JP6224200B2 - 圧力検知信号を処理するための方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、信号処理方法の分野に関する。より詳細には、本発明は、圧力検知信号を処理するための方法及びシステムに関する。

（関連出願）
この出願は、２０１５年１１月４日付けの中国特許出願第２０１５１０７４３０５１．８号に対し優先権を主張するものであり、当該出願を参照することにより、当該出願がここに組み込まれる。

（関連技術の説明）
近年、タッチ感知テクノロジーがますます進歩することによって、タッチパネルは表示装置の必要なモジュールとなっている。感圧機能を提供するタッチパネルは、ますます注目されている。一般に、抵抗型感圧モジュールは、ピエゾ抵抗材料から製造されるタッチ電極を含む。押圧後にタッチ電極の電気抵抗変化の大きさを検出することによって、抵抗型感圧モジュールは、押圧力の大きさに相当する抵抗変化に基づく押圧力の大きさを測定する。

米国特許第６９７３８３７号明細書

しかし、既存の感圧モジュールは、環境に影響を受ける信号ノイズを生じる場合がある。例えば、温度変化、構造変化又は環境変化の影響を受けて、信号の大きさを増加、又は、減少させるように、感圧モジュールの抵抗は変化する場合があり、周囲の要因に起因するそのような信号ノイズは、圧力検知の曲解をもたらす場合がある。
例えば、一般的に用いられるピエゾ抵抗材料である酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）は、温度変化や他の変化に起因する抵抗変化を生じる場合がある。押圧力に起因する変形の抵抗変化と比較して、環境変化のための抵抗変化は、無視できない場合がある。酸化インジウムスズによって形成される感圧モジュールは、押圧後に抵抗変化△Ｒを検出するが、当該抵抗変化△Ｒは、温度と変形の相互作用の結果である。変形は押圧力と正の相関関係を有するが、感圧モジュールが押圧後に温度変化を検出できない場合があり、また、感圧モジュールが温度に起因する抵抗変化を正確に取得できない場合があるため、感圧ユニットは、抵抗変化のみに基づいて押圧力の大きさを測定するために、環境変化の上記の周囲の要因を除くことができない。

上記の問題を解決するために、複数のタッチ電極層を有する感圧モジュールは、タッチ電極層間の温度補償相互作用を処理して、タッチ電極層の抵抗変化を算出することで押圧力の大きさを測定するために、利用される場合がある。しかし、そのような構成は、ピエゾ抵抗材料と多くの製造プロセスの増加を必要とし、材料を消費し、また、製品の収率を減少させ、同時に、感圧モジュールの厚みを増加させて、より薄いタッチパネルが求められる傾向に適合しない。

上記の問題を解決するために、本開示は、圧力検知信号処理方法と感圧モジュールを提供する。圧力検知信号処理方法は、以下のステップを少なくとも含む：Ｑ１１、感圧モジュールの抵抗を取得し、抵抗−時間曲線を記録する；Ｑ１２、相当する傾きの値Ｋ_ｍを取得するために抵抗−時間曲線の１回微分を実行する；Ｑ１３、傾きの値Ｋ_ｍを少なくとも１つの所定のデータベースとマッチングして、傾きの値Ｋ_ｍに相当する押圧力グラジエント△Ｆ_ｎを取得する；及び、Ｑ１４、押圧力グラジエント△Ｆ_ｎと押圧コンディションに基づく押圧力Ｆ_ｎを算出して、取得する。

本開示は、また、圧力検知信号処理システムを提供する。圧力検知信号処理システムは、押圧力を検出するように構成された感圧モジュール、感圧モジュールの抵抗を取得するように構成された抵抗検出モジュール、相当する傾きの値Ｋ_ｍを取得するために感圧モジュールの抵抗−時間曲線の１回微分を実行するように構成された微分処理モジュール、傾きの値Ｋ_ｍに相当する押圧力グラジエント△Ｆ_ｎを取得するために傾きの値Ｋ_ｍを少なくとも１つの所定のデータベースとマッチングするように構成されたリファレンス比較モジュール、及び、押圧力グラジエント△Ｆ_ｎに基づく押圧力Ｆ_ｎを算出して取得するように構成された演算モジュール、を備える。

前述の一般的な説明と以下の詳細な説明の双方は、実施例によって、クレームされた本開示の更なる説明を提供することを目的とすることが理解されるべきである。

本開示の態様は、添付の図面とともに読まれる以下の詳細な説明によって、最も理解される。なお、産業の一般の慣例に従って、様々な特徴は、縮尺通りに記載されていない。実際、様々な特徴の寸法は、説明簡単のために、任意に増加され、又は、減少されている場合がある。

図１Ａは、指によって１回押圧された後の感圧モジュールの抵抗−時間曲線である。 図１Ｂは、図１Ａの抵抗−時間曲線の１階微分曲線である。 図２Ａは、指によって複数回押圧された後の感圧モジュールの抵抗−時間曲線である。 図２Ｂは、図２Ａの抵抗−時間曲線の１階微分曲線である。 図３Ａは、指によって徐々に１回押圧された後の感圧モジュールの抵抗−時間曲線である。 図３Ｂは、図３Ａの抵抗−時間曲線の１階微分曲線である。 図４は、圧力検知信号を処理する方法の少なくとも１つの実施形態のフローチャートである。 図５は、圧力検知信号を処理する方法の少なくとも１つの実施形態のフローチャートである。 図６は、圧力検知信号を処理するためのシステムの少なくとも１つの実施形態の構成図である。 図７は、圧力検知信号を処理するためのシステムの少なくとも１つの実施形態の構成図である。

