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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung betrifft allgemein Berührungssensoren.
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HINTERGRUND
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Ein Berührungssensor erfasst die Anwesenheit und den Ort einer Berührung oder die Nähe eines Objekts (wie etwa eines Fingers eines Benutzers) innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors, der zum Beispiel einem Bildschirm überlagert ist. In einer Anwendung mit einem berührungsempfindlichen Display ermöglicht der Berührungssensor es seinem Benutzer, direkt mit dem auf dem Bildschirm Dargestellten zu interagieren, anstatt indirekt mit einer Maus oder einem Touchpad. Ein Berührungssensor kann als Teil eines Desktopcomputers, Laptopcomputers, Tabletcomputers, persönlichen digitalen Assistenten (personal digital assistent PDA), Smartphones, Satellitennavigationsgeräts, tragbaren Mediaplayers, einer tragbaren Spielekonsole, eines Kioskcomputers, Verkaufspunktgeräts oder anderen geeigneten Geräts vorgesehen oder angebracht sein. Ein Steuertableau eines Haushalts- oder anderen Geräts kann einen Berührungssensor enthalten.
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Es gibt verschiedene Arten von Berührungssensoren, wie (zum Beispiel) resistive Berührungsbildschirme, akkustische Oberflächenwellen-Berührungsbildschirme, kapazitive Berührungsbildschirme, Infrarot-Berührungsbildschirme und optische Berührungsbildschirme. Hier umfasst der Bezug auf einen Berührungssensor, wenn adäquat, einen Berührungsbildschirm und umgekehrt. Ein kapazitiver Berührungsbildschirm kann einen mit einem im Wesentlichen transparenten Leiter in einem speziellen Muster beschichteten Isolator enthalten. Wenn ein Objekt die Oberfläche eines kapazitiven Bildschirms berührt oder in ihre Nähe kommt, tritt eine Veränderung der Kapazität innerhalb des Berührungsbildschirms am Ort der Berührung oder der Nähe auf. Ein Controller verarbeitet die Änderung der Kapazität, um die Berührungsposition(en) auf dem Berührungsbildschirm zu bestimmen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 veranschaulicht einen beispielhaften Berührungssensor gemäß bestimmter Ausführungsformen;
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2 veranschaulicht ein beispielhaftes Gerät, welches den Berührungssensor von 1 gemäß bestimmter Ausführungsformen verwendet;
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3 veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform des Berührungssensors der 1 gemäß bestimmter Ausführungsformen;
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4 veranschaulicht eine andere beispielhafte Ausführungsform des Berührungssensors der 1, gemäß bestimmter Ausführungsformen;
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5A–5D veranschaulichen Schaltarchitekturen mit pseudo-angesteuerter Abschirmung des Berührungssensors von 1 gemäß bestimmter Ausführungsformen;
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6 veranschaulicht Beispielspannungen an den Elektroden der 5A, 5B und 5D gemäß bestimmter Ausführungsformen;
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7–9 veranschaulichen Effekte von Wasser oder Feuchtigkeit auf Berührungssensoren gemäß bestimmter Ausführungsformen; und
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10 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren, welches in bestimmten Ausführungsformen verwendet wird, um Erfassung durch Nähe und Schweben unter Verwendung der pseudo-angesteuerten Abschirmungen der 5A–5D gemäß bestimmter Ausführungsformen auszuführen.
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BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erfassung durch Nähe schließt für kapazitive Berührungsbildschirme die Fähigkeit ein, die Anwesenheit eines externen Objekts in der unmittelbaren Nachbarschaft der Bildschirmoberfläche zu erfassen, ohne die exakte räumliche Position des Objekts zu bestimmen. Zum Beispiel kann der typische Erfassungsbereich sich von 40 mm bis 200 mm und mehr erstrecken. Erfassung durch Schweben schließt hingegen das Bestimmen der räumlichen Position des Objekts bezüglich der Oberfläche, bevor das Objekt die Oberfläche berührt, ein. Ein typischer Bereich für Erfassung durch Schweben kann zwischen 10 mm und 30 mm sein.
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Information aus Erfassung durch Nähe und Schweben kann von einem berührungsempfindlichen Gerät wie etwa einem Smartphone oder einem Tabletcomputer auf viele verschiedene Art und Weise verwendet werden. Zum Beispiel kann Information über ein Annäherungsereignis verwendet werden, um das Gerät aufzuwecken, zum Ändern des Verhaltens des Systems, zum Beleuchten des Bildschirms, zum Anzeigen von Warnungen und Ähnlichem. Als ein anderes Beispiel, kann Information über ein Schwebeereignis verwendet werden, um zu bestimmen, wo der Finger einer Person bezüglich der Oberfläche des Bildschirms positioniert ist. Erfassung durch Nähe und Schweben schließen aber üblicherweise getrennte Messprozesse und/oder -zyklen durch einen Berührungssensor ein.
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Die Lehren der Offenbarung erkennen, dass es wünschenswert wäre, Erfassung durch Annährung und Schweben durch einen Berührungssensor zu kombinieren. Bestimmte Ausführungsformen der Offenbarung verwenden eine pseudo-angesteuerte Abschirmung, um zu verursachen, dass an nicht gemessenen Elektroden eines Berührungssensors eine im Wesentlichen gleiche Spannung anliegt, wie die Spannung, die an Elektroden des Berührungssensors anliegt, die gemessen werden. Im Ergebnis ist der Berührungssensor in der Lage, gleichzeitig Nähe und Schweben von Objekten bezüglich der Oberfläche des Bildschirms des Berührungssensors zu erfassen. Die untenstehenden 1 bis 10 veranschaulichen einen Berührungssensor eines berührungsempfindlichen Geräts, der eine pseudo-angesteuerte Abschirmung verwendet, um gleichzeitig Erfassung durch Nähe und Schweben auszuführen.
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1 illustriert einen beispielhaften Berührungssensor 10 mit einem beispielhaften Controller 12. Hierbei kann der Bezug auf einen Berührungssensor einen Berührungsbildschirm einschließen, und umgekehrt, wenn adäquat. Der Berührungssensor 10 und der Controller 12 erfassen die Anwesenheit und den Ort einer Berührung oder der Nähe eines Objekts innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors 10. Hierbei schließt der Berührungssensor sowohl den Berührungssensor als auch seinen Controller ein, wenn adäquat. Ähnlich schließt der Bezug auf einen Controller, sowohl den Controller als auch seinen Berührungssensor ein, wenn adäquat. Der Berührungssensor 10 schließt einen oder mehrere berührungsempfindliche Bereiche ein, wenn adäquat. Der Berührungssensor 10 schließt eine Anordnung von Berührungselektroden (d. h. Ansteuer- und/oder Abtastelektroden) ein, die auf einem Substrat angeordnet ist, welches in einigen Ausführungsformen ein dielektrisches Material ist.
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In bestimmten Ausführungsformen sind ein oder mehrere Teile des Substrats des Berührungssensors aus Polyethylenterephthalat (PET) oder einem anderen geeigneten Material gefertigt. Diese Offenbarung betrachtet jegliches geeignete Substrat, bei dem jegliche geeigneten Teile aus jeglichem geeigneten Material hergestellt sind. In speziellen Ausführungsformen sind die Ansteuer- oder Abtastelektroden im Berührungssensor 10 ganz oder teilweise aus Indium-Zinn-Oxyd (indium tin oxide ITO) hergestellt. In speziellen Ausführungsformen sind die Ansteuer- oder Abtastelektroden im Berührungssensor 10 aus feinen Leitungen aus Metall oder anderem leitenden Material hergestellt. Als ein Beispiel (nicht einschränkend), können ein oder mehrere Teile des leitenden Materials Kupfer oder kupferbasiert sein, und eine Dicke von ungefähr 5 μm oder weniger und eine Breite von ungefähr 10 μm oder weniger haben. Als ein anderes Beispiel, können ein oder mehrere Teile des leitenden Materials Silber oder silberbasiert sein und in ähnlicher Weise eine Dicke von ungefähr 5 μm oder weniger und eine Breite von ungefähr 10 μm oder weniger haben. Diese Offenbarung betrachtet jegliche geeigneten Elektroden, hergestellt aus jeglichem geeigneten Material.
