JP5666711B2 - タッチ認識方法と、タッチキー構造と、タッチデバイス - Google Patents

タッチ認識方法と、タッチキー構造と、タッチデバイス Download PDF

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Description

関連出願に対する相互参照
本出願は、２０１０年９月３０日に出願され、「タッチ認識方法と、タッチキー構造と、タッチデバイス」という名称を有する中国特許出願第２０１０１０５１５０９８．６号に対して優先権を主張している。中国特許出願第２０１０１０５１５０９８．６号の全開示は、参照によってここに組込まれている。
本開示は、全体的に、タッチ感知技術、特に、タッチ認識方法と、タッチキー構造と、タッチデバイスとに関する。
タッチスクリーンは、タッチ感知入力デバイスであり、これは、セル電話と、テレビジョンと、他の媒体とにおいて広く使用されている。タッチ感知理論によると、タッチスクリーンは、抵抗式タッチスクリーン、静電容量式タッチスクリーン、等に分けることができる。抵抗式タッチスクリーンは、低コストであり、容易に製造され制御されるので、長年にわたって評判がよかった。静電容量式タッチスクリーンは、高光透過率を有し、長寿命であり、耐摩耗性であり、環境の湿度と温度の変化に耐性があり、マルチポイントタッチ機能を有しており、最近は、業界でかなり注目されている。
静電容量式タッチスクリーンが効率的に機能することを保証するために、透明な静電容量式感知アレイが望ましい。身体、又は専用のタッチデバイス、例えばスタイラスが、コンデンサの誘導電極に近付くと、感知制御回路によって検出される静電容量が変わり得る。タッチ領域における静電容量の変化に応じて、身体又は専用のタッチデバイスによるタッチ領域におけるタッチの状況を認識することができる。コンデンサの形成方法に従って、従来のタッチスクリーンは、自己静電容量式タッチスクリーンと、相互静電容量式タッチスクリーンとに分けることができる。自己静電容量式タッチスクリーンの場合は、感知電極と交流電流の接地との間、又は感知電極と直流電流のレベル電極との間で生じる静電容量の変化が、タッチ感知信号と見なされる。相互静電容量式タッチスクリーンの場合は、２つの感知電極間で生じる静電容量の変化が、タッチ感知信号と見なされる。他の従来の方法では、静電容量の変化に対応するタッチ領域における電荷量の変化に基づいて、タッチの状況を認識することができる。
しかしながら、静電容量式タッチスクリーンの場合は、電荷量の変化の検出に基づくタッチ認識は、タッチスクリーンへのタッチの仕方と使用環境とによる影響を受け易い可能性がある。例えば、電気放射を生成できるデバイス(例えば、セル電話又はヘアドライヤ)が、タッチスクリーンの近くで動作すると、タッチスクリーンの表面上の電荷量が異常に変わる。この状況で、従来の方法をタッチ認識に適用するならば、誤認識の結果が得られるかもしれず、更に、誤動作を引き起こすことさえある。別の例では、指でタッチスクリーンに僅かな強さでタッチし、有効なタッチ接触が生じない場合に、更に誤認識を引き起こすことがある。
従って、タッチ認識をより正確に行うことができる新しい技術が望まれている。
本開示の実施形態は、タッチ認識の精度を改善するための、タッチ認識方法と、タッチキー構造と、タッチデバイスとを提供する。
実施形態において、タッチ認識方法は、
タッチキー構造がタッチされている又はもう少しでタッチされるときに、各キーに対応する複数の電荷蓄積領域における電荷量が安定に達するまで、タッチキー構造における各キー対応する複数の電荷蓄積領域に複数の電荷を補足するステップと、
各キーに対応する複数の電荷蓄積領域における電荷補足量に従って、タッチキー構造がタッチされているときの、各電荷蓄積領域における電荷の変化を計算し、各電荷蓄積領域における電荷平衡量に対する電荷の変化の比率を計算するステップと、
最大の電荷の変化と、電荷平衡量に対する電荷の変化の最大の比率とを有する、電荷蓄積領域に対応するキーを、タッチされたキーとして認識するステップと、
を含み得る。
タッチキー構造は、
複数のキーを有する、絶縁タッチパネルと、
複数のキーの各々に対応する複数の電極を有し、絶縁タッチパネルから絶縁し、離されている、検出プレートと、
を含み得る。
複数の電極が帯電させられた後に、複数のソース電場がそれぞれ生成され、複数の電荷蓄積領域が複数の電極の表面上に形成される。複数のソース電場の各々は、複数のキーの各々に対応する絶縁タッチパネルの一部分を通って、極性をもつ複数の電場を生成し、極性をもつ複数の電場は、複数のキーの各々の表面から広がっている。複数の電極の各々に対応する複数の電荷蓄積領域は、電荷の平衡が保たれるように蓄積される。
実施形態において、タッチキー構造は、
複数のキーを有する、絶縁タッチパネルと、
複数のキーの各々に対応する複数の電極を有し、絶縁タッチパネルから絶縁し、離されている、検出プレートと、
を含み得る。
複数の電極が帯電させられた後に、複数のソース電場がそれぞれ生成され、複数の電荷蓄積領域が複数の電極の表面上に形成される。ソース電場の各々は、複数のキーの各々に対応する絶縁タッチパネルの一部分を通って、極性をもつ複数の電場を生成し、極性をもつ複数の電場は、複数のキーの各々の表面から広がっている。複数の電極の各々に対応する複数の電荷蓄積領域は、電荷の平衡が保たれるように蓄積される。
実施形態において、タッチデバイスは、タッチキー構造と、制御装置と、を含み得る。制御装置は、検出プレート上の複数の電極に接続されており、複数の電極を帯電させ、複数の電極の各々の電荷の変化を検出することによってタッチ動作を認識し、認識結果を取得し、認識結果に従って、認識制御信号を生成して出力するように構成されている。複数の電極の各々の電荷の変化を検出することによってタッチ動作を認識することは、
