DE102011007169A1

DE102011007169A1 - Multichip-Berührungsbildschirm

Info

Publication number: DE102011007169A1
Application number: DE102011007169A
Authority: DE
Inventors: Martin Simmons; Dan Thomas Edward Pickett; Richard Paul Collins
Original assignee: Atmel Corp
Current assignee: Atmel Corp
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2011-11-03
Also published as: JP2011238240A; KR20110121590A; TW201205381A; CN102236466B; CN102236466A; US8860686B2; US20110267304A1; TWI518563B; KR101687035B1

Abstract

Die beispielhaften Geräte und Verarbeitungstechniken erlauben es, mehreren Messeinrichtungen oder Chips zusammenzuarbeiten, um einen Bildschirm abzutasten, der größer ist als eine Messeinrichtung abtasten könnte, indem eine gemeinsame Verwendung von X- oder Ansteuerleitungen durch die Messeinrichtungen ermöglicht wird. Konkrete Implementierungen des beschriebenen Gegenstands können zur Erzielung von einem oder mehreren der folgenden Vorteile verwendet werden. Die gemeinsame Verwendung der Ansteuerleitungen ermöglicht Bildschirme mit mehr Messknoten als der Summe der Knoten, die durch die einzelnen Einrichtungen gemessen werden könnten. Für einen Bildschirm, der mehrere Messeinrichtungen benötigt, ermöglicht die gemeinsame Verwendung der Ansteuerleitungen die Verwendung einer geringeren Zahl von Messeinrichtungen.

Description

Technischer Bereich
Der hier diskutierte Gegenstand bezieht sich auf Berührungsbildschirmtechniken, z. B. auf Techniken zum Kombinieren von Messeinrichtungen, z. B. auf mehreren Chips, zur Verwendung in größeren Berührungsbildschirmen, die z. B. aus einer Anordnung aus mehreren Berührungsbildschirmen oder Bereichen bestehen können, die einen großen Berührungsbildschirm bilden.
Hintergrund
Ein Positionssensor ist ein Gerät, das die Gegenwart und den Ort einer Berührung, z. B. durch einen Finger des Benutzers oder einen Stift, innerhalb eines Anzeigebereichs des Bildschirms des Positionssensors detektieren kann. In einer berührungsempfindlichen Anzeigeanwendung ermöglicht es der Positionssensor einem Benutzer, direkt mit dem, was auf dem Bildschirm dargestellt ist, zu interagieren, und nicht nur indirekt mit einer Maus oder einem Touchpad. Positionssensoren können als Teil eines Computers, persönlichen digitalen Assistenten (PDA), Satellitennavigationsgerätes, Mobiltelefons, tragbaren Medienspielers, einer tragbarer Spielekonsole, eines öffentlichen Informationskiosks oder eines Kassensystems, etc. zur Verfügung gestellt werden oder darauf angebracht werden. Positionssensoren sind auch als Steuerpaneele auf verschiedenen Geräten verwendet worden.
Es gibt eine Anzahl verschiedener Arten von Positionssensoren/Berührungsbildschirmen, wie z. B. resistive Berührungsbildschirme, akustische Oberflächenwellen-Berührungsbildschirme, kapazitive Berührungsbildschirme, etc. Ein kapazitiver Berührungsbildschirm kann z. B. einen Isolator beinhalten, der mit einem durchsichtigen Leiter in einem bestimmten Muster beschichtet ist. Wenn ein Objekt, wie z. B. ein Finger des Benutzers oder ein Stift, die Oberfläche des Bildschirms berührt oder in dessen Nähe gebracht wird, ergibt sich eine Änderung in der Kapazität. Diese Änderung in der Kapazität wird zur Verarbeitung an eine Steuereinheit gesendet, um die Position der Berührung zu bestimmen.
Ein Feld von Ansteuerelektroden oder -leitungen (in einem Beispiel X) und Ausleseelektroden oder -leitungen (in diesem Beispiel Y) aus leitfähigem Material können verwendet werden, um einen Berührungsbildschirm mit einer Vielzahl von Knoten zu bilden. Ein Knoten ist an jeder Schnittstelle der X- und Y-Elektroden ausgebildet. Obgleich dies als Schnittstelle bezeichnet wird, kreuzen sich die Elektroden, aber gehen keinen elektrischen Kontakt ein. Stattdessen sind die Ausleseelektroden an den Kreuzungsknoten mit den Ansteuerelektroden kapazitiv gekoppelt. Das Anlegen einer Spannung über das Feld der Elektroden hinweg, erzeugt ein Gitter von Kondensatoren. Wenn ein Objekt die Oberfläche des Bildschirms berührt (diese kontaktiert oder in deren Nähe kommt), so kann die Kapazitätsänderung an jedem einzelnen Punkt des Gitters gemessen werden, um den Ort oder die Position der Berührung zu bestimmen.
In den letzten Jahren ist der Wunsch entstanden, berührungsempfindliche Positionssensoren in großen Bildschirmen zu verwenden. Sowie die Größe des Berührungsbildschirms ansteigt, nimmt die Zahl der kapazitiven Ausleseknoten, die in dem Berührungsbildschirm enthalten sind, zu. Um die Kapazität an mehreren Knoten auf einem Bildschirm zu messen, ist eine erhöhte Kapazität der Messeinrichtung erforderlich, entweder in Form einer komplexeren Messeinrichtung bzw. eines komplexeren Chips, oder in Form von mehreren Messeinrichtungen, um alle Knoten des größeren Bildschirms handhaben zu können. Ein Bildschirm mit viermal so viel Knoten als wie sie mit einer bestimmten Größe/Kapazität eines Messchips gehandhabt werden kann, kann z. B. vier Messchips verwenden, wobei jeder Messchip die Signale für ein Viertel des Berührungsbildschirms misst. Wenn die Kapazität eines jeden Messchips die gleiche bleibt, so können große Bildschirme eine sehr große Zahl von Messchips erfordern.
Zusammenfassung
Die unten stehend beispielhaft diskutierten Vorrichtungen und Verarbeitungstechniken ermöglichen es, mehreren Messeinrichtungen oder Chips zusammenzuarbeiten, um einen Bildschirm abzutasten, der größer ist als eine einzelne Messeinrichtung abtasten könnte, in dem die X- oder Ansteuerleitungen von den Messeinrichtungen gemeinsam verwendet werden können. Die in dieser Beschreibung konkret beschriebenen Beispiele können implementiert werden, um einen oder mehrere der folgenden optionalen Vorteile zu realisieren. Die gemeinsame Verwendung der Ansteuerleitungen ermöglicht Bildschirmgrößen mit mehr Messknoten als sie sich aus der Summe der Knoten ergeben würde, die durch die einzelnen Einrichtungen gemessen werden könnten. Für einen Bildschirm, der mehrere Messeinrichtungen benötigt, ermöglicht die gemeinsame Verwendung der Ansteuerleitungen daher die Verwendung einer kleineren Zahl von Messeinrichtungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die nachfolgenden Zeichnungen stellen lediglich exemplarisch und in nicht beschränkender Weise eine oder mehrere Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Lehre dar. In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Elemente.
