DE202012102987U1

DE202012102987U1 - Aktiver Stift und Berührungssensorgerät mit skalierten Spannungen für die Datenübertragung

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Publication number: DE202012102987U1
Application number: DE202012102987U
Authority: DE
Original assignee: Atmel Corp
Current assignee: Wacom Co Ltd
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2012-08-09
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2022-08-10
Also published as: US20130106764A1; US9459709B2

Abstract

Vorrichtung, umfassend: eine Datenübertragungskomponente, die dazu eingerichtet ist: einen Satz von ersten Referenzwerten auszuwählen, die eine untere Grenze eines Wertebereichs angeben; einen Satz von zweiten Referenzwerten auszuwählen, die eine obere Grenze des Wertebereichs angeben; den Satz von ersten Referenzwerten durch einen Satz von ersten Impulsen zu repräsentieren, wobei jeder erste Impuls einem bestimmten ersten Referenzwert entspricht und eine erste Amplitude hat, die die untere Grenze des Wertebereichs repräsentiert; den Satz von zweiten Referenzwerten durch einen Satz von zweiten Impulsen zu repräsentieren, wobei jeder zweite Impuls einem bestimmten zweiten Referenzwert entspricht und eine zweite Amplitude hat, die die obere Grenze des Wertebereichs repräsentiert; einen Satz von analogen Werten durch einen Satz von dritten Impulsen zu repräsentieren, wobei jeder dritte Impuls einem bestimmten analogen Wert entspricht und eine dritte Amplitude zwischen der ersten Amplitude eines entsprechenden ersten Impulses und der zweiten Amplitude eines entsprechenden zweiten Impulses...

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf aktive Stifte.
Hintergrund
Ein Berührungssensor kann die Gegenwart und den Ort einer Berührung oder eines Objekts oder die Annäherung eines Objekts (wie z. B. den Finger eines Benutzers oder einen Stift) innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors detektieren, der z. B einem Anzeigebildschirm überlagert ist. In einer berührungsempfindlichen Anzeigeanwendung kann es der Berührungssensor einem Nutzer ermöglichen, direkt mit dem auf dem Bildschirm dargestellten zu interagieren, und nicht nur indirekt mit einer Maus oder einem Touchpad. Ein Berührungssensor kann befestigt sein auf, oder Bestandteil sein von, einem Desktop-Computer, einem Laptop-Computer, einem Tablet-Computer, einem persönlichen digitalen Assistenten (PDA), einem Smartphone, einem Satellitennavigationsgerät, einem tragbaren Medienabspielgerät, einer tragbaren Spielekonsole, einem Kiosk-Computer, einem Kassengerät, oder anderen geeigneten Geräten. Ein Steuerpanel auf einem Haushaltsgerät oder einer anderen Einrichtung kann ebenfalls einen Berührungssensor beinhalten.
Es gibt eine Anzahl verschiedener Arten von Berührungssensoren, wie z. B. resistive Berührungsbildschirme, Berührungsbildschirme mit akustischen Oberflächenwellen und kapazitive Berührungsbildschirme. Eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann hier ggf. einen Berührungsbildschirm mit umfassen, und umgekehrt. Wenn ein Objekt die Oberfläche des kapazitiven Berührungsbildschirms berührt oder in dessen Nähe kommt, so kann eine Kapazitätsänderung innerhalb des Berührungsbildschirms am Ort der Berührung oder der Annäherung auftreten. Eine Berührungssensorsteuereinheit kann die Kapazitätsänderung verarbeiten, um ihre Position auf dem Berührungsbildschirm zu bestimmen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 illustriert einen beispielhaften Berührungssensor mit einer beispielhaften Berührungssensorsteuereinheit.
2 illustriert das Äußere eines beispielhaften aktiven Stifts.
3 illustriert das Innere eines beispielhaften aktiven Stifts.
4 illustriert einen beispielhaften aktiven Stift mit einem Berührungssensorgerät.
5 illustriert ein beispielhaftes Elektrodenfeld.
6A und 6B illustrieren ein beispielhaftes Verfahren zur Übertragung analoger Daten zwischen einem aktiven Stift und einer Berührungssensorsteuereinheit.
7 illustriert beispielhafte Signale.
Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
1 illustriert einen beispielhaften Berührungssensor 10 mit einer beispielhaften Berührungssensorsteureinheit 12. Der Berührungssensor 10 und die Berührungssensorsteuereinheit 12 können die Gegenwart und den Ort einer Berührung oder der Annäherung eines Objekts innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors 10 detektieren. Eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann hier ggf. sowohl den Berührungssensor als auch seine Berührungssensorsteuereinheit umfassen. In ähnlicher Weise kann eine Bezugnahme auf eine Berührungssensorsteuereinheit ggf. sowohl die Berührungssensorsteuereinheit als auch ihren Berührungssensor umfassen. Der Berührungssensor 10 kann ggf. einen oder mehrere berührungsempfindliche Bereiche beinhalten. Der Berührungssensor 10 kann ein Feld von Ansteuer- und Ausleseelektroden (oder ein Feld von Elektroden von nur einem Typ) beinhalten, die auf einem oder auf mehreren Substraten angebracht sind, die aus einem dielektrischen Material bestehen können. Ein Bezug auf einen Berührungssensor kann hier ggf. sowohl die Elektroden auf dem Berührungssensor als auch das Substrat oder die Substrate umfassen, auf denen die Elektroden angebracht sind. Alternativ dazu kann eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor ggf. die Elektroden des Berührungssensors, nicht aber die Substrate, auf denen sie angebracht sind, umfassen.
Eine Elektrode (entweder eine Masseelektrode, eine Schutzelektrode, eine Ansteuerelektrode oder eine Ausleseelektrode) kann ein Bereich aus leitfähigem Material sein, der eine bestimmte Form hat, wie z. B. eine Kreisscheibe, ein Quadrat, ein Rechteck, eine dünne Linie, oder eine andere geeignete Form oder deren Kombinationen. Ein oder mehrere Schnitte in einer oder in mehreren Schichten aus einem leitfähigen Material können (zumindest zum Teil) die Form einer Elektrode bilden und die Fläche der Form kann (zumindest zum Teil) durch diese Schnitte begrenzt sein. In bestimmten Ausführungsformen kann das leitfähige Material einer Elektrode ungefähr 100% der Fläche ihrer Form bedecken. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Elektrode aus Indiumzinnoxid (ITO) bestehen und das ITO der Elektrode kann ggf. ungefähr 100% der Fläche ihrer Form bedecken (manchmal als 100%-Füllung bezeichnet). In bestimmten Ausführungsformen kann das leitfähige Material einer Elektrode deutlich weniger als 100% der Fläche ihrer Form bedecken. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Elektrode aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material (FLM) bestehen, wie z. B. Kupfer, Silber oder einem kupfer- oder silberhaltigen Material, und die feinen Leitungen aus leitfähigem Material können ungefähr 5% der Fläche ihrer Form in einem schraffierten, netzartigen oder einem anderen geeigneten Muster bedecken. Eine Bezugnahme auf FLM kann hier ggf. derartige Materialien umfassen. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Elektroden bestehend aus bestimmten leitfähigen Materialien in bestimmten Formen mit bestimmten Füllungen in bestimmten Mustern beschreibt oder illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Elektroden aus jedem geeigneten leitfähigen Material in jeder geeigneten Form mit jedem geeigneten Füllprozentsatz in jedem geeigneten Muster. Gegebenenfalls können die Formen der Elektroden (oder anderer Elemente) eines Berührungssensors im Ganzen oder zum Teil ein oder mehrere Makromerkmale des Berührungssensors bilden. Eine oder mehrere Eigenschaften der Implementierung dieser Formen (wie z. B. das leitfähige Material, die Füllung, oder die Muster innerhalb der Formen) können im Ganzen oder zum Teil ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors bilden. Ein oder mehrere Makromerkmale des Berührungssensors können eine oder mehrerer Eigenschaften seiner Funktionalität bestimmen und ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors können eine oder mehrere optische Eigenschaften des Berührungssensors, wie z. B. die Durchsichtigkeit, die Brechung oder die Reflektion bestimmen.
Ein mechanischer Stapel kann das Substrat (oder mehrere Substrate) und das leitfähige Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 bildet, enthalten. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der mechanische Stapel eine erste Schicht aus einem optisch klaren Klebstoff (OCA) unterhalb eines Abdeckpanels beinhalten. Das Abdeckpanel kann durchsichtig sein und aus einem widerstandsfähigen Material bestehen, das für eine wiederholte Berührung beeignet ist, wie z. B. Glas, Polycarbonat, oder Polymethylmethacrylat (PMMA). Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Abdeckpanele besehend aus jedem geeigneten Material. Die erste Schicht aus OCA kann zwischen dem Abdeckpanel und dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektrode bildet, angeordnet sein. Der mechanische Stapel kann auch eine zweite Schicht aus OCA und eine dielektrische Schicht (die aus PET oder einem anderen geeigneten Material besteht, ähnlich zu dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden bildet) beinhalten. Alternativ kann gegebenenfalls eine dünne Beschichtung aus einem dielektrischen Material anstelle der zweiten Schicht aus OCA und der dielektrischen Schicht angebracht werden. Die zweite Schicht aus OCA kann zwischen dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden bildet, und der dielektrischen Schicht angeordnet sein und die dielektrische Schicht kann zwischen der zweiten Schicht aus OCA und einem Luftspalt angrenzend an eine Anzeige eines Geräts, das den Berührungssensor 10 und die Berührungssensorsteuereinheit 12 enthält, angeordnet sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Abdeckpanel eine Dicke von ungefähr 1 mm haben; die erste Schicht aus OCA kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben. Das Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektrode bilde, kann eine Dicke von 0,05 mm haben; die zweite Schicht aus OCA kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben, und die dielelektrische Schicht kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben. Obwohl die vorliegende Offenbarung einen konkreten mechanischen Stapel mit einer konkreten Zahl von konkreten Schichten bestehend aus bestimmten Materialien mit einer bestimmten Dicke beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten mechanischen Stapel mit jeder geeigneten Zahl von geeigneten Schichten von jedem geeigneten Material mit jeder geeigneten Dicke. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann in bestimmten Ausführungsformen eine Schicht aus Klebstoff oder einem Dielektrikum, die dielektrische Schicht, die zweite Schicht aus OCA und den obenstehend beschriebenen Luftspalt ersetzen, so dass kein Luftspalt zur Anzeige hin besteht.
