(57)【要約】本発明は、タッチスクリーンでの非線形の修正を測定し追跡する方法を提供する。適切な非線形のパラメータのいくつか又は全てが自動で決定される。生産フロア試験装置が電子測定、演算パラメータを作り、コントローラの電子回路の不揮発性メモリにロードしてもよい。又、コントローラの電子回路は、電子測定を行い、非線形パラメータを決定する。本発明の後者の実施例は、フィールドの非線形パラメータの決定を許可し、インストールされたタッチスクリーンの非線形特性での、経時または環境条件による変化を流動的に追跡する。
2005539325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ座標を発生させるタッチスクリーンシステムであり、
タッチに対応してタッチ情報を発生させ、そしてタッチスクリーンで与えられた電気特性を示す測定可能な情報を発生させるタッチスクリーンと、
タッチスクリーンと通信し、測定可能な情報を受け取って、非線形の修正パラメータを発生させる修正パラメータの回路と、
タッチ情報と非線形の修正パラメータを受け取り、そしてタッチスクリーンの非線形に対して修正する修正アプリケーション回路とを備えるタッチスクリーンシステム。
【請求項２】
タッチスクリーンが４つのコーナおよび各コーナへのコーナコンタクトを有する基板を更に備える請求項１記載のタッチスクリーンシステム。
【請求項３】
5線式タッチスクリーン、9線式タッチスクリーンまたは容量性タッチスクリーンの１つである請求項１記載のタッチスクリーンシステム。
【請求項４】
基板は第１の抵抗率ρAの内部領域および第２の抵抗率ρBの外部領域を更に備え、第１および第２の抵抗率ρA、ρBは等しくない請求項２記載のタッチスクリーンシステム。
【請求項５】
基板は、内部領域および外部領域を更に備え、外部領域は、内部領域に接して囲む請求項２記載のタッチスクリーンシステム。
【請求項６】
内部領域は更に、抹消ラインを含む請求項５記載のタッチスクリーンシステム。
【請求項７】
タッチスクリーンは、第１のコーティングを有する基板を更に備え、その第１のコーティングは前記基板を一様に覆う請求項１記載のタッチスクリーンシステム。
【請求項８】
第１のコーティングは第１の材料で作られた複数の片を備え、そして、基板は、各々の対の片間にギャップを更に備える請求項７記載のタッチスクリーンシステム。
【請求項９】
修正パラメータ回路は、値を有する修正パラメータを発生し、タッチスクリーンの非線形を修正するために、修正パラメータ回路は、修正パラメータの値を用いる請求項１記載のタッチスクリーンシステム。
【請求項１０】
修正アプリケーション回路は、タッチ情報および非線形の修正パラメータを周期的に受け取り、タッチスクリーンの非線形を周期的に修正する請求項１記載のタッチスクリーンシステム。
【請求項１１】
タッチ位置を示す信号を発生させるためのタッチスクリーンシステムであり、
４つのコーナおよび各コーナでのコーナコンタクトを有する基板と、
各コーナコンタクトと通信し、１つのコンタクトの電気特性を測定し、それに応答して測定可能な情報を発生させるデジタル化回路と、
デジタル化回路と通信し、非線形の修正パラメータを発生させる修正パラメータ回路とを備えるタッチスクリーンシステム。
【請求項１２】
前記電気特性は、抵抗、容量、電圧または電流の内の１つである請求項１１記載のタッチスクリーンシステム。
【請求項１３】
１つのコーナコンタクトでの第１の電圧が測定され、その時、残りのコーナコンタクトの少なくとも１つに第２の電圧が印加される請求項１１記載のタッチスクリーンシステム。
【請求項１４】
第２の電圧が二つの残りのコーナコンタクトに印加され、一方、第３の電圧が残りの１つのコーナコンタクトに印加される請求項１３記載のタッチスクリーンシステム。
【請求項１５】
更に、基板から隔てられたシートを備え、そのシートは、第２のコーティングを備え、その基板は、第１のコーティングを備え、第２のコーティングは第１のコーティングに対向する請求項１１記載のタッチスクリーンシステム。
【請求項１６】
デジタル化回路からタッチ情報および修正パラメータ回路からの非線形修正パラメータを受け取り、そしてタッチスクリーンでの非線形を修正する修正アプリケーション回路を更に備える請求項１１記載のタッチスクリーンシステム。
【請求項１７】
修正パラメータ回路は、測定可能な情報に基づき抵抗率の比を決定し、そして、修正アプリケーション回路は、前記抵抗率の比に基づき、タッチスクリーンでの非線形を修正する請求項１６記載のタッチスクリーンシステム。
【請求項１８】
デジタル化回路は、電気特性を周期的に測定し、そして、それに応答して測定可能な情報を周期的に発生する請求項１１記載のタッチスクリーンシステム。
【請求項１９】
タッチスクリーンでの非線形を修正するための方法であり、タッチスクリーンは、第２のポイントから隔てられた第１のポイントを含み、
第２のポイントに電圧または電流を印加しつつ、第１のポイントの電気特性を測定し、
それに応答して測定可能な情報を発生させ、そして、
測定可能な情報を用いてタッチスクリーンでの非線形を修正することを備える方法。
【請求項２０】
電気特性は、電圧、電流、抵抗または容量の内の１つである請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
測定可能な情報を用いて、タッチスクリーンでの非線形を周期的に修正することを更に備える請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
測定可能な情報を用いて、タッチスクリーンでの非線形を手動で修正することを更に備える請求項１９記載の方法。
【請求項２３】
測定可能な情報を用いて、非線形の修正パラメータを発生させることを更に備える請求項１９記載の方法。
【請求項２４】
タッチ位置を表す信号を発生させるタッチスクリーンシステムであり、
第２のコンタクトから隔てられた第１のコンタクトと、基板の下に延在し、かつ、第１および第２のコンタクトと通信する第１のコーティングを含む基板と、
基板から隔てられたシートであり、第１のコーティングに対面する第２のコーティングを含み、第１の位置から第２の位置へ移動でき、第１の位置では第１のコーティングとタッチしておらず、第２のコーティングは第１のコーティングとタッチするシートと、
第１と第２のコンタクトと通信し、第１のアナログの測定可能な情報を受け取り、それに応答してデジタルの測定可能な情報を発生させ、そしてシートが第１の位置にあるとき、アナログの測定可能な情報を受け取るデジタル化回路と、
デジタル化回路と通信し、デジタルの測定可能な情報を受け取り、それに応答して修正パラメータを発生させる修正パラメータ回路と、
修正パラメータを受け取り、そして修正パラメータを使用することで、タッチスクリーンシステムでの非線形性に対して修正する修正アプリケーション回路とを備えるタッチスクリーンシステム。
【請求項２５】
基板は、第４のコンタクトから隔てられた第３のコンタクトを更に含む請求項２４記載のタッチスクリーンシステム。
【請求項２６】
デジタル化回路は第３、第４の双方のコンタクトと通信し、そして、デジタル化回路は、第２のアナログの測定可能な情報を受け取り、そして、それに応答して、デジタルの測定可能な情報を発生する請求項２５記載のタッチスクリーンシステム。
【請求項２７】
タッチスクリーンの非線形を修正するための方法であり、
タッチスクリーンは基板、およびその基板から隔てられたシートを含み、その基板は、第２のコンタクトから隔てられた第１のコンタクトおよび、基板下に延在し、かつ、第１および第２のコンタクトと通信する第１のコーティングを含み、そのシートは、第１のコーティングと対向する第２のコーティングを含み、そのシートは、第１の位置から第２の位置へ移動でき、その第１の位置では、第２のコーティングは第１のコーティングとタッチせず、第２の位置では、第２のコーティングは第１のコーティングとタッチし、
そのシートが第１の位置にあるとき、電圧または電流の一方を第２のポイントに印加している間に、最初のコンタクトの電気特性を測定し、その測定に応答して、測定可能な情報を発生し、そして、その測定可能な情報を用いてタッチスクリーンシステムの非線形を修正することを含むタッチスクリーンの非線形を修正するための方法。
【請求項２８】
非線形に対する修正は、タッチスクリーンに周期的に実施される請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
タッチ位置を表す信号を発生させるタッチスクリーンシステムであり、
タッチスクリーンと、
そのタッチスクリーンと通信し、アナログの測定可能な情報を受け取り、それに応答してデジタルの測定可能な情報を発生させるデジタル化回路と、および
デジタル化回路と通信し、デジタルの測定可能な情報を使用して、タッチスクリーンの非線形を修正する修正パラメータ回路とを備えるタッチスクリーンシステム。
【請求項３０】
タッチスクリーンの非線形性を修正するための方法であり、
タッチスクリーンの電気特性を測定し、その電気特性は値を有し、そして
その電気特性の値を用い、タッチスクリーンの非線形を修正するタッチスクリーンの非線形性を修正するための方法。
【請求項３１】
非線形に対する修正は、タッチスクリーンに流動的に実施される請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
非線形に対する修正は、生産フロアのテスト装置を用いて実施される請求項３０記載の方法。
【請求項３３】
非線形に対する修正は、コントローラの電子回路を用いて実施される請求項３０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
[背景]
この発明は、タッチ位置に関係した出力信号を生成するタッチ検知スクリーンのような、二次元システムの位置座標を決定するための装置と方法に関する。より詳しくは、この発明は、非線形の修正が適用されているタッチ位置を表す信号を発生させるための装置と方法に関係する。
【０００２】
タッチスクリーンは増加する多種多様のアプリケーションの選択ためのコンピュータ入力装置になっている。タッチスクリーンは、タッチスクリーンに対する指か他の電子的に受動の針のタッチの位置を検知できる透明な入力装置である。通常、タッチスクリーンはブラウン管モニターや液晶ディスプレイなどのディスプレイ装置の上に置かれる。タッチスクリーン入力は、レストラン受注システムや、産業用プロセス制御アプリケーションや、対話的な博物館展示品や、公開情報キオスクや、ラップトップコンピュータや、他のそのようなアプリケーションなどの応用のためにしばしば好まれる。
【０００３】
タッチスクリーンの形成のために多くのスキームが提案されており、その或るものは商業的な承認に合致する。タッチスクリーン性能の１つの重要な一面は、アクティブなタッチ領域の中のすべての位置で、実際と測定されたタッチ位置の間で密接して対応することである。そこでは、5線式抵抗タッチスクリーン、4線式抵抗タッチスクリーン、容量性タッチスクリーン、超音波タッチスクリーン、および赤外線タッチスクリーンを含む多くのタイプのタッチスクリーンが入手できる。これらのタイプのタッチスクリーンのすべてが、コスト競争価格で、性能の高い規格を送り出すことを試みた。
【０００４】
フレモント(カリフォルニア)のElo TouchSystems Inc.によるタッチスクリーンのAccuTouch(商標名)の製品ラインなどの5線式抵抗タッチスクリーンが、多くのタッチスクリーンアプリケーションで広く受け入れられている。5線式抵抗タッチスクリーンでは、指か針からの機械的な圧力は、プラスチックのカバーシートなどのフレキシブルなシートを屈曲させ、下方に横たわるガラス基板のような硬質の基板にタッチさせる。堅い基板は、電圧勾配が発生する抵抗性のコーティング材でコーティングされる。堅い基板の４つのコーナへの電気的接続により、関連する電子機器は、XとY方向への電圧勾配を連続して発生させることができる。フレキシブルなシートの下側には、伝導性のコーティングがあり、抵抗性コーティングと伝導性コーティングの間のタッチ位置で電気的な接続を提供する。このタイプのタッチスクリーンシステムには、すなわち、タッチスクリーンとコントローラエレクトロニクスの間で合計5個の電気的接続、つまり「5本のワイヤ」があることに注意されるべきである。5線式抵抗タッチスクリーンに関する詳細は、以下の米国特許で見つけられる:Gibsonによる米国特許 No.4,220,815、Gibson その他による米国特許 No.4,661,655 および 4,731,508、Talmadge その他による米国特許 No.4,822,957 、Dunthornによる米国特許 No.5,045,644、Kentによる米国特許 No.5,220。それらの明細書はすべて参考のためにここで取り込まれる。
