WO2022101417A1 - Electrode configuration for a capacitive switch arrangement - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an electrode configuration for a capacitive switch arrangement and a capacitive switch arrangement which has such an electrode configuration with which a reliable electrical connection can be implemented in a simple manner even with complex touch surfaces.
- Proximity switches such as capacitive switches
- devices such as interior maps or overhead lights, sunroofs, and various other devices.
- Capacitive switches typically employ one or more capacitive sensors to generate a sensing activation field and to detect changes in the activation field indicative of a user actuation of the switch or an actuator of the switch, typically caused by a User's finger in close proximity to or in contact with the sensor.
- capacitive switches are generally designed to detect user actuations based on a comparison of a detected activation field with a threshold.
- capacitive switches usually have electrodes laid out with circuitry formed on a substrate.
- Document WO 2013/041520 A1 discloses an operating device, in particular for a vehicle component, which has a front wall with one or more fixed symbol fields on the front and a rear side with a capacitive proximity sensor system that has individual electrodes assigned to the symbol fields, wel - surface are arranged on the back of the front wall, and the back of the front wall facing the support plate, which is arranged at a distance from the front wall, has, wherein the capacitive proximity sensor for identifying that symbol field, which is an object, in particular a hand or the Finger of a hand approaches, having an evaluation unit connected to the electrodes.
- Electrode carrier elements assigned to the individual symbol fields are arranged between the front wall and the carrier plate electrically connected contact field of the carrier plate is electrically contacted, the electrode end of each electrode carrier element having a protruding contact edge which extends at least partially around a symbol field assigned to the electrode carrier element and bears against the back of the front wall, the electrode running along the contact edge of the electrode denachelements is formed without being electrically connected to the front wall, and each electrode carrier element has an electrically conductive area for the electrical connection of its electrode with its contact end and thus the Has contact field of the support plate.
- a touch-sensitive user interface which has a plurality of measuring surfaces, a measurement circuit that is coupled to the measuring surfaces and capable of generating output signals, the couplings between a pointing object and corresponding ones of the measurement areas, and a controller capable of receiving the output signals of the measurement circuit, determining from the output signals a combination of the measurement areas which are activated by the presence of the pointing object, to compare the combination of activated measuring areas with at least one predefined combination of the measuring areas, and a selected one of the measuring areas according to an agreement determining mood between the combination of activated sensing areas and one of the at least one predefined combination of sensing areas includes.
- An electrode configuration for a capacitive sensor device is known from the publication DE 10 2011 003 734 B3, which comprises a transmitting electrode and a receiving electrode, wherein the transmitting electrode can be brought into a capacitive coupling with the receiving electrode, wherein the electrode configuration has at least one first sensor area and at least forms a second sensor area, the electrode areas of the transmitting electrode and the receiving electrode in the first sensor area being small in comparison to the electrode areas of the transmitting electrode and the receiving electrode in the second sensor area.
- a device with a capacitive sensor containing electrodes and a control unit contains a processing unit and a memory, wherein when a logic is executed by the processing unit, the logic being able to select a first subset of electrodes for a measurement and to select one of the electrodes from a second subset of the electrodes as a reference drive electrode, the logic being further able to calculate a difference between a capacitance measurement the first subset and a capacitance measurement of the reference drive electrode, and wherein the logic is also operable to adjust the capacitance measurement of the first electrode based at least in part on the difference.
- the object of embodiments of the invention is to specify an electrode configuration for a capacitive switch arrangement and a capacitive switch arrangement which has such an electrode configuration, with which a reliable electrically conductive connection can be implemented in a simple manner even with complex touch surfaces.
- this object is achieved by an electrode configuration for a capacitive switch arrangement which has at least two touch electrodes and at least two counter-electrodes, the touch electrodes and the Counter-electrodes are each arranged in a row in such a way that each of the at least two touch electrodes can be capacitively coupled to one of the at least two counter-electrodes, and wherein a distance between two touch electrodes arranged directly one after the other is selected in each case such that a high resolving power is achieved and at the same time the influence of one touch electrode by other touch electrodes is reduced.
- the influencing of a touch or transmission electrode by other touch or transmission electrodes is understood here as interference or falsification of a signal supplied by one of the touch electrodes by other touch electrodes.
- a disturbance or falsification can be caused, for example, by parasitic capacitances or crosstalk.
- Parasitic capacitance is understood to mean an unwanted and usually disruptive electrical capacitance that exists, for example, between two supply lines or two touch electrodes arranged one after the other, with the actual value of the parasitic capacitance being based, among other things, on the distance between the two directly one after the other arranged touch electrodes.
- Crosstalk is also commonly referred to as electrical noise or signal interference between conductors. Electrical noise causes several undesired effects.
- electrical noise can reduce the amplitude of a signal upon actuation of an actuator of a capacitive switch assembly, thereby reducing the accuracy of estimating an actuation location at which the actuator was actuated, and thereby reducing the accuracy of estimating a selected function.
- the signals for example the amplitude of a detected signal, can be corrupted, which in turn reduces the accuracy of the evaluation of the actuation.
- the crosstalk therefore leads to undesired signals in the transfer function, which impair the signals and their evaluation.
- a distance between touch electrodes arranged directly one after the other is selected in such a way that the influencing of signals supplied by one touch electrode by other touch electrodes and thus also the subsequent evaluation of signals in an evaluation unit are reduced as far as possible.
- the fact that a distance between directly consecutive touch electrodes is also selected in such a way that a high level of resolution is achieved nevertheless also ensures that a difference between two slightly different actuation locations is also reliably detected can be reliably differentiated, for example, between actuations at a first actuation location and actuations at a second actuation location that is slightly spaced apart from the first actuation location.
- an electrode configuration for a capacitive switch arrangement is thus specified, with which errors in the signal transmission can be avoided, in particular even in the case of complex touch surfaces, and the subsequent evaluation of the signals can be further optimized.
- the distance between two touch electrodes arranged directly one after the other can be greater than or equal to 1 mm.
- the distance between two touch electrodes arranged directly one after the other can be greater than or equal to 1 mm.
- the distance between two touch electrodes arranged directly one after the other can be selected in such a way that the number of touch electrodes arranged in a predetermined area is maximized, with the boundary condition that at the same time the influence of one touch electrode by other touch electrodes is reduced. Because the number of touch electrodes arranged in a predetermined, ie known or determinable area is maximized, the number of actuation locations and associated functions provided in this predetermined area can also be maximized at the same time and thus the resolution capacity can also be maximized will.
- a distance between a touch electrode and a counter or receiving electrode that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode can be selected in each case in such a way that a coupling quality between a touch electrode and the counter electrode that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode is high in each case.
- the coupling quality or the coupling factor is dependent on the distance between the touch electrode and the respective counter-electrode. For example, is the touch electrode too close to the one with this touch electrode in a counter-electrode that can be capacitively coupled, the system works in an over-coupled area in which, for example, resonance frequencies split.
- the touch electrode is located too far away from the counter-electrode that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode, the resulting field strength is too low to still ensure adequate signal transmission.
- the fact that the coupling quality is high means that the touch electrode and the corresponding counter-electrode are spaced apart from one another in such a way that signal transmission between the touch electrode and the corresponding counter-electrode is as optimal as possible and potential signal attenuation can be kept small.
- the distance between a touch electrode and a counter-electrode that can be brought into a capacitive coupling with this is selected in each case such that a coupling quality between a touch electrode and a counter-electrode that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode is high in each case Errors in signal transmission can be avoided even better and the subsequent evaluation of the signals can be further optimized.
- the distance between a touch electrode and a counter-electrode that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode can be greater than or equal to 0.1 mm and less than or equal to 0.3 mm.
- signal attenuation of the serial coupling quality can be kept small and usually at a distance between a touch electrode and the counter-electrode that can be capacitively coupled to this touch electrode, which is between 0.1 mm and 0.3 mm a high coupling quality can be guaranteed.
- the electrodes and in particular the at least two touch electrodes can each be transparent electrodes.
- Transparent electrodes have the advantage that they can be used over a display in order to provide a touch-sensitive screen that displays information to a user or operator, for example in the form of a selection menu, and through touching certain areas of the display the user can react.
- such transparent electrodes usually have a lower electrical conductivity, so that it is particularly important to keep the distance between the to optimize individual transparent electrodes and in particular the distance between individual transparent touch electrodes, in particular to keep it as small as possible in order to achieve the highest possible resolution to achieve.
- the corresponding transparent electrode materials can be, for example, films with an indium tin oxide coating (IOT) or films based on polyethylene terephthalate (PET).
- IOT indium tin oxide coating
- PET polyethylene terephthalate
- the material of the transparent electrodes should be selected in such a way that the conductivity of all the electrodes is as high as possible, while at the same time the insulation between individual electrodes should have as high a resistance as possible.
- a capacitive switch arrangement is also specified, the capacitive switch arrangement having an electrode configuration as described above, an actuator and a flexible printed circuit board, the touch electrodes being mounted on the actuator and the counter electrodes on the flexible circuit board are attached.
- Such a capacitive circuit arrangement has the advantage that it has an electrode configuration with which an electrically conductive connection can be implemented in a simple manner even with complex touch surfaces, especially since the electrical connection and signal transmission is implemented by a plate capacitor Plates is formed by the touch and the corresponding counter electrodes. Furthermore, errors in the signal transmission can also be avoided and the subsequent evaluation of the signals can be further optimized. A distance between touch or transmission electrodes arranged directly one after the other is selected in such a way that the influence of signals supplied by one touch electrode by other touch electrodes and thus also the subsequent evaluation of signals in an evaluation unit are reduced as far as possible.
- a distance between directly consecutive touch electrodes is also selected in such a way that a high resolution is achieved nevertheless also ensures that a difference between two slightly different actuation locations can be reliably detected, for example reliably a distinction can be made between actuation of an actuating element at a first actuation location and actuation of the actuating element at a second actuation location, which is slightly spaced apart from the first actuation location.
- the flexible printed circuit board can be connected to the actuating element by means of an adhesive connection.
- the fact that the flexible circuit board can be glued to the actuator has the advantage that even with a complex arrangement of touch surfaces, a electrically conductive connection and a reliable signal transmission can be realized without great effort, without the complex and expensive conversions would be necessary with this touch electrode in a capacitive coupling can be brought into a counter-electrode is high.
- the fact that the coupling quality is high means in turn that the touch electrode and the corresponding counter-electrode are spaced apart from one another in such a way that signal transmission between the touch electrode and the corresponding counter-electrode is as optimal as possible and potential signal attenuations can be kept small.
- a further embodiment of the invention also specifies a device which has a capacitive switch arrangement as described above and an evaluation unit coupled to the counter-electrodes for detecting an actuation of the capacitive switch arrangement.
- Such a device has the advantage that it has an electrode configuration with which an electrically conductive connection can be implemented in a simple manner even with complex touch surfaces, especially since the electrical connection and signal transmission is implemented by a plate capacitor whose plates are connected by the touch and the corresponding counter electrodes are formed. Errors in the signal transmission can also be avoided and the subsequent evaluation of the signals can be further optimized. A distance between touch electrodes arranged directly one after the other is selected such that the influence of signals supplied by one touch electrode by other touch electrodes and thus also the subsequent evaluation of signals in the evaluation unit are reduced as far as possible.
- a distance between directly consecutive touch electrodes is also selected in such a way that a high resolution is achieved nevertheless also ensures that a difference between two slightly different actuation locations of the capacitive switch arrangement can be reliably detected For example, a reliable distinction can be made between actuations at a first actuation location and actuations at a second actuation location that is slightly spaced apart from the first actuation location.
- an electrode configuration for a capacitive switch arrangement and a capacitive switch arrangement which has such an electrode configuration, with which a reliable electrically conductive connection can be implemented in a simple manner even with complex touch surfaces.
- an electrode configuration is specified in which a distance between touch electrodes arranged directly one after the other is selected in such a way that the influence of signals supplied by one touch electrode by other touch electrodes and thus also the subsequent evaluation of signals in an evaluation unit are reduced as far as possible.
- an electrode configuration for a capacitive circuit arrangement is thus specified with which errors in the signal transmission can be avoided even with complex touch surfaces and the subsequent evaluation of the signals can be further optimized.
- a flexible printed circuit board having the counter electrodes is connected to the actuating element of the capacitive switch arrangement by an adhesive connection, i.e. the flexible printed circuit board is glued to the actuating element, a reliable electrically conductive connection can be achieved in a simple manner even with complex touch surfaces - binding and signal transmission can be realized.
- FIG. 1 shows a view of a device according to embodiments of the invention
- FIG. 2 shows a view of an electrode configuration for a capacitive switch arrangement according to embodiments of the invention
- FIG. 3A shows a schematic perspective plan view of a top side of an actuating element of a capacitive switch arrangement according to a first embodiment
- FIG. 3B shows a schematic perspective plan view of an underside of an actuating element of the capacitive switch arrangement according to the first embodiment
- FIG. 4 shows a cross-sectional view of a capacitive switch arrangement according to embodiments of the invention.
- FIG. 1 shows a view of a device 1 according to embodiments of the invention.
- the device has a capacitive switch arrangement 2 .
- Proximity switches such as capacitive switches
- devices such as interior maps or overhead lights, sunroofs, and various other devices.
- Capacitive switches typically employ one or more capacitive sensors to generate a sensing activation field and to detect changes in the activation field indicative of a user actuation of the switch or an actuator of the switch, typically caused by a User's finger in close proximity to or in contact with the sensor.
- capacitive switches are generally designed to detect user actuations based on a comparison of a detected activation field with a threshold.
- capacitive switches usually have electrodes laid out with circuitry formed on a substrate.
- the capacitive switch arrangement 2 has touch electrodes 3 and counter-electrodes 4, each of the touch electrodes 3 being capacitively coupled to one of the counter-electrodes 4, and the device 1 having another one with the counter-electrodes 4 coupled evaluation unit 5, wherein the evaluation unit 5 is designed to detect an actuation of the capacitive switch arrangement 2.
- the evaluation unit 5 is designed to determine an actuation location at which the capacitive switch arrangement is actuated, and thus also a selected function, from detected signals and in particular from signals tapped off at the counter-electrodes 4 .
- the device according to FIG. 1 is based on a principle in which a transmitting electrode 3 is supplied with an electrical alternating signal that is provided by a signal generator 6 .
