DE202012101398U1

DE202012101398U1 - Berührungssensor mit einer Synchronisierung zwischen den Messungen und dem Rauschen

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Publication number: DE202012101398U1
Application number: DE202012101398U
Authority: DE
Original assignee: Atmel Corp
Current assignee: Atmel Corp
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2012-05-29
Anticipated expiration: 2022-04-18
Also published as: US20130106436A1; DE102012219166A1

Abstract

Vorrichtung, umfassend: einen Berührungssensor, der dazu eingerichtet ist, ein periodisches Rauschsignal zu erfassen, das durch eine externe Stromquelle verursacht wird, die entfernbar mit dem Berührungssensor gekoppelt ist; einen ersten Signalgenerator, der dazu eingerichtet ist, ein Messsignal zu erzeugen, das mit dem periodischen Rauschsignal synchronisiert ist, und das Messsignal an eine Stelle des Berührungssensors zu übertragen; und eine Detektoreinheit, die dazu eingerichtet ist, auf Basis einer Antwort des Ortes des Berührungssensors auf das Messsignal zu detektieren, ob eine Berührung an oder in der Nähe des Ortes des Berührungssensors aufgetreten ist.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Berührungssensoren.
Hintergrund
Ein Berührungspositionssensor kann die Gegenwart und den Ort einer Berührung oder die Annäherung eines Objekts (wie z. B. den Finger eines Benutzers oder einen Stift) innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors, der z. B. einem Anzeigeschirm überlagert ist, detektieren. In einer berührungsempfindlichen Anzeigeanwendung kann es der Berührungspositionssensor einem Benutzer ermöglichen, direkt mit dem auf dem Bildschirm dargestellten zu interagieren, und nicht nur indirekt mit einer Maus oder einem Touchpad. Ein Berührungssensor kann angebracht sein auf oder Bestandteil sein von einem Desktop-Computer, einem Laptop-Computer, einem Tablet-Computer, einem persönlichen digitalen Assistenten (PDA), einem Smartphone, einem Satellitennavigationsgerät, einem tragbaren Medienabspielgerät, einer tragbaren Spielekonsole, einem Kiosk-Computer, einem Kassengerät, oder anderen geeigneten Geräten. Ein Steuerpanel eines Haushaltsgeräts oder einer anderen Einrichtung kann ebenfalls einen Berührungssensor beinhalten.
Es gibt eine Anzahl verschiedener Arten von Berührungspositionssensoren, wie z. B. resistive Berührungsbildschirme, Berührungsbildschirme mit akustischen Oberflächenwellen und kapazitiven Berührungsbildschirmen. Eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann hier ggf. einen Berührungsbildschirm mit umfassen, und umgekehrt. Wenn ein Objekt die Oberfläche des kapazitiven Berührungsbildschirms berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Kapazitätsänderung innerhalb des Berührungsbildschirms am Ort der Berührung oder Annäherung auftreten. Eine Steuereinheit kann die Kapazitätsänderung verarbeiten, um ihren Ort auf dem Berührungsbildschirm zu bestimmen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 illustriert ein beispielhaftes Gerät, das mit einer externen Stromquelle verbunden ist, die ein Rauschsignal in einem Berührungssensor des beispielhaften Geräts einbringen kann.
2 illustriert eine Signalform eines beispielhaften Rauschsignals und Signalformen eines beispielhaften Synchronisationssignals und eines beispielhaften Messsignals, die jeweils mit dem beispielhaften Rauschsignal synchronisiert sind.
3 illustriert eine beispielhafte Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Messsignal zu erzeugen, das mit einem Rauschsignal synchronisiert ist, das durch einen beispielhaften Rauschsensor erfasst wird.
4 illustriert ein beispielhaftes Verfahren zur Erzeugung eines Messsignals, das mit einem Rauschsignal synchronisiert ist.
5 illustriert ein beispielhaftes Verfahren zur Erzeugung eines Synchronisationssignals, das mit einem Rauschsignal synchronisiert ist.
Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
1 illustriert einen beispielhaften Berührungssensor 10 mit einer beispielhaften Steuereinheit 12. Eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann hier gegebenenfalls einen Berührungsbildschirm mit umfassen und umgekehrt. Der Berührungssensor 10 und die Steuereinheit 12 können die Gegenwart und den Ort einer Berührung oder der Annäherung eines Objekts innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors 10. Eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann hier gegebenenfalls sowohl den Berührungssensor als auch seine Steuereinheit umfassen. In ähnlicher Weise kann eine Bezugnahme auf eine Steuereinheit gegebenenfalls sowohl die Steuereinheit und deren Berührungssensor umfassen. Der Berührungssensor 10 kann gegebenenfalls eine oder mehrere berührungsempfindliche Bereiche beinhalten. Der Berührungssensor 10 kann ein Feld von Ansteuer- und Ausleseelektroden (oder ein Feld von nur einer Elektrodenart) einhalten, die auf einem oder auf mehreren Substraten angeordnet sind, die aus einem dielektrischen Material bestehen können. Eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann hier gegebenenfalls sowohl die Elektroden auf dem Berührungssensor als auch die Substrate, auf denen sie angeordnet sind, umfassen. Alternativ kann eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor gegebenenfalls die Elektroden des Berührungssensors, aber nicht die Substrate, auf denen sie angeordnet sind, umfassen.
Eine Elektrode (eine Ansteuerelektrode oder eine Ausleseelektrode) kann ein Bereich aus einem leitfähigen Material sein, das eine bestimme Form hat, wie z. B. eine Kreisscheibe, ein Quadrat, ein Rechteck oder eine andere geeignete Form oder eine geeignete Kombination dieser Formen. Ein oder mehrere Schnitte in einer oder mehreren Schichten aus leitfähigem Material kann (zumindest zum Teil) die Form einer Elektrode bilden und die Fläche der Form kann (zumindest zum Teil) durch diese Schnitte begrenzt sein. In bestimmen Ausführungsformen kann das leitfähige Material eine Elektrode ungefähr 100% der Fläche ihrer Form bedecken. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Elektrode aus Indiumzinnoxid (ITO) bestehen und das ITO der Elektrode kann ungefähr 100% der Fläche ihrer Form bedecken. In bestimmten Ausführungsformen kann das leitfähige Material eine Elektrode ungefähr 5% der Fläche ihrer Form bedecken. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Elektrode aus dünnen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material (wie z. B. Kupfer, Silber oder einem kupfer- oder silberhaltigen Material) bestehen und die dünnen Leitungen aus leitfähigem Material können deutlich weniger als 100% der Fläche ihrer Form in einem schraffierten, netzartigen oder in einem anderen geeigneten Muster bedecken. Obwohl die vorliegende Offenbarung konkrete Elektroden aus einem konkreten leitfähigen Material mit bestimmten Formen mit einer bestimmten Füllung in einem bestimmten Muster beschreibt und illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Elektroden bestehend aus jedem geeigneten leitfähigen Material, das irgendeine geeignete Form mit irgendeiner geeigneten Füllung mit einem geeigneten Muster hat. Gegebenenfalls können die Formen der Elektroden (oder anderer Elemente) eines Berührungssensors im Ganzen oder zum Teil ein oder mehrere Makromerkmale des Berührungssensors bilden. Eine oder mehrere Eigenschaften der Implementierung dieser Formen (wie z. B. das leitfähige Material, die Füllung, oder die Muster innerhalb der Formen) können im Ganzen oder zum Teil ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors bilden. Ein oder mehrere Makromerkmale des Berührungssensors können eine oder mehrerer Eigenschaften seiner Funktionalität bestimmen und ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors können eine oder mehrere optische Eigenschaften des Berührungssensors, wie z. B. die Durchsichtigkeit, die Brechung oder die Reflektion bestimmen.
