JP6074408B2 - タッチセンシティブスクリーン - Google Patents

Description

（発明の分野）
本発明は、デバイス利用の文脈において、画像およびテキスト情報を可視化するディスプレイデバイスに関連し、そのデバイス利用は、そのディスプレイデバイスとの相互作用中に実施される。特に、本文脈における本発明は、そのディスプレイデバイスの特定の構成要素に関連し、その特定の構成要素によって、ディスプレイデバイスは、タッチスクリーン機能性を与えられる。

（発明の背景）
タッチスクリーン機能性を含むディスプレイデバイスは、特に、モバイル通信デバイス、タブレットＰＣ、およびナビゲーションデバイスにおいて使用され、ディスプレイデバイスは、ユーザーがディスプレイデバイスとの選択的接触によって入力動作を実施することを可能にするインターフェースを形成し、これらの入力動作は、典型的に、ディスプレイデバイスによって可視化されたユーザーインターフェースによって支援される。

そのうえ、例えばコンピュータディスプレイのような、従来のディスプレイシステムにおいて、例えば、メニュー選択、カーソルの動き、または例えばディスプレイシステムに表示された３Ｄ物体の回転のような画像の動きを調整するために、実装されたタッチスクリーン機能は、相互作用の魅力的な可能性を提供し得る。

ディスプレイデバイスが、タッチスクリーン機能に加えて、ユーザーの指がディスプレイデバイスに接触する前にユーザーの指を検出することも可能にするように、ディスプレイデバイスを設計することは、出願人のいくつかの特許出願、特にＤＥ１０ ２００９ ０３０ ４９５Ａ１から既知である。ディスプレイの接触に加えて、ディスプレイデバイスの前の領域における指の位置を検出することも可能にするために、特定の別個の電極がさらに、接触検出に役立つ電極システムに加えて提供され、その特定の別個の電極は、ディスプレイデバイスの前の領域における電気的性質または状態の変化を検出すること、およびユーザーの指の比較的高い解像度の位置検出を可能にする信号をそこから得ることを可能にする。接触検出に役立つ電極および、その電極とは別個に提供された非接触位置検出のための電極は、時分割マルチプレクサデバイスによって、連続的に有効にされ得る。

（発明の目的）
接触位置の検出（タッチモード）、およびディスプレイデバイスの前の領域におけるユーザーの指の位置の非接触検出（ノンタッチモード）を可能にするディスプレイデバイスを提供することが、本発明の目的であり、このディスプレイデバイスは、ロバストで、費用対効果の高い態様で具体化され得る設計によって特徴づけられる。

（本発明に従った解決）
本発明に従って、上記に説明された目的は、ディスプレイデバイスによって達成され、そのディスプレイデバイスは、
パネル層と
パネル層に接続されている透明な電極層であって、この電極層は、複数の電極区分に再分割され、これらの電極区分は、区分行および区分列を含む区分配列を形成している、透明な電極層と、
解釈回路網と
を含み、その解釈回路網は、電極区分に連結され、その解釈回路網は、その解釈回路網が、接触検出が電極層の電極区分によって実施される回路網状態を採用し得るように、かつその解釈回路網が、ユーザーの指の非接触位置または動き検出が、ディスプレイデバイスの前の領域において実施され得る回路網状態をさらに採用し得るように形成され、接触モードにおいてユーザーの指の位置を検出するために使用されるこれらの電極区分の少なくとも一部は、非接触モードにおける検出のためにも使用され、非接触位置または動き検出は、区分配列のうちのいくつかの電極区分が、電極グループに結合されるような態様で、実施される。

従って、ディスプレイデバイスの領域に提供され、かつ電極システムとして接触検出に役立つ電極区分を動作させることが、有利に可能にされ、その電極システムによって、ユーザーの指の位置または動きの検出は、彼／彼女がディスプレイデバイスにタッチする前に実施され得る。ディスプレイデバイスへの接触が実施されるとすぐに、タッチモードにおいて、位置分析が、すぐ次に隣接した電極区分または互いに交差している行および列の隣接した電極区分によって実施され得る。電極グループは、好ましくは、ディスプレイデバイスにおいて細長い鎖を構成する電極区分を含む。ノンタッチモードにおいて指の位置を検出するために使用される鎖は、好ましくは、ディスプレイデバイスの縁領域に沿って比較的密集して延びる。位置または動き検出のためのセンサー電極システムとして一時的に動作させられる区分鎖は、互いに対して異なる整列線を有し得、特に、区分鎖は、互いに平行に整列され、かつ互いから間隔をあけられ得る。解釈結果はまた、位置検出に統合され得、その解釈結果は、互いに横切るように（特に、互いに直角に）整列された電極区分鎖から得られた検出イベントに基づいている。

ディスプレイデバイスと接触している指の位置の検出は、２つのすぐ次に隣接した電極区分の電界のカップリングを検出および解釈することによって実施され得る。隣接した電極区分の電界のこの短いカップリングを検出するために、区分配列は、好ましくは、電極区分の第一の部分が、別個の区分行に結合され、かつ第二の部分が、さらに別個の区分列に結合されるように、設計される。区分行および区分列は、互いに対して絶縁される。それぞれの電極区分行の連続的な電極区分間の接続帯は、区分列の連続的な電極区分の接続帯に対して絶縁される。それぞれの交差点は、絶縁ブリッジとして形成され、その絶縁ブリッジによって、交差区分におけるこれらの接続帯のガルバーニ電気による接続は、避けられる。電極配列は、好ましくは、きっちりと隣接したひし形、六角形、多角形、または他の細かい網目状の隣接した割当を含むフィールドの態様で形成される。従って、区分行の一部を形成する電極区分は、区分列の一部を構成する電極区分に隣接したすぐ近傍に配置される。従って、ディスプレイの接触点は、その区分行とその区分列との交差点に対応し、その交差点は、最も高い容量性カップリングを生成する。従って、接触検出モードにおいて、ＸおよびＹ位置の決定は、高い容量性カップリングを含む交差点を検出することによって実施される。タッチモードにおいて、接触点は、さらに、どの区分行および区分列が、ユーザーの指との最も高い容量性カップリングを有するかを決定することによっても検出され得る。それから、接触位置は、この区分行とその区分列との交差点に関係がある。しかし、ノンタッチモードにおいて、ＸおよびＹ位置の検出は、いくつかの区分列およびいくつかの区分行の容量性カップリングのために、それぞれの位置依存信号レベルが検出されるように、実施され、その信号レベルは、指のそれぞれの区分行およびそれぞれの区分列からの距離を示す。それから、これらのレベル値から、指の位置が、計算され得るか、または少なくとも指の動きの経路が、説明され得る。好ましくは、この計算は、好ましくは互いの間で重み付けされたいくつかの基礎アプローチ（例えば、異なる電極区分グループおよびグループの組み合わせに合った三角測量および三辺測量アプローチ）を処理することによって実施される。最初に、接地に対する容量性カップリング、または区分行および区分列を横切る別の電圧カップリングが、アナログ値として検出される。それから、このアナログ値は、ＡＤＣシステムによって変換され、デジタルデータ処理を受ける。

