DE102008050216A1 - Berührungsempfindliche Anzeige mit einzelner Schicht - Google Patents

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Abstract

Ein Berührungssensorfeld mit in derselben Ebene liegenden Berührungssensoren mit einzelner Schicht, hergestellt auf einer einzigen Seite eines Substrats, wird offenbart. Die Treiber- und Abtastleitungen können als spaltenartige Muster in einer ersten Ausrichtung hergestellt sein, und Flecken in einer zweiten Ausrichtung, wobei jedes spaltenartige Muster in der ersten Ausrichtung mit einer getrennten Metallspur im Randbereich des Berührungssensorfeldes verbunden ist, und alle Flecken in jeder von mehreren Zeilen in der zweiten Richtung miteinander verbunden sind, unter Verwendung einer getrennten Metallspur im Randbereich des Berührungssensorfeldes. Die Metallspuren in den Randbereichen können auf derselben Seite des Substrats wie die Flecken und Spalten gebildet sein, aber von den Flecken und spaltenartigen Mustern durch eine dielektrische Schicht getrennt.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Dies bezieht sich im Allgemeinen auf Eingabevorrichtungen für Rechnersysteme und genauer auf ein auf gegenseitiger Kapazität beruhendes Mehrfachberührungssensorfeld, das in der Lage ist, auf einer einzigen Seite eines Substrats hergestellt zu werden.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Viele Arten von Eingabevorrichtungen sind derzeit zum Durchführen von Operationen in einem Rechnersystem erhältlich, wie etwa Knöpfe oder Tasten, Mäuse, Rollkugeln, Berührungssensorfelder, Joysticks, Berührungsbildschirme und Ähnliches. Berührungsbildschirme insbesondere werden immer beliebter, wegen ihrer Einfachheit und Vielseitigkeit in der Bedienung sowie ihres abnehmenden Preises. Berührungsbildschirme können ein Berührungssensorfeld umfassen, das ein klares Feld mit einer berührungsempfindlichen Oberfläche ist. Das Berührungssensorfeld kann vor einem Anzeigebildschirm positioniert sein, so dass die berührungsempfindliche Oberfläche den sichtbaren Bereich des Anzeigebildschirms bedeckt. Berührungsbildschirme können es einem Benutzer ermöglichen, Auswahlen zu machen und einen Cursor einfach durch Berühren des Anzeigebildschirms über einen Finger oder Stift zu bewegen. Im Allgemeinen kann der Berührungsbildschirm die Berührung und Position der Berührung auf dem Anzeigebildschirm erkennen, und das Rechnersystem kann die Berührung interpretieren und danach eine Aktion auf der Grundlage des Berührungsereignisses durchführen.
  • Berührungssensorfelder können als ein Pixelfeld implementiert sein, das durch mehrere Treiberleitungen (z. B. Zeilen) gebildet wird, die mehrere Abtastleitungen (z. B. Spalten) kreuzen, wobei die Treiber- und Abtastleitungen durch ein dielektrisches Material getrennt sind. Ein Beispiel für solch ein Berührungssensorfeld wird in der gleichzeitig anhängigen U.S. Anmeldung 11/650,049 des Anmelders beschrieben, mit dem Titel "Doppelseitiges berührungsempfindliches Feld und Flexschaltungsverbinden", eingereicht am 3. Januar 2007, dessen Inhalt hier per Verweis mit eingebunden wird. Berührungssensorfelder mit Treiber- und Abtastleitungen, die auf der Oberseite und der Unterseite eines einfachen Substrats gebildet werden, können jedoch in der Herstellung teuer sein. Ein Grund für diese zusätzliche Ausgabe ist, dass Dünnfilmverarbeitungsschritte auf beiden Seiten des Glassubstrats durchgeführt werden müssen, was Schutzmaßnahmen für die bearbeitete Seite erfordert, während die andere Seite bearbeitet wird. Ein weiterer Grund sind die Kosten für die Flexschaltungsherstellung und des Verbindens, das benötigt wird, um beide Seiten des Substrats anzuschließen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Dies bezieht sich auf ein im Wesentlichen durchsichtiges Berührungssensorfeld mit in derselben Ebene liegenden Berührungssensoren mit einzelner Schicht, die auf einer einzigen Seite eines Substrats zum Detektieren einzelner oder Mehrfachberühungsereignisse (das Berühren eines oder mehrerer Finger oder anderer Objekte auf einer berührungsempfändlichen Oberfläche an verschiedenen Stellen ungefähr zur gleichen Zeit) hergestellt werden. Um zu vermeiden, im Wesentlichen durchsichtige Treiber- und Abtastleitungen auf gegenüberliegenden Seiten desselben Substrats herstellen zu müssen, können Ausführungsformen der Erfindung die Treiber- und Abtastleitungen auf einer einzelnen Schicht, die in derselben Ebene liegt, auf derselben Seite des Substrats bilden. Die Treiber- und Abtast leitungen können als spaltenartige Muster in einer ersten Ausrichtung hergestellt sein, und als Flecken in einer zweiten Ausrichtung, wobei jedes spaltenartige Muster in der ersten Ausrichtung mit einer getrennten Metallspur im Grenzbereich des Berührungssensorfeldes verbunden ist und alle Flecken in jeder von mehreren Zeilen in der zweiten Ausrichtung miteinander unter Verwendung einer getrennten Metallspur (oder anderen leitenden Materials) im Randbereich des Berührungssensorfeldes verbunden sind. Die Metallspuren in den Randbereichen können auf derselben Seite des Substrats wie die Flecken und Spalten gebildet sein, aber von den Flecken und spaltenartigen Mustern durch eine dielektrische Schicht getrennt. Die Metallspuren können es ermöglichen, dass sowohl die Flecken als auch die spaltenartigen Muster zur selben kurzen Kante des Substrates geleitet werden, so dass eine kleine Flexschaltung mit einem kleinen Bereich auf nur einer Seite des Substrats verbunden werden kann.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1a illustriert eine Teilansicht eines beispielhaften, im Wesentlichen durchsichtigen Berührungssensorfeldes mit in derselben Ebene liegenden Berührungssensoren mit einer einzelnen Schicht auf einer einzigen Seite des Substrats hergestellt, gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
  • 1b illustriert eine Teilansicht eines beispielhaften, im Wesentlichen durchsichtigen Berührungssensorfeldes, das Metallspuren umfasst, die in den Randbereichen des Berührungssensorfeldes verlaufen, gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
  • 1c illustriert eine beispielhafte Verbindung von Spalten und Zeilenflecken mit Metallspuren im Grenzgebiet des Berührungssensorfeldes gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
  • 2a illustriert einen beispielhaften Querschnitt eines Berührungssensorfeldes, das SITO Spuren und Metallspuren zeigt, die durch eine Durchkontaktierung in einem dielektrischen Material verbunden sind, gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
  • 2b ist eine Nahansicht des beispielhaften Querschnitts, der in 2a gezeigt ist, gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
  • 3 illustriert eine Draufsicht einer beispielhaften Spalte und angrenzender Zeilenflecken gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
  • 4a ist ein Diagramm einer x-Koordinate einer Fingerberührung gegenüber wechselseitiger Kapazität, wie sie an einem Pixel gesehen wird, für zwei angrenzende Pixel a-5 und b-5 in einer einzelnen Zeile mit weiten Abständen.
