JP2019536130A - 低コストな非長方形のタッチセンサ・マトリクスの均一性補正方法 - Google Patents

低コストな非長方形のタッチセンサ・マトリクスの均一性補正方法 Download PDF

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Abstract

非長方形のタッチアレイと共に使用される補正マトリクスを記載する。一実施形態では、センシング装置がメモリ及びこのメモリに結合された処理要素を含むことができる。このメモリは、非長方形のタッチアレイの複数の単位セルのうち少なくとも1つの単位セルの測定した特性に対応するタッチセンス値の集合を記憶することができ、及び補正マトリクスを記憶することができる。この補正マトリクスは、非長方形のタッチアレイの有効領域及び非有効領域を規定することができる。処理要素は、補正マトリクスの補正値によって規定される有効領域内に完全には入らない複数の単位セルの部分集合のタッチセンス値を修正することができる。

Description

関連出願
本願は、米国特許出願第15/710488号、2017年9月20日出願の国際出願であり、この米国特許出願は、米国特許仮出願第62/434303号、2016年12月14日出願による優先権を主張し、これらの特許出願のすべてを参照することによって本明細書に含める。
技術分野
本発明はユーザインタフェース装置の分野に関するものであり、特にセンシング装置に関するものである。
タッチアレイは、機械式ボタン、ノブ、及び他の同様な機械式ユーザインタフェース制御を置き換えるために用いられ、厳しい条件下での信頼性のある動作を提供する。タッチパネル用のタッチアレイ(例えば、タッチセンサ面)は、現代の顧客用途において広く用いられ、既存の製品における新たなユーザインタフェースを提供する。タッチ・コントローラはタッチアレイからの信号を受信することができる。これらの信号は、ある値(例えば、容量値、抵抗値、タッチ検出値、等)に対応することができる。例えば、物体がタッチパネルに接触または近接していない際には、タッチ・コントローラはタッチアレイのベースライン(基線)値に対応する信号を受信することができる。指のような物体がタッチパネルに接触または近接すると、タッチ・コントローラは第2の値(例えば、容量値、抵抗値、タッチ検出値、等)に対応する信号を受信することができ、第2の値はベースライン値と異なる。タッチ・コントローラはこれらの信号をデジタル値に変換することができ(例えば、タッチ・コントローラはこれらの信号を処理しデジタル化して測定値を発生することができ)、これらのデジタル値は測定値として電子装置のメモリに記憶される。従来のタッチ・コントローラは、標準的なファームウェア(例えば、汎用の構成可能なファームウェア)を用いることによって、長方形のタッチアレイから受信した信号を処理することができる。従来のタッチ・コントローラは、非長方形のタッチアレイから受信した信号を、汎用的な構成可能なファームウェアを用いて処理することができない。
本発明を、限定ではなく例として、添付した図面中の各図に示す。
一実施形態による、タッチパネルのタッチアレイの単位セルに対応する値を修正するための補正マトリクスを有する好適なシステムを示すブロック図である。 一実施形態による、タッチパネル、及びこのタッチパネルの単位セルに対応する値を修正するための補正マトリクスを含む自動車を示す図である。 一実施形態による、タッチアレイの単位セルに対応する値を修正するための補正マトリクスを有する容量測定システムを示す図である。 一実施形態による、タッチアレイの単位セルに対応する値を修正するための補正マトリクスを有する容量測定システムを示す図である。 図3A及び図3Bは、一実施形態による、タッチアレイの単位セルに対応する値を修正するための補正マトリクスを有する好適なシステムを示すブロック図である。 図4A〜Dは、種々の実施形態による好適な非長方形のタッチアレイを示す図である。 他の実施形態による、タッチパネルのタッチアレイの単位セルに対応する値を修正するための補正マトリクスを示す図である。 一実施形態による、タッチアレイの単位セルに対応する値を修正する方法の例を示す図である。 他の実施形態による、タッチアレイの単位セルに対応する値を修正するための補正マトリクスを含む好適なシステム・アーキテクチャを示すブロック図である。
詳細な説明
本明細書中に説明する技術は、タッチアレイの単位セルに対応する値を修正することに指向したものであり、このタッチアレイは台形、円形、自由形状、複雑形状、及び孔を含むタッチアレイのような非長方形のタッチアレイである。タッチ・コントローラは、タッチパネルのタッチアレイ上の値を測定し、タッチ・コントローラは測定した値を電子機器における使用向けに処理する。従来のタッチ・コントローラは、長方形のデータ編成を有する標準的なファームウェア(例えば、汎用の構成可能なファームウェア)を用いて、長方形のタッチアレイ(例えば、長方形のタッチパネルに対応するタッチアレイ)に対応する測定値を処理している。従来、タッチ・コントローラは標準的なファームウェアを用いて非長方形のタッチアレイ(例えば、円形パネル、自由形状パネル、及び孔を含むタッチパネルのような非長方形のタッチパネルに対応するタッチアレイ)を処理することができなかった。従来のタッチ・コントローラは、非長方形のタッチアレイの有効領域を認識することができず、非長方形のタッチアレイのエッジにおける測定値を補正することができず、そして非長方形のタッチアレイの孔を考慮することができない。
本明細書中に記載する実施形態は、タッチアレイの有効領域を規定するための補正マトリクスを用意することによって、そして、補正マトリクス内に規定された有効領域内に完全には入らない単位セルに対応する値を修正することによって、上記及び他の欠点に応える。タッチ・コントローラはメモリ及び処理要素を有することができる。メモリは、タッチアレイの単位セルに対応する値を記憶することができ、そして有効領域及び非有効領域を規定する補正マトリクスを記憶することができる。処理要素は、有効領域内に完全には入らない単位セルの部分集合の値を修正することができる。補正マトリクスを用いることによって、タッチ・コントローラは、非長方形のタッチアレイの有効領域を認識することができ、タッチ・コントローラは、非長方形のタッチアレイのエッジにおける測定値を補正することができ、そしてタッチ・コントローラは、非長方形のタッチアレイ内の孔(例えば、タッチアレイの上面からタッチアレイの下面に至る1つ以上のキャビティ(空洞)または開口部)を考慮することができる。補正マトリクスを用いて、有効領域内に完全には入らない単位セルに対応する値を修正することは、物体によるタッチパネルとの接触のより正確な表現を提供することができる。補正マトリクスの実施形態はタッチアレイのエッジ精度を向上させることができる。
