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Technischer Bereich
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Berührungssensoren.
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Hintergrund
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Ein Berührungssensor kann die Gegenwart und den Ort einer Berührung oder die Annäherung eines Objekts (wie z. B. einen Stift oder den Finger eines Benutzers) innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors, der z. B. einem Anzeigebildschirm überlagert ist, detektieren. In einer berührungsempfindlichen Anzeigeanwendung kann es der Berührungssensor dem Benutzer ermöglichen, direkt mit dem auf der Anzeige Dargestellten zu interagieren, und nicht nur indirekt wie mit einer Maus oder einem Touchpad. Ein Berührungssensor kann angebracht sein auf, oder Bestandteil sein von, einem Desktop-Computer, einem Laptop-Computer, einem Tablet-Computer, einem persönlichen digitalen Assistenten (PDA), einem Smartphone, einem Satellitennavigationsgerät, einem tragbaren Medienabspielgerät, einer tragbaren Spielekonsole, einem Kiosk-Computer, einem Kassensystem, oder anderen geeigneten Geräten. Ein Steuerpanel auf einem Haushaltsgerät oder einer anderen Einrichtung kann ebenfalls einen Berührungssensor beinhalten.
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Es gibt verschiedene Arten von Berührungssensoren, wie z. B. resistive Berührungsbildschirme, Berührungsbildschirme mit akustischen Oberflächenwellen und kapazitive Berührungsbildschirme. Im Folgenden kann eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor ggf. einen Berührungsbildschirm mit umfassen und umgekehrt. Ein kapazitiver Berührungsbildschirm kann einen Isolator beinhalten, der in einem bestimmten Muster mit einem im Wesentlichen durchsichtigen Leiter beschichtet ist. Wenn ein Objekt die Oberfläche des kapazitiven Berührungsbildschirms berührt oder in dessen Nahe kommt, kann eine Kapazitätsänderung innerhalb des Berührungsbildschirms am Ort der Berührung oder Annäherung auftreten. Eine Steuereinheit kann die Kapazitätsänderung verarbeiten, um ihren Ort auf dem Berührungsbildschirm zu bestimmen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 stellt einen beispielhaften Berührungssensor mit einer beispielhaften Steuereinheit dar.
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2 stellt einen beispielhaften Querschnitt eines beispielhaften mechanischen Stapels dar.
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3 stellt einen weiteren beispielhaften Querschnitt eines beispielhaften mechanischen Stapels dar.
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4 stellt einen weiteren beispielhaften Querschnitt eines beispielhaften mechanischen Stapels dar.
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5 stellt einen weiteren beispielhaften Querschnitt eines beispielhaften mechanischen Stapels dar.
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6A–B stellen einen weiteren beispielhaften Querschnitt eines beispielhaften mechanischen Stapels dar.
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7 stellt ein beispielhaftes Gerät dar, das einen Berührungssensor auf einem mechanischen Stapel enthält.
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Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
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1 illustriert einen beispielhaften Berührungssensor 10, mit einer beispielhaften Steuereinheit 12. Der Berührungssensor 10 und die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann die Gegenwart und den Ort einer Berührung oder die Annäherung eines Objekts innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors 10 detektieren. Im Folgenden kann eine Bezugnahme auf den Berührungssensor sowohl den Berührungssensor als auch seine Berührungssensorsteuereinheit mit umfassen. In ähnlicher Weise kann eine Bezugnahme auf eine Berührungssensorsteuereinheit ggf. sowohl die Berührungssensorsteuereinheit als auch ihren Berührungssensor mit umfassen. Der Berührungssensor 10 kann ggf. einen oder mehrere berührungsempfindliche Bereiche beinhalten. Der Berührungssensor 10 kann ein Feld von Ansteuer- und Ausleseelektroden (oder ein Feld von Elektroden einer einzigen Art) beinhalten, die auf einem oder auf mehreren Substraten angeordnet sind, die aus einem dielektrischen Material bestehen können. In bestimmten Ausführungsformen können die berührungsempfindlichen Bereiche von Berührungssensor 10 durch die Anordnung von Ansteuer- und Auslöseelektroden gebildet werden. Im Folgenden kann die Bezugnahme auf einen Berührungssensor sowohl die Elektroden des Berührungssensors als auch das Substrat oder die Substrate, auf denen sie angeordnet sind, mit umfassen. Alternativ kann die Bezugnahme auf einen Berührungssensor ggf. die Elektroden des Berührungssensors, nicht aber das Substrat oder die Substrate, auf denen sie angeordnet sind, umfassen.
