DE102014210267A1 - Kapazitive Mehrzustandstaste - Google Patents

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DE102014210267A1
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Ingar Hanssen
Rian Whelan
Arild Rødland
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    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/96054—Double function: touch detection combined with detection of a movable element

Abstract

In einer Ausführungsform enthält eine Vorrichtung einen kapazitiven Sensor, eine Taste, einen Träger und einen Controller. Die Taste enthält ein erstes Material mit einem distalen Kopplungsabschnitt und mit einem proximalen Kopplungsabschnitt. Der distale Kopplungsabschnitt ist distal von dem kapazitiven Sensor und zum kapazitiven Koppeln mit einem Gegenstand konfiguriert. Der proximale Kopplungsabschnitt ist proximal zu dem kapazitiven Sensor und zum kapazitiven Koppeln mit dem kapazitiven Sensor konfiguriert. Der Träger ist mit der Taste verbunden und zum Ablenken, wenn die Taste gedrückt wird, konfiguriert. Der Controller ist mit dem kapazitiven Sensor verbunden und zum Messen eines Wertes, der einem Betrag der kapazitiven Kopplung zwischen der Taste und dem kapazitiven Sensor zugeordnet ist, der auf einem Betrag der kapazitiven Kopplung zwischen dem distalen Kopplungsabschnitt und dem Gegenstand und dem Abstand zwischen dem proximalen Kopplungsabstand und dem kapazitiven Sensor beruht, konfiguriert.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf die Berührungssensortechnik und insbesondere auf eine kapazitive Mehrzustandstaste.
  • HINTERGRUND
  • Ein Berührungssensor kann die Anwesenheit und den Ort einer Berührung oder die Nähe eines Gegenstands (wie etwa des Fingers eines Anwenders oder eines Eingabestifts) innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors detektieren. Ein Berührungssensor kann an einem Desktopcomputer, an einem Laptopcomputer, an einem Tablet-Computer, an einem Personal Digital Assistant (PDA), an einem Smartphone, an einer Satellitennavigationsvorrichtung, an einem tragbaren Medienspieler, an einer tragbaren Spielekonsole, an einem Kioskcomputer, an einer Kassenvorrichtung oder an einer anderen geeigneten Vorrichtung befestigt oder als Teil davon vorgesehen sein. Ein Bedienfeld an einem Haushaltsgerät oder an einem anderen Gerät kann einen Berührungssensor enthalten.
  • Es gibt eine Anzahl verschiedener Typen von Berührungssensoren wie etwa (z. B.) resistive Berührungsbildschirme, Oberflächenschallwellen-Berührungsbildschirme und kapazitive Berührungsbildschirme. Wenn ein Gegenstand die Oberfläche des kapazitiven Berührungssensors berührt oder in ihre Nähe gelangt, kann innerhalb des Berührungssensors an dem Ort der Berührung oder Nähe eine Kapazitätsänderung auftreten. Ein Berührungssensor-Controller kann die Änderung der Kapazität verarbeiten, um die Position eines Gegenstands bezüglich des Berührungssensors zu bestimmen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Offenbarung und ihrer Merkmale und Vorteile wird nun auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, worin:
  • 1 eine beispielhafte Vorrichtung veranschaulicht, die kapazitive Mehrzustandstasten nutzen kann;
  • 2 einen Abschnitt eines Beispiels einer Tastatur, eines Berührungssensors und eines Berührungssensor-Controllers, die in der Vorrichtung nach 1 verwendet werden können, veranschaulicht;
  • 3 ein Beispiel eines Berührungssensor-Controllers, der in bestimmten Ausführungsformen nach 2 verwendet werden kann, veranschaulicht;
  • 4 ein Beispiel von Komponenten, die in der Tastatur nach 2 verwendet werden können, veranschaulicht;
  • 5A ein Beispiel eines Zustands der Taste nach 4 veranschaulicht;
  • 5B ein Beispiel eines Zustands der Taste nach 4 veranschaulicht;
  • 5C ein Beispiel eines Zustands der Taste nach 4 veranschaulicht;
  • 5D ein Beispiel eines Zustands der Taste nach 4 veranschaulicht;
  • 6 eine graphische Darstellung des Beispiels der Messungen, die durch eine oder mehrere Komponenten nach 2 ausgeführt werden können, veranschaulicht;
  • 7A ein Beispiel einer Konfiguration des Berührungssensors nach 2 veranschaulicht;
  • 7B ein Beispiel einer Konfiguration des Berührungssensors nach 2 veranschaulicht;
  • 7C ein Beispiel einer Konfiguration des Berührungssensors nach 2 veranschaulicht;
  • 7D ein Beispiel einer Konfiguration des Berührungssensors nach 2 veranschaulicht; und
  • 8 ein Beispiel eines Abtastablaufs für eine Tastatur, der mit einer kapazitiven Mehrzustandstaste ausgeführt werden kann, veranschaulicht.
  • BESCHREIBUNG DER BEISPIELAUSFÜHRUNGSFORMEN
  • In speziellen Ausführungsformen einer kapazitiven Mehrzustandstaste kann ein unter einer Taste liegender kapazitiver Sensor konfiguriert sein, um mehrere Zustände zu identifizieren, die der Taste zugeordnet sind. Die kapazitive Tastatur kann z. B., ob eine Taste niedergedrückt ist, ob ein Gegenstand in Kontakt mit der Taste ist, die Position eines Gegenstands bezüglich der Taste oder irgendeine Kombination davon detektieren. Ein Abschnitt der Taste in der Nähe des darunterliegenden kapazitiven Sensors kann kapazitiv mit dem darunterliegenden kapazitiven Sensor koppeln, so dass das durch den kapazitiven Sensor erzeugte elektrische Feld zu einem distalen Abschnitt der Taste befördert wird. Die kapazitive Kopplung zwischen dem Gegenstand und dem distalen Abschnitt der Taste kann die kapazitive Kopplung zwischen dem nahen Abschnitt der Taste und dem darunterliegenden kapazitiven Sensor beeinflussen und dadurch eine kapazitive Messung durch den Sensor ändern. Da diese kapazitive Wirkung in Abhängigkeit von der Nähe des Gegenstands zu der Taste und der Nähe der Taste zu dem darunterliegenden kapazitiven Sensor variieren kann, können solche Ausführungsformen die Bestimmung der Position des Gegenstands bezüglich der Taste und des Ausmaßes, in dem die Taste niedergedrückt ist, ermöglichen.
  • Eine kapazitive Mehrzustandstaste kann verschiedene technische Vorteile schaffen. Ein technischer Vorteil kann die Fähigkeit sein, Tastendrücke unter Verwendung kapazitiver Messungen zu messen. Eine kapazitive Mehrzustandstaste kann auch mechanische und/oder taktile Rückkopplung durch das Bereitstellen berührungsempfindlicher Bereiche, die beweglichen Tasten zugeordnet sind, ermöglichen. Als ein weiteres Beispiel eines technischen Vorteils können bestimmte Ausführungsformen die Fähigkeit verbessern, die Näheabtastung in Tastaturen auszuführen, die ein Gehäuse aus einem geerdeten Metall, das die Tasten umgibt, verwenden. Außerdem können bestimmte Ausführungsformen es ermöglichen, dass mehrere gleichzeitige Tastendrücke detektiert werden, ohne die Verwendung von Dioden in bestimmten kapazitiven Tastaturen zu erfordern. Die Beseitigung der Notwendigkeit bestimmter Hardware-Komponenten kann außerdem Kosteneinsparungen bereitstellen und die Herstellung vereinfachen. Als ein weiteres Beispiel kann die kapazitive Funktionalität einer kapazitiven Mehrzustandstaste die Detektion verschiedener Zustände des Niederdrückens einer Taste und der Annäherung eines Gegenstands ermöglichen. Die Detektion dieser Zustände kann das Auslösen verschiedener vorteilhafter Tastaturfunktionen ermöglichen. Die Detektion der Annäherung eines Anwenders kann es z. B. ermöglichen, dass eine zugeordnete Vorrichtung aus einem Schlafzustand ”aufwacht”, was es ermöglicht, dass die Vorrichtungen Leistung und andere Betriebsmittel einsparen, wenn der Anwender abwesend ist, und was eine schnellere Reaktivierung ermöglicht, wenn der Anwender zurückkehrt. Eine derartige Annäherungsdetektion kann außerdem das Auslösen verschiedener anderer Funktionen ermöglichen, wie z. B. das Einschalten einer Tastaturbeleuchtung, das Auslösen verschiedener Vorrichtungsmerkmale oder das Aktivieren zusätzlicher Komponenten. Bestimmte Ausführungsformen einer kapazitiven Mehrzustandstaste können außerdem ermöglichen, dass Vorrichtungen zwischen Tasten, die durch einen Finger gedrückt werden, und Tasten, die durch andere Gegenstände gedrückt werden, unterscheiden, was die Fähigkeit von Vorrichtungen verbessern kann, zwischen gezielten und unbeabsichtigten Tastendrücken zu unterscheiden. Bestimmte Ausführungsformen einer kapazitiven Mehrzustandstaste können außerdem eine kapazitive Tastaturfunktionalität bereitstellen, die keine Erzeugung galvanischer Verbindungen zum Detektieren von Tastendrücken erfordert, was den mechanischen Verschleiß an bestimmten Komponenten verringern kann und die Häufigkeit und/oder die Kosten von Reparaturen verringern kann. Darüber hinaus können bestimmte Ausführungsformen eine verbesserte elektrische Isolation bereitstellen, was eine verbesserte Sicherheit schaffen und/oder die Wasserbeständigkeit verbessern kann. Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können alle, einige oder keine der obigen Vorteile enthalten.
  • 1 veranschaulicht ein Beispiel einer Vorrichtung 2, die kapazitive Mehrzustandstasten verwenden kann. Die Vorrichtung 2 enthält eine Tastatur 4. In der dargestellten Ausführungsform ist die Vorrichtung 2 ein Laptop-Computer, obwohl zahlreiche andere Vorrichtungen kapazitive Mehrzustandstasten verwenden können. Die Vorrichtung 2 kann z. B. ein Laptop-Computer, eine selbständige Tastatur, ein Smartphone, ein Tablet-Computer, ein Haushaltsgerät oder irgendeine andere geeignete Vorrichtung, die eine Tastatur, eine Tastatur oder eine Taste verwendet, sein. Außer der Tastatur 4 kann die Vorrichtung 2 zusätzliche Komponenten enthalten, die arbeiten, um die der Tastatur 4 zugeordneten Signale zu messen und zu interpretieren, um verschiedene Funktionen auszuführen. Die Vorrichtung 2 kann z. B. die durch eine oder mehrere kapazitive Mehrzustandstasten der Tastatur 4 bereitgestellte Eingabe verarbeiten, um das Tippen zu fördern, eine Schlafbetriebsart und/oder eine Reaktivierung auszulösen, die Aktivierung und die Deaktivierung einer der Tastatur 4 zugeordneten Beleuchtung auszulösen, die Ansprechempfindlichkeit auf die physikalische Bewegung der Tasten bereitzustellen, zwischen absichtlichen und unbeabsichtigten Tastendrücken zu unterscheiden oder irgendeine andere geeignete Funktionalität bereitzustellen.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Tastatur 4 eine Sammlung aus einer oder mehreren kapazitiven Tasten und den zugeordneten Komponenten. Die Tastatur 4 kann z. B. eine integrierte Tastatur, eine selbständige Tastatur, ein Ziffernblock, ein Satz von einer oder mehreren Tasten an einem Smartphone oder einem Tablet-Computer oder ein Satz von einer oder mehreren Tasten an irgendeiner geeigneten elektronischen Vorrichtung sein. Die Tastatur 4 enthält eine oder mehrere kapazitive Mehrzustandstasten, die den zusätzlichen Komponenten der Vorrichtung 2 durch das Beeinflussen der kapazitiven Messungen eines zugeordneten kapazitiven Sensors (z. B. des Berührungssensors 10 nach den 2 und 3) eine Eingabe bereitstellen. Die Komponenten und der Betrieb der Tastatur 4 werden im Folgenden bezüglich 3 weiter beschrieben.
  • 2 veranschaulicht einen Abschnitt eines Beispiels der Tastatur 4, des Berührungssensors 10 und des Berührungssensor-Controllers 12, die in der Vorrichtung 2 nach 1 verwendet werden können. Die Tastatur 4 befindet sich unmittelbar bei dem Berührungssensor 10, der mit dem Berührungssensor-Controller 12 verbunden ist. Für Veranschaulichungszwecke ist ein Abschnitt der Tastatur 4 von dem entsprechenden Abschnitt des Berührungssensors 10 getrennt gezeigt, um die Korrelation der Komponenten der Tastatur 4 mit den entsprechenden Komponenten des Berührungssensors 10 zu veranschaulichen. Die Tastatur 4 enthält die Tasten 6a–6f, die in einer Abdeckung 8 untergebracht sind. Der Berührungssensor 10 enthält die Bahnen 14a–14e, deren Schnittpunkte die kapazitiven Knoten 16a–16f bilden. Die Tasten 6a, 6b, 6c, 6d, 6e und 6f entsprechen den kapazitiven Knoten 16a, 16b, 16c, 16d, 16e bzw. 16f. Die Bahnen 14a, 14b, 14c, 14d und 14e sind durch die Schalter 18a, 18b, 18c, 18d bzw. 18e mit dem Berührungssensor-Controller 12 verbunden.
  • Die Tastatur 4 kann irgendwelche der Komponenten enthalten und irgendwelche der Funktionen ausführen, die oben bezüglich 1 beschrieben worden sind. Die Tastatur 4 kann irgendeine geeignete Anzahl, Orientierung und Konfiguration der Tasten 6 und der Abdeckung 4 enthalten.
