DE112016004064T5 - Ringelektrode eines aktiven bedienstifts - Google Patents

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Abstract

Eine Ringelektrode zur Bestimmung der Ausrichtung des Bedienstifts bezogen auf die Oberfläche. Der Bedienstift kann eine Ringelektrodenkonfiguration einschließen, die die kapazitive Kopplung zwischen der Ringelektrode und dem Touchpanel verbessern kann. Die Ringelektrodenkonfiguration kann eine Ringelektrode und einen Massering sowie eine Masseplatte einschließen. Durch Variieren der Längen der Ringelektrode, des Masserings, der Masseplatte und des Abstands zwischen diesen Elementen kann das von der Ringelektrode ausgehende elektrische Feld abgestimmt werden, um die kapazitive Kopplung zwischen der Ringelektrode und der Oberfläche zu optimieren. In einigen Beispielen kann die Ringelektrode mehrere Unterringe einschließen. In einigen Beispielen kann die Ringelektrode eine Kronenform mit Vorsprüngen umfassen, die jeweils eine Breite aufweisen, die sich entlang der Länge der Ringelektrode zu einer minimalen Breite verjüngt.

Description

  • BEREICH
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Eingabevorrichtungen zur Verwendung mit berührungsempfindlichen Vorrichtungen und insbesondere die Gestaltung einer Ringelektrode eines aktiven Bedienstifts.
  • HINTERGRUND
  • Derzeit sind viele Arten von Eingabevorrichtungen zum Ausführen von Arbeitsvorgängen in einem Rechensystem verfügbar, wie beispielsweise Knöpfe oder Tasten, Mäuse, Trackballs, Joysticks, Touchpanels, Touchscreens und dergleichen. Berührungsempfindliche Vorrichtungen und insbesondere Touchscreens sind wegen ihrer Einfachheit und Vielseitigkeit im Betrieb sowie ihrer erschwinglichen Preise sehr beliebt. Eine berührungsempfindliche Vorrichtung kann ein berührungsempfindliches Touchpanel, das ein klares Bedienfeld mit einer berührungsempfindlichen Oberfläche sein kann, und eine Anzeigevorrichtung, wie beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige (LCD), die teilweise oder vollständig hinter dem Bedienfeld angeordnet sein kann, sodass die berührungsempfindliche Oberfläche mindestens einen Abschnitt des sichtbaren Bereichs der Anzeigevorrichtung abdecken kann, einschließen. Die berührungsempfindliche Vorrichtung kann einem Benutzer ermöglichen, durch Berühren des Touchpanels oder Zeigen auf diesem unter Verwendung eines Fingers, Bedienstifts oder anderen Objekts an einer Stelle, die häufig von einer Benutzerschnittstelle (engl. user interface, UI) vorgegeben wird, die von der Anzeigevorrichtung angezeigt wird, verschiedene Funktionen durchzuführen. Im Allgemeinen kann die berührungsempfindliche Vorrichtung ein Berührungs- oder Zeigeereignis und die Position des Ereignisses auf dem Touchpanel erkennen, und das Rechensystem kann dann das Ereignis gemäß der Anzeige interpretieren, die zum Zeitpunkt des Ereignisses erscheint, und kann danach basierend auf dem Ereignis einen oder mehrere Vorgänge durchführen.
  • Bedienstifte haben sich zu beliebten Eingabevorrichtungen für berührungsempfindliche Vorrichtungen entwickelt. Insbesondere kann die Verwendung eines aktiven Bedienstifts, der in der Lage ist, Bedienstiftstimulationssignale zu erzeugen, die von der berührungsempfindlichen Vorrichtung erfasst werden können, die Präzision und die Ansteuerung des Bedienstifts verbessern. Ein Bedienstift kann verschiedene Ausrichtungen (z. B. Azimutwinkel und Neigungswinkel) aufweisen, wenn er ein Touchpanel berührt oder auf diesem zeigt. Einige Bedienstifte können die Ausrichtung des Bedienstifts erkennen und Aktionen basierend auf der Bedienstiftausrichtung durchführen. Das Erfassen des Azimutwinkels und des Neigungswinkels eines aktiven Bedienstifts kann jedoch schwierig sein (z. B. können sich Neigungsungenauigkeit und Neigungs-Jitter ergeben), wenn der aktive Bedienstift in bestimmten Ausrichtungswinkeln verwendet wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Dies betrifft die Erfassung einer Ausrichtung, z. B. des Azimutwinkels und des Neigungswinkels, eines Bedienstifts bezogen auf eine Oberfläche. In einem Beispiel kann die Ausrichtung eines Bedienstifts bezogen auf eine Kontaktfläche, z. B. ein Touchpanel, erfasst werden, indem eine Kapazität an einer oder mehreren Stellen an dem Bedienstift bezogen auf die Oberfläche erfasst wird und dann die Kapazität(en) verwendet werden, um die Ausrichtung des Bedienstifts bezogen auf die Oberfläche zu bestimmen. In einigen Beispielen kann der Bedienstift eine Ringelektrodenkonfiguration einschließen, die die kapazitive Kopplung zwischen der Ringelektrode (die zur Ausrichtungserfassung verwendet wird) und dem Touchpanel verbessern kann. In einigen Beispielen kann die Ringelektrodenkonfiguration eine zylindrische Ringelektrode, die mit einer Steuerschaltung verbunden ist, und einen Massering, der mit einem Bezugspotential, beispielsweise Masse, verbunden ist, einschließen. Durch Variieren der Längen der Ringelektrode, des Masserings und des Abstands zwischen diesen Elementen kann das von der Ringelektrode ausgehende elektrische Feld abgestimmt werden, um die kapazitive Kopplung zwischen der Ringelektrode und der Oberfläche zu optimieren. Zum Beispiel kann die Kopplung zwischen der zylindrischen Ringelektrode und der Oberfläche entlang der Ringelektrode gleichförmiger sein, was die Neigungsgenauigkeit verbessern und den Neigungs-Jitter verringern kann, was eine bessere Bedienstiftleistung zur Folge hat. In einigen Beispielen kann die Ringelektrode mehrere Unterringe einschließen, wobei die jeweilige Länge jedes Unterrings mit jedem Unterring entlang der Länge der Elektrode von der Bedienstiftspitze weg zunimmt. In einigen Beispielen kann die Ringelektrode eine Kronenform mit Vorsprüngen umfassen, die jeweils eine Breite aufweisen, die sich entlang der Länge der Ringelektrode zu einer minimalen Breite verjüngt. In einigen Fällen kann der Oberflächenbereich der Ringelektrode an einem Abschnitt (z. B. der Hälfte der Ringelektrode) nahe der Bedienstiftspitze kleiner sein als der Oberflächenbereich der Ringelektrode an einem Abschnitt, der distal von der Bedienstiftspitze liegt. In einigen Fällen kann die Ringelektrodenbasis Vias einschließen und kann das Schreiben von der Spitzenelektrode, der Ringelektrode und dem Massering durch die Ringelektrodenbasis zu einer Steuerschaltung in dem Bedienstift leiten.
  • Figurenliste
    • 1A-1D veranschaulichen Beispiele von Systemen mit Touchscreens, die eine Eingabe von einem aktiven Bedienstift gemäß Beispielen der Offenbarung annehmen können.
    • 2 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines beispielhaften Rechensystems, das eine Eingabe von einem aktiven Bedienstift gemäß Beispielen der Offenbarung empfangen kann.
    • 3 veranschaulicht einen beispielhaften Touchscreen mit Berührungserfassungsschaltlogik, die als Ansteuer- und Erfassungsbereiche oder -leitungen konfiguriert ist, gemäß Beispielen der Offenbarung.
    • 4 veranschaulicht einen beispielhaften Touchscreen mit Berührungserfassungsschaltlogik, die als pixelierte Elektroden konfiguriert ist, gemäß Beispielen der Offenbarung.
    • 5A und 5B veranschaulichen eine Seitenansicht bzw. eine Unteransicht eines beispielhaften Bedienstifts gemäß verschiedenen Beispielen der Offenbarung.
    • 6 veranschaulicht eine beispielhafte Berührungssensorbedienfeldkonfiguration, die mit dem Berührungs-ASIC von 2 betreibbar ist, um einen Bedienstift-Scan gemäß Beispielen der Offenbarung durchzuführen.
    • 7A und 7B veranschaulichen eine senkrechte Ausrichtung bzw. eine geneigte Ausrichtung eines beispielhaften Bedienstifts gemäß verschiedenen Beispielen der Offenbarung.
    • 8A und 8B veranschaulichen einen Azimutwinkel bzw. einen Neigungswinkel für einen beispielhaften Bedienstift und eine beispielhafte berührungsempfindliche Vorrichtung gemäß Beispielen der Offenbarung.
    • 9A veranschaulicht einen beispielhaften Bedienstift mit einer üblichen Ringelektrode gemäß Beispielen der Offenbarung.
    • 9B veranschaulicht einen beispielhaften Bedienstift mit einer zylindrischen Ringelektrode gemäß Beispielen der Offenbarung.
    • 9C veranschaulicht einen beispielhaften Bedienstift mit einer zylindrischen Ringelektrode, die konfiguriert ist, um eine gleichförmigere Kopplung des elektrischen Felds aufzuweisen, gemäß Beispielen der Offenbarung.
    • 10A und 10B veranschaulichen eine perspektivische Ansicht bzw. eine Seitenansicht einer Ringelektrodenkonfiguration, die konfiguriert ist, um eine gleichförmigere Kopplung des elektrischen Felds aufzuweisen, gemäß Beispielen der Offenbarung.
    • 11A und 11B veranschaulichen eine perspektivische Ansicht bzw. eine Seitenansicht einer weiteren Ringelektrodenkonfiguration, die konfiguriert ist, um eine gleichförmigere Kopplung des elektrischen Felds aufzuweisen, gemäß Beispielen der Offenbarung.
    • 12A und 12B veranschaulichen eine perspektivische Ansicht bzw. eine Seitenansicht einer weiteren Ringelektrodenkonfiguration, die konfiguriert ist, um eine gleichförmigere Kopplung des elektrischen Felds aufzuweisen, gemäß Beispielen der Offenbarung.
    • 12C und 12D veranschaulichen Querschnittsansichten der Ringelektrode von
    • 12A-12B an zwei Referenzlinien entlang der Länge der Ringelektrode gemäß Beispielen der Offenbarung.
    • 13A und 13B veranschaulichen eine Querschnittsansicht bzw. eine Seitenansicht einer Ringelektrodenbasis mit Leitdrähten gemäß Beispielen der Offenbarung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In der folgenden Beschreibung von Beispielen wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen zur Veranschaulichung spezifische Beispiele gezeigt werden, die umgesetzt werden können. Es sei klargestellt, dass andere Beispiele verwendet und strukturelle Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der verschiedenen Beispiele abzuweichen.
  • Dies betrifft die Erfassung einer Ausrichtung, z. B. des Azimutwinkels und des Neigungswinkels, eines Bedienstifts bezogen auf eine Oberfläche. In einem Beispiel kann die Ausrichtung eines Bedienstifts bezogen auf eine Kontaktfläche, z. B. ein Touchpanel, erfasst werden, indem eine Kapazität an einer oder mehreren Stellen an dem Bedienstift bezogen auf die Oberfläche erfasst wird und dann die Kapazität(en) verwendet werden, um die Ausrichtung des Bedienstifts bezogen auf die Oberfläche zu bestimmen. In einigen Beispielen kann der Bedienstift eine Ringelektrodenkonfiguration einschließen, die die kapazitive Kopplung zwischen der Ringelektrode (die zur Ausrichtungserfassung verwendet wird) und dem Touchpanel verbessern kann. In einigen Beispielen kann die Ringelektrodenkonfiguration eine zylindrische Ringelektrode, die mit einer Steuerschaltung verbunden ist, und einen Massering, der mit einem Bezugspotential, beispielsweise Masse, verbunden ist, einschließen. Durch Variieren der Längen der Ringelektrode, des Masserings und des Abstands zwischen diesen Elementen kann das von der Ringelektrode ausgehende elektrische Feld abgestimmt werden, um die kapazitive Kopplung zwischen der Ringelektrode und der Oberfläche zu optimieren. Zum Beispiel kann die Kopplung zwischen der zylindrischen Ringelektrode und der Oberfläche entlang der Ringelektrode gleichförmiger sein, was die Neigungsgenauigkeit verbessern und den Neigungs-Jitter verringern kann, was eine bessere Bedienstiftleistung zur Folge hat. In einigen Beispielen kann die Ringelektrode mehrere Unterringe einschließen, wobei die jeweilige Länge jedes Unterrings mit jedem Unterring entlang der Länge der Elektrode von der Bedienstiftspitze weg zunimmt. In einigen Beispielen kann die Ringelektrode eine Kronenform mit Vorsprüngen umfassen, die jeweils eine Breite aufweisen, die sich entlang der Länge der Ringelektrode zu einer minimalen Breite verjüngt. In einigen Fällen kann der Oberflächenbereich der Ringelektrode an einem Abschnitt (z. B. der Hälfte der Ringelektrode) nahe der Bedienstiftspitze kleiner sein als der Oberflächenbereich der Ringelektrode an einem Abschnitt, der distal von der Bedienstiftspitze liegt. In einigen Fällen kann die Ringelektrodenbasis Vias einschließen und kann das Schreiben von der Spitzenelektrode, der Ringelektrode und dem Massering durch die Ringelektrodenbasis zu einer Steuerschaltung in dem Bedienstift leiten.
  • 1A-1D veranschaulichen Beispiele von Systemen mit Touchscreens, die eine Eingabe von einem aktiven Bedienstift gemäß Beispielen der Offenbarung annehmen können.
  • 1A veranschaulicht ein beispielhaftes Mobiltelefon 136, das einen Touchscreen 124 einschließt, der eine Eingabe von einem aktiven Bedienstift gemäß Beispielen der Offenbarung annehmen kann. 1B veranschaulicht eine beispielhafte digitale Medienwiedergabevorrichtung 140, die einen Touchscreen 126 einschließt, der eine Eingabe von einem aktiven Bedienstift gemäß Beispielen der Offenbarung annehmen kann.
  • 1C veranschaulicht einen beispielhaften Personal Computer 144, der einen Touchscreen 128 einschließt, der eine Eingabe von einem aktiven Bedienstift gemäß Beispielen der Offenbarung annehmen kann. 1D veranschaulicht eine beispielhafte Tablet-Rechenvorrichtung 148, die einen Touchscreen 130 einschließt, der eine Eingabe von einem aktiven Bedienstift gemäß Beispielen der Offenbarung annehmen kann. Andere Vorrichtungen, einschließlich am Körper tragbarer Vorrichtungen, können eine Eingabe von einem aktiven Bedienstift gemäß Beispielen der Offenbarung annehmen.
