JP2006513505A - タッチシミュレーションシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
システムおよび方法が、タッチスクリーンセンサ上の有効なタッチをシミュレートすることに備える。タッチスクリーンセンサ(22)が、第1の表面(72)と、対向する第2の表面(73)と、第2の表面上にまたは第2の表面に近接して配置された1つ以上の電極(74、76、78、80)とを含む。タッチスクリーンセンサの特定の位置へのシミュレートされたタッチをもたらすように、信号が第1および第2の表面に与えられる。別の方法において、複数の電圧駆動信号が、タッチスクリーンセンサのさまざまなタッチ表面領域で与えられる。電圧駆動信号を与えることから生じる電流フローが、シミュレートされたタッチとして検出される。タッチシミュレーションを、自動化された監視手順、テスト手順、校正手順、および/またはサービス手順の一部として、局所的にまたは遠隔に開始することができる。タッチシミュレーション手順の結果を、局所的にまたは遠隔に獲得し用いて、タッチスクリーンセンサの動作適合性を経時的に評価することができる。
Description
本発明は、一般に、タッチスクリーンセンサに関し、より特定的には、タッチスクリーンセンサ上の有効な人間のタッチをシミュレートするためのシステムおよび方法に関する。
典型的なタッチスクリーンは、酸化インジウムスズなどの導電性コーティングを備え、4つのコーナ端子接続を備えたガラスシートを使用する。タッチスクリーンは、導電性材料から製造された電極のパターンを備えた静電容量式または抵抗式タッチスクリーンとして構成してもよい。指、スタイラス、または導電性上部シートが、接触ポイントにおいて電流を引き込むか注入することができる。次に、電流は、接触ポイントの位置に対して比例して、タッチパネル端子に分配することができる。
タッチスクリーンのタッチ検出精度は、長期間の使用の間の摩耗などの、いくつかのシステムおよび環境の理由によって、経時的に変わることがある。タッチスクリーンシステムの監視、テスト、およびサービスは、従来、現場の技術者による疑わしいシステムの手動評価を伴った。そのような従来の評価方法および修理方法は、費用がかかり、かつ時間効率が悪い。
本発明は、タッチスクリーンセンサ上の有効なタッチをシミュレートするためのシステムおよび方法に関する。一実施形態によれば、タッチスクリーンセンサが、第1の表面と、第1の表面に対向する第2の表面と、第2の表面上にまたは第2の表面に近接して配置された1つ以上の電極とを含む。タッチスクリーンセンサの特定の位置へのシミュレートされたタッチをもたらすように、信号が第1および第2の表面に与えられる。別の実施形態によれば、複数の電圧駆動信号が、タッチスクリーンセンサの複数のタッチ表面領域で与えられる。電圧駆動信号を与えることから生じる電流フローが、シミュレートされたタッチとして検出される。
さらなる実施形態によれば、タッチスクリーンセンサが、第1の表面と第1の表面に対向する第2の表面とを有する基板と、基板に結合されるか基板に近接して位置決めされ、かつ第2の表面に近接して位置する導電性構造とを含む。第1および第2の信号が、それぞれ、タッチスクリーンセンサの第1の表面、および導電性構造に与えられる。第1および第2の信号の一方を、第1および第2の信号の他方に対して変えることによって、タッチスクリーンセンサ上のタッチがシミュレートされる。たとえば、第1および第2の信号は、それぞれ、第1の表面および導電性構造に与えられて、第1の表面と導電性構造との間の電位差を生じさせる。電位差に対する応答が、シミュレートされたタッチとして検出される。
別の実施形態によれば、タッチスクリーンセンサが、第1の表面と、第1の表面に対向する第2の表面と、第2の表面上にまたは第2の表面に近接して配置された複数の電極とを含む。第1の信号が、タッチスクリーンセンサの第1の表面に与えられる。複数の第2の信号のうちの1つが、タッチスクリーンセンサの第2の表面上にまたはタッチスクリーンセンサの第2の表面に近接して配置された複数の電極の各々に与えられる。複数の第2の信号のうちの少なくとも1つの特徴を、第1の信号に対して変えることによって、タッチスクリーンセンサ上のタッチがシミュレートされる。
さらなる実施形態によれば、タッチ検知システムが、第1の表面と第1の表面に対向する第2の表面とを有する基板を含むタッチスクリーンセンサを含む。このシステムは、基板に結合されるか基板に近接して位置決めされ、かつ第2の表面に近接して位置する導電性構造をさらに含む。コントローラがタッチスクリーンセンサに結合される。コントローラは、第1および第2の信号を、それぞれ、タッチスクリーンセンサの第1の表面、および導電性構造に与えるように構成される。コントローラは、第1および第2の信号の一方を、第1および第2の信号の他方に対して変えることによって、タッチスクリーンセンサ上のタッチをシミュレートする。
別の実施形態によれば、タッチ検知システムが、第1の表面と、第1の表面に対向する第2の表面と、第2の表面上にまたは第2の表面に近接して配置された複数の電極とを有するタッチスクリーンセンサを含む。タッチスクリーンセンサに結合されたコントローラが、第1の信号をタッチスクリーンセンサの第1の表面に与え、複数の第2の信号のうちの1つを、タッチスクリーンセンサの第2の表面上にまたはタッチスクリーンセンサの第2の表面に近接して配置された複数の電極の各々に与えるように構成される。コントローラは、複数の第2の信号のうちの少なくとも1つの特徴を、第1の信号に対して変えることによって、タッチスクリーンセンサ上のタッチをシミュレートする。
さらに別の実施形態によれば、タッチ検知システムが、第1の表面と第1の表面に対向する第2の表面とを有する基板を含むタッチスクリーンセンサを含む。タッチスクリーンセンサに結合されたコントローラが、複数の電圧駆動信号をタッチスクリーンセンサの複数の領域で与えるように構成される。コントローラは、複数の電圧駆動信号を与えることから生じる電流フローを、シミュレートされたタッチとして検出する。
タッチシミュレーションを、自動化された監視手順、テスト手順、校正手順、および/またはサービス手順の一部として、局所的にまたは遠隔に開始することができる。現在のおよび履歴のタッチ検出精度データなどの、タッチシミュレーション手順の結果を、局所的にまたは遠隔に獲得し用いて、タッチスクリーンセンサの動作適合性を経時的に評価することができる。
本発明の上記要約は、本発明の各実施形態またはあらゆる実現を説明することが意図されていない。本発明のより完全な理解とともに、利点および達成は、添付の図面と関連して、次の詳細な説明および特許請求の範囲を参照することによって、明らかになり、理解されるであろう。
