DE112009002585B4

DE112009002585B4 - Sensor und Erfassungsverfahren

Info

Publication number: DE112009002585B4
Application number: DE112009002585.4T
Authority: DE
Inventors: Harald Philipp; Esat Yilmaz
Original assignee: Atmel Corp
Current assignee: Atmel Corp
Priority date: 2008-10-22
Filing date: 2009-10-22
Publication date: 2023-03-23
Anticipated expiration: 2029-10-23
Also published as: TW201022685A; US20100097077A1; DE112009002585T5; US8552995B2; WO2010048433A1; CN102216892A

Abstract

Vorrichtung, die umfasst:eine Vielzahl von Ladungsmesskondensatoren (112), die mit einer Vielzahl von Kanälen eines Berührungssensors (10) gekoppelt sind, undeine Steuereinrichtung (500), die konfiguriert ist zum Steuern von:einem Burst-Messzyklus (S1, S14, 16), in dem jeder aus der Vielzahl von Kanälen geladen wird,Koppeln (S2) jedes aus der Vielzahl von Ladungsmesskondensatoren (112) mit einem aus der Vielzahl von Kanälen, sodass eine Ladung zu jedem aus der Vielzahl von Ladungsmesskondensatoren (112) übertragen wird,parallelen Entladen (S4) der Ladungsmesskondensatoren (112) für eine vorbestimmte Zeitperiode (tP), undanschließendem sequentiellen Entladen (S6, S8, S10, S12) von jedem aus der Vielzahl von Ladungsmesskondensatoren (112) und Messung der Zeit zum Entladen zu einer vorbestimmten Spannung,Bestimmen (S18) der an jedem aus der Vielzahl von Ladungsmesskondensatoren (112) vorhandenen Ladungsmenge, undIdentifizieren (S18) einer Änderung in der Kapazität eines aus der Vielzahl von Kanälen auf der Basis der Ladungsmenge,

Description

Verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil gemäß 35 U.S.C 119(e) der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 61/107,419 vom 22. Oktober 2008, die hier vollständig unter Bezugnahme eingeschlossen ist.
Hintergrund
Es gibt verschiedene Formen von berührungsempfindlichen Steuerelementen, die einen kapazitiven Sensor verwenden, um das Vorhandensein eines Körpers wie etwa des Fingers eines Benutzers an einer Vielzahl von Positionen auf dem Sensor zu erfassen. Ein berührungsempfindlicher kapazitiver Sensor wird zum Beispiel in WO 97 / 23 738 A1 angegeben. Die in WO 97 / 23 738 A1 angegebene kapazitive Sensorvorrichtung misst die Kapazität einer Sensorelektrode in Bezug auf ein Systembezugspotential (Erde). Eine einzelne Kopplungsplatte ist derart vorgesehen und angeordnet, dass sie einen berührungsempfindlichen Schalter bildet. Die Kopplungsplatte wird als eine Taste bezeichnet. In diesem Beispiel wird die Taste unter Verwendung einer Ansteuerschaltung während eines Ansteuerteils eines Messzyklus geladen, wobei die Ladung dann gemessen wird, indem die induzierte Ladung während eines Messteils des Zyklus von der Taste zu einem Ladungsmesskondensator einer Ladungserfassungsschaltung übertragen wird. Gewöhnlich wird ein Burst von Messzyklen ausgeführt, bevor die an dem Ladungsmesskondensator vorhandene Ladung gemessen wird. Der Sensor kann das Vorhandensein eines Objekts in der Nähe der Taste anhand einer Änderung in der an der Taste induzierten Ladungsmenge erfassen. Effektiv bietet dies ein Maß für eine Änderung in der Kapazität der Taste infolge des Vorhandenseins des Körpers oder Objekts. Wenn sich ein Zeigeobjekt wie etwa der Finger eines Benutzers der Erfassungselektrode (Y-Platte) nähert, erscheint das Zeigeobjekt als eine virtuelle Erde. Dadurch wird die gemessene Kapazität der Sensorelektrode in Bezug auf die Erde verändert. Die Änderung in der gemessenen Kapazität ist also ein Hinweis auf das Vorhandensein eines Zeigeobjekts. Und indem eine Vielzahl von Erfassungselektroden oder Tasten vorgesehen wird, kann eine Vielzahl von Positionen auf dem Berührungssensor erfasst werden.
Eine weitere Form von berührungsempfindlichem Steuerelement ist in dem US-Patent US 6 452 514 B1 angegeben. In diesem Beispiel ist ein Paar von Elektroden vorgesehen, die als eine Taste funktionieren, sodass das Vorhandensein eines Körpers wie etwa des Fingers eines Benutzers erfasst wird, wenn eine Änderung in der zwischen den zwei Elektroden übertragenen Ladungsmenge auftritt. Bei dieser Anordnung wird eine der Elektroden (X) durch eine Ansteuerschaltung angesteuert und ist die andere Elektrode (Y) mit einer Ladungserfassungsschaltung verbunden, die die an der Y-Platte vorhandene Ladungsmenge während der Ansteuerung der X-Platte feststellt. Wie in WO 00 / 44 018 A1 angegeben, können mehrere Paare von Elektroden angeordnet sein, um eine Matrix von Erfassungsbereichen zu bilden, sodass eine effiziente Implementierung eines berührungsempfindlichen, zweidimensionalen Positionssensor vorgesehen werden kann.
In einigen Beispielen kann eine Vielzahl von Tasten angeordnet sein, um einen zweidimensionalen Berührungssensor zu bilden. Zweidimensionale Berührungssensoren werden gewöhnlich in Geräten verwendet, die berührungsempfindliche Bildschirme oder berührungsempfindliche Tastaturen/Tastenfelder enthalten, wobei es sich etwa um elektronische Unterhaltungs- oder Haushaltgeräte handeln kann. Die zweidimensionalen Berührungssensoren können auch in Verbindung mit einem darunterliegenden Display wie etwa einem Flüssigkristalldisplay (LCD) oder einer Kathodenstrahlröhre (CRT) verwendet werden, um einen berührungsempfindlichen Anzeigebildschirm zu bilden. Derartige berührungsempfindliche Anzeigebildschirme finden zunehmend Verbreitung, nicht nur in Verbindung mit PCs, sondern auch in anderen Geräten wie etwa PDAs, POS-Terminals, Infoterminals, Fahrkartenautomaten, Küchengeräten usw. Dabei wäre es allgemein wünschenswert, wenn der Prozess zum Erfassen eines Körpers mittels eines Berührungssensors einschließlich einer Vielzahl von Tasten verbessert werden könnte.
US 2007/0268026 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Kapazitäten einer Vielzahl von Sensorelektroden eines Berührungssensors, wobei jede Sensorelektrode mit einem entsprechenden Messkondensator verbunden ist. Die Menge der auf Messkondensatoren übertragenen Ladung wird anhand der jeweiligen Spannung bestimmt, wobei, wenn die Spannung eines Messkondensators einen bestimmten Schwellenwert erreicht, er vollständig entladen wird.
US 2008 / 0 036 473 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung der Kapazitäten von Sensorelementen durch Aufladen oder Entladen der Sensorelemente. Um die Zeit für die Bestimmung der Kapazitäten zu reduzieren, werden unterschiedliche Lade-/Entladeraten verwendet.
US 5 933 102 A beschreibt einen Berührungssensor, wobei Kondensatoren mit einer flüchtigen Spannung aufgeladen werden und das Vorhandensein eines Objekts auf Grundlage von Messsignals bei Rückkehr zu jeweiligen bevorzugten Spannungen bestimmt wird.
Die vorliegende Erfindung ist durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche definiert. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte Ausführungsformen.
Gemäß einigen Ausführungsformen wird ein Berührungssensor zum Erfassen des Vorhandenseins eines Körpers an einer aus einer Vielzahl von Positionen auf einer Oberfläche des Berührungssensors angegeben, wobei jede Position einen Kanal in Entsprechung zu einer Kreuzung einer Ansteuer- und einer Erfassungselektrode aufweist, wobei das Vorhandensein des Körpers anhand einer Änderung in der Kapazität des Kanals bestimmt wird. Der Berührungssensor umfasst eine Ansteuerschaltung, die mit jedem der Kanäle gekoppelt ist, und für jeden der Kanäle eine Ladungserfassungsschaltung, wobei jede der Ladungserfassungsschaltungen einen Ladungsmesskondensator aufweist. Eine Steuereinrichtung ist angeordnet, um die Ansteuerschaltung zu steuern, damit diese während eines Ansteuerteils eines Messzyklus eine Ladung auf jeden der Kanäle induziert, und um jede der Ladungserfassungsschaltungen zu steuern, damit diese während eines Ladungsmessteils des Messzyklus den Ladungsmesskondensator jeweils mit dem entsprechenden Kanal koppeln, sodass die während des Ansteuerteils des Messzyklus auf den Kanal induzierte Ladung zu jedem der entsprechenden Ladungsmesskondensatoren übertragen wird. Die Steuereinrichtung ist angeordnet, um jede der Ladungserfassungsschaltungen zu steuern, damit diese sequentiell die an jedem der Ladungsmesskondensatoren der Ladungserfassungsschaltungen vorhandene Ladungsmenge bestimmen, indem sie die Ladungsmesskondensatoren entladen. Die Steuereinrichtung ist angeordnet, um die Ladungsmesskondensatoren jeder der Ladungserfassungsschaltungen gleichzeitig um eine vorbestimmte Entladungsmenge zu entladen, bevor die an jedem der Ladungsmesskondensatoren verbleibende Ladungsmenge sequentiell bestimmt wird, um festzustellen, ob eine Änderung in der Kapazität des Kanals infolge des Vorhandenseins des Körpers aufgetreten ist.