  • Die Touchscreens 124, 126, 128 und 130 können beispielsweise auf einer Eigenkapazitäts- oder Gegenkapazitätserfassungstechnologie oder einer anderen Berührungserfassungstechnologie basieren. Zum Beispiel kann in einem eigenkapazitätsbasierten Berührungssystem eine einzelne Elektrode mit einer Eigenkapazität gegen Masse verwendet werden, um ein Berührungspixel (Berührungsknoten) zum Erfassen einer Berührung zu bilden. Wenn sich ein Objekt dem Berührungspixel nähert, kann eine zusätzliche Kapazität gegen Masse zwischen dem Objekt und dem Berührungspixel gebildet werden. Die zusätzliche Kapazität gegen Masse kann zu einer Nettozunahme der Eigenkapazität führen, die von dem Berührungspixel wahrgenommen wird. Diese Zunahme der Eigenkapazität kann durch ein Berührungserfassungssystem erfasst und gemessen werden, um die Positionen mehrerer Objekte zu bestimmen, wenn diese den Touchscreen berühren.
  • Ein auf Gegenkapazität basierendes Berührungssystem kann zum Beispiel Ansteuerbereiche und Erfassungsbereiche wie etwa Ansteuerleitungen und Erfassungsleitungen einschließen. Zum Beispiel können Ansteuerleitungen in Zeilen gebildet sein, während Erfassungsleitungen in Spalten (d. h. orthogonal) gebildet sein können. Berührungspixel (Berührungsknoten) können an den Schnittpunkten oder Nachbarschaften (in Einzelschichtkonfigurationen) der Zeilen und Spalten gebildet sein. Während des Betriebs können die Zeilen mit einer Wechselstromwellenform (AC-Wellenform) stimuliert werden, und eine Gegenkapazität kann zwischen der Zeile und der Spalte des Berührungspixels gebildet werden. Wenn sich ein Objekt dem Berührungspixel nähert, kann ein Teil der Ladung, die zwischen der Zeile und der Spalte des Berührungspixels gekoppelt ist, stattdessen an das Objekt gekoppelt werden. Diese Verringerung der Ladungskopplung über das Berührungspixel hinweg kann eine Nettoverringerung der Gegenkapazität zwischen der Zeile und der Spalte und eine Verringerung der Wechselstromwellenform, die über das Berührungspixel hinweg gekoppelt wird, zur Folge haben. Diese Verringerung der ladungsgekoppelten Wechselstromwellenform kann durch das Berührungserfassungssystem erfasst und gemessen werden, um die Positionen mehrerer Objekte zu bestimmen, wenn diese den Touchscreen berühren. In einigen Beispielen kann ein Touchscreen ein Multi-Touch-, Single-Touch-, Projektionsscan-, Full-Imaging-Multi-Touch-Touchscreen oder ein beliebiger kapazitiver Touchscreen sein.
  • 2 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines beispielhaften Rechensystems 200, das eine Eingabe von einem aktiven Bedienstift gemäß Beispielen der Offenbarung empfangen kann. Das Rechensystem 200 kann beispielsweise in dem Mobiltelefon 136, der digitalen Medienwiedergabevorrichtung 140, dem Personal Computer 144, der Tablet-Rechenvorrichtung 148, der am Körper tragbaren Vorrichtung oder einer beliebigen mobilen oder nicht mobilen Rechenvorrichtung, die einen Touchscreen einschließt, eingeschlossen sein. Das Rechensystem 200 kann einen integrierten Touchscreen 220 zum Anzeigen von Bildern und zum Erfassen von Berührungs- und/oder Annäherungsereignissen (z. B. Zeigeereignissen) von einem Objekt (z. B. Finger 203 oder aktiver oder passiver Bedienstift 205) an oder in der Nähe der Oberfläche des Touchscreens 220 einschließen. Das Rechensystem 200 kann auch eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung („ASIC“) einschließen, die als Berührungs-ASIC 201 dargestellt ist, um Berührungs- und/oder Bedienstifterfassungsvorgänge durchzuführen. Die Berührungs-ASIC 201 kann einen oder mehrere Berührungsprozessoren 202, Peripherievorrichtungen 204 und eine Berührungssteuerung 206 umfassen. Die Berührungs-ASIC 201 kann mit der Berührungserfassungsschaltlogik des Touchscreens 220 gekoppelt sein, um Berührungs- und/oder Bedienstifterfassungsvorgänge durchzuführen (im Folgenden ausführlicher beschrieben). Die Peripherievorrichtungen 204 können einen Direktzugriffsspeicher (RAM) oder andere Arten von Arbeitsspeicher oder Speicher, Überwachungszeitgeber und dergleichen einschließen, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Berührungssteuerung 206 kann einen oder mehrere Erfassungskanäle im Empfangsbereich 208, eine Bedienfeldscan-Engine 210 (die eine Kanalscanlogik einschließen kann) und einen Sendebereich 214 (der eine analoge oder digitale Treiberlogik einschließen kann) einschließen, ist aber nicht auf diese beschränkt. In einigen Beispielen können der Sendebereich 214 und der Empfangsbereich 208 durch die Bedienfeldscan-Engine 210 basierend dem auszuführenden Scan-Ereignis (z. B. Gegenkapazitäts-Zeilen-Spalten-Scan, Gegenkapazitäts-Zeilen-Zeilen-Scan, Gegenkapazitäts-Spalten-Spalten-Scan, Zeilen-Eigenkapazitäts-Scan, Spalten-Eigenkapazitäts-Scan, Berührungs-Spektralanalysen-Scan, Bedienstift-Spektralanalysen-Scan, Bedienstift-Scan usw.) umkonfigurierbar sein. Die Bedienfeldscan-Engine 210 kann auf den RAM 212 zugreifen, autonom Daten von den Erfassungskanälen lesen und eine Steuerung für die Erfassungskanäle bereitstellen. Die Berührungssteuerung 206 kann auch einen (z. B. im RAM 212 gespeicherten) Scan-Plan einschließen, der eine Sequenz von Scan-Ereignissen definieren kann, die auf dem Touchscreen durchzuführen sind. Der Scan-Plan kann Informationen einschließen, die zum Konfigurieren oder Umkonfigurieren des Sendebereichs und des Empfangsbereichs für das spezielle durchzuführende Scan-Ereignis erforderlich sind. Ergebnisse (z. B. Berührungssignale oder Berührungsdaten) von den verschiedenen Scans können ebenfalls in dem RAM 212 gespeichert werden.
  • Zusätzlich kann die Bedienfeldscan-Engine 210 Steuerung für den Sendebereich 214 bereitstellen, um Stimulationssignale mit verschiedenen Frequenzen und/oder Phasen zu erzeugen, die selektiv an die Ansteuerbereiche der Berührungserfassungsschaltlogik des Touchscreens 220 angelegt werden können. Die Berührungssteuerung 206 kann auch einen Spektralanalysator einschließen, um rauscharme Frequenzen für das Berührungs- und Bedienstiftscannen zu bestimmen. Der Spektralanalysator kann eine Spektralanalyse der Scan-Ergebnisse von einem nicht stimulierten Touchscreen durchführen. Wenngleich in 2 als eine einzelne ASIC veranschaulicht, können die verschiedenen Komponenten und/oder die Funktionalität der Berührungs-ASIC 201 mit mehreren Schaltungen, Elementen, Chips und/oder diskreten Komponenten implementiert werden.
  • Das Rechensystem 200 kann auch eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung einschließen, die als Anzeige-ASIC 216 veranschaulicht ist, um Anzeigevorgänge durchzuführen. Die Anzeige-ASIC 216 kann Hardware einschließen, um ein oder mehrere Standbilder und/oder eine oder mehrere Videosequenzen zur Anzeige auf dem Touchscreen 220 zu verarbeiten. Die Anzeige-ASIC 216 kann beispielsweise konfiguriert sein, Lesespeichervorgänge zum Lesen der Daten, die die Rahmen-/Videosequenz repräsentieren, aus einem Arbeitsspeicher (nicht gezeigt) durch eine Speichersteuerung (nicht gezeigt) zu erzeugen. Die Anzeige-ASIC 216 kann konfiguriert sein, verschiedene Verarbeitungen an den Bilddaten (z. B. Standbilder, Videosequenzen usw.) durchzuführen. In einigen Beispielen kann die Anzeige-ASIC 216 konfiguriert sein, Standbilder zu skalieren und die Phasenbilder einer Videosequenz zu verwischen, zu skalieren und/oder eine Farbraumumwandlung bei diesen durchzuführen. Die Anzeige-ASIC 216 kann konfiguriert sein, die Standbildphasenbilder und die Videosequenzphasenbilder zum Erzeugen von Ausgangsphasenbilder für die Anzeige zu mischen. Die Anzeige-ASIC 216 kann auch allgemeiner als Anzeigesteuerung, Anzeige-Pipe, Anzeigesteuereinheit oder Anzeige-Pipeline bezeichnet werden. Die Anzeigesteuereinheit kann allgemein eine beliebige Hardware und/oder Firmware sein, die konfiguriert ist, ein Phasenbild für die Anzeige von einer oder mehreren Quellen (z. B. Standbildern und/oder Videosequenzen) vorzubereiten. Insbesondere kann die Anzeige-ASIC 216 konfiguriert sein, Quellphasenbilder von einem oder mehreren Quellpuffern abzurufen, die im Speicher gespeichert sind, Phasenbilder von den Quellpuffern zusammenzusetzen und die sich ergebenden Phasenbilder auf dem Touchscreen 220 anzuzeigen. Dementsprechend kann die Anzeige-ASIC 216 konfiguriert sein, einen oder mehrere Quellpuffer zu lesen und die Bilddaten zusammenzusetzen, um das Ausgangsphasenbild zu erzeugen.
  • Die Anzeige-ASIC 216 kann der Anzeige verschiedene Steuerungs- und Datensignale bereitstellen, einschließlich Taktsignalen (z. B. ein oder mehrere Taktsignale) und/oder Vertikalaustastintervall- und Horizontalaustastintervallsteuerungen. Die Taktsignale können einen Pixeltakt einschließen, der die Übertragung eines Pixels anzeigen kann. Die Datensignale können Farbsignale einschließen (z. B. rot, grün, blau). Die Anzeige-ASIC 216 kann den Touchscreen 220 in Echtzeit steuern, wobei die Daten bereitgestellt werden, die die anzuzeigenden Pixel angeben, wenn der Touchscreen das durch das Phasenbild angegebene Bild anzeigt. Die Schnittstelle zu einem solchen Touchscreen 220 kann zum Beispiel eine Videografikarray-Schnittstelle (VGA-Schnittstelle), eine High Definition Multimedia-Schnittstelle (HDMI), eine digitale Videoschnittstelle (DVI), eine LCD-Schnittstelle, eine Plasma-Schnittstelle oder eine beliebige andere geeignete Schnittstelle sein.
  • In einigen Beispielen kann auch ein Übergabemodul 218 in dem Rechensystem 200 eingeschlossen sein. Das Übergabemodul 218 kann mit der Berührungs-ASIC 201, der Anzeige-ASIC 216 und dem Touchscreen 220 gekoppelt sein und kann konfiguriert sein, eine Schnittstelle der Berührungs-ASIC 201 und der Anzeige-ASIC 216 mit dem Touchscreen 220 bereitzustellen. Das Übergabemodul 212 kann den Touchscreen 220 gemäß den Scan-/Erfassungs- und Anzeigeanweisungen von der Berührungs-ASIC 201 und der Anzeige-ASIC 216 auf geeignete Weise betreiben. In anderen Beispielen kann die Anzeige-ASIC 216 mit der Anzeigeschaltlogik des Touchscreens 220 gekoppelt sein, und die Berührungs-ASIC 201 kann mit der Berührungserfassungsschaltlogik des Touchscreens 220 ohne Übergabemodul 218 gekoppelt sein.
  • Der Touchscreen 220 kann eine LCD-Technologie (Flüssigkristallanzeige), LPD-Technologie (Licht emittierende Polymeranzeige), OLED-Technologie (organische Leuchtdiode) oder OEL-Technologie (organische Elektrolumineszenz) verwenden, wenngleich in anderen Beispielen andere Anzeigetechnologien verwendet werden können. In einigen Beispielen können die Berührungserfassungsschaltlogik und die Anzeigeschaltlogik des Touchscreens 220 übereinander gestapelt sein. Zum Beispiel kann ein Berührungssensorbedienfeld einen Teil oder die Gesamtheit einer Oberfläche der Anzeige abdecken (z. B. aufeinander in einem einzigen Stapel hergestellt oder durch Zusammenkleben eines Berührungssensorbedienfeldstapels mit einem Anzeigestapel gebildet). In anderen Beispielen können die Berührungserfassungsschaltlogik und die Anzeigeschaltlogik des Touchscreens 220 teilweise oder vollständig miteinander verbunden sein. Die Integration kann strukturell und/oder funktionell sein. Zum Beispiel kann ein Teil oder die Gesamtheit der Berührungserfassungsschaltlogik strukturell zwischen den Substratschichten der Anzeige (z. B. zwischen zwei Substraten einer Anzeigepixelzelle) angeordnet sein. Abschnitte der Berührungserfassungsschaltlogik, die außerhalb der Anzeigepixelzelle gebildet sind, können als Abschnitte oder Schichten „auf der Zelle“ bezeichnet werden, wohingegen Abschnitte der Berührungserfassungsschaltlogik, die innerhalb der Anzeigepixelzelle gebildet sind, als Abschnitte oder Schichten „in der Zelle“ bezeichnet werden können. Zusätzlich können einige elektronische Komponenten gemeinsam genutzt werden und manchmal als Berührungserfassungsschaltlogik und manchmal als Anzeigeschaltlogik verwendet werden. Zum Beispiel können in einigen Beispielen gemeinsame Elektroden für Anzeigefunktionen während einer aktiven Anzeigeaktualisierung verwendet werden und können zum Durchführen von Berührungserfassungsfunktionen während Berührungserfassungsintervallen verwendet werden. Ein Touchscreen-Stapel, der Komponenten zwischen Erfassungsfunktionen und Anzeigefunktionen gemeinsam nutzt, kann als ein Touchscreen in der Zelle bezeichnet werden.