- the evaluation unit 5 and the signal generator are integrated into a common control unit 7. Furthermore, the evaluation unit and the signal generator can also be designed separately from one another.
- an alternating electrical field is emitted at the touch electrode 3 .
- the alternating electric field emitted at the touch electrode 3 is coupled into the counter-electrode via the object, so that a capacitive path is formed between a transmitter and a receiver, in particular between the signal generator 6 and the evaluation unit 5.
- an electrical signal tapped off at the counter-electrode 4 changes, with the change in the tapped electrical signal being indicative of the actuation of the capacitive switch arrangement 2 .
- This method is also usually referred to as a transmission method.
- the two sensor electrodes 3, 4 form what is known as a sensor zone, which is symbolized in FIG
- the electrically conductive connection of complex devices or complex touch surfaces is often difficult, especially with isolated, transparent touch electrodes, for example due to surface protection, design, coatings, etc. It is important to be able to achieve the highest possible resolution furthermore, it is often also desirable to accommodate a large number of such touch electrodes 3 in a limited area. However, it also proves to be problematic here that errors in the signal transmission, for example crosstalk, can occur if a large number of touch electrodes are arranged within a limited area.
- the touch electrodes 3 and the counter electrodes 4 are combined in an electrode configuration 9, with the touch electrodes 3 and the counter electrodes 4 being arranged in a row in such a way that each of the touch electrodes 3 is equipped with a counter electrode 4, as described above, can be brought into a capacitive coupling.
- a distance between two touch electrodes 3 arranged directly one after the other is further selected in such a way that a high resolution capacity is achieved and at the same time the influence of one touch electrode 3 by other touch electrodes 3 is reduced.
- the distance between touch electrodes 3 arranged directly one after the other is symbolized in FIG. 1 by the arrow provided with the reference symbol dss.
- the influencing of a touch electrode 3 by other touch electrodes 3 is understood here as interference or falsification of a signal supplied by one of the touch electrodes 3 by other touch electrodes 3 .
- Such a disturbance or falsification can be caused, for example, by parasitic capacitances or crosstalk.
- Parasitic capacitance is understood to mean an unwanted and usually disruptive electrical capacitance that exists, for example, between two supply lines or two touch electrodes 3 arranged directly one after the other, with the actual value of the parasitic capacitance being directly dependent on the distance between the two, among other things consecutively arranged touch electrodes 3 based.
- Crosstalk is also commonly referred to as electrical noise or signal interference between conductors. Electrical noise causes several undesirable effects.
- electrical noise can reduce the amplitude of a signal when the object approaches the capacitive switch assembly 2 and/or when the capacitive switch assembly 2 is actuated, thereby reducing the accuracy of the estimation of an actuation location at which a Actuator of the capacitive switch arrangement 2 is actuated is reduced.
- the signals for example the amplitude of a detected signal, can be falsified, which in turn reduces the accuracy of the evaluation and in particular the estimation of the actuation location.
- the crosstalk therefore leads to unwanted signals in the transfer function, which degrade the signals and their evaluation.
- a distance between touch electrodes 3 arranged directly one after the other is selected in such a way that influencing of signals supplied by one touch electrode 3 by other touch electrodes 3 and thus also the subsequent evaluation of signals in the evaluation unit 5 be reduced as far as possible.
- the capacitive switch arrangement 2 thus has an electrode configuration 9 with which errors in the signal transmission can be avoided even with complex touch surfaces and the subsequent evaluation of the signals can be further optimized.
- a distance between touch electrodes 3 arranged directly one after the other is always the same. Furthermore, the distance between individual touch electrodes arranged directly one after the other can also vary and thus be of different sizes.
- the touch electrodes 3 and the counter-electrodes are also each transparent electrodes 10. Due to the lower electrical conductivity compared to materials for non-transparent electrodes or to non-transparent electrodes based on these materials , it is important to optimize the distance between the individual transparent electrodes and in particular the distance between the individual transparent touch electrodes, in particular to keep it as small as possible in order to achieve the highest possible resolution.
- the electrodes can each be made of a transparent and conductive material such as indi- tin oxide (IOT), the conductive material! completely covers the surface of the shape of the electrodes. That the conductive material! however, the area of the shape of each electrode completely covered is just an example.
- the conductive material may cover much less than the full area of the shape of the individual electrodes.
- the transparent, conductive material can also be any other transparent and electrically conductive material.
- the material of the transparent electrodes should be selected in such a way that the conductivity of all the electrodes is as high as possible, while at the same time the insulation between the individual electrodes should have as high a resistance as possible.
- FIG. 2 shows an electrode configuration 11 for a capacitive switch arrangement according to embodiments of the invention.
- the electrode configuration 11 has at least two touch electrodes 13 and at least two counter-electrodes 14, with two touch electrodes in each case in FIG. 2;
- the touch electrodes 13 and the counter-electrodes 14 are each arranged in a row, with the touch electrodes 13 and the counter-electrodes
- each of the touch electrodes 13 can be brought into a capacitive coupling with one of the counter electrodes 14, wherein a distance between two touch electrodes 13 arranged directly one after the other is in turn selected such that a high resolving power is achieved and at the same time the influence of a touch electrode 13 by other touch electrodes 13 is reduced.
- a distance between touch electrodes 13 arranged directly one after the other is again symbolized in FIG. 2 by the arrow provided with the reference symbol dss .
- the electrode configuration 11 consists of a sequence of touch electrodes 13 arranged one behind the other in a row and a sequence of counter electrodes 14 arranged one behind the other in a row, with a distance between directly adjacent touch electrodes 13 being selected in such a way that a high resolution is achieved and at the same time an influence on a touch electrode 13 by other touch electrodes 13 is reduced.
- one touch electrode 13 When one touch electrode 13 is influenced by other touch electrodes 13, this in turn causes a disruption or falsification of one of the touch electrodes 13 signal supplied by other touch electrodes 13 understood.
- a disturbance or falsification can be caused, for example, by parasitic capacitances or crosstalk.
- Parasitic capacitance is understood to mean an unwanted and usually disruptive electrical capacitance that exists, for example, between two supply lines or two touch electrodes 13 arranged one after the other, with the actual value of the parasitic capacitance being based, among other things, on the distance between the two touch electrodes 13 arranged directly one after the other based.
- Electrical noise or signal interference between conductors is also generally referred to as crosstalk. Electrical noise causes several undesirable effects.
- electrical noise can reduce the amplitude of a signal upon actuation of a capacitive switch assembly, thereby reducing the accuracy of estimating an actuation location at which an actuator of the capacitive switch assembly is actuated.
- the signals for example the amplitude of a detected signal, can be corrupted, which in turn reduces the accuracy of the evaluation.
- the crosstalk therefore leads to undesired signals in the transfer function, which degrade the signals and their evaluation.
- the distance d ss between two touch electrodes 13 arranged directly one after the other is in each case greater than or equal to 1 mm.
- a distance d ss between two touch electrodes 13 arranged directly one after the other is also selected in each case in such a way that the number of touch electrodes 13 arranged in a predetermined area is maximized, under the boundary condition that one touch electrode is influenced at the same time 13 is reduced by other touch electrodes 13.
- a distance between a touch electrode 13 and a counter-electrode 14 that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode 13 is further selected in each case in such a way that a coupling quality between a touch electrode 13 and the counter-electrode that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode 13 14 each is high.
- the coupling quality or the coupling factor depends on the Distance between the touch electrode 13 and the respective counter-electrode 14. If the touch electrode is, for example, too close to the counter-electrode that can be capacitively coupled with this touch electrode, the system works in an over-coupled range in which, for example, resonance frequencies split.
- the touch electrode is too far away from the counter-electrode that can be capacitively coupled to this touch electrode, the resulting field strength is too low to still ensure adequate signal transmission.
- the fact that the coupling quality is high means that the touch electrode 13 and the corresponding counter-electrode 14 are spaced apart from one another in such a way that signal transmission between the touch electrode 13 and the corresponding counter-electrode 14 is as optimal as possible and potential signal attenuation can be kept small.
- the distance between a touch electrode 13 and a counter-electrode 14 that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode 13 is symbolized in FIG. 2 by the arrow provided with the reference symbol d SE .
- a distance between a touch electrode 13 and a counter-electrode 14 that can be capacitively coupled thereto is always the same. Furthermore, the distance between individual touch electrodes and corresponding counter-electrodes that can be brought into a capacitive coupling with these can also vary and thus be of different sizes.
- the distance d SE between a touch electrode 13 and a counter-electrode 14 that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode 13 is in particular greater than or equal to 0.1 mm and less than or equal to 0.3 mm .
- signal attenuation of the serial coupling quality can be kept small and a high coupling quality can be guaranteed.
- the touch electrodes 13 are arranged on a surface 12 of an actuating member 16 and the counter-electrodes 14 are arranged on a flexible printed circuit board 10 .
- the flexible printed circuit board 10 has on one surface 15 an adhesive material, not shown in FIG. 2, by means of which the flexible printed circuit board is bonded to the actuating element can be.
- the flexible printed circuit board can be glued to the actuator using a double-sided adhesive film.
- a double-sided adhesive film can be used in the manner of a double-sided adhesive tape.
- the double-sided adhesive film is of particular advantage since it can be pre-cut to a predefined size before application to the flexible circuit board and/or the actuator. There are also advantages when storing the double-sided adhesive film, since it can be supplied in rolls.
- Figures 3A and 3B show the application of such an electrode configuration 20 to a correspondingly complex actuating member 21.
- FIG. 3A shows a schematic perspective plan view of an upper side 22 of an actuating member 21 according to a first embodiment.
- the actuator is in particular a monolith, for example a monolith made of aluminum.
- a first edge 23 of the electrode configuration 20 and in particular corresponding contact edges of the individual touch electrodes 24 are on a lateral edge 25 of the upper side 22 of the Actuator 21 glued.
- the corresponding touch electrodes 24 extend, starting from the lateral edge 25 of the upper side 22 of the actuating element 21, over a lateral surface 26 of the actuating element 21 to an underside of the actuating element 21 opposite the upper side 22 .
- a distance between touch electrodes 24 arranged directly one after the other is again chosen such that a high resolution is achieved and at the same time the influence of one touch electrode by other touch electrodes is reduced.
- FIG. 3B shows a schematic perspective plan view of an underside 27 of the actuating member 21 according to the first embodiment. It can be seen here that the electrode configuration 20 is attached to the actuating member 21 in such a way that a second edge of the touch electrodes 24 is glued to the underside 27 . In particular, these are coupling regions 28 of the touch electrodes 24 that can be brought into a capacitive coupling with the corresponding counter-electrodes (not shown in FIG. 3B).
- corresponding fitting elements 29 which can be inserted into corresponding recesses in the device, ie by means of which the actuating member 21 with the applied electrode configuration 20 can be connected to the complex device.
- FIG. 4 shows a cross-sectional view of a capacitive switch arrangement 2 according to embodiments of the invention.
- Components and parts with the same function or construction as in FIG. 1 or FIG. 2 have the same reference numbers and are not explained separately.
- the capacitive switch arrangement 2 has an actuating element 16 on which the touch electrodes are applied.
- the touch electrodes can be glued or screwed onto the actuating element, for example.
- a flexible printed circuit board 10 can also be seen, which is connected to the actuating element 16 by an adhesive connection.
- the flexible printed circuit board 10 is glued to the actuating member 16 in such a way that the coupling quality between a touch electrode and the counter-electrode that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode is high in each case.
- the fact that the coupling quality is high means in turn that the touch electrode and the corresponding counter-electrode are spaced apart from one another in such a way that signal transmission between the touch electrode and the corresponding counter-electrode is as optimal as possible and potential signal attenuations can be kept small.
- an electrically conductive connection can thus be implemented in a simple manner even with complex touch surfaces, especially since the electrical connection and signal transmission are carried out by a plate capacitor is realized, the plates of which are each formed by the touch and the corresponding counter electrodes.
- the adhesive connection can also be a connection formed by a dielectric adhesive material.
- the flexible printed circuit board 10 can have an evaluation unit for evaluating signals picked up by the counter-electrodes.
Landscapes
- Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
Abstract
The invention relates to an electrode configuration for a capacitive switch arrangement, having at least two touch electrodes (3, 13, 24) and at least two counter electrodes (4, 14), the at least two touch electrodes (3, 13, 24) and the at least two counter electrodes (4, 14) each being arranged in series such that each of the at least two touch electrodes (3, 13, 24) can be brought into capacitive coupling with a respective one of the at least two counter electrodes (4, 14), and a distance between two touch electrodes (3, 13, 24) arranged directly in succession being selected such that a high resolution capacity is achieved and at the same time an influence on one touch electrode (3, 13, 24) from other touch electrodes (3, 13, 24) is reduced.
Description
Elektrodenkonfiguration für eine kapazitive Schalteranordnung Electrode configuration for a capacitive switch array
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrodenkonfiguration für eine kapazitive Schalter- anordnung und eine kapazitive Schalteranordnung, welche eine derartige Elektrodenkonfigu- ration aufweist, mit denen auch bei komplexen Touchflächen auf einfache Art und Weise eine zuverlässige elektrische Anbindung realisiert werden kann. The present invention relates to an electrode configuration for a capacitive switch arrangement and a capacitive switch arrangement which has such an electrode configuration with which a reliable electrical connection can be implemented in a simple manner even with complex touch surfaces.
Für die verschiedensten elektrischen Geräte existieren Bedienvorrichtungen zur manuellen Einstellung und/oder Veränderung der Betriebsparameter des Geräts. Näherungsschalter, wie etwa kapazitive Schalter, wurden dabei beispielsweise zur Verwendung an Fahrzeugen zum Bedienen von Vorrichtungen, wie etwa Innenraumkarten- oder Deckenbeleuchtung, Schiebedächern und verschiedenen anderen Vorrichtungen eingesetzt. Operating devices for manually setting and/or changing the operating parameters of the device exist for a wide variety of electrical devices. Proximity switches, such as capacitive switches, have been adopted for use on vehicles, for example, to operate devices such as interior maps or overhead lights, sunroofs, and various other devices.
