DE102012215865A1

DE102012215865A1 - Integriertes Testsystem für einen Berührungssensor

Info

Publication number: DE102012215865A1
Application number: DE102012215865A
Authority: DE
Inventors: Carl Olof Fredrik Jonsson
Original assignee: Atmel Corp
Current assignee: Atmel Corp
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2013-03-14
Also published as: CN102999209A; US20130063167A1; TW201316234A; US8847612B2

Abstract

In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren das Beschränken des Stromflusses zwischen einem Knoten eines Berührungssensors und jeweils einem Treibersystem des Berührungssensors, einem Messsystem des Berührungssensors und einem Testsystem des Berührungssensors. Das Verfahren umfasst weiterhin das kapazitive Koppeln des Treibersystems mit dem Messsystem über das Testsystem. Das Verfahren umfasst weiterhin das Verwenden wenigstens des Treibersystems und des Testsystems zum Induzieren einer Ladung an dem Messsystem. Das Verfahren umfasst weiterhin das Messen der induzierten Ladung an dem Messsystem. Das Verfahren umfasst weiterhin das Bestimmen eines Bestehens oder Nichtbestehens für wenigstens einen Teil des Berührungssensors wenigstens teilweise auf der Basis der gemessenen induzierten Ladung.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Berührungssensoren.
Ein Berührungssensor kann das Vorhandensein und die Position einer Berührung oder die Nähe eines Objekts (wie etwa eines Fingers eines Benutzers oder eines Eingabestifts) innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors, der zum Beispiel über einem Anzeigebildschirm angeordnet ist, erfassen. In einer berührungsempfindlichen Anzeigeanwendung ermöglicht der Berührungssensor einem Benutzer eine direkte Interaktion mit den auf dem Bildschirm angezeigten Inhalten anstelle einer indirekten Interaktion mittels einer Maus oder eines Touchpads. Ein Berührungssensor kann an einem Desktop-Computer, einem Laptop-Computer, einem Tablet-Computer, einem PDA, einem Smartphone, einem Sattelitennavigationsgerät, einem tragbaren Medienwiedergabegerät, einer tragbaren Spielekonsole, einem Informationsterminal, einem Verkaufsautomaten oder einem anderen ähnlichen Gerät angebracht oder als Teil desselben vorgesehen sein. Auch ein Steuerpaneel an einem Haushaltsgerät oder einem anderen Gerät kann einen Berührungssensor enthalten.
Es gibt verschiedene Typen von Berührungssensoren, wie etwa resistive Berührungssensoren, Oberflächenakustikwellen-Berührungssensoren und kapazitive Berührungssensoren. Ein Berührungssensor kann einen Berührungsbildschirm umfassen oder umgekehrt. Ein kapazitiver Berührungssensor kann einen Isolator enthalten, der mit einem im Wesentlichen transparenten Leiter in einem bestimmten Muter bedeckt ist. Wenn ein Objekt die Oberfläche des kapazitiven Berührungsbildschirms berührt oder in deren Nähe kommt, kann eine Kapazitätsänderung in dem Berührungsbildschirm an der Position der Berührung oder Näherung auftreten. Eine Steuereinrichtung kann die Kapazitätsänderung verarbeiten, um die Position oder Näherung an dem Berührungsbildschirm zu bestimmen.
1 zeigt ein beispielhaftes Gerät mit einem berührungsempfindlichen Bereich.
2 ist ein schematisches Diagramm eines Testsystems, das in bestimmten Ausführungsformen des beispielhaften Geräts von 1 integriert sein kann.
3 ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Ablauf zeigt, der in bestimmten Ausführungsformen verwendet werden kann, um bestimmte Funktionen des beispielhaften Geräts von 1 zu testen.
1 zeigt einen beispielhaften Berührungssensor 10 mit einer beispielhaften Steuereinrichtung 12. Ein Berührungssensor kann einen Berührungsbildschirm umfassen oder umgekehrt. Der Berührungssensor 10 und die Steuereinrichtung 12 können das Vorhandensein und die Position einer Berührung oder die Nähe eines Objekts innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors 10 erfassen. Außerdem können bestimmte Ausführungsformen derart konfiguriert sein, dass sie wie im Folgenden erläutert für das erfasste Vorhandensein und die Position einer Berührung oder die Nähe eines Objekts innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors 10 das berührende Objekt identifizieren können.
Im Folgenden kann sich eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor sowohl auf den Berührungssensor als auch auf die Steuereinrichtung beziehen. Entsprechend kann sich eine Bezugnahme auf eine Steuereinrichtung sowohl auf die Steuereinrichtung als auch auf den Berührungssensor beziehen. Der Berührungssensor 10 kann einen oder mehrere berührungsempfindliche Bereiche enthalten. Der Berührungssensor 10 kann eine Anordnung aus Treiber- und Messelektroden (oder eine Anordnung aus Elektroden eines Typs (z. B. des Treibertyps)) enthalten, die auf einem Substrat aus etwa einem dielektrischen Material angeordnet ist.
