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Hintergrund
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Ein Berührungssensor kann das Vorhandensein und die Position einer Berührung oder die Nähe eines Objektes (wie beispielsweise eines Fingers eines Benutzer oder eines Stylus) innerhalb eines Anzeigebereiches des Berührungssensors erfassen, der beispielsweise über einem Anzeigebildschirm angeordnet ist. Beim Einsatz in einer berührungsempfindlichen Anzeigeeinrichtung befähigt der Berührungssensor einen Benutzer, mit der Bildschirmanzeige direkt, und nicht nur indirekt über eine Maus oder ein Touchpad, in Interaktion zu treten. Ein Berührungssensor kann an einem Desktop-Computer, einem Laptop-Computer, einem Tablet-Computer, einem PDA (Personal Digital Assistant), einem Smart Phone, einer Satellitennavigations-Vorrichtung, einem Telefon, einem tragbaren Medienabspielgerät, einer tragbaren Spielkonsole, einem Kiosk-Computer, einer POS-Vorrichtung (Point of Sale device) oder einer anderen geeigneten Vorrichtung angebracht oder als Teil derselben vorhanden sein. Ein Bedienfeld an einem Haushalts- oder sonstigen Gerät kann einen Berührungssensor enthalten.
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Es gibt eine Anzahl verschiedener Typen von Berührungssensoren, wie beispielsweise resistive Berührungsbildschirme bzw. Touchscreens, Oberflächenwellen-Touchscreens, kapazitive Touchscreens, Infrarot-Touchscreens sowie optische Touchscreens, um einige Beispiele zu nennen. Wenn hier auf einen Berührungssensor Bezug genommen wird, kann dies gegebenenfalls einen Touchscreen einschließen und umgekehrt. Ein kapazitiver Touchscreen kann einen Isolator enthalten, der mit einem im Wesentlichen transparenten Leiter in einem bestimmten Muster beschichtet ist. Wenn ein Objekt die Oberfläche des Touchscreens berührt oder in ihre Nähe kommt, kann es zu einer Änderung der Kapazität innerhalb des Touchscreen an der Position der Berührung bzw. Annäherung kommen. Eine Steuereinrichtung kann die Änderung der Kapazität verarbeiten, um die Position auf dem Touchscreen zu bestimmen.
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Ein herkömmlicher kapazitiver Touchscreen kann mehrere Impuls-Ansteuereinrichtungen, die entlang einer Achse angeordnet sind, sowie mehrere Erfassungsschaltungen enthalten, die entlang einer anderen Achse angeordnet sind. Impulse in den Impuls-Ansteuereinrichtungen können sequenziell erzeugt werden, und das Signal kann im Wesentlichen simultan an allen Erfassungsschaltungen gemessen werden, um festzustellen, ob und wo eine Berührung oder Annäherung an dem Touchscreen stattgefunden hat. Auf diese Weise kann jede Zeile des Bildschirms sequenziell erfasst werden, und die Bewegung der Impulserzeugung von einer Impuls-Ansteuereinrichtung zur nächsten über den gesamten Touchscreen kann eine einzelne Abtastung des Touchscreens ermöglichen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 stellt einen herkömmlichen kapazitiven Touchscreen dar.
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2 stellt einen beispielhaften Touchscreen mit einem gemeinsamen Ansteuersignal dar.
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3 stellt einen beispielhaften zweischichtigen Sensoraufbau für einen beispielhaften Touchscreen dar.
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4A–4C stellen einen beispielhaften einschichtigen Sensoraufbau mit zweischichtigen Brücken für einen beispielhaften Touchscreen dar.
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5A–5C stellen einen beispielhaften einschichtigen Sensoraufbau mit einschichtigen Brücken für einen beispielhaften Touchscreen dar.
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6 stellt ein beispielhaftes Touchscreen-System dar.
