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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Berührungssensoren.
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Hintergrund
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Ein Berührungssensor kann das Vorhandensein und die Position einer Berührung oder die Nähe eines Objektes (wie beispielsweise eines Fingers eines Benutzers oder eines Stylus) innerhalb eines Anzeigebereiches des Berührungssensors erfassen, der beispielsweise über einem Anzeigebildschirm angeordnet ist. Wenn im Folgenden auf einen Berührungssensor Bezug genommen wird, kann dies gegebenenfalls einen Positionssensor oder einen taktilen Sensor und umgekehrt einschließen. Beim Einsatz in einer berührungsempfindlichen Anzeigeeinrichtung kann der Berührungssensor einen Benutzer befähigen, mit der Bildschirmanzeige direkt, und nicht nur indirekt über eine Maus oder ein Touchpad, in Interaktion zu treten. Ein Berührungssensor kann an einem Desktop-Computer, einem Laptop-Computer, einem Tablet-Computer, einem PDA (Personal Digital Assistant), einem Smartphone, einer Satellitennavigations-Vorrichtung, einem tragbaren Medienabspielgerät, einer tragbaren Spielkonsole, einem Kiosk-Computer, einer POS-Vorrichtung (Point of Sale device) oder einer anderen geeigneten Vorrichtung angebracht oder als Teil derselben vorhanden sein. Ein Bedienfeld an einem Haushalts- oder sonstigen Gerät kann einen Berührungssensor enthalten.
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Es gibt eine Anzahl verschiedener Typen von Berührungssensoren, wie beispielsweise resistive Berührungsbildschirme bzw. Touchscreens, Oberflächenakustikwellen-Touchscreens und kapazitive Touchscreens. Wenn hier auf einen Berührungssensor Bezug genommen wird, kann dies gegebenenfalls einen Touchscreen einschließen und umgekehrt. Ein kapazitiver Touchscreen kann einen Isolator enthalten, der mit einem im Wesentlichen transparenten Leiter in einem bestimmten Muster beschichtet ist. Wenn ein Objekt die Oberfläche des kapazitiven Touchscreens berührt oder in ihre Nähe kommt, kann es zu einer Änderung der Kapazität innerhalb des Touchscreen an der Position der Berührung bzw. Annäherung kommen. Eine Steuereinrichtung kann die Änderung der Kapazität verarbeiten, um die Position auf dem Touchscreen zu bestimmen.
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Figurenliste
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- 1 stellt einen beispielhaften Berührungssensor und eine beispielhafte Steuereinrichtung dar.
- 2 stellt eine Draufsicht auf eine beispielhafte Schicht beispielhafter Ansteuerleitungen und eine beispielhafte Schicht beispielhafter Erfassungsleitungen dar.
- 3 stellt eine beispielhafte Sequenz elektrischer Impulse dar, mit denen jeweils eine Ansteuerleitung angesteuert wird.
- 4 stellt eine beispielhafte Sequenz von Ansteuerimpulsen dar, mit denen jeweils mehrere Ansteuerleitungen angesteuert werden.
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Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
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1 stellt einen beispielhaften Berührungssensor 10 mit einer beispielhaften Steuereinrichtung 12 dar. Berührungssensor 10 und Steuereinrichtung 12 können das Vorhandensein und die Position einer Berührung durch ein Objekt oder dessen Nähe innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereiches von Berührungssensor 10 erfassen. Berührungssensor 10 kann gegebenenfalls einen oder mehrere berührungsempfindliche Bereich/e enthalten. Berührungssensor 10 kann eine Anordnung von Ansteuer- und Erfassungselektroden (oder eine Anordnung von Elektroden eines einzelnen Typs (beispielsweise Ansteuerelektroden)) enthalten, die auf einem Substrat angeordnet ist, das ein dielektrisches Material sein kann. Ein oder mehrere Abschnitt/e des Substrats können aus Polyethylenterephtalat (PET) oder einem anderem geeigneten Material bestehen. Die vorliegende Offenbarung sieht jedes beliebige geeignete Substrat mit beliebigen geeigneten Abschnitten vor, die aus beliebigem geeignetem Material bestehen. Die Ansteuer- und die Erfassungselektroden von Berührungssensor 10 können aus dünnen Linien aus Metall oder anderem leitendem Material bestehen. Beispielsweise kann/können, ohne dass dies eine Einschränkung darstellt, ein oder mehrere Abschnitte des leitenden Materials aus Kupfer oder Material auf Kupferbasis bestehen und eine Dicke von ungefähr 2 µm sowie eine Breite von ungefähr 10 µm oder weniger haben. Bei einem anderen Beispiel kann/können ein oder mehrere Abschnitt/e des leitenden Materials aus Silber oder Material auf Silberbasis bestehen und eine Dicke von ungefähr 5 µm oder weniger sowie eine Breite von ungefähr 10 µm oder weniger haben, in bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuer- und die Erfassungselektroden von Berührungssensor 10 als Ganzes oder teilweise zusätzlich zu oder als Alternative zu dünnen Linien aus Metall oder anderem leitendem Material aus Indium-Zinnoxid (ITO) bestehen. Die vorliegende Offenbarung sieht beliebige geeignete Elektroden vor, die aus beliebigem geeignetem Material bestehen.
