СИСТЕМЫ ОПОЗНАВАНИЯ КАСАНИЯ
TOUCH RECOGNITION SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Это изобретение относится, в общем, к способам использования проекционно-емкостного опознавания касания на экране отображения, в частности, но не исключительно, на электрофоретическом экране отображения. Варианты осуществления способа являются особо полезными для электронных устройств считывания документов. В частности, это изобретение относится к способу проекционно-емкостного опознавания касания на экране отображения, к электронному устройству, имеющему экран отображения в комбинации с проекционно-емкостным датчиком касания над упомянутым экраном отображения, и к чувствительным к касанию дисплеям.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОМУ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Электрофоретические экраны отображения имеют множество преимуществ для электронных устройств считывания, поскольку они способны обеспечивать тонкий и энергонезависимый дисплей. Однако объединение экрана отображения, такого как, например, электрофоретический экран отображения с емкостным датчиком касания создает особые проблемы, поскольку может легко возникать связь имеющих место размахов напряжения с сеткой электродов, используемых для опознавания касания. Эти проблемы являются особо острыми в устройствах с большим экраном с высокой разрешающей способностью опознавания касания, так как они включают в себя сетку опознавания касания с большим количеством электродов, которые могут легко воспринимать шумы. Существуют особые проблемы, связанные с емкостными дисплеями опознавания касания по сравнению, например, с резистивным опознаванием касания, поскольку на электроды опознавания касания могут наводиться напряжения, имеющиеся на объединительной плате, что, в свою очередь, вызывает изменение напряжения на электродной емкости, имитируя эффект касания (создающий небольшое изменение электродной емкости).
Для авторов изобретения особый интерес представляют такие экраны отображения, в которых слой опознавания касания или слои, включающие в себя электроды опознавания касания, расположены так, что прилегают, например, нанесены поверх него, к электрофоретическому экрану отображения, который, в свою очередь, приводится в действие объединительной платой, расположенной позади электрофоретической среды. В некоторых предпочтительных устройствах объединительная плата изготовлена с использованием технического решения на основе тонкопленочных транзисторов (TFTs), предпочтительно структурированных такими способами, как, например, печать с непосредственным формированием рисунка, лазерная абляция или фотолитография. Дополнительные подробности могут быть найдены в более ранних заявках на патенты, принадлежащих заявителю, в том числе, в частности, в публикации заявки WO 01/47045, в публикации заявки WO 2004/070466, в публикации заявки WO 01/47043, в публикации заявки WO 2006/059162, в публикации заявки WO 2006/056808, в публикации заявки WO 2006/061658, в публикации заявки WO 2006/106365 (в которой описана четырехслойная или пятислойная архитектура пикселей), и в заявке PCT/GB2006/050265, все из которых тем самым включены сюда в полном объеме путем ссылки. Таким образом, в вариантах осуществления изобретения тонкопленочные транзисторы (TFTs) содержат органический полупроводниковый материал, например, обрабатываемый в растворе сопряженный полимерный или олигомерный материал, и в вариантах осуществления изобретения дисплей, в частности, объединительная плата, приспособлен для осаждения из раствора, например, содержит обрабатываемые в растворе полимеры и металлы, нанесенные методом осаждения в вакууме.
Пример структуры опознающего касание электрофоретического экрана отображения будет описан ниже. Одним из возможных решений проблемы шума от электрофоретического экрана отображения является вставка прозрачного проводящего слоя между электрофоретическим экраном и проекционно-емкостным датчиком касания, но на практике при этом возникают следующие проблемы: имеет место тенденция, заключающаяся в том, что слой с достаточной проводимостью изменяет оттенок цвета отображения и/или уменьшает его яркость, и дополнительная плоскость электрода фактически создает существенную емкость параллельно с емкостным датчиком касания. Следовательно, уменьшается эффективное изменение емкости при касании к датчику, что, следовательно, уменьшает чувствительность опознавания касания. Смещение проводящего слоя дальше от электродов опознавания касания уменьшает этот эффект, но также уменьшает эффективность экранирования.
Следовательно, существует потребность в усовершенствованных подходах к реализации проекционно-емкостного датчика касания на экране отображения, в частности, на электрофоретическом экране отображения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Следовательно, согласно первому объекту настоящего изобретения, в нем предложен способ проекционно-емкостного опознавания касания на экране отображения, содержащий следующие операции: обновляют содержимое упомянутого экрана отображения путем подачи колебательного сигнала возбуждения на каждый пиксель экрана отображения в течение множества периодов кадра, причем упомянутый колебательный сигнал возбуждения для пикселя задает переход состояния пикселя из текущего состояния пикселя в обновленное состояние пикселя в течение упомянутого множества периодов кадра, а упомянутая операция обновления включает в себя следующую операцию: поочередно выбирают каждую строку упомянутого экрана отображения в течение периода возбуждения строки и возбуждают столбцы экрана отображения временным интервалом колебательных сигналов возбуждения для пикселей строки для выполнения обновления кадра упомянутого экрана отображения, и повторяют упомянутое обновление кадра для возбуждения пикселей упомянутого экрана отображения со множеством последовательных временных интервалов упомянутых колебательных сигналов возбуждения для возбуждения упомянутых пикселей упомянутыми колебательными сигналами возбуждения; считывают сигнал с проекционно-емкостного электрода опознавания касания из упомянутого экрана отображения в течение интервала опознавания, и используют результат упомянутого обнаружения для создания отклика на опознавание касания; идентифицируют то, когда при возбуждении столбца уровни упомянутых колебательных сигналов возбуждения для пикселей одной выбранной строки изменяются в большей степени, чем пороговый уровень между упомянутой одной выбранной строкой и следующей выбранной строкой, для создания сигнала изменения строки при возбуждении столбца; и запрещают упомянутое опознавание касания в ответ на упомянутый сигнал изменения строки при возбуждении столбца, указывающий, что изменение упомянутых уровней возбуждения столбца от упомянутой одной выбранной строки до упомянутой следующей выбранной строки в течение упомянутого интервала опознавания превышает упомянутый пороговый уровень.
Преимущество варианта осуществления изобретения состоит в обеспечении возможности игнорирования системой касания ложных событий касания, инициированных интенсивной работой дисплея. В частности, связанным с этим преимуществом варианта осуществления изобретения может являться уменьшение влияния шума, вызванного фронтами переходов при управлении дисплеем, например, шума, вызванного изменением уровня возбуждения столбца в течение интервала опознавания касания, например, когда уровень возбуждения столбца изменяется для пикселей двух последовательных строк, на опознавание касания. В этом отношении интервал опознавания может иметь длительность, равную одному или более упомянутым периодам возбуждения строки, или может быть меньше, чем этот период.
Экран отображения предпочтительно является электрофоретическим, но в альтернативном варианте им может являться дисплей любого типа, известный для специалиста в данной области техники, например, дисплей на основе технологии электросмачивания, жидкокристаллического отображения (LCD), светодиодного отображения (LED), плазменного отображения и т.д.
Может отсутствовать географическая связь, например, между тем, в каком столбце и/или между какими строками или пикселями превышено пороговое значение на экране отображения, и тем, с каким местом в системе касания (например, на каком из множества электродов датчика касания) связан шум и предпочтительно подавлен. Например, любое событие на дисплее, при котором превышено пороговое значение, может вызвать блокировку касания ко всему дисплею в течение продолжительности обновления текущей строки (ряда).
Вообще говоря, в вариантах осуществления изобретения промежуток времени доступа к кадру (FAT) определяет временные интервалы для колебательных сигналов возбуждения с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) для экрана отображения. Типичное FAT может составлять порядка 20-40 мс (миллисекунд). В каждом кадре каждую строку на экране отображения выбирают поочередно, и шины столбцов на экране отображения возбуждают напряжением, которое определяется ШИМ-колебательным сигналом, сконфигурированным для перехода пикселя из его текущего состояния в его обновленное состояние. (Для специалиста в данной области техники понятно следующее: безразлично, какие электроды экрана отображения обозначены как строки, а какие обозначены как столбцы).
