DE102021103173A1

DE102021103173A1 - Sensordiagnose für in-cell-berührungsbildschirm-controller

Info

Publication number: DE102021103173A1
Application number: DE102021103173.7A
Authority: DE
Inventors: Olekasandr Pirogov; Viktor Kremin; Vadym Grygorenko; Jens Weber
Original assignee: Cypress Semiconductor Corp
Current assignee: Cypress Semiconductor Corp
Priority date: 2020-02-18
Filing date: 2021-02-11
Publication date: 2021-08-19
Also published as: DE102021103173A8

Abstract

Hierin beschrieben sind Vorrichtungen, Verfahren und Systeme, die das Vorhandensein von Fehlern, wie etwa Kurzschlüssen und/oder Unterbrechungen, innerhalb eines berührungsempfindlichen Anzeigefelds erkennen. In einer Ausführungsform wird ein Berührungsbildschirm-Controller offenbart, wobei der Berührungsbildschirm-Controller einen oder mehrere Empfangskanäle beinhaltet, wobei jeder Empfangskanal konfiguriert ist, um eine entsprechende Gruppe von Sensoren einer Vielzahl von Sensoren abzutasten. Der Berührungsbildschirm-Controller kann auch eine Vielzahl von Multiplexern beinhalten, wobei jeder Multiplexer konfiguriert ist, um einen jeweiligen Sensor der Vielzahl von Sensoren selektiv mit einem entsprechenden Empfangskanal oder einer Referenzspannung zu koppeln. Der Berührungsbildschirm-Controller kann ferner eine Verarbeitungsvorrichtung beinhalten, die konfiguriert ist, um einen oder mehrere Kurzschlüsse basierend auf einer DC-Stromerfassung zu erkennen. Der Berührungsbildschirm-Controller kann auch eine oder mehrere Unterbrechungen basierend auf einer AC-Stromerfassung von jedem des einen oder der mehreren Empfangskanäle erkennen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE PATENTANMELDUNGEN
Diese Patentanmeldung beansprucht den Nutzen der provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 62/977,923 , eingereicht am 18. Februar 2020, deren Offenbarung hierin in ihrer Gesamtheit einbezogen ist.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Anzeigesysteme, die auf Berührung und/oder Vorhandensein basieren, und insbesondere Anzeige-Controller mit Fähigkeiten zur Diagnose von Anzeigesensoren.
STAND DER TECHNIK
Kapazitätserfassungssysteme können an Elektroden erzeugte elektrische Signale erfassen, die Änderungen der Kapazität widerspiegeln. Solche Änderungen der Kapazität können ein Berührungsereignis wie etwa den physischen Kontakt oder die Nähe eines Objekts zu bestimmten Elektroden angeben. Kapazitive Sensoranordnungen funktionieren, indem sie die Kapazität eines kapazitiven Sensors (z. B. einer Elektrode) messen und auf ein Delta der Kapazität hin überprüfen, das eine Berührung oder ein Vorhandensein eines leitfähigen Objekts anzeigt. Wenn ein leitfähiges Objekt (z. B. ein Finger, eine Hand oder ein anderes Objekt) in Kontakt mit oder in die unmittelbare Nähe zu einem kapazitiven Sensor kommt, ändert sich die Kapazität und das leitfähige Objekt wird erkannt. Die Kapazitätsänderungen können durch eine elektrische Schaltung gemessen werden. Die elektrische Schaltung wandelt die Signale, die den gemessenen Kapazitäten der kapazitiven Sensoren in der Anordnung entsprechen, in digitale Werte um. Die gemessenen Kapazitäten werden im Allgemeinen als Ströme oder Spannungen empfangen, die integriert und in die digitalen Werte umgewandelt werden.
Kapazitive Sensoren werden häufig in modernen Kundenanwendungen verwendet, wodurch Benutzerschnittstellenoptionen in existierenden Produkten bereitgestellt werden. Kapazitive Sensoren können verwendet werden, um mechanische Tasten, Regler/Knöpfe und andere ähnliche mechanische Benutzerschnittstellensteuerungen zu ersetzen. Die Verwendung kapazitiver Sensoren kann die Funktionalität komplizierter mechanischer Schalter und Tasten ersetzen, wodurch ein zuverlässiger Betrieb unter rauen Bedingungen bereitgestellt wird. Zusätzlich können kapazitive Sensoren von einer einzelnen Taste bis zu einer großen Anzahl reichen, die in Form einer kapazitiven Erfassungsanordnung für eine Berührungserfassungsoberfläche gruppiert sind. Kapazitive Sensoranordnungen sind in heutigen Industrie- und Verbrauchermärkten allgegenwärtig. Sie sind in Fahrzeugen, Mobiltelefonen, GPS-Geräten, Set-Top-Boxen, Kameras, Computerbildschirmen, MP3-Playern, digitalen Tablets und dergleichen zu finden.
Es gibt zwei typische Arten von Kapazität, die bei der kapazitiven Erfassung allgemein verwendet werden: 1) Gegenkapazität, wobei die Kapazitätserfassungsschaltung eine Kapazität misst, die zwischen zwei mit der Kapazitätserfassungsschaltung gekoppelten Sensoren gebildet wird; und 2) Eigenkapazität, wobei die Kapazitätserfassungsschaltung eine Kapazität eines Sensors misst. Ein Berührungsfeld weist eine verteilte Kapazitätsbelastung von beiden Arten (1) und (2) auf und einige Berührungslösungen erfassen mit ihren verschiedenen Erfassungsmodi beide Kapazitäten entweder einzeln oder in Mischform.
Figurenliste
Die vorliegenden Ausführungsformen sind in den Figuren der begleitenden Zeichnungen beispielhaft und nicht begrenzend illustriert.

1 ist ein Blockdiagramm, das eine kapazitive Berührungsbildschirmanzeige gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustriert.
2 ist ein Blockdiagramm, das einen Berührungsbildschirm-Controller gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustriert.
3A-3B sind Diagramme, die eine Sensoranordnung während verschiedener Stufen einer Kurzschlusserkennung gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustrieren.
4 ist ein Diagramm, das einen Berührungsbildschirm-Controller gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustriert.
5 ist ein Diagramm, das eine Sensoranordnung während einer Kurzschlusserkennung gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustriert.
6 ist ein Diagramm, das Halbperiodendaten eines Empfangskanals während einer Kurzschlusserkennung gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustriert.
7 ist ein Blockdiagramm, das eine Berührungsbildschirmanzeige in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustriert.
8 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erkennen von Kurzschlüssen in einer Berührungsbildschirmanzeige in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
9 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erkennen von Kurzschlüssen in einer Berührungsbildschirmanzeige in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
10 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erkennen von Unterbrechungen in einer Berührungsbildschirmanzeige in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
11 illustriert eine Ausführungsform einer Kernarchitektur eines PSoC®(Programmable System-on-Chip)-Mikro-Controllers.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung werden zum Zwecke der Erläuterung zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Ausführungsformen bereitzustellen. Es wird für einen Fachmann jedoch offenkundig sein, dass die vorliegenden Ausführungsformen ohne diese spezifischen Details ausgeübt werden können. In anderen Fällen werden hinlänglich bekannte Schaltungen, Strukturen und Techniken nicht im Detail, sondern vielmehr in einem Blockdiagramm gezeigt, um ein unnötiges Verschleiern eines Verständnisses dieser Beschreibung zu vermeiden.
Eine Bezugnahme in der Beschreibung auf „eine Ausführungsform“ bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform eingeschlossen ist. Der Ausdruck „in einer Ausführungsform“, der sich an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung befindet, bezieht sich nicht notwendigerweise auf die gleiche Ausführungsform.
Kapazitive Sensoranordnungen sind in heutigen Industrie- und Verbrauchermärkten allgegenwärtig. Kapazitive Erfassungselemente können verwendet werden, um die Funktionalität von mechanischen Tasten, Reglern/Knöpfen und anderen ähnlichen mechanischen Benutzerschnittstellensteuerungen zu ersetzen. Kapazitive Erfassungsanordnungen sind jedoch anfällig für Fehler und Defekte. Beispielsweise können kapazitive Erfassungsanordnungen anfällig für Kurzschlüsse sein, wobei mehrere Sensoren entweder auf dem Feld selber oder an der Bondstelle der integrierten Schaltung, wo die Sensoren verwirklicht sind, kurzgeschlossen sind. Ein anderes Beispiel eines Fehlers ist eine „Unterbrechung“, womit eine defekte Verbindung zwischen Leiterbahnen eines Sensors gemeint ist. Da sich diese Fehler auf die Leistung der Berührungserfassungsanzeige auswirken können, ist die Erkennung solcher Fehler, insbesondere in Zusammenhang mit etwa Anzeigen in Kraftfahrzeugen, wichtig. Sensordiagnoseverfahren müssen während der Laufzeit des Anzeigemoduls ausgeführt werden können und dürfen, während sie laufen, das angezeigte Bild nicht stören.
Die Struktur eines Berührungserfassungsanzeigefelds kann eine Anzahl von Schichten umfassen, wie etwa ein Deckglas, ein Farbfilterglas, eine Isolierung, einen Farbfilter, einen oder mehrere Polarisatoren, eine Flüssigkristall(LCD)-Schicht, eine gemeinsame Schicht (VCOM), eine Schicht, in der ein Anzeigetreiber implementiert sein kann, und eine Schicht, in der ein Berührungsbildschirm-Controller implementiert sein kann. Es gibt zahlreiche Wege, ein Anzeigefeld zu verwirklichen. Beispielsweise befinden sich in einer On-Cell-Konfiguration beide der oberen (TX- & RX-)Erfassungsschichten über dem Farbfilterglassubstrat, jedoch unter dem oberen Polarisator. Die LCD-Schichten umfassen nicht die Funktionalität des Anzeigetreibers oder des Berührungsbildschirm-Controllers (kapazitive Erfassung) und deshalb sind für den Anzeigetreiber oder den Berührungsbildschirm-Controller dedizierte Schichten erforderlich. In einer hybriden In-Cell-Konfiguration umfasst die Struktur eine kapazitive Erfassungsschicht über dem Farbfilterglas und eine darunter. Die LCD-Schichten können die Funktionalität des Berührungsbildschirm-Controllers umfassen, aber für die Funktionalität des Anzeigetreibers ist immer noch eine separate Schicht erforderlich. In einer echten In-Cell-Konfiguration integriert die Struktur die Funktionalität des Berührungsbildschirm-Controllers und des Anzeigetreibers innerhalb der VCOM-Schicht und es sind keine zusätzlichen Schichten erforderlich.
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen sind darauf gerichtet, das Vorhandensein von Fehlern, wie etwa Kurzschlüssen und/oder Unterbrechungen, innerhalb eines berührungsempfindlichen Anzeigefelds zu erkennen. Das Anzeigefeld kann einen Berührungsbildschirm, der eine kapazitive Sensoranordnung beinhaltet, und einen Berührungsbildschirm-Controller, der mit dem Berührungsbildschirm betriebsfähig gekoppelt ist, umfassen. Die Sensoranordnung kann eine Vielzahl von kapazitiven Sensoren beinhalten und der Berührungsbildschirm-Controller kann in einer beliebigen passenden Konfiguration (z. B. echte In-Cell-, On-Cell-, hybride In-Cell-Konfiguration usw.) betriebsfähig mit der kapazitiven Sensoranordnung gekoppelt sein.
Hierin beschrieben sind Vorrichtungen, Verfahren und Systeme, die das Vorhandensein von Fehlern, wie etwa Kurzschlüssen und/oder Unterbrechungen, innerhalb eines berührungsempfindlichen Anzeigefelds erkennen. In einer Ausführungsform wird ein Berührungsbildschirm-Controller offenbart, wobei der Berührungsbildschirm-Controller Folgendes beinhaltet: einen oder mehrere Empfangskanäle, wobei jeder Empfangskanal konfiguriert ist, um eine entsprechende Gruppe von Sensoren einer Vielzahl von Sensoren abzutasten. Der Berührungsbildschirm-Controller beinhaltet ferner eine Vielzahl von Multiplexern, und jeder Multiplexer ist konfiguriert, um einen jeweiligen Sensor der Vielzahl von Sensoren selektiv mit einem entsprechenden Empfangskanal oder einer Referenzspannung zu koppeln. Der Berührungsbildschirm-Controller beinhaltet ferner eine Verarbeitungsvorrichtung, die für Folgendes konfiguriert ist: Erkennen eines oder mehrerer Kurzschlüsse unter Verwendung einer DC(Direct Current, Gleichstrom)-Stromerfassung sowie Erkennen einer oder mehrerer Unterbrechungen basierend auf einer AC(Alternating Current, Wechselstrom)-Stromerfassung von jedem des einen oder der mehreren Empfangskanäle.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform einer Berührungsbildschirmanzeige 100 illustriert. Die Berührungsbildschirmanzeige 100 kann einen Berührungsbildschirm 105 und einen Berührungsbildschirm-Controller 120 beinhalten. Der Berührungsbildschirm 105 kann ein Anzeigebildschirm zum Anzeigen von Bildern sein und kann eine Anzahl von Schichten, umfassend ein Deckglas, ein Farbfilterglas, einen Farbfilter, einen Polarisator, eine Flüssigkristall- und eine gemeinsame Schicht (VCOM), umfassen, in denen eine kapazitive Erfassungsanordnung 110 implementiert sein kann. In einigen Ausführungsformen kann der Berührungsbildschirm-Controller 120 in die VCOM-Schicht des Berührungsbildschirms 105 integriert sein und konfiguriert sein, um Kapazitäten von der kapazitiven Erfassungsanordnung 110 zu messen. Diese Konfiguration kann als „In-Cell“-Konfiguration bezeichnet werden, da die Funktionalität des Berührungsbildschirm-Controllers komplett auf der VCOM-Schicht implementiert ist, ohne dass zusätzliche Schichten benötigt werden. Der Berührungsbildschirm-Controller 120 kann die Funktionalität des Berührungsbildschirm-Controllers und des Anzeigetreibers auf einem Chip integrieren. Die Funktionalität des Berührungsbildschirm-Controllers kann sich auf das Erfassen einer Berührung durch ein leitfähiges Objekt oder das Erfassen dessen Nähe beziehen und die Funktionalität des Anzeigetreibers kann sich auf das Aktualisieren von Bildern, die auf dem Berührungsbildschirm 105 angezeigt werden, beziehen. In einigen Ausführungsformen kann der Berührungsbildschirm 105 (z. B. ein Touchscreen oder ein Touchpad) mit einer Host-Rechenvorrichtung 140 gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen ist die kapazitive Erfassungsanordnung 110 eine zweidimensionale Erfassungsanordnung, die den Berührungsbildschirm-Controller 120 verwendet, um Berührungen auf dem Berührungsbildschirm 105 zu erkennen.