タッチキー構造がタッチされている又はもう少しでタッチされるときに、各キーに対応する複数の電荷蓄積領域における電荷量が安定に達するまで、タッチキー構造における各キーに対応する複数の電荷蓄積領域に複数の電荷を補足することと、
各キーに対応する複数の電荷蓄積領域における電荷補足量に従って、タッチキー構造がタッチされているときの、各電荷蓄積領域における電荷の変化を計算し、各電荷蓄積領域における電荷平衡量に対する電荷の変化の比率を計算することと、
最大の電荷の変化と、電荷平衡量に対する電荷の変化の最大の比率とを有する、電荷蓄積領域に対応するキーを、タッチされたキーとして認識することと、
を含み得る。
従来の技術と比較して、本開示は、以下の長所を有する。電極の帯電後に生成される電場は、絶縁タッチパネルを通って、極性をもつ電場を生成し得る。タッチ動作があると、極性をもつ電場は影響を受け、電荷蓄積領域における電荷量が変わり得る。電荷の変化(極性をもつ電場において指によって吸収される電荷量)と、電荷平衡量に対する電荷の変化の比率は、タッチ認識に対する基準と見なされる。上述を考慮して、タッチ動作のより正確なタッチ認識が達成される。
更に、タッチキー構造を使って、タッチ動作を行うと、実際の帯電構造(電極)にタッチする必要がない。従って、エアタッチキーが実現され、新しいタッチ認識方法が提供される。
更に、エアタッチキーであるので、タッチ動作を行うときに、操作者はタッチパネルに触れる必要がなく、その結果、誤認識を効果的に回避する。
本開示の１つの実施形態に従って、タッチキー構造の垂直図を概略的に示している。 本開示の１つの実施形態に従って、図１に示されているタッチキー構造の断面図を概略的に示している。 本開示の１つの実施形態に従って、タッチ認識方法を概略的に示している。 本開示の１つの実施形態に従って、図１に示されているタッチキー構造を適用することによるタッチ認識プロセスを概略的に示している。 本開示の１つの実施形態に従って、図４に示されているタッチ認識プロセス中の、アナログ−ディジタル変換器のサンプルアンドホールド回路におけるホールドコンデンサを通じての、電荷蓄積領域に対する電荷補足プロセスを概略的に示している。 本開示の１つの実施形態に従って、図４に示されているタッチ認識プロセス中の電荷の変化を計算するフローチャートを概略的に示している。
静電容量式タッチスクリーンとタッチ認識方法とを改善するために、エアタッチキーを提供する。特別なタッチキー構造を形成することによって、タッチ動作を行うときに、操作者は実際の帯電構造にタッチする必要がない。従って、タッチキー構造に基づいて、パワーオン方法とタッチ認識方法を提供し、それによって、より正確なタッチ認識が実現され得る。
開示の目的と、特徴と、長所とを明らかにするために、添付の図面に関連して、本開示の実施形態を詳しく記載する。
図１と図２とに示されているように、実施形態において、タッチキー構造は、
複数のキー１乃至６を有する、絶縁タッチパネル１００と、
複数のキー１乃至６に対応する複数の電極Ａ乃至Ｆを有し、絶縁タッチパネル１００から絶縁し、離されている、検出プレートと、
を含み得る。
複数の電極が帯電させられた後に、複数のソース電場がそれぞれ生成され、複数の電極の表面上に電荷蓄積領域が形成される。ソースの場の各々は、複数のキーの各々に対応する絶縁タッチパネルの一部分を通って、極性をもつ電場を生成する。極性をもつ電場は、複数のキーの各々の表面から広がっている。更に、複数の電極の各々に対応する電荷蓄積領域は、電荷の平衡が保たれるように蓄積される。
電荷の平衡が保たれるように蓄積される、複数の電極の各々に対応する電荷蓄積領域は、複数の電極の各々を帯電させているときに、各電荷蓄積領域に電荷が蓄積され始め、各電荷蓄積領域に電荷をそれ以上蓄積できない場合に、放電が行われ、複数の電極の各々に対応する電荷蓄積領域における電荷の平衡が保たれる。
１つの実施形態では、絶縁タッチパネル１００は、ガラス又は他の既知の絶縁材料で作られ得る。
１つの実施形態では、複数の電極は、銅箔又は他の既知の導体材料で作られ得る。
絶縁タッチパネル１００上のキーの数は、６個であってもよいが、それに制限されないことに留意すべきである。キーの数と機能は、実際に望まれるタッチ機能に従って定められ得る。幾つかの実施形態では、絶縁タッチパネル１００上のキーの数は、８、２０、又はそれ以上であり得る。
上述のタッチキー構造を考慮して、タッチキー構造を備えるタッチスクリーンにタッチする場合に、指が帯電電極に直接に触れる必要はない。その代わりに、電極に接続されていない絶縁タッチパネル１００に触れるか、又は絶縁タッチパネル１００に触れるのではなく絶縁タッチパネル１００に単に近付くことによって、電荷蓄積領域における電荷量を変えることができる。
上述の状況について、次のような理由が考えられる。各電極が、帯電後にソース電場をそれぞれ生成すると、各ソース電場は、ソース電場の範囲内の絶縁タッチパネル１００の一部分を通る。通ることによって、絶縁タッチパネル１００は極性を与えられ、極性をもつ電場が生成される。極性をもつ電場を、対応するソース電場の上に重ねることによって、実際の電場が得られる。極性をもつ電場に指が入ると、実際の電場の分布が変わり得る。これは、電荷蓄積領域における電荷の移動を引き起こす。その結果、電荷蓄積領域における電荷量が変わり得る。
