DE102022116873A1 - Device and method for capacitive touch detection and optical signaling of variable information - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1, 20) sowie ein Verfahren zur kapazitiven Berührungsdetektion und optischen Signalisierung einer veränderlichen Information, aufweisend eine elektrisch ansteuerbare Anzeige (2) mit einem optisch veränderbaren Anzeigebereich (3) zur wahlweisen Signalisierung der Information und wenigstens eine dem Anzeigebereich (3) zugeordnete Elektrode (4, 5) zur Steuerung einer optischen Eigenschaft des Anzeigebereichs (3) durch Beaufschlagen der Elektrode (4, 5) mit einem aktiven elektrischen Signalisierungspotenzial (Vcc, GND), wobei die Elektrode (4, 5) zusätzlich zur Erzeugung einer Messkapazität (C_touch) vorgesehen ist und eine Kapazitätsänderung der Messkapazität (C_touch) durch Beaufschlagen der Elektrode (4, 5) mit einem sich von dem aktiven Signalisierungspotenzial (Vcc, GND) unterscheidenden Messsignal (6) erfassbar ist.The invention relates to a device (1, 20) and a method for capacitive touch detection and optical signaling of changeable information, comprising an electrically controllable display (2) with an optically changeable display area (3) for selectively signaling the information and at least one of the display area ( 3) associated electrode (4, 5) for controlling an optical property of the display area (3) by applying an active electrical signaling potential (Vcc, GND) to the electrode (4, 5), the electrode (4, 5) additionally generating a measuring capacitance (C_touch) is provided and a change in capacity of the measuring capacitance (C_touch) can be detected by applying a measuring signal (6) that differs from the active signaling potential (Vcc, GND) to the electrode (4, 5).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur kapazitiven Berührungsdetektion und optischen Signalisierung einer veränderlichen Information.The present invention relates to a device and a method for capacitive touch detection and optical signaling of variable information.

Die kapazitive Berührungsdetektion in Verbindung mit zum Beispiel Berührungssensoren, Näherungssensoren und dergleichen findet Anwendung in einer Vielzahl von Bereichen einschließlich des Automobilbereichs, der Unterhaltungselektronik und der Medizintechnik, ohne hierauf beschränkt zu sein.Capacitive touch detection, in conjunction with, for example, touch sensors, proximity sensors, and the like, finds application in a variety of areas including, but not limited to, automotive, consumer electronics, and medical technology.

Berührungssensoren und Näherungssensoren können beispielsweise als Schaltflächen, Schieberegler oder Schalter einer Benutzeroberfläche fungieren. Diese Sensoren befinden sich beispielsweise in Fahrzeugen, an elektronischen Handgeräten, Haushaltsgeräten etc. Sie können durch Drücken mit einem Finger, Berühren eines Bildschirms mit einem Eingabestift oder sogar durch die alleinige Anwesenheit eines Körpers an einen Näherungssensor bedient werden.For example, touch sensors and proximity sensors can function as buttons, sliders, or switches in a user interface. These sensors can be found, for example, in vehicles, on handheld electronic devices, household appliances, etc. They can be operated by pressing a finger, touching a screen with a stylus, or even by the mere presence of a body to a proximity sensor.

Die Sensoren selbst wirken als Kondensator bzw. Kapazität. Wenn der Sensor gedrückt wird oder wenn sich ihm ein Körper nähert, ändern sich die Kapazitätseigenschaften des Sensors. Durch Bestimmen des Wertes der Kapazität oder durch einen Vergleich mit einem bekannten Wert oder zuvor ermittelten Werten können Informationen gewonnen werden, wie beispielsweise, ob ein Kontakt zum Sensor hergestellt wurde oder wie lange ein Kontakt hergestellt wurde. Gewöhnlich wird hierzu das so genannte CVD-Verfahren (Capacitive Voltage Divider) verwendet, das an sich wohl bekannt ist. Derartige Verfahren beruhen auf einer Stromintegration beim Laden und Entladen von Kapazitäten.The sensors themselves act as a capacitor or capacity. When the sensor is pressed or when a body approaches it, the capacitance characteristics of the sensor change. By determining the value of the capacitance or by comparing it with a known value or previously determined values, information can be obtained such as whether contact was made to the sensor or how long contact was made. The so-called CVD process (Capacitive Voltage Divider), which is well known, is usually used for this purpose. Such methods are based on current integration when charging and discharging capacities.

US 10 352 731 B2 beschreibt beispielhaft eine mögliche Vorrichtung zur kapazitiven Berührungsdetektion. Die Vorrichtung weist mehrere Berührelektroden bzw. Berührungssensoren, einen Signalgenerator zur Erzeugung eines elektrischen Signals, das den Berührelektroden zuführbar ist, und eine elektronische Mikrocontrollereinheit auf. Die Mikrocontrollereinheit steuert einen Touch-Controller, der wiederum die einzelnen Berührungssensoren ansteuert. US 10 352 731 B2 describes an example of a possible device for capacitive touch detection. The device has a plurality of touch electrodes or touch sensors, a signal generator for generating an electrical signal that can be fed to the touch electrodes, and an electronic microcontroller unit. The microcontroller unit controls a touch controller, which in turn controls the individual touch sensors.

Herkömmliche Verfahren zur Berührungsdetektion, wie beispielsweise das CVD-Verfahren, sind allgemein rauschempfindlich und anfällig gegenüber äußeren elektrischen Störeinflüssen. Darüber hinaus werden die Berührungssensoren bei CVD-Verfahren zum Laden und Entladen der Sensorkapazität mit Strömen angesteuert, die steife Flanken aufweisen, was dementsprechend zu breitbandiger elektromagnetischer Abstrahlung auf langen Zuleitungen, die als Antennen wirken, führen kann.Conventional methods for touch detection, such as the CVD method, are generally sensitive to noise and susceptible to external electrical interference. In addition, in CVD processes for charging and discharging the sensor capacitance, the touch sensors are controlled with currents that have stiff edges, which can accordingly lead to broadband electromagnetic radiation on long supply lines that act as antennas.

Weiterhin weisen viele elektronische Steuergeräte als Interaktionskonzept einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) eine Anzeige wie beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige (LCD) auf, die Informationen wie Ziffern, Buchstaben, Symbole und dergleichen anzeigen kann. Ein Benutzer kann die berühren und auf diese Weise eine Funktion des Steuergeräts auslösen. Beispielsweise kann ein derartiges Steuergerät eine Klimasteuerung, z. B. in einem Fahrzeug, bereitstellen, die mittels einer Anzeige eine Klimasteuerungsschnittstelle mit berührungsempfindlichen Bereichen bereitstellt, die beispielsweise eine Erhöhung oder Verringerung von Gebläsestufen durch entsprechende Berührung ermöglichen. Die aktuell eingestellte Gebläsestufe kann zudem auf der Anzeige visuell dargestellt werden. Eine derartige HMI-Einheit ermöglicht die visuelle Signalisierung veränderlicher Informationen sowie die Erkennung von Benutzeraktionen durch Berührung.Furthermore, many electronic control devices have a display such as a liquid crystal display (LCD) as an interaction concept of a human-machine interface (HMI), which can display information such as numbers, letters, symbols and the like. A user can touch the and in this way trigger a function of the control unit. For example, such a control device can have a climate control, e.g. B. in a vehicle, which provides a climate control interface with touch-sensitive areas by means of a display, which, for example, enable fan levels to be increased or reduced by appropriate touch. The currently set fan level can also be shown visually on the display. Such an HMI unit enables the visual signaling of changing information as well as the recognition of user actions through touch.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine Anzeige mit einer separaten berührempfindlichen Folie zu belegen, wobei die Anzeige zur Darstellung der Informationen verwendet wird und die berührempfindliche Folie zur Berührungserkennung. Für eine kapazitive Berührungserkennung weist die Folie gewöhnlich entsprechende Elektroden auf.It has already been proposed to cover a display with a separate touch-sensitive film, whereby the display is used to display the information and the touch-sensitive film is used for touch detection. The film usually has corresponding electrodes for capacitive touch detection.

Eine separate berührempfindliche Folie zur Berührungserkennung verursacht aufgrund der erforderlichen Komponenten zusätzliche Kosten. Darüber hinaus erhöht die separate Folie den Montageaufwand, denn die Folie muss an der Anzeige angebracht werden, beispielsweise auf die Anzeige geklebt werden.A separate touch-sensitive film for touch detection incurs additional costs due to the components required. In addition, the separate film increases the installation effort because the film has to be attached to the display, for example glued to the display.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur kapazitiven Berührungsdetektion und optischen Signalisierung einer veränderlichen Information bereitzustellen, die einfacher und kostengünstiger herzustellen bzw. zu implementieren sind. Zudem soll der Montageaufwand verringert sein und weniger Teile umfassen, so dass ein Risiko von Herstellungs- und Montagefehlern reduziert wird. Weiterhin soll eine Annäherung eines Objekts wie beispielsweise eines Fingers eines Benutzers zuverlässig erkannt werden können, wobei die Erkennung unempfindlich gegenüber Störeinflüssen, insbesondere elektromagnetischen Störeinflüssen, sein sowie ein elektromagnetisch verträgliches Abstrahlverhalten aufweisen soll.Against this background, the present invention is based on the object of providing a device and a method for capacitive touch detection and optical signaling of variable information, which are simpler and more cost-effective to produce or implement. In addition, the assembly effort should be reduced and include fewer parts, so that the risk of manufacturing and assembly errors is reduced. Furthermore, an approach of an object such as a user's finger should be able to be reliably detected, with the detection being insensitive to interference, in particular electromagnetic interference, and having an electromagnetically compatible radiation behavior.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.This task is achieved by a device with the features of claim 1 and by a method with the features of claim 10 solved. Further, particularly advantageous embodiments of the invention are disclosed in the respective subclaims.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.It should be noted that the features listed individually in the claims can be combined with one another in any technically sensible manner and show further refinements of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, particularly in connection with the figures.

Es sei ferner angemerkt, dass eine hierin nachstehend verwendete, zwischen zwei Merkmalen stehende und diese miteinander verknüpfende Konjunktion „und/oder“ stets so auszulegen ist, dass in einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gegenstands lediglich das erste Merkmal vorhanden sein kann, in einer zweiten Ausgestaltung lediglich das zweite Merkmal vorhanden sein kann und in einer dritten Ausgestaltung sowohl das erste als auch das zweite Merkmal vorhanden sein können.It should also be noted that a conjunction “and/or” used hereinafter between two features and linking them together must always be interpreted in such a way that only the first feature can be present in a first embodiment of the subject matter according to the invention, in a second embodiment only the second feature can be present and in a third embodiment both the first and the second feature can be present.

Ein hierin verwendeter Begriff „etwa“ gibt einen Toleranzbereich an, den der auf dem vorliegenden Gebiet tätige Fachmann als üblich ansieht. Insbesondere ist unter dem Begriff „etwa“ ein Toleranzbereich der bezogenen Größe von bis maximal +/-20 %, bevorzugt bis maximal +/-10 % zu verstehen.As used herein, the term “approximately” indicates a tolerance range that would be considered common to those skilled in the art. In particular, the term “approximately” is understood to mean a tolerance range of the related size of up to a maximum of +/-20%, preferably up to a maximum of +/-10%.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur kapazitiven Berührungsdetektion und optischen Signalisierung einer veränderlichen Information weist eine elektrisch ansteuerbare Anzeige mit einem optisch veränderbaren Anzeigebereich zur wahlweisen Signalisierung der veränderlichen Information und wenigstens eine dem Anzeigebereich zugeordnete Elektrode zur Steuerung einer optischen Eigenschaft des Anzeigebereichs durch Beaufschlagen der Elektrode mit einem aktiven elektrischen Signalisierungspotenzial auf. Gemäß der Erfindung ist die Elektrode zusätzlich zur Erzeugung einer Messkapazität vorgesehen. Eine Kapazitätsänderung der Messkapazität ist durch Beaufschlagen der Elektrode mit einem sich von dem aktiven Signalisierungspotenzial unterscheidenden Messsignal erfassbar.A device according to the invention for capacitive touch detection and optical signaling of variable information has an electrically controllable display with an optically variable display area for selectively signaling the variable information and at least one electrode assigned to the display area for controlling an optical property of the display area by applying an active electrical element to the electrode signaling potential. According to the invention, the electrode is additionally provided for generating a measuring capacitance. A change in the measuring capacitance can be detected by applying a measuring signal to the electrode that differs from the active signaling potential.

In anderen Worten stellt die wenigstens eine dem Anzeigebereich zugeordnete Elektrode sowohl die Funktion der Informationssignalisierung als auch die Funktion der Berührungserkennung bereit. Auf eine separate berührempfindliche Folie kann damit verzichtet werden, was die Anzahl erforderlicher Bauteile sowie den Montageaufwand erheblich verringert. Der Herstellungsprozess wird hierdurch deutlich vereinfacht und damit einhergehend Quellen für potenzielle Herstellungs- und Montagefehler beseitigt.In other words, the at least one electrode assigned to the display area provides both the function of information signaling and the function of touch detection. This eliminates the need for a separate touch-sensitive film, which significantly reduces the number of components required and the assembly effort. This significantly simplifies the manufacturing process and eliminates sources of potential manufacturing and assembly errors.

