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Patent Searching and Data


Title:
LAYER ELECTRODE FOR TOUCH SCREENS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/180862
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a layer electrode for touch screens, in particular one which is suitable for the construction of capacitive touch screens. With an increasing number of pixels within the layer electrode various possibilities are proposed in order to reduce the loss of surface area within an external electrode array due to the passage of feed lines to internal electrode arrays. For this purpose according to the invention the form of the electrode arrays, the form of the galvanic separations between the electrode arrays and finally the arrangement of the feed lines to the electrode arrays is changed.

Inventors:
ULLMANN ANDREAS (DE)
WALTER MANFRED (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/059263
Publication Date:
November 13, 2014
Filing Date:
May 06, 2014
Export Citation:
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Assignee:
POLYIC GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
G06F3/044
Domestic Patent References:
WO2012115685A12012-08-30
Foreign References:
DE102011108153A12013-01-24
EP0609021A21994-08-03
DE202006010488U12006-11-09
US20080129317A12008-06-05
EP2045698A22009-04-08
DE102004026672A12005-12-29
US20120227259A12012-09-13
US20090267916A12009-10-29
DE102009014757A12010-10-07
DE102012112445A2012-12-17
Attorney, Agent or Firm:
ZINSINGER, Norbert et al. (DE)
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Claims:
Ansprüche

Schichtelektrode (30, 40, 50, 60, 70, 90) für einen Berührungsbildschirm, vier Ecken und entsprechend auch vier Seiten (O, U, R, L) aufweisend, wobei jeweils zwei Seiten (O, U und R, L) sich gegenüber liegen und dadurch innerhalb der Schichtelektrode (30, 40, 50, 60, 70, 90) jeweils zu zwei gegenüberliegenden Seiten parallele Zeilen und Spalten vorgeben, wobei die Schichtelektrode (30, 40, 50, 60, 70, 90) eine nutzbare Fläche hat, die unterteilt ist in eine aktive, also mit Elektrodenfeldern(1 , 2, 3, a, b, c, d, e, e', 12, 13, 131 , 133, 134) belegte, Fläche und eine inaktive, also mit Zuleitungen (14, 32, 33,

34, 35, 36, 37, 44, 45, 46, 47, 66, 67, 67' 82, 82', 83, 85, 85', 86, 87, 87' 101 ,

102, 103, 132) oder galvanischen Trennungen (137) zwischen den

Elektrodenfeldern(30, 40, 50, 60, 70, 90) oder den Zuleitungen (14, 32, 33, 34,

35, 36, 37, 44, 45, 46, 47, 66, 67, 67' 82, 82', 83, 85, 85', 86, 87, 87' 101 , 102,

103, 132) belegte, Fläche, wobei das Verhältnis von aktiver zu inaktiver Fläche im Randbereich, also in den äußersten Spalten und in den äußersten Zeilen zumindest 1 ist, vorteilhafterweise aber größer 1 und die Anordnung der Elektrodenfelder (1 , 2, 3, a, b, c, d, e, e', 12, 13, 131 , 133, 134), der

Zuleitungen (14, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 44, 45, 46, 47, 66, 67, 67' 82, 82', 83, 85, 85', 86, 87, 87' 101 , 102, 103, 132)und/oder der galvanischen Trennungen (137) dazwischen so gewählt ist, dass neben der Kontaktierung der Zuleitungen (14, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 44, 45, 46, 47, 66, 67, 67' 82, 82', 83, 85, 85', 86, 87, 87' 101 , auf einer Seite der Schichtelektrode (30, 40, 50, 60, 70, 90) eine Kontaktierung auf zwei weiteren Seiten (O, U, R, L) vorgesehen ist.

Schichtelektrode (30, 40, 50, 60, 70, 90)nach Anspruch 1 , wobei die

Elektrodenfelder (1 , 2, 3, a, b, c, d, e, e', 12, 13, 131 , 133, 134) transparent ausgebildet und auf einer transparenten Folie angeordnet sind, und wobei die Elektrodenfelder (1 , 2, 3, a, b, c, d, e, e', 12, 13, 131 , 133, 134) insbesondere aus gitterförmig angeordneten metallischen Leiterbahnen ausgebildet sind.

Schichtelektrode (30, 40, 50, 60, 70, 90) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Berührungsbildschirm eine Matrix von 7 x 6 Pixel, oder 8 x 6 Pixel, oder 7 x 12 Pixel, oder 8 x 12 Pixel oder 10 x 16 Pixel umfasst.

Schichtelektrode (30, 40, 50, 60, 70, 90) nach einem der vorstehenden

Ansprüche, wobei die Zuleitungen (14, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 44, 45, 46, 47, 66, 67, 67' 82, 82', 83, 85, 85', 86, 87, 87' 101 ) zu Elektrodenfeldern (1 , 2, 3, a, b, c, d, e, e', 12, 13, 131 , 133, 134) parallel und im rechten Winkel zueinander verlaufen.

Schichtelektrode (30, 40, 50, 60, 70, 90) nach einem der vorstehenden

Ansprüche, die zwei Hälften (30, 40, 60) umfasst, wobei beide Hälften (30, 40, 60) in Bezug auf die Belegung mit Elektrodenfeldern (1 , 2, 3, a, b, c, d, e, e', 12, 13, 131 , 133, 134), also Empfänger- und Senderelektrodenfeldern, Zuleitungen und galvanischen Trennungen gleichartig, aber um eine halbe Sender- und/oder Empfängerelektrodenfeld-Fläche versetzt aufgebaut sind.

