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Die Erfindung betrifft einen Mehrschichtkörper zur Bereitstellung einer Tastfeldfunktionalität, sowie eine Verwendung des Mehrschichtkörpers in einer Bedieneinrichtung mit Anzeigeeinrichtung, wie z.B. einem Touchscreen.
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Bei einem Tastfeld umfasst ein gesamter Feldbereich eine Mehrzahl von Teilbereichen, beispielsweise einzelne elektrisch leitende Flächenbereiche, in denen jeweils eine Messeinrichtung vorgesehen ist, um ein Berühren oder zumindest sich Annähern eines Tastgegenstandes wie eines Fingers zu erfassen. Es kann sich vorliegend insbesondere um eine kapazitiv arbeitende Tastfeldvorrichtung handeln, bei der die einzelnen Tastfelder durch zwei zusammenwirkende Flächenbereiche gebildet werden.
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Aus der
DE 10 2009 014 757 ist eine elektrisch leitfähige Funktionsschicht bekannt, bei der elektrisch leitfähige, nicht transparente Leiterbahnen auf einem transparenten Substrat ein Leiterbahngitter bildend so angeordnet sind, dass sie Flächenbereiche bilden, die trotz guter elektrischer Leitfähigkeit transparent für das menschliche Auge sind. Dies wird zum einen durch extrem dünne und flache nicht transparente Leiterbahnen erreicht und zum anderen dadurch, dass die Leiterbahnen in einem Gitter angeordnet sind, das durch eine genug hohe Anzahl an Kreuzungspunkten eine homogene flächige Leitfähigkeit trotz geringer Belegung mit leitfähigem Material gewährleistet. Diese mit Leitungsbahngitter belegten Bereiche eines transparenten Substrats bilden beispielsweise die Flächenbereiche, die zusammenwirkend Tastfelder ergeben.
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Ein Leiterbahngitter bildet immer ein bestimmtes Muster, insbesondere zeichnet es sich beispielsweise dadurch aus, dass es Gitterpunkte und dazwischen „Gittermaschen“, also Gitter-Einheitszellen oder Gitterzellen, aufweist. Diese Gitterzellen haben im zweidimensionalen Gitter zwei Kantenlängen: eine entlang der x-Achse und eine entlang der y-Achse. Die Kantenlängen der Gitterzellen können in der gleichen Größenordnung sein, das ergibt beispielsweise ein Gitter, das durch aneinandergereihte Quadrate darstellbar ist. Die Kantenlängen können aber auch stark voneinander abweichen, so dass sich aneinandergereihte Spalte in der zweidimensionalen Darstellung ergeben.
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Die elektrisch leitenden Flächenbereiche und/oder die Leiterbahnen innerhalb der elektrisch leitenden Flächenbereiche bilden zum Aufbau eines Tastfeldes, beispielsweise innerhalb eines Mehrschichtkörpers zur Bereitstellung einer Tastfeldfunktionalität, ein Gitter. In diesem Gitter sind die Flächenbereiche und die Leiterbahnen beispielsweise so angeordnet, dass Tastfelder und Verbindungen abgegrenzt sind. Beispielsweise dienen Tastfelder einer ersten Klasse als auskoppelnde, z.B. ein elektromagnetisches Feld abstrahlende Tastfelder und Tastfelder einer zweiten Klasse, z.B. ein elektromagnetisches Feld empfangende Tastfelder sind von diesen Tastfeldern einer ersten Klasse galvanisch getrennt. Für beide Klassen ist jeweils eine Mehrzahl von Tastfeldern der jeweiligen Klasse über Verbindungen (also Leiterbahnen) galvanisch gekoppelt.
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Die Trennung der elektrisch leitenden Flächenbereiche findet über eine galvanische trennende Beabstandung der Flächenbereiche statt, so dass sich optisch ein Spalt zwischen zwei benachbarten Flächenbereichen, die mit Leiterbahnen belegt sind, ergibt. Bei der Anordnung dieser Flächenbereiche, durch Spalte getrennt, entsteht ein Gitter, bei dem die Gittermaschen oder Gitterzellen „gefüllt“, also mit Leiterbahnen belegte Flächenbereiche sind und das Gitter selbst durch die Leerräume zwischen den gefüllten Gitterzellen durch elektrisch isolierende und – da auf einem transparenten Träger befindliche – transparente Spalte gebildet wird.
