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Technischer Bereich
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Berührungssensoren.
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Hintergrund
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Ein Berührungssensor kann die Gegenwart und den Ort einer Berührung oder die Annäherung eines Objekts (wie z. B. den Finger eines Benutzers oder einen Stift) innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors 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.
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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.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 illustriert einen beispielhaften Berührungssensor mit einer beispielhaften Steuereinheit.
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2 illustriert ein beispielhaftes Substrat, das auf einer beispielhaften flexiblen gedruckten Schaltung (FPC) befestigt ist.
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3 illustriert einen beispielhaften Widerstand bestehend aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material, der auf dem Substrat der 2 ausgebildet ist.
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4A illustriert einen Querschnitt durch einen beispielhaften Kondensator bestehend aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material, der auf dem Substrat der 2 ausgebildet ist.
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4B illustriert eine dreidimensionale Ansicht des beispielhaften Kondensators aus 4A.
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5A illustriert eine beispielhafte Spule bestehend aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material, die auf dem Substrat der 2 ausgebildet ist.
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5B illustriert eine weitere beispielhafte Spule bestehend aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material, die auf dem Substrat der 2 ausgebildet ist.
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5C illustriert eine weitere beispielhafte Spule bestehend aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material, die auf dem Substrat der 2 ausgebildet ist.
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5D illustriert eine weitere beispielhafte Spule bestehend aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material, die auf dem Substrat der 2 ausgebildet ist.
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6A ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften LC-Filters bestehend aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material, der auf dem Substrat der 2 ausgebildet ist.
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6B illustriert einen weiteren beispielhaften LC-Filter bestehend aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material, der auf dem Substrat der 2 ausgebildet ist.
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7A ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften RC-Filters bestehend aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material, der auf dem Substrat der 2 ausgebildet ist.
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7B illustriert einen weiteren beispielhaften RC-Filter bestehend aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material, der auf dem Substrat der 2 ausgebildet ist.
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Beschreibungen der beispielhaften Ausführungsformen
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1 illustriert einen beispielhaften Berührungssensor 100 mit einer beispielhaften Berührungssensorsteuereinheit 120. Der Berührungssensor 100 und die Berührungssensorsteuereinheit 120 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 100 kann ggf. einen oder mehrere berührungsempfindliche Bereiche beinhalten. Der Berührungssensor 100 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.
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Eine Elektrode (entweder 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, 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. In bestimmten Ausführungsformen kann das leitfähige Material einer Elektrode deutlich weniger als 100% (wie z. B. 5%) der Fläche ihrer Form bedecken. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Elektrode aus feinen Leitungen aus Metall (FLM) oder einem anderen leitfähigen Material (wie z. B. aus Kupfer, Silber oder einem kupfer- oder silberhaltigen Material) bestehen, und die feinen Leitungen aus leitfähigem Material können deutlich weniger als 100% (wie z. B. ungefähr 5%) der Fläche ihrer Form in einem schraffierten, netzartigen oder einem anderen geeigneten Muster bedecken. 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 jeder geeigneten Füllung 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. Ein oder mehrere Makromerkmale des Berührungssensors können eine oder mehrerer Eigenschaften seiner Funktionalität bestimmen. 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 Mikromerkmale des Berührungssensors können eine oder mehrere optische Eigenschaften des Berührungssensors, wie z. B. die Durchsichtigkeit, die Brechung oder die Reflektion bestimmen.
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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.
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Ein oder mehrere Abschnitte des Substrats des Berührungssensors 100 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 100 ganz oder zum Teil aus ITO bestehen. In bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 100 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.
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Der Berührungssensor 100 kann eine kapazitive Form der Berührungserfassung implementieren. In einer Gegenkapazitätserfassung kann der Berührungssensor 100 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 120) 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 120 kann die Kapazitätsänderung messen. Durch Messung der Kapazitätsänderung über das Feld hinweg, kann die Berührungssensorsteuereinheit 120 den Ort der Berührung oder der Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 100 bestimmen.