上述から、電極の電荷蓄積領域にある電荷量が大きく変わると、その電極に対応するキーがタッチされたと考えられることが分かる。従って、電荷蓄積領域への電荷の補足を通じて、電荷量の変化が得られ、電荷量における最大の変化は、そこにタッチ動作があったと決定され得る。人の指によってキーにタッチすると、タッチされた領域に対応する極性をもつ電場のみが影響を受けるのではなく、隣接キーに対応する極性をもつ電場も、人の他の部分(例えば、他の指又は手のひら)によって影響を及ぼされ得る。従って、隣接キーに対応する電極の電荷蓄積領域における電荷量が変わり得る。しかしながら、電荷量はよりゆっくりと変わり、電荷量の変化は、タッチされた領域における電荷量の変化よりも少ない。その結果、電荷平衡量に対する電荷の変化の比率と共に、電荷の最大の変化に基づいて、正確なタッチ認識を実現することができる。
従って、実施形態では、タッチデバイスは、上述のタッチキー構造と、制御装置と、を含み得る。制御装置は、検出プレート上の複数の電極に接続されており、複数の電極を帯電させ、複数の電極の各々の電荷の変化を検出することによってタッチ動作を認識し、認識結果を取得し、認識結果に従って、認識制御信号を生成して出力するように構成されている。複数の電極の各々の電荷の変化を検出することによってタッチ動作を認識することは、
タッチキー構造がタッチされている又はもう少しでタッチされるときに、各キーに対応する電荷蓄積領域における電荷量が安定に達するまで、タッチキー構造における各キーに対応する電荷蓄積領域に電荷を補足することと、
各キーに対応する電荷蓄積領域における電荷補足量に従って、タッチキー構造がタッチされているときの、各電荷蓄積領域における電荷の変化を計算し、各電荷蓄積領域における電荷平衡量に対する電荷の変化の比率を計算することと、
最大の電荷の変化と、電荷平衡量に対する電荷の変化の最大の比率とを有する、電荷蓄積領域に対応するキーを、タッチされたキーとして認識することと、
を含み得る。
制御装置は、複数の充電ユニットと、トリガユニットと、メモリユニットと、認識及び分析ユニットと、出力ユニットと、を含み得る。
複数の充電ユニットは、タッチキー構造における複数の電極に、それぞれ対応して接続され、複数の電極を帯電させ、電荷蓄積領域における電荷量が変わったときに、電極に対応する電荷蓄積領域に電荷を補足するように構成されている。
メモリユニットは、複数の電極の電荷蓄積領域の電荷平衡量を記憶するように構成されている。
トリガユニットは、複数の充電ユニットの稼働状態を検出するように構成されている。充電ユニットが電荷を補足する動作中であることが検出されると、トリガユニットは、認識及び分析ユニットをトリガして稼働させ、複数の充電ユニットの電荷補足情報を、認識及び分析ユニットを送り得る。
認識及び分析ユニットは、各キーに対応する電荷蓄積領域における電荷補足量に基づいて、タッチキー構造がタッチされているときの、各電荷蓄積領域における電荷の変化を計算し、各電荷蓄積領域における電荷平衡量に対する電荷の変化の比率を計算し、最大の電荷の変化と、電荷平衡量に対する電荷の変化の最大の比率とを有する、電荷蓄積領域に対応するキーを、タッチされたキーとして認識し、認識情報を出力ユニットに送るように構成されている。
出力ユニットは、認識情報に基づいて、認識制御信号を生成して出力するように構成されている。
複数の充電ユニットのうちの１つは、クロック発生回路と、充電回路とを含み得る。
クロック発生回路は、サンプリングパルスを発生して、充電回路の動作を制御するように構成されている。
充電回路は、アナログ電子スイッチと、アナログ電子スイッチによって制御される充電コンデンサとを含む。充電コンデンサは、対応する電極に接続され、アナログ電子スイッチは、サンプリングパルスによって制御される。
図３を参照すると、実施形態において、タッチ認識方法は、ステップＳ１と、Ｓ２と、Ｓ３と、Ｓ４とを含み得る。
ステップＳ１では、タッチキー構造がタッチされている又はもう少しでタッチされるときに、各キーに対応する電荷蓄積領域における電荷量が安定に達するまで、タッチキー構造における各キーに対応する電荷蓄積領域に電荷を補足する。
ステップＳ２では、各キーに対応する電荷蓄積領域における電荷補足量に従って、タッチキー構造がタッチされているときの、各電荷蓄積領域における電荷の変化を計算する。
ステップＳ３では、各電荷蓄積領域における電荷平衡量に対する電荷の変化の比率を計算する。
ステップＳ４では、最大の電荷の変化と、電荷平衡量に対する電荷の変化の最大の比率とを有する、電荷蓄積領域に対応するキーを、タッチされたキーとして認識する。
１つの実施形態では、上述のタッチ認識プロセスの前に、幾つかの初期化プロセスが行われ得る。初期化プロセスは、背景の環境信号を検出することと、第１の周波数(実施形態では、８０ＫＨＺ)から第２の周波数(実施形態では、１２０ＫＨＺ)までの範囲を越える周波数を有する信号を遮蔽し、第１の周波数と第２の周波数との間の周波数を有する信号が検出された後で、トリガ信号を生成すること、とを含む。トリガ信号は、タッチ認識プロセスをトリガするように構成されている。
各キーに対応する電荷蓄積領域における電荷量が安定に達したかどうかを決定するために、各キーに対応する電荷蓄積領域における電荷平衡量を前もって記録してもよく、電荷蓄積領域における、蓄積された電荷と、対応する電荷平衡量とを、電荷補足中に実時間で比較してもよい。
タッチ認識の１つの実施形態に関連して、上述のタッチ認識方法について以下で更に記載する。
図４を参照すると、タッチキー構造において、絶縁タッチパネルはガラスのパネルであり、電極は銅箔である。電源によって銅箔を帯電させると、銅箔は静電場を生成し得る。静電場は、ガラスのパネルを通って、ガラスのパネルに極性を与え、極性をもつ電場が生成される。図４において、点線は、静電場がガラスのパネルを通る状況を示している。
