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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft allgemein Berührungssensoren.
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Stand der Technik
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Ein Berührungspositionssensor (oder Berührungssensor) kann das Vorhandensein und die Position eines Objekts oder die Nähe eines Objekts (wie etwa eines Fingers eines Benutzers oder eines Eingabestifts) innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors erfassen, der zum Beispiel über einen Anzeigebildschirm gelegt ist. Bei einer berührungsempfindlichen Anzeigeanwendung ermöglicht der Berührungspositionssensor, dass ein Benutzer direkt mit dem Anzeigeinhalt auf dem Bildschirm anstatt indirekt über eine Maus oder ein Touchpad interagiert. Ein Berührungssensor kann an einem Desktop-Computer, einem Laptop-Computer, einem Tablet-Computer, einem PDA, einem Smartphone, einem Satellitennavigationsgerät, einem tragbaren Medienwiedergabegerät, einer tragbaren Spielekonsole, einem Infoterminal, einem Verkaufsautomaten oder einem anderen geeigneten Gerät angebracht oder als ein Teil desselben vorgesehen sein. Auch ein Steuerpaneel an einem Haushaltsgerät oder einem anderen Gerät kann einen Berührungssensor enthalten.
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Es gibt verschiedene Typen von Berührungspositionssensoren wie etwa resistive Berührungsbildschirme, akustische Oberflächenwellen-Berührungsbildschirme und kapazitive Berührungsbildschirme. Eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann sich auch auf einen Berührungsbildschirm beziehen und umgekehrt. Wenn ein Objekt die Oberfläche eines kapazitiven Berührungsbildschirms berührt oder sich derselben nähert, tritt eine Änderung in der Kapazität in dem Berührungsbildschirm an der Position der Berührung oder Näherung auf. Eine Steuereinrichtung kann die Änderung in der Kapazität verarbeiten, um deren Position auf dem Berührungsbildschirm zu bestimmen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt einen beispielhaften Berührungssensor mit einer beispielhaften Steuereinrichtung.
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2 zeigt ein beispielhaftes Äußeres eines beispielhaften aktiven Eingabestifts.
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3 zeigt beispielhafte interne Komponenten eines beispielhaften aktiven Eingabestifts.
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4 zeigt einen beispielhaften aktiven Eingabestift mit einem beispielhaften Gerät.
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5 zeigt einen Kontakt zwischen der Spitze des beispielhaften aktiven Eingabestifts und dem berührungsempfindlichen Bereich eines beispielhaften Geräts.
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6 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Übertragen von Daten zwischen einem Gerät und dem beispielhaften aktiven Eingabestift von 3.
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Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
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1 zeigt einen beispielhaften Berührungssensor 10 mit einer beispielhaften Steuereinrichtung 12. Der Berührungssensor 10 und die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 können das Vorhandensein und die Position einer Berührung oder die Nähe eines Objekts innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors 10 erfassen. Im Folgenden kann sich eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor sowohl auf den Berührungssensor als auch auf die assoziierte Berührungssensor-Steuereinrichtung beziehen. Entsprechend kann sich eine Bezugnahme auf eine Berührungssensor-Steuereinrichtung sowohl auf die Berührungssensor-Steuereinrichtung als auch auf den assoziierten Berührungssensor beziehen. Der Berührungssensor 10 kann einen oder mehrere berührungsempfindliche Bereiche umfassen. Der Berührungssensor 10 kann eine Anordnung von Treiber- und Messelektroden (oder eine Anordnung von Elektroden eines einzelnen Typs) auf einem oder mehreren Substraten, die aus einem dielektrischen Material ausgebildet sein können, umfassen. Eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann sich sowohl auf die Elektroden des Berührungssensors als auch auf das oder die Substrate, auf denen die Elektroden angeordnet sind, beziehen. Alternativ dazu kann sich eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor auf die Elektroden des Berührungssensors, aber nicht auf das oder die Substrate, auf denen die Elektroden angeordnet sind, beziehen.
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Eine Elektrode (wobei es sich um eine Erdungselektrode, eine Schutzelektrode, eine Treiberelektrode oder eine Messelektrode handeln kann) kann durch einen Bereich aus einem leitenden Material in einer Form wie etwa einem Kreis, einem Quadrat, einem Rechteck oder einer anderen geeigneten Form oder einer geeigneten Kombination aus denselben gebildet werden. Ein oder mehrere Schnitte in einer oder mehreren Schichten des leitenden Materials können (wenigstens teilweise) die Form einer Elektrode bestimmen, wobei die Fläche der Form (wenigstens teilweise) durch diese Schnitte begrenzt werden kann. In bestimmten Ausführungsformen kann das leitende Material einer Elektrode ungefähr 100% der Fläche der Form einnehmen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Elektrode aus Indiumzinnoxid (ITO) ausgebildet sein, wobei das ITO der Elektrode ungefähr 100% der Fläche der Form einnehmen kann. In bestimmten Ausführungsformen kann das leitende Material einer Elektrode wesentlich weniger als 100% der Fläche der Form einnehmen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Elektrode aus dünnen Linien aus einem Metall oder einem anderen leitenden Material (wie etwa Kupfer, Silber oder einem kupfer- oder silberbasierten Material) bestehen, wobei die dünnen Linien des leitenden Materials wesentlich weniger als 100% der Fläche der Form in einem schraffierten, netzartigen oder anderen Muster einnehmen können. Es werden hier bestimmte Elektroden aus einem bestimmten leitenden Material beschrieben, die bestimmte Formen mit bestimmten Füllungen in bestimmten Mustern bilden, wobei gemäß der Erfindung aber auch beliebige andere, geeignete Elektroden aus einem beliebigen, geeigneten leitenden Material verwendet werden können, die beliebige Formen mit beliebigen Füllungen in beliebigen Mustern bilden können. Dabei können die Formen der Elektroden (oder anderen Elemente) eines Berührungssensors ein oder mehrere Makromerkmale des Berührungssensors vollständig oder teilweise bilden. Eine oder mehrere Eigenschaften der Implementierung dieser Formen (wie etwa der leitenden Materialien, der Füllungen oder der Muster in den Formen) können ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors vollständig oder teilweise bilden. Ein oder mehrere der Makromerkmale eines Berührungssensors können eine oder mehrere Eigenschaften seiner Funktionalität bestimmen, und ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors können eine oder mehrere optische Eigenschaften des Berührungssensors wie etwa die Durchlässigkeit, die Brechung oder die Reflexion bestimmen.