Gemäß einigen Ausführungsformen wird ein Berührungssensor angegeben, der eine Vielzahl von Kanälen umfasst, die zum Beispiel durch eine gemeinsame Ansteuerschaltung angesteuert werden können, wobei die an den Kanälen induzierte Ladung zu einer aus einer entsprechenden Vielzahl von Ladungsmesskondensatoren übertragen wird. Während des Betriebs wird sequentiell jeder der Ladungsmesskondensatoren entladen, um die an den Kanälen induzierte Ladungsmenge zu messen, sodass das Vorhandensein eines Körpers in der Nähe eines der Kanäle anhand einer Änderung in der Kapazität des Kanals erfasst werden kann. Jeder der Ladungsmesskondensatoren wird sequentiell entladen, sodass zum Beispiel ein Komparator zur Erde oder ein einzelner Analog/Digital-Wandler und eine einzelne Schnittstelle zu der Steuereinrichtung verwendet werden können, um die Kapazität jedes der Kanäle messen. Dadurch können die Kosten reduziert werden.
Bevor gemäß einigen Ausführungsformen die an jedem der Ladungsmesskondensatoren vorhandene Ladung bestimmt wird, wird jeder der Ladungsmesskondensatoren über zum Beispiel einen SMP (Surface Mount Power)-Widerstand mit einem fixen Widerstandswert parallel um eine vorbestimmte Entladungsmenge entladen, die kleiner als die erwartete vorhandene Gesamtladung ist. In verschiedenen Ausführungsformen werden die Ladungsmesskondensatoren gleichzeitig um eine vorbestimmte Entladungsmenge entladen, obwohl die verbleibende Ladungsmenge weiterhin ausreicht, um das Vorhandensein eines Körpers zu erfassen. Deshalb wird die zum Durchführen von Ladungsmessungen für jeden der Ladungsmesskondensatoren benötigte Zeitdauer proportional gegenüber der Zeitdauer reduziert, die erforderlich wäre, wenn jeder der Ladungsmesskondensatoren für die gesamte von den Kanälen akkumulierte Ladungsmenge entladen würde.
In einigen Beispielen wird die vorbestimmte Entladungsmenge, um die jeder der Ladungsmesskondensatoren gleichzeitig entladen wird, bevor die verbleibende Ladungsmenge bestimmt wird, i Übereinstimmung mit einer erwarteten infolge des Vorhandensein eines Körpers in Nachbarschaft zu einem entsprechenden der Kanäle des Berührungssensors jedes der Ladungsmesskondensatoren vorhandenen Ladungsmenge gesetzt. Die vorbestimmte Entladungsmenge kann zuvor während einer Initialisierungsphase in der Steuereinrichtung gesetzt werden oder aus Messungen eines Bereichs von möglichen Ladungswerten an den Ladungsmesskondensatoren für das Vorhandensein oder die Abwesenheit eines Körpers erzeugt werden. Der Bereich der möglichen Ladungswerte wird verwendet, um die Ladungsmenge, die verbleiben sollte, und damit die Entladungsmenge für jeden Ladungsmesskondensator zu bestimmen.
Obwohl in einigen Beispielen die Vielzahl von Kanälen durch eine einzelne Ansteuerschaltung angesteuert wird und die Vielzahl von Ladungserfassungsschaltungen angeordnet ist, um die auf die Kanälen induzierte Ladung zu bestimmen, ist in anderen Beispielen eine Vielzahl von Ansteuerschaltungen vorgesehen, die jeweils mit einer Vielzahl von Kanälen über gemeinsame Ansteuerleitungen gekoppelt sind, wobei jede der Ladungserfassungsschaltungen über gemeinsame Empfangsleitungen mit einem anderen aus der Vielzahl von Kanälen gekoppelt ist. Auf diese Weise können die Kanäle auf einer zweidimensionalen Fläche angeordnet werden, um einen zweidimensionalen Berührungssensor zu bilden. Alternativ hierzu kann das Beispiel mit der einzelnen Ansteuerschaltung verwendet werden, um einen linearen Sensor oder ein lineares Steuerelement zu bilden, wobei das Vorhandensein eines Körpers an einer Vielzahl von Positionen entlang des linearen Sensors bestimmt wird.
In einigen Beispielen wird eine Matrix aus Kanälen gebildet, wobei jeder Kanal aus einer Ansteuerplatte und einer Empfangsplatte besteht. In anderen Beispielen besteht jeder der Kanäle aus einer Kopplungsplatte, die zuerst durch eine Ansteuerschaltung angesteuert wird, um eine Ladung zu induzieren, wobei die induzierte Ladung dann zu einem Ladungsmesskondensator übertragen wird.
Gemäß einer Ausführungsform wird also eine Vorrichtung zum Erfassen des Vorhandenseins eines Körpers an einer aus einer Vielzahl von Positionen auf einer Oberfläche eines Berührungssensors angegeben, wobei jede Position einen Kanal aufweist und wobei das Vorhandensein des Körpers anhand einer Änderung in der Kapazität des Kanals bestimmt wird. Die Vorrichtung umfasst eine Steuereinrichtung zum Steuern einer Ansteuerschaltung, zum Steuern einer Ladungserfassungsschaltung für jeden Kanal, um einen Ladungsmesskondensator während eines Ladungsmessteils des Messzyklus jeweils mit dem Kanal zu koppeln, sodass die während des Ansteuerteils des Messzyklus auf den Kanal induzierte Ladung zu jedem der entsprechenden Ladungsmesskondensatoren der Ladungserfassungsschaltungen übertragen wird, und zum sequentiellen Bestimmen der an jedem der Ladungsmesskondensatoren der Ladungserfassungsschaltungen vorhandenen Ladungsmenge, indem die Ladungsmesskondensatoren sequentiell entladen werden, wobei die Steuereinrichtung für das Bestimmen der an jedem der Ladungsmesskondensatoren vorhandenen Ladungsmenge weiterhin gleichzeitig die Ladungsmesskondensatoren jeder der Ladungserfassungsschaltungen um eine vorbestimmte Entladungsmenge entlädt, bevor die an jedem der Ladungsmesskondensatoren verbleibende Ladungsmenge sequentiell bestimmt wird, um festzustellen, ob eine Änderung in der Kapazität des Kanals infolge des Vorhandenseins des Körpers aufgetreten ist.
Weitere Aspekte und Merkmale beispielhafter Ausführungsformen werden durch die beigefügten Ansprüche definiert, die auch ein Verfahren zum Erfassen des Vorhandenseins eines Körpers an einer aus einer Vielzahl von Positionen auf einer Oberfläche eines Berührungssensors und ein berührungsempfindliches Steuerpaneel einschließlich einer Kanalmatrix angeben.
Figurenliste

1A ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein Beispiel eines berührungsempfindlichen Sensors zeigt.
1B ist eine beispielhafte Ansicht, die einen in der Nähe des Sensors befindlichen Finger eines Benutzers zeigt.
2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das den elektrischen Aufbau des Berührungssensors von 1B zeigt.
3 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Schaltung, die in Kombination mit dem Berührungssensor von 1B einen Berührungssensor bildet.
4 ist ein beispielhaftes Zeitdiagramm, das den Betrieb der Sensorschaltung von 3 wiedergibt.
5 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine berührungsempfindliche Matrix zeigt, die eine zweidimensionale kapazitive Sensoranordnung vorsieht.
6 ist eine schematische Ansicht, die die berührungsempfindliche Matrix von 5 zeigt.
7A ist eine grafische Wiedergabe des Verlaufs der Signalladung oder Spannung über eine Vielzahl von Messkondensatoren in Bezug auf die Zeit für den beispielhaften Berührungssensor von 5.
7B ist eine grafische Wiedergabe des Verlaufs der Signalladung oder Spannung über jeden aus der Vielzahl von Messkondensatoren in Bezug auf die Zeit von 7A und zeigt einen parallelen Vorentladungsprozess der vorliegenden Technik.
8A ist eine grafische Wiedergabe des Verlaufs der Signalladung oder Spannung über jeden aus der Vielzahl von Messkondensatoren in Bezug auf die Zeit in Entsprechung zu dem Beispiel von 7A, wobei ein Körper in der Nähe eines der Kanäle vorhanden ist.
8B ist eine grafische Wiedergabe des Verlaufs der Signalladung oder Spannung über jeden aus der Vielzahl von Messkondensatoren in Bezug auf die Zeit von 8A und zeigt einen parallelen Vorentladungsprozess der vorliegenden Technik.
9 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb eines Berührungssensors gemäß der vorliegenden Technik wiedergibt.
10 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein weiteres Beispiel eines zweidimensionalen Berührungssensors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zeigt.