【０００５】
4線式抵抗タッチスクリーンのための製造費が、5線式抵抗タッチスクリーンの製造費よりも一般に低いので、4線式抵抗タッチスクリーンは、タッチスクリーン市場のローエンドを支配している。しかしながら、一般に、重責使用の直面で信頼できる性能を要求するアプリケーションでは、5線式抵抗の技術が優れていると証明されている。XとY座標の両方を測定するために、4線式抵抗タッチスクリーンは、基板の抵抗コーティング上に電圧勾配を発生させることと、フレキシブルなシートの伝導性コーティング上に直交した電圧勾配を発生させることとを交互に行う。フレキシブルなシートの機械的な屈曲の結果、伝導性コーティングの一様な抵抗率が失われるので、4線式タッチスクリーンの性能は低下−する。XとYの電圧勾配の両方が堅い基板の抵抗性コーティング上に発生され、フレキシブルなシート上の伝導性コーティングが電気的な連続を提供するだけの5線式抵抗タッチスクリーンでは問題にならない。しかしながら、5線式タッチスクリーンでは、何らかの複雑な周囲の電極パターンが、同じ抵抗のコーティングにおけるXとY電圧勾配の両方で連続した発生を可能にするために必要になる。4線式タッチスクリーンから5線式タッチスクリーンを区別する主要な設計上の特徴は、電圧が周囲の電極パターンに適用される、5線式タッチスクリーン上の4つのコーナコンタクトおける接続点が存在することである。
【０００６】
コントローラの電子回路は、上で説明したように、電圧勾配の発生と同じように、電流の注入により、5線式抵抗性タッチスクリーンからタッチ情報を得ることができる。電流の注入でタッチ情報を得るために、電流源は、フレキシブルなシートへ電流を流し、そして、それぞれの4つのコーナコンタクトへ到着した電流が次に測定される。これらのコーナの電流の合計と比率から、タッチ位置が再構築される。電流注入と電圧発生の選択は、電子回路の設計選択であり、タッチスクリーンの設計から大きく独立している。電圧発生用電子回路を持つタッチスクリーンシステムのための周囲電極パターンの設計は、電流注入を用いるタッチスクリーンシステムに同様に適用できる。
【０００７】
容量性タッチスクリーンでは、フレキシブルなシートは、薄い透明の誘電性コーティングに取り替えられ、次に外の層をITOまたはATOでコーティングされた基板上に周囲のエッジが形成される。電子読み取りへの１つのアプローチでは、振動電圧が4つのコーナコンタクトにかけられる。指のタッチが、交流をグランドに分流させ、従って、タッチ位置にて交流電源として機能するのに役立つ。4つのコーナコンタクトの間のこの交流電流の分割は、測定され、そして、タッチ座標を決定するために使用される。電流注入の電子回路の交流変化が用いられる。容量性タッチスクリーンはしばしば、5線式抵抗性タッチスクリーンにおけるように、同じ基本機能に役立つ周囲の電極パターンを必要とする。例えば、3M Touch Systems, Inc.は、容量性タッチスクリーン(ClearTekの商標名)および、Pepperによる米国特許 No.4,371,7465の図１bに図示されたものに似る周囲の電極パターンを有する5線式抵抗性タッチスクリーン(TouchTekの商標名)の両方を提供する。容量性の5線式抵抗性および容量性のシステムの両方で周囲電極パターンを使用することができるのが広く知られている。
【０００８】
電子回路とそれぞれの4つのコーナコンタクトとの間の駆動ラインおよび検知ラインの双方を持つことはしばしば有利である。 電子回路に適切なフィードバックループを持つことで、駆動および検知のラインの組み合わせが、コントローラの電子回路に、コーナコンタクトにかけられた電圧に対してよりよい制御を与える。これは、5線式タッチスクリーンの変形に結びつき、それは電子回路とタッチスクリーンとの間に9本のワイヤを含む9線式テッチスクリーンである。周囲電極パターンの設計は、5線および9結式の制御様式との間の選択によって大きく影響を受けない。両者は、周囲電極パターンに電圧が適用される、基板上の4つのコーナコンタクトを含む。
【０００９】
また、別々の駆動および検知のラインの使用は、4線式タッチスクリーンの変形に結びつき、すなわち、Gunze USA of AustinのTexas and 3M Touch Systems, Inc.により販売されているような「8線式」抵抗性タッチスクリーンである。例えば、ゼロと5ボルトが、抵抗コーティング上に電圧勾配を励起させる１組の駆動ラインに印加されるなら、その駆動ライン上の電圧降下は、抵抗性コーティング上で、減じられた合計電圧降下、例えば0.2から4.8ボルトに結びつく。その上、また、駆動ラインの電圧降下が、経年または環境状態で変化するなら、タッチ位置と測定電圧との関係も変化するであろう。しかしながら、検知ライン上の電圧をモニターすることにより、そのような変化は、追跡され、未加工の測定されたタッチ座標に対して直線的な修正が与えられる。
【００１０】
標準を要求するタッチスクリーンを製造するよりはむしろ、製造変化と理想的でない材料特性を補うために、修正がタッチスクリーンデータに適用されてもよい。2つのタイプの修正を適用することができる: 直線性と非直線性である。XとY電圧勾配が交互に一般的な抵抗コーティングに適用される、抵抗性および容量性のタッチスクリーンは、「直線性」となるようにしばしば設計される。つまり、水平方向またはX方向での電圧測定の間、抵抗性コーティング上の等電位ラインは実質的に直線で垂直であり、かつ、一様に隔てられる。垂直方向またはY方向での電圧測定の間、抵抗性コーティング上の等電位ラインも実施的に直線で、かつ、一様に隔てられるが、垂直である。X方向またはY方向で等電位ラインが直線でなく、かつ一様に隔てられていないなら、タッチスクリーンは非線形であると考えられる。直線的なタッチスクリーンの設計と製造は、製造変化にもかかわらず、これらの直線性の条件を良好な近似に満たすことを含む。 直線的なタッチスクリーンがコントローラの電子回路上での演算負荷を最小にするので、重要な規制が、直線的なタッチスクリーンの設計および製造時に置かれる。
【００１１】
非線形のタッチスクリーン、さらに直線的なタッチスクリーンシステムを持つことは可能である。この場合、コントローラの電子回路かホストコンピュータ上のドライバのソフトウェアは、非線形の修正を生のタッチスクリーン測定値に適用しなければならない。電子回路と情報処理ソフトウェアの費用が低下し続けているので、直線的なシステムのレベル性能の負荷を、さらに電子回路とソフトウェアに移管することは魅力的である。
【００１２】
非線形のタッチスクリーンシステムの主要な問題は、非線形のパラメータの決定である。１つは、既知の位置で機械的に格子位置を適切に触れることによって、非線形のタッチスクリーンを較正することができる。しかしながら、タッチスクリーン製造プロセスまたはタッチスクリーンシステムのインストールプロセスに対して重要な追加があり、必然的にコストを増す。 代わりに、１つは、固定された組みの非線形修正パラメータを使用し、そして各タッチスクリーンが同じ非線形のひずみで製造されることを確実にすることができる。しかしながら、これは、直線的なタッチスクリーンのための製造プロセスのように同様の許容要求につながり、したがって、必然的に費用が加算する。したがって、タッチスクリーンシステムのための非線形の修正パラメータを決定するための改良された方法の必要がある。
【００１３】
一般に、非線形の修正は公知のシステムで固定された定数である。結果として、経年または環境状態で変化する非線形のひずみは、問題が多く、タッチスクリーンのために材料と製造プロセスの選択を制限する。したがって、非線形のパラメータをアップデートし、そして、経年および環境状態での変化で起こる非線形のひずみを追跡するために、便利で自動の手段も必要となる。
【００１４】
[発明の概要]
この発明は、タッチスクリーンでの非線形の修正を測定し、追跡する方法を提供する。関連する非直線の修正のいくつかまたはすべては、様々なタイプの回路を使用することで決定されてもよい。生産フロアのテスト設備は、電子測定を行い、パラメータを演算し、そしてそのパラメータをコントローラの電子回路の不揮発性メモリ内にロードする。
これとは別に、コントローラの電子回路は、電子測定をして、非線形のパラメータを決定することができる。この発明の後者の実施例は、その分野での非線形のパラメータの決定を可能にし、経年時または環境条件に基づいて起きる、インストールされたタッチスクリーンの非線形の変化を流動的に追跡する。
【００１５】
この発明の第１の態様によると、タッチ座標を発生させるタッチスクリーンシステムが提供される。タッチスクリーンシステムは、タッチスクリーン、修正パラメータ回路、および修正アプリケーション回路を含む。タッチスクリーンは、タッチに対応してタッチ情報を発生させ、そしてタッチスクリーンで与えられた電気特性を示す情報を発生させる。修正パラメータの回路は、タッチスクリーンと通信し、修正パラメータの回路は、測定可能な情報を受け取って、非線形の修正パラメータを発生させる。修正アプリケーションの回路は、タッチ情報と非線形の修正パラメータを受け取り、そしてタッチスクリーンの非線形に対して修正する。
【００１６】
この発明のもう一つの態様によると、タッチ位置を表す信号を発生させるタッチスクリーンシステムを提供する。タッチスクリーンシステムは、４つのコーナおよび各コーナでのコーナコンタクトを含む基板と、各コーナコンタクトと通信するデジタル化回路を含む。デジタル化回路は、１つのコンタクトの電気特性を測定し、それに応答して測定可能な情報を発生させる。また、タッチスクリーンシステムはデジタル化回路と通信する修正パラメータ回路を含む。修正パラメータ回路は非線形の修正パラメータを発生させる。
【００１７】
この発明のもう一つの態様によると、タッチスクリーンの非線形性を修正するための方法を提供する。タッチスクリーンは、第２のポイントから隔てられたられた第１のポイントを含む。その方法は、電圧か電流の１つを第２のポイントに印加している間、第１のポイントの電気特性を測定し、それに応答して測定可能な情報を発生させること含む。また、その方法は、測定可能な情報を用いて、タッチスクリーンシステムの非線形を修正することを含む。
【００１８】
この発明のもう一つの態様によると、タッチ位置を表す信号を発生させるタッチスクリーンシステムを提供する。タッチスクリーンシステムは、基板を含み、その基板は、第２のコンタクトから隔てられた第１のコンタクトと、基板の下に延在し、かつ、第１および第２のコンタクトと通信する第１のコーティングを含む。また、タッチスクリーンシステムは基板から隔てられたシートを含み、そのシートは、第１のコーティングに対面する第２のコーティングを含み、そのシートは、第１の位置から第２の位置へ移動でき、第１の位置では第１のコーティングとタッチしておらず、第２のコーティングは第１のコーティングとタッチする。また、タッチスクリーンシステムは、第１と第２のコンタクトと通信するデジタル化回路を含み、そのデジタル化回路は、第１のアナログの測定可能な情報を受け取り、それに応答して、デジタルの測定可能な情報を発生させ、そのデジタル化回路は、シートが第１の位置にあるとき、アナログの測定可能な情報を受け取る。また、タッチスクリーンシステムは修正パラメータ回路と修正アプリケーション回路を含む。修正パラメータ回路は、デジタル化回路と通信状態にあり、その修正パラメータ回路は、デジタルの測定可能な情報を受け取り、それに応答して修正パラメータを発生させる。その修正アプリケーション回路は、修正パラメータを受け取り、そして修正パラメータを使用することで、タッチスクリーンシステムでの非線形性を修正する。