Ein oder mehrere Abschnitte des Substrats des Berührungssensors 10 können aus Polyethylenterephthalat (PET) oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Substrate, bei denen irgendein geeigneter Abschnitt aus irgendeinem geeigneten Material besteht. In bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuer- oder Ausleseelektroden in dem Berührungssensor 10 ganz oder zum Teil aus ITO bestehen. In bestimmten Ausführungsformen können de Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 aus dünnen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material bestehen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können ein oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials aus Kupfer oder aus einem kupferhaltigen Material bestehen und eine Dicke von ungefähr 5 μm oder weniger und eine Breite von ungefähr 10 μm oder weniger haben. In einem anderen Beispiel können ein oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials aus Silber oder einem silberhaltigen Material besehen und gleichermaßen eine Dicke von 5 μm oder weniger und eine Breite von 10 μm oder weniger haben. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Elektroden bestehend aus jedem geeigneten Material.
Der Berührungssensor 10 kann eine kapazitive Form der Berührungserfassung implementieren. In einer Gegenkapazitätserfassung kann der Berührungssensor 10 ein Feld von Ansteuer- und Ausleseelektroden beinhalten, die ein Feld von kapazitiven Knoten bilden. Eine Ansteuerelektrode und eine Ausleseelektrode können einen kapazitiven Knoten bilden. Die Ansteuer- und Ausleseelektroden, die den kapazitiven Knoten bilden, können einander nahekommen, machen aber keinen elektrischen Kontakt miteinander. Stattdessen sind die Ansteuer- und Ausleselektroden kapazitiv miteinander über einen Abstand zwischen ihnen gekoppelt. Eine gepulste oder alternierende Spannung, die an die Ansteuerelektroden (durch die Berührungssensorsteuereinheit 12) angelegt wird, kann eine Ladung auf den Ausleseelektroden induzieren und die induzierte Ladungsmenge kann von externen Einflüssen (wie z. B. einer Berührung oder der Annäherung eines Objekts) abhängen. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Kapazitätsänderung an den kapazitiven Knoten auftreten und die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung messen. Durch Messung der Kapazitätsänderung über das Feld hinweg, kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 den Ort der Berührung oder der Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 bestimmen.
In einer Eigenkapazitätsimplementierung kann der Berührungssensor 10 ein Feld von Elektroden einer einzigen Art beinhalten, die einen kapazitiven Knoten bilden. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Änderung der Eigenkapazität an dem kapazitiven Knoten auftreten und die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung messen, z. B. als Änderung der Ladungsmenge, die erforderlich ist, um die Spannung an dem kapazitiven Knoten um einen vorbestimmten Betrag zu erhöhen. Wie bei der Gegenkapazitätsimplementierung kann durch eine Messung der Kapazitätsänderung über das Feld hinweg die Position der Berührung oder der Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 durch die Berührungssensorsteuereinheit 12 bestimmt werden. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Formen der kapazitiven Berührungserfassung.
In bestimmten Ausführungsformen können eine oder mehrere Ansteuerelektroden zusammen eine Ansteuerleitung bilden, die horizontal oder vertikal oder in jeder anderen geeigneten Richtung verläuft. In ähnlicher Weise können eine oder mehrere Ausleseelektroden zusammen eine Ausleseleitung bilden, die horizontal oder vertikal oder in jeder anderen geeigneten Richtung verläuft. In bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuerleitungen im Wesentlichen senkrecht zu den Ausleseleitungen verlaufen. Eine Bezugnahme auf eine Ansteuerleitung kann gegebenenfalls eine oder mehrere Ansteuerelektroden mit umfassen, die die Ansteuerleitung bilden, und umgekehrt. In ähnlicher Weise kann hier eine Bezugnahme auf eine Ausleseleitung gegebenenfalls eine oder mehrere Ausleselektroden mit umfassen, die die Ausleseleitung bilden, und umgekehrt.
Der Berührungssensor 10 kann Ansteuer- und Ausleseelektroden haben, die in einem Muster auf einer Seite eines einzigen Substrats angeordnet sind. In einer derartigen Konfiguration kann ein Paar aus einer Ansteuer- und einer Ausleseelektrode, die miteinander über einen Zwischenraum zwischen ihnen kapazitiv gekoppelt sind, einen kapazitiven Knoten bilden. Bei einer Eigenkapazitätsimplementierung können Elektroden von nur einer Art in einem Muster auf einem einzigen Substrat angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ zu den Ansteuer- oder Ausleseelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines einzigen Substrats angeordnet sind, kann der Berührungssensor 10 Ansteuerelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind, und Ausleseelektroden, die in einem Muster auf einer anderen Seite des Substrats angeordnet sind, haben. Darüber hinaus kann der Berührungssensor 10 Ansteuerelektroden haben, die in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind, und Ausleseelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines anderen Substrats angeordnet sind. In derartigen Konfigurationen kann eine Kreuzungsstelle einer Ansteuerelektrode und einer Ausleseelektrode einen kapazitiven Knoten bilden. Derartige Kreuzungsstellen können Orte sein, an denen die Ansteuerungs- und Ausleseelektroden einander „kreuzen” oder einander in der jeweiligen Ebene am nächsten kommen. Die Ansteuer- und Ausleseelektroden machen keinen elektrischen Kontakt miteinander, sondern sind über ein Dielektrikum an der Kreuzungsstelle kapazitiv miteinander gekoppelt. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Konfiguration konkreter Elektroden beschreibt, die konkrete Knoten ausbilden, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Konfigurationen aller geeigneten Elektroden, die irgendwelche geeigneten Knoten bilden. Darüber hinaus umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Elektroden, die auf jeder geeigneten Seite von geeigneten Substraten in jedem geeigneten Muster angeordnet sind.
Wie obenstehend beschrieben, kann eine Kapazitätsänderung an einem kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 eine Berührungs- und Annäherungseingabe an dem Ort des kapazitiven Knotens anzeigen. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung erfassen und verarbeiten, um die Gegenwart und den Ort der Berührungs- oder Annäherungseingabe zu bestimmen. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann dann Informationen über die Berührungs- oder Annäherungseingabe an eine oder mehrere Komponenten (wie z. B. an eine oder an mehrere Zentralverarbeitungseinheiten (CPUs)) eines Geräts, das den Berührungssensor 10 und die Berührungssensorsteuereinheit 12 enthält, übertragen, das wiederum auf die Berührungs- oder Annäherungseingabe durch Initiierung einer Funktion des Geräts (oder einer auf dem Gerät laufenden Anwendung) antwortet. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Berührungssensorsteuereinheit mit bestimmter Funktionalität in Bezug auf ein bestimmtes Gerät und einen bestimmten Berührungssensor beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Berührungssensorsteuereinheiten mit jeder geeigneten Funktionalität bezüglich jedes geeigneten Geräts und jedes geeigneten Berührungssensors.
Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann aus einer oder aus mehreren integrierten Schaltungen (ICs) bestehen, wie z. B. aus Universalmikroprozessoren, Mikrocontrollern, programmierbaren logischen Geräten oder Feldern oder anwendungsspezifischen ICs (ASICs). In bestimmten Ausführungsformen umfasst die Berührungssensorsteuereinheit 12 analoge Schaltungen, digitale Logiken und digitale nichtflüchtige Speicher. In bestimmten Ausführungsformen ist die Berührungssensorsteuereinheit 12 auf einer flexiblen gedruckten Leiterplatte (FPC) angeordnet, die mit dem Substrat des Berührungssensors 10, wie untenstehend beschrieben wird, verbunden ist. Die FPC kann ggf. aktiv oder passiv sein. In bestimmten Ausführungsformen können mehrere Berührungssensorsteuereinheiten 12 auf der FPC angeordnet sein. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann eine Verarbeitungseinheit, eine Ansteuereinheit, eine Ausleseeinheit und eine Speichereinheit beinhalten. Die Ansteuereinheit kann Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden des Berührungssensors 10 liefern. Die Ausleseeinheit kann Ladungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 erfassen und Messsignale an die Verarbeitungseinheit liefern, die Kapazitäten an den kapazitiven Knoten repräsentieren. Die Verarbeitungseinheit kann das Anlegen der Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden durch die Ansteuereinheit steuern und Messsignale von der Ausleseeinheit verarbeiten, um die Gegenwart und den Ort einer Berührungs- oder Annäherungseingabe innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 zu detektieren und zu verarbeiten. Die Verarbeitungseinheit kann Änderungen in der Position einer Berührungs- oder Annäherungseingabe innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 verfolgen. Die Speichereinheit kann Programme zur Ausführung durch die Verarbeitungseinheit speichern, inklusive Programme zur Steuerung der Ansteuereinheit zum Anlegen der Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden, Programme zur Verarbeitung der Messsignale von der Ausleseeinheit, und gegebenenfalls andere geeignete Programme. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Berührungssensorsteuereinheit mit einer konkreten Implementierung mit bestimmten Komponenten beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Berührungssensorsteuereinheiten mit jeder geeigneten Implementierung mit irgendwelchen geeigneten Komponenten.
Die auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordneten Leiterbahnen 14 aus leitfähigem Material könnend die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 mit Anschlussflächen 16 verbinden, die ebenfalls auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordnet sind. Wie untenstehend beschrieben wird, ermöglichen die Anschlussflächen 16 die Verbindung der Leiterbahnen 14 mit der Berührungssensorsteuereinheit 12. Die Leiterbahnen 14 können sich in oder um (z. B. an den Kanten) die berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 erstrecken. Bestimmte Leiterbahnen 14 können Ansteuerverbindungen zur Verbindung der Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Ansteuerelektroden des Berührungssensors zur Verfügung stellen, über die die Ansteuereinheit der Berührungssensorsteuereinheit 12 Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden anlegen kann. Andere Leiterbahnen 14 können Ausleseverbindungen für die Kopplung der Berührungssteuersensoreinheit 12 mit den Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 zur Verfügung stellen, über die die Ausleseeinheit der Berührungssensorsteuereinheit 12 Ladungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 erfassen kann. Die Leiterbahnen 14 können aus dünnen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material gebildet sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 Kupfer oder kupferhaltig sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger haben. In einem anderen Beispiel kann das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 Silber oder silberhaltig sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger haben. In bestimmten Ausführungsformen können die Leiterbahnen 14 ganz oder zum Teil aus ITO bestehen, zusätzlich oder als Alternative zu den dünnen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material. Obwohl die vorliegende Offenbarung konkrete Leiterbahnen aus einem bestimmten Material mit einer bestimmten Breite beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Leiterbahnen bestehend aus jedem geeigneten Material jeder geeigneten Breite. Zusätzlich zu den Leiterbahnen 14 kann der Berührungssensor 10 ein oder mehrere Masseleitungen beinhalten, die an einem Masseverbinder (der eine Anschlussfläche 16 sein kann) an einer Kante des Substrats des Berührungssensors 10 (ähnlich zu den Leiterbahnen 14) enden.
