DE112017006270T5

DE112017006270T5 - Kapazitive erfassung mit multimusterabtastung

Info

Publication number: DE112017006270T5
Application number: DE112017006270.5T
Authority: DE
Inventors: Oleksandr Karpin; Mykhaylo Krekhovetskyy; Ruslan Omelchuk; Roman Ogirko; Viktor Kremin
Original assignee: Cypress Semiconductor Corp
Current assignee: Cypress Semiconductor Corp
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2017-08-28
Publication date: 2019-10-02
Also published as: US20180164915A1; WO2018111359A1; CN110036302A; US10540044B2; CN110036302B

Abstract

Die Erfassungsschaltung umfasst umfassend einen ersten Eingang von einer ersten Elektrode, einen ersten Satz von Eingängen von einem ersten Satz von zwei oder mehreren Elektroden, die einen ersten Schnittpunkt und einen zweiten Schnittpunkt bilden, und einen zweiten Satz von Eingängen von einem zweiten Satz von zwei oder mehreren Elektroden, die den zweiten Schnittpunkt und einen dritten Schnittpunkt bilden.Die Erfassungsschaltung umfasst eine Abtastungssteuerschaltung, die an das Berührungspanel aus Elektroden gekoppelt ist, um über einen Multiplexer zeitgleich die Sätze von Elektroden auszuwählen.Die Berührungserfassungsschaltung umfasst ein Analog-Front-End, das konfiguriert ist, um digitale Werte zu erzeugen, die für Gegenkapazitäten einer ersten und zweiten Einheitszelle repräsentativ sind, wobei die erste Einheitszelle die ersten und zweiten Schnittpunkte beinhaltet und die zweite Einheitszelle die zweiten und dritten Schnittpunkte beinhaltet, und eine Kanalmaschine, die konfiguriert ist, um Kapazitätswerte zu erzeugen, die den Einheitszellen entsprechen.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist eine internationale Anmeldung der US-Patentanmeldung Nr. 15/476,217 , eingereicht am 31. März 2017, die die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/434,099 , eingereicht am 14. Dezember 2016, beansprucht, die alle durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit einbezogen sind.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft generell elektronische Systeme und konkreter Kapazitätserfassung und Berührungsdetektion.
HINTERGRUND
Kapazitätserfassungssysteme können elektrische Signale erfassen, die an Elektroden erzeugt werden, die Änderungen der Kapazität reflektieren. Solche Änderungen der Kapazität können das Vorhandensein von Rillen und Tälern eines Fingerabdrucks angeben. Die Berührungserfassung kann für Anwendungen an einer Reihe von Benutzerschnittstellenvorrichtungen, wie etwa mobilen Handapparaten, persönlichen Computern und Tablets, verwendet werden. Die Verwendung der Kapazitätserfassung für die Berührungsdetektion kann erlauben, einen Berührungssensor (hierin auch als Elektrode, Sensor etc. bezeichnet) in oder unter der Oberfläche einer Benutzerschnittstellenvorrichtung mit einem hohen Maß an Konfigurierbarkeit zu platzieren. In einer einzelnen Ausführungsform muss ein Berührungssensor möglicherweise nicht für eine einzelne Stelle für alle Vorrichtungen spezifisch sein. Vielmehr können Berührungssensoren dort angebracht werden, wo es für das industrielle Design der Vorrichtung praktisch ist.
Kapazitätsbasierte Berührungssensoren arbeiten durch Messen der Kapazität eines kapazitiven Erfassungselements und Erfassen einer Änderung der Kapazität, wodurch ein Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Objekts (z. B. ein Finger oder eine Rille oder ein Tal eines Fingerabdrucks) angegeben wird. Wenn ein Objekt mit einem Berührungssensor in Kontakt kommt oder sich in unmittelbarer Nähe zu diesem befindet, wird die durch das Objekt verursachte Kapazitätsänderung detektiert. Die Kapazitätsänderung des Berührungssensors kann durch eine elektrische Schaltung gemessen und in digitale Kapazitätswerte umgewandelt werden.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird beispielhaft und nicht beschränkend in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen illustriert.

1 illustriert ein System, das eine Berührungsdetektionsschaltung gemäß einer einzelnen Ausführungsform umfasst.
2 illustriert eine Berührungsdetektionsschaltung gemäß einer einzelnen Ausführungsform.
3A illustriert eine erste Multimusterabtastung einer Berührungsdetektionsschaltung gemäß einer einzelnen Ausführungsform.
3B illustriert eine zweite Multimusterabtastung einer Berührungsdetektionsschaltung gemäß einer einzelnen Ausführungsform.
4A illustriert eine dritte Multimusterabtastung einer Berührungsdetektionsschaltung gemäß einer einzelnen Ausführungsform.
4B illustriert eine vierte Multimusterabtastung einer Berührungsdetektionsschaltung gemäß einer einzelnen Ausführungsform.
5 illustriert ein Verfahren zur Multimusterabtastung gemäß einer einzelnen Ausführungsform.
6 illustriert ein System, das einen Berührungssensor gemäß einer einzelnen Ausführungsform umfasst.
7 illustriert ein Verfahren zum Kombinieren von Multimusterabtastungsbildern gemäß einer einzelnen Ausführungsform.
8 illustriert Multimusterabtastungsbilder gemäß einer einzelnen Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden Beschreibung werden, zum Zwecke der Erklärung, zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der in dieser Patentschrift erörterten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Es wird jedoch für einen Fachmann auf dem Gebiet evident sein, dass diese und andere Ausführungsformen ohne diese spezifischen Details ausgeübt werden können. In anderen Fällen werden wohlbekannte Strukturen und Techniken nicht im Detail gezeigt, sondern stattdessen in einer Blockdarstellung, um das Verständnis dieser Beschreibung nicht zu erschweren.
Bezugnahmen in der Beschreibung auf „eine einzelne Ausführungsform“ oder „eine Ausführungsform“ bedeuten, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder Eigenschaft, beschrieben in Verbindung mit der Ausführungsform, in mindestens einer einzelnen Ausführungsform der Erfindung eingeschlossen ist. Der Ausdruck „in einer einzelnen Ausführungsform“ an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung bezieht sich nicht unbedingt auf die gleiche Ausführungsform.
Zwecks Einfachheit und Übersichtlichkeit der Illustration können Bezugszeichen in den Figuren wiederholt werden, um korrespondierende oder analoge Elemente anzugeben. Es werden zahlreiche Details dargelegt, um ein Verständnis der in dieser Patentschrift beschriebenen Ausführungsformen bereitzustellen. Die Beispiele können ohne diese Details ausgeübt werden. In anderen Fällen werden gut bekannte Verfahren, Abläufe und Komponenten nicht im Detail beschrieben, um ein Unverständlichmachen der beschriebenen Beispiele zu vermeiden. Die Beschreibung soll nicht als auf den Umfang der in dieser Patentschrift beschriebenen Beispiele beschränkt angesehen werden.
In einer einzelnen Ausführungsform detektieren kapazitive Berührungssensoren sehr kleine Signale durch immer dickere Overlays, die in einer Signalverschlechterung resultieren können. Um unter dicken Overlays zu arbeiten oder dicke Handschuhe und Schwebedetektion mit hohem Abstand (z. B. Detektion eines Objekts, das über dem Overlay schwebt) zu unterstützen, können kapazitive Systeme von höheren Signal-Rausch-Verhältnissen profitieren. In einer einzelnen Ausführungsform stellt ein Einzelpixelabtastungsverfahren (Treiben einer einzelnen Sendeelektrode (TX) und Erfassen einer einzelnen Empfangselektrode (RX)) Zellengegenkapazität (Cm) für einen Schnittpunkt einer einzelnen TX- und einer einzelnen RX-Elektrode bereit. In einer einzelnen Ausführungsform werden Schnittpunkte durch das physische Overlay einer Elektrode über eine andere (z. B. diagonal, senkrecht etc.) gebildet. In einer einzelnen Ausführungsform können in einer Einzelpixelabtastung ein einzelner Schnittpunkt und der umliegende Bereich als eine Einheitszelle angesehen werden. Einzelpixelabtastungen können ein niedriges Signal-Rausch-Verhältnis aufweisen, wenn Berührungen unter gewissen Bedingungen (z. B. unter dickem Glas, durch Handschuhe etc.) zu detektieren sind. Wie hierin beschrieben, können in einer anderen Ausführungsform mehrere TX- und RX-Elektroden zeitgleich ausgewählt werden (getrieben bzw. erfasst), um ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis zu produzieren, indem die Größe einer Einheitszelle effektiv vergrößert wird, um mehr als einen Schnittpunkt zu umfassen. Zeitgleiches Auswählen von gruppierten (z. B. Sätzen von) Elektroden kann in größeren Gegenkapazitäten und einer besseren Empfindlichkeit gegenüber Berührung resultieren, mit einer Abtastungszeit, die zu der von Einzelpixelabtastungen proportional ist. Falls beispielsweise zwei TX-Elektroden und zwei RX-Elektroden gruppiert sind (zeitgleich ausgewählt), kann die resultierende Cm der größeren Einheitszelle (z. B. vier Schnittpunkte umfassend) ungefähr viermal die Cm einer kleineren Einheitszelle eines einzelnen TX- und RX-Schnittpunkts betragen.
