WO2011160791A2

WO2011160791A2 - Berührungsempfindliche fläche

Info

Publication number: WO2011160791A2
Application number: PCT/EP2011/002967
Authority: WO
Inventors: Gerd Reime
Original assignee: Gerd Reime
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2011-12-29
Also published as: DE102010024658A1; WO2011160791A3

Abstract

Eine berührungsempfindliche Fläche weist eine leitfähigen Beschichtung auf, wobei die Fläche an wenigstens zwei gegenüberliegenden Seiten mit Elektroden (1.3) zur Erzeugung eines Felds an der Fläche verbunden ist. Eine Ansteuerschaltung erzeugt eine Spannung, die an den Elektroden (1.3) mittels einer Taktschaltung (4.8) zueinander invertiert angelegt wird und an den Elektroden (1.3) durch die Annäherung eines Objekts (1.1) kapazitiv beeinflussbar ist. Die Spannungen der Elektroden werden an einem Summenpunkt (4.40) zusammengeführt. Einer Zerlegungsschaltung (4.6) zerlegt die von den Elektroden (1.3) gelieferte Spannung taktsynchron und ordnet sie den Elektroden zu. Ein Vergleicher (4.7) ist zum Vergleich der den Elektroden (1.3) zugeordneten Spannungen zur Bestimmung eines Regelwerts (4.16) zur Erfassung der Position und/oder Bewegung des Objekts (1.1) vorgesehen, wobei der Regelwert der örtlichen Position des Objekts auf der Fläche entspricht. Eine Regelschaltung ist zur invertierten Regelung der Elektroden mittels des Regelwerts (4.16) vorgesehen, bis am Vergleicher (4.7) die aus den Elektroden gelieferten Spannungen gleich sind. Dadurch wird ein kapazitiv wirkendes Touchpad geschaffen, das eine hohe Transparenz ermöglicht und vandalismussicher ist.

Description

Berührungsempfindliche Fläche

Beschreibung Bezug zu verwandten Anmeldungen

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2010 024 658.1 , hinterlegt am 22.06.2010, deren Offenbarungsgehalt hiermit ausdrücklich auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine berührungsempfindliche Fläche, wie ein Touchpad oder einen Touchscreen mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Stand der Technik

Touchpads, die bei Druck mit dem Finger einen Kontakt zwischen zwei zumindest teilweise elektrisch leitenden Flächen oder Leitungsbahnen auf diesen Flächen herstellen und somit eine entsprechende Zuordnung der Position des drückenden Fingers zur gesamten Oberfläche herstellen, sind z.B. aus der EP 2 085 861 A1 bekannt. Weiterhin sind Touchpads bekannt, bei denen voneinander isolierte elektrisch leitfähige Streifen vertikal und horizontal kreuzweise unter der Oberfläche liegen. Bei Annäherung eines Fingers bildet dieser eine Kapazität gegenüber den entsprechenden Streifen, die zur Positionsbestimmung des Fingers ausgewertet werden. Bei dieser Art von Touchpad werden pro Seite des Touchpads jeweils eine große Anzahl von Segmenten ausgewertet, was zu einem entsprechenden Leitungsaufwand führt, da jeder einzelne Streifen verdrahtet werden muss. Ein weiterer Nachteil dieser Systeme ist, dass sie aus mindestens zwei Schichten mit einer weiteren Isolierschicht dazwischen bestehen. Zumindest bei der erstgenannten Version muss auch eine Verformung der Oberfläche möglich sein, um partiell durch Drücken einen elektrischen Kontakt zwischen den leitfähigen Flächen herstellen zu können. Durch die Anzahl der in beiden Versionen für die Kontaktierung benötigten Flächen ist die Transparenz eingeschränkt, was für eine Anwendung als Touchscreen unerwünscht ist. Für ein kleines Touchpad ist es aus der EP 1 410 507 B1 bekannt, das mit wenigstens vier Leuchtdioden und einer Photodiode arbeitet. Die Leuchtdioden sitzen an den vier Seiten dieses Bedienelementes und strahlen ihr zeitcodiertes Licht in Richtung des aufgesetzten Fin-

BESTÄTIGUNGSKOPIE gers. Das in verschiedene Messstrecken auf Grund des aufgesetzten Fingers reflektierte Licht wird detektiert und zueinander ins Verhältnis gesetzt, um daraus die Position des Fingers zu ermitteln. Diese Anordnung ist jedoch für ein Touchscreen weniger geeignet. Die genannten Touchpadausführungen benötigen eine relativ dünne Schicht zwischen der aktiven Fläche und dem bedienenden Finger und sind daher gegen Vandalismus anfällig.

Aus der US 2009/0277696 A1 ist eine Eingabevorrichtung in Form eines Touchpads bekannt, bei eine Ladung an Ecken des Touchpads aufgebracht wird und der Ladungsgradient bei Be- rührung durch einen Benutzer an gegenüberliegenden Bereichen bestimmt wird, um daraus die Position der Berührung abzuleiten. Dazu wird der zugeführte Strom beeinflusst. Vorzugsweise sind zwei Platten übereinander angeordnet, um die Vorrichtung gegenüber der Umgebung wie bei einer Guard-Elektrode abzuschirmen. Aufgabe der Erfindung

Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein kapazitiv wirkendes Touchpad zu schaffen, das eine hohe Transparenz ermöglicht und vandalismussicher ist. Diese Aufgabe wird durch eine berührungsempfindliche Fläche mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die berührungsempfindliche Fläche, wie ein Touchpad oder ein Touchscreen, weist dazu eine elektrisch leitende Beschichtung auf, die resistiv oder kapazitiv wirkend ausgestaltet sein kann. Über wenigstens zwei Elektroden wird ein Feld getaktet eingespeist und abgegriffen, das auf die Annäherung eines Objekts mit Kapazitätsänderungen reagiert. Die an den Elektroden ermittelten Signale werden taktsynchron zerlegt und miteinander verglichen, um daraus einen Regelwert zu bestimmen, der der Position des Objekts entspricht. Mit diesem Regelwert werden die an den Elektroden anliegenden Signale zueinander invertiert beeinflusst, das heißt, dass die Elektroden gegenläufig geregelt werden, also wenn das Signal an einer Elektrode erhöht, das Signal an der anderen Elektrode verringert wird, bis am Vergleicher hinter dem Synchrondemodulator von den Elektroden das gleiche Signal ansteht. Vorzugsweise werden die zur Bestimmung der Position eines Gegenstands auf dem Touchpad erforderlichen Signale hierbei nur an den Elektroden abgegriffen, wodurch die Anzahl der elektrischen An- Schlüsse gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert werden kann. Durch Verwendung einer die Elektroden umgebenden, das Feld treibenden weiteren Elektrode kann die berührungsempfindliche Fläche gegenüber äußeren Einflüssen wie umgebenden Masseflächen vorzugsweise störunempfindlich ausgebildet werden und reagiert nicht auf Feuchteeinflüsse wie z.B. Betauung, die eine störende Kapazitätsänderung zwischen Elektro- de und umgebender Massefläche hervorrufen würden.

