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Dokumentenidentifikation DE60308492T2 16.05.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001487114
Titel Tastatureingabegerät
Anmelder Freescale Semiconductor, Inc., Austin, Tex., US
Erfinder Khlat, Nadim, 31270 Cugnaux, FR
Vertreter SCHUMACHER & WILLSAU, Patentanwaltssozietät, 80335 München
DE-Aktenzeichen 60308492
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 28.05.2003
EP-Aktenzeichen 032912792
EP-Offenlegungsdatum 15.12.2004
EP date of grant 20.09.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.05.2007
IPC-Hauptklasse H03M 11/22(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G06F 3/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tastaturvorrichtung zum Registrieren von Signalen, die Daten entsprechen, die ein Benutzer durch Druck an diskreten Elementen einer Fläche eingibt, die sich in zwei Dimensionen erstreckt, und auf eine Dateneingabevorrichtung mit solch einer Tastaturvorrichtung.

Hintergrund der Erfindung

Tastaturen werden in verschiedenen Geräten verwendet, die portable Telefone und persönliche digitale Assistenten ("PDAs") zum Beispiel umfassen. Die diskreten Elemente, die der Benutzer drückt, um Daten einzugeben, können verschiedene Ausbildungen einnehmen, zum Beispiel solche wie Druckknöpfe, die durch die Fläche hervorstehen, oder ein elastisches Relief an der Fläche. Die Anzahl von Elementen wird von der Anwendung abhängen, für die die Tastatur verwendet wird, ist aber typischerweise in der Größenordnung von 20 bis 40, zum Beispiel 28, wenn die Elemente einen 4 mal 7 Array ausbilden.

Die Tastatur erzeugt elektrische Signale, welche dann durch einen Signalprozessor verarbeitet werden, wie in der US-B1-6509846 offenbart ist. Typischerweise hat der Signalprozessor eine begrenzte Anzahl von Eingangspins, die für jedes Eingabe- oder Ausgabegerät verfügbar sind, mit welchem er verbunden ist. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Signalprozessor in einen Applikationsprozessor integriert ist, der Applikationsprogramme für die Benutzer zur Verfügung stellt, was wünschenswert ist, da solch eine Konfiguration Vorteile anbietet, solche wie schnelle Reaktionszeiten zusätzlich zu den verringerten Paketgrößen.

Eine andere Art von Dateneingabevorrichtung ist ein Touch-Panel beziehungsweise ein berührungsempfindliches Tastenfeld oder Touchscreen beziehungsweise ein berührungsempfindlicher Bildschirm, bei welchem eine zweidimensionale Fläche bezüglich der Position empfindlich ist, bei welcher ein Benutzer die Fläche unter Verwendung eines spitzen Objekts, solch eines wie zum Beispiel ein Stift oder seinen Finger, berührt. Ein Touchscreen kann simultan ein Bild anzeigen, dass durch die Vorrichtung erzeugt wird und die Vorrichtung reagiert auf die Position, bei welcher der Benutzer die Fläche relativ zu dem angezeigten Bild berührt. Die Positionsempfindlichkeit des Bildschirms oder des Panels auf die Berührung ist im Gegensatz zu einer Tastatur im Wesentlichen kontinuierlich, deren diskrete Elemente diskontinuierlich sind. Der Touchscreen oder das Panel erfordern ebenso Eingangspins bei einem Signalprozessor. Touchscreens und Panels finden weitläufig Anwendung. Jedoch finden Tastaturen ebenso weitläufig Anwendung, sowohl aus Kostengründen, wenn sie anstelle eines Touch-Panels verwendet werden, als auch aus ergonomischen Gründen, da sie einen einfachen und leichten Weg der Eingabe alphanumerischer Daten zur Verfügung stellen.

