JP2020123389A - 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

【課題】非長方形のタッチアレイから受信した信号を、汎用的に構成可能なファームウェアを用いて処理するタッチ・コントローラを提供する。【解決手段】センシング装置において、メモリ及びこのメモリに結合された処理要素を含む。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し、補正マトリクスを記憶する。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。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。【選択図】図6

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1
10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11
0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11
0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1
30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14
0、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14
0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1
40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1
42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1
42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1
42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2
11)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14
4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4
00c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2
60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25
0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2
11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20
0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12
6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2
A〜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14
0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12
2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1
24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(TTH
E: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1
44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1
20(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12
6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1
44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5
30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1
20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1
24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×M
i、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、
mi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6
00、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60
0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14
0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14
4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1
28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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