6. Schichtelektrode (30, 40, 50, 60, 70, 90) nach Anspruch 5, bei der die beiden Hälften jeweils zumindest zwei Reihen und/oder Spalten Sender- und/oder

Empfängerelektroden haben, deren Zuleitungen im rechten Winkel zueinander stehen.

7. Schichtelektrode (30, 40, 50, 60, 70, 90)nach Anspruch 5, wobei die beiden Hälften so aneinandergrenzen, dass die aneinandergrenzenden Zuleitungen

(37,47,67, 67', 87, 87') parallel verlaufen.

8. Schichtelektrode (30, 40, 50, 60, 70, 90) nach einem der vorstehenden

Ansprüche, wobei Zuleitungen zu den Elektrodenfeldern auf allen vier Seiten der Schichtelektrode nach außen geführt sind.

9. Schichtelektrode (30, 40, 50, 60, 70, 90) nach einem der vorstehenden

Ansprüche, wobei Zuleitungen auf zwei Seiten gebündelt und auf zwei Seiten einzeln von den Elektrodenfeldern nach außen geführt sind.

10. Schichtelektrode (30, 40, 50, 60, 70, 90) nach einem der vorstehenden

Ansprüche, bei der die galvanische Trennung der Elektrodenfelder-Flächen geradlinig, im Zickzackmuster und/oder mäanderförmig verläuft. 1 1 . Schichtelektrode (30, 40, 50, 60, 70, 90) nach einem der vorstehenden

Ansprüche, bei der die Sender- und/oder Empfängerelektrodenfeld-Flächen als Vielecke aufgebaut sind.

12. Schichtelektrode (30, 40, 50, 60, 70, 90) nach Anspruch 1 1 , bei der die Senderund/oder Empfängerelektrodenfeld-Flächen rechteckig, insbesondere

quadratisch, aufgebaut sind.

13. Schichtelektrode (30, 40, 50, 60, 70, 90) nach einem der vorstehenden

Ansprüche, bei der die Sender- und/oder Empfängerelektrodenfelder als unregelmäßige, also nicht rechtwinklige, Vielecke aufgebaut sind.

14. Schichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der zumindest ein Teil der Elektrodenfeld-Flächen in Form rechtwinkliger Vielecke (131 ), die über einen Steg (134) an eine Verbindungsleitung (135) angeschlossen sind, gestaltet sind.

15. Schichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 14, bei der die Senderelektrodenfeld-Flächen (133) die durch die Empfängerelektrodenfelder (131 , 134), die Zuleitungen und galvanischen Trennungen (137) nicht belegte Flächebelegen.

16. Schichtelektrode (30, 40, 50, 60, 70, 90) nach einem der vorstehenden

Ansprüche, bei der das Verhältnis von aktiver zu inaktiver Fläche im

Randbereich, also in den äußersten Spalten und in den äußersten Zeilen im Bereich von 1 ,5 : 1 bis 4: 1 liegt.

17. Schichtelektrode (30, 40, 50, 60, 70, 90) nach einem der vorstehenden

Ansprüche, wobei zumindest ein Teil der Zuleitungen (14, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 44, 45, 46, 47, 66, 67, 67' 82, 82', 83, 85, 85', 86, 87, 87', 101 )der im Inneren der nutzbaren Fläche der Schichtelektrode liegenden Empfänger- und/oder Senderelektrodenflächen der Schichtelektrode so verlegt sind, dass die Zuleitungen (14, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 44, 45, 46, 47, 66, 67, 67' 82, 82', 83, 85, 85', 86, 87, 87', 101 ) jeweils entlang der kürzesten Strecke zwischen der Lage der jeweiligen Elektrodenfelder (1 , 2, 3, a, b, c, d, e, e', 12, 13, 131 , 133, 134) und der am nächsten liegenden Seite (O, U, R, L) der nutzbaren Fläche der Schichtelektrode verlegt sind.

18. Schichtelektrode (30, 40, 50, 60, 70, 90) nach einem der vorstehenden

Ansprüche, wobei eine erste Art Senderelektrodenfelder (65) von einer ersten Seite (O, U) aus gesehen auf der nutzbaren Fläche zu einem Mittenbereich hin weiter innen liegen, die erste Zuleitungen (66) haben, welche so verlaufen, dass weiter außen liegende Senderelektrodenfelder (63, 61 ) der Senderelektroden (61 , 62, 63, 64, 65) einer zweiten Art in zwei galvanisch voneinander getrennte Senderelektroden (61 , 63) aufgeteilt sind, wobei diese galvanisch getrennten Senderelektrodenfelder(61 , 63) separat über zweite Zuleitungen angeschlossen sind, wobei die ersten und die zweiten Zuleitungen kollinear und als Bündel (66) zueinander verlaufen, und gekennzeichnet durch eine zweite Art

Senderelektroden (c,d,e,e'), welche von der ersten Seite aus gesehen weiter innen liegen als alle Senderelektroden (61 , 62, 63, 64, 65) der ersten Art und welche dritte Zuleitungen (37,47,67, 67', 87, 87') haben, welche senkrecht zu den ersten und zweiten Zuleitungen oder Bündel an Zuleitungen (32, 33, 34, 35, 36, 44, 45, 46, 66, 82, 82', 83, 85, 85', 86, 101 ) verlaufen, und gekennzeichnet durch Empfängerelektroden (a,b), welche ohne Zuleitungen aufweisend spaltenartig ausgebildet sind, und wobei diese Spalten im Wesentlichen parallel zu den ersten und zweiten Zuleitungen (32, 33, 34, 35, 36, 44, 45, 46, 66, 82, 82', 83, 85, 85', 86, 101 ) verlaufen.

19. Schichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 18, wobei zumindest eine Reihe oder Spalte an Elektrodenfeldern (1 , 2, 3, 4, 5, a, b, 131 , 133, 134) vorgesehen ist, innerhalb derer die Zuleitungen (81 , 83, 84, 85, 86) im rechten Winkel zueinander stehen.

20. Schichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche, die ein Touchsensor ist, mit einer elektrisch leitfähigen Schicht, in der sowohl Empfänger- als auch Senderelektrodenfelder ausgebildet sind.

Description:
Schichtelektrode für Berührungsbildschirme

Die Erfindung betrifft eine Schichtelektrode für Berührungsbildschirme, insbesondere eine, die sich zum Aufbau von kapazitiven Berührungsbildschirmen (Touchscreens) eignet.

Derartige Schichtelektroden umfassen regelmäßig einen ersten und zweiten leitfähigen Bereich der Empfängerelektroden, die benachbart und auf einer Ebene, aber durch galvanische Trennungen voneinander beabstandet sind und einen leitfähigen Bereich der Senderelektroden, die ebenfalls benachbart und auf einer Ebene, aber durch galvanische Trennungen voneinander beabstandet sind. Eine Schichtelektrode zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden elektrischen

Funktionalitäten, die Empfängerfunktionalität einerseits und die Senderfunktionalität andererseits auf der Oberfläche eines Substrates in einer Ebene realisiert sind. Die jeweiligen Elektrodenfelder belegen die gesamte benutzbare Fläche des

Berührungsbildschirms, sind durch Zuleitungen kontaktierbar, die gebündelt einer entsprechenden Steuerungselektronik zugeführt werden. Die benutzbare Fläche des Berührungsbildschirms unterteilt sich entsprechend in eine aktive Elektrodenfeld- Fläche, die der Fläche entspricht, die mit Sender- und Empfängerelektrodenfelder belegt ist und eine inaktive Fläche, die mit den jeweiligen Zuleitungen zu den

Elektrodenflächen und galvanischen Trennungen zwischen leitfähigen Bereichen belegt ist. Nachteilig an den bisher bekannten Anordnungen von Elektrodenfeldern auf

Schichtelektroden ist ihre hohe Anfälligkeit für Störsignale im Randbereich die durch Zuleitungen, insbesondere durch Bündel von Zuleitungen ausgelöst werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Anordnung von Elektrodenfeldern auf einer

Schichtelektrode zu schaffen, bei der die Anzahl von Störsignalen im Randbereich verringert ist.

Diese Aufgabe wird durch die vorliegend in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren gezeigten Anordnungen der Empfänger- und Senderelektrodenfelder und deren Zuleitungen auf einer Schichtelektrode gelöst.

Da die Zuleitungen sämtlicher Elektrodenfelder im Bündel galvanisch gegeneinander isoliert werden, ist die inaktive Fläche, die durch Zuleitungen belegt wird, bei größeren Berührungsbildschirmen mit entsprechend höherer Anzahl an

Elektrodenfeldern nicht mehr vernachlässigbar, sondern wächst mit zunehmender Bildschirmgröße, vor allem im Randbereich, zu einem Störfaktor heran.

Daher ist es sinnvoll, eine Anordnung von Empfänger- und Senderelektrodenfelder auf einer Schichtelektrode zu schaffen, die mit möglichst wenig Flächenverlust durch Belegung mit Zuleitungen auf der benutzbaren Fläche des Berührungsbildschirms auskommt. Insbesondere das Verhältnis von aktiver zu inaktiver Fläche auf der benutzbaren Fläche bei großen Berührungsbildschirmen mit einer hohen Anzahl von Empfängerund Senderelektroden, sollte durch die Anordnung der Elektrodenfelder zugunsten der Größe der aktiven Fläche gegenüber den bekannten Anordnungen verschoben werden.

Allgemeine Erkenntnis der Erfinder ist es, dass es Anordnungen oder Layouts für eine Schichtelektrode für einen Berührungsbildschirm gibt, die die Kontaktierung der Zuleitungen über den gesamten Randbereich der Schichtelektrode verteilen, wobei die Verteilung auch darin bestehen kann, dass neben der üblichen Kontaktierung entlang einer Seite oben und/oder unten nur eine weitere Kontaktierung auf einer weiteren Seite der Schichtelektrode vorgesehen ist.

Somit ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine vier Ecken und entsprechend auch vier Seiten aufweisende Schichtelektrode für einen Berührungsbildschirm, wobei jeweils zwei Seiten sich gegenüber liegen und dadurch innerhalb der

Schichtelektrode jeweils zu zwei gegenüberliegenden Seiten parallele Zeilen und Spalten vorgeben, wobei die Schichtelektrode auf einem transparenten Substrat eine nutzbare Fläche hat, die unterteilt ist in eine aktive, also mit Elektrodenfeldern belegte, Fläche und eine inaktive, also mit Zuleitungen oder galvanischen

Trennungen zwischen den Elektrodenfeldern oder den Zuleitungen belegte, Fläche, wobei das Verhältnis von aktiver zu inaktiver Fläche im Randbereich, also in den äußersten Spalten und in den äußersten Zeilen zumindest 1 ist, vorteilhafterweise aber größer 1 und die Anordnung der Elektrodenfelder, der Zuleitungen und/oder der galvanischen Trennungen dazwischen so gewählt ist, dass neben der Kontaktierung der Zuleitungen auf einer Seite der nutzbaren Fläche eine Kontaktierung auf zumindest einer weiteren Seite und insbesondere eine Kontaktierung auf zwei weiteren Seiten der nutzbaren Fläche der Schichtelektrode vorgesehen ist. Die Elektrodenfelder sind leitfähige transparente Bereiche der nutzbaren Fläche am Berührungsbildschirm.