本発明の特に好ましい実施形態において、実質的に長方形のディスプレイデバイスを用いたノンタッチモードにおける位置または動きの検出は、縁領域の近くに配置された区分行および区分列を使用することによって実施される。ここで、縁領域の近くに配置されたこれらの区分行および区分列は、電極フレームを構成する。この電極フレームは、縁領域の近くの区分行の、指に誘導された接地に対する容量性カップリングの解釈によってユーザーの指のＸ位置を検出することを可能にする。指のＹ位置は、上部および下部の水平方向区分行の、指に誘導された接地に対する容量性カップリングによって決定され得る。好ましくは、接地と正反対の電位が、透明な電極層に印加され、その透明な電極層は、ユーザーから避けられる、パネル層の裏側（つまり、ユーザーから避けられる、電極区分配列の裏側）の全部の平面にわたって実質的に延びる。

好ましくは、第一の回路網状態と第二の回路網状態との間を切り換えることは、マルチプレクサデバイスによって実施される。このマルチプレクサデバイスは、時分割マルチプレクサデバイスとして実施され得、時分割マルチプレクサデバイスは、ノンタッチモードに特定の時間を提供し、タッチモードに特定の時間を提供する。ノンタッチモードにおいてプログラム制御された態様で位置および動き検出のための電極区分鎖として、および並行して、タッチモードにおいて２次元位置検出のための特定の電極区分鎖として、電極区分の特定のグループを連続的に使用することはまた、可能である。それから、ユーザーインターフェースは、好ましくは、ユーザーインターフェースが、電極区分鎖がノンタッチ位置検出のために使用される領域に対してタッチ検出機能性を要求しないように設計される。

タッチ検出モードおよびノンタッチ検出モードは、回路網に関する方法によって連続的に実施され得るか、または同時に実施され得る。連続的に有効にする場合、それぞれのモードの期間を不変に定義する代わりに、それぞれのモード間の切り換えは、例えば、（ノンタッチモードの）第二の動作状態を採用するサイクルの部分が、接触が検出される間は、ゼロに設定されるかまたは縮小されるように、調整され得る。好ましくは、電極区分行および電極区分列の互いに対する容量性カップリング、または各場合において、接地に対する容量性カップリングが、特定のしきい値を超過する場合に、接触は検出される。ノンタッチ分析モードを抑制することによって、信号処理は簡単化される。なぜなら、タッチモードにおける信号解釈は、ノンタッチモードよりも低い感度および簡単な解釈を使用して実施され得るからである。類似して、有利な態様で、第一の動作状態を採用するサイクルの部分は、接触が検出されない間は、縮小される。しかし、好ましくは、例えば、限界基準を示す接触を満たす接近が検出されない場合でさえ、接触イベントが、特に確実に検出され得るので、機能安全性の増大を達成するために、特定の、しかし好ましくは比較的大きな時間距離において、接触検出は、実施される。

好ましい態様で、ノンタッチモードは、少なくとも２つのサブモードに再分割される。第一のサブモードは、大きな距離モードである。例えば、このモードにおいて、起動機能およびＺ軸距離（ディスプレイに実質的に直角な距離）の粗い検出のみが、決定される。Ｚ方向距離の最小値を下回る場合にのみ、第二のサブモードの処理が実施される。このモードにおいて、より感度の良い位置検出が、電極区分によって構成された電極グループの接地に対するカップリングの解釈によって、またはこの電極グループに連結されたフィールドの解釈によって実施される。下回ることが、Ｘ、Ｙ、およびＺ位置の検出につながる距離限界は、縁に配置された区分行および区分列が、既に十分に正確な位置検出が可能である距離に対応する。実験的な試験に従って、これらの条件は、通常、指のディスプレイからの距離が、ディスプレイの対角線の寸法の約２／３よりも小さい場合に与えられる。

第二の切り換え状態において、異なる電極区分グループは、最小距離が下回られる場合に連続的に有効にされ得る。したがって、ノンタッチモードにおいて位置検出のために使用される電極区分行および電極区分列は、ディスプレイにおいて「移動」し得、したがって、それぞれの指の位置のために最適化された検出位置を採用し得る。さらに、いくつかの電極区分行および電極区分列は、同時に有効にされ、かつ解釈され得る。同時に有効にされた電極区分グループは、互いから間隔をあけられた行または列であり得るか、または互いに横切るように延びる行および列でもあり得る。中間距離（つまり、ディスプレイの対角線の２５％から５０％までの距離）に対して、指の位置は、三角測量および三辺測量によって（特に、縁領域の近くに配置された区分行および区分列のアナログ信号レベルの解釈によって）決定され得る。さらなる接近の間、指の位置は、最も高い接地に対する容量性カップリングを含む区分行および区分列の交差点として、または他の有意な電位から決定され得る。それから、Ｚ距離は、接地に対する容量性カップリングのそれぞれのレベル、または電位のレベルから決定され得る。交差点の概念および三辺測量の概念は、位置検出のために、特に結合された態様で重み付けされて、共に使用され得る。

好ましくは、第二の切り換え状態（つまり、ノンタッチモード）において、縁領域の近くに配置された上部の水平方向区分鎖を構成する第一の電極グループが、有効にされ、縁領域の近くに配置された水平方向区分鎖を構成する第二の電極グループが、有効にされる。それから、これらの水平方向の縁間に配置された指のＹ位置は、これら２つの電極区分グループによって計算され得る。