Die Anschlussflächen 16 können entlang einer oder mehrerer Kanten des Substrats außerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 angeordnet sein. Wie obenstehend beschrieben, kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 auf einer FPC angeordnet sein. Die Anschlussflächen 16 können aus dem gleichen Material bestehen, wie die Leiterbahnen 14 und können auf der FPC unter Verwendung eines anisotropen leitfähigen Films (ACF) befestigt sein. Die Verbindung 18 kann leitfähige Leitungen auf der FPC beinhalten, die die Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Anschlussflächen 16 verbinden, die wiederum die Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Leiterbahnen 14 und den Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 verbinden. In einer anderen Ausführungsform können die Anschlussflächen 16 mit einem elektromechanischen Verbinder (wie z. B. einem einsetzkraftfreien Leiterplattenverbinder) verbunden sein; in dieser Ausführungsform muss die Verbindung 18 keine FPC beinhalten. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Verbinder 18 zwischen der Berührungssensorsteuereinheit 12 und dem Berührungssensor 10.
2 illustriert ein beispielhaftes Äußeres eines beispielhaften aktiven Stifts 20. In bestimmten Ausführungsformen wird der aktive Stift 20 mit Strom versorgt (z. B. über eine interne oder eine externe Energiequelle) und ist dazu in der Lage, Berührungs- oder Annäherungseingaben für einen Berührungssensor (z. B. den in 1 dargestellten Berührungssensor 10) zu liefern. Der aktive Stift 20 kann eine oder mehrere Komponenten beinhalten, wie z. B. Tasten 30 oder Schieberegler 32 und 34, die in eine äußere Hülle 22 integriert sind. Diese externen Komponenten können eine Interaktion zwischen dem aktiven Stift 20 und einem Benutzer oder zwischen einem Gerät und einem Benutzer herstellen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können Interaktionen eine Kommunikation zwischen dem aktiven Stift 20 und einem Gerät, die Aktivierung oder Änderung einer Funktionalität des aktiven Stifts 20 oder eines Geräts, oder die zur Verfügungsstellung einer Rückmeldung an oder die Entgegennahme einer Eingabe von einem oder von mehreren Benutzern beinhalten. Das Gerät kann jedes geeignete Gerät sein, wie z. B. ein Desktop-Computer, ein Laptop-Computer, ein Tablet-Computer, ein persönlicher digitaler Assistent (PDA), ein Smartphone, ein Satellitennavigationsgerät, ein tragbares Medienabspielgerät, eine tragbare Spielekonsole, ein Kioskcomputer, ein Kassengerät, oder ein anderes geeignetes Gerät. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Beispiele für bestimmte Komponenten, die dazu eingerichtet sind, bestimmte Interaktionen zur Verfügung zu stellen, beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Komponenten, die dazu eingerichtet sind, jede geeignete Interaktion zur Verfügung zu stellen. Der aktive Stift 20 kann jede geeignete Abmessung haben, wobei die äußere Hülle 22 aus jedem geeigneten Material oder einer geeigneten Materialkombination bestehen kann, wie z. B. aus Plastik oder aus Metall. In bestimmten Ausführungsformen können die äußeren Komponenten (z. B. 30 oder 32) des aktiven Stifts 20 mit internen Komponenten oder einer Programmierung des aktiven Stifts 20 interagieren oder können eine oder mehrere Interaktionen mit einem oder mit mehreren Geräten oder anderen aktiven Stiften 20 initiieren.
Wie oben stehend beschrieben wurde, kann die Betätigung von einer oder von mehreren bestimmten Komponenten eine Interaktion zwischen dem aktiven Stift 20 und einem Benutzer oder zwischen dem Gerät und dem Benutzer initiieren. Die Komponenten des aktiven Stifts 20 können eine oder mehrere Tasten 30 oder einen oder mehrere Schieberegler 32 und 34 beinhalten. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Tasten 30 oder die Schieberegler 32 und 34 mechanisch oder kapazitiv sein und können als Rolle, als Trackball oder als Rad funktionieren. In einem weiteren Beispiel können ein oder mehrere Schieberegler 32 oder 34 als vertikaler Schieberegler 34 arbeiten, der längs einer longitudinalen Achse ausgerichtet ist, wohingegen ein oder mehrere Schieberegler 32 längs des Umfangs des aktiven Stifts 20 ausgerichtet sind. In bestimmten Ausführungsformen können kapazitive Schieberegler 32 und 34 oder Tasten 30 unter Verwendung von einem oder von mehreren berührungsempfindlichen Bereichen implementiert sein. Die berührungsempfindlichen Bereiche können jede geeignete Form, Abmessung, oder Anordnung haben und können aus jedem geeigneten Material bestehen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Schieberegler 32 und 34 oder die Tasten 30 unter Verwendung von Bereichen aus einem flexiblen Netz implementiert sein, das aus Leitungen aus leitfähigem Material gebildet ist. In einem anderen Beispiel können die Schieberegler 32 und 34 oder die Tasten 30 unter Verwendung einer FPC implementiert sein.
Der aktive Stift 20 kann eine oder mehrere Komponenten haben, die dazu eingerichtet sind, dem Benutzer eine Rückkopplung zu geben oder eine Rückkopplung von dem Benutzer zu empfangen, wie z. B. eine taktile, eine visuelle oder eine auditorische Rückkopplung. Der aktive Stift 20 kann eine oder mehrere Rippen oder Rillen 24 auf seinem äußeren Gehäuse 22 haben. Die Rippen oder Rillen 24 können jede geeignete Abmessung, jeden geeigneten Abstand zwischen den Rippen oder Rillen haben, oder können in jedem geeigneten Bereich auf dem äußeren Gehäuse 22 des aktiven Stifts 20 angeordnet sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Rippen 24 die Griffigkeit des äußeren Gehäuses 22 des aktiven Stifts 20 verbessern oder eine taktile Rückkopplung zur Verfügung stellen oder eine taktile Eingabe von einem Benutzer empfangen. Der aktive Stift 20 kann eine oder mehrere Audiokomponenten 38 beinhalten, die dazu in der Lage sind, Audiosignale zu übertragen und zu empfangen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Audiokomponenten 38 ein Mikrofon beinhalten, das dazu in der Lage ist, Spracheingaben von einem Benutzer aufzuzeichnen oder zu übertragen. In einem anderen Beispiel kann die Audiokomponente 38 einen auditorischen Hinweis auf einen Energieversorgungszustand des aktiven Stifts 20 liefern. Der aktive Stift 20 kann eine oder mehrere visuelle Rückkopplungskomponenten 36 beinhalten, wie z. B. eine Leuchtdiodenanzeige (LED) oder eine Anzeige aus elektronischer Tinte (E-Ink). In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die visuelle Rückkopplungskomponente 36 einen Stromversorgungszustand des aktiven Stifts 20 für den Benutzer sichtbar machen.
Ein oder mehrere modifizierte Oberflächenbereiche 40 können eine oder mehrere Komponenten auf dem äußeren Gehäuse 22 des aktiven Stifts 20 bilden. Die Eigenschaften der modifizierten Oberflächenbereiche 40 können sich von denen der verbleibenden Oberflächen des äußeren Gehäuses 22 unterscheiden. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die modifizierten Oberflächenbereiche 40 so modifiziert sein, dass sie eine andere Textur, Temperatur oder elektromagnetische Eigenschaften im Vergleich zu den Oberflächeneigenschaften des restlichen äußeren Gehäuses 22 haben. Der modifizierte Oberflächenbereich 40 kann dazu in der Lage sein, seine Eigenschaften dynamisch zu ändern, z. B. unter Verwendung von haptischen Schnittstellen oder Abbildungstechniken. Ein Benutzer kann mit dem modifizierten Oberflächenbereich 40 interagieren, um eine geeignete Funktionalität zur Verfügung zu stellen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann ein Ziehen eines Fingers über einen modifizierten Oberflächenbereich 40 eine Interaktion initiieren, wie z. B. eine Datenübertragung zwischen dem aktiven Stift 20 und einem Gerät.
Eine oder mehrere Komponenten des aktiven Stifts 20 können dazu eingerichtet sein, Daten zwischen dem aktiven Stift 20 und dem Gerät zu übertragen. Zum Beispiel kann der aktive Stift 20 eine oder mehrere Spitzen 26 beinhalten. Die Spitze 26 kann eine oder mehrere Elektroden beinhalten, die dazu eingerichtet sind, Daten zwischen dem aktiven Stift 20 und einem oder mehreren Geräten oder anderen aktiven Stiften zu übertragen. Die Spitze 26 kann Druckinformationen (d. h. die Stärke des Drucks, die durch den aktiven Stift 20 über die Spitze 26 ausgeübt wird) zu Verfügung stellen oder übertragen. Die Spitze 26 kann aus jedem geeigneten Material bestehen, wie z. B. einem leitfähigen Material, und kann jede geeignete Abmessung haben, wie z. B. einen Durchmesser von 1 mm oder weniger an ihrem äußeren Ende. Der aktive Stift 20 kann einen oder mehrere Anschlüsse 28 beinhalten, die an jeder geeigneten Stelle auf dem äußeren Gehäuse 22 des aktiven Stifts 20 angeordnet sein können. Der Anschluss 28 kann dazu eingerichtet sein, Signale oder Informationen zwischen dem aktiven Stift 20 und einem oder mehreren Geräten oder Stromquellen über z. B. eine Kabelverbindung zu übertragen. Der Anschluss 28 kann Signale oder Informationen durch jede geeignete Technik, wie z. B. über eine USB-Schnittstelle (universal serial bus) oder eine Ethernetverbindung übertragen. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Konfiguration bestimmter Komponenten mit bestimmten Anordnungen, Abmessungen, Zusammensetzungen und Funktionalitäten beschreibt und illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Konfigurationen geeigneter Komponenten mit geeigneten Anordnungen, Abmessungen, Zusammensetzungen und Funktionalitäten bezüglich des aktiven Stifts 20.
3 illustriert beispielhafte interne Komponenten des beispielhaften aktiven Stifts 20. Der aktive Stift 20 kann eine oder mehrere interne Komponenten, wie z. B. eine Steuereinheit 50, Sensoren 42, Speicher 44 oder Stromquellen 48 beinhalten. In bestimmten Ausführungsformen können eine oder mehrere der internen Komponenten dazu eingerichtet sein, Interaktionen zwischen dem aktiven Stift 20 und einem Benutzer oder zwischen einem Gerät und einem Benutzer zu ermöglichen. In anderen Ausführungsformen können eine oder mehrere der internen Komponenten in Verbindung mit einer oder mehrer der oben beschriebenen externen Komponenten dazu eingerichtet sein, eine Interaktion zwischen dem aktiven Stift 20 und einem Benutzer oder zwischen einem Gerät und einem Benutzer zu ermöglichen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können Interaktionen eine Kommunikation zwischen dem aktiven Stift 20 und einem Gerät, eine Freischaltung oder Veränderung von Funktionen des aktiven Stifts 20 oder eines Geräts, oder die zur Verfügung Stellung oder Entgegennahme einer Rückkopplung von einem oder von mehreren Benutzern beinhalten. In einem anderen Beispiel kann der aktive Stift 20 über jede geeignete kurzreichweitige, niederenergetische Datenübertragungsverbindung oder Modulationsverbindung kommunizieren, wie z. B. über Funkverbindung. In diesem Fall enthält der aktive Stift 20 eine Funkeinrichtung zur Datenübertragung über die Funkverbindung.