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Eine Elektrode (entweder eine Ansteuerelektrode oder eine Ausleseelektrode) kann ein Bereich aus leitfähigem Material sein, das eine bestimmte Form bildet, wie z. B. eine Kreisscheibe, ein Quadrat, ein Rechteck oder eine andere geeignete Form oder geeignete Kombinationen dieser Formen. Ein oder mehrere Schnitte in einer oder in mehreren Schichten aus leitfähigem Material können (zumindest zum Teil) die Form einer Elektrode bilden und die Fläche dieser Form kann (zumindest zum Teil) durch diese Schnitte begrenzt sein. In bestimmten Ausführungsformen kann das leitfähige Material eine Elektrode ungefähr 100% der Fläche ihrer Form bedecken. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Elektrode aus Indiumzinnoxid (ITO) bestehen und das ITO der Elektrode kann ungefähr 100% der Fläche ihrer Form umfassen. In bestimmten Ausführungsformen kann das leitfähige Material einer Elektrode deutlich weniger als 100% der Fläche ihrer Form bedecken. In einem nicht einschränkendem Beispiel kann eine Elektrode aus dünnen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigem Material (wie z. B. Kohlenstoff-Nanoröhrchen, Kupfer, Silber, oder einem kupfer- oder silberhaltigen Material) gebildet sein und die dünnen Leitungen aus leitfähigem Material können deutlich weniger als 100% der Fläche ihrer Form als Schraffur, Netz oder einem anderen geeigneten Muster bedecken. Obwohl die vorliegende Offenbarung konkrete Elektroden aus einem konkreten leitfähigen Material beschreibt, die eine konkrete Form mit einer bestimmten Füllung in einem bestimmten Muster hat, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Elektroden aus jedem geeigneten leitfähigen Material in jeder geeigneten Form mit jeder geeigneten Füllung mit jedem geeigneten Muster. Gegebenenfalls können die Formen der Elektroden (oder anderer Elemente) eines Berührungssensors im Ganzen oder zum Teil ein oder mehrere Makromerkmale des Berührungssensors bilden. Eine oder mehrere Eigenschaften der Implementierung dieser Formen (wie z. B. des leitfähigen Materials, der Füllung oder der Muster innerhalb der Formen) können als Ganzes oder zum Teil ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors bilden. Ein oder mehrere Makromerkmale eines Berührungssensors können eine oder mehrere Eigenschaften seiner Funktionalität bestimmen, und ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors können ein oder mehrere optische Merkmale des Berührungssensors, wie z. B. die Durchsichtigkeit, die Brechung oder die Reflektion bestimmen.
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Ein mechanischer Stapel bzw. eine mechanische Schichtanordnung kann das Substrat (oder mehrere Substrate) und das leitfähige Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 bildet, enthalten. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der mechanische Stapel eine erste Schicht aus optisch klarem Klebstoff (OCA) unterhalb eines Abdeckpanels beinhalten. Das Abdeckpanel kann durchsichtig sein und aus einem widerstandsfähigen Material bestehen, das für eine wiederholte Berührung geeignet ist, wie z. B. Glas, Polycarbonate, oder Poly(methylmethacrylat) (PMMA). Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Abdeckpanele bestehend aus jedem geeigneten Material. Die erste Schicht aus OCA kann zwischen dem Abdeckpanel und dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden bildet, angeordnet sein. Der mechanische Stapel kann auch eine zweite Schicht aus OCA und eine dielektrische Schicht (die aus PET oder einem anderen geeignetem Material, ähnlich zu dem Substrat mit dem leitfähigem Material, das die Ansteuer-/Ausleseelektroden bildet, bestehen kann) beinhalten. Alternativ kann ggf. eine dünne Beschichtung eines dielektrischen Materials anstelle der zweiten Schicht aus OCA und der dielektrischen Schicht angebracht werden. Die zweite Schicht aus OCA kann zwischen dem Substrat mit dem leitfähigem Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden bildet, und der dielektrischen Schicht angeordnet sein, und die dielektrische Schicht kann zwischen der zweiten Schicht aus OCA und einem Luftspalt angrenzend an eine Anzeige eines Geräts, das den Berührungssensor 10 und die Berührungssensorsteuereinheit 12 beinhaltet, angeordnet sein. In einem nicht einschränkendem Beispiel kann das Abdeckpanel eine Dicke von ungefähr 1 mm haben; die erste Schicht aus OCA kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben; das Substrat mit dem leitfähigem Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden bildet, kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben; die zweite Schicht aus OCA kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben; und die dielektrische Schicht kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben. Obwohl die vorliegende Offenbarung einen konkreten mechanischen Stapel mit einer konkreten Anzahl von konkreten Schichten aus konkreten Materialien mit einer bestimmten Dicke beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung jeden geeigneten mechanischen Stapel aus jeder geeigneten Zahl von geeigneten Schichten bestehend aus irgendeinem geeigneten Material mit irgendeiner geeigneten Dicke.
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Ein oder mehrere Abschnitte des Substrats des Berührungssensors 10 können aus PET oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Die vorliegende Offenbarung umfasst jedes geeignete Substrat, bei dem jeder geeignete Abschnitt aus irgendeinem geeigneten Material besteht. In konkreten Ausführungsformen können die Ansteuer- oder Ausleseelektroden in dem Berührungssensor 10 ganz oder zum Teil aus ITO bestehen. In bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 aus dünnen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigem Material bestehen. In einem nicht einschränkendem Beispiel können ein oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials aus Kupfer oder kupferhaltig sein und eine Dicke in einem Bereich zwischen ungefähr 1 und ungefähr 5 μm sowie eine Breite in einem Bereich zwischen ungefähr 1 und ungefähr 10 μm oder weniger haben. In einem anderen Beispiel können ein oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials aus Silber oder silberhaltig sein und gleichermaßen eine Dicke von ungefähr 1 und ungefähr 5 μm sowie eine Breite von ungefähr 1 und ungefähr 10 μm haben. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Elektroden bestehend aus jedem geeignetem Material.
