DE202012101768U1

DE202012101768U1 - Aktiver Eingabestift mit Oberflächenmodifikationsmaterialien

Info

Publication number: DE202012101768U1
Application number: DE202012101768U
Authority: DE
Original assignee: Atmel Corp
Current assignee: Wacom Co Ltd
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2022-05-15
Also published as: US20160026274A1; US9164598B2; US9891723B2; US20130106721A1

Abstract

Eingabestift, der umfasst: eine oder mehrere Elektroden und ein oder mehrere erste nicht-transitorische, computerlesbare Speichermedien, die eine Logik zum drahtlosen Senden von Signalen zu einem Gerät über einen Berührungssensor des Geräts verkörpern, und eine elektronische Schaltung, die betrieben werden kann, um eine Eingabe zum Verändern einer Eigenschaft eines oder mehrerer Materialien vorzusehen, wobei das eine oder die mehreren Materialien vorhanden sind an einem oder mehreren der folgenden: wenigstens einem Teil einer Spitze des Eingabestifts, oder wenigstens einem Teil eines Flächenbereichs des Eingabestifts.

Description

Verwandte Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht gemäß 35 U.S.C. §119(e) den Vorteil der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/553114 vom 28. Oktober 2011, die hier unter Bezugnahme eingeschlossen ist.
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft allgemein Eingabestifte.
Stand der Technik
Ein Berührungssensor kann das Vorhandensein und die Position einer Berührung 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 Berührungssensor, 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.
Es gibt verschiedene Typen von Berührungssensoren 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 Berührungssensor-Steuereinrichtung kann die Änderung in der Kapazität verarbeiten, um deren Position auf dem Berührungsbildschirm zu bestimmen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen beispielhaften Berührungssensor mit einer beispielhaften Berührungssensor-Steuereinrichtung.
2 zeigt das Äußere eines beispielhaften aktiven Eingabestifts.
3 zeigt das Innere eines beispielhaften aktiven Eingabestifts.
4 zeigt einen beispielhaften aktiven Eingabestift und ein Gerät mit einem Berührungssensor.
5 zeigt einen beispielhaften aktiven Eingabestift mit Oberflächenmodifikationsmaterialien.
Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
1 zeigt einen beispielhaften Berührungssensor 10 mit einer beispielhaften Berührungssensor-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.
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, einer dünnen Linie 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 (dies wird gelegentlich auch als 100%-Füllung bezeichnet). 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 Metall oder einem anderen leitenden Material (FLM) wie etwa Kupfer, Silber oder einem kupfer- oder silberbasierten Material bestehen, wobei die dünnen Linien aus einem leitenden Material ungefähr 5% der Fläche der Form in einem schraffierten, netzartigen oder anderen geeigneten Muster einnehmen können. Eine Bezugnahme auf FLM kann sich auf ein derartiges Material beziehen. Es werden hier bestimmte Elektroden aus einem bestimmten leitenden Material beschrieben, die bestimmte Formen mit bestimmten Füllungsprozentsätzen 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 Füllungsprozentsätzen 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.
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.
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.
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.
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 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 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.
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.
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.
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)) 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.
Die Berührungssensor-Steuereinrichtung 12 kann eine oder mehrere integrierte Schaltkreise (ICs) wie etwa allgemeine Mikroprozessoren, Mikrocontroller, programmierbare logische Einrichtungen (PLDs) oder programmierbare logische Anordnungen (PLAs) und 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.