Ausführliche Beschreibung
Wie weiter oben erläutert, gibt es verschiedene Formen von Berührungssensoren, die das Vorhandensein eines Körpers in der Nähe eines Erfassungselements des Berührungssensors anhand einer Änderung der von einem Kanal des Berührungssensors übertragenen Ladung feststellen können. Ein Beispiel für einen derartigen Berührungssensor ist in 1A und 1B gezeigt. In dem Beispiel von 1A und 1B bildet ein Paar von quer angeordneten Elektroden einen Berührungsbildschirm. Wie in 1A gezeigt, ist ein Paar von Elektroden 100, 104, die eine Ansteuerplatte (X-Platte) und eine Empfangsplatte (Y-Platte) bilden, unterhalb der Oberfläche eines berührungsempfindlichen Steuerpaneels 15 angeordnet. Die Elektroden 100, 104 sind unter einer dielektrischen Schicht 16 angeordnet, die zum Beispiel ein Glas- oder Kunststoffpaneel ist. Wie in 1A und 1B gezeigt, ist der Berührungssensor 10 angeordnet, um das Vorhandensein eines Körpers wie etwa des Fingers 20 eines Benutzers anhand einer Änderung in der durch die Y-Platte 104 empfangenen Ladungsmenge zu erfassen. Wenn wie in 1A gezeigt die X-Platte 100 durch eine Schaltung aufgeladen oder angesteuert wird, wird ein durch die Linien 18 und 19 wiedergegebenes elektrisches Feld oberhalb und unterhalb der Berührungspaneeloberfläche 15 gebildet, sodass eine Ladung zu der Y-Platte 104 übertragen wird. Die X-Platte 100 und die Y-Platte 104 bilden einen kapazitiv geladenen Kanal 10. Wie in 1B gezeigt, wird das elektrische Feld des Steuerpaneels 15 aufgrund einer Störung des elektrischen Felds 18 gestört, die durch das Vorhandensein des Fingers 20 des Benutzers veranlasst wird, weil der Finger 20 des Benutzers einen Erdungseffekt vorsieht, der schematisch durch die Erde 34 angegeben ist.
2 zeigt ein elektrisches Schaltungsdiagramm zu dem Berührungssensor 10 von 1A und 1B. In 2 sind äquivalente Kapazitäten in der Form eines Schaltungsdiagramms gezeigt. Eine zwischen der X-Platte 100 und der. Y-Platte 104 des Kanals gebildete Kapazität ist eine Kapazität CE 105. Durch das Vorhandensein des Körpers 20 werden Nebenschlusskapazitäten 30, 32, 33 eingeführt, die dann über den Körper 20 durch einen äquivalenten Erdungskondensator 22 zu der Erde 34 geführt werden. Das Vorhandensein des Körpers 20 beeinflusst also die zu der Y-Platte des Kanals übertragene Ladungsmenge und sieht damit eine Möglichkeit vor, das Vorhandensein des Körpers 20 zu erfassen. Der Grund hierfür ist, dass die Kapazität zwischen der X-Platte 100 und der Y-Platte 104 des Kanals CE reduziert wird, wenn die Erdungskapazitäten 20, 30, 32, 33 größer werden.
3 zeigt ein beispielhaftes Schaltungsdiagramm eines Berührungssensors, in dem die von der X-Platte 100 von 2 zu der Y-Platte 104 übertragene Ladungsmenge erfasst wird, wobei der Berührungssensor eine Ladungsmessschaltung umfasst, die derjenigen des US-Patents Nr. 6,452,514 ähnlich ist.
Wie in 3 gezeigt, ist eine Ansteuerschaltung 101 mit der X-Platte 100 des Kanals verbunden und ist die Y-Platte 104 des Kanals mit einem Eingang 106 der Ladungsmessschaltung 108 verbunden, wobei die X- und Y-Platten gemeinsam den Kondensator 105 bilden. Der Eingang 106 ist mit einem ersten steuerbaren Schalter 110 und mit einer Seite eines Ladungsmesskondensators Cs 112 verbunden. Die andere Seite des Messkondensators 112 ist über einen zweiten Schalter 114 mit einem Ausgang 116 der Ladungsmessschaltung 108 verbunden, über den eine Spannung V_OUT zu einer Steuereinrichtung 118 geführt wird. Ein erster Eingangssteuerkanal 103 wird verwendet, um den Betrieb der Ansteuerschaltung 101 zu steuern.
Die Steuereinrichtung 118 sieht auch Ausgaben auf einer Steuerleitung 146 zum Steuern des Schalters 110 und auf einer Steuerleitung 148 zum Steuern des Schalters 114 vor. In dem Schaltungsdiagram von 3 wird eine Konvention verwendet, in welcher der Steuereingang jedes der Schalter 110, 114 bei einer Steuereingabe „0“ geöffnet und bei einer Steuereingabe „1“ geschlossen wird. Die andere Seite jedes der Schalter 110, 114 ist mit der Erde verbunden, sodass der verbundene Eingang bei einer Steuereingabe „1“ mit der Erde verbunden wird. Eine ähnliche Konvention wird für die Ansteuerschaltung 101 verwendet, wobei die X-Platte bei einer Steuereingabe 103 von „0“ mit der Erde verbunden wird und bei einer Steuereingabe „1“ mit einer Bezugsspannung „V_R“ verbunden wird. Der Betrieb des Berührungssensors von 3 einschließlich der Funktion der Ladungsmessschaltung zum Messen der von der X-Platte 100 zu der Y-Platte 104 übertragenen Ladungsmenge wird nachfolgend mit Bezug auf das Zeitdiagramm von 4 erläutert.
In 4 zeigen die vier Zeitdiagramme 130, 132, 134 und 138 den Betrieb der Ladungsmessschaltung 108 von 3. Das erste Zeitdiagramm 130 zeigt die Steuereingabe 148 von der Steuereinrichtung 118 zu dem zweiten Schalter 114. Die linke Achse gibt den logischen Wert der Steuereingaben auf den Steuerleitungen 103, 146 und 148 wieder. Auf der rechten Achse ist der Verbindungspunkt 114.1 isoliert oder schwebend, was durch „Z“ angegeben wird, oder er ist bei einer logischen Steuereingabe von 1 geerdet. Entsprechend zeigt das Zeitdiagramm 132 logische Steuereingabewerte „0“ oder „1“ für einen Verbindungspunkt 110.1, der entsprechend schwebt (Z) oder geerdet ist (0). Ein drittes Zeitdiagramm 134 zeigt einen relativen Zeitverlauf eines Ansteuersignals, das zu der X-Platte 100 des Kanals gegeben wird, wobei in diesem Fall im Gegensatz zu den Zeitdiagrammen 130, 132 für die zwei Schalter 110, 114 der Wert des Zeitdiagramms 134 ein absoluter Wert ist, sodass die linke Seite zeigt, dass die an der X-Platte 100 angelegte Spannung zwischen 0V und der zum Laden der X-Platte 100 verwendeten Bezugsspannung V_R variiert. Das letzte Zeitdiagramm 138 zeigt eine beispielhafte Signalstärke oder Spannung an dem Messkondensator 112, wenn die Schalter 110, 114 geöffnet und geschlossen werden und die X-Platte 100 in Übereinstimmung mit dem durch die Zeitdiagramme 130, 132, 134 gezeigten Zeitablauf angesteuert wird.
Die Zeitdiagramme 130, 132, 134 und 138 werden nachfolgend näher erläutert, wobei in 4 zu einem ersten Zeitpunkt t₁ die Ladungsmessungsschaltung 108 initialisiert wird, wobei beide Steuereingabeleitungen 146, 148 für die Schalter 110, 114 hoch (1) sind und die Steuereingabeleitung 103 für die Ansteuerschaltung 101 niedrig (0) ist. Die Steuereingabeleitungen 146, 148 und 103 sind mit der Steuereinrichtung 118 verbunden. Die Y-Platte 104, der Ladungsmesskondensator 112 und die X-Platte 100 des Kanals 105 werden also zur Erde geführt. Entsprechend liegt die Ausgangsspannung an der Ladungsmessschaltung 112 bei null Volt. Zu dem Zeitpunkt t₂ wird die logische Eingabe auf der Steuereingabeleitung 148 zu dem Steuerschalter 114 niedrig (0) gesetzt, um den Schalter 114 zu öffnen und den Verbindungspunkt 114.1 schweben zu lassen, wodurch die als Y_B bezeichnete Ausgangsspannung an dem Verbindungspunkt 114.1 als Ausgangsspannung V_out auf der Leitung 116 zu der Steuereinrichtung 118 gegeben wird. Die Leitung 116 koppelt effektiv eine Seite des Messkondensators 112 mit der Steuereinrichtung 118. Zu dem nächsten Zeitpunkt t₃ wird die Steuereingabe auf der Steuerleitung 146 zu dem Schalter 110 niedrig (0) gesetzt, um den Schalter 110 zu öffnen und den zuvor bei Y_A befindlichen Verbindungspunkt 110.1 vor einem Zeitpunkt t₄ schweben zu lassen, wobei die Steuerleitung 103 zu der Ansteuerschaltung 101 die X-Platte 100 des Kanals 105 zu der Bezugsspannung V_R führt. Um dann den Messkondensator Cs für ein Zeitperiode S zwischen den Zeitpunkten t₅ und t₆ zu laden, wird die Steuereingabe zu dem Schalter 114 hoch (1) gesetzt, wodurch Y_B geerdet wird und die Ladung an der Y-Platte 104 des Kanals 105 zu dem Ladungsmesskondensator 112 übertragen wird, bis zu dem Zeitpunkt t₆ die Steuereingabe zu dem Schalter 114 niedrig (0) gesetzt wird, sodass der Verbindungspunkt 114.1 wiederum schwebt. Nachdem der Messkondensator Cs für eine erste Verweilzeit zwischen den Zeitpunkten t₅ und t₆ geladen wurde, wird zu dem Zeitpunkt t₇ die Steuereingabe zu dem Schalter 110 auf der Steuerleitung 146 hoch (1) gesetzt, um den mit einer Seite des Ladungsmesskondensators Cs 112 verbundenen Verbindungspunkt 110.1 zu erden. Auf diese Weise kann die Spannung über den Ladungsmesskondensator 112 gemessen werden. Die während der Verweilzeit zwischen den Zeitpunkten t₅ und t₆ erscheinende Ladungsmenge von der Y-Platte 104 wird als die Ausgangsspannung V_OUT wiedergegeben.