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Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
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1 stellt einen herkömmlichen kapazitiven Touchscreen 100 dar. Touchscreen 100 enthält eine Anordnung von Ansteuereinrichtungen 110, die mit Ansteuerleitungen 112 gekoppelt sind, und Sensoren 120, die mit Erfassungsleitungen 122 verbunden sind. Eine oder mehrere Ansteuerelektrode/n kann/können jede Ansteuerleitung 112 bilden und eine oder mehrere Erfassungselektroden kann/können jede Ansteuerleitung 122 bilden. Wenn hier auf eine Ansteuerleitung Bezug genommen wird, kann dies gegebenenfalls eine oder mehrere Ansteuerelektrode/n und umgekehrt einschließen. Desgleichen kann, wenn auf eine Erfassungsleitung Bezug genommen wird, dies gegebenenfalls eine oder mehrere Erfassungselektrode/n einschließen oder umgekehrt. Touchscreen 100 kann eine Umsetzungsform von Berührungserfassung mittels Gegenkapazität sein. Bei einer derartigen Umsetzungsform können eine Ansteuerleitung 112 und eine Erfassungsleitung 122 (oder Ansteuer- und Erfassungselektroden, die Ansteuerleitung 112 und Erfassungsleitung 122 bilden) kapazitiv miteinander gekoppelt sein und einen kapazitiven Knoten bilden, und eine Änderung der Kapazität an dem kapazitiven Knoten kann eine Berührung oder die Nähe eines Objektes an einer Position des kapazitiven Knotens an Touchscreen 100 anzeigen. Bei einem einschichtigen Aufbau können Ansteuer- und Erfassungsleitungen 112 und 122 in einem Muster an einer Seite des Substrats angeordnet sein. Bei einem derartigen Aufbau können paarige Ansteuer- und Erfassungsleitungen 112 und 122, die über einen Zwischenraum zwischen ihnen kapazitiv gekoppelt sind, einen kapazitiven Knoten bilden. Bei einem zweischichtigen Aufbau können Ansteuerleitungen 112 in einem Muster an einer Seite eines Substrats angeordnet sein, und Erfassungsleitungen 122 können in einem Muster an einer anderen Seite des Substrats angeordnet sein. Bei einem derartigen Aufbau kann ein Schnittpunkt einer Ansteuerleitung 112 und einer Erfassungsleitung 122 einen kapazitiven Knoten bilden. Ein derartiger Schnittpunkt kann eine Position sein, an der Ansteuerleitung 112 und Erfassungsleitung 121 einander in ihren jeweiligen Ebenen ”kreuzen” oder sich am nächsten kommen. Ansteuer- und Erfassungsleitungen 112 und 122 kommen nicht in elektrischen Kontakt miteinander, vielmehr sind sie über das Substrat an dem Schnittpunkt kapazitiv miteinander gekoppelt. Bei dem Beispiel in 1 sind Ansteuerleitungen 112 entlang einer ersten Achse angeordnet, und Erfassungsleitungen 122 sind entlang einer zweiten Achse angeordnet, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Achse ist. Die Ansteuereinrichtungen 110 können ein oder mehrere Signalmuster über die Ansteuerleitungen 112 erzeugen, das/die von Sensoren 120 über Erfassungsleitungen 122 erfasst wird/werden. Die Position einer Berührung an Bildschirm 100 kann erfasst werden, indem (unter Verwendung der Sensoren 120 und der Erfassungsleitungen 122) Störungen in dem/den durch die Ansteuereinrichtungen 110 erzeugten Signalmuster/n erfasst werden, die durch die Berührung an Bildschirm 100 verursacht werden.
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Impulse in den Ansteuerleitungen 112 können sequenziell erzeugt werden, und jeder Impuls kann an allen Sensoren 120 (über Erfassungsleitungen 122) im Wesentlichen simultan gemessen werden, um festzustellen, ob eine Berührung oder Annäherung an Touchscreen 100 stattgefunden hat. Auf diese Weise kann jede Zeile von Touchscreen 100 entlang der Achse der Ansteuerleitungen 112 sequenziell erfasst werden, und die Verschiebung der Impulserzeugung von einer Ansteuereinrichtung 100 zur nächsten über den Berührungsbildschirm 100 kann eine einzelne Abtastung von Touchscreen 100 ermöglichen. Die Koordinaten einer Berührung an Touchscreen 100 oder eine Annäherung eines Objektes an diesen kann basierend darauf bestimmt werden, welcher der Sensoren 120 eine Änderung der Kapazität unter Verwendung des durch die entsprechende/n Ansteuerelektrode/n 110 erzeugten Impulses erfasst hat, und wann die erfasste Änderung der Kapazität stattgefunden hat, da die Ansteuereinrichtungen 110 sequenziell aktiviert werden. Derartige Funktionen von Touchscreen 100 machen es möglicherweise erforderlich, dass die Sensoren 120 mit hoher Geschwindigkeit arbeiten, um eine akzeptable Bildschirm-Bildwiederholfrequenz aufrechtzuerhalten. Sequenziell pulsierende Ansteuereinrichtungen 110 können längere Bildschirm-Abtastzeiträume bewirken.
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2 stellt einen beispielhaften kapazitiven Touchscreen 200 mit einem gemeinsamen Ansteuersignal dar. Touchscreen 200 enthält eine oder mehrere Ansteuereinrichtung/en 210, die ein gemeinsames Ansteuersignal über Ansteuerleitungen 212 bereitstellen. Touchscreen 200 enthält eine Anordnung von Sensoren 220, die mit Erfassungsleitungen 222 gekoppelt sind, sowie eine Anordnung von Sensoren 230, die mit Erfassungsleitungen 232 gekoppelt sind. Eine oder mehrere Ansteuerelektroden können jede Ansteuerleitung 212 bilden, und eine oder mehrere Erfassungselektrode/n kann/können jede Erfassungsleitung 222 oder 232 bilden. Ansteuerleitungen 212 und Erfassungsleitungen 222 und 232 (oder Ansteuer- und Erfassungselektroden, die Ansteuerleitungen 212 und Erfassungsleitungen 222 und 232 bilden) können kapazitive Knoten bilden. Beispielsweise können eine Ansteuerleitung 212 und eine Erfassungsleitung 222 oder 232 über einen Zwischenraum zwischen ihnen kapazitiv miteinander gekoppelt sein und einen kapazitiven Knoten bilden. Als weiteres Beispiel können sich Ansteuerleitungen 212 in einer anderen Ebene befinden als die Erfassungsleitungen 222 und 232. Ein Schnittpunkt einer Ansteuerleitung 212 und einer Erfassungsleitung 222 oder 232 kann einen kapazitiven Knoten bilden. Ein derartiger Schnittpunkt kann eine Position sein, an der sich Ansteuerleitung 212 und Erfassungsleitung 222 einander in ihren jeweiligen Ebenen ”kreuzen” oder sich am nächsten kommen. Ansteuer- und Erfassungsleitungen 212 und 222 kommen nicht in elektrischen Kontakt miteinander, vielmehr sind sie über ein Substrat an dem Schnittpunkt kapazitiv miteinander gekoppelt. Eine Änderung der Kapazität an einem kapazitiven Knoten an Touchscreen 200 kann eine Berührung oder eine Nähe eines Objektes an der Position des kapazitiven Knotens an Touchscreen 200 anzeigen. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Anordnungen bestimmter Elektroden und Leitungen beschreibt, die bestimmte Knoten bilden, sieht die vorliegende Offenbarung jede beliebige geeignete Anordnung beliebiger geeigneter Elektroden und Leitungen vor, die beliebige geeignete Knoten bilden. Des Weiteren sieht die vorliegende Offenbarung beliebige geeignete Elektroden vor, die an einer beliebigen geeigneten Anzahl beliebiger geeigneter Substrate in beliebigen geeigneten Mustern angeordnet sind.
