像素的显示元件。光象形图例如可以是开关、正负按键或按键式开关。字母数字的计数显示可以包括七个区段显示。发光列段或弧段由一个或多个发光表面组成，这些发光表面表示设定区域，例如在炉灶区域中的功率设定。显示元件可以基于LED或OLED光源。作为设定区域的显示器可以使用基于像素的显示模块，该显示模块是字母数字的或能够自由选择的标记，例如背光LCD矩阵或发光点矩阵或OLED矩阵。

衬底在外衬底表面上(每个)显示元件的区域中可以设有触摸标记(例如手指槽)或者直线形或弯曲的用于引导手指的凹槽、或者表面结构或隆起。

为了将导电涂层涂覆在衬底上，可以借助气相沉积来涂覆透明的薄层，其包括：

-金属，优选银、铜、金，和/或

-透明的半导体，优选铟镓锌氧化物，和/或

-透明的导电氧化物层，优选掺杂锡的氧化铟或者In₂O₃：Sn，掺杂氟的氧化锡或SnO₂：F，掺杂锑的氧化锡或SnO₂：Sb，掺杂铝的氧化锌或ZnO：Al，经掺杂的氧化钛，掺杂铌的二氧化钛或TiO₂：Nb，掺杂钽的二氧化钛或TiO₂：Ta，掺杂镓的氧化锌或ZnO：Ga，掺杂钼的氧化锌或ZnO：Mo或者掺杂钼的氧化铟或In₂O₃：Mo。

另外，可以在透明的导电层沉积之前和/或之后，借助气相沉积将一个或多个隔离层涂覆到衬底上，该隔离层包括：

-氧化物，优选SiO_x、Al₂O₃和/或

-氮化物，优选SiN，和/或

-氮氧化物，优选SiO_xN_y。

为了借助印刷在衬底上涂覆全部表面的或结构化的、导电的、透明的或不透明的涂层，可以实施一种下述的方法：丝网印刷、刮墨法、喷墨打印、 胶印印刷、凹版印刷、苯胺印刷、转印或移印。

为了优选借助印刷来制造透明的导电涂层，可以在衬底上涂覆油墨，该油墨包含一种或多种导电的添加剂或导电的聚合物或溶剂，其中优选该溶剂在涂覆油墨之后蒸发。在此，导电的添加剂接合在不导电的粘合剂中，例如聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚亚安酯、聚脲、环氧体系、硅树脂、硅酮、聚酯树脂或溶胶-凝胶基质。同样可以采用含有导电聚合物的油墨或膏体，导电聚合物例如为聚(3,4-亚乙基)/聚苯乙烯磺酸酯(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/polystyrene sulfonate)。

含有导电聚合物的油墨或膏体还能够包含其他的导电添加剂。

例如可以通过油墨或膏体印刷出小于500μm的、网眼形结构的不透明细线(丝网)，其中油墨或膏体优选含有金属的纳米颗粒，特别优选为由银、铜和/或碳构成的纳米颗粒。该细线在一个特殊的实施方式中还可以借助激光蚀刻打磨(降低棱边粗糙度)和/或变细。例如可以借助喷墨印刷、移印和/或转印印刷来涂覆油墨和/或膏体，特别是不透明的油墨和/或膏体。

油墨可以具有用于改善与透明导体面的使用特性相关的耐刮性或耐水汽性能的基质材料。另外油墨可以包含增稠剂、流平剂、消泡剂、分散剂和其他添加剂。

导电的添加剂可以含有纤维状的导电颗粒，从而能够形成导电的网络，其中添加剂的纤维的平均直径为<500nm，优选<＝200nm，特别优选<100nm。这确保了良好的导电性能，其中由于纳米级的尺寸而保持有高的透射率。

纤维的长度/直径纵横比可以在50-10000、优选85-1000的范围内。

但是导电的添加剂也可以包括球形颗粒、纳米颗粒或颗粒片(所谓的碎片)。

导电涂层的电阻可以通过导电添加剂的浓度来调节。

添加剂可以含有至少一种下述材料：

-金属的纳米丝或纳米管；

-无机材料或颗粒，优选金属、合金、非氧化物或氧化物材料，其具有纤维状的结构；

-选自下述列表的金属：银、铜、金、铝、镍、铂、钯；或者选择上述列表的金属的合金；

-经涂覆的金属纳米丝，特别是涂覆镍的铜纳米丝或涂覆聚合物的金属纳米丝；

-导电的经掺杂的氧化物颗粒和氧化物纳米颗粒和/或纳米丝，特别是In₂O₃：Sn、ZnO：Al、SnO₂：Sb；

-碳纳米材料，特别是单壁式或多壁式碳纳米管、石墨烯；

-无机的非氧化物纳米丝，特别是金属硫族化物；

-由导电聚合物制成的纤维。

基质材料可以含有至少一种下述的材料：

-能够紫外硬化或热硬化的聚合物；

-有机的能够紫外交联或热交联的混合聚合物的溶胶凝胶材料；

-混合聚合物的溶胶凝胶材料；

-纳米客厅里功能化的溶胶凝胶材料；

-具有纳米颗粒填充材料的溶胶凝胶材料和/或无机的溶胶凝胶材料；

-导电的溶胶凝胶材料；

-导电的聚合物；

-玻璃熔体或玻璃熔料。

为了优选借助印刷来制造不透明的导电涂层，可以在衬底上涂覆含有导电添加剂和溶剂的油墨，其中优选该溶剂在涂覆油墨之后蒸发。导电的添加剂可以基于纳米和微米级碳，例如炭黑、CNT、富勒烯或石墨。在此可以将导电的添加剂加入到不导电的粘合剂中，例如聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚亚安酯、聚脲、环氧体系、硅树脂、硅酮、聚酯树脂、溶胶-凝胶基质。