ここから、本実施形態、添付図面に図示されるその実施例を詳細に参照する。可能な場合は、同じ符号は、同じ又は同様のものを言及する説明又は図面で用いられる。

図１Ａ及び図１Ｂは、指によって１回押圧された後の感圧モジュールの変化曲線である。感圧モジュールは、透光性を有する導電性の酸化物材料、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の金属酸化物等を含む。温度が上昇すると、感圧モジュールの抵抗は増加する場合がある。感圧モジュールが押圧によって変形するとき、感圧モジュールの抵抗は減少する場合がある。より詳細には、図１Ａは、指によって１回押圧された後の感圧モジュールの抵抗−時間曲線である。図１Ｂは、図１Ａの抵抗−時間曲線の１階微分曲線である抵抗傾き−時間曲線である。本開示は、抵抗−時間曲線と抵抗傾き−時間曲線を示すだけであるが、抵抗の単なる検出及び算出が実用化に必須ではないことは、当業者にとって明らかである。実用的な検出及び微分演算処理において、電流信号と電圧信号は、抵抗変化を決定するために、特定の関係に従って検出されてもよい。換言すれば、抵抗の検出、記録と算出は、電流信号及び電圧信号の検出、記録と算出に適用されてもよい。図１Ｂで示すように、感圧モジュールが指によって押圧された後、負の傾きの著しいピークが見られる。押圧力の大きさがより大きいとき、負の傾きのピークの絶対値はより大きい。指が離れるとき、感圧モジュールは跳ね返り、大きな弾発力を発生させ、これにより、正の傾きの著しいピークが見られる。

感圧モジュールが指によって押圧された後、抵抗変化は、押圧力に影響を受けるだけではない場合があり、抵抗変化は、他の周囲の要因にも影響を受ける場合がある。それらの周囲の要因は、感圧モジュールの抵抗変化に増加又は減少の傾向をもたらす場合がある。特に、感圧モジュールが指によって１回押圧された場合、抵抗−時間曲線及び抵抗傾き−時間曲線の変化処理は、以下のステップを少なくとも含む。

第１のステップ：感圧モジュールが指によってタッチされる前、感圧モジュールは、特定の初期抵抗Ｒ_０を有する；感圧モジュールがタッチされ、押圧されている際における、感圧モジュールの抵抗は、図１Ａ及び図１Ｂにおける上昇過程を示す図１ＡのセクションＡ１に示され、相当する抵抗傾きの変化は、図１ＢのセクションＣ１に示される；抵抗の当該上昇過程は、指と感圧モジュールとの間の温度差による（図１Ａ及び図１Ｂにおいて指の温度は、感圧モジュールの温度より大きい。）。指の温度は、感圧モジュールの温度を上昇させ、これにより、抵抗がより大きくなる原因になる場合がある。なお、第１のステップが、抵抗をタッチ及び押圧することによる影響を識別するため、検出期間を費やす。実用的な押圧の過程では、第１のステップは、短い時間を費やすだけであり、当該ステップは、正又は負の傾き変化を生じる他の周囲の要因を経験する場合がある。

第２のステップ：感圧モジュールが指によって押圧された後、感圧モジュールの抵抗は図１ＡのセクションＡ２：急激な減少過程に示される。図１Ａで示すように、ポイントＩは、抵抗−時間曲線の最も低いポイントを示し、当該ポイントは、感圧モジュールが指によって押圧された後における力バランスポイントを表す。感圧モジュールは、ポイントＩで最大に変形する。セクションＡ２に相当する抵抗傾きの変化は、図１Ｂで示す負のピークであり、図１Ｂの中のポイントＩＩは、ゼロの抵抗傾きの変化であり、当該ポイントは、感圧モジュールが指によって押圧された後における力バランスポイントを表す。

第３のステップ：指が感圧モジュールから離れた後における感圧モジュールの抵抗は、感圧モジュールの押圧後における感圧モジュールの弾力である変形回復を有する図１ＡのセクションＡ３で示される。弾力に起因する抵抗変化は、指による押圧に起因する抵抗変化に等しい。図１ＢのセクションＣ３に示すように、抵抗傾きの変化は正である。

第４のステップ：指が感圧モジュールから離れ、感圧モジュールの変形が完全に消失した後、感圧モジュールは自然な冷却過程にある。感圧モジュールの抵抗は、温度と正の相関関係を有するため、図１ＡのセクションＡ４に示すように、感圧モジュールの抵抗は、図１ＢのセクションＣ４に作用させるように、時間とともに減少し、そして、抵抗変化の傾きはわずかに負である。

図１Ａと図１Ｂとを参照して、第２のステップにおける抵抗傾きの変化（図１ＡのセクションＡ２に示す）の大きさに対する第１のステップにおける抵抗傾きの変化（図１ＡのセクションＡ１に示す）の大きさを比較する。第１のステップにおける温度、材料又は構造等の周囲の要因に起因する抵抗変化は、第２のステップにおける押圧力に起因する抵抗変化より少ないことが分かる。結果として、抵抗が微分演算された後では、周囲の要因に起因する抵抗変化は、無視できる場合がある。

図２Ａ及び図２Ｂを参照する。図２Ａは、感圧モジュールが数回指によって押圧された後における抵抗−時間曲線であり、図２Ｂは、図２Ａに相当する抵抗傾き−時間曲線である。４つの押圧力レベル、例えば、図２ＡのセクションＥ１に示すようなマイルドな強さの押圧、図２ＡのセクションＥ２に示すような小さい強さの押圧、図２ＡのセクションＥ３に示すような中間の強さの押圧、及び、図２ＡのセクションＥ４に示すような大きい強さの押圧に、押圧の各々は、それぞれ分けられてもよい。

