DE102006039224A1

DE102006039224A1 - Anzeigeeinheit und Feldgerät mit Anzeigeeinheit

Info

Publication number: DE102006039224A1
Application number: DE102006039224A
Authority: DE
Inventors: Michael Konrad; Michael Korn
Original assignee: Endress and Hauser Wetzer GmbH and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser Wetzer GmbH and Co KG
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2008-02-28
Also published as: WO2008022851A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigeeinheit, mit mindestens einer Trägereinheit (1), welche derartig ausgestaltet ist, dass die Trägereinheit (1) bei einer Ansteuerung durch Elemente (6) einer Anzeigestruktur entsprechend der Ansteuerung ihre optischen Eigenschaften verändert, und mit mindestens einer Empfangseinheit (5), welche derartig ausgestaltet ist, dass die Empfangseinheit (5) die Anwesenheit eines Objekts detektiert, wobei die Anzeigestruktur derartig ausgestaltet ist und/oder wobei die Empfangseinheit (5) derartig relativ zur Trägereinheit (1) angeordnet ist, dass die Empfangseinheit (5) in einem Bereich angebracht ist, welcher frei von der Anzeigestruktur ist. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechendes Feldgerät mit einer Anzeigeeinheit.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigeeinheit. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Feldgerät zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße, mit mindestens einer Sensoreinheit, und mit mindestens einer Anzeigeeinheit. Eine Anzeigeeinheit ist eine Einheit zur Darstellung von Informationen oder Daten, insbesondere ein Display. Bei dem Feldgerät handelt es sich beispielsweise um ein Messgerät der Prozess- und Automatisierungstechnik. Bei der Prozessgröße handelt es sich beispielsweise um Füllstand, Dichte, Viskosität, Druck, Temperatur, pH-Wert oder den Durchfluss eines Mediums.
Im Stand der Technik ist eine Reihe von Messgeräten bekannt, welche neben einer Sensoreinheit zur eigentlichen Gewinnung des Messwertes eine Anzeigeeinheit und eine Bedieneinheit aufweisen. Über die Anzeigeeinheit werden beispielsweise die Messdaten dargestellt oder sie dient beispielsweise der Einstellung von Parametern, wofür meist drei Tasten (Plus, Minus und Bestätigen) an der Bedieneinheit verwendet werden. Zur Vereinfachung der Bedienung sind auch sog. Touch-Screen bekannt, bei welchen beispielsweise die Änderung einer Kapazität durch das Nähern eines Fingers oberhalb des Displays ausgewertet wird. Üblicherweise werden hierfür meist Folien auf nur der Anzeige dienenden Displays angebracht, wobei die Folien nur der Detektion des Berührens dienen. Diese Folien bringen jedoch insbesondere im Bereich der Messgeräte für die Prozess- und Automatisierungstechnik Nachteile mit sich. Zum einen bedeutet dies einen zusätzlichen Arbeitsschritt und weiterhin ist die Folie auch den rauen Umgebungsbedingungen anzupassen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine berührungsempfindliche Anzeigeeinheit vorzuschlagen, welche in weniger Arbeitsschritten zu fertigen ist und welche robust ausgestaltet ist. Eine weitere Aufgabe besteht in der Schaffung eines Feldgerätes mit einer kostengünstigen und robusten berührungsempfindlichen Anzeigeeinheit.
Die Erfindung löst die Aufgabe mit einer Anzeigeeinheit mit mindestens einer Trägereinheit, welche derartig ausgestaltet ist, dass die Trägereinheit bei einer Ansteuerung durch Elemente einer Anzeigestruktur entsprechend der Ansteuerung ihre optischen Eigenschaften verändert, und mit mindestens einer Empfangseinheit, welche derartig ausgestaltet ist, dass die Empfangseinheit die Anwesenheit eines Objekts detektiert, wobei die Anzeigestruktur derartig ausgestaltet ist und/oder wobei die Empfangseinheit derartig relativ zur Trägereinheit angeordnet ist, dass die Empfangseinheit in einem Bereich angebracht ist, welcher frei von der Anzeigestruktur ist. Die Erfindung besteht somit darin, dass die Anzeigeeinheit eine Anzeigestruktur und eine Berührungssensorstruktur aufweist. Die Trägereinheit ändert je nach der Ansteuerung der Anzeigestruktur ihre optischen Eigenschaften, d.h. sie stellt Information dar, indem sie beispielsweise eine Farbe oder eine Form oder Helligkeit darstellt. Die beiden Strukturen sind dabei derartig gewählt und aufeinander abgestimmt, dass sie sich nicht überlagern, d.h. die freien Bereiche der Anzeigestruktur werden dazu genutzt, dort die Empfangseinheiten für die Detektion der Annäherung eines Objekts an die Anzeigeeinheit bzw. einer Berührung der Anzeigeeinheit anzubringen.
Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit beinhaltet, dass die Anzeigestruktur und die Empfangeinheit innerhalb der Trägereinheit angeordnet sind. In dieser Ausgestaltung sind somit beide Elemente ein fester Bestandteil der Trägereinheit und somit der Anzeigeeinheit selbst. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es somit nicht erforderlich, eine Folie oberhalb der Anzeigeeinheit anzubringen, welche beispielsweise auch den Kontrast herabsetzt und welche zusätzliche Kosten mit sich bringt. Die Anzeigestruktur und die Empfangseinheit sind dabei so relativ zueinander angeordnet, dass sie jeweils an unterschiedlichen Bereichen in der Trägereinheit angeordnet sind. Der Vorteil besteht somit darin, dass die Empfangseinheit sehr einfach ausgestaltet werden kann und dass überdies die Empfangseinheit nicht durch die Ansteuerung der Anzeigestruktur beeinflusst wird.
Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit sieht vor, dass die Trägereinheit zumindest teilweise aus einem Flüssigkristall besteht. Bei der Anzeigeeinheit handelt es sich in dieser Ausgestaltung somit um einen LCD-Display. Damit geht die folgende Ausgestaltung einher.
Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit beinhaltet, dass die Anzeigestruktur zumindest teilweise aus ITO-Verdrahtungsleitungen besteht. Diese Indiumzinnoxid-Leitungen haben den Vorteil, optisch durchsichtig zu sein. Gleichzeitig lässt sich über diese jedoch der Flüssigkristall derartig steuern, dass er ihre optischen Eigenschaften verändert, also Daten oder Informationen anzeigt.
Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit sieht vor, dass es sich bei der Empfangeinheit um ein kapazitives Sensorelement handelt. Die kapazitiven Sensorelemente sind dabei beispielsweise so ausgestaltet, dass durch das Näherbringen eines Objekts die Streukapazität verändert wird, und dass diese Veränderung detektiert wird, oder dass beispielsweise durch den Druck des Objekts auf die Trägereinheit die Kapazität durch den Abstand der „Kondensatorplatten" verändert wird. Diese Sensorkondensatoren befinden sich dabei erfindungsgemäß zwischen den ITO-Verdrahtungsleitungen.
Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit beinhaltet, dass mindestens eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, welche die Kapazität der Empfangeinheit auswertet. Bei der Auswerteeinheit handelt es sich beispielsweise um einen Mikrocontroller.
Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit sieht vor, wobei die Empfangeinheit durch den Bereich zweier elektrischer Leitungen gebildet wird, welche in diesem Bereich derartig angeordnet sind, dass sich das kapazitive Sensorelement ergibt. Die Empfangseinheit setzt sich also im einfachsten Fall durch zwei Drähte zusammen, die in einem Bereich nebeneinander oder übereinander, d.h. in der Ebene senkrecht zur Oberfläche der Trägereinheit übereinander liegen. Diese Drähte lassen sich somit wie die ITO-Verdrahtungsleitungen bei der Herstellung der Anzeigeeinheit passend einbringen, so dass sich die beiden Strukturen nicht stören oder überlagern. Insbesondere ist also der Bereich, in welchem sich die beiden Drähte für die Empfangseinheit überlagern, frei von der Anzeigestruktur.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Feldgerät zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße, mit mindestens einer Sensoreinheit, und mit mindestens einer Anzeigeeinheit, wobei die Anzeigeeinheit mindestens eine Trägereinheit aufweist, welche derartig ausgestaltet ist, dass die Trägereinheit bei einer Ansteuerung durch Elemente einer Anzeigestruktur entsprechend der Ansteuerung ihre optischen Eigenschaften verändert, und wobei die Anzeigeeinheit mindestens eine Empfangseinheit aufweist, welche derartig ausgestaltet ist, dass die Empfangseinheit die Anwesenheit eines Objekts detektiert, wobei die Anzeigestruktur derartig ausgestaltet ist und/oder wobei die Empfangseinheit derartig relativ zur Trägereinheit angeordnet ist, dass die Empfangseinheit in einem Bereich angebracht ist, welcher frei von der Anzeigestruktur ist. Das Feldgerät weist somit eine erfindungsgemäße Anzeigeeinheit auf. Die oben diskutierten Ausgestaltungen der Anzeigeeinheit gelten entsprechend auch für dessen Umsetzung im Feldgerät.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt:
1: einen schematischen Teil einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit,
2: eine Draufsicht auf eine Anzeigeeinheit der 1,
3: eine weitere Darstellung einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit, und
4: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Feldgerätes.