В приведенном в качестве примера варианте осуществления экрана отображения каждый пиксель экрана отображения имеет соответствующую электрическую схему пикселя, содержащую тонкопленочный транзистор, в частности, полевой транзистор (FET), и конденсатор пикселя для хранения значения напряжения, приложенного к пикселю. Например, в вариантах осуществления изобретения шина выбора строки может быть соединена с выводом затвора транзистора пикселя, а шина столбцов может быть соединена с выводом стока или истока. Однако, для специалиста в данной области техники понятно, что возможны и другие конфигурации коммутации, и что, например, шина выбора может быть соединена с выводом стока/истока, а не с выводом затвора.
Как упомянуто выше, в пределах промежутка времени адресации кадра адресация каждой строки может производиться поочередно для записи части временного интервала ШИМ-колебательного сигнала для пикселя, в частности, для пикселей строки. Типичный промежуток времени адресации строки (LAT) может составлять, например, порядка 20-40 мкс. Таким образом, в пределах периода кадра соответствующий временной интервал ШИМ-колебательного сигнала для каждого пикселя в каждой строке записывают до начала последующего периода кадра для записи следующего временного интервала ШИМ-колебательного сигнала возбуждения для каждого пикселя.
Специалисты в данной области техники знают множество примеров колебательных сигналов возбуждения, которые могут использоваться. В этом описании не рассмотрены подробности каких-либо конкретных колебательных сигналов возбуждения, которые могут использоваться для управления экраном отображения любого типа, например, электрофоретическим. Однако для помощи в понимании функционирования вариантов осуществления настоящего изобретения полезно описать в общих чертах какой-либо пример. Таким образом, например, ШИМ-колебательный сигнал возбуждения может иметь три фазы: первую фазу, в которой каждый пиксель экрана отображения преобразовывают в первый промежуточный уровень отображения, например, в "белый цвет", вторую фазу, в которой каждый пиксель преобразовывают во второй промежуточный уровень отображения, например, в "черный цвет", и третью фазу, в которой уровни отображения пикселей затем устанавливают равными соответствующим желательным уровням, например, по шкале полутонов между черным и белым. Одна причина того, что управление электрофоретическим экраном отображения может осуществляться таким образом, обусловлена тем, что первый промежуточный ("белый") уровень может не являться строго определенным, что зависит от начального уровня отображения пикселя (и, возможно, от его предыстории). За счет того, что пиксель берут из его исходного состояния, проводя через белый цвет, а затем через черный цвет (или наоборот) к его конечному состоянию, может быть обеспечен четко определенный переход из второго промежуточного уровня ("черный цвет") в конечное состояние. Например на первой фазе при переходе к "белому цвету" может быть использовано напряжение, например, +15 вольт; на второй фазе при переходе к "черному цвету" может быть использовано напряжение, например, -15 вольт, и, например, на третьей фазе при переходе к уровню отображения, например, светло-серого света, может быть использовано напряжение, например, +15 вольт в течение промежутка времени уменьшенной продолжительности по сравнению с продолжительностью, использованной для того, чтобы добиться белого цвета (например, 120 мс по сравнению со 180 мс). Для специалиста в данной области техники понятно, что полярности, напряжения и "цвета" промежуточного уровня отображения приведены только лишь в качестве примера.
Кроме того, на практике для ШИМ-колебательных сигналов могут быть использованы более двух различных уровней напряжения, например, может быть использован уровень напряжения равный нулю или промежуточные уровни напряжения, например, +/- 8 вольт, +/-4 вольта и т.д. Таким образом, несмотря на то, что удобно описать пример ШИМ-колебательного сигнала для помощи в понимании вариантов осуществления настоящего изобретения, описываемые способы не ограничены возбуждением этого типа и могут использоваться с ШИМ-колебательным сигналом многоуровневого типа или с аналоговым колебательным сигналом возбуждения (например для большей точности передачи шкалы уровней серого).
Одним из подходов к уменьшению влияния шума в электрофоретическом дисплее с проекционно-емкостным опознаванием касания мог бы являться запрет выходного сигнала из модуля опознавания касания, когда на шинах столбцов происходят наибольшие изменения, то есть, в первой фазе колебательного сигнала возбуждения (когда начальный уровень отображения является неизвестным), и в третьей фазе (когда конечный уровень отображения пикселя является неизвестным). Однако, электрофоретические экраны отображения имеют относительно медленное обновление, и каждая фаза сигнала может иметь длительность, например, приблизительно 250 мс, поэтому в этом подходе опознавание касания фактически не действует в течение 0,5 секунды из каждых 0,75 секунды, создавая плохое взаимодействие с пользователем.
Авторами изобретения было признано, что существенно усовершенствованное функционирование может быть достигнуто путем текущего контроля уровня возбуждения столбца на экране отображения, в особенности, на электрофоретическом экране отображения, по иной шкале времени, например, по шкале времени, основанной на LAT (фактически построчно). В вариантах осуществления изобретения опознавание касания выполняют в течение интервала опознавания касания. Интервал опознавания касания может охватывать один или множество периодов возбуждения строки (LAT) (например, 80 мкс (микросекунд) по сравнению с периодом LAT, например, 20 мкс - 40 мкс), но более предпочтительно интервал опознавания касания является меньшим, чем один отрезок времени, равный LAT. Это объясняется тем, что в одном из вариантов осуществления изобретения шум, которого желательно избегать, может быть вызван тот в момент времени, когда изменяют данные, подаваемые в пиксели отображения (то есть, в момент времени перехода в столбце), вследствие чего продолжительность обнаружения касания не обязательно должна составлять несколько отрезков времени, равных LAT, и может быть меньшей, чем один отрезок времени, равный LAT. В этом отношении, период регистрации и его соотношение с LAT могут представлять меньший интерес, чем адресация новой строки на экране отображения в течение периода регистрации.
В одном из вариантов осуществления изобретения, в котором реализован построчный подход, когда производится адресация каждой новой строки, то степень изменения на электродах возбуждения столбца сравнивают с пороговым значением. Если она превышает пороговое значение, то предполагают, что на проекционно-емкостный датчик касания наводится/наводился/собирается наводиться шум, и что обнаружение в течение этого интервала времени следует сбрасывать, и в вариантах осуществления изобретения обнаружение повторяют до тех пор, пока больше не будет иметь место превышение порогового значения. В вариантах осуществления изобретения, если какая-либо из строк включает в себя изменение возбуждения столбца, превышающее пороговое значение, то опознавание касания в течение перекрывающегося интервала опознавания касания сбрасывают.
Можно было бы предположить, что такой подход всегда мог бы приводить к сбросу сигнала опознавания касания, но практически было установлено следующее: несмотря на то, что иногда опознавание касания может быть повторено более одного раза, множественные повторные запреты опознавания касания редки, и имеет место лишь небольшой вред для взаимодействия с пользователем, или же он вообще отсутствует. В частности, взаимодействие с пользователем расширено вследствие мелкого дробления шкалы времени, на которой действует запрет опознавания касания.
Алгоритм, использованный для определения уровня изменения колебательных сигналов возбуждения для столбца и связанного с ним порогового значения, предпочтительно определяют на основании баланса между чувствительностью касания и подавлением шумов, например посредством систематических экспериментов. Могут быть использованы различные способы. Например, в одном подходе, в котором сигналы на шинах столбцов могут быть возбуждены в любой момент времени одним из трех напряжений + 15 В, 0 В или - 15 В, взвешенная сумма разностей между следующими один за другим наборами данных вычисляют для каждой выбранной строки, в частности, во взвешенной сумме, в которой, например, отсутствие изменения имеет весовой коэффициент, равный 0, изменение от + 15 вольт до - 15 вольт (или наоборот) имеет весовой коэффициент, равный 2, а изменение от + 15 вольт или - 15 вольт до 0 (или наоборот) имеет весовой коэффициент, равный 1. В этом примере пороговое значение может быть равным количеству столбцов на экране отображения (например, 1280), чтобы пороговое значение соответствовало изменению, равному половине максимального размаха (15 вольт), во всех строках или изменению, равному максимальному размаху (30 вольт), в более чем половине строк. В другом подходе сигналы уровня возбуждения столбца могут подаваться как последовательно передаваемые данные в фильтр с конечной импульсной характеристикой (FIR) или с бесконечной импульсной характеристикой (IIR), фактически для перемещения окна по шинам столбцов. Этот подход обеспечивает весовую обработку изменений, при которой несколько относительно близких или соседних шин столбцов изменяются одновременно, на основании тенденции того, что несколько шин столбцов в малой области, изменяющиеся одновременно, индуцируют больше шума, чем аналогичное количество щин, изменяющихся в большой физической области.