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Ein mechanische Schichtanordnung kann das Substrat (oder mehrere Substrate) und das leitende Material enthalten, das die Ansteuer- und Erfassungselektroden von Berührungssensor 10 bildet. Die mechanische Schichtanordnung kann beispielsweise, ohne dass dies eine Einschränkung darstellt, eine erste Schicht aus optisch klarem bzw. durchsichtigem Klebstoff (optically clear adhesive - OCA) unterhalb einer Abdeckplatte enthalten. Die Abdeckplatte kann durchsichtig sein und aus elastischem Material, das für wiederholte Berührung geeignet ist, so beispielsweise Glas, Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat (PMMA), bestehen. Die vorliegende Offenbarung sieht jede beliebige geeignete Abdeckplatte vor, die aus jedem beliebigen geeigneten Material besteht. Die erste Schicht aus optisch durchsichtigem Klebstoff kann zwischen der Abdeckplatte und dem Substrat mit dem leitenden Material angeordnet sein, das die Ansteuer- und Erfassungselektroden bildet. Die mechanische Schichtanordnung kann des Weiteren eine zweite Schicht aus optisch klarem Klebstoff sowie eine weitere Substratschicht (die aus PET oder anderem geeignetem Material bestehen kann) enthalten. Die zweite Schicht aus optisch klarem Klebstoff kann zwischen dem Substrat mit dem leitenden Material, das die Ansteuer- oder Erfassungselektroden bildet, und der weiteren Substratschicht angeordnet sein, und die weitere Substratschicht kann zwischen der zweiten Schicht aus optisch klarem Klebstoff sowie einem Luftspalt zu einer Anzeigeeinrichtung einer Vorrichtung angeordnet sein, die Berührungssensor 10 und Steuereinrichtung 12 enthält. Die Abdeckplatte kann beispielsweise, ohne dass dies eine Einschränkung darstellt, eine Dicke von ungefähr 1 mm haben, die erste Schicht aus optisch klarem Klebstoff kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben, das Substrat mit dem leitenden Material, das die Ansteuer- und Erfassungselektroden bildet, kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm (einschließlich des leitenden Materials, das die Ansteuer- und Erfassungselektroden bildet) haben, die zweite Schicht aus optisch klarem Klebstoff kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben und die weitere Schicht des Substrats, die zwischen der zweiten Schicht aus optisch klarem Klebstoff und dem Luftspalt zu der Anzeigeeinrichtung angeordnet ist, kann eine Dicke von ungefähr 0,5 mm haben. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine mechanische Schichtanordnung mit einer bestimmten Anzahl bestimmter Schichten beschreibt, die aus bestimmten Materialien bestehen und bestimmte Dicken haben, sieht die vorliegende Offenbarung jede beliebige geeignete mechanische Schichtanordnung mit jeder beliebigen geeigneten Anzahl beliebiger geeigneter Schichten vor, die aus beliebigen geeigneten Materialien bestehen und beliebige geeignete Dicken haben.
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Berührungssensor 10 kann eine kapazitive Form der Berührungserfassung umsetzen. Bei einer Umsetzungsform mit Gegenkapazität kann Berührungssensor 10 eine Anordnung aus Ansteuer- und Erfassungselektroden enthalten, die eine Anordnung kapazitiver Knoten bilden. Eine Ansteuerelektrode und eine Erfassungselektrode können einen kapazitiven Knoten bilden. Die Ansteuer- und Erfassungselektroden, die den kapazitiven Knoten bilden, können einander nahe kommen, kommen jedoch nicht in elektrischen Kontakt miteinander. Stattdessen können die Ansteuer- und Erfassungselektroden über einen Zwischenraum zwischen ihnen kapazitiv miteinander gekoppelt werden. Eine gepulste oder wechselnde Spannung, die an die Ansteuerelektrode (durch Steuereinrichtung 12) angelegt wird, kann eine Ladung an der Erfassungselektrode induzieren, und das Maß der induzierten Ladung kann gegenüber äußeren Einflüssen (wie beispielsweise eine Berührung oder die Nähe eines Objektes) empfindlich sein. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in seine Nähe kommt, kann es zu einer Änderung der Kapazität an dem kapazitiven Knoten kommen, und Steuereinrichtung 12 kann die Änderung der Kapazität messen. Indem Änderungen der Kapazität über die gesamte Anordnung gemessen werden, kann Steuereinrichtung 12 die Position der Berührung bzw. der Annäherung innerhalb des/der berührungsempfindlichen Bereiches/Bereiche von Berührungssensor 10 bestimmen.
