JP2009252235A - 静電容量式タッチコントロール装置及びそれに応用されるデータ伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パワー消耗を節約できる静電容量式タッチコントロール装置及びその方法の提供。
【解決手段】静電容量式タッチコントロール装置は複数の集積回路が走査する一つのタッチパネルを有し、各集積回路は各自が一つの走査エリアを請け負い、物品が長時間、該複数の集積回路中のある一つ或いはある一つの集積回路が請け負う走査エリアに進入しなければ、該ある一つ或いは該ある一つの集積回路がスリープモードに進入して走査の周波数を下げ、これによりパワー消耗を節約する。
【選択図】図４

Description

本発明は一種の静電容量式タッチコントロール装置及びそれに応用されるデータ伝送方法に関する。

伝統的な応用では、大サイズの静電容量式タッチスクリーンはいずれも表面容量式センシング技術を使用している。但し表面容量式センシング技術はスクリーンの各端点に流れる一組の電流の違いにより手指の位置を判別し、これによりタッチパネルに接触する手指の数が２本以上の時、報告される電流組数は１組であり、ゆえに一組の絶対座標位置しか識別できず、例えば二次元マトリクスにあってわずかに一組のＸ，Ｙパラメータのみ報告できるだけであるため、多指タッチコントロールの機能を達成することはできない。

全てのタッチポイントを位置決め可能な（Ａｌｌ Ｐｏｉｎｔｓ Ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ；ＡＰＡ）投影型容量センシング技術は多指タッチコントロールの機能を達成できるが、それは各ポイントセンサに対して充電放電の動作を行なう必要があり、マトリクス形状のタッチパネルでは、Ｘ軸とＹ軸のトレースが増加する時、ＡＰＡ型投影型容量式の画素数は急激に増加し、このためフレームレートが下降し、ゆえに大サイズタッチパネルの応用には不適用である。

また、一種の軸交錯（Ａｘｉｓ Ｉｎｔｅｒｓｅｃｔ；ＡＩ）型表面容量式センシング技術も同様に多指タッチコントロールの機能を達成可能である。図１には伝統的な小サイズのタッチパネルに応用されるＡＩ型表面容量式センシング技術を示す。それは小サイズタッチパネル１０及びタッチパネル１０を走査するＡＩ型表面容量式タッチコントロールＩＣ１２を有する。最大で２２本のトレースを支援可能なＡＩ型表面容量式タッチコントロールＩＣ１２を例として説明すると、Ｘ軸及びＹ軸にそれぞれ１０本のトレースＴＲＸ１〜ＴＲＸ１０及びＴＲＹ１〜ＴＲＹ１０を有する小サイズタッチパネル１０に応用する時のフレームレートは悪くないものの、ＡＩ型表面容量式タッチコントロールＩＣ１２をＸ軸及びＹ軸にそれぞれ４０本のトレースＴＲＸ１〜ＴＲＸ４０及びＴＲＹ１〜ＴＲＹ４０を有する大サイズタッチパネル１４に応用する場合は、図２に示されるように、ＡＩ型表面容量式タッチコントロールＩＣ１２が走査可能な総トレース数量を増加しなければならない。しかし、タッチコントロールＩＣ１２が毎回コンデンサに対して充電放電を行なうために費やす時間は、全体のタッチパネル応用におけるフレームレートと較べて非常に大きく、すなわちフレームレート問題はタッチコントロールＩＣ１２の各フレームでのコンデンサに対する充電放電により決定され、ゆえに走査可能トレース数を増加する方法を大サイズタッチパネル１４に応用すると、非常に大きな欠点を有することになり得る。すなわち全体の応用上、フレームレートの下降が厳重となり、これにより応用端の性能に影響が生じる。

本発明の目的は、一種のパワー消耗を節約できる静電容量式タッチコントロール装置及びその方法を提供することにある。

本発明によると、パワー消耗を節約できる静電容量式タッチコントロール装置は第１集積回路が走査するタッチパネル、及び該第１集積回路からの走査データを演算する第２集積回路を有し、そのうち、該第１集積回路は、設定時間内にそれが走査を請け負う走査エリア内への物品の進入を検出しない時、スリープモードに進入してパワー消耗を節約する。該第２集積回路も該タッチパネルの走査作業に参与可能である。