1 illustriert ein Beispiel eines großen Berührungsbildschirms mit vier kleineren Bildschirmen oder Berührungspaneelbereichen und zugehörigen Messschaltungen oder Steuereinheiten, wobei eine Anzahl der Steuereinheiten zur Messung der Kapazität die Ansteuerleitungen (X) gemeinsam verwenden;
2 illustriert schematisch ein Beispiel einer Vorrichtung zur Erfassung einer Berührung;
3 illustriert ein Beispiel der Zeit, die erforderlich sein kann, um die Vorrichtung aus 2 zu laden und zu entladen;
4 illustriert ein Beispiel der Änderungen des elektrischen Feldes, wenn ein Finger gegenwärtig ist;
5A illustriert ein Beispiel der Zeit, die erforderlich sein kann, um die Vorrichtung aus 2 zu laden und zu entladen, wenn keine Berührung vorliegt;
5B illustriert ein Beispiel der Zeit, die erforderlich sein kann, um die Vorrichtung aus 2 zu laden und zu entladen, wenn eine Berührung vorliegt;
6 illustriert schematisch ein Beispiel einer grundlegenden Messschaltung;
7 illustriert schematisch ein Beispiel eines Berührungsbildschirms mit einer Vielzahl von Knoten und einer Steuerschaltung zur Auslesung der Position einer Berührung;
8 illustriert schematisch einen großen Berührungsbildschirm mit vier kleineren Bildschirmen oder Berührungspaneelbereichen, mit einer Steuereinheit, die die Kapazität an den Knoten eines jeden der vier kleineren Bildschirme oder Berührungspaneelbereiche misst;
9 illustriert schematisch ein Beispiel eines großen Berührungsbildschirms und einer Messschaltung, in der eine Anzahl von Steuereinheiten zur Messung der Kapazität die Ansteuerleitungen (X) gemeinsam verwenden;
10 illustriert schematisch im Detail das Beispiel eines großen Berührungsbildschirms mit einer Anzahl von Bildschirmen oder Berührungspaneelbereichen;
11 illustriert schematisch ein Beispiel einer Verwendung eines Paneels oder eines Abschnitts davon mit einer Steuereinheit;
12 illustriert schematisch im Detail das Beispiel einer Verbindung eines Paneels mit einer Steuereinheit;
13 illustriert ein Beispiel eines Verfahrens zur Kombination von Steuereinheiten zur koordinierten Messung auf einem großen Berührungsbildschirm mit einer gemeinsamen Verwendung von Ansteuerleitungen; und
14 illustriert ein weiteres Beispiel eines Verfahrens zur Kombination von Steuereinheiten zur koordinierten Messung auf einem großen Berührungsbildschirm mit gemeinsamer Verwendung von Ansteuerleitungen.
Detaillierte Beschreibung
In der folgenden detaillierten Beschreibung werden zahlreiche spezifische Einzelheiten in Form von Beispielen ausgeführt, um die relevante Lehre zu illustrieren. Um eine unnötige Verschleierung der Aspekte der vorliegenden Lehre zu vermeiden, werden die Verfahren, Prozeduren, Komponenten und/oder Schaltungen, die dem Fachmann hinlänglich geläufig sind, auf vergleichsweise hohem Niveau beschrieben.
Es wird nun im Einzelnen auf die in den beigefügten Zeichnungen illustrierten und unten erläuterten Beispiele Bezug genommen. 1 illustriert schematisch ein Beispiel eines berührungsempfindlichen Positionssensors. Der Sensor enthält einen Bildschirm oder ein Paneel 1 zur Berührungserfassung und eine zugehörige Schaltung zur Ansteuerung und zum Auslesen der Leitungen auf dem Bildschirm, um eine Berührung und eine Position der Berührung auf dem Bildschirm 1 zu detektieren.
In diesem ersten einfachen Beispiel ist der Gesamtberührungsbildschirm 1 aus einer 2×2-Matrix kleinerer Berührungsbildschirmbereiche 2 gebildet. Als solcher enthält der beispielhafte Bildschirm 1 vier Berührungsbildschirmbereiche oder -regionen 2A bis 2D. Der Berührungsbildschirm 1 hat ein Feld aus Ausleseknoten, die an den Kreuzungsstellen von Ansteuerleitungen (in der Zeichnung horizontal verlaufende X-Leitungen) und Ausleseleitungen (in der Zeichnung vertikal verlaufende Y-Leitungen) ausgebildet sind. Eine Anzahl derartiger Knoten sind in jeder der vier Berührungsbildschirmregionen oder -bereiche 2A bis 2D enthalten. Die X-(Ansteuer-)Leitungen erstrecken sich über alle Y-Ausleseleitungen und zwar z. B. über die beiden Berührungsbildschirmbereiche an dem jeweiligen Y-Achsenwert. In ähnlicher Weise erstrecken sich die Y-Leitungen über alle X-Leitungen, z. B. über die beiden Berührungsbildschirmbereiche an dem jeweiligen X-Achsenwert.
Wenn die Bildschirme physikalisch getrennt wären, so waren sie physikalisch und elektrisch miteinander verbunden, um das größere Paneel zu bilden. Als Teil der elektrischen Verbindung wäre jede Leitung aus einem Bildschirm mit einer entsprechenden Leitung in dem nächsten angrenzenden Bildschirm in der entsprechenden X- oder Y-Richtung verbunden. Wenn die Bildschirme logisch getrennt waren, d. h., wenn sie Bereiche oder Regionen eines zusammenhängenden größeren Bildschirms darstellen, dann könnten die Leitungen durchgängig über die Regionen verlaufen, die den Gesamtbildschirm bilden, und zwar in der jeweiligen X- und Y-Richtung.
Das beispielhafte System zur Erfassung von Berührung und Ort der Berührung auf dem Bildschirm 1 enthält eine Anzahl von Steuereinheiten. Es sind jedoch weniger Steuereinheiten vorhanden, als es Berührungsbildschirmbereiche 2 der Matrix des Berührungsbildschirms 1 gibt. In dem 2×2-Matrixbeispiel aus 1 gibt es zwei Steuereinheiten 3A und 3B. Das System oder die Vorrichtung kann auch eine Hauptsteuerung enthalten, die z. B. durch den Prozessor 4 repräsentiert wird. Eine Anzahl der X-Ansteuerleitungen 5 sind mit jede der Steuereinheiten 3A und 3B verbunden. Eine Anzahl der Y-Ausleseleitungen 6 sind mit jeder der Steuereinheiten 3A und 3B verbunden. Jede Steuereinheit enthält eine Messeinrichtung, oder stellt eine Messeinrichtung dar, zur Messung von einem oder mehreren Parametern eines Signals an einer Anzahl von Knoten des Feldes des Berührungsbildschirms 1, um eine Berührung an oder in der Nähe der einzelnen Knoten zu bestimmen, die die Messeinrichtung überwacht.
