DE202012103231U1

DE202012103231U1 - Berührungssensor mit reduzierten Anti-Berührungseffekten

Info

Publication number: DE202012103231U1
Application number: DE202012103231U
Authority: DE
Original assignee: Atmel Corp
Current assignee: Neodron Ltd
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2012-09-25
Anticipated expiration: 2022-08-28
Also published as: TW201342173A; TWI569190B; US20130155000A1; US9634660B2; CN103176648A; DE102012223363A1; CN103176648B

Abstract

Eine Vorrichtung umfassend: einen Berührungssensor, wobei der Berührungssensor umfasst: ein isolierendes Substrat; eine Vielzahl von Elektroden, welche auf dem isolierenden Substrat angeordnet sind, wobei die Vielzahl von Elektroden eine Ansteuerreihe mit einer Vielzahl von Ansteuerelektroden und eine Auslesereihe mit einer Vielzahl von Ausleseelektroden umfasst; und wobei mindestens eine der Elektroden ein erstes leitfähiges Material mit einem Lochbereich umfasst, welcher im Wesentlichen kein erstes leitfähiges Material enthält.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Berührungssensoren.
Hintergrund
Ein Berührungssensor kann das Vorkommen und den Ort einer Berührung oder die Nähe eines Objekts (sowie der Finger eines Benutzers oder ein Stift) innerhalb einer berührungsempfindlichen Fläche des Berührungssensors detektieren, welche beispielsweise einem Anzeigeschirm überlagert ist. In einer berührungsempfindlichen Anzeigeanwendung kann es der Berührungssensor dem Benutzer ermöglichen, direkt mit dem, was auf dem Bildschirm angezeigt wird zu interagieren, anstatt indirekt mit einer Maus oder einem Tastfeld. Ein Berührungssensor kann angebracht sein oder als ein Teil von den Folgenden bereitgestellt sein: Desktop-Computer, Laptop-Computer, Tablet-Computer, PDA (personal digital assistant), Smartphone, Satellitennavigationsgerät, tragbares Medienabspielgerät, tragbare Spielekonsole, Kioskcomputer, Kassengerät oder andere geeignete Geräte. Ein Kontrolleingabefeld einer Haushalts- oder anderen Anwendung kann einen Berührungssensor beinhalten.
Es gibt eine Reihe von verschiedenen Arten von Berührungssensoren, wie (beispielsweise) resistive berührungsempfindliche Bildschirme, berührungsempfindliche Bildschirme, welche auf oberflächenakustischen Wellen basieren und kapazitive berührungsempfindliche Bildschirme. Eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann hier einen berührungsempfindlichen Bildschirm beinhalten und umgekehrt. Wenn ein Objekt die Oberfläche eines kapazitiven berührungsempfindlichen Bildschirms berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Veränderung in der Kapazität innerhalb des berührungsempfindlichen Bildschirms an der Stelle der Berührung oder deren Nähe vorkommen. Eine Berührungssensorsteuereinheit kann die Veränderung in der Kapazität verarbeiten, um seine Position auf dem berührungsempfindlichen Bildschirm zu bestimmen.
Berührungssensoren können bestimmte Elektrodenmuster beinhalten, welche unterschiedliche Effekte auf die Veränderung der Kapazität durch ein berührendes Objekt haben. Beispielsweise können Elektrodenmuster mit einer Standarddoppeldiamantkonfiguration Anti-Berührungseffekte nicht abschwächen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 illustriert ein Beispiel eines Berührungssensors mit einem Beispiel einer Steuereinheit.
2 illustriert ein Beispiel eines Ersatzschaltbildes für die jeweiligen Ansteuer- und Ausleseelektroden eines Berührungssensors, wenn keine Berührung vorkommt.
3 illustriert ein Beispiel eines Ersatzschaltbildes für die jeweiligen Ansteuer- und Ausleseelektroden eines Berührungssensors, wenn eine Berührung vorkommt.
4 illustriert ein weiteres Beispiel eines Ersatzschaltbildes für die jeweiligen Ansteuer- und Ausleseelektroden eines Berührungssensors, wenn eine Berührung vorkommt.
5A illustriert eine beispielhafte Ausführung eines Berührungssensors, welcher Masseflächen beinhaltet, die innerhalb der äußeren Begrenzung der Ansteuer- und Ausleseelektroden eingeschlossen sind,
5B illustriert eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Berührungssensors, welcher Masseflächen beinhaltet, die innerhalb der äußeren Begrenzung der Ansteuer- und Ausleseelektroden eingeschlossen sind.
6A illustriert eine beispielhafte Ausführungsform eines Berührungssensors, welche Masseflächen beinhaltet, die innerhalb der äußeren Begrenzung der Ausleseelektroden befindlich sind.
6B illustriert eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Berührungssensors, welcher Masseflächen beinhaltet, die innerhalb der äußeren Begrenzung von Ausleseelektroden eingeschlossen sind.
7 illustriert eine beispielhafte Ausführungsform eines Berührungssensors, welcher Masseflächen beinhaltet, die innerhalb der äußeren Begrenzung der Ansteuerelektroden eingeschlossen sind.
8 illustriert eine beispielhafte Ausführungsform eines Berührungssensors, welcher Masseleiterbahnen zwischen den Ansteuer- und Ausleseelektroden beinhaltet, die mit der Gerätemasse des Berührungssensors gekoppelt sind.
9A illustriert eine beispielhafte Ausführungsform eines Berührungssensors, welcher interpolierte Ansteuerreihen beinhaltet.
9B illustriert eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Berührungssensors, welcher interpolierte Ansteuerreihen beinhaltet.
10A illustriert eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Berührungssensors, welcher interpolierte Ansteuerreihen beinhaltet.
10B illustriert eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Berührungssensors, welcher interpolierte Ansteuerreihen beinhaltet.
11A illustriert eine beispielhafte Ausführungsform eines Berührungssensors, welcher Lochbereiche beinhaltet, die innerhalb der äußeren Begrenzung der Ansteuerelektroden eingeschlossen sind.
11B illustriert eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Berührungssensors, welcher Lochbereiche beinhaltet, die innerhalb der äußeren Begrenzung der Ansteuerelektroden eingeschlossen sind.
Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
1 illustriert ein Beispiel eines Berührungssensors 10 mit einem Beispiel einer Berührungssensorsteuereinheit 12. Der Berührungssensor 10 und die Berührungssensorsteuereinheit 12 können das Vorkommen und den Ort einer Berührung oder die Nähe eines Objektes innerhalb einer berührungsempfindlichen Fläche des Berührungssensors 10 detektieren. Die Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann beides den Berührungssensor und seine Berührungssensorsteuereinheit einschließen. In gleicher Weise kann eine Bezugnahme auf eine Berührungssensorsteuereinheit beide die Berührungssensorsteuereinheit und ihren Berührungssensor einschließen. Berührungssensor 10 kann einen Bereich aus Ansteuer- und Ausleseelektroden (oder einen Bereich aus Elektroden eines einzigen Typs) beinhalten, welche auf einem oder mehreren Substraten, die aus einem dielektrischen Material hergestellt sein können, angeordnet sind. Eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann beides, die Elektroden des Berührungssensors und das Substrat/die Substrate, auf welchen diese angeordnet sind, beinhalten. Alternativ kann eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor die Elektroden des Berührungssensors beinhalten, aber nicht das Substrat/die Substrate, auf welchen diese angeordnet sind.
Eine Elektrode (ob eine Ansteuerelektrode oder eine Ausleseelektrode) kann eine Fläche eines leitfähigen Materials sein, welches eine Form, wie beispielsweise eine Kreisscheibe, ein Quadrat, ein Rechteck, eine dünne Bahn, eine andere geeignete Form oder geeignete Kombinationen dieser ausbildet. Ein oder mehrere Schnitte in einer oder mehreren Schichten des leitfähigen Materials kann (mindestens teilweise) die Form einer Elektrode kreieren, wobei die Fläche ihrer Form (mindestens teilweise) durch diese Schnitte begrenzt sein kann. In besonderen Ausführungsformen kann das leitfähige Material einer Elektrode ungefähr 100% der Fläche ihrer Form einnehmen. Als ein Beispiel, jedoch nicht als Einschränkung, kann eine Elektrode aus Indiumzinnoxid (ITO) hergestellt sein und das ITO der Elektrode kann ungefähr 100% der Fläche ihrer Form (manchmal als 100%-Füllung bezeichnet) einnehmen. In besonderen Ausführungsformen kann das leitfähige Material einer Elektrode im Wesentlichen weniger als 100% der Fläche ihrer Form einnehmen. Als ein Beispiel, jedoch nicht als Einschränkung, kann eine Elektrode aus dünnen Bahnen eines Metalls oder eines anderen Materials (FLM) hergestellt sein, wie beispielsweise, Kupfer, Silber oder ein kupfer- oder silberbasiertes Material, wobei die dünnen Bahnen des leitfähigen Materials ungefähr 5% der Fläche ihrer Form in einem schraffierten, netzartigen oder einem anderen geeigneten Mustern einnehmen können. Eine Bezugnahme auf FLM beinhaltet ein solches Material. Obwohl die vorliegende Offenbarung besondere Elektroden beschreibt oder illustriert, welche aus besonderem leitfähigen Material hergestellt sind und spezielle Formen mit speziellen Füllungen und speziellen Mustern ausbilden, beinhaltet diese Offenbarung alle geeigneten Elektroden, welche aus geeignetem leitfähigen Material hergestellt sind, welche geeignete Formen ausbilden und welche geeignete Füllanteile mit geeigneten Mustern besitzen.
Die Formen der Elektroden (oder anderer Elemente) des Berührungssensors können ganz oder teilweise eines oder mehrere Makromerkmale des Berührungssensors ausmachen. Eines oder mehrere Charakteristiken der Implementierung dieser Formen (sowie beispielsweise das leitfähige Material, Füllungen oder Muster innerhalb der Formen) können ganz oder teilweise eines oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors ausmachen. Eines oder mehrere Makromerkmale eines Berührungssensors kann eines oder mehrere Charakteristiken seiner Funktionalität bestimmen und eines oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors kann eines oder mehrere optische Merkmale des Berührungssensors sowie Transmission, Refraktion oder Reflektion bestimmen.
