DE102011103228A1 - Kapazitives Touchscreen-System mit Multiplexern - Google Patents
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Abstract
Description
- Verwandte Anmeldung
- Diese Patentanmeldung nimmt hierin die US-Patentanmeldung Nr. ... eingereicht am 2. Juni 2010, betitelt „Capacitive Touchscreen System with Multiple Drive Sense Circuits” von Vitali Suchkov in seiner Gesamtheit durch Bezugnahme auf.
- Gebiet der Erfindung
- Verschiedene Ausführungsformen der hierin beschriebenen Erfindung betreffen das Gebiet von kapazitiven Abfühleingabevorrichtungen im Allgemeinen und genauer mehrfachgleichzeitige oder nahezu gleichzeitige wechselseitige Kapazitätsmessungs- oder Abfühlsysteme, -Vorrichtungen, -Komponenten und -Verfahren, welche besonders wirksame Anwendungen finden in Touchscreens, welche LCD-Displays oder anderen Typen von Bilddisplays zugrunde liegen.
- Hintergrund
- Zwei hauptsächliche kapazitive Abfühl- und Messtechnologien werden gegenwärtig in den meisten Touchpad- und Touchscreen-Vorrichtungen verwendet. Die erste solche Technologie ist die von Selbstkapazität. Viele Vorrichtungen, die von SYNAPTICSTM hergestellt sind, verwenden Selbstkapazitätsmesstechniken, wie es auch integrierte Schaltungs-(IC)Vorrichtungen wie beispielsweise die CYPRESS POSC.TM macht.
- Selbstkapazität bringt das Messen der Selbstkapazität einer Reihe von Elektrodenfeldern unter Verwendung von Techniken mit sich, wie die, die in
US-Patent Nr. 5,543,588 von Bisset et al., betitelt „Touch pad driven handheld computing device”, datiert 6. August 1996, beschrieben sind. - Selbstkapazität kann gemessen werden durch die Detektion der Menge an Ladung, die auf einem Objekt akkumuliert wird, das bei einer gegebenen Spannung gehalten wird (Q = CV). Selbstkapazität wird typischerweise gemessen durch Anlegen einer bekannten Spannung an eine Elektrode und dann Verwenden einer Schaltung zum Messen wie viel Ladung auf diese selbe Elektrode fließt. Wenn externe Objekte nahe an die Elektrode gebracht werden, wird eine zusätzliche Ladung zu der Elektrode hingezogen. Als ein Ergebnis steigt die Selbstkapazität der Elektrode. Viele Touchsensoren sind konfiguriert, so dass das geerdete Objekt ein Finger ist. Der menschliche Körper ist im Wesentlichen ein Kondensator für eine Oberfläche, wo das elektrische Feld verschwindet, und hat typischerweise eine Kapazität von um 100 pF.
- Elektroden in Selbstkapazitäts-Touchpads sind typischerweise in Reihen und Spalten angeordnet. Durch Scannen von zunächst den Zeilen und dann den Spalten, können die Stellen von einzelnen Störungen, die beispielsweise durch die Anwesenheit eines Fingers induziert werden, bestimmt werden. Um jedoch genaue Multitouch-Messungen in einem Touchpad zu bewirken, kann es erforderlich sein, dass mehrere Fingerberührungen gleichzeitig gemessen werden. In solch einem Fall können Zeilen- und Spaltentechniken für Selbstkapazitätsmessung zu ergebnislosen Ergebnissen führen.
- Ein Weg, auf welchem die Anzahl von Elektroden in einem Selbstkapazitätssystem reduziert werden kann, ist durch Verschachteln der Elektroden in einem Sägezahnmuster. Solch ein Verschachteln erzeugt ein größeres Gebiet, wo ein Finger, durch eine begrenzte Anzahl von benachbarten Elektroden gefühlt wird, was eine bessere Interpolation erlaubt und daher weniger Elektroden. Solche Muster können besonders wirksam sein in eindimensionalen Sensoren, wie beispielsweise die, die in iPod Click Wheels verwendet werden. Siehe zum Beispiel
US-Patent Nr. 6,879,930 von Sinclair et al., betitelt „Capacitance Touch Slider”, datiert 12. April 2005. - Die zweite primäre kapazitive Abfühl- und Messtechnologie, die in Touchpad- und Touchscreen-Vorrichtungen verwendet wird, ist die von wechselseitiger Kapazität, wobei Messungen unter Verwendung eines gekreuzten Gitters von Elektroden durchgeführt werden. Siehe zum Beispiel
US-Patent Nr. 5,861,875 von Gerpheide, betitelt „Methods and Apparatus for Data Input”, datiert 19. Januar 1999. Die wechselseitige Kapazitätstechnologie wird in Touchpad-Vorrichtungen verwendet, die von CIRQUETM hergestellt werden. In wechselseitiger Kapazitätsmessung, wird die Kapazität zwischen zwei Leitern gemessen, im Gegensatz zu einer Selbstkapazitätsmessung, in welcher die Kapazität eines einzigen Leiters gemessen wird, und welche durch andere Objekte in der Nähe davon beeinflusst werden kann. - In einigen wechselseitigen Kapazitätsmesssystemen ist ein Array von Abfühlelektroden auf einer ersten Seite eines Substrats angeordnet und ein Array von Antriebselektroden ist auf einer zweiten Seite des Substrats, welche der ersten Seite entgegengesetzt ist, angeordnet, eine Spalte oder Zeile von Elektroden in dem Antriebselektroden-Array wird auf eine bestimmte Spannung getrieben, die wechselseitige Kapazität auf eine einzige Zeile (oder Spalte) des Abfühlelektroden-Arrays wird gemessen, und die Kapazität bei einer einzigen Zeilen-Spaltenkreuzung wird bestimmt. Durch Scannen all der Zeilen und Spalten kann eine Karte von Kapazitätsmessungen für alle Knoten in dem Gitter erzeugt werden. Wenn ein Finger eines Benutzers oder eines anderen leitenden Objekts sich einem gegebenen Gitterpunkt nähert, werden einige der elektrischen Feldleitungen, welche von oder nahe dem Gitterpunkt austreten, abgelenkt und verringern dadurch die wechselseitige Kapazität der zwei Elektroden an dem Gitterpunkt. Da jede Messung nur einen einzigen Gitterkreuzungspunkt prüft, treten keine Messmehrdeutigkeiten mit mehreren Berührungen auf, wie in dem Fall von Selbstkapazitätssystemen. Darüber ist es möglich, ein Gitter von n × n Überschneidungen mit nur 2n Pins auf einer IC zu messen.
- Es ist gut bekannt, dass das genaue gleichzeitige oder nahezu gleichzeitige Bestimmen der Orte von mehreren Fingerberührungen auf einem kapazitiven Touchscreen schwierig ist und häufig nicht erfolgreich ist.
- Was benötigt wird, ist ein kapazitives Messsystem, das in Touchscreen- und Touchpad-Anwendungen verwendet werden kann, das in der Lage ist, genau, zuverlässig und schnell zwischen mehreren gleichzeitigen oder nahezu gleichzeitigen Berührungen auf einen kapazitiven Touchscreen zu unterscheiden.
- Zusammenfassung
- In einer Ausführungsform wird ein kapazitives Touchscreen-System bereitgestellt enthaltend einen Touchscreen, aufweisend eine erste Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, die in Zeilen oder Spalten angeordnet sind, und eine zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, die in Zeilen oder Spalten angeordnet sind, welche unter einem Winkel bezüglich der Zeilen oder Spalten der ersten Vielzahl von Elektroden angeordnet sind, wobei wechselseitige Kapazitäten zwischen den ersten und zweiten Vielzahlen von Spuren existieren an Stellen, wo die ersten und zweiten Vielzahlen von Spuren sich kreuzen, wobei solche wechselseitigen Kapazitäten sich in Anwesenheit von einem oder mehreren Fingern oder Berührvorrichtungen, die in die Nähe davon gebracht wurden, verändern, einen ersten Multiplexer, welcher mit der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren und der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren betriebsfähig verbunden ist, einen zweiten Multiplexer, welcher mit der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren und der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren betriebsfähig verbunden ist, eine Vielzahl von Abfühlschaltungen, welche mit dem ersten Multiplexer betriebsfähig verbunden sind, wobei jede von solchen Abfühlschaltungen betriebsfähig und wählbar verbindbar ist mit einer entsprechenden der ersten Vielzahl von Spuren oder der zweiten Vielzahl von Spuren unter der Steuerung eines Antriebs-/Abfühlprozessors ist, der damit betriebsfähig verbunden ist, wobei jede Abfühlschaltung eine Ladungsintegratorschaltung aufweist, die mit einem entsprechenden Vergleicher betriebsfähig verbunden ist, und eine Antriebsschaltung, die mit dem zweiten Multiplexer betriebsfähig verbunden ist und konfiguriert ist, um mindestens einige der ersten Vielzahl von Spuren oder der zweiten Vielzahl von Spuren dahindurch anzutreiben, wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor betriebsfähig verbunden ist mit dem ersten und dem zweiten Multiplexer, der Vielzahl von Abfühlschaltungen und der Antriebsschaltung, wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor konfiguriert ist zum Steuern des Betriebes der Vielzahl von Abfühlschaltungen, um mindestens einige der wechselseitigen Kapazitäten durch die erste oder zweite Vielzahl von Spuren, die Abfühlschaltungen und den ersten Multiplexer abzufühlen, und um den Betrieb der Antriebsschaltung zu steuern, zum Antreiben von mindestens einigen der ersten oder zweiten Vielzahl von Spuren durch den zweiten Multiplexer, wobei die Antriebsschaltung und der erste und der zweite Multiplexer durch den Antriebs-/Abfühlprozessor gesteuert sind, so dass, wenn die wechselseitigen Kapazitäten von den Abfühlschaltungen durch die erste Vielzahl von Spuren abgefühlt werden, die Antriebsschaltung die zweite Vielzahl von Spuren antreibt, und ferner, so dass, wenn die wechselseitigen Kapazitäten von den Abfühlschaltungen durch die zweite Vielzahl von Spuren abgefühlt werden, die Antriebsschaltung die erste Vielzahl von Spuren antreibt.
- In einer anderen Ausführungsform wird ein kapazitives Touchscreensystem bereitgestellt enthaltend einen Touchscreen aufweisend eine erste Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, die in Reihen oder Spalten angeordnet sind, und eine zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, die angeordnet sind in Reihen oder Spalten, welche unter einem Winkel bezüglich der Reihen oder Spalten der ersten Vielzahl von Elektroden angeordnet sind, wechselseitige Kapazitäten, die zwischen den ersten und zweiten Vielzahlen von Spuren existieren an Stellen, wo die ersten und zweiten Vielzahlen von Spuren sich kreuzen, wobei solche wechselseitigen Kapazitäten sich ändern in Anwesenheit von einem oder mehreren Fingern oder Berührvorrichtungen, die in die Nähe davon gebracht wurden, einen ersten Multiplexer, der betriebsfähig verbunden ist mit der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, einen zweiten Multiplexer, der betriebsfähig verbunden ist mit der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, eine Vielzahl von Abfühlschaltungen, die betriebsfähig verbunden sind mit dem ersten Multiplexer und mit dem zweiten Multiplexer, wobei jede von solchen Abfühlschaltungen betriebsfähig und wählbar mit einer entsprechenden der ersten oder zweiten Vielzahl von Spuren verbindbar ist unter der Steuerung eines Antriebs-/Abfühlprozessors, der betriebsfähig damit verbunden ist, wobei jede Abfühlschaltung eine Ladungsintegratorschaltung aufweist, die betriebsfähig mit einem entsprechenden Vergleicher verbunden ist, und eine Antriebsschaltung, die betriebsfähig verbunden ist mit dem ersten und zweiten Multiplexer und konfiguriert ist zum Antreiben von mindestens einigen der ersten Vielzahl von Spuren oder der zweiten Vielzahl von Spuren dahindurch, wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor betriebsfähig verbunden ist mit dem ersten und dem zweiten Multiplexer, der Vielzahl von Abfühlschaltungen und der Antriebsschaltung, wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor konfiguriert ist zum Steuern des Betriebes der Vielzahl von Abfühlschaltungen zum Abfühlen von mindestens einigen der wechselseitigen Kapazitäten durch die erste oder zweite Vielzahl von Spuren, die Abfühlschaltungen und den ersten oder zweiten Multiplexer, und zum Steuern des Betriebes der Antriebsschaltung zum Antreiben von mindestens einigen der ersten oder zweiten Vielzahl von Spuren durch den ersten oder zweiten Multiplexer, wobei die Antriebsschaltung und der erste und zweite Multiplexer gesteuert werden durch den Antriebs-/Abfühlprozessor, so dass, wenn die wechselseitigen Kapazitäten von den Abfühlschaltungen durch die erste Vielzahl von Spuren abgefühlt werden, die Antriebsschaltung die zweite Vielzahl von Spuren antreibt, und ferner, so dass, wenn die wechselseitigen Kapazitäten von den Abfühlschaltungen durch die zweite Vielzahl von Spuren abgefühlt werden, die Antriebsschaltung die erste Vielzahl von Spuren antreibt.