Die veränderliche Information kann zum Beispiel ein Symbol, eine Ziffer, ein Buchstabe oder lediglich ein Teil hiervon wie auch eine Kombination aus mehreren der vorstehenden Elemente sein.The variable information can be, for example, a symbol, a number, a letter or just a part thereof, as well as a combination of several of the above elements.

Das aktive Signalisierungspotenzial kann insbesondere ein vorbestimmtes konstantes Bezugspotenzial wie beispielsweise eine Betriebsspannung (Vcc) der Anzeige oder ein Massepotential (GND) der Anzeige sein.The active signaling potential can in particular be a predetermined constant reference potential such as an operating voltage (Vcc) of the display or a ground potential (GND) of the display.

Die Elektrode kann zur Erzeugung der Messkapazität mit wenigstens einer weiteren Elektrode der erfindungsgemäßen Vorrichtung wechselwirken, so dass sich die Messkapazität aus der konkreten Anordnung derartiger Elektroden ergibt. Ein sich den Elektroden näherndes (gewöhnlich elektrisch geerdetes) Detektionsobjekt, wie beispielsweise ein Finger eines Benutzers, verändert die zwischen den Elektroden wirksame, erfassbare Messkapazität, so dass eine Annäherung bzw. Berührung der Anzeige detektiert werden kann. Die weitere Elektrode kann eine Elektrode der Anzeige sein, die ebenfalls der Signalisierung der Information, d. h. der gesteuerten Beeinflussung der optischen Eigenschaft des Anzeigebereichs, dient.To generate the measuring capacity, the electrode can interact with at least one further electrode of the device according to the invention, so that the measuring capacity results from the specific arrangement of such electrodes. A detection object (usually electrically grounded) approaching the electrodes, such as a user's finger, changes the detectable measuring capacitance effective between the electrodes so that an approach or touch to the display can be detected. The further electrode can be an electrode of the display, which is also used to signal the information, i.e. H. serves to control the optical properties of the display area.

Alternativ kann die Elektrode zur Erzeugung der Messkapazität auch mit einem sich der Elektrode nähernden Detektionsobjekt, z. B. ein Finger eines Benutzers, direkt wechselwirken. In diesem Fall bildet das (gewöhnlich elektrisch geerdete) Detektionsobjekt selbst die elektrisch wirksame Gegenelektrode zur Erzeugung der Messkapazität. Eine Annäherung oder Berührung der Anzeige durch das Detektionsobjekt verändert die erfassbare Messkapazität, so dass eine Berührungserkennung möglich ist.Alternatively, the electrode can also be connected to a detection object approaching the electrode to generate the measuring capacity, e.g. B. a user's finger, interact directly. In this case, the (usually electrically grounded) detection object itself forms the electrically effective counter electrode for generating the measuring capacitance. Approaching or touching the display by the detection object changes the detectable measuring capacity, so that touch detection is possible.

Es ist zu verstehen, dass die Erfassung der Annäherung des Detektionsobjekts an die Anzeige bzw. die Elektrode(n) im erfindungsgemäßen Sinn ebenso die Erfassung einer Berührung der Anzeige umfassen kann, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Näherungsdetektion und/oder eine (alleinige) Berührungsdetektion verwirklichen kann.It is to be understood that the detection of the approach of the detection object to the display or the electrode(s) in the sense of the invention can also include the detection of a touch on the display, so that the device according to the invention provides proximity detection and/or (sole) touch detection can realize.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Messignal ein periodisches Signal ist, das der Elektrode über einen ohmschen Widerstand derart elektrisch zugeführt ist, dass der Widerstand und die Messkapazität in Bezug auf das zugeführte periodische Signal ein RC-Filter bilden und die Kapazitätsänderung der Messkapazität aus einer Signalabweichung eines von dem RC-Filter gefilterten Signals gegenüber dem zugeführten periodischen Signal erfasst ist. Mit anderen Worten ist die Messkapazität hierbei selbst Teil des RC-Filters, das eine Amplitude und/oder eine Phase des zugeführten periodischen Signals verändern kann. Dementsprechend kann/können zur Erfassung der Kapazitätsänderung die Amplitude und/oder die Phase des gefilterten Signals hinsichtlich einer Abweichung gegenüber dem zugeführten Signal herangezogen werden.An advantageous embodiment of the invention provides that the measurement signal is a periodic signal which is electrically supplied to the electrode via an ohmic resistor in such a way that the resistance and the measuring capacitance form an RC filter in relation to the periodic signal supplied and the change in capacitance of the Measuring capacitance is detected from a signal deviation of a signal filtered by the RC filter compared to the supplied periodic signal. In other words, the measuring capacitance itself is part of the RC filter, which can change an amplitude and/or a phase of the periodic signal supplied. Accordingly, the amplitude and/or the phase of the filtered signal with regard to a deviation from the supplied signal can be used to detect the change in capacitance.

Das periodische Signal kann mittels eines Signalgenerators erzeugt werden, der als eine elektronische Komponente, Baugruppe oder Schaltung realisiert sein kann, die eine elektrische Spannung oder einen Strom mit einem charakteristischen Zeitverlauf erzeugt. Beispielsweise können zur Signalerzeugung Methoden der direkten digitalen Synthese (DDS) implementiert sein. Die direkte digitale Synthese bietet die Möglichkeit, periodische bandbegrenzte Signale mit sehr feiner Frequenzauflösung zu erzeugen. Die Signalerzeugung kann zum Beispiel ebenfalls mit einem einfachen Microcontroller oder einem digitalen Signalprozessor (DSP) durchgeführt werden.The periodic signal can be generated by means of a signal generator, which can be implemented as an electronic component, assembly or circuit that generates an electrical voltage or a current with a characteristic time course. For example, direct digital synthesis (DDS) methods can be implemented to generate signals. Direct digital synthesis offers the possibility of generating periodic band-limited signals with very fine frequency resolution. The signal generation can also be carried out, for example, with a simple microcontroller or a digital signal processor (DSP).

Die auf der Signalveränderung durch das RC-Filter beruhende Erfassung der Kapazitätsänderung der Messkapazität stellt sich als zuverlässiger dar als beispielsweise eine auf einem herkömmlichen CVD-Verfahren („Capacitive Voltage Divider“-Verfahren) beruhende Erfassung, bei welchem die Kapazitätseigenschaften eines Berührungssensors in bekannter Weise mittels einer Stromintegration beim Laden/Entladen des Sensors ermittelt werden. Die Erzeugung des durch das RC-Filter gefilterten Signals ist deutlich weniger anfällig gegenüber elektrischen Störeinflüssen wie z. B. Rauschen, elektromagnetischer Einkopplung von Störsignalen und ähnlichem, so dass die Kapazitätsänderung der Messkapazität, die sich grundsätzlich in einem gegenüber einem überlagerten Störsignal sehr kleinen elektrischen Signal widerspiegelt, zuverlässiger erfasst werden kann.The detection of the change in capacitance of the measuring capacitance based on the signal change through the RC filter proves to be more reliable than, for example, a detection based on a conventional CVD process (“Capacitive Voltage Divider” process), in which the capacitance properties of a touch sensor are measured in a known manner can be determined by means of current integration when charging/discharging the sensor. The generation of the signal filtered by the RC filter is significantly less susceptible to electrical interference such as. B. noise, electromagnetic coupling of interference signals and the like, so that the change in capacitance of the measuring capacitance, which is basically reflected in an electrical signal that is very small compared to a superimposed interference signal, can be detected more reliably.

Zudem lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einfachen Mitteln realisieren. Beispielsweise können zur Erzeugung des periodischen Signals und/oder zur Auswertung der Signalabweichung kostengünstige Standard-Mikrocontroller, Standard-Signalprozessoren (DSP) o. ä. als Rechen- und/oder Steuereinheit verwendet werden, und das RC-Filter erfordert neben der ohnehin vorhandenen Messkapazität lediglich das Vorsehen eines ohmschen Widerstands. Die Anforderungen an die Rechen-/Steuereinheit in Bezug auf die Rechenleistung sind deutlich geringer als beispielsweise bei auf einer Stromintegration basierenden Verfahren.In addition, the device according to the invention can be implemented using simple means. For example, to generate the periodic signal and/or to evaluate the signal deviation, inexpensive standard microcontrollers, standard signal processors (DSP) or similar can be used as a computing and/or control unit, and the RC filter requires in addition to the already existing measuring capacity merely the provision of an ohmic resistance. The requirements for the computing/control unit in terms of computing power are significantly lower than, for example, methods based on power integration.

Darüber hinaus bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil, die Berührdetektion mit einem deutlich günstigeren elektromagnetischen Abstrahlverhalten bereitzustellen, indem das periodische Signal mit einer entsprechenden Frequenz bzw. einem schmalbandigen Frequenzspektrum erzeugt wird. Im Gegensatz zu Verfahren, die auf dem Laden und Entladen der Berührelektrode beruhen, bei denen Ströme mit steilen Signalflanken auftreten, die wiederum ein breitbandiges Frequenzspektrum zur Folge haben, das insbesondere Signalanteile mit hohen Frequenzen beinhaltet, weist das erzeugte Signal der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine oder wenige fest vorgegebene Frequenz(en) auf, die insbesondere niedrig gewählt werden kann/können, z. B. im Bereich von einigen wenigen bis einigen zehn Kilohertz mit entsprechenden Wellenlängen im Kilometer-Bereich. Bei der Übertragung eines solchen Signals selbst auf langen elektrischen Leitungen stellen diese ineffiziente Antennen dar, so dass die elektromagnetische Abstrahlung vernachlässigbar ist.In addition, the device according to the invention offers the advantage of providing touch detection with a significantly more favorable electromagnetic radiation behavior by generating the periodic signal with a corresponding frequency or a narrow-band frequency spectrum. In contrast to methods that are based on charging and discharging the touch electrode, in which currents with steep signal edges occur, which in turn result in a broadband frequency spectrum, which in particular contains signal components with high frequencies, the signal generated by the device according to the invention has one or a few fixed frequency(s), which can be chosen to be particularly low, e.g. B. in the range of a few to a few tens of kilohertz with corresponding wavelengths in the kilometer range. When transmitting such a signal even on long electrical lines, these represent inefficient antennas, so that the electromagnetic radiation is negligible.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erzielt eine hohe Detektionsempfindlichkeit, wirkungsvolle Rauschunterdrückung, Unterdrückung falsch-positiver Berührungserkennung (auch als „Ghost Touch“ bezeichnet) sowie ein elektromagnetisch günstiges Abstrahlverhalten (d. h. geringe Abstrahlung).The device according to the invention achieves high detection sensitivity, effective noise suppression, suppression of false-positive touch detection (also referred to as “ghost touch”) and electromagnetically favorable radiation behavior (i.e. low radiation).

Darüber hinaus kann das erzeugte periodische Signal so gewählt werden, dass der Mittelwert seines Betrags (z. B. Spannungsmittelwert) null ergibt. Zum Beispiel kann das periodische Signal ein sinusförmiges Spannungssignal mit einer vorbestimmten Frequenz sein, ohne jedoch zwingend hierauf beschränkt zu sein. Eine Überlagerung mehrerer sinusförmiger Signale mit jeweils verschiedenen Frequenzen ist ebenfalls denkbar.In addition, the periodic signal generated can be selected so that the average value of its magnitude (e.g. average voltage value) results in zero. For example, the periodic signal may be a sinusoidal voltage signal with a predetermined frequency, but is not necessarily limited to this. A superposition of several sinusoidal signals, each with different frequencies, is also conceivable.

Periodische Signale mit einem Betragsmittelwert von null sind besonders vorteilhaft bei einer Kombination der Berührungsdetektion mit Flüssigkristallanzeigen (LCD), da die Beaufschlagung von Elektroden einer Flüssigkristallanzeige mit einem derartigen periodischen Messsignal (d. h. ohne Spannungsgleichanteil) zur Berührungsdetektion bzw. zur Erfassung der Messkapazität der/den Elektrode/n keinen die Lebensdauer der Flüssigkristallanzeige beeinträchtigenden Effekt hat. Die LCD-Lebensdauer kann durch einen während des Betriebs den Elektroden zugeführten Spannungsgleichanteil negativ beeinflusst werden, was mit dem gleichanteilsfreien Messsignal sicher vermieden wird.Periodic signals with an average absolute value of zero are particularly advantageous when combining touch detection with liquid crystal displays (LCD), since the application of such a periodic measurement signal (i.e. without a direct voltage component) to electrodes of a liquid crystal display is used for touch detection or for detecting the measuring capacity of the electrode(s). /n has no effect on the lifespan of the liquid crystal display. The LCD service life can be negatively influenced by a direct voltage component supplied to the electrodes during operation, which is reliably avoided with the measurement signal without direct components.

Das gefilterte Signal kann vorzugsweise mittels einer Fourier-Transformation, beispielsweise eine diskrete Fourier-Transformation, lediglich für die vorbestimmte Frequenz des erzeugten periodischen Signals ausgewertet werden. The filtered signal can preferably be evaluated using a Fourier transformation, for example a discrete Fourier transformation, only for the predetermined frequency of the periodic signal generated.