Eine mechanische Anordnung kann das Substrat (oder mehrere Substrate) und das leitfähige Material, welches die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 ausbildet, beinhalten. Als ein Beispiel, jedoch nicht als Einschränkung, kann die mechanische Anordnung eine erste Schicht aus durchsichtigem Klebstoff (OCA, optically clear adhesive) unter einer Abdeckscheibe beinhalten. Die Abdeckscheibe kann durchsichtig und aus einem widerstandsfähigen Material hergestellt sein, welches für wiederholte Berührungen geeignet ist, wie beispielsweise Glas, Polycarbonate, oder Polymethylmethacrylate (PMMA). Die vorliegende Offenbarung beinhaltet alle geeigneten Abdeckscheiben, welche aus geeigneten Materialien hergestellt sind. Die erste Schicht des OCA kann zwischen der Abdeckscheibe und dem Substrat mit dem leitfähigen Material, welches die Ansteuer- oder Ausleseelektroden ausbildet, angeordnet sein. Die mechanische Anordnung kann auch eine zweite Schicht aus OCA und eine dielektrische Schicht (welche aus PET oder einem anderen geeigneten Material hergestellt sein kann, ähnlich zu dem Substrat mit dem leitfähigen Material, welches die Ansteuer- oder Ausleseelektroden ausbildet) beinhalten. Als eine Alternative kann eine dünne Schicht eines dielektrischen Materials anstatt der zweiten Schicht aus OCA und der dielektrischen Schicht angewandt werden. Die zweite Schicht aus OCA kann zwischen dem Substrat mit dem leitfähigen Material, welches die Ansteuer- oder Ausleseelektroden ausmacht, und der dielektrischen Schicht angeordnet sein, und die dielektrische Schicht kann zwischen der zweiten Schicht aus OCA und einem Luftspalt zu einer Anzeige eines Geräts, welches Berührungssensor 10 und Berührungssensorsteuereinheit 12 beinhaltet, angeordnet sein. Als ein Beispiel, jedoch nicht als Einschränkung, kann die Abdeckscheibe 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, welches die Ansteuer- oder Ausleseelektroden ausbildet, kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben; die zweite Schicht aus OCA kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben; und die dielektrische Schicht kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine besondere mechanische Anordnung beschreibt, welche eine bestimmte Anzahl von bestimmten Schichten besitzt, aus bestimmten Materialien hergestellt ist und bestimmte Dicken hat, beinhaltet diese Offenbarung alle geeigneten mechanischen Anordnungen mit einer geeigneten Anzahl von geeigneten Schichten, welche aus geeigneten Materialien mit geeigneten Dicken hergestellt sind. Als ein Beispiel, jedoch nicht als Einschränkung, kann, in besonderen Ausführungsformen, eine Schicht aus Klebstoff oder einem Dielektrikum die dielektrische Schicht, die zweite Schicht aus OCA und den Luftspalt, wie oben beschrieben, ersetzen, so dass kein Luftspalt zu der Anzeige vorhanden ist.
Ein oder mehrere Abschnitte des Substrates des Berührungssensors 10 kann aus Polyethylenterephthalat (PET) oder einem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Die vorliegende Offenbarung beinhaltet alle geeigneten Substrate mit allen geeigneten Abschnitten, welche aus geeigneten Materialien hergestellt sind. In besonderen Ausführungsformen können die Ansteuer- oder Ausleseelektroden in Berührungssensor 10 ganz oder teilweise aus ITO hergestellt sein. In besonderen Ausführungsformen können die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 aus dünnen Bahnen eines Metalls oder eines anderen leitfähigen Materials hergestellt sein. Als ein Beispiel, jedoch nicht als Einschränkung, können ein oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials, Kupfer oder kupferbasiert sein, eine Dicke von ungefähr 5 μm oder weniger und eine Breite von ungefähr 10 μm oder weniger besitzen. Als ein weiteres Beispiel können ein oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials, Silber oder silberbasiert sein und in ähnlicher Weise eine Dicke von ungefähr 5 μm oder weniger und eine Breite von ungefähr 10 μm oder weniger besitzen. Die vorliegende Offenbarung beinhaltet alle geeigneten Elektroden, welche aus geeigneten Materialien hergestellt sind.
Berührungssensor 10 kann eine kapazitive Form der Berührungsdetektion implementieren. In einer Gegenkapazitätsimplementierung kann der Berührungssensor 10 einen Bereich von Ansteuer- und Ausleseelektroden, welche einen Bereich von kapazitiven Knoten ausbilden, beinhalten. Eine Ansteuerelektrode und eine Ausleseelektrode können einen kapazitiven Knoten ausbilden. Die Ansteuer- und Ausleseelektroden, welche einen kapazitiven Knote ausbilden, können nahe aneinander kommen, jedoch keinen elektrischen Kontakt miteinander haben. Stattdessen können die Ansteuer- und Ausleseelektroden kapazitiv miteinander über einen Zwischenraum zwischen ihnen gekoppelt sein. Eine Puls- oder Wechselspannung, welche an die Ansteuerelektrode (durch die Berührungssensorsteuereinheit 12) angelegt ist, kann eine Ladung in der Ausleseelektrode induzieren, und der Betrag der induzierten Ladung kann durch einen externen Einfluss (sowie die Berührung oder die Nähe eines Objektes) beeinflusst werden. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Veränderung in der Kapazität an dem kapazitiven Knoten vorkommen und die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann die Veränderung in der Kapazität messen. Durch die Messung der Veränderung in der Kapazität über den Bereich, kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 die Position der Berührung oder deren Nähe innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs/der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 bestimmen.
In einer Eigenkapazitätsimplementierung kann Berührungssensor 10 einen Bereich von Elektroden eines einzigen Typs beinhalten, wobei jede einen kapazitiven Knoten ausbilden kann. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Veränderung in der Eigenkapazität an dem kapazitiven Knoten vorkommen und die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann die Veränderung in der Kapazität beispielsweise als eine Veränderung in dem Ladungsbetrag, welcher benötigt wird, um die Spannung an dem kapazitiven Knoten um einen vorbestimmten Betrag anzuheben, messen. Genau wie in einer Gegenkapazitätsimplementierung kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 durch das Messen der Veränderungen in der Kapazität über den Bereich die Position der Berührung oder deren Nähe innerhalb der berührungsempfindlichen Fläche/der berührungsempfindlichen Flächen des Berührungssensors 10 bestimmen. Die vorliegende Offenbarung beinhaltet alle geeigneten Formen der kapazitiven Berührungsdetektion.
In besonderen Ausführungsformen können eine oder mehrere Ansteuerelektroden zusammen eine Ansteuerreihe ausbilden, welche horizontal oder vertikal oder in jeder geeigneten Orientierung verläuft. In gleicher Weise können eine oder mehrere Ausleseelektroden zusammen eine Auslesereihe ausbilden, welche horizontal oder vertikal oder in jeder geeigneten Orientierung verläuft. In besonderen Ausführungsformen können die Ansteuerreihen im Wesentlichen senkrecht zu den Auslesereihen verlaufen. Eine Bezugnahme auf eine Ansteuerreihe kann ein oder mehrere Ansteuerelektroden, welche die Ansteuerreihe ausmachen, beinhalten und umgekehrt. In gleicher Weise kann eine Bezugnahme auf eine Auslesereihe eine oder mehrere Ausleseelektroden, welche die Auslesereihe ausmachen, beinhalten und umgekehrt.
Berührungssensor 10 kann Ansteuer- und Ausleseelektroden besitzen, welche in einem Muster auf einer Seite eines einzigen Substrats angeordnet sind. In einer solchen Konfiguration kann ein Paar aus Ansteuer- und Ausleseelektroden, welche kapazitiv miteinander über einen Zwischenraum zwischen ihnen gekoppelt sind, einen kapazitiven Knoten ausbilden. In einer Eigenkapazitätsimplementierung können Elektroden eines einzigen Typs in einem Muster auf einem einzigen Substrat angeordnet sein. Zusätzlich oder als eine Alternative zu Ansteuer- und Ausleseelektroden, welche in einem Muster auf einer Seite eines einzigen Substrates angeordnet sind, kann Berührungssensor 10 Ansteuerelektroden besitzen, welche in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind und Ausleseelektroden, welche in einem Muster auf einer anderen Seite des Substrats angeordnet sind. Außerdem kann Berührungssensor 10 Ansteuerelektroden besitzen, welche in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind und Ausleseelektroden, welche in einem Muster auf einer Seite eines anderen Substrats angeordnet sind. In solchen Konfigurationen kann eine Überkreuzung einer Ansteuerelektrode und einer Ausleseelektrode einen kapazitiven Knoten ausbilden. Solch eine Überkreuzung kann ein Ort sein, wo sich die Ansteuerelektrode und die Ausleseelektrode kreuzen oder am nächsten aneinander kommen in deren respektiven Ebenen. Die Ansteuer- und Ausleseelektroden haben keinen elektrischen Kontakt miteinander, stattdessen sind sie kapazitiv miteinander über ein Dielektrikum an der Überkreuzung gekoppelt. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Konfigurationen bestimmter Elektroden, welche bestimmte Knoten ausbilden, beschreibt, beinhaltet diese Offenbarung alle geeigneten Konfigurationen mit geeigneten Elektroden, welche geeignete Knoten ausbilden. Außerdem beinhaltet die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Elektroden, welche auf jeder geeigneten Anzahl von geeigneten Substraten in geeigneten Mustern angeordnet sind.
Eine Veränderung in der Kapazität an einem kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 kann, wie oben beschrieben, eine Berührung oder deren Nähe an der Position des kapazitiven Knotens anzeigen. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann die Veränderung in der Kapazität detektieren und verarbeiten, um das Vorkommen und den Ort der Berührung oder deren Nähe zu bestimmen. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann dann Informationen über die Berührung oder deren Nähe an eine oder mehrere andere Komponenten (wie eine oder mehrere zentrale Verarbeitungseinheiten (CPUs)) eines Geräts, welches Berührungssensor 10 und Berührungssensorsteuereinheit 12 beinhaltet, weiterleiten, wobei das Gerät auf die Berührung oder deren Nähe durch die Initiierung einer Funktion des Geräts (oder eine Anwendung, welche auf dem Gerät läuft) reagiert. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Berührungssensorsteuereinheit beschreibt, welche eine bestimmte Funktionalität in Bezug auf ein bestimmtes Gerät und einen bestimmten Berührungssensor besitzt, beinhaltet diese Offenbarung alle geeigneten Berührungssensorsteuereinheiten, welche alle geeigneten Funktionen in Bezug auf geeignete Geräte und geeignete Berührungssensoren besitzen.
Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann eine oder mehrere integrierte Schaltungen sein, wie beispielsweise Universalmikroprozessoren, Mikrokontroller, programmierbare Logikgeräte oder -felder oder applikationsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs). In besonderen Ausführungsformen kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 analoge Schaltungen, digitale Logik, und digitale nicht flüchtigen Speicher beinhalten. In besonderen Ausführungsformen ist die Berührungssensorsteuereinheit 12 auf einer flexiblen gedruckten Schaltung (FPC, flexible printed circuit) angeordnet, welcher, wie unten beschrieben, an dem Substrat des Berührungssensors 10 befestigt ist. Die FPC kann aktiv oder passiv sein. In besonderen Ausführungsformen sind mehrere Berührungssensorsteuereinheiten 12 auf der FPC angeordnet. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann eine Verarbeitungseinheit, eine Ansteuereinheit, eine Ausleseeinheit und eine Speichereinheit beinhalten. Die Ansteuereinheit kann die Ansteuersignale zu den Ansteuerelektroden des Berührungssensors 10 liefern. Die Ausleseeinheit kann Ladung an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 detektieren und Messsignale für die Verarbeitungseinheit bereitstellen, welche die Kapazitäten an den kapazitiven Knoten repräsentieren. Die Verarbeitungseinheit kann die Versorgung der Ansteuerelektroden mit Ansteuersignalen durch die Ansteuereinheit kontrollieren und die Messsignale von der Ausleseeinheit verarbeiten, um das Vorkommen und den Ort einer Berührung oder deren Nähe innerhalb der berührungsempfindlichen Fläche/den berührungsempfindlichen Flächen von Berührungssensor 10 zu detektieren und zu verarbeiten. Die Verarbeitungseinheit kann außerdem Veränderungen in der Position einer Berührung oder deren Nähe innerhalb der berührungsempfindlichen Fläche/der berührungsempfindlichen Flächen des Berührungssensors 10 nachverfolgen. Die Speichereinheit kann Programme zur Ausführung durch die Verarbeitungseinheit speichern, was Programme zur Steuerung der Ansteuereinheit zur Versorgung der Ansteuerelektroden mit Ansteuersignalen, Programme zur Verarbeitung von Messsignalen durch die Ausleseeinheit und andere geeignete Programme beinhaltet. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine bestimmte Berührungssensorsteuereinheit beschreibt, welche eine bestimmte Implementierung mit besonderen Komponenten hat, beinhaltet diese Offenbarung alle geeigneten Berührungssensorsteuereinheiten mit geeigneten Implementierungen und geeigneten Komponenten.
