(57)【要約】      （修正有）【課題】オブジェクトの近接検知することが可能なトランスキャパシタンス感知方法を備えるマトリクスセンサを提供する。【解決手段】ディスプレイ装置１６０の入力装置１００において、センサモジュールの複数のセンサ電極１２０が個別センサ電極のマトリクスアレイに配置され、複数のセンサ電極の各々が、ディスプレイ装置の複数の共通電極のうちの１つの共通電極を含む。検出方法において、センサモジュールが、非表示更新期間のうち第１の期間中に複数のセンサ電極の各々で入力オブジェクトの存在を示す第１の結果信号を同時に取得する。センサモジュールが、複数のセンサ電極のうちの第１のセンサ電極で第２の結果信号を受信し、非表示更新期間のうち第２の期間の間にガード信号で前記複数のセンサ電極のうちの第２のセンサ電極を駆動する。センサモジュールが、非表示更新期間のうち第３の期間中に前記第２のセンサ電極で第３の結果信号を受信する。【選択図】図１
2020017292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力装置のための処理システムであって、
複数のセンサ電極に結合するように構成されたセンサ回路を含むセンサモジュールを備え、
前記複数のセンサ電極が個別センサ電極のマトリクスアレイに配置され、
前記複数のセンサ電極の各々が、ディスプレイ装置の複数の共通電極のうちの１つの共通電極を含み、
前記センサモジュールが、非表示更新期間のうち第１の期間中に前記複数のセンサ電極の各々で入力オブジェクトの存在を示す第１の結果信号を同時に取得し、
前記センサモジュールが、前記複数のセンサ電極のうちの第１のセンサ電極で第２の結果信号を受信し、前記非表示更新期間のうち第２の期間の間にガード信号で前記複数のセンサ電極のうちの第２のセンサ電極を駆動し、
前記センサモジュールが、前記非表示更新期間のうち第３の期間中に前記第２のセンサ電極で第３の結果信号を受信し、
前記センサモジュールが、前記非表示更新期間中に前記第２の結果信号及び前記第３の結果信号に基づき、入力オブジェクトの第１の位置情報を決定し、
前記第１の期間、前記第２の期間及び前記第３の期間は、互いに重畳しない、処理システム。
【請求項２】
前記センサモジュールは、更に、前記第３の期間中に、ガード信号で前記第１のセンサ電極を駆動するように構成される、請求項１に記載の処理システム。
【請求項３】
前記センサモジュールは、更に、前記第２の期間中に、復調信号で前記第１のセンサ電極を駆動し、
前記ガード信号及び前記復調信号は、振幅と位相とのうち少なくとも１つが同じである、請求項１又は２に記載の処理システム。
【請求項４】
前記処理システムは、更に、前記第１の結果信号に基づき、第１の容量性画像を決定するように構成された決定モジュールを更に備え、
前記第１の位置情報を決定することは、第２の容量性画像を決定することを含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の処理システム。
【請求項５】
前記処理システムは、前記第１の結果信号に応じて低電力モードに移行する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の処理システム。
【請求項６】
一体型容量性感知装置を備えるディスプレイ装置であって、
複数のセンサ電極と、
前記センサ電極に結合された処理システムと、を備え、
前記複数のセンサ電極のうちのそれぞれのセンサ電極は、表示更新及び容量性感知のために駆動されるように構成される少なくとも１つの共通電極を備え、
前記複数のセンサ電極は、個別センサ電極のマトリクスアレイに配置され、
前記処理システムは、非表示更新期間のうちの第１の期間中に前記複数のセンサ電極の各々で入力オブジェクトの存在を示す第１の結果信号を同時に取得し、
前記処理システムは、前記複数のセンサ電極のうちの第１のセンサ電極で第２の結果信号を受信し、前記非表示更新期間のうちの第２の期間の間にガード信号で前記複数のセンサ電極のうちの第２のセンサ電極を駆動し、
前記処理システムは、前記非表示更新期間のうちの第３の期間中に前記第２のセンサ電極で第３の結果信号を受信し、
前記処理システムは、前記非表示更新期間中に前記第２の結果信号及び前記第３の結果信号に基づき、入力オブジェクトの第１の位置情報を決定し、
前記第１の期間、前記第２の期間及び前記第３の期間は、互いに重畳しない、ディスプレイ装置。
【請求項７】
一体型容量性感知装置を備えたディスプレイ装置で容量性感知を行う方法であって、
非表示更新期間のうちの第１の期間中に複数のセンサ電極の各々で入力オブジェクトの存在を示す第１の結果信号を同時に取得するステップと、
前記複数のセンサ電極のうちの第１のセンサ電極で第２の結果信号を受信し、前記非表示更新期間のうちの第２の期間の間にガード信号で前記複数のセンサ電極のうちの第２のセンサ電極を駆動するステップと、
前記非表示更新期間のうちの第３の期間中に前記第２のセンサ電極で第３の結果信号を受信するステップと、
前記第２の期間中にガード信号で前記第１のセンサ電極を駆動するステップと、
前記第１の結果信号に基づき第１の容量性画像を決定し、前記第２の結果信号に基づき第２の容量性画像を決定するステップと、を備え、
前記複数のセンサ電極のうちのそれぞれのセンサ電極は、表示更新及び容量性感知のために駆動されるように構成される少なくとも１つの共通電極を備え、
前記複数のセンサ電極は、個別センサ電極のマトリクスアレイに配置され、
前記第１の期間、前記第２の期間及び前記第３の期間は、互いに重畳しない、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明の実施形態は、一般的に、タッチ感知のための方法及び装置に関するもので、より詳細には、絶対的な感知の改善のためのグリッド電極を有する容量性タッチ感知装置及びこれを使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]近接センサ装置を含む入力装置（通常、タッチパッド又はタッチセンサ装置とも称される）は、種々の電子システムに広範囲に使用されている。近接センサ装置は、典型的に、その近接センサ装置が１つ以上の入力オブジェクトの存在、位置及び／又は動きを決定するところの、しばしば表面で区画された感知領域を含む。近接センサ装置は、電子システムのインターフェイスをなすために使用される。例えば、近接センサ装置は、大型コンピューティングシステムのための入力装置としてしばしば使用される（例えば、ノートブック又はデスクトップコンピュータに一体化されるか又はその周辺にある不透明なタッチパッド）。また、近接センサ装置は、小型コンピューティングシステムにもしばしば使用される（例えば、携帯電話機に一体化されるタッチスクリーン）。
【０００３】
[0003]多くの近接センサ装置は、センサ電極のアレイを使用して、センサ電極の付近に指やスタイラスのような入力オブジェクトが存在することを指示するキャパシタンス変化を測定する。ある容量性の具現化では、センサ電極と入力オブジェクトとの間の容量性結合の変化に基づく「自己キャパシタンス」（又は「絶対的キャパシタンス」）感知方法が使用される。種々の実施形態において、センサ電極付近の入力オブジェクトがセンサ電極付近の電界を変更し、測定される容量性結合を変化させる。ある具現化では、絶対的キャパシタンス感知方法は、センサ電極を基準電圧（例えば、システム接地）に対して変調し、そしてセンサ電極と入力オブジェクトとの間の容量性結合を検出することにより、機能する。絶対的キャパシタンス感知方法は、単一の入力オブジェクトが近接センサ装置の表面から遠く離間されていてもそのオブジェクトの存在を検出する上で非常に有効である。
【０００４】
[0004]他の容量性具現化では、センサ電極間の容量性結合の変化に基づく「相互キャパシタンス」（又は「トランスキャパシタンス」）感知方法が使用される。種々の実施形態において、センサ電極付近の入力オブジェクトは、センサ電極間の電界を変更し、測定される容量性結合を変化させる。ある具現化では、トランスキャパシタンス感知方法は、１つ以上の送信センサ電極（「送信電極」とも称される）と１つ以上の受信センサ電極（「受信電極」とも称される）との間の容量性結合を検出することにより、機能する。送信センサ電極は、送信信号を送信するために基準電圧（例えば、システム接地）に対して変調される。受信センサ電極は、結果信号の受信を容易にするために基準電圧に対して実質的に一定に保持される。結果信号は、１つ以上の送信信号、及び／又は１つ以上の環境干渉源（例えば、他の電磁信号）に対応する作用（１つ又は複数）を含む。センサ電極は、専用の送信電極又は受信電極であるか、或いは送信信号の送信及び結果信号の受信の両方を行うように構成される。トランスキャパシタンス感知方法は、感知領域における複数の入力オブジェクトの存在及び運動中の入力オブジェクトを検出するのに非常に有効である。しかしながら、トランスキャパシタンス感知方法は、一般に、近接センサ装置の表面から離間されたオブジェクトの存在又は接近を検出するのにはあまり有効でないコンパクトな電界に依存している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
[0005]従って、改良された近接センサ装置が要望される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここに述べる実施形態では、入力装置のための処理システムが、複数のセンサ電極に結合するように構成されたセンサ回路を含むセンサモジュールを備える。前記複数のセンサ電極が個別センサ電極のマトリクスアレイに配置され、前記複数のセンサ電極の各々が、ディスプレイ装置の複数の共通電極のうちの１つの共通電極を含む。前記センサモジュールが、非表示更新期間のうち第１の期間中に前記複数のセンサ電極の各々で入力オブジェクトの存在を示す第１の結果信号を同時に取得する。前記センサモジュールが、前記複数のセンサ電極のうちの第１のセンサ電極で第２の結果信号を受信し、前記非表示更新期間のうち第２の期間の間にガード信号で前記複数のセンサ電極のうちの第２のセンサ電極を駆動する。前記センサモジュールが、前記非表示更新期間のうち第３の期間中に前記第２のセンサ電極で第３の結果信号を受信する。前記センサモジュールが、前記非表示更新期間中に前記第２の結果信号及び前記第３の結果信号に基づき、入力オブジェクトの第１の位置情報を決定する。前記第１の期間、前記第２の期間及び前記第３の期間は、互いに重畳しない。
【０００７】
ある実施形態では、一体型容量性感知装置を備えるディスプレイ装置が、複数のセンサ電極と、前記センサ電極に結合された処理システムと、を備える。前記複数のセンサ電極のうちのそれぞれのセンサ電極は、表示更新及び容量性感知のために駆動されるように構成される少なくとも１つの共通電極を備える。前記複数のセンサ電極は、個別センサ電極のマトリクスアレイに配置される。前記処理システムは、非表示更新期間のうちの第１の期間中に前記複数のセンサ電極の各々で入力オブジェクトの存在を示す第１の結果信号を同時に取得する。前記処理システムは、前記複数のセンサ電極のうちの第１のセンサ電極で第２の結果信号を受信し、前記非表示更新期間のうちの第２の期間の間にガード信号で前記複数のセンサ電極のうちの第２のセンサ電極を駆動する。前記処理システムは、前記非表示更新期間のうちの第３の期間中に前記第２のセンサ電極で第３の結果信号を受信する。前記処理システムは、前記非表示更新期間中に前記第２の結果信号及び前記第３の結果信号に基づき、入力オブジェクトの第１の位置情報を決定する。前記第１の期間、前記第２の期間及び前記第３の期間は、互いに重畳しない。
【０００８】
別の実施形態では、一体型容量性感知装置を備えたディスプレイ装置で容量性感知を行う方法が、非表示更新期間のうちの第１の期間中に複数のセンサ電極の各々で入力オブジェクトの存在を示す第１の結果信号を同時に取得するステップと、前記複数のセンサ電極のうちの第１のセンサ電極で第２の結果信号を受信し、前記非表示更新期間のうちの第２の期間の間にガード信号で前記複数のセンサ電極のうちの第２のセンサ電極を駆動するステップと、前記非表示更新期間のうちの第３の期間中に前記第２のセンサ電極で第３の結果信号を受信するステップと、前記第２の期間中にガード信号で前記第１のセンサ電極を駆動するステップと、前記第１の結果信号に基づき第１の容量性画像を決定し、前記第２の結果信号に基づき第２の容量性画像を決定するステップと、を備える。前記複数のセンサ電極のうちのそれぞれのセンサ電極は、表示更新及び容量性感知のために駆動されるように構成される少なくとも１つの共通電極を備える。前記複数のセンサ電極は、個別センサ電極のマトリクスアレイに配置される。前記第１の期間、前記第２の期間及び前記第３の期間は、互いに重畳しない。
【０００９】
[0009]更に別の実施形態では、容量性感知装置を使用して入力オブジェクトの存在を検出する方法が提供される。容量性感知装置は、複数のセンサ電極の第１センサ電極と第２センサ電極との間に配置されたグリッド電極を有し、複数のセンサ電極各々は、ディスプレイ装置の少なくとも１つの共通電極を含む。この方法は、第１動作モードにある間に第１センサ電極を駆動しそしてそれで受信することによって絶対的容量性感知の変化の測定値を取得し；第１動作モードにある間にシールド信号でグリッド電極を駆動し、このシールド信号は、第１センサ電極及び第２センサ電極をシールドするものであり；及び絶対的容量性結合の変化の測定値に基づいて位置情報を決定する；ことを含む。
【００１０】
[0010]本発明の前記特徴を詳細に理解できるようにするために、前記で簡単に概説した開示を、添付図面に幾つか示す実施形態を参照して詳細に説明する。しかしながら、添付図面は、本開示の典型的な実施形態しか示さず、それ故、本開示は、他の等しく有効な実施形態も受け容れるので、本発明の範囲を限定するものではないことに注意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】入力装置の概略ブロック図である。
【図２Ａ】図１の入力装置に使用されるセンサ素子の簡単な例示的なアレイを示す図である。
【図２Ｂ】図１の入力装置に使用されるセンサ素子の別のアレイを示す図である。
【図２Ｃ】図１の入力装置に使用されるセンサ素子の別のアレイを示す図である。
【図２Ｄ】図１の入力装置に使用されるセンサ素子の更に別のアレイを示す図である。
【図３】図１のセンサ素子の簡単な断面図で、ディスプレイのピクセル素子と整列されるセンサ電極のアクティブ部分を示す図である。
【図４】図１のセンサアッセンブリの別の実施形態の簡単な断面図で、センサ電極の上のグリッド電極オフセットを示す図である。
【図５】図１のセンサアッセンブリの更に別の実施形態の簡単な断面図で、センサ電極の上のグリッド電極オフセットを示し、あるセンサ電極がグリッド電極と整列される構成を示す図である。
【図６】トランスキャパシタンスモードで動作するセンサ素子の簡単な概略平面図である。