Hierdurch lässt sich ein Rechenaufwand erheblich reduzieren, da eine Phasen- und/oder Amplitudenbestimmung für eine vorgegebene Frequenz einen Rechenaufwand der Größenordnung O(n) erfordert, wobei n die Anzahl der Abtastungen je Periodenintervall des Signals darstellt. Zugleich wird mit der Fourier-Auswertung bei lediglich einer Frequenz auch eine wirksame Rauschunterdrückung erzielt, da Rauschsignale anderer Frequenzen automatisch verworfen werden.In this way, the computational effort can be significantly reduced, since determining the phase and/or amplitude for a given frequency requires a computational effort of the order of magnitude O (n), where n represents the number of samples per period interval of the signal. At the same time, the Fourier evaluation at just one frequency also achieves effective noise suppression, as noise signals from other frequencies are automatically rejected.

Die Fourier-Transformation lediglich einer bestimmten Frequenz wirkt wie ein schmalbandiges Filter. Das Band ist hierbei eine Funktion der Anzahl der Abtastungen, die innerhalb einer Periodendauer des Signals durchgeführt werden. Insbesondere werden hierdurch elektrostatische Störimpulse (ESD, Electro-Static Discharge) und Injektionsstrompulse (BCI, Bulk Current Injection), deren Frequenzen sicher nicht der Frequenz des erzeugten Signals entsprechen, durch die vorliegende Fourier-Transformation effektiv herausgefiltert, so dass die elektromagnetische Verträglichkeit weiter verbessert wird.The Fourier transform of just a certain frequency acts like a narrow-band filter. The band is a function of the number of samples that are carried out within a period of the signal. In particular, electrostatic interference pulses (ESD, Electro-Static Discharge) and injection current pulses (BCI, Bulk Current Injection), whose frequencies certainly do not correspond to the frequency of the generated signal, are effectively filtered out by the present Fourier transformation, so that electromagnetic compatibility is further improved becomes.

Das erzeugte Signal kann unabhängig von seiner konkreten Signalform bevorzugt eine Frequenz kleiner oder gleich 100 kHz aufweisen, vorzugsweise kleiner oder gleich 50 kHz und noch bevorzugter kleiner oder gleich 10 kHz. Als bevorzugte Untergrenze für die Frequenz des erzeugten Signals wird eine Frequenz größer oder gleich 1 kHz angesehen und besonders bevorzugt größer oder gleich 5 kHz. Somit sind besonders bevorzugte Frequenzbereiche des erzeugten Messignals beispielsweise 1 kHz bis 100 kHz oder 1 kHz bis 50 kHz oder 1 kHz bis 10 kHz oder 5 kHz bis 100 kHz oder 5 kHz bis 50 kHz oder 5 kHz bis 10 kHz. Damit liegt die Wellenlänge des erzeugten Signals im Kilometerbereich (z. B. 30 km bei 10 kHz), so dass selbst lange Zuleitungen, auf denen das zugeführte und/oder das gefilterte Signal übertragen werden, schlimmstenfalls als schlechte ineffiziente Antennen wirken können, so dass die Vorrichtung nur eine sehr geringe, im Wesentlichen vernachlässigbare elektromagnetische Abstrahlung erzeugt.Regardless of its specific signal form, the signal generated can preferably have a frequency of less than or equal to 100 kHz, preferably less than or equal to 50 kHz and even more preferably less than or equal to 10 kHz. The preferred lower limit for the frequency of the generated signal is considered to be a frequency greater than or equal to 1 kHz and particularly preferably greater than or equal to 5 kHz. Thus, particularly preferred frequency ranges of the measurement signal generated are, for example, 1 kHz to 100 kHz or 1 kHz to 50 kHz or 1 kHz to 10 kHz or 5 kHz to 100 kHz or 5 kHz to 50 kHz or 5 kHz to 10 kHz. This means that the wavelength of the generated signal is in the kilometer range (e.g. 30 km at 10 kHz), so that even long feed lines on which the supplied and/or the filtered signal are transmitted can, in the worst case, act as poor, inefficient antennas, so that the device generates only a very low, essentially negligible electromagnetic radiation.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Signalabweichung zur Erfassung der Kapazitätsänderung aus einer Kombination einer Amplitudenänderung und einer Phasenverschiebung des gefilterten Signals gegenüber dem zugeführten Signal gebildet ist. Es hat sich gezeigt, dass eine Berührungsdetektion insbesondere unter Störeinflüssen wie beispielsweise elektromagnetischen Störeinkopplungen weiter verbessert werden kann, indem sowohl die Änderung der Amplitude als auch die Änderung der Phase des vom RC-Filter gefilterten Signals gegenüber dem zugeführten Ausgangssignal gleichzeitig berücksichtig werden. Auf diese Weise lassen sich zuverlässig falsch-positive Berührungserkennungen („Ghost touch“) vermeiden, die insbesondere von elektromagnetisch eingekoppelten Störsignalen hervorgerufen werden können. Die durch die Störsignale bewirkten Signalabweichungen zeigen jedoch eine deutlich andere und somit zuverlässig unterscheidbare Korrelation zwischen der Amplituden- und Phasenänderung des gefilterten Signals gegenüber der Korrelation der Amplituden- und Phasenänderung des gefilterten Signals, die einer Annäherung eines Detektionsobjekts (z. B. Finger) zugrunde liegt.A further advantageous embodiment provides that the signal deviation for detecting the change in capacitance is formed from a combination of an amplitude change and a phase shift of the filtered signal compared to the supplied signal. It has been shown that touch detection can be further improved, particularly under interference influences such as electromagnetic interference, by simultaneously taking into account both the change in amplitude and the change in phase of the signal filtered by the RC filter compared to the supplied output signal. In this way, false-positive touch detections (“ghost touch”) can be reliably avoided, which can be caused in particular by electromagnetically coupled interference signals. However, the signal deviations caused by the interference signals show a significantly different and therefore reliably distinguishable correlation between the amplitude and phase change of the filtered signal compared to the correlation of the amplitude and phase change of the filtered signal, which is the basis for the approach of a detection object (e.g. finger). lies.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgegenstands ist das RC-Filter als Tiefpassfilter ausgebildet. Das dem RC-Filter zugeführte Messsignal kann dann mit den hierin erläuterten Vorteilen mit einer verhältnismäßig niedrigen Frequenz erzeugt werden, vorzugsweise im Bereich einiger Kilohertz oder darunter.According to a further preferred embodiment of the subject matter of the invention, the RC filter is designed as a low-pass filter. The measurement signal supplied to the RC filter can then be generated with the advantages explained herein at a relatively low frequency, preferably in the range of a few kilohertz or below.

Der Widerstandswert des ohmschen Widerstands zur Bildung des RC-Filters kann vorzugsweise größer oder gleich 100 kΩ gewählt werden, um die hierin beschriebenen vorteilhaften Filtereigenschaften des RC-Filters für die Berührungsdetektion zu erzielen.The resistance value of the ohmic resistor to form the RC filter can preferably be selected to be greater than or equal to 100 kΩ in order to achieve the advantageous filter properties of the RC filter for touch detection described herein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Messignal eine Spannungsamplitude auf, die maximal der Hälfte des aktiven Signalisierungspotenzials der Anzeige entspricht, bevorzugt maximal ein Drittel des aktiven Signalisierungspotenzials. Bei Verwendung mehrerer Signalisierungspotenziale ist die maximale Größe der Messsignalamplitude auf das maximale Signalisierungspotenzial bezogen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das Messsignal die Elektrode stets nur mit Messpotenzialen beaufschlagt, die innerhalb gültiger Betriebsspannungen der Anzeige liegen. Insbesondere wird ein Abschneiden des Messsignals durch Erreichen der maximalen Spannungsgrenzen sicher vermeiden.According to an advantageous embodiment of the invention, the measurement signal has a voltage amplitude which corresponds to a maximum of half of the active signaling potential of the display, preferably a maximum of a third of the active signaling potential. When using multiple signaling potentials, the maximum size of the measurement signal amplitude is related to the maximum signaling potential. In this way it can be ensured that the measurement signal only ever applies measurement potentials to the electrode that are within the valid operating voltages of the display. In particular, cutting off the measurement signal by reaching the maximum voltage limits is reliably avoided.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstands sieht vor, dass die Anzeige eine Flüssigkristallanzeige (LCD) ist. Ein LCD ist eine Anzeige, deren Funktion darauf beruht, dass Flüssigkristalle die Polarisationsrichtung von Licht in Abhängigkeit von einem auf die Flüssigkristalle einwirkenden elektrischen Feld beeinflussen.A further preferred embodiment of the subject matter of the invention provides that the display is a liquid crystal display (LCD). An LCD is a display whose function relies on liquid crystals influencing the polarization direction of light depending on an electric field acting on the liquid crystals.

Das LCD kann mehrere Anzeigebereiche bzw. Segmente aufweisen, deren optische Eigenschaften, insbesondere Transparenz, unabhängig voneinander geändert werden können, indem mit elektrischer Spannung in jedem Anzeigebereich bzw. Segment die Ausrichtung der jeweiligen Flüssigkristalle gesteuert wird. Damit ändert sich die Durchlässigkeit für polarisiertes Licht, das den Anzeigebereich bzw. das Segment passiert. Polarisiertes Licht wird mittels Polarisationsfilter erzeugt, welche entweder einfallendes Umgebungslicht bei reflektierenden Anzeigen oder Licht einer Hintergrundbeleuchtung bei Anzeigen im Transmissionsmodus filtern. Bei LCDs, die beliebige veränderbare Informationen darstellen sollen, können die Anzeigebereiche bzw. Segmente in einem gleichmäßigen Raster angeordnet sein und entsprechend eine Pixelmatrix bereitstellen. Bei Anzeigen, die nur bestimmte Zeichen darstellen, können die Anzeigebereiche bzw. Segmente eine speziell darauf abgestimmte Form aufweisen wie z. B. bei einer Sieben-Segment-Anzeige.The LCD can have several display areas or segments whose optical properties, in particular transparency, can be changed independently of one another by controlling the orientation of the respective liquid crystals in each display area or segment using electrical voltage. This changes the transmittance for polarized light that passes through the display area or segment. Polarized light is generated using polarization filters, which filter either incident ambient light for reflective displays or light from a backlight for displays in transmission mode tern. In LCDs that are intended to display any changeable information, the display areas or segments can be arranged in a uniform grid and accordingly provide a pixel matrix. For displays that only display certain characters, the display areas or segments can have a specially tailored shape, such as: B. with a seven-segment display.

Zur Steuerung der optischen Eigenschaft des Anzeigebereichs weist die Flüssigkristallanzeige wenigstens zwei dem Anzeigebereich zugeordnete Elektroden auf, die an die zu beeinflussenden Flüssigkristalle angrenzen und die Ausrichtung der Flüssigkristalle abhängig von dem den Elektroden beaufschlagten elektrischen Potenzial steuern. Bei einer Anordnung einer der Elektroden auf einer Vorderseite des Anzeigebereichs bzw. der Flüssigkristallanzeige kann diese Elektrode als vorderseitige Elektrode bezeichnet werden (hierin auch als Front-Plane- oder FP-Elektrode bezeichnet). Bei einer Anordnung einer Elektrode auf einer Rückseite kann diese Elektrode als rückseitige Elektrode bezeichnet werden (hierin auch als Back-Plane- oder BP-Elektrode bezeichnet). Die zu steuernde Flüssigkristallschicht ist zwischen der vorderseitigen Elektrode (FP) und der rückseitigen Elektrode (BP) angeordnet, so dass das zwischen diesen Elektroden erzeugte elektrische Feld bei entsprechender Beaufschlagung der Elektroden mit dem aktiven Signalisierungspotenzial die Ausrichtung der Flüssigkristalle steuert, um die veränderliche Information darzustellen.To control the optical properties of the display area, the liquid crystal display has at least two electrodes assigned to the display area, which adjoin the liquid crystals to be influenced and control the orientation of the liquid crystals depending on the electrical potential applied to the electrodes. If one of the electrodes is arranged on a front side of the display area or the liquid crystal display, this electrode can be referred to as a front-side electrode (also referred to herein as a front plane or FP electrode). When an electrode is arranged on a back side, this electrode may be referred to as a back plane electrode (also referred to herein as a back plane or BP electrode). The liquid crystal layer to be controlled is arranged between the front electrode (FP) and the rear electrode (BP), so that the electric field generated between these electrodes controls the orientation of the liquid crystals in order to represent the changing information when the electrodes are correspondingly exposed to the active signaling potential .

Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht zwingend auf eine konkrete Anordnung der Elektroden auf einer Vorderseite und einer Rückseite der Anzeige bzw. des Anzeigebereichs beschränkt ist, d. h. eine senkrechte (z. B. vertikale) Anordnung der Elektroden in Bezug auf eine Darstellungsebene des Anzeigebereichs bzw. der Flüssigkristallanzeige. Die Elektroden können beispielsweise auch in der oder parallel zur Darstellungsebene des Anzeigebereichs bzw. der Flüssigkristallanzeige angeordnet sein (z. B. horizontal). Ein hierin verwendeter Bezug auf eine vorderseitige (FP) oder rückseitige (BP) Elektrode soll eine Anordnung der Elektroden parallel zur Darstellungsebene ebenfalls einschließen, sofern dies nicht ausdrücklich an der jeweiligen Stelle ausgeschlossen ist.It should be noted that the invention is not necessarily limited to a specific arrangement of the electrodes on a front and a back of the display or the display area, i.e. H. a vertical (e.g. vertical) arrangement of the electrodes in relation to a display plane of the display area or the liquid crystal display. The electrodes can, for example, also be arranged in or parallel to the display plane of the display area or the liquid crystal display (e.g. horizontally). A reference to a front (FP) or back (BP) electrode used herein is also intended to include an arrangement of the electrodes parallel to the plane of representation, unless this is expressly excluded at the relevant location.

Die Elektroden der Flüssigkristallanzeige sind vorzugsweise aus einem transparenten Material gebildet, z. B. ITO (Indiumzinnoxid).The electrodes of the liquid crystal display are preferably formed from a transparent material, e.g. B. ITO (indium tin oxide).

Sowohl die FP- als auch die BP-Elektroden des LCD werden neben ihrer Funktion zur Steuerung der Informationsdarstellung erfindungsgemäß ebenfalls zur kapazitiven Berührungsdetektion genutzt. Zum Beispiel kann die FP-Elektrode oder die BP-Elektrode jeweils die Messkapazität unmittelbar mit dem Detektionsobjekt erzeugen (Eigenkapazitätsmessung). Alternativ kann die FP-Elektrode die Messkapazität auch im Zusammenwirken mit der entsprechenden BP-Elektrode desselben Anzeigebereichs erzeugen (Gegenkapazitätsmessung). Dementsprechend können die internen LCD-Elektroden unmittelbar sowohl zur Informationsdarstellung als auch zur Berührungsdetektion im Sinne der Erfindung verwendet werden.In addition to their function for controlling the information display, both the FP and BP electrodes of the LCD are also used for capacitive touch detection according to the invention. For example, the FP electrode or the BP electrode can each generate the measuring capacitance directly with the detection object (intrinsic capacitance measurement). Alternatively, the FP electrode can also generate the measuring capacitance in cooperation with the corresponding BP electrode in the same display area (countercapacitance measurement). Accordingly, the internal LCD electrodes can be used directly both for information display and for touch detection in the sense of the invention.

Einer rückseitigen Elektrode können mehrere vorderseitige Elektroden zugeordnet sein (oder umgekehrt). Das heißt, wird die rückseitige Elektrode mit ihrem aktiven Signalisierungspotenzial beaufschlagt, können wahlweise die vorderseitigen Elektroden mit ihrem aktiven Signalisierungspotenzial beaufschlagt werden, um die optische Eigenschaft (z. B. Transparenz) des jeweiligen Anzeigebereichs durch entsprechende Ausrichtung der dazwischen angeordneten Flüssigkristalle unabhängig voneinander zu steuern. Die den mehreren vorderseitigen Elektroden zugeordnete eine rückseitige Elektrode kann auch als gemeinsame Elektrode (hierin auch COM-Elektrode) bezeichnet werden, die vorderseitigen Elektroden jeweils auch als Segmentelektroden (hierin auch SEG-Elektrode).A rear electrode can have several front electrodes assigned to it (or vice versa). This means that if the rear electrode is subjected to its active signaling potential, the front electrodes can optionally be subjected to their active signaling potential in order to independently control the optical property (e.g. transparency) of the respective display area by appropriately aligning the liquid crystals arranged between them . The one back electrode assigned to the plurality of front-side electrodes can also be referred to as a common electrode (herein also COM electrode), and the front-side electrodes can also be referred to as segment electrodes (herein also SEG electrode).

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Anzeige, die ohne zwingende Beschränkung hierauf als Flüssigkristallanzeige ausgebildet sein kann, mehrere vorderseitige Elektroden (FP- bzw. SEG-Elektroden und mehrere rückseitigen Elektroden (BP- bzw. COM-Elektroden) aufweist, wobei einer der rückseitigen Elektroden jeweils mehrere der vorderseitigen Elektroden zugeordnet sind, wobei die rückseitigen Elektroden zur Signalisierung der Information nacheinander mit dem aktiven Signalisierungspotenzial beaufschlagt sind und eine der augenblicklich nicht mit dem aktiven Signalisierungspotenzial beaufschlagten rückseitigen Elektroden mit dem Messsignal beaufschlagt ist. Die zeitliche Abfolge der Aktivierung unterschiedlicher COM-Elektroden ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Berührungserkennung beispielsweise mittels Eigenkapazitätsmessung an denjenigen COM-Elektroden durchzuführen, die augenblicklich nicht mit dem aktiven Signalisierungspotenzial beaufschlagt sind. Das heißt, ohne spezielle konstruktive Anpassung des LCD können auch Standard-LCDs neben der Informationsdarstellung ebenfalls zur Berührungserkennung verwendet werden. Die nicht mit dem Signalisierungspotenzial beaufschlagten COM-Elektroden können mit einem Zwischenpotenzial beaufschlagt sein, dem das Messsignal überlagert sein kann. Das Zwischenpotenzial kann ein elektrisches Potenzial sein, das zwischen einer Betriebsspannung (Vcc) und einer gemeinsamen Bezugsmasse (GND) der Anzeige liegt.A further preferred embodiment of the invention provides that the display, which can be designed as a liquid crystal display without necessarily being limited to this, has several front-side electrodes (FP or SEG electrodes and several rear-side electrodes (BP or COM electrodes), wherein several of the front electrodes are assigned to one of the rear electrodes, wherein the rear electrodes are successively supplied with the active signaling potential for signaling the information and one of the rear electrodes which is not currently supplied with the active signaling potential is supplied with the measurement signal. The temporal sequence of the Activation of different COM electrodes advantageously enables touch detection to be carried out, for example by means of self-capacitance measurement, on those COM electrodes that are not currently subject to the active signaling potential. This means that without any special design adjustments to the LCD, standard LCDs can also be used for touch detection in addition to displaying information. The COM electrodes that are not subjected to the signaling potential can be subjected to an intermediate potential on which the measurement signal can be superimposed. The intermediate potential may be an electrical potential between an operating voltage (Vcc) and a common reference ground (GND) of the display.

Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Anzeige, die ohne zwingende Beschränkung hierauf als Flüssigkristallanzeige ausgebildet sein kann, eine rückseitige Elektrode (BP- bzw. COM-Elektroden) und mehrere vorderseitige Elektroden (FP- bzw. SEG-Elektroden), die der rückseitigen Elektrode zugeordnet sind, auf, wobei die vorderseitigen Elektroden während einer Signalisierungsphase abhängig von der zu signalisierenden Information mit dem aktiven Signalisierungspotenzial (z. B. Vcc, GND) beaufschlagt sind und zwischen aufeinanderfolgenden Signalisierungsphasen eine Zwischenphase eingefügt ist, in welcher wenigstens eine der vorderseitigen Elektroden mit dem Messsignal beaufschlagt ist. Die Verwendung unterschiedlicher SEG-Elektroden zur Berührungserkennung beispielsweise mittels Eigenkapazitätsmessung ermöglicht in vorteilhafter Weise eine sehr genaue örtliche Auflösung der Berührungserkennung an der Anzeige unabhängig von der zu signalisierenden Information, die auch die Aktivierung aller SEG-Elektroden beinhalten kann.According to a still further advantageous embodiment, the display, which can be designed as a liquid crystal display without necessarily being limited to this, has a rear electrode (BP or COM electrodes) and a plurality of front electrodes (FP or SEG electrodes), which are the rear Electrode are assigned, wherein the front electrodes are subjected to the active signaling potential (e.g. Vcc, GND) during a signaling phase depending on the information to be signaled and an intermediate phase is inserted between successive signaling phases, in which at least one of the front electrodes is subjected to the measurement signal. The use of different SEG electrodes for touch detection, for example by means of self-capacitance measurement, advantageously enables a very precise local resolution of the touch detection on the display regardless of the information to be signaled, which can also include the activation of all SEG electrodes.

Die Anzahl der SEG-Elektroden kann wesentlich höher sein als die Anzahl der COM-Elektroden, wie beispielsweise bei Segment-LCDs. Das heißt, ohne spezielle konstruktive Anpassung des LCD können auch Standard-LCDs neben der Informationsdarstellung ebenfalls zur ortsaufgelösten Berührungserkennung mit hoher Genauigkeit verwendet werden. Die während der Zwischenphase nicht mit dem Signalisierungspotenzial beaufschlagten SEG-Elektroden können mit einem Zwischenpotenzial beaufschlagt sein, dem das Messsignal überlagert sein kann. Das Zwischenpotenzial kann ein elektrisches Potenzial sein, das zwischen einer Betriebsspannung (Vcc) und einer gemeinsamen Bezugsmasse (GND) der Anzeige liegt.The number of SEG electrodes can be significantly higher than the number of COM electrodes, for example in segment LCDs. This means that without any special design adjustments to the LCD, standard LCDs can also be used for spatially resolved touch detection with high accuracy in addition to displaying information. The SEG electrodes that are not subjected to the signaling potential during the intermediate phase can be subjected to an intermediate potential on which the measurement signal can be superimposed. The intermediate potential may be an electrical potential that lies between an operating voltage (Vcc) and a common reference ground (GND) of the display.

Eine mit der Ortsauflösung unter Verwendung der SEG-Elektroden vergleichbar hohe Ortsauflösung unter Verwendung der COM-Elektroden kann erreicht werden, indem die Anzahl der COM-Elektroden der Anzeige erhöht wird.A spatial resolution using the COM electrodes that is comparable to the spatial resolution using the SEG electrodes can be achieved by increasing the number of COM electrodes of the display.

Alternativ oder zusätzlich können die Elektroden der Anzeigen zur weiteren Verbesserung der Ortsauflösung der Berührungserkennung mit einer entsprechend angepassten Anordnung in der Anzeige vorgesehen sein.Alternatively or additionally, the electrodes of the displays can be provided with a correspondingly adapted arrangement in the display to further improve the spatial resolution of the touch detection.

LCD-Anzeigen, die nicht speziell auf die Berührungserkennung bzw. eine besonders genaue ortsaufgelöste Berührungserkennung ausgelegt sind, insbesondere beispielsweise verfügbare Standard-LCDs, können dennoch zuverlässig zur Berührungserkennung gemäß der Erfindung verwendet werden. Je nach Anwendungsfall kann die Berührungserkennung beispielsweise zur Wake-on-Touch-Funktion verwendet werden, bei der eine Ortsauflösung keine oder nur eine untergeordnete Rolle spielt.LCD displays that are not specifically designed for touch detection or particularly precise spatially resolved touch detection, in particular, for example, available standard LCDs, can still be used reliably for touch detection according to the invention. Depending on the application, touch detection can be used, for example, for the wake-on-touch function, in which spatial resolution plays no or only a minor role.

Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgegenstands ist die Anzeige in einem Gehäuse, insbesondere einem Kunststoffgehäuse, angeordnet, wobei eine Gehäusewandung einen luftgefüllten Abstand zur Anzeige zwischen 1 mm und maximal 3 mm, besonders bevorzugt zwischen 1 mm und maximal 2 mm, aufweist. Einerseits wird die Anzeige, d. h. die Elektroden, der Anzeigebereich, Polarisationsfilter und dergleichen, durch die beabstandete Gehäusewandung vor mechanischer Beschädigung und Abnutzung geschützt. Andererseits wird sichergestellt, dass eine Kapazität zwischen der Gehäusewandung und der Anzeigeelektrode zur Erzeugung der Messkapazität ausreichend klein bleibt, so dass die Zuverlässigkeit der Berührungsdetektion hierdurch nicht beeinträchtigt wird.According to a yet further advantageous embodiment of the subject matter of the invention, the display is arranged in a housing, in particular a plastic housing, with a housing wall having an air-filled distance to the display between 1 mm and a maximum of 3 mm, particularly preferably between 1 mm and a maximum of 2 mm. On the one hand, the ad, i.e. H. the electrodes, the display area, polarization filters and the like are protected from mechanical damage and wear by the spaced housing wall. On the other hand, it is ensured that a capacitance between the housing wall and the display electrode remains sufficiently small to generate the measuring capacitance, so that the reliability of the touch detection is not impaired.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird bei einem Verfahren zur kapazitiven Berührungsdetektion und optischen Signalisierung einer veränderlichen Information die Information in einem optisch veränderbaren Anzeigebereich einer elektrisch ansteuerbaren Anzeige wahlweise signalisiert, indem wenigstens eine dem Anzeigebereich zugeordnete Elektrode mit einem aktiven elektrischen Signalisierungspotenzial (z. B. eine Betriebsspannung Vcc und/oder eine Bezugsmasse GND) zur Steuerung einer optischen Eigenschaft (z. B. Transparenz) des Anzeigebereichs beaufschlagt wird, wobei die Elektrode zusätzlich zur Erzeugung einer Messkapazität vorgesehen wird und eine Kapazitätsänderung der Messkapazität erfasst wird, indem die Elektrode mit einem sich von dem aktiven Signalisierungspotenzial unterscheidenden Messsignal beaufschlagt wird.According to a further aspect of the invention, in a method for capacitive touch detection and optical signaling of changeable information, the information in an optically changeable display area of an electrically controllable display is selectively signaled by at least one electrode assigned to the display area having an active electrical signaling potential (e.g. an operating voltage Vcc and/or a reference ground GND) is applied to control an optical property (e.g. transparency) of the display area, wherein the electrode is additionally provided for generating a measuring capacitance and a change in capacity of the measuring capacitance is detected by connecting the electrode with a measurement signal that differs from the active signaling potential.