为了制造不透明的导电涂层，也可以通过气相沉积(例如通过喷溅)来涂覆含有银、金或铜的材料。

另外，不透明的导电层可以由贵金属纳米颗粒(例如Au或Ag或Cu)和一种玻璃焊剂和/或有机粘合剂组成。不透明的导电涂层也可以基于导电银膏、铝膏或铜膏进行涂覆。

导电层(透明的和不透明的)可以在涂覆之后进行结构化。在此，该导电层是否已经在印刷法(例如丝网印刷)中或通过喷溅过程中的掩膜进行结构化，这并不重要。在这种情况下，后续的结构化成为另一个结构化步骤。例如可以通过激光蚀刻或平版印刷来进导电涂层的结构化。

接下来根据多个实施例并参照附图来进一步说明本发明。在此相同的附图标记表示相同或相应的部件。不同实施例的特征可以相互组合。

附图说明

图中示出了：

图1a、1b：示出分别具有显示元件和2：N结构的双电极构造的两个用户界面的俯视图；

图2：示出用户界面的侧视图；

图3a、3b：示出具有单电极构造的用户界面的实施方式；

图4a、4b：示出平面的、全面的二分图K_2,4和通过节点分裂而扩展的图K_2,4*；

图5：示出具有多个用户界面的操作面板；

图6a：示出操作面板的示意图；

图6b：示出具有操作面板的炉灶面；

图7a、7c：示出触摸灵敏的滑动控制器；

图7b、7d：示出触摸灵敏的滚动控制器；

图8：示出在薄膜或玻璃支撑薄膜上的传感器场；

图9：示出具有与信号总线可控连接的传感器电极；以及

图10a-d：示出分别具有显示元件的四个用户界面，其具有不同功能的传感器电极。

具体实施方式

图1a、1b示出了一种构造，其具有两个用户界面10，用户界面10分别具有显示元件14和具有2：N结构的双电极构造中的双电极传感器16，并且图3a、3b示出了具有单电极构造中的单电极传感器16.3的用户界面10。如图6b所示，用户界面10适合于烹饪设备的炉灶面8。

用户界面10具有下述部件(也可参见图2)：

-具有面对外部区域19的外支撑表面13.1的优选平面的支撑件13；

-至少部分透明的、优选平面的衬底12，其具有面对外部区域19、特别优选为玻璃或玻璃陶瓷板或面板的形式的外衬底表面12.1以及相对置的 背离外部区域19并面对外支撑表面13.1的内衬底表面12.2；

-固定设置在支撑件13上、优选外支撑表面13.1上的用于展示信息的显示元件14；以及

-具有至少两个设置在内衬底表面12.2上的、分别包括至少一个电极16.1、16.2；16.3的传感器16的传感器构造，以用于与位于外部区域19中的用户交互。

显示元件14也可以布置在内支撑表面13.2上并且通过支撑件中的开孔或者通过透明的支撑件朝外部区域19的方向展示信息。

衬底12具有操作面12.1，其面对外部区域19和用户并且用户能够触摸该操作面从而控制家用电器。其上布置有传感器16的内衬底表面12.2背离外部区域19和用户并且因此位于操作面12.1的对立面上。

双电极传感器16(参见图1、2)包括第一电极16.1.1、16.1.2和通过空隙16.4与第一电极16.1.1、16.1.2间隔的第二电极16.2.1-16.2.4，其中每个双电极传感器16分别在显示元件14上具有相同的第一电极16.1.1或16.1.2。双电极传感器16构造为起电容作用的传感器元件。双电极构造中每个显示元件14包括四个双电极传感器16。

双电极构造针对成对的用户界面而具有2：N矩阵的结构，其中第一电极16.1与多个第二电极16.2相对。从上方看、即从外部区域中的角度、在外衬底表面的上方大致垂直于外衬底表面看，第一电极16.1.1、16.1.2和每个第二电极16.2.1-16.2.4通过相应的空隙16.4分离。电极对16.1.x和16.2.x(或单电极16.3)的面积优选为0.2-4.0cm²，特别优选为0.4-1.0cm²。空隙16.4沿着内衬底表面12.2具有侧向延伸。空隙宽度在结构化涂覆法、例如丝网印刷中为优选5μm-2mm，特别优选为0.2mm-1.0mm；在下游结构化方法、例如激光蚀刻中优选为5-200μm，特别优选为5-100μm，特别优选为10-30μm；相应地，从上方看，第二电极16.2布置在第一电极16.1的旁边。

第一电极16.1与显示元件14在重叠区域中重叠，并且第二电极16.2布置在显示元件14外部。重叠区域可以具有位于0和100之间的百分比值。不同于所示地，第一电极也可以大于显示元件14。在这种情况下，重叠区域也具有显示元件14的面积的百分之一百的值，因为显示元件14被全面覆盖。