Kapazitive Schalter setzen in der Regel einen oder mehrere kapazitive Sensoren ein, um ein Erfassungsaktivierungsfeld zu erzeugen und Änderungen an dem Aktivierungsfeld zu erfas- sen, welche indikativ für eine Benutzerbetätigung des Schalters beziehungsweise eines Be- tätigungsgliedes des Schalters sind, in der Regel verursacht durch einen Finger eines Benut- zers in unmittelbarer Nähe oder in Kontakt mit dem Sensor. Kapazitive Schalter sind dabei in der Regel dazu ausgelegt, Benutzerbetätigungen basierend auf einem auf einem Vergleich eines erfassten Aktivierungsfeldes mit einer Schwelle zu detektieren. Insbesondere weisen derartige kapazitive Schalter für gewöhnlich Elektroden auf, welche mit auf einem Substrat ausgebildeten Schaltungsanordnungen ausgelegt sind. Capacitive switches typically employ one or more capacitive sensors to generate a sensing activation field and to detect changes in the activation field indicative of a user actuation of the switch or an actuator of the switch, typically caused by a User's finger in close proximity to or in contact with the sensor. In this case, capacitive switches are generally designed to detect user actuations based on a comparison of a detected activation field with a threshold. In particular, such capacitive switches usually have electrodes laid out with circuitry formed on a substrate.
Die elektrisch leitende Anbindung von komplexen Vorrichtungen beziehungsweise komple- xen Touchflächen ist dabei, insbesondere bei isolierten, transparenten Touchelektroden je- doch oftmals schwierig, beispielsweise aufgrund von Oberflächenschutz, Design, Beschich- tungen, etc. Um ein möglichst hohes Auflösungsvermögen realisieren zu können ist es wei- ter oftmals auch wünschenswert, eine Vielzahl derartiger Touchelektroden in einer begrenz- ten Fläche unterzubringen. Als problematisch hierbei erweist es sich jedoch ferner auch, dass es zu Fehlern in der Signalübertragung, beispielsweise einem Übersprechen kommen
kann, falls eine Vielzahl Touchelektroden innerhalb einer begrenzten Fläche angeordnet sind. However, the electrically conductive connection of complex devices or complex touch surfaces is often difficult, especially with isolated, transparent touch electrodes, for example due to surface protection, design, coatings, etc. It is important to be able to achieve the highest possible resolution furthermore, it is often also desirable to accommodate a large number of such touch electrodes in a limited area. However, it also proves to be problematic in this connection that errors occur in the signal transmission, for example crosstalk can if a plurality of touch electrodes are arranged within a limited area.
Aus der Druckschrift WO 2013/041520 A1 ist eine Bedienvorrichtung, insbesondere für eine Fahrzeugkomponente bekannt, welche eine Vorderwand mit einer oder mehreren festste- henden Symbolfeldern aufweisenden Vorderseite und mit einer Rückseite, eine kapazitive Näherungssensorik, die einzelne, den Symbolfeldern zugeordnete Elektroden aufweist, wel- che an der Rückseite der Vorderwand angeordnet sind, und eine der Rückseite der Vorder- wand zugewandte Trägerplatte, die mit Abstand zur Vorderwand angeordnet ist, aufweist, wobei die kapazitive Näherungssensorik zur Identifizierung desjenigen Symbolfeldes, dem sich ein Objekt, insbesondere eine Hand oder der Finger einer Hand nähert, eine mit den Elektroden verbundene Auswerteeinheit aufweist. Dabei sind zwischen der Vorderwand und der Trägerplatte den einzelnen Symbolfeldern zugeordnete Elektrodenträgerelemente ange- ordnet, wobei jedes Elektrodenträgerelement ein der Rückseite der Vorderwand zugewand- tes Elektrodenende, das mit einer Elektrode versehen ist, und ein gegenüberliegendes Kon- taktende aufweist, welches ein mit der Auswerteeinheit elektrisch verbundenes Kontaktfeld der Trägerplatte elektrisch kontaktiert, wobei das Elektrodenende jedes Elektrodenträgerele- ments einen sich zumindest teilweise um ein dem Elektrodenträgerelement zugeordnetes Symbolfeld herum erstreckenden, an der Rückseite der Vorderwand anliegenden, abstehen- den Berührungsrand aufweist, wobei die Elektrode längs des Berührungsrandes des Elektro- denträgerelements ausgebildet ist, ohne zur Vorderwand hin elektrisch angeschlossen zu sein, und wobei jedes Elektrodenträgerelement einen elektrisch leitenden Bereich zur elektri- schen Verbindung seiner Elektrode mit seinem Kontaktende und damit dem Kontaktfeld der Trägerplatte aufweist. Document WO 2013/041520 A1 discloses an operating device, in particular for a vehicle component, which has a front wall with one or more fixed symbol fields on the front and a rear side with a capacitive proximity sensor system that has individual electrodes assigned to the symbol fields, wel - surface are arranged on the back of the front wall, and the back of the front wall facing the support plate, which is arranged at a distance from the front wall, has, wherein the capacitive proximity sensor for identifying that symbol field, which is an object, in particular a hand or the Finger of a hand approaches, having an evaluation unit connected to the electrodes. Electrode carrier elements assigned to the individual symbol fields are arranged between the front wall and the carrier plate electrically connected contact field of the carrier plate is electrically contacted, the electrode end of each electrode carrier element having a protruding contact edge which extends at least partially around a symbol field assigned to the electrode carrier element and bears against the back of the front wall, the electrode running along the contact edge of the electrode denträgerelements is formed without being electrically connected to the front wall, and each electrode carrier element has an electrically conductive area for the electrical connection of its electrode with its contact end and thus the Has contact field of the support plate.
Aus der Druckschrift DE 11 2007 001 643 T5 ist eine berührungsempfindliche Benutzer- schnittstelle bekannt, welche eine Vielzahl von Messflächen, einen Messungs-Schaltkreis, der mit den Messflächen gekoppelt und in der Lage ist, Ausgangssignale zu erzeugen, die Kopplungen zwischen einem zeigenden Objekt und entsprechenden der Messflächen anzei- gen, und eine Steuerung, die in der Lage ist, die Ausgangssignale des Messungs-Schaltkrei- ses zu empfangen, aus den Ausgangssignalen eine Kombination der Messflächen zu be- stimmen, die durch das Vorhandensein des zeigenden Objektes aktiviert werden, die Kombi- nation aktivierter Messflächen mit mindestens einer vordefinierten Kombination der Messflä- chen zu vergleichen, und eine ausgewählte der Messflächen entsprechend einer Überein-
Stimmung zwischen der Kombination aktivierter Messflächen und einer aus der mindestens einen vordefinierten Kombinationen von Messflächen zu bestimmen, umfasst. From the publication DE 11 2007 001 643 T5, a touch-sensitive user interface is known, which has a plurality of measuring surfaces, a measurement circuit that is coupled to the measuring surfaces and capable of generating output signals, the couplings between a pointing object and corresponding ones of the measurement areas, and a controller capable of receiving the output signals of the measurement circuit, determining from the output signals a combination of the measurement areas which are activated by the presence of the pointing object, to compare the combination of activated measuring areas with at least one predefined combination of the measuring areas, and a selected one of the measuring areas according to an agreement determining mood between the combination of activated sensing areas and one of the at least one predefined combination of sensing areas includes.
Aus der Druckschrift DE 10 2011 003 734 B3 ist eine Elektrodenkonfiguration für eine kapa- zitive Sensoreinrichtung bekannt, welche eine Sendeelektrode und eine Empfangselektrode umfasst, wobei die Sendeelektrode in eine kapazitive Kopplung mit der Empfangselektrode bringbar ist, wobei die Elektrodenkonfiguration zumindest einen ersten Sensorbereich und zumindest einen zweiten Sensorbereich bildet, wobei die Elektrodenflächen der Sendeelek- trode und der Empfangselektrode im ersten Sensorbereich jeweils klein sind im Vergleich zu den Elektrodenflächen der Sendeelektrode und der Empfangselektrode im zweiten Sensor- bereich. An electrode configuration for a capacitive sensor device is known from the publication DE 10 2011 003 734 B3, which comprises a transmitting electrode and a receiving electrode, wherein the transmitting electrode can be brought into a capacitive coupling with the receiving electrode, wherein the electrode configuration has at least one first sensor area and at least forms a second sensor area, the electrode areas of the transmitting electrode and the receiving electrode in the first sensor area being small in comparison to the electrode areas of the transmitting electrode and the receiving electrode in the second sensor area.
Aus der Druckschrift DE 10 2014 212 250 A1 ist eine Vorrichtung mit einem kapazitiven Sen- sor, der Elektroden enthält, und einer Steuereinheit bekannt, wobei die Steuereinheit eine Verarbeitungseinheit und einen Speicher enthält, wobei wenn eine Logik durch die Verarbei- tungseinheit ausgeführt wird, die Logik dazu in der Lage ist, eine erste Teilmenge von Elek- troden für eine Messung auszuwählen und eine der Elektroden von einer zweiten Teilmenge der Elektroden als Referenz- Ansteuerelektrode auszuwählen, wobei die Logik weiter dazu in der Lage ist, eine Differenz zwischen einer Kapazitätsmessung der ersten Teilmenge und einer Kapazitätsmessung der Referenz-Ansteuerelektrode zu ermitteln, und wobei die Logik auch dazu in der Lage ist, die Kapazitätsmessung der ersten Elektrode zumindest zum Teil auf Basis der Differenz anzupassen. From the document DE 10 2014 212 250 A1 a device with a capacitive sensor containing electrodes and a control unit is known, wherein the control unit contains a processing unit and a memory, wherein when a logic is executed by the processing unit, the logic being able to select a first subset of electrodes for a measurement and to select one of the electrodes from a second subset of the electrodes as a reference drive electrode, the logic being further able to calculate a difference between a capacitance measurement the first subset and a capacitance measurement of the reference drive electrode, and wherein the logic is also operable to adjust the capacitance measurement of the first electrode based at least in part on the difference.
Aufgabe von Ausführungsformen der Erfindung ist es, eine Elektrodenkonfiguration für eine kapazitive Schalteranordnung und eine kapazitive Schalteranordnung, welche eine derartige Elektrodenkonfiguration aufweist, anzugeben, mit denen auch bei komplexen Touchflächen auf einfache Art und Weise eine zuverlässige elektrisch leitende Anbindung realisiert werden kann. The object of embodiments of the invention is to specify an electrode configuration for a capacitive switch arrangement and a capacitive switch arrangement which has such an electrode configuration, with which a reliable electrically conductive connection can be implemented in a simple manner even with complex touch surfaces.
Gelöst wird diese Aufgabe durch den Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This problem is solved by the subject matter of the independent claims. Further advantageous developments are the subject matter of the dependent claims.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Elektro- denkonfiguration für eine kapazitive Schalteranordnung, welche wenigstens zwei Touchelek- troden und wenigstens zwei Gegenelektroden aufweist, wobei die Touchelektroden und die
Gegenelektroden jeweils derart in einer Reihe angeordnet sind, dass jede der wenigstens zwei Touchelektroden mit jeweils einer der wenigstens zwei Gegenelektroden in eine kapazi- tive Kopplung bringbar ist, und wobei ein Abstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfol- gend angeordneten Touchelektroden jeweils derart gewählt ist, dass ein hohes Auflösungs- vermögen erzielt und gleichzeitig eine Beeinflussung einer Touchelektrode durch andere Touchelektroden reduziert wird. According to one embodiment of the invention, this object is achieved by an electrode configuration for a capacitive switch arrangement which has at least two touch electrodes and at least two counter-electrodes, the touch electrodes and the Counter-electrodes are each arranged in a row in such a way that each of the at least two touch electrodes can be capacitively coupled to one of the at least two counter-electrodes, and wherein a distance between two touch electrodes arranged directly one after the other is selected in each case such that a high resolving power is achieved and at the same time the influence of one touch electrode by other touch electrodes is reduced.
Unter Beeinflussung einer Touch- beziehungsweise Sendeelektrode durch andere Touch- beziehungsweise Sendeelektroden wird hierbei eine Störung beziehungsweise Verfälschung eines von einer der Touchelektroden gelieferten Signals durch andere Touchelektroden ver- standen. Eine derartige Störung oder Verfälschung kann beispielsweise durch parasitäre Kapazitäten oder Übersprechen verursacht werden. Unter parasitärer Kapazität versteht man dabei eine ungewollte und für gewöhnlich störende elektrische Kapazität, die zum Bei- spiel zwischen zwei Zuleitungen oder zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden besteht, wobei der tatsächliche Wert der parasitären Kapazität unter ande- rem auf dem Abstand zwischen den beiden unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden basiert. Als Übersprechen wird ferner allgemein elektrisches Rauschen oder Signal-Interferenz zwischen Leitern bezeichnet. Elektrisches Rauschen verursacht da- bei mehrere unerwünschte Effekte. Zunächst kann elektrisches Rauschen die Amplitude eines Signals bei Betätigung eines Betätigungsgliedes einer kapazitiven Schalteranordnung reduzieren, wodurch die Genauigkeit der Schätzung eines Betätigungsortes, an dem das Betätigungsglied betätigt wurde, und damit die Genauigkeit der Schätzung einer ausgewähl- ten Funktion reduziert wird. Ferner können die Signale, beispielsweise die Amplitude eines erfassten Signals verfälscht werden, wodurch wiederum die Genauigkeit der Auswertung der Betätigung reduziert wird. Das Übersprechen führt daher in der Transferfunktion zu uner- wünschten Signalen, die die Signale und deren Auswertung verschlechtern. The influencing of a touch or transmission electrode by other touch or transmission electrodes is understood here as interference or falsification of a signal supplied by one of the touch electrodes by other touch electrodes. Such a disturbance or falsification can be caused, for example, by parasitic capacitances or crosstalk. Parasitic capacitance is understood to mean an unwanted and usually disruptive electrical capacitance that exists, for example, between two supply lines or two touch electrodes arranged one after the other, with the actual value of the parasitic capacitance being based, among other things, on the distance between the two directly one after the other arranged touch electrodes. Crosstalk is also commonly referred to as electrical noise or signal interference between conductors. Electrical noise causes several undesired effects. First, electrical noise can reduce the amplitude of a signal upon actuation of an actuator of a capacitive switch assembly, thereby reducing the accuracy of estimating an actuation location at which the actuator was actuated, and thereby reducing the accuracy of estimating a selected function. Furthermore, the signals, for example the amplitude of a detected signal, can be corrupted, which in turn reduces the accuracy of the evaluation of the actuation. The crosstalk therefore leads to undesired signals in the transfer function, which impair the signals and their evaluation.