【００１９】
この発明のもう一つの態様によると、タッチスクリーンの非線形性を修正するための方法を提供する。そのタッチスクリーンは基板、およびその基板から隔てられたシートを含む。その基板は、第２のコンタクトから隔てられた第１のコンタクトおよび、基板下に延在し、かつ、第１および第２のコンタクトと通信する第１のコーティングを含む。そのシートは、第１のコーティングと対向する第２のコーティングを含み、そのシートは、第１の位置から第２の位置へ移動でき、その第１の位置では、第２のコーティングは第１のコーティングとタッチせず、第２のコーティングは第１のコーティングとタッチする。その方法は、シートが第１の位置にあるとき、電圧または電流の一方を第２のポイントに印加している間に、最初のコンタクトの電気特性を測定し、その測定に応答して、測定可能な情報を発生し、そして、その測定可能な情報を用いてタッチスクリーンシステムの非線形に対して修正することを含む。
【００２０】
この発明のもう一つの態様によると、タッチ位置を表す信号を発生させるタッチスクリーンシステムを提供する。そのタッチスクリーンシステムは、タッチスクリーンと、そのタッチスクリーンと通信するデジタル化回路を含み、そのデジタル化回路は、アナログの測定可能な情報を受け取って、それに応答してデジタルの測定可能な情報を発生させる。また、タッチスクリーンシステムは、デジタル化回路と通信する修正パラメータ回路を含み、その修正パラメータ回路は、デジタルの測定可能な情報を使用して、タッチスクリーンの非線形性に対して修正する。
【００２１】
この発明のもう一つの態様によると、タッチスクリーンの非線形性を修正するための方法を提供する。その方法は、タッチスクリーンの電気特性を測定すること含み、その電気特性は値を有し、その電気特性の値を用い、タッチスクリーンの非線形を修正する。
【００２２】
図面の簡略化および明確化のために、図中の要素は必ずしも実寸で描かれていないことに理解すべきである。例えば、要素のいくつかの寸法は、明確化のために他のものに比べて拡大されている。また、参照番号は、図面間で対応する要素であることを示すために繰り返して用いている。
【００２３】
[好ましい実施例の詳細な説明]
図１は、この発明に基づく方法のフローチャートを示す。フローチャートのあるブロック、およびフローチャートにおけるブロックの組み合わせは、装置(システム)かコンピュータ・プログラム命令で実行できるのが理解されるであろう。コンピュータか他のプログラマブルデータ処理のときに装置を実行する命令は、フローチャートブロックかブロックで指定された機能を実装するための手段を生成するように、これらのコンピュータ・プログラム命令は、マシンを生産するためにコンピュータか他のプログラマブルデータ処理装置にロードされてもよい。また、これらのコンピュータ・プログラム命令は、特定の様式で機能するようにコンピュータか他のプログラマブルデータ処理装置に指示できるコンピュータ読み込み可能なメモリに保存されてもよく、フローチャートブロックかブロックで指定された機能を実行する命令手段のように、コンピュータ読み込み可能なメモリに格納された命令は、製品を製作する。また、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置で実行されるべき一連の動作ステップを発生させるために、コンピュータ・プログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置にロードされてもよく、その結果、コンピュータまたは他のプログラム可能な装置で実行する命令は、フローチャートの１つまたは複数のブロックで特定された機能を実行するためのステップを与える。
【００２４】
図示のフローチャートのブロックは、指定された機能を実行するための手段の結合、指定された機能を実行するためのステップの結合、および指定された機能を実行するためのプログラム命令の手段をサポートする。図示のフローチャートの各ブロックおよび図示のフローチャート内のブロックの結合は、指定された機能またはステップを実行する特定用途のハードウエアベースのコンピュータシステムまたは、特定用途のハードウエアおよびコンピュータ命令の結合により実行できる。
【００２５】
図１、２で見られるように。タッチスクリーン50は、与えられた電気特性をモニターして、タッチに応答してタッチ情報100を発生させ、そして、測定可能な情報102を発生させる。例えば、5線式抵抗タッチスクリーン、9線式抵抗タッチスクリーン、または容量性のタッチスクリーンなどのように、多くのタイプのタッチスクリーンのいずれか１つであってもよい。初期時、タッチスクリーン50は、図２に例証されるようにほとんど直線的である。電圧勾配は、初期の垂直な等電位ライン120と初期の水平な等電位ライン122を持つ、タッチスクリーン50で発生される。初期の等電位ライン120、122はタッチスクリーン50のタッチ領域21を横切るラインであり、初期の等電位ライン120、122の各ポイントは、時間内でいくつかのポイントで同じ電位である。そのように、例えば、タッチ位置への水平な座標が求められるなら、次に電圧Voがタッチスクリーン50のコーナコンタクト32と34に印加され、そして、コーナコンタクト30と36は、グランドにされ、それにより、初期の垂直な等電位ライン120をもたらす。さらに、タッチ位置に対する垂直座標が求められるなら、電圧Voがタッチスクリーン50のコンタクト30,32に印加され、初期の水平な等電位ライン122を作成する。タッチスクリーン50に非線形のひずみを導入するには、図３、１４で例証されるように、タッチスクリーン50は、歪められた垂直な等電位ライン128および、歪められた水平な等電位ライン130を持つ電圧勾配を発生させる。歪められた等電位ライン128、130の湾曲は、図３で例証されるように、タッチスクリーン50に導入された非線形のひずみのために、初期の等電位ライン120、122の湾曲と異なるかもしれない。非線形ひずみは、故意にタッチスクリーン50に導入されるか、またはタッチスクリーン50の製造時の不規則か、環境条件における変化のような多くの事項の１つにより発生されてもよい。
【００２６】
タッチスクリーン50は、位置Aでのタッチに反応してタッチ情報100を発生させる。１つの実施例では、タッチ情報100は、アナログ信号であり、それは後で、以下で議論するように、デジタルタッチ情報106として知られているデジタル信号に変換される。タッチ情報100は、例えば、測定されたタッチ位置Mを表し、タッチ位置Aにおける実際の垂直および水平な等電位ラインの電圧などのような情報を含む。代わりに、タッチ位置Aで電流を注入し、そして、コーナコンタクト30, 32, 34, および 36で生じた電流を測定することによって、測定されたタッチ位置Mが読み出されてもよい。この場合、等電位ライン120は、すべてのコヘナの電流の合計に対する正しいタッチ32と34の電流の合計にの等しい比率のラインとして解釈され、そして同様に、等電位ライン122は、上側のコーナ30と32に流れる注入された電流の割合として解釈される。初めは、等電位ライン120、122は、タッチスクリーンシステム20では直線的に見え、そして、そのため、図２に例証さそれるように、測定位置Mと実際の位置Aが同じポイントである。非線形のひずみが、タッチスクリーンに導入され、そして図３に例証されるように、初期の等電位ライン120、122の湾曲が変化すると、測定位置Mでの値は、実際のタッチ位置Aとは異なるかもしれない。測定位置Mがタッチスクリーン50に導入された非線形のひずみのため、実際の位置Aと異なるなら、この非線形のひずみを補正して実際のタッチ質Aを決定するために、非線形の修正は、デジタルタッチ情報106に適用されるべきである。タッチスクリーン50に導入されたどんな非線形のひずみも補償するためにデジタルタッチ情報106に対して、非線形の修正112が実行され、それにより、修正された測定位置118が正確に実際の位置Aを表すようする。
【００２７】
また、タッチスクリーン50は、タッチされないタッチスクリーンの基板の与えられた電気特性をモニターして、測定可能な情報102を発生させ、測定可能な情報102は、モニターされた電気特性の値か、多くのモニターされた電気特性を表す。その電気特性は、抵抗、キャパシタンス、電圧、または電流などの電気的な状態であってもよい。望ましくは、コーナコンタクト30のような１つのコーナコンタクトの電気特性は測定され、一方で少なくとも１つの電圧か電流を、コーナコンタクト32、34と36のような残りのコーナコンタクトに供給する。例えば、タッチスクリーン50は、コーナコンタクト30のような、コーナコンタクトの電圧をモニターして、測定可能な情報102を発生させ、一方で、コーナコンタクト32、34および36に電圧が印加される。別の例として、コーナコンタクト32に電圧Voが印加され、そしてコーナ30と34がグランドに接続された時に、コーナコンタクト36における電圧がモニターされ、測定されてもよい。別の例として、入力コンタクト32に第２の電流が印加され、そしてコンタクト30と34には電流を供給しない時に、コーナコンタクト36における第１の電流がモニターされ、測定されてもよい。１つの実施例では、測定可能な情報100は、アナログ信号であり、それは後で、以下で議論するように、デジタルタッチ情報104として知られているデジタル信号に変換される。デジタルの測定可能な情報104は、修正パラメータ108を決定するために使用され、そのパラメータは、デジタルタッチ情報108に非直線修を適用するために後で用いられる。
【００２８】
図１を参照すると、望ましくは、タッチ情報100、および測定可能な情報102はアナログ信号であり、これは次に、ブロック110と114内でデジタル信号に変換され、そして、ブロック110と114からの出力は、デジタルタッチ情報106およびデジタルの測定可能な情報104としてそれぞれ変換される。最小限は、ブロック110と114は、AD変換器を含む。任意に、ブロック11Oと114は、後でデジタル化されるタッチ情報100と測定可能な情報102に関するアナログ信号をバッファリングするか、増幅するか、フィルターにかけるか、またはそれ以外の状態とするために、追加のアナログ回路を含むかもしれない。
【００２９】
デジタルタッチ情報106はブロック112に入り、そして、タッチスクリーン50に導入された非線形ひずみを補償するために次に、非線形修正がデジタルタッチ情報106に適用され、その結果、修正された測定位置118の値は、実際の位置50の値により接近するか、一致する。デジタルの測定可能な情報104は、ブロック116に入力され、次に、非線形修正パラメータか複数のパラメータ108を決定するのに使用され、それは次にデジタルタッチ情報に印加される。上述したように、タッチスクリーン50に導入された非線形ひずみを修正するために、修正パラメータ108は、次に、ブロック112に入力され、非線形修正をデジタルタッチ情報106に適用するのに使用される。 そして、ブロック112に示されるように、タッチスクリーン 5Oで見つけられた非線形のひずみが修正されると、タッチ座標118が次に得られる。タッチ座標118は、タッチ情報100よりも、測定位置Mを表す、実際の位置Aをより正確に表す。そして、タッチ座標118は、電子回路の装置によって使用されて、実際のタッチ位置を決定してもよい。電子回路の装置は、携帯情報端末、キャッシュレジスタ、パーソナルコンピュータ、全地球側位システム(GPS)ユニット、自動車ナビゲーションシステム、飛行機チケット発行キオスク、腕時計、携帯用のオーディオプレーヤー、または電話などのような、タッチスクリーン50を使用するかもしれないいずれのデバイスであってもよい。
【００３０】