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Bei dem Beispiel in 2 sind Erfassungsleitungen 222 entlang einer ersten Achse angeordnet, und Erfassungsleitungen 232 sind entlang einer zweiten Achse angeordnet, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Achse ist. Eine oder mehrere Ansteuereinrichtung/en 210 (beispielsweise ein oder mehrere Signalerzeugungseinrichtung/en) kann/können ein gemeinsames Signalmuster über Ansteuerleitungen 212 erzeugen, die durch Sensoren 220 und 230 über Erfassungsleitungen 222 bzw. 232 erfasst werden. Sensoren 220 und 230 können so eingerichtet sein, dass sie Ladung erfassen und Messungssignale bereitstellen, die Kapazitäten darstellen. Die Position einer Berührung an Bildschirm 100 kann erfasst werden, indem in dem durch Ansteuereinrichtung 210 erzeugten gemeinsamen Signalmuster Störungen (unter Verwendung von Sensoren 220 und 230) erfasst werden, die durch die Berührung an Bildschirm 200 verursacht werden. Beispielhafte Anordnungen von Bildschirm 200 werden weiter unten unter Bezugnahme auf 3–6 erläutert.
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Impulse in den Ansteuerleitungen 212 können alle gleichzeitig erzeugt werden, und der Impuls kann an allen Sensoren 220 und 230 im Wesentlichen simultan gemessen werden, um festzustellen, ob und wo eine Berührung oder Annäherung an Touchscreen 200 stattgefunden hat. Auf diese Weise können alle Leitungen 222 und 232 von Touchscreen 200 gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig erfasst werden. Die Koordinaten einer Berührung an Bildschirm 200 oder einer Annäherung eines Objektes an Touchscreen 200 können basierend darauf bestimmt werden, an welchen der Sensoren 220 und 230 eine Interpolation des gemeinsamen Impulses aufgetreten ist, der durch Ansteuereinrichtung/en 210 erzeugt wird. In bestimmten Ausführungsformen können/kann der Aufbau und/oder die Funktion von Touchscreen 200 einen oder mehrere Vorteil/e erbringen. Beispielsweise können die Sensoren 220 und 230 bei einer niedrigeren Rate arbeiten als die Sensoren 120 in 1, wobei gleichzeitig eine akzeptable Bildschirm-Bildwiederholfrequenz aufrechterhalten wird, da die Impulse in den Ansteuerleitungen 212 gleichzeitig und nicht sequenziell erzeugt werden. Die Bildschirm-Abtastzeiträume von Touchscreen 200 können, um ein weiteres Beispiel anzuführen, kürzer sein als die von Touchscreen 100 in 1, da die Impulse an den Leitungen 212 zur gleichen Zeit und nicht sequenziell erzeugt werden.
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In bestimmten Ausführungsformen kann Touchscreen 200 eine transparente Abdeckplatte umfassen, die die Elektroden abdeckend vorhanden ist. In einem Beispiel kann die transparente Platte aus elastischem, transparentem Material bestehen, das für wiederholte Berührung geeignet ist. Zu Beispielen für das transparente Material gehören Glas, Polycarbonat oder PMMA (Poly(methylmethacrylat)). Bei einem Beispiel können Ansteuerleitungen 212, Erfassungsleitungen 222 und Erfassungsleitungen 232 aus PEDOT (Poly(3,4-ethylendioxythiophen)) oder ITO (Indium-Zinnoxid) bestehen. Bei anderen Beispielen können Ansteuerleitungen 212, Erfassungsleitungen 222 und Erfassungsleitungen 232 aus leitendem Gewebe bestehen, das aus Kupfer, Silber oder anderen leitenden Materialien besteht.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung Leitungen 212, 222 und 232 als gerade, durchgehende Linien beschreibt, die senkrecht zueinander verlaufen, sieht die vorliegende Offenbarungen Leitungen 212, 222 und 232 mit jedem beliebigen geeigneten Aufbau vor, der beliebige geeignete Formen mit beliebigen geeigneten Makro-Strukturen bzw. -Eigenschaften und beliebigen geeigneten Mikro-Strukturen bzw. -Eigenschaften einschließt. Die Leitungen 212, 222 und 232 können beispielsweise, wobei dies keine Einschränkung darstellt, Elektroden enthalten, die Scheiben-, Quadrat- oder Rechteckformen haben und ein Rauten-, Schneeflocken-, Dreiecks- oder Stab-Muster oder eine beliebige geeignete Kombination dieser Muster bilden. Des Weiteren können die Leitungen 212, 222 und 232 fingerartig ineinandergreifen. Die Formen der Elektroden weisen eine massive Füllung (die beispielsweise aus ITO besteht) oder eine gitterförmige Füllung (die beispielsweise aus dünnen Linien aus Metall oder anderem leitendem Material besteht, das ungefähr 5% (oder weniger) der Fläche der Formen einnimmt). Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Füllanordnungen für bestimmte Formen für bestimmte Elektroden beschreibt, sieht die vorliegende Offenbarung jede beliebige geeignete Füllstruktur für jede beliebige geeignete Form für jede beliebige geeignete Elektrode vor.