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Der Berührungssensor 10 kann eine kapazitive Form der Berührungserfassung implementieren. In einer Gegenkapazitätsimplementierung kann der Berührungssensor 10 ein Feld aus Ansteuer- und Ausleseelektroden beinhalten, die ein Feld von kapazitiven Knoten bilden. Eine Ansteuerelektrode und eine Ausleseelektrode können einen kapazitiven Knoten bilden. Die Ansteuer- und Ausleseelektroden, die den kapazitiven Knoten bilden, können einander nahe kommen, gehen aber keinen elektrischen Kontakt miteinander ein. Stattdessen können die Ansteuer- und Ausleseelektroden über einen Spalt zwischen ihnen kapazitiv gekoppelt sein. Ein Puls oder eine Wechselspannung, die an die Ansteuerelektroden (durch die Berührungssensorsteuereinheit 12) angelegt wird, kann eine Ladung auf den Ausleseelektroden induzieren, und die Menge der induzierten Ladung kann von externen Einflüssen (wie z. B. einer Berührung oder der Nähe eines Objekts) abhängen. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Kapazitätsänderung an dem kapazitiven Knoten auftreten und die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung messen. Durch Messen der Kapazitätsänderung über das Feld hinweg, kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 den Ort der Berührung oder der Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 bestimmen.
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In einer Eigenkapazitätsimplementierung kann der Berührungssensor 10 ein Feld von Elektroden eines einzigen Typs beinhalten, die jeweils einen kapazitiven Knoten bilden können. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Änderung in der Eigenkapazität an dem kapazitiven Knoten auftreten und die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung messen, z. B. als Änderung der Ladungsmenge, die erforderlich ist, um die Spannung an dem kapazitiven Knoten um einen vorbestimmten Betrag zu erhöhen. Wie bei der Gegenkapazitätsimplementierung kann die Berührungssensorsteuereinheit durch eine Messung der Kapazitätsänderung über das Feld hinweg den Ort der Berührung oder der Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 bestimmen. Die vorliegende Offenbarung umfasst jede geeignete Form einer kapazitiven Berührungserfassung.
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In konkreten Ausführungsformen können ein oder mehrere Ansteuerelektroden zusammen eine Ansteuerleitung bilden, die horizontal oder vertikal oder in einer anderen geeigneten Richtung verläuft. In ähnlicher Weise können ein oder mehrere Ausleseelektroden zusammen eine Ausleseleitung bilden, die horizontal oder vertikal oder in einer anderen geeigneten Richtung verläuft. In bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuerleitungen im Wesentlichen senkrecht zu den Ausleseleitungen verlaufen. Im Folgenden kann eine Bezugnahme auf eine Ansteuerleitung ggf. eine oder mehrere Ansteuerelektroden, die die Ansteuerleitung bilden, umfassen und umgekehrt. In ähnlicher Weise kann eine Bezugnahme auf eine Ausleseleitung eine oder mehrere Ausleseelektroden umfassen, die die Ausleseleitung bilden, und umgekehrt.
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Der Berührungssensor 10 kann Ansteuer- und Ausleseelektroden haben, die in einem Muster auf einer Seite eines einzigen Substrats angeordnet sind. In einer derartigen Konfiguration kann ein Paar aus Ansteuer- und Ausleseelektroden, die kapazitiv miteinander über einen Abstand zwischen ihnen gekoppelt sind, einen kapazitiven Knoten bilden. In der Eigenkapazitätsimplementierung können Elektroden nur eines Typs in einem Muster auf einem einzigen Substrat angeordnet sein. Zusätzlich oder als Alternative zu den in einem Muster auf einer Seite eines einzigen Substrats angeordneten Ansteuer- und Ausleseelektroden kann der Berührungssensor 10 Ansteuerelektroden haben, die in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind, und Ausleseelektroden, die in einem Muster auf einer anderen Seite des Substrats angeordnet sind. Darüber hinaus kann der Berührungssensor 10 Ansteuerelektroden haben, die in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind, und Ausleseelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines anderen Substrats angeordnet sind. In einer derartigen Konfiguration kann eine Kreuzungsstelle aus einer Ansteuerelektrode und einer Ausleseelektrode einen kapazitiven Knoten bilden. Eine derartige Kreuzungsstelle kann eine Stelle sein, an der sich die Ansteuerelektrode und die Ausleseelektrode kreuzen oder einander in ihrer jeweiligen Ebene am nächsten kommen. Die Ansteuer- und Ausleseelektroden machen keinen elektrischen Kontakt miteinander, sondern sind über ein Dielektrikum an der Kreuzungsstelle kapazitiv miteinander gekoppelt. In bestimmten Ausführungsformen bilden die Ansteuer- und Ausleseelektroden den berührungsempfindlichen Bereich von Berührungssensor 10. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Konfiguration aus bestimmten Elektroden, die bestimmte Knoten bilden, beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung jede geeignete Konfiguration aus geeigneten Elektroden, die geeignete Knoten bilden. Darüber hinaus umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Elektroden, die auf irgendeiner geeigneten Zahl von irgendwelchen geeigneten Substraten in irgendwelchen geeigneten Muster angeordnet sind.