ガラスのパネルがタッチされている又はもう少しでタッチされるときに、キーに対応する極性をもつ電場は影響を受け、キーに対応する銅箔の電荷蓄積領域における電荷量が、大きく変わる。電荷量における変化の状況を得るために、ガラスのパネル上の各キーに対応する電荷蓄積領域に電荷を補足することが必要である。特に、電荷補足プロセスは、複数の標準ユニットコンデンサを銅箔にそれぞれ接続することと、複数の標準ユニットコンデンサを複数回充電及び放電することと、複数の標準ユニットコンデンサの放電を通じて、銅箔に対応する電荷蓄積領域に電荷を放出することと、を含み得る。即ち、電荷補足量は、複数の標準ユニットコンデンサによって電荷蓄積領域に放出された電荷量である。
幾つかの実施形態では、１回のタッチ動作の持続期間において、電荷補足量をより精密に計算するために、その持続期間を複数のサブ持続期間に分割し、複数のサブ持続期間のうちの各々における電荷補足量を記録するのが、より良い。サブ持続期間が多くなるのに従って、計算は精密になる。しかしながら、大きい静電容量を有するコンデンサを充電及び放電するには、長い時間がかかる。従って、持続期間の分割は非常に制限されている。より良い方法では、従来技術におけるＡＤＣのサンプルアンドホールド回路を用いることによって、電荷を補足する。
図５を参照すると、サンプルアンドホールド回路は、アナログ電子スイッチＳとホールドコンデンサＣｈｏｌｄとを含み得る。ｆｓの周波数を有するサンプリングパルスの制御を受けて、アナログ電子スイッチＳは、繰り返しオン／オフにされ得る。アナログ電子スイッチＳがオンにされると、電源はホールドコンデンサＣｈｏｌｄを充電し、さもなければ、ホールドコンデンサＣｈｏｌｄは、その電圧を変えずに維持する。
幾つかの実施形態では、銅箔をホールドコンデンサＣｈｏｌｄに接続する。アナログ電子スイッチＳがオフにされると、ホールドコンデンサＣｈｏｌｄは、電荷を銅箔に放出し、銅箔は帯電させられる。従って、ホールドコンデンサＣｈｏｌｄによって電荷が放出されるので、銅箔の表面上の電荷蓄積領域に、電荷が蓄積される。サンプリングパルスの周波数ｆｓを制御することによって、ホールドコンデンサＣｈｏｌｄへの充電と放電を迅速に行うことができ、その結果、電荷が電荷蓄積領域に絶えず補足される。比較的に短い時間で、電荷蓄積領域における電荷量が安定に達し得る。このやり方では、全体的な電荷補足プロセスは、幾つかの電荷補足プロセスに分割され得る。幾つかの実施形態では、ホールドコンデンサＣｈｏｌｄは、０．５ｐＦの静電容量を有し得る。
電荷補足量の精密な計算に加えて、電荷補足動作を合理的に設定すべきである。
特に、タッチキー構造における各キーに対応する電荷蓄積領域への電荷の補足を一定時間毎に行うことができる。各電荷補足動作後に、電荷蓄積領域における電荷量は安定に達するべきである。電荷補足動作中に、実際のタッチ状況の分析とタッチ認識の精度とに従って、アナログ電気スイッチＳのサンプリングパルスの周波数を定めてもよい。例えば、ホールドコンデンサの充電と放電とを制御するために使用されるサンプリングパルスは、各電荷補足動作において、同じ周波数を用いても又は異なる周波数を用いてもよい。好ましくは、異なる周波数が用いられる。
幾つかの実施形態では、サンプリングパルスが各電荷補足動作において異なる周波数を用いることは、サンプリングパルスが、現在の電荷補足動作において、前の電荷補足動作における周波数よりも大きい周波数を用いることを含み得る。周波数範囲は、サンプリングパルスに設定され得る。第１の電荷補足動作におけるサンプリングパルスの周波数を、周波数範囲の下限値に設定し、最新の電荷補足動作におけるサンプリングパルスの周波数が、範囲の中の比較的により大きい値又は上限値に達するまで、第１の電荷補足動作におけるサンプリングパルスの周波数よりも、第２の電荷補足動作におけるサンプリングパルスの周波数を少し大きく設定し、第２の電荷補足動作におけるサンプリングパルスの周波数よりも、第３の電荷補足動作におけるサンプリングパルスの周波数を少し大きく設定してもよい、等である。幾つかの実施形態では、電荷補足動作は、一定時間、例えば５μｓ毎に行われ得る。サンプリングパルスの周波数は、８０ｋＨＺ乃至１２０ｋＨＺの範囲にわたり得る。
幾つかの実施形態では、サンプリングパルスが各電荷補足動作において異なる周波数を用いることは、周波数範囲をサンプリングパルスに設定することと、サンプリングパルスが、現在の電荷補足動作において、前の電荷補足動作における周波数よりも大きい周波数を用いることと、ある電荷補足動作におけるサンプリングパルスの周波数が、範囲の中の上限値に達した後で、サンプリングパルスが、現在の電荷補足動作において、前の電荷補足動作における周波数よりも小さい周波数を用いることと、を含み得る。周波数範囲は、サンプリングパルスに設定され得る。第１の電荷補足動作におけるサンプリングパルスの周波数を、周波数範囲の下限値に設定し、第１の電荷補足動作におけるサンプリングパルスの周波数よりも、第２の電荷補足動作におけるサンプリングパルスの周波数を少し大きく設定し、第２の電荷補足動作におけるサンプリングパルスの周波数よりも、第３の電荷補足動作におけるサンプリングパルスの周波数を少し大きく設定してもよい、等であり、最新の電荷補足動作におけるサンプリングパルスの周波数が、範囲の中の比較的により大きい値又は上限値に達すると、その後で、現在の電荷補足動作におけるサンプリングパルスの周波数を、前の電荷補足動作におけるサンプリングパルスにおける周波数よりも小さく設定してもよい。幾つかの実施形態では、電荷の補足は、一定時間、例えば５μｓ毎に行われ得る。サンプリングパルスの周波数は、８０ｋＨＺ乃至１２０ｋＨＺの範囲にわたり得る。
１回のタッチ動作の持続期間において、各キーに対応する銅箔の電荷蓄積領域における電荷の変化を正確に計算するために、複数の電荷補足動作によって取得された複数の電荷補足量を包括的に処理して、電荷の変化を取得することが必要である。