Die Leiterbahnen 14 aus leitfähigem Material, welche auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordnet sind, können die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 mit Anschlussflächen 16 koppeln, welche auch auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordnet sind. Die Anschlussflächen 16 vereinfachen, wie unten beschrieben, die Kopplung der Leiterbahnen 14 mit der Berührungssensorsteuereinheit 12. Die Leiterbahnen 14 können sich in und um (z. B. an den Kanten von) die berührungsempfindliche Fläche/die berührungsempfindlichen Flächen des Berührungssensors 10 erstrecken. Bestimmte Leiterbahnen 14 können Ansteuerverbindungen zur Kopplung der Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Ansteuerelektroden des Berührungssensors 10 bereitstellen, durch welche die Ansteuereinheit der Berührungssensorsteuereinheit 12 die Ansteuersignale zu den Ansteuerelektroden liefern kann. Andere Leiterbahnen 14 können Ausleseverbindungen zur Kopplung der Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Ausleseelektroden des Berührungssensors bereitstellen, durch welche die Ausleseeinheit der Berührungssensorsteuereinheit 12 Ladung an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 detektieren kann. Die Leiterbahnen 14 können aus dünnen Bahnen eines Metalls oder eines anderen leitfähigen Materials hergestellt sein. Als ein Beispiel, jedoch nicht als Einschränkung, kann das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 Kupfer oder kupferbasiert sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger haben. Als ein weiteres Beispiel kann das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 Silber oder silberbasiert sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger haben. In besonderen Ausführungsformen können die Leiterbahnen 14, zusätzlich oder als eine Alternative zu den dünnen Bahnen eines Metalls oder anderen leitfähigen Materials, ganz oder teilweise aus ITO hergestellt sein. Obwohl die vorliegende Offenbarung besondere Leiterbahnen aus bestimmten Materialien mit bestimmten Breiten beschreibt, beinhaltet diese Offenbarung alle geeigneten Leiterbahnen aus allen geeigneten Materialien mit geeigneten Dicken. Zusätzlich zu den Leiterbahnen 14 kann Berührungssensor 10 eine oder mehrere Masseleiterbahnen beinhalten, welche an einer Masseverbindung (welche eine Anschlussfläche 16 sein kann) an einer Kante des Substrats des Berührungssensors 10 (ähnlich wie die Leiterbahnen 14) enden.
Die Anschlussflächen 16 können entlang einer oder mehrerer Kanten des Substrats außerhalb der berührungsempfindlichen Fläche/der berührungsempfindlichen Flächen des Berührungssensors 10 befindlich sein. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann, wie oben beschrieben, auf einer FPC befindlich sein. Die Anschlussflächen 16 können aus demselben Material wie die Leiterbahnen 14 hergestellt sein und mit der FPC durch die Benutzung eines anisotropisch leitenden Films (ACF, anisotropic conductive film) verbunden sein. Die Verbindung 18 kann Leiterbahnen auf der FPC beinhalten, welche die Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Anschlussflächen 16 koppeln, und wiederum die Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Leiterbahnen 14 und mit den Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10. In einer weiteren Ausführungsform können die Anschlussflächen 16 mit einem elektromechanischen Verbinder (wie eine Nullkraftsteckverbinder) verbunden sein. In dieser Ausführungsform muss die Verbindung 18 keine FPC beinhalten. Die vorliegende Offenbarung beinhaltet jede geeignete Verbindung 18 zwischen der Berührungssensorsteuereinheit 12 und dem Berührungssensor 10.
Die 2 bis 4 illustrieren, wie unten im Detail beschrieben, Beispiele von Ersatzschaltbildern für die jeweiligen Ansteuer- und Ausleseelektroden eines Berührungssensors. Diese Ersatzschaltbilder stellen Modelle bereit, die zur Analyse von relevanten Strömen und Ladung an einer Ausleseelektrode während verschiedener Situationen nützlich sind. Das Ersatzschaltbild von 2 stellt ein Beispiel eines Modells zur Analyse von Strom und Ladung an einer Ausleseelektrode dar, wenn keine Berührung vorkommt. Das Ersatzschaltbild in 3 stellt ein Beispiel eines Modells zur Analyse von Strom und Ladung an einer Ausleseelektrode dar, wenn eine Berührung eines annähernd idealen Berührungsereignisses vorkommt. 4 stellt ein Beispiel eines Modells zur Analyse von Strom und Ladung an einer Ausleseelektrode in einem nicht idealen Berührungsereignis dar, welches Realbedingungen approximiert. Die 5A bis 11B illustrieren ein Beispiel eines Berührungssensors, welcher eingerichtet ist um einige der negativen Effekte zu unterdrücken, welche in einem nicht idealen Berührungsereignis vorkommen.
2 illustriert ein Beispiel eine Ersatzschaltbild 20 für die jeweiligen Ansteuer- und Ausleseelektroden eines Berührungssensors, wenn keine Berührung vorkommt. In besonderen Ausführungsformen kann das Ersatzschaltbild 20 mindestens einen Teil der Schaltung des Berührungssensors 10 repräsentieren. Das Ersatzschaltbild 20 beinhaltet eine Spannungsquelle 22, eine Ansteuerelektrode 24, eine Ausleseelektrode 26, eine Gegenkapazität (Kondensator) 28 und einen Integrator 30.
Die Spannungsquelle 22 versorgt die Ansteuerelektrode 24 mit jeder geeigneten Spannung, wie eine Puls- oder Wechselspannung. In einigen Ausführungsformen kann das Ersatzschaltbild 20 eine Stromquelle nutzen, um bestimmte Ströme und das elektromagnetische Feld (EMF) zu begrenzen. Der Kondensator 28 repräsentiert die Gegenkapazität zwischen Ansteuerelektrode 24 und Ausleseelektrode 26, wenn keine Berührung vorkommt. Der Integrator 30 integriert den Strom I_Y (oder die Ladung) an der Ausleseelektrode 26 und während des Betriebs wird eine Veränderung in dem Strom I_Y oder der transferierten Ladung an der Ansteuerelektrode 24 detektiert. In der in 2 gezeigten Ausführungsform misst der Integrator keine signifikante Änderung in dem Strom I_Y oder der Ladung an Ausleseelektrode 26, wenn keine Berührung vorkommt. Das Ersatzschaltbild 20 ist ein Beispiel eines Modells, welches hilfreich ist, um den Strom I_Y zu analysieren, wenn keine Berührung vorkommt. Es können andere geeignete Modelle, um den Strom I_Y zu analysieren und um andere Komponenten zu analysieren, welche existieren jedoch nicht in der Ausführungsform wie in 2 gezeigt sind. Die 3 und 4 zeigen andere Beispiele von Ersatzschaltbildern für Ansteuer- und Ausleseelektroden, welche zur Analyse des Stroms I_Y nützlich sind, wenn eine Berührung vorkommt. Diese Modelle inkorporieren mehrere andere zusätzliche repräsentative Kapazitäten.
3 illustriert ein Beispiel eine Ersatzschaltbildes 34 für die jeweiligen Ansteuer- und Ausleseelektroden eines Berührungssensors, wenn eine nahezu ideale Berührung vorkommt. Das ist der Fall, wenn das berührende Objekt im Wesentlichen perfekt mit der Erde (Masse) gekoppelt ist. In besonderen Ausführungsformen kann das Ersatzschaltbild 34 mindestens einen Teil der Schaltungen von Berührungssensor 10 repräsentieren. Ähnlich wie das Ersatzschaltbild 20 beinhaltet das Ersatzschaltbild 34 eine Spannungsquelle 22, eine Ansteuerelektrode 24, eine Ausleseelektrode 26 und einen Integrator 30. Diese Komponenten haben ähnliche Funktionen wie diejenigen, welche in Bezug auf die korrespondierenden Komponenten in 2 beschrieben wurden. Das Ersatzschaltbild 34 beinhaltet außerdem die repräsentativen Kapazitäten 42, 44, 46, 48 und 50.
Die Spannungsquelle 22 liefert jede geeignete Spannung zu der Ansteuerelektrode 24, wie eine Puls- oder Wechselspannung. In einigen Ausführungsformen kann das Ersatzschaltbild 20 eine Stromquelle benutzen, um bestimmte Ströme und die EMF zu begrenzen. Der Integrator 30 integriert den Strom I_Y (oder die transferierte Ladung) an der Ansteuerelektrode 26. Dementsprechend wird im Betrieb eine Veränderung (relativ zu wenn keine Berührung vorkommt) in dem Strom I_Y oder der transferierten Ladung an der Ansteuerelektrode 24 detektiert. Auf diese Weise kann das Eratzschaltbild 34 detektieren, dass eine Berührung vorkommt. Die Kapazität 28 in 2 ist als die Kondensatoren 42, 44 und 48 in 3 repräsentiert. Da eine Berührung innerhalb einer ausreichenden Nähe zu der Ansteuerelektrode 24 und der Ausleseelektrode 26 vorkommt, beeinflusst das berührende Objekt die kapazitiven Feldlinien zwischen der Ansteuerelektrode 24 und der Ausleseelektrode 26 und ändert die Kapazität zwischen ihnen. Das Ersatzschaltbild 34 beinhaltet die Kapazitäten 42, 44 und 48, um die Veränderung in der Kapazität zwischen der Ansteuerelektrode 24 und der Ausleseelektrode 26 zu modellieren, wenn eine Berührung vorkommt, wobei die Größe der Kapazität 48 mit stärkeren Berührungen ansteigen kann. In bestimmten Ausführungsformen wird die Gegenkapazität zwischen der Ansteuerelektrode 24 und der Ausleseelektrode 26 kleiner, je stärker die Berührung des berührenden Objekts ist. Dementsprechend wird eine stärkere Berührung durch eine größere Kapazität 48 repräsentiert. Die Kapazität zwischen der Ansteuerelektrode 24 und dem berührenden Objekt wird durch Kapazität 46 repräsentiert. Die Kapazität zwischen der Ausleseelektrode 26 und dem berührenden Objekt wird durch Kapazität 50 repräsentiert. In einem idealen Szenario ist die Erde oder Masse (GND) äquipotential und konstant (unabhängig davon wie groß der Puls an der Ansteuerreihe ist, bleibt das Potential des Masseknotens gleich). Deshalb haben die Kapazitäten 46 und 50 keinen Effekt auf die Ladung, welche auf die Ausleseelektrode 26 transferiert wird. Dementsprechend bleibt die transferierte Ladung, welche durch Integrator 30 integriert wird, unbeeinflusst durch diese Kapazitäten.