以下の記載では、説明目的で、本発明の完全な理解をもたらすために多数の具体的詳細を説明する。しかし、本発明はこれらの具体的詳細なしで実施することができることは、当業者にとって明らかである。他の例では、こうした説明の理解を無用に曖昧にすることを避けるために、周知の回路、構造、及び技術は詳細に示さず、むしろブロック図で示す。
説明中の「一実施形態」または「実施形態」の参照は、その実施形態に関連して記載する特定の特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。こうした説明中の種々の箇所にある「一実施形態では」という句は、必ずしも同じ実施形態を参照しない。
図1Aは、一実施形態による好適なシステム100を示すブロック図であり、システム100は、タッチパネル140のタッチアレイ142(例えば、非長方形のタッチアレイ)の単位セル144の測定した特性に対応する測定値126(例えば、タッチセンス値)を修正するための補正マトリクス124を有する。システム100は電子機器110及びタッチパネル140を含む。一実施形態では、電子装置110がタッチパネルの外部にある。他の実施形態では、電子機器110がタッチパネル140の内部にある。電子機器110は、タッチパネル140を含む、タッチパネル140に接続された、さもなれればタッチパネル140と共に動作するあらゆる種類の装置とすることができる。電子機器110は、パーソナル・コンピュータ、タブレット・コンピュータ、セルラ電話機のようなモバイル機器、媒体使用装置、GPS装置、時計、コンピュータ、あるいは自動車コンピュータ、自動車内のナビゲーションシステム、または自動車内のメディアシステムのような特定目的のコンピュータとすることができる。タッチパネル140はタッチアレイ142を含むことができる。タッチアレイ142は単位セル144を含むことができる。電子機器110はセンシング装置120(例えば、タッチ・コントローラ)を含むことができる。センシング装置120はメモリ122及び処理要素128を含むことができる。メモリ122は補正マトリクス124及び測定値126を記憶することができる。電子機器110は、自動車コンピュータ130のような追加的構成要素を含むことができる。センシング装置120はタッチアレイ142に結合することができ、そして自動車コンピュータ130のような追加的構成要素に結合することができる。一実施形態では、センシング装置120と追加的構成要素とが互いの外部にある。他の実施形態では、センシング装置と、追加的構成要素のうちの1つ以上(例えば、自動車コンピュータ130)とが互いに統合されている。
図1Bに、一実施形態による自動車150を示し、自動車150は、タッチパネル140、及びタッチパネル140の単位セル144の測定した特性(例えば、容量、抵抗、インダクタンス、等)に対応する測定値126(例えば、タッチセンス値)を修正するための補正マトリクス124を含む。タッチパネル140は自動車150内に設置することができる。タッチパネル140は情報を表示することができ、そしてユーザ入力を受けることができる。タッチパネル140の形状は自動車150の設計に基づくことができる。タッチパネル140は非長方形にすることができる。例えば、タッチパネル140は円形形状、台形形状、自由形状を有することができ、あるいは孔を含むものとすることができる。タッチアレイ142はタッチパネル140の形状に相当する形状を有することができる(例えば、タッチアレイ142及びタッチパネル140がほぼ同一の非長方形の形状を有することができる)。タッチアレイ142に対応するセンシング装置120は、長方形用に構成されたタッチ・コントローラとすることができる(例えば、汎用の構成可能なファームウェアを有することができる)。センシング装置120は補正マトリクスを用いて有効領域を規定することができ、そして有効領域内に完全には入らない単位セルの部分集合の値を修正することができる。
図1Aを参照すれば、処理要素128はタッチアレイ142から信号を受信することができる。処理要素128はこの信号をデジタル化して測定値126を生成することができる。測定値126は、非長方形のタッチアレイ142の単位セル144のうち少なくとも1つの単位セルの測定した特性に対応するタッチセンス値を含むことができる。タッチセンス値は、物体がタッチパネル140に近接しているか否か(例えば、タッチパネル140に触れているか否か、タッチパネル140上に浮いているか否か、等)を示す測定した特性に対応することができる。一実施形態では、タッチセンス値が、物体のタッチパネル140への近接(例えば、物体がタッチパネル140に触れようとする近さ、物体とタッチパネル140との間の距離)を示す測定した特性に対応する。一実施形態では、タッチセンス値が、物体がタッチパネル140に加える圧力を示す測定した特性に対応する。
処理要素128はメモリ122に結合され、測定値126をメモリ122に記憶することができる。第1組の測定値(例えば、ベースライン値)は、何の物体もタッチパネル140に接触していない状態に対応することができる。第2組の測定値は、物体がタッチパネル140のそれぞれの部分に接触したことに応答してセンシング装置120がタッチアレイ142から受信した信号に対応することができる。測定値126は、タッチアレイ142における値(後えば、容量値、抵抗値、等)の変化に対応することができる。メモリ122は、タッチアレイ42の有効領域及び非有効領域を規定する補正マトリクス124を記憶することもできる。処理装置128は、補正マトリクス124の補正値によって規定される有効領域内に完全には入らない単位セル144に対応する測定値126を(例えば、補正マトリクス124を用いて)修正することができる。