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.
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.
2 zeigt ein beispielhaftes Äußeres eines beispielhaften aktiven Eingabestifts 20. 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.
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.
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 umfassen. Zum Beispiel kann die visuelle Rückmeldungskomponente 36 den Stromversorgungsstatus des aktiven Eingabestifts 20 für den Benutzer angeben.
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.
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 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 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.
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.
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.
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.
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 zuführen oder von denselben empfangen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann Strom induktiv zwischen der Stromquelle 48 und einer Stromquelle des Geräts übertragen werden.
4 zeigt einen beispielhaften aktiven Eingabestift 20 mit einem beispielhaften Gerät 52. 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.
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.
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.
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.
In bestimmten Ausführungsformen kann ein Eingabestift wenigstens teilweise Materialien an oder in der Nähe der Oberfläche seines äußeren Körpers aufweisen, die ihre Eigenschaften in Reaktion auf eine oder mehrere Eingaben modifizieren können. Derartige Materialien an oder in der Nähe des äußeren Körpers eines Eingabestifts können als „Oberflächenmodifikationsmaterialien” bezeichnet werden. Oberflächenmodifikationsmaterialien können die Größe, die Form, die Struktur, die Härte, den effektiven Reibungskoeffizienten, die Helligkeit, die Farbe, die Temperatur, die Opazität, die Viskosität oder eine beliebige andere, geeignete Eigenschaft in Reaktion auf ein elektromagnetisches Feld, einen elektrischen Strom, einen pH-Wert, eine Temperatur, eine Hochfrequenz oder eine andere geeignete Eingabe ändern. Oberflächenmodifikationsmaterialien können Formgedächtnislegierungen, Formgedächtnispolymere, elektronische oder ionische elektroaktive Polymere (EAPs), magnetokalorische Materialien, thermoelektrische Materialien, pH-empfindliche Materialien, temperaturempfindliche Materialien, piezoelektrische Materialien, halochrome Materialien, chromogene Materialien, photomechanische Materialien oder andere geeignete Materialien sein. Die Eingabe, die eine Änderung in den Oberflächenmodifikationsmaterialien veranlasst, kann aus einem berührungsempfindlichen System wie etwa einem Eingabestift oder einem berührungsempfindlichen Gerät stammen. Zum Beispiel kann in Reaktion auf ein Signal eine elektronische Schaltung in einem aktiven Eingabestift die Eingabe erzeugen, die eine Änderung in den Oberflächenmodifikationsmaterialien veranlasst, indem sie zum Beispiel elektromagnetische Signale, einen elektrischen Strom, eine bestimmte Temperatur oder einen bestimmten pH-Wert erzeugt oder deren Erzeugung einleitet. Das durch die elektronische Schaltung empfangene Signal kann durch einen Benutzer des aktiven Eingabestifts zum Beispiel durch das Drücken einer Taste veranlasst werden. Das durch die elektronische Schaltung empfangene Signal kann auch durch eine Software oder Einstellungen in nicht-transitorischen, computerlesbaren Speichermedien veranlasst werden. Diese Einstellungen können durch einen Benutzer eines aktiven Eingabestifts gesetzt werden, als Voreinstellungen an dem aktiven Eingabestift vorgegeben sein oder durch einzelne Anwendungen oder Programme, die mit dem aktiven Eingabestift assoziiert sind, vorgegeben werden. Entsprechend können mit einer Änderung der Eigenschaften der Oberflächenmodifikationsmaterialien assoziierte Funktionen durch einen Benutzer eines aktiven Eingabestifts gesetzt werden, als Voreinstellungen an dem aktiven Eingabestift vorgegeben sein oder durch einzelne Anwendungen oder Programme, die mit dem aktiven Eingabestift assoziiert sind, gesetzt werden. 