In einigen Ausführungsformen umfasst die kapazitive Erfassungsanordnung 110 Elektroden 111(1)-111(L) (wobei L eine positive ganze Zahl ist), die als eine zweidimensionale Matrix (auch als XY-Matrix bezeichnet) angeordnet sind. Die kapazitive Erfassungsanordnung 110 ist über einen oder mehrere analoge Busse 115, die mehrere Signale transportieren, mit dem Berührungsbildschirm-Controller 120 gekoppelt. Die kapazitive Erfassungsanordnung 110 kann eine mehrdimensionale kapazitive Erfassungsanordnung sein, die als Zeilen und Spalten organisiert ist. In noch anderen Ausführungsformen ist die kapazitive Erfassungsanordnung 110 eine nicht transparente, kapazitive Erfassungsanordnung (z. B. ein PC-Touchpad). Die kapazitive Erfassungsanordnung 110 kann angeordnet sein, um ein flaches Oberflächenprofil aufzuweisen. Alternativ kann die kapazitive Erfassungsanordnung 110 Oberflächenprofile aufweisen, die nicht flach sind. Alternativ können andere Konfigurationen kapazitiver Erfassungsanordnungen verwendet werden. Beispielsweise kann die kapazitive Erfassungsanordnung 110 anstelle von vertikalen Spalten und horizontalen Zeilen eine sechseckige Ausgestaltung oder dergleichen aufweisen, wie es von einem durchschnittlichen Fachmann, der den Nutzen dieser Offenbarung genießt, anerkannt würde. In einer Ausführungsform kann die kapazitive Erfassungsanordnung 110 in einem ITO-Feld oder einem Berührungsbildschirmfeld eingeschlossen sein.
In einigen Ausführungsformen kann der Berührungsbildschirm-Controller 120 einen oder mehrere Empfangs(RX)-Kanäle 125(1)-125(N) umfassen, um die Ladung an den Elektroden 111 (hierin auch als „Sensoren“ bezeichnet) zu messen. Es gibt verschiedene Verfahren, um die Kapazität an der kapazitiven Erfassungsanordnung 110 zu messen, wie etwa die Eigenkapazitätserfassung und die Gegenkapazitätserfassung. Die RX-Kanäle 125 können eine beliebige passende Technik zum Messen der Kapazität verwenden. Beispielsweise können die RX-Kanäle 125 jeweils einen Relaxationsoszillator oder andere Mittel zum Messen der Kapazität und einen Zähler oder Timer zum Messen des Oszillatorausgangs umfassen. Alternativ können die RX-Kanäle 125 jeweils einen Operationsverstärker, einen Schalter und einen Integrationskondensator umfassen. Andere Kapazitätserfassungsverfahren, die Fachleuten bekannt sind, können auch benutzt werden. In einer Ausführungsform gehört der Berührungsbildschirm-Controller 120 zu der Cypress-PSoC®-Familie von Mikro-Controllern, die von Cypress Semiconductor™ Corporation in San Jose, Kalifornien, entwickelt wurde. Die RX-Kanäle 125 messen die Signale, die die Eigenkapazität der Elektroden 111(1)-111(L) darstellen. Der Berührungsbildschirm-Controller 120 umfasst auch eine Wandlerschaltung (nicht gezeigt), wie etwa einen Analog-Digital-Wandler (ADC, Analog-to-Digital Converter), der die gemessenen Signale in digitale Werte umwandelt. Der Berührungsbildschirm-Controller 120 kann ferner Softwarekomponenten umfassen, um den Zählwert (z. B. den Kapazitätswert) in eine Berührungserkennungsentscheidung (auch als einen Schaltererkennungsentscheidung bezeichnet) oder eine relative Größe umzuwandeln. Es sei angemerkt, dass es verschiedene bekannte Verfahren zum Messen von Kapazität gibt, wie etwa Stromversus-Spannung-Phasenverschiebungsmessung, Widerstand-Kondensator-Ladezeitsteuerung, kapazitiver Brückenteiler, Ladungstransfer, sukzessive Annäherung, Sigma-Delta-Modulatoren, Ladungsakkumulationsschaltungen, Feldeffekt, Gegenkapazität, Frequenzverschiebung oder andere Kapazitätsmessalgorithmen. Es sei jedoch angemerkt, dass in einigen Ausführungsformen anstelle des Evaluierens der Rohzählungen bezogen auf einen Schwellenwert der Berührungsbildschirm-Controller 120 andere Messungen evaluieren kann, um die Benutzerinteraktion zu bestimmen. Beispielsweise evaluiert in dem Berührungsbildschirm-Controller 120, der einen Sigma-Delta-Modulator aufweist, der Berührungsbildschirm-Controller 120 das Verhältnis der Pulsbreiten des Ausgangs (d. h. Dichtedomäne), anstatt zu evaluieren, ob sich die Rohzählungen über oder unter einem gewissen Schwellenwert befinden. Es sei angemerkt, dass die RX-Kanäle 125 eine Art von Erfassungskanal sein können, der für unterschiedliche Betriebsmodi konfiguriert werden kann. Beispielsweise sind die RX-Kanäle 125 in einem Eigenkapazitätsmodus als Erfassungskanäle zum Ansteuern und Erfassen einer Elektrode 111 konfiguriert, um eine Eigenkapazität der Elektrode bezogen auf Masse oder eine beliebige passende Referenzspannung zu messen. Obwohl Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Hinblick auf eine Eigenkapazitätserfassung diskutiert werden, können die RX-Kanäle 125 auch konfiguriert sein, um Erfassungskanäle für einen Gegenkapazitätsmodus zu sein, bei dem eine Gegenkapazität zwischen einer ersten Elektrode (RX) und einer zweiten Elektrode (TX) gemessen wird. Alternativ können die RX-Kanäle für einen Eigenkapazitäts- und Gegenkapazitätsmodus konfiguriert sein, bei dem Eigenkapazität und Gegenkapazität gleichzeitig oder sequentiell gemessen werden können.
Der Berührungsbildschirm-Controller 120 ist konfiguriert, um eine oder mehrere Berührungen auf dem Berührungsbildschirm 105 zu erkennen. Der Berührungsbildschirm-Controller 120 kann leitfähige Objekte, wie etwa Finger, einen passiven Stift, einen aktiven Stift oder eine Kombination daraus, erkennen. Wie hierin verwendet, kann das Erkennen eines leitfähigen Objekts das Erkennen der Nähe eines leitfähigen Objekts zu dem Berührungsbildschirm 105 oder des tatsächlichen physischen Kontakts zwischen dem leitfähigen Objekt und dem Berührungsbildschirm 105 bezeichnen. Der Berührungsbildschirm-Controller 120 kann Berührungsdaten an der kapazitiven Erfassungsanordnung 110 messen.
Die Sensoren 111 können Elektroden aus leitfähigem Material, wie etwa Kupfer, sein, während der Berührungsbildschirm 105 ein ITO-Feld ist. Die Sensoren 111 können konfigurierbar sein, um es dem Berührungsbildschirm-Controller 120 zu ermöglichen, Eigenkapazität, Gegenkapazität oder eine beliebige Kombination daraus zu messen. In einer anderen Ausführungsform sind die Berührungsdaten ein kapazitives 2D-Bild der kapazitiven Erfassungsanordnung 110. In einer Ausführungsform erhält der Berührungsbildschirm-Controller 120, wenn der Berührungsbildschirm-Controller 120 die Gegenkapazität der Berührungserfassungsvorrichtung (z. B. der kapazitiven Erfassungsanordnung 110) misst, ein kapazitives 2D-Bild der Berührungserfassungsvorrichtung und verarbeitet die Daten im Hinblick auf Spitzen und Positionsinformationen. In einer anderen Ausführungsform erhält der Berührungsbildschirm-Controller 120 einen Kapazitätsberührungssignaldatensatz, etwa von der Erfassungsanordnung 110, und eine Fingererkennungs-Firmware, die auf dem Berührungsbildschirm-Controller 120 ausgeführt wird, identifiziert Datensatzregionen, die Berührungen anzeigen, erkennt und verarbeitet Spitzen, berechnet die Koordinaten oder eine beliebige Kombination daraus. Die Firmware identifiziert die Spitzen unter Verwendung der hierin beschriebenen Ausführungsformen. Die Firmware kann eine genaue Koordinate für die resultierenden Spitzen berechnen. In einer Ausführungsform kann die Firmware die genauen Koordinaten für die resultierenden Spitzen unter Verwendung eines Korrelationsalgorithmus berechnen, welcher einen Korrelationskoeffizienten jedes möglichen Winkels berechnet und den Winkel, der den höchsten Korrelationskoeffizienten aufweist, als die Position der Berührung identifiziert. Die X/Y-Koordinaten der Spitze können die exakte Position der Berührung beschreiben, wie hierin genauer beschrieben. Alternativ können andere Koordinateninterpolationsalgorithmen verwendet werden, um die Koordinaten der resultierenden Spitzen zu bestimmen. Der Berührungsbildschirm-Controller 120 kann die genauen Koordinaten sowie andere Informationen an eine Host-Rechenvorrichtung (nicht gezeigt) melden.
In einer Ausführungsform können Operationen des Berührungsbildschirm-Controllers 120 in einer Onboard-Firmware implementiert sein. In anderen Ausführungsformen können sie in Hardware oder Software implementiert sein. Beispielsweise können die Operationen des Berührungsbildschirm-Controllers 120 in einem Speicher 135, der sich separat von dem Berührungsbildschirm-Controller 120 befindet (z. B. weil der Hochspannungs-Anzeigetreiberprozess nicht mit der bekannten Flash-Technologie kompatibel ist), als Anweisungen gespeichert sein, die der Berührungsbildschirm-Controller 120 ausführen kann, um seine Funktionen durchzuführen. Beispielsweise kann der Berührungsbildschirm-Controller 120 eine oder mehrere Verarbeitungsvorrichtungen 130 umfassen (zur einfacheren Illustration ist in 1 eine einzelne Verarbeitungsvorrichtung illustriert), um Anweisungen in dem Speicher 135 auszuführen, um die Funktionen durchzuführen. Die Verarbeitungsvorrichtung 130 kann Signale von den RX-Kanälen 125 empfangen und den Zustand der kapazitiven Erfassungsanordnung 110, etwa ob ein Objekt (z. B. ein Finger) auf oder in der Nähe der Erfassungsanordnung 110 erkannt wird, bestimmen
(z. B. das Vorhandensein des Objekt bestimmen), feststellen, wo sich das Objekt auf der Erfassungsanordnung befindet (z. B. den Ort des Objekts bestimmen), die Bewegung des Objekts verfolgen oder andere Informationen, die ein an dem Berührungssensor erkanntes Objekt betreffen, bestimmen. Die Verarbeitungsvorrichtung 130 kann eine beliebige passende zentrale Verarbeitungseinheit (CPU, Central Processing Unit) sein.
In einer anderen Ausführungsform kann der Berührungsbildschirm-Controller 120, anstatt die Operationen der Verarbeitungsvorrichtung 130 in dem Berührungsbildschirm-Controller 120 durchzuführen, die rohen Daten oder die teilweise verarbeiteten Daten an die Host-Rechenvorrichtung 140 senden. Die Host-Rechenvorrichtung 140 (nachfolgend als „der Host 140“ bezeichnet) kann eine Logik umfassen, die einige oder alle der Operationen der Verarbeitungsvorrichtung 130 durchführt. Operationen der Entscheidungslogik können in Firmware, Hardware, Software oder einer Kombination daraus implementiert sein. Der Host 140 kann eine High-Level-Anwendungsprogrammierschnittstelle (API, Application Programmable Interface) in Anwendungen umfassen, die Routinen an den empfangenen Daten durchführen, wie etwa das Kompensieren von Empfindlichkeitsdifferenzen, andere Kompensationsalgorithmen, Basislinien-Update-Routinen, Start- und/oder Initialisierungsroutinen, Interpolationsoperationen oder Skalierungsoperationen. Die im Hinblick auf die Verarbeitungsvorrichtung 130 beschriebenen Operationen können in der Logik, den Anwendungen oder in anderer Hardware, Software und/oder Firmware des Hosts 140 implementiert werden. Der Host 140 kann auch Hardware oder Software für nicht erfassende Aktionen umfassen, die verwendet werden können, um Daten zu verarbeiten und/oder Daten von dem Host zu empfangen bzw. an diesen zu übertragen. Beispielsweise können zusätzliche Komponenten implementiert sein, um neben der kapazitiven Erfassungsanordnung 110 mit dem Berührungsbildschirm-Controller 120 zu arbeiten (z. B. Tastatur, Keypad, Maus, Trackball, LEDs, Anzeigen oder andere periphere Vorrichtungen).