Grundsätzlich sind zwei Varianten des hier beschriebenen Touchpads denkbar. Es handelt sich um ein kapazitiv arbeitendes Touchpad bzw. einen kapazitiv arbeitenden Touchscreen, das heißt, dass an die elektrisch leitende Beschichtung angelegte getaktete Signale einen gleichmäßigen Feldgradienten erzeugen. Durch ein Objekt, beispielsweise einen Finger, wird eine Kapazität erzeugt, die das Feld beeinflusst. In einer Ausführungsform arbeitet das Touchpad resistiv-kapazitiv mit einer schwach leitenden Beschichtung, die einen Widerstand aufweist. In einer weiteren Ausführungsform arbeitet das Touchpad kapazitiv-kapazitiv mit kleinen, nicht miteinander verbundenen leitfähigen Flächen, die untereinander Kapazitäten bilden, welche dann durch die zusätzliche Kapazität des Objekts beeinflusst werden. Beide arbeiten mit der gleichen Elektronik und liefern gleiche Ergebnisse.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Kurzbeschreibung der Figuren

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in den beigefügten Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines kapazitiv-resistiven Touchpads,

Fig. 1.1 die Wirkung der parasitären Kapazität eines umgebenden Metallrahmens,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Touchpads mit das Feld treibenden Elektroden, Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Touchpad gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine Anordnung der Kapazitäten 3.5 in der Auswerteelektronik,

Fig. 4.1 eine Anordnung der Kapazitäten 3.5 mit das Feld treibenden Elektroden,

Fig. 4.2 ein Beispiel eines schematisch dargestellten taktsynchronen Wechselsignals mit einem taktsynchronen Anteil,

Fig. 5.0 ein Ausführungsbeispiel eines kapazitiv-kapazitiven Touchpads,

Fig. 5.1 die Position der Kapazitäten zwischen den leitfähigen Flächen,

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel eines kapazitiv-kapazitiven Touchpads mit das Feld treibenden Elektroden, Fig.7 ein Ausführungsbeispiel eines resistiv-kapazitiven Touchpads mit das Feld treibenden Elektroden,

Fig. 8 eine Ausführung einer Elektronik für ein resistiv-kapazitives Touchpad mit das Feld treibenden Elektroden,

Fig.9. ein Ausführungsbeispiel einer Sensorelektronik für ein resistiv-kapazitives Touchpad,

Fig.10 die Anordnung der Elektroden 1.3 und 6.1 in der Elektronik,

Fig. 1 1 eine Ausführung der Elektronik mit einem Standard-IC,

Fig. 2 Kurvenverläufe bei Bewegung des Fingers über das Touchpad,

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird jetzt beispielhaft unter bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Allerdings handelt es sich bei den Ausführungsbeispielen nur um Beispiele, die nicht das erfinderische Konzept auf eine bestimmte Anordnung beschränken sollen. Bevor die Erfindung im Detail beschrieben wird, ist darauf hinzuweisen, dass sie nicht auf die jeweiligen Bauteile der Vorrichtung sowie die jeweiligen Verfahrensschritte beschränkt ist, da diese Bauteile und Verfahren variieren können. Die hier verwendeten Begriffe sind lediglich dafür bestimmt, besondere Ausführungsformen zu beschreiben und werden nicht einschränkend verwendet. Wenn zudem in der Beschreibung oder in den Ansprüchen die Einzahl oder unbestimmte Artikel verwendet werden, bezieht sich dies auch auf die Mehrzahl dieser Elemente, solange nicht der Gesamtzusammenhang eindeutig etwas Anderes deutlich macht.

Wenn im Folgenden von einer Kapazität zwischen Finger und Touchpadfläche die Rede ist, kann es sich bei der Touchpadfläche entweder um eine resistive Beschichtung (Fig. 7) oder um isolierte Flächen (Fig. 6) handeln, wobei die Beschichtung auf der vom Finger abgewandten Seite der Touchpadfläche, zumindest aber nicht auf der dem Finger zugewandten Seite der Touchpadfläche aufgebracht ist. Resistiv-Kapazitives Touchpad

Um ein Touchpad mit möglichst hoher Transparenz zu verwirklichen, wird eine transparente Scheibe, z.B. eine dünne Glasplatte mit einer elektrisch schwach leitenden Beschichtung versehen. Schwach leitend heißt in diesem Fall, dass sie einen Widerstandswert von z.B. 10 bis 500 K-Ohm pro cm (kQ/cm) aufweist. Die Beschichtung kann zum Beispiel aus einer aufgedampften Metallschicht bestehen. Eine nur schwach leitende Beschichtung kann sehr dünn ausgeführt werden und ist somit auch sehr transparent. Die Beschichtung kann vorteilhaft z.B auf der Rückseite einer 5 mm starken Verbundglasplatte angebracht sein, so dass sie gegen Beschädigung, z.B. durch Vandalismus geschützt ist.

Am Rand des Touchpads sind streifenförmige Elektroden angebracht, die im Verhältnis zur schwach leitfähigen Beschichtung niederohmig ausgeführt werden. Niederohmig heißt in diesem Fall z.B. dass die Elektroden einen Widerstand aufweisen, der kleiner 100 Ohm pro cm (Ω/cm) ist.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung für ein Touchpad 1.2, das eine Fläche 1.4 mit einer auf der Rück- seite elektrisch schwach leitfähig beschichtete Beschichtung aufweist, wobei an der Fläche 1.4 vier umgebenden Elektroden 1.3 angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel umfasst das Touchpad 1.2 als Fläche 1.4 eine 5 mm starken Glasplatte, die auch problemlos als Verbundglasscheibe ausgeführt werden kann. In den vier Randbereichen der schwach leitfähigen Fläche 1.4 sind vier Elektroden 1.3 angebracht. Diese Elektroden sind entweder mit der leitfähigen Fläche 1.4 direkt verbunden oder koppeln ihr elektrisches Signal kapazitiv in die Fläche ein. Dies ist z.B. dann angezeigt, wenn sich die Elektroden 1.3 innerhalb eines nach außen elektrisch isolierten Gehäuses befinden, auf dem dann das Touchpad 1.2 mit der schwach leitfähigen Fläche 1.4 nur aufgelegt wird.