第一电极16.1.1或16.1.2和第二电极16.2.1-16.2.4构造为布置在内衬底表 面12.2上的导电的平面元件。根据本发明的一个实施方式，第一电极16.1对于可见光来说是透明的。根据另一个实施方式，第一电极16.1.1、16.1.2也可以非全面地覆盖显示元件，从而显示元件14的光能够经过电极并且能够让观察者看见。为此，例如第一电极可以具有光学上不显眼的细格子或框架或弧线的结构，其至少部分地包围发光面。

第二电极16.2.1-16.2.4对于可见光来说可以是透明的或不透明的，对此依据该第二电极是否与显示元件14的发光区域15(虚线划出)重叠。

由此确保了，在根据图1和图2的平面元件构造中在显示元件14和用户位于其中的外部区域19之间的情况下，用户在观察显示元件14时不会受到第一电极16.1和第二电极16.2的干扰或阻碍。

第一和第二电极16.1、16.2通过电极导线16.5、16.6与接触点16.7连接。接触元件16.10在衬底上的接触点16.7和支撑件上的接触点16.8之间产生导电连接(图2)。接触点16.8经由导轨16.13连接到电子构件16.12的连接点16.11，该电子构件形成用户界面10的探测装置22.1的一部分或者构成探测装置22.1。导线16.5、16.6、接触点16.7构成为设置在内衬底表面12.2上导电的平面元件，接触点16.8构成为在支撑件顶侧13.1上的相应平面元件。

在不局限于图2中所示实施例的条件下，根据本发明的一个实施方式设置用于探测和评估传感器信号的探测装置22.1，其中用户界面的传感器构造的优选设置在边缘侧的传感器16的信号相对于传感器构造的另一个同样优选设置在边缘侧的传感器的信号有时间偏差并且探测装置22.1为此设置为，响应于时间偏差调节或改变设定值，优选用来控制显示装置14。传感器信号的时间偏差由于通过用户实施的拖动手势而对用户界面的操作而导致。探测装置特别也能够构造为控制装置，从而调节功率或定时。功率可以特别是烹饪区域的功率。由此，能够借助拖动手势操作操作界面，使得通过在显示功率瞬时值的显示元件上方的手势来一方面增加或减少显示值并且另一方面增加或减少功率的瞬时值。如在图2中所示的实施例，探测装置22.1优选设置在支撑件13上。因此，支撑件13构成具有用于评估待显示的信息、传感器信号、生成控制值并显示设定值的装置的电子单元。

导电的平面元件16.1至16.7、16.9可以优选直接地大致以经沉积的导电层形式涂覆在衬底上。该导电的平面元件也可以设置在涂覆于衬底上的薄膜 或玻璃支撑件上或者设置在由多个薄膜和/或玻璃涂层的支撑件上、或者集成在薄膜或玻璃支撑件中。直接布置在衬底上的电极在其介电耦合特性方面特别有利。与此相对，在电极和内衬底表面之间的垂直空隙或粘结层可能降低电容。显示元件可以直接与衬底接触或者与之间隔一定距离。

如果导电的平面元件16.1至16.7、16.9设置在薄膜或玻璃支撑件上，那么该导电的平面元件能够：i)如所述地围绕用户界面的显示元件14布置的形式涂覆，或者传感器16是ii)单层涂覆或iii)至少两层以规则栅格形式涂覆。i)和ii)能够形成为单电极传感器或双电极传感器。在多层的构造iii)中，空隙16.4垂直地或垂直与横向相结合地布置在两个支撑件层之间，例如在电极排和电极行的垂直重叠的交叉位置之间或者在类似菱形的电极链排和电极链行之间，这些空隙在两个层之间基本上不重叠地、大致横向地设置。随后，在显示元件的边缘区域中重叠布置的传感器与相应显示元件作为一个单元运行为一个用户界面。从传感器16的以栅格形式设置的电极，评估相对于显示元件14在位置方面的匹配的电极并且其操作信号对应于相应显示元件14以及相应地控制显示元件的显示功能。非选定的、位于玻璃或薄膜支撑件上的电极和传感器针对限定的用户界面保持为未使用。优选在控制单元中进行传感器电极和显示元件14的对应。这虽然看起来是不利的,因为需要制造比所需的更多个电极，但是该实施方式实现了标准化的传感器表面，该传感器表面能够成本有效地大批量制造，并且实现了发光元件在操作面下方的设置的高度灵活性。最后，以此方式能够将具有任意设置的显示元件的支撑件与匹配的电极互连，从而形成用户界面。

图8示出了这种实施方式的俯视图。在衬底12上涂覆薄膜或玻璃触摸屏形式的操作区域21，在该操作区域21上，由规则栅格形式的导电的平面元件构成的传感器16。在支撑件13上设有适合的接触元件或连接件，以在附接支撑件13过程中接触引入具有接触元件或导轨或膜连接的平面元件。固定支撑件13之后，在控制单元中将传感器16分配给匹配的一个显示元件14。在图8中以阴影线表示与显示元件14匹配的传感器16。

接触区域可以设置用于电耦合或电容耦合。可以通过在支撑件上引入的接触弹簧或导电泡沫提供电耦合。显示元件14和控制单元22.1以及接触点16.8可以设置在一个或不同的支撑件上。支撑件可以形成为例如由FR4材料 制成的刚性电路板或者构成为柔软的、例如基于薄膜的电路板。支撑件也可以由技术性的陶瓷、玻璃陶瓷、玻璃、热塑性塑料、热固性塑料、弹性体、电绝缘纸形成。如果接触区域设有电绝缘的保护层，通过将相同类型的接触元件贴靠在保护层的接触区域位置上，到接触区域的电容性耦合可以实现。