Eine Elektrode (eine Treiberelektrode oder eine Messelektrode) kann aus einem leitenden Material bestehen, das eine scheibenförmige, quadratische, rechteckige oder andere geeignete Form oder eine Kombination aus diesen Formen aufweist. In bestimmten Ausführungsformen kann das leitende Material einer Elektrode ungefähr 100% der Fläche der Form ausmachen. Zum Beispiel kann eine Elektrode aus Indiumzinnoxid (ITO) bestehen, wobei das ITO der Elektrode ungefähr 100% der Fläche der Form einnehmen kann. In bestimmten Ausführungsformen kann das leitende Material einer Elektrode ungefähr 50% der Fläche der Form einnehmen. Zum Beispiel kann eine Elektrode aus ITO bestehen, und kann das ITO der Elektrode ungefähr 50% der Fläche der Form in einem schraffierten, maschenförmigen oder anderen geeigneten Muster einnehmen. In bestimmten Ausführungsformen kann das leitende Material einer Elektrode ungefähr 5% der Fläche der Form einnehmen. Zum Beispiel kann eine Elektrode aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitenden Material (wie zum Beispiel Kupfer, Silber oder einem kupfer- oder silberbasierten Material) bestehen, wobei die feinen Leitungen des leitenden Materials ungefähr 5% der Fläche des Materials in einem schraffierten, maschenförmigen oder anderen geeigneten Muster einnehmen können. Es werden hier bestimmte Elektroden aus einem bestimmten leitenden Material in bestimmten Formen mit bestimmten Füllungen in bestimmten Mustern beschrieben, wobei für die Erfindung jedoch beliebige, geeignete Elektroden aus beliebigen, geeigneten Materialien in beliebigen, geeigneten Formen mit beliebigen, geeigneten Füllungen in beliebigen, geeigneten Mustern verwendet werden können. Die Formen der Elektroden (oder anderen Elemente) eines Berührungssensors können insgesamt oder teilweise ein oder mehrere Makromerkmale des Berührungssensors bilden. Ein oder mehrere Eigenschaften der Implementierung dieser Formen (wie zum Beispiel der leitenden Materialien, Füllungen oder Muster in den Formen oder aber die Einrichtungen zum elektrischen Isolieren oder physikalischen Trennen der Formen voneinander) können insgesamt oder teilweise ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors bilden. Ein oder mehrere Makromerkmale des Berührungssensors können ein oder mehrere Merkmale seiner Funktion bestimmen; und ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors können ein oder mehrere optische Merkmale des Berührungssensors wie etwa dessen Durchlässigkeit, Brechung oder Reflexion bestimmen.
Ein oder mehrere Teile des Substrats des Berührungssensors 10 können aus Polyethylenterephthalat (PET) oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Es kann ein beliebiges, geeignetes Substrat mit beliebigen, geeigneten Teilen aus einem beliebigen Material verwendet werden. In bestimmten Ausführungsformen können die Treiber- und Messelektroden in dem Berührungssensor 10 vollständig oder teilweise aus ITO ausgebildet sein. In bestimmten Ausführungsformen können die Treiber- oder Messelektroden in dem Berührungssensor 10 aus feinen Linien aus Metall oder einem anderen leitenden Material bestehen. Zum Beispiel können ein oder mehrere Teile des leitenden Materials aus Kupfer bestehen oder kupferbasiert sein und eine Dicke von ungefähr 5 μm oder weniger und eine Breite von ungefähr 10 μm oder weniger aufweisen. In einem anderen Beispiel können ein oder mehrere Teile des leitenden Materials aus Silber bestehen oder silberbasiert sein und eine Dicke von ungefähr 5 μm oder weniger und eine Breite von ungefähr 10 μm oder weniger aufweisen. Es können beliebige, geeignete Elektroden aus einem beliebigen, geeigneten Material verwendet werden.
Ein mechanischer Stapel kann das Substrat (oder mehrere Substrate) und das leitende Material für die Treiber- oder Messelektroden des Berührungssensors 10 enthalten. Zum Beispiel kann der mechanische Stapel eine erste Schicht aus einem optisch klaren Kleber (OCA) unter einem Deckpaneel enthalten. Das Deckpaneel kann klar sein und kann aus einem widerstandfähigen Material, das für eine wiederholte Berührung geeignet ist, wie etwa Glas, Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat (PMMA) bestehen. Gemäß der Erfindung kann ein beliebiges, geeignetes Deckpaneel aus einem beliebigen, geeigneten Material verwendet werden. Die erste Schicht aus OCA kann zwischen dem Deckpaneel und dem Substrat angeordnet sein, wobei das leitende Material die Treiber- oder Messelektroden bildet. Der mechanische Stapel kann auch eine zweite Schicht aus OCA und eine dielektrische Schicht (aus PET oder einem anderen geeigneten Material ähnlich wie in dem Substrat, wobei das leitende Material die Treiber- oder Messelektroden bildet) enthalten. Die zweite Schicht aus OCA kann zwischen dem Substrat, wobei das leitende Material die Treiber- oder Messelektroden bildet, und der dielektrischen Schicht angeordnet sein; und die dielekrische Schicht kann zwischen der zweiten Schicht aus OCA und einem Luftspalt zu einer Anzeige eines Geräts mit einem Berührungssensor 10 und einer Steuereinrichtung 12 angeordnet sein. Zum Beispiel kann das Deckpaneel eine Dicke von ungefähr 1 mm aufweisen, kann die erste Schicht aus OCA eine Dicke von ungefähr 0,05 mm aufweisen und kann das Substrat mit dem leitenden Material für die Treiber- oder Messelektroden eine Dicke von ungefähr 0,05 mm (einschließlich des leitenden Materials für die Treiber- oder Messelektroden) aufweisen, kann die zweite Schicht aus OCA eine Dicke von ungefähr 0,05 mm aufweisen und kann die dielektrische Schicht eine Dicke von ungefähr 0,05 mm aufweisen. Es wird hier ein bestimmter mechanischer Stapel mit einer bestimmten Anzahl von bestimmten Schichten beschrieben, wobei jedoch gemäß der Erfindung ein beliebiger, geeigneter mechanischer Stapel mit einer beliebigen, geeigneten Anzahl von beliebigen, geeigneten Schichten aus beliebigen, geeigneten Materialien mit einer beliebigen, geeigneten Dicke verwendet werden kann.