Insbesondere sind die Elektrodenfelder solche Empfänger- oder

Senderelektrodenfelder, wie sie auch in den Ausführungsformen, die in den Figuren näher erläutert sind, vorkommen.

Die Schichtelektrode gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise eine, in einer Ebene ausgebildete, Elektrode für einen Berührungsbildschirm, bei der sämtliche Elektrodenfelder, also sowohl Empfänger- als auch Senderelektrodenfelder zur Funktionalität der Touchsensorik in einer Ebene realisiert sind.

Vorzugsweise umfasst eine Schichtelektrode einen transparenten Träger, der mit elektrisch leitfähigen Feldern belegt ist, die Senderelektrodenfelder einerseits und Empfängerelektrodenfelder andererseits, bilden, die deshalb elektrisch voneinander isoliert aber benachbart auf der einen Fläche, die die Oberfläche des transparenten Trägers bildet, angeordnet sind.

Als Schichtelektrode wird vorliegend eine Elektrode zur Verwendung in einem

Berührungsbildschirm oder Touchscreen, bezeichnet, die in einer einzigen Lage ausgebildet ist.

Die Schichtelektrode bildet vorzugsweise ein kapazitives Touchsensorfeld in der Empfänger- und Senderelektroden auf einer Fläche angeordnet sind.

Die Schichtelektrode ist vorzugsweise ein kapazitiver Touchsensor, wobei die

Elektrodenfelder in einer einzigen elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet sind.

Die Elektroden des Touchsensors teilen sich in Empfänger- und Senderelektroden auf, die vorliegend als Schichtelektrode, also in einer Ebene abgebildet sind. Inn Gegensatz zu den zwei- oder mehrlagigen Elektroden für kapazitiv und/oder resistiv koppelnde Touchsensoren, bei denen zwei Ebenen für zwei elektrische Funktionalitäten vorgesehen sind, sind im vorliegenden Fall zwar zwei voneinander isolierte elektrische Funktionalitäten (Empfänger- und Senderfunktionalität) in dem transparenten Touchsensor realisiert, aber eben nicht auf zwei Ebenen, sondern auf einer Ebene, als Schichtelektrode.

Die Empfänger- und Senderelektroden auf dem transparenten Träger liegen dazu nur durch galvanische Trennung, beispielsweise Schnitte oder Schlitze, separiert vor.

Die durch die Anordnung der Elektroden und/oder Zuleitungen belegte Fläche soll einen möglichst hohen Grad an Transparenz haben, deshalb sind

Elektrodenmaterialien wie ITO und/oder die aus der eigenen Anmeldung DE 10 2009 014 757.8 bekannten, leitfähigen transparenten Folien hier bevorzugte

Elektrodenmaterialien. Die in der DE 10 2009 014 757.8 enthaltene Offenbarung wird hiermit vollinhaltlich zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung erklärt.

Insbesondere wird hiermit auf die dort angegebenen Größendimensionen der Leiterbahnen, Leiterbahnsegmente und Abstände für galvanische Trennungen, sowie die Schichtdicke, die Durchmesser der Leiterbahnen und die Flächenbelegung des transparenten Trägers mit Leiterbahnen zur Erzielung einer ausreichenden

Leitfähigkeit Bezug genommen.

Die Flächenbelegung der transparenten Folie mit Leiterbahnen liegt im Bereich 1 bis 20% und insbesondere bevorzugt im Bereich von 5 bis 10%.

Die Schichtelektrode erzeugt durch die Sender- und Empfängerfelder eine Matrix an Pixel, die als Eingabeelement für den Berührungsbildschirm dienen. Je komplexer das Eingabeelement ausgeführt wird, desto höher die Anzahl an Pixel in der Matrix. Die Schichtelektrode umfasst neben der nutzbaren Fläche, die die Matrix bildet, noch die Kontaktfläche, das heißt einen Randbereich um die nutzbare Fläche herum, an der die Zuleitungen und Kontakte zu den einzelnen Sensorfeldern gebündelt und kontaktiert werden. Dieser Randbereich der Schichtelektrode muss nicht transparent sein.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die nutzbare Fläche der

Schichtelektrode eine Matrix mit Pixel beispielsweise 7 x 6 Pixel, 8 x 6 Pixel, oder 7 x 12 Pixel, oder 8 x 12 Pixel oder 10 x 16 Pixel oder sogar 16 x 25 oder mehr Pixel.

Ein Pixel entspricht grundsätzlich dem Kreuzungsbereich einer Zeile mit einer Spalte. Vorteilhafterweise wird zumindest ein Teil der Zuleitungen der im Inneren der nutzbaren Fläche der Schichtelektrode liegenden Empfänger- und/oder

Senderelektrodenflächen der Schichtelektrode so verlegt, dass die Zuleitungen jeweils entlang der kürzesten Strecke zwischen der Lage der jeweiligen

Elektrodenfläche und der am nächsten liegenden Seite der nutzbaren Fläche der Schichtelektrode verlegt sind.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren, die ausgewählte

Ausführungsbeispiele zeigen, näher erläutert: Figur 1 zeigt den Stand der Technik gemäß der DE 10 2012 1 12 445.0.