另外，可以引入用于遮蔽上述元件的导电面。

衬底12包括玻璃陶瓷，因为玻璃陶瓷特别适合于炉灶面。

图1中所示的显示元件14构造为字母数字的计数显示器。

图2示出了由双电极传感器构成的构造的侧视图，其中传感器16设置在与操作表面12.1相对置的内衬底表面12.2上并且因此背离外部区域19。传感器16设置在衬底下侧12.2，并且显示元件14设置于支撑件13的外支撑表面13.1上。电极16.1、16.2、导线16.6和接触点16.7作为平面元件直接设置在衬底12上，然而用户在操作用户界面10时既不接触显示元件14也不接触传感器16，而是接触衬底12的外侧12.1。电极16.1在该实施方式中对于可见光是透明的，从而不会影响由显示元件14所示图像的感知。在电极面16.1和16.2之间的空隙16.4上进行传感器激活。

图3a、3b示出了用户界面10的示意图，其包括单电极16.3的传感器16，这些传感器以单电极构造设置。由于传感器16每次通过其单电极16.3示出，所以在这些图中没有加入用于传感器的附图标记。在不限制于这些特定实施例的条件下，单电极16.3对于在可见波长范围内的光是至少部分透明的，优选为透明的，或者可以具有开口，从而能够穿过电极16.1看见显示元件14。

具有单电极16.3的单电极传感器16构造为电容性接触传感器。单电极16.3在重叠区域中与显示元件14的发光区域15重叠。

在图1a中，将传感器空隙16.4象征性地表示为矩形。该传感器空隙例如可以设置为直线型的空隙或者设置为曲折形的空隙。在图1b中，第二传感器电极16.2.x设计为圆形，每个第二传感器电极16.2.x由第一传感器电极16.1.x包围。传感器空隙16.4设计为包围传感器电极16.2.x的环形空隙。第一电极16.1.x作为发射电极工作，第二电极16.2.x作为pcap传感器的接收电极。第二电极16.2.x有利地具有较小面积并且由第一电极16.1.x包围，从而相对于其他环境减少了第二电极16.2.x的寄生阻抗。

在根据图1b的构造中，电极构造也可以作为单电极构造运行。电极 16.2.1-16.2.4可以形成传感器16的多个单电极，电极16.1.1和16.1.2可以形成接近传感器的遮蔽电极和/或屏蔽电极和/或单电极。在例如接触电极16.2.3时，起初不能够区分出是否操作用户界面10.1或10.2。为此，三个电极控制可以单独地或组合的形式间歇地用作电极16.2.n的单电极致动，从而在用户界面10.1或10.2上的操作之间进行区分。首先，根据包围的电极16.1.1和16.1.2是否以固定的电位、优选接地电位(遮蔽电极)致动或者该电极是否以电极16.2.n的相同传感器信号(屏蔽电极)致动，传感器电极16.2.n的操作触发不同的信号转换。

在致动作为遮蔽电极的情况下，在紧邻电极16.2.n的周围形成强的寄生电容阻抗和场失真，并且这相对于包围的屏蔽电极的操作而减小了操作的信号切换。其次，电极16.1.x可以作为遮蔽电极/屏蔽电极并且间歇性地作为单电极接近传感器致动。由此，在作为接近传感器的电极16.1.x的间歇性致动的情况下，能够区分出，用户在实际触摸接触之前是否接近用户界面10.1或10.2。第三，电极16.1.x能够作为遮蔽电极/屏蔽电极以及间歇性地作为单电极传感器进行致动。由此，在作为单电极传感器的电极16.1.x的间歇性致动的情况下，能够区分出，用户是否触摸用户界面10.1或10.2的区域。优选地，在该致动阶段，电极16.2.n互连为遮蔽电极进行致动。

电极16.1.x的平面形状并不局限于图1b的构成。电极面可以在整个周边上延伸，从而额外地包封导线区域16.5.2，这使得导线16.5.2相对于干扰场以及由于用户的意外接触而导致的错误操作更好的遮蔽。

图3a中所示的显示元件14构造为字母数字的计数显示器。在图3b中所示的构造为一行光段的显示元件14代表用于在炉灶区域8中调节功率的滑动控制器。显示元件14分别配有6、4或5个单电极16.3(图3a中)或者6个单电极16.3(图3b中)。

用户在图3a的显示元件14区域中的操作面上方实施的沿任意方向20的滑动接触运动或拖动手势造成单电极16.3上的电荷变化以及因此造成传感器16的信号变化。根据用户的手的位置和/或运动方向20来控制哪个传感器16发出信号以及具有哪个信号参数。以这种方式，与用户界面10连接的一个控制器能够根据用户的意愿来控制烹饪设备。通过拖动手势而调节的受控参数、例如加热功率的值能够借助字母数字的计数显示器14示出。

替代单电极传感器，也可以在图3a和3b所示的实施例中使用双电极传感器，如根据图1所描述的。

在图7a和7c所示的触摸灵敏的滑动控制器中，能够通过沿着并直接在由显示元件14表示的区域上方从左到右或者反方向的拖动手势来改变烹饪设备的加热功率。同时借助于显示元件14示出经探测和调节的数值；对应于虚拟操作控制器位置的显示的水平柱的长度表示经探测或调节的值。在作为字母数字的功率显示器的像素显示装置中，沿着中心轴垂直地设置三个传感器(图7b和7d)。这允许了上下地增加显示数值的垂直的上下滚动-拖动手势。