Es wird darauf hingewiesen, dass die hierin beschriebenen Operationen gleichermaßen an Eigenkapazitäts-Berührungsdetektionssystemen (absolute Kapazität) und Gegenkapazitäts-Berührungsdetektionssystemen angewandt werden können. In einer einzelnen Ausführungsform vergrößert in einem Eigenkapazitätssystem ein Objekt (z. B. ein Finger) auf einem einzelnen Sensor die parasitäre Kapazität des Sensors relativ zur Masse. In einer anderen Ausführungsform verändert in einem Gegenkapazitätssystem das Objekt die Gegenkapazitätskopplung zwischen Zeilen- und Spaltenelektroden (TX- und RX-Elektroden), die sequenziell abgetastet werden können.
1 illustriert ein System 100 mit einer Berührungsdetektionsschaltung 101, einem Berührungssteuergerät 105, einem Host 112 und einer Vorrichtung 120. Die Berührungsdetektionsschaltung 101 kann eine Zahl von Elektroden umfassen, die in einem Array 102 aus Zeilenelektroden 104 und Spaltenelektroden 106 angeordnet sind, die jeweils an ein Berührungssteuergerät 105 gekoppelt sind. 1 illustriert acht Zeilenelektroden 104 und acht Spaltenelektroden 106, es können aber erheblich mehr Elektroden entlang beiden Achsen angebracht sein. Abhängig von der Größe des Arrays können Dutzende oder Hunderte Elektroden für jede Achse (Zeile und Spalte) vorliegen. Der Abstand der Zeilenelektroden 104 und Spaltenelektroden 106 kann klein genug sein, sodass mehrere Zeilen oder Spalten innerhalb eines Raums zwischen Rillen eines Fingerabdrucks oder entlang einer Rille des Fingerabdrucks angebracht sein können, wenn ein Finger mit dem Array 102 in Kontakt ist. Die exakte Größe und der exakte Abstand der Elektroden kann von den Systemkonstruktionsanforderungen abhängen.
Die Zeilenelektroden 104 und Spaltenelektroden 106 können so angebracht sein, dass zwischen ihnen eine Gegenkapazität, CMX, gebildet wird. Ein Wert der CMX kann dann jeder Einheitszelle des Arrays 102 entsprechen. In einer einzelnen Ausführungsform ist eine Einheitszelle ein Kapazitätssensor. Das wiederholte Muster einer Einheitszelle kann, wie an Kapazitätssensoren angewandt, die Auflösung des Sensors definieren. Einheitszellen können diskreten Stellen auf einem Array von Elektroden entsprechen. In einer einzelnen Ausführungsform ist jeder Punkt innerhalb einer Einheitszelle dem Zentrum der Einheitszelle näher als eine andere Einheitszelle. In einer einzelnen Ausführungsform der Multimusterabtastung umfassen Einheitszellen mehrere Schnittpunkte. Beispielsweise kann eine Einheitszelle, die vier Schnittpunkte umfasst, die Schnittpunkte umfassen, die durch zwei Zeilenelektroden 104 und zwei Spaltenelektroden 106 gebildet werden.
Im Beispiel von 1 werden insgesamt 64 Schnittpunkte illustriert. In einem Array mit 75 Zeilenelektroden und 125 Spaltenelektroden kann es 9375 Schnittpunkte geben. Die Elektroden (Spalten und Zeilen) mit gestrichelten Linien geben an, dass entlang beiden Achsen erheblich mehr Spalten oder Zeilen angebracht werden können. Obgleich nur acht Elektroden (Zeilenelektroden 104 und Spaltenelektroden 106) illustriert werden, dient dies lediglich der Einfachheit der Beschreibung. Ein Fachmann auf dem Gebiet würde verstehen, dass Spalten und Zeilen, die gestrichelt sind, Dutzende oder sogar Hunderte Elektroden darstellen. Die berechneten Werte der C_MX (oder die digitalen Werte, die für die Gegenkapazität C_MX repräsentativ sind) können von dem Berührungssteuergerät 105 oder einem Host 112 verwendet werden, um eine Berührung oder das Vorhandensein einer Rille oder eines Tals eines Fingerabdrucks zu detektieren.
2 illustriert eine Berührungsdetektionsschaltung 200 gemäß einer einzelnen Ausführungsform. Das Sensorgitter 201 kann aus einer Vielzahl von Zeilenelektroden 202.1-202.N, die entlang einer ersten Achse angebracht sind, und aus einer Vielzahl von Spaltenelektroden 203.1-203.N, die entlang einer zweiten Achse angebracht sind, bestehen. In einer einzelnen Ausführungsform können die Zeilen- und Spaltenelektroden stabförmig und auf einem Substrat angebracht sein. Eine Gegenkapazität kann zwischen jeder Zeilenelektrode und jeder Spaltenelektrode an dem Schnittpunkt zwischen der Zeile und Spalte vorliegen. Wie oben beschrieben, kann diese Gegenkapazität als Einheitszelle konzipiert sein, die gemessen und der eine spezifische Kennung und ein Kapazitätswert zugeteilt werden kann. Hier werden die Zeilenelektroden 202.1-202.N und die Spaltenelektroden 203.1-203.N als einfache Stäbe gezeigt In anderen Ausführungsformen können sie aus komplexeren Formen bestehen, wie etwa miteinander verketteten Rauten, um Zeilen und Spalten zu bilden. Die Zeilenelektroden 202.1-202.N und Spaltenelektroden 203.1-203.N können mehrere Elektroden umfassen, die an einem Ende oder beiden Enden miteinander gekoppelt sind.
Die Zeilenelektroden 202.1-202.N können an RX-Stifte 205.1-205.N gekoppelt sein, und die Spaltenelektroden 203.1-203.N können an TX-Stifte 206.1-206.N gekoppelt sein. Die RX-Stifte 205.1-205.N und TX-Stifte 206.1-206.N können Teil einer integrierten Schaltung sein oder können über mehrere Kanäle (z. B. Eingänge) oder den gleichen Kanal an einen RX-Multiplexer (RX-MUX) 211 oder einen TX-Multiplexer (TX-MUX) 212 gekoppelt sein. Der RX-MUX 211 und der TX-MUX 212 können konfiguriert sein, um Signale an und von der Messschalttechnik durch die Stifte an die Zeilen- und Spaltenelektroden zu routen. Beispielsweise können RX-MUX 211 und TX-MUX 212 konfiguriert sein, um zeitgleich mehrere (z. B. elektrisch gruppierte) Elektroden gleichzeitig auszuwählen (z. B. treiben zu oder erfassen von). In einer einzelnen Ausführungsform können die RX-Stifte 205.1-205.N an das Analog-Front-End (AFE) 220 gekoppelt sein, das konfiguriert ist, um die Gegenkapazität zwischen den Zeilen und Spalten in mindestens einen digitalen Wert umzuwandeln. Das AFE 220 kann einen rauscharmen Verstärker (LNA) 240 umfassen, der über den RX-MUX 211 an die Zeilenelektroden 202.1-202.N gekoppelt ist. In einer einzelnen Ausführungsform kann der RX-MUX 211 konfiguriert sein, um jeweils eine einzelne Zeilenelektrode an die Eingänge des LNA 240 zu koppeln. In einer anderen Ausführungsform können mehrere Zeilenelektroden (z. B. RX-Elektroden) gleichzeitig an die Eingänge des LNA 240 (z. B. die Eingänge des AFE 220) gekoppelt sein. In noch einer anderen Ausführungsform können mehrere LNAs an den RX-MUX 211 gekoppelt sein, um individuelle und gleichzeitige Messung und Verarbeitung von mehreren Kapazitäten zu erlauben, die mehreren RX-Elektroden zeitgleich entsprechen, jeweils auf einem anderen Kanal des AFE 220, um einen Ausgang für jede Elektrode zu produzieren. In noch einer anderen Ausführungsform kann der RX-MUX 211 mehrere kleinere Multiplexer umfassen, entweder parallel oder in Serie, mit verschiedenen Eingangs- und Ausgangskonfigurationen. In einer einzelnen Ausführungsform kann eine nicht quadratische Sensormatrix eine unterschiedliche Zahl von RX- und TX-Elektroden umfassen.