Figur 2 zeigt Beispiele zur Gestaltung der galvanischen Trennung der

Elektrodenfelder und/oder Zuleitungen untereinander. Figur 3 a zeigt eine 4 x 6 Pixelmatrix, die einem Eingabeelement des

Berührungsbildschirms zugrunde liegt. Figur 3 b zeigt eine Belegung mit Empfängerelektrodenfelder um die Pixelmatrix gemäß Figur 3a zu realisieren.

Figur 3 c zeigt eine Belegung mit Senderelektrodenfelder um die Pixelmatrix gemäß Figur 3a zu realisieren.

Figur 3 d zeigt eine resultierende Hälfte einer Schichtelektrode, zusammengesetzt aus den Teilansichten gemäß den Figuren 3 a bis 3 c. Figur 4a zeigt eine 4 x 6 Pixelmatrix,

Figur 4 b zeigt eine Belegung mit Empfängerelektrodenfelder um die Pixelmatrix gemäß Figur 4a zu realisieren.

Figur 4c zeigt eine Belegung mit Senderelektrodenfelder um die Pixelmatrix gemäß Figur 4a zu realisieren, und

Figur 4d analog zu Figur 3d eine resultierende Hälfte einer Schichtelektrode, zusammengesetzt aus den Teilansichten gemäß den Figuren 4a bis 4c.

Figur 5a zeigt eine Pixelmatrix von 6 x 8 Pixel,

Figur 5 b die Verteilung der Empfängerelektrodenfelder auf einer Schichtelektrode für 6 x 8 Pixel,

Figur 5c die Verteilung der Senderelektrodenfelder auf einer Schichtelektrode für 6 x 8 Pixel und

Figur 5d, analog zu Figuren 4 d und 3 d, die zusammengesetzte Schichtelektrode. Figur 6a zeigt wieder eine Pixelmatrix mit 7 x 6 Pixel und Figuren 6b bis 6 d entsprechend die Empfänger- und Senderelektroden mit dem Gesamtbild der Schichtelektrode. Figuren 7a bis 7d entsprechend die Zusammenführung der Schichtelektroden- Hälften- Darstellungen aus Figuren 6a bis 6d.

Figur 8a bis 8d zeigen eine Matrix mit 8 x 6 Pixel, sowie die entsprechenden

Schichtelektroden-Hälften-Darstellungen mit Zuleitungen,

Figuren 9 a bis 9d entsprechend die Zusammenführung der beiden Hälften aus Figur 8.

Figuren 10 b bis 10 d zeigen entsprechende Darstellungen einer Ausführungsform einer Schichtelektrode mit 16 x 10 Pixel.

Figur 1 1 b bis 1 1 d zeigen entsprechende Darstellungen einer Ausführungsform einer Schichtelektrode mit 25 x 16 Pixel.

Figur 12 a zeigt eine Ausführungsform, bei der die Empfängerelektrodenfeld-Fläche als Rechteck über einen Steg gestaltet und mit der Zuleitung verbunden sind und

Figur 12b eine Matrix mit den Empfängerelektrodenflächen aus Figur 12 a und entsprechende Senderelektrodenflächen, die zusammen eine Matrix von 7 x

10bilden.

Figur 1 zeigt den regelmäßigen Aufbau einer Schichtelektrode 10 gemäß dem Stand der Technik. Zu erkennen sind Empfängerelektroden 1 1 und 12, die mäanderförmig ausgebildet sind und Senderelektroden 13, die ebenfalls mäanderförmig in die Empfängerelektroden 1 1 und 12 eingreifen. Hier wird beispielhaft die obere Hälfte 10 einer Schichtelektrode gezeigt, die über eine Zeile 6 an die andere Hälfte (nicht gezeigt) angrenzt. Zu erkennen ist in Figur 1 , wie Zuleitungen 14 aus der Mitte der Schichtelektrode, beispielsweise der Zeile 6 heraus zu einer Seite O (für oben) führen. Dabei verringert sich das Verhältnis von aktiver, also mit Elektrodenfeld belegter, Fläche zu inaktiver, also mit Zuleitungen belegter, Fläche sukzessive von Zeile 6 bis Zeile 1 , wo dieses Verhältnis am kleinsten ist und entsprechend die eingegebenen Signale am schwächsten. Die Störsignale sind hier am stärksten.

Problematisch ist dabei, dass die durch eine Berührung in den Randbereichen, also beispielsweise entlang der Zeile 1 , ausgelösten Signale schwächer als die Signale der Zeilen 5 und 6 sind, weil die Senderelektroden 13 der Zeilen 2 und 3 durch ein Bündel an Zuleitungen 14 getrennt werden und dabei geringere Elektrodenflächen als in den Zeilen 5 und 6 zur Verfügung stehen.

Die Figuren 2 a bis 2 c zeigen eine Detailansicht aus einer der Figuren 3 bis 1 1 , wobei die möglichen galvanischen Trennungen zwischen den Elektrodenfeldern und/oder den Zuleitungen gezeigt sind. Zwei aneinandergrenzende leitfähige

Bereiche auf der Schichtelektrode können beispielsweise gemäß den hier gezeigten Mustern 2a bis 2c realisiert werden.

Insbesondere sind die galvanisch trennenden Schlitze entweder mäanderförmig, zick-zack-förmig oder geradlinig und ausreichend breit, so dass ein Kurzschluss vermieden werden kann. Die Breite dieser Schlitze liegt im Bereich von 20μηη bis 1 mm, damit eine Abdeckung der Touchscreens mit einer Dicke oder Höhe von 1 mm bis 6mm realisierbar ist. Insbesondere wird hier mit Breiten der Schlitze von 175μηη bis δθθμιτι gearbeitet, bevorzugt mit einer Breite von 200 bis 300 μιτι.