В вариантах осуществления изобретения обнаружение уровня изменения возбуждения столбца может быть выполнено путем текущего контроля сигналов возбуждения столбца на экране отображения, хотя, в принципе, это обнаружение могло бы быть выполнено на более раннем этапе, например на основании входного изображения. Это может использоваться для обеспечения сигнала запрета для использования модулем опознавания касания. Приведенная в качестве примера схема опознавания касания может быть реализована в запущенной в производство (RTM) фирмой Cypress интегральной схеме PSoC (система на программируемой интегральной схеме) опознавания касания, которая является программно конфигурируемой. Таким образом, в одном из вариантов осуществления изобретения интегральная схема (ИС) опознавания касания сконфигурирована для выполнения и сброса первого опроса для опознавания касания (например, длительностью 80 мкс) для синхронизации внутреннего мультиплексора электродов, и для использования затем второго интервала опознавания касания для сброса внутреннего базового уровня (из-за соответствующей емкости), и для выполнения после этого опознавания касания в третьем интервале опознавания (например, длительностью 80 мкс). В интегральную схему опознавания касания может быть подан сигнал запрета, чтобы в том случае, если он обнаружен в течение третьего интервала опознавания касания, упомянутый интервал повторялся бы настолько часто, насколько это необходимо, для получения надежного выходного сигнала обнаружения касания, который может быть обеспечен исходя из обнаруженного положения касания в координатах XY на экране отображения.
Как упомянуто выше, варианты осуществления вышеописанных способов являются особо полезными для решения проблем, связанных с электрофоретическими дисплеями с большими экранами, например, имеющими поперечный размер по диагонали, по меньшей мере, 25 см, в частности, с электродами опознавания касания высокого разрешения, например, с точностью, более высокой, чем 2 мм, или более высокой, чем 1 миллиметр, но эти примеры не являются ограничивающим признаком. В вариантах осуществления изобретения электроды опознавания касания расположены в пределах 2 мм от электрофоретического экрана отображения, в частности, от объединительной платы электрофоретического экрана отображения.
В родственном объекте изобретения в нем предложено электронное устройство, имеющее экран отображения в комбинации с проекционно-емкостным датчиком касания на упомянутом экране отображения, содержащее: формирователь сигналов управления экраном отображения для обновления упомянутого экрана отображения путем подачи на каждый пиксель экрана отображения колебательного сигнала возбуждения в течение множества периодов кадра, причем упомянутый колебательный сигнал возбуждения для пикселя задает переход пикселя из текущего состояния пикселя в обновленное состояния пикселя в течение упомянутого множества периодов кадра, а упомянутый формирователь сигналов управления сконфигурирован для поочередного выбора каждой строки упомянутого экрана отображения в течение периода возбуждения строки и для возбуждения столбцов экрана отображения временным интервалом колебательных сигналов возбуждения для пикселей строки для выполнения обновления кадра упомянутого экрана отображения, и в котором упомянутый формирователь сигналов управления дополнительно сконфигурирован для повторения упомянутого обновления кадра для возбуждения пикселей упомянутого экрана отображения со множеством последовательных временных интервалов упомянутых колебательных сигналов возбуждения для возбуждения упомянутых пикселей упомянутыми колебательными сигналами возбуждения; модуль опознавания касания для считывания сигнала с проекционно-емкостного электрода опознавания касания на упомянутом экране отображения в течение интервала опознавания, причем упомянутый модуль опознавания касания сконфигурирован для создания отклика на опознавание касания; средство идентификации того, когда изменения уровней возбуждения столбца в упомянутых колебательных сигналах возбуждения для пикселей одной выбранной строки превышают пороговый уровень между упомянутой выбранной строкой и следующей выбранной строкой, для создания сигнала изменения строки при возбуждении столбца; и средство запрета упомянутого опознавания касания в ответ на упомянутый сигнал изменения строки при возбуждении столбца, указывающий, что изменение упомянутых уровней возбуждения столбца от упомянутой выбранной строки до упомянутой следующей выбранной строки в течение упомянутого интервала опознавания превышает упомянутый пороговый уровень.
Любая комбинация из одного или большего количества необязательных признаков первого объекта изобретения, которым является способ, может быть соответственно предусмотрена в родственном ему объекте изобретения, которым является устройство. Например, экраном отображения может являться экран любого типа, и он предпочтительно является электрофоретическим.
Согласно еще одному объекту изобретения, в нем предложен чувствительный к касанию дисплей, содержащий: экран отображения, содержащий пиксели, по меньшей мере, один электрод столбца и множество электродов строк; проекционно-емкостный датчик касания на упомянутом экране отображения; схему датчика касания для считывания, по меньшей мере, одного выходного сигнала с упомянутого датчика касания для обнаружения касания к упомянутому устройству; контроллер отображаемого изображения для подачи, по меньшей мере, одного сигнала возбуждения столбца, по меньшей мере, на один электрод столбца в течение множества промежутков времени адресации кадра и для последовательного выбора упомянутых электродов строк в пределах каждого упомянутого промежутка времени адресации кадра для обновления каждого упомянутого пикселя из первого состояния во второе состояние в соответствии с данными изображения; схему отклика на касание для управления упомянутым экраном отображения в ответ на упомянутое обнаружение касания; схему устройства проверки достоверности касания для вывода сигнала достоверности обнаружения касания в зависимости от упомянутых данных изображения, причем упомянутый сигнал достоверности обнаружения касания указывает, по меньшей мере, одно изменение, по меньшей мере, одного сигнала возбуждения столбца между промежутками времени адресации строк в пределах упомянутого промежутка времени адресации кадра; и контроллер отклика на касание для запрета упомянутой схемой отклика на касание упомянутого отклика на упомянутое касание, обнаруженное на основании упомянутого, по меньшей мере, одного считанного выходного сигнала датчика касания, причем упомянутый запрет зависит от упомянутого сигнала достоверности обнаружения касания.
Схемой отклика на касание может являться контроллер отображаемого изображения или она может содержаться в нем. Таким образом, контроллер отображаемого изображения может обновлять выводимое на дисплей изображение в ответ на обнаружение касания.
Экран отображения может представлять собой матрицу пикселей, запись в каждый из которых осуществляют путем выбора одного электрода строки и одного электрода столбца. Первое и второе состояния пикселя могут быть заданы непосредственно данными изображения, например, они могут соответствовать следующим одно за другим подмножествам данных изображения, причем каждое подмножество определяет состояние пикселя в соответствующем кадре. Данные изображения могут быть представлены в любом формате или получены из любого формата, например, формата JPEG, MPEG, Tiff, Bmp, Gif и т.д. (может потребоваться электронная обработка этих форматов для формирования попиксельных данных, вводимых в контроллер отображаемого изображения).
Запрещенным откликом может являться обновление выводимого на дисплей изображения, и/или может являться отклик схемы отклика на касание, когда она содержится в контроллере отображаемого изображения или схемы отклика на касание, когда она выполнена в виде дополнительной схемы, например, схемы, осуществляющей текущий контроль выходного сигнала контроллера отображения. Запрет может включать в себя блокирование упомянутого отклика и/или подавление генерации указателя обнаружения касания, инициирующего отклик.
Упомянутым изменением или каждым упомянутым изменением может являться изменение между следующими друг за другом промежутками времени адресации строки (ряда). (Термины "промежуток времени адресации ряда" и "промежуток времени адресации строки" используются как взаимозаменяемые во всем этом описании). Изменением может являться, например, переход уровня между битами данных на электроде столбца (данные могут быть двоичными или m-ричными, где m>2, например, могут быть многоуровневыми), причем в вариантах осуществления изобретения такие переходы возникают в параллельных данных, подаваемых на шину, соединенную с множеством электродов столбцов, или могут представлять собой увеличение или уменьшение напряжения на одном или на большем количестве электродов столбцов. Аналогичным образом, указание изменения, которое может быть реализовано путем обнаружения или прогнозирования изменения, может быть реализовано путем устанавливания заданного уровня или путем генерации перехода сигнала достоверности обнаружения касания, которым может являться флаг.