  • 4b ist ein Diagramm einer x-Koordinate einer Fingerberührung gegenüber wechselseitiger Kapazität, wie sie an einem Pixel gesehen wird, für zwei angrenzende Pixel a-5 und b-5 in einer einzelnen Zeile mit weiten Abständen, wobei Rauminterpolation gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung zur Verfügung gestellt wurde.
  • 4c illustriert eine Draufsicht einer beispielhaften Spalte und eines angrenzenden Zeilenfleckenmusters, das für größere Pixelbeabstandungen nützlich ist, gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
  • 5 illustriert eine beispielhafte Aufeinanderschichtung von SITO auf einem Berührungssensorfeldsubstrat, das mit einem Abdeckungsglas verbunden ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 6 illustriert ein beispielhaftes Rechnersystem, das mit einem Berührungssensorfeld betrieben werden kann, gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
  • 7a illustriert ein beispielhaftes Mobiltelefon, das ein Berührungssensorfeld und ein Rechnersystem umfassen kann, gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
  • 7b illustriert einen beispielhaften digitalen Audio-/Videospieler, der ein Berührungssensorfeld und ein Rechnersystem umfassen kann, gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
  • In der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen wird auf die angehängten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil davon bilden, und in denen es durch Illustrierung spezifischer Ausführungsformen gezeigt wird, in denen die Erfindung praktiziert werden kann. Es muss verstanden werden, dass andere Ausführungsformen verwendet werden können und strukturelle Veränderungen gemacht werden können, ohne vom Bereich der Ausführungsformen dieser Erfindung abzuweichen.
  • Dies bezieht sich auf ein im Wesentlichen durchsichtiges Berührungssensorfeld mit in einer Ebene liegenden Berührungssensoren mit einzelner Schicht auf einer einzigen Seite eines Substrats hergestellt, zum Detektieren eines einzelnen oder Mehrfachberührungsereignisses (des Berührens eines oder mehrerer Finger oder andere Objekte auf einer berührungsempfindlichen Oberfläche an unterschiedlichen Stellen etwa zur selben Zeit). Um zu Vermeiden, im Wesentlichen durchsichtige Treiber- und Abtastleitungen auf gegenüberliegenden Seiten desselben Substrats herstellen zu müssen, können Ausführungsformen der Erfindung die Treiber- und Abtastleitungen auf einer in der gleichen Ebene liegenden einzelnen Schicht auf derselben Seite des Substrat bilden. Die Treiber- und Abtastleitungen können als spaltenartige Muster in einer ersten Ausrichtung und Flecken in einer zweiten Ausrichtung hergestellt werden, wobei jedes spaltenartige Muster in der ersten Ausrichtung mit einer getrennten Metallspur im Randbereich des Berührungssensorfeldes verbunden ist, und alle Flecken in jeder der mehreren Zeilen in der zweiten Ausrichtung miteinander unter Verwendung einer getrennten Metallspur (oder anderen leitenden Materials) im Randbereich des Berührungssensorfeldes miteinander verbunden sind. Die Metallspuren in den Randbereichen können auf derselben Seite des Substrats wie die Flecken oder Spalten gebildet sein, aber von den flecken- und spaltenartigen Muster durch eine dielektrische Schicht getrennt sein. Die Metallschichten können es sowohl den Flecken als auch den spaltenartigen Muster ermöglichen, zum selben kurzen Ende des Substrats geleitet zu werden, so dass eine kleine Flexschaltung mit einem kleinen Bereich auf nur einer Seite des Substrats verbunden wird.
  • Obwohl manche Ausführungsformen dieser Erfindung hier im Hinblick auf auf wechselseitige Kapazität beruhende Mehrfachberührungssensorfelder beschrieben wird, sollte es verstanden werden, dass Ausführungsformen dieser Erfindung nicht diesbezüglich beschränkt sind, sondern zusätzlich auf Eigenkapazitätssensorfelder und Einfachberührungssensorfelder anwendbar sind. Weiterhin sind Ausführungsformen dieser Erfindung, obwohl die Berührungssensoren im Sensorfeld hier im Hinblick auf ein orthogonales Feld von Berührungssensoren mit Zeilen und Spalten beschrieben sein mag, nicht auf orthogonale Felder beschränkt, sondern sind im Allgemeinen auf Berührungssensoren anwendbar, die in irgendeiner Anzahl von Dimensionen und Ausrichtungen angeordnet sind, einschließlich diagonaler, in konzentrischen Kreisen angeordneter, dreidimensionaler und zufälliger Ausrichtungen.