図２ＡのセクションＥ１、Ｅ２、Ｅ３及びＥ４に示す抵抗−時間曲線は、感圧モジュールが指によって押圧された後の図２ＢのセクションＦ１、Ｆ２、Ｆ３及びＦ４に示す抵抗傾き−時間曲線にそれぞれ相当する場合がある。図２Ａと図２Ｂで示すように、マイルドな強さの押圧、小さい強さの押圧、中間の強さの押圧、及び、大きい強さの押圧は、上述のような図１Ａ及び図１Ｂの４つのステップを含んでもよい。例えば、図２ＢのセクションＦ１に示すようなマイルドな強さの押圧では：
上述のように、抵抗が上昇傾向を示す（つまり、抵抗の傾きは正である）場所Ｇ１は主に指の温度による場合があり（又は、抵抗は他の周囲の要因によって重畳される場合があり）、場所Ｇ１の抵抗変化は、正ピークの値を示す場合があり；
下降傾向を示す場所Ｇ２は、感圧モジュールが押圧された後の押圧力による場合があり、場所Ｇ２の抵抗変化は、負のピークの値を示す場合があり；
抵抗変化が上昇傾向を示す場所Ｇ３は、指が感圧モジュールから離れた後における感圧モジュールの変形回復に起因する場合があり、場所Ｇ３の抵抗変化は、より大きい正ピークの値を示す場合があり；
抵抗変化が下降傾向を示す（つまり、抵抗の傾きは負である）場所Ｇ４は、指が感圧モジュールから離れた後における温度の下降に起因する場合があり、場所Ｇ３の抵抗変化は、より小さい負のピークの値を示す場合がある。
図２Ａと図２Ｂで示すように、小さい強さの押圧、中間の強さの押圧、及び、大きい強さの押圧の過程も、同様に、上述のような４つのステップに分けられる場合があることは明確であり、その説明を省略する。

図２ＢのセクションＦ１の場所Ｇ２、及び、図２ＢのセクションＦ４の場所Ｈ２に示すように、場所Ｇ２及びＨ２は、マイルドな強さの押圧と大きい強さの押圧との力がバランスしているポイントである場合がある。感圧モジュールは、場所Ｇ２及びＨ２に相当して、最大の変形を有する。図２Ｂで示すように、感圧モジュールが指によってマイルドに押圧された後の抵抗傾きの変化（場所Ｇ２に示す）は、感圧モジュールが指によって強く押圧された後の抵抗傾きの変化（場所Ｈ２に示す）より小さいことは、明らかである。

なお、押圧力の異なる強さは、異なる抵抗傾きの変化に相当する場合があり、抵抗傾きの変化の絶対値は、押圧力の強さに対して正の相関関係を有する場合がある。

図３Ａ及び図３Ｂを参照する。図３Ａは、感圧モジュールが指によって１回押圧された後の感圧モジュールの抵抗−時間曲線である。図３Ｂは、図３Ａの抵抗−時間曲線の１階微分曲線である抵抗傾き−時間曲線である。図３Ａ−図３Ｂと図１Ａ−図１Ｂとの主要な違いは、図３Ａ及び図３Ｂにおいて、１回の押圧が押圧の異なるステップに基づく段階的な１回の押圧であることであり、つまり、指は、感圧モジュールに相当するタッチ面を離れずに、力平衡に達するまで、押圧力の強さを徐々に増やす。図３Ａ−図３Ｂと図２Ａ−図２Ｂとの主要な違いは、図３Ａ及び図３Ｂは、マイルドな強さの押圧、小さい強さの押圧、中間の強さの押圧、及び、大きい強さの押圧が、異なる時間に４つの押圧力レベルを有する段階的な１回の押圧であることである。この違いのために、図３Ａは、単に、指が離れること、及び、感圧モジュールが強く押圧された後の変形の回復による１つの大きな正のピークの値を有する。図３ＡのポイントＶ、ＶＩ、ＶＩＩ、及び、ＶＩＩＩは、順番に、マイルドな強さの押圧、小さい強さの押圧、中間の強さの押圧、及び、大きい強さの押圧に相当する。図３Ｂで示すように、４つの押圧力は、図３Ｂの場所Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、及び、Ｄ４に示す抵抗傾きの４つの負のピークを引き起こす場合がある。図３Ｂは、感圧モジュールが指により数回押圧される際の複数の正のピークを有する図２Ｂと異なり、図３Ｂは、１回の押圧の終了を決定する、１つの明らかに正のピーク（図３Ｂの場所Ｂ１に示す）を有するだけである。押圧過程の４つの押圧力レベルの終了の前において、４つの負のピークは、それぞれ、押圧力の前述の押圧力レベルと現在の押圧力レベルとの間の差に相当する。
結果として、図３Ａと図３Ｂで示すように、異なる抵抗傾きの変化は、異なる押圧力レベルのグラジエントに対して正の相関関係を有しており、つまり、負の抵抗傾きは、押圧力グラジエント△Ｆの大きさに相当する。

抵抗−時間曲線を１階微分する方法の利用は、周囲の要因に起因する抵抗変化を低減することができ、より正確に押圧力の大きさを算出することができる。

図４を参照する。本開示は、圧力検知信号処理方法及び感圧モジュールを提供する。圧力検知信号処理方法Ｑ１０は、以下のステップを含む：
Ｑ１１、感圧モジュールの抵抗を取得し、抵抗−時間曲線を記録する；
Ｑ１２、相当する傾きの値Ｋ_ｍを取得するために抵抗−時間曲線の１階微分を実行する；
Ｑ１３、傾きの値Ｋ_ｍを少なくとも１つの所定のデータベースとマッチングして、傾きＫ_ｍ（つまり、現在の押圧力と前述の押圧力の押圧力の違い）に相当する押圧力グラジエント△Ｆ_ｎを取得する；
Ｑ１４、押圧力グラジエント△Ｆ_ｎに基づく押圧力Ｆ_ｎを算出して、取得する。
ステップＱ１１の前に、圧力検知信号処理方法は、以下のステップを更に含んでもよい：
Ｓ１０１、システムを提供して、連続的にタッチ電極をスキャン；
Ｓ１０２、タッチ位置信号が検出されたか否かを決定し、Ｙｅｓの場合ステップＱ１１に進み、Ｎｏの場合ステップＳ１０１を繰り返し実行する。

ステップＱ１１において、感圧モジュールの抵抗の取得は、初期抵抗Ｒ_０と、指の押圧過程の間における抵抗Ｒ_ｍを取得することを含むかもしれない。抵抗Ｒ_ｍのｍの値は、１、２、・・・、ｍ−１、ｍであってもよい。

ステップＱ１２において、時間t及び感圧モジュールの抵抗Ｒｍを取得し、記録する時間間隔は、圧力検知信号検出と処理の実際的な必要条件に基づいて調節されてもよいが、それに制限されない。

