WO2019034375A1 - Schichtelektrode für berührungsbildschirm - Google Patents

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WO2019034375A1
WO2019034375A1 PCT/EP2018/069922 EP2018069922W WO2019034375A1 WO 2019034375 A1 WO2019034375 A1 WO 2019034375A1 EP 2018069922 W EP2018069922 W EP 2018069922W WO 2019034375 A1 WO2019034375 A1 WO 2019034375A1
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layer
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layer electrode
transparent
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PCT/EP2018/069922
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Andreas Ullmann
Manfred Walter
Mathias Gruber
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Polyic Gmbh & Co. Kg
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    • G06F2203/04112—Electrode mesh in capacitive digitiser: electrode for touch sensing is formed of a mesh of very fine, normally metallic, interconnected lines that are almost invisible to see. This provides a quite large but transparent electrode surface, without need for ITO or similar transparent conductive material

Definitions

  • Layer electrode for touch screen The invention relates to a layer electrode for touch screens
  • Such layer electrodes regularly comprise, on a first layer, first and second conductive regions of the receiver electrodes which are adjacent but spaced apart by galvanic separations and a conductive region of the transmitter electrodes.
  • the respective electrodes occupy the entire usable area of the touch screen, can be contacted by leads, which are bundled fed to a corresponding control electronics.
  • the usable area of the touch screen is subdivided into an active electrode field area corresponding to the area occupied by transmitter and receiver electrodes and an inactive area corresponding to the respective leads to the electrode areas and galvanic
  • Interference signals in the edge area which are triggered by supply lines, in particular by bundles of supply lines.
  • Edge area is kept as low as possible.
  • Laminated electrode for a touch screen an inner transparent region having electrode fields which are transmitter and / or receiver electrodes and comprising a peripheral region with leads, characterized in that leads leading to the edge region and to a controller are provided only to first electrode arrays and second electrode pads connected via galvanic bridges with first electrode fields and not directly to the leads, are connected.
  • the number of electrode fields in the transparent region is no longer decisive for the thickness of the supply bundles, so that an increase in the number of electrode or touch fields of the layer electrode for a touch screen then no longer - as before by the example shown in Figure 1 Stand technology - adversely affects the detection accuracy in the outer portion of the transparent area.
  • a number of first electrode fields are present in the inner transparent region, so that, in particular, the leads leading out of the central region of the touchscreen are kept to a minimum, so that the surface of the
  • Electrode fields are not oversized too much from the inside out.
  • the layer electrode is presently divided into, for example, a transparent inner region and a non-transparent outer region.
  • the non-transparent outer area is used as a border area.
  • the edge region is a contact region and is characterized in particular by the fact that supply lines and / or amplification fields are provided here. It is already known to provide vias and / or bridges for the connection of supply lines in this area which is not used for input and therefore may not be transparent.
  • the layer electrode is present at least in three layers, a first layer with electrode fields, an insulating layer lying thereon, which has a structuring, in particular holes, for example in the form of vias, through which a third, electrically conductive layer on the insulating layer can electrically bridge the electrode fields of the first layer.
  • electrically conductive bridges are present not only in the transparent region of the layer electrode, but also in the edge region of the layer electrode where the supply lines are located. It can be provided that the bridges in the edge region of
  • Layer electrode are formed by the same layers as the bridges in the transparent region of the layer electrode.
  • the first layer of a transparent film which comprises a transparent support which is not transparent interconnects is so occupied that sufficient transparency for a touch screen and at the same time electrical conductivity is ensured.
  • the electrode fields in the transparent region are formed by covering with a pattern of electrically conductive, non-transparent webs, the conductive webs in this case consisting of a material and applied with a material thickness, wherein the first electrically conductive layer with full-surface formation by means of these materials does not appear transparent to the human observer, and wherein the width of the tracks is selected so that the electrode fields are transparent to the human eye.
  • the width of the non-transparent conductive paths is preferably in the range between 1 ⁇ to 40 ⁇ , preferably between 5 ⁇ and 25 ⁇ .
  • the thickness of the non-transparent conductive paths is in the range between 3nm and 5 ⁇ , preferably between 40nm and 1 ⁇ .
  • the bottom layer forming the electrode fields is particularly preferably made of the material which, after its construction, is also called “metal mesh.”
  • This is, in particular, the applicant's film material commercially available under “PolyTC®", which is described, for example, by DE 10 2009 014 757.8, the contents of which are hereby incorporated by reference into the present disclosure.
  • the material of the lowermost, structured conductive layer is selected from the transparent conductive materials such as indium tin oxide, "ITO" or similar metal oxides.
  • PE polyethylene
  • Polypropylene PP
  • Polyvinylchloride PVC
  • Polystyrene PS
  • Polyester
  • the second layer has a transparency which also in the overall structure of the at least three layers for a touch screen
  • the material of the third, forming the galvanic bridges, layer may be any conductive material, preferably, of course, transparent, in turn, for example, PolyTC®, but also other, non-transparent electrically conductive material as a "stand alone” or on thin supports, such as
  • the third layer can be produced by printing with an electrically conductive ink or paste, for example of a carbon material, such as a printable carbon paste, sinterable alloys, 2D and / or 3D-printable metals or metal alloys, as well as nanowires, carbon black in all modifications, etc ..
  • a carbon material such as a printable carbon paste, sinterable alloys, 2D and / or 3D-printable metals or metal alloys, as well as nanowires, carbon black in all modifications, etc .
  • the choice of material for the third layer also depends on the transparency requirements in each case.
  • the first electrode fields, which are connected directly to supply lines are distributed in the transparent region. According to a further advantageous embodiment of the invention, the first electrode fields, which are directly connected to supply lines, are more in the middle
  • Electrode fields including two, for example, directly adjacent first electrode fields bridged before. It happens in particular that the bridging does not form the direct line to a nearest supply line, that is electrically loaded, but only as a redundant so-called “dummy" Bridge “or” BNnd bridge "is used for optical standardization of the layer electrode of the touch screen.
  • the electrode arrays are at least partially arranged in rows.
  • the leads are then arranged transversely to the rows. This means that the leads preferably extend substantially parallel to a first imaginary straight line and the rows preferably in the
  • Extend substantially parallel to a second imaginary line and the included angle of the first and second straight lines is not equal to 180 degrees. It is particularly preferred if the supply lines are arranged substantially perpendicular to the rows, that is, the just defined angle is in particular between 80 degrees and 100 degrees, preferably exactly at 90 degrees.
  • an electrode field which is at a maximum distance from the supply lead also has no more than 8 kQ to 12 kQ resistance accumulation, in particular not more than 10 kQ.
  • the procedure proposed here forms conductive centers within the transparent area, which are connected to a controller via direct supply lines.
  • FIG. 1 shows a section of a layer electrode as shown in FIG.
  • Figure 2 shows a section of a layer electrode with the
  • Figure 3 shows in detail a bridge of, for example, a layer electrode, as shown in Figure 2, but not from above, but in cross section;
  • FIG. 4 comprises the representations 4a, 4b, 4c and 4d of the individual electrodes and / or layers of a "4 ⁇ 4" matrix comprising four rows and 4 columns and finally the overall view as FIG. 4;
  • FIG. 5 shows the extension of the overall view from FIG. 4 to an "8x4" matrix.
  • Figure 1 shows the prior art, as it is known from DE 10 2013 104 644 A1.
  • the detail of the single-layer electrode shown in FIG. 1, the matrix shown here, comprises 4 rows, Z1 to Z4. It can be seen that, even in the case of this small matrix 4 ⁇ 4, the area of the electrode fields 1 and 2 in the outer part, that is to say, for example, in Z 4 of the transparent area of the layer electrode, is defined by the area that the
  • the transmitter electrodes 2 are meandering
  • Receiver electrodes 1 surrounded, of which they are galvanically isolated and interact with these to form a touch panel.
