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Hintergrund
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Touchscreen-Anzeigeeinrichtungen können eine Berührung, wie beispielsweise mit einem Finger oder einem Stift, innerhalb eines aktiven bzw. Anzeigebereiches erfassen. Der Einsatz eines Touchscreens als Teil einer Anzeigeeinrichtung ermöglicht einem Benutzer Interaktion mit einem elektronischen Gerät durch Berühren des Touchscreens. Die Anzeigeeinrichtung kann dem Benutzer Bilder anzeigen. Diese Bilder können Benutzerschnittstellen-Einrichtungen, wie beispielsweise verschiedene Schaltflächen, Bilder oder andere Bereiche einschließen, die mittels Berührung ausgewählt, manipuliert oder betätigt werden können. Touchscreens können daher eine wirkungsvolle Benutzerschnittstelle für Mobiltelefone, GPS-Geräte, PDA, Computer, Geldautomaten und andere derartige Vorrichtungen bilden.
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Touchscreens verwenden verschiedene Methoden zum Erfassen der Berührung mit einem Finger oder Stift, so beispielsweise resistive, kapazitive, Infrarot- oder Schallsensoren. Bei einem Typ Touchscreen, der auf kapazitiven Sensoren basiert, ändert eine Berührung eine Kapazität an einem Knoten in einem Feld von Elektroden, das über der Anzeigevorrichtung liegt. Bei kapazitiven Touchscreens wird/werden häufig eine oder mehr Schicht/en von Querelektroden, Ansteuerelektroden und Erfassungselektroden eingesetzt, die durch ein Dielektrikum getrennt sind. Die Schnittpunkte der Querelektroden bilden die Knoten. Es kann Elektronik eingesetzt werden, um eine Reihe von Stromimpulsen an die Ansteuerelektroden anzulegen. Die Ladung an den Knoten, die sich während jedes Impulses akkumuliert, wird dann erfasst und verwendet, um die Position einer Berührung oder mehrerer Berührungen zu bestimmen.
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Transparente Leiter, wie beispielsweise Indiumzinnoxid (ITO) oder transparente leitende Polymere, können verwendet werden, um die Elektroden auszubilden. Bei einigen Elektrodenanordnungen wird eine eingegossene bzw. geflutete Struktur (flooded type pattern) von Ansteuerelektroden eingesetzt, um die Erfassungselektroden gegenüber Interferenz durch ein elektrisches Feld von einer darunter liegenden Anzeigeeinrichtung, wie beispielsweise einer Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung (LCD), abzuschirmen. Bei der gefluteten Struktur wird fester Füllstoff verwendet, der nahe an die Ansteuerelektrodenstrukturen angrenzt und in einer Schicht zwischen den Erfassungselektroden und der Anzeigeeinrichtung ausgebildet ist.
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Bei einigen Touchscreen-Vorrichtungen nach dem Stand der Technik bildet die Schicht von Elektroden, die sich am nächsten an dem LCD befindet, die Ansteuerelektroden und sie verlaufen in einer ersten Richtung. Die Erfassungselektroden enthalten Stäbe (seines), die quer zu den Ansteuerelektroden verlaufen, und sie enthalten des Weiteren Querstäbe, die in der gleichen Richtung verlaufen wie die Ansteuerelektroden. Die Querstäbe können dazu dienen, den Abstand zwischen den Erfassungselektroden zu vergrößern, so dass größere Touchscreens geschaffen werden können, ohne die Anzahl von Erfassungselektroden zu erhöhen. Die Querstäbe vergrößern jedoch Widerstand und parasitäre Kapazität sowie die Komplexität der Elektrodenanordnung.