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Nachteilig an den Gittern ist, dass regelmäßige Gitter bei Anordnung der mit Gitter belegten, an sich transparenten Schicht, mit beispielsweise einer Anzeigeeinrichtung zu einem Mehrschichtkörper, Überstrukturen ausgebildet werden können, die die Transparenz des Mehrschichtkörpers vermindern und stören. Besonders bekannt sind die so genannten Moiré-Beugungseffekte, die hier durch Stapelung zumindest einer, an sich transparenter, Schicht zu einem Mehrschichtkörper zum Vorschein kommen.
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Zur Vermeidung des Moiré-Beugungseffektes wurde bereits in der
DE 10 2011 014 748.9 eine Lösung vorgestellt, die die Transparenz eines derartigen Mehrschichtkörpers durch Anordnung der Leiterbahnen in regelmäßigen und periodischen Gittern zumindest unterbricht, damit das Auftreten der Überstrukturen vermieden wird.
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Dabei ist auch eine statistische Verteilung von Leiterbahnbrücken oder Leiterbahnkurven, bei an sich homogener Belegung der Fläche mit im Wesentlichen zueinander parallelen Leiterbahnen vorgesehen. Die Parallelität der Leiterbahnen bildet dabei ein unerwünschtes Potential zur Ausbildung von Moiré-Effekten.
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So besteht immer der Bedarf, die Leiterbahngitter auf den transparenten Substraten dahingehend zu verbessern, dass bei Ausbildung eines Mehrschichtkörpers durch Stapelung zumindest einer mit Gitter belegten Schicht die Entstehung eines Moiré-Beugungseffektes weiter unterdrückt wird.
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Entsprechend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Mehrschichtkörper mit zumindest einer transparenten, aber mit Leiterbahnen ganz oder teilweise belegten Schicht zur Verfügung zu stellen, die die Entstehung von sichtbaren Überstrukturen der Gitter bei Stapelung zum Mehrschichtkörper unterdrückt.
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Lösung der Aufgabe und Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Mehrschichtkörper, der zumindest eine transparente, aber mit Bahnen ganz oder teilweise belegte Schicht umfasst, wobei zumindest ein Gitter aus nicht-transparenten und trotzdem für das menschliche Auge nicht auflösbaren Bahnen und/oder aus transparenten Spalten zwischen, mit Belegung durch Bahnen gefüllten, Gitterzellen angeordnet ist und zumindest ein Teil der das Gitter bildenden Gitterpunkte und/oder zumindest ein Teil der Kanten der Gitterzellen zufällig oder pseudo-zufällig innerhalb vorgegebener Grenzen, gesetzt und/oder in Länge und/oder Winkel zueinander variiert sind. Ebenso ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung eines solchen Mehrschichtkörpers in einer Bedienvorrichtung mit Anzeigeelement.
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Die vorgegebenen Grenzen werden dabei beispielsweise durch die Gitterkonstanten eines zugrunde liegenden ursprünglich periodischen Gitters vorgegeben. So kann vorgesehen sein, dass die Verschiebung eines Gitterpunktes innerhalb eines Gitters mit einer Kantenlänge der periodischen Gitterzelle, also der zugrunde liegenden Einheitszelle, von a oder b, innerhalb der Grenze von –a/2 und +a/2 oder +b/2 und –b/2 auf der Achse, die diese Gitterkante umfasst, erfolgt. Diese Grenze beispielsweise stellt sicher, dass kein Gitterpunkt über die Lage des im ursprünglichen Gitter nächstliegenden Gitterpunktes hinaus verschoben wird. Damit können beispielsweise auch Auswirkungen auf die Leitfähigkeit des Flächenbereichs im Wesentlichen vermieden oder verringert werden.
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Ein weiterer Bereich, innerhalb dessen die Gitterpunkte gemäß der Erfindung beispielsweise zufällig oder pseudozufällig verschoben werden, wird durch die Grenzen +a/3 und –a/3 oder beispielsweise die Grenzen +b/4 bis –b/5, jeweils immer die Werte entlang der Achse, auf der auch die durch das Symbol benannte Gitterzellenkante liegt, angegeben. Dabei stellt der ursprüngliche Gitterpunkt beispielsweise den Nullpunkt dar.
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An die Transparenz werden insbesondere dann erhöhte Anforderungen gestellt, wenn durch den Mehrschichtkörper, zumindest eine transparente Funktionsschicht umfassend, hindurch ein zu bedienendes Display erkennbar sein soll. Die Transparenz ergibt sich dadurch, dass die Leiterbahnen zu dünn und zu flach sind, um vom menschlichen Auge aufgelöst zu werden. Deshalb sieht der belegte Träger für die Menschen transparent aus.