本発明は、さまざまな修正例および代替形態が可能であるが、その特定のものは、図面に例として示されており、詳細に説明される。しかし、本発明を、説明される特定の実施形態に限定しないことが意図されることが理解されるべきである。それどころか、特許請求の範囲によって規定されるような本発明の範囲内である修正例、均等物、および代替例をすべて網羅することが意図される。
例示された実施形態の次の説明において、本明細書の一部を形成し、本発明を実施してもよいさまざまな実施形態が例示として示されている添付の図面を参照する。これらの実施形態を用いてもよく、また、本発明の範囲から逸脱することなく、構成変更を行ってもよいことが理解されるべきである。
本発明は、タッチスクリーンセンサ上のタッチをシミュレートするためのシステムおよび方法に関する。タッチスクリーンセンサ(TSS)上のタッチをシミュレートすることは、タッチシミュレーションプロセスの開始、監視、分析、または制御などの、遠隔サイトから行われるか遠隔サイトで行われるプロセスを伴うことができる。本発明の原理に従って実現されるタッチシミュレーション方法は、たとえば、静電容量式、抵抗式、および混成の静電容量式/抵抗式TSS技術を含む、いくつかの異なるタッチスクリーンセンサ技術にわたって用いることができる、向上した診断能力、校正能力、およびメンテナンス能力に備える。
所与のタッチスクリーンセンサの長期間の使用の間、タッチ検出精度の変化が生じることがあることがわかっている。たとえば、所与のタッチスクリーンセンサによって検出される座標の変化が、摩耗、環境要因、またはタッチスクリーンセンサが実現される特定の用途またはシステムの特徴から生じるタッチ検出精度不良をもたらすことがある。タッチスクリーンシステム上の再校正またはメンテナンスを必要なときに開始することができるように、いかなるそのようなTSS検出精度の変化およびTSS性能全体を監視することが重要である。従来、熟練した技術者は、典型的には、しばしば、TSS性能が、システムの使用に悪影響を及ぼすレベルに著しく劣化した後、タッチスクリーンシステムへの現場でのサービスを行うことによって、そのようなデータを集める。
本発明によるタッチシミュレーション方法は、多くの場合の、熟練した技術者による現場でのテストおよびサービスの必要をなくすことができるような、タッチスクリーンセンサ性能の向上した監視に備える。本発明のいくつかの実施形態は、TSSコントローラ、またはタッチスクリーンセンサを組入れるホスト計算システムによるタッチのシミュレーションを伴うタッチスクリーンセンサ診断テストおよび校正テストの局所的な開始に備える。本発明の他の実施形態は、TSSコントローラ、またはタッチスクリーンセンサを組入れるホスト計算システムによるタッチのシミュレーションを伴うタッチスクリーンセンサ診断テストおよび校正テストの遠隔開始に備える。
本発明によるタッチシミュレーションを、タッチスクリーンシステムを組入れるホスト計算システムによって実行可能なソフトウェア、またはTSSコントローラによって実行可能なソフトウェア/ファームウェアによって開始することができる。タッチシミュレーションソフトウェアは、たとえば、好ましくは、オフピーク時に、TSSアイドルの期間の間、または定期的にスケジュールされたメンテナンスの間、ネットワーク接続を介して、局所的にまたは遠隔に、コントローラであることができる。タッチがシミュレートされるたびに、タッチの検出された位置を、ホスト計算システム上など、局所的に記録し、ファイルまたはデータベース内に記憶することができる。ある期間にわたって、記録されたタッチの値の変化を追跡することができる。傾向を監視することができ、必要ならば、メンテナンス警告メッセージを発行することができる。TSSの監視、評価、および修理に関係するさまざまな操作を、局所的に、遠隔に、または局所的なリソースおよび遠隔リソースを介して協働して、行うことができる。
本発明の自動化タッチシミュレーション方法は、高精度で所定のスクリーン位置でシミュレートすることができる高度に繰返し可能なタッチに備える。高精度で所定の位置でタッチをシミュレートする能力は、高解像度のタッチ検出精度に備える。繰返される人間のタッチが、めったに同じ位置で行われないので、タッチスクリーンの所定の校正位置で行われた人間のタッチが、たとえば、位置の精度不良が著しいことがあることを理解することができる。
従来のTSS監視方法およびTSSテスト方法に悪影響を及ぼすことがある精度不良の別の原因は、タッチスクリーンセンサが取付けられたディスプレイ(たとえば、陰極線管)のビデオ位置、サイズ、ならびに水平寸法および垂直寸法の、意図されたまたは意図されない調整を伴う。これらのパラメータに変更が行われると、ディスプレイ上のタッチターゲットが移動する。人間がディスプレイの所定のタッチターゲットを使用して、タッチ座標移動をテストした場合、繰返し性が事実上不可能である。
本発明のタッチシミュレーション方法は、非常にさまざまな用途に有用性を見出す。たとえば、エンターテイメントシステムを、タッチの精度が不可欠である、アーケード、カジノ、およびバーなどの公共の場に設置することができる。オフピーク時に、またはシステム起動もしくは遮断または他の所定の時間の間、シミュレートされたタッチを伴うバックグラウンドメンテナンスプログラムをランすることができ、タッチ位置のいかなる変化も記録することができる。タッチ位置の経時的な変化を監視することができ、著しい変化を、サービスのためにオペレータまたは所有者に報告することができる。サービスエンジニアが、たとえば、コンピュータネットワークを介してオンデマンドで遠隔に、または現場で、バックグラウンドメンテナンスを開始することができる。そのようなバックグラウンドメンテナンスルーチンを、スケジュールされたメンテナンスプログラムに従って、局所的にまたは遠隔に開始することもでき、これは、たとえば、検出されたシステムアイドルの期間の間、またはシステム起動もしくは遮断の間であってもよい。
技術者が、ネットワークまたはダイヤルアップ接続を介して、TSSシステムに遠隔にアクセスすることができる。例として、TSSシステムが適切な通信インタフェースを含むと想定して、TSSシステムは、遠隔計算システムとTSSシステムのコントローラとの間に確立された通信リンクを介してアクセスすることができる。あるいは、またはさらに、TSSシステムは、遠隔計算システムとTSSシステムを組入れるホスト計算システムの通信インタフェースとの間に確立された通信リンクを介してアクセスすることができる。
ここで図1を参照すると、本発明の実施形態による、タッチシミュレーション能力を用いるタッチスクリーンセンサ(TSS)システムの実施形態が示されている。図1に示されたTSSシステム20は、コントローラ26に通信結合されたタッチスクリーンセンサ22を含む。典型的な配置構成において、TSS22は、ユーザとホスト計算システム28との間の視覚的かつ触覚的インタラクションに備えるために、ホスト計算システム28のディスプレイ24と組合せて使用される。