In einer Ausführungsform sind die Sensoren 111 in Zeilen bzw. Spalten konfiguriert. Es sei angemerkt, dass die Zeilen und Spalten der Sensoren 111 durch den Berührungsbildschirm-Controller 120 für Eigenkapazitätsmessungen als individuelle Elektroden konfiguriert sein können. Der Berührungsbildschirm-Controller 120 kann, z. B. über einen Multiplexer, die Elektroden 111 als RX-Elektroden zur Eigenkapazitätserfassung und eine oder mehrere Elektroden als Barriereelektroden konfigurieren. In einigen Ausführungsformen kann der Berührungsbildschirm-Controller 120 einige Elektroden 111 auch so konfigurieren, dass diese durch ein Abschirmsignal angesteuert werden.
In einigen Ausführungsformen kann der Berührungsbildschirm 105 mehrere Berührungsbildschirm-Controller 120 umfassen, die sich alle mit der kapazitiven Erfassungsanordnung 110 auf einem gemeinsamen Trägersubstrat befinden können, wie etwa beispielsweise einem Die-Substrat mit integrierter Schaltung (IC, Integrated Circuit) oder einem Multi-Chip-Modulsubstrat. In diesen Ausführungsformen kann ein erster Berührungsbildschirm-Controller 120 als ein Master-Controller fungieren und dazu dienen, gewisse Sensoren der kapazitiven Erfassungsanordnung 110 abzutasten, und die anderen Berührungsbildschirm-Controller 120X können als Slave-Controller fungieren, um die restlichen Sensoren der kapazitiven Erfassungsanordnung 110 abzutasten.
Beschreibungen des Berührungsbildschirm-Controllers 120 können generiert und zur Einbeziehung in eine integrierte Schaltung kompiliert werden. Beispielsweise kann unter Verwendung einer Hardwarebeschreibungssprache, wie etwa VHDL oder Verilog, ein Verhaltensebenencode generiert werden, der den Berührungsbildschirm-Controller 120 oder Anteile davon beschreibt, und auf einem durch eine Maschine zugänglichen Medium (z. B. CD-ROM, Festplatte, Diskette usw.) gespeichert werden. Ferner kann der Verhaltensebenencode in Registertransferebenencode („RTL‟-Code), eine Netzliste oder sogar ein Schaltungslayout kompiliert und auf einem durch eine Maschine zugänglichen Medium gespeichert werden. Der Verhaltensebenencode, der RTL-Code, die Netzliste und das Schaltungslayout können verschiedene Abstraktionsebenen zur Beschreibung des Berührungsbildschirm-Controllers 120 darstellen.
In einer Ausführungsform wird die Berührungsbildschirmanzeige 100 in einem Tablet-Computer verwendet. Alternativ kann die elektronische Vorrichtung in anderen Anwendungen verwendet werden, wie etwa einem Notebook-Computer, einem Mobilteil, einem Personal Data Assistant („PDA“), einer Tastatur, einem Fernseher, einer Fernsteuerung, einem Monitor, einer handgehaltenen Multimediavorrichtung, einem handgehaltenen (Audio- oder Video-) Player, einer handgehaltenen Gaming-Vorrichtung, einer Signatureingabevorrichtung für Point-of-Sale-Transaktionen, einem eBook-Reader, einem globalen Positionsbestimmungssystem („GPS“) oder einer Steuertafel. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen sind nicht auf Berührungsbildschirme oder Berührungssensor-Pads für Notebook-Implementierungen begrenzt, vielmehr können sie in anderen kapazitiven Erfassungsimplementierungen verwendet werden, beispielsweise kann die Erfassungsvorrichtung ein Berührungssensorschieber (nicht gezeigt) oder Berührungssensortasten (z. B. Kapazitätserfassungstasten) sein. In einer Ausführungsform umfassen diese Erfassungsvorrichtungen einen oder mehrere kapazitive Sensoren oder andere Arten von Kapazitätserfassungsschaltkreisen. Die hierin beschriebenen Operationen sind nicht auf Notebook-Zeigeroperationen begrenzt, vielmehr können sie andere Operationen wie etwa Beleuchtungssteuerung (Dimmer), Lautstärkesteuerung, Steuerung grafischer Equalizer, Geschwindigkeitssteuerung oder andere Steuerungsoperationen, bei denen graduelle oder diskrete Anpassungen erforderlich sind, umfassen. Es sei ebenfalls angemerkt, dass diese Ausführungsformen kapazitiver Erfassungsimplementierungen in Verbindung mit nichtkapazitiven Erfassungselementen verwendet werden können, umfassend, jedoch nicht begrenzt auf, Auswahltasten, Schieber (z. B. Anzeigehelligkeit und -kontrast), Scroll-Räder, Multimedia-Steuerung (z. B. Lautstärke, Spurvorschub usw.), Handschrifterkennung und Betätigung eines numerischen Keypads.
Wie im Hinblick auf die 2-9 genauer diskutiert, kann der Berührungsbildschirm-Controller 120 die Möglichkeit bereitstellen, Fehler verschiedener Arten während der Laufzeit der Berührungsbildschirmanzeige 100 zu erkennen. Ein Beispiel eines Fehlers kann ein „Kurzschluss“ sein, wobei mehr als 2 Sensoren entweder auf dem Feld selber oder an der Bondstelle der integrierten Schaltung, wo die Sensoren verwirklicht sind, kurzgeschlossen sind. Ein anderes Beispiel eines Fehlers ist eine „Unterbrechung“, womit eine defekte Verbindung zwischen Leiterbahnen eines Sensors gemeint ist. Unterbrechungen können an vielen verschiedenen Orten, sowohl auf dem Pad der IC als auch auf dem Anzeigefeld selber, auftreten. Die bereitgestellte Fehlererkennung kann während des Betriebs der Anzeige betriebsfähig sein und kann Verzerrungen oder Störungen der Anzeige des Bildes während des Betriebs nicht verhindern. Wie hierin verwendet, kann eine „Abtastung“ einer Elektrode oder eines Sensors einen RX-Kanal bezeichnen, der den Sensor (in einem Eigenkapazitätsmodus) ansteuert, um eine Kapazität des Sensors bezogen auf Masse oder eine beliebige passende Referenzspannung zu messen. Zusätzlich kann eine
„Berührungsabtastung“ einer Sensoranordnung das Erhalten von Kapazitätsmessungen (z. B. das „Abtasten“) von jedem Sensor in der Anordnung bezeichnen, um das Vorhandensein oder die Nähe eines leitfähigen Objekts zu erkennen. Somit kann eine Berührungsabtastung einer Sensoranordnung mehrere Abtastungen der verschiedenen Elektroden oder Sensoren, aus denen die sensorische Anordnung besteht, umfassen.
2 illustriert einen TTDI-Controller (TTDI = Touch and Display Driver Integration, Berührungs- und Anzeigetreiberintegration) 200 (nachfolgend als „Berührungsbildschirm-Controller 200“ bezeichnet), der, wie gezeigt, eine spezielle Multiplexer-Struktur verwendet. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann eine detailliertere Darstellung des in 1 illustrierten Berührungsbildschirm-Controllers 120 sein. Jeder RX-Kanal 201 kann M unterschiedliche Sensoren adressieren (z. B. mit ihnen verbunden werden) (wobei M Sensoren eine Sensorgruppe bilden), sodass jeder RX-Kanal 201 eine entsprechende Sensorgruppe adressieren kann. Es kann N RX-Kanäle 201 geben, wodurch N-Sensorgruppen gebildet werden, sodass das Verhältnis von RX-Kanälen zu der Anzahl aller Sensoren N : L = 1 : M (z. B. 1 : 6) beträgt. Der Generator 202 der gemeinsamen Schicht (VCOM) steuert die Sensoren 205 während eines Anzeigeaktualisierungsintervalls an, indem er von Zeitrahmen zu Zeitrahmen einen DC-Pegel generiert. Der Abschirmgenerator 203 kann ein programmierbarer Generator arbiträrer Wellenformen sein. Während eines Zeitfensters für kapazitive Erfassung kann der Abschirmgenerator 203 eine Kopie der Wellenform (als Kompensationssignal bezeichnet) der durch die RX-Kanäle 201 angesteuerten Sensoren 205 auf Gateleitungen und Datenleitungen der Anzeige und auf nicht verwendete Sensoren 205 anwenden. Insbesondere kann sich der Abschirmgenerator 203 an die Phase und Amplitude der durch die RX-Kanäle 201 produzierten Wellenform anpassen, sodass die von jedem RX-Kanal 201 gesehene Kapazität minimiert wird. Andernfalls bildet sich eine parasitäre Kopplung zwischen jedem RX-Kanal 201, den nicht verwendeten Sensoren 205, den Gateleitungen und den Datenleitungen der Anzeige. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann auch einen Speicher 207, der Anweisungen zum Durchführen der unten beschriebenen Abtastungsverfahren beinhaltet, und eine Verarbeitungsvorrichtung 206 zum Ausführen der Anweisungen umfassen. In einigen Ausführungsformen können die Anweisungen zum Durchführen der unten beschriebenen Abtastungsverfahren als Firmware innerhalb der Verarbeitungsvorrichtung 206 implementiert sein. In anderen Ausführungsformen kann sich der Speicher 207 auf einer separaten Vorrichtung befinden und mit der Verarbeitungsvorrichtung 206 kommunikativ gekoppelt sein. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann auch Komponenten wie etwa Analog-Digital-Wandler (ADCs) umfassen, die in 2 zur einfacheren Illustration weggelassen wurden.
Jeder Multiplexer 204 kann einen jeweiligen Sensor 205 mit einem RX-Kanal 201 koppeln, welcher der Sensorgruppe entspricht, zu der der jeweilige Sensor 205 gehört. Insbesondere kann jeder Multiplexer 204 einen Sensor 205 simultan mit einem entsprechenden RX-Kanal 201, dem VCOM-Generator 202 und dem Abschirmgenerator 203 oder aber mit Masse (MASSE) selektiv koppeln. In einigen Ausführungsformen kann jeder Multiplexer 204 einen Sensor 205 simultan mit einem entsprechenden RX-Kanal 201, dem VCOM-Generator 202 und dem Abschirmgenerator 203 oder aber mit einer programmierbaren DC-Quelle (z. B. dem Abschirmgenerator 203) selektiv koppeln. Auf diese Weise kann jeder RX-Kanal 201 sequentiell mit jedem Sensor 205 in der Sensorgruppe des RX-Kanals 201 gekoppelt werden und diesen abtasten. Nachfolgend werden die RX-Kanäle 201 durch den Index i = [1; N] adressiert. Nachfolgend werden die Multiplexer 204 und die Sensoren 205 durch zwei Indizes (i, j) adressiert, wobei der erste Index, i, den RX-Kanalindex definiert, mit dem der entsprechende Multiplexer und Sensor verbunden werden kann (i = [1; N]), und wobei der zweite Index, j, den Sensorindex innerhalb der i-ten Sensorgruppe definiert, zu der der Multiplexer und der Sensor gehören (j = [1; M]). Wenn der RX-Kanal 201(1) über den Multiplexer 204(1,1) mit dem Sensor 205(1,1) gekoppelt ist, können die Multiplexer 204(1,2)-204(1,M) die Sensoren 205(1,2)-205(1,M) mit MASSE (oder einer programmierbaren DC-Quelle) koppeln. Gleichermaßen können, wenn der RX-Kanal 201(1) über den Multiplexer 204(1,2) mit dem Sensor 205(1,2) gekoppelt ist, andere Multiplexer 204(1,1)-204(1,M), mit Ausnahme von 204(1,2), andere Sensoren 205(1,1)-205(1,M), mit Ausnahme von 205(1,2), mit MASSE oder einer programmierbaren DC-Quelle koppeln. Sowohl die MASSE als auch eine programmierbare DC-Quelle können als Beispiele eine Referenzspannung bezeichnet werden.
In einigen Ausführungsformen kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 eine Kurzschlusserkennung durchführen, indem er eine DC-Stromerfassung zwischen einem mit einem RX-Kanal verbundenen Sensor und geerdeten Sensoren verwendet. Ein Kurzschluss kreiert einen Strompfad von einem aktivierten RX-Kanal zu MASSE, was sich auf das ADC-Umwandlungsergebnis auswirkt. Bei der älteren On-Cell-Kurzschlusstesttechnologie ist eine Abtastung pro Sensor erforderlich (wobei die restlichen Sensoren geerdet sind). Bei Verwendung der älteren Technik benötigt ein Kurzschlusstest, wenn ein In-Cell-Feld aus 960 Sensoren besteht, somit 960 Abtastungen.