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Zusammenfassung
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Eine Elektrodenanordnung für einen Touchscreen schließt mehrere Erfassungselektroden ein. Jede Erfassungselektrode weist mehrere miteinander verbundene Stäbe auf, die einen Hauptstab und wenigstens einen beabstandeten Einfügestab einschließen, der in der gleichen Richtung verläuft. Der Einfügestab einer Erfassungselektrode ist benachbart zu einem beabstandeten Einfügestab einer benachbarten Erfassungselektrode angeordnet, um eingefügte Erfassungselektroden zu schaffen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Darstellung einer Elektrodenstruktur, die sich durch Einfügung von Erfassungselektroden-Stäben auszeichnet, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
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2 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Erfassungselektrodenstruktur, die sich durch Einfügung von Erfassungselektroden-Stäben auszeichnet, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
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3 ist eine schematische Teildarstellung einer weiteren alternativen Erfassungselektrodenstruktur, die sich durch Einfügung von Erfassungselektroden-Stäben auszeichnet, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
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4 ist eine schematische Darstellung der alternativen Erfassungselektrodenstruktur ohne Überkreuzungsleiter gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
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5 ist eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Erfassungselektrodenstruktur, die sich durch mehrere Erfassungselektroden-Einfügestäbe auszeichnet, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
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6 ist eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Erfassungselektrodenstruktur, die sich durch mehrere Erfassungselektroden-Einfügestäbe auszeichnet, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
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Ausführliche Beschreibung
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Es werden verschiedene Ausführungsformen beschrieben, bei denen Einfügung von Erfassungselektroden-Stäben genutzt wird. Eine Erfassungselektrode kann aus einem Hauptstab und mehreren Einfügestäben bestehen, die elektrisch gekoppelt sind. Ein Hauptstab einer Stromerfassungselektrode kann mit einem oder mehreren beabstandeten Einfügestab/stäben gekoppelt sein, wobei der Hauptstab einer benachbarten Erfassungselektrode wenigstens einen beabstandeten Einfügestab direkt an wenigstens einen der Einfügestäbe der Stromelektrode angrenzend aufweist, um eingefügte Erfassungselektroden zu bilden. Die Erfassungselektroden können mit Erfassungsleitungen an einem oder beiden Ende/n der Erfassungselektroden gekoppelt sein. Die Ausführungsformen können in Konstruktionen mit einer oder mehreren Elektrodenschicht/en eingesetzt werden.
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1 ist eine schematische Darstellung einer Teil-Elektrodenstruktur 100, die Interpolation von Erfassungselektroden-Stäben aufweist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Eine Vielzahl in Längsrichtung verlaufender benachbarter Ansteuerelektroden sind mit 110, 111, 112, 113 und 114 bezeichnet. Die Ansteuerelektroden sind mit X0, X1, X2, X3 und X4 gekennzeichnet und können in einer Ausführungsform über eine Anzeigevorrichtung, wie beispielsweise eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung (LCD), ausgebildet sein. Die Ansteuerelektroden können aus Indiumzinnoxid (ITO) oder einem anderen transparenten Leiter, wie beispielsweise transparenten leitenden Polymeren, über einem transparenten Substrat, wie beispielsweise aus Glas, ausgebildet sein. Für die Anordnung der Ansteuerelektroden kann eine geflutete Struktur von Ansteuerelektroden eingesetzt werden, um die Erfassungselektroden gegenüber Interferenz eines elektrischen Feldes von der darunterliegenden Anzeigeeinrichtung abzuschirmen. Bei der gefluteten Struktur können Ansteuerelektroden aus festem Füllstoff eingesetzt werden, die mit Stabformen dargestellt sind.