一実施形態では、センシング装置120が抵抗センシング装置であり、タッチアレイ142は抵抗の変化を測定する。他の実施形態では、センシング装置120がインダクタンス・センシング装置であり、タッチアレイ142がインダクタンス・タッチアレイ(例えば、インダクタンス・センサアレイ)であり、タッチアレイ142はインダクタンスの変化を測定する。他の実施形態では、センシング装置120が赤外線センシング装置であり、タッチアレイ142が赤外線タッチアレイ(例えば、赤外線センサアレイ)であり、タッチアレイ142は赤外光の変化を測定する。他の実施形態では、センシング装置120が光センシング装置であり、タッチアレイ142が光タッチアレイ(例えば、光センサアレイ)であり、タッチアレイ142は可視光(例えば、可視スペクトル内の波長、光ウィンドウ内の波長)の変化を測定する。他の実施形態では、センシング装置120が音響センシング装置であり、タッチセンサ142が音響タッチアレイ(例えば、音響センサアレイ)であり、タッチアレイ142は超音波の変化を測定する。他の実施形態では、センシング装置120が微小電気機械システム(MEMS:micro-electromechanical system)センシング装置であり、タッチアレイ142がMEMSタッチアレイ(例えば、MEMSセンサアレイ)であり、タッチアレイ142は圧縮を測定する。他の実施形態では、センシング装置120が力検出装置であり、タッチアレイ142が力タッチアレイ(例えば力センサアレイ)であり、タッチアレイ142は入力された力学的な力を電気出力信号に変換する。他の実施形態では、センシング装置120が容量センシング装置であり、タッチアレイ142が容量タッチアレイ(例えば、容量センサアレイ)であり、タッチアレイ142は容量の変化を測定する(図2A〜B参照)。
図2Aに一実施形態による容量測定システム200を示し、容量測定システム200は、タッチアレイ142に対応する測定値126を修正するための補正マトリクス124を有する。容量測定システム200はタッチパネル140及び電子機器110を含む。タッチパネル140はタッチアレイ142を含み、電子機器110はセンシング装置120(例えば、容量測定回路、タッチ・コントローラ)を含む。タッチアレイ142は複数の行電極211及び複数の列電極215を含むことができる。図2Aの実施形態では、8つの行電極211及び8つの列電極215が存在するが、8つよりも多数または少数の電極を各軸上に用いることができることは、通常の当業者の理解する所である。同様に、同数の行電極211及び列電極215を示しているが、種々の実施形態では、行電極の数と列電極の数とが異なることができる。種々の実施形態では、タッチアレイ142が非長方形である。
一実施形態では、タッチアレイ142が互いに平行でない対辺を有することができる(例えば、最も外側の行電極211どうしが平行でなく、最も外側の列電極215どうしが平行でない)。非長方形のタッチアレイ142は、行センシング電極(例えば、行電極211)及び列センシング電極(例えば、列電極)を含むことができる。行センシング電極の各々は、第1軸に平行な対応する行軸の周囲に配置することができる。列センシング電極の各々は、第2軸に平行な対応する列軸の周囲に配置することができる。単位セル144の各々は、複数の行センシング素子のうちの対応する行センシング素子と、複数の列センシング素子のうちの対応する列センシング素子との交点によって規定することができる。有効領域(例えば、図5中の有効領域510参照)は、複数の行センシング素子及び複数の列センシング素子によって規定することができる。非長方形のタッチアレイ142の1つ以上のエッジは、第1軸及び第2軸に平行でなくてもよい。一例では、タッチアレイは台形にすることができる(例えば、図4Bのタッチアレイ400b参照)。他の例では、タッチアレイが曲線状の辺を有する(例えば、半円形である、図4Cのタッチアレイ400c参照)。他の実施形態では、タッチアレイ400dが、1つ以上の有効領域によって包囲または部分的に包囲された1つ以上の非有効領域(例えば、タッチアレイ142の上面からタッチアレイ142の下面に至る孔、キャビティ、1つ以上の開口部、オフ状態にされた単位セル144、センシング素子の欠如、図4Dのタッチアレイ400d参照)を有する。非有効領域は、有効領域によって完全に包囲する(例えば、孔)ことも部分的に包囲する(例えば、有効領域の辺内のノッチ(刻み目、切り込み)または切り欠き)こともできる。
容量測定システム200は、用途の要求に応じて相互容量も自己容量も測定することができる。相互容量CMは、異なる軸の電極どうしの交点に形成することができる。行電極211と列電極215との間の相互容量CMを切り抜き213中に示す。相互容量CMは、互いに隣接して配置された2つの電極によって形成することができるが、これらの電極は必ずしも交差しない。単一電極の自己容量CSは、電極とそれを包囲する回路素子との間に形成することができ、これらの回路素子は接地電極を含む。切り抜き217中には、自己容量CS-column及びCS-rowを、それぞれ行電極211及び列電極215について示す。自己容量測定のために、複数の電極をいずれも互いに交差しないように配置することができる。本実施形態では、自己容量電極は、接地または他の回路電位に対する容量を有するパッドまたは個別電極として構成することができる。自己容量電極は、円形、楕円形、正方形、長方形の形をとることができ、あるいはシステムの要求向けに最適化された他の多様な形状のいずれを有することもできる。一実施形態では、容量測定システム200は、用途の要求に基づいて相互容量センシング(検出)モードと自己容量センシングモードとの間で切り換えるように構成することができる。さらに他の実施形態では、容量測定システム200は、相互容量測定システムまたは自己容量測定システムのいずれかに固定することができる。
容量測定システム200は、列電極215に結合されたセンシング装置120(例えば、容量測定回路、タッチ・コントローラ)を含むことができる。列電極215の各々は、入力マルチプレクサ245を通してRX(受信)チャネル250に結合することができる。図2Aに示す実施形態は相互容量測定回路の実施形態である。一実施形態では、行電極211と列電極215との間に形成される相互コンデンサの一方の電極のみがRXチャネル250に結合されている。他の実施形態では、行電極211と列電極215との間に形成される相互コンデンサの2つ以上の電極がRXチャネル250に結合されている。自己容量測定回路では、行電極211も、入力マルチプレクサ245と同様のマルチプレクサを通してRXチャネル250に結合することができる。行電極211用の第2マルチプレクサは、説明を明確にするために図示しない。