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Bevorzugt hat die transparente Schicht einen Transparenzgrad von mindestens 50%, bevorzugt von mindestens 80%, besonders bevorzugt von mindestens 90% und ganz besonders bevorzugt von mindestens 95%. Dies wird dadurch ermöglicht, dass nicht-transparente Bahnen, insbesondere Leiterbahnen eingesetzt werden, die eine Breite aus dem Bereich von 1µm bis 40µm, bevorzugt von 5µm bis 25µm aufweisen, und diese Leiterbahnen die Tastfelder bereitstellen, sodass die Tastfelder mit dem bloßen Auge nicht erkennbar sind. Die Leiterbahnen verringern lediglich den Transparenzgrad etwas, da sie aber mindestens die Hälfte der Fläche einnehmen, bevorzugt einen deutlich geringeren Anteil, ist der Transparenzgrad durch die Flächenbelegung mit Leiterbahnen bestimmt und entspricht dem Anteil der nicht von den Leiterbahnen eingenommenen Fläche an der Gesamtfläche.
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Bevorzugt sind auch hier die Leiterbahnen aller Tastfelder in einer einzigen Schicht eines Mehrschichtkörpers der Tastfeldeinrichtung bereitgestellt. Durch diese Technologie ist die Tastfeldeinrichtung besonders kompakt baubar.
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Bei der Verwendung des Mehrschichtkörpers in einer Bedieneinrichtung mit Anzeigeeinrichtung, wie z.B. einem Touchscreen sind Touch-Sensorfelder vorgesehen, die Sende- und Empfangsfelder haben. Die Sende- und Empfangsfelder sind durch einen Spalt galvanisch voneinander getrennt.
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Die Spalte bilden ein Gitter, das beispielsweise die Sende- und Empfangsfelder als Gitterzellen definiert. Das Gitter ist bevorzugt nicht- oder teil-periodisch aufgebaut, kann sich jedoch von einem periodischen Gitter ableiten lassen.
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Im Gegensatz zu einem Gitter aus nicht-transparenten Bahnen sind die Gitterpunkte eines Gitters aus transparenten, weil freiliegenden und – beispielsweise – galvanisch zur Trennung vorgesehenen, Spalten nicht explizit sichtbar, sondern entstehen in der virtuellen Verlängerung der nicht transparenten Bahnen, die die Belegung oder das Ausgefüllte der Gitterzellen sind. Dies ist insbesondere in 7a und 7b verdeutlicht.
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Eine Gitterzelle aus mit Leiterbahnen belegten Feldern kann beliebig in der Form variieren, beispielsweise können auch mäanderhafte und/oder interdigitale Strukturen der Spalte die Gitterzellen begrenzen. Beispielhafte Strukturen sind in der
DE 10 2011 122 110.0 gezeigt.
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Vorteilhafterweise ist die vorgegebene Grenze innerhalb derer die Verschiebung eines Gitterpunktes auf einer Raumachse variiert werden kann, die Länge oder Breite der Gitterzelle. Ebenso ist vorteilhafterweise die vorgegebene Grenze innerhalb derer die Verschiebung eines Gitterpunktes in einer Ebene variiert werden kann, die Fläche der Gitterzelle.
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Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Belegung des transparenten Trägers mit einem Gitter aus nichttransparenten Bahnen, Gitterpunkten und/oder Gitterzellen homogen, insbesondere innerhalb eines leitfähigen Bereiches homogen, damit eine zuverlässig konstante Flächenleitfähigkeit sichergestellt ist. Dazu kann eine mittlere Belegungsdichte, die vorgegeben wird, dienen. Sie kann sich auf verschieden große Gitter-Flächenbereiche beziehen, beispielsweise kann sie sich auf einen elektrisch leitenden Flächenbereich, oder auch auf ein, mehrere dieser Flächenbereiche, die elektrisch leitend sind und zusammenwirken, umfassendes Tastfeld beziehen.
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Bevorzugte Bahnen im Sinne der Erfindung sind Leiterbahnen, beispielsweise solche die leitfähig, insbesondere elektrisch leitfähig und/oder wärmeleitfähig sind. Das Material für die Leiterbahnen kann Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Chrom, eine Mischung oder Legierung aus zumindest zweien der vorgenannten Materialien sein, eine leitfähige Paste, oder das Material kann einen sonstig leitfähigen Stoff umfassen, beispielsweise eine organische Verbindung mit bewegungsfähigen Ladungsträgern wie Polyanilin, Polythiophen und anderen.