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In bestimmten Ausführungsformen implementiert der Berührungssensor 10 eine kapazitive Form der Erfassung durch Berührung. In einer Gegenkapazitätsimplementierung schließt der Berührungssensor 10 eine Anordnung von Ansteuer- und Abtastelektroden ein, die eine Anordnung kapazitiver Knoten bildet. In bestimmten Ausführungsformen bilden eine Ansteuerelektrode und eine Abtastelektrode einen kapazitiven Knoten. Die Ansteuer- und Abtastelektroden, die den kapazitiven Knoten bilden, sind nah benachbart, aber haben keinen elektrischen Kontakt zueinander. Anstatt dessen sind die Ansteuer- und Abtastelektroden miteinander über einen Zwischenraum kapazitiv gekoppelt. Eine gepulste oder Wechselspannung, die an die Ansteuerelektrode (über den Controller 12) angelegt wird, induziert eine Ladung auf der Abtastelektrode, und die induzierte Ladungsmenge ist empfindlich gegenüber externen Einflüssen (wie etwa eine Berührung oder die Nähe eines Objekts). Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in seine Nähe kommt, tritt eine Änderung der Kapazität an den kapazitiven Knoten auf und der Controller 12 misst die Änderung der Kapazität. Durch Messen von Änderungen der Kapazität über die Anordnung bestimmt der Controller 12 die Position der Berührung oder der Nähe innerhalb des (der) berührungsempfindlichen Bereiches (Bereiche) des Berührungssensors 10.
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In speziellen Ausführungsformen bilden eine oder mehrere Ansteuerelektroden zusammen eine Ansteuerleitung, die horizontal oder vertikal oder in einer jeglichen geeigneten Orientierung verläuft. In ähnlicher Weise bilden eine oder mehrere Abtastelektroden zusammen eine Abtastleitung, die horizontal oder vertikal in jeder geeigneten Orientierung verläuft. In speziellen Ausführungsformen verlaufen Ansteuerleitungen im Wesentlichen senkrecht zu Abtastleitungen. Hier umfasst der Bezug auf eine Ansteuerleitung eine oder mehrere Ansteuerelektroden, die die Ansteuerleitung bilden, und umgekehrt, wie adäquat. In ähnlicher Weise umfasst der Bezug auf eine Abtastleitung eine oder mehrere Abtastelektroden, die die Abtastleitung bilden, und umgekehrt, wie adäquat.
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In bestimmten Ausführungsformen hat der Berührungssensor 10 eine Einschicht-Gegenkapazitätskonfiguration, bei der Ansteuer- und Abtastelektroden in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind. In einer solchen Konfiguration bildet ein Paar von Ansteuer- und Abtastelektroden, die kapazitiv über einen dazwischenliegenden Raum miteinander gekoppelt sind, einen kapazitiven Knoten. In einer Konfiguration für eine Eigenkapazitätsimplementierung, wie in 4 illustriert, sind Elektroden nur einer einzigen Art (z. B. Abtastelektroden) in einem Muster auf dem Substrat angeordnet. Obwohl diese Offenbarung spezielle Konfigurationen spezieller Elektroden, die spezielle Knoten bilden, beschreibt, betrachtet diese Offenbarung jegliche geeignete Konfiguration jeglicher geeigneter Elektroden, die jegliche geeigneten Knoten bilden. Darüber hinaus betrachtet diese Offenbarung jegliche geeigneten Elektroden, die auf jeglicher geeigneten Anzahl jeglicher geeigneter Substrate in jeglichen geeigneten Mustern angeordnet sind.
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Wie oben beschrieben, kann eine Änderung der Kapazität an einem kapazitiven Knoten eines Berührungssensors 10 eine Berührungs- oder Annäherungseingabe an der Position des kapazitiven Knotens anzeigen. Der Controller 12 kann betrieben werden, um die Änderung der Kapazität zu erfassen und zu verarbeiten, um die Gegenwart und den Ort der Berührungs- oder Annäherungseingabe zu bestimmen. Bestimmte Ausführungsformen des Controllers 12 kommunizieren Information über die Eingabe durch Annäherung oder Berührung an eine oder mehrere andere Komponenten (wie etwa ein oder mehrere zentrale Verarbeitungseinheiten (central processing units CPUs) oder digitale Signalprozessoren (DSPs)) eines Geräts, welches den Berührungssensor 10 und den Controller 12 enthält, die auf die Eingabe durch Berührung oder Nähe dadurch reagieren können, dass sie eine Funktion des Geräts (oder eine Anwendung, die auf dem Gerät läuft), die mit der Eingabe assoziiert ist, anstoßen. Obgleich diese Offenbarung einen speziellen Controller mit spezieller Funktionalität unter Bezug auf ein spezielles Gerät und einen speziellen Berührungssensor beschreibt, betrachtet diese Offenbarung jeglichen geeigneten Controller mit jeglicher geeigneten Funktionalität unter Bezug auf jegliches geeignete Gerät und jeglichen geeigneten Berührungssensor.
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In bestimmten Ausführungsformen ist der Controller 12 ein- oder mehrere integrierte Schaltkreise (integrated circuits ICs), wie zum Beispiel universelle Mikroprozessoren, Mikrocontroller, programmierbare Logikbauelemente oder Arrays oder anwendungsspezifische ICs (ASICs). In einigen Ausführungsformen ist der Controller 12 auf einer flexiblen Leiterplatte (flexible printed circuit FPC) angeschlossen, die an das Substrat des Berührungssensors 10 gebondet ist, wie weiter unten beschrieben. In einigen Gegenkapazitäts-Ausführungsformen enthält der Controller 12 eine Prozessoreinheit, eine Ansteuereinheit, eine Ausleseeinheit und eine Speichereinheit. Die Ansteuereinheit führt den Ansteuerelektroden des Berührungssensors 10 Ansteuersignale zu. Die Ausleseeinheit liest Ladung an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 aus, und stellt der Prozessoreinheit Messsignale zur Verfügung, die Kapazitäten an den kapazitiven Knoten darstellen. Die Prozessoreinheit steuert die Zuführung von Ansteuersignalen an die Ansteuerelektroden durch die Ansteuereinheit und von Prozessmesssignalen von der Ausleseeinheit, um die Gegenwart und den Ort einer Eingabe durch Berührung oder Annäherung innerhalb des (der) berührungsempfindlichen Bereiches (Bereiche) des Berührungssensors 10 zu erfassen und zu verarbeiten. Die Prozessoreinheit verfolgt auch Veränderungen in der Position einer Eingabe durch Berührung oder Annäherung innerhalb des (der) berührungsempfindlichen Bereichs (Bereiche) des Berührungssensors 10 nach. Die Speichereinheit, die ein oder mehrere Speichergeräte enthält, speichert Programminformationen zur Ausführung durch die Prozessoreinheit, einschließlich Programminformationen zum Steuern der Ansteuereinheit, um den Ansteuerelektroden Ansteuersignale zuzuführen, Programminformationen zur Verarbeitung von Messsignalen von der Ausleseeinheit und andere geeignete Programminformationen, wenn adäquat. In Eigenkapazitätsausführungsformen ist der Controller 12 betreibbar, Elektroden, die jeweils individuell eine Abtast- und eine Ansteuerelektrode sind, sowohl anzusteuern als auch auszumessen. Obgleich diese Offenbarung einen speziellen Controller mit einer speziellen Implementierung mit speziellen Komponenten beschreibt, betrachtet diese Offenbarung, jeglichen geeigneten Controller, mit jeglicher geeigneten Implementierung mit jeglichen geeigneten Komponenten.