In der 1 ist ein Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit 11 dargestellt. Die Trägereinheit 1 ist hier ein Flüssigkristallbildschirm (LCD), der hier angeschnitten ist oder aus zwei Glasschichten besteht. In der Trägereinheit 1 befinden sich hier zwei Leitungen 4, welche in einem Bereich – angedeutet – derartig nebeneinander innerhalb der Trägereinheit 1 verlaufen, dass sie die Empfangseinheit 5 bilden, bei welchem es sich hier um einen kapazitiven Näherungssensor handelt. Die beiden Leitungen 4 sind mit dem Folienverbinder 2 verbunden, welcher üblicherweise aus dem LCD herausgeführt wird, um die Anzeigestruktur für die Darstellung passend anzusteuern. Hierbei sieht man auch einen Vorteil der Erfindung, dass die bestehenden Strukturen und der bestehende Aufbau eines LCD nicht verändert, sondern nur für die Zwecke der Eingabefunktion ein wenig erweitert werden. Weiterhin befindet sich in der Anzeigeeinheit 11 auch der übliche Chip an Glas-Controller 3, welcher der Ansteuerung des LCD dient. Auf der Trägereinheit 1 sind auch die – hier nicht dargestellten – ITO-Verdrahtungsleitungen angebracht, welche zusammen die Anzeigestruktur bilden.
In der 2 ist eine Draufsicht auf die Anzeigeeinheit der 1 zu sehen. Wie zu sehen, befindet sich die Empfangseinheit 5 am oberen Ende der Anzeigeeinheit. Somit wird also erkannt, wenn ein Objekt an das obere Ende der Anzeigeeinheit angenähert wird, d.h. wenn z.B. ein Finger dort die Trägereinheit 1 berührt. In diesem Fall ist also mit Ausnahme dieses oberen Randes das gesamte Anzeigefeld frei für die Anzeigestruktur.
In der 3 ist ein erfindungsgemäßes Anzeigefeld detaillierter dargestellt. Auf der Trägereinheit 1 bilden die ITO-Verdrahtungsleitungen 6 eine Anzeigestruktur, die die Darstellung von vier Zahlen erlaubt. Zwischen diesen einzelnen Zahlenbereichen sind jeweils die elektrischen Leitungen 4 angebracht, die jeweils kleine Kapazitäten als die Empfangseinheiten 5 bilden und welche es erlauben festzustellen, ob ein Objekt in die Nähe zwischen den Zahlen gebracht wurde, um damit beispielsweise eine Einstellung vorzunehmen. Wie zu sehen, sind hier die Anzeigestruktur und die Struktur der Dateneingabe über Berührung derartig aufeinander abgestimmt, dass diese beiden Strukturen sich in der Ebene der Trägereinheit nicht überlappen. In dieser Ausgestaltung werden die Leitungen 4 über Pins 8 kontaktiert. Weiterhin ist durch die durch die Berührung aktivierten Empfangseinheiten 5 jeweils eindeutig, wo auf der Anzeigeeinheit 11 die Berührung bzw. die Annäherung des Objekts stattfand. Für diese Ortinformation sind in einer entsprechenden Speichereinheit der Auswerteeinheit die Zuordnungen zwischen den Empfangseinheiten 5 und ihrer Lokalisation hinterlegt.