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Die Bahnen haben bevorzugt eine Dicke von zwischen 3 nm und 5 µm, besonders bevorzugt von zwischen 30 nm und 1 µm und ganz besonders bevorzugt zwischen 30nm und 100nm.
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Die nicht transparenten Bahnen in einer Dicke von zwischen 3 nm und 5 µm bilden das für das menschliche Auge nicht auflösbare Gitter eines insgesamt leitfähigen Bereichs.
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Der transparente Träger stellt bevorzugt eine flexible Kunststofffolie dar, beispielsweise Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (PS), Polyester (PE) und/oder Polycarbonat (PC) oder einer beliebigen Mischung der vorgenannten Polymere. Die flexible Kunststofffolie weist vorzugsweise Schichtdicken von zwischen 15 µm und 300µm auf, bevorzugt zwischen 23 und 100µm.
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Vorteilhafterweise ist die Grenze innerhalb derer die Verschiebung des Spaltes in die Raumrichtung zu dem Sende- und Empfangsbereich stattfindet der Abstand, der die galvanische Trennung des Sende- und Empfangsbereichs gewährleistet.
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Die Grenze innerhalb derer die Verschiebung des Spaltes in die Raumrichtung entlang des Spaltes stattfindet, ist hingegen durch die Kantenlänge der entsprechenden Gitterzelle festgelegt.
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Statistisch und/oder zufällig gewählt heißt vorliegend, dass sich keine Periodizität und auch keine Vorzugsrichtung innerhalb der Muster die das Gitter bildet, insbesondere der Gitterzellen und/oder Gitterpunkte ableiten lässt, sondern statistisch werden alle Punkte der Schicht mit einer Wahrscheinlichkeit, die beispielsweise durch eine vorgegebene Verteilung festgelegt ist, durch leitfähige nicht transparente Bahnen und/oder transparente Spalte belegt.
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Homogene Belegung des transparenten Trägers mit nicht transparenten Bahnen und/oder transparenten Spalten heißt im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass die flächige Belegung des transparenten Trägers damit maximal in einem Bereich von +/–20%, bevorzugt im Bereich von +/–15% und insbesondere bevorzugt in einem Bereich kleiner 5% schwankt, also der Flächenbereich, der am geringsten mit Bahnen oder Spalten belegt ist gegenüber dem Bereich, der am dichtesten mit Bahnen oder Spalten belegt ist maximal 40% weniger Belegung aufweist.
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Unter „Belegung“ des transparenten Substrats wird dabei verstanden, dass das Substrat durch nicht-transparente Bahnen oder transparente Spalte zwischen „gefüllten“ Gittermaschen zweidimensional überdeckt ist.
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Eine gut homogene Flächenbelegung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine homogene Flächenleitfähigkeit erzielt werden soll.
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Eine homogene Flächenleitfähigkeit kann andererseits auch durch eine zusätzliche Anzahl z an Gitterpunkten innerhalb eines vorgegebenen Flächenbereichs erreicht werden. Beispielsweise handelt es sich bei den zusätzlichen Gitterpunkten z nicht um echte Kreuzungspunkte zweier Leiterbahnen oder zweier transparenter Spalte, sondern um einen Gitterpunkt, der einfach zwei Enden der gleichen Leiterbahn und/oder der gleichen transparenten Spalte, abseits einer direkten Linie verknüpft.
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Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Belegung des transparenten Trägers mit Gitterpunkten homogen, so dass die Leitfähigkeit über die Fläche hinweg homogen ist.
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Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verschieben sich bei flächiger Belegung des transparenten Trägers mit dem Gitter die Gitterpunkte um einen Wert zwischen 0 und +/–a entlang der x-Achse und um einen Wert zwischen 0 und +/–b entlang der y-Achse, vorausgesetzt, die x und y-Achse spannen die Fläche auf. Der Wert von a und b richtet sich nach der Länge der Einheitszelle des Gitters, mit der Maßgabe, dass zur Erzielung von beispielsweise viereckigen Einheitszellen, der Wert von a/2 und b/2 kleiner als die Kantenlänge entlang der x- bzw. y-Achse ist.