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Auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordnete Leiterbahnen 14 aus leitendem Material schließen die Ansteuer- oder Abtastelektroden des Berührungssensors 10 an Verbindungskontaktflecken 16 an, die ebenfalls auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordnet sind. Wie weiter unten beschrieben, erleichtern die Verbindungskontaktflecken 16 das Anschließen der Leiterbahnen 14 an den Controller 12. In bestimmten Ausführungsformen erstrecken sich die Leiterbahnen 14 in den (die) berührungsempfindlichen Bereich (Bereiche) des Berührungssensors 10, oder in deren Nähe (z. B. an ihren Kanten). Spezielle Leiterbahnen 14 stellen Ansteuerverbindungen zum Anschließen des Controllers 12 an Ansteuerelektroden des Berührungssensors 10 zur Verfügung, durch welche die Ansteuereinheit des Controllers 12 den Ansteuerelektroden Ansteuersignale zuführt. Andere Leiterbahnen 14 stellen Ausleseverbindungen zum Anschließen des Controllers 12 an Abtastelektroden des Berührungssensors 10 zur Verfügung, durch welche die Ausleseeinheit des Controllers 12 Ladung an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 ausliest. In bestimmten Ausführungsformen sind die Leiterbahnen 14 aus feinen Leitungen aus Metall oder anderem geeigneten Material hergestellt. Als ein Beispiel und nicht einschränkend, kann das leitende Material der Leiterbahnen 14 Kupfer oder kupferbasiert sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger haben. Als ein anderes Beispiel kann das leitende Material der Leiterbahnen 14 Silber oder silberbasiert sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger haben. In speziellen Ausführungsformen sind die Leiterbahnen 14 ganz oder teilweise aus ITO hergestellt, zusätzlich oder als Alternative zu feinen Leitungen aus Metall oder anderem leitenden Material. Obgleich diese Offenbarung spezielle Leiterbahnen, hergestellt aus speziellen Materialien mit speziellen Breiten beschreibt, betrachtet diese Offenbarung jegliche geeigneten Leiterbahnen, hergestellt aus jeglichem geeigneten Material mit jeglichen geeigneten Breiten. Zusätzlich zu den Leiterbahnen 14, enthalten bestimmte Ausführungsformen des Berührungssensors 10 eine oder mehrere Erdleitungen (ähnlich den Leiterbahnen 14), die an einem Erdverbinder (ähnlich einem Verbindungskontaktflecken 16) an einer Kante des Substrats des Berührungssensors 10 enden.
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In bestimmten Ausführungsformen befinden sich die Verbindungskontaktflecken 16 entlang einer oder mehrerer Kanten des Substrats, außerhalb des (der) berührungsempfindlichen Bereiches (Bereiche) des Berührungssensors 10. Wie oben beschrieben, ist der Controller 12 in bestimmten Ausführungsformen auf einer FPC. In einigen Ausführungsformen sind die Verbindungskontaktflecken 16 aus demselben Material hergestellt, wie die Leiterbahnen 14, und kontaktieren die FPC unter Verwendung eines anisotropen leitenden Films (anisotropic conductive film ACF). In bestimmten Ausführungsformen enthält die Verbindung 18 Leitungen auf der FPC, die den Controller 12 an Verbindungskontaktflecken 16 anschließen, die wiederum den Controller 12 an die Leiterbahnen 14 und an die Ansteuer- oder Abtastelektroden des Berührungssensors 10 anschließen. In einer anderen Ausführungsform sind die Verbindungskontaktflecken 16 in einem elektromechanischen Anschließer (wie etwa einen Draht-zu-Platte-Verbinder mit Einsatzkraft Null) eingesetzt; in dieser Ausführungsform muss die Verbindung 18 keine FPC enthalten. Diese Offenbarung betrachtet jegliche geeignete Verbindung 18 zwischen dem Controller 12 und dem Berührungssensor 10.
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2 veranschaulicht ein Beispielgerät 20, das den Berührungssensor 10 der 1 verwendet. Das Gerät 20 schließt jeglichen persönlichen digitalen Assistenten, jegliches Mobiltelefon, Smartphone, jeglichen Tabletcomputer und Ähnliches ein. Zum Beispiel ist eine bestimmte Ausführungsform des Geräts 20 ein Smartphone, welches ein Display in Form eines Berührungsbildschirms 22 (z. B. Bildschirm) enthält, welcher einen wesentlichen Anteil der größten Oberfläche des Geräts besetzt. In bestimmten Ausführungsformen ermöglicht die große Größe des Berührungsbildschirm-Displays 22 dem Berührungsbildschirm-Display 22, eine große Variation von Daten darzustellen, einschließlich einer Tastatur, eines numerischen Tastenfeldes, von Programm- oder Anwendungs-Icons und verschiedenartiger anderer Schnittstellen, je nach Bedarf. In bestimmten Ausführungsformen interagiert ein Benutzer mit dem Gerät 20 durch Berühren des Berührungsbildschirm-Displays 22 mit einem Stift, einem Finger oder jeglichem anderen geeigneten Objekt, um mit dem Gerät 20 zu interagieren (d. h., ein Programm zur Auswahl auszuwählen oder einen Buchstaben auf einer auf dem Berührungsbildschirm-Display 22 dargestellten Tastatur zu schreiben). In bestimmten Ausführungsformen agiert ein Benutzer mit dem Gerät 20, in dem er mehrere Berührungen verwendet, um beim Betrachten eines Dokuments oder Bildes verschiedenartige Bedienhandlungen auszuführen, wie etwa Hereinzoomen oder Herauszoomen.
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3 veranschaulicht einen Berührungssensor 30, der als der Berührungssensor 10 der 1 verwendet werden kann. Der Berührungssensor 30 enthält x-Achsen-Elektroden 32, y-Achsen-Elektroden 34, ein Substrat 35 und ein Tableau 36. In einigen Ausführungsformen sind die x-Achsen-Elektroden 32 und y-Achsen-Elektroden 34 Elektroden in einer Eigenkapazitätsimplementierung (d. h. jede x-Achsen-Elektrode 32 und y-Achsen-Elektrode 34 kann während der Erfassung angesteuert und ausgemessen werden). In einigen Ausführungsformen sind die x-Achsen-Elektroden 32 Ansteuerelektroden und die y-Achsen-Elektroden 34 sind Abtastelektroden in einer Gegenkapazitätsimplementierung. In einigen Ausführungsformen haben die x-Achsen-Elektroden 32 und die y-Achsen-Elektroden 34 ein Rautenmuster, wie in den 5A–5D weiter unten veranschaulicht.
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In einigen Ausführungsformen ist das Tableau 36 ein transparentes Tableau. In anderen Ausführungsformen ist das Tableau 36 nicht transparent. In einigen Ausführungsformen ist das Substrat 35 zwischen den x-Achsen-Elektroden 32 und den y-Achsen-Elektroden 34 eingelegt, und die y-Achsen-Elektroden 34 sind an eine Unterseite des Tableaus 36, zum Beispiel mit einem Klebstoff befestigt. In anderen Ausführungsformen enthält der Berührungssensor 30 jede geeignete Konfiguration und Anzahl von Schichten von Elektroden und Substraten. Zum Beispiel enthalten einige Ausführungsformen des Berührungssensors 30 zusätzliche Schichten von Berührungselektroden 32, die senkrecht (oder unter jedem anderen geeigneten Winkel) zu den y-Achsen-Elektroden 34 verlaufen. In einigen Ausführungsformen befinden sich die x-Achsen-Elektroden 32 und die y-Achsen-Elektroden 34 auf der gleichen Schicht in jeglichem geeigneten Muster (z. B., einem Design, in welchem die x-Achsen-Elektroden 32 und die y-Achsen-Elektroden 34 ineinandergreifende Zähne haben).