  • Die Tasten 6a–6f können irgendeine geeignete kapazitive Taste sein, die gedrückt werden kann, um den Betrieb einer Vorrichtung zu fördern. Jede Taste 6 befindet sich unmittelbar an der Kapazität eines kapazitiven Knotens 16 und kann die Kapazität des kapazitiven Knotens 16 ändern (wobei die kapazitiven Knoten 16 im Folgenden weiter ausführlich beschrieben werden). Die Taste 6a ist z. B. über dem kapazitiven Knoten 16a positioniert und kann basierend auf der Position eines Gegenstands, wie z. B. eines Fingers, bezüglich der Taste 6a und dem Abstand zwischen der Taste 6a und dem kapazitiven Knoten 16a (z. B. ob sich die Taste in einem gedrückten oder nicht gedrückten Zustand befindet) die Kapazität des kapazitiven Knotens 16a ändern. Diese kapazitive Änderung kann gemessen werden, um zu bestimmen, ob sich ein Gegenstand in der Nähe der Taste 6a befindet, ein Gegenstand die Taste 6a berührt und/oder ein Gegenstand die Taste 6a drückt. Derartige Messungen können eine Ansprechempfindlichkeit basierend auf dem Ausmaß, in dem die Tasten 6 niedergedrückt sind, ermöglichen. Derartige Messungen können außerdem verschiedene andere Reaktionen in der Vorrichtung 2 und/oder der Tastatur 4 auslösen. Außerdem können diese kapazitiven Messungen es der Vorrichtung 2 ermöglichen, zwischen absichtlichen und unbeabsichtigten Berührungen zu unterscheiden. Das Drücken einer Taste mit einem Finger kann z. B. eine andere kapazitive Änderung als das Drücken der Taste mit einem anderen Typ eines Gegenstands erzeugen, was es der Tastatur 4 ermöglichen kann, die Tastendrücke durch Finger und nicht durch andere Typen von Gegenständen zu registrieren. Die Konfiguration und der Betrieb der Tasten 6 werden im Folgenden bezüglich der 4 und 5A–D weiter beschrieben.
  • Die Abdeckung 8 kann irgendein geeignetes Material enthalten, das konfiguriert ist, um eine oder mehrere Tasten 6 unterzubringen. Die Abdeckung 8 kann Metall, Kunststoff, Silicon oder irgendein anderes geeignetes Material umfassen. Die Abdeckung 8 kann ein oder mehrere Öffnungen aufweisen, durch die eine oder mehrere Tasten 6 hindurchgehen können. In einigen Ausführungsformen können derartige Öffnungen eine im Wesentlichen wasserdichte Abdichtung um die Tasten 6 bilden. In anderen Ausführungsformen kann es zwischen dem Rand der Öffnung und der innerhalb der Öffnung gelegenen Taste 6 einen Zwischenraum geben. In einigen Ausführungsformen kann die Abdeckung 8 die Ausbreitung elektrischer Felder durch das Material der Abdeckung 8 stören oder im Wesentlichen verhindern. In derartigen Ausführungsformen können die elektrischen Felder durch die Tasten 6 direkt oder indirekt durch die Abdeckung 8 befördert werden, was die Fähigkeit, eine Annäherungsabtastung auszuführen, in den Ausführungsformen verbessern kann, die ein geerdetes, leitfähiges Gehäuse verwenden. Die Abdeckung 8 kann außerdem eine verbesserte physikalische und elektrische Isolation bereitstellen, die eine verbesserte Sicherheit und/oder eine verbesserte Wasserbeständigkeit schaffen kann.
  • Der Berührungssensor 10 kann irgendeine geeignete Schaltungsanordnung und irgendwelche geeigneten anderen Komponenten enthalten, die betreibbar sind, um die kapazitive Abtastung auszuführen. Der Berührungssensor 10 kann eine Leiterplatte (PCB) oder irgendeine andere geeignete Komponente enthalten. In einigen Ausführungsformen enthält der Berührungssensor 10 die Bahnen 14a–14e, die einen oder mehrere kapazitive Knoten 16 bilden können. Der Berührungssensor 10 kann Gegenkapazitäts-Messungen, Eigenkapazitäts-Messungen oder irgendeinen anderen geeigneten Typ der kapazitiven Messung ausführen. In einigen Ausführungsformen kann der Berührungssensor 10 andere Typen von Messungen ausführen, wie z. B. Widerstandsmessungen, Kraftmessungen oder irgendeine andere geeignete Messung. Die Messungen des Berührungssensors 10 können angeben, ob eine oder mehrere Tasten 6 niedergedrückt sind und/oder ob sich ein Gegenstand, wie z. B. ein Finger eines Anwenders, in der Nähe von einer oder mehreren Tasten 6 befindet oder eine oder mehrere Tasten 6 berührt. Diese Messungen können es außerdem der Tastatur 4 ermöglichen, basierend auf dem Ausmaß, bis zu dem eine Taste 6 niedergedrückt ist, zu reagieren. Bestimmte Ausführungsformen können z. B. eine taktile Rückkopplung (z. B. eine Schwingung, ein Klicken oder irgendeine andere geeignete Rückkopplung, die es dem Anwender ermöglicht, physikalisch wahrzunehmen, dass die Taste 6 ausreichend gedrückt worden ist) bereitstellen, wenn die Kapazitätsmessung angibt, dass die Taste 6 niedergedrückt ist. Die Messungen des Berührungssensors 10 können außerdem die Detektion verschiedener Zustände der Tasten 6 ermöglichen, die das Auslösen verschiedener Reaktionen in der Vorrichtung 2 ermöglichen können. Die Komponenten, die Konfiguration und der Betrieb des Berührungssensors 10 werden im Folgenden bezüglich 3 weiter erörtert.
  • Der Berührungssensor-Controller 12 kann irgendeine Schaltungsanordnung und andere Komponenten enthalten, die konfiguriert sind, um den Betrieb des Berührungssensors 10 zu steuern. Der Berührungssensor-Controller 12 kann die Abtastoperationen des Berührungssensors 10 steuern. Der Berührungssensor-Controller 12 kann z. B. das Anlegen einer Spannung an eine oder mehrere Bahnen 14 steuern und einen oder mehrere entsprechende Messwerte (wie z. B. Kapazitätsmesswerte) bereitstellen. Der Berührungssensor-Controller 12 kann außerdem zwischen einer oder mehreren Betriebsarten wechseln. Der Berührungssensor-Controller 12 kann z. B. den Berührungssensor 10 veranlassen, in einer Erfassungsbetriebsart zu arbeiten, wobei der Berührungssensor 10 weniger Leistung verwendet, während er wartet, bis sich der Anwender der Tastatur nähert. Beim Detektieren der Annäherung des Anwenders basierend auf einem oder mehreren Kapazitätsmesswerten kann der Berührungssensor-Controller 12 einen weiteren Typ der Betriebsart auslösen, in der Tastendrücke detektiert werden können. Als ein weiteres Beispiel kann der Berührungssensor-Controller 12 zwischen der Eigenkapazitäts-Abtastung und der Gegenkapazitäts-Abtastung wechseln. Der Berührungssensor-Controller 12 kann z. B. dann, wenn er wartet, dass ein Gegenstand in die Nähe der Tastatur 4 kommt, die Eigenkapazitäts-Messungen (wie es z. B. in 7D gezeigt ist) verwenden, wobei er an diesem Punkt zur Verwendung der Gegenkapazitäts-Messungen (wie es z. B. in 7B gezeigt ist) übergehen kann. Die Eigenkapazitäts- und die Gegenkapazitäts-Abtastung werden im Folgenden bezüglich 3 weiter erörtert. Der Berührungssensor-Controller 12 kann außerdem basierend auf den Kapazitätsmessungen des Berührungssensors 10 verschiedene Reaktionen in der Vorrichtung 2 auslösen. Die Komponenten, die Konfiguration und der Betrieb des Berührungssensor-Controllers 12 werden im Folgenden bezüglich 3 weiter erörtert.
  • Die Bahnen 14a–14e können Elektrodenbahnen und andere geeignete Komponenten zum Ausführen von kapazitiven Messungen enthalten. In einigen Ausführungsformen kann an dem Schnittpunkt der zwei Bahnen 14 ein kapazitiver Knoten 16 gebildet sein. In einer speziellen Ausführungsform sind die Bahnen 14a und 14b im Wesentlichen parallel zueinander und im Wesentlichen zu den Bahnen 14c–14e senkrecht, wobei ein kapazitiver Knoten 16 an jedem Schnittpunkt der Bahnen 14 gebildet sein kann. Während eines Abtastablaufs kann an eine oder mehrere Bahnen 14 eine Spannung angelegt werden, wobei die Kapazität an einem kapazitiven Knoten 16 gemessen werden kann. Die Änderungen des Betrags der Kapazität, die durch eine oder mehrere Bahnen 14 erfahren werden, können sowohl die Annäherung eines Gegenstands, wie z. B. eines Fingers, als auch das Ausmaß, in dem die Taste 6 gedrückt ist, angeben. Die Komponenten, die Konfiguration und der Betrieb der Bahnen 14 werden im Folgenden bezüglich 3 weiter erörtert.
  • Die kapazitiven Knoten 16a–16f repräsentieren die Bereiche des Berührungssensors 10, die betreibbar sind, um diskrete kapazitive Messwerte bereitzustellen. In den veranschaulichten Ausführungsformen befindet sich jeder kapazitive Knoten 16 am Schnittpunkt von zwei Bahnen 14. Der kapazitive Knoten 16a befindet sich z. B. an dem Schnittpunkt der Bahnen 14b und 14c. In anderen Ausführungsformen können die kapazitiven Knoten 16 anderen Abschnitten des Berührungssensors 10 entsprechen. In einer Ausführungsform, in der mehrere Bahnen 14 gemeinsam angesteuert werden und mehrere Bahnen 14 gemeinsam abgetastet werden, kann der entsprechende kapazitive Knoten 16 z. B. den Bereich umfassen, der durch die angesteuerten und die abgetasteten Bahnen 14 begrenzt ist. Im Folgenden werden bezüglich der 7A–7D verschiedene Beispiele unterschiedlicher Konfigurationen der kapazitiven Knoten 16 beschrieben. Die unterschiedlichen Konfigurationen der kapazitiven Knoten 16 können unterschiedliche Niveaus der Empfindlichkeit und oder der Granularität bezüglich der kapazitiven Messungen bereitstellen. In den Ausführungsformen, in denen jede Taste 6 z. B. einem anderen kapazitiven Knoten 16 zugeordnet ist (z. B. die in 2 gezeigte Ausführungsform), können die Abtastung der Annäherung des Anwenders und des Niederdrückens der Taste für jede Taste 6 separat bestimmt werden. In den Ausführungsformen, in denen mehrere Bahnen 14 gemeinsam abgetastet werden (z. B. die in den 7A, 7C und 7D gezeigten Konfigurationen), kann die Empfindlichkeit der Abtastung der Annäherung verbessert sein, obwohl die Fähigkeit, jede Taste 6 unabhängig zu messen, verringert sein kann. Durch das Konfigurieren eines oder mehrerer Schalter 18 können unterschiedliche Konfigurationen der kapazitiven Knoten 16 erreicht werden.
  • Die Schalter 18a–18e können irgendeine geeignete Schaltungsanordnung sein, die betreibbar ist, um eine Bahn 14 mit einem Abschnitt des Berührungssensor-Controllers 12 zu verbinden oder von einem Abschnitt des Berührungssensor-Controllers 12 zu trennen. Die Schalter 18 können Teil des Berührungssensors 10 oder des Berührungssensor-Controllers 12 sein. Die Schalter 18 können steuern, an welche Bahnen 14 während eines Abtastablaufs eine Spannung angelegt ist. Die Schalter 18a und 18c können z. B. geschlossen sein, so dass die Bahn 14a als eine Ansteuerleitung arbeitet und die Bahn 14c als eine Abtastleitung arbeitet, die eine kapazitive Messung am kapazitiven Knoten 16d, der der Taste 6d entspricht, bereitstellen kann. Außerdem können die Zustände der Schalter 18 sequentiell eingestellt werden, um aufeinanderfolgende Messungen an den kapazitiven Knoten 16a–16f bereitzustellen. Im Folgenden werden zusätzliche Konfigurationen der Schalter 18 bezüglich der 7A–7D erörtert.
  • 3 veranschaulicht ein Beispiel für einen Berührungssensor 10 und ein Beispiel für einen Berührungssensor-Controller 12, die in bestimmten Ausführungsformen der 1 und 2 verwendet werden können. Der Berührungssensor 10 und der Berührungssensor-Controller 12 können sich unter der Tastatur 4 befinden oder anderweitig mit der Tastatur 4 verbunden sein, um das Vorhandensein und den Ort einer Berührung oder die Annäherung eines Gegenstands bezüglich der Tastatur 4 zu detektieren. Zum Beispiel können der Berührungssensor 10 und der Berührungssensor-Controller 12 bestimmen, welche Taste oder Tasten 6 gedrückt sind, das Ausmaß, in dem jede Taste 6 gedrückt ist, und/oder, ob ein Finger oder ein anderer äußerer Gegenstand in der Nähe oder in Kontakt mit jeder Taste 6 ist. Hier kann in speziellen Ausführungsformen die Bezugnahme auf einen Berührungssensor sowohl den Berührungssensor als auch seinen Berührungssensor-Controller umfassen. Ähnlich kann in speziellen Ausführungsformen die Bezugnahme auf einen Berührungssensor-Controller sowohl den Berührungssensor-Controller als auch seinen Berührungssensor umfassen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Berührungssensor 10 einen oder mehrere berührungsempfindliche Bereiche enthalten. Der Berührungssensor 10 kann eine Anordnung von Ansteuer- und Abtastelektroden (oder eine Anordnung von Elektroden eines einzigen Typs), die auf einem oder mehreren Substraten angeordnet ist, die aus einem dielektrischen Material hergestellt sein können, enthalten. Hier kann in speziellen Ausführungsformen die Bezugnahme auf einen Berührungssensor sowohl die Elektroden des Berührungssensors als auch das Substrat (die Substrate), auf dem (denen) sie angeordnet sind, umfassen. Alternativ kann in speziellen Ausführungsformen die Bezugnahme auf einen Berührungssensor die Elektroden des Berührungssensors, aber nicht das Substrat (die Substrate), auf dem (denen) sie angeordnet sind, umfassen.
  • Eine Elektrode (sei es eine Masseelektrode, eine Schutzelektrode, eine Ansteuerelektrode oder eine Abtastelektrode) kann ein Bereich des leitfähigen Materials sein, der eine Form bildet, wie z. B. eine Scheibe, ein Quadrat, ein Rechteck, eine dünne Linie, eine andere geeignete Form oder irgendeine geeignete Kombination aus diesen. Ein oder mehrere Einschnitte in eine oder mehrere Schichten des leitfähigen Materials können (wenigstens teilweise) die Form einer Elektrode erzeugen, wobei der Bereich der Form (wenigstens teilweise) durch diese Einschnitte begrenzt sein kann. In speziellen Ausführungsformen kann das leitfähige Material einer Elektrode etwa 100% des Bereichs ihrer Form einnehmen. Als ein Beispiel und nicht zur Einschränkung kann in speziellen Ausführungsformen eine Elektrode aus Indiumzinnoxid (ITO) bestehen, wobei das ITO der Elektrode etwa 100% des Bereichs ihrer Form einnehmen kann (was manchmal als 100% Füllung bezeichnet wird). In speziellen Ausführungsformen kann das leitfähige Material einer Elektrode im Wesentlichen weniger als 100% des Bereichs ihrer Form einnehmen. Als ein Beispiel und nicht zur Einschränkung kann eine Elektrode aus feinen Linien aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material (FLM) hergestellt sein, wie z. B. Kupfer, Silber oder einem kupfer- oder silberbasierten Material; wobei die feinen Linien des leitfähigen Materials etwa 5% des Bereichs ihrer Form in einem schraffierten, einem Maschen- oder einem anderen geeigneten Muster einnehmen können. Hier kann in speziellen Ausführungsformen die Bezugnahme auf das FLM ein derartiges Material umfassen. Obwohl diese Offenbarung spezielle Elektroden beschreibt oder veranschaulicht, die aus einem speziellen leitfähigen Material hergestellt sind, das spezielle Formen bildet, die spezielle Füllungsprozentsätze und spezielle Muster aufweisen, betrachtet diese Offenbarung irgendwelche geeigneten Elektroden, die aus irgendeinem geeigneten leitfähigen Material hergestellt sind, das irgendwelche geeigneten Formen bildet, die irgendwelche geeignete Füllungsprozentsätze und irgendwelche geeigneten Muster aufweisen.