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Bei einer Umsetzungsform mit Eigenkapazität kann Berührungssensor 10 eine Anordnung von Elektroden eines einzigen Typs (beispielsweise Erfassungselektroden) enthalten, die jeweils einen kapazitiven Knoten bilden können. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in seine Nähe kommt, kann es zu einer Änderung der Eigenkapazität an dem kapazitiven Knoten kommen, und Steuereinrichtung 12 kann die Änderung der Kapazität beispielsweise als eine Änderung des Maßes an Ladung messen, das erforderlich ist, um die Spannung an dem kapazitiven Knoten um ein vorgegebenes Maß zu erhöhen. Wie bei einer Umsetzungsform mit Gegenkapazität kann Steuereinrichtung 12 durch Messen von Änderung der Kapazität in der gesamten Anordnung die Position der Berührung oder der Annäherung innerhalb des/der berührungsempfindlichen Bereiches/Bereiche von Berührungssensor 10 bestimmen. Die vorliegende Offenbarung sieht gegebenenfalls jede beliebige geeignete Form kapazitiver Berührungserfassung vor.
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Berührungssensor 10 kann einen einschichtigen Aufbau mit Ansteuer- und Erfassungselektroden haben, die in einem Muster an einer Seite eines Substrats angeordnet sind. Bei einem derartigen Aufbau kann ein Paar aus einer Ansteuer- und einer Erfassungselektrode, die über einen Zwischenraum zwischen ihnen kapazitiv miteinander gekoppelt sind, einen kapazitiven Knoten bilden. Bei einem einschichtigen Aufbau für eine Umsetzungsform mit Eigenkapazität können Elektroden nur eines Typs (beispielsweise Ansteuerelektroden) in einem Muster an einer Seite des Substrats angeordnet sein. Als Alternative zu einem einschichtigen Aufbau kann Berührungssensor 10 einen zweischichtigen Aufbau haben, wobei Ansteuerelektroden in einem Muster an einer Seite eines Substrats angeordnet sind und Erfassungselektroden in einem Muster an einer anderen Seite des Substrats angeordnet sind. Bei einem derartigen Aufbau kann ein Schnittpunkt einer Ansteuerelektrode und einer Erfassungselektrode einen kapazitiven Knoten bilden. Ein derartiger Schnittpunkt kann eine Position sein, an der die Ansteuerelektrode und die Erfassungselektrode aneinander „kreuzen“ oder sich in ihren jeweiligen Ebenen am nächsten kommen. Die Ansteuer- und Erfassungselektroden kommen nicht in elektrischen Kontakt miteinander, vielmehr sind sie über das Substrat an dem Schnittpunkt kapazitiv miteinander gekoppelt. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Konstruktionen bestimmter Elektroden beschreibt, die bestimmte Knoten bilden, sieht die vorliegende Offenbarung jeden beliebigen geeigneten Aufbau aus beliebigen geeigneten Elektroden vor, die beliebige geeignete Knoten bilden. Des Weiteren sieht die vorliegende Offenbarung beliebige geeignete Elektroden vor, die an einer beliebigen geeigneten Anzahl beliebiger geeigneter Substrate in beliebigen geeigneten Mustern angeordnet sind.
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Eine Änderung der Kapazität an einem kapazitiven Knoten von Berührungssensor 10 kann, wie oben beschrieben, eine eingegebene Berührung oder Annäherung an der Position des kapazitiven Knotens anzeigen. Steuereinrichtung 12 kann die Änderung der Kapazität erfassen und verarbeiten, um das Vorhandensein und die Position der erfolgten Berührung bzw. Annäherung zu bestimmen. Steuereinrichtung 12 kann dann Informationen über die eingegebene Berührung oder die Annäherung an eine oder mehrere Komponente/n (wie beispielsweise eine oder mehrere CPU/s oder DSP/s (Digital Signal Processor)) einer Vorrichtung übertragen, die Berührungssensor 10 und Steuereinrichtung 12 enthält, die auf die Berührung oder die Annäherung reagiert/reagieren, indem sie eine Funktion der Vorrichtung (oder eine Anwendung, die auf der Vorrichtung läuft), die zu ihr gehört, auslöst/auslösen. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Steuereinrichtung mit bestimmter Funktionalität in Bezug auf eine bestimmte Vorrichtung und einen bestimmten Berührungssensor beschreibt, sieht die vorliegende Offenbarung jede beliebige geeignete Steuereinrichtung mit einer geeigneten Funktionalität in Bezug auf jede beliebige geeignete Vorrichtung und jeden beliebigen geeigneten Berührungssensor vor.