図６、７は、この発明のタッチスクリーン50の好ましい１実施例のタッチスクリーン550を示す。図６で例証されるように、タッチスクリーン550は、シート24の基礎となる基板22、基板22上の第１のコーティング26、および第１のコーティング26に対向する第２のコーティング28を含む。望ましくは、基板22は、長方形であり、第１、第２、第３および第４のコンタクト30、32、34、および36を一般に含み、それらの１つは基板22の各コーナに位置する。望ましくは、基板22は、ガラス、または硬化プラスチックのような、一般に堅い材質である。望ましくは、第１のコーティング26は、基板22の一方の側をコーティングし、抵抗のコーティング、そのようなもの、酸化スズ、インジウム酸化スズ、または導電性高分子のような抵抗性のコーティングである。図６で示されるように、シート24は基板22からの距離Dで隔てられる。望ましくは、シート24は、プラスチック、そして、ガラスのマイクロシート、またはガラスと高分子材料を含む薄層状のような一般にフレキシブルな材料を備える。シート24は、図６に示されるように、シート24の一方側で、第１のコーティング26と対向する第２のコーティング28およびシート24の反対面にタッチ表面23を含む。シート24は第１の位置から第２の位置へ移動でき、第１の位置では、第２のコーティング28は、第１のコーティング26と非タッチであり、第２の位置では、第２のコーティング28は、第１のコーティング26とタッチ位置にてタッチする。タッチおよびシート24の撓みの結果のように、圧力がシート24に印加された時、シート24は第１の位置から第２の位置へ移動し、第１のコーティング26が第２のコーティング28とタッチするようになる。好ましくは、第２のコーティング28は抵抗性コーティングである。
【００３１】
図７で示されるように、第１のコーティング28は、抵抗率を有する内部領域44および外部領域42を含む。外部領域42は、内部領域44に接して囲む。１実施例では、外部領域42は、図６、７に示されるように入力コンタクト30, 32, 34, 36を含む。外部領域42は、内部領域44の中で等電位ラインをよりよく形成されるために、さまざまな構造のいずれを含んでもよい。可能な分野の形状構造は、それに限定されないが、次のものに開示されている。Hurst, Ritchie, Bouldin, および WarmackによるPCT 出願(No. W0/98/19283 A1)、Gibsonによる米国特許(No. 4,220,815)、Gibson その他による米国特許(No. 4,661,655 と 4,731,508)、Talmadgeその他による米国特許(No.4,822,957)、Dunthornによる米国特許(No. 5,045,644)、およびPepperによる米国特許(No.4,371,746)。それらの明細書を参考のためにここで開示した。望ましくは、コーナコンタクト30、32、34、36は、外部領域42のコーナに、またはその近傍に位置し、タッチスクリーンへの外部回路に電気接続に与える。
【００３２】
この発明は上で説明されるように、広範囲なタッチスクリーン50に適用されますが、以下の例は発明の概念による量的なイラストを提供する。図８、９を参照すると、ユーザが触れるタッチ領域21がある基板22を持つタッチスクリーン150が示される。その基板22は実質的に透明で、抵抗性の第１のコーティング146を含む。例えば、基板22は例えばガラスを含み、そして、第１のコーティング146は例えば酸化スズを含んでもよい。図８、９で示されるように、第１のコーティング146は、一様に基板22をカバーせず、むしろ、接近して隔てられた片パターンで作成される。望ましくは、第１のコーティング146は酸化スズなどの第１の材料で作られた多くの片27を含み、基板22は各々の一対の片27間にギャップ25を更に備え、そのギャップ25は、第１の材料を含まない。望ましくは、ギャップ25は空気などの絶縁性材料である第２の材料を含む。陰影をつけられた領域は、第１のコーティング146の片27を表し、一方、間にあるギャップ25は、第１のコーティング146の無い領域を表す。ここで用いたW2は、片27の幅である。１実施例では、例えばW2は、0.50 から 2 mmの範囲である。片27間のギャップ25は、第１のコーティング146が基板22から除去されたか、もしくは、第１のコーティングが全く適用されなかった領域を示す。ここで用いたgは、例えば0.05 から 0.2 mmの範囲であってもよい。ここで用いたρoは、第１のコーティング146の抵抗率(オーム/単位面積)である。図８、９で示したように、Y 方向では、平均された抵抗率は、
ρo ＝ (１＋ｇ/W2) * ρo
【００３３】
図８で例証されるように、片状の抵抗性コーティングがあるそのような基板材料の大きいシートは、高さHと幅W1のタッチスクリーンサイズの断片にカットされてもよい。４つの暗い正方形は４つのコンタクト30、32、34、36を示す。トップのコンタクト30、32は、全抵抗Rの第１の直線的な抵抗体60の端部に接続する。底のコンタクト34、36は、全抵抗Rの第２の直線的な抵抗体62に接続する。例えば、第１および第２の直線的な抵抗体60、62は、伝導正の合成重合体インクによる印刷されたバーを包んでもよい。コンタクト30、32、34、36と２つの直線的な抵抗体60、62は、抵抗性のコーティング146のそれぞれの片27の端部と電気的にタッチする。
【００３４】
図８、９で示したような上述のタッチスクリーンの設計は、水平方向かX方向で直線的なタッチスクリーン150を備える。適切な電圧がいったんタッチスクリーン150のコンタクト30、32、34、36にかけられると、直線的な電圧勾配が、トップと底の直線的な抵抗体60、62上に発生するであろう。例えば、ゼロボルトがそれぞれの左２つのコンタクト30、36に印加され、そして、5ボルトがそれぞれの右２つのコンタクト32、34に印加されてもよい。これは、タッチ領域21のX方向への直線的な電圧勾配のために正確な境界状態を提供する。各片27が一定の電位であり、そして、各片27は実質的に同じ電圧差だけ、隣接している片27と異なる。また、電流注入を読み取ることで、X方向への直線性を提供する。
【００３５】
直線的な抵抗体60、62に通る電流のために、上で説明されたタッチスクリーンの設計のためのY方向への電圧勾配は非線形になるであろう。Y方向の電圧勾配の非線形を定量化する主要な修正パラメータβは、以下のように定義できる。
[1]  β＝ (R/2) / (ρo'* H/W1) 
ここで、βは、Y方向でのタッチスクリーン150のタッチ領域の全抵抗に対する、X方向でのタッチスクリーン150の全抵抗の比率である。タッチスクリーン150の水平方向の抵抗は、トップと底の直線的な抵抗体60、62の並列抵抗、つまり、R/2である。これは、左２つのコンタクト30、36が互いに接続され、また、右２つのコンタクト32、34が互いに接続されるなら、オーム計によって測定された抵抗である。タッチスクリーン150のタッチ領域の垂直方向の抵抗は、ρo'*H/W2 である。ここで、ρo'は第１のコーティング146の単位面積あたりのオームであり、ρoは、ギャップ25でコーティングが取り外されたことによる抵抗のわずかな増加に対して修正される。
【００３６】
タッチスクリーン150のセンターが原点(x、y)＝(0、0)および「グランド」またはゼロ電圧の双方としてみなされる、座標系を定義することができる。Y方向での電圧勾配の発生のために、(x、y)=(±W1/2,H/2)でのトップのコンタクト30、32に、電圧＋Vが与えられ、また、(x、y)=(±W1/2,-H/2)での底のコンタクト34、36に、電圧−Vが与えられる。Y方向に非線形の電圧勾配が発生させる数式は、次の方程式で与えられる。
[2]   Vy(x,y) = V * (2y/H) [cosh(β/1/2 (2x/ W1))/ cosh(β1/2)] 
【００３７】
数式内の非線形修正パラメータβがゼロに接近する範囲では、この方程式は簡単な直線的な電圧勾配 Vy(x、y)＝V * (2y/H)にアプローチする。W1と比べW2が非常に小さい範囲では、その、タッチスクリーン150の水平方向の抵抗は、単にトップと底の直線的な抵抗体60、62の結合した並列抵抗である。タッチスクリーン150のトップ(底)の(x、y)＝(O、±H/2)での中央では、Y方向の歪みはその最大値、(β/4)*Hのβの第１の桁に達する。したがって、第１と第２の直線的な抵抗体60、62の抵抗Rが、第１のコーティング146の抵抗率に対して非常に小さいなら、事実上、タッチスクリーン150は直線的になる。たとえば、β < 1/25 ならば, タッチスクリーン150 は±1%より優れた直線性となる。 これは非線形の修正の必要性を回避するが、それは、タッチスクリーン150に対する所要電力を増加させ、そして/または、電子雑音に対するタッチスクリーン150の感受性を増すので、第１と第２の直線的な抵抗体60、62の抵抗Rの非常に低い値は望ましくない。システムレベルでは、非線形修正パラメータβのはるかに大きい値を考慮することに関心がある。
【００３８】
例えば、β＝1の値に対して、Y方向の電圧勾配の発生はかなり歪められる。また、最大ひずみは、非線形のひずみのため、(x、y)＝(O、±H/2)にて、Vy(O、H/2)があり、Vから0.648*Vに、つまり35%だけ低下している。Y方向に沿ったタッチ位置の測定における対応する誤差は、タッチスクリーン150の高さHのおよそ18%に対応する。このレベルの誤差は、タッチスクリーンシステムで容認できず、その結果、非線形の修正が必要になる。非線形修正パラメータβが既知ならば、これらの非線形修正は、どんな非線形の修正も適用されていない状態で真のタッチ位置(x、y)を、適用された非線形修正でもって、生の測定座標(x、'y')に関係づける以下の対の方程式の同時に反転させることにより、決定できる。
【００３９】
[3]    x' = x 
[4]   y' = H＊Vy(x,y)/2V = y＊[cosh(β1/2 (2x/ W1))/ cosh(β1/2)] 
反転した方程式は以下の通りである。
[5]   x = x' 
[6]   y = y'* cosh(β1/2) / cosh(β1/2 (2x'/ W1) ) 
【００４０】
アルゴリズム開発のために、多項式の拡張、参照テーブル、直線的な推測などの適切な使用により、因習的な双曲線コサイン機能を避けるオプションがある。パラメータβは測定可能な RxとRYから決定することができる。ここで用いたRxはX方向に測定されたタッチスクリーン150の抵抗である。Rxを決定するために、左２つのコンタクト30、36を互いに電気的に接続し、そして右２つのコンタクト32、34を同様に互いに接続し、そして、左右のコンタクト30, 32, 34, 36すべてをオーム抵抗計または等価な機能の回路に接続する。そして抵抗Rxは単にトップと底の直線的な抵抗体60、62の並列抵抗である。
[7] Rx = R12
【００４１】
ここで用いたRYはY方向に測定されたタッチスクリーン150の抵抗である。RYを決定するために、トップ２つのコンタクト30、32を互いに電気的に接続し、そして底２つのコンタクト32、36を同様に互いに接続し、そして、トップおよび底のコンタクト30, 32, 34, 36すべてをオーム抵抗計または等価な機能の回路に接続する。計算の容易さのために、オーム計が電圧＋Vをトップのコンタクト30、32に印加し、電圧−Vを底のコンタクト34、36に印加すると仮定する。Vy(x、y)に対する上の公式を使用して、入っていく電流、つまり左上側の電極の電流を計算できる。
[8]   I＝−∂V /∂x (−W1/2,H/2) / (R / W1) = V *2β1/2 tanh(β1/2)/R
【００４２】
コンタクトが対になっているので、オーム計の電流は、供給電圧2Vに対して2Iであり、従って、Y方向の抵抗は以下の通りである。
[9]   RY = (2V)/(21) = R/(2β1/2 tanh (β1/2) )
βが０に近づく範囲では、線形の抵抗Rは導電用バスバーとなり、RY は期待されたようにρo' * H/ となることに注目される。
【００４３】
次に抵抗X および Yの比を検討する。
[10]  Rx/RY ＝ β1/2tanh (β1/2) ＝β−β2 /3 ± ...