Die Steuereinheit 50 kann ein Mikrokontroller oder eine andere Prozessorart sein, die zur Steuerung des Betriebs des aktiven Stifts 20 geeignet ist. Die Steuereinheit 50 kann aus einem oder aus mehreren ICs, wie z. B. aus Universalmikroprozessoren, Mikrokontrollern, PLDs, PLAs oder ASICs bestehen. Die Steuereinheit 50 kann eine Verarbeitungseinheit, eine Ansteuereinheit, eine Ausleseeinheit und eine Speichereinheit beinhalten. Die Ansteuereinheit kann Signale an Elektroden der Spitze 26 durch den zentralen Schaft 41 liefern. Die Ansteuereinheit kann ebenfalls Signale zur Steuerung oder zur Ansteuerung der Sensoren 42 oder an eine oder mehrere externe Komponenten des aktiven Stifts 20 liefern. Die Ausleseeinheit kann Signale erfassen, die durch die Elektroden der Spitze 26 über den zentralen Schaft 41 empfangen werden, und Messsignale an die Verarbeitungseinheit liefern, die eine Eingabe von einem Gerät repräsentieren. Die Ausleseeinheit kann auch Signale erfassen, die durch die Sensoren 42 oder durch eine oder mehrere externe Komponenten erzeugt werden, und Messsignale an die Verarbeitungseinheit liefern, die eine Eingabe von einem Benutzer repräsentieren. Die Verarbeitungseinheit kann das Anlegen der Signale an die Elektroden der Spitze 26 steuern und die Messsignale von der Ausleseeinheit verarbeiten, um eine Eingabe von dem Gerät zu detektieren und zu verarbeiten. Die Verarbeitungseinheit kann auch Messsignale von den Sensoren 42 oder einer oder mehrerer externer Komponenten verarbeiten. Die Speichereinheit kann Programme zur Ausführung durch die Verarbeitungseinheit speichern, inklusive Programme zur Steuerung der Ansteuereinheit zum Anlegen der Signale an die Elektroden der Spitze 26, Programme zur Verarbeitung der Messsignale von der Ausleseeinheit, die der Eingabe von dem Gerät entsprechen, Programme zur Verarbeitung der Messsignale von den Sensoren 42 oder den externen Komponenten zur Initiierung einer vorbestimmten Funktion oder Geste, die durch den aktiven Stift 20 oder das Gerät ausgeführt wird, und ggf. weitere Programme. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das durch die Steuereinheit 50 ausgeführte Programm die von der Ausleseeinheit empfangenen Signale elektronisch filtern. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Steuereinheit 50 mit einer bestimmten Implementierung mit bestimmten Komponenten beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung jede geeignete Steuereinheit mit jeder geeigneten Implementierung mit allen geeigneten Komponenten.
In bestimmten Ausführungsformen kann der aktive Stift 20 einen oder mehrere Sensoren 42 beinhalten, wie z. B. Berührungssensoren, Gyroskope, Beschleunigungsmesser, Kontaktsensoren, oder jede andere Art von Sensor, die Daten über die Umgebung, in der der aktive Stift 20 betrieben wird, detektieren oder messen. Die Sensoren 42 können eine oder mehrere Eigenschaften des aktiven Stifts 20 detektieren und messen, wie z. B. eine Beschleunigung oder Bewegung, Orientierung, Kontakt, Druck auf dem äußeren Gehäuse 22, Kraft auf der Spitze 26, Vibrationen, oder eine andere geeignete Eigenschaft des aktiven Stifts 20. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Sensoren 42 mechanisch, elektronisch oder kapazitiv implementiert sein. Wie oben stehend beschrieben, können die durch die Sensoren 42 detektierten oder gemessenen und an die Steuereinheit 50 übertragenen Daten eine vorab festgelegte Funktion oder Geste initiieren, die durch den aktiven Stift 20 oder das Gerät ausgeführt werden soll. In bestimmten Ausführungsformen können die durch die Sensoren 42 detektierten oder empfangenen Daten im Speicher 44 gespeichert werden. Der Speicher 44 kann jede Speicherform sein, die zur Speicherung der Daten in dem aktiven Stift 20 geeignet ist. In anderen Ausführungsformen kann die Steuereinheit 50 auf die im Speicher 44 gespeicherten Daten zugreifen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Speicher 44 Programme zur Ausführung durch die Verarbeitungseinheit der Steuereinheit 50 speichern. Die durch die Sensoren 42 gemessenen Daten können z. B. durch die Steuereinheit 50 verarbeitet werden und im Speicher 44 gespeichert werden.
Die Stromquelle 48 kann jede Art von Energiespeicher sein, inklusive elektrische oder chemische Energiequellen, die für die Stromversorgung beim Betrieb des aktiven Stifts 20 geeignet sind. In bestimmten Ausführungsformen kann die Stromquelle 48 durch Energie von einem Benutzer oder einem Gerät geladen werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Stromquelle 48 eine wideraufladbare Batterie sein, die durch eine Bewegung des aktiven Stifts 20 aufgeladen wird. In anderen Ausführungsformen kann die Stromquelle 48 des aktiven Stifts 20 Energie dem Gerät zur Verfügung stellen oder von diesem empfangen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Energie induktiv zwischen der Stromquelle 48 und einer Stromquelle des Geräts oder einer anderen externen Stromquelle, wie z. B. einem drahtlosen Energieübertrager, übertragen werden. Die Stromquelle kann auch über eine Kabelverbindung über einen geeigneten Anschluss mit Strom versorgt werden, der mit einer geeigneten Stromquelle verbunden ist.
4 illustriert einen beispielhaften aktiven Stift 20 mit einem beispielhaften Gerät 52. Das Gerät 52 kann eine Anzeige (nicht dargestellt) und einen Berührungssensor mit einem berührungsempfindlichen Bereich 54 haben. Das Gerät 52 kann eine Flüssigkristallanzeige (LCD), eine Leuchtdiodenanzeige (LED), eine LED-hintergrundbeleuchtete LCD, oder eine andere geeignete Anzeige sein und kann durch ein Abdeckpanel und ein Substrat (und die Ansteuer- und Ausleseelektroden des darauf angeordneten Berührungssensors) des Geräts 52 hindurch sichtbar sein. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Geräteanzeige und bestimmte Anzeigearten beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Geräteanzeigen und alle geeigneten Anzeigearten.
Die Elektronik des Geräts 52 kann die Funktionalität des Geräts 52 zur Verfügung stellen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Elektronik des Geräts 52 Schaltungen oder andere Elektroniken zur drahtlosen Kommunikation mit dem Gerät 52, zur Ausführung von Programmen auf dem Gerät 52, zur Erzeugung von graphischen oder anderen Benutzerschnittstellen (UIs) zur Anzeige auf der Geräteanzeige für einen Benutzer, zur Energieverwaltung des Geräts 52 aus einer Batterie oder einer anderen Stromquelle, zur Aufnahme von Standbildern, zur Aufzeichnung von Videos, oder für andere geeignete Funktionen oder deren Kombinationen beinhalten. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Gerätelektronik mit einer bestimmten Funktionalität eines bestimmten Geräts beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung jede geeignete Geräteelektronik mit jeder geeigneten Funktionalität für jedes geeignete Gerät.
In bestimmten Ausführungsformen können der aktive Stift 20 und das Gerät 52 synchronisiert werden, bevor Daten zwischen dem aktiven Stift 20 und dem Gerät 52 übertragen werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der aktive Stift 20 mit dem Gerät über eine vorbestimmte Bitsequenz synchronisiert werden, die über den Berührungssensor des Geräts 52 übertragen wird. In einem weiteren Beispiel kann der aktive Stift 20 mit dem Gerät synchronisiert werden, in dem die Ansteuersignale, die durch die Ansteuerelektroden des Berührungssensors des Geräts 52 übertragen werden, verarbeitet werden. Der aktive Stift 20 kann mit dem Gerät 52 interagieren oder kommunizieren, wenn der aktive Stift 20 mit dem berührungsempfindlichen Bereich 54 des Berührungssensors des Geräts 52 in Kontakt gebracht wird oder in dessen Nähe gebracht wird. In bestimmten Ausführungsformen können die Interaktionen zwischen dem aktiven Stift 20 und dem Gerät 52 kapazitiv oder induktiv sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die durch den aktiven Stift 20 erzeugten Signale kapazitive Knoten des berührungsempfindlichen Bereichs des Geräts 52 beeinflussen (oder umgekehrt), wenn der aktive Stift 20 mit dem berührungsempfindlichen Bereich 54 des Geräts 52 in Kontakt oder in dessen Nähe gebracht wird. In einem weiteren Beispiel kann eine Stromquelle des aktiven Stifts 20 über den Berührungssensor des Geräts 52 induktiv geladen werden, oder umgekehrt. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Interaktionen und Kommunikationen zwischen dem aktiven Stift 20 und dem Gerät 52 beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Interaktionen und Kommunikationen über alle geeigneten Mittel, wie z. B. mechanische Kräfte, Ströme, Spannungen, oder elektromagnetische Felder.
In bestimmten Ausführungsformen können Messsignale von den Sensoren des aktiven Stifts 20 Interaktionen zwischen dem aktiven Stift 20 und einem oder mehreren Geräten 52 oder einem oder mehreren Benutzer initiieren, zur Verfügung stellen oder beenden, wie oben stehend beschrieben wurde. Interaktionen zwischen dem aktiven Stift 20 und dem Gerät 52 können auftreten, wenn der aktive Stift 20 das Gerät 52 berührt oder in dessen Nähe ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann ein Benutzer eine Geste oder eine Sequenz von Gesten ausführen, wie z. B. ein Schütteln oder Umdrehen des aktiven Stifts 20, während der aktive Stift 20 über dem berührungsempfindlichen Bereich 54 des Geräts 52 schwebt. Der aktive Stift kann mit dem Gerät 52 auf Basis der mit dem aktiven Stift 20 ausgeführten Geste interagieren, um eine vorbestimmte Funktion zu initiieren, wie z. B. eine Authentifizierung eines Benutzers, der mit dem aktiven Stift 20 oder dem Gerät 52 assoziiert ist. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Bewegungen beschreibt, die bestimmte Arten von Interaktionen zwischen dem aktiven Stift 20 und dem Gerät 52 darstellen, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Bewegungen, die jede geeignete Interaktion in jeder geeigneten Weise beeinflussen.