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Ein mechanischer Stapel kann das Substrat (oder die mehreren Substrate) und das leitende Material der Treiber- und Messelektroden des Berührungssensors 10 enthalten. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der mechanische Stapel eine erste Schicht aus einem optisch klaren Kleber (OCA) unter einem Deckpaneel umfassen. Das Deckpaneel kann klar sein und kann aus einem elastischen Material ausgebildet sein, das für eine wiederholte Berührung geeignet ist, wobei es sich zum Beispiel um Glas, Polycarbonat oder Poly(methylmethacrylat)(PMMA) handeln kann. Gemäß der Erfindung kann ein beliebiges Deckpaneel aus einem beliebigen, geeigneten Material verwendet werden. Die erste Schicht aus OCA kann zwischen dem Deckpaneel und dem Substrat angeordnet sein, wobei das leitende Material die Treiber- oder Messelektroden bildet. Der mechanische Stapel kann auch eine zweite Schicht aus OCA und eine dielektrische Schicht (die aus PET oder einem anderen geeigneten Material ausgebildet ist, das demjenigen des Substrats mit dem leitenden Material für die Treiber- oder Messelektroden ähnlich ist) umfassen. Alternativ hierzu kann eine dünne Beschichtung aus einem dielektrischen Material anstelle der zweiten Schicht aus OCA und der dielektrischen Schicht aufgetragen werden. Die zweite Schicht aus OCA kann zwischen dem Substrat mit dem leitenden Material für die Treiber- oder Messelektroden und der dielektrischen Schicht angeordnet sein; und die dielektrische Schicht kann zwischen der zweiten Schicht aus OCA und einem Luftspalt zu einem Display eines Geräts, das den Berührungssensor 10 und die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 enthält, angeordnet sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Deckpaneel eine Dicke von ungefähr 1 mm aufweisen, kann die erste Schicht aus OCA eine Dicke von ungefähr 0,05 mm aufweisen, kann das Substrat mit dem leitenden Material für die Treiber- und Messelektroden eine Dicke von ungefähr 0,05 mm aufweisen, kann die zweite Schicht aus OCA eine Dicke von ungefähr 0,05 mm aufweisen und kann die dielektrische Schicht eine Dicke von ungefähr 0,05 mm aufweisen. Es wird hier ein bestimmter mechanischer Stapel mit einer bestimmten Anzahl von bestimmten Schichten aus bestimmten Materialien und mit bestimmten Dicken beschrieben, wobei gemäß der Erfindung jedoch auch ein beliebiger anderer, geeigneter mechanischer Stapel mit einer beliebigen, geeigneten Anzahl von beliebigen, geeigneten Schichten aus beliebigen, geeigneten Materialien und mit beliebigen, geeigneten Dicken verwendet werden kann. Zum Beispiel kann in bestimmten Ausführungsformen eine Schicht aus einem Kleber oder einem dielektrischen Material anstelle der dielektrischen Schicht, der zweiten Schicht aus OCA und dem oben genannten Luftspalt vorgesehen sein, wobei in diesem Fall kein Luftspalt zu dem Display vorhanden ist.
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Ein oder mehrere Teile des Substrats des Berührungssensors 10 können aus Polyethylenterephthalat (PET) oder einem anderen geeigneten Material ausgebildet sein. Gemäß der Erfindung kann jedoch auch ein beliebiges anderes, geeignetes Substrat verwendet werden, in dem beliebige, geeignete Teile aus einem beliebigen, geeigneten Material ausgebildet sein können. In bestimmten Ausführungsformen können die Treiber- oder Messelektroden in dem Berührungssensor 10 vollständig oder teilweise aus ITO ausgebildet sein. In bestimmten Ausführungsformen können die Treiber- oder Messelektroden in dem Berührungssensor 10 aus dünnen Linien aus Metall oder einem anderen leitenden Material ausgebildet sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel können ein oder mehrere Teile des leitenden Materials aus Kupfer oder einem kupferbasierten Material ausgebildet sein und eine Dicke von ungefähr 5 μm oder weniger und eine Breite von ungefähr 10 μm oder weniger aufweisen. In einem anderen Beispiel können ein oder mehrere Teile des leitenden Materials aus Silber oder einem silberbasierten Material ausgebildet sein und eine Dicke von ungefähr 5 μm oder weniger und eine Breite von ungefähr 10 μm oder weniger aufweisen. Gemäß der Erfindung können aber auch beliebige andere, geeignete Elektroden aus einem beliebigen, geeigneten Material verwendet werden.
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Der Berührungssensor 10 kann eine kapazitive Form von Berührungserfassung implementieren. In einer Gegenkapazitätsimplementierung kann der Berührungssensor 10 eine Anordnung aus Treiber- und Messelektroden umfassen, die eine Anordnung von kapazitiven Knoten bilden. Eine Treiberelektrode und eine Messelektrode können einen kapazitiven Knoten bilden. Die Treiber- und Messelektroden des kapazitiven Knotens können einander nahe kommen, stellen aber keinen elektrischen Kontakt miteinander her. Statt dessen sind die Treiber- und Messelektroden über einen dazwischen liegenden Zwischenraum kapazitiv miteinander gekoppelt. Eine Puls- oder Wechselspannung, die an der Treiberelektrode (durch die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12) angelegt wird, kann eine Ladung an der Messelektrode induzieren, wobei die induzierte Ladungsmenge einem externen Einfluss (wie etwa einer Berührung oder der Nähe eines Objekts) unterliegen kann. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in die Nähe desselben gelangt, kann eine Kapazitätsänderung an dem kapazitiven Knoten auftreten, wobei die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 die Kapazitätsänderung messen kann. Durch das Messen von Kapazitätsänderungen über die gesamte Anordnung kann die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 die Position der Berührung oder Näherung in dem oder den berührungsempfindlichen Bereichen des Berührungssensors 10 bestimmen.
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Bei einer Eigenkapazitätsimplementierung kann der Berührungssensor 10 eine Anordnung von Elektroden eines einzelnen Typs umfassen, die jeweils einen kapazitiven Knoten bilden können. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in die Nähe desselben gelangt, kann eine Änderung in der Eigenkapazität an dem kapazitiven Knoten auftreten, wobei die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 die Kapazitätsänderung zum Beispiel als eine Änderung der Ladungsmenge messen kann, die zum Heben der Spannung an dem kapazitiven Knoten um eine vorbestimmte Größe erforderlich ist. Wie bei der Gegenkapazitätsimplementierung kann die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 durch das Messen von Kapazitätsänderungen über die gesamte Anordnung die Position der Berührung oder Näherung in dem oder den berührungsempfindlichen Bereichen des Berührungssensors 10 bestimmen. Gemäß der Erfindung kann aber auch eine beliebige andere, geeignete Form von kapazitiver Berührungserfassung verwendet werden.
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In bestimmten Ausführungsformen können eine oder mehrere Treiberelektroden gemeinsam eine Treiberleitung bilden, die sich horizontal oder vertikal oder in einer beliebigen anderen, geeigneten Ausrichtung erstreckt. Entsprechend können eine oder mehrere Messelektroden gemeinsam eine Messleitung bilden, die sich horizontal oder vertikal oder in einer beliebigen anderen, geeigneten Ausrichtung erstreckt. In bestimmten Ausführungsformen können die Treiberleitungen im Wesentlichen senkrecht zu den Messleitungen verlaufen. Eine Bezugnahme auf eine Treiberleitung kann sich auch auf eine oder mehrere Treiberelektroden in der Treiberleitung beziehen oder umgekehrt. Entsprechend kann sich eine Bezugnahme auf eine Messleitung auch auf eine oder mehrere Messelektroden in der Messleitung beziehen oder umgekehrt.
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Der Berührungssensor 10 kann Treiber- und Messelektroden aufweisen, die in einem Muster auf einer Seite eines einzelnen Substrats angeordnet sind. Bei einer derartigen Konfiguration kann ein Paar von Treiber- und Messelektroden, die über einen dazwischen liegenden Zwischenraum kapazitiv miteinander gekoppelt sind, einen kapazitiven Knoten bilden. Für eine Eigenkapazitätsimplementierung können Elektroden eines einzelnen Typs in einem Muster auf einem einzelnen Substrat angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ zu den in einem Muster auf einer Seite eines einzelnen Substrats angeordneten Treiber- und Messelektroden kann der Berührungssensor 10 Treiberelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind, und Messelektroden, die in einem Muster auf einer anderen Seite des Substrats angeordnet sind, umfassen. Außerdem kann der Berührungssensor 10 Treiberelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind, und Messelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines anderen Substrats angeordnet sind, umfassen. Bei derartigen Konfigurationen kann eine Kreuzung aus einer Treiberelektrode und einer Messelektrode einen kapazitiven Knoten bilden. Eine derartige Kreuzung kann eine Position sein, an der die Treiber- und die Messelektrode einander „kreuzen” oder sich in ihren jeweiligen Ebenen am nächsten kommen. Die Treiber- und Messelektroden stellen keinen elektrischen Kontakt miteinander her, sondern sind über ein Dielektrikum an der Kreuzung kapazitiv miteinander gekoppelt. Es werden hier bestimmte Konfigurationen von bestimmten Elektroden zum Bilden von bestimmten Knoten beschrieben, wobei gemäß der Erfindung aber auch eine beliebige andere, geeignete Konfiguration aus beliebigen, geeigneten Elektroden zum Bilden von beliebigen, geeigneten Knoten verwendet werden kann. Außerdem können gemäß der Erfindung beliebige, geeignete Elektroden verwendet werden, die auf einer beliebigen, geeigneten Anzahl von beliebigen, geeigneten Substraten in beliebigen, geeigneten Mustern angeordnet sind.