  • the electrode fields 1, 2 and leads 3a to 3m shown here lie in the same plane and are designed for example or preferably in PolyTC®.
  • the leads 3a to 3m lead into an edge region of the layer electrode, which is not shown here and which can be made transparent with all intermediate stages to not transparent. In the edge area, some bridges and vias are already provided according to the state of the art.
  • the layer electrode as a multilayer body is provided with a first region (see claim 1) which is transparent to the human eye and has a multiplicity of electrode fields arranged in the first region also called touch fields, with a carrier substrate which is transparent at least in the first region and with a partially electrically conductive first layer transparent to the human eye at least in the first region, which in the first region is electrically conductive transmitting regions, also called transmitter electrodes, receiving regions also
  • a first region see claim 1 which is transparent to the human eye and has a multiplicity of electrode fields arranged in the first region also called touch fields
  • a carrier substrate which is transparent at least in the first region and with a partially electrically conductive first layer transparent to the human eye at least in the first region, which in the first region is electrically conductive transmitting regions, also called transmitter electrodes, receiving regions also
  • Called receiver electrodes and connecting areas also called leads, each formed, for example, of a pattern of electrically conductive, non-transparent webs, wherein the conductive tracks are made of a material and applied with a material thickness, wherein the first electrically conductive layer at
  • Connecting regions are electrically connected to each other and to a contact region formed outside the first region in the first layer, where n> 2 and m> 2,
  • touch panels according to a 2-dimensional matrix with two or more columns and arranged with two or more rows, wherein the
  • Touchfields a first group of touch panels of the transmission range is arranged in each case to the left of the reception area, and in the touch fields of a second group of touch fields of the transmission range respectively to the right of the
  • Receiving area is arranged, wherein in each of the rows of the matrix alternately touch fields of the first group and the second group next to each other
  • Opposite areas and two receiving areas are opposite, wherein the matrix in the first partial area has two or more rows and two or more columns.
  • the transmitter electrode array 2 of the row Z1 would have to be split into a left and a right half with separate supply lines. It would then create additional lines 3d1, 3d2 and 3j1 and 3j2.
  • FIG. 2 shows correspondingly the same section as FIG. 1 of a layer electrode constructed analogously to FIG. 1.
  • the same lines Z1 to Z4 and the same electrode fields 1 and 2 can be seen. Only in the area of the supply lines 3 has something been done: instead of bundling the supply lines 3a to 3m in the outer part, bridges 5a to 5j occur here, which electrically connect
  • FIG. 2 shows an embodiment of the bridges which preferably bridge electrode subfields of a touch field together, so that only one lead 3 per touch field is required, regardless of whether or not the touch field is divided into two halves through leads 3 routed therethrough.
  • the transmitter electrode 2 in line Z3 comprises 4 electrode sub-fields 2a, 2b, 2c and 2d.
  • these fields were connected via two leads 3c and 3e, and via a web 4.
  • the bridges 5a and 5b that the leads 3c and 3e
  • the transmitter electrode fields of the right transmitter electrode of line 3 are merged by bridging and / or land formation, so that according to the invention instead of the leads 3i and 3k from Figure 1, only the supply line 3g is required.
  • the interconnection of the leads 3g and 3c of Figure 2 takes place according to the embodiment shown here in the edge region of the layer electrode (not shown). For this purpose, if necessary, a further bridge in the edge region R is required.
  • an at least partial interconnection of - a row and / or - a column-forming - electrodes fields or electrode subfields in the transparent region of the layer electrode and / or in the edge region of the layer electrode is provided.
  • FIG. 3 shows a detail from FIG. 2 in cross section.
  • the two transmitter-electrode fields 2a and 2d by the lead 3d, which connects the transmitter electrode fields from line 1 to the edge region (not shown) and thus to the controller (also not shown), galvanically are separated from each other.
  • the bridge 5b Through the bridge 5b, the two electrode fields 2a and 2d are electrically connected to each other.
  • An insulator 6 electrically separates the bridge 5b from the lead 3d.
  • the insulator 6 and / or the bridge 5b are preferably made formed at least partially transparent materials, such as the transparent region of the layer electrode on which they lie.
  • the bridge is made of a highly conductive PEDOTPPS blend or of a material with electrically conductive nanoparticles, such as, for example, metallic nanoparticles or, for example, nanowires.
  • highly conductive metals such as copper and / or silver and any alloys come into question.
  • the bridge 5b may be formed of an opaque material such as conductive silver or carbon black.
  • FIG. 4 shows a further embodiment according to the invention with bridges within the transparent region of the layer electrode and possibly also in the edge region of the layer electrode, which for the sake of clarity is not shown in the figure or the subfigures 4a to 4d. FIG. 4 is explained below in comparison to FIG. 2:
  • the transmitter electrode 2 of the row Z1 is contacted separately via a supply line 3h, since there is no direct electrical connection between the two
  • Sender electrodes 2 is present on the right and left in the field of view.
  • this is developed in such a way that the transmitter electrode 2R on the right side is connected on the left side via bridges 7 to the transmitter electrodes 2L.
  • these bridges do not bridge supply line 3h or 3d as shown in FIGS. 2 and 3, but the receiver electrodes 1 of the respective rows and / or columns.
  • the transmitter electrodes 2L and 2R of the row Z1 are then connected to the edge region via the supply line 3c with all the 8 electrode fields shown overall in FIG. Accordingly, the transmitter electrode arrays 2R not connected to a supply line belong to the second electrode fields of the transparent region, which are connected to supply lines via bridges 7 with first electrode fields, such as the transmitter electrode arrays 2L.
  • the situation is analogous in the line Z3 of FIG. 4: the transmitter electrodes 2L and 2R of the row Z3 are electrically connected to one another and to the supply line 3g via the bridges 5.
  • the course of a non-direct electrical connection of an electrode field to a supply line 3g is sketched using the example of a transmitter electrode subfield 2L '.
  • the transmitter electrode 2L' is connected to the transmitter electrode 2L via the bridges 5a and 5b and / or web 4
  • the bridges 5a and 5b bridge the supply line 3c
  • the supply line 3d from FIG. 2 is omitted since the transmitter electrode 2L "is connected via bridges 5 to the two halves of FIG.
  • the bridges 5 in line 3 bridge the supply line 3e leading to line Z.
  • the two halves of the transmitter electrode 2R “are galvanically connected to the two halves of the transmitter electrode 2R 'in the same plane and directly, the bridges 5c and 5d from FIG. 2 can be dispensed with, since no supply line 3h to line 1 is required, since the electrical connection of second electrode fields such as the transmitter electrodes 2R in line 1 takes place via the bridges 7.
  • a web 4 connects the upper and lower halves of the
  • blind bridges 8 are introduced without significant electrical function.
  • FIG. 4 different types of bridges are therefore shown in FIG. 4, all of which can occur in the transparent region of an embodiment of a layer electrode according to the present invention:
  • Type A of the electrically conductive bridge bridged the electrode subfields and occurs in the transparent region of the layer electrode, which is with the
  • Numeral 5 is called bridge, which - as seen in Figure 2 - two Electrodes via a feed line that leads to an electrode of another line - connects.
  • Type B of the electrically conductive bridge bridged the electrode subfields and occurs in the transparent region of the layer electrode, which is with the
  • Numeral 7 designates a bridge which, as seen in Figure 4, line 1, connects two - for example - transmitter electrodes across intermediate receiver electrodes.