ステップＱ１３において、押圧力グラジエント△Ｆ_ｎのｎの値は、１、２、・・・、 ｎ−１、ｎであってもよい。

ステップＱ１１−Ｑ１４の間、圧力検知信号処理方法Ｑ１０は、押圧力算出サイクルの終了（つまり、指が感圧モジュールから離れるとき）まで、抵抗を連続的に取得し、抵抗−時間曲線の１階微分を実行し、傾きの値Ｋ_ｍを取得し、同時に、傾きの値Ｋ_ｍを少なくとも１つの所定のデータベースとマッチングしてもよい。

押圧力の異なる大きさ及び抵抗変化の傾きの値Ｋ_ｍに相当する抵抗に基づいて、所定のデータベースは、傾きの値Ｋ_ｍに相当する押圧力グラジエント△Ｆ_ｎを類推し、上記の傾きの値Ｋ_ｍに相当する押圧力グラジエント△Ｆ_ｎを所定のデータベースに統合し、所定のデータベースの所定の値を生成してもよい。いくつかの好ましい実施形態において、目標とする所定のデータベースを取得するため、所定のデータベースは、例えば、材料、構造、及び、感度等の感圧モジュールの関連する条件に従って類推してもよい。

ステップＱ１４において、押圧力Ｆ_ｎは、以下の方程式（１）によって取得されてもよい。具体的には、方程式（１）は以下で表される：
Ｆ_ｎ＝Ｆ_ｎ−１＋△Ｆ_ｎ・・・・・（１）；
押圧力Ｆ_ｎ−１は、押圧力Ｆ_ｎに相当する時間の前の時間における押圧力を示し、ｎは、１、２、・・・、ｎ−１、ｎである。ｎ＝１とき、上記の方程式（１）は、Ｆ_１＝Ｆ_０＋△Ｆ_１、及び、Ｆ_０＝０である場合がある。上記の方程式（１）を算出することによって押圧力Ｆを取得するように、取得した傾きの値Ｋ_ｍを所定のデータベースとマッチングすることによって、押圧力グラジエント△Ｆ_１が取得されてもよい。

いくつかの実施形態では、所定のデータベースにはデータ較正機能を有していてもよく、ステップＱ１２におけるデータは所定のデータベースに入力されてもよく、調整された後のデータが、傾きの値Ｋ_ｍのマッチング及び分析である以降の比較において使われてもよい。

他の実施形態において、感圧モジュールは、位置検出モジュールとさらに組み合わされてもよい。タッチ位置信号を検出することによってタッチ位置信号が得られた後、圧力検知信号の処理が開始される。結果として、３次元検出が同時に実行されてもよく、圧力検知信号をオンするスイッチとしてタッチ位置信号の取得をすることはエネルギーをさらに節約することができる。

さらにまた、圧力検知信号のより正確な処理と分析を達成するために、感圧モジュールの取得した抵抗の有効性、及び、抵抗の１階微分によって取得した傾きの値Ｋ_ｍの有効性がさらに決定されてもよく、圧力検知信号処理方法Ｑ１０は、さらに改善されてもよい。

具体的には、図５を参照して、本開示のいくつかの実施形態において、圧力検知信号処理方法Ｓ２０及び感圧モジュールが提供される。圧力検知信号処理方法Ｓ２０は、以下のステップを更に含んでもよい：
Ｓ１０１、タッチ電極をスキャン；
Ｓ１０２、１回の押圧のタッチ位置信号が検出されたか否かを決定し、Ｙｅｓの場合ステップＳ１０３に進み、Ｎｏの場合ステップＳ１０１を繰り返す；
Ｓ１０３、感圧モジュールの抵抗Ｒ_０を取得し、記録する；
Ｓ１０４、感圧モジュールの抵抗Ｒ_ｍを取得し、抵抗−時間曲線を記録する；
Ｓ１０５、抵抗−時間曲線の１階微分を実行して、相当する傾きの値Ｋ_ｍを取得する；
Ｓ１０６、上記の傾きの値Ｋ_ｍが所定の傾きの値Ｋ_ａより大きいか否かを決定し、Ｙｅｓの場合、算出を終了し、Ｎｏの場合、ステップＳ１０７に進む；
Ｓ１０７、上記の傾きの値Ｋ_ｍが所定の傾きの値Ｋ_ｂより小さいか否かを決定し、Ｙｅｓの場合、ステップＳ１０８に進み；Ｎｏの場合、ステップＳ１０４を繰り返して、次の抵抗Ｒ_ｍ＋１を取得する；
Ｓ１０８、押圧力グラジエント△Ｆ_ｎ取得するために、傾きの値Ｋ_ｍを所定のデータベースの関連する所定の値とマッチングして、Ｓ１０４に戻る；及び、
Ｓ１０９、方程式（１）に基づいて相当する押圧力Ｆ_ｎを取得した後、現在の算出を終了する。

いくつかの実施形態では、感圧モジュールの抵抗Ｒ_ｍに相当するｎ及びｍの値の範囲、傾きの値Ｋ_ｍ、押圧力グラジエント△Ｆ_ｎ、及び、押圧力Ｆ_ｎは、前述の実施形態のものと等しくてもよい。さらにまた、所定のデータベースは、上述のものと類似していてもよく、したがって、その説明を省略する。さらにまた、圧力検知信号処理方法Ｓ２０は、押圧力算出サイクルの終了まで、抵抗を連続的に取得し、抵抗−時間曲線の１階微分を実行し、傾きの値Ｋ_ｍを取得し、同時に、傾きの値Ｋ_ｍを少なくとも１つの所定のデータベースとマッチングしてもよい。

異なる周囲の要因の条件をシミュレーションすることによって、所定の傾きの値Ｋ_ａと所定の傾きの値Ｋ_ｂが取得されてもよい。
所定の傾きの値Ｋ_ａは、感圧モジュールが周囲の要因に影響を受ける場合の感圧モジュールの最大の抵抗変化の抵抗傾きであり、所定の傾きの値Ｋ_ａはゼロより大きい。いくつかの特定の実施形態において、所定の傾きの値Ｋ_ａは、実用的な感圧モジュール（材料、構造及び感度を含む）に基づいて、調節されてもよい。所定の傾きの値Ｋ_ｂは、感圧モジュールが周囲の要因に影響を受ける場合の感圧モジュールの最小限の抵抗変化の抵抗傾きであり、所定の傾きの値Ｋ_ｂはゼロ未満である。