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3 stellt einen beispielhaften zweischichtigen Sensoraufbau für einen beispielhaften Berührungssensor 300 dar. Touchscreen 300 enthält Schichten 302 und 304. Schicht 302 enthält Erfassungsleitungen 310 und Ansteuerleitungen 312, die so angeordnet sind, dass eine Ansteuerleitung 312 an jede Erfassungsleitung 310 angrenzt. Schicht 304 enthält Erfassungsleitungen 320 und Ansteuerleitungen 322, die so eingerichtet sind, dass eine Ansteuerleitung 322 an jede Erfassungsleitung 320 angrenzt. Erfassungsleitungen 310 sind entlang einer ersten Achse angeordnet, und Erfassungsleitungen 320 sind entlang einer zweiten Achse angeordnet, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Achse ist. Beide Ansteuerleitungen 312 und 322 transportieren ein gemeinsames Ansteuersignal für den gesamten Touchscreen 300. Eine oder mehrere Ansteuerelektrode/n kann/können jede Ansteuerleitung 312 und 322 bilden, und eine oder mehrere Erfassungselektrode/n kann/können jede Erfassungsleitung 310 und 320 bilden. Ansteuerleitungen 312 und Erfassungsleitungen 310 bilden kapazitive Knoten. Ansteuerleitungen 322 und Erfassungsleitungen 320 bilden kapazitive Knoten. Beispielsweise können eine Ansteuerleitung 312 und eine angrenzende Erfassungsleitung 310 über einen Zwischenraum zwischen ihnen kapazitiv miteinander gekoppelt sein und einen kapazitiven Knoten bilden. Bei einem anderen Beispiel können Ansteuerleitung 322 und eine angrenzende Erfassungsleitung 320 über einen Zwischenraum zwischen ihnen kapazitiv miteinander gekoppelt sein und einen kapazitiven Knoten bilden. Ansteuerleitungen 312 und 322 sind nicht in elektrischem Kontakt mit den Erfassungsleitungen 310 und 320, vielmehr sind sie kapazitiv miteinander gekoppelt. Eine Änderung der Kapazität eines kapazitiven Knotens an Touchscreen 300 kann eine Berührung oder die Annäherung eines Objektes an der Position des kapazitiven Knotens an Touchscreen 300 anzeigen.
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In bestimmten Ausführungsformen enthalten die Schichten 302 und 304 Glas, Polycarbonat oder PMMA (Poly(methylmethacrylat). Die Leitungen 310, 312, 320 und 322 können aus PEDOT (Poly(3,4-ethylendioxythiophen)), ITO (Indium-Zinnoxid) oder leitendem Gewebe bestehen. Leitendes Gewebe kann Kupfer, Silber oder andere leitende Materialien enthalten.
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In bestimmten Ausführungsformen können Impulse in allen Ansteuerleitungen 312 und 322 im Wesentlichen gleichzeitig erzeugt werden, und der Impuls kann unter Verwendung der Erfassungsleitungen 310 und 320 im Wesentlichen simultan gemessen werden, um festzustellen, ob und wo eine Berührung oder Annäherung an Touchscreen 300 stattgefunden hat. Auf diese Weise können alle Leitungen 310 und 320 von Touchscreen 300 gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig erfasst werden. Die Koordinaten einer Berührung an Bildschirm 300 oder einer Annäherung eines Objektes an Bildschirm 300 können basierend darauf bestimmt werden, bei welchen Erfassungsleitungen 310 und 320 eine Störung des gemeinsamen Impulses an den Ansteuerleitungen 312 und 322 aufgetreten ist. In bestimmten Ausführungsformen kann Bildschirm 300 die gleichen Vorteile wie die oben bezüglich 2 erläuterten aufweisen, da ein gemeinsames Ansteuersignal für den gesamten Bildschirm 300 genutzt wird.