【図７】トランスキャパシタンスモードで動作するセンサ素子の別の簡単な概略平面図である。
【図８】入力オブジェクトの存在を検出する方法の一実施形態のフローチャートである。
【図９】入力オブジェクトの存在を検出する方法の別の実施形態のフローチャートである。
【図１０】入力オブジェクトの存在を検出する方法の更に別の実施形態のフローチャートである。
【図１１】一体型入力装置を有する例示的なディスプレイ装置の一実施形態の分解側面図で、グリッド電極の別の位置を示す図である。
【図１２Ａ】異なる形状のセンサ電極及びグリッド電極を示す図である。
【図１２Ｂ】異なる形状のセンサ電極及びグリッド電極を示す図である。
【図１２Ｃ】異なる形状のセンサ電極及びグリッド電極を示す図である。
【図１２Ｄ】異なる形状のセンサ電極及びグリッド電極を示す図である。
【図１２Ｅ】異なる形状のセンサ電極及びグリッド電極を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[0026]理解を容易にするため、図面に対して共通な同一の要素を指示するのに、できるだけ、同じ参照番号を使用している。ある実施形態に開示される要素は、特に指示なく、他の実施形態にも便利に利用されるものとする。ここで参照する図面は、特に指示のない限り、正しいスケールで描かれたものではないと理解されたい。また、図面は、表示及び説明を明瞭化するために、しばしば簡単化され且つ細部及び成分が省略される。図面及び討議は、以下の原理を説明するのに役立ち、同じ呼称で同じ要素を示す。
【００１３】
[0027]以下の詳細な説明は、性質上、単なる例示に過ぎず、本発明、又は本発明の適用及び使用を限定するものではない。更に、前記技術分野、背景、簡単な概要又は以下の詳細な説明に表現され又は暗示された理論によって縛られることはない。
【００１４】
[0028]本発明の技術の種々の実施形態は、有用性を改善するための入力装置及び方法を提供する。特に、ここに述べる実施形態は、複数の入力オブジェクトが存在する用途でも入力オブジェクトが動いているときでも、絶対的感知技術を好都合に使用して感知領域内の良好な入力オブジェクト位置を与える。更に、他の実施形態では、絶対的感知モードとトランスキャパシタンス感知モードとの間を切り換えて適当な感知モードを使用して、感知領域内の１つ以上のオブジェクトの位置及び動きを最良に決定できるようにする。
【００１５】
[0029]図１は、本発明技術の実施形態による入力装置１００の概略ブロック図である。一実施形態では、入力装置１００は、一体型感知装置を含むディスプレイ装置を備えている。本開示のここに示す実施形態は、ディスプレイ装置と一体化されて示されているが、本発明は、ディスプレイ装置と一体化されない入力装置で実施されてもよいことが意図される。入力装置１００は、電子システム１５０へ入力を与えるように構成される。本書で使用する「電子システム」（又は「電子デバイス」）という語は、情報を電子的に処理できるシステムを広く指す。電子システムの幾つかの非限定例は、全てのサイズ及び形状のパーソナルコンピュータ、例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、タブレット、ウェブブラウザ、ｅ−ブックリーダー、及びパーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）を含む。付加的な例示的な電子システムは、複合入力装置、例えば、入力装置１００及び個別のジョイスティック又はキースイッチを含む物理的キーボードを含む。更に別の例示的な電子システムは、周辺装置、例えば、データ入力装置（リモートコントロール及びマウスを含む）及びデータ出力装置（ディスプレイスクリーン及びプリンタを含む）を含む。他の例は、リモートターミナル、キオスク、及びビデオゲーム機（例えば、ビデオゲームコンソール、ポータブルゲーム装置、等）を含む。他の例は、通信装置（スマートホンのような携帯電話機を含む）、及びメディア装置（レコーダー、エディタ、プレーヤ、例えば、テレビジョン、セットトップボックス、音楽プレーヤ、デジタルフォトフレーム、及びデジタルカメラを含む）を含む。更に、電子システムは、入力装置に対してホストでもスレーブでもよい。
【００１６】
[0030]入力装置１００は、電子システムの物理的部分として具現化されてもよいし又は電子システムとは物理的に個別であってもよい。必要に応じて、入力装置１００は、次のもの、即ちバス、ネットワーク、及び他のワイヤード又はワイヤレス相互接続、のうちの１つ以上を使用して、電子システムの各部分と通信することができる。例えば、Ｉ２Ｃ、ＳＰＩ、ＳＰ／２、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ブルーツース、ＲＦ、及びＩＲＤＡが含まれる。
【００１７】
[0031]図１において、入力装置１００は、感知領域１７０内の１つ以上の入力オブジェクト１４０により与えられる入力を感知するように構成された近接センサ装置（「タッチパッド」又は「タッチセンサ装置」とも称される）として示されている。例示的な入力オブジェクトは、図１に示すように、指及びスタイラスを含む。
【００１８】
[0032]感知領域１７０は、入力装置１００がユーザ入力（例えば、１つ以上の入力オブジェクト１４０により与えられるユーザ入力）を検出できるところの、入力装置１００の上、その周囲、その中及び／又はその付近のスペースを包囲する。特定の感知領域のサイズ、形状及び位置は、実施形態ごとに広範に変化し得る。ある実施形態では、感知領域１７０は、信号対雑音比が充分に正確なオブジェクト検出を妨げるまで入力装置１００の表面から１つ以上の方向にスペースへと延びる。この感知領域１７０が特定の方向に延びる距離は、種々の実施形態において、ほぼ１ｍｍ未満、数ｍｍ、数ｃｍ、又はそれ以上であり、そして使用する感知技術の形式及び望ましい精度と共に著しく変化する。従って、ある実施形態では、入力装置１００の表面との非接触、入力装置１００の入力表面（例えば、タッチ表面）との接触、ある量の力又は圧力を加えて結合された入力装置１００の入力表面との接触、及び／又はその組み合わせを含む入力が感知される。種々の実施形態では、入力表面は、センサ電極が存在するケーシングの表面、センサ電極又はケーシングの上に施されるフェースシート、等により形成される。ある実施形態では、感知領域１７０は、入力装置１００の入力面に投影されたときに長方形である。
【００１９】
[0033]入力装置１００は、センサコンポーネントと感知技術を組み合わせて使用して、感知領域１７０におけるユーザ入力を検出する。入力装置１００は、ユーザ入力を検出するための複数の感知素子１２４を含む。この感知素子１２４は、複数のセンサ電極１２０及び１つ以上のグリッド電極１２２を含む。多数の非限定例として、入力装置１００は、容量性、弾力性、抵抗性、誘導性、磁気音響性、超音波、及び／又は光学的技術を使用する。
【００２０】
[0034]ある具現化は、一次元、二次元、三次元、又はそれより高次元のスペースに及ぶ画像を与えるように構成される。また、ある具現化は、特定軸又は平面に沿って入力の投影を与えるように構成される。
【００２１】
[0035]入力装置１００のある抵抗性具現化では、柔軟で導電性の第１層は、１つ以上のスペーサ素子により導電性の第２層から分離される。動作中に、これら層を横切って１つ以上の電圧勾配が生成される。柔軟な第１層を押すと、層間に電気的接触を生じるに充分なほどそれが撓み、層間の接触点（１つ又は複数）を反映する電圧出力が生じる。これら電圧出力は、位置情報を決定するのに使用される。
【００２２】
[0036]入力装置１００のある誘導性具現化では、１つ以上の感知素子１２４が共振コイル又は一対のコイルにより誘起されたループ電流をピックアップする。次いで、電流の大きさ、位相及び周波数のある組み合わせを使用して、位置情報を決定する。
【００２３】
[0037]入力装置１００のある容量性具現化では、電圧又は電流が加えられて電界を生成する。近傍の入力オブジェクトは、電界を変化させ、そして電圧、電流、等の変化として検出される容量性結合の検出可能な変化を生じさせる。
【００２４】
[0038]ある容量性具現化は、容量性感知素子１２４のアレイ、或いは他の規則的又は不規則パターンを使用して、電界を生成する。ある容量性具現化では、個別感知素子１２４が一緒にオーミック短絡されて、より大きなセンサ電極を形成する。ある容量性具現化では、均一な抵抗性である抵抗性シートが使用される。
【００２５】
[0039]上述したように、ある容量性具現化は、センサ電極１２０と入力オブジェクトとの間の容量性結合の変化に基づく「自己キャパシタンス」（又は「絶対的キャパシタンス」）感知方法を使用する。種々の実施形態において、センサ電極１２０付近の入力オブジェクトは、センサ電極１２０付近の電界を変更し、測定される容量性結合を変化させる。１つの具現化において、絶対的キャパシタンス感知方法は、基準電圧（例えば、システム接地）に対してセンサ電極１２０を変調し、そしてセンサ電極１２０と入力オブジェクト１４０との間の容量性結合を検出することにより、機能する。
【００２６】
[0040]更に、上述したように、ある容量性具現化では、センサ電極１２０間の容量性結合の変化に基づく「相互キャパシタンス」（又は「トランスキャパシタンス」）感知方法が使用される。種々の実施形態において、センサ電極１２０付近の入力オブジェクト１４０は、センサ電極１２０間の電界を変更して、測定される容量性結合を変化させる。ある具現化では、トランスキャパシタンス感知方法は、以下で更に述べるように、１つ以上の送信センサ電極（「送信電極」とも称される）と１つ以上の受信センサ電極（「受信電極」とも称される）との間の容量性結合を検出することにより、機能する。送信センサ電極は、基準電圧（例えば、システム接地）に対して変調されて、送信信号を送信する。受信センサ電極は、基準電圧に対して実質的に一定に保持されて、結果信号の受信を容易にする。この結果信号は、１つ以上の送信信号、及び／又は１つ以上の環境干渉源（例えば、他の電磁信号）に対応する作用（１つ又は複数）を含む。センサ電極１２０は、専用の送信電極又は受信電極であるか、或いは送信及び受信の両方を行うように構成される。
【００２７】
[0041]図１において、処理システム１１０は、入力装置１００の一部分として示されている。処理システム１１０は、入力装置１００のハードウェアを動作して、感知領域１７０における入力を検出するように構成される。処理システム１１０は、１つ以上の集積回路（ＩＣ）及び／又は他の回路コンポーネントの全部又は部分を備えている。（例えば、相互キャパシタンスセンサ装置の処理システムは、送信センサ電極で信号を送信するように構成された送信回路、及び／又は受信センサ電極で信号を受信するように構成された受信回路を備えている。）また、ある実施形態では、処理システム１１０は、ファームウェアコード、ソフトウェアコード、等の電子的に読み取り可能なインストラクションも備えている。ある実施形態では、処理システム１１０を構成するコンポーネントは、例えば、入力装置１００の感知素子１２４の付近に一緒に配置される。他の実施形態では、処理システム１１０のコンポーネントは、入力装置１００の感知素子１２４に接近した１つ以上のコンポーネント及びどこかにある１つ以上のコンポーネントと物理的に個別である。例えば、入力装置１００は、デスクトップコンピュータに結合された周辺装置であり、そして処理システム１１０は、デスクトップコンピュータの中央処理ユニット、及び中央処理ユニットとは個別の１つ以上のＩＣ（おそらく関連ファームウェアを伴う）において実行するように構成されたソフトウェアを備えている。別の例として、入力装置１００は、電話に物理的に一体化され、そして処理システム１１０は、電話のメインプロセッサの一部分である回路及びファームウェアを備えている。また、ある実施形態では、処理システム１１０は、入力装置１００の具現化に専用のものである。他の実施形態では、処理システム１１０は、ディスプレイスクリーンを動作し、触覚アクチュエータを駆動し、等の他の機能も遂行する。
【００２８】
[0042]処理システム１１０は、処理システム１１０の異なる機能を取り扱うモジュールのセットとして具現化される。各モジュールは、処理システム１１０の一部分、ファームウェア、ソフトウェア、又はその組み合わせである回路を含む。種々の実施形態では、モジュールの異なる組み合わせが使用される。例示的なモジュールは、センサ電極及びディスプレイスクリーンのようなハードウェアを動作するハードウェア動作モジュール、センサ信号及び位置情報のようなデータを処理するデータ処理モジュール、及び情報をレポートするレポートモジュールを含む。更に別の例示的なモジュールは、入力を検出するために感知素子１２４（１つ又は複数）を動作するよう構成されたセンサ動作モジュール、モード切り換えジェスチャーのようなジェスチャーを識別するよう構成された識別モジュール、及び動作モードを切り換えるモード切り換えモジュールを含む。
【００２９】
[0043]ある実施形態では、処理システム１１０は、感知領域１７０におけるユーザ入力（又はユーザ入力の欠如）に直接的に応答して、１つ以上のアクションを生じさせる。例示的なアクションは、動作モードの切り換え、並びにＧＵＩアクション、例えば、カーソル移動、選択、メニューナビゲーション、及び他の機能を含む。ある実施形態では、処理システム１１０は、入力（又は入力の欠如）に関する情報を電子システムのある部分（例えば、処理システム１１０とは個別の電子システムの中央処理システムが存在する場合は、そのような個別の中央処理システム）に与える。ある実施形態では、電子システムのある部分は、処理システム１１０から受け取った情報を処理してユーザ入力に作用させ、例えば、モード切り換えアクション及びＧＵＩアクションを含む全範囲のアクションを容易にする。
【００３０】
[0044]例えば、ある実施形態では、処理システム１１０は、入力装置１００の感知素子１２４（１つ又は複数）を動作し、感知領域１７０の入力（又は入力の欠如）を表す電気信号を発生する。処理システム１１０は、電気信号に対して適当な量の処理を遂行して、電子システムに送られる情報を発生する。例えば、処理システム１１０は、感知素子１２４から得られたアナログ電気信号をデジタル化する。別の例として、処理システム１１０は、フィルタリング、復調、又は他の信号コンディショニングを遂行する。種々の実施形態では、処理システム１１０は、感知素子１２４（センサ電極１２０）で受け取った結果信号から直接的に容量性画像を発生する。他の実施形態では、処理システム１１０は、感知素子１２４（又はセンサ電極１２０）で受け取った結果信号を空間的にフィルタリングして（例えば、隣接素子の差、重み付けされた和を取り出して）、鮮明な又は平均化された画像を発生する。更に別の例として、処理システム１１０は、基線を引き算するか又は考慮に入れて、情報が電気的信号と基線との間の差を反映するようにする。更に別の例として、処理システム１１０は、位置情報を決定し、入力をコマンドとして認識し、手書きを認識し、等を行う。