Bei einer derartigen Elektrodenkonfiguration ist ein Abstand zwischen unmittelbar aufeinan- derfolgend angeordneten Touchelektroden somit derart gewählt, dass Beeinflussungen von durch eine Touchelektrode gelieferten Signalen durch andere Touchelektroden und somit auch die anschließende Auswertung von Signalen in einer Auswerteeinheit soweit möglich reduziert werden. Dadurch, dass ein Abstand zwischen unmittelbar aufeinanderfolgenden Touchelektroden gleichzeitig aber auch derart gewählt wird, dass ein hohes Auflösungsver- mögen erzielt wird, wird trotz allem gleichzeitig auch gewährleistet, dass auch ein Unter- schied zwischen zwei geringfügig unterschiedlichen Betätigungsorten zuverlässig detektiert
werden kann, beispielsweise zuverlässig zwischen Betätigungen an einem ersten Betäti- gungsort und Betätigungen an einen zweiten, geringfügig von dem ersten Betätigungsort be- abstandeten Betätigungsort unterschieden werden kann. Insgesamt wird somit eine Elektro- denkonfiguration für eine kapazitive Schalteranordnung angegeben, mit welcher insbesonde- re auch bei komplexen Touchflächen Fehler in der Signalübertragung vermieden und die anschließende Auswertung der Signale weiter optimiert werden kann. With such an electrode configuration, a distance between touch electrodes arranged directly one after the other is selected in such a way that the influencing of signals supplied by one touch electrode by other touch electrodes and thus also the subsequent evaluation of signals in an evaluation unit are reduced as far as possible. The fact that a distance between directly consecutive touch electrodes is also selected in such a way that a high level of resolution is achieved nevertheless also ensures that a difference between two slightly different actuation locations is also reliably detected can be reliably differentiated, for example, between actuations at a first actuation location and actuations at a second actuation location that is slightly spaced apart from the first actuation location. Overall, an electrode configuration for a capacitive switch arrangement is thus specified, with which errors in the signal transmission can be avoided, in particular even in the case of complex touch surfaces, and the subsequent evaluation of the signals can be further optimized.
Dabei kann der Abstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Tou- chelektroden jeweils größer oder gleich 1 mm sein. So können durch die Wahl eines Min- destabstandes zwischen einzelnen, unmittelbar aufeinanderfolgenden Touchelektroden von 1 mm störende parasitäre Kapazitäten und ein Übersprechen bei derartigen kapazitiven Schalteranordnungen für gewöhnlich effektiv vermieden werden. The distance between two touch electrodes arranged directly one after the other can be greater than or equal to 1 mm. Thus, by selecting a minimum distance of 1 mm between individual, directly consecutive touch electrodes, disruptive parasitic capacitances and crosstalk in such capacitive switch arrangements can usually be effectively avoided.
Insbesondere kann der Abstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordne- ten Touchelektroden jeweils derart gewählt sein, dass eine Anzahl von in einem vorgegebe- nen Bereich angeordneten Touchelektroden maximiert wird, unter der Randbedingung, dass gleichzeitig eine Beeinflussung einer Touchelektrode durch andere Touchelektroden redu- ziert wird. Dadurch, dass die Anzahl von in einem vorgegebenen, das heißt bekannten be- ziehungsweise bestimmbaren Bereich angeordneten Touchelektroden maximiert wird, kann gleichzeitig auch die Anzahl der in diesem vorgegebenen Bereich vorgesehen Betätigungs- orten und damit verbundenen Funktionen maximiert und somit auch das Auflösungsvermö- gen maximiert werden. Durch die dieser Maximierung zugrundeliegende Randbedingung, dass eine Beeinflussung einer Touchelektrode durch andere Touchelektroden reduziert wird kann gleichzeitig wiederum gewährleistet werden, dass Beeinflussungen von durch eine Touchelektrode gelieferte Signale durch andere Touchelektroden und somit auch die an- schließende Auswertung von Signalen in einer Auswerteeinheit soweit möglich reduziert werden. In particular, the distance between two touch electrodes arranged directly one after the other can be selected in such a way that the number of touch electrodes arranged in a predetermined area is maximized, with the boundary condition that at the same time the influence of one touch electrode by other touch electrodes is reduced. Because the number of touch electrodes arranged in a predetermined, ie known or determinable area is maximized, the number of actuation locations and associated functions provided in this predetermined area can also be maximized at the same time and thus the resolution capacity can also be maximized will. Due to the boundary condition on which this maximization is based, that the influence of a touch electrode by other touch electrodes is reduced, it can be ensured at the same time that the influence of signals supplied by a touch electrode by other touch electrodes and thus also the subsequent evaluation of signals in an evaluation unit is reduced as far as possible will.
Weiter kann ein Abstand zwischen einer Touchelektrode und einer mit dieser Touchelektro- de in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegen- beziehungsweise Empfangselektrode jeweils derart gewählt werden, dass eine Kopplungsqualität zwischen einer Touchelektrode und der mit dieser Touchelektrode in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode jeweils hoch ist. Die Kopplungsqualität beziehungsweise der Kopplungsfaktor ist dabei ab- hängig vom Abstand zwischen der Touchelektrode und der jeweiligen Gegenelektrode. Be- findet sich die Touchelektrode beispielsweise zu nah an der mit dieser Touchelektrode in
eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode, arbeitet das System in einem über- koppelten Bereich, in welchem sich beispielsweise Resonanzfrequenzen spalten. Befindet sich die Touchelektrode jedoch zu weit von der mit dieser Touchelektrode in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode entfernt, so ist die resultierende Feldstärke zu gering, um noch eine ausreichende Signalübertragung zu gewährleisten. Dass die Kopplungsquali- tät hoch ist bedeutet dabei, dass die Touchelektrode und die entsprechende Gegenelektrode derart voneinander beabstandet sind, dass eine Signalübertragung zwischen der Touchelek- trode und der entsprechenden Gegenelektrode möglichst optimal ist und potentielle Signal- dämpfungen klein gehalten werden können. Dadurch, dass der Abstand zwischen einer Tou- chelektrode und einer mit dieser in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode jeweils derart gewählt wird, dass eine Kopplungsqualität zwischen einer Touchelektrode und einer mit dieser Touchelektrode in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode je- weils hoch ist, können somit Fehler in der Signalübertragung noch besser vermieden und kann die anschließende Auswertung der Signale noch weiter optimiert werden. Furthermore, a distance between a touch electrode and a counter or receiving electrode that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode can be selected in each case in such a way that a coupling quality between a touch electrode and the counter electrode that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode is high in each case. The coupling quality or the coupling factor is dependent on the distance between the touch electrode and the respective counter-electrode. For example, is the touch electrode too close to the one with this touch electrode in a counter-electrode that can be capacitively coupled, the system works in an over-coupled area in which, for example, resonance frequencies split. However, if the touch electrode is located too far away from the counter-electrode that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode, the resulting field strength is too low to still ensure adequate signal transmission. The fact that the coupling quality is high means that the touch electrode and the corresponding counter-electrode are spaced apart from one another in such a way that signal transmission between the touch electrode and the corresponding counter-electrode is as optimal as possible and potential signal attenuation can be kept small. The fact that the distance between a touch electrode and a counter-electrode that can be brought into a capacitive coupling with this is selected in each case such that a coupling quality between a touch electrode and a counter-electrode that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode is high in each case Errors in signal transmission can be avoided even better and the subsequent evaluation of the signals can be further optimized.
Dabei kann der Abstand zwischen einer Touchelektrode und einer mit dieser Touchelektrode in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode jeweils größer oder gleich 0,1 mm und kleiner oder gleich 0,3 mm sein. So können bei derartigen kapazitiven Schalteranord- nungen für gewöhnlich bei einem Abstand zwischen einer Touchelektrode und der mit dieser Touchelektrode in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode, welcher zwischen 0,1 mm und 0,3 mm beträgt, Signaldämpfungen der seriellen Kopplungsqualität klein gehal- ten und kann eine hohe Kopplungsqualität gewährleistet werden. The distance between a touch electrode and a counter-electrode that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode can be greater than or equal to 0.1 mm and less than or equal to 0.3 mm. With such capacitive switch arrangements, signal attenuation of the serial coupling quality can be kept small and usually at a distance between a touch electrode and the counter-electrode that can be capacitively coupled to this touch electrode, which is between 0.1 mm and 0.3 mm a high coupling quality can be guaranteed.
Ferner kann es sich bei den Elektroden und insbesondere den wenigstens zwei Touchelek- troden jeweils um transparente Elektroden handeln. Transparente Elektroden haben den Vorteil, dass diese über einer Anzeige verwendet werden können, um einen berührungsemp- findlichen Bildschirm bereitzustellen, der einem Nutzer beziehungsweise Bediener Informa- tionen, beispielsweise in Form eines Auswahlmenüs, anzeigen und auf die Berührung be- stimmter Bereiche der Anzeige durch den Nutzer reagieren kann. Verglichen mit den für nicht-transparente Elektroden für gewöhnlich verwendeten Materialien, beziehungsweise mit auf diesen Materialien basierenden nicht-transparenten Elektroden, weisen derartige trans- parente Elektroden für gewöhnliche jedoch eine geringere elektrische Leitfähigkeit auf, so- dass es insbesondere wichtig ist, den Abstand der einzelnen transparenten Elektroden und insbesondere den Abstand zwischen einzelnen transparenten Touchelektroden zu optimie- ren, insbesondere möglichst gering zu halten, um ein möglichst hohes Auflösungsvermögen
zu erzielen. Bei den entsprechenden transparenten Elektrodenmaterialien kann es sich bei- spielsweise um Folien mit Indium-Zinnoxid-Beschichtung (IOT) oder auf Polyethylentereph- thalat (PET) basierende Folien handeln. Insbesondere sollte das Material der transparenten Elektroden dabei jedoch derart gewählt werden, dass eine Leitfähigkeit aller Elektroden mög- lichst hoch ist, wobei gleichzeitig die Isolation zwischen einzelnen Elektroden möglichst hochohmig sein sollte. Furthermore, the electrodes and in particular the at least two touch electrodes can each be transparent electrodes. Transparent electrodes have the advantage that they can be used over a display in order to provide a touch-sensitive screen that displays information to a user or operator, for example in the form of a selection menu, and through touching certain areas of the display the user can react. However, compared to the materials usually used for non-transparent electrodes, or to non-transparent electrodes based on these materials, such transparent electrodes usually have a lower electrical conductivity, so that it is particularly important to keep the distance between the to optimize individual transparent electrodes and in particular the distance between individual transparent touch electrodes, in particular to keep it as small as possible in order to achieve the highest possible resolution to achieve. The corresponding transparent electrode materials can be, for example, films with an indium tin oxide coating (IOT) or films based on polyethylene terephthalate (PET). In particular, however, the material of the transparent electrodes should be selected in such a way that the conductivity of all the electrodes is as high as possible, while at the same time the insulation between individual electrodes should have as high a resistance as possible.
Mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zudem auch eine kapazitive Schalter- anordnung angegeben, wobei die kapazitive Schalteranordnung eine oben beschriebene Elektrodenkonfiguration, ein Betätigungsglied und eine flexible Leiterplatte aufweist, wobei die Touchelektroden auf dem Betätigungsglied angebracht sind, und wobei die Gegenelek- troden auf der flexiblen Leiterplatte angebracht sind. With a further embodiment of the invention, a capacitive switch arrangement is also specified, the capacitive switch arrangement having an electrode configuration as described above, an actuator and a flexible printed circuit board, the touch electrodes being mounted on the actuator and the counter electrodes on the flexible circuit board are attached.
Eine derartige kapazitive Schaltungsanordnung hat den Vorteil, dass diese eine Elektroden- konfiguration aufweist, mit welcher auch bei komplexen Touchflächen auf einfache Art und Weise eine elektrisch leitende Anbindung realisiert werden kann, zumal die elektrische An- bindung und Signalübertragung durch einen Plattenkondensator realisiert wird, dessen Plat- ten jeweils durch die Touch- und die entsprechenden Gegenelektroden gebildet wird. Weiter können dabei auch Fehler in der Signalübertragung vermieden werden und kann die an- schließende Auswertung der Signale weiter optimiert werden. So ist ein Abstand zwischen unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touch- beziehungsweise Sendeelektroden derart gewählt, dass Beeinflussungen von durch eine Touchelektrode gelieferten Signalen durch andere Touchelektroden und somit auch die anschließende Auswertung von Signalen in einer Auswerteeinheit soweit möglich reduziert werden. Dadurch, dass ein Abstand zwi- schen unmittelbar aufeinanderfolgenden Touchelektroden gleichzeitig aber auch derart ge- wählt wird, dass ein hohes Auflösungsvermögen erzielt wird, wird trotz allem gleichzeitig auch gewährleistet, dass auch ein Unterschied zwischen zwei geringfügig unterschiedlichen Betätigungsorten zuverlässig detektiert werden kann, beispielsweise zuverlässig zwischen einer Betätigung eines Betätigungsgliedes an einem ersten Betätigungsort und Betätigungen des Betätigungsgliedes an einen zweiten, geringfügig von dem ersten Betätigungsort beab- standeten Betätigungsort unterschieden werden kann. Such a capacitive circuit arrangement has the advantage that it has an electrode configuration with which an electrically conductive connection can be implemented in a simple manner even with complex touch surfaces, especially since the electrical connection and signal transmission is implemented by a plate capacitor Plates is formed by the touch and the corresponding counter electrodes. Furthermore, errors in the signal transmission can also be avoided and the subsequent evaluation of the signals can be further optimized. A distance between touch or transmission electrodes arranged directly one after the other is selected in such a way that the influence of signals supplied by one touch electrode by other touch electrodes and thus also the subsequent evaluation of signals in an evaluation unit are reduced as far as possible. The fact that a distance between directly consecutive touch electrodes is also selected in such a way that a high resolution is achieved nevertheless also ensures that a difference between two slightly different actuation locations can be reliably detected, for example reliably a distinction can be made between actuation of an actuating element at a first actuation location and actuation of the actuating element at a second actuation location, which is slightly spaced apart from the first actuation location.