TSS22を、ホスト計算システム28のディスプレイ24と別個であるがこれとともに動作するデバイスとして実現することができることが理解される。あるいは、TSS22は、プラズマ、LCD、またはTSS22を組入れることが可能な他のタイプのディスプレイ技術などのディスプレイデバイスを含む一体的システムの一部として実現することができる。ともに本発明のタッチシミュレーション方法を実現することができるTSS22およびコントローラ26のみを含むように規定されたシステムに、有用性が見出されることがさらに理解される。
図1に示された例示的な構成において、TSS22とホスト計算システム28との間の通信は、コントローラ26を介して行われる。1つ以上のTSSコントローラ26を、1つ以上のタッチスクリーンセンサ22、およびホスト計算システム28に通信結合することができることが留意される。コントローラ26は、典型的には、TSS22に加えられたタッチの検出、さまざまな校正および診断ルーチンの実行、ならびに本発明の原理に従うTSS22へのタッチのシミュレーションに備えるファームウェア/ソフトウェアを実行するように構成される。コントローラ26によって実行される機能およびルーチンを、代わりに、ホスト計算システム28のプロセッサまたはコントローラによって行うことができることが理解される。
1つの特定の構成において、たとえば、ホスト計算システム28は、オペレーティングシステムおよびタッチスクリーンドライバソフトウェアをサポートするように構成される。ホスト計算システム28は、さらに、ユーティリティソフトウェアおよびハードウェアをサポートすることができる。たとえば、タッチスクリーンセンサ22を校正するために、およびTSS22を構成またはセットアップするために実行することができるソフトウェアを、ホスト計算システム28上に記憶することができる。本発明の原理に従ってタッチスクリーンセンサ処理および機能性を実現するために使用されるさまざまなソフトウェア/ファームウェアおよび処理デバイスを、TSSコントローラ26、ホスト計算システム28、遠隔処理システムと物理的にまたは論理的に関連させるか、コントローラ26、ホスト計算システム28、および遠隔処理システムの2つ以上の間で分配することができることが理解されるであろう。
別個のカードに装着し、ホスト計算システムシャーシ内に取外し可能に設置可能であってもよいコントローラ26は、典型的には、TSSオペレーティングファームウェア、およびホスト計算システム28と通信するための通信ファームウェアを記憶し実行するためのプロセッサおよびメモリデバイスを含む。TSS22は、ディスプレイ24に取付けることができ、かつコントローラ26と接続するためのコネクタインタフェースを含むことができる。
図2において、本発明のタッチスクリーンセンサシステムおよびタッチシミュレーション方法が有用性を見出すであろう、より頑丈なシステム環境が示されている。この実施形態によれば、ホスト計算システム28は、TSS22およびディスプレイ24を組入れるユーザインタフェース23を含む。図2に示されたユーザインタフェース23が、たとえばマイクロフォンおよびスピーカを含む、他のユーザ入力デバイスまたはインタラクションデバイスを含むことができることが留意される。コントローラ26が、ユーザインタフェース23に結合されて示されている。先に説明されたように、コントローラ26は、ホスト計算システムまたはユーザインタフェース23内で実現してもよい。
ホスト計算システム28は、適切なポータブルメディア40にアクセスする(読取るおよび/または書込む)ように構成された1つ以上のメディアドライブ38をさらに含む。たとえば、メディアドライブ38は、CD−ROMリーダ/ライタ、DVDドライブ、フロッピー(登録商標)ドライブ、メモリカードリーダ/ライタ、または他のタイプのメディアドライブの1つ以上を含んでもよい。ホスト計算システム28は、また、直接アクセス記憶デバイス(たとえば、ハードドライブ)または他の形態の不揮発性ディジタルメモリなどの大容量記憶デバイス36と、システムメモリ34とを含むことができる。
図2に示された構成において、ホスト計算システム28は、通信リンクを介して遠隔システム46と通信するためのインタフェースを提供する通信インタフェース32を含む。通信インタフェース32は、たとえば、ネットワークインタフェースカード(NIC)、または1つ以上のネットワーク42と通信するための他の適切なインタフェースを含むように構成してもよい。たとえば、通信インタフェース32は、遠隔システム46と通信するための1つ以上の公衆網または専用網へのアクセスを提供することができるローカルエリアネットワークに接続することができる。この点に関して、通信インタフェース32は、たとえば、IP(たとえば、IPv4またはIPv6)、GSM、UMTS/IMT、WAP、GPRS、ATM、SNMP、SONET、TCP/IP、ISDN、FDDI、イーサネット(登録商標)、または100Base−Xプロトコルを含む、既知の有線または無線ネットワークプロトコルに準じて1つ以上のネットワーク42と通信してもよい。遠隔システム46とホスト計算システム28の通信インタフェース32との間の通信は、また、たとえば陸線などの、直接有線または無線通信リンク44を介して確立することができる。
遠隔システム46は、所与の用途に必要なサービスおよび機能性の所望のレベルによって、非常にさまざまな態様でホスト計算システム28とインタラクトすることができる。そのようなサービスおよび機能性は、たとえば、ホスト計算システム28および/またはTSSコントローラ26の遠隔制御、遠隔タッチシミュレーション、遠隔監視、遠隔診断、遠隔校正、および遠隔サービス/修理の1つ以上を含むことができる。ほとんどの構成において、遠隔システム46と通信インタフェース32との間で双方向通信が行われる。しかし、いくつかのシステム構成において、遠隔システム46とホスト計算システム28との間の単方向通信に備えることが、必要であるか望ましいだけであろうことが理解される。
ここで図3を参照すると、遠隔システム46と通信するように構成された、タッチスクリーンセンサ22を組入れる局所的なホスト計算システム28が示されている。図3に示されたシステム構成において、さまざまな遠隔システム46が、例示のため示されている。図3に示された遠隔システム46は、たとえば、ホスト計算システム28から遠隔に位置する制御コンソール56として実現することができる。制御コンソール56における処理システムおよび/または人間のオペレータが、適切な通信リンクを介して、TSS22のコントローラ26、および/またはホスト計算システム28とインタラクトすることができる。遠隔システム46は、また、ネットワーク42のノード52であることができる。さらに、遠隔システム46は、中央システム54のノード55であることができる。