- In einer weiteren Ausführungsform wird bereitgestellt ein Verfahren des Detektierens von Berührungen auf einem kapazitiven Touchscreen-System enthaltend einen Touchscreen, welcher eine erste Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren aufweist, die in Reihen oder Spalten angeordnet sind, und eine zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, die angeordnet sind in Reihen oder Spalten, welche unter einem Winkel bezüglich der Reihen oder Spalten der ersten Vielzahl von Elektroden angeordnet sind, wechselseitige Kapazitäten, die zwischen der ersten und zweiten Vielzahl von Spuren existieren an Stellen, wo die erste und zweite Vielzahl von Spuren sich kreuzen, wobei die wechselseitigen Kapazitäten sich ändern in Anwesenheit von einem oder mehreren Fingern oder anderen Berührvorrichtungen, die in die Nähe davon gebracht wurden, einen ersten Multiplexer, der betriebsfähig verbunden ist mit der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren und der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, einen zweiten Multiplexer, der betriebsfähig verbunden ist mit der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren und der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, eine Vielzahl von Abfühlschaltungen, die betriebsfähig verbunden sind mit dem ersten Multiplexer, wobei eine jede von solchen Abfühlschaltungen betriebsfähig und wählbar verbindbar ist mit einer entsprechenden der ersten Vielzahl von Spuren oder der zweiten Vielzahl von Spuren unter der Steuerung eines Antriebs-/Abfühlprozessors, der betriebsfähig damit verbunden ist, wobei jede Abfühlschaltung eine Ladungsintegratorschaltung aufweist, die betriebsfähig mit einem entsprechenden Vergleicher verbunden ist, und eine Antriebsschaltung, die betriebsfähig verbunden ist mit dem zweiten Multiplexer und konfiguriert ist zum Antreiben von mindestens einigen der ersten Vielzahl von Spuren oder der zweiten Vielzahl von Spuren dahindurch, wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor betriebsfähig verbunden ist mit dem ersten und dem zweiten Multiplexer, der Vielzahl von Abfühlschaltungen und der Antriebsschaltung, wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor konfiguriert ist zum Steuern des Betriebes der Vielzahl von Abfühlschaltungen zum Abfühlen von mindestens einigen der wechselseitigen Kapazitäten durch die erste oder zweite Vielzahl von Spuren, die Abfühlschaltungen und den ersten Multiplexer, und zum Steuern des Betriebes der Antriebsschaltung zum Betreiben von mindestens einigen der ersten oder zweiten Vielzahl von Spuren durch den zweiten Multiplexer, wobei die Antriebsschaltung und der erste und der zweite Multiplexer gesteuert werden durch den Antriebs-/Abfühlprozessor, so dass, wenn die wechselseitigen Kapazitäten von den Abfühlschaltungen durch die erste Vielzahl von Spuren abgefühlt werden, die Antriebsschaltung die zweite Vielzahl von Spuren antreibt, und ferner so dass, wenn die wechselseitigen Kapazitäten von den Abfühlschaltungen durch die zweite Vielzahl von Spuren abgefühlt werden, die Antriebsschaltung die erste Vielzahl von Spuren antreibt, das Verfahren enthaltend: (a) Antreiben der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren durch die Antriebsschaltung; (b) Abfühlen der wechselseitigen Kapazitäten durch die zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren und die Abfühlschaltungen; (c) Antreiben der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren durch die Antriebsschaltung; (d) Abfühlen der wechselseitigen Kapazitäten durch die erste Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren und die Abfühlschaltungen, und (e) Detektieren der Stellen von einer oder mehreren Berührungen auf dem Touchscreen auf der Basis der abgefühlten wechselseitigen Kapazitäten, welche vorbestimmte Grenzwertspannungen übersteigen.
- In einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt zum Detektieren von Berührungen auf einem kapazitiven Touchscreen-System enthaltend einen Touchscreen aufweisend eine erste Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, die in Reihen oder Spalten angeordnet sind, und eine zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, die in Reihen oder Spalten angeordnet sind unter einem Winkel bezüglich der Reihen oder Spalten der ersten Vielzahl von Elektroden, wechselseitige Kapazitäten, die zwischen den ersten und zweiten Vielzahlen von Spuren existieren an Stellen, wo die ersten und zweiten Vielzahlen von Spuren sich kreuzen, wobei solche wechselseitigen Kapazitäten sich ändern in der Anwesenheit von einem oder mehreren Fingern oder Berührvorrichtungen, die in die Nähe davon gebracht wurden, einen ersten Multiplexer, der betriebsfähig verbunden ist mit der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, einen zweiten Multiplexer, der betriebsfähig verbunden ist mit der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, eine Vielzahl von Abfühlschaltungen, die betriebsfähig verbunden sind mit dem ersten Multiplexer und dem zweiten Multiplexer, wobei eine jede von solchen Abfühlschaltungen betriebsfähig und wählbar verbindbar ist mit einer entsprechenden der ersten Vielzahl von Spuren oder der zweiten Vielzahl von Spuren unter der Steuerung eines Antriebs-/Abfühlprozessors, der betriebsfähig damit verbunden ist, wobei jede Abfühlschaltung eine Ladungsintegratorschaltung aufweist, die betriebsfähig mit einem entsprechenden Vergleicher verbunden ist, und eine Antriebsschaltung, die betriebsfähig verbunden ist mit dem ersten und dem zweiten Multiplexer und konfiguriert ist zum Antreiben von mindestens einigen der ersten Vielzahl von Spuren oder der zweiten Vielzahl von Spuren durch den ersten oder zweiten Multiplexer, wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor betriebsfähig verbunden ist mit dem ersten und dem zweiten Multiplexer, der Vielzahl von Abfühlschaltungen und der Antriebsschaltung, wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor konfiguriert ist zum Steuern des Betriebes der Vielzahl von Abfühlschaltungen zum Abfühlen von mindestens einigen der wechselseitigen Kapazitäten durch die erste oder zweite Vielzahl von Spuren, die Abfühlschaltungen und den ersten oder zweiten Multiplexer, und zum Steuern des Betriebes der Antriebsschaltung zum Antreiben von mindestens einigen der ersten oder zweiten Vielzahl von Spuren durch den ersten oder zweiten Multiplexer, wobei die Antriebsschaltung und der erste und zweite Multiplexer von dem Antriebs-/Abfühlprozessor gesteuert werden, so dass, wenn die wechselseitigen Kapazitäten von den Abfühlschaltungen durch die erste Vielzahl von Spuren abgefühlt werden, die Antriebsschaltung die zweite Vielzahl von Spuren antreibt, und ferner so dass, wenn die wechselseitigen Kapazitäten von den Abfühlschaltungen durch die zweite Vielzahl von Spuren abgefühlt werden, die Antriebsschaltung die erste Vielzahl von Spuren antreibt, das Verfahren enthaltend: (a) Antreiben der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren durch die Antriebsschaltung; (b) Abfühlen der wechselseitigen Kapazitäten durch die zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren und die Abfühlschaltungen; (c) Antreiben der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren durch die Antriebsschaltung; (d) Abfühlen der wechselseitigen Kapazitäten durch die erste Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren und die Abfühlschaltungen, und (e) Detektieren der Stellen von einer oder mehreren Berührungen auf dem Touchscreen auf der Basis von gefühlten wechselseitigen Kapazitäten, welche vorbestimmte Spannungsgrenzwerte überschreiten.
- Weitere Ausführungsformen werden hierin offenbart oder werden offensichtlich für die Fachleute, nachdem sie die Beschreibung und die Zeichnung hiervon gelesen und verstanden haben.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Verschiedene Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung werden offensichtlich von der folgenden Beschreibung, Zeichnungen und Ansprüchen, in welchen:
-
1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines kapazitiven Touchscreen-Systems zeigt; -
2 ein Blockdiagramm eines kapazitiven Touchscreen-Controllers zeigt; -
3 eine Ausführungsform eines Blockdiagramms eines kapazitiven Touchscreen-Systems und eines Host-Controllers zeigt; -
4 ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines kapazitiven Touchscreen-Systems zeigt; -
5 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines kapazitiven Touchscreen-Systems zeigt; -
6 eine Ausführungsform einer Ladungsintegratorschaltung mit einem Abtast-und-Haltekondensator zeigt. -
7 Befehlslogiksignale entsprechend Teilen der Schaltung, die in6 dargestellt ist, zeigt; -
8 eine Ausführungsform eines 3×3 Pixels oder Touchsensorschaltung ohne Fingerberührung angelegt oder in der Nähe davon zeigt; -
9 eine Ausführungsform des 3×3 Pixels oder Touchsensorschaltung von8 mit einer Fingerberührung angelegt oder in der Nähe davon zeigt; -
10 eine Ausführungsform eines kapazitiven Touchscreens und -
11 bis21 Histogramme zeigen, die Signalen entsprechen, die entlang X- oder Y-Leitungen des Touchscreens von9 abgefühlt wurden. - Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht. Ähnliche Zahlen beziehen sich in den Zeichnungen durchweg auf ähnliche Teile oder ähnliche Schritte.