Es ist wünschenswert, die Gesamtanzahl von Eingangspins, die bei dem Signalprozessor erforderlich ist, zu begrenzen, zum Beispiel um eine Erhöhung der Paketgröße und der Die-Size beziehungsweise Chip-Größe im Falle eines integrierten Schaltungsprozessors zu vermeiden. Ebenso ist es wünschenswert, die Anzahl der unterschiedlichen Signalprozessoren zu begrenzen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die folgende Erfindung stellt eine Tastaturvorrichtung und eine Dateneingabevorrichtung wie in den beigefügten Ansprüchen beschrieben zur Verfügung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Darstellung einer bekannten Tastaturvorrichtung;

2 ist eine Darstellung eines bekannten resistiven Touchscreens und eines Signalprozessors;

3 ist eine Darstellung einer Tastaturvorrichtung in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, die durch ein Beispiel dargelegt ist;

4 ist eine Darstellung der Tastaturvorrichtung von 3 und des Signalprozessors in Betrieb beim Erkennen einer X-Koordinate einer betätigten Taste;

5 ist eine Darstellung der Tastaturvorrichtung von 3 und des Signalprozessors in Betrieb beim Erkennen einer Y-Koordinate einer betätigten Taste;

6 ist eine Draufsicht eines Jog-Pad-Moduls zur Verwendung mit der Tastaturvorrichtung von 3,

7 ist eine Darstellung der Tastaturvorrichtung von 3 mit zwei betätigten Tasten,

8 ist eine schematische Darstellung eines dreidimensionalen Schaltelements in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das mittels eines Beispiels dargelegt;

9 ist eine schematische Darstellung einer Form einer Betätigung des dreidimensionalen Schaltelements von 8;

10 ist eine schematische Darstellung einer anderen Form einer Betätigung des dreidimensionalen Schaltelements von 8; und

11 ist eine schematische Darstellung eines Widerstandsnetzwerks, dass in Tastaturen verwendet wird, die die dreidimensionalen Schaltelemente von 8 aufnehmen.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Die Tastatur, die in 1 gezeigt ist, weist einen Array von Tasten oder Druckknopfschaltern 1 auf, wovon jeder einen Knopf 2, der durch eine zweidimensionale Fläche (nicht gezeigt) herausragt und ein elektrisches Verbindungselement 3 trägt, aufweist. Die Tastaturvorrichtung weist ebenso Spaltenleitungen 4 und Reihenleitungen 5 auf, wobei die Schalter 1 Kontaktelemente 6, die mit individuellen Spaltenleitungen verbunden sind, und Kontaktelemente 7, die mit individuellen Reihenleitungen verbunden sind, aufweist. Die Taste 1 ist mechanisch weg von dem Kontaktelement 6 und 7 vorgespannt, aber verbindet die Kontaktelemente 6 und 7 elektrisch, wenn sie durch einen Benutzer betätigt wird, der den Knopf 2 drückt. Auf diese Weise bewerkstelligt eine Verbindung der Kontaktelemente 6 und 7 irgendeines gegebenen Druckknopfschalters 1 eine entsprechende eindeutige Verbindung zwischen einer Spaltenleitung 4 und einer Reihenleitung 5.

Jede Spaltenleitung 4 hat einen entsprechenden Spaltenanschluss 8 und jede Reihenleitung 5 hat einen entsprechenden Reihenanschluss 9. In diesem Beispiel einer Tastatur weist das Array der Schalter 1 vier Spalten und sieben Reihen auf, so dass ein Gesamtbetrag von 11 Anschlüssen vorliegt, die mit entsprechenden Pins an einer Signalprozessorschaltung (nicht gezeigt) zu verbinden sind. Es ist wünschenswert, die Anzahl der Pins zu verringern, mit welchen die Tastatur verbunden werden muss.

2 zeigt eine andere Dateneingabevorrichtung, die ein Touch-Panel 10 aufweist. Touch-Panels sind wohlbekannt in dem Stand der Technik und das veranschaulichte Touch-Panel ist von der Bauart, die eine obere Widerstandsschicht 11 und eine untere Widerstandsschicht (nicht gezeigt) aufweist, welche durch ein elektrisch isolierendes System voneinander beabstandet sind, welches zulässt, dass die obere und untere Schicht einen lokalen Kontakt miteinander herstellen, wenn ein spitzes Objekt, solch eines wie ein Stift, an einem Punkt an der oberen Fläche 11 durch den Benutzer gedrückt wird. Eine elektrische Verbindung wird zu gegenüberliegenden Rändern der oberen Widerstandsschicht 11 durch beabstandete X-Elektroden 12 und 13 und zu gegenüberliegenden Rändern der unteren Schicht, die orthogonal zu den Elektroden 12 und 13 sind, durch Y-Elektroden 14 und 15 bewerkstelligt.