Wie oben stehend in Verbindung mit 1 beschrieben wurde, kann ein Berührungssensor (z. B. der in 1 dargestellte Berührungssensor 10) in manchen Ausführungsformen ein Feld von Ansteuer- und Ausleseelektroden oder ein Feld von Elektroden nur einer Art enthalten. Diese Elektroden können mit einer Steuereinheit (z. B. der in 1 dargestellten Steuereinheit 12) durch spezielle Leiterbahnen (z. B. die in 1 dargestellten Leiterbahnen 14) verbunden sein. Die Ansteuereinheit der Steuereinheit kann Signale an die Ansteuerelektroden über bestimmte Leiterbahnen anlegen, und die Ausleseeinheit der Steuereinheit kann Ladungen an den kapazitiven Knoten über andere Leiterbahnen erfassen. Die Elektroden können in verschiedenen Mustern angeordnet sein und die vorliegende Offenbarung umfasst jedes geeignete Muster für die Elektrodenanordnung. 5 zum Beispiel illustriert ein Beispielfeld von Elektroden, die in einem X-Y-Gittermuster angeordnet sind. In bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuerelektroden längs eines Satzes von Leitungen (z. B. die X-Leitungen: X₁ bis X_n) angeordnet sein und die Ausleseelektroden können längs eines anderen Satzes von Leitungen (z. B. die Y-Leitungen: Y₁ bis Y_n) angeordnet sein. Die kapazitiven Knoten befinden sich an einer oder an mehreren Schnittstellen der X- und der Y-Leitungen. Ein berührungsempfindlicher Bereich 500 kann diese Elektroden enthalten.
In bestimmten Ausführungsformen kann zur Bestimmung des Ortes eines Objekts, wie z. B. eines Stifts oder eines Fingers des Benutzers, innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs (z. B. des berührungsempfindlichen Bereichs 500) eine Abtastung der Elektroden oder der Koordinaten innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs durchgeführt werden (z. B. durch Ansteuern der Ansteuerelektroden und Abtasten der kapazitiven Knoten innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs 500). In manchen Ausführungsformen werden die Ansteuerelektroden eine nach der anderen angesteuert. Genauer gesagt wird eine Anzahl von Impulsen (z. B. 3 oder 4 Impulse) über jede Leitung der Ansteuerelektroden (z. B. jede X-Leitung) gesendet, und für jeden Impuls wird eine Anzahl von Signalproben (z. B. 1 oder 2 Proben) ausgelesen, in dem die entsprechenden kapazitiven Knoten längs dieser Leitung abgetastet werden. In 5 z. B. werden die Ansteuerelektroden längs der X₁-Leitung zuerst angesteuert, die Ladung wird durch die kapazitive Kopplung zwischen den Ansteuer- und den Ausleseleitungen übertragen, und die entsprechenden kapazitiven Knoten längs der Y-Leitung (z. B. Y₁ bis Y_n) können abgetastet werden, um die Signalproben zu nehmen. Danach werden die Ansteuerelektroden längs der X₂-Leitung als nächstes angesteuert, die Ladung wird erneut durch die kapazitive Kopplung zwischen den Ansteuer- und den Ausleseleitungen übertragen, und die entsprechenden kapazitiven Knoten längs der Y-Leitungen werden abgetastet, um die Signalproben zu nehmen. Dies wird fortgesetzt, bis die Elektroden längs der letzten Leitung X_n angesteuert wurden und die entsprechenden kapazitiven Knoten längs der Y-Leitungen abgetastet wurden, um die Probensignale zu nehmen. In bestimmten Ausführungsformen können die Proben digital quantisiert werden (z. B. über einen Analog-Digital-Wandler (ADC)). Die digitalen Proben werden dann in einzelnen Rahmen übertragen. In bestimmten Ausführungsformen enthält ein Rahmen eine vollständige Abtastung von einigen oder von allen kapazitiven Knoten innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs. In dem in 5 dargestellten Fall enthält ein Rahmen zum Beispiel M × N Proben, wobei N die Zahl der X-Leitungen (z. B. Ansteuerleitungen) und M die Zahl der Empfangsleitungen bezeichnet.
In bestimmten Ausführungsformen liegen die an den kapazitiven Knoten gemessenen Signale, wie z. B. die Spannungsdaten, in Form von analogen Signalen vor. Um einen Verlust an Auflösung während des Quantisierungsprozesses zu vermeiden, wenn die Signaldaten (z. B. die Spannungswerte) zwischen einem aktiven Stift und einem Berührungssensorgerät übertragen werden, werden anstelle der quantisierten Version der Daten die tatsächlichen analogen Daten gesendet. Durch das Senden analoger Daten wird auch die Signalisierungsgeschwindigkeit erhöht, da eine analog skalierte Antwort anstelle digital kodierter Signale an die Steuereinheit zurückgeschickt wird. 6 zeigt ein Beispielverfahren zur Übertragung analoger Daten zwischen einem aktiven Stift und einer Berührungssensorsteuereinheit eines Berührungssensorgeräts. Man beachte, dass die analogen Daten sowohl vom aktiven Stift an die Berührungssensorsteuereinheit als auch von der Berührungssensorsteuereinheit an den aktiven Stift übertragen werden können. Daher kann entweder der aktive Stift oder die Berührungssensorsteuereinheit die datenübertragende Komponente sein. In ähnlicher Weise kann entweder der aktive Stift oder die Berührungssensorsteuereinheit die datenempfangende Komponente sein. 6A zeigt die Schritte, die durch die datenübertragende Komponente ausgeführt werden, und 6B zeigt die Schritte, die durch die datenempfangende Komponente ausgeführt werden. Darüber hinaus können die zwischen dem Stift und der Berührungssensorsteuereinheit übertragenen analogen Daten jede Art von Daten sein, inklusive z. B. Spannungssignale, die durch das Abtasten der kapazitiven Knoten erhalten werden.
Auf der Transmitterseite (6A) werden in bestimmten Ausführungsformen die Daten (z. B. die analogen Daten) als Impulse dargestellt. Jeder Impuls hat eine bestimmte Amplitude. Ein Satz von Impulsen kann in einem Rahmen übertragen werden. In bestimmten Ausführungsformen werden zwei Referenzdaten verwendet, die jeweils als ein Satz von Impulsen dargestellt werden. Die ersten Referenzdaten stellen einen ersten Referenzwert dar, und die zweiten Referenzdaten stellen einen zweiten Referenzwert dar. Die Werte können z. B. bestimmten Spannungspegeln entsprechen. In machen Implementierungen geben die ersten Referenzdaten eine untere Grenze für einen Datenbereich an, und die zweiten Referenzdaten geben eine obere Grenze des Datenbereichs an. In bestimmten Ausführungsformen kann die datenübertragende Komponente (z. B. entweder ein Stift oder eine Berührungssensorsteuereinheit) die ersten Referenzdaten und die zweiten Referenzdaten auf Basis der zu übertragenden analogen Daten auswählen (wie dies in den Schritten 611 und 612 in 6A dargestellt ist). Die ersten Referenzdaten können z. B. kleiner oder gleich den zu übertragenden analogen Daten sein, und die zweiten Referenzdaten können größer oder gleich den zu übertragenden analogen Daten sein. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die analogen Daten innerhalb des durch die ersten Referenzdaten und die zweiten Referenzdaten begrenzten Bereichs liegen. In manchen Implementierungen werden die zweiten Referenzdaten ermittelt, in dem die ersten Referenzdaten mit einem Verstärkungsfaktor multipliziert werden.
Es wird nun auf die in 7 dargestellten Beispielimpulse verwiesen, um die Beziehung zwischen den Referenzdaten und den analogen Daten weiter zu erläutern. In diesem Fall stellt ein Satz von Impulsen 710 die ersten Referenzdaten dar. Der Impulssatz 710 enthält 9 Impulse mit 3 verschiedenen Amplituden. Die Impulse 711 haben jeweils eine Amplitude von „a”; die Impulse 712 haben jeweils eine Amplitude von „b”; und die Impulse 713 haben jeweils eine Amplitude von „c”. Man beachte, dass nur 9 Impulse in jedem Satz dargestellt sind, um die Diskussion zu vereinfachen. In der Praxis kann jeder Impulssatz eine beliebige Anzahl von Impulsen mit der gleichen oder mit verschiedenen Amplituden haben.
Ein zweiter Satz von Impulsen 720 stellt die zweiten Referenzdaten dar. In bestimmten Ausführungsformen ergibt sich der Impulssatz 720, der die zweiten Referenzdaten darstellt, durch Multiplikation jedes Impulses im Impulssatz 710, der die ersten Referenzdaten darstellt, mit einem bestimmten Verstärkungsfaktor. Die Impulse 721 haben jeweils eine Amplitude von „a'”; die Impulse 722 haben jeweils eine Amplitude von „b'”; und die Impulse 723 haben jeweils eine Amplitude von „c'”. Die Impulse 721 ergeben sich durch Multiplikation der entsprechenden Impulse 711 mit dem Verstärkungsfaktor; die Impulse 722 ergeben sich durch Multiplikation der entsprechenden Impulse 712 mit dem Verstärkungsfaktor; und die Impulse 723 ergeben sich durch Multiplikation der entsprechenden Impulse 713 mit dem Verstärkungsfaktor. Der Verstärkungsfaktor sei „k”. Dann gilt a' = a × k; b' = b × k; und c' = c × k. Dies ist äquivalent zu a'/a = b'/b = c'/c = k. Wenn k positiv ist, dann ist a' > a; b' > b; und c' > c. Darüber hinaus ist die Amplitudendifferenz zwischen den Impulsen 711 und 721a'–a; zwischen den Impulsen 712 und 722 ist die Amplitudendifferenz b' – b; und zwischen den Impulsen 713 und 723 ist die Amplitudendifferenz c' – c. In anderen Ausführungsformen können die Amplituden der Impulse 711, 712 und 713 und der Impulse 721, 722 und 723 alternativ auf Basis der zu übertragenden analogen Datenwerte ausgewählt werden. In jedem der beiden Fälle gibt es eine Amplitudendifferenz zwischen den beiden Impulsen eines Paars aus einander entsprechenden Impulsen aus den ersten Referenzdaten und den zweiten Referenzdaten (z. B. zwischen den Impulsen 711 und 721), und diese Amplitudendifferenz (z. B. a' – a) entspricht einem Datenbereich.