5 zeigt einen beispielhaften aktiven Eingabestift mit Oberflächemodifikationsmaterialien. Oberflächenmodifikationsmaterialien können an oder in der Nähe der Oberfläche des äußeren Körpers 22 des aktiven Eingabestifts 20 vorgesehen sein und können eine oder mehrere Tasten 30, Schieberegler 32, strukturierte Flächen 40, Flächenbereiche 56 oder andere geeignete Komponenten bilden.
In bestimmten Ausführungsformen können eine oder mehrere Tasten 30 wenigstens teilweise Oberflächemodifikationsmaterialien umfassen, die ihre Eigenschaften ändern, um eine Rückmeldung für einen Benutzer des aktiven Eingabestifts 20 vorzusehen. In einem Beispiel können die Tasten 30 ein ionisches, elektroaktives Polymer umfassen, das in einer geeigneten Umhausung vorgesehen ist, um die Nässe des Polymers zu erhalten. Wenn das ionische Polymer einem elektrischen Strom ausgesetzt wird, der durch eine entsprechende Spannungsquelle (mit z. B. 1 bis 10 Volt) erzeugt wird, kann das ionische Polymer seine Viskosität ändern, wodurch die zum Drücken der Taste erforderliche Kraft verändert wird. Dadurch kann der Benutzer darauf hingewiesen werden, dass eine spezifische Einstellung gewählt ist oder eine spezifische Funktion wie etwa das Löschen von Daten durchgeführt wird. In bestimmten Ausführungsformen können eine oder mehrere der Tasten 30 wenigstens teilweise Oberflächenmodifikationsmaterialien umfassen, die ihre Eigenschaften ändern können, um eine Eingabe in ein berührungsempfindliches System zu ändern oder zu erzeugen. In den vorstehend beschriebenen Beispielen können die Tasten 30 in einem normalen Betrieb für die Navigation durch Menüs oder für das Auswählen von Menüoptionen verwendet werden. Wenn dagegen eine Spannung an den Tasten 30 angelegt wird, sodass diese steifer werden oder ihre Größe und Form ändern, veranlasst eine Betätigung der Tasten 30 ein Beenden von Anwendungen. Es werden hier spezifische Beispiele für Tasten mit Oberflächenmodifikationsmaterialien für spezifische Funktionen beschrieben, wobei die Erfindung jedoch auf beliebige Oberflächenmodifikationsmaterialien an einer beliebigen Komponente eines aktiven Eingabestifts zum Vorsehen von beliebigen Funktionen angewendet werden kann.
In bestimmten Ausführungsformen können ein oder mehrere Schieberegler 32 wenigstens teilweise Oberflächenmodifikationsmaterialien umfassen, die ihre Eigenschaften verändern können, um eine Rückmeldung für einen Benutzer des aktiven Eingabestifts 20 vorzusehen. Zum Beispiel können die Schieberegler 32 Flüssigkristallelastomere umfassen, die ihre Opazität und damit ihr Aussehen verändern können, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird oder sich die Temperatur ändert. Durch das veränderte Aussehen können die Schieberegler 32 den Benutzer auf Informationen aufmerksam machen (zum Beispiel darauf, wie viel Batterieleistung für den aktiven Eingabestift 20 verbleibt). In bestimmten Ausführungsformen umfassen ein oder mehrere Schieberegler 32 wenigstens teilweise Oberflächenmodifikationsmaterialien, die ihre Eigenschaften verändern können, um Eingaben für ein berührungsempfindliches System zu ändern oder neue Eingaben zu erzeugen. In dem oben beschriebenen Beispiel kann ein Benutzer einen spezifischen Modus oder eine spezifische Funktion wählen. Zum Beispiel kann der Benutzer den aktiven Eingabestift 20 in einen sicheren Betriebsmodus versetzen, wenn sich das Aussehen des Flüssigkristallelastomers des Schiebereglers 32 verändert. Es werden hier spezifische Beispiele für Schieberegler mit Oberflächenmodifikationsmaterialien zum Vorsehen von spezifischen Funktionen beschrieben, wobei die Erfindung jedoch auf beliebige, geeignete Oberflächenmodifikationsmaterialien an beliebigen, geeigneten Komponenten eines aktiven Eingabestifts für beliebige, geeignete Funktionen angewendet werden kann.