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Mehrere eingefügte Erfassungselektroden 120, 121, 122 und 123 verlaufen, wie dargestellt, im Allgemeinen quer zu den Ansteuerelektroden. Die Erfassungselektroden sind jeweils mit Y0, Y1, Y2 und Y3 gekennzeichnet. Erfassungselektrode 120 enthält einen Hauptstab 130 und einen Einfügestab 132, der von dem Hauptstab 130 entfernt und über eine Erfassungsleitung 134 elektrisch damit gekoppelt ist. Erfassungsleitungen können aus stark leitendem Material, wie beispielsweise Kupfer oder anderem Metall, bestehen. Erfassungselektrode 121 ist eine benachbarte Erfassungselektrode, die an Erfassungselektrode 120 angrenzt, und enthält einen Hauptstab 136 sowie zwei Einfügestäbe 138 und 140, die an einander gegenüberliegenden Seiten des Hauptstabes 136 beabstandet sind und durch eine Erfassungsleitung 141 gekoppelt sind. Erfassungselektrode 122 enthält ebenfalls einen Hauptstab 142 sowie zwei beabstandete Einfügestäbe 144 und 146, die durch eine Erfassungsleitung 147 gekoppelt sind. Ein Einfügestab 148 von Erfassungselektrode 123 ist ebenfalls dargestellt und mittels einer Erfassungsleitung 149 mit einem weiteren Haupt- und einem Interpolationsstab (nicht dargestellt) gekoppelt.
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Einfügestab 132 von Erfassungselektrode 120 und Einfügestab 138 von Erfassungselektrode 121 sind zueinander benachbart angeordnet, und schirmen daher ihre einander gegenüberliegenden Kanten ab und verhindern im Wesentlichen, dass Streufelder zwischen den einander gegenüberliegenden Kanten und den Ansteuerelektroden entstehen, wodurch Erfassungselektroden eingefügt werden, ohne die Anzahl von Erfassungsleitungen zu erhöhen, die mit der Steuerelektronik 160 zu koppeln sind. Die Ansteuerelektroden können über Ansteuerleitungen ebenfalls mit der Steuerelektronik 160 gekoppelt sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Steuerelektronik einen Mikrocontroller sowie Schaltungen einschließen, die von dem Mikrocontroller gesteuert arbeiten, um den Ansteuerelektroden Impulse zuzuleiten und akkumulierte Ladung zu erfassen, die von den Erfassungselektroden übertragen wird und repräsentativ für Berührungen ist.
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Desgleichen ist Einfügestab 140 von Erfassungselektrode 121 direkt benachbart zu Einfügestab 144 von Erfassungselektrode 122 angeordnet. Einfügestab 146 ist benachbart zu Einfügestab 148. Diese Struktur aus benachbarten Einfügestäben kann sich über die gesamte Oberfläche des Touchscreens 100 fortsetzen, wobei der erste und der letzte Stab in der Struktur Hauptstäbe sind. Es können auch weitere Ansteuerelektroden so ausgebildet sein, dass sie sich über die gesamte Fläche von Touchscreen 100 erstrecken.
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In einigen Ausführungsformen können Haupt- und Interpolationsstäbe die gleiche Breite haben, und der Abstand zwischen Hauptstäben in benachbarten Erfassungselektroden kann im Vergleich zu 6 mm oder weniger bei Erfassungselektroden-Strukturen ohne Querstäbe nach dem Stand der Technik bis zu ungefähr 10 mm oder wenigstens 10 mm betragen. Der Abstand zwischen Sekundärstäben und entsprechenden Hauptstäben kann in einigen Ausführungsformen wenigstens 4 mm oder weniger betragen. Die Möglichkeit, einen derartigen Abstand ohne den Einsatz von Querstäben zu erzielen, bringt verschiedene Vorteile mit sich, so geringeren Erfassungselektroden-Widerstand, geringere parasitäre Kapazität und weniger Erfassungsleitungen in einigen Ausführungsformen. Durch das Fehlen von Querstäben verringert sich möglicherweise auch die Sichtbarkeit der Elektrodenstruktur und es werden dünnere Konstruktionen möglich.