第二の切り換え状態（ノンタッチモード）において、Ｘ位置の検出のために、好ましくは、縁領域の近くに配置された左の垂直方向区分鎖および縁領域の近くに配置された右の垂直方向区分鎖を構成する電極グループが、使用される。

さらに、指の位置の検出のために、交互の電極グループを連続的に使用することが、可能であり、その結果、例えば、それぞれの解釈される電極区分グループは、適応的に切り換えられた（例えば、垂直方向に行を移動するかまたは水平方向に列を移動する）態様で、ディスプレイデバイスを横切って移動する。

さらに、互いに横切るように整列された（特に、互いにほぼ直角に伸びる）電極区分鎖のレベル値は、それぞれの解釈概念によって解釈され得る。

Ｘ、Ｙ、およびＺ情報の検出は、好ましくは、第二の切り換え状態（ノンタッチモード）において既に言及したように、電極グループを形成すること、およびこれらの電極グループの接地に対するカップリングを検出することによって実施される。それぞれのカップリングは、指のそれぞれの電極グループからの距離と密接に関係している。接地に対するそれぞれのカップリング値から、またはユーザーの指によってもたらされかつ指の距離に関係している電位の別のカップリングによって、それぞれの電極グループからの距離は、決定され得、指の位置は、異なる距離値から検出され得る。

例として、解釈回路網は、ＡＳＩＣとして設計され得、解釈回路網は、ディスプレイデバイスのパネル層のすぐ近傍に配置され得る。電極区分の別々の導線経路への解釈回路網の接続は、例えば、可撓性のある導線経路によって、クリップ接触構造によって、またはＡＳＩＣをパネル層に直接置くことによって、実施され得る。パネル層に配置された電極区分は、導線経路区分によってＡＳＩＣに接続される。すでにパネル層の領域において、垂直方向および水平方向に連続した電極区分は、電極行および電極列に結合され得、これらの行および列は、互いに対して絶縁され、これらの行および列は、電極区分グループとして各々、ＡＳＩＣまたはマルチプレクサに接続される。

好ましくは、電極区分は、円形ディスク、ひし形、六角形、八角形、新月のような構造、またはきっちりと隣接した他の多角形として設計されるか、または噛み合い形状を部分的に有する。それぞれの区分として（特に、ひし形として）設計される場合、ひし形の鎖が形成され得る。ひし形の一部は、水平方向のひし形の鎖を形成するために使用され、ひし形の残りの部分は、垂直方向のひし形の鎖を形成するために使用される。小さな分割ギャップが、電極区分間を走り、その小さな分割ギャップは、電極区分行の区分と、交差する電極区分列の電極区分とのガルバーニ電気による接触を防ぐ。従って、電極区分は、きっちりと配置された態様で形成され、行および列のような鎖を形成する電極区分のみが、伝導性のある態様で、互いに接続される。

好ましくは、ＡＳＩＣは、ＡＳＩＣが、タッチモードを処理するため、およびノンタッチモードを処理するために使用され得るように、ＡＳＩＣが、電極区分行および電極区分列の接続を設定するように、内部に設計される。好ましくは、設定は、ＡＳＩＣに提供され、ＡＳＩＣは、電極グループの特定のシステム特性、および考慮されるべき動作モード間を変化する場合の遷移現象（つまり、グループ構造の変化）を可能にする。

特に、片手で保持され得るデバイス（例えば、携帯電話）に対して、信号処理において、較正ルーチンを実施することが可能であり、その較正ルーチンによって、最初に、デバイスを保持することによってもたらされるフィールドへの影響が、少なくとも大部分は補償される。ノンタッチモードにおけるジェスチャー検出は、最初に、特定のジェスチャー（例えば、仮想の円形の経路に沿った時計回り方向の指の動き）を要求し得、その特定のジェスチャーは、ディスプレイの対角線の約６６％の距離において、ディスプレイの前で実施される。この特別なジェスチャーによって、ノンタッチ検出モードは、有効にされ得、さらに、センサーシステムの較正が、実施され得る。

好ましくは、検出された位置に関係している眺めが、ユーザーインターフェースによって実施される。グラフィカルユーザーインターフェースにおける特定のウインドウまたはメニューアイテムの遷移は、聴覚的に伝達され得、好ましくは、機械的フィードバック（例えば、電磁的にシフトされた質量要素）によって、触覚に基づくようにもなり得る。

指の接近がまた、ディスプレイとの接触につながる場合において、ノンタッチ接近段階中に決定された位置は、そのすぐ後でタッチモードにおいて検出された接触点と比較され得る。ノンタッチ段階中に最初に決定された情報の助けを用いて、かつタッチモードにおいて決定された非常に確実な位置情報によって、連続的な検出イベントのための解釈パラメータは、内部に実装された較正プロシージャによって適合させられ得る。同じことが、指をディスプレイデバイスから離して持ち上げることに対して言える。ノンタッチモードにおける位置検出のために、十分な自動内部調整が、最後に明確に決定された接触点に基づいた、内部パラメータのそれぞれの修正によって、実施され得る。

特に比較的小さなタッチスクリーンの場合、位置検出は、指のディスプレイデバイスからの距離がより大きな場合に、指の位置の検出のための検出範囲が、ディスプレイデバイスよりも大きな寸法を有するように、実施され得る。

ＸおよびＹ位置（特に、Ｙ方向）の処理は、オフセットが、ここで生成されるように実施され得、そのオフセットは、ディスプレイに現在位置しているカーソルまたは選択されたメニューアイテムが、ユーザーの指によって覆われないことをもたらす。