図3は、さらに、遠隔信号50が遠隔システム46とTSSコントローラ26との間で通信される2つの可能な通信経路を示す。1つの構成によれば、遠隔信号50は、ホスト計算システム28を介して遠隔システム46とTSSコントローラ26との間で通信される。遠隔信号50は、リンク50Aを介してホスト計算システム28によって送信および/または受信される。ホスト計算システム28は、遠隔信号50、または遠隔信号50の処理された形/結果を、リンク50Cを介して、TSSコントローラ26に/から、送信および/または受信する。したがって、この構成によれば、TSSコントローラ26は、ホスト計算システム28を介して遠隔システム46と間接的にリンクされる。
別の構成によれば、遠隔信号50は、遠隔システム46とTSSコントローラ26との間で直接通信される。遠隔信号50は、リンク50Bを介してTSSコントローラ26によって送信および/または受信される。この構成において、TSSコントローラ26は、リンク50Bを介して遠隔システム46と直接リンクされる。TSSサービスおよび機能性をサポートするために必要であるか望ましい場合は、TSS26は、適切な接続(たとえば、リンク50C)を介してホスト計算システム28と通信することができる。さらに別の構成において、遠隔信号50は、遠隔信号50の性質および他の考慮事項によって、リンク50Aおよび50Bを介して、ホスト計算システム28およびTSSコントローラ26の一方または両方に選択的に向けることができる。
ここで図4を参照すると、本発明の実施形態による、コントローラ75に電気的に結合されたタッチスクリーンセンサ70が示されている。この実施形態によれば、TSS70は、静電容量式タッチスクリーンセンサとして実現される。TSS70は、それぞれ導電性コーティングが設けられた上面72および背面73を有する、ガラスなどの基板72を含む。上面72は、タッチを検知するための主面である。上面72は、名目上、約2.5Vから約5.0Vの範囲内のAC電圧で駆動される。バックシールド(たとえば、電気雑音シールド)と呼ばれることが多い背面73は、通常、上面72と同じ電圧で駆動され、それにより、上面72と背面73との間の有効キャパシタンスがほぼ0に低減される。
TSS70は、それぞれのワイヤ74a、76a、78a、80aが取付けられた4つのコーナ端子74、76、78、80を含むように示されている。ワイヤ74a、76a、78a、80aの各々は、TSSコントローラ75に結合される。ワイヤ74a、76a、78a、80aは、それらのそれぞれのコーナ端子74、76、78、80を、コントローラ75に設けられたそれぞれの駆動/検知回路74b、76b、78b、80bと接続する。付加的なワイヤ73aが、背面73上に配置された端子(図示せず)を、コントローラ75の駆動/検知回路73bと接続する。
コントローラ75は、上面72および背面73上の所望の電圧を維持するために、駆動/検知回路74b、76b、78b、80b、73bを介して、コーナ端子74、76、78、80の各々および背面端子における電圧を制御する。通常の動作の間、コントローラ75は、上面および背面電圧を実質的に同じ電圧で維持する。上面72に加えられた指またはスタイラスのタッチ力が、上面72に加えられた有効な小さいキャパシタとして検出される。上面72上のタッチの位置は、当該技術において知られている態様で、コーナ駆動/検知回路74b、76b、78b、80bを介してコントローラ75によって行われる電流フロー測定によって定められる。
本発明の原理に従って、コントローラ75は、タッチスクリーンセンサ70上のタッチをシミュレートするために、さまざまな態様で、駆動/検知回路74b、76b、78b、80b、および73bを制御することができる。より詳細に説明されるように、タッチシミュレーションを、局所的におよび/または遠隔に、開始、監視、および制御することができる。
1つの方法によれば、コントローラ75は、上面72と背面73との間の電位差を生じさせるように上面および背面電圧を調整することによって、TSS70へのタッチの影響をシミュレートする。このように電位差を生じさせることは、コントローラ75によって4つのコーナ端子74、76、78、80において行われる電流フロー測定によって検出される上面72と背面73との間の容量効果を強いる。
たとえば、上面72は、公称動作電圧で維持することができ、背面73の電圧は、公称動作電圧から、たとえば約0Vなどに低減することができる。上面72と背面73との間で生じた電位差から生じる容量効果は、上面72のほぼ中心に配置された有効なまたはシミュレートされたタッチとして検出される。このタッチシミュレーションプロセスが経時的に繰返されると、シミュレートされたタッチの検出された位置の変化が、タッチスクリーン検知システムの精度の変化を示すことができる。
図5に、本発明の実施形態によって構成されたタッチスクリーンセンサが示されている。この構成によれば、TSS130は、TSS130の上面140上にそれぞれ設けられた上面抵抗層144に接続された線形化電極パターン132を含む。線形化電極パターン132は、略矩形形状を有するように構成され、4つのコーナ端子134、135、136、137が、それぞれ、ワイヤ134a、135a、136a、137aを介してTSSコントローラ(図示せず)に接続される。背面電極142が、TSS130の背面141上にそれぞれ設けられた背面抵抗層143と電気的接触を行う。
通常の動作において、駆動信号が、コントローラのそれぞれの駆動回路を介してコーナ端子134、135、136、137に与えられ、コントローラは、コントローラのそれぞれの検知回路を介して、コーナ端子134、135、136、137を通って流れる電流を測定する。次に、既知の方法を用いて、測定された電流から、タッチ位置が計算される。
コーナ端子134、135、136、137は、典型的にはAC電圧で駆動され、線形化電極132は、上面抵抗層144にわたって電圧を均一に分配する。背面電極142および背面抵抗層143は、典型的には、コーナ端子134、135、136、137を駆動する電圧と等しく、かつ同位相のAC電圧で駆動される。したがって、背面抵抗層143は、雑音に対するシールドとして働き、また、寄生キャパシタンス効果を最小にし、というのは、ごくわずかな容量性電流が、上面抵抗層144から背面抵抗層143に流れるからである。背面抵抗層143上の電圧が、上面抵抗層144上の電圧に等しくなくされると、コーナ端子134、135、136、137における電流フローの等しい変化が、TSS130の上面140の中心への見かけのタッチをもたらす。このシミュレートされたタッチを、ここで説明されるような診断、校正、および修理の目的で用いることができる。