【００３１】
[0045]ここで使用する「位置情報」とは、絶対的位置、相対的位置、速度、加速度及び他の形式の空間的情報を広く包含する。例示的な「ゼロ次元」位置情報は、近／遠、又は接触／非接触情報を含む。例示的な「一次元」位置情報は、軸に沿った位置を含む。例示的な「二次元」位置情報は、平面における動きを含む。例示的な「三次元」位置情報は、空間における瞬時又は平均速度を含む。更に別の例では、空間的情報の他の表現が含まれる。例えば、時間に伴う位置、動き、又は瞬時速度を追跡する履歴データを含めて、１つ以上の形式の位置情報に関する履歴データも決定され及び／又は記憶される。
【００３２】
[0046]ある実施形態では、入力装置１００は、処理システム１１０又は他の処理システムにより動作される付加的な入力コンポーネントで具現化される。これらの付加的な入力コンポーネントは、感知領域１７０の入力オブジェクトに対する冗長機能又は他の機能を与える。図１は、入力装置１００を使用してアイテムの選択を容易にするのに使用されるボタン１３０を感知領域１７０の付近に示している。他の形式の付加的な入力コンポーネントは、スライダー、ボール、ホイール、スイッチ、等を含む。逆に、ある実施形態では、入力装置１００は、他の入力コンポーネントを伴わずに具現化される。
【００３３】
[0047]ある実施形態では、入力装置１００は、タッチスクリーンインターフェイスを備え、そして感知領域１７０は、ディスプレイ装置１６０のディスプレイスクリーンのアクティブなエリアの少なくとも一部分に重畳する。例えば、入力装置１００は、ディスプレイスクリーンに重畳する実質的に透明の感知素子１２４を備え、そして関連電子システムのためのタッチスクリーンインターフェイスを形成する。ディスプレイスクリーンは、ユーザに視覚インターフェイスを表示できる任意の形式の動的ディスプレイであり、任意の形式の発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマ、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）、又は他の表示技術を含む。入力装置１００及びディスプレイ装置１６０は、物理的素子を共有する。例えば、ある実施形態では、表示及び感知のための同じ電気的コンポーネントの幾つか（例えば、ソース、ゲート及び／又はＶｃｏｍ電圧を制御するように構成されたアクティブマトリクス制御電極）が使用される。共有コンポーネントは、ディスプレイ電極、基板、コネクタ、及び／又は接続部を含む。別の例として、ディスプレイ装置１６０は、処理システム１１０により部分的に又は完全に動作される。
【００３４】
[0048]本発明の技術の多数の実施形態を、完全に機能する装置に関して説明するが、本発明技術のメカニズムは、種々の形態でプログラム製品（例えば、ソフトウェア）として配布できることを理解されたい。例えば、本発明技術のメカニズムは、電子プロセッサにより読み取り可能な情報保持媒体（例えば、処理システム１１０により読み取り可能な非一時的コンピュータ読み取り可能な及び／又は記録／書き込み可能な情報保持媒体）におけるソフトウェアプログラムとして具現化され且つ配布される。更に、本発明技術の実施形態は、配布を実施するのに使用される媒体の特定形式に関わらず、等しく適用される。非一時的な電子的に読み取り可能な媒体は、例えば、種々のディスク、メモリスティック、メモリカード、メモリモジュール、等を含む。電子的に読み取り可能な媒体は、フラッシュ、光学的、磁気的、ホログラフィー、又は他の記憶技術に基づくものである。
【００３５】
[0049]図２Ａは、ある実施形態によりパターンに関連した感知領域１７０において感知を行うように構成された感知素子１２４の例示的なパターンの一部分を示す。図示及び説明を明瞭化するために、図２Ａは、グリッド電極２２２が間に配置された簡単な長方形のパターンで感知素子１２４のセンサ電極１２０を示すもので、他の種々のコンポーネントは示していない。感知素子１２４の例示的なパターンは、Ｘ列、Ｙ行に配置されたセンサ電極１２０ｘ、ｙ（総体的にセンサ電極１２０と称される）のアレイを含み、ここで、Ｘ及びＹは、正の整数であるが、Ｘ及びＹの一方はゼロでもよい。感知素子１２４のパターンは、極アレイ、繰り返しパターン、非繰り返しパターン、単一の行又は列、或いは他の適当な配列のような他の構成を有する複数のセンサ電極１２０を含むことが意図される。更に、種々の実施形態では、センサ電極の数は、行から行へ及び／又は列から列へ変化し得る。ある実施形態では、センサ電極１２０の少なくとも１つの行及び／又は列が他のものからオフセットされて、他のものより少なくとも１つの方向に更に延びる。センサ電極１２０及びグリッド電極１２２は、処理システム１１０に結合され、そして感知領域１７０における入力オブジェクト１４０の存在（又はその欠如）を決定するのに使用される。
【００３６】
[0050]第１動作モードにおいて、センサ電極１２０（１２０−１、１２０−２、１２０−３、・・・１２０−ｎ）の配置は、絶対的感知技術により入力オブジェクトの存在を検出するのに利用される。即ち、処理システム１１０は、センサ電極１２０を変調して、変調されたセンサ電極１２０と入力オブジェクトとの間の容量性結合の変化の測定値を得、入力オブジェクトの位置を決定する。処理システム１１０は、更に、変調されたセンサ電極１２０で受信された結果信号の測定値に基づいて絶対的キャパシタンスの変化を決定するように構成される。
【００３７】
[0051]センサ電極１２０は、典型的に、互いにオーミック分離されると共に、グリッド電極１２２からもオーミック分離される。即ち、１つ以上の絶縁材がセンサ電極１２０（及びグリッド電極１２２）を分離し、そしてそれらが互いに電気的に短絡するのを防止する。ある実施形態では、センサ電極１２０及びグリッド電極１２２は、絶縁ギャップ２０２により分離される。センサ電極１２０及びグリッド電極１２２を分離する絶縁ギャップ２０２は、電気的絶縁材料が充填されるか、又はエアギャップとされる。ある実施形態では、センサ電極１２０及びグリッド電極１２２は、絶縁材料の１つ以上の層により垂直に分離される。他の実施形態では、センサ電極１２０及びグリッド電極１２２は、１つ以上の基板により分離され、例えば、それらが同じ基板の両側に又は異なる基板上に配置される。更に別の実施形態では、グリッド電極１２２は、同じ基板上又は異なる基板上の複数の層で構成される。ある実施形態では、第１グリッド電極が第１の基板又は基板の第１の側に形成され、そして第２グリッド電極が第２の基板又は基板の第２の側に形成される。例えば、第１グリッド電極は、ディスプレイ装置１６０のＴＦＴ層に配置された１つ以上の共通電極を含み、そして第２グリッド電極は、ディスプレイ装置１６０のカラーフィルタガラスに配置される。ある実施形態では、第１グリッド電極の寸法が第２グリッド電極の寸法に等しい。ある実施形態では、第１グリッド電極の少なくとも１つの寸法が第２グリッド電極の寸法とは異なる。例えば、第１グリッド電極は、第１及び第２のセンサ電極１２０間に配置されるように構成され、そして第２グリッド電極は、第１及び第２のセンサ電極１２０の少なくとも一方並びに第１グリッド電極に重畳するように構成される。更に、第１グリッド電極は、第１及び第２のセンサ電極１２０間に配置されるように構成され、そして第２グリッド電極は、それが第１グリッド電極のみに重畳しそして第１グリッド電極より小さくなるように構成される。
【００３８】
[0052]第２の動作モードでは、センサ電極１２０（１２０−１、１２０−２、１２０−３、・・・１２０−ｎ）は、グリッド電極１２２において送信信号が駆動されたときにトランスキャパシタンス感知技術により入力オブジェクトの存在を検出するのに使用される。即ち、処理システム１１０は、送信信号でグリッド電極１２２を駆動し、そして各センサ電極１２０で結果信号を受信するように構成され、結果信号は、送信信号に対応する作用を含むもので、入力オブジェクトの位置を決定するために処理システム１１０又は他のプロセッサにより使用される。
【００３９】
[0053]第３の動作モードでは、センサ電極１２０は、トランスキャパシタンス感知技術により入力オブジェクトの存在を検出するのに使用される送信及び受信電極のグループへと分割される。即ち、処理システム１１０は、送信信号でセンサ電極１２０の第１グループを駆動し、そしてセンサ電極１２０の第２グループで結果信号を受信し、ここで、結果信号は、送信信号に対応する作用を含む。結果信号は、入力オブジェクトの位置を決定するために処理システム１１０又は他のプロセッサにより使用される。
【００４０】
[0054]入力装置１００は、上述したモードのいずれか１つで動作するよう構成される。また、入力装置１００は、上述したモードの２つ以上の間を切り換えるように動作するようにも構成される。
【００４１】
[0055]容量性結合の局所的容量性感知のエリアは、「容量性ピクセル」と称される。容量性ピクセルは、第１の動作モードにおいて個々のセンサ電極１２０と基準電圧との間、第２の動作モードにおいてセンサ電極１２０とグリッド電極１２２との間、及び送信及び受信電極として使用されるセンサ電極１２０のグループ間に形成される。容量性結合は、感知素子１２４に関連した感知領域１７０における入力オブジェクト１４０の接近性及び動きと共に変化し、従って、入力装置１００の感知領域における入力オブジェクトの存在の指示子として使用される。
【００４２】
[0056]ある実施形態では、センサ電極１２０は、それらの容量性結合を決定するために「スキャン」される。即ち、ある実施形態では、センサ電極１２０の１つ以上が駆動されて、送信信号を送信する。送信器は、一度に１つの送信電極が送信を行うか、又は複数の送信電極が同時に送信を行うように動作される。複数の送信電極が同時に送信を行う場合には、複数の送信電極が同じ送信信号を送信して、実際上大きな送信電極を効果的に形成する。或いはまた、複数の送信電極が異なる送信信号を送信してもよい。例えば、受信電極の結果信号に対する合成作用を独立して決定できる１つ以上のコードスキームに基づいて複数の送信電極が異なる送信信号を送信してもよい。ある実施形態では、複数の送信電極が同じ送信信号を同時に送信する一方、受信電極がスキャニングスキームを使用して受信を行う。
【００４３】
[0057]受信センサ電極として構成されたセンサ電極１２０は、単独で又は複数で動作されて、結果信号を取得する。その結果信号は、容量性ピクセルにおける容量性結合の測定値を決定するのに使用される。処理システム１１０は、行われるべき同時測定の数並びにサポート電気的構造体のサイズを減少するためにスキャニング形態及び／又はマルチプレクス形態においてセンサ電極１２０で受信を行うように構成される。ある実施形態では、１つ以上のセンサ電極がマルチプレクサ等のスイッチング素子を経て処理システム１１０の受信器に結合される。そのような実施形態では、スイッチング素子は、処理システム１１０の内部にあってもよいし、又は処理システム１１０の外部にあってもよい。１つ以上の実施形態において、スイッチング素子は、更に、センサ電極を送信器又は他の信号及び／又は電圧電位に結合するように構成される。また、ある実施形態では、スイッチング素子は、２つ以上の受信電極を同時に共通の受信器に結合するように構成される。
【００４４】
[0058]他の実施形態では、センサ電極１２０を「スキャニング」してそれら容量性結合を決定することは、１つ以上のセンサ電極を変調し、そしてその１つ以上のセンサ電極の絶対的キャパシタンスを測定することを含む。別の実施形態では、一度に２つ以上のセンサ電極が駆動され及び受信されるようにセンサ電極が動作される。そのような実施形態では、１つ以上のセンサ電極１２０の各々から絶対的容量性測定値が同時に得られる。ある実施形態では、各センサ電極１２０が同時に駆動され及び受信されて、センサ電極１２０の各々から絶対的容量性測定値が同時に得られる。種々の実施形態において、処理システム１１０は、センサ電極１２０の一部分を選択的に変調するように構成される。例えば、センサ電極は、これに限定されないが、ホストプロセッサで実行されるアプリケーション、入力装置の状態、及び感知装置の動作モードに基づいて、選択される。種々の実施形態において、処理システム１１０は、センサ電極１２０の少なくとも一部分を選択的にシールドし且つグリッド電極１２２を選択的にシールドするか、或いはグリッド電極１２２で選択的に送信しながら、他のセンサ電極１２０で選択的に受信及び／又は送信するように構成される。
【００４５】
[0059]容量性ピクセルからの１組の測定値は、ピクセルにおける容量性結合を表す「容量性画像」（「容量性フレーム」とも称される）を形成する。複数の時間周期にわたって複数の容量性画像が取得され、そしてそれらの間の差を使用して、感知領域における入力に関する情報を導出する。例えば、次々の時間周期にわたって取得した次々の容量性画像を使用して、感知領域に入る、感知領域を出る及び感知領域内にある１つ以上の入力オブジェクトの動きを追跡することができる。
【００４６】
[0060]前記実施形態のいずれかにおいて、センサ電極１２０が同時に変調されるか又は同時に受信されるように複数のセンサ電極１２０が一緒に連結されてもよい。前記方法と比較して、複数のセンサ電極を一緒に連結することは、正確な位置情報を見分けるのには使用できないコース(course)容量性画像を発生する。しかしながら、このコース容量性画像は、入力オブジェクトの存在を感知するのに使用できる。ある実施形態では、コース容量性画像は、処理システム１１０又は入力装置１００を仮眠又は低電力モードから移行させるのに使用できる。ある実施形態では、コース容量性画像は、容量性センサ集積回路を仮眠又は低電力モードから移行させるのに使用できる。別の実施形態では、コース容量性画像は、ホスト集積回路を仮眠又は低電力モードから移行させるのに使用できる。コース容量性画像は、全センサエリアに対応してもよいし、又はセンサエリアの一部分のみに対応してもよい。
【００４７】
[0061]入力装置１００のバックグランドキャパシタンスは、感知領域１７０内に入力オブジェクトがないことに関連した容量性画像である。バックグランドキャパシタンスは、環境及び動作条件と共に変化し、種々の仕方で推定される。例えば、ある実施形態では、感知領域１７０内に入力オブジェクトがないと決定されたとき「基線画像」を取り上げ、その基線画像をバックグランドキャパシタンスの推定値として使用する。バックグランドキャパシタンス又は基線キャパシタンスは、２つのセンサ電極間の漂遊容量性結合のために存在し、ここで、一方のセンサ電極は、変調信号で駆動され、そして他方は、システム接地に対して、又は受信電極と近傍の変調電極との間の漂遊容量性結合から、一定に保持される。多数の実施形態では、バックグランド又は基線キャパシタンスは、ユーザ入力ジェスチャーの期間にわたって比較的一定である。