Das Touch-Panel 10 ist mit einem analogen Signalprozessormodul 16 verbunden. Die Elektrode 12 ist mit einem Pin PX1 des Prozessors 16 und durch einen Widerstand Rpd mit einer Referenzspannungskraft DVDD verbunden. Die Elektrode 13 ist mit einem Pin PX2 des Prozessors 16 verbunden. Die Elektroden 14 und 15 sind jeweils mit Pins PY1 und PY2 des Prozessors 16 verbunden. Ein Pin R1A des Prozessors 16 ist durch einen Widerstand Rpu mit Masse und durch einen Widerstand Rp1 mit einem Pin R1B des Prozessors verbunden. Ein Pin R2A des Prozessors ist durch einen Widerstand Rp2 mit einem Pin R2B des Prozessors verbunden.

Die Erregung und Erfassung des Touchscreens 10 wird durch interne Schalter SW1 bis SW8 des Prozessors gesteuert. Noch genauer ist ein Anschluss des Schalter SW1 mit dem Referenzspannungsanschluss DVDD und sein anderen Anschluss mit dem Pin PY1 verbunden. Ein Anschluss des Schalters SW2 ist mit dem Pin PY1 verbunden und der andere Anschluss ist mit dem Pin R1A verbunden. Ein Anschluss des Schalters SW3 ist mit dem Referenzspannungsanschluss DVDD verbunden und sein anderer Anschluss ist mit dem Pin PX1 verbunden. Ein Anschluss des Schalters SW4 ist mit dem Pin PX1 verbunden und der andere Anschluss ist mit dem Pin R1A verbunden. Ein Anschluss des Schalters SW5 ist mit dem Pin R2B verbunden und sein anderer Anschluss ist mit dem Pin PY2 verbunden. Ein Anschluss des Schalters SW6 ist mit dem Pin PY2 verbunden und sein anderer Anschluss ist mit Masse verbunden. Ein Anschluss des Schalters SW7 ist mit dem Pin R2B verbunden und sein anderer Anschluss ist mit dem Pin PX2 verbunden. Ein Anschluss des Schalters SW8 ist mit dem Pin PX2 verbunden und sein anderer Anschluss ist mit Masse verbunden. Die Pins R1B und R2A sind mit den positiven und negativen Eingängen des Analog-Digital-Wandlers 17 verbunden, der die analogen Signale bei dessen Eingängen in digitale Signale bei dessen Ausgängen 18 und 19 konvertiert.

In Betrieb wird der Spannungspegel von PX1 überwacht, um eine Panel-Berührung zu erfassen. Während des Idle-Modus beziehungsweise Leerlaufmodus ist der Pin PY2 mit GND verbunden, während der PX1 auf DVDD durch den Widerstand Rpd heraufgezogen wird. Wenn das Panel berührt wird, wird der PX1-Eingang in Richtung Masse durch den Touchscreen und PY2 gezogen. Dies erzeugt eine fallende Flanke und triggert einen Panel-Berührungserfassungs-Interrupt.

Die anschließende Betriebssequenz der Schalter wird automatisch erzeugt, wenn ein Interrupt-Signal als Antwort auf die Benutzerberührung der oberen Schicht erzeugt wird, wobei die analogen Signale, die bei den Elektroden gemessen werden, an einem Analog-Digital-Wandler 17 im Prozessor 16 angelegt werden, welcher digitale Ausgangssignale bei Ausgangsanschlüssen 18 und 19 erzeugt. Der Prozessor 16 legt abwechselnd eine Spannung über dem Paar von Elektroden 12 und 13 und über dem Paar von Elektroden 14 und 15 an und antwortet auf die Spannung bei dem anderen Elektrodenpaar. In Betrieb verursacht ein lokaler Kontakt bei einem Punkt an dem Touchscreen, der durch den Benutzer erzeugt wird, der die obere Schicht 11 berührt, dass die obere Schicht und die untere Schicht des Touch-Panels 10 Spannungsteiler aufzeigen, wenn eine Spannung über eines der beiden Paare von Elektroden 12, 13 oder 14, 15 angelegt wird, wobei das Widerstandsverhältnis der Spannungsteiler die Position definiert, bei welcher die obere Schicht 11 berührt wird.