Dabei kann die flexible Leiterplatte durch eine Klebstoffverbindung mit dem Betätigungsglied verbunden sein. Dass die flexible Leiterplatte dabei an das Betätigungsglied geklebt werden kann hat den Vorteil, dass auch bei einer komplexen Anordnung von Touchflächen, eine
elektrisch leitende Anbindung und eine zuverlässige Signalübertragung ohne großen Auf- wand realisiert werden kann, ohne das aufwendige und kostspielige Umbauten vonnöten wä- ren. So kann die flexible Elektrode insbesondere derart an das Betätigungsglied geklebt wer- den, dass eine Kopplungsqualität zwischen einer Touchelektrode und der mit dieser Touch- elektrode in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode jeweils hoch ist. Dass die Kopplungsqualität hoch ist bedeutet dabei wiederum, dass die Touchelektrode und die ent- sprechende Gegenelektrode derart voneinander beabstandet sind, dass eine Signalübertra- gung zwischen der Touchelektrode und der entsprechenden Gegenelektrode möglichst opti- mal ist und potentielle Signaldämpfungen klein gehalten werden können. In this case, the flexible printed circuit board can be connected to the actuating element by means of an adhesive connection. The fact that the flexible circuit board can be glued to the actuator has the advantage that even with a complex arrangement of touch surfaces, a electrically conductive connection and a reliable signal transmission can be realized without great effort, without the complex and expensive conversions would be necessary with this touch electrode in a capacitive coupling can be brought into a counter-electrode is high. The fact that the coupling quality is high means in turn that the touch electrode and the corresponding counter-electrode are spaced apart from one another in such a way that signal transmission between the touch electrode and the corresponding counter-electrode is as optimal as possible and potential signal attenuations can be kept small.
Mit einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zudem auch eine Vorrichtung ange- geben, welche eine oben beschriebene kapazitive Schalteranordnung und eine mit den Ge- genelektroden gekoppelte Auswerteeinheit, zum Erfassen einer Betätigung der kapazitiven Schaltersanordnung, aufweist. A further embodiment of the invention also specifies a device which has a capacitive switch arrangement as described above and an evaluation unit coupled to the counter-electrodes for detecting an actuation of the capacitive switch arrangement.
Eine derartige Vorrichtung hat den Vorteil, dass diese eine Elektrodenkonfiguration aufweist, mit welcher auch bei komplexen Touchflächen auf einfache Art und Weise eine elektrisch leitende Anbindung realisiert werden kann, zumal die elektrische Anbindung und Signalüber- tragung durch einen Plattenkondensator realisiert wird, dessen Platten jeweils durch die Touch- und die entsprechenden Gegenelektroden gebildet wird. Weiter können dabei auch Fehler in der Signalübertragung vermieden werden und kann die anschließende Auswertung der Signale weiter optimiert werden. So ist ein Abstand zwischen unmittelbar aufeinanderfol- gend angeordneten Touchelektroden derart gewählt, dass Beeinflussungen von durch eine Touchelektrode gelieferten Signalen durch andere Touchelektroden und somit auch die an- schließende Auswertung von Signalen in der Auswerteeinheit soweit möglich reduziert wer- den. Dadurch, dass ein Abstand zwischen unmittelbar aufeinanderfolgenden Touchelektro- den gleichzeitig aber auch derart gewählt wird, dass ein hohes Auflösungsvermögen erzielt wird, wird trotz allem gleichzeitig auch gewährleistet, dass auch ein Unterschied zwischen zwei geringfügig unterschiedlichen Betätigungsorten der kapazitiven Schalteranordnung zu- verlässig detektiert werden kann, beispielsweise zuverlässig zwischen Betätigungen an ei- nem ersten Betätigungsort und Betätigungen an einen zweiten, geringfügig von dem ersten Betätigungsort beabstandeten Betätigungsort unterschieden werden kann. Such a device has the advantage that it has an electrode configuration with which an electrically conductive connection can be implemented in a simple manner even with complex touch surfaces, especially since the electrical connection and signal transmission is implemented by a plate capacitor whose plates are connected by the touch and the corresponding counter electrodes are formed. Errors in the signal transmission can also be avoided and the subsequent evaluation of the signals can be further optimized. A distance between touch electrodes arranged directly one after the other is selected such that the influence of signals supplied by one touch electrode by other touch electrodes and thus also the subsequent evaluation of signals in the evaluation unit are reduced as far as possible. The fact that a distance between directly consecutive touch electrodes is also selected in such a way that a high resolution is achieved nevertheless also ensures that a difference between two slightly different actuation locations of the capacitive switch arrangement can be reliably detected For example, a reliable distinction can be made between actuations at a first actuation location and actuations at a second actuation location that is slightly spaced apart from the first actuation location.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass mit der vorliegenden Erfindung eine Elektroden- konfiguration für eine kapazitive Schalteranordnung und eine kapazitive Schalteranordnung,
welche eine derartige Elektrodenkonfiguration aufweist, angegeben werden, mit denen auch bei komplexen Touchflächen auf einfache Art und Weise eine zuverlässige elektrisch leiten- de Anbindung realisiert werden kann. In summary, it can be stated that with the present invention, an electrode configuration for a capacitive switch arrangement and a capacitive switch arrangement, which has such an electrode configuration, with which a reliable electrically conductive connection can be implemented in a simple manner even with complex touch surfaces.
Insbesondere wird eine Elektrodenkonfiguration angegeben, bei welcher ein Abstand zwi- schen unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden derart gewählt wird, dass Beeinflussungen von durch eine Touchelektrode gelieferten Signalen durch andere Touchelektroden und somit auch die anschließende Auswertung von Signalen in einer Aus- werteeinheit soweit möglich reduziert werden. Dadurch, dass ein Abstand zwischen unmittel- bar aufeinanderfolgenden Touchelektroden gleichzeitig aber auch derart gewählt wird, dass ein hohes Auflösungsvermögen erzielt wird, wird trotz allem gleichzeitig auch gewährleistet, dass auch ein Unterschied zwischen zwei geringfügig unterschiedlichen Messsignalen zu- verlässig detektiert werden kann, beispielsweise zuverlässig zwischen Betätigungen eines Betätigungsgliedes der kapazitiven Schalteranordnung an einem ersten Betätigungsort und Betätigungen des Betätigungsgliedes an einem zweiten, geringfügig von dem ersten Betäti- gungsort beabstandeten Betätigungsort unterschieden werden kann. Insgesamt wird somit eine Elektrodenkonfiguration für eine kapazitive Schaltungsanordnung angegeben, mit wel- cher auch bei komplexen Touchflächen Fehler in der Signalübertragung vermieden und die anschließende Auswertung der Signale weiter optimiert werden kann. In particular, an electrode configuration is specified in which a distance between touch electrodes arranged directly one after the other is selected in such a way that the influence of signals supplied by one touch electrode by other touch electrodes and thus also the subsequent evaluation of signals in an evaluation unit are reduced as far as possible. The fact that a distance between directly consecutive touch electrodes is also selected in such a way that a high resolution is achieved, nevertheless also ensures that a difference between two slightly different measurement signals can be reliably detected, for example reliably a distinction can be made between actuations of an actuating element of the capacitive switch arrangement at a first actuation location and actuations of the actuating element at a second actuation location at a slight distance from the first actuation location. Overall, an electrode configuration for a capacitive circuit arrangement is thus specified with which errors in the signal transmission can be avoided even with complex touch surfaces and the subsequent evaluation of the signals can be further optimized.
Weiter kann dadurch, dass eine die Gegenelektroden aufweisende flexible Leiterplatte durch eine Klebeverbindung mit dem Betätigungsglied der kapazitiven Schalteranordnung verbun- den ist, das heißt die flexible Leiterplatte an das Betätigungsglied angeklebt ist, auf einfache Art und Weise auch bei komplexen Touchflächen eine zuverlässige elektrisch leitende An- bindung und Signalübertragung realisiert werden. Furthermore, because a flexible printed circuit board having the counter electrodes is connected to the actuating element of the capacitive switch arrangement by an adhesive connection, i.e. the flexible printed circuit board is glued to the actuating element, a reliable electrically conductive connection can be achieved in a simple manner even with complex touch surfaces - binding and signal transmission can be realized.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying figures.
Figur 1 zeigt eine Ansicht einer Vorrichtung gemäß Ausführungsformen der Erfindung; FIG. 1 shows a view of a device according to embodiments of the invention;
Figur 2 zeigt eine Ansicht einer Elektrodenkonfiguration für eine kapazitive Schalteran- ordnung gemäß Ausführungsformen der Erfindung;
Figur 3A zeigt eine schematisch perspektivische Draufsicht auf eine Oberseite eines Betätigungsglieds einer kapazitiven Schalteranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform; FIG. 2 shows a view of an electrode configuration for a capacitive switch arrangement according to embodiments of the invention; FIG. 3A shows a schematic perspective plan view of a top side of an actuating element of a capacitive switch arrangement according to a first embodiment;
Figur 3B zeigt eine schematisch perspektivische Draufsicht auf eine Unterseite eines Betätigungsglieds der kapazitiven Schalteranordnung gemäß der ersten Aus- führungsform; FIG. 3B shows a schematic perspective plan view of an underside of an actuating element of the capacitive switch arrangement according to the first embodiment;
Figur 4 zeigt eine Querschnittsansicht einer kapazitiven Schalteranordnung gemäß Ausführungsformen der Erfindung. FIG. 4 shows a cross-sectional view of a capacitive switch arrangement according to embodiments of the invention.
Figur 1 zeigt eine Ansicht einer Vorrichtung 1 gemäß Ausführungsformen der Erfindung. FIG. 1 shows a view of a device 1 according to embodiments of the invention.
Wie Figur 1 zeigt, weist die Vorrichtung eine kapazitive Schalteranordnung 2 auf. As FIG. 1 shows, the device has a capacitive switch arrangement 2 .
Für die verschiedensten elektrischen Geräte existieren Bedienvorrichtungen zur manuellen Einstellung und/oder Veränderung der Betriebsparameter des Geräts. Näherungsschalter, wie etwa kapazitive Schalter, wurden dabei beispielsweise zur Verwendung an Fahrzeugen zum Bedienen von Vorrichtungen, wie etwa Innenraumkarten- oder Deckenbeleuchtung, Schiebedächern und verschiedenen anderen Vorrichtungen eingesetzt. Operating devices for manually setting and/or changing the operating parameters of the device exist for a wide variety of electrical devices. Proximity switches, such as capacitive switches, have been adopted for use on vehicles, for example, to operate devices such as interior maps or overhead lights, sunroofs, and various other devices.
Kapazitive Schalter setzen in der Regel einen oder mehrere kapazitive Sensoren ein, um ein Erfassungsaktivierungsfeld zu erzeugen und Änderungen an dem Aktivierungsfeld zu erfas- sen, welche indikativ für eine Benutzerbetätigung des Schalters beziehungsweise eines Be- tätigungsgliedes des Schalters sind, in der Regel verursacht durch einen Finger eines Benut- zers in unmittelbarer Nähe oder in Kontakt mit dem Sensor. Kapazitive Schalter sind dabei in der Regel dazu ausgelegt, Benutzerbetätigungen basierend auf einem auf einem Vergleich eines erfassten Aktivierungsfeldes mit einer Schwelle zu detektieren. Insbesondere weisen derartige kapazitive Schalter für gewöhnlich Elektroden auf, welche mit auf einem Substrat ausgebildeten Schaltungsanordnungen ausgelegt sind. Capacitive switches typically employ one or more capacitive sensors to generate a sensing activation field and to detect changes in the activation field indicative of a user actuation of the switch or an actuator of the switch, typically caused by a User's finger in close proximity to or in contact with the sensor. In this case, capacitive switches are generally designed to detect user actuations based on a comparison of a detected activation field with a threshold. In particular, such capacitive switches usually have electrodes laid out with circuitry formed on a substrate.
Die elektrisch leitende Anbindung von komplexen Vorrichtungen beziehungsweise komple- xen Touchflächen ist dabei, insbesondere bei isolierten, transparenten Touchelektroden je- doch oftmals schwierig, beispielsweise aufgrund von Oberflächenschutz, Design, Beschich- tungen, etc. Um ein möglichst hohes Auflösungsvermögen realisieren zu können ist es wei-
ter oftmals auch wünschenswert, eine Vielzahl derartiger Touchelektroden in einer begrenz- ten Fläche unterzubringen. Als problematisch hierbei erweist es sich jedoch ferner auch, dass es zu Fehlern in der Signalübertragung, beispielsweise einem Übersprechen kommen kann, falls eine Vielzahl Touchelektroden innerhalb einer begrenzten Fläche angeordnet sind. However, the electrically conductive connection of complex devices or complex touch surfaces is often difficult, especially with isolated, transparent touch electrodes, for example due to surface protection, design, coatings, etc. It is important to be able to achieve the highest possible resolution white It is also often desirable to accommodate a large number of such touch electrodes in a limited area. However, it also proves to be problematic here that errors in the signal transmission, for example crosstalk, can occur if a large number of touch electrodes are arranged within a limited area.
Gemäß den Ausführungsformen der Figur 1 weist die kapazitive Schalteranordnung 2 dabei Touchelektroden 3 und Gegenelektroden 4 auf, wobei jede der Touchelektroden 3 jeweils in eine kapazitive Kopplung mit einer der Gegenelektroden 4 bringbar ist, und wobei die Vor- richtung 1 weitere eine mit den Gegenelektroden 4 gekoppelte Auswerteeinheit 5 aufweist, wobei die Auswerteeinheit 5 ausgebildet ist, eine Betätigung der kapazitiven Schalteranord- nung 2 zu erfassen. Insbesondere ist die Auswerteeinheit 5 dabei ausgebildet, aus erfassten Signalen und insbesondere aus an den Gegenelektroden 4 abgegriffenen Signalen einen Betätigungsort zu bestimmen, an dem die kapazitive Schalteranordnung betätigt wird, und somit auch eine ausgewählte Funktion. According to the embodiments of Figure 1, the capacitive switch arrangement 2 has touch electrodes 3 and counter-electrodes 4, each of the touch electrodes 3 being capacitively coupled to one of the counter-electrodes 4, and the device 1 having another one with the counter-electrodes 4 coupled evaluation unit 5, wherein the evaluation unit 5 is designed to detect an actuation of the capacitive switch arrangement 2. In particular, the evaluation unit 5 is designed to determine an actuation location at which the capacitive switch arrangement is actuated, and thus also a selected function, from detected signals and in particular from signals tapped off at the counter-electrodes 4 .
Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 basiert dabei auf einem Prinzip, bei dem eine Sendelektrode 3 mit einem elektrischen Wechselsignal beaufschlagt wird, dass von einem Signalgenerator 6 bereitgestellt wird. Gemäß den Ausführungsformen der Figur 1 sind die Auswerteeinheit 5 und der Signalgenerator dabei in eine gemeinsame Steuereinheit 7 integriert. Ferner können die Auswerteeinheit und der Signalgenerator aber auch getrennt voneinander ausgebildet sein. The device according to FIG. 1 is based on a principle in which a transmitting electrode 3 is supplied with an electrical alternating signal that is provided by a signal generator 6 . According to the embodiments of FIG. 1, the evaluation unit 5 and the signal generator are integrated into a common control unit 7. Furthermore, the evaluation unit and the signal generator can also be designed separately from one another.
Aufgrund des elektrischen Wechselsignals wird an der Touchelektrode 3 ein elektrisches Wechselfeld emittiert. Bei Annäherung eines Objektes an die Touchelektrode 3 wird das an der Touchelektrode 3 emittierte elektrische Wechselfeld über das Objekt in die Gegenelek- trode eingekoppelt, sodass sich ein kapazitiver Pfad zwischen einem Sender und einem Empfänger, insbesondere zwischen dem Signalgenerator 6 und der Auswerteeinheit 5 bildet. Bei Betätigung der kapazitiven Schalteranordnung 2 ändert sich ein an der Gegenelektrode 4 abgegriffenes elektrisches Signal, wobei die Änderung des abgegriffenen elektrischen Si- gnals indikativ für die Betätigung der kapazitiven Schalteranordnung 2 ist. Dieses Verfahren wird ferner für gewöhnlich auch als Transmissionsverfahren bezeichnet Dabei bilden die beiden Sensorelektroden 3,4 eine sogenannte Sensorzone, welche in Figur 1 jeweils durch eine mit Bezugszeichen 8 versehene strichlierte Linie symbolisiert ist
Die elektrisch leitende Anbindung von komplexen Vorrichtungen beziehungsweise komple- xen Touchflächen ist dabei, insbesondere bei isolierten, transparenten Touchelektroden je- doch oftmals schwierig, beispielsweise aufgrund von Oberflächenschutz, Design, Beschich- tungen, etc. Um ein möglichst hohes Auflösungsvermögen realisieren zu können ist es wei- ter oftmals auch wünschenswert, eine Vielzahl derartiger Touchelektroden 3 in einer be- grenzten Fläche unterzubringen. Als problematisch hierbei erweist es sich jedoch ferner auch, dass es zu Fehlern in der Signalübertragung, beispielsweise einem Übersprechen kommen kann, falls eine Vielzahl Touchelektroden innerhalb einer begrenzten Fläche ange- ordnet sind. Due to the alternating electrical signal, an alternating electrical field is emitted at the touch electrode 3 . When an object approaches the touch electrode 3, the alternating electric field emitted at the touch electrode 3 is coupled into the counter-electrode via the object, so that a capacitive path is formed between a transmitter and a receiver, in particular between the signal generator 6 and the evaluation unit 5. When the capacitive switch arrangement 2 is actuated, an electrical signal tapped off at the counter-electrode 4 changes, with the change in the tapped electrical signal being indicative of the actuation of the capacitive switch arrangement 2 . This method is also usually referred to as a transmission method. The two sensor electrodes 3, 4 form what is known as a sensor zone, which is symbolized in FIG However, the electrically conductive connection of complex devices or complex touch surfaces is often difficult, especially with isolated, transparent touch electrodes, for example due to surface protection, design, coatings, etc. It is important to be able to achieve the highest possible resolution furthermore, it is often also desirable to accommodate a large number of such touch electrodes 3 in a limited area. However, it also proves to be problematic here that errors in the signal transmission, for example crosstalk, can occur if a large number of touch electrodes are arranged within a limited area.
Gemäß den Ausführungsformen der Figur 1 sind die Touchelektroden 3 und die Gegenelek- troden 4 dabei in einer Elektrodenkonfiguration 9 zusammengefasst, wobei die Touchelektro- den 3 und die Gegenelektroden 4 jeweils derart in einer Reihe angeordnet sind, dass jede der Touchelektroden 3 mit jeweils einer Gegenelektrode 4, wie oben beschrieben, in eine kapazitive Kopplung bringbar ist. Dabei ist ein Abstand zwischen zwei unmittelbar aufeinan- derfolgend angeordneten Touchelektroden 3 weiter jeweils derart gewählt ist, dass ein hohes Auflösungsvermögen erzielt und gleichzeitig eine Beeinflussung einer Touchelektrode 3 durch andere Touchelektroden 3 reduziert wird. Der Abstand zwischen unmittelbar aufeinan- derfolgend angeordneten Touchelektroden 3 wird dabei in Figur 1 durch den mit Bezugszei- chen d ss versehenen Pfeil symbolisiert. According to the embodiments in FIG. 1, the touch electrodes 3 and the counter electrodes 4 are combined in an electrode configuration 9, with the touch electrodes 3 and the counter electrodes 4 being arranged in a row in such a way that each of the touch electrodes 3 is equipped with a counter electrode 4, as described above, can be brought into a capacitive coupling. In this case, a distance between two touch electrodes 3 arranged directly one after the other is further selected in such a way that a high resolution capacity is achieved and at the same time the influence of one touch electrode 3 by other touch electrodes 3 is reduced. The distance between touch electrodes 3 arranged directly one after the other is symbolized in FIG. 1 by the arrow provided with the reference symbol dss.
Unter Beeinflussung einer Touchelektrode 3 durch andere Touchelektroden 3 wird hierbei eine Störung beziehungsweise Verfälschung eines von einer der Touchelektroden 3 geliefer- ten Signals durch andere Touchelektroden 3 verstanden. Eine derartige Störung oder Verfäl- schung kann beispielsweise durch parasitäre Kapazitäten oder Übersprechen verursacht werden. Unter parasitärer Kapazität versteht man dabei eine ungewollte und für gewöhnlich störende elektrische Kapazität, die zum Beispiel zwischen zwei Zuleitungen oder zwei unmit- telbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden 3 besteht, wobei der tatsächliche Wert der parasitären Kapazität unter anderem auf dem Abstand zwischen den beiden unmit- telbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden 3 basiert. Als Übersprechen wird ferner allgemein elektrisches Rauschen oder Signal-Interferenz zwischen Leitern bezeichnet. Elektrisches Rauschen verursacht dabei mehrere unerwünschte Effekte. Zunächst kann elektrisches Rauschen die Amplitude eines Signals bei Annäherung des Objektes an die kapazitive Schalteranordnung 2 und/oder beim Betätigen der kapazitiven Schalteranordnung 2 reduzieren, wodurch die Genauigkeit der Schätzung eines Betätigungsortes, an dem ein
Betätigungsglied der kapazitiven Schalteranordnung 2 betätigt wird, reduziert wird. Ferner können die Signale, beispielsweise die Amplitude eines erfassten Signals verfälscht werden, wodurch wiederum die Genauigkeit der Auswertung und insbesondere der Schätzung des Betätigungsortes reduziert wird. Das Übersprechen führt daher in der Transferfunktion zu unerwünschten Signalen, die die Signale und deren Auswertung verschlechtern. The influencing of a touch electrode 3 by other touch electrodes 3 is understood here as interference or falsification of a signal supplied by one of the touch electrodes 3 by other touch electrodes 3 . Such a disturbance or falsification can be caused, for example, by parasitic capacitances or crosstalk. Parasitic capacitance is understood to mean an unwanted and usually disruptive electrical capacitance that exists, for example, between two supply lines or two touch electrodes 3 arranged directly one after the other, with the actual value of the parasitic capacitance being directly dependent on the distance between the two, among other things consecutively arranged touch electrodes 3 based. Crosstalk is also commonly referred to as electrical noise or signal interference between conductors. Electrical noise causes several undesirable effects. First, electrical noise can reduce the amplitude of a signal when the object approaches the capacitive switch assembly 2 and/or when the capacitive switch assembly 2 is actuated, thereby reducing the accuracy of the estimation of an actuation location at which a Actuator of the capacitive switch arrangement 2 is actuated is reduced. Furthermore, the signals, for example the amplitude of a detected signal, can be falsified, which in turn reduces the accuracy of the evaluation and in particular the estimation of the actuation location. The crosstalk therefore leads to unwanted signals in the transfer function, which degrade the signals and their evaluation.
Bei der Elektrodenkonfiguration 9 gemäß den Ausführungsformen der Figur 1 ist ein Abstand zwischen unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden 3 somit derart ge- wählt, dass Beeinflussungen von durch eine Touchelektrode 3 gelieferten Signalen durch andere Touchelektroden 3 und somit auch die anschließende Auswertung von Signalen in der Auswerteeinheit 5 soweit möglich reduziert werden. Dadurch, dass ein Abstand zwi- schen unmittelbar aufeinanderfolgenden Touchelektroden 3 gleichzeitig aber auch derart gewählt wird, dass ein hohes Auflösungsvermögen erzielt wird, wird trotz allem gleichzeitig auch gewährleistet, dass auch ein Unterschied zwischen zwei geringfügig unterschiedlichen Betätigungsorten zuverlässig detektiert werden kann, beispielsweise zuverlässig zwischen Betätigungen der kapazitiven Schalteranordnung 2 an einem ersten Betätigungsort und Be- tätigungen der kapazitiven Schalteranordnung an einem zweiten, geringfügig von dem ersten Betätigungsort beabstandeten Betätigungsort unterschieden werden kann. Insgesamt weist die kapazitive Schalteranordnung 2 somit eine Elektrodenkonfiguration 9 auf, mit welcher auch bei komplexen Touchflächen Fehler in der Signalübertragung vermieden und die an- schließende Auswertung der Signale weiter optimiert werden kann. In the case of the electrode configuration 9 according to the embodiments in Figure 1, a distance between touch electrodes 3 arranged directly one after the other is selected in such a way that influencing of signals supplied by one touch electrode 3 by other touch electrodes 3 and thus also the subsequent evaluation of signals in the evaluation unit 5 be reduced as far as possible. The fact that a distance between directly consecutive touch electrodes 3 is also selected in such a way that a high resolution is achieved, nevertheless also ensures that a difference between two slightly different actuation locations can be reliably detected, for example reliably between Actuations of the capacitive switch arrangement 2 at a first actuation location and actuations of the capacitive switch arrangement at a second actuation location that is slightly spaced apart from the first actuation location can be distinguished. Overall, the capacitive switch arrangement 2 thus has an electrode configuration 9 with which errors in the signal transmission can be avoided even with complex touch surfaces and the subsequent evaluation of the signals can be further optimized.
Gemäß den Ausführungsformen der Figur 1 ist ein Abstand zwischen unmittelbar aufeinan- derfolgend angeordneten Touchelektroden 3 immer gleich. Ferner kann der Abstand zwi- schen einzelnen, unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden aber auch variieren und somit unterschiedlich groß sein. According to the embodiments of FIG. 1, a distance between touch electrodes 3 arranged directly one after the other is always the same. Furthermore, the distance between individual touch electrodes arranged directly one after the other can also vary and thus be of different sizes.
Gemäß den Ausführungsformen der Figur 1 handelt es sich bei den Touchelektroden 3 und den Gegenelektroden zudem jeweils um transparente Elektroden 10. Aufgrund der vergli- chen mit Materialien für nicht-transparente Elektroden beziehungsweise mit auf diesen Mate- rialien basierenden nicht-transparenten Elektroden geringeren elektrischen Leitfähigkeit, ist es dabei wichtig, den Abstand der einzelnen transparenten Elektroden und insbesondere den Abstand zwischen einzelnen transparenten Touchelektroden zu optimieren, insbesonde- re möglichst gering zu halten, um ein möglichst hohes Auflösungsvermögen zu erzielen. Da- bei können die Elektroden jeweils aus einem transparenten und leitfähigen Material wie Indi-
umzinnoxid (IOT) bestehen, wobei das leitfähige Materia! die Fläche der Form der Elektro- den vollständig bedeckt. Dass das leitfähige Materia! die Fläche der Form der einzelnen Elektroden vollständig bedeckt ist jedoch nur ein Beispiel. Vielmehr kann das leitfähige Mate- rial in bestimmten Ausführungsformen auch viel weniger als die vollständige Fläche der Form der einzelnen Elektroden bedecken. Zudem kann es sich bei dem transparenten, leitfä- higen Material aber auch um jedes andere, transparente und elektrisch leitfähige Material handeln. Insbesondere sollte das Material der transparenten Elektroden dabei jedoch derart gewählt werden, dass eine Leitfähigkeit aller Elektroden möglichst hoch ist, wobei gleichzei- tig die Isolation zwischen einzelnen Elektroden möglichst hochohmig sein sollte. According to the embodiments in FIG. 1, the touch electrodes 3 and the counter-electrodes are also each transparent electrodes 10. Due to the lower electrical conductivity compared to materials for non-transparent electrodes or to non-transparent electrodes based on these materials , it is important to optimize the distance between the individual transparent electrodes and in particular the distance between the individual transparent touch electrodes, in particular to keep it as small as possible in order to achieve the highest possible resolution. The electrodes can each be made of a transparent and conductive material such as indi- tin oxide (IOT), the conductive material! completely covers the surface of the shape of the electrodes. That the conductive material! however, the area of the shape of each electrode completely covered is just an example. Rather, in certain embodiments, the conductive material may cover much less than the full area of the shape of the individual electrodes. In addition, the transparent, conductive material can also be any other transparent and electrically conductive material. In particular, however, the material of the transparent electrodes should be selected in such a way that the conductivity of all the electrodes is as high as possible, while at the same time the insulation between the individual electrodes should have as high a resistance as possible.
Figur 2 eine Elektrodenkonfiguration 11 für eine kapazitive Schalteranordnung gemäß Aus- führungsformen der Erfindung. FIG. 2 shows an electrode configuration 11 for a capacitive switch arrangement according to embodiments of the invention.