Ein oder mehrere Abschnitte des Substrats des Berührungssensors 10 können aus Polyethylenterephthalat (PET) oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Substrate, bei denen irgendein geeigneter Abschnitt aus irgendeinem geeigneten Material besteht. In bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuer- oder Ausleseelektroden in dem Berührungssensor 10 ganz oder zum Teil aus ITO bestehen. In bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 aus dünnen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material bestehen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können ein oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials aus Kupfer oder aus einem kupferhaltigen Material bestehen und eine Dicke von ungefähr 5 μm oder weniger und eine Breite von ungefähr 10 μm oder weniger haben. In einem anderen Beispiel können ein oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials aus Silber oder einem silberhaltigen Material besehen und gleichermaßen eine Dicke von 5 μm oder weniger und eine Breite von 10 μm oder weniger haben. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Elektroden bestehend aus jedem geeigneten Material.
Ein mechanischer Stapel kann das Substrat (oder mehrere Substrate) und das leitfähige Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 bildet, enthalten. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der mechanische Stapel eine erste Schicht aus einem optisch klaren Klebstoff (OCA) unterhalb eines Abdeckpanels beinhalten. Das Abdeckpanel kann durchsichtig sein und aus einem widerstandsfähigen Material bestehen, das für eine wiederholte Berührung beeignet ist, wie z. B. Glas, Polycarbonat, oder Polymethylmethacrylat (PMMA). Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Abdeckpanele besehend aus jedem geeigneten Material. Die erste Schicht aus OCA kann zwischen dem Abdeckpanel und dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektrode bildet, angeordnet sein. Der mechanische Stapel kann auch eine zweite Schicht aus OCA und eine dielektrische Schicht (die aus PET oder einem anderen geeigneten Material besteht, ähnlich zu dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden bildet) beinhalten. Alternativ kann gegebenenfalls eine dünne Beschichtung aus einem dielektrischen Material anstelle der zweiten Schicht aus OCA und der dielektrischen Schicht angebracht werden. Die zweite Schicht aus OCA kann zwischen dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden bildet, und der dielektrischen Schicht angeordnet sein und die dielektrische Schicht kann zwischen der zweiten Schicht aus OCA und einem Luftspalt angrenzend an eine Anzeige eines Geräts, das den Berührungssensor 10 und die Steuereinheit 12 enthält, angeordnet sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Abdeckpanel eine Dicke von ungefähr 1 mm haben; die erste Schicht aus OCA kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben. Das Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektrode bilde, kann eine Dicke von 0,05 mm haben; die zweite Schicht aus OCA kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben, und die dielelektrische Schicht kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben. Obwohl die vorliegende Offenbarung einen konkreten mechanischen Stapel mit einer konkreten Zahl von konkreten Schichten bestehend aus bestimmten Materialien mit einer bestimmten Dicke beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten mechanischen Stapel mit jeder geeigneten Zahl von geeigneten Schichten von jedem geeigneten Material mit jeder geeigneten Dicke. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann in bestimmten Ausführungsformen eine Schicht aus Klebstoff oder einem Dielektrikum, die dielektrische Schicht, die zweite Schicht aus OCA und den obenstehend beschriebenen Luftspalt ersetzen, so dass kein Luftspalt zur Anzeige hin besteht.
Der Berührungssensor 10 kann eine kapazitive Form der Berührungserfassung implementieren. In einer Gegenkapazitätserfassung beinhaltet der Berührungssensor 10 ein Feld von Ansteuer- und Ausleseelektroden, die ein Feld von kapazitiven Knoten bilden. Eine Ansteuerelektrode und eine Ausleseelektrode können einen kapazitiven Knoten bilden. Die Ansteuer- und Ausleseelektroden, die den kapazitiven Knoten bilden, können einander nahekommen, machen aber keinen elektrischen Kontakt miteinander. Stattdessen sind die Ansteuer- und Ausleselektroden kapazitiv miteinander über einen Abstand zwischen ihnen gekoppelt. Eine gepulste oder alternierende Spannung, die an die Ansteuerelektroden (durch die Steuereinheit 12) angelegt wird, kann eine Ladung auf den Ausleseelektroden induzieren und die induzierte Ladungsmenge kann von externen Einflüssen (wie z. B. einer Berührung oder der Annäherung eines Objekts) abhängen. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Kapazitätsänderung an den kapazitiven Knoten auftreten und die Steuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung messen. Durch Messung der Kapazitätsänderung über das Feld hinweg, kann die Steuereinheit 12 den Ort der Berührung oder der Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors bestimmen.
In einer Eigenkapazitätsimplementierung kann der Berührungssensor 10 ein Feld von Elektroden einer einzigen Art beinhalten, die einen kapazitiven Knoten bilden. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Änderung der Eigenkapazität an dem kapazitiven Knoten auftreten und die Steuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung messen, z. B. als Änderung der Ladungsmenge, die erforderlich ist, um die Spannung an dem kapazitiven Knoten um einen vorbestimmten Betrag zu erhöhen. Wie bei der Gegenkapazitätsimplementierung kann durch eine Messung der Kapazitätsänderung über das Feld hinweg die Position der Berührung oder der Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 durch die Steuereinheit 12 bestimmt werden. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Formen der kapazitiven Berührungserfassung.
In bestimmten Ausführungsformen können eine oder mehrere Ansteuerelektroden zusammen eine Ansteuerleitung bilden, die horizontal oder vertikal oder in jeder anderen geeigneten Richtung verläuft. In ähnlicher Weise können eine oder mehrere Ausleseelektroden zusammen eine Ausleseleitung bilden, die horizontal oder vertikal oder in jeder anderen geeigneten Richtung verläuft. In bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuerleitungen im Wesentlichen senkrecht zu den Ausleseleitungen verlaufen. Eine Bezugnahme auf eine Ansteuerleitung kann gegebenenfalls eine oder mehrere Ansteuerelektroden mit umfassen, die die Ansteuerleitung bilden, und umgekehrt. In ähnlicher Weise kann hier eine Bezugnahme auf eine Ausleseleitung gegebenenfalls eine oder mehrere Ausleselektroden mit umfassen, die die Ausleseleitung bilden, und umgekehrt.
Der Berührungssensor 10 kann Ansteuer- und Ausleseelektroden haben, die in einem Muster auf einer Seite eines einzigen Substrats angeordnet sind. In einer derartigen Konfiguration kann ein Paar aus einer Ansteuer- und einer Ausleseelektrode, die miteinander über einen Zwischenraum zwischen ihnen kapazitiv gekoppelt sein, einen kapazitiven Knoten bilden. Bei einer Eigenkapazitätsimplementierung können Elektroden von nur einer Art in einem Muster auf einem einzigen Substrat angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ zu den Ansteuer- oder Ausleseelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines einzigen Substrats angeordnet sind, kann der Berührungssensor 10 Ansteuerelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind, und Ausleseelektroden, die in einem Muster auf einer anderen Seite des Substrats angeordnet sind, haben. Darüber hinaus kann der Berührungssensor 10 Ansteuerelektroden haben, die in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind, und Ausleseelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines anderen Substrats angeordnet sind. In derartigen Konfigurationen kann eine Kreuzungsstelle einer Ansteuerelektrode und einer Ausleseelektrode einen kapazitiven Knoten bilden. Derartige Kreuzungsstellen können Orte sein, an denen die Ansteuerungs- und Ausleseelektroden einander „kreuzen” oder einander in der jeweiligen Ebene am nächsten kommen. Die Ansteuer- und Ausleseelektroden machen keinen elektrischen Kontakt miteinander, sondern sind über ein Dielektrikum an der Kreuzungsstelle kapazitiv miteinander gekoppelt. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Konfiguration konkreter Elektroden beschreibt, die konkrete Knoten ausbilden, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Konfigurationen aller geeigneten Elektroden, die irgendwelche geeigneten Knoten bilden. Darüber hinaus umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Elektroden, die auf jeder geeigneten Seite von geeigneten Substraten in jedem geeigneten Muster angeordnet sind.