Während des Betriebs, berührt ein Objekt (z. B. der Finger einer Person oder ein Stift) die Ansteuerelektrode 24 und/oder die Ausleseelektrode 26, oder kommt in deren Nähe. Die Berührung leitet einen Teil des Stroms von der Ansteuerelektrode 24 zur Erde (Masse) durch Kapazität 48, wobei der Betrag dessen, durch die stärke der Berührung bestimmt werden kann. Da ein Teil des Stroms von der Ansteuerelektrode 24 durch die Kapazität 48 umgeleitet wird, integriert der Integrator 30 den gesunkenen Strom I_Y durch die Ausleseelektrode 26. Der gesunkene Strom I_Y korrespondiert zu einem positiven Berührungssignal an der Berührungssensorsteuereinheit 12. Wenn ein Strom I_Y um einen ausreichenden Betrag absinkt, wird die Berührungssensorsteuereinheit bestimmen, dass eine Berührung stattgefunden hat. In bestimmten Systemen können Kapazitäten, welche durch ein berührendes Objekt eingeführt werden, die Veränderung im Strom durch die Ausleseelektrode 26 in umgekehrter Weise beeinflussen, was in einem negativen Berührungssignal resultiert. Ein Beispiel eines solchen Systems ist unten mit Bezug auf 4 diskutiert.
4 illustriert ein Beispiel eines Ersatzschaltbildes 32 für die jeweiligen Ansteuer- und Ausleseelektroden eines Berührungssensors, wenn eine Berührung vorkommt. Im Gegensatz zu dem Ersatzschaltbild 34 in 4, beinhaltet das Ersatzschaltbild 32 zusätzliche nicht ideale Kapazitäten, welche ein nicht ideales Berührungsszenario andeuten. Dies ist, dass das Ersatzschaltbild 32 ein Szenario mit schwacher Kopplung zwischen dem berührenden Objekt und der Erde (Masse) illustriert. In besonderen Ausführungsformen kann Ersatzschaltbild 32 mindestens einen Teil der Schaltungen des Berührungssensors 10 repräsentieren. Ähnlich zum Ersatzschaltbild 34, beinhaltet das Ersatzschaltbild 32 eine Spannungsquelle 22, eine Ansteuerelektrode 24, eine Ausleseelektrode 26, einen Integrator 30 und repräsentative Kapazitäten 42, 44, 46, 48 und 50. Diese Komponenten haben ähnliche Funktionen wie diejenigen, welche in Bezug auf die korrespondierenden Komponenten in 3 beschrieben sind, außer dass die Kapazitäten 46 und 50 den Strom I_Y oder die transferierte Ladung an der Ausleseelektrode 26 in gegenteiliger Weise beeinflussen. Das Ersatzschaltbild 32 beinhaltet auch die repräsentativen Kapazitäten 52, 54 und 55. 4 bringt zusätzliche Schaltungselemente in das Modell von 3 ein, welche variierende Einflüsse auf den Betrag des Stroms haben, welcher an der Ausleseelektrode 26 gemessen wird.
Die Kapazität zwischen der Ansteuerelektrode 24 und dem berührenden Objekt ist durch die Kapazität 46 repräsentiert. Die Kapazität zwischen der Ausleseelektrode 26 und dem berührenden Objekt ist als Kapazität 50 repräsentiert. Die Kapazität 52 repräsentiert die Kapazität zwischen dem berührenden Objekt und der Erde (Masse). Die Kapazität 54 repräsentiert die Kapazität zwischen der Gerätemasse und der wirklichen Masse (Erde). Die Kapazität 55 repräsentiert die Kapazität zwischen dem berührenden Objekt und der Gerätemasse.
Während des Betriebs berührt ein Objekt (z. B. ein Finger einer Person oder ein Stift) die Ansteuerelektrode 24 und/oder die Ausleseelektrode 26, oder kommt in deren Nähe. Der Effekt der Berührung sollte ein reduzierter Strom durch die Ausleseelektrode 26 sein. Der reduzierte Strom an Integrator 30 wird in ein positives Berührungssignal in der digitalen Domäne durch Berührungssensorsteuereinheit 12 umgewandelt. Ein positives Berührungssignal könnte jedoch, wegen der schwachen Kopplung zwischen dem berührenden Objekt und der Erde nicht aufgenommen werden, auch wenn eine Berührung vorkommt. Da die Kapazität 54 wahrscheinlich einen kleinen Wert hat, gibt es wahrscheinlich eine schwache Kopplung zu der Erde. Durch die schwache Kopplung kann der Effekt des berührenden Objekts eine Injektion eines Stromes I_CXY in Ausleseelektrode 26 sein. Ein erhöhter Strom an Integrator 30 wird in ein negatives Berührungssignal in der digitalen Domäne durch die Berührungssensorsteuereinheit 12 umgewandelt. Dies kann darin resultieren, dass die Berührungssensorsteuereinheit 12 ein negatives Berührungssignal aufnimmt anstatt eines positiven Signals, obwohl eine tatsächliche Berührung vorkommt. In einigen Fällen, und im Gegensatz zu dem gewünschten Effekt, resultiert eine stärkere Berührung in einem stärkeren negativen Berührungssignal. In einigen Ausführungsformen kann die Polarität der Änderung im Strom an Integrator 30 einen gegenteiligen Effekt haben. Dann wird ein erhöhter Strom oder eine transferierte Ladung an Integrator 30 in ein positives Berührungssignal in der digitalen Domäne umgewandelt und umgekehrt. Diese Anti-Berührungseffekte können durch die Modifikation einiger zusätzlicher Kapazitäten, die durch das berührende Objekt eingeführt werden, abgeschwächt werden. Beispielsweise kann Kapazität 55 auf verschiedene Weise erhöht werden, um die Kopplung zwischen dem berührenden Objekt und der Gerätemasse zu erhöhen. Als ein weiteres Beispiel können die Kapazitäten 46 und 50 erniedrigt werden, um die Kapazität zwischen dem berührenden Objekt und jeder der Ansteuerelektroden 24 und der Ausleseelektroden 26 jeweilig zu erniedrigen. Dementsprechend wird, wenn eine Berührung vorkommt, Strom von dem Integrator 30 abgezogen, anstatt direkt darin injiziert zu werden. Dementsprechend wird ein positives Berührungssignal als Antwort auf die Berührung durch das berührende Objekt aufgezeichnet. Die 5A bis 11B illustrieren Beispiele von Berührungssensoren, welche eingerichtet sind, um Anti-Berührungseffekte durch die Benutzung von verschiedenen Elektrodenmustern abzuschwächen.
5A illustriert ein Beispiel einer Ausführungsform eines Berührungssensors 61, welcher auf einer Leiterplatte (PCB, printed circuit board) implementiert ist, welche Masseflächen beinhaltet, die innerhalb der äußeren Begrenzung der Auslese- und Ansteuerelektroden eingeschlossen sind. In besonderen Ausführungsformen kann der Berührungssensor 61 ein Beispiel des Berührungssensors 10 sein. Der Berührungssensor 61 umfasst die Ansteuerreihen 62a bis d, welche horizontal verlaufen und die Auslesereihen 64a bis d, welche vertikal verlaufen. Die Ansteuerreihen 62 beinhalten diamantartig geformte Ansteuerelektroden. Beispielsweise beinhaltet die Ansteuerreihe 62b eine diamantartig geformte Ansteuerelektrode 70. Die Auslesereihen 64 beinhalten diamantartig geformte Ausleseelektroden. Beispielsweise beinhaltet die Auslesereihe 64d eine diamantartig geformte Ausleseelektrode 66. In besonderen Ausführungsformen können die Ausleseelektroden und die Ansteuerelektroden von Berührungssensor 61 ein leitfähiges Material umfassen, welches jede geeignete Form hat, sowie beispielsweise eine Kreisscheibe, ein Quadrat, ein Rechteck, eine Schneeflockenform, eine andere Form oder jede geeignete Kombination der vorangegangenen Formen.
Die Ansteuerelektrode 70 beinhaltet eine Massefläche 72, welche innerhalb der Begrenzung der Ansteuerelektrode 70 eingeschlossen ist. Die Massefläche 72 beinhaltet ein leitfähiges Material, welches dasselbe oder ein anderes wie das leitfähige Material der Ansteuerelektrode 70 sein kann. Die Massefläche 72 ist ein Teil eines Gerätemasseknotens von Berührungssensor 61. Die Massefläche 72 ist außerdem im Wesentlichen diamantartig ausgebildet. Die Massefläche 72 ist mit der Gerätemasse von Berührungssensor 61 durch die Durchkontaktierung 74 und die verbindende Leiterbahn 76 gekoppelt. Die Ansteuerelektrode 70 beinhaltet außerdem einen Spalt zwischen seiner äußeren Begrenzung und der äußeren Kante der Massenfläche 72, so dass die Massenfläche 72 nicht direkt elektrisch mit der Ansteuerelektrode 70 gekoppelt ist. Der Spalt ist im Wesentlichen frei von dem leitfähigen Material, welches die Begrenzung der Ansteuerelektrode 70 ausbildet. Beispielsweise kann der Spalt ausgehöhlt sein. Dementsprechend kann ein Teil des leitfähigen Materials, welches die Ansteuerelektrode 70 innerhalb der Begrenzung der Ansteuerelektrode 70 ausbildet, entfernt sein. Alternativ kann die äußere Begrenzung der Ansteuerelektrode 70 durch die Benutzung des leitfähigen Materials konstruiert werden ohne den Spalt zwischen der Begrenzung der Ansteuerelektrode 70 und der Massenfläche 72 mit demselben leitfähigen Material, welches die Begrenzung der Ansteuerelektrode 70 ausbildet, zu füllen. Das Vorkommen der Massenfläche 72 kann helfen, die Kapazität zwischen dem berührenden Objekt und der Gerätemasse von Berührungssensor 61 zu erhöhen. Mit einer erhöhten Kapazität zwischen dem berührenden Objekt und der Gerätemasse, können Anti-Berührungseffekte reduziert werden.
Die Ausleseelektrode 66 beinhaltet eine Massefläche 68, welche innerhalb der Begrenzung der Ausleseelektrode 66 eingeschlossen ist. Die Massefläche 68 ist ein Teil eines Gerätemasseknotens von Berührungssensor 61. Die Massefläche 68 ist außerdem im Wesentlichen diamantartig ausgebildet. Die Massefläche 68 ist mit der Gerätemasse von Berührungssensor 61 durch die Durchkontaktierung 67 und die verbindende Leiterbahn 76 gekoppelt. Die Ausleseelektrode 66 beinhaltet außerdem einen Spalt zwischen ihrer äußeren Begrenzung und der Außenkante der Massefläche 68, so dass die Massefläche 68 nicht direkt elektrisch mit der Ausleseelektrode 66 gekoppelt ist. Der Spalt ist im Wesentlichen frei von leitfähigem Material, welches die Begrenzung der Ausleseelektrode 66 ausbildet. Beispielsweise kann die eingeschlossene Fläche ausgehöhlt sein. Dementsprechend kann ein Teil des leitfähigen Materials, welches die Ausleseelektrode 66 ausbildet innerhalb der Begrenzung der Ansteuerelektrode 66 entfernt sein. Alternativ kann die äußere Begrenzung der Ausleseelektrode 66 durch die Benutzung von leitfähigem Material konstruiert werden ohne den Spalt zwischen der Begrenzung der Ausleseelektrode 66 und der Massefläche 68 mit demselben leitfähigen Material, welches die Begrenzung der Ausleseelektrode 66 ausbildet, zu füllen. Das Vorkommen einer Massefläche 68 kann helfen, die Kapazität zwischen dem berührenden Objekt und der Gerätemasse von Berührungssensor 61 zu erhöhen. Mit einer erhöhten Kapazität zwischen dem berührenden Objekt und der Gerätemasse, können Anti-Berührungseffekte reduziert werden.
