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Technischer Bereich
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Berührungssensoren.
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Hintergrund
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Ein Berührungssensor detektiert die Gegenwart und den Ort einer Berührung oder einer Annäherung eines Objekts (wie z. B. einen Finger eines Benutzers oder einen Stift) innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors, der z. B. einem Anzeigebildschirm überlagert ist. In einer berührungsempfindlichen Anzeigeanwendung kann es der Berührungssensor 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 befestigt 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 Kioskcomputer, einem Kassengerät, oder einem anderen geeigneten Gerät. Ein Steuerpanel auf einem Haushaltgerät oder einer anderen Einrichtung kann ebenfalls einen Berührungssensor beinhalten.
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Es gibt verschiedene Arten von Berührungssensoren, wie z. B. resistive Berührungsbildschirme, Berührungsbildschirme mit akustischen Oberflächenwellen, kapazitive Berührungsbildschirme, Infrarotberührungsbildschirme und optische Berührungsbildschirme. Ein Bezug auf einen Berührungssensor kann hier ggf. einen Berührungsbildschirm umfassen, und umgekehrt. Ein kapazitiver Berührungsbildschirm kann einen Isolator beinhalten, der mit einem im Wesentlichen durchsichtigen Leiter in einem bestimmten Muster beschichtet ist. 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 verarbeitet die Kapazitätsänderung, um die Berührungsposition oder die Berührungspositionen auf dem Berührungsbildschirm zu bestimmen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 illustriert einen beispielhaften Berührungssensor gemäß bestimmten Ausführungsformen;
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2 illustriert ein beispielhaftes Gerät, das den Berührungssensor aus 1 gemäß bestimmter Ausführungsformen verwendet;
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3 illustriert eine beispielhafte Ausführungsform des Berührungssensors aus 1 gemäß bestimmter Ausführungsformen;
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4A und 4B illustrieren beispielhafte Erdungsszenarien, in denen das Gerät aus 2 gemäß bestimmter Ausführungsformen verwendet werden kann;
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5A und 5B illustrieren beispielhafte Kapazitätsgraphen, die Kapazitätsmessungen durch den Berührungssensor aus 1 gemäß bestimmter Ausführungsformen repräsentieren;
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6A und 6B illustrieren weitere beispielhafte Ausführungsformen des Berührungssensors aus 1 gemäß bestimmter Ausführungsformen; und
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7 illustriert ein Beispielverfahren, das verwendet werden kann, um eine adaptive Berührungsdetektionsschwelle zur Verfügung zu stellen.
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Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
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Ein Berührungssensor kann durch ein Gerät, wie z. B. einen Tablet-Computer, einen persönlichen digitalen Assistenten (PDA), ein Smartphone, ein tragbares Medienabspielgerät, oder irgendein anderes Gerät verwendet werden, um die Gegenwart und den Ort einer Berührung oder einer Annäherung durch ein Objekt (wie z. B. den Finger eines Benutzers oder einen Stift) zu detektieren. Geräte mit Berührungssensoren können in unterschiedlichen Erdungsszenarien verwendet werden. Ein Gerät mit einem Berührungssensor kann z. B. in einer „schwebenden” Umgebung verwendet werden (z. B. einer Umgebung, in der das Gerät überhaupt nicht geerdet ist oder nur eine schwache Verbindung zur Erde hat), wie z. B. wenn ein Benutzer mit dem Berührungsbildschirm des Geräts interagiert, das auf einem Tisch liegt oder an einer Wand befestigt ist. In anderen Szenarien kann ein Gerät mit einem Berührungssensor in einer „geerdeten” Umgebung verwendet werden (z. B. einer Umgebung, in der das Gerät eine gute Verbindung zur Erde hat), wie z. B. wenn ein Benutzer das Gerät mit einer Hand hält und den Berührungsbildschirm des Geräts mit der anderen Hand berührt, oder wenn das Gerät in ein anderes System eingesteckt ist, während der Benutzer den Berührungsbildschirm berührt (d. h. das Gerät ist zum Aufladen in eine Stromquelle eingesteckt oder das Gerät ist in ein Computersystem eingesteckt, um Daten zu synchronisieren). Abhängig von Faktoren, wie z. B. dem Design des Berührungssensors und/oder der Größe des Objekts, das den Berührungssensor berührt, können die Unterschiede in den durch den Berührungssensor gemessenen Signale zwischen schwebend oder geerdet um bis zu 30% oder mehr variieren.
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Berührungssensoren sind typischerweise mit einer einzigen Berührungserfassungsschwelle konfiguriert, die verwendet wird, um zu bestimmen, ob ein Objekt den Berührungssensor berührt. Der Wert dieser Berührungsdetektionsschwelle ist üblicherweise vorab auf einen festen Wert einprogrammiert, der einen Kompromiss darstellt zwischen einem Wert, der nicht so hoch ist, dass keine Berührungen in dem schwebenden Szenario detektiert werden, und nicht so niedrig ist, dass fälschlicherweise Berührungen durch die Aufnahme von Rauschen in dem geerdeten Szenario detektiert werden. In der Praxis kann die Auswahl eines geeigneten Detektionsschwellwerts sehr schwierig sein und führt häufig zu Berührungssensoren, die nicht in allen Erdungsszenarien Berührungen genau detektieren können.
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Die Lehre der vorliegenden Offenbarung erkennt, dass es wünschenswert wäre, einen Berührungssensor zur Verfügung zu stellen, der eine Berührungsdetektionsschwelle hat, die sich automatisch auf verschiedene Erdungsszenarien einstellt. 1 bis 7 illustrieren unten stehend einen Berührungssensor mit einer adaptiven Berührungsdetektionsschwelle gemäß der Lehre der vorliegenden Offenbarung.
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1 illustriert einen beispielhaften Berührungssensor 10 mit einer beispielhaften Steuereinheit 12. Ein Bezug auf einen Berührungssensor kann hier ggf. einen Berührungsbildschirm umfassen, und umgekehrt. Der Berührungssensor 10 und die Steuereinheit 12 detektieren die Gegenwart und den Ort einer Berührung oder die Annäherung eines Objekts innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors 10. Ein Bezug auf einen Berührungssensor kann hier ggf. sowohl den Berührungssensor als auch seine Steuereinheit umfassen. In ähnlicher Weise kann ein Bezug auf eine Steuereinheit sowohl die Steuereinheit als auch ihren Berührungssensor umfassen. Der Berührungssensor 10 beinhaltet ggf. einen oder mehrere berührungsempfindliche Bereiche. Der Berührungssensor 10 beinhaltet ein Feld von Ansteuer- und Ausleseelektroden, die auf einem Substrat angeordnet sind, das in manchen Ausführungsformen ein dielektrisches Material ist.