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2 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Erfassungselektrodenstruktur 200, die sich durch Einfügung von Erfassungselektroden-Stäben auszeichnet, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform Es sind zwei Erfassungselektroden 210 und 212 dargestellt, die jeweils Paare von Einfügeelektroden 214, 216 bzw. 218 und 220 aufweisen. Die Erfassungselektroden 210 und 212 sind, wie mit Paaren von Erfassungsleitungen 224, 226 und 228, 230 für die jeweiligen Erfassungselektroden angedeutet, doppelt verbunden. Die Erfassungsleitungen koppeln die Erfassungselektroden mit Steuerelektronik 240. Dies führt zu einer weiteren Verringerung des Widerstandes der Erfassungselektroden. In einer Ausführungsform werden die Erfassungsleitungen an einer Seite der Elektrodenstruktur 200 entlang geführt. Die Ansteuerelektroden und Ansteuerleitungen sind nicht dargestellt, können jedoch in verschiedenen Ausführungsformen an beiden Seiten von Elektrodenstruktur 200 entlang geführt werden.
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3 ist eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Teil-Erfassungselektrodenstruktur 300, die sich durch Einfügung von Erfassungselektroden-Stäben auszeichnet, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Der Einfachheit halber sind nur zwei Erfassungselektroden 310 und 312 dargestellt, es versteht sich jedoch, dass weitere Erfassungselektroden an beiden Seiten der dargestellten Erfassungselektroden zusammen mit entsprechenden Ansteuerelektroden und Ansteuerleitungen vorhanden sein können. Erfassungselektrode 310 enthält einen Hauptstab 314 sowie zwei Einfügestäbe 315 und 316. Erfassungselektrode 312 enthält einen Hauptstab 318 sowie Einfügestäbe 319 und 320. In Elektrodenstruktur 300 sind benachbarte Einfügestäbe 316 und 319 verrückt, so dass sich Einfügestab 319 von Erfassungselektrode 312 näher an Hauptstab 314 von Erfassungselektrode 310 befindet als an Hauptstab 318 von Erfassungselektrode 312. Desgleichen befindet sich Einfügestab 316 von Erfassungselektrode 310 näher an dem Hauptstab 318 von Erfassungselektrode 312. Die Einfügestäbe arbeiten auf die gleiche Weise wie die Einfügestäbe vorangehender Ausführungsformen, d. h. sie schirmen ihre einander gegenüberliegenden Kanten ab und verhindern im Wesentlichen die Ausbildung elektrischer Streufelder zwischen den einander gegenüberliegenden Kanten und den Ansteuerelektroden. Es können schwache elektrische Streufelder zwischen den einander gegenüberliegenden Kanten vorhanden sein, die jedoch keinen nennenswerten Faktor darstellen.
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In einer Ausführungsform ist Erfassungselektrode 310 über eine Erfassungsleitung 342 mit Steuerelektronik 340 verbunden, und Erfassungselektrode 312 über ist eine Erfassungsleitung 344 mit Steuerelektronik 340 gekoppelt. Eine Erfassungsleitung-Kreuzung, die mit 346 angedeutet ist, kann genutzt werden, um Leiten der Erfassungsleitungen zu erleichtern. In weiteren Ausführungsformen können beide Enden der Erfassungselektroden über Erfassungsleitungen auf die gleiche Weise wie bei der Struktur 200 in 2 mit Steuerelektronik 340 gekoppelt sein. In verschiedenen Ausführungsformen endet die Struktur mit einem Hauptstab einer Erfassungselektrode, um Linearität des Ansprechverhaltens zu verbessern.