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Wie oben beschrieben, kann eine Kapazitätsänderung an einem kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 eine Berührungs- oder Näherungseingabe an der Position des kapazitiven Knotens angeben. Die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 kann die Kapazitätsänderung erfassen und verarbeiten, um das Vorhandensein und die Position der Berührungs- oder Näherungseingabe zu bestimmen. Die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 kann dann Informationen bezüglich der Berührungs- oder Näherungseingabe zu einer oder mehreren anderen Komponenten (wie etwa einer oder mehreren zentralen Verarbeitungseinheiten (CPUs) oder Digitalsignalprozessoren (DSPs)) eines Geräts leiten, das einen Berührungssensor 10 und eine Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 umfasst, die auf die Berührungs- oder Näherungseingabe reagieren können, indem sie eine damit assoziierte Funktion des Geräts (oder eine auf dem Gerät ausgeführte Anwendung) einleiten. Es wird hier eine bestimmte Berührungssensor-Steuereinrichtung mit einer bestimmten Funktionalität mit Bezug auf ein bestimmtes Gerät und einen bestimmten Berührungssensor beschrieben, wobei gemäß der Erfindung aber auch eine beliebige andere, geeignete Berührungssensor-Steuereinrichtung mit einer beliebigen, geeigneten Funktionalität mit Bezug auf ein beliebiges, geeignetes Gerät und einen beliebigen, geeigneten Berührungssensor verwendet werden kann.
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Die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 kann eine oder mehrere integrierte Schaltkreise (ICs) wie etwa allgemeine Mikroprozessoren, Mikrocontroller, programmierbare logische Einrichtungen/Anordnungen oder anwendungsspezifische ICs (ASICs) umfassen. In bestimmten Ausführungsformen umfasst die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 einen analogen Schaltungsaufbau, eine digitale Logik und einen digitalen, nicht-flüchtigen Speicher. In bestimmten Ausführungsformen ist die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 auf einer flexiblen Leiterplatte (FPC) angeordnet, die wie weiter unten beschrieben mit dem Substrat des Berührungssensors 10 verbunden ist. Die FPC kann aktiv oder passiv sein. In bestimmten Ausführungsformen sind mehrere Berührungssensor-Steuereinrichtungen 12 auf der FPC angeordnet. Die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 kann eine Prozessoreinheit, eine Treibereinheit, eine Messeinheit und eine Speichereinheit umfassen. Die Treibereinheit kann Treibersignale zu den Treiberelektroden des Berührungssensors 10 zuführen. Die Messeinheit kann die Ladung an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 messen und kann Messsignale, die die Kapazitäten an den kapazitiven Knoten wiedergeben, zu der Prozessoreinheit führen. Die Prozessoreinheit kann die Zufuhr der Treibersignale zu den Treiberelektroden durch die Treibereinheit steuern und Messsignale von der Messeinheit verarbeiten, um das Vorhandensein und die Position einer Berührungs- oder Näherungseingabe innerhalb des oder den berührungsempfindlichen Bereichen des Berührungssensors 10 zu erfassen und zu verarbeiten. Die Prozessoreinheit kann außerdem Änderungen in der Position einer Berührungs- oder Näherungseingabe innerhalb des oder den berührungsempfindlichen Bereichen des Berührungssensors 10 verfolgen. Die Speichereinheit kann eine Programmierung für die Ausführung durch die Prozessoreinheit einschließlich einer Programmierung zum Steuern der Treibereinheit für das Zuführen von Treibersignalen zu den Treiberelektroden, einer Programmierung zum Verarbeiten von Messsignalen aus der Messeinheit und anderen geeigneten Programmierungen speichern. Es wird hier eine bestimmte Berührungssensor-Steuereinrichtung mit einer bestimmten Implementierung und bestimmten Komponenten beschrieben, wobei die Erfindung aber auch eine beliebige andere, geeignete Berührungssensor-Steuereinrichtung mit einer beliebigen, geeigneten Implementierung und beliebigen, geeigneten Komponenten verwenden kann.
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Leiterbahnen 14 aus einem leitenden Material, die auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordnet sind, können die Treiber- oder Messelektroden des Berührungssensors 10 mit Verbindungsinseln 16 verbinden, die ebenfalls auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordnet sind. Wie weiter unten beschrieben, sorgen die Verbindungsinseln 16 für eine Verbindung der Leiterbahnen 14 mit der Berührungssensor-Steuereinrichtung 12. Die Leiterbahnen 14 können sich in und um (z. B. an den Rändern) der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 erstrecken. Bestimmte Leiterbahnen 14 können Treiberverbindungen für eine Verbindung der Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 mit den Treiberelektroden des Berührungssensors 10 vorsehen, über welche die Treibereinheit der Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 Treibersignale zu den Treiberelektroden zuführen kann. Andere Leiterbahnen 14 können Messverbindungen für die Verbindung der Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 mit den Messelektroden des Berührungssensors 10 vorsehen, über welche die Messeinheit der Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 die Ladung an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 messen kann. Die Leiterbahnen 14 können aus feinen Linien aus Metall oder einem anderen leitenden Material ausgebildet sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das leitende Material der Leiterbahnen 14 Kupfer oder ein kupferbasiertes Material sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger aufweisen. In einem anderen Beispiel kann das leitende Material der Leiterbahnen 14 Silber oder ein silberbasiertes Material sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger aufweisen. In bestimmten Ausführungsformen können die Leiterbahnen 14 vollständig oder teilweise aus ITO zusätzlich oder alternativ zu den feinen Linien aus Metall oder einem anderen leitenden Material ausgebildet sein. Es werden hier bestimmte Leiterbahnen aus bestimmten Materialien und mit bestimmten Breiten beschrieben, wobei die Erfindung jedoch auch beliebige andere, geeignete Leiterbahnen aus beliebigen, geeigneten Materialien und mit beliebigen, geeigneten Breiten verwenden kann. Zusätzlich zu den Leiterbahnen 14 kann der Berührungssensor 10 eine oder mehrere Erdungsleitungen umfassen, die an einem Erdungsanschluss (der eine Verbindungsinsel 16 sein kann) an einem Rand des Substrats des Berührungssensors 10 (ähnlich wie die Leiterbahnen 14) enden.