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Bei Steuereinrichtung 12 kann es sich um eine oder mehrere integrierte Schaltung/en (IC), wie beispielsweise Mehrzweck-Mikroprozessoren, Microcontroller, programmierbare Logik-Vorrichtungen oder -Felder, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (applicationspecific ICs - ASICs) auf einer flexiblen Leiterplatte handeln, die auf das Substrat von Berührungssensor 10 gebondet ist, wie dies weiter unten beschrieben ist. Steuereinrichtung 12 kann eine Verarbeitungseinheit, eine Ansteuereinheit, eine Erfassungseinheit und eine Speichereinheit enthalten. Die Ansteuereinheit kann den Ansteuerelektroden von Berührungssensor 10 Ansteuersignale zuführen. Wie ausführlicher unten beschrieben wird, kann Steuereinrichtung 12 Ansteuersignale den Ansteuerelektroden von Berührungssensor 10 als Abfolge von Ansteuerimpulsen zuführen, die jeweils mehrere (beispielsweise zwei) „Leitungen“ von Ansteuerelektroden ansteuern. Die Erfassungseinheit kann Ladung an den kapazitiven Knoten von Berührungssensor 10 erfassen und der Verarbeitungseinheit Messsignale zuführen, die Kapazitäten an den kapazitiven Knoten darstellen. Die Verarbeitungseinheit kann die Zufuhr von Ansteuersignalen zu den Ansteuerelektroden durch die Ansteuereinheit steuern und Messsignale von der Erfassungseinheit verarbeiten, um das Vorhandensein und die Position einer Berührung oder Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereiches bzw. der berührungsempfindlichen Bereiche von Berührungssensor 10 zu erfassen und zu verarbeiten. Die Verarbeitungseinheit kann auch Veränderungen der Position einer Berührung oder einer Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereiches bzw. der berührungsempfindlichen Bereiche von Berührungssensor 10 verfolgen. Die Speichereinheit kann gegebenenfalls Programmierung zur Ausführung durch die Prozessoreinheit einschließlich Programmierung, mit der die Ansteuereinheit zum Zuführen von Ansteuersignalen zu den Ansteuerelektroden gesteuert wird, Programmierung zum Verarbeiten von Messsignalen von der Erfassungseinheit und andere geeignete Programmierung speichern. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Steuereinrichtung beschreibt, die eine bestimmte Ausführungsform mit bestimmten Komponenten hat, sieht die vorliegende Offenbarung jede beliebige geeignete Steuereinrichtung vor, die jede beliebige geeignete Ausführungsform mit beliebigen geeigneten Komponenten hat.
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Bahnen bzw. Leiterbahnen 14 aus leitendem Material, die auf dem Substrat von Berührungssensor 10 angeordnet sind, können die Ansteuer- und Erfassungselektroden von Berührungssensor 10 mit Anschlussflächen, sogenannten Bondpads, 16 verbinden, die ebenfalls auf dem Substrat von Berührungssensor 10 angeordnet sind. Bondpads 16 ermöglichen, wie weiter unten beschrieben, das Koppeln von Leiterbahnen 14 mit Steuereinrichtung 12. Die Leiterbahnen 14 können sich in den/die berührungsempfindlichen Bereich/e von Berührungssensor 10 hinein oder um ihn/sie herum (beispielsweise an ihren Rändern) erstrecken. Bestimmte Leiterbahnen 14 können Ansteuerkanäle zum Koppeln von Steuereinrichtung 12 mit Ansteuerelektroden von Berührungssensor 10 schaffen, über die die Ansteuereinheit von Steuereinrichtung 12 den Ansteuerelektroden Ansteuersignale zuführen kann. Andere Bahnen 14 können Erfassungskanäle zum Koppeln von Steuereinrichtung 12 mit Erfassungselektroden von Berührungssensor 10 schaffen, durch die die Erfassungseinheit von Steuereinrichtung 12 Ladung an den kapazitiven Knoten von Berührungssensor 10 erfassen kann. Die Leiterbahnen 14 können aus dünnen Linien aus Metall oder anderem leitendem Material bestehen. Das leitende Material der Leiterbahnen 14 kann beispielsweise, ohne dass dies eine Einschränkung darstellt, Kupfer oder Material auf Kupferbasis sein, und eine Breite von ungefähr 100 µm oder weniger haben. Bei einem anderen Beispiel kann das leitende Material der Leiterbahnen 14 Silber oder Material auf Silberbasis sein und eine Breite von ungefähr 100 µm oder weniger haben. In bestimmten Ausführungsformen können die Leiterbahnen 14 vollständig oder teilweise zusätzlich zu oder als Alternative zu dünnen Linien aus Metall oder anderem leitendem Material aus ITO bestehen. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Leiterbahnen beschreibt, die aus bestimmten Materialien mit bestimmten Breiten bestehen, sieht die vorliegende Offenbarung beliebige geeignete Leiterbahnen vor, die aus beliebigen geeigneten Materialien mit beliebigen geeigneten Breiten bestehen. Zusätzlich zu den Leiterbahnen 14 kann Berührungssensor 10 eine oder mehrere Erdleitung/en enthalten, die an einem Erdverbinder am Rand des Substrats von Berührungssensor 10 endet/enden (ähnlich wie die Leiterbahnen 14).