Каждый считанный выходной сигнал датчика касания может поступать с соответствующего электрода датчика касания. Датчик касания может иметь множество таких электродов, например, по меньшей мере, два для обнаружения местоположения касания по оси x, и, по меньшей мере, два обнаружения местоположения касания по оси y. Считывание с таких электродов может производиться поочередно, например, x1, x2, y1, y2.
Запрет отклика на касание, обнаруженное на основании упомянутого, по меньшей мере, одного считанного выходного сигнала датчика касания может быть реализован путем сброса или повторения считывания выходного сигнала датчика касания. Таким образом, указание обнаруженного касания для инициирования отклика может не происходить до тех пор, пока не произойдет считывание без сброса на всех соответствующих электродах датчика касания (например, на всех электродах датчика касания), причем запрет реализуют путем запрета любого указания обнаруженного касания, которое имело бы место на основании сброшенного считанного выходного сигнала.
Схема устройства проверки достоверности касания может быть сконфигурирована для указания упомянутого, по меньшей мере, одного изменения на основании, по меньшей мере, одного упомянутого сигнала возбуждения столбца (например, путем текущего контроля напряжения или данных на электроде столбца (электродах столбцов) для обнаружения, по меньшей мере, одного изменения) и/или упомянутых данных изображения. В последнем случае данные изображения могут использоваться для прогнозирования того, когда произойдет изменение, чтобы мог быть задан сигнал достоверности обнаружения касания для запрета отклика впоследствии.
Контроллер отклика на касание может инициировать дополнительное упомянутое считывание упомянутого выходного сигнала датчика касания упомянутой схемой датчика касания в ответ на упомянутый сигнал достоверности обнаружения касания. Считывание может быть ограничено однократным его повторением, например, по истечении заданного промежутка времени, сразу же после первого считывания или тогда, когда сигнал достоверности указывает, что считывание может являться достоверным, или может быть повторено множество раз до тех пор, пока сигнал достоверности не укажет, что считывание может являться достоверным или что последнее считывание могло являться достоверным.
Схема устройства проверки достоверности касания может указывать множество изменений, по меньшей мере, одного сигнала возбуждения столбца, и производить вывод упомянутого сигнала достоверности обнаружения касания на основании величины изменения в зависимости от упомянутого множества упомянутых изменений. Например, эта схема может указывать, что изменение произошло во всех или, по меньшей мере, в заданном множественном количестве столбцов между промежутками времени адресации строки. Величиной изменения может являться число (количество) электродов столбцов, на которых произошло/будет происходить изменение, среднее значение изменение, средневзвешенное значение изменения и/или плотность изменения.
В частности, схема устройства проверки достоверности касания может связывать с каждым упомянутым изменением (например, назначать в памяти, например в таблице изменений и коэффициентов) весовой коэффициент и вычислять значение, например, сумму или среднее значение (например, наиболее вероятное значение, медиану), на основании упомянутых коэффициентов, причем схема устройства проверки достоверности касания дополнительно содержит компаратор для сравнения упомянутого вычисленного значения с пороговым значением и для определения упомянутого сигнала достоверности обнаружения касания на основании результата упомянутого сравнения.
Запрет упомянутого отклика на упомянутое обнаружение касания предпочтительно имеет длительность менее или по существу равную одному или большему количеству, например, от 1 до 5, упомянутых промежутков времени адресации строки в пределах упомянутого промежутка времени адресации кадра. Запрет может незамедлительно следовать за обнаружением изменения для подавления отклика на считывание с датчика касания, сопутствующее изменению. В альтернативном варианте или в дополнение к этому, и, например, в том случае, когда изменение является спрогнозированным, например, контроллером отображаемого изображения установление сигнала запрета может предшествовать фактическому изменению данных в строке. Это может являться предпочтительным в некоторых случаях, например, тогда, когда существуют задержки при обработке данных в системе касания. Таким образом, указание, по меньшей мере, одного изменения может указывать прогнозирование или обнаружение такого изменения (таких изменений).
Что касается первого объекта изобретения, то экраном отображения предпочтительно является электрофоретический экран отображения, но в альтернативном варианте им может являться экран отображения любого типа, известного для специалиста в данной области техники, например, экран отображения на основе технологии электросмачивания, LCD, LED, плазменного отображения и т.д.
В одном из объектов изобретения, который является родственным вышеупомянутому дополнительному объекту изобретения, чувствительный к касанию дисплей содержит: экран отображения, содержащий пиксели, по меньшей мере, один электрод столбца и множество электродов строк; проекционно-емкостный датчик касания на упомянутом экрану отображения; схему датчика касания для считывания, по меньшей мере, одного выходного сигнала с упомянутого датчика касания для обнаружения касания к упомянутому устройству; контроллер отображаемого изображения для подачи, по меньшей мере, одного сигнала возбуждения столбца, по меньшей мере, на один электрод столбца во множестве промежутков времени адресации кадра и для последовательного выбора упомянутых электродов строк в пределах каждого упомянутого промежутка времени адресации кадра для обновления каждого упомянутого пикселя из первого состояния во второе состояния в соответствии с данными изображения; схему отклика на касание для управления упомянутым экраном отображения в ответ на упомянутое обнаружение касания; схему устройства проверки достоверности касания для вывода сигнала достоверности обнаружения касания в зависимости от упомянутых данных изображения, причем упомянутый сигнал достоверности обнаружения касания указывает, по меньшей мере, одно изменение, по меньшей мере, одного сигнала возбуждения столбца между промежутками времени адресации строки в пределах упомянутого промежутка времени адресации кадра; и контроллер отклика на касание для задержки, по меньшей мере, одного упомянутого считывания выходного сигнала из упомянутого датчика касания в зависимости от упомянутого сигнала достоверности обнаружения касания.
Таким образом, по меньшей мере, одно считывание, например, с электрода датчика касания, может быть отложено до тех пор, пока сигнал достоверности обнаружения касания не будет указывать на основе спрогнозированных или обнаруженных изменений на электроде столбца (электродах столбцов), что последовательно считанный выходной сигнал датчика касания может являться достоверным (это отличается от приведенных выше примеров, в которых обнаружение повторяют). В этом родственном объекте изобретения может быть предусмотрена любая комбинация из одного или более необязательных признаков из вышеупомянутого дополнительного объекта изобретения, например, изменение/каждое изменение, имеющее место между последовательными LAT, указание на основании изменения (изменений) на множестве электродов столбцов и/или использование весовых коэффициентов и т.д. Аналогичным образом, например, экран отображения предпочтительно является электрофоретическим, и/или схемой отклика на касание может являться контроллер отображаемого изображения или она может содержаться в нем, например, контроллер отображаемого изображения может обновлять выводимое на дисплей изображение в ответ на обнаружение касания.