Die Komponenten des Berührungssensors 61 können alle geeigneten Dimensionen besitzen. Beispielsweise kann die Ansteuerelektrode 70 eine Breite von 0,2 mm haben. In alternativen Ausführungsformen des Berührungssensors 61 kann die Ansteuerelektrode 70 Breiten von 0,1 mm, 0,5 mm, 1,0 mm oder andere geeignete Größen haben. Die Ausleseelektrode 66 besitzt eine Breite von 0,2 mm. In alternativen Ausführungsformen kann die Ausleseelektrode 66 eine Breite von 0,1 mm, 0,5 mm, 1,0 mm oder andere geeignete Größen haben. Zusätzlich ist der Spalt zwischen den Ansteuerelektroden und den Ausleseelektroden des Berührungssensors 61 0,2 mm groß. In alternativen Ausführungsformen des Berührungssensors 61 kann der Spalt zwischen den Ansteuerelektroden 0,03 mm, 0,1 mm, 0,5 mm, 1,0 mm oder jede geeignete Größe besitzen.
Die Ausführungsform von Berührungssensor 61, wie in 5 illustriert, ist auf einer PCB implementiert. In alternativen Ausführungsformen kann der Berührungssensor 61 durch die Benutzung von allen geeigneten Materialien wie ITO implementiert werden, wie in 5B gezeigt. Der Berührungssensor 61 von 5A beinhaltet Durchkontaktierungen 74, welche ausgebildet sind um die verschiedenen Komponenten des Berührungssensors 61 zu verbinden. Die Durchkontaktierungen 74 und andere Durchkontaktierungen, welche in den verbleibenden Figuren dieser Offenbarung gezeigt sind, können jede geeignete Größe und Skalen relativ zu den anderen Komponenten des Berührungssensors 61 besitzen. Besondere Ausführungsformen von Berührungssensor 61 können keine Durchkontaktierungen 74 nutzen, wie die Ausführungsformen, welche in ITO anstatt auf einer PCB implementiert sind.
5B illustriert ein Beispiel einer Ausführungsform eines Berührungssensors 61, welcher in ITO implementiert ist, und welcher Masseflächen beinhaltet, die innerhalb der äußeren Begrenzung der Ansteuer- und Ausleseelektroden eingeschlossen sind. In besonderen Ausführungsformen kann der Berührungssensor 61 ein Beispiel des Berührungssensors 10 sein. Der Berührungssensor 61 von 5B beinhaltet ähnliche Komponenten wie der Berührungssensor 61 von 5A, außer dass der Berührungssensor 61 von 5B in ITO implementiert ist.
6A illustriert ein Beispiel einer Ausführungsform eines Berührungssensors 78, welcher auf einer PCB implementiert ist, und welcher Masseflächen beinhaltet, die innerhalb der äußeren Begrenzung der Ausleseelektroden eingeschlossen sind. In besonderen Ausführungsformen kann Berührungssensor 78 ein Beispiel von Berührungssensor 10 sein. In der Ausführungsform, welche in 6A gezeigt wird, schließt die äußere Begrenzung der Ansteuerelektroden keine Massefläche ein. Der Berührungssensor 78 umfasst Ansteuerreihen 80a bis d, welche horizontal verlaufen und Auslesereihen 82a bis d, welche vertikal verlaufen. Die Ansteuerreihen 80 beinhalten diamantartig geformte Ansteuerelektroden. Beispielsweise beinhaltet die Ansteuerreihe 80c eine diamantartig geformte Ansteuerelektrode 84. Die Auslesereihen 82 beinhalten diamantartig geformte Ausleseelektroden. Beispielsweise beinhaltet die Auslesereihe 82c eine diamantartig geformte Ausleseelektrode 86. Die Ansteuerelektroden und Ausleseelektroden von Berührungssensor 78 können leitfähiges Material in jeder geeigneten Form umfassen, sowie beispielsweise eine Kreisscheibe, ein Quadrat, ein Rechteck, eine schneeflockenartige Form, eine andere Form oder jede geeignete Kombination der vorangehenden Formen.
Die Ansteuerelektrode 84 schließt keine Massefläche innerhalb ihrer Begrenzung ein. Die Ausleseelektrode 86 beinhaltet eine Massefläche 88, welche innerhalb der Begrenzung der Ausleseelektrode 86 eingeschlossen ist. Die Massefläche 88 umfasst ein leitfähiges Material, welches dasselbe oder ein anderes wie das leitfähige Material der Ausleseelektrode 86 sein kann. Die Massefläche 88 ist ein Teil eines Gerätemasseknotens des Berührungssensors 78. Die Massefläche 88 ist außerdem im Wesentlichen diamantartig geformt. Die Ausleseelektrode 86 beinhaltet außerdem einen Spalt zwischen ihrer äußeren Begrenzung und der Außenkante der Massefläche 88, so dass die Massefläche 88 nicht direkt elektrisch mit der Ausleseelektrode 86 gekoppelt ist. Der Spalt ist im Wesentlichen frei von leitfähigem Material, welches die Begrenzung der Ausleseelektrode 86 ausbildet. Beispielsweise kann die eingeschlossene Fläche ausgehöhlt sein. Dann kann ein Teil des leitfähigen Materials, welches die Ausleseelektrode 86 innerhalb der Begrenzung der Ansteuerelektrode 86 ausbildet, entfernt sein. Alternativ kann die äußere Begrenzung der Ausleseelektrode 86 konstruiert werden ohne den Spalt zwischen der Begrenzung der Ausleseelektrode 86 und der Massefläche 88 mit demselben leitfähigen Material, welches die Grenze der Ausleseelektrode 86 ausbildet, zu füllen. Das Vorkommen einer Massefläche 88 kann helfen, die Kapazität zwischen dem berührenden Objekt und der Gerätemasse von Berührungssensor 78 zu erhöhen. Mit einer erhöhten Kapazität zwischen dem berührenden Objekt und der Gerätemasse, können Anti-Berührungseffekte reduziert werden.
Die Komponenten von Berührungssensor 78 können alle geeigneten Dimensionen besitzen. Die Ausleseelektrode 86 hat eine Breite von 0,2 mm. In alternativen Ausführungsformen kann die Ausleseelektrode 86 eine Breite von 0,1 mm, 0,5 mm, 1,0 mm oder jede andere geeignete Größe besitzen. Zusätzlich kann der Spalt zwischen den Ansteuerelektroden und den Ausleseelektroden des Berührungssensors 78 0,2 mm betragen. In alternativen Ausführungsformen von Berührungssensor 61, kann der Spalt zwischen den Ansteuerelektroden eine Größe von 0,03 mm, 0,1 mm, 0,5 mm, 1,0 mm oder jede andere geeignete Größe haben.
Die Ausführungsform von Berührungssensor 78, welche in 6A illustriert ist, ist auf einer PCB implementiert. In alternativen Ausführungsformen kann Berührungssensor 78 durch die Benutzung eines geeigneten Materials implementiert sein, wie in ITO, wie in 6B gezeigt.
6B illustriert ein Beispiel einer Ausführungsform eines Berührungssensors 78, welcher auf einer PCB implementiert ist, und welcher Masseflächen beinhaltet, die innerhalb der äußeren Begrenzung der Ausleseelektroden eingeschlossen sind. In besonderen Ausführungsformen kann Berührungssensor 78 ein Beispiel des Berührungssensors 10 sein. Berührungssensor 78 von 6B beinhaltet ähnliche Komponenten wie Berührungssensor 78 von 6A, außer dass Berührungssensor 78 von 6B in ITO implementiert ist.
7 illustriert ein Beispiel einer Ausführungsform eines Berührungssensors 90, welcher Masseflächen beinhaltet. die innerhalb der äußeren Begrenzung der Ansteuerelektroden eingeschlossen sind. In besonderen Ausführungsformen kann Berührungssensor 90 ein Beispiel des Berührungssensors 10 sein. In der Ausführungsform wie in 7 gezeigt, schließen die äußeren Begrenzungen der Ausleseelektroden keine Massefläche ein. Berührungssensor 90 umfasst Ansteuerreihen 92a bis d, welche horizontal verlaufen, und Auslesereihen 94a bis 3, welche vertikal verlaufen. Die Ansteuerreihen 92 beinhalten diamantartig geformte Ansteuerelektroden. Beispielsweise beinhaltet Ansteuerreihe 92c eine diamantartig geformte Ansteuerelektrode 98. Die Auslesereihen 94 beinhalten diamantartig geformte Ausleseelektroden. Beispielsweise beinhaltet Auslesereihe 94d eine diamantartig geformte Ausleseelektrode 96. In besonderen Ausführungsformen können die Ansteuerelektroden und Ausleseelektroden von Berührungssensor 90 leitfähiges Material umfassen, welches jede geeignete Form hat, wie beispielsweise eine Kreisscheibe, ein Quadrat, ein Rechteck, eine schneeflockenartige Form, eine andere Form oder jede geeignete Kombination der vorangegangenen Formen.
Die Ausleseelektrode 96 schließt keine Massefläche innerhalb ihrer Begrenzung ein. Die Ansteuerelektrode 98 beinhaltet eine Massefläche 100, welche innerhalb der Begrenzung der Ansteuerelektrode 98 eingeschlossen ist. Die Massefläche 100 ist ein Teil eines Gerätemasseknotens von Berührungssensor 90. Die Massefläche 100 ist außerdem im Wesentlichen diamantartig geformt. Die Ansteuerelektrode 98 beinhaltet außerdem einen Spalt zwischen ihrer äußeren Begrenzung und der äußeren Kante der Massefläche 100, so dass die Massefläche 100 nicht direkt elektrisch mit der Ansteuerelektrode 98 gekoppelt ist. Der Spalt ist im Wesentlichen frei von leitfähigem Material, welches die Begrenzung der Ansteuerelektrode ausbildet. Beispielsweise kann die eingeschlossene Fläche ausgehöhlt sein. Dann kann ein Teil des leitfähigen Materials, welches die Ansteuerelektrode 98 ausbildet, innerhalb der Begrenzung der Ansteuerelektrode 98 entfernt werden. Alternativ kann die äußere Begrenzung der Ansteuerelektrode 98 durch die Benutzung eines leitfähigen Materials konstruiert werden, ohne den Spalt zwischen der Begrenzung der Ansteuerelektrode 98 und der Massefläche 100 mit demselben leitfähigen Material, welches die Begrenzung der Ansteuerelektrode 98 ausbildet, zu füllen. Das Vorkommen einer Massefläche 100 kann helfen, die Kapazität zwischen dem berührenden Objekt und der Gerätemasse des Berührungssensors 90 zu erhöhen. Mit einer erhöhten Kapazität zwischen dem berührenden Objekt und der Gerätemasse, können Anti-Berührungseffekte reduziert werden.