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In bestimmten Ausführungsformen sind ein oder mehrere Abschnitte des Substrats des Berührungssensors 10 aus Polyethylenterephthalat (PET) oder einem anderen geeigneten Material gefertigt. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Substrate bei denen alle geeigneten Abschnitte aus einem geeigneten Material bestehen. In bestimmten Ausführungsformen bestehen die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 ganz oder zum Teil aus Indiumzinnoxid (ITO). In bestimmten Ausführungsformen sind die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material gefertigt. In einem nicht einschränkenden Beispiel bestehen ein oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials aus Kupfer oder einem kupferhaltigen Material und haben eine Dicke von ungefähr 5 μm oder weniger und eine Breite von ungefähr 10 μm oder weniger. In einem weiteren Beispiel bestehen ein oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials aus Silber oder einem silberhaltigen Material und haben gleichermaßen eine Dicke von ungefähr 5 μm oder weniger und eine Breite von ungefähr 10 μm oder weniger. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Elektroden bestehend aus jedem geeigneten Material.
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In bestimmten Ausführungsformen implementiert der Berührungssensor 10 eine kapazitive Form der Berührungserfassung. In einer Gegenkapazitätsimplementierung beinhaltet der Berührungssensor 10 ein Feld aus Ansteuer- und Ausleseelektroden, die ein Feld aus kapazitiven Knoten bilden. In bestimmten Ausführungsformen bilden eine Ansteuerelektrode und eine Ausleseelektrode einen kapazitiven Knoten. Die Ansteuer- und Ausleseelektroden, die den kapazitiven Knoten bilden, kommen einander Nahe, machen aber keinen elektrischen Kontakt miteinander. Stattdessen sind die Ansteuer- und die Ausleseelektrode miteinander über einen Zwischenraum zwischen ihnen kapazitiv gekoppelt. Eine gepulste oder alternierende Spannung, die an die Ansteuerelektrode angelegt wird (d. h. durch die Steuereinheit 12), induziert eine Ladung auf der Ausleseelektrode, und die Menge der induzierten Ladung hängt empfindlich von externen Einflüssen ab (wie z. B. einer Berührung oder der Nähe eines Objekts). Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, tritt eine Kapazitätsänderung an dem kapazitiven Knoten auf und die Steuereinheit 12 misst die Kapazitätsänderung. Durch Messen der Kapazitätsänderungen über das Feld hinweg, bestimmt die Steuereinheit 12 die Position der Berührung oder der Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10.
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In bestimmten Ausführungsformen bilden eine oder mehrere Ansteuerelektroden zusammen eine Ansteuerleitung, die horizontal oder vertikal oder in jeder anderen geeigneten Richtung verläuft. In ähnlicher Weise bilden eine oder mehrere Ausleseelektroden zusammen eine Ausleseleitung, die horizontal oder vertikal oder in einer anderen geeigneten Richtung verläuft. In bestimmten Ausführungsformen verlaufen die Ansteuerleitungen im Wesentlichen senkrecht zu den Ausleseleitungen. Ein Bezug auf eine Ansteuerleitung kann hier ggf. eine oder mehrere Ansteuerelektroden, die die Ansteuerleitung bilden, umfassen, und umgekehrt. In ähnlicher Weise kann ein Bezug auf eine Ausleseleitung eine oder mehrere Ausleseelektroden, die die Ausleseleitung bilden, umfassen, oder umgekehrt.
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In bestimmten Ausführungsformen hat der Berührungssensor 10 eine Einschichtkonfiguration, bei der Ansteuer- und Ausleseelektroden in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind. In einer derartigen Konfiguration ist ein Paar aus Ansteuer- und Ausleseelektroden miteinander kapazitiv über einen Zwischenraum zwischen ihnen gekoppelt und bildet einen kapazitiven Knoten. In einer Einschichtkonfiguration für eine Eigenkapazitätsimplementierung sind Elektroden von nur einem einzigen Typ (z. B. Ansteuerelektroden) in einem Muster auf einer Seite des Substrats angeordnet. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Konfigurationen von bestimmten Elektroden, die bestimmte Knoten bilden, beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Konfigurationen geeigneter Elektroden, die geeignete Knoten bilden. Darüber hinaus umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Elektroden, die auf jeder geeigneten Zahl von geeigneten Substraten in jedem geeigneten Muster angeordnet sind.
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Wie oben stehend beschrieben, kann eine Kapazitätsänderung an einem kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 eine Berührungs- oder Annäherungseingabe an der Position des kapazitiven Knotens anzeigen. Die Steuereinheit 12 ist dazu eingerichtet, die Kapazitätsänderung zu detektieren und zu verarbeiten, um die Gegenwart und den Ort der Berührungs- oder Annäherungseingabe zu bestimmen. In bestimmten Ausführungsformen der Steuereinheit 12 werden Informationen über die Berührungs- oder Annäherungseingabe an eine oder an mehrere andere Komponenten (wie z. B. an eine oder an mehrere Zentralverarbeitungseinheiten (CPUs) oder an digitale Signalprozessoren (DSPs)) eines Geräts, das den Berührungssensor 10 und die Steuereinheit 12 enthält, übermittelt, welches wiederum auf die Berührungs- oder Annäherungseingabe durch Initiierung einer Funktion des Geräts (oder einer auf dem Gerät laufenden Anwendung) antwortet. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Steuereinheit mit einer bestimmten Funktionalität bezüglich eines bestimmten Geräts und eines bestimmten Berührungssensors beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Steuereinheiten mit jeder geeigneten Funktionalität bezüglich jedes geeigneten Geräts und jedes geeigneten Berührungssensors.
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In bestimmten Ausführungsformen besteht die Steuereinheit 12 aus einer oder aus mehreren integrierten Schaltungen (ICs), wie z. B. aus Universalmikroprozessoren, Mikrokontrollern, programmierbaren logischen Geräten oder Feldern, und anwendungsspezifischen ICs (ASICs). In manchen Ausführungsformen ist die Steuereinheit 12 mit einer flexiblen gedruckten Leiterplatte (FPC) verbunden, die mit dem Substrat des Berührungssensors verschweißt ist, wie unten stehend beschrieben wird. Bestimmte Ausführungsformen der Steuereinheit 12 beinhalten eine Verarbeitungseinheit, eine Ansteuereinheit, eine Ausleseeinheit und eine Speichereinheit. Die Ansteuereinheit liefert Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden des Berührungssensors 10. Die Ausleseeinheit erfasst Ladungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 und liefert Messsignale an die Verarbeitungseinheit, die Kapazitäten an den kapazitiven Knoten repräsentieren. Die Verarbeitungseinheit steuert das Anlegen der Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden durch die Ansteuereinheit und verarbeitet die Messsignale von der Ausleseeinheit, 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 verfolgt auch Änderungen in der Position einer Berührungs- oder Annäherungseingabe innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10. Die Speichereinheit, die ein oder mehrere Speichergeräte enthält, speichert Programme zur Ausführung durch die Verarbeitungseinheit, inkl. Programme zur Steuerung der Ansteuereinheit zum Anlegen der Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden, Programme zur Verarbeitung der Messsignale von der Ausleseeinheit und ggf. andere geeignete Programme. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Steuereinheit mit einer bestimmten Implementierung und bestimmten Komponenten beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Steuereinheiten mit jeder geeigneten Implementierung mit allen geeigneten Komponenten.