In der 4 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Feldgerät mit einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit 11 dargestellt. Das Feldgerät weist eine Sensoreinheit 10 auf, welche eine Prozessgröße bestimmt und/oder überwacht. Dabei handelt es sich beispielsweise um einen Temperatursensor. Der gemessene Wert wird an die Anzeigeeinheit 11 übermittelt und dort vermittels der Ansteuerung der Anzeigestruktur dargestellt. Beispielsweise für die Parametrierung der Sensoreinheit 10 verfügt die Anzeigeeinheit 11 über zumindest eine Empfangseinheit, die erkennt, ob ein Objekt beispielsweise ein Finger in die Nähe der Anzeigeeinheit 11 gebracht wird. Insbesondere sind mehrere Empfangseinheiten vorgesehen, welche jeweils erkennen, in welchem Bereich der Trägereinheit das Objekt angenähert oder in direkten Kontakt mit der Trägereinheit gebracht wird, d.h. beispielsweise wo der Finger die Anzeigeeinheit berührt. Dabei sind die Empfangseinheiten jeweils räumlich getrennt von der Anzeigeeinheit positioniert. In der Anzeigeeinheit ist weiterhin eine Auswerteeinheit 7 vorgesehen, welche die Signale der Empfangseinheiten auswertet und beispielsweise im Rahmen des Kontextes, in welchem die Anzeigeeinheit 11 berührt wird, passend verarbeitet und beispielsweise auch an die Sensoreinheit übermittelt.

1: Trägereinheit
2: Folienverbinder
3: Chip an Glas-Controller
4: Leitung
5: Empfangseinheit
6: ITO-Verdrahtungsleitungen
7: Auswerteeinheit
8: Pin
10: Sensoreinheit
11: Anzeigeeinheit

Claims

Anzeigeeinheit (11), mit mindestens einer Trägereinheit (1), welche derartig ausgestaltet ist, dass die Trägereinheit (1) bei einer Ansteuerung durch Elemente (6) einer Anzeigestruktur entsprechend der Ansteuerung ihre optischen Eigenschaften verändert, und mit mindestens einer Empfangseinheit (5), welche derartig ausgestaltet ist, dass die Empfangseinheit (5) die Anwesenheit eines Objekts detektiert, wobei die Anzeigestruktur derartig ausgestaltet ist und/oder wobei die Empfangseinheit (5) derartig relativ zur Trägereinheit (1) angeordnet ist, dass die Empfangseinheit (5) in einem Bereich angebracht ist, welcher frei von der Anzeigestruktur ist.
Anzeigeeinheit (11) nach Anspruch 1, wobei die Anzeigestruktur und die Empfangeinheit (5) innerhalb der Trägereinheit (5) angeordnet sind.
Anzeigeeinheit (11) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Trägereinheit (1) zumindest teilweise aus einem Flüssigkristall besteht.
Anzeigeeinheit (11) nach Anspruch 3, wobei die Anzeigestruktur zumindest teilweise aus ITO-Verdrahtungsleitungen (6) besteht.
Anzeigeeinheit (11) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei es sich bei der Empfangeinheit (5) um ein kapazitives Sensorelement handelt.
Anzeigeeinheit (11) nach Anspruch 5, wobei mindestens eine Auswerteeinheit (7) vorgesehen ist, welche die Kapazität der Empfangeinheit (5) auswertet.
Anzeigeeinheit (11) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Empfangeinheit (5) durch den Bereich zweier elektrischer Leitungen (4) gebildet wird, welche in diesem Bereich derartig angeordnet sind, dass sich das kapazitive Sensorelement ergibt.
Feldgerät zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße, mit mindestens einer Sensoreinheit (10), und mit mindestens einer Anzeigeeinheit (11), dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit (11) mindestens eine Trägereinheit (1) aufweist, welche derartig ausgestaltet ist, dass die Trägereinheit (1) bei einer Ansteuerung durch Elemente einer Anzeigestruktur entsprechend der Ansteuerung ihre optischen Eigenschaften verändert, und dass die Anzeigeeinheit (11) mindestens eine Empfangseinheit (5) aufweist, welche derartig ausgestaltet ist, dass die Empfangseinheit (5) die Anwesenheit eines Objekts detektiert, wobei die Anzeigestruktur derartig ausgestaltet ist und/oder wobei die Empfangseinheit (5) derartig relativ zur Trägereinheit (1) angeordnet ist, dass die Empfangseinheit (5) in einem Bereich angebracht ist, welcher frei von der Anzeigestruktur ist.