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4A–4C stellen einen beispielhaften einschichtigen Sensoraufbau mit zweischichtigen Brücken für einen beispielhaften Touchscreen 400 dar. Bildschirm 400 enthält Erfassungselektroden 410 und 412 sowie Ansteuerleitungen 440, die so angeordnet sind, dass eine Ansteuerleitung 440 an jede Erfassungselektrode 410 und 412 angrenzt. Brücken 420 können Erfassungselektroden 410 entlang einer ersten Achse elektrisch koppeln, und Brücken 430 können Erfassungselektroden 412 elektrisch entlang einer zweiten Achse koppeln, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Achse ist. Die Ansteuerleitungen 440 können ein gemeinsames Ansteuersignal für den gesamten Touchscreen 400 transportieren. Eine oder mehrere Ansteuerelektrode/n kann/können jede Ansteuerleitung 440 bilden. Die Ansteuerleitungen 440 und die Erfassungselektroden 410 und 412 können kapazitive Knoten bilden. Beispielsweise können eine Ansteuerleitung 440 und eine angrenzende Erfassungselektrode 410 oder 412 über einen Zwischenraum zwischen ihnen kapazitiv miteinander gekoppelt sein und einen kapazitiven Knoten bilden. Die Ansteuerleitungen 440 sind nicht in elektrischem Kontakt mit den Erfassungselektroden 410 und 412, vielmehr sind sie kapazitiv miteinander gekoppelt. Eine Änderung der Kapazität eines kapazitiven Knotens an Touchscreen 400 kann eine Berührung oder die Annäherung eines Objektes an der Position des kapazitiven Knotens an Touchscreen 400 anzeigen.
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In bestimmten Ausführungsformen können Erfassungselektroden 410 und 412 sowie Ansteuerleitungen 440 in einer ersten Schicht angeordnet sein. Die erste Schicht kann Glas, Polycarbonat oder PMMA (Poly(methylmethacrylat)) enthalten. Erfassungselektroden 410 und 412 sowie Ansteuerleitungen 440 können aus PEDOT (Poly(3,4-ethylendioxythiophen)), ITO (Indium-Zinnoxid) oder leitendem Gewebe bestehen. Leitendes Gewebe kann Kupfer, Silber oder andere leitende Materialien enthalten. In bestimmten Ausführungsformen können die Erfassungselektroden 410 und 412 verschiedene geeignete Formen haben. Die Erfassungselektroden 410 und 412 können beispielsweise rautenförmig sein (wie 4A darstellt). Bei einem anderen Beispiel können die Erfassungselektroden 410 und 412 eine Schneeflockenform haben. Es können andere geeignete Formen verwendet werden.
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Brücken 420 können, wie 4B darstellt, in einer zweiten Schicht separat von der ersten Schicht angeordnet sein. Brücken 430 können, wie 4C darstellt, in einer dritten Schicht separat von der ersten Schicht und der zweiten Schicht angeordnet sein. In bestimmten Ausführungsformen können die zweite und die dritte Schicht Glas, Polycarbonat oder PMMA (Poly(methylmethacrylat)) enthalten, und die Brücken 420 und 430 können aus PEDOT (Poly(3,4-ethylendioxythiophen)), ITO (Indium-Zinnoxid) oder leitendem Gewebe bestehen. Leitendes Gewebe kann Kupfer, Silber oder andere leitende Materialien enthalten. Eine isolierende Schicht kann zwischen den Brücken 420 und 430 dort eingesetzt werden, wo sie einander kreuzen. Eine weitere isolierende Schicht kann zwischen den Brücken 420 und den Ansteuerleitungen 440 dort eingesetzt werden, wo sie einander kreuzen.
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In bestimmten Ausführungsformen können Impulse in allen Ansteuerleitungen 440 im Wesentlichen zur gleichen Zeit erzeugt werden, und der Impuls kann unter Verwendung der Erfassungselektroden 410 und 412 im Wesentlichen simultan gemessen werden, um festzustellen, ob und wo eine Berührung oder Annäherung an Touchscreen 400 stattgefunden hat. Auf diese Weise können alle Erfassungselektroden 410 und 412 von Touchscreen 400 gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig erfasst werden. Die Koordinaten einer Berührung an Bildschirm 400 oder Annäherung eines Objektes an Bildschirm 400 können basierend darauf bestimmt werden, bei welchen der Erfassungselektroden 410 und 412 eine Störung des gemeinsamen Impulses an den Ansteuerleitungen 440 aufgetreten ist. In bestimmten Ausführungsformen kann Bildschirm 400 bessere Sichtbarkeitseigenschaften aufweisen als Bildschirm 300 in 3, da er nur eine Schicht aufweist, die Ansteuerleitungen 440 und Erfassungselektroden 410 enthält (während Bildschirm 300 zwei Schichten aufweist, die Leitungen 310, 312, 320 und 322 enthalten), wobei gleichzeitig die Vorteile der Verwendung eines gemeinsamen Ansteuersignals beibehalten werden, wie sie oben unter Benzugnahme auf 2 erläutert werden.