いくつかの実施形態では、指が温度差（温度差は押圧の対象物と感圧モジュールとの間の温度を示す）の適用できる範囲である場合、所定の傾きの値Ｋ_ａと所定の傾きの値Ｋ_ｂは抵抗傾きとして表されてもよい。最大の温度差で、指が単に感圧モジュールと接触するだけである場合（つまり、指が圧迫しない）、指の温度は抵抗傾きの変化を生じさせ、感圧モジュールに送られる場合がある。押圧の対象物の温度が感圧モジュールの温度より高いとき、発生する抵抗傾きの値は正であり、所定の傾きの値Ｋ_ａが取得され；押圧の対象物の温度が感圧モジュールの温度より低いとき、発生する抵抗傾きの値は負であり、所定の傾きの値Ｋ_ｂが取得される。上述のように、周囲の要因が押圧の対象物と感圧モジュールとの間の温度差に限定されないことは、明らかである。検出システムの感度がさらに含まれる場合があり、それは、抵抗傾きの正のピーク、抵抗傾きの負のピーク、及び、抵抗傾きの変化を引き起こす感圧モジュールのリバウンドを引き起こす速い押圧の要因を引き起こしているそれ自身の感度変動を有する場合がある。実用化では、所定の傾きの値Ｋ_ａ及びＫ_ｂは実用的な感圧モジュールに基づいて調節されてもよい。

上述のように、ステップＳ１０６及びＳ１０７には、押圧力に相当する傾きの値Ｋ_ｍの有効性を審査する機能があってもよい。いくつかの実施形態では、ステップＳ１０６及びＳ１０７の順序は、実際的な周囲の要因の特徴に基づいて調節されてもよい。いくつかの実施形態では、例えば、周囲の要因は抵抗へのすべての好影響又はすべての悪影響を引き起こす場合があり、ステップＳ１０６又はＳ１０７の１つは処理されるために選ばれてもよい。

本実施形態において、異なる圧力検知信号を生成する異なる方法によって指が感圧モジュールを押圧するため、圧力検知信号検出の実用的なステップは異なってもよい。

押圧力を印加するための異なる方法に基づいて、押圧力を印加するための方法は、少なくとも３つのタイプ：１回の押圧、何回かの押圧、及び、段階的な１回の押圧に分けることができる。

本開示のいくつかの実施形態の第１の変形例は、以下の通りである：
感圧モジュールが指によって１回押圧された際、押圧力を印加する具体的な方法は、図１Ａと図１Ｂで示される。この例においては、圧力検知信号処理方法Ｓ２０aは、以下の通りである：指が感圧モジュールを押圧する際、圧力検知信号処理方法Ｓ２０aはトリガーされ、タッチの位置信号はタッチ電極によって取得されてもよい。初期抵抗Ｒ_０を取得した後に、圧力検知信号処理方法Ｓ２０aは、次の抵抗Ｒ１を連続して取得してもよい。そして、圧力検知信号処理方法Ｓ２０aは、感圧モジュールの抵抗Ｒ_０及びＲ_１を１階微分することにより、抵抗Ｒ_０−Ｒ_１の傾きの値ｋ_１を取得することができ；
傾きの値ｋ_１が所定の値ｋ_ａより大きいか否かが決定され；もしそうならば、感圧モジュールの抵抗Ｒ_１は算出されることが要求される圧力検知信号の範囲ではなく、当該押圧の相当する算出は停止され；もしそうでなければ、傾きの値ｋ_１が所定の値ｋ_ｂ未満であるか否かの決定が必要とされ；傾きの値ｋ_１が所定の値ｋ_ｂ未満の場合、感圧モジュールの抵抗Ｒ１は算出されることが要求される圧力検知信号の範囲ではなく、次の抵抗Ｒ_ｍが繰り返し取得され；もしそうでなければ、当該押圧の相当する算出、及び、押圧力Ｆ_１の最終的な取得が実行される。

いくつかの実施形態では、押圧力Ｆの出力信号は、Ｆ_１と等しい。つまり、押圧力Ｆ_１は、１回の押圧に相当する押圧力である。

さらにまた、感圧モジュールの抵抗Ｒ_ｍの取得と抵抗Ｒ_ｍ＋１の取得との時間間隔は、抵抗Ｒ_ｍ＋１の取得と抵抗Ｒ_ｍ＋２の取得との時間間隔と同じであるが、特定の時間間隔は、圧力検知信号検出と処理の実際的な必要条件に基づいて調節されてもよい。いくつかの実施形態では、時間間隔は、システムの算出頻度及び速度によって測定されるが、それに限定されるものではない。

本開示のいくつかの実施形態は、以下の通りに構成される：
すべての押圧が終了するまで繰り返される代わりに、感圧モジュールは、数回、指により押圧される。図２ＡのセクションＥ１、セクションＥ２、セクションＥ３、及び、セクションＥ４は、すべて１つの押圧サイクルである。

それぞれの１つの押圧のサイクルは、指によるタッチ、指による押圧、及び、指が離れることの条件を満たす場合がある。１つの１つの押圧サイクルは１つの押圧力Ｆ_ｎを取得し、図２Ａと図２Ｂで示すように、４つの異なる押圧力レベルは、それぞれ、第１のマイルドな押圧力、第２の小さい押圧力、第３の中間の押圧力、及び、第４の大きい押圧力をそれぞれ取得する場合がある。押圧力Ｆ_ｎの大きさを取得するか、押圧力Ｆ_ｎの時間間隔を取得することによって、異なる圧力検知信号は、以降のオペレーションにおいて取得されるため、システムは異なる処理を実現することができる。