In einer einzelnen Ausführungsform kann der RX-MUX 211 die RX-Stifte 205.1-205.N an ein Bandpassfilter (BPF) koppeln, um einen Differentialeingang für den LNA 240 bereitzustellen. In einer einzelnen Ausführungsform kann ein BPF Außer-Band-Komponenten entfernen, die durch einen Finger oder ein anderes leitfähiges Objekt injiziert werden oder von anderen Quellen stammen, die mit unterschiedlichen Komponenten eines Systems gekoppelt sind. In einer einzelnen Ausführungsform kann der BPF ein passiver Filter, wie etwa ein LC-Filter, sein. In anderen Ausführungsformen kann der BPF ein aktiver Filter sein, der in gewissen Ausführungsformen auf einem Gyrator oder auf anderen aktiven Komponenten basiert. In verschiedenen Ausführungsformen kann der BPF unter Verwendung von externen Komponenten, die in eine Erfassungsschaltung mit internen Schaltungselementen integriert sind, oder einer Kombination von externen Komponenten und internen Betriebsmitteln gebaut sein.
Der Ausgang des BPF kann an positive und negative Eingänge des LNA 240 gekoppelt sein. In einer einzelnen Ausführungsform kann der Ausgang des BPF an Eingangsstifte gekoppelt sein, wodurch das AFE 220 an einen externen BPF gekoppelt wird.
In einer einzelnen Ausführungsform kann der Ausgang des LNA 240 an eine Demodulationsschaltung („Demodulator“) 250 gekoppelt sein, die ein Analogsignal für einen Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) 252 bereitstellt. Der Demodulator 250 kann ein Paar phasenverschobene Takte bereitstellen und das Signal von dem LNA 240 in zwei Komponenten demodulieren: I („In-Phase“) und Q („Quadratur-Phase“). Die I- und die Q-Phase können, abhängig von der Verstärkerimplementierung, entweder differenziell oder massebezogen sein.
Die I- und die Q-Phase können, abhängig von der Verstärkerimplementierung, entweder differenziell oder massebezogen sein. Der Demodulator modifiziert das Eingangssignal durch Multiplizieren oder Mischen des Paars quadraturverschobene (0° und 90°) Demodulatorbezugssignale. Ein Differenzialeingangsdemodulator kann ein Paar differenzialquadraturbezugsphasenverschobene Signale (0°-180°, 90°-270°) für I- bzw. Q-Kanäle verwenden.
In einer einzelnen Ausführungsform wird das durch den Demodulator 250 erzeugte analoge Signal von dem ADC 252 empfangen, der das analoge Signal (Spannung) von dem Demodulator 250 in einen digitalen Wert umwandeln kann. Der digitale Ausgangswert des ADC 252 kann als Ausgang des AFE 220 fungieren. Der Ausgang des AFE 220 kann an eine Kanalmaschine 260 gekoppelt sein. Die Kanalmaschine 260 kann eine Logik umfassen, um jeden der Quadraturkomponentenausgänge des AFE zu quadrieren. Die Kanalmaschine 260 kann eine Summierlogik umfassen, um die quadrierten Werte der Quadraturkomponentenausgänge des AFE 220 zu kombinieren. Schließlich kann die Kanalmaschine 260 eine Wurzellogik zum Berechnen der Quadratwurzel der summierten, quadrierten Quadraturkomponentenausgänge des AFE 220 umfassen. Der Ausgang der Kanalmaschine 260 kann ein Resultat, R, sein, das durch die Gleichung 2 angegeben werden kann: $R = \sum_{n - 0}^{N} (\sqrt{I_{n}^{2} + Q_{n}^{2}}) .$
wobei n die ADC-Probenzahl ist und N die Gesamtzahl der akkumulierten ADC-Proben ist. Der Ausgang der Kanalmaschine 260 muss nicht von der Eingangssignalphase abhängen, wodurch möglicherweise die Notwendigkeit für komplexe Kalibrierungsschritte eliminiert werden kann.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Kanalmaschine 260 zusätzliche Funktionen vornehmen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Berechnung von minimalen und/oder maximalen Kapazitätswerten, Berechnung von minimalen und/oder maximalen Kapazitätsänderungswerten, RMS-Berechnung und Basislinien-Berechnung sowie Aktualisierung, Offset-Subtraktion und Skalierung von akkumulierten Resultaten.
Der Ausgang (ein Kapazitätswert) der Kanalmaschine 260 kann an einen Speicher, wie etwa einen Kapazitätswertaufzeichnungsspeicher (Cap RAM) 262, überführt werden, der Teil einer CPU-Schnittstelle 270 sein kann. Die CPU-Schnittstelle 270 kann auch MMIO-Register 266 zum Programmieren einer Sequenzsteuerung 255 durch die CPU-Schnittstelle 270 (z. B. Einstellen der Zahl von TX-Impulsen pro Pixel) und einen Timer-Tabellen-Speicher (Timer-Tabellen-RAM) 264 zum Programmieren der Zeitsteuerung für alle Sequenzsteuerungssteuersignale (z. B. Eingangstankresetdauer bevor Abtastungszyklus startet) umfassen. Der Timer-Tabellen-RAM 264 kann einen Ausgang umfassen, der an einen Abtastungssteuerblock 280 überführt wird.
Der Abtastungssteuerblock 280 kann einen RX-Steuerblock 251 und einen TX-Steuerblock 253 umfassen, die beide an die Sequenzsteuerung 255 gekoppelt sind. Der Abtastungssteuerblock 280 kann RX-MUX 211 und/oder TX-MUX 212 verwenden, um Sätze von RX-Elektroden bzw. Sätze von TX-Elektroden elektrisch zu koppeln. Die Ausgänge des RX-Steuerblocks 251 und TX-Steuerblocks 253 können an RX-MUX 211 bzw. TX-MUX 212 gekoppelt sein. Die Steuerung von TX-MUX 212 kann ein Signal (z. B. ein TX-Signal) zu den Spaltenelektroden 203.1-203. N treiben (z. B. die TX-Elektroden treiben). Das TX-Signal kann von Verstärkern (z. B. Treibern) 247 und 249 erzeugt werden. In einer einzelnen Ausführungsform können die Verstärker 247 und 249 und TX-MUX 212 konfiguriert sein, um ein Differenzial-TX-Signal für die Spaltenelektroden 203.1-203.N bereitzustellen. In einer anderen Ausführungsform kann ein einzelnes TX-Signal angewandt werden, wodurch ein Nicht-Differenzialsignal für die Spaltenelektroden 203.1-203.N bereitgestellt wird.
3A illustriert eine erste Multimusterabtastung einer Berührungsdetektionsschaltung gemäß einer einzelnen Ausführungsform. In einer einzelnen Ausführungsform kann eine virtuelle Erfassungselektrode (z. B. eine virtuelle Erfassungselektrode, die größer als eine einzelne Elektrode ist) durch dynamisches Gruppieren von mehreren individuellen Erfassungselektroden miteinander (z. B. Gruppen 306 und 308) gebildet werden. Die Abtastung kann durch Bewegen der virtuellen Erfassungselektrode über das Berührungserfassungspanel, wie illustriert, durchgeführt werden. In einer einzelnen Ausführungsform kann die Auflösung (z. B. der Abstand) einer Abtastung modifiziert werden, indem unterschiedliche Zahlen von Elektroden miteinander gruppiert werden, um eine virtuelle Erfassungselektrode zu bilden, und indem Elektroden in sequenziellen Abtastungen überlappt oder nicht überlappt werden.
3B illustriert eine zweite Multimusterabtastung einer Berührungsdetektionsschaltung gemäß einer einzelnen Ausführungsform. In einer einzelnen Ausführungsform ermöglicht der Abtastungssteuerblock 280 TX-MUX 212, zwei oder mehrere gruppierte TX-Elektroden 302 eines Berührungspanels aus Elektroden 304 in einer ersten Abtastung zeitgleich zu treiben. RX-MUX 211 kann zeitgleich Signale von mehreren gruppierten RX-Elektroden 308 als Reaktion auf das zeitgleiche Treiben der TX-Elektroden erfassen. LNA 240, ADC 252 und Kanalmaschine 260 können eine Kapazität für eine Einheitszelle (z. B. Einheitszelle 310) des Berührungspanels aus Elektroden 304, wie oben beschrieben, bestimmen. Die Einheitszelle kann mehrere Schnittpunkte (z. B. die vier Schnittpunkte, die von den TX-Elektroden 302 und RX-Elektroden 308 gebildet werden) umfassen. In einer zweiten Abtastung kann der Abtastungssteuerblock 280 TX-MUX 212 ermöglichen, eine zweite Gruppe von zwei oder mehreren TX-Elektroden 312 des Berührungspanels aus Elektroden 304 zeitgleich zu treiben. RX-MUX 211 kann auch zeitgleich Signale von einer zweiten Gruppe von mehreren RX-Elektroden 314 als Reaktion auf das zeitgleiche Treiben der TX-Elektroden erfassen. LNA 240, ADC 252 und Kanalmaschine 260 können eine zweite Kapazität für eine zweite Einheitszelle des Berührungspanels aus Elektroden 304 bestimmen. Die zweite Einheitszelle kann mehrere Schnittpunkte (z. B. die vier Schnittpunkte, die von den TX-Elektroden 312 und RX-Elektroden 314 gebildet werden) umfassen. In einer einzelnen Ausführungsform kann der Ausgang der Kanalmaschine 260 an das Fingerabdrucksteuergerät gesendet werden, um das Vorhandensein einer Rille oder eines Tals eines Fingerabdrucks auf dem Berührungspanel aus Elektroden 304 basierend auf dem Kapazitätswert (z. B. Ausgang der Kanalmaschine 260) zu detektieren.