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Bondpads 16 können an einem Rand oder mehreren Rändern des Substrats außerhalb des berührungsempfindlichen Bereiches bzw. der berührungsempfindlichen Bereiche von Berührungssensor 10 angeordnet sein. Steuereinrichtung 12 kann sich, wie oben beschrieben, auf einer flexiblen Leiterplatte befinden. Die Bondpads 16 können unter Verwendung eines anisotropen leitfähigen Films (anisotropic conductive film - ACF) an die flexible Leiterplatte gebondet sein. Verbindung 18 kann leitende Linien auf der flexiblen Leiterplatte enthalten, die Steuereinrichtung 12 mit den Bondpads 16 koppeln und dann Steuereinrichtung 12 mit den Leiterbahnen 14 sowie mit den Ansteuer- und Erfassungselektroden von Berührungssensor 10 koppeln. Die vorliegende Offenbarung sieht jede beliebige geeignete Verbindung 18 zwischen Steuereinrichtung 12 und Berührungssensor 10 vor.
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2 stellt eine Draufsicht auf eine beispielhafte Schicht beispielhafter Ansteuerleitungen 110 und eine beispielhafte Schicht beispielhafter Erfassungsleitungen 120 dar. Die Ansteuerleitungen 110 können im Allgemeinen in der Richtung X verlaufen, und die Erfassungsleitungen 120 können im Allgemeinen in der Richtung Y (senkrecht zu der Richtung X) verlaufen. Eine oder mehrere Ansteuerelektrode/n kann/können jede Ansteuerleitung bilden, und eine oder mehrere Erfassungselektrode/n kann/können jede Erfassungsleitung bilden. Eine mechanische Schichtanordnung kann Ansteuer- und Erfassungsleitungen 110 und 120 enthalten. Die vorliegende Offenbarung sieht jede beliebige geeignete mechanische Schichtanordnung vor, die geeignete Ansteuer- und Erfassungsleitungen enthält. Bei einem Beispiel können die Ansteuerleitungen 110 an einer Seite eines Substrats in der mechanischen Schichtanordnung angeordnet sein, und Erfassungsleitungen 120 können an einer anderen Seite des Substrats angeordnet sein. Bei einem anderen Beispiel können Ansteuer- und Erfassungsleitungen 110 und 120 beide an der gleichen Seite eines Substrats in der mechanischen Schichtanordnung angeordnet sein. Die vorliegende Offenbarung sieht jede beliebige geeignete Anordnung von Ansteuer- und Erfassungsleitungen in jeder beliebigen geeigneten mechanischen Schichtanordnung vor.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung Ansteuer- und Erfassungsleitungen 110 und 120 als gerade, durchgehende Linien beschreibt, die senkrecht zueinander verlaufen, sieht die vorliegende Offenbarung Ansteuer- und Erfassungsleitungen 110 und 120 mit jedem beliebigen geeigneten Aufbau vor, der beliebige geeignete Formen mit beliebigen geeigneten Makro-Strukturen bzw. -Eigenschaften und beliebigen geeigneten Mikro-Strukturen bzw. - Eigenschaften einschließt. Die Ansteuer- und Erfassungsleitungen 110 und 120 können beispielsweise, wobei dies keine Einschränkung darstellt, Ansteuer- und Erfassungselektroden enthalten, die Scheiben-, Quadrat- oder Rechteckformen haben und ein Rauten-, Schneeflocken-, Dreiecks- oder Stab-Muster oder eine beliebige geeignete Kombination dieser Muster bilden. Des Weiteren können die Ansteuer- und Erfassungsleitungen 110 und 120 fingerartig ineinandergreifen. Die Formen der Ansteuer- und Erfassungselektroden weisen eine massive Füllung (die beispielsweise aus ITO besteht) oder eine gitterförmige Füllung (die beispielsweise aus dünnen Linien aus Metall oder anderem leitendem Material besteht, das ungefähr 5% (oder weniger) der Fläche der Formen einnimmt). Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Füllanordnungen für bestimmte Formen für bestimmte Ansteuer- und Erfassungselektroden beschreibt, sieht die vorliegende Offenbarung jede beliebige geeignete Füllstruktur für jede beliebige geeignete Form für jede beliebige geeignete Elektrode vor.