本開示のいくつかの実施形態は、以下の通りに構成される：
感圧モジュールは、指により段階的に１回押圧される。つまり、力が均衡を保つまで（この時、押圧力Ｆ_１は最初の押圧力グラジエント△Ｆ_１と等しい）感圧モジュールが第１の押圧力グラジエント△Ｆ_１で押圧された後、感圧モジュールは指から離れることなく、新しい力平衡に達するまで、Ｆ_２（Ｆ_２＝Ｆ_１＋△Ｆ_２）への第２の押圧力グラジエント△Ｆ_２が加えられる。それから、指は、それぞれ、Ｆ_３（Ｆ_３＝Ｆ_２＋△Ｆ_３）への第３の押圧力グラジエント△Ｆ_３、Ｆ_４（Ｆ_４＝Ｆ_３＋△Ｆ_４）への第４の押圧力グラジエント△Ｆ_４を印加する。感圧モジュールが最終的な力平衡に達した後、指は、感圧モジュールから離れる。図３Ａで示すように、感圧モジュールは、指による段階的な１回の押圧によって押圧され（図３Ａの点Ｖ、ＶＩ、ＶＩＩ、及び、ＶＩＩＩに示すように）、最終的な出力の押圧力はＦ_４である。

圧力検知信号のより良い処理と分析を成し遂げるために、本開示は、圧力検知信号処理システムはさらに制限されてもよい。

図６を参照する。いくつかの実施形態では、順番に、感圧モジュール、抵抗検出モジュール４１、微分処理モジュール４２、リファレンス比較モジュール４３、及び、演算モジュール４４を備える信号処理システム４０が含まれる。

感圧モジュールは、押圧力を検出するように構成されている。抵抗検出モジュール４１は、感圧モジュールの抵抗Ｒ_０及びＲ_ｍを取得するように構成されている。微分処理モジュール４２は、抵抗−時間曲線（感圧モジュールの取得した抵抗Ｒ_０とＲ_ｍを含む）を１階微分して、相当する傾きの値Ｋ_ｍを取得するように構成されている。リファレンス比較モジュール４３は、傾きの値Ｋ_ｍを少なくとも１つの所定のデータベースとマッチングして、傾きの値Ｋ_ｍに相当する押圧力グラジエント△Ｆ_ｎを取得するように構成されている。例えば、感圧モジュールは、例として、一般のピエゾ抵抗材料、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）のような透光性の導電性の金属酸化物、によって形成される。まず、所定の傾きの値Ｋ_ａ及び所定の傾きの値Ｋ_ｂは、適用可能な範囲の最大の温度差（又は他の周囲の要因）において測定される。それから、異なる押圧力で感圧モジュールを押圧することによって、押圧力グラジエントと傾きの値との間の相関関係が取得される。リファレンス比較モジュール４３において、傾きの値ｋ_ｍが所定の傾きの値ｋ_ｂより大きい場合、押圧力グラジエント△Ｆ_ｎ＝０Ｎが決定され；傾きの値ｋ_ｍが所定の傾きの値ｋ_ｂ未満である場合、相対的な詳細は表１に示される：表１は、押圧力グラジエントと傾きの値との間の相関関係である。
表１を参照する。傾きの値Ｋ_ｍが約−１７５７４３０である場合、相当する押圧力グラジエント△Ｆ_ｎの大きさは約０．５Ｎであり；
傾きの値Ｋ_ｍが約−２６１５１２９である場合、相当する押圧力グラジエント△Ｆ_ｎの大きさは約１．０Ｎであり；
傾きの値Ｋ_ｍが約−３３０５７１９である場合、相当する押圧力グラジエント△Ｆ_ｎの大きさは約１．５Ｎであり；
傾きの値Ｋ_ｍが約−４４６７２５２である場合、相当する押圧力グラジエント△Ｆ_ｎの大きさは約２．０Ｎである、等。

表１に示す押圧力グラジエント△Ｆ_ｎに相当する傾きの値は、単に例示的なものである。実用化において、表１に示すデータは、所定のデータベースに格納され、取得した傾きの値Ｋ_ｍに相当する押圧力グラジエント△Ｆ_ｎは、当該所定のデータベースに基づいて取得されてもよい。

演算モジュール４４は、押圧力グラジエント△Ｆ_ｎに基づく押圧力Ｆ_ｎを算出して、取得するように、構成されている。方程式と相対的なパラメータは上述のものと類似しているため、その説明を省略する。

図７を参照する。本開示のいくつかの実施形態において、抵抗検出モジュール５１、微分処理モジュール５２、リファレンス比較モジュール５３と演算モジュール５４を順番に備える圧力検知信号処理システム５０が、提供される。圧力検知信号処理システム５０は、所定値格納モジュール５５及びタッチ信号検出モジュール５６を更に備える。

より詳細には、抵抗検出モジュール５１は、押圧信号決定モジュール５１１及び抵抗取得モジュール５１２を備える。リファレンス比較モジュール５３は、数的比較モジュール５３１及び数的分析モジュール５３２を備える。

所定値格納モジュール５５は、所定の値、例えば、所定の傾きの値Ｋ_ａ、所定の傾きの値Ｋ_ｂ、上述の所定のデータベース、等を格納するように構成されている。

タッチ信号検出モジュール５６は、指によるタッチ信号を検出するように構成されている。

押圧信号決定モジュール５１１は、タッチ信号検出モジュール５６が指によるタッチ信号を検出したか否かを連続的に決定するように構成されている。抵抗取得モジュール５１２は、指によるタッチ領域における感圧モジュールの初期抵抗Ｒ_０を取得し、指によるタッチの異なる段階の抵抗Ｒ_ｍを取得するように、構成されている。

数的比較モジュール５３１は、傾きの値Ｋ_ｍを所定のデータベースにおける相当するデータとマッチングするように構成されている。

数的分析モジュール５３２は、傾きの値Ｋ_ｍに相当する押圧力グラジエント△Ｆ_ｎを取得するために、傾きの値Ｋ_ｍと所定のデータベースのデータとを比較、分析するように構成されている。