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In einigen Gegenkapazitäts-Ausführungsformen bestimmt der Berührungssensor 30 den Ort eines Berührungsobjekts 38 wenigstens teilweise unter Verwendung des Controllers 12, um eine gepulste oder Wechselspannung an die x-Achsen-Elektroden 32 anzulegen, die eine Ladung auf den y-Achsen-Elektroden 34 induziert. In bestimmten Eigenkapazitäts-Ausführungsformen bestimmt der Berührungssensor 30 den Ort eines Berührungsobjekts 38 wenigstens teilweise unter Verwendung des Controllers 12, um eine gepulste oder Wechselspannung an die x-Achsen-Elektroden 32 und die y-Achsen-Elektroden 34 anzulegen. Wenn ein Berührungsobjekt 38 einen aktiven Bereich des Berührungssensors 30 berührt oder in seine Nähe kommt, kann eine Veränderung der Kapazität auftreten, wie durch die elektrischen Feldlinien 39 in 3 dargestellt. In Gegenkapazitäts-Ausführungsformen wird die Änderung der Kapazität durch die Abtast-(d. h. Empfangs-)elektroden erfasst und von Controller 12 gemessen. In Eigenkapazitäts-Ausführungsformen wird die Änderung der Kapazität von den x-Achsen-Elektroden 32 und den y-Achsen-Elektroden 34 erfasst und durch den Controller 12 gemessen. Durch Messen von Änderungen in der Kapazität über eine Anordnung von x-Achsen-Elektroden 32 und y-Achsen-Elektroden 34 bestimmt der Controller 12 die Position der Berührung oder der Annäherung innerhalb des (der) berührungsempfindlichen Bereiches (Bereiche) des Berührungssensors 30.
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4 veranschaulicht eine Eigenkapazitäts-Ausführungsform des Berührungssensors 10. In einer Eigenkapazitätsimplementierung kann der Berührungssensor 10 einer Anordnung von Elektroden einer einzigen Art, deren jede einen kapazitiven Knoten bilden kann, enthalten. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in seine Nähe kommt, kann eine Änderung in der Eigenkapazität an dem kapazitiven Knoten auftreten und der Controller 12 kann die Änderung in der Kapazität, zum Beispiel, als eine Änderung in der erforderlichen Ladungsmenge, um die Spannung an dem kapazitiven Knoten um eine vorbestimmte Größe zu erhöhen, messen. Wie bei einer Gegenkapazitätsimplementierung kann der Controller 12 die Position der Berührung oder Annäherung innerhalb des (der) berührungsempfindlichen Bereiches (Bereiche) des Berührungssensors 10 bestimmen, in dem er Änderungen in der Kapazität über die Anordnung misst. Diese Offenbarung betrachtet jegliche geeignete Form kapazitiven Berührungsabtastens, wie adäquat.
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Die 5A–5D veranschaulichen pseudo-angesteuerte Abschirmungs-Schaltarchitekturen 50 des Berührungssensors 10 in der 1 für verschiedenartige Eigenkapazitäts-Messtechniken. Die 5A und 5D veranschaulichen Schaltarchitekturen 50A und 50D, die Stromquellensensoren verwenden. 5B veranschaulicht eine Schaltarchitektur 50B, die kapazitive Sensoren verwendet. 5C veranschaulicht eine Schaltarchitektur 50C, die QTouch®-Sensoren verwendet. Während in den 5A–5D spezielle Sensoren veranschaulicht sind, können andere Ausführungsformen jeglichen geeigneten Sensor verwenden.
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Die Schaltarchitekturen 50A–50D der 5A–5D enthalten horizontale Elektroden 52, vertikale Elektroden 54, Sensoren 56 (d. h. 56A–56D), Schalter 58 (d. h. 58A–58D) und ein oder mehrere Abschirmsensoren 59. Die Schalter 58 können jeder geeignete Schalter sein und bewirken einen elektrischen Anschluss der horizontalen Elektroden 52 und der vertikalen Elektroden 54 an die Sensoren 56 und den Abschirmsensor 59. Zum Beispiel sind die Schalter 58A betreibbar, um einige oder alle der horizontalen Elektroden 52 an die Sensoren 56A elektrisch anzuschließen, die Schalter 58B sind betreibbar, um einige oder alle der vertikalen Elektroden 54 an die Sensoren 56B elektrisch anzuschließen, die Schalter 58C sind betreibbar, um die horizontalen Elektroden 52 an den Abschirmsensor 59 elektrisch anzuschließen und die Schalter 58D sind betreibbar um die vertikalen Elektroden 54 an den Abschirmsensor 59 elektrisch anzuschließen.
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Die horizontalen Elektroden 52 und die vertikalen Elektroden 54 sind jegliche geeigneten Elektroden jeglicher geeigneten Konfigurationen. In einigen Ausführungsformen sind die horizontalen Elektroden 52 und die vertikalen Elektroden 54 die oben beschriebenen x-Achsen- 32 und y-Achsen- 34 Elektroden. In bestimmten Ausführungsformen bilden die horizontalen Elektroden 52 und die vertikalen Elektroden 54 ein symmetrisches Muster (d. h. der freiliegende Bereich der horizontalen Elektroden 52 und der vertikalen Elektroden 54 ist im Wesentlichen gleich). In einigen Ausführungsformen ist das Muster der horizontalen Elektroden 52 und der vertikalen Elektroden 54 ein Rautenmuster (wie dargestellt) oder jede geeignete Nachbildung eines Rautenmusters. In bestimmten Ausführungsformen kann es sein, dass die horizontalen Elektroden 52 nicht exakt horizontal und die vertikalen Elektroden 54 nicht exakt vertikal sind. Vielmehr können die horizontalen Elektroden 52 unter jedem geeigneten Winkel zur Horizontalen und die vertikalen Elektroden 54 unter jedem geeigneten Winkel zur Vertikalen liegen. Diese Offenbarung ist nicht auf die Konfiguration und das Muster der dargestellten horizontalen Elektroden 52 und vertikalen Elektroden 54 beschränkt. Vielmehr zieht diese Offenbarung jedes geeignete Muster, Konfiguration, Design oder Anordnung von Elektroden in Erwägung.
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Die Sensoren 56 und der Abschirmsensor 59 sind jegliche geeigneten Sensoren zum Abtasten und/oder Messen von Kapazitäten von den horizontalen Elektroden 52 und den vertikalen Elektroden 54. Zum Beispiel können die Sensoren 56 und der Abschirmsensor 59 in einigen Ausführungsformen Stromquellensensoren sein, wie in den 5A und 5D dargestellt. In solchen Ausführungsformen werden Stromquellen verwendet, um eine feste Ladungsmenge in die gemessene Kapazität einzuspeisen, indem ein konstanter Strom für eine festgelegte Zeitdauer in die Kapazität hinein oder aus ihr heraus fließt (Q = I·t). Die Änderung der Kapazität führt zu einer Änderung der Spannung am Ende der Ladungseinspeisung. Als ein anderes Beispiel können die Sensoren 56 und der Abschirmsensor 59 in einigen Ausführungsformen kapazitive Sensoren sein, wie in 5B dargestellt. In einigen Ausführungsformen sind die Sensoren 56 und der Abschirmsensor 59 kommunikativ an den Controller 12 angeschlossen oder in diesen integriert.
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In einigen Ausführungsformen können die Sensoren 56 und der Abschirmsensor 59 Kanäle jedes geeigneten Mikrocontrollers wie etwa des QTouch®-Mikrocontrollers sein, wie in 5C dargestellt, und können jede geeignete Ladungstransfertechnologie verwenden. Solche Ausführungsformen können Abtastkondensatoren 57, wie in 5C dargestellt, enthalten. Zum Beispiel kann jeder Sensor 56A und 56B einen zugeordneten Abtastkondensator 57 (d. h. Cs), wie dargestellt, haben, und der Abschirmsensor 59 kann einen zugeordneten Abschirm-Abtastkondensator 57 (d. h. Csh), wie dargestellt, haben. In einigen Ausführungsformen kann der Abschirm-Abtastkondensator 57 des Abschirmsensors 59 ein Kondensator im Bereich von ungefähr 5 nF bis 100 nF sein. Die Abtastkondensatoren 57 sind so abgestimmt, dass sie während der Ladungstransfers identische oder fast identische Spannungen an den horizontalen Elektroden 52 und den vertikalen Elektroden 54 erzeugen.
