DE202012101504U1

DE202012101504U1 - Elektroden mit niedrigem Widerstand

Info

Publication number: DE202012101504U1
Application number: DE202012101504U
Authority: DE
Original assignee: Atmel Corp
Current assignee: Atmel Corp
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2012-04-23
Publication date: 2012-05-11
Anticipated expiration: 2022-04-24
Also published as: US20130127769A1

Abstract

Berührungssensor, umfassend: eine Vielzahl von Elektroden oder Elektrodenlinien, die jeweils ein oder mehrere Segmente umfassen, wobei jedes der Segmente aus einem im Wesentlichen transparenten leitfähigen Material besteht und sich in einer Richtung erstreckt; und auf oder in einem oder mehreren der Segmente von einer oder von mehreren Elektroden oder Elektrodenlinien, eine leitfähige Linie, die sich in der Richtung des Segments erstreckt, wobei die leitfähige Linie einen niedrigeren spezifischen Widerstand aufweist, als das im Wesentlichen transparente leitfähige Material des Segments, und eine Breite hat, die deutlich geringer ist als die des Segments.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Berührungssensoren.
Hintergrund
Ein Feld aus leitfähigen Ansteuer- und Ausleseelektroden kann einen Gegenkapazitätsberührungssensor bilden, der einen oder mehrere kapazitive Knoten hat. Der Gegenkapazitätsberührungssensor kann entweder eine Zweischichtkonfiguration oder eine Einschichtkonfiguration haben. Eine Kreuzungsstelle einer Ansteuerelektrode und einer Ausleseelektrode in dem Feld kann einen kapazitiven Knoten bilden. An der Kreuzungsstelle können sich die Ansteuer- und Ausleseelektroden nahe kommen, aber sie gehen keinen elektrischen Kontakt miteinander ein. Stattdessen ist die Ausleseelektrode kapazitiv mit der Ansteuerelektrode gekoppelt.
In einer Eigenkapazitätsimplementierung kann ein Feld aus vertikalen und horizontalen leitfähigen Elektroden von einem einzigen Typ (z. B. Ansteuerelektroden) in einem Muster auf einer Seite des Substrats angeordnet sein. Jede der leitfähigen Elektroden in dem Feld kann einen kapazitiven Knoten bilden und, wenn ein Objekt die Elektrode berührt oder in deren Nähe kommt, kann eine Kapazitätsänderung an dem kapazitiven Knoten auftreten und eine Steuereinheit kann die Kapazitätsänderung als Spannungsänderung oder als Änderung der Ladungsmenge, die erforderlich ist, um die Spannung um einen vorbestimmten Betrag zu erhöhen, messen.
In einer berührungsempfindlichen Anzeigeanwendung kann es ein Berührungssensor dem Benutzer ermöglichen, direkt mit dem zu interagieren, was auf einem unterhalb des Berührungssensors angeordneten Displays dargestellt ist, und nicht nur indirekt mit einer Maus oder einem Touchpad. Ein Berührungssensor kann angebracht sein auf, oder Bestandteil sein von, einem Desktop-Computer, einem Laptop-Computer, einem Tablet-Computer, einem persönlichen digitalen Assistenten (PDA), einem Smartphone, einem Satellitennavigationsgerät, einem tragbaren Medienabspielgerät, einer tragbaren Spielekonsole, einem Kioskcomputer, einem Kassensystem, oder einem anderen geeigneten Gerät. Ein Steuerpanel auf einem Haushaltsgerät oder einer anderen Einrichtung kann ebenfalls einen Berührungssensor enthalten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 illustriert einen beispielhaften Berührungssensor mit einer beispielhaften Steuereinheit.
2 illustriert ein beispielhaftes Elektrodenmuster mit leitfähigen Linien.
3 illustriert eine schematische Äquivalenzschaltung für ein beispielhaftes Elektrodenmuster.
4 illustriert ein weiteres beispielhaftes Elektrodenmuster mit leitfähigen Linien.
5 illustriert ein weiteres beispielhaftes Elektrodenmuster mit leitfähigen Linien.
6 illustriert ein beispielhaftes Elektrodenmuster mit randomisierten linearen leitfähigen Linien.
7 illustriert ein weiteres beispielhaftes Verfahren zur Reduktion des Widerstands der Elektrodenlinien.
Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
1 illustriert einen beispielhaften Berührungssensor 10 mit einer beispielhaften Steuereinheit 12. Eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann hier ggf. einen Berührungsbildschirm umfassen und umgekehrt. Der Berührungssensor 10 kann einen oder mehrere berührungsempfindliche Bereiche beinhalten. Der Berührungssensor 10 kann ein Feld von Ansteuer- und Ausleseelektroden (oder ein Feld von Elektroden von nur einem Typ (z. B. Ansteuerelektroden)) enthalten, die auf einem Substrat angeordnet sind, das aus einem dielektrischen Material bestehen kann. Ein oder mehrere Abschnitte des Substrats können aus Polyethylenterephthalat (PET) oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Substrate, bei denen jeweilige Abschnitte aus einem geeigneten Material bestehen. Die Ansteuer- und Ausleseelektroden in dem Berührungssensor 10 können aus Indiumzinnoxid (ITO), schmalen Linien aus Metall, oder einem anderen leitfähigen Material bestehen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können ein oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials aus Kupfer oder einem kupferhaltigen Material bestehen und eine Dicke von ungefähr 2 μm und eine Breite von ungefähr 10 μm oder weniger haben. In einem weiteren Beispiel können ein oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials aus Silber oder einem silberhaltigen Material bestehen und eine Dicke von ungefähr 5 μm oder weniger und eine Breite von ungefähr 10 μm oder weniger haben. In bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuer- und Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 ganz oder zum Teil aus ITO bestehen, zusätzlich oder alternativ zu den schmalen Linien aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Elektroden bestehend aus jedem geeigneten Material.
Ein mechanischer Stapel kann das Substrat (oder mehrere Substrate) und das leitfähige Material enthalten, das die Ansteuer- und Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 bildet. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Stapel eine erste Schicht aus einem optisch klaren Klebstoff (OCA) unterhalb eines Abdeckpanels enthalten. Das Abdeckpanel kann durchsichtig sein und aus einem widerstandsfähigen Material bestehen, das für eine wiederholte Berührung geeignet ist, wie z. B. Glas, Polycarbonat, oder Poly-(methacrylat) (PMMA). Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Abdeckpanele bestehend aus jedem geeigneten Material. Die erste Schicht aus OCA kann zwischen dem Abdeckpanel und dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- und Ausleseelektroden bildet, angeordnet sein. Der mechanische Stapel kann auch eine zweite Schicht aus OCA und eine dielektrische Schicht (die aus PET oder einem anderen geeigneten Material bestehen kann) enthalten. Die zweite Schicht aus OCA kann zwischen dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- und Ausleseelektroden bildet, und der dielektrischen Schicht angeordnet sein, und die andere Substratschicht kann zwischen der zweiten Schicht aus OCA und einem Luftspalt, der an eine Anzeige eines Geräts, das den Berührungssensor 10 und die Steuereinheit 12 enthält, angrenzt, angeordnet sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Abdeckpanel eine Dicke von ungefähr 1 mm haben; die erste Schicht aus OCA kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben; das Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- und Ausleseelektroden bildet, kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben (inkl. des leitfähigen Materials, das die Ansteuer- und Ausleseelektroden bildet); die zweite Schicht aus OCA kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben; und die dielektrische Schicht kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben. Obwohl die vorliegende Offenbarung einen bestimmten mechanischen Stapel mit einer bestimmten Zahl von konkreten Schichten bestehend aus bestimmten Materialien in bestimmten Dicken beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten mechanischen Stapel mit jeder geeigneten Zahl von geeigneten Schichten bestehend aus jedem geeigneten Material in jeder geeigneten Dicke.
Der Berührungssensor 10 kann eine kapazitive Form der Berührungserfassung implementieren. In einer Gegenkapazitätsimplementierung kann der Berührungssensor 10 ein Feld von Ansteuer- und Ausleseelektroden beinhalten, die ein Feld von kapazitiven Knoten bilden. Eine Ansteuerelektrode und eine Ausleseelektrode können einen kapazitiven Knoten bilden. Die Ansteuer- und Ausleseelektroden, die die kapazitiven Knoten bilden, können einander Nahe kommen, machen aber keinen elektrischen Kontakt miteinander. Stattdessen können die Ansteuer- und Ausleseelektroden über einen Zwischenraum zwischen ihnen hinweg kapazitiv gekoppelt sein. Eine gepulste oder alternierende Spannung, die an die Ansteuerelektrode (durch die Steuereinheit 12) angelegt wird, kann eine Ladung auf der Ausleseelektrode induzieren, und die Menge der induzierten Ladung kann empfindlich von externen Einflüssen abhängen (wie z. B. von einer Berührung oder der Nähe eines Objekts). Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Kapazitätsänderung an dem kapazitiven Knoten auftreten und die Steuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung messen. Durch eine Messung der Kapazitätsänderungen über das Feld hinweg, kann die Steuereinheit 12 die Position der Berührung oder der Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 ermitteln.
In einer Eigenkapazitätsimplementierung kann der Berührungssensor 10 ein Feld von Elektroden eines einzigen Typs (z. B. Ansteuerelektroden) enthalten, die jeweils einen kapazitiven Knoten bilden können. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Änderung der Eigenkapazität an dem kapazitiven Knoten auftreten und die Steuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung messen, z. B. in Form einer Änderung der Ladungsmenge, die erforderlich ist, um die Spannung an dem kapazitiven Knoten um einen vorbestimmten Betrag zu erhöhen. Wie bei der Gegenkapazitätsimplementierung kann durch eine Messung der Kapazitätsänderung über das Feld hinweg die Position der Berührung oder der Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors 10 durch die Steuereinheit 12 bestimmt werden. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Formen der kapazitiven Berührungserfassung.