容量測定システム200が相互容量を測定するように構成されている際には、行電極は、駆動信号TX(送信)を(切り抜き213中に詳細に示す)相互容量の一方の電極に供給するための駆動バッファ220に結合することができる。駆動バッファ220は電子機器110の一部とすることができる。図2Aには8つの駆動バッファ220しか示していないが、駆動される電極毎に少なくとも1つの駆動バッファ220を用いることができることは、通常の当業者の理解する所である。駆動電極に供給される信号はTXドライバ260によって供給することができ、TXドライバ260はクロック源をRXチャネル250と共用して、センシング装置120(例えば、容量測定回路240)の駆動動作と受信動作とが同期することを保証する。RXチャネル250及びTXドラバ260は共に処理要素128に結合することができ、処理要素128はRXチャネル上で受信した信号を、タッチパネル140の容量(行電極211と列電極215との間の相互容量CM、及び行電極と接地との間、及び列電極と接地との間の自己容量CS)を表すデジタル値に変換するように構成することができる。処理要素128を追加的な処理論理回路280に結合して、容量測定を完了して、導電性物体の存在/不在を判定すること、あるいは他の処理機能を実行することができる。種々の実施形態では、追加的な処理論理回路は、センシング装置120(例えば、容量測定回路、タッチ・コントローラ)と同じ集積回路上に実装することができ、あるいは別個の集積回路上に実装することができる。それに加えて、センシング装置120(例えば、容量測定回路)の種々の回路素子は、異なる集積回路上に実装することができるが、このことは図2Aには示していない。
相互容量のセンシングでは、単一軸をRXチャネル250に結合することができる。図2Aは列電極215がRXチャネル250に結合され行電極211がTXドライバ260に結合されていることを示すが、こうした関係は入れ替えることができることは通常の当業者の理解する所である。一実施形態では、行電極211をRXチャネル250に結合し、列電極215をTXドライバ260に結合することができる。それに加えて、行電極211及び列電極と、容量測定回路240の種々の素子との関係は静的である必要はない。一実施形態では、行電極211及び列電極215の接続を、システムの要求に応じて実行時間中に切り換えることができる。
処理要素128はメモリ122に結合することができる。メモリ122は、タッチアレイ142の単位セルに対応する測定値126を記憶することができる。例えば、センシング装置120は、物体がタッチパネル140に接触したことに応答して、1つ以上の信号をタッチアレイ142から受信することができ、この接触はタッチアレイ142内の容量に変化を生じさせる。処理装置128は、この1つ以上の信号を測定値126に変換して、測定値126をメモリ122に記憶することができる。メモリ122は、タッチアレイの有効領域及び非有効領域を規定する補正マトリクス124も記憶することができる。処理要素128は、補正マトリクス124の補正値によって規定される有効領域内に完全には入らない単位セル144に対応する測定値126を(例えば、補正マトリクス124を用いて)修正することができる。
一実施形態では、センシング装置120が自動車コンピュータ130に結合されている。一実施形態では、追加的な処理論理回路280が自動車コンピュータ130を含む。
図2Bに、他の実施形態による容量測定システム200を示し、容量測定システム200は、タッチアレイ142の単位セル144に対応する値126を修正するための補正マトリクス124を有する。タッチアレイ142は電極のアレイとすることができ、タッチパネル140の一部としてディスプレイ上に配置することができる(例えば、タッチスクリーン/ディスプレイ)。第1数の電極290を第1軸に沿って基板(図示せず)上に配置することができる。第2数の電極245を第2軸に沿って基板上に配置することができる。本実施形態では、電極290及び295は棒状にすることができる。他の実施形態では、電極290及び295が、棒状の主題に基づくより複雑な構造を有することができる。拡大図255は、第1数の電極290と第2数の電極295との交点を例示する。相互容量は、第1数の電極290のうちの1つの電極と、第2数の電極295のうちの1つの電極との交点に形成することができ、こうした相互容量の領域は電極のアレイの単位セル144として記述することができる。単位セルはすべての交点に存在することができ、単位セルを用いて導電性物体の位置を検出することができる。
単位セル144のような単位セル及び対応する測定容量値を用いて、(例えば、タッチパネル140の)表面上またはその付近にある、ユーザが触れている1つ以上の導電性物体の位置を検出することができる。単位セルのアレイを用いて多様な種類の1つ以上の導電性物体を検出することができ、これらの導電性物体は、むき出しの指、手袋をはめた指、スタイラスペン(能動型でも受動型でも)、あるいは表面上に浮く物体を検出することができる。単位セルを個別に、組み合わせて、あるいはその両方で用いて、物体及び相互作用の種類を特定することができる。
単位セル144のような単位セルはモザイク加工の最小単位として幾何学的に概念化することができる。即ち、アレイ上での測定における繰り返し可能な最小単位である。単位セル144のような単位セルは、当該単位セル内のすべての点が、他のあらゆる単位セルの中心よりも当該単位セルの中心に近いことを記述することによって概念化することもできる。単位セル144のような単位セルは、電極290及び295のような電極のアレイの固有の分解能として機能的に概念化することができる。即ち、各行及び列、及び各行及び各列上に規定される1つの位置を識別することができる。12列及び9行を有する長方形アレイについては、108個の離散した位置が存在することができる。単位セル144は(上から)7行目かつ(左から)6列目に存在し、かつ単位セル144は6行目と6列目との交点に存在するので、電極290及び295のような電極のアレイの固有の分解能に基づけば、これらの単位セルの位置は、それぞれ6,7及び6,6で与えることができる。単位セル144のような単位セルはアレイの画素として概念化することができ、各画素には1つの位置、及びその位置に特有の測定可能な値を割り当てることができる。単位セルは「ノード」と称することもでき、行電極と列電極との各交点がアレイのノードである。単位セルは単に相互容量センシングアレイ内の交点と称することができる。「交点」とは、行電極と列電極との交点としての構成の単なる省略表現である。
タッチパネル140は電子機器110に結合することができる。電子機器110は、センシング装置120、自動車コンピュータ130、及び追加的な処理論理回路280を含むことができる。処理要素128はメモリ122に結合することができる。メモリ122はタッチアレイ142の単位セル144に対応する測定値126を記憶することができる。メモリ122は、タッチアレイ142の有効領域及び非有効領域を規定する補正マトリクス124を記憶することができる。処理要素128は、補正マトリクス124の補正値によって規定される有効領域内に完全には入らない単位セル144に対応する測定値126を修正することができる。