Wie Figur 2 zeigt, weist die Elektrodenkonfiguration 11 wenigstens zwei Touchelektroden 13 und wenigstens zwei Gegenelektroden 14 auf, wobei in Figur 2 jeweils zwei TouchlektrodenAs FIG. 2 shows, the electrode configuration 11 has at least two touch electrodes 13 and at least two counter-electrodes 14, with two touch electrodes in each case in FIG
13 und zwei Gegenelektroden 14 gezeigt sind. 13 and two counter electrodes 14 are shown.
Wie weiter zu erkennen ist, sind die Touchelektroden 13 und die Gegenelektroden 14 dabei jeweils in einer Reihe angeordnet, wobei die Touchelektroden 13 und die GegenelektrodenAs can also be seen, the touch electrodes 13 and the counter-electrodes 14 are each arranged in a row, with the touch electrodes 13 and the counter-electrodes
14 jeweils derart in einer Reihe angeordnet sind, dass jede der Touchelektroden 13 mit je- weils einer der Gegenelektroden 14 in eine kapazitive Kopplung bringbar ist, wobei ein Ab- stand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden 13 wie- derum jeweils derart gewählt ist, dass ein hohes Auflösungsvermögen erzielt wird und gleichzeitig eine Beeinflussung einer Touchelektrode 13 durch andere Touchelektroden 13 reduziert wird. Ein Abstand zwischen unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touch- elektroden 13 wird hierbei in Figur 2 wiederum durch den mit Bezugszeichen dss versehenen Pfeil symbolisiert. Insbesondere besteht die Elektrodenkonfiguration 11 aus einer hinterein- ander in Reihe angeordneten Abfolge von Touchelektroden 13 und einer hintereinander in Reihe angeordneten Abfolge von Gegenelektroden 14 , wobei ein Abstand zwischen direkt benachbarten Touchelektroden 13 jeweils derart gewählt ist, dass ein hohes Auflösungsver- mögen erzielt wird und gleichzeitig eine Beeinflussung einer Touchelektrode 13 durch ande- re Touchelektroden 13 reduziert wird. 14 are each arranged in a row in such a way that each of the touch electrodes 13 can be brought into a capacitive coupling with one of the counter electrodes 14, wherein a distance between two touch electrodes 13 arranged directly one after the other is in turn selected such that a high resolving power is achieved and at the same time the influence of a touch electrode 13 by other touch electrodes 13 is reduced. A distance between touch electrodes 13 arranged directly one after the other is again symbolized in FIG. 2 by the arrow provided with the reference symbol dss . In particular, the electrode configuration 11 consists of a sequence of touch electrodes 13 arranged one behind the other in a row and a sequence of counter electrodes 14 arranged one behind the other in a row, with a distance between directly adjacent touch electrodes 13 being selected in such a way that a high resolution is achieved and at the same time an influence on a touch electrode 13 by other touch electrodes 13 is reduced.
Unter Beeinflussung einer Touchelektrode 13 durch andere Touchelektroden 13 wird hierbei wiederum eine Störung beziehungsweise Verfälschung eines von einer der Touchelektroden
13 gelieferten Signals durch andere Touchelektroden 13 verstanden. Eine derartige Störung oder Verfälschung kann beispielsweise durch parasitäre Kapazitäten oder Übersprechen verursacht werden. Unter parasitärer Kapazität versteht man dabei eine ungewollte und für gewöhnlich störende elektrische Kapazität, die zum Beispiel zwischen zwei Zuleitungen oder zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden 13 besteht, wobei der tatsächliche Wert der parasitären Kapazität unter anderem auf dem Abstand zwischen den beiden unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden 13 basiert. Als Über- sprechen wird ferner allgemein elektrisches Rauschen oder Signal-Interferenz zwischen Lei- tern bezeichnet. Elektrisches Rauschen verursacht dabei mehrere unerwünschte Effekte. Zunächst kann elektrisches Rauschen die Amplitude eines Signals beim Betätigen einer ka- pazitiven Schalteranordnung reduzieren, wodurch die Genauigkeit der Schätzung eines Be- tätigungsortes, an dem ein Betätigungsglied der kapazitiven Schalteranordnung betätigt wird, reduziert wird. Ferner können die Signale, beispielsweise die Amplitude eines erfassten Si- gnals verfälscht werden, wodurch wiederum die Genauigkeit der Auswertung wird. Das Übersprechen führt daher in der Transferfunktion zu unerwünschten Signalen, die die Signa- le und deren Auswertung verschlechtern. When one touch electrode 13 is influenced by other touch electrodes 13, this in turn causes a disruption or falsification of one of the touch electrodes 13 signal supplied by other touch electrodes 13 understood. Such a disturbance or falsification can be caused, for example, by parasitic capacitances or crosstalk. Parasitic capacitance is understood to mean an unwanted and usually disruptive electrical capacitance that exists, for example, between two supply lines or two touch electrodes 13 arranged one after the other, with the actual value of the parasitic capacitance being based, among other things, on the distance between the two touch electrodes 13 arranged directly one after the other based. Electrical noise or signal interference between conductors is also generally referred to as crosstalk. Electrical noise causes several undesirable effects. First, electrical noise can reduce the amplitude of a signal upon actuation of a capacitive switch assembly, thereby reducing the accuracy of estimating an actuation location at which an actuator of the capacitive switch assembly is actuated. Furthermore, the signals, for example the amplitude of a detected signal, can be corrupted, which in turn reduces the accuracy of the evaluation. The crosstalk therefore leads to undesired signals in the transfer function, which degrade the signals and their evaluation.
Gemäß den Ausführungsformen der Figur 2 ist der Abstand dss zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden 13 dabei jeweils größer oder gleich 1 mm. So können durch die Wahl eines Mindestabstandes zwischen einzelnen, unmittelbar aufeinanderfolgenden Touchelektroden von 1 mm störende parasitäre Kapazitäten und ein Übersprechen bei derartigen kapazitiven Schlateranordnungen für gewöhnlich effektiv ver- mieden werden. According to the embodiments of FIG. 2, the distance d ss between two touch electrodes 13 arranged directly one after the other is in each case greater than or equal to 1 mm. Thus, by selecting a minimum distance of 1 mm between individual, directly consecutive touch electrodes, disruptive parasitic capacitances and crosstalk in such capacitive switch arrangements can usually be effectively avoided.
Gemäß den Ausführungsformen der Figur 2 ist ein Abstand dss zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden 13 zudem jeweils auch derart gewählt, dass eine Anzahl von in einem vorgegebenen Bereich angeordneten Touchelektroden 13 maximiert wird, unter der Randbedingung, dass gleichzeitig eine Beeinflussung einer Touch- elektrode 13 durch andere Touchelektroden 13 reduziert wird. According to the embodiments in Figure 2, a distance d ss between two touch electrodes 13 arranged directly one after the other is also selected in each case in such a way that the number of touch electrodes 13 arranged in a predetermined area is maximized, under the boundary condition that one touch electrode is influenced at the same time 13 is reduced by other touch electrodes 13.
Wie Figur 2 zudem zeigt, ist ein Abstand zwischen einer Touchelektrode 13 und einer mit dieser Touchelektrode 13 in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode 14 weiter jeweils derart gewählt, dass eine Kopplungsqualität zwischen einer Touchelektrode 13 und der mit dieser Touchelektrode 13 in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode 14 jeweils hoch ist. Die Kopplungsqualität bzw. der Kopplungsfaktor ist dabei abhängig vom
Abstand zwischen der Touchelektrode 13 und der jeweiligen Gegenelektrode 14. Befindet sich die Touchelektrode beispielsweise zu nah an der mit dieser Touchelektrode in eine ka- pazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode, arbeitet das System in einem überkoppelten Bereich, in welchem sich beispielsweise Resonanzfrequenzen spalten. Befindet sich die Touchelektrode jedoch zu weit von der mit dieser Touchelektrode in eine kapazitive Kopp- lung bringbaren Gegenelektrode entfernt, so ist die resultierende Feldstärke zu gering, um noch eine ausreichende Signalübertragung zu gewährleisten. Dass die Kopplungsqualität hoch ist bedeutet dabei, dass die Touchelektrode 13 und die entsprechende Gegenelektrode 14 derart voneinander beabstandet sind, dass eine Signalübertragung zwischen der Touch- elektrode 13 und der entsprechenden Gegenelektrode 14 möglichst optimal ist und potentiel- le Signaldämpfungen klein gehalten werden können. Ferner wird der Abstand zwischen einer Touchelektrode 13 und einer mit dieser Touchelektrode 13 in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode 14 in Figur 2 jeweils durch den mit Bezugszeichen dSE versehe- nen Pfeil symbolisiert. As Figure 2 also shows, a distance between a touch electrode 13 and a counter-electrode 14 that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode 13 is further selected in each case in such a way that a coupling quality between a touch electrode 13 and the counter-electrode that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode 13 14 each is high. The coupling quality or the coupling factor depends on the Distance between the touch electrode 13 and the respective counter-electrode 14. If the touch electrode is, for example, too close to the counter-electrode that can be capacitively coupled with this touch electrode, the system works in an over-coupled range in which, for example, resonance frequencies split. However, if the touch electrode is too far away from the counter-electrode that can be capacitively coupled to this touch electrode, the resulting field strength is too low to still ensure adequate signal transmission. The fact that the coupling quality is high means that the touch electrode 13 and the corresponding counter-electrode 14 are spaced apart from one another in such a way that signal transmission between the touch electrode 13 and the corresponding counter-electrode 14 is as optimal as possible and potential signal attenuation can be kept small. Furthermore, the distance between a touch electrode 13 and a counter-electrode 14 that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode 13 is symbolized in FIG. 2 by the arrow provided with the reference symbol d SE .
Gemäß den Ausführungsformen der Figur 2 ist ein Abstand zwischen einer Touchelektrode 13 und einer mit dieser in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode 14 immer gleich. Ferner kann der Abstand zwischen einzelnen Touchelektrode und entsprechenden, mit diesen in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektroden aber auch variieren und somit unterschiedlich groß sein. According to the embodiments of FIG. 2, a distance between a touch electrode 13 and a counter-electrode 14 that can be capacitively coupled thereto is always the same. Furthermore, the distance between individual touch electrodes and corresponding counter-electrodes that can be brought into a capacitive coupling with these can also vary and thus be of different sizes.
Gemäß den Ausführungsformen der Figur 2 ist der Abstand dSE zwischen einer Touchelek- trode 13 und einer mit dieser Touchelektrode 13 in eine kapazitive Kopplung bringbaren Ge- genelektrode 14 dabei insbesondere jeweils größer oder gleich 0,1 mm und kleiner oder gleich 0,3 mm. So können bei derartigen kapazitiven Schalteranordnungen für gewöhnlich bei einem Abstand zwischen einer Touchelektrode 13 und der mit dieser Touchelektrode 13 in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode 14, welcher zwischen 0,1 mm und 0,3 mm beträgt, Signaldämpfungen der seriellen Kopplungsqualität klein gehalten und eine hohe Kopplungsqualität gewährleistet werden. According to the embodiments in FIG. 2, the distance d SE between a touch electrode 13 and a counter-electrode 14 that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode 13 is in particular greater than or equal to 0.1 mm and less than or equal to 0.3 mm . In such capacitive switch arrangements, signal attenuation of the serial coupling quality can be kept small and a high coupling quality can be guaranteed.
Dabei sind die Touchelektroden 13 auf einer Oberfläche 12 eines Betätigungsliedes 16 an- geordnet und sind die Gegenelektroden 14 auf einer flexiblen Leiterplatte 10 angeordnet. In this case, the touch electrodes 13 are arranged on a surface 12 of an actuating member 16 and the counter-electrodes 14 are arranged on a flexible printed circuit board 10 .
Die flexible Leiterplatte 10 weist dabei auf einer Oberfläche 15 ein, in Figur 2 nicht gezeigtes Klebematerial auf, mittels welchem die flexible Leiterplatte auf das Betätigungsgliedgeklebt
werden kann. Beispielsweise kann die flexible Leiterplatte mit dem Betätigungsglied mittels einer doppelseitigen Klebefolie verklebt werden. Hierbei kann beispielsweise eine doppelsei- tige Klebefolie in der Art eines Doppelklebebandes verwandt werden. Die doppelseitige Kle- befolie ist von besonderem Vorteil, da sie vor dem Aufbringen auf die flexible Leiterplatte und/oder das Betätigungsglied auf eine vordefinierte Größe vorgeschnitten werden kann. Es ergeben sich weiterhin Vorteile bei der Lagerung der doppelseitigen Klebefolie, da diese als Rollenware geliefert werden kann. The flexible printed circuit board 10 has on one surface 15 an adhesive material, not shown in FIG. 2, by means of which the flexible printed circuit board is bonded to the actuating element can be. For example, the flexible printed circuit board can be glued to the actuator using a double-sided adhesive film. In this case, for example, a double-sided adhesive film can be used in the manner of a double-sided adhesive tape. The double-sided adhesive film is of particular advantage since it can be pre-cut to a predefined size before application to the flexible circuit board and/or the actuator. There are also advantages when storing the double-sided adhesive film, since it can be supplied in rolls.
Die Figuren 3A und 3B zeigen hierbei die Aufbringung einer derartigen Elektrodenkonfigura- tion 20 an ein entsprechend komplexes Betätigungslied 21. Figures 3A and 3B show the application of such an electrode configuration 20 to a correspondingly complex actuating member 21.
Insbesondere zeigt Figur 3A eine schematisch perspektivische Draufsicht auf eine Oberseite 22 eines Betätigungsgliedes 21 gemäß einer ersten Ausführungsform. In particular, FIG. 3A shows a schematic perspective plan view of an upper side 22 of an actuating member 21 according to a first embodiment.
Bei dem Betätigungsglied handelt es sich dabei insbesondere um einen Monolithen, bei- spielsweise einen Monolithen aus Aluminium. The actuator is in particular a monolith, for example a monolith made of aluminum.