在图7a和7b中，电极16.1和16.2的导电表面元件与显示元件14的发光区域15(虚线标出)重叠。平面元件优选设置为透明的导电层。在图7c和7d中，电极16.1和16.2的导电的平面元件没有与显示元件14及其发光区域15重叠并且在此能够构造为不透明的导电层。如果导电层延伸到传感器空隙16.4的区域中并且与显示元件14的发光区域15重叠，那么该导电层形成为透明的导电层。

与图1和图2相比，图4a和4b示出了双电极构造的基本结构的二分图。在双电极构造中，电极16.1和16.2、导线16.5和16.6、连接点16.9和接触点16.7表示为优选在一个面中的导电表面。作为无交叉的导体表面的构造和互连可以借助数学图论来描述。导电表面及其无交叉互连在一个面中的表示通过平面图描述。

对于双电极构造来说，导体表面表示二分图K_m,n17(图4a)，其中m个第一电极16.1.1、16.1.2对应于第一节点组17.1.1、17.1.2并且n个第二电极16.2.1至16.2.4对应于第二节点组17.2。传感器空隙16.4对应于二分图的棱边17.3。图论允许节点分裂，而不会改变K_m,n图的图论特性。在分裂的节点之间形成另外的棱边。图K_m,n(图4a)表示为通过节点分裂扩展的图K_m,n*(图4b)的子式。根据图论，图4a和图4b中的两个图都是具有相同特性的完整二分图K_2,4，其示出图1中的导体表面的结构。在这种分裂18.3、18.4和18.5的意义中，子式图K_m,n的每个单个节点、例如节点17.1应分别理解为作为由节点18.1和棱边18.2构成的相互导电连接的网，该网在物理变换中表示不同的构件：节点、例如分裂18.3是传感器电极16.1或16.2、分支节点16.9、衬 底12上的接触点16.7、支撑件13上的接触点16.8以及电子构件16.12的连接点16.11；棱边是传感器电极16.1/16.2、分支节点16.9和接触电极16.7之间的导线16.5或16.6以及衬底12上的接触电极16.7和支撑件上的接触电极16.8之间的接触元件16.10，以及支撑件上的接触电极16.8和在支撑件13上的电子构件16.12的连接点16.11之间的导轨16.13。

所有以平面二分图形式的导电表面元件的无交叉构造是特别有利，从而能够在衬底上制造电极时省略复杂的待制造的导体交叉。无交叉特别包含了当导体(图的任意棱边)不会通过传感器空隙16.4(没有任意棱边与棱边16.4的交叉)的情况。

根据本发明的一个实施方式，这也在图4b的结构中实现，因此一般设置为，传感器16构造的所有导电平面元件的结构

i)在电子构件16.12的连接点16.11之间，和/或

ii)在接触点16.7之间

无交叉地构成为平面的二分图K_m,n，优选m＝2，即构成为平面的二分图K_2,n，更优选构成为平面的完整的二分图K_2,N。

另外，尽可能小的比例V是有利的，V＝A/D，其中

A＝连接的数量＝节点的数量

D＝双电极传感器16的数量＝棱边的数量，棱边表示传感器空隙16.4。

小比例V对于特定数量的双电极传感器来说减少了连接的数量，并且因此优选为成本有利的。在尽可能小的比例V的意义中，“正方形”的矩阵构造优选作为二分图K_n,n，其中A_n,n＝2n并且D＝n²，因此V_n,n＝2n/n²＝2/n。但是仅仅为完整的二分图K_2,n(其中n为任意的)仍为平面的，即能够无交叉地展示在一层平面中，这能够再次成本有利地展示。完整的图K_3,n(n>2)不再是平面的，即不能够无交叉地示出。

但是当图K_m,n(m、n>2)不完整时，也能够无交叉地展示。由此获得在本发明意义中的替换的实施变体。在图论中，完整是指每个节点n与每个节点m通过一个棱边连接。

无交叉的展示对于本发明来说是优选的变体，因为相比于不能无交叉的展示，用于展示导电层平面的方法能够更加简单、容错并且成本有利的实施。优选的展示总体上在第一优先级限定为无交叉的结构，其次在第二优先级限 定为具有尽可能低的比例V的展示。

由此导致，在双电极构造中导电表面的优选结构的设计在一个层平面中优选为完整的二分图K_2,n。这对应于传感器电极的2：N矩阵构造。该图由第一节点组的节点16.1.1和16.1.2的两个分裂的节点网与第二节点组的节点16.2.n的n个分裂的节点网组成。双电极传感器16的数量D为D_2,n＝2n，连接点的数量为A_2,n＝2+n，比例V_2,n＝(2+n)/2n。

一个电极构造不是总能够表示为完整的图K_2,N。奇数个用户界面仍可以通过单个用户界面的2：N/2矩阵而表示为完整的K_2,N图的一部分，奇数个第二N电极仅允许不完整的K_2,N图。