Der Berührungssensor 10 kann eine kapazitive Form von Berührungserfassung implementieren. In einer Gegenkapazitäts-Implementierung kann der Berührungssensor 10 eine Anordnung von Treiber- und Messelektroden enthalten, die eine Anordnung von kapazitiven Knoten bilden. Eine Treiberelektrode und eine Messelektrode können einen kapazitiven Knoten bilden. Die Treiber- und Messelektroden eines kapazitiven Knotens können einander nahe kommen, aber keinen elektrischen Kontakt miteinander herstellen. Statt dessen können die Treiber- und Messelektroden über einen zwischen denselben vorgesehenen Zwischenraum kapazitiv miteinander gekoppelt sein. Eine an der Treiberelektrode (durch die Steuereinrichtung 12) angelegte pulsierende oder wechselnde Spannung kann eine Ladung an der Messelektrode induzieren, wobei die induzierte Ladungsmenge einem externen Einfluss (wie etwa einer Berührung oder einer Nähe eines Objekts) unterliegen kann. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Kapazitätsänderung an dem kapazitiven Knoten auftreten und kann die Steuereinrichtung 12 die Kapazitätsänderung messen. Durch das Messen der Kapazitätsänderungen in der gesamten Anordnung kann die Steuereinrichtung 12 die Position der Berührung oder Näherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs (oder innerhalb mehrerer berührungsempfindlicher Bereiche) des Berührungssensors 10 bestimmen.
In einer Eigenkapazitätsimplementierung kann der Berührungssensor 10 eine Anordnung von Elektroden eines Typs (z. B. des Messtyps) enthalten, die jeweils einen kapazitiven Knoten bilden. Wenn ein Objekt einen kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Änderung in der Eigenkapazität an dem kapazitiven Knoten auftreten und kann die Steuereinrichtung 12 die Kapazitätsänderung zum Beispiel als eine Änderung in der für das Heben der Spannung an dem kapazitiven Knoten um eine vorbestimmte Größe erforderlichen Ladungsmenge messen. Wie bei der Gegenkapazitätsimplementierung kann die Steuereinrichtung 12 durch das Messen von Kapazitätsänderungen in der gesamten Anordnung die Position der Berührung oder Näherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs (innerhalb mehrerer berührungsempfindlichen Bereiche) des Berührungssensors 10 bestimmen. Gemäß der Erfindung kann jedoch eine beliebige, geeignete Form von kapazitiver Berührungserfassung verwendet werden.
In bestimmten Ausführungsformen können eine oder mehrere Treiberelektroden zusammen eine Treiberleitung bilden, die horizontal oder vertikal oder in einer beliebigen anderen, geeigneten Ausrichtung verläuft. Entsprechend können eine oder mehrere Messelektroden zusammen eine Messleitung bilden, die horizontal oder vertikal in einer beliebigen anderen, geeigneten Ausrichtung verläuft. In bestimmten Ausführungsformen können die Treiberleitungen im Wesentlichen senkrecht zu den Messleitungen verlaufen. Eine Bezugnahme auf eine Treiberleitung kann sich auf eine oder mehrere die Treiberleitung bildende Treiberelektroden beziehen oder umgekehrt. Entsprechend kann sich eine Bezugnahme auf eine Messleitung auf eine oder mehrere die Messleitung bildenden Messelektroden beziehen oder umgekehrt.
Der Berührungssensor 10 kann eine einschichtige Konfiguration aufweisen, wobei die Treiber- und Messelektroden in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind. In einer derartigen Konfiguration kann ein Paar von Treiber- und Messelektroden, die mit dazwischen einem Zwischenraum kapazitiv miteinander gekoppelt sind, einen kapazitiven Knoten bilden. In einer einschichtigen Konfiguration für eine Eigenkapazitätsimplementierung können Elektroden nur eines Typs (z. B. des Messtyps) in einem Muster auf einer Seite des Substrats angeordnet sein. Alternativ zu einer einschichtigen Konfiguration kann der Berührungssensor 10 eine zweischichtige Konfiguration aufweisen, wobei die Treiberelektroden in einem Muster auf einer Seite des Substrats angeordnet sind und die Messelektroden in einem Muster auf einer anderen Seite des Substrats angeordnet sind. In einer derartigen Konfiguration kann eine Kreuzung aus einer Treiberelektrode und einer Messelektrode einen kapazitiven Knoten bilden. Eine derartige Kreuzung kann eine Position sein, an der die Treiberelektrode und die Messelektrode einander „kreuzen” oder am nahsten zueinander in ihren entsprechenden Ebenen verlaufen. Die Treiber- und Messelektroden stellen keinen elektrischen Kontakt zueinander her, sondern sind an der Kreuzung über das Substrat kapazitiv miteinander gekoppelt. Es werden hier bestimmte Konfigurationen von bestimmten Elektroden, die bestimmte Knoten bilden, beschrieben, wobei jedoch gemäß der Erfindung eine beliebige Konfiguration aus beliebigen Elektroden für die Bildung von beliebigen Knoten verwendet werden kann. Gemäß der Erfindung können beliebige Elektroden auf einer beliebigen Anzahl von beliebigen Substraten in beliebigen Mustern angeordnet sein.
