JP6080116B2 - マルチモードタッチスクリーン装置用の力測定方法 - Google Patents
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Description
− 行と列の間のノードに存在するインピーダンスを測定する第1のステップと、
− 行と列の間のノードにおける結合容量に対応する、前記インピーダンスの容量成分を計算する第2のステップと、
− 前記インピーダンスの容量成分の値によって、アクチュエータとタッチスクリーンの表面との間の接触を検出する第3のステップと、
− 前記インピーダンスの容量成分の変化を解析して、アクチュエータとタッチスクリーンの表面との間の接触に対応する瞬間後に、前記タッチスクリーン装置に加えられた力を測定する第4のステップであって、容量成分の変化が、加えられた力に比例するステップと、
が含まれる。
Cz=ε0×εr×S/L
− 前述のような行および列からなるタッチフェースプレート10と、
− 制御エレクトロニクス20と、
− 取得および処理エレクトロニクス30と、
が含まれる。
− 高周波電圧発生器21と、
− 注入静電容量23を介してタッチフェースプレート10の複数の導電性行12をアドレスする第1のマルチプレクサ22と、が含まれる。入力信号の電圧は、VINで示されている。マルチプレクサは完全でなく、関係する周波数において容量性損失24を有する。
− 容量性損失35を有する複数の導電性列をアドレスする第2のマルチプレクサ31と、
− 高周波電圧発生器21と同じ周波数で動作し、かつ複数の出力電圧VOUTを各列に送出する同期復調器32と、
− アナログ信号をデジタル信号に変換するためのアナログ/デジタル変換器33と、
− 各出力電圧と入力電圧との間に存在するインピーダンスZを計算し、それを記憶し、その抵抗成分および容量成分を決定し、そこから、タッチフェースプレートに対するユーザの行動の種類(1つまたは複数のストロークの位置および加えられた力)を推定するための計算、記憶および監視手段34と、
が含まれる。
− 第1のステップにおいて、行と列の間のノードに存在する特性インピーダンスが測定される。例えば、アクチュエータ、指またはスタイラスによって加えられた力に従って変化するインピーダンス値が測定される。この第1のステップにおいて、取得手段はまた、列における出力電圧など、ノードにおける他の電気特性を測定することができる。
− 第2のステップにおいて、行と列の間のノードにおける結合容量に対応する、前記インピーダンスの少なくとも容量成分が計算される。抵抗成分など、ノードにおける他の電気インピーダンス特性もまた、計算することができる。
− 第3のステップにおいて、アクチュエータとタッチスクリーンの表面との間の接触が、前記インピーダンスの容量成分の値によって検出される。検出は、ノードにおけるインピーダンスの増加、またはノードの列に存在する出力電圧の降下があるので可能である。
− 第4のステップにおいて、前記インピーダンスの容量成分の変化は、アクチュエータとタッチスクリーンの表面との間の接触に対応する瞬間後に、前記タッチスクリーン装置に加えられた力を測定するために解析されるが、容量成分の変化は、加えられた力に比例する。
− 手の不在:信号が一定であることと、
− 軽い接触:信号が、局所的に減少することと、
− 接触:信号が最小に達することと、
− 圧力を伴うが、しかし2つの基板間の接触がない接触:信号が増加することと、
− 2つの基板間の接触を伴う接触:信号が最大に達することと、
を判定することが、非常に簡単に可能になる。
図10:手または指の接近およびその接近方向を検出するための、いわゆる「投影型静電容量」モード。図10において、信号がこのモードを表すフェースプレート10の交点16は、軽くシェーディングされて表されている。
図11:1つまたは複数の指が表面に軽くタッチするのを検出するためのいわゆる「離散静電容量」モードであり、これによって、多重カーソル管理を提供することが可能になる。図11において、信号がこのモードを表すフェースプレート10の交点16は、濃いシェーディングで表されている。