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Wie oben stehend beschrieben, kann eine Kapazitätsänderung an einem kapazitiven Knoten eines Berührungssensors 10 eine Berührungs- oder Annäherungseingabe an der Stelle des kapazitiven Knotens anzeigen. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung detektieren und verarbeiten, um die Gegenwart und den Ort der Berührungs- oder Annäherungseingabe zu bestimmen. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann dann die Informationen über die Berührungs- oder Annäherungseingabe an eine oder mehrere andere Komponenten (wie z. B. an eine oder mehrere zentrale Verarbeitungseinheiten (CPUs) oder an digitale Signalprozessoren (DSPs)) eines Geräts zu übermitteln, das den Berührungssensor 10 und die Berührungssensorsteuereinheit 12 beinhaltet, das so dann auf die Berührungs- oder Annäherungseingabe durch Initiierung einer Funktion des Geräts (oder einer darauf laufenden Anwendung), die mit ihr verknüpft ist, antwortet. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Berührungssensorsteuereinheit beschreibt, die eine bestimmte Funktionalität hinsichtlich eines bestimmten Geräts und eines bestimmten Berührungssensors hat, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Berührungssensorsteuereinheiten, die irgendeine geeignete Funktionalität hinsichtlich irgendeines geeigneten Geräts und eines geeigneten Berührungssensors haben.
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Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann aus einer oder aus mehreren integrierten Schaltungen (ICs) bestehen, wie z. B. aus Universalmikroprozessoren, Mikrokontrollern, programmierbaren logischen Geräten oder Feldern, anwendungsspezifischen ICs (ASICs). In bestimmten Ausführungsformen umfasst die Berührungssensorsteuereinheit 12 analogen Schaltkreise, eine digitale Logik und einen digitalen nichtflüchtigen Speicher. In bestimmten Ausführungsformen ist die Berührungssensorsteuereinheit 12 auf einer flexiblen gedruckten Schaltung (FPC) angeordnet, die mit dem Substrat des Berührungssensors 10, wie unten stehend beschrieben, verbunden ist. Das FPC kann aktiv oder passiv sein. In bestimmten Ausführungsformen können mehrere Berührungssensorsteuereinheiten 12 auf dem FPC angeordnet sein. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann eine Prozessoreinheit, eine Ansteuereinheit, eine Ausleseeinheit und eine Speichereinheit beinhalten. Die Ansteuereinheit kann Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden des Berührungssensors 10 anlegen. Die Ausleseeinheit kann Ladungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 auslesen und Messsignale an die Prozessoreinheit liefern, die Kapazitäten an den kapazitiven Knoten repräsentieren. Die Prozessoreinheit kann das Anlegen der Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden durch die Ansteuereinheit steuern und die Messsignale von der Ausleseeinheit bearbeiten, um die Gegenwart und den Ort einer Berührungs- oder Annäherungseingabe innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 zu erfassen und zu verarbeiten. Die Prozessoreinheit kann auch Änderungen in der Position einer Berührungs- oder Annäherungseingabe innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 verfolgen. Die Speichereinheit kann Programme zur Ausführung durch die Prozessoreinheit speichern, wie z. B. Programme zur Steuerung der Ansteuereinheit, zum Anlegen der Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden, Programme zur Verarbeitung der Messsignale von der Ausleseeinheit, und ggf. weitere geeignete Programme. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Berührungssensorsteuereinheit mit einer bestimmten Implementierung mit bestimmten Komponenten beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung jede geeignete Berührungssensorsteuereinheit mit jeder geeigneten Implementierung mit geeigneten Komponenten.
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Die auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordneten Leiterbahnen 14 aus leitfähigem Material können die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 mit Verbindungsflächen 16 verbinden, die ebenfalls auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordnet sind. Wie unten stehend beschrieben wird, ermöglichen die Verbindungsflächen 16 die Kopplung der Leiterbahnen 14 mit der Berührungssensorsteuereinheit 12. Die Leiterbahnen 14 können sich in den berührungsempfindlichen Bereich oder die berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 hinein erstrecken oder um ihn herum erstrecken (z. B. an dessen Kanten). Bestimmte Leiterbahnen 14 können Ansteuerverbindungen zur Kopplung der Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Ansteuerelektroden des Berührungssensors 10 zur Verfügung stellen, über die die Ansteuereinheit der Berührungssensorsteuereinheit 12 Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden liefern kann. Andere Leiterbahnen 14 können Ausleseverbindungen zur Kopplung der Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 zur Verfügung stellen, über die die Ausleseeinheit der Berührungssensorsteuereinheit 12 Ladungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 auslesen kann. Die Leiterbahnen 14 können aus dünnen Leitungen aus Metall oder aus anderem leitfähigen Material bestehen. In einem nicht einschränkendem Beispiel kann das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 Kupfer oder kupferhaltig sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger haben. In einem anderen Beispiel kann das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 Silber oder silberhaltig sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger haben. In bestimmten Ausführungsformen können die Leiterbahnen 14 ganz oder teilweise aus ITO bestehen, zusätzlich oder als Alternative zu dünnen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Leiterbahnen aus bestimmten Materialien mit bestimmten Breiten beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Leiterbahnen aus jedem geeignetem Material mit jeder geeigneten Breite. Zusätzlich zu den Leiterbahnen 14 kann der Berührungssensor 10 eine oder mehrere Masseleitungen beinhalten, die an einem Masseverbinder (der eine Verbindungsfläche 16 sein kann) an einer Kante des Substrats des Berührungssensors 10 (ähnlich zu den Leiterbahnen 14) enden.