Wie zuvor beschrieben, kann eine Kapazitätsänderung an einem kapazitiven Knoten eines Berührungssensors 10 eine Berührungs- oder Näherungseingabe an der Position des kapazitiven Knotens angeben. Die Steuereinrichtung 12 kann die Kapazitätsänderung erfassen und verarbeiten, um das Vorhandensein und die Position der Berührungs- oder Näherungseingabe zu bestimmen. Die Steuereinrichtung 12 kann dann Informationen über die Berührungs- oder Näherungseingabe zu einer oder mehreren Komponenten (wie etwa einer oder mehreren zentralen Verarbeitungseinheiten (CPUs) oder Digitalsignalprozessoren (DSPs)) eines Geräts kommunizieren, das den Berührungssensor 10 und die Steuereinrichtung 12 enthält, wobei die eine oder die mehreren Komponenten auf die Berührungs- oder Näherungseingabe reagieren können, indem sie eine assoziierte Funktion des Geräts (oder einer auf dem Gerät ausgeführten Anwendung) ausführen. Es wird hier eine bestimmte Steuereinrichtung mit einem bestimmten Funktionsumfang in Bezug auf ein bestimmtes Gerät und einen bestimmten Berührungssensor beschrieben, wobei jedoch gemäß der Erfindung eine beliebige Steuereinrichtung mit einem bestimmten Funktionsumfang in Bezug auf ein bestimmtes Gerät und einen bestimmten Berührungssensor verwendet werden kann.
Die Steuereinrichtung 12 kann eine oder mehrere integrierte Schaltungen (ICs) wie etwa Universalmikroprozessoren, Mikrocontroller, programmierbare Logikeinrichtungen bzw. -anordnungen oder anwendungsspezifische ICs (ASICs) auf einer flexiblen Leiterplatte umfassen, die mit dem Substrat des Berührungssensors 10 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 12 kann eine Verarbeitungseinheit, einer Treibereinheit, eine Messeinheit und eine Speichereinheit enthalten. Die Treibereinheit kann Treibersignale zu den Treiberelektroden des Berührungssensors 10 zuführen. Die Messeinheit kann die Ladung an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 erfassen und Messsignale, die die Kapazitäten an den kapazitiven Knoten wiedergegeben, zu der Verarbeitungseinheit führen. Die Verarbeitungseinheit kann die Zufuhr der Treibersignale zu den Treiberelektroden durch die Treibereinheit steuern und kann Messsignale von der Messeinheit verarbeiten, um das Vorhandensein und die Position einer Berührungs- oder Näherungseingabe in dem berührungsempfindlichen Bereich (in mehreren berührungsempfindlichen Bereichen) des Berührungssensors 10 zu erfassen und zu verarbeiten. Die Speichereinheit kann eine Programmierung für die Ausführung durch die Verarbeitungseinheit einschließlich einer Programmierung zum Steuern der Treibereinheit für das Zuführen von Treibersignalen zu den Treiberelektroden, einer Programmierung zum Verarbeiten von Messsignalen von der Messeinheit und anderen geeigneten Programmierungen speichern. Es wird hier eine bestimmte Steuereinrichtung mit einer bestimmten Implementierung einschließlich von bestimmten Komponenten beschrieben, wobei gemäß der Erfindung eine beliebige, geeignete Steuereinrichtung mit einer beliebigen, geeigneten Implementierung einschließlich von beliebigen, geeigneten Komponenten verwendet werden kann.
Leiterbahnen 14 aus einem leitenden Material, die auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordnet sind, können die Treiber- oder Messelektroden des Berührungssensors 10 mit Kontaktinseln 16 verbinden, die ebenfalls auf dem Substrat des Berührungssensors 10 vorgesehen sind. Wie weiter unten beschrieben, erleichtern die Kontaktinseln 16 eine Verbindung der Leiterbahnen 14 mit der Steuereinrichtung 12. Die Leiterbahnen 14 können sich in oder um den berührungsempfindlichen Bereich (die berührungsempfindlichen Bereiche) des Berührungssensors 10 erstrecken. Bestimmte Leiterbahnen 14 können Treiberverbindungen für die Kopplung der Steuereinrichtung 12 mit den Treiberelektroden des Berührungssensors 10 vorsehen, über welche die Treibereinheit der Steuereinrichtung 12 Treibersignale zu den Treiberelektroden zuführen kann. Andere Leiterbahnen 14 können Messverbindungen für die Kopplung der Steuereinrichtung 12 mit den Messelektroden des Berührungssensors 10 vorsehen, über die die Messeinheit der Steuereinrichtung 12 eine Ladung an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 erfassen kann. Die Leiterbahnen 14 können aus feinen Leitungen aus Metall oder einem ähnlichen leitenden Material bestehen. Zum Beispiel kann das leitende Material der Leiterbahnen 14 aus Kupfer oder kupferbasiert sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger aufweisen. In einem anderen Beispiel kann das leitende Material der Leiterbahnen 14 aus Silber oder silberbasiert sein und eine Breite von ungefähr 100 μm aufweisen. In bestimmten Ausführungsformen können die Leiterbahnen 14 vollständig oder teilweise aus ITO zusätzlich oder alternativ zu feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitenden Material ausgebildet sein. Es werden hier bestimmte Leiterbahnen aus bestimmten Materialien mit bestimmten Breiten beschrieben, wobei gemäß der Erfindung beliebige, geeignete Leiterbahnen aus beliebigen, geeigneten Materialien mit beliebigen, geeigneten Breiten verwendet werden können. Zusätzlich zu den Leiterbahnen 14 kann der Berührungssensor 10 eine oder mehrere Erdungsleitungen enthalten, die an einem Erdungsanschluss an einer Kante des Substrats des Berührungssensors 10 (ähnlich wie die Leiterbahnen 14) enden.
