DE112017003694T5

DE112017003694T5 - Schwebe-sensitives Touchpad

Info

Publication number: DE112017003694T5
Application number: DE112017003694.1T
Authority: DE
Inventors: Braon Moseley
Original assignee: Tactual Labs Co
Current assignee: Tactual Labs Co
Priority date: 2016-07-22
Filing date: 2017-06-16
Publication date: 2019-04-11
Also published as: CN109478116A; US20210278949A1; WO2018017219A1; US20180024667A1

Abstract

Offenbart wird ein Touchdetektor mit einer Touchoberfläche, einer Mehrzahl von Antennen, die unter der Touchoberfläche angeordnet sind und in logische Reihen und Spalten organisiert sind, wobei die logischen Reihen und Spalten über Reihen- und Spaltenspuren leitend miteinander und mit Signalgebern bzw. Signalempfängern verbunden sind. Die Antennen sind so beabstandet, dass sie sich nicht berühren. Signalgeber geben gleichzeitig frequenzorthogonale Signale aus, die durch Signalverarbeitung der von den Empfangsantennen empfangenen Signalrahmen erkannt werden können. Ein Signalprozessor erzeugt eine Heatmap der Berührung nahe der Touchoberfläche, die wenigstens teilweise auf einer Messung für jedes der frequenzorthogonalen Signale der Rahmen basiert.

Description

Bereich
Die offenbarten Vorrichtungen und Verfahren betreffen im Allgemeinen den Bereich einer Benutzereingabe, insbesondere Eingabeflächen, welche für eine Berührung, einschließlich einer „Schwebe“-Berührung und einer Berührung bei Druckausübung, sensitiv sind.
Hintergrund
Im Allgemeinen ist ein Touchpad ein Zeigegerät mit einem taktilen Sensor, einer spezialisierten Oberfläche, die die Bewegung und Position der Finger eines Benutzers in eine relative Position auf dem Betriebssystem übertragen kann, die auf dem Bildschirm ausgegeben wird. Touchpads sind häufig auf Laptops zu finden und können anstelle einer Maus zur Interaktion mit einem Desktop-Computer verwendet werden. Touchpads variieren in der Größe. Obwohl die meisten eigenständigen Touchpads undurchsichtig sind, werden in den letzten Jahren die kapazitiven Touchscreens, wie sie auf Tablets und Telefonen zu finden sind, als Touchpads eingesetzt.
Kapazitive Touchsensoren kommen in letzter Zeit immer häufiger bei Mensch-Maschine-Schnittstellen zum Einsatz. Das Unternehmen Analog Devices, Inc. bietet beispielsweise speziell für diesen Zweck entwickelte integrierte Schaltungen (ICs) an, wie z.B. dessen Artikel AD7142 und AD7143. Diese ICs senden ein hochfrequentes Anregungssignal auf eine gemeinsame Senderleitung und verwenden eine Mehrzahl von Kapazitätseingängen (14 Eingänge für den AD7142 oder 8 Eingänge für den AD 7143), um Kapazitätsänderungen über den Detektor zu erfassen. Dabei werden Schwellenwerte verwendet, um eine Berührung („Touch“, beide Begriffe werden hierin gleichbedeutend verwendet) festzustellen.
Da herkömmliche Touchpads dazu bestimmt sind, festzustellen, wann ein Schwellenwert erreicht wird, können sie im Allgemeinen ein kapazitives Objekt (z.B. einen Finger) in einem Abstand über der Oberfläche nicht schnell und genau identifizieren. Darüber hinaus können herkömmliche Touchpads im Allgemeinen keine Heatmap („Wärmebild“) liefern, die sowohl den Abstand von der Touchoberfläche als auch die Größe und Form des einen oder der mehreren kapazitiven Objekte, die den Sensor beeinflussen, widerspiegelt.
Diese Nachteile werden, wie hierin offenbart, mit einem neuartigen Touchpad überwunden, mit dem Schwebe-, Kontakt- und/oder Druckinformationen schnell und präzise erfasst werden können. Aufgrund seiner Schnelligkeit und Genauigkeit kann das neuartige Touchpad Informationen erfassen, welche nicht nur einen Kontakt betreffen (oder über einem Schwellenwert liegende Daten), sondern kann auch zur Bestimmung der Form und Position des kapazitiven Objekts verwendet werden, und ist daher in Verbindung mit Augmented Reality (AR)- und Virtual Reality (VR)-Anwendungen nützlich. So kann beispielsweise mit dem neuartigen Touchpad ein Modell der Hand und/oder des Unterarms des Benutzers erstellt und in einer VR-Einstellung angezeigt werden, so dass ein Benutzer ein Touchpad durch virtuelles „Sehen“ bedienen kann, wobei er im Wesentlichen sieht, was er in der virtuellen Welt tut. Viele weitere Möglichkeiten für das sensitive neuartige Touchpad werden vom Fachmann im Hinblick auf die hierin enthaltenen Offenbarungen bevorzugt.
Figurenliste
Das Vorstehende und weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Offenbarung werden sich aus der folgenden mehr ins Detail gehenden Beschreibung der Ausführungsformen ergeben, wie sie in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, in denen sich die Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten auf dieselben Elemente beziehen. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, sondern konzentrieren sich auf die Veranschaulichung der Prinzipien der offenbarten Ausführungsformen.

1 zeigt ein Obere-Ebene-Blockdiagramm, das eine Ausführungsform einer Touchsensor-Einrichtung mit niedriger Latenz veranschaulicht.
2A zeigt eine isometrische Ansicht von Abschnitten eines Touchpads gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform.
2B zeigt eine Draufsicht auf die in 2A dargestellten Abschnitte eines Touchpads.
3A zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines hierin beschriebenen Touchpads.
3B zeigt eine Draufsicht auf eine Schicht des Touchpads von 3A.
3C zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Schicht des Touchpads von 3A.
4 zeigt eine Draufsicht auf ein Touchpad gemäß einer weiteren hierin beschriebenen Ausführungsform.
5A zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines Touchpads gemäß einer weiteren hierin beschriebenen Ausführungsform.
5B zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines Touchpads gemäß einer noch weiteren hierin beschriebenen Ausführungsform.
5C zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines Touchpads gemäß einer weiteren hierin beschriebenen Ausführungsform.
5D zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines Touchpads gemäß einer noch weiteren hierin beschriebenen Ausführungsform.
5E zeigt eine schematische Darstellung der Antennen auf einer Antennenebene eines Touchpads gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform.
5F zeigt eine schematische Darstellung der Antennen auf einer weiteren Antennenebene eines Touchpads gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines zweiseitigen Touchpads gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform.
7 zeigt ein Funktionsblockdiagramm eines illustrativen frequenzteilungsmodulierten Touchdetektors.

Detaillierte Beschreibung
In verschiedenen Ausführungsformen ist die vorliegende Offenbarung auf Touchpads sowie Verfahren zum Entwickeln, zur Herstellung und zum Betrieb von Touchpads und Touchpadsensoren gerichtet, insbesondere kapazitive Touchpadsensoren. Obwohl beispielhafte Zusammensetzungen oder Geometrien zur Veranschaulichung der Erfindung offenbart werden, sind weitere Zusammensetzungen und Geometrien für den Fachmann im Hinblick auf diese Offenbarung offensichtlich, ohne dabei vom Umfang und Geist der Offenbarung abzuweichen.
In dieser Offenbarung können die Begriffe „schweben“, „berühren“, „berührt“, „kontaktieren“, „kontaktiert“ oder andere Bezeichnungen verwendet werden, um Ereignisse oder Zeiträume zu beschreiben, in denen ein Finger eines Benutzers, ein Stift, ein Objekt oder ein Körperteil vom Sensor erkannt werden. In einigen Ausführungsformen treten diese Erkennungen nur auf, wenn der Benutzer in physischem Kontakt mit einem Sensor oder einer Einrichtung steht, in welcher der Sensor integriert ist. In anderen Ausführungsformen kann der Sensor so eingestellt sein, dass er die Erkennung von „Berührungen“ oder „Kontakten“ ermöglicht, die in einem Abstand über der Touchoberfläche „schweben“ oder sonst wie von der berührungsempfindlichen Einrichtung („Toucheinrichtung“) beabstandet sind. Wie hierin verwendet, muss eine „Touchoberfläche“ keine tatsächlichen Merkmale aufweisen, und könnte eine im Allgemeinen nur wenige Merkmalen aufweisende Oberfläche sein. Daher sollte die innerhalb dieser Beschreibung verwendete Sprache, die eine Zugrundelegung eines sensierten physischen Kontakts impliziert, nicht in der Weise verstanden werden, dass sich die beschriebenen Techniken nur auf diese Ausführungsformen beziehen; tatsächlich würde sich fast alles, wenn nicht sogar alles, gleichermaßen auf „Touch“-, d.h. „Berührungs“-, und sogenannte „Hover“-, d.h. „Schwebe“-Sensoren beziehen.
Generell bezieht sich der Begriff „Berührung“, wie hierin verwendet, auf eine Handlung, die von den hierin offenbarten Sensortypen erkannt werden kann, so dass, wie hierin verwendet, der Begriff „schweben“ nur eine Art von „Berührung“ in dem Sinne ist, dass eine „Berührung“ hierin beabsichtigt ist. Andere Arten von Sensoren können in Verbindung mit den hierin offenbarten Ausführungsformen verwendet werden, einschließlich einer Kamera, eines Näherungssensors, eines optischen Sensors, eines Drehratensensors, eines Gyroskops, eines Magnetometers, eines thermischen Sensors, eines Drucksensors, eines Kraftsensors, eines kapazitiven Touchsensors, eines Messwertes einer integrierten Schaltung für das Energiemanagement, einer Tastatur, einer Maus, eines Bewegungssensors und dergleichen.
Wie hierin und insbesondere innerhalb der Ansprüche verwendet, sind Ordnungsbegriffe wie erster und zweiter nicht dazu bestimmt, an und für sich eine Reihenfolge, Zeit oder Einmaligkeit zu implizieren, sondern dienen vielmehr dazu, ein beanspruchtes Konstrukt von einem anderen zu unterscheiden. In einigen Anwendungen, bei denen der Kontext dies vorschreibt, können diese Begriffe bedeuten, dass „der erste“ und „der zweite“ einmalig sind. Wenn beispielsweise ein Ereignis zu einem ersten Zeitpunkt und ein anderes Ereignis zu einem zweiten Zeitpunkt eintritt, ist nicht beabsichtigt, dass der erste Zeitpunkt vor dem zweiten Zeitpunkt eintritt. Wird jedoch in dem Anspruch die weitere Einschränkung, dass der zweite Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt liegt, dargelegt, so müsste sich aus dem Kontext ergeben, dass der erste Zeitpunkt und der zweite Zeitpunkt einmalige Zeitpunkte sind. Ebenso sind, wenn der Kontext dies vorschreibt oder zulässt, Ordnungsbegriffe so weit auszulegen, dass die beiden identifizierten Anspruchskonstrukte dasselbe oder ein anderes Merkmal aufweisen können. So könnten beispielsweise eine erste und eine zweite Frequenz, ohne weitere Begrenzung, die gleiche Frequenz sein - z.B. könnte die erste Frequenz 10 MHz betragen und die zweite Frequenz 10 MHz; oder sie könnten unterschiedliche Frequenzen sein - z.B. beträgt die erste Frequenz 10 MHz und die zweite Frequenz 11 MHz. Der Kontext kann andererseits vorschreiben, dass z.B. eine erste und eine zweite Frequenz weiter darauf beschränkt sind, orthogonal zueinander zu sein, in welchem Fall sie nicht die gleiche Frequenz sein könnten.
Die derzeit offenbarten Systeme und Verfahren stellen das Entwerfen, Herstellen und Verwenden von Touchpads und Touchpadsensoren bereit, und insbesondere von Touchpadsensoren, die ein Multiplexing-Schema verwenden, das auf orthogonalen Signalen basiert, wie beispielsweise, jedoch ohne Beschränkung darauf, Frequenzmultiplexing (FDM), Code-Division-Multiplexing (CDM) oder eine Hybridmodulationstechnik, die sowohl FDM- als auch CDM-Verfahren kombiniert. Verweise auf eine hierin aufgeführte Frequenz können sich auch auf andere orthogonale Signalbasen beziehen. Somit umfasst diese Anmeldung die frühere US-Patentanmeldung Nr. 13/841,436 des Anmelders, die am 15. März 2013 mit dem Titel „Low-Latency Touch Sensitive Device“ eingereicht wurde, und die am 1. November 2013 eingereichte US-Patentanmeldung Nr. 14/069,609 des Anmelders mit dem Titel „Fast Multi-Touch Post Processing“. Bei diesen Anmeldungen handelt es sich um kapazitive FDM-, CDM- oder FDM/CDM-Hybrid-Touchpadsensoren, die in Verbindung mit den derzeit offenbarten Sensoren verwendet werden können. In solchen Sensoren werden Berührungen erfasst, wenn ein Signal aus einer Reihe mit einer Spalte gekoppelt (erhöht) oder entkoppelt (verringert) wird und das Ergebnis auf dieser Spalte empfangen wird.