【００４４】
測定比率RX/RYの関数としてβのための参照テーブルを構築するために、方程式10を容易に使用できる。したがって、RxとRYのオーム計測定値で、非線形の修正パラメータβを決定することができ、したがって、非線形の修正は適切にタッチスクリーン150に適用されてもよい。
【００４５】
非線形の修正パラメータβ＝(R12) / (ρo' * H/ W1 )は、ギャップ25の幅gだけでなく、第１および第２の直線状抵抗60, 62の抵抗R、第１のコーティング146の抵抗率ρoに依存することに注目される(ρo' = ( 1 + g/w)*ρoを再度参照)。すべてのこれらの要素は、製造変化を及ぼす。例えば、直線的な抵抗体60、62がスクリーンプリントによる伝導性インクで形成されるなら、抵抗Rは印刷の高さ、印刷幅、およびインクの抵抗率の変化のため変化するかもしれない。第１のコーティング146の抵抗率ρoは、コーティングの厚さ、および第１のコーティング146で使用された材料の電子特性のため変化するかもしれない。また、ギャップ25の幅gも製造変化を及ぼしやすい。多くの場合、これらの製造パラメータは、単一のタッチスクリーン150内で実際に一定である傾向があるかもしれないが、製造プロセスにおけるドリフトはこれらの製造パラメータの部分的な変化につながるかもしれない。そのような場合、βの値は、重要な製造変化に影響を与えるかもしれないが、唯一の重要な非線形の修正パラメータのままで留まる。
【００４６】
図１を参照すると、タッチスクリーン50は抵抗性コーティング26がある基板22、および、多くのコーナコンタクト30、32、34、および36を含んでもよい。 さらに、タッチスクリーン50は以下で説明されるように別の設計のものであってもよい。４つのコーナコンタクト30、32、34、36が説明されているが、タッチスクリーン50はいろいろな基板のコンタクトを含んでもよい。
【００４７】
１実施例では、図１のブロックは、図１７に示されるように、ハードウエア回路としてタッチスクリーンシステム520のコントローラエレクトロニクス525内に具体化される。この実施例では、タッチスクリーンシステム520は、タッチスクリーン50とコントローラの電子回路525を含む。コントローラの電子回路525は、タッチスクリーン50に取り付けられ、かつ、タッチスクリーン50の動作に不可欠である。タッチスクリーン50が生産フロア外で実際に使用されるとき、コントローラ電子回路525がタッチスクリーン50に留まるように、望ましくは、コントロー電子回路525は強固にタッチスクリーン50に取り付けられる。コントローラ電子回路525は永久にタッチスクリーン50に取り付けられることが意図される。コントローラの電子回路525の使用は、分野での修正パラメータ108の決定を可能にし、経時または環境状態のために起きる、インストールされたタッチスクリーン50の非線形の特性での変化を流動的に追跡する。
【００４８】
コントローラ電子回路525は、デジタル化回路51O、514、修正パラメータ回路516、および修正アプリケーション回路512を含み、これらのすべては、ブロック110, 114, 116 および 112,にそれぞれ対応する。この実施例では、タッチスクリーンシステム520は以下の非線形の修正パラメータ508を決定する。デジタル化回路514は、タッチスクリーン50と通信し、そして、電圧の印加、電流の注入または他の電子手段により、タッチスクリーン50の電子特性を測定する。望ましくは、そのような測定は、タッチスクリーン50が触れられていないときに実行される。この様に、タッチスクリーン50の電子特性に関するアナログの測定可能な情報502は、デジタル化回路514に伝えられる。
【００４９】
ここで定義されるように、互い“通信する”装置または回路は、種々の異なる伝送技術(それに限定されないが、無線伝送、ケーブルによる電子伝送、光ファイバによる光伝送、無線と電子と光伝送の組み合わせ、または、装置が情報を互いの間で通信または伝送することを可能にする他のいずれかの伝送技術)を用いて、情報が１つの装置から第２のものに伝送する装置または回路である。さらに、互いに“通信する”装置または回路は、必ずしも情報を一方向に伝えるものではない。情報は２方向にデバイス間に伝えられてもよい。
【００５０】
その後、デジタル化回路514は、アナログの測定可能な情報502をデジタルの測定可能な情報504に変換し、そしてデジタルの測定可能な情報504を修正パラメータ回路516に送る。デジタルの測定可能な情報504を使用して、修正パラメータ回路516は、次に非線形の修正パラメータ508を発生させ、そして、非線形の修正パラメータ508を、修正アプリケーション回路512に伝送し、そこで、非線形の修正を、デジタルタッチ情報506に適用し、線形タッチ座標518を決定する。図１７に示されるように、タッチスクリーンシステム520は、以下の直線的なタッチ座標518を決定する。デジタル化回路51Oは、タッチスクリーン50と通信する。また、タッチスクリーン50が抵抗性のタッチスクリーンであるなら、望ましくは、デジタル化回路51Oは、タッチスクリーン50のシート24にも通信する。タッチスクリーン50が触れられているとき、デジタル化回路51Oは、電圧をかけるか、電流を流すか、他の電子手段により、タッチスクリーン50のタッチ状態が調べられる。この様に、タッチ位置に関するアナログのタッチ情報500は、デジタル化回路510に伝えられる。デジタル化回路51Oは、アナログのタッチ情報500をデジタルタッチ情報506に変換して、デジタルタッチ情報506を修正アプリケーション回路512に送る。デジタル化回路51Oは、アナログのタッチ情報500をデジタルタッチ情報506に変換するのに使用されるAD変換器を含む。そして、デジタル化回路51Oは、デジタルタッチ情報506を修正アプリケーション回路512に送る。修正アプリケーション回路512は、修正パラメータ回路516から受け取られた非線形の修正パラメータ508を使用することで、非線形の修正をデジタルタッチ情報506に適用する。このような方法で、タッチスクリーン50が直線的でなくても、全体でタッチスクリーンシステム520は直線的なタッチスクリーンシステムとして作動することができる。
【００５１】
ここの用語“回路”は、広く用いられる。たとえば、回路512,516のような回路は、回路は、専用のカスタム設計された電子回路であってもよく、また、パーソナルコンピュータのオペレーティングシステムで使用されるタッチスクリーンドライバのソフトウェアのフォームを取ってもよい。例えば、Windows(商標名)のオペレーティングシステムは、タッチスクリーンドライバを一種のマウスドライバーであると考えてもよい。図１８を参照すると、いくつかの実施例では、デジタル化回路614と修正パラメータ回路616(それぞれ機能的にブロック114と116に対応する)を含むタッチスクリーンシステム620が備えられる。デジタル化回路614と修正パラメータ回路616は、非線形の修正パラメータ608を決定するのに使用され、デジタル化回路614と修正パラメータ回路616は、一時的にタッチスクリーン50と通信する。また、この実施例では、タッチスクリーンシステム620は、タッチスクリーン50、デジタル化回路610、および修正アプリケーション回路612を含み、これらは機能的にブロック110 および 112に対応する。この実施例では、タッチスクリーンシステム620は以下の非線形の修正パラメータ608を決定する。デジタル化回路614は、タッチスクリーン50と通信し、そして電圧をかけるか、電流を流すか、他の電子手段により、タッチスクリーン50の電子特性を測定する。望ましくは、そのような測定は、タッチスクリーン50が触れられていないときに実行される。この様に、タッチスクリーン50の電子特性に関するアナログの測定可能な情報602はデジタル化回路614に伝えられる。その後、デジタル化回路614は、アナログの測定可能な情報602をデジタルの測定可能な情報604に変換し、そして、デジタルの測定可能なs情報604は修正パラメータ回路616に送られる。最小限として、デジタル化回路614は、アナログの測定可能な情報602をデジタル信号、すなわち、デジタルの測定可能な情報604に変換するAD変換器を包含する。デジタルの測定可能な情報604を使用して、修正パラメータ回路616は次に非線形の修正パラメータか複数のパラメータ608を発生させ、そして、直線的なタッチ座標618を決定するために、非線形の修正パラメータ608を、非線形の修正をデジタルタッチ情報606に適用する修正アプリケーション回路612に伝える。タッチ位置に関するアナログのタッチ情報600は、デジタル化回路61Oに伝えられる。デジタル化回路61Oは、アナログのタッチ情報600をデジタルタッチ情報606に変換し、そして、デジタルタッチ情報606を修正アプリケーション回路612に送る。修正アプリケーション回路612は、修正パラメータ回路616から受け取られた非線形の修正パラメータ608を使用することで非線形の修正をタッチ情報606に適用する。この方法で、タッチスクリーン50が直線的でなくても、全体でタッチスクリーンシステム620は直線的なタッチスクリーンシステムとして作動することができる。
【００５２】
デジタル化回路614と修正パラメータ回路616が単にタッチスクリーン50と一時的に通信するだけなので、それらはさまざまな異なった方法で実行されてもよい。例えば、デジタル化回路614と修正パラメータ回路616は、図１８で例証されるように、生産フロアのテスト設備630に置かれてもよい。そして、生産フロアテスト設備630は、上述したRxやRYなどの測定可能な情報を手動か自動のいずれかで収集してもよい。測定可能な情報602を使用して、生産フロアのテスト設備630は、適切な非線形の修正パラメータを決定することができ、それは、次に、修正パラメータ回路616により発生された非線形修正608を適用するために、修正アプリケーション回路612(修正アプリケーション回路612を含むタッチスクリーンのコントローラ製品の不揮発性メモリのごとき) にロードされるか、ソフトウエアを駆動するために利用できるデータファイルとしてロードされる。生産フロアのテスト設備630を電気的にタッチスクリーン50に接続することができる既存の製造ラインのテスト設備と統合することができる。
【００５３】
βなどの非線形の修正パラメータに対し、上で説明したように、よりゆるい製作許容を可能にすることによって、この発明は、製作許容を大いに緩めて、設計、材料、および製造プロセスのオプションをかなり増加させることができる。結局、この発明は、タッチスクリーンシステムとタッチスクリーン50の製造と生産の多大な費用低減を可能にする。
【００５４】
上で説明したように、生産フロアの試験設備630の使用は利点があるが、また、回路614と616を生産フロアのテスト設備630からインストールされたタッチスクリーンシステム520へ移すことに重要な利点がある。このプランでは、上で議論したように、回路514と516は、非線形の修正パラメータか複数のパラメータを定期的に測定し、追跡し、その結果、非線形の修正を流動的に提供できる。例えば図６で例証されるように、温度、および/または、湿度の環境変化に遭遇した時に、第１のコーティング146の抵抗率ρoと、直線的な抵抗体60、62の抵抗Rが変化するなら、非線形の修正パラメータβは安定しないで、それがあった生産フロアで持っていた値から、生産フロアから離れて実際に運転している時の値までドリアトするであろう。また、様々な経年効果で、非線形の修正パラメータが変化するかもしれない。流動的な非線形の修正は、材料、製造プロセス、および非線形の修正パラメータを可能にする設計の使用を可能にすることによって、そのようなドリフトに順応して、コスト削減のためのオプションのさらなる増加を許容する手段を提供する。