Der Berührungssensor 10 kann eine Einschichtkonfiguration haben, die auf Gegenkapazität- oder Eigenkapazitätsimplementierungen anwendbar ist, und Ansteuer- und Ausleseelektroden umfasst, die in einem Muster auf einer Seite des Substrats angeordnet sind. In einer derartigen Konfiguration kann ein Paar von Ansteuer- und Ausleseelektroden, die miteinander über einen Zwischenraum zwischen ihnen kapazitiv gekoppelt sind, einen kapazitiven Knoten bilden. In einer Einschichtkonfiguration für eine Eigenkapazitätsimplementierung können die Elektroden von nur einem Typ (z. B. Ansteuerelektroden) in einem Muster auf einer Seite des Substrats angeordnet sein. Alternativ zu einer Einschichtkonfiguration kann der Berührungssensor 10 auch eine Zweischichtkonfiguration haben, bei der Ansteuerelektroden in einem Muster auf einer Seite des Substrats angeordnet sind und Ausleseelektroden in einem Muster auf einer anderen Seite des Substrats. In einer derartigen Konfiguration kann eine Kreuzungsstelle einer Ansteuerelektrode und einer Ausleseelektrode einen kapazitiven Knoten bilden. Eine derartige Kreuzungsstelle kann eine Stelle sein, an der die Ansteuerelektrode und die Ausleseelektrode einander „kreuzen” oder einander in ihrer jeweiligen Ebene am nächsten kommen. Die Ansteuer- und Ausleseelektroden machen keinen elektrischen Kontakt miteinander, sondern sind kapazitiv miteinander über das Substrat an der Kreuzungsstelle hinweg gekoppelt. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Konfiguration von bestimmten Elektroden, die bestimmte Knoten bilden, beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Konfigurationen von allen geeigneten Elektroden, die geeigneten Knoten bilden. Darüber hinaus umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Elektroden, die auf jeder geeigneten Zahl von geeigneten Substraten in jedem geeigneten Muster angeordnet sind.
Wie oben stehend beschrieben wurde, kann eine Kapazitätsänderung an einem kapazitiven Knoten eines Berührungssensors 10 eine Berührungs- oder Annäherungseingabe an der Position des kapazitiven Knotens anzeigen. Die Steuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung detektieren und verarbeiten, um die Gegenwart und den Ort der Berührungs- oder Annäherungseingabe zu bestimmen. Die Steuereinheit 12 kann die Informationen über die Berührungs- oder Annäherungseingabe an eine oder an mehrere andere Komponenten (wie z. B. an eine oder an mehrere Zentralverarbeitungseinheiten (CPUs) oder an digitale Signalprozessoren (DSPs)) eines Geräts übermitteln, das den Berührungssensor 10 und die Steuereinheit 12 enthält, welches auf die Berührungs- oder Annäherungseingabe durch Initiierung einer Funktion des Geräts (oder einer auf dem Gerät laufenden Anwendung) antwortet. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Steuereinheit mit einer bestimmten Funktionalität hinsichtlich eines bestimmten Geräts und eines bestimmten Berührungssensors beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Steuereinheiten mit jeder geeigneten Funktionalität hinsichtlich jedes geeigneten Geräts und jedes geeigneten Berührungssensors.
Die Steuereinheit 12 kann aus einer oder aus mehreren integrierten Schaltungen (ICs) bestehen, wie z. B. aus Universalmikroprozessoren, Mikrokontrollern, programmierbaren logischen Geräten (PLDs) oder Feldern (PLAs), anwendungsspezifischen ICs (ASICs) und kann auf einer flexiblen gedruckten Leiterplatte (FPC) angeordnet sein, die auf dem Substrat des Berührungssensors 10, wie weiter unten stehen beschrieben wird, befestigt ist. Die Steuereinheit 12 kann eine Verarbeitungseinheit, eine Ansteuereinheit, eine Ausleseeinheit und eine Speichereinheit beinhalten. Die Ansteuereinheit kann Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden des Berührungssensors 10 liefern. Die Ausleseeinheit kann Ladungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 erfassen und Messsignale an die Verarbeitungseinheit liefern, die Kapazitäten an den kapazitiven Knoten darstellen. Die Verarbeitungseinheit kann das Anlegen der Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden durch die Ansteuereinheit steuern und die Messsignale von der Ausleseeinheit verarbeiten, um die Gegenwart und den Ort einer Berührungs- oder Annäherungseingabe innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 zu detektieren und zu verarbeiten. Die Verarbeitungseinheit kann Änderungen in der Position einer Berührungs- oder Annäherungseingabe innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 verfolgen. Die Speichereinheit kann Programme zur Ausführung durch die Verarbeitungseinheit speichern, wie z. B. Programme zur Steuerung der Ansteuereinheit zum Anlegen der Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden, Programme zur Verarbeitung der Messsignale von der Ausleseeinheit und ggf. weitere Programme. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Steuereinheit mit einer bestimmten Implementierung mit bestimmten Komponenten beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Steuereinheiten mit jeder geeigneten Implementierung mit allen geeigneten Komponenten.
