Ersetzen Sie mechanische Tasten durch intelligente Oberflächen, die Berührung, Kraft und Annäherung erkennen
Die neuen, übersichtlichen und ansprechenden UI-Designs verbinden hohe Attraktivität für die Verbraucher mit Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz
Ersetzen Sie mechanische Tasten durch intelligente Oberflächen, die Berührung, Kraft und Annäherung erkennen
Das Design von Konsumgütern entwickelt sich seit Jahren hin zu einer immer schlankeren und glatteren Ästhetik. Das Mobiltelefon hat diesen Trend angeführt – die Hersteller haben zunächst den Rahmen dünner gestaltet und ihn dann ganz entfernt, sodass auf der Vorderseite eines Premium-Smartphones nur noch das Display zu sehen ist.
Nun hat das Prinzip des glatten und schlanken Designs das nächste Ziel im Visier: die Drucktasten am Rand des Gehäuses, mit denen das Gerät ein- und ausgeschaltet wird und die grundlegende Benutzereingaben wie die Lautstärkeregelung ermöglichen. Das Endziel dieses Trends ist die Schaffung einer vollkommen glatten Außenfläche, ohne Tasten oder andere Vorsprünge, die die Oberfläche des Geräts unterbrechen.
Ein wichtiger Wegbereiter dieses neuen Designstils, der als „Smart Surface“ bekannt ist, ist eine spezielle optische Sensortechnologie, die präzise auf die Finger des Benutzers reagiert, wenn diese sich der Außenseite des Geräts nähern, sie berühren und darauf drücken. In Kombination mit einer kontextbezogenen Beleuchtung der Aktivierungsbereiche ermöglicht diese optische Sensortechnologie Herstellern von elektronischen Geräten, Autos und mehr, nicht nur eine neue, attraktive Ästhetik, sondern auch ein angenehmeres und intuitiveres Benutzererlebnis zu bieten.
Praktischerweise bieten Smart Surfaces einen Mehrwert für Hersteller. All diese Faktoren führen zu einer raschen Verbreitung der Smart-Surface-Technologie. Laut einer Studie von Global Market Insights wird der Markt für Smart Surfaces zwischen 2025 und 2034 voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 25,1 % wachsen.
Mehr als nur gutes Aussehen: Zuverlässigkeit, Kosten, Hygiene
Das von der aktuellen Mode geschätzte, glatte Außendesign hat mehr als nur ästhetische Vorzüge: Hersteller können den Wert ihrer Produkte auch auf andere Weise steigern.
Durch den Verzicht auf mechanische Tasten entsteht ein vollständig versiegeltes Gehäuse. Mechanische Tasten bieten einen Eintrittsweg für Wasser und andere Flüssigkeiten, die die elektronischen Schaltkreise im Inneren eines Geräts beschädigen können: Eine Smart Surface ohne Tasten lässt sich leicht staub- und wasserdicht gestalten. Die Zuverlässigkeit wird zudem durch die Position der optischen Sensoren der Smart Surface unterhalb des Gehäuses erhöht. Im Vergleich zu hervorstehenden Tasten sind diese Geräte wesentlich weniger anfällig für Beschädigungen durch Stöße.
Die glatte Oberfläche einer „Smart Surface“ lässt sich zudem leicht reinigen – ideal für medizinische Geräte und andere Produkte, bei denen Hygiene besonders wichtig ist.
Beim Trend der „intelligenten Oberflächen“ geht es jedoch um mehr als nur den Verzicht auf Tasten: Er bietet Herstellern die Möglichkeit, die Art und Weise, wie Nutzer mit Geräten interagieren, neu zu erfinden. Mit der optischen Technologie von ams OSRAM lässt sich beispielsweise fast jede Oberfläche in eine intelligente Oberfläche verwandeln: Holz, Metall, Kunststoff, Glas – sogar der Stoff eines Autositzes oder einer Kopfstütze.
In vielen Fällen wird die Technologie in Form von in die Oberfläche eingebetteten, beleuchteten Sensoren implementiert – diese können die Benutzeroberfläche intelligent und anpassungsfähig machen. Es kann sich um eine schlichte schwarze Oberfläche handeln, bis sich die Hand des Nutzers nähert; in diesem Moment leuchten die LEDs auf, um auf die Funktionen der Oberfläche hinzuweisen.
Die Oberfläche kann auch auf Benutzereingaben reagieren – beispielsweise durch Vibration bei Berührung (eine haptische Rückmeldung). Eine berührungsempfindliche Taste kann so gestaltet werden, dass sie einen deutlichen Druck erfordert, um die Betätigung zu bestätigen (eine Anwendung der Kraftmessung) – eine Sicherheitsmaßnahme, die besonders in Autos nützlich ist, um unbeabsichtigte Betätigungen empfindlicher Touch-Bedienelemente zu vermeiden. Und die Funktionen eines Aktivierungsbereichs können sogar je nach Anwendungskontext variieren – in der Mittelkonsole eines Autos kann dieselbe Oberfläche beispielsweise so konfiguriert werden, dass sie Benutzereingaben entweder für das Unterhaltungssystem oder für die Klimasteuerung im Innenraum ermöglicht.