- Detaillierte Beschreibungen einiger Ausführungsformen
- Wie in
1 veranschaulicht, besteht ein kapazitives Touchscreensystem110 typischerweise aus einem darunterliegenden LCD- oder OLED-Display112 , einem darüberliegenden berührungssensitiven Feld oder Touchscreen90 , einer Schutzabdeckung oder dielektrischen Platte95 , die über dem Touchscreen90 angeordnet ist, und einem Touchscreencontroller, einem Mikroprozessor, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (application specific integrated circuit, „ASIC”) oder CPU100 . Man beachte, dass andere Bilddisplays als LCDs oder OLEDs unter dem Display112 angeordnet sein können. -
2 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Touchscreencontrollers100 . In einer Ausführungsform kann der Touchscreencontroller100 ein Avago TechnologiesTM AMRI-5000 ASIC oder Chip100 sein, modifiziert gemäß den hierin präsentierten Lehren. In einer Ausführungsform ist der Touchscreencontroller ein kapazitiver Touchpanelcontroller mit geringem Energieverbrauch, ausgebildet zum Bereitstellen eines Touchscreensystems mit hochgenauer Onscreennavigation. - Kapazitive Touchscreens oder Touchfelder
90 , die in3 und4 dargestellt sind, können gebildet sein durch Aufbringen eines leitenden Materials, wie zum Beispiel Indiumzinnoxid (indium tin oxide, ITO) auf die Oberfläche(n) einer dielektrischen Platte, welche typischerweise Glas, Plastik oder ein anderes geeignetes elektrisch isolierendes und vorzugsweise optisch transmissives Material aufweist, und welche typischerweise in der Form eines Elektrodengitters konfiguriert ist. Die Kapazität des Gitters hält eine elektrische Ladung und Berühren des Panels mit einem Finger präsentiert einen Leitungspfad zu dem Körper des Benutzers, was eine Änderung in der Kapazität bewirkt. - Der Touchscreencontroller
100 fühlt und analysiert die Koordinaten dieser Änderungen in der Kapazität. Wenn der Touchscreen90 an einem Display mit einer graphischen Benutzerschnittstelle befestigt wird, ist eine Onscreennavigation möglich durch Verfolgen der Berührkoordinaten. Oft ist es nötig, mehrere Berührungen zu detektieren. Die Größe des Gitters ist getrieben durch die gewünschte Auflösung der Berührungen. Typischerweise gibt es eine zusätzliche Abdeckplatte95 , um die Deck-ITO-Schicht des Touchscreens90 zu schützen, um eine vollständige Touchscreenlösung zu bilden (siehe z. B.1 ). - Ein Weg, einen Touchscreen
90 zu erzeugen, ist es, ein ITO-Gitter auf nur einer Seite einer dielektrischen Platte oder eines Substrates zu bilden. Wenn der Touchscreen90 mit einem Display zusammengepasst wird, gibt es kein Bedürfnis für eine zusätzliche Schutzabdeckung. Dies hat den Vorteil, dass ein dünneres Displaysystem mit verbesserter Transmissivität (> 90%) erzeugt wird, was hellere und leichtere Handgeräte ermöglicht. Anwendungen für den Touchscreen-Controller100 enthalten, sind jedoch nicht limitiert auf, Smartphones, portable Mediaplayer, mobile Internetvorrichtungen (Mobile Internet Devices, MID) und GPS-Vorrichtungen. - Nun bezugnehmend auf
3 und4 enthält in einer Ausführungsform der Touchscreen-Controller100 ein Analog-Frontend mit 9 Abfühl- und Antriebssignalleitungen und 16 Antriebs- und Abfühlleitungen, die an ein ITO-Gitter auf einem Touchscreen angeschlossen sind. Der Touchscreen-Controller100 legt an die Antriebselektroden eine Anregung an, wie beispielsweise eine Rechteckwelle, ein Meandersignal oder einen anderen geeigneten Typ von Antriebssignal, welches eine Frequenz haben kann ausgewählt aus einem Bereich zwischen ungefähr 40 kHz und ungefähr 200 kHz. Das AC-Signal wird an die Abfühlleitungen über eine wechselseitige Kapazität gekoppelt. Ein Berühren des Feldes90 mit einem Finger ändert die Kapazität an der Stelle der Berührung. Der Touchscreen-Controller100 kann mehrere Berührungen gleichzeitig auflösen und verfolgen. Eine hohe Wiederholrate erlaubt es dem Host schnelle Berührungen und jegliche zusätzliche Bewegungen zu verfolgen ohne merkliche Verzögerung zu verfolgen. Der integrierte Prozessor (engt. embedded processor) filtert die Daten, identifiziert die Touch-Koordinaten und berichtet diese an den Host. Die integrierte Firmware kann über ein Patch-Laden upgedatet werden. Andere Anzahlen von Antriebs- und Abfühlleitungen sind natürlich in Erwägung gezogen, wie beispielsweise 8 × 12 und 12 × 20 Arrays. - Der Touchscreen-Controller
100 weist mehrere Betriebmoden auf mit verschiedenen Energieverbrauchsniveaus. In einem Ruhemodus schaut der Controller100 periodisch nach Berührungen bei einer Rate, die von den Ruheratenregistern programmiert ist. Es gibt mehrere Ruheratenmoden, jeder mit einem nacheinander niedrigeren Energieverbrauch. In Abwesenheit einer Berührung für ein bestimmtes Intervall schaltet der Controller100 automatisch in den nächstniedrigeren Energieverbrauchsmodus. Wenn jedoch der Energieverbrauch reduziert wird, erhöht sich die Antwortzeit auf Berührungen. - Gemäß einer Ausführungsform und wie in
5 und10 dargestellt, weist ein ITO Gitter auf dem Touchscreen90 Reihen20a –20p (oder Y-Leitungen 1–16) und Spalten10a –10i (oder X-Leitungen 1–9) auf, wobei die Reihen20a –20p betriebsfähig verbunden sind mit dem ersten Multiplexer72 und dem zweiten Multiplexer74 und die Spalten10a –10i sind betriebsfähig verbunden mit dem ersten Multiplexer72 und dem zweiten Multiplexer74 . Eine Konfiguration zur Wegewahl von Antriebs- und Abfühlleitungen zu dem Touchscreen-Controller100 ist in4 dargestellt. - Die Fachleute werden verstehen, dass Touchscreen-Controller, Mikroprozessoren, ASICs oder CPUs, die verschieden sind von einem modifizierten AMRI-5000 Chip oder Touchscreen-Controller
100 , in dem Touchscreen-System110 verwendet werden können, und dass andere Anzahlen von Antriebs- und Signalleitungen und andere Anzahlen und Konfigurationen von Antriebs- und Abfühlelektroden, verschieden von denen, die hierin explizit dargestellt sind, verwendet werden kennen, ohne von dem Umfang oder Geist der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung abzuweichen. - Nun bezugnehmend auf
5 ist eine Ausführungsform eines kapazitiven Touchscreen-Systems110 dargestellt, enthaltend einen Touchscreen90 und einen Touchscreen-Controller100 . Wie dargestellt, weist der Touchscreen-Controller100 einen Antriebs-/Abfühlprozessor102 , eine Antriebsschaltung40 und eine Abfühlschaltung50 auf. In Kombination mit einer Betriebssteuerung, die von dem Antriebs-/Abfühlprozessor102 bereitgestellt wird, werden erste und zweite Multiplexer72 und74 verwendet, um austauschbar und wählbar die einzelnen Schaltungen der Antriebsschaltung40 und der Abfühlschaltung50 mit den einzelnen elektrisch leitenden Spuren der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren10a –10i (X-Leitungen 1–9) oder der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren20a –20p (Y-Leitungen 1–1) des Touchscreens90 zu verbinden. Die Abgaben, die von den einzelnen Ladungsintegratorschaltungen einer Verstärkerschaltungsbank52 in einer Abfühlschaltung50 bereitgestellt werden, werden entsprechend einzelnen Vergleichern in der Vergleicherschaltungsbank54 bereitgestellt. Signale, die von der Abfühlschaltung50 gespeichert oder erzeugt werden, werden zum weiteren Prozessieren an den Antriebs-/Abfühlprozessor102 ausgegeben, welcher auch die Antriebsschaltung40 steuert, wie auch das Timing und den Betrieb des ersten und zweiten Multiplexers72 und74 . Man beachte, dass die Bank von Verstärkerschaltungen52 einzelne Verstärkerschaltungen aufweist, die sowohl eine Ladungsintegratorschaltung und einen Abtast- und Haltekondensator aufweisen, wobei die Abtast- und Haltekondensatorschaltung verwendet werden kann zum Bewirken von Abfühl- und Speicherfunktionen. - Wie ferner in
5 dargestellt, kann die Abfühlschaltung50 austauschbar und wählbar mit der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren10a –10i (Leitungen 1–9 in10 ) oder der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren20a –20p (Leitungen 1–16 in10 ) des Touchscreens90 verbunden sein durch den ersten Multiplexer72 unter der Betriebssteuerung des Antriebs-/Abfühlprozessors102 . Wie in den4 ,5 und10 dargestellt, umfasst der Touchscreen90 eine erste Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren10a –10i (entsprechend jeweils X-Leitungen 1–9), die in Reihen oder Spalten angeordnet sind, und eine zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren20a –20p (entsprechend jeweils Y-Leitungen 1–16), angeordnet in Reihen oder Spalten, die unter einem Winkel bezüglich der Reihen oder Spalten der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren10a –10i angeordnet sind. Wechselseitige Kapazitäten30 (siehe10 ) existieren zwischen der ersten und zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren10a –10i und20a –20p an Stellen, wo die erste und zweite Vielzahl von Spuren sich schneidet, wobei solche wechselseitigen Kapazitäten30 sich in der Anwesenheit von einem oder mehreren Fingern, die in die Nähe davon gebracht wurden, ändern. - In einer Ausführungsform umfasst die Abfühlschaltung
50 eine Bank von einzelnen Umschalt- und Verstärkerschaltungen52 , welche wiederum gefolgt werden von einer Bank von Vergleichern54 , die damit einzeln korrespondieren. In einer Ausführungsform enthalten die einzelnen Abfühlschaltungen in den Bänken52 und54 Umschaltschaltungen, die betriebsfähig und wählbar verbindbar sind mit entsprechenden Spuren auf dem Touchscreen90 (zum Beispiel der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren20a –20p , oder Y-Leitungen 1–16) und mit einem Verstärker und einem Kondensator, die mit dem Ausgang und dem negativen Eingang davon verbunden sind (siehe Bank von Verstärkerschaltung52 in5 ) und mit einem Vergleicher, der betriebsfähig verbunden ist mit dem Ausgang von jeder solchen Verstärkerschaltung (siehe Bank von Vergleicherschaltung54 in5 ), die alle unter der Steuerung des Antriebs-/Abfühlprozessors102 auftreten. Wie ferner in5 und in einer Ausführungsform dargestellt, sind die einzelnen Antriebsschaltungen innerhalb der Antriebsschaltung40 betriebsfähig verbunden mit entsprechenden der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren oder Leitungen10a –10i durch den zweiten Multiplexer74 unter der Steuerung des Antriebs-/Abfühlprozessors102 . - In einer Ausführungsform können die einzelnen Abfühlschaltungen der Verstärkerbank