Kontaktinseln 16 können entlang von einer oder mehreren Kanten des Substrats außerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs (der berührungsempfindlichen Bereiche) des Berührungssensors 10 angeordnet sein. Wie zuvor beschrieben, kann die Steuereinrichtung 12 auf einer flexiblen Leiterplatte (FPC) angeordnet sein. Kontaktinseln 16 können aus demselben Material wie die Leiterbahnen 14 ausgebildet sein und können unter Verwendung eines anisotropischen leitenden Films (ACF) mit der flexiblen Leiterbahn gekoppelt sein. Die Verbindung 18 kann leitende Leitungen auf der flexiblen Leiterplatte umfassen, die die Steuereinrichtung 12 mit den Kontaktinseln 16 verbinden, die wiederum die Steuereinrichtung 12 mit den Leiterbahnen 14 und mit den Treiber- und Messelektroden des Berührungssensors 10 verbinden. Gemäß der Erfindung sind jedoch auch beliebige andere, geeignete Verbindungen 18 zwischen der Steuereinrichtung 12 und dem Berührungssensor 10 möglich.
2 zeigt schematisch ein beispielhaftes Testsystem 20, das in bestimmten Ausführungsformen des Berührungssensors 10 von 1 integriert und durch diesen verwendet werden kann. In diesem Beispiel enthält der Berührungssensor 10 ein Testsystem 20, ein Messsystem 21, ein Treibersystem 22, einen Berührungsbildschirm 24 und eine Steuereinrichtung 12. Das Testsystem 20 enthält allgemein ein System aus Schaltern 28 (z. B. Schaltern 28a und 28) und einen Komponentenemulator 30. Wie weiter unten erläutert, kann das Testsystem 20 verwendet werden, um bestimmte Funktionen des Berührungssensors 10 zu testen.
In bestimmten Ausführungsformen können das Antriebssystem 21 und das Messsystem 22 in Verbindung miteinander betrieben werden, um Änderungen in den elektrischen Eigenschaften für die Berührungserfassung zu erfassen. Zum Beispiel können bei einer kapazitiven Form der Berührungserfassung das Treibersystem 21 und das Messsystem 22 eine Kapazitätsänderung an einem oder mehreren Knoten erfassen, die eine Elektrode des Treibersystems 21 mit einer Elektrode des Messsystems 22 koppeln. Das Treibersystem 21 und das Messsystem 22 können jeweils entsprechende Anordnungen von Elektroden enthalten. Zum Beispiel enthält das Treibersystem 21 in einer bestimmten Ausführungsform eine Anordnung von Treiberelektroden, die zuvor mit Bezug auf 1 beschrieben wurden, und enthält das Messsystem 22 eine Anordnung von Messelektroden, die zuvor mit Bezug auf 1 beschrieben wurden. Das Treibersystem 21 und das Messsystem 22 können jedoch auch beliebige andere, geeignete Typen von Elektroden enthalten.
In bestimmten Ausführungsformen kann eine Elektrode des Treibersystems 21 zwei zueinander parallele leitende Pfade 32 und 34 verwenden, um eine Ladung in einer Elektrode des Messsystems 22 zu induzieren. Wie in 2 gezeigt, kann zum Beispiel einer der leitenden Pfade 32 wenigstens einen Teil eines Komponentenemulators 30 enthalten, während der andere leitende Pfad 34 wenigstens einen Teil eines Berührungsbildschirms 24 enthalten kann.
In verschiedenen Ausführungsformen ist der Berührungsbildschirm 24 ein berührungsempfindlicher Bereich des Berührungssensors 10. Zum Beispiel kann der Berührungsbildschirm 24 in einer berührungsempfindlichen Anzeigeanwendung eine direkte Interaktion des Benutzers mit den auf dem Bildschirm angezeigten Inhalten (z. B. durch das Berühren des Bildschirms mit einem Finger oder einem Eingabestift) ermöglichen. Wenn ein Objekt die Oberfläche des Berührungsbildschirms 24 berührt oder in Kontakt mit derselben kommt, kann eine Kapazitätsänderung an dem Berührungsbildschirm 24 an der Position der Berührung oder Näherung auftreten.
Wie in 2 gezeigt und weiter oben erläutert, kann die Steuereinrichtung 12 in dem Berührungssensor 10 enthalten sein. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Funktionen kann die Steuereinrichtung 12 von 2 weiterhin konfiguriert sein, um den Betrieb von Schaltern 28 und eines Komponentenemulators 30 zu steuern. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung 12 Schalter 28 verwenden, um bestimmte Funktionen des Komponentenemulators 30 zu aktivieren. Außerdem kann die Steuereinrichtung 12 einen Komponentenemulator 30 verwenden, um eine Bestimmung hinsichtlich der Funktion anderer Komponenten des Berührungssensors 10 vorzunehmen (z. B. des Treibersystems 21 und des Messsystems 22).