  • 1a illustriert eine Teilansicht eines beispielhaften, im Wesentlichen durchsichtigen Berührungssensorfeldes 100 mit in derselben Ebene liegenden Berührungssensoren mit einzelner Schicht, die auf einer einzelnen Seite des Substrats hergestellt sind, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Im Beispiel von 1a wird das Berührungssensorfeld 100 mit acht Spalten (bezeichnet a bis h) und sechs Zeilen (bezeichnet 1 bis 6) gezeigt, obwohl verstanden werden sollte, dass irgendeine Anzahl von Spalten und Zeilen verwendet werden kann. Die Spalten a bis h können im Allgemeinen säulenartig in ihrer Form sein, obwohl im Beispiel von 1a eine Seite jeder Spalte versetzte Kanten und Einbuchtungen umfasst, die dazu entworfen wurden, getrennte Abschnitte in jeder Spalte zu erzeugen. Jede der Zeilen 1 bis 6 kann aus einer Mehrzahl unterschiedlicher Flecken oder Felder gebildet werden, wobei jeder Flecken eine Spur des gleichen Materials wie der Fleck umfasst und zu einem Randbereich des Berührungssensorfeldes 100 geleitet wird, um es allen Flecken in einer bestimmten Zeile zu ermöglichen, miteinander durch Metallspuren (in 1a nicht gezeigt) verbunden zu werden, die in den Randgebieten verlaufen. Diese Metallspuren können auf ein kleines Gebiet auf einer Seite des Berührungssensorfeldes 100 geleitet werden und mit einer Flexschaltung 102 verbunden werden. Wie im Beispiel von 1a gezeigt, können die Flecken, die die Zeilen bilden, in einer im Allgemeinen pyramidenförmigen Konfiguration angeordnet werden. In 1a z. B. sind die Flecken für die Zeilen 1 bis 3 zwischen den Spalten a und b in einer invertierten Pyramidenkonfiguration angeordnet, während die Flecken für die Zeilen 4 bis 6 zwischen den Spalten a und b in einer aufrechten Pyramidenkonfiguration angeordnet sind.
  • Die Spalten und Flecken von 1a können in einer in der gleichen Ebene liegenden einzelnen Schicht des leitenden Materials gebildet werden. In Berührungsbildschirmsausführungsformen kann das leitende Material ein im Wesentlichen durchsichtiges Material wie etwa Einzelschicht-Indium Zinnoxid (Singlelayer Indium Tin Oxide SITO) sein, obwohl andere Materialien auch verwendet werden können. Die SITO Schicht kann entweder auf der Rückseite eines Abdeckungsglases oder auf der Oberseite eines getrennten Substrats gebildet werden. Obwohl hier auf SITO Bezug genommen sein mag, aus Gründen der Vereinfachung der Offenbarung, sollte verstanden werden, dass andere leitende Materialien auch verwendet werden können, gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
  • 1b illustriert eine Teilansicht eines beispielhaften, im Wesentlichen durchsichtigen Berührungssensorfelds 100 einschließlich Metallspuren 104 und 106, die in den Randgebieten des Berührungssensorfeldes verlaufen, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Man beachte, dass die Randbereiche in 1b aus Klarheitsgründen vergrößert sind. Jede Spalte a bis h kann die SITO Spur 108 umfassen, die es der Spalte ermöglicht, mit einer Metallspur durch eine Durchkontaktierung (in 1b nicht gezeigt) verbunden zu werden. Eine Seite jeder Spalte umfasst versetzte Kanten 114 und Einbuchtungen 116, die dazu entworfen wurden, getrennte Abschnitte in jeder Spalte zu erzeugen. Jeder Zeilenflecken 1 bis 6 kann die SITO Spur 110 umfassen, die es dem Flecken ermöglicht, mit einer Metallspur durch eine Durchkontaktierung (in 1b nicht dargestellt) verbunden zu werden. Die SITO Spuren 110 können es jedem Flecken in einer bestimmten Zeile erlauben, zusammen selbst verbunden zu sein. Da alle Metallspuren 104 und 106 auf der gleichen Schicht gebildet sind, können alle zur gleichen Flexschaltung 102 geleitet werden.
  • Wenn das Berührungssensorfeld 100 als ein auf wechselseitige Kapazität beruhendes Berührungssensorfeld betrieben wird, können entweder die Spalten a bis h oder die Zeilen 1 bis 6 mit einem oder mehreren Stimulationssignalen gesteuert werden, und streuende elektrische Feldlinien können sich zwischen Gebieten angrenzender Spalten und Zeilenfelder bilden. In 1b sollte es verstanden werden, dass, obwohl nur die elektrischen Feldlinien 112 zwischen der Spalte a und dem Zeilenflecken 1 (a-1) zu Illustrationszwecken gezeigt werden, elektrische Feldlinien sich zwischen anderen angrenzenden Spalten und Zeilenflecken (z. B. a-2, b-4, g-5, usw.) bilden können, abhängig davon, welche Spalten oder Zeilen gerade stimuliert werden. Somit sollte es verstanden werden, dass jedes Spalten-Zeilenfleckenpaar (z. B. a-1, a-2, b-4, g-5, usw.) einen Zwei-Elektroden-Pixel oder Sensor darstellen kann, bei dem Ladung auf die Abtastelektrode von der Treiberelektrode gekoppelt werden kann. Wenn ein Finger über einem dieser Pixel aufsetzt, werden manche der streuenden elektrischen Feldlinien, die sich über die Abdeckung des Berührungssensorfelds hinaus erstrecken, durch den Finger blockiert, wodurch die Menge an Ladung, die auf die Abtastelektrode gekoppelt ist, reduziert wird. Diese Reduktion in der Menge gekoppelter Ladung kann als Teil des Bestimmens eines resultierenden "Bildes" der Berührung detektiert werden. Es sollte bemerkt werden, dass in wie in 1b gezeigten Aufbauten von auf wechselseitiger Kapazität beruhenden Berührungssensorfeldern keine separate Referenzmasse benötigt wird, so dass keine zweite Schicht auf der Rückseite des Substrats oder auf einem separaten Substrat benötigt wird.