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Die Wahrscheinlichkeit oder die Häufigkeit, mit der ein Gitterpunkt um einen bestimmten Wert zwischen +a und –a auf der x-Achse verschoben wird, richtet sich dabei beispielsweise nach der Gauss-Verteilung, der so genannten Normalverteilung. Alternativ zu der Normalverteilung (5a) kann auch die Gleichverteilung (5c) oder Dreiecksverteilung (5d) gewählt werden, umso mehr, da die Tatsache, dass ein Wert einer Verschiebung in einer bestimmten Häufigkeit auftritt, nicht einer statistischen Verteilung seines Auftretens widerspricht.
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Auch die zweidimensionalen Erweiterungen der Verteilungen, also beispielsweise die 2D-Gaussverteilung für beide Raumrichtungen oder andere 2D Verteilungen können die Wahrscheinlichkeit oder Häufigkeit, mit der ein Gitterpunkt eine bestimmte Verschiebung innerhalb einer vorgegebenen Grenze oder eines vorgegebenen Bereichs erfährt, wiedergeben.
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Die Verteilungen können auch beliebig miteinander kombiniert werden.
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Die Verteilungen können in beiden Richtungen gleich oder verschieden sein.
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Durch die Verschiebung der Gitterpunkte entstehen vorteilhafterweise auch ungleichmäßige Gittermaschen oder Gitterzellen.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Kanten der Gitterzelle zumindest teilweise nicht geradlinig, sondern beispielsweise gekrümmt.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Kanten der Gitterzelle zumindest teilweise sinusförmig gekrümmt sind.
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Durch die Erfindung wird beispielsweise der Vorteil erzielt, dass die Gefahr des Auftretens von Beugungseffekten, insbesondere Moirè-Effekten vermindert wird. Werden beispielsweise ein erfindungsgemäßer Mehrschichtkörper und ein Körper mit regelmäßig strukturierter Oberfläche, beispielsweise ein pixeliertes Display, einander überlagert, treten mangels optischer Interferenzen vermindert oder sogar gar keine Moirè-Effekte auf. Selbiges gilt im Falle der Überlagerung eines ersten erfindungsgemäßen Mehrschichtkörpers mit einem zweiten erfindungsgemäßen Mehrschichtkörper dergestalt, dass die Flächennormalen der beiden Mehrschichtkörper parallel zueinander orientiert sind. Besonders gut werden dann Moirè-Effekte vermindert oder vermieden, wenn der erste Mehrschichtkörper und der zweite Mehrschichtkörper zwar erfindungsgemäß, aber unterschiedlich zueinander ausgebildet sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung noch anhand von Figuren, die den Stand der Technik (1 bis 3) und ausgewählte Ausführungsformen der Erfindung (4 bis 7) zeigen, näher erläutert:
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1 bis 3 zeigen den Stand der Technik.
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1 zeigt einen Touch-Display im Querschnitt.
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2 zeigt den pixelierten Aufbau eines Displays
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3 zeigt eine herkömmliche Gitteranordnung von Leiterbahnen in einem Touchfeld einer berührungsempfindlichen Schicht
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4 zeigt eine Gitter- und/oder Musteranordnung von Leiterbahnen zur Ansteuerung der Tastfelder, wie sie gemäß der Erfindung nach einer Ausführungsform vorgeschlagen wird;
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5 zeigt die Graphen von Verteilungskurven;
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6 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Gitter- und/oder Musteranordnung nach der Erfindung und
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7 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Gitter- und/oder Musteranordnung nach der Erfindung.
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1 zeigt ein konventionelles Touch-Display 1 nach dem Stand der Technik. Zu erkennen ist eine berührungsempfindliche Schicht 3, die ein konventionelles LC Display 2 überlagert. Es ist offensichtlich, dass die Transparenz der überlagernden Schicht 3 ausschlaggebend ist dafür, wie gut der Betrachter 9 das Display 2 erkennen kann.
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2 zeigt den Aufbau des konventionellen LC Displays 2. Zu erkennen sind die roten, grünen und blauen Bildpunkte 4a, 4b und 4c, wobei diese in einem periodischen und regelmäßigen Gitter angeordnet sind.
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Es ist bekannt, die berührungsempfindliche Schicht 3 mit Touch-Tastfeldern, die sich in Empfangs- und Sendefelder unterteilen lassen, auszubilden. Wie in 3 gezeigt, werden die Empfangs- und Sendefelder beispielsweise durch periodische, also regelmäßige Gitter 5 von Leiterbahnen 6, beispielsweise mit einer Dicke im Bereich von 3 nm bis 5µm und einer Breite im Bereich von 1µm bis 40µm, bevorzugt 5µm bis 25µm, gebildet. Diese Gitter sind nach dem Stand der Technik üblicherweise durch eine feste Gitterperiode charakterisiert.