  • Ein mechanischer Stapel kann das Substrat (oder mehrere Substrate) und das leitfähige Material, das die Ansteuer- oder Abtastelektroden des Berührungssensors 10 bildet, enthalten. Als ein Beispiel und nicht zur Einschränkung kann der mechanische Stapel eine erste Schicht eines optisch durchsichtigen Haftmittels (OCA) unter einer Abdeckplatte enthalten. Die Abdeckplatte kann durchsichtig sein und aus einem federnden Material, das für die wiederholte Berührung geeignet ist, wie etwa z. B. aus Glas, aus Polycarbonat oder aus Poly(methylmethacrylat) (PMMA) hergestellt sein. Diese Offenbarung betrachtet irgendeine geeignete Abdeckplatte, die aus irgendeinem geeigneten Material hergestellt ist. Die erste Schicht aus OCA kann zwischen der Abdeckplatte und dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Abtastelektroden bildet, angeordnet sein. Außerdem kann der mechanische Stapel eine zweite Schicht aus OCA und eine dielektrische Schicht (die aus Polyethylenterephthalat (PET) oder aus einem anderen geeigneten Material ähnlich dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Abtastelektroden bildet, hergestellt sein kann) enthalten. Als Alternative kann in bestimmten Ausführungsformen anstelle der zweiten Schicht aus OCA und der dielektrischen Schicht eine dünne Beschichtung eines dielektrischen Materials aufgetragen sein. Die zweite Schicht aus OCA kann zwischen dem Substrat mit dem leitfähigen Material, aus dem die Ansteuer- oder Abtastelektroden bestehen, und der dielektrischen Schicht angeordnet sein, und die dielektrische Schicht kann zwischen der zweiten Schicht aus OCA und einem Luftspalt zu einer Anzeige einer Vorrichtung, die den Berührungssensor 10 und den Berührungssensor-Controller 12 enthält, angeordnet sein. Als ein Beispiel und nicht zur Einschränkung kann die Abdeckplatte eine Dicke von etwa 1 mm aufweisen; kann die erste Schicht aus OCA eine Dicke von etwa 0,05 mm aufweisen; kann das Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Abtastelektroden bildet, eine Dicke von etwa 0,05 mm aufweisen; kann die zweite Schicht aus OCA eine Dicke von etwa 0,05 mm aufweisen; und kann die dielektrische Schicht eine Dicke von etwa 0,05 mm aufweisen. Obwohl diese Offenbarung einen speziellen mechanischen Stapel mit einer speziellen Anzahl spezieller Schichten beschreibt, die aus speziellen Materialien hergestellt sind und spezielle Dicken aufweisen, betrachtet diese Offenbarung irgendeinen geeigneten mechanischen Stapel mit irgendeiner geeigneten Anzahl irgendwelcher geeigneter Schichten, die aus irgendwelchen geeigneten Materialien hergestellt sind und irgendwelche geeigneten Dicken aufweisen. Als ein Beispiel und nicht zur Einschränkung kann in speziellen Ausführungsformen eine Schicht aus Klebstoff oder einem Dielektrikum die dielektrische Schicht, die zweite Schicht aus OCA und einen Luftspalt, die oben beschrieben sind, ersetzen, wobei es keinen Luftspalt in der Anzeige gibt.
  • Einer oder mehrere Abschnitte des Substrats des Berührungssensors 10 können aus PET oder aus einem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Diese Offenbarung betrachtet irgendein geeignetes Substrat mit irgendwelchen geeigneten Abschnitten, die aus irgendeinem geeigneten Material hergestellt sind. In einigen Ausführungsformen kann das Substrat eine Leiterplatte (”PCB”) enthalten. In speziellen Ausführungsformen können die Ansteuer- oder Abtastelektroden in dem Berührungssensor 10 als Ganzes oder teilweise aus ITO hergestellt sein. In bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuer- oder Abtastelektroden in dem Berührungssensor 10 aus feinen Linien aus Metall oder aus einem anderen leitfähigen Material hergestellt sein. Als ein Beispiel und nicht zur Einschränkung können einer oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials Kupfer oder auf Kupfergrundlage sein und eine Dicke von etwa 5 μm oder weniger und eine Breite von etwa 10 μm oder weniger aufweisen. Als ein weiteres Beispiel können einer oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials Silber oder auf Silbergrundlage sein und ähnlich eine Dicke von etwa 5 μm oder weniger und eine Breite von etwa 10 μm oder weniger aufweisen. Die Offenbarung betrachtet irgendwelche geeigneten Elektroden, die aus irgendeinem geeigneten Material hergestellt sind.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Tastatur 4 dadurch implementiert sein, dass eine Tastatur 4 auf einen Berührungsbildschirm gelegt ist. Zum Beispiel kann eine Tastatur 4 über dem Berührungsbildschirm eines Smartphones oder eines Tablet-Computers angeordnet sein, um eine taktile Rückkopplung zu ermöglichen, wenn getippt wird, während der vorhandene Berührungssensor 10 des Smartphones oder Tablet-Computers wie oben beschrieben zum Detektieren von Tastendrücken verwendet wird. Andere Ausführungsformen können keine Smartphone- oder Tablet-Computer-Berührungsbildschirm-Komponenten verwenden. Zum Beispiel kann der Berührungssensor 10 in bestimmten Ausführungsformen (wie etwa z. B. einer selbständigen Tastatur, einer Tastatur, die in einem Laptop-Computer integriert ist, einem Tastenfeld, das keinem Berührungsbildschirm zugeordnet ist) eine PCB oder eine andere geeignete Komponente sein.
  • Der Berührungssensor 10 kann eine kapazitive Form der Berührungsabtastung implementieren. In einer Gegenkapazitäts-Implementierung kann der Berührungssensor 10 eine Anordnung von Ansteuer- und Abtastelektroden enthalten, die eine Anordnung von kapazitiven Knoten bildet. Eine Ansteuerelektrode und eine Abtastelektrode können einen kapazitiven Knoten bilden. Die Ansteuer- und die Abtastelektrode, die den kapazitiven Knoten bilden, können in die Nähe voneinander kommen, aber keinen elektrischen Kontakt miteinander herstellen. Stattdessen können die Ansteuer- und die Abtastelektroden über einen Raum zwischen ihnen kapazitiv aneinander gekoppelt sein. Eine an die Ansteuerelektrode (durch den Berührungssensor-Controller 12) angelegte Impuls- oder Wechselspannung kann in der Abtastelektrode eine Ladung induzieren, wobei die induzierte Ladungsmenge gegen einen äußeren Einfluss (wie z. B. eine Berührung oder die Annäherung eines Gegenstands) empfindlich sein kann. Wenn ein Gegenstand den kapazitiven Knoten berührt oder in die Nähe des kapazitiven Knotens kommt, kann an dem kapazitiven Knoten eine Änderung der Kapazität auftreten, wobei der Berührungssensor-Controller 12 die Änderung der Kapazität messen kann. Das Niederdrücken der Taste 6a kann z. B. eine Änderung der Kapazität in dem kapazitiven Knoten 16a verursachen. Durch das Messen der Änderungen der Kapazität überall in der Anordnung kann der Berührungssensor-Controller 12 die Position der Berührung oder der Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs (der berührungsempfindlichen Bereiche) des Berührungssensors 10 bestimmen. Der Berührungssensor-Controller 12 kann z. B. bestimmen, welche Taste oder Tasten 6 berührt und/oder niedergedrückt worden sind. Der Berührungssensor-Controller 12 kann außerdem bestimmen, ob sich ein Anwender innerhalb eines Schwellenabstands der Tastatur 4 befindet.
  • In einer Eigenkapazitäts-Implementierung kann der Berührungssensor 10 eine Anordnung von Elektroden eines einzigen Typs enthalten, von denen jede einen kapazitiven Knoten bilden kann. Wenn ein Gegenstand den kapazitiven Knoten berührt oder in die Nähe des kapazitiven Knotens kommt, kann in dem kapazitiven Knoten eine Änderung der Eigenkapazität auftreten, wobei der Berührungssensor-Controller 12 die Änderung der Kapazität messen kann, z. B. als eine Änderung der Ladungsmenge, die erforderlich ist, um die Spannung an dem kapazitiven Knoten um einen vorgegebenen Betrag zu erhöhen. Wie bei der Gegenkapazitäts-Implementierung kann der Berührungssensor-Controller 12 durch das Messen der Änderungen der Kapazität überall in der Anordnung bestimmen, welche Taste oder Tasten 6 gedrückt sind, das Ausmaß, in dem die Taste 6 gedrückt ist, und/oder, ob ein Finger oder ein äußerer Gegenstand in der Nähe oder in Kontakt mit jeder Taste 6 ist.
  • Bestimmte Ausführungsformen können die Kapazität oder eine Änderung der Kapazität unter Verwendung irgendeines geeigneten Verfahrens messen. Zum Beispiel kann durch öffnen oder Schließen eines oder mehrerer Schalter, die einer oder mehreren Bahnen 14 zugeordnet sind, eine Spannung an eine oder mehrere Bahnen 14 angelegt werden. Solche Schalter können eine oder mehrere Bahnen 14 mit anderen Abschnitten des Berührungssensors 10 oder des Berührungssensor-Controllers 12 wie etwa z. B. einer Spannungsversorgungsschiene, der Masse, einer virtuellen Masse und/oder irgendeiner anderen geeigneten Komponente verbinden. Diese Verfahren können veranlassen, dass eine Ladung zu oder von einem oder mehreren Abschnitten von Bahnen 14 übertragen wird, was eine entsprechende Übertragung von Ladung auf einem oder auf mehreren Abschnitten einer oder mehrerer anderer Bahnen 14 veranlassen kann. Bestimmte Ausführungsformen können Messungen unter Verwendung irgendeiner geeigneten Anzahl von Schritten, die Kapazitätsmessungen ermöglichen, ausführen. Zum Beispiel können einige Ausführungsformen irgendeine geeignete Kombination einer Vorladung einer oder mehrerer Bahnen 14, einer Ladung einer oder mehrerer Bahnen 14, einer Übertragung von Ladung zwischen zwei oder mehr Bahnen 14, einer Entladung einer oder mehrerer Bahnen 14 und/oder irgendeines anderen geeigneten Schrittes ausführen. In einigen Ausführungsformen kann eine Übertragung einer Ladung direkt oder indirekt gemessen werden. Zum Beispiel können bestimmte Ausführungsformen Spannungsmessungen, Strommessungen, Zeitmessungen, irgendeine andere geeignete Messung oder irgendeine Kombination davon nutzen, um die Kapazität oder eine Änderung der Kapazität an einem oder an mehreren kapazitiven Knoten 16 zu messen. Darüber hinaus können bestimmte Ausführungsformen eine zusätzliche Schaltungsanordnung (wie etwa z. B. einen oder mehrere Integratoren, Verstärker, Kondensatoren, Schalter, Audio-digital-Umsetzer und/oder irgendeine andere geeignete Schaltungsanordnung) nutzen, um solche Messungen auszuführen und/oder zu verbessern. Bestimmte Ausführungsformen können einen Wert zu einem bestimmten Zeitpunkt messen, eine Änderung eines Wertes über eine Zeitdauer messen und/oder irgendeine andere geeignete Verarbeitung ausführen, um einen oder mehrere Kapazitätswerte zu bestimmen, die einem oder mehreren kapazitiven Knoten 16 zugeordnet sind.
  • In speziellen Ausführungsformen können eine oder mehrere Ansteuerelektroden zusammen eine Ansteuerleitung bilden, die horizontal oder vertikal oder in irgendeiner geeigneten Orientierung verläuft. Ähnlich können eine oder mehrere Abtastelektroden zusammen eine Abtastleitung bilden, die horizontal oder vertikal oder in irgendeiner geeigneten Orientierung verläuft. In speziellen Ausführungsformen können die Ansteuerleitungen im Wesentlichen senkrecht zu den Abtastleitungen verlaufen. Hier kann in speziellen Ausführungsformen die Bezugnahme auf eine Ansteuerleitung eine oder mehrere Ansteuerelektroden, die die Ansteuerleitung bilden, umfassen und umgekehrt. Ähnlich kann in speziellen Ausführungsformen die Bezugnahme auf eine Abtastleitung eine oder mehrere Abtastelektroden, die die Abtastleitung bilden, umfassen und umgekehrt.