図5に示されたタッチスクリーンセンサ構成の変更例によれば、TSS130は、背面抵抗層143を含まずに背面電極142を含むことができる。この構成において、背面電極142を、タッチスクリーンセンサ130の高度に敏感な領域である線形化電極パターン132の下の部分シールドとして使用することができる。背面抵抗層143がない状態でタッチをシミュレートすることは、背面電極142上に駆動される電圧を変えることによって行われる。
図6は、本発明のタッチシミュレーション方法を実現するのによく適したタッチスクリーンセンサの別の実施形態を示す。この実施形態によれば、タッチスクリーンセンサTSS250は、TSS250の上面240上にそれぞれ配置された上面抵抗層244に接続された線形化電極パターン232を含む。線形化電極232は、ワイヤ234a、235a、236a、237aを介してTSSコントローラ(図示せず)にそれぞれ接続された4つのコーナ端子234、235、236、237を含む。図6の実施形態の背面電極配列は、TSS250の背面241上に位置するいくつかの別々の背面電極を含む。図6に示された特定の構成において、4つの背面電極251、252、253、254が、背面241の周囲に配置され、背面電極の1つが、TSS250の背面241の端縁領域の1つに沿って位置する。背面電極の数および位置が、特定のTSS設計によって変わることができることが理解される。示されているように、背面電極251、252、253、254は、TSS250の背面241上に設けられた背面抵抗層243と電気的接触を行う。
図6に示された実施形態のように、複数の背面電極が使用される構成において、コントローラ(図示せず)は、コーナ端子234、235、236、237に印加される電圧に等しいAC電圧で、背面電極251、252、253、254を駆動する。このように制御されると、複数の背面電極251、252、253、254は、図5に示されたTSSの実施形態の1つの背面電極142と同じ機能を効果的に行う。
診断モードにおいて、振幅、位相、および周波数などの、いくつかの駆動信号パラメータを互いに対して変えることによって、タッチシミュレーションを行うことができる。1つの方法によれば、および図13に示されているように、コントローラは、第1の信号をタッチスクリーンセンサの第1の表面に与えることができる270。コントローラは、第2の信号を、TSSの第2の表面上に配置されるかTSSの第2の表面に近接して位置する複数の電極に与える272。コントローラは、第1の信号に対して第2の信号のうちの少なくとも1つの特徴を変えることによって、TSSへのタッチをシミュレートする274。
たとえば、および図6を参照すると、背面電極251、252、253、254は、他の背面電極および/またはTSS250の上面240上のコーナ端子234、235、236、237に印加される電圧に対して振幅が異なる電圧で駆動することができる。背面電極251、252、253、254は、他の背面電極および/または上面240上のコーナ端子234、235、236、237に印加される電圧に対して位相が異なる電圧で駆動することができる。さらに、背面電極251、252、253、254は、他の背面電極および/または上面240上のコーナ端子234、235、236、237に印加される電圧に対して周波数が異なる電圧で駆動することができる。
例として、背面電極252および254は、駆動しないことができ、一方、背面電極251は、上面240上のコーナ端子234、235、236、237に印加される電圧と位相がずれた電圧で駆動され、背面電極253は、コーナ端子234、235、236、237に印加される電圧と同位相の電圧で駆動することができる。この例示的な例において、シミュレートされたタッチが、図6に示されたポイント260に配置される。さらなる例として、コントローラは、背面電極251、252、253、254を、同じ周波数のDCまたは等しい電圧で駆動することができ、さらに、上面240上のコーナ端子234、235、236、237を、背面電極251、252、253、254に印加される電圧に等しくない電圧で駆動することができる。この方法を用いるこのシミュレートされたタッチは、上面240の中心でポイント261に配置される。
図6に示された背面電極251、252、253、254などの独立背面電極を使用して、背面抵抗層243が存在した状態でまたは存在しない状態でタッチをシミュレートすることができる。背面抵抗層243が存在しない場合、タッチをシミュレートするために、より高い駆動電圧を典型的には背面電極に印加しなければならない。
別の方法によれば、非静電容量式技術を用いて、タッチスクリーンセンサ上のタッチをシミュレートすることができる。図5および図6に示されたシステムなどのシステムにおいて、この非静電容量式のシミュレートされたタッチ技術を、背面抵抗層および背面電極の一方または両方がある状態またはない状態で用いることができる。この方法によれば、および図11を参照すると、電圧駆動信号を、TSSのタッチ表面のいくつかの領域で与えることができる280。電圧駆動信号を与えることから生じる電流フローが、シミュレートされたタッチとして検出される282。
例として、ならびに図6および図12を特に参照すると、コントローラ(図示せず)は、上面240上のコーナ端子234、235、236、237に与えられる290駆動信号のレベルを、互いに対して変えることができ292、コーナ端子234、235、236、237の各々における結果として生じる電流フローを測定することができる。次に、コントローラは、コーナ端子234、235、236、237の各々からの電流を互いに対して測定することができる。このように、シミュレートされたタッチを発生することができる296。
たとえば、コントローラは、上面240上の4つのコーナ端子234、235、236、237すべての上の駆動電圧を増加させて、TSS250の中心におけるポイント61へのタッチをシミュレートすることができる。コントローラは、また、一定のタッチ検出しきい値を維持しながら、コーナ端子234および237に与えられる駆動信号に対して、コーナ端子235および236上の駆動電圧を増加させることができる。これは、ポイント260におけるシミュレートされたタッチをもたらす。
ここで図7および図8を参照すると、タッチスクリーンセンサの2つの実施形態が示されており、これらの各々は、タッチスクリーンセンサの基板に結合されるか近接して位置決めされた導電性構造を組入れる。図7および図8に示された配列において、タッチスクリーンセンサ基板から電気的に絶縁された導電性構造を、タッチスクリーンセンサ基板と組合せて使用して、本発明の原理に従うタッチシミュレーションを行う。導電性構造は、また、電気雑音からの遮蔽に備えるためのバックシールドとして効果的に使用することができる。