図12:いわゆる「静電容量−抵抗」モード:抵抗性接触の前に、2つの基板が収束することの結果として生じる静電容量12は、圧力および位置情報を提供する。2つの基板の接触に対応するある圧力から、接触抵抗、および恐らくストロークの部分の解析により、位置および圧力情報が提供できるようになる。図12において、信号がこのモードを表すフェースプレート10の交点16は、黒で表されている。信号の変化は、圧力の強度を判定するために用いられる。したがって、図12の右側の手11は、この同じ図の左側に示される手11より、タッチフェースプレート10をより強く押し、その結果より強くてより拡大された信号変化を引き起こす。
− カーソルおよびストロークの分離。
− 従来のタッチ表面では、カーソルは、確認されたオブジェクトの状態から分離することができない。オブジェクトの上を指で通過することによって、オブジェクトが活性化される。本発明による装置においては、オブジェクトは、信号が「プルアップ」モードにある場合に確認される。カーソルは、「プルダウン」モードにおいてのみ管理される。それらは、信号の損失の場合には消える。確認は、「プルアップ」モード、すなわち、ユーザがスクリーンを物理的に押す場合にのみアクティブであり、かつまた、ある圧力閾値を条件とすることができる。
− 安全性または「監視」
− 従来のマトリックス抵抗性「タッチスクリーン」では、行または列の損失は検出できない。なぜなら「アイドル」状態、すなわちユーザの手が存在しない場合は、高インピーダンスであるからである。交流電流の使用によって、ノードにおける容量結合から利益を得ることが可能になる。したがって、アイドル状態は、抵抗ブリッジによる中間レベルによって表される。カットオフは、アイドル信号の損失によって容易に検出することができる。
− 仮想キーボードまたは「タッチパッド」の作成。
− 仮想キーボードは、グラフィックスクリーン上に作成することができる。次に、「プルアップ」機能だけが、このエリアで用いられる(ストローク圧力を伴う抵抗性モード)。また、「タッチパッド」エリアを作成することも可能である。この場合には、管理は、軽いタッチによる移動を伴う「プルダウン」モードのみである(軽いタッチを伴う容量性モード)。
− タッチスクリーンの3次元管理。
2 可撓性基板
3 行
4 剛性基板
5 列
10 タッチスクリーン装置
11 ユーザの手
12 行
13 列
14 可撓性基板
15 剛性基板
16 交点
20 制御エレクトロニクス
21 電圧発生器
22 第1のマルチプレクサ
23 注入静電容量
24 容量性損失
30 取得および処理エレクトロニクス
31 第2のマルチプレクサ
32 同期復調器
33 アナログ/デジタル変換器
34 計算、記憶および監視手段
35 容量性損失
L 距離
K スチフネス
CZ 静電容量
Cv 静電容量
S 断面
VIN 入力電圧
VOUT 出力電圧
Z インピーダンス
R 抵抗
RL 等価抵抗
RC 等価抵抗
RZ 抵抗成分
Claims (11)
- 複数の導電性行(5)を有する剛性の第1の基板(4)と、前記行に直角な複数の導電性列(3)を有する可撓性の第2の基板(2)と、を含むタッチスクリーン装置(10)へアクチュエータ(11)によって加えられた力を測定するための方法であって、
− 行(5)および列(3)間のノードに存在し、抵抗成分および容量成分を含むインピーダンス(Z)を測定する第1のステップと、
− 前記行(5)および前記列(3)間の前記ノードにおける結合容量に対応する、前記インピーダンスの容量成分(CZ)を計算する第2のステップと、
− 前記インピーダンスの前記容量成分の値によって、前記アクチュエータ(11)と前記タッチスクリーンの表面との間の接触を検出する第3のステップと、
− 前記インピーダンスの前記容量成分(CZ)の変化を解析して、前記アクチュエータ(11)と前記タッチスクリーン(10)の表面との間の接触に対応する瞬間後に、前記タッチスクリーン装置(10)に加えられた力を測定する第4のステップであって、前記容量成分(CZ)の変化が、加えられた力に比例するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記アクチュエータと前記タッチスクリーン(10)の表面との間で、前記第3のステップにおいて実行される接触の検出が、行(5)および列(3)間のノードにおけるインピーダンスの増加、または前記ノードの前記列に存在する出力電圧の降下が存在することに反映されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 高周波電圧発生器によって高周波電圧を発生し、高周波電圧が、行と列のノードにおけるインピーダンス(Z)を発生するステップと、
