DETECTOR DE PROXIMIDAD DE ENTRADAS MÚLTIPLES Y SISTEMA DE PANEL TÁCTIL.

Un sistema de panel táctil incluyendo: una membrana aislante eléctrica (10) con una primera serie de conductores espaciados (12) en una primera cara de la membrana (10) y una segunda serie de conductores espaciados (14) en o cerca de ella,

en la que no hay contacto eléctrico entre la primera y la segunda serie de conductores (12, 14), siendo sensible cada conductor en dichas series a la proximidad de un dedo para modificar la capacitancia de dicho conductor para detectar la presencia de dicho dedo colocado cerca de dicho conductor; caracterizado porque el sistema de panel táctil incluye además: un sistema de exploración operativo para muestrear cada uno de los conductores por orden de la primera y la segunda serie de conductores (12, 14) con el fin de medir y almacenar un valor de capacitancia asociado con dicho conductor respectivo, y un circuito de fondo activo adaptado para mantener cada conductor que no esté siendo muestreado activamente a un potencial igual al conductor que esté siendo muestreado activamente por el sistema de exploración

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E02079475.

Solicitante: BINSTEAD, RONALD PETER.

Nacionalidad solicitante: Reino Unido.

Dirección: 15 SEELY ROAD RADFORD, NOTTINGHAM NG7 1NU REINO UNIDO.

Inventor/es: BINSTEAD, RONALD PETER.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 5 de Abril de 1995.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G06F3/02A
  • G06F3/044 SECCION G — FISICA.G06 COMPUTO; CALCULO; CONTEO.G06F TRATAMIENTO DE DATOS DIGITALES ELECTRICOS (computadores en los que una parte del cálculo se efectúa hidráulica o neumáticamente G06D, ópticamente G06E; sistemas de computadores basados en modelos de cálculo específicos G06N). › G06F 3/00 Disposiciones de entrada para la transferencia de datos destinados a ser procesados en una forma utilizable por el computador; Disposiciones de salida para la transferencia de datos desde la unidad de procesamiento a la unidad de salida, p. ej. disposiciones de interfaz. › mediante medios capacitivos.
  • G06F3/047 G06F 3/00 […] › utilizando conjuntos de cables, p.ej. cables cruzados.
  • H03K17/96C1

Clasificación PCT:

  • G06F3/033 G06F 3/00 […] › Dispositivos de puntero desplazados o posicionados por el usuario; Sus accesorios (Digitalizadores caracterizados por el medio de transducción G06F 3/041).
  • G06F3/041 G06F 3/00 […] › Digitalizadores, p. ej. para pantallas táctiles o "touchpads", caracterizados por los medios de transducción.
  • G06F3/044 G06F 3/00 […] › mediante medios capacitivos.
  • G06F3/045 G06F 3/00 […] › utilizando elementos resistivos, p. ej. una única superficie continua o dos superficies paralelas puestas en contacto.
  • G06F3/046 G06F 3/00 […] › mediante medios electromagnéticos.
  • G06F3/047 G06F 3/00 […] › utilizando conjuntos de cables, p.ej. cables cruzados.
  • H03K17/955 SECCION H — ELECTRICIDAD.H03 CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS.H03K TECNICA DE IMPULSO (medida de las características de los impulsos G01R; modulación de oscilaciones sinusoidales por impulsos H03C; transmisión de información digital, H04L; circuitos discriminadores de detección de diferencia de fase entre dos señales de conteo o integración de ciclos de oscilación H03D 3/04; control automático, arranque, sincronización o estabilización de generadores de oscilaciones o de impulsos electrónicos donde el tipo de generador es irrelevante o esta sin especificar H03L; arranque, sincronización o estabilización de generadores cuando el tipo de generadores es indiferente o no especificado H03L; codificación, decodificación o conversión de código, en general H03M). › H03K 17/00 Conmutación o apertura de puerta electrónica, es decir, por otros medios distintos al cierre y apertura de contactos (amplificadores controlados H03F 3/72; disposiciones de conmutación para los sistemas de centrales que utilizan dispositivos estáticos H04Q 3/52). › utilizando un detector capacitivo.
  • H03K17/96 H03K 17/00 […] › Conmutadores de contacto (especialmente adaptados para su uso en relojes electrónicos sin partes móviles G04G 21/08).

Clasificación antigua:

  • G06K11/10
  • G06K11/16
  • H03K17/96 H03K 17/00 […] › Conmutadores de contacto (especialmente adaptados para su uso en relojes electrónicos sin partes móviles G04G 21/08).