In bestimmten Ausführungsformen stellen die ersten Referenzdaten einen ersten Referenzwert dar und die zweiten Referenzdaten stellen einen zweiten Referenzwert dar. Die beiden Referenzwerte begrenzen zusammen einen Wertebereich (z. B. der erste Referenzwert stellt die untere Grenze des Wertebereichs dar und der zweite Referenzwert stellt die obere Grenze des Wertebereichs dar). Diese beiden Referenzwerte können jeden beliebigen Wert annehmen. Jeder Referenzwert kann z. B. einem anderen Spannungspegel entsprechen. In einem Beispiel kann der erste Referenzwert 0 sein und der zweite Referenzwert kann 1 sein. Der Wertebereich ist dann 1. In einem anderen Beispiel kann der erste Referenzwert 1 sein und der zweite Referenzwert kann 100 sein. Der Wertebereich ist dann 100 (z. B. zweiter Referenzwert – erster Referenzwert + 1). In einem dritten Beispiel kann der erste Referenzwert 41 sein und der zweite Referenzwert kann 80 sein. Der Wertebereich ist dann 40. In bestimmten Ausführungsformen können der erste und der zweite Referenzwert zusammen einen Wertebereich begrenzen, wobei der erste Referenzwert die untere Grenze des Bereichs angibt und der zweite Referenzwert die obere Grenze des Bereichs angibt.
In bestimmten Ausführungsformen stellt die datenübertragende Komponente die zu übertragenden analogen Daten als einen Satz von Impulsen dar, die Amplituden haben, die zwischen denen der Impulse liegen, die die ersten und die zweiten Referenzdaten darstellen (wie in Schritt 613 in 6A dargestellt). In dem in 7 dargestellten Fall stellt z. B. ein Satz von Impulsen 730 die zu übertragenden analogen Daten dar. Diese Impulse haben ein zugehöriges Verhältnis mit den Impulsen im Impulssatz 710 und im Impulssatz 720. Die Impulse 731 haben z. B. jeweils eine Amplitude zwischen den Amplituden der Impulse 711 und 721; die Impulse 732 haben jeweils eine Amplitude zwischen den Amplituden der Impulse 712 und 722; und die Impulse 733 haben jeweils eine Amplitude zwischen den Amplituden der Impulse 713 und 723.
Wie oben stehend beschrieben wurde, stellt der Impulssatz 710 die ersten Referenzdaten dar und der Impulssatz 720 stellt die zweiten Referenzdaten dar. Die ersten und die zweiten Referenzdaten begrenzen zusammen einen Wertebereich, der der Amplitudendifferenz zwischen dem Impulssatz 710 und dem Impulssatz 720 entspricht. Der erste Referenzwert habe z. B. den Wert 0 und der zweite Referenzwert habe den Wert 1. Der Wertebereich liegt dann zwischen 0 und 1. Für die Impulse 711 und 721 entspricht dieser Bereich der Amplitudendifferenz a' – a; für die Impulse 712 und 722 entspricht dieser Bereich der Amplitudendifferenz b' – b; und für die Impulse 713 und 723 entspricht dieser Bereich der Amplitudendifferenz c' – c. Es sei nun angenommen, dass die zu übertragenden analogen Daten einen Wert von 0,25 haben, was innerhalb des Wertebereichs von 0 bis 1 liegt. Wenn der Impulssatz 710 die Referenzdaten 0 darstellt und der Impulssatz 720 die Referenzdaten 1 darstellt, dann haben die Impulse 731 eine Amplitude a'' vom Wert a'' = a + 0,25 × (a' – a); die Impulse 732 haben eine Amplitude b'' = b + 0,25 × (b' – b); und die Impulse 733 haben eine Amplitude c'' = c + 0,25 × (c' – c). In einem anderen Beispiel sein angenommen, dass der erste Referenzwert 1 ist und der zweite Referenzwert 100. Der Wertebereich liegt dann zwischen 1 und 100. Wenn die analogen Daten einen Wert von 65 haben, dann haben die Impulse 731 eine Amplitude von a'' = a + 65/100 × (a'' – a); die Impulse 732 haben eine Amplitude von b'' = b + 65/100 × (b'' – b); und die Impulse 733 haben eine Amplitude von c'' = c + 65/100 × (c' – c).
Um kurz zusammenzufassen, stellen die Differenzen zwischen den Amplituden der entsprechenden Impulse, die die ersten Referenzdaten darstellen, und der Amplituden der entsprechenden Impulse, die die zweiten Referenzdaten darstellen, (z. B. a' – a) einen Wertebereich dar (z. B. zwischen 1 und 100), wobei die ersten Referenzdaten eine untere Grenze des Bereichs angeben (z. B. 1) und die zweiten Referenzdaten eine obere Grenze des Bereichs angeben (z. B. 100). Bei dem Satz von Impulsen, die die zu übertragenden analogen Daten darstellen (z. B. Impulssatz 730), ist die Amplitude eines jeden Impulses größer oder gleich der Amplitude des entsprechenden Impulses, die die ersten Referenzdaten angeben (z. B. a), und kleiner oder gleich der Amplitude des entsprechenden Impulses, der die zweiten Referenzdaten (z. B. a') darstellt. Darüber hinaus wird die Amplitude eines jeden Impulses (z. B. des Impulses 731) als die Amplitude des entsprechenden Impulses, der die ersten Referenzdaten (z. B. a) darstellt, plus einen Prozentsatz (z. B. zwischen 0% und 100%) der Differenz zwischen der Amplitude des entsprechenden Impulses, der die ersten Referenzdaten darstellt, und der Amplitude des entsprechenden Impulses, der die zweiten Referenzdaten darstellt (z. B. a' – a). Dieser Prozentsatz wird als der analoge Datenwert (z. B. 65) geteilt durch den gesamten Wertebereich (z. B. Prozentsatz = 65/100) bestimmt.
In bestimmten Ausführungsformen werden die ersten Referenzdaten, die analogen Daten und die zweiten Referenzdaten nacheinander an die datenempfangende Komponente (z. B. eine Berührungssensorsteuereinheit oder einen Stift) übertragen, wie dies im Schritt 614 in 6A dargestellt ist. In manchen Implementierungen wird zuerst der Satz von Impulsen (z. B. der Impulssatz 710), der die ersten Referenzdaten darstellt, in einem Rahmen übertragen. Danach wird der Satz von Impulsen (z. B. der Impulssatz 730), die die analogen Daten darstellen, in dem zweiten Rahmen übertragen. Schließlich wird der Satz von Impulsen (z. B. der Impulssatz 720), der die zweiten Referenzdaten darstellt, in dem dritten Rahmen übertragen. Es werden daher drei Rahmen (z. B. zwei Referenzrahmen und ein Datenrahmen) zum Senden der analogen Daten benötigt. Man beachte, dass die Sendereihenfolge der Referenzdaten und der analogen Daten in unterschiedlichen Implementierungen unterschiedlich sein kann.
Auf der Empfängerseite (6B) misst die datenempfangende Komponente (z. B. entweder eine Berührungssensorsteuereinheit oder ein Stift) nach dem Empfang der ersten Referenzdaten, gefolgt von den analogen Daten, gefolgt von den zweiten Referenzdaten (wie in Schritt 621 in 6B dargestellt), die ersten Referenzdaten (wie in Schritt 622 in 6B dargestellt) und die zweiten Referenzdaten (wie in Schritt 623 in 6B dargestellt). In manchen Implementierungen werden die ersten Referenzdaten, die analogen Daten und die zweiten Referenzdaten, wie oben stehend beschrieben wurde, unter Verwendung von jeweils 3 Sätzen von Impulsen dargestellt. Die datenempfangende Komponente kann die Amplituden der einzelnen Impulse messen. Die datenempfangende Komponente kann den Bereich extrahieren, der durch die ersten Referenzdaten und die zweiten Referenzdaten begrenzt wird (wie in Schritt 624 in 6B dargestellt). In manchen Implementierungen kann die datenempfangende Komponente die Differenz zwischen den Amplituden entsprechender Impulse, die die ersten und die zweiten Referenzdaten darstellen, berechnen. In dem in 7 dargestellten Fall wird der Datenbereich zwischen den Impulsen 711 und 721 als a' – a dargestellt, der Datenbereich zwischen den Impulsen 712 und 722 wird als b' – b dargestellt, und der Datenbereich zwischen den Impulsen 713 und 723 wird als c' – c dargestellt.
In bestimmten Ausführungsformen kann die datenempfangende Komponente die analogen Daten messen, die von der datenübertragenden Komponente empfangen wurden (wie dies im Schritt 625 aus 6B dargestellt ist), in dem z. B. die Amplituden der Impulse gemessen werden, die die analogen Daten darstellen.
Optional können in bestimmten Ausführungsformen die gemessenen analogen Daten bezüglich Rauschen oder anderer Ungenauigkeiten kompensiert werden, die häufig in weniger idealen Situationen auftreten (wie in Schritt 625 in 6B dargestellt). In manchen Implementierungen wird eine Nachschlagtabelle für die Koordinaten innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs erzeugt und diese Nachschlagtabelle wird verwendet, um die gemessenen analogen Daten zu kompensieren. Wenn die analogen Daten z. B. Spannungspegel oder Koordinaten sind, die durch Abtasten der kapazitiven Knoten innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs erhalten wurden, kann die Nachschlagtabelle verwendet werden, um derartige Arten von analogen Daten zu kompensieren.
Für die weiteren Erläuterungen sei das in 5 dargestellte beispielhafte Elektrodengitter betrachtet. Die kapazitiven Knoten liegen an den Kreuzungsstellen der Ansteuer- und Abtastelektroden. Im Folgenden wird zur Vereinfachung der Diskussion auf einen kleinen Abschnitt 510 des berührungsempfindlichen Bereichs 500 Bezug genommen, der vier kapazitive Knoten 511A, 511B, 511C, 511D enthält. Wenn sich ein Stift über den berührungsempfindlichen Bereich 500 bewegt, kann er sich an einer Koordinate befinden, die mit einem der kapazitiven Knoten zusammenfällt, oder er kann sich an einer Koordinate befinden, die zwischen einer Anzahl kapazitiver Knoten liegt. Die Koordinate 512A liegt z. B. im Wesentlichen zwischen den Knoten 511A und 511B, wohingegen die Koordinate 512B zwischen den Knoten 511A, 511B, 511C und 511D liegt. Ein Berührungssensorgerät ist häufig dazu in der Lage, mehr Koordinaten innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs aufzulösen als es der tatsächlichen Anzahl von kapazitiven Knoten in dem berührungsempfindlichen Bereich entspricht. Dies liegt daran, dass auch Koordinaten zwischen den kapazitiven Knoten aufgelöst werden können.
In manchen Implementierungen werden die kapazitiven Knoten abgetastet, um die Signale (z. B. Spannungspegel) an diesen Knoten zu messen. Das Signal für jede Koordinate wird unter Verwendung der an den kapazitiven Knoten in der Nähe dieser Koordinate gemessenen Signale interpoliert. Wenn ein kapazitiver Knoten näher an einer bestimmten Koordinate liegt, dann hat dieser kapazitive Knoten in manchen Implementierungen einen größeren Einfluss auf diese Koordinate. Umgekehrt, wenn ein kapazitiver Knoten weiter weg von einer bestimmten Koordinate liegt, dann hat dieser kapazitive Knoten weniger Einfluss auf diese Koordinate.