3 zeigt eine Tastaturvorrichtung in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Elemente, welche ähnlich zu der Tastaturvorrichtung von 1 sind, tragen ähnliche Bezugszeichen. Jedoch erfordert die Tastaturvorrichtung 1 von 3 lediglich eine Verbindung zu vier Eingang-Ausgangs-Pins von einem Signalprozessor. Die Tastaturvorrichtung 1 von 3 weist einen ersten Satz von identischen Impedanzelementen 20 und einen zweiten Satz von identischen Impedanzelementen 21 auf, die mit dem Signalprozessor verbunden sind. Die Impedanzelemente der Sätze 20 und 21 sind miteinander und mit den Enden der Sätze durch jeweilige Zwischenverbindungen verbunden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Impedanzelemente der Sätze 20 und 21 Widerstandselemente R. In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Impedanzelemente kapazitive Elemente, wobei die Tastaturvorrichtung durch eine sinusförmige Spannungszufuhr anstelle der Gleichstromreferenzspannung bei dem Anschluss DVDD versorgt wird.

In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in 3 gezeigt ist, ist der Signalprozessor für die Tastatur ein Prozessor 16, wie der, der in 2 gezeigt ist. Wie in 4 gezeigt ist, sind die Spaltenleitungen 4 mit jeweiligen Zwischenverbindungen des Satzes 20 (einschließlich der Zwischenverbindungen an den Enden des Satzes) verbunden und die Reihenleitungen 5 sind mit jeweiligen Zwischenverbindungen des Impedanzelementsatzes 21 verbunden. Eine Endzwischenverbindung des Satzes 20 ist mit dem Pin PY1 verbunden und die andere Endzwischenverbindung ist mit dem Pin PY2 verbunden. Eine Endzwischenverbindung des Satzes 21 ist mit dem Pin PX1 und das andere Ende mit dem Pin PX2 verbunden.

Es wird erkannt, dass die Verbindung des Arrays von Tasten 1 mit den Sätzen 20 und 21 von Impedanzelementen ermöglicht, dass die Tastaturvorrichtung ein Touch-Panel emuliert. Insbesondere bewerkstelligt ein Drücken einer der Tasten 1 Verbindungen zwischen einer entsprechenden eindeutigen Kombination der Zwischenverbindungen in den Sätzen von Impedanzelementen 20 und 21 durch deren Kontaktelemente 6 und 7. Wenn eines der Paare von Pins PX1, PX2 oder PY1, PY2 erregt wird, während eine der Tasten 1 gedrückt wird, werden Ausgangssignale erzeugt, die eine entsprechende eindeutige Kombination der Referenzspannung DVDD sind, die über die Sätze von Impedanzelementen 20 und 21 angelegt ist, welche als entsprechende Spannungsteiler wirken, deren Divisionsverhältnisse davon abhängen, welche Spalten- und Reihenleitung 4 und 5 durch die ausgewählte Taste 1 aktiviert wird.

Eine Messung der X-Position des betätigten Tastenschalters 1 wird durch Schließen des Schalters SW2, um den PY1-Eingang mit dem ADC 17 zu verbinden, durch Schließen des Schalters SW3, um DVDD an PX1 anzulegen, und Schließen der Schalter SW7 und SW8, um PX2 und R2B mit Masse zu verbinden, bewerkstelligt, wie in 4 gezeigt ist. Die anderen Schalter SW1 und SW4 bis SW6 sind offen, so dass der Pin PY2 und die entsprechende Zwischenverbindung des Satzes 20 von Impedanzelementen erdfrei sind. Die Spannung, die bei dem Pin PY1 erscheint, wird dann durch den Pin R1A, den Widerstand Rp1 und den Pin R1B an dem positiven Eingang des A/D-Wandlers 17 angelegt, dessen negativer Eingang mit Masse durch den Pin R2A, den Widerstand Rp2 und den Pin R2B verbunden ist.