本発明はパワー消耗を節約できる静電容量式タッチコントロール装置及びその方法を提供している。

図３は二つ以上の投影型容量タッチコントロールＩＣを使用した静電容量式タッチコントロール装置２０を示す。そのうち、四つのＡＩ型の投影型容量タッチコントロールＩＣ２４、２６、２８及び３０が副タッチコントロールＩＣとされて大サイズのタッチパネル２２を走査するのに用いられる。仮に該タッチパネル２２が８０本のトレースを具備するとすると、副タッチコントロールＩＣ２４、２６、２８及び３０はそれぞれ２０本のトレースを走査することでフレームレートを向上する。そのうち、各副タッチコントロールＩＣ２４、２６、２８及び３０は一つの軸方向の走査を請け負うだけであるか、或いは一つ以上の軸方向の走査を請け負い、主タッチコントロールＩＣ３２は副タッチコントロールＩＣ２４、２６、２８及び３０からの走査データを受け取り並びに最後の全体演算を実行し、その後、主タッチコントロールＩＣ３２が更に必要な応用に対して後続の動作を実行する。主タッチコントロールＩＣ３２は静電容量式タッチコントロール装置２０の全体動作を制御し並びに外部とのコミュニケーションを請け負う。図３の点線に示されるように主タッチコントロールＩＣ３２が走査作業に参与する必要がある場合、副タッチコントロールＩＣ２４、２６、２８及び３０も一部の演算を行うことが可能であり、これにより主タッチコントロールＩＣ３２の負荷を減らすことができる。

手指がタッチパネル２２に接触する面積は大サイズのタッチパネル２２に対して非常に小さく、且つ大多数の応用では、多くの時間、あるエリアのみでタッチ操作が実行され、このため多数の副タッチコントロールＩＣ２４、２６、２８及び３０が大部分の時間、スリープモード（ｓｕｓｐｅｎｄ ｍｏｄｅ）に進入することで節電できる。例えば手指が長時間、ある副タッチコントロールＩＣ２４、２６、２８及び３０が請け負う走査エリアに進入しない時、該副タッチコントロールＩＣ２４、２６、２８及び３０はスリープモードに進入した後、比較的長い時間間隔を置かねば、その請け負う走査エリアの走査を行えない。例えば副タッチコントロールＩＣ２４、２６、２８及び３０は正常モード下で約４ｍｓ間隔で走査を行うが、スリープモードに進入した後は、副タッチコントロールＩＣ２４、２６、２８及び３０は約４０ｍｓ間隔で走査を行う。

図４はスリープモードを加えることで全体パワー消耗を減らす実施例を示す。静電容量式タッチコントロール装置４０中、２^N 個のＡＩ型の投影型容量タッチコントロールＩＣ４２、４４、４６、４８、５０及び５２を副タッチコントロールＩＣとしてタッチパネル（図示せず）を走査して走査データを生成する。手指が長時間ある副タッチコントロールＩＣ４２、４４、４６、４８、５０及び５２の請け負う走査エリアに進入しなければ、該副タッチコントロールＩＣ４２、４４、４６、４８、５０及び５２はスリープモードに進入して走査周波数を下げ、これによりパワー消耗を節約する。主タッチコントロールＩＣ５４はクロックＣＬＫを各副タッチコントロールＩＣ４２、４４、４６、４８、５０及び５２に向けて出力し、並びに副タッチコントロールＩＣ４２、４４、４６、４８、５０及び５２内の走査データを読み取り演算を行う。この実施例中、副タッチコントロールＩＣ４２、４４、４６、４８、５０及び５２はそれぞれピンＰＮ［Ｍ−１：０］を有して走査データを含む信号ＳＤＡ［Ｍ−１：０］を主タッチコントロールＩＣ５４に送り、且つ副タッチコントロールＩＣ４２、４４、４６、４８、５０及び５２のデータが相互に影響を与えるのを防止するため、主タッチコントロールＩＣ５４はアドレス信号Ａｄｄｒ［Ｎ−１：０］を各副タッチコントロールＩＣ４２、４４、４６、４８、５０及び５２に送り、走査データを出力する必要のある副タッチコントロールＩＣを決定する。例えば、現在ピンＡｄｄｒ［Ｎ−１：０］が０であるなら、副タッチコントロールＩＣ４２が走査データを主タッチコントロールＩＣ５４に伝送し、この時、その他の副タッチコントロールＩＣ４４、４６、４８、５０及び５２のピンのＰＮ［Ｎ−１：０］はいずれも高抵抗或いはフローティング状態にある。このほか、主タッチコントロールＩＣ５４は信号Ｔｙｐｅｓｅｌ［Ｋ−１：０］を出力して副タッチコントロールＩＣ４２、４４、４６、４８、５０及び５２に送り、データ形式を選択し、プルダウン抵抗Ｒ_PLは副タッチコントロールＩＣ４２、４４、４６、４８、５０及び５２の各一隻のピンＰＮ［Ｍ−１：０］とアース端子ＧＮＤの間に接続される。