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In einer Eigenkapazitätsimplementierung kann der Berührungssensor 100 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 120 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 100 durch die Berührungssensorsteuereinheit 120 bestimmt werden. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Formen der kapazitiven Berührungserfassung.
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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.
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Der Berührungssensor 100 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 100 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 100 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.
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Wie obenstehend beschrieben, kann eine Kapazitätsänderung an einem kapazitiven Knoten des Berührungssensors 100 eine Berührungs- und Annäherungseingabe an dem Ort des kapazitiven Knotens anzeigen. Die Berührungssensorsteuereinheit 120 kann die Kapazitätsänderung erfassen und verarbeiten, um die Gegenwart und den Ort der Berührungs- oder Annäherungseingabe zu bestimmen. Die Berührungssensorsteuereinheit 120 kann dann Informationen über die Berührungs- oder Annäherungseingabe an eine oder mehrere Komponenten (wie z. B. eine oder mehrere Zentralverarbeitungseinheiten (CPUs) oder digitale Signalprozessoren (DSPs)) eines Geräts, das den Berührungssensor 100 und die Berührungssensorsteuereinheit 120 enthält, übertragen, das wiederum auf die Berührungs- oder Annäherungseingabe durch Initiierung einer damit verbundenen Funktion des Geräts (oder einer auf dem Gerät laufenden Anwendung) antwortet. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete 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.
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Die Berührungssensorsteuereinheit 120 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 120 analoge Schaltungen, digitale Logiken und digitale nichtflüchtige Speicher. In bestimmten Ausführungsformen ist die Berührungssensorsteuereinheit 120 auf einer flexiblen gedruckten Leiterplatte (FPC) angeordnet, die mit dem Substrat des Berührungssensors 100, wie untenstehend beschrieben wird, verschweißt ist. In bestimmten Ausführungsformen können mehrere Berührungssensorsteuereinheiten 120 auf der FPC angeordnet sein. In manchen Ausführungsformen kann die FPC auch keine Berührungssensorsteuereinheiten 120 darauf angeordnet haben. Die FPC kann den Berührungssensor 100 mit einer Berührungssensorsteuereinheit 120 koppeln, die anderswo angeordnet ist, wie z. B. auf einer gedruckten Leiterplatte des Geräts. Die Berührungssensorsteuereinheit 120 kann eine Verarbeitungseinheit, eine Ansteuereinheit, eine Ausleseeinheit und eine Speichereinheit beinhalten. Die Ansteuereinheit kann Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden des Berührungssensors 100 liefern. Die Ausleseeinheit kann Ladungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 100 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 100 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 100 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.
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Die auf dem Substrat des Berührungssensors 100 angeordneten Leiterbahnen 14 aus leitfähigem Material könnend die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 100 mit Anschlussflächen 160 verbinden, die ebenfalls auf dem Substrat des Berührungssensors 100 angeordnet sind. Wie untenstehend beschrieben wird, ermöglichen die Anschlussflächen 160 die Verbindung der Leiterbahnen 14 mit der Berührungssensorsteuereinheit 120. Die Leiterbahnen 14 können sich in oder um (z. B. an den Kanten) die berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 100 erstrecken. Bestimmte Leiterbahnen 14 können Ansteuerverbindungen zur Verbindung der Berührungssensorsteuereinheit 120 mit den Ansteuerelektroden des Berührungssensors 100 zur Verfügung stellen, über die die Ansteuereinheit der Berührungssensorsteuereinheit 120 Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden anlegen kann. Andere Leiterbahnen 14 können Ausleseverbindungen für die Kopplung der Berührungssteuersensoreinheit 120 mit den Ausleseelektroden des Berührungssensors 100 zur Verfügung stellen, über die die Ausleseeinheit der Berührungssensorsteuereinheit 120 Ladungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 100 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 100 ein oder mehrere Masseleitungen beinhalten, die an einem Masseverbinder (der eine Anschlussfläche 160 sein kann) an einer Kante des Substrats des Berührungssensors 100 (ähnlich zu den Leiterbahnen 14) enden.
