本发明专利技术涉及一种用于多模式触摸屏装置的力的测量方法。依据本发明专利技术的方法使得可以测量施加至触摸屏的力。本发明专利技术的原理在于测量支撑触摸屏的传导行(3)和列(5)的两个板(2，4)的位移，该位移与施加的力成比例。通过分析通过用于移位板的激励器的存在所引入的电容阻抗(CZ1，CZ2)的变化而知道板的位移。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术的
是触摸屏。这些屏幕是通过使用者的手指或手激励的敏感表面，并且通常通过图形界面来用于控制装置或系统。有大量的可能用途。特别是航空应用， 其中飞行员因此可以控制和命令通过航空器指令面板显示的全部功能。
技术介绍
理想的触摸系统，除了能够通过轻轻触摸来管理一个或多个光标的位移以及管理一个或多个键的敲击之外，必须能够使每一个敲击与沿着垂直于触摸屏的表面的轴的对应的力相关联。存在各种“触摸屏技术”，主要的两种是电容触摸表面和电阻触摸表面。当使用者朝触摸表面移动他的手指时，通过电容变化的采集来操作投射的电容触摸屏表面。轻轻接触是充分的，允许一个或多个光标的位移，但是这些触摸表面不与手套或任何触针一起工作。此外，以敲击力为条件的确认是不可能的。作为例子，国际申请W02004061808描述了这种类型的一种触摸传感器。电阻触摸表面使得可以在一定程度上监控敲击力，以便与手套和任何触针一起工作。然而，却再也不可能通过简单的轻轻触摸实现光标的位移。2009年11月17日，申请人申请了号码为0905510的法国专利申请。在该专利申请中公开的装置提供了一种克服上面提到缺陷的方式。实践中，它能够在手指接近屏幕时以电容模式工作，并且基于与某一力匹配的物理接触而以电阻模式工作。然而，现有技术的该装置不可能给出与通过使用者施加给面板的力有关的可靠信息。现有技术中已知的当前装置利用对压力或位移敏感的元件，粗略地布置在触摸表面的拐角处，比如在国际申请W02008065205A1中。这些装置仅给出施加力的结果，而没有敲击点的数量，也没有它们的位置和强度。此外，它们需要额外的装置，传感器，机械元件和调节电子元件。在专利申请US2009237374A1中描述了另一新颖的实施例装置，但是触摸表面不得不特别地在它的两个有源层之间添加压力敏感元件。在国际申请W02010027591A2中描述了在屏幕的外围处利用多个压力敏感元件的混合装置。然而，仍不可能不添加压力敏感元件来测量敲击的定位压力。
技术实现思路
本专利技术使得可以克服上面提到的缺陷，并且其目的是提出一种能够测量施加至触摸屏的力的触摸屏装置。更具体地，本专利技术涉及一种用于测量通过激励器施加至触摸屏装置的力的方法， 所述触摸屏装置包括具有多个传导行的刚性第一衬底和具有垂直于所述行的多个传导列的柔性第二衬底，有利地，该方法包括下面的步骤-第一步骤，测量存在于行和列之间节点处的阻抗，-第二步骤，计算对应于行和列之间节点处的耦合电容的所述阻抗的电容分量，-第三步骤，通过所述阻抗的电容分量值检测激励器和触摸屏的表面之间的接触，-第四步骤分析所述阻抗的电容分量变化，以便测量对应于激励器和触摸屏的表面之间的接触的瞬时之后施加至所述触摸屏装置的力，电容分量的变化与施加的力成比例。有利地，在第四步骤中，当力被施加于触摸屏时，至少在位于对应于激励器和触摸屏表面之间接触的瞬时之后以及对应于第一和第二衬底之间接触的瞬时之前的时间间隔期间计算电容分量的变化。有利地，该方法包括存储存在于行和列之间每一个节点上的阻抗的映射的第五步骤。本专利技术也涉及一种触摸屏装置，该触摸屏装置包括具有多个传导行的刚性第一衬底和具有垂直于所述行的多个传导列的柔性第二衬底。有利地，该装置还包括采集电子元件和处理电子元件，采集电子元件能够测量存在于行和列之间的节点处的阻抗，并且处理电子元件能够计算所述阻抗的电容分量和根据与所述阻抗的电容分量变化有关的数据计算施加至所述触摸屏装置的力。本专利技术涉及一种包括至少一个显示屏和依据本专利技术的一个触摸屏装置的显示装置。