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Die Leiterbahnen 14 aus leitfähigem Material, die auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordnet sind, verbinden die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 mit Verbindungsflächen 16, die ebenfalls auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordnet sind. Wie unten stehend beschrieben wird, ermöglichen die Verbindungsflächen 16 eine Kopplung der Leiterbahnen 14 mit der Steuereinheit 12. In bestimmten Ausführungsformen erstrecken sich die Leiterbahnen 14 in die berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 oder verlaufen (z. B. an dessen Rändern) außen herum. Bestimmte Leiterbahnen 14 stellen Ansteuerverbindungen zum Verbinden der Steuereinheit 12 mit den Ansteuerelektroden des Berührungssensors 10 dar, über die die Ansteuereinheit der Steuereinheit 12 Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden anlegt. Andere Leiterbahnen 14 stellen Ausleseverbindungen zum Verbinden der Steuereinheit 12 mit den Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 dar, über die die Ausleseeinheit der Steuereinheit 12 Ladungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 erfasst. In bestimmten Ausführungsformen sind die Leiterbahnen 14 aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material gefertigt. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 Kupfer oder kupferhaltig und hat eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger. In einem anderen Beispiel ist das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 Silber oder silberhaltig und hat eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger. In bestimmten Ausführungsformen bestehen die Leiterbahnen 14 ganz oder zum Teil aus ITO, zusätzlich oder alternativ zu den feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material. Obwohl die vorliegende Offenbarung Leiterbahnen bestehend aus bestimmten Materialien mit bestimmten Breiten beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Leiterbahnen bestehend aus jedem geeigneten Material mit jeder geeigneten Breite. Zusätzlich zu den Leiterbahnen 14 beinhalten manche Ausführungsformen des Berührungssensors 10 eine oder mehrere Masseleitungen, die an einem Masseverbinder (ähnlich einer der Verbindungsflächen 16) an einem Rand des Substrats des Berührungssensors 10 enden (ähnlich zu den Leiterbahnen 14).
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In bestimmten Ausführungsformen sind die Verbindungsflächen 16 längs eines oder längs mehren Ränder des Substrats außerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors 10 angeordnet. Wie oben stehend beschrieben, ist die Steuereinheit 12 in bestimmten Ausführungsformen auf einer FPC angeordnet. In manchen Ausführungsformen bestehen die Verbindungsflächen 16 aus dem gleichen Material wie die Leiterbahnen 14 und sind mit der FPC unter Verwendung eines anisotropen leitfähigen Films (ACF) verbunden. In bestimmten Ausführungsformen beinhaltet die Verbindung 18 leitfähige Leitungen auf der FPC, die die Steuereinheit 12 mit den Verbindungsflächen 16 koppeln, die wiederum die Steuereinheit 12 mit den Leiterbahnen 14 und mit den Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 verbinden. In einer anderen Ausführungsform sind die Verbindungsflächen 160 in einem elektromechanischen Verbinder (wie z. B. einen einsetzkraftfreien Kabel-Leiterplatten-Verbinder) eingefügt. In dieser Ausführungsform muss die Verbindung 180 keine FPC beinhalten. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Verbindungen 18 zwischen der Steuereinheit 12 und dem Berührungssensor 10.
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2 illustriert ein beispielhaftes Gerät 20, das den Berührungssensor 10 aus 1 verwendet. Das Gerät 20 kann einen persönlichen digitalen Assistenten, ein Mobiltelefon, ein Smartphone, einen Tablet-Computer und dergleichen beinhalten. In bestimmten Ausführungsformen beinhaltet das Gerät andere Anwendungen, wie z. B. Geldautomaten, Haushaltsgerät, personal Computer und andere derartige Geräte mit einem Berührungsbildschirm. Eine bestimmte Ausführungsform des Geräts 20 ist z. B. ein Smartphone, das einen Berührungsbildschirm 22 beinhaltet, der einen wesentlichen Teil der großen Oberfläche des Geräts bedeckt. In bestimmten Ausführungsformen ermöglicht die Größe des Berührungsbildschirms 22 es dem Berührungsbildschirm 22, eine große Vielzahl von Daten darzustellen, inkl. einer Tastatur, einem Ziffernfeld, Programm- oder Anwendungsicons und verschiedenen anderen Schnittstellenelementen. Ein Benutzer interagiert mit dem Gerät 20 durch Berühren des Berührungsbildschirms 22 mit einem Stift, einem Finger oder einem anderen geeigneten Objekt, um mit dem Gerät 20 zu interagieren (d. h. ein Programm zur Ausführung auszuwählen oder um einen Buchstaben auf einer auf dem Berührungsbildschirm 22 dargestellten Tastatur zu tippen). In bestimmten Ausführungsformen interagiert ein Benutzer mit dem Gerät 20 unter Verwendung multipler Berührungen, um verschiedene Operationen auszuführen, wie z. B. beim Betrachten eines Dokuments oder eines Bildes herein oder heraus zu zoomen. In manchen Ausführungsformen, wie z. B. bei Haushaltsgeräten, muss sich der Berührungsbildschirm 22 nicht oder nur wenig während des Betriebs des Geräts ändern und muss nur Einfachberührungen erkennen können.
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3 illustriert einen beispielhaften Berührungssensor 30, der als Berührungssensor 10 aus 1 verwendet werden kann. Der Berührungssensor 30 beinhaltet Ansteuerelektroden 32, Ausleseelektroden 34, ein Substrat 35 und ein Panel 36. In manchen Ausführungsformen ist das Panel 36 ein transparentes Panel. In der dargestellten Ausführungsform ist das Substrat 35 zwischen die Ansteuerelektroden 34 eingeschichtet und die Ausleseelektroden 34 sind mit einer Unterseite des Panels 36 z. B. mittels eines Klebstoffs gekoppelt. In anderen Ausführungsformen beinhaltet der Berührungssensor 30 jede geeignete Konfiguration und jede geeignete Zahl von Schichten aus Elektroden und Substraten. Manche Ausführungsformen des Berührungssensors 30 beinhalten z. B. zusätzliche Schichten aus Ausleseelektroden 32, die senkrecht (oder in jeder anderen geeigneten Richtung) zu den Ausleseelektroden 34 verlaufen.