  • Type C of the bridge which may also be electrically conductive, bridges the electrode sub-fields and occurs in the transparent region of the layer electrode is the bridge designated by the reference numeral 8, which has no electrical, but only an optical function. This is a redundant bridge, which, however, can assume an electrical function, for example, if necessary in the event of line damage to the layer electrode.
  • FIGS. 4a to 4d the individual levels, as shown for example in detail in FIG. 3, are again shown separately.
  • FIGS. 4 a to 4 d the symbols “cross in the circle”, “cross in the triangle” and “cross in the square” mean that with register-precise superposition of these symbols, the four functional planes of FIGS. 4 a to 4 d represent the complex layer system of FIG. 4 form.
  • FIGS. 4 a and 4 b show a plane
  • FIGS. 4 c and 4 d each show a further plane, so that FIGS. 4 a to 4 d together represent 3 levels.
  • FIG. 4a shows exclusively receiver electrodes 1 which are formed in a first plane, for example on a PET substrate in PolyTC® metal mesh. These conductive structurable layers are described in DE 10 2009 014 757.8.
  • Figure 4b shows only the transmitter electrodes 2L and 2R with the associated leads, which are formed for example of the same material and / or in the same plane as the receiver electrodes, but are electrically isolated from these.
  • first and second electrode arrays which differ according to the invention in that the first electrode arrays are connected directly to leads 3, whereas the second electrode arrays do not overlap via bridges 5, 7 in FIG. 4 b for the sake of clarity shown - with the first electrode fields, but not directly connected to leads are electrically connected.
  • FIGS 4a and 4b show the preferred embodiment shown and shown here
  • Embodiment of the invention together a plane on which the transmitter and receiver electrodes, along with leads lie.
  • labeled transmitter electrode subfields are without supply line, while 2L has a vertically down into the edge region (not shown) leading feed line 3.
  • FIG. 4d shows the conductive bridges in the transparent region of the layer electrode, which are arranged in a third plane.
  • the bridging areas 5, 7 and 8 are shown here by way of example.
  • the bridging material is printed in the form of continuous horizontal strips. Alternatively, it may of course also be provided to provide bridging material only locally around the respective locations. While Figure 4 shows only a section, you can see in Figure 5 is a broader view of the same sensor concept.
  • bridges 5 connect two transmitter electrodes via a feed line which leads to a transmitter electrode in a lower, ie further inward, plane with a different line number.
  • bridges 5a and 5b of Figure 4 are included.
  • Bridges 7 connect two transmitter electrodes across intermediate receiver electrodes, an example of which is bridge 7 in the top line of Figure 4.
  • Bridges 8 are "blind bridges". without actual electrical function.
  • FIG. 5 shows a further construction principle, which is illustrated by the example of the line Z1 from FIG. 5: the transmitter electrodes 40, 41, 42 and 43 are coupled directly to one another via the bridges 7. The connection to the edge region R then takes place via the supply line 3z1, which corresponds to the supply line 3c from FIG. According to one embodiment of the invention, however, provision is made for a redundant connection of this line Z1 via the additional supply line
  • a second electrode field becomes a first electrode field and / or an electrically loaded bridge becomes a redundant "dummy" bridge.
  • this embodiment also offers a significant functional advantage: in particular, when the bridges are transparent, provides their Material usually has much lower conductivities than silver, from which, for example, the tracks of the PolyTC® electrode plane of the
  • Edge region R is electrically connected to the supply line 3z1, reduces this voltage drop along the line Z1.
  • the line Z2 is connected via the leads 3z2 and 3z2 ', the line Z3 via the leads 3z3 and 3z3' and the line Z4 via the leads 3z4, 3z4 'and 3z4 "the possibility is shown how the detection accuracy of the touch screen is almost independent of an increase in the number of electrode fields in the touchscreen, which is achieved by the fact that within the transparent viewing area of the touch screen by first electrode fields, directly on leads in the edge area and on a Other, so-called second electrode arrays are then galvanically connected to these conductivity centers via bridging, so that from almost any electrode field the cumulative resistance to conduct an electrical signal to the controller is the same at bridges, from an E Field of the second, ie not directly connected type leads to the controller, limited by specifying a cumulative maximum resistance.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schichtelektrode für Berührungsbildschirme, insbesondere eine, die sich zum Aufbau von kapazitiven Berührungsbildschirmen (Touchscreens) eignet. Durch die vorliegende Erfindung wird erstmals die Möglichkeit gezeigt, wie die Detektionsgenauigkeit des Touchscreens nahezu unabhängig von einer Erhöhung der Anzahl an Elektrodenfelder im Touchscreen ist. Dies wird dadurch erreicht, dass innerhalb des transparenten Sicht-Bereichs des Touchscreens durch erste Elektrodenfelder, die direkt an Zuleitungen in den Randbereich und an einen Controller angeschlossen sind, Leitfähigkeitszentren gebildet werden

Description

Schichtelektrode für Berührungsbildschirm Die Erfindung betrifft eine Schichtelektrode für Berührungsbildschirme,
insbesondere eine, die sich zum Aufbau von kapazitiven Berührungsbildschirmen (Touchscreens) eignet.
Derartige Schichtelektroden umfassen regelmäßig auf einer ersten Lage einen ersten und zweiten leitfähigen Bereich der Empfängerelektroden, die benachbart, aber durch galvanische Trennungen voneinander beabstandet sind und einen leitfähigen Bereich der Senderelektroden. Die jeweiligen Elektroden 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 Empfängerelektroden 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 Elektroden-feldern auf - insbesondere einlagigen - Schichtelektroden ist ihre hohe Anfälligkeit für
Störsignale im Randbereich die durch Zuleitungen, insbesondere durch Bündel von Zuleitungen ausgelöst werden.
Aus der DE 10 2013 104 644 A1 ist bereits eine Schichtelektrode bekannt, die eine Lösung angibt, wie bei wachsender Anzahl von Elektrodenfeldern innerhalb der Schichtelektrode die Dicke der Bündel an Zuleitungen durch Veränderung ihrer Anordnung verringert werden kann. Trotzdem bleibt das Problem bestehen, dass mit wachsender Anzahl an Elektrodenfeldern deren Kontaktierung durch
Zuleitungen sich nachteilig auf die Zuverlässigkeit der Elektrodenfelder im äußeren, dem Randbereich näheren, Teil des transparenten Bereichs einer Schichtelektrode auswirkt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Anordnung von Elektrodenfeldern auf einer Schichtelektrode zu schaffen, bei der die Dicke der Zuleitungsbündel im
Randbereich möglichst gering gehalten wird.
Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung, wie sie in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbart wird, gelöst. Dementsprechend ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine
Schichtelektrode für einen Berührungsbildschirm, einen inneren transparenten Bereich mit Elektrodenfeldern , die Sender- und/oder Empfängerelektroden sind und einen Randbereich mit Zuleitungen umfassend, dadurch gekennzeichnet, dass Zuleitungen, die in den Randbereich und zu einem Controller führen, lediglich zu ersten Elektrodenfeldern vorgesehen sind und zweite Elektrodenfelder über galvanische Brücken mit ersten Elektrodenfeldern verbunden und nicht direkt an die Zuleitungen, angeschlossen sind.
Allgemeine Erkenntnis der Erfindung ist es, dass durch eine galvanische
Verbrückung der Elektrodenfelder innerhalb des transparenten Bereichs die
Anzahl der Zuleitungen in den Randbereich drastisch reduziert werden kann.