Wie obenstehend beschrieben, kann eine Kapazitätsänderung an einem kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 eine Berührungs- und Annäherungseingabe an dem Ort des kapazitiven Knotens anzeigen. Die Steuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung erfassen und verarbeiten, um die Gegenwart und den Ort der Berührungs- oder Annäherungseingabe zu bestimmen. Die Steuereinheit 12 kann dann Informationen über die Berührungs- oder Annäherungseingabe an eine oder mehrere Komponenten (wie z. B. eine oder mehrere Zentralverarbeitungseinheiten (CPUs) oder digitale Signalprozessoren (DSPs)) eines Geräts, das den Berührungssensor 10 und die Steuereinheit 12 enthält, übertragen, das wiederum auf die Berührungs- oder Annäherungseingabe durch Initiierung einer damit verbundenen Funktion des Geräts (oder einer auf dem Gerät laufenden Anwendung) antwortet. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Steuereinheit mit bestimmter Funktionalität in Bezug auf ein bestimmtes Gerät und einen bestimmten Berührungssensor beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Steuereinheiten mit jeder geeigneten Funktionalität bezüglich jedes geeigneten Geräts und jedes geeigneten Berührungssensors.
Die Steuereinheit 12 kann aus einer oder aus mehreren integrierten Schaltungen (ICs) bestehen, wie z. B. aus Universalmikroprozessoren, Mikrocontrollern, programmierbaren logischen Geräten oder Feldern, anwendungsspezifischen ICs (ASICs), die auf einer flexiblen gedruckten Leiterplatte (FPC) angeordnet sind, die mit dem Substrat des Berührungssensors 10, wie untenstehend beschrieben wird, verschweißt ist. Die Steuereinheit 12 kann eine Verarbeitungseinheit, eine Ansteuereinheit, eine Ausleseeinheit und eine Speichereinheit beinhalten. Die Ansteuereinheit kann Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden des Berührungssensors 10 liefern. Die Ausleseeinheit kann Ladungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 erfassen und Messsignale an die Verarbeitungseinheit liefern, die Kapazitäten an den kapazitiven Knoten repräsentieren. Die Verarbeitungseinheit kann das Anlegen der Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden durch die Ansteuereinheit steuern und Messsignale von der Ausleseeinheit verarbeiten, um die Gegenwart und den Ort einer Berührungs- oder Annäherungseingabe innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 zu detektieren und zu verarbeiten. Die Verarbeitungseinheit kann Änderungen in der Position einer Berührungs- oder Annäherungseingabe innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 verfolgen. Die Speichereinheit kann Programme zur Ausführung durch die Verarbeitungseinheit speichern, inklusive Programme zur Steuerung der Ansteuereinheit zum Anlegen der Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden, Programme zur Verarbeitung der Messsignale von der Ausleseeinheit, und gegebenenfalls andere geeignete Programme. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Steuereinheit mit einer konkreten Implementierung mit bestimmten Komponenten beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Steuereinheiten mit jeder geeigneten Implementierung mit irgendwelchen geeigneten Komponenten.
Die auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordneten Leiterbahnen 14 aus leitfähigem Material könnend die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 mit Anschlussflächen (Bondpads) 16 verbinden, die ebenfalls auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordnet sind. Wie untenstehend beschrieben wird, ermöglichen die Bondpads 16 die Verbindung der Leiterbahnen 14 mit der Steuereinheit 12. Die Leiterbahnen 14 können sich in oder um (z. B. an den Kanten) die berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 erstrecken. Bestimmte Leiterbahnen 14 können Ansteuerverbindungen zur Verbindung der Steuereinheit 12 mit den Ansteuerelektroden des Berührungssensors zur Verfügung stellen, über die die Ansteuereinheit der Steuereinheit 12 Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden anlegen kann. Andere Leiterbahnen 14 können aus Leseverbindungen für die Kopplung der Berührungssteuersensoreinheit 12 mit den Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 zur Verfügung stellen, über die die Ausleseeinheit der Steuereinheit 12 Ladungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 erfassen kann. Die Leiterbahnen 14 können aus dünnen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material gebildet sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 Kupfer oder kupferhaltig sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger haben. In einem anderen Beispiel kann das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 Silber oder silberhaltig sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger haben. In bestimmten Ausführungsformen können die Leiterbahnen 14 ganz oder zum Teil aus ITO bestehen, zusätzlich oder als Alternative zu den dünnen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material. Obwohl die vorliegende Offenbarung konkrete Leiterbahnen aus einem bestimmten Material mit einer bestimmten Breite beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Leiterbahnen bestehend aus jedem geeigneten Material jeder geeigneten Breite. Zusätzlich zu den Leiterbahnen 14 kann der Berührungssensor 10 ein oder mehrere Masseleitungen beinhalten, die an einem Masseverbinder (der ein Bondpad 16 sein kann) an einer Kante des Substrats des Berührungssensors 10 (ähnlich zu den Leiterbahnen 14) enden.
Die Bondpads 16 können entlang einer oder mehrerer Kanten des Substrats außerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 angeordnet sein. Wie obenstehend beschrieben, kann die Steuereinheit 12 auf einem FPC angeordnet sein. Die Bondpads 16 können aus dem gleichen Material bestehen, wie die Leiterbahnen 14 und können auf dem FPC unter Verwendung eines anisotropen leitfähigen Films (ACF) befestigt sein. Der Verbinder 18 kann leitfähige Leitungen auf dem FPC beinhalten, die die Steuereinheit 12 mit den Bondpads 16 verbinden, die wiederum die Steuereinheit 12 mit den Leiterbahnen 14 und den Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 verbinden. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Verbinder 18 zwischen der Steuereinheit 12 und dem Berührungssensor 10.
Das Gerät 8 kann auch eine Batterieeinheit 20 beinhalten. Die Batterieeinheit 20 kann eine oder mehrere aufladbare Batterien beinhalten, die den elektrischen Strom für verschiedene Komponenten des Geräts 8 liefern, wie z. B. die Steuereinheit 12, eine Anzeige oder eine andere Geräteelektronik. Die Batterieeinheit 20 kann auch eine geeignete Schaltung zur Wiederaufladung der Batterien über elektrische Leistung von einer externen Stromquelle 24 enthalten. In bestimmten Ausführungsformen kann die Batterieeinheit 20 dazu eingerichtet sein, elektrische Leitung von einer externen Stromquelle 24 an eine oder an mehrere Komponenten des Geräts 8 zu übertragen, so dass die Komponente(n) arbeiten können, ohne der einen oder den mehreren Batterien der Batterieeinheit 20 elektrische Energie zu entnehmen. In bestimmten Ausführungsformen kann die Batterieeinheit 20 oder die externe Stromquelle 24 dazu eingerichtet sein, elektrische Energie an die Steuereinheit 12 über ein Stromkabel 22 zu liefern.
In bestimmten Ausführungsformen kann die Batterieeinheit über eine Ladeverbindung 26 trennbar verbunden sein. Die externe Stromquelle 24 kann dazu eingerichtet sein, eine oder mehrere Batterien der Batterieeinheit 20 wieder aufzuladen, wenn die durch die eine oder die mehreren Batterien der Batterieeinheit 20 gespeicherte Ladung teilweise oder vollständig verbraucht ist. In bestimmten Ausführungsformen kann die externe Stromquelle 24 dazu eingerichtet sein, eine oder mehrere Komponenten des Geräts 8, wie z. B. die Steuereinheit 12, eine Anzeige oder eine andere Geräteelektronik mit Strom zu versorgen.
Die externe Stromquelle 24 kann elektrischen Strom mit geeigneten Eigenschaften liefern. In bestimmten Ausführungsformen kann die externe Stromquelle 24 Wechselstrom (AC) mit geeigneten Spannungen oder Frequenzen liefern. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die externe Stromquelle 24 eine AC-Spannung zwischen 100 und 240 Volt (V) bei einer Frequenz von im Wesentlichen 50 oder 60 Herz liefern. In bestimmten Ausführungsformen kann die externe Stromquelle 24 Gleichstrom (DC) mit geeigneten Spannungen liefern. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die externe Stromquelle 24 eine DC-Spannung von ungefähr 5 oder 12 Volt liefern. In bestimmten Ausführungsformen kann die externe Stromquelle 24 ein USB-Anschluss (universal serial bus) eines Computers oder ein Zigarettenanzünder eines Autos sein. Obwohl die vorliegende Offenbarung konkrete externe Stromquellen beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten externen Stromquellen.