Zu dem Zeitpunkt t₈ wird die Steuereingabe auf der Steuerleitung 103 zu der Ansteuerschaltung 101 niedrig (0), sodass die X-Platte 100 des Kanals 105 mit der Erde verbunden wird, wodurch ein erster Messzyklus abgeschlossen wird. Zu dem Zeitpunkt t₉ wird der nächste Messzyklus des Mess-Bursts begonnen. Zu dem Zeitpunkt t₉ geht die Steuereingabe auf der Steuerleitung 146 zu dem Schalter 110 niedrig (0), sodass Y_A schwebt. Die Steuereingabe auf der Steuerleitung 103 zu der Ansteuerschaltung 101 geht wieder hoch (1), wodurch die X-Platte 100 zu dem Zeitpunkt t₁₀ mit der Bezugsspannung V_R verbunden wird. Der Ladungsmesskondensator 112 wird wieder mit der von der Y-Platte 104 des Kanals 105 zu dem Ladungsmesskondensator 112 übertragenen Ladung geladen. Wie in dem ersten Burst geht zu dem Zeitpunkt t₁₁, die Steuereingabe auf der Steuerleitung 148 zu dem Schalter 114 hoch (1), wodurch der Verbindungspunkt 114.1 geerdet wird und Ladung zu dem Ladungsmesskondensator geführt wird, bis zu dem Zeitpunkt t₁₂ die Steuereingabe auf der Steuerleitung 148 zu dem Schalter 114 niedrig (0) geht und Y_B wieder schweben gelassen wird. Es wird also wiederum Ladung von der Y-Platte 104 während der Verweilperiode zwischen den Zeiten t₁₁ und t₁₂ übertragen, wodurch die Spannung über den Ladungsmesskondensator Cs erhöht wird. Die Spannung über den Ladungsmesskondensator 112 wird als die Ausgangsspannung V_OUT in Bezug auf den mit der Erde gekoppelten Verbindungspunkt 110.1 wiedergegeben. Zu dem Zeitpunkt t₁₃ wird die Steuereingabe auf der Steuerleitung 146 zu dem Schalter 1.10 hoch (1) gesetzt, wodurch Y_A geerdet wird. Und zu dem Zeitpunkt t₁₄ geht die Steuereingabe 103 zu der Ansteuerschaltung 101 niedrig (0), wodurch die X-Platte 100, des Kanals 105 mit der Erde verbunden wird und der zweite Messzyklus abgeschlossen wird. Wie in dem ersten Messzyklus wurde eine Ladungsmenge von der Y-Platte 104 übertragen, wodurch dann die Spannung über dem Ladungsmesskondensator 112 erhöht wurde, die die von der Y-Platte 104 übertragene Ladungsmenge wiedergibt.
Nach einem oder mehreren Messzyklen des Bursts kann die Ladungsmenge an dem Ladungsmesskondensator 112 mithilfe eines Entladungswiderstands 140 bestimmt werden. Eine Seite des Entladungswiderstands 140 ist mit dem Messkondensator verbunden, während die andere Seite (SMP) mit einem Entladungsschalter 142 verbunden ist. Der Entladungsschalter 142 empfängt ein Steuersignal von der Steuereinrichtung 118 über eine Steuerleitung 144. Die Steuereinrichtung 118 wird derart gesteuert, dass der Entladungswiderstand 140 während der Entladungszyklen schweben gelassen wird und der Ladungsmesskondensator Cs 112 über den Entladungswiderstand 140 über eine Verbindung mit einer Spannung Vs entladen wird. Die Steuereinrichtung 118 bestimmt dann die an dem Ladungsmesskondensator 112 vorhandene Ladungsmenge, indem sie die Anzahl der Taktperioden bis zur Entladung des Ladungsmesskondensators Cs 112 auf null zählt. Die Anzahl der Taktperioden sieht also einen relativen Signalabtastwert für das entsprechende gemessene Ladungssignal vor.
Beispiel für einen zweidimensionalen Berührungssensor
Ein Vorteil der Messschaltung von 3 liegt darin, dass unter Verwendung derselben Aufbau- und Betriebsprinzipien eine Matrix aus berührungsempfindlichen Schaltern gebildet werden kann, sodass ein Benutzer entweder eine Vielzahl von verschiedenen Positionen auf beispielsweise einem berührungsempfindlichen Bildschirm oder eine Vielzahl von verschiedenen Funktionen in Abhängigkeit von der Position des Fingers des Benutzers zum Beispiel in Bezug auf die Matrix von Punkten wählen kann. 5 und 6 zeigen ein Beispiel für einen zweidimensionalen Berührungssensor.
In 5 sind die Ansteuerschaltungen 101.1, 101.2, 101.3 und 101.4 angeordnet, um verschiedene Sensorpunkte 205 anzusteuern, die eine 4x4-Anqrdnung von Kanälen bilden, wobei aber auch ein Array mit einer beliebigen anderen Größe verwendet werden könnte. Wie in 5 gezeigt, ist ein Steuerpaneel mit sechzehn berührungsempfindlichen Punkten oder Kanälen vorgesehen, die verwendet werden können, um den berührungsempfindlichen Bildschirm oder ein Steuerpaneel mit mehreren Wahlsteuerschaltern zu bilden. Wie in 5 gezeigt, wird jede der Ansteuerschaltungen 101.1, 101.2, 101.3 und 101.4 durch eine Steuereinrichtung 500 gesteuert, um jeweils die entsprechenden Ansteuerleitungen X1, X2, X3 und X4 unter Verwendung von ersten Steuereingaben 103.1, 103.2, 103.3 und 103.4 in gleicher Weise wie die X-Platte 100 in 3 und 4 anzusteuern. Eine gezeigte Eingabe auf der Leitung 107 sieht die Bezugsspannung V_R vor. Die Ausgänge der Kopplungskondensatoren an jedem der Punkte 205 sind mit einer Seite der Ladungsmesskondensatoren Cs 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 verbunden, die angeordnet sind, um die an der Y-Platte vorhandene Ladungsmenge zu messen, wobei Y1, Y2, Y3 und Y4 Ausgabesignale 116.1, 116.2, 116.3 und 116.4 vorsehen, um das Vorhandensein eines Objekts wie in dem Betrieb der Schaltung von 3 und 4 zu erfassen. Dies wird bewerkstelligt, indem Steuersignale an den Schaltern 110A, 110B, 110C, 110D, 114A, 114B, 114C und 114D wie oben mit Bezug auf 3 und 4 beschrieben angelegt werden. Weitere Details für den Betrieb einer derartigen Matrixschaltung sind in dem US-Patent Nr. 6,452,514 angegeben.
Problemstellung beispielhafter Ausführungsformen
Wie in 6 gezeigt, ist eine Anordnung bekannt, in der eine Ladungsmessung für einen Berührungssensor mit einer Vielzahl von Kanälen bewerkstelligt wird, sodass eine Steuerung mit mehreren Eingaben oder ein zweidimensionaler Berührungssensor implementiert werden können. Aus der vorstehenden Beschreibung sollte deutlich geworden sein, dass jeder der Kanäle mit jeweils einem Paar von Ansteuer- und Erfassungselektroden (X, Y) auf dem Berührungssensor einen Erfassungspunkt vorsieht.
Damit die Steuereinrichtung 500 eine Änderung in der Kapazität jedes der Erfassungspunkte in der zweidimensionalen Matrix erfasst, wird jede der Ansteuerschaltungen 101.1, 101.2, 101.3 und 101.4 gesteuert, um jeweils die entsprechenden Leitungen X1, X2, X3 und X4 anzusteuern. Unter Verwendung von ersten Eingaben auf den Steuerleitungen 103.1, 103.2, 103.3 und 103.4 werden die X-Platten für jede der Eingabe- oder Ansteuerleitungen X1, X2, X3 und X4 angesteuert, wodurch Ladung zu den empfangenden Y-Platten geführt wird, die mit den entsprechenden Ansteuerleitungen X1, X2, X3 und X4 verbunden sind. Zum Beispiel werden über die erste Ansteuerleitung X1 alle mit der Leitung X1 verbundenen X-Platten angesteuert, wodurch Ladung zu den empfangenden Platten Y1, Y2, Y3 und Y4 geführt wird, die an den Kreuzungspunkten der Ansteuerleitung X1 vorgesehen sind. Wenn also die Ladungserfassungsschaltungen mit den Messkondensatoren 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 nacheinander verwendet werden, um die von einer entsprechenden empfangenden Y-Platte übertragene Ladungsmenge zu messen, kann nach der Ansteuerung durch die erste Ansteuerleitung X1 eine Änderung in der Kapazität für jeden der mit der Ansteuerleitung X1 verbundenen Kanäle (X1,Y1), (X1,Y2), (X1,Y3) und (X1,Y4) bestimmt werden. Indem also nacheinander die Ansteuerleitungen X1, X2, X3 und X4 angesteuert werden und die auf den Messkondensatoren 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 induzierte Ladung gemessen wird, kann eine Änderung in der Kapazität eines der Kanäle an den Kreuzungspunkten der X-Leitungen und der Y-Leitungen des zweidimensionalen Berührungssensors identifiziert werden. Die Änderung in der Kapazität an einem der Kreuzungspunkte gibt also die Nähe eines Körpers an den entsprechenden Positionen in der zweidimensionalen Ebene des Berührungssensors wieder.
Aus den vorstehenden Erläuterungen sollte deutlich geworden sein, dass für die Identifikation eines Körpers an einer beliebigen Position in der zweidimensionalen Ebene jede der N Ansteuerleitungen X1, X2, X3 und X4 nacheinander angesteuert werden muss, wobei die an jedem der M Ladungsmesskondensatoren Y1, Y2, Y3 und Y4 induzierte Ladung sequentiell gemessen wird. In anderen Ausführungsformen können N und M jeweils andere Werte aufweisen.