Jeder Schalter 28a, 28b, 28c und 28d umfasst eine oder mehrere elektrische Komponenten, die konfiguriert sind, um wahlweise einen Stromfluss entlang von leitenden Pfaden wie etwa den Pfaden 32 und 34 zu gestatten oder zu unterbinden. Zum Beispiel können bestimmte Schalter 28 wahlweise eine elektrische Kopplung zwischen einer oder mehreren Elektroden des Treibersystems 21 und des Berührungsbildschirms 24 entlang des leitenden Pfads 34 herstellen oder unterbrechen. In einem anderen Beispiel können bestimmte Schalter 28 wahlweise eine elektrische Kopplung zwischen einer oder mehreren Elektroden des Treibersystems 21 und eines Komponentenemulators 30 entlang des leitenden Pfads 32 herstellen oder unterbrechen. In bestimmten Fällen können die Schalter 28 konfiguriert sein, um wahlweise eine elektrische Verbindung zwischen dem Testsystem 20 und dem gesamten oder einem Teil des Berührungsbildschirms 24 herzustellen, um zum Beispiel das gesamte oder einen Teil des Testsystems 20 elektrisch von dem Berührungsbildschirm 24 zu isolieren. 2 zeigt Schalter 28a, 28b, 28c und 28d, die mechanisch betätigt werden, wobei die Schalter in bestimmten alternativen Ausführungsformen aber auch keine beweglichen Teile enthalten können. In bestimmten Schaltern 28 können ein oder mehrere Transistoren oder andere elektrischen Komponenten enthalten sein, die eine elektrische Schaltfunktion ohne eine mechanische Bewegung vorsehen.
Der Komponentenemulator 30 umfasst eine oder mehrere elektrische Komponenten, die konfiguriert sind, um bestimmte Funktionen des Berührungssensors 10 zu emulieren. Zum Beispiel kann der Komponentenemulator 30 bestimmte Funktionen emulieren, indem er eine vorbestimmte Kapazität in Reihe mit dem leitenden Pfad vorsieht, der einen Ausgang des Treibersystems 21 mit einem Eingang eines Messsystems 22 über einen Komponentenemulator 30 koppelt. In bestimmten Fällen kann die vorbestimmte Kapazität einen Wert aufweisen, der im Wesentlichen gleich einer geschätzten Kapazität ist, die der Berührungsbildschirm 24 während des normalen Betriebs vorsehen sollte. Zum Beispiel kann der vorbestimmte Kapazitätswert innerhalb eines Bereichs von ungefähr 1 bis 3 pF liegen, wobei aber auch ein beliebiger anderer, geeigneter Kapazitätswert verwendet werden kann. In einer bestimmten Ausführungsform ist der Komponentenmodulator 30 ein Kondensator mit einer Kapazität von 2,5 pF.
Während des Betriebs kann das Testsystem 20 verwendet werden, um bestimmte Funktionen des Berührungssensors 10 zu testen. Zum Beispiel kann das Testsystem 20 verwendet werden, um den Betrieb des Treibersystems 21 und des Messsystems 22 zu testen, indem eine vorbestimmte Kapazität in Reihe mit dem leitenden Pfad 32, der eine Elektrode des Treibersystems 21 kapazitiv mit einer Elektrode des Messsystems 22 koppelt, über den Komponentenemulator 30 vorgesehen wird. Schalter 28 können verwendet werden, um den Berührungsbildschirm 24 von dem Testsystem 20, dem Treibersystem 21 und dem Messsystem 22 wie zuvor erläutert zu trennen. Durch einen derartigen Betrieb kann das Testsystem 20 aktiviert werden und kann der Berührungssensor 10 in einem „Testmodus” betrieben werden. Indem die Reaktion des Berührungssensors 10 in dem Testmodus mit einer erwarteten Reaktion verglichen wird, kann das Testsystem 20 bestimmen, ob der Berührungssensor 10 oder bestimmte Komponenten desselben wunschgemäß funktionieren (d. h. innerhalb eines oder mehrerer Parameter einer Spezifikation).
Das Testergebnis für einen Berührungssensor 10 kann als „bestanden” betrachtet werden, wenn bestimmt wird, dass der Berührungssensor 10 oder bestimmte Komponenten desselben vollständig funktionstüchtig sind. Umgekehrt kann das Testergebnis für einen Berührungssensor 10 als „nicht bestanden” betrachtet werden, wenn bestimmt wird, dass der Berührungssensor eine bestimmte Funktion nicht erfüllen kann. In bestimmten Ausführungsformen kann die Bestimmung des Testergebnisses wenigstens teilweise unter Verwendung der Steuereinrichtung 12 vorgenommen werden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Testsystem 20 das individuelle Testen von mehreren Dies auf einem Substrat ermöglichen, bevor diese von dem Substrat (z. B. einem Halbleiter-Wafer) getrennt werden. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann das Testsystem 20 das Testen eines einzelnen Dies nach dem Trennen von dem Substrat ermöglichen. Zum Beispiel kann das Testsystem 20 bestimmte Tests ermöglichen, nachdem die Dies abgetrennt, verpackt und mit Drähten verbunden wurden. Bestimmte Ausführungsformen bieten Möglichkeiten zum Testen der Funktion von Geräten in verschiedenen Verarbeitungsschritten, auch während früher Phasen des Herstellungsprozesses. Durch das Identifizieren von fehlerhaften Komponenten in frühen Phasen des Herstellungsprozesses können die Herstellungskosten unter Umständen beträchtlich reduziert werden. Wenn zum Beispiel bestimmt wird, dass ein bestimmtes Die fehlerhaft ist, bevor das Die von dem Substrat getrennt wird, wird dieses Die nicht für eine weitere Verarbeitung von dem Substrat aufgegriffen.