  • Das Berührungssensorfeld 100 kann auch als auf Selbstkapazität beruhendes Berührungssensorfeld betrieben werden. In so einer Ausführungsform kann eine Referenzmassenebene auf der Rückseite des Substrats gebildet werden, auf derselben Seite wie die Flecken und Spalten, aber von den Flecken und Spalten durch ein Dielektrikum getrennt, oder auf einem separaten Substrat. In einem auf Eigenkapazität beruhenden Berührungssensorfeld hat jeder Pixel oder jeder Sensor eine Eigenkapazität zur Referenzmasse, die wegen der Anwesenheit eines Fingers geändert werden kann. In Eigenkapazitätsausführungsformen kann die Eigenkapazität der Spalten a bis h unabhängig abgetastet werden und die Eigenkapazität der Zeilen 1 bis 6 kann auch unabhängig abgetastet werden.
  • 1c illustriert eine beispielhafte Verbindung von Spalten und Zeilenflecken mit Metallspuren im Randbereich des Berührungssensorfelds gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 1c stellt "Detail A" dar, wie es in 1b gezeigt ist, und zeigt die Spalte "a" und die Zeilenflecken 4 bis 6 mit den Metallspuren 118 durch SITO Spuren 108 und 110 verbunden. Da die SITO Spuren 108 und 110 von den Metallspuren 118 durch ein dielektrisches Material getrennt sind, ermöglichen es Durchkontaktierungen 120, die im dielektrischen Material ausgebildet sind, den SITO Spuren, sich an die Metallspuren anzuschließen.
  • 2a illustriert einen beispielhaften Querschnitt des Berührungssensorfelds 200, der die SITO Spur 208 und die Metallspuren 218 durch die Durchkontaktierung 220 im dielektrischen Material 222 verbunden zeigt, gemäß Ausführungsformen der Erfindung. 2a stellt die Ansicht B-B wie in 1c gezeigt dar.
  • 2b ist eine Nahansicht des in 2a gezeigten beispielhaften Querschnitts gemäß Ausführungsformen der Erfindung. 2b zeigt eine beispielhafte Ausführungsform, wobei die SITO Spur 208 einen Leitungswiderstand von etwa 155 Ohm pro Quadrat Maximum hat. In einer Ausführungsform kann das Dielektrikum 222 ungefähr 1500 Ångström an organischen SiO2 sein, das bei einer höheren Temperatur verarbeitet wird und es der SITO Schicht daher ermöglicht, mit höherer Qualität gesputtet zu werden. In einer anderen Ausführungsform kann das Dielektrikum 222 ungefähr 3,0 Mikrometer eines organischen Polymer sein. Die 1500 Ångström anorganischen SiO2 können für Berührungssensorfelder verwendet werden, die klein genug sind, dass die Kreuzungskapazität (zwischen der SITO Spur 208 und den Metallspuren 218) kein Problem ist.
  • Für größere Berührungssensorfelder (mit einer diagonalen Abmessung von etwa 3,5" oder größer) kann Kreuzkapazität ein Problem sein, weil es ein Fehlersignal erzeugt, welches nur teilweise kompensiert werden kann. Somit kann für größere Berührungssensorfelder eine dickere dielektrische Schicht 222 mit einer niedrigeren dielektrischen Konstante wie etwa 3,0 Mikrometer eines organischen Polymers verwendet werden, um die Kreuzkapazität zu verringern. Die Verwendung einer dickeren dielektrischen Schicht kann jedoch die SITO Schicht dazu zwingen, bei einer niedrigen Temperatur gesputtet zu werden, was zu einer geringeren optischen Qualität und einem höheren Leitungswiderstand führt.
  • Unter Bezugnahme noch mal auf das Beispiel von 1c können die Spaltenkanten 114 und Zeilenflecken 4 bis 6 in der x-Dimension versetzt sein, weil Platz für die SITO Spuren 110 gemacht werden muss, die die Zeilenflecken 4 und 5 verbinden. (Es sollte verstanden werden, dass der Zeilenflecken im Beispiel der 1c in Wirklichkeit zwei zusammen klebende Flecken ist.) Um optimale Berührungssensitivität zu erreichen, kann es wünschenswert sein, das Gebiet der Elektroden in den Pixeln a-6, a-5 und a-4 auszugleichen. Wenn jedoch die Spalte "a" linear gehalten würde, kann der Zeilenflecken 6 schlanker als der Zeilenflecken 5 oder 6 sein und ein Ungleichgewicht würde zwischen den Elektroden der Pixel a-6 erzeugt werden.
  • 3 illustriert eine Draufsicht einer beispielhaften Spalte und angrenzende Zeilenflecken gemäß Ausführungsformen der Erfindung. Es kann im Allgemeinen wünschenswert sein, die Charakteristik wechselseitiger Kapazität der Pixel a-4, a-5 und a-6 relativ konstant zu machen, um eine relativ einheitliche z-Richtungsberührungssensitivität zu erzeugen, die innerhalb des Bereichs der Berührungsabtastschaltung bleibt. Dementsprechend sollten die Spaltenbereiche a4, a5 und a6 etwa die gleichen sein wie die Zeilenfleckenbereiche 4, 5 und 6. Um dies zu erreichen, können die Spaltenabschnitte a4 und a5 und die Zeilenflecken 4 und 5 in der y-Richtung im Vergleich zum Spaltenabschnitt a6 und zum Zeilenflecken 6 geschrumpft werden, so dass der Bereich des Spaltensegments a4 mit dem Bereich der Spaltensegmente a5 und a6 übereinstimmt. Mit anderen Worten wird der Pixel a4-4 breiter aber kürzer als der Pixel a6-6, welcher schmäler aber höher wird.
  • Es sollte aus den oben erwähnten Figuren offensichtlich sein, dass die rohe Raumsensitivität etwas verzerrt sein kann. Mit anderen Worten kann zum Beispiel, weil die Pixel oder Sensoren leicht verzogen oder in der x-Richtung nicht ausgerichtet sein mögen, die x-Koordinate eines maximierten Berührungsereignisses auf dem Pixel a-6 (z. B. ein Finger direkt über dem Pixel a-6 abgesetzt) leicht von der x-Koordinate eines maximierten Berührungsereignisses auf dem Pixel a-4 verschieden sein. Dementsprechend kann in Ausführungsformen der Erfindung diese Nicht-Ausrichtung in einem Softwarealgorithmus entzerrt werden, um die Pixel neu abzubilden, und die Verzerrung zu beseitigen.