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4 ist eine schematische Darstellung der alternativen Erfassungselektrodenstruktur 400 ohne Überkreuzungsleiter gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. In weiteren Ausführungsformen können alternative Erfassungselektroden Erfassungsleitungen an abwechselnden Enden der Erfassungselektroden haben, so dass die Notwendigkeit von Überkreuzungen verringert wird. Vier Hauptstäbe 410, 412, 414 und 416 können, wie in Struktur 400 zu sehen ist, über Erfassungsleitungen 420, 422, 424 und 426 jeweils mit Steuerelektronik 418 gekoppelt sein. Erfassungsleitung 420 ist an einem ersten Ende der Struktur 400 mit wenigstens einem Einfügestab 430 gekoppelt und ebenfalls mit Hauptstab 410 gekoppelt. Erfassungsleitung 422 ist an einem zweiten Ende von Struktur 400 mit Hauptstab 412 und Einfügestäben 432, 434 gekoppelt. Desgleichen ist Erfassungsleitung 424 an dem ersten Ende der Struktur 400 mit Hauptstab 414 und Einfügestäben 436 und 438 gekoppelt. Erfassungsleitung 426 ist an dem zweiten Ende der Struktur mit Hauptstab 416 und Einfügestab 440 gekoppelt. Wie bei der Elektrodenstruktur in 3 sind in dieser Ausführungsform die benachbarten Interpolationsstäbe verrückt. Die Verbindung der Erfassungsleitungen mit Elektroden an abwechselnden Enden schafft die Möglichkeit, die Elektroden ohne den Einsatz von Überkreuzungsleitungen mit der Steuerelektronik 418 zu verbinden.
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5 ist eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Erfassungselektrodenstruktur 500, die sich durch mehrere Einfügungen von Erfassungselektroden-Stäben auszeichnet, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. In Struktur 500 können drei Hauptstäbe 510, 512 und 514 durch Erfassungsleitungen 520, 522 bzw. 524 mit Steuerelektronik (nicht dargestellt) gekoppelt sein. Erfassungsleitung 520 ist an einem ersten Ende der Struktur 500 mit Hauptstab 510 und wenigstens zwei Einfügestäben 530 und 532 gekoppelt. Erfassungsleitung 522 ist an einer Seite mit Hauptstab 512 und wenigstens zwei Einfügestäben 534, 536 gekoppelt, sowie mit wenigstens zwei Einfügestäben 538 und 540 an der anderen Seite von Hauptstab 512. Desgleichen ist Erfassungsleitung 524 an einer Seite von Hauptstab 514 mit Hauptstab 514 und wenigstens zwei Einfügestäben 542, 544 gekoppelt. In einer Ausführungsform sind wenigstens zwei Gruppen benachbarter Einfügestäbe zwischen jedem Hauptstab angeordnet, wie beispielsweise die Einfügestäbe 530, 534 und 532, 536 zwischen den Hauptstäben 510 und 512 sowie die Einfügestäbe 538, 542 und 540, 544 zwischen den Hauptstäben 512 und 514.
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6 ist eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Erfassungselektrodenstruktur 600, die sich durch mehrere Einfügungen von Erfassungselektroden-Stäben auszeichnet, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. In Struktur 600 können drei Hauptstäbe 610, 612 und 614 über Erfassungsleitungen 620, 622 bzw. 624 mit Steuerelektronik (nicht dargestellt) gekoppelt sein. Erfassungsleitung 620 ist an einem ersten Ende der Struktur 600 mit Hauptstab 610 und wenigstens zwei Einfügestäben 630 und 632 gekoppelt. Erfassungsleitung 622 ist an einer Seite mit Hauptstab 612 und wenigstens zwei Einfügestäben 634, 636 gekoppelt, und mit wenigstens zwei Einfügestäben 638 und 640 an der anderen Seite von Hauptstab 612. Desgleichen ist Erfassungsleitung 624 an einer Seite von Hauptstab 612 mit Hauptstab 614 und wenigstens zwei Einfügestäben 642, 644 gekoppelt. In einer Ausführungsform sind wenigstens zwei Gruppen benachbarter Einfügestäbe zwischen jedem Hauptstab angeordnet, so beispielsweise die Einfügestäbe 630, 634 und 632, 636 zwischen den Hauptstäben 610 und 612 sowie die Einfügestäbe 638, 642 und 640, 644 zwischen den Hauptstäben 612 und 614. In dieser Ausführungsform sind die Einfügestäbe auf ähnliche Weise wie bei Struktur 300 in 3 verrückt.