In bestimmten Ausführungsformen kann die Ladeverbindung 26 oder die Batterieeinheit 20 dazu eingerichtet sein, elektrische Energie von der externen Stromquelle 24 in eine Form umzuwandeln, die geeignet ist für die Wiederaufladung der einen oder der mehreren Batterien der Batterieeinheit 20 oder für den Betrieb von einer oder von mehreren Komponenten des Geräts 8. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Ladeverbindung 26 oder die Batterieeinheit 20 einen Spannungsinverter beinhalten, der dazu eingerichtet ist, eine AC-Spannung in eine DC-Spannung umzuwandeln. In einem anderen Beispiel kann die Ladeverbindung 26 oder die Batterieeinheit dazu eingerichtet sein, den Spannungspegel oder den Strompegel der elektrischen Energie von der externen Stromversorgung 24 auf einen Pegel umzuwandeln, der für die Wiederaufladung der einen oder der mehreren Batterien der Batterieeinheit 20 oder für den Betrieb von einer oder von mehreren Komponenten des Geräts 8 geeignet ist.
In bestimmten Ausführungsformen kann die externe Stromquelle 24 ein Rauschsignal in den Berührungssensor 10 des Geräts 8 einbringen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die externe Stromquelle 24 ein Netzbrummsignal erzeugen, das mit einer Ausleseleitung des Berührungssensors 10 gekoppelt ist, wenn eine Ausleseelektrode, die mit der Ausleseleitung verbunden ist, berührt wird. Das Rauschsignal, das in dem Berührungssensor 10 durch die externe Stromquelle 24 eingebracht wird, kann die durch den Berührungssensor 10 und die Steuereinheit 12 ausgeführten Messungen negativ beinträchtigen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Rauschsignal einem Signal überlagert sein, das durch die Steuereinheit 12 analysiert wird, um zu detektieren, ob eine Berührung an einer bestimmten Stelle des Berührungssensors 10 aufgetreten ist. Das Rauschsignal kann zu fehlerhaften Messungen der Steuereinheit 12 (wie z. B. nicht detektierte Berührungen) führen oder die Antwortzeit aufgrund der zusätzlich erforderlichen Messungen zur Filterung des Rauschsignals verschlechtern. In bestimmten Ausführungsformen kann das Rauschsignal vergleichsweise große Spannungsschwankungen und steile Flanken aufweisen und daher nur schwer aus einem Signal herauszufiltern sein, das Informationen über das Auftreten einer Berührung an einem Ort des Berührungssensors enthält.
In bestimmten Ausführungsformen können die Auswirkungen des Rauschsignals abgemildert werden, in dem die durch den Berührungssensor 10 und die Steuereinheit 12 durchgeführten Messungen mit dem Rauschsignal synchronisiert werden. In bestimmten Ausführungsformen kann das Rauschsignal, das durch die externe Stromquelle 24 verursacht wird, periodisch sein, d. h. das Rauschsignal kann ein allgemeines Muster beinhalten, das sich in im Wesentlichen konstanten Abständen wiederholt. Die Berührungssensormessungen können so eingerichtet sein, dass sie mit einem bestimmten Abschnitt dieses allgemeinen Musters koinzidieren. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Berührungssensormessungen auftreten, während das Rauschsignal vergleichsweise stabil oder schwach schwankend ist. In derartigen Ausführungsformen können die Auswirkungen des Rauschsignals auf die Berührungssensormessungen im Vergleich zu den Auswirkungen des Rauschsignals auf Berührungssensormessungen, die in unterschiedlichen Abschnitten des allgemeinen Musters des Rauschsignals ausgeführt werden reduziert werden. In bestimmten Ausführungsformen kann die Genauigkeit der Berührungssensormessungen, die mit dem von der externen Stromquelle 24 verursachten Rauschsignal synchronisiert sind, im Wesentlichen gleich sein zu der Genauigkeit der Messungen, die durchgeführt werden, wenn das Rauschsignal am Berührungssensor 10 nicht anliegt.
2 illustriert eine Signalform eines beispielhaften Rauschsignals 30 und Signalformen eines beispielhaften Synchronisationssignals 42 und eines beispielhaften Messsignals 46, die jeweils mit dem beispielhaften Rauschsignal 30 synchronisiert sind. Die Signalform des Rauschsignals 30 ist eine beispielhafte Darstellung eines Rauschsignals, das von einer externen Stromquelle 24 in den Berührungssensor 8 eingebracht werden kann. In bestimmten Ausführungsformen kann das Rauschsignal 30 periodisch sein, d. h. es kann ein allgemeines Muster (z. B. einen Zyklus) beinhalten, der sich in im Wesentlichen konstanten Abständen wiederholt. Das allgemeine Muster des Rauschsignals 30 kann sich mit jeder geeigneten Frequenz wiederholen. In bestimmten Ausführungsformen kann die Frequenz des Rauschsignals im Wesentlichen gleich sein zu, oder im Zusammenhang stehen mit, der Frequenz der elektrischen Leistung, die durch die externe Stromquelle 24 geliefert wird.
Die Signalform des Rauschsignals 30 kann jede geeignete Form haben. Im Allgemeinen kann die Signalform des Rauschsignals 30 von der externen Stromquelle 24 und der Last an der externen Stromquelle abhängen. In der in 2 dargestellten Ausführungsform enthält jeder Zyklus des Rauschsignals 30 eine Spitzenspannung 32, bei der die Spannung des Rauschsignals 30 ihr Maximum erreicht, einen stabilen Abschnitt 36, in dem die Spannung des Rauschsignals 30 im Wesentlichen konstant ist, und einen Klingelabschnitt 38, in dem der Spannungspegel auf und ab oszilliert, und einen Spitzenabschnitt 40, der große Spannungsschwankungen mit steilen Flanken beinhaltet. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Signalform eines Rauschsignals beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Signalformen des Rauschsignals.
In bestimmten Ausführungsformen kann eine Berührungssensormessung, die zu einem Zeitpunkt ausgeführt wird, der mit einem oder mit mehreren Abschnitten des Rauschsignals 30 abgestimmt ist, weniger empfindlich auf Störungen durch das Rauschsignal 30 sein, als eine ähnliche Berührungssensormessung, die auf einen anderen Abschnitt des Rauschsignals 30 abgestimmt ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Berührungssensormessung, die während des stabilen Abschnitts 36 oder des Klingelabschnitts 38 des Rauschsignals 30 ausgeführt wird, weniger empfindlich auf Effekte des Rauschsignals sein, als eine Berührungssensormessung, die während des Spitzenabschnitts 40 ausgeführt wird. Berührungssensormessungen, die mit dem Rauschsignal 30 synchronisiert sind (z. B. die während eines bestimmten Abschnitts eines sich wiederholenden Musters des Rauschsignals 30 ausgeführt werden) können daher die Leistungsfähigkeit der Berührungssensormessung verbessern.
In bestimmten Ausführungsformen kann eine Komponente des Geräts 8 (z. B. die Steuereinheit 12) ein Synchronisationssignal 42 erzeugen, das die Abstimmung der Berührungssensormessung auf einen bestimmten Abschnitt eines sich wiederholenden Musters des Rauschsignals 30 ermöglicht. Das Synchronisationssignal 42 kann Synchronisationsereignisse 44 beinhalten. Ein Synchronisationsereignis 44 kann jede geeignete Signalisierung beinhalten, wie z. B. einen oder mehrere elektrische Impulse, ein Umschalten des Synchronisationssignals 42 von high auf low oder von low auf high, oder andere geeignete Signalisierungen. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist jedes Synchronisationsereignis 44 in 4 als einzelner elektrischer Impuls dargestellt. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Signalform des Synchronisationssignals 42 beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Signalformen des Synchronisationssignals 42 mit jeder geeigneten Form oder Eigenschaft.