Die Leiterbahnen 14 aus leitfähigem Material, die auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angebracht sind, können die Ansteuer- und Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 mit Verbindungsflächen 16 (Bondpads) koppeln, die ebenfalls auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordnet sind. Wie unten stehend beschrieben wird, ermöglichen die Bondpads 16 eine Kopplung der Leiterbahnen 14 mit der Steuereinheit 12. Die Leiterbahnen 14 können sich in den berührungsempfindlichen Bereich des Berührungssensors 10 hinein erstrecken oder außen herum verlaufen (z. B. an dessen Rändern). Bestimmte Leiterbahnen 14 können Ansteuerkanäle zur Kopplung der Steuereinheit 12 an die Ansteuerelektroden des Berührungssensors 10 zur Verfügung stellen, über die die Ansteuereinheit der Steuereinheit 12 die Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden liefern kann. Andere Leiterbahnen 14 können Auslesekanäle zur Kopplung der Steuereinheit 12 an die Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 zur Verfügung stellen, über die die Ausleseeinheit der Steuereinheit 12 Ladungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 erfassen kann. Die Leiterbahnen 14 können aus dünnen Linien aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material gebildet sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 Kupfer oder kupferhaltig sein und eine Dicke von ungefähr 100 μm oder weniger haben. In einem anderen Beispiel kann das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 Silber oder silberhaltig sein und eine Dicke von ungefähr 100 μm oder weniger haben. In bestimmten Ausführungsformen können die Leiterbahnen 14 ganz oder zum Teil aus ITO bestehen, zusätzlich oder alternativ zu den feinen Linien aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Leiterbahnen bestehend aus bestimmten Materialien mit bestimmten Dicken beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Leiterbahnen bestehend aus jedem geeigneten Material mit jeder geeigneten Dicke. Zusätzlich zu den Leiterbahnen 14 kann der Berührungssensor 10 ein oder mehrere Masseleitungen beinhalten, die an einem Masseverbinder enden (ähnlich zu einem Bondpad 16) an einem Rand des Substrats des Berührungssensors 10 (ähnlich zu den Leiterbahnen 14).
Die Bondpads 16 können entlang eines Randes oder entlang mehrerer Ränder des Substrats außerhalb der berührungsempfindlichen Fläche des Berührungssensors 10 angeordnet sein. Wie oben stehend beschrieben, kann die Steuereinheit 12 auf einem FPC angeordnet sein. Die Bondpads 16 können auf dem FPC unter Verwendung eines anisotropen leitfähigen Films (ACF) befestigt sein. Die Verbindung 18 kann leitfähige Linien auf dem FPC enthalten, die die Steuereinheit 12 mit den Bondpads 16 verbinden, die wiederum die Steuereinheit 12 mit den Leiterbahnen 14 und den Ansteuer- und Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 verbinden. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Verbindungen 18 zwischen der Steuereinheit 12 und dem Berührungssensor 10.