相比之下，下面对于K_2,n和正方形的K_x,x(x＝(2n)^1/2并且2n＝4,16,36,…)中的2n个双电极传感器构造有效：

A_2,n＝2+n≥2(2n)^1/2＝A_x,x

D_2,n＝2n＝D_x,x

以及V_2,n＝(2+n)/(2n)≥(2/n)^1/2＝(2(2n)^1/2)/(2n)＝V_x,x。

不同于K_x,x，完整的图K_2,n是平面的，但是在正方形的构造(x,x)中，V_2,n≥V_x,x。

在优选布置在一个平面中的导电表面的优选完整的双向K_2,n结构中，构造基本上在电子构件16.12的连接点16.11.1和16.11.2之间的衬底下侧12.1和支撑件13上延伸。图4b中的连接点16.11.1(x次)和16.11.2(n次)作为末端节点对应于图4a中的分裂的节点17.1.x和17.2.n，x＝1，2，n＝1，...，8。在V＝A/D中，A在此定义为连接点16.11的数量。构件16.12通常是微控制器或者连接在后者上游的多路传送器或多路分配器。

在衬底12和支撑件13上的结构部分之间的连接(棱边)形成接触元件16.10。K_2,n构造的完整性能够无交叉地示出并且最佳地利用微控制器的连接。无交叉的结构不仅在衬底12上而且在支撑件13上都可以是有利的，特别是当支撑件也应当具有单层导体结构时，例如以单层的电路板的形式或者以单层的导电薄膜支撑件的形式。因此，这是传感器构造的一个优选的成本有利的代表方式。特别有利的是这样一种构造，其中在衬底12上的接触点16.7.1和16.7.2之间的导电结构已经展示出一种完整的二分图K_2,n，正如其示例性地通过节点网18.4和18.5表示，从而对于每个电极16.1.x和16.2.n来说，在 衬底12和支撑件13之间恰好只需要一个接触元件16.10。分裂的节点网18.3没有示例性地展示出这种情况，因为这里需要两个接触元件。在支撑件13上首先将网18.3中的两个导体结合至一个连接点16.11。由于接触点16.7.1(x次)和16.7.2(n次)之间的K_2,n构造，接触元件16.10的数量减少至其尽可能最小的数量，该数量等于在子式图K_2,n中的节点数16.1.x和16.2.n，这再次导致成本有利。在V＝A/D中，A在此定义为接触点16.7的数量或者接触元件16.10的数量。

如果在传感器构造中，除了16.1和16.2之外，还设有其他类型的电极(在图1、4a、4b中没有示出)，例如接地表面或遮蔽表面，那么导电表面的构造可以无交叉地通过平面的二分图K_m,n(m,n＞2)或者通过平面的三分图K_1,m,n描述。然而，两种图结构作为完整的图都不再是平面的。作为完整的K_3,n构造(n＞2)，第三m电极类型例如是遮蔽表面，其间隔地设置在每个n电极上，即在该图示中，经由棱边(＝遮蔽边缘)连接到各个n电极。但是对于K_3,n(n＞2)而言，作为完整的二分图已经不再是平面的。为了能够在衬底上的优选一个层平面中展示电极构造，这意味着，遮蔽表面例如在传感器层16中由一个以上的接触点16.7中断地展示并且其不是无交叉的互连转移到支撑件13，该互连在那里基本上比在衬底12上能够更加成本有利地展示。支撑件13一般为电路板，在该电路板上能够简单地展示导体交叉。或者可以切换成不完整的K_m,n(m＞2，n＞2)构造，这于是能够再次总体上无交叉地展示并且同样对接触元件16.10要求比节点16.1.x和16.2.n的数量更大的数量。也能够将两种手段相结合。在K_l,m,n(l＝1，m＝2，n＝N)的三分构造中，遮蔽表面(l节点)例如与每个m节点(电极16.1.1和16.1.2)和每个n节点(电极16.2.n)间隔一段距离布置，即在该图示中连接到棱边。这里也如K_3,n构造的情况一样，其必须使用，以确保在衬底上的优选平面的展示。因此，如果存在接地表面或遮蔽表面，那么根据本发明的一个实施方式一般设置为，传感器16的构造的所有导电平面元件的结构：

i)在构件16.12的连接点16.11之间，或者

ii)在接触点16.7之间，以及

iii)包括遮蔽表面或接地表面

无交叉地构造为平面的分图K_m,n或K_l,m,n。该图在保持平面性时可以不再是完 整的。

图5示出了操作面板9，其中用户的手指与用户界面的操作表面的接触能够控制烹饪设备的运行。一般情况下，不局限于特定示出的实施例，操作面板包括多个具有显示元件14的用户界面10，显示元件14能够借助传感器单独操作并且示出家用电器的运行状态。优选地，每个显示元件14能够通过其配有的传感器单独地调节。而且，在图1所示的实施例中，也已经存在多个、确切说两个用户界面。

图5中所示实施例的操作面板9包括：i)四个基于双电极传感器16(分别与2：N(N＝4)结构配对)的用户界面10.1，以及ii)两对基于双电极传感器16(具有2：N(N＝1)结构)的用户界面10.2。操作面板的总体传感器结构为2：N(N＝9)，并且是平面的完整的二分图K_2,9。传感器16设置有空隙16.4，其在第一电极16.1和第二电极16.2中的一个之间具有曲折形的延伸轮廓25。曲折形轮廓导致电极16.1、16.2之间的电容增大。由此，随着空隙16.4的窄度和长度的增大而改善了传感器的信噪比。这里也能够意识到，导线16.5、16.6无交叉地延伸。这对于在如下方面具有有利的效果：i)传感器的电性能(改善信噪比)，ii)结构的复杂性(更小的装置结构尺寸和更低的出错率)，以及iii)成本(更少的设计成本、材料成本和维修成本)。