  • Der Berührungssensor 10 kann Ansteuer- und Abtastelektroden aufweisen, die in einem Muster auf einer Seite eines einzelnen Substrats angeordnet sind. In einer solchen Konfiguration können ein Paar Ansteuer- und Abtastelektroden, die über einen Zwischenraum zwischen ihnen kapazitiv miteinander gekoppelt sind, einen kapazitiven Knoten 16 bilden. Für eine Eigenkapazitätsimplementierung können Elektroden nur eines einzelnen Typs in einem Muster auf einem einzelnen Substrat angeordnet sein. Außerdem oder als Alternative zu Ansteuer- und Abtastelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines einzelnen Substrats angeordnet sind, kann der Berührungssensor 10 Ansteuerelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind, und Abtastelektroden, die in einem Muster auf einer anderen Seite des Substrats angeordnet sind, aufweisen. Darüber hinaus kann der Berührungssensor 10 Ansteuerelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind, und Abtastelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines anderen Substrats angeordnet sind, aufweisen. In solchen Konfigurationen kann ein Schnittpunkt einer Ansteuerelektrode und einer Abtastelektrode einen kapazitiven Knoten bilden. Ein solcher Schnittpunkt kann ein Ort sein, an dem sich die Ansteuerelektrode und die Abtastelektrode ”schneiden” oder in ihren jeweiligen Ebenen am nächsten kommen. Zum Beispiel ist der kapazitive Knoten 16a aus 2 dadurch, dass sich die Elektrodenbahnen 14b und 14c schneiden, gebildet. Die Ansteuer- und Abtastelektrode bilden an dem Schnittpunkt keinen elektrischen Kontakt miteinander – stattdessen sind sie über ein Dielektrikum kapazitiv miteinander gekoppelt. Obwohl diese Offenbarung spezielle Konfigurationen spezieller Elektroden, die spezielle Knoten bilden, beschreibt, betrachtet diese Offenbarung irgendeine geeignete Konfiguration irgendwelcher geeigneter Elektroden, die irgendwelche geeigneten Knoten bilden. Darüber hinaus betrachtet diese Offenbarung irgendwelche geeigneten Elektroden, die in irgendeiner geeigneten Anzahl irgendwelcher geeigneten Substrate in irgendwelchen geeigneten Mustern angeordnet sind.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann eine Änderung der Kapazität an einem kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 eine Berührungs- oder Annäherungseingabe an der Position des kapazitiven Knotens angeben. Eine Änderung der Kapazität an dem kapazitiven Knoten 16b nach 2 kann z. B. angeben, dass ein Anwender die Taste 6b berührt hat. Der Berührungssensor-Controller 12 kann die Änderung der Kapazität detektieren und verarbeiten, um das Vorhandensein und den Ort der Berührungs- oder Annäherungseingabe zu bestimmen. Außerdem kann der Betrag der kapazitiven Änderung angeben, dass sich ein Anwender in der Nähe einer speziellen Taste 6 befindet, ein Anwender eine spezielle Taste 6 berührt und/oder ein Anwender eine spezielle Taste 6 niederdrückt, wie in den 5A–5D und 6 gezeigt ist. Der Berührungssensor-Controller 12 kann dann die Informationen über die Berührungs- oder Annäherungseingabe zu einer oder mehreren anderen Komponenten (wie Z. B. zu einer oder mehreren Zentraleinheiten (CPUs)) einer Vorrichtung übertragen, die den Berührungssensor 10 und den Berührungssensor-Controller 12 enthält, der auf die Berührungs- oder Annäherungseingabe durch das Einleiten einer Funktion der Vorrichtung (oder einer Anwendung, die in der Vorrichtung abläuft) reagieren kann. Obwohl diese Offenbarung einen speziellen Berührungssensor-Controller, der eine spezielle Funktionalität bezüglich einer speziellen Vorrichtung und eines speziellen Berührungssensors aufweist, beschreibt, betrachtet diese Offenbarung irgendeinen geeigneten Berührungssensor-Controller, der irgendeine geeignete Funktionalität bezüglich irgendeiner geeigneten Vorrichtung und irgendeines geeigneten Berührungssensors aufweist.
  • Der Berührungssensor-Controller 12 kann eine oder mehrere integrierte Schaltungen (ICs) sein, wie z. B. universelle Mikroprozessoren, Mikrocontroller, programmierbare Logikvorrichtungen oder Logikanordnungen und anwendungsspezifische ICs (ASICs). In speziellen Ausführungsformen umfasst der Berührungssensor-Controller 12 eine analoge Schaltungsanordnung, eine digitale Logik und einen digitalen nichtflüchtigen Speicher. In speziellen Ausführungsformen ist der Berührungssensor-Controller 12 auf einer flexiblen Leiterplatte (FPC) angeordnet, die auf das Substrat des Berührungssensors 10 geklebt ist, wie im Folgenden beschrieben wird. Die FPC kann in speziellen Ausführungsformen aktiv oder passiv sein. In speziellen Ausführungsformen sind mehrere Berührungssensor-Controller 12 auf der FPC angeordnet. Der Berührungssensor-Controller 12 kann eine Prozessoreinheit, eine Ansteuereinheit, eine Abtasteinheit und eine Speichereinheit enthalten. Die Ansteuereinheit kann den Ansteuerelektroden des Berührungssensors 10 Ansteuersignale zuführen. Die Abtasteinheit kann die Ladung in den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 abtasten und der Prozessoreinheit Messsignale bereitstellen, die die Kapazitäten an den kapazitiven Knoten 16 repräsentieren. Die Prozessoreinheit kann die Zufuhr der Ansteuersignale durch die Ansteuereinheit zu den Ansteuerelektroden steuern und die Messsignale von der Abtasteinheit verarbeiten, um das Vorhandensein und den Ort einer Berührungs- oder Annäherungseingabe innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs (der berührungsempfindlichen Bereiche) des Berührungssensors 10 zu detektieren und zu verarbeiten. Die Prozessoreinheit kann außerdem die Änderungen der Position einer Berührungs- oder Annäherungseingabe innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs (der berührungsempfindlichen Bereiche) des Berührungssensors 10 verfolgen. Zum Beispiel kann der Prozessor bestimmen, welche Taste oder Tasten 6 gedrückt sind, das Ausmaß, in dem die Taste 6 gedrückt ist, und/oder, ob ein Finger oder ein äußerer Gegenstand in der Nähe oder in Kontakt mit jeder Taste 6 ist. Die Speichereinheit kann in speziellen Ausführungsformen eine Programmierung für die Ausführung durch die Prozessoreinheit speichern, einschließlich der Programmierung zum Steuern der Ansteuereinheit, um den Ansteuerelektroden die Ansteuersignale zuführen, der Programmierung für die Verarbeitung der Messsignale von der Abtasteinheit und eine andere geeignete Programmierung. Obwohl diese Offenbarung einen speziellen Berührungssensor-Controller beschreibt, der eine spezielle Implementierung mit speziellen Komponenten aufweist, betrachtet diese Offenbarung irgendeinen geeigneten Berührungssensor-Controller, der irgendeine geeignete Implementierung mit irgendwelchen geeigneten Komponenten aufweist.
  • Die Bahnen 14 aus leitfähigem Material, die auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordnet sind, können die Ansteuer- oder Abtastelektroden des Berührungssensors 10 mit Verbindungsanschlussflächen 20 koppeln, die ebenfalls auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordnet sind. Wie weiter unten beschrieben ist, erleichtern die Verbindungsanschlussflächen 20 das Koppeln der Bahnen 14 mit dem Berührungssensor-Controller 12. Die Bahnen 14 können in den oder um den berührungsempfindlichen Bereich (in die oder um die berührungsempfindlichen Bereiche) des Berührungssensors 10 (z. B. an deren Rändern) verlaufen. Bestimmte Bahnen 14 können Ansteuerverbindungen zum Koppeln des Berührungssensor-Controllers 12 mit den Ansteuerelektroden des Berührungssensors 10 bereitstellen, durch die die Ansteuereinheit des Berührungssensor-Controllers 12 den Ansteuerelektroden Ansteuersignale zuführen kann. Andere Bahnen 14 können Abtastverbindungen bereitstellen, um den Berührungssensor-Controller 12 mit Abtastelektroden des Berührungssensors 10 zu koppeln, durch die die Abtasteinheit des Berührungssensor-Controllers 12 die Ladung der kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 abtasten kann. Die Bahnen 14 können aus feinen Linien aus Metall oder aus einem anderen leitfähigen Material hergestellt sein. Als ein Beispiel und nicht zur Einschränkung kann das leitfähige Material der Bahnen 14 Kupfer oder auf Kupfergrundlage sein und eine Breite von etwa 100 μm oder weniger aufweisen. Als ein weiteres Beispiel kann das leitfähige Material der Bahnen 14 Silber oder auf Silbergrundlage sein und eine Breite von etwa 100 μm oder weniger aufweisen. In bestimmten Ausführungsformen können die Bahnen 14 als Ganzes oder teilweise zusätzlich oder alternativ zu den feinen Linien aus Metall oder aus einem anderen leitfähigen Material aus ITO hergestellt sein. Obwohl diese Offenbarung spezielle Bahnen beschreibt, die aus speziellen Materialien mit speziellen Breiten hergestellt sind, betrachtet diese Offenbarung irgendwelche geeigneten Bahnen, die aus irgendwelchen geeigneten Materialien mit irgendwelchen geeigneten Breiten hergestellt sind. Außer den Bahnen 14 kann der Berührungssensor 10 eine oder mehrere Erdungsleitungen enthalten, die bei einem Erdungsverbinder (der eine Verbindungsanschlussfläche 20 sein kann) an einem Rand des Substrats des Berührungssensors 10 (ähnlich den Bahnen 14) enden.
  • Die Verbindungsanschlussflächen 20 können sich entlang eines oder mehrerer Ränder des Substrats, außerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs (der berührungsempfindlichen Bereiche) des Berührungssensors 10 befinden. Wie oben beschrieben wurde, kann der Berührungssensor-Controller 12 eine FPC sein. Die Verbindungsanschlussflächen 20 können aus demselben Material wie die Bahnen 14 hergestellt sein und können unter Verwendung eines anisotropen leitfähigen Films (ACF) an die FPC geklebt sein. Die Verbindung 22 kann auf der FPC leitfähige Linien enthalten, die den Berührungssensor-Controller 12 mit den Verbindungsanschlussflächen 20 koppeln, die wiederum den Berührungssensor-Controller 12 mit Bahnen 14 und mit den Ansteuer- oder Abtastelektroden des Berührungssensors 10 koppeln. In einer anderen Ausführungsform können die Verbindungsanschlussflächen 20 mit einem elektromechanischen Verbinder (wie etwa einem kraftfrei einzuführenden Draht-Platine-Verbinder) verbunden sein; in dieser Ausführungsform braucht die Verbindung 22 keine FPC zu enthalten. Diese Offenbarung betrachtet irgendeine geeignete Verbindung 22 zwischen dem Berührungssensor-Controller 12 und dem Berührungssensor 10.
  • 4 veranschaulicht eine Querschnittsansicht von Beispielen der Komponenten, die in der Tastatur 4 und dem Berührungssensor 10 nach 2 verwendet werden können. Der veranschaulichte Abschnitt der Tastatur 4 enthält die Taste 6a, die Abdeckung 8 und den Träger 28. Der veranschaulichte Abschnitt des Berührungssensors 10 enthält die Bahnen 14b und 14c, deren Schnittpunkt den kapazitiven Knoten 16a bildet. Der Finger 32 und die Taste 6a erfahren eine kapazitive Kopplung 34, während die Taste 6a und der kapazitive Knoten 16a eine kapazitive Kopplung 36 erfahren. In einigen Ausführungsformen enthält die Taste 6a ein erstes Material 24 und ein zweites Material 27.
  • Das erste Material 24 kann irgendein geeignetes Material mit einer ausreichend hohen Dielektrizitätskonstante, um eine kapazitive Kopplung zu ermöglichen, sein. Das erste Material 24 kann ein einheitliches Material, ein zusammengesetztes Material, eine Kombination aus Materialien, irgendein anderes geeignetes Material oder irgendeine geeignete Kombination daraus sein. Das erste Material 24 kann z. B. einen Leiter oder irgendein Material mit einer geeignet hohen Dielektrizitätskonstante enthalten. Spezifische Beispiele des ersten Materials 24 können Aluminium, Kunststoff (z. B. Polyester, karbonisierten Kunststoff oder irgendeinen geeigneten Kunststoff mit einer ausreichend hohen Dielektrizitätskonstante), Glas, Mica, Gummi (z. B. karbonisierten Gummi mit einem ausreichend hohen Kohlenstoffgehalt, einen leitfähigen Gummi, Silicongummi, Neoprengummi oder irgendeinen geeigneten Gummi mit einer ausreichend hohen Dielektrizitätskonstante), irgendein anderes geeignetes Metall, irgendein anderes geeignetes leitfähiges Material, irgendein anderes geeignetes leitfähiges Material, irgendein anderes Material mit einer ausreichend hohen Dielektrizitätskonstante, um eine kapazitive Kopplung zu ermöglichen, oder irgendeine Kombination davon enthalten. Zum Beispiel kann das erste Material 24 in speziellen Ausführungsformen eine Kombination aus Silicongummi und Aluminium oder eine Kombination aus Silicongummi und leitfähigem Gummi sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann das erste Material 24 eine Dielektrizitätskonstante größer als 2, eine Dielektrizitätskonstante größer als 3, eine Dielektrizitätskonstante größer als 5, eine Dielektrizitätskonstante größer als 7, eine Dielektrizitätskonstante größer als 10 oder irgendeine geeignet hohe Dielektrizitätskonstante, um eine kapazitive Kopplung zu ermöglichen, aufweisen. In verschiedenen Ausführungsformen, in denen das zweite Material 27 vorhanden ist, kann das erste Material 24 eine Dielektrizitätskonstante aufweisen, die wenigstens 1,8-mal höher als die Dielektrizitätskonstante des zweiten Materials 27, wenigstens 2-mal höher als die Dielektrizitätskonstante des zweiten Materials 27, wenigstens 2,5-mal höher als die Dielektrizitätskonstante des zweiten Materials 27 oder um irgendeinen geeigneten Betrag höher als die Dielektrizitätskonstante des zweiten Materials 27 ist.
  • Das erste Material 24 kann irgendeine geeignete Konfiguration aufweisen, die ermöglicht, dass die Taste 6a ein durch den kapazitiven Knoten 16a erzeugtes elektrisches Feld durch die Öffnung in der Abdeckung 8, in der die Taste 6a sitzt, befördert. Zum Beispiel kann das erste Material 24 einen proximalen Abschnitt 25 in der Nähe des Berührungssensors 10 und einen distalen Abschnitt 26 fern von dem Berührungssensor 10 aufweisen. Der proximale Abschnitt 25 kann dafür konfiguriert sein, eine kapazitive Kopplung 34 zwischen dem Finger 32 und der Taste 6a zu ermöglichen, und der distale Abschnitt 26 kann dafür konfiguriert sein, eine kapazitive Kopplung 36 zwischen der Taste 6a und dem kapazitiven Knoten 16a zu ermöglichen. Darüber hinaus kann das erste Material 24 in einigen Ausführungsformen zusammenhängend von dem proximalen Abschnitt 25 zu dem distalen Abschnitt 26 verlaufen, während das erste Material 24 in anderen Ausführungsformen nicht zusammenhängend von dem proximalen Abschnitt 25 zu dem distalen Abschnitt 26 verlaufen kann.