Die gemessene Spannung wird durch den Spannungsteiler, der in dem Satz 20 von Impedanzelementen durch den betätigten Schalter 1 entwickelt wird, zwischen geteilten Werten, die als RX1 und RX2 veranschaulicht sind, bestimmt. Für diese Messung beeinflusst der Y-Teiler-Widerstand RY1 nicht die Konvertierung wegen einer hohen Eingangsimpedanz des A/D-Wandlers.

Die Spannung wird dann an der anderen Achse angelegt, um die Y-Position des betätigten Tastenschalters 1 durch Schließen des Schalters SW4, um den PX1-Eingang mit dem ADC 17 zu verbinden, durch Schließen des Schalters SW1, um die DVDD an PY1 anzulegen, und Schließen der Schalter SW5 und SW6, um PY2 und R2A und R2B mit Masse zu verbinden, zu messen, wie in 5 gezeigt ist. Die anderen Schalter SW2, SW3, SW7 und SW8 sind offen, so dass der Pin PX2 und die entsprechende Zwischenverbindung des Satzes 21 von Impedanzelementen erdfrei sind. Die Spannung, die bei dem Pin PX1 erscheint, wird dann durch den Pin R1A, den widerstand Rp1 und dem Pin R1B an dem positiven Eingang des A/D-Wandlers 17 angelegt, dessen negativer Eingang mit Masse durch den Pin R2A, den Widerstand Rp2 und den Pin R2B verbunden ist.

Die Messungen der X- und Y-Achsen werden fortgesetzt, abwechselnd vorgenommen zu werden.

Mit gleichen Werten für jedes der Impedanzelemente der Sätze 20 und 21 sind Beispiele der relativen Spannungen, die für die Betätigung von irgendeinem der Tasten, die in 3 veranschaulicht sind, gemessen werden, unten stehend gezeigt.

Es wird angemerkt, dass eine Differenz von 0,3 Volt zwischen den sich unterscheidenden Koordinaten von irgendwelchen zwei benachbarten Tasten besteht. Dies ermöglicht, dass die Tasten durch den Analog-Digital-Wandler 17 leicht unterschieden und identifiziert werden.

Weitere Funktionen können dem Zusatz eines "Jog-Pad"-Moduls erhalten werden, das in einer Draufsicht in 6 veranschaulicht ist, welches teilweise hilfreich ist, wenn bestimmte Spiele gespielt werden, die zum Beispiel mit der Steuerung von bewegenden Bildern verknüpft sind. Das Jog-Pad ermöglicht, dass ein scheibenförmiges Pad nach vorne und zurück oder links und rechts geschwenkt wird, um irgendeine der vier benachbarten Tasten zu betätigen, aber ebenso diagonal geschwenkt wird, um zwei benachbarte Tasten 1 simultan zu betätigen. Es ist ebenso möglich, zwei benachbarte Tasten direkt in Abwesenheit eines solchen Jog-Pads zu betätigen.

Der Betrieb der Tastaturvorrichtung von 3 entsprechend der simultanen Betätigung von zwei Tasten BB und BC in der gleichen Reihe wird in 7 veranschaulicht und entspricht einem Kurzschließen des Impedanzelements RA des Satzes 20, mit dem beide betätigten Tasten verbunden sind. Typische Spannungen, die von der simultanen Betätigung von zwei Tasten in der gleichen Reihe oder Spalte herrühren, sind in der untenstehenden Tabelle veranschaulicht.