  • Das Rechensystem 200 kann auch einen Host-Prozessor 228 einschließen, der mit der Berührungs-ASIC 201 gekoppelt ist, und kann Ausgaben von der Berührungs-ASIC 201 empfangen (z. B. vom Berührungsprozessor 202 über einen Kommunikationsbus, wie beispielsweise einen SPI-Bus (serielle Peripherieschnittstelle)) und Aktionen basierend auf den Ausgaben durchführen. Der Host-Prozessor 228 kann auch mit dem Programmspeicher 232 und der Anzeige-ASIC 216 verbunden sein. Der Host-Prozessor 228 kann beispielsweise mit dem Anzeige-ASIC 216 kommunizieren, um ein Bild auf dem Touchscreen 220 zu erzeugen, beispielsweise ein Bild einer Benutzerschnittstelle (UI), und kann die Berührungs-ASIC 201 (einschließlich des Berührungsprozessors 202 und der Berührungssteuerung 206) verwenden, um eine Berührung auf oder nahe dem Touchscreen 220 zu erfassen, wie beispielsweise eine Berührungseingabe auf der angezeigten UI. Die Berührungseingabe kann von im Programmspeicher 232 gespeicherten Computerprogrammen verwendet werden, um Aktionen durchzuführen, die ein Bewegen eines Objekts, wie beispielsweise eines Cursors oder Zeigers, Scrollen oder Bildverschiebung, Anpassen von Steuereinstellungen, Öffnen einer Datei oder eines Dokuments, Anzeigen eines Menüs, Treffen einer Auswahl, Ausführen von Anweisungen, Betreiben einer mit der Host-Vorrichtung verbundenen Peripherievorrichtung, Beantworten eines Telefonanrufs, Ausführen eines Telefonanrufs, Beenden eines Telefonanrufs, Ändern der Lautstärke oder Audioeinstellungen, Speichern von Informationen im Zusammenhang mit Telefonkommunikationen, wie beispielsweise Adressen, häufig gewählte Nummern, empfangene Anrufe, verpasste Anrufe, Anmelden bei einem Computer oder einem Computernetzwerk, Erlauben des Zugriffs auf eingeschränkte Bereiche des Computers oder Computernetzes durch autorisierte Personen, Laden eines Benutzerprofils, das mit einer bevorzugten Anordnung des Computer-Desktops eines Benutzers verbunden ist, Erlauben des Zugriffs auf Web-Inhalte, Starten eines bestimmten Programms, Verschlüsseln oder Entschlüsseln einer Nachricht und/oder dergleichen einschließen können, aber nicht darauf beschränkt sind. Der Host-Prozessor 228 kann auch zusätzliche Funktionen durchführen, die unter Umständen nicht mit der Berührungsverarbeitung zusammenhängen.
  • Das Rechensystem 200 kann einen oder mehrere Prozessoren einschließen, die Software oder Firmware ausführen können, die verschiedene Funktionen implementiert. Insbesondere bei integrierten Touchscreens, die Komponenten zwischen Berührungs- und/oder Bedienstifterfassungs- und -anzeigefunktionen gemeinsam nutzen, können die Berührungs-ASIC und die Anzeige-ASIC synchronisiert sein, um die Schaltlogik des Berührungssensorbedienfelds ordnungsgemäß gemeinsam zu nutzen. Der eine oder die mehreren Prozessoren können einen oder mehrere der einen oder mehreren Berührungsprozessoren 202, einen Prozessor in der Anzeige-ASIC 216 und/oder den Host-Prozessor 228 einschließen. In einigen Beispielen können die Anzeige-ASIC 216 und der Host-Prozessor 228 in eine einzige ASIC integriert sein, wenngleich in anderen Beispielen der Host-Prozessor 228 und die Anzeige-ASIC 216 separate Schaltungen sein können, die miteinander gekoppelt sind. In einigen Beispielen kann der Host-Prozessor 228 als eine Master-Schaltung fungieren und kann Synchronisationssignale erzeugen, die von einem oder mehreren der Anzeige-ASIC 216, der Berührungs-ASIC 201 und des Übergabemoduls 218 verwendet werden können, um Erfassungs- und Anzeigefunktionen für einen Touchscreen in einer Zelle ordnungsgemäß durchzuführen. Die Synchronisationssignale können direkt von dem Host-Prozessor 228 zu einem oder mehreren von der Anzeige-ASIC 216, der Berührungs-ASIC 201 und dem Übergabemodul 218 übermittelt werden. Alternativ können die Synchronisationssignale indirekt übermittelt werden (z. B. können die Berührungs-ASIC 201 oder das Übergabemodul 218 die Synchronisationssignale über die Anzeige-ASIC 216 empfangen).
  • Das Rechensystem 200 kann auch ein drahtloses Modul (nicht gezeigt) einschließen. Das drahtlose Modul kann einen Drahtloskommunikationsstandard, wie beispielsweise WiFi®, BLUETOOTH™ oder dergleichen, implementieren. Das drahtlose Modul kann mit der Berührungs-ASIC 201 und/oder dem Host-Prozessor 228 gekoppelt sein. Die Berührungs-ASIC 201 und/oder der Host-Prozessor 228 können zum Beispiel Scan-Plan-Informationen, Zeitvorgabeinformationen und/oder Frequenzinformationen zu dem drahtlosen Modul übertragen, um es dem drahtlosen Modul zu ermöglichen, die Informationen beispielsweise zu einem aktiven Bedienstift zu übertragen (d. h. einem Bedienstift, der in der Lage ist, ein Stimulationssignal zu erzeugen und in ein Berührungssensorbedienfeld zu injizieren). Zum Beispiel kann das Rechensystem 200 Frequenzinformationen übertragen, die eine oder mehrere rauscharme Frequenzen anzeigen, die der Bedienstift verwenden kann, um Stimulationssignale zu erzeugen. Zusätzlich oder alternativ können Zeitvorgabeinformationen verwendet werden, um den Bedienstift 205 mit dem Rechensystem 200 zu synchronisieren, und können die Scan-Plan-Informationen verwendet werden, um dem Bedienstift 205 anzuzeigen, wenn das Rechensystem 200 einen Bedienstift-Scan durchführt und Bedienstiftstimulationssignale erwartet (z. B., um Energie zu sparen, indem ein Stimulus nur während eines Bedienstift-Scan-Intervalls erzeugt wird). In einigen Beispielen kann das drahtlose Modul auch Informationen von Peripherievorrichtungen, wie beispielsweise von einem aktiven Bedienstift 205, empfangen, die zu der Berührungs-ASIC 201 und/oder dem Host-Prozessor 228 übertragen werden können. In anderen Beispielen kann die Funktionalität der drahtlosen Kommunikation statt in einem dedizierten Chip in anderen Komponenten des Rechensystems 200 integriert sein.
  • Man beachte, dass eine oder mehrere der hierin beschriebenen Funktionen durch Firmware durchgeführt werden können, die im Arbeitsspeicher gespeichert ist und durch den Berührungsprozessor in der Berührungs-ASIC 201 ausgeführt wird oder in Programmspeicher gespeichert ist und durch den Host-Prozessor 228 ausgeführt wird. Die Firmware kann auch innerhalb eines beliebigen nichtflüchtigen, computerlesbaren Speichermediums zur Verwendung durch ein Anweisungsausführsystem, eine Anweisungsausführeinrichtung oder eine Anweisungsausführvorrichtung oder in Verbindung mit diesen gespeichert und/oder transportiert werden, wie beispielsweise ein computergestütztes System, ein prozessorenthaltendes System oder ein anderes System, das die Anweisungen aus dem Anweisungsausführsystem, der Anweisungsausführeinrichtung oder der Anweisungsausführvorrichtung abrufen und die Anweisungen ausführen kann. Im Kontext dieses Dokuments kann ein „nichtflüchtiges, computerlesbares Speichermedium“ jedes Medium (mit Ausnahme eines Signals) sein, das Programme zur Verwendung durch das Anweisungsausführsystem, die Anweisungsausführeinrichtung oder die Anweisungsausführvorrichtung oder in Verbindung mit diesen enthalten oder speichern kann. Die nichtflüchtige, computerlesbare Medienspeicherung kann ein elektronisches, magnetisches, optisches, elektromagnetisches, Infrarot-, oder Halbleitersystem oder eine solche Einrichtung oder Vorrichtung, eine tragbare Computerdiskette (magnetisch), einen Direktzugriffsspeicher (random access memory, RAM) (magnetisch), einen Nur-Lese-Speicher (read-only memory, ROM) (magnetisch), einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (erasable programmable read-only memory, EPROM) (magnetisch), eine tragbare optische Platte, wie beispielsweise eine CD, CD-R, CD-RW, DVD, DVD-R oder DVD-RW, oder einen Flash-Speicher, wie beispielsweise Compact-Flash-Karten, SD-Karten, USB-Speichervorrichtungen, Speichersticks und dergleichen einschließen, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Die Firmware kann auch innerhalb eines beliebigen Transportmediums zur Verwendung durch ein Anweisungsausführsystem, eine Anweisungsausführeinrichtung oder eine Anweisungsausführvorrichtung oder in Verbindung mit diesen verteilt werden, wie beispielsweise ein computergestütztes System, ein prozessorenthaltendes System oder ein anderes System, das die Anweisungen von dem Anweisungsausführsystem, der Anweisungsausführeinrichtung oder der Anweisungsausführvorrichtung abrufen und die Anweisungen ausführen kann. Im Kontext dieses Dokuments kann ein „Transportmedium“ ein beliebiges Medium sein, das das Programm zur Verwendung durch das Anweisungsausführsystem, die Anweisungsausführeinrichtung oder die Anweisungsausführvorrichtung oder in Verbindung mit diesen kommunizieren, verteilen oder transportieren kann. Das lesbare Transportmedium kann ein drahtgebundenes oder drahtloses elektronisches, magnetisches, optisches, elektromagnetisches oder Infrarotverteilungsmedium einschließen, ist aber nicht darauf beschränkt.
  • Es sollte verstanden werden, dass das Rechensystem 200 nicht auf die Komponenten und die Konfiguration von 2 beschränkt ist, sondern andere oder zusätzliche Komponenten in mehreren Konfigurationen gemäß verschiedenen Beispielen einschließen kann. Zusätzlich können die Komponenten des Rechensystems 200 in einer einzigen Vorrichtung eingeschlossen oder über mehrere Vorrichtungen verteilt sein.
  • Wie oben erörtert, kann der Touchscreen 220 eine Berührungserfassungsschaltlogik einschließen. 3 veranschaulicht einen beispielhaften Touchscreen mit Berührungserfassungsschaltlogik, die als Ansteuer- und Erfassungsbereiche oder -leitungen konfiguriert ist, gemäß Beispielen der Offenbarung. Der Touchscreen 320 kann eine Berührungserfassungsschaltlogik einschließen, die ein kapazitives Erfassungsmedium mit einer Vielzahl von Ansteuerleitungen 322 und einer Vielzahl von Erfassungsleitungen 323 einschließen kann. Es sollte angemerkt werden, dass der Ausdruck „Leitungen“ hierin manchmal einfach leitfähige Leiterbahnen bedeutet, wie dem Fachmann leicht ersichtlich ist, und nicht auf Elemente beschränkt ist, die streng linear sind, sondern Leiterbahnen einschließt, die ihre Richtung ändern, und Leiterbahnen unterschiedlicher Größe, Form, Materialien usw. einschließt. Zusätzlich können die Ansteuerleitungen 322 und die Erfassungsleitungen 323 aus kleineren Elektroden gebildet sein, die miteinander gekoppelt sind, um Ansteuerleitungen und Erfassungsleitungen zu bilden. Die Ansteuerleitungen 322 können durch Stimulationssignale von dem Sendebereich 214 über eine Ansteuerschnittstelle 324 angesteuert werden, und die in den Erfassungsleitungen 323 erzeugten resultierenden Erfassungssignale können über eine Erfassungsschnittstelle 325 zu Erfassungskanälen im Empfangsbereich 208 (auch als Ereignisdetektions- und Demodulationsschaltung bezeichnet) in der Berührungssteuerung 206 übertragen werden. Auf diese Weise können Ansteuerleitungen und Erfassungsleitungen Teil der Berührungserfassungsschaltlogik sein, die zusammenwirken können, um kapazitive Erfassungsknoten zu bilden, die man sich als Berührungsbildelemente (Berührungspixel), wie beispielsweise Berührungspixel 326 und 327, vorstellen kann. Diese Vorstellungsweise kann besonders hilfreich sein, wenn der Touchscreen 320 so betrachtet wird, dass er ein „Bild“ der Berührung erfasst. Mit anderen Worten, nachdem die Berührungssteuerung 206 bestimmt hat, ob eine Berührung bei jedem Berührungspixel auf dem Touchscreen erfasst wurde, kann das Muster von Berührungspixeln auf dem Touchscreen, bei dem eine Berührung aufgetreten ist, sich als ein „Bild“ der Berührung vorgestellt werden (z. B. ein Muster von Fingern oder anderen Objekten, die den Touchscreen berühren).
  • Es sollte verstanden werden, dass die Zeilen-/Ansteuerungs- und Spalten-/Erfassungs-Assoziationen beispielhaft sein können, und in anderen Beispielen können Spalten Ansteuerleitungen sein und können Zeilen Erfassungsleitungen sein. In einigen Beispielen können Zeilen- und Spaltenelektroden senkrecht sein, sodass Berührungsknoten x- und y-Koordinaten aufweisen können, wenngleich auch andere Koordinatensysteme verwendet werden können und die Koordinaten der Berührungsknoten unterschiedlich definiert sein können. Es sollte verstanden werden, dass der Touchscreen 220 eine beliebige Anzahl von Zeilenelektroden und Spaltenelektroden einschließen kann, um die gewünschte Anzahl und das gewünschte Muster von Berührungsknoten zu bilden. Die Elektroden des Berührungssensorbedienfelds können so konfiguriert sein, dass sie verschiedene Scans, einschließlich einen Teil oder die Gesamtheit von Zeilen-Spalten- und/oder Spalten-Zeilen-Gegenkapazitäts-Scans, Eigenkapazitäts-Zeilen- und/oder -Spalten-Scans, Zeilen-Zeilen-Gegenkapazitäts-Scans, Spalten-Spalten-Gegenkapazitäts-Scans und Bedienstift-Scans, durchführen können.
  • Zusätzlich oder alternativ kann der Touchscreen eine Berührungs-/Zeigeerfassungsschaltlogik, einschließlich eines Arrays von pixelierten Elektroden, einschließen. 4 veranschaulicht einen beispielhaften Touchscreen mit Berührungserfassungsschaltlogik, die als pixelierte Elektroden konfiguriert ist, gemäß Beispielen der Offenbarung. Der Touchscreen 420 kann eine Berührungserfassungsschaltlogik einschließen, die ein kapazitives Erfassungsmedium mit einer Vielzahl von elektrisch isolierten Berührungspixel-Elektroden 422 (z. B. einen pixelierten Touchscreen) einschließen kann. Zum Beispiel können in einer Eigenkapazitätskonfiguration die Berührungspixel-Elektroden 422 gekoppelt sein, um Kanäle in dem Empfangsbereich 208 in der Berührungssteuerung 206 zu erfassen, und können durch Stimulationssignale von den Erfassungskanälen (oder dem Sendebereich 214) durch die Ansteuer-/Erfassungsschnittstelle 425 angesteuert werden und können auch von den Erfassungskanälen durch die Ansteuer-/Erfassungsschnittstelle erfasst werden, wie oben beschrieben. Das Bezeichnen der zur Erfassung von Berührung verwendeten leitenden Platten (d. h. der Berührungspixel-Elektroden 422) als „Berührungspixel“-Elektroden kann besonders hilfreich sein, wenn man sich vorstellt, dass der Touchscreen 420 ein „Bild“ der Berührung erfasst. Mit anderen Worten, nachdem die Berührungssteuerung 206 ein Maß an Berührung bestimmt hat, das bei jeder Berührungspixel-Elektrode 422 auf dem Touchscreen 420 erfasst wurde, kann das Muster von Berührungspixel-Elektroden auf dem Touchscreen, bei dem eine Berührung aufgetreten ist, sich als ein „Bild“ der Berührung vorgestellt werden (z. B. ein Muster von Fingern oder anderen Objekten, die den Touchscreen berühren). Der pixelierte Touchscreen kann verwendet werden, um Gegenkapazität und/oder Eigenkapazität zu erfassen.