主タッチコントロールＩＣ５４が副タッチコントロールＩＣ４２、４４、４６、４８、５０及び５２内の走査データを読み取る時は、副タッチコントロールＩＣ４２、４４、４６、４８、５０及び５２はまず数個のタイミングのパスワードを送出してパケット開始確認コードとなす。図５は伝送データが１ビットとされ、すなわちＭ＝１の状況を例としており、正常な状況で副タッチコントロールＩＣが主タッチコントロールＩＣに伝送する信号ＳＤＡ［Ｍ−１：０］のタイミング図であり、そのうち波形６０は信号ＳＤＡ［Ｍ−１：０］、波形６２はクロックＣＬＫを示す。図５の実施例中、信号ＳＤＡ［Ｍ−１：０］が１ビットでパスワードが２つのタイミングとされ、副タッチコントロールＩＣ４２、４４、４６、４８、５０及び５２はアドレス信号Ａｄｄｒ［Ｎ−１：０］が自己を指向すると検出すると、信号ＳＤＡ［Ｍ−１：０］をプルアップし、主タッチコントロールＩＣ５４がクロックＣＬＫを送るのを待ちデータを改変する。主タッチコントロールＩＣ５４はクロックが正縁の時にデータを読み取り、ゆえに正常な伝送モードでは、主タッチコントロールＩＣ５４はまず信号ＳＤＡ［Ｍ−１：０］がまず「１」とされ更に「０」とされる開始確認コードを有することを検出してから、データ読み取りを開始する。手指がある副タッチコントロールＩＣ４２、４４、４６、４８、５０及び５２が請け負う走査エリアに長時間進入しない時、該副タッチコントロールＩＣ４２、４４、４６、４８、５０及び５２はスリープモードに進入し、比較的長い間隔を置かねばその請け負うエリアを走査できない。該副タッチコントロールＩＣ４２、４４、４６、４８、５０及び５２がスリープモードに進入しても、主タッチコントロールＩＣ５４はなおも各フレームごとにデータを必要とし、前述したように、ただ副タッチコントロールＩＣ４２、４４、４６、４８、５０及び５２は主タッチコントロールＩＣ５４が提供するアドレス信号Ａｄｄｒ［Ｎ−１：０］が自己を指向すると知った時のみに、信号ＳＤＡ［Ｍ−１：０］を「０」或いは「１」と設定でき、その他の時はいずれも高抵抗或いはフローティング状態となり、これにより主タッチコントロールＩＣ５４が、ある副タッチコントロールＩＣ４２、４４、４６、４８、５０及び５２に対してデータを要求する時、例えば副タッチコントロールＩＣ４２に対してデータを要求する時、もし副タッチコントロールＩＣ４２がスリープモードで応答不能であれば、プルダウン抵抗Ｒ_PLによりこの時のピンＰＬ［Ｍ−１：０］上のレベルが０ひ引き上げられ、主タッチコントロールＩＣ５４が検出する信号ＳＤＡ［Ｍ−１：０］上には「１０」である開始確認コードがなく、これにより副タッチコントロールＩＣ４２をスキップして次の副タッチコントロールＩＣ４４にデータ応答を要求する。

伝統的な、小サイズのタッチパネルに応用されるＡＩ型表面容量式センシング技術の表示図である。 伝統的な、大サイズのタッチパネルに応用されるＡＩ型表面容量式センシング技術の表示図である。 本発明が応用される、二つ以上の投影型容量タッチコントロールＩＣを使用した静電容量式タッチコントロール装置の表示図である。 本発明の副タッチコントロールＩＣがスリープモードに進入することで全体パワー消耗を減らす実施例表示図である。 本発明の正常状況で副タッチコントロールＩＣが主タッチコントロールＩＣに伝送する信号ＳＤＡ［Ｍ−１：０］のタイミング図である。