Diese Vorteile tragen dazu bei, Produkte mit intelligenten Oberflächen wertvoller zu machen – doch überraschenderweise ist dieser Mehrwert nicht mit zusätzlichen Kosten verbunden. Tatsächlich erfordert die Montage herkömmlicher Komponenten wie mechanischer Tasten am Rand eines Gehäuses präzise – und teure – Produktionsprozesse.
Im Gegensatz dazu werden die optischen Sensoren und LED-Strahler, die intelligente Oberflächen ermöglichen, wie andere elektronische Bauteile auf einer Leiterplatte montiert, die mit hocheffizienten Automatisierungsanlagen bestückt wird.
Optische Technologie: das Beste für Anwender und Hersteller
Licht ist das grundlegende Phänomen, das die neue Smart-Surface-Technologie ermöglicht. Im Innenraum eines Autos besteht die Smart Surface in der Regel aus winzigen LED-Chips, die die konfigurierbaren Tasten hinterleuchten.
Was benötigt wird, ist das Äquivalent zum Drücken einer mechanischen Taste: Genau das bietet ein optischer Kraftsensor von ams OSRAM.
Der optische Kraftsensor wird mit einem geringen Luftspalt unterhalb einer Oberfläche angebracht, die unsichtbares Infrarotlicht (IR) reflektiert. Der Sensor sendet kontinuierlich IR-Lichtimpulse aus. Wenn ein Finger nach unten drückt, wird die Oberfläche näher an den Sensor herangeführt, wodurch die Intensität des zum Sensor zurückreflektierten IR-Lichts zunimmt. Der Sensor wandelt die Änderung der Lichtintensität in ein digitales ADC-Ausgangssignal um. Verformungen bis hinunter zu 1 µm können erfasst werden. Dieses Signal lässt sich je nach den mechanischen Eigenschaften der Oberfläche in eine Kraft von 0,1 Newton umrechnen. Die präzise Kraftmessung des Sensors ermöglicht es Herstellern, multifunktionale Drucktasten zu entwickeln, die beispielsweise zwischen einem leichten, mittleren und einem starken Druck unterscheiden können. Wenn die Oberfläche aus einem Material (wie beispielsweise bedrucktem Glas) besteht, das für IR-Licht teilweise durchlässig ist, kann derselbe Sensor sowohl für die Berührungs- und Näherungserkennung als auch für die Kraftmessung verwendet werden.
Die Umsetzung der intelligenten Oberfläche: von den Komponenten zum System
Diese neue Smart-Surface-Technologie ermöglicht einen völlig neuen Ansatz bei der Gestaltung der Benutzeroberfläche in Fahrzeugen, Konsumgütern, medizinischen Geräten, Haushaltsgeräten und vielem mehr. Bislang schränkten mechanische Tasten die Gestaltungsfreiheit ein, da Designer sie am Rand des Gehäuses verstecken mussten, wo sie am wenigsten auffielen.
Jetzt können Designer optische Tasten fast überall platzieren, ihnen konfigurierbare Funktionen zuweisen und sie mit einer Beleuchtung verknüpfen, die ihre Funktion anzeigt. Dies erfordert eine systemweite Betrachtung des UI-Designs.
Das liegt vor allem daran, dass ams OSRAM über die für Smart-Surface-Designs erforderlichen Spezialprodukte verfügt: wie zum Beispiel das größen- und leistungsoptimierte Analog-Frontend AS7150 und das optische Frontend SFH7061. Optische Kraftsensoren lassen sich über eine frei lizenzierte Netzwerktechnologie, das Open System Protocol (OSP) , problemlos mit RGB-LEDs kombinieren, um bis zu 1.000 Sensoren und LEDs miteinander zu verbinden.
Darüber hinaus verfügt ams OSRAM über jahrelange Erfahrung in der Integration von LED- und Sensorsystemen in Automobil- und Consumer-Designs für viele der weltweit größten Hersteller. Ein optischer Kraftsensor-Taster ist beispielsweise ein integrierter optischer Stack, der nicht nur aus dem Sensor besteht, sondern auch aus der Oberfläche, dem Luftspalt zwischen Sensor und Oberfläche sowie der Verbindung auf Board-Ebene zu einem Host-Controller. ams OSRAM verfügt über die Ressourcen, um Kunden beim Aufbau des Stacks zu unterstützen – von Anwendungshinweisen und Demonstrationsdesigns bis hin zu Anwendungsingenieuren mit spezialisierter Fachkompetenz im Sensordesign.
Während sich der Trend zu intelligenten Oberflächen in der Automobilbranche und anderen Bereichen gerade erst abzeichnet, ist ams OSRAM bereits mit Produkten und Fachwissen bestens vorbereitet. Für Hersteller, die die Zukunft gestalten wollen, steht ams OSRAM bereit, um zu helfen.