Um die Position eines Körpers in der Nähe des zweidimensionalen Berührungssensors zu erfassen, ist eine Zeitdauer von ungefähr N * M * t erforderlich, wobei „t“ die durchschnittliche Zeitdauer zum Messen der an einem der Messkondensatoren 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 vorhandenen Ladung ist.
Wie in 5 gezeigt, umfasst in Entsprechung zu der Anordnung von 5 jeder der Ladungsmesskondensatoren Cs 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 eine Anordnung aus Entladungswiderständen SMP 140.1, 140.2, 140.3 und 140.4 und Schaltern 142.1, 142.2, 142.3 und 142.4, die zu einer von zwei Positionen gesteuert werden. Die zwei Positionen der mit einem entsprechenden Entladungswiderstand 140.1, 140.2, 140.3 und 140.4 verbundenen Schalter 142.1, 142.2, 142.3 und 142.4 verbinden den Entladungswiderstand entweder so, dass dieser schwebt (Z) oder mit einer positiven Spannung V_s verbunden ist. Wie weiter oben mit Bezug auf 3 erläutert, sind die Schalter 142.1, 142.2, 142.3 und 142.4 angeordnet, um die Ladungsmesskondensatoren Cs 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 zu entladen und die von der empfangenden Y-Platte des Kanals Y1, Y2, Y3 und Y4 übertragene und an den Messkondensatoren 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 akkumulierte Ladungsmenge zu messen. Wie weiter oben angegeben, wird jede der Ansteuerleitungen X1, X2, X3 und X4 der X-Platte nacheinander angesteuert, um eine Nähe eines Objekts zu einem Teil des zweidimensionalen Berührungssensors anhand der durch die X-Platte des Kanals an der empfangenden Y-Platte Y1, Y2, Y3 und Y4 induzierten Ladung zu identifizieren. Indem dann die Ladung an jeder der Y-Platten gemessen wird, indem die entsprechenden Ladungsmesskapazitäten nacheinander entladen werden, kann zum Beispiel die Position des Fingers 610 eines Benutzers in der Nähe des zweidimensionalen Berührungssensors identifiziert werden. Wie in 6 gezeigt, kann also die Position des Fingers 610 eines Benutzers in der Nähe eines der Kanäle (X1, Y2) identifiziert werden.
Beispielhafter Betrieb der vorliegenden Technik
Eine Anordnung zum Ausführen einer parallelen Vorentladung der Messkondensatoren Cs 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 ist schematisch in 7A, 7B, 8A und 8B wiedergegeben. 7A gibt eine Spannung über jeden der vier Messkondensatoren 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 für jede der Empfangsleitungen Y1, Y2, Y3 und Y4 grafisch wieder. Im Folgenden wird die Anordnung zum Verarbeiten der Kanäle an einer der Ansteuerleitungen X1, X2, X3 und X4 während eines ersten Teils 701 eines Prozesses zum Erfassen des Vorhandenseins eines Objekts in der Nähe eines der Kanäle des Berührungssensors mit Bezug auf 1 bis 6 erläutert. Über jeden der Ladungsmesskondensatoren Cs 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 wird aufgrund einer Akkumulation der von der entsprechenden empfangenden Y-Platten-Leitung Y1, Y2, Y3 und Y4 des Kanals übertragenen Ladung eine Spannung akkumuliert, sodass sich die Spannung über die Kondensatoren Cs von der Bezugsspannung zu einer durch 702 angegebenen Spannung ändert. Um danach das Vorhandensein eines Objekts in der Nähe eines der empfangenden Kanäle Y1, Y2, Y3, Y4 der Ansteuerleitung X1 zu erfassen, wird die Ladung über die entsprechenden Ladungsmesskondensatoren 112.1, 112.2, 112.3, 112.4 wie mit Bezug auf 5 und 6 erläutert entladen.
Wie oben erläutert, wird die über den Ladungsmesskondensator vorhandene Ladung durch eine Zählung der Taktzyklen wiedergegeben, die benötigt werden, um den Ladungsmesskondensator Cs auf null zu entladen. Zum Beispiel beträgt wie in 7A gezeigt die Zeitdauer t_y1, die für das Entladen des ersten Ladungsmesskondensators von der Leitung Y1 benötigt wird, als Anzahl von Taktzyklen ausgedrückt zum Beispiel 100 Taktzyklen.
Wie aus dem Diagramm von 7A hervorgeht, kann die Gesamtzeitdauer zum Entladen der Ladungsmesskondensatoren für alle Empfangsleitungen Y1, Y2, Y3 und Y4_gleich der Summe der einzelnen Zeitdauern wie z.B. t_y1 + t_y2 + t_y3 + t_y4 sein. Es ist wünschenswert, die Zeitdauer zum Durchführen einer Ladungsmessung von jedem der Ladungsmesskondensatoren zu reduzieren, um die Empfindlichkeit des Berührungssensors zu verbessern.
Eine Lösung besteht darin, die an jedem der Messkondensatoren 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 vorhandenen Ladungen parallel zu messen. Dazu muss jedoch jede der Ladungsmessschaltungen für jeden der Ladungsmesskondensatoren 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 einen separaten Komparator oder einen separaten Analog/Digital-Wandler verwenden. Weiterhin kann die Steuereinrichtung 500 die Abtastungen der Zählungen in Entsprechung zu der Entladung der Messkondensatoren parallel verarbeiten. Um also die Kosten und die Komplexität zu reduzieren, können einige Ausführungsformen die Ladungsmessungen für die Ladungsmesskondensatoren 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 nacheinander ausführen, wobei die an jedem der Ladungsmesskondensatoren 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 vorhandene Ladung sequentiell gemessen wird, sodass nur ein einzelner Analog/Digital-Wandler und eine einzelne Schnittstelle zu der Steuereinrichtung 500 vorgesehen sein müssen.
Um gemäß einer beispielhaften Ausführungsform die Zeitdauer zum Durchführen der Ladungsmessung über alle Ladungsmesskondensatoren 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 für alle Empfangsleitungen Y1, Y2, Y3 und Y4 zu reduzieren, führt die Steuereinrichtung 500 eine parallele Entladung aller Ladungsmesskondensatoren 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 durch. Dies geschieht, bevor die an jedem der Ladungsmesskondensatoren 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 verbleibenden Ladungen sequentiell gemessen werden. Dazu entspricht ein vorbestimmter Bereich von Messwerten dem Vorhandensein oder der Abwesenheit eines Objekts in der Nähe eines der Kanäle des Berührungssensors. Dies kann während einer Initialisierungsphase bestimmt werden oder kann in der Steuereinrichtung vorgegeben sein. Die Änderungsgröße der Ladung kann in Übereinstimmung mit einem Bereich von Messwerten gemessen werden, der dem Vorhandensein oder der Abwesenheit eines Körpers in der Nähe des Berührungssensors während einer Initialisierungsphase entspricht oder in der Steuereinrichtung 500 vorgegeben ist. Die Entladungsmenge wird daher in Übereinstimmung mit einem wahrscheinlichen Messbereich bestimmt, der dem Vorhandensein oder der Abwesenheit eines Objekts in der Nähe des Kanals des Berührungssensors entspricht.
Dieser wahrscheinliche dynamische Messbereich bestimmt also die Entladungsmenge, um die die Messkondensatoren vor der Messung entladen werden. 7B gibt die Entladung der Messkondensatoren in Entsprechung zu den Beispielen von 7A grafisch wieder. Wie in 7B gezeigt, wird jeder der Ladungsmesskondensatoren 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 um eine Entladungsmenge „D_D“ entladnen, die einer Anzahl von Zyklen oder einer spezifischen Spannung entsprechen kann. Die Entladungsmenge D_D jedes der Ladungsmesskondensatoren 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 wird in Übereinstimmung mit dem erwarteten dynamischen Bereich für das Messen des Vorhandenseins des Körpers gesetzt, der durch eine zweite Größe „D_M“ wiedergegeben wird, die wiederum als eine Anzahl von Zyklen oder als eine Spannung wiedergegeben werden kann. Wie in 7B gezeigt, werden die Ladungsmesskondensatoren 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 über eine Zeitdauer „t_P“ entladen, sodass die Zeitdauer zum Messen der Ladung für jeden der Ladungsmesskondensatoren 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 entsprechend reduziert werden kann.