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Verbindungsinseln 16 können entlang einer oder mehrerer Ränder des Substrats außerhalb des oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 angeordnet sein. Wie weiter oben beschrieben, kann die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 auf einer FPC angeordnet sein. Die Verbindungsinseln 16 können aus demselben Material wie die Leiterbahnen 14 ausgebildet sein und können unter Verwendung eines anisotropischen, leitenden Films (ACF) mit der FPC verbunden sein. Eine Verbindung 18 kann leitende Linien auf der FPC umfassen, die die Berührunssensor-Steuereinrichtung 12 mit Verbindungsinseln 16 verbinden, die wiederum die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 mit den Leiterbahnen 14 und mit den Treiber- oder Messelektroden des Berührungssensors 10 verbinden. In einer anderen Ausführungsform können die Verbindungsinseln 16 mit einem elektromechanischen Stecker (wie etwa einem Draht-Leiterplatten-Stecker, für den keine Einsteckkraft aufgewendet werden muss) verbunden werden, wobei in dieser Ausführungsform die Verbindung 18 keine FPC umfassen muss. Die Erfindung kann aber auch eine beliebige andere, geeignete Verbindung 18 zwischen der Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 und dem Berührungssensor 10 verwenden.
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2 zeigt ein beispielhaftes Äußeres eines beispielhaften aktiven Eingabestifts 20. In bestimmten Ausführungsformen wird der Eingabestift 20 mit Strom versorgt (z. B. durch eine interne oder externe Stromquelle) und kann Berührungs- oder Näherungsingaben für einen Berührungssensor (z. B. den Berührungssensor 10 von 1) vorsehen. Der aktive Eingabestift 20 kann eine oder mehrere Komponenten wie etwa Tasten 30 oder Schieberegler 32 und 34 umfassen, die in einem äußeren Körper 22 integriert sind. Diese externen Komponenten ermöglichen eine Interaktion zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einem Benutzer oder aber zwischen einem Gerät und einem Benutzer. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Interaktionen eine Kommunikation zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einem Gerät umfassen, um eine Funktion des aktiven Eingabestifts 20 oder eines Geräts zu aktivieren oder zu ändern oder um eine Rückmeldung für einen oder mehrere Benutzer vorzusehen oder eine Eingabe von denselben anzunehmen. Das Gerät kann ein beliebiges, geeignetes Gerät wie zum Beispiel ein Desktop-Computer, ein Laptop-Computer, ein Tablet-Computer, ein PDA, ein Smartphone, ein Satellitennavigationsgerät, ein tragbares Medienwiedergabegerät, eine tragbare Spielekonsole, ein Infoterminal, ein Verkaufsautomat oder ein anderes geeignetes Gerät sein. Es werden hier spezifische Beispiele von bestimmten Komponenten für die Bereitstellung von bestimmten Interaktionen beschrieben, wobei die Erfindung aber auch eine beliebige andere, geeignete Komponente verwenden kann, die konfiguriert ist, um eine beliebige, geeignete Interaktion bereitzustellen. Der aktive Eingabestift 20 kann beliebige, geeignete Dimensionen aufweisen, wobei der äußere Körper 22 aus einem beliebigen, geeigneten Material oder einer beliebigen, geeigneten Kombination von Materialien wie etwa Kunststoff und Metall ausgebildet sein kann. In bestimmten Ausführungsformen können äußere Komponenten (z. B. 30 oder 32) des aktiven Eingabestifts 20 mit internen Komponenten oder einer Programmierung des aktiven Eingabestifts 20 interagieren oder eine oder mehrere Interaktionen mit einem oder mehreren Geräten oder anderen aktiven Eingabestiften 20 einleiten.
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Wie weiter oben beschrieben, kann durch das Betätigen einer oder mehrerer bestimmter Komponenten eine Interaktion zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einem Benutzer oder zwischen dem Gerät und dem Benutzer eingeleitet werden. Die Komponenten des aktiven Eingabestifts 20 können eine oder mehrere Tasten 30 oder einen oder mehrere Schieberegler 32 und 34 umfassen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Tasten 30 oder die Schieberegler 32 und 34 mechanisch oder kapazitiv sein und als Rolle, Trackball oder Rad funktionieren. In einem anderen Beispiel können ein oder mehrere Schieberegler 32 oder 34 als ein vertikaler Schieberegler 34, der entlang einer Längsachse des aktiven Eingabestifts 20 ausgerichtet ist, funktionieren, während ein oder mehrere Radschieberegler 32 um den Umfang des aktiven Eingabestifts 20 herum ausgerichtet sein können. In bestimmten Ausführungsformen können kapazitive Schieberegler 32 und 34 oder Tasten 30 unter Verwendung von einem oder mehreren berührungsempfindlichen Bereichen implementiert werden. Die berührungsempfindlichen Bereiche können beliebige, geeignete Formen, Dimensionen und Positionen aufweisen und können aus einem beliebigen, geeigneten Material ausgebildet sein. Zum Beispiel können die Schieberegler 32 und 34 oder die Tasten 30 unter Verwendung von Bereichen eines flexiblen Netzes aus Linien eines leitenden Materials implementiert werden. In einem anderen Beispiel können die Schieberegler 32 und 34 oder die Tasten 30 unter Verwendung einer FPC implementiert werden.
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Der aktive Eingabestift 20 kann eine oder mehrere Komponenten aufweisen, die konfiguriert sind, um eine Rückmeldung für einen Benutzer vorzusehen oder von demselben zu empfangen, wobei es sich zum Beispiel um eine taktile, visuelle oder akustische Rückmeldung handeln kann. Der aktive Eingabestift 20 kann einen oder mehrere Grate oder Rillen 24 an seinem äußeren Körper 22 umfassen. Die Grate oder Rillen 24 können beliebige, geeignete Dimensionen und einen beliebigen, geeigneten Abstand zwischen den Graten oder Rillen aufweisen und können in einem beliebigen, geeigneten Bereich an dem äußeren Körper 22 des aktiven Eingabestifts 20 angeordnet sein. Zum Beispiel können die Grate 24 die Griffigkeit für den Benutzer an dem äußeren Körper 22 des aktiven Eingabestifts 20 verbessern oder eine taktile Rückmeldung für den Benutzer vorsehen oder von demselben empfangen. Der aktive Eingabestift 20 kann eine oder mehrere Audiokomponenten 38 enthalten, die Audiosignale senden und empfangen können. Zum Beispiel kann eine Audiokomponente 38 ein Mikrofon sein, das die Stimme eines oder mehrerer Benutzer aufzeichnen und übertragen kann. In einem anderen Beispiel kann die Audiokomponente 38 eine akustische Angabe zu dem Stromversorgungsstatus des aktiven Eingabestifts 20 vorsehen. Der aktive Eingabestift 20 kann eine oder mehrere visuelle Rückmeldungskomponenten 36 wie etwa eine LED-Anzeige oder eine elektrophoretische Tinte (E-Tinte) umfassen. Zum Beispiel kann die visuelle Rückmeldungskomponente 36 den Stromversorgungsstatus des aktiven Eingabestifts 20 für den Benutzer angeben.
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Ein oder mehrere modifizierte Oberflächenbereiche 40 können eine oder mehrere Komponenten an dem äußeren Körper 22 des aktiven Eingabestifts 20 bilden. Die Eigenschaften der modifizierten Oberflächenbereiche 40 können sich von den Eigenschaften der restlichen Oberfläche des äußeren Körpers 22 unterscheiden. Zum Beispiel kann der modifizierte Oberflächenbereich 40 derart modifiziert sein, dass er eine andere Struktur, Temperatur oder elektromagnetische Eigenschaft relativ zu den Oberflächeneigenschaften des restlichen äußeren Körpers 22 aufweist. Der modifizierte Oberflächenbereich 40 kann seine Eigenschaften dynamisch ändern, zum Beispiel unter Verwendung von haptischen Schnittstellen oder Renderingtechniken. Ein Benutzer kann mit dem modifizierten Oberflächenbereich 40 interagieren, um eine beliebige, geeignete Funktionalität vorzusehen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann durch das Ziehen eines Fingers über den modifizierten Oberflächenbereich 40 eine Interaktion wie etwa eine Datenübertragung zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einem Gerät eingeleitet werden.