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3 stellt eine beispielhafte Sequenz elektrischer Impulse zum Ansteuern jeweils einer Ansteuerleitung dar. Eine Steuereinrichtung (wie beispielsweise Steuereinrichtung 12 in 1) kann die elektrischen Impulse (beziehungsweise Ansteuerimpulse) senden, und mit jedem der elektrischen Impulse kann ein Spannungspegel zusammenhängen. Um die Erläuterung zu vereinfachen, stellt 3 nur vier Ansteuerleitungen X0, X1, X2 und X3 dar. Die vorliegende Offenbarung sieht jedoch jeden beliebigen geeigneten Berührungssensor mit jeder beliebigen geeigneten Anzahl von Ansteuerleitungen vor. Bei dem Beispiel in 3 werden die Ansteuerleitungen X0, X1, X2 und X3 jeweils einzeln angesteuert, und jede beliebige geeignete Anzahl elektrischer Impulse (beispielsweise zwei, drei, vier oder fünf Impulse) kann verwendet werden, um jede Ansteuerleitung anzusteuern. Beispielsweise können vier elektrische Impulse 310A Ansteuerleitung X0 ansteuern, vier elektrische Impulse 310B können dann Ansteuerleitung X1 ansteuern, vier elektrische Impulse 310C können dann Ansteuerleitung X2 ansteuern, und vier elektrische Impulse 310D können dann Ansteuerleitung X3 ansteuern. Dieser Prozess kann sich wiederholen, bis die letzte der Ansteuerleitungen (beispielsweise Ansteuerleitung X3) erreicht ist, und dann wieder mit der ersten der Ansteuerleitungen (beispielsweise Ansteuerleitung X0) beginnen. Beim Ansteuern jeder Ansteuerleitung kann eine entsprechende Erfassungsleitung (in 3 nicht dargestellt) gemessen werden, um festzustellen, ob eine Berührung oder Annäherung stattgefunden hat, und wenn dies der Fall ist, ihre Position zu bestimmen.
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Bei einem Berührungssensor können verschiedene Arten elektrischer Störungen die Messung von Berührungs- oder Annäherungssignalen beeinträchtigen. Wenn beispielsweise ein Objekt die Oberfläche eines Touchscreens berührt oder in deren Nähe kommt, kann das Objekt Gleichtaktstörung bzw. -rauschen verursachen. Als weiteres Beispiel kann es zu elektrischen Störungen kommen, die von einer Anzeigeeinrichtung stammen, die sich unter dem Berührungssensor befindet. Die Genauigkeit der Messungen kann von dem Signal-/Rauschabstand des Berührungssensors abhängen oder von ihm beeinflusst werden, wobei dieser wiederum von dem Spannungspegel der Impulse, die die Ansteuerleitungen ansteuern, und den von verschiedenen Quellen erzeugten Störungen abhängen kann.
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Um den Signal-/Rauschabstand bei einem Berührungssensor zu verbessern und so die Genauigkeit der Messung von Berührungs- oder Annäherungssignalen zu verbessern, können bei bestimmten Ausführungsformen jeweils mehrere Ansteuerleitungen anstelle jeweils einer Ansteuerleitung angesteuert werden. Es kann jede beliebige geeignete Anzahl von Ansteuerleitungen jeweils angesteuert werden. Beispielsweise können jeweils zwei, drei oder vier Ansteuerleitungen angesteuert werden.
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4 stellt eine beispielhafte Sequenz von Ansteuerimpulsen zum Ansteuern jeweils mehrerer (beispielsweise zwei) Ansteuerleitungen dar. Eine Steuereinrichtung (wie beispielsweise Steuereinrichtung 12 in 1) kann die Ansteuerimpulse senden, und mit jedem der elektrischen Impulse kann ein Spannungspegel zusammenhängen. Um (wie bei 3) die Erläuterung zu vereinfachen, stellt 4 nur vier Ansteuerleitungen X0, X1, X2 und X3 dar. Die vorliegende Offenbarung sieht jedoch jeden beliebigen geeigneten Berührungssensor mit jeder beliebigen geeigneten Anzahl von Ansteuerleitungen vor. Zwei oder mehr Ansteuerleitungen X0, X1, X2 und X3 können jeweils einzeln angesteuert werden, und jede beliebige Anzahl elektrischer Impulse (beispielsweise zwei, drei, vier oder fünf Impulse) kann verwendet werden, um jede Ansteuerleitung X0, X1, X2 und X3 anzusteuern. Bei dem Beispiel in 4 werden die Ansteuerleitungen X0 und X1 zur gleichen Zeit jeweils mit vier elektrischen Impulsen 410A und 410B angesteuert, dann werden die Ansteuerleitungen X1 und X2 zur gleichen Zeit jeweils mit vier elektrischen Impulsen 410C und 410D angesteuert, dann werden die Ansteuerleitungen X2 und X3 zur gleichen Zeit jeweils mit vier elektrischen Impulsen 410E und 410F angesteuert, und Ansteuerleitung X3 sowie eine folgende Ansteuerleitung (beispielsweise Ansteuerleitung X4 (in 4 nicht dargestellt)) werden zur gleichen Zeit jeweils mit vier elektrischen Impulsen angesteuert. Dieser Prozess kann sich wiederholen, bis die letzten zwei Ansteuerleitungen (Ansteuerleitung X3 und eine folgende Ansteuerleitung, wie beispielsweise Ansteuerleitung X4) erreicht sind, und dann wieder mit den ersten zwei der Ansteuerleitungen (beispielsweise Ansteuerleitung X0 und X1) beginnen.