  • Das zweite Material 27 kann irgendein geeignetes Material mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante sein. Das zweite Material kann ein Isolator oder irgendein geeignetes Material, das ausreichend nicht leitend ist, sein. Das zweite Material 27 kann ein einheitliches Material, ein zusammengesetztes Material, eine Kombination von Materialien, irgendein anderes geeignetes Material oder irgendeine geeignete Kombination davon sein. Zum Beispiel kann das zweite Material 27 ein Isolator oder irgendein Material mit einer geeignet niedrigen Dielektrizitätskonstante sein. Spezifische Beispiele des zweiten Materials 27 können Kunststoff (z. B. Polypropylen, Polyethylen, Polystyrol, Polytetrafluorethylen (”PTFE”) oder irgendein geeigneter Kunststoff mit einer ausreichend niedrigen Dielektrizitätskonstante), ein Gummi mit einer ausreichend niedrigen Dielektrizitätskonstante, irgendein anderes Material mit einer ausreichend niedrigen Dielektrizitätskonstante oder irgendeine Kombination davon enthalten. Die Dielektrizitätskonstante des zweiten Materials 27 kann niedriger als die Dielektrizitätskonstante des ersten Materials 24 sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann das zweite Material 27 eine Dielektrizitätskonstante kleiner als 4, eine Dielektrizitätskonstante kleiner als 3, eine Dielektrizitätskonstante kleiner als 2 oder irgendeine geeignet niedrige Dielektrizitätskonstante aufweisen. In verschiedenen Ausführungsformen, in denen das zweite Material 27 vorhanden ist, kann das zweite Material 27 eine Dielektrizitätskonstante aufweisen, die wenigstens 1,8-mal kleiner als die Dielektrizitätskonstante des ersten Materials 24, wenigstens 2-mal kleiner als die Dielektrizitätskonstante des ersten Materials 24, wenigstens 2,5-mal kleiner als die Dielektrizitätskonstante des ersten Materials 24 oder um irgendeinen geeigneten Betrag kleiner als die Dielektrizitätskonstante des ersten Materials 24 ist. In Ausführungsformen, in denen das erste Material 24 ein Leiter ist, kann die Dielektrizitätskonstante des zweiten Materials 27 höher als die oben gegebenen Beispielwerte sein. In Ausführungsformen, die eine Abdeckung 8 enthalten, kann ein höheres Verhältnis der Dielektrizitätskonstante des ersten Materials 24 zu der Dielektrizitätskonstante des zweiten Materials 27 die Menge der Ladung und/oder der kapazitiven Kopplung, die an die Abdeckung 8 verlorengeht, verringern.
  • In einigen Ausführungsformen kann das zweite Material 27 das erste Material 24 teilweise oder vollständig umgeben. Das zweite Material 27 kann eine elektrische und/oder kapazitive Isolation von anderen Komponenten wie etwa von Komponenten, die mit der Taste 6 in mechanischem Kontakt stehen können, während sie außerdem geerdet sind, (z. B. in bestimmten Ausführungsformen der Abdeckung 8), bereitstellen. In Ausführungsformen, die eine Abdeckung 8 mit einer oder mehreren Öffnungen zum Aufnehmen einer oder mehrerer Tasten 6 enthalten, kann es zwischen dem Rand der Öffnung und der entsprechenden Taste 6 einen Luftspalt geben. In einigen solchen Ausführungsformen kann dieser Luftspalt ausreichend groß sein, um eine elektrische und/oder kapazitive Isolation zwischen der Taste 6 und der Abdeckung 8 bereitzustellen, wobei das zweite Material 27 in diesem Fall nicht enthalten zu sein braucht. Außerdem kann das zweite Material 27 eine elektrische Isolation zwischen dem Finger 32 und einer oder mehreren Komponenten der Taste 6 und des Berührungssensors 10 (wie etwa z. B. dem ersten Material 24 oder einer oder mehreren Bahnen 14) bereitstellen. Zum Beispiel kann das zweite Material 27 ein Isolator sein, wenn das erste Material 24 ein Leiter ist. Bestimmte Ausführungsformen können das zweite Material 27 vollständig weglassen, wobei das erste Material 24 in solchen Ausführungsformen ein elektrisch isolierendes Material mit einer höheren Dielektrizitätskonstante als bestimmte Komponenten, die die Taste 6 umgeben (z. B. die Abdeckung 8), sein kann.
  • Der Träger 28 kann irgendeine geeignete Struktur sein, die die Taste 6a stützt und die abgelenkt wird oder sich anderweitig bewegt oder deformiert, um es zu ermöglichen, dass sich die Taste 6a zum kapazitiven Knoten 16a bewegt, wenn die Taste 6a gedrückt wird. Der Träger 28 kann z. B. ein elastisches Material sein, das sich, wenn auf die Oberseite der Taste 6a eine Kraft ausgeübt wird, biegt, was es ermöglicht, dass sich die Taste 6a zum kapazitiven Knoten 16 bewegt, und das sich, wenn die Kraft entfernt wird, zurückbiegt, was es ermöglicht, dass sich die Taste 6a weg von dem kapazitiven Knoten 16 in ihre ursprüngliche Position bewegt. Der Träger 28 kann außerdem ein Drehgelenk, eine Feder, ein kompressibles Material, irgendeine andere geeignete Struktur, um die Unterstützung und die Bewegung der Taste zu fördern, oder irgendeine Kombination daraus enthalten. Der Träger 28 kann als ein Teil der Tastatur 4 oder des Berührungssensors 10 ausgebildet sein oder der Träger 28 kann als eine separate Struktur ausgebildet sein. In einigen Ausführungsformen kann der Träger 28 eine separate Dichtung oder Abdichtung enthalten.
  • Die kapazitive Kopplung 34 repräsentiert die kapazitive Kopplung, die zwischen einem externen Gegenstand und der Taste 6a auftreten kann, während die kapazitive Kopplung 36 die kapazitive Kopplung repräsentiert, die zwischen der Taste 6a und dem kapazitiven Knoten 16a auftreten kann. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Gegenstand, der mit der Taste 6a eine Kopplung herstellt, ein Finger 32 eines Anwenders, obwohl andere Gegenstände verwendet werden können. Wie sich der Finger 32 der Taste 6a annähert, kann der Gesamtbetrag der kapazitiven Kopplung (z. B. der kapazitiven Kopplung 34 in Reihe mit der kapazitiven Kopplung 36) zunehmen, was durch den Berührungssensor-Controller 12 detektierbar sein kann. In solchen Umständen können sich die Position und/oder die Orientierung von Ladungen in dem ersten Material 24 im Ergebnis der Wechselwirkung zwischen dem Finger 32 und dem elektrischen Feld, das den Komponenten des Berührungssensors 10 und der Taste 6a zugeordnet ist, ändern. Der Betrag der kapazitiven Kopplung 36 kann sich außerdem in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen der Taste 6a und dem kapazitiven Knoten 16a ändern. Somit kann sich der Betrag der kapazitiven Kopplung 36 ändern, während die Taste 6a näher an den Berührungssensor 10 gedrückt wird. Weil der Betrag der kapazitiven Kopplung 36 die an dem kapazitiven Knoten 16a durch den Berührungssensor-Controller 12 (nicht gezeigt) detektierte Kapazität beeinflusst, ermöglicht die Messung der Kapazität an dem kapazitiven Knoten 16a die Bestimmung der Position des Fingers 32 bezüglich der Taste 6a und der Position der Taste 6a bezüglich des Berührungssensors 10. Zum Beispiel kann diese Messung ermöglichen, dass der Berührungssensor 12 bestimmt, welche Taste oder Tasten 6 berührt oder niedergedrückt sind, den Umfang, in dem jede Taste 6 niedergedrückt ist, und/oder, ob ein Finger oder ein anderer externer Gegenstand in der Nähe oder in Kontakt mit jeder Taste 6 ist.
  • In Betrieb stellt der Berührungssensor 10 eine kapazitive Messung bereit, die sowohl die Position des Fingers 32 bezüglich der Taste 6a als auch den Abstand zwischen der Taste 6a und dem kapazitiven Knoten 16a angibt. Es kann z. B. eine Spannung an die Bahn 14b angelegt sein, während die Bahn 14c durch den Berührungssensor-Controller 12 abgetastet wird. Der Abstand zwischen dem Finger 32 und der Taste 6a kann den Betrag der kapazitiven Kopplung 34 beeinflussen, wobei der Betrag der kapazitiven Kopplung 34 wiederum den Betrag der kapazitiven Kopplung 36 beeinflussen kann. Ähnlich kann der Abstand zwischen der Taste 6a und dem kapazitiven Knoten 16a den Betrag der kapazitiven Kopplung 36 beeinflussen, was verursacht, dass sich der Betrag der kapazitiven Kopplung 36 ändert, wie die Taste 6a zu dem kapazitiven Knoten 16a gedrückt wird. Weil sich der an dem kapazitiven Knoten 16a gemessene Kapazitätswert basierend auf dem Betrag der kapazitiven Kopplung 36 ändert, kann die Messung der Kapazität an dem kapazitiven Knoten 16a die Bestimmung (1) der Position des Fingers 32 bezüglich der Taste 6a und (2) des Ausmaßes, in dem die Taste 6a niedergedrückt ist, ermöglichen.
  • Derartige Messungen können die Detektion verschiedener Zustände der Tastatur 4 ermöglichen. Eine Kapazitätsmessung kann z. B. angeben, dass sich ein Anwender nicht in der Nähe der Tastatur 4 befindet, dass sich ein Anwender in der Nähe der Tastatur 4 befindet, aber die Taste 6a nicht berührt, dass der Finger 32 die Taste 6a berührt, aber nicht niederdrückt, dass der Finger 32 die Taste 6a berührt und teilweise niederdrückt, dass der Finger 32 die Taste 6a berührt und vollständig niederdrückt oder dass die Taste 6a niedergedrückt ist, sich aber nicht mit dem Finger 32 in Kontakt befindet. Durch die Detektion eines oder mehrerer derartiger Zustände können verschiedene Reaktionen ausgelöst werden. Das Detektieren dieser Zustände kann z. B. die Aktivierung einer Hintergrundbeleuchtung der Tastatur, wenn der Anwender die Tastatur 4 berührt, die Aktivierung oder die Deaktivierung einer Energiesparbetriebsart basierend auf der Nähe des Anwenders, verschiedene Reaktionen auf teilweise oder vollständige Tastendrücke, eine Touchpad-Funktionalität auf der Oberfläche der Tasten 6, Sicherheitsmerkmale basierend auf speziellen Typen der Tastenberührungen (z. B. Entsperrung der Vorrichtung 2 durch das Berühren, aber nicht das Drücken bestimmter Tasten 6) oder verschiedene andere Funktionen ermöglichen.
  • 5A–5D veranschaulichen Beispiele von Tastenzuständen, die durch den Berührungssensor-Controller 12 nach 2 detektiert werden können.
  • 5A veranschaulicht ein Beispiel eines Tastenzustands, wenn sich der Finger 32 nicht innerhalb eines Schwellenabstands von der Taste 6 befindet. Weil der Finger 32 keine Kraft auf die Taste 6 ausübt, hält der Träger 28 die Taste 6 entfernt von dem kapazitiven Knoten 16 (d. h. in einem nicht gedrückten Zustand). Außerdem ist der Finger 32 nicht vorhanden, um die Kapazität an dem kapazitiven Knoten 16 zu beeinflussen. Eine Kapazitätsmessung an dem kapazitiven Knoten 16 kann angeben, dass sich die Taste 6 in dem in 5A gezeigten Zustand befindet. Diese Messung kann verschiedene Funktionalitäten ermöglichen. Wenn dieser Zustand detektiert wird, können z. B. die Tastatur 4 und/oder die Vorrichtung 2 in eine Energiesparbetriebsart oder eine Schlafbetriebsart eintreten, kann eine Hintergrundbeleuchtung der Tastatur 4 ausgeschaltet werden oder ausgeschaltet bleiben, kann der Anwender von der Vorrichtung 2 abgemeldet werden oder kann irgendeine andere geeignete Funktion ausgeführt werden. Irgendwelche dieser Funktionen können in Abhängigkeit von dem Zeitraum ausgelöst werden, in dem sich die Taste 6 in dem in 5A gezeigten Zustand befunden hat.
  • 5B veranschaulicht ein Beispiel eines Tastenzustands, wenn sich der Finger 32 innerhalb eines Schwellenabstands von der Taste 6 befindet, aber sich nicht mit der Taste 6 in Kontakt befindet. Weil der Finger 32 keine Kraft auf die Taste 6 ausübt, hält der Träger 28 die Taste 6 entfernt von dem kapazitiven Knoten 16 (d. h. in einem nicht gedrückten Zustand). Außerdem kann die Annäherung des Fingers 32 an die Taste 6 die Kapazität an dem kapazitiven Knoten 16 ändern. Eine Kapazitätsmessung an dem kapazitiven Knoten 16 kann angeben, dass sich die Taste 6 in dem in 5B gezeigten Zustand befindet. Diese Messung kann verschiedene Funktionalitäten ermöglichen. Wenn dieser Zustand detektiert wird, kann z. B. eine Hintergrundbeleuchtung der Tastatur 4 ein- oder ausgeschaltet werden, kann der Anwender bei der Vorrichtung 2 angemeldet werden, kann der Anwender aufgefordert werden, sich bei der Vorrichtung 2 anzumelden, können die Vorrichtung 2 und/oder die Tastatur 4 eine Energiesparbetriebsart oder eine Schlafbetriebsart verlassen oder kann irgendeine andere geeignete Funktion ausgeführt werden. Irgendwelche dieser Funktionen können in Abhängigkeit von dem Zeitraum, in dem sich die Taste 6 in dem in 5B gezeigten Zustand befunden hat, ausgelöst werden. Außerdem können bestimmte Funktionen in Abhängigkeit davon ausgelöst werden, welcher Zustand vorher detektiert worden ist.
  • 5C veranschaulicht ein Beispiel eines Tastenzustands, in dem sich der Finger 32 mit der Taste 6 in Kontakt befindet, aber die Taste 6 nicht niedergedrückt hat. Weil der Finger 32 die Taste 6 berührt, aber keine Kraft auf die Taste 6 ausübt, hält der Träger 28 die Taste 6 entfernt von dem kapazitiven Knoten 16 (d. h. in einem nicht gedrückten Zustand). Durch das Berühren der Oberfläche der Taste 6 kann jedoch der Finger 32 eine größere Änderung der Kapazität des kapazitiven Knotens 16 verursachen, als er verursacht hat, als er sich in der Nähe der Taste 6 befunden hat, aber die Taste 6 nicht berührt hat. Eine Kapazitätsmessung an dem kapazitiven Knoten 16 kann angeben, dass sich die Taste 6 in dem in 5C gezeigten Zustand befindet. Diese Messung kann verschiedene Funktionalitäten ermöglichen. Eine Hintergrundbeleuchtung der Tastatur 4 oder der Taste 6 kann z. B. eingeschaltet werden, der Anwender kann bei der Vorrichtung 2 angemeldet werden, der Anwender kann aufgefordert werden, sich bei der Vorrichtung 2 anzumelden, die Vorrichtung 2 und/oder die Tastatur 4 können eine Energiesparbetriebsart oder eine Schlafbetriebsart verlassen oder es kann irgendeine andere geeignete Funktion ausgeführt werden. Irgendeine dieser Funktionen kann in Abhängigkeit von dem Zeitraum, in dem sich die Taste 6 in dem in 5C gezeigten Zustand befunden hat, ausgelöst werden, wobei bestimmte Funktionen in Abhängigkeit davon ausgelöst werden können, welcher Zustand vorher detektiert worden ist. Außerdem kann es das Detektieren dieses Zustands der Vorrichtung 2 ermöglichen, zwischen Tastenberührungen und Tastendrücken zu unterscheiden, was eine zusätzliche Funktionalität ermöglichen kann. Kennwörter können z. B. erfordern, dass bestimmte Tasten 6 berührt, aber nicht gedrückt werden. Außerdem kann das Messen mehrerer Tasten 6 auf diese Weise eine Touchpad-Funktionalität auf der Oberfläche der Tastatur 4 bereitstellen, wie der Anwender den Finger 32 über verschiedene Tasten 6 bewegt.