In bestimmten Ausführungsformen können eine oder mehrere strukturierte Flächen 40, die wenigstens teilweise Oberflächemodifikationsmaterialien umfassen, ihre Eigenschaften verändern, um eine Rückmeldung für einen Benutzer des aktiven Eingabestifts 20 vorzusehen. Zum Beispiel können die strukturierten Flächen 40 wenigstens teilweise ein Formgedächtnispolymer umfassen, das seine Form oder Größe in Reaktion auf eine thermische oder elektrische Eingabe verändert. Die Veränderung der Größe oder der Form des Formgedächtnispolymers kann eine taktile Rückmeldung etwa in der Form von Braille-Zeichen für einen Benutzer mit eingeschränkten Sehfähigkeiten auf der Basis des auf einem berührungsempfindlichen Gerät angezeigten Inhalts oder der Einstellungen des Geräts oder des aktiven Eingabestifts 20 vorsehen. Die strukturierte Flächen 40 können in einer beliebigen, geeigneten Konfiguration wie etwa in einer Anordnung aus Vorsprüngen, die aus Formgedächtnispolymeren ausgebildet sind, angeordnet sein. Einzelne Elemente der Konfiguration wie etwa einzelne Vorsprünge können ihre Größe oder Form indviduell verändern, um verschiedene Strukturen, Größen und Formen für die strukturierten Flächen 40 vorzusehen. In einem anderen Beispiel können die strukturierten Flächen 40 ihre Struktur in Reaktion auf eine an einem Gerät angezeigte Ausgabe wie etwa die Rauheit einer virtuellen Fläche, die Höhe von bestimmten Punkten in einem Bild oder Änderungen in einer durch ein Konturdiagramm dargestellten Variable verändern. Die an dem Gerät angezeigte Ausgabe wird zu dem aktiven Eingabestift 20 kommuniziert, der die thermische oder elektrische Eingabe vorsieht, um eine gewünschte Veränderung der strukturierten Flächen 40 zu veranlassen. In bestimmten Ausführungsformen können eine oder mehrere strukturierte Flächen 40, die wenigstens teilweise Oberflächenmodifikationsmaterialien umfassen, ihre Eigenschaften verändern, um eine Eingabe in ein berührungsempfindliches System zu ändern oder zu erzeugen. Zum Beispiel kann die strukturierte Fläche 40 in einer nicht-aktivierten Konfiguration nicht betätigt werden und in einer aktivierten Konfiguration betätigt werden (um zum Beispiel das versehentliche Einleiten einer assoziierten Funktion wie etwa das Löschen von Dateien zu verhindern). Vorstehend werden spezifische Beispiele von strukturierten Flächen mit Oberflächenmodifikationsmaterialien für spezifische Funktionen beschrieben, wobei die Erfindung jedoch auf beliebige, geeignete Oberflächenmodifikationsmaterialien an beliebigen, geeigneten Komponenten eines aktiven Eingabestifts für beliebige, geeignete Funktionen verwendet werden kann.
In bestimmten Ausführungsformen können ein oder mehrere Flächenbereiche 56, die wenigstens teilweise aus Oberflächenmodifikationsmaterialien ausgebildet sind, ihre Eigenschaften verändern, um eine Rückmeldung für einen Benutzer des aktiven Eingabestifts 20 vorzusehen. Zum Beispiel ist der Flächenbereich 56 ein elektrochromogenes Material, das seine Helligkeit, Farbe oder Opazität in Reaktion auf einen elektrischen Strom verändert. Verschiedene Farben oder Opazitätsgrade sehen eine Rückmeldung wie etwa Angaben zum Batteriestand, zu Sicherheitseinstellungen, zu einer erfolgreichen bzw. fehlgeschlagenen Operation oder eine beliebige andere, geeignete Rückmeldung für ein berührungsempfindliches System und den assoziierten Inhalt vor. Vorstehend wurden spezifische Beispiele von Oberflächenmodifikationsmaterialien an einem bestimmten Flächenbereich für bestimmte Funktionen beschrieben, wobei die Erfindung jedoch beliebige, geeignete Oberflächenmodifikationsmaterialien an einer beliebigen, geeigneten Komponente eines aktiven Eingabestifts für eine beliebige, geeignete Funktion verwenden kann.
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 zwei oder mehr derselben beziehen. Ein computerlesbares, nicht-transitorisches Speichermedium kann ein flüchtiges Speichermedium, ein nicht-flüchtiges Speichermedium oder eine Kombination aus denselben sein.
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.
Die Offenbarung umfasst 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.