Der Prozessor 4, der als Hauptsteuereinheit dient, ist mit den Steuereinheiten 3A, 3B über Datenleitungen 7 verbunden. Der Prozessor 4 verarbeitet z. B. Berührungserfassungsdaten von den Steuereinheiten, um den Knoten oder die Knoten, an denen eine Berührung erfasst wurde, auf dem Gesamtbereich des Bildschirms 1 zu identifizieren, und zwar auf Basis des Zeitverlaufs der X-Leitungsansteuerleitung und der Ausleseleitungserfassung. Auf Basis des oder der Knoten(s), bei denen eine Berührung erkannt wurde, bestimmt der Prozessor 4 die Position jeder Berührung, die auf dem Bildschirm 1 detektiert wurde. Der Prozessor 4 kann auch Steuersignale an die Steuereinheiten 3A und 3B über die Datenleitungen 7 liefern. In dem Beispiel stellt der Prozessor 4 auch eine Schnittstelle auf einer höheren Ebene des berührungsempfindlichen Positionssensors für ein System oder eine Vorrichtung, die die Berührungseingabeinformation verwendet, wie z. B. einen Prozessor eines Computers, eines persönlichen digitalen Assistenten oder eines mobilen Endgeräts, zur Verfügung.
Das Beispiel verwendet nur zwei Steuereinheiten 3A und 3B. Bildschirme mit mehr Bereichen, Leitungen und/oder Ausleseknoten an den Leitungskreuzungen würden eine größere Zahl von Steuereinheiten verwenden. Beispiele derartiger Bildschirme und der zugehörigen Steuereinheiten werden später beschrieben.
Das Beispiel aus 1 implementiert eine gemeinsame Verwendung der Ansteuerleitungen. Jedes Set der Ansteuerleitungen wird daher nur durch eine Messeinrichtung/Steuereinheit angesteuert, aber alle Ansteuerleitungen werden über mehrere Messeinrichtungen hinweg für Erfassungszwecke gemeinsam verwendet. Jede einzelne X-Leitung wird nur durch eine Steuereinheit angesteuert, aber alle Messeinrichtungen lesen Signale an einer Anzahl der Knoten auf der besagten X-Leitung aus. Jedes einzelne Messgerät liest Signale an Knoten nur über eine geeignete Anzahl oder Teilmenge der Ausleseleitungen aus, die mit der Messeinrichtung verbunden sind.
Jede der Steuereinheiten 3A und 3B steuert und liest nur die jeweilige Anzahl von Leitungen des jeweiligen Typs im Rahmen ihrer Auslegekapazität. Da sich die X-Ansteuerleitungen über alle Y-Ausleseleitungen erstrecken, werden die X-Leitungen von beiden Steuereinheiten 3A und 3B in diesem ersten Beispiel gemeinsam verwendet. Jede Einheit steuert nur die geeignete Anzahl von X-Leitungen an. Durch eine Synchronisierung des Betriebs der Steuereinheiten über die vertikalen Sets von Regionen/Leitungen (über die Ansteuerleitungen in dem Set von Regionen 2A–2B und in dem Set von Regionen 2C–2D) wird es für jede der Steuereinheiten möglich, Berührungen an den Y-Leitungen, die mit der jeweiligen Steuereinheit verbunden sind, zu erfassen, selbst wenn eine Berührung an einer Kreuzung einer X-Leitung, die durch die andere Steuereinheit angesteuert wird, vorliegt. Auf diese Weise können die Steuereinheiten zusammenarbeiten, um Signale an den verschiedenen Knoten eines großen Berührungsbildschirms 1 durch gemeinsame Verwendung der X-(Ansteuer-)Leitungen abzutasten.
Um die Berührungspositionserfassung zu ermöglichen, sind die Steuereinheiten 3A und 3B daher synchronisiert. Eine oder mehrere der Ansteuerleitungen (X) einer jeden Steuereinheit können verwendet werden, um die Steuereinheiten zu synchronisieren. In einem anderen Beispiel ist die Hardware der Steuereinheiten dazu eingerichtet, eine separate Synchronisationskomponente zur Verfügung zu stellen, wodurch alle Ansteuerleitungen (X) für die Verwendung in Berührungserfassungszyklen zur Verfügung stehen. In einem anderen Beispiel kann die Synchronisation der Steuereinheiten 3A, 3B durch den Prozessor 4 über die Datenleitungen 7 zur Verfügung gestellt werden.
Auf diese Weise ist jede der Messeinrichtungen oder Steuereinheiten 3A oder 3B dazu eingerichtet, eine erste Anzahl, aber nicht alle, der X-Ansteuerleitungen 5, die sich über zumindest zwei der Auslesebereiche in der ersten Richtung erstrecken, anzusteuern. Jede Messeinrichtung oder Steuereinheit 3A oder 3B ist außerdem dazu eingerichtet, Signale auszulesen, die sich auf eine Berührung an Knoten an Kreuzungsstellen mit allen X-Ansteuerleitungen 5 beziehen, und zwar über eine zweite Anzahl, aber nicht alle, der Ausleseleitungen 6, die sich über zumindest zwei der Auslesebereiche 2A–2C oder 2B–2D in der zweiten Richtung erstrecken. Die Messeinrichtungen oder Steuereinheiten 3A und 3B sind dazu eingerichtet, synchron zu arbeiten, um einen oder mehrere Knoten der Gesamtheit der Knoten in allen Berührungsauslesebereiche 2A–2D der Matrix des Berührungsbildschirms 1 zu identifizieren, als Angabe einer Position einer erfassten Berührung auf dem Bildschirm.
Nach diesem Überblick über ein einfaches Beispiel kann es hilfreich sein, den Berührungserfassungsvorgang im Detail zu betrachten und sodann ein komplexeres Beispiel mit von den Messeinrichtungen gemeinsam verwendeten Ansteuerleitungen zu diskutieren. Konkrete Beispiele des Verfahrens werden nach dem Beispiel für das komplexere Paneel diskutiert.
2 illustriert schematisch ein Beispiel einer Vorrichtung zur Erfassung einer Berührung. Die Vorrichtung enthält eine Steuereinheit 10, die mit drei Schaltern 12, 16 und 18 versehen ist. Die Steuereinheit 10 kann als einzelner integrierter Chip, wie z. B. als Universalmikroprozessor, Mikrocontroller, programmierbares logisches Gerät/Feld, anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder als Kombination derselben, zur Verfügung gestellt werden. Der Schalter 12 ist zwischen VDD und Masse vorgesehen und mit einem Sensor 13 verbunden. Die Eigenkopplungskapazität des Sensors 13 ist C_X. Der Sensor 13 hat zwei Elektroden, eine X-(Ansteuer-)Elektrode und eine Y-(Auslese-)Elektrode. Die Vorrichtung misst die transversale Koppelkapazität zwischen den X- und Y-Elektroden.
Der Sensor 13 ist in Reihe mit einem Abtastkondensator 15 geschaltet, der eine Abtastkapazität C_S hat. Die Abtastkapazität 15 kann eine Abtastkapazität C_S haben, die deutlich größer ist als die Sensorkapazität C_X. In einem Beispiel ist die Abtastkapazität C_S mindestens 1000mal so groß, als die Sensorkapazität C_X, wobei die Sensorkapazität C_X im Bereich von 1 pF bis 10 pF liegen kann. Der Abtastkondensator 15 ist auch in Reihe mit den Schaltern 16 und 18 verbunden, die beide mit Masse verbunden sind.