高周波電圧発生器の周波数と同一の周波数の選択を実行する同期復調器によって、インピーダンスから電磁妨害をフィルタリングし、フルタリング後のインピーダンスを測定する、同期復調するステップと、
を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の方法。 - 前記タッチスクリーン(10)に力が加えられる前記第4のステップにおいて、前記容量成分(CZ)の変化が、少なくとも、前記アクチュエータ(11)と前記タッチスクリーンの表面との間の接触に対応する瞬間後から前記第1の基板(4)と前記第2の基板(2)との間の接触に対応する瞬間の前までの時間間隔の間に、計算されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記インピーダンスの前記容量成分(CZ)の変化を解析する第4のステップが、
容量性モードにおいて、信号が一定のとき、前記アクチュエータが、前記タッチスクリーン(10)から離れているとし、
容量性モードにおいて、信号が最小のとき、前記アクチュエータが、前記タッチスクリーン(10)に接触しているとし、
離散静電容量モードにおいて、信号が局所的に減少するとき、前記アクチュエータが、前記タッチスクリーン(10)に、前記容量性モードの場合よりも軽く接触しているとし、
静電容量−抵抗モードにおいて、信号が最大に達するとき、前記アクチュエータが、前記タッチスクリーン(10)に、前記容量性モードの場合よりも強く接触しているとする
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。 - 前記行と列の間の前記ノードのそれぞれに存在する前記インピーダンス(Z)のマッピングを保存する第5のステップを含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 複数の導電性行(5)を有する剛性の第1の基板(4)と、前記行に直角な複数の導電性列(3)を有する可撓性の第2の基板(2)と、を含むタッチスクリーン装置(10)であって、前記タッチスクリーン装置(10)がまた、取得エレクトロニクスおよび処理エレクトロニクス(30)を含み、前記取得エレクトロニクスが、行と列の間のノードに存在し、抵抗成分および容量成分を含むインピーダンス(Z)を測定し、
前記処理エレクトロニクスが、
前記インピーダンスの容量成分の値によって、アクチュエータ(11)とタッチスクリーンの表面との間の接触を検出し、
アクチュエータ(11)とタッチスクリーン(10)の表面との間の接触に対応する瞬間後に、前記タッチスクリーン(10)の表面に加えられた力を測定するために、前記容量成分(CZ)の変化を解析し、容量成分(CZ)の変化は、加えられた力に比例する
ことを特徴とするタッチスクリーン装置(10)。 - 制御エレクトロニクスを備え、
前記制御エレクトロニクスが、
行と列のノードにおけるインピーダンスを発生する高周波電圧発生器と、
高周波電圧発生期と同じ周波数で動作し、得られたインピーダンス(Z)から電磁妨害をフィルタリングする同期復調器を含み、フィルタリングの後に容量成分を計算する処理エレクトロニクスと、
を含むことを特徴とする請求項7に記載のタッチスクリーン装置(10)。 - 処理エレクトロニクスが、信号が最小になる容量性モードと、信号が局所的に減少する離散静電容量モードと、信号が最大になる静電容量−抵抗モードの定義を備え、前記インピーダンスの容量成分を計算する
ことを特徴とする請求項8に記載のタッチスクリーン装置(10)。 - 少なくとも1つの表示スクリーンおよび1つのタッチスクリーン装置を含む表示装置であって、前記タッチスクリーン装置が少なくとも請求項7〜9のいずれか一項に記載のようなものであることを特徴とする表示装置。
- 操縦士および副操縦士によって別々にまたは同時に使用されるように意図された航空機計器パネルディスプレイであることを特徴とする、請求項10に記載の表示装置。
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