Die vorliegende Offenbarung wird zunächst den allgemeinen Betrieb von schnellen Multitouch-Sensoren beschreiben, auf die die vorliegenden Systeme und Verfahren zum Entwerfen, Herstellen und Betreiben angewendet werden können. Details des vorliegend offenbarten Systems und Verfahrens für das neuartige Touchpad werden dann im Folgenden unter der Überschrift „Darstellung der Touchpad-Ausführungsform“ näher beschrieben.
Wie hierin verwendet, umfassen der Ausdruck „Touchereignis“ und das Wort „Touch“ bzw. „Berührung“, wenn es als Substantiv verwendet wird, eine Nahberührung und ein Nahbehrührungsereignis, oder jede andere Geste, die unter Verwendung eines Sensors identifiziert werden kann. Gemäß einer Ausführungsform können Touchereignisse mit sehr geringer Latenzzeit, z.B. in der Größenordnung von zehn Millisekunden oder weniger, oder in der Größenordnung von weniger als einer Millisekunde, erfasst, verarbeitet und den nachfolgenden Berechnungsprozessen zugeführt werden.
In einer Ausführungsform verwendet der offenbarte schnelle Multitouch-Sensor ein projiziert-kapazitives Verfahren, das für Messungen von Touchereignissen mit hoher Aktualisierungsrate und niedriger Latenz verbessert wurde. Diese Technik kann parallele Hardware und höherfrequente Wellenformen verwenden, um die oben genannten Vorteile zu erzielen. Ebenfalls offenbart werden Verfahren zur Durchführung empfindlicher und robuster Messungen, die auf transparenten Displayoberflächen eingesetzt werden können, und die eine wirtschaftliche Herstellung von Produkten ermöglichen, welche diese Technik verwenden. In diesem Zusammenhang könnte ein „kapazitiver Gegenstand“, wie hierin verwendet, ein Finger, ein anderer Teil des menschlichen Körpers, ein Stift oder ein beliebiger Gegenstand sein, wofür der Sensor empfindlich ist. Die hierin offenbarten Sensoren und Verfahren müssen nicht auf einer Kapazität basieren. In Bezug auf z.B. den optischen Sensor verwenden solche Ausführungsformen den Tunneleffekt und Photonen-Leckage, um ein Touchereignis zu erfassen, wobei ein „kapazitiver Gegenstand“, wie hierin verwendet, jeden Gegenstand umfasst, wie beispielsweise einen Stift oder einen Finger, der mit dieser Abtastung kompatibel ist. Ebenso erfordern „Berührungsörter“ und eine „berührungsempfindliche Einrichtung“, wie hierin verwendet, keinen tatsächlichen Berührungskontakt zwischen einem kapazitiven Gegenstand und dem offenbarten Sensor.
1 veranschaulicht bestimmte Prinzipien eines schnellen Multitouch-Sensors 100 gemäß einer Ausführungsform. Bei Bezugszeichen 102 wird in jede der Reihen der Oberfläche ein anderes Signal übertragen. Die Signale sind so konzipiert, dass sie „orthogonal“, d.h. trennbar und voneinander unterscheidbar sind. Bei Bezugszeichen 103 ist an jeder Spalte ein Empfänger angebracht. Der Empfänger ist so ausgelegt, dass er jedes der übertragenen Signale oder eine beliebige Kombination von ihnen mit oder ohne andere Signale und/oder Rauschen empfängt und individuell ein Maß bestimmt, z.B. eine Menge für jedes der auf dieser Spalte vorhandenen orthogonalen übertragenen Signale. Die Touchoberfläche 104 des Sensors besteht aus einer Reihe von Reihen und Spalten (nicht alle dargestellt), entlang derer sich die orthogonalen Signale ausbreiten können. In einer Ausführungsform sind die Reihen und Spalten so gestaltet, dass, wenn sie keinem Touchereignis unterliegen, eine geringere oder vernachlässigbare Signalanzahl zwischen ihnen gekoppelt ist, während, wenn sie einem Touchereignis unterliegen, eine größere oder nicht vernachlässigbare Signalanzahl zwischen ihnen gekoppelt ist. In einer Ausführungsform könnte das Gegenteil der Fall sein - wobei die geringere Signalanzahl ein Touchereignis darstellt und die größere Signalanzahl ein Fehlen einer Berührung darstellt. Da der Touchsensor schließlich Berührungen aufgrund einer Änderung der Kopplung erkennt, ist es nicht von besonderer Bedeutung, außer aus Gründen, die für eine bestimmte Ausführungsform andernfalls ersichtlich sein könnten, ob die berührungsbezogene Kopplung eine Erhöhung der Anzahl des auf der Spalte vorhandenen Reihensignals oder eine Verringerung der Anzahl des auf der Spalte vorhandenen Reihensignals bewirkt. Wie oben bereits erwähnt, erfordert die Berührung oder das Touchereignis kein physisches Berühren, sondern vielmehr ein Ereignis, das den Pegel des gekoppelten Signals beeinflusst.
Weiterhin mit Bezug auf 1 kann in einer Ausführungsform im Allgemeinen das kapazitive Ergebnis eines Touchereignisses in der Nähe sowohl einer Reihe als auch einer Spalte eine nicht unerhebliche Änderung der Signalanzahl bewirken, die in der Reihe vorhanden ist, die mit der Spalte gekoppelt werden soll. Generell verursachen Touchereignisse die empfangenen Signale auf den Spalten, und entsprechen somit den empfangenen Signalen auf den Spalten. Da die Signale auf den Reihen orthogonal sind, können mehrere Reihensignale mit einer Spalte gekoppelt und durch den Empfänger unterschieden werden. Ebenso können die Signale auf jeder Reihe mit mehreren Spalten gekoppelt werden. Für jede Spalte, die mit einer bestimmten Reihe gekoppelt ist (und unabhängig davon, ob die Kopplung bewirkt, dass eine Zunahme oder eine Abnahme des Reihensignals auf der Spalte vorhanden ist), enthalten die auf der Spalte gefundenen Signale Informationen, die anzeigen, welche Reihen gleichzeitig mit dieser Spalte berührt werden. Die Menge jedes empfangenen Signals bezieht sich im Allgemeinen auf das Ausmaß der Kopplung zwischen der Spalte und der Reihe, die das entsprechende Signal trägt, und kann somit einen Abstand des berührenden Objekts bzw. Gegenstands von der Oberfläche, einen Bereich der Oberfläche, der von der Berührung bedeckt ist, und/oder den Druck der Berührung anzeigen.
Wenn eine Reihe und eine Spalte gleichzeitig berührt werden, wird ein Teil des Signals, das in der Reihe vorhanden ist, in die entsprechende Spalte eingekoppelt (die Kopplung kann zu einer Erhöhung oder Verringerung des Reihensignals in der Spalte führen). (Wie bereits erwähnt, erfordert der Begriff „Berührung“ oder „berührt“ keinen tatsächlichen physischen Kontakt, sondern vielmehr eine relative Nähe.) In der Tat ist bei verschiedenen Ausführungen einer Berührungseinrichtung ein physischer Kontakt mit den Reihen und/oder Spalten unwahrscheinlich, da es eine Schutzbarriere zwischen den Reihen und/oder Spalten und dem Finger oder einem anderen Berührungsgegenstand geben kann. Darüber hinaus sind die Reihen und Spalten selbst im Allgemeinen nicht miteinander in Kontakt, sondern in einer Nähe angeordnet, die eine dazwischen zu koppelnde Signalanzahl ermöglicht, wobei diese Anzahl sich mit der Berührung ändert (positiv oder negativ). Im Allgemeinen resultiert die Reihen-Spalten-Kopplung nicht aus dem tatsächlichen Kontakt zwischen ihnen, noch aus dem tatsächlichen Kontakt des Fingers oder eines anderen Berührungsgegenstands, sondern vielmehr aus dem kapazitiven Effekt, den Finger (oder einen anderen Gegenstand) in die Nähe zu bringen - wobei die Nähe, die zu einem kapazitiven Effekt führt, im Folgenden als Berührung bezeichnet wird.
Die Art der Reihen und Spalten ist beliebig und ihre besondere Ausrichtung irrelevant. Tatsächlich sollen sich die Begriffe Reihe und Spalte nicht auf ein quadratisches Raster beziehen, sondern auf einen Satz von Leitern, auf denen ein Signal übertragen wird (Reihen), und einen Satz von Leitern, auf die ein Signal gekoppelt werden kann (Spalten). (Die Vorstellung, dass Signale auf Reihen übertragen und auf Spalten empfangen werden, ist an sich willkürlich, wobei Signale genauso einfach auf Leitern übertragen werden könnten, die willkürlich als Spalten bezeichnet werden, und auf Leitern empfangen werden, die willkürlich als Reihen bezeichnet werden, oder beide könnten willkürlich als etwas anderes benannt werden.) Außerdem ist es nicht notwendig, dass sich die Reihen und Spalten in einem Raster befinden. Andere Formen sind möglich, solange ein Touchereignis einen Teil einer „Reihe“ und einen Teil einer „Spalte“ berührt und eine Form der Kopplung verursacht. So könnten beispielsweise die „Reihen“ in konzentrischen Kreisen und die „Spalten“ als geometrische Strahlen angeordnet sein, die von der Mitte ausgehen. Und weder die „Reihen“ noch die „Spalten“ müssen einem geometrischen oder räumlichen Muster folgen, so dass beispielsweise Sende- und Empfangsantennen beliebig zu Reihen und Spalten verbunden werden können (bezogen oder nicht bezogen auf ihre relative Position.) Außerdem ist es nicht notwendig, dass es nur zwei Arten von Signalausbreitungskanälen gibt: Anstelle von Reihen und Spalten können in einer Ausführungsform die Kanäle „A“, „B“ und „C“ vorgesehen sein, wobei die auf „A“ übertragenen Signale auf „B“ und „C“ empfangen werden können, oder in einer Ausführungsform können die auf „A“ und „B“ übertragenen Signale auf „C“ empfangen werden. Es ist auch möglich, dass die Signalausbreitungskanäle abwechselnd arbeiten, wobei sie manchmal Sender und manchmal Empfänger unterstützen. Es wird auch erwogen, dass die Signalausbreitungskanäle gleichzeitig Sender und Empfänger unterstützen können - vorausgesetzt, die übertragenen Signale sind orthogonal und damit von den empfangenen Signalen trennbar. Es können drei oder mehr Arten von Antennenleitern anstelle von nur „Reihen“ und „Spalten“ verwendet werden. Viele alternative Ausführungsformen sind möglich und werden für den Fachmann, der sich mit dieser Offenbarung beschäftigt, offensichtlich sein.
Wie vorstehend erwähnt, besteht die Touchoberfläche 104 in einer Ausführungsform aus einer Serie von Reihen und Spalten, entlang derer sich Signale ausbreiten können. Wie vorstehend erläutert, sind die Reihen und Spalten so ausgelegt, dass, wenn sie nicht berührt werden, eine Signalanzahl zwischen ihnen gekoppelt ist, und wenn sie berührt werden, eine andere Signalanzahl zwischen ihnen gekoppelt ist. Die Änderung des zwischen ihnen gekoppelten Signals kann im Allgemeinen proportional oder umgekehrt proportional zur Berührung sein (wenn auch nicht unbedingt linear proportional), so dass die Berührung weniger eine Ja-Nein-Frage ist, sondern vielmehr eine Abstufung, die eine Unterscheidung zwischen „mehr“ Berührung (d.h. näher dran oder fester) und „weniger“ Berührung (d.h. weiter weg oder lockerer) ermöglicht - und sogar „keine“ Berührung. Außerdem wird in jede der Reihen ein anderes Signal übertragen. In einer Ausführungsform sind alle dieser verschiedenen Signale orthogonal zueinander (d.h. trennbar und unterscheidbar). Wenn eine Reihe und eine Spalte gleichzeitig berührt werden, wird das auf der Reihe vorhandene Signal gekoppelt (positiv oder negativ), wodurch es mehr oder weniger in der entsprechenden Spalte erscheint. Die Stärke des Signals, das an eine Spalte gekoppelt ist, kann sich auf die Nähe, den Druck oder den Berührungsbereich beziehen.