Es wird darauf hingewiesen, dass bezüglich verfahrensbezogener Begriffsdefinitionen sowie der Wirkungen und Vorteile verfahrensgemäßer Merkmale vollumfänglich auf die Erläuterungen sinngemäßer Definitionen, Wirkungen und Vorteile bezüglich der erfindungsgemäßen Vorrichtung zurückgegriffen werden kann und umgekehrt. Insofern kann auf eine Wiederholung von Erläuterungen sinngemäß gleicher Merkmale, deren Wirkungen und Vorteile bezüglich der hierin offenbarten erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des hierin offenbarten erfindungsgemäßen Verfahrens zugunsten einer kompakteren Beschreibung weitgehend verzichtet werden.It should be noted that with regard to process-related definitions of terms and the effects and advantages of features according to the process, full reference can be made to the explanations of corresponding definitions, effects and advantages with regard to the device according to the invention and vice versa. In this respect, a repetition of explanations of similar features, their effects and advantages with regard to the device according to the invention disclosed herein and the method according to the invention disclosed herein can largely be dispensed with in favor of a more compact description.

Das Messsignal kann als ein periodisches Signal erzeugt werden, das der Elektrode über einen ohmschen Widerstand derart elektrisch zugeführt wird, dass der Widerstand und die Messkapazität in Bezug auf das zugeführte periodische Signal ein RC-Filter bilden und die Kapazitätsänderung der Messkapazität aus einer Signalabweichung eines von dem RC-Filter gefilterten Signals gegenüber dem zugeführten periodischen Signal erfasst wird.The measurement signal can be generated as a periodic signal that is transmitted to the electrode an ohmic resistor is electrically supplied in such a way that the resistance and the measuring capacitance form an RC filter in relation to the supplied periodic signal and the change in capacitance of the measuring capacitance is detected from a signal deviation of a signal filtered by the RC filter compared to the supplied periodic signal.

Das erzeugte Signal kann beispielsweise ein Sinussignal mit vorbestimmter Frequenz und Amplitude sein, ohne jedoch zwingend auf die Sinusform beschränkt zu sein.The signal generated can, for example, be a sinusoidal signal with a predetermined frequency and amplitude, but without necessarily being limited to the sinusoidal shape.

Besonders bevorzugte Frequenzen des erzeugten Signals liegen im Kilohertz-Bereich, zum Beispiel kleiner oder gleich 100 kHz, noch bevorzugter kleiner oder gleich 50 kHz, z. B. kleiner oder gleich 10 kHz. Als bevorzugte Untergrenze für die Frequenz des erzeugten Signals wird eine Frequenz größer oder gleich als 1 kHz angesehen und besonders bevorzugt größer oder gleich 5 kHz, ohne jedoch zwingend auf diese Werte beschränkt zu sein. Somit sind besonders bevorzugte Frequenzbereiche des erzeugten Signals beispielsweise 1 kHz bis 100 kHz oder 1 kHz bis 50 kHz oder 1 kHz bis 10 kHz oder 5 kHz bis 100 kHz oder 5 kHz bis 50 kHz oder 5 kHz bis 10 kHz.Particularly preferred frequencies of the generated signal are in the kilohertz range, for example less than or equal to 100 kHz, more preferably less than or equal to 50 kHz, e.g. B. less than or equal to 10 kHz. The preferred lower limit for the frequency of the generated signal is considered to be a frequency greater than or equal to 1 kHz and particularly preferably greater than or equal to 5 kHz, but without necessarily being limited to these values. Thus, particularly preferred frequency ranges of the generated signal are, for example, 1 kHz to 100 kHz or 1 kHz to 50 kHz or 1 kHz to 10 kHz or 5 kHz to 100 kHz or 5 kHz to 50 kHz or 5 kHz to 10 kHz.

Die Erzeugung des Signals kann mittels eines (digitalen) Signalgenerators durchgeführt werden.The signal can be generated using a (digital) signal generator.

Die Auswertung des gefilterten Signals kann mittels einer Auswerteinheit, z. B. Mikrocontroller, durchgeführt werden.The filtered signal can be evaluated using an evaluation unit, e.g. B. microcontroller.

Das erzeugte Signal kann auch als eine Überlagerung wenigstens zweier Einzelsignale mit unterschiedlicher Frequenz gebildet werden.The signal generated can also be formed as a superposition of at least two individual signals with different frequencies.

Ferner kann das gefilterte Signal mittels einer Fourier-Transformation lediglich für die vorbestimmte(n) Frequenz(en) des erzeugten Signals ausgewertet werden.Furthermore, the filtered signal can be evaluated using a Fourier transformation only for the predetermined frequency(s) of the generated signal.

Besonders bevorzugt wird die Signalabweichung zur Erfassung der Kapazitätsänderung aus einer Kombination einer Amplitudenänderung und einer Phasenverschiebung des gefilterten Signals gegenüber dem zugeführten Signal gebildet, um eine für die Berührungsdetektion charakteristische Kombination der Amplitudenänderung und der Phasenänderung gegenüber Störeinflüssen wie elektromagnetische Störeinkopplung sicher abzugrenzen.Particularly preferably, the signal deviation for detecting the change in capacitance is formed from a combination of an amplitude change and a phase shift of the filtered signal compared to the supplied signal in order to reliably delimit a combination of the amplitude change and the phase change that is characteristic of the touch detection from interference influences such as electromagnetic interference coupling.

Weiterhin bevorzugt kann das Messsignal durch das RC-Filter tiefpassgefiltert werden. Das heißt, das RC-Filter ist in diesem Falls als Tiefpassfilter ausgebildet und weist entsprechende Tiefpasseigenschaften auf.Furthermore, the measurement signal can preferably be low-pass filtered by the RC filter. This means that the RC filter in this case is designed as a low-pass filter and has corresponding low-pass properties.

Die Anzeige kann ferner mehrere vorderseitige Elektroden und mehrere rückseitigen Elektroden aufweisen, wobei einer der rückseitigen Elektroden jeweils mehrere der vorderseitigen Elektroden zugeordnet werden, wobei die rückseitigen Elektroden zur Signalisierung der Information nacheinander mit dem aktiven Signalisierungspotenzial beaufschlagt werden und eine der augenblicklich nicht mit dem aktiven Signalisierungspotenzial beaufschlagten rückseitigen Elektroden mit dem Messsignal beaufschlagt wird.The display can also have a plurality of front-side electrodes and a plurality of back-side electrodes, with one of the back-side electrodes being assigned several of the front-side electrodes, the back-side electrodes being successively supplied with the active signaling potential in order to signal the information and one of the currently not being supplied with the active signaling potential applied back electrodes is applied with the measurement signal.

Alternativ oder zusätzlich kann die Anzeige eine rückseitige Elektrode und mehrere vorderseitige Elektroden, die der rückseitigen Elektrode zugeordnet werden, aufweisen, wobei die vorderseitigen Elektroden während einer Signalisierungsphase abhängig von der zu signalisierenden Information mit dem aktiven Signalisierungspotenzial beaufschlagt werden und zwischen aufeinanderfolgenden Signalisierungsphasen eine Zwischenphase eingefügt wird, in welcher wenigstens eine der vorderseitigen Elektroden mit dem Messsignal beaufschlagt wird.Alternatively or additionally, the display can have a rear electrode and a plurality of front electrodes which are assigned to the rear electrode, the front electrodes being subjected to the active signaling potential during a signaling phase depending on the information to be signaled and an intermediate phase being inserted between successive signaling phases , in which at least one of the front electrodes is exposed to the measurement signal.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen schematisch:

• 1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur kapazitiven Berührungsdetektion und optischen Signalisierung einer veränderlichen Information gemäß der Erfindung,
• 2 ein Schaltungsdiagramm zur Berührungsdetektion der Vorrichtung aus 1,
• 3 eine Detailansicht einer Elektrode der Vorrichtung aus 2,
• 4 eine Querschnittansicht einer Anzeige der Vorrichtung aus 1,
• 5 eine Vorderansicht eines Anzeigebereichs der Anzeige aus 4,
• 6 eine Rückansicht des Anzeigebereichs aus 5,
• 7 Signalabweichungen eines Messsignals zur Berührungsdetektion und
• 8 eine Querschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur kapazitiven Berührungsdetektion und optischen Signalisierung einer veränderlichen Information gemäß der Erfindung.

Further features and advantages of the invention result from the following description of a non-restrictive exemplary embodiment of the invention, which is explained in more detail below with reference to the drawing. This drawing shows schematically:

• 1 a block diagram of an exemplary embodiment of a device for capacitive touch detection and optical signaling of variable information according to the invention,
• 2 a circuit diagram for touch detection of the device 1 ,
• 3 a detailed view of an electrode of the device 2 ,
• 4 a cross-sectional view of a display of the device 1 ,
• 5 a front view of a display area of the display 4 ,
• 6 a rear view of the display area 5 ,
• 7 Signal deviations of a measurement signal for touch detection and
• 8th a cross-sectional view of a further embodiment of a device for capacitive touch detection and optical signaling of variable information according to the invention.

In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.The different figures always contain parts that are equivalent in terms of their function have the same reference numbers, so that they are usually only described once.

1 stellt schematisch ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 1 zur kapazitiven Berührungsdetektion und optischen Signalisierung einer veränderlichen Information gemäß der Erfindung dar. Die Vorrichtung 1 weist eine elektrisch ansteuerbare Anzeige 2 mit einem optisch veränderbaren Anzeigebereich 3 zur wahlweisen Signalisierung der Information und wenigstens eine dem Anzeigebereich 3 zugeordnete Elektrode 4 und 5 (in 1 nicht sichtbar) zur Steuerung einer optischen Eigenschaft des Anzeigebereichs 3 durch Beaufschlagen der Elektrode 4, 5 mit einem aktiven elektrischen Signalisierungspotenzial, das bei dem vorliegenden Beispiel eine Betriebsspannung Vcc und/oder eine Bezugsmasse GND sein kann, ohne jedoch zwingend hierauf beschränkt zu sein. Das Signalisierungspotenzial ist ein konstantes Potenzial (d. h. Gleichspannungspotenzial). 1 schematically represents a block diagram of an exemplary embodiment of a device 1 for capacitive touch detection and optical signaling of changeable information according to the invention. The device 1 has an electrically controllable display 2 with an optically changeable display area 3 for selectively signaling the information and at least one assigned to the display area 3 Electrode 4 and 5 (in 1 not visible) for controlling an optical property of the display area 3 by applying an active electrical signaling potential to the electrode 4, 5, which in the present example can be an operating voltage Vcc and / or a reference ground GND, but is not necessarily limited to this. The signaling potential is a constant potential (i.e. DC potential).

Die Anzeige 2 ist vorliegend als Flüssigkristallanzeige ausgebildet, ohne jedoch zwingend hierauf beschränkt zu sein.In the present case, the display 2 is designed as a liquid crystal display, but is not necessarily limited to this.

Wenigstens eine der Elektroden 4, 5 ist zusätzlich zur Erzeugung einer Messkapazität C_touch vorgesehen. Eine Kapazitätsänderung der Messkapazität C_touch ist durch Beaufschlagen der Elektrode 4 und/oder 5 mit einem sich von dem aktiven Signalisierungspotenzial Vcc und/oder GND unterscheidenden Messsignal 6 erfassbar ist.At least one of the electrodes 4, 5 is additionally provided for generating a measuring capacitance C_touch. A change in capacity of the measurement capacitance C_touch can be detected by applying a measurement signal 6 that differs from the active signaling potential Vcc and/or GND to the electrode 4 and/or 5.

Bei der in 1 dargestellten beispielhaften Vorrichtung 1 ist das Messignal 6 ein periodisches Signal, das der Elektrode 4 und/oder 5 über einen ohmschen Widerstand R derart elektrisch zugeführt ist, dass der Widerstand R und die Messkapazität C_touch in Bezug auf das zugeführte periodische Signal 6 ein RC-Filter bilden. Die Kapazitätsänderung der Messkapazität C_touch wird vorliegend aus einer Signalabweichung eines von dem RC-Filter gefilterten Signals 7 gegenüber dem zugeführten periodischen Signal 6 erfasst.At the in 1 In the exemplary device 1 shown, the measurement signal 6 is a periodic signal which is electrically supplied to the electrode 4 and/or 5 via an ohmic resistor R in such a way that the resistance R and the measuring capacitance C_touch are an RC filter in relation to the supplied periodic signal 6 form. In the present case, the change in capacitance of the measuring capacitance C_touch is detected from a signal deviation of a signal 7 filtered by the RC filter compared to the periodic signal 6 supplied.