【００５５】
図１７を参照すると、例えば、デジタル化回路510は、Elo TouchSystems社の2210Serial Controllerなどの5線式標準コントローラ製品であってもよい。この場合、アナログのタッチ情報500は、電圧のフォームが発生させた撮影は加振に対応している、基板22のXとYの励起に対応するシート24により発生された電圧の形態を採用してもよい。タッチスクリーンが上で説明したタッチスクリーン150に対応すると仮定すると、デジタル化回路51Oは、簡単なオフセットと倍率により、で方程式[3]と[4]のx'とy'に関連するデジタルタッチ情報506を生成する。デジタルの触情報106、つまり(x'、y')は、非線形のひずみを含む。これらのひずみは修正アプリケーション回路512で修正される。例えば、修正アプリケーション回路512は、方程式[5]および[6]に基づく修正アルゴリズムを含むタッチスクリーンドライバのソフトウェアを実行するホストコンピュータであってもよい。この様に、修正アプリケーション回路512は、生の非線形の位置測定(x'、y')を、タッチ座標518で所望される(x、y)に変換する。
【００５６】
さらに、非線形の修正パラメータ508は以下の通り決定されてもよい。オーム計として機能させると、デジタル化回路514は、方程式[7]と[9]で与えられたようなタッチスクリーン150のRxとRYを測定してもよい。例えば、予定された電圧がタッチスクリーン150のコーナコンタクト30、32、34、および36にかけられるなら、測定できる情報502はタッチスクリーン50とデジタル化回路514の間の派生電流により発生されてもよい。この場合、デジタルの測定できる情報504は、デジタル形態の抵抗RxとRYである。次に、修正パラメタサーキット516は、例えば、抵抗比のRx/RYの様々な値および非線形の修正パラメータ508の対応する値を含む参照テーブルの形態で方程式10を用い、デジタルの測定可能な情報504を、βのような非線形の修正パラメータに変換する。この例(図８)の方程式は、図１から１７で示された概念の１つの特定の実施例を量的に示す。
【００５７】
図１０を参照すると、第１のコーティング26が、第１の抵抗率ρAを有する内部領域44と、第２の抵抗率ρBを有する外部領域142とを含む、タッチスクリーン250が示され、第１の抵抗率ρAと第２の抵抗率ρBは等しくない。外部領域142は、内部領域44に接して囲んでいる。望ましくは、外部領域142は、図１０で示されるように、４つの側部がある四角形である。内部領域44と外部領域42を持つ第１のコーティング26を含むタッチスクリーン250は、額縁のタッチスクリーンとしても公知である。内部領域44と外部領域42は、多くの方法の１つで作成できる。例えば第１のコーティング26を基板22に適用するプロセスの間、基板22の表面の部分集合上に第１のコーティング26の堆積を、遮り、中止するために、マスクが基板22の上に配置されてもよい。内部領域44と外部領域142の生成は、二つの異なる抵抗率pA, ρBに対応する二つの領域42, 44を持つ、基板22の製造を可能にする。外部領域142は、図１０で例証されるように基板22に接する。コンタクト30、32、34、36は、図１０で例証されるように、外部領域42内の基板22上に位置する。
【００５８】
ρA/ρBが∞に近づくなら、すなわち、外部領域46の第２抵抗率ρBと比べて、内陸領域44の第１の抵抗率ρAが非常に大きくなるなら、タッチスクリーン250は直線的になるであろう。タッチスクリーン250が直線的になるなら、非線形の修正パラメータはゼロに近づくが、タッチスクリーン250は、所要電力の増加と電子雑音への感受性の増加に苦しむであろう。したがって、非線形のタッチスクリーン250を設計することは、主にタッチ位置が極めて正確に決定される点で、直線的なタッチスクリーンの利点を持つ。
【００５９】
内部領域44と外部領域42を持っている非線形のタッチスクリーン250の例およびそのようなタッチスクリーン250で遭遇するひずみは、Hurst, Ritchie, Bouldin, および Warmackによる PCT 出願 No. W0/98/19283 A1 (1998/5/7出願) および対応するEP出願 No. EP O10101056で見つかり、参考のためにここで取り込まれる。PCT 出願 No. W0/98/19283 A1 もタッチスクリーンでの非線形の修正へのアプローチの幅について、適合すべきフリーのパラメータの個数を制限するために、一般的な数学的な適合から、様々な物理的な原則の使用まで開示している。また、参考のためにここで取り上げたWilson および Babbによる米国特許 No. 5,940,065は、共にここで説明されるタッチスクリーン250およびタッチスクリーンシステム20に適用されてもよい非線形の修正パラメータを開示している。
【００６０】
上で説明したタッチスクリーン250では、比率ρA/ρBの変化は非線形の修正パラメータの変化で大きな要因となる傾向がある。前の例のように、容易にX方向での抵抗Rxと、Y方向での抵抗RYを測定することができる。しかしながら、RxとRYの両方は、主に外部の抵抗率ρAに依存し、そしてむしろ内部の抵抗率ρBにかなり鈍く、その結果、比率Rx/RYは、非線形のひずみの大きさを主に決定する比率ρA/ρBにかなり低感度かもしれない。したがって、内部抵抗率ρBに敏感な追加測定値が重要であるかもしれない。図５は、ρBに敏感であるそのような測定を行うための１つの方法を示す。
【００６１】
図５を参照すると、演算アンプ56のハイ・インピーダンスの負の入力64は、電流を全く受け入れず、したがって、電流lmの固定された量のすべてを受け入れない。さらに、その演算アンプ56の正の入力部66はグランドに接続され、そのため、負の帰還ループにより、入力部64およびコーナ36で実際のグランドとなる。基板のコーナ30と34を接地することにより、コーナ30と36の間と、そして、コーナ34と36のコーナの間に、正味の電圧低下は全くない。そのため、したがって、電流Imが基板外部に沿ってコーナ30と34進むことを妨害する。代わりに、電流は、抵抗率ρBの内部基板領域を通って、コーナ36から対角線のコーナ32へ流れる傾向がある。したがって、演算アンプ56で発生するコーナ32での帰還電圧Voutは、内部の抵抗率ρBによって主に決定される。Rx or RYのように、そのようなρBの敏感な測定を、ρAの敏感な測定で結合することで、比率ρA/ρBは、正確に測定され、非線形の修正パラメータが正確に決定される。このタイプの測定能力がある回路は、自動化された生産フロアの設備の中に、または、代わりに、インストールされたタッチスクリーンシステムの一部を形成するタッチスクリーンコントローラ製品の中に含むことができる。
【００６２】
図１１を参照するとし、上で説明されたタッチスクリーン250の変形がタッチスクリーン350として例証される。そのタッチスクリーン350は、Talmadge & Gibson による米国特許No.4,797,514(以後、Talmadge特許と呼ぶ)に紹介され、開示されており、その明細書を参考のためにここで取り入れた。タッチスクリーン350は、破線によって例証されるように、第１のコーティング26内の追加的な削除ライン74で説明された非タッチの額縁タッチスクリーン250に対応する。削除ライン74は、図１１に示されるように、各コーナ30、32、34、36に接近し、L字形で配置され、内部の領域44内に位置する。その削除ライン74はタッチスクリーン350を直線化する。 
【００６３】
図１１のタッチスクリーンは図１のタッチスクリーン50に対する１つのオプションである。測定回路114、非線形の修正パラメータ回目116、および非線形の修正アプリケーション回路112、コストが低減されたタッチスクリーン350の変化は、温度と湿度に従って境界フレームの抵抗率と、タッチ領域の抵抗率の比率が変化するように実行される。例えば、内部領域44はITOコーティングを含んでも良いが、外部領域242は伝導性の合成重合体インクで印刷されたスクリーンであってもよい。そのような異なった材料の抵抗率は、運転時の温度と湿度の変化に対し、通常異なって応答する。名目上は、この設計は直線的なタッチスクリーンをもたらす。すなわち、設計により、非線形の修正パラメータの公称値はゼロである。しかしながら、内部領域44と外部領域242内の材料の抵抗率が環境条件でドリフトするのに従って、非線形の修正はゼロにならなくなる。しかしながら、上で説明されるように流動的な非線形の修正が提供されるなら、これは問題を解消し、製造費を最小にするために製造プロセスに使用される材料を選ぶことができる。
【００６４】
また、上述した発明は、Dunthornによる米国特許 No.5045,644に紹介され開示されているように、個別の抵抗体要素を有する境界電極パターン(以後、個別電極パターンという)を持っているタッチスクリーンに適用することができ、その明細書を参考のためにここで取り込む。外部領域42内の個別の電極パターンに関連する抵抗は、内部領域44の抵抗率に関し変化し、タッチスクリーンは非線形になる。そのような非線形性は製造か環境要因のどちらかによってもたらされるかもしれない。どのような場合でも、個別の電極パターンがあるそのようなタッチスクリーンは、図１のタッチスクリーン50に対するさらに別の代替である。
【００６５】
図１２、１３を参照すると、内部領域78と、その内部領域を囲む外部領域78を持つ基板81を有する容量性のタッチスクリーン450が示される。また、容量性のタッチスクリーン450は、第１のコンタクト90、第２のコンタクト92、第３のコンタクト94および、第４のコンタクト96を含み、これらすべては外部領域79内に位置する。基板81は、ガラスや硬質プラスチックのような硬質の基板を備える。図１３の縦断面図に示したように、第１のコーティング84は、基板81を覆う。第１のコーティング84は、酸化スズ、インジウム酸化スズ、またはアンチモン酸化スズのような抵抗性コーティングを備える。誘電性の層82は、第１のコーティング84上を覆い、その誘電性の層82は、コーティング84と静電結合するタッチ領域を形成し、また、第１のコーティング84と第２のコーティング86との間にDC絶縁を与え、そして、第１のコーティング84と第２のコーティング86との間にAC結合を与える。誘電性の層82の単位長あたりのインピーダンスは、誘電性の層82の高さ、幅、誘電率、および運転周波数によって制御される。誘電性の層82は、それに限定されないが、ガラス、シリカのコーティングまたは重合体フィルムのような誘電体を備える。第２のコーティング86は、誘電性の層82上を覆う。第２のコーティング86は、酸化スズ、伝導性高分子複合材料、またはセラミックの抵抗性材料のような抵抗性コーティングを備えてもよい。
【００６６】
図１２で示されるような平面図では、容量性のタッチスクリーン450は、図１０で示されたようなタッチスクリーン250と同様である。人間の指などの接地された導電性の対象物が、誘電性の層82の上表面85をタッチするか押圧した時、グランドへの交流電流が生じ、それは次にコンタクト90、92、94、96で交流電流が供給される。回路は、コンタクト90、92、94、96に供給された４つのA.C電流の値を測定し、これらの４つの交流電流の比率から、タッチスクリーン450上のタッチ位置が決定される。そのようなタッチスクリーンは、タッチスクリーン450の非線形のひずみの度合いは、運転周波数だけでなく、第２のコーティング86の幅W3と誘電体の層82の厚さTに依存するかもしれない。