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Beispielsweise haben die Leiterbahnen 6 eine Dicke von 40nm und/oder eine Breite von 20µm.
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Die Gitterpunkte 7 bilden die Kreuzungspunkte der Leiterbahnen 6, wobei die verbindenden Leiterbahnen 6 dieser Gitterpunkte 7 typischerweise quadratische, rechteckförmige oder z. B. rautenförmige Einheitszellen 8 definieren. Wird diese mit regelmäßig angeordneten Leiterbahnen 6 ausgebildete berührungsempfindliche Schicht 3 dem LC Display 2 mit der Anordnung von Bildpunkten 4 in einem periodischen Gitter überlagert, so ergeben sich für den Betrachter 9 Moirè-Effekte, die als störend empfunden werden und die Lesbarkeit des LC Displays 2 durch die berührungsempfindliche Schicht 3 hindurch beeinträchtigen.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass die berührungsempfindliche Schicht 3 zweilagig mit zueinander beabstandet und galvanisch getrennten elektrisch leitfähigen Ebenen aus Leiterbahngitter 5 aufgebaut ist. Dann können störende Moiré-Effekte bereits innerhalb der berührungsempfindlichen Schicht durch die Überlagerung der Leiterbahngitter 5 zustande kommen. Dies kann beispielsweise bei zweilagigen, resistiven oder kapazitiven Touch-Displays der Fall sein.
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4 zeigt ein beispielhaftes Gitter 5 nach der Erfindung, bei dem zumindest ein Teil der Gitterpunkte 10 und/oder zumindest ein Teil der Kanten der Einheitszellen 11 des Gitters 5, also der Gitterzellen 11, statistisch, also zufällig innerhalb vorgegebener Grenzen, gesetzt und/oder in Länge und/oder Winkel zueinander variiert sind. Durch die versetzte Lage der Gitterpunkte werden aus den regelmäßig, also periodisch, angeordneten Gitterpunkten 7 die statistisch innerhalb vorgegebener Grenzen gesetzten Gitterpunkte 10a bis 10d. Die Länge der Kanten aus Leiterbahnen 6 variiert ebenso wie die Winkel α, die die Leiterbahnen 6 an Gitterpunkten 10 miteinander einschließen.
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Beispielsweise ist im Gitter 5 der 4 vorgesehen, dass sich der Gitterpunkt 7a an der x-Position „0“ befindet. Die benachbarten Gitterpunkte 7b und 7c befinden sich dann an den x-Positionen „a“ und „–a“, wobei a die Gitterkonstante des periodischen Gitters 5 aus 3 ist. Gemäß der hier gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, den Gitterpunkt 10a an die x-Position x1, welche von der x-Position 0 abweicht, zu setzen. Analog erfolgt eine Verschiebung des Gitterpunktes 10a entlang der y-Achse (hier nicht extra gezeigt). So wird ein Gitter gebildet, in dem die Gitterpunkte 10 mit einer bestimmten Häufigkeit entlang der x- und y-Achse um bestimmte Werte innerhalb der Grenzen –a und a verschoben gesetzt sind.
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Die Häufigkeit mit der die Verschiebung bestimmte Werte annimmt, kann dabei definiert werden, beispielsweise wie in 5A gezeigt, mit der Normalverteilung nach Gauss. Aufgetragen ist in 5A die Wahrscheinlichkeit, den Gitterpunkt 10a an einer jeweiligen spezifischen x-Position zu finden. Wird beispielsweise ein Histogramm für alle x-Positionen der Gitterpunkte 10 der berührungsempfindlichen Schicht 3 erzeugt, so würde sich dieses Histogramm dem Verlauf des Graphen der 5A annähern. Die Breite σ der Verteilung kann gewählt werden. Vorteilhafterweise wird die Breite σ so gewählt, dass die Wahrscheinlichkeit für die Verschiebung eines Gitterpunktes 7 über die Lage des benachbarten Gitterpunktes hinaus quasi Null ist.
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Zu diesem Zweck kann die Normalverteilung der 5A insbesondere mit einer zusätzlichen Abschneidevorschrift kombiniert werden. So ist gemäß 5B vorgesehen, die Wahrscheinlichkeit für das Auffinden des ursprünglich an der Position „0“ gelegenen Gitterpunktes 10a an einer Position außerhalb des Intervalls [–a/2; a/2] auf Null zu setzen. Dabei ergibt sich, dass beispielsweise der Gitterpunkt 10a sich nicht näher am Gitterpunkt 7b befindet, als der zu diesem Gitterpunkt gehörige Gitterpunkt 10b. So sind weiterhin viereckige, obwohl nicht rechteckige Gitterzellen 11 vorgegeben.