2 illustriert ein beispielhaftes rautenförmiges Elektrodenmuster mit leitfähigen Linien. In dem Beispiel aus 2 kann eine Elektrodenlinie 20 (z. B. eine Zeile) Elektroden 22 haben, die durch Formen aus leitfähigem Material gebildet werden, die an angrenzende Elektroden 22 durch eine Brücke 24 aus leitfähigem Material gekoppelt sind. In bestimmten Ausführungsformen können die Elektroden 22 und die Brücken 24 aus einem im Wesentlichen durchsichtigen leitfähigen Material gebildet sein. Wie unten stehen beschrieben, kann ein Widerstand der Brücken 24 im Wesentlichen den Gesamtwiderstand der Elektrodenlinien 20 bestimmen. Der Widerstand der Elektrodenlinien 20 kann zu einer Entwurfsrandbedingung werden, um eine Erhöhung einer Ladungstransferzeit zu vermeiden. Die Elektrodenlinien 20 können hergestellt werden unter Verwendung eines Materials mit endlicher Leitfähigkeit. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die unter Verwendung von ITO hergestellten Elektrodenlinien 20 einen Flächenwiderstand innerhalb eines Bereichs von ungefähr 150 bis ungefähr 350 Ω/Quadrat haben, wobei Quadrat das Verhältnis von Länge zu Breite der Elektroden 22 oder der Brücken 24 ist. Der Widerstand der Brücken 24 oder der Elektroden 22 kann durch die folgende Gleichung angenähert werden: R = ρ × l / w×t (1)
ρ ist der spezifische Widerstand des leitfähigen Materials, l ist die Länge der Brücken 24 oder der Elektroden 22, w ist die Breite der Brücken 24 oder Elektroden 22 und t ist die Dicke des leitfähigen Materials der Elektroden 22 und der Brücken 24. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann, auf Basis der Gleichung 1, der Widerstand der Elektrodenlinien 20 durch eine Breite der Brücken 24 dominiert werden, wenn die Breite der Brücken 24 klein ist. Der Widerstand der Elektrodenlinien 20 kann durch eine leitfähige Linie 26 reduziert werden, die mit der Elektrodenlinie 20 gekoppelt ist und im Wesentlichen die Länge der Elektrodenlinie 20 überspannt. In bestimmten Ausführungsformen kann die leitfähige Linie 26 die kürzeste Linie sein, die die Elektroden 22 und die Brücken 24 der Elektrodenlinie 20 verbindet. In anderen Ausführungsformen kann die leitfähige Linie 26 unter Verwendung eines Materials hergestellt werden, das einen niedrigeren spezifischen Widerstand hat als die Elektroden 20 und die Brücken 24. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die leitfähige Linie 26 in Form einer separaten Schicht hergestellt werden, die über den Elektrodenlinien 20 abgelagert wird, in dem eine geeigneten leitfähige Tinte, die durch eine geeignete Düse oder durch eine Tintenstrahltechnik abgelagert wird. Obwohl die vorliegende Offenbarung ein bestimmtes Verfahren zur Ablagerung der leitfähigen Linie 26 beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Herstellungstechniken zur Ablagerung der leitfähigen Linie 26 auf den Elektrodenlinien 20.
3 illustriert ein schematisches Ersatzschaltbild für ein beispielhaftes Elektrodenmuster. In dem Beispiel der 3 kann ein Äquivalentwiderstand (R_AB) der Elektrodenlinien 20 zwischen den Punkten A bis B als Kombination aus einer Reihenschaltung der Widerstände R_H und R_L parallel zu dem Widerstand der Leiterbahn R_T modelliert werden. Der Widerstand R_H entspricht dem Widerstand einer Brücke 24 und der Widerstand R_L entspricht dem Widerstand einer Elektrodenform 22. Der Widerstand der Kombination der Elektrodenlinien 20 und der leitfähigen Linien 26 kann durch die folgende Gleichung angenähert werden:
R_AB ist der Gesamtwiderstand zwischen den Punkten A bis B, ΣR_H ist die Summe der Widerstände der Brücken 24, ΣR_L ist die Summe der Widerstände der Elektrodenformen 22 und R_T ist der Widerstand der leitfähigen Linie 26. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Gesamtwiderstand (R_AB) zwischen den Punkten A bis B durch R_T approximiert werden, wenn R_T << R_H und R_T << R_L ist, basierend auf Gleichung 2. Die Reduktion des Widerstands R_AB zwischen den Punkten A bis B kann daher eine Funktion des Widerstands der leitfähigen Linie 26 sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Breite, die Dicke, der spezifische Widerstand oder eine Kombination dieser Größen der leitfähigen Linien 26 eingestellt werden, um einen Gesamtwiderstand unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts zu erhalten.
4 illustriert ein beispielhaftes Querbalkenelektrodenmuster mit leitfähigen Linien. In bestimmten Ausführungsformen kann ein Querbalkenelektrodenmuster Elektrodenlinien 20 mit im Wesentlichen rechteckigen Elektroden 22 enthalten, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Achse längs der Punkte A bis B ausgerichtet sind und mit angrenzenden, im Wesentlichen rechteckigen Elektroden 22 mittels Brücken 24 gekoppelt sind. In dem Beispiel der 4 kann die leitfähige Linie 26 im Wesentlichen eine Länge der Elektrodenlinien 20 zwischen den Punkten A bis B und einen Abschnitt der im Wesentlichen rechteckigen Elektroden 22 überspannen. In bestimmten Ausführungsformen kann die Erstreckung der leitfähigen Linie 26 in die im Wesentlichen rechteckförmigen Elektroden 22 vorab festgelegt sein, um einen Gesamtwiderstand unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts zu erhalten.