符号の説明

１０ タッチパネル １２ タッチコントロールＩＣ
１４ タッチパネル ２０ 静電容量式タッチコントロール装置
２２ タッチパネル
２４、２６、２８、３０ 副タッチコントロールＩＣ
３２ 主タッチコントロールＩＣ
４０ 静電容量式タッチコントロール装置
４２、４４、４６、４８、５０及び５２ 副タッチコントロールＩＣ
５４ 主タッチコントロールＩＣ
６０ 信号ＳＤＡ［Ｍ−１：０］の波形
６２ クロックＣＬＫの波形

Claims (12)

1. パワー消耗を節約できる静電容量式タッチコントロール装置において、
   タッチパネルと、
   該タッチパネルを走査する第１集積回路と、
   該第１集積回路からの走査データを受けて演算する第２集積回路と、
   を有し、そのうち、該第１集積回路は設定時間内に物品のその負担する走査エリアへの進入を検出しない時、スリープモードに進入して走査の周波数を下げることを特徴とする、パワー消耗を節約できる静電容量式タッチコントロール装置。
2. 請求項１記載のパワー消耗を節約できる静電容量式タッチコントロール装置において、該第１集積回路は該走査データを出力するための少なくとも一つのピンを有することを特徴とする、パワー消耗を節約できる静電容量式タッチコントロール装置。
3. 請求項２記載のパワー消耗を節約できる静電容量式タッチコントロール装置において、該第２集積回路は該少なくとも一つのピンのレベルを検出し該走査データを読み取るか否かを判断することを特徴とする、パワー消耗を節約できる静電容量式タッチコントロール装置。
4. 請求項３記載のパワー消耗を節約できる静電容量式タッチコントロール装置において、該ピン及び参考電圧の間に接続された抵抗を有し、この抵抗は該第１集積回路が第２モードにある時、該ピンのレベルを該参考電圧まで引き上げることを特徴とする、パワー消耗を節約できる静電容量式タッチコントロール装置。
5. 請求項１記載のパワー消耗を節約できる静電容量式タッチコントロール装置において、該第１集積回路がＡＩ型の投影型容量タッチコントロールＩＣを有することを特徴とする、パワー消耗を節約できる静電容量式タッチコントロール装置。
6. 請求項１記載のパワー消耗を節約できる静電容量式タッチコントロール装置において、該第２集積回路が選択信号を出力して該第１集積回路の該走査データのデータ形式を選択することを特徴とする、パワー消耗を節約できる静電容量式タッチコントロール装置。
7. 請求項１記載のパワー消耗を節約できる静電容量式タッチコントロール装置において、該第２集積回路がクロックを該第１集積回路に向けて出力することを特徴とする、パワー消耗を節約できる静電容量式タッチコントロール装置。
8. 請求項１記載のパワー消耗を節約できる静電容量式タッチコントロール装置において、該第２集積回路が該タッチパネルを走査することを特徴とする、パワー消耗を節約できる静電容量式タッチコントロール装置。
9. 静電容量式タッチコントロール装置のパワー消耗を節約する方法において、該静電容量式タッチコントロール装置はタッチパネルと、該タッチパネルの割り当てられた走査エリアを走査する第１集積回路と、該第１集積回路からの走査データに対して演算を行う第２集積回路とを有し、この方法は、
   物品の該走査エリアへの進入を検出した時、高周波で該走査エリアを走査するステップ、
   設定時間内に、物品の該走査エリアへの進入を未検出の時、低周波数で該走査エリアを走査するステップ、
   を有することを特徴とする、静電容量式タッチコントロール装置のパワー消耗を節約する方法。
10. 請求項９記載の静電容量式タッチコントロール装置のパワー消耗を節約する方法において、該第１集積回路が確認コードを提供することで該第２集積回路が該走査データを読み取るか否かを判断するステップを更に有することを特徴とする、静電容量式タッチコントロール装置のパワー消耗を節約する方法。
11. 請求項９記載の静電容量式タッチコントロール装置のパワー消耗を節約する方法において、該走査データのデータ形式を決定するステップを更に有することを特徴とする、静電容量式タッチコントロール装置のパワー消耗を節約する方法。
12. 請求項９記載の静電容量式タッチコントロール装置のパワー消耗を節約する方法において、該第２集積回路がクロックを該第１集積回路に提供するステップを更に有することを特徴とする、静電容量式タッチコントロール装置のパワー消耗を節約する方法。

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