JP6573659B2 - ジェスチャ検出および追跡のための電極配列 - Google Patents
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Description
本出願は、2014年8月20日に出願された、共同に所有された米国仮特許出願第62/039,734号に対して優先権を主張する。上記文献は、全ての目的のためにここで参照することによって本明細書において援用される。
本開示は、容量感知システムと、それを動作させる方法とに関し、具体的には、電場効果を使用する容量感知システムのための電極配列に関する。
本出願の譲受者によって製造されるMGC3130としても公知である、「GestiC(登録商標)」集積回路は、例えば、約100〜200kHzの準静的交流電気近接場を使用する、3次元無タッチジェスチャ検出および追跡のために使用されることできる、高感度容量感知技術である。そのようなシステムは、通常、電場を発生させるために、正弦波または方形波信号等の交流信号を受信する、伝送電極を使用する。複数の受信電極が、例えば、フレーム状方式で伝送電極の上方に配列され、受信信号から、物体の3次元位置が、信号処理を通して、集積回路デバイス内で再構築されることができる。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
電極配列であって、前記電極配列は、単一層に配列された容量タッチセンサの行および列を伴うマトリクスを備え、各タッチセンサは、第1の電極と、関連付けられた第2の電極とを備え、前記マトリクスの各行内の前記第1の電極は、接続され、前記マトリクスの各列内の前記第2の電極は、接続され、前記電極配列はさらに、接続された第1の電極の最上および最下行と、接続された第2の電極の最左および最右列とのみに交流伝送信号を供給するように動作可能な容量結合を備える、電極配列。
(項目2)
前記容量結合は、第1、第2、第3、および第4のコンデンサを備え、前記第1のコンデンサの第1の端子は、最上行電極に接続され、前記第2のコンデンサの第1の端子は、最下行電極に接続され、前記第3のコンデンサの第1の端子は、最左列電極に接続され、前記第4のコンデンサの第1の端子は、最右列電極に接続され、前記第1、第2、第3、および第4のコンデンサの第2の端子は、ともに接続され、前記交流伝送信号を受信する、項目1に記載の電極配列。
(項目3)
電気接続を前記行および列に提供するように構成された複数の供給線を備える接触面積をさらに備える、項目1に記載の電極配列。
(項目4)
基板をさらに備え、前記基板の上側に前記第1および第2の電極が配列されている、項目1に記載の電極配列。
(項目5)
前記基板は、可撓性基板である、項目4に記載の電極配列。
(項目6)
切替回路をさらに備え、前記切替回路は、第1の動作モードにおいて、前記行および列をタッチ検出デバイスと結合し、第2の動作モードにおいて、前記最上行、最下行、最左列、および最右列を、それぞれに非タッチジェスチャ検出デバイスの個別の入力と結合する、項目4に記載の電極配列。
(項目7)
前記第1および第2の電極は、前記第1の動作モードにおいて投影型容量タッチセンサとして動作する、項目6に記載の電極配列。
(項目8)
前記最上行、最下行、最左列、および最右列によって形成されている4つの電極は、前記第2の動作モードの間に前記容量結合を通して連続交流伝送信号を受信し、前記4つの電極のそれぞれの負荷を判定することによって評価される、項目7に記載の電極配列。
(項目9)
前記第2の動作モードにおいて、使用されない電極は、前記交流伝送信号を受信するようにともに切り替えられる、項目6に記載の電極配列。
(項目10)
前記第1および第2の電極はそれぞれ、櫛形であり、櫛歯方式で配列されている、項目1に記載の電極配列。
(項目11)
項目1に記載の電極配列を備えるセンサ配列であって、前記電極配列はさらに、基板の上部に配列され、前記行および列電極をコネクタと接続するように構成された複数の供給線を備える接続面積を備える、センサ配列。
(項目12)
前記供給線と接続されたコントローラをさらに備え、前記コントローラは、第1のモードまたは第2のモードで動作するように構成され、前記第1のモードは、無タッチジェスチャ検出のために、前記最上行、最下行、最右列、および最左列によって形成された電極を使用し、前記第2のモードは、タッチベースの検出モードのために、投影型容量タッチセンサとして前記第1および第2の電極を使用する、項目11に記載のセンサ配列。
(項目13)