Die Komponenten von Berührungssensor 90 können alle geeigneten Dimensionen besitzen. Beispielsweise hat die Ansteuerelektrode 98 eine Breite von 0,2 mm. In alternativen Ausführungsformen von Berührungssensor 90 kann die Ansteuerelektrode 98 Breiten von 0,1 mm, 0,5 mm, 1,0 mm oder andere geeignete Größen haben. Zusätzlich ist der Spalt zwischen den Ansteuerelektroden und den Ausleseelektroden des Berührungssensors 90 0,2 mm groß. In alternativen Ausführungsformen von Berührungssensor 90 kann der Spalt zwischen den Ausleseelektroden 0,03 mm, 0,1 mm, 0,5 mm, 1,0 mm oder jede geeignete Größe haben.
8 illustriert ein Beispiel einer Ausführungsform eines Berührungssensors 102, welcher Masseleiterbahnen zwischen den Ansteuer- und Ausleseelektroden beinhaltet, welche mit der Gerätemasse des Berührungssensors 102 gekoppelt sind. In besonderen Ausführungsformen kann Berührungssensor 102 ein Beispiel von Berührungssensor 10 sein. Berührungssensor 102 umfasst Ansteuerreihen 104a bis d, welche horizontal verlaufen und Auslesereihen 106a bis d, welche vertikal verlaufen. Die Ansteuerreihen 104 beinhalten diamantartig geformte Ansteuerelektroden. Beispielsweise beinhaltet die Ansteuerreihe 104a eine Ansteuerelektrode 108. Die Ausleseelektroden 106 beinhalten diamantartig geformte Ausleseelektroden. Beispielsweise beinhaltet die Auslesereihe 106d die Ausleseelektrode 110. In besonderen Ausführungsformen können die Ansteuerelektroden und die Ausleseelektroden von Berührungssensor 102 leitfähiges Material umfassen, welches jede geeignete Form annehmen kann, wie beispielsweise eine Kreisscheibe, ein Quadrat, ein Rechteck, eine schneeflockenartige Form, eine andere Form oder jede geeignete Kombination der vorangehenden Formen.
Berührungssensor 102 beinhaltet außerdem die Masseleiterbahn 112. Die Masseleiterbahn 112 ist elektrisch mit einem Gerätemasseknoten von Berührungssensor 102 gekoppelt und ist zwischen den Ansteuerelektroden und Ausleseelektroden des Berührungssensors 102 angeordnet. Die Masseleiterbahn 112 kann in einer Einschichtimplementierung des Berührungssensors 102 auf derselben Schicht wie die Ansteuerreihen 104 und Auslesereihen 106 angeordnet sein. In besonderen Ausführungsformen von Berührungssensor 102 können die Ansteuerreihen 104 und Auslesereihen 106 auf unterschiedlichen Schichten des Berührungssensors 102 angeordnet sein. In diesen Ausführungsformen kann die Masseleiterbahn 112 zwischen individuellen Ansteuerelektroden auf der Schicht mit den Ansteuerreihen 104 angeordnet sein und/oder die Masseleiterbahn 112 kann zwischen den individuellen Ausleseelektroden auf der Schicht mit den Auslesereihen 106 angeordnet sein. Das Vorkommen der Masseleiterbahn 112 kann helfen, die Kapazität zwischen einem berührendem Objekt und der Gerätemasse von Berührungssensor 102 zu erhöhen. Mit einer erhöhten Kapazität zwischen dem berührenden Objekt und der Gerätemasse können Anti-Berührungseffekte reduziert werden.
Die Komponenten von Berührungssensor 102 können jede geeignete Dimension besitzen. Der Spalt zwischen den Ausleseelektroden und den Sensorelektroden von Berührungssensor 102 ist 0,6 mm groß. In alternativen Ausführungsformen von Berührungssensor 102 kann der Spalt zwischen den Ausleseelektroden 0,1 mm, 0,5 mm, 1,0 mm oder jede geeignete Größe haben.
9A illustriert ein Beispiel einer Ausführungsform eines Berührungssensors 114, welcher auf einer PCB implementiert ist, und welcher interpolierte Ansteuerreihen beinhaltet. In besonderen Ausführungsformen kann Berührungssensor 114 ein Beispiel von Berührungssensor 10 sein. Berührungssensor 114 umfasst die Ansteuerreihen 116a bis d, welche horizontal verlaufen und die Auslesereihen 108a bis k, welche vertikal verlaufen. Jede Ansteuerreihe 116 beinhaltet eine Vielzahl von elektrisch gekoppelten, parallelen Segmenten. Beispielsweise beinhaltet die Ansteuerreihe 116a die Segmente 120a–b, wobei jedes Segment 120 diamantartig geformte Ansteuerelektroden beinhaltet. Als ein weiteres Beispiel beinhaltet die Ansteuerreihe 116c die Segmente 112a–c, wobei jedes Segment 122 diamantartig geformte Ansteuerelektroden beinhaltet. Beispielsweise beinhaltet Segment 122c die diamantartig geformte Ansteuerelektrode 124. Die Auslesereihen 118 beinhalten sechsseitige Ausleseelektroden. Beispielsweise beinhaltet die Auslesereihe 118h die sechsseitige Ausleseelektrode 126. In besonderen Ausführungsformen können die Ansteuerelektroden und die Ausleseelektroden von Berührungssensor 114 leitfähiges Material umfassen, welches jede geeignete Form einnimmt, wie beispielsweise eine Kreisscheibe, ein Quadrat, ein Rechteck, eine schneeflockenartige Form, eine andere Form, oder jede geeignete Kombination der vorangegangenen Formen.
Die Ansteuerreihen 116 haben jeweilige interpolierte Segmente. Für jedes gegebene Ansteuerreihensegment ist das benachbarte Ansteuerreihensegment ein Teil einer anderen Ansteuerreihe. Beispielsweise sind die Segmente der Ansteuerreihe 116a mit den Segmenten der Ansteuerreihe 116b verzahnt. Im Detail hat Segment 120a der Ansteuerreihe 116a das Segment 128a der Ansteuerreihe 116b als ein benachbartes Ansteuerreihensegment. Als ein weiteres Beispiel hat das Segment 122b der Ansteuerreihe 116c das Segment 128c von der Ansteuerreihe 116b und das Segment 130a der Ansteuerreihe 116d als seine benachbarten Ansteuerreihensegmente. Mit den interpolierten Ansteuerreihensegmenten ist es wahrscheinlicher, dass ein berührendes Objekt die Segmente von mindestens zwei Ansteuerreihen überdeckt. Wenn eines der Ansteuerreihensegmente 116 steuert, sind die benachbarten Ansteuerreihen 116 effektiv geerdet. Dies kann helfen, die Kapazität zwischen einem berührenden Objekt und der Gerätemasse des Berührungssensors 114 zu erhöhen. Mit erhöhter Kapazität zwischen dem berührenden Objekt und der Gerätemasse kann ein Anti-Berührungseffekt reduziert werden.
Die Komponenten des Berührungssensors 114 können jede geeignete Dimension haben. Beispielsweise hat die Ansteuerelektrode 124 eine Breite von 2 mm. In einer alternativen Ausführungsform von Berührungssensor 114 kann die Ansteuerelektrode 124 eine Breite von 1,5 mm, 2,5 mm, 3,5 mm oder jede andere geeignete Größe haben. Die Ausleseelektrode 126 hat eine Breite von 5 mm. In alternativen Ausführungsformen kann die Ausleseelektrode 126 eine Breite von 3,5 mm, 4,5 mm, 6 mm oder jede geeignete Größe haben. Zusätzlich ist der Spalt zwischen den Ansteuerelektroden und den Ausleseelektroden von Berührungssensor 114 0,2 mm groß. In alternativen Ausführungsformen von Berührungssensor 114 kann der Spalt zwischen den Ansteuerelektroden 0,03 mm, 0,1 mm, 0,5 mm oder 1,0 mm betragen.
Die Ausführungsform von Berührungssensor 114, welche in 9A illustriert ist, ist auf einer PCB implementiert. In alternativen Ausführungsformen kann Berührungssensor 114 durch die Benutzung von jedem geeigneten Material implementiert sein, wie in ITO, wie in 9B gezeigt.
9B illustriert ein Beispiel einer Ausführungsform eines Berührungssensors 114, welcher in ITO implementiert ist und welcher interpolierte Ansteuerreihen beinhaltet. In besonderen Ausführungsformen kann Berührungssensor 114 ein Beispiel von Berührungssensor 10 sein. Berührungssensor 114 von 9B beinhaltet ähnliche Komponenten wie Berührungssensor 114 von 9A, außer dass Berührungssensor 114 von 9B in ITO implementiert ist.
10A illustriert ein Beispiel einer Ausführungsform eines Berührungssensors 132, welcher auf einer PCB implementiert ist und welcher interpolierte Ansteuerreihen beinhaltet. In besonderen Ausführungsformen kann Berührungssensor 132 ein Beispiel von Berührungssensor 10 sein. Berührungssensor 32 umfasst Ansteuerreihen 134a bis d, welche horizontal verlaufen, und Auslesereihen 136a bis k, welche vertikal verlaufen. Jede Ansteuerreihe 134 beinhaltet eine Vielzahl von elektrisch gekoppelten, parallelen Segmenten. Beispielsweise beinhaltet die Ansteuerreihe 134a die Segmente 138a–b, wobei jedes Segment 138 diamantartig geformte Ansteuerelektroden beinhaltet. Als ein weiteres Beispiel beinhaltet die Ansteuerreihe 134c die Segmente 142a–c, wobei jedes Segment 142 diamantartig geformte Ansteuerelektroden beinhaltet. Als ein noch anderes Beispiel beinhaltet die Ansteuerreihe 134d die Segmente 144a–d, wobei jedes Segment 144 diamantartig geformte Ansteuerelektroden beinhaltet. Beispielsweise beinhaltet Segment 144c die diamantartig geformte Ansteuerelektrode 146. Jede Auslesereihe 136 beinhaltet eine Vielzahl von elektrisch gekoppelten, parallelen Segmenten. Jedes der Auslesereihensegmente beinhaltet sechsseitige Ausleseelektroden. Beispielsweise beinhaltet Segment 150a der Auslesereihe 136j die sechsseitige Ausleseelektrode 148. In besonderen Ausführungsformen können die Ansteuerelektroden und Ausleseelektroden des Berührungssensors 132 leitfähiges Material umfassen, welches jede geeignete Form einnimmt, wie beispielsweise eine Kreisscheibe, ein Quadrat, ein Rechteck, eine schneeflockenartige Form, eine andere Form, oder jede geeignete Kombination der vorangegangenen Formen.