Eine Hand 1.1 mit bedienendem Finger erzeugt zwischen dem Finger und der schwach leitfähigen Fläche 1.4 auf der Unterseite der Scheibe bei entsprechender elektrischer Beschaltung der Fläche eine Kapazität 3.4 gemäß Fig. 1.1. Auf Grund der Größe eines menschlichen Körpers und seiner Kapazität gegenüber der Umwelt von einigen nF wird in der weiteren Darstel- lung bei der Berührung des Fingers auf der Oberfläche des Touchpads 1.2 von einer sich dann ausbildenden Kapazität 3.4 gegen Masse ausgegangen.

Erfindungsgemäß ergibt sich eine Anordnung in der Art, dass eine Auswertung der Fingerposition auch unter kritischen Einbaubedingungen und Fremdeinflüssen einwandfrei erfolgen kann. Kritische Einbaubedingungen liegen vor, wenn z.B. ein metallischer Rahmen direkt das Touchpad umgibt. Fremdeinflüsse können z.B. Feuchtigkeit oder über das Touchpad laufende Wassertropfen sein.

Zuerst wird die Grundfunktion der Anordnung des Touchpads beschrieben. Hierbei wird auf die Unterdrückung oben genannter Einflüsse noch keine Rücksicht genommen. Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Sensorelektronik mit einer geschlossenen Regelung zur Detektion der Fingerposition auf dem beschriebenen Touchpad. Der Einfachheit halber wird die Sensorelektronik für die Messwerterfassung entlang nur einer Achse eines beliebigen Koordinatensystems dargestellt.

R bezeichnet die Widerstandsstrecke der schwach leitenden Fläche 1.4 zwischen zwei gegenüberliegenden Elektroden 1.3. Die umgebende Fläche 3.1 kann z.B. das metallische Gehäuse des Touchscreens sein. Es wird davon ausgegangen, dass diese umgebende Fläche im allgemeinen auf Massepotential der Elektronik liegt und sich aus konstruktiven Gründen sehr nah an den Elektroden 1.3 befinden kann.

Ein Taktgenerator 4.8 liefert ein erstes Taktsignal 4.13 an eine erste geregelte Spannungsquelle 4.10 und ein zweites zum ersten Taktsignal 4.13 invertiertes Taktsignal 4.12 an eine zweite geregelte Spannungsquelle 4.9. Die Frequenz des Taktgenerators kann frei gewählt werden, im Ausführungsbeispiel liegt sie bei ca. 100 kHz. Das Taktsignal 4.12 bzw. 4.13 kann z.B. ein Rechteck- oder Sinussignal sein. Die erste geregelte Spannungsquelle 4.10 speist über die hochohmigen Widerstände 4.20 und 4.21 , die beispielsweise einen Wert von 220 kQ aufweisen können, das in der Amplitude geregelte Taktsignal 4.13 in den Eingang des Wechselspannungsverstärkers 4.5. Analog dazu speist die zweite geregelte Spannungsquelle 4.9 über die hochohmigen Widerstände 4.22 und 4.23, die beispielsweise einen Wert von 220 kQ aufweisen können, das geregelte Taktsignal 4.12 auch in den Eingang des Verstärkers 4.5. Da beide Signale zueinander invertiert sind, heben sie sich bei entsprechend geregelten Amplituden am Summenpunkt 4.40, wobei am Eingang des Verstärkers 4.5 das taktsynchrone Wechselsignal dann im Wesentlichen null beträgt, das heißt, dass es keinen taktsynchronen Anteil enthält.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann das taktsynchrone Wechselsignal am Summenpunkt 4.40 demnach ohne oder mit einen taktsynchronen Anteil vorliegen, je nach dem ob sich das System im ausgeregelten Zustand befindet oder nicht. Ist im taktsynchronen Wechselsig- nal kein taktsynchroner Anteil vorhanden, so ist das Signal im Wesentlichen null, das heißt, dass es keinen taktsynchronen Anteil enthält. Der Wechsel des taktsynchronen Wechselsignals erfolgt von einer Polarität zur anderen und ist phasenstarr, hat jedoch nur Bezug zu sich selbst, das heißt die Polarität bezieht sich auf den Gleichspannungsmittelwert des taktsynchrone Wechselsignals, vorzugsweise eines floatenden Gleichspannungsmittelwerts.

Hochohmig bedeutet, dass ein Auflegen eines Fingers z.B. in der Nähe der Elektrode 1.3 durch die dadurch entstehende Kapazität nach Masse am Mittenpunkt zwischen den Wider- ständen 4.21 und 4.20 bzw. 4.22 und 4.23 einen deutlichen, in der nachfolgenden Schaltung detektierbaren Einfluss auf das dort anstehende Taktsignal ausübt. In der Praxis kann es sich um Widerstände im Bereich einiger Kilo-Ohm bis Mega-Ohm handeln. Am Mittenpunkt der Reihenschaltung der zwei hochohmigen Widerstände 4.22 und 4.23 ist die erste Elektrode 1.3 und am Mittenpunkt zwischen den hochohmigen Widerständen 4.20 und 4.21 die zweite, der ersten gegenüberliegenden Elektrode 1.3 angeschlossen. Zwischen den beiden Elektroden 1 .3 liegt daher eine Wechselspannung in der Art an, dass die Wechselspannung an einer Elektrode 1.3 gegenüber einem Bezugspunkt, z.B. dem Massepotential der Touchpadelektronik am größten ist, während sie über den Weg zur gegenüberliegenden Elektrode, in diesem Fall der Widerstandsstrecke R, die durch die Fläche 1.4 gebildet wird, zur Mitte zwischen den beiden Elektroden abnimmt und in der Mitte des Touchpads den Wert„Null" annimmt. Im weiteren Weg über die Fläche 1.4 nimmt die Wechselspannung mit invertierter Phase wieder zu.