Die Kapazität C ist ein Maß für die Menge der elektrischen Ladung, die bei einer gegebenen elektrischen Spannung gespeichert ist. C = Q / V wobei V die Spannung zwischen den Platten und Q die Ladung ist.
Nach Öffnen des Schalters 16 wird ein Spannungspuls an die Vorrichtung angelegt, in dem der Schalter 12 so eingestellt wird, dass er den Sensor 13 mit VDD verbindet, woraufhin der Schalter 18 geschlossen wird, was dazu führt, dass Ladung durch C_X in C_S fließt, so dass sich Ladung an C_X und C_S akkumuliert. Die Sensorkapazität C_X wird dann entladen, indem der Schalter 18 geöffnet wird, der Schalter 16 geschlossen wird, und der Schalter 12 eingestellt wird, um mit Masse zu verbinden. Da nur die Sensorkapazität C_X nach jedem Spannungspuls entladen wird, erhöht sich die an dem Abtastkondensator 15 gehaltene Kapazität C_S mit jedem Spannungspuls. Diese schrittweise Erhöhung ist in 3 dargestellt, wobei V_CS die Spannung ist, die an dem Abtastkondensator 15 akkumuliert wird.
Eine vorbestimmte Anzahl von Spannungspulsen wird an die Vorrichtung angelegt. Nachdem die vorbestimmte Anzahl von Pulsen an die Vorrichtung angelegt wurde, wird die in dem Abtastkondensator 15 akkumulierte Kapazität C_S entladen. Die Zeit, die für das Entladen der Kapazität auf ein Bezugspotenzial erforderlich ist, wird gemessen.
Wie in 4 dargestellt, leitet, wenn sich ein Stift oder ein Finger des Benutzers 19, der eine Berührungskapazität C_t gegenüber Erde hat, in die Nähe des Sensors 13 bewegt wird (oder diesen berührt), die Berührungskapazität des Objekts Ladung weg von der Ansteuerelektrode C_X hin zur Erde, so dass die Kapazität C_S, die in dem Abtastkondensator 15 akkumuliert wird, mit jedem Spannungspuls reduziert wird. In einem Beispiel ist der Sensor 13 hinter einem dielektrischen Paneel angeordnet, so dass der Finger 19 den Sensor 13 nicht direkt berührt. In einem anderen Beispiel oder zusätzlich zu einem dielektrischen Paneel kann der Finger 19 sich in großer Nähe zu dem Sensor 13 befinden, aber diesen nicht direkt kontaktieren.
5A illustriert die Spannung V_CS, die an dem Abtastkondensator 15 akkumuliert wird, nachdem die vorbestimmte Zahl von Pulsen angelegt wurde, wenn keine Berührung vorliegt, und die zur Entladung des Abtastkondensators 15 erforderliche Zeit. 5B illustriert die Spannung V_CS, die an dem Abtastkondensator 15 nach der vorbestimmten Zahl von Pulsen akkumuliert wurde, wenn ein Finger 19 des Benutzers in der Nähe des Sensors 13 ist oder diesen berührt (d. h., wenn eine Berührung vorliegt), und die zur Entladung des Abtastkondensators 15 erforderliche Zeit. Nachdem der Abtastkondensator 15 mit der negativen Seite des Sensors 13 verbunden ist, hat die akkumulierte Spannung V_CS in dem Beispiel der 2 einen negativen Wert.
Wie aus den 5A und 5B ersichtlich ist, ist die in 5B akkumulierte Spannung im Vergleich zu der in 5A akkumulierten Spannung V_CS reduziert. Zusätzlich ist die zur Entladung des Abtastkondensators 15 in 5B erforderliche Zeit im Vergleich zu der zur Entladung des Abtastkondensators 15 in 5A erforderliche Zeit reduziert. Die Verringerung der zur Entladung des Abtastkondensators 15 in 5B erforderliche Zeit zeigt an, dass eine Berührung vorliegt. Die Differenz zwischen der zur Entladung des Abtastkondensators 15 erforderlichen Zeit ohne Vorliegen einer Berührung (dargestellt in 5A) und der zur Entladung des Abtastkondensators erforderlichen Zeit bei Vorliegen einer Berührung (dargestellt in 5B) wird als Delta bezeichnet.
Die Detektion eines Deltas zeigt eine Berührung an, da das Delta anzeigt, dass eine Änderung der an dem Abtastkondensator 15 akkumulierten Ladung vorliegt, wenn diese mit der erwarteten Menge an akkumulierter Ladung auf dem Abtastkondensator 15 verglichen wird, wenn keine Berührung vorliegt.
6 illustriert eine grundlegende Schaltung zur Messung der Größe von V_CS. Die Steuereinheit 10 aus 2 enthält einen Widerstand 49, einen Schalter 40, einen Komparator 41, ein Register 45, einen Zähler 43 und ein Taktsignal 47. Der Widerstand 49, der Komparator 41 und der Zähler 43 werden verwendet, um die Größe von V_CS zu messen. Die Zeit, die erforderlich ist, um den Abtastkondensator auf eine Referenzspannung zu entladen, wird mit dem Zähler und dem Komparator gemessen, so dass der Zählerwert die Messgröße darstellt.
Wie in 7 dargestellt, kann, um einen berührungsempfindlichen Positionssensorbildschrim mit mehr als einen Berührungssensor 13 zu erzeugen, eine Vielzahl von Ansteuer- und Ausleseelektroden vorgesehen sein, um ein Feld von Ausleseelementen 220 (Berührungssensoren 13) innerhalb eines Paneels 210 des Positionssensors zu erzeugen. Die Ansteuerelektroden (X) bilden eine Platte eines jeden Sensors 13 und die Ausleseelektroden (Y) bilden die andere Platte eines jeden Sensors 13 mit einer Kapazität C_X. Der Positionssensor enthält eine Vielzahl von Widerständen 230, die verschiedene Werte haben können, und eine Steuereinheit 10. 7 illustriert eine beispielhafte Matrix aus acht Ausleseelementen 220, es sind jedoch auch andere Konfigurationen möglich.
Die in 6 illustrierte und obenstehend beschriebene grundlegende Messschaltung wird nur als ein Beispiel angegeben. Andere Verfahren zur Messung einer Berührung können verwendet werden.
Die Matrix aus Ansteuer- und Ausleseelektroden bildet einen zweidimensionalen Positionssensor, der in der Lage ist, die Position einer Berührung auf dem Paneel 210 zu erfassen. Die Steuereinheit 10 verwendet eine Abtastsequenz über die Zeilen der Ansteuerelektroden und die Spalten der Ausleseelektroden hinweg, um die Koppelkapazität an den Schnittstellen oder Knoten zu messen. Beispiele von Positionssensoren umfassen Berührungsbildschirme und Touchpads, die als Bestandteil oder als Zubehör von Computern, persönlichen digitalen Assistenten (PDA), Satellitennavigationsgeräten, Mobiltelefonen, tragbaren Medienspielern, tragbaren Spielekonsolen, öffentlichen Informationskiosks, und Kassensystemen, etc. zur Verfügung gestellt werden können. Positionssensoren können als Steuerpaneele auf verschiedenen Gerätschaften verwendet werden.