図7および図8に示された実施形態において、タッチスクリーンセンサ300が、導電性コーティングが設けられた上面302を有する基板305を含む。コーナ端子304、306、308、310は、導電性上面302に電気的に接続され、ワイヤ304a、306a、308a、310aを介してコントローラ(図示せず)に電気的に接続される。TSS300は、1つ以上の背面電極を含むことができ、図5および図6に示された構成のように、背面抵抗層を含んでも除いてもよい。あるいは、またはさらに、導電性構造は、1つ以上の電極(たとえば、4つの電極)を含むことができ、これらの各々はそれぞれのワイヤを介してコントローラに結合される。
図7に示された実施形態において、薄い導電性プレートまたは箔などの導電性構造312aが、TSS基板305に対して隔置された関係で位置する。たとえば、導電性構造312aをTSS基板305から約1/8”に位置決めしてもよい。導電性構造312aは、ワイヤ314を介してコントローラに電気的に結合される。
図8は、導電性構造312bがTSS300の構造的支持を提供するフレームを表す実施形態を示す。フレーム312bは、たとえば、TSS300を組入れるシステムのシャーシ内にTSS300を装着するために構成してもよい。フレーム312bは、TSS基板305の端縁部分に結合され、フレーム312bの導電性部分をTSS基板305から電気的に絶縁するために適切なコーティングまたは材料が設けられる。フレーム312bの導電性プレート表面313は、TSS基板305に対して隔置された関係で位置する。フレーム312bのプレート表面313は、ワイヤ314を介してコントローラに電気的に結合される。
1つのタッチシミュレーション方法によれば、および図9のフロー図形式に示されているように、コントローラは、第1の信号をタッチスクリーンセンサ300の上面302に与えることができる350。コントローラは、第2の信号を、タッチスクリーンセンサ300に近接するか結合された導電性構造312a/bに与えることができる352。コントローラが、第1および第2の信号の一方を、第1および第2の信号の他方に対して変えることによって、タッチスクリーンセンサ上のタッチがシミュレートされる354。
先に説明されたように、コントローラは、駆動信号の振幅、位相、および周波数の1つ以上を含む、第1および第2の信号の1つ以上のパラメータを変えることによって、TSS基板305上の中心のまたは中心でないタッチをシミュレートすることができる。たとえば、および図10を参照すると、コントローラは、駆動信号をTSS基板305および導電性構造312a/bに与えて、それらの間の電位差を生じさせる360。電位差に対する応答が、シミュレートされたタッチとして検出される362。
図14に示された実施形態に示されているように、タッチシミュレーションを、局所的に、遠隔に、または局所的にかつ遠隔に、開始、監視、および制御することができる。図14に示されているように、遠隔にまたは局所的に発生されたタッチシミュレーション制御信号が、タッチスクリーンセンサのコントローラによって受信される402、404。シミュレートされたタッチが、先に説明されたように発生される406。シミュレートされたタッチと関連する1つ以上のパラメータが、検出され記憶される408。そのようなパラメータの網羅的でないリストは、電流、インピーダンス、位相、電圧、または周波数の変化を含み、電流、インピーダンス、位相、電圧、または周波数の関係(たとえば、比)の変化。パラメータを局所的にまたは遠隔サイトで記憶してもよい410。
タッチシミュレーションと関連するパラメータが、ある期間にわたって必要である。1つの方法において、ホスト計算システムのTSSコントローラまたはプロセッサは、記憶されたタッチシミュレーションパラメータを分析し、そのようなパラメータの変化があれば検出する。この分析を、また、遠隔サイトで行ってもよいことが留意される。所定の限界値または範囲を超える所与のタッチシミュレーションパラメータの変化が、タッチ検出精度の変化などの、タッチスクリーンセンサの問題を示すことができる。TSSパラメータの分析および検出は、局所的に412、遠隔に414、または局所的なサイトおよび遠隔サイトで協働して行うことができる。
たとえば、特定のTSSパラメータで検出された変化を、先に測定されたタッチシミュレーション限界値または結果から確立された所定の限界値または結果と比較することができる416。比較動作を、局所的に、遠隔に418、または局所的なサイトおよび遠隔サイトで協働して行うことができる。局所的におよび/または遠隔サイトで、タッチスクリーンセンサで行われた診断手順からの結果を記憶することができ、報告を発生することができる420。
先に説明されたように、本発明のタッチシミュレーション方法を、広範囲のタッチスクリーンセンサ技術で実現することができる。さらなる例として、本発明によるタッチシミュレーション方法を、ニアフィールドイメージング(near field imaging)(NFI)静電容量式タッチスクリーンセンサで実現することができる。NFI静電容量式タッチスクリーンセンサの単純化された概略図が、図15に示されている。
NFI静電容量式タッチスクリーンセンサは、タッチセンシティブ表面を規定する、基板501上に堆積された導電性ITO(酸化インジウムスズ)バー515から534を含む。バー接続540から548は、ITOバーを電子コントローラ(図示せず)に接続する。
バー515〜534をAC信号で活性化し、1つ以上のバーからバーに近接した指またはスタイラスへの容量結合による、接続540〜548に流れる電流の変化を測定することによって、タッチが検出される。バー間の電流の変化の相対的な大きさによって、垂直位置が定められる。バーの、その左側の接続(540〜543)とその右側の接続(544〜548)との間の電流変化の比を測定することによって、水平位置が定められる。図15に示されたタイプのNFI静電容量式タッチスクリーンセンサの付加的な詳細が、米国特許第5,650,597号明細書、および2001年11月30日に出願された同一所有者による米国特許出願第09/998,614号明細書に開示されている。このシステムで、シミュレーション電極505、506、507、508を、選択されたバーの左および右の端部に近接して、または示されたようにバー接続に近接して加えることによって、タッチをシミュレートしてもよい。これらの加えられた電極を、基板501の背面上または基板501の背面と近接して配置してもよいし、それらをバー端部または接続540〜548の前に配置してもよい。加えられた電極は電子コントローラ(図示せず)に接続される。簡単にするため4つのシミュレーション電極が図15に示されているが、1つのシミュレーション電極を各接続540〜548の端部に配置してもよい。通常のタッチ検出の間、シミュレーション電極を、電気的に切り離してもよいし、接続540〜548上に駆動される信号と大きさおよび位相が等しい信号で駆動してもよい。