【００４８】
[0062]容量性画像は、より効率的な処理を行うために入力装置１００のバックグランドキャパシタンスに対して調整することができる。ある実施形態では、容量性ピクセルにおける容量性結合の測定値を「基線処理」して、「基線処理された容量性画像」を発生することにより、これが遂行される。即ち、ある実施形態では、容量性画像を形成する測定値が、それらピクセルに関連した「基線画像」の適当な「基線値」と比較され、そしてその基線画像からの変化が決定される。
【００４９】
[0063]あるタッチスクリーン実施形態では、１つ以上のセンサ電極１２０は、ディスプレイスクリーンの表示を更新するのに使用される１つ以上のディスプレイ電極を備えている。これらディスプレイ電極は、アクティブマトリクスディスプレイの１つ以上の素子、例えば、セグメント化Ｖｃｏｍ電極（共通電極）の１つ以上のセグメント、ソース駆動線、ゲート線、アノードサブピクセル電極又はカソードピクセル電極、或いは他のディスプレイ素子を含む。これらのディスプレイ電極は、適当なディスプレイスクリーン基板に配置される。例えば、共通電極は、あるディスプレイスクリーン（例えば、プレーンスイッチング（ＩＰＳ）、フリンジフィールドスイッチング（ＦＦＳ）又はプレーン対ラインスイッチング（ＰＬＳ）有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ））における透明基板（ガラス基板、ＴＦＴガラス、又は他の透明材料）、あるディスプレイスクリーン（例えば、パターン化垂直整列（ＰＶＡ）又はマルチドメイン垂直整列（ＭＶＡ））のカラーフィルタガラスの底面、放射層（ＯＬＥＤ）の上、等に配置される。そのような実施形態では、ディスプレイ電極は、複数の機能を果たすので、「コンビネーション電極」とも称される。種々の実施形態において、センサ電極１２０の各々は、１つ以上の共通電極を含む。他の実施形態では、少なくとも２つのセンサ電極１２０が少なくとも１つの共通電極を共有する。以下の説明は、センサ電極１２０及び／又はグリッド電極１２２が１つ以上の共通電極を含むことを述べるが、上述した他の種々のディスプレイ電極は、共通電極に関連して使用されてもよく、又は共通電極に代わって使用されてもよい。種々の実施形態において、センサ電極１２０及びグリッド電極１２２は、全共通電極層（Ｖｃｏｍ電極）を含む。
【００５０】
[0064]種々のタッチスクリーン実施形態では、「容量性フレームレート」（次々の容量性画像が取得されるレート）は、「表示フレームレート」（同じ画像を再表示するためにスクリーンをリフレッシュすることを含めて、表示画像が更新されるレート）と同じでもよいし又は異なるものでもよい。種々の実施形態において、容量性フレームレートは、表示フレームレートの整数倍である。他の実施形態では、容量性フレームレートは、表示フレームレートの分数倍である。更に別の実施形態では、容量性フレームレートは、表示フレームレートの分数倍でも整数倍でもよい。１つ以上の実施形態において、表示フレームレートは変化するが（例えば、電力を減少するか又は３Ｄ表示情報のような付加的な画像データを与えるために）、タッチフレームレートは一定に保たれる。他の実施形態では、表示フレームレートは一定に保たれるが、タッチフレームレートは増加又は減少される。
【００５１】
[0065]図２Ａを参照し続けると、センサ電極１２０に結合された処理システム１１０は、センサモジュール２０４と、任意であるが、ディスプレイドライバモジュール２０８とを備えている。センサモジュール２０４は、入力感知が望まれる期間中に容量性感知のためにセンサ電極１２０の少なくとも１つを駆動するように構成された回路を含む。ある実施形態では、センサモジュールは、少なくとも１つのセンサ電極において変調信号を駆動して、少なくとも１つのセンサ電極と入力オブジェクトとの間の絶対的キャパシタンスの変化を検出するように構成される。別の実施形態では、センサモジュールは、少なくとも１つのセンサ電極において送信信号を駆動して、少なくとも１つのセンサ電極と別のセンサ電極との間のトランスキャパシタンスの変化を検出するよう構成される。変調信号及び送信信号は、一般的に、入力感知に割り当てられた期間にわたって複数の電圧遷移を含む変化する電圧信号である。種々の実施形態において、センサ電極１２０及び／又はグリッド電極１２２は、異なる動作モードにおいて異なる仕方で駆動される。ある実施形態では、センサ電極１２０及び／又はグリッド電極１２２は、位相、振幅及び／又は形状の１つが異なる信号（変調信号、送信信号及び／又はシールド信号）で駆動される。種々の実施形態において、３つの変調信号及び送信信号は、形状、周波数、振幅及び／又は位相の少なくとも１つが同様である。他の実施形態では、変調信号及び送信信号は、周波数、形状、位相、振幅及び位相が異なる。センサモジュール２０４は、センサ電極１２０及び／又はグリッド電極１２２の１つ以上に選択的に結合される。例えば、センサモジュール２０４は、センサ電極１２０の選択された部分に結合され、そして絶対的又はトランスキャパシタンス感知モードのいずれかで動作する。別の例では、センサモジュール２０４は、センサ電極１２０の異なる部分であり、そして絶対的又はトランスキャパシタンス感知モードのいずれかで動作する。更に別の例では、センサモジュール２０４は、全てのセンサ電極１２０に結合され、そして絶対的又はトランスキャパシタンス感知モードのいずれかで動作する。また、センサモジュール２０４は、グリッド電極１２２をシールド電極として動作するように構成される。処理システム１１０は、センサ電極１２０を近傍の導体の電気的作用からシールドするシールド電極としてグリッド電極１２２を動作するように構成される。ある実施形態では、処理システムは、センサ電極１２０を近傍の導体の電気的作用からシールドし且つセンサ電極１２０をグリッド電極１２２から保護して、グリッド電極１２２とセンサ電極１２０との間の寄生キャパシタンスを少なくとも部分的に減少するシールド電極としてグリッド電極１２２を動作するように構成される。ある実施形態では、グリッド電極１２２においてシールド信号が駆動される。このシールド信号は、接地信号、例えば、システム接地又は他の接地、或いは他の一定電圧（即ち、非変調）信号である。別の実施形態では、グリッド電極１２２をシールド電極として動作することは、グリッド電極を電気的に浮動することを含む。この実施形態では、グリッド電極１２２は、有効なシールド電極として動作できる一方、他のセンサ電極への大きな結合のために浮動した電極でもある。他の実施形態では、シールド信号はガード信号とも称され、ここで、ガード信号は、センサ電極へと駆動される変調信号と同様の位相、周波数及び振幅の少なくとも１つを有する変化する電圧信号である。１つ以上の実施形態において、ルーティング（例えば、トレース２４０及び／又は２４２）は、グリッド電極１２２及び／又はセンサ電極１２０の下のルーティングのために入力オブジェクトに応答することから遮蔽され、それ故、センサ電極１２０として示されたアクティブなセンサ電極の一部分ではない。
【００５２】
[0066]１つ以上の実施形態において、容量性感知（又は入力感知）及び表示更新は、少なくとも部分的に重畳する期間中に行われる。例えば、共通電極が表示更新のために駆動されるとき、共通電極は、容量性感知のためにも駆動される。別の実施形態では、容量性感知及び表示更新は、非表示更新期間とも称される非重畳期間中に行われる。種々の実施形態において、非表示更新期間は、表示フレームの２本の表示線のための表示線更新期間と期間との間に生じ、そして少なくとも、表示更新期間と同程度の時間長さである。そのような実施形態では、非表示更新期間は、長い水平ブランキング期間、長いｈ−ブランキング期間又は分散型ブランキング期間とも称され、ここで、ブランキング期間は、２つの表示更新期間と期間との間に生じ、そして少なくとも、表示更新期間と同程度の長さである。ある実施形態では、非表示更新期間は、フレームの表示線更新期間と期間との間に生じ、そしてセンサ電極１２０へ送信信号の複数の遷移を駆動させるのを許すに充分な長さである。他の実施形態では、非表示更新期間は、水平ブランキング期間及び垂直ブランキング期間を含む。処理システム１１０は、異なる非表示更新時間の１つ以上又はその組み合わせの間に容量性感知のためにセンサ電極１２０を駆動するように構成される。リピート可能なコヒレントな周波数及び位相で重畳する表示更新及び容量性感知期間の正確な制御を行うために、センサモジュール２０４とディスプレイドライバモジュール２０８との間に同期信号が共有される。ある実施形態では、これらの同期信号は、入力感知期間の始めと終わりの比較的安定な電圧を、表示更新期間で、（例えば、入力積分器リセット時間の終わり付近及び表示電荷共有時間の終わり付近の）比較的安定な電圧に一致させることができるように構成される。変調又は送信信号の変調周波数は、表示線更新レートの調和数であり、位相は、表示素子から受信電極へのほぼ一定の電荷結合を与えるように決定され、この結合を基線画像の一部分とすることができる。
【００５３】
[0067]センサモジュール２０４は、入力感知が望まれる期間中に変調信号又は送信信号に対応する作用を含む結果信号を感知素子１２４で受信するよう構成された回路を含む。センサモジュール２０４は、感知領域１７０における入力オブジェクト１４０の位置を決定するか、又は結果信号を表す情報を含む信号を、別のモジュール又はプロセッサ、例えば、決定モジュール、又は電子デバイス１５０のプロセッサ（即ち、ホストプロセッサ）に与えて、感知領域１７０における入力オブジェクト１４０の位置を決定する。
【００５４】
[0068]ディスプレイドライバモジュール２０８は、処理システム１１０に含まれてもよいし又はそれとは個別でもよい。また、ディスプレイドライバモジュール２０８は、非感知（例えば、表示更新）期間中にディスプレイ装置１６０の表示に表示画像更新情報を与えるように構成された回路を含む。ある実施形態では、センサモジュール２０４及びディスプレイモジュール２０８は、共通の集積回路（第１コントローラ）内に構成される。別の実施形態では、センサモジュール２０４、センサモジュール２０４、及びディスプレイモジュール２０８のうちの２つが第１の集積回路内に構成され、そして３つのモジュールのうちの他の１つは、第２の集積回路内に構成される。複数の集積回路を含むこれらの実施形態では、表示更新期間、感知期間、送信信号、表示更新信号、等を同期するように構成された同期メカニズムがそれらの間に結合される。
【００５５】
[0069]上述したように、感知素子１２４のセンサ電極１２０は、互いにオーミック分離された個別の幾何学的形態、多角形、バー、パッド、線又は他の形状として形成される。種々の実施形態において、オーミック分離は、受動的分離を含み、ここで、アクティブなスイッチは、ある期間中に異なるセンサ電極を同じ信号に結合するように構成される。センサ電極１２０は、回路を通して電気的に結合されて、センサ電極１２０の個々の電極より広い平面面積を有する電極を形成する。センサ電極１２０は、不透明又は透明の導電性材料、或いはそれら２つの組み合わせから製造される。センサ電極１２０がディスプレイ装置と共に使用される実施形態では、透明な導電性材料をセンサ電極１２０に使用することが望ましい。センサ電極１２０がディスプレイ装置と共に使用されない実施形態では、抵抗率の低い不透明な導電性材料をセンサ電極１２０に使用して、センサの性能を改善することが望ましい。センサ電極１２０を製造するのに適した材料は、とりわけ、ＩＴＯ、アルミニウム、銀、銅、モリブデン及び導電性炭素材料を含み、そして種々のセンサ電極は、異なる導電性材料の堆積スタックで形成される。センサ電極１２０は、開放エリアをほとんど又は全くもたない（即ち、穴で途切れることのない平面を有する）導電性材料の連続本体として形成されるか、或いは貫通開口が形成された材料の本体を形成するように製造される。例えば、センサ電極１２０は、複数の相互接続された薄い金属ワイヤのような導電性材料のメッシュから形成される。ある実施形態では、センサ電極１２０の長さ及び巾の少なくとも一方は、約１から約２ｍｍの範囲内である。他の実施形態では、センサ電極の長さ及び巾の少なくとも一方は、約１ｍｍ未満であるか又は約２ｍｍより大きい。他の実施形態では、長さ及び巾は、同様でなくてもよく、そして長さ及び巾の一方は、約１から約２ｍｍの範囲内である。更に、種々の実施形態において、センサ電極１２０は、中心対中心ピッチが約４から約５ｍｍの範囲であるが、他の実施形態では、ピッチが約４ｍｍ未満であるか又は約５ｍｍより大きい。
【００５６】
[0070]グリッド電極１２２は、センサ電極１２０と同様に製造される。センサ電極１２０及びグリッド電極１２２は、導電性トレース２４０、２４２（仮想線で示す）を使用して処理システム１１０に結合される。導電性トレース２４０、２４２は、センサ電極１２０及びグリッド電極１２２の少なくとも１つと同じ平面に形成されるか、又は１つ以上の個別の基板上に形成されて、ビア（図示せず）により各電極１２０、１２２に接続される。導電性トレース２４０、２４２は、金属層上に形成され、この金属層は、センサ電極１２０がこの金属層と入力オブジェクトとの間に来るように配置される。ある実施形態では、金属層は、ディスプレイ装置のためのソースドライバ線及び／又はゲート線を含む。導電性トレース２４０、２４２及びそれらの間のビアは、それらとディスプレイ装置のユーザとの間に配置されるブラックマスク層によりユーザから不明瞭となる。導電性トレース２４０、２４２の少なくとも１つは、ソースドライバ金属層に１つ以上のルーティングトレース（導体）を含む。１つ以上の実施形態において、そのような層は、金属相互接続層２と称される。更に、導電性トレース２４０及び／又は２４２は、ソースドライバ線間の金属層に配置される。或いはまた、導電性トレース２４０及び２４２の少なくとも１つは、表示更新のために構成されるものではないゲートドライバ金属層又はゲートドライバ線に１つ以上の導体を含む。更に、導電性トレース２４０及び／又は２４２は、ゲートドライバ線間の金属層に配置される。別の実施形態では、導電性トレース２４０及び２４２の少なくとも１つは、表示更新のために構成されるものではないＶｃｏｍジャンパ金属層又はＶｃｏｍ線に１つ以上の導体を含む。更に、導電性トレース２４０及び／又は２４２は、ゲート電極間の金属層に配置される。他の実施形態では、金属層は、ソースドライバ線及び／又はゲート線を含む層に加えて含まれる。また、導電性トレース２４０、２４２の一部分が感知素子１２４のエリア境界の横方向外方に形成される。種々の実施形態において、導電性トレース２４０及び／又は２４２は、Ｖｃｏｍ電極ジャンパ層に配置される。Ｖｃｏｍ電極ジャンパ層は、金属層３又は金属相互接続層３とも称される。ある実施形態では、導電性トレースは、ソースドライブ層及びＶｃｏｍ電極ジャンパ層の両方に配置される。種々の実施形態において、ディスプレイ装置は、「二重ゲート」又は「半ソースドライバ」構成を含み、ソースドライブ層上のソースドライバ間に導電性ルートトレース２４０及び／又は２４２を配置できるようにする。１つ以上の実施形態では、導電性トレース２４０と２４２との間の接続の直交方向に、それらが個別の層上に配置され、それらの間にビアが設けられる。