図2A〜Bに関して説明したいくつかの実施形態は容量センシングに相当するが、図2A〜Bに関して説明した実施形態は他の種類のセンシングに適用可能である。例えば、タッチアレイ142は、抵抗の変化、赤外光の変化、可視光の変化、超音波の変化、圧縮、入力された力学的な力、等のうちの1つ以上を測定することができる。
図3A〜Bに、実施形態による好適なシステム300及び350を示すブロック図を示し、これらのシステムは、タッチアレイ142の単位セル144に対応する値126を修正するための補正マトリクス124を有する。
システム300及び350はセンシング装置120(例えば、タッチ・コントローラ)及びタッチアレイ142を含むことができる。一実施形態では、センシング装置120がTX信号をタッチアレイ142に送信する(例えば、第1電極上に電荷を誘導する)ことができ、センシング装置120は(例えば、第2電極を介して受信した)結果的なRX信号を測定することができる。センシング装置120は、結果的なRX信号を測定値126に変換することができ、そして測定値126をメモリ122に記憶することができる。
他の実施形態では、センシング装置120がTX信号をタッチアレイ142に送信する(例えば、電極上に電荷を誘導する)ことができ、センシング装置120はRX信号をタッチアレイ142から受信することによって電極を放電することができる。センシング装置120は、充電及び放電の速度を測定して、充電及び放電の速度を乱す物体がタッチパネル140上に存在することを判定することができる。ベースライン速度は、物体がタッチアレイ142上に存在しない際の速度(例えば、ユーザタッチなしの生のカウント値)である。センシング装置120は、(例えば、充電及び放電の回数をカウントした)デジタルカウント値を用いて、ベースライン速度からの変化を測定することができる。物体がタッチパネル上またはその近くに存在する際には、センシング装置120は、異なる速度(例えば、物体がタッチパネル140上またはその近くに存在しない際よりも高速または低速)での電極の充電及び放電を検出することができ、このためカウント値に変化がある。一実施形態では、物体がタッチパネル140に近接している際には、自己容量は、物体がタッチパネル140に近接していない際よりも大きいカウント値を有する。一実施形態では、物体がタッチパネル140に近接している際には、相互容量は、物体がタッチパネル140に近接していない際よりも小さいカウント値を有する。カウント値(例えば、物体がタッチパネル140に近接している際の生のカウント値)、あるいはカウント値とベースライン・カウント値(例えば、物体がタッチパネル140に近接していない際のカウント値)との差が閾値を上回る場合、センシング装置120は、物体がタッチパネル140に近接しているものと判定することができる。センシング装置120は、信号(例えば、カウント値)を測定値126に変換することができ、そして測定値126をメモリ122に記憶することができる。
図3Aに、補正マトリクス124を生成することを示し、図3Bに、補正マトリクス124を使用することを示す。一実施形態では、タッチパネル140の製造の一部として補正マトリクス124を生成する(例えば、新たな補正マトリクスを生成する、既存の補正マトリクスを更新する)。他の実現では、タッチパネル140を検査することの一部として補正マトリクス124を生成する。他の実現では、タッチパネル140を起動する(例えば、スイッチオン、電源投入)時に補正マトリクス124を生成する。他の実現では、補正マトリクス124を時間間隔をおいて生成する。他の実現では、電子機器110によりモードを切り換える際に(例えば、指タッチモード、スタイラスペン・モード、等の間での切り換え時に)補正マトリクス124を生成する。他の実現では、電子機器110(例えば、センシング装置120、自動車コンピュータ130)から命令を受信した際に補正マトリクス124を生成する。他の実現では、ホストコンピュータ装置から命令を受信した際に補正マトリクス124を生成する。他の実現では、あるタッチパネル140用の補正マトリクス124が一定である(例えば、検査及び製造中に、補正マトリクス124を、その後の使用向けにタッチパネル140用の一定の値として生成する)。
図3Aを参照すれば、コンピュータ装置310(例えば、電子機器110、自動車コンピュータ130、センサ装置120の外部にある装置、等)が設定ツール320を実行することができる。この設定ツールは、トゥルー・タッチ・ホスト・エミュレータ(TTHE:true touch host emulator、登録商標)のようなタッチ・コントローラ設定ソフトウェアとすることができる。コンピュータ装置310は、設定ツール320を実行して、補正マトリクス124用の補正値を規定する(そして、例えば、補正マトリクス124を生成する)ことができる。コンピュータ装置310は、補正マトリクス124を、センシング装置120のメモリ(例えば、メモリ122、読出し専用メモリ(ROM:read-only memory)、ワンタイム・プログラマブル(OTP:one-time programmable)メモリアレイ、等)に記憶することができる。一実施形態では、コンピュータ装置310は、補正マトリクス124をファイル330(例えば、16進数ファイル)中に記憶することができる。ファイル330は、タッチパネル140の生産の前にセンシング装置120をプログラムするために使用されるタッチ・アプリケーションとすることができる。センシング装置120をプログラムした後に、ファイル330をセンシング装置120のメモリ(例えば、メモリ122、読出し専用メモリ(ROM)、ワンタイム・プログラマブル(OTP)メモリアレイ、等)に記憶することができる。コンピュータ装置310は、通信プロトコル(例えば、集積回路プロトコル(I2C:Inter-Integrated Circuit)、シリアル−パラレル・インタフェース(SPI:Serial-Parallel Interface)、等)を用いることによって、相互接続部340を通してセンシング装置120と通信することができる。
図3Bを参照すれば、システム350がセンシング装置120を含み、センシング装置120は、設定ツール320(図3A参照)によって生成された補正マトリクス124を含む。図3Bのセンシング装置120は、図3Aに関して説明したセンシング装置120と同じにすることができ、あるいは異なるセンシング装置120にすることができる。図3B中のセンシング装置は、補正マトリクス124をコンピュータ装置310またはファイル330から受信することができる。