Die Ansteuerreihen 134 haben jeweilige interpolierte Segmente. Für jedes gegebene Ansteuerreihensegment ist das benachbarte Ansteuerreihensegment ein Teil einer anderen Auslesereihe. Beispielsweise sind die Segmente der Ansteuerreihe 134a mit den Segmenten der Ansteuerreihe 134b verzahnt. Im Detail hat Segment 138a von Ansteuerreihe 134a das Segment 140a von Ansteuerreihe 134b als ein benachbartes Ansteuerreihensegment. Als ein weiteres Beispiel hat Segment 142b der Ansteuerreihe 134c das Segment 140c von Ansteuerreihe 134b und Segment 144a von Ansteuerreihe 134d als seine benachbarten Ansteuerreihensegmente. Mit den interpolierten Ansteuerreihensegmenten ist es wahrscheinlicher, dass ein berührendes Objekt die Segmente von mindestens zwei Ansteuerreihen überdeckt. Wenn ein Ansteuerreihensegment 134 steuert, sind die benachbarten Ansteuerreihen 134 effektiv geerdet. Dies kann helfen, die Kapazität zwischen einem berührendem Objekt und einer Gerätemasse von Berührungssensor 132 zu erhöhen. Mit der erhöhten Kapazität zwischen dem berührendem Objekt und der Gerätemasse kann ein Anti-Berührungseffekt reduziert werden.
Die Komponenten des Berührungssensors 132 können jede geeignete Dimension besitzen. Beispielsweise hat die Ansteuerelektrode 146 eine Breite von 2 mm. In alternativen Ausführungsformen des Berührungssensors 132 kann die Ansteuerelektrode 146 eine Breite von 1,5 mm, 2,5 mm, 3,5 mm oder jede geeignete Größe haben. Die Ausleseelektrode 148 hat eine Breite von 2 mm. In alternativen Ausführungsformen kann die Ausleseelektrode 148 eine Breite von 1,5 mm, 2,5 mm, 3,5 mm oder jede geeignete Form haben. Zusätzlich ist der Spalt zwischen den Ansteuerelektroden und den Ausleseelektroden des Berührungssensors 132 0,2 mm groß. In alternativen Ausführungsformen des Berührungssensors 132 kann der Spalt zwischen den Ansteuerelektroden 0,03 mm, 0,1 mm, 0,5 mm, 1,0 mm oder jede geeignete Größe haben.
Die Ausführungsform von Berührungssensor 132, wie in 10A illustriert, ist auf einer PCB implementiert. In alternativen Ausführungsformen kann Berührungssensor 114 durch die Benutzung jedes geeigneten Materials implementiert sein, wie in ITO, wie in 10B gezeigt.
10B illustriert ein Beispiel einer Ausführungsform eines Berührungssensors 132, welcher in ITO implementiert ist und welcher interpolierte Auslesereihen beinhaltet. In besonderen Ausführungsformen kann Berührungssensor 132 ein Beispiel von Berührungssensor 10 sein. Berührungssensor 132 von 10B beinhaltet ähnliche Komponenten wie Berührungssensor 131 von 10A, außer dass Berührungssensor 132 von 10B in ITO implementiert ist.
11A illustriert ein Beispiel einer Ausführungsform eines Berührungssensors 152, welcher auf einer PCB implementiert ist und welcher Lochbereiche umfasst, die innerhalb der äußeren Begrenzung der Ansteuerelektroden eingeschlossen sind. In besonderen Ausführungsformen kann Berührungssensor 152 ein Beispiel von Berührungssensor 10 sein. In der Ausführungsform wie in 11 gezeigt, schließt die äußere Begrenzung der Ausleseelektroden keine ausgehöhlte Fläche. Berührungssensor 152 umfasst Ansteuerreihen 154a bis d und Auslesereihen 156a bis d. Die Ansteuerreihen 154 beinhalten schneeflockenartig geformte Ansteuerelektroden. Beispielsweise beinhaltet die Ansteuerreihe 154 eine schneeflockenartig geformte Ansteuerelektrode 158. Die Auslesereihen 156 beinhalten schneeflockenartig geformte Ausleseelektroden. Beispielsweise beinhaltet die Auslesereihe 156d eine schneeflockenartig geformte Ausleseelektrode 160. In besonderen Ausführungsformen können die Ansteuerelektroden und die Ausleseelektroden des Berührungssensors 61 leitfähiges Material umfassen, welches jede geeignete Form einnimmt, wie beispielsweise eine Kreisscheibe, ein Quadrat, ein Rechteck, eine Diamantform, eine andere Form, oder jede geeignete Kombination der vorangegangenen Formen.
Die Ansteuerelektrode 158 beinhaltet ein Lochgebiet 162, welches innerhalb der Begrenzung der Ansteuerelektrode 158 eingeschlossen ist. Das Lochgebiet 162 ist im Wesentlichen frei von leitfähigem Material, welches die Begrenzung der Ansteuerelektrode 158 ausbildet. Beispielsweise kann der eingeschlossene Bereich ausgehöhlt sein. Dafür kann ein Teil des leitfähigen Materials, welches die Ansteuerelektrode 158 ausbildet, innerhalb der Begrenzung der Ansteuerelektrode 158 entfernt werden. Alternativ kann die äußere Begrenzung der Ansteuerelektrode 158 durch die Benutzung von leitfähigem Material konstruiert werden ohne den inneren Bereich der Ansteuerelektrode 158 mit demselben leitfähigen Material zu füllen.
In besonderen Ausführungsformen kann der Lochbereich 162 partiell oder komplett mit einem leitfähigen Material gefüllt werden, welches elektrisch in jeder geeigneten Weise zu einem Masseknoten gekoppelt ist, in ähnlicher Weise wie die Elektroden, wie in Bezug auf die 5A bis 7 beschrieben. In besonderen Ausführungsformen kann der Lochbereich 162 partiell oder komplett mit einem potentialfreien Material gefüllt werden. In besonderen Ausführungsformen kann das potentialfreie Material ITO, Kupfer/Kupferlegierung, leitfähiges Polymer oder jedes andere geeignete potentialfreie Material sein. Das potentialfreie Material kann eine zusammenhängende Fläche sein oder in separate Polygone geteilt sein um die Dichte oder die Bedeckung je nach Gebrauch anzupassen. Das potentialfreie Material ist nicht elektrisch zu der Ansteuerelektrode 158 gekoppelt. Das Vorkommen des Lochbereichs 162 kann helfen, die Kapazität zwischen den Ansteuerreihen des Berührungssensors 152 und dem berührendem Objekt zu reduzieren. Mit einer reduzierten Kapazität zwischen den Ansteuerreihen des Berührungssensors 152 und dem berührendem Objekt können Anti-Berührungseffekte reduziert werden.
Die Komponenten von Berührungssensor 152 können alle geeigneten Dimensionen besitzen. Beispielsweise können die Zentralbahnen der Ansteuerreihen 154 und der Auslesereihen 156 jede geeignete Zentralbreite haben, sowie 1 mm oder eine Breite in dem Bereich von 0,5 mm bis 1,5 mm. Die leitfähigen Elemente (auch bekannt als Finger), welche von den Zentralbahnen der Auslesereihen 156 und von den Ansteuerelektroden in den Ansteuerreihen 154 abzweigen, können jede geeignete Breite haben, sowie 0,3 mm oder eine Breite in dem Bereich von 0,15 bis 0,45 mm. Außerdem ist der Spalt zwischen den Ansteuerelektroden und den Ausleseelektroden von Berührungssensor 152 0,2 mm groß. In alternativen Ausführungsformen von Berührungssensor 152 kann der Spalt zwischen den Ansteuerelektroden 0,03 mm, 0,1 mm, 0,5 mm, 1,0 mm oder jede geeignete Größe haben.
Die Ausführungsform von Berührungssensor 152, wie in 11A illustriert, ist auf einer PCB implementiert. In alternativen Ausführungsformen kann Berührungssensor 152 durch die Benutzung jedes geeigneten Materials implementiert werden, wie in ITO und wie in 11B gezeigt.
11B illustriert ein Beispiel einer Ausführungsform eines Berührungssensors 152, welcher in ITO implementiert ist und welcher Lochbereiche umfasst, die innerhalb der äußeren Begrenzung der Ansteuerelektroden eingeschlossen sind. In besonderen Ausführungsformen kann Berührungssensor 152 ein Beispiel von Berührungssensor 10 sein. Berührungssensor 152 von 11B beinhaltet ähnliche Komponenten wie Berührungssensor 152 von 11A, außer dass Berührungssensor 152 von 11B in ITO implementiert ist. Außerdem sind Lochbereiche 162, welche in der Ausführungsform von 11B gezeigt sind, im Wesentlichen diamantartig geformt. Der Berührungssensor 152 von 11B zeigt außerdem Einfüllbereiche 164 zwischen den Elektroden der Ansteuerreihen 158 und den Elektroden der Auslesereihen 156, welche potentialfreie Bereiche des Berührungssensors 152 sind.
Durch Modifikationen, Additionen oder Weglassung kann der Berührungssensor der 5A bis 11B angepasst werden, ohne von der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann jeder der Berührungssensoren, die illustriert sind, in einzelne oder mehrere Schichten implementiert sein. Zusätzlich sind die Berührungssensoren, welche in den 5A, 6A, 7, 8, 9A, 10A und 11A illustriert sind, auf einer PCB gezeigt. In alternativen Ausführungsformen kann jeder dieser Berührungssensoren in ITO oder einem anderen geeigneten Material konstruiert sein. Beispielsweise sind die Berührungssensoren von den 5B, 6B, 9B, 10B und 11B in ITO konstruiert. In besonderen Ausführungsformen können die Elektrodenmuster der Berührungssensoren, welche in dieser Offenbarung eingeschlossen sind, aus einer Schicht von ITO hergestellt sein, welches auf einer Seite eines Substrates ausgebildet ist. In diesen Ausführungsformen können die Verbindungen durch die Benutzung von kleinen Metall- oder ITO-Brücken isoliert von der Sensor-ITO-Schicht durch ein dickes Isolatormaterial hergestellt sein. Zusätzlich können einige der Elektrodenmuster der Berührungssensoren, welche in dieser Offenbarung eingeschlossen sind, aus zwei ITO-Schichten hergestellt sein, wobei das komplette Muster über die zwei Schichten aufgespaltet ist. Diese Ausführungsformen können auf die Benutzung von ITO-Brücken verzichten.
In einigen Ausführungsformen können die Leiterbahnen, welche die verschiedenen Komponenten des Berührungssensors verbinden, oberhalb oder unterhalb der Elektrodenschicht vorkommen. Beispielsweise in den 7 und 8, befinden sich viele der verbindenden Leiterbahnen unter der Elektrodenschicht, können jedoch oberhalb der Elektrodenschicht in einigen Ausführungsformen erscheinen, wie die verbindende Leiterbahn 76 von 5A. In einigen Ausführungsformen können die Leiterbahnen FLM beinhalten, was ausgebildet ist, um die Kopplung zwischen dem berührendem Objekt und der Gerätemasse aufgrund von niedriger Impedanz zu verstärken.