Ohne die zusätzliche Kapazität eines Fingers 1.1 auf dem Touchpad werden im ausgeregelten Zustand der Schaltung gleich große, aber in der Phase gegeneinander invertierte Spannungsamplituden an den Ausgängen der geregelten Spannungsquellen 4.9 und 4.10 anliegen. Beide Spannungsamplituden heben sich am Summenpunkt 4.40 und damit am Eingang des (Wech- selspannungs-)Verstärkers 4.5 auf. Da der Verstärker 4.5 am Eingang im ausgeregelten Zustand der Schaltung lediglich Rauschen sieht, kann er sehr hoch verstärken, bzw. als hoch verstärkender Begrenzerverstärker ausgeführt werden. Das Ausgangssignal 4.14 des Verstärkers 4.5 wird dem Synchrondemodulator 4.6 zugeführt. Dieser erhält sein zur Demodulation nötiges Taktsignal über 4.18 aus dem Taktgenerator 4.8. Im ausgeregelten Zustand der Schal- tung besteht das Signal 4.14 lediglich aus dem Verstärkerrauschen ohne taktsynchrone Anteile. Der Synchrondemodulator 4.6 liefert ein erstes Ausgangssignal 4.15, das einem der beiden Taktsignale 4.12 bzw. 4.13 zugeordnet ist, während das zweite Ausgangssignal 4.17 entsprechend dem jeweils anderem Taktsignal entspricht. Die Ausgangssignale 4.15 und 4.17 des Synchrondemodulators 4.6 werden dem integrierenden Vergleicher 4.7 zugeführt. Dieser kann als hoch verstärkender Operationsverstärker ausgeführt sein, d.h. auch die geringsten Spannungsunterschiede zwischen 4.15 und 4.17 verändern den Ausgangswert 4.16 am Ausgang des Vergleichers 4.7. Sind beide Signale 4.15 und 4.17 im Mittel nicht genau gleich groß, entsteht ein entsprechender Ausgangswert 4.16, der über die geregelten Spannungsquellen 4.9 und 4.10 die Amplituden der Taktsignale 4.12 und 4.13 so regelt, das sich am Eingang des Vergleichers 4.7 wieder gleich große Spannungen einstellen. Dazu werden die geregelten Spannungsquellen 4.9 und 4.10 jeweils direkt bzw. invertiert mit dem Ausgangswert 4.16 angesteuert. Die entsprechende Invertierung der Regelspannung wird über die Invertierungsstufe 4.1 1 erreicht. Im Gegensatz zu einem Komparator, der lediglich zwei Zustände null und eins ausgibt, liefert der Vergleicher 4.7 am Ausgang einen Ausgangswert 4.16 als Gleichspannung, der zwischen der minimalen und der maximalen Re- gelspannung liegt.

Solange kein Finger 1.1 die Symmetrieverhältnisse des Touchpads stört, stellen sich gleiche Verhältnisse an beiden geregelten Spannungsquellen 4.9 bzw. 4.10 ein, d.h. die zur Amplitudenregelung benötigten Regelspannungen sind gleich groß. In diesem Fall, also im ausgere- gelten Zustand steht am Eingang bzw. am Ausgang des Verstärkers 4.5 kein taktsynchrones Wechselsignal mit taktsynchronem Anteil TW an, im Idealfall also ein„Null"-Signal bzw. nur das Verstärkerrauschen. Der Ausgangswert 4.16 nimmt ohne„Störung" durch einen Finger 1.1 einen mittleren Wert an. Bei Störung der Symmetrie, also wenn z.B. ein Finger 1.1 in die Nähe einer der beiden Elektroden 1.3 gebracht wird, entsteht im ersten Moment am Eingang des Verstärkers 4.5 ein taktsynchrones Wechselsignal TW mit einem taktsynchronen Signalanteil, der über den Syn- chrondemodulator 4.6 und den integrierenden Vergleicher 4.7 den Ausgangswert 4.16 so verändert, dass das Eingangssignal des Verstärkers 4.5 wieder zu„Null" ausgeregelt wird. In die- sem Fall wurde die Spannung an der Elektrode mit der Fingerannäherung in der Amplitude heraufgeregelt, während die gegenüberliegende Elektrode in der Amplitude heruntergeregelt wurde.

Der Ausgangswert 4.16 der Schaltung in Fig. 9 wird somit einen bestimmten elektrischen Wert einnehmen, der der örtlichen Position des Fingers auf dem Touchpad entspricht. Eine Verschiebung des Fingers im Bereich zwischen den beiden gegenüberliegenden Elektroden 1.3 wird dann direkt zu einer entsprechenden Änderung des Ausgangswertes 4.16 führen.

Die oben beschriebene Schaltung kann selbstverständlich auch nahezu vollständig digital auf- gebaut werden, z.B. mit einem Ein-Bit Wandler an Stelle des dargestellten Synchrondemodu- lators und einem Prozessor zur Weiterverarbeitung der gewonnenen Daten, D/A Wandlern an Stelle der geregelten Spannungsquellen usw. Maßgebend ist nur, dass die Position z.B. eines Fingers auf dem Touchpad elektrisch erfasst wird. Ausführungsformen der oben dargestellten Elektronik sind z.B. als 5-Kanal Standard-IC 909.05 der Elmos Semiconductors AG erhältlich. 5-Kanal bedeutet, das 5 gleichartige Kanäle in verschiedenen Messphasen per Software mit der Taktphase 0 oder 180° beschaltet und auch beliebig einander zugeordnet werden können. ln verschiedenen nacheinander erfolgenden Messphasen können z.B. die Position des Fingers auf dem Touchpad in der Ebene also bezogen auf eine Position in einem x-y- Koordinatensystem gemessen werden, sowie auch die Position bezogen auf eine etwaige Z- Achse, also die Annäherung des Fingers auf die Touchpadoberfläche.

Im Ausführungsbeispiel ist die Bestimmung der Position des Fingers in Richtung nur einer Achse dargestellt, die Auswertung für die weiteren Achsen kann analog der ersten aufgebaut sein. Die Detektion der Fingerposition erfolgt dann z.B. sequentiell, also z.B. abwechselnd in zwei Messbereichsabschnitten zur Bestimmung der Position des Fingers in x- oder y- Richtung. Im Ausführungsbeispiel wird die Position des aufgelegten Fingers 1.1 der Hand in x- oder in y-Richtung festgestellt. Eine Position direkt in der Mitte des Touchpads führt jedoch zu keiner Veränderung des Ausgangswertes 4.16 für die Positionsbestimmung in x- oder in y- Richtung. In Fig. 12 ist im Verlauf 12.1 der Ausgangswert 4.16 bei der Erfassung einer Bewegung eines Fingers in x-Richtung über das Touchpad 1.2 dargestellt.