左側のシミュレーション電極505、506の1つ、および右側のシミュレーション電極507、508の1つを、線540〜548上に駆動される信号に等しくない信号で駆動することによって、タッチをシミュレートしてもよい。シミュレーション電極を、接地してもよいし、線540〜548上の信号と異なった大きさであるか位相がずれたAC信号で駆動してもよい。たとえば、電極505および507を接地することは、バー515の中心のシミュレートされたタッチをもたらす。電極517を、線540〜548上の信号と大きさおよび位相が等しいAC信号で駆動し、一方、電極505を接地することは、バー515の左の端部の近くのシミュレートされたタッチをもたらす。電極505および508を接地することは、バー531の中心へのタッチをシミュレートする。
自動化タッチシミュレーションが可能な技術の別のタッチスクリーンセンサは、グリッド静電容量式タッチスクリーンセンサである。図16は、本発明の実施形態によるグリッド静電容量式タッチスクリーンを示す。電極652〜667がAC信号で順次活性化される。電極652〜667の1つ以上と近接したスタイラスの指が、それらに容量結合し、容量結合の大きさに比例して電極のインピーダンスを変更する。このインピーダンス変化は、各電極上で測定され、相対的な変化を用いて、位置を計算する。図16に示されたタイプのようなグリッド静電容量式タッチスクリーンセンサの付加的な詳細が、米国特許第4,686,332号明細書および米国特許第5,844,506号明細書に開示されている。このタイプのタッチスクリーンセンサ上のタッチシミュレーションは、NFI静電容量式タッチスクリーンセンサと関連するタッチシミュレーションと、タッチ電極652〜667の1つの近くまたは電極接続670〜685の近くのシミュレーション電極700、701、702、703を、接地するか、タッチ電極に結合し電極のインピーダンスを変える信号で駆動して、タッチをシミュレートしてもよい点で同様である。簡単にするため4つのシミュレーション電極のみが図16に示されている。1寸法あたり1つの少ないシミュレーション電極を使用してもよいし、1タッチ電極あたり1つの多いシミュレーション電極を使用してもよい。
タッチセンサ上またはタッチセンサの近くに構成されたシミュレーション電極の代替として、タッチ電極652〜667または電極接続670〜685への容量結合を、標準キャパシタを電極接続670〜685に接続することによって行ってもよい。そのようなキャパシタを、センサもしくはそのケーブル上、またはセンサを駆動する信号を発生する電子コントローラ上に配置してもよい。
本発明のさまざまな実施形態の先の説明は、例示および説明のために提示された。余すところがないこと、または本発明を開示された厳密な形式に限定することは、意図されていない。上記教示に鑑み、多くの修正および変更が可能である。本発明の範囲は、この詳細な説明によって限定されないが、むしろ、特許請求の範囲によって限定されることが意図される。
Claims (41)
- 第1の表面と前記第1の表面に対向する第2の表面とを有する基板と、前記基板に結合されるか前記基板に近接して位置決めされ、かつ前記第2の表面に近接して位置する導電性構造とを含むタッチスクリーンセンサで用いるための方法であって、
第1の信号を前記タッチスクリーンセンサの第1の表面に与える工程と、
第2の信号を前記タッチスクリーンセンサの導電性構造に与える工程と、
前記第1および第2の信号の一方を、前記第1および第2の信号の他方に対して変えることによって、前記タッチスクリーンセンサ上のタッチをシミュレートする工程とを含む方法。 - 前記導電性構造を電気雑音に対するシールドとして使用する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記タッチをシミュレートする工程が、前記第1の信号の振幅を、前記第2の信号の振幅に対して変える工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記タッチをシミュレートする工程が、前記第1の信号の位相を、前記第2の信号の位相に対して変える工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記タッチをシミュレートする工程が、前記第1の信号の周波数を、前記第2の信号の周波数に対して変える工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 開始信号を受信する工程と、前記受信された開始信号に応答して、前記それぞれの与えるプロセスおよびシミュレートプロセスを開始する工程とをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記開始信号が、所定のタッチスクリーンセンサルーチンの間に発生される、請求項6に記載の方法。
- 前記開始信号が、前記タッチスクリーンセンサの起動または遮断ルーチンの間に発生される、請求項6に記載の方法。
- 前記開始信号が、前記タッチスクリーンセンサが動作モードである間、前記タッチスクリーンセンサの長期間の不使用の間に発生される、請求項6に記載の方法。
- 前記シミュレートされたタッチと関連するメッセージ信号を発生する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記メッセージ信号を遠隔位置に通信する工程をさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 第1の表面と前記第1の表面に対向する第2の表面とを有する基板と、前記基板に結合されるか前記基板に近接して位置決めされ、かつ前記第2の表面に近接して位置する導電性構造とを含むタッチスクリーンセンサで用いるための方法であって、
前記タッチスクリーンセンサの第1の表面と導電性構造との間の電位差を生じさせる工程と、
前記電位差に対する応答を、前記シミュレートされたタッチとして検出する工程とを含む方法。 - 前記電位差を生じさせる工程が、
前記タッチスクリーンセンサの動作モードの間、実質的に等しい振幅の第1および第2の電圧信号を、それぞれ、前記第1の表面および導電性構造に与える工程と、