An jeder Spalte ist ein Empfänger 103 angebracht. Der Empfänger ist so ausgelegt, dass er die auf den Spalten vorhandenen Signale empfängt, einschließlich jedes der orthogonalen Signale oder einer beliebigen Kombination der orthogonalen Signale, und jedes vorhandene Rauschen oder andere Signale. Im Allgemeinen ist der Empfänger so ausgelegt, dass er einen Rahmen von Signalen empfängt, die auf den Spalten vorhanden sind, und dass er die Spalten identifiziert, die ein Signal bereitstellen. In einer Ausführungsform kann der Empfänger (oder ein den Empfängerdaten zugeordneter Signalprozessor) einen Messwert bestimmen, der der Anzahl jedes der orthogonal übertragenen Signale zugeordnet ist, die in dieser Spalte während der Zeit, in der der Rahmen der Signale erfasst wurde, vorhanden sind. Auf diese Weise kann der Empfänger nicht nur die mit jeder Spalte in Berührung kommenden Reihen identifizieren, sondern auch zusätzliche (z.B. qualitative) Informationen über die Berührung liefern. Im Allgemeinen können Touchereignisse den empfangenen Signalen auf den Spalten entsprechen (oder umgekehrt). Für jede Spalte zeigen die verschiedenen darauf empfangenen Signale an, welche der entsprechenden Reihen gleichzeitig mit dieser Spalte berührt wird. In einer Ausführungsform kann das Ausmaß der Kopplung zwischen der entsprechenden Reihe und der Spalte z.B. die Fläche der von der Berührung bedeckten Fläche, den Berührungsdruck usw. anzeigen. In einer Ausführungsform zeigt eine Änderung der Kopplung im Laufe der Zeit zwischen der entsprechenden Reihe und der Spalte eine Änderung in der Berührung am Schnittpunkt der beiden an.
Sinusförmige Darstellung
In einer Ausführungsform können die auf die Reihen übertragenen orthogonalen Signale unmodulierte Sinuskurven sein, die jeweils eine unterschiedliche Frequenz aufweisen, wobei die Frequenzen so gewählt werden, dass sie im Empfänger voneinander unterschieden werden können. In einer Ausführungsform werden Frequenzen so gewählt, dass ein ausreichender Abstand zwischen ihnen gewährleistet ist, so dass sie im Empfänger leichter voneinander unterschieden werden können. In einer Ausführungsform werden Frequenzen so gewählt, dass keine einfachen harmonischen Beziehungen zwischen den ausgewählten Frequenzen bestehen. Das Fehlen einfacher harmonischer Beziehungen kann nichtlineare Artefakte mildern, die dazu führen können, dass ein Signal ein anderes verfälscht.

Im Allgemeinen erfüllt ein „Kamm“ von Frequenzen, bei dem der Abstand zwischen benachbarten Frequenzen konstant und die höchste Frequenz weniger als das Doppelte der niedrigsten Frequenz ist, diese Kriterien, wenn der Abstand zwischen den Frequenzen, Δf, wenigstens der Kehrwert der Messzeit τ ist. Wenn beispielsweise eine Kombination von Signalen (z.B. aus einer Spalte) gemessen werden soll, um zu bestimmen, welche Reihensignale einmal pro Millisekunde vorhanden sind (τ), dann muss der Frequenzabstand (Δf) größer als ein Kilohertz sein (d.h. Δf > 1/τ). Nach dieser Berechnung, in einem exemplarischen Fall mit nur zehn Reihen, könnte man die folgenden Frequenzen verwenden:

Reihe 1:	5,000 MHz	Reihe 6:	5,005 MHz
Reihe 2:	5,001 MHz	Reihe 7:	5,006 MHz
Reihe 3:	5,002 MHz	Reihe 8:	5,007 MHz
Reihe 4:	5,003 MHz	Reihe 9:	5,008 MHz
Reihe 5:	5,004 MHz	Reihe 10:	5,009 MHz

Für den Fachmann ist es angesichts der vorliegenden Offenbarung offensichtlich, dass der Frequenzabstand wesentlich größer sein kann als dieses Minimum, um ein robustes Design zu ermöglichen. Eine 20 cm x 20 cm große Touchoberfläche mit einem Reihen-/Spaltenabstand von 0,5 cm würde beispielsweise vierzig Reihen und vierzig Spalten erfordern, und Sinusoide mit vierzig verschiedenen Frequenzen erfordern. Während eine Analyserate von einmal pro Millisekunde nur einen 1 KHz-Abstand benötigt, wird für eine robustere Ausführung ein beliebig größerer Abstand verwendet. In einer Ausführungsform unterliegt der beliebig größere Abstand der Einschränkung, dass die maximale Frequenz nicht mehr als das Doppelte der niedrigsten Frequenz sein sollte (d.h. fmax < 2(fmin)). So kann in diesem Beispiel ein Frequenzabstand von 100 kHz verwendet werden, wobei die niedrigste Frequenz auf 5 MHz eingestellt ist, was eine Frequenzliste von 5,0 MHz, 5,1 MHz, 5,2 MHz usw. bis 8,9 MHz ergibt.
In einer Ausführungsform kann jede der Sinusoide auf der Liste von einem Signalerzeuger erzeugt und in einer separaten Reihe von einem Signalgeber oder Sender übertragen werden. Um die Reihen und Spalten zu identifizieren, die gleichzeitig berührt werden, empfängt ein Empfänger alle auf den Spalten vorhandenen Signale und ein Signalprozessor analysiert das Signal, um festzustellen, welche Frequenzen, wenn überhaupt, auf der Liste erscheinen. In einer Ausführungsform kann die Identifizierung durch eine Frequenzanalysemethode (z.B. Fourier-Transformation) oder durch die Verwendung einer Filterbank unterstützt werden. In einer Ausführungsform empfängt der Empfänger einen Rahmen von Spaltensignalen, der durch eine FFT verarbeitet wird, so dass für jede Frequenz ein Messwert bestimmt wird. In einer Ausführungsform stellt die FFT einen phasengleichen und quadratischen Messwert für jede Frequenz, für jeden Rahmen zur Verfügung.
In einer Ausführungsform kann der Empfänger/Signalprozessor aus dem Signal jeder Spalte einen Wert (und möglicherweise einen phasengleichen und quadratischen Wert) für jede Frequenz aus der Liste der Frequenzen bestimmen, der in dem Signal auf dieser Spalte gefunden wird. In einer Ausführungsform, in der der Wert einer Frequenz größer oder kleiner als ein Schwellenwert ist, oder sich gegenüber dem vorherigen Wert ändert, identifiziert der Signalprozessor, dass ein Touchereignis zwischen der Spalte und der Reihe, die dieser Frequenz entspricht, vorliegt. In einer Ausführungsform können Signalstärkeinformationen, die verschiedenen physischen Phänomenen entsprechen können, einschließlich des Berührungsabstandes von dem Reihen-/Spaltenschnittpunkt, der Größe des Berührungsgegenstands, des Drucks, mit dem der Gegenstand nach unten drückt, des Anteils des Reihen-/Spaltenschnittpunkts, der berührt wird, usw., als Hilfsmittel zur Lokalisierung des Bereichs des Touchereignisses verwendet werden. In einer Ausführungsform sind die ermittelten Werte nicht selbstbestimmend für die Berührung, sondern werden zusammen mit anderen Werten zur Bestimmung von Touchereignissen weiterverarbeitet.
Sobald Werte für jede der orthogonalen Frequenzen für wenigstens zwei Frequenzen (entsprechend den Reihen) oder für wenigstens zwei Spalten bestimmt wurden, kann eine zweidimensionale Karte erstellt werden, wobei der Wert als, oder proportional / umgekehrt proportional zu, einem Wert der Karte an diesem Reihen-/Spaltenschnittpunkt verwendet wird. In einer Ausführungsform werden Werte an mehreren Reihen/Spaltenschnittpunkten auf einer Touchoberfläche bestimmt, um eine Karte für die Touchoberfläche oder den Berührungsbereich zu erstellen. In einer Ausführungsform werden für jeden Reihen-/Spaltenschnittpunkt auf einer Touchoberfläche oder in einem Bereich einer Touchoberfläche Werte bestimmt, um eine Karte für die Touchoberfläche oder - bereich zu erstellen. In einer Ausführungsform werden die Werte der Signale für jede Frequenz auf jeder Spalte berechnet. Sobald die Signalwerte berechnet sind, kann eine zweidimensionale Karte erstellt werden. In einer Ausführungsform ist der Signalwert der Wert der Karte an diesem Reihen-/Spaltenschnittpunkt. In einer Ausführungsform wird der Signalwert verarbeitet, um das Rauschen zu reduzieren, bevor dieser als Wert der Karte an diesem Schnittpunkt von Reihe und Spalte verwendet wird. In einer Ausführungsform wird ein anderer Wert, der proportional, umgekehrt proportional oder anderweitig mit dem Signalwert in Beziehung steht (jeweils nach der Verarbeitung zur Rauschunterdrückung), als der Wert der Karte an diesem Reihen-/Spaltenschnittpunkt verwendet. In einer Ausführungsform werden die Signalwerte aufgrund physischer Unterschiede in der Touchoberfläche bei unterschiedlichen Frequenzen für eine bestimmte Berührung normiert oder kalibriert. Ebenso müssen in einer Ausführungsform aufgrund physischer Unterschiede auf der Touchoberfläche oder zwischen den Schnittpunkten die Signalwerte für eine bestimmte Berührung normiert oder kalibriert werden.
In einer Ausführungsform können die zweidimensionalen Kartendaten mit einem Schwellenwert versehen werden, um Touchereignisse besser zu identifizieren, zu bestimmen oder zu isolieren. In einer Ausführungsform können die zweidimensionalen Kartendaten verwendet werden, um Informationen über die Form, Ausrichtung usw. des Gegenstands, der die Oberfläche berührt, abzuleiten.
In einer Ausführungsform wird diese Analyse und jede hierin beschriebene Berührungsverarbeitung in einer diskreten Berührungssteuerung eines Touchsensors durchgeführt. In einer weiteren Ausführungsform könnte eine solche Analyse und Berührungsverarbeitung auf anderen Computersystemkomponenten durchgeführt werden, wie beispielsweise auf einem oder mehreren ASICs, MCUs, FPGAs, CPUs, GPUs, SoCs, DSPs oder einem dedizierten Schaltkreis. Der hierin verwendete Begriff „Hardware-Prozessor“ bezeichnet eine der oben genannten Einrichtungen oder eine andere Einrichtung, die Rechenfunktionen ausführt.
Um auf die Diskussion über die auf den Reihen übertragenen Signale zurückzukommen, ist ein Sinusoid nicht das einzige orthogonale Signal, das in der oben beschriebenen Konfiguration verwendet werden kann. In der Tat funktioniert, wie oben besprochen, jede Satz von Signalen, die voneinander unterschieden werden können. Dennoch können Sinusoide einige vorteilhafte Eigenschaften aufweisen, die eine einfachere Entwicklung und eine kostengünstigere Herstellung von Geräten, die diese Technik verwenden, ermöglichen. Beispielsweise haben Sinusoide ein sehr schmales Frequenzprofil (per Definition), und müssen sich nicht bis zu tiefen Frequenzen in der Nähe vom, Gleichwert erstrecken. Darüber hinaus können Sinusoide relativ unbeeinflusst vom 1/f-Rauschen sein, das breitere Signale beeinflussen könnte, die sich bis zu tieferen Frequenzen erstrecken.
In einer Ausführungsform können Sinusoide von einer Filterbank erkannt werden. In einer Ausführungsform können Sinusoide durch Frequenzanalyseverfahren (z.B. Fourier-Transformation/ schnelle Fourier-Transformation) erkannt werden. Frequenzanalyseverfahren können relativ effizient eingesetzt werden und weisen tendenziell gute Dynamikbereichmerkmale auf, so dass sie eine große Anzahl gleichzeitiger Sinusoide erkennen und unterscheiden können. In allgemeineren Signalverarbeitungsbegriffen kann die Dekodierung mehrerer Sinusoide durch den Empfänger als eine Form des Frequenzteilungs-Multiplexens betrachtet werden. In einer Ausführungsform könnten auch andere Modulationsverfahren wie Zeitmultiplexing und Code-Division-Multiplexing verwendet werden. Zeitmultiplexing hat gute Dynamikbereichmerkmale, erfordert aber typischerweise, dass eine begrenzte Zeit für die Übertragung in die (bzw. für das Analysieren von empfangenen Signalen von der) Touchoberfläche aufgewendet wird. Code-Division-Multiplexing hat die gleiche simultane Natur wie Frequenzmultiplexing, kann aber auf Probleme mit dem Dynamikbereich stoßen und nicht so leicht zwischen mehreren simultanen Signalen unterscheiden.