本説明の文脈において、指のディスプレイパネルへの軽い接触が、ディスプレイ接触として理解される。本文脈において、ディスプレイデバイスに統合された電極システムは、ガルバーニ電気による態様で接触しないか、またはガルバーニ電気による態様で接触することを少なくとも要求されない。ここで、指は、絶縁パネルまたはフィルムまたはフォイル要素に接触する。典型的に、ディスプレイデバイスに提供されたすべての電極システムは、絶縁透明ガラスまたはプラスチック層によって覆われる。接触状態は、この状態を十分に表示する信号レベルによって検出され得る。接触状態および非接触状態はまた、Ｚ軸方向の距離を表示する特定の動的特性によって検出され得る。典型的に、指をタッチダウンする場合、Ｚの力学は、ゼロに近づくか、または圧力の増加中に指先を平らにすることを表す。この現象は、選択のための指標として使用され得る。さらに、ノンタッチモードにおいて、Ｚの力学または特定のＺの力学基準は、選択のための指標として使用され得る。例えば、Ｚの力学基準が、ディスプレイにほぼ直角な短い距離に沿った指の素早い下向きの動きおよびさらに上向きの動き中に満たされるように、Ｚの力学基準は、定義され得る。それから、このＺの力学基準は「仮想のマウスクリック」を説明する。

タッチモードが有効にされるかまたはノンタッチモードが有効にされるかに応じて、ユーザーインターフェースは、変化し得、本文脈において、ユーザーインターフェースは、特定の処理の利点をそれぞれのモードに提供する特性を有する。例えば、ノンタッチモードにおいて、タッチモードよりも粗いグラフィカルメニューアイテム構造または縮小されたカーソルの力学が、提供され得る。

本発明に従った概念に基づいて、横向きおよび縦に配向された電極区分鎖を作動させることも可能であり、それによって、複数点検出（特に、２つの指の検出）が、可能にされる。複数の点検出をするために、例えば、いくつかのゾーンが生成され得、その各々は、指の位置に対して値を提供する。この複数点検出モードを有効にすることは、特定の距離基準を満たすことに依存し得るか、または初めに要求された特定の軌道コース（つまり、ジェスチャー）にも依存し得る。複数点検出モードにおいて、利点として、例えば、スケーリング動作、画像内容の回転、およびドラッグアンドドロップ行為のような、直感的に調整可能な相互作用は、本文脈において、ディスプレイがタッチされることなしに調整され得る。

さらなる解決概念に従って、本発明は、タッチパッド構成要素にも関連する。タッチパッド構成要素は、支持層と、支持層に接続された電極層とを含む。電極層は、複数の電極区分に再分割され、これらの電極区分は、区分行および区分列を含む区分配列を形成する。タッチパッド構成要素は、解釈回路網をさらに含み、その解釈回路網は、接触検出が、電極層の電極区分によって実施される回路網状態を採用し得るように設計される。そのうえ、解釈回路網は、ユーザーの指の非接触位置または動き検出が、タッチパッド構成要素の前の領域において実施され得る回路網状態を採用することを可能にする。非接触位置または動き検出は、区分配列のいくつかの電極区分の行および列のような電極区分グループへの結合を用いて実施される。構造上のこのタッチパッド構成要素は、ディスプレイデバイスに関して以前に説明されたように設計され得る。このタッチパッド構成要素は、タッチパッドを具体化するために使用され得、そのタッチパッドは、非接触位置検出をさらに可能にする。そのようなタッチパッドは、例えばノートパソコンにおいて、タッチパッドにとって今のところ一般的な統合位置に統合され得る。タッチモードおよびさらにノンタッチモードにおける指の位置の結合検出のための本発明に従った構造は、局部的な制限された領域においてそれぞれの入力ゾーン（つまり、ノンタッチ相互作用も可能にする入力ゾーン）をここで具体化するために、他のデバイス（特に、家具および乗物の内部）にも統合され得る。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
ディスプレイデバイスであって、該ディスプレイデバイスは、
パネル層（１）と、
該パネル層（１）に接続されている透明な電極層であって、該電極層は、複数の電極区分（２）に再分割され、該電極区分（２）は、区分行と区分列とを含む区分配列を形成している、透明な電極層と、
解釈回路網（１０）と
を含み、該解釈回路網（１０）は、該解釈回路網（１０）によって、ユーザーの指の非接触位置または動き検出が、該ディスプレイデバイスの前の領域において実施されることがあるように形成され、該非接触位置または動き検出は、該区分配列のうちのいくつかの電極区分（２）を行または列のような電極区分グループ（Ｚ１．．．Ｚ５、Ｓ１．．．Ｓ９）に結合させることによって、実施される、
ディスプレイデバイス。
（項目２）
前記解釈回路網（１０）は、該解釈回路網（１０）が、接触検出が前記電極層の前記電極区分（２）によって実施される回路網状態を採用することがあるように形成されていることを特徴とする、項目１に記載のディスプレイデバイス。
（項目３）
接触の位置を検出するため前記回路網状態と、接触なしの位置または動き検出のための切り換え状態との間を切り換えることが、マルチプレクサデバイスによって実施されることを特徴とする、項目２に記載のディスプレイデバイス。
（項目４）
接触なしの位置または動き検出の動作条件に入るサイクルの部分が、接触が検出される間は、０に設定されるかまたは縮小されることを特徴とする、項目３に記載のディスプレイデバイス。
（項目５）
ディスプレイ接触の位置検出の動作条件に入る前記サイクルの部分が、接触が検出されない間は、縮小されることを特徴とする、項目３または４に記載のディスプレイデバイス。
（項目６）
接触なしの位置または動き検出が意図されている前記切り換え状態において、最初に、おおよその接近検出が実施され、十分に明確な接近状態の検出のときにのみ、より感度の良い位置検出が実施されることを特徴とする、項目１〜５の１つに記載のディスプレイデバイス。
（項目７）
接触なしの位置または動き検出が意図されている前記切り換え状態において、交互の電極区分グループが、センサー電極として役立つことを特徴とする、項目１〜６の１つに記載のディスプレイデバイス。
（項目８）
接触なしの位置または動き検出が意図されている前記切り換え状態において、上部の水平方向区分鎖を構成している電極区分グループ（Ｚ１）が、Ｙ位置を検出するために、有効にされること、および／または、接触なしの位置または動き検出が意図されている該切り換え状態において、下部の水平方向区分鎖を構成している電極区分グループ（Ｚ５）が、Ｙ位置を検出するために、有効にされることを特徴とする、項目１〜７の１つに記載のディスプレイデバイス。
（項目９）
接触なしの位置または動き検出が意図されている前記切り換え状態において、左の垂直方向区分鎖（Ｓ１）を構成している電極区分グループが、Ｘ位置を検出するために、有効にされることを特徴とする、項目１〜８の１つに記載のディスプレイデバイス。
（項目１０）
接触なしの位置または動き検出が意図されている前記切り換え状態において、右の垂直方向区分鎖（Ｓ９）を構成している電極区分グループが、Ｘ位置を検出するために、有効にされることを特徴とする、項目１〜９の１つに記載のディスプレイデバイス。
（項目１１）
接触なしの位置または動き検出が意図されている前記切り換え状態において、ＸおよびＹ位置を検出するために、互いに横切るように、特に、互いに直角に整列された電極区分グループから得られるレベル値が使用されることを特徴とする、項目１〜１０の１つに記載のディスプレイデバイス。
（項目１２）
ノンタッチモードにおいて、前記指の前記位置を検出するために使用される前記電極区分グループ（Ｚ１．．．Ｚ５、Ｓ１．．．Ｓ９）が、適応的に交替させられることを特徴とし、例えば、それぞれの活性電極区分グループ（Ｚ１．．．Ｚ５、Ｓ１．．．Ｓ９）が、行を移動する態様または列を移動する態様で、前記ディスプレイデバイスを横断するように、該電極区分グループ（Ｚ１．．．Ｚ５、Ｓ１．．．Ｓ９）が、連続的に交替させられる、項目１〜１１の１つに記載のディスプレイデバイス。
（項目１３）
接触なしの位置または動き検出が意図されている前記切り換え状態において、各場合において、２つの電極区分グループが形成され、該２つの電極区分グループの容量性カップリングが検出されて、前記接近状態が該容量性カップリングから決定されることを特徴とする、項目１〜１２の１つに記載のディスプレイデバイス。
（項目１４）
タッチパッド構成要素であって、該タッチパッド構成要素は、
支持層（１）と、
該支持層（１）に接続されている電極層であって、該電極層は、複数の電極区分（２）に再分割され、該電極区分（２）は、区分行と区分列とを含む区分配列を形成している、電極層と、
解釈回路網（１０）と
を含み、該解釈回路網（１０）は、該解釈回路網（１０）が、接触検出が該電極層の該電極区分（２）によって実施される回路網状態を採用することがあるように、かつ該解釈回路網（１０）が、ユーザーの指の非接触位置または動き検出が、該タッチパッド構成要素の前の領域において実施されることがある回路網状態を採用することがあるように形成され、該非接触位置または動き検出は、該区分配列のうちのいくつかの電極区分（２）を行または列のような電極区分グループ（Ｚ１．．．Ｚ５、Ｓ１．．．Ｓ９）に結合させることによって、実施される、
タッチパッド構成要素。
（項目１５）
タッチパッド構成要素に対するユーザーの指の動きに関連した、入力信号を生成する方法であって、該タッチパッド構成要素は、支持層と、該支持層に接続されている電極とを含み、該電極層は、複数の電極区分に再分割され、該電極区分は、区分行と区分列とを含む区分配列を形成し、該区分行および区分列によって検出された該信号の解釈は、解釈回路網によって実施され、該解釈回路網は、該解釈回路網が、接触検出が該電極層の該電極区分によって実施される回路状態を該タッチパッド構成要素のために採用することがあるように、かつ該解釈回路網が、該ユーザーの指の非接触位置または動き検出が、該タッチパッド構成要素の前の領域において実施されることがあるさらなる回路網状態を採用することがあるように構成され、該非接触位置または動き検出は、該区分配列のうちのいくつかの電極区分を行または列のような電極区分グループに結合させることによって実施される、
方法。