システム350はホスト・ソフトウェア360を含むことができる。ホスト・ソフトウェア360はコンピュータ装置(例えば、電子機器110、自動車コンピュータ130、センシング装置120の外部にある装置)上で実行することができ、このコンピュータ装置は、通信プロトコル(例えば、集積回路プロトコル(I2C)、シリアル−パラレル・インタフェース(SPI)、等)を用いることによって、相互接続部2340を通してセンシング装置120と通信する。センシング装置120は、タッチアレイ142から信号を受信することができ、そしてこの信号を測定値126に変換することができる。センシング装置120は、(例えば、メモリ122に記憶されている)補正マトリクス124にアクセスすることができ、補正マトリクス124は、タッチアレイ142(例えば、非長方形のタッチアレイ)の有効領域及び非有効領域を規定する。センシング装置120は、補正マトリクス124の補正値によって規定される有効領域内に部分的に入る単位セル144の部分集合に対応する測定値126(例えば、生のカウント値、測定してデジタル化したセンサ容量、等)を修正する(例えば、生のカウント値にゲインの補正値を乗算する)ことができる。
図4A〜4Dに、種々の実施形態による好適な非長方形のタッチアレイ400を示す。一実施形態では、タッチアレイ400aは円形タッチアレイである。他の実施形態では、タッチアレイ400bは互いに平行でない対辺を有する。例えば、タッチアレイ400bは台形とすることができる。他の実施形態では、タッチアレイ400cは曲線状の辺を有する(例えば、半円形である)。他の実施形態では、タッチアレイ400dは1つ以上の孔を有する(例えば、有効領域が1つ以上の非有効領域を包囲する)。センシング装置120(例えば、タッチ・コントローラ)は、対応する補正マトリクス124を用いることによってタッチアレイ400a〜dのいずれかから受信した信号を処理して、測定値126を生成することができる。
図5に、他の実施形態による、タッチパネル140のタッチアレイ142の単位セル144に対応する値126を修正するための補正マトリクス124を示す。補正マトリクス124は、有効領域510、非有効領域520、及びエッジ領域530を規定することができる。
補正マトリクス124はエッジ領域530を規定することができる。処理要素128は、単一ゲインの補正値による有効領域510用の単一ゲイン機能、マスキング補正値による非有効領域520用のマスキング機能、及び非単一ゲインの補正値によるエッジ領域530用のゲイン機能を提供することができる。
補正マトリクス124の面積は、タッチアレイ142の有効領域510よりも大きい面積に相当することができる。タッチアレイ142に対応するタッチパネル140は、自由形状パネル(例えば、非長方形の孔を含むもの)とすることができる。センシング装置120は長方形用に構成されたタッチ・コントローラとすることができ、補正マトリクス124は、長方形用に構成されたタッチコントローラに対応する長方行列(矩形行列)とすることができる。
図5では、列rx0〜rx15は受信電極(例えば、図2Aの列電極215)を表すことができ、行tx0〜tx11は送信電極(例えば、図2Aの行電極211)を表すことができる。補正電極124はRX×TXの行列次元を有することができ、ここにRXはタッチアレイ142(例えば、非長方形のタッチアレイ、孔を含むタッチアレイ、等)に接続された受信電極の数であり、TXはタッチアレイ142に接続された送信(例えば、励起)電極の数である。1つの受信電極と1つの送信電極との交点(RX×TX交点)は、補正マトリクス124内の対応する要素(例えば、補正値)を有する。有効領域内に完全に入る単位セル144に対応する補正値は、1の値を有することができる(例えば、単一ゲインの補正)。単位セル144に対応しない(例えば、タッチアレイ142内の孔に対応する、タッチアレイ142の外側の領域に対応する、等)補正値は0の値を有することができる(例えば、マスキング補正)。有効領域510内に部分的に入る単位セル144に対応する補正値は、0でも1でもない値を有する(例えば、非単一ゲインの補正)。ゲイン補正器は、有効領域510のエッジ上の単位セル144の均一性を改善することができる。例えば、1つの単位セル144の半分だけが有効領域510内に入る場合、ゲイン補正器は2の値を有することができる。他の例では、1つの単位セルの5分の1だけが有効領域510内に入る場合、ゲイン補正器は5の値を有する。
補正マトリクス124の補正値は、次式により用いることができる:Snewi=Smi×Mi、ここにiは単位セル144を識別する番号であり、Snewiは補正した測定値であり、Smiは測定値126であり、Miは補正値の値である。他の実施形態では、補正マトリクス124の補正値を、他の調整値に加えて用いることができる。他の調整値は、タッチアレイ142の接続部(例えば、タッチアレイ142をセンシング装置120に結合する接続部)から単位セル144までの距離に基づく調整値を含むことができる。
図6は、一実施形態による、タッチアレイ142の単位セル144に対応する値126を修正する方法600の例を示す。
方法600は処理論理回路によって実行することができ、この処理論理回路は、ハードウェア(例えば、回路、専用論理回路、等)、(汎用コンピュータシステムまたは専用マシン上で実行される)ソフトウェア、あるいは両者の組合せを含むことができる。方法600、及びその個別の機能、ルーチン、サブルーチン、または動作の各々は、本明細書中に記載する1つ以上の処理要素によって実行することができる。特定の実施形態では、方法600は単一の処理スレッドによって実行することができる。その代わりに、方法600は2つ以上の処理スレッドによって実行することができ、各スレッドは、この方法の1つ以上の個別の機能、ルーチン、サブルーチン、または動作を実行する。
説明を簡単にするために、本発明の方法は一連の動作として図示して説明する。しかし、本発明による動作は、種々の順序及び/または同時性で発生することができ、本明細書中に提示して説明しない動作を伴う。
さらに、開示する主題による方法を実現するために、図示する動作の必ずしも全部を必要としないことがある。それに加えて、これらの方法は、代わりに、状態図またはイベントにより一連の相互に関連する状態として表現することができることは、当業者が理解し認める所である。それに加えて、本明細書中に開示する方法を製品上に記憶して、こうした方法をコンピュータ装置へ移送または転送することを促進することができることは明らかである。本明細書中に用いる「製品」とは、あらゆるコンピュータ可読の装置または記憶媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムを包含することを意図している。例えば、非一時的なマシン可読の記憶媒体が命令を記憶することができ、これらの命令は、実行されると、(例えば、センシング装置120、等の)処理装置に、本明細書中に開示する方法を含む動作を実行させる。