Als ein weiteres Beispiel können die Techniken, welche nur auf die Ausleseelektroden angewandt wurden, auch auf die Ansteuerelektroden angewendet werden. In derselben Weise können Techniken, welche nur auf die Ansteuerelektroden angewandt wurden, auch auf die Ausleseelektroden angewandt werden. Beispielsweise können die Lochbereiche der Ansteuerelektroden, wie in der Ausführungsform in 11A bis B gezeigt, auf die Ausleseelektroden in besonderen Ausführungsformen angewandt werden. Als ein weiteres Beispiel, kann die Interpolation von Segmenten der Ansteuerreihen, wie in den Ausführungsformen der 9A bis B und 10A bis B gezeigt, auch in besonderen Ausführungsformen auf die Ausleseelektroden angewandt werden. Zusätzlich kann, wegen der Umstände der Anwendung wie Prozessvariation während der Konstruktion von den Berührungssensoren, eine Bezugnahme auf parallele und/oder senkrechte Komponenten im Wesentlichen parallel oder im Wesentlichen senkrecht bedeuten.
Außerdem können die Ausführungsformen wie in den 5A bis 11B in jeder geeigneten Weise kombiniert werden. Beispielsweise kann ein Berührungssensor Lochbereiche für seine Ausleseelektroden benutzen und auch Masseleiterbahnen besitzen, welche zwischen seinen Ausleseelektroden und seinen Ansteuerelektroden angeordnet sind. Außerdem müssen nicht alle Ansteuerelektroden für einen bestimmten Berührungssensor dieselben sein. Stattdessen kann jede Ansteuerelektrode eine einzigartige Konfiguration haben und jede der hier diskutierten Techniken benutzen. Dasselbe gilt für die Ausleseelektroden für einen bestimmten Berührungssensor.
Die Berührungssensoren, welche in den 1 bis 11B beschrieben sind, können in einer Vielzahl von Geräten inkorporiert werden. Diese Geräte beinhalten beispielsweise, jedoch nicht als Einschränkung, einen Desktop-Computer, einen Laptop-Computer, einen Tablet-Computer, einen PDA, ein Smartphone, ein Satellitennavigationsgerät, ein Telefon, ein Handy, einen tragbaren Medienabspieler, eine tragbare Spielekonsole, einen Kioskcomputer, ein Kassensystem, Haushaltsgeräte, Bankautomaten und andere Geräte oder jede Kombination der vorangegangenen Geräte. Diese Geräte können einen berührungsempfindlichen Bildschirm beinhalten, um eine große Menge von Daten zu präsentieren, was eine Tastatur, eine numerische Tastatur, ein Programm- oder Applikationsicons und eine Vielzahl von anderen Interaktionsflächen beinhaltet. Ein Benutzer kann mit einem Gerät, welches den Berührungssensor, wie in den 1 bis 11B beschrieben, interagieren, indem er eine berührungsempfindliche Anzeige mit einem einzigen Finger (oder jedem anderen Objekt) berührt, um ein Programm zur Ausführung auszuwählen oder einen Brief auf einer Tastatur zu tippen, welche auf dem berührungsempfindlichen Bildschirm angezeigt ist. Außerdem kann der Benutzer mehrere Berührungen benutzen, wie zum Vergrößern oder zum Verkleinern, wenn ein Dokument oder ein Bild angesehen wird, oder auch einzelne Berührungen. In besonderen Ausführungsformen kann die Anzeige der berührungsempfindlichen Anzeige sich während des Betriebs ändern oder nur leicht verändern.
Einige Ausführungsformen der Erfindung können einen oder mehrere technische Vorteile erreichen. Ein technischer Vorteil einer Ausführungsform kann sein, dass eine Berührung eines Berührungssensors von reduzierten Anti-Berührungseffekten profitiert, welche üblicherweise mit den Standardelektrodenmustern in Berührungssensoren assoziiert sind. Ein weiterer technischer Vorteil einer Ausführungsform kann sein, dass der Bedarf zur Korrektur von Anti-Berührungseffekten in der Software einer Berührungssteuereinheit reduziert wird. In bestimmten Ausführungsformen kann der Vorteil einer Reduktion der Wahrscheinlichkeit, dass eine tatsächliche Berührung auf einem Berührungssensor in einem Nullwertberührungssignal resultiert, erreicht werden. In besonderen Ausführungsformen kann der Vorteil, dass die Wahrscheinlichkeit der Messung einer Berührung als mehrere Berührungen und/oder die Messung von mehreren Berührungen als eine Berührung reduziert werden kann, erreicht werden. In besonderen Ausführungsformen kann der Vorteil, dass die Wahrscheinlichkeit der Messung von Berührungen von großer Stärke mit geringen (oder negativen) Berührungssignalen reduziert wird, erreicht werden.
Einige Ausführungsformen der Erfindung können keine, einige oder alle der oben genannten technischen Vorteile erreichen. Ein oder mehrere andere technische Vorteile sind für den Fachmann aufgrund der Figuren, der Beschreibung und den Ansprüchen offensichtlich.
Unter „oder” wird hier ein inklusives Oder und nicht ein exklusives Oder verstanden, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. „A oder B” bedeutet hier daher „A, B, oder beides”, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. Darüber hinaus bedeutet „und” sowohl jeder einzeln als auch alle insgesamt, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt. „A und B” bedeutet hier daher „A und B, einzeln oder insgesamt”, sofern nichts Gegenteiliges gesagt wird oder sich aus dem Zusammenhang ergibt.
Die vorliegende Offenbarung umfasst alle Änderungen, Ersetzungen, Variationen, Abwandlungen und Modifikationen der beispielhaften Ausführungsformen, die der Fachmann in Betracht ziehen würde. Darüber hinaus umfasst in den beigefügten Ansprüchen die Bezugnahme auf eine Vorrichtung oder ein System oder eine Komponente einer Vorrichtung oder eines Systems, die/das dazu eingerichtet ist, eine bestimmte Funktion auszuführen, diese Vorrichtung, dieses System, oder diese Komponente unabhängig davon, ob diese bestimmte Funktion aktiviert, eingeschaltet oder entsperrt ist, solange diese Vorrichtung, dieses System oder diese Komponente dazu eingerichtet ist, diese Funktion auszuführen.

Claims

Eine Vorrichtung umfassend: einen Berührungssensor, wobei der Berührungssensor umfasst: ein isolierendes Substrat; eine Vielzahl von Elektroden, welche auf dem isolierenden Substrat angeordnet sind, wobei die Vielzahl von Elektroden eine Ansteuerreihe mit einer Vielzahl von Ansteuerelektroden und eine Auslesereihe mit einer Vielzahl von Ausleseelektroden umfasst; und wobei mindestens eine der Elektroden ein erstes leitfähiges Material mit einem Lochbereich umfasst, welcher im Wesentlichen kein erstes leitfähiges Material enthält.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Lochbereich ein zweites leitfähiges Material umfasst, welches elektrisch mit einem Masseknoten gekoppelt ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Lochbereich eine Massefläche umfasst, welche aus dem ersten leitfähigen Material hergestellt ist, und welche von der Grenze der mindestens einen der Elektroden durch einen Spalt separiert ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Lochbereich ein potentialfreies Material umfasst, wobei das potentialfreie Material nicht direkt elektrisch mit der mindestens einen Elektrode gekoppelt ist, welche das erste leitfähige Material umfasst.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Lochbereich ein zweites Material umfasst und wobei das erste leitfähige Material und das zweite Material durch einen Spalt separiert sind.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Elektrode, welche das erste leitfähige Material umfasst, eine Ansteuerelektrode ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Elektrode, welche das erste leitfähige Material umfasst, eine Ausleseelektrode ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Elektrode, welche das erste leitfähige Material umfasst, in einem Schneeflockenmuster ausgebildet ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Elektrode, welche das erste leitfähige Material umfasst, in einem Diamantmuster ausgebildet ist.
Eine Vorrichtung umfassend: einen Berührungssensor, wobei der Berührungssensor umfasst: ein isolierendes Substrat; eine erste Auslesereihe, welche auf dem isolierenden Substrat angeordnet ist, wobei die Auslesereihe eine Vielzahl von Ausleseelektroden umfasst; eine erste Ansteuerreihe, welche auf dem isolierenden Substrat angeordnet ist und in einer ersten Vielzahl von Segmenten arrangiert ist, wobei die erste Ansteuerreihe ein erstes Set von Ansteuerelektroden umfasst; eine zweite Ansteuerreihe, welche auf dem Substrat angeordnet ist und welche in einer zweiten Vielzahl von Segmenten arrangiert ist, wobei die zweite Ansteuerreihe ein zweites Set von Ansteuerelektroden umfasst; und wobei ein erstes Segment der ersten Vielzahl von Segmenten zwischen einem ersten und einem zweiten Segment der zweiten Vielzahl von Segmenten angeordnet ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das erste Segment der ersten Vielzahl von Segmenten im Wesentlichen parallel zu einem zweiten Segment der ersten Vielzahl von Segmenten angeordnet ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die erste Vielzahl von Segmenten weniger als die zweite Vielzahl von Segmenten ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 10, weiterhin eine dritte Ansteuerreihe umfassend, welche auf dem isolierenden Substrat angeordnet ist und welche in einer dritten Vielzahl von Segmenten arrangiert ist, wobei die dritte Ansteuerreihe ein drittes Set von Ansteuerelektroden umfasst und wobei ein zweites Segment der ersten Vielzahl von Segmenten zwischen dem ersten Segment der zweiten Vielzahl von Segmenten und einem ersten Segment der dritten Vielzahl von Segmenten angeordnet ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die erste Auslesereihe in einer Vielzahl von im Wesentlichen parallelen Auslesereihensegmenten arrangiert ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei mindestens eine der Ansteuerelektroden in dem ersten Set der Ansteuerelektroden ein leitfähiges Material umfasst, welches als ein Diamantmuster ausbildet ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei mindestens eine der Ansteuerelektroden in dem ersten Set der Ansteuerelektroden ein leitfähiges Material umfasst, welches als ein Schneeflockenmuster ausbildet ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei mindestens eine der Ausleseelektroden der Vielzahl von Ausleseelektroden ein leitfähiges Material umfasst, welches als ein Diamantmuster ausbildet ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei mindestens eine Ausleseelektrode der Vielzahl von Ausleseelektroden ein leitfähiges Material umfasst, welches als ein Schneeflockenmuster ausbildet ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei: mindestens eine der Ansteuerelektroden in dem ersten Set von Ansteuerelektroden ein leitfähiges Material umfasst, das leitfähige Material einen Lochbereich umfasst, welcher im Wesentlichen kein leitfähiges Material enthält; und der Lochbereich ein potentialfreies Material umfasst, wobei das potentialfreie Material nicht direkt elektrisch mit mindestens einer der Ansteuerelektroden gekoppelt ist.
Eine Vorrichtung umfassend: einen Berührungssensor, wobei der Berührungssensor umfasst: ein isolierendes Substrat; eine Vielzahl von Elektroden, welche auf dem isolierenden Substrat angeordnet sind, wobei die Vielzahl von Elektroden eine Ansteuerreihe mit einer Vielzahl von Ansteuerelektroden und eine Auslesereihe mit einer Vielzahl von Ausleseelektroden umfasst; wobei ein erstes leitfähiges Material zwischen mindestens einer Ansteuerelektrode und mindestens einer Ausleseelektrode angeordnet ist, und wobei das erste leitfähige Material elektrisch mit einem Masseknoten gekoppelt ist.