（図面の簡単な説明）
本発明のさらなる詳細および特性は、図面と共に以下の説明からもたらされる。
図１は、配列のように配置された電極区分を含む本発明に従ったディスプレイデバイスの設計を例証するための概略的な表現を示し、その電極区分は、接触検出およびノンタッチモードにおける指の位置検出のために使用される。 図２は、本発明に従ったディスプレイデバイスの設計のさらなる例証のための断面図を示す。 図３は、電極区分配列における２つの水平方向電極区分グループおよび２つの垂直方向電極区分グループの形成を例証するための概略的な表現を示し、それらの電極区分グループは、指の位置の検出のためのフィールド電極として一時的に使用される。 図４は、電極配列の解釈回路網への統合を例証するための概略的な表現を示す。 図５は、左右の区分列によって検出された電圧レベルの三辺測量によるＸ座標の決定を例証するための図を示す。 図６は、本発明に従った位置決定方法の単純な選択肢を説明するためのフローチャートを示す。

図１は、本発明に従った、強く簡単化されたディスプレイデバイスを示している。ディスプレイデバイスは、透明な絶縁材料から作られたパネル層１を含む。透明な電極層が、このパネル層１に適用され、透明な電極層は、パネル層１に接続される。この電極層は、複数の電極区分２に再分割される。すべての電極区分２の集合体は、ここで見られ得る区分配列を形成する。水平方向および垂直方向に連続的に隣接した区分２が、それぞれ、接続導線区分３、４によって互いに接続されるので、この区分配列は、区分行Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、およびＺ５、ならびに区分列Ｓ１、Ｓ２．．．Ｓ９を形成する。区分行Ｚ１．．．Ｚ５および区分列Ｓ１．．．Ｓ９は、互いに対して絶縁され、区分行Ｚ１．．．Ｚ５および区分列Ｓ１．．．Ｓ９は各々、パネル層を横切る経路を別々に定められた導線ＬＺ１／５およびＬＳ１／９を提供される。接続導線区分３、４が、ディスプレイの領域において互いに交差する場合、接続導線区分３、４はまた、互いに対して絶縁される。

これらの供給線ＬＺ１／５およびＬＳ１／９によって、区分列および区分行は、解釈回路網に接続される。この解釈回路網は、解釈回路網が、接触検出が電極層の電極区分によって実施される第一の回路網状態を採用し得るように、かつ解釈回路網が、ユーザーの指の非接触位置検出がディスプレイデバイスの前の領域において実施され得る第二の回路網状態を採用し得るように構成され、非接触位置検出は、区分配列のうちのいくつかの電極区分２を電極グループ（特に、電極行Ｚ１．．．Ｚ５または電極列Ｓ１．．．Ｓ９）に結合させることにより実施される。