Modulierte Sinusoid-Darstellung
In einer Ausführungsform kann ein modulierter Sinusoid anstelle, in Kombination mit und/oder als Verstärkung der vorstehend beschriebenen Sinusoid-Ausführungsform verwendet werden. Die Verwendung unmodulierter Sinusoide kann zu hochfrequenten Interferenzen mit anderen Geräten in der Nähe der Touchoberfläche führen, so dass eine Einrichtung, die diese verwendet, auf Probleme bei der behördlichen Zulassung stoßen kann (z.B. FCC, CE). Darüber hinaus kann die Verwendung unmodulierter Sinusoide anfällig für Störungen durch andere Sinusoide in der Umgebung sein, sei es durch absichtliche Sender oder durch andere Störgeräte (vielleicht sogar eine andere identische Touchoberfläche). In einer Ausführungsform können solche Störungen zu falschen oder verschlechterten Berührungsmessungen in der beschriebenen Einrichtung führen.
In einer Ausführungsform können die Sinusoide vor der Übertragung durch den Sender so moduliert oder „gemixt“ werden, dass die Signale demoduliert („ungemixt“) werden können, sobald sie den Empfänger erreichen. In einer Ausführungsform kann eine invertierbare Transformation (oder nahezu invertierbare Transformation) verwendet werden, um die Signale so zu modulieren, dass die Transformation kompensiert und die Signale im Wesentlichen wiederhergestellt werden können, sobald sie den Empfänger erreichen. Dem Fachmann ist bekannt, dass Signale, die mit einer Modulationstechnik in einer Berührungseinrichtung, wie hierin beschrieben, ausgesendet oder empfangen werden, weniger mit anderen Dingen korreliert sein werden, und sich daher eher wie bloßes Rauschen verhalten, anstatt so zu wirken, als ob sie anderen in der Umgebung vorhandenen Signalen ähnlich wären und/oder einer Störung durch diese ausgesetzt wären.
In einer Ausführungsform bewirkt eine verwendete Modulationstechnik, dass die übertragenen Daten ziemlich zufällig oder zumindest ungewöhnlich in der Umgebung der betriebenen Einrichtung erscheinen. Zwei Modulationsschemata werden im Folgenden erläutert: Frequenzmodulation und Direct-Sequence-Spread-Spectrum-Modulation.
Frequenzmodulation
Frequenzmodulation der gesamten Reihe von Sinusoiden verhindert, dass sie bei den gleichen Frequenzen erscheinen, indem sie sie „vermischen“. Da es sich bei Zulassungstests im Allgemeinen um Festfrequenzen handelt, erscheinen frequenzmodulierte übertragene Sinusoide bei niedrigeren Amplituden und sind daher weniger wahrscheinlich von Bedeutung. Da der Empfänger jeden von ihm empfangenen sinusförmigen Eingang auf gleiche und entgegengesetzte Weise „ent-mischt“, können die bewusst modulierten, übertragenen Sinusoide demoduliert werden und erscheinen danach im Wesentlichen wie vor der Modulation. Alle Sinusoide mit fester Frequenz, die aus der Umgebung eindringen (z.B. stören), werden jedoch durch den „Vermischungs-“ Vorgang „vermischt“, und haben somit einen reduzierten oder beseitigten Einfluss auf das beabsichtigte Signal. Dementsprechend werden Störungen, die sonst für den Sensor entstehen könnten, durch den Einsatz von Frequenzmodulation vermindert, z.B. durch einen Kamm von Frequenzen, die in einer Ausführungsform im Touchsensor verwendet werden.
In einer Ausführungsform kann der gesamte Satz von Sinusoiden frequenzmoduliert werden, indem sie alle aus einer einzigen Referenzfrequenz erzeugt werden, die selbst moduliert ist.
So kann beispielsweise ein Satz von Sinusoiden mit 100 kHz Abstand erzeugt werden, indem die gleiche 100 kHz-Referenzfrequenz mit verschiedenen ganzen Zahlen multipliziert wird. In einer Ausführungsform kann diese Technik mit Hilfe von Phasenregelkreisen (PLLs) durchgeführt werden. Um den ersten 5,0 MHz-Sinusoid zu erzeugen, könnte man die Referenz mit 50 multiplizieren, um den 5,1 MHz-Sinusoid zu erzeugen, könnte man die Referenz mit 51 multiplizieren, und so weiter. Der Empfänger kann die gleiche modulierte Referenz verwenden, um die Erkennungs- und Demodulationsfunktionen auszuführen.
Direct-Sequence-Spread-Spectrum-Modulation
In einer Ausführungsform können die Sinusoide moduliert sein, indem sie periodisch nach einem pseudozufälligen (oder sogar wirklich zufälligen) Zeitplan umgekehrt werden, der sowohl dem Sender als auch dem Empfänger bekannt ist. So wird er in einer Ausführungsform, bevor jeder Sinusoid in seine entsprechende Reihe übertragen wird, durch eine wählbare Wechselrichterschaltung geleitet, deren Ausgang das Eingangssignal multipliziert mit +1 oder -1 ist, abhängig vom Zustand eines „Invert-Auswahl“-Eingangs. In einer Ausführungsform werden alle diese „Invert-Auswahl“-Eingänge vom gleichen Signal angesteuert, so dass die Sinusoide für jede Reihe alle gleichzeitig mit +1 oder -1 multipliziert werden. In einer Ausführungsform kann das Signal, das den „Invert-Auswahl“-Eingang steuert, eine Pseudozufallsfunktion sein, die unabhängig von allen Signalen oder Funktionen ist, die in der Umgebung vorhanden sein könnten. Die pseudozufällige Inversion der Sinusoide vermischt sie in ihrer Frequenz und lässt sie wie zufälliges Rauschen erscheinen, so dass sie alle Geräte, mit denen sie in Kontakt kommen könnten, vernachlässigbar stören.
Auf der Empfängerseite können die Signale der Spalten durch wählbare Wechselrichterschaltungen geleitet werden, die vom gleichen Pseudozufallssignal wie die der Reihen angesteuert werden. Das Ergebnis ist, dass die gesendeten Signale, obwohl sie in ihrer Frequenz vermischt wurden, vom Empfänger entmischt werden, weil sie zweimal mit +1 oder -1 multipliziert wurden, so dass sie in ihrem unveränderten Zustand gelassen werden oder zu diesem zurückkehren. Die Anwendung der Direct-Sequence-Spread-Spectrum-Modulation kann alle auf den Spalten vorhandenen Störsignale so vermischen, dass sie nur als Rauschen wirken und keine der beabsichtigten Sinusoide verfälschen.
In einer Ausführungsform können aus wenigen einfachen Komponenten wählbare Wechselrichter erzeugt und/oder in Transistoren in einem VLSI-Prozess implementiert werden.
Da viele Modulationstechniken unabhängig voneinander sind, können in einer Ausführungsform mehrere Modulationstechniken gleichzeitig eingesetzt werden, z.B. Frequenzmodulation und Direct-Sequence-Spread-Spectrum-Modulation des Satzes von Sinusoiden. Obwohl eine Implementierung möglicherweise komplizierter ist, kann eine solche mehrfach modulierte Implementierung eine bessere Störfestigkeit erreichen.
Da es äußerst selten vorkommt, dass eine bestimmte Pseudozufallsmodulation in der Umgebung auftritt, ist es wahrscheinlich, dass die hierin beschriebenen Multitouch-Sensoren keinen echten Zufallsmodulationsplan erfordern würden. Eine Ausnahme kann sein, wenn mehr als eine Touchoberfläche mit der gleichen Ausführung von derselben Person berührt wird. In einem solchen Fall kann es möglich sein, dass sich die Oberflächen gegenseitig stören, auch wenn sie sehr komplizierte pseudozufällige Zeitpläne verwenden.
So wird in einer Ausführungsform darauf geachtet, pseudozufällige Zeitpläne zu entwerfen, die weniger wahrscheinlich zu einem Konflikt führen. In einer Ausführungsform kann eine gewisse echte Zufälligkeit in den Modulationsplan eingeführt werden. In einer Ausführungsform wird die Zufälligkeit eingeführt, indem der Pseudozufallsgenerator aus einer wirklich zufälligen Quelle gespeist wird und sichergestellt wird, dass er eine ausreichend lange Ausgabe-Dauer hat (bevor eine Wiederholung einsetzt). Eine solche Ausführungsform macht es höchst unwahrscheinlich, dass zwei Touchoberflächen jemals den gleichen Teil der Sequenz zur gleichen Zeit verwenden werden. In einer Ausführungsform wird die Zufälligkeit eingeleitet durch Anwenden eines Exklusiv-Oder-Gatters (XOR) an der Pseudozufallssequenz mit einer wirklich zufälligen Sequenz. Die XOR-Funktion kombiniert den Zustand ihrer Eingänge, so dass der Zustand ihrer Ausgänge nie kleiner ist als die beider Eingänge.
Eine Low-Cost-Umsetzung-Darstellung
Touchoberflächen, die die zuvor beschriebenen Techniken verwenden, können im Vergleich zu anderen Verfahren relativ hohe Kosten für die Erzeugung und Erkennung von Sinusoiden aufweisen. Im Folgenden werden Verfahren zur Erzeugung und zum Nachweis von Sinusoiden diskutiert, die kostengünstiger und/oder für die Massenproduktion besser geeignet sein können.
Sinusoid-Erkennung
In einer Ausführungsform können Sinusoide in einem Empfänger unter Verwendung eines vollständigen Funkempfängers mit einem Fourier-Transformations-Erkennungsschema erkannt werden. Eine solche Erkennung kann die Digitalisierung einer Hochgeschwindigkeits-RF-Wellenform und die anschließende digitale Signalverarbeitung erfordern. Für jede Spalte der Oberfläche kann eine separate Digitalisierung und Signalverarbeitung implementiert sein, so dass der Signalprozessor feststellen kann, welche der Reihensignale mit dieser Spalte in Kontakt stehen. Im oben genannten Beispiel würde eine Touchoberfläche mit vierzig Reihen und vierzig Spalten vierzig Kopien dieser Signalkette erfordern. Heutzutage sind Digitalisierung und digitale Signalverarbeitung relativ teure Operationen, was Hardware, Kosten und Leistung betrifft. Es wäre sinnvoll, ein kostengünstigeres Verfahren zur Erkennung von Sinusoiden zu verwenden, insbesondere eines, das leicht reproduzierbar ist und sehr wenig Strom benötigt.
In einer Ausführungsform können Sinusoide über eine Filterbank detektiert werden. Eine Filterbank umfasst eine Anordnung von Bandpassfiltern, die ein Eingangssignal aufnehmen und in die jedem Filter zugeordneten Frequenzkomponenten zerlegen können. Die Discrete-Fourier-Transformation (DFT, von der die FFT eine effiziente Ausführung ist) ist eine Form einer Filterbank mit gleichmäßig beabstandeten Bandpassfiltern, die für die Frequenzanalyse verwendet werden können. DFTs können digital umgesetzt werden, wobei aber der Digitalisierungsschritt teuer sein kann. Es ist möglich, eine Filterbank aus einzelnen Filtern zu realisieren, wie z.B. passiven LC-(Spule und Kondensator) oder aktiven RC-Filtern. Induktivitäten lassen sich bei VLSI-Prozessen nur schlecht umsetzen, und diskrete Induktivitäten sind groß und teuer, so dass es möglicherweise nicht kostengünstig ist, Induktivitäten in der Filterbank zu verwenden.
Bei niedrigeren Frequenzen (ca. 10 MHz und niedriger) ist es möglich, Bänke von aktiven RC-Filtern in VLSI aufzubauen. Solche aktiven Filter können eine gute Leistung erbringen, können aber auch viel Platz einnehmen und mehr Leistung benötigen, als wünschenswert ist.
Bei höheren Frequenzen ist es möglich, Filterbänke mit Oberflächenakustikwellen-(SAW-)Filtertechniken zu bauen. Diese ermöglichen nahezu beliebige FIR-Filtergeometrien. SAW-Filtertechniken erfordern piezoelektrische Materialien, die teurer sind als einfaches CMOS-VLSI. Darüber hinaus erlauben SAW-Filtertechniken möglicherweise nicht genügend gleichzeitige Anschlüsse, um ausreichend viele Filter in ein einziges Gehäuse zu integrieren, was die Herstellungskosten erhöht.