Países PCT: Alemania, España, Francia, Reino Unido, Italia.

PDF original: ES-2362268_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

La presente invención se refiere a un detector de proximidad de entradas múltiples/sistema de panel táctil que puede incluir, por ejemplo, un teclado, tablero digitalizador, pantalla táctil o un ratón electrónico que se puede operar mediante un vidrio u otro medio dieléctrico de grosor variable; y más en concreto al diseño de un detector de proximidad de entradas múltiples/sistema de panel táctil en el que se puede formar una matriz grande de teclas o una zona sensible táctil grande usando la superposición, por ejemplo, de elementos conductores dispuestos ortogonalmente. Los elementos conductores y el sistema explorador electrónico para el servicio de los elementos conductores se disponen en particular para obtener sensibilidad optimizada.

En la patente europea número EP-0185671 se describe un teclado activado por pulsación para unión a una cara de una hoja de vidrio incluyendo una pluralidad de teclas dispuestas adyacentes entre sí en una configuración deseada, junto con medios de interrogación para evaluar la condición de las teclas, que indican cuándo una tecla o teclas han sido pulsadas por un usuario, y un sistema electrónico de exploración y tratamiento para proporcionar medios para la generación de valor umbral y compensación de deriva.

Los medios de generación de valor umbral son operativos para determinar repetidas veces a intervalos predeterminados el nivel de capacitancia requerido asociado con cualquier tecla para indicar que dicha tecla ha sido accionada por un usuario.

Los medios de compensación de deriva son operativos para compensar las variaciones de capacitancia producidas por condiciones de fondo variables.

EP 0250931 describe un dispositivo de entrada sensible al tacto para una pantalla visual, que tiene una serie de conductores horizontales y verticales dispuestos en la superficie de visión y medios para medir la capacitancia de conductores seleccionados de los conductores en la serie mientras que otros conductores seleccionados de los conductores de la serie están puestos a tierra o conectados a un potencial de referencia. GB 2073422 describe un panel táctil que tiene una matriz de filas y columnas de conductores con puntos de cruce aislados. Tocar el panel en un punto de cruce permite el flujo de corriente a través de la yema del dedo puente que es detectada.

La presente invención se refiere a la construcción de un detector de proximidad de entradas múltiples/sistema de panel táctil, que puede incluir un teclado, tablero digitalizador, pantalla táctil o un ratón electrónico, donde la posición del dedo de un usuario u otro objeto que toque o esté muy cerca de la zona superficial “sensible al tacto”, denominada a continuación panel táctil, se determina por medio del efecto capacitivo de dicho dedo en múltiples elementos conductores (denominado a continuación una pulsación de tecla), y a la optimización de sensibilidad del panel táctil, en particular cuando la zona sensible al tacto es relativamente grande. Se pretende que en toda la presente memoria descriptiva la referencia a un “dedo” incluya cualquier objeto que ejercería suficiente influencia capacitiva para ser detectado por el panel táctil.

Deberá observarse que la activación de una “tecla” o área del panel táctil se puede lograr sin presión sobre, o incluso sin contacto físico con, la superficie del panel táctil, aunque en modo normal de operación, el dedo del usuario contactaría la superficie de panel táctil o una superficie asociada con ella.

Otros tipos conocidos de panel táctil, tal como conmutadores de membrana que tienen dos conjuntos de conductores cara con cara, requieren el uso de presión en dos elementos conductores en una intersección de esos elementos conductores. Se puede explorar pares de elementos conductores de manera sistemática para determinar qué intersección se ha pulsado, si se ha pulsado alguna. Las desventajas de este sistema son que hay partes móviles (por ejemplo, la superficie superior presentada al dedo del usuario) que por lo tanto puede estar sujeta a daño, y también que la colocación del dedo del usuario debe coincidir con la intersección del elemento conductor. Este método emplea un conjunto de conductores excitadores y un conjunto de conductores detectores.

Sin embargo, la presente invención usa solamente conductores detectores y no tiene partes móviles. Así, puede estar bien protegido contra el daño que los usuarios producen en el vidrio u otro medio dieléctrico que cubre el panel táctil. La exploración electrónica de los elementos conductores requiere conexión solamente a un elemento a la vez, y todos los demás elementos se pueden colocar en condición de reducir la interferencia cuando no sean explorados. La presente invención permite además la detección del dedo del usuario en cualquier punto en la superficie activa del panel táctil, y el mecanismo explorador electrónico se podría disponer para asignar zonas predeterminadas del panel táctil a interpretar como teclas discretas o “recuadros”.