図6を参照すれば、方法600を電子機器110の1つ以上の処理装置の処理論理回路(例えば、センシング装置120、処理要素128、等)によって実行して、タッチアレイ142の単位セル144に対応する値126を修正することができる。テスト値を生成することは、タッチアレイ142が、物体がタッチパネル140(例えば、タッチパネル140の各単位セル144)に接触または近接したことに応答した値(例えば、容量、抵抗、等)の変化を測定することを含むことができる。センシング装置120はタッチアレイ142からの値の変化を検出することができる。一実施形態では、テスト値を検出することが、処理論理回路がテスト値を発生することを含む。他の実施形態では、テスト値を検出することが、テスト値を発生した外部装置からテスト値を受信することを含む。
ブロック604では、処理論理回路が、テスト値に基づいて、タッチアレイ142の有効領域510内に完全に入る単位セル144の第1部分集合、及び有効領域510内に部分的に入る単位セル144(例えば、エッジ領域530内の単位セル)の第2部分集合を決定することができる。
ブロック606では、処理論理回路が、テスト値、単位セル144の第1部分集合、及び単位セル144の第2部分集合に基づいて、補正マトリクス124(例えば、タッチスクリーン・センサのマトリクスアレイ)を生成することができる。処理論理回路は、有効領域510内に完全に入る要素の第1部分集合に単一ゲインの補正器を割り当て、非有効領域520内に完全に入る要素の第2部分集合にマスキングの補正器を割り当て、そしてエッジ領域530内に入る要素の第3部分集合にゲイン補正器を割り当てることによって、補正マトリクス124を生成することができる。第3部分集合の各単位セルは、部分的に有効領域510内に入り、部分的に非有効領域520内に入ることができる。1つの実現では、処理論理回路が、タッチパネル140(及び、例えば電子機器110)を製造することの一部として補正マトリクス124を生成する(例えば、新たな補正マトリクスを生成する、既存の補正マトリクスを更新する)。他の実現では、処理論理回路が、タッチパネル140(及び、例えば電子機器110)を検査することの一部として補正マトリクス124を生成する。他の実現では、処理論理回路が、タッチパネル140(及び、例えば電子機器110)を起動(例えば、スイッチオン、電源投入)した際に補正マトリクス124を生成する。他の実現では、処理論理回路が(例えば、電子機器110及びタッチパネル140の使用中に)時間間隔をおいて補正マトリクス124を生成する。他の実現では、処理論理回路が、電子機器110による切り換えモード(例えば、指タッチモード、スタイラスペンモード、等)時に補正マトリクス124を生成する。他の実現では、処理論理回路が、電子機器110から(例えば、センシング装置120、自動車コンピュータ130を通して)命令を受信した際に補正マトリクス124を生成する。他の実現では、ホストコンピュータ装置から命令を受信した際に補正マトリクス124を生成する。他の実現では、補正マトリクス124がタッチパネル140に対して一定である(例えば、検査及び製造中に、補正マトリクス124を、その後の使用のために、タッチパネル140及び電子機器110用の一定値として生成する)。
ブロック608では、処理論理回路が、非長方形のタッチアレイ142の単位セル144に対応する測定値126の集合を記憶することができる。例えば、処理論理回路は、タッチアレイ142から信号を受信することができ、処理論理回路は、これらの信号を、物体がタッチパネル140に接触または近接したことに応答した値(例えば、容量、抵抗、等)の変化を含む測定値126の集合に変換することができる。
ブロック610では、処理論理回路が、タッチアレイ142の有効領域510及び非有効領域520を規定する補正マトリクス124にアクセスすることができる。処理要素128は、ブロック606に応答して補正マトリクス124をメモリ122に記憶している。
ブロック612では、処理論理回路が、補正マトリクス124の補正値によって規定される有効領域510内に部分的に入る単位セル144の部分集合に対応する値126を修正することができる。例えば、処理論理回路は、測定値126の各々に、補正マトリクス124の対応する値を乗算することができる。
図7は、他の実施形態による好適なシステム・アーキテクチャ700を示すブロック図であり、システム・アーキテクチャ700は、タッチパネル140のタッチアレイ142の単位セル144に対応する値を修正するための補正マトリクス124を含む。センシング装置120(例えば、タッチ・コントローラ、処理要素128)はタッチ・コントローラ・アーキテクチャ702を有することができる。タッチ・コントローラ・アーキテクチャ702はファームウェア704及びハードウェア706を含むことができる。ファームウェア704は、データ処理論理回路708、走査論理回路710、状態マシン712、及びホスト・インタフェース714を含むことができる。データ処理論理回路708は補正マトリクス124を含むことができる。
本発明の1つ以上の実施形態では、本明細書中に記載した特定の特徴、構造、または特性を適宜組み合わせることができる。それに加えて、本発明はいくつかの実施形態に関して説明してきたが、本発明は説明した実施形態に限定されないことは当業者の認める所である。本発明の実施形態は、添付した特許請求の範囲内で修正及び変更を加えて実施することができる。従って、明細書及び図面は、本発明に対する限定である代わりに例示的なものとして考えるべきである。

Claims (20)

  1. メモリと
    前記メモリに結合された処理要素とを具えたセンシング装置であって、
    前記メモリは、
    非長方形のタッチアレイの複数の単位セルのうち少なくとも1つの単位セルの測定した特性に対応するタッチセンス値の集合と、
    前記非長方形のタッチアレイの有効領域及び非有効領域を規定する補正マトリクスとを記憶し、
    前記処理要素は、前記補正マトリクスの補正値によって規定される前記有効領域内に完全には入らない前記複数の単位セルの部分集合の前記タッチセンス値を修正する、センシング装置。
  2. 前記非長方形のタッチアレイが複数の行センシング素子及び複数の列センシング素子を具え、
    前記複数の行センシング素子の各々は、第1軸に平行な対応する行軸の周囲に配置され、