该显示装置可以是用于被飞行员和副飞行员分开或同步使用的飞行器指令面板显示器。附图说明从阅读下面的作为非限制性的例子给出的说明书以及从附图中将更好地理解本专利技术，并且其他优点将变得明显，其中图I表示压力效应下触摸屏的变形；图2表示依据本专利技术的触摸屏的一般原理；图3表示依据本专利技术的触摸屏装置的电路图；图4表示包括所述触摸屏装置的行和列的交叉的电路图；图5，6，7，8和9表示在不同的情况中通过所述触摸屏的使用者的手指或手产生的所述交叉处阻抗的变化；图10，11和12表示依据本专利技术的触摸屏装置的三种使用模式。具体实施例方式图I表示力的电容检测原理。触摸表面由被空气空间分开的刚性板4和柔性板2 构成，空气空间被隔离物I保持；这表示用于制造标准电阻触摸表面现有技术状态。在敲击时，必须施加力以使该组件变形，所述力将取决于板2的硬度，也取决于隔离物I的硬度。 在传统的“触摸屏”中，仅检测两个板之间清楚的接触，低压阶段(depression phase)不可见。本专利技术的原理在于测量这两个板的位移L，该位移与施加的力成比例。有效地，如果我们考虑包括板2和刚性构件I的组件的硬度K，局部施加的力等于乘积KXL。此外，多路复用的“触摸屏”利用传导行3和列5的网络。因此在敲击水平处存在至少一个交叉节点，并且该节点具有相应的耦合电容Cz。如下表述节点处的这种电容Cz = ε 0Χ ε rXS/LStl是空间的介电常数，ε ^是包含在两个板2和4之间环境的相对介电常数。S 是节点的交叉处的截面积，L是两个板之间的距离。依据本专利技术的装置和方法使得除了通过使用者投射的电容和节点交叉处的电阻之外，还可以测量该电容Cz。需要指出，涉及的电介质传统上可以是空气，但它也可以是具有合适介电和粘性特性的液体。在图I中表示柔性板2的第一位移，并且节点处得到的电容等于CZ115表示了柔性板2的第二位移，并且节点处得到的电容等于CZ2。图2表示依据本专利技术的触摸屏装置10的一般原理。该图包括屏幕的平面图，剖面图，并且在图2的右侧，两个示意图示出了根据用户是否朝屏幕10移动他的手11或通过施加压力接触屏幕而进行的装置的操作。如该图中所见的，该装置包括为多路复用触摸表面的触摸面板10，由面向柔性衬底14和刚性衬底15布置的行12和列13构成。这种装置自然以电阻模式工作。当使用者在柔性衬底14上按压时，局部力引起敲击的节点处至少一行和一列的接触，引起该行和该列的交叉的电阻R的变化，仅需测量该变化以便获得敲击位置(图2中的图底部右侧)。该类型的面板是传统的，并且通过英国公司“Danielson”特别制造。面板也能够以电容模式工作。实际上已知当使用者轻轻触摸键盘时，他的手会引起位于触摸面板的行和列的交叉处电容Cv的变化。为了提供该功能，发生器20经由注入 (injection)电容对面板10提供正弦高频电压。在高频处，在行和列的交叉(图2中的图顶部右侧)处存在固有电容效应Cz。如先前可见的，该值Cz在敲击过程中变化，与施加的力成比例。更具体地，并且作为非限制性的例子，在图3中表示依据本专利技术的整个触摸屏装置。它包括-触摸面板10，由如先前所述的行和列构成；-控制电子元件20;-采集和处理电子元件30。控制电子元件20包括-高频电压发生器21；-第一多路复用器22，通过注入电容23寻址触摸面板10的多个传导行12，输入信号的电压表示为VIN。多路复用器不是理想的，并且在涉及的频率处具有电容损耗24。采集和处理电子元件30包括-第二多路复用器31，寻址具有电容损耗35的多个传导列；-同步解调器32，在与高频电压发生器21相同的频率处工作，并传递多个本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·科尼，J·多米尼奇，
申请(专利权)人：泰勒斯公司，
类型：发明
国别省市：
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