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Die Anschlussflächen 160 können entlang einer oder mehrerer Kanten des Substrats außerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 100 angeordnet sein. Wie obenstehend beschrieben, kann die Berührungssensorsteuereinheit 120 auf einer FPC angeordnet sein. Die Anschlussflächen 160 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 180 kann leitfähige Leitungen auf der FPC beinhalten, die die Berührungssensorsteuereinheit 120 mit den Anschlussflächen 160 verbinden, die wiederum die Berührungssensorsteuereinheit 120 mit den Leiterbahnen 14 und den Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 100 verbinden. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Verbindungen 180 zwischen der Berührungssensorsteuereinheit 120 und dem Berührungssensor 100.
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2 illustriert ein beispielhaftes Substrat 110, das mit einer beispielhaften flexiblen gedruckten Schaltung (FPC) 130 verbunden ist. Die FPC 130 ist mit einer Steuereinheit 120 gekoppelt. Ein Berührungssensor 100 ist zumindest auf einem Abschnitt des Substrats 110 vorgesehen. 3A bis 6B illustrieren beispielhafte elektrische Komponenten, die auf dem Substrat 110 ausgebildet sind. Diese elektrischen Komponenten (zusammen mit den Elektroden des Berührungssensors 100) sind aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material gebildet, wie z. B. aus Kupfer, Silber, oder einem kupfer- oder silberhaltigen Material. Das Material kann auch in angeschwemmter Form (vollflächig) oder netzförmig angeordnet sein, um bestimmte elektrische Komponenten zu bilden. Wie oben stehend im Zusammenhang mit den Elektroden eines Berührungssensors diskutiert wurde, können die feinen Leitungen aus leitfähigem Material deutlich weniger als 100% (z. B. deutlich weniger als 5%) der Fläche ihrer Form in einem schraffierten, netzförmigen oder einem anderen geeigneten Muster bedecken. Ein Bezug auf feine Metallleitungen (fine-line material, FLM) umfasst hier derartige Materialien. Die auf dem Substrat 110 aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material ausgebildeten elektrischen Komponenten werden verwendet, um bestimmte Schaltungen zu bilden, von denen unten stehend einige Beispiele diskutiert werden.
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3 illustriert einen beispielhaften Widerstand 210 bestehend aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material, der auf dem Substrat 110 der 2 ausgebildet ist. In dem Beispiel der 3 ist der Widerstand 210 durch ein FLM ausgebildet, das in einem sich wiederholenden rechteckigen Muster ausgebildet ist. In bestimmten Ausführungsformen koppelt der Widerstand 210 an das Substrat 110. Insbesondere koppelt der Widerstand 210 an eine Oberfläche 140 des Substrats 110. Die Oberfläche 140 ist jede geeignete Oberfläche des Substrats 110. Wenn auf diese Weise ein elektrischer Strom durch das FLM fließt, trifft der Strom auf einen bestimmten Widerstand, wenn er durch das sich wiederholende rechteckige Muster fließt. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann ein Widerstand 210 vorgesehen sein, dessen Abmessung X 1 mm beträgt und die vertikalen Abschnitte 212 jeweils 1 mm haben, und der einen Widerstand von 1000 Ohm aufweist. Verschiedene Parameter des Widerstands können angepasst werden.
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4A und 4B illustrieren einen Kondensator 330, der auf dem Substrat 110 der 2 ausgebildet ist. Im Allgemeinen wird FLM verwendet, um die Platten des Kondensators 330 zu bilden. Die Platten sind auf gegenüberliegenden Oberflächen des Substrats 110 angeordnet, um den Kondensator 330 zu bilden. Dieser Prozess zur Verwendung von FLM zur Ausbildung des Kondensators 330 auf dem Substrat 110 wird im Zusammenhang mit den 4A und 4B weiter diskutiert.