  • Obwohl eine typische Berührungsfeldgitterdimension Pixel auf 5,0 mm Mittelpunkten angeordnet haben kann, kann ein weiter gespreiztes Gitter mit etwa 6,0 mm Mittelpunkten z. B. wünschenswert sein, um die Gesamtzahl an elektrischen Verbindungen im Berührungssensorfeld zu reduzieren. Das Ausspreizen des Sensormusters kann jedoch fehlerhaftes Berührungslesen hervorrufen.
  • 4a ist ein Diagramm einer x-Koordinate einer Fingerberührung gegenüber wechselseitiger Kapazität, wie sie am Pixel gesehen wird, für zwei angrenzende Pixel a-5 und b-5 in einer einzelnen Zeile mit weiten Abständen. In 4a stellt das Diagramm 400 die wechselseitige Kapazität dar, wie sie am Pixel a-5 gesehen wird, wenn sich die Fingerberührung kontinuierlich von links nach rechts bewegt, und das Diagramm 402 stellt die wechselseitige Kapazität dar, wie sie am Pixel b-5 gesehen wird, wenn sich die Fingerberührung kontinuierlich von links nach rechts bewegt. Wie erwartet wird ein Abfall in der wechselseitigen Kapazität 404 beim Pixel a-5 beobachtet, wenn die Fingerberührung direkt über den Pixel a-5 hinweg geht, und ein ähnlicher Abfall in der wechselseitigen Kapazität 406 wird beim Pixel b-5 beobachtet, wenn die Fingerberührung direkt über den Pixel b-5 hinweg geht. Wenn die Leitung 408 eine Schwelle zum Detektieren eines Berührungsereignisses darstellt, illustriert die 4a, dass, obwohl der Finger nie von der Oberfläche des Berührungssensorfeldes abgehoben wird, es bei 410 fehlerhaft den Anschein haben kann, dass der Finger momentan von der Oberfläche abgehoben wurde. Diese Stelle 410 kann einen Punkt etwa auf halbem Weg zwischen zwei ausgespreizten Pixeln darstellen.
  • 4b ist ein Diagramm einer x-Koordinate einer Fingerberührung gegenüber wechselseitiger Kapazität, wie sie am Pixel gesehen wird, für zwei angrenzende Pixel a-5 und b-5 in einer einzelnen Zeile mit weiten Abständen, wobei eine Rauminterpolation zur Verfügung gestellt wurde, gemäß Ausführungsformen der Erfindung. Wie erwartet wird ein Abfall in der wechselseitigen Kapazität 404 beim Pixel a-5 beobachtet, wenn die Fingerberührung direkt über den Pixel a-5 hinweg geht, und ein ähnlicher Abfall in der wechselseitigen Kapazität 406 wird am Pixel b-5 beobachtet, wenn die Fingerberührung direkt über den Pixel b-5 hinweg geht. Man beachte jedoch, dass der Anstieg und der Abfall im Wert der wechselseitigen Kapazität gradueller als in der 4a auftritt. Wenn die Leitung 408 eine Schwelle für das Detektieren eines Berührungsereignisses darstellt, illustriert die 4b, dass, wenn sich der Finger von links nach rechts über die Pi xel a-5 und b-5 bewegt, ein Berührungsereignis an einem der Pixel a-5 oder b-5 immer detektiert wird. Mit anderen Worten ist dieses "Verwischen" von Berührungsereignissen hilfreich, um den Anschein eines falschen Nicht-Berührungs-Lesens zu vermeiden.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Dicke des Abdeckungsglases für das Berührungssensorfeld erhöht werden, um einen Teil oder das Ganze räumliche Verwischen oder Filtern, wie es in 4b gezeigt ist, zu erzeugen.
  • 4c illustriert eine Draufsicht eines beispielhaften Musters einer Spalte und eines angrenzenden Zeilenfleckens, das für größere Pixelabstände nützlich ist, gemäß Ausführungsformen der Erfindung. 4c illustriert eine beispielhafte Ausführungsform, in der Sägezahnelektrodenkanten 412 innerhalb eines in x-Richtung verlängerten Pixels verwendet werden. Die Sägezahnelektrodenkanten können es streuenden elektrischen Feldlinien 414 erlauben, über ein größeres Gebiet in der x-Richtung vorhanden zu sein, so dass ein Berührungsereignis durch den gleichen Pixel über eine größere Entfernung in der x-Richtung detektiert werden kann. Es sollte verstanden werden, dass die Sägezahnkonfiguration von 4c nur beispielhaft ist, und dass andere Konfigurationen, wie etwa Serpentinenkanten und Ähnliches auch verwendet werden können. Diese Konfigurationen können weiterhin die Berührungsmuster verwischen und ein zusätzliches räumliches Filtern und eine Interpolation zwischen angrenzenden Pixeln, wie sie in 4b gezeigt sind, erzeugen.