De fundamental importancia para tal sistema de panel táctil es la sensibilidad del aparato a la proximidad de un dedo en comparación con las variaciones normales de capacitancia. Esto garantiza la indicación fiable de una “pulsación de tecla” intencional como se ha descrito previamente, y la determinación con un alto grado de exactitud de la posición de dicho dedo. La posición del dedo puede ser una representación digital de qué “recuadro” o zona predeterminada del panel táctil se ha activado de un conjunto de recuadros posibles, o zonas predeterminadas, o alternativamente una representación análoga de la posición, por ejemplo, por coordenadas x-y.

La presente invención se dirige además al logro de esta sensibilidad requerida, mediante varias realizaciones alternativas que se pueden usar por separado o en unión entre sí.

Las aplicaciones de tal panel táctil son muchas y diversas, por ejemplo:

Como una interface de pantalla táctil para un sistema informático, estando situado el teclado inmediatamente delante de una unidad de visualización que puede ser, por ejemplo, un tubo de rayos catódicos o una pantalla de cristal líquido;

Un teclado de caja registradora, donde habría normalmente muchos botones para tipos específicos o diferentes de mercancías (la presente invención es especialmente adecuada para esta aplicación donde es probable que el operador de caja tenga las manos sucias o grasientas, puesto que la invención puede proporcionar un vidrio suave para la superficie de tecla que se limpia fácilmente);

Como un equivalente a un dispositivo de entrada de “ratón” a un sistema informático donde el cursor de pantalla se desplaza moviendo un dedo a través de la superficie de un panel táctil;

Como un teclado de configuración estándar para uso en un entorno hostil;

Como muchas teclas discretas de detección de proximidad.

En el entorno de un tubo de rayos catódicos, u otro dispositivo estático o generador de interferencia, puede ser necesario proteger el panel táctil de tal estático por medios conocidos, por ejemplo un blindaje de puesta a tierra transparente. Alternativamente, se puede usar un fondo excitado activamente.

Según la presente invención se facilita un sistema de panel táctil según la reivindicación 1 y un método según la reivindicación 19. Aquí se describe un panel táctil incluyendo una membrana aislante eléctrica con una primera serie de conductores espaciados en una primera cara de la membrana y una segunda serie de conductores espaciados en o cerca de ella, donde no hay contacto eléctrico entre las series primera y segunda de conductores, siendo sensible cada conductor en dichas series a la proximidad de un dedo para modificar la capacitancia de dicho conductor para detectar la presencia de dicho dedo colocado cerca de dicho conductor. Preferiblemente, los conductores primeros y segundos incluyen hilos finos preferiblemente de un tamaño de entre 10 y 25 mucas de manera que sean sustancialmente invisibles cuando el panel táctil se usa como pantalla táctil.

Ahora se describirán realizaciones de la presente invención a modo de ejemplo con referencia a los dibujos acompañantes en los que:

La figura 1 muestra en vista en planta un panel táctil según la presente invención.

Las figuras 2a, 2b y 2c muestran en realizaciones alternativas secciones transversales en... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema de panel táctil incluyendo:

una membrana aislante eléctrica (10) con una primera serie de conductores espaciados (12) en una primera cara de la membrana (10) y una segunda serie de conductores espaciados (14) en o cerca de ella, en la que no hay contacto eléctrico entre la primera y la segunda serie de conductores (12, 14), siendo sensible cada conductor en dichas series a la proximidad de un dedo para modificar la capacitancia de dicho conductor para detectar la presencia de dicho dedo colocado cerca de dicho conductor; caracterizado porque el sistema de panel táctil incluye además:

un sistema de exploración operativo para muestrear cada uno de los conductores por orden de la primera y la segunda serie de conductores (12, 14) con el fin de medir y almacenar un valor de capacitancia asociado con dicho conductor respectivo, y

un circuito de fondo activo adaptado para mantener cada conductor que no esté siendo muestreado activamente a un potencial igual al conductor que esté siendo muestreado activamente por el sistema de exploración.

2. Un sistema de panel táctil según la reivindicación 1, en el que los conductores primero y segundo (12, 14) incluyen hilos muy finos.

3. Un sistema de panel táctil según la reivindicación 2, en el que los hilos finos están recubiertos con esmalte y son de entre 10 y 25 micras.

4. Un sistema de panel táctil según la reivindicación 1, donde la segunda serie de conductores espaciados (14) está formada en una segunda cara de dicha membrana (10).

5. Un sistema de panel táctil según la reivindicación 1, donde la segunda serie de conductores espaciados (14) está unida a una segunda membrana aislante (13).