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Die Verbindungsflächen 16 können entlang einer oder mehrerer Kanten des Substrats außerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 angeordnet sein. Wie oben stehend beschrieben, kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 auf einem FPC liegen. Die Verbindungsflächen 16 können aus dem gleichen Material bestehen wie die Leiterbahnen 14 und können auf das FPC unter Verwendung eines anisotropen leitfähigen Films (ACF) aufgeklebt oder aufgeschweißt sein. Die Verbindungen 18 können leitfähige Leitungen auf dem FPC beinhalten, die die Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Verbindungsflächen 16 koppeln, die wiederum die Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Leiterbahnen 14 und mit den Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 koppeln. In einer anderen Ausführungsform können die Verbindungsflächen 16 mit einem elektromechanischen Verbinder (wie z. B. einem einsetzkraftfreien Kabel-Leiterplatten-Verbinder) verbunden sein. In dieser Ausführungsform muss der Verbinder 18 kein FPC beinhalten. Die vorliegende Offenbarung umfasst jeden geeigneten Verbinder 18 zwischen Berührungssensorsteuereinheit 12 und dem Berührungssensor 10.
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2 stellt einen beispielhaften Querschnitt eines beispielhaften mechanischen Stapels bzw. einer beispielhaften mechanischen Schichtanordnung dar. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Ausführungen mechanischer Schichtanordnungen mit einer bestimmten Anzahl bestimmter Schichten beschreibt, die aus bestimmten Materialien bestehen und bestimmte Dicken haben, sieht die vorliegende Offenbarung jede beliebige geeignete Ausführung mechanischer Schichtanordnungen mit jeder beliebigen geeigneten Anzahl beliebiger geeigneter Schichten vor, die aus beliebigen geeigneten Materialien bestehen und beliebige geeignete Dicken haben. Eine mechanische Schichtanordnung 34 enthält ein Substrat 26 mit leitfähigem Material 24, das die Ansteuer- und Ausleseelektroden des Berührungssensors bildet. Ein oder mehrere Abschnitt/e des Substrats 26 können aus PET, Glas, PC, PMMA, FR-4 oder anderem geeigneten Material bestehen, und die vorliegende Offenbarung sieht jedes beliebige geeignete Substrat vor, das aus jedem beliebigen geeigneten Material besteht. In bestimmten Ausführungsformen enthält die mechanische Schichtanordnung 34 eine Klebeschicht 22, die zwischen Abdeckpanel 20 und Substrat 26 mit dem leitfähigen Material 24 angeordnet ist. Klebeschicht 22 besteht in einem nicht einschränkenden Beispiel aus einem OCA. Abdeckpanel 20 besteht, wie oben beschrieben, aus im Wesentlichen transparentem Material, wie beispielsweise Glas, PC oder PMMA, und die vorliegende Offenbarung sieht jedes beliebige geeignete Abdeckpanel vor, das aus jedem beliebigen geeigneten Material besteht. Eine dielektrische Schicht 28 ist zwischen einer unteren Fläche von Substrat 26 mit dem leitfähigen Material 24 und einer Anzeige bzw. Anzeigeeinrichtung 30 eines Gerätes angeordnet. In bestimmten Ausführungsformen enthält Anzeigeeinrichtung 30 eine Anzeige-Schichtanordnung mit ihrer eigenen Struktur und mit einer oder mehreren Schicht/en, die Funktionen hat/haben, die unabhängig von den anderen Schichten (beispielsweise 22 und 26) der mechanischen Schichtanordnung 34 sind, so beispielsweise Darstellen eines Bildes für einen Benutzer, wie dies weiter unten beschrieben ist.
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Das leitfähige Material 24, das die Ansteuer- und Ausleseelektroden bildet, kann ein Bereich aus leitfähigem Material 24 sein, der eine Form, wie beispielsweise eine Scheibe, ein Quadrat, ein Rechteck oder eine andere geeignete Form, oder eine geeignete Kombination aus diesen bildet und an einer Oberfläche von Substrat 26 angeordnet ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel besteht das leitfähige Material 24 einer Elektrode aus einem leitfähigen Netz dünner Leitungen aus leitfähigem Material (wie beispielsweise Kohlenstoff-Nanoröhrchen, Gold, Aluminium, Kupfer, Silber oder Material auf Kupfer- oder Silberbasis) oder anderem leitfähigen Material, und die dünnen Leitungen aus leitfähigem Material 24 nehmen einen Bereich von ungefähr 1 bis ungefähr 10% der Fläche ihrer Form in einem Schraffur- oder einem anderen geeigneten Muster ein. In einem anderen Beispiel deckt das leitfähige Netz im Wesentlichen einen gesamten berührungsempfindlichen Bereich des Berührungssensors ab. In bestimmten Ausführungsform ist das leitfähige Material 24 undurchsichtig. Obwohl die dünnen Leitungen aus leitfähigem Material 24 undurchsichtig sind, beträgt die Lichtdurchlässigkeit von Elektroden, die unter Verwendung eines leitfähigen Netzes ausgebildet werden, insgesamt ungefähr 90% oder mehr, wobei eine Verringerung der Durchlässigkeit aufgrund von anderen Faktoren, wie beispielsweise des im Wesentlichen flexiblen Substratmaterials, vernachlässigt wird. So kann der Beitrag der dünnen Leitungen aus dem leitfähigem Material 24 zur Abschwächung von Licht durch das leitfähige Netz hindurch innerhalb eines Bereiches von ungefähr 1% bis ungefähr 10% liegen. In anderen speziellen Ausführungsformen bestehen die Elektroden, Leiterbahnen und Kontaktstellen des Berührungssensors sämtlich aus dem leitfähigem Material 24. Die vorliegende Offenbarung sieht Leitungen aus leitfähigem Material vor, die jeder beliebigen Abweichung der Leitungsrichtung oder des Leitungsweges von einer geraden Linie folgen, wobei dies Wellenlinien oder Zickzacklinien einschließt, ohne dass dies eine Einschränkung darstellt.