  • 5 illustriert einen beispielhaften Aufbau von SITO auf einem Berührungssensorfeldsubstrat, das mit einem Abdeckungsglas verbunden ist, gemäß Ausführungsformen der Erfindung. Der Aufbau kann das Berührungssensorfeldsubstrat 500 umfassen, welches aus Glas gebildet werden kann, auf dem ein antireflexiver (AR) Film 510 auf einer Seite gebildet werden kann, und Metall 502 kann auf der anderen Seite abgelagert und musterförmig angeordnet werden, um die Busleitungen in den Randbereichen zu bilden. Das Metall 502 kann einen Leitungswider stand von 0,8 Ohm pro Quadrat Maximum haben. Die isolierende Schicht 504 kann dann über dem Substrat 500 und dem Metall 502 abgelagert werden. Die Isolationsschicht kann z. B. SiO2 mit einer Dicke von 1500 Ångström sein oder 3 Mikrometern organischen Polymers. Photolithographie kann verwendet werden, um die Durchkontaktierungen 506 im Isolator 504 zu bilden, und leitendes Material 508 kann dann auf dem Isolator und dem Metall 502 abgelagert und musterförmig angeordnet werden. Die einzelne Schicht leitenden Materials 508, die aus transparentem leitendem Material wie etwa ITO mit einem Leitungswiderstand von 155 Ohm pro Quadrat Maximum gebildet werden kann, kann durchsichtiger als Anordnungen mit mehreren Schichten sein, und sie kann einfacher in der Herstellung sein. Die Flexschaltung 512 kann mit dem leitenden Material 508 und dem Metall 502 unter Verwendung eines Klebstoffs 514, wie etwa eines anisotropischen, leitenden Films (ACF) verbunden werden. Die ganze Untereinheit kann dann mit dem Abdeckungsglas 516 und der Schwarzmaske 512 unter Verwendung eines Klebstoffs 518, wie etwa einem drucksensitiven Klebstoff (PSA) verbunden werden.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann das Metall, der Isolator, das leitende Material wie oben beschrieben, direkt auf der Rückseite des Abdeckungsglases gebildet werden
  • 6 illustriert ein beispielhaftes Rechnersystem 600, das mit dem oben beschriebenen Berührungssensorfeld betrieben werden kann, gemäß Ausführungsformen der Erfindung. Der Berührungsbildschirm 642, der das Berührungssensorfeld 624 und die Anzeigevorrichtung 640 (z. B. ein LCD Modul) umfassen kann, kann mit anderen Komponenten im Rechnersystem 600 durch Verbinder verbunden sein, die auf dem Berührungsfeld integral ausgebildet sind, oder unter Verwendung von Flexschaltungen. Das Rechnersystem 600 kann einen oder mehrere Feldprozessoren 602 und Peripheriegeräte 604 umfassen, und das Felduntersystem 606. Der eine oder die mehreren Prozessoren 602 können z. B. ARM968 Prozessoren oder andere Prozessoren mit ähnlicher Funktionalität und ähnlichen Fä higkeiten sein. In anderen Ausführungsformen kann die Feldprozessorfunktionalität jedoch stattdessen durch dedizierte Logik wie etwa einer Zustandsmaschine implementiert sein. Die Peripheriegeräte 604 können umfassen, aber sind nicht begrenzt auf, Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) oder andere Arten von Speichern, Wachhundzeitgeber und Ähnliches.
  • Das Felduntersystem 606 kann umfassen, aber ist nicht beschränkt auf, einen oder mehrere analoge Kanäle 608, Kanalscanlogik 610 und Treiberlogik 614. Die Kanalscanlogik 610 kann auf den RAM 612 zugreifen, autonom Daten aus den analogen Kanälen lesen und Steuerung für die analogen Kanäle zur Verfügung stellen. Diese Steuerung kann Multiplexen oder sonstiges Verbinden der Abtastleitungen des Berührungssensorfelds 624 mit den analogen Kanälen 608 umfassen. Darüber hinaus kann die Kanalscanlogik 610 die Treiberlogik und Stimulationssignale steuern, die selektiv auf die Treiberleitungen des Berührungssensorfelds 624 angewendet werden. In manchen Ausführungsformen können das Felduntersystem 606, der Feldprozessor 602 und die Peripheriegeräte 604 in eine einzige, anwendungs-spezifische, integrierte Schaltung (ASIC) integriert sein.
  • Die Treiberlogik 614 kann mehrere Felduntersystemausgaben 616 liefern, und sie kann eine proprietäre Schnittstelle aufweisen, die einen Hochspannungstreiber 618 steuert. Der Hochspannungstreiber 618 kann Pegelverschiebung von einem niedrigen Spannungspegel (z. B. komplementäre Metalloxidhalbleiter (CMOS Pegel) zu einem höheren Spannungspegel zur Verfügung stellen, wodurch ein besseres Signal/Rausch-(S/N) Verhältnis zu Zwecken der Rauschreduzierung zur Verfügung gestellt wird. Die Felduntersystemausgaben 616 können an den Dekoder 620 und den Pegelverschieber/-treiber 638 geschickt werden, die selektiv eine oder mehrere Hochspannungstreiberausgaben mit einer oder mehreren Feldzeilen oder Treiberleitungseingaben 622 durch eine proprietäre Schnittstelle verbinden und die Verwendung von weniger Hochspannungstreiberleitungen im Hochspannungstreiber 618 ermöglichen kann. Jede Feldzeileneingabe 622 kann eine oder mehrere Treiberleitungen im Berührungssensorfeld 624 steuern. In manchen Aus führungsformen können der Hochspannungstreiber 618 und der Dekoder 620 in eine einzige ASIC integriert sein. In anderen Ausführungsformen können jedoch der Hochspannungstreiber 618 und der Dekoder 620 in die Treiberlogik 614 integriert sein, und in nochmals anderen Ausführungsformen können der Hochspannungstreiber 618 und der Dekoder 620 vollständig eliminiert sein.
  • Das Rechnersystem 600 kann auch den Hostprozessor 628 umfassen, zum Empfangen von Ausgaben vom Feldprozessor 602 und zum Durchführen von Aktionen auf der Grundlage der Ausgaben, die das Bewegen eines Objekts wie etwa eines Cursors oder Zeigers, Scrollen oder Schwenken, Anpassen von Steuerungseinstellungen, Öffnen einer Datei oder eines Dokuments, Betrachten eines Menüs, Treffen einer Auswahl, Ausführen von Anweisungen, Betreiben eines Peripheriegeräts, das mit dem Hostgerät verbunden ist, Beantworten eines Telefonanrufs, Aufsetzen eines Telefonanrufs, Beenden eines Telefonanrufs, Ändern der Lautstärke oder der Audioeinstellungen, Speichern von Informationen, die sich auf Telefonkommunikationen beziehen, wie etwa Adressen, häufig gewählte Nummern, empfangene Anrufe, verpasste Anrufe, Einloggen in einen Computer oder ein Computernetzwerk, autorisierten Einzelpersonen Zugang zu beschränkten Bereichen des Computers oder Computernetzwerk Erlauben, Laden eines Benutzerprofils, das mit der bevorzugten Anordnung eines Benutzers des Computerdesktops assoziiert ist, Erlauben von Zugang zu Webinhalt, Starten eines bestimmten Programms, Verschlüsseln oder Dekodieren einer Nachricht und/oder Ähnliches umfassen können, aber nicht darauf beschränkt sind. Der Hostprozessor 628 kann auch zusätzliche Funktionen durchführen, die sich nicht auf Feldverarbeitung beziehen, und er kann mit dem Programmspeicher 632 und der Anzeigevorrichtung 640, wie etwa einem LCD verbunden sein, um eine Benutzerschnittstelle (UI) einem Benutzer der Vorrichtung zur Verfügung zu stellen.