In dem vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Messkapazität C_touch zwischen der Elektrode 4 oder 5 und einem Detektionsobjekt 10, das z. B. ein Finger eines Benutzers sein kann, direkt gebildet. Das Detektionsobjekt 10 befindet sich elektrisch auf dem gemeinsamen Bezugspotenzial GND und bildet vorliegend die Gegenelektrode zur Elektrode 4 oder 5. Die Kapazitätsänderung wird vorliegend als Eigenkapazitätsmessung erfasst.In the exemplary embodiment shown here, the measuring capacitance C_touch is between the electrode 4 or 5 and a detection object 10, which is z. B. can be a user's finger, formed directly. The detection object 10 is electrically located at the common reference potential GND and in the present case forms the counter electrode to the electrode 4 or 5. The change in capacitance is recorded in the present case as a self-capacitance measurement.

Alternativ könnte die Elektrode 4 mit der nicht gezeigten Elektrode 5 eine Messkapazität erzeugen, die durch eine Annäherung des Detektionsobjekts 10 beeinflusst wird. Die Kapazitätsänderung der Messkapazität kann auf diese Weise als Gegenkapazitätsmessung erfasst werden.Alternatively, the electrode 4 could generate a measuring capacitance with the electrode 5, not shown, which is influenced by an approach of the detection object 10. The change in capacitance of the measuring capacitance can be recorded in this way as a countercapacitance measurement.

Wie 1 weiter zu entnehmen ist, weist die Vorrichtung 1 einen Signalgenerator 8 zur Erzeugung des Messsignals 6 auf. Das Messsignal 6 kann ein sinusförmiges Signal mit vorbestimmter Frequenz und Phase sein, ohne jedoch zwingend hierauf beschränkt zu sein. Dass periodische Messsignal 6 kann auch aus einer Überlagerung mehrerer (z. B. sinusförmiger) Signale mit jeweils unterschiedlicher Frequenz gebildet sein.How 1 As can be seen further, the device 1 has a signal generator 8 for generating the measurement signal 6. The measurement signal 6 can be a sinusoidal signal with a predetermined frequency and phase, but is not necessarily limited to this. The periodic measurement signal 6 can also be formed from a superposition of several (e.g. sinusoidal) signals, each with a different frequency.

Die in 1 dargestellte beispielhafte Vorrichtung 1 weist weiter eine Steuereinheit 9 auf, die vorliegend durch einen Mikrocontroller realisiert ist, ohne zwingend auf einen Microcontroller beschränkt zu sein. Die Steuereinheit 9 übernimmt neben der Steuerung des Signalgenerators zur Erzeugung des Messsignals 6 ebenfalls die Auswertung des vom RC-Filter gefilterten Signals 7, wie in 1 dargestellt ist. Hierfür ist die Steuereinheit 9 eingerichtet, das von dem RC-Filter gefilterte Signal 7 zu empfangen und die Signalabweichung des gefilterten Signals 7 gegenüber dem erzeugten, zugeführten Signal 6 auszuwerten. Die Steuereinheit 9 wertet vorliegend eine elektrische Spannung des gefilterten Signals 7 aus.In the 1 The exemplary device 1 shown further has a control unit 9, which in the present case is implemented by a microcontroller, without necessarily being limited to a microcontroller. In addition to controlling the signal generator to generate the measurement signal 6, the control unit 9 also takes over the evaluation of the signal 7 filtered by the RC filter, as in 1 is shown. For this purpose, the control unit 9 is set up to receive the signal 7 filtered by the RC filter and to evaluate the signal deviation of the filtered signal 7 compared to the generated, supplied signal 6. In the present case, the control unit 9 evaluates an electrical voltage of the filtered signal 7.

Die Steuereinheit 9 kann eingerichtet sein, dem Signalgenerator 8 das zu erzeugende Signal 6 beschreibende Signalparameter bereitzustellen. Die Signalparameter können hierzu beispielsweise in einer Speichereinheit (nicht separat dargestellt) der Steuereinheit 6 gespeichert sein. Ein Zugriff von dem Signalgenerator 8 auf die Speichereinheit der Steuereinheit 9 kann z. B. über DMA (Direct Memory Access) erfolgen.The control unit 9 can be set up to provide the signal generator 8 with signal parameters describing the signal 6 to be generated. For this purpose, the signal parameters can be stored, for example, in a memory unit (not shown separately) of the control unit 6. Access from the signal generator 8 to the memory unit of the control unit 9 can z. B. via DMA (Direct Memory Access).

Das vom Signalgenerator erzeugte Signal 5 weist bevorzugt eine Frequenz kleiner oder gleich 100 kHz auf, vorzugsweise kleiner oder gleich 50 kHz, noch bevorzugter kleiner oder gleich 10 kHz. Als besonders bevorzugte Untergrenze wird eine Frequenz größer oder gleich 1 kHz, noch bevorzugter größer oder gleich 5 kHz angesehen.The signal 5 generated by the signal generator preferably has a frequency less than or equal to 100 kHz, preferably less than or equal to 50 kHz, more preferably less than or equal to 10 kHz. A frequency greater than or equal to 1 kHz, more preferably greater than or equal to 5 kHz, is considered a particularly preferred lower limit.

Ein Widerstandswert des ohmschen Widerstands R kann bevorzugt größer oder gleich 100 kQ gewählt werden.A resistance value of the ohmic resistor R can preferably be chosen to be greater than or equal to 100 kQ.

Das RC-Filter ist bei der dargestellten Vorrichtung 1 als Tiefpassfilter ausgebildet. Das Messsignal 6 wird durch das RC-Filter dementsprechend tiefpassgefiltert.The RC filter in the device 1 shown is designed as a low-pass filter. The measurement signal 6 is correspondingly low-pass filtered by the RC filter.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Signalabweichung zur Erfassung der Kapazitätsänderung der Messkapazität C_touch aus einer Kombination einer Amplitudenänderung und einer Phasenverschiebung des gefilterten Signals 7 gegenüber dem zugeführten Signal 6 gebildet wird. Hierdurch lässt sich die Berührungsdetektion überraschenderweise insbesondere auch unter Störeinflüssen wie beispielsweise elektromagnetischen Störeinkopplungen deutlich verbessern, indem sowohl die Änderung der Amplitude als auch die Änderung der Phase des vom RC-Filter gefilterten Signals 7 gegenüber dem zugeführten Ausgangssignal 6 gleichzeitig berücksichtig werden. Auf diese Weise wird eine falsch-positive Berührungserkennung („Ghost touch“) zuverlässig verhindert, da die durch die Störsignale bewirkten Signalabweichungen eine zuverlässig erkennbare andere Korrelation zwischen der Amplituden- und Phasenänderung des gefilterten Signals 7 aufweisen als eine Korrelation der Amplituden- und Phasenänderung des gefilterten Signals 7, die einer Annäherung eines Detektionsobjekts 10 zugrunde liegt, wie dies in 7 deutlich zu erkennen ist.It is particularly preferred if the signal deviation for detecting the change in capacitance of the measuring capacitance C_touch consists of a combination a change in amplitude and a phase shift of the filtered signal 7 compared to the supplied signal 6 is formed. In this way, contact detection can surprisingly be significantly improved, especially under interference influences such as electromagnetic interference, by simultaneously taking into account both the change in amplitude and the change in phase of the signal 7 filtered by the RC filter compared to the supplied output signal 6. In this way, a false-positive touch detection (“ghost touch”) is reliably prevented, since the signal deviations caused by the interference signals have a reliably detectable correlation between the amplitude and phase change of the filtered signal 7 other than a correlation of the amplitude and phase change of the filtered signal 7, which is the basis for an approach of a detection object 10, as shown in 7 can be clearly seen.

Zur Auswertung des empfangenen Signals 7 kann die Steuereinheit 9 eingerichtet sein, das gefilterte Signal 7 mittels einer Fourier-Transformation zu untersuchen. Insbesondere kann die Fourier-Transformation dabei lediglich für die vorbestimmte Frequenz bzw. vorbestimmte Frequenzen (bei Signalüberlagerung mehrerer unterschiedlicher Frequenzen) des erzeugten Signals 6 ausgeführt werden.To evaluate the received signal 7, the control unit 9 can be set up to examine the filtered signal 7 using a Fourier transformation. In particular, the Fourier transformation can only be carried out for the predetermined frequency or predetermined frequencies (in the case of signal superposition of several different frequencies) of the generated signal 6.

2 stellt ein Schaltungsdiagramm zur Berührungsdetektion der Vorrichtung 1 aus 1 dar. Es ist zu erkennen, dass der Signalgenerator 9 mehrere Elektroden 4 bzw. 4.1, 4.2, 4.3 der Anzeige 2 über jeweils einen Widerstand R speisen kann. Die separate Ansteuerung der Elektroden 4 kann über einen Multiplexer MUX der Steuereinheit 9 gesteuert werden, so dass ein einziger Kanal eines Analog-DigitalWandlers ADC zur Berührungserkennung an mehreren Elektroden 4 verwendet werden kann. Multiplexer MUX und Analog-Digital-Wandler ADC können integrierte Bestandteile eines als Steuereinheit 9 verwendeten Mikrocontrollers sein. 2 presents a circuit diagram for touch detection of the device 1 1 It can be seen that the signal generator 9 can feed several electrodes 4 or 4.1, 4.2, 4.3 of the display 2 via a resistor R each. The separate control of the electrodes 4 can be controlled via a multiplexer MUX of the control unit 9, so that a single channel of an analog-digital converter ADC can be used for touch detection on several electrodes 4. Multiplexer MUX and analog-digital converter ADC can be integrated components of a microcontroller used as control unit 9.

4 stellt eine Detailansicht einer Elektrode 4 der Vorrichtung 1 aus 2 dar. Es ist zu erkennen, dass die von der Schaltung aus 2 zu erfassende Messkapazität C_touch von einer parasitären Kapazität C_seg überlagert sein kann, die zusätzlich zwischen der Elektrode 4 und der Bezugsmasse GND erzeugt sein kann. In anderen Worten misst die Steuer- bzw. Auswerteinheit 9 bei der vorliegend dargestellten Situation die Summe aus C_touch und C_seg. Die parasitäre Kapazität C_seg kann verringert werden, indem zum Beispiel die Zuleitungen zu den Elektroden 4 in der Anzeige 4 möglichst weit zueinander beabstandet angeordnet werden. Ferner kann ein vorbestimmter Abstand zwischen Elektroden 4 selbst vorgegeben werden, um eine wechselseitige Beeinflussung zwischen den Elektroden 4 zu verringern. Alternativ oder zusätzlich können die Elektroden auch mittels Abschirmelektroden (nicht dargestellt) gegen die Erzeugung parasitärer Kapazitäten geschirmt werden, so dass zumindest der Einfluss der parasitären Kapazitäten so weit verringert wird, dass eine zuverlässige Berührungserkennung gewährleistet bleibt. 4 presents a detailed view of an electrode 4 of the device 1 2 It can be seen that the circuit 2 The measuring capacitance C_touch to be detected can be superimposed by a parasitic capacitance C_seg, which can also be generated between the electrode 4 and the reference ground GND. In other words, the control or evaluation unit 9 measures the sum of C_touch and C_seg in the situation presented here. The parasitic capacitance C_seg can be reduced by, for example, arranging the leads to the electrodes 4 in the display 4 as far apart as possible from one another. Furthermore, a predetermined distance between electrodes 4 themselves can be specified in order to reduce mutual influence between the electrodes 4. Alternatively or additionally, the electrodes can also be shielded against the generation of parasitic capacitances by means of shielding electrodes (not shown), so that at least the influence of the parasitic capacitances is reduced to such an extent that reliable touch detection remains guaranteed.

4 stellt eine Querschnittansicht der beispielhaften Anzeige 2 der Vorrichtung 1 aus 1 dar. Die vorliegend als Flüssigkristallanzeige ausgebildete Anzeige 2 weist im Wesentlichen bekannte Elemente jeder Flüssigkristallanzeige auf: eine Flüssigkristallschicht 11, die zwischen einem vorderseitigen und rückseitigen Glassubstrat 12 eingefügt ist sowie an den Außenflächen der Glassubstrate 12 jeweils angeordnete, um 90 Grad gegeneinander gedrehte Polarisationsfilter 13. Die Funktionsweise einer solchen Flüssigkristallanzeige 2 ist an sich wohl bekannt und wird daher an dieser Stelle nicht weiter erläutert. Es ist zu verstehen, dass Flüssigkristallanzeigen weitere Zwischenschichten o. ä. aufweisen kann, die in 4 nicht dargestellt sind. 4 illustrates a cross-sectional view of the exemplary display 2 of the device 1 1 The display 2, designed here as a liquid crystal display, essentially has known elements of every liquid crystal display: a liquid crystal layer 11, which is inserted between a front and rear glass substrate 12, and polarization filters 13, which are arranged on the outer surfaces of the glass substrates 12 and rotated by 90 degrees relative to one another. The functionality of such a liquid crystal display 2 is well known and will therefore not be explained further here. It is to be understood that liquid crystal displays can have further intermediate layers or the like, which are in 4 are not shown.