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4A illustriert einen Querschnitt eines beispielhaften Kondensators 330 bestehend aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderem leitfähigen Material, der auf dem Substrat 110 der 2 ausgebildet ist. Wie in 4A dargestellt, enthält das Substrat 110 eine erste Oberfläche 140a und eine zweite Oberfläche 140b. Der Kondensator 330 enthält eine erste Platte 310 und eine zweite Platte 320. In bestimmten Ausführungsformen werden die erste Platte 310 und die zweite Platte 320 unter Verwendung von FLM oder einem anderen leitfähigen Material ausgebildet, das vollflächig oder netzförmig angeordnet ist. Die erste Platte 310 ist auf einer ersten Oberfläche 140a des Substrats 210 angeordnet und die zweite Platte 320 ist auf der zweiten Oberfläche 140b des Substrats 110 angeordnet. Eine Spannung kann über Drähte 340a und 340b angelegt werden, um eine Ladung auf der ersten Platte 310 und/oder der zweiten Platte 320 aufzubauen. Auf diese Weise bildet sich eine Ladung auf der ersten Platte 310 und der zweiten Platte 320, um ein elektrisches Feld zwischen der ersten Platte 310 und der zweiten Platte 320 zu erzeugen. In einem nicht einschränkenden Beispiel hat die erste Platte eine Oberfläche von 10 mm2, die zweite Platte 310 eine Oberfläche von 10 mm2 und der Kondensator 330 eine Kapazität von 60 pF. In bestimmten Ausführungsformen spielt das Substrat 110 die Rolle des Dielektrikums für den Kondensator 330. Durch eine Veränderung des für das Substrat 110 verwendeten Materials wird die dielektrische Konstante (ε) des Kondensators 330 variiert. In einem nicht einschränkenden Beispiel hat das Substrat 110 eine Dielektrizitätskonstante von 3,4.
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4B illustriert eine Teilansicht des beispielhaften Kondensators 330 aus 4A. Wie in 4B dargestellt, wird der Kondensator 330 unter Verwendung von FLM oder einem anderen leitfähigen Material gebildet, das vollflächig oder netzförmig angeordnet ist, um eine erste Platte 310 auf einer ersten Oberfläche 140a und eine zweite Platte 320 auf einer zweiten Oberfläche 140b zu bilden. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist die erste Platte 310 eine Oberseite 140a des Substrats 110 und die zweite Platte 320 ist auf einer Unterseite 140b des Substrats 110. Die erste Platte 310 und die zweite Platte 320 sind als Kreise, Quadrate, Dreiecke oder andere geeignete Formen ausgebildet, die durch eine Oberfläche 140 des Substrats 110 getragen werden. Auf diese Weise wird ein kapazitives Element durch die Platzierung von FLM auf den Oberflächen 140 des Substrats 110 ausgebildet.
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5A illustriert eine beispielhafte Spule 410 bestehend aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material, die auf dem Substrat 110 der 2 ausgebildet ist. Wie in 5A dargestellt, ist eine Spule 410 auf dem Substrat 110 ausgebildet. In bestimmten Ausführungsformen wird FLM verwendet, um eine Spule auszubilden. Die Spule dient als Induktivität 410, in dem sie Änderungen im elektrischen Strom entgegenwirkt und Energie in ihrem induzierten magnetischen Feld speichert. Das FLM ist spiralförmig angeordnet, um die Spule zu bilden. In bestimmten Ausführungsformen ist die Induktivität 410 mit einem Ende mit einer ersten Oberfläche 140a und mit dem anderen Ende mit einer zweiten Oberfläche 140b des Substrats 110 gekoppelt. Die Induktivität 410 wird auf der ersten Oberfläche 140a ausgebildet und eine Durchkontaktierungsstelle 420 wird verwendet, um die Induktivität 410 an die zweite Oberfläche 140b zu koppeln. In einem nicht einschränkenden Beispiel hat die Spule 410 eine Induktivität von 136 μH.