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In bestimmten Ausführungsformen sind die Elektroden 32 und 34 ähnlich zu den oben stehend im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Ansteuer- und Ausleseelektroden eingerichtet und ein Berührungsobjekt 38 ist kapazitiv mit Erde gekoppelt. Der Berührungssensor 30 bestimmt den Ort des Berührungsobjekts 38 zumindest zum Teil unter Verwendung der Steuereinheit 12 zum Anlegen einer gepulsten oder alternierenden Spannung an die Ansteuerelektroden 32, die eine Ladung auf den Ausleseelektroden 34 induziert. Wenn das Berührungsobjekt 38 einen aktiven Bereich des Berührungssensors 30 berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Kapazitätsänderung auftreten, wie dies durch die elektrischen Feldlinien 39 in 3 dargestellt ist. Die Kapazitätsänderung wird durch die Ausleseelektroden 34 erfasst und durch die Steuereinheit 12 gemessen. Durch Messen der Kapazitätsänderung über das Feld aus Ausleseelektroden 34 hinweg, bestimmt die Steuereinheit 12 die Position der Berührung oder der Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 30.
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Wie oben stehend diskutiert, kann ein Gerät 20, das einen Berührungssensor wie z. B. den Berührungssensor 30 hat, in verschiedenen Erdungsszenarien verwendet werden. Zum Beispiel kann das Gerät 20 auf einer Oberfläche, wie z. B. einem Tisch liegen, während ein Benutzer mit dem Berührungsbildschirm 22 interagiert. In diesem Szenario kann das Gerät 20 als „schwebend” betrachtet werden, da es keine oder nur eine schwache Verbindung zu Erde hat. In einem anderen Szenario kann das Gerät 20 mit einem Stromversorgungs- oder einem Synchronisierungskabel verbunden sein oder in der Hand des Benutzers gehalten werden, während ein Finger der anderen Hand des Benutzers den Berührungsbildschirm 22 berührt. In diesem Szenario kann das Gerät 20 als „geerdet” betrachtet werden, da es eine starke Verbindung mit Erde hat. 4A bis 4B und 5A bis 5B beschreiben verschiedene Erdungsszenarien, in denen das Gerät 20 verwendet werden kann.
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4A und 4B illustrieren beispielhafte Erdungsszenarien, in denen das Gerät 20 verwendet werden kann. In 4A wird das Gerät 20 in einem geerdeten Szenario verwendet. In diesem Szenario ist das Gerät 20 dadurch geerdet, dass es eine starke oder direkte Verbindung 44 mit Erde 46 hat. Bestimmte Ausführungsformen der Verbindung 44 mit Erde 46 beinhalten z. B. ein Stromversorgungskabel, das das Gerät 20 mit einer Steckdose verbindet, ein Synchronisierungskabel, das das Gerät 20 mit einem anderen Computersystem verbindet, eine Hand des Benutzers 42, die sich von der Hand unterscheidet, mit der der Benutzer 42 mit dem Gerät 20 interagiert, und dergleichen. Wie weiter unten stehend im Einzelnen beschrieben wird, können die Kapazitätsänderungen, die durch den Berührungssensor 30 des Geräts 20 aufgrund einer Interaktion des Berührungsobjekts 38 mit dem Gerät 20 detektiert werden, größer sein als in Szenarien, in denen das Gerät 20 schwebend ist.
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4B illustriert ein Szenario, in dem das Gerät 20 schwebend ist. In diesem Szenario ist das Gerät 20 schwebend, da es keine starke oder direkte Verbindung 44 mit Erde 46 hat (d. h. es ist nicht mit einem Stromversorgungs- oder einem Synchronisationskabel verbunden). Das Gerät 20 kann z. B. auf einem Tisch oder einer anderen Oberfläche liegen, während der Benutzer 42 den Berührungsbildschirm 22 des Geräts 20 berührt. In einem anderen Beispiel kann das Gerät 20 an einer Wand befestigt sein, während der Benutzer 42 den Berührungsbildschirm 22 des Geräts 20 berührt. Wie unten stehend im Detail erläutert wird, können die Kapazitätsänderungen, die durch den Berührungssensor 30 des Geräts 20 aufgrund einer Interaktion des Berührungsobjekts 38 mit dem Gerät 20 detektiert werden, kleiner sein als in einem Szenario, in dem das Gerät 20 geerdet ist.
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5A illustriert einen beispielhaften Kapazitätsgraphen 50a, der Kapazitätsmessungen durch den Berührungssensor 30 aufgrund einer Berührung oder einer Annäherung eines Berührungsobjekts 38 an den Berührungssensor 30 repräsentiert, während das Gerät 20 geerdet ist. 5A enthält eine X-Achse, eine Y-Achse und eine Z-Achse, wie dargestellt. Die X-Achse entspricht den Y-Achsen-Ausleseelektroden und die Y-Achse entspricht den X-Achsen-Ansteuerelektroden. Die Z-Achse gibt die gemessene Kapazitätsänderung wieder. Der Kapazitätsgraph 50a zeigt eine vergleichsweise gleichförmige Spitze in der gemessenen Kapazität, die einen Maximalwert 54a von ungefähr 1200 hat. Der Kapazitätsgraph 50a stellt auch Berührungsdetektionsschwellen 52 (z. B. die Berührungsdetektionsschwelle 52a und 52b) dar, die einen Schwellwert für das Signal von den Ausleseelektroden 34 angeben, um als Berührung durch das externe Objekt verarbeitet zu werden. Die Berührungsdetektionsschwellen 52 können in einem Speichergerät gespeichert werden, auf das durch den Berührungssensor 30 zugegriffen werden kann, und können hier als „gespeicherte Schwellwerte” bezeichnet werden. Nur zu Illustrationszwecken sei ein Berührungssensor 30 mit einem anfänglichen Berührungsdetektionsschwellwert 52a von 100 betrachtet, wie dies in 5A dargestellt ist. In diesem Beispiel bestimmt der Berührungssensor 30, dass die Interaktion mit dem Gerät 20, die zu dem dargestellten Kapazitätsgraphen 50a geführt hat, eine Berührung des Berührungsbildschirms 22 ist, da der Maximalwert 54a von 1200 größer ist als die Berührungsschwelle 52a von 100. Umgekehrt, wenn von dem Maximalwert 54a festgestellt wird, dass er kleiner ist als die Detektionsschwelle 52a, stellt der Berührungssensor 30 fest, dass die Interaktion mit dem Gerät 20, die zu dem dargestellten Kapazitätsgraphen 50a geführt hat, keine Berührung des Berührungsbildschirms 22 darstellt. Wenn die Berührungsdetektionsschwelle 52 jedoch auf einen zu geringen Wert gesetzt wird, während das Gerät 20 geerdet ist, kann der Berührungssensor 20 fälschlicherweise Rauschen als eine Berührung identifizieren. Ausführungsformen der Offenbarung stellen die Berührungsschwelle 52 dynamisch ein, um verschiedenen Erdungsszenarien, denen das Gerät 20 ausgesetzt sein kann, zu berücksichtigen. In dem dargestellten Kapazitätsgraphen 50a aus 5A stellt der Berührungssensor 30 die anfängliche Berührungsschwelle 52a z. B. auf eine neue Berührungsdetektionsschwelle 52b ein, wenn er feststellt, dass das Gerät 20 geerdet ist, um eine fälschliche Detektion von Rauschen als Berührung zu vermeiden. Die neue Berührungsdetektionsschwelle 52b wird wie unten stehend bestimmt und ist im allgemeinen ein Wert, der hoch genug ist, um eine Detektion von Rauschen als Berührungen zu vermeiden, aber niedrig genug, so dass der Maximalwert der durch die Ausleseelektroden 34 detektieren Kapazität, während das Gerät 20 geerdet ist, größer ist als die neue Berührungsdetektionsschwelle 52b. Im Ergebnis liefern die Ausführungsformen der Offenbarung eine verbesserte Detektion von Berührungen in allen Erdungsszenarien.