図６を参照すると、複数の電荷補足量を包括的に処理することは、以下のステップを含み得る。即ち、
ステップＳ２１では、第１の電荷補足動作の電荷補足量を、第１の電荷補足動作の電荷の変化として使用する。
ステップＳ２２では、第２の電荷補足動作以降、前の電荷補足動作の電荷の変化と、現在の電荷補足動作の電荷補足量との加重和を生成し、加重和を、現在の電荷補足動作の電荷の変化と見なす。
ステップＳ２３では、全ての電荷補足動作の電荷の変化を平均し、平均値を取得し、平均値を、タッチされているタッチキー構造の電荷の変化と見なす。
加重和は、次の式、即ち、Ｃ＝Ｃ１×Ｎ１＋Ｃ２×Ｎ２に基づいて計算される。ここで、Ｃは、現在の電荷補足動作の電荷の変化であり、Ｃ１は、前の電荷補足動作の電荷の変化であり、Ｎ１は、前の電荷補足動作の重みであり、Ｃ２は、現在の電荷補足動作の電荷補足量であり、Ｎ２は、現在の電荷補足動作の重みである。
キーに対応する銅箔の電荷蓄積領域における電荷の変化を計算した後で、各電荷蓄積領域における電荷の変化の、対応する電荷平衡量に対する比率が取得され得る。その後で、キーに対応する銅箔の電荷蓄積領域において、最大の電荷の変化と、電荷平衡量に対する電荷の変化の最大の比率とを有する、電荷蓄積領域に対応するキーが、タッチされたキーとして決定される。このやり方で、タッチ認識プロセスが達成される。
上述のように、本開示は、好ましい実施形態を参照して明らかにされているが、本開示はこれに制限されない。当業者は、本開示の意図及び範囲から逸脱することなく、実施形態を修正及び変更することができる。従って、本発明の技術的概要から逸脱することなく、如何なる簡単な修正及び同等の変更であっても、本発明の技術的概要の保護範囲に属する。
以下に、本願出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１]タッチ認識方法であって、
前記タッチ認識方法は、
タッチキー構造がタッチされている又はもう少しでタッチされるときに、各キーに対応する複数の電荷蓄積領域における電荷量が安定に達するまで、前記タッチキー構造における各キー対応する複数の電荷蓄積領域に複数の電荷を補足することと、
各キーに対応する前記複数の電荷蓄積領域における電荷補足量に従って、前記タッチキー構造がタッチされているときの、各電荷蓄積領域における電荷の変化を計算し、各電荷蓄積領域における電荷平衡量に対する電荷の変化の比率を計算することと、
最大の電荷の変化と、電荷平衡量に対する電荷の変化の最大の比率とを有する、電荷蓄積領域に対応するキーを、タッチされたキーとして認識することと、
を含み、
前記タッチキー構造は、
複数のキーを有する、絶縁タッチパネルと、
前記複数のキーの各々に対応する複数の電極を有し、前記絶縁タッチパネルから絶縁し、離されている、検出プレートと、
を具備し、
前記複数の電極が帯電させられた後に、複数のソース電場がそれぞれ生成され、前記複数の電荷蓄積領域が複数の電極の表面上に形成され、
前記複数のソース電場の各々は、前記複数のキーの各々に対応する前記絶縁タッチパネルの一部分を通って、極性をもつ複数の電場を生成し、
前記極性をもつ複数の電場は、前記複数のキーの各々の表面から広がっており、
前記複数の電極の各々に対応する前記複数の電荷蓄積領域は、充電されるように蓄積される、タッチ認識方法。
[２]前記タッチキー構造における各キー対応する複数の電荷蓄積領域に複数の電荷を補足することは、
複数の標準ユニットコンデンサを複数回充電及び放電することと、
前記複数の標準ユニットコンデンサの放電を通じて、複数の銅箔に対応する複数の電荷蓄積領域に複数の電荷を放出することと、
を含み、
ここで、前記電荷補足量は、前記複数の標準ユニットコンデンサによって前記複数の電荷蓄積領域に放出された電荷量である、前記[１]に記載のタッチ認識方法。
[３]前記複数の標準ユニットコンデンサのうちの１つの標準ユニットコンデンサは、アナログ−ディジタル変換器のサンプルアンドホールド回路におけるホールドコンデンサであり、
複数の標準ユニットコンデンサを充電及び放電することは、複数のサンプルパルスを使用して、前記複数の標準ユニットコンデンサへの充電及び放電を制御することを含む、前記[２]に記載のタッチ認識方法。
[４]前記タッチキー構造における各キー対応する複数の電荷蓄積領域に電荷の補足を行うことは、前記タッチキー構造における各キーに対応する複数の電荷蓄積領域への電荷の補足を一定時間毎に行うことを含み、
前記電荷の補足後に、各電荷蓄積領域における複数の電荷は、毎回安定に達している、前記[２]に記載のタッチ認識方法。
[５]前記タッチキー構造における各キー対応する複数の電荷蓄積領域に電荷の補足を行うことは、前記タッチキー構造における各キーに対応する複数の電荷蓄積領域への電荷の補足を一定時間毎に行うことを含み、
前記電荷の補足後に、各電荷蓄積領域における電荷は、毎回安定に達している、前記[３]に記載のタッチ認識方法。
[６]前記ホールドコンデンサの充電及び放電を制御するために使用される複数のサンプリングパルスは、各電荷補足動作において同じ周波数を用いる、前記[５]に記載のタッチ認識方法。
[７]前記ホールドコンデンサの充電及び放電を制御するために使用される複数のサンプリングパルスは、各電荷補足動作において異なる周波数を用いる、前記[５]に記載のタッチ認識方法。
[８]複数のサンプリングパルスが各電荷補足動作において異なる周波数を用いることは、複数のサンプリングパルスが、現在の電荷補足動作において、前の電荷補足動作における周波数よりも大きい周波数を用いること、を含む、前記[７]に記載のタッチ認識方法。
[９]前記一定時間は、５μｓであり、
前記複数のサンプリングパルスの周波数は、８０ｋＨＺ乃至１２０ｋＨＺの範囲にわたる、前記[８]に記載のタッチ認識方法。