In dem in 5 dargestellten Beispielfall haben die Signale von den kapazitiven Knoten 511A und 511B mehr Einfluss auf die Koordinate 512A, da sich diese im Wesentlichen zwischen den beiden kapazitiven Knoten 511A und 511B befindet. Da sich außerdem die Koordinate 512A im Wesentlichen in der Mitte zwischen den kapazitiven Knoten 511A und 511B befindet, ist der Einfluss der Signale von den kapazitiven Knoten 511A und 511B auf die Koordinate 512A im Wesentlichen der gleiche. Das Signal an der Koordinate 512A kann daher durch 50% des Signals gemessen am kapazitiven Knoten 511A plus 50% des Signals gemessen am kapazitiven Knoten 511B interpoliert werden. Da sich außerdem die kapazitiven Knoten 511C und 511D in der Nähe der Koordinate 512A befinden, kann zusätzlich deren Einfluss berücksichtigt werden, wenn das Signal an der Koordinate 512A interpoliert und berechnet wird (z. B. 45% des Signals gemessen am kapazitiven Knoten 511A plus 45% des Signals gemessen am kapazitiven Knoten 511B plus 5% des Signals gemessen am kapazitiven Knoten 511C plus 5% des Signals gemessen am kapazitiven Knoten 511D). In ähnlicher Weise kann für die Koordinate 512B das Signal berechnet werden, in dem die Signale gemessen an den kapazitiven Knoten 511A, 511B, 511C und 511D interpoliert werden, da sich diese Koordinate zwischen diesen vier kapazitiven Knoten befindet. Da sich darüber hinaus die Koordinate 512B näher an den kapazitiven Knoten 511C und 511D als an den kapazitiven Knoten 511A und 511B befindet, haben die kapazitiven Knoten 511C und 511D einen größeren Einfluss auf die Koordinate 512B als die kapazitiven Knoten 511A und 511B (z. B. 12,5% des Signals gemessen am kapazitiven Knoten 511A plus 12,5% des Signals gemessen am kapazitiven Knoten 511B plus 37,5% des Signals gemessen am kapazitiven Knoten 511C plus 37,5% des Signals gemessen am kapazitiven Knoten 511D).
Aufgrund des Rauschens und anderer Ungenauigkeiten oder der Interpolation entspricht das in der Praxis für die jeweilige Koordinate tatsächlich erhaltene Signal nicht immer dem erwarteten Signal, das für diese Koordinate zu erhalten wäre. So sei z. B. angenommen, dass in einer bestimmten Situation (z. B. wenn ein Satz von Impulsen mit einer bestimmten Amplitude verwendet wird, um die Ansteuerelektroden anzusteuern) das für die Koordinate 512A erwartete Signal 100 wäre. Das für die Koordinate 512A tatsächlich erhaltene Signal (z. B. durch Interpolation der an nahegelegenen kapazitiven Knoten gemessenen Signale) ist jedoch 80. Um dafür zu sorgen, dass das tatsächlich erhaltene Signal (z. B. 80) näher an dem erwarteten Signal (z. B. 100) liegt, kann das erhaltene Signal unter Verwendung eines Kompensationsfaktors kompensiert werden. In manchen Implementierungen sollte ein Kompensationsfaktor von 5/4, der zusammen mit einer Multiplikation verwendet wird, das erhaltene Signal auf den für die Koordinate 512A erwarteten Wert des Signals bringen (z. B. 80 × 5/4 = 100). Alternativ kann in manchen Implementierungen ein Kompensationsfaktor von 20, verwendet zusammen mit einer Addition, das erhaltene Signal ebenfalls auf den für die Koordinate 512A erwarteten Wert des Signals bringen (z. B. 80 + 20 = 100). In ähnlicher Weise sei für eine Koordinate, die mit dem kapazitiven Knoten 511A zusammenfällt, angenommen, dass das tatsächlich erhaltene Signal 95 ist, während der erwartete Signalwert 100 wäre. In manchen Implementierungen ist daher ein Kompensationsfaktor von 100/95, der mit einer Multiplikation verwendet wird, ausreichend, um das tatsächliche Signal auf den Wert des erwarteten Signals zu bringen (z. B. 95 × 100/95 = 100). Alternativ kann in manchen Implementierungen ein Kompensationsfaktor von 5, der mit einer Addition verwendet wird, ausreichen, um das tatsächliche Signal auf den Wert des erwarteten Signals zu bringen (z. B. 95 + 5 = 100).
In bestimmten Ausführungsformen wird eine Nachschlagtabelle für die Kompensationsfaktoren für die verschiedenen Koordinaten innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs eingerichtet. Kontrollierte Messungen werden für die einzelnen Koordinaten vorgenommen. In manchen Implementierungen wird ein Satz von Impulsen mit einer bestimmten Amplitude verwendet, um jede Leitung von Ansteuerelektroden anzusteuern. Es sei angenommen, dass mit diesem bestimmten Satz von Impulsen die gemessenen Signale an jeder Koordinate 100 sein soll. Ein Signal wird dann an einer bestimmten Koordinate tatsächlich ermittelt. Dieses ermittelte Signal wird mit dem erwartete Signal (z. B. 100) verglichen und ein Kompensationsfaktor wird ermittelt (z. B. 100/erhaltenes Signal), um das erhaltene Signal auf den Wert des erwarteten Signals zu bringen. Der Kompensationsfaktor wird in der Nachschlagtabelle für diese bestimmte Koordinate gespeichert. Dieser Prozess kann für andere Koordinaten innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs wiederholt werden, um die Kompensationsfaktoren für die einzelnen Koordinaten zu ermitteln.
In manchen Implementierungen ist es nicht erforderlich, die Kompensationsfaktoren physikalisch für jede einzelne Koordinate innerhalb des gesamten berührungsempfindlichen Bereichs zu ermitteln. Stattdessen kann ein kleinerer Abschnitt (z. B. ein 10 × 10-Gitter) innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs ausgewählt werden, und die Kompensationsfaktoren für die Koordinaten innerhalb dieses Abschnitts werden für die einzelnen Koordinaten ermittelt. Die gleichen Kompensationsfaktoren werden dann für entsprechende Koordinaten in anderen ähnlichen Abschnitten (z. B. andere 10 × 10-Gitter) verwendet.
Sobald die Nachschlagtabelle eingerichtet ist, kann sie verwendet werden, um die tatsächlich an bestimmten Koordinaten erhaltenen Signale zu kompensieren. Wenn in bestimmten Ausführungsformen ein analoges Signal an einer bestimmten Koordinate ermittelt wurde, kann dieses Signal mit dem Kompensationsfaktor für diese Koordinate, der in der Nachschlagtabelle gespeichert ist, multipliziert werden (wie dies in Schritt 626 in 6B dargestellt ist). Auf diese Weise kann das ermittelte Signal näher an den erwarteten Wert des Signals gebracht werden.
Auf der Datenempfangsseite können in bestimmten Ausführungsformen die tatsächlichen Werte der analogen Daten (z. B. der Spannungspegel) berechnet werden (wie dies im Schritt 627 in 6B dargestellt ist), in dem z. B. die Amplituden (die optional kompensiert wurden) der Impulse, die in dem Datenrahmen gesendet wurden, mit den Amplituden der Impulse verglichen werden, die in den beiden Referenzrahmen gesendet wurden. Der Wertebereich wird z. B. bestimmt, in dem die Differenz zwischen den Amplituden der entsprechenden Impulse in dem ersten Referenzrahmen und den Amplituden der entsprechenden Impulse in dem zweiten Referenzrahmen, (z. B. a' – a) ermittelt wird. Die untere Grenze des Datenbereichs wird durch die Amplituden der Impulse in dem ersten Referenzrahmen (z. B. a') angegeben, und die obere Grenze wird durch die Amplitude der Impulse in dem zweiten Referenzrahmen (z. B. b') angegeben. Der Wert eines analogen Signals, das durch einen Impuls (z. B. Impuls 731) repräsentiert wird, kann bestimmt werden, in dem zuerst die Amplitude der entsprechenden Impulse (z. B. Impuls 711), der die untere Grenze angibt, von der Amplitude des Impulses, der das Signal angibt, abgezogen wird, und dann der Prozentsatz innerhalb des Wertebereichs ermittelt wird, an dem das Ergebnis der Subtraktion liegt (z. B. Analogwert = (a' – a)/(a' – a) × Wertebereich).
In bestimmten Ausführungsformen können die Schritte 611 bis 614 aus 6A und die Schritte 621 bis 627 aus 6B für jeden Rahmen der erhaltenen Analogsignale wiederholt werden. Es werden wiederum 3 Rahmen (z. B. 2 Referenzrahmen und 1 Signalrahmen) benötigt, um einen Rahmen von Analogsignalen zu senden. Die ersten und die zweiten Referenzdaten können sich von einem Rahmen mit Signaldaten zu einem anderen Rahmen mit Signaldaten unterscheiden. In anderen Worten, die Referenzdaten können für jeden Rahmen von Analogsignalen unabhängig voneinander nach Bedarf gewählt werden. So sei z. B. angenommen, dass ein Satz von analogen Signalen für die Koordinaten innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs ermittelt wurde (z. B. durch Abtasten der kapazitiven Knoten innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs). Für diesen speziellen Satz von analogen Signalen sollten die ersten Referenzdaten kleiner oder gleich dem kleinsten Wert der analogen Signale sein und die zweiten Referenzdaten sollten größer oder gleich dem größten Wert der analogen Signale sein. Da die ersten Referenzdaten die untere Grenze und die zweiten Referenzdaten die obere Grenze eines Wertebereichs angeben, wird auf diese Weise sichergestellt, dass alle analogen Signalwerte innerhalb des Wertebereichs liegen, der durch die ersten und die zweiten Referenzdaten angegeben wird.
Mit den in 6A und 6B dargestellten Verfahren werden weniger Rahmen oder andere Informationsübertragungszeitintervalle benötigt, um die analogen Daten zu senden. So werden z. B. 10 Rahmen benötigt, um digitale Daten mit 10 bit zu senden. Andererseits werden nur 3 Rahmen benötigt, um die entsprechenden analogen Daten zu übertragen. Auf diese Weise kann die Datenübertragung dramatisch beschleunigt werden. Ohne die Durchführung einer Quantisierung der analogen Daten wird außerdem ein Verlust von Auflösung während des Quantisierungsprozesses vermieden.