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5B illustriert einen beispielhaften Kapazitätsgraphen 50b, der Kapazitätsmessungen durch den Berührungssensor 30 aufgrund einer Berührung oder einer Annäherung des Berührungsobjekts 38 an dem Berührungssensor 30 repräsentiert, während das Gerät 20 schwebend ist. 5B enthält eine X-Achse, eine Y-Achse und eine Z-Achse, wie dargestellt. Die X-Achse entspricht der Y-Achsen-Ausleseelektroden und die Y-Achse entspricht den X-Achsen-Ansteuerelektroden. Die Z-Achse gibt die gemessene Kapazitätsänderung an. Der Kapazitätsgraph 50b illustriert eine nicht gleichförmige Spitze in der gemessenen Kapazität mit einem Maximalwert 54b von ungefähr 600. In diesem Beispiel bestimmt der Berührungssensor 30, dass die Interaktion mit dem Gerät 20, die zu dem dargestellten Kapazitätsgraphen 50b geführt hat, keine Berührung des Berührungsbildschirms 22 darstellt, da der Maximalwert 54b von 600 kleiner ist als eine anfängliche Detektionsschwelle 52c von 900. Dies kann jedoch zu undetektierten Berührungen führen, wenn die Interaktion mit dem Gerät 20, die zu den dargestellten Kapazitätsgraphen 50b geführt hat, als Berührung beabsichtigt war. Eine Berührung des Berührungsbildschirms 22 während das Gerät 20 schwebend ist, kann daher zu einem Maximalwert 54b führen, der kleiner ist als die Berührungsdetektionsschwelle 52c. Ausführungsformen der Offenbarung stellen jedoch die Berührungsschwelle 52 dynamisch ein, um verschiedene Erdungsszenarien, denen das Gerät 20 ausgesetzt sein kann, zu berücksichtigen, um Berührungen in schwebenden Szenarien korrekt zu detektieren. In dem dargestellten Kapazitätsgraphen 50b aus 5b stellt der Berührungssensor 30 z. B. die anfängliche Berührungsdetektionsschwelle 52c von 900 auf eine neuen Berührungsdetektionsschwelle 52d von 500 ein, wenn er feststellt, dass das Gerät 20 in einem schwebenden Szenario ist, um nachfolgende Berührungen zu detektieren, wenn das Gerät 20 schwebend ist. Im Ergebnis liefern die Ausführungsformen der Offenbarung eine verbesserte Detektion von Berührungen in allen Erdungsszenarien.
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Im Betrieb der beispielhaften Ausführungsformen berührt ein externes Objekt, wie z. B. ein Berührungsobjekt 38, den Berührungssensor 30 oder kommt in dessen unmittelbare Nähe. Ein Benutzer 42 interagiert z. B. mit dem Gerät 20 durch Berühren des Berührungsbildschirms 22 mit einem Finger oder einem Stift. Als Ergebnis der Interaktion empfängt der Berührungssensor 30 Signale von den Ausleseelektroden 34, die einen Betrag einer Kapazität zwischen dem Berührungssensor 30 und dem externen Objekt angeben. Zum Beispiel empfängt der Berührungssensor 30 Signale von Ausleseelektroden 34, die einen Betrag einer Kapazität zwischen dem Berührungssensor 30 und einem Finger eines Benutzers 42 angeben, der zur Interaktion mit dem Gerät 20 verwendet wird. In einem anderen Beispiel empfängt der Berührungssensor 30 Signale von den Ausleseelektroden 34, die einen Betrag einer Kapazität zwischen dem Berührungssensor 30 und einem Stift angeben, der von dem Benutzer 42 zur Interaktion mit dem Gerät 20 verwendet wird.
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Als Reaktion auf den Empfang der Signale von den Ausleseelektroden 34, die einen Betrag der Kapazität zwischen dem Berührungssensor 30 und dem externen Objekt angeben, greifen manche Ausführungsformen des Berührungssensors 30 auf einen Schwellwert zu, wie z. B. auf eine Berührungsdetektionsschwelle 52, die in einem oder in mehreren Speichergeräten gespeichert ist, auf die durch die Steuereinheit 12 zugegriffen werden kann. Die Schwellwerte geben eine Schwellwertgröße der Signale von den Ausleseelektroden 34 an, die als eine Berührung durch das externe Objekt verarbeitet werden sollen. Wie z. B. in 5A und 5B dargestellt, gibt eine Berührungsdetektionsschwelle 52 einen Schwellwert für eine Kapazität an, die mit den durch die Ausleseelektroden 34 gemessenen Kapazitäten verglichen wird. Wenn die gemessene Kapazität größer ist als die Berührungsdetektionsschwelle 52, dann wird die Interaktion mit dem Gerät 20 als Berührung betrachtet. Umgekehrt, wenn die gemessene Kapazität kleiner ist als die Berührungsdetektionsschwelle 52, dann wird die Interaktion mit dem Gerät 20 nicht als Berührung betrachtet.
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In bestimmten Ausführungsformen bestimmt der Berührungssensor 30 die Stärke des Ladungsrückpfads zwischen dem Berührungssensor 30 und Erde 46, um zu bestimmen, ob das Gerät 20 geerdet ist oder schwebend ist, und ob folglich der gespeicherte Schwellwert angepasst werden sollte. Zum Beispiel bestimmen manche Ausführungsformen des Berührungssensors 30 ob das Gerät 20 gerade mit einem anderen Gerät oder System über ein Kabel verbunden ist. In bestimmten Ausführungsformen kommuniziert der Berührungssensor 30 mit einer auf dem Gerät 20 laufenden Software (d. h. einem Betriebssystem des Geräts 20), um zu bestimmen, ob das Gerät 20 gerade geladen wird (und daher mit einem Stromversorgungskabel und einer Stromquelle verbunden ist) und/oder ob das Gerät 20 gegenwärtig mit einem anderen Computersystem zur Synchronisierung verbunden ist (d. h. ob das Gerät 20 mit einem Computer über ein Kabel wie z. B. einem USB-Kabel (universal serial bus) verbunden ist). in bestimmten Ausführungsformen bestimmt der Berührungssensor 30, dass das Gerät 20 geerdet ist, wenn festgestellt wird, dass das Gerät 20 mit einem anderen Gerät oder System über ein Kabel verbunden ist. Als Ergebnis der Feststellung, dass das Gerät 20 geerdet ist, passen bestimmte Ausführungsformen des Berührungssensors 30 den gespeicherten Schwellwert an, um höhere Kapazitätswerte zu berücksichtigen, die durch die Ausleseelektroden 34 gemessen werden, wenn das Gerät 20 geerdet ist.