52 und der Vergleicherbank54 austauschbar und wählbar verbunden sein mit der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren10a –10i oder der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren20a –20p durch den ersten Multiplexer72 unter der Steuerung des Antriebs-/Abfühlprozessors102 . Ähnlich können die einzelnen Antriebsschaltungen innerhalb der Antriebsschaltung40 austauschbar und wählbar verbunden sein mit entsprechenden der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren oder Leitungen10a –10i oder zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren oder Leitungen20a –20p , durch den zweiten Multiplexer74 unter der Steuerung des Antriebs-/Abfühlprozessors102 . - Wie ferner in
5 dargestellt ist der Antriebs-/Abfühlprozessor102 , welcher vorzugsweise nicht notwendigerweise einen Teil des Touchscreen-Controllers100 bildet (welcher vorzugsweise ein Chip ist, eine integrierte Schaltung oder ein ASIC), betriebsfähig verbunden mit der Abfühlschaltung50 , der Antriebsschaltung40 , dem ersten Multiplexer72 bzw. dem zweiten Multiplexer74 und ist konfiguriert zum Steuern des Betriebes der Vielzahl von den Abfühlschaltungen in der Abfühlschaltung50 zum Abfühlen von mindestens einigen von wechselseitigen Kapazitäten30 durch die erste oder zweite Vielzahl von Spuren10a –10i und/oder20a –20p , die Abfühlschaltung50 und den ersten Multiplexer72 , und zum Steuern des Betriebes der Antriebsschaltung40 zum Antreiben von mindestens einigen der ersten oder zweiten Vielzahl von Spuren10a –10i und20a –20p durch den zweiten Multiplexer74 . Die Antriebsschaltung40 , die Abfühlschaltung50 und der erste und zweite Multiplexer72 und74 sind gesteuert durch den Antriebs-/Abfühlprozessor102 , so dass, wenn wechselseitige Kapazitäten30 von den Abfühlschaltungen50 durch die erste Vielzahl von Spuren10a –10i abgefühlt werden, die Antriebsschaltung40 die zweite Vielzahl von Spuren20a –20p antreibt. Die Antriebsschaltung40 , die Abfühlschaltung50 und der erste und der zweite Multiplexer72 und74 sind ferner durch den Antriebs-Abfühlprozessor102 gesteuert, so dass, wenn wechselseitige Kapazitäten30 von den Abfühlschaltungen50 durch die zweite Vielzahl von Spuren20a –20p abgefühlt werden, die Antriebsschaltung40 die erste Vielzahl von Spuren10a –10i antreibt. - Nun bezugnehmend auf
6 ist eine von vielen möglichen Ausführungsformen für eine der Abfühlschaltungen der Bank von Verstärkerschaltungen52 der Abfühlschaltung50 in5 dargestellt. Wie in6 dargestellt, umfasst die Verstärkerabfühlschaltung53 einen Ladungsintegratorverstärker, welcher betriebsfähig verbunden ist mit einem Abtast-und-Haltekondensator C27, wobei der Kondensator C27 getrennt sein oder nicht geerdet sein kann, wobei die Ladung, die darin zur Verwendung in dem weiteren Prozessieren durch den Antriebs-/Abfühlprozessor102 gesammelt wird, in4 dargestellt ist. Der positive Eingang des Ladungsintegratorverstärkers ist betriebsfähig verbunden mit einem geeigneten Referenzpotential Vr (oder ref). In einer Ausführungsform einer Befehlssequenz für die Logiksteuerung, welche die Aufnahme von abgefühlten Signalen durch die Schaltung53 von6 erlaubt, ist in7 dargestellt. - Man beachte, dass die Befehlssequenzen und Signale, die in
7 dargestellt sind, spezifisch für die Schaltung53 von6 sind. Andere Ausführungsformen von Schaltung53 sind ebenfalls in Erwägung gezogen, welche dieselbe oder im Wesentlichen dieselbe Funktionalität unter Verwendung von elektrischen und/oder elektronischen Komponenten oder Schaltungen erzielen, wie nun durch die Fachleute gewürdigt werden wird. Die Fachleute werden auch verstehen, dass viele andere Befehlssequenzen und Signale, abweichend von denen, die in7 dargestellt sind, in Verbindung mit anderen Schaltungen als die Schaltung53 von6 verwendet werden können, um im Wesentlichen dieselbe Funktionalität und Ergebnisse zu liefern. Eine Bezugnahme auf6 und7 wird zeigen, dass wenn ein Logiksignal-Hochzustandssignal dem Umschaltantriebsanschluss von Schaltung53 präsentiert wird, der Schalter geschlossen wird. - Weiter bezugnehmend auf
6 und7 ist zu beachten, dass die Abfühlleitung (sen-Leitung) der Schaltung von5 verbunden ist mit einer einzigen wechselseitigen Kapazität30 unter Verwendung von ausgewählten der ersten und zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren10a –10i (X-Leitungen 1–9) und20a –20p (Y-Leitungen 1–16), welche entlang der X- und Y-Achse (siehe10 ) angeordnet sind, verbunden ist. Als ein Ergebnis ist die wechselseitige Kapazität30 , die von der Schaltung53 abgefühlt wird, repräsentativ für einen einzigen kreuzgekoppelten Kondensator, welcher an der einzigen Überschneidung von ausgewählten der ersten und zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren10 und20 angeordnet ist, wobei die Größe der wechselseitigen Kapazität30 von der Anwesenheit oder Abwesenheit eines Fingers, Stiftes oder anderen Berührvorrichtung abhängt, die in die Nähe davon auf dem Touchscreen90 gebracht wurde. Eine der einzelnen Antriebsschaltungen der Antriebsschaltung40 ist ausgewählt zum Antreiben einer ausgewählten Leitung von unter den Spuren10a –10i oder20a –20p , während eine einzelne Abfühlschaltung von der Abfühlschaltung50 ausgewählt ist zum Abfühlen einer ausgewählten Leitung unter den Spuren10a –10i oder20a –20p durch die wechselseitige Kapazität30 . Jede von einzelnen Abfühlschaltungen der Abfühlschaltung50 , die in5 dargestellt ist, ist eine Ladungsintegratorschaltung mit Abtast-und-Haltekondensatoren, die, wie diskutiert, getrennt oder nicht geerdet sein können mit der gesammelten Ladung, und welche für ein weiteres Prozessieren verwendet werden kann. -
5 und6 zeigen ferner, dass der einzelne Verstärker und die Abtast-und-Halte-Schaltungen innerhalb der Abfühlschaltung50 die Schaltung53 enthalten können (zum Beispiel die einzelnen Antriebsschaltungen, die innerhalb einer Bank von Verstärkerschaltungen52 angeordnet sind), die Abfühlschaltung50 kann ferner eine Logikschaltung aufweisen, die konfiguriert ist, um jedem von den einzelnen Verstärker- und Vergleicherschaltungen in der Verstärkerbank52 und der Vergleicherbank54 erlauben, wählbar und austauschbar unter der Steuerung des Antriebs-/Abfühlprozessors102 als einzelne Abfühlschaltungen zu arbeiten. Man beachte, dass der Antriebs-/Abfühlprozessor102 konfiguriert sein kann zum Steuern der Antriebsschaltung40 , so dass die Spuren der ersten oder zweiten Vielzahl von Spuren10a –10i oder20a –20p im Wesentlichen gleichzeitig angetrieben werden können und so dass die Spuren der ersten, zweiten Vielzahl von Spuren10a –10i und20a –20p im Wesentlichen gleichzeitig durch die Abfühlschaltung50 abgefühlt werden können. - Weiter bezugnehmend auf
5 und6 ist jeder der Vergleicher in der Vergleicherbank54 der Abfühlschaltung50 konfiguriert zum Detektieren einer Spannung, die ihrer entsprechenden wechselseitigen Kapazität30 bei einer vorbestimmten Grenzwertspannung Vt zugeordnet ist. Mindestens einige der Vergleicher in der Vergleicherbank54 können auch konfiguriert sein zum Detektieren von Spannungen, die ihren entsprechenden wechselseitigen Kapazitäten30 bei vorbestimmten hohen und niedrigen Spannungsgrenzwerten zugeordnet sind. Darüber hinaus kann der Antriebs-/Abfühlprozessor102 ferner konfiguriert sein zum Steuern der Antriebs- und Abfühlschaltungen40 und50 zum im Wesentlichen gleichzeitigen Abfühlen von mehreren wechselseitigen Kapazitäten auf dem Touchscreen90 oder zum Detektieren der Stellen von mehreren gleichzeitigen oder nahezu gleichzeitigen Berührungen auf dem Touchscreen90 , worüber unten mehr gesagt wird. Die Detektion von Stellen von mehreren gleichzeitigen oder nahezu gleichzeitigen Berührungen auf dem Touchscreen90 kann erreicht werden unter Verwendung der Bank von Vergleichern54 zum Detektieren von Spannungen, die den wechselseitigen Kapazitäten, die dazu korrespondieren, zugeordnet sind, worüber unten auch mehr gesagt wird. Der Antriebs-/Abfühlprozessor102 kann ferner konfiguriert sein zum Steuern des Antreibens von ausgewählten der ersten und zweiten Vielzahlen von Spuren10a –10j und20a –20p auf der Basis der Stellen der Berührungen, die bereits detektiert wurden, und/oder zum Steuern des Abfühlens von ausgewählten der wechselseitigen Kapazitäten30 auf der Basis der Stellen der Berührungen, die bereits detektiert wurden, worüber unten mehr gesagt wird. Der Antriebs-/Abfühlprozessor102 kann ferner konfiguriert sein zum Erzeugen von Kennzeichen (engl. tags), die den Stellen von detektierten Berührungen zugeordnet werden und/oder zum Erzeugen von Kennzeichen, die den Stärken von detektierten Berührungen zugeordnet werden, worüber unten auch mehr gesagt wird. - In einer Ausführungsform ist der Winkel zwischen der ersten und zweiten Vielzahl von Spuren
10a –10i und20a –20p ungefähr 90°, kann jedoch jeder geeignete Winkel sein wie beispielsweise, als Beispiel, ungefähr 15°, ungefähr 30°, ungefähr 45°, ungefähr 60° oder ungefähr 75°. Die erste und zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren10a –10i und20a –20p können in im Wesentlichen parallelen, jedoch vertikal verschobenen ersten bzw. zweiten Ebenen angeordnet sein, oder können in im Wesentlichen derselben Ebene angeordnet sein. In einer Ausführungsform enthalten die ersten und zweiten Vielzahlen von elektrisch leitenden Spuren10a –10i und20a –20p Indium-Zinnoxid (indium tin oxide, „ITO”) oder jedes andere geeignete elektrisch leitende Material. Ein Flüssigkristalldisplay kann unter der ersten und zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren10a –10i und20a –20p angeordnet sein, oder jedes andere geeignete Bilddisplay. Die erste und zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren10a –10i und20a –20p sind vorzugsweise auf einem Substrat angeordnet, welches ein elektrisch isolierendes Material aufweist, das im Wesentlichen optisch transparent ist. - Man beachte, dass das Touchscreen-System
110 in oder in Form eines Teils von einem LCD, einem Computerdisplay, einem Laptop-Computer, einem persönlichen Datenassistent (PDA), einem Mobiltelefon, einem Radio, einem MP3-Player, einem portablen Musikspieler, einem stationären Gerät, einem Fernseher, einer Stereoanlage, einer Trainingsmaschine, einer industriellen Steuerung, einem Steuerfeld, einem Außensteuergerät, einem Haushaltsgerät oder irgendeinem anderen geeigneten elektronischen Gerät verkörpert sein kann. - In einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren des Detektierens von Berührungen auf dem vorangehenden kapazitiven Touchscreen-System bereitgestellt, enthaltend: (a) Antreiben der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren
10a –10i durch die Antriebsschaltung40 ; (b) Abfühlen von wechselseitigen Kapazitäten30 durch die zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren20a –20p und die Abfühlschaltung50 ; (c) Antreiben der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren20a –20p durch die Antriebsschaltung40 ; (d) Abfühlen von wechselseitigen Kapazitäten30 durch die erste Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren10a –10i und die Abfühlschaltung50 , und (e) Detektieren der Stellen von einer oder mehreren Berührungen auf dem Touchscreen90 auf der Basis der abgefühlten wechselseitigen Kapazitäten30 , welche vorbestimmte Spannungsgrenzwerte Vt übersteigen. - Solch ein Verfahren kann ferner enthalten im Wesentlichen gleichzeitig Antreiben der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren
10a –10i durch die Antriebsschaltung40 , im Wesentlichen gleichzeitig Antreiben der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren20a –20p durch die Antriebsschaltungen40 , im Wesentlichen gleichzeitig Abfühlen von mindestens einigen der wechselseitigen Kapazitäten30 durch die Abfühlschaltung50 und/oder im Wesentlichen gleichzeitig Abfühlen von mindestens einigen der wechselseitigen Kapazitäten durch die Abfühlschaltung50 . Man beachte, dass Abfühlen Detektieren von Spannungen, die wechselseitigen Kapazitäten30 zugeordnet sind, aufweisen kann. - In einer Ausführungsform kann ein Verfahren ebenfalls enthalten Detektieren der Stellen von mehreren gleichzeitigen oder nahezu gleichzeitigen Berührungen auf dem Touchscreen
90 durch die Abfühlschaltung50 und die Bank von Vergleichern54 , Detektieren von Spannungen, die wechselseitigen Kapazitäten30 , die hierzu korrespondieren, zugeordnet sind, Antreiben von ausgewählten der einzelnen Antriebsschaltungen, die innerhalb der Antriebsschaltung40 angeordnet sind und einen Teil davon bilden, auf der Basis der Stellen der Berührungen, die bereits detektiert wurden, Abfühlen von ausgewählten der einzelnen Abfühlschaltungen, die innerhalb der Abfühlschaltung40 angeordnet sind und einen Teil davon bilden, auf der Basis der Stellen von Berührungen, die bereits detektiert wurden, Erzeugen von Kennzeichen, die den Stellen der detektierten Berührungen zugeordnet sind und Erzeugen von Kennzeichen, die den Stärken der detektierten Berührungen zugeordnet sind. - Berührungen
61 bis65 , die in10 dargestellt sind, überdecken jeweils ein Berührungsgebiet von 3 Pixel mal 3 Pixel. Entsprechend zeigt8 eine Ausführungsform einer Pixel- oder Touchsensorschaltung mit keiner Fingerberührung, die angelegt oder in der Nähe davon ist, während9 eine Ausführungsform der Pixel- oder Touchsensorschaltung von8 mit einer Fingerberührung, die angelegt oder in der Nähe davon ist, zeigt. Man beachte, dass die Schaltung55 , die in8 dargestellt ist, auf einem Teil des Touchscreens90 angeordnet ist, wo wechselseitige Kapazitäten30 durchgehend in dem 3×3-Abfühlgebiet verfügbar sind. Jede der fünf Berührungen oder Berührgebiete61 ,62 ,63 ,64 und65 , die in10 dargestellt sind, repräsentiert ein 3×3 Cluster von Pixeln oder Abfühlschaltungen, wobei die Pixelkapazitäten davon von denen auf dem Touchscreen90 abweichen, die nicht mit Berührungen oder Berührgebieten assoziiert sind. In einem Berührgebiet ist eine Fingerelektrode verbunden mit einem elektrischen Feld, welches durch einen menschlichen Körperkondensator (Chb = 100 pF) geerdet ist. Die Pixelkondensatorwerte, die in8 und9 dargestellt sind, sind wie folgt: Cxyn- überlappende Elektroden ohne Berührung; Cxfgn-X-Elektrode zu Felderdung ohne Berührung; Cyfgn-Y-Elektrode zu Felderdung ohne Berührung; Cxyt1- überlappende Elektroden in Anwesenheit einer Berührung; Cxfgt1-X-Elektrode zu Felderde mit Berührung; Cyfgt1-Y-Elektrode zu Felderde mit Berührung; Cfx1-Finger zu X-Elektrode; Cfy1-Finger zu Y-Elektrode; Chb- menschlicher Körperkondensator. - Nun bezugnehmend auf
10 ist dort eine Ausführungsform eines 9×16 Touchscreens90 dargestellt, enthaltend eine erste Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren10a –10i (X-Leitungen 1–9) und eine zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren20a –20p (Y-Leitungen 1–16). In einer Ausführungsform hat die wechselseitige Kapazität30 , die mit einem gegebenen Pixel auf dem Touchscreen90 assoziiert ist, eine Kapazität von ungefähr 1,1 pF, wenn keine Fingerberührung über dem Pixel erfolgt. In der Anwesenheit einer Fingerberührung direkt über dem Pixel jedoch ändert sich die wechselseitige Kapazität, die diesem Pixel zugeordnet ist, auf ungefähr 0,9 pF. Die wechselseitigen Kapazitäten, die Pixeln zugeordnet sind, welche das Pixel, über dem die Berührung zentriert ist, umgeben, aber welche innerhalb des 3×3 Pixelclusters, der mit der Berührung assoziiert ist, enthalten sind, ändern sich auf ungefähr 1,04 pF, Man beachte, dass der Anschluss „bot” in8 und9 einer leitenden Bodenelektrode entspricht, welche in dem Touchscreen90 vorhanden oder nicht vorhanden sein kann. - In einer Ausführungsform folgt das Abfühlen, Antreiben und Vorprozessieren von Signalen, die durch und von dem Touchscreen
90 bereitgestellt werden, den Antriebs- und Abfühlprotokollen, die unten diskutiert werden. Das Prozessieren von Signalen, die von dem Touchscreen90 bereitgestellt werden und die von dem Liefern von Antriebssignalen an diesen resultieren, und das Abfühlen von Signalen, die von der Anwesenheit von einem oder mehreren Fingern, die in die Nähe von diesem platziert wurden, resultieren, wird beschrieben mit Bezug auf das Blockdiagramm, welches in5 dargestellt ist. - In einer Ausführungsform beginnt das Antreiben des Touchscreens
90 damit, dass die Antriebsschaltung40 alle der X-Leitungen 1–9 (die erste Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren,10a –10i ) antreibt, während elektrische Ladung in den Ladungsintegratorschaltungen der Abfühlschaltung50 , die betriebsfähig verbunden ist mit den Y-Leitungen 1–16 (der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren,20a –20p ), aufgenommen wird, gefolgt von dem Speichern der Y-Leitungssignale in die Haltekondensatoren der einzelnen Abfühlschaltungen der Abfühlschaltung50 . Man beachte, dass die Integrierkondensatoren, die oben beschrieben wurden, für eine Signalspeicherung verwendet werden können, Während des Antreibens ist die Antriebsschaltung40 betriebsfähig verbunden mit den X-Leitungen 1–9, die in einem Puffermodus konfiguriert sind, während die Abfühlschaltung50 betriebsfähig verbunden ist mit den Y-Leitungen, die in einem Integratormodus konfiguriert sind. Die Abfühlbefehlssequenz ist ähnlich der, die beschrieben wurde für die Schaltung, die oben in Verbindung mit6 und7 beschrieben wurde. - Ladungsdaten, die den Y-Leitungssignalen entsprechen, die in den Kondensatoren der Abführschaltung
50 aufgenommen wurden, werden dann als elektrische Potentiale den Vergleichern der Vergleicherbank54 präsentiert, wo Signale, welche eine vorbestimmte Grenzwertspannung Vt übersteigen, detektiert werden. Wie oben beschrieben, zeigt6 eine Ausführungsform einer einzigen Abfühlschaltung, welche konfiguriert ist zum Abfühlen solcher Signale und Präsentieren derselben an den hierzu entsprechenden Vergleicher54 . In einer Ausführungsform kann, während Daten für die detektierten Y-Leitungssignale an die Vergleicher präsentiert werden, die Aufnahme oder das Abfühlen von X-Leitungssignalen beginnen durch Konfigurieren der Antriebsschaltung40 , um mit den Y-Leitungen für einen Betrieb in dem Antriebsmodus betriebsfähig verbunden zu sein, und Anlegen der Antriebssignale an alle Y-Leitungen während Ladung in die Abfühlschaltung50 , die als Ladungsintegratorschaltungen konfiguriert ist, die betriebsfähig mit den X-Leitungen verbunden sind, aufgenommen wird. Solch eine Funktionalität kann erreicht werden durch Bereitstellen eines zweiten Kondensators in jeder der einzelnen Abfühlschaltungen der Abfühlschaltung50 . - Um die Positionen von mehreren gleichzeitigen oder nahezu gleichzeitigen Fingerberührungen
61 ,62 ,63 ,64 und65 , die auf dem Touchscreen90 von10 gemacht wurden, zu detektieren, sind elf simulierte sukzessive Abfühl- und Antriebszyklen, die entlang der X- und Y-Achsen des Touchscreens90 in10 durchgeführt wurden, als Histogramme in11 –21 veranschaulicht, welche Zyklen 1 bis 11 entsprechen. Wie gesehen werden wird durch Bezugnahme auf die Histogramme, entsprechen überlappende und nicht überlappende Berührungen, die entlang der X- und Y-Achsen abgefühlt wurden, mehreren abgefühlten Berührungen und sind klar als solche erkennbar. - Wenn Bezug genommen wird auf
10 und die Histogramme von abgefühlten Berührsignalen dargestellt in11 –21 , wird gesehen werden, dass drei Berührungen für X-Achsen-gefühlte Signale entlang denselben X-Leitungen überlappen (siehe Berührungen63 ,64 und65 , angeordnet entlang X-Leitungen 5 und 6) und dass eine Berührung für Y-Achsen-gefühlte Signale entlang derselben Y-Leitung überlappen (siehe Berührungen61 und62 angeordnet entlang Y-Leitungen 2, 3 und 4). Wie oben beschrieben, belegt das Berührgebiet für jede Berührung eine Fläche von 3 Pixeln×3 Pixeln. Weiteres Prozessieren hat auf Auswahlkriterien basiert, welche den Abfühlprozess als drei benachbarte Berührsignale charakterisiert hat, welche einen vorbestimmten Grenzwert Vt übersteigen. Fortschrittlichere Prozessierkriterien können ebenso verwendet werden zum Auswählen von Signalprozessiergebieten von Interesse unter Verwendung von abgefühlten Signalen, welche verschiedene Spannungsgrenzwerte übersteigen, wie beispielsweise ein Fenstervergleich (höher als der untere Grenzwert VtL und niedriger als der hohe Grenzwert VtH). Um nicht überlappende Berührungen klar zu entwirren unter Verwendung von Signalen, die entlang der X- und Y-Achsen abgefühlt wurden, können andere oder modifizierte Auswahlkriterien verwendet werden. Ein relativ einfaches Berührabfühlverfahren oder Algorithmus ist jedoch unten im Detail beschrieben. - Wie oben erwähnt, basiert das Berührabfühlverfahren oder der Algorithmus wie unten beschrieben auf einer Auswahl von Gebieten von Interesse, die eine Fläche von 3 Pixel mal 3 Pixel haben, wobei benachbarte abgefühlte Signale einen vorbestimmten Signalgrenzwert Vt übersteigen. In den eine Berührung abfühlenden Beispielen, die hierin weiter im Detail diskutiert sind, wurde Vt ausgewählt, um 30 mV zu sein. Man beachte, dass verschiedene Kombinationen von verschiedenen abgefühlten Ausleseleitungen, in Kombination mit dem Prozessieren von abgefühlten Signalen, verwendet werden können zum Separieren von mehreren Fingerberührungen, die in enger Nähe zueinander auftreten.