Zum Beispiel kann die Zeitdauer zum Messen der an dem ersten Ladungsmesskondensator 1.12.1 vorhandenen Ladung für die Empfangsleitung Y1 wie folgt wiedergegeben werden: t'_y1 = t_y1 - t_p. Für jeden der entsprechenden Ladungsmessprozesse für jede der verbleibenden Empfangsleitungen Y2, Y3 und Y4 wird also eine Zeiteinsparung von ungefähr 3 * t_p ermöglicht, sodass die Gesamtzeit zum Durchführen der Ladungsmessungen für alle Y-Leitungen wie folgt wiedergegeben werden kann: $\begin{array}{l} Gesamtzeit = t_{p} + (t_{y1} - t_{p}) + (t_{y2} - t_{p}) + (t_{y3} - t_{p}) + (t_{y4} \\ - t_{p}) \end{array}$
8A und 8B geben grafisch die Spannung über die Ladungsmesskondensatoren 112.1, 11_2.2, 112.3 und 112.4 wieder, um den parallelen Vorentladungsprozess mit Bezug auf das Beispiel von 6 zu erläutern, in der sich der Finger 610 eines Benutzers in der Nähe eines zweiten Satzes von Empfangskanälen (X1,Y2) befindet. Wie in 8A gezeigt, ist die Spannung über den Messkondensator 112.2, die durch die Linie 801 wiedergegeben wird, aufgrund der von der entsprechenden Empfangsleitung Y2 übertragenen Ladungsmenge wesentlich niedriger als in Abwesenheit des Fingers 610 des Benutzers. Deshalb ist die an dem Ladungsmesskondensator 112.2 vorhandene Ladung wesentlich niedriger als die Spannung über die anderen Ladungsmesskondensatoren 112.1, 112.3, 112.4, die von den Empfangsplatten Y1, Y3, Y4 übertragen wurde und durch die Linie 802 wiedergegeben wird. Wie in 8A gezeigt, liegt die Zeitdauer, die der Messkondensator 112.2 für die Erfassungsleitung Y2 bis zum Erreichen von null benötigt, bei t_y2 und ist damit kürzer als die Zeitdauer, die die anderen Empfangsleitungen bis zum Erreichen von null benötigen. Diese Zeitdifferenz gibt deshalb das Vorhandensein des Fingers eines Benutzers in der Nähe der Empfangsplatte des Kanals (X1,Y2) wieder.
Und für den Fall, dass eine parallele Vorentladung aller Ladungsmesskondensatoren 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 über alle Empfangsleitungen Y1, Y2, Y3 und Y4 stattfindet, gibt 8B an, dass die parallele Vorentladung aller Ladungsmesskondensatoren 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 veranlasst, dass die Ladung über den Messkondensator 112.2 für den Kanal (X1, Y2) wie durch die Linie 804 gezeigt reduziert wird. Es ist jedoch weiterhin ein ausreichender dynamischer Bereich für eine Entladung des Ladungsmesskondensators Cs 112.2 für eine Zeitdauer t'_Y2 gegeben, mittels dem das Vorhandensein eines Objekts erfasst werden kann.
Zusammenfassung des Betriebs
9 zeigt ein Flussdiagramm, das den Prozess zum Erfassen des Vorhandenseins eines Körpers auf einem zweidimensionalen Berührungssensor mit den oben genannten parallelen Entladungsprozessen zeigt.
Der Prozess von 9 beginnt in S1, wobei eine For-Schleife initialisiert wird, um nacheinander die Ansteuerleitungen X1, X2, X3 und X4 zu verarbeiten. Die For-Schleife umfasst Aktivitäten zum Ansteuern jeder der Ansteuerleitungen X1, X2, X3 und X4 (für n = 1 bis N).
Die Aktivitäten der For-Schleife sind ab S2 gezeigt, wobei der Zustand der For-Schleife in S1 bestimmt, ob die Ansteuerleitung Xn durch eine der entsprechenden Ansteuerschaltungen angesteuert wird. Wenn eine der Ansteuerleitungen angesteuert wird, wird eine Ladung auf den Empfangsleitungen Y1, Y2, Y3 und Y4 durch Positionen in Entsprechung zu dieser Ansteuerleitung Xn induziert. Dementsprechend werden die Ladungsmesskondensatoren 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 durch eine Abfolge von Bursts wie mit Bezug auf 1 bis 4 erläutert geladen.
Der Prozess wird in S4 wie oben erläutert für eine vorbestimmte Zeitdauer t_P, Spannungsmenge oder Anzahl von Zyklen fortgesetzt. Die Ladungsmesskondensatoren 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 werden parallel entladen.
Die Verarbeitung beginnt in S6 mit Aktivitäten, in denen für die Empfangsleitungen Y1, Y2, Y3 und Y4 und die entsprechenden Ladungsmesskondensatoren 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 der Messschaltung eine For-Schleife für jeden der Werte m = 1 bis M ausgeführt wird, um eine Analyse der an dem Ladungsmesskondensator verbleibenden Ladung durchzuführen.
In S8 werden die Ladungsmesskondensatoren wiederum zu einem vorbestimmten Wert wie etwa null entladen. In einer Ausführungsform können die Kanalentladungs-Messzeiten zum Beispiel anhand der Anzahl von Taktzyklen bis zum Erreichen des Werts gemessen werden und als ein Satz von Zahlen t[n],[m] notiert werden, wobei n der Ansteuerleitung und m der Erfassungsleitung des Kanals entspricht. Auf diese Weise werden die Empfangsleitungen Y1, Y2, Y3 und Y4 nacheinander durch die Steuereinrichtung 500 verarbeitet und wird eine entsprechende Messung der Zeitdauer zum Entladen des entsprechenden Ladungsmesskondensators 112.1, 112.2, 112.3 und 112.4 vorgenommen. Die Zeitdauer zum Entladen jedes Ladungsmesskondensators wird für einen späteren Vergleich mit Wertbereichen gespeichert.
In S10 wird die For-Schleife auf die Abfolge der Verarbeitung der Ladungsmesskondensatoren geprüft, um zu bestimmen, ob der letzte Messkondensator verarbeitet wurde. Wenn also m = M (4 in den gezeigten Beispielen), dann geht die Verarbeitung zu Schritt S14 über. Ansonsten geht die Verarbeitung zu Schritt S12 über.
Wenn die Zahl der Variable m in Übereinstimmung mit der sequentiellen Verarbeitung der M Ladungsmesskondensatoren erhöht wird, wird zu der Operation S8 für den nächsten Ladungsmesskondensator fortgeschritten. An dem Entscheidungspunkt S14 prüft der Prozess den Zustand der For-Schleife für die betreffende Ansteuerleitung Xn, indem er bestimmt, ob eine letzte Ansteuerleitung X, wobei x = N und N gleich der Gesamtzahl von Ansteuerleitungen ist, verarbeitet wurde, wobei er zum Beispiel bestimmt, ob n = 4. Wenn dies nicht der Fall ist, d.h. n ≠ N, dann schreitet die Verarbeitung zu Schritt S16 fort, in dem die nächste Ansteuerleitung n verarbeitet wird, indem n zu n = n +1 erhöht wird. Danach wird zu Schritt S2 fortgeschritten.
Die Verarbeitung fährt mit der Operation S18 fort. Und wenn die letzte Ansteuerleitung (n =4) verarbeitet wurde, dann bestimmt die Steuereinrichtung in Übereinstimmung mit den Messungen für jeden der Kanäle, indem sie nacheinander die Ansteuerleitungen X und die Empfangsleitungen Y1, Y2, Y3 und Y4 verarbeitet, ob ein Körper in der Nähe eines der Kanäle des Berührungssensors erfasst wurde oder nicht. Danach schreitet die Verarbeitung zu Schritt S1 fort, wobei die Schritte S1 bis S18 wiederholt werden.
Wie weiter oben erläutert, können in verschiedenen Ausführungsformen verschiedene Formen von Berührungssensoren verwendet werden, wobei etwa Berührungssensoren verwendet werden können, in denen ein Kanal wie in dem US-Patent Nr. 5,730,165 zuerst geladen und dann entladen wird. In diesem Beispiel weist jeder Kanal wie in 10 gezeigt eine einzelne Kopplungsplatte 960 auf. Wie zuvor erläutert, führt eine Steuereinrichtung 500.1 Ladung zu einer Ansteuerleitung wie etwa X1, X2, X2, X4 zu, die dann zu dem Kopplungspunkt 960 übertragen oder induziert wird, an dem die Ansteuerleitung die . Erfassungsleitung schneidet und die Position eines Kanals identifiziert. Der Prozess sieht eine Messung der von der Platte 960 zu einem Ladungsmesskondensator übertragenen Ladungsmenge vor, um eine Änderung in der Kapazität an der Kopplungsplatte 960 zu erfassen.
Wie in 10 gezeigt, kann die Änderung in der Kapazität durch das Vorhandensein eines Körpers veranlasst werden, der als eine Kapazität C 904 gezeigt ist. Wie in 10 gezeigt, ist eine Vielzahl von Kanälen 960 mit Ansteuerleitungen 962 gekoppelt, die durch die Steuereinrichtung 500.1 gesteuert werden. Die Steuereinrichtung 500.1 lädt die Ansteuerleitungen 962 während eine Ansteuerteils eines Messzyklus, wobei diese dann durch Erfassungsleitungen 963 entladen werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform werden die Kopplungsplatten 960 nach einer Ansteuerung auf einer der gemeinsamen Ansteuerleitungen 962 parallel in Übereinstimmung mit der oben erläuterten parallelen Vorentladungstechnik entladen, um die Zeitdauer zum Erfassen des Vorhandenseins eines Körpers in der Nähe einer der Kopplungsplatten 960 zu reduzieren. Es ist zu beachten, dass einige Ausführungsformen auf eine beliebige Form von Berührungssensor angewendet werden können, in dem eine Vielzahl von Erfassungskanälen oder Platten aufgeladen werden und dann Ladungsmessschaltungen verwendet werden, um die Ladung an den Kanälen oder Kopplungsplatten sequentiell zu messen. Zum Beispiel kann ein linearer Positionssensor einen einzelnen Satz von Kanälen aufweisen, die linear angeordnet sein können, um eine lineare Positionssteuerung zu ermöglichen. In einigen Ausführungsformen können die Kanäle durch eine gemeinsame Ansteuerleitung aufgeladen werden, wobei dann ein paralleler Entladungsprozess angewendet werden kann, um die Kanäle oder Kopplungsplatten zu entladen, bevor die Ladung nacheinander für jeden Kanal oder jede Platte erfasst wird.
In einigen Implementierungen kann der Sensor in Verbindung mit der kapazitiven Erfassungsvorrichtung und dem Verfahren des US-Patents Nr. 6,452,514 verwendet werden.