Durch zeitgleiches Treiben von verschiedenen Gruppen von TX-Elektroden und zeitgleiches Erfassen von Signalen von verschiedenen Gruppen von RX-Elektroden können Kapazitätswerte für verschieden große Einheitszelle bestimmt werden. Die Auflösung, mit der das Berührungspanel aus Elektroden 304 Kapazitätswerte erlangt, kann davon abhängen, wie viele TX-Elektroden zeitgleich getrieben werden und wie viele RX-Elektrodensignale gleichzeitig empfangen werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Zahl von TX- und RX-Elektroden, die zeitgleich ausgewählt sind, angepasst werden (z. B. durch den Abtastungssteuerblock 280), um die Auflösung einer Abtastung zu konfigurieren. In Ausführungsformen, bei denen eine niedrige Auflösung und eine schnelle Abtastungszeit gewünscht werden, können mehr TX- und RX-Elektroden zeitgleich ausgewählt sein (wodurch die Größe der Einheitszelle vergrößert wird). In einer anderen Ausführungsform, bei der eine hohe Auflösung und eine langsamere Abtastungszeit gewünscht werden, können weniger TX- und RX-Elektroden zeitgleich ausgewählt sein (wodurch die Größe der Einheitszelle verringert wird). In einer einzelnen Ausführungsform kann sich die Zahl von TX-Elektroden, die zeitgleich ausgewählt sind, von der Zahl von RX-Elektroden, die zeitgleich ausgewählt sind, unterscheiden. In einer anderen Ausführungsform können die Zahl von TX-Elektroden, die zeitgleich ausgewählt sind, und die Zahl von RX-Elektroden, die zeitgleich ausgewählt sind, gleich sein.
4A illustriert eine zweite Multimusterabtastung einer Berührungsdetektionsschaltung gemäß einer einzelnen Ausführungsform. Wie in 4A gezeigt, kann ein erster Satz von TX-Elektroden 402 zeitgleich getrieben werden und können Signale von einem ersten Satz von RX-Elektroden 404 zeitgleich empfangen werden. Die Kapazitätswerte für die vier Schnittpunkte der TX-Elektroden 402 und der RX-Elektroden 404 können berechnet werden. In einer einzelnen Ausführungsform können die Kapazitätswerte gemittelt werden, um eine Kapazität einer Einheitszelle 406, die die Schnittpunkte umfasst, zu bestimmen.
In einer einzelnen Ausführungsform kann eine zweite Abtastung durchgeführt werden, indem ein zweiter Satz von TX-Elektroden 408 zeitgleich getrieben wird und Signale von einem zweiten Satz von RC-Elektroden 410 zeitgleich empfangen werden. Die Kapazitätswerte für die vier Schnittpunkte der TX-Elektroden 408 und der RX-Elektroden 410 können berechnet werden. In einer einzelnen Ausführungsform können die Kapazitätswerte gemittelt werden, um eine Kapazität einer zweiten Einheitszelle 412, die die Schnittpunkte für 408 und 410 umfasst, zu bestimmen. In einer einzelnen Ausführungsform hängt die Auflösung der Abtastung von dem Abstand 414 der Einheitszellen ab. Je größer der Abstand (z. B. die Distanz zwischen den Mittelpunkten von Einheitszellen), umso größer sind die Einheitszellen und umso niedriger ist die Auflösung der Abtastung. In einer einzelnen Ausführungsform können sequenzielle Abtastungen überlappende Elektroden umfassen, die in kleineren Einheitszellen und einer langsameren Abtastung mit einer größeren Auflösung resultieren. In einer anderen Ausführungsform können Abtastungen Elektroden überspringen (was in größeren Einheitszellen resultiert), um eine schnellere Abtastung mit einer niedrigeren Auflösung durchzuführen. In einer einzelnen Ausführungsform können unterschiedliche Zahlen von TX- und RX-Elektroden zeitgleich (z. B. zwei RX-Elektroden und eine TX-Elektrode, zwei TX-Elektroden und eine RX-Elektrode, eine RX-Elektrode und drei TX-Elektroden etc.) in verschiedenen Abtastungsmodi aktiviert werden.
4B illustriert eine vierte Multimusterabtastung einer Berührungsdetektionsschaltung gemäß einer einzelnen Ausführungsform. In einer einzelnen Ausführungsform können verschiedene Konfigurationen von überlappenden Abtastungen eine unterschiedliche Sensorauflösung bereitstellen (die z. B. in unterschiedlichen Bildauflösungen resultiert). Beispielsweise können in einer ersten Abtastungsoption 416 eine erste Abtastung und eine zweite Abtastung durch Überlappen einer einzelnen Elektrode 418 in jeder sequenziellen Abtastung durchgeführt werden. In einem anderen Beispiel können in einer zweiten Abtastungsoption 420 eine erste Abtastung und eine zweite Abtastung durch Überlappen von zwei Elektroden 422 und 424 in jeder sequenziellen Abtastung durchgeführt werden. In einer einzelnen Ausführungsform können zusätzliche Abtastungen durchgeführt werden, um die Auflösung des durch die Abtastung gebildeten Bildes zu vergrößern.
5 illustriert ein Verfahren 500 zur Multimusterabtastung gemäß einer einzelnen Ausführungsform. Das Verarbeitungsflussverfahren 500 kann durch Verarbeitungslogik durchgeführt werden, die Hardware (z. B. Schalttechnik, dedizierte Logik, programmierbare Logik, Mikrocode etc.), Software (z. B. auf einer Verarbeitungsvorrichtung laufende Anweisungen, um Hardwaresimulation durchzuführen) oder eine Kombination davon beinhaltet. Das Verfahren 500 kann Operationen für ein Analog-Frond (z. B. Analog-Front-End 220 von 2) bereitstellen. Das Verfahren 500 kann in einer beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden, um den Anforderungen der bereitzustellenden Funktionalität gerecht zu werden.
In Block 510 des Verfahrens 500 treibt die Verarbeitungslogik zeitgleich einen ersten Satz von zwei oder mehreren Antriebselektroden (TX-Elektroden) eines Berührungspanels aus Elektroden. In einer anderen Ausführungsform kann jeweils eine einzelne TX-Elektrode getrieben werden. In einer einzelnen Ausführungsform kann die Verarbeitungslogik, um die TX-Elektroden zu treiben, eine Rechteckwelle auf Elektrodenkanälen, die mit den TX-Elektroden verbunden sind, induzieren. In Block 515 treibt die Verarbeitungslogik zeitgleich einen zweiten Satz von zwei oder mehreren Antriebselektroden (TX-Elektroden) des Berührungspanels aus Elektroden. In Block 520 empfängt die Verarbeitungslogik zeitgleich zwei oder mehrere Signale (z. B. zwei oder mehrere erste Signale) von einem ersten Satz von zwei oder mehreren Erfassungselektroden (RX-Elektroden) des Panels aus Elektroden als Reaktion auf das zeitgleiche Treiben des ersten Satzes von zwei oder mehreren TX-Elektroden. In einer anderen Ausführungsform kann jeweils ein einzelnes Signal, das einer einzelnen RX-Elektrode entspricht, empfangen werden. In Block 525 empfängt die Verarbeitungslogik zeitgleich zwei oder mehrere Signale (z. B. zwei oder mehrere zweite Signale) von einem zweiten Satz von zwei oder mehreren Erfassungselektroden (RX-Elektroden) des Panels aus Elektroden als Reaktion auf das zeitgleiche Treiben des zweiten Satzes von zwei oder mehreren TX-Elektroden. Die Verarbeitungslogik kann dann in Block 530 eine erste Kapazität für eine erste Einheitszelle bestimmen, die mindestens vier Schnittpunkte des ersten Satzes von zwei oder mehreren TX-Elektroden und des ersten Satzes von zwei oder mehreren RX-Elektroden beinhaltet. Die Verarbeitungslogik kann in Block 535 eine zweite Kapazität für eine zweite Einheitszelle bestimmen, die mindestens vier Schnittpunkte des zweiten Satzes von zwei oder mehreren TX-Elektroden und des zweiten Satzes von zwei oder mehreren RX-Elektroden umfasst. In einer einzelnen Ausführungsform umfassen die mindestens vier Schnittpunkte der zweiten Einheitszelle mindestens zwei Schnittpunkte der ersten Einheitszelle.