In 4 sind beispielhaft insgesamt drei separate Anzeigebereiche 3 der Anzeige 2 dargestellt, die jeweils Elektroden 4 und 5 aufweisen. Im vorliegenden Fall sind die Elektroden 4 vorderseitige Elektroden (hierin auch als FP- oder SEG-Elektroden bezeichnet) und die Elektroden 5 rückseitige Elektroden (hierin auch als BP- oder COM-Elektroden bezeichnet) der Anzeige 2.In 4 A total of three separate display areas 3 of the display 2 are shown as an example, each of which has electrodes 4 and 5. In the present case, the electrodes are 4 front electrodes (also referred to herein as FP or SEG electrodes) and the electrodes are 5 rear electrodes (also referred to herein as BP or COM electrodes) of display 2.

5 stellt eine Vorderansicht eines Anzeigebereichs 3 der Anzeige 2 aus 4 dar und 6 eine Rückansicht desselben Anzeigebereichs 3 aus 5. Es ist zu erkennen, dass die Flüssigkristallanzeige 2 vorliegend als Sieben-Segment-Anzeige ausgebildet ist und entsprechend sieben SEG-Elektroden 4.1 bis 4.7 aufweist, die unabhängig voneinander angesteuert werden können und entsprechend die optischen Eigenschaften der zwischen ihnen und der zugeordneten COM-Elektrode 5 angeordneten Flüssigkristalle steuern. Jede der SEG-Elektroden 4.1 bis 4.7 weist einen eigenen Elektrodenanschluss 14 auf. 5 shows a front view of a display area 3 of the display 2 4 dar and 6 a rear view of the same display area 3 5 . It can be seen that the liquid crystal display 2 in the present case is designed as a seven-segment display and correspondingly has seven SEG electrodes 4.1 to 4.7, which can be controlled independently of one another and correspondingly the optical properties of the COM electrode 5 between them and the associated one arranged liquid crystals. Each of the SEG electrodes 4.1 to 4.7 has its own electrode connection 14.

Weiter ist zu erkennen, dass den sieben SEG-Elektroden 4.1 bis 4.7 eine gemeinsame COM-Elektrode 5 zugeordnet ist.It can also be seen that the seven SEG electrodes 4.1 to 4.7 are assigned a common COM electrode 5.

Bei der in 4 gezeigten beispielhaften Anzeige 2 können die mehreren COM-Elektroden 5 der unterschiedlichen Anzeigebereiche 3 zur Signalisierung der Information nacheinander mit dem aktiven Signalisierungspotenzial Vcc bzw. GND beaufschlagt sein, wobei eine der augenblicklich nicht mit dem aktiven Signalisierungspotenzial beaufschlagten COM-Elektroden 5 vorteilhafterweise mit dem Messsignal 6 beaufschlagt sein kann, um die Berührungserkennung mittels der jeweiligen COM-Elektrode 5 durchzuführen.At the in 4 In the exemplary display 2 shown, the multiple COM electrodes 5 of the different display areas 3 can be successively supplied with the active signaling potential Vcc or GND for signaling the information, one of the COM electrodes 5 not currently being supplied with the active signaling potential advantageously being supplied with the Measuring signal 6 can be applied in order to carry out the touch detection using the respective COM electrode 5.

Alternativ oder zusätzlich können die vorderseitigen SEG-Elektroden 4.1 bis 4.7 während einer Signalisierungsphase abhängig von der zu signalisierenden Information mit dem aktiven Signalisierungspotenzial Vcc bzw. GND beaufschlagt sein, wobei zwischen aufeinanderfolgenden Signalisierungsphasen eine Zwischenphase eingefügt wird, in welcher wenigstens eine der vorderseitigen SEG-Elektroden 4.1 bis 4.7 sicher mit dem Messsignal 6 beaufschlagt werden kann, um die Berührungserkennung mittels der jeweiligen SEG-Elektrode 4.1 bis 4.7 durchzuführen. Bei Verwendung der SEG-Elektroden 4 ist zu berücksichtigen, dass abhängig von der zu signalisierenden Information alle verfügbaren SEG-Elektroden 4 desselben Anzeigebereichs 3 aktiv mit dem Signalisierungspotenzial Vcc oder GND beaufschlagt sein können, dem das Messignal 6 in dieser Situation nicht überlagert werden kann.Alternatively or additionally, the front SEG electrodes 4.1 to 4.7 can be supplied with the active signaling potential Vcc or GND during a signaling phase depending on the information to be signaled, with an intermediate phase being inserted between successive signaling phases, in which at least one of the front SEG electrodes 4.1 to 4.7 can be safely supplied with the measurement signal 6 in order to carry out the touch detection using the respective SEG electrode 4.1 to 4.7. When using the SEG electrodes 4, it should be taken into account that, depending on the information to be signaled, all available SEG electrodes 4 of the same display area 3 can be actively supplied with the signaling potential Vcc or GND, on which the measurement signal 6 cannot be superimposed in this situation.

Es ist zusätzlich bevorzugt, dass das Messignal 6 eine Spannungsamplitude aufweist, die maximal der Hälfte des aktiven Signalisierungspotenzials Vcc entspricht, bevorzugt maximal ein Drittel des aktiven Signalisierungspotenzials Vcc. Auf diese Weise kann einer nicht aktiv mit dem Signalisierungspotenzial Vcc oder GND beaufschlagten Elektrode 4, 5, das Messsignal 6 zugeführt werden, ohne dass die Beaufschlagung des Messsignals 6 durch die Betriebsspannungsgrenzen Vcc bzw. GND abgeschnitten werden. Die mit dem Messsignal 6 beaufschlagte Elektrode 4, 5 kann mit hierbei einem Zwischenpotenzial beaufschlagt sein, dem das Messsignal 6 überlagert wird. Das Zwischenpotenzial kann beispielsweise etwa mittig zwischen Vcc und GND festgelegt sein. It is additionally preferred that the measurement signal 6 has a voltage amplitude that corresponds to a maximum of half of the active signaling potential Vcc, preferably a maximum of a third of the active signaling potential Vcc. In this way, the measurement signal 6 can be supplied to an electrode 4, 5 that is not actively exposed to the signaling potential Vcc or GND, without the application of the measurement signal 6 being cut off by the operating voltage limits Vcc or GND. The electrode 4, 5 to which the measurement signal 6 is applied can be subjected to an intermediate potential on which the measurement signal 6 is superimposed. The intermediate potential can, for example, be set approximately halfway between Vcc and GND.

7 stellt Signalabweichungen eines Messsignals 6 zur Berührungsdetektion in einer Ansicht dar, in der die Amplitudenänderungen A gegenüber den Phasenänderungen φ des gefilterten Signals 7 gegenüber dem zugeführten Signal 6 aufgetragen sind. Deutlich ist eine unterschiedliche Korrelation zwischen den Amplituden- und Phasenänderungen möglicher Störsignale 15 (z. B. elektromagnetische Störeinkopplungen) und der Korrelation der Amplituden- und Phasenänderungen möglicher Berührungs- und Annäherungssignale 16 (durch gestrichelt dargestellte Doppelpfeile gekennzeichnet) zu erkennen, die durch ein Detektionsobjekt 10 über die Messkapazität C_touch bewirkt werden. Insbesondere ist eine Richtung des Verlaufs der Berührungs-/Annäherungssignale 16 deutlich von einem Verlauf der Störsignale 15 unterscheidbar. Im vorliegend dargestellten Fall verlaufen die Berührungs-/Annäherungssignale 15 in einer eher horizontalen Vorzugsrichtung, da sie erheblich stärker von einer Phasenänderung beeinflusst sind. Die Störsignale 15 verlaufen hingegen im Wesentlichen in einer eher vertikalen Vorzugsrichtung. 7 represents signal deviations of a measurement signal 6 for touch detection in a view in which the amplitude changes A are plotted against the phase changes φ of the filtered signal 7 compared to the supplied signal 6. A different correlation can be clearly seen between the amplitude and phase changes of possible interference signals 15 (e.g. electromagnetic interference couplings) and the correlation of the amplitude and phase changes of possible contact and approach signals 16 (indicated by double arrows shown in dashed lines), which are caused by a detection object 10 can be effected via the measuring capacitance C_touch. In particular, a direction of the course of the touch/approach signals 16 can be clearly distinguished from a course of the interference signals 15. In the case shown here, the touch/approach signals 15 run in a more horizontal preferred direction, since they are significantly more influenced by a phase change. The interference signals 15, on the other hand, essentially run in a more vertical preferred direction.

8 stellt eine Querschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 20 zur kapazitiven Berührungsdetektion und optischen Signalisierung einer veränderlichen Information gemäß der Erfindung dar. Im Wesentlichen unterscheidet sich die Vorrichtung 20 von der Vorrichtung 1 lediglich darin, dass die Anzeige 2, die beispielsweise als Flüssigkristallanzeige ausgebildet sein kann, in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei eine Gehäusewandung 21 einen luftgefüllten Abstand 22 zur Anzeige 2 zwischen 1 mm und maximal 3 mm, besonders bevorzugt zwischen 1 mm und maximal 2 mm, aufweist. 8th represents a cross-sectional view of a further exemplary embodiment of a device 20 for capacitive touch detection and optical signaling of variable information according to the invention. Essentially, the device 20 differs from the device 1 only in that the display 2, which can be designed, for example, as a liquid crystal display, is arranged in a housing, with a housing wall 21 having an air-filled distance 22 to the display 2 between 1 mm and a maximum of 3 mm, particularly preferably between 1 mm and a maximum of 2 mm.

Wie bereits im Zusammenhang mit 3 erläutert, misst die Steuer-/Auswerteeinheit 9 (vgl. z. B. 1) neben der eigentlich interessierenden Messkapazität C_touch eine durch den Luftspalt 22 erzeugte zusätzliche (parasitäre) Kapazität C_seg, die bei der Messung geringer ins Gewicht fällt, wenn der Luftspalt klein ist.As already in connection with 3 explained, the control/evaluation unit 9 measures (see e.g. 1 ) In addition to the measurement capacitance C_touch that is actually of interest, an additional (parasitic) capacitance C_seg generated by the air gap 22, which is less important in the measurement if the air gap is small.

Wenn beispielsweise die Messkapazität C_touch bei direkter Berührung der Anzeige 2 etwa 10 pF beträgt, ist zu erwarten, dass C_Touch bei Berührung der zur Anzeige2 über den Luftspalt 22 beabstandeten Gehäusewandung 21 in der Größenordnung von etwa oder kleiner als 1 pF ist. Eine parasitäre Kapazität C_seg der Anzeige 2 kann etwa 100 pF bis 200 pF betragen. Die Erkennung einer 10 pF-Änderung eines 100 pF-Kondensators ist ohne weiteres möglich, die Erkennung einer 1 pF-Änderung eines 100-200 pF-Kondensators hingegen nicht.For example, if the measuring capacitance C_touch is approximately 10 pF when the display 2 is touched directly, it is to be expected that C_Touch when the housing wall 21, which is spaced from the display 2 via the air gap 22, is in the order of magnitude or smaller than 1 pF. A parasitic capacitance C_seg of the display 2 can be approximately 100 pF to 200 pF. Detecting a 10 pF change in a 100 pF capacitor is easily possible, but detecting a 1 pF change in a 100-200 pF capacitor is not.

Eine Verringerung der parasitären Kapazität C_seg auf etwa 10-20 pF, beispielsweise indem der Luftspalt 22 auf den vorbeschriebenen Abstand zur Anzeige 2 beschränkt bleibt, ermöglicht hingegen wieder die Erkennung einer kleiner als 1 pF-Änderung der Messkapazität C_touch.A reduction in the parasitic capacitance C_seg to approximately 10-20 pF, for example by limiting the air gap 22 to the above-described distance from the display 2, makes it possible to detect a change in the measuring capacitance C_touch that is smaller than 1 pF.

Die hierin offenbarte erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren zur kapazitiven Berührungsdetektion und Informationssignalisierung sind nicht auf die hierin jeweils offenbarten konkreten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfassen jeweils auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen, die sich aus technisch sinnvollen weiteren Kombinationen der hierin beschriebenen Merkmale sowohl der Vorrichtung als auch des Verfahrens ergeben. Insbesondere sind die hierin vorstehend in der allgemeinen Beschreibung und der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen nicht nur in den jeweils hierin explizit angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.The device according to the invention disclosed herein and the method according to the invention for capacitive touch detection and information signaling are not limited to the specific embodiments disclosed herein, but also include further embodiments with the same effect, which result from technically sensible further combinations of the features described herein of both the device and of the procedure. In particular, the features and feature combinations mentioned above in the general description and the description of the figures and/or shown in the figures alone are not only in the combinations explicitly stated herein, but also in other combinations or used alone without departing from the scope of the present invention.