Zudem ist dadurch die Anzahl der Elektrodenfelder im transparenten Bereich für die Dicke der Zuleitungsbündel nicht mehr maßgeblich, so dass eine Steigerung der Anzahl der Elektroden- oder Touchfelder der Schichtelektrode für einen Berührungsbildschirm sich dann nicht mehr - wie bisher nach dem beispielsweise in Figur 1 gezeigten Stand der Technik - nachteilig auf die Detektionsgenauigkeit im äußeren Teil des transparenten Bereichs auswirkt. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Anzahl erster Elektrodenfelder im inneren transparenten Bereich vorliegt, damit vor allem die aus dem mittigen Bereich des Touchscreens herausführenden Zuleitungen auf ein Minimum beschränkt sind, so dass die Fläche der
Elektrodenfelder nicht von innen nach außen zu stark verkleinert wird.
Die Schichtelektrode wird vorliegend beispielsweise in einen transparenten inneren Bereich und einen nicht-transparenten äußeren Bereich begrifflich unterteilt. Der nicht-transparente äußere Bereich wird als Randbereich genutzt.
Der Randbereich ist ein Kontaktbereich und zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass hier Zuleitungen und/oder Verstärkungsfelder vorgesehen sind. Es ist bereits bekannt, in diesem nicht zur Eingabe genutzten und deshalb gegebenenfalls nicht transparenten Bereich Vias und/oder Brücken zur Verbindung von Zuleitungen vorzusehen.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegt die Schichtelektrode zumindest in drei Lagen vor, einer ersten Lage mit Elektrodenfeldern, einer darauf liegenden isolierenden Lage, die eine Strukturierung, insbesondere Löcher, beispielsweise in Form von Vias, aufweist, durch die eine dritte, elektrisch leitfähige Lage auf der isolierenden Lage die Elektrodenfelder der ersten Lage galvanisch verbrücken kann.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegen nicht nur im transparenten Bereich der Schichtelektrode elektrisch leitfähige Brücken vor, sondern auch im Randbereich der Schichtelektrode wo die Zuleitungen liegen. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Brücken im Randbereich der
Schichtelektrode durch die gleichen Lagen gebildet werden, wie die Brücken im transparenten Bereich der Schichtelektrode.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die erste Lage aus einer transparenten Folie, die einen transparenten Träger umfasst, der mit nicht transparenten Leiterbahnen so belegt ist, dass ausreichende Transparenz für einen Touchscreen und gleichzeitig elektrische Leitfähigkeit gewährleistet ist.
Insbesondere sind die Elektrodenfelder im transparenten Bereich durch Belegung mit einem Muster von elektrisch leitfähigen, nicht transparenten Bahnen ausgebildet, wobei die leitfähigen Bahnen hierbei aus einem Material bestehen und mit einer Materialdicke aufgebracht sind, bei welcher die erste elektrisch leitfähige Schicht bei vollflächiger Ausbildung mittels dieser Materialien für den menschlichen Betrachter nicht transparent erscheint und wobei die Breite der Bahnen so gewählt ist, dass die Elektrodenfelder für das menschliche Auge transparent sind.
Die Breite der nicht transparenten leitfähigen Bahnen liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 1 μηη bis 40μηη, bevorzugt zwischen 5μηη und 25μηη. Die Dicke der nicht transparenten leitfähigen Bahnen liegt im Bereich zwischen 3nm und 5 μιτι, bevorzugt zwischen 40nm und 1 μηη.
Insbesondere bevorzugt ist die unterste, die Elektrodenfelder bildende Lage, aus dem Material, das nach seinem Aufbau auch„Metal Mesh" genannt wird. Das ist insbesondere das unter„PolyTC®" im Handel erhältliche Folien-Material der Anmelderin, das beispielsweise durch die DE 10 2009 014 757.8, deren Inhalt hiermit zum Bestandteil der vorliegenden Offenbarung gemacht wird, bekannt ist. Nach einer anderen Ausführungsform ist das Material der untersten, strukturiert leitfähigen Lage ausgewählt aus den transparenten leitfähigen Materialien wie Indium Tin Oxide, kurz„ITO" oder ähnlichen Metalloxiden.
Das Material der zweiten Lage, der isolierenden Zwischenlage,
kann ein beliebiges transparentes synthetisches organisch-polymeres oder keramisches Material sein, wie beispielsweise Oxide, Polyethylen (PE),
Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (PS), Polyester,
Polycarbonat und/oder Polyethylenterephthalat. Insbesondere bevorzugt hat die zweite Lage eine Transparenz, die auch noch im Gesamt-Aufbau der mindestens drei Lagen für einen Touchscreen eine
ausreichende Transparenz für die Verwendung in einem Berührungsbildschirm gewährleistet.
Das Material der dritten, die galvanischen Brücken bildenden, Lage kann ein beliebiges leitfähiges Material sein, bevorzugt natürlich transparent, also wiederum beispielsweise PolyTC®, aber auch anderes, nicht transparentes elektrisch leitfähiges Material als„stand alone" oder auf dünnen Trägern, wie
Kunststofffolien, beispielsweise in Nanodimensionen und wiederum beispielsweise dort eingearbeitet, also beispielsweise so dünn auf- respektive eingebracht, dass selbst ein reines Metall - wie Silber oder Kupfer - transparent ist. Geeignet sind auch leitfähige Polymermaterialien und/oder Nanotubes und/oder nichtmetallische Oxid-Nanopartikel. Andererseits kann die dritte Lage durch Bedrucken mit einer elektrisch leitfähigen Tinte oder Paste herstellbar sein, beispielsweise aus einem Carbonmaterial, wie beispielsweise eine verdruckbare Kohlenstoffpaste, sinterbare Legierungen, 2D und/oder 3D-verdruckbare Metalle oder Metalllegierungen, sowie Nanowires, Ruß in allen Modifikationen etc. Die Wahl des Materials für die dritte Lage hängt beispielsweise auch von den Anforderungen an die Transparenz im jeweiligen Fall ab.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform liegen die ersten Elektrodenfelder, die direkt an Zuleitungen angeschlossen sind, verteilt im transparenten Bereich vor. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegen die ersten Elektrodenfelder, die direkt mit Zuleitungen verbunden sind, eher mittig
angeordnet im transparenten Bereich vor.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegen alle
Elektrodenfelder, also auch zwei beispielsweise direkt nebeneinanderliegende erste Elektrodenfelder verbrückt vor. Dabei kommt es insbesondere vor, dass die Verbrückung nicht die direkte Leitung zu einer nächstgelegenen Zuleitung bildet, also elektrisch belastet ist, sondern nur als redundante so genannte„Dummy- Brücke" oder„BNnd-Brücke" zur optischen Vereinheitlichung der Schichtelektrode des Berührungsbildschirms dient.
Dies ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform, weil dabei durch komplette Verbrückung der Elektrodenfelder im transparenten Bereich eine besonders gute optische Homogenität der Schichtelektrode herstellbar ist.
Nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegen neben verbrückten auch erste, direkt mit Zuleitungen verbundene Elektrodenfelder, die nicht verbrückt sind, vor.
Vorzugsweise sind die Elektrodenfelder zumindest zum Teil in Zeilen angeordnet. Besonders bevorzugt sind die Zuleitungen dann quer zu den Zeilen angeordnet. Das heißt, dass die Zuleitungen sich bevorzugt im Wesentlichen parallel zu einer ersten gedachten Geraden erstrecken und die Zeilen sich bevorzugt im
Wesentlichen parallel zu einer zweiten gedachten Geraden erstrecken und der von der ersten und zweiten Geraden eingeschlossene Winkel ungleich 180 Grad ist. Besonders bevorzugt ist es dann, wenn die Zuleitungen im Wesentlichen senkrecht zu den Zeilen angeordnet sind, also der eben definierte Winkel insbesondere zwischen 80 Grad und 100 Grad, vorzugsweise genau bei 90 Grad, liegt.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein von der Zuleitung maximal entferntes Elektrodenfeld auch nicht mehr als 8 kQ bis 12 kQ Widerstands - Kumulation hat, insbesondere nicht mehr als 10 kQ.