  • Wie hierin erörtert, kann das Rechensystem 200 zusätzlich zur Durchführung von Berührungs-Scans zur Erfassung eines Objekts, wie beispielsweise eines Fingers oder eines passiven Bedienstifts, auch Bedienstift-Scans durchführen, um einen aktiven Bedienstift zu erfassen und mit einem Bedienstift zu kommunizieren. Zum Beispiel kann ein aktiver Bedienstift als eine Eingabevorrichtung auf der Oberfläche eines Touchscreens einer berührungsempfindlichen Vorrichtung verwendet werden. 5A veranschaulicht eine Seitenansicht eines beispielhaften Bedienstifts gemäß verschiedenen Beispielen. Im Beispiel von 5A kann der Bedienstift 500 einen Schaft 518 und eine Spitze 512 einschließen. Die Spitze 512 kann eine Elektrode 501 am distalen Ende der Spitze zum Kontaktieren einer Oberfläche und eine Ringelektrode 503, die in der Nähe des distalen Endes angeordnet ist und einen Ring um die Spitze bildet, einschließen. Die Elektroden 501, 503 können aus einem beliebigen geeigneten leitenden Material bestehen, wie beispielsweise Metall, Farbe, Tinte und dergleichen. In einigen Beispielen kann die Spitze austauschbar sein. Der Schaft 518 kann abhängig von den Anforderungen des Bedienstifts 500 in ähnlicher Weise aus einem beliebigen geeigneten leitenden Material oder einem beliebigen geeigneten isolierenden Material bestehen. Der Schaft 518 kann abhängig von den Anforderungen des Bedienstifts 500 eine Bedienstiftsteuerschaltlogik 504 aufnehmen, z. B. Signalübertragungs- und -empfangselemente, Signalverarbeitungselemente und dergleichen.
  • Der Bedienstift 500 kann auch eine Steuerschaltlogik 504 einschließen. Die Steuerschaltung 504 kann konfiguriert sein, ein oder mehrere Bedienstift-Stimulationssignale an der einen oder den mehreren Elektroden 501, 503 zu erzeugen, um eine berührungsempfindliche Vorrichtung zu stimulieren. Zum Beispiel können Bedienstift-Stimulationssignale von dem Bedienstift 500 an die Berührungserfassungsschaltlogik des Touchscreens 220 gekoppelt werden, und die empfangenen Signale können durch die Berührungs-ASIC 201 verarbeitet werden. Die empfangenen Signale können verwendet werden, um eine Stelle des aktiven Bedienstifts 500 auf der Oberfläche des Touchscreens 220 zu bestimmen. In einigen Beispielen kann die Steuerschaltlogik 504 einen oder mehrere Prozessoren umfassen. In einigen Beispielen können eine oder mehrere der hierin beschriebenen Bedienstiftfunktionen durch Firmware ausgeführt werden, die im Arbeitsspeicher oder im Programmspeicher (nicht gezeigt) gespeichert ist und durch einen Prozessor in der Steuerschaltlogik 504 ausgeführt wird.
  • 5B veranschaulicht eine Unteransicht des beispielhaften Bedienstifts von 5A gemäß verschiedenen Beispielen. Im Beispiel von 5B kann der Bedienstift 500 eine konisch geformte Spitze 512 mit einer Elektrode 501 am distalen Ende der Spitze und eine Ringelektrode 503, die in der Nähe des distalen Endes angeordnet ist und einen Ring um die Spitze bildet, aufweisen.
  • 6 veranschaulicht eine beispielhafte Berührungssensorbedienfeldkonfiguration, die mit dem Berührungs-ASIC von 2 betreibbar ist, um einen Bedienstift-Scan gemäß Beispielen der Offenbarung durchzuführen. Während eines Bedienstift-Scans können ein oder mehrere Stimulationssignale durch den Bedienstift 604 in der Nähe eines oder mehrerer Berührungsknoten 606 injiziert werden. Die durch den Bedienstift 604 injizierten Stimulationssignale können eine kapazitive Kopplung Cxr zwischen dem Bedienstift 604 und einer oder mehreren Zeilenspuren 601 und eine kapazitive Kopplung Cxc zwischen dem Bedienstift 604 und einer oder mehreren Spaltenspuren 602 entsprechend dem einen oder den mehreren benachbarten Berührungsknoten 606 erzeugen. Die kapazitive Kopplung Cxr und Cxc zwischen dem Bedienstift 604 und dem einen oder den mehreren Berührungsknoten 606 kann basierend auf der Nähe des Bedienstifts 604 zu dem einen oder den mehreren Berührungsknoten 606 variieren. Während des Bedienstift-Scans kann der Sendebereich 214 deaktiviert werden, d. h., es werden keine Stimulationssignale Vstim von der Berührungssteuerung zu dem Berührungssensorbedienfeld 600 gesendet. Die kapazitive Kopplung (z. B. Gegenkapazität) kann von dem Empfangsbereich 208 von den Zeilen- und Spaltenspuren des einen oder der mehreren Berührungsknoten 606 zur Verarbeitung empfangen werden. Wie hierin beschrieben, können in einigen Beispielen das eine oder die mehreren Bedienstiftstimulationssignale eine oder mehrere Frequenzen aufweisen. Die eine oder die mehreren Frequenzen können durch die Berührungs-ASIC 201 unter Verwendung von Informationen aus einem Bedienstift-Spektralanalyse-Scan ausgewählt werden (nachstehend ausführlicher beschrieben). Diese Frequenzinformationen können drahtlos zu dem Bedienstift 604 übermittelt werden, sodass der Bedienstift 604 Stimulationssignale mit den geeigneten Frequenzen erzeugen kann.
  • In einigen Beispielen können ein oder mehrere Multiplexer verwendet werden, um Zeilen- und/oder Spaltenelektroden mit dem Empfangsbereich und/oder dem Sendebereich zu koppeln. Beispielsweise können während eines Gegenkapazitäts-Berührungserfassungs-Scans Zeilenspuren mit dem Sendebereich gekoppelt sein und können Spaltenspuren mit dem Empfangsbereich gekoppelt sein. Während eines Bedienstifterfassungs-Scans können Spaltenspuren (oder Zeilenspuren) über den einen oder die mehreren Multiplexer mit dem Empfangsbereich gekoppelt sein, um eine Eingabe von einem Bedienstift oder einer anderen Eingabevorrichtung entlang einer Achse des Touchscreens zu erfassen, und dann können die Zeilenspuren (oder Spaltenspuren) über den einen oder die mehreren Multiplexer mit dem Empfangsbereich gekoppelt sein, um eine Eingabe von einem Bedienstift oder einer anderen Eingabevorrichtung entlang einer zweiten Achse des Touchscreens zu erfassen. In einigen Beispielen können die Zeilen- und Spaltenspuren gleichzeitig erfasst werden. In einigen Beispielen kann der Bedienstift auf den Spaltenspuren gleichzeitig mit dem Gegenkapazitäts-Berührungserfassungs-Scan erfasst werden. Die Berührungs- und Bedienstiftsignale können durch Filtern und Demodulieren der empfangenen Antwortsignale bei verschiedenen Frequenzen unterschieden werden.
  • Ein Bedienstift kann verschiedene Ausrichtungen (z. B. Azimutwinkel und Neigungswinkel) aufweisen, wenn er ein Touchpanel berührt oder auf diesem zeigt. In einigen Beispielen kann eine elektronische Vorrichtung eine Aktion basierend auf der Bedienstiftausrichtung durchführen. Dementsprechend kann das Erfassen der Bedienstiftausrichtung beim Betrieb der Vorrichtung hilfreich sein.
  • 7A und 7B veranschaulichen verschiedene Ausrichtungen des beispielhaften Bedienstifts von 5A und 5B, wenn er ein Touchpanel gemäß verschiedenen Beispielen berührt. Im Beispiel von 7A kann der Bedienstift 700 eine senkrechte Ausrichtung haben, wenn er das Touchpanel 720 berührt. Wenn der Bedienstift 700 das Bedienfeld 720 berührt, kann die Spitzenelektrode 701 die Kapazität C1 mit einem benachbarten leitenden Element, z. B. einer oder mehreren Zeilen und/oder Spalten (nicht gezeigt), des Bedienfelds bilden. In ähnlicher Weise kann die Ringelektrode 703 die Kapazität C2 mit einem benachbarten leitenden Element, z. B. einer oder mehreren Zeilen und/oder Spalten, des Bedienfelds 720 bilden. Das an dem Bedienfeld 720 aufgenommene Bild 730 zeigt beispielhafte Berührungs- oder Zeigebilder, die sich aus den zwei Kapazitäten C1, C2 ergeben. Da der Bedienstift 700 senkrecht zu dem Bedienfeld 720 ist, kann das Bild 730 das Bild der Spitzenkapazität C1, das von dem Bild der Ringkapazität C2 umgeben ist, zeigen.
  • Im Beispiel von 7B kann der Bedienstift 700 eine geneigte Ausrichtung aufweisen, wenn er das Bedienfeld 720 berührt. Folglich kann das Bild 730, das an dem Bedienfeld 720 aufgenommen wird, eine Verschiebung der Positionen der Berührungs- oder Zeigebilder bezogen aufeinander zeigen, die sich aus zwei Kapazitäten C1, C2 ergeben. Hier hat sich das Bild der Ringkapazität C2 nach rechts von dem Bild der Spitzenkapazität C1 verschoben.
  • Das Maß der Verschiebung kann eine Funktion des Maßes der Bedienstiftneigung sein. Je größer beispielsweise die Neigung ist, desto weiter entfernt liegt das Bild der Ringkapazität C2 von dem Bild der Spitzenkapazität C1. Umgekehrt gilt, je geringer die Neigung ist, desto mehr überlappt das Bild der Ringkapazität C2 und wird über dem Bild der Spitzenkapazität C1 zentriert. Daher kann durch Bestimmen der Nähe der Bilder der zwei Kapazitäten C1, C2 in dem aufgenommenen Bild das Maß der Bedienstiftneigung bestimmt werden.
  • Das Bild kann auch verwendet werden, um die Richtung der Bedienstiftneigung, z. B. nach oben, nach unten, rechts, links usw., bezogen auf das Touchpanel 720 zu bestimmen. In dem Bild 730 von 7B ist beispielsweise das Bild der Ringkapazität C2 rechts von dem Bild der Spitzenkapazität C1. Dies kann anzeigen, dass der Bedienstift 700 nach rechts geneigt ist. Wenn sich das Bild der Ringkapazität C2 links von dem Bild der Spitzenkapazität C1 befindet, kann dies anzeigen, dass der Bedienstift 700 nach links geneigt ist. Wenn das Bild der Ringkapazität C2 über dem Bild der Spitzenkapazität C1 liegt, kann dies anzeigen, dass der Bedienstift 700 nach oben geneigt ist. Wenn das Bild der Ringkapazität C2 unter dem Bild der Spitzenkapazität C1 liegt, kann dies anzeigen, dass der Bedienstift 700 nach unten geneigt ist. Andere Neigungsrichtungen, z. B. oben links, unten rechts usw., können ebenfalls gemäß den relativen Positionen der Bilder der Kapazität C1, C2 bestimmt werden.
  • Durch Bestimmen der Nähe der zwei Kapazitäten C1, C2 zueinander und ihrer relativen Positionen in einem Bild kann die Bedienstiftausrichtung erfasst werden. Es sollte verstanden werden, dass, wenngleich das Bild der Kapazität C1 und das Bild der Kapazität C2 hier als kreisförmig veranschaulicht sind, das Kapazitätsbild andere Formen, einschließlich linearer Formen, aufweisen kann.
  • 8A und 8B veranschaulichen einen Azimutwinkel bzw. einen Neigungswinkel für einen beispielhaften Bedienstift und eine beispielhafte berührungsempfindliche Vorrichtung gemäß Beispielen der Offenbarung. 8A veranschaulicht einen beispielhaften Bedienstift 802, der ein beispielhaftes Berührungssensorbedienfeld 800 an Punkt 801 kontaktiert. Die Linie 804, veranschaulicht in 8A, kann einen Referenzvektor in der Ebene des Berührungssensorbedienfelds 800 darstellen, der durch den Punkt 801 hindurchgeht. Die Linie 806 kann einen Projektionsvektor darstellen, der den Bedienstift auf die Ebene des Berührungssensorbedienfelds 800 projiziert. Der zwischen dem Projektionsvektor (Linie 806) und dem Referenzvektor (Linie 804) gebildete Winkel 808 kann als der Azimutwinkel bezeichnet werden. 8B veranschaulicht den beispielhaften Bedienstift 802, der das beispielhafte Berührungssensorbedienfeld 800 an Punkt 810 kontaktiert. Linie 812, veranschaulicht in 8B, kann einen senkrechten Referenzvektor senkrecht zur Ebene des Berührungssensorbedienfelds 800 darstellen, der durch den Punkt 810 hindurchgeht. Der Winkel 814, der zwischen dem Referenzvektor (Linie 812) und dem Bedienstift 802 gebildet wird, kann als der Neigungswinkel bezeichnet werden.
  • Die Neigungsgenauigkeit und der Neigungs-Jitter können nützliche Metriken sein, um das Verhalten eines Neigungssensors in einem Bedienstift auszuwerten. Die Neigungsgenauigkeit stellt die Differenz zwischen dem erfassten Neigungswinkel und dem tatsächlichen Neigungswinkel des Bedienstifts dar. Der Neigungs-Jitter stellt die Stabilität des erfassten Neigungswinkels dar. Wenn beispielsweise ein Bedienstift in einem bestimmten Neigungswinkel gehalten wird, sollte der erfasste Neigungswinkel stationär sein. In Gegenwart von Rauschen kann jedoch der erfasste Neigungswinkel im Laufe der Zeit variieren (Jitter), selbst wenn der Bedienstift stationär ist. Da Bedienstifte mit verschiedenen Winkeln verwendet werden können (z. B. in der Regel zwischen 20° und 70°), kann die Ausrichtung oder neigungsabhängige Leistung die Effektivität des Bedienstifts als Eingabevorrichtung einschränken. In einigen Fällen können die Neigungsgenauigkeit und der Neigungs-Jitter eines Bedienstifts mindestens teilweise von der Geometrie des Neigungssensors und seinem entsprechenden elektrischen Feld (z. B. dem elektrischen Feld der Ringelektrode) abhängen. Dementsprechend kann es vorteilhaft sein, einen Neigungssensor mit einer Geometrie zu verwenden, die die Neigungsgenauigkeit und Neigungs-Jitter-Leistung eines Bedienstifts verbessert.