前記第1および第2の電圧信号の振幅の一方または両方を変えて、前記第1の表面と前記導電性構造との間の電位差を生じさせる工程とを含む、請求項12に記載の方法。 - 前記検出された、前記電位差に対する応答を、前記タッチスクリーンセンサ上の前記シミュレートされたタッチの位置と関連させる工程をさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 開始信号を受信する工程と、前記受信された開始信号に応答して、前記生じさせるプロセスおよび検出プロセスを開始する工程とをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 前記開始信号が、遠隔位置および前記タッチスクリーンセンサに近接した位置の1つから受信される、請求項15に記載の方法。
- 前記開始信号が、所定のタッチスクリーンセンサルーチンの間に発生される、請求項15に記載の方法。
- 第1の表面と前記第1の表面に対向する第2の表面とを有する基板を含むタッチスクリーンセンサ上のタッチをシミュレートする方法であって、
複数の電圧駆動信号を前記タッチスクリーンセンサの複数の領域で与える工程と、
前記複数の電圧駆動信号を与えることから生じる電流フローを、前記シミュレートされたタッチとして検出する工程とを含む方法。 - 前記電圧駆動信号が、実質的に等しい振幅を有する、請求項18に記載の方法。
- 前記電圧駆動信号の少なくとも1つが、前記複数の電圧駆動信号の他のものと異なる振幅を有する、請求項18に記載の方法。
- 前記電流フローを検出する工程が、前記第1の表面の複数のコーナ領域の各々における電流フローの変化を検出する工程を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記第1の表面の1つのコーナ領域と前記第1の表面の他のコーナ領域との間のインピーダンス変化を検出する工程をさらに含む、請求項18に記載の方法。
- 前記電圧駆動信号が、前記第1の表面の第1、第2、第3、および第4のコーナに与えられ、前記第1および第2のコーナが、前記第3および第4のコーナに対向し、前記方法が、前記電圧駆動信号の各々を所定の振幅に調整する工程と、前記調整された電圧駆動信号に応答するインピーダンスを検出する工程とをさらに含む、請求項18に記載の方法。
- 前記第1および第2のコーナにそれぞれ与えられる電圧駆動信号の所定の振幅が、前記第3および第4のコーナにそれぞれ与えられる電圧駆動信号の所定の振幅と異なる、請求項23に記載の方法。
- 前記与えるプロセスおよび検出プロセスが、ある持続時間にわたって繰返され、前記方法が、前記持続時間にわたって前記電流フローの変化を検出する工程をさらに含む、請求項18に記載の方法。
- 前記与えるプロセスおよび検出プロセスが、ある持続時間にわたって繰返され、前記方法が、前記持続時間にわたって、前記シミュレートされたタッチの位置の変化を検出する工程をさらに含む、請求項18に記載の方法。
- 前記検出された、シミュレートされたタッチの位置の変化と関連するメッセージ信号を発生する工程と、前記メッセージ信号を遠隔位置に通信する工程とをさらに含む、請求項26に記載の方法。
- 開始信号を受信する工程と、前記受信された開始信号に応答して、前記与えるプロセスおよび検出プロセスを開始する工程とをさらに含む、請求項18に記載の方法。
- 前記開始信号が、遠隔位置または前記タッチスクリーンセンサに近接した位置から受信される、請求項28に記載の方法。
- 前記開始信号が、所定のタッチスクリーンセンサルーチンの間に発生される、請求項28に記載の方法。
- 前記シミュレートされたタッチの結果が、1つ以上の所定の限界値と比較され、前記1つ以上の所定の限界値を超える結果を用いて、前記タッチスクリーンセンサの動作適合性を評価する、請求項18に記載の方法。
- 前記シミュレートされたタッチの現在の結果が、前記シミュレートされたタッチの1つ以上の先に測定された結果と比較され、前記先に測定された結果から所定の量だけそれる現在の結果を用いて、前記タッチスクリーンセンサの動作適合性を評価する、請求項18に記載の方法。
- 前記シミュレートされたタッチの結果を用いて、前記タッチスクリーンセンサ、または前記タッチスクリーンセンサを組入れるシステムの精度不良を補償する、請求項18に記載の方法。
- 第1の表面と前記第1の表面に対向する第2の表面とを有する基板を含むタッチスクリーンセンサと、
前記基板に結合されるか前記基板に近接して位置決めされ、かつ前記第2の表面に近接して位置する導電性構造と、
前記タッチスクリーンセンサに結合されたコントローラであって、前記コントローラが、第1および第2の信号を、それぞれ、前記タッチスクリーンセンサの第1の表面、および前記導電性構造に与えるように構成され、前記コントローラが、前記第1および第2の信号の一方を、前記第1および第2の信号の他方に対して変えることによって、前記タッチスクリーンセンサ上のタッチをシミュレートするように構成される、コントローラとを含むタッチ検知システム。 - 前記導電性構造が、電気雑音に対するシールドとして作用する、請求項34に記載のシステム。
- ディスプレイを有するホスト計算システムをさらに含み、前記タッチスクリーンセンサが前記ディスプレイに結合され、前記コントローラが前記ホスト計算システムに通信結合される、請求項34に記載のシステム。
- 前記コントローラが、前記ホスト処理システムから開始信号を受信し、前記受信された開始信号に応答して、前記それぞれの与えるプロセスおよびシミュレートプロセスを開始する、請求項36に記載のシステム。
- 前記ホスト処理システムが、遠隔源からタッチシミュレーションコマンド信号を受信し、前記ホスト処理システムが、前記タッチシミュレーションコマンド信号に応答して前記開始信号を発生する、請求項37に記載のシステム。
- 前記メッセージ信号を、通信リンクを介して遠隔位置に通信するように構成される、請求項34に記載のシステム。
- 第1の表面と、前記第1の表面に対向する第2の表面と、前記第2の表面上にまたは前記第2の表面に近接して配置された複数の電極とを有するタッチスクリーンセンサと、
前記タッチスクリーンセンサに結合されたコントローラであって、前記コントローラが、
第1の信号を前記タッチスクリーンセンサの第1の表面に与え、複数の第2の信号のうちの1つを、前記タッチスクリーンセンサの第2の表面上にまたは前記タッチスクリーンセンサの第2の表面に近接して配置された前記複数の電極の各々に与えるように構成され、前記コントローラが、前記複数の第2の信号のうちの少なくとも1つの特徴を、前記第1の信号に対して変えることによって、前記タッチスクリーンセンサ上のタッチをシミュレートするように構成される、コントローラとを含むタッチ検知システム。 - 前記コントローラが、前記複数の第2の信号のうちの少なくとも1つの振幅を変えることによって、前記タッチをシミュレートする、請求項40に記載のシステム。
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