Durch die hier vorgeschlagene Vorgehensweise bilden sich innerhalb des transparenten Bereichs leitfähige Zentren aus, die über direkte Zuleitungen an einen Controller angeschlossen sind. Die jeweiligen Anschlüsse zu den
Controllern finden sich im Randbereich, wobei die Zuleitungen an verschiedenen Stellen in den Randbereich einmünden, beispielsweise oben, unten, mittig, links und/oder rechts am transparenten Bereich. Im Folgenden wird die Erfindung noch anhand von Figuren, die zum einen den Stand der Technik und zum anderen ausgewählte Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, näher erläutert. Figur 1 zeigt einen Ausschnitt einer Schichtelektrode, wie sie aus der
DE 10 2013 104 644 A1 und/oder aus der EP 2 734 915 B1 bekannt ist;
Figur 2 zeigt einen Ausschnitt aus einer Schichtelektrode mit den
Elektrodenfeldern nach dem Stand der Technik, allerdings mit Zuleitungen und Brücken gemäß der vorliegenden Erfindung und damit mit stark reduzierter Anzahl an Zuleitungen verglichen mit dem Layout der Figur 1 ;
Figur 3 zeigt im Detail eine Brücke aus beispielsweise einer Schichtelektrode, wie sie in Figur 2 gezeigt ist, allerdings nicht von oben, sondern im Querschnitt;
Figur 4 umfasst die Darstellungen 4a, 4b, 4c und 4d der einzelnen Elektroden und/oder Lagen einer vier Zeilen und 4 Spalten umfassenden„4x4" Matrix und schließlich die Gesamtschau als Figur 4;
Figur 5 zeigt die Erweiterung der Gesamtschau aus Figur 4 auf eine„8x4" Matrix.
Figur 1 zeigt den Stand der Technik, wie er aus der DE 10 2013 104 644 A1 bekannt ist.
Zu erkennen ist ein Ausschnitt aus dem transparenten Bereich der
Schichtelektrode mit Elektrodenfeldern 1 für Elektroden - Empfängerfeld und 2 für Elektroden - Senderfeld und Zuleitungen 3a, 3b... bis 3m. Der in Figur 1 gezeigte Ausschnitt aus der einlagigen Schichtelektrode, die hier gezeigte Matrix, umfasst 4 Zeilen, Z1 bis Z4. Zu erkennen ist, das selbst bei dieser kleinen Matrix 4x4 die Fläche der Elektrodenfelder 1 und 2 im äußeren Teil, also beispielsweise in Z4 des transparenten Bereichs der Schichtelektrode, durch die Fläche, die die
Zuleitungen 3a bis 3m belegen, schon deutlich reduziert ist. In der hier gezeigten Ausführungsform der Elektrodenfelder sind die Senderelektroden 2
mäanderförmig ausgebildet, wobei die Elektrodenteilfelder, hier jeweils zwei Stück pro geteilter Senderelektrode, über elektrisch leitfähige Stege 4 miteinander verbunden sind. Die Senderelektroden 2 sind von mäandernden
Empfängerelektroden 1 umgeben, von denen sie galvanisch getrennt sind und wirken mit diesen zur Ausbildung eines Touchfeldes zusammen. Die hier dargestellten Elektrodenfelder 1 ,2 und Zuleitungen 3a bis 3m liegen in derselben Ebene und sind beispielsweise oder vorzugsweise in PolyTC® ausgeführt. Die Zuleitungen 3a bis 3m führen in einen Randbereich der Schichtelektrode, der hier nicht gezeigt ist und der transparent mit allen Zwischenstufen bis nicht transparent ausgeführt sein kann. Im Randbereich sind auch nach dem Stand der Technik bereits zum Teil Brücken und Vias vorgesehen. Beispielsweise liegt die Schichtelektrode als Mehrschichtkörper gemäß der EP 2734915 B1 , deren Offenbarungsgehalt hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht wird, vor, mit einem (siehe dort Anspruch 1 ) für das menschliche Auge transparenten ersten Bereich mit einer Vielzahl von in dem ersten Bereich angeordneten Elektrodenfeldern, auch Touchfelder genannt, mit einem zumindest im ersten Bereich transparenten Trägersubstrat und mit einer zumindest im ersten Bereich für das menschliche Auge transparenten, partiellen elektrisch leitfähigen ersten Schicht, die im ersten Bereich elektrisch leitfähige Sendebereiche, auch Senderelektroden genannt, Empfangsbereiche auch
Empfängerelektroden genannt und Verbindungsbereiche, auch Zuleitungen genannt, aufweist, die jeweils beispielsweise von einem Muster von elektrisch leitfähigen, nicht transparenten Bahnen ausgebildet werden, bei dem die leitfähigen Bahnen aus einem Material bestehen und mit einer Materialdicke aufgebracht sind, bei welcher die erste elektrisch leitfähige Schicht bei
vollflächiger Ausbildung mittels dieser Materialien für den menschlichen Betrachter nicht transparent erscheint und wobei die Breite der Bahnen im ersten Bereich so gewählt ist, dass die elektrisch leitfähigen Sendebereiche Empfangsbereiche und Verbindungsbereiche im ersten Bereich für das menschliche Auge transparent sind, wobei im Bereich jedes Touchfeldes in der ersten Schicht einer der elektrisch leitfähigen Sendebereiche und einer der elektrisch leitfähigen Empfangsbereiche ausgebildet sind, die galvanisch voneinander getrennt beidseits eines diese trennenden Spalts angeordnet sind, wobei
n Sendebereiche unterschiedlicher Touchfelder in der ersten Schicht über einen der in der ersten Schicht ausgebildeten elektrisch leitfähigen Verbindungsbereiche elektrisch miteinander und mit einem außerhalb des ersten Bereichs in der ersten Schicht ausgebildeten Kontaktbereich verbunden sind und
m Empfangsbereiche unterschiedlicher Touchfelder in der ersten Schicht über einen der in der ersten Schicht ausgebildeten elektrisch leitfähigen
Verbindungsbereiche elektrisch miteinander und mit einem außerhalb des ersten Bereichs in der ersten Schicht ausgebildeten Kontaktbereich verbunden sind, wobei n > 2 und m > 2 ist,
wobei die Touchfelder gemäß einer 2-dimensionalen Matrix mit zwei oder mehr Spalten und mit zwei oder mehr Zeilen angeordnet sind, wobei bei den
Touchfeldern einer ersten Gruppe von Touchfeldern der Sendebereich jeweils links von dem Empfangsbereich angeordnet ist, und bei den Touchfeldern einer zweiten Gruppe von Touchfeldern der Sendebereich jeweils rechts von dem
Empfangsbereich angeordnet ist, wobei in jeder der Zeilen der Matrix alternierend Touchfelder der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe nebeneinander
angeordnet sind, sodass sich an der Grenze zwischen zwei Touchfeldern derselben Zeile jeweils zwei Sendebereiche oder zwei Empfangsbereiche gegenüberliegen, und wobei in einem ersten Teilbereich der Matrix sowohl in Richtung der Zeilen als auch in Richtung der Spalten alternierend Touchfelder der ersten Gruppe und zweiten Gruppe nebeneinander angeordnet sind, sodass sich an der Grenze zwischen zwei Touchfeldern derselben Zeile abwechselnd zwei
Sendebereiche und zwei Empfangsbereiche gegenüberliegen, wobei die Matrix im ersten Teilbereich zwei oder mehr Zeilen und zwei oder mehr Spalten aufweist.