  • 9A veranschaulicht einen Bedienstift 900 mit einer Spitzenelektrode 901 und einer üblichen Ringelektrode 903a, wobei der Bedienstift in Kontakt mit einer Oberfläche 920 einer berührungsempfindlichen Vorrichtung steht. Wie gezeigt, kann die übliche Ringelektrode 903a distal von der Spitzenelektrode angeordnet sein und kann eine relativ kurze Länge aufweisen. Zum Beispiel kann die Länge der Ringelektrode 903a kleiner sein als der Querschnittsdurchmesser der Ringelektrode. Die Kopplung des elektrischen Felds 931 (z. B. kapazitive Kopplung) der Ringelektrode 903a wird auch symbolisch durch Pfeile veranschaulicht, die sich von der Ringelektrode aus erstrecken, wobei eine dichte Ansammlung von Pfeilen eine stärkere Kopplung des elektrischen Felds repräsentiert. Wie gezeigt, kann die Kopplung des elektrischen Felds 931 an die Oberfläche 920 auf einen kleinen Bereich unterhalb der Ringelektrode begrenzt sein. In einigen Fällen (z. B., wenn der Bedienstift 900 in einem großen Winkel gehalten wird) kann die Kopplung zwischen der üblichen Ringelektrode 903a und der Oberfläche 920 aufgrund des Abstands zwischen der Elektrode und der Oberfläche schwach sein, was eine verringerte Neigungswinkelgenauigkeit und erhöhten Neigungs-Jitter für den Bedienstift zur Folge haben kann.
  • 9B veranschaulicht einen Bedienstift mit einer Spitzenelektrode 901 und einer zylindrischen Ringelektrode 903b, wobei der Bedienstift in Kontakt mit einer Oberfläche 920 einer berührungsempfindlichen Vorrichtung steht. Im Gegensatz zu der üblichen Ringelektrode 903a gemäß 9A kann die Ringelektrode 903b eine größere Länge aufweisen; beispielsweise kann die Länge der Ringelektrode 3 mm bis 7 mm betragen, was größer sein kann als der Querschnittsdurchmesser der Ringelektrode. Die Kopplung des elektrischen Felds 932 der Ringelektrode 903b wird symbolisch durch Pfeile veranschaulicht, die sich von der Ringelektrode aus erstrecken, wobei eine dichte Ansammlung von Pfeilen eine stärkere Kopplung des elektrischen Felds repräsentiert (z. B. kapazitive Kopplung). Wie gezeigt, tritt Kopplung im Allgemeinen zwischen Punkten entlang einer Elektrode (z. B. zwischen den gezeigten Punkten 943 und 944) und Punkten entlang einer entsprechenden Linie auf, die die Elektrode auf die Oberfläche 920 projiziert (z. B. die Ebene des Berührungssensorbedienfelds, wie in 8B gezeigt). Aufgrund der größeren Länge der zylindrischen Ringelektrode kann ein größeres elektrisches Feld zwischen der zylindrischen Ringelektrode und der Oberfläche 920 koppeln (d. h. kapazitiv koppeln). Wie in 9B gezeigt, kann jedoch in einigen Fällen (z. B., wenn der Bedienstift in einem Winkel gehalten wird) die Kopplung des elektrischen Felds 932 ungleichmäßig sein, das heißt, die Kopplung kann viel stärker sein, wo die Ringelektrode 903b der Oberfläche 920 am nächsten ist (z. B. von Punkt 943 ausgehende Kopplung) und kann stark abnehmen, wenn der Abstand zwischen der Elektrode und der Oberfläche zunimmt (z. B. von Punkt 944 ausgehende Kopplung). Mit anderen Worten kann die Kopplung entlang der Länge der Elektrode in einer Richtung weg von der Bedienstiftspitze stark abnehmen. In einigen Fällen kann dies eine geringere Neigungswinkelgenauigkeit und einen erhöhten Neigungs-Jitter zur Folge haben.
  • Wie in den oben dargelegten Beispielen veranschaulicht, kann es für einen Bedienstift vorteilhaft sein, eine Ringelektrode zu verwenden, bei der die Kopplung des elektrischen Felds (d. h. kapazitive Kopplung) mit einer berührungsempfindlichen Oberfläche entlang der Länge der Ringelektrode gleichförmiger ist, wenn der Bedienstift in einem Winkel gehalten wird. 9C veranschaulicht eine beispielhafte Ringelektrode 903c, die so konfiguriert ist, dass sie eine gleichförmigere Kopplung des elektrischen Felds aufweist, wenn ein Bedienstift in einem Winkel gehalten wird. Spezifische Beispiele von Ringelektroden werden im Folgenden unter Bezugnahme auf 10-13 genauer erörtert. Die Kopplung des elektrischen Felds 933 der Ringelektrode 903c wird symbolisch durch Pfeile veranschaulicht, die sich von der Ringelektrode aus erstrecken, wobei eine dichte Ansammlung von Pfeilen eine stärkere Kopplung des elektrischen Felds repräsentiert. Wie in dem in 9B gezeigten Beispiel erfolgt die Kopplung im Allgemeinen zwischen Punkten entlang der Elektrode und Punkten entlang einer entsprechenden Linie, die die Elektrode auf die Oberfläche 920 projiziert. Im Gegensatz zu dem Beispiel von 9B kann jedoch die Kopplung entlang der Länge der Elektrode 903c gleichförmiger sein, wenn der Bedienstift 900 in einem Winkel gehalten wird. In einigen Beispielen kann diese gleichförmigere Kopplung mit einem elektrischen Feld der Elektrode zusammenfallen, das an Punkten distal von der Bedienstiftspitze (z. B. Punkt 941) stärker ist als an Punkten, die näher an der Bedienstiftspitze liegen (z. B. Punkt 942). Mit anderen Worten kann die Ringelektrode 903c ein elektrisches Feld erzeugen, dessen Stärke entlang der Länge der Elektrode zunimmt, sodass die Kopplung des elektrischen Felds (d. h. die kapazitive Kopplung) mit der Oberfläche 920 gleichförmiger ist, wenn ein Bedienstift in einem Winkel gehalten wird. Wie in dem Beispiel von 9C gezeigt, kann, wenn der Bedienstift 900 in einem Winkel gehalten wird, die von Punkt 941 ausgehende Kopplung des elektrischen Felds (in einem größeren Abstand von der Oberfläche 920) dementsprechend ähnlich der von Punkt 942 ausgehenden Kopplung des elektrischen Felds (in einem kleineren Abstand von der Oberfläche) sein.
  • Die nachstehenden 10-12 erörtern Beispiele von Ringelektroden, die durch eine gleichförmigere kapazitive Kopplung gekennzeichnet sind (z. B. sich ergebend aus einem elektrischen Feld, das an Punkten distal von der Bedienstiftspitze stärker ist). In einigen der in 10-12 gezeigten Beispiele kann die Ringelektrode beispielsweise der Ringelektrode 503 entsprechen, die in dem Beispiel von 5A gezeigt ist. Der Klarheit halber wurden zusätzliche Elemente, die in einem Bedienstift vorhanden sein können (z. B. Spitzenelektrode, Schaft usw.), in 10-12 weggelassen. In jedem der gezeigten Beispiele kann die Ringelektrode aus einem beliebigen geeigneten leitenden Material bestehen, wie beispielsweise Metall, leitende Farbe, leitende Tinte und dergleichen. In einigen Konfigurationen kann die Ringelektrode eine zylindrische Form aufweisen und teilweise oder vollständig eine Ringelektrodenbasis umgeben, wobei die Ringelektrodenbasis mindestens teilweise aus einem nicht leitenden Material gebildet ist. In den hier gezeigten Beispielen weist die Elektrodenbasis eine zylindrische Form auf, wenngleich der Schutzumfang dieser Offenbarung nicht darauf beschränkt ist. Die Konfiguration der Elektrodenbasis, einschließlich der Führung der elektrischen Komponenten in der Ringelektrodenkonfiguration, wird nachstehend unter Bezugnahme auf 13A-13B genauer erörtert.
  • 10A-10B veranschaulichen eine beispielhafte Ringelektrodenkonfiguration 1010 gemäß Beispielen der Offenbarung. 10A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ringelektrodenkonfiguration mit einer einzelnen zylindrischen Ringelektrode 1015. In dem gezeigten Beispiel kann die Ringelektrodenbasis 1050 (z. B. der nichtleitende Träger für leitende Elemente) eine zylindrische Form aufweisen und kann aus einem beliebigen geeigneten nichtleitenden Material gebildet sein. Die Ringelektrodenkonfiguration 1010 kann einen Massering 1013 einschließen, der aus einem beliebigen geeigneten leitenden Material gebildet ist. In einigen Beispielen kann die Ringelektrodenkonfiguration ein proximales Endstück 1012 nahe der Bedienstiftspitze einschließen. Das proximale Endstück 1012 kann einen Verbinder 1031 einschließen, der mit der Bedienstiftspitzenelektrode (nicht gezeigt) verbunden werden kann. In einigen Konfigurationen kann ein distales Endstück aus einem leitenden Material gebildet sein, und in einigen Fällen kann das distale Endstück elektrisch geerdet sein und als eine Masseplatte 1017 wirken.
  • 10B veranschaulicht eine Seitenansicht der Ringelektrodenkonfiguration 1010. Wie gezeigt, kann die Ringelektrodenkonfiguration 1010 eine Gesamtlänge L1 aufweisen. Das proximale Endstück 1012 kann eine Länge L2 aufweisen. Der Massering 1013 kann eine Länge L3 aufweisen. Die Ringelektrode 1015 kann auf einer Seite von dem Massering 1013 durch einen Abschnitt eines nichtleitenden Materialabschnitts 1014 (im schraffierten Bereich gezeigt) mit einem Abstand L4 getrennt sein und kann auf einer gegenüberliegenden Seite durch einen anderen Abschnitt eines nichtleitenden Materials 1016 (im schraffierten Bereich gezeigt) mit einem Abstand L6 getrennt sein. Die Ringelektrode 1015 kann eine Länge von L5 und einen Durchmesser von D1 aufweisen. Die Masseplatte 1017 kann eine Länge L7 aufweisen. Die Ringelektrode 1015 kann von dem distalen Ende der Ringelektrodenkonfiguration 1010 durch eine Länge L9 (d. h. die kombinierte Länge von L6 und L7) getrennt sein und von dem proximalen Ende der Ringelektrodenkonfiguration 1010 durch eine Länge L8 (d. h. die kombinierte Länge von L2, L3 und L4) getrennt sein. Wie oben unter Bezugnahme auf 5A dargelegt, kann die Ringelektrode 1015 mit der Steuerschaltlogik 504 oder einer anderen Bedienstiftschaltlogik zum Senden und Empfangen von Signalen elektrisch gekoppelt sein. In Konfigurationen wie denen, die in 10A-10B gezeigt sind, kann die Form des von der Ringelektrode 1015 ausgehenden elektrischen Felds durch den Massering 1013 und die Masseplatte 1017 beeinflusst werden. Insbesondere kann ein Teil des elektrischen Felds, das von der Ringelektrode 1015 in der Nähe des Masserings ausgeht, mit dem Massering 1013 gekoppelt sein. In ähnlicher Weise kann ein Teil des elektrischen Felds, das von der Ringelektrode 1015 in der Nähe der Masseplatte 1017 ausgeht, mit der Masseplatte 1017 gekoppelt sein. Folglich kann die Form des von der Ringelektrode 1015 ausgehenden elektrischen Felds durch Variieren der Längen L1, L3, L4, L5 und L6 abgestimmt werden.
  • In einigen Beispielen wird, wenn die Länge L3 des Masserings 1013 zunimmt oder wenn die Trennung L4 zwischen dem Massering 1013 und der Ringelektrode 1015 abnimmt, die elektrische Feldstärke reduziert, die von dem Ende der Ringelektrode 1015 nahe der Bedienstiftspitze ausgeht. In ähnlicher Weise kann die elektrische Feldstärke, die von dem Ende der Ringelektrode distal von der Bedienstiftspitze ausgeht, reduziert werden, wenn die Länge L7 der Masseplatte 1017 zunimmt oder wenn die Trennung L6 zwischen der Ringelektrode 1015 und der Masseplatte 1017 abnimmt. In einigen Beispielen können die Variablen L1, L3, L4, L5 und L6 so ausgewählt werden, dass das von dem Ende der Ringelektrode 1015 nahe einer Bedienstiftspitze ausgehende elektrische Feld schwächer ist als das vom Ende der Ringelektrode 1015 distal von der Bedienstiftspitze ausgehende elektrische Feld. Wenn folglich ein Bedienstift mit der Ringelektrodenkonfiguration 1010 in einem Winkel über einer berührungsempfindlichen Oberfläche gehalten wird, kann die Kopplung des elektrischen Felds an die Oberfläche gleichförmiger sein, wie oben unter Bezugnahme auf 9C erörtert wurde. Dies kann eine verbesserte Neigungsgenauigkeit und einen verringerten Neigungs-Jitter zur Folge haben. In einigen beispielhaften Konfigurationen, wie in der in 10B gezeigten, kann, um eine gewünschte Form des elektrischen Felds zu erzielen, die Länge L5 der Ringelektrode 1015 in einem Bereich von 3 mm bis 7 mm liegen. In einigen Beispielen kann die Länge L4, die den Massering 1013 von der Ringelektrode 1015 trennt, in einem Bereich von 3,5 mm bis 6 mm liegen. In einigen Beispielen kann der Abstand L6 zwischen der Ringelektrode 1015 und der Masseplatte 1017 in einem Bereich von 2 mm bis 4 mm liegen. In einigen Beispielen kann der Durchmesser D1 der Ringelektrode 1015 in einem Bereich von 1 mm bis 3 mm liegen. Allgemeiner kann in einigen Beispielen die Länge L5 kleiner als L4 sein und kann die Länge L6 kleiner als die Länge L5 sein.
  • 11A-11B veranschaulichen eine weitere beispielhafte Ringelektrodenkonfiguration 1110 gemäß Beispielen der Offenbarung. 11A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ringelektrodenkonfiguration, bei der die Ringelektrode 1115 eine Vielzahl von elektrisch verbundenen Unterringen 1119, 1121, 1123 umfasst, die jeweils eine zylindrische Form haben. Wie im vorhergehenden Beispiel von 10A-10B kann die Ringelektrodenkonfiguration 1110 auch einen Massering 1113 einschließen, der aus einem beliebigen geeigneten leitenden Material gebildet ist. In diesem Beispiel kann die Ringelektrodenkonfiguration ein proximales Endstück 1112 und eine Masseplatte 1117 einschließen, die ähnlich dem proximalen Endstück 1012 und der Masseplatte 1017 sein können, die mit Bezug auf 10A-10B oben beschrieben wurden. In einigen Beispielen können benachbarte Unterringe 1119, 1121, 1123 über Verbindungsleiterbahnen 1140, 1142 aus leitendem Material (z. B. dem gleichen Material, das die Ringelektrode 1115 bildet), die außerhalb der Elektrodenbasis 1150 gebildet sind, elektrisch verbunden sein. In dem hier gezeigten Beispiel können Verbindungsleiterbahnen 1140, 1142 an verschiedenen Positionen entlang des Umfangs der Elektrodenbasis 1150 gebildet sein. Zum Beispiel kann eine erste Leiterbahn 1140, die die Unterringe 1119 und 1121 verbindet, in einem anderen zur radialen Achse der Ringelektrode orthogonalen Winkel gebildet sein als die zweite Leiterbahn 1142. In anderen Beispielen kann die zweite Leiterbahn 1142 in dem gleichen Winkel gebildet sein. In einigen nicht gezeigten Konfigurationen kann mehr als eine Verbindungsleiterbahn zwei benachbarte Unterringe verbinden. In anderen nicht gezeigten Beispielen können die Unterringe elektrisch miteinander verbunden sein, wobei eine Verdrahtung verwendet wird, die beispielsweise durch die Elektrodenbasis 1150 geführt wird.