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Die Schalter 58 können jeder geeignete Schalter sein, der selektiv geöffnet oder geschlossen werden kann, um zwei elektrische Knoten zu verbinden oder zu trennen. In einigen Ausführungsformen sind die Schalter 58 analoge Schalter. In anderen Ausführungsformen sind die Schalter 58 jegliche anderen geeigneten Schalter. In bestimmten Ausführungsformen können die Schalter 58 durch den Controller 12 gesteuert werden.
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Im Betrieb kombinieren bestimmte Ausführungsformen Erfassung durch Schweben und Erfassung durch Nähe unter Verwendung der Schalter 58, der Sensoren 56 und des Abschirmsensors 59, um zu versuchen, dass im Wesentlichen gleiche Spannungen (z. B., Spannungen wie in 6 veranschaulicht) auf den nicht gemessenen Elektroden 52 und 54 anliegen, während Kapazitätsmessungen an anderen Elektroden 52 oder 54 ausgeführt werden. Idealerweise sollten Erfassung durch Schweben und durch Nähe durch simultanes Messen der Eigenkapazität aller Zeilen und Spalten eines Bildschirms erfolgen. Allerdings erfordern parallele Messungen eines gesamten Bildschirms für Erfassung durch Schweben individuelle kapazitive Abtastmodule auf jeder der Elektroden oder jedem der Cluster von Elektroden (während die Erfassung durch Nähe ein einziges Abtastmodul erfordert, welches an alle Bildschirmelektroden angeschlossen ist). Für große Berührungsbildschirme kann die Anzahl der individuellen Abtastmodule, die für die Erfassung durch Schweben erforderlich sind, zu groß werden, so dass Erfassung durch Schweben üblicherweise durch sequenzielles Abfragen eines Teils eines Bildschirms erfolgt (z. B.: zuerst aller Zeilen und dann aller Spalten).
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Partielle Messungen eines Bildschirms können jedoch Probleme verursachen. Zum Beispiel können partielle Messungen eine unerwünschte Wechselwirkung zwischen gemessenen Elektroden und nicht gemessenen Elektroden erzeugen. Diese Wechselwirkung kann die Verteilung der elektrischen Feldlinien im Bereich um die Bildschirmoberfläche beeinflussen. Eine Lösung – die nicht gemessenen Elektroden auf einer festen Spannung halten (z. B. GND oder Vdd) – hat negative Auswirkungen auf die Messungen. Zum Beispiel reduziert das Halten der nicht gemessenen Elektroden auf einer festen Spannung den Schwebebereich und vergrößert die Streukapazität gegenüber GND auf den Grenzelektroden (d. h. die den nicht gemessenen Elektroden unmittelbar benachbarten gemessenen Elektroden). Als ein anderes Beispiel hat das Dielektrikum die Fähigkeit, die Feldlinien zu konzentrieren, wenn einige der Elektroden an eine feste Spannung angeschlossen sind. Im Ergebnis wird eine größere Zahl der Feldlinien innerhalb des Dielektrikums eingeschlossen und wenige Linien können das Dielektrikum verlassen, um mit den Objekten in unmittelbarer Nähe der Oberfläche zu wechselwirken. Kurz gesagt, verursacht die Kombination von erhöhter kapazitiver Ladung mit der Änderung des Verlaufs der elektrischen Feldlinien eine verringerte Fähigkeit zur Erfassung weit entfernter Objekte.
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Um die Wechselwirkung zwischen gemessenen Elektroden und nicht gemessenen Elektroden zu eliminieren, versuchen Ausführungsformen der Offenbarung, identische oder im Wesentlichen identische Spannung an sowohl den gemessenen als auch den nicht gemessenen Elektroden zu verursachen (d. h., die nicht gemessenen Elektroden äquipotential zu den gemessenen Elektroden zu machen), während Kapazitätsmessungen ausgeführt werden. In typischen Lösungen können schnelle Operationsverstärker mit hohem Stromausgang verwendet werden, um alle nicht gemessenen Elektroden auf dieselbe Spannung wie die gemessenen Elektroden anzusteuern. Derartige Lösungen erhöhen aber die Leistungsaufnahme des Chips und erfordern große Siliziumflächen. Anstelle Operationsverstärker zum Ansteuern der nicht gemessenen Elektroden zu verwenden, erzeugen die in den 5A–5D veranschaulichten Ausführungsformen der Offenbarung eine pseudo-angesteuerte Abschirmung durch Verbinden aller nicht gemessenen Elektroden mit einem oder mehreren Abschirmsensoren 59. In einigen Ausführungsformen sind alle nicht gemessenen Elektroden an eine einzige Leitung angeschlossen, die an einen einzigen Abschirmsensor 59 angeschlossen ist. In anderen Ausführungsformen sind alle nicht gemessenen Elektroden an zwei oder mehr Abschirmsensoren 59, unter Verwendung mehrerer Leitungen, angeschlossen. Die pseudo-angesteuerte Abschirmungsarchitektur gestattet es, dass die Spannungen an alle nicht gemessenen Elektroden gleich oder im Wesentlichen gleich den Spannungen der gemessenen Elektroden sind.
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In den 5A und 5D wird ein Stromquellenverfahren verwendet, um identische oder im Wesentlichen identische Spannung (z. B. wie in 6 veranschaulicht) sowohl auf den gemessenen als auch auf den nicht gemessenen Elektroden 52 und 54 zu verursachen, während Kapazitätsmessungen ausgeführt werden. In dieser Ausführungsform lädt der Abschirmsensor 59 die Abschirmung (d. h. die nicht gemessenen Elektroden 52 oder 54) mit Stromquellen, die so abgestimmt sind, dass sie eine identische Ladekurve erzeugen, wie die gemessenen Elektroden 52 oder 54. Zusätzlich ist die Empfindlichkeit der pseudo-angesteuerten Abschirmung N mal höher (wenn Ladung gemessen wird) als die Empfindlichkeit einer einzelnen Elektrode, wobei N die Anzahl der an die Abschirmung angeschlossenen Elektroden ist (die Empfindlichkeit bei dem Stromquellenverfahren hängt vom Integratorgewinn multipliziert mit dem Verhältnis Cx/Cint ab und Cx ist N mal größer). Im Ergebnis ist die Spannung auf der Abschirmung gleich den Spannungen aller anderen gemessenen Elektroden 52 oder 54.
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In 5B wird ein Stromspiegelverfahren verwendet, um identische oder im Wesentlichen identische Spannungen sowohl auf den gemessenen als auch den nicht gemessenen Elektroden 52 und 54 zu verursachen, während Kapazitätsmessungen ausgeführt werden. In dieser Ausführungsform lädt der Abschirmsensor 59 die Abschirmung und die gemessenen Elektroden 52 oder 54 mit begrenzten Strömen, die so abgestimmt sind, dass sie eine identische Ladekurve wie die gemessenen Elektroden 52 oder 54 erzeugen. Zum Beispiel werden Stromspiegel verwendet, um sowohl einen gemessenen Kondensator als auch einen internen Abtastkondensator zu laden, wie in der US-Patentanmeldung Nr. 13/445,748 beschrieben ist, die hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird. Als ein Ergebnis ist die Spannung auf der Abschirmung gleich den Spannungen an allen anderen gemessenen Elektroden 52 oder 54. Ohne Strombegrenzer kann die Spannung auf der Abschirmung von den Spannungen auf den gemessenen Elektroden abweichen und somit wird eine ungesteuerte Ladungsmenge zwischen der Abschirmung und den gemessenen Elektroden übertragen. Während 5B veranschaulicht, dass ein Stromspiegelverfahren verwendet wird, kann jegliches andere geeignete Verfahren zum Verursachen identischer oder im Wesentlichen identischer Spannungen sowohl auf den gemessenen als auch auf den nicht gemessenen Elektroden 52 und 54, während Kapazitätsmessungen ausgeführt werden, verwendet werden.