本開示において、圧力検知信号処理システム５０とそれぞれのモジュールとの接続は次のようにあらわされる：押圧信号決定モジュール５１１は抵抗取得モジュール５１２に接続されており、抵抗取得モジュール５１２は微分処理モジュール５２に接続されており；
微分処理モジュール５２は数的比較モジュール５３１に接続されており、微分処理モジュール５２と数的比較モジュール５３１との間の双方向データ伝送が実現され；
数的比較モジュール５３１は数的分析モジュール５３２に接続されており、双方向データ伝送は数的比較モジュール５３１と数的分析モジュール５３２との間で実現され；
数的比較モジュール５３１又は数的分析モジュール５３２が、所定値格納モジュール５５に格納された所定のデータベースの所定の値とのマッチング又は算出することを要求する際、所定値格納モジュール５５に格納された所定の値において、所定値格納モジュール５５から相対的なデータは比較、又は、マッチング、又は、分析されてもよい。

数的分析モジュール５３２は、演算モジュール５４に接続されている。演算モジュール５４は、加算回路（不図示）を備える。加算回路において、最終的な押圧力Ｆ_ｎを取得するように、リファレンス比較モジュール５３から最終的に取得された押圧力グラジエント△Ｆ_ｎは、上述の方程式（１）によって算出されてもよい。

いくつかの実施形態では、数的比較モジュール５３１及び数的分析モジュール５３２は、較正データとともに所定値格納モジュール５５を提供してもよく、以降のオペレーションにおいて、較正データが傾きの値Ｋ_ｍを比較、分析するために利用されてもよい。

本開示のいくつかの実施形態において、抵抗の増幅算出（resistance incremental calculation）が利用される。初期抵抗は定められてなくてもよく、そのような圧力検知信号処理は、製造及び環境による抵抗変化を無視することができる。

本開示の圧力検知信号処理方法及びシステムは、以下の利点を有する：

（１）本開示は、抵抗−時間曲線を１階微分して相当する傾きの値Ｋ_ｍを取得し、そして、所定のデータベースにおいて傾きの値Ｋ_ｍに合うものを見つけて傾きの値Ｋ_ｍに相当する押圧力グラジエント△Ｆ_ｎを取得する、圧力検知信号処理方法を提供する。押圧力Ｆ_ｎは、押圧力グラジエント△Ｆ_ｎに基づいて取得される。先行技術と比較して、本開示は、相当する押圧力Ｆ_ｎを正確に決定するように、抵抗−時間曲線を１階微分することによって周囲の要因によって発生するノイズ信号を確かに排除することができる。したがって、圧力検知信号処理方法は、感圧モジュールの特定の材料又は構造を特別に必要とせず、圧力検知信号の正確な検出と処理を実現することができる。

（２）本開示は、タッチ電極をスキャンして、タッチ位置信号が検出されるか否かを決定することを更に含む、圧力検知信号処理方法を提供する。結果として、タッチ位置信号検出は、押圧力に相当する抵抗及び信号の高感度で正確な取得を実現するように、圧力検知信号処理をトリガーするトリガー信号であってもよい。

（３）本開示は、押圧力に相当する傾きの値Ｋ_ｍの有効性を更に決定する、圧力検知信号処理方法を提供する。傾きの値Ｋ_ｍの有効性の決定は、指によるタッチ領域及び押圧によって生じる傾きの値Ｋ_ｍの変化を正確に取得するように、傾きの値ｋ_ｍを所定の傾きの値ｋ_ａ及びｋ_ｂとそれぞれ比較することである。より詳細には、圧力検知信号処理方法は、傾きの値ｋ_ｍを所定の傾きの値ｋ_ａ又は所定の傾きの値ｋ_ｂと比較すること、又は、傾きの値ｋ_ｍを順番に所定の傾きの値ｋ_ａ又は所定の傾きの値ｋ_ｂと比較することを含んでもよい。周囲の要因に起因する異なる抵抗変化に基づく傾きの値Ｋ_ｍの有効性を決定するために、上述のような傾きの値Ｋ_ｍの有効性を決定する異なる方法が、代わりに、適用されてもよい。圧力検知信号処理方法は、異なる周囲の要因を有する感圧モジュールに適用されてもよく、相当する押圧力を正確に決定することができる。

（４）本開示は、更に、傾きの値Ｋ_ｍを所定のデータベースとマッチングして押圧力グラジエント△Ｆ_ｎを取得した後、Ｆ_ｎ＝Ｆ_ｎ−１＋△Ｆ_ｎの方程式の算出を処理する、圧力検知信号処理方法を提供する。このようにして、非常に正確な圧力検知信号を提供するように、実際的な押圧力に相当する押圧力Ｆ_ｎを取得することができる。

（５）本開示は、抵抗検出モジュール４１、微分処理モジュール４２、リファレンス比較モジュール４３、及び、演算モジュール４４を備える圧力検知信号処理システム４０を提供する。モジュールのそれぞれは、異なる機能を有しており、緊密に互いに接続されていてもよい。先行技術と比較して、本開示は、圧力検知信号の効果的で正確な検出と処理を実現するように、微分処理モジュール４２、リファレンス比較モジュール４３、及び、演算モジュール４４を更に含む。演算モジュール４４は、微分処理モジュール４２及びリファレンス比較モジュール４３に相当する。

（６）本開示の圧力検知信号処理システム５０では、指によるタッチ領域において抵抗を取得するように、抵抗検出モジュール５１は、押圧信号決定モジュール５１１及び抵抗取得モジュール５１２を備え、タッチ電極を連続的にスキャンすること、タッチ位置信号が検出されるか否かを決定することを、実現できる。したがって、押圧力に相当する非常に高感度で正確な抵抗及び信号が取得され得る。

（７）圧力検知信号処理システム５０は、所定値格納モジュール５５を更に含んでもよい。リファレンス比較モジュール５３は、数的比較モジュール５３１及び数的分析モジュール５３２を更に含んでもよい。所定値格納モジュール５５は、数的比較モジュール５３１及び数的分析モジュール５３２にそれぞれ接続しており、双方向データ伝送が実現されてもよい。傾きの値ｋ_ｍに相当する押圧力グラジエント△Ｆ_ｎを取得するために、上述の接続は、所定値格納モジュール５５からの相対的なデータを比較、又は、マッチング、又は、分析するために、数的比較モジュール５３１及び数的分析モジュール５３２を実現してもよい。