例として、図２において強く簡単化されたタッチディスプレイガラスの設計が、示されている。パネル層１は、好ましくは、プラスチックまたはガラス材料から成り、例えば、０．８ｍｍの厚さを有する。透明な伝導性コーティング（例えば、ＩＴＯコーティング）が、パネル層１の両側に各々提供される。

組み込まれた利用位置においてユーザーに向いている上側は、複数の区分２に再分割された構造化層を有し、本文脈では、その複数の区分２は、例えばひし形の、きっちりと隣接した区分を有し、その区分は、行および列に区分される。行および列にグループ化された電極区分の電気的結合は、専用の供給線によって実施される。ここで、（ディスプレイの方に向いている）底側は、透明なＩＴＯ層で連続的にコーティングされる。最先端のタッチスクリーン技術を適当なディスプレイに提供するために、そのように設計されたパネル層１は、適当なディスプレイの前に配置される。電極層は、ここでは示されていない透明な絶縁層によってさらに覆われ、従って、電極層は、特にユーザー側から、ガルバーニ電気の態様で直接接触することが不可能である。

図３に示されているように、ここで表された例示の実施形態において、縁領域の近くに配置されたひし形の鎖の４つ（つまり、縁領域の近くに配置された、電極区分２の水平方向の組み合わせによって形成されたＺ１およびＺ５、ならびに電極２の垂直方向の組み合わせによって形成されたＳ１およびＳ９）は、それぞれの切り換え状態において、ガラス上の指の位置または指の動きの検出のために使用される。その結果、行および列に分類された電極区分を使用して、ジェスチャー検出電極を含む「フレーム」は、構成される。

ノンタッチモードにおいて指の位置検出のために使用される、縁領域の近くに配置された上部の水平方向電極区分グループＺ１および下部の水平方向電極区分グループＺ２ならびに２つの左右の電極区分列Ｓ１およびＳ９は、ここで、クロスハッチングによって強調されている。２つの水平方向電極区分グループＺ１およびＺ５は、ユーザーの指のＹ位置の検出のために使用される。これら２つの電極区分グループＺ１およびＺ５によるＹ位置の検出と同時に、または適用可能な場合、Ｙ位置の検出の直後にも、解釈は、実施され得、それにより、左の縁領域における電極区分列Ｓ１によって、左の細長い検出電極（左の垂直方向のひし形の鎖）が形成され、右の縁領域における電極区分の相互連結によって、右の電極区分列Ｓ９（右の垂直方向のひし形の鎖）が形成される。それから、これら２つの電極グループによって、近づけられた指のＸ位置が、決定され得る。さらに、指からディスプレイデバイスまでの距離が、測定信号から決定され得る。ＸおよびＹ位置を決定するために、行のようなおよび列のような電極区分グループによって検出される信号レベルはまた、他の解釈概念を基礎として決定され得る。特に、互いに対して横切るように配向された電極区分グループはまた、ＸおよびＹ位置検出のために利用され得る。ＸおよびＹ位置を決定するために、異なる解釈概念が、重み付けされた態様で蓄積され得る。

それぞれのディスプレイを有するデバイスにおいて、手または指の位置取りは、手または指がディスプレイにタッチする前の特定の距離を下回ることから始まって検出され得る。ユーザーの指がディスプレイにタッチするとすぐに、最先端のタッチスクリーン技術は、電極区分２を使用することによって提供される。

例えば「ノンタッチモード」において位置検出をサポートすることにのみ役立つ電極をディスプレイの領域にさらに提供することが、可能である。これらの追加の電極によって、例えば、手の存在の検出は、より大きな距離において実施され得る。それから、タッチ分析電極が、非接触位置検出のための位置検出電極として使用される動作モードに変化することは、例えば、特定の最小距離が下回られる場合にのみ実施される。指がディスプレイにタッチする前に指の位置検出を実施することは、ディスプレイへの接触が検出されるとすぐに抑制され得る。そのうえ、接触モードにおける電極区分の解釈は、特定の最小距離がまだ下回られていない間は抑制され得る。

タッチを伴わない指の位置検出モード（ノンタッチまたはＧｅｓｔＩＣモード）およびディスプレイ接触を含む指の位置検出モード（タッチモード）は、各々、マルチプレクサ、特に時分割マルチプレクサによって作動させられ得る。ＧｅｓｔＩＣモードは、それぞれの電極グループの選択のために提供されたグループドライバーの使用を含み得、このグループドライバーによって、どの電極区分グループがノンタッチモードにおいて指の位置の検出のために現在使用されているかが、または適用可能な場合、どの単一の電極区分がノンタッチモードにおいて指の位置の検出のために現在使用されているかさえ、決定される。グループドライバーは、現在の電極区分グループに関連する情報を補償回路網へ転送し得、その補償回路網は、特定のパラメータまたは予選択を定義し、その補償回路網は、基準レベル値を定義し、その基準レベル値は、それぞれの電極区分グループによって検出される電界現象の解釈において使用される。これらのパラメータは、特に、影響を受けていない状態における現在活動中の電極システムの全体の容量または通常の接地状態を定義し得、それによって、特定の予較正をもたらし得る。

電極区分行および電極区分列、ならびに作動させられた電極区分によって有利な態様で検出された電界近傍の状態の解釈を一時的に作動させる回路網は、ＡＳＩＣ１０に実装され得、ＡＳＩＣ１０は、好ましくは、パネル層１のすぐ近傍に配置され、ＡＳＩＣ１０は、特に、パネル層１に接続される。このＡＳＩＣ１０は、好ましくは、ノンタッチモードにおける指の位置の検出に加えて、ＡＳＩＣ１０が、タッチモードにおける解釈（つまり、タッチスクリーン機能性）も提供するように形成される。このＡＳＩＣ１０は、好ましくは、特定の機能がプログラミングによって定義され得るように設計される。ＡＳＩＣは、ＡＳＩＣが、どの電極区分グループ（特に、電極区分配列のどの電極区分行Ｚ１．．．Ｚ５および電極区分列Ｓ１．．．Ｓ９）が、ノンタッチモードにおいて位置検出のために現在使用されているかを決定するように設計され得る。