Um auch die Position des Fingers 1.1 in der Mitte des Touchpads eindeutig zu detektieren, sind in einem weiteren, nicht näher dargestellten Messbereichsabschnitt die Taktphasen der ersten geregelten Spannungsquelle 4.10 und der zweiten geregelten Spannungsquelle 4.9 gleichphasig und mit einer weiteren, nicht näher dargestellten geregelten Spannungsquelle mit gegenüber den ersten beiden Spannungsquellen invertierten Takt verglichen. Das Signal der weiteren Spannungsquelle wird über ähnliche Widerstände wie 4.20 und 4.21 in den Eingang des Verstärkers 4.5 geführt. In diesem Messabschnitt wird dann eine Annäherung des Fingers auf dem gesamten Touchpad gleichmäßig erfasst, wie es der Verlauf 12.2 in Fig. 12 zeigt. In Fig. 1 1 ist dieses Ausführungsbeispiel gezeigt.

Bei einem kleinen Finger oder bei Tragen eines Handschuhs ergeben sich kleinere Kapazitätsänderungen, daher werden beide Kurvenverläufe geringere Wertänderungen aufweisen. Umgekehrt, z.B. bei einem großen Finger werden beide Kurven Verläufe entsprechend größer ausfallen. Wird der Wert der Annäherung 12.2 mit den Werten der Position 12.1 in x- bzw. in y-Richtung verrechnet, kann die genaue Position eines Fingers, unabhängig von seiner Größe, auf dem Touchpad bestimmt werden.

Kapazitiv-Kapazitives Touchpad In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird an Stelle der elektrisch schwach leitfähigen Beschichtung eine Anzahl von kleinen Flächen geschaffen. Dies kann z.B. durch Unterbrechungen in der ansonsten leitfähigen Beschichtung bzw. Fläche 1.4 geschehen, so dass z.B. kleine Quadrate von z.B. 5 mm Kantenlänge entstehen. Werden die Unterbrechungen sehr dünn ausgeführt, wie es z.B. durch Lasern möglich ist, bildet sich zwischen den Quadraten eine entsprechend hohe Kapazität aus, wobei gleichzeitig die sehr dünne Unterbrechung der leitfähigen Fläche nahezu unsichtbar bleibt.

Fig. 5.0 zeigt ein solches Touchpad mit kleinen, voneinander elektrisch isolierten leitfähigen Flächen 5.3 und Unterbrechungen 5.2 zwischen den leitfähigen Flächen. Fig. 5.1 zeigt die Position der Kapazitäten 3.5 zwischen den elektrisch isolierten leitfähigen Flächen 5.3 bzw. zu den Elektroden 1.3. 3.1 ist eine etwa vorhandene umgebende Fläche mit Massepotential, z.B. der metallische Rahmen des Touchpads. Bei entsprechend dünner Unterbrechung 5.2 kann die Kapazität 3.5 zwischen zwei benachbarten Flächen z.B. 50 pF betragen. In einer Reihenschaltung von z.B. 20 Flächen ergibt sich somit eine Gesamtkapazität von 2.5 pF, ein Kapazitätswert, bei dem sich mit der vorgeschlagenen Schaltungsausführung präzise die Position eines Fingers auf dem beschriebenen Touchpad ermitteln lässt.

Fig. 4 zeigt die Anordnung der so entstandenen Kapazitäten 3.5 in der Auswerteelektronik. Die Ausführung der Elektronik und die dazugehörige Beschreibung sind identisch zu der oben beschriebenen Ausführung eines Touchpads mit durchgehender leitfähiger Beschichtung. Die durchgehend leitfähige Beschichtung ist in diesen Fall durch eine Reihenschaltung von vielen kleinen Kapazitäten 3.5 ersetzt. Bei Vorhandensein eines Fingers auf der Touchpadoberfläche entsteht zwischen der Bezugsmasse und einem Abgriff zwischen den Kondensatoren eine zusätzliche Kapazität 3.4. Dadurch wird die Auslöschung des Eingangssignals am Eingang des Verstärkers 4.5 unvollständig und der Regelwert 4.16 verändert sich, bis wieder eine vollständige Auslöschung des Eingangssignals, dem taktsynchronen Wechselsignal TW am Ver- stärker 4.5 erreicht ist. Der Regelwert 4.16 am Ausgang der Regelschaltung in Fig. 4 nimmt somit einen bestimmten elektrischen Wert ein, der der örtlichen Position des Fingers in einer Ebene auf dem Touchpad entspricht. Eine Verschiebung des Fingers im Bereich zwischen den beiden gegenüberliegenden Elektroden 1.3 führt dann auch direkt zu einer entsprechenden Änderung des Ausgangswertes 4.16.

Im letztgenannten Ausführungsbeispiel kann der Widerstandswert der einzelnen Flächen 5.3 beliebig niederohmig sein. Dieses ist dann vorteilhaft, wenn es nicht auf Transparenz des Touchpads ankommt und es z.B. als gedruckte Schaltung ausgeführt werden kann. Resistiv-Kapazitives Touchpad mit einer das Feld treibenden Elektrode

In den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde noch keine Rücksicht auf den Ein- fluss von Störeinflüssen, z.B. durch umgebende Flächen mit Massepotential, genommen, wie sie z.B. der metallische Gehäuserahmen des Touchpads sein können. Bei einem metallischen Gehäuserahmen treten Kapazitäten zwischen dem Touchpad, bzw. den Elektroden 1.3 und dem umgebenden Gehäuserahmen auf. Dabei ist es gleich, ob die Touchpadfläche wie in Fig. 7 resistiv oder wie in Fig. 5 kapazitiv ausgeführt wird. Fig. 1.1 veranschaulicht am Beispiel der resistiven Touchpadausführung der Fig. 7 die auftretenden parasitären Kapazitäten 3.2 zwischen der Elektrode 1.3 und z.B. einem umgebenden metallischen Rahmen 3.1 , also einer Fläche mit Massepotential. Diese parasitären Kapazitäten 3.2 bilden sich insbesondere in den Randbereichen des Touchpads zwischen der schwach leitfähigen Fläche 1.4 und dem metallischen Rahmen 3.1 aus. Diese Kapazitäten können ein Vielfaches der Kapazität 3.4 zwischen einem Finger und der leitfähigen Fläche 1.4 , den Flächen 5.3 oder den Elektroden 1.3 sein. Kommt dann noch ein Einfluss von Feuchtigkeit hinzu, kann die Nähe der umgebenden Massefläche 3.1 kapazitiv einen so großen Einfluss haben, dass eine Fingerannäherung auf der Touchpadfläche kaum noch detektiert werden kann. Besonders im Einsatz in Feuchträumen kann eine leicht leitfähige Wasserschicht zusätzlich eine erhebliche Kapazität zwischen den Elektroden bzw. der eigentlichen Touchpadfläche und einer umgebenden Massefläche ausbilden. Die geringe Kapazitätsänderung durch die Fingerannäherung wird dadurch möglicherweise vollständig überdeckt. Eine weitere Ausführung der Erfindung soll die oben beschriebenen Probleme nicht erst aufkommen lassen. Zur nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels muss zum besseren Verständnis Folgendes vorab erläutert werden:

Im Stand der Technik setzt man zur Eliminierung einer störenden Kapazität zwischen einer Messelektrode und einer umgebenden Massefläche in der Regel eine sogenannte Schirmelektrode ein. Dazu wird das Signal der gegen kapazitive Störeinflüsse zu schützenden Messelektrode hochohmig abgenommen und über einen Impedanzwandler niederohmig an die Schirmelektrode geleitet. Die Schirmelektrode folgt also in ihrer Spannung somit der Messelektrode. Dadurch werden zwar störende Kapazitäten verringert, jedoch führt eine Verände- rung der Spannung an der Messelektrode, z.B. durch Feuchteeinflüsse, zur entsprechend gleichgerichteten Veränderung der Spannung an der Schirmelektrode. Das bedeutet, eine Schirmelektrode nach dem Stand der Technik hilft zwar gegen parasitäre Kapazitäten z.B. zwischen einer umgebenden Massefläche und der Messelektrode, jedoch verbleiben weiterhin die ungewünschten Einflüsse eines elektrisch leitfähigen Feuchtefilms auf der Touchpado- berfläche. In der folgenden Beschreibung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels wird jedoch keine der im Stand der Technik so oft verwendeten Schirmelektrode behandelt.

Eine Schirmelektrode wird wie obig beschrieben abhängig von dem Potential an der Messelektrode auf gleichem Potential mitgeführt. Die in diesem Ausführungsbeispiel verwendete zusätzliche Elektrode 6.1 wird entgegengesetzt dem Potential der eigentlichen Messelektrode geregelt.

Diese Elektrode 6.1 wird also nicht der Messelektrode nachgeführt, sondern sie treibt aktiv das Feld. Aktiv das Feld treiben bedeutet in diesem Fall, das die Elektrode 6.1 niederohmig, z.B. mit einem Innenwiderstand von 50 Ohm, ein Feld mit z.B. 100 kHz aussendet, das zwar ab- hängig vom dem Feld der Elektrode 1.3 ist, diesem jedoch nicht in der Weise nachgeführt wird, dass die Elektrode 6.1 auf dem gleichem Potential mitgeführt wird. Im Gegensatz hierzu wird die zusätzliche Elektrode 6.1 entgegengesetzt dem Potential der Elektrode 1.3 geregelt, was im weiteren näher beschrieben wird. Masseflächen in der Nähe dieser Elektrode haben mit ihren kapazitiven Einfluss so gut wie keine Wirkung auf das Signal an dieser Elektrode.

Entgegengesetzte Regelung heißt, das wenn sich eine Wechselspannung an der Messelektrode durch eine Veränderung, z.B. durch die kapazitive Wirkung einer Handannäherung, hin zu kleineren Werten verändert, die Wechselspannung an der das Feld treibenden umgebenden Elektrode entsprechend gegenläufig zur Messelektrode so lange erhöht wird, bis an der Messelektrode wieder die ursprüngliche Spannung ansteht. Dazu ist die das Feld treibende Elektrode und die Messelektrode über unterschiedliche Impedanzen an das gleiche Potential angeschlossen.

Bei der hier beschriebenen Ausführung handelt es sich somit auch nicht um die oft im Stand der Technik verwendete Anordnung mit sendenden und empfangenden Elektroden.

Den mechanischen Aufbau der Elektrodenanordnung zeigt Fig. 2. Die zum Touchpadmittel- punkt hin liegenden Elektroden 1.3 sind von den das Feld treibenden Elektroden 6.1 umgeben. Diese können wie in Fig. 2 parallel zu den Elektroden 1.3 angeordnet oder auch an den seitlichen Außenseiten des Touchpads angebracht sein. Wesentlich ist, dass sie zwischen den Elektroden 1.3 und einer möglichen umgebenden Massefläche 3.1 liegen. Fig. 10 zeigt die Einbindung der Elektroden 1.3 und 6.1 in die Auswerteelektronik. Fig. 3 zeigt die Anordnung im Querschnitt. Die das Feld treibende Elektrode 6.1 wird z.B. mit einer Frequenz von 100 kHz erregt und erzeugt ein elektrisches Feld 3.3. Die Ansteuerung dieser E- lektrode erfolgt niederohmig, so dass eine Kapazität zwischen der Elektrode 6.1 und der um- gebenden Massefläche 3.1 keinen wesentlichen Einfluss auf das Signal an der Elektrode 6.1 ausübt. Die an der Elektrode 1.3 anliegende elektrische Wechselspannung entspricht ohne Fingereinfluss im Wesentlichen der Spannung an der Elektrode 6.1. Ein möglicher Feuchtefilm 3.6 wird vom elektrischen Feld 3.3 in der Art beeinflusst, dass er selbst zu einem sendenden Element wird. Da die Wechselspannung an den Elektroden 6.1 und 1.3 gleich ist, hat der Feuchtefilm somit keinen Einfluss auf die Elektrode 1.3. Dabei ist es unwesentlich, ob das Touchpad mit der schwach leitfähigen Fläche 1.4 oder mit elektrisch isolierten Flächen 5.3 aufgebaut ist.

Fig. 8 veranschaulicht das Messprinzip am Beispiel der x-Messachse. Die Elektronik stimmt im Wesentlichen mit der bereits beschriebenen Elektronik in Fig. 9 überein. 7.1 und 7.2 sind zwei unterschiedliche Widerstandswerte R1 und R2 der schwach leitenden Beschichtung der Touchpadfläche. 7.3 entspricht in Fig. 7 der Position des Fingers auf der Touchpadoberfläche und somit der Kapazität 3.4 zwischen dem Finger 1.1 und der schwach leitfähigen Fläche 1.4. Die das Feld treibenden Elektroden 6.1 sind zwischen den Elektroden 1.3 und einer umge- benden Fläche 3.1 mit Massepotential, beispielsweise einem Metallrahmen, angeordnet. Wie aus Fig. 7 und 8 hervorgeht, sind die vier Elektroden 6.1 elektrisch entsprechend den vier E- lektroden 1.3 zugeordnet. Die Ansteuerung der das Feld treibenden Elektroden 6.1 erfolgt über die niederohmigen Widerstände 4.35 und 4.36 bzw. 4.37 und 4.38. Diese bilden jeweils einen Spannungsteiler mit gleichem Teilerverhältnis wie es die Widerstände 4.22 und 4.23 bzw. 4.20 und 4.21 zusammen mit dem Widerstand 7.1 und 7.2 der Touchpadfläche bilden. Die Elektroden 6.1 sind am Knotenpunkt 4.24 bzw. 4.25 angeschlossen.