5 illustriert ein beispielhaftes Schneeflockenelektrodenmuster mit leitfähigen Linien. In bestimmten Ausführungsformen kann ein Schneeflockenelektrodenmuster Elektrodenlinien 20 mit im Wesentlichen rechteckigen Elektroden 22 enthalten, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Achse längs der Punkte A bis B ausgerichtet sind und an angrenzende, im Wesentlichen rechteckige Elektroden 22 mittels Brücken 24 gekoppelt sind. Die im Wesentlichen rechteckigen Elektroden 20 und die Brücken 24 können eine oder mehrere Ausbuchtungen 30 enthalten, die sich in einem spitzen Winkel bezüglich der im Wesentlichen rechteckigen Elektroden 20 und der Brücken 24 erstrecken. In dem Beispiel der 5 kann die leitfähige Linie 26 im Wesentlichen eine Länge der Elektrodenlinien 20 zwischen den Punkten A bis B und einem Abschnitt der im Wesentlichen rechteckigen Elektroden 22 überspannen. In bestimmten Ausführungsformen kann die Erstreckung der leitfähigen Linie 26 in die rechteckigen Elektroden 22 vorab festgelegt sein, um einen Gesamtwiderstand unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts zu erhalten.
Obwohl diese Offenbarung bestimmte Elektrodenlinien mit konkret geformten Elektroden mit einem bestimmten Muster beschreibt oder illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung alle Elektrodenlinien mit geeignet geformten Elektroden, wie z. B. Kreisscheiben, Quadraten, Rechecken, Rhomben oder anderen geeigneten Formen oder geeigneten Kombinationen dieser Formen bestehend aus jedem geeigneten leitfähigen Material. Die Formen der Elektroden (oder der anderen Elemente) eines Berührungssensors können ggf. ganz oder zum Teil ein oder mehrere Makromerkmale des Berührungssensors bestimmen. Eine oder mehrere Eigenschaften der Implementierung dieser Formen (wie z. B. das leitfähige Material oder die Muster innerhalb der Formen) können ganz oder zum Teil ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors bestimmen.
6 illustriert ein beispielhaftes Rautenelektrodenmuster mit randomisierten linearen leitfähigen Linien. Ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors können optisch mit einem oder mit mehreren Bildern auf einer Anzeige (wie z. B. einer Flüssigkristallanzeige (LCD)) interferieren, die unterhalb des Elektrodenmusters 20 des Berührungssensors angeordnet ist und durch diese hindurch sichtbar ist. Sich wiederholende Muster in den Mikromerkmalen des Berührungssensors können optisch mit sich wiederholenden Pixelmustern oder sich wiederholenden Mustern in einem Bild auf der Anzeige interferieren, wodurch ein oder mehrere Moirémuster hervorgerufen werden können, die für den Benutzer sichtbar sein können. In einem nicht einschränkenden Beispiel können senkrechte Winkel (d. h. 90°) und 0° Winkel eine größere Wahrscheinlichkeit haben, Moirémuster zu erzeugen, abhängig von der Konfiguration der darunter liegenden Anzeige und einem Abstand der Elektrodenlinien 20. Selbst wenn die Elektrodenlinien 20 aus einem im Wesentlichen transparenten leitfähigen Material (z. B. ITO) bestehen und eine Breite der leitfähigen Linien 28 kleiner ist als die für einen Benutzer visuell erkennbare Breite, können ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors dennoch seine optischen Eigenschaften beeinflussen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können leitfähige Linien 28 mit einer Breite im Bereich von 5 bis 10 μm vom Benutzer nicht visuell erkannt werden.
Bestimmte Ausführungsformen können im Wesentlichen randomisierte Mikromerkmale des Berührungssensors zur Verfügung stellen, die die Interferenzbereiche im Wesentlichen zufällig verteilen, wodurch wiederum optische Interferenzen (wie z. B. das Auftreten von einem oder von mehreren Moirémustern) mit einem durch die Elektrodenlinien 20 hindurch sichtbaren Display reduziert werden können. In dem Beispiel der 6 kann eine randomisierte lineare leitfähige Linie 28 anstelle der leitfähigen Linie 26 der 3 verwendet werden, um den Widerstand der Elektrodenlinien 20 zu reduzieren, wobei ein Gesamtpfad der überlagerten leitfähigen Linien 28 zwischen den Punkten A bis B im Wesentlichen linear sein kann. In bestimmten Ausführungsformen können randomisierte lineare leitfähige Linien 28 zwischen angrenzenden Elektrodenlinien 20 seitlich verschoben werden, wodurch die vertikale Regelmäßigkeit der leitfähigen Linien 28 unterbrochen wird. In anderen konkreten Ausführungsformen kann ein Betrag der seitlichen Verschiebung zwischen angrenzenden randomisierten linearen leitfähigen Linien 28 randomisiert werden, um die Möglichkeit von Gruppen von leitfähigen Linien 28, Moiréeffekte zu verursachen, weiter zu unterdrücken. Obwohl die vorliegende Offenbarung konkrete leitfähige Linien mit einer bestimmten Art von Pfaden beschreibt oder illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung leitfähige Linien, die jeder möglichen Variation in Richtung der Linie oder dem Pfad von einer geraden Linien folgen, inklusive, unter anderem, wellenförmig, sinusförmig oder zick-zack-mäßig, die mit jeder geeignet geformten Elektrode gekoppelt sind. Obwohl die vorliegende Offenbarung leitfähige Linien beschreibt oder illustriert, die aus einem bestimmten leitfähigen Material gebildet sind, umfasst die vorliegende Offenbarung leitfähige Linien, die aus jedem geeigneten leitfähigen Material, opak oder transparent, gebildet sind.