In bestimmten Ausführungsformen kann das Synchronisationssignal 42 auf Basis des Rauschsignals 30 erzeugt werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Synchronisationssignal 42 mit dem Rauschsignal 30 synchronisiert werden (z. B. kann jedes Synchronisierungsereignis 44 so erzeugt werden, dass es mit einem bestimmten Abschnitt eines sich wiederholenden Musters des Rauschsignals 30 koinzidiert). In einem nicht einschränkenden Beispiel sind die Synchronisationsereignisse 44 als im Wesentlichen an den Spitzenspannungen 32 des Rauschsignals 30 ausgerichtet dargestellt. In bestimmten Ausführungsformen können die Synchronisationsereignisse 44 mit einer Frequenz auftreten, die die gleiche ist, wie die Frequenz des Rauschsignals 30. In anderen Ausführungsformen können die Synchronisationsereignisse 44 mit einer Frequenz auftreten, die auf einer Frequenz des Rauschsignals 30 basiert In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Synchronisationsereignisse 44 mit einem Bruchteil der Frequenz des Rauschsignals 30, wie z. B. 1/4, 1/2, oder einem anderen Bruchteil auftreten.
In bestimmten Ausführungsformen kann die Erzeugung der Synchronisationsereignisse 44 durch eine Bedingung des Rauschsignals 30 getriggert werden. Die Synchronisationsereignisse 44 können durch jede geeignete Bedingung des Rauschsignals 30 getriggert werden, wie z. B. das Überqueren eines oberen oder eines unteren Schwellenpegels, einer Klingelsequenz, einer stabilen Sequenz, einer Spitze, oder anderen geeigneten Bedingungen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Beginn oder das Ende eines Synchronisationsereignisses 44 durch eine Bedingung des Rauschsignals 30 getriggert werden. In bestimmten Ausführungsformen kann, wie in 2 gezeigt, der Beginn eines Synchronisationsereignisses 44 (z. B. eines elektrischen Impulses) dadurch getriggert werden, dass das Rauschsignal 30 über einen Schwellwert 34 ansteigt, und das Ende des Synchronisationsereignisses 44 kann dadurch getriggert werden, dass das Rauschsignal 30 unter den Schwellwert 34 fällt.
In bestimmten Ausführungsformen kann ein Synchronisationsereignis 44 zu jedem geeigneten Zeitpunkt bezüglich einer Bedingung, die das Synchronisierungsereignis triggert, erzeugt werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann ein Synchronisationsereignis im Wesentlichen zur gleichen Zeit oder unmittelbar nach dem Eintreten einer Bedingung des Rauschsignals 30 erzeugt werden. In einem anderen Beispiel kann das Synchronisationsereignis 44 eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Eintreten der Bedingung des Rauschsignals 30 erzeugt werden.
Das Synchronisationssignal 42 kann in jeder geeigneten Weise erzeugt werden. In einer bestimmten Ausführungsform erzeugt ein Komparator mit einer programmierbaren Schwelle (die im einzelnen im Zusammenhang mit 3 beschrieben wird) das Synchronisationssignal 42. Der Komparator kann ein aktives Signal (das high oder low sein kann, abhängig von der konkreten Implementierung) während einer Zeitspanne erzeugen, wenn der Spannungspegel des Rauschsignals 30 über dem Schwellenwert des Komparators liegt (z. B. der Schwellenwert 34 aus 2). In bestimmten Ausführungsformen kann ein Komparator mit einer programmierbaren Schwelle dazu eingerichtet sein, ein Synchronisationssignal 42 ähnlich zu dem Synchronisationssignal aus 2 zu erzeugen.
In bestimmten Ausführungsformen kann eine Komponente eines Geräts 8 (z. B. die Steuereinheit 12) ein Messsignal 46 erzeugen, das mit dem Rauschsignal 30 synchronisiert ist. In bestimmten Ausführungsformen kann das Messsignal 46 Messereignisse 48 beinhalten. Ein Messereignis 48 kann jede geeignete Synchronisierung beinhalten, die eine Feststellung ermöglicht, ob eine Berührungs- oder Annäherungseingabe an einer oder an mehreren Stellen des Berührungssensors 10 aufgetreten ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann ein Messereignis 48 die Erzeugung von einem oder von mehreren Ansteuersignalen (z. B. elektrische Impulse) beinhalten, die an eine Elektrode (z. B. eine Ansteuerelektrode) des Berührungssensors 10 übertragen werden können. In der in 2 dargestellten Ausführungsform ist jedes Messereignis 48 des Messsignals 46 als eine Serie von zwei elektrischen Impulsen dargestellt. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Signalform eines Messsignals 46 beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung jede geeignete Signalform des Messsignals 46 mit jeder geeigneten Form oder anderen Eigenschaften.
Wie oben stehend beschrieben, kann das Messsignal 46 mit dem Rauschsignal 30 synchronisiert sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann jedes Synchronisationsereignis 44 so erzeugt werden, dass es mit einem bestimmten Abschnitt eines sich wiederholenden Musters des Rauschsignals 30 koinzidiert. In bestimmten Ausführungsformen kann das Messsignal 46 auch mit dem Synchronisationssignal 42 synchronisiert sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Zeitabstand zwischen einem Synchronisationsereignis 44 und einem zugehörigen Messereignis 48 in jedem Zyklus des Messsignals 46 im Wesentlichen konstant sein.
In bestimmten Ausführungsformen können die Messereignisse 48 mit einer Frequenz auftreten, die die gleiche ist, wie die Frequenz des Rauschsignals 30 oder die Frequenz des Synchronisationssignals 42. In anderen Ausführungsformen können die Messereignisse 48 mit einer Frequenz auftreten, die auf einer Frequenz des Rauschsignals 30 oder einer Frequenz des Synchronisationssignals 42 basiert. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Messereignisse 48 mit einem Bruchteil der Frequenz des Rauschsignals 30 oder des Synchronisationssignals 42 auftreten, wie z. B. 1/4, 1/2, oder einem andern Bruchteil.
In bestimmten Ausführungsformen kann ein Messereignis 48 als Reaktion auf ein Synchronisationsereignis 44 erzeugt werden. Ein Messereignis 48 kann so erzeugt werden, dass es zu jeder geeigneten Zeit bezüglich eines Synchronisationsereignisses auftritt. In bestimmten Ausführungsformen kann ein Messereignis 48 im Wesentlichen zur gleichen Zeit oder unmittelbar nach einem zugehörigen Synchronisationsereignis 44 auftreten. In anderen Ausführungsformen kann ein Messereignis 44 eine bestimmte Zeit nach einem zugehörigen Synchronisationsereignis 44 auftreten. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist in 2 jedes Messereignis 48 so dargestellt, dass es eine bestimmte Zeitdauer nach dem Beginn eines zugehörigen Synchronisationsereignisses 44 auftritt. In bestimmten Ausführungsformen kann die bestimmte Zeitdauer so eingestellt werden, dass jedes Messereignis 48 mit einem bestimmten Abschnitt des Rauschsignals 30 koinzidiert. In der in 2 dargestellten Ausführungsform koinzidiert jedes Messereignis 48 mit einem stabilen Abschnitt 36 des Rauschsignals 30. In anderen Ausführungsformen können die Messereignisse 48 so eingerichtet sein, dass sie mit jedem geeigneten Abschnitt eines sich wiederholenden Musters des Rauschsignals 30 koinzidieren.