6. Un sistema de panel táctil según la reivindicación 1, donde la segunda serie de conductores espaciados (14) está unida a dicha primera cara de la membrana aislante (10), estando aislada dicha primera serie de conductores (12) de dicha segunda serie de conductores (14) por regiones discretas de material aislante (13').

7. Un sistema de panel táctil según la reivindicación 1, en el que el circuito de fondo activo incluye un amplificador

(73) que tiene una entrada acoplada para recibir la salida (72) de cada conductor (12, 14) cuando es muestreado y una salida acoplada a cada otro conductor que no es muestreado activamente.

8. Un sistema de panel táctil según la reivindicación 1, donde la primera y la segunda serie de conductores (12, 14) están dispuestas formando una pluralidad de intersecciones (20).

9. Un sistema de panel táctil según la reivindicación 8, donde los conductores tienen una primera anchura (22) en la mayor parte de su longitud, y una segunda anchura (24) que es sustancialmente menor que la primera anchura en cada intersección (20).

10. Un sistema de panel táctil según la reivindicación 7, en el que el amplificador es un amplificador no inversor de ganancia unitaria.

11. Un sistema de panel táctil según la reivindicación 1, donde cada uno de los conductores está formado de una pluralidad de elementos conductores conectados eléctricamente.

12. Un sistema de panel táctil según la reivindicación 1, donde el sistema de exploración es capaz de determinar la posición de dicho dedo con relación a dos o más conductores por medio de interpolación entre dichos conductores.

13. Un sistema de panel táctil según la reivindicación 1, donde el área superficial del panel táctil se divide en una pluralidad de cajas (60, 61), siendo distinguible la presencia de un dedo colocado en cualquier caja por el sistema de un dedo en cualquier otra caja.

14. Un sistema de panel táctil según la reivindicación 1, donde la membrana aislante eléctrica (10, 13, 13') y dicha primera y la segunda serie de conductores (12. 14) están laminadas entre películas dieléctricas de plástico u otras (50).

15. Un sistema de panel táctil según cualquiera de las reivindicaciones 1, 4, 5 o 6, donde una pluralidad de membranas dieléctricas (10), teniendo cada una al menos una serie de elementos conductores (12), y estando superpuesta una encima de otra, son exploradas por una pluralidad de mecanismos de exploración.

16. Un sistema de panel táctil según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que el panel táctil está provisto de un conductor de fondo activo que cubre al menos una parte del teclado, siendo también activado el conductor de fondo activo por dicho circuito de fondo activo,

17. Un sistema de panel táctil según la reivindicación 16, donde el sistema de exploración es operativo para mantener todos los conductores al mismo potencial que el fondo activo cuando dichos conductores no están siendo muestreados activamente por el sistema de exploración.

18. Un sistema de panel táctil según la reivindicación 2 o la reivindicación 3, en el que, para permitir que los hilos finos cubran una gran zona, el hilo está en zigzag,

19. Un método para introducir información en un sistema de procesado incluyendo los pasos de:

puentear un dedo u otro objeto de interferencia en estrecha proximidad con una o más membranas aislantes eléctricas (10) en la que están situados al menos una primera serie de conductores espaciados (12) en una primera cara de la estructura de membrana, y una segunda serie de conductores espaciados (14) en o cerca de ella, en la que no hay contacto eléctrico entre la primera y la segunda serie de conductores,

usar la presencia de dicho dedo para modificar la capacitancia de uno o más de dichos conductores simultáneamente,

explorar repetidas veces la capacitancia de cada uno de dichos conductores (12, 14) por orden para medir su capacitancia de manera sistemática con el fin de determinar la capacitancia de cada conductor.

proporcionar dichas mediciones de capacitancia a unos medios de procesado, almacenando dichos medios de procesado cada valor de capacitancia en una posición predeterminada en memoria,

comparar los valores de capacitancia almacenados con valores de capacitancia previamente almacenados con el fin de determinar cualquier cambio de capacitancia con respecto a cada elemento producido por dicho dedo,

determinar la posición exacta de dicho dedo con respecto a dichos conductores en un plano sustancialmente paralelo al plano de dichos conductores por medio de dicha comparación, y

durante dicha exploración, mantener todos los conductores que no estén siendo muestreados activamente a un potencial igual al conductor que esté siendo muestreado activamente.

20. Un método para introducir información en un sistema de procesado según la reivindicación 19, en el que el sistema de procesado está configurado para detectar la diferencia entre un toque ligero y una presión fuerte, dando por ello al menos dos valores umbral detectables.


 

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