Das Flussdiagramm von 3 zeigt einen beispielhaften Ablauf, der in bestimmten Ausführungsformen verwendet werden kann, um bestimmte Funktionen des Berührungssensors 10 von 1 zu testen. In Schritt 302 kann der Stromfluss zwischen den Knoten des Berührungssensors 10 beschränkt werden. Wie zuvor erläutert, können ein oder mehrere Schalter 28 verwendet werden, um einen Stromfluss zwischen dem Berührungsbildschirm 24 (oder einem Knoten desselben) und dem Treibersystem 21, dem Messsystem 22, der Steuereinrichtung 12 und dem Komponentenemulator 30 zu beschränken.
In Schritt 304 kann das Treibersystem 21 über das Testsystem 20 kapazitiv mit dem Messsystem 22 gekoppelt werden. Wie zuvor erläutert, kann die Steuereinrichtung 12 die Schalter 28c und 28d konfigurieren, um einen Stromfluss entlang eines leitenden Pfads zu gestatten, sodass das Treibersystem 21 elektrisch mit dem Komponentenemulator 30 verbunden ist.
In Schritt 306 werden das Treibersystem 21 und das Testsystem 20 verwendet, um eine vorbestimmte Ladung in dem Messsystem 22 zu induzieren. Wie zuvor erläutert, kann zum Beispiel eine Elektrode des Treibersystems 21 kapazitiv mit einer Elektrode des Messsystems 22 gekoppelt werden, sodass eine an der Treiberelektrode (durch die Steuereinrichtung 12) angelegte pulsierende oder wechselnde Spannung eine Ladung an der Messelektrode induzieren kann. Der Komponentenemulator 30 kann derart konfiguriert sein, dass er bei einer Aktivierung die induzierte Ladungsmenge modifiziert. Zum Beispiel kann die Emulatorkomponente 30 einen Kondensator enthalten, dessen Wert die Kapazitätsänderung emuliert, die durch ein den Berührungsbildschirm 24 berührendes Objekt induziert werden würde.
In Schritt 308 wird die induzierte Ladung gemessen. Bei einer kapazitiven Berührungserfassung kann das Messsystem 22 zum Beispiel mit der Steuereinrichtung 12 verbunden sein und kann ein Signal ausgeben, das eine erfasste Kapazitätsänderung angibt. In Reaktion darauf kann die Steuereinrichtung 12 eine Kapazitätsänderung wie zuvor erläutert messen.
In Schritt 310 wird bestimmt, ob der Berührungssensor (oder ein Teil desselben) funktionstüchtig ist. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung 12 bestimmen, ob die gemessene Ladung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt oder größer als ein vorbestimmte Schwellwert ist. In alternativen Ausführungsformen kann die Bestimmung durch eine andere Komponente als die Steuereinrichtung 12 durchgeführt werden. Zum Beispiel kann der Berührungssensor 10 eine Schnittstelle (z. B. einen Fühleranschluss) aufweisen, die verwendet werden kann, um auf Daten in der Form einer Spannung zuzugreifen, die dann verwendet werden können, um das Bestehen oder Nichtbestehen des Tests zu bestimmen.
Die vorstehend beschriebenen Beispiele beruhen für ihren Betrieb auf einem Eigen- oder Gegenkapazitätsansatz, wobei aber in anderen Ausführungsformen der Erfindung auch andere Techniken wie etwa andere kapazitive, resistive oder ähnliche Erfassungstechniken verwendet werden können.
Das Wort „oder” ist hier nicht exklusiv zu verstehen, außer wenn dies explizit oder aufgrund des Kontexts anders vorgegeben ist. „A oder B” ist also als „A, B oder beide” zu verstehen, außer wenn dies explizit oder aufgrund des Kontexts anders vorgegeben ist. Weiterhin kann das Wort „und” verbindend oder reihend verstanden werden. So ist „A und B” als „A und B, in dieser Kombination oder jeweils einzeln” zu verstehen, wenn dies explizit oder aufgrund des Kontexts anders vorgegeben ist.
Es können verschiedene Änderungen, Ersetzungen, Variationen und Modifikationen an den hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen durch den Fachmann vorgenommen werden. Wenn in den folgenden Ansprüchen auf eine Vorrichtung oder einem System oder auf eine Komponente einer Vorrichtung oder eines Systems Bezug genommen wird, die bzw. das ausgebildet, angeordnet, konfiguriert oder betreibbar ist zum Ausführen einer bestimmten Funktion, bezieht sich diese Bezugnahme auf die Vorrichtung, das System oder die Komponente unabhängig davon, ob die genannte Funktion aktiviert, eingeschaltet oder entriegelt ist, solange die Vorrichtung, das System oder die Komponente entsprechend ausgebildet, angeordnet, konfiguriert oder betreibbar ist.