3A illustriert eine erste Stufe des DC-Stromerfassungsverfahrens, wobei der Berührungsbildschirm-Controller 200 Kurzschlüsse innerhalb von Sensorgruppen in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erkennen kann. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann M Abtastungssätze durchführen, wobei jeder der M Abtastungssätze alle RX-Kanäle 201 parallel verwendet (abtastet). Während jedes der M Abtastungssätze ist zum Zeitpunkt der Abtastung nur ein Sensor 205 in jeder Sensorgruppe mit dem entsprechenden RX-Kanal 201 verbunden (in 3A durch die dunkel hinterlegten Sensoren 205 angegeben). Beispielsweise kann in der Sensorgruppe 1 der Sensor 205(1,1) durch den entsprechenden Multiplexer 204(1,1) mit dem RX-Kanal 201(1) verbunden sein. Die nicht verwendeten Sensoren 205(1,2)-205(1,M) (in 3A durch die nicht dunkel hinterlegten Sensoren 205 angegeben) sind über ihren jeweiligen Multiplexer 204 mit MASSE verbunden. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann eine DC-Abtastung durchführen, sodass keine AC-Erregung an den verbundenen Sensor 205(1,1) angelegt sein kann. Der verbundene Sensor 205(1,1) weist ein gewisses Potenzial auf, das sich von MASSE (oder einem programmierbaren DC-Pegel) der nicht verwendeten Sensoren 205(1,2)-205(1,M) unterscheidet, und diese Spannungsdifferenz bildet einen Stromdurchlass, der einen Leckstrom bildet, der erkannt werden kann. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann die restlichen M Abtastungssätze auf ähnliche Art und Weise durchführen, indem er jedes Mal jeden RX-Kanal 201 sequentiell mit einem unterschiedlichen Sensor 205 seiner Gruppe verbindet. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann jeden der M Abtastungssätze auf diese Weise durchführen und dann die ADC-Ablesewerte prüfen, um zu bestimmen, ob sie sich innerhalb eines Fertigungstoleranzbereichs befinden. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann ein Fehlschlagen des Tests melden, wenn die gemessenen Daten die Grenzen des Fertigungstoleranzbereichs überschreiten.
3B illustriert die zweite Stufe des DC-Stromerfassungsverfahrens, wobei der Berührungsbildschirm-Controller 200 Kurzschlüsse zwischen Sensorgruppen erkennen kann. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann N Abtastungen sequentiell durchführen, wobei bei jeder Abtastung ein einzelner Kanal 201 mit allen Sensoren 205 in der entsprechenden Sensorgruppe verbunden ist. Beispielsweise kann in einer ersten Abtastung der RX-Kanal 201(1) mit den Sensoren 205(1,1)-205(1,M) verbunden sein und die nicht verwendeten Sensoren (z. B. die Sensoren 205 an einem beliebigen anderen RX-Kanal 201(2)-201(N)) sind mit MASSE (oder einer programmierbaren DC-Quelle) verbunden. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann jede der N Abtastungen auf diese Weise durchführen und dann die ADC-Ablesewerte prüfen, um zu bestimmen, ob sie sich innerhalb eines Fertigungstoleranzbereichs befinden. Die FW meldet ein Fehlschlagen des Tests, wenn die Messdaten die Grenzen des Fertigungstoleranzbereichs überschreiten.
Wie zu sehen ist, kann die Anzahl der erforderlichen Abtastungen bei einem In-Cell-Feld mit 960 Sensoren und einem Berührungsbildschirm-Controller 200, der 160 RX-Kanäle (N = 160) und ein MUX-Verhältnis von 1 : 6 (M = 6) aufweist, mit
M + N = 6 + 160 = 166 angegeben werden. Deshalb kann die Testzeit verglichen mit der älteren Testtechnik, die M x N = 6 x 160 = 960 Abtastungen erfordert, um das -M-fache reduziert werden.
In einigen Ausführungsformen kann der Berührungsbildschirm-Controller 200, falls das Erden nicht verwendeter Sensoren das angezeigte Bild beeinträchtigt, nicht verwendete Sensoren (und alle anderen Knoten, die eine durch die RX-Kanäle 201 gesehene parasitäre Kapazität definieren) mit einer programmierbaren konstanten Spannung, die durch den Abschirmgenerator 203 produziert wird, ansteuern, anstatt sie zu erden. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann das Kompensationssignal des Abschirmgenerators 203 modulieren, sodass die Differenz der Ablesewerte zwischen normalen Sensoren und einem defekten Sensor erkennbar ist und algorithmisch bestimmt werden kann. In einigen Ausführungsformen kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 eine Zwischenspannung nahe der Berührungsabtastungs-Referenzspannung für das Kompensationssignal verwenden.
Wie zu sehen ist, erfordert die Verwendung der DC-Stromerfassung für Kurzschlusstests und -diagnostik zwar keine zusätzliche Hardware, kann aber nicht als Teil einer standardmäßigen Berührungsabtastung durchgeführt werden und erfordert eine separate Diagnoseabtastung.
Das zweite Verfahren zum Testen auf Kurzschlüsse benutzt individuelle DC-Offset-Spannungen (programmierbar oder konstant) für jeden Erfassungskanal. Die Verwendung individueller DC-Offset-Spannungen ermöglicht es, dass eine Kurzschlussdiagnose parallel zu einer Abtastung durchgeführt wird. 4 illustriert den Berührungsbildschirm-Controller 200 aus 2 und illustriert insbesondere die RX-Kanäle 201 aus 2 mit Offset-Spannungsquellen zum Kurzschlusstesten. Wie in 4 zu sehen ist, sind die Offset-Spannungsquellen an jedem RX-Kanal unterschiedlich (z. B. Voff1 # Voff2 # Voff3 # Voff4), und somit weist die an jedem RX-Kanal 201 gesehene gemessene Wellenform eine unterschiedliche DC-Komponente auf, obwohl das Ansteuerungssignal jedes RX-Kanals 201 gleich ist. Somit wird der DC-Offset an jedem RX-Kanal individualisiert. Die Leckwiderstandswerte (oder Kurzschlüsse) zwischen individuellen Sensoren verursachen DC-Ströme zwischen Sensoren, die mit verschiedenen Offset-Spannungserfassungskanälen verbunden sind, und/oder verursachen DC-Ströme zwischen einem Sensor 205, der mit einem Offset-Spannungskanal verbunden ist, und einem Sensor 205, der mit dem Abschirmgenerator 203 verbunden ist. Dieser DC-Strom verursacht ein Ungleichgewicht bei den Halbperiodendaten (in 6 illustriert) und Kurzschlüsse können erkannt werden, indem der Wert des Halbperiodenungleichgewichts berechnet wird. Die Berührungsantwort hat keine Auswirkung auf das Datenungleichgewicht (im Idealfall). Es sei angemerkt, dass die DC-Offset-Werte für jeden RX-Kanal 201 klein genug sein sollten, um jegliche Auswirkung auf ein angezeigtes Bild zu vermeiden.
5 illustriert eine Kurzschlusstestsequenz, die individuelle Offset-Spannungen für jeden RX-Kanal 201 verwendet. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann eine Berührungsabtastung der Sensoren 205 initiieren (z. B. um deren Kapazitätswerte zu erkennen). Insbesondere kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 einen ersten Abtastungssatz initiieren, bei dem ein erster Sensor (der entsprechenden Sensorgruppe) jedes verfügbaren RX-Kanals 201 parallel abgetastet wird (die in jeder Abtastung abgetasteten Sensoren sind dunkel hinterlegt; unterschiedliche Hinterlegungsfarben und -muster stellen unterschiedliche Offset-Spannungen von RX-Kanälen dar), während die restlichen Sensoren abgeschirmt werden. Während dieses ersten Abtastungssatzes kann jeder RX-Kanal 201 während der Erregung Samples produzieren. Jeder RX-Kanal 201 produziert für jede Erregungshalbperiode ein Sample (wie in 6 gezeigt). Wie in 6 zu sehen ist, können Halbperioden abwechselnd ungerade und gerade sein. Erneut bezugnehmend auf 5 kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 anschließend einen zweiten Abtastungssatz durchführen, bei dem ein zweiter Sensor jedes verfügbaren RX-Kanals 201 parallel abgetastet wird, während die restlichen Sensoren abgeschirmt werden. Wieder kann jeder RX-Kanal 201 für jede Erregungshalbperiode ein Sample produzieren. Auf diese Weise kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 M Abtastungssätze iterativ durchführen, wobei M die Anzahl von Sensoren in einer Sensorgruppe ist.
Wenn die Berührungsinformationen für einen Sensor 205 während der Abtastung akkumuliert werden, werden die Größen gerader und ungerader Samples (Halbperioden) summiert und addiert. Die Zählungen von Berührungsantworten für eine Abtastung eines bestimmten Sensors an einem RX-Kanal 201 werden somit wie folgt berechnet: $T_{DATEN} = \sum N_{GERADE} + \sum N_{UNGERADE}$
Das Erkennen eines Kurzschlusses basiert auf dem DC-Leckstrom, der als die Differenz zwischen geraden und ungeraden Sample-Größen angegeben wird. Deshalb wird der DC-Leckstrom für eine Abtastung eines bestimmten Sensors an einem RX-Kanal 201 wie folgt berechnet: ${DC}_{DATEN} = \sum N_{GERADE} - \sum N_{UNGERADE}$
6 illustriert Graphen 600 der Halbperiodendaten für die RX-Kanäle 201(1) und 201(2) (die unterschiedliche Spannungs-Offsets aufweisen) für 3 unterschiedliche Situationen (kein Kurzschluss, Kanal-zu-Kanal-Sensorkurzschluss und Kanal-zu-Abschirmung-Sensorkurzschluss). In 5 können die dunkel hinterlegten Sensoren Sensoren angeben, die während der Abtastung nicht abgeschirmt werden (z. B. mit ihrem jeweiligen RX-Kanal 201 verbunden sind und durch das Ansteuerungssignal erregt werden), während nicht dunkel hinterlegte Sensoren diejenigen sind, die während der Abtastung abgeschirmt werden. In einem Idealfall (z. B. keine Kurzschlüsse) können Zählungen von Halbperiodendaten für beide RX-Kanäle 201(1) und 201(2) symmetrisch sein, wie durch den Graphen „Keine Kurzschlüsse“ gezeigt. Wie hierin verwendet, können Halbperiodendaten eines RX-Kanals 201 symmetrisch sein, wenn die ungeraden und geraden Samples innerhalb eines vordefinierten Abweichungsgrads eine ähnliche Größe aufweisen. Wie in dem Graphen „Kein Kurzschlüsse“ zu sehen ist, sind die Samples für die ungeraden und geraden Halbperioden (die Halbperiodendaten) für beide RX-Kanäle 201(1) und 201(2) symmetrisch.
Im Gegensatz dazu zeigt der Graph „Kanal-zu-Kanal“, dass die Halbperiodendaten für die beiden RX-Kanäle 201(1) und 201(2) unsymmetrisch sind, was einen Kanal-zu-Kanal-Sensorkurzschluss angibt (angegeben durch den in 6 gezeigten Leckwiderstandswert (R_L)). Diese Asymmetrie kann durch die Differenz der DC-Komponenten des Ansteuerungssignals für jeden der RX-Kanäle 201(1) und 201(2) verursacht werden. Wie oben diskutiert, kann der Berührungsbildschirm-Controller 120 die Differenz zwischen den Halbperiodendaten einer beliebigen passenden Anzahl von aufeinanderfolgenden Samples für den RX-Kanal 201(1) mit einem vordefinierten Abweichungsschwellenwert vergleichen und, falls die Differenz über dem Schwellenwert liegt, bestimmen, dass ein Kanal-zu-Kanal-Sensorkurzschluss erkannt wurde (falls der RX-Kanal 201(2) auch asymmetrische Halbperiodendaten aufweist).
Der Graph „Kanal-zu-Abschirmung“ gibt Halbperiodendaten der RX-Kanäle 201(1) und 201(2) an, wenn es zwischen einem nicht abgeschirmten Sensor (der mit dem RX-Kanal 201(1) verbunden ist) und einem abgeschirmten Sensor einen Kurzschluss gibt (angegeben durch den in 6 gezeigten Leckwiderstandswert (R_L). Alle abgeschirmten Sensoren werden durch die gleiche Wellenform angesteuert, die verglichen mit den Wellenformen der Sensoren, die durch die RX-Kanäle angesteuert werden, die gleiche AC-Komponente und eine unterschiedliche DC-Komponente (durch Offset-Spannungsquellen kreiert) aufweist. Dies kann die Asymmetrie der Halbperiodendaten, wie in dem Graphen „Kanal-zu-Abschirmung“ gezeigt, verursachen. Wie in dem Graphen „Kanal-zu-Abschirmung“ zu sehen ist, sind die Halbperiodendaten für den RX-Kanal 201(1) asymmetrisch, während die Halbperiodendaten für den RX-Kanal 201(2) symmetrisch sind. Dies gibt einen Kurzschluss zwischen einem nicht abgeschirmten Sensor, der durch den RX-Kanal 201(1) angesteuert wird, und einem abgeschirmten Sensor an (z. B. einem Sensor, der abgetastet wird, und einem, der nicht abgetastet wird). Durch den RX-Kanal 201(2) produzierte symmetrische Halbperiodendaten geben an, dass der durch den RX-Kanal 201(2) angesteuerte Sensor weder mit einem abgeschirmten Sensor noch mit einem nicht abgeschirmten Sensor kurzgeschlossen ist.