In einem Beispiel kann das Erfassungselement, das den Kanal bzw. die Kanäle bildet, ein Muster aus Elektroden umfassen. Die Elektroden können aus einem transparenten Material wie etwa Indiumzinnoxid (ITO) oder einem anderen für die Verwendung in einem Berührungssensor geeigneten Material bestehen.
Ein ausführlicheres Beispiel eines zweidimensionalen Berührungssensors ist in der US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer US 2006 / 0 279 395 A1 angegeben. Ein weiteres Beispiel für einen Berührungssensor, auf den einige der hier beschriebenen Ausführungsformen angewendet werden können, ist in dem US-Patent US 6 466 036 B1 beschrieben.

Claims

Vorrichtung, die umfasst: eine Vielzahl von Ladungsmesskondensatoren (112), die mit einer Vielzahl von Kanälen eines Berührungssensors (10) gekoppelt sind, und eine Steuereinrichtung (500), die konfiguriert ist zum Steuern von: einem Burst-Messzyklus (S1, S14, 16), in dem jeder aus der Vielzahl von Kanälen geladen wird, Koppeln (S2) jedes aus der Vielzahl von Ladungsmesskondensatoren (112) mit einem aus der Vielzahl von Kanälen, sodass eine Ladung zu jedem aus der Vielzahl von Ladungsmesskondensatoren (112) übertragen wird, parallelen Entladen (S4) der Ladungsmesskondensatoren (112) für eine vorbestimmte Zeitperiode (t_P), und anschließendem sequentiellen Entladen (S6, S8, S10, S12) von jedem aus der Vielzahl von Ladungsmesskondensatoren (112) und Messung der Zeit zum Entladen zu einer vorbestimmten Spannung, Bestimmen (S18) der an jedem aus der Vielzahl von Ladungsmesskondensatoren (112) vorhandenen Ladungsmenge, und Identifizieren (S18) einer Änderung in der Kapazität eines aus der Vielzahl von Kanälen auf der Basis der Ladungsmenge,
Berührungssensor zum Erfassen des Vorhandenseins eines Körpers (20) an einer aus einer Vielzahl von Positionen (205) auf einer Oberfläche des Berührungssensors, wobei jede Position (205) einem Kanal entspricht und wobei das Vorhandensein eines Körpers (20) anhand einer Änderung in der Kapazität des Kanals bestimmt wird, wobei der Berührungssensor umfasst: eine Ansteuerschaltung (101), die mit jedem der Kanäle gekoppelt ist, jeweils eine Ladungserfassungsschaltung für jeden der Kanäle, wobei jede der Ladungserfassungsschaltungen einen Ladungsmesskondensator (112) umfasst, und eine Steuereinrichtung (500), die mit der Ansteuerschaltung (101) und der Ladungserfassungsschaltung gekoppelt ist, wobei die Steuereinrichtung (500) eingerichtet ist zum Steuern der Ansteuerschaltung (101) zum Induzieren einer Ladung auf jeden der Kanäle während eines Ansteuerteils eines Messzyklus (S1, S14, S16), Steuern jeder der Ladungserfassungsschaltungen zum Koppeln (S2) des Ladungsmesskondensators (112) jeweils mit einem der Kanäle während eines Ladungsmessteils des Messzyklus, sodass die auf den einen der Kanäle während des Ansteuerteils des Messzyklus induzierte Ladung zu einem entsprechenden Ladungsmesskondensator (112) übertragen wird, und sequentielles Bestimmen (S4, S6, S8, S10, S12) der an jedem der Ladungsmesskondensatoren (112) der Ladungserfassungsschaltungen vorhandenen Ladungsmenge, indem die Ladungsmesskondensatoren (112) entladen werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladungsmesskondensator (112) jeder der Ladungserfassungsschaltungen gleichzeitig um eine vorbestimmte Entladungsmenge entladen wird (S4), bevor die an jedem der Ladungsmesskondensatoren verbleibende Ladungsmenge sequentiell bestimmt wird (S6, S8, S10, S12), um zu identifizieren (S18), ob eine Änderung in der Kapazität des Kanals infolge des Vorhandenseins eines Körpers (20) aufgetreten ist.
Berührungssensor nach Anspruch 2, wobei die vorbestimmte Entladungsmenge, um die jeder der Ladungsmesskondensatoren (112) gleichzeitig entladen wird, bevor die verbleibende Ladungsmenge bestimmt wird, zuvor in Übereinstimmung mit der erwarteten an jedem der Ladungsmesskondensatoren (112) vorhandenen Ladungsmenge infolge des Vorhandenseins eines Körpers (20) in der Nähe eines entsprechenden der Kanäle des Berührungssensors gesetzt wird.
Berührungssensor nach Anspruch 3, wobei die vorbestimmte Entladungsmenge, um die jeder der Ladungsmesskondensatoren (112) der Ladungserfassungsschaltungen entladen wird, bestimmt wird, indem ein Wertbereich der erwarteten Ladungswerte an jedem der Ladungsmesskondensatoren (112) für jeden der Kanäle infolge des Vorhandenseins und der Abwesenheit eines Körpers gemessen wird und die vorbestimmte Entladungsmenge in Übereinstimmung mit dem erwarteten Wertbereich gesetzt wird.
Berührungssensor nach Anspruch 3, wobei die vorbestimmte Entladungsmenge, um die jeder der Ladungsmesskondensatoren (112) der Ladungserfassungsschaltungen entladen wird, zuvor in Übereinstimmung mit der erwarteten vorhandenen Ladungsmenge gesetzt wird.
Berührungssensor nach Anspruch 2, wobei jeder der Kanäle des Berührungssensors ein Kreuzungspunkt einer Ansteuerleitung mit einer Empfangsleitung ist, wobei jede Empfangsleitung mit einem entsprechenden Ladungsmesskondensator (112) der Ladungserfassungsschaltung gekoppelt ist, und wobei die Steuereinrichtung (500) die Ansteuerschaltung (101) steuert, um jede aus der Vielzahl von Ansteuerleitungen während des Ansteuerteils des Messzyklus anzusteuern, und weiterhin die Ladungserfassungsschaltung steuert, um eine Ladung auf der Vielzahl von Empfangsleitungen zu der Vielzahl von Ladungsmesskondensatoren (112) während des Messteils des Messzyklus zu übertragen.
Berührungssensor nach Anspruch 2, wobei jeder aus der Vielzahl von Kanälen des Berührungssensors eine Kopplungsplatte (960) umfasst, und wobei die Steuereinrichtung (500) angeordnet ist, um die Ansteuerschaltung (101) zu Folgendem zu steuern: Laden der Kopplungsplatte (960) jedes aus der Vielzahl von Kanälen während des Ansteuerteils des Messzyklus, und Steuern der Ladungserfassungsschaltung zum Übertragen einer Ladung von jeder Kopplungsplatte (960) jedes aus der Vielzahl von Kanälen zu einem entsprechenden der Ladungsmesskondensatoren (112) der Ladungserfassungsschaltung während des Messteils des Messzyklus.
Berührungssensor nach Anspruch 2, wobei der Berührungssensor weiterhin eine Vielzahl von Ansteuerschaltungen umfasst, die jeweils mit einem ersten Satz aus der Vielzahl von Kanälen über eine gemeinsame Ansteuerleitung gekoppelt sind, und wobei die Ladungserfassungsschaltung mit einem anderen Satz aus der Vielzahl von Kanälen über gemeinsame Empfangsleitungen verbunden ist, wobei die Vielzahl von Kanälen auf einer zweidimensionalen Fläche angeordnet sind, um einen zweidimensionalen Berührungssensor zu bilden.