7 illustriert ein Beispielverfahren zur Reduktion des Widerstands einer Elektrodenlinie. Das Verfahren kann im Schritt 100 beginnen, in dem ein im Wesentlichen transparentes leitfähiges Material auf einem Substrat abgeschieden werden kann. In bestimmten Ausführungsformen kann das im Wesentlichen transparente leitfähige Material ITO sein. Der Schritt 102 strukturiert das im Wesentlichen transparente leitfähige Material, um Elektrodenlinien auszubilden. In bestimmten Ausführungsformen können die Elektrodenlinien Elektroden beinhalten, die in einer Linie angeordnet sind und mit angrenzenden Elektroden über eine Brücke gekoppelt sind. Im Schritt 104 kann eine leitfähige Linie abgeschieden werden und eine Länge der Elektrodenlinie überspannen, womit das Verfahren enden kann. In bestimmten Ausführungsformen kann die leitfähige Linie opak sein und einen geringeren spezifischen Widerstand haben, als das transparente leitfähige Material. In anderen bestimmten Ausführungsformen können die leitfähigen Linien eine Breite haben, die wesentlich kleiner ist als die Breite der Elektrodenlinien. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Schritte des Verfahrens aus 7 in einer bestimmten Reihenfolge beschreibt und illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Schritte des Verfahrens aus 7 in jeder geeigneten Reihenfolge. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Komponenten beschreibt und illustriert, die bestimmte Schritte des Verfahrens aus 7 ausführen, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Kombinationen geeigneter Komponenten zur Ausführung geeigneter Schritte des Verfahrens aus 7.
Ein Bezug auf ein computerlesbares Speichermedium umfasst hier ein oder mehrere nicht transitorische, greifbare Strukturen mit einem computerlesbaren Speichermedium. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann ein computerlesbares Speichermedium einen halbleiterbasierten oder einen anderen integrierten Schaltkreis (IC) (wie z. B. ein feldprogrammierbares Gatterarray (FPGA) oder ein anwendungsspezifisches IC (ASIC)), eine Festplatte, eine HDD, eine hybride Festplatte (HHD), eine optische Platte, ein optisches Plattenlaufwerk (ODD), eine magnetooptische Platte, ein magnetooptisches Plattenlaufwerk, eine Floppydisk, ein Floppydisklaufwerk (FDD), ein Magnetband, ein holographisches Speichermedium, ein Festkörperlaufwerk (SSD), ein RAM-Laufwerk, eine SD-Karte, ein SD-Laufwerk, oder andere geeignete computerlesbare Speichermedien oder Kombinationen aus zweien oder mehreren derselben beinhalten. Ein Bezug auf ein computerlesbares Speichermedium schließt hier jedes Medium aus, das nach 35 U. S. C. § 101 von der Patentierbarkeit ausgeschlossen ist. Ein Bezug auf ein computerlesbares Speichermedium schließt transitorische Formen der Signalübertragung (wie z. B. sich ausbreitende elektrische oder magnetische Signale als solche) in dem Maße aus, als sie nach 35 U. S. C. § 101 von der Patentierbarkeit ausgeschlossen sind. Ein computerlesbares nicht transitorisches Speichermedium kann flüchtig, nicht flüchtig, oder eine Kombination von flüchtig oder nicht flüchtig sein.
Mit „oder” ist hier ein inklusives Oder und nicht ein exklusives Oder gemeint, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. „A oder B” bedeutet hier daher „A, B oder beides”, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. Darüber hinaus bedeutet „und” sowohl einzeln als auch insgesamt, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. „A und B” bedeutet daher „A und B, sowohl einzeln als auch insgesamt, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt.
Die vorliegende Offenbarung umfasst alle Änderungen, Ersetzungen, Variationen, Abwandlungen und Modifikationen der hier gegebenen Beispielausführungsformen, die ein Fachmann in Betracht ziehen würde. In ähnlicher Weise umfassen die beigefügten Ansprüche ggf. alle Änderungen, Ersetzungen, Variationen, Abwandlungen und Modifikationen der hier gegebenen Beispielausführungsformen, die der Fachmann in Betracht ziehen würde. Darüber hinaus umfasst ein Bezug in den beigefügten Ansprüchen auf eine Vorrichtung oder ein System oder eine Komponente einer Vorrichtung oder eines Systems, die/das dazu eingerichtet ist, eine bestimmte Funktion auszuführen, diese Vorrichtung, dieses System, oder diese Komponente unabhängig davon, ob diese bestimmte Funktion aktiviert, eingeschaltet oder entsperrt ist, solange diese Vorrichtung, dieses System oder diese Komponente dazu eingerichtet ist, diese Funktion auszuführen.