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Eine oder mehrere Komponenten des aktiven Eingabestifts 20 können konfiguriert sein, um Daten zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und dem Gerät zu kommunizieren. Zum Beispiel kann der aktive Eingabestift 20 eine oder mehrere Spitzen 26 oder Nasen umfassen. Eine Spitze 26 kann eine oder mehrere Elektroden enthalten, die konfiguriert sind, um Daten zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einem oder mehreren Geräten oder anderen aktiven Eingabestiften zu kommunizieren. Die Spitze 26 kann Druckinformationen (z. B. die durch den aktiven Eingabestift 20 über die Spitze 26 ausgeübte Druckhöhe) vorsehen oder zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einem oder mehreren Geräten oder anderen Eingabestiften kommunizieren. Die Spitze 26 kann aus einem beliebigen, geeigneten Material wie etwa einem leitenden Material ausgebildet sein und kann beliebige, geeignete Dimensionen wie etwa einen Durchmesser von 1 mm oder weniger am äußeren Ende aufweisen. Der aktive Eingabestift 20 kann einen oder mehrere Anschlüsse 28 umfassen, die an beliebigen, geeigneten Positionen an dem äußeren Körper 22 des aktiven Eingabestifts 20 angeordnet sein können. Ein Anschluss 28 kann konfiguriert sein, um Signale oder Informationen zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einem oder mehreren Geräten oder Stromquellen zum Beispiel über eine verdrahtete Verbindung zu übertragen. Der Anschluss 28 kann Signale oder Informationen mittels einer beliebigen, geeigneten Technik wie etwa USB- oder Ethernet-Verbindungen übertragen. Es wird hier eine bestimmte Konfiguration bestimmter Komponenten mit bestimmten Positionen, Dimensionen, Aufbauten und Funktionen beschrieben, wobei die Erfindung aber auch eine beliebige andere, geeignete Konfiguration geeigneter Komponenten mit beliebigen, geeigneten Positionen, Dimensionen, Aufbauten und Funktionen für den aktiven Eingabestift 20 verwenden kann.
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3 zeigt beispielhafte interne Komponenten eines beispielhaften aktiven Eingabestifts 20. Der aktive Eingabestift 20 enthält eine oder mehrere interne Komponenten wie etwa eine Steuereinrichtung 50, Sensoren 42, einen Speicher 44 oder eine Stromquelle 48. In bestimmten Ausführungsformen können eine oder mehrere interne Komponenten konfiguriert sein, um eine Interaktion zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einem Benutzer oder zwischen einem Gerät und einem Benutzer vorzusehen. In anderen bestimmten Ausführungsformen können eine oder mehrere interne Komponenten in Verbindung mit einer oder mehreren der oben beschriebenen externen Komponenten konfiguriert sein, um eine Interaktion zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einem Benutzer oder zwischen einem Gerät und einem Benutzer vorzusehen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Interaktionen eine Kommunikation zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einem Gerät umfassen, um eine Funktion des aktiven Eingabestifts 20 oder eines Geräts zu aktivieren oder zu ändern oder um eine Rückmeldung für einen oder mehrere Benutzer vorzusehen oder eine Eingabe von denselben zu empfangen. In einem anderen Beispiel kann der aktive Eingabestift 20 mittels einer Datenübertragungs- oder Modulationsverbindung mit einer kurzen Reichweite und einem geringen Energieaufwand wie etwa einer Hochfrequenz-Kommunikationsverbindung kommunizieren. in diesem Fall umfasst der aktive Eingabestift 20 eine Hochfrequenzeinrichtung für die Datenübertragung über die Hochfrequenzverbindung.
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Die Steuereinrichtung 50 kann ein Mikrocontroller oder ein anderer Typ von Prozessor sein, der für das Steuern des Betriebs des aktiven Eingabestifts 20 geeignet ist. Die Steuereinrichtung 50 kann einen oder mehrere ICs wie etwa allgemeine Mikroprozessoren, Mikrocontroller, PLDs, PLAs oder ASICs umfassen. Die Steuereinrichtung 50 kann eine Prozessoreinheit, eine Treibereinheit, eine Messeinheit und eine Speichereinheit enthalten. Die Treibereinheit kann Signale zu den Elektroden der Spitze 26 durch den mittleren Schaft 41 zuführen. Die Treibereinheit kann auch Signale zu Steuer- oder Treibersensoren 42 oder zu einer oder mehreren externen Komponenten des aktiven Eingabestifts 20 zuführen. Die Messeinheit kann durch die Elektroden der Spitze 26 empfangene Signale durch den mittleren Schaft 41 erfassen und Messsignale, die eine Eingabe von einem Gerät wiedergeben, zu der Prozessoreinheit führen. Die Messeinheit kann auch durch die Sensoren 42 oder eine oder mehrere der externen Komponenten erzeugte Signale erfassen und Messsignale, die eine Eingabe von einem Benutzer wiedergeben, zu der Prozessoreinheit führen. Die Prozessoreinheit kann die Zufuhr von Signalen zu den Elektroden der Spitze 26 steuern und Messsignale von der Messeinheit verarbeiten, um eine Eingabe von dem Gerät zu erfassen und zu verarbeiten. Die Prozessoreinheit kann außerdem Messsignale von Sensoren 42 oder einer oder mehreren externen Komponenten verarbeiten. Die Speichereinheit kann eine Programmierung für die Ausführung durch die Prozessoreinheit einschließlich einer Programmierung zum Steuern der Treibereinheit für das Zuführen von Signalen zu den Elektroden der Spitze 26, einer Programmierung zum Verarbeiten von Messsignalen von der Messeinheit in Entsprechung zu einer Eingabe von dem Gerät, einer Programmierung zum Verarbeiten von Messsignalen von Sensoren 42 oder externen Komponenten für das Einleiten einer durch den aktiven Eingabestift 20 oder das Gerät durchzuführenden vorbestimmten Funktion oder Geste und anderen geeigneten Programmierungen speichern. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die durch die Steuereinrichtung 50 ausgeführte Programmierung von der Messeinheit empfangene Signale elektronisch filtern. Es wird hier eine bestimmte Steuereinrichtung 50 mit einer bestimmten Implementierung und bestimmten Komponenten beschrieben, wobei die Erfindung aber auch eine beliebige andere, geeignete Steuereinrichtung mit einer beliebigen, geeigneten Implementierung und beliebigen, geeigneten Komponenten verwenden kann.
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In bestimmten Ausführungsformen kann der aktive Eingabestift 20 einen oder mehrere Sensoren 42 wie etwa Berührungssensoren, Gyroskope, Beschleunigungsmesser, Kontaktsensoren oder andere Typen von Sensoren enthalten, die Daten zu der Umgebung, in welcher der aktive Eingabestift 20 betrieben wird, erfassen oder messen. Die Sensoren 42 können eine oder mehrere Eigenschaften des aktiven Eingabestifts 20 wie etwa die Beschleunigung oder Bewegung, die Ausrichtung, den Kontakt und den Druck an dem äußeren Körper 22, die auf die Spitze 26 wirkende Kraft, eine Vibration oder beliebige andere, geeignete Eigenschaften des aktiven Eingabestifts 20 erfassen und messen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können Sensoren 42 mechanisch, elektronisch oder kapazitiv implementiert werden. Wie weiter oben beschrieben, können durch die Sensoren 42 erfasste oder gemessene Daten zu der Steuereinrichtung 50 geführt werden, um eine vorbestimmte Funktion oder Geste für die Ausführung durch den aktiven Eingabestift 20 oder das Gerät einzuleiten. In bestimmten Ausführungsformen können durch die Sensoren 42 erfasste oder empfangene Daten in dem Speicher 44 gespeichert werden. Der Speicher 44 kann ein beliebiger Speicher sein, der für das Speichern von Daten in dem aktiven Eingabestift 20 geeignet ist. In anderen Ausführungsformen kann die Steuereinrichtung 50 auf in dem Speicher 44 gespeicherte Daten zugreifen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Speicher 44 eine Programmierung für die Ausführung durch die Prozessoreinheit der Steuereinrichtung 50 speichern. In einem anderen Beispiel können durch die Sensoren 42 gemessene Daten durch die Steuereinrichtung 50 verarbeitet und in dem Speicher 44 gespeichert werden.