Um eine Annäherung eines Objektes beziehungsweise eine Berührung mit dem Objekt zu- verlässig detektieren zu können, sind gemäß der ersten Ausführungsform ein erster Rand 23 der Elektrodenkonfiguration 20 und insbesondere entsprechende Berührunsränder der ein- zelnen Touchelektroden 24 dabei auf einen seitlichen Rand 25 der Oberseite 22 des Betäti- gungsglieds 21 geklebt. Wie Figur 3A weiter zeigt, erstrecken sich die entsprechenden Tou- chelektroden 24 dabei ausgehend von dem seitlichen Rand 25 der Oberseite 22 des Betäti- gungsglieds 21 über eine seitliche Oberfläche 26 des Betätigungsglieds 21 bis hin zu einer, der Oberseite 22 gegenüberliegenden Unterseite des Betätigungsglieds 21. In order to be able to reliably detect an approach of an object or a contact with the object, according to the first embodiment, a first edge 23 of the electrode configuration 20 and in particular corresponding contact edges of the individual touch electrodes 24 are on a lateral edge 25 of the upper side 22 of the Actuator 21 glued. As FIG. 3A also shows, the corresponding touch electrodes 24 extend, starting from the lateral edge 25 of the upper side 22 of the actuating element 21, over a lateral surface 26 of the actuating element 21 to an underside of the actuating element 21 opposite the upper side 22 .
Gemäß der ersten Ausführungsform ist ein Abstand zwischen unmittelbar aufeinanderfol- gend angeordneten Touchelektroden 24 dabei wiederum derart gewählt, dass ein hohes Auflösungsvermögen erzielt wird und gleichzeitig eine Beeinflussung einer Touchelektrode durch andere Touchelektroden reduziert wird. Dies resultiert, wie Figur 3A zeigt, darin, dass der Abstand zwischen einzelnen Touchelektroden 24, bei denen es sich gemäß der ersten Ausführungsform wiederum um transparente Elektroden handelt, möglichst gering ist. According to the first embodiment, a distance between touch electrodes 24 arranged directly one after the other is again chosen such that a high resolution is achieved and at the same time the influence of one touch electrode by other touch electrodes is reduced. As FIG. 3A shows, this results in the distance between individual touch electrodes 24, which in turn are transparent electrodes according to the first embodiment, being as small as possible.
Figur 3B zeigt eine schematisch perspektivische Draufsicht auf eine Unterseite 27 des Betä- tigungsglieds 21 gemäß der ersten Ausführungsform.
Zu erkennen ist dabei, dass die Elektrodenkonfiguration 20 derart an dem Betätigungsglied 21 befestigt ist, dass ein zweiter Rand der Touchelektroden 24 auf die Unterseite 27 geklebt ist. Insbesondere handelt es sich dabei um mit den entsprechenden, in Figur 3B nicht ge- zeigten, Gegenelektroden in eine kapazitive Kopplung bringbaren Kopplungsbereichen 28 der Touchelektroden 24. FIG. 3B shows a schematic perspective plan view of an underside 27 of the actuating member 21 according to the first embodiment. It can be seen here that the electrode configuration 20 is attached to the actuating member 21 in such a way that a second edge of the touch electrodes 24 is glued to the underside 27 . In particular, these are coupling regions 28 of the touch electrodes 24 that can be brought into a capacitive coupling with the corresponding counter-electrodes (not shown in FIG. 3B).
Zu erkennen sind dabei zudem noch entsprechende Paßelemente 29, welche in entspre- chende Ausnehmungen der Vorrichtung eingesetzt werden können, das heißt mittels denen das Betätigungsglied 21 mit der aufgebrachten Elektrodenkonfiguration 20an die komplexe Vorrichtung angebunden werden kann. Also visible here are corresponding fitting elements 29 which can be inserted into corresponding recesses in the device, ie by means of which the actuating member 21 with the applied electrode configuration 20 can be connected to the complex device.
Figur 4 zeigt eine Querschnittsansicht einer kapazitiven Schalteranordnung 2 gemäß Aus- führungsformen der Erfindung. Komponenten und Bauteile mit gleicher Funktion oder Kon- struktion wie in Figur 1 oder Figur 2 tragen dabei dieselben Bezugszeichen und werden nicht extra erläutert. FIG. 4 shows a cross-sectional view of a capacitive switch arrangement 2 according to embodiments of the invention. Components and parts with the same function or construction as in FIG. 1 or FIG. 2 have the same reference numbers and are not explained separately.
Wie Figur 2 zeigt, weist die kapazitive Schalteranordnung 2 ein Betätigungsglied 16 auf, auf welchem die Touchelektroden aufgebracht sind. Die Touchelektroden können dabei bei- spielsweise auf das Betätigungselement geklebt oder aufgeschraubt sein. As FIG. 2 shows, the capacitive switch arrangement 2 has an actuating element 16 on which the touch electrodes are applied. The touch electrodes can be glued or screwed onto the actuating element, for example.
Zu erkennen ist zudem eine flexible Leiterplatte 10, welche durch eine Klebeverbindung mit dem Betätigungsglied 16 verbunden ist. Insbesondere ist die flexible Leiterplatte 10 dabei derart an das Betätigungsglied 16 geklebt, dass eine Kopplungsqualität zwischen einer Tou- chelektrode und der mit dieser Touchelektrode in eine kapazitive Kopplung bringbaren Ge- genelektrode jeweils hoch ist. Dass die Kopplungsqualität hoch ist bedeutet dabei wiederum, dass die Touchelektrode und die entsprechende Gegenelektrode derart voneinander beab- standet sind, dass eine Signalübertragung zwischen der Touchelektrode und der entspre- chenden Gegenelektrode möglichst optimal ist und potentielle Signaldämpfungen klein ge- halten werden können. A flexible printed circuit board 10 can also be seen, which is connected to the actuating element 16 by an adhesive connection. In particular, the flexible printed circuit board 10 is glued to the actuating member 16 in such a way that the coupling quality between a touch electrode and the counter-electrode that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode is high in each case. The fact that the coupling quality is high means in turn that the touch electrode and the corresponding counter-electrode are spaced apart from one another in such a way that signal transmission between the touch electrode and the corresponding counter-electrode is as optimal as possible and potential signal attenuations can be kept small.
Durch die kapazitive Schalteranordnung 2 gemäß den Ausführungsformen der Figur 4 kann somit auch bei komplexen Touchflächen auf einfache Art und Weise eine elektrisch leitende Anbindung realisiert werden, zumal die elektrische Anbindung und Signalübertragung durch
einen Plattenkondensator realisiert wird, dessen Platten jeweils durch die Touch- und die entsprechenden Gegenelektroden gebildet wird. With the capacitive switch arrangement 2 according to the embodiments of FIG. 4, an electrically conductive connection can thus be implemented in a simple manner even with complex touch surfaces, especially since the electrical connection and signal transmission are carried out by a plate capacitor is realized, the plates of which are each formed by the touch and the corresponding counter electrodes.
Gemäß den Ausführungsformen der Figur 4 kann es sich bei der Klebstoffverbindung weiter um eine durch ein dielektrisches Klebstoffmaterial gebildete Verbindung handeln. Zudem kann die flexible Leiterplatte 10 eine Auswerteeinheit zum Auswerten von von den Gegen- elektroden abgegriffen Signalen aufweisen.
According to the embodiments of FIG. 4, the adhesive connection can also be a connection formed by a dielectric adhesive material. In addition, the flexible printed circuit board 10 can have an evaluation unit for evaluating signals picked up by the counter-electrodes.
Bezugszeichenliste Reference List
1 Vorrichtung 1 device
2 kapazitive Schalteranordnung2 capacitive switch arrangement
3 Touchelektrode 3 touch electrode
4 Gegenelektrode 4 counter electrode
5 Auswerteeinheit 5 evaluation unit
6 Signalgenerator 6 signal generator
7 Steuereinheit 7 control unit
8 Sensorzone 8 sensor zone
9 Elektrodenkonfiguration 9 Electrode Configuration
10 flexible Leiterplatte 10 flexible circuit board
11 Elektrodenkonfiguration 11 Electrode Configuration
12 Oberfläche 12 surface
13 Touchelektrode 13 touch electrode
14 Gegenelektrode 14 counter electrode
15 Oberfläche 15 surface
16 Betätigungsglied 16 actuator
20 Elektrodenkonfiguration 20 Electrode Configuration
21 Betätigungsglied 21 actuator
22 Oberseite 22 top
23 erster Rand 23 first edge
24 Touchelektrode 24 touch electrode
25 seitlicher Rand 25 lateral edge
26 seitliche Oberfläche 26 lateral surface
27 Unterseite 27 underside
28 Kopplungsbereich 28 docking area
29 Paßelement dss Abstand dSE Abstand
29 shim d ss distance d SE distance
Claims
1 . Elektrodenkonfiguration für eine kapazitive Schalteranordnung, aufweisend wenigs- tens zwei Touchelektroden (3,13,24) und wenigstens zwei Gegenelektroden (4,14), wobei die wenigstens zwei Touchelektroden (3,13,24) und die wenigstens zwei Ge- genelektroden (4,14) jeweils derart in einer Reihe angeordnet sind, dass jede der we- nigstens zwei Touchelektroden (3,13,24) mit jeweils einer der wenigstens zwei Gege- nelektroden (4,14) in eine kapazitive Kopplung bringbar ist, und wobei ein Abstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden (3,13,24) jeweils derart gewählt ist, dass ein hohes Auflösungsvermögen erzielt wird und gleichzeitig eine Beeinflussung einer Touchelektrode (3,13,24) durch andere Touchelektroden (3,13,24) reduziert wird. 1 . Electrode configuration for a capacitive switch arrangement, having at least two touch electrodes (3, 13, 24) and at least two counter-electrodes (4, 14), wherein the at least two touch electrodes (3, 13, 24) and the at least two counter-electrodes (4 ,14) are each arranged in a row in such a way that each of the at least two touch electrodes (3,13,24) can be brought into a capacitive coupling with one of the at least two counter-electrodes (4,14), and wherein a The distance between two touch electrodes (3,13,24) arranged directly one after the other is selected in such a way that a high resolution is achieved and at the same time the influence of one touch electrode (3,13,24) by other touch electrodes (3,13,24) is reduced .
2. Elektrodenkonfiguration nach Anspruch 1 , wobei der Abstand zwischen zwei unmit- telbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden (3,13,24) jeweils größer oder gleich 1 mm ist. 2. Electrode configuration according to claim 1, wherein the distance between two touch electrodes (3,13,24) arranged directly one after the other is greater than or equal to 1 mm.
3. Elektrodenkonfiguration nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend angeordneten Touchelektroden (3,13,24) jeweils der- art gewählt ist, dass eine Anzahl von in einem vorgegebenen Bereich angeordneten Touchelektroden (3,13,24) maximiert wird, unter der Randbedingung, dass gleichzei- tig eine Beeinflussung einer Touchelektrode (3,13,24) durch andere Touchelektroden (3,13,24) reduziert wird. 3. Electrode configuration according to claim 1 or 2, wherein the distance between two touch electrodes (3,13,24) arranged directly one after the other is selected in each case such that a number of touch electrodes (3,13,24) arranged in a predetermined area is maximized is, under the condition that at the same time an influence of a touch electrode (3,13,24) by other touch electrodes (3,13,24) is reduced.
4. Elektrodenkonfiguration nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Abstand zwi- schen einer Touchelektrode (3,13,24) und einer mit dieser Touchelektrode (3,13,24) in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode (4,14) jeweils derart gewählt ist, dass eine Kopplungsqualität zwischen einer Touchelektrode (3,13,24) und der mit dieser Touchelektrode (3,13,24) in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelek- trode (4,14,) jeweils hoch ist. 4. Electrode configuration according to one of claims 1 to 3, wherein a distance between a touch electrode (3,13,24) and a counter-electrode (4,14) that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode (3,13,24) in each case is selected in such a way that a coupling quality between a touch electrode (3,13,24) and the counter-electrode (4,14) that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode (3,13,24) is high in each case.
5. Elektrodenkonfiguration nach Anspruch 4, wobei der Abstand zwischen einer Touch- elektrode (3,13,24) und einer mit dieser Touchelektrode (3,13,24) in eine kapazitive Kopplung bringbaren Gegenelektrode (4,14) jeweils größer oder gleich 0,1 mm und kleiner oder gleich 0,3 mm ist.
5. Electrode configuration according to claim 4, wherein the distance between a touch electrode (3,13,24) and a counter-electrode (4,14) that can be brought into a capacitive coupling with this touch electrode (3,13,24) is greater than or equal to 0 .1 mm and less than or equal to 0.3 mm.
6. Elektrodenkonfiguration nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei es sich bei den wenigstens zwei Touchelektroden (3,13,24) jeweils um transparente Elektroden han- delt. 6. Electrode configuration according to one of claims 1 to 5, wherein the at least two touch electrodes (3, 13, 24) are each transparent electrodes.
7. Kapazitive Schalteranordnung, wobei die kapazitive Schalteranordnung (2) eine Elek- trodenkonfiguration (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ein Betätigungsglied (16,21) und eine flexible Leiterplatte (10) aufweist, wobei die Touchelektroden (13,24) auf dem Betätigungsglied (16,21) angebracht sind, und wobei die Gegenelektroden (14) auf der flexiblen Leiterplatte (10) angebracht sind. 7. Capacitive switch arrangement, wherein the capacitive switch arrangement (2) has an electrode configuration (20) according to any one of claims 1 to 6, an actuator (16,21) and a flexible circuit board (10), wherein the touch electrodes (13,24 ) are mounted on the actuator (16,21), and wherein the counter electrodes (14) are mounted on the flexible circuit board (10).
8. Kapazitive Schalteranordnung nach Anspruch 8, wobei die flexible Leiterplatte (10) durch eine Klebstoffverbindung mit dem Betätigungsglied (16) verbunden ist. The capacitive switch assembly of claim 8, wherein the flexible circuit board (10) is bonded to the actuator (16) by an adhesive bond.
9. Vorrichtung, welche eine kapazitive Schalteranordnung (2) nach Anspruch 7 oder 8 und eine mit den Gegenelektrodenelektroden (4) gekoppelte Auswerteeinheit (5) zum Erfassen einer Betätigung der kapazitiven Schalteranordnung (2) aufweist.
9. Device which has a capacitive switch arrangement (2) according to claim 7 or 8 and an evaluation unit (5) coupled to the counter-electrode electrodes (4) for detecting an actuation of the capacitive switch arrangement (2).
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DE102020214333A1 (en) | 2022-05-19 |
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