In Figur 3 erkennt man die Schichtelektrode 30, die eine Pixelmatrix, wie in Figur 3a gezeigt, von 4 x 6 Eingabefelder umfasst. Die Pixelmatrix ist nur symbolhaft und soll verdeutlichen, dass bestimmten geometrischen Orten zugehörige Positionssignale zuordenbar sind. Demgemäß ist die virtuelle Pixelmatrix 31 der Fig. 3a auch in der Fig. 3d symbolhaft überlagert, ohne dass den Feldern der Pixelmatrix 31 reale und gegenständliche Felder entsprechen. Die Pixel werden vielmehr durch die

Kreuzungspunkte der Spalten und Zeilen der realen Elektroden der Fig. 3b und 3c gebildet und mittels der Darstellung der Fig. 3a symbolisiert. In Fig. 3b sieht man nur die Verteilung der Empfängerelektrodenfelder a und b, die jeweils spaltenförmig untereinander und mit den Zuleitungen 32 oder 33 galvanisch verbunden sind. Die Senderelektrodenfelder werden in dieser Figur 3b und in allen weiteren mit„b" gekennzeichneten Figuren der Übersichtlichkeit halber weggelassen, ebenso wie in Figur 3c und in allen weiteren mit„c" bezeichneten Figuren die

Empfängerelektrodenfelder.

In Figur 3 b ist die galvanische Abtrennung der Empfänger-Elektrodenfelder a und b gegenüber den benachbarten Empfängerelektrodenfeldern b und a entlang der gestrichelten Linie erkennbar. Die Linie ist der Einfachheit halber gerade dargestellt, kann aber im Detail so wie in Figur 2 gezeigt, ausgeführt sein. Die Trennung bewirkt, wie gesagt, eine galvanische Isolation und die dadurch belegte Fläche der

Schichtelektrode steht nicht als Eingabeelement zur Verfügung. Zur Fertigstellung der Schichtelektrode 50 werden die beiden Hälften 30 und 40 aneinander gesetzt. Anhand der Senderelektrodenfelder c und d, die jeweils eine Senderelektrodenfeld- Zeile c und d ergeben, wie in den Figuren 3c, 4c und 5c gezeigt, erkennt man, wie die in den Figuren 3c und 4c gezeigten Ausschnitte der Schichtelektrode zusammengesetzt werden, damit die in Figur 5c gezeigten Schichtelektrode entsteht. So erkennt man in der gezeigten Darstellung am Rand O der Schichtelektrode 30 die jeweiligen Zuleitungen 32 und 33 zu den Spalten, die nach Fertigstellung nach oben hin, zur Seite O, kontaktiert werden.

In Figur 3c erkennt man die Aufteilung der Senderelektrodenfelder 1 , 2, 3 und c, die jeweils zu einer Zeile zusammengesetzt sind. Dabei gehören die Zuleitungen 34, 35, 36 zu den Senderelektrodenfeldern der Zeilen 3 bzw. 1 bzw. 2 Die Zuleitungen 34,35 und 36 führen zur Seite O hin.

Die Senderelektrodenfelder 2 liegen innerhalb der Zeile 2, die

Senderelektrodenfelder 3 liegen innerhalb der Zeile 3 und die

Senderelektrodenfelder 1 innerhalb der Zeile 1 . Die Figur 3b zeigt die entsprechenden Empfängerelektrodenfelder a und b, die jeweils innerhalb einer Spalte untereinander galvanisch verbunden sind. Ebenso ist in Figur 3b dargestellt, wie die Zuleitungen 32, 33 der Empfängerelektroden aus Figur 3b zur Seite O hin führen. Dies entspricht auch den bekannten Zuleitungen nach dem Stand der Technik. Im Gegensatz dazu werden die in Figur 3 c gezeigten Zuleitungen 37 zu den

Senderelektrodenfeldern c nicht parallel zu den anderen Zuleitungen geführt, sondern im rechten Winkel dazu. Insbesondere ist leicht zu erkennen, wie die

Zuleitungen 32, 33, 34, 35 und 36 im rechten Winkel zur Zuleitung 37 der

Senderelektrodenfelder c stehen und die Zuleitung 37 zur Seite L hin führt.

Damit reduziert sich die Dichte der Zuleitungen, die zur Seite O hinführen. Es ergibt sich eine Anzahl von 3 Zeilen Senderelektrodenfeldern, die alle ungeteilt sind, weil die Zuleitungen 34, 35 und 36 nur die äußerste, also hier die Senderelektrodenfelder 1 der Zeile 1 zur Seite O hin durchteilen. Somit werden die Senderelektrodenfelder gemäß der Figur 3c durch die Zuleitungen entweder gar nicht oder nur einmal durchteilt und damit ein dort ausgelöstes Signal nur minimal, entsprechend dem Signal der Zeile 5 aus Figur 1 , die den Stand der Technik zeigt, geschwächt.