8 illustriert schematisch vier berührungsempfindliche Bildschirme oder Regionen 50A, 50B, 50C und 50D, die jeweils ein Feld von Ausleseelementen haben, die angeordnet sind, um einen großen berührungsempfindlichen Bildschirm 500 zu schaffen. Jeder Bildschirm oder Bereich 50A bis 50D ist mit einer jeweiligen Steuereinheit 520A bis 520D verbunden. Jede Steuereinheit 520A bis 520D steuert die X-Elektrodenleitungen 550 ihres jeweiligen Bildschirms 50A bis 50D an und liest die Y-Elektrodenleitungen 540 ihres jeweiligen Bildschirms 50A bis 50D aus. Jede Steuereinheit 520A bis 520D bildet daher ein Messgerät, das dazu in der Lage ist, eine Berührung und dessen Position auf dem jeweiligen Bildschirm 50A bis 50D zu erfassen, wobei der jeweilige Bildschirm einen Teil (ein Viertel in 8) des Gesamtbildschirms 500 ausmacht. Jede Steuereinheit kann aus einem separaten Chip gebildet werden. In der Anordnung der 8 sind die Bildschirme logisch oder physikalisch getrennt. Im Gegensatz zur 1 erstrecken sich die X-Leitungen und die Y-Leitungen der 8 nicht über den gesamten Bildschirm 500. Jeder Bildschirm 50A–50D hat seine eigenen X-Leitungen und Y-Leitungen, die mit seiner eigenen Steuereinheit 520A bis 520D verbunden sind.
Jede Steuereinheit 520A bis 520D steuert und liest Signale an den Knoten innerhalb des Bereichs 50A bis 50D, den sie steuert. In einer derartigen Anordnung können sich die X-Leitungen nur über den Bereich erstrecken, der durch die jeweilige Einheit gesteuert wird. So können sich z. B. die X-Ansteuerleitungen 550, die mit der ersten Steuereinheit 520A verbunden sind, nur über den ersten Bildschirm oder Bereich 50A erstrecken. In ähnlicher Weise können sich die X-Ansteuerleitungen 550, die mit der zweiten Steuereinheit 520B verbunden sind, nur über den zweiten Bildschirm oder Bereich 50B erstrecken. Die X-Ansteuerleitungen 550, die mit der dritten Steuereinheit 520C verbunden sind, erstrecken sich nur über den dritten Bildschirm oder Bereich 50C, und die X-Ansteuerleitungen 550, die mit der vierten Steuereinheit 520D verbunden sind, erstrecken sich nur über den zweiten Bildschirm oder Bereich 50D. In ähnlicher Weise erstrecken sich die Ausleseleitungen nur über den Bereich, der durch die jeweilige Einheit gesteuert wird. Eine derartige Anordnung arbeitet ganz so, als ob die Bereiche 50A bis 50D in Wirklichkeit getrennte Bildschirme wären.
Jede Steuereinheit 520A bis 520D ist nur dazu in der Lage, eine vorbestimmte Zahl von Knoten anzusteuern und auszulesen, wodurch die Zahl von Knoten in jedem jeweiligen Bildschirm oder Bereich 50A bis 50D beschränkt wird. Jeder Bildschirm oder Bereich kann z. B. zehn X-Leitungen und zehn Y-Leitungen haben, und jede Steuereinheit könnte dazu in der Lage sein, 100 Knoten anzusteuern/auszulesen. In einem anderen Beispiel könnte ein Bildschirm 16 X-Leitungen und 14 Y-Leitungen haben, und jede Steuereinheit könnte dazu in der Lage sein, 224 Knoten anzusteuern/auszulesen. Um die Signale an den Knoten eines großen Berührungsbildschirms 500, wie er in 8 illustriert ist, zu erzeugen und zu messen, der viermal die Größe eines Berührungsbildschirms hat, der mit einer einzelnen Steuereinheit einer bestimmten Kapazität kompatibel ist, und viermal so viele Knoten hat, wie in einem einzelnen Berührungsbildschirm vorhanden sind, sind vier Steuereinheiten 520A bis 502D erforderlich, um den großen Berührungsbildschirm 500 anzusteuern.
Um z. B. einen großen Berührungsbildschirm 500 mit der neunfachen Größe eines mit einem einzelnen Steuerchip einer Kapazität kompatiblen Berührungsbildschirms zu erzeugen (z. B. einen 3×3-Berührungsbildschirm), wären also neun Steuereinheiten erforderlich. Darüber hinaus wären zur Schaffung eines großen Berührungsbildschirms 500, der z. B. die 16-fache Größe einer einfachen Berührungsbildschirmeinheit hat (z. B. eines 4×4-Berührungsbildschirm), 16 Steuereinheiten erforderlich. Folglich benötigen sehr große Berührungsbildschirme eine sehr große Zahl von Steuereinheiten.
9 illustriert ein Beispiel einer kapazitiven Anordnung zur Schaffung eines großen berührungsempfindlichen Bildschirms unter Verwendung gemeinsam verwendeter X-(Ansteuer-)Leitungen zur Ermöglichung der Ansteuerung/Auslesung der größeren Zahl von Knoten ohne notwendigerweise so viele Steuereinheiten zu benötigen. Die X-(Ansteuer-)Leitungen werden in dem Sinne gemeinsam verwendet, als sie sich über alle Y-Ausleseleitungen des Bildschirms erstrecken, die mit all den Steuereinheiten 520A bis 520C verbunden sind. Der beispielhafte große Berührungsbildschirm 500 aus 9 hat neun individuelle Berührungsbildschirme oder Berührungsbildschirmbereiche der bestimmten Einheitsgröße in einer 3×3-Matrixanordnung. In der Anordnung der 9 wurden die Steuereinheiten kombiniert, so dass weniger Steuereinheiten erforderlich sind. Die Steuereinheiten der 9 arbeiten zusammen, um den großen Berührungsbildschirm 500 abzutasten, indem sie die X-(Ansteuer-)Leitungen gemeinsam verwenden.
10 illustriert den Bildschirm 500 aus 9 im Detail. Wie aus 10 ersichtlich ist, ist der große Bildschirm 500 in neun Bildschirmbereiche 50A bis 50I aufgeteilt, die jeweils eine Größe (z. B. Anzahl von Knoten) haben, die der Kapazität einer Steuereinheit entspricht. In einer Anordnung, wie sie z. B. in 8 dargestellt ist, würde eine separate Steuereinheit die Signale von den Knoten in jedem Bildschirmbereich 50A bis 50I messen. Die Anordnung der 9 ermöglicht es jedoch, dass jede der X-Leitungen, die durch eine der Steuereinheiten 520A, 520B, 520C angesteuert wird, durch die Y-Leitungen all der Steuereinheiten 520A, 520B, 520C ausgelesen werden. Dies ermöglicht eine Bildschirmgröße, die der Summe der X-Leitungen aller Steuereinheiten x der Summe der Y-Leitungen aller Steuereinheiten entspricht, aber weniger Steuereinheiten erfordert. In der Anordnung der 8 war es nicht möglich, Signale an Knoten entlang der X-Leitungen, die durch eine erste Steuereinheit gesteuert werden, mit den Y-Leitungen einer anderen Steuereinheit auszulesen. Demzufolge wäre es nicht möglich, die Bildschirme 10A, 10B, 10C, 10F, 10H und 10I zu detektieren, da diese Kombinationen von X- und Y-Leitungen nicht existieren.