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In 5C wird ein QTouch®-Verfahren verwendet, um identische oder im Wesentlichen identische Spannungen sowohl auf den gemessenen als auch auf den nicht gemessenen Elektroden 52 und 54 zu verursachen, während Kapazitätsmessungen ausgeführt werden. In einigen Ausführungsformen verwendet QTouch® Bursts (Signalfolgen), um die Kapazitätsmessungen auszuführen. Zum Beispiel ist die Anzahl der Impulse in dem Burst, bevor sich die Eingabe umdreht, das gemessene Signal selbst. Wie in der Ausführungsform der 5C veranschaulicht, ist die Abschirmung mit einem Abschirmungs-Abtastkondensator 57 verbunden, der einen Wert hat, der identische Spannungen an den nicht gemessenen Elektroden 52 oder 54 und den gemessenen Elektroden 52 oder 54 während der Ladungsübergänge erzeugt. Im Ergebnis ist die Spannung auf der Abschirmung gleich den Spannungen aller anderen gemessenen Elektroden 52 oder 54.
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Während die 5A–5D bestimmte Messtechniken veranschaulichen, können andere Ausführungsformen jegliche andere Messtechnik verwenden, in welcher Abschirmungsspannungen der Abschirmung gleich oder im Wesentlichen gleich den Spannungen auf den gemessenen Elektroden 52 oder 54 sind. Diese Offenbarung sieht die Verwendung jeglicher geeigneten Messtechnik mit der pseudo-angesteuerten Abschirmung vor.
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In einigen Ausführungsformen werden Abschirmungsmessungen unter Verwendung der pseudo-angesteuerten Abschirmung, wie in den 5A–5D veranschaulicht, in zwei Durchläufen ausgeführt. Zum Beispiel werden in dem ersten Durchlauf alle horizontalen Elektroden 52 an die individuellen Sensoren 56 angeschlossen und alle vertikalen Elektroden 54 werden an den Abschirmsensor 59 angeschlossen. Die Messungen aller horizontalen Elektroden 52 und der Abschirmung werden dann gleichzeitig ausgeführt. In einigen Ausführungsformen können die unbenutzten horizontalen Elektroden 52 auch an den Abschirmsensor 59 angeschlossen werden, wenn das Silizium nicht in der Lage ist, Messungen an alle horizontalen Elektroden 52 zu unterstützen. In dem zweiten Durchlauf werden alle vertikalen Elektroden 54 an die individuellen Sensoren 56 angeschlossen und alle horizontalen Elektroden 52 werden an den Abschirmsensor 59 angeschlossen. Die Messungen aller vertikalen Elektroden 54 und der Abschirmung werden dann gleichzeitig ausgeführt. In einigen Ausführungsformen können die unbenutzten vertikalen Elektroden 54 ebenfalls an die Abschirmung angeschlossen werden, wenn das Silizium nicht in der Lage ist, Messungen an allen vertikalen Elektroden 54 zu unterstützen.
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Wenn Messungen unter Verwendung der pseudo-angesteuerten Abschirmung wie oben beschrieben in zwei Durchläufen ausgeführt werden, haben die von der Abschirmung (d. h. von dem Abschirmsensor 59) gemessenen Signale einige spezielle Merkmale. Erstens ist dies die gleichmäßige Erfassung der Gegenwart des Objekts über die von der Abschirmung bedeckte Fläche, weil alle horizontalen Elektroden 52 oder vertikalen Elektroden 54 miteinander verbunden sind. Dies erzeugt eine virtuelle Elektrode mit den Ausmaßen des Bildschirms (und der Hälfte der Bildschirmfläche). Zweitens kann die Gegenwart des Objekts aus einer großen Entfernung erfasst werden, weil die parallelen Messungen der Abschirmung und der horizontalen Elektroden 52 oder vertikalen Elektroden 54 die elektrischen Feldlinien in große Entfernung von der Bildschirmoberfläche projizieren. Dies erlaubt das Erfassungssignal durch Nähe zu erhalten, ohne dass ein zusätzlicher Messzyklus durchgeführt werden muss. Dies macht das Signal von der Abschirmung ideal für die Erfassung durch Nähe.
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In bestimmten Ausführungsformen kann nur ein Teil der horizontalen Elektroden 52 oder vertikalen Elektroden 54 in einem Messzyklus gemessen werden. Zum Beispiel veranschaulicht 5D eine exemplarische Ausführungsform, in welcher nicht ausreichend Sensoren 56 vorhanden sind, um an jede der Elektroden angeschlossen zu werden. In diesem Falle können die Messungen in zwei oder mehr Messungen aufgeteilt werden. Zum Beispiel können die vertikalen Elektroden 54 zunächst in zwei oder mehr Gruppen aufgeteilt werden: GRUPPE 1 und GRUPPE 2. Ähnlich können die horizontalen Elektroden 52 in GRUPPE 3 und GRUPPE 4 aufgeteilt werden. Als nächstes werden die Messungen der GRUPPE 1 durch Anschließen der Elektroden der GRUPPE 1 an die Sensoren 56 und Anschließen aller anderen Elektroden an die Abschirmung (d. h., den Abschirmsensor 59), ausgeführt. Als nächstes werden die Messungen der GRUPPE 2 durch Anschließen der Elektroden der GRUPPE 2 an die Sensoren 56 und Anschließen aller anderen Elektroden an die Abschirmung ausgeführt. Als nächstes werden die Messungen der GRUPPE 3 durch Anschließen der Elektroden der GRUPPE 3 an die Sensoren 56 und Anschließen aller anderen Elektroden an die Abschirmung ausgeführt. Als letztes werden die Messungen der GRUPPE 4 durch Anschließen der Elektroden der GRUPPE 4 an die Sensoren 56 und Anschließen aller anderen Elektroden an die Abschirmung ausgeführt.
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6 illustriert Beispielspannungen die an den Elektroden der 5A, B und D anliegen können. Allgemein gesprochen, wird in den Ausführungsformen der Offenbarung angestrebt, Spannungen an den gemessenen Leitungen (d. h. Elektroden; oberes Diagramm) und die Spannung an der Abschirmung (unteres Diagramm) identisch oder im Wesentlichen identisch zu halten. In der veranschaulichten Ausführungsform steigen die Spannungen linear, was spezifisch für Stromquellenverfahren ist. Zusätzlich enthalten die Spannungen dort, wo die Spannungen vom linear Ansteigenden in einen horizontalen Verlauf übergehen, Ausbeulungen – ein anderes für Stromquellenverfahren spezifisches Merkmal. Es ist anzumerken, dass 6 nicht direkt für QTouch®-Ausführungsformen anwendbar ist (z. B. 5C), in welchem die Spannung während des Bursts schrittweise steigt, und nicht linear ansteigt.
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Die 7–9 veranschaulichen Effekte von Wasser oder Feuchtigkeit auf Berührungssensoren, und wie Ausführungsformen der pseudo-angesteuerten Abschirmung solche Effekte abschwächen können. Ein Nutzen der Verwendung von Ausführungsformen der Pseudo-angesteuerten Abschirmung ist eine erhöhte Immunität des Bildschirms gegen Feuchtigkeit und Wasserfilm. Feuchtigkeit oder Wasserfilm auf der Oberfläche eines Berührungsbildschirms erzeugen einen leitenden Film, der, wie in 7 veranschaulicht, als verteilte RC-Anordnung wirkt. Die Gegenwart des leitenden Films auf der Oberfläche kann Fehlberührungen oder Fehlerfassungen durch Schweben erzeugen, wenn ein geerdetes Objekt in Kontakt mit diesem Film ist, wie in 8 veranschaulicht. Durch den Wasserfilm beeinflusst die Gegenwart des Objekts die Messelektrode über Cx1 und die im Wasserfilm verteilten R und C (kapazitive Kopplung zwischen der Messelektrode und dem Wasserfilm auf dieser Elektrode). Wie in 8 veranschaulicht, wird ein gewisser Strom durch Iwf durch Cx1 fließen.