  • 11B veranschaulicht eine Seitenansicht der Ringelektrodenkonfiguration 1110. Wie gezeigt, kann die Ringelektrodenkonfiguration 1110 eine Gesamtlänge L1 aufweisen. Das proximale Endstück 1112 kann eine Länge L2 aufweisen. Der Massering 1113 kann eine Länge L3 aufweisen. Die Ringelektrode 1115 kann auf einer Seite von dem Massering 1113 durch einen Abschnitt eines nichtleitenden Materials 1114 (schraffiert gezeigt) mit einem Abstand L4 getrennt sein und kann auf einer gegenüberliegenden Seite durch einen anderen Abschnitt eines nichtleitenden Materials 1116 (schraffiert gezeigt) mit einem Abstand L6 getrennt sein. Die Ringelektrode 1115 kann eine Länge von L5 und einen Durchmesser von D1 aufweisen. Die Masseplatte 1117 kann eine Länge L7 aufweisen. Die Ringelektrode 1115 kann von dem distalen Ende der Ringelektrodenkonfiguration 1110 durch eine Länge L9 (d. h. die kombinierte Länge von L6 und L7) getrennt sein und von dem proximalen Ende der Ringelektrodenkonfiguration 1110 durch eine Länge L8 (d. h. die kombinierte Länge von L2, L3 und L4) getrennt sein. Die Ringelektrode 1115 kann aus drei Unterringen 1119, 1121, 1123 bestehen. Ein erster Unterring 1119 kann eine Länge L9 aufweisen und kann von einem zweiten Unterring 1121 durch einen Abschnitt eines nichtleitenden Materials 1120 mit einer Länge L10 getrennt sein. Der zweite Unterring 1121 kann eine Länge L11 aufweisen und kann von einem dritten Unterring 1123 durch einen anderen Abschnitt eines nichtleitenden Materials 1122 mit einer Länge L12 getrennt sein. Der dritte Unterring 1123 kann eine Länge von L13 aufweisen. Jede der Verbindungsleiterbahnen 1140, 1142 kann die gleiche Breite W1 aufweisen, wenngleich in anderen Fällen die Breite zwischen Verbindungsleiterbahnen variieren kann.
  • Wie das Beispiel, das mit Bezug auf 10A-10B oben erläutert wurde, kann die Form des von der Ringelektrode 1115 ausgehenden elektrischen Felds durch den Massering 1113 und die Masseplatte 1117 beeinflusst werden. Insbesondere kann ein Teil des elektrischen Felds, das von der Ringelektrode 1115 in der Nähe des Masserings ausgeht, mit dem Massering 1113 gekoppelt sein. In ähnlicher Weise kann ein Teil des elektrischen Felds, das von der Ringelektrode 1115 in der Nähe der Masseplatte 1117 ausgeht, mit der Masseplatte 1117 gekoppelt sein. Ebenso kann, wie im Beispiel von 10A-10B, die Form des von der Ringelektrode 1115 ausgehenden elektrischen Felds mindestens teilweise durch Variieren der Längen L1, L3, L4, L5 und L6 abgestimmt werden. Zusätzlich kann die Form des elektrischen Felds, das von der Ringelektrode 1115 ausgeht, teilweise durch die Längen L9, L11 und L13 der Unterringe 1119, 1121 bzw. 1123 und die Längen L10 und L12, die die Unterringe trennen, abgestimmt werden. Es sei angemerkt, dass, wenngleich dieses Beispiel eine Ringelektrode mit drei Unterringen offenbart, Ringelektroden eine beliebige Vielzahl von Unterringen einschließen können, um eine gewünschte Neigungsgenauigkeit und Neigungs-Jitter-Leistung zu erzielen. Ferner würde ein Fachmann erkennen, dass die Längen und Trennungslängen der zusätzlichen Unterringe gleichermaßen abgestimmt werden können, um ein gewünschtes Ergebnis zu erzielen.
  • Wie in dem Beispiel, das mit Bezugnahme auf 10A-10B oben erörtert wurde, wird, wenn die Länge L3 des Masserings 1113 zunimmt oder wenn die Trennung L4 zwischen dem Massering 1113 und der Ringelektrode 1115 abnimmt, die elektrische Feldstärke reduziert, die von dem Ende der Ringelektrode 1115 nahe der Bedienstiftspitze ausgeht. In ähnlicher Weise kann die elektrische Feldstärke, die von dem Ende der Ringelektrode distal von der Bedienstiftspitze ausgeht, reduziert werden, wenn die Länge L7 der Masseplatte 1117 zunimmt oder wenn die Trennung L6 zwischen der Ringelektrode 1115 und der Masseplatte 1117 abnimmt. Außerdem können die Abmessungen so gewählt werden, dass, wenn die Unterringlängen an dem Ende nahe der Bedienstiftspitze (z. B. L9, L11) größer sind als die Unterringlängen an dem von der Bedienstiftspitze distalen Ende (z. B. L13), die elektrische Feldstärke weiter so geformt sein kann, dass sie an dem von der Bedienstiftspitze distalen Ende stärker ist.
  • In einigen Beispielen kann die Form des elektrischen Felds der Ringelektrode 1115 basierend auf dem Oberflächenbereich von Abschnitten der Ringelektrode angenähert werden. Insbesondere kann die Ringelektrode 1115 konzeptionell in eine Querschnittsebene orthogonal zu der radialen Achse bei einer Länge L5/2 unterteilt sein, um zwei konzeptionelle Abschnitte zu bilden. Wenn der Oberflächenbereich der Ringelektrode 1115 (d. h. der Gesamtoberflächenbereich des die Ringelektrode bildenden leitenden Materials) am ersten Abschnitt nahe der Bedienstiftspitze kleiner ist als der Oberflächenbereich der Ringelektrode 1115 am zweiten Abschnitt, der distal von der Bedienstiftspitze liegt, kann das elektrische Feld, das dem ersten Abschnitt entspricht, schwächer sein als das elektrische Feld, das dem zweiten Abschnitt entspricht. Das heißt, das elektrische Feld kann in der Nähe der Bedienstiftspitze schwächer und distal von der Bedienstiftspitze stärker sein. Dementsprechend kann in einigen Beispielen der Gesamtoberflächenbereich einer ersten Hälfte der Ringelektrode 1115, die in der Nähe der Bedienstiftspitze liegt, kleiner sein als die Gesamtoberfläche als eine zweite Hälfte der Ringelektrode, die distal von der Bedienstiftspitze liegt. Ein Fachmann würde verstehen, dass die konzeptionelle Unterteilung der Ringelektrode 1115 nicht eine gleichmäßige Unterteilung sein muss (z. B. eine Unterteilung bei L5/2). Darüber hinaus kann die Ringelektrode 1115 konzeptionell in größere Abschnitte unterteilt sein (z. B. drei Abschnitte mit jeweils einer Länge L5/3), und der Oberflächenbereich jedes Abschnitts kann entlang der Länge der Ringelektrode in einer Richtung weg von der Bedienstiftspitze zunehmend größer werden.
  • Einige beispielhafte Abmessungen für die Ringelektrodenkonfiguration 1110, die in 11A-11B gezeigt sind, werden nun erörtert. In einigen Beispielen können die Längen der Unterringe 1119, 1121, 1123 entlang der Länge der Ringelektrode 1115 zunehmen. Zum Beispiel kann die Länge L11 des Unterrings 1121 größer sein als die Länge L9 des Unterrings 1119, und die Länge L13 des Unterrings 1123 kann größer als die Länge L11 des Unterrings 1121 sein. In einigen Konfigurationen kann die Länge einer nichtleitenden Trennung benachbart zu einem Unterring und distal von der Bedienstiftspitze die gleiche wie die Länge des Unterrings sein. Zum Beispiel kann die Länge L10 einer nichtleitenden Trennung 1120 benachbart zu dem Unterring 1119 und distal von der Bedienstiftspitze die gleiche wie die Länge L9 des Unterrings 1119 sein. In ähnlicher Weise kann die Länge L12 der nichtleitenden Trennung 1122 benachbart zu dem Unterring 1121 und distal von der Bedienstiftspitze die gleiche wie die Länge L11 des Unterrings 1121 sein. In einigen Konfigurationen kann jeder progressive Unterring entlang der Länge einer Ringelektrode um einen Skalierungsfaktor in der Länge zunehmen. Wenn zum Beispiel eine Ringelektrode N Unterringe einschließt, kann die Länge der Unterringe wie in der folgenden Gleichung (1) gezeigt definiert werden: L S N = L B ( s N − 1 )
    Figure DE112016004064T5_0001
    wobei LSN die Länge eines N-ten Unterrings SN, LB die Basislinienlänge (d. h. die Länge des kleinsten Unterrings) und s der Skalierungsfaktor ist. In einigen Beispielen kann der Skalierungsfaktor s 2 sein. Um in diesem Fall die Länge eines dritten Unterrings zu finden (d. h., wenn N = 3), kann die Gleichung (1) wie in der Gleichung (2) unten gezeigt reduziert werden: L S 3 = L B ( 2 3 − 1 ) = 4 L B
    Figure DE112016004064T5_0002
    wobei LB die Basislinienlänge (d. h. die Länge des kleinsten Unterrings) ist. In einigen Beispielen kann die Ringelektrode 1115 eine Basislinienlänge in einem Bereich von 0,25 mm bis 1 mm aufweisen, die Anzahl der Unterringe kann 3 sein und der Skalierungsfaktor s kann in einem Bereich von 1,5 bis 2,5 liegen.
  • Es sei angemerkt, dass, wie in den oben unter Bezugnahme auf 10A-10B erörterten Beispielen, der Massering 1113 und die Masseplatte 1117 die Form des von der Ringelektrode 1115 ausgehenden elektrischen Felds beeinflussen können. Daher müssen die Unterringe 1119, 1121, 1123 nicht notwendigerweise zunehmende Längen aufweisen, um eine gewünschte Form des elektrischen Felds zu erzielen. In ähnlicher Weise müssen in einigen Beispielen die Längen der Unterringe 1119, 1121, 1123 nicht der Formel folgen, die in Gleichung (1) dargelegt ist, um gewünschte Ergebnisse zu erzielen. In einigen Fällen können die Abmessungen des Masserings 1113, der Masseplatte 1117 und der Trennungen zwischen diesen Elementen und der Ringelektrode 1115 denen ähnlich sein, die oben unter Bezugnahme auf 10A-10B erörtert wurden. Insbesondere kann in einigen Beispielkonfigurationen, wie in der in 11B gezeigten, um eine gewünschte Form des elektrischen Felds zu erzielen, die Länge L5 der Ringelektrode 1115 in einem Bereich von 3 mm bis 7 mm liegen. In einigen Beispielen kann die Länge L4, die den Massering 1113 von der Ringelektrode 1115 trennt, in einem Bereich von 3,5 mm bis 6 mm liegen. In einigen Beispielen kann der Abstand L6 zwischen der Ringelektrode 1115 und der Masseplatte 1117 in einem Bereich von 2 mm bis 4 mm liegen. In einigen Beispielen kann der Durchmesser D1 der Ringelektrode 1115 in einem Bereich von 1 mm bis 3 mm liegen. Ferner kann in einigen Beispielen die Länge L9 des Unterrings 1119 in einem Bereich von 0,25 mm bis 1 mm liegen. Die Länge L10 der nichtleitenden Trennung 1120 zwischen dem Unterring 1119 und dem Unterring 1121 kann in einem Bereich von 0,25 mm bis 1 mm liegen. Die Länge L11 des Unterrings 1121 kann in einem Bereich von 0,5 mm bis 2 mm liegen. Die Länge L12 der nichtleitenden Trennung 1122 zwischen dem Unterring 1121 und dem Unterring 1123 kann in einem Bereich von 0,5 mm bis 2 mm liegen. Die Länge L13 des Unterrings 1123 kann in einem Bereich von 1 mm bis 3 mm liegen.
  • 12A-12D veranschaulichen eine weitere beispielhafte Ringelektrodenkonfiguration 1210 gemäß Beispielen der Offenbarung. 12A veranschaulicht eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ringelektrodenkonfiguration, bei der die Ringelektrode 1215 eine zylindrische kronenförmige Elektrode mit einer Vielzahl von Vorsprüngen 1240 umfassen kann, die in der Breite entlang der Länge der Ringelektrode zur Bedienstiftspitze hin abnehmen.
  • Wie im vorhergehenden Beispiel von 10A-10B kann die Ringelektrodenkonfiguration 1210 auch einen Massering 1213 einschließen, der aus einem beliebigen geeigneten leitenden Material gebildet ist. In diesem Beispiel kann die Ringelektrodenkonfiguration ein proximales Endstück und eine Masseplatte 1217 einschließen, die ähnlich dem proximalen Endstück 1212 und der Masseplatte 1217 sein können, die mit Bezug auf 10A-10B oben beschrieben wurden.
  • 12B veranschaulicht eine Seitenansicht der Ringelektrodenkonfiguration 1210. Wie gezeigt, kann die Ringelektrodenkonfiguration 1210 eine Gesamtlänge L1 aufweisen. Das proximale Endstück 1212 kann eine Länge L2 aufweisen. Der Massering 1213 kann eine Länge L3 aufweisen. Die Ringelektrode 1215 kann auf einer Seite von dem Massering 1213 durch einen Abschnitt eines nichtleitenden Materials 1242 (schraffiert gezeigt) mit einem Abstand L4 getrennt sein und kann auf einer gegenüberliegenden Seite durch einen anderen Abschnitt eines nichtleitenden Materials 1216 (schraffiert gezeigt) mit einem Abstand L6 getrennt sein. Die Ringelektrode 1215 kann eine Länge von L5 und einen Durchmesser von D1 aufweisen. Die Masseplatte 1217 kann eine Länge L7 aufweisen. Die Ringelektrode 1215 kann von dem distalen Ende der Ringelektrodenkonfiguration 1210 durch eine Länge L9 (d. h. die kombinierte Länge von L6 und L7) und von dem proximalen Ende der Ringelektrodenkonfiguration 1210 durch eine Länge L8 (d. h. die kombinierte Länge von L2, L3 und L4) getrennt sein.
  • Die Ringelektrode 1215 kann eine zylindrische Kronenform umfassen, wobei die Vorsprünge 1240 jeweils eine einheitliche Länge L9 und eine Breite, die sich entlang der Länge der Ringelektrode zu einer minimalen Breite verjüngt, aufweisen können. Jeder der Vorsprünge 1240 kann von einem festen zylindrischen Abschnitt 1241 mit einer Länge L10 ausgehen und sich entlang der Länge der Ringelektrode erstrecken. In einigen Beispielen kann jeder der Vorsprünge 1240 eine Breite aufweisen, die sich entlang der Länge der Ringelektrode 1215 in der Richtung der Bedienstiftspitze (z. B. der Richtung des Verbinders 1231) verjüngt (d. h. linear abnimmt). Zum Beispiel kann bei einer Referenzlinie B, die in 12B gezeigt ist, ein Vorsprung eine Breite W2 aufweisen, während bei einer Referenzlinie A, die näher an der Bedienstiftspitze liegt als die Referenzlinie B, der Vorsprung eine Breite W1 aufweisen kann, die kleiner als W2 ist.