【００５７】
[0071]センサ電極１２０の少なくとも２つの間にグリッド電極１２２が配置される。グリッド電極１２２は、複数のセンサ電極１２０をグループとして少なくとも部分的に境界定めし、そしてそれに加えて又はそれとは別に、１つ以上のセンサ電極１２０を完全又は部分的に境界定めする。ある実施形態では、グリッド電極１２２は、センサ電極１２０の各１つを各々境界定めする複数のアパーチャー２１０を有する平らな本体２１２である。従って、グリッド電極１２２は、少なくとも３つ以上のセンサ電極１２０を分離及び境界定めし、そしてこの例では、全てのセンサ電極１２０を分離及び境界定めする。ギャップ２０２は、アパーチャー２１０に配置されたセンサ電極１２０から本体２１２を分離する。１つ以上の実施形態において、フィールド電極１２２は、ギャップ２０２により画成されたスペースを実質的に充填するように構成される。ある実施形態では、グリッド電極１２２とタッチ入力層との間に第２グリッド電極が配置される。この第２グリッド電極は、グリッド電極１２２と同じサイズでもよいし、又はもう１つのセンサ電極１２０及びグリッド電極と重畳するようにグリッド電極１２２より大きくてもよいし、或いはグリッド電極１２２の一部分にしか重畳しないようにグリッド電極１２２より小さくてもよい。種々の実施形態において、グリッド電極１２２は、少なくとも２つのセンサ電極１２０の間に配置され、そのグリッド電極１２２が異なる層（即ち、異なる基板又は同じ基板の異なる側）にあって、少なくとも２つのセンサ電極の一部分及びセンサ電極間のギャップに重畳するようにされる。センサ電極１２０が１つ以上の共通電極を含む実施形態では、センサ電極は、共通電極層の全体を含む。
【００５８】
[0072]また、グリッド電極１２２は、セグメント化されてもよい。グリッド電極１２２のセグメント化は、グリッド電極１２２のセグメントを見難くすることを許す。セグメントは、トレース又はビアを使用して相互接続され、グリッド電極１２２の全てのセグメントが共通信号で同時に駆動されるようにする。或いはまた、以下に詳細に述べるように、ある動作モードにおいて受信電極として構成されたときにセンサ電極１２０のスキャニングを容易にするために、グリッド電極１２２の１つ以上のセグメントが独立して駆動されてもよい。
【００５９】
[0073]図２Ａに拡大して示されたように、グリッド電極１２２は、第１セグメント２３０、第２セグメント２３２、及び第３セグメント２３４を含む。第１及び第２セグメント２３０、２３２は、互いにオフセットされ、そしてセンサ電極１２０２，１、１０２２，２として示されたセンサ電極の列をサンドイッチする。また、拡大図で示されていないが、第１セグメント２３０は、センサ電極１２０２，Ｙの列をセンサ電極１２０１，Ｙから分離し、一方、第２セグメント２３２は、センサ電極１２０２，Ｙの列をセンサ電極１２０３，Ｙから分離する。第３セグメント２３４は、センサ電極１２０２，１、１０２２，２として示された列内の隣接センサ電極１２０間に配置される。セグメント２３０、２３２、２３４の２つ以上は、例えば、送信電極として、独立して駆動されてもよい。
【００６０】
[0074]図２Ｂは、図１の入力装置１００に使用されるセンサ素子１２４の別のアレイを示す。図２Ｂに示すように、センサ素子１２４は、センサ電極１２０より実質的に大きな表面積を含むグリッド電極１２２を備えている。図２Ｂの実施形態において、グリッド電極１２２は、例えば、参照矢印２９０で示されたように、１つ以上のセンサ電極１２０を少なくとも部分的に境界定めする。それに加えて又はそれとは別に、例えば、参照矢印２９０及び２９２で示すように、グリッド電極１２２は、少なくとも１つのセンサ電極１２０を完全に境界定めし、また、他のセンサ電極１２０を部分的にのみ境界定めする。他の実施形態では、グリッド電極１２２は、全てのセンサ電極１２０を完全に境界定めする。図２Ｂには示されていないが、グリッド電極１２２は、図２Ａを参照して述べたようにセグメント化されてもよいことが意図される。
【００６１】
[0075]図２Ｃは、図１の入力装置１００に使用されるセンサ素子１２４の別のアレイを示す。図２Ｃに示すように、センサ素子１２４は、総体的にグリッド電極１２２と称され且つグリッド電極１２２（Ａ，Ｂ）として図示された２つ以上のグリッド電極を含み、但し、Ａ及びＢは、非ゼロの整数である。図２Ｃの実施形態では、各グリッド電極１２２は、センサ電極１２０の異なるセットを少なくとも一部分境界定めし、センサ電極のセットは、グリッド電極１２２の共通の１つにより少なくとも部分的に境界定めされたセンサ電極のグループとして定義される。各グリッド電極１２２は、サイズが実質的に同様で、同じ数のセンサ電極１２０を境界定めするが、他の実施形態では、グリッド電極１２２は、少なくとも部分的に境界定めされるセンサ電極１２０のサイズ及び数の少なくとも１つが相違してもよい。更に、図２Ｃの実施形態は、８個のグリッド電極１２２を示しているが、他の実施形態では、入力装置１００は、２つ以上のグリッド電極１２２を備えてもよい。ある実施形態において、各グリッド電極１２２は、トレース２４２（１，１）、２４２（１，Ｂ）、２４２（Ａ，１）及び２４２（Ａ，Ｂ）として示された異なる導電性ルーティングトレースを経て処理システム１１０に独立して結合される。他の実施形態では、２つ以上のグリッド電極１２２が共通の導電性ルーティングトレース２４２を経て処理システム１１０に結合され、換言すれば、トレース２４２（１，１）、２４２（１，Ｂ）、２４２（Ａ，１）及び２４２（Ａ，Ｂ）は一緒に連結される。そのような実施形態では、マルチプレクサ（又は同様の開路）を使用して、グリッド電極１２２間を切り換える。
【００６２】
[0076]複数のグリッド電極１２２が、第２方向よりも第１方向に更に延びる空中範囲を有する配向で配置される。ある実施形態では、各グリッド電極１２２が、第２方向よりも第１方向に更に延びる空中範囲を有する配向で配置される。別の実施形態では、各グリッド電極１２２が、第１方向よりも第２方向に更に延びる空中範囲を有する配向で配置される。更に別の実施形態では、各グリッド電極１２２が、第１及び第２方向に実質的に等しい距離延びる空中範囲を有する配向で配置される。更に、グリッド電極１２２は、１つ以上のグリッド電極１２２が、少なくとも１つの他のグリッド電極１２２とは異なる配向の空中範囲を有するように構成される。例えば、第１のグリッド電極１２２は、第２方向よりも第１方向に更に延び、そして第２のグリッド電極１２２は、第１方向よりも第２方向に更に延びる。他の例では、グリッド電極１２２の配向の他の組み合わせが考えられる。他の実施形態では、グリッド電極１２２は、各グリッド電極１２２のサイズが実質的に同様になるように配向されてもよい。センサ電極１２０の少なくとも１つ又はセンサ電極１２０のセットは、グリッド電極１２２を参照して上述したように同様に構成される。
【００６３】
[0077]ある実施形態では、単一のグリッド電極１２２により境界定めされたセンサ電極１２０のセットが単一の行に整列される。他の実施形態では、単一のグリッド電極１２２により境界定めされたセンサ電極１２０のセットが、図２Ｃの実施形態に示したように、単一の行に直線的に整列される。更に別の実施形態では、単一のグリッド電極１２２により境界定めされたセンサ電極１２０のセットが、図２Ｄの実施形態に示すように、複数の行に整列される。１つのグリッド電極１２２により境界定めされたセンサ電極１２０の数及び配向は、異なるグリッド電極１２２により境界定めされたセンサ電極１２０の数及び配向と同じでもよいし又は異なってもよい。
【００６４】
[0078]これら実施形態において、１つ以上のセンサ電極１２０は、処理システム１１０への結合を共有する。センサ電極１２０は、その少なくとも２つがグリッド電極１２２の配向に直交する方向に結合されるようにグループ編成される。例えば、複数のセンサ電極１２０（３，１）、１２０（３，２）、１２０（３，Ｙ−１）及び１２０（３，Ｙ）は、グリッド電極１２２（１，１）に直交する配向を有し、そして共通の導電性ルーティングトレース２４０３に結合される。別の例では、各センサ電極１２０は、異なる導電性ルーティングトレース２４０及び処理システム１１０の共通ピンに結合される。導電性ルーティングトレース２４０を共有するときにセンサ電極１２０が処理システム１１０に個々に結合されるようにマルチプレクサ（又は同様の回路素子）が導電性ルーティングトレース２４０（１つ又は複数）に結合される。１つの他の例では、各センサ電極１２０が異なる導電性ルーティングトレース２４０に結合され、各導電性ルーティングトレース２４０は、処理システム１１０の異なるピンに結合される。処理システム１１０は、複数のセンサ電極１２０で同時に受信するか又は各センサ電極１２０で独立して受信するように構成される。１つの実施形態では、処理システム１１０は、２つ以上のグリッド電極が送信信号で駆動されるときにスキャニング時間マルチプレクススキームを使用して複数のセンサ電極１２０で受信を行うように構成される。グリッド電極は、互いに隣接してもよいし又は隣接しなくてもよい。ある実施形態では、センサ電極の１つに対応するグリッド電極が送信信号で駆動される間に２つのセンサ電極が同時に受信される。
【００６５】
[0079]処理システム１１０は、各グリッド電極１２２へ送信信号を駆動すると同時に、結果信号をセンサ電極１２０で受信するように構成される。そのような実施形態では、各グリッド電極１２２は、複数のデジタルコードの異なる１つに基づく送信信号で駆動される。デジタルコードは、それらが数学的に独立した結果を与えるようなコードである。ある実施形態では、送信器セットに対するデジタルコードは、この技術で知られたように、実質的に直交であり、即ち非常に低い相互相関を示す。２つのコードは、それらが厳密にゼロの相互相関を示さないときでも実質的に直交すると考えられることに注意されたい。特定の実施形態では、例えば、デジタルコードは、擬似ランダムシーケンスコードである。他の実施形態では、ウォルシュコード、ゴールドコード、或いは別の適当な準直交又は直交コードが使用される。別の実施形態では、処理システム１１０は、グリッド電極１２２を同じ送信信号で同時に駆動しながら、センサ電極１２０で独立して受信を行うように構成される。表示素子へのコード結合の作用を減少するほぼゼロの和をもつ幾つかの実質的に直交するコードが選択され、そのようなコードの１つのセットは、各コードベクトルが他のベクトルの回転であるような循環コードである。
【００６６】
[0080]処理システム１１０は、グリッド電極１２２を通してスキャンし、グリッド電極１２２へ一度に１つ送信信号を駆動しながら、センサ電極１２０で受信を行うように構成される。ある実施形態では、駆動されるグリッド電極１２２により境界定めされるセンサ電極１２０だけが受信される。他の実施形態では、センサ電極１２０の全部又はある部分が、駆動されるグリッド電極１２２で受信される。
【００６７】
[0081]処理システム１１０は、入力オブジェクト１４０の位置情報に基づきグリッド電極１２２又はセンサ電極１２０を選択的に構成するように構成される。例えば、ある実施形態では、処理システム１１０は、グリッド電極が１つの大きなグリッド電極１２２として駆動されるようにグリッド電極１２２へ送信信号を駆動する。処理システム１１０は、検出された入力オブジェクト１４０（１つ又は複数）に最も近いグリッド電極１２２の一部分のみを選択的に駆動する。例えば、別の実施形態では、処理システム１１０は、グリッド電極が１つの大きなグリッド電極１２２として駆動されるようにグリッド電極１２２へシールド信号を駆動する。更に、処理システム１１０は、検出された入力オブジェクト１４０（１つ又は複数）に最も近いグリッド電極１２２の一部分のみをシールド信号で選択的に駆動する。ある実施形態では、グリッド電極１２２を駆動するのに使用される駆動スキーム（上述した）は、入力オブジェクト１４０（１つ又は複数）の位置情報に基づいて変化する。
【００６８】
[0082]図３から５は、絶対的感知のために構成された第１モードで動作する感知素子１２４の実施形態を示す。グリッド電極１２２をシールド電極として動作すると、センサ電極１２０のサイズを減少することができ、及び／又はセンサ電極１２０と入力オブジェクトとの間の容量性結合を制御することができる。
【００６９】
[0083]先ず図３を参照すれば、図１の感知素子１２４の簡単な断面図が示されている。グリッド電極１２２は、センサ電極１２０と同一平面に示されている。グリッド電極１２２は、共通電極を含み、そしてセンサ電極１２０と同様に、ピクセル電極に重畳する。少なくとも幾つかの実施形態では、グリッド電極１２２は、センサ電極１２０より大きくなくても、少なくとも大きなものである。グリッド電極１２２及びセンサ電極１２０は、導電性材料の単一層から製造されるのも任意である。ある実施形態では、各センサ電極１２０は、その寸法がディスプレイ装置１６０のピクセル素子の寸法に対応し、センサ電極１２０が表示画像の一部分を実質的に遮らないようにする。他の実施形態では、各センサ電極１２０は、ピクセル素子の非整数倍に対応する寸法を有する。そのような実施形態では、センサ電極間及びセンサ電極とグリッド電極１２２との間の分割がピクセル素子内で行われる。グリッド電極１２２とセンサ電極１２０との間の距離は、サブピクセル間の距離に等しい。ある実施形態では、隣接するセンサ電極１２０間の間隔、即ちギャップ２０２を横切る距離は、ディスプレイ装置１６０のブラックマスクの間隔以下であり、例えば、数マイクロメータの範囲である。ある実施形態では、隣接するセンサ電極１２０間の間隔即ちギャップ２０２を横切る距離は、ディスプレイ装置１６０の１つ以上のサブピクセルに等しい。
【００７０】
[0084]任意であるが、図２Ａの左上部分に描かれた拡大図に見られるように、センサ電極１２０は、浮動電極２５０とペアにされてもよい。ある実施形態では、センサ電極１２０、浮動電極２５０及びグリッド電極１２２は、Ｖｃｏｍ平面全体をカバーする。ペアにされたセンサ電極１２０及び浮動電極２５０の形状は、特定の用途に対して選択され、そしてある実施形態では、ペアにされたセンサ電極１２０のエリアは、浮動電極２５０のエリアより、例えば、５０％未満小さい。
【００７１】
[0085]グリッド電極１２２は、上述したように、センサ電極１２０の間に配置される。別の実施形態では、グリッド電極１２２は、ディスプレイ装置の１つ以上の共通電極を含む。そのような実施形態では、グリッド電極１２２は、ディスプレイ装置のピクセル素子間の距離に対応する距離だけ２つのセンサ電極１２０から横方向に離間される。隣接するセンサ電極１２０間に配置されるグリッド電極１２２の部分の巾は、グリッド電極の沈静化時間、並びにセグメント化の場合に導電性トレース１４２の数及びグリッド電極１２２の異なる部分へのそれらの接続、を改善するようにバランスがとられる。ある実施形態では、グリッド電極１２２は、それが少なくとも２つのセンサ電極間にあり且つそれらと少なくとも部分的に重畳するように配置される。