上述第一电极的成对互连和用户界面10.1、10.2的成对运行显著减少了互连成本并且实现了导轨在衬底12上无交叉的延伸。在此情况下，图5的实施例总体上基于：传感器16的电极16.1、16.2布置在传感器矩阵中，该矩阵形成为二分图，其中该二分图对于一个用户界面来说是1：N图并且对于成对的用户界面10.1以及10.2来说是2：N图，而且第二电极16.2形成第二节点组的N个第二节点，并且其中第一电极16.1形成第一节点组的两个节点，而且通过第一和第二电极16.1或16.2之间的空隙16.4分别构成图的棱边。

为了在多个第一电极互连、例如像图5中所示的成对互连的情况下分辨出作用在哪个用户界面，另外有利的是，逐步相继地或者时分复用地扫描用户界面的传感器。根据本发明的另一个实施方式，因此设置成，设置用于探测传感器信号的探测装置，以通过互连的第一电极在时间上间歇性地读取不同用户界面的传感器。

连接点16.7设置在接触区域23中，该接触区域23位于用户界面10的 有效操作区域24的边缘上或外部。在此，衬底表面12的相应于操作表面的区域可以看作为主动操作区域。

通过例如经由微控制器的数字输出通道生成第一或第二电极上的信号进，并且通过经由微控制器的模拟输入通道评估第二或第一电极上的电容耦合信号，双电极传感器作为pcap传感器行致动和评估。有利的是，节点组16.1.x(x＝1、2，参见图1)的两个电极连接到微控制器的A/D转换器输入并且节点组16.2.n的大量电极连接到微控制器的数字输出，通过该输出端发射传感器信号并且比A/D输入更成本有效。这方面在传感器的数量增加的情况下具有重要作用。在图10a中，图1的具有2：4互连的两个用户界面已经翻倍并且无交叉地在2:8矩阵中互连。在此，根据此具有微控制器的互连，需要两个A/D输入通道和八个数字输出通道。

另一方面，对于信噪比来说有利的是，接收电极具有较小面积。当操作时，小的传感器面积比大的传感器面积生成更好的信噪比例，因为与操作的手指的电容耦合与手指旁边的面向周围的传感器平面的电容耦合的比更大。另外有利的是，主动接收的电极由位于恒定电位、优选接地电位上的导电表面包围。这生成了稳定的信号比。另外，接地表面可以是与电极分离的导电平面元件。这种构造对应于三分图，如上所描述的。替换性地，对于访问传感器来说未使用的其他传感器的平面元件可以在此访问期间与恒定的电位连接，优选与控制装置的外壳接地电位连接。

为了使电极表面能够灵活地覆盖有不同信号，电极表面优选能够与不同的信号总线连接并且能够由控制单元间歇性变化地进行切换。图9示出了传感器电极16、16.1、16.2或16.3，其经由导线16.5.1、16.5.2或16.6与连接点16.7连接。通过接触元件使连接点16.7与支撑件上的连接点16.8连接并且借助于导轨16.13与电子构件16.12的连接点16.11连接。16.12可以是作为控制单元22.1的一部分的微控制器。在控制单元22.1中，传感器电极16经由信号开关16.14与最多其中一根信号总线16.15连接。如果与信号总线Z连接，传感器电极16表示用于阻抗测量的单电极传感器16.3或者用于近场或远场的接近传感器或者用于探测例如含水的较大污染的单电极传感器，其作为导电表面优选包围操作区域。如果与信号总线Tx连接，电极16表示pcap传感器的发射电极16.1或16.2或者用于相邻的单电极传感器的屏蔽电极，其在相 同的传感器信号下运行，以将单电极传感器的寄生阻抗最小化。如果与信号总线Rx连接，电极16表示pcap传感器的接收电极16.2或16.1。如果与信号总线P连接，电极16表示例如受访问的pcap传感器附近的遮蔽面或者保护电极，其优选包围操作区域。

图10a示出了具有第一电极16.1.1和16.1.2以及第二电极16.2.n(n＝8)的四个用户界面，其连接在2:8矩阵中并且展示出平面二分图K_2,8。电极16.1.x成型为操作区域的上方和下方的宽电极柱，从而其也适合于设别在远场中的手势。

图10b示出了图10a中构造的一种互连。第一电极16.1.1用作与信号总线Tx连接的发射电极26.1，第二电极16.2.1用作与接收总线Rx连接的接收电极26.2，相对于整个构造以及第一电极16.1.x的面积尺寸，其具有小的传感器面积。电极26.1和26.2和其传感器空隙一起形成传感器16。其余的电极16.1.2和16.2.n与遮蔽电极26.3一起连接到恒定电位上的信号总线P，并且接收电极26.2的周围尽可能地保持于恒定的电位上，该电位用于遮蔽电磁的干扰信号。图10c的整个互连将最初的平面图K_2,8连接到平面图K_1,1,1中。

在图10c中，将电极16.2.1-16.2.4和16.2.5-16.2.8分别互连到具有大面积的远场电极26.4。同样，电极16.1.1和16.1.2形成一个远场电极26.4。远场电极26.4与信号总线Z连接，并且间歇性地受到访问，以探测在操作区域上二维横向平面中的远场手势。