Die hierin offenbarte Vorrichtung zur kapazitiven Berührungsdetektion und optischen Signalisierung von veränderlichen Informationen kann beispielsweise in einem Klimasteuergerät (ohne Beschränkung z. B. in einem Fahrzeug) verwendet werden.The device disclosed herein for capacitive touch detection and optical signaling of variable information may be used, for example, in a climate control device (e.g., without limitation, in a vehicle).

BezugszeichenlisteReference symbol list

11

Vorrichtung zur Berührungsdetektion und InformationssignalisierungDevice for touch detection and information signaling

22

FlüssigkristallanzeigeLiquid crystal display

33

AnzeigebereichDisplay area

44

Vorderseitige Elektrode (FP- oder SEG-Elektrode)Front electrode (FP or SEG electrode)

55

Rückseitige Elektrode (BP- oder COM-Elektrode)Rear electrode (BP or COM electrode)

66

Messsignalmeasurement signal

77

Gefiltertes SignalFiltered signal

88th

SignalgeneratorSignal generator

99

SteuereinheitControl unit

1010

DetektionsobjektDetection object

1111

FlüssigkristallschichtLiquid crystal layer

1212

GlassubstratGlass substrate

1313

PolarisationsfilterPolarization filter

1414

ElektrodenanschlussElectrode connection

1515

StörsignalInterference signal

1616

Berührungs-/AnnäherungssignalTouch/proximity signal

2020

Vorrichtung zur Berührungsdetektion und InformationssignalisierungDevice for touch detection and information signaling

2121

Gehäusewandunghousing wall

2222

Luftspalt air gap

AA

Amplitudeamplitude

CC

Kapazitätcapacity

C_segC_seg

Parasitäre KapazitätParasitic capacity

C_touchC_touch

MesskapazitätMeasuring capacity

ff

Frequenzfrequency

GNDGND

Bezugspotenzialreference potential

MUXMUX

Multiplexermultiplexer

φφ

PhasenwinkelPhase angle

RR

Ohmscher WiderstandOhmic resistance

VccVcc

VersorgungsspannungSupply voltage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• US 10352731 B2 [0005]US 10352731 B2 [0005]

Claims (15)

Vorrichtung (1, 20) zur kapazitiven Berührungsdetektion und optischen Signalisierung einer veränderlichen Information, aufweisend eine elektrisch ansteuerbare Anzeige (2) mit einem optisch veränderbaren Anzeigebereich (3) zur wahlweisen Signalisierung der Information und wenigstens eine dem Anzeigebereich (3) zugeordnete Elektrode (4, 5) zur Steuerung einer optischen Eigenschaft des Anzeigebereichs (3) durch Beaufschlagen der Elektrode (4, 5) mit einem aktiven elektrischen Signalisierungspotenzial (Vcc, GND), wobei die Elektrode (4, 5) zusätzlich zur Erzeugung einer Messkapazität (C_touch) vorgesehen ist und eine Kapazitätsänderung der Messkapazität (C_touch) durch Beaufschlagen der Elektrode (4, 5) mit einem sich von dem aktiven Signalisierungspotenzial (Vcc, GND) unterscheidenden Messsignal (6) erfassbar ist.Device (1, 20) for capacitive touch detection and optical signaling of variable information, comprising an electrically controllable display (2) with an optically variable display area (3) for selectively signaling the information and at least one electrode (4) assigned to the display area (3), 5) for controlling an optical property of the display area (3) by applying an active electrical signaling potential (Vcc, GND) to the electrode (4, 5), the electrode (4, 5) being additionally provided for generating a measuring capacitance (C_touch). and a change in capacity of the measuring capacitance (C_touch) can be detected by applying a measuring signal (6) that differs from the active signaling potential (Vcc, GND) to the electrode (4, 5). Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Messignal (6) ein periodisches Signal ist, das der Elektrode (4, 5) über einen ohmschen Widerstand (R) derart elektrisch zugeführt ist, dass der Widerstand (R) und die Messkapazität (C_touch) in Bezug auf das zugeführte periodische Signal (6) ein RC-Filter bilden und die Kapazitätsänderung der Messkapazität (C_touch) aus einer Signalabweichung eines von dem RC-Filter gefilterten Signals (7) gegenüber dem zugeführten periodischen Signal (6) erfasst ist.Device according to the preceding claim, characterized in that the measuring signal (6) is a periodic signal which is electrically supplied to the electrode (4, 5) via an ohmic resistor (R) in such a way that the resistance (R) and the measuring capacitance ( C_touch) form an RC filter with respect to the supplied periodic signal (6) and the change in capacitance of the measuring capacitance (C_touch) is detected from a signal deviation of a signal (7) filtered by the RC filter compared to the supplied periodic signal (6). Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalabweichung zur Erfassung der Kapazitätsänderung aus einer Kombination einer Amplitudenänderung und einer Phasenverschiebung des gefilterten Signals (7) gegenüber dem zugeführten Signal (6) gebildet ist.Device according to the preceding claim, characterized in that the signal deviation for detecting the change in capacitance is formed from a combination of an amplitude change and a phase shift of the filtered signal (7) compared to the supplied signal (6). Vorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das RC-Filter als Tiefpassfilter ausgebildet ist.Device according to one of the two preceding claims, characterized in that the RC filter is designed as a low-pass filter. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messignal (6) eine Spannungsamplitude aufweist, die maximal der Hälfte des aktiven Signalisierungspotenzials (Vcc) entspricht, bevorzugt maximal ein Drittel des aktiven Signalisierungspotenzials (Vcc).Device according to one of the preceding claims, characterized in that the measurement signal (6) has a voltage amplitude which corresponds to a maximum of half of the active signaling potential (Vcc), preferably a maximum of a third of the active signaling potential (Vcc). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige (2) eine Flüssigkristallanzeige ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the display (2) is a liquid crystal display. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige (2) mehrere vorderseitige Elektroden (4) und mehrere rückseitigen Elektroden (5) aufweist, wobei einer der rückseitigen Elektroden (5) jeweils mehrere der vorderseitigen Elektroden (4) zugeordnet sind, wobei die rückseitigen Elektroden (5) zur Signalisierung der Information nacheinander mit dem aktiven Signalisierungspotenzial (Vcc, GND) beaufschlagt sind und eine der augenblicklich nicht mit dem aktiven Signalisierungspotenzial beaufschlagten rückseitigen Elektroden (5) mit dem Messsignal (6) beaufschlagt ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the display (2) has a plurality of front electrodes (4) and a plurality of rear electrodes (5), with one of the rear electrodes (5) being assigned several of the front electrodes (4), wherein the rear electrodes (5) for signaling the information are successively supplied with the active signaling potential (Vcc, GND) and one of the rear electrodes (5) which is not currently supplied with the active signaling potential is supplied with the measurement signal (6). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige (2) eine rückseitige Elektrode (5) und mehrere vorderseitige Elektroden (4), die der rückseitigen Elektrode (5) zugeordnet sind, aufweist, wobei die vorderseitigen Elektroden (4) während einer Signalisierungsphase abhängig von der zu signalisierenden Information mit dem aktiven Signalisierungspotenzial (Vcc, GND) beaufschlagt sind und zwischen aufeinanderfolgenden Signalisierungsphasen eine Zwischenphase eingefügt ist, in welcher wenigstens eine der vorderseitigen Elektroden (4) mit dem Messsignal (6) beaufschlagt ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the display (2) has a rear electrode (5) and a plurality of front electrodes (4) which are assigned to the rear electrode (5), the front electrodes (4) during a signaling phase is subjected to the active signaling potential (Vcc, GND) depending on the information to be signaled and an intermediate phase is inserted between successive signaling phases, in which at least one of the front electrodes (4) is subjected to the measurement signal (6). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige (2) in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei eine Gehäusewandung (21) einen luftgefüllten Abstand (22) zur Anzeige (2) zwischen 1 mm und maximal 3 mm, besonders bevorzugt zwischen 1 mm und maximal 2 mm, aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the display (2) is arranged in a housing, with a housing wall (21) having an air-filled distance (22) to the display (2) between 1 mm and a maximum of 3 mm, particularly preferably between 1 mm and a maximum of 2 mm. Verfahren zur kapazitiven Berührungsdetektion und optischen Signalisierung einer veränderlichen Information, bei welchem die Information in einem optisch veränderbaren Anzeigebereich (3) einer elektrisch ansteuerbaren Anzeige (2) wahlweise signalisiert wird, indem wenigstens eine dem Anzeigebereich (3) zugeordnete Elektrode (4, 5) mit einem aktiven elektrischen Signalisierungspotenzial (Vcc, GND) zur Steuerung einer optischen Eigenschaft des Anzeigebereichs (3) beaufschlagt wird, wobei die Elektrode (4, 5) zusätzlich zur Erzeugung einer Messkapazität (C_touch) vorgesehen wird und eine Kapazitätsänderung der Messkapazität (C_touch) erfasst wird, indem die Elektrode (4, 5) mit einem sich von dem aktiven Signalisierungspotenzial (Vcc, GND) unterscheidenden Messsignal (6) beaufschlagt wird.Method for capacitive touch detection and optical signaling of variable information, in which the information is selectively signaled in an optically variable display area (3) of an electrically controllable display (2) by at least one electrode (4, 5) assigned to the display area (3). an active electrical signaling potential (Vcc, GND) is applied to control an optical property of the display area (3), the electrode (4, 5) being additionally provided for generating a measuring capacitance (C_touch) and a change in capacitance of the measuring capacitance (C_touch) being detected by applying a measurement signal (6) that differs from the active signaling potential (Vcc, GND) to the electrode (4, 5). Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein periodisches Signal erzeugt wird, das als das Messsignal (6) der Elektrode (4, 5) über einen ohmschen Widerstand (R) derart elektrisch zugeführt wird, dass der Widerstand (R) und die Messkapazität (C_touch) in Bezug auf das zugeführte periodische Signal () ein RC-Filter bilden und die Kapazitätsänderung der Messkapazität (C_touch) aus einer Signalabweichung eines von dem RC-Filter gefilterten Signals (7) gegenüber dem zugeführten periodischen Signal (6) erfasst wird.Procedure according to Claim 10 , characterized in that a periodic signal is generated, which is electrically supplied as the measurement signal (6) to the electrode (4, 5) via an ohmic resistor (R) in such a way that the resistance (R) and the measuring capacitance (C_touch) in Form an RC filter with respect to the supplied periodic signal () and the change in capacitance of the measuring capacitance (C_touch) from a signal deviation of a signal filtered by the RC filter (7) is detected compared to the supplied periodic signal (6). Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalabweichung zur Erfassung der Kapazitätsänderung aus einer Kombination einer Amplitudenänderung und einer Phasenverschiebung des gefilterten Signals (7) gegenüber dem zugeführten Signal (6) gebildet wird.Procedure according to Claim 10 or 11 , characterized in that the signal deviation for detecting the change in capacitance is formed from a combination of an amplitude change and a phase shift of the filtered signal (7) compared to the supplied signal (6). Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal durch das RC-Filter tiefpassgefiltert wird.Procedure according to one of the Claims 10 until 12 , characterized in that the measurement signal is low-pass filtered by the RC filter. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige (2) mehrere vorderseitige Elektroden (4) und mehrere rückseitigen Elektroden (5) aufweist, wobei einer der rückseitigen Elektroden (5) jeweils mehrere der vorderseitigen Elektroden (4) zugeordnet werden, wobei die rückseitigen Elektroden (5) zur Signalisierung der Information nacheinander mit dem aktiven Signalisierungspotenzial (Vcc, GND) beaufschlagt werden und eine der augenblicklich nicht mit dem aktiven Signalisierungspotenzial beaufschlagten rückseitigen Elektroden (5) mit dem Messsignal (6) beaufschlagt wird.Procedure according to one of the Claims 10 until 13 , characterized in that the display (2) has a plurality of front electrodes (4) and a plurality of rear electrodes (5), with one of the rear electrodes (5) being assigned several of the front electrodes (4), the rear electrodes (5 ) to signal the information, the active signaling potential (Vcc, GND) is applied one after the other and one of the rear electrodes (5) that is not currently exposed to the active signaling potential is applied with the measurement signal (6). Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige (2) eine rückseitige Elektrode (5) und mehrere vorderseitige Elektroden (4), die der rückseitigen Elektrode (5) zugeordnet werden, aufweist, wobei die vorderseitigen Elektroden (4) während einer Signalisierungsphase abhängig von der zu signalisierenden Information mit dem aktiven Signalisierungspotenzial (Vcc, GND) beaufschlagt werden und zwischen aufeinanderfolgenden Signalisierungsphasen eine Zwischenphase eingefügt wird, in welcher wenigstens eine der vorderseitigen Elektroden (4) mit dem Messsignal (6) beaufschlagt wird.Procedure according to one of the Claims 10 until 14 , characterized in that the display (2) has a rear electrode (5) and a plurality of front electrodes (4), which are assigned to the rear electrode (5), the front electrodes (4) during a signaling phase depending on the signaling information is supplied with the active signaling potential (Vcc, GND) and an intermediate phase is inserted between successive signaling phases, in which at least one of the front electrodes (4) is supplied with the measurement signal (6).

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