  • 5D veranschaulicht ein Beispiel eines Tastenzustands, in dem der Finger 32 die Taste 6 vollständig niederdrückt. Weil der Finger 32 eine Kraft auf die Taste 6 ausübt, ist der Träger 28 abgelenkt worden oder hat sich anderweitig bewegt, um es zu ermöglichen, dass sich die Taste 6 zu dem kapazitiven Knoten 16 bewegt (d. h., die Taste 6 befindet sich in einem niedergedrückten Zustand). Der Kontakt zwischen dem Finger 32 und der Taste 6 sowie der verringerte Abstand zwischen der Taste 6 und dem kapazitiven Knoten 16 können eine größere Änderung der Kapazität des kapazitiven Knotens als in den in 5A–5C gezeigten Zuständen verursachen. Eine Kapazitätsmessung an dem kapazitiven Knoten 16 kann angeben, dass sich die Taste 6 in dem in 5D gezeigten Zustand befindet. Diese Messung kann verschiedene Funktionalitäten ermöglichen. Die Vorrichtung 2 und/oder die Tastatur können z. B. einen Tastendruck registrieren, der von einer Tastenberührung (wie sie in 5C gezeigt ist) unterscheidbar ist. Weil diese kapazitive Messung die Detektion der Tastendrücke ermöglicht, ohne die Erzeugung von physikalischen und/oder galvanischen Verbindungen zwischen den Elektroden zu erfordern, kann der mechanische Verschleiß an bestimmten Komponenten verringert werden, was die Häufigkeit und/oder die Kosten von Reparaturen verringern kann. Weil außerdem die kapazitive Kopplung zwischen dem Finger 32 und der Taste 6 ermöglicht, dass ein Tastendruck durch den Finger 32 und eine durch einen anderen Typ eines Gegenstands gedrückte Taste unterschieden werden, können unbeabsichtigte Berührungen detektiert und geeignet behandelt werden. Das unbeabsichtigte Drücken einer Taste 6 an einem Smartphone, während es sich in der Tasche des Anwenders befindet, kann z. B. ignoriert werden.
  • In einigen Ausführungsformen kann der Berührungssensor-Controller 12 Zustände detektieren, die in den 5A–5D nicht gezeigt sind. Der Berührungssensor-Controller 12 kann z. B. bestimmen, dass die Taste 6 durch einen Gegenstand niedergedrückt wird, der nicht der Finger 32 des Anwenders ist. In derartigen Ausführungsformen kann die größere Nähe der Taste 6 zu dem kapazitiven Knoten 16 aufgrund des niedergedrückten Zustands der Taste 6 die Kapazität des kapazitiven Knotens 16 beeinflussen. Falls jedoch der Gegenstand, der auf die Taste 6 drückt, nicht die leitfähigen Eigenschaften eines Fingers 32 eines Anwenders aufweist (falls z. B. ein nicht leitender Gegenstand gegen die Tastatur 4 drückt), kann die gemessene Kapazität des kapazitiven Knotens 16 von der Kapazität, die in dem in 5D gezeigten Zustand gemessen wird, verschieden sein. Weil eine derartige Messung eine unbeabsichtigte Berührung angeben kann, kann der Berührungssensor-Controller 12 eine geeignete Reaktion auslösen (z. B. den Tastendruck ignorieren, die Ausführung einer Computerlogik für unbeabsichtigte Berührungen auslösen oder irgendeine andere geeignete Reaktion). Als ein weiteres Beispiel eines detektierbaren Tastenzustands kann der Berührungssensor-Controller 12 eine Kapazitätsänderung detektieren, die zwischen dem Wert, der detektiert wird, wenn sich ein Finger mit der Taste 6 in Kontakt befindet, aber die Taste 6 nicht niederdrückt (d. h., der in 5C gezeigte Zustand), und dem Wert, der detektiert wird, wenn der Finger mit der Taste 6 in Kontakt ist und sie niederdrückt (d. h., der in 5D gezeigte Zustand), liegt. Der Berührungssensor-Controller 12 kann einen derartigen Messwert als einen teilweisen Tastendruck interpretieren und eine geeignete Reaktion auslösen. Falls ein Anwender z. B. Text eingibt, können teilweise Tastendrücke und vollständige Tastendrücke als Kleinbuchstaben bzw. Großbuchstaben behandelt werden. Außerdem können einige Ausführungsformen zusätzlich zu den oben beschriebenen kapazitiven Messungen andere Typen von Messungen enthalten. Es können z. B. Kraftmessungen, Widerstandsmessungen oder irgendein anderer geeigneter Typ einer Messung verwendet werden.
  • 6 veranschaulicht eine graphische Darstellung von Beispielen von Messungen, die durch den Berührungssensor-Controller 12 nach 2 durchgeführt werden können, wenn sich die Taste 6 in den Zuständen nach den 5A–5D befindet. 6 stellt die gemessenen Werte 42a–42d dar, die jeweils den Abschnitten 40a–40d entsprechen. Die Änderung des Wertes 42 (d. h. der Übergang vom Abschnitt 40a zum Abschnitt 40b, vom Abschnitt 40b zum Abschnitt 40c und vom Abschnitt 40c zum Abschnitt 40d) repräsentiert den am kapazitiven Knoten 16 gemessenen kapazitiven Wert, wie die Taste 6 zwischen den in den 5A–5D gezeigten Zuständen übergeht. Wie oben bezüglich 3 erörtert wurde, können die Werte 42a–42d Kapazitätsmessungen, Spannungsmessungen, Strommessungen, Ladungsmessungen oder irgendeine andere geeignete Messung, die die Kapazität an einem kapazitiven Knoten 16 angibt, sein. Darüber hinaus können die Werte 42a–42d, wie oben bezüglich 3 erörtert wurde, unter Verwendung von Gegenkapazitäts-Abtastverfahren, Eigenkapazitäts-Abtastverfahren oder irgendeines anderen geeigneten Abtastverfahrens gemessen werden. Das in speziellen Ausführungsformen verwendete Abtastverfahren kann von Aspekten einer oder mehrerer in einer speziellen Vorrichtung 2 verwendeten Komponente(n) (z. B. von dem Rückweg zur Masse in einer speziellen Vorrichtung 2) abhängen.
  • Der Abschnitt 40a entspricht der Kapazitätsmessung des kapazitiven Knotens 16, wenn sich die Taste 6 in dem in 5A gezeigten Zustand befindet. Wenn sich der Finger 32 nicht in der Nähe der Taste 6 befindet und sich die Taste 6 in einer nicht niedergedrückten Position befindet, kann der kapazitive Knoten 16 wenig oder keine Änderung der Kapazität bezüglich seines Basiszustands erfahren. Dieser Zustand der Taste 6 kann durch das Bestimmen, wann der Kapazitätsmesswert einen speziellen Schwellenwert übersteigt oder unter einen speziellen Schwellenwert fällt, durch das Bestimmen, wann der Kapazitätsmesswert in einen vorgegebenen Wertebereich fällt, oder durch irgendein anderes geeignetes Verfahren detektiert werden. Ein in dem Abschnitt 40a gemessener spezieller Wert ist durch den Wert 42a dargestellt. In Ausführungsformen, in denen der gemessene Wert eine Änderung der Kapazität ist, kann der Wert 42a z. B. etwa 0 Picofarad (”pF”) oder irgendeinen geeigneten dem in 5A gezeigten Zustand zugeordneten Wert betragen.
  • Der Abschnitt 40b entspricht der Kapazitätsmessung des kapazitiven Knotens 16, wenn sich die Taste 6 in dem in 5B gezeigten Zustand befindet. Wenn sich der Finger 32 in der Nähe der Taste 6 befindet, aber die Taste 6 nicht berührt und sich die Taste 6 in einer nicht niedergedrückten Position befindet, kann der kapazitive Knoten 16 eine Änderung der Kapazität bezüglich seines Basiszustands erfahren. Dieser Zustand der Taste 6 kann durch das Bestimmen, wann der Kapazitätsmesswert einen speziellen Schwellenwert übersteigt oder unter einen speziellen Schwellenwert fällt, durch das Bestimmen, wann der Kapazitätsmesswert in einen vorgegebenen Wertebereich fällt, oder durch irgendein anderes geeignetes Verfahren detektiert werden. Ein im Abschnitt 40b gemessener spezieller Wert ist durch den Wert 42b dargestellt. In Ausführungsformen, in denen der gemessene Wert eine Änderung der Kapazität ist, kann der Wert 42b z. B. etwa in dem Bereich von 0,1 pF bis 1 pF oder in irgendeinem geeigneten dem in 5B gezeigten Zustand zugeordneten Bereich liegen.
  • Der Abschnitt 40c entspricht der Kapazitätsmessung des kapazitiven Knotens 16, wenn sich die Taste 6 in dem in 5C gezeigten Zustand befindet. Wenn der Finger 32 die Taste 6 berührt, aber die Taste 6 nicht niederdrückt, kann der kapazitive Knoten 16 eine Änderung der Kapazität bezüglich seines Basiszustands erfahren. Diese Änderung der Kapazität kann größer als die Änderung sein, die erfahren wird, wenn sich der Finger 32 in der Nähe der Taste 6 befindet, aber die Taste 6 nicht berührt. Dieser Zustand der Taste 6 kann durch das Bestimmen, wann der Kapazitätsmesswert einen speziellen Schwellenwert übersteigt oder unter einen speziellen Schwellenwert fällt, durch das Bestimmen, wann der Kapazitätsmesswert in einen vorgegebenen Wertebereich fällt, oder durch irgendein anderes geeignetes Verfahren detektiert werden. Ein im Abschnitt 40c gemessener spezieller Wert ist durch den Wert 42c dargestellt. In Ausführungsformen, in denen der gemessene Wert eine Änderung der Kapazität ist, kann der Wert 42c z. B. etwa in dem Bereich von 1 pF bis 8 pF oder in irgendeinem geeigneten dem in 5C gezeigten Zustand zugeordneten Bereich liegen.
  • Der Abschnitt 40d entspricht der Kapazitätsmessung des kapazitiven Knotens 16, wenn sich die Taste 6 in dem in 5D gezeigten Zustand befindet. Wenn der Finger 32 die Taste 6 berührt und die Taste 6 vollständig niederdrückt, kann der kapazitive Knoten 16 eine Änderung der Kapazität bezüglich seines Basiszustands erfahren. Diese Änderung der Kapazität kann größer als die Änderung sein, die erfahren wird, wenn der Finger 32 die Taste 6 berührt, aber die Taste 6 nicht niederdrückt. Dieser Zustand der Taste 6 kann durch das Bestimmen, wann der Kapazitätsmesswert einen speziellen Schwellenwert übersteigt oder unter einen speziellen Schwellenwert fällt, durch das Bestimmen, wann der Kapazitätsmesswert in einen vorgegebenen Wertebereich fällt, oder durch irgendein anderes geeignetes Verfahren detektiert werden. Zum Beispiel kann das Bestimmen, dass eine gemessene Kapazitätsänderung einen Schwellenwert (z. B. 8 pF oder irgendeinen andern geeigneten Wert) überschritten hat, angeben, dass sich die Taste 6 in dem in 5D gezeigten Zustand befindet. Ein spezieller im Abschnitt 40d gemessener Wert ist durch den Wert 42d repräsentiert. Zum Beispiel kann der Wert 42d in Ausführungsformen, in denen der gemessene Wert eine Änderung der Kapazität ist, etwa 8 pF oder höher (z. B. 10 pF, 100 pF, 1000 pF oder irgendein anderer geeigneter Wert über 8 pF) sein oder kann der Wert 4d irgendein dem in 5D gezeigten Zustand zugeordneter geeigneter Wert sein.
  • Die 7A–7D stellen Beispiele der Konfigurationen des Berührungssensors 10 und des Berührungssensor-Controllers 12 dar, die verwendet werden können, um zu detektieren, ob sich der Anwender in der Nähe der Tastatur 4 befindet. Der Berührungssensor-Controller 12 kann basierend auf verschiedenen Auslösern zwischen diesen Konfigurationen wechseln. Die Schwellenwerte und/oder die Bereiche der Messwerte können basierend darauf eingestellt werden, welche Konfiguration der Berührungssensor 10 und der Berührungssensor-Controller 12 momentan verwenden. Der Berührungssensor-Controller 12 kann außerdem konfigurieren, ob Eigenkapazitäts- oder Gegenkapazitätsmessungen durchgeführt werden. Die Gegenkapazitäts-Messungen können z. B. in den Konfigurationen nach den 7A–7C vorgesehen sein, während die Eigenkapazitäts-Messungen in den Konfigurationen nach 7D vorgesehen sein können.
  • 7A stellt ein Beispiel einer Konfiguration des Berührungssensors 10 und des Berührungssensor-Controllers 12 dar. Die Verbindung 50 repräsentiert einen Ansteuerleitungsausgang, der verwendet werden kann, um an eine oder mehrere Bahnen 14 eine Spannung anzulegen. Die Verbindung 52 repräsentiert einen Abtastleitungseingang, der verwendet werden kann, um die Kapazität einer oder mehrerer Bahnen 14 zu messen. Die Schalter 18a–18e sind geschlossen, so dass die Bahnen 14a und 14b angesteuert werden, während die Bahnen 14c–14e abgetastet werden. Der Berührungssensor-Controller 12 kann außerdem konfigurieren, welcher Satz der Bahnen 14 angesteuert wird und welcher abgetastet wird (z. B. können die Bahnen 14c–14e angesteuert werden, während die Bahnen 14a und 14b abgetastet werden). Diese Konfiguration kann einen breiteren und/oder empfindlicheren kapazitiven Knoten 16 als die Konfigurationen bereitstellen, in denen eine einzige Bahn 14 angesteuert wird und eine einzige Bahn 14 abgetastet wird (z. B. die Konfiguration nach 7B). Weil über den Eingang 52 eine einzige Kapazitätsmessung durchgeführt wird, kann der Berührungssensor-Controller 12 nicht imstande sein, zwischen kapazitiven Wirkungen an verschiedenen Tasten 6 zu unterscheiden. Diese Konfiguration kann verwendet werden, um eine verbesserte Detektion dessen bereitzustellen, wenn sich der Anwender der Tastatur 4 nähert (z. B. um den in 5B gezeigten Zustand zu detektieren). In einigen Ausführungsformen kann diese Konfiguration verwendet werden, wenn der Anwender nicht in der Nähe der Tastatur 4 detektiert wird, wobei die Detektion des Anwenders in der Nähe der Tastatur 4 einen Wechsel zu einer anderen Konfiguration (z. B. der in 7B gezeigten Konfiguration) auslösen kann.