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Bei bestimmten Ausführungsformen kann, wenn jede Gruppe von Ansteuerleitungen angesteuert wird, eine entsprechende Gruppe von Erfassungsleitungen (in 4 nicht dargestellt) gemessen werden, um festzustellen, ob eine Berührung oder eine Annäherung stattgefunden hat, und wenn dies der Fall ist, ihre Position zu bestimmen. Der in 4 dargestellte Prozess kann gleichfalls angewendet werden, wenn jeweils drei, vier oder mehr Ansteuerleitungen angesteuert werden. Beispielsweise können, um jeweils drei Ansteuerleitungen anzusteuern, die Ansteuerleitungen X0, X1 und X2 zur gleichen Zeit jeweils mit einer Gruppe elektrischer Impulse (beispielsweise vier Impulse) angesteuert werden, dann können die Ansteuerleitungen X1, X2 und X3 zur gleichen Zeit jeweils mit einer Gruppe elektrischer Impulse angesteuert werden, die Ansteuerleitungen X2, X3 und X4 können dann zur gleichen Zeit mit einer Gruppe elektrischer Impulse angesteuert werden usw. Bei einem anderen Beispiel können, um jeweils vier Ansteuerleitungen anzusteuern, die Ansteuerleitungen X0, X1, X2 und X3 zur gleichen Zeit jeweils mit einer Gruppe elektrischer Impulse (beispielsweise vier Impulse) angesteuert werden, die Ansteuerleitungen X1, X2, X3 und X4 können gleichzeitig angesteuert werden, die Ansteuerleitungen X2, X3, X4 und X5 können gleichzeitig mit einer Gruppe elektrischer Impulse angesteuert werden usw.
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Vergleichen wir die in 3 und 4 dargestellten Prozesse miteinander. In beiden Fällen kann der Signal-/Rauschabstand des Berührungssensors von dem Spannungspegel der elektrischen Impulse, die die Ansteuerleitungen ansteuern, und dem Pegel der elektrischen Störungen in oder nahe an dem Berührungssensor abhängen. Es wird angenommen, dass der Pegel der elektrischen Störungen unverändert bleibt. Es wird des Weiteren angenommen, dass der Spannungspegel jedes Ansteuerimpulses für beide Fälle der gleiche ist. In dem in 3 dargestellten Fall wird jeweils nur eine Ansteuerleitung angesteuert, während in dem in 4 dargestellten Fall jeweils zwei Ansteuerleitungen angesteuert werden. So entspricht der Gesamt-Spannungspegel für den in 4 dargestellten Fall ungefähr dem Zweifachen des Gesamt-Spannungspegels für den in 3 dargestellten Fall. Daher kann in bestimmten Ausführungsformen das Ansteuern von jeweils zwei Ansteuerleitungen anstelle von jeweils einer eine annähernd zweifache Verbesserung des Signal-/Rauschabstandes des Berührungssensors bewirken, ohne dass der Spannungspegel jedes Ansteuerimpulses erhöht werden muss. Desgleichen kann in bestimmten Ausführungsformen das Ansteuern von jeweils drei Ansteuerleitungen anstelle jeweils einer eine ungefähr dreifache Verbesserung des Signal-/Rauschabstandes des Berührungssensors bewirken, und das Ansteuern von jeweils vier Ansteuerleitungen anstelle von jeweils einer kann eine ungefähr vierfache Verbesserung des Signal-/Rauschverhältnisses des Berührungssensors bewirken.
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Des Weiteren kann, wenn ein Objekt den Berührungssensor berührt oder in seine Nähe kommt, das Objekt aufgrund eines Größenunterschiedes zwischen dem Objekt (das vergleichsweise größer sein kann) und den einzelnen Ansteuer- und Erfassungsleitungen (die vergleichsweise kleiner sein können) mehrere Ansteuer- oder Erfassungsleitungen im Wesentlichen gleichzeitig abdecken. Wenn jeweils mehrere Ansteuerleitungen angesteuert werden, können bei bestimmten Ausführungsformen die Zeitdauer, die erforderlich sein kann, um eine Berührung zu erfassen, sowie die Zeitdauer verringert werden, die erforderlich sein kann, um die Position dieser Berührung zu messen. Nehmen wir beispielsweise an, dass, wenn eine Berührung oder Annäherung auftritt, sechs Ansteuerleitungen (beispielsweise X0 bis X5) angesteuert werden müssen, um die Berührung oder Annäherung zu erfassen, und die gleichen sechs Ansteuerleitungen erneut angesteuert werden müssen, um die Position der Berührung oder Annäherung zu bestimmen. Nehmen wir des Weiteren an, dass zum Ansteuern jeweils einer oder mehrerer Ansteuerleitung/en eine Zeiteinheit erforderlich ist. Einerseits würde es in dem in 3 dargestellten Fall, da jeweils die drei Ansteuerleitungen angesteuert werden, sechs Zeiteinheiten dauern, um die Berührung oder Annäherung zu erfassen, und sechs weitere Zeiteinheiten, um ihre Position zu bestimmen. Bei dem in 4 dargestellten Fall hingegen, würde es, da jeweils zwei Ansteuerleitungen angesteuert werden, drei Zeiteinheiten dauern, um die Berührung oder Annäherung zu erfassen, und weitere fünf Zeiteinheiten, um ihre Position zu bestimmen.