【００６７】
１つの実施例では、タッチスクリーン450を含むタッチシステムは、周囲の電磁的な背景における頻発なスパイクからかわすために、プラスやマイナス10パーセントのごとく、ある量によってタッチスクリーン450の運転周波数を調整する能力を持つ。第２のコーティング86と、第１のコーティング84との間の交流結合の単位長あたりのインピーダンスおよび第１のコーティング84は次式で決定される。
【００６８】
[11]  Im(Z) = T / (2πf*ε*W3) 
ここで、Tは誘電性の層82の厚さ、ε は誘電性の層82の誘電定数、W3 は第２のコーティング86の幅である。 したがって、運転周波数の変化は、非線形のパラメータに変化を引き起こすであろう。タッチスクリーン450を取り入れるタッチシステムは、非線形の修正パラメータが周波数でどう変化するかの第１の原則予測を含むかもしれない。これとは別に、上で説明されたこの発明の流動的な非線形の修正方法は、周波数が変化した時に、タッチスクリーン450に対する非線形の修正パラメータの変化を追跡するために適用されてもよい。好ましくは、二つの方法の組み合わせが用いられる。
【００６９】
タッチスクリーンシステム20の電子回路は、例えば、容量性の4線式や、抵抗性5線式や、抵抗性9線式などのような多数のタイプの線式のシステムのいずれか１つであってもよい。単に図示目的のために、抵抗性タッチスクリーンである5線式システムを持つタッチスクリーンシステム20が、図１４に示されるように、説明される。図１４で例証されるように、5線式システムは、第１のワイヤ52、第２のワイヤ53、第３のワイヤ55、第４のワイヤ57および第５のワイヤ59を含む。コンタクト30、32、34、36は、第１のワイヤ52、第２のワイヤ53、第３のワイヤ55、第４のワイヤ57および第５のワイヤ59にそれぞれ接続される。第２のコーティング28は第５のワイヤ59に接続される。ワイヤ 52, 53, 55, 57, および 59 はまた、マルチプレクサー200に接続される。マルチプレクサー200は、４個のチャンネル202、204、208、210があり、それらは第１のワイヤ52、第２のワイヤ53、第３のワイヤ55および第４のワイヤ57にそれぞれ接続される。さらに、マルチプレクサー200は、第５のワイヤ59に接続される第５のチャンネル206を持つ。
【００７０】
チャンネル202、204、206、208、210はマルチプレクサー200の状態によって、すべて、接地回路31、電圧源35か、デジタル化回路39のいずれかに接続される。したがって、マルチプレクサー200は、マルチプレクサー200の状態によって、コンタクト30、32、34、36および第２のコーティング28が、接地回路37、電圧源35か、デジタル化回路39のいずれかに接続されることを可能にする。望ましくは、デジタル化回路39は、図１４に示されるように、アンプ56に接続されたAD変換(以後"ADC"と記す)回路54を含む。そのADC回路54は、アンプ56の出力をアナログ信号からデジタル信号に変換する。
【００７１】
異なることの或るものは、タッチ30、32、34、36と地面サーキット37か、電圧ソース35か、デジタル化サーキット39がマルチプレクサーを通して接続されて、200が以下のTable Aで列挙されるということであるかもしれないことをマルチプレクサー200がどれにあることができるか、そして、したがって、組み合わせで州をタイプします。マルチプレクサー200は、コンタクト30、32、34、36および接地回路37、電圧源35または、デジタル化回路39をマルチプレクサー200を通してつなげる組み合わせとなるいくつかの異なるタイプの状態は、以下の表１に列挙される。表１に記載されているように、用語"Vo"は、"Vo"が記載されたコラムに対応するコンタクトに印加された電圧を示す。また、用語"0"は、"0"が記載されたコラムに対応するコンタクトに印加された０電圧を示す。さらに、用語"センス"は、"センス"が記載されたコラムに対応するコンタクトまたは第２のコーティングでの電気特性を、デジタル化回路39がモニターしていることを示す。例えば、表１の列１の第１の状態では、 電圧"Vo"はコンタクト30、32、34、36のすべてに印加され、そして、デジタル化回路は第２のコーティングにて電気特性をセンス(検知)する。したがって、タッチスクリーンシステム20は、タッチがタッチスクリーン50の上に起こるのを待つ「検出」モードである。タッチスクリーン50へのタッチが起こり、そしてタッチスクリーンシステム20がタッチの位置を検知する時、X方向での座標は、表１の列２の状態を用いて測定される。同様に、表１の列３の状態を用いてタッチスクリーンシステム20は、Y方向でのタッチ位置を検知する。表１の列４から６および列９から１３に示されたように、第４から第６の状態および第９から第１３の状態では、デジタル化回路39は上で議論したるように例えば、比率ρA/ρBに敏感な電圧をデジタル化します。例えば、コンタクト32と36が接地され、コンタクト34が電圧Voであるとき、第４の状態では、デジタル化回路39はコンタクト30における電圧をモニターする。表１の列７および８で示されたように、第７および第８の状態では、タッチスクリーンシステム20は、第１、第２および第３のコンタクト30, 32, 34を０電圧か電圧"Vo" に設定することにより、ADCのスケール較正を行ない、そして、第４のコンタクト36に生じた電圧を測定する。
【００７２】
【表１】
2005539325.tif 000003
【００７３】
表１の列1-3で示されるように、最初の３つの状態は、標準5線式タッチスクリーンの動作をサポートする。使用されていないとき、タッチスクリーン50は、「検出」モードであり、電流を全く発生させない。パワーの管理の観点から、これを「スリープモード」と呼ぶことができる。しかしながら、シート24の第２のコーティング28に電圧Voが表れる瞬間、タッチスクリーン50は、第２および第３の状態で示されるように、X/Y測定モードへスイッチする。X/Y測定モードで、タッチスクリーン50が触れられている間、デジタル化回路39は、XおよびYの電圧勾配を交互に測定し、2-Dの座標測定を可能にする。
【００７４】
タッチスクリーン50をパワーアップした後、望ましくは、更に周期的な時間の間隔が経過した後、そのデジタル化回路39は、タッチスクリーン50がタッチされていない間の一瞬、待機し、その後、以下のように、非線形のパラメータを決定するために進む。
表Ａの列４に示されるように、第２のコンタクトおよび第４のコンタクトを接地した第４の状態を用いて、第３のコンタクトに電圧Voが供給され、その結果生じた第１のコンタクト30での電圧が測定される。第１のコンタクト30でこのようにして測定された電圧は、抵抗率の比に関する関数である。抵抗率の比がゼロになる限界では、タッチ領域の伝導率を完全に無視することができ、第１のコンタクト30は、ゼロボルトになる。限界では、抵抗率の比が無限になる限界では、事実上、外部領域42の伝導率は、単に私たちに４つのコーナコンタクト30、32、34、36を残して、排除される。
【００７５】
抵抗率の比率ρA/ρBがゼロになる時、例えば、タッチスクリーン50が、図１０で示されたようなタッチスクリーン250のタイプのタッチであるなら、第１のコンタクト30での電圧は、第３のコンタクト34に印加された電圧Voのおよそ28%に等しい。これらの限界の間では、第１のコンタクト30での測定電圧は、抵抗率の比の増加する従って単調に減少する。第１のコンタクト30における測定電圧および抵抗率の比との間の詳細なマッピングは、コンピュータ・シミュレーションで測定することができる。この様に、デジタル化回路39は、第４の状態を用いて、抵抗率の比を測定し、変化を追跡できる。
【００７６】
温度か湿度変化が、抵抗率比における変化を引き起こすなら、デジタル化回路39は容易にこれらの変化を追跡し、そして、タッチスクリーンシステム20の直線性が安定した状態を保つ。このシステムレベルの丈夫さは、低価格の材料および、別の方法では安定性の理由で容認できないかもしれない、製造プロセスの使用を可能にする。同様に、製造用のラインは、抵抗率の比に大きく緩められた利益を与える。
【００７７】
表１の列５および６で示されるように、第４、第５および第６の状態ごとく、それぞれ、抵抗率の比の同等な測定値を与える。 抵抗率の比の冗長な測定を持っていることに興味がある。タッチスクリーン50が、設計されたように、本当にトップ/底と左／右が対称であるなら、冗長な測定値は、新情報を全く提供しない。製造欠陥がタッチスクリーン50の対称を破るなら、第４、第５および第６の状態は、もはや抵抗率の比の一貫した決定を与えず、デジタル化回路39は、タッチスクリーン50が非対称であることを知るであろう。そのような自己診断能力は、この実施例のタッチスクリーンシステム20の特徴である。
【００７８】
表Ａの列７および８で掲げた第７および第８の状態は、デジタル化されたADCカウントと、対応する検知電圧との間の直線性のマッピングに対する二つのパラメータ、例えばオフセットおよびゲインを決定するための出力を提供し、その結果、より完全な自己校正するタッチスクリーンシステム20を可能にする。
【００７９】
マルチプレクサー200は図１４では５チャンネルで示されているが、多くのアプリケーションでは、４チャンネルで十分であるかもしれない。表１の最初の７つの状態に対しては、第３のコンタクト34は常に電圧Voであることに注目される。最初の７つの状態が十分であるなら、マルチプレクサーのチャンネル208は、電圧源35に永久的に接続されたコーナ34を備えた構成にできる。５チャンネル208を与えることは、表１の第９から第１４におけるもののように、追加的な測定を許可する。４線式タッチスクリーンのために意図された多くの現在の埋め込まれた抵抗性コントローラは図１４と同様の回路を含むが、４個のマルチプレクサーチャンネルだけを有するので、4個のマルチプレクサーのチャンネルだけを使用する選択が商業的に関心がある。
【００８０】
図１４および１７を参照し、例えば図１４で示された回路に注目すると、 マルチプレクサー200およびデジタル化回路39は、共にタッチ情報500をデジタル化するために、および、タッチスクリーン50の電子特性502をデジタル化するために役立つ。この場合、デジタル化回路510および514のハードウエアは１つで同一である。しかしながらこのハードウエアの機能は時間で変化する。タッチスクリーン50が触れられているとき、図１４の回路はアナログのタッチ情報500をデジタル化し、したがって、図１７のデジタル化回路51Oとして機能する。タッチスクリーン50が触れられておらず、かつ、タッチスクリーンシステム20が、非線形の修正パラメータ508をアップデートするために選択した時、図１４の回路は、タッチスクリーン50の電気特性を調査し、従って、図１７のデジタル化回路514として機能する。図１４で示されたタイプの回路は、一般的にPDAのような携帯用コンピュータで使用されるチップ・セットで見つけられる。そのような回路は、直線性の４線式抵抗性タッチスクリーンとインターフェースするために主に意図されるが、ソフトウェアコードに適切な変化して、この発明の目的に適合させることができる。そのようなハンドヘルドコンピュータにあるデジタル処理能力の利点を採用して、回路512と516は、汎用のマイクロプロセッサで動作するソフトウェアアルゴリズムの形態を好都合に採用してもよい。図１７で与えられたすべての要素は、増分費用をなくすために、ハンドヘルドコンピュータで提供されてもよい。