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5A–5C stellen einen beispielhaften einschichtigen Sensoraufbau mit zweischichtigen Brücken für einen beispielhaften Touchscreen 500 dar. Bildschirm 500 enthält Erfassungselektroden 510 und 512 sowie Ansteuerleitungen 540, die so angeordnet sind, dass eine Ansteuerleitung 540 an jede Erfassungselektrode 510 und 512 angrenzt. Brücken 520 können Erfassungselektroden 510 entlang einer ersten Achse elektrisch koppeln, und Brücken 530 können Erfassungselektroden 512 entlang einer zweiten Achse elektrisch koppeln, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Achse ist. Die Ansteuerleitungen 540 können ein gemeinsames Ansteuersignal für den gesamten Touchscreen 400 transportieren. Eine oder mehrere Ansteuerelektrode/n kann/können jede Ansteuerleitung 540 bilden. Die Ansteuerleitungen 540 und die Erfassungselektroden 510 und 512 können kapazitive Knoten bilden. Beispielsweise können eine Ansteuerleitung 540 und eine angrenzende Erfassungselektrode 510 oder 512 über einen Zwischenraum zwischen ihnen kapazitiv miteinander gekoppelt sein und einen kapazitiven Knoten bilden. Die Ansteuerleitungen 540 sind nicht in elektrischem Kontakt mit den Erfassungselektroden 510 und 512, vielmehr sind sie kapazitiv miteinander gekoppelt. Eine Änderung der Kapazität an einem kapazitiven Knoten an Touchscreen 500 kann eine Berührung oder die Annäherung eines Objektes an der Position des kapazitiven Knotens an Touchscreen 500 anzeigen.
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In bestimmten Ausführungsformen können Erfassungselektroden 510 und 512 sowie Ansteuerleitungen 540 in einer ersten Schicht angeordnet sein. Die erste Schicht kann Glas, Polycarbonat oder PMMA (Poly(methylmethacrylat)) enthalten. Erfassungselektroden 510 und 512 sowie Ansteuerleitungen 540 können aus PEDOT (Poly(3,4-ethylendioxythiophen)), ITO (Indium-Zinnoxid) oder leitendem Gewebe bestehen. Leitendes Gewebe kann Kupfer, Silber oder andere leitende Materialien enthalten. In bestimmten Ausführungsformen können die Erfassungselektroden 510 und 512 verschieden geeignete Formen haben. Die Erfassungselektroden 510 und 512 können beispielsweise rautenförmig sein (wie 5A darstellt). Bei einem anderen Beispiel können die Erfassungselektroden 510 und 512 eine Schneeflockenform haben. Es können andere geeignete Formen eingesetzt werden.
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Brücken 510, 520 und 530 können, wie in 5B und 5C dargestellt, in einer zweiten Schicht separat von der ersten Schicht angeordnet sein. In bestimmten Ausführungsformen können die zweite und die dritte Schicht Glas, Polycarbonat oder PMMA (Poly(methylmethacrylat)) enthalten, und die Brücken 420 und 430 können aus PEDOT (Poly(3,4-ethyleniodxthiophen)), ITO (Indium-Zinnoxid) oder leitendem Gewebe bestehen. Leitendes Gewebe kann Kupfer, Silber oder andere leitende Materialien enthalten. Eine isolierende Schicht kann zwischen den Brücken 520, 530 und den Ansteuerleitungen 540 dort eingesetzt werden, wo sie einander kreuzen.
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In bestimmten Ausführungsformen können Impulse in allen Ansteuerleitungen 540 im Wesentlichen zur gleichen Zeit erzeugt werden und der Impuls kann unter Verwendung der Erfassungselektroden 510 und 512 im Wesentlichen simultan gemessen werden, um festzustellen, ob und wo eine Berührung oder eine Annäherung an Touchscreen 500 stattgefunden hat. Auf diese Weise können alle Erfassungselektroden 510 und 512 von Touchscreen 500 gleichzeitig oder nahezu gleichzeitig erfasst werden. Die Koordinaten einer Berührung an Bildschirm 500 oder die Annäherung eines Objektes an Bildschirm 500 können basierend darauf bestimmt werden, bei welchen der Erfassungselektroden 510 und 512 eine Störung des gemeinsamen Pulses an den Ansteuerleitungen 540 aufgetreten ist. In bestimmten Ausführungsformen kann Bildschirm 500 bessere Sichtbarkeitseigenschaften aufweisen als Bildschirm 300 in 3, da er nur eine Schicht aufweist, die Ansteuerleitungen 540 und Erfassungselektroden 510 enthält (während Bildschirm 300 zwei Schichten aufweist, die Leitungen 310, 312, 320 und 322 enthalten), wobei gleichzeitig die Vorteile der Verwendung eines gemeinsamen Ansteuersignals beibehalten werden, wie sie oben unter Bezugnahme auf 2 erläutert werden. Bildschirm 500 kann bessere Sichtbarkeitseigenschaften haben als Bildschirm 400 in 4, da er nur eine Schicht aufweist, die Brücken 520 und 530 enthält, während Bildschirm 400 zwei Schichten enthält, die Brücken 420 und 430 enthalten. Bildschirm 500 kann auch bessere Sichtbarkeitseigenschaften haben als Bildschirm 400 in 4, da bei ihm nur eine isolierende Schicht an Schnittpunkten von Brücken 520, Brücken 530 und Ansteuerleitungen 540 verwendet werden, während Bildschirm 400 zwei isolierende Schichten enthält, die an Schnittpunkten der Brücken 420 und 430 sowie Schnittpunkten der Brücken 420 und der Ansteuerleitungen 440 eingesetzt werden.