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Die Stromquelle 48 kann eine beliebige Quelle gespeicherter Energie sein, wobei es sich um eine elektrische oder chemische Stromquelle handeln kann, die für eine Stromversorgung des Betriebs des aktiven Eingabestifts 20 geeignet ist. In bestimmten Ausführungsformen kann die Stromquelle 48 durch Energie von einem Benutzer oder Gerät geladen werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Stromquelle 48 eine wiederaufladbare Batterie sein, die durch eine an dem aktiven Eingabestift 20 induzierte Bewegung geladen werden kann. In anderen Ausführungsformen kann die Stromquelle 48 des aktiven Eingabestifts 20 Strom zu dem Gerät oder einer externen Stromquelle zuführen oder von denselben empfangen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann Strom induktiv zwischen der Stromquelle 48 und einer Stromquelle des Geräts oder einer anderen externen Stromquelle wie etwa einer drahtlosen Stromübertragungseinrichtung übertragen werden. Die Stromquelle kann auch über eine drahtgebundene Verbindung über einen mit einer geeigneten Stromquelle verbundenen Anschluss mit Strom versorgt werden.
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4 zeigt einen beispielhaften aktiven Eingabestift 20 mit einem beispielhaften Gerät. Das Gerät 52 kann ein Display (nicht gezeigt) und einen Berührungssensor mit einem berührungsempfindlichen Bereich 54 aufweisen. Das Display des Geräts kann ein Flüssigkristalldisplay (LCD), ein LED-Display, ein LCD mit einer LED-Rückbeleuchtung oder ein anderes, geeignetes Display sein und kann durch ein Deckpaneel und ein Substrat (mit den Treiber- und Messelektroden des daran angeordneten Berührungssensors) des Geräts 52 hindurch sichtbar sein. Es werden hier ein bestimmtes Gerätedisplay und bestimmte Displaytypen beschrieben, wobei die Erfindung aber auch ein beliebiges anderes, geeignetes Gerätedisplay und beliebige, geeignete Displaytypen verwenden kann.
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Die Elektronik des Geräts 52 kann die Funktionalität des Geräts 52 bereitstellen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Elektronik des Geräts 52 einen Schaltungsaufbau und elektronische Komponenten für eine drahtlose Kommunikation zu oder von dem Gerät 52, zum Ausführen einer Programmierung auf dem Gerät 52, zum Erzeugen einer grafischen oder andersartigen Benutzeroberfläche (UI) für die Anzeige für einen Benutzer auf dem Display des Geräts 52, zum Verwalten der Stromzufuhr von einer Batterie oder einer anderen Stromquelle zu dem Gerät 52, zum Aufnehmen von Fotos, zum Aufzeichnen von Videos oder für andere geeignete Funktionen oder Kombinationen derselben enthalten. Es werden hier bestimmte Geräteelektroniken zum Bereitstellen von bestimmten Funktionen eines bestimmten Geräts beschrieben, wobei gemäß der Erfindung jedoch auch beliebige andere, geeignete Geräteelektroniken zum Bereitstellen von beliebigen, geeigneten Funktionen eines beliebigen, geeigneten Geräts verwendet werden können.
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In bestimmten Ausführungsformen können der aktive Eingabestift 20 und das Gerät 52 vor der Kommunikation von Daten zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und dem Gerät 52 synchronisiert werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der aktive Eingabestift 20 mit dem Gerät 52 synchronisiert werden, indem eine vorbestimmte Bitsequenz von dem Berührungssensor des Geräts 52 gesendet wird. In einem anderen Beispiel kann der aktive Eingabestift 20 mit dem Gerät synchronisiert werden, indem das durch die Treiberelektroden des Berührungssensors des Geräts 52 gesendete Treibersignal verarbeitet wird. Der aktive Eingabestift 20 kann mit dem Gerät 52 interagieren oder kommunizieren, wenn der aktive Eingabestift 20 in einen Kontakt mit dem berührungsempfindlichen Bereich 54 des Berührungssensors des Geräts 52 oder in die Nähe desselben gebracht wird. In bestimmten Ausführungsformen kann die Interaktion zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und dem Gerät 52 kapazitiv oder induktiv sein. Wenn in einem nicht einschränkenden Beispiel der aktive Eingabestift 20 in einen Kontakt mit dem berührungsempfindlichen Bereich 54 des Geräts 52 oder in die Nähe desselben gebracht wird, können durch den aktiven Eingabestift 20 erzeugte Signale kapazitive Knoten des berührungsempfindlichen Bereichs des Geräts 52 beeinflussen oder umgekehrt. In einem anderen Beispiel kann eine Stromquelle des aktiven Eingabestifts 20 induktiv über den Berührungssensor des Geräts 52 oder umgekehrt geladen werden. Es werden hier bestimmte Interaktionen und Kommunikationen zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und dem Gerät 52 beschrieben, wobei gemäß der Erfindung aber auch beliebige andere, geeignete Interaktionen und Kommunikationen über beliebige, geeignete Mittel wie etwa mechanische Kräfte, Strom, Spannung oder elektromagnetische Felder verwendet werden können.
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In bestimmten Ausführungsformen kann das Messsignal von den Sensoren des aktiven Eingabestifts 20 Interaktionen zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einem oder mehreren Geräten 52 oder einem oder mehreren Benutzern wie oben beschrieben einleiten, bereitstellen oder beenden. Die Interaktion zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und dem Gerät 52 kann auftreten, wenn der aktive Eingabestift 20 das Gerät 52 kontaktiert oder in die Nähe desselben gebracht wird. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann ein Benutzer eine Geste oder eine Abfolge von Gesten wie etwa ein Schütteln oder ein Umdrehen des aktiven Eingabestifts 20 durchführen, während der aktive Eingabestift 20 über dem berührungsempfindlichen Bereich 54 des Geräts 52 gehalten wird. Der aktive Eingabestift kann mit dem Gerät 52 auf der Basis der mit dem aktiven Eingabestift 20 durchgeführten Geste interagieren, um eine vorbestimmte Funktion wie etwa eine Authentifizierung eines mit dem aktiven Eingabestift 20 oder Gerät 52 assoziierten Benutzers einzuleiten. Es werden hier bestimmte Bewegungen zum Vorsehen von bestimmten Typen von Interaktionen zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und dem Gerät 52 beschrieben, wobei gemäß der Erfindung aber auch eine beliebige andere, geeignete Bewegung zum Beeinflussen einer beliebigen, geeigneten Interaktion auf beliebige, geeignete Weise verwendet werden kann.