3 illustriert eine beispielhafte Steuereinheit 12, die dazu eingerichtet ist, ein Messsignal 46 zu erzeugen, das mit einem Rauschsignal 30 synchronisiert ist, das durch einen beispielhaften Rauschsensor 50 erfasst wird. Die Steuereinheit 12 kann einen Synchronisationssignalgenerator 54 und einen Messsignalgenerator 56 beinhalten. In bestimmten Ausführungsformen kann die Steuereinheit 12 auch eine oder mehrere andere Komponenten beinhalten, wie dies oben stehend in Verbindung mit 1 beschrieben wurde. In bestimmten Ausführungsformen kann der Synchronisationssignalgenerator 54 oder der Messsignalgenerator 56 die Funktionalität von einer oder von mehreren anderen Komponenten der oben stehend beschriebenen Steuereinheit 12 beinhalten oder zur Verfügung stellen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann ein Messsignalgenerator 56 eine oder mehrere Ansteuereinheiten beinhalten, die dazu eingerichtet sind, Ansteuersignale an eine oder an mehrere Ansteuerelektroden des Berührungssensors 10 anzulegen.
In bestimmten Ausführungsformen kann die Steuereinheit 12 mit einem Rauschsensor 50 gekoppelt sein. Der Rauschsensor 50 kann jede geeignete Schaltung beinhalten, die dazu eingerichtet ist, das Rauschsignal 30 zu erfassen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Rauschsensor 50 dazu eingerichtet sein, ein Rauschsignal 30 an die Steuereinheit 12 zu liefern, um durch die Steuereinheit 12 analysiert zu werden. In bestimmten Ausführungsformen kann der Sensor 50 das Rauschsignal 30 isoliert zur Verfügung stellen. In anderen Ausführungsformen kann der Rauschsensor 50 das Rauschsignal zusätzlich zu (z. B. überlagert auf) einem oder mehreren anderen Signalen (z. B. einem Signal einer Ausleseleitung, die mit einer Elektrode gekoppelt ist) liefern. In einer bestimmten Ausführungsform kann der Rauschsensor 50 in einer oder in mehreren Elektroden oder Ausleseleitungen des Berührungssensors 10 enthalten sein oder mit diesem gekoppelt sein.
Der Synchronisationssignalgenerator 54 kann jede geeignete Schaltung beinhalten, die dazu eingerichtet ist, das Rauschsignal 30 zu analysieren und ein Synchronisationssignal 42 zu erzeugen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Synchronisationssignalgenerator 54 dazu eingerichtet sein, ein Synchronisationssignal 42 auf Basis von einer oder von mehreren Bedingungen des Rauschsignals 30 zu erzeugen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Synchronisationssignalgenerator 54 z. B. Synchronisationsereignisse 44 des Synchronisationssignals 42 als Reaktion auf eine Erfassung einer Schwellwertüberschreitung, einer Klingelsequenz, einer stabilen Sequenz, einer Spitzensequenz, oder anderer geeigneter Bedingungen des Rauschsignals 30 erzeugen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Synchronisationssignalgenerator 54 ein periodisches Synchronisationssignal 42 erzeugen, das eine Frequenz hat, die auf der Frequenz des Rauschsignals 30 basiert.
In einer bestimmten Ausführungsform kann der Synchronisationssignalgenerator 54 einen Komparator beinhalten, der mit dem Rauschsensor 50 gekoppelt ist. Der Synchronisationssignalgenerator 54 kann auch eine programmierbare Spannungsquelle beinhalten, die mit dem Komparator gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, eine einstellbare Spannung an den Komparator zu liefern. Im Betrieb kann der Komparator dazu eingerichtet werden, ein aktives Signal zu erzeugen (das high oder low sein kann, abhängig von der konkreten Implementierung), wenn der Spannungspegel des Rauschsignals 30 über dem Spannungspegel liegt, der durch die programmierbare Spannungsquelle geliefert wird, und ein inaktives Signal zu anderen Zeiten. In bestimmten Ausführungsformen kann die programmierbare Spannungsquelle dazu eingerichtet sein, einen Spannungspegel zu liefern, der leicht niedriger ist, als die Spitzenspannung 32 des Rauschsignals 30. In einer derartigen Konfiguration kann der Komparator dazu eingerichtet sein, ein Synchronisationssignal 42 mit periodischen elektrischen Impulsen zu liefern, wie sie in 2 dargestellt sind.
Der Spannungspegel, der durch die programmierbare Spannungsquelle geliefert wird, kann in jeder geeigneten Weise eingestellt werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die programmierbare Spannungsquelle eine Vielzahl von Schaltern beinhalten, die jeder für sich geöffnet oder geschlossen werden können, um den Spannungspegel einzustellen. Insbesondere kann der Spannungspegel der programmierbaren Spannungsquelle in Übereinstimmung mit einem Einstellalgorithmus eingestellt werden. Der Einstellalgorithmus kann den Spannungspegel der programmierbaren Spannungsquelle ändern, bis ein geeigneter Pegel erreicht ist. In bestimmten Ausführungsformen kann der Spannungspegel der programmierbaren Spannungsquelle auf Basis einer Analyse des Rauschsignals 30, des Synchronisationssignals 42, des Messsignals 46, der Eigenschaften der Berührungssensormessung (z. B. der Genauigkeit oder des Signalrauschverhältnisses der Messungen) oder anderer geeigneter Signale oder Bedingungen oder deren Kombinationen eingestellt werden.
Der Messsignalgenerator 46 kann jede geeignete Schaltung zur Erzeugung des Messsignals 42 enthalten. In bestimmten Ausführungsformen kann der Messsignalgenerator 46 eine Ansteuereinheit beinhalten, die das Messsignal 46 erzeugt. In bestimmten Ausführungsformen kann das Messsignal 46 ein oder mehrere Messereignisse 48 enthalten, die Ansteuersignale umfassen, wie z. B. elektrische Impulse, die an die Ansteuerelektroden des Berührungssensors 10 geliefert werden. In bestimmten Ausführungsformen kann der Messsignalgenerator 46 dazu eingerichtet sein, das Messsignal 46 auf Basis von Synchronisationsereignissen 44 des Synchronisationssignals 42 zu erzeugen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Messsignalgenerator 46 eine programmierbare Verzögerungsschaltung enthalten, die dazu eingerichtet ist, das Timing jedes Ereignisses einer Reihe von periodischen Messereignissen 48 bezüglich der Synchronisationsereignisse 44 einer periodischen Sequenz von Synchronisationsereignissen 44 anzupassen. In bestimmten Ausführungsformen kann das Timing der Messereignisse 48 des Messsignals 46 eingestellt werden, bis ein optimales oder ein vorbestimmtes Signal-Rauschverhältnis der Berührungssensormessungen erreicht ist. In bestimmten Ausführungsformen kann die programmierbare Verzögerungsschaltung auf Basis einer Analyse des Rauschsignals 30, des Synchronisationssignals 42, des Messsignals 46, der Berührungssensormessungen (z. B. einer Genauigkeit oder eines Signal-Rauschverhältnisses der Messungen) oder andere geeignete Signale oder Bedingungen oder deren Kombinationen eingestellt werden.