In Figur 3d ist die Schichtelektrode 30, zusammengesetzt aus allen einzeln gezeigten Elektrodenfeldern der Figuren 3a bis 3c zu sehen. Auf der Seite O sind die

Zuleitungen 32 bis 36 zu erkennen, wobei die Zuleitungen 34 die

Senderelektrodenfelder 1 der äußersten Zeile hälftig durchtrennen. Dadurch werden die auf den entsprechenden Matrixpixeln ausgelösten Signale gegenüber den in Zeile 2,3 oder c ausgelösten Signalen zwar noch geschwächt, aber das weitaus weniger als bei den entsprechenden Zeilen in Figur 1 . Die Seite U ist hier nicht gezeigt, da eine Schichtelektrode grundsätzlich aus zwei Schichtelektrodenhälften, beispielsweise 30 und 40, die über die Seite H aneinandergrenzen,

zusammengesetzt wird.

Die Figuren 4a bis 4d zeigen entsprechende Darstellungen der anderen Hälfte 40 der Schichtelektrode mit 8 x 6 Pixeln, die zusammen mit den in Figur 3 gezeigten die Schichtelektrode 50, umfassend Schichtelektroden 30 und 40, ergeben. Figur 4a entspricht der Figur 3a und zeigt die Verteilung der Pixel in einer gleichmäßigen rechteckigen Matrix. Figur 4b zeigt die Empfängerelektrodenverteilung, die sich über die gemeinsame Seite H an die Empfängerelektroden der Figur 3b anschließt. Figur 4c zeigt wieder die Senderelektroden, die zellenförmig angeordnet sind, wobei analog zu Figur 3c die Senderelektrodenfelder d der obersten Zeile d Zuleitungen 47 hat, die im rechten Winkel zu den Zuleitungen der Zeilen 1 bis 3 stehen. Figur 4d zeigt wieder eine Zusammenfassung der Figuren 4 a bis 4 c als Schichtelektrode 40. Figur 5 zeigt die gesamte Schichtelektrode 50 aus den beiden in Figuren 3 und 4 gezeigten Hälften zusammengesetzt. Dabei gibt Figur 5a die Pixelmatrix mit 6 x 8 Pixeln wieder, Figur 5b zeigt die Empfängerelektrodenfelderverteilung, entsprechend einer Zusammenführung der beiden Figuren 3 b und 4 b und Figur 5c zeigt die Senderelektrodenfelderverteilung bei der die beiden Zeilen c und d stirnseitig aneinandergrenzen. Diese beiden Senderelektrodenfelderzeilen c und d haben Zuleitungen 37 und 47, die im rechten Winkel zu den Zuleitungen 14, 32, 33, 34, 35, 36, 44, 45, 46 aus den der Senderelektrodenfelder der Zeilen 1 bis 3 stehen. Zu erkennen ist in den Figuren 5b, 5c und 5d, dass die Schichtelektrode 50 die beiden Hälften 30 und 40 umfasst, wobei beide Hälften in Bezug auf die Belegung mit Elektrodenfeldern, also Empfänger- und Senderelektrodenfeldern, Zuleitungen und galvanischen Trennungen gleichartig, aber um eine halbe Sender- und/oder Empfängerelektrodenfeld-Fläche versetzt aufgebaut sind.

Figur 5 d zeigt die Schichtelektrode 50 mit den Seitenangaben O, U, R und L für oben, unten, links und rechts.

Figuren 6 a bis 6d zeigt eine Erweiterung auf eine Matrix 60 mit 6 x 7 Pixel mit der entsprechenden Darstellung der Empfängerelektrodenfelderverteilung in Figur 6b, Senderelektrodenfelderverteilung in Figur 6c. Anders als bei den vorhergehenden Figuren 3 und 4 werden hier die einzelnen Elektrodenfelder nicht beschriftet, sondern die entsprechenden Zuordnungen werden am Rand der Zeilen und Spalten angegeben. In Figur 6c ist wieder zu erkennen, dass hier die Zuleitungen 67 der obersten Zeile e der Senderelektrodenfelder zu den Seiten L und R hin erfolgt. Die Zuleitungen zu den Senderelektrodenfeldern der Zeilen 1 bis 5 erfolgt nach der Seite U, wohingegen die Zuleitung der Senderelektrodenfelder der Zeile e im rechten Winkel dazu zu den Seite R und L hin erfolgt.

Figuren 7 a bis 7 d zeigt die Zusammenlegung zweier Schichtelektrodenhälften wie in Figur 6 a bis 6 d gezeigt zu einer einzigen Schichtelektrode 70 mit einer

Pixelmatrix von 12 x 7 Feldern. Figur 7c zeigt die Zusammenlegung zweier Zeilen e und e' mit Senderelektrodenfeldern, deren Zuleitungen 67 und 67' nach den Seiten R und L hin verlaufen. Wieder, vergleichbar zur Figur 5c, ist die Schichtelektrode 70 aus zwei Hälften aufgebaut, wobei beide Hälften in Bezug auf die Belegung mit Elektrodenfeldern, also Empfänger- und Senderelektrodenfeldern, Zuleitungen und galvanischen Trennungen gleichartig, aber um eine halbe Sender- und/oder

Empfängerelektrodenfeld-Fläche versetzt entlang der Linie der Zuleitungen 67 und 67' aneinandergrenzen. Die Figur 8 a bis 8 d zeigt wieder eine Erweiterung auf eine 6 x 8 Pixelmatrix.

Dabei wird in Figur 8b erstmals gezeigt, dass nicht nur die Zuleitungen von

Senderelektrodenfeldern einer Zeile im rechten Winkel zueinander angeordnet sein können, sondern wie die Zuleitungen von Empfängerelektrodenfeldern im rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Gemäß Figur 8b gehen die Zuleitungen 81 nach unten, zur Seite U hin, die Zuleitungen 82 nach rechts zur Seite R hin und die Zuleitungen 83 nach links zur Seite L hin.