Die Verarbeitungslogik kann fortfahren, um zusätzliche Elektroden der Berührungserfassung zeitgleich abzutasten, um zusätzliche Kapazitätswerte von Einheitszellen des Berührungspanels aus Elektroden zu bestimmen. Beispielsweise kann die Verarbeitungslogik zeitgleich einen zweiten Satz von zwei oder mehreren TX-Elektroden treiben und zeitgleich zwei oder mehrere Signale (z. B. zwei oder mehrere zweite Signale) von einem zweiten Satz von zwei oder mehreren RX-Elektroden des Panels aus Elektroden als Reaktion auf das zeitgleiche Treiben des zweiten Satzes von zwei oder mehreren TX-Elektroden empfangen. In einer einzelnen Ausführungsform kann ein TX-MUX die zeitgleiche Auswahl (z. B. Treiben) von verschiedenen TX-Elektroden steuern und kann ein RX-MUX die zeitgleiche Auswahl (z. B. Erfassen) von verschiedenen RX-Elektroden steuern. Die Verarbeitungslogik kann eine zweite Kapazität für eine zweite Einheitszelle bestimmen, die mindestens vier Schnittpunkte des zweiten Satzes von zwei oder mehreren TX-Elektroden und des zweiten Satzes von zwei oder mehreren RX-Elektroden beinhaltet.
In einem ersten Abtastungsmodus aktiviert die Verarbeitungslogik sequenzielle überlappende Sätze von TX- und RX-Elektroden in jeder Abtastung (z. B. TX1 und TX2 mit RX1 und RX2 zeitgleich, dann TX2 und TX3 mit RX2 und RX3 zeitgleich, etc.), sodass die erste Einheitszelle und die zweite Einheitszelle mindestens einen gemeinsamen Schnittpunkt (z. B. den TX2- und RX2-Schnittpunkt) umfassen. In diesem Fall kann der Abstand der Abtastung (die Distanz zwischen Einheitszellen) und damit die Auflösung der Abtastung gleich der Auflösung einer Abtastung von jedem Schnittpunkt des Berührungserfassungsarrays sein. In einer einzelnen Ausführungsform umfassen die Einheitszellen von aufeinanderfolgenden Abtastungen keine gemeinsamen Schnittpunkte.
In anderen Abtastungsmodi kann die Verarbeitungslogik nicht sequenzielle, nicht überlappende Sätze von TX- und RX-Elektroden in jeder Abtastung aktivieren (z. B. TX1 und TX2 mit RX1 und RX2 zeitgleich, dann TX3 und TX4 mit RX3 und RX4 zeitgleich, etc.), sodass sich eine zweite Einheitszelle keine Schnittpunkte mit einer ersten Einheitszelle teilt. In diesem Fall kann der Abstand der Abtastung und damit die Auflösung der Abtastung die Hälfte der Auflösung einer Abtastung von jedem Schnittpunkt des Berührungserfassungsarrays sein. In einer einzelnen Ausführungsform können sich die Mittelpunkte der Einheitszellen auf dem ersten Satz von TX-Elektroden oder dem zweiten Satz von TX-Elektroden befinden.
In einer einzelnen Ausführungsform kann die Verarbeitungslogik die erste Kapazität und die zweite Kapazität in einem Speicher speichern und die Kapazitäten verarbeiten, um ein Vorhandensein einer Rille oder eines Tals eines Fingerabdrucks auf dem Berührungserfassungsarray zu bestimmen. In einer einzelnen Ausführungsform können die Elektroden eines Berührungserfassungsarrays einen Abstand von ungefähr 68 Mikrometer aufweisen, um Rillen und Täler zu detektieren. In einer anderen Ausführungsform, wenn Rillen und Täler nicht detektiert werden können, kann das Berührungserfassungsarray einen Abstand von ungefähr 1 mm aufweisen.
In einer einzelnen Ausführungsform kann die Verarbeitungslogik, um das Multimusterabtastungsverfahren 500 auf einem Berührungspanel aus Elektroden wie oben beschrieben durchzuführen, einen TX-Elektrodenindex (txldx) und einen RX-Elektrodenindex (rxldx) (z. B. auf Null) initialisieren, um einen Startpunkt (Startelektroden) für die Abtastung zu definieren. Die Verarbeitungslogik kann einen TX-Elektroden-Offset-Wert (txOffset) und einen RX-Elektroden-Offset-Wert (rxOffset) einstellen, wodurch ein Abstand (z. B. Auflösung) der Abtastung angegeben wird, und einen ersten Satz von Sensoren (z. B. RX(rxldx), RX(rxldx + 1) verbinden. Die Verarbeitungslogik kann zeitgleich einen ersten Satz von TX-Elektroden (z. B. TX(txldx + txOffset) und TX(txldx + txOffset + 1) treiben und zeitgleich einen ersten Satz von RX-Elektroden (z. B. RX(txldx + rxOffset) und TX(txldx + rxOffset + 1) erfassen, wodurch rxOffset und txOffset nach jeder Abtastung erhöht werden. In einer einzelnen Ausführungsform kann die Verarbeitungslogik die Abtastung beenden, wenn die letzte RX- oder TX-Elektrode des Berührungspanels aus Elektroden abgetastet wurde (z. B. wenn rxldx oder txldx gleich oder größer als ein Schwellenwert sind).
6 illustriert eine einzelne Ausführungsform eines Systems 600, das eine Berührungsdetektionsschaltung beinhaltet, die jener ähnlich ist, die mit Bezug auf 1 beschrieben wird. Eine Berührungsbildschirmanzeige 610 kann eine Anzeigeeinheit, wie etwa ein LCD, und Erfassungselektroden, die über der Oberfläche der Anzeige angebracht sind, um den Finger eines Benutzers zu detektieren, umfassen. Das Anzeigesteuergerät/der Anzeigetreiber 614 kann konfiguriert sein, um zu steuern, was auf der Berührungsbildschirmanzeige 610 gezeigt wird. Das Berührungssteuergerät 612 kann konfiguriert sein, um den Finger eines Benutzers unter Verwendung eines gewöhnlich verwendeten Erfassungsverfahrens zu detektieren. Der Ausgang des Berührungssteuergeräts 612 kann an einen Anwendungsprozessor 640 kommuniziert werden, der auch an das Anzeigesteuergerät/den Anzeigetreiber 614 kommunizieren kann. Das Berührungssteuergerät 612 kann auch konfiguriert sein, um Befehle und Daten von dem Anwendungsprozessor 640 zu empfangen. Das Berührungssteuergerät 612 kann konfiguriert sein, um mit dem Anwendungsprozessor 640 zu kommunizieren, um dem System 600 Berührungsdetektionsfunktionen bereitzustellen. Das Fingerabdrucksteuergerät 632 kann konfiguriert sein, um Fingerabdrücke auf einem Fingerabdrucksensor 630 zu detektieren und zu unterscheiden.
7 illustriert ein Verfahren zum Kombinieren von Multimusterabtastungsbildern gemäß einer einzelnen Ausführungsform. Das Verarbeitungsflussverfahren 700 kann durch Verarbeitungslogik durchgeführt werden, die Hardware (z. B. Schalttechnik, dedizierte Logik, programmierbare Logik, Mikrocode etc.), Software (z. B. auf einer Verarbeitungsvorrichtung laufende Anweisungen, um Hardwaresimulation durchzuführen) oder eine Kombination davon beinhaltet. Das Verfahren 700 kann Operationen für ein Berührungssteuergerät (z. B. Berührungssteuergerät 612 von 6), ein Fingerabdrucksteuergerät (z. B. Fingerabdrucksteuergerät 632 von 6), eine Verarbeitungsvorrichtung (z. B. Anwendungsprozessor 640 von 6) etc. bereitstellen. Das Verfahren 700 kann in einer beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden, um den Anforderungen der bereitzustellenden Funktionalität gerecht zu werden.
In Block 710 des Verfahrens 700 empfängt die Verarbeitungslogik erste Daten, die mit der ersten Abtastung (z. B. dem ersten Bild) assoziiert sind. In einer einzelnen Ausführungsform repräsentieren die ersten Daten Kapazitätswerte für virtuelle Elektroden, die während der ersten Abtastung abgetastet werden. In Block 720 empfängt die Verarbeitungslogik zweite Daten, die mit der zweiten Abtastung (z. B. dem zweiten Bild) assoziiert sind. In einer einzelnen Ausführungsform repräsentieren die zweiten Daten Kapazitätswerte für virtuelle Elektroden, die während der zweiten Abtastung abgetastet werden. In einer einzelnen Ausführungsform repräsentieren die ersten und zweiten Daten zwei ROH-Datenmatrizen, die ein Signal für jeden Quad-Pixel-Schnittpunkt umfassen (z. B. SR[(0,1);(1,2)] kann ein Signal von dem Schnittpunkt der (RX0 + RX1)- und (TX1 + TX2)-Elektroden repräsentieren).