Bestimmte Ausführungsformen können die Schritte des Verfahrens aus 6 ggf. wiederholen. Obwohl darüber hinaus die vorliegende Offenbarung die Schritte des Verfahrens aus 6 als in einer bestimmten Reihenfolge auftretend beschreibt und illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Schritte des Verfahrens aus 6 in jeder geeigneten Reihenfolge. Obwohl darüber hinaus die vorliegende Offenbarung bestimmte Komponenten, Geräte oder Systeme beschreibt und illustriert, die bestimmte Schritte des Verfahrens aus 6 ausführen, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Kombinationen geeigneter Komponenten, Geräte oder Systeme, die geeignete Schritte des Verfahrens aus 6 ausführen.
Ein Bezug auf ein computerlesbares nicht-transitorisches Speichermedium umfasst hier eine halbleiterbasierte oder eine andere integrierte Schaltung (IC) (wie z. B. ein Feldprogrammierbares Gatterarray (FPGA) oder ein anwendungsspezifisches IC (ASIC)), eine Festplatte, eine HDD, eine Hybridfestplatte (HHD), eine optische Platte, ein optisches Plattenlaufwerk (ODD), eine magnetooptische Platte, ein magnetooptisches Laufwerk, eine Floppydisk, ein Floppydisklaufwerk (FDD), ein Magnetband, ein holographisches Speichermedium, ein Festkörperlaufwerk (SSD), ein RAM-Laufwerk, eine SD-Karte, ein SD-Laufwerk oder andere geeignete computerlesbare, nicht-transitorische Speichermedien oder Kombinationen aus zwei oder mehreren dieser Speichermedien.
Unter „oder” wird hier ein inklusives und nicht ein exklusives oder verstanden, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. „A oder B” bedeutet daher „A, B oder beides”, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. Darüber hinaus bedeutet „und” sowohl einzeln als auch insgesamt, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. „A und B” bedeutet daher „A und B, einzeln oder insgesamt”, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt.
Die vorliegende Offenbarung umfasst alle Änderungen, Ersetzungen, Variationen, Abwandlungen und Modifikationen an den beispielhaften Ausführungsformen, die der Fachmann in Betracht ziehen würde. Darüber hinaus umfasst eine Bezugnahme in den beigefügten Ansprüchen auf eine Vorrichtung oder ein System oder eine Komponente einer Vorrichtung oder eines Systems, die/das dazu eingerichtet ist, eine bestimmte Funktion auszuführen, diese Vorrichtung, dieses System oder diese Komponente unabhängig davon, ob die bestimmte Funktion aktiviert, eingeschaltet oder entsperrt ist, solange diese Vorrichtung, dieses System oder diese Komponente dazu eingerichtet ist, diese Funktion auszuführen.

Claims

Vorrichtung, umfassend: eine Datenübertragungskomponente, die dazu eingerichtet ist: einen Satz von ersten Referenzwerten auszuwählen, die eine untere Grenze eines Wertebereichs angeben; einen Satz von zweiten Referenzwerten auszuwählen, die eine obere Grenze des Wertebereichs angeben; den Satz von ersten Referenzwerten durch einen Satz von ersten Impulsen zu repräsentieren, wobei jeder erste Impuls einem bestimmten ersten Referenzwert entspricht und eine erste Amplitude hat, die die untere Grenze des Wertebereichs repräsentiert; den Satz von zweiten Referenzwerten durch einen Satz von zweiten Impulsen zu repräsentieren, wobei jeder zweite Impuls einem bestimmten zweiten Referenzwert entspricht und eine zweite Amplitude hat, die die obere Grenze des Wertebereichs repräsentiert; einen Satz von analogen Werten durch einen Satz von dritten Impulsen zu repräsentieren, wobei jeder dritte Impuls einem bestimmten analogen Wert entspricht und eine dritte Amplitude zwischen der ersten Amplitude eines entsprechenden ersten Impulses und der zweiten Amplitude eines entsprechenden zweiten Impulses hat, die auf Basis eines Prozentsatzes des entsprechenden analogen Wertes innerhalb des Wertebereichs bestimmt wurde; und den Satz von ersten Impulsen, den Satz von dritten Impulsen und den Satz von zweiten Impulsen an eine datenempfangende Komponente zu übertragen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend die datenempfangende Komponente, die dazu eingerichtet ist: den Satz von ersten Impulsen, den Satz von dritten Impulsen und den Satz von zweiten Impulsen von der datenübertragenden Komponente zu empfangen; die erste Amplitude jedes ersten Impulses, die zweite Amplitude jedes zweiten Impulses und die dritte Amplitude jedes dritten Impulses zu messen; den Wertebereich auf Basis eines Satzes von ersten Amplituden des Satzes von ersten Impulsen und eines Satzes von zweiten Amplituden des Satzes von zweiten Impulsen zu bestimmen; und den Satz von analogen Werten auf Basis eines Satzes von dritten Amplituden des Satzes von dritten Impulsen zu berechnen, wobei jeder analoge Wert auf Basis der dritten Amplitude des entsprechenden dritten Impulses, der ersten Amplitude des entsprechenden ersten Impulses, der zweiten Amplitude des entsprechenden zweiten Impulses und des Wertebereichs ermittelt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die datenübertragende Komponente ein Stift oder eine Berührungssensorsteuereinheit, die mit einem Berührungssensor gekoppelt ist, ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Repräsentierung des Satzes von zweiten Referenzwerten eine Ermittlung der zweiten Amplitude eines jeden zweiten Impulses durch Multiplikation der ersten Amplitude eines entsprechenden ersten Impulses mit einem Verstärkungsfaktor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Repräsentierung des Satzes von analogen Werten eine Ermittlung der dritten Amplitude eines jeden dritten Impulses als a3 = a1 + s/r × (a2 – a1) umfasst, wobei a3 die dritte Amplitude des dritten Impulses angibt; a1 die erste Amplitude des entsprechenden ersten Impulses angibt; a2 die zweite Amplitude des entsprechenden zweiten Impulses angibt; s den entsprechenden analogen Wert angibt; und r den Wertebereich angibt, der durch die obere Grenze und die untere Grenze angegeben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Satz von ersten Referenzwerten und der Satz von zweiten Referenzwerten auf Basis des Satzes von analogen Werten ausgewählt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei: die untere Grenze des Wertebereichs kleiner oder gleich einem kleinsten analogen Wert des Satzes von analogen Werten ist; die obere Grenze des Wertebereichs größer oder gleich einem größten analogen Wert des Satzes von analogen Werten ist; und für jedes entsprechende Paar eines ersten Impulses und eines zweiten Impulses die Differenz zwischen der zweiten Amplitude des zweiten Impulses und der ersten Amplitude des ersten Impulses dem Wertebereich entspricht.
Vorrichtung, umfassend: eine datenempfangende Komponente, die dazu eingerichtet ist: einen Satz von ersten Impulsen, die einen Satz von ersten Referenzwerten repräsentieren, einen Satz von dritten Impulsen, die einen Satz von analogen Werten repräsentieren, und eien Satz von zweiten Impulsen, die einen Satz von zweiten Referenzwerten repräsentieren, von einer datenübertragenden Komponente zu empfangen, wobei jeder erste Impuls einem bestimmten ersten Referenzwert entspricht und eine erste Amplitude hat, die eine untere Grenze eines Wertebereichs repräsentiert; jeder zweite Impuls einem bestimmten zweiten Referenzwert entspricht und eine zweite Amplitude hat, die eine obere Grenze des Wertebereichs repräsentiert; jeder dritte Impuls einem bestimmten analogen Wert entspricht und eine dritte Amplitude hat, die zwischen der ersten Amplitude eines entsprechenden ersten Impulses und der zweiten Amplitude eines entsprechenden zweiten Impulses liegt; die erste Amplitude eines jeden ersten Impulses, die zweite Amplitude eines jeden zweiten Impulses und die dritte Amplitude eines jeden dritten Impulses zu messen; den Wertebereich auf Basis eines Satzes von ersten Amplituden des Satzes von ersten Impulsen und eines Satzes von zweiten Amplituden des Satzes von zweiten Impulsen zu ermitteln; den Satz von analogen Werten auf Basis eines Satzes von dritten Amplituden des Satzes von dritten Impulsen zu berechnen, wobei jeder analoge Wert auf Basis der dritten Amplitude des entsprechenden dritten Impulses, der ersten Amplitude des entsprechenden ersten Impulses, der zweiten Amplitude des entsprechenden zweiten Impulses und dem Wertebereich ermittelt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8, des Weiteren umfassend die datenübertragende Komponente, die dazu eingerichtet ist: den Satz von ersten Referenzwerten auszuwählen, die die untere Grenze des Wertebereichs angeben; den Satz von zweiten Referenzwerten auszuwählen, die die obere Grenze des Wertebereichs angeben; den Satz von ersten Referenzwerten durch den Satz von ersten Impulsen zu repräsentieren; den Satz von zweiten Referenzwerten durch den Satz von zweiten Impulsen zu repräsentieren; den Satz von analogen Werten durch den Satz von dritten Impulsen zu repräsentieren, wobei die dritten Amplituden eines jeden dritten Impulses auf Basis eines Prozentsatzes des entsprechenden analogen Wertes innerhalb des Wertebereichs bestimmt wird; und den Satz von ersten Impulsen, den Satz von dritten Impulsen und den Satz von zweiten Impulsen an die datenempfangende Komponente zu übertragen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die datenempfangende Komponente eine Berührungssensorsteuereinheit, die mit einem Berührungssensor gekoppelt ist, oder ein Stift ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Ermittlung des Wertebereichs umfasst: Extrahieren der unteren Grenze des Wertebereichs auf Basis des Satzes der ersten Amplituden des Satzes von ersten Impulsen; Extrahieren der oberen Grenze des Wertebereichs auf Basis des Satzes von zweiten Amplituden des Satzes von zweiten Impulsen; und Berechnen des Wertebereichs auf Basis der unteren Grenze und der oberen Grenze.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Berechnung des Satzes von analogen Werten für jeden analogen Wert die Bestimmung des analogen Wertes als s = (a3 – a1)/(a2 – a1) × r umfasst, wobei: s den analogen Wert bezeichnet; a3 die dritte Amplitude des entsprechenden dritten Impulses bezeichnet; a1 die erste Amplitude des entsprechenden ersten Impulses bezeichnet; a2 die zweite Amplitude des entsprechenden zweiten Impulses bezeichnet; und r den Wertebereich bezeichnet, der durch die obere und die untere Grenze angegeben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Satz von analogen Werten jeweils für einen Satz von Koordinaten innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs eines Berührungssensors der Vorrichtung ermittelt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die datenempfangende Komponente des Weiteren dazu eingerichtet ist, den Satz von analogen Werten zu kompensieren, in dem unter anderem jeder analoge Wert mit einem Kompensationsfaktor angepasst wird, der für eine bestimmte Koordinate innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs bestimmt wurde, für den der analoge Wert ermittelt wurde.