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5B bis 5D illustrieren FLM-Induktivitäten 410, die auf einer Oberfläche des Substrats 110 ausgebildet sind. Die Oberfläche 140 ist irgendeine Oberfläche 140 des Substrats 110. Da die FLM-Induktivitäten 410 aus 5B bis 5D auf einer einzigen Oberfläche 140 des Substrats 110 ausgebildet sind, ist keine Durchkontaktierungsstelle 420 erforderlicht, um diese beispielhaften Induktivitäten 410 an das Substrat 110 anzukoppeln.
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5B illustriert eine weitere beispielhafte Induktivität 410 bestehend aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material, die auf dem Substrat 110 der 2 ausgebildet ist. Wie in 5B dargestellt, bildet das FLM ein sich wiederholendes rechteckiges Muster, das den Zinken einer Gabel ähnelt. 5C illustriert eine weitere beispielhafte Induktivität 410 bestehend aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material, die auf dem Substrat 110 der 2 ausgebildet sind. Wie in 5C dargestellt, bildet das FLM ein Spiralmuster ähnlich zu dem Muster der 5A. Das Spiralmuster der 5C ist ein Doppelspiralmuster, bei dem das FLM eine nach innen spiralende Schleife bildet, die an der Außenseite der Spirale beginnt und nach Erreichen des Zentrums der Spirale wieder nach außen verläuft. 5D illustriert eine weitere beispielhafte Induktivität 410 bestehend aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material, die auf dem Substrat 110 der 2 ausgebildet ist. Wie in 5D dargestellt, bildet das FLM ein sich wiederholendes dreieckiges Muster, um die Induktivität 410 auf dem Substrat 110 zu bilden.
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6A, 6B, 7A und 7B illustrieren die Verwendung von elektrischen Komponenten, die unter Verwendung von FLM gebildet sind, um elektrische Schaltungen auf dem Substrat 110 zu bilden. Im Allgemeinen sind FLM-Widerstände 210, Kondensatoren 330 und Induktivitäten 410 auf einer Oberfläche 140 des Substrats 110 elektrisch gekoppelt, um Schaltungselemente, wie z. B. Filter 510 zu bilden. 6A und 6B illustrieren einen konkreten LC-Filter 510, der unter Verwendung eines Kondensators 330 und einer Induktivität 410 gebildet wird. 7A und 7B illustrieren einen konkreten RC-Filter 610, der unter Verwendung eines Widerstands 210 und eines Kondensators 330 gebildet wird.
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6A ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften LC-Filters 510 bestehend aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material, der auf dem Substrat 110 der 2 ausgebildet ist. Wie in 6A dargestellt, enthält der LC-Filter 510 eine Induktivität 410, die elektrisch in Reihe mit dem Kondensator 330 geschaltet ist. Der LC-Filter 510 ist auf einer Oberfläche 140 des Substrats 110 ausgebildet. In bestimmten Ausführungsformen ist der Berührungssensor 100 und die Steuereinheit 520 elektrisch mit dem LC-Filter 510 gekoppelt. Auf diese Weise werden Signale von der Steuereinheit 520 durch den LC-Filter 510 gefiltert, bevor sie den Berührungssensor 100 erreichen. Die Schaltungselemente sollten geeignete Induktivitäts- und Kapazitätswerte aufweisen, so dass der LC-Filter 510 die Stärke der Signale mit bestimmten Frequenzen reduziert. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist der LC-Filter dazu ausgelegt, Signale mit Frequenzen oberhalb von 250 Kilohertz und unterhalb von 100 Kilohertz zu filtern. Wenn die Steuereinheit 520 versucht, ein Signal mit einer 500 Kilohertz Komponente an den Berührungssensor 100 zu senden, so wird der LC-Filter 510 die Stärke dieser Komponente des Signals reduzieren. Auf diese Weise arbeitet der LC-Filter 510 als Sperre, durch die nur bestimmte Steuereinheiten 520 den Berührungssensor 100 betreiben können.