4 illustriert ein beispielhaftes Verfahren zur Erzeugung eines Messsignals 46, das mit einem Rauschsignal 30 synchronisiert ist. Das Verfahren kann im Schritt 60 beginnen, in dem ein Rauschsignal 30, das durch eine externe Stromquelle 24 verursacht wird, an einer oder an mehreren Stellen des Geräts 8 erfasst wird. In bestimmten Ausführungsformen kann das Rauschsignal 30 durch den Berührungssensor 10 erfasst werden. Das Rauschsignal 30 kann ein Netzbrummsignal sein, das durch die externe Stromquelle 24 erzeugt wird, die mit dem Berührungssensor 10 gekoppelt ist, wenn eine Stelle des Berührungssensors 10 durch ein Objekt während einer Zeitspanne berührt wird, in der die externe Stromquelle 24 das Gerät 8 mit Strom versorgt. Das Rauschsignal 30 kann in jeder geeigneten Weise erfasst werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann ein Abschnitt des Berührungssensors 10 (wie z. B. eine Ausleseelektrode oder Ausleseleitung) abgetastet werden. Im Schritt 62 wird ein Synchronisationssignal 42 auf Basis des erfassten Rauschsignals 30 erzeugt. In bestimmten Ausführungsformen ist das Synchronisationssignal 42 mit dem Rauschsignal 30 synchronisiert. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Synchronisationssignal 42 eine Reihe von elektrischen Impulsen enthalten, die jeweils erzeugt werden, wenn ein bestimmter Abschnitt eines sich wiederholenden Musters des Rauschsignals 30 erfasst wird. Im Schritt 64 wird ein Messsignal 46 auf Basis des Synchronisationssignals 42 erzeugt. In bestimmten Ausführungsformen ist das Messsignal 46 mit dem Rauschsignal 30 synchronisiert. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Messsignal 46 Messereignisse 48 enthalten, die ein oder mehrere Ansteuerimpulse umfassen, und jedes Messereignis kann während eines bestimmten Abschnittes eines sich wiederholenden Musters des Rauschsignals 30 erzeugt werden. Während des Schritts 64 kann das Messsignal 46 auf eine optimale Position hinsichtlich des Rauschsignals 30 eingestellt werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Messereignisse 48 des Messsignals 46 an einem bestimmten Abschnitt eines sich wiederholenden Musters des Rauschsignals 30 ausgerichtet werden, so dass das Signal-Rauschverhältnis der Berührungssensormessung, die das Messsignal 46 verwendet, maximiert wird oder über einem vorbestimmten Wert liegt.
Im Schritt 66 wird eine Berührungssensormessung durchgeführt. In einem nicht einschränkenden Beispiel können ein oder mehrere Messereignisse 48 an einer Stelle des Berührungssensors 10, wie z. B. einer Ansteuerelektrode, zur Verfügung gestellt werden. Die Steuereinheit 12 kann eine Antwort des Berührungssensors 10 auf die Messereignisse 48 messen und bestimmen, ob eine Berührung an dem Ort des Berührungssensors 10 aufgetreten ist. Nach dem Schritt 66 kann das Verfahren enden. Ein oder mehrere Schritt können für nachfolgende Berührungssensormessungen wiederholt werden. Bestimmte Ausführungsformen können die Schritte des Verfahrens der 4 ggf. wiederholen. Obwohl die vorliegende Offenbarung konkrete Schritte des Verfahrens aus 4 in einer bestimmten Reihenfolge beschreibt und illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Schritte des Verfahrens der 4 in jeder geeigneten Reihenfolge. Obwohl die vorliegende Offenbarung konkrete Komponenten, Geräte oder Systeme beschreibt, die bestimmte Schritte des Verfahrens der 4 ausführen, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Kombinationen von geeigneten Komponenten, Geräten oder Systemen, die geeignete Schritte des Verfahrens aus 4 ausführen.
5 illustriert ein beispielhaftes Verfahren zur Erzeugung eines Synchronisationssignals 42, das mit einem Rauschsignal 30 synchronisiert ist. Das Verfahren kann im Schritt 80 beginnen, in dem das Rauschsignal 30 mit einem ersten Eingang eines Komparators verbunden wird. Im Schritt 82 wird eine programmierbare Eingabe mit einem zweiten Eingang des Komparators verbunden. In bestimmten Ausführungsformen kann die programmierbare Eingabe eine programmierbare Spannungsquelle sein, die dazu in der Lage ist, einen einstellbaren Spannungspegel an den Komparator zu liefern. Der Komparator kann dazu in der Lage sein, ein aktives Signal zu erzeugen, wenn der Spannungspegel des Rauschsignals 30 größer ist als der Spannungspegel, der durch die programmierbare Eingabe zur Verfügung gestellt wird. Im Schritt 84 wird das Ausgangssignal des Komparators analysiert, um festzustellen, ob das Ausgangssignal als Synchronisationssignal 42 geeignet ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Ausgabe des Komparators analysiert werden, um festzustellen, ob die Ausgabe des Komparators ein Signal erzeugt, das eine Frequenz hat, die im Wesentlichen die gleiche oder zumindest in Zusammenhang steht mit einer Frequenz des Rauschsignals 30. In einem anderen Beispiel können Berührungssensormessungen, die ein Messsignal 46 auf Basis der Ausgabe des Komparators verwenden, analysiert werden, um zu bestimmen, ob eine vorbestimmte Genauigkeit oder Signal-Rauschverhältnis erreicht wird. Im Schritt 86 endet das Verfahren, wenn die Ausgabe des Komparators ein geeignetes Synchronisationssignal 42 ist. Wenn die Ausgabe des Komparators kein geeignetes Synchronisationssignal 42 ist, wird die programmierbare Eingabe im Schritt 88 angepasst. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der durch die programmierbare Eingabe gelieferte Spannungspegel erhöht oder verringert werden. In bestimmten Ausführungsformen können die Schritte 84, 86 und 88 wiederholt werden, bis ein geeignetes Synchronisationssignal erhalten wird.
Bestimmte Ausführungsformen können die Schritte des Verfahrens nach 5 ggf. wiederholen. Obwohl die vorliegende Offenbarung konkrete Schritte des Verfahrens nach 5 in einer bestimmten Reihenfolge beschreibt und illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Schritte des Verfahrens nach 5 in jeder geeigneten Reihenfolge. Obwohl die vorliegende Offenbarung konkrete Komponenten, Geräte oder Systeme beschreibt und illustriert, die bestimmte Schritte des Verfahrens nach 5 ausführen, umfasst die vorliegende Offenbarung darüber hinaus alle geeigneten Kombinationen von geeigneten Komponenten, Geräten oder Systemen, die geeignete Schritte des Verfahrens nach 5 ausführen.
Bestimmte Ausführungsformen können einen Berührungssensor zur Verfügung stellen, der in der Lage ist, eine Synchronisation der Messungen mit dem Rauschen durchzuführen. Derartige Ausführungsformen können die Messfähigkeiten eines Berührungssensors verbessern. Bestimmte Ausführungsformen können genaue Berührungssensormessungen ermöglichen, während ein Gerät mit einer externen Stromquelle verbunden ist, die Rauschen erzeugt. Bestimmte Ausführungsformen können eine Anpassung an verschiedene Rauschmuster vorsehen.
Ein Bezug auf ein computerlesbares Speichermedium umfasst hier eine oder mehrere nichttransitorische greifbare Strukturen mit einem computerlesbaren Speichermedium. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann ein computerlesbares Speichermedium eine halbleiterbasierte oder eine andere integrierte Schaltung (IC) (wie z. B. ein Feld-programmierbares Gatterarray (FPGA) oder ein anwendungsspezifisches IC (ASIC)), eine Festplatte, eine HDD, eine Hybridfestplatte (HHD), eine optische Platte, ein optisches Plattenlaufwerk (ODD), eine magnetooptische Platte, ein magnetooptisches Laufwerk, eine Floppydisk, ein Floppydisklaufwerk (FDD), ein Magnetband, ein holographisches Speichermedium, ein Festkörperlaufwerk (SSD), ein RAM-Laufwerk, eine SD-Karte, ein SD-Laufwerk oder andere geeignete computerlesbare Speichermedien oder Kombinationen aus zwei oder mehreren dieser Speichermedien beinhalten. Ein Bezug auf ein computerlesbares Speichermedium schließt Medien aus, die nach 35 U.S.C. § 101 von der Patentierbarkeit ausgeschlossen sind. Ein Bezug auf ein computerlesbares Speichermedium schließt hier transitorische Formen der Signalübertragung (wie z. B. ein sich ausbreitendes elektrisches oder elektromagnetisches Signal als solches) in dem Maße aus, als sie von der Patentierbarkeit nach 35 U.S.C. § 101 ausgeschlossen sind. Ein computerlesbares nichttransitorisches Speichermedium kann flüchtig, nichtflüchtig, oder eine Kombination aus flüchtig und nichtflüchtig sein.