前記容量結合は、第1、第2、第3、および第4のコンデンサを備え、前記第1のコンデンサの第1の端子は、最上行電極に接続され、前記第2のコンデンサの第1の端子は、最下行電極に接続され、前記第3のコンデンサの第1の端子は、最左列電極に接続され、前記第4のコンデンサの第1の端子は、最右列電極に接続され、前記第1、第2、第3、および第4のコンデンサの第2の端子は、ともに接続され、前記交流伝送信号を受信する、項目11に記載のセンサ配列。
(項目14)
電気接続を前記行および列に提供するように構成された複数の供給線を備える接触面積をさらに備える、項目11に記載のセンサ配列。
(項目15)
基板をさらに備え、前記基板の上側に前記第1および第2の電極が配列されている、項目11に記載のセンサ配列。
(項目16)
前記基板は、可撓性基板である、項目15に記載のセンサ配列。
(項目17)
切替回路をさらに備え、前記切替回路は、第1の動作モードにおいて、前記行および列をタッチ検出デバイスと結合し、第2の動作モードにおいて、前記最上行、最下行、最左列、および最右列を、それぞれに非タッチジェスチャ検出デバイスの個別の入力と結合する、項目15に記載のセンサ配列。
(項目18)
前記第1および第2の電極は、前記第1の動作モードにおいて、投影型容量タッチセンサとして動作する、項目17に記載のセンサ配列。
(項目19)
前記最上行、最下行、最左列、および最右列によって形成されている4つの電極は、前記第2の動作モードの間に前記容量結合を通して連続交流伝送信号を受信し、前記4つの電極のそれぞれの負荷を判定することによって評価される、項目18に記載のセンサ配列。
(項目20)
前記第2の動作モードにおいて、使用されない電極は、前記交流伝送信号を受信するようにともに切り替えられる、項目17に記載のセンサ配列。
(項目21)
前記第1および第2の電極はそれぞれ、櫛形であり、櫛歯方式で配列される、項目11に記載のセンサ配列。
(項目22)
単一層に配列された容量タッチセンサの行および列を伴うマトリクスを備えるセンサ配列を動作させるための方法であって、各タッチセンサは、第1の電極と、関連付けられた第2の電極とを備え、前記マトリクスの各行内の第1の電極は、接続され、前記マトリクスの各列内の第2の電極は、接続され、前記方法は、
第1の動作モードにおいて、
測定サイクルの間、容量結合を通して、接続された第1の電極の最上および最下行と、接続された第2の電極の最左および最右列とによって形成されたジェスチャ検出電極のみに連続交流伝送信号を供給することと、
前記ジェスチャ検出電極からの信号を処理し、前記ジェスチャ検出電極によって生成される電場に進入する物体の3次元場所を判定することによって、前記ジェスチャ検出電極の負荷を評価することと、
第2の動作モードにおいて、
前記交流伝送信号をオフにし、各容量タッチセンサの静電容量を測定し、容量タッチセンサがタッチされたかどうかを判定することと
を含む、方法。
(項目23)
前記第1のモードにおいて、前記交流伝送信号はまた、前記マトリクスの他の使用されていない第1および第2の電極のそれぞれにも容量性的に供給される、項目22に記載の方法。
種々の実施形態によると、センサ配列、特に、準静的交流電気近接場の効果を使用する非タッチ3次元ジェスチャ検出システムのためのセンサ配列は、より低い材料および製造コスト、より薄いセンサ設計、ならびに透明設計のより優れた光学性能を提供するように設計されることができる。
これらのタイプの検出回路のためのTX電極は、種々の実施形態によると、以下であり得る。
a)RX電極と同一層内の別個のTX構造
b)RX電極自体
c)同一層内の容量または抵抗タッチパネルの電極構造
Claims (17)
- 電極配列であって、前記電極配列は、単一層に配列された容量タッチセンサの行および列を伴うマトリクスを備え、各タッチセンサは、第1の電極と、関連付けられた第2の電極とを備え、前記マトリクスの各行内の前記第1の電極は、接続され、前記マトリクスの各列内の前記第2の電極は、接続され、前記電極配列はさらに、
少なくとも4つの電極に接続された容量結合回路
を備え、第1の動作モードにおいて、前記容量結合回路は、交流伝送信号を受信するように構成され、前記容量結合回路は、前記少なくとも4つの電極に容量的に前記交流伝送信号を供給し、前記少なくとも4つの電極は、接続された第1の電極の最上行と、接続された第1の電極の最下行と、接続された第2の電極の最左列と、接続された第2の電極の最右列とによって形成されている、電極配列。 - 前記容量結合回路は、第1、第2、第3、および第4のコンデンサを備え、前記第1のコンデンサの第1の端子は、最上行電極に接続され、前記第2のコンデンサの第1の端子は、最下行電極に接続され、前記第3のコンデンサの第1の端子は、最左列電極に接続され、前記第4のコンデンサの第1の端子は、最右列電極に接続され、前記第1、第2、第3、および第4のコンデンサの第2の端子は、ともに接続され、前記交流伝送信号を受信する、請求項1に記載の電極配列。