In Block 730 kombiniert die Verarbeitungslogik die ersten Daten (z. B. das erste Bild) und die zweiten Daten (z. B. das zweite Bild), um ein kombiniertes Bild zu erzeugen. In einer einzelnen Ausführungsform kann die Verarbeitungslogik die ungeraden TX-Linien von dem ersten Bild mit den geraden TX-Linien von dem zweiten Bild kombinieren, um die ersten Daten und die zweiten Daten (z. B. das erste Bild und das zweite Bild) zu kombinieren.
In einer einzelnen Ausführungsform werden die RX-Elektroden in überlappenden Paaren abgetastet (z. B. (RX0 + RX1) -> (RX1 + RX2) -> -> (RX101 + RX102) -> (RX102 + RX103)), um das erste Bild und das zweite Bild zu erzeugen. In einer einzelnen Ausführungsform werden die TX-Elektroden in nicht überlappenden Paaren abgetastet, um das erste Bild und das zweite Bild zu erzeugen. Beispielsweise für das erste Bild: (TX0 + TX1) -> (TX2 + TX3) -> -> (TX100 + TX101) -> (TX102 + TX103) und für das zweite Bild: (TX1 + TX2) -> (TX3 + TX4) -> -> (TX101 + TX102) -> (TX103 + TX104). In einer einzelnen Ausführungsform wird das zweite Bild durch Verschieben der Start-TX-Elektrode des ersten Bildes um eine TX-Elektrode erzeugt (z. B. das zweite Bild startet bei TX1 und das erste Bild startet bei TX0).
8 illustriert Multimusterabtastungsbilder gemäß einer einzelnen Ausführungsform. Wie oben in Bezug auf 7 beschrieben, können ein erstes Bild 802 und ein zweites Bild 804 kombiniert werden, um ein kombiniertes Bild 806 zu erzeugen. In einer einzelnen Ausführungsform sind das erste Bild 802 und das zweite Bild 804 der Ausgang einer ersten Abtastung und einer zweiten Abtastung von überlappenden Elektroden (z. B. virtuellen Elektroden). Das erste Bild 802 und das zweite Bild 804 können kombiniert werden, um ein kombiniertes Bild 806 zu erzeugen, das die gleiche Auflösung einer Einzelpixelabtastung aufweist.
In der obigen Beschreibung werden zahlreiche Details dargelegt. Es wird einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet mit dem Nutzen dieser Offenbarung jedoch klar sein, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ohne diese spezifischen Details ausgeübt werden können. In einigen Fällen werden bekannte Strukturen und Vorrichtungen in Blockdarstellungsform, anstatt im Detail, gezeigt, um ein Unverständlichmachen der Beschreibung zu vermeiden.
Einige Teile der Beschreibung werden im Hinblick auf Algorithmen und symbolische Repräsentation von Operationen an Datenbits innerhalb eines Computerspeichers präsentiert. Diese algorithmischen Beschreibungen und Repräsentationen sind die von Fachleuten auf dem Gebiet der Datenverarbeitung verwendeten Mittel, um den Inhalt ihrer Arbeit anderen Fachleuten auf dem Gebiet am effektivsten zu vermitteln. Ein Algorithmus wird hier und generell als eine in sich konsistente Sequenz von Schritten, die zu einem gewünschten Ergebnis führen, verstanden. Die Schritte sind jene, die physische Manipulationen von physischen Größen erfordern. Gewöhnlich, aber nicht notwendigerweise, bestehen diese Größen in Form von elektrischen oder magnetischen Signalen, die gespeichert, übertragen, kombiniert, verglichen und anderweitig manipuliert werden können. Es hat sich manchmal als praktisch erwiesen, prinzipiell aus Gründen gemeinsamer Nutzung, diese Signale als Bits, Werte, Elemente, Symbole, Zeichen, Ausdrücke, Nummern oder dergleichen zu bezeichnen.
Es sollte jedoch beachtet werden, dass alle diese und ähnliche Ausdrücke den entsprechenden physischen Größen zugehörig sein sollen und lediglich praktische Bezeichnungen für diese Größen sind. Sofern nicht spezifisch anders angegeben, wie aus der obigen Erörterung erkennbar, ist anzumerken, dass sich in der gesamten Beschreibung Erörterungen, die Ausdrücke wie „Integrieren“, „Vergleichen“, „Ausgleichen“, „Messen“, „Durchführen“, „Akkumulieren“, „Steuern“, „Konvertieren“, „Akkumulieren“, „Abtasten“, „Speichern“, „Koppeln“, „Variieren“, „Puffern“, „Anwenden“ oder dergleichen verwenden, auf die Vorgänge und Prozesse eines Computersystems oder ähnlichen elektronischen Computergeräts beziehen, das als physische (z. B. elektronische) Größen innerhalb der Register und Speicher des Computersystems repräsentierte Daten manipuliert und in andere, ähnlich als physische Größen innerhalb der Computersystemspeicher oder -register oder anderer Informationsspeicher-, Übertragungs- oder Anzeigegeräte repräsentierte Daten transformiert.
Die Wörter „Beispiel“ oder „beispielhaft“ werden hierin verwendet, um als Beispiel, Fall oder Illustration dienend zu bedeuten. Jeder bzw. jede hierin als „Beispiel“ oder „beispielhaft“ beschriebene Aspekt bzw. Konstruktion ist nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Aspekten oder Konstruktionen zu verstehen. Vielmehr wird durch die Verwendung der Wörter „Beispiel“ oder „beispielhaft“ beabsichtigt, Konzepte auf eine konkrete Weise zu präsentieren. Wie in dieser Anmeldung verwendet, wird mit dem Ausdruck „oder“ ein inklusives „oder“ statt ein exklusives „oder“ bezeichnet. Das heißt, sofern nicht anders angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich, bedeutet „X umfasst A oder B“ jede der natürlichen inklusiven Permutationen. Das heißt, falls X A umfasst, X B umfasst oder X sowohl A als auch B umfasst, dann wird „X umfasst A oder B“ unter jedem der vorstehenden Fälle erfüllt. Darüber hinaus sollen die Artikel „ein“ und „eine“, wie in dieser Anmeldung und den angehängten Ansprüchen verwendet, generell als „ein(e) oder mehrere“ verstanden werden, sofern nicht anders angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich auf eine Singularform bezogen. Außerdem ist durchgehend der Ausdruck „eine Ausführungsform“ oder „eine einzelne Ausführungsform“ oder „eine Implementierung“ oder „eine einzelne Implementierung“ nicht als gleiche Ausführungsform oder Implementierung zu verstehen, sofern dies nicht so beschrieben wird.
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen können sich auch auf eine Vorrichtung zum Durchführen der hierin detaillierten Operationen beziehen. Diese Vorrichtung kann speziell für die erforderlichen Zwecke gebaut sein oder kann einen Allzweckcomputer beinhalten, der durch ein im Computer gespeichertes Computerprogramm selektiv aktiviert oder rekonfiguriert wird. Ein solches Computerprogramm kann in einem nicht transitorischen computerlesbaren Speichermedium, wie etwa, aber nicht beschränkt auf jede Art von Diskette, einschließlich Floppydisks, optischer Platten, CD-ROMs und magnetisch-optischer Platten, Festwertspeicher (ROMs), Arbeitsspeicher (RAMs), EPROMs, EEPROMs, magnetischer oder optischer Karten, Flashspeicher oder jeder Art von Medium, das für das Speichern von elektronischen Anweisungen geeignet ist, gespeichert werden. Der Ausdruck „computerlesbares Speichermedium“ sollte so verstanden werden, dass er ein einzelnes Medium oder mehrere Medien (z. B. eine zentralisierte oder verteilte Datenbank und/oder zugehörige Caches und Server) umfasst, die einen oder mehrere Sätze Anweisungen speichern. Der Ausdruck „computerlesbares Medium“ sollte auch so verstanden werden, dass er ein beliebiges Medium umfasst, das einen Satz Anweisungen zur Ausführung durch die Maschine speichern, codieren oder führen kann und das bewirkt, dass die Maschine eine oder mehrere der Methodologien der vorliegenden Ausführungsformen durchführt. Der Ausdruck „computerlesbares Speichermedium“ sollte demgemäß so verstanden werden, dass er, allerdings ohne Beschränkung auf Festkörperspeicher, optische Medien, magnetische Medien, ein beliebiges Medium umfasst, das einen Satz Anweisungen zur Ausführung durch die Maschine speichern kann und das bewirkt, dass die Maschine eine oder mehrere der Methodologien der vorliegenden Ausführungsformen durchführt.