Ohne einen äußeren Einfluss ist die Wechselspannung an der jeweiligen äußeren Elektrode 6.1 somit gleich der Wechselspannung an der jeweiligen inneren Elektrode 1.3. Die Kapazität zwischen der das Feld treibenden Elektroden 6.1 und der nicht näher dargestellten Massefläche hat auf Grund der niederohmigen Ansteuerung über die niederohmigen Widerstände 4.35, 4.36 und 4.37, 4.38 keine wesentliche Auswirkung auf den Signalverlauf an der das Feld treibenden Elektroden 6.1. Zum Verständnis der Funktionsweise wird ein Finger in der Nähe der Elektrode 1.3, die am Knotenpunkt 4.26 angeschlossen ist, auf das Touchpad gesetzt. Dabei bildet sich eine Kapazität 3.4 zwischen dem Körper bzw. Finger und den Widerständen 7.1 und 7.2, also entspre- chend den Widerstandswerten R1 und R2 der Touchpadfläche aus. Durch die Kapazität verringert sich die Wechselspannung am Knotenpunkt 4.26 der hochohmigen Widerstände 4.22 und 4.23. Dies ist auch der Anschluss für die entsprechende Elektrode 1.3. Entsprechend heißt, das vier Elektroden das Touchpad umgeben, also an jeder Seite eine.

In Folge des aufgesetzten Fingers entsteht am Eingang des Verstärkers 4.5 ein taktsynchrones Wechselsignal TW mit taktsynchronem Signalanteil, der mit der bereits beschriebenen Elektronik wieder zu Null ausgeregelt wird. Dazu erhöht sich die Signalamplitude am Ausgang der geregelten Spannungsquelle 4.9 und somit auch an der das Feld treibenden entsprechend zugeordneten Elektrode 6.1 , die im Ausführungsbeispiel am Knotenpunkt 4.24 angeschlossen ist. Parallel zu diesem Vorgang wird im Ausführungsbeispiel die Signalamplitude an der geregelten Spannungsquelle 4.10 verringert, was zu einer Verringerung der Amplitude am Anschluss 4.27 für die entsprechende Elektrode 1.3 und am Anschluss 4.25 für die entsprechend zugeordnete Elektrode 6.1 führt.

Die zusätzliche Kapazität 3.4 durch den Finger führt daher zu einer entsprechenden Veränderung des Ausgangswertes 4.16. Wird der Finger über die Touchpadfläche von einer Seite zur anderen Seite geführt, verändert sich der Ausgangswert 4.16 von einem maximalen zu einem minimalen Wert, wie es der Verlauf des Ausgangswertes 12.1 in Fig. 12 darstellt. Werden die entsprechenden geregelten Spannungsquellen 4.9 und 4.10 mit der gleichen Taktphase und gleichem Taktverlauf und gleichem Regelungssignalverlauf angesteuert und mit einer in Fig.8 nicht näher dargestellten, weiteren entgegengesetzt zu den Spannungsquellen 4.9 und 4.10 geregelten Spannungsquelle mit invertierter Phase verglichen, ergibt sich bei gleicher Fingerbewegung einen Verlauf 12.2 des Ausgangswertes 4.16 in Fig. 12. Bei entsprechender Ver- rechnung beider Messwerte lässt sich also die genaue Position eines Fingers, unabhängig von seiner Größe/Fläche auf dem Touchpad bestimmen.

Kapazitäten zwischen der Touchpadfläche und einer umgebenden Masse 3.1 wirken sich nach oben beschriebener Ausführung nicht mehr störend aus. Ein möglicher Feuchtefilm 3.6 wirkt sich ebenfalls nicht mehr störend aus, da er vom elektrischen Feld 3.3 in der Art beein- flusst ist, das er selbst zu einem sendenden Element wird. Da die Wechselspannung an einer Elektrode 6.1 , dem von ihr beeinflussten Feuchtefilm 3.6 und der entsprechenden Elektrode 1.3 gleich sind, hat der Feuchtefilm somit keinen Einfluss auf das elektrische Signal an der Elektrode 1.3. Kapazitiv-Kapazitives Touchpad mit einer das Feld treibenden Elektrode

Ähnlich der Ausführung in Fig. 7 und 8 zeigt Fig. 6 und Fig. 4.1 die Anordnung der das Feld treibenden Elektroden 6.1 bei der Ausführung des Touchpads mit elektrisch isolierten Flächen 5.3. Wie in Fig. 8 sind die niederohmigen Widerstände 4.35, 4.36, 4.37 und 4.38 mit den am Knotenpunkt 4.24 und 4.25 angeschlossenen Elektroden 6.1 vorhanden.

Wie bereits oben erläutert, kann die gesamte für das hier beschriebene Touchpad benötigte Elektronik mit dem Standard IC 909.05 der Firma Elmos aufgebaut werden. Fig. 11 zeigt den dazu benötigten Aufwand. Für die horizontale Achse sind die beiden Ausgänge der geregelten Spannungsquellen für das erste Taktsignal 4.13 und das zweite invertierte Taktsignal 4.12 mit den in der Fig. 10 beschriebenen entsprechenden Widerständen 4.1 bis 4.4 und 4.35 bis 4.38 dargestellt. Die weiteren Ausgänge 11.1 und 11.2 weiterer geregelter Spannungsquellen dienen zur Messung der vertikalen Achse des Touchpads. Werden die oben beschriebenen Aus- gänge alle mit gleicher Phase getaktet, kann der Ausgang 11.3 mit invertierter Taktphase betrieben werden. Der niederohmige Spannungsteiler, wie ihn z.B. 4.38 und 4.37 bildet, kann in diesem Fall entfallen, da keine das Feld treibende Elektrode beschaltet werden muss. Über die Widerstände 10.1 und 10.2 wird das Eingangssignal am Wechselspannungsverstärker 4.5 zu Null ausgeregelt. Eine etwaige Kapazität der Touchpadfläche gegenüber der Umgebung kann mit einem Ausgleichskondensator 10.3 ausgeglichen werden. Dies ist sinnvoll, wenn es sich um eine große Touchpadfläche handelt. Bei entsprechender Beschaltung ergibt sich dann bei einem Überstreichen des Touchpads mit dem Finger der Kurvenverlauf 12.2 in Fig. 12. Er entspricht der Z-Achse, also der Annäherung, während die Positionsbestimmung der x- und y- Achse beim entsprechendem Überstreichen die Kurvenform 12.1 ergeben. Die x- y- und z- Position werden im IC 909.05 sequentiell gewonnen und stehen am Ausgang als Datenstrom 11.4 zur Verfügung.