[１０]複数のサンプリングパルスが各電荷補足動作において異なる周波数を用いることは、
前記複数のサンプリングパルスの周波数範囲を設定することと、
第１の電荷補足動作を除いて、現在の電荷補足動作において、前の電荷補足動作における周波数よりも大きい周波数を用いるサンプリングパルスを適用することと、
ある電荷補足動作における複数のサンプリングパルスの周波数が、前記周波数範囲の上限値に達した後で、現在の電荷補足動作において、前の電荷補足動作における周波数よりも小さい周波数を用いるサンプリングパルスを適用することと、
を含む、前記[７]に記載のタッチ認識方法。
[１１]前記一定時間は、５μｓであり、
前記複数のサンプリングパルスの周波数は、８０ｋＨＺ乃至１２０ｋＨＺの範囲にわたる、前記[１０]に記載のタッチ認識方法。
[１２]各キーに対応する複数の電荷蓄積領域における電荷補足量に従って、前記タッチキー構造がタッチされているときの、各電荷蓄積領域における電荷の変化を計算することは、
第１の電荷補足動作の電荷補足量を、第１の電荷補足の電荷の変化として使用することと、
第２の電荷補足動作以降、前の電荷補足動作の電荷の変化と、現在の電荷補足動作の電荷補足量との加重和を生成し、前記加重和を、現在の電荷補足動作の電荷の変化と見なすことと、
全ての電荷補足動作の電荷の変化を平均し、平均値を取得し、前記平均値を、タッチされたタッチキー構造の電荷の変化と見なすことと、
を含む、前記[４]又は[５]に記載のタッチ認識方法。
[１３]前記加重和は、次の式、即ち、
Ｃ＝Ｃ １ ×Ｎ １ ＋Ｃ ２ ×Ｎ ２
に基づいて計算され、
ここで、Ｃは、前記現在の電荷補足動作の電荷の変化であり、
Ｃ １ は、前記前の電荷補足動作の電荷の変化であり、
Ｎ １ は、前記前の電荷補足動作の重みであり、
Ｃ ２ は、前記現在の電荷補足動作の電荷補足量であり、
Ｎ ２ は、前記現在の電荷補足動作の重みである、
前記[１２]に記載のタッチ認識方法。
[１４]タッチキー構造であって、
前記タッチキー構造は、
複数のキーを有する、絶縁タッチパネルと、
複数のキーの各々に対応する複数の電極を有し、前記絶縁タッチパネルから絶縁し、離されている、検出プレートと、
を具備し、
複数の電極が帯電させられた後に、複数のソース電場がそれぞれ生成され、複数の電荷蓄積領域が前記複数の電極の表面上に形成され、
前記複数のソース電場の各々は、前記複数のキーの各々に対応する前記絶縁タッチパネルの一部分を通って、極性をもつ複数の電場を生成し、
前記極性をもつ複数の電場は、前記複数のキーの各々の表面から広がっており、
前記複数の電極の各々に対応する前記複数の電荷蓄積領域は、電荷の平衡が保たれるように蓄積される、タッチキー構造。
[１５]前記絶縁タッチパネルはガラスで作られている、前記[１４]に記載のタッチキー構造。
[１６]前記複数の電極は、銅箔で作られている、前記[１４]に記載のタッチキー構造。
[１７]前記[１４]乃至[１６]の何れか１つに記載のタッチキー構造を具備する、タッチデバイスであって、
前記タッチデバイスは、制御装置を更に具備し、
前記制御装置は、
前記検出プレート上の複数の電極に接続されており、
前記複数の電極を帯電させ、
前記複数の電極の各々の電荷の変化を検出することによってタッチ動作を認識し、認識結果を取得し、
前記認識結果に従って、認識制御信号を生成して出力する、
ように構成されており、
前記複数の電極の各々の電荷の変化を検出することによってタッチ動作を認識することは、
タッチキー構造がタッチされている又はもう少しでタッチされるときに、各キーに対応する複数の電荷蓄積領域における電荷量が安定に達するまで、前記タッチキー構造における各キーに対応する複数の電荷蓄積領域に複数の電荷を補足することと、
各キーに対応する複数の電荷蓄積領域における電荷補足量に従って、前記タッチキー構造がタッチされているときの、各電荷蓄積領域における電荷の変化を計算し、各電荷蓄積領域における電荷平衡量に対する電荷の変化の比率を計算することと、
最大の電荷の変化と、電荷平衡量に対する電荷の変化の最大の比率とを有する、電荷蓄積領域に対応するキーを、タッチされたキーとして認識することと、
を含む、タッチデバイス。
[１８]前記制御装置は、複数の充電ユニットと、メモリユニットと、トリガユニットと、認識及び分析ユニットと、出力ユニットと、を具備し、
前記複数の充電ユニットは、
前記タッチキー構造における前記複数の電極に、それぞれ対応して接続されており、
前記複数の電極を帯電させ、
前記電荷蓄積領域における電荷量が変わったときに、電極に対応する電荷蓄積領域に複数の電荷を補足する、
ように構成されており、
前記メモリユニットは、前記複数の電極の複数の電荷蓄積領域の電荷平衡量を記憶するように構成されており、
前記トリガユニットは、前記複数の充電ユニットの稼働状態を検出するように構成されており、
前記充電ユニットが複数の電荷を補足する動作中であることが検出されると、前記トリガユニットは、前記認識及び分析ユニットをトリガして稼働させ、前記複数の充電ユニットの電荷補足情報を、前記認識及び分析ユニットを送り、
前記認識及び分析ユニットは、
各キーに対応する複数の電荷蓄積領域における電荷補足量に基づいて、前記タッチキー構造がタッチされたときの、各電荷蓄積領域における電荷の変化を計算し、
各電荷蓄積領域における電荷平衡量に対する電荷の変化の比率を計算し、
最大の電荷の変化と、電荷平衡量に対する電荷の変化の最大の比率とを有する、電荷蓄積領域に対応するキーを、タッチされたキーとして認識し、
認識情報を前記出力ユニットに送る、
ように構成されおり、
前記出力ユニットは、前記認識情報に基づいて、認識制御信号を生成して出力するように構成されている、前記[１７]に記載のタッチデバイス。