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6B illustriert einen weiteren beispielhaften LC-Filter 510 bestehend aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material, der auf dem Substrat 110 der 2 ausgebildet ist. Wie in 6B dargestellt, bildet das FLM eine nach innen spiralende Schleife, um die Induktivität 410 auszubilden. Im Zentrum der Schleife bildet das FLM die obere Platte 310 des Kondensators 330 auf einer Oberfläche 140 des Substrats 110. FLM wird darüber hinaus dazu verwendet, um die untere Platte 320 des Kondensators 330 auf einer anderen Oberfläche 140 des Substrats 110 zu bilden. Die untere Platte 320 des Kondensators 330 ist elektrisch mit der Steuereinheit 520 gekoppelt. Die äußere Spirale der Induktivität 410 ist mit der Steuereinheit 520 gekoppelt. Auf diese Weise wird der LC-Filter 510 gebildet und ist elektrisch zwischen den Berührungssensor 100 und die Steuereinheit 520 geschaltet.
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7A ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften RC-Filters 610 bestehend aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material, das auf dem Substrat 110 der 2 ausgebildet ist. Wie in 7A dargestellt, enthält der RC-Filter 610 einen Widerstand 210, der elektrisch parallel zu dem Kondensator 330 geschaltet ist. Der RC-Filter 610 ist auf einer Oberfläche 140 des Substrats 110 ausgebildet. In bestimmten Ausführungsformen sind der Berührungssensor 100 und die Steuereinheit 520 elektrisch mit dem RC-Filter 610 gekoppelt. Auf diese Weise werden Signale von der Steuereinheit 520 durch den RC-Filter 610 gefiltert, bevor sie den Berührungssensor 100 erreichen. Die Schaltungselemente sollten geeignete Widerstands- und Kapazitätswerte aufweisen, so dass der RC-Filter die Stärke von Signalen mit bestimmten Frequenzen abschwächt. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist der RC-Filter 610 dazu ausgelegt, Signale mit Frequenzen unterhalb von 100 Kilohertz zu filtern. Wenn die Steuereinheit 520 versucht, ein Signal mit einer 75 Kilohertz Komponente an den Berührungssensor 100 zu senden, so wird der RC-Filter 610 die Stärke dieser Signalkomponente abschwächen. Auf diese Weise arbeitet der RC-Filter 610 als Sperre, durch den nur bestimmte Steuereinheiten 520 den Berührungssensor 100 betreiben können.
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7B illustriert einen weiteren beispielhaften RC-Filter 610 bestehend aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material, der auf dem Substrat 110 der 2 ausgebildet ist. Wie in 7B dargestellt, bildet das FLM ein sich wiederholendes rechteckiges Muster, um den Widerstand 210 zu bilden. Das FLM bildet darüber hinaus die obere Platte 310 des Kondensators 330 auf einer Oberfläche 140 des Substrats 110. Die obere Platte 310 des Kondensators 330 und der Widerstand 210 sind elektrisch mit dem Berührungssensor 100 gekoppelt. FLM wird darüber hinaus verwendet, um die untere Platte 320 des Kondensators 330 auf einer anderen Oberfläche 140 des Substrats 110 zu bilden. Die untere Platte 320 des Kondensators 330 und der Widerstand 210 sind elektrisch mit der Steuereinheit 520 gekoppelt. Auf diese Weise wird der RC-Filter 610 gebildet und ist elektrisch zwischen den Berührungssensor 100 und die Steuereinheit 520 geschaltet.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung FLM in bestimmten Mustern zur Ausbildung des Widerstands 210 beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung jede geeignete Form für das FLM, um den Widerstand 210 zu bilden.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung die Platten des Kondensators 330 als in einer bestimmten Weise ausgebildet beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle in geeigneter Weise ausgebildeten Platten des Kondensators 330. Obwohl die vorliegende Offenbarung die erste Platte 310 als in einer bestimmten Konfiguration hinsichtlich der zweiten Platte 320 befindlich beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung die erste Platte 310 als in jeder geeigneten Konfiguration hinsichtlich der zweiten Platte 320 befindlich.