【００７２】
[0086]第１の動作モードでは、センサ電極１２０は、処理システム１１０により与えられる変調信号で両方とも駆動されるように構成され、そして変調されたセンサ電極と入力オブジェクトとの間の容量性結合が測定される。１つ以上の実施形態において、結果信号は、センサ電極で受信される変調信号に対応する作用を含み、そしてセンサ電極と入力オブジェクトとの間の容量性結合は、結果信号に基づく。測定値は、処理システム１１０又は他のプロセッサにより使用されて、絶対的キャパシタンスの測定値に基づき入力オブジェクトの位置を決定する。変調信号は、処理システム１１０によりセンサ電極１２０へと駆動されたときに、各センサ電極１２０により電界が発生されて、センサ電極１２０の平面から延びる。
【００７３】
[0087]処理システム１１０によりグリッド電極１２２へシールド信号が与えられる。シールド信号は、変化する電圧（即ち、ガード信号）であるか、或いはシステム接地又は他の一定電圧のような一定（即ち、固定電位）電圧である。ある実施形態では、シールド信号と、隣接するセンサ電極１２０間のグリッド電極１２２の相対的位置は、センサ電極とグリッド電極１２２との間の容量性結合を減少するように機能する。グリッド電極１２２は、センサ電極１２０とグリッド電極１２２との間の寄生的容量性結合を減少するように構成されるので、入力オブジェクト１４０のより高い位置精度が決定される。更に、グリッド電極１２２がセンサ電極１２０をシールドし且つ保護するので、入力装置１００は、複数のセンサ電極１２０にわたってオブジェクトをぼかすことなく正確な複数タッチ指追跡能力を与えることもできる。というのは、センサ電極１２０の寸法が減少されるからである。従って、多数の実施形態において、グリッド電極１２２を使用することで、入力装置１００の共通電極層の一部分しか絶対的感知モードで動作しなくても、良好な複数タッチを実行することができる。
【００７４】
[0088]種々の実施形態において、シールド信号の特性が変化する。例えば、第１の期間中に、グリッド電極１２２は、変調信号と同相で且つ選択された第１振幅を有するシールド信号で駆動される。第２の期間中に、シールド信号の振幅は、第１振幅より小さい第２振幅に減少されるか、又はシールド信号の振幅は、第１振幅より大きい第３振幅に増加される。第３の期間中に、シールド信号の振幅は、実質的に固定の電位へ更に減少される。更に、グリッド電極は、それとは別に、センサ電極１２０に与えられる変調信号とは位相ずれしたシールド信号で駆動されてもよい。ある実施形態では、シールド信号の振幅及び／又は位相は、入力オブジェクトが入力装置１００に徐々に接近するにつれて変化する。ある実施形態では、シールド信号の振幅及び／又は位相は、入力装置１００の動作モードに基づいて変化する。例えば、グリッド電極１２２は、センサ電極１２０が送信電極として駆動されるときは第１のシールド信号で駆動され、そしてセンサ電極１２０が絶対的センサ電極として駆動されるときは第２のシールド信号で駆動される。第１及び第２のセンサ電極は、位相、振幅及び／又は周波数の少なくとも１つが相違する。ある実施形態では、グリッド電極１２２は、センサ電極１２０が送信電極として駆動されるときは電気的に浮動とされ、そしてセンサ電極１２０が絶対的センサ電極として駆動されるときはシールド信号で駆動される。
【００７５】
[0089]グリッド電極で構成されていない従来の入力装置では、センサ電極間の分離が、個々のセンサ電極間、及び／又はセンサ電極と表示電極のような他の導体との間に容量性結合を生じさせる。種々の実施形態において、グリッド電極で構成されない入力装置では、センサ電極が分離される距離が減少し、及び／又はセンサ電極と他の導体が分離される距離が減少するにつれて、センサ電極間の容量性結合が増加する。容量性結合は、複数の個々のセンサ電極にわたって空間的に存在する。その結果、タッチする個々の指の応答が空間的に局所化し難くなるので、複数タッチの実行が悪化する。
【００７６】
[0090]しかしながら、タッチを感知する間にシールド信号で能動的に駆動されるか又は電気的に浮動されてシールドするよう構成されたグリッド電極１２２は、センサ電極１２０とその隣接導体との相互結合（容量性結合）を減少させる。従って、グリッド電極１２２は、センサ電極１２０における近傍導体の作用を防止するように機能する。
【００７７】
[0091]図４は、センサアッセンブリの別の実施形態の簡単な断面図である。グリッド電極１２２は、入力表面とセンサ電極１２０との間の層に配置される。グリッド電極１２２は、センサ電極１２０により画成される平面と平行に示されている。グリッド電極１２２及びセンサ電極１２０は、入力装置１００及び／又はディスプレイ装置１６０を含む同じ基板又は異なる基板上に製造される。センサ電極１２０及びグリッド電極１２２は、上述したように、ディスプレイ装置１６０のピクセル素子と一般的に整列される。任意であるが、１つ以上のグリッド電極１２２がセンサ電極１２０と重畳してもよい。
【００７８】
[0092]グリッド電極１２２は、センサ電極１２０上に距離４００だけ離間される。センサ電極１２０の上のグリッド電極１２２の間隔は、図３に示す同一平面のグリッド電極１２２に比して、入力オブジェクトとセンサ電極１２０の間の容量性結合を制御し、それにより、入力オブジェクト１４０の位置精度を高めることができる。グリッド電極１２２は、センサ電極１２０の上にあるように示されているが、他の実施形態では、グリッド電極は、センサ電極１２０の下に配置されてもよい。ある実施形態では、第２のグリッド電極がセンサ電極とグリッド電極１２２との間及びグリッド電極１２２の下のセンサ電極と同じ層に配置される。ある実施形態では、グリッド電極１２２は、複数のセンサ電極１２０のうちの２つのセンサ電極に重畳する。１つ以上の実施形態において、グリッド電極１２２は、センサ電極１２０の少なくとも一部分に重畳する。グリッド電極１２２は、開口が貫通形成された材料の本体を含む。例えば、グリッド電極１２２は、複数の相互接続された薄い金属のワイヤのような導電性材料のメッシュから形成される。１つ以上の相互接続された薄い金属線がセンサ電極に重畳する。更に、相互接続された薄い金属線は、センサ電極１２０の上の層に配置され、そして個別のプロセスを使用して配置される。更に、導電性材料の複数の薄い金属線は、各センサ電極に重畳する。
【００７９】
[0093]幾つかのセンサ電極１２０を有する図５に示す実施形態では、特に、グリッド電極１２２の真下のセンサ電極５０２が、センサ電極１２０を、図４に示すセンサ電極１２０に比して小さくすることを許す。図５に示す小さなセンサ電極１２０は、入力オブジェクトに対するキャパシタンスを、大きなセンサ電極とは異なるものにする。
【００８０】
[0094]図２から５に示された感知素子１２４の構成は、どれも、第２の動作モードにも使用される。上述したように、第２の動作モードでは、センサ電極１２０は、送信信号がグリッド電極１２２に対して駆動されたときトランスキャパシタンス感知を経て入力オブジェクトの存在を検出するために使用される。即ち、グリッド電極１２２は、処理システム１１０により与えられる送信信号を送信するように構成され、そして各センサ電極１２０は、送信信号に対応する作用を含む結果信号を受信するように構成され、これは、処理システム１１０又は他のプロセッサにより入力オブジェクトの位置を決定するのに使用される。トランスキャパシタンス第２モードにおける沈静化性能は、従来の送信電極のようにディスプレイのアクティブなエリアの側部を下方に引き回された長いトレースを通して送信信号を駆動する必要がないことで従来の送信電極に比してグリッド電極１２２の大きな表面積が小さな抵抗を有するという点で、従来のバー／ストライプセンサに勝る改善がなされる。グリッド電極１２２の沈静化性能は、受信電極として能動的に使用されるセンサ電極１２０からグリッド電極１２２を保護するように構成されたシールド信号を適用することでグリッド電極１２２の有効キャパシタンスを減少することにより、マトリクスアドレススキームにおいて更に改善される。
【００８１】
[0095]ある実施形態では、第２モードで動作するグリッド電極１２２は、単一の送信電極として機能し、そしてセンサ電極１２０のアレイ状マトリクスの各々は、トランスキャパシタンス感知動作のための受信電極として機能する。全てのセンサ電極１２０が受信電極として機能する状態では、全ての結果信号を一度に取得することができる。或いはまた、マルチプレクシングを使用して、受信電極として機能するセンサ電極１２０を通してスキャンすることができる。
【００８２】
[0096]第２モードでの動作の一実施形態において、センサ電極１２０は、入力装置１００に対する入力オブジェクト１４０のＸ及びＹ位置を決定するため独立して且つ順次に駆動される複数のセグメント（例えば、図２Ａに示すセグメント２３０、２３２、２３４）へと分割されたグリッド電極１２２を使用することによりマトリクスにおいてアドレスされる。従って、受信電極として働くセンサ電極１２０は、グリッド電極１２２の異なる部分を送信電極として使用しながらスキャンされて、入力装置１００の位置精度を高めることができる。例えば、配向（アスペクト比）、幾何学的プロフィール及び／又は平面エリアのようなグリッド電極１２２の１つ以上の幾何学的特性は、第２の動作モードにおいて、グリッド電極１２２のセグメントを選択的に接続するためにスイッチ又は他の手段を使用して切り換えられる。グリッド電極１２２の幾何学的特性の切り換えは、あるモードにおいて、グリッド電極１２２の使用がある構成で望まれるとき、別のモードにおいて、センサ電極１２０間のトランスキャパシタンス感知のとき、送信電極又は受信電極の一部分としてグリッド電極１２２の少なくとも若干の又は全てのエリアを構成するとき、有用である。
【００８３】
[0097]上述したように、第１モード又は第２モードのいずれかで選択的に動作することが好都合である。例えば、感知素子１２４の単一構造体は、絶対的感知モード（即ち、第１モード）では、グリッド電極１２２を使用して、センサ電極１２０と入力オブジェクトとの間の容量性結合を制御するように動作でき、或いは選択的に、第２モードでは、グリッド電極１２２を送信電極として及びセンサ電極１２０のマトリクスを受信電極として使用して、感知領域１７０における複数のオブジェクト間の解像度を高め且つ感知領域１７０内の運動オブジェクトの検出を改善するように動作できる。ある実施形態では、絶対的感知モードは、異なる振幅及び／又は位相間で同調可能に選択的にスイッチングを行う。異なるモードでの選択的な動作は、入力オブジェクトが感知領域の第１部分にあると決定されるか又は感知領域の第２部分にあると決定されるかに基づくもので、第１部分は、その第２部分と、感知装置の入力表面との間にある。グリッド電極１２２及び／又はセンサ電極１２０へ駆動される信号の位相及び／又は振幅は、動作モードに基づいて変化する。
【００８４】
[0098]上述したように、感知素子１２４は、他のトランスキャパシタンスモードで動作するように構成されてもよい。例えば、図６は、トランスキャパシタンス第３動作モードで動作するように構成された感知素子１２４の簡単な概略平面図である。
【００８５】
[0099]第３動作モードにおいて、センサ電極１２０は、送信電極６０２のグループ及び受信電極６０４のグループに分割される。送信電極６０２及び受信電極６０４として示された特定のセンサ素子１２０は、規定の基準又は既定のシーケンスに基づいて処理システム１１０により指定される。例えば、送信電極６０２及び受信電極６０４として示された特定のセンサ素子１２０は、感知領域１７０の規定の位置にある入力オブジェクト、又は１つ以上の受信電極６０４で受信された規定の結果信号に応答して選択される。或いはまた、送信電極６０２及び受信電極６０４として示されたセンサ素子１２０は、プログラムされた所定のシーケンスに基づいて指定される。
【００８６】
[0100]図６に示す実施形態において、各送信電極６０２は、少なくとも１つの受信電極６０４に隣接して配置される。また、２つ以上の送信電極６０２が単一の受信電極６０４と境界を接する。第３の動作モードでの感知中に、グリッド電極１２２は、浮動であるか、又は一定電圧を有するシールド信号で駆動される。シールド信号は、送信信号とは位相ずれして駆動されるか、送信信号と同様に変調されるか、送信信号と同じ又は異なる波形又は振幅を有するか、或いはそれらの組み合わせである。
【００８７】
[0101]任意であるが、第３の動作モード中に、送信電極６０２として働く１つ以上のセンサ電極１２０は、受信電極６０４として機能するように切り換えられる。受信器と送信器との間でのセンサ電極１２０の切り換えは、マルチプレクシングにより遂行される。図７の実施形態に示すように、図６において送信電極６０２として機能する全てのセンサ電極１２０は、受信電極７０４として機能するように切り換えられ、一方、図６において受信電極６０４として機能する全てのセンサ電極１２０は、送信電極７０２として機能するように切り換えられる。受信電極として指定することと送信電極として指定することとの間の切り換えは、２つ以上のマルチプレクスステップにわたって行われる。受信電極として機能することと送信電極として機能することとの間のセンサ電極１２０の切り換えは、送信電極各々を通して個々にスキャンすることに比して、短い期間に容量性画像を捕獲できるようにする。例えば、図６及び７に示す変調パターンは、２つの変調周期の後に容量性画像を捕獲できるようにする。他の実施形態では、種々の他の感知パターンが使用され、多少の変調周期が使用される。例えば、センサ電極は、容量性画像を決定するのに４つ又は８つの変調周期が必要となるように、送信電極及び受信電極として選択的に構成される。しかしながら、他の実施形態では、容量性画像を決定するのに多数の変調周期を必要とする他の変調パターンが使用される。
【００８８】
[0102]図８は、入力オブジェクトの存在を検出するための方法８００の一実施形態のフローチャートである。この方法８００は、上述した入力装置１００のような容量性感知装置を使用して、絶対的感知ルーチンを遂行する。方法８００を遂行するのに使用される容量性感知装置は、複数のセンサ電極のうちの第１センサ電極と第２センサ電極との間に配置されたグリッド電極を備えている。この方法は、ステップ８０２で開始され、第１の動作モードにある間にセンサ電極１２０のうちの第１センサ電極へ変調信号を駆動する。方法８００は、ステップ８０４へと進み、第１の動作モードにある間に、センサ電極１２０のうちの第１センサ電極の絶対的容量性結合を決定する。結果信号を使用して、処理システム１１０又は電子システム１５０により感知領域１７０における入力オブジェクトの存在又はその欠落を決定する。
【００８９】