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Anstelle der Normalverteilung, wie in 5A und 5B gezeigt, können auch beliebige andere Verteilungen vorgesehen sein, beispielsweise die Gleichverteilung 5C oder die Dreiecksverteilung 5D.
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Die Verteilungen sind für eine Raumdimension (x- oder y-Richtung) dargestellt. Es sind aber insbesondere auch die zugehörigen zweidimensionalen Erweiterungen vorgesehen. Die Verteilungen können auch beliebig miteinander kombiniert werden und/oder sich in den beiden Raumdimensionen voneinander unterscheiden.
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Wie in 6 gezeigt, kann zur Homogenisierung der Flächenbelegung die Wahl und/oder Anpassung der Verteilung so erfolgen, dass innerhalb eines vorgegebenen Flächenbereichs 12, der beispielsweise einem Tastfeld oder einem Empfangs- oder Sendefeld entspricht, die Flächenbelegungsdichte mit Leiterbahnen 6 einem vorgegebenen mittleren Wert entspricht oder sich dieser Wert nur innerhalb einer bestimmten Breite verschiebt. Besonders bevorzugt ist es, wenn diese Flächenbelegung für jeden beliebig auf dem Gitter 5 positionierbaren, gleichgroßen Flächenbereich 12 nur um einen vorgegebenen prozentualen Wert schwankt. Man erhält dann bei einem groß genug gewählten Flächenbereich 12 eine quasi konstante Flächenbelegung mit Leiterbahnen 6, so dass trotz des nicht-periodischen Gitters eine quasi homogene Flächenleitfähigkeit gewährleistet ist.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Flächenbereich 12 eine Fläche von 5a·5a = 25 a2 hat. Ferner kann vorgegeben werden, dass unabhängig von der jeweiligen Position dieses Flächenbereichs 12 auf der mit Gitter 5 belegten Fläche, der Anteil der mit Leiterbahnen 6 belegten Fläche an der Gesamtfläche (= 25 a2) des Flächenbereichs 12 um nie mehr als 5% vom Mittelwert (dieses Anteils für alle möglichen Positionen des Flächenbereichs 12) abweicht.
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Wie in 6 gezeigt, ist es auch im Sinne der Erfindung, beispielsweise zusätzliche Gitterpunkte 10 einzuführen. Im Beispiel gemäß 6 ergibt sich innerhalb des Flächenbereichs 12 ohne zusätzliche Gitterpunkte 10 eine zu geringe Leiterbahndichte. Die Leiterbahndichte wird dadurch erhöht, dass beispielsweise zusätzlich zu dem Gitterpunkt 10d der Gitterpunkt 10d’ eingefügt wird. Alternativ oder ergänzend kann die Leiterbahn 6a durch die Leiterbahnen 6aa und 6ab ersetzt werden. Wiederum alternativ oder ergänzend können statt der Leiterbahn 6b die Leiterbahnen 6aa und 6ba ausgebildet werden, wodurch die Leiterbahndichte wiederum erhöht wird. Alternativ kann auch vorgesehen sein, beispielsweise die Leiterbahnen 6aa und 6ab zusätzlich zur Leiterbahn 6a auszubilden, so dass sich eine zusätzliche dreiecksförmige Zelle 11a ergibt.
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So ist in 6 gezeigt, wie die Flächenbelegungsdichte eingestellt werden kann. Das Konstruktionsprinzip kann auch als Verdoppelung des ursprünglichen Gitterpunktes 7d aus 4 in die beiden Gitterpunkte 10d und 10d’ verstanden werden. Dabei können diese beiden Gitterpunkte 10d und 10d’ den jeweils vorgegebenen Verteilungen entsprechen, sie können aber auch unabhängig voneinander einer Verteilung entsprechen. Ungünstig und unerwünscht ist dabei, dass die beiden Gitterpunkte 10d und 10d’ auf der gleichen Stelle liegen.
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Beliebige weitere Gitterpunkte 10 und/oder Leiterbahnenstücke 6 können eingefügt werden.
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Die Leiterbahnen 6 sind beispielsweise geradlinig ausgebildet, wie in 6 gezeigt. Sie können jedoch auch gekrümmt und insbesondere sinusförmig ausgebildet sein.