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6 stellt ein beispielhaftes Touchscreen-System 600 dar. System 600 enthält einen berührungsempfindlichen Schirm bzw. Bildschirm 620, der unter Verwendung von Erd-Leiterbahn 610, Erfassungskanälen 650, Ansteuerkanälen 660 mit sogenannten Hot-Bondpads 630 und Erde (640) gekoppelt ist. Die Ansteuer- und die Erfassungskanäle 650 und 650 sind über einen Verbinder 670 mit einer Steuereinheit 680 verbunden. Bei dem Beispiel weisen die Leiterbahnen, die die Kanäle bilden, Hot-Bondpads 630 auf, um elektrische Verbindung über den Verbinder 670 zu ermöglichen. Steuereinheit 680 kann beispielsweise bewirken, dass ein gemeinsames Ansteuersignal über Ansteuerkanal 660 zu Bildschirm 620 gesendet wird. An Bildschirm 620 erfasste Signale können über Erfassungskanäle 650 zu Steuereinheit 680 geleitet werden. Steuereinheit 680 kann, wie weiter unten erläutert, die Signale verarbeiten, um festzustellen, ob ein Objekt mit Bildschirm 620 in Kontakt gekommen ist oder sich in der Nähe von Bildschirm 620 befindet.
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In bestimmten Ausführungsformen kann Bildschirm 620 eine erste Schicht aus optisch klarem Klebstoff (optically clear adhesive – OCA) unterhalb einer Abdeckplatte enthalten. Die Abdeckplatte kann durchsichtig sein und aus einem elastischen Material bestehen, das für wiederholte Berührung geeignet ist, so beispielsweise Glas, Polycarbonat oder Poly(methylmethacrylat) (PMMA). Die vorliegende Offenbarung sieht jede beliebige geeignete Abdeckplatte vor, die aus jedem beliebigen geeigneten Material besteht. Die erste Schicht aus optisch klarem Klebstoff kann zwischen der Abdeckplatte und dem Substrat mit leitendem Material angeordnet sein, das Ansteuer- und Erfassungselektroden bildet. Bildschirm 620 kann auch eine zweite Schicht aus optisch klarem Klebstoff und eine weitere Substratschicht (die aus PET oder anderem geeignetem Material bestehen kann) enthalten. Die zweite Schicht aus optisch klarem Klebstoff kann zwischen dem Substrat mit dem leitenden Material, das die Ansteuer- und die Erfassungselektroden bildet, und der anderen Substratschicht angeordnet sein, und die andere Substratschicht kann zwischen der zweiten Schicht aus optisch klarem Klebstoff und einem Luftspalt zu einer Anzeigeeinrichtung eines Gerätes angeordnet sein, das einen Berührungssensor und eine Steuereinrichtung enthält. Die Abdeckplatte kann, um lediglich ein Beispiel anzuführen, ohne dass dies eine Einschränkung darstellt, eine Dicke von ungefähr 1 mm haben, die erste Schicht aus optisch klarem Klebstoff kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben, das Substrat mit dem leitenden Material, das die Ansteuer- und die Erfassungselektroden bildet, kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm (einschließlich des leitenden Materials, das die Ansteuer- und de Erfassungselektroden bildet) haben, die zweite Schicht aus optisch klarem Klebstoff kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben, und die andere Schicht des Substrats, die zwischen der zweiten Schicht aus optisch klarem Klebstoff und dem Luftspalt zu der Anzeigeeinrichtung angeordnet ist, kann eine Dicke von ungefähr 0,5 mm haben. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Anzahl bestimmter Schichten beschreibt, die aus bestimmten Materialien bestehen und bestimmte Dicken haben, sieht die vorliegende Offenbarung jede beliebige geeignete mechanische Schichtanordnung mit jeder beliebigen geeigneten Anzahl beliebiger geeigneter Schichten vor, die aus beliebigen geeigneten Materialien bestehen und beliebige geeignete Dicken haben. In bestimmten Ausführungsformen kann Bildschirm 620 unter Verwendung der oben bezüglich der 2–5C offenbarten Ausführungsformen umgesetzt werden.