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Eine dielektrische Schicht 28 ist, wie oben beschrieben, zwischen Substrat 26 und einer Anzeigeeinrichtung 30 eines Gerätes angeordnet. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist die dielektrische Schicht 28 ein Luftspalt. In einem anderen Beispiel ist die dielektrische Schicht 28 eine zweite OCA-Schicht. In einem nicht einschränkenden Beispiel hat Abdeckpanel 20 eine Dicke von ungefähr 1 mm, die erste OCA-Schicht 22 hat eine Dicke von ungefähr 0,05 mm, das Substrat 26 mit dem leitfähigen Material 24, das die Ansteuer- und Ausleseelektroden bildet, hat eine Dicke von ungefähr 0,05 mm (einschließlich des leitfähigen Materials 24, das die Ansteuer- und Ausleseelektroden bildet), und die dielektrische Schicht 28 hat eine Dicke von ungefähr 0,05 mm.
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3 stellt einen beispielhaften Querschnitt einer beispielhaften mechanischen 2-Schicht-Anordnung des Substrats dar. Bei dem Beispiel in 3 weist Substrat 26 der mechanischen Schichtanordnung 36 leitfähiges Material 24A–B, das Ansteuer- oder Ausleseelektroden eines Berührungssensors bildet, an einander gegenüberliegenden Flächen von Substrat 26 auf. OCA-Schicht 22 ist, wie oben beschrieben, zwischen Abdeckpanel 20 und der oberen Fläche von Substrat 26 mit Elektroden angeordnet, die aus dem leitfähigem Material 24A bestehen. Eine dielektrische Schicht 28 ist zwischen einer unteren Fläche von Substrat 26 mit leitfähigem Material 24B und einer Anzeigeeinrichtung 30 eines Gerätes angeordnet. In bestimmten Ausführungsformen decken Elektroden, die aus leitfähigem Material 24A–B bestehen, im Wesentlichen den gesamten berührungsempfindlichen Bereich an beiden Seiten von Substrat 26 ab. Die Elektroden bestehen, wie oben beschrieben, aus dünnen Leitungen aus leitfähigem Material 24A–B und die dünnen Leitungen aus leitfähigem Material 24A–B nehmen einen Abschnitt des Bereiches der Elektroden in einem Schraffur- oder einem anderen geeigneten Muster ein. In bestimmten Ausführungsformen ist die dielektrische Schicht 28 eine Klebeschicht. In einem nicht einschränkenden Beispiel besteht die dielektrische Schicht 28 aus einem OCA oder durch UV-Strahlung ausgehärtetem Material, wie beispielsweise einer Schicht aus flüssigem OCA (LOCA). In anderen speziellen Ausführungsformen enthält die dielektrische Schicht 28 Schichten aus OCA und PET sowie einen Luftspalt.
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4 stellt eine beispielhafte mechanische Schichtanordnung mit zwei Substraten dar. Bei dem Beispiel in 4 kann die mechanische Schichtanordnung 38 Ansteuerelektroden und Ausleseelektroden des Berührungssensors aufweisen, die auf separaten Substraten 26A–B angeordnet sind. In bestimmten Ausführungsformen ist leitfähiges Material 24A einer Gruppe von Elektroden (d. h. Ansteuer- oder Ausleseelektroden) für eine zweischichtige Ausführung des Berührungssensors an einer Fläche von Substrat 26A angeordnet, und leitfähiges Material 24B einer anderen Gruppe von Elektroden ist an einer Oberfläche von Substrat 26B angeordnet. Elektroden bestehen, wie oben beschrieben, aus dünnen Leitungen aus leitfähigem Material 24A–24B, und die dünnen Leitungen aus dem leitfähigen Material 24A–B nehmen einen Teil des Bereiches der Elektroden in einem Schraffur- oder einem anderen geeigneten Muster ein.
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Die mechanische Schichtanordnung 38 enthält eine Klebeschicht 22, die zwischen Abdeckpanel 20 und Substrat 26 angeordnet ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist Klebeschicht 22 eine OCA-Schicht. Eine Klebeschicht 28A ist zwischen der unteren Fläche von Substrat 26 mit leitfähigem Material 24A und der oberen Fläche von Substrat 24B angeordnet, und eine andere Klebeschicht 28B ist zwischen der unteren Fläche von Substrat 26B mit leitfähigem Material 24B und Anzeigeeinrichtung 30 des Gerätes angeordnet. In einem nicht einschränkenden Beispiel sind die Klebeschichten 28A–B OCA-Schichten. In einem anderen Beispiel ist Klebeschicht 28A eine OCA-Schicht, und Klebeschicht 28B weist eine OCA- und eine PET-Schicht sowie einen Luftspalt auf. In bestimmten Ausführungsformen sind die Substrate 24A–B so ausgerichtet, dass die Ansteuer- und Ausleseelektroden des Berührungssensors zu Anzeigeeinrichtung 30 hin gewandt bzw. ausgerichtet sind.
