Anlagensteuerung Display neben Touch

Bei Haushaltsgeräten oder Bedienelementen von Heizungen, bei denen nur wenige Eingaben zu machen sind, wurde bislang weitgehend auf den Einsatz von Touchscreens verzichtet und stattdessen beispielsweise auf eine Kombination von Anzeigefeldern mit Schaltern und Tasten gesetzt. Zwar gibt es berührungsempfindliche Bildschirme, die sowohl als Anzeige- als auch als Bedieneinrichtung fungieren, diese sind in der Regel aber sehr komplex aufgebaut und daher in der Produktion relativ aufwendig und damit teuer.

Eigens für Anwendungen zur Anlagensteuerung und Bedienung von Maschinen hat Shantou Goworld Display ein einfaches Modul entwickelt, das ein Eingabe- (CTP) und ein Ausgabefeld (LCD) beinhaltet. Es besteht aus einer Grund- und einer Deckplatte, zwischen denen sich ein Display und eine Sensorelektrodenanordnung befinden, die einander nicht überschneiden. Da Display- und Sensorzone zweidimensional nebeneinander angeordnet sind, lassen sich beide in einem einzigen Prozess als Sandwich fertigen. Zudem bleibt die Displayzone in der Anwendung frei von Fingerspuren. Das Modul wird als »Cell in Touch« bezeichnet (Bild 1).

Das Anzeige- und Bedienmodul wird durch zwei Glasplatten, eine Grund- und eine Deckplatte gebildet, zwischen denen sich sowohl ein Display als auch eine Sensorelektrodenanordnung befinden. Beide überschneiden sich nicht, stattdessen sind sie entlang einer geradlinigen polygonalen oder auch krummlinig festgelegten Linie voneinander separiert. Am Modul ist somit mindestens eine Displayzone, die als Bildschirm genutzt werden kann, und mindestens eine Touch-Zone zur Steuerung und Datenübergabe ausgebildet, die sich nicht überlappen, sondern nebeneinander angeordnet sind. Beide können auf die Glasplatten aufgebracht werden, bevor diese zusammengefügt werden. Auf diese Weise entstehen Sensor- und Displayzone bei der Beschichtung der Grund- und Deckplatte praktisch gleichzeitig. Ein nachträglicher Zusammenbau von Sensor- und Anzeigemodul, wie es bei anderen Modellen bisher notwendig war, entfällt. Weil das Modul lediglich zwei Glasplatten benötigt, ergibt sich außerdem ein dünner sowie gleichzeitig leichter und robuster Aufbau.

Sensor- und Displayzone voneinander unabhängig 

Die Deck- und die Grundplatte werden miteinander verklebt. In dem so durch Spacer geschaffenen spaltartigen Zwischenraum befinden sich bei einem LCD in der Displayzone Flüssigkristalle. Die Sensorzone kann auch luft- oder gasgefüllt sein. Bei der Anordnung der Lokalisierungselektroden auf der Deck- und der Anzeigeelektrode auf der Grundplatte oder auf beiden sind die Elektroden jeweils in einem Abschnitt des Moduls zugänglich, an dem sich Grund- und Deckplatte nicht überlappen. Dadurch können beide Arten von Elektroden unabhängig voneinander kontaktiert werden.

Prinzipiell können in der Displayzone alle geeigneten Bildschirmtypen – TN, ETN, STN, ESTN, FSTN, ASTN, VA (IBN), jedoch nicht TFT – angeordnet sein. Die Sensorelektrodenanordnung kann Lokalisierungselektroden aufweisen, die jede Form, Größe und Anordnung besitzen können, um aus einer lokalen Berührung ein charakteristisches Signal abzuleiten. Durch diese Anordnung lässt sich die an den Elektroden zu messende Kapazität charakteristisch und leicht unterscheidbar ändern, wenn eine Bedienperson die Deckplatte oder eine darüber liegende durchsichtige Frontplatte mit dem Finger berührt. Die Sensorzone oder Teile davon können transparent sein oder hinterleuchtet werden, außerdem lassen sich dort Symbole aufbringen, welche die Bedeutung von Eingaben verdeutlichen, die durch das Berühren der Felder gemacht werden.

Zwischenraumgestaltung

Im Betrieb erzeugen LEDs Licht, welches das Modul sowie eine eventuell eingesetzte Frontplatte durchstrahlt und in Abhängigkeit von der durch den Flüssigkristall im Zwischenraum erzeugten Drehung der Polarisationsebene mehr oder weniger hell ist. Über die Anzeigenelektroden, die mit einem Treiberschaltkreis aktiviert werden, lässt sich die Drehung der Polarisationsebene lokal beeinflussen, sodass in der Displayzone Symbole oder Bildpunkte erscheinen. Auch die Sensorzone kann durchstrahlt sein. In diesem Fall werden Symbole beleuchtet, die auf die Front- oder die Deckplatte aufgebracht worden sind. Berührt ein Benutzer mit dem Finger die Frontplatte an einer Stelle, die einem Symbol zugeordnet ist, verändert das die Kapazität der Lokalisierungselektroden, die sich unmittelbar unter dem Finger oder in seiner Nähe befinden. Der Sensorschaltkreis sendet in schneller Folge nacheinander Testimpulse an die einzelnen Lokalisierungselektroden und erfasst dadurch die Position des Fingers. Die so registrierten Eingaben können beispielsweise ein Tastendruck oder eine Wischbewegung sein.

Unter Einsatz weniger Komponenten erfüllt das Modul, das in Größen ab 2 cm x 3 cm gefertigt werden kann, somit alle Funktionen, die zum Beispiel für einen Einsatz in der Anlagensteuerung notwendig sind. Es kann zudem auf verschiedenste Weise abgewandelt werden; beispielsweise lässt sich der Teil des Zwischenraums, welcher der Sensorzone zugehörig ist, ganz oder teilweise von dem Teil trennen, der zur Displayzone gehört. So können Schädigungen der Flüssigkristalle durch elektrische Impulse sowie Felder, die von den Lokalisierungselektroden ausgehen, vermieden werden. Zusätzlich gibt es die Möglichkeit, eine oder mehrere Displayzonen festzulegen, die durch eigene Trennlinien abgeteilt sind.

Über den Autor:

Karl-Heinz Weigang arbeitet im technischen Innendienst bei Shantou Goworld Display Germany.