Claims

Eingabestift, der umfasst: eine oder mehrere Elektroden und ein oder mehrere erste nicht-transitorische, computerlesbare Speichermedien, die eine Logik zum drahtlosen Senden von Signalen zu einem Gerät über einen Berührungssensor des Geräts verkörpern, und eine elektronische Schaltung, die betrieben werden kann, um eine Eingabe zum Verändern einer Eigenschaft eines oder mehrerer Materialien vorzusehen, wobei das eine oder die mehreren Materialien vorhanden sind an einem oder mehreren der folgenden: wenigstens einem Teil einer Spitze des Eingabestifts, oder wenigstens einem Teil eines Flächenbereichs des Eingabestifts.
Eingabestift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaft eine oder mehrere der folgenden umfasst: die Form, die Größe, die Härte, den effektiven Reibungskoeffizienten, die Helligkeit, die Farbe, die Viskosität, die Struktur, die Temperatur, oder die Opazität.
Eingabestift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabe eines oder mehrere der folgenden umfasst: ein elektromagnetisches Feld, einen elektrischen Strom, eine Temperatur, eine Hochfrequenz, oder einen pH-Wert.
Eingabestift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eine oder die mehreren Materialien eines oder mehrere der folgenden umfasst: eine Formgedächtnislegierung, ein Formgedächtnispolymer, ein elektronisches oder ionisches elektroaktives Polymer, ein magnetokalorisches Material, ein thermoelektrisches Material, ein pH-empfindliches Material, ein temperaturempfindliches Material, ein piezoelektrisches Material, ein halochromes Material, ein chromogenes Material, oder ein photomechanisches Material.
Eingabestift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Teil des Flächenbereichs des Eingabestifts eine oder mehrere der folgenden umfasst: eine Taste, einen Schieberegler, oder eine strukturierte Fläche.
Eingabestift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung die Eingabe auf der Basis eines oder mehrerer der folgenden vorsieht: eines Signals, das durch einen Benutzer des Eingabestifts eingeleitet wird, oder der Inhalte eines oder mehrerer zweiter nicht-transitorischer, computerlesbarer Speichermedien.
Eingabestift nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Inhalte des einen oder der mehreren zweiten nicht-transitorischen, computerlesbaren Speichermedien durch einen oder mehrere der folgenden bestimmt werden: den Benutzer des Eingabestifts, eine Software, die mit dem Eingabestift oder dem Gerät assoziiert ist, oder Voreinstellungen, die vor der ersten Nutzung des Eingabestifts durch einen Benutzer vorgegeben werden.
Ein oder mehrere erste computerlesbare, nicht-transitorische Speichermedien, die eine erste Logik verkörpern, die bei einer Ausführung betrieben werden kann zum: Einleiten des Vorsehens einer Eingabe, die eine Eigenschaft eines oder mehrerer Materialien verändert, wobei das eine oder die mehreren Materialien vorhanden sind an einem oder mehreren der folgenden: wenigstens einem Teil einer Spitze des Eingabestifts, oder wenigstens einem Teil eines Flächenbereichs des Eingabestifts, wobei der Eingabestift eine oder mehrere Elektroden und ein oder mehrere zweite computerlesbare, nicht-transitorische Speichermedien umfasst, wobei die zweiten Speichermedien eine zweite Logik zum drahtlosen Senden von Signalen zu einem Gerät über einen Berührungssensor des Geräts verkörpern.
Speichermedien nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaft eine oder mehrere der folgenden umfasst: die Form, die Größe, die Härte, den effektiven Reibungskoeffizienten, die Helligkeit, die Farbe, die Viskosität, die Struktur, die Temperatur, oder die Opazität.
Speichermedien nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabe eines oder mehrere der folgenden umfasst: ein elektromagnetisches Feld, einen elektrischen Strom, eine Temperatur, eine Hochfrequenz, oder einen pH-Wert.
Speichermedien nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das eine oder die mehreren Materialien eines oder mehrere der folgenden umfassen: eine Formgedächtnislegierung, ein Formgedächtnispolymer, ein elektronisches oder ionisches elektroaktives Polymer, ein magnetokalorisches Material, ein thermoelektrisches Material, ein pH-empfindliches Material, ein temperaturempfindliches Material, ein piezoelektrisches Material, ein halochromes Material, ein chromogenes Material, oder ein photomechanisches Material.
Speichermedien nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Flächenbereich des Eingabestifts eine oder mehrere der folgenden umfasst: eine Taste, einen Schieberegler, oder eine strukturierte Fläche.
Speichermedien nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Logik das Vorsehen der Eingabe auf der Basis eines oder mehrerer der folgenden vorsieht: eines Signals, das durch einen Benutzer des Eingabestifts erzeugt wird, oder der Inhalte eines oder mehrerer dritter nicht-transitorischer, computerlesbarer Speichermedien.
Speichermedien nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Inhalte der einen oder mehreren dritten nicht-transitorischen, computerlesbaren Speichermedien durch einen oder mehrere der folgenden bestimmt werden: den Benutzer des Geräts, eine Software, die mit dem Eingabestift oder dem Gerät assoziiert ist, oder Voreinstellungen, die vor der ersten Nutzung des Eingabestifts durch einen Benutzer vorgegeben werden.