【００８１】
図１５、１６は、この発明に従った方法のフローチャートを示す。フローチャートの各ブロック、およびフローチャートにおけるブロックの組み合わせを、コンピュータ・プログラム命令により、実行できるのが理解されるであろう。コンピュータか他のプログラマブルデータ処理装置で実行する命令が、フローチャートブロックかブロックで指定された機能を実行するための手段を作成するように、これらのコンピュータ・プログラム命令は、マシンを生み出すために、コンピュータか他のプログラマブルデータ処理機械にロードされてもよい。また、フローチャートブロックかブロックで指定された機能を実行する命令手段のように、コンピュータ読み込み可能なメモリに格納された命令が製品を製作するように、これらのコンピュータ・プログラム命令は、特定の方法で機能するようにコンピュータか他のプログラマブルデータ処理機械に命令することができるコンピュータ読み込み可能なメモリに保存されてもよい。コンピュータまたは他のプログラマブル装置で実行されるべき一連の動作ステップを発生させる一連の演算ステップを発生させて、コンピュータ実行のプロセスを生成するために、コンピュータまたは他のプログラマブルデータ処理装置にコンピュータプログラム命令がロードされてもよく、これにより、コンピュータまたは他のプログラマブル装置上で実行する命令がフローチャートのブロックまたは複数のブロック内の特定の機能を実行するためのステップを与える。
【００８２】
従って、フローチャートのブロックは、指定された機能を実行するための手段の組み合わせ、指定された機能を実行するためのステップの組み合わせ、および指定された機能を実行するためのプログラム命令手段をサポートする。また、指定された機能かステップ、または専用ハードウェアと演算命令の組み合わせを実行する専用ハードウェアベースのコンピュータ・システムにより、フローチャートの各ブロック、およびフローチャートのブロックの組み合わせを実装することができるのが理解されるであろう。
【００８３】
図１５で見られるように、タッチスクリーンの動作300が示される。タッチスクリーンの動作300は、タッチスクリーンシステム20で実行される。タッチスクリーンの動作300はブロック301で開始され、ここで、タッチスクリーン20に給電することにより、タッチスクリーンシステム20がターンオンされる。一旦、タッチスクリーンシステム20がターンオンされると、ブロック302で例証されるように、次に、タッチスクリーンの動作300は、タッチスクリーンシステム20の非線形の修正パラメータを設定するか、またはプログラムする。最初、デフォルトの修正パラメータがタッチスクリーンシステム20で設定されるか、またはプログラムされているが、以下に説明されるように、デフォルトの修正パラメータがプログラムに入力された後、アップデートされた修正パラメータは、タッチスクリーンシステム20に設定されるか、またはプログラムされてもよい。タッチスクリーンの動作300は次に、ブロック304でタッチスクリーン50が触っている状態であるか否かを検出する。もし、タッチが検出されると、タッチスクリーンの動作300は、ブロック31Oに進み、もしタッチが検出されないなら、タッチスクリーンの動作はブロック314に進む。ブロック314では、タッチスクリーンの動作は、基板の特性を測定して、その結果として、デジタルの測定可能な情報104を発生させる。そして、デジタルの測定可能な情報を発生させると、タッチスクリーンの動作300は、次にブロック316にて、非線形の修正パラメータを決定して、そしてアップデートするためにデジタルの測定可能な情報104を用いる。一旦、アップデートされた修正パラメータが決定されると、次に、タッチスクリーンの動作300は、ブロック302へ進み、そして、タッチスクリーンシステム20内のアップデートされた修正パラメータを設定するかプログラムする。
【００８４】
ブロック310では、タッチスクリーンの動作300は、タッチスクリーン50上のタッチ位置を測定する。より明確には、タッチスクリーンの動作は、電圧のような電気特性を測定することによって、タッチスクリーン50のタッチ領域21で開始された、XとY方向のタッチ位置を測定する。XとY方向の両方でタッチ位置を測定することによって、タッチスクリーンの動作300は、タッチスクリーン50のタッチ領域21でタッチ位置を正確に指摘することができる。圧力がタッチ領域21に加えられるとき、ここで用いられたように、タッチが開始される。圧力が全くタッチ領域21に適用されないなら、そのとき無タッチが検出され、そして、タッチスクリーンの動作300は、ブロック31Oの代わりにブロック314へ進む。タッチ位置を測定すると、タッチスクリーンの動作300は、次に、タッチ位置を表すデジタルタッチ情報106を発生させる。デジタルタッチ情報106を発生させると、タッチスクリーンの動作300は次に、ブロック312へ進み、ここでタッチスクリーンの動作は、修正されたタッチ座標118を作成するために、非線形の修正をデジタルタッチ情報106に適用する。次に、ブロック318で例証されるように、タッチ座標118は、電子デバイスへ転送され、その電子デバイスは、例えばディスプレイ装置の上に提示されたオプションの中でメニュー項目を選択するために、タッチ位置の情報を使用する。タッチ座標を転送すると、タッチの動作300は、ブロック300へ進み、タッチスクリーン50が触れられているか否かを検出することを進める。
【００８５】
図１６でわかるように、修正動作400は、ブロック401で開始され、そこで、測定回路はタッチスクリーン50と通信する。その測定回路は、デジタル化回路614および修正パラメータ回路616を含む。タッチスクリーンに測定回路をつなげると、ロック414で例証されるように次に、タッチスクリーン50の基板22の特性が測定される。基板22の特性を測定すると、デジタルの測定可能な情報104が発生される。測定可能な情報104は、ブロック416で例証されるように、非線形の修正パラメータ108を計算するか、または決定するのに使用される。非線形の修正パラメータ108がいったん決定されると、それらは、次にブロック408にて、タッチスクリーンシステム20に、より明確には、タッチスクリーンシステム20内で見つけられる非線形の修正回路にロードされるか、またはプログラムされ、そして、後で述べるように、非線形の修正をタッチ情報100に適用するために後で用いられる。
【００８６】
パワーオン動作はブロック403で開始され、ここで、タッチスクリーン50にパワーを供給することによってタッチスクリーン50がターンオンされる。タッチスクリーン50をパワーオンすると、修正の動作400は、次にブロック404でタッチスクリーン50が触っている状態であるか否かを検出する。タッチが検出されたなら、修正の動作400はブロック41Oに進み、タッチが検出されないなら、タッチスクリーンの動作は、図１６で例証されるように、ブロック404に留まる。ブロック41Oでは、修正動作400はタッチスクリーン50上でタッチ位置を測定する。より明確には、修正動作400は、電圧などの電気特性を測定することによって、タッチスクリーン50のタッチ領域21でなされた、XとY方向のタッチ位置を測定する。XとY方向の両方でタッチ位置を測定することによって、修正動作400は、タッチスクリーン50のタッチ領域21でタッチ位置を正確に指摘することができる。ここで用いられているように、圧力がタッチ領域21に加えられたとき、タッチが開始される。圧力が全くタッチ領域21に加えられないなら、無タッチが検出され、そして、修正動作400はブロック41Oへ移動する代わりにブロック404に留まる。タッチ位置が測定されると、修正動作400は、タッチ位置を表すデジタルタッチ情報106を発生させる。デジタルタッチ情報106を発生させると、修正動作400は、ブロック412へ進み、ここで、タッチスクリーン動作は、修正されたタッチ座標118を作成するために、非線形の修正をデジタルタッチ情報106に適用する。次に、タッチ座標118は、ブロック418で例証されるように、電子装置に転送され、その電子装置は、例えば、メニュー項目を選択するために修正されたタッチ位置の情報を使用する。タッチ座標を転送すると、修正動作400は、ブロック404に戻り、タッチスクリーン50が触れられているか否かを検出することを開始する。
【００８７】
このように、タッチ位置を示す信号を発生するための装置および方法がこの発明に基づき開示されており、そのタッチ位置は、非線形の修正が適用され、上述した利点を与える。この発明は、それの特定の図示した実施例に関して説明したが、それは、発明がそれらの図示的に実施例に限定されることを意図しない。当業者は、この発明の趣旨からそれることなく、変形および変更が可能であることを認識するであろう。したがって、付記のクレームおよびそれの等価なものの範囲内に収まるそのような変更および変形のすべてをこの発明内に含むように意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】この発明の１実施例に基づくタッチスクリーンシステムの動作を示すフローチャート。
【図２】初期の等電位ラインを有する、この発明の１実施例に基づくタッチスクリーンの平面図。
【図３】初期および歪んだ等電位ラインを有する、この発明の１実施例に基づく図２のタッチスクリーンの平面図。
【図４】歪んだ等電位ラインを有する、この発明の１実施例に基づく図２のタッチスクリーンの平面図。
【図５】測定可能な情報を発生する、この発明の１実施例に基づくデジタル化回路。
【図６】この発明の１実施例に基づくタッチスクリーンの斜視図。
【図７】図６のタッチスクリーンの基板の斜視図。
【図８】この発明の１実施例に基づくタッチスクリーンの基板の平面図。
【図９】この発明の１実施例に基づく、図８の基板の拡大平面図。
【図１０】この発明の１実施例に基づくタッチスクリーンの平面図。
【図１１】この発明の１実施例に基づくタッチスクリーンの基板の平面図。
【図１２】この発明の１実施例に基づくタッチスクリーンの基板の平面図。
【図１３】図１２で示された基板のライン13-13に沿った縦断面図。
【図１４】この発明の１実施例に基づくタッチスクリーンシステムの一部の概略図。
【図１５】この発明の１実施例に基づくタッチスクリーンシステムの動作を示すフローチャート。
【図１６】この発明の１実施例に基づくタッチスクリーンシステムの動作を示すフローチャート。
【図１７】この発明の１実施例に基づくタッチスクリーンシステムの概略図。
【図１８】この発明の１実施例に基づくタッチスクリーンシステムの概略図。
【符号の説明】
【００８９】
20：タッチスクリーンシステム
22：基板
24：シート
26：第１のコーティング
28：第２のコーティング
60、62：抵抗体
106：デジタルタッチ情報
108：修正パラメータ
200：マルチプレクサー
51O：デジタル化回路
514：デジタル化回路
516：修正パラメータ回路
525：コントローラ電子回路
A：タッチ位置
M：測定位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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