Aus Figur 1 geht zweifelsfrei hervor, wie die Zuleitungen 3a bis 3m sich im äußeren Teil des transparenten Bereichs der Schichtelektrode bündeln. Mit zunehmender Tiefe oder Zeilenzahl der Schichtelektrode oder des Touchsensors kommt es nun zu einer zunehmenden Bündelung von Zuleitungen im äußeren Teil des transparenten Bereichs. Wollte man in Figur 1 eine weitere Zeile Z0
hinzufügen, so müsste das Sender - Elektrodenfeld 2 der Zeile Z1 in eine linke und eine rechte Hälfte mit separaten Zuleitungen aufgesplittet werden. Es entstünden dann zusätzliche Leitungen 3d1 , 3d2 und 3j1 und 3j2. Die Dichte an Zuleitungen 3 im äußeren Bereich des transparenten Bereichs der
Schichtelektrode betrüge dann„5" anstelle der in Figur 1 gezeigten Dichte mit„3"- Um die mit diesem Konstruktionsprinzip einhergehenden Nachteile zu überwinden, sind gemäß der vorliegenden Erfindung Brücken im transparenten Bereich der Schichtelektrode vorgesehen. Dies ist in Figur 2 dargestellt.
Figur 2 zeigt entsprechend den gleichen Ausschnitt wie Figur 1 einer - analog wie in Figur 1 gezeigt - aufgebauten Schichtelektrode. Zu erkennen sind die gleichen Zeilen Z1 bis Z4 und die gleichen Elektrodenfelder 1 und 2. Nur im Bereich der Zuleitungen 3 hat sich was getan: Anstelle der Bündelung der Zuleitungen 3a bis 3m im äußeren Teil treten hier Brücken 5a bis 5j auf, die den elektrisch
galvanischen Anschluss einiger inneren, zweiten Elektroden-Felder an direkt über Zuleitungen 3 angeschlossene erste Elektrodenfelder bilden. In Figur 2 wird eine Ausführungsform der Brücken gezeigt, die vorzugsweise Elektroden-Teilfelder eines Touchfeldes miteinander verbrückt, so dass pro Touchfeld nur eine Zuleitung 3 erforderlich ist, unabhängig davon, ob das Touchfeld durch hindurch geführte Zuleitungen 3 in zwei Hälften unterteilt ist oder nicht.
Durch die Verbrückung werden in der in Figur 2 gezeigten Matrix nur noch
Zuleitungen 3a bis 3j in den Randbereich (nicht gezeigt) geführt, so dass die Dicke der Bündel an Zuleitungen gegenüber der Figur 1 bereits merklich reduziert ist.
Zur Erläuterung: Beispielsweise die Senderelektrode 2 in Zeile Z3 umfasst 4 Elektroden-Teilfelder 2a, 2b, 2c und 2d. Gemäß dem Stand der Technik, wie aus Figur 1 zu erkennen, waren diese Felder über zwei Zuleitungen 3c und 3e angeschlossen, sowie über einen Steg 4. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch die Brücken 5a und 5b erreicht, dass die Zuleitungen 3c und 3e
zusammenfallen in eine Zuleitung 3c. Über den Steg 4 ist sogar eine der Brücken 5a oder 5b redundant, da alle vier Elektrodenfelder 2a bis 2d über den Steg und eine der Brücken mit der Zuleitung 3c galvanisch verbunden sind.
Analog werden auf der rechten Seite in Figur 2 die Sender-Elektroden-Felder der rechten Senderelektrode der Zeile 3 durch Überbrückung und/oder Steg-Bildung zusammengelegt, so dass gemäß der Erfindung anstatt der Zuleitungen 3i und 3k aus Figur 1 nur noch die Zuleitung 3g erforderlich ist. Alternativ könnte über Brückenbildung im transparenten Bereich auch noch die Zuleitung 3g entfallen. Das Zusammenschalten der Zuleitungen 3g und 3c aus Figur 2 erfolgt nach der hier gezeigten Ausführungsform im Randbereich der Schichtelektrode (nicht gezeigt). Hierfür ist gegebenenfalls eine weitere Brücke im Randbereich R erforderlich. Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist also eine zumindest anteilige Zusammenschaltung von - eine Zeile und/oder - eine Spalte bildenden - Elektroden Feldern oder Elektroden-Teilfeldern im transparenten Bereich der Schichtelektrode und/oder im Randbereich der Schichtelektrode vorgesehen.
Durch die Reduzierung der Zuleitungen 3a bis 3m aus Figur 1 zu 3a bis 3j gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung wie in Figur 2 gezeigt, werden folgende Vorteile erzielt: - verbesserte Touch-Auflösung und/oder verbessertes Touch-Signal im äußeren Teil des transparenten Bereichs der Schichtelektrode;
- eine höhere Anzahl an Touch-Feldern umfassende Berührungsbildschirme werden realisierbar;
- Verringerung der im Randbereich erforderlichen Brücken und/oder Vias, so dass der Platzbedarf im Randbereich der Schichtelektrode reduziert ist.
Figur 3 zeigt ein Detail aus Figur 2 im Querschnitt. Zu erkennen sind die beiden Sender-Elektroden-Felder 2a und 2d, die durch die Zuleitung 3d, die die Sender- Elektroden-Felder aus Zeile 1 an den Randbereich (nicht gezeigt) und damit an den Controller (ebenfalls nicht gezeigt) anschließt, galvanisch voneinander getrennt sind. Durch die Brücke 5b sind die beiden Elektroden-Felder 2a und 2d miteinander elektrisch verbunden. Ein Isolator 6 trennt die Brücke 5b elektrisch von der Zuleitung 3d. Der Isolator 6 und/oder die Brücke 5b sind vorzugsweise aus zumindest teilweise transparenten Materialien ausgebildet, wie der transparente Bereich der Schichtelektrode, auf dem sie liegen.
Beispielsweise ist die Brücke aus einem hochleitfähigen PEDOTPPS Blend oder aus einem Material mit elektrisch leitfähigen Nanopartikeln, wie beispielsweise metallischen Nanopartikel oder beispielsweise Nanowires. Insbesondere hochleitfähige Metalle wie Kupfer und/oder Silber sowie beliebige Legierungen kommen dabei in Frage. Falls die Transparenzanforderungen an den Berührungsbildschirm nur gering sind, wie beispielsweise bei nur durchleuchtbaren Touchsensoren, kann die Brücke 5b aber auch aus einem intransparenten Material, wie beispielsweise Leitsilber oder Carbon Black ausgebildet werden. Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung mit Brücken innerhalb des transparenten Bereichs der Schichtelektrode und gegebenenfalls auch im Randbereich der Schichtelektrode, der der Übersichtlichkeit halber aber nicht in der Figur oder den Teilfiguren 4a bis 4d gezeigt ist. Figur 4 sei folgend im Vergleich zu Figur 2 erläutert:
In Figur 2 ist die Senderelektrode 2 der Zeile Z1 separat über eine Zuleitung 3h kontaktiert, da keine direkte elektrische Verbindung zwischen den
Senderelektroden 2 rechts und links im Sichtbereich vorliegt. In Figur 4 ist dies dergestalt fortgebildet, dass die Senderelektrode 2R rechtsseitig über Brücken 7 an die Senderelektroden 2L linksseitig angeschlossen sind. Diese Brücken überbrücken in diesem Fall keine Zuleitung 3h oder 3d wie in Figuren 2 und 3 dargestellt, sondern die Empfängerelektroden 1 der jeweiligen Zeilen und/oder Spalten. Die Senderelektroden 2L und 2R der Zeile Z1 sind dann mit allen insgesamt in Figur 4 gezeigten 8 Elektroden-Feldern über die Zuleitung 3c an den Randbereich angeschlossen. Die nicht an eine Zuleitung angeschlossene Sender- Elektroden-Felder 2R gehören demnach zu den zweiten Elektrodenfeldern des transparenten Bereichs, die über Brücken 7 mit ersten Elektrodenfeldern, wie den Sender-Elektroden-Feldern 2L an Zuleitungen angeschlossen sind. Analog stellt sich die Situation in der Zeile Z3 der Figur 4 dar: Die Senderelektroden 2L und 2R der Zeile Z3 sind über die Brücken 5 elektrisch miteinander und mit der Zuleitung 3g verbunden.