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Wie oben beschrieben können Daten in dem Speicher des aktiven Eingabestifts 20 gespeichert werden. In bestimmten Ausführungsformen können die in dem Speicher des aktiven Eingabestifts 20 gespeicherten Daten separat von dem aktiven Eingabestift 20 erzeugt werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel können mit einer auf dem Gerät 52 ausgeführten Anwendung assoziierte Daten wie etwa ein Text oder eine Tabelle in dem Speicher des aktiven Eingabestifts 20 gespeichert werden. In bestimmten Ausführungsformen können in dem aktiven Eingabestift 20 gespeicherte Daten zwischen dem Gerät 52 und dem aktiven Eingabestift 20 über eine Drahtverbindung unter Verwendung eines Datenanschlusses 28 kommuniziert werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel können mit einem bestimmten Benutzer assoziierte Daten über den Datenanschluss 28 zu dem aktiven Eingabestift 20 hochgeladen werden. In anderen Ausführungsformen können Daten zwischen dem Gerät 52 und dem aktiven Eingabestift 20 unter Verwendung einer drahtlosen Kommunikationsverbindung kommuniziert werden. Die drahtlose Kommunikationsverbindung kann ein oder mehrere Drahtloskommunikationsprotokolle wie etwa RF, Bluetooth® oder NFC (Near-Field Communications) verwenden. Wenn der aktive Eingabestift 20 in den Bereich einer Kommunikationsverbindung (z. B. NFC oder Bluetooth®) mit dem Gerät 52 gebracht wird, kann der aktive Eingabestift 20 Daten über die Kommunikationsverbindung empfangen. Es werden hier bestimmte Kommunikationsprotokolle für das Übertragen von Daten zwischen dem aktiven Eingabestift und einem bestimmten Gerät beschrieben, wobei gemäß der Erfindung aber auch beliebige andere, geeignete Kommunikationsprotokolle für die Datenkommunikation zwischen dem aktiven Eingabestift und einer beliebigen Anzahl von geeigneten Geräten verwendet werden können.
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In bestimmten Ausführungsformen können die in dem Speicher gespeicherten Daten intern durch Komponenten des aktiven Eingabestifts 20 erzeugt werden. Wie weiter oben beschrieben, können Sensoren des aktiven Eingabestifts 20 Daten zu der Betriebsumgebung des aktiven Eingabestifts 20 messen und sammeln. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Bewegung eines den aktiven Eingabestift 20 verwendenden bestimmten Benutzers durch einen Beschleunigungsmesser des aktiven Eingabestifts 20 erfasst und in dem Speicher des aktiven Eingabestifts 20 gespeichert werden. In bestimmten Ausführungsformen kann der Beschleunigungsmesser zwischen verschiedenen Bewegungen wie etwa einem Laufen und einem Gehen unterscheiden. Die Sequenz der erfassten Bewegungen kann in dem Speicher des aktiven Eingabestifts 20 für eine folgende Analyse durch ein auf dem Gerät 52 ausgeführtes Programm gespeichert werden. In einem anderen Beispiel können die durch den Beschleunigungsmesser erfassten Daten eine Bewegung in Entsprechung zu einer Geste wiedergeben, die durch einen bestimmten Benutzer während der Bedienung des aktiven Eingabestifts 20 durchgeführt wird. Der bestimmte Benutzer kann den aktiven Eingabestift 20 halten und eine Geste wie etwa eine Unterschrift außerhalb des Erfassungsbereichs des berührungsempfindlichen Bereichs 54 durchführen. Anschließend kann auf die in dem Speicher des aktiven Eingabestifts 20 gespeicherten Daten zugegriffen werden und können diese zu dem Gerät 52 oder einem anderen Gerät wie nachfolgend beschrieben übertragen werden. Es wird hier die Übertragung von bestimmten Daten zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einem bestimmten Gerät 52 beschrieben, wobei gemäß der Erfindung aber auch beliebige andere, geeignete Daten zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und einer beliebigen Anzahl von geeigneten Geräten übertragen werden kann. Beispielhafte Geräte sind etwa ein Smartphone, ein PDA, ein Tablet-Computer, ein Laptop-Computer, ein Desktop-Computer, ein Infoterminal, ein Satellitennavigationsgerät, ein tragbares Medienwiedergabegerät, eine tragbare Spielekonsole, ein Verkaufsautomat oder eine geeignete Kombination aus zwei oder mehr derselben oder ein geeigneter Teil eines oder mehrerer derselben.
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5 zeigt einen Kontakt zwischen der Spitze eines beispielhaften aktiven Eingabestifts mit dem berührungsempfindlichen Bereich eines beispielhaften Geräts. Wie oben beschrieben, kann der aktive Eingabestift 20 einen Kraftsensor umfassen, der konfiguriert ist, um eine auf eine Spitze 26 des aktiven Eingabestifts 20 ausgeübte Kraft zu messen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Kraftsensor ein mechanischer Kraftsensor sein. In einem anderen Beispiel kann der Kraftsensor ein kapazitiver Kraftsensor sein. Wie weiter oben beschrieben kann der aktive Eingabestift 20 auf in dem Speicher 44 gespeicherte Daten zugreifen und die Daten zu dem Gerät kommunizieren. In bestimmten Ausführungsformen kann durch eine Berührung zwischen der Spitze 26 des aktiven Eingabestifts und einem berührungsempfindlichen Bereich 54 des Geräts eine Übertragung von in dem Speicher des aktiven Eingabestifts gespeicherten Daten zu dem Gerät eingeleitet werden. Außerdem kann eine Übertragung von Daten in Reaktion darauf eingeleitet werden, dass die auf die Spitze 26 ausgeübte Kraft über einem vorbestimmten Schwellwert liegt.
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In bestimmten Ausführungsformen kann eine Authentifizierung des Benutzers vor einer Übertragung von Daten von dem aktiven Eingabestift 20 zu dem Gerät durchgeführt werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Authentifizierungsprozedur eine Geste umfassen, die durch den Benutzer des aktiven Eingabestifts 20 durchgeführt wird. In bestimmten Ausführungsformen kann die Geste eine durch den Benutzer durchgeführte Bewegung des aktiven Eingabestifts 20 wie etwa eine Verschiebung des aktiven Eingabestifts 20 in einer Richtung oder eine Drehung des aktiven Eingabestifts 20 um eine Achse oder eine beliebige, geeignete Kombination aus einer Verschiebung und einer Drehung umfassen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Authentifizierungsprozedur umfassen, dass der Benutzer eine Unterschrift in der Luft durchführt, wobei die Bewegungen durch den Beschleunigungsmesser des aktiven Eingabestifts 20 erfasst werden. Wie oben beschrieben kann auf der Basis einer Analyse der erfassten Bewegung durch den Benutzer des Geräts die Authentifizierung validiert werden, wobei die Daten dann von dem aktiven Eingabegerät 20 übertragen werden.
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In anderen Ausführungsformen können Gesten in Verbindung mit einer anderen Eingabe an dem aktiven Eingabestift 20 verwendet werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel können Sensoren des aktiven Eingabestifts 20 das Greifen des aktiven Eingabestifts 20 durch den Benutzer als eine Eingabe für die Authentifizierung erfassen. In einem anderen Beispiel kann der aktive Eingabestift 20 einen oder mehrere Sensoren umfassen, die konfiguriert sind, um die geographische Position des aktiven Eingabestifts 20 zu erfassen. Wenn sich der aktive Eingabestift 20 an einer bestimmten mit dem Benutzer assoziierten Position wie etwa einer Bank oder einem Büro befindet, gestattet der aktive Eingabestift 20 die Übertragung von mit dieser bestimmten Position assoziierten Daten. Die Authentifizierung wird validiert, wenn bestimmt wird, dass sich der aktive Eingabestift nicht an einer nicht mit den Daten assoziierten Position befindet. Die folgende Übertragung von Daten von dem aktiven Eingabestift 20 zu dem Gerät basiert auf einer Analyse der unter Verwendung des aktiven Eingabestifts 20 durchgeführten Geste und der anderen oben beschriebenen Eingabe.