In einigen Ausführungsformen kann die Verwendung von individuellen DC-Offset-Spannungen für Kurzschlusstests und -diagnostik mit korreliertem Doppel-Sampling kombiniert werden. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann dazu dienen, die DC-Offsets für jeden RX-Kanal 201 EIN und AUS zu schalten. Auf diese Weise kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 das Halbperiodendatenungleichgewicht jedes Sensors zweimal berechnen, einmal, wenn der DC-Offset EIN geschaltet ist, und einmal, wenn der DC-Offset AUS geschaltet ist. Beispielsweise kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 mit Bezug auf 4 zuerst einen ersten Sensor jedes verfügbaren RX-Kanals 201 parallel abtasten, während die restlichen Sensoren abgeschirmt werden. Während dieser ersten Abtastung kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 jedoch eine erste Abtastung eines ersten Sensors 205(1,1) durchführen, wobei der DC-Offset (Voff1) umgangen wird, und das Ungleichgewicht bei den Halbperiodendaten für den RX-Kanal 201(1) berechnen. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann dann eine zweite Abtastung des ersten Sensors 205(1,1) durchführen, wobei Voff1 aktiv ist, und das Ungleichgewicht bei den Halbperiodendaten für den RX-Kanal 201(1) erneut berechnen. Dann kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 die Differenz zwischen den Ungleichgewichtswerten, wenn Voff1 aktiv ist und wenn Voff1 umgangen wird, bestimmen. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 führt dieses Abtastungsverfahren für einen ersten Sensor jedes verfügbaren RX-Kanals 201 parallel durch. Falls die Größe der Differenz der Ungleichgewichtswerte für beliebige der Sensoren größer als ein vordefinierter Schwellenwert ist, dann kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 bestimmen, dass diese Sensoren einen Kurzschluss erleiden. Dann führt der Berührungsbildschirm-Controller 200 dieses Abtastungsverfahren für einen zweiten Sensor jedes verfügbaren RX-Kanals 201 parallel durch, bis M Abtastungen durchgeführt worden sind (d. h. bis jeder Sensor auf diese Weise abgetastet wurde). Die Ungleichgewichtsänderung kann der Leckerkennung entsprechen.
Dieses Konzept ermöglicht es, ein internes Datenungleichgewicht von RX-Kanälen, z. B. aufgrund nicht übereinstimmender positiver/negativer IDAC-Ströme, Dämpfungsgliedmängeln usw., aufzuheben. Insbesondere sind während des tatsächlichen Betriebs die geraden/ungeraden Samples von Halbperiodendaten für einen RX-Erfassungskanal nicht ideal symmetrisch, auch wenn es keine kurzgeschlossenen Sensoren gibt. Aufgrund von Fertigungsvarianzen (wie etwa einer schlechten Abstimmung von pos./neg. iDAC-Quellen zur Basislinienkompensation, einer schlechten Abstimmung einer Dämpfungsgliedverstärkung für pos./neg. Stromrichtungen und/oder einer schlechten Abstimmung von pos./neg. iDAC-Quellen zum Ladungsausgleich usw.) können sich eine RX-Kanalverstärkung und/oder ein RX-Kanal-Offset für positive und negative Polaritäten eines Eingangserfassungsstroms unterscheiden. Dies verursacht eine inhärente Sample-Asymmetrie (ein internes Datenungleichgewicht). Obwohl Kalibrierungsprozeduren existieren, um ein internes Ungleichgewicht zu minimieren, verbleibt immer noch ein gewisser begrenzter Wert. Dieser Ungleichgewichtsrestwert kann durch die Diagnose-FW (den Berührungsbildschirm-Controller 200) wie ein falscher Kurzschluss behandelt werden. Durch die Verwendung der Technik des korrelierten Doppel-Samplings (Vornehmen von zwei Ablesungen mit Voff1 AUS und EIN und Ermitteln der Differenz) wird der interne Datenungleichgewichtswert jedoch aus den Messungen entfernt. Deshalb verbleiben nur die durch den Kurzschluss produzierten Ungleichgewichtsdaten in den Differenzzählungen:

(1) Voff1 ist AUS. Hier enthalten ADC-Samples Informationen über das interne Ungleichgewicht.
(2) Voff1 ist EIN. Hier enthalten ADC-Samples Daten über das interne Ungleichgewicht + das durch einen Kurzschluss verursachte Ungleichgewicht.

Wie zu sehen ist, ermöglicht es die Verwendung von individuellen DC-Offset-Spannungen für Kurzschlusstests und -diagnostik, dass die Kurzschlusstests simultan zu einer Berührungsabtastung durchgeführt werden (z. B. als Teil der Berührungsabtastung), und es ist keine separate Diagnoseabtastung erforderlich. Es ist jedoch zusätzliche Hardware in Form von programmierbaren DC-Offset-Quellen für jeden RX-Kanal 201 erforderlich, um individualisierte DC-Offset-Spannungen für jeden RX-Kanal 201 zu implementieren.
Der Berührungsbildschirm-Controller 200 aus 2 kann auch verwendet werden, um Unterbrechungen innerhalb der Sensoren 205 zu erkennen. Beim Testen auf Unterbrechungen kann der Berührungsbildschirm-Controller eine AC-Stromerfassung benutzen. Das Vorhandensein einer Unterbrechung kann die durch den erfassenden RX-Kanal 201 gesehene Basislinienkapazität ändern und somit das ADC-Umwandlungsergebnis ändern. Das Testen auf und die Erkennung von Unterbrechungen kann während der Fertigung und während des Betriebs durchgeführt werden. Bei On-Cell-Feldern wird die Kombination aus Eigenkapazitäts- und Gegenkapazitätsabtastungen (Cp/Cm) verwendet, um Unterbrechungen zu erkennen. ADC-Ablesewerte im Eigenkapazitätserfassungsmodus für Elektroden mit defekter Verbindung können sich maßgeblich von den typischen Fertigungstoleranzgrenzen unterscheiden und/oder ADC-Ablesewerte im Gegenkapazitätserfassungsmodus für durch defekte Elektroden gebildete Schnittpunkte können sich maßgeblich von den typischen Fertigungstoleranzgrenzen unterscheiden. Bei In-Cell-Feldern kann eine Erkennung von Unterbrechungen während eines optischen LCD-Tests während der Fertigung durchgeführt werden. Während eines solchen Fertigungstests können Floating-VCOM-Sensoren mit einer defekten Verbindung zu dem Berührungsbildschirm-Controller 200 eine Verzerrung eines Testbildmusters verursachen.
Während des Betriebs von In-Cell-Feldern kann das Testen auf und die Erkennung von Unterbrechungen mit kapazitiver Erfassung vorgenommen werden. Während einer Abtastung der Sensoren 111 (z. B. während eines Zeitfensters für eine kapazitive Erfassung) kann der Abschirmgenerator 203 jedoch ein Kompensationssignal (z. B. eine Kopie der Wellenform der durch die RX-Kanäle 201 angesteuerten Sensoren 205) an die Gateleitungen und Datenleitungen der Anzeige anlegen (siehe 7). Mit dieser während der Laufzeit aktiven Abschirmtechnik wird die Basislinienkapazität aus den ADC-Ablesewerten entfernt, was wiederum mögliche Unterbrechungen ausblendet, die sich innerhalb eines akzeptablen Ungleichmäßigkeitsbereichs des Felds befinden. Infolgedessen muss die Basislinienkapazität wiederhergestellt werden, um das System für Unterbrechungen empfindlich zu machen. 7 illustriert das Berührungsbildschirmfeld 105 (als ein echtes In-Cell-Feld) mit Gate- und Daten(Quellen)-TFT-Leitungen, die durch den Berührungsbildschirm-Controller 200 angesteuert werden. Die Basislinienwiederherstellung (vollständig oder teilweise) kann während der Laufzeit des Berührungsbildschirmfelds 105 auf die folgenden Weisen vollbracht werden:

• Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann die Amplitude des Kompensationssignals, das an die Gate- und/oder Daten-TFT-Leitungen angelegt wird, ändern (7). Ziel ist es, dass sich die Amplitude der Wellenform des Kompensationssignals von der Amplitude der durch die RX-Kanäle 201 produzierten Wellenform unterscheidet.
• Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann die Phase des an die Gate- und/oder Daten-TFT-Leitungen angelegten Kompensationssignals so ändern, dass sich die Phase der Wellenform des Kompensationssignals von der Phase der durch die RX-Kanäle 201 produzierten Wellenform unterscheidet.
• Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann sowohl die Amplitude als auch die Phase des an die Gate- und/oder Daten-TFT-Leitungen angelegten Abschirmsignals ändern.
• Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann bei den Sensor- und Gateleitungen das gleiche normale Kompensationssignal aufrechterhalten und das Kompensationssignal nur an den Daten-TFT-Leitungen ändern/modulieren. Gateleitungen öffnen die TFT-Struktur und können die Ladung an einem Speicherungskondensator eines individuellen TFT-Pixels ändern. Während der Wiederherstellung der Basislinienkapazität ist es wichtig, keinerlei Verzerrung in das angezeigte Bild einzubringen. Dadurch, dass das Kompensationssignal der Gate- und Sensorleitungen nicht geändert wird, kann die Integrität des angezeigten Bilds aufrechterhalten werden.

Nach der Wiederherstellung der Basislinienkapazität (Cp) kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 verifizieren, ob sich die ADC-Ablesewerte innerhalb normaler Betriebsbereichsgrenzen befinden. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 meldet ein Fehlschlagen des Tests, wenn die gemessenen Daten die Betriebsbereichsgrenzen überschreiten. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann Referenzdaten von einem Feld, das bekanntermaßen frei von Unterbrechungen/Kurzschlüssen ist, verwenden, um zu Vergleichszwecken Grenzen für den Betriebsbereich zu setzen.
8 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 800 zum Erkennen von Kurzschlüssen in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren 800 kann durch eine Verarbeitungslogik durchgeführt werden, die Hardware (z. B. Schaltkreise, eine dedizierte Logik, eine programmierbare Logik, einen Prozessor, eine Verarbeitungsvorrichtung, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), ein System-on-Chip (SoC) usw.), Software (z. B. Anweisungen, die auf einer Verarbeitungsvorrichtung laufen/ausgeführt werden), Firmware (z. B. Mikrocode) oder eine Kombination daraus beinhalten kann. Beispielsweise kann das Verfahren 800 durch den Berührungsbildschirm-Controller 200 durchgeführt werden, der eine Kurzschlusserkennungs-Firmware ausführt.
Bezugnehmend auch auf die 2, 3A und 3B kann der Berührungsbildschirm-Controller in Block 805 für eine DC-Stromerfassung konfiguriert werden. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann M Abtastungssätze durchführen, wobei jeder der M Abtastungssätze alle RX-Kanäle 201 parallel verwendet (abtastet). Während jedes der M Abtastungssätze ist zum Zeitpunkt der Abtastung nur ein Sensor 205 in jeder Sensorgruppe mit dem entsprechenden RX-Kanal 201 verbunden (in 3A durch die dunkel hinterlegten Sensoren 205 angegeben). In Block 810 kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 den j-ten Sensor 205(i,j) (in 3A durch die dunkel hinterlegten Sensoren 205 angegeben) in jeder i-ten Gruppe mit seinem entsprechenden i-ten RX-Kanal 201(i) verbinden und in Block 815 kann er eine Abtastung jedes der verbundenen Sensoren 205 durchführen. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann eine DC-Abtastung durchführen, sodass keine AC-Erregung an die verbundenen Sensoren 205 angelegt werden kann. Die nicht verwendeten Sensoren 205 (in 3A durch die nicht dunkel hinterlegten Sensoren 205 angegeben) sind über ihren jeweiligen Multiplexer 204 mit MASSE verbunden. In Block 820 kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 bestimmen, ob sich die Messungen aus der Abtastung innerhalb eines Fertigungstoleranzbereichs befinden. Insbesondere weist der verbundene Sensor 205 ein gewisses Potenzial auf, das sich von MASSE (oder einem programmierbaren DC-Pegel) der nicht verwendeten Sensoren 205 unterscheidet, und diese Spannungsdifferenz bildet einen Stromdurchlass, der einen Leckstrom bildet, der erkannt und mit dem Fertigungstoleranzbereich verglichen werden kann. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann die restlichen M Abtastungssätze (bis j ≥ M, wie in Block 825 gezeigt) auf ähnliche Art und Weise durchführen, indem er jedes Mal jeden RX-Kanal 201 sequentiell mit einem unterschiedlichen Sensor 205 seiner Gruppe verbindet, bis jeder Sensor 205 abgetastet worden ist. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann jeden der M Abtastungssätze auf diese Weise durchführen und dann die ADC-Ablesewerte prüfen, um zu bestimmen, ob sie sich innerhalb eines Fertigungstoleranzbereichs befinden. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann ein Fehlschlagen des Tests melden, wenn die gemessenen Daten für einen beliebigen Sensor 205 die Grenzen des Fertigungstoleranzbereichs überschreiten.
Dann kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 die zweite Stufe des DC-Stromerfassungsverfahrens starten, wobei der Berührungsbildschirm-Controller 200 Kurzschlüsse zwischen Sensorgruppen erkennen kann. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann N Abtastungssätze sequentiell durchführen, wobei bei jedem Abtastungssatz ein einzelner Kanal 201 mit allen Sensoren 205 (in 3B durch die dunkel hinterlegten Sensoren 205 angegeben) in der entsprechenden Sensorgruppe verbunden ist. In Block 830 kann ein i-ter RX-Kanal 201(i) mit allen Sensoren 205(i,1)-205(i,M) (in 3B durch die dunkel hinterlegten Sensoren 205 angegeben) in seiner entsprechenden i-ten Sensorgruppe verbunden sein und nicht verwendete Sensoren (z. B. die Sensoren 205 an jedem anderen beliebigen RX-Kanal 201, in 3B durch die nicht dunkel hinterlegten Sensoren 205 angegeben) sind mit MASSE (oder einer programmierbaren DC-Quelle) verbunden. Beispielsweise kann der RX-Kanal 201(1) in einem ersten Abtastungssatz mit den Sensoren 205(1,1)-205(1,M) (z. B. den Sensoren in der Sensorgruppe 1) verbunden sein. In Block 835 kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 dann eine Abtastung der verbundenen Sensoren durchführen und in Block 840 die ADC-Ablesewerte prüfen, um zu bestimmen, ob sie sich innerhalb eines Fertigungstoleranzbereichs befinden. Die FW meldet ein Fehlschlagen des Tests, wenn die Messdaten die Grenzen des Fertigungstoleranzbereichs überschreiten (d. h. die Abfrage in Block 840 ist falsch). In Block 845 kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 jeden der N Abtastungssätze auf diese Weise durchführen (bis i ≥ N), bis jeder Sensor 205 abgetastet worden ist. Wenn sich die Messdaten für alle Sensoren innerhalb der Grenzen des Fertigungstoleranzbereichs befinden (d. h. die Abfrage in Block 840 ist für jede der N Abtastungen wahr), dann kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 melden, dass der Test bestanden wurde.