Claims

Berührungssensor, umfassend: eine Vielzahl von Elektroden oder Elektrodenlinien, die jeweils ein oder mehrere Segmente umfassen, wobei jedes der Segmente aus einem im Wesentlichen transparenten leitfähigen Material besteht und sich in einer Richtung erstreckt; und auf oder in einem oder mehreren der Segmente von einer oder von mehreren Elektroden oder Elektrodenlinien, eine leitfähige Linie, die sich in der Richtung des Segments erstreckt, wobei die leitfähige Linie einen niedrigeren spezifischen Widerstand aufweist, als das im Wesentlichen transparente leitfähige Material des Segments, und eine Breite hat, die deutlich geringer ist als die des Segments.
Berührungssensor nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Linie im Wesentlichen opak ist und einem im Wesentlichen randomisierten Pfad längs der Richtung des Segments folgt.
Berührungssensor nach Anspruch 1, wobei jede der Elektrodenlinien umfasst: eine Vielzahl von quadratischen Elektroden, die in einer Linie angeordnet sind; und eine Vielzahl von Brücken, die jeweils zwei angrenzende Elektroden der quadratischen Elektroden miteinander in der Linie koppeln.
Berührungssensor nach Anspruch 3, wobei für jede der Elektrodenlinien sich die leitfähige Linie längs einer Länge der Linie erstreckt und diese überspannt, in der ihre quadratischen Elektroden angeordnet sind.
Berührungssensor nach Anspruch 1, wobei jede der Elektrodenlinien umfasst: eine Vielzahl von rechteckigen Elektroden, die sich in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Richtung des Segments erstrecken, wobei die rechteckigen Elektroden in einer Linie längs der Richtung des Segments angeordnet sind; und eine Vielzahl von Brücken, die jeweils zwei angrenzende Elektroden der rechteckigen Elektroden miteinander in der Linie koppeln.
Berührungssensor nach Anspruch 5, wobei jede Elektrodenlinie des Weiteren eine Vielzahl von Ausbuchtungen umfasst, die sich von den rechteckigen Elektroden und den Brücken ausgehend erstrecken.
Berührungssensor nach Anspruch 6, wobei für jede der Elektrodenlinien die leitfähige Linie sich längs eines Abschnitts einer Länge der rechteckigen Elektroden erstreckt und diese überspannt.
Vorrichtung, umfassend: einen Berührungssensor mit: einer Vielzahl von Elektroden oder Elektrodenlinien, die jeweils ein oder mehrere Segmente umfassen, wobei jedes der Segmente aus einem im Wesentlichen transparenten leitfähigen Material besteht und sich in einer Richtung erstreckt; und auf oder in einem oder in mehreren der Segmente von einer oder von mehreren der Elektroden oder Elektrodenlinien, eine leitfähige Linie, die sich in der Richtung des Segments erstreckt und einen niedrigeren spezifischen Widerstand aufweist, als das im Wesentlichen transparente leitfähige Material des Segments, und eine Breite hat, die deutlich kleiner ist als die des Segments; und ein oder mehrere computerlesbare nicht transitorische Speichermedien mit einer Logik, die dazu eingerichtet ist, bei der Ausführung den Berührungssensor zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die leitfähige Linie im Wesentlichen opak ist und einem im Wesentlichen randomisierten Pfad längs der Richtung des Segments folgt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei jede der Elektrodenlinien umfasst: eine Vielzahl von quadratischen Elektroden, die in einer Linie angeordnet sind; und eine Vielzahl von Brücken, die jeweils zwei angrenzende Elektroden der quadratischen Elektroden miteinander in der Linie koppeln.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei für jede der Elektrodenlinien sich die leitfähige Linie längs einer Länge der Linie erstreckt und diese überspannt, in der ihre quadratischen Elektroden angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei jede der Elektrodenlinien umfasst: eine Vielzahl von rechteckigen Elektroden, die sich in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Richtung des Segments erstrecken, wobei die rechteckigen Elektroden in einer Linie längs der Richtung des Segments angeordnet sind; und eine Vielzahl von Brücken, die jeweils zwei angrenzende Elektroden der rechteckigen Elektroden miteinander in der Linie koppeln.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei jede Elektrodenlinie des Weiteren eine Vielzahl von Ausbuchtungen umfasst, die sich von den rechteckigen Elektroden und den Brücken ausgehend erstrecken.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei für jede der Elektrodenlinien die leitfähige Linie sich längs eines Abschnitts einer Länge der rechteckigen Elektroden erstreckt und diese überspannt.