  • 7B stellt ein Beispiel einer Konfiguration des Berührungssensors 10 und des Berührungssensor-Controllers 12 dar. Die Verbindung 50 repräsentiert einen Ansteuerleitungsausgang, der verwendet werden kann, um an eine oder mehrere Bahnen 14 eine Spannung anzulegen. Die Verbindung 52 repräsentiert einen Abtastleitungseingang, der verwendet werden kann, um die Kapazität einer oder mehrerer Bahnen 14 zu messen. Der Schalter 18a ist geschlossen, so dass die Bahn 14a angesteuert wird, während der Schalter 18c geschlossen ist, so dass die Bahn 14c abgetastet wird. Diese Konfiguration stellt die kapazitive Abtastung am Schnittpunkt der Bahnen 14a und 14c (d. h., am kapazitiven Knoten 16) bereit. Der Berührungssensor-Controller 12 kann außerdem konfigurieren, welcher Satz der Bahnen 14 angesteuert wird und welcher abgetastet wird. Es können z. B. unterschiedliche Kombinationen der Bahnen 14 hintereinander angesteuert und abgetastet werden, so dass der Berührungssensor-Controller die kapazitiven Änderungen an jedem Schnittpunkt der Bahnen 14 detektieren kann.
  • 7C stellt ein Beispiel einer Konfiguration des Berührungssensors 10 und des Berührungssensor-Controllers 12 dar. Die Verbindung 50 repräsentiert einen Ansteuerleitungsausgang, der verwendet werden kann, um an eine oder mehrere Bahnen 14 eine Spannung anzulegen. Die Verbindung 52 repräsentiert einen Abtastleitungseingang, der verwendet werden kann, um die Kapazität einer oder mehrerer Bahnen 14 zu messen. Die Schalter 18c–18e sind geschlossen, so dass die Bahn 14d angesteuert wird, während die Bahnen 14c und 14e abgetastet werden. Es kann irgendeine Kombination angesteuerter und abgetasteter Bahnen 14 verwendet werden, wobei der Berührungssensor-Controller 12 außerdem konfigurieren kann, welcher Satz der Bahnen 14 angesteuert wird und welcher abgetastet wird (z. B. können die Bahnen 14c–14e angesteuert werden, während die Bahnen 14a und 14b abgetastet werden). Weil in dieser Konfiguration mehrere Bahnen 14 gleichzeitig abgetastet werden, kann der Berührungssensor-Controller 12 nicht imstande sein, zwischen den kapazitiven Wirkungen an unterschiedlichen Tasten 6 zu unterscheiden. Mit anderen Worten, der empfindliche Bereich erstreckt sich zwischen allen abgetasteten Bahnen 14. Weil außerdem die angesteuerte Bahn oder die angesteuerten Bahnen 14 parallel zu den abgetasteten Leitungen ist bzw. sind, kann der Berührungssensor-Controller 12 nicht imstande sein, zwischen den kapazitiven Änderungen an unterschiedlichen Punkten entlang der abgetasteten Bahnen 14 zu unterscheiden. Diese Konfiguration kann verwendet werden, um eine verbesserte Detektion dessen bereitzustellen, wenn sich der Anwender der Tastatur 4 nähert (z. B. um den in 5B gezeigten Zustand zu detektieren). In einigen Ausführungsformen kann diese Konfiguration verwendet werden, wenn der Anwender nicht in der Nähe der Tastatur 4 detektiert wird, wobei die Detektion des Anwenders in der Nähe der Tastatur 4 einen Wechsel zu einer anderen Konfiguration (z. B. der in 7B gezeigten Konfiguration) auslösen kann.
  • 7D stellt ein Beispiel einer Konfiguration des Berührungssensors 10 und des Berührungssensor-Controllers 12 dar. Die Verbindung 54 repräsentiert eine Verbindung zu einem Berührungssensor-Controller 12, die verwendet werden kann, um Eigenkapazitäts-Messungen bereitzustellen. Die Schalter 18a–18e sind geschlossen, so dass eine Spannung an alle Bahnen 14 angelegt werden kann, um eine einzige Eigenkapazitäts-Messung bereitzustellen. Diese Konfiguration kann verwendet werden, um eine verbesserte Detektion dessen bereitzustellen, wenn sich der Anwender der Tastatur 4 nähert (z. B. um den in 5B gezeigten Zustand zu detektieren). In einigen Ausführungsformen kann diese Konfiguration verwendet werden, wenn der Anwender nicht in der Nähe der Tastatur 4 detektiert wird, wobei die Detektion des Anwenders in der Nähe der Tastatur 4 einen Wechsel zu einer anderen Konfiguration (z. B. der in 7B gezeigten Konfiguration) auslösen kann.
  • 8 veranschaulicht ein Beispiel eines Abtastablaufs für eine Tastatur, der mit einer kapazitiven Mehrzustandstaste ausgeführt werden kann. In einigen Ausführungsformen werden diese Schritte unter Verwendung einer oder mehrerer Komponenten nach den 1–7 ausgeführt. Obwohl diese Offenbarung spezielle Komponenten, Vorrichtungen oder Systeme, die spezielle Schritte in 8 ausführen, beschreibt und veranschaulicht, betrachtet diese Offenbarung außerdem irgendeine geeignete Kombination irgendwelcher geeigneter Komponenten, Vorrichtungen oder Systeme, die irgendwelche geeigneten Schritte in 8 ausführen.
  • Im Schritt 60 wird eine Spannung an einen kapazitiven Sensor angelegt. Es kann z. B. eine Spannung von einer Spannungsversorgungsschiene an die Bahn 14a des Berührungssensors 10 angelegt werden. In Abhängigkeit von der Konfiguration der Schalter 18 und/oder anderer Komponenten kann die Spannung an eine einzige Bahn 14 oder an mehrere Bahnen 14 angelegt werden. Das Anlegen der Spannung auf diese Weise kann verursachen, dass ein Strom durch die Bahn 14a fließt, wobei die Bahn 14a ein elektrisches Feld erzeugen kann, das die Komponenten in der Nähe beeinflussen kann, wie z. B. eine weitere Bahn 14 oder eine Taste 6a.
  • Im Schritt 62 wird ein Wert, der dem kapazitiven Sensor zugeordnet ist, gemessen. Der Berührungssensor-Controller 12 kann z. B. eine Änderung der Kapazität an einem kapazitiven Knoten 16 messen. Das während des Schrittes 60 erzeugte elektrische Feld kann eine kapazitive Kopplung zwischen zwei oder mehr Bahnen 14 verursachen. Diese Kapazität kann als eine Basis dienen, von der die durch den Finger 32 verursachten Kapazitätsänderungen gemessen werden können. Die Kapazität kann gemessen werden, indem die Kapazität direkt gemessen wird oder indem irgendein geeigneter Wert gemessen wird, der zur Kapazität am kapazitiven Knoten 16 proportional ist (z. B. Werte, die mit der Spannung, dem Strom oder der Ladung in Beziehung stehen, oder andere geeignete Werte, die dem kapazitiven Sensor zugeordnet sind). Außerdem können einige Ausführungsformen die Änderung der Kapazität (oder der in Beziehung stehenden Werte) im Lauf der Zeit messen. Bestimmte Ausführungsformen können z. B. eine Integration verwenden, um eine Änderung der Kapazität am kapazitiven Knoten 16 im Lauf der Zeit zu messen.
  • Im Schritt 64 wird basierend wenigstens auf dem während des Schrittes 62 gemessenen Wert der Zustand einer Taste 6 bestimmt. Der Berührungssensor-Controller 12 kann z. B. eine kapazitive Änderung an einem kapazitiven Knoten 16 messen. Dieser Wert kann mit verschiedenen Schwellenwerten oder Wertebereichen verglichen werden, um sowohl die Position eines Gegenstands (z. B. des Fingers 32) bezüglich einer Taste 6 als auch das Ausmaß, in dem die Taste 6 niedergedrückt ist, zu bestimmen, wie oben bezüglich der 5A–5D und 6 erklärt worden ist. Falls der gemessene Wert angibt, dass die Taste 6 nicht niedergedrückt ist und dass sich ein Gegenstand, wie z. B. der Finger 32, nicht ausreichend nah bei der Taste 6 befindet, geht der Ablauf zum Schritt 66 weiter. Falls der gemessene Wert angibt, dass die Taste 6 nicht niedergedrückt ist und dass sich der Gegenstand ausreichend nah bei der Taste 6 befindet, aber die Taste 6 nicht berührt, geht der Ablauf zum Schritt 68 weiter. Falls der gemessene Wert angibt, dass der Gegenstand die Taste 6 berührt, aber nicht niederdrückt, geht der Ablauf zum Schritt 70 weiter. Falls der gemessene Wert angibt, dass der Gegenstand die Taste 6 berührt und niederdrückt, geht der Ablauf zum Schritt 70 weiter. Spezielle Ausführungsformen können zusätzliche und/oder alternative Zustände der Taste 6 detektieren. Der Berührungssensor-Controller 12 kann z. B. einen oder mehrere Zustände detektieren, die einem teilweisen Niederdrücken einer Taste 6 zugeordnet sind, wobei derartige Zustände Reaktionen auslösen können, die von jenen verschieden sind, die durch das vollständige Niederdrücken der Taste 6 ausgelöst werden. Als ein weiteres Beispiel können die durch einen speziellen Zustand ausgelösten Reaktionen in Abhängigkeit von dem Zeitraum, in dem die Taste 6 in diesem Zustand verbleibt, verschieden sein. Die durch einen speziellen Zustand ausgelösten Reaktionen können in Abhängigkeit von dem Zustand der Taste 6 vor dem neu detektierten Zustand verschieden sein.
  • Im Schritt 66 wird eine Verarbeitung, die dem detektierten Zustand (z. B. dem Zustand, der in 5A veranschaulicht ist) zugeordnet ist, ausgeführt. Wenn z. B. dieser Zustand detektiert wird, können die Tastatur 4 und/oder die Vorrichtung 2 in eine Energiesparbetriebsart oder eine Schlafbetriebsart eintreten, kann eine Hintergrundbeleuchtung der Tastatur 4 ausgeschaltet werden, kann der Anwender von der Vorrichtung 2 abgemeldet werden oder kann irgendeine andere geeignete Funktion ausgeführt werden. Irgendwelche dieser Funktionen können in Abhängigkeit von dem Zeitraum, in dem sich die Taste 6 in dem während des Schrittes 64 detektierten Zustand befunden hat, ausgelöst werden.
  • Im Schritt 68 wird die Verarbeitung, die dem detektierten Zustand (z. B. dem Zustand, der in 5B veranschaulicht ist) zugeordnet ist, ausgeführt. Wenn dieser Zustand detektiert wird, kann z. B. eine Hintergrundbeleuchtung der Tastatur 4 ein- oder ausgeschaltet werden, kann der Anwender bei der Vorrichtung 2 angemeldet werden, kann der Anwender aufgefordert werden, sich bei der Vorrichtung 2 anzumelden, können die Vorrichtung 2 und/oder die Tastatur 4 eine Energiesparbetriebsart oder eine Schlafbetriebsart verlassen oder es kann irgendeine andere geeignete Funktion ausgeführt werden. Irgendwelche dieser Funktionen können in Abhängigkeit von dem Zeitraum, in dem sich die Taste 6 in dem derzeitigen Zustand befunden hat, ausgelöst werden. Außerdem können bestimmte Funktionen in Abhängigkeit davon ausgelöst werden, welcher Zustand vorher detektiert worden ist.
  • Im Schritt 70 wird eine Verarbeitung, die dem detektierten Zustand (z. B. dem Zustand, der in 5C veranschaulicht ist) zugeordnet ist, ausgeführt. Es kann z. B. eine Hintergrundbeleuchtung der Tastatur 4 oder der Taste 6 eingeschaltet werden, der Anwender kann bei der Vorrichtung 2 angemeldet werden, der Anwender kann aufgefordert werden, sich bei der Vorrichtung 2 anzumelden, die Vorrichtung 2 und/oder die Tastatur 4 können eine Energiesparbetriebsart oder eine Schlafbetriebsart verlassen oder es kann irgendeine andere geeignete Funktion ausgeführt werden. Irgendwelche dieser Funktionen können in Abhängigkeit von dem Zeitraum, in dem sich die Taste 6 in dem gegenwärtigen Zustand befunden hat, ausgelöst werden, wobei bestimmte Funktionen in Abhängigkeit davon ausgelöst werden können, welcher Zustand vorher detektiert worden ist. Außerdem kann es das Detektieren dieses Zustands der Vorrichtung 2 ermöglichen, zwischen Tastenberührungen und Tastendrücken zu unterscheiden, was eine zusätzliche Funktionalität ermöglichen kann. Kennwörter können z. B. erfordern, dass bestimmte Tasten 6 berührt, aber nicht gedrückt werden. Außerdem kann das Messen mehrerer Tasten 6 auf diese Weise eine Touchpad-Funktionalität auf der Oberfläche der Tastatur 4 bereitstellen, wie der Anwender den Finger 32 über verschiedene Tasten 6 bewegt.
  • Im Schritt 72 wird eine Verarbeitung, die dem detektierten Zustand (z. B. dem Zustand, der in 5D veranschaulicht ist) zugeordnet ist, ausgeführt. Die Vorrichtung 2 und/oder die Tastatur können z. B. einen Tastendruck registrieren, der von einer Tastenberührung (wie sie in 5C gezeigt ist) unterscheidbar ist. Diese Verarbeitung kann das Registrieren der Tastendrücke umfassen, während der Anwender tippt oder anderweitig auf eine herkömmliche Weise mit einer Taste 6 in Wechselwirkung tritt. Weil diese Verarbeitung die Detektion von Tastendrücken umfasst, ohne die Erzeugung physikalischer und/oder galvanischer Verbindungen zwischen den Elektroden an dem Berührungssensor 10 zu erfordern, kann der mechanische Verschleiß an bestimmten Komponenten verringert werden, was die Häufigkeit und/oder die Kosten von Reparaturen verringern kann. Weil außerdem die kapazitive Kopplung zwischen dem Finger 32 und der Taste 6 ermöglicht, dass ein Tastendruck durch den Finger 32 und eine durch einen weiteren Typ eines Gegenstands gedrückte Taste unterschieden werden, können unbeabsichtigte Berührungen detektiert und geeignet behandelt werden. Ein unbeabsichtigtes Drücken einer Taste 6 an einem Smartphone, während es sich in der Tasche des Anwenders befindet, kann z. B. ignoriert werden.