  • Wie in ähnlicher Weise mit Bezug auf 10A-10B oben erläutert wurde, kann die Form des von der Ringelektrode 1215 ausgehenden elektrischen Felds durch den Massering 1213 und die Masseplatte 1217 beeinflusst werden. Insbesondere kann ein Teil des elektrischen Felds, das von der Ringelektrode 1215 in der Nähe des Masserings ausgeht, mit dem Massering 1213 gekoppelt sein. In ähnlicher Weise kann ein Teil des elektrischen Felds, das von der Ringelektrode 1215 in der Nähe der Masseplatte 1217 ausgeht, mit der Masseplatte 1217 gekoppelt sein. Ebenso kann, wie im Beispiel von 10A-10B, die Form des von der Ringelektrode 1215 ausgehenden elektrischen Felds mindestens teilweise durch Variieren der Längen L1, L3, L4, L5 und L6 abgestimmt werden. Zusätzlich kann die Form des elektrischen Felds, das von der Ringelektrode 1215 ausgeht, teilweise durch die Länge L10 des festen zylindrischen Abschnitts 1241, die Anzahl der sich von dem festen zylindrischen Abschnitt erstreckenden Vorsprünge 1240 und die Form der Vorsprünge, einschließlich der Projektionslängen L9, abgestimmt werden. Wenn zum Beispiel die Länge des festen zylindrischen Abschnitts 1241 größer ist, kann das elektrische Feld am Ende der Ringelektrode 1215 distal von der Bedienstiftspitze stärker sein. Darüber hinaus kann, wenn sich die Breite der Vorsprünge 1240 zu einer minimalen Breite verjüngt, das von der Ringelektrode 1215 an diesen Punkten ausgehende elektrische Feld ebenfalls abnehmen. Somit können diese Variablen abgestimmt werden, um eine gewünschte Kopplung des elektrischen Felds (d. h. kapazitive Kopplung) zwischen der Ringelektrode und einer berührungsempfindlichen Oberfläche zu erzielen, was eine bessere Neigungsgenauigkeit und weniger Neigungs-Jitter zur Folge haben kann.
  • 12C-12D zeigen eine Querschnittsansicht der Ringelektrode 1215 an zwei Positionen entlang der Länge der Ringelektrode, die den Referenzlinien A bzw. B in 12B entsprechen. Wie gezeigt, können die Vorsprünge 1240 äquidistant um den Umfang der Ringelektrodenbasis 1250 (nicht gezeigt) um einen Mittelpunkt 1243 beabstandet sein und können an die zylindrische Form der Ringelektrodenbasis angepasst sein. In dem hier gezeigten Beispiel kann die Ringelektrode 1215 acht Vorsprünge 1240 einschließen. Wie in sowohl 12B als auch 12C angezeigt, können die Vorsprünge an der Referenzlinie A, die näher an der Bedienstiftspitze liegt, jeweils eine Breite W3 aufweisen. Wie in sowohl 12B als auch 12D gezeigt, können die Vorsprünge an der Referenzlinie B, die distal von der Bedienstiftspitze liegt, jeweils eine Breite W4 aufweisen, die größer als W3 ist. Im Allgemeinen kann die Breite eines Vorsprungs in der in 12A-12D gezeigten Konfiguration gemäß der nachstehenden Gleichung (3) definiert werden: W d = ( L 5 − d ) ( c ) ( N ) ( L 9 )
    Figure DE112016004064T5_0003
    wobei d für einen Abstand von dem Ringelektrodenende distal von der Bedienstiftspitze steht, L5 für die Länge der Ringelektrode wie in 12B gezeigt steht, Wd für die Breite eines Vorsprungs in einem Abstand d steht, c für den Umfang des Kreises steht, der durch einen Querschnitt des Zylinders in dem Abstand d gebildet wird, N für die Anzahl von Vorsprüngen in der Ringelektrode steht und L9 für die Länge der Vorsprünge steht, wie in 12B angegeben. In einigen Konfigurationen kann die Stärke des elektrischen Felds, das von einem Bereich der Ringelektrode 1215 ausgeht, der Breite der Vorsprünge 1240 in diesem Bereich entsprechen.
  • Wie in ähnlicher Weise unter Bezugnahme auf 11A-11B erörtert wurde, kann die Form des elektrischen Felds der Ringelektrode 1215 basierend auf dem Oberflächenbereich von Abschnitten der Ringelektrode angenähert werden. Wenn hier die Ringelektrode 1215 konzeptionell in eine Querschnittsebene senkrecht zu der radialen Achse der Ringelektrode bei einer Länge L5/2 unterteilt ist, um zwei konzeptionelle Abschnitte zu bilden, ist der Oberflächenbereich der Ringelektrode 1215 an dem ersten Abschnitt in der Nähe der Bedienstiftspitze (z. B. der Abschnitt mit sich mehr verjüngendem Ende der Vorsprünge 1240) kleiner als der Oberflächenbereich der Ringelektrode 1215 an dem zweiten Abschnitt distal von der Bedienstiftspitze (z. B. der Abschnitt mit dem festen zylindrischen Abschnitt 1241 und den breiteren Enden der Vorsprünge). Daher kann das elektrische Feld in der Nähe der Bedienstiftspitze schwächer und distal von der Bedienstiftspitze stärker sein. Ein Fachmann würde verstehen, dass die konzeptionelle Unterteilung der Ringelektrode 1215 nicht eine gleichmäßige Unterteilung sein muss (z. B. eine Unterteilung bei L5/2). Darüber hinaus kann die Ringelektrode 1215 konzeptionell in größere Abschnitte unterteilt sein (z. B. drei Abschnitte mit jeweils einer Länge L5/3), und der Oberflächenbereich jedes Abschnitts kann entlang der Länge der Ringelektrode in einer Richtung weg von der Bedienstiftspitze zunehmend größer werden.
  • Einige beispielhafte Abmessungen für die Ringelektrodenkonfiguration 1210, die in 12A-12D gezeigt sind, werden nun erörtert. Wie in vorhergehenden Beispielen kann die Länge L5 der Ringelektrode in einem Bereich von 3 mm bis 7 mm liegen. In einigen Beispielen kann die Länge L9 der Vorsprünge 1240 größer als die Länge L10 des festen zylindrischen Abschnitts 1241 sein. In einigen Beispielen kann ein Verhältnis der Länge L9 der Vorsprünge 1240 zu der Länge L10 des festen zylindrischen Abschnitts 1241 in einem Bereich von 2:1 bis 3:1 liegen. In einigen Beispielen, wie denen, die in 12A-12D gezeigt sind, kann die Länge L9 der Vorsprünge 1240 in einem Bereich von 2,5 mm bis 4,5 mm liegen, und die Länge L10 des festen zylindrischen Abschnitts 1241 kann in einem Bereich von 0,5 mm bis 2,5 mm liegen.
  • Es sei angemerkt, dass, wie in den oben unter Bezugnahme auf 10A-10B erörterten Beispielen, der Massering 1213 und die Masseplatte 1217 die Form des von der Ringelektrode 1215 ausgehenden elektrischen Felds beeinflussen können. In einigen Fällen können die Abmessungen des Masserings 1213, der Masseplatte 1217 und der Trennungen zwischen diesen Elementen und der Ringelektrode 1215 denen ähnlich sein, die oben unter Bezugnahme auf 10A-10B erörtert wurden. Insbesondere kann in einigen Beispielkonfigurationen wie denen, die in 12A-12D gezeigt sind, um eine gewünschte Form des elektrischen Felds zu erzielen, die Länge L5 der Ringelektrode 1215 in einem Bereich von 3 mm bis 7 mm liegen. In einigen Beispielen kann die Länge L4, die den Massering 1213 von der Ringelektrode 1215 trennt, in einem Bereich von 3,5 mm bis 6 mm liegen. In einigen Beispielen kann der Abstand L6 zwischen der Ringelektrode 1215 und der Masseplatte 1217 in einem Bereich von 2 mm bis 4 mm liegen. In einigen Beispielen kann der Durchmesser D1 der Ringelektrode 1215 in einem Bereich von 1 mm bis 3 mm liegen. Es sollte verstanden werden, dass die Ringelektroden, die Vorsprünge einschließen, die in 12A-12D veranschaulicht sind, nur beispielhaft sind. Der Schutzumfang dieser Offenbarung zieht zusätzliche Konfigurationen in Betracht, in denen die Vorsprünge eine andere Form aufweisen, einschließlich Vorsprüngen mit einer Breite, die sich nichtlinear verjüngt.
  • Wenngleich die Beispielkonfigurationen, die hierin unter Bezugnahme auf 10-12 als getrennte Konfigurationen erörtert wurden, können in einigen Beispielen verschiedene Konfigurationen kombiniert werden, sodass die Kopplung des elektrischen Felds der Ringelektrode mit der berührungsempfindlichen Oberfläche eine verbesserte Bedienstiftleistung (z. B. erhöhte Neigungsgenauigkeit und verringerter Neigungs-Jitter) zur Folge hat. Zum Beispiel können die Unterringe der Konfigurationen, die unter Bezugnahme auf 11A-11B erörtert wurden, mit den sich verjüngenden Vorsprüngen kombiniert werden, die unter Bezugnahme auf 12A-12D erörtert wurden.
  • 13A veranschaulicht eine beispielhafte Querschnittsansicht einer Ringelektrodenbasis 1350, die einen vereinfachten Schaltplan von Leitdrähten 1343-1345 gemäß Beispielen der Offenbarung einschließt. Die Ringelektrodenbasis 1350 kann zum Beispiel der Ringelektrodenbasis 1050 entsprechen, die unter Bezugnahme auf 10A-10B oben erörtert wurde. Zur Bezugnahme sind die Orte der Spitzenelektrode 1301, des Masserings 1313, der Ringelektrode 1315 und der nichtleitenden Abschnitte 1314 und 1316 in gestrichelten Linien veranschaulicht. In einigen Beispielen kann die Ringelektrodenbasis 1350 einen ersten Verbinder 1331 einschließen, der so konfiguriert ist, dass er elektrisch mit einer Spitzenelektrode 1301 (in gestrichelter Linie veranschaulicht) gekoppelt ist, wie oben unter Bezugnahme auf 5A-5B erörtert wurde. Signale von der Spitzenelektrode 1301 können durch die Ringelektrodenbasis über einen oder mehrere Spitzenelektroden-Leitdrähte 1343 geleitet werden. Zusätzlich kann die Ringelektrodenbasis 1350 einen zweiten Verbinder 1332 distal von der Bedienstiftspitze einschließen und konfiguriert sein, mit der Steuerschaltlogik 504 (nicht gezeigt) elektrisch gekoppelt zu sein, wie oben unter Bezugnahme auf 5A erörtert wurde. In einigen Beispielen kann der Massering 1313 ein Masse-Via 1341 einschließen, das mit einem oder mehreren Masseleitdrähten 1344 gekoppelt ist. In ähnlicher Weise kann die Ringelektrode 1315 ein Elektroden-Via 1342 einschließen, das mit einem oder mehreren Ringelektrodenleitdrähten 1345 gekoppelt ist. Wenngleich hier nicht gezeigt, kann die Ringelektrodenbasis 1350 zusätzliche Vias einschließen, zum Beispiel Vias, die dem Masse-Via 1341 und dem Elektroden-Via 1342 auf einer den Vias 1341 und 1342 gegenüberliegenden Seite entsprechen. Spitzenelektrodenleitdrähte 1343, Masseleitdrähte 1344 und Ringelektrodenleitdrähte 1345 können durch die Ringelektrodenbasis 1350 zu dem zweiten Verbinder 1332 geleitet werden. Von dem zweiten Verbinder können die Signale auf den Leitdrähten zu der Steuerschaltlogik 504 geleitet werden.
  • 13B veranschaulicht eine Draufsicht der Ringelektrodenbasis 1350. In einigen Konfigurationen können Masse-Via 1341 und Elektroden-Via 1342 notwendig sein, um den Massering 1313 und die Ringelektrode 1315 mit den Leitdrähten 1344 bzw. 1345 zu koppeln. Aufgrund von Herstellungseinschränkungen müssen die Vias 1341 und 1342 möglicherweise einen Mindestdurchmesser D2 aufweisen, um ordnungsgemäß mit den Leitdrähten gekoppelt zu werden. Außerdem müssen die Vias 1341 und 1342 möglicherweise von benachbarten Komponenten um mindestens eine Länge L14 getrennt sein, um Herstellungseinschränkungen zu erfüllen. Wie unter Bezugnahme auf mindestens 10A-10B oben erörtert, kann die Länge L3 des Masserings 1313 abgestimmt werden, um eine gewünschte Kopplung des elektrischen Felds (d. h. kapazitive Kopplung) zwischen der Ringelektrode 1315 und einer berührungsempfindlichen Oberfläche zu erzielen. In einigen Beispielen kann die Länge L3 des Masserings 1313 kleiner als die kombinierte Länge der Mindesttrennungslänge L14 und des Via-Durchmessers D2 sein. Dementsprechend, wie in 13B gezeigt, kann sich ein Abschnitt des Masse-Vias 1341 außerhalb des Masserings 1313 in dem Bereich der nichtleitenden Trennung 1314 erstrecken. In einigen Beispielen kann die Hälfte des Masse-Vias 1341, das dem Massering 1313 zugeordnet ist, auf dem Massering 1313 angeordnet sein, und die Hälfte des Vias kann in den nichtleitenden Trennungsbereich 1314 vorstehen.
  • Es sei angemerkt, dass die Beispiele hierin, wenngleich sie oft im Zusammenhang mit einem Bedienstift beschrieben werden, auf andere Eingabevorrichtungen angewendet werden können, die mit berührungsempfindlichen Oberflächen zusammenwirken. Wenngleich die Eingabevorrichtungen oft in Bezug auf einen Touchscreen beschrieben werden, können sie auch mit berührungsempfindlichen Vorrichtungen verwendet werden, die keinen Touchscreen einschließen. Schließlich sei angemerkt, dass Elemente der hierin beschriebenen Beispiele auf verschiedene Weisen kombiniert werden können, einschließlich Hinzufügen oder Weglassen verschiedener Elemente, die hierin veranschaulicht oder beschrieben sind.
  • Einige Beispiele der Offenbarung betreffen eine Einrichtung, umfassend: eine Basis, die aus einem nichtleitenden Material gebildet ist; eine Ringelektrode, die aus einem leitenden Material gebildet ist und die Basis umgibt; einen Massering, der aus dem leitenden Material gebildet ist und die Basis umgibt und von der Ringelektrode durch einen ersten Abstand getrennt ist; und eine Masseplatte, die aus einem zweiten leitenden Material gebildet ist und von der Ringelektrode durch einen zweiten Abstand getrennt ist; wobei die Ringelektrode mit einer Ansteuerschaltlogik verbunden ist, der Massering mit einem Referenzpotential verbunden ist und die Masseplatte mit dem Referenzpotential verbunden ist. Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren der oben offenbarten Beispiele weist in einigen Beispielen mindestens ein Abschnitt der Ringelektrode eine hohlzylindrische Form mit einem ersten Außendurchmesser auf, und wobei mindestens ein Abschnitt der Masseelektrode eine hohlzylindrische Form mit dem ersten Außendurchmesser aufweist. Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren der oben offenbarten Beispiele weist die Ringelektrode in einigen Beispielen eine Länge auf, die größer als der erste Außendurchmesser der Ringelektrode ist.
  • Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren der oben offenbarten Beispiele weist die Ringelektrode in einigen Beispielen eine erste Länge auf und weist der Massering eine zweite Länge auf, die kleiner als die erste Länge ist; Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren der oben offenbarten Beispiele ist in einigen Beispielen der erste Abstand zwischen der Ringelektrode und dem Massering kleiner als die erste Länge des Masserings. Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren der oben offenbarten Beispiele liegt die erste Länge in einigen Beispielen in einem Bereich von 3 mm bis 7 mm. Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren der oben offenbarten Beispiele liegt in einigen Beispielen der erste Abstand in einem Bereich von 3,5 mm bis 6 mm. Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren der oben offenbarten Beispiele liegt in einigen Beispielen der zweite Abstand in einem Bereich von 2 mm bis 4 mm. Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren der oben offenbarten Beispiele umfasst die Einrichtung in einigen Beispielen ferner einen ersten Verbinder, der konfiguriert ist, die Einrichtung mit einer Spitzenelektrode einer Bedienstiftvorrichtung zu koppeln. Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren der oben offenbarten Beispiele ist die Ringelektrode in einigen Beispielen konfiguriert, kapazitiv mit einer berührungsempfindlichen Oberfläche gekoppelt zu werden, und die Ringelektrode ist auch konfiguriert, kapazitiv mit dem Massering gekoppelt zu werden. Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren der oben offenbarten Beispiele umfasst die Einrichtung in einigen Beispielen ferner eine oder mehrere erste Leiterbahnen, die mit der Ringelektrode gekoppelt sind, eine oder mehrere zweite Leiterbahnen, die mit dem Massering gekoppelt sind, wobei die ersten und die zweiten Leiterbahnen durch die Basis geleitet werden. Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren der oben offenbarten Beispiele umfasst die Einrichtung in einigen Beispielen ferner ein oder mehrere erste Vias, die konfiguriert sind, die ersten Leiterbahnen mit der Ringelektrode zu koppeln, und ein oder mehrere zweite Vias, die konfiguriert sind, die zweiten Leiterbahnen mit dem Massering zu koppeln. Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren der oben offenbarten Beispiele weist in einigen Beispielen mindestens eines des einen oder der mehreren zweiten Vias eine Kreisform mit einem zweiten Durchmesser auf, der größer als eine Länge des Masserings ist. Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren der oben offenbarten Beispiele ist das Referenzpotential in einigen Beispielen eine Massespannung.
  • Einige Beispiele der Offenbarung betreffen eine Elektrode für einen aktiven Bedienstift, umfassend: eine Vielzahl von hohlzylindrischen Unterringen, die entlang einer Länge der Elektrode parallel zueinander angeordnet sind; wobei jeder der Unterringe von benachbarten Unterringen in einer ersten Richtung durch einen jeweiligen Trennungsabstand getrennt ist; und wobei eine jeweilige Länge jedes Unterrings mit jedem des hohlzylindrischen Unterrings entlang der Länge der Elektrode in der ersten Richtung zunimmt. Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren der oben offenbarten Beispiele nimmt in einigen Beispielen die jeweilige Länge jedes Unterrings entlang der Länge der Elektrode um einen Skalierungsfaktor zu. Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren der oben offenbarten Beispiele liegt der Skalierungsfaktor in einigen Beispielen in einem Bereich von 1,5 bis 2,5. Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren der oben offenbarten Beispiele ist in einigen Beispielen ein Trennungsabstand zwischen einem ersten Unterring und einem zweiten Unterring, die in einer ersten Richtung benachbart sind, gleich einer Länge des ersten Unterrings. Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren der oben offenbarten Beispiele ist in einigen Beispielen jeder der Unterringe über eine oder mehrere Leiterbahnen elektrisch verbunden.
  • Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren der oben offenbarten Beispiele ist in einigen Beispielen jede der Leiterbahnen in der Elektrode auf einer identischen zylindrischen Kontur gebildet und in unterschiedlichen Winkeln in Bezug auf eine radiale Achse der zylindrischen Kontur angeordnet. Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren der oben offenbarten Beispiele weist in einigen Beispielen, wenn die Elektrode konzeptionell in eine erste und zweite Hälfte gleicher axialer Länge durch eine Ebene orthogonal zu einer radialen Achse der Elektrode geteilt ist, die erste Hälfte einen Oberflächenbereich auf, der größer als ein Oberflächenbereich der zweiten Hälfte ist.
  • Einige Beispiele der Offenbarung betreffen eine Elektrode für einen aktiven Bedienstift, umfassend: einen hohlzylindrischen Ringabschnitt; eine Vielzahl von Vorsprüngen, die eine Kronenform bilden; wobei jeder der Vielzahl von Vorsprüngen von dem hohlzylindrischen Ringabschnitt ausgeht und sich von dem hohlzylindrischen Ringabschnitt entlang einer Länge der Elektrode zu einem ersten Ende hin erstreckt, und wobei jeder der Vielzahl von Vorsprüngen eine maximale Breite an dem hohlzylindrischen Ringabschnitt aufweist, der sich am ersten Ende der Elektrode zu einer minimalen Breite verjüngt. Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren der oben offenbarten Beispiele weist in einigen Beispielen jeder der Vielzahl von Vorsprüngen eine erste Länge auf; und der hohlzylindrische Ringabschnitt weist eine zweite Länge auf, die kleiner als die erste Länge ist. Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren der oben offenbarten Beispiele liegt in einigen Beispielen ein Verhältnis der ersten Länge zu der zweiten Länge in einem Bereich von 2:1 bis 3:1. Zusätzlich oder alternativ zu einem oder mehreren der oben offenbarten Beispiele liegt in einigen Beispielen die erste Länge in einem Bereich von 2,5 mm bis 4,5 mm und die zweite Länge in einem Bereich von 0,5 mm bis 2,5 mm.
  • Einige Beispiele der Offenbarung betreffen eine Eingabevorrichtung, umfassend: einen Körper mit einem Schaftabschnitt und einem Spitzenabschnitt; eine Spitzenelektrode am distalen Ende der Eingabevorrichtung, die im Spitzenabschnitt angeordnet ist; eine Ringelektrodeneinrichtung, die in dem Spitzenabschnitt distal von der Spitzenelektrode angeordnet ist, wobei die Ringelektrodeneinrichtung Folgendes einschließt: eine Basis, die aus einem nichtleitenden Material gebildet ist; eine Ringelektrode, die aus einem leitenden Material gebildet ist und die Basis umgibt; einen Massering, der aus dem leitenden Material gebildet ist und die Basis umgibt und von der Ringelektrode durch einen ersten Abstand getrennt ist; eine Masseplatte, die aus einem zweiten leitenden Material gebildet ist und von der Ringelektrode durch einen zweiten Abstand getrennt ist; eine Stimulationsschaltlogik, die mit der Ringelektrode gekoppelt ist und konfiguriert ist, ein oder mehrere Stimulationssignale zu erzeugen.
  • Obwohl Beispiele unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen vollständig beschrieben wurden, ist zu beachten, dass vielfältige Änderungen und Modifikationen für den Fachmann ersichtlich sind. Solche Änderungen und Modifikationen sind als innerhalb des Umfangs der verschiedenen Beispiele, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert sind, eingeschlossen zu verstehen.

Claims (26)

  1. Einrichtung, umfassend: eine Basis, die aus einem nichtleitenden Material gebildet ist; eine Ringelektrode, die aus einem leitenden Material gebildet ist und die Basis umgibt; einen Massering, der aus dem leitenden Material gebildet ist und die Basis umgibt und von der Ringelektrode durch einen ersten Abstand getrennt ist; und eine Masseplatte, die aus einem zweiten leitenden Material gebildet ist und von der Ringelektrode durch einen zweiten Abstand getrennt ist; wobei die Ringelektrode mit einer Ansteuerschaltlogik verbunden ist, der Massering mit einem Referenzpotential verbunden ist und die Masseplatte mit dem Referenzpotential verbunden ist.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Abschnitt der Ringelektrode eine hohlzylindrische Form mit einem ersten Außendurchmesser aufweist und wobei mindestens ein Abschnitt der Masseelektrode eine hohlzylindrische Form mit dem ersten Außendurchmesser aufweist.
  3. Einrichtung nach Anspruch 2, wobei die Ringelektrode eine Länge aufweist, die größer als der erste Außendurchmesser der Ringelektrode ist.
  4. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ringelektrode eine erste Länge aufweist und der Massering eine zweite Länge aufweist, die kleiner als die erste Länge ist.
  5. Einrichtung nach Anspruch 4, wobei der erste Abstand zwischen der Ringelektrode und dem Massering kleiner ist als die erste Länge des Masserings.
  6. Einrichtung nach Anspruch 4, wobei die erste Länge in einem Bereich von 3 mm bis 7 mm liegt.
  7. Einrichtung nach Anspruch 4, wobei der erste Abstand in einem Bereich von 3,5 mm bis 6 mm liegt.
  8. Einrichtung nach Anspruch 4, wobei der zweite Abstand in einem Bereich von 2 mm bis 4 mm liegt.
  9. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung ferner einen ersten Verbinder umfasst, der konfiguriert ist, die Einrichtung mit einer Spitzenelektrode einer Bedienstiftvorrichtung zu koppeln.
  10. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ringelektrode konfiguriert ist, kapazitiv mit einer berührungsempfindlichen Oberfläche gekoppelt zu werden, und die Ringelektrode auch konfiguriert ist, kapazitiv mit dem Massering gekoppelt zu werden.
  11. Einrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine oder mehrere erste Leiterbahnen, die mit der Ringelektrode gekoppelt sind, eine oder mehrere zweite Leiterbahnen, die mit dem Massering gekoppelt sind, wobei die ersten und zweiten Leiterbahnen durch die Basis geleitet werden.
  12. Einrichtung nach Anspruch 11, ferner umfassend ein oder mehrere erste Vias, die konfiguriert sind, die ersten Leiterbahnen mit der Ringelektrode zu koppeln, und ein oder mehrere zweite Vias, die konfiguriert sind, die zweiten Leiterbahnen mit dem Massering zu koppeln.
  13. Einrichtung nach Anspruch 12, wobei mindestens eines des einen oder der mehreren zweiten Vias eine Kreisform mit einem zweiten Durchmesser aufweist, der größer als eine Länge des Masserings ist.
  14. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei das Referenzpotential eine Massespannung ist.
  15. Elektrode für einen aktiven Bedienstift, umfassend: eine Vielzahl von hohlzylindrischen Unterringen, die entlang einer Länge der Elektrode parallel zueinander angeordnet sind; wobei jeder der Unterringe von benachbarten Unterringen in einer ersten Richtung durch einen jeweiligen Trennungsabstand getrennt ist; und wobei eine jeweilige Länge jedes Unterrings mit jedem des hohlzylindrischen Unterrings entlang der Länge der Elektrode in der ersten Richtung zunimmt.
  16. Elektrode nach Anspruch 15, wobei die jeweilige Länge jedes Unterrings entlang der Länge der Elektrode um einen Skalierungsfaktor zunimmt.
  17. Elektrode nach Anspruch 16, wobei der Skalierungsfaktor in einem Bereich von 1,5 bis 2,5 liegt.
  18. Elektrode nach Anspruch 15, wobei ein Trennungsabstand zwischen einem ersten Unterring und einem zweiten Unterring, die in einer ersten Richtung benachbart sind, gleich einer Länge des ersten Unterrings ist.
  19. Elektrode nach Anspruch 15, wobei jeder der Unterringe über eine oder mehrere Leiterbahnen elektrisch verbunden ist.
  20. Elektrode nach Anspruch 19, wobei jede der Leiterbahnen in der Elektrode auf einer identischen zylindrischen Kontur gebildet ist und in unterschiedlichen Winkeln in Bezug auf eine radiale Achse der zylindrischen Kontur angeordnet ist.
  21. Elektrode nach Anspruch 15, wobei wenn die Elektrode konzeptionell in eine erste und zweite Hälfte gleicher axialer Länge durch eine Ebene orthogonal zu einer radialen Achse der Elektrode geteilt ist, die erste Hälfte einen Oberflächenbereich aufweist, der größer als ein Oberflächenbereich der zweiten Hälfte ist.
  22. Elektrode für einen aktiven Bedienstift, umfassend: einen hohlzylindrischen Ringabschnitt; eine Vielzahl von Vorsprüngen, die eine Kronenform bilden; wobei jeder der Vielzahl von Vorsprüngen von dem hohlzylindrischen Ringabschnitt ausgeht und sich von dem hohlzylindrischen Ringabschnitt entlang einer Länge der Elektrode zu einem ersten Ende hin erstreckt, und wobei jeder der Vielzahl von Vorsprüngen eine maximale Breite an dem hohlzylindrischen Ringabschnitt aufweist, der sich am ersten Ende der Elektrode zu einer minimalen Breite verjüngt.
  23. Elektrode nach Anspruch 22, wobei jeder der Vielzahl von Vorsprüngen eine erste Länge aufweist; und der hohlzylindrische Ringabschnitt eine zweite Länge aufweist, die kleiner als die erste Länge ist.
  24. Elektrode nach Anspruch 23, wobei ein Verhältnis der ersten Länge zu der zweiten Länge in einem Bereich von 2:1 bis 3:1 liegt.
  25. Elektrode nach Anspruch 23, wobei die erste Länge in einem Bereich von 2,5 mm bis 4,5 mm liegt und die zweite Länge in einem Bereich von 0,5 mm bis 2,5 mm liegt.
  26. Eingabevorrichtung, umfassend: einen Körper mit einem Schaftabschnitt und einem Spitzenabschnitt; eine Spitzenelektrode am distalen Ende der Eingabevorrichtung, die im Spitzenabschnitt angeordnet ist; eine Ringelektrodeneinrichtung, die in dem Spitzenabschnitt distal von der Spitzenelektrode angeordnet ist, wobei die Ringelektrodeneinrichtung Folgendes einschließt: eine Basis, die aus einem nichtleitenden Material gebildet ist; eine Ringelektrode, die aus einem leitenden Material gebildet ist und die Basis umgibt; einen Massering, der aus dem leitenden Material gebildet ist und die Basis umgibt und von der Ringelektrode durch einen ersten Abstand getrennt ist; eine Masseplatte, die aus einem zweiten leitenden Material gebildet ist und von der Ringelektrode durch einen zweiten Abstand getrennt ist; eine Stimulationsschaltlogik, die mit der Ringelektrode gekoppelt ist und konfiguriert ist, ein oder mehrere Stimulationssignale zu erzeugen.
DE112016004064.4T 2015-09-08 2016-08-25 Ringelektrode eines aktiven bedienstifts Active DE112016004064B4 (de)

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