In einer Ausführungsform können Sinusoide mit einer analogen Filterbank detektiert werden, die mit geschalteten Kondensatortechniken in Standard-CMOS-VLSI-Prozessen umgesetzt ist und eine FFT-ähnliche „Butterfly“-Topologie verwendet. Die für eine solche Umsetzung erforderliche Matrizenfläche ist typischerweise abhängig vom Quadrat der Anzahl der Kanäle, was bedeutet, dass eine 64-Kanal-Filterbank mit der gleichen Technologie nur 1/256-stel der Matrizenfläche der 1024-Kanal-Version benötigen würde. In einer Ausführungsform ist das komplette Empfangssystem für den Touchsensor mit niedriger Latenz auf einer Mehrzahl von VLSI-Matrizen implementiert, einschließlich eines entsprechenden Satzes von Filterbänken und der entsprechenden Verstärker, Schalter, Energiedetektoren usw. In einer Ausführungsform ist das komplette Empfangssystem für den Touchsensor mit niedriger Latenz auf einer einzigen VLSI-Matrize implementiert, einschließlich eines entsprechenden Satzes von Filterbänken und der entsprechenden Verstärker, Schalter, Energiedetektoren usw. In einer Ausführungsform ist das komplette Empfangssystem für den Niedrig-Latenz-Touchsensor auf einer einzigen VLSI-Matrize implementiert, die n Instanzen einer n-Kanal-Filterbank enthält und Platz für die entsprechenden Verstärker, Schalter, Energiedetektoren usw. lässt.
Sinusoid-Erzeugung
Die Erzeugung der Übertragungssignale (z.B. Sinusoide) in einem Niedrig-Latenz-Touchsensor ist im Allgemeinen weniger komplex als die Erkennung, vor allem weil jede Reihe die Erzeugung eines eindeutigen Signals erfordert, während die Spaltenempfänger viele Signale erkennen und unterscheiden müssen. In einer Ausführungsform können Sinusoide mit einer Reihe von Phasenregelkreisen (PLLs) erzeugt werden, die jeweils eine gemeinsame Referenzfrequenz mit einem unterschiedlichen Vielfachen multiplizieren.
In einer Ausführungsform erfordert das Design des Niedrig-Latenz-Touchsensors nicht, dass die übertragenen Sinusoide von sehr hoher Qualität sind, sondern empfängt übertragene Sinusoide, die mehr Phasenrauschen, Frequenzvariationen (über Zeit, Temperatur usw.), harmonische Verzerrungen und andere Unvollkommenheiten aufweisen, als in Funkschaltungen normalerweise zulässig oder wünschenswert sind. In einer Ausführungsform kann die große Anzahl von Frequenzen digital erzeugt werden, und verwendet dann einen relativ groben Digital-zu-Analog-Wandlungsprozess. Wie vorstehend erläutert, sollten die erzeugten Reihenfrequenzen in einer Ausführungsform keine einfachen harmonischen Beziehungen zueinander aufweisen, Nichtlinearitäten im beschriebenen Erzeugungsprozess sollten kein Signal im Satz dazu bringen, ein anderes Signal als Alias zu erzeugen bzw. zu verfälschen.
In einer Ausführungsform kann ein Frequenzkamm erzeugt werden, indem eine Reihe von schmalen Impulsen durch eine Filterbank gefiltert wird, wobei jeder Filter in der Bank die Signale zur Übertragung in einer Reihe ausgibt. Der Frequenz-„Kamm“ wird von einer Filterbank erzeugt, die identisch sein kann mit einer Filterbank, die vom Empfänger verwendet werden kann. Als Beispiel wird in einer Ausführungsform ein 10-Nanosekunden-Impuls, der mit einer Rate von 100 kHz wiederholt wird, in die Filterbank geleitet, die dazu bestimmt ist, einen Kamm von Frequenzkomponenten ab 5 MHz und getrennt durch 100 kHz zu trennen. Die definierte Impulsfolge hätte Frequenzkomponenten von 100 kHz bis zu zehn MHz und damit ein Signal für jede Reihe im Sender. Wenn also die Impulsfolge durch eine identische Filterbank wie die vorstehend beschrieben geleitet wurde, um Sinusoide in den empfangenen Spaltensignalen zu erkennen, dann enthalten die Ausgänge der Filterbank jeweils einen einzelnen Sinusoid, der auf eine Reihe übertragen werden kann.
Darstellung einer Touchpad-Ausführungsform
Nunmehr mit Blick auf die 2A und 2B werden zwei Ansichten einer beispielhaften Ausführungsform eines Touchpadsensors gezeigt. Der veranschaulichende Touchpadsensor 200 weist eine Basis 210 auf. Aus der Basis 210 erstreckt sich eine Mehrzahl von Vorsprüngen 220, die Reihenantennen 230 und Spaltenantennen 240 tragen können. Die Basis kann aus jedem geeigneten Material hergestellt sein. In einer Ausführungsform wird ein nicht leitfähiges Material für die Basis verwendet. In einer Ausführungsform, in der ein starrer Touchpadsensor gewünscht ist, kann die Basis aus einem starren, nicht-leitenden Kunststoff bestehen. In einer Ausführungsform, in der ein nicht-starrer Touchpadsensor gewünscht ist, kann ein weniger starres Material wie Silikon, Gummi oder ein flexibles oder allgemein elastomeres Material verwendet werden.
Wie in 2 zu sehen ist, sind Reihenantennen 230 auf gegenüberliegenden Seiten der Vorsprünge 220 beabstandet voneinander vorhanden, und Spaltenantennen 240 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Vorsprünge 220 beabstandet voneinander und auf angrenzenden Seiten mit den Antennen der Reihenantennengruppen 230 vorhanden. In einer Ausführungsform sind die Reihenantennen 230 in logischen Reihen angeordnet. Im veranschaulichten Beispiel von 2 gibt es 8 Reihen (Gruppen) mit vier Reihenantennen 230 in jeder Gruppe (4 der 8 Reihen sind schwieriger zu erkennen, da sie sich auf der gegenüberliegenden Seite der Vorsprünge 220 befinden). In einer Ausführungsform entsprechen, wie dargestellt, die logischen Reihen den physischen Reihen. Reihenspuren 250 koppeln jede der vier Reihenantennen 230 leitend zu einer Gruppe. In einer Ausführungsform sind die Reihenspuren 250 Kupferbahnen auf einer Montageschicht.
Wie bei den Reihenantennen 230 gibt es im veranschaulichten Beispiel von 2 8 Spalten (Gruppen) mit vier Spaltenantennen 240 in jeder Gruppe (wie oben, sind 4 der 8 Reihen schwieriger zu erkennen). In einer Ausführungsform entsprechen, wie dargestellt, die logischen Spalten den physischen Spalten. Und wie bei den Reihenspuren 250 koppeln die Spaltenspuren 260 Gruppen von vier Spaltenantennen 240 leitend zu einer Gruppe. In einer Ausführungsform sind die Spaltenspuren 260 Kupferbahnen auf einer Montageschicht.
In einer Ausführungsform können Reihenspuren 250 und Spaltenspuren 260 Bahnen auf den gegenüberliegenden Seiten einer Montageschicht sein. In einer Ausführungsform sind die Reihenspuren 250 und die Spaltenspuren 260 Kupferbahnen auf den gegenüberliegenden Seiten einer Montageschicht. In einer Ausführungsform sind eine der Reihenspuren 250 und der Spaltenspuren 260 Bahnen auf der Basis 210.
In einer Ausführungsform sind die Vorsprünge 220 im Allgemeinen quadratisch, wobei der horizontale und vertikale Raum zwischen den verschiedenen Vorsprüngen 220 im Wesentlichen gleich groß wie die Vorsprünge 220 selbst ist. So sind in einer beispielhaften Ausführungsform die Vorsprünge 220 Quadrate mit einer Seitenlänge von 8 mm, und ragen etwa 2 mm aus dem Rest der Basis 210 heraus; wobei die Vorsprünge 220 jeweils 8 mm von jedem ihrer benachbarten Vorsprünge 220 beabstandet sind. In einer Ausführungsform sind die Vorsprünge 220 Quadrate mit Seitenlängen zwischen 5 mm und 25 mm, und ragen zwischen 1 mm und 10 mm aus dem Rest der Basis 210 heraus. In einer Ausführungsform sind die Vorsprünge 220 jeweils um etwa den gleichen Betrag wie eine Seite der quadratischen Abmessung des Vorsprungs von ihren benachbarten Vorsprüngen 220 beabstandet. In einer Ausführungsform sind die Vorsprünge 220 jeweils um einen Abstand größer als eine Seite ihrer quadratischen Abmessung von ihrem benachbarten Vorsprung beabstandet. In einer Ausführungsform können Reihenantennen 230 und Spaltenantennen 240 interagieren, nicht nur mit den Antennen an ihrem jeweiligen Vorsprung 220, sondern auch mit Antennen an benachbarten Vorsprüngen. In einer Ausführungsform sind die Vorsprünge 220 jeweils um einen Abstand von weniger als einer Seite ihrer quadratischen Abmessung von ihren Nachbarn beabstandet. In einer Ausführungsform kann die Antenne 230, 240 so verschoben sein, dass sie nur teilweise durch den Vorsprung 220 getragen wird. Wenn beispielsweise nur die Hälfte einer entsprechenden Antenne 230, 240 durch den Vorsprung 220 getragen würde, wäre die Antenne 230, 240 äquidistant zu den anderen vier Antennen 230, 240. Im Allgemeinen sind die Vorsprünge in einer Ausführungsform so ausgelegt, dass sie die Reihenantennen 230 und die Spaltenantennen 240 so tragen, dass die Antennen ein gewünschtes Muster bilden. In einer Ausführungsform ist ein gewünschtes Antennenmuster, wie in 2 dargestellt, so gestaltet, dass - außer an den Kanten - jede Antenne aus einer Reihenantennengruppe 230 etwa gleich weit von und rechtwinklig zu vier Antennen aus den Spaltenantennengruppen 240 entfernt ist, und umgekehrt.
Eine Abdeckung, welche hier nicht abgebildet ist, kann über der Basis, einschließlich der Vorsprünge und der Antenne, angebracht werden, um eine glatte oder gleichmäßige Oberfläche für das Touchpad zu schaffen. Die Abdeckung kann auch zum Schutz der Antennen verwendet werden, und um die Antennen in Position zu halten. Die Abdeckung kann aus jedem geeigneten nicht-leitenden Material hergestellt sein. In einer Ausführungsform kann die Abdeckung aus leicht leitfähigem Material bestehen. In einer Ausführungsform kann die Abdeckung in ihrer Dicke Einheiten aus leitfähigem Material, wie beispielsweise Scheiben oder Quadrate aus leitfähigem Material, eingebettet aufweisen.
Wie es für einen Fachmann im Hinblick auf diese Offenbarung offensichtlich ist, kann das Touchpad in nahezu jeder Größe hergestellt sein. Das dargestellte Beispiel mit 64 Antennen dient lediglich der Anschauung. Touchpads können mit viel mehr Antennen ausgelegt werden, wobei der Antennenabstand und die Ausrichtung variiert werden können, ohne vom Geist oder Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, abhängig von der Größe des Touchpads und seiner Anwendung. Ebenso ist die Auswahl von sechzehn Vorsprüngen nur veranschaulichend. Es sind keine Vorsprünge erforderlich, und die Vorsprünge stellen lediglich einen möglichen Fertigungskomfort dar. Soweit die Antennen selbsttragend oder anderweitig gestützt sind, sind die Vorsprünge unnötig. So können beispielsweise in einer Ausführungsform die Antennen positioniert und dann in einem Harz oder Kunststoff an ihren Platz gebracht werden, so dass die Vorsprünge entfallen.
Jede der Reihenspuren 250 kann mit einem Signalgeber oder einem Signalempfänger verbunden sein (nicht dargestellt). Wenn die Reihenspuren 250 mit einem Signalgeber verbunden sind, ist jede der Spaltenspuren 260 mit einem Signalempfänger verbunden, und umgekehrt. Orthogonale Signale werden gleichzeitig von den Signalgebern übertragen, wobei sequentielle Signalrahmen vom Signalempfänger empfangen werden. Ein Signalprozessor kann eine Messung jedes der orthogonalen Signale, die auf jeder der Spaltenspuren 260 während der Rahmen-Zeit vorhanden sind, bestimmen, wobei Änderungen dieser Messungen von Rahmen zu Rahmen zur Bestimmung einer Berührung verwendet werden.
Obwohl in den 2A und 2B dargestellt, ist es nicht notwendig, dass die logischen Reihen den physischen Reihen und die logischen Spalten den physischen Spalten entsprechen. Vorteile ergeben sich daraus, dass sich die logischen Reihen von den physischen Reihen unterscheiden und/oder dass sich die logischen Spalten von den physischen Spalten unterscheiden.