[0103]第１動作モードの非限定例は、図２Ａから図５を参照して上述した。方法８００は、１つ以上のグリッド電極に関連した他のセンサ構成を使用して実施されることが意図される。
【００９０】
[0104]方法８００は、第１の整形電極においてシールド信号を駆動して、ステップ８０２の実行と同時に隣接センサ電極からの結果信号における近傍の導体からの寄生的容量性結合及び／又は干渉を減少する。また、方法８００は、ステップ８０２及びステップ８０４のその後の繰り返しにわたり第１の整形電極において駆動されたシールド信号を変化させることも含む。シールド信号を変化させる方法の非限定例は、少なくとも図２、３及び４を参照して上述した。
【００９１】
[0105]方法８００は、動作モードをトランスキャパシタンス動作モードへ切り換えるステップ８０６を任意に含む。例えば、ステップ８０２及び８０４により与えられる絶対的感知モードは、トランスキャパシタンス動作モード、例えば、図９のフローチャートにより示された第２動作モード、及び図１０のフローチャートにより示された第３動作モードの一方又は両方へ切り換えられる。
【００９２】
[0106]方法８００は、更に、ドライバモジュール２０８が、１つ以上のセンサ電極より成る共通電極において表示更新信号を駆動する任意のステップも含む。表示更新信号は、一般的に、非表示更新（即ち、感知）期間中、例えば、ステップ８０２及びステップ８０４が遂行されない期間中に、与えられる。
【００９３】
[0107]方法８００の一部分は、矢印８１０、８１２、８１４で指示されたように、１回以上繰り返されるのも任意である。また、方法８００は、１つのステップ８０６を遂行せずに終了することもある。また、方法８００は、ディスプレイ装置に関連のないものを含めて、他の入力装置で遂行されてもよい。
【００９４】
[0108]図９は、入力オブジェクトの存在を検出するための方法９００の別の実施形態のフローチャートである。図９は、第２の動作モード、即ちトランスキャパシタンス感知ルーチンを使用して入力オブジェクトの存在を検出するための方法９００の一実施形態のフローチャートである。この方法９００は、上述した入力装置１００のような容量性感知装置を使用するもので、その容量性感知装置は、複数のセンサ電極のうちの第１センサ電極と第２センサ電極との間に配置されたグリッド電極を有している。この方法は、ステップ９０２で始まり、第２の動作モードにある間にグリッド電極１２２へ送信信号を駆動する。方法９００は、ステップ９０４へ進み、第１の動作モードにある間に送信信号に対応する作用を含む結果信号をセンサ電極１２０で受信する。結果信号は、処理システム１１０又は電子システム１５０により感知領域１７０における入力オブジェクトの存在又はその欠落を決定するのに使用される。
【００９５】
[0109]第２の動作モードの非限定例は、図２Ａを参照して上述した。この方法９００は、１つ以上のグリッド電極に関連した他のセンサ構成を使用して実施されることが意図される。
【００９６】
[0110]また、方法９００は、ステップ９０２及びステップ９０４のその後の繰り返しにわたりグリッド電極１２２において駆動された信号を切り換えることも含む。例えば、グリッド電極１２２は、入力装置に接近した入力オブジェクトを検出するために第１振幅を有する第１送信信号で駆動され、次いで、入力装置から離れ及び遠フィールド接近して隣接電極からの干渉が少ない入力オブジェクトを検出するために第２振幅を有するシールド信号で駆動される。
【００９７】
[0111]また、方法９００は、ステップ９０２及びステップ９０４のその後の繰り返しにわたりグリッド電極１２２の異なるセグメントにおいて駆動された送信信号をマルチプレクスすることも含む。例えば、グリッド電極１２２のあるセグメントが、入力装置１００の感知領域１７０のある部分において入力オブジェクトを検出するために送信信号で駆動され、次いで、グリッド電極１２２の別のセグメントが、入力装置１００の感知領域１７０の異なる部分において入力オブジェクトを検出するために送信信号で駆動され、それにより、入力装置１００に対する入力オブジェクトの位置の決定の分解能を改善する。
【００９８】
[0112]方法９００は、ステップ９０６を任意に含み、ここでは、動作モードが、図１０のフローチャートで示された第３の（トランスキャパシタンス）動作モード、又は図８のフローチャートを参照して既に述べた第１の（絶対的）動作モードのいずれかに切り換えられる。
【００９９】
[0113]方法９００は、更に、ドライバモジュール２０８が、１つ以上のセンサ電極１２０より成る共通電極において表示更新信号を駆動する任意のステップを含む。表示更新信号は、一般的に、表示更新（即ち、感知）期間中、例えば、ステップ９０２及びステップ９０４が遂行されない期間中に与えられる。
【０１００】
[0114]また、方法９００は、ステップ９０６を遂行せずに終了することもある。また、方法９００は、ディスプレイ装置に関連しないものを含む他の入力装置において遂行されてもよい。
【０１０１】
[0115]方法９００の一部分は、矢印９１０、９１２、９１４で示されたように、任意に一回以上繰り返されてもよい。また、方法９００は、ステップ９０６を実行せずに終了することもある。また、方法９００は、ディスプレイ装置に関連しないものを含む他の入力装置において遂行されてもよい。
【０１０２】
[0116]図１０は、第２の動作モード、即ちトランスキャパシタンス感知ルーチンを使用して入力オブジェクトの存在を検出するための方法１０００の一実施形態のフローチャートである。この方法１０００は、上述した入力装置１００のような容量性感知装置を使用するもので、この容量性感知装置は、複数のセンサ電極のうちの第１センサ電極と第２センサ電極との間に配置されたグリッド電極を有している。この方法は、ステップ１００２で始まり、第２の動作モードにある間に第１グループのセンサ電極１２０（図６に送信電極６０２としても示された）へ送信信号を駆動する。方法１０００は、ステップ１００４へ進み、第１の動作モードにある間に送信信号に対応する作用を含む結果信号を第２グループのセンサ電極１２０（図６に受信電極６０４としても示された）で受信する。結果信号は、処理システム１１０又は電子システム１５０により感知領域１７０における入力オブジェクトの存在又はその欠落を決定するのに使用される。
【０１０３】
[0117]第３の動作モードの非限定例は、図６を参照して上述され、任意のステップは、図７を参照して述べた。方法１０００は、１つ以上のグリッド電極に関連した他のセンサ構成を使用して実施されることが意図される。
【０１０４】
[0118]また、方法１０００は、ステップ１００２及びステップ１００４のその後の繰り返しにわたり異なるグループのセンサ電極１２０において駆動された送信信号をマルチプレクスすることも含む。例えば、送信電極及び受信電極としてセンサ電極１２０を指定するシーケンスにより示されたように、第１グループの送信電極６０２は、送信信号で駆動され、そして第２グループの受信電極６０４は、送信信号に対応する結果信号を検出するための受信電極として構成され、次いで、第１グループの送信電極６０２は、受信電極として再構成され（図７に７０４として示す）、そして第２グループの受信電極６０４は、送信電極として再構成される（図７に７０２として示す）。
【０１０５】
[0119]方法１０００は、ステップ１００６を任意に含み、ここでは、動作モードが、図９のフローチャートで示された第２の（トランスキャパシタンス）動作モード、又は図８のフローチャートを参照して既に述べた第１の（絶対的）動作モードのいずれかに切り換えられる。
【０１０６】
[0120]方法１０００は、更に、ドライバモジュール２０８が、１つ以上のセンサ電極１２０を含む共通電極において表示更新信号を駆動する任意のステップを含む。表示更新信号は、一般的に、非表示更新（即ち、感知）期間中、例えば、ステップ１００２及びステップ１００４が遂行されない期間中に与えられる。
【０１０７】
[0121]また、方法１０００は、ステップ１００６を実行せずに終了することもある。また、方法１０００は、ディスプレイ装置に関連しないものを含む他の入力装置において遂行されてもよい。
【０１０８】
[0122]方法１０００の一部分は、矢印１０１０、１０１２、１０１４で示されたように、任意に一回以上繰り返されてもよい。また、方法１０００は、ステップ１００６を実行せずに終了することもある。また、方法１０００は、ディスプレイ装置に関連しないものを含む他の入力装置において遂行されてもよい。
【０１０９】
[0123]図１１は、一体型入力装置１００を有する例示的なディスプレイ装置１６０の一実施形態の分解側面図で、グリッド電極１２２の別の位置を示している。入力装置１００のグリッド電極１２２は、ディスプレイ装置１６０内にあってもよいし、又はその外部にあってもよい。ディスプレイ装置１６０の分解図は、グリッド電極１２２の種々の別の位置をディスプレイ装置１６０内に示すことを許す。グリッド電極１２２に関連したセンサ電極１２０は、図１１には示されていない。
【０１１０】
[0124]ディスプレイ装置１６０は、一般的に、ディスプレイ装置１６０の基板１１２４（即ち、ＴＦＴガラス）上に配置された複数の透明基板を備えている。ある実施形態では、ディスプレイ装置１６０の基板１１２４上に配置された複数の透明基板は、レンズ１１１２、任意の偏光器１１１４、任意の飛散防止フィルム１１１６、及びカラーフィルタガラス（ＣＦＧ）１１１８を含む。ある実施形態では、グリッド電極１２２は、これら透明基板の１つに、及び／又はディスプレイ装置１６０の基板１１２４に少なくとも部分的に配置される。図１１に示す実施形態では、グリッド電極１２２は、レンズ１１１２の下面（即ち、アクティブな素子１１２４の表面を向いた基板１１２４）に配置されて示されている。
【０１１１】
[0125]グリッド電極１２２は、（１）個別の透明基板に配置されるか、（２）基板１１１２、１１１４、１１１６、１１１８の１つに少なくとも部分的に又は完全に形成されるか、或いは（３）ディスプレイ装置のアクティブな素子上又はその中に少なくとも部分的に又は完全に形成される。
【０１１２】
[0126]更に、図１１には、グリッド電極１２２を配置するための別の位置（仮想線で示す）が示されている。例えば、グリッド電極１２２は、参照番号１１３２で示されたように、任意の偏光器１１１４の上面に配置されるか、そこに少なくとも部分的に直接形成されるか、又はそこに完全に直接形成される。或いはまた、グリッド電極１２２は、参照番号１１３４で示されたように、任意の偏光器１１１４の下面に配置されるか、そこに少なくとも部分的に直接形成されるか、又はそこに完全に直接形成される。或いはまた、グリッド電極１２２は、参照番号１１３６で示されたように、任意の飛散防止フィルム１１１６の上面に配置されるか、そこに少なくとも部分的に直接形成されるか、又はそこに完全に直接形成される。或いはまた、グリッド電極１２２は、参照番号１１３８で示されたように、任意の飛散防止フィルム１１１６の下面に配置されるか、そこに少なくとも部分的に直接形成されるか、又はそこに完全に直接形成される。或いはまた、グリッド電極１２２は、参照番号１１４０で示されたように、ＣＦＧ１１１８の上面に配置されるか、そこに少なくとも部分的に直接形成されるか、又はそこに完全に直接形成される。或いはまた、グリッド電極１２２は、参照番号１１４２で示されたように、ＣＦＧ１１１８の下面に配置されるか、そこに少なくとも部分的に直接形成されるか、又はそこに完全に直接形成される。そのような実施形態では、グリッド電極は、ＣＦＧ１１１８上に配置されたブラックマスクと整列される。前記実施形態のいずれかにおいて、グリッド電極１２２は、ワイヤメッシュ材料より成り、そのワイヤメッシュ材料は、被駆動センサ電極の電界線をコントロールするようにパターン化される。
【０１１３】
[0127]グリッド電極１２２は、参照番号１１４４で示されたように、アクティブな素子１１２４の基板の上面に配置されるか、そこに少なくとも部分的に直接形成されるか、又はそこに完全に直接形成される。グリッド電極１２２がディスプレイ装置の基板１１２４上に少なくとも部分的に直接形成されるか、そこに完全に形成されるか、又はその中に形成される場合には、グリッド電極１２２及びセンサ電極１２０の一方又は両方が、図２Ａ、図２Ｂ及び図３に示すように、共通電極（セグメント化Ｖｃｏｍ電極１１２０のセグメント）で構成される。
【０１１４】
[0128]ある実施形態では、センサ電極１２０各々の寸法は、ピクセル素子の寸法に対応する。例えば、各センサ電極１２０の長さ及び巾の少なくとも一方は、サブピクセルの数の整数倍に対応する。他の実施形態では、センサ電極の少なくとも１つの寸法は、ピクセル素子の一部分に対応する。例えば、長さ及び巾の一方は、サブピクセルの数の非整数倍に対応してもよい。ある実施形態では、例えば、四辺形の各センサ電極１２０の寸法は、少なくとも約３０サブピクセル素子×少なくとも約３０サブピクセル素子である。他の実施形態では、各センサ電極の寸法は、Ｍサブピクセル素子×Ｎサブピクセル素子に対応し、ここで、Ｍ及びＮは、同じであってもよいし又は異なってもよい。更に、Ｍ及びＮは、各々、約３０サブピクセル素子より小さくてもよいし、又は約３０サブピクセル素子より大きくてもよい。種々の実施形態では、センサ電極の１つ以上の寸法は、サブピクセル素子の非整数に対応する。例えば、センサ電極の長さ又は巾は、センサ電極の一部分に対応し、そしてセンサ電極と他のセンサ電極との間、又はセンサ電極とグリッド電極との間のギャップは、１サブピクセル内である。
【０１１５】
[0129]ある実施形態では、各センサ電極１２０とグリッド電極１２２との間のスペースは、サブピクセル素子間の距離に対応する。例えば、各センサ電極１２０とグリッド電極１２２との間の分離スペースの寸法は、約５マイクロメータに等しいが、分離スペースの寸法は、約０．５マイクロメータより大きくても小さくてもよい。更に、センサ電極１２０の中心対中心ピッチは、約３０ないし約５０サブピクセルの範囲内である。しかしながら、ピッチは、約３０サブピクセルより小さくても及び約５０サブピクセルより大きくてもよい。
【０１１６】
[0130]更に別の実施形態では、各センサ電極は、約１ミリメータに等しい長さ及び／又は巾を有する。しかしながら、センサ電極１２０は、１ミリメータより大きな長さ及び／又は巾を有してもよい。更に、センサ電極１２０の中心対中心ピッチは、約２ないし約５ミリメータの範囲内である。しかしながら、ピッチは、約２ミリメータより小さても及び約５ミリメータより大きくてもよい。
【０１１７】