Могут быть реализованы способы, соответствующие вышеупомянутому дополнительному объекту изобретения и объекту изобретения, который является родственным вышеупомянутому дополнительному объекту изобретения. Например, способ проекционно-емкостного опознавания касания в чувствительном к касанию дисплее, где этот дисплей содержит: экран отображения, содержащий пиксели, по меньшей мере, один электрод столбца и множество электродов строк; проекционно-емкостный датчик касания на упомянутом экране отображения; схему датчика касания для считывания, по меньшей мере, одного выходного сигала с упомянутого датчика касания для обнаружения касания к упомянутому устройству; контроллер отображаемого изображения для подачи, по меньшей мере, одного сигнала возбуждения столбца, по меньшей мере, на один электрод столбца во множестве промежутков времени адресации кадра и для последовательного выбора упомянутых электродов строк в пределах каждого упомянутого промежутка времени адресации кадра для обновления каждого упомянутого пикселя из первого состояния во второе состояние в соответствии с данными изображения; и схему отклика на касание для управления упомянутым экраном отображения в ответ на упомянутое обнаружение касания, причем этот способ содержит следующие операции: запрещают упомянутый отклик на упомянутое касание, причем упомянутый запрет зависит от указания, по меньшей мере, одного изменения, по меньшей мере, одного сигнала возбуждения столбца между промежутками времени адресации строк в пределах упомянутого промежутка времени адресации кадра; и/или задерживают, по меньшей мере, одно упомянутое считывание выходного сигнала из упомянутого датчика касания в зависимости от указания, по меньшей мере, одного изменения, по меньшей мере, одного сигнала возбуждения столбца между промежутками времени адресации строк в пределах упомянутого промежутка времени адресации кадра.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения определены в приложенных зависимых пунктах формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания настоящего изобретения и для демонстрации того, как оно может быть реализовано, теперь в качестве примера будет приведена ссылка на сопроводительные чертежи, на которых изображено следующее:
На чертеже Фиг. 1 показаны приведенные в качестве примера переходы цвета пикселей, реализованные в одном из вариантов осуществления изобретения (термин 'цвет' во всем этом описании обозначает фактический цвет на цветном дисплее или уровень серого на монохроматическом дисплее);
на чертеже Фиг. 2 показаны колебательные сигналы возбуждения, соответствующие переходам цветов из Фиг. 1; и
на чертеже Фиг. 3 показано строчное сканирование и синхронная подача данных на электроды столбцов в варианте осуществления изобретения;
на чертеже Фиг. 4 показан поперечный разрез чувствительного к касанию дисплея из варианта осуществления чувствительного к касанию дисплея, который может функционировать так, как описано со ссылкой на чертежи Фиг. 1-3; и
на чертеже Фиг. 5 показана блок-схема блоков, содержащихся в варианте осуществления чувствительного к касанию дисплея.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ
ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Экран отображения, используемый в варианте осуществления чувствительного к касанию дисплея, может являться электрофоретическим. Такой экран отображения может иметь пиксели, каждый из которых содержит капсулу, содержащую набор белых частиц и набор черных частиц, причем эти наборы имеют, соответственно, положительный заряд или отрицательный заряд. Для вывода необходимого изображения на экран отображения к слоям, которые соответствуют капсулам, прикладывают напряжения для притяжения или отталкивания необходимого набора частиц в каждой капсуле по желанию.
Однако, в варианте осуществления изобретения может быть использован экран отображения любого другого типа, например, цветного отображения (например, RGB) и/или отображения на основе технологии электросмачивания, LCD, LED, плазменного отображения или электрофоретического отображения иного типа. Таким образом, в одном из вариантов осуществления изобретения конкретные сигналы, подаваемые на пиксели, могут не являться характерными для электрофоретического отображения или для электрофоретического отображения конкретного типа.
Этот вариант осуществления изобретения дополнительно содержит проекционно-емкостный датчик касания на экране отображения, причем этот датчик содержит матрицу, имеющую электроды, например, расположенные в виде строк и столбцов. Присутствие объекта, такого как, например, палец близко к поверхности датчика изменяет локальное электростатическое поле, существующее вследствие напряжения на матрице датчиков касания. В таком случае может быть обнаружено результирующее изменение проекционной емкости в каждой точке на матрице для определения местоположения касания. Это может обеспечивать возможность функционирования с многочисленными касаниями.
Экран отображения содержит, например, 1280 электродов столбцов и 960 электродов строк (рядов), причем выбор каждой комбинации из электрода столбца и электрода строки, осуществляющей обеспечивает доступ к соответствующему пикселю. Пиксель может содержать транзистор, например, тонкопленочный транзистор (TFT), который обеспечивает вентильный тракт к конденсатору, который заряжен так, что удерживает напряжение для соответствующей капсулы отображения. Шина строк (затворная шина) обеспечивает путь к затвору транзистора, а шина столбцов (истоковая шина) обеспечивает путь к истоку транзистора. На шину столбцов может быть подан сигнал (могут быть поданы сигналы) для обновления соответствующего пикселя выбранной строки до желательного состояния цвета.
Способ обновления цвета капсулы может включать в себя переход цвета, имеющий одну или большее количество фаз, например, первую фазу для установления цвета капсулы соответствующим глубокому черному цвету, вторую фазу для установления цвета капсулы соответствующим глубокому белому цвету (или какого-либо иного промежуточного состояния, которое может не быть четко определенным) и третью фазу для обновления цвета капсулы до требуемого цвета (например, до черного цвета, до белого цвета или до промежуточного уровня, например, до светло-серого или темно-серого). Таким образом, что касается визуализации изображения на матрице из таких капсул, то в первой фазе существующее изображение, со существу, стирают, во второй фазе частицы переводят в исходное состояние, а в третьей фазе рисуют необходимое изображение. Каждое состояние цвета пикселя может затем быть обновлено путем генерации напряжения на пикселе согласно колебательному сигналу возбуждения для желательного перехода цвета пикселя.
Для специалистов в данной области техники известны многие примеры способов перехода цвета и колебательных сигналов возбуждения, которые могут быть применены в одном из вариантов осуществления изобретения, в зависимости от используемой технологии отображения, например, LCD, LED, электрофоретического, отображения на основе технологии электросмачивания и т.д. В этом описании не рассмотрены подробности каких-либо конкретных способов перехода цвета или колебательных сигналов возбуждения, которые могут использоваться для приведения в действие экрана отображения какого-либо конкретного типа. Однако, полезно привести краткое описание примеров переходов цветов и соответствующих колебательных сигналов возбуждения для помощи в понимании функционирования вариантов осуществления настоящего изобретения.
Приведенные в качестве примера переходы цветов двух капсул показаны на чертеже Фиг. 1, причем каждый переход является трехступенчатым переходом. Капсулу из чертежа Фиг. 1(a) обновляют с черного цвета до черного цвета (то есть, цвет не изменяется), тогда как капсулу из чертежа Фиг. 1(b) обновляют с белого цвета до промежуточного уровня серого между белым цветом и черным цветом. Обе капсулы проходят через белый цвет в момент времени 250 мс и через черный цвет в момент времени 500 мс прежде, чем достигнуть желательного состояния цвета в момент времени 750 мс или до него. Следовательно, как показано на чертеже Фиг. 1 вертикальная ось (не показана) может соответствовать, например, цвету или шкале уровня серого, а горизонтальная ось указывает время.
В варианте осуществления изобретения колебательный сигнал возбуждения, например, желательное переключение напряжения для пикселя, может иметь длительность, приблизительно, 0,75 секунды, причем каждая фаза имеет продолжительность порядка 250 мс и охватывает множество промежутков времени адресации кадра (FAT). Каждый FAT охватывает множество промежутков времени адресации линии (LAT; промежуток времени адресации строки). Например, каждый FAT может иметь продолжительность порядка 20 мс - 40 мс, а каждый LAT может иметь продолжительность порядка 20 мкс - 40 мкс. Таким образом, все строки экрана отображения могут быть поочередно просканированы в пределах каждого FAT, который представляет собой предпочтительно минимальный промежуток времени, который требуется для обновления всех строк пикселей, то есть, LAT, умноженный на количество строк, например, 35 мкс × 1000 строк = 35 мс. Как только была осуществлена адресация конечной строки пикселей, снова может быть осуществлена адресация первой строки в следующем FAT. Кроме того, FAT может определять минимальную степень дробления сигналов, подаваемых на пиксели, по времени.
На чертеже Фиг. 2, более подробное описание которого приведено ниже, показано то, как каждый колебательный сигнал возбуждения может содержать три фазы, каждая из которых охватывает несколько, например, 8 промежутков времени адресации кадра (FAT) (F1, F2, F3, и т.д.). Вышеупомянутое дробление по времени используют тогда, когда желательно возбудить рабочую среду экрана отображения, например, электрофоретическую среду до промежуточного уровня, что показано посредством более короткого импульса, охватывающего 5 промежутков времени адресации кадра (FAT) в третьей фазе, показанной на чертеже Фиг. 2(b). Как показано на чертеже Фиг. 2 вертикальная ось (не показана) может соответствовать, например, напряжению возбуждения пикселя, а горизонтальная ось указывает времени в единицах FAT.