- Wie in
10 dargestellt, sind mehrere gleichzeitige oder nahezu gleichzeitige Berührungen61 –65 an verschiedenen Koordinaten oder Orten auf dem Touchscreen90 angeordnet. Die Berührung61 ist angeordnet an einem Pixel oder Touchscreen-Ort X(2–4), Y(2–4). Die Berührung62 ist angeordnet an einem Pixel oder Touchscreen-Ort X (2–4), Y (7–9). Die Berührung63 ist angeordnet an einem Pixel- oder Touchscreen-Ort X(5–7), Y(5–7). Die Berührung64 ist angeordnet an einem Pixel- oder Touchscreen-Ort X(5–7), Y(9–11). Die Berührung65 ist angeordnet an einem Pixel- oder Touchscreen-Ort X(4–6), Y(14–16). -
11 repräsentiert die Ergebnisse von einem gleichzeitigen Antreiben aller Y-Leitungen und gleichzeitigen Abfühlen aller X-Leitungen während des Zyklus 1. Wie in11 dargestellt, werden die Berührungen61 ,62 ,63 ,64 und65 alle von der Abfühlschaltung50 detektiert, da solche Berührungen bewirken, dass Signale von der Abfühlschaltung50 abgefühlt werden, die einen Grenzwert von 30 mV (oder Vt) übersteigen. Wie ferner in11 dargestellt, sind die Berührung61 , detektiert entlang X-Leitung 3, und die Berührung62 , detektiert entlang X-Leitung 8, die einzigen Berührungen, die entlang solchen Leitungen angeordnet sind und bewirken deshalb, dass Signale niedriger Amplitude auf solchen Leitungen detektiert werden als die Signale höherer Amplitude, die auf den X-Leitungen 4 bis 7 (wobei jede von diesen Leitungen mehreren Berührungen entspricht, die da entlang angeordnet sind) detektiert werden. Das Bestimmen, welche der Berührungen61 ,62 ,63 ,64 und65 eindeutigen X, Y-Orten auf dem Touchscreen90 entspricht, ist nicht möglich, nachdem nur der Zyklus 1 abgeschlossen wurde. -
12 repräsentiert die Ergebnisse des gleichzeitigen Antreibens aller X-Leitungen und gleichzeitigen Abfühlens aller Y-Leitungen während des Zyklus 2. Wie in12 dargestellt, werden die Berührungen61 ,62 und63 , und63 und65 durch die Abfühlschaltung50 detektiert, da solche Berührungen bewirken, dass Signale von der Abfühlschaltung50 abgefühlt werden, die einen Grenzwert von 30 mV (oder Vt) übersteigen. Wie ferner in11 dargestellt, bewirken die Berührungen63 ,64 und65 , dass Signale niedrigerer Amplitude auf den Y-Leitungen 6, 10 bzw. 15 detektiert werden als das Signal höherer Amplitude, welches auf der Y-Leitung 3 detektiert wird (welches den Mehrfach-Berührungen61 und62 , die entlang der Y-Leitung 3 angeordnet sind, entspricht). Das Bestimmen, welche der Berührungen61 ,62 ,63 ,64 und65 welchem X, Y-Ort auf dem Touchscreen90 entsprechen, ist noch nicht möglich, nachdem nur die Zyklen 1 und 2 abgeschlossen wurden. Aber die Information, die während der Zyklen 1 und 2 erhalten wurde, die dem Antriebs-/Abfühlprozessor102 präsentiert wurden, wird von dem Antriebs-/Abfühlprozessor102 verwendet, um zu bestimmen, welche unter den ausgewählten X- und Y-Leitungen als nächstes angetrieben werden und abgefühlt werden sollten während Zyklus 3, so dass der Prozess des Bestimmens des präzisen und eindeutigen (X, Y)-Ortes für jede der einzelnen Berührungen beginnen kann. - Nun bezugnehmend auf
13 sind dort die Ergebnisse dargestellt, die erhalten wurden durch Antreiben nur der X-Leitungen 2, 3 und 4 (wobei diese Leitungen ausgewählt worden sind, um von dem Antriebs-/Abfühlprozessor102 angetrieben zu werden auf der Basis der abgefühlten Signale und ihrer entsprechenden Orte, die in Zyklen 1 und 2 bestimmt wurden), und Abfühlen all der Y-Leitungen. Als ein Ergebnis wird die Berührung61 während des Zyklus 3 bestimmt als an der Y-Stelle Y(3) zentriert zu sein und entspricht dem einzigen abgefühlten Signal, welches die Grenzwertspannung Vt übersteigt. - Zyklus 4 von
14 folgt dem Zyklus 3.14 zeigt die Ergebnisse, die erhalten wurden durch Antreiben nur der Y-Leitungen 2, 3 und 4 (wobei diese Leitungen ausgewählt worden sind, um von dem Antrieb-/Abfühlprozessor102 angetrieben zu werden auf der Basis der abgefühlten Signale und ihrer entsprechenden Orte, die in Zyklen 1, 2 und 3 bestimmt wurden) und Abfühlen all der X-Leitungen. Als ein Ergebnis wird die Berührung61 während des Zyklus 4 bestimmt bei der X-Stelle X(3) zentriert zu sein, und die Berührung62 wird während des Zyklus 4 bestimmt, bei der X-Stelle X(8) zentriert zu sein, wobei die Berührungen61 und62 den einzigen abgefühlten Signalen entsprechen, welche die Grenzwertspannung Vt übersteigen. Nun sind die Cluster X, Y-Koordinaten der Berührung61 durch den Abfühl-/Antriebsprozessor102 bestimmt worden, und die Daten, welche solchen Cluster-Koordinaten entsprechen, werden gemultiplext für eine parallele Digitalisierung und weitere Verarbeitung von dem Antriebs-/Abfühlprozessor102 zu dem Touchscreen-Controller100 . - Zyklus 5 von
15 folgt Zyklus 4.15 zeigt die Ergebnisse, die erhalten wurden durch Antreiben der X-Leitung 7, 8 und 9 (wobei diese Leitungen ausgewählt worden sind, um von dem Antriebs-/Abfühlprozessor102 angetrieben zu werden auf der Basis der abgefühlten Signale und ihrer entsprechenden Orte, die in den Zyklen 1–4 bestimmt wurden) und Abfühlen all der Y-Leitungen. Als ein Ergebnis wird die Berührung62 während des Zyklus 5 bestimmt als an der X-Stelle X(3) zentriert zu sein, da die Berührung62 dem einzigen abgefühlten Signal entspricht, welches die Grenzwertspannung Vt übersteigt. Nun sind die Cluster X, Y-Koordinaten der Berührung62 bestimmt worden durch den Abfühl-/Antriebsprozessor102 und die Daten entsprechend solchen Cluster-Koordinaten werden gemultiplext für parallele Digitalisierung und weitere Prozessierung von dem Antriebs-/Abfühlprozessor102 zu dem Touchscreen-Controller100 . - Der Antriebs-/Abfühlprozessor
102 analysiert wiederum die abgefühlten Daten, die ihm von der Abfühlschaltung50 während der vorangehenden Zyklen präsentiert wurden und fährt in Zyklus 6 fort, die Antriebsschaltung40 zu instruieren, die X-Leitungen 3, 4 und 5 anzutreiben, und die Abfühlschaltung50 , alle Y-Leitungen abzufühlen. Die Ergebnisse dieser bestimmten Sequenz von Antriebs- und Abfühlbefehlen sind in16 dargestellt, wo gesehen werden wird, dass keines der Signale, die von der Abfühlschaltung50 abgefühlt wurden, die Detektion von irgendeiner Spannung entlang irgendeiner Y-Leitung triggert, die gleich der Grenzwertspannung Vt ist oder diese übersteigt. Als ein Ergebnis werden keine Daten entsprechend irgendwelchen detektierten Cluster-Koordinaten von dem Antriebs-/Abfühlprozessor102 zu dem Touchscreen-Controller100 während des Zyklus 6 transferiert. - Der Antriebs-/Abfühlprozessor
102 analysiert dann die abgefühlten Daten, die ihm von der Abfühlschaltung50 während der vorangehenden Zyklen 1 bis 6 präsentiert wurden und in Zyklus 7 instruiert der Antriebs-/Abfühlprozessor102 die Antriebsschaltung40 , die X-Leitungen 4, 5 und 6 anzutreiben, und die Abfühlschaltung50 , alle Y-Leitungen abzufühlen. Die Ergebnisse dieser bestimmten Sequenz von Antriebs- und Abfühlbefehlen sind in17 dargestellt, wo gesehen werden wird, dass eine Grenzwertspannung entlang der Y-Leitung 15 detektiert wird, was einer einzigen Berührung65 entspricht, die entlang der Y-Leitungen 14, 15 und 16 angeordnet ist. - Zyklus 8 von
18 folgt Zyklus 7.18 zeigt die Ergebnisse, die erhalten werden durch Antreiben der Y-Leitungen 14, 15 und 16 (wobei diese Leitungen ausgewählt worden sind, um von dem Antriebs-/Abfühlprozessor102 angetrieben zu werden auf der Basis der abgefühlten Signale und ihrer entsprechenden Orte, die in den Zyklen 1–7 bestimmt wurden) und Abfühlen all der X-Leitungen. Als ein Ergebnis wird die Berührung65 während des Zyklus 8 bestimmt, an der X-Stelle X(5) zentriert zu sein, da die Berührung65 dem einzigen abgefühlten Signal entspricht, welches die Grenzwertspannung Vt übersteigt. Nun sind die Cluster X, Y-Koordinaten der Berührung65 durch den Abfühl-/Antriebsprozessor102 bestimmt worden und Daten, die solchen Cluster-Koordinaten entsprechen, werden gemultiplext für eine parallele Digitalisierung und weiteres Prozessieren von dem Antriebs-/Abfühlprozessor102 zu dem Touchscreen-Controller100 . - Das Ergebnis von Zyklus 8 ist, dass ein weiteres Gebiet von Interesse für nachfolgende Antriebs- und Abfühlsignale durch den Antriebs-/Abfühlprozessor
102 identifiziert ist, welcher während Zyklus 9 die Antriebsschaltung40 instruiert, die X-Leitungen 5, 6 und 7 anzutreiben und die Abfühlschaltung50 , alle Y-Leitungen abzufühlen. Die Ergebnisse des Antreibens und Abfühlens für Zyklus 9 sind in19 dargestellt, wo die Berührungen63 und64 detektiert wurden als bei den X-Koordinaten X(6) bzw. X(10) zentriert zu sein, aufgrund von Grenzwertspannungen Vt, die entlang der X-Leitungen 6 und 10 detektiert wurden. Jedoch ist während des Zyklus 9 unzureichende Information geliefert, um zu erlauben, dass der eindeutige und präzise X, Y-Ort der Berührungen63 und64 durch den Abfühl-/Antriebsprozessor102 bestimmt wird. - Entsprechend instruiert der Antriebs-/Abfühlprozessor
102 während des Zyklus 10 die Antriebsschaltung40 , die Y-Leitungen 5, 6 und 7 anzutreiben und die Abfühlschaltung50 , alle X-Leitungen abzufühlen. Die Ergebnisse dieser bestimmten Sequenz von Antriebs- und Abfühlbefehlen sind in20 dargestellt, wo gesehen werden kann, dass eine Grenzwertspannung nur entlang der X-Leitung 6 detektiert wurde, was der Berührung63 zentriert bei der X-Leitung 6 entspricht. Folglich wird der eindeutige und präzise Ort der Berührung63 durch den Antriebs-/Abfühlprozessor102 während des Zyklus 10 bestimmt. Die Cluster X, Y-Koordinaten der Berührung65 werden durch den Abfühl-/Antriebsprozessor102 während des Zyklus 10 bestimmt und Daten, die solchen Cluster-Koordinaten entsprechend, werden gemultiplext für parallele Digitalisierung und weiteres Prozessieren von dem Antriebs-/Abfühlprozessor102 zu dem Touchscreen-Controller. - Der Antriebs-/Abfühlprozessor
102 analysiert wiederum die abgefühlten Daten, die ihm von der Abfühlschaltung50 während der vorhergehenden Zyklen 1–10 präsentiert wurden und in Zyklus 11 instruiert der Antriebs-/Abfühlprozessor102 die Antriebsschaltung40 , die Y-Leitungen 9, 10 und 11 anzutreiben und die Abfühlschaltung50 , alle X-Leitungen abzufühlen. Die Ergebnisse dieser bestimmten Sequenz von Antriebs- und Abfühlbefehlen sind in20 dargestellt, wo gesehen werden wird, dass eine Grenzwertspannung entlang der Y-Leitung 6 detektiert wird, was der einzigen Berührung64 entspricht, die entlang der Y-Leitungen 5, 6 und 7 angeordnet ist. Der eindeutige und präzise Ort der Berührung64 wird von dem Antriebs-/Abfühlprozessor102 während des Zyklus 11 bestimmt. Daten, die den Cluster X, Y-Koordinaten der Berührung64 entsprechen, die von dem Abfühl-Antriebsprozessor102 während des Zyklus 11 bestimmt wurden, werden gemultiplext für parallele Digitalisierung und weiteres Prozessieren von dem Antriebs-/Abfühlprozessor102 zu dem Touchscreen-Controller100 . - Es ist zu beachten, dass verschiedene Lehren, die hierin präsentiert werden, angewandt werden können auf optisch-transmissive oder nicht optisch-transmissive Touchpads, die angeordnet sind, zum Beispiel, auf einer Platine, einem Flexboard oder einem anderen geeigneten Substrat. Während geglaubt wird, dass die primäre Verwendung des kapazitiven Touchscreens