    前記複数の列センシング素子の各々は、第2軸に平行な対応する列軸の周囲に配置され、
    前記複数の単位セルの各々が、前記複数の行センシング素子のうちの対応する行センシング素子と、前記複数の列センシング素子のうちの対応する列センシング素子との交点によって規定され、
    前記有効領域が、前記複数の行センシング素子及び前記複数の列センシング素子によって規定され、
    前記非長方形のタッチアレイの前記有効領域の1つ以上のエッジが、前記第1軸及び前記第2軸に平行でない、
    請求項1に記載のセンシング装置。
  3. 前記センシング装置が容量センシング装置であり、前記非長方形のタッチアレイが容量センサアレイである、請求項1に記載のセンシング装置。
  4. 前記センシング装置が抵抗センシング装置であり、前記非長方形のタッチアレイが抵抗センサアレイである、請求項1に記載のセンシング装置。
  5. 前記センシング装置が赤外線センシング装置であり、前記非長方形のタッチアレイが赤外線センサアレイである、請求項1に記載のセンシング装置。
  6. 前記センシング装置が光センシング装置であり、前記非長方形のタッチアレイが光センサアレイである、請求項1に記載のセンシング装置。
  7. 前記センシング装置が音響センシング装置であり、前記非長方形のタッチアレイが音響センサアレイである、請求項1に記載のセンシング装置。
  8. 前記非長方形のタッチアレイが、当該非長方形のタッチアレイの上面から当該非長方形のタッチアレイの下面に至る1つ以上の開口部を具えている、請求項1に記載のセンシング装置。
  9. 前記補正値が、単一ゲインの補正値、マスキング補正値、または非単一ゲインの補正値のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載のセンシング装置。
  10. 前記補正マトリクスがエッジ領域を規定し、前記処理要素が、前記単一ゲインの補正値により前記有効領域に単一ゲイン機能を提供すること、前記マスキング補正値により前記非有効領域にマスキング機能を提供すること、または前記非単一ゲインの補正値により前記エッジ領域にゲイン機能を提供すること、のうちの少なくとも1つを実行する、請求項9に記載のセンシング装置。
  11. 非長方形のタッチアレイの複数の単位セルのうち少なくとも1つの単位セルに対応するタッチセンス値の集合を記憶するステップと、
    前記非長方形のタッチアレイの有効領域及び非有効領域を規定する補正マトリクスにアクセスするステップと、
    前記補正マトリクスの補正値によって規定される前記有効領域内に部分的に入る前記複数の単位セルの第1部分集合の前記タッチセンス値を修正するステップと
    を含む方法。
  12. 前記非長方形のタッチアレイの前記複数の単位セルに対応するテスト値を検出するステップと、
    前記テスト値に基づいて、前記有効領域内に部分的に入る前記複数の単位セルの第1部分集合、及び前記有効領域内に完全に入る前記複数の単位セルの第2部分集合を決定するステップと、
    前記テスト値、前記複数の単位セルの前記第1部分集合、及び前記複数の単位セルの前記第2部分集合に基づいて、前記補正マトリクスを生成するステップと
    をさらに含む、請求項11に記載の方法。
  13. 前記補正マトリクスが複数の要素を含み、前記補正マトリクスを生成するステップが、
    前記有効領域内に完全に入る前記要素の第2部分集合に単一ゲインの補正器を割り当てるステップ、
    前記非有効領域内に完全に入る前記要素の第3部分集合にマスキング補正器を割り当てるステップ、または
    前記有効領域内に部分的に入り、かつ前記非有効領域内に部分的に入る前記要素の第1部分集合にゲイン補正器を割り当てるステップ
    のうちの少なくとも1つを含む、請求項12に記載の方法。
  14. 複数の単位セルを具えたタッチアレイと、
    前記タッチアレイに結合され、メモリを具えたタッチ・コントローラと、
    前記メモリに結合された処理要素とを具えたシステムであって、
    前記複数の単位セルの第1部分集合が有効領域に対応し、非有効領域が前記有効領域によって包囲され、
    前記メモリは、
    前記複数の単位セルのうち少なくとも1つの単位セルの測定した特性に対応するタッチセンス値の集合と、
    前記タッチアレイの前記有効領域及び前記非有効領域を規定する補正マトリクスとを記憶し、
    前記処理要素は、前記補正マトリクスの補正値によって規定される前記有効領域内に部分的に入る前記複数の単位セルの第2部分集合の前記タッチセンス値を修正する、システム。
  15. 前記タッチアレイが容量センサアレイであり、
    前記タッチアレイが複数の行センシング素子及び複数の列センシング素子を具え、
    前記複数の行センシング素子の各々は、第1軸に平行な対応する行軸の周囲に配置され、前記複数の列センシング素子の各々は、第2軸に平行な対応する列軸の周囲に配置され、
    前記複数の単位セルの各々は、前記複数の行センシング素子のうちの対応する行センシング素子と、前記複数の列センシング素子のうちの対応する列センシング素子との交点によって規定され、
    前記有効領域は、前記複数の行センシング素子及び前記複数の列センシング素子によって規定され、
    前記タッチアレイの前記有効領域の1つ以上のエッジが、前記第1軸及び前記第2軸に平行でない、請求項14に記載のシステム。
  16. 前記補正値が、単一ゲインの補正値、マスキング補正値、または非単一ゲインの補正値のうちの少なくとも1つを含む、請求項14に記載のシステム。
  17. 前記補正マトリクスがエッジ領域を規定し、前記処理要素が、前記非単一ゲインの補正値により前記エッジ領域にゲイン機能を提供する、請求項16に記載のシステム。
  18. 前記処理要素が、前記単一ゲインの補正値により前記有効領域に単一ゲイン機能を提供すること、または前記マスキング補正値により前記非有効領域にマスキング機能を提供すること、のうちの少なくとも一方を実行する、請求項16に記載のシステム。
  19. 前記タッチアレイが自由形状のタッチパネルであり、前記タッチ・コントローラが長方形用に構成されたタッチ・コントローラであり、前記補正マトリクスが、前記長方形用に構成されたタッチ・コントローラに対応する長方行列である、請求項14に記載のシステム。
  20. 前記補正マトリクスが、前記複数の単位セルに対応する第2面積よりも大きい第1面積に対応する、請求項14に記載のシステム。
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