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7A und 7B zeigen die Ausführungsform der Erfindung, bei der das Gitter 5 aus transparenten Spalten 16 zwischen Tastfeldern 13 oder Tastfelderteilen wie Empfangsfeld 14 und Sendefeld 15 gebildet ist.
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Auch ein Gitter 5 aus transparenten Spalten 16 kann bei Überlagerung, insbesondere bei dem zweilagigen Aufbau der berührungsempfindlichen Schicht 3 Überstrukturen bilden, die den eingangs genannten Moiré-Beugungseffekt oder andere störende optische Effekte bewirken. Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist daher vorgesehen, den virtuellen Gitterpunkt 18 des transparenten Spaltes, in 7B durch Hilfslinien 17 veranschaulicht, genau wie die Gitterpunkte 7 zu anderen Gitterpunktlagen 10 zu verschieben. Die dabei vorgesehene Verschiebung ist hier durch die Pfeile 20 verdeutlicht. So ist nach der Erfindung beispielsweise vorgesehen, die Geradlinigkeit des Spaltes 16 aufzubrechen.
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Die 7B zeigt den Ausschnitt 19 aus 7A. Wie mittels der Hilfslinien 17 gezeigt, ergibt sich ein virtueller Gitterpunkt innerhalb des Spaltes 16, der um seine 0-Position ebenso wie die anderen Gitterpunkte 7 in 4 und 6 manipuliert werden kann. Praktisch vorgesehen ist dabei eine Verschiebung der Leiterbahnen 6, in deren Verlängerung, wie durch die Hilfslinien 17 gezeigt, sich die virtuellen Gitterpunkte 18a und 18b bilden. 8 zeigt eine Tastfeldeinrichtung in der Draufsicht. Zu erkennen sind elektrisch leitende Flächenbereiche 14 und 15, die ein Tastfeld aufbauen. Die Flächenbereiche 14 und 15 sind durch einen galvanischen Spalt 16, der wegen der Transparenz des Substrates auch transparent ist, voneinander beabstandet angeordnet. Die Flächenbereiche 14 und 15 stellen die „gefüllten“ Gittermaschen eines Gitters, dessen Gitterlinien der transparente Spalt 16 bildet, dar. Betrachtet man einen Flächenbereich 14 oder 15 im Detail, so ergeben sich Gitter aus nicht-transparenten Leiterbahnen wie in 7a und noch mehr vergrößert in 7b gezeigt. Führt man die durch die Belegung mit nicht-transparenten Leiterbahnen vorgezeigten Linien, wie in 7b gezeigt, fort, so ergeben sich virtuelle, transparente Gitterpunkte 18, deren Lage im regelmäßig periodischen Aufbau gleichmäßig periodisch angeordnet ist, aber gemäß der Erfindung eben verschoben ist, wie in 7b durch die Pfeile 20 gezeigt.
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Durch die Erfindung wird erstmals offenbart, wie die Regelmäßigkeit oder Periodizität der Gitterpunkte und die einheitliche Form der Gittermaschen oder Gitterzellen so variiert werden kann, dass bei Überlagerung dieser Gitter auf transparentem Substrat eine Verminderung der auftretenden störenden Beugungseffekte erzielt wird. Diese Verminderung tritt sowohl bei der einlagigen Konstruktion einer berührungsempfindlichen Schicht auf einem LC Display als auch insbesondere bei der zweilagigen berührungsempfindlichen Schicht auf. In letztgenanntem Fall ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn für die beiden Lagen der berührungsempfindlichen Schicht verschiedenartig ausgebildete Gitter, wobei ein Gitter nach der Erfindung auch in Kombination mit einem herkömmlichen Gitter vorkommen kann, vorgesehen sind.
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Die Erfindung betrifft einen Mehrschichtkörper, insbesondere einen mit zumindest einer transparenten Schicht, sowie eine Verwendung eines Mehrschichtkörpers in einer Bedieneinrichtung mit Anzeigeeinrichtung, wie z.B. einem Touchscreen. Der Mehrschichtkörper zeichnet sich dadurch aus, dass er zumindest eine Schicht hat, die mit einem Gitter belegt ist, das zumindest teilweise zufällig oder pseudozufällig verteilte Gitterpunkte und/oder ungleichmäßig geformte Gitterzellen hat.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009014757 [0003]
- DE 102011014748 [0008]
- DE 102011122110 [0021]