Вышеупомянутое строчное сканирование в течение FAT означает, что отсутствует необходимость в индивидуальной адресации пикселей, и что адресация всех пикселей строки может производиться параллельно в течение каждого LAT. (Длительность каждого LAT обеспечивает как конечное время прохождения сигнала по электродам строк и/или по электродам столбцов, которые могут действовать в качестве линий передачи, так и достаточное количество времени для зарядки конденсатора пикселя до желательного уровня напряжения). Такое строчное сканирование, показанная на чертеже Фиг. 3, при которой каждую строку, например, сверху донизу экрана отображения, сканируют последовательно, и данные для каждой строки подают на электроды столбцов синхронно с выборами строки. Каждая строка задействована в течение длительности LAT. Столбцы фактически находятся на n-разрядной шине данных, где n - количество столбцов. Каждый бит на шине может иметь одно из трех состояний, например, +15 В, 0 В, -15 В, хотя количество состояний и/или уровней напряжения может быть различным в любой модификации этого варианта осуществления изобретения.
Операция обнаружения для обнаружения сигнала на выбранном электроде датчика касания может иметь длительность, например, 80 мкс, и, таким образом, может охватывать подмножество из множества промежутков времени адресации строки (LAT), например, 3 LAT. В альтернативном варианте операция обнаружения может иметь длительность меньшую, чем LAT, поскольку, по существу, мгновенные изменения уровней возбуждения столбца, например, вызванные приходом фронта тактового импульса LAT во время операции опознавания касания, могут являться основной причиной помех. Как упомянуто выше, датчик касания может иметь один электрод или множество электродов, например, для обнаружение местоположения касания по осям x, y.
В каждом пикселе строки предусмотрена емкость для сохранения напряжения, приложенного в течение LAT, во время последовательного сканирования остальных строк. Другими словами, данные или уровень напряжения, которые записаны в пиксель через электрод столбца, сохраняются конденсатором пикселя, который, по существу, сохраняет напряжение пикселя на уровне +15 В, 0 В, -15 В. Емкость может быть дополнительной к собственной емкости экрана отображения, например, может являться частью объединительной платы экрана отображения.
Поскольку емкость может частично разряжаться с течением времени, то может потребоваться регулярное обновление емкостей пикселей, например, периодическое сканирование каждой строки во время каждой фазы колебательного сигнала возбуждения для пополнения заряда каждой емкости. Предпочтительно каждая емкость, по существу, сохраняет необходимое состояние заряда в течение всей длительности FAT, причем величину заряда емкости пополняют в течение лишь малой доли длительности FAT, например, одной тысячной. Однако, в случае бистабильных экранов отображения эта операция может остановиться после того, как пиксель достигнет требуемого состояния; это может иметь место в некоторых электрофоретических вариантах осуществления изобретения.
В кратком изложении, таким образом, запись данных в столбцы экрана отображения производят в следующей последовательности:
Строка 1, Кадр 1
Строка 2, Кадр 1
и т.д.
Строка 1, Кадр 2
Строка 2, Кадр 2
и т.д.
Строка 1, Кадр m
Строка 2, Кадр m
и т.д.
Строка 1, Кадр 1
Строка 2, Кадр 1
и т.д.
Как более подробно описано ниже, этот вариант осуществления изобретения обычно относится к отдельным переходам от строки к строке, то есть, к изменению на электроде столбца (на электродах столбцов) между следующими друг за другом LAT. Например, в этом варианте осуществления изобретения может быть обнаружено изменение между данными, поданными на строку 2 в кадре 3, по сравнению со строкой 1 в кадре 3 для определения того, может ли быть достоверным текущий или ожидающий выходной сигнал датчика касания. Если данные существенно отличаются, то сигнал достоверности опознавания касания, например, флаг, для контроллера опознавания касания, может быть установлен в заданное состояние.
Как указано выше, колебательным сигналом возбуждения может являться сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Обновленное состояние цвета каждого пикселя может определяться длиной импульса во время третьей фазы, например, длиной импульса +15 В, для изменения цвета пикселя с глубокого черного цвета до желательного промежуточного уровня серого. Таким образом, степень дробления широтно-импульсного управления по времени может определять возможную разрешающую способность по полутонам. В одном из вариантов осуществления степенью дробления по времени является один или большее количество промежутков времени доступа к кадру (FAT).
Приведенные в качестве примера колебательные сигналы возбуждения, которые показаны на чертежах Фиг. 2(a) и Фиг. 2(b), вообще говоря, соответствуют переходам цветов, показанным на чертежах, соответственно, Фиг. 1(a) и Фиг. 1(b). Предпочтительно форма сигнала напряжения, подаваемого на пиксель, является, по существу, идентичной этому колебательному сигналу возбуждения. Это может быть достигнуто путем периодической подачи временных интервалов колебательного сигнала возбуждения на конденсатор, который сохраняет напряжение на пикселе. В частности, когда электрод строки, соответствующий пикселю, выбран в промежутке времени LAT, то временной интервал (например, выборку) колебательного сигнала возбуждения подают на соответствующий электрод столбца. В течение промежуточных отрезков времени между такими промежутками времени адресации строки (LAT) конденсатор, соответствующий этому пикселю, по существу, сохраняет напряжение, приложенное в течение предыдущего LAT.
Как указано на чертеже Фиг. 2, в этом варианте осуществления изобретения могут потребоваться относительно большие переходы напряжения, например, между +15 В и -15 В, для изменения состояния цвета пикселя в соответствии с колебательным сигналом возбуждения. Такие напряжения, соответствующие временным интервалам соответствующих колебательных сигналов возбуждения, подают последовательно на каждый электрод столбца синхронно со сканированием строк во время каждого из промежутков времени доступа к кадру (FAT) каждой фазы. Последовательные временные интервалы конкретного колебательного сигнала возбуждения для пикселя подают в последовательных промежутках времени доступа к кадру (FAT), причем каждый временной интервал имеет длительность, равную длительности LAT.
Что касается обновления всего экрана отображения, то в первых фазах колебательных сигналов возбуждения, подаваемых на пиксели, могут требоваться различные напряжения стирания в зависимости от предыдущих состояний цвета пикселя. Таким образом, на шину столбцов могут, например, последовательно подаваться временные интервалы колебательного сигнала возбуждения -15 В и/или 0 В при последовательном сканировании (выборе) строк в течение каждого из промежутков времени доступа к кадру (FAT) из первой фазы. Как показано на чертежах Фиг. 2(a) и Фиг. 2(b), каждая первая фаза колебательного сигнала возбуждения может иметь постоянный уровень возбуждения, чтобы сигнал напряжения, подаваемый на каждый пиксель, реализованный путем применения временных интервалов этого колебательного сигнала возбуждения, был, по существу, постоянным. (В других вариантах осуществления изобретения первые фазы могут содержать ШИМ-импульсы более короткие, чем, например, 250 мс, аналогично третьим фазам). Во вторых фазах колебательных сигналов возбуждения может требоваться общее напряжение сброса, например, -15 В, непрерывно подаваемое на все шины столбцов при последовательном сканировании строк в течение каждого из промежутков времени доступа к кадру (FAT) из второй фазы. В третьей фазе временные интервалы колебательных сигналов возбуждения для соответствующих пикселей могут быть различными в зависимости от желательных состояний цвета различных пикселей.
С учетом вышеизложенного, в течение второй фазы все пиксели изменяются одинаково, например, все изменяются с белого цвета на черный цвет, чтобы имело место относительно небольшое изменение на каждой шине столбцов в течение этой фазы при сканировании последовательных строк. Однако, первая и третья фазы переходов цветов могут соответственно начинаться и заканчиваться в различных значениях и/или в разное время для различных пикселей. Следовательно, напряжения, подаваемые на каждый столбец в течение этих периодов, могут изменяться более существенно между последовательными LAT при подаче временных интервалов колебательного сигнала возбуждения применены на последовательные пиксели столбца. Кроме того, имеет место большая величина изменения в начале второй фазы, когда начинается переход состояния каждого пикселя с белого цвета в черный цвет, и может иметь место дополнительное изменение (могут иметь место дополнительные изменения) в начале первой и/или третьей фаз.