In einer Ausführungsform sind die Reihenantennen 230 in Gruppen zusammengefasst, die weniger als die dargestellten vier Antennen aufweisen. Eine solche Ausführungsform würde zusätzliche Reihenspuren 250 erfordern. In einer Ausführungsform ist jede Reihenspur 250 leitend mit nur einer Antenne gekoppelt. In einer Ausführungsform sind die Reihenantennen 230 in Gruppen mit mehr Antennen als die dargestellten vier Antennen gruppiert. Eine solche Ausführungsform kann weniger Reihenspuren 250 erfordern. In einer Ausführungsform ist eine einzelne Reihenspur 250 leitend mit allen Reihenantennen 230 gekoppelt. Gleichsam können mehr oder weniger Antennen pro Gruppe an den Spaltenantennen 240 und den Spaltenspuren 260 angewendet werden. Außerdem ist es nicht notwendig, eine identische Anzahl von Antennen in den Antennengruppen zu haben.
Die in den 2A und 2B dargestellte Ausführungsform kann mit acht Signalgebern (z.B. einem für jede Reihenspur) und acht Signalempfängern (z.B. einem für jede Spaltenspur) eingesetzt werden. Andere Kombinationen sind möglich und sind für den Fachmann mit Blick auf diese Offenbarung offensichtlich. So könnten beispielsweise in einer Ausführungsform die ersten und fünften, zweiten und sechsten, dritten und siebten und vierten und achten Reihenspuren verbunden sein, so dass nur vier Signalgeber benötigt werden. Oder es könnte, in einer beispielhaften Ausführungsform, jede der acht Reihenspuren zwischen der zweiten und dritten Antenne getrennt sein, wobei sechzehn separate Signalgeber eingesetzt werden könnten. Darüber hinaus ist in einer Ausführungsform ein Signalsender leitend mit jeder Reihenantenne gekoppelt, wobei jeder der Signalsender angepasst ist, um eine Frequenz orthogonal zu, und gleichzeitig mit, jedem der anderen Signalsender auszugeben; wobei ein Signalempfänger leitend mit allen Spaltenantennen gekoppelt sein kann.
In einer Ausführungsform wird eine GPS-ähnliche Berechnung auf der Grundlage des Signals der vier nächstgelegenen Nachbarn durchgeführt, nachdem berücksichtigt wurde, dass zwei der Nachbarn vom gleichen Sender stammen.
In einer Ausführungsform sind die Vorsprünge überhaupt nicht notwendig, da der Zweck jedes Vorsprungs darin besteht, die Antennen zu stützen bzw. zu tragen. In einer Ausführungsform benötigen Reihenantennen und Spaltenantennen keine Unterstützung durch die Vorsprünge. In einer Ausführungsform tragen Vorsprünge jeweils eine Antenne. In einer Ausführungsform tragen Vorsprünge jeweils zwei Antennen. In einer Ausführungsform tragen Vorsprünge jeweils mehr als vier Antennen.
Das wie vorstehend beschriebene Touchpad kann die Objekterkennung im Schweberaum („hover space“) bis zu etwa 5 cm über dem Touchpad ermöglichen. In einer Ausführungsform könnte das Touchpad bestimmte Haupträume („key spaces“) darauf aufweisen und als Tastatur fungieren. In einer Ausführungsform könnte das Touchpad in einem VR- oder AR-Raum verwendet werden, und könnte bestimmte Haupträume aufweisen, die nur in der VR- oder AR-Welt dargestellt sind. In einer Ausführungsform können die Daten des granulären Touchpads verwendet werden, um Finger und Hände eines Benutzers so zu modellieren, dass ein Benutzer seine Hände sehen kann, als wären sie auf einer Tastatur in einem VR-Raum.
Die 64-Antennen-Darstellung in den 2A und 2B ist nur ein Beispiel. Für einen Fachmann wird angesichts dieser Offenbarung ersichtlich sein, dass viel mehr Antennen verwendet werden können. Wenn beispielsweise eine kaskadierende integrierte Schaltung (wie unten beschrieben) verwendet wird, können Hunderte von gleichzeitigen orthogonalen Frequenzen an Hunderten von Empfangskanälen übertragen und gemessen werden.
Die Ausrichtung der Antennen in der veranschaulichenden Ausführungsform ermöglicht es jedem Sender (außer an den Rändern bzw. Kanten), mit zahlreichen Empfängern zu interagieren, und ebenso jedem Empfänger, mit zahlreichen Sendern zu interagieren. Insbesondere in der dargestellten Ausführungsform ist (wiederum außer an den Rändern bzw. Kanten) jeder Sender in der Nähe von vier Empfängern und jeder Empfänger in der Nähe von vier Sendern. Der Abstand der Antennen an den Vorsprüngen und der Abstand zwischen den Vorsprüngen sind Variablen, die geändert werden können, um das Verhältnis der nächsten Empfangsantenne zu den benachbarten Sende- oder Empfangsantennen einzustellen. In einer Ausführungsform kann (wiederum außer an den Rändern bzw. Kanten) jeder Sender einer Mehrzahl von Empfängern nahe sein, und jeder Empfänger kann einer Mehrzahl von Sendern nahe sein. In einer Ausführungsform kann (wiederum außer an den Rändern bzw. Kanten) jeder Sender im Wesentlichen äquidistant zu einer Mehrzahl von Empfängern sein, und jeder Empfänger kann sich in der Nähe einer Mehrzahl von Sendern befinden.
Die dargestellte Antennenausrichtung erzeugt eine Art Biphase-Erkennung. Nachdem das Signal effizient verarbeitet wurde, z.B. mit Hilfe einer FFT, weist jeder Bin wahrscheinlich eine gleiche Grundanzahl an vier verschiedenen Empfangsantennen auf. In der veranschaulichten einfachen Quadrate-Ausführungsform sind zwei dieser vier der gleiche RX-Kanal, was jedoch nicht erforderlich ist und leicht umgestaltet werden kann, wenn die Vervielfältigung Verarbeitungsprobleme verursacht. Bei der veranschaulichten Konfiguration kann die Verwechslung eines Touchobjekts durch die relative Signalstärke auf zwei Bin-Empfangskanalschnittstellen anstelle von nur einer gelöst werden.
In einer Ausführungsform können die Vorsprünge in anderen Formen als dem Quadrat ausgebildet sein. Mit Blick auf 3A wird eine Draufsicht auf Komponenten einer anderen Ausführungsform eines Touchpads 300 dargestellt. Kurze zylindrische Vorsprünge 320 erstrecken sich von der Basis 310, um Reihenantennen 330 und Spaltenantennen 340 zu unterstützen. In dem veranschaulichten Beispiel koppeln die Reihenspuren 350 die Reihenantennen 330 und die Spaltenspuren 360 die Spaltenantennen 340 leitend miteinander. In einer Ausführungsform können die Reihenspuren 350 leitend gekoppelt sein, so dass die Reihenspuren 360 acht Reihen bilden, die jeweils vier Reihenantennen 330 aufweisen. In einer Ausführungsform werden Spurüberbrückungen 370 verwendet, wenn sich Reihenspuren 350 oder Spaltenspuren 360 sonst kreuzen würden. In der veranschaulichten Ausführungsform gibt es 14 separate Gruppen von Reihenantennen 330 und 14 separate Gruppen von Spaltenantennen 340. Darüber hinaus weisen die Gruppen von Reihenantenne 330 und Spaltenantenne 340 in der veranschaulichten Ausführungsform nur eine Antenne auf, wobei bis zu vier Antennen durch eine einzige Spur zusammengefasst sind. In der in 3A dargestellten Ausführungsform stellen die Position und Ausrichtung der Antennen sicher, dass die drei nächsten Sender zu jedem Empfänger unterschiedliche Signale haben, und die drei nächsten Empfänger zu jedem Sender auf separaten Kanälen liegen.
In einer weiteren Ausführungsform, in 3B, ist eine Schicht des zusammengesetzten Touchpads 300 aus 3A ohne seine Basis 310 dargestellt. In dem veranschaulichten Beispiel koppeln die Reihenspuren 350 die Reihenantennen 330 leitend miteinander, wobei die Spurüberbrückungen 370 verwendet werden, wenn sich die Reihenspuren 350 sonst kreuzen würden. 3C zeigt eine weitere Schicht des zusammengesetzten Touchpads 300 aus 3A ohne Basis 310. In dem veranschaulichten Beispiel koppeln die Spaltenspuren 360 die Spaltenantennen 340 leitend miteinander; wobei die Spurüberbrückungen 370 verwendet werden, wenn sich die Reihenspuren 350 sonst kreuzen würden.
4 zeigt eine weitere illustrative Ausführungsform einer Draufsicht auf Komponenten eines illustrativen Touchpads 400 mit einer Basis 401. In einer anschaulichen Ausführungsform in 4 sind 64 Antennen 402, 403 dargestellt. In einer Ausführungsform ist die Abmessung zwischen den einzelnen Antennen äquidistant. Die veranschaulichende Ausführungsform hat sechzehn Reihen von je zwei Reihenantennen 402 und sechzehn Spalten von je zwei Spaltenantennen 403. In einer Ausführungsform wird eine Mehrzahl von Reihen verwendet, wobei jede Reihe wenigstens eine Antenne aufweist. In einer Ausführungsform wird eine Mehrzahl von Spalten verwendet, wobei jeder Spalte wenigstens eine Antenne zugeordnet ist. In einer Ausführungsform „sieht“ jeder Spaltenempfänger (nicht dargestellt) vier Reihenantennen 402 von im Wesentlichen gleicher Größe aufgrund der Positionierung der jeweiligen Antennen. Im Lichte der vorliegenden Offenbarung würde der Fachmann bevorzugen, dass in einer Ausführungsform vorkommen kann: mehr Reihenantennen 402, und die gleiche Anzahl oder mehr oder weniger logische Reihen; weniger Reihenantennen 402, und die gleiche Anzahl oder mehr oder weniger logische Reihen; mehr Spaltenantennen 403, und die gleiche Anzahl oder mehr oder weniger logische Spalten, und/oder weniger Spaltenantennen und die gleiche Anzahl oder mehr oder weniger logische Spalten, wie es dem Zweck des Touchdetektors dient, wobei diese vierundsechzig Antennen 402, 403, die in sechzehn logische Reihen und Spalten organisiert sind, zur Veranschaulichung ausgewählt wurden. Ebenso dienen die physikalische Größe, der Abstand und die Positionierung der dargestellten Antennen der Veranschaulichung; der Touchdetektor muss nicht quadratisch sein oder eine ähnliche Anzahl von physikalischen Reihen oder Spalten aufweisen.
In einer Ausführungsform ist jede von der Mehrzahl von Reihenantennen 402 so positioniert, dass wenigstens zwei von der Mehrzahl von Spaltenantennen 403 äquidistant davon sind. In einer Ausführungsform ist jede von der Mehrzahl von Spaltenantennen 403 so positioniert, dass wenigstens zwei von der Mehrzahl von Reihenantennen 402 gleich weit davon entfernt sind. In einer Ausführungsform ist jede von der Mehrzahl von Reihenantennen 402 so positioniert, dass wenigstens zwei von der Mehrzahl von Spaltenantennen 403 davon äquidistant sind, wobei jede der von Mehrzahl von Spaltenantennen 403 so positioniert ist, dass wenigstens zwei von der Mehrzahl von Reihenantennen 402 davon äquidistant sind.
In einer Ausführungsform ist jede von der Mehrzahl von Reihenantennen 402 so positioniert, dass vier von der Mehrzahl von Spaltenantennen 403 äquidistant davon sind. In einer Ausführungsform ist jede von der Mehrzahl von Spaltenantennen 403 so positioniert, dass vier von der Mehrzahl von Reihenantennen 402 äquidistant davon sind. In einer Ausführungsform ist jede von der Mehrzahl von Reihenantennen 402 so positioniert, dass vier von der Mehrzahl von Spaltenantennen 403 äquidistant davon sind, und jede von der Mehrzahl von Spaltenantennen 403 so positioniert ist, dass vier von der Mehrzahl von Reihenantennen 402 äquidistant davon sind.