Zu erkennen ist in Figur 8 c, dass bei dieser Erweiterung der Matrix die Zuleitungen von den Senderelektrodenfeldern der Zeilen 2, 3 und 4 teilweise innerhalb einer Zeile im rechten Winkel zueinander stehen, da die Zuleitungen 84 der inneren

Senderelektrodenfelder einer Zeile nach unten oder oben, also zu den Seiten U oder O hin verlaufen und die Zuleitungen 85 der äußeren Senderelektrodenfelder der rechten Seite nach rechts also zu der Seite R erfolgt, während die Zuleitungen 86 der äußeren Senderelektrodenfelder der gleichen Zeile der linken Seite nach links also zu der Seite L hin verlaufen. Innerhalb der in dieser Darstellung 8 c obersten Zeile verlaufen die Zuleitungen 87 über die ganze Senderelektrodenzeile hinweg gleich zu den Seiten R und L.

Figur 8d zeigt wieder eine überlagerte Darstellung der Figuren 8a bis 8c, die den gesamten Aufbau der Schichtelektrodenhälfte der 6 x 8 Matrix zeigt. Figur 9 zeigt die aus beiden durch Figur 8 dargestellten Hälften aufgebaute

Schichtelektrode 9d, die aus der Matrix 90 mit 8 x 12 Pixel gemäß Figur 9a

aufgebaut ist. Zu erkennen sind die Empfängerelektrodenfelderverteilung gemäß Figur 9b mit den zu den Seiten R und L hin verlaufenden Zuleitungen 82 und die Senderelektrodenfelderverteilung gemäß Figur 9c mit den zu den Seiten R und L hin verlaufenden Zuleitungen 85.

Figur 10 b bis 10 d zeigen die Erweiterung des aus den Figuren 3 bis 9 bekannten Schemas auf eine 10 x 16 Matrix. In Figur 10 b erkennt man, wie innerhalb einer Spalte an Empfängerelektrodenfeldern die galvanische Kopplung aufgehoben ist und die Zuleitungen 101 bis 106 eine Spalte kontaktieren, wobei beispielsweise die Zuleitung 101 der Spalte a im rechten Winkel zu den Zuleitungen 102 und 103 der gleichen Spalte a steht. Ebenso verhält es sich mit den Zuleitungen, die in Figur 10 c zu erkennen sind, wo wieder Zuleitungen einer Zeile an Senderelektrodenfelder im rechten Winkel zueinander angeordnet sind, wie aus Figur 8c bekannt.

In Figur 10 d ist wieder eine mit den Figuren 3 d bis 9d vergleichbare Ansicht gezeigt, wobei Pixelmatrix, Empfängerelektrodenfelderverteilung, Senderelektrodenverteilung und Zuleitungen erkennbar sind. Die Figuren 1 1 b bis 1 1 d zeigen die Erweiterung des Systems auf eine 16 x 25 Matrix. Die Figuren 12 a und 12 b zeigen eine andere Ausführungsform, insbesondere im Hinblick auf die Gestalt und Form der einzelnen Sender- und

Empfangerelektrodenfelder. Hier ist zumindest ein Teil der Elektrodenfeld-Flächen in Form rechtwinkliger Vielecke 131 , die über einen Steg 134 an eine

Verbindungsleitung 135 angeschlossen sind, gestaltet. Hierbei ist ein Empfänger- Elektrodenfeld a oder b als rechtwinkliges Viereck 131 über einen Steg 134 mit dem nächsten Empfängerelektrodenfeld der gleichen Spalte verknüpft, wohingegen die Senderelektrodenfelder 133 die Fläche um die Empfängerelektrode herum, wie durch die Schraffur gezeigt, belegt. Die Sender- und Empfängerelektrodenfelder sind durch Abstände 137 voneinander getrennt, die galvanische Trennungen bilden. Die

Senderelektrodenfeld-Fläche 133 (Schraffur) entspricht in der Ausführungsform der Fläche, die nicht von den Empfängerelektrodenfeldern 131 , 134, Zuleitungen und/oder galvanischen Trennungen 137 belegt ist.

Die Figur 12 a zeigt den Aufbau einer Schichtelektrode mit derartigen

Elektrodenfeldern, wobei eine Zuleitung 132 nach rechts hinaus geführt wird, während andere Zuleitungen nach oben und unten hin geführt werden.

Durch die Erfindung wird erstmals eine Anordnung von Zuleitungen innerhalb einer vergrößerten Pixelmatrix vorgestellt, durch die die äußeren Elektrodenfelder möglichst groß bleiben, da nur wenige Zuleitungen durch sie hindurch geführt werden. Die Erfindung betrifft eine Schichtelektrode für Berührungsbildschirme, insbesondere eine, die sich zum Aufbau von kapazitiven Berührungsbildschirmen (Touchscreens) eignet. Bei wachsender Anzahl von Pixel innerhalb der Schichtelektrode werden verschiedene Möglichkeiten vorgeschlagen, den Flächenverlust innerhalb eines äußeren Elektrodenfeldes durch die Durchführung von Zuleitungen zu inneren Elektrodenfeldern zu verringern. Dazu werden Lösungen angegeben, um die Form der Elektrodenfelder, die Form der galvanischen Trennungen zwischen den

Elektrodenfeldern und schließlich die Anordnung der Zuleitungen zu den

Elektrodenfeldern so zu verändern, dass die Signale der äußeren Elektrodenfelder eine zu den Signalen der inneren Elektrodenfeldern vergleichbare Stärke behalten.