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In bestimmten Ausführungsformen kann es sich bei Steuereinheit 680 um eine oder mehrere integrierte Schaltung/en (IC), wie beispielsweise Mehrzweck-Mikroprozessore, Mikrocontroller, programmierbare Logik-Vorrichtungen oder -Felder, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (application-specific ICs – ASIC), physikalische, nichtflüchtige, computerlesbare Speichermedien auf einer flexiblen Leiterplatte handeln. Steuereinheit 680 kann Verarbeitungseinheit 682, Ansteuereinheit 684, Erfassungseinheit 686 und Speichervorrichtung 688 enthalten. Ansteuereinheit 684 kann den Ansteuerelektroden von Bildschirm 620 Ansteuersignale zuführen. Steuereinheit 680 kann den Ansteuerelektroden von Bildschirm 620 gemeinsame Ansteuersignale zuführen. Erfassungseinheit 686 kann Ladung an den kapazitiven Knoten erfassen, die in Schirm 620 enthalten sind und Verarbeitungseinheit 682 Messungssignale bereitstellen, die Kapazitäten an den kapazitiven Knoten darstellen. Verarbeitungseinheit 682 kann die Zufuhr von Ansteuersignalen zu den Ansteuerelektroden durch Ansteuereinheit 684 steuern und Messungssignale von Erfassungseinheit 686 verarbeiten, um das Vorhandensein und die Position einer Berührung oder einer Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereiches bzw. der berührungsempfindlichen Bereiche von Bildschirm 620 zu erfassen und zu verarbeiten. Verarbeitungseinheit 682 kann auch Veränderungen der Position einer Berührung bzw. einer Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereiches bzw. der berührungsempfindlichen Bereiche von Bildschirm 620 verfolgen. Speichervorrichtung 688 kann gegebenenfalls Programmierung zur Ausführung durch Prozessoreinheit 682 einschließlich Programmierung, mit der Ansteuereinheit 684 zum Zuführen von Ansteuersignalen zu den Ansteuerelektroden gesteuert wird, Programmierung zum Verarbeiten von Messungssignalen von Erfassungseinheit 686 und andere geeignete Programmierung speichern. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Steuereinheit 680 mit einer bestimmten Umsetzungsform mit bestimmten Komponenten beschreibt, sieht die vorliegende Offenbarung jede beliebige geeignete Steuereinheit mit jeder beliebigen Umsetzungsform mit beliebigen geeigneten Komponenten vor.
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Wenn im Folgenden auf ein computerlesbares Speichermedium verwiesen wird, schließt dies eine oder mehrere Struktur/en ein, die über nichtflüchtige, physikalische, computerlesbare Speichermedien verfügt/verfügen. Beispielsweise kann, ohne dass dies eine Einschränkung darstellt, ein computerlesbares Speichermedium gegebenenfalls einen integrierten Schaltkreis auf Halbleiterbasis oder einen anderen integrierten Schaltkreis, wie beispielsweise eine anwenderprogrammierbare Gatteranordnung (field-programmable gate array – FPGA, oder einen ASIC), eine Festplatte, ein Festplattenlaufwerk, ein Hybrid-Festplattenlaufwerk (HHD), eine optische Platte, ein Laufwerk für optische Platten (ODD), eine magnetooptische Platte, ein Laufwerk für magnetooptische Platten, eine sogenannte Floppydisk, ein Laufwerk für Floppydisks (FDD), Magnetband, ein holografisches Speichermedium, einen Flashspeicher (solidstate drive (SSD), ein RAM-Laufwerk, eine SECURE-DIGITAL-Karte, ein SECURE-DIGITAL-Laufwerk oder ein anderes geeignetes computerlesbares Speichermedium oder eine Kombination aus zwei oder mehr von diesen ein. Wenn hier Bezug auf ein computerlesbares Speichermedium genommen wird, schließt dies jegliches Medium aus, für das kein Patentschutz gemäß 35 U. S. C. § 101 möglich ist. Wenn hier auf ein computerlesbares Speichermedium verwiesen wird, schließt dies flüchtige Formen der Signalübertragung (wie beispielsweise ein sich ausbreitendes elektrisches oder elektromagnetisches Signal an sich) insofern aus, als für diese kein Patentschutz gemäß 35 U. S. C. § 101 möglich ist. Ein computerlesbares nichtflüchtiges Speichermedium kann gegebenenfalls nicht permanent, permanent oder eine Kombination aus nicht permanent und permanent sein.
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Dabei ist, sofern nicht anderweitig ausdrücklich oder durch Kontext anderweitig angegeben, ”oder” einschließend und nicht ausschließend zu verstehen. Daher bedeutet hier ”A oder B” ”A, B oder beide”, sofern nicht ausdrücklich anderweitig oder durch Kontext anderweitig angegeben. Des Weiteren ist ”und”, wenn nicht ausdrücklich anderweitig oder durch Kontext anderweitig angegeben, sowohl als verbunden als auch als separat zu verstehen. Daher bedeutet, sofern nicht ausdrücklich anders oder durch Kontext anders angegeben, ”A und B” ”A und B zusammen oder separat”.
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Die vorliegende Offenbarung schließt alle Änderungen, Ersatzlösungen, Veränderungen, Abänderungen und Abwandlungen an den beispielhaften Ausführungsformen ein, wie sie für einen Fachmann vorstellbar sind. Desgleichen schließen die beigefügten Ansprüche alle Änderungen, Ersatzlösungen, Veränderungen, Abänderungen und Abwandlungen ein, wie sie für einen Fachmann vorstellbar sind. Des Weiteren schließt, wenn in den beigefügten Ansprüchen auf eine Vorrichtung oder ein System oder Komponente einer Vorrichtung oder eines Systems Bezug genommen wird, das/die so eingerichtet ist, so angeordnet ist, so konfiguriert ist, so betrieben werden kann, oder so arbeitet, dass es/sie eine bestimmte Funktion erfüllt oder in der Lage oder fähig dazu ist, dies diese Vorrichtung, dieses System oder diese Komponente unabhängig davon ein, ob diese spezielle Funktion aktiviert, angeschaltet oder freigegeben ist, solange die Vorrichtung, das System oder die Komponente so eingerichtet, so angeordnet ist, so konfiguriert ist, so betrieben werden kann oder so arbeitet oder fähig oder in der Lage dazu ist.