Die hier präsentierten Algorithmen und Schaltungen beziehen sich nicht inhärent auf einen bestimmten Computer oder eine bestimmte andere Vorrichtung. Verschiedene Allzwecksysteme können mit Programmen in Übereinstimmung mit den Lehren hierin verwendet werden, oder es kann sich als praktisch erweisen, eine spezialisierte Vorrichtung zu bauen, um die erforderlichen Verfahrensschritte durchzuführen. Die erforderliche Struktur für eine Reihe dieser Systeme wird aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich sein. Darüber hinaus werden die vorliegenden Ausführungsformen nicht mit Bezug auf eine bestimmte Programmiersprache beschrieben. Es ist zu bemerken, dass eine Reihe von Programmiersprachen verwendet werden kann, um die Lehren der Ausführungsformen, wie hierin beschrieben, zu implementieren.
Die obige Beschreibung legt zahlreiche spezifische Details dar, wie etwa Beispiele für spezifische Systeme, Komponenten, Verfahren und so weiter, um ein gutes Verständnis von mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Es wird einem Fachmann auf dem Gebiet jedoch klar sein, dass mindestens einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ohne diese spezifischen Details ausgeübt werden können. In anderen Fällen werden gut bekannte Komponenten oder Verfahren nicht im Detail beschrieben oder werden in einem einfachen Blockdiagrammformat präsentiert, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht unnötig zu erschweren. Die oben dargelegten spezifischen Details sind daher lediglich beispielhaft. Besondere Ausführungsformen können von diesen beispielhaften Details abweichen und trotzdem im Umfang der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein.
Es versteht sich, dass die obige Beschreibung illustrativ und nicht beschränkend ist. Viele andere Ausführungsformen werden Fachleuten auf dem Gebiet nach der Lektüre und nach dem Verstehen der obigen Beschreibung klar sein. Der Umfang der Erfindung sollte daher mit Bezug auf die anhängenden Ansprüche zusammen mit dem vollen Umfang von Entsprechungen, auf die solche Ansprüche Anrecht haben, bestimmt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 15476217 [0001]
US 62434099 [0001]

Claims

Eine Erfassungsschaltung, die Folgendes beinhaltet: einen ersten Eingang, der wirkmäßig an eine erste Elektrode gekoppelt ist; einen ersten Satz von zwei oder mehreren Eingängen, die jeweils wirkmäßig an einen ersten Satz von zwei oder mehreren Elektroden gekoppelt sind, wodurch ein erster Schnittpunkt und ein zweiter Schnittpunkt mit der ersten Elektrode gebildet werden; einen zweiten Satz von zwei oder mehreren Eingängen, die jeweils wirkmäßig an einen zweiten Satz von zwei oder mehreren Elektroden gekoppelt sind, wodurch ein zweiter Schnittpunkt und ein dritter Schnittpunkt mit der ersten Elektrode gebildet werden; eine Abtastungssteuerschaltung, die wirkmäßig an den ersten Eingang, den ersten Satz von zwei oder mehreren Eingängen und den zweiten Satz von zwei oder mehr Eingängen gekoppelt ist, um über einen Multiplexer zeitgleich den ersten Satz von zwei oder mehreren Elektroden auszuwählen und zeitgleich den zweiten Satz von zwei oder mehreren Elektroden auszuwählen; ein Analog-Front-End (AFE), das für Folgendes konfiguriert ist: Erzeugen eines ersten digitalen Wertes, der für eine erste Gegenkapazität einer ersten Einheitszelle repräsentativ ist, wobei die erste Einheitszelle den ersten Schnittpunkt und den zweiten Schnittpunkt beinhaltet; und Erzeugen eines zweiten digitalen Wertes, der für eine zweite Gegenkapazität einer zweiten Einheitszelle repräsentativ ist, wobei die zweite Einheitszelle den zweiten Schnittpunkt und den dritten Schnittpunkt beinhaltet; und eine Kanalmaschine, die wirkmäßig an das AFE gekoppelt ist, die konfiguriert ist, um einen ersten Kapazitätswert und einen zweiten Kapazitätswert entsprechend der ersten Einheitszelle bzw. der zweiten Einheitszelle zu erzeugen.
Erfassungsschaltung gemäß Anspruch 1, wobei die erste Elektrode eine Antriebselektrode (TX-Elektrode) ist und die zwei oder die mehreren Elektroden des ersten Satzes zwei oder mehrere Erfassungselektroden (RX-Elektroden) sind und wobei, um zeitgleich den ersten Satz von zwei oder mehreren RX-Elektroden auszuwählen, die Abtastungssteuerschaltung dazu dient: ein erstes Signal auf der TX-Elektrode zu treiben; und den Multiplexer zu veranlassen, den ersten Satz von zwei oder mehreren RX-Elektroden elektrisch zu koppeln, um zeitgleich ein zweites Signal zu empfangen, das von einem Strom erzeugt wird, der auf dem ersten Satz von zwei oder mehreren RX-Elektroden als Reaktion auf das erste Signal induziert wird.
Erfassungsschaltung gemäß Anspruch 1, wobei die erste Elektrode eine Erfassungselektrode (RX-Elektrode) ist und die zwei oder die mehreren Elektroden des ersten Satzes zwei oder mehrere Antriebselektroden (TX-Elektroden) sind und wobei, um zeitgleich den ersten Satz von zwei oder mehreren TX-Elektroden auszuwählen, die Abtastungssteuerschaltung dazu dient: den Multiplexer zu veranlassen, den ersten Satz von zwei oder mehreren TX-Elektroden elektrisch zu koppeln, um zeitgleich ein erstes Signal auf den zwei oder den mehreren TX-Elektroden zu treiben; und ein zweites Signal zu empfangen, das von einem Strom erzeugt wird, der auf der RX-Elektrode als Reaktion auf das erste Signal induziert wird.
Erfassungsschaltung gemäß Anspruch 1, die ferner einen zweiten Satz von zwei oder mehreren Antriebselektroden (TX-Elektroden) beinhaltet, die die erste Elektrode beinhalten, wodurch mindestens vier Schnittpunkte mit dem ersten Satz von zwei oder mehreren Elektroden gebildet werden, wobei die zwei oder die mehreren Elektroden des ersten Satzes zwei oder mehrere Erfassungselektroden (RX-Elektroden) sind und wobei die Abtastungssteuerschaltung ferner dazu dient: den Multiplexer zu veranlassen, den zweiten Satz von zwei oder mehreren TX-Elektroden elektrisch zu koppeln, um zeitgleich ein erstes Signal auf den zwei oder den mehreren TX-Elektroden zu treiben; und den Multiplexer zu veranlassen, den ersten Satz von zwei oder mehreren RX-Elektroden elektrisch zu koppeln, um zeitgleich ein zweites Signal zu empfangen, das von einem Strom erzeugt wird, der auf dem ersten Satz von zwei oder mehreren RX-Elektroden als Reaktion auf das erste Signal induziert wird.
Erfassungsschaltung gemäß Anspruch 4, wobei sich eine erste Zahl von TX-Elektroden in dem zweiten Satz von zwei oder mehreren TX-Elektroden von einer zweiten Zahl von RX-Elektroden in dem ersten Satz von zwei oder mehreren RX-Elektroden unterscheidet.
Erfassungsschaltung gemäß Anspruch 1, wobei die erste Elektrode, der erste Satz von zwei oder mehreren Elektroden und der zweite Satz von zwei oder mehreren Elektroden Eigenkapazitätselektroden sind.
Erfassungsschaltung gemäß Anspruch 1, die ferner ein Fingerabdrucksteuergerät beinhaltet, um ein Vorhandensein einer Rille oder eines Tals eines Fingerabdrucks auf einem Panel aus Elektroden basierend auf dem Kapazitätswert zu detektieren.