[１９]前記複数の充電ユニットのうちの１つの充電ユニットは、クロック発生回路と、充電回路と、を具備し、
前記クロック発生回路は、複数のサンプリングパルスを発生して、前記充電回路の動作を制御するように構成されており、
前記充電回路は、
アナログ電子スイッチと、
前記アナログ電子スイッチによって制御される充電コンデンサと、
を具備し、
前記充電コンデンサは、対応する電極に接続され、
前記アナログ電子スイッチは、前記複数のサンプリングパルスによって制御される、前記[１６]に記載の発光ダイオード。

Claims (18)

  1. タッチ認識方法であって、
    前記タッチ認識方法は、
    タッチキー構造がタッチされている又はもう少しでタッチされるときに、各キーに対応する複数の電荷蓄積領域における電荷量が安定に達するまで、前記タッチキー構造における各キーに対応する複数の電荷蓄積領域に複数の電荷を補足することと、
    各キーに対応する前記複数の電荷蓄積領域における電荷補足量に従って、前記タッチキー構造がタッチされているときの、各電荷蓄積領域における電荷の変化を計算し、各電荷蓄積領域における電荷平衡量に対する電荷の変化の比率を計算することと、
    最大の電荷の変化と、電荷平衡量に対する電荷の変化の最大の比率とを有する、電荷蓄積領域に対応するキーを、タッチされたキーとして認識することと、
    を含み、
    前記タッチキー構造は、
    複数のキーを有する、絶縁タッチパネルと、
    前記複数のキーの各々に対応する複数の電極を有し、前記絶縁タッチパネルから絶縁し、離されている、検出プレートと、
    を具備し、
    前記複数の電極が帯電させられた後に、複数のソース電場がそれぞれ生成され、前記複数の電荷蓄積領域が複数の電極の表面上に形成され、
    前記複数のソース電場の各々は、前記複数のキーの各々に対応する前記絶縁タッチパネルの一部分を通って、極性をもつ複数の電場を生成し、
    前記極性をもつ複数の電場は、前記複数のキーの各々の表面から広がっており、
    前記複数の電極の各々に対応する前記複数の電荷蓄積領域は、充電されるように蓄積される、タッチ認識方法。
  2. 前記タッチキー構造における各キーに対応する複数の電荷蓄積領域に複数の電荷を補足することは、
    複数の標準ユニットコンデンサを複数回充電及び放電することと、
    前記複数の標準ユニットコンデンサの放電を通じて、複数の銅箔に対応する複数の電荷蓄積領域に複数の電荷を放出することと、
    を含み、
    ここで、前記電荷補足量は、前記複数の標準ユニットコンデンサによって前記複数の電荷蓄積領域に放出された電荷量である、請求項１に記載のタッチ認識方法。
  3. 前記複数の標準ユニットコンデンサのうちの１つの標準ユニットコンデンサは、アナログ−ディジタル変換器のサンプルアンドホールド回路におけるホールドコンデンサであり、
    複数の標準ユニットコンデンサを充電及び放電することは、複数のサンプルパルスを使用して、前記複数の標準ユニットコンデンサへの充電及び放電を制御することを含む、請求項２に記載のタッチ認識方法。
  4. 前記タッチキー構造における各キーに対応する複数の電荷蓄積領域に電荷を補足することは、前記タッチキー構造における各キーに対応する複数の電荷蓄積領域への電荷の補足を一定時間毎に行うことを含み、
    前記電荷の補足後に、各電荷蓄積領域における電荷は、毎回安定に達している、請求項２に記載のタッチ認識方法。
  5. 前記タッチキー構造における各キーに対応する複数の電荷蓄積領域に電荷を補足することは、前記タッチキー構造における各キーに対応する複数の電荷蓄積領域への電荷の補足を一定時間毎に行うことを含み、
    前記電荷の補足後に、各電荷蓄積領域における電荷は、毎回安定に達している、請求項３に記載のタッチ認識方法。
  6. 前記ホールドコンデンサの充電及び放電を制御するために使用される複数のサンプリングパルスは、各電荷補足動作において同じ周波数を用いる、請求項５に記載のタッチ認識方法。
  7. 前記ホールドコンデンサの充電及び放電を制御するために使用される複数のサンプリングパルスは、各電荷補足動作において異なる周波数を用いる、請求項５に記載のタッチ認識方法。
  8. 複数のサンプリングパルスが各電荷補足動作において異なる周波数を用いることは、複数のサンプリングパルスが、現在の電荷補足動作において、前の電荷補足動作における周波数よりも大きい周波数を用いること、を含む、請求項７に記載のタッチ認識方法。
  9. 前記一定時間は、５μｓであり、
    前記複数のサンプリングパルスの周波数は、８０ｋＨＺ乃至１２０ｋＨＺの範囲にわたる、請求項８に記載のタッチ認識方法。
  10. 複数のサンプリングパルスが各電荷補足動作において異なる周波数を用いることは、
    前記複数のサンプリングパルスの周波数範囲を設定することと、
    第１の電荷補足動作を除いて、現在の電荷補足動作において、前の電荷補足動作における周波数よりも大きい周波数を用いるサンプリングパルスを適用することと、
    ある電荷補足動作における複数のサンプリングパルスの周波数が、前記周波数範囲の上限値に達した後で、現在の電荷補足動作において、前の電荷補足動作における周波数よりも小さい周波数を用いるサンプリングパルスを適用することと、
    を含む、請求項７に記載のタッチ認識方法。
  11. 前記一定時間は、５μｓであり、
    前記複数のサンプリングパルスの周波数は、８０ｋＨＺ乃至１２０ｋＨＺの範囲にわたる、請求項１０に記載のタッチ認識方法。
  12. 各キーに対応する複数の電荷蓄積領域における電荷補足量に従って、前記タッチキー構造がタッチされているときの、各電荷蓄積領域における電荷の変化を計算することは、