9 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 900 zum Erkennen von Kurzschlüssen in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren 900 kann durch eine Verarbeitungslogik durchgeführt werden, die Hardware (z. B. Schaltkreise, eine dedizierte Logik, eine programmierbare Logik, einen Prozessor, eine Verarbeitungsvorrichtung, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), ein System-on-Chip (SoC) usw.), Software (z. B. Anweisungen, die auf einer Verarbeitungsvorrichtung laufen/ausgeführt werden), Firmware (z. B. Mikrocode) oder eine Kombination daraus beinhalten kann. Beispielsweise kann das Verfahren 900 durch den Berührungsbildschirm-Controller 200 durchgeführt werden, der eine Kurzschlusserkennungs-Firmware ausführt.
Bezugnehmend auch auf die 4, 5 und 6 kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 in Block 905 Offset-Spannungsquellen an jedem RX-Kanal initiieren und jede Offset-Spannungsquelle kann unterschiedlich sein (z. B.
Voff1 # Voff2 # Voff3 # Voff4). Somit weist die an jedem RX-Kanal 201 gesehene gemessene Wellenform eine unterschiedliche DC-Komponente auf, obwohl das Ansteuerungssignal (AC-Komponente) jedes RX-Kanals 201 gleich ist. Die Leckwiderstandswerte (oder Kurzschlüsse) zwischen individuellen Sensoren verursachen DC-Ströme zwischen Sensoren, die mit verschiedenen Offset-Spannungserfassungskanälen verbunden sind, und/oder verursachen DC-Ströme zwischen einem Sensor 205, der mit einem Offset-Spannungskanal verbunden ist, und einem Sensor 205, der mit dem Abschirmgenerator 203 verbunden ist. Dieser DC-Strom verursacht ein Ungleichgewicht bei den Halbperiodendaten (in 6 illustriert) und Kurzschlüsse können erkannt werden, indem der Wert des Halbperiodenungleichgewichts berechnet wird. Die Berührungsantwort hat keine Auswirkung auf das Datenungleichgewicht (im Idealfall). Es sei angemerkt, dass die DC-Offset-Werte für jeden RX-Kanal 201 klein genug sein sollten, um jegliche Auswirkung auf ein angezeigtes Bild zu vermeiden.
In Block 910 kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 eine Berührungsabtastung der Sensoren 205 initiieren (z. B. um deren Kapazitätswerte zu erkennen). Insbesondere kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 einen ersten Abtastungssatz initiieren, bei dem ein erster Sensor (der entsprechenden Sensorgruppe) jedes verfügbaren RX-Kanals 201 parallel abgetastet wird (wobei die in jeder Abtastung abgetasteten Sensoren in 5 als dunkel hinterlegte Sensoren angegeben sind), während die restlichen Sensoren abgeschirmt werden (in 5 durch die nicht dunkel hinterlegten Sensoren angegeben). Während dieses ersten Abtastungssatzes kann jeder RX-Kanal 201 während der Erregung Samples produzieren. Jeder RX-Kanal 201 produziert für jede Erregungshalbperiode ein Sample (wie in 6 gezeigt). Wie in 6 zu sehen ist, können Halbperioden abwechselnd ungerade und gerade sein. Erneut bezugnehmend auf 5 kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 anschließend einen zweiten Abtastungssatz durchführen, bei dem ein zweiter Sensor jedes verfügbaren RX-Kanals 201 parallel abgetastet wird, während die restlichen Sensoren abgeschirmt werden. Wieder kann jeder RX-Kanal 201 für jede Erregungshalbperiode ein Sample produzieren. Auf diese Weise kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 M Abtastungssätze iterativ durchführen, wobei M die Anzahl von Sensoren in einer Sensorgruppe ist. In Block 915 kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 das Halbperiodenungleichgewicht für jeden Sensor 205 bestimmen.
In Block 920 kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 die Offset-Spannungsquellen an jedem Kanal deaktivieren und in Block 925 eine weitere Berührungsabtastung laufen lassen. In Block 930 kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 das Halbperiodenungleichgewicht für jeden Sensor 205 bestimmen und die Änderung des Ungleichgewichts (die Differenz zwischen dem Halbperiodenungleichgewicht mit und ohne Offset-Spannungen) für jeden Sensor 205 berechnen. In Block 940 kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 bestimmen, ob die Halbperiodenungleichgewichtsdifferenz für jeden Sensor 205 größer oder kleiner als eine Schwellenwertdifferenz ist. Falls die Halbperiodenungleichgewichtsdifferenz für alle Sensoren 205 kleiner als der Schwellenwert ist, kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 melden, dass der Test erfolgreich ist und dass keine Kurzschlüsse erkannt wurden. Falls die Halbperiodenungleichgewichtsdifferenz für einen beliebigen der Sensoren 205 größer als der Schwellenwert ist, kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 bestimmen, dass ein Kurzschluss erkannt wurde, und den Test als fehlgeschlagen melden.
10 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1000 zum Erkennen von Unterbrechungen in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren 1000 kann durch eine Verarbeitungslogik durchgeführt werden, die Hardware (z. B. Schaltkreise, eine dedizierte Logik, eine programmierbare Logik, einen Prozessor, eine Verarbeitungsvorrichtung, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), ein System-on-Chip (SoC) usw.), Software (z. B. Anweisungen, die auf einer Verarbeitungsvorrichtung laufen/ausgeführt werden), Firmware (z. B. Mikrocode) oder eine Kombination daraus beinhalten kann. Beispielsweise kann das Verfahren 1000 durch den Berührungsbildschirm-Controller 200 durchgeführt werden, der eine Unterbrechungserkennungs-Firmware ausführt.
Bezugnehmend auch auf 7 kann sich der Berührungsbildschirm-Controller in Block 1005 für eine AC-Stromerfassung konfigurieren. Das Vorhandensein einer Unterbrechung kann die durch einen RX-Kanal 201 gesehene Basislinienkapazität ändern und somit das ADC-Umwandlungsergebnis ändern. Das Testen auf und die Erkennung von Unterbrechungen kann während der Fertigung und während des Betriebs durchgeführt werden. Bei On-Cell-Feldern wird die Kombination aus Eigenkapazitäts-Gegenkapazitätserfassungen (Cp/Cm) verwendet, um Unterbrechungen zu erkennen. ADC-Ablesewerte im Eigenkapazitätserfassungsmodus für Elektroden mit defekter Verbindung können sich maßgeblich von den typischen Fertigungstoleranzgrenzen unterscheiden und/oder ADC-Ablesewerte im Gegenkapazitätserfassungsmodus für durch defekte Elektroden gebildete Schnittpunkte können sich maßgeblich von den typischen Fertigungstoleranzgrenzen unterscheiden. Bei In-Cell-Feldern kann eine Erkennung von Unterbrechungen während eines optischen LCD-Tests während der Fertigung durchgeführt werden. Während eines solchen Fertigungstests können Floating-VCOM-Sensoren mit einer defekten Verbindung zu dem Berührungsbildschirm-Controller 200 eine Verzerrung eines Testbildmusters verursachen.
Während des Betriebs von In-Cell-Feldern kann das Testen auf und die Erkennung von Unterbrechungen mit kapazitiver Erfassung vorgenommen werden. Während einer Abtastung der Sensoren 111 (z. B. während eines Zeitfensters für eine kapazitive Erfassung) kann der Abschirmgenerator 203 jedoch ein Kompensationssignal (z. B. eine Kopie der Wellenform der durch die RX-Kanäle 201 angesteuerten Sensoren 205) an die Gateleitungen und Datenleitungen der Anzeige anlegen (siehe 7). Mit dieser während der Laufzeit aktiven Abschirmtechnik wird die Basislinienkapazität aus den ADC-Ablesewerten entfernt, was wiederum mögliche Unterbrechungen ausblendet, die sich innerhalb eines akzeptablen Ungleichmäßigkeitsbereichs des Felds befinden. Infolgedessen kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 in Block 1010 die Basislinienkapazität wiederherstellen, um das System für Unterbrechungen empfindlich zu machen. 7 illustriert das Berührungsbildschirmfeld 105 (als ein echtes In-Cell-Feld) mit Gate- und Daten(Quellen)-TFT-Leitungen, die durch den Berührungsbildschirm-Controller 200 angesteuert werden. Die Basislinienwiederherstellung (vollständig oder teilweise) kann während der Laufzeit des Berührungsbildschirmfelds 105 auf die folgenden Weisen vollbracht werden:

Nach der Wiederherstellung der Basislinienkapazität (Cp) kann der Berührungsbildschirm-Controller 200 in Block 1015 eine Berührungsabtastung durchführen und in Block 1020 verifizieren, ob sich die ADC-Ablesewerte (Rohzählungen) innerhalb normaler Betriebsbereichsgrenzen befinden. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 meldet ein Fehlschlagen des Tests, wenn die gemessenen Daten die Betriebsbereichsgrenzen überschreiten. Der Berührungsbildschirm-Controller 200 kann Referenzdaten von einem Feld, das bekanntermaßen frei von Unterbrechungen/Kurzschlüssen ist, verwenden, um zu Vergleichszwecken Grenzen für den Betriebsbereich zu setzen.
11 illustriert eine Ausführungsform einer Kernarchitektur 1100 des PSoC®-Controllers oder eines Verarbeitungselements, die fähig ist, die wie zuvor offenbarte Sensorkurzschluss- und -unterbrechungserkennung durchzuführen, wie etwa die, die in der von Cypress Semiconductor Corporation (San Jose, Kalifornien) angebotenen PSoC3®-Produktfamilie verwendet wird. In einer Ausführungsform umfasst die Kernarchitektur 1100 einen Mikro-Controller 1102. Der Mikrocontroller 1102 umfasst einen CPU(Central Processing Unit)-Kern 1104 (der der Verarbeitungsvorrichtung 130 aus 1 oder der Verarbeitungsvorrichtung 206 aus 2 entsprechen kann), eine Flash-Programmspeicherung 1106, eine Debug-on-Chip(DOC)-Einheit 1108, einen Prefetch-Puffer 1110, einen privaten SRAM (Static Random Access Memory, statischer Direktzugriffsspeicher) 1112 und Spezialfunktionsregister 1114. In einer Ausführungsform sind die DOC-Einheit 1108, der Prefetch-Puffer 1110, der private SRAM 1112 und die Spezialfunktionsregister 1114 mit dem CPU-Kern 1104 (z. B. dem CPU-Kern 1006) gekoppelt, während die Flash-Programmspeicherung 1106 mit dem Prefetch-Puffer 1110 gekoppelt ist.
Die Kernarchitektur 1100 kann auch einen CHub (C = Core, Kern) 1116 umfassen, der eine Brücke 1118 und einen DMA-Controller 1120 umfasst und über einen Bus 1122 mit dem Mikro-Controller 1102 gekoppelt ist. Der CHub 1116 kann die primäre Daten- und -steuerschnittstelle zwischen dem Mikrocontroller 1102 mit seiner Peripherie (z. B. Peripherie) und seinem Speicher und einem programmierbaren Kern 1124 bereitstellen. Der DMA-Controller 1120 kann programmiert sein, um Daten zwischen Systemelementen zu transferieren, ohne dabei den CPU-Kern 1104 zu belasten. In verschiedenen Ausführungsformen kann jede dieser Unterkomponenten des Mikrocontrollers 1102 und des CHub 1116 je nach Wahl oder Art des CPU-Kerns 1104 unterschiedlich sein. Der CHub 1116 kann auch mit einem gemeinsam benutzten SRAM 1126 und einem SPC (System Performance Controller, Systemleistungs-Controller) 1128 gekoppelt sein. Der private SRAM 1112 ist unabhängig von dem gemeinsam benutzten SRAM 1126, auf welchen der Mikrocontroller 1102 über die Brücke 1118 zugreift. Der CPU-Kern 1104 greift auf den privaten SRAM 1112 zu, ohne dabei über die Brücke 1118 zu gehen, wodurch ermöglicht wird, dass Zugriffe auf lokale Register und RAM simultan mit dem Zugriff des DMA auf den gemeinsam benutzten SRAM 1126 erfolgen. Obwohl hier als SRAM markiert, können diese Speichermodule in verschiedenen anderen Ausführungsformen eine beliebige Art einer breiten Palette an (flüchtigen oder nichtflüchtigen) Speicher- oder Datenspeicherungsmodulen sein.