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Wenn, wie in 9 veranschaulicht, eine Abschirmelektrode verwendet wird, wird ein großer Teil des Wasserfilmeffekts durch die Kapazität Csh annulliert (die kapazitive Kopplung zwischen der Abschirmelektrode und dem Wasserfilm). Die Abschirmung hat einen Nebenschlusseffekt und verhindert die Ausbreitung der durch das geerdete Objekt durch den Wasserfilm eingeführten Kapazitätsänderungen. Wie in 9 veranschaulicht, fließt derselbe Strom Iwf aus 8, aber durch die die Kapazität Csh zu der Abschirmelektrode. Obgleich die Ströme weiterhin fließen (Iwf) und von gleicher Stärke sein können, ändert sich, woher diese fließen. Solange die aktive Elektrode und die Abschirmung im Wesentlichen äquipotential sind, können im Wesentlichen keine Ströme zwischen ihnen fließen. Das Ergebnis ist, dass keine Ströme durch Cx1 fließen, sondern vielmehr der Strom Iwf durch Csh fließt.
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10 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 1000, welches in bestimmten Ausführungsformen verwendet wird, um Erfassung durch Nähe und Schweben unter Verwendung der pseudo-angesteuerten Abschirmung der 5A–5D auszuführen. Das Verfahren 1000 beginnt in Schritt 1010, wo eine erste, zweite, dritte und vierte Mehrzahl von Schaltern eines Berührungssensors selektiv gesteuert werden. In einigen Ausführungsformen ist der Berührungssensor der oben beschriebene Berührungssensor 10. In einigen Ausführungsformen werden die Schalter des Schritts 1010 durch den Controller 12 gesteuert. In einigen Ausführungsformen kann die Mehrzahl von Schaltern sich auf alle oder einen Teil der Schalter 58A beziehen, die zweite Mehrzahl von Schaltern kann sich auf alle oder einen Teil der Schalter 58B beziehen, die dritte Mehrzahl von Schaltern kann sich auf alle oder einen Teil der Schalter 58C beziehen, und die vierte Mehrzahl von Schaltern kann sich auf alle oder einen Teil der Schalter 58D beziehen. In anderen Ausführungsformen kann sich die erste, zweite, dritte und vierte Mehrzahl von Schaltern auf jegliche andere geeignete Gruppe von Schaltern beziehen. In einigen Ausführungsformen können die Schalter des Schritts 1010 analoge Schalter sein.
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In einigen Ausführungsformen ist die erste Mehrzahl von Schaltern im Schritt 1010 betreibbar, um eine Mehrzahl erster Elektroden des Berührungssensors elektrisch an eine Mehrzahl von Sensoren anzuschließen, die zweite Mehrzahl von Schaltern ist betreibbar, um eine Mehrzahl zweiter Elektroden des Berührungssensors elektrisch an die Mehrzahl von Sensoren anzuschließen, die dritte Mehrzahl von Schaltern ist betreibbar, um die Mehrzahl der ersten Elektroden an einen Abschirmsensor elektrisch anzuschließen und die vierte Mehrzahl von Schaltern ist betreibbar, um die Mehrzahl der zweiten Elektroden elektrisch an den Abschirmsensor anzuschließen. In einigen Ausführungsformen kann die Mehrzahl von Sensoren sich auf die oben beschriebenen Sensoren 56 beziehen (z. B. alle oder einen Teil der Sensoren 56A oder Sensoren 56B). In einigen Ausführungsformen können die ersten Elektroden sich auf alle oder einen Teil der horizontalen Elektroden 52 beziehen und die zweiten Elektroden können sich auf alle oder einen Teil der vertikalen Elektroden 54 beziehen, oder umgekehrt. In einigen Ausführungsformen sind die ersten Elektroden horizontale (d. h. x-Achsen-)Elektroden und die zweiten Elektroden sind vertikale (d. h. y-Achsen-)Elektroden, oder umgekehrt. In bestimmten Ausführungsformen haben die ersten und zweiten Elektroden freiliegende Bereiche in einem Rautenmuster oder jeglicher Nachbildung eines Rautenmusters.
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In einigen Ausführungsformen kann sich der Abschirmsensor des Schritts 1010 auf einen oder mehrere der obigen Abschirmsensoren 59 beziehen. In bestimmten Ausführungsformen ist der Abschirmsensor ein Abschirm-Stromquellensensor und an den Abschirm-Stromquellensensor angeschlossene Elektroden werden mit Stromquellen geladen, die so abgestimmt sind, dass sie eine ähnliche Ladekurve erzeugen, wie Elektroden des Berührungssensors, die nicht an den Stromquellen-Abschirmsensor angeschlossen sind. In einigen Ausführungsformen ist der Abschirmsensor ein Stromquellen-Abschirmsensor und die Mehrzahl der ersten und zweiten Elektroden wird mit begrenzten Strömen geladen, die so abgestimmt sind, dass sie identisches Laden erzeugen. In einigen Ausführungsformen ist der Abschirmsensor ein QTouch®-Kanal mit einem Abtastkondensator, der einen Wert hat, der identische Spannungen auf an den Abschirmsensor angeschlossenen Elektroden erzeugt, wie die Spannungen an Elektroden des Berührungssensors, der nicht an den Abschirmsensor angeschlossen ist.
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In einigen Ausführungsformen schließt das Steuern der ersten, zweiten, dritten und vierten Mehrzahl von Schaltern des Schritts 1010 ein: Schließen wenigstens eines Teils der ersten Mehrzahl von Schaltern, um jede wenigstens eines Teils der Mehrzahl der ersten Elektroden an einen bestimmten der Mehrzahl von Sensoren anzuschließen, Öffnen der zweiten Mehrzahl von Schaltern, um die Mehrzahl der zweiten Elektroden von der Mehrzahl der Sensoren zu entkoppeln (d. h. abzutrennen), Öffnen der dritten Mehrzahl von Schaltern, um die Mehrzahl der ersten Elektroden von den Abschirmsensor zu entkoppeln, und Schließen der vierten Mehrzahl von Schaltern, um alle Elektroden der Mehrzahl der zweiten Elektroden an den Abschirmsensor anzuschließen. In einigen Ausführungsformen schließt das Steuern der ersten, zweiten, dritten und vierten Mehrzahl von Schalten des Schritts 1010 ein: Öffnen der ersten Mehrzahl von Schaltern, um die Mehrzahl erster Elektroden von der Mehrzahl der Sensoren zu entkoppeln, Schließen wenigstens eines Teils der zweiten Mehrzahl von Schaltern, um jede wenigstens eines Teils der Mehrzahl zweiter Elektroden an einen bestimmten der Mehrzahl von Sensoren anzuschließen, Schließen der dritten Mehrzahl von Schaltern um alle Elektroden der Mehrzahl erster Elektroden an den Abschirmsensor anzuschließen und Öffnen der vierten Mehrzahl von Schaltern, um die zweiten Elektroden von dem Abschirmsensor zu entkoppeln. Allgemein gesprochen, schließt das Steuern der ersten, zweiten, dritten und vierten Mehrzahl von Schaltern des Schritts 1010 das Anschließen jeder der zu messenden Elektroden an einen der Mehrzahl von Sensoren und Anschließen der verbleibenden Elektroden (d. h. der nicht gemessenen Elektroden) an die Abschirmung (z. B. eine oder mehrere Abschirmsensoren 59) ein.