Verfahren, das Folgendes beinhaltet: zeitgleiches Treiben, durch eine Verarbeitungsvorrichtung, eines ersten Satzes von zwei oder mehreren Antriebselektroden (TX-Elektroden) eines Berührungspanels aus Elektroden; zeitgleiches Treiben eines zweiten Satzes von zwei oder mehreren TX-Elektroden des Berührungspanels; zeitgleiches Empfangen von zwei oder mehreren ersten Signalen von einem ersten Satz von zwei oder mehreren Erfassungselektroden (RX-Elektroden) des Panels aus Elektroden als Reaktion auf das zeitgleiche Treiben des ersten Satzes von zwei oder mehreren TX-Elektroden; zeitgleiches Empfangen von zwei oder mehreren zweiten Signalen von einem zweiten Satz von zwei oder mehreren RX-Elektroden des Panels aus Elektroden als Reaktion auf das zeitgleiche Treiben des zweiten Satzes von zwei oder mehreren TX-Elektroden; Bestimmen, durch die Verarbeitungsvorrichtung, einer ersten Kapazität für eine erste Einheitszelle, die mindestens vier Schnittpunkte des ersten Satzes von zwei oder mehreren TX-Elektroden und des ersten Satzes von zwei oder mehreren RX-Elektroden beinhaltet; und Bestimmen einer zweiten Kapazität für eine zweite Einheitszelle, die mindestens vier Schnittpunkte des zweiten Satzes von zwei oder mehreren TX-Elektroden und des zweiten Satzes von zwei oder mehreren RX-Elektroden beinhaltet, wobei die mindestens vier Schnittpunkte der zweiten Einheitszelle mindestens zwei Schnittpunkte der ersten Einheitszelle beinhalten.
Verfahren gemäß Anspruch 8, das ferner Folgendes beinhaltet: Erzeugen eines ersten Bildes basierend auf der ersten Kapazität; Erzeugen eines zweiten Bildes basierend auf der zweiten Kapazität; und Erzeugen eines kombinierten Bildes basierend auf dem ersten Bild und dem zweiten Bild.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das kombinierte Bild Folgendes beinhaltet: eine ungerade Pixelspalte, die die erste Kapazität beinhaltet, und eine gerade Spalte, die die zweite Kapazität beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 9, das ferner Folgendes beinhaltet: Speichern der ersten Kapazität und der zweiten Kapazität in einem Speicher; und Bestimmen, basierend auf der ersten Kapazität und der zweiten Kapazität, eines Vorhandenseins einer Rille oder eines Tals eines Fingerabdrucks auf dem Berührungspanel aus Elektroden.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei das zeitgleiche Treiben des ersten Satzes von zwei oder mehreren TX-Elektroden des Berührungspanels aus Elektroden beinhaltet, dass ein Multiplexer, der an die zwei oder die mehreren TX-Elektroden gekoppelt ist, veranlasst wird, die zwei oder die mehreren TX-Elektroden elektrisch zu koppeln, um zeitgleich ein Signal auf den zwei oder den mehreren TX-Elektroden anzutreiben.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei das zeitgleiche Empfangen der zwei oder der mehreren ersten Signale von dem ersten Satz von zwei oder mehreren RX-Elektroden beinhaltet, dass ein Multiplexer, der an die zwei oder die mehreren RX-Elektroden gekoppelt ist, veranlasst wird, die zwei oder die mehreren RX-Elektroden elektrisch zu koppeln, um zeitgleich die zwei oder die mehreren ersten Signale auf den zwei oder den mehreren RX-Elektroden zu empfangen.
Ein Berührungserkennungssystem, das Folgendes beinhaltet: ein Berührungspanel aus Elektroden (100), das Folgendes beinhaltet: eine erste Elektrode, die entlang einer ersten Achse des Berührungspanels angebracht ist; einen ersten Satz von zwei oder mehreren Elektroden, die entlang einer zweiten Achse des Berührungspanels angebracht sind, wobei die erste Elektrode und der erste Satz von zwei oder mehreren Elektroden einen ersten Schnittpunkt und einen zweiten Schnittpunkt mit der ersten Elektrode bilden; und einen zweiten Satz von zwei oder mehreren Elektroden, die entlang der zweiten Achse des Berührungspanels angebracht sind, wobei die erste Elektrode und der zweite Satz von zwei oder mehreren Elektroden den zweiten Schnittpunkt und einen dritten Schnittpunkt mit der ersten Elektrode bilden; eine Abtastungssteuerschaltung, die wirkmäßig an das Berührungspanel aus Elektroden gekoppelt ist, um über einen Multiplexer zeitgleich den ersten Satz von zwei oder mehreren Elektroden auszuwählen und zeitgleich den zweiten Satz von zwei oder mehreren Elektroden auszuwählen; ein Analog-Front-End (AFE), das für Folgendes konfiguriert ist: Erzeugen eines ersten digitalen Wertes, der für eine erste Gegenkapazität einer ersten Einheitszelle repräsentativ ist, wobei die erste Einheitszelle den ersten Schnittpunkt und den zweiten Schnittpunkt beinhaltet; und Erzeugen eines zweiten digitalen Wertes, der für eine zweite Gegenkapazität einer zweiten Einheitszelle repräsentativ ist, wobei die zweite Einheitszelle den zweiten Schnittpunkt und den dritten Schnittpunkt beinhaltet; eine Kanalmaschine, die wirkmäßig an das AFE gekoppelt ist, die konfiguriert ist, um einen ersten Kapazitätswert und einen zweiten Kapazitätswert entsprechend der ersten Einheitszelle bzw. der zweiten Einheitszelle zu erzeugen; und einen Speicher, der wirkmäßig an das AFE gekoppelt ist, der konfiguriert ist, um den Kapazitätswert zu speichern, der von der Kanalmaschine erzeugt wird.
Berührungserkennungssystem gemäß Anspruch 14, wobei die erste Elektrode eine Antriebselektrode (TX-Elektrode) ist und die zwei oder die mehreren Elektroden des ersten Satzes zwei oder mehrere Erfassungselektroden (RX-Elektroden) sind und wobei, um zeitgleich den ersten Satz von zwei oder mehreren RX-Elektroden auszuwählen, die Abtastungssteuerschaltung dazu dient: ein erstes Signal auf der TX-Elektrode anzutreiben; und den Multiplexer zu veranlassen, den ersten Satz von zwei oder mehreren RX-Elektroden elektrisch zu koppeln, um zeitgleich ein zweites Signal zu empfangen, das von einem Strom erzeugt wird, der auf dem ersten Satz von zwei oder mehreren RX-Elektroden als Reaktion auf das erste Signal induziert wird.
Berührungserkennungssystem gemäß Anspruch 14, wobei die erste Elektrode eine Erfassungselektrode (RX-Elektrode) ist und die zwei oder die mehreren Elektroden des ersten Satzes zwei oder mehrere Antriebselektroden (TX-Elektroden) sind und wobei, um zeitgleich den ersten Satz von zwei oder mehreren TX-Elektroden auszuwählen, die Abtastungssteuerschaltung dazu dient: den Multiplexer zu veranlassen, den ersten Satz von zwei oder mehreren TX-Elektroden elektrisch zu koppeln, um zeitgleich ein erstes Signal auf den zwei oder den mehreren TX-Elektroden anzutreiben; und ein zweites Signal zu empfangen, das von einem Strom erzeugt wird, der auf der RX-Elektrode als Reaktion auf das erste Signal induziert wird.
Berührungserkennungssystem gemäß Anspruch 14, das ferner einen zweiten Satz von zwei oder mehreren Antriebselektroden (TX-Elektroden) beinhaltet, wodurch mindestens vier Schnittpunkte mit dem ersten Satz von zwei oder mehreren Elektroden gebildet werden, wobei die zwei oder die mehreren Elektroden des ersten Satzes zwei oder mehrere Erfassungselektroden (RX-Elektroden) sind und wobei die Abtastungssteuerschaltung ferner dazu dient: den Multiplexer zu veranlassen, den zweiten Satz von zwei oder mehreren TX-Elektroden elektrisch zu koppeln, um zeitgleich ein erstes Signal auf den zwei oder den mehreren TX-Elektroden anzutreiben; und den Multiplexer zu veranlassen, den ersten Satz von zwei oder mehreren RX-Elektroden elektrisch zu koppeln, um zeitgleich ein zweites Signal zu empfangen, das von einem Strom erzeugt wird, der auf dem ersten Satz von zwei oder mehreren RX-Elektroden als Reaktion auf das erste Signal induziert wird.
Berührungserkennungssystem gemäß Anspruch 17, wobei sich eine erste Zahl von TX-Elektroden in dem zweiten Satz von zwei oder mehreren TX-Elektroden von einer zweiten Zahl von RX-Elektroden in dem ersten Satz von zwei oder mehreren RX-Elektroden unterscheidet.
Berührungserkennungssystem gemäß Anspruch 17, wobei eine erste Zahl von TX-Elektroden in dem zweiten Satz von zwei oder mehreren TX-Elektroden die gleiche wie eine zweite Zahl von RX-Elektroden in dem ersten Satz von zwei oder mehreren RX-Elektroden ist.
Berührungserkennungssystem gemäß Anspruch 14, das ferner ein Fingerabdrucksteuergerät beinhaltet, um ein Vorhandensein einer Rille oder eines Tals eines Fingerabdrucks auf dem Berührungspanel aus Elektroden basierend auf dem Kapazitätswert zu detektieren.