Es ist verständlich, dass zwischenliegende Koordinatenwerte von der simultanen Betätigung von zwei Tasten in der gleichen Reihe oder Spalte erhalten werden, welche leicht von irgendwelchen anderen Koordinatenwerten, die durch Drücken von einer oder zwei Tasten erhalten werden, unterscheidbar sind, wobei die Werte der anderen Koordinate (Spalte oder Reihe) sich lediglich innerhalb der normalen Fehlerspanne wegen der hohen Eingangsimpedanz des ADC 17 unterscheiden.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in 8 veranschaulicht ist, weisen zumindest einige der Tasten 1 weiterhin Z-Knoten-Kontaktelemente, solche wie 22, 23 und 24, auf, mit welchen das Leitelement 3 der Taste einen Kontakt herstellen kann, während der Kontakt mit den Kontaktelement 6 und 7 des X-Knotens und Y-Knotens aufrecht erhalten wird. Die Z-Knoten-Kontaktelemente 22 bis 24 sind senkrecht voneinander unterhalb der Tastaturfläche beabstandet, so dass, wenn die Taste 1 kontinuierlich weiter niedergedrückt wird, selektiv die Kontaktelemente 22 bis 24 nacheinander kontaktiert.

Wie in 9 gezeigt ist, stellt in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung das elektrische Verbindungselement 3 eine Verbindung zwischen den Kontaktelementen 6 und 7 des X-Knotens und Y-Knotens her und simultan eine Verbindung mit dem ausgewählten Kontaktelement 22 bis 24 des Z-Knotens her. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das in 10 gezeigt ist, stellt das elektrische Verbindungselement 3 eine Verbindung zwischen den Kontaktelementen 6 und 7 des X-Knotens und Y-Knotens her und ein weiteres Verbindungsbauteil 3A stellt eine Verbindung zwischen dem ausgewählten Kontaktelement 22 bis 24 des Z-Knotens und einem der Kontaktelemente 6 und 7 her, in dem veranschaulichten Beispiel das Kontaktelement 7 des Y-Knotens, wobei die elektrische Verbindung mit dem anderen elektrischen Kontaktelement, in diesem Fall das Kontaktelement 6 des X-Knotens durch das Verbindungselement 3 hergestellt wird.

Wie in 11 gezeigt ist, wird ein Satz von Impedanzelementen 25 für die Z-Kontaktelemente, solche wie 22 bis 24, zur Verfügung gestellt, die zwischenverbundene Impedanzelemente ähnlich zu jenen der Sätze 20 und 21 aufweisen. Die Kontaktelemente, solche wie 22, sind durch Z-Leitungen 26 mit jeweiligen Zwischenverbindungen des Satzes 25 verbunden und die Kontaktelemente, solche wie 23 und 24, sind durch entsprechende Z-Leitungen mit anderen Zwischenverbindungen des Satzes 25 verbunden.

Dementsprechend hat in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung jede Taste &agr; eine eindeutige X- und Y-Position mit der entsprechenden eindeutigen Kombination von elektrischen Verbindungen mit den Impedanzelementsätzen 20 und 21 und eine Vielzahl von Z-Knoten für unterschiedliche Positionen querlaufend zu der Fläche der Tastatur. Daher wird die Schaltposition durch dessen elektrische X, Y und Z-Koordinaten identifiziert. Im Betrieb wechselt der Zyklus der Messung der Koordinaten zwischen den Sätzen 20, 21 und 25. Wenn eine Taste &agr; niedergedrückt wird, werden X&agr;, Y&agr; und Z&agr; miteinander verbunden. Die Spannung wird zuerst über den Satz 21 von Impedanzelementen angelegt, um die X-Koordinaten zu messen, und die Spannung wird an dem Pin PY1 abgegriffen. Als nächstes wird die Spannung über den Satz 20 von Impedanzelementen angelegt und die Spannung bei dem Pin PX1 wird gemessen, der der Y-Koordinate entspricht. Zuletzt wird die Spannung über den Satz 25 von Impedanzelementen angelegt und die Spannung wird wieder an dem Pin PY1 gemessen, um die Z-Koordinaten der Taste zu messen.

Es wird erkannt, dass solche dreidimensionale Tasten teilweise in einem Joystick-Modul wertvoll sind, der vier oder acht benachbarte Tasten verwendet, die dreidimensional wie oben beschrieben sind, da die unterschiedlichen Z-Positionen der Tasten die Anzahl von unterschiedlichen möglichen Kombinationen von Positionen des Joysticks, die erkannt werden können, multipliziert.