  • Das oben beschriebene Berührungssensorfeld kann vorteilhafterweise im System aus 6 verwendet werden, um ein platzeffizientes Berührungssensorfeld und eine UI zur Verfügung zu stellen, die weniger kostet, leichter herstellbar ist und in existierende mechanische Steuerungskonturen (dieselbe physische Hülle) passen.
  • 7a illustriert ein beispielhaftes Mobiltelefon 736, das Aufbauten mit dem Berührungssensorfeld 724 und der Anzeigevorrichtung 730 (optional unter Verwendung des PSA 734 verbunden) und das oben beschriebene Rechnersystem umfassen kann, gemäß Ausführungsformen der Erfindung. 7b illustriert den beispielhaften digitalen Audio-/Videospieler 740, der Aufbauten mit dem Berührungssensor 724 und der Anzeigevorrichtung 730 (optional unter Verwendung des PSA 734 verbunden) und das oben beschriebene Rechnersystem umfassen kann, gemäß Ausführungsformen der Erfindung. Das Mobiltelefon und der digitale Audio-/Videospieler der 7a und 7b können vorteilhafterweise vom oben beschriebenen Berührungssensorfeld profitieren, weil das Berührungssensorfeld es diesen Vorrichtungen ermöglichen kann, kleiner und weniger teuer zu sein, was wichtige Verbraucherfaktoren sind, die eine signifikante Wirkung auf die Verbraucherattraktivität und den kommerziellen Erfolg haben kann.
  • Obwohl Ausführungsformen dieser Erfindung vollständig mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen beschrieben wurden, sollte bemerkt werden, dass verschiedene Änderungen und Modifizierungen für die Fachleute offensichtlich sein werden. Solche Veränderungen und Modifizierungen sind als vom Bereich von Ausführungsformen dieser Erfindung, wie sie durch die angehängten Ansprüche definiert ist, umfasst zu verstehen.

Claims (33)

  1. Berührungssensorfeld, umfassend: eine Mehrzahl von Spalten eines leitenden Materials, die auf einer einzelnen Schicht gebildet sind und auf einer Seite eines Substrats gehalten werden; und eine Mehrzahl von Flecken des leitenden Materials, die auf derselben Seite des Substrats, wie die Mehrzahl von Spalten gehalten werden, wobei die Mehrzahl von Flecken auf derselben Schicht wie die Mehrzahl von Spalten gebildet ist, angrenzend an die Mehrzahl von Spalten und in einer Mehrzahl von Zeilen angeordnet, jeder Flecken in einer bestimmten Zeile zusammen verbunden; wobei jeder aus der Mehrzahl von Flecken und jede aus der Mehrzahl von Spalten einen Abschnitt eines kapazitiven Sensors bilden.
  2. Berührungssensorfeld gemäß Anspruch 1, wobei jeder Flecken zusammen mit einem Abschnitt einer Spalte, die dem Abschnitt benachbart ist, einen Sensor auf der Grundlage wechselseitiger Kapazität bildet.
  3. Berührungssensorfeld gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend: eine auf einem Substrat gestützte Massebene; wobei jede Mehrzahl von Flecken, die in einer Zeile zusammen angeordnet sind, zusammen mit der Masseebene einen Sensor auf der Grundlage von Eigenkapazität bildet, und jede der Mehrzahl von Spalten zusammen mit der Masseebene einen Sensor auf der Grundlage von Eigenkapazität bildet.
  4. Berührungssensorfeld gemäß Anspruch 1, wobei die Spalten mit Einbuchtungen und versetzen Kanten gebildet sind, um die Abschnitte der Spalten zu bilden.
  5. Berührungssensorfeld gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Mehrzahl von leitenden Spuren in einem Randbereich des Substrats, die zum Liefern einer Verbindung an jeden Flecken in einer bestimmten Zeile und zum Liefern einer Verbindung an jede Spalte konfiguriert sind.
  6. Berührungssensorfeld gemäß Anspruch 5, wobei die Mehrzahl an leitenden Spuren auf dem Substrat gebildet ist, und die Mehrzahl von Spalten und Flecken über der Mehrzahl an leitenden Spuren gebildet ist, aber durch ein dielektrisches Material getrennt.
  7. Berührungssensorfeld gemäß Anspruch 6, weiterhin umfassend Durchkontaktierungen, die im dielektrischen Material gebildet sind, zum Bereitstellen der Verbindungen zwischen den Spalten und leitenden Spuren und den Flecken und den leitenden Spuren.
  8. Berührungssensorfeld gemäß Anspruch 1, wobei das leitenden Material Indium Zinnoxid (ITO) ist.
  9. Berührungssensorfeld gemäß Anspruch 5, wobei die leitenden Spuren aus Metall gebildet sind.
  10. Berührungssensorfeld gemäß Anspruch 1, wobei das Substrat ein Deckmaterial für eine berührungsempfindliche Vorrichtung ist.
  11. Berührungssensorfeld gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend ein Deckmaterial für eine berührungsempfindliche Vorrichtung, das mit dem Substrat verbunden ist.
  12. Berührungssensorfeld gemäß Anspruch 5, wobei die Mehrzahl an leitenden Spuren auf einer einzigen Seite des Substrats zum Verbinden mit einer Flexschaltung geführt sind.