In einer Ausführungsform können die Reihenspuren 404 oder die Spaltenspuren 405 Bahnen auf der Unterseite der Touchoberfläche sein. In einer Ausführungsform können die Reihenspuren 404 und die Spaltenspuren 405 Bahnen auf gegenüberliegenden Seiten des gleichen Substrats sein. In einer Ausführungsform sind die Reihenspuren 404 und die Spaltenspuren 405 Bahnen auf separaten Substraten. In einer Ausführungsform ist ein Substrat mit Reihenspuren 404 zusammen mit einem Substrat mit Spaltenspuren 405 sandwichartig angeordnet. In einer Ausführungsform sind ein Substrat mit Reihenspuren 404 und ein Substrat mit Spaltenspuren 405 unter der Touchoberfläche sandwichartig miteinander verbunden. In einer Ausführungsform sind die Reihenspuren 404 Bahnen auf der Unterseite der Touchoberfläche, und die Spaltenspuren 405 sind Bahnen auf der Oberseite eines Basisabschnitts des Touchdetektors.
Antennenpositionierung und -abstand
Wie in den veranschaulichten Ausführungsformen zu sehen ist, gibt es viele Positionen und Ausrichtungen, die für den Betrieb des offenbarten Touchdetektors geeignet sind. In einer Ausführungsform sollten die nächstgelegenen benachbarten Sender mit jedem Empfänger separaten logischen Reihen zugeordnet sein, und somit jede orthogonale Frequenz übertragen. In einer Ausführungsform würden weiter entfernt benachbarte Sender zu jedem Empfänger auch orthogonale Frequenzen zueinander und zu den näheren Nachbarn übertragen. In einer Ausführungsform kann es, im Hinblick auf die Sensitivität, wünschenswert sein, die Sendeantennen so zu positionieren, dass jede von ihnen so weit wie möglich (oder so weit genug entfernt ist, um Interferenzen an einem Empfänger zu vermeiden) von allen anderen Sendeantennen entfernt ist, die die gleiche logische Reihe teilen.
Für den Fachmann ist es im Hinblick der vorliegenden Offenbarung, in einer Ausführungsform, auch wünschenswert, die Empfangsantennen so zu organisieren, dass benachbarte Empfänger separaten logischen Spalten zugeordnet sind. In einer Ausführungsform kann es im Hinblick auf die Sensitivität wünschenswert sein, die Empfangsantennen so zu positionieren, dass jede von ihnen so weit wie möglich (oder so weit genug entfernt ist, um Interferenzen zu vermeiden) von allen anderen Empfangsantennen entfernt ist, die die gleiche logische Spalte teilen.
In einer Ausführungsform sind die Reihenantennen in N logischen Reihen organisiert - wobei N wenigstens zwei ist. In einer Ausführungsform unterscheiden sich die N logischen Reihen von allen physischen Reihen, in denen die Reihenantennen positioniert sind. In einer Ausführungsform ist jede der einer der N logischen Reihen zugeordneten Reihenantennen weiter von jeder der Reihenantennen beabstandet, die der gleichen logischen Reihe zugeordnet sind, als von wenigstens einer Reihenantenne, die nicht dieser logischen Reihe zugeordnet ist.
In einer Ausführungsform sind die Spaltenantennen in M logischen Spalten organisiert - wobei M wenigstens zwei ist. In einer Ausführungsform unterscheiden sich die M logischen Spalten von allen physischen Spalten, in denen die Spaltenantennen positioniert sind. In einer Ausführungsform ist jede der einer der M logischen Spalten zugeordneten Spaltenantennen weiter von jeder der Spaltenantennen entfernt, die der gleichen logischen Spalte zugeordnet sind, als von wenigstens einer Spaltenantenne, die nicht dieser logischen Spalte zugeordnet ist.
In einer Ausführungsform kann es auch wünschenswert sein, eine Schicht mit Reihenantennen und eine weitere Schicht mit Spaltenantennen zu haben, wie in den in den 5A-5F gezeigten Ausführungsformen dargestellt ist. 5A-5D sind schematische Darstellungen eines Touchpads 500, das eine Touchoberfläche 510 aufweist, mit einer Reihenantennenschicht 501 und einer Spaltenantennenschicht 504. Die Reihenantennenschicht 501 umfasst Reihenantennen 502 und die Spaltenantennenschicht 504 umfasst Spaltenantennen 503. In einer Ausführungsform sind die Antennen 502, 503 so ausgerichtet, dass sie senkrecht zu ihren jeweiligen Schichten 501, 504 sind. In einer Ausführungsform sind die Antennen 502, 503 so ausgerichtet, dass sie in Bezug auf ihre jeweiligen Schichten 501, 504 in einem Winkel angeordnet sind. In einer Ausführungsform sind die Antennen 502, 503 so ausgerichtet, dass sie in einem Winkel zwischen 45 Grad und senkrecht in Bezug auf ihre jeweiligen Schichten 501, 504 angeordnet sind. In einer Ausführungsform sind die Antennen 502, 503 so ausgerichtet, dass sie in Bezug auf ihre jeweiligen Schichten 501, 504 in einem Winkel zwischen 60 Grad und 75 Grad angeordnet sind.
In einer Ausführungsform können die Antennen 502, 503 so ausgerichtet sein, dass die Antennen aus einer Schicht 502 auf die Antennen aus der anderen Schicht 503 gerichtet sind. Die Antennen 502, 503 können so ausgerichtet sein, dass eine breitere Fläche der Antennen aus einer Schicht 502 einer breiteren Fläche der Antennen aus der anderen Schicht 503 gegenüberliegt. Wie in den 5A-5B gezeigt, sind, in einer Ausführungsform, die Antennenschichten 501, 504 beabstandet, wobei die Antennen 502, 503 so bemessen sind, dass die benachbarten Enden der Reihenantenne 502 nicht zwischen die benachbarten Enden der Spaltenantennen 503 fallen. Die Schichten 501, 504 können jedoch näher beieinander liegen, und/oder die Antennen können weiter von ihren jeweiligen Schichten herausragen. Somit sind, wie in den 5C-5D gezeigt, in einer Ausführungsform, die Antennenschichten 501, 504 beabstandet, wobei die Antennen 502, 503 so bemessen sind, dass die benachbarten Enden der Reihenantennen 502 zwischen die benachbarten Enden der Spaltenantenne 503 fallen. Wie in den 5C-5D gezeigt, ist, in einer Ausführungsform, wenigstens ein Teil der Flächen der Reihenantennen 502 parallel und direkt gegenüber wenigstens einem Teil der Flächen der Spaltenantennen 503.
Wie in den 5B und 5D gezeigt, ist, in einer Ausführungsform, ein flexibler Schaum, Gel, Silikon oder eine andere mechanisch verformbare Substanz 505 zwischen den Schichten 501, 504 und damit den Antennen 502, 503 angeordnet. In einer Ausführungsform ist der flexible Schaum, das Gel, das Silikon oder eine andere mechanisch verformbare Substanz 505 dielektrisch oder hat dielektrische Eigenschaften.
In einer Ausführungsform ist die Touchoberfläche 510 aus einem Schutzmaterial gefertigt. In einer Ausführungsform ist die Touchoberfläche 510 aus Glas gefertigt. In einer Ausführungsform ist die Touchoberfläche 510 undurchsichtig. In einer Ausführungsform kann die Touchoberfläche 510 aus einem dünnen flexiblen Glas bestehen. Ein Beispiel für ein solches flexibles Glas ist Willow^® Glass, hergestellt von dem Unternehmen Corning Inc.
5E zeigt eine Darstellung der Reihenantennen auf der Reihenantennenschicht 504 des hierin beschriebenen Touchpads. 5F zeigt eine Darstellung der Spaltenantennen auf der Spaltenantennenschicht 504 des hierin beschriebenen Touchpads. Die jeweiligen Schichten aus den 5E und 5F können überlagert sein, um die in den 5A-5D und 6 dargestellten illustrativen Ausführungsformen zu bilden (wie nachfolgend beschrieben wird).
Nochmals mit Bezug auf 6 können in einer Ausführungsform mehrere Touchoberflächen 510 außerhalb jeder der Schichten 501, 504 angeordnet sein. Wenn die obere und untere Touchoberfläche 510 z.B. aus Willow^® Glass oder einem ähnlichen flexiblen Material besteht, kann die Berührung von beiden Seiten des Touchpads 500 erfasst werden.
In einer Ausführungsform bedeckt eine Touchoberfläche 510 wenigstens eine der Schichten 501, 504. In einer Ausführungsform kann die Ausübung einer Kraft, wie beispielsweise eine Berührung der Touchoberfläche 510, die Substanz 505 verformen und dabei die Positionierung der Reihenantennen 502 gegenüber den Spaltenantennen 503 verändern. In einer Ausführungsform kann die Änderung der relativen Position der entsprechenden (und/oder gegenüberliegenden) Paare von Reihenantennen 502 und Spaltenantennen 503 zu einer Erhöhung der Kopplung des Signals zwischen ihnen führen. In einer Ausführungsform kann die Änderung der relativen Position der entsprechenden (und/oder gegenüberliegenden) Paare von Reihenantennen 502 und Spaltenantennen 503 zu einer Verringerung der Kopplung des Signals zwischen ihnen führen.
Integrierter-Schaltkreis-Darstellung
7 stellt ein Funktionsblockdiagramm eines illustrativen frequenzteilungsmodulierten Touchpad-Detektors dar. Ein Touchpadsensor 30 gemäß der Offenbarung ist dargestellt; gesendete Signale werden über Digital-Analog-Wandler (DAC) 36, 38 an die Reihen 32, 34 des Touchpadsensors 30 übertragen, wobei Empfangssignale im Zeitbereich von den Spalten 40, 42 durch Analog-Digital-Wandler (ADC) 44, 46 abgetastet werden. Die übertragenen Signale sind Zeitbereichssignale, die von den Signalerzeugern 48, 50 erzeugt wurden, die operativ mit dem DAC 36, 38 verbunden sind. Ein Signalerzeuger-Register-Schnittstellenblock 24, der operativ mit dem Systemplaner 22 verbunden ist, ist für die Einleitung der Übertragung der Zeitbereichssignale basierend auf einem Zeitplan verantwortlich. Der Signalerzeuger-Register-Schnittstellenblock 24 kommuniziert mit dem Rahmen-Phase-Synchronisierungsblock 26, wodurch der Spitze-zu-Mittelwert-Filterblock 28 dazu gebracht wird, die Signalerzeugerblöcke 48, 50 mit Daten zu versorgen, die für die Signalerzeugung erforderlich sind.
Änderungen in den empfangenen Signalen spiegeln eine Berührung am PCAP-Sensor 30 wider, sowie Rauschen und/oder andere Einflüsse. Die Empfangssignale im Zeitbereich werden in Hard-Gates 52 in die Warteschlange gestellt (gequeued), bevor sie durch den FFT-Block 54 in den Frequenzbereich umgewandelt werden. Ein Coding-Gain-Modulator/Demodulator-Block ermöglicht eine bidirektionale Kommunikation zwischen den Signalerzeuger-Blöcken 48, 50 und den Hard-Gates 52. Ein Zeit-Filterblock 56 und ein Level-Automatic-Gain-Control (AGC)-Block 58 werden auf den Ausgang des FFT-Blocks 54 angewendet. Der Ausgang des AGC-Blocks 58 dient zum Nachweis von Heatmapdaten und wird dem Abtastratenerhöher-Block 60 zugeführt. Abtastratenerhöher-Block 60 interpoliert die Heatmap, um eine größere Map zu erstellen, um die Genauigkeit des Blobdetektions-Blocks 62 zu verbessern. In einer Ausführungsform kann die Abtastratenerhöhung mit einer bilinearen Interpolation durchgeführt werden. Der Blobdetektions-Block 62 führt eine Nachbearbeitung durch, um Ziele von Interesse zu unterscheiden. Die Ausgabe des Blobdetektions-Blocks 62 wird an den Berührungsverfolgungs-Block 64 gesendet, um Ziele von Interesse zu verfolgen, wie sie in aufeinanderfolgenden oder benachbarten Rahmen erscheinen. Blobdetektions-Block 62-Ausgangskomponenten können auch an eine Multi-Chip-Schnittstelle 66 für Multi-Chip-Implementierungen gesendet werden. Vom Berührungsverfolgungs-Block 64 werden die Ergebnisse an den Berührungsdaten-Physische-Schnittstelle-Block 70 für eine Kurzstreckenkommunikation über QSPI/SPI gesendet.
In einer Ausführungsform gibt es einen DAC pro Kanal. In einer Ausführungsform weist jeder DAC einen Signalgeber auf, der ein durch den Signalerzeuger induziertes Signal aussendet. In einer Ausführungsform wird der Signalgeber analog angesteuert. In einer Ausführungsform kann der Signalgeber ein gemeinsamer Geber sein. In einer Ausführungsform werden Signale von einem Signalerzeuger ausgesendet, der vom Systemplaner gesteuert wird, wobei dem DAC eine Liste von digitalen Werten bereitgestellt wird. Bei jedem Neustart der Liste der digitalen Werte hat das ausgesendete Signal die gleiche Anfangsphase.