Unter „oder” wird hier ein inklusives und nicht ein exklusives Oder verstanden, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. „A oder B” bedeutet daher „A, B oder beides”, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. Darüber hinaus bedeutet „und” sowohl gemeinsam als auch einzeln, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. „A und B” bedeutet daher „A und B, einzeln oder insgesamt”, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt.
Die vorliegende Offenbarung umfasst alle Änderungen, Ersetzungen, Variationen, Abwandlungen und Modifikationen an den beispielhaften Ausführungsformen, die der Fachmann in Betracht ziehen würde. Darüber hinaus umfasst eine Bezugnahme in den beigefügten Ansprüchen auf eine Vorrichtung oder ein System oder eine Komponente einer Vorrichtung oder eines Systems, die/das dazu eingerichtet ist, eine bestimmte Funktion auszuführen, diese Vorrichtung, dieses System oder diese Komponente unabhängig davon, ob die bestimmte Funktion aktiviert, eingeschaltet oder entsperrt ist, solange diese Vorrichtung, dieses System oder diese Komponente dazu eingerichtet ist, diese Funktion auszuführen.

Claims

Vorrichtung, umfassend: einen Berührungssensor, der dazu eingerichtet ist, ein periodisches Rauschsignal zu erfassen, das durch eine externe Stromquelle verursacht wird, die entfernbar mit dem Berührungssensor gekoppelt ist; einen ersten Signalgenerator, der dazu eingerichtet ist, ein Messsignal zu erzeugen, das mit dem periodischen Rauschsignal synchronisiert ist, und das Messsignal an eine Stelle des Berührungssensors zu übertragen; und eine Detektoreinheit, die dazu eingerichtet ist, auf Basis einer Antwort des Ortes des Berührungssensors auf das Messsignal zu detektieren, ob eine Berührung an oder in der Nähe des Ortes des Berührungssensors aufgetreten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: einen zweiten Signalgenerator, der dazu eingerichtet ist, ein Synchronisationssignal zu erzeugen, das eine Vielzahl von Synchronisationsereignissen umfasst, die mit einer Frequenz auftreten, die im Wesentlichen die gleiche ist wie, oder in Zusammenhang steht mit, der Frequenz des Rauschsignals; und wobei das Messsignal eine Vielzahl von Messereignissen umfasst, von denen jedes als Reaktion auf ein eigenes Synchronisationsereignis der Vielzahl der Synchronisationsereignisse erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend einen Komparator, der mit dem periodischen Rauschsignal und einer programmierbaren Spannungsquelle verbunden ist, und dazu eingerichtet ist, jedes Synchronisationsereignis als einen elektrischen Impuls zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die programmierbare Spannungsquelle dazu eingerichtet ist, einen Spannungspegel der programmierbaren Spannungsquelle anzupassen, wenn ein Ausgang des Komparators nicht mit dem periodischen Rauschsignal synchronisiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend eine programmierbare Verzögerungsschaltung, die dazu eingerichtet ist, eine Verzögerung zwischen dem Synchronisationssignal und dem Messsignal so einzustellen, dass der Anfang eines jeden Messereignisses an einem bestimmten Abschnitt eines sich im Allgemeinen wiederholenden Musters des periodischen Rauschsignals ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Messsignal eine Vielzahl von elektrischen Impulsen umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das periodische Rauschsignal ein Netzbrummsignal ist, das mit dem Berührungssensor während einer Berührung des Berührungssensors durch ein Objekt gekoppelt ist.
Vorrichtung, umfassend: einen Berührungssensor, der dazu eingerichtet ist, ein periodisches Signal zu erfassen, das durch eine externe Stromquelle verursacht wird, die trennbar mit dem Berührungssensor gekoppelt ist; und ein oder mehrere computerlesbare nichttransistorische Speichermedien, die mit dem Berührungssensor gekoppelt sind und eine Logik haben, die dazu eingerichtet ist, bei der Ausführung: ein Messsignal zu erzeugen, das mit dem periodischen Rauschsignal synchronisiert ist; das Messsignal an einen Ort des Berührungssensors zu übertragen; und auf Basis einer Antwort des Ortes des Berührungssensors auf das Messsignal zu detektieren, ob eine Berührung an oder in der Nähe des Ortes des Berührungssensors aufgetreten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, des Weiteren umfassend: einen Synchronisationssignalgenerator, der dazu eingerichtet ist, ein Synchronisationssignal zu erzeugen, das eine Vielzahl von Synchronisationsereignissen umfasst, die mit einer Frequenz auftreten, die im Wesentlichen die gleiche ist wie, oder im Zusammenhang steht mit, der Frequenz des Rauschsignals; und wobei: das Messsignal eine Vielzahl von Messereignissen umfasst, die jeweils als Reaktion auf ein eigenes Synchronisationsereignis der Vielzahl der Synchronisationsereignisse erzeugt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei jedes Synchronisationsereignis ein elektrischer Impuls ist, der durch einen Komparator erzeugt wird, der mit dem periodischen Rauschsignal und einer programmierbaren Spannungsquelle gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Synchronisationssignalgenerator des Weiteren dazu eingerichtet ist, einen Spannungspegel der programmierbaren Spannungsquelle anzupassen, wenn ein Ausgang des Komparators nicht mit dem periodischen Rauschsignal synchronisiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Logik des Weiteren dazu eingerichtet ist, eine programmierbare Verzögerung zwischen dem Synchronisationssignal und dem Messsignal anzupassen, so dass der Beginn jedes Messereignisses im Wesentlichen an einem bestimmten Abschnitt eines sich allgemein wiederholenden Musters des periodischen Rauschsignals ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Messsignal eine Vielzahl von elektrischen Impulsen umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das periodische Rauschsignal ein Netzbrummsignal ist, das mit dem Berührungssensor während der Berührung des Berührungssensors durch ein Objekt gekoppelt ist.
Vorrichtung, umfassend: einen kapazitiven Berührungssensor; und eine Steuereinheit, die mit dem kapazitiven Berührungssensor gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist: ein periodisches Rauschsignal zu erfassen, das durch eine externe Stromquelle verursacht wird, die trennbar mit dem kapazitiven Berührungssensor gekoppelt ist; ein Messsignal zu erzeugen, das mit dem periodischen Rauschsignal synchronisiert ist; das Messsignal an einen Ort des kapazitiven Berührungssensors zu übertragen; und auf Basis einer Antwort des Ortes des kapazitiven Berührungssensors auf das Messsignal zu detektieren, ob eine Berührung an oder in der Nähe des Ortes des kapazitiven Berührungssensors aufgetreten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei: die Steuereinheit des Weiteren dazu eingerichtet ist, ein Synchronisationssignal zu erzeugen, das eine Vielzahl von Synchronisationsereignissen umfasst, die mit einer Frequenz auftreten, die im Wesentlichen die gleiche ist wie, oder in Zusammenhang steht mit, der Frequenz des Rauschsignals; und das Messsignal eine Vielzahl von Messereignissen umfasst, die jeweils als Reaktion auf ein eigenes Synchronisationsereignis der Vielzahl der Synchronisationsereignisse erzeugt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei jedes Synchronisationsereignis ein elektrischer Impuls ist, der durch einen Komparator erzeugt wird, der mit dem periodischen Rauschsignal und einer programmierbaren Spannungsquelle verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Steuereinheit des Weiteren dazu eingerichtet ist, einen Spannungspegel der programmierbaren Spannungsquelle anzupassen, wenn eine Ausgabe des Komparators nicht mit dem periodischen Rauschsignal synchronisiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Steuereinheit des Weiteren dazu eingerichtet ist, eine programmierbare Verzögerung zwischen dem Synchronisationssignal und dem Messsignal so einzustellen, dass der Beginn eines jeden Messereignisses an einem bestimmten Abschnitt eines sich allgemein wiederholenden Musters des periodischen Rauschsignals ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das Messsignal eine Vielzahl von elektrischen Impulsen umfasst.