Am Beispiel eines Sender-Elektroden-Teilfeldes 2L' sei beispielhaft der Verlauf einer nicht direkten elektrischen Anbindung eines Elektroden-Feldes an eine Zuleitung 3g nach skizziert: Die Senderelektrode 2L' ist über die Brücken 5a und 5b und/oder Steg 4 mit der Senderelektrode 2L" verbunden. Die Brücken 5a und 5b überbrücken dabei die Zuleitung 3c. Die Zuleitung 3d aus der Figur 2 entfällt, da die Senderelektrode 2L" über Brücken 5 mit den beiden Hälften der
Senderelektroden 2R" verbunden ist. Die Brücken 5 in Zeile 3 überbrücken die Zuleitung 3e, die zur Zeile Z2 führt. Die beiden Hälften der Senderelektrode 2R" sind mit den beiden Hälften der Senderelektrode 2R' in der gleichen Ebene und direkt galvanisch verbunden, die Brücken 5c und 5d aus Figur 2 können entfallen, da keine Zuleitung 3h zur Zeile 1 mehr erforderlich ist, da die elektrische Anbindung von zweiten Elektrodenfeldern wie den Senderelektroden 2R in Zeile 1 über die Brücken 7 erfolgt.
Daneben verbindet ein Steg 4' die oberen und unteren Hälften der
Senderelektroden 2R' und 2R" der Zeile Z3 hin zur Zuleitung 3g, welche unter den Brücken 5 der Zeile Z4 hindurchführt. Zur optischen Homogenisierung sind gemäß der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform auch noch Blindbrücken 8 ohne wesentliche elektrische Funktion eingeführt.
In Figur 4 sind demnach 3 verschiedene Typen von Brücken eingezeichnet, die alle im transparenten Bereich eines Ausführungsbeispiels einer Schichtelektrode gemäß der vorliegenden Erfindung vorkommen können:
Typ A der elektrisch leitfähigen Brücke, die Elektroden-Teilfelder verbrückt und im transparenten Bereich der Schichtelektrode vorkommt, ist die mit dem
Bezugszeichen 5 benannte Brücke, die - wie auch in Figur 2 zu sehen - zwei Elektroden über eine Zuleitung, die zu einer Elektrode einer anderen Zeile führt - verbindet.
Typ B der elektrisch leitfähigen Brücke, die Elektroden-Teilfelder verbrückt und im transparenten Bereich der Schichtelektrode vorkommt, ist die mit dem
Bezugszeichen 7 benannte Brücke, die, wie in Figur 4, Zeile 1 , zu sehen, zwei - beispielsweise -Sender-Elektroden über dazwischenliegende Empfänger- Elektroden hinweg verbindet. Typ C der - unter Umständen auch elektrisch leitfähigen - Brücke, die Elektroden- Teilfelder verbrückt und im transparenten Bereich der Schichtelektrode vorkommt, ist die mit dem Bezugszeichen 8 benannte Brücke, die keine elektrische, sondern nur eine optische Funktion hat. Dies ist eine redundante Brücke, die aber beispielsweise notfalls bei Leitungsschäden der Schichtelektrode eine elektrische Funktion übernehmen kann.
Um die Komplexität der Figur 4 besser erfassen zu können, sind in den Figuren 4a bis 4d die Einzelebenen, wie sie beispielsweise im Detail in Figur 3 gezeigt sind, nochmals separat dargestellt.
In den Figuren 4a bis 4d bedeuten die Symbole„Kreuz im Kreis",„Kreuz im Dreieck" und„Kreuz im Quadrat" an, dass bei Register-genauer Überlagerung dieser Symbole die vier Funktionsebenen der Figuren 4a bis 4d das komplexe Schichtsystem der Figur 4 bilden.
Die Figuren 4a und 4b zeigen dabei eine Ebene, die Figuren 4c und 4d jeweils eine weitere Ebene, so dass die Figuren 4a bis 4d zusammen 3 Ebenen wiedergeben. Figur 4a zeigt ausschließlich Empfängerelektroden 1 , die in einer ersten Ebene beispielsweise auf einem PET-Substrat in PolyTC® Metal-Mesh ausgebildet sind. Diese leitfähigen strukturierbaren Schichten sind in der DE 10 2009 014 757.8 beschrieben. Dazu zeigt Figur 4b ausschließlich die Senderelektroden 2L und 2R mit den zugehörigen Zuleitungen, die beispielsweise aus dem selben Material und/oder in der selben Ebene wie die Empfängerelektroden ausgebildet sind, von diesen aber galvanisch getrennt sind. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel unterteilen sich nur die Senderelektroden in erste und zweite Elektrodenfelder, die sich erfindungsgemäß dadurch unterscheiden, dass die ersten Elektrodenfelder direkt an Zuleitungen 3 angeschlossen sind, wohingegen die zweiten Elektrodenfelder über Brücken 5,7 - in Figur 4b der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt - mit den ersten Elektrodenfeldern, aber nicht direkt mit Zuleitungen galvanisch verbunden sind.
Die Figuren 4a und 4b zeigen nach der hier gezeigten und bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung zusammen eine Ebene, auf der die Sender- und Empfängerelektroden, samt Zuleitungen liegen.
Es ist in Figur 4b gut zu erkennen, dass nicht alle Sender-Elektroden-Teilfelder mit Zuleitungen verbunden sind. Beispielsweise oben rechts, die mit 2R
gekennzeichneten Sender-Elektroden-Teilfelder sind ohne Zuleitung, während 2L eine senkrecht nach unten in den Randbereich (nicht gezeigt) führende Zuleitung 3 hat.
Nach dem in Figur 4 mit den Figuren 4a bis 4d gezeigten Ausführungsbeispiel liegt in einer zweiten Ebene, oberhalb jener der Figuren 4a und 4b, ein Muster aus Isolationsmaterial 6, dargestellt in Figur 4c. Diese Ebene entspricht in Figur 3 dem Isolator 6. Figur 4d schließlich zeigt die leitfähigen Brücken im transparenten Bereich der Schichtelektrode, die in einer dritten Ebene angeordnet sind. Die Brückungsbereiche 5, 7 und 8 sind hier exemplarisch eingezeichnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4d ist das Brückungsmaterial in Form durchgehender waagrechter Streifen aufgedruckt. Alternativ kann natürlich auch vorgesehen sein, Brückungsmaterial nur lokal um die jeweiligen Stellen herum vorzusehen. Während Figur 4 nur einen Ausschnitt zeigt, sieht man in Figur 5 eine breitere Darstellung desselben Sensorkonzepts. Aus der Darstellung gehen nochmals die verschiedenen, oben beschriebenen Brückentypen hervor: a) die Brücken 5 verbinden zwei Senderelektroden über eine Zuleitung hinweg, die zu einer Senderelektrode in einer tieferen, also weiter innen liegenden, Ebene mit anderer Zeilennummer führt. Beispielsweise zählen dazu die Brücken 5a und 5b aus Figur 4. b) die Brücken 7 verbinden zwei Senderelektroden über dazwischenliegende Empfängerelektroden hinweg, ein Beispiel dafür ist die Brücke 7 in obersten Zeile der Figur 4. c) die Brücken 8 sind„Blind-Brücken" ohne tatsächliche elektrische Funktion.