    第１の電荷補足動作の電荷補足量を、第１の電荷補足の電荷の変化として使用することと、
    第２の電荷補足動作以降、前の電荷補足動作の電荷の変化と、現在の電荷補足動作の電荷補足量との加重和を生成し、前記加重和を、現在の電荷補足動作の電荷の変化と見なすことと、
    全ての電荷補足動作の電荷の変化を平均し、平均値を取得し、前記平均値を、タッチされたタッチキー構造の電荷の変化と見なすことと、
    を含む、請求項４又は５に記載のタッチ認識方法。
  13. 前記加重和は、次の式、即ち、
    Ｃ＝Ｃ１×Ｎ１＋Ｃ２×Ｎ２
    に基づいて計算され、
    ここで、Ｃは、前記現在の電荷補足動作の電荷の変化であり、
    Ｃ１は、前記前の電荷補足動作の電荷の変化であり、
    Ｎ１は、前記前の電荷補足動作の重みであり、
    Ｃ２は、前記現在の電荷補足動作の電荷補足量であり、
    Ｎ２は、前記現在の電荷補足動作の重みである、
    請求項１２に記載のタッチ認識方法。
  14. 複数のキーを有する、絶縁タッチパネルと、
    複数のキーの各々に対応する複数の電極を有し、前記絶縁タッチパネルから絶縁し、離されている、検出プレートと、
    制御装置と、
    を具備する、タッチデバイスであって、
    前記制御装置は、
    前記検出プレート上の複数の電極に接続されており、
    前記複数の電極を帯電させ、
    前記複数の電極のうちの電極の電荷の変化を検出することによってタッチ動作を認識し、認識結果を取得し、
    前記認識結果に従って、認識制御信号を生成して出力する、
    ように構成されており、
    複数の電極が帯電させられた後に、複数のソース電場がそれぞれ生成され、複数の電荷蓄積領域が前記複数の電極の表面上に形成され、
    前記複数のソース電場の各々は、前記複数のキーの各々に対応する前記絶縁タッチパネルの一部分を通って、極性をもつ複数の電場を生成し、
    前記極性をもつ複数の電場は、前記複数のキーの各々の表面から広がっており、
    前記複数の電極の各々に対応する前記複数の電荷蓄積領域は、電荷の平衡が保たれるように蓄積され、
    前記複数の電極のうちの各電極の電荷の変化を検出することによってタッチ動作を認識することは、
    タッチキー構造がタッチされている又はもう少しでタッチされるときに、各キーに対応する複数の電荷蓄積領域における電荷量が安定に達するまで、前記タッチキー構造における各キーに対応する複数の電荷蓄積領域に複数の電荷を補足することと、
    各キーに対応する複数の電荷蓄積領域における電荷補足量に従って、前記タッチキー構造がタッチされているときの、各電荷蓄積領域における電荷の変化を計算し、各電荷蓄積領域における電荷平衡量に対する電荷の変化の比率を計算することと、
    最大の電荷の変化と、電荷平衡量に対する電荷の変化の最大の比率とを有する、電荷蓄積領域に対応するキーを、タッチされたキーとして認識することと、
    を含む、タッチデバイス。
  15. 前記制御装置は、複数の充電ユニットと、メモリユニットと、トリガユニットと、認識及び分析ユニットと、出力ユニットと、を具備し、
    前記複数の充電ユニットは、
    前記タッチキー構造における前記複数の電極に、それぞれ対応して接続されており、
    前記複数の電極を帯電させ、
    前記電荷蓄積領域における電荷量が変わったときに、電極に対応する電荷蓄積領域に複数の電荷を補足する、
    ように構成されており、
    前記メモリユニットは、前記複数の電極の複数の電荷蓄積領域の電荷平衡量を記憶するように構成されており、
    前記トリガユニットは、前記複数の充電ユニットの稼働状態を検出するように構成されており、
    前記充電ユニットが複数の電荷を補足する動作中であることが検出されると、前記トリガユニットは、前記認識及び分析ユニットをトリガして稼働させ、前記複数の充電ユニットの電荷補足情報を、前記認識及び分析ユニットを送り、
    前記認識及び分析ユニットは、
    各キーに対応する複数の電荷蓄積領域における電荷補足量に基づいて、前記タッチキー構造がタッチされたときの、各電荷蓄積領域における電荷の変化を計算し、
    各電荷蓄積領域における電荷平衡量に対する電荷の変化の比率を計算し、
    最大の電荷の変化と、電荷平衡量に対する電荷の変化の最大の比率とを有する、電荷蓄積領域に対応するキーを、タッチされたキーとして認識し、
    認識情報を前記出力ユニットに送る、
    ように構成されおり、
    前記出力ユニットは、前記認識情報に基づいて、認識制御信号を生成して出力するように構成されている、請求項１４に記載のタッチデバイス。
  16. 前記複数の充電ユニットのうちの１つの充電ユニットは、クロック発生回路と、充電回路と、を具備し、
    前記クロック発生回路は、複数のサンプリングパルスを発生して、前記充電回路の動作を制御するように構成されており、
    前記充電回路は、
    アナログ電子スイッチと、
    前記アナログ電子スイッチによって制御される充電コンデンサと、
    を具備し、
    前記充電コンデンサは、対応する電極に接続され、
    前記アナログ電子スイッチは、前記複数のサンプリングパルスによって制御される、請求項１５に記載のタッチデバイス。
  17. 前記絶縁タッチパネルはガラスで作られている、請求項１４に記載のタッチデバイス。
  18. 前記複数の電極は、銅箔で作られている、請求項１４に記載のタッチデバイス。
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