  13. Berührungssensorfeld gemäß Anspruch 1, wobei jeder Flecken und benachbarte Spaltenabschnitt ungefähr dasselbe Oberflächengebiet haben.
  14. Berührungssensorfeld gemäß Anspruch 1, wobei jeder Sensor in eine x-Richtung verlängert ist, um räumliches Verwischen zu erzeugen.
  15. Berührungssensorfeld gemäß Anspruch 1, wobei das Berührungssensorfeld in ein Rechnersystem integriert ist.
  16. Berührungssensorfeld gemäß Anspruch 1, wobei das Rechnersystem in ein Mobiltelefon integriert ist.
  17. Berührungssensorfeld gemäß Anspruch 1, wobei das Rechnersystem in einen digitalen Medienspieler integriert ist.
  18. Verfahren zum Bilden eines Berührungssensorfeldes, umfassend: Bilden einer Mehrzahl von Spalten von leitendem Material auf einer einzigen Schicht auf einer Seite eines Substrats; Bilden einer Mehrzahl von Flecken des leitenden Materials auf derselben Seite des Substrats wie die Mehrzahl von Spalten und auf derselben Schicht wie die Mehrzahl von Spalten, angrenzend an die Mehrzahl von Spalten und in einer Mehrzahl von Zeilen angeordnet; Verbinden eines jeden Fleckens in einer bestimmten Zeile zusammen; und Bilden eines Teils eines kapazitiven Sensors aus jedem aus der Mehrzahl von Flecken und jeder aus der Mehrzahl von Spalten.
  19. Verfahren gemäß Anspruch 18, weiterhin umfassend Bilden eines Sensors auf der Grundlage wechselseitiger Kapazität aus jedem Flecken zusammen mit einem Abschnitt einer dem Flecken benachbarten Spalte.
  20. Verfahren gemäß Anspruch 18, weiterhin aufweisend: Bilden einer Masseebene auf dem Substrat; und Bilden eines auf Eigenkapazität beruhenden Sensors aus jeder Vielzahl von Flecken, die in einer Zeile angeordnet sind, zusammen mit der Masseebene, und aus jeder aus der Mehrzahl von Spalten zusammen mit der Masseebene.
  21. Verfahren gemäß Anspruch 18, weiterhin aufweisend Bilden der Spalten mit Einbuchtungen und versetzen Kanten, um die Abschnitte der Spalten zu bilden.
  22. Verfahren gemäß Anspruch 18, weiterhin aufweisend Bilden einer Mehrzahl von leitenden Spuren in einem Randgebiet des Substrats, um eine Verbindung jedem Flecken in einer bestimmten Zeile zur Verfügung zu stellen und eine Verbindung jeder Spalte zur Verfügung zu stellen.
  23. Verfahren gemäß Anspruch 22, weiterhin umfassend Bilden der Mehrzahl von leitenden Spuren auf dem Substrat und Bilden der Mehrzahl von Spalten und Flecken über der Mehrzahl von leitenden Spuren, aber getrennt durch ein dielektrisches Material.
  24. Verfahren gemäß Anspruch 23, weiterhin umfassend Bilden von Durchkontaktierungen im dielektrischen Material, um Verbindungen zwischen den Spalten und leitenden Spuren und den Flecken und den leitenden Spuren zur Verfügung zu stellen.
  25. Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei das leitende Material Indium Zinnoxid (ITO) umfasst.
  26. Verfahren gemäß Anspruch 22, weiterhin umfassend Bilden der leitenden Spuren aus Metall.
  27. Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei das Substrat ein Deckmaterial für eine berührungsempfindliche Vorrichtung ist.
  28. Verfahren gemäß Anspruch 18, weiterhin umfassend Befestigen eines Deckmaterials für eine berührungsempfindliche Vorrichtung am Substrat.
  29. Verfahren gemäß Anspruch 22, weiterhin umfassend Leiten der Mehrzahl von leitenden Spuren zu einer einzigen Seite des Substrats, zur Verbindung mit einer Flexschaltung.
  30. Verfahren gemäß Anspruch 18, weiterhin umfassend Bilden eines jeden Fleckens und benachbarten Spalteabschnitts so, dass sie ungefähr dasselbe Oberflächengebiet haben.
  31. Verfahren gemäß Anspruch 18, weiterhin umfassend Verlängern eines jeden Sensors in eine x-Richtung, um räumliches Verwischen zu erzeugen.
  32. Mobiltelefon umfassend ein Berührungssensorfeld, wobei das Berührungssensorfeld umfasst: eine Mehrzahl von Spalten eines leitenden Materials, die auf einer einzelnen Schicht gebildet sind und auf einer Seite eines Substrats getragen werden; und einer Mehrzahl von Flecken des leitenden Materials, die auf derselben Seite des Substrats wie die Mehrzahl von Spalten getragen wird, wobei die Mehrzahl von Flecken auf derselben Schicht wie die Mehrzahl von Spalten gebildet ist, angrenzend an die Mehrzahl von Spalten und in einer Mehrzahl von Zeilen angeordnet, mit jedem Flecken in einer bestimmten Zeile zusammen verbunden; wobei jeder aus der Mehrzahl von Flecken und jede aus der Mehrzahl von Spalten einen Teil eines kapazitiven Sensors bildet.
  33. Digitaler Medienspieler, umfassend ein Berührungssensorfeld, wobei das Berührungssensorfeld umfasst: eine Mehrzahl von Spalten eines leitenden Materials, die auf einer einzelnen Schicht gebildet sind und auf einer Seite eines Substrats getragen werden; und einer Mehrzahl von Flecken des leitenden Materials, die auf derselben Seite des Substrats wie die Mehrzahl von Spalten getragen wird, wobei die Mehrzahl von Flecken auf derselben Schicht wie die Mehrzahl von Spalten gebildet ist, angrenzend an die Mehrzahl von Spalten und in einer Mehrzahl von Zeilen angeordnet, mit jedem Flecken in einer bestimmten Zeile zusammen verbunden; wobei jeder aus der Mehrzahl von Flecken und jede aus der Mehrzahl von Spalten einen Teil eines kapazitiven Sensors bildet.
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