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In Schritt 1020 wird verursacht, dass im Wesentlichen gleiche Spannungen an der Mehrzahl der ersten und zweiten Elektrode des Schritts 1010 anliegen. Allgemein gesprochen wird eine variable Ladungsmenge in jede Elektrode derart eingespeist, dass gleiche oder im Wesentlichen gleiche Spannungen an allen Elektroden verursacht werden (wenn an der Oberfläche kein berührendes oder schwebendes Objekt vorhanden ist). In einigen Ausführungsformen werden Stromquellen verwendet und die Ströme werden abgestimmt, um ein identisches oder im Wesentlichen identisches Ladungsprofil für jede Elektrode zu erzeugen. In Ausführungsformen, in denen Integration verwendet wird, werden die Elektroden auf dieselbe Spannung aufgeladen, und dann wird die Ladung integriert. In einigen Ausführungsformen wird eine Ladungsmenge in jede der Elektroden eingespeist, so dass gleiche oder im Wesentlichen gleiche Spannungen an allen Elektroden erzeugt werden. Wenn Stromquellen verwendet werden, werden die Ladeströme so abgestimmt, dass sie gleiche Spannungsprofile erzeugen (aber die Menge der eingespeisten Ladung kann für jede Elektrode verschieden sein, weil jede Elektrode eine andere Kapazität hat). In einigen Ausführungsformen kann die Ladung Q durch die Gleichung Q = CU ermittelt werden, wobei C die Kapazität ist und U die Spannung ist. Allgemein gesprochen, wird in den Ausführungsformen angestrebt, U über alle Elektroden konstant zu halten. In einigen Ausführungsformen wird Q so abgestimmt, das U über alle Elektroden konstant gehalten wird, solange C für jede Elektrode unterschiedlich ist.
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Im Schritt 1030 werden Kapazitäten bestimmter Elektroden des Schritts 1010 mit der Mehrzahl von Sensoren gemessen, während die ersten und zweiten Elektroden unter im Wesentlichen gleichen Spannungen stehen. In bestimmten Ausführungsformen schließt der Schritt 1030 das Ausführen simultaner Erfassung durch Schweben und Nähe ein, indem veranlasst wird, dass im Wesentlichen gleiche Spannungen an den ersten und zweiten Elektroden anliegen, während die Kapazitäten der nicht gemessenen Elektroden unter Verwendung des Abschirmsensors gemessen werden und die Kapazitäten der gemessenen Elektroden unter Verwendung der Mehrzahl von Sensoren gemessen werden. In einigen Ausführungsformen werden die Kapazitäten im Schritt 1030 unter Verwendung eines oder mehrerer der Sensoren 56 und/oder eines oder mehrerer Abschirmsensoren 59 gemessen. In einigen Ausführungsformen schließt das Messen der Kapazitäten im Schritt 1030 das Messen von Kapazitäten einer oder mehrerer der ersten Elektroden unter Verwendung der Mehrzahl von Sensoren, das Messen einer einzigen Kapazität für alle der zweiten Elektroden unter Verwendung des Abschirmsensors, das Messen von Kapazitäten einer oder mehrerer der zweiten Elektroden unter Verwendung der Mehrzahl von Sensoren oder das Messen einer einzigen Kapazität für alle der ersten Elektroden unter Verwendung des Abschirmsensors ein.
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Demgemäß stellen die hier offenbarten beispielhaften Ausführungsformen einen Berührungssensor zur Verfügung, der in der Lage ist, simultan Erfassung durch Schweben und Nähe unter Verwendung einer pseudo-angesteuerten Abschirmung auszuführen. Im Ergebnis können Geräte, die Ausführungsformen des offenbarten Berührungssensors verwenden, in Ihrer Effizienz und dem Leistungsmanagement verbessert sein und deshalb weniger Leistung verbrauchen. Dementsprechend stellen Ausführungsformen der Offenbarung eine Vielzahl von Verbesserungen gegenüber typischen Berührungssensoren zur Verfügung.
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Hier kann der Bezug auf ein computerlesbares Speichermedium ein oder mehrere nicht temporäre materielle computerlesbare Speichermedien mit einer Struktur einschließen. Als ein Beispiel (nicht einschränkend) kann ein computerlesbares Speichermedium einen halbleiterbasierten oder einen anderen integrierten Schaltkreis (integrated circuit IC) (wie zum Beispiel ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) oder einen anwendungsspezifischen IC (ASIC), eine Festplatte, ein HDD, ein hybrides Festplattenlaufwerk (hybrid hard drive HHD), eine optische Platte, ein optisches Plattenlaufwerk (optical disc drive ODD), eine magneto-optische Platte, ein magneto-optisches Laufwerk, eine Diskette, ein Diskettenlaufwerk (floppy disk drive FDD), ein Magnetband, ein holographisches Speichermedium, ein Festkörperlaufwerk (solid-state drive SSD), ein RAM-Laufwerk, eine SECURE DIGITAL-Karte, ein SECURE DIGITAL-Laufwerk oder ein anderes geeignetes computerlesbares Speichermedium oder eine Kombination zweier oder mehrerer dieser, wie adäquat, einschließen. Hier schließt der Bezug auf ein computerlesbares Speichermedium jegliches Medium aus, welches gemäß 35 U.S.C § 101 vom Patentschutz ausgenommen ist. Hier schließt der Bezug auf ein computerlesbares Speichermedium temporäre Formen der Signalübertragung (wie etwa ein sich ausbreitendes elektrisches oder elektromagnetisches Signal) in dem Ausmaß aus, als diese vom Patentschutz gemäß 35 U.S.C. § 101 ausgenommen sind. Ein computerlesbares nicht temporäres Speichermedium kann flüchtig, nicht flüchtig oder eine Kombination von flüchtigen und nicht flüchtigen sein, wenn adäquat.
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Hier ist „oder” einschließend nicht ausschließend, wenn nicht explizit anders angegeben oder aus dem Kontext anders verständlich. Dementsprechend heißt hier „A” oder „B”: „A, B, oder beides”, wenn nicht explizit anders angegeben oder aus dem Kontext heraus anders zu verstehen. Darüber hinaus bedeutet „und” sowohl zusammen als auch einzeln, wenn nicht explizit anders angegeben oder aus dem Kontext heraus anders verständlich. Dementsprechend bedeutet hier „A” und „B”: „A und B zusammen oder einzeln”, wenn nicht explizit anders angegeben oder aus dem Kontext heraus anders verständlich.
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Diese Offenbarung schließt alle Änderungen, Substitutionen, Variationen, Wechsel und Modifikationen zu den hier genannten exemplarischen Ausführungsformen ein, die ein durchschnittlicher Fachmann verstehen würde. Zum Beispiel können, während die veranschaulichten Ausführungsformen der pseudo-angesteuerten Abschirmung zeigen, dass horizontale Elektroden 52 und vertikale Elektroden 54 an einen einzigen Abschirmsensor 59 angeschlossen werden, um die Abschirmung zu bilden, andere Ausführungsformen die Abschirmung an mehrere Abschirmsensoren 59 anschließen. Darüber hinaus umfasst der Bezug in den beigefügten Patentansprüchen auf eine Vorrichtung oder System oder eine Komponente einer Vorrichtung oder eines Systems, die eingerichtet sind, angepasst sind, in der Lage sind, konfiguriert sind, fähig sind, betreibbar sind, oder betrieben werden können, um eine bestimmte Funktion auszuführen, jene Vorrichtung, jenes System, jene Komponente, unabhängig davon, ob es oder jene spezielle Funktion aktiviert, eingeschaltet oder freigeschaltet ist, solange jene Vorrichtung, jenes System oder jene Komponente so angepasst, eingerichtet, in der Lage, konfiguriert, geeignet, betreibbar oder betriebsfähig ist.