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In manchen Ausführungsformen bestimmt der Berührungssensor 30 die Stärke des Ladungsrückpfads zwischen dem Berührungssensor 30 und Erde 46, in dem der Ort bestimmt wird, an dem das Berührungsobjekt 38 den Berührungsbildschirm 22 berührt hat, und der Ort mit den Orten korreliert wird, an denen sich die Ausleseelektroden 34 mit den Ansteuerelektroden 32 kreuzen. Wie z. B. weiter unten im Zusammenhang mit 6A und 6B im einzelnen beschrieben wird, bestimmen manche Ausführungsformen des Berührungssensors 30 den maximalen Kapazitätswert einer Berührung, die zumindest teilweise den Ort bedeckt, an dem sich die Ausleseelektroden 34 und die Ansteuerelektroden 32 kreuzen. Manche Ausführungsformen verwenden dann diesen maximalen Kapazitätswert zur Berechnung eines neuen Schwellwerts zur Verwendung für nachfolgende Berührungen.
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6A und 6B illustrieren beispielhafte Ausführungsformen des Berührungssensors 30 mit einem Gitter aus X-Achsen-Ansteuerelektroden 32 und Y-Achsen-Ausleseelektroden 34 und illustrieren eine Detektion einer Kapazitätsänderung aufgrund einer Berührung oder Annäherung eines Berührungsobjekts 38 an den Berührungssensor 30. Wie in 6A und 6B dargestellt, beinhalten bestimmte Ausführungsformen des Berührungssensors 30 mehrere Elektroden 32/34, die im Wesentlichen parallel zu entweder der X- oder der Y-Achse angeordnet sind. In bestimmten Ausführungsformen ist die X-Achse nicht parallel zur Y-Achse (z. B. ist die X-Achse gegenüber der Y-Achse um einen Winkel von ungefähr 90°, 120°, 130° oder jeden anderen geeigneten Winkel gedreht). In der dargestellten Ausführungsform bilden die Elektroden 32 und 34 zusammen eine im Wesentlichen zweidimensionale Gitterkonfiguration. Die Elektroden 32 und 34 kreuzen einander visuell an den Konten 64 (berühren sich aber nicht physikalisch). Von oben betrachtet kreuzt die X-Achsen-Ansteuerelektrode 32a die Y-Achsen-Ausleseelektrode 34d im Knoten 64a. In einem anderen Beispiel kreuzt die X-Achsen-Ansteuerelektrode 32b die Y-Achsen-Ausleseelektrode 34d im Knoten 64b.
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Obwohl der beispielhafte Berührungssensor 30 aus 6A und 6B als rechteckiges Gitter konfiguriert ist, liegen auch andere Konfigurationen innerhalb des Umfangs der Erfindung, wie z. B. ein Berührungsrad, ein linearer Schieber, Knöpfe mit rekonfigurierbaren Anzeigen, und andere derartige Konfigurationen. In bestimmen Ausführungsformen können redundante feine Metalllinienelektroden auf jede dieser Konfigurationen angewendet werden, um die Robustheit gegenüber Leitungsunterbrechungen zu erhöhen, und die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die hier dargestellten beispielhaften Konfigurationen begrenzt.
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Beim Betrieb der beispielhaften Ausführungsformen aus 6A und 6B berührt ein Berührungsobjekt 38 an der Stelle 62 physikalisch den Berührungssensor 30 (d. h. den Berührungsbildschirm 22) oder kommt in dessen unmittelbare Nähe. Zum Beispiel kommt ein Stift in ausreichende Nähe zu dem Berührungssensor 30 an der Stelle 62a, um eine detektierbare Kapazitätsänderung über die Elektroden 32/34 zu verursachen, berührt das Panel 36 aber nicht physikalisch. In einem anderen Beispiel berührt ein Finger des Benutzers 42 den Berührungsbildschirm 22 an der Stelle 62b und bewegt sich darüber hinweg, wodurch eine detektierbare Kapazitätsänderung über die Elektroden 32/34 verursacht wird. Die Elektroden 32/34 detektieren die Kapazitätsänderung aufgrund des Berührungsobjekts 38 und übermitteln Signale an die Steuereinheit 12, die die Kapazitätsänderungen angeben. Wie unten stehend im einzelnen beschrieben wird, verwenden manche Ausführungsformen der Steuereinheit 12 die Orte 62 und die Knoten 64 sobald sie die Kapazitätsänderungsmessungen von den Elektroden 32/34 empfangen haben, um zu bestimmen, ob das Gerät 20 geerdet ist oder schwebend ist, und ob folglich der gespeicherte Schwellwert angepasst werden sollte.
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In einer Ausführungsform bestimmt der Berührungssensor 30, ob die Stelle 62 einen Knoten 64 zumindest zum Teil überdeckt, um zu bestimmen, ob der gespeicherte Schwellwert angepasst werden sollte. In der in 6A dargestellten Ausführungsform stellen z. B. bestimmte Ausführungsformen des Berührungssensors 30 fest, dass die Stelle 62a keinen Teil eines der Knoten 64 bedeckt, und stellt somit fest, dass die mit der Berührung an der Stelle 62a verbundenen Kapazitätsmessungen nicht verwendet werden sollten, um den gespeicherten Schwellwert anzupassen. In einem anderen Beispiel stellen in der in 6B dargestellten Ausführungsform bestimmte Ausführungsformen des Berührungssensors 30 fest, dass zumindest ein Teil der Stelle 62b zumindest einen Teil des Knotens 64b bedeckt. Im Ergebnis stellt der Berührungssensor 30 fest, dass die Kapazitätsmessungen, die mit der Berührung an der Stelle 62b verbunden sind, die den Knoten 64b bedeckt, verwendet werden sollten, um den gespeicherten Schwellwert anzupassen. Wenn, in einem rein illustrativen Beispiel, der Berührungssensor 30 feststellt, dass der Maximalwert der gemessenen Kapazität, die mit der Berührungsstelle 62b über den Knoten 64b verbunden ist, 1200 beträgt, berechnet der Berührungssensor 30 einen neuen Schwellwert, in dem 1200 mit einem bestimmten vorab festgelegten Prozentsatz (z. B. 50%, 60%, oder einem anderen geeigneten vorab festgelegten Prozentsatz) multipliziert wird. Der Berührungssensor 30 speichert dann den neuen Schwellwert im Speicher um bei der Feststellung verwendet zu werden, ob nachfolgende Kapazitätsänderungen, die durch den Berührungssensor 30 aufgrund nachfolgender Interaktionen mit dem Gerät 20 detektiert werden, als Berührungen interpretiert werden sollten. Im Ergebnis stellt der Berührungssensor 30 den gespeicherten Schwellwert auf Basis der ermittelten Stärke des Ladungsrückpfads ein.