- 電気接続を前記行および列に提供するように構成された複数の供給線を備えるコネクタ部をさらに備える、請求項1に記載の電極配列。
- 基板をさらに備え、前記基板の上側に前記第1および第2の電極が配列されている、請求項1に記載の電極配列。
- 前記基板は、可撓性基板である、請求項4に記載の電極配列。
- 切替回路をさらに備え、前記切替回路は、第2の動作モードにおいて、前記行および列をタッチ検出デバイスと結合し、前記第1の動作モードにおいて、前記最上行、最下行、最左列、および最右列をそれぞれ、非タッチジェスチャ検出デバイスのそれぞれの入力と結合し、前記第1の動作モードにおいて、前記最上行、最下行、最左列、および最右列によって形成された電極は、伝送電極および受信電極として動作する、請求項4に記載の電極配列。
- 前記第1および第2の電極は、前記第2の動作モードにおいて投影型容量タッチセンサとして動作する、請求項6に記載の電極配列。
- 4つの電極が、前記最上行、最下行、最左列、および最右列によって形成され、前記第1の動作モードの間に前記容量結合回路を通して連続交流伝送信号を受信し、前記4つの電極のそれぞれの負荷を判定することによって評価される、請求項7に記載の電極配列。
- 前記第1の動作モードにおいて、前記マトリクスの特定の残りの電極は、前記交流伝送信号を受信するようにさらなる切替ユニットを介してともに切り替えられる、請求項6に記載の電極配列。
- 前記第1および第2の電極はそれぞれ、櫛形であり、櫛歯方式で配列されている、請求項1に記載の電極配列。
- 請求項1に記載の電極配列を備えるセンサ配列であって、前記電極配列はさらに、基板の上部に配列され、前記行および列電極をコネクタと接続するように構成された複数の供給線を備えるコネクタ部を備える、センサ配列。
- 前記供給線と接続されたコントローラをさらに備え、前記コントローラは、第1のモードまたは第2のモードで動作するように構成され、前記第1のモードは、無タッチジェスチャ検出のために、前記最上行、最下行、最右列、および最左列によって形成された電極を使用し、前記第2のモードは、タッチベースの検出モードのために、投影型容量タッチセンサとして前記第1および第2の電極を使用する、請求項11に記載のセンサ配列。
- 単一層に配列された容量タッチセンサの行および列を伴うマトリクスを備えるセンサ配列を動作させるための方法であって、各タッチセンサは、第1の電極と、関連付けられた第2の電極とを備え、前記マトリクスの各行内の第1の電極は、接続され、前記マトリクスの各列内の第2の電極は、接続され、前記方法は、
第1の動作モードにおいて、
測定サイクルの間、容量結合回路を通して、接続された第1の電極の最上行および最下行と、接続された第2の電極の最左列および最右列とによって形成されたジェスチャ検出電極のみに連続交流伝送信号を供給することと、
前記ジェスチャ検出電極からの信号を処理し、前記ジェスチャ検出電極によって生成される電場に進入する物体の3次元場所を判定することによって、前記ジェスチャ検出電極の負荷を評価することと、
第2の動作モードにおいて、
前記交流伝送信号をオフにし、各容量タッチセンサの静電容量を測定し、容量タッチセンサがタッチされたかどうかを判定することと
を含む、方法。 - 前記第1のモードにおいて、前記交流伝送信号はまた、前記マトリクスの他の所定の第1および第2の電極にも切替ユニットを介して直接供給される、請求項13に記載の方法。
- 第1の動作モードにおいて、前記行および列をタッチ検出デバイスと結合することであって、前記第1の電極および第2の電極は、前記第1の動作モードにおいて投影型容量タッチセンサとして動作する、ことと、第2の動作モードにおいて、前記最上行、最下行、最左列、および最右列をそれぞれ非タッチジェスチャ検出デバイスのそれぞれの入力と結合することであって、前記第2の動作モードにおいて、前記最上行、最下行、最左列、および最右列によって形成された電極は、伝送電極および受信電極として動作する、こととを行う、請求項13に記載の方法。
- 4つの電極が、前記最上行、最下行、最左列、および最右列によって形成され、前記第2の動作モードの間に前記容量結合回路を通して連続交流伝送信号を受信し、前記4つの電極のそれぞれの負荷を判定することによって評価される、請求項15に記載の方法。
- 前記第1の電極および第2の電極はそれぞれ、櫛形であり、櫛歯方式で配列されている、請求項13〜15のいずれか一項に記載の方法。
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