In einer Ausführungsform ist der frequenzmodulierte Touchdetektor (ohne Touchpadsensor) in einer einzelnen integrierten Schaltung implementiert. In einer Ausführungsform würde die integrierte Schaltung eine Mehrzahl von ADC-Eingängen und eine Mehrzahl von DAC-Ausgängen aufweisen. In einer Ausführungsform würde die integrierte Schaltung 36 ADC-Eingänge und 64 orthogonale DAC-Ausgänge aufweisen. In einer Ausführungsform ist die integrierte Schaltung so konzipiert, dass sie mit einer oder mehreren identischen integrierten Schaltungen kaskadiert wird, wodurch zusätzlicher Signalraum bereitgestellt wird, wie beispielsweise 128, 192, 256 oder mehr gleichzeitige orthogonale DAC-Ausgänge. In einer Ausführungsform sind die ADC-Eingänge in der Lage, einen Wert für jeden der DAC-Ausgänge innerhalb des Signalraums der orthogonalen DAC-Ausgänge zu bestimmen, und können somit Werte für DAC-Ausgänge von kaskadierten ICs sowie DAC-Ausgänge auf dem IC, auf dem sich der ADC befindet, bestimmen.
Die vorliegenden Systeme und Verfahren werden vorstehend mit Bezug auf Blockdiagramme und betriebliche Darstellungen von Verfahren und Vorrichtungen für eine Bereitstellung zum Entwerfen, Herstellen und Verwenden von Touchpads und Touchpadsensoren beschrieben. Es versteht sich, dass jeder Block der Blockdiagramme oder betrieblichen Darstellungen und Kombinationen von Blöcken in den Blockdiagrammen oder betrieblichen Darstellungen mittels analoger oder digitaler Hardware und Computerprogrammanweisungen umgesetzt werden kann. Computerprogrammanweisungen können einem Prozessor eines Vielzweckcomputers, eines Spezialcomputers, eines ASIC oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung zur Verfügung gestellt werden, so dass die Anweisungen, die über einen Prozessor eines Computers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden, die in den Blockdiagrammen oder den Funktionsblöcken angegebenen Funktionen/Aktionen ausführen. Sofern durch die vorstehende Erläuterung nicht ausdrücklich eingeschränkt, können in einigen alternativen Implementierungen die in den Blöcken vermerkten Funktionen/Aktionen außerhalb der in den betrieblichen Darstellungen angegebenen Reihenfolge auftreten. So kann beispielsweise die Reihenfolge der Ausführung im Allgemeinen wie in 7 dargestellt sein, wenn aufeinanderfolgende Blöcke tatsächlich gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden können, oder es können, sofern praktisch, alle Blöcke in einer anderen Reihenfolge mit Bezug auf die anderen ausgeführt werden, je nach der jeweiligen Funktionalität/Aktion.
Obwohl die Erfindung speziell mit Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform gezeigt und beschrieben wurde, wird vom Fachmann verstanden, dass verschiedene Änderungen in Form und Details darin vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 13841436 [0011]
US 14/069609 [0011]

Claims

Touchdetektor, umfassend: eine Touchoberfläche; eine Mehrzahl von Antennen, die eine Mehrzahl von Reihenantennen und eine Mehrzahl von Spaltenantennen umfassen, wobei die Mehrzahl von Antennen unterhalb der Touchoberfläche positioniert ist; wobei jede von der Mehrzahl von Antennen voneinander beabstandet ist, so dass kein Abschnitt einer von der Mehrzahl von Antennen einen beliebigen Abschnitt einer anderen von der Mehrzahl von Antennen berührt; wobei die Mehrzahl von Reihenantennen in N logischen Reihen so organisiert ist, dass jede von der Mehrzahl von Reihenantennen einer der N logischen Reihen zugeordnet ist, wobei jede von der Mehrzahl von Reihenantennen innerhalb jeder der N logischen Reihen durch eine Reihenspur leitend miteinander gekoppelt ist; wobei die Mehrzahl von Spaltenantennen in M logischen Spalten so organisiert ist, dass jede von der Mehrzahl von Spaltenantennen einer der M logischen Spalten zugeordnet ist, wobei jede von der Mehrzahl von Spaltenantennen innerhalb jeder der M logischen Spalten durch eine Spaltenspur leitend miteinander gekoppelt ist; N Signalgeber, wobei N wenigstens zwei ist, wobei jeder der N Signalgeber mit einer der N Reihenspuren leitend gekoppelt ist, wobei die N Signalgeber geeignet sind, gleichzeitig N frequenzorthogonale Signale auszugeben, wobei jedes der N frequenzorthogonalen Signale eine Frequenz orthogonal zu jedem der anderen N frequenzorthogonalen Signale ist; M Signalempfänger, wobei M wenigstens zwei ist, wobei jeder der M Signalempfänger leitend mit einer der M Spaltenspuren gekoppelt ist, wobei jeder der M Signalempfänger angepasst ist, um einen Rahmen von Signalen zu erfassen, die auf der gekoppelten Spaltenspur vorhanden sind; einen Signalprozessor, der angepasst ist, um: (i) eine Messung für jedes der frequenzorthogonalen Signale von jedem Rahmen zu bestimmen, wobei jede Messung einer Anzahl jedes der frequenzorthogonalen Signale entspricht, die während einer Zeit, in der der entsprechende Rahmen empfangen wurde, auf der Spaltenspur vorhanden waren; und ii) eine Heatmap mit oberflächennaher Berührung zu erstellen, wobei die Heatmap wenigstens teilweise auf den Messungen basiert.
Detektor nach Anspruch 1, wobei: jede von der Mehrzahl von Reihenantennen so positioniert ist, dass wenigstens zwei von der Mehrzahl von Spaltenantennen äquidistant davon sind; jede von der Mehrzahl von Spaltenantennen so positioniert ist, dass wenigstens zwei von der Mehrzahl von Reihenantennen äquidistant davon sind.
Detektor nach Anspruch 2, wobei jede von der Mehrzahl von Reihenantennen so positioniert ist, dass vier von der Mehrzahl von Spaltenantennen äquidistant davon sind.
Detektor nach Anspruch 2, wobei jede von der Mehrzahl von Spaltenantennen so positioniert ist, dass vier von der Mehrzahl von Reihenantennen äquidistant davon sind.
Detektor nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Reihenspuren Bahnen auf einer ersten Seite eines ersten Substrats sind.
Detektor nach Anspruch 5, wobei die Mehrzahl von Reihenantennen durch die erste Seite des ersten Substrats unterstützt ist.
Detektor nach Anspruch 5, wobei die Mehrzahl von Spaltenspuren Bahnen auf einer zweiten Seite des ersten Substrats sind.
Detektor nach Anspruch 5, wobei die Mehrzahl von Spaltenspuren Bahnen auf einem zweiten Substrat sind, wobei das erste Substrat und das zweite Substrat unter der Touchoberfläche sandwichartig miteinander verbunden sind.
Detektor nach Anspruch 5, wobei das erste Substrat durch die Touchoberfläche abgedeckt ist.
Detektor nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Basis, und wobei die Touchoberfläche eine Touchseite und eine Unterseite aufweist, und wobei die Reihenspuren Bahnen auf der Unterseite sind; und wobei die.Basis eine Oberseite aufweist, und die Spaltenspuren Bahnen auf der Oberseite sind.
Detektor nach Anspruch 1, wobei der Signalprozessor weiterhin angepasst ist, um ein oder mehrere Touchobjekte zu identifizieren, basierend, wenigstens teilweise, auf der Heatmap.
Detektor nach Anspruch 11, wobei der Signalprozessor weiterhin angepasst ist, um ein oder mehrere Touchobjekte über die Zeit zu verfolgen, basierend, wenigstens teilweise, auf aufeinanderfolgenden Heatmaps.
Touchdetektor, umfassend: eine Touchoberfläche; eine Mehrzahl von Antennen, die eine Mehrzahl von Reihenantennen und eine Mehrzahl von Spaltenantennen umfasst, wobei die Mehrzahl von Antennen unterhalb der Touchoberfläche positioniert ist; wobei jede von der Mehrzahl von Antennen voneinander beabstandet ist, so dass kein Abschnitt einer von der Mehrzahl von Antennen einen beliebigen Abschnitt einer anderen von der Mehrzahl von Antennen berührt; N Spaltenspuren, wobei N wenigstens zwei ist; wobei die Mehrzahl von Reihenantennen in N logischen Reihen so organisiert ist, dass jeder der N logischen Reihen wenigstens eine Reihenantenne zugeordnet ist, wobei die jeder der N logischen Reihen zugeordneten Reihenantennen leitend mit einer entsprechenden der N Reihenspuren gekoppelt sind; N Signalgeber, wobei jeder der N Signalgeber mit einer der N Reihenspuren leitend gekoppelt ist, wobei die N Signalgeber geeignet sind, gleichzeitig N frequenzorthogonale Signale auszugeben, wobei jedes der N frequenzorthogonalen Signale eine Frequenz orthogonal zu jedem der anderen N frequenzorthogonalen Signale ist; M Spaltenspuren, wobei M wenigstens zwei ist; wobei die Mehrzahl von Spaltenantennen in M logische Spalten so organisiert ist, dass jeder der M logischen Spalten wenigstens eine Spaltenantenne zugeordnet ist, wobei die jeder der M logischen Spalten zugeordneten Spaltenantennen leitend mit einer entsprechenden der M Spaltenspuren gekoppelt sind; M Signalempfänger, wobei jeder der M Signalempfänger leitend mit einer der M Spaltenspuren gekoppelt ist, wobei jeder der M Signalempfänger angepasst ist, um einen Rahmen von Signalen zu erfassen, die auf der gekoppelten Spaltenspur vorhanden sind; einen Signalprozessor, der angepasst ist, um eine Heatmap einer Berührung nahe der Touchoberfläche zu erzeugen, wobei die Heatmap wenigstens teilweise auf einer Messung für jedes der frequenzorthogonalen Signale von jedem Rahmen basiert.
Touchdetektor nach Anspruch 13, wobei jede der Reihenantennen, die einer der N logischen Reihen zugeordnet sind, weiter von jeder anderen entfernt ist als von wenigstens einer Reihenantenne, die nicht dieser logischen Reihe zugeordnet ist.
Touchdetektor nach Anspruch 13, wobei jede der Spaltenantennen, die einer der M logischen Spalten zugeordnet sind, weiter von jeder anderen entfernt ist als von wenigstens einer Spaltenantenne, die nicht dieser logischen Spalte zugeordnet ist.
Touchdetektor nach Anspruch 15, wobei jede der Spaltenantennen, die einer der M logischen Spalten zugeordnet sind, weiter von jeder anderen entfernt ist als von wenigstens einer Spaltenantenne, die nicht dieser logischen Spalte zugeordnet ist.
Touchdetektor nach Anspruch 13, wobei: die N-Reihenspuren auf einem ersten Substrat angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von Reihenantennen von dem ersten Substrat unterstützt ist; und wobei die M-Spaltenspuren auf einem zweiten Substrat angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von Spaltenantennen durch das zweite Substrat unterstützt ist.
Touchdetektor nach Anspruch 17, wobei die Mehrzahl von Reihenantennen weiterhin so positioniert ist, dass jede der Reihenantennen in einem Winkel von der Oberfläche des Substrats von wenigstens 45 Grad nach oben ausgerichtet ist.
Touchdetektor nach Anspruch 18, wobei die Mehrzahl von Reihenantennen weiterhin so positioniert ist, dass jede der Reihenantennen in einem Winkel von der Oberfläche des Substrats von wenigstens 60 Grad nach oben ausgerichtet ist.
Touchdetektor nach Anspruch 19, wobei die Mehrzahl von Reihenantennen weiterhin so positioniert ist, dass jede der Reihenantennen in einem rechten Winkel zur Oberfläche des Substrats ausgerichtet ist.
Touchdetektor nach Anspruch 17, weiterhin umfassend: eine mechanisch verformbare Schicht zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat, wobei die mechanisch verformbare Schicht das erste Substrat und das zweite Substrat in eine neutrale Position auseinanderdrückt, wobei die mechanisch verformbare Schicht als Reaktion auf eine Berührung des Touchdetektors verformbar ist.
Touchdetektor nach Anspruch 21, wobei die mechanisch verformbare Schicht ein Dielektrikum ist.
Touchdetektor nach Anspruch 21, wobei die Touchoberfläche als Reaktion auf Berührung verformbar ist.
Touchdetektor nach Anspruch 23, wobei die Touchoberfläche als Reaktion auf Berührung lokal verformbar ist.