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Wenn hier auf ein computerlesbares Speichermedium verwiesen wird, schließt dies eine oder mehrere Struktur/en ein, die über nichtflüchtige, physikalische, computerlesbare Speichermedien verfügt/verfügen. Beispielsweise kann, ohne dass dies eine Einschränkung darstellt, ein computerlesbares Speichermedium gegebenenfalls einen integrierten Schaltkreis auf Halbleiterbasis oder einen anderen integrierten Schaltkreis, wie beispielsweise eine anwenderprogrammierbare Gatteranordnung (field-programmable gate array - FPGA, oder einen ASIC), eine Festplatte, ein Festplattenlaufwerk, ein Hybrid-Festplattenlaufwerk (HHD), eine optische Platte, ein Laufwerk für optische Platten (ODD), eine magnetooptische Platte, ein Laufwerk für magnetooptische Platten, eine sogenannte Floppydisk, ein Laufwerk für Floppydisks (FDD), Magnetband, ein holografisches Speichermedium, einen Flashspeicher (solid-state drive SSD), ein RAM-Laufwerk, eine SECURE-DIGITAL-Karte, ein SECURE-DIGITAL-Laufwerk oder ein anderes geeignetes computerlesbares Speichermedium oder eine Kombination aus zwei oder mehr von diesen ein. Wenn hier Bezug auf ein computerlesbares Speichermedium genommen wird, schließt dies jegliches Medium aus, für das kein Patentschutz gemäß 35 U.S.C. § 101 möglich ist. Wenn hier auf ein computerlesbares Speichermedium verwiesen wird, schließt dies flüchtige Formen der Signalübertragung (wie beispielsweise ein sich ausbreitendes elektrisches oder elektromagnetisches Signal an sich) insofern aus, als für diese kein Patentschutz gemäß 35 U.S.C. § 101 möglich ist. Ein computerlesbares nichtflüchtiges Speichermedium kann gegebenenfalls nicht permanent, permanent oder eine Kombination aus nicht permanent und permanent sein.
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Dabei ist, sofern nicht anderweitig ausdrücklich oder durch Kontext anderweitig angegeben, „oder“ einschließend und nicht ausschließend zu verstehen. Daher bedeutet hier „A oder B“ „A, B oder beide“, sofern nicht ausdrücklich anderweitig oder durch Kontext anderweitig angegeben. Des Weiteren ist „und“, wenn nicht ausdrücklich anderweitig oder durch Kontext anderweitig angegeben, sowohl als verbunden als auch als separat zu verstehen. Daher bedeutet, sofern nicht ausdrücklich anders oder durch Kontext anders angegeben, „A und B“ „A und B zusammen oder separat“.
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Die vorliegende Offenbarung schließt alle Änderungen, Ersatzlösungen, Veränderungen, Abänderungen und Abwandlungen an den beispielhaften Ausführungsformen ein, wie sie für einen Fachmann vorstellbar sind. Desgleichen schließen die beigefügten Ansprüche alle Änderungen, Ersatzlösungen, Veränderungen, Abänderungen und Abwandlungen ein, wie sie für einen Fachmann vorstellbar sind. Des Weiteren schließt, wenn in den beigefügten Ansprüchen auf eine Vorrichtung oder ein System oder Komponente einer Vorrichtung oder eines Systems Bezug genommen wird, das/die so eingerichtet ist, so angeordnet ist, so konfiguriert ist, so betrieben werden kann, oder so arbeitet, dass es/sie eine bestimmte Funktion erfüllt oder in der Lage oder fähig dazu ist, dies diese Vorrichtung, dieses System oder diese Komponente unabhängig davon ein, ob diese spezielle Funktion aktiviert, angeschaltet oder freigegeben ist, solange die Vorrichtung, das System oder die Komponente so eingerichtet, so angeordnet ist, so konfiguriert ist, so betrieben werden kann oder so arbeitet oder fähig oder in der Lage dazu ist.