Die Tastaturvorrichtung und der Signalprozessor, die oben beschrieben sind, können anstelle eines Touch-Panels oder eines Touchscreens in einer Vorrichtung verwendet werden, solch einer wie ein portables Telefon oder ein persönlicher digitaler Assistent. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Tastatur, solch eine wie in 3 gezeigt, von dem Signalprozessor 16 getrennt werden und ein resistiver Touchscreen oder ein anderes Touch-Panel an dessen Stelle verbunden werden, wodurch eine alternative Dateneingabe für alternative Verwendungen der Vorrichtung angeboten wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Vorrichtung sowohl eine Tastatur und einen resistiven Touchscreen mit einer Multiplex-Vorrichtung (nicht gezeigt), um den Signalprozessor 16 alternativ mit dem resistiven Touchscreen oder der Tastatur zu verbinden. Auf diese Weise kann ein einziger Signalprozessor für beide Dateneingabemodule verwendet werden.

Bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt sind, sind keine extra Eingangs-Ausgangs-Pins an dem Signalprozessor erforderlich. Die Bereitstellung der Sätze von Impedanzelementen 22, 21 und 25 kann in einem kleinen und kostengünstigen Paket zur Verfügung gestellt werden, insbesondere dort, wo Widerstandselemente wie beschrieben verwendet werden. Lediglich vier Leitungsverbinder werden zwischen der Tastaturvorrichtung von 3 und dem Signalprozessor 16 in dem Falle der zweidimensionalen Tastatur benötigt.

Der Betrieb des Signalprozessors 16 wurde mit der Verwendung von Gleichstromreferenzspannungen beschrieben, die zeitabwechselnd an den entsprechenden Sätzen von Impedanzelementen angelegt werden, um die Position der betätigten Taste in unterschiedlichen Koordinaten zu messen. In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung werden Wechselreferenzspannungen von unterschiedlichen Frequenzen simultan an den unterschiedlichen Sätzen von Impedanzelementen angelegt und die Koordinatenpositionen werden simultan gemessen, wobei der Signalprozessor 16 die gemessenen Koordinaten durch die Frequenz unterscheidet.