90 wahrscheinlich in dem Kontext von relativ kleinen portablen Vorrichtungen, Touchpads oder Touchscreens dafür ist, kann sie auch wertvoll in dem Kontext von größeren Vorrichtungen sein, einschließlich, zum Beispiel, Tastaturen, die Desktop-Computern zugeordnet sind oder anderen weniger portablen Vorrichtungen wie beispielsweise Trainingsausrüstungen, industriellen Steuerfeldern, Haushaltsgeräten und dergleichen. Ähnlich können, während geglaubt wird, dass viele Ausführungsformen der Erfindung betrachtet werden als wahrscheinlich für eine Manipulation durch einen Finger eines Benutzers konfiguriert zu sein, einige Ausführungsformen auch konfiguriert sein für eine Manipulation durch andere Mechanismen oder Körperteile. Zum Beispiel kann die Erfindung auf oder in der Handablage einer Tastatur angeordnet sein und von dem hinteren Teil einer Hand eines Benutzers belegt sein. Ferner sind verschiedene Ausführungsformen des kapazitiven Touchscreen-Systems110 und des kapazitiven Touchscreens90 nicht im Umfang limitiert auf Antriebselektroden, die in Reihen und Abfühlelektroden, die in Spalten angeordnet sind. Stattdessen sind Reihen und Spalten vertauschbar bezüglich Abfühl- und Antriebselektroden. Verschiedene Ausführungsformen des kapazitiven Touchscreen-Systems110 des kapazitiven Touchscreens90 sind in der Lage in Verbindung mit einem Stift oder anderer Berührvorrichtung zu arbeiten, so dass Berührungen von solch einem Stift oder anderem Touch-Gerät auf dem Touchscreen90 detektiert werden. Das System110 und der Touchscreen90 können ferner konfiguriert sein, um die Detektion von Fingerberührungen, Stiftberührungen und Berührungen, die durch andere Typen von Berührvorrichtungen, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, zu erlauben. - In einer alternativen Ausführungsform und nun bezugnehmend auf
5 können erste und zweite Multiplexer72 und74 konfiguriert sein, um jeweils zwei Eingaben zu empfangen und jeweils eine Abgabe bereitzustellen. Das heißt, der erste Multiplexer72 kann konfiguriert sein zum Empfangen von jeweils einer Eingabe von der Antriebsschaltung40 und der Abfühlschaltung50 und zum Bereitstellen einer Abgabe an die zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, während der zweite Multiplexer74 konfiguriert sein kann zum Empfangen einer Eingabe von jeder von der Antriebsschaltung40 und der Abfühlschaltung50 und zum Bereitstellen von einer Abgabe an die erste Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren. In solch einer Ausführungsform können der erste und zweite Multiplexer72 und74 , die Antriebsschaltung40 und die Abfühlschaltung50 unter der Steuerung des Antriebs-/Abfühlprozessors102 arbeiten. - Man beachte ferner, dass in dem Umfang der vorliegenden Erfindung Verfahren des Herstellens und Hergestellthabens der verschiedenen Komponenten, Vorrichtungen und Systeme, wie sie hierin beschrieben sind, enthalten sind.
- Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sollten betrachtet werden als Beispiele der vorliegenden Erfindung, anstatt den Umfang der Erfindung limitierend. Zusätzlich zu den vorangegangenen Ausführungsformen der Erfindung wird eine Überprüfung der detaillierten Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen zeigen, dass es andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gibt. Entsprechend fallen viele Kombinationen, Permutationen, Variationen und Modifikationen der vorangegangenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die hierin nicht explizit hervorgehoben wurden, nichtsdestoweniger unter den Umfang der vorliegenden Erfindung.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- US 5543588 [0004]
- US 6879930 [0007]
- US 5861875 [0008]
Claims (10)
- Kapazitives Touchscreen-System enthaltend, einen Touchscreen aufweisend eine erste Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, die in Reihen oder Spalten angeordnet sind, und eine zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, die in Reihen oder Spalten angeordnet sind unter einem Winkel bezüglich der Reihen oder Spalten der ersten Vielzahl von Elektroden, wechselseitige Kapazitäten, die zwischen der ersten und zweiten Vielzahl von Spuren existieren an Orten, wo die erste und zweite Vielzahlen von Spuren sich kreuzen, wobei solche wechselseitigen Kapazitäten sich ändern in der Anwesenheit von einem oder mehreren Fingern oder anderen Berührvorrichtungen, die in die Nähe davor gebracht wurden; einen ersten Multiplexer, welcher betriebsfähig verbunden ist mit der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren und mit der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren; einen zweiten Multiplexer, welcher betriebsfähig verbunden ist mit der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren und mit der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren; eine Vielzahl von Abfühlschaltungen, welche betriebsfähig verbunden sind mit dem ersten Multiplexer, wobei eine jede von solchen Abfühlschaltungen betriebsfähig und wählbar verbindbar ist mit einer entsprechenden der ersten Vielzahl von Spuren oder der zweiten Vielzahl von Spuren unter der Steuerung von einem Antriebs-/Abfühlprozessor, welcher betriebsfähig damit verbunden ist, wobei jede Abfühlschaltung eine Ladungsintegratorschaltung aufweist, die mit einem entsprechenden Vergleicher betriebsfähig verbunden ist, und eine Antriebsschaltung, welche betriebsfähig verbunden ist mit dem zweiten Multiplexer und konfiguriert ist zum Antreiben von mindestens einigen der ersten Vielzahl von Spuren oder der zweiten Vielzahl von Spuren dahindurch; wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor betriebsfähig verbunden ist mit dem ersten und zweiten Multiplexer, der Vielzahl von Abfühlschaltungen und der Antriebsschaltung, wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor konfiguriert ist zum Steuern des Betriebes der Vielzahl von Abfühlschaltungen zum Abfühlen von mindestens einigen der wechselseitigen Kapazitäten durch die erste oder zweite Vielzahl von Spuren, die Abfühlschaltung und den ersten Multiplexer, und zum Steuern des Betriebes der Antriebsschaltung zum Antreiben von mindestens einigen der ersten oder zweiten Vielzahl von Spuren durch den zweiten Multiplexer, wobei die Antriebsschaltung und der erste und der zweite Multiplexer gesteuert werden durch den Antriebs-/Abfühlprozessor, so dass, wenn die wechselseitigen Kapazitäten von den Abfühlschaltungen durch die erste Vielzahl von Spuren abgefühlt werden, die Antriebsschaltung die zweite Vielzahl von Spuren antreibt, und ferner so dass, wenn die wechselseitigen Kapazitäten von den Abfühlschaltungen durch die zweite Vielzahl von Spuren abgefühlt werden, die Antriebsschaltung die erste Vielzahl von Spuren antreibt.
- Kapazitives Touchscreen-System enthaltend: einen Touchscreen aufweisend eine erste Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, die in Reihen oder Spalten angeordnet sind, und eine zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, die in Reihen oder Spalten angeordnet sind unter einem Winkel bezüglich der Reihen oder Spalten der ersten Vielzahl von Elektroden, wechselseitige Kapazitäten, welche zwischen der ersten und zweiter Vielzahl von Spuren existieren an Orten, wo die erste und zweite Vielzahl von Spuren sich kreuzen, wobei solche wechselseitigen Kapazitäten sich ändern in der Anwesenheit von einem oder mehreren Fingern oder anderen Berührvorrichtungen, die in die Nähe davon gebracht wurden; einen ersten Multiplexer, welcher mit der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren betriebsfähig verbunden ist; einen zweiten Multiplexer, welcher mit der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren betriebsfähig verbunden ist; eine Vielzahl von Abfühlschaltungen, welche betriebsfähig verbunden sind mit dem ersten Multiplexer und dem zweiten Multiplexer, wobei jede von solchen Abfühlschaltungen betriebsfähig und wählbar verbindbar ist mit einer entsprechenden der ersten oder zweiten Vielzahl von Spuren unter der Steuerung eines Antriebs-/Abfühlprozessors, welcher betriebsfähig damit verbunden ist, wobei jede Abfühlschaltung eine Ladungsintegratorschaltung aufweist, die mit einem entsprechenden Vergleicher betriebsfähig verbunden ist, und eine Antriebsschaltung, welche betriebsfähig verbunden ist mit dem ersten und zweiten Multiplexer und konfiguriert ist zum Antreiben von mindestens einigen der ersten Vielzahl von Spuren oder zweiten Vielzahl von Spuren dahindurch; wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor betriebsfähig verbunden ist mit dem ersten und dem zweiten Multiplexer, der Vielzahl von Abfühlschaltungen und der Antriebsschaltung, wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor konfiguriert ist zum Steuern des Betriebes der Vielzahl von Abfühlschaltungen zum Abfühlen von mindestens einigen der wechselseitigen Kapazitäten durch die erste oder zweite Vielzahl von Spuren, die Abfühlschaltungen und den ersten oder zweiten Multiplexer, und zum Steuern des Betriebes der Antriebsschaltung zum Antreiben von mindestens einigen der ersten oder zweiten Vielzahlen von Spuren durch den ersten oder zweiten Multiplexer, wobei die Antriebsschaltung und der erste und zweite Multiplexer gesteuert werden durch den Antriebs-/Abfühlprozessor, so dass, wenn die wechselseitigen Kapazitäten von den Abfühlschaltungen durch die erste Vielzahl von Spuren abgefühlt werden, die Antriebsschaltung die zweite Vielzahl von Spuren antreibt, und ferner so dass, wenn die wechselseitigen Kapazitäten von den Abfühlschaltungen durch die zweite Vielzahl von Spuren abgefühlt werden, die Antriebsschaltung die erste Vielzahl von Spuren antreibt.
- Kapazitives Touchscreen-System nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede Ladungsintegratorschaltung einen Operationsverstärker und einen Kondensator aufweist, der mit einem negativen Eingang und einem Ausgang des Operationsverstärkers betriebsfähig verbunden ist, wobei optional der Kondensator ein Abtast-und-Haltekondensator ist; und/oder wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor konfiguriert ist zum Steuern der Antriebsschaltung, so dass die Spuren der ersten oder zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren im Wesentlichen gleichzeitig angetrieben werden; und/oder wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor konfiguriert ist zum Steuern der Vielzahl von Abfühlschaltungen, so dass die Spuren der ersten oder zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren im Wesentlichen gleichzeitig abgefühlt werden.