ＡＳＩＣ１０自身は、一般的なタッチスクリーン回路網の態様で、ＸおよびＹ位置に関連する信号およびタッチ状態の信号を提供する。そのうえ、ＡＳＩＣ１０は、Ｚ位置または信号も提供し、Ｚ位置または信号は、ディスプレイがタッチされる前のユーザーの指のディスプレイからの距離についての推断を提供する。バックグラウンドプログラムは、ＡＳＩＣにおいて処理され得、ＡＳＩＣは、検出された位置または動きの情報の特定の予解釈を実施する。特に、この態様において、「マウスクリック情報」はまた、ＡＳＩＣによって生成され得る。ＡＳＩＣ１０は、タッチモードにおけるＸおよびＹ位置検出のために提供された電極区分２を使用し、ＡＳＩＣ１０は、時々それらの電極区分２から電極区分グループＺ１．．．Ｚ５およびＳ１．．．Ｓ９を選択する。これらの電極区分グループＺ１．．．Ｚ５およびＳ１．．．Ｓ９は、解釈システムに接続される。この解釈システムによって、距離（つまり、ユーザーの指または手のＺ位置）は、ディスプレイによって検出され得る。本文脈では、検出は、ディスプレイデバイスの前の領域における指または手の侵入および位置取りの結果としての、接地に対する容量性カップリングの変化、電位のカップリング、および／または電極グループの環境の誘電特性の変化に基づく。ユーザーによる電極区分グループＺ１．．．Ｚ５およびＳ１．．．Ｓ９の環境の誘電特性の影響は、異なる測定アプローチを使用して、センサー電極として一時的に動作させられる電極によって検出され得る。典型的な測定概念は、例えば、ユーザーの指によって影響を受ける、作動された電極区分グループの接地に対するカップリングが、アナログレベル（つまり、ある範囲内で変化するレベル）として検出されることである。

本発明に従った、ディスプレイデバイスまたはタッチパッド構成要素のさらに例示の実施形態が、図４に示されている。回路配置は、ＲＸおよびＴＸ接続を含む。例えば、それぞれのチャンネルマルチプレクサによって、非接触位置検出のために複数の電極区分鎖を使用することは、可能である。ノンタッチモードにおいてそれぞれの電極区分鎖にわたった信号レベルの解釈は、複数物体検出（つまり、例えば、２つの指先の検出およびそれぞれの位置検出）が実施されるように、実施され得る。

本発明に従ったディスプレイデバイス、およびそれを用いて実施されるユーザーの指の位置の検出が、図５にさらに図示されている。信号レベルは、縁領域の近くにあり、かつ区分列Ｓ１およびＳ９に結合した電極区分２によって検出され、信号レベルは、ディスプレイデバイスのユーザーの指先４の距離ｌ１、ｌ２を示す。それから、Ｘ位置およびＺ距離が、これらの信号レベルから計算される。レベル検出は、グループドライバーを使用して実施され、グループドライバーは、ディスプレイデバイスの特定の電極区分グループを解釈回路網に連続的に接続する。簡単化された態様で図示された増幅器によって、電圧レベルは、高抵抗の態様で電極グループにおいて検出され、電圧レベルは、μＣへ移動させられる。μＣは、ＡＤＣを含み、そのように得られたデジタルレベル情報から指先４のＸ、Ｙ、およびＺ座標を計算する。ディスプレイデバイスは、電極区分２を避けられた裏側にＩＴＯ層を提供され、方形波信号が、その電極区分２に加えられる。

簡単化されたフローチャートが、図６に図示されている。見られ得るように、最初に、特定の最小距離が下回られるかどうかが、調べられる。これが真である場合、システムは、単純なエネルギー節約動作モードから主動作モードに切り換えられる。タッチ状態が検出される場合、接触点の検出が、電極区分配列によって実施される。このタッチモードは、ディスプレイへの接触が中断されるまで保持される。ユーザーの指がディスプレイから持ち上げられるとすぐに、例えばディスプレイの対角線の約６６％の特定の距離限界が、超過されていないかどうかが、チェックされる。この距離限界が、超過されていない場合、検出システムは、ノンタッチモードにおいて働き、ノンタッチモードにおいて、連続的に作動された電極区分行Ｚ１．．．Ｚ５および電極区分列Ｓ１．．．Ｓ９、または縁領域の近くに配置された電極区分グループのみ（つまり、電極区分配列の電極区分行Ｚ１およびＺ５、ならびに電極区分列Ｓ１およびＳ９）は、それらの接地に対する容量性カップリングについて評価される。指の現在の位置に依存しているアナログ値から、指のＸ、Ｙ，およびＺ位置が、計算され得る。

本発明に従った技術は、有利な態様で、周知のタッチスクリーン電極を提供されるパネル要素によって具体化され得、これらのタッチスクリーン電極は、本発明に従った解釈回路網に接続される。それから、パネル要素は、ディスプレイに統合され得る。ユーザーの方に向いている側面において、パネル要素の電極は、好ましくは、絶縁透明被覆層によって再び覆われ、それによって、タッチモードにおいても、電極区分のガルバーニ電気による接触は、実施されない。

本発明に従った技術は、特に、モバイル通信デバイス（例えば、携帯電話、電子書籍、およびタブレットＰＣ）に適任である。

電極配列の電極区分は、透明な多層パネル構造に統合され得る。単一の電極区分間の交差するブリッジ点の特に確実な絶縁を成し遂げるために、電極区分行を含む電極区分は、透明な絶縁層の第一の側面に配置され得、接続されて電極区分列になる（その結果、行に対して横切って延びる）電極区分は、この層の避けた側面に配置され得るか、またはさらなる層に配置され得る。さらに、後ほどユーザーから避けられるこのサンドイッチ構造の側面に、実質的に完全な領域の裏側遮蔽層が、形成され得る。この裏側遮蔽層は、特に、液晶構造のいわゆるＶＣＯＭ層も形成され得る。