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5 stellt eine beispielhafte mechanische Schichtanordnung mit zwei Substraten mit einander gegenüberliegenden Elektroden dar. Bei dem Beispiel in 5 weist die mechanische Schichtanordnung 40 Ansteuerelektroden und Ausleseelektroden des Berührungssensors auf, die auf separaten Substraten 26A–B angeordnet sind. In bestimmten Ausführungsformen ist leitfähiges Material 24A einer Gruppe von Elektroden (d. h. Ansteuer- oder Ausleseelektroden) für eine zweischichtige Ausführung des Berührungssensors an einer Oberfläche von Substrat 26A angeordnet, und leitfähiges Material 24B einer anderen Gruppe von Elektroden ist an einer Oberfläche von Substrat 26B angeordnet. In einem nicht einschränkenden Beispiel deckt das leitfähige Netz im Wesentlichen einen gesamten berührungsempfindlichen Bereich des Berührungssensors ab, der durch die Elektroden gebildet wird. In anderen speziellen Ausführungsformen sind Substrate 24A–B so ausgerichtet, dass die Ansteuer- und Ausleseelektroden des Berührungssensors einander zugewandt sind. Die mechanische Schichtanordnung 40 enthält eine Klebeschicht 22, die zwischen Abdeckpanel 20 und der oberen Fläche von Substrat 26A angeordnet ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist Klebeschicht 22 eine OCA-Schicht. Klebeschicht 32 ist zwischen dem leitfähigen Material 24A (das auf Substrat 26A angeordnet ist), und dem leitfähigen Material 24B (das auf Substrat 26B angeordnet ist) angeordnet. In bestimmten Ausführungsformen ist Klebeschicht 32 ein durch UV-Strahlung ausgehärtetes Material, wie beispielsweise LOCA. In anderen speziellen Ausführungsformen besteht die dielektrische Schicht 32 aus einem OCA. Die mechanische Schichtanordnung 40 enthält des Weiteren eine dielektrische Schicht 28, die zwischen einer unteren Fläche von Substrat 26 und einer Anzeigeeinrichtung 30 des Gerätes angeordnet ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist die dielektrische Schicht 28 eine Klebeschicht, wie beispielsweise eine OCA-Schicht. In einem anderen Beispiel ist die dielektrische Schicht 28 ein Luftspalt.
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6A–B stellen eine beispielhafte mechanische Schichtanordnung mit einem Berührungssensor dar, der auf einer Anzeige-Schichtanordnung angeordnet ist. Anzeigeeinrichtung 30 enthält, wie oben beschrieben, eine oder mehrere Schichten, die dem Anzeigen eines Bildes für einen Benutzer dienen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann Anzeige-Schichtanordnung von Anzeigeeinrichtung 30 eine Schicht mit Elementen, die Signale an Bildpunkte bzw. Pixel von Anzeigeeinrichtung 30 anlegen, und eine Abdeckschicht enthalten. Bei dem Beispiel in 6A ist leitfähiges Material 24, das die Ansteuerelektroden und Ausleseelektroden des Berührungssensors bildet, auf der Abdeckschicht der Anzeige-Schichtanordnung angeordnet, so dass Anzeigeeinrichtung 30 als das Substrat für das leitfähige Material 24 dient. Die mechanische Schichtanordnung 24 enthält eine Klebeschicht 22, so beispielsweise eine LOCA-Schicht, die zwischen Abdeckpanel 20 und Anzeigeeinrichtung 30 angeordnet ist.
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Bei dem Beispiel in 6B ist leitfähiges Material 24, das die Ansteuerelektroden und Ausleseelektroden des Berührungssensors bildet, innerhalb der Anzeige-Schichtanordnung von Anzeigeeinrichtung 30 angeordnet, so dass eine andere Schicht der Anzeige-Schichtanordnung als die Abdeckschicht als das Substrat bzw. die Substratschicht für das leitfähige Material 24 dient. In speziellen Ausführungsformen kann die Anzeige-Schichtanordnung von Anzeigeeinrichtung 30 eine oder mehrere Schicht/en mit einer optischen Funktion enthalten, durch die eine optische Eigenschaft von Licht modifiziert wird, das unterhalb der Substratschicht entsteht. Das leitfähige Material 24 kann auf einer Schicht der Anzeige-Schichtanordnung mit einer optischen Funktion angeordnet sein, die eine optische Eigenschaft von Licht modifiziert, das unterhalb dieser Substratschicht entsteht. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Anzeige-Schichtanordnung von Anzeigeeinrichtung 30 eine Schicht enthalten, die Licht polarisiert, das unterhalb dieser Schicht entsteht, d. h. eine Polarisierungsschicht, und das leitfähige Material 24 kann auf der Polarisierungsschicht angeordnet sein. Bei einem weiteren Beispiel kann eine Schicht der Anzeige-Schichtanordnung von Anzeigeeinrichtung 30 bestimmte Farbkomponenten von Licht abschwächen, das unterhalb dieser Schicht entsteht, d. h. eine Farbfilterschicht, und das leitfähige Material 24 kann auf der Farbfilterschicht angeordnet sein. Das leitfähige Material 24 kann sich zwischen den verbleibenden Schichten der Anzeige-Schichtanordnung, so beispielsweise der Abdeckschicht der Anzeige-Schichtanordnung und der Schicht der Anzeige-Schichtanordnung, befinden, auf der das leitfähige Material 24 angeordnet ist, so beispielsweise der Polarisierungsschicht. Die mechanische Schichtanordnung 44 enthält die Klebeschicht 22, so beispielsweise eine LOCA-Schicht, die zwischen Abdeckpanel 20 und Anzeigeeinrichtung 30 angeordnet ist.