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In manchen Ausführungsformen bestimmt der Berührungssensor 30 die Stärke des Ladungsrückpfads zwischen dem Berührungssensor 30 und Erde 46, in dem die Geometrie der Form von einem oder von mehreren Kapazitätsgraphen analysiert wird. Bestimmte Ausführungsformen des Berührungssensors 30 bestimmen z. B., ob das Gerät 20 geerdet ist oder schwebend ist, in dem ein oder mehrere Kapazitätsgraphen, die mit einer oder mit mehreren Interaktionen mit dem Gerät 20 verbunden sind, mit einer vorbestimmten Form verglichen werden. 5A und 5B illustrieren z. B. beispielhafte Kapazitätsgraphen, die mit einer oder mit mehreren Interaktionen mit dem Gerät 20 verbunden sind. Wie in diesen Figuren dargestellt, führt eine Berührung des Geräts 20, während es geerdet ist (z. B. 5A), zu einer Spitze in der gemessenen Kapazität, die größer ist und stärker konzentriert ist, als eine Berührung des Geräts 20, während es schwebend ist. Umgekehrt, wenn das Gerät 20 schwebend ist, ist der Kapazitätsgraph einer Berührung (z. B. 5B) allgemein von kleinerer Amplitude und stärker verstreut, als wenn das Gerät 20 geerdet ist. Bestimmte Ausführungsformen des Berührungssensors 30 speichern im Speicher Kapazitätsgraphen von beispielhaften geerdeten Berührungen und schwebenden Berührungen (d. h. Kapazitätsgraphen ähnlich zu den in 5A und 5B illustrierten Kapazitätsgraphen) und vergleichen dann Kapazitätsgraphen, die mit nachfolgenden Interaktionen mit dem Gerät 20 verbunden sind, mit den gespeicherten Kapazitätsgraphen. In manchen Ausführungsformen, wenn eine bestimmte Zahl von Kapazitätsgraphen von nachfolgenden Interaktionen mit dem Gerät 20 innerhalb eines bestimmten Zeitraums eine ähnliche Form haben wie ein gespeicherter Kapazitätsgraph, der mit einem geerdeten Gerät 20 verbunden ist (d. h. mit Kapazitätsspitzen mit einem Bereich, der innerhalb eines bestimmten Prozentsatzes des Bereichs der Kapazitätsspitzen in dem gespeicherten Kapazitätsgraphen liegen), dann bestimmt der Berührungssensor 30, dass das Gerät 20 geerdet ist und stellt die gespeicherten Schwellwerte entsprechend ein. Wenn z. B. der Berührungssensor 30 feststellt, dass das Gerät 20 geerdet ist, dann wird der gespeicherte Schwellwert auf einen Wert eingestellt, der einen bestimmten Prozentsatz eines maximalen Kapazitätswerts für bekannte geerdete Berührungen entspricht. Umgekehrt, wenn eine bestimmte Zahl von Kapazitätsgraphen von nachfolgenden Interaktionen mit dem Gerät 20 innerhalb eines bestimmten Zeitraums eine ähnliche Form haben wie ein gespeicherter Kapazitätsgraph, der mit einem schwebenden Gerät 20 verbunden ist, dann stellt der Berührungssensor 30 fest, dass das Gerät 20 schwebend ist und stellt die gespeicherten Schwellwerte entsprechend ein. Wenn z. B. der Berührungssensor 30 feststellt, dass das Gerät 20 schwebend ist, dann wird der gespeicherte Schwellwert auf einen Wert eingestellt, der einem bestimmten Prozentsatz eines maximalen Kapazitätswerts für bekannte schwebende Berührungen entspricht.
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In bestimmten Ausführungsformen passt der Berührungssensor 30 den gespeicherten Schwellwert auf Basis der bestimmten Stärke des Ladungsrückpfads an, wie hier diskutiert wurde. In manchen Ausführungsformen beinhaltet die Anpassung des gespeicherten Schwellwerts das Speichern eines berechneten neuen Schwellwerts anstelle des gespeicherten Schwellwerts. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das Anpassen des gespeicherten Schwellwerts das Ersetzen des gespeicherten Schwellwerts mit einem neuen Schwellwert. In bestimmten Ausführungsformen wird der gespeicherte Schwellwert mit einer vorbestimmten Rate angepasst. In bestimmten Ausführungsformen wird der gespeicherte Schwellwert z. B. in periodischen Zeitintervallen angepasst. In bestimmten Ausführungsformen wird der gespeicherte Schwellwert nach einer bestimmten vorab festgelegten Zahl von Interaktionen mit dem Gerät 20 angepasst.
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In manchen Ausführungsformen lässt der Berührungssensor 30 den Schwellwert periodisch auf einen ursprünglichen Schwellwert zurückdriften, wenn der Berührungssensor 30 keine Interaktionen mit dem Gerät 20 registriert. Wenn der Berührungssensor 30 keine Interaktionen mit dem Gerät 20 innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums detektiert, nachdem ein anfänglicher Berührungsdetektionsschwellwert 52 auf einen neuen Berührungsdetektionsschwellwert 52 angepasst wurde, stellt der Berührungssensor 30 den Berührungsdetektionsschwellwert 52 mit einer vorbestimmten Rate zurück auf seinen anfänglichen Wert. In einem rein illustrativen Beispiel sei 5B betrachtet, in dem der anfängliche Berührungsdetektionsschwellwert 52c von 900 auf einen neuen Berührungsdetektionsschwellwert 52d von 500 angepasst wurde. In diesem Beispiel starten bestimmte Ausführungsformen des Berührungssensors 30 einen Zeitgeber, nachdem der anfängliche Berührungsdetektionsschwellwert 52c auf einen neuen Berührungsdetektionsschwellwert 52d von 500 angepasst wurde. Wenn der Zeitgeber eine bestimmte, vorher festgelegte Zeit erreicht hat, ohne dass der Berührungssensor 30 eine nachfolgende Interaktion mit dem Berührungssensor 30 detektiert hat, wird der Berührungsdetektionsschwellwert 52 periodisch zurück auf den anfänglichen Berührungsdetektionsschwellwert 52c von 900 mit einer vorbestimmten Rate angepasst. In einer Ausführungsform wird der Berührungsdetektionsschwellwert 52 zum Beispiel nach einer Sekunde auf 600, nach zwei Sekunden auf 700, nach drei Sekunden auf 800 und schließlich nach vier Sekunden zurück auf 900 gesetzt, wenn keine Interaktionen mit dem Berührungssensor 30 detektiert werden. Nach der Anpassung des Berührungsdetektionsschwellwerts 52 zurück auf den anfänglichen Berührungsdetektionsschwellwert 52c von 900 unterbricht der Berührungssensor 30 die Anpassung des Berührungsdetektionsschwellwerts 52, bis eine nachfolgende Interaktion mit dem Berührungssensor 30 detektiert wird. Obgleich bestimmte Ausführungsformen des Berührungssensors 30 den Schwellwert mit der oben genannten Rate zurück auf einen anfänglichen Wert driften, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Einstellungsraten.