Датчик касания на экране отображения может быть эквивалентен металлической сетке, например периодической структуре квадратной/прямоугольной/ромбовидной формы, сформированной, например, путем травления проводящего материала, такого как легированный оловом оксид индия (ITO). Следовательно, может возникать такая связь, как, например, электростатическая (то есть, емкостная) связь и/или вызванная током перекрестная связь между экраном отображения и проекционно-емкостным датчиком касания. Это может вызывать возникновение ложных и/или ошибочных обнаружений опознавания касания, что является недостатком. Такие обнаружения могут быть более частыми, когда напряжения, приложенные к точкам в пределах экрана отображения, изменяются в большей степени или с более высокой скоростью, например, когда при поочередном возбуждении последовательно сканируемых строк, переводя их в черный цвет и в белый цвет, вследствие чего на электродах столбцов заметны относительно большие колебания напряжения при высоких скоростях передачи данных.
Вышеупомянутую электростатическую связь можно понять путем рассмотрения структуры чувствительного к касанию дисплея из чертежа Фиг. 4. Эта структура содержит окно 9, имеющее твердое антибликовое покрытие 10, причем это окно установлено поверх двух слоев 8, 6 полиэтилентерефталата (ПЭТ) с расположенным между ними датчиком 7 касания. Датчик касания может содержать металлическую матрицу, например, покрытие из протравленного ITO. Часть экрана отображения может содержать отображающую среду 2, имеющую электрофоретические капсулы и расположенную между третьим слоем 3 ПЭТ и объединительной платой 1, и имеющую слой 4 инкапсуляции поверх слоя 3 ПЭТ. Любые соседние слои, которые могут быть взаимно выполненными не как одно целое, например, окно 9 и слой 8 ПЭТ, слой 4 и инкапсуляции слой 6 ПЭТ, и/или слои 6, 8 ПЭТ разделенные датчиком касания, могут быть соединены друг с другом слоем оптически прозрачного клея, например, слоем 5 клея, соединяющим слои 4, 6, как показано на чертеже.
Что касается, в частности, электрической структуры устройства, то отображающая среда 2 может иметь общую верхнюю плоскость (“верхнюю плоскость com”), которая может быть расположена вверху среды 2, по существу, непосредственно под слоем 3 ПЭТ. Предпочтительно эта верхняя плоскость имеет низкий импеданс и обеспечивает хороший электростатический экран. Однако, там, где эта плоскость имеет относительно высокое сопротивление, между экраном отображения и датчиком касания, например, между объединительной платой 1 и датчиком 7 касания может возникать вышеупомянутая связь, в частности, электростатическая связь. В частности, когда изменяется напряжение в точке на объединительной плате 1, например, на электроде столбца, то это изменение может вызывать соответствующие изменения напряжения в других областях дисплея. Такое наведенное напряжение на датчике касания может вызывать ошибочное обнаружение касания, когда датчик касания ложно обнаруживает близость пальца пользователя к датчику касания на основании обнаруженного изменения проекционной емкости.
Для уменьшения количества случаев ошибочного обнаружения касания, может быть рассмотрен вариант, в котором между датчиком касания и отображающей средой внутри устройства расположен экран. Однако, трудно установить идеальное местоположение для такого экрана, поскольку обычно требуется компромисс между тем, что этот экран затемняет экран отображения, и ухудшением чувствительности датчика касания. Ухудшение чувствительности датчика касания вызывает озабоченность, например, тогда, когда датчик касания расположен близко к экрану, вследствие чего экран изменяет емкость между ним и пальцем пользователя и таким образом уменьшает отношение сигнал-шум датчика касания.
Блок-схема этого варианта осуществления изобретения, показанная на чертеже Фиг. 5, содержит чувствительный к касанию дисплей 21, главный контроллер (например, главный контроллер устройства, например, центральный процессор (ЦП)) 24, контроллер 22 отображаемого изображения (например, контроллер отображения электронных документов (ePDC)) и контроллер 23 опознавания касания. Колебательные сигналы возбуждения для обновления изображения, то есть, предназначенные для подачи на электроды строк и столбцов, контроллер 22 отображения подает на объединительную плату 211 отображения. Считывание с датчиков касания выполняют путем обнаружения сигналов с матрицы 212 датчиков касания под управлением контроллера 23 опознавания касания. Указание обнаружения касания контроллер опознавания касания подает в главный контроллер, и, по меньшей мере, указывает наличие/отсутствие касания и предпочтительно местоположение, например, координаты x, y места касания. (Однако, в модификациях этого варианта осуществления изобретения контроллер 23 опознавания касания может быть встроен в главный контроллер 24 или в контроллер 22 отображения).
(Таким образом, в приведенной в качестве примера конфигурации, основанной на чертеже Фиг. 5, используют ранее упомянутые элементы: чувствительный к касанию блок 21 содержит экран отображения (включающий в себя объединительную плату 211) и проекционно-емкостный датчик касания (матрицу 212 датчиков касания); контроллер 22 отображаемого изображения и/или главный контроллер 24 соответствуют схеме отклика на касание; контроллер 23 опознавания касания может соответствовать как схеме датчика касания, так и контроллеру отклика на касание; а блок 221 проверки достоверности обнаружения касания соответствует схеме устройства проверки достоверности касания).
Контроллер 22 отображения и контроллер 23 опознавания касания из чертежа Фиг. 5 могут являться отдельными интегральными схемами (ИС), например, любой или оба из них могут представлять собой специализированную интегральную схему (ASIC), программируемую пользователем вентильную матрицу (FPGA) или иную интегральную схему. Кроме того, контроллер 22 отображения и контроллер 23 опознавания касания могут работать независимо и/или асинхронно.
Сигнал V достоверности обнаружения касания подают из схемы 21 проверки достоверности обнаружения касания в контроллере 22 отображения (или в альтернативном варианте в отдельной схеме, расположенной снаружи него) в контроллер 23 опознавания касания. Схема 21 проверки достоверности обнаружения касания осуществляет текущий контроль изменений напряжения или данных в сигналах, подаваемых на объединительную плату отображения, в частности, уровней напряжения или данных на одном или на большем количестве электродов столбцов экрана отображения. Контроллер 23 опознавания касания выполняет повторные считывания с электрода/с каждого электрода матрицы датчиков касания в зависимости от сигнала V достоверности. Например, контроллер 23 опознавания касания, который может работать в соответствии с программой, хранящейся во флэш-памяти 231, может производить поочередное считывание с каждого электрода датчика касания по отдельности, например, путем последовательного сканирования электродов строк, а затем электродов столбцов матрицы датчиков касания посредством аналогового мультиплексора 232 для получения данных о координатах X, Y.
Каждое считывание с электрода датчика касания может содержать период настройки и/или последующий период успокоения перед периодом считывания для фактического обнаружения касания. Каждый такой период может иметь продолжительность, например, 80 мкс. Период настройки уменьшает влияние любого предыдущего считывания, например, путём разрешения перезарядки матрицы датчиков касания. Предпочтительно мультиплексор сконфигурирован так, что обеспечивает возможность кратковременного отсоединения сетки между одним или большим количеством последовательных считываний с электрода датчика касания для перезарядки сетки и обеспечивает время для успокоения напряжения на сетке.
Сканирование всей матрицы датчиков касания, например, 40 электродов датчика касания для получения указания обнаружения касания в координатах x, y, может занимать порядка 20 мс. Таким образом, каждая фаза колебательного сигнала возбуждения может охватывать множество полных сканирований матрицы датчиков касания. Следовательно, автоматически сброс всех считанных выходных сигналов с просканированных электродов датчика касания в течение первой и/или третьей фаз колебательных сигналов возбуждения для капсулы может существенно ухудшать функционирование датчика касания, поскольку каждая фаза, например, длительностью 250 мс занимает существенной часть времени колебательного сигнала возбуждения длительностью, например, 750 мс.