  • Spezielle Ausführungsformen können die Schritte nach 8 wiederholen, wo es geeignet ist. Diese Schritte können z. B. an unterschiedlichen Paaren von Spuren 14 hintereinander ausgeführt werden. Obwohl diese Offenbarung spezielle Schritte in 8 als in einer speziellen Reihenfolge auftretend beschreibt und veranschaulicht, betrachtet diese Offenbarung außerdem irgendwelche geeigneten Schritte in 8, die in irgendeiner geeigneten Reihenfolge auftreten. Es können z. B. ein oder mehrere zusätzliche Schritte, die die Konfiguration der Schalter 18 umfassen, vor der Ausführung des Schrittes 60 ausgeführt werden. Außerdem können die Schritte nach 8 zu unterschiedlichen Zeitpunkten während des Betriebs des Berührungssensors 10 ausgeführt werden.
  • Hier ist ”oder” alles einschließend und nicht ausschließend, wenn es nicht ausdrücklich anders angegeben ist oder anders durch den Kontext angegeben ist. Deshalb bedeutet hier ”A oder B” ”A, B oder beide”, wenn es nicht ausdrücklich anders angegeben ist oder anders durch den Kontext angegeben ist. Außerdem ist ”und” sowohl gemeinsam als auch getrennt, wenn es nicht ausdrücklich anders angegeben ist oder anders durch den Kontext angegeben ist. Deshalb bedeutet hier ”A und B” ”A und B gemeinsam oder getrennt”, wenn es nicht ausdrücklich anders angegeben ist oder anders durch den Kontext angegeben ist.
  • Diese Offenbarung umfasst alle Änderungen, Ersetzungen, Variationen, Abänderungen und Modifikationen der Beispiele der Ausführungsformen hier, die ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstehen würde. Während z. B. gezeigt ist, dass die Ausführungsformen nach den 2 und 7A–7D die Bahnen 14a–14e und die Schalter 18a–18e aufweisen, können irgendeine geeignete Anzahl, irgendein geeigneter Typ und irgendeine geeignete Konfiguration der Bahnen 14 und/oder der Schalter 18 verwendet werden. Als ein weiteres Beispiel kann irgendeine Anzahl, irgendein Typ und irgendeine Konfiguration der Tasten 6 verwendet werden, wobei der Berührungssensor-Controller 12 irgendeine geeignete Anzahl und irgendeinen geeigneten Typ von Messungen verwenden kann, um die Zustände der Tasten 6 zu detektieren. Als ein noch weiteres Beispiel kann der Berührungssensor 10 anstelle der oder zusätzlich zu den sich schneidenden Bahnen 14 einen oder mehrere kapazitive Schalter enthalten, um die Kapazität an den kapazitiven Knoten 16 zu messen. Der Berührungssensor-Controller 12 kann außer den oder zusätzlich zu den hier beschriebenen Tastenzuständen Zustände detektieren. Außerdem kann in Reaktion auf die durch den Berührungssensor-Controller 12 detektierten verschiedenen Zustände der Tasten 6 der Berührungssensor-Controller 12 Reaktionen anstelle der oder zusätzlich zu den hier beschriebenen Reaktionen auslösen.
  • Obwohl diese Offenbarung entsprechende Ausführungsformen hier als spezielle Komponenten, Elemente, Funktionen, Operationen oder Schritte enthaltend beschreibt und veranschaulicht, kann darüber hinaus irgendeine dieser Ausführungsformen irgendeine Kombination oder Permutation irgendwelcher der Komponenten, Elemente, Funktionen, Operationen oder Schritte enthalten, die irgendwo hier beschrieben oder veranschaulicht sind, die ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstehen würde. Außerdem umfasst eine Bezugnahme in den beigefügten Ansprüchen auf eine Vorrichtung oder ein System oder eine Komponente einer Vorrichtung oder eines Systems, die bzw. das angepasst, angeordnet, imstande, konfiguriert, freigegeben, betreibbar oder betriebsfähig ist, um eine spezielle Funktion auszuführen, diese Vorrichtung, dieses System, diese Komponente, ob sie oder diese spezielle Funktion aktiviert, eingeschaltet oder entsperrt ist oder nicht, solange wie diese Vorrichtung, dieses System oder diese Komponente so angepasst, angeordnet, imstande, konfiguriert, freigegeben, betreibbar oder betriebsfähig ist.

Claims (23)

  1. Vorrichtung, die umfasst: einen kapazitiven Sensor; eine Taste, die ein erstes Material mit einer ersten Dielektrizitätskonstante umfasst, wobei das erste Material umfasst: einen distalen Kopplungsabschnitt distal von dem kapazitiven Sensor und der zum kapazitiven Koppeln mit einem Gegenstand konfiguriert ist; und einen proximalen Kopplungsabschnitt proximal zu dem kapazitiven Sensor und der zum kapazitiven Koppeln mit dem kapazitiven Sensor konfiguriert ist; einen Träger, der mit der Taste verbunden ist und der zum Ablenken, wenn die Taste gedrückt wird, um zu ermöglichen, dass sich die Taste näher zu dem kapazitiven Sensor bewegt, konfiguriert ist; und einen Controller, der mit dem kapazitiven Sensor verbunden ist und der dafür konfiguriert ist, einen Wert zu messen, der einem Betrag der kapazitiven Kopplung zwischen der Taste und dem kapazitiven Sensor zugeordnet ist, wobei der Betrag der kapazitiven Kopplung zwischen der Taste und dem kapazitiven Sensor wenigstens auf dem Folgenden beruht: einem Betrag der kapazitiven Kopplung zwischen dem distalen Kopplungsabschnitt und dem Gegenstand; und einem Abstand zwischen dem proximalen Kopplungsabschnitt und dem kapazitiven Sensor.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Controller ferner dafür konfiguriert ist, auf der Grundlage des Wertes einen ersten und einen zweiten Zustand zu detektieren, wobei der erste Zustand angibt, dass der Gegenstand mit der Taste in Kontakt ist und dass die Taste nicht niedergedrückt ist, und der zweite Zustand angibt, dass der Gegenstand mit der Taste in Kontakt ist und dass die Taste niedergedrückt ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Controller ferner zum Detektieren eines dritten und eines vierten Zustands auf der Grundlage des Wertes konfiguriert ist, wobei der dritte Zustand angibt, dass der Gegenstand nicht innerhalb eines Schwellenabstands der Taste ist, und der vierte Zustand angibt, dass der Gegenstand innerhalb des Schwellenabstands der Taste, aber nicht in Kontakt mit der Taste ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kopplungsabschnitt zusammenhängend durch die Taste von dem ersten Abschnitt zu dem zweiten Abschnitt verläuft.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Taste ferner ein zweites Material mit einer zweiten Dielektrizitätskonstante umfasst, wobei ein Abschnitt des zweiten Materials einen Abschnitt des ersten Materials wenigstens teilweise umgibt, wobei die erste Dielektrizitätskonstante wenigstens 2-mal größer als die zweite Dielektrizitätskonstante ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der kapazitive Sensor einen Schnittpunkt einer ersten Elektrodenbahn und einer zweiten Elektrodenbahn umfasst.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Niederdrücken der Taste keine galvanische Verbindung zwischen Abschnitten einer oder mehrerer Elektrodenbahnen des kapazitiven Sensors erzeugt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Controller dafür konfiguriert ist, den Wert unter Verwendung einer Abtastung der Gegenkapazität zu messen.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Dielektrizitätskonstante wenigstens 3 ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Material ein Leiter ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Abdeckung umfasst, die umfasst: eine distale Abdeckungsfläche, die von dem kapazitiven Sensor distal ist; eine proximale Abdeckungsfläche, die zu dem kapazitiven Sensor proximal ist; und einen Kanal, der von der distalen Abdeckungsfläche zu der proximalen Abdeckungsfläche verläuft, wobei der Kanal zum Aufnehmen der Taste konfiguriert ist.
  12. Verfahren, das Folgendes umfasst: Anlegen einer Spannung an einen kapazitiven Sensor, wobei der kapazitive Sensor in der Nähe einer Taste ist, die bezüglich des kapazitiven Sensors niedergedrückt werden kann; Messen eines Wertes, der einen Betrag der kapazitiven Kopplung zwischen der Taste und dem kapazitiven Sensor zugeordnet ist, durch einen Controller, wobei der Betrag der kapazitiven Kopplung zwischen der Taste und dem kapazitiven Sensor wenigstens auf einem der folgenden basiert: einem Betrag der kapazitiven Kopplung zwischen einem ersten Abschnitt der Taste und einem Gegenstand; und einem Abstand zwischen einem zweiten Abschnitt der Taste und dem kapazitiven Sensor; Bestimmen eines Zustands der Taste aus einer Mehrzahl möglicher Zustände der Taste durch den Controller auf der Grundlage des Wertes, wobei die Mehrzahl möglicher Zustände umfasst: einen ersten Zustand, der angibt, dass der Gegenstand mit der Taste in Kontakt ist und dass die Taste nicht niedergedrückt ist; und einen zweiten Zustand, der angibt, dass der Gegenstand mit der Taste in Kontakt ist und dass die Taste niedergedrückt ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Mehrzahl möglicher Zustände ferner umfasst: einen dritten Zustand, der angibt, dass der Gegenstand nicht innerhalb eines Schwellenabstands der Taste ist; und einen vierten Zustand, der angibt, dass der Gegenstand innerhalb des Schwellenabstands der Taste, aber nicht in Kontakt mit der Taste ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Mehrzahl möglicher Zustände ferner einen fünften Zustand umfasst, der angibt, dass die Taste niedergedrückt ist, dass der Gegenstand aber nicht mit der Taste in Kontakt ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 12, wobei: jedem der Mehrzahl von Zuständen ein Wertebereich zugeordnet ist; und das Bestimmen des Zustands der Taste das Bestimmen des Wertebereichs umfasst, in den der gemessene Wert fällt.
  16. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Taste ein erstes Material umfasst, das dafür konfiguriert ist, mit dem kapazitiven Sensor und mit dem Gegenstand kapazitiv zu koppeln, wobei das erste Material wenigstens eines der folgenden Materialien umfasst: ein leitfähiges Metall; einen Gummi; Glas; und einen karbonisierten Kunststoff.
  17. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Anlegen der Spannung an den kapazitiven Sensor das Anlegen der Spannung an eine erste Elektrodenbahn des kapazitiven Sensors umfasst; und das Messen des Wertes das Messen einer Kapazität umfasst, die einer zweiten Elektrodenbahn des kapazitiven Sensors zugeordnet ist, wobei die erste und die zweite Elektrodenbahn im Wesentlichen senkrecht sind.
  18. Verfahren nach Anspruch 12, wobei: das Anlegen einer Spannung an den kapazitiven Sensor das im Wesentlichen gleichzeitige Anlegen einer Spannung an eine Mehrzahl von Elektrodenbahnen des kapazitiven Sensors umfasst; und das Messen des Wertes das Messen einer Kapazität umfasst, die der kapazitiven Kopplung zugeordnet ist, die durch die Mehrzahl von Elektrodenbahnen erfahren wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Anlegen der Spannung an den kapazitiven Sensor das im Wesentlichen gleichzeitige Anlegen der Spannung an eine erste Mehrzahl im Wesentlichen paralleler Elektrodenbahnen des kapazitiven Sensors umfasst; und das Messen des Wertes das Messen einer Kapazität umfasst, die der kapazitiven Kopplung zugeordnet ist, die durch eine zweite Mehrzahl von Elektrodenbahnen des Sensors erfahren wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die erste Mehrzahl von Elektrodenbahnen zu der zweiten Mehrzahl von Elektrodenbahnen im Wesentlichen parallel ist.
  21. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die erste Mehrzahl von Elektrodenbahnen zu der zweiten Mehrzahl von Elektrodenbahnen im Wesentlichen senkrecht ist.
  22. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das erste Material eine erste Dielektrizitätskonstante aufweist, und wobei die Taste ferner ein zweites Material mit einer zweiten Dielektrizitätskonstante umfasst, wobei die erste Dielektrizitätskonstante wenigstens 2-mal größer als die zweite Dielektrizitätskonstante ist.
  23. Vorrichtung, die umfasst: einen kapazitiven Sensor, der einen Schnittpunkt einer ersten Elektrodenbahn und einer zweiten Elektrodenbahn umfasst; eine Taste, die umfasst: ein erstes Material mit einer ersten Dielektrizitätskonstante, wobei das erste Material einen distalen Kopplungsabschnitt distal von dem kapazitiven Sensor und einen proximalen Kopplungsabschnitt proximal zu dem kapazitiven Sensor umfasst; und ein zweites Material mit einer zweiten Dielektrizitätskonstante, wobei die erste Dielektrizitätskonstante wenigstens 2-mal größer als die zweite Dielektrizitätskonstante ist, wobei ein Abschnitt des zweiten Materials einen Abschnitt des ersten Materials wenigstens teilweise umgibt; eine Abdeckung, die umfasst: eine distale Abdeckungsfläche distal von dem kapazitiven Sensor; eine proximale Abdeckungsfläche proximal zu dem kapazitiven Sensor; und einen Kanal, der von der distalen Abdeckungsfläche zu der proximalen Abdeckungsfläche verläuft, wobei der Kanal zum Aufnehmen der Taste konfiguriert ist; einen Träger, der mit der Taste verbunden ist und der dafür konfiguriert ist abgelenkt zu werden, wenn die Taste niedergedrückt wird, um zu ermöglichen, dass sich die Taste näher zu dem kapazitiven Sensor bewegt; und einen Controller, der mit dem kapazitiven Sensor verbunden ist und der dafür konfiguriert ist, einen Wert zu messen, der einem Betrag der kapazitiven Kopplung zwischen der Taste und dem kapazitiven Sensor zugeordnet ist, wobei der Betrag der kapazitiven Kopplung zwischen der Taste und dem kapazitiven Sensor wenigstens auf dem Folgenden beruht: einem Betrag der kapazitiven Kopplung zwischen dem distalen Kopplungsabschnitt und einem Gegenstand; und einem Abstand zwischen dem proximalen Kopplungsabschnitt und dem kapazitiven Sensor.
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