- Kapazitives Touchscreen-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vergleicher in der Vielzahl von Abfühlschaltungen konfiguriert sind zum Detektieren von Spannungen, die ihren entsprechenden wechselseitigen Kapazitäten bei entsprechenden vorbestimmten Grenzwertspannungen zugeordnet sind; und/oder wobei mindestens einige der Vergleicher in der Vielzahl von Abfühlschaltungen konfiguriert sind zum Detektieren von Spannungen, die ihren entsprechenden wechselseitigen Kapazitäten bei vorbestimmten hohen und niedrigen Spannungsgrenzwerten zugeordnet sind; und/oder wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor ferner konfiguriert ist zum Steuern der Vielzahl von Abfühlschaltungen zum Detektieren der Orte von mehreren gleichzeitigen oder nahezu gleichzeitigen Berührungen auf dem Touchscreen, wobei insbesondere die Detektion der Orte der mehreren gleichzeitigen oder nahezu gleichzeitigen Berührungen auf dem Touchscreen ausgeführt wird unter Verwendung von Vergleichern, welche Spannungen detektieren, die den wechselseitigen Kapazitäten, die hierzu korrespondieren, zugeordnet sind; und/oder wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor ferner konfiguriert ist zum Steuern des Antreibens von ausgewählten Spuren der ersten und zweiten Vielzahl von Spuren auf der Basis der Orte der Berührungen, die bereits detektiert worden sind; und/oder wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor ferner konfiguriert ist zum Steuern des Abfühlens von ausgewählten Spuren der ersten und zweiten Vielzahl von Spuren auf der Basis der Orte von Berührungen, die bereits detektiert worden sind.
- Kapazitives Touchscreen-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor ferner konfiguriert ist zum Erzeugen von Kennzeichen, welche den Orten der detektierten Berührungen zugeordnet sind; und/oder wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor ferner konfiguriert ist zum Erzeugen von Kennzeichen, welche den Stärken der detektierten Berührungen zugeordnet sind; und/oder wobei der Winkel ungefähr 90° ist; und/oder wobei die erste und zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren in im Wesentlichen parallelen jedoch vertikal beabstandeten ersten bzw. zweiten Ebenen angeordnet sind oder die erste und zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren in im Wesentlichen derselben Ebene angeordnet sind.
- Kapazitives Touchscreen-System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren auf einem Substrat angeordnet sind, welches ein elektrisch isolierendes Material aufweist; und/oder wobei das Substrat im Wesentlichen optisch transparent ist; und/oder wobei die Antriebs- und Abfühlschaltungen in eine integrierte Schaltung aufgenommen sind; und/oder wobei das Touchscreen-System aufgenommen ist oder einen Teil bildet von einem LCD, einem Computer-Display, einem Laptop-Computer, einem persönlichen Datenassistenten (PDA), einem Mobiltelefon, einem Radio, einem MP3-Player, einem tragbaren Musikplayer, einer stationären Vorrichtung, einem Fernseher, einer Stereoanlage, einer Trainingsmaschine, einer industriellen Steuerung, einem Steuerfeld, einer Außensteuervorrichtung und einem Haushaltsgerät.
- Verfahren des Detektierens von Berührungen auf einem kapazitiven Touchscreen-System aufweisend einen Touchscreen enthaltend eine erste Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, welche in Reihen oder Spalten angeordnet sind, und eine zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, welche in Reihen oder Spalten angeordnet sind unter einem Winkel bezüglich der Reihen oder Spalten der ersten Vielzahl von Elektroden, wechselseitige Kapazitäten, welche zwischen der ersten und zweiten Vielzahl von Spuren existieren an Orten, wo die erste und zweite Vielzahl von Spuren sich kreuzen, wobei solche wechselseitigen Kapazitäten sich ändern in der Anwesenheit von einem oder mehreren Fingern oder anderen Berührvorrichtungen, die in die Nähe davon gebracht wurden, einen ersten Multiplexer, welcher betriebsfähig verbunden ist mit der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren und mit der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, einen zweiten Multiplexer, welcher betriebsfähig verbunden ist mit der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren und mit der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, eine Vielzahl von Abfühlschaltungen, welche betriebsfähig verbunden sind mit dem ersten Multiplexer, wobei eine jede von solchen Abfühlschaltungen betriebsfähig und wählbar verbindbar ist mit einer entsprechenden der ersten Vielzahl von Spuren oder zweiten Vielzahl von Spuren unter der Steuerung eines Antriebs-/Abfühlprozessors, welcher betriebsfähig damit verbunden ist, wobei jede Abfühlschaltung eine Ladungsintegratorschaltung aufweist, welche betriebsfähig verbunden ist mit einem entsprechenden Vergleicher, und eine Antriebsschaltung, welche betriebsfähig verbunden ist mit dem zweiten Multiplexer und konfiguriert ist zum dahindurch Antreiben von mindestens einigen der ersten Vielzahl von Spuren oder zweiten Vielzahl von Spuren, wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor betriebsfähig verbunden ist mit dem ersten und dem zweiten Multiplexer, der Vielzahl von Abfühlschaltungen und der Antriebsschaltung, wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor konfiguriert ist zum Steuern des Betriebes der Vielzahl von Abfühlschaltungen zum Abfühlen von mindestens einigen der wechselseitigen Kapazitäten durch die erste oder zweite Vielzahl von Spuren, die Abfühlschaltungen und den ersten Multiplexer, und zum Steuern des Betriebes der Antriebsschaltung zum Antreiben von mindestens einigen der ersten oder zweiten Vielzahl von Spuren durch den zweiten Multiplexer, wobei die Antriebsschaltung und der erste und zweite Multiplexer gesteuert werden durch den Antriebs-/Abfühlprozessor, so dass wenn die wechselseitigen Kapazitäten von den Abfühlschaltungen durch die erste Vielzahl von Spuren abgefühlt werden, die Antriebsschaltung die zweite Vielzahl von Spuren antreibt, und ferner so dass, wenn die wechselseitigen Kapazitäten von den Abfühlschaltungen durch die zweite Vielzahl von Spuren abgefühlt werden, die Antriebsschaltung die erste Vielzahl von Spuren antreibt, das Verfahren enthaltend: (a) Antreiben der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren durch die Antriebsschaltung; (b) Abfühlen der wechselseitigen Kapazitäten durch die zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren und die Abfühlschaltungen; (c) Antreiben der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren durch die Antriebsschaltung; (d) Abfühlen der wechselseitigen Kapazitäten durch die erste Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren und die Abfühlschaltungen, und (e) Detektieren der Orte von einer oder mehreren Berührungen auf dem Touchscreen auf der Basis der abgefühlten wechselseitigen Kapazitäten, welche vorbestimmte Spannungsgrenzwerte übersteigen.
- Verfahren des Detektierens von Berührungen auf einem kapazitiven Touchscreen-System aufweisend einen Touchscreen enthaltend eine erste Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren angeordnet in Reihen oder Spalten, und eine zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren angeordneten Reihen oder Spalten, die unter einem Winkel bezüglich der Reihen oder Spalten der ersten Vielzahl von Elektroden angeordnet sind, wechselseitige Kapazitäten, welche zwischen der ersten und zweiten Vielzahl von Spuren existieren an Orten, wo die erste und zweite Vielzahl von Spuren sich kreuzen, wobei solche wechselseitigen Kapazitäten sich ändern in der Anwesenheit von einem oder mehreren Fingern oder anderen Berührvorrichtungen, die in die Nähe davon gebracht wurden, einen ersten Multiplexer, welcher betriebsfähig verbunden ist mit der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, einen zweiten Multiplexer, welcher betriebsfähig verbunden ist mit der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren, eine Vielzahl von Abfühlschaltungen, welche betriebsfähig verbunden sind mit dem ersten Multiplexer und mit dem zweiten Multiplexer, wobei eine jede von solchen Abfühlschaltungen betriebsfähig und wählbar verbindbar ist mit einer entsprechenden der ersten Vielzahl von Spuren oder zweiten Vielzahl von Spuren unter der Steuerung eines Antriebs-/Abfühlprozessors, welcher betriebsfähig damit verbunden ist, wobei jede Abfühlschaltung eine Ladungsintegratorschaltung aufweist, welche mit einem entsprechenden Vergleicher betriebsfähig verbunden ist, und eine Antriebsschaltung, welche betriebsfähig verbunden ist mit dem ersten und zweiten Multiplexer und konfiguriert ist zum Antreiben von mindestens einigen der erste Vielzahl von Spuren oder der zweiten Vielzahl von Spuren durch den ersten oder zweiten Multiplexer, wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor betriebsfähig verbunden ist mit dem ersten oder zweiten Multiplexer, der Vielzahl von Abfühlschaltungen und der Antriebsschaltung, wobei der Antriebs-/Abfühlprozessor konfiguriert ist zum Steuern des Betriebes der Vielzahl von Abfühlschaltungen zum Abfühlen von mindestens einigen der wechselseitigen Kapazitäten durch die erste oder zweite Vielzahl von Spuren, die Abfühlschaltungen und den ersten oder zweiten Multiplexer, und zum Steuern des Betriebes der Antriebsschaltung zum Antreiben von mindestens einigen der ersten oder zweiten Vielzahl von Spuren durch den ersten oder zweiten Multiplexer, wobei die Antriebsschaltung und der erste und zweite Multiplexer durch den Antriebs-/Abfühlprozessor gesteuert sind, so dass, wenn die wechselseitigen Kapazitäten von den Abfühlschaltungen durch die erste Vielzahl von Spuren abgefühlt werden, die Antriebsschaltung die zweite Vielzahl von Spuren antreibt, und ferner so dass, wenn die wechselseitigen Kapazitäten von den Abfühlschaltungen durch die zweite Vielzahl von Spuren abgefühlt werden, die Antriebsschaltung die erste Vielzahl von Spuren antreibt, das Verfahren enthaltend: (a) Antreiben der ersten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren durch die Antriebsschaltung; (b) Abfühlen der wechselseitigen Kapazitäten durch die zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren und die Abfühlschaltungen; (c) Antreiben der zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren durch die Antriebsschaltung; (d) Abfühlen der wechselseitigen Kapazitäten durch die erste Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren und die Abfühlschaltungen, und (e) Detektieren der Orte von einer oder mehreren Berührungen auf dem Touchscreen auf der Basis von abgefühlten wechselseitigen Kapazitäten, welche vorbestimmte Spannungsgrenzwerte übersteigen.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, ferner enthaltend im Wesentlichen gleichzeitig Antreiben von mindestens einigen von der ersten und zweiten Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren mit der Antriebsschaltung; und/oder ferner enthaltend im Wesentlichen gleichzeitig Abfühlen von mindestens einigen der wechselseitigen Kapazitäten durch die erste oder zweite Vielzahl von elektrisch leitenden Spuren mit den Abfühlschaltungen; und/oder wobei das Abfühlen ein Detektieren von Spannungen, die den wechselseitigen Kapazitäten zugeordnet sind, die vorbestimmte Grenzwertspannungen überschreiten, aufweist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, ferner enthaltend Detektieren der Orte von mehreren gleichzeitigen oder nahezu gleichzeitigen Berührungen auf dem Touchscreen durch Vergleicher in den Abfühlschaltungen, welche Spannungen detektieren, die den wechselseitigen Kapazitäten, die diesen entsprechen, zugeordnet sind, und die vorbestimmte Grenzwertspannungen überschreiten; und/oder ferner enthaltend Antreiben von ausgewählten der ersten oder zweiten Vielzahl von Spuren durch die Antriebsschaltung auf der Basis der Orte von Berührungen, die bereits detektiert worden sind; und/oder ferner enthaltend Steuern des Abfühlens von ausgewählten der ersten und zweiten Vielzahl von Spuren mit den Abfühlschaltungen auf der Basis von Orten von Berührungen, die bereits detektiert worden sind; und/oder ferner enthaltend Erzeugen von Kennzeichen, die den Orten von detektierten Berührungen zugeordnet sind; und/oder ferner enthaltend Erzeugen von Kennzeichen, die den Stärken von detektierten Berührungen zugeordnet sind.
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