В этом варианте осуществления изобретения результат считывания с электрода датчика касания сбрасывают в зависимости от того, что происходит на электродах столбцов, например, в зависимости от изменений напряжения или данных на одном или большем количестве электродов столбцов. Такие изменения данных могут иметь место в потоках последовательных данных, подаваемых одновременно на множество электродов столбцов. Таким образом, результат считывания может быть сброшен тогда, когда было спрогнозировано и/или обнаружено изменение напряжения/данных на электроде столбца (на электродах столбцов) между последовательными LAT.
Каждое считывание с электрода датчика касания может занимать промежуток времени длительностью, например, 80 мкс и, как описано выше, может выполняться по умолчанию 3 раза, (настройка, успокоение, фактическое считывание). Это может быть реализовано посредством в запущенной в производство (RTM) фирмой Cypress интегральной схеме PSoC опознавания касания, служащей в качестве контроллера 23 опознавания касания. Фактическое считывание может быть повторено однократно или множество раз в зависимости от сигнала достоверности обнаружения касания, причем отклик на фактическое считывание запрещают тогда, когда должно произойти дополнительное повторное фактическое считывание. Таким образом, количество времени, в течение которого запрещен отклик на обнаружение касания, может быть значительно меньшим, чем упомянутое выше время одной из фаз (250 мс).
Для определения изменения напряжения или данных на электроде (на электродах) столбца между последовательными LAT контроллер 22 отображения, например, ePDC, предпочтительно осуществляет текущий контроль сигналов напряжения или данных, подаваемых на все электроды столбцов. Это имеет преимущество по сравнению с просмотром подмножества электродов, поскольку напряжение, приложенное в любом месте на объединительной плате отображения может наводить напряжение в любом месте на матрице датчиков касания. Контроллер 22 отображения может затем определить, могла ли текущая работа отображения сделать текущее считывание с датчика касания неуспешным. В данном варианте осуществления изобретения это указывает контроллеру 23 опознавания касания то, что необходимо дополнительное считывание с этого электрода. Кроме того, могут производиться повторные считывания с электрода опознавания касания до тех пор, пока результат сканирования электродов столбцов/истоков на экране отображения не будет указывать уменьшение или отсутствие изменений напряжения/данных, так что теперь могут быть произведены успешные считывания с электрода датчика касания.
Определение того, может ли считывание быть успешным, выполняют на основании сравнения величины изменения с пороговым значением. Величина изменения может быть равной обнаруженному изменению напряжения/данных на электроде столбца или может быть вычислена на основании изменений, обнаруженных на одном или на большем количестве таких электродов. Предпочтительно пороговое значение определяют для сохранения хорошей чувствительности к прикосновению и нулевой или низкой частоты ложных обнаружений касания. При слишком низком пороговом значении может иметь место слишком большое количество повторных считываний и значительное снижение эффективности отклика на касание. При слишком высоком пороговом значении может иметь место слишком большое количество ложных откликов, например, обновлений выводимого на дисплей изображения в ответ на ложные обнаружения касания. Оптимальное пороговое значение может зависеть от одной или большего количества характеристик чувствительного к касанию дисплея, например, от количества и/или от плотности электродов в дисплее, от расстояния между объединительной платой дисплея и датчиком касания, и т.д.
Величина изменения, основанная на результатах обнаружения с множества электродов столбцов, может быть вычислена в зависимости от того, на скольких электродах столбцов/истоков обнаружены изменения (в этом случае может быть использовано пороговое значение, равное, например, половине количества столбцов) и/или в зависимости от суммы весовых коэффициентов, присвоенных каждому обнаруженному изменению, в соответствии со степенью каждого изменения, например, изменению с -15 В до +15 В и наоборот может быть присвоен весовой коэффициент, равный 2, изменению с ±15 В до 0 В и наоборот может быть присвоен весовой коэффициент, равный 1, и отсутствию изменения может быть присвоен весовой коэффициент, равный нулю. Когда сумма весовых коэффициентов по всем электродам столбцов/истоков превышает заданное пороговое значение, то это может приводить к запрету отклика на текущее обнаружение касания к сенсору. Кроме того, сравнение этой суммы с пороговым значением может приводить к тому, что контроллер опознавания касания выполняет повторное считывание с соответствующего электрода датчика касания. Такие дополнительные считывания могут продолжаться до тех пор, пока сумма не станет равной пороговому значению или более низкой, и сигнал достоверности обнаружения касания не будет указывать, что обнаружение касания может являться достоверным.
В альтернативном варианте или в дополнение к этому при текущем контроле для обнаружения изменений в этом варианте осуществления изобретения для определения величины изменения может быть определена плотность изменения. В этом отношении обнаружение больших изменений напряжения на небольшой площади, например, в небольшом количестве строк, может приводить к большему изменению объема плотности по сравнению с изменением, определенным на основе обнаружения того же самого количества аналогичных изменений на большей области.
Любое определение величины изменения, например, на основании плотности, количества электродов и/или весовых коэффициентов может быть выполнено как анализ конечной импульсной характеристики (FIR), фактически осуществляя текущий контроль подмножества сигналов, причем эти подмножества, фактически идентифицируют посредством окна, перемещающегося в реальном масштабе времени через электроды столбцов. Поток последовательных данных из контроллера отображения, указывающий изменения или напряжения/данные на электродах столбцов, может подвергаться обработке типа FIR или IIR.
Этот вариант осуществления изобретения может быть целесообразным для предотвращения/уменьшения задержки, поскольку не происходит автоматического и регулярного сброса результата опознавания касания в течение каждой конкретной фазы колебательных сигналов возбуждения, причем в этом варианте осуществления изобретения повторные сканирования выполняют только там, где это оказывается необходимым, на основании обнаруженных изменений на электроде столбца.
Кроме того, этот вариант осуществления изобретения имеет преимущество, заключающееся в том, что в нем не проверяют повторяемость каждого результата обнаружения датчиком касания, автоматически повторяя каждое сканирование/считывание вне зависимости от любого условия, существующего в устройстве. Такая автоматическая проверка может приводить к ненужному сбросу результатов, вследствие отсутствия устойчивого считанного показания проекционно-емкостного датчика с ближайшего объекта. Например, палец может изменять считанное показание между первым считанным показанием и контрольным показанием вследствие изменения давления, оказываемого пальцем на дисплей и или/пульсации в пальце пользователя, или любым иным образом, который оказывает влияние на изменение поля проекционной емкости.
Этот вариант осуществления изобретения может быть целесообразным, например, в том случае, когда объединены большой экран и матрица датчиков касания высокого разрешения, поскольку в этом случае может иметь место больший объем связей между экраном отображения и датчиком касания. Например, настоящее изобретение может предпочтительно использоваться в сенсорном дисплее, имеющем разрешение экрана отображения 960 строк на 1280 столбцов, экран отображения размером A4 (например, площадью 8,3 дюйма×11,7 дюймов (21,1 см×29,7 см)) или размером, соответствующим формату почтовой бумаги в США (например, 8,5 дюйма×11 дюймов (21,6 см×27,9 см)), и разрешающую способность датчика касания порядка 0,5 мм.
В видоизмененном варианте осуществления настоящего изобретения контроллер опознавания касания запрещает, а не сбрасывает считывание с одного или с большего количества электродов датчика касания до тех пор, пока сигнал достоверности обнаружения касания не будет указывать, что такое считывание может быть достоверным. Таким образом, считывание не повторяют, а откладывают на более позднее время.
В еще одном видоизмененном варианте осуществления настоящего изобретения вместо текущего контроля непосредственно самих электродов столбцов изменение, на основании которого определяют сигнал достоверности обнаружения касания, прогнозируют, например, на основании данных изображения.
В еще одном видоизмененном варианте осуществления настоящего изобретения контроллер отображения может осуществлять текущий контроль и/или прогнозировать скорость изменения напряжения/данных на электроде столбца для определения сигнала достоверности обнаружения касания, а не уровней возбуждения электрода столбца или данных как таковых.
Без сомнения, специалист в данной области техники может придумать множество других эффективных альтернативных вариантов. Понятно, что настоящее изобретение не ограничено описанными вариантами его осуществления и охватывает собой модификации, очевидные для специалистов в данной области техники, которые не выходят за пределы сущности и объема прилагаемой формулы изобретения.