Claims

Verfahren, das umfasst: Beschränken des Stromflusses zwischen einem Knoten eines Berührungssensors und jeweils einem Treibersystem des Berührungssensors, einem Messsystem des Berührungssensors und einem Testsystem des Berührungssensors, kapazitives Koppeln des Treibersystems mit dem Messsystem über das Testsystem, Verwenden wenigstens des Treibersystems und des Testsystems zum Induzieren einer Ladung an dem Messsystem, Messen der induzierten Ladung an dem Messsystem, und Bestimmen eines Bestehens oder Nichtbestehens für wenigstens einen Teil des Berührungssensors wenigstens teilweise auf der Basis der gemessenen induzierten Ladung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibersystem eine Anordnung von Treiberelektroden umfasst, wobei jede Treiberelektrode kapazitiv mit einer entsprechenden Messelektrode einer Anordnung von Messelektroden des Messsystems gekoppelt ist, wobei jede Treiberelektrode konfiguriert ist, um eine Ladung an der entsprechenden Messelektrode in Reaktion auf eine an der Treiberelektrode angelegte Spannung zu induzieren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschränken des Stromflusses wenigstens einen Schalter umfasst, um eine elektrische Unterbrechung in einem leitenden Pfad zwischen dem Treibersystem und dem Knoten des Berührungssensors vorzusehen.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Schalter ein Transistor ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Testsystem einen Kondensator umfasst, der in Reihe mit einem leitenden Pfad verbunden ist, der das Treibersystem kapazitiv über das Testsystem mit dem Messsystem koppelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Berührungsbildschirm des Berührungssensors den Knoten des Berührungssensors enthält.
verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Berührungssensors das Treibersystem und/oder das Messsystem enthält.
Vorrichtung, die umfasst: ein Testsystem (20), das konfiguriert ist, um einen Knoten der Vorrichtung zu emulieren, ein Treibersystem (21), das eine Vielzahl von Treiberelektroden umfasst, wobei jede Treiberelektrode konfiguriert ist, um eine Ladung in Reaktion auf eine an der Treiberelektrode angelegte Spannung zu übertragen, ein Messsystem (22), das über einen ersten und einen zweiten leitenden Pfad kapazitiv mit dem Treibersystem (21) gekoppelt ist, wobei der erste leitende Pfad das Testsystem (21) enthält und der zweite leitende Pfad den Knoten enthält, wobei das Messsystem (22) eine Vielzahl von Messelektroden enthält und jede Messelektrode konfiguriert ist, um die von einer entsprechenden aus der Vielzahl von Treiberelektroden übertragene Ladung zu empfangen, ein Schaltersystem (28a, 28b, 28c, 28d), das konfiguriert ist, um den ersten und den zweiten leitenden Pfad wahlweise zu öffnen und zu schließen, sodass, wenn der erste leitende Pfad geschlossen ist und der zweite leitende Pfad geöffnet ist, das Testsystem (20) den Knoten der Vorrichtung emuliert, und wenn der erste leitende Pfad geöffnet ist und der zweite leitende Pfad geschlossen ist, das Testsystem (20) elektrisch von dem Treibersystem (21), dem Messsystem und dem Knoten der Vorrichtung getrennt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Testsystem (20) einen Kondensator (30) umfasst, der in Reihe mit dem ersten leitenden Pfad verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, weiterhin gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (12), die konfiguriert ist, um eine Angabe dazu auszugeben, ob die Vorrichtung einen unter Verwendung des Testsystems (20) implementierten Test bestanden oder nicht bestanden hat.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Testsystem (20) durch das Emulieren des Knotens der Vorrichtung einen Test einer entsprechenden Funktion des Treibersystems (21) oder des Messsystems (22) ermöglicht.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Testsystem (20) durch das Emulieren des Knotens der Vorrichtung einen Test einer entsprechenden Funktion des Treibersystems (21) und des Messsystems (22) ermöglicht.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltersystem (28a, 28b, 28c, 28d) einen Transistor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass: die Vorrichtung eine aus einer Vielzahl von Dies ist, die auf einer Fläche eines Substrats ausgebildet sind, und das Testsystem (20) konfiguriert ist, um den Knoten der Vorrichtung zu emulieren, bevor die Vorrichtung von der auf der Fläche des Substrats ausgebildeten Vielzahl von Dies getrennt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Berührungsbildschirm (24) der Vorrichtung den Knoten des zweiten leitenden Pfads umfasst.
Vorrichtung, die umfasst: eine Messelektrode, die konfiguriert ist zum Erfassen einer Kapazitätsänderung an einem Knoten der Vorrichtung, eine Treiberelektrode, die konfiguriert ist zum Induzieren einer Ladung in der Messelektrode in Reaktion auf eine an der Treiberelektrode angelegte Spannung, ein Testsystem (20), das bei einer Aktivierung konfiguriert ist, um die Ladung um eine vorbestimmte Größe zu modifizieren, ein Schaltersystem (28a, 28b, 28c, 28d), das konfiguriert ist, um das Testsystem (20) wahlweise zu aktivieren und zu deaktivieren.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Testsystem (20) weiterhin konfiguriert ist, um den Betrieb eines Berührungsbildschirms (24) der Vorrichtung durch das Modifizieren der Ladung um die vorbestimmte Größe zu modifizieren.
Vorrichtung nach Anspruch 16, weiterhin gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (12), die konfiguriert ist, um eine Angabe dazu auszugeben, ob die Vorrichtung einen unter Verwendung des Testsystems (20) implementierten Test bestanden oder nicht bestanden hat.
Vorrichtung nach Anspruch 16, weiterhin gekennzeichnet durch eine Schnittstelle, die konfiguriert ist, um eine Angabe dazu auszugeben, ob die Vorrichtung einen unter Verwendung des Testsystems (20) implementierten Test bestanden oder nicht bestanden hat.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Treiberelektrode kapazitiv über einen Berührungsbildschirm (24) mit der Messelektrode gekoppelt ist, wenn das Testsystem (20) deaktiviert ist, aber nicht, wenn das Testsystem (20) aktiviert ist.