（８）信号処理システム５０の圧力検知の演算モジュール５４は、加算回路（不図示）を更に含んでもよい。非常に正確な圧力検知信号を提供するように、実際的な押圧力に相当する押圧力Ｆ_ｎを加算回路によって取得することができる。

（９）感圧装置を使用しているユーザの満足感を改善するため、本開示は、装置及び設備がより良い圧力感度を有するように、及び、指による押圧力の正確な検出が実現されるように、感圧機能がある装置と器材に適用される、信号処理方法及びシステムを提供する。本開示の圧力検知信号処理方法とシステムは、より良い実用的な有用性を備えているかもしれない。

本開示は、その特定の実施形態に関してかなり詳細に記述されたが、他の実施形態も可能である。したがって、添付のクレームの思想及び範囲は、ここに含まれる実施形態の説明に限定されるべきではない。

様々な修正及び変更が本開示の範囲又は思想を逸脱しない範囲で本開示の構造になされ得ることは、当業者にとって明らかである。上述のように、本開示は、当該本開示の修正及び変更を包含することが意図されている。

Claims (13)

1. 感圧モジュールの提供；
   Ｑ１１、前記感圧モジュールの抵抗の取得及び抵抗−時間曲線の記録；
   Ｑ１２、前記抵抗−時間曲線の１階微分及び相当する傾きの値の取得；
   Ｑ１３、前記傾きの値に相当する押圧力グラジエントを取得するための、前記傾きの値と少なくとも１つの所定のデータベースとのマッチング；及び、
   Ｑ１４、前記押圧力グラジエントと押圧コンディションとに基づく押圧力の算出及び取得、
   を備える、圧力検知信号を処理する方法。
2. Ｑ１１の前に、
   Ｓ１０１、タッチ電極のスキャン；
   Ｓ１０２、タッチ位置信号が検出された場合は以降のオペレーションの処理への進行、又は、前記タッチ位置信号が検出されなかった場合はＳ１０１の繰り返し、
   を更に備える、請求項１に記載の方法。
3. Ｑ１１は、
   Ｓ１０３、前記感圧モジュールの第１の抵抗の取得；及び、
   Ｓ１０４、前記感圧モジュールの第２の抵抗の取得、
   を更に備える、請求項１又は２に記載の方法。
4. Ｑ１２とＱ１３の間に、
   指による押圧に相当する前記傾きの値の有効性の決定
   を更に備える、請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
5. 前記指による押圧に相当する前記傾きの値の有効性の決定は、
   以下のステップ：
   前記傾きの値が、０超過の第１の所定の傾きの値より大きいか否かの決定、もしそうならば算出の終了、もしそうでないならばＱ１３へ進行、又は、
   前記傾きの値が、０未満の第２の所定の傾きの値より小さいか否かの決定、もしそうならばＱ１３へ進行、もしそうでないならばＱ１１の繰り返し及び次の抵抗の取得、
   を更に備える、請求項４に記載の方法。
6. 前記指による押圧に相当する前記傾きの値の有効性の決定は、
   Ｓ１０６、前記傾きの値が、０超過の第１の所定の傾きの値より大きいか否かの決定、もしそうならば算出の終了、もしそうでないならばＳ１０７へ進行；及び、
   Ｓ１０７、前記傾きの値が、０未満の第２の所定の傾きの値より小さいか否かの決定、もしそうならばＱ１３へ進行、もしそうでないならばＱ１１の繰り返し及び次の抵抗の取得
   を更に備える、請求項４に記載の方法。
7. Ｑ１４における前記押圧力の算出処理は、以下の方程式による、請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法。
   Ｆ_ｎ＝Ｆ_ｎ−１＋△Ｆ_ｎ・・・・・（１）；
   Ｆ_ｎは前記押圧力を意味し、Ｆ_ｎ−１は前記押圧力の発生の前における第２の押圧力を意味し、△Ｆ_ｎは前記押圧力グラジエントを意味する。
8. 押圧力を検出するように構成された感圧モジュール；
   前記感圧モジュールの抵抗を取得するように構成された抵抗検出モジュール；
   前記感圧モジュールの抵抗−時間曲線を１階微分して傾きの値を取得するように構成された微分処理モジュール；
   前記傾きの値を少なくとも１つの所定のデータベースとマッチングして、前記傾きの値に相当する押圧力グラジエントを取得するように構成されたリファレンス比較モジュール；及び、
   前記押圧力グラジエントに基づく押圧力を算出して、取得するように構成された演算モジュール、
   を備える、圧力検知信号を処理するシステム。
9. 指によるタッチ信号を検出するように構成されたタッチ信号検出モジュールを更に備え、
   前記タッチ信号検出モジュールは、
   前記タッチ信号検出モジュールが、前記指によるタッチ信号を検出するか否かを、連続的に決定するように構成された押圧信号決定モジュール；及び、
   指によるタッチ領域において前記感圧モジュールの抵抗を取得するように構成された抵抗取得モジュール、
   を更に備え、
   前記タッチ信号検出モジュール、前記押圧信号決定モジュール、及び、抵抗取得モジュールは、順番に接続されている、
   請求項８に記載のシステム。
10. 所定の値を格納するように構成された所定値格納モジュール
    を更に備える、請求項８又は９に記載のシステム。
11. 前記リファレンス比較モジュールは、
    前記所定のデータベースの相当するデータと前記傾きの値をマッチングするように構成された数的比較モジュール；及び、
    前記傾きの値に相当する前記押圧力グラジエントを取得するため、前記所定のデータベースの前記相当するデータと前記傾きの値とを比較して分析するように構成された数的分析モジュール、
    を備える、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記所定値格納モジュールは、双方向データ伝送を実現するために、前記数的比較モジュールと前記数的分析モジュールとに接続している、
    請求項１１に記載のシステム。
13. 前記演算モジュールは、加算回路を備える、請求項８乃至１２の何れか一項に記載のシステム。