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung die Anordnung des FLM in einer bestimmten Weise zur Ausbildung der Induktivität 410 beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung jede geeignete Anordnung des FLM zur Ausbildung der Induktivität 410. Obwohl die vorliegende Offenbarung die Induktivität 410 als an eine bestimmte Oberfläche 140 des Substrats 110 über die Durchkontaktierungsstelle 420 gekoppelt beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung auch Induktivitäten 410, die an jede geeignete Oberfläche 140 des Substrats 110 unter Verwendung einer Durchkontaktierungsstelle 420 gekoppelt sind, wie z. B. eine Seitenfläche 140 des Substrats 110. Obwohl die vorliegende Offenbarung die Ausbildung von bestimmten Formen aus FLM zur Ausbildung der Induktivität 410 auf einer Oberfläche 140 des Substrats 110 beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung die Ausbildung jeder geeigneten Form zur Bildung der Induktivität 410 auf einer Oberfläche 140 des Substrats 110 durch das FLM.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung ein bestimmtes Schaltungselement beschreibt, das unter Verwendung bestimmter elektrischer Komponenten bestehend aus FLM gebildet wird, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Schaltungselemente, die unter Verwendung jeder geeigneten Kombination von elektrischen Komponenten bestehend aus FLM gebildet werden. Obwohl die vorliegende Offenbarung die Ausbildung von passiven elektrischen Komponenten (wie z. B. einen Widerstand, einen Kondensator und eine Spule) unter Verwendung bestimmter Materialien beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung die Ausbildung passiver elektrischer Komponenten unter Verwendung jedes geeigneten Materials (wie z. B. des leitfähigen Materials, das zur Ausbildung von Abschnitten des Berührungssensors 100, wie z. B. der Elektroden und der Leiterbahnen 140 verwendet wird).
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Obwohl die vorliegende Offenbarung die Induktivität 410 und den Kondensator 330 mit einer bestimmten Form und Konfiguration zueinander beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle Induktivitäten 410 und Kondensatoren 330 mit jeder geeigneten Form und jeder geeigneten Konfiguration zueinander. Obwohl die vorliegende Offenbarung Widerstände 210 und Kondensatoren 330 mit einer bestimmten Form und Konfiguration zueinander beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle Widerstände 210 und Kondensatoren 330 in jeder geeigneten Form und in jeder geeigneten Konfiguration zueinander. Obwohl die vorliegende Offenbarung Filter 510 und 610 beschreibt, die Signale filtern, die eine bestimmte Frequenzkomponente beinhalten, umfasst die vorliegende Offenbarung alle Filter 510 und 610, wie z. B. Tiefpassfilter, Hochpassfilter, Bandpassfilter, Kerbfilter, oder jede andere geeignete Art von Filter zur Filterung von Signalen, die eine geeignete Frequenzkomponente enthalten.
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Ein Bezug auf ein computerlesbares Speichermedium kann hier ein oder mehrere, nicht-transitorische Strukturen mit einem computerlesbaren Speichemedium umfassen. In einem nicht-einschränkenden Beispiel kann ein computerlesbares Speichermedium eine halbleiterbasierte oder eine andere integrierte Schaltung (IC) (wie z. B. ein Feld-programmierbares Gatterarray (FPGA) oder ein anwendungsspezifisches IC (ASIC)), eine Festplatte, eine HDD, eine Hybridfestplatte (HHD), eine optische Platte, ein optisches Plattenlaufwerk (ODD), eine magnetooptische Platte, ein magnetooptisches Laufwerk, eine Floppydisk, ein Floppydisklaufwerk (FDD), ein Magnetband, ein holographisches Speichermedium, ein Festkörperlaufwerk (SSD), ein RAM-Laufwerk, eine SD-Karte, ein SD-Laufwerk oder andere geeignete computerlesbare Speichermedien oder Kombinationen aus zwei oder mehreren dieser Speichermedien beinhalten. Ein computerlesbares, nicht-transitorisches Speichermedium kann gegebenenfalls flüchtig, nicht-flüchtig oder eine Kombination aus flüchtig und nicht-flüchtig sein.
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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.
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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.