Die Steuereinheiten 520A, 520B und 520C sind synchronisiert. In einem Beispiel wird zumindest eine der Ansteuerleitungen (X) einer jeden Steuereinheit dazu verwendet, die Steuereinheiten zu synchronisieren. In dem Beispiel, in dem eine Steuereinheit dazu in der Lage ist, 224 Knoten anzusteuern/auszulesen, werden fünf der X-Leitungen zur Synchronisation verwendet, woraus sich 11 X-Leitungen und 14 Y-Leitungen in jedem Bildschirmbereich 50 ergeben. In einem anderen Beispiel ist die Hardware der Steuereinheit so eingerichtet, dass eine separate Synchronisationskomponente vorgesehen ist, wodurch alle Ansteuerleitungen (X) zum Auslesen verwendet werden können. In einem anderen Beispiel kann die Synchronisation der Steuereinheiten durch einen Prozessor 530 zur Verfügung gestellt werden, wobei der Prozessor 530 Steuersignale 560 an jede der Steuereinheiten 520A, 520B, 520C liefert.
13 illustriert ein Verfahren zur Detektion einer Berührung unter Verwendung der Anordnung aus 9. Wie in 13 angegeben, wird der Prozess im Schritt 300 begonnen. Im Schritt 305 wird an jeder Steuereinheit 520A, 520B und 520C festgestellt, ob diese Steuereinheit bereit ist, mit dem Auslesen zu beginnen. Wenn die Steuereinheit nicht bereit ist, dann wartet der Prozess, bis die Steuereinheit bereit ist. Wenn die Steuereinheit bereit ist, sendet sie ein Bereit-Signal an jede der anderen Steuereinheiten in Schritt 310. Im Schritt 315 wird festgestellt, ob die Steuereinheit ein Bereit-Signal von all den anderen Steuereinheiten in dem System empfangen hat. Wenn nicht, so wartet das System, bis jede Steuereinheit ein Bereit-Signal von all den anderen Steuereinheiten in dem System empfangen hat. Wenn ein Bereit-Signal von all den anderen Steuereinheiten in dem System empfangen wurde, dann sind die Steuereinheiten synchronisiert worden und bereit, mit dem Auslesen zu beginnen. Die Steuereinheiten werden vor jeder Abtastung synchronisiert.
Im Schritt 320 wird die Abtastung begonnen. Im Schritt 325 wird jede X-Leitung unter Verwendung der mit all den Steuereinheiten in dem System verbundenen Y-Leitungen abgetastet. Zu jedem Zeitpunkt steuert eine Steuereinheit die X-Leitungen in dem Set an, das mit dieser Einheit verbunden ist. Die Steuereinheiten, die die X-Leitungen, die mit diesen Einheiten verbunden sind, zu einem gegebenen Zeitpunkt nicht ansteuern, liefern einen Dummy-Wert, so dass die X-Leitungen der einen Steuereinheit durch alle Y-Leitungen aller Steuereinheiten in dem System abgetastet werden können.
Datensignale 560 von jeder Steuereinheit 520A, 520B und 520C werden im Schritt 330 an den Prozessor 530 übermittelt. Der Prozessor 530 ist dazu vorgesehen, eine Berührung oder eine Annährung eines Objekts zu erfassen und seine Position auf dem Gesamtbildschirm auf Basis der empfangenen Auslesesignale zu bestimmen. Im Schritt 335 verarbeitet der Prozessor 530 alle Daten, die von all den Steuereinheiten 520A, 520B und 520C empfangen wurden, und bestimmt, ob eine Berührung auf dem Berührungsbildschirm 500 vorgelegen hat oder nicht. Ein Prozessor 530 wird verwendet, um die Daten zu verarbeiten, da jede Steuereinheit 520A, 520B und 520C nicht über die von den anderen Steuereinheiten 520A, 520B und 520C generierten Daten im Bilde ist. Wenn ein Prozessor 530 zur Datenverarbeitung nicht verwendet würde, so würden fehlerhafte Auslesungen am Rande eines jeden Bildschirmbereichs 50A bis 50I resultieren. Der Prozessor 530 empfängt Daten von all den Steuereinheiten 520A, 520B und 520C und ist so in der Lage, Nichtlinearitäten an den Bildschirmbereichgrenzen 50A bis 50I zu eliminieren.
Der Prozessor 530 kann irgendein bekannter Prozessor sein, wie z. B. ein Mikrocontroller, Mikroprozessor oder Zentralprozessor.
Der Prozessor 530 ist mit einer Schnittstelle 570 verbunden, die mit dem Gerät verbunden ist, für das der Berührungsbildschirm vorgesehen ist.
In einem anderen Beispiel ist der Prozessor 530 nicht erforderlich. Jede Steuereinheit 520A, 520B, 520C kann mit ihrem eigenen Prozessor versehen sein. In einem derartigen Beispiel ist es möglich, alle Daten zu einer der Steuereinheiten 520A, 520B oder 520C zur Verarbeitung an dieser Steuereinheit 520A, 520B oder 520C zu übermitteln. Die Daten all der Steuereinheiten 520A, 520B, 520C werden gemeinsam an einer der Steuereinheiten 520A, 520B oder 520C verarbeitet, um Nichtlinearitäten an den Bildschirmbereichgrenzen 50A bis 50I zu eliminieren.
14 illustriert ein anderes Verfahren zur Erfassung einer Berührung unter Verwendung der Anordnung aus 9. Wie in 14 angegeben, wird der Prozess am Schritt 400 begonnen. In Schritt 405 wird festgestellt, ob alte Steuereinheiten 520A, 520B und 520C synchronisiert wurden. Wenn nicht alle der Steuereinheiten 520A, 520B und 520C synchronisiert wurden, dann wartet der Prozess, bis die Steuereinheiten 520A, 520B und 520C synchronisiert wurden. Wenn alle Steuereinheiten 520A, 520B und 520C synchronisiert wurden, dann fährt der Prozess im Schritt 410 fort. Im Schritt 410 wird die Abtastung begonnen. Im Schritt 415 wird jede X-Leitung unter Verwendung der Y-Leitungen, die mit all den Steuereinheiten in dem System verknüpft sind, abgetastet. Die Steuereinheiten, die zu einem gegebenen Zeitpunkt die X-Leitungen nicht ansteuern, liefern einen Dummy-Wert, so dass die X-Leitungen der einen Steuereinheit durch all die Y-Leitungen aller Steuereinheiten in dem System abgetastet werden können.