Verfahren zum Erfassen des Vorhandenseins eines Objekts (20) an einer aus einer Vielzahl von Positionen (205) auf einer Oberfläche eines Berührungssensors (10), wobei jede aus der Vielzahl von Positionen (205) einem aus der Vielzahl von Kanälen entspricht, wobei das Vorhandensein eines Objekts (20) anhand einer Änderung in der Kapazität wenigstens eines aus der Vielzahl von Kanälen bestimmt wird, wobei das Verfahren umfasst: Steuern (S2) einer Ansteuerschaltung (101), die mit jedem aus der Vielzahl von Kanälen gekoppelt ist, um eine Ladung auf jeden aus der Vielzahl von Kanälen während eines Ansteuerteils eines Messzyklus (S1, S14, S16) zu induzieren, Steuern (S2) einer Ladungserfassungsschaltung für jeden aus der Vielzahl von Kanälen, um einen Ladungsmesskondensator (112) jeweils mit jedem aus der Vielzahl von Kanälen während eines Ladungsmessteils des Messzyklus zu koppeln, sodass die auf den wenigstens einen aus der Vielzahl von Kanälen während des Ansteuerteils des Messzyklus induzierte Ladung zu wenigstens einem entsprechenden Kondensator der Ladungsmesskondensatoren (112) der Ladungserfassungsschaltungen übertragen wird, und sequentielles (S4, S6, S8, S10, S12) Bestimmen der an jedem der Ladungsmesskondensatoren (112) der Ladungserfassungsschaltungen vorhandenen Ladungsmenge, indem die Ladungsmesskondensatoren (112) sequentiell entladen werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der an jedem der Ladungsmesskondensatoren (112) vorhandenen Ladungsmenge das gleichzeitige Entladen (S4) jedes der Ladungsmesskondensatoren (112) um eine vorbestimmte Ladungsmenge vor dem sequentiellen Bestimmen (S6, S8, S10, S12) der an jedem der Ladungsmesskondensatoren (112) verbleibenden Ladungsmenge umfasst, um zu identifizieren (S18), ob eine Änderung in der Kapazität wenigstens eines aus der Vielzahl von Kanälen infolge des Vorhandenseins eines Objekts (20) aufgetreten ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die vorbestimmte Entladungsmenge, um die jeder der Ladungsmessungskondensatoren (112) gleichzeitig entladen wird, bevor die verbleibende Ladungsmenge bestimmt wird, in Übereinstimmung mit einer erwarteten Differenz in der an jedem der Ladungsmesskondensatoren (112) vorhandenen Ladungsmenge infolge des Vorhandenseins eines Objekts (20) in der Nähe eines entsprechenden aus der Vielzahl von Kanälen des Berührungssensors (10) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, das weiterhin das Bestimmen während einer Initialisierungsphase der vorbestimmten Entladungsmenge, um die jeder der Ladungsmesskondensatoren (112) der Ladungserfassungsschaltungen gleichzeitig entladen wird, durch das Messen eines Bereichs von erwarteten Ladungswerten an jedem der Ladungsmesskondensatoren (112) für jeden aus der Vielzahl von Kanälen infolge des Vorhandenseins eines Objekts (20) und das Setzen der vorbestimmten Entladungsmenge in Übereinstimmung mit dem Bereich der erwarteten Ladungswerte umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die vorbestimmte Entladungsmenge, um die jeder der Ladungsmesskondensatoren (112) der Ladungserfassungsschaltungen entladen wird, zuvor in Übereinstimmung mit dem erwarteten Bereich der Ladungswerte an jedem der Ladungsmesskondensatoren (112) infolge des Vorhandenseins und der Abwesenheit eines Körpers (20) gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei jeder aus der Vielzahl von Kanälen des Berührungssensors (10) eine Ansteuerplatte (X) und eine Empfangsplatte (Y) umfasst, wobei jede der Ansteuerplatten (X) mit der Ansteuerschaltung gekoppelt ist und jede der Empfangsplatten (Y) mit einem entsprechenden Ladungsmesskondensator (112) einer der Ladungserfassungsschaltungen gekoppelt ist, wobei das Steuern der Ansteuerschaltung zum Induzieren einer Ladung auf jeden aus der Vielzahl von Kanälen während eines Ansteuerteils eines Messzyklus das Ansteuern der Ansteuerplatte (X) der Vielzahl von Kanälen während des Ansteuerteils des Messzyklus umfasst, und wobei das Steuern der Ladungserfassungsschaltung für jeden aus der Vielzahl von Kanälen zum Koppeln des Ladungsmesskondensators (112) mit jedem aus der Vielzahl von Kanälen während des Ladungsmessteils des Messzyklus für jeden Kanal das Steuern der Ladungserfassungsschaltungen zum Übertragen der an der Empfangsplatte induzierten Ladung zu dem Ladungsmesskondensators (112) während des Messteils des Messzyklus umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei jeder aus der Vielzahl von Kanälen des Berührungssensors (10) eine Kopplungsplatte (960) umfasst, wobei das Steuern der Ansteuerschaltung zum Induzieren einer Ladung auf jeden aus der Vielzahl von Kanälen während des Ansteuerteils des Messzyklus das Ansteuern der Kopplungsplatte (960) der Vielzahl von Kanälen während des Ansteuerteils des Messzyklus umfasst, und wobei das Steuern der Ladungserfassungsschaltung für jeden aus der Vielzahl von Kanälen zum Koppeln des Ladungsmesskondensators (112) mit jeweils einem aus der Vielzahl von Kanälen während des Ladungsmessteils des Messzyklus für jeden aus der Vielzahl von Kanälen das Steuern der Ladungserfassungsschaltungen zum Übertragen der an den Kopplungsplatten (960) jedes aus der Vielzahl von Kanälen induzierten Ladung zu einem entsprechenden der Ladungsmesskondensatoren (112) der Ladungserfassungsschaltungen während des Messteils des Messzyklus umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Steuern der Ansteuerschaltung zum Induzieren einer Ladung auf jeden aus der Vielzahl von Kanälen während des Ansteuerteils des Messzyklus das Steuern einer Vielzahl von Ansteuerschaltungen, die jeweils mit der Vielzahl von Kanälen über gemeinsame Ansteuerleitungen gekoppelt sind, zum Induzieren einer Ladung auf jeden aus der Vielzahl von Kanälen umfasst, und wobei das Steuern der Ladungserfassungsschaltung für jeden aus der Vielzahl von Kanälen zum Koppeln eines der Ladungsmesskondensatoren (112) mit jeweils einem aus der Vielzahl von Kanälen während des Ladungsmessteils des Messzyklus zum Übertragen der Ladung zu jedem der entsprechenden Ladungsmesskondensatoren (112) das Steuern jeder der Ladungserfassungsschaltungen zum Koppeln eines anderen Satzes aus der Vielzahl von Kanälen über gemeinsame Empfangsleitungen zum Übertragen der an jedem aus der Vielzahl von Kanälen induzierten Ladung zu einem der Ladungsmesskondensatoren (112) umfasst, wobei die Vielzahl von Kanälen auf einer zweidimensionalen Oberfläche angeordnet ist, um einen zweidimensionalen Berührungssensor zu bilden.
Berührungsempfindliches Steuerpaneel, das umfasst: eine Kanalmatrix, die umfasst: eine erste Vielzahl von N Ansteuerleitungen, eine zweite Vielzahl von M Erfassungsleitungen, wobei die Kanalmatrix eine Anzahl von N mal M Kanälen umfasst, wobei jeder der Kanäle angeordnet ist, um das Vorhandensein eines Objekts (20) zu erfassen, wobei jeder der Kanäle in Nachbarschaft zu einem entsprechenden Kreuzungspunkt einer der N Ansteuerleitungen mit einer der M Erfassungsleitungen angeordnet ist, wobei jeder der Kanäle eine Ansteuerplatte (X), die mit einer der N Ansteuerleitungen verbunden ist, und eine Empfangsplatte (Y), die mit einer der M Erfassungsleitungen verbunden ist, umfasst, wobei jede der N Ansteuerleitungen mit einer entsprechenden Ansteuerschaltung verbunden ist, wobei jede der M Erfassungsleitungen mit einer entsprechenden Ladungserfassungsschaltung einschließlich eines Ladungsmesskondensators (112) verbunden ist, und wobei die Kanalmatrix eine Steuereinrichtung (500) umfasst, wobei die Steuereinrichtung (500) eingerichtet ist zum: Steuern (S2) jeder Ansteuerschaltung zum Induzieren einer Ladung auf jede Ansteuerplatte (X) jeder der M Erfassungsleitungen, die mit jeder der N Ansteuerleitungen verbunden sind, während eines Ansteuerteils des Messzyklus (S1, S14, S16), Steuern (S2) jeder Ladungserfassungsschaltung zum Koppeln jedes Ladungsmesskondensators (112) jeweils mit der Empfangsplatte jedes der Kanäle während eines Ladungsmessteils des Messzyklus, sodass die auf jede Empfangsplatte (Y) jedes Kanals während des Ansteuerteils des Messzyklus induzierte Ladung zu jedem entsprechenden Ladungsmesskondensator (112) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ladungsmesskondensator (112) jeder Ladungserfassungsschaltung gleichzeitig um eine vorbestimmte Entladungsmenge entladen wird (S4), bevor eine an jedem Ladungsmesskondensator (112) verbleibende Ladungsmenge sequentiell bestimmt wird (S6, S8, S10, S12), um eine Änderung in der Kapazität jedes Kanals infolge des Vorhandenseins eines Objekts (20) zu identifizieren (S18).
Verfahren zum Erfassen des Vorhandenseins eines Objekts (20) in der Nähe eines berührungsempfindlichen Steuerpaneels, wobei das berührungsempfindliche Steuerpaneel eine Kanalmatrix mit einer ersten Vielzahl von Ansteuerleitungen und einer zweiten Vielzahl von Erfassungsleitungen umfasst, wobei die Kanäle in Nachbarschaft zu Kreuzungspunkten der Ansteuerleitungen mit den Erfassungsleitungen angeordnet sind, wobei jeder Kanal eine Ansteuerplatte (X), die mit einer der Ansteuerleitungen verbunden ist, und eine Empfangsplatte (Y), die mit einer der Erfassungsleitungen verbunden ist, umfasst, wobei jede der Erfassungsleitungen mit einer entsprechenden Ladungserfassungsschaltung verbunden ist und wobei jede Ladungserfassungsschaltung einen Ladungsmesskondensator (112) umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Steuern (S2) jeder Ansteuerschaltung zum Induzieren einer Ladung auf jede Ansteuerplatte (X) jedes der Kanäle während eines Ansteuerteils eines Messzyklus (S1, S14, S16), Steuern (S2) jeder Ladungserfassungsschaltung zum Koppeln jedes Ladungsmesskondensators (112) jeweils mit jeder Empfangsplatte (Y) jedes der Kanäle während eines Ladungsmessteils des Messzyklus, sodass die auf jede Empfangsplatte (Y) jedes Kanals während des Ansteuerteils des Messzyklus induzierte Ladung zu jedem entsprechenden Ladungsmesskondensator (112) übertragen wird, und gekennzeichnet durch gleichzeitiges Entladen (S4) jedes Ladungsmesskondensators (112) jeder Ladungserfassungsschaltung um eine vorbestimmte Entladungsmenge, bevor die an jedem Ladungsmesskondensator (112) verbleibende Ladungsmenge sequentiell bestimmt wird (S6, S8, S10, S12), um eine Änderung in der Kapazität jedes Kanals infolge des Vorhandenseins eines Objekts (20) zu identifizieren (S18).