Beispiele dafür sind die Brücken 8 aus Figur 4. Sie dienen nur dazu, das
Brückenraster optisch nicht zu unterbrechen und so zu einer optischen
Vergleichmäßigerung beizutragen. Aus Figur 5 nun ergibt sich ein weiteres Konstruktionsprinzip, das am Beispiel der Zeile Z1 aus Figur 5 verdeutlicht wird: Die Senderelektroden 40, 41 , 42 und 43 sind über die Brücken 7 direkt miteinander gekoppelt. DerAnschluss an den Randbereich R erfolgt dann über die Zuleitung 3z1 , die der Zuleitung 3c aus Figur 4 entspricht. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist jedoch vorgesehen, einen redundanten Anschluss dieser Zeile Z1 über die zusätzliche Zuleitung
3z1 ' zu realisieren. Auf diese Art der Redundanz ist sichergestellt, dass auch bei nicht perfekt ausgebildeter Brücke 7 ein Anschluss der Zeile gewährleistet ist.
Durch diesen redundanten Anschluss mittels einer zusätzlichen Zuleitung wird beispielsweise aus einem zweiten Elektrodenfeld ein erstes Elektrodenfeld und/oder aus einer elektrisch belasteten Brücke eine redundante„Dummy"-Brücke.
Andererseits bietet diese Ausführungsform auch einen erheblichen funktionalen Vorteil: Insbesondere wenn die Brücken transparent ausgebildet sind, stellt deren Material in der Regel erheblich geringere Leitfähigkeiten bereit als Silber, aus dem beispielsweise die Leiterbahnen des PolyTC® der Elektroden-Ebene der
Schichtelektrode ausgebildet ist. Entlang einer Zeile kumuliert sich folglich bei großer Brückenzahl ein großer Serienwiderstand auf. Wäre die Zeile Z1 nur über 3 angeschlossen, käme es dann im Sensor der Figur 5 von links nach rechts in Zeile Z1 zu einem deutlichen Spannungsabfall, welcher wiederum die Funktionalität des Touchsensors beeinträchtigt. Die zusätzliche Zuleitung 3z1 ', welche im
Randbereich R mit der Zuleitung 3z1 elektrisch zusammengeschlossen ist, reduziert diesen Spannungsabfall entlang der Zeile Z1 .
In analoger Weise ist in Figur 5 die Zeile Z2 über die Zuleitungen 3z2 und 3z2', die Zeile Z3 über die Zuleitungen 3z3 und 3z3' und die Zeile Z4 über die Zuleitungen 3z4, 3z4' und 3z4" angeschlossen. Durch die vorliegende Erfindung wird erstmals die Möglichkeit gezeigt, wie die Detektionsgenauigkeit des Touchscreens nahezu unabhängig von einer Erhöhung der Anzahl an Elektrodenfelder im Touchscreen ist. Dies wird dadurch erreicht, dass innerhalb des transparenten Sicht-Bereichs des Touchscreens durch erste Elektrodenfelder, die direkt an Zuleitungen in den Randbereich und an einen Controller angeschlossen sind, Leitfähigkeitszentren gebildet werden. Andere, so genannte zweite Elektrodenfelder werden dann über Brückenbildung an diese Leitfähigkeitszentren galvanisch angeschlossen, so dass von nahezu von jedem beliebigen Elektrodenfeld aus der kumulierte Widerstand zur Leitung eines elektrischen Signals zum Controller gleich ist. Dazu wird die Anzahl an Brücken, die von einem Elektrodenfeld der zweiten, also nicht direkt angeschlossenen Art, zum Controller führt, durch Angabe eines auf kumulierten Maximalwiderstandes begrenzt.

Claims

PolylC GmbH & Co. KG, Tucherstrasse 2, DE-90763 Fürth
Ansprüche
1 . Schichtelektrode für einen Berührungsbildschirm, einen inneren
transparenten Bereich mit Elektrodenfeldern, die Sender (2) und/oder Empfänger(1 )-Elektroden sind und einen Randbereich (R) mit Zuleitungen (3a bis 3m, 3z1 bis 3z4 und 3z1 ' bis 3z4") umfassend,
dadurch gekennzeichnet,
dass Zuleitungen(3a bis 3m, 3z1 bis 3z4 und 3z1 ' bis 3z4"), die in den
Randbereich und zu einem Controller führen, lediglich zu ersten
Elektrodenfeldern vorgesehen sind und zweite Elektrodenfelder über galvanische Brücken (5,7, 8) mit ersten Elektrodenfeldern verbunden und nicht direkt an die Zuleitungen(3a bis 3m, 3z1 bis 3z4 und 3z1 ' bis 3z4"), angeschlossen sind.
2. Schichtelektrode nach Anspruch 1 ,
bei der zumindest drei Lagen vorgesehen sind, eine erste Lage mit
Elektrodenfeldern, einer darauf liegenden isolierenden Lage, die eine
Strukturierung aufweist, durch die eine dritte elektrisch leitfähige Lage auf der isolierenden Lage die Elektrodenfelder der ersten Lage galvanisch verbrückt.
3. Schichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 oder 2,
wobei nicht nur im transparenten Bereich der Schichtelektrode elektrisch leitende Brücken vorliegen, sondern auch im Randbereich (R).
4. Schichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche,
bei der die erste Lage aus einer transparenten Folie ist, die einen transparenten Träger umfasst, der mit nicht transparenten Leiterbahnen so belegt ist, dass ausreichende Transparenz für einen Touchscreen und gleichzeitig elektrische Leitfähigkeit gewährleistet ist.
Schichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche,
bei der die Elektrodenfelder zumindest zum Teil in Zeilen angeordnet sind.
Schichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche,
bei der die Zuleitungen quer, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, den Zeilen angeordnet sind.
7. Schichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche,
bei der mittig im transparenten Bereich angeordnete Elektrodenfelder erste Elektrodenfelder sind.
8. Schichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei ein Verhältnis der Anzahl an ersten Elektrodenfeldern zur Anzahl an zweiten Elektrodenfeldern im Bereich von 0,1 : 1 bis 2 : 1 vorliegt.
Schichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die Brücken so innerhalb des transparenten Bereichs der
Schichtelektrode verteilt sind, dass ein Gesamtwiderstand einer
Kontaktierung eines Elektrodenfeldes einen Wert von 12 kOhm,
insbesondere bevorzugt einen Wert von 10 kOhm nicht übersteigt.
Schichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei Blind-Brücken (8) zur optischen Homogenisierung der
Schichtelektrode vorgesehen sind. 11 . Schichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die Elektrodenfelder in Zeilen einer Matrix vorliegen, wobei die Zeilen der Matrix und die Längsachse des transparenten Bereichs einen
Winkelversatz zueinander aufweisen.
12. Schichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Dichte an Zuleitungen ungefähr gleichmäßig im ganzen
Randbereich verteilt ist.
13. Schichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei im transparenten Bereich der Schichtelektrode zumindest eine Brücke vorliegt, die elektrisch leitfähig ist und die Elektroden-Teilfelder verbrückt. 14. Schichtelektrode nach Anspruch 13,
wobei die zumindest eine Brücke zwei artgleiche, beispielsweise Sender- Elektroden über dazwischenliegende Empfänger-Elektroden hinweg verbindet.
Schichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei im transparenten Bereich die Brücken zumindest einer Zeile in Form eines waagrechten Streifens realisiert sind.
Schichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei im transparenten Bereich zumindest eine Brücke durch nur lokal um die zu verbrückende Stelle herum realisiert ist.
17. Schichtelektrode nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei zumindest ein redundanter Anschluss eines Elektrodenfeldes eine zusätzliche Zuleitungen vorgesehen ist.
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