Datensignale 560 von jeder Steuereinheit in dem System werden an einen Prozessor 530 im Schritt 420 übermittelt. Im Schritt 425 schließlich verarbeitet der Prozessor 530 die von all den Steuereinheiten 520A, 520B und 520C empfangenen Daten und stellt fest, ob eine Berührung auf dem Berührungsbildschirm 500 vorgelegen hat oder nicht.
Der Prozess aus 14 kann z. B. verwendet werden, wenn eine separate Synchronisierungskomponente zur Verfügung gestellt ist, oder wenn der Prozessor 530 die Synchronisierung der Steuereinheiten 520A, 520B, 520C steuert. Der Prozess aus 14 kann auch verwendet werden, wenn z. B. jede Steuereinheit 520A, 520B, 520C mit ihrem eigenen Prozessor versehen ist. In einem derartigen Beispiel würden all die Daten an eine der Steuereinheiten 520A, 520B oder 520C zur Verarbeitung an dieser Steuereinheit 520A, 520B oder 520C übermittelt.
Obgleich die Beispiele der 9 und 10 unter Bezugnahme auf einen großen Berührungsbildschirm 500 mit einer 3×3-Anordnung beschrieben wurden, kann der vorliegende Gegenstand auch verwendet werden, um einen großen Berührungsbildschirm 500 mit einer 2×2-Anordnung wie in 1 zu schaffen, der zwei Steuereinheiten erfordert. Gleichermaßen kann er für eine 4×4-Anordnung, die vier Steuereinheiten benötigt, eine 5×5-Anordnung, die fünf Steuereinheiten benötigt, etc. verwendet werden. Die Technik der gemeinsamen Verwendung von Ansteuerleitungen kann auch verwendet werden, um einen großen Berührungsbildschirm 500 mit einer 2×4-Anordnung, einer 3×4-Anordnung, etc., je nach Bedarf zu schaffen. In einer derartigen Anordnung würde der Berührungsbildschirm vier Steuereinheiten benötigen. Die Steuereinheiten, die nicht die X-Leitungen oder die Y-Leitungen ansteuern, können je nach Erfordernis einen Dummy-Wert tiefem.
11 illustriert schematisch ein Paneel 210 mit einer Vielzahl von Ansteuerelektrodenleitungen (X, nicht dargestellt), die mit Ansteuerkanälen 280 verbunden sind, und einer Vielzahl von Ausleseelektrodenleitungen (Y, nicht dargestellt), die mit Auslesekanälen 240 verbunden sind. Die Ansteuerkanäle 280 und die Auslesekanäle 240 sind mit einer Steuereinheit 200 über einen Verbinder 270 verbunden. Der Verbinder 270 kann eine Leiterbahn oder eine Durchkontaktierung sein.
Die Steuereinheit 200 enthält eine Ansteuereinheit 120 für die Zurverfügungstellung von Ansteuersignalen an den Ansteuerelektroden und eine Ausleseeinheit 140 zum Auslesen von Signalen an den Ausleseelektroden. Die Steuereinheit 200 steuert somit den Betrieb der Ansteuer- und Ausleseeinheiten 120, 140. Die Steuereinheit 200 kann auch eine Speichereinrichtung 180, wie z. B. ein computerlesbares Medium, enthalten.
Obwohl die Ansteuereinheit 120 und die Ausleseeinheit 140 als separate Komponenten in 11 dargestellt sind, kann die Funktionalität dieser Einheiten in einer einzigen integrierten Schaltung, wie z. B. einem Universalmikroprozessor, einem Mikrocontroller, einem Field Programmable Gate Array (FPGA) oder einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) zur Verfügung gestellt werden. Zusätzlich kann eine separate Ansteuereinheit für jeden Ansteuerkanal, der mit jeder Elektrode verbunden ist, zur Verfügung gestellt werden.
Wie in 12 dargestellt, sind die Ansteuerkanäle Xn, Xn + 1, Xn + 2, ... Xn + m mit der Ansteuereinheit 120 verbunden, obwohl in einem Beispiel jeder Ansteuerkanal mit einer separaten Ansteuereinheit 120 verbunden ist. Zusätzlich sind die Auslesekanäle Yn, Yn + 1, Yn + 2, ... Yn + m mit der Ausleseeinheit 140 verbunden.
In einem anderen, nicht dargestellten Beispiel können separate Ansteuer- und Auslesesteuereinheiten vorgesehen sein. In diesem Fall kann eine Ansteuer-Steuereinheit eine Steuereinheit und ein Speichergerät, und eine Auslesesteuereinheit eine Ausleseeinheit und ein Speichergerät enthalten. Wenn ein großer Berührungsbildschirm 500 mit einer 2×4-Anordnung, etc., vorgesehen wird, kann es vorteilhaft sein, zwei Ansteuer-Steuereinheiten und vier Auslese-Steuereinheiten, etc., vorzusehen.
Die obigen Beispiele zeigen, dass der Ansatz der gemeinsamen Verwendung von Ansteuerleitungen eine effiziente Technik zur Skalierung der Elektronik zur Messung von mehr Knoten auf größeren Berührungspaneelen zur Verfügung stellt. Das erste Beispiel verwendete zwei Steuereinheiten zur Durchführung der Ansteuerung und Auslesung auf einem 2×2-Matrixberührungspaneel. Das zweite Beispiel verwendete drei Steuereinheiten zur Durchführen der Ansteuerung und Auslesung auf einem 3×3-Matrixberührungspaneel. Ein ähnlicher Ansatz kann für größere und größere quadratische Matrixpaneele mit einer zusätzlichen Steuereinheit/Messeinheit für jede zusätzliche Zeile/Spalte verwendet werden. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass die Strategie der gemeinsam verwendeten Ansteuerleitungen zur Skalierung der Zahl der Steuereinheiten auch für Paneelkonfigurationen angepasst werden kann, die eine andere Zahl von Bildschirmen oder Bereichen in den verschiedenen Paneeldimensionen verwenden. Jede Steuereinheit kann z. B. weniger als ihre Gesamtkapazität an Ansteuer- oder Ausleseleitungen verwenden, aber ihre Gesamtkapazität in der anderen Leitungsart verwenden. Alternativ kann eine Steuereinheit nur ein Set von X-Leitungen für eine Zeile von Bereichen ansteuern oder nur ein Set von Y-Leitungen für eine Spalte von Bereichen auslesen.
Die oben stehend beschriebene Positionssensoren können mit vielfältigen elektronischen Geräten verbunden werden, wie z. B. Computern, persönlichen digitalen Assistenten (PDA), Satellitennavigationsgeräten, Mobiltelefonen, tragbaren Medienspielern, tragbaren Spielekonsolen, öffentlichen Informationskiosks, Kassensystemen, etc. Diese elektronischen. Geräte können einen Zentralprozessor oder ein anderes Verarbeitungsgerät enthalten, zur Ausführung von Programmanweisungen, einen internen Kommunikationsbus, verschiedene Arten von Speichern oder Speichermedien (RAM, ROM, EEPROM, Cache-Speicher, Plattenlaufwerk, etc.) zur Speicherung von Anweisungen von Daten, und eine oder mehrere Netzwerkschnittstellenkarten oder Anschlüsse für Kommunikationszwecke.