In verschiedenen Ausführungsformen kann der programmierbare Kern 1124 verschiedene Kombinationen von Unterkomponenten (nicht gezeigt) umfassen, umfassend, jedoch nicht begrenzt auf, eine digitale Logikanordnung, digitale Peripherie, analoge Verarbeitungskanäle, analoge Peripherie für globales Routing, einen oder mehrere DMA-Controller, SRAM und andere passende Datenspeicherungsarten, E/A-Ports und andere geeignete Arten von Unterkomponenten. In einer Ausführungsform umfasst der programmierbare Kern 1124 einen GPIO- und EMIF-Block 1130 (GPIO = General Purpose Input/Output, Universaleingabe/-ausgabe, EMIF = Extended Memory Interface, erweiterte Speicherschnittstelle), um einen Mechanismus bereitzustellen, um den externen Off-Chip-Zugriff des Mikrocontrollers 1102 zu erweitern, einen programmierbaren digitalen Block 1132, einen programmierbaren analogen Block 1134 und einen Spezialfunktionsblock 1136, die jeweils konfiguriert sind, um eine oder mehrere der Unterkomponentenfunktionen zu implementieren. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Spezialfunktionsblock 1136 dedizierte (nichtprogrammierbare) Funktionsblöcke umfassen und/oder eine oder mehrere Schnittstellen zu dedizierten Funktionsblöcken, wie etwa USB, einen Quarzoszillatortreiber, JTAG oder dergleichen, umfassen.
Der programmierbare digitale Block 1132 kann eine digitale Logikanordnung umfassen, die eine Anordnung digitaler Logikblöcke und assoziiertes Routing umfasst. In einer Ausführungsform beinhaltet die Digitalblockarchitektur UDBs (Universelle Digitale Blöcke). Beispielsweise kann jeder UDB eine ALU zusammen mit CPLD-Funktionalität umfassen.
In verschiedenen Ausführungsformen können ein oder mehrere UDBs des programmierbaren digitalen Blocks 1132 konfiguriert sein, um verschiedene digitale Funktionen durchzuführen, umfassend, jedoch nicht begrenzt auf, eine oder mehrere der folgenden Funktionen: ein einfacher I2C-Slave; ein 12C-Master; ein SPI-Master oder -Slave; ein Mehrfachdraht- (z. B. 3-fachdraht-)SPI-Master oder -Slave (z. B. auf einem einzelnen Pin gemultiplexte MISO/MOSI); Timer und Zähler (z. B. ein Paar von 8-Bit-Timern oder -Zählern, ein 16-Bit-Timer oder -Zähler, ein 8-Bit-Capture-Timer oder dergleichen); PWMs (z. B. ein Paar von 8-Bit-PWMs, ein 16-Bit-PWM, ein 8-Bit-Totzone-PWM oder dergleichen), einen pegelsensitiven E/A-Unterbrechungsgenerator; einen Inkrementaldrehgeber, einen UART (z. B. halbduplexfähig); Verzögerungsleitungen; und jede andere geeignete Art von digitalen Funktionen oder Kombinationen von digitalen Funktionen, die in einer Vielzahl von UDBs implementiert sein können.
In anderen Ausführungsformen können zusätzliche Funktionen unter Verwendung einer Gruppe von zwei oder mehreren UDBs implementiert sein. Lediglich zum Zweck der Illustration und nicht als Begrenzung können die folgenden Funktionen unter Verwendung mehrerer UDBs implementiert sein: ein I2C-Slave, der Hardwareadressenerkennung unterstützt und die Fähigkeit besitzt, eine komplette Transaktion ohne Eingreifen des CPU-Kerns (z. B. des CPU-Kerns 1104) zu unterstützen und dabei zu helfen zu vermeiden, dass sich der Zwangstakt auf ein beliebiges Bit in dem Datenstrom ausdehnt; ein 12C-Multi-Master, der eine Slave-Option in einem einzelnen Block umfassen kann; eine PRS oder CRC mit frei wählbarer Länge (bis zu 32 Bits); SDIO; SGPIO; ein digitaler Korrelator (der z. B. bis zu 32 Bits mit 4x Over-Sampling aufweist und einen konfigurierbaren Schwellenwert unterstützt); eine LIN-Bus-Schnittstelle; ein Sigma-Delta-Modulator (z. B. für einen Audio-DAC der Klasse D, der ein differentielles Ausgangspaar aufweist); eine 12S (Stereo); eine LCD-Ansteuerung (z. B. können UDBs verwendet werden, um eine Timing-Steuerung der LCD-Ansteuerungsblöcke zu implementieren und eine Anzeige-RAM-Adressierung bereitzustellen); ein vollduplexfähiger UART (z. B. 7-, 8- oder 9-Bit mit 1 oder 2 Stopp-Bits und Parität sowie RTS/CTS-Unterstützung), IRDA (Übertragen oder Empfangen); ein Capture-Timer (z. B. 16-Bit oder dergleichen); Totzone-PWM (z. B. 16-Bit oder dergleichen); ein SM-Bus (umfassend das Formatieren von SM-Buspaketen mit CRC in der Software); ein bürstenloser Motorantrieb (z. B. um eine 6/12-Schrittkommutation zu unterstützen); eine automatische Baudratenerkennung und -erzeugung (z. B. automatische Bestimmung der Baudrate für Standardraten von 1200 bis 115200 Baud und nach der Erkennung Erzeugen des erforderlichen Takts, um die Baudrate zu erzeugen); und jede andere geeignete Art von digitalen Funktionen oder Kombinationen von digitalen Funktionen, die in einer Vielzahl von UDBs implementiert sein können.
Der programmierbare analoge Block 1134 kann analoge Ressourcen umfassen, die Folgendes umfassen, jedoch nicht darauf begrenzt sind: Komparatoren, Mischer, PGAs (Programmable Gain Amplifiers, programmierbare Verstärker mit Verstärkungsfaktor), TIAs (Trans-Impedance Amplifiers, Transimpedanzverstärker), ADCs (Analog-to-Digital Converters, Analog-Digital-Wandler), DACs (Digital-to-Analog Converters, Digital-Analog-Wandler), Spannungsreferenzen, Stromquellen, Sample- und Halteschaltungen und jede andere geeignete Art von analogen Ressourcen. Der programmierbare analoge Block 1134 kann verschiedene analoge Funktionen unterstützen, die Folgendes umfassen, jedoch nicht darauf begrenzt sind: analoges Routing, E/A-Unterstützung für LCD-Ansteuerung, Kapazitätserfassung, Spannungsmessung, Motorsteuerung, Strom-in-Spannung-Umwandlung, Spannung-in-Frequenz-Umwandlung, differentielle Verstärkung, Lichtmessung, induktive Positionsüberwachung, Filtern, Schwingspulenansteuerung, Lesen von Magnetkarten, akustische Dopplermessung, Echoortung, Modemübertragungs- und -empfangscodierung oder jede andere geeignete Art einer analogen Funktion.
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen können in verschiedenen Ausgestaltungen von Gegenkapazitätserfassungssystemen, in Eigenkapazitätserfassungssystemen oder Kombinationen aus beiden verwendet werden. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen sind nicht an eine bestimmte kapazitive Erfassungslösung gebunden und können ebenso mit anderen Erfassungslösungen verwendet werden, die optische Erfassungslösungen umfassen, wie es von einem durchschnittlichen Fachmann, der den Nutzen dieser Offenbarung genießt, anerkannt würde.
In der obigen Beschreibung werden zahlreiche Details dargelegt. Es wird jedoch für einen durchschnittlichen Fachmann, der den Nutzen dieser Offenbarung genießt, offensichtlich sein, dass Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne diese spezifischen Details ausgeübt werden können. In einigen Fällen werden gut bekannte Strukturen und Vorrichtungen in Blockdiagrammform und nicht im Detail gezeigt, um ein Verschleiern der Beschreibung zu vermeiden.
Einige Abschnitte der detaillierten Beschreibung werden in Form von Algorithmen und symbolischen Darstellungen von Operationen an Datenbits innerhalb eines Computerspeichers präsentiert. Diese algorithmischen Beschreibungen und Darstellungen sind die Mittel, die von Fachleuten auf dem Gebiet der Datenverarbeitung verwendet werden, um die Substanz ihrer Arbeit anderen Fachleuten am effektivsten zu vermitteln. Ein Algorithmus wird hierin und allgemein als eine in sich widerspruchsfreie Folge von Schritten gesehen, die zu einem gewünschten Ergebnis führt. Bei den Schritten handelt es sich um solche, die physikalische Manipulationen physikalischer Größen erfordern. Üblicherweise, jedoch nicht notwendigerweise, haben diese Größen die Form elektrischer oder magnetischer Signale, die gespeichert, transferiert, kombiniert, verglichen und anderweitig manipuliert werden können. Es hat sich zuweilen als praktisch erwiesen, hauptsächlich aus Gründen der allgemeinen Verwendung, diese Signale als Bits, Werte, Elemente, Symbole, Zeichen, Ausdrücke, Zahlen oder dergleichen zu bezeichnen.
Es sollte jedoch bedacht werden, dass all diese und ähnliche Begriffe mit den passenden physikalischen Größen zu assoziieren sind und lediglich praktische Etiketten sind, mit denen diese Größen versehen wurden. Sofern nicht ausdrücklich anderweitig spezifiziert, wie aus der oben stehenden Erörterung zu entnehmen, ist es selbstverständlich, dass in der gesamten Beschreibung Erörterungen, die Begriffe wie etwa „bestimmen“, „erkennen“, „vergleichen“, „zurücksetzen“, „addieren“,
„berechnen“ oder dergleichen verwenden, die Aktionen und Prozesse eines Rechensystems oder einer ähnlichen elektronischen Rechenvorrichtung bezeichnen, welche(s) Daten, die innerhalb der Rechensystemregister und -speicher als physikalische (z. B. elektronische) Größen dargestellt sind, manipuliert und in andere Daten transformiert, die auf ähnliche Weise als physikalische Größen innerhalb der Rechensystemspeicher oder -register oder sonstiger derartiger Vorrichtungen zur Speicherung, Übertragung oder Anzeige von Informationen dargestellt werden.
Die Wörter „Beispiel“ oder „beispielhaft“ werden hierin verwendet, um als ein Beispiel, Fall oder eine Illustration dienend zu bedeuten. Hierin als „Beispiel“ oder „beispielhaft“ beschriebene Aspekte oder Ausgestaltungen sind nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Aspekten oder Ausgestaltungen aufzufassen. Vielmehr ist die Verwendung der Wörter „Beispiel“ oder „beispielhaft“ dazu gedacht, Konzepte auf konkrete Weise zu präsentieren. So wie er in dieser Patentanmeldung benutzt wird, soll der Begriff „oder“ ein inklusives „oder“ anstatt eines exklusiven „oder“ bedeuten. Das heißt, dass, sofern nicht anderweitig spezifiziert oder aus dem Zusammenhang klar ersichtlich, „X umfasst A oder B“ irgendeine der natürlichen inklusiven Permutationen bedeuten soll. Das heißt, dass, wenn X A umfasst, X B umfasst oder X sowohl A als auch B umfasst, dann in allen vorgenannten Fällen „X umfasst A oder B“ erfüllt ist. Zusätzlich sollten die Artikel „ein“ und „eine“, wie sie in dieser Patentanmeldung und den angehängten Ansprüchen verwendet werden, allgemein als „ein(e) oder mehrere“ bedeutend aufgefasst werden, sofern nicht anderweitig spezifiziert oder aus dem Zusammenhang klar ersichtlich auf eine Singularform hingeleitet wird. Darüber hinaus soll die durchgängige Verwendung des Begriffs „eine Ausführungsform“ oder „eine Implementierung“ nicht bedeuten, dass dieselbe Ausführungsform oder Implementierung gemeint ist, soweit nicht als solche beschrieben.
Hierin beschriebene Ausführungsformen können sich auch auf eine Einrichtung zum Durchführen der hierin beschriebenen Operationen beziehen. Diese Einrichtung kann für die erforderlichen Zwecke speziell hergestellt sein oder kann einen Universalcomputer beinhalten, der durch ein in dem Computer gespeichertes Computerprogramm selektiv aktiviert oder rekonfiguriert wird. Ein solches Computerprogramm kann auf einem nichttransitorischen, computerlesbaren Speicherungsmedium gespeichert sein, wie etwa, ohne darauf begrenzt zu sein, jeglicher Art von Disk einschließlich Disketten, optischer Disks, CD-ROMs und magneto-optischer Disks, Festwertspeicher (ROMs), Direktzugriffsspeicher (RAMs), EPROMs, EEPROMs, magnetischer oder optischer Karten, Flash-Speicher oder jeglicher Art von Medium, das zum Speichern elektronischer Anweisungen geeignet ist. Der Begriff „computerlesbares Speicherungsmedium“ sollte so verstanden werden, dass er ein einzelnes Medium oder mehrere Medien (z. B. eine zentrale oder dezentrale Datenbank und/oder assoziierte Caches und Server), die einen oder mehrere Sätze Anweisungen speichern, umfasst. Der Begriff „computerlesbares Medium“ ist auch so zu verstehen, dass er jegliches Medium umfasst, das fähig ist, einen Satz Anweisungen zur Ausführung durch die Maschine zu speichern, zu kodieren oder zu tragen, und das die Maschine veranlasst, eine oder mehrere Methodologien der vorliegenden Ausführungsformen durchzuführen. Der Begriff „computerlesbares Speicherungsmedium“ ist dementsprechend so zu verstehen, dass er, ohne darauf begrenzt zu sein, Folgendes umfasst: Festkörperspeicher, optische Medien, magnetische Medien, jegliches Medium, das fähig ist, einen Satz Anweisungen zur Ausführung durch die Maschine zu speichern, und das die Maschine veranlasst, eine oder mehrere Methodologien der vorliegenden Ausführungsformen durchzuführen.