本発明は、主として、ディスプレイデバイスに関連し、そのディスプレイデバイスは、タッチスクリーン機能性に加えて、ノンタッチ位置分析機能性も提供し、これらの機能性は、共同して使用される電極区分によって具体化される。本発明に従った概念は、平らな構造にも適用され得、その平らな構造は、ディスプレイを直接覆う。これらの平らな構造は、タッチパッドを具体化するために使用され得、そのタッチパッドは、さらに、非接触位置検出も可能である。そのようなタッチパッドは、例えばノートパソコンにおいて、タッチパッドにとって今のところ従来の位置に統合され得る。タッチモードおよびさらにノンタッチモードにおける指の位置の結合検出のための本発明に従った構造は、局部的に制限された領域においてそれぞれの入力ゾーン（つまり、ノンタッチ相互作用も可能にする入力ゾーン）をここで具体化するために、他の機器（特に、家具および乗物の内部）にも統合され得る。

Claims (18)

1. ディスプレイデバイスであって、該ディスプレイデバイスは、
   透明な基板と、
   第１の透明な電極層および第２の透明な電極層であって、該第１の透明な電極層は、少なくとも該透明な基板の上側に配置され、該第２の透明な電極層は、該透明な基板の底側に配置され、該第１の電極層は、複数の電極区分に再分割されている区分配列を形成し、該電極区分は、複数の電極グループが形成されるように互いに連結されている、第１の透明な電極層および第２の透明な電極層と、
   第１および第２の動作モードで動作されることが可能である制御回路網と
   を含み、
   該第１の動作モードにおいて、全ての電極区分は、タッチ検出のために使用され、該第２の動作モードにおいて、該第２の透明な電極層は、該ディスプレイデバイスの前の領域において交互のフィールドを生成するための信号を受信し、該電極グループのサブセットのみが使用され、該第１の電極層の少なくとも２つの電極グループは、選択されて、該ディスプレイデバイスの前の該領域においてユーザーの指の非接触位置または動き検出を行うように使用される、ディスプレイデバイス。
2. 前記電極グループは、複数の電極行および電極列を含む、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
3. 前記第１および第２の動作モードの間を切り換えることは、マルチプレクサデバイスによって実施される、請求項２に記載のディスプレイデバイス。
4. 前記第１の動作モードは、接触が検出される間に維持される、請求項３に記載のディスプレイデバイス。
5. 前記第２の動作モードは、接触が検出されない間に維持される、請求項３に記載のディスプレイデバイス。
6. 前記第２の動作モードにおいて、最初に、おおよその接近検出が実施され、十分に明確な接近状態の検出のときにのみ、より感度の良い位置検出が実施される、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
7. 前記第２の動作モードにおいて、交互の電極区分グループは、センサー電極として役立つ、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
8. 前記第２の動作モードにおいて、Ｙ位置を検出するために、上部の水平方向区分鎖を構成している電極区分グループが有効にされ、および／または、下部の水平方向区分鎖を構成している電極区分グループが有効にされる、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
9. 前記第２の動作モードにおいて、左の垂直方向区分鎖を構成している電極区分グループが、Ｘ位置を検出するために有効にされる、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
10. 前記第２の動作モードにおいて、右の垂直方向区分鎖を構成している電極区分グループが、Ｘ位置を検出するために有効にされる、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
11. 前記第２の動作モードにおいて、ＸおよびＹ位置を検出するために、横切るようにまたは互いに直角に整列された電極グループから得られる信号値が使用される、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
12. 前記第２の動作モードにおいて、４つの電極グループが選択され、該４つの電極グループは、区分の上の水平方向グループ、区分の底の水平方向グループ、区分の最も右の垂直方向グループおよび区分の最も左の垂直方向グループを含む、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
13. 前記第２の動作モードにおいて、電極グループは、前記ディスプレイデバイスの走査が行を移動する態様または列を移動する態様で行われるように、連続的に選択される、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
14. 前記第１の動作モードにおいて、各場合において、２つの電極区分グループが形成され、該２つの電極区分グループの容量性カップリングが検出されて、タッチ位置が該容量性カップリングから決定される、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
15. タッチパッド構成要素であって、該タッチパッド構成要素は、
    支持層と、
    少なくとも該支持層の上側に配置されている第１の電極層であって、該第１の電極層は、複数の電極区分に再分割され、該電極区分は、区分行と区分列とを含む複数の電極区分グループが形成されるように、連結されることが可能である、第１の電極層と、
    基板層の底側に配置されている第２の電極層と、
    第１および第２の動作モードで動作するように構成された制御回路網と
    を含み、
    該第１の動作モードにおいて、全ての電極区分は、タッチ検出のために使用され、該第２の動作モードにおいて、該第２の電極層は、該タッチパッド構成要素の前の領域において交互のフィールドを生成するための信号を受信し、該電極区分グループのサブセットのみが使用され、該第１の電極層の少なくとも２つの電極区分グループは、選択されて、該タッチパッド構成要素の前の領域においてユーザーの指の非接触位置または動き検出を行うように使用される、タッチパッド構成要素。
16. タッチパッド構成要素に対するユーザーの指の動きに関連した入力信号を生成する方法であって、該タッチパッド構成要素は、支持層と、少なくとも該支持層の上側に配置されている第１の電極層と、基板層の底側に配置されている第２の電極層とを含み、該第１の電極層は、複数の電極区分に再分割され、該電極区分は、複数の電極区分グループが形成されることが可能であるように、連結されることが可能であり、第１の動作モードにおいて、全ての電極区分は、タッチ検出のために使用され、第２の動作モードにおいて、該第２の電極層は、該タッチパッド構成要素の前の領域において交互のフィールドを生成するための信号を受信し、該電極区分グループのサブセットのみが使用され、該第１の電極層の少なくとも２つの電極区分グループは、選択されて、該タッチパッド構成要素の前の領域において該ユーザーの指の非接触位置または動き検出を行うように使用される、方法。
17. 前記第２の動作モードにおいて、４つの電極区分グループが選択され、該４つの電極区分グループは、区分の上の水平方向グループ、区分の底の水平方向グループ、区分の最も右の垂直方向グループおよび区分の最も左の垂直方向グループを含む、請求項１５に記載のタッチパッド構成要素。
18. 前記第２の動作モードにおいて、４つの電極区分グループが選択され、該４つの電極区分グループは、区分の上の水平方向グループ、区分の底の水平方向グループ、区分の最も右の垂直方向グループおよび区分の最も左の垂直方向グループを含む、請求項１６に記載の方法。

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