Verschiedene Abwandlungen können an den vorstehend beschriebenen Beispielen und Ausführungsformen vorgenommen werden, und die zugehörige Lehre kann in zahlreichen Anwendungen zum Einsatz gebracht werden, von denen lediglich einige hier beschrieben wurden. Es ist beabsichtigt, dass die folgenden Patentansprüche alle Anwendungen, Abwandlungen und Variationen innerhalb des wahren Umfangs der vorliegenden Lehre beanspruchen.

Claims

Berührungsempfindlicher Positionssensor, umfassend: einen Berührungsbildschirm mit einer Vielzahl von vier oder mehr Berührungserfassungsbereichen, die in einer Matrix angeordnet sind; Ansteuerleitungen, die sich über die Matrix in einer ersten Richtung erstrecken; Ausleseleitungen, die sich über die Matrix in einer zweiten Richtung erstrecken, um kapazitive Koppelknoten an Kreuzungsstellen mit den Ansteuerleitungen zu bilden; eine Vielzahl von Messeinrichtungen, wobei die Anzahl der Messeinrichtungen geringer ist als die Anzahl der Berührungserfassungsbereiche der Matrix des Berührungsbildschirms, und wobei: (a) jede Messeinrichtung dazu eingerichtet ist, eine erste Anzahl, aber nicht alle, der Ansteuerleitungen anzusteuern, die sich über zumindest zwei der Auslesebereiche in der ersten Richtung erstrecken, (b) jede Messeinrichtung dazu eingerichtet ist, über eine zweite Anzahl, aber nicht alle, der Ausleseleitungen, die sich über zumindest zwei der Auslesebereich in der zweiten Richtung erstrecken, Signale zu erfassen, die sich auf eine Berührung an Kreuzungsknoten mit all den Ansteuerleitungen beziehen, und (c) die Messeinrichtungen dazu eingerichtet sind, derart synchron miteinander zu arbeiten, dass sie einen oder mehrere Knoten aus all den Knoten in all den Berührungsauslesebereichen der Matrix des Berührungsbildschirms als ein Kennzeichen einer Position einer erfassten Berührung des Bildschirms identifizieren.
Berührungsempfindlicher Positionssensor nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend einen Prozessor, der dazu eingerichtet ist, die Position der erfassten Berührung auf dem Bildschirm als Reaktion auf Erfassungsdaten von all den Messeinrichtungen zu bestimmen.
Berührungsempfindlicher Positionssensor nach Anspruch 2, wobei der Prozessor des Weiteren dazu eingerichtet ist, Signale an die Messeinrichtungen zur Synchronisation des Betriebs der Messeinrichtungen zu liefern.
Berührungsempfindlicher Positionssensor nach Anspruch 1, wobei jede der Messeinrichtungen des Weiteren dazu eingerichtet ist, ein Synchronisationssignal über zumindest eine der mit der jeweiligen Messeinrichtung verbundenen Ansteuerleitungen zur Verfügung zu stellen, und auf ein Synchronisationssignal von einer anderen der Messeinrichtungen zu reagieren, um einen synchronen Betrieb der Messeinrichtungen zu ermöglichen.
Berührungsempfindlicher Positionssensor, umfassend: einen Berührungsbildschirm mit einer ersten Anzahl von Berührungsauslesebereichen, die in einer Matrix angeordnet sind; eine zweite Anzahl von Messeinrichtungen, wobei die zweite Anzahl kleiner ist als die erste Anzahl; Ausleseleitungen, die sich über zumindest zwei der Bereiche der Matrix in einer ersten Richtung erstrecken; und Ansteuerleitungen, die sich über zumindest zwei der Bereiche der Matrix in einer zweiten Richtung erstrecken, um kapazitive Koppelknoten an Kreuzungsstellen mit all den Ausleseleitungen zu bilden, wobei: (a) jede Messeinrichtung dazu eingerichtet ist, über eine Vielzahl, aber nicht alle, der Ausleseleitungen Signale zu erfassen, die sich auf eine Berührung an Knoten einer kapazitiven Kreuzung mit Ansteuerleitungen beziehen, und (b) jede Messeinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Vielzahl, aber nicht alle, der Ansteuerleitungen anzusteuern, (c) alle Ansteuerleitungen von allen Messeinrichtungen gemeinsam verwendet werden, in dem alle der Ausleseleitungen Ansteuerleitungen kapazitiv kreuzen, die mit all den Messeinrichtungen verbunden sind; und (d) die Messeinrichtungen dazu eingerichtet sind, derart synchron zu arbeiten, dass einer oder mehr Knoten aus all den Knoten in all den Berührungsauslesebereichen der Matrix des Berührungsbildschirms als ein Kennzeichen einer Position einer erfassten Berührung des Bildschirms identifiziert werden.
Berührungsempfindlicher Positionssensor nach Anspruch 5, des Weiteren umfassend einen Prozessor, der dazu eingerichtet ist, die Position der erfassten Berührung auf dem Bildschirm als Reaktion auf Erfassungsdaten von all den Messeinrichtungen zu bestimmen.
Berührungsempfindlicher Positionssensor nach Anspruch 6, wobei der Prozessor des Weiteren dazu eingerichtet ist, Signale zur Synchronisation des Betriebs der Messeinrichtungen an die Messeinrichtungen zu liefern.
Berührungsempfindlicher Positionssensor nach Anspruch 5, wobei jede der Messeinrichtungen des Weiteren dazu eingerichtet ist, ein Synchronisationssignal über zumindest eine der Ansteuerleitungen, die mit der Messeinrichtung verbunden sind, zur Verfügung zu stellen, und auf ein Synchronisationssignal von einer anderen der Messeinrichtungen zu reagieren, um einen synchronen Betrieb der Messeinrichtungen zu ermöglichen.
Berührungsempfindlicher Positionssensor, umfassend: einen Berührungsbildschirm mit: (a) einer Vielzahl von Ansteuerelektroden, die sich in einer ersten Richtung über den Berührungsbildschirm erstrecken; und (b) einer Vielzahl von Ausleseelektroden, die sich in einer zweiten Richtung über den Berührungsbildschirm erstrecken, um kapazitive Kopplungen mit den Ansteuerelektroden an Kreuzungsknoten mit all den Ansteuerelektroden zu bilden; zumindest zwei Steuereinheiten, wobei jede Steuereinheit dazu eingerichtet ist, ein oder mehr Ansteuersignale an einen Teil, aber nicht alle, der Vielzahl der Ansteuerelektroden zu liefern, und dazu eingerichtet ist, ein oder mehr Auslesesignale von einem Teil, aber nicht allen der Vielzahl der Ausleseelektroden zu empfangen, wobei der Teil der Vielzahl der Ansteuerelektroden, die durch eine der zumindest zwei Steuereinheiten angesteuert werden, von allen der Vielzahl der Ausleseelektroden der zumindest zwei Steuereinheiten abgetastet werden; und einen Prozessor, der dazu eingerichtet ist, Auslesesignale von den zumindest zwei Steuereinheiten zu empfangen und die empfangenen Auslesesignale zu verarbeiten, um eine Berührung zu erfassen und eine Position der Berührung auf dem Berührungsbildschirm zu bestimmen.