Es versteht sich von selbst, dass diese Beschreibung verschiedensten Modifikationen, Änderungen und Anpassungen unterworfen werden kann, die sich im Bereich von Äquivalenten zu den anhängenden Ansprüchen bewegen. Bezugszeichenliste

1.1 Hand mit bedienenden Finger

1.2 transparente Scheibe

1.3 Elektroden

1.31 erste Elektrode

1.32 zweite Elektrode

1.4 schwach leitfähige Fläche

2.1 Feld treibende Elektrode

3.1 Umgebende Fläche mit Massepotential

3.2 parasitäre Kapazität

3.3 elektrisches Feld

3.4 Kapazität zwischen Finger und 1 ,4 oder 5.3 bzw. Elektroden 1.3

3.5 Kapazitäten zwischen leitfähigen Flächen

3.6 Feuchtefilm

4.5 Wechselspannungsverstärker

4.6 Synchrondemodulator

4.7 Integrierender Vergleicher

4.8 Taktgenerator

4.9 zweite geregelte Spannungsquelle

4.10 erste geregelte Spannungsquelle

4.1 1 Invertierungsstufe

4.12 zweites invertiertes Taktsignal

4.13 erstes Taktsignal

4.14 Ausgangssignal des Verstärkers 4.5

4.15 erstes Ausgangssignal des Synchrondemodulators

4.16 Ausgangswert

4.17 zweites Ausgangssignal des Synchrondemodulators

4.16 Regelwert

4.20,4.21 ,4.22,4.23 Hochohmiger Widerstand

4.24, 4.25 Anschluss für entsprechende Elektrode 6.1

4.26, 4.27 Anschluss für entsprechende Elektrode 1.3

4.35,4.36,4.37,4.38 Niederohmiger Widerstand

4.40 Summenpunkt

5.2 Unterbrechungen zwischen leitfähigen Flächen

5.3 elektrisch isolierte leitfähige Flächen

6.1 Feld treibende Elektrode

7.1 , 7.2 Widerstandswert R1 bzw. R2 der schwach leitenden Beschichtung

7.3 Position des Fingers auf der Touchpadoberfläche

R Widerstandsstrecke zwischen zwei Elektroden

10.1 , 10.2 Widerstand

10.3 Ausgleichskondensator

1 1.1 , 1 1.2, 1 1.3 Ausgänge weiterer geregelter Spannungsquellen

1 1.4 Datenstrom

12.1 Verlauf des Ausgangswertes 4.16

12.2 Verlauf des Ausgangswertes 4.16 in weiterem Messbereichsabschnitt TW taktsynchrones Wechselsignal mit taktsynchronem Anteil

Claims

Patentansprüche

1. Berührungsempfindliche Fläche, wie ein Touchpad (1.2) oder ein Touchscreen, mit

einer leitfähigen Beschichtung an der Fläche (1.4), wobei die Fläche an wenigstens zwei gegenüberliegenden Seiten mit Elektroden (1.3) zur Erzeugung eines Felds an der Fläche verbunden ist,

einer Ansteuerschaltung, die eine Spannung erzeugt, die an den Elektroden (1.3) mittels einer Taktschaltung (4.8) zueinander invertiert angelegt wird und durch die Annäherung eines Objekts (1.1 ) beeinflussbar ist, wobei die an den Elektroden (1.3) anliegenden Spannungen an einem Summenpunkt (4.40) zusammengeführt werden, einer Zerlegungsschaltung (4.6), die die von den Elektroden (1.3) gelieferte Spannung taktsynchron zerlegt und der jeweiligen Elektrode zuordnet,

einem Vergleicher (4.7) zum Vergleich der den Elektroden (1.3) zugeordneten Spannungen zur Bestimmung eines Regelwerts (4.16) zur Erfassung der Position und/oder Bewegung des an der Fläche (1.4) eine Kapazitätsänderung herbeiführenden Objekts (1.1 ), wobei der Regelwert der örtlichen Position des Objekts auf der Fläche entspricht,

einer Regelschaltung zur Regelung der Elektroden mittels des Regelwerts (4.16), bis am Vergleicher (4.7) die aus den Elektroden gelieferten Spannungen gleich sind.

2. Berührungsempfindliche Fläche nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche (1.4) allseitig von wenigstens vier Elektroden (1.3) umgeben ist, die wechselweise zur zweidimensionalen Bestimmung der Position und/oder Bewegung des Objekts (1.1 ) von der Taktschaltung betreibbar sind.

3. Berührungsempfindliche Fläche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktschaltung (4.8) in einem weiteren Zustand die Elektroden (1.3) gleich getaktet und mit einer weiteren geregelten, gegenüber der Spannung an den Elektroden (1.3) invertiert getakteten Spannung einer Spannungsquelle (11.3) am Summenpunkt zusammenführt und/oder der daraus gewonnenen weiteren Regelwert zu einer dreidimensionalen Bestimmung der Position und/oder Bewegung des Objekts (1.1 ) verwendbar ist.

4. Berührungsempfindliche Fläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähige Beschichtung elektrisch voneinander durch Unterbrechungen (5.2) isolierte Flächen (5.3) aufweist, die untereinander kapazitiv gekoppelt sind.

5. Berührungsempfindliche Fläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähige Beschichtung an einer von der Vorderseite der als trans- parente Scheibe (1.2) ausgebildeten Fläche abgewandten Stelle, vorzugsweise auf der Rückseite vorgesehen ist.

6. Berührungsempfindliche Fläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (1.3) als Messelektroden ausgebildete sind und von das Feld treibenden Elektroden (6.1 ) umgeben sind, wobei, wenn die Spannung der Messelektrode durch die Annäherung des Objekts (1.1 ) in einer Richtung beeinflusst wird, die das Feld treibende Elektrode (6.1 ) in entgegengesetzter Richtung geregelt wird.

7. Berührungsempfindliche Fläche nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die das Feld treibende Elektrode (6.1 ) und die Messelektrode über unterschiedliche Impedanzen an das gleiche Potential angeschlossen sind.

8. Berührungsempfindliche Fläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (1.3) ihr Feld berührungslos in die leitfähige Beschich- tung einkoppeln.

1 /10

1.1

1.1

3/10

4/10

Fig.4.2

1.3

1

6/10

1.3 6.1

6.1

8/10

Fig.9

9/10

10/10

Fig.12