Anspruch[de]
Tastatur-Vorrichtung zum Registrieren von Signalen, die Daten entsprechen, die ein Benutzer mittels Druck eingibt, mit einer Fläche, die sich in zwei Dimensionen erstreckt, einem ersten und zweiten Satz (20, 21) von Impedanzelementen (R), wobei die Impedanzelemente von jedem Satz (20, 21) durch jeweilige Zwischenverbindungen in Reihe geschaltet sind, Referenzsignalmitteln (16) zum Anlegen eines ersten und eines zweiten Referenzsignals an den ersten beziehungsweise zweiten Satz (20, 21) von Impedanzelementen, und einem Array von diskreten Tastenelementen (1), die neben der Fläche angeordnet und selektiv mittels Benutzerdruck auf das Array von diskreten Tastenelementen (1) betätigbar sind, um Verbindungen durch entsprechende Kontaktelemente (6, 7) zwischen einem jeweiligen Paar der Zwischenverbindungen, eine von dem ersten Satz von Impedanzelementen (20, 21) und eine von dem zweiten Satz von Impedanzelementen (21, 20), herzustellen oder zu unterbrechen, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzsignalmittel (16) geeignet sind, das erste und das zweite Referenzsignal abwechselnd an den ersten Satz (20) und an den zweiten Satz (21) von Impedanzelementen anzulegen, um abwechselnd ein erstes und ein zweites Tastatur-Signal (PX1, PY1) zu erzeugen, die zusammen eine entsprechende Kombination des ersten und des zweiten Referenzsignals sind, die eindeutig für das Tastenelement oder die Tastenelemente ist, die durch Benutzerdruck betätigt werden, und Ausgabemitteln (17) die auf die Tastatur-Signale ansprechen, wobei die Ausgabemittel Analog-Digital-Konvertermittel (17) aufweisen, gemeinsam für das erste und das zweite Tastatur-Signal (PX1, PY1). Tastatur-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Referenzsignal jeweilige Gleichspannungen sind und die Impedanzelemente (R) elektrische Widerstände darstellen. Tastatur-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Array von diskreten Tastenelementen (1) ein zweidimensionales Array von Schaltern umfasst, die an der Fläche zur Betätigung durch den Benutzer angeordnet und mit jeweiligen Paaren der Zwischenverbindungen verbunden sind. Tastatur-Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Array von diskreten Tastenelementen (1) ein orthogonales Array ist. Tastatur-Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, mit einem dritten Satz (25) von Impedanzelementen (R), die durch jeweilige Zwischenverbindungen in Reihe geschaltet sind, wobei die Referenzsignalmittel (16) geeignet sind, dritte Referenzsignale an den dritten Satz (25) von Impedanzelementen anzulegen, wobei zumindest einige von dem Array von diskreten Tastenelementen (1) eine dreidimensionale Anordnung der entsprechenden Kontaktelemente (6, 7) aufweisen, zusammen mit weiteren elektrischen Kontaktelementen (22 bis 24), die mit dem dritten Satz (25) von Impedanzelementen verbunden sind, wobei das Array von diskreten Tastenelementen (1) durch Benutzerdruck schrittweise quer zu der Fläche bewegbar ist, um Verbindungen durch entsprechende Kontaktelemente zwischen einer Zwischenverbindung von dem ersten Satz (20) von Impedanzelementen, einer Zwischenverbindung von dem zweiten Satz (21) von Impedanzelementen und einer Zwischenverbindung von dem dritten Satz (25) von Impedanzelementen, durch eine Stärke des Benutzerdrucks ausgewählt, herzustellen oder zu unterbrechen, um das erste und zweite Tastatur-Signal (PX1, PY1) und dritte Tastatur-Signale zu erzeugen, die zusammen eine entsprechende Kombination der ersten, zweiten und dritten Referenzsignale sind, die eindeutig für das Kontaktelement oder die Kontaktelemente ist, die durch Benutzerdruck betätigt werden. Tastatur-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine simultane Betätigung von Benachbarten der diskreten Tastenelemente (1) geeignet ist, um das erste und das zweite Tastatur-Signal (PX1, PY1) als eine entsprechende Kombination des ersten und des zweiten Referenzsignals zu erzeugen, die eindeutig für die simultan betätigten Tastenelemente ist. Tastatur-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Referenzsignalmittel auf die Betätigung von zumindest einem der diskreten Tastenelemente (1) ansprechen, um das abwechselnde Anlegen des ersten und zweiten Referenzsignals an den ersten und den zweiten Satz (20, 21) von Impedanzelementen auszulösen. Tastatur-Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Referenzsignalmittel (16) auf die Betätigung von zumindest einem der diskreten Tastenelemente (1) ansprechen, um ein Auslösesignal zu erzeugen, wobei die Referenzsignalmittel Signalverarbeitungsmittel umfassen, die auf das Auslösesignal ansprechen, um die Tastatur-Signale zu verarbeiten. Tastatur-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste und der zweite Satz (20, 21) von Impedanzelementen zwischen einem ersten beziehungsweise einem zweiten Paar von Anschlüssen (PX1, PX2; PY1, PY2) angeschlossen sind, wobei die Referenzsignalmittel (16) geeignet sind, das erste und das zweite Referenzsignal abwechselnd an das erste und das zweite Paar von Anschlüssen (PX1, PX2; PY1, PY2) anzulegen, und wobei die Ausgabemittel auf die Tastatur-Signale ansprechen, die bei zumindest einem der Anschlüsse (PX1, PY1) auftreten, an den das erste und das zweite Referenzsignal nicht angelegt werden. Dateneingabevorrichtung mit einer Tastatur-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche und einer Touch-Panel-Vorrichtung (10), mit ersten und zweiten nebeneinander angeordneten Impedanzschichten (11), die verteilte Impedanzen darstellen, einem ersten und einem zweiten Paar von Elektroden (12, 13; 14, 15), die mit jeweiligen Paaren von gegenüberliegenden Rändern der Impedanzschichten gekoppelt sind, und Verbindungsmitteln zum selektiven betriebsfähigen Verbinden der Referenzsignalmittel (16) und der Ausgabemittel mit den Sätzen (20, 21) von Impedanzelementen der Tastatur-Vorrichtng oder mit den Paaren von Elektroden der Touch-Panel-Vorrichtung.






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