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7 stellt ein beispielhaftes Gerät dar, das einen Berührungssensor enthält, der auf einer mechanischen Schichtanordnung angeordnet ist. Zu Beispielen für Gerät 50 gehören, wie oben beschrieben, ein Smartphone, ein PDA, ein Tablet-Computer, ein Laptop-Computer, ein Desktop-Computer, ein Kiosk-Computer, ein Satellitennavigationsgerät, ein tragbares Medienabspielgerät, eine tragbare Spielkonsole, ein Kassengerät, andere geeignete Geräte, eine beliebige Kombination aus zwei oder mehr dieser Geräte oder ein geeigneter Teil eines oder mehrerer dieser Geräte. Bei dem Beispiel in 7 enthält Gerät 50 einen Berührungssensor, der unter Verwendung einer mechanischen Schichtanordnung implementiert wird, und eine unter dem Berührungssensor befindlichen Anzeigeeinrichtung. In dem einen oder den mehreren Substrat/en der mechanischen Schichtanordnung sind Leiterbahnbereiche enthalten bzw. daran angebracht, die Leiterbahnen enthalten, die Ansteuer- und Ausleseverbindungen zu und von den Ansteuer- und Ausleseelektroden des Berührungssensors bilden. Ein Elektrodenmuster des Berührungssensors wird, wie oben beschrieben, aus einem leitfähigen Netz unter Verwendung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen, Gold, Aluminium, Kupfer, Silber oder anderem geeigneten leitfähigen Material hergestellt. Ein Benutzer von Gerät 50 kann mit Gerät 50 über den Berührungssensor in Interaktion treten, der auf der oben beschriebenen mechanischen Schichtanordnung implementiert ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel tritt der Benutzer in Interaktion mit dem Gerät, indem er den berührungsempfindlichen Bereich des Berührungssensors berührt.
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Ein Bezug auf ein computerlesbares Speichermedium umfasst hier ein oder mehrere Verarbeitungsstrukturen für nichtflüchtige, konkrete Computer-lesbare Speichermedien. In einem nicht einschränkendem Beispiel, kann ein Computer-lesbares Speichermedium eine halbleiter-basierte oder eine andere integrierte Schaltung (IC) (wie z. B. ein Feld-programmierbares Gatter-Array (FPGA) oder ein anwendungsspezifisches IC (ASIC)), eine Festplatte, ein HDD, eine Hybridfestplatte (HHD), eine optische Platte, ein optisches Plattenlaufwerk (ODD), eine magnetooptische Platte, ein magnetooptisches Plattenlaufwerk, eine Floppydisk, ein Floppydisklaufwerk (FDD), ein Magnetband, ein holografisches Speichermedium, ein Festkörperlaufwerk (SSD), ein RAM-Laufwerk, eine SD-Karte, ein SD-Kartenlaufwerk, oder andere geeignete Computerlesbare Speichermedien oder Kombinationen von zwei oder mehreren dieser Speichermedien umfassen. Ein Computer-lesbares Speichermedium kann ggf. flüchtig, nichtflüchtig, oder eine Kombination aus flüchtig und nichtflüchtig sein.
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Unter „oder” wird hier ein inklusives Oder und nicht ein exklusives Oder verstanden, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. „A oder B” bedeutet hier daher „A, B, oder beides”, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. Darüber hinaus bedeutet „und” sowohl jeder einzeln als auch alle insgesamt, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. „A und B” bedeutet hier daher „A und B, einzeln oder insgesamt”, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt.
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Die vorliegende Offenbarung umfasst alle Änderungen, Ersetzungen, Variationen, Abwandlungen und Modifikationen der beispielhaften Ausführungsformen, die der Fachmann in Betracht ziehen würde. Ebenso umfassen die beigefügten Ansprüche ggf. alle Änderungen, Ersetzungen, Variationen, Abwandlungen und Modifikationen der beispielhaften Ausführungsformen, die der Fachmann in Betracht ziehen würde. Darüber hinaus umfasst in den beigefügten Ansprüchen die Bezugnahme auf eine Vorrichtung oder ein System oder eine Komponente einer Vorrichtung oder eines Systems, die/das dazu eingerichtet ist, eine bestimmte Funktion auszuführen, diese Vorrichtung, dieses System, oder diese Komponente unabhängig davon, ob diese bestimmte Funktion aktiviert, eingeschaltet oder entsperrt ist, solange diese Vorrichtung, dieses System oder diese Komponente dazu eingerichtet ist, diese Funktion auszuführen.