Die hierin präsentierten Algorithmen und Anzeigen sind nicht von Natur aus mit irgendeinem bestimmten Computer oder einer anderen Einrichtung verbunden. Verschiedene Universalsysteme können mit Programmen in Übereinstimmung mit den Lehren hierin verwendet werden, oder es kann sich als zweckmäßig herausstellen, eine spezialisiertere Einrichtung herzustellen, um die erforderlichen Verfahrensschritte durchzuführen. Die erforderliche Struktur für vielerlei dieser Systeme wird aus der unten stehenden Beschreibung ersichtlich. Zusätzlich sind die vorliegenden Ausführungsformen nicht unter Bezugnahme auf eine bestimmte Programmiersprache beschrieben. Es ist selbstverständlich, dass vielerlei Programmiersprachen verwendet werden können, um die Lehren der Ausführungsformen wie hierin beschrieben zu implementieren.
Die oben stehende Beschreibung legt zahlreiche spezifische Details dar, wie etwa Beispiele spezifischer Systeme, Komponenten, Verfahren und so weiter, um ein gutes Verständnis diverser Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es wird einem Fachmann jedoch klar sein, dass mindestens einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne diese spezifischen Details ausgeübt werden können. In anderen Fällen werden hinlänglich bekannte Komponenten oder Verfahren nicht im Detail beschrieben oder werden in einem einfachen Blockdiagrammformat präsentiert, um ein unnötiges Verschleiern der vorliegenden Ausführungsformen zu vermeiden. Die oben dargelegten spezifischen Details sind daher lediglich beispielhaft. Bestimmte Implementierungen können von diesen beispielhaften Details abweichen und trotzdem als im Umfang der vorliegenden Ausführungsformen enthalten angesehen werden.
Es versteht sich, dass die obige Beschreibung als illustrativ und nicht einschränkend beabsichtigt ist. Viele andere Ausführungsformen werden Fachleuten nach der Lektüre und dem Verstehen der obigen Beschreibung klar sein. Der Umfang der Ausführungsformen sollte daher unter Bezugnahme auf die angehängten Ansprüche zusammen mit dem vollen Umfang von Äquivalenten, zu denen derartige Ansprüche berechtigt sind, bestimmt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62/977923 [0001]

Claims

Eine Einrichtung, die Folgendes beinhaltet: einen oder mehrere Empfangskanäle, wobei jeder Empfangskanal konfiguriert ist, um eine entsprechende Gruppe von Sensoren einer Vielzahl von Sensoren abzutasten; eine Vielzahl von Multiplexern, wobei jeder Multiplexer konfiguriert ist, um einen jeweiligen Sensor der Vielzahl von Sensoren selektiv mit einem entsprechenden Empfangskanal oder einer Referenzspannung zu koppeln; und eine Verarbeitungsvorrichtung, die für Folgendes konfiguriert ist: Erkennen eines oder mehrerer Kurzschlüsse innerhalb der Vielzahl von Sensoren basierend auf einer DC-Stromerfassung; und Erkennen einer oder mehrerer Unterbrechungen innerhalb der Vielzahl von Sensoren basierend auf einer AC-Stromerfassung von jedem des einen oder der mehreren Empfangskanäle.
Einrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Verarbeitungsvorrichtung zum Erkennen des einen oder der mehreren Kurzschlüsse für Folgendes konfiguriert ist: auf iterative Weise, bis jeder der Vielzahl von Sensoren abgetastet worden ist, Verbinden eines einzelnen, nicht abgetasteten Sensors jeder Gruppe von Sensoren mit einem entsprechenden Empfangskanal, um den einzelnen Sensor jeder Gruppe von Sensoren parallel abzutasten, während jeder andere Sensor in der Vielzahl von Sensoren mit einer Referenzspannung verbunden ist; und sequentielles Abtasten jeder Gruppe von Sensoren, wobei die Verarbeitungsvorrichtung zum Abtasten einer Gruppe von Sensoren für Folgendes konfiguriert ist: Verbinden jedes der Sensoren in der Gruppe von Sensoren mit einem entsprechenden Empfangskanal, um jeden der Sensoren in der Gruppe von Sensoren parallel abzutasten.
Einrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Referenzspannung ein Kompensationssignal ist, das an die Vielzahl von Sensoren angelegt wird, um die durch jeden Empfangskanal gesehene Kapazität zu minimieren.
Einrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner Folgendes beinhaltet: eine oder mehrere Offset-Spannungsquellen, wobei jede der einen oder der mehreren Offset-Spannungsquellen mit einem jeweiligen Empfangskanal gekoppelt ist, wobei die Verarbeitungsvorrichtung konfiguriert ist, um den einen oder die mehreren Kurzschlüsse basierend auf einem DC-Leckstrom von einer Abtastung von jedem der Vielzahl von Sensoren zu erkennen.
Einrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Verarbeitungsvorrichtung zum Erkennen des einen oder der mehreren Kurzschlüsse für Folgendes konfiguriert ist: auf iterative Weise, bis jeder der Vielzahl von Sensoren abgetastet worden ist: Verbinden eines einzelnen, nicht abgetasteten Sensors jeder Gruppe von Sensoren mit einem entsprechenden Empfangskanal, um den einzelnen Sensor jeder Gruppe von Sensoren parallel abzutasten, während jeder andere Sensor in der Vielzahl von Sensoren abgeschirmt wird; und Bestimmen, ob Kurzschlüsse existieren, basierend auf Halbperiodendaten, die während des parallelen Abtastens des einzelnen Sensors jeder Gruppe von Sensoren durch jeden Empfangskanal erzeugt werden.
Einrichtung gemäß Anspruch 4, wobei das Erkennen des einen oder der mehreren Kurzschlüsse basierend auf einem DC-Leckstrom als Teil einer Berührungsabtastung erfolgt.
Einrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner einen Abschirmgenerator beinhaltet, der konfiguriert ist, um ein Kompensationssignal an die Vielzahl von Sensoren anzulegen, um eine Basislinienkapazität jedes Empfangskanals zu minimieren und die eine oder die mehreren Unterbrechungen zu erkennen, wobei die Verarbeitungsvorrichtung für Folgendes konfiguriert ist: Wiederherstellen der Basislinienkapazität jedes Empfangskanals; Abtasten, über den einen oder die mehreren Empfangskanäle, von jedem der Vielzahl von Sensoren; und Erkennen einer oder mehrerer Unterbrechungen basierend auf einem Vergleich von Analog-Digital-Wandler-Ablesewerten von jedem Empfangskanal mit normalen Betriebsbereichsdaten.
Ein System, das Folgendes beinhaltet: ein Berührungsfeld, das eine Vielzahl von Sensoren beinhaltet; und einen Berührungsbildschirm-Controller, der mit dem Berührungsfeld betriebsfähig gekoppelt ist, wobei der Berührungsbildschirm-Controller Folgendes beinhaltet: einen oder mehrere Empfangskanäle, wobei jeder Empfangskanal konfiguriert ist, um eine entsprechende Gruppe von Sensoren der Vielzahl von Sensoren abzutasten, wobei der Berührungsbildschirm-Controller für Folgendes konfiguriert ist: Anlegen eines Kompensationssignals an eine oder mehrere von Gateleitungen und Datenleitungen des Berührungsfelds, um eine Basislinienkapazität jedes Empfangskanals zu minimieren; Erkennen eines oder mehrerer Kurzschlüsse innerhalb der Vielzahl von Sensoren basierend auf einer DC-Stromerfassung; und Erkennen einer oder mehrerer Unterbrechungen innerhalb der Vielzahl von Sensoren basierend auf einer AC-Stromerfassung von jedem des einen oder der mehreren Empfangskanäle.
System gemäß Anspruch 8, wobei der Berührungsbildschirm-Controller zum Erkennen der einen oder der mehreren Unterbrechungen basierend auf einer AC-Stromerfassung für Folgendes konfiguriert ist: Wiederherstellen einer Basislinienkapazität jedes Empfangskanals; Abtasten, über den einen oder die mehreren Empfangskanäle, von jedem der Vielzahl von Sensoren; und Erkennen einer oder mehrerer Unterbrechungen basierend auf einem Vergleich von Analog-Digital-Wandler-Ablesewerten von jedem Empfangskanal mit normalen Betriebsbereichsdaten.
System gemäß Anspruch 9, wobei der Berührungsbildschirm-Controller zum Wiederherstellen der Basislinienkapazität jedes Empfangskanals für Folgendes konfiguriert ist: Modifizieren einer oder mehrerer von einer Amplitude und einer Phase des Kompensationssignals, sodass sich eine Wellenform des Kompensationssignals von einer durch jeden Empfangskanal produzierten Wellenform unterscheidet; oder Aufrechterhalten des Kompensationssignals im Hinblick auf die Gateleitungen und Modifizieren einer oder mehrerer von einer Amplitude und einer Phase des Kompensationssignals im Hinblick auf die Datenleitungen.
System gemäß Anspruch 8, wobei der Berührungsbildschirm-Controller mit dem Berührungsfeld in einer echten In-Cell-Konfiguration betriebsfähig gekoppelt ist.
System gemäß Anspruch 8, wobei der Berührungsbildschirm-Controller zum Erkennen des einen oder der mehreren Kurzschlüsse für Folgendes konfiguriert ist: auf iterative Weise, bis jeder der Vielzahl von Sensoren abgetastet worden ist, Verbinden eines einzelnen, nicht abgetasteten Sensors jeder Gruppe von Sensoren mit einem entsprechenden Empfangskanal, um den einzelnen Sensor jeder Gruppe von Sensoren parallel abzutasten, während jeder andere Sensor in der Vielzahl von Sensoren mit einer Referenzspannung verbunden ist; und sequentielles Abtasten jeder Gruppe von Sensoren, wobei der Berührungsbildschirm-Controller zum Abtasten einer Gruppe von Sensoren für Folgendes konfiguriert ist: Verbinden jedes der Sensoren in der Gruppe von Sensoren mit einem entsprechenden Empfangskanal, um jeden der Sensoren in der Gruppe von Sensoren parallel abzutasten.
System gemäß Anspruch 12, wobei die Referenzspannung das Kompensationssignal ist.
System gemäß Anspruch 8, wobei der Berührungsbildschirm-Controller ferner eine oder mehrere Offset-Spannungsquellen beinhaltet, wobei jede der einen oder der mehreren Offset-Spannungsquellen mit einem jeweiligen Empfangskanal gekoppelt ist, und wobei der Berührungsbildschirm-Controller zum Erkennen des einen oder der mehreren Kurzschlüsse für Folgendes konfiguriert ist: auf iterative Weise, bis jeder der Vielzahl von Sensoren abgetastet worden ist: Verbinden eines ersten Sensors jeder Gruppe von Sensoren mit einem entsprechenden Empfangskanal, um den ersten Sensor jeder Gruppe von Sensoren parallel abzutasten, während jeder andere Sensor in der Vielzahl von Sensoren abgeschirmt wird; und Bestimmen, ob Kurzschlüsse existieren, basierend auf Halbperiodendaten, die während des parallelen Abtastens des ersten Sensors jeder Gruppe von Sensoren durch jeden Empfangskanal erzeugt werden.
Ein Verfahren, das Folgendes beinhaltet: Initiieren einer oder mehrerer Gleichstrom(DC)-Offsetspannungsquellen, wobei jede der einen oder der mehreren Offset-Spannungsquellen mit einem Empfangskanal eines oder mehrerer Empfangskanäle betriebsfähig gekoppelt ist und wobei jeder des einen oder der mehreren Empfangskanäle konfiguriert ist, um eine entsprechende Gruppe von Sensoren einer Vielzahl von Sensoren abzutasten; auf iterative Weise, bis jeder der Vielzahl von Sensoren abgetastet worden ist, Verbinden eines einzelnen, nicht abgetasteten Sensors jeder Gruppe von Sensoren mit einem entsprechenden Empfangskanal, um den einzelnen Sensor jeder Gruppe von Sensoren parallel abzutasten, während jeder andere Sensor in der Vielzahl von Sensoren abgeschirmt wird; und Bestimmen, ob Kurzschlüsse innerhalb der Vielzahl von Sensoren existieren, basierend auf Halbperiodendaten, die während des parallelen Abtastens des ersten Sensors jeder Gruppe von Sensoren durch jeden Empfangskanal erzeugt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei jeder der Vielzahl von Sensoren mit einem jeweiligen Multiplexer einer Vielzahl von Multiplexern gekoppelt ist und jeder Multiplexer konfiguriert ist, um einen jeweiligen Sensor der Vielzahl von Sensoren selektiv mit einem entsprechenden Empfangskanal oder einer Referenzspannung zu koppeln.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei Halbperiodendaten, die während des Abtastens eines Sensors durch einen Empfangskanal erzeugt werden, gerade Samples, die eine bei geraden Halbperioden erzeugte erste Größe aufweisen, und ungerade Samples, die eine bei ungeraden Halbperioden erzeugte zweite Größe aufweisen, beinhalten.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei ein Kurzschluss des Sensors auf einem DC-Leckstrom des Sensors basiert und der DC-Leckstrom des Sensors einen Größenunterschied zwischen geraden Samples und ungeraden Samples von Halbperiodendaten des Sensors beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei die Referenzspannung ein Kompensationssignal ist, das an die Vielzahl von Sensoren angelegt wird, um eine Basislinienkapazität jedes Empfangskanals zu minimieren.
Verfahren gemäß Anspruch 19, das ferner Folgendes beinhaltet: Wiederherstellen der Basislinienkapazität jedes Empfangskanals; Abtasten von jedem der Vielzahl von Sensoren; und Erkennen einer oder mehrerer Unterbrechungen basierend auf einem Vergleich von Analog-Digital-Wandler-Ablesewerten von jedem Empfangskanal mit normalen Betriebsbereichsdaten.