图10d通过电极26.5将图10a中的传感器构造扩展，电极26.5绕围绕包括主动操作区域24的操作区域，该电极在与接地电位上的信号总线P相连的情况下能够形成遮蔽电极，或者在与信号总线Z连接的情况下能够形成保护电极，用于识别大面积的污染或者像烹饪锅那样错误放置的物体。图10d的总体互连展示为平面的三分图K_2,8,1。

图6a示出了操作面板9的示意图，其具有操作界面10和用于操作界面10的控制装置22.1。传感器16和显示元件14与控制装置22.1电连接。控制装置22.1探测并且评估传感器信号。传感器构造的设置在边缘侧的传感器16的信号相对于传感器构造的另一个优选设置在边缘侧的传感器16的信号具有时间偏差。控制装置22.1设置用于，在响应到时间偏差的情况下，调节或改变控制值，优选用于控制显示元件14并且将控制值信号移交给用于加热元 件的控制的功率控制装置22.2。

图6b示出了具有支撑板的炉灶表面8，其例如由玻璃或玻璃陶瓷形成。在支撑板的顶面上设置有多个烹饪区域，在这些烹饪区域上能够放置烹饪锅。炉灶表面8此外还具有操作面板9，其设置在炉灶面8的低温区域中。操作面板9是炉灶表面的这样的部分，其用于操作以便调节不同的值，例如功率或烹饪时间。

在图6a和图6b中所示的实施例中，也和根据图5的实施例一样，显示元件14和对应的用户界面10设置成一排。但是本发明的优势在于，用户界面的位置能够自由选择。根据本发明的一个扩展方案，因此大致设置为，操作面板9具有多个用户界面10，其中用户界面10的构造的外壳构成为任意的多边形，其中互连的传感器电极是优选为两个、特别优选为恰好一个平面的相关矩阵互连的一部分。特别是，该构造可以是非正方形或矩形的。在非正方形或矩形的构造中，在至少一个显示元件的情况下，该显示元件的中心点到其他显示元件的中心点的连接线彼此都具有不为90°的角度。

与已知的触摸屏或多层结构化的导电层构造相比，图1-3、5中示出的用户界面10是较简单地结构化并且因此明显更加可靠和成本有利。通过对于衬底12来说使用已经存在于烹饪设备中的玻璃陶瓷板，该用户界面可以以简单的方式结合并集成在现代化的家用电器或烹饪设备中。

用户界面10的触摸灵敏的区域位于显示元件14的区域中，从而在输入控制触摸或控制手势之后立即通过显示元件14显示出实现的效果。用户可以由此一方面通过触摸或手势进行功率或时间参数的调节，从而在使用现代化的技术的舒适度情况下满足用户的意图。这由于在近场中的接近识别和远场中的拖动手势而包括直观的用户界面。

另一方面，显示元件14满足对于家用电器的外观和不复杂操作的期望，家用电器应当并且也具有与智能手机完全不同的外观。对于第一眼看似不一致的预期满足增强了用户对于该电器的信任，用户借助于现有的用户界面来控制该电器。

特别有利的是，相对于具有拖动手势舒适性的传统构造类型的复杂的触摸显示屏，该用户界面能够以任意方式设置并且不局限于触摸显示屏的典型的矩形结构。特别是，用于每种电器模型的传感器构造可以个性化地通过相 应的涂层或印刷方法而设置，例如通常具有电器模型的装饰印刷。由于传感器构件不再像目前那样定位于支撑件上，显示元件由于扩展的自由空间而能够较灵活地定位并且在一个相应的模块化设计中也能够对于各个电器模型而简单地个性化定位。

附图标记说明

8 烹饪设备的炉灶面

9 操作面板

10 用户界面

12 衬底

12.1 外衬底表面，操作表面

12.2 内衬底表面

13 支撑件

13.1 外支撑表面

14 显示元件

15 显示元件14的发光区域

16 传感器

16.1 第一电极组的电极

16.1.x x＝1、2、第一电极组的电极

16.2 第二电极组的电极

16.2.N N＝1、…、n第二电极组的电极

16.3 单电极

16.4 空隙

16.5.1 到电极16.1.x的电极导线

16.5.2 到电极16.2.N的电极导线

16.6 到单电极16.3的电极导线

16.7 电极导线的连接点

16.7.1 电极导线16.5的连接点

16.7.2 电极导线16.6的连接点

16.8 支撑件13上的连接点

16.9 电极导线16.5、16.6的分支

16.10 接触元件

16.11 电子构件上的连接点

16.12 电子构件

16.13 支撑件13上的导轨

16.14 能够通过控制装置22.1控制的信号开关

16.15 控制单元22.1的信号总线Z、Tx、Rx、P

17.1 二分图的第一节点组

17.2 二分图的第二节点组

17.3 图的棱边

18.1 分裂节点的节点

18.2 分裂节点的棱边

18.3 分裂

18.4 分裂

18.5 分裂

19 外部区域

20 用户拖动手势的方向

21 作为薄膜触摸屏或玻璃触摸屏的操作区域

22.1 用户界面10的控制器、控制装置

22.2 功率控制器

23 接触区域

24 主动操作区域

25 曲折形的空隙

26.1 发射电极

26.2 接收电极

26.3 在恒定电位上的遮蔽电极

26.4 大面积的远场电极

26.5 环绕的保护电极或遮蔽电极。