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7 illustriert ein beispielhaftes Verfahren 700, mit dem eine adaptive Berührungsdetektionsschwellwertbildung implementiert werden kann.
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Das Verfahren 700 beginnt im Schritt 710, in dem eine Vielzahl von Signalen von den Ausleseelektroden empfangen wird. In manchen Ausführungsformen geben die empfangenen Signale einen Kapazitätswert zwischen einem Berührungssensor und einem externen Objekt an. In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich der Berührungssensor 30 auf den Berührungssensor 10 oder den Berührungssensor 30, die oben beschrieben wurden. In bestimmten Ausführungsformen beziehen sich die Ausleseelektroden auf die Ausleseelektroden 34, die oben beschrieben wurden. In manchen Ausführungsformen ist das externe Objekt irgendein Objekt, das den Berührungssensor berührt oder in dessen Nähe kommt, wie z. B. ein Finger des Benutzers, ein Stift, und dergleichen.
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Im Schritt 720 wird auf den gespeicherten Schwellwert zugegriffen. In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich der gespeicherte Schwellwert auf den oben beschriebenen Berührungsdetektionsschwellwert 52. In manchen Ausführungsformen gibt der Schwellwert eine Schwellwertgröße für die von der Vielzahl der Ausleseelektroden im Schritt 710 empfangenen Signale an, die als eine Berührung durch das externe Objekt verarbeitet werden sollen. In bestimmten Ausführungsformen ist der gespeicherte Schwellwert in einem oder in mehreren Speichergeräten gespeichert, auf die der Berührungssensor zugreifen kann.
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Im Schritt 730 wird eine Stärke eines Ladungsrückpfads zwischen dem Berührungssensor und Erde bestimmt. In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die Stärke des Ladungsrückpfads zwischen dem Berührungssensor und Erde auf die Feststellung, ob ein Gerät, in dem sich der Berührungssensor befindet, geerdet ist oder schwebend ist. In manchen Ausführungsformen wird die Stärke des Ladungsrückpfads zwischen dem Berührungssensor und Erde bestimmt, indem festgestellt wird, dass das externe Objekt den Berührungssensor an einer Stelle berührt hat, die zumindest zum Teil einen Knoten des Berührungssensors überdeckt, ein Maximalwert eines von mit dem Knoten verbundenen Ausleseelektroden empfangenen Signals bestimmt wird, und ein neuer Schwellwert unter Verwendung des bestimmten Maximalwerts des von den mit dem bestimmten Knoten verbundenen Ausleseelektroden empfangenen Signals berechnet wird. In manchen Ausführungsformen wird der neue Schwellwert berechnet, indem der ermittelte Maximalwert des bestimmten Signals, das von den mit dem Knoten verbundenen Ausleseelektroden empfangen wurde, mit einem vorab festgelegten Prozentsatz multipliziert wird. In bestimmten Ausführungsformen wird der gespeicherte Schwellwert angepasst, indem der berechnete neue Schwellwert statt des gespeicherten Schwellwerts gespeichert wird.
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In manchen Ausführungsformen wird die Stärke des Ladungsrückpfads zwischen dem Berührungssensor und Erde im Schritt 730 bestimmt, indem festgestellt wird, ob ein Gerät, wie das Gerät 20, mit einem Kabel verbunden ist, das eine Erdung für das Gerät 20 darstellt. In bestimmten Ausführungsformen beinhaltet der Schritt 730 eine Kommunikation mit einer Software, die auf dem Gerät 20 läuft, um festzustellen, ob das Gerät 20 gegenwärtig über ein Stromkabel geladen wird, oder ob das Gerät 20 gegenwärtig mit einem anderen Computersystem über ein Synchronisationskabel gekoppelt ist. Wenn in bestimmten Ausführungsformen im Schritt 730 festgestellt wird, dass das Gerät 20 gegenwärtig mit einem Kabel verbunden ist, das eine Erdung für das Gerät 20 liefert, wird festgestellt, dass das Gerät 20 sich in einem geerdeten Szenario befindet. In manchen Ausführungsformen wird festgestellt, dass das Gerät 20 schwebend ist, wenn festgestellt wurde, dass das Gerät 20 gegenwärtig nicht mit einem Kabel verbunden ist, das eine Erdung für das Gerät 20 darstellt.
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Im Schritt 740 wird der gespeicherte Schwellwert auf Basis der Stärke des Ladungsrückpfads, die im Schritt 730 bestimmt wurde, angepasst. In manchen Ausführungsformen wird der gespeicherte Schwellwert auf einen bestimmten Prozentsatz eines Maximalwerts eines bestimmten Signals, das von den Ausleseelektroden empfangen wurde, angepasst. In bestimmten Ausführungsformen wird der gespeicherte Schwellwert mit einem neuen Schwellwert ersetzt. In manchen Ausführungsformen wird der gespeicherte Schwellwert mit einer vorab festgelegten Rate angepasst. Nach dem Schritt 740 endet das Verfahren 700.
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Die hier offenbarten Ausführungsformen stellen also einen Berührungssensor zur Verfügung, der eine Berührungsdetektionsschwelle hat, die automatisch an verschiedene Erdungsszenarien angepasst wird. Bestimmte Geräte stellen z. B. ihre Berührungsdetektionsschwelle automatisch auf Basis einer Feststellung ein, ob das Gerät geerdet ist oder schwebend ist. Die offenbarten Ausführungsformen stellen also eine verbesserte Berührungsdetektion in allen möglichen Erdungsszenarien zur Verfügung.
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Obwohl die hier angegebenen Beispiele allgemein auf einer Eigenkapazitäts- oder Gegenkapazitätsmessung beruhen, können andere Ausführungsformen der Erfindung andere Techniken verwenden, inklusive andere Kapazitätsmessungen, Widerstandsmessungen oder andere derartige Sensortechniken.
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Unter „oder” wird hier ein inklusives Oder und nicht ein exklusives Oder verstanden, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. „A oder B” bedeutet hier daher „A, B, oder beides”, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. Darüber hinaus bedeutet „und” sowohl jeder einzeln als auch alle insgesamt, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. „A und B” bedeutet hier daher „A und B, einzeln oder insgesamt”, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt.
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Die vorliegende Offenbarung umfasst alle Änderungen, Ersetzungen, Variationen, Abwandlungen und Modifikationen der beispielhaften Ausführungsformen, die der Fachmann in Betracht ziehen würde. Darüber hinaus umfasst in den beigefügten Ansprüchen eine Bezugnahme 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 diese bestimmte Funktion aktiviert, eingeschaltet oder entsperrt ist, solange diese Vorrichtung, dieses System oder diese Komponente dazu eingerichtet ist, diese Funktion auszuführen.