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In bestimmten Ausführungsformen kann der aktive Eingabestift 20 mit dem Berührungssensor des Geräts synchronisiert werden, bevor die Datenübertragung zwischen dem aktiven Eingabestift 20 und dem Gerät durchgeführt wird. Wie weiter oben beschrieben, kann der Berührungssensor des Geräts die Datenübertragung durch den aktiven Eingabestift 20 mit dem Treibersignal des Berührungssensors synchronisieren. Außerdem kann der aktive Eingabestift 20 eine vorbestimmte, von den Elektroden des Berührungssensors des Geräts gesendete Bitsequenz empfangen und verarbeiten und die Übertragung von in dem aktiven Eingabestift 20 gespeicherten Daten zu dem Berührungssensor des Geräts synchronisieren. Es wird auf die in dem Speicher des aktiven Eingabestifts 20 gespeicherten Daten zugegriffen, wobei nach der Synchronisierung des aktiven Eingabestifts 20 mit dem Berührungssensor des Geräts die Daten zu dem Berührungssensor des Geräts kommuniziert werden. In bestimmten Ausführungsformen modifiziert das durch den aktiven Eingabestift 20 gesendete Signal die an kapazitiven Knoten des Berührungssensors gespeicherte Ladung wie weiter oben beschrieben. Außerdem modifiziert das durch den aktiven Eingabestift 20 gesendete Signal die Amplitude, Frequenz oder Phase des an kapazitiven Knoten des Berührungssensors des Geräts gespeicherten Signals. In bestimmten Ausführungsformen können in dem Speicher des aktiven Eingabestifts 20 gespeicherte Daten wie oben beschrieben über eine drahtlose Kommunikationsverbindung zu dem Gerät gesendet werden.
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In Reaktion auf den Empfang der gesendeten Daten kann das Gerät die Daten für eine folgende Verwendung speichern. Wie weiter oben beschrieben können die in dem Speicher des aktiven Eingabestifts 20 gespeicherten Daten mittels von dem aktiven Eingabestift 20 gesendeten Signalen zu dem Gerät kommuniziert werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die durch den aktiven Eingabestift 20 kommunizierten Daten wie oben beschrieben Bewegungen des Benutzers entsprechen. Das Gerät kann die Daten von dem aktiven Eingabestift verarbeiten und analysieren. Ein Prozessor des Geräts kann Daten in Entsprechung zu einer Bewegung des Benutzers analysieren, um Bewegungsmuster des bestimmten Benutzers zu bestimmen. In einem anderen Beispiel können durch das Gerät kommunizierte Daten Bewegungen wie oben beschrieben einer während der Benutzung des aktiven Eingabestifts 20 durchgeführten Geste entsprechen. Wenn die Daten zu dem Gerät kommuniziert werden, kann der Prozessor die Daten interpretieren, um eine durch das Gerät ausgeführte Funktion einzuleiten. In bestimmten Ausführungsformen authentifizieren die zu dem Gerät kommunizierten Daten den bestimmten Benutzer.
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6 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Übertragen von Daten zwischen einem Gerät und einem aktiven Eingabestift. Das Verfahren startet in Schritt 100, in dem auf Daten eines Geräts für einen bestimmten Benutzer zugegriffen wird. In bestimmten Ausführungsformen sind die mit dem bestimmten Benutzer assoziierten Daten in dem Speicher des aktiven Eingabestifts gespeichert. In anderen bestimmten Ausführungsformen können die Daten einer durch den bestimmten Benutzer durchgeführten Geste entsprechen. In Schritt 102 sendet der Eingabestift die Daten drahtlos zu dem Gerät in Reaktion darauf, dass der Eingabestift den Berührungssensor berührt. Anschließend kann das Verfahren beendet werden. In bestimmten Ausführungsformen kann der Eingabestift die Daten zu dem Gerät über den Berührungssensor des Geräts senden. In anderen bestimmten Ausführungsformen authentifiziert die Datenübertragung den bestimmten Benutzer eindeutig. Es werden hier bestimmte Schritte des Verfahrens von 6 in einer bestimmten Reihenfolge beschrieben und gezeigt, wobei jedoch gemäß der Erfindung beliebige Schritte des Verfahrens von 6 in einer beliebigen, geeigneten Reihenfolge ausgeführt werden können. Außerdem werden hier bestimmte Komponenten für die Ausführung von bestimmten Schritten des Verfahrens von 6 beschrieben und gezeigt, wobei gemäß der Erfindung auch eine beliebige andere, geeignete Kombination von beliebigen, geeigneten Komponenten für die Ausführung von beliebigen, geeigneten Schritten des Verfahrens von 6 verwendet werden kann.
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Eine Bezugnahme auf ein computerlesbares, nicht-transitorisches Speichermedium kann sich auch auf einen halbleiterbasierten oder anderen integrierten Schaltkreis (IC) (wie zum Beispiel ein Feld-programmierbares Gatterarray (FPGA) oder einen anwendungsspezifischen IC (ASIC)), eine Festplatte, ein Festplattenlaufwerk (HDD), ein hybrides Laufwerk (HHD), eine optische Platte, ein optisches Laufwerk (ODD), eine magnetooptische Platte, ein magnetooptisches Laufwerk, eine Diskette, ein Diskettenlaufwerk (FDD), ein Magnetband, ein holographisches Speichermedium, ein Festkörperlaufwerk (SSD), ein RAM-Laufwerk, eine SECURE DIGITAL-Karte, ein SECURE DIGITAL-Laufwerk, ein anderes geeignetes computerlesbares, nicht-transitorisches Speichermedium oder eine geeignete Kombination aus denselben beziehen.
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Die Konjunktion „oder” ist inklusiv und nicht exklusiv zu verstehen, außer wenn dies durch den Kontext eigens anders angegeben wird. Unter „A oder B” ist also „A, B oder beide” zu verstehen, außer wenn dies durch den Kontext eigens anders angegeben wird. Weiterhin ist die Konjunktion „und” sowohl kombinierend als auch aufzählend zu verstehen, außer wenn dies durch den Kontext eigens anders angegeben wird. Unter „A und B” ist hier also „A und B in dieser Kombination oder jeweils einzeln” zu verstehen, außer wenn dies durch den Kontext eigens anders angegeben wird.
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Die Offenbarung umfasst alle Änderungen, Ersetzungen, Variationen und Modifikationen an den hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen, die für den Fachmann nachvollziehbar sind. Entsprechend umfassen die beigefügten Ansprüche alle Änderungen, Ersetzungen, Variationen und Modifikationen an den hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen, die für den Fachmann nachvollziehbar sind. Wenn in den folgenden Ansprüchen auf eine Vorrichtung, auf ein System oder auf eine Komponente in einer Vorrichtung oder einem System Bezug genommen wird, die ausgebildet, angeordnet, befähigt, konfiguriert, aktiviert, betriebsfähig oder operativ sind, um eine bestimmte Funktion auszuführen, bezieht sich dies auf die Vorrichtung, das System oder die Komponente unabhängig davon, ob die bestimmte Funktion aktiviert, eingeschaltet oder freigegeben ist, solange die Vorrichtung, das System oder die Komponente derart ausgebildet, angeordnet, befähigt, konfiguriert, aktiviert, betriebsfähig oder operativ sind.