[0131]ある実施形態において、グリッド電極１２２の寸法は、サブピクセル素子の寸法に対応する。例えば、センサ電極１２０に配置されるグリッド電極１２２の巾は、サブピクセルの数の整数倍に対応する。更に、センサ電極１２０に配置されるグリッド電極１２２の巾は、サブピクセルの数の非整数倍に対応してもよい。ある実施形態では、グリッド電極１２２の巾の寸法は、少なくとも１０サブピクセル素子ないし少なくとも約１２０サブピクセル素子の範囲内である。他の実施形態では、グリッド電極１２２の巾は、１０サブピクセル素子より小さいか又は１２０サブピクセル素子より大きくてもよい。更に、グリッド電極は、巾が約０．５ミリメータないし約１２０ミリメータの範囲であるように構成されるが、０．５ミリメータより小さい及び１２０ミリメータより大きい巾も考えられる。他の実施形態では、グリッド電極１２２は、種々の巾を有するように構成される。
【０１１８】
[0132]各センサ電極１２０は、同じサイズ及び形状でもよいが、種々の実施形態において、少なくとも１つのセンサ電極は、他のセンサ電極１２０とは異なるサイズ及び／又は形状を有してもよい。センサ電極１２０のサイズ及び形状は、センサ電極の位置に対応する。例えば、感知領域の縁付近に配置されたセンサ電極１２０は、センサ領域の中心付近に配置されたセンサ電極１２０とは異なるサイズ及び／又は形状にされてもよい。
【０１１９】
[0133]図１２Ａから１２Ｅは、種々の異なる形状のセンサ電極１２０及びグリッド電極１２２を示している。図１２Ａの実施形態では、センサ電極１２０１Ａ及び１２０１Ｂは、他のセンサ電極とは異なるサイズを有するものとして示されている。更に、図１２Ａに示されたように、異なるサイズのセンサ電極の位置は、変化してもよい。ある実施形態では、センサ電極１２０１Ａ及び１２０１Ｂは、複数のセンサ電極の共通の行及び／又は列において整列されてもよい。図１２Ｂは、センサ電極１２０の一実施形態を示し、各センサ電極は、４辺未満の多角形である。更に、図示されたように、ある実施形態では、交互のセンサ電極（例えば、センサ電極１２０２Ａ及びセンサ電極１２０２Ｂ）が互いに回転バージョンである。また、センサ電極は、軸の周りで鏡面対称でもよい。例えば、センサ電極１２０２Ａ及び１２０２Ｃは、軸１２０４の周りで鏡面対称である。図１２Ｃの実施形態では、センサ電極１２０は、４辺より多くの多角形状であるが、他の実施形態では、いかなる数の辺も考えられる。更に、図１２Ｂ及び図１２Ｃの実施形態のグリッド電極１２２は、複数の非平行及び平行セグメントを含む。図１２の実施形態では、センサ電極１２０が互いにインターリーブされ、少なくとも１つのセンサ電極が、別のセンサ電極とインターリーブされる突出部を有するようにされる。ある実施形態では、交互のセンサ電極が突出部及び切欠部を有し、センサ電極がインターリーブされるようにする。他の実施形態では、センサ電極は、３つ以上のセンサ電極とインターリーブされる。図１２Ｅに示すように、ある実施形態では、第１セットのセンサ電極が第２セットのセンサ電極間に少なくとも部分的に配置される。例えば、センサ電極１２０８Ａ及び１２０８Ｂは、それらがセンサ電極１２０８Ｃと１２０８Ｄとの間にインターリーブされるように配置される。他の実施形態では、センサ電極は、１つ以上の突出部を含むが、互いにインターリーブされない。更に、グリッド電極１２２は、センサ電極間のもう１つのエリアにおいて減少された巾を有してもよい（例えば、セグメント１２０６）。更に別の実施形態では、上述しなかった付加的な形状も意図される。種々の実施形態において、センサ電極は、２つ以上の突出部を種々の異なる角度で有する。例えば、これに限定されないが、「星型」、「アスタリスク」、「円形」、「ダイヤモンド」及び「楕円」のような形状も意図される。１つ以上の実施形態において、センサ電極の形状は、センサ電極と他のセンサ電極との間、又はセンサ電極と入力オブジェクトとの間のフリンジフィールド線を改善するように選択される。センサ電極は、１つ以上の突出部（互いに垂直又は互いに任意の角度）、１つ以上の角度付けされた辺、１つ以上のカーブした辺、又はそれらの組み合わせを有する。
【０１２０】
[0134]本発明の幾つかの実施形態を次の例で説明する。
【０１２１】
[0135]容量性感知装置のための処理システムの第１の例は、複数のセンサ電極及びフィールド整形電極に結合されたセンサ回路を含むセンサモジュールを備えている。このセンサモジュールは、複数のセンサ電極の各々を駆動し及びそれで受信を行って、複数のセンサ電極の各々と入力オブジェクトとの間の絶対的キャパシタンスの変化の測定値を同時に取得し；フィールド整形電極を第１モード及び第２モードで選択的に動作するように構成され、第１モード及び第２モードの少なくとも１つの間に、フィールド整形電極は、複数のセンサ電極の第１センサ電極を、複数のセンサ電極の第２センサ電極から実質的に分離するように構成される。処理システムは、絶対的キャパシタンスの変化の測定値に基づき容量性感知装置の感知領域内の入力オブジェクトに対する位置情報を決定するように構成された決定モジュールを備え、第１モード及び第２モードにおいてフィールド整形電極を選択的に動作することは、入力オブジェクトが感知領域の第２領域にあると決定されたときは第２モードで、及び入力オブジェクトが感知領域の第１領域にあると決定されたときは第１モードで、フィールド整形電極を動作することを含み、感知領域の第１領域は、第２領域と感知装置の入力表面との間にある。
【０１２２】
[0136]第２の例において、第１の例で述べたセンサモジュールは、更に、第１モードで動作するときにフィールド整形電極を送信信号で駆動しそして結果信号を第１センサ電極で受信するように構成される。決定モジュールは、更に、結果信号に基づいて位置情報を決定するように構成される。
【０１２３】
[0137]第３の例において、前記第１の例で述べたセンサモジュールは、更に、フィールド整形電極が第１モードで動作されるときには第１のフィールド整形信号で、及びフィールド整形電極が第２モードで動作されるときには第２のフィールド整形信号で、フィールド整形電極を駆動する。第１のフィールド整形信号は、第２のフィールド整形信号とは異なるものである。
【０１２４】
[0138]第４の例において、前記第３の例で述べた処理システムの第１のフィールド整形信号及び第２のフィールド整形信号は、変化する電圧信号で、振幅及び位相の少なくとも一方が異なってもよい。
【０１２５】
[0139]第５の例において、前記第４の例で述べた処理システムの第２のフィールド整形信号は、その振幅が、第１のフィールド整形信号の振幅より大きい。
【０１２６】
[0140]第６の例において、前記第３の例で述べた処理システムの第１のフィールド整形信号は、実質的に一定の電圧であり、そして第２のフィールド整形信号は、変化する電圧信号である。
【０１２７】
[0141]第７の例において、前記第１の例で述べた処理システムにおける複数のセンサ電極の各々と入力オブジェクトとの間の絶対的キャパシタンスの変化の測定値を同時に取得するために複数のセンサ電極を駆動し及びそれで受信を行うことは、第１のセンサ電極及び第２のセンサ電極を送信信号で同時に駆動し、そして結果信号を第１のセンサ電極及び第２のセンサ電極で受信することを含み、また、第２モードで動作することは、フィールド整形電極を第２のフィールド整形信号で駆動することを含み、更に、送信信号及び第２のフィールド整形信号は、位相及び振幅の少なくとも一方が同様である。
【０１２８】
[0142]第８の例において、前記第２の例で述べた処理システムにおける第２モードでの動作は、フィールド整形電極を第１のフィールド整形信号で駆動することを含み、そして送信信号及び第１のフィールド整形信号は、位相及び振幅の少なくとも一方が異なる。
【０１２９】
[0143]第９の例において、入力装置は、第１センサ電極及び第２センサ電極を含む複数のセンサ電極と、フィールド整形電極と、それらの複数のセンサ電極及びフィールド整形電極に結合された処理システムとを備えている。処理システムは、複数のセンサ電極各々と入力オブジェクトとの間の絶対的キャパシタンスの変化の測定値を同時に取得するために複数のセンサ電極を駆動し及びそれで受信を行い；その絶対的キャパシタンスの変化の測定値に基づいて容量性感知装置の感知領域における入力オブジェクトの位置情報を決定し；及び入力オブジェクトが感知領域の第１領域にあると決定されたときには第１モードで、そして入力オブジェクトが感知領域の第２領域にあると決定されたときには第２モードで、フィールド整形電極を選択的に動作する；ように構成され、感知領域の第１領域は、第２領域と感知装置の入力表面との間にあり、そして第１モード及び第２モードの少なくとも１つの間に、フィールド整形電極は、第１センサ電極を第２センサ電極から実質的に分離するように構成される。
【０１３０】
[0144]第１０の例において、前記第９の例で述べた入力装置の処理システムは、複数のセンサ電極のうちの各センサ電極及びフィールド整形電極に個々に結合される。
【０１３１】
[0145]第１１の例において、前記第９の例で述べた入力装置のフィールド整形電極は、第１のセンサ電極と第２のセンサ電極との間に配置される。
【０１３２】
[0146]第１２の例において、前記第９の例で述べた入力装置のフィールド整形電極は、第１センサ電極の１つ及び第２センサ電極の１つに少なくとも部分的に重畳する。
【０１３３】
[0147]第１３の例において、前記第９の例で述べた入力装置のフィールド整形電極は、複数のフィールド整形素子を含む。
【０１３４】
[0148]第１４の例において、前記第９の例で述べた入力装置の処理システムは、第１モードで動作しているときにフィールド整形電極を送信信号で駆動しそして結果信号を第１センサ電極で受信し、次いで、その結果信号に基づいて位置情報を決定するように構成される。
【０１３５】
[0149]第１５の例において、前記第９の例で述べた入力装置の処理システムは、フィールド整形電極が第１モードで動作されているときには第１のフィールド整形信号で、そしてフィールド整形電極が第２モードで動作されているときには第２のフィールド整形信号で、フィールド整形電極を駆動するように構成され、第１のフィールド整形信号は、第２のフィールド整形信号とは異なる。
【０１３６】
[0150]第１６の例において、前記第１５の例で述べた入力装置の第１のフィールド整形信号及び第２のフィールド整形信号は、変化する電圧信号を含み、そして振幅及び位相の少なくとも一方が異なる。
【０１３７】
[0151]第１７の例において、前記第１６の例で述べた入力装置の第２のフィールド整形信号は、その振幅が第１のフィールド整形信号の振幅より大きい。
【０１３８】
[0152]第１８の例において、前記第１５の例で述べた入力装置の第１のフィールド整形信号は、実質的に一定の電圧であり、そして第２のフィールド整形信号は、変化する電圧信号である。
【０１３９】
[0153]第１９の例において、前記第１５の例で述べた入力装置は、更に、表示更新及び容量性感知のために駆動されるよう構成された複数の共通電極を含むディスプレイ装置を備え、そして複数のセンサ電極の各々は、複数の共通電極のうちの少なくとも１つの共通電極を含む。
【０１４０】
[0154]第２０の例において、容量性感知方法は、複数のセンサ電極の各々と入力オブジェクトとの間の絶対的キャパシタンスの変化の測定値を同時に取得するために複数のセンサ電極の各々を駆動し及びそれで受信を行い；絶対的キャパシタンスの変化の測定値に基づき容量性感知装置の感知領域における入力オブジェクトの位置情報を決定し；及び入力オブジェクトが感知領域の第１領域にあると決定されたときは第１モードで、及び入力オブジェクトが感知領域の第２領域にあると決定されたときは第２モードで、フィールド整形電極を動作する；ことを含み、その感知領域の第１領域は、第２領域と感知装置の入力表面との間にあり、第１モード及び第２モードの少なくとも１つの間に、フィールド整形電極は、第１センサ電極を第２センサ電極から実質的に分離するように構成される。
【０１４１】
[0155]第２１の例において、第１９の例で述べた方法は、更に、第１モードで動作するときにフィールド整形電極を送信信号で駆動し且つ結果信号を第１センサ電極で受信し、そして結果信号に基づいて位置情報を決定することを含む。
【０１４２】
[0156]第２２の例において、第１９の例で述べた方法は、更に、フィールド整形電極が第１モードで動作されるときには第１のフィールド整形信号で、及びフィールド整形電極が第２モードで動作されるときには第２のフィールド整形信号で、フィールド整形電極を駆動することを含み、第１のフィールド整形信号は、第２のフィールド整形信号とは異なるものである。
【０１４３】
[0157]第２３の例において、第２２の例で述べた方法に使用される第１のフィールド整形信号及び第２のフィールド整形信号は、変化する電圧信号を含み、そして振幅及び位相の少なくとも一方が異なってもよい。
【０１４４】
[0158]第２４の例において、第２３の例で述べた方法に使用される第２のフィールド整形信号は、その振幅が第１のフィールド整形信号の振幅より大きい。
【０１４５】
[0159]第２５の例において、第２２の例で述べた方法に使用される第１のフィールド整形信号は、実質的に一定の電圧を含み、そして第２のフィールド整形信号は、変化する電圧信号を含む。
【０１４６】
[0160]かくて、以上に述べた実施形態及び実施例は、本発明技術及びその特定の用途に基づき実施形態を最良に説明するために提示されたのもので、従って、当業者であれば、発明をなし利用することができよう。しかしながら、当業者であれば、以上の説明及び実施例は、例示のためのもので、単なる例に過ぎないことが認識されよう。以上の説明は、余すところのないものではなく、また、本発明を、ここに示す正確な形態に限定するものでもない。
【０１４７】
[0161]以上に鑑み、本開示の範囲は、特許請求の範囲により決定される。
【符号の説明】
【０１４８】
１００・・・入力装置、１１０・・・処理システム、１２０・・・センサ電極、１２２・・・グリッド電極、１２４・・・感知素子、１３０・・・ボタン、１４０・・・入力オブジェクト、１５０・・・電子システム、１６０・・・ディスプレイ装置、１７０・・・感知領域、２０２・・・ギャップ、２０４・・・センサモジュール、２０８・・・ディスプレイドライバモジュール、２１０・・・アパーチャー、２２２・・・グリッド電極、２３０・・・第１セグメント、２３２・・・第２セグメント、２３４・・・第３セグメント、２４０、２４２・・・導電性トレース、２５０・・・浮動電極、４００・・・距離、５０２・・・センサ電極、６０２、７０２・・・送信電極、６０４、７０４・・・受信電極、１１１２・・・レンズ、１１１４・・・偏光器、１１１６・・・飛散防止フィルム、１１１８・・・カラーフィルタガラス（ＣＦＧ）、１１２４・・・基板
【図１】
2020017292.tif 000003
【図２Ａ】
2020017292.tif 000004
【図２Ｂ】
2020017292.tif 000005
【図２Ｃ】
2020017292.tif 000006
【図２Ｄ】
2020017292.tif 000007
【図３】
2020017292.tif 000008
【図４】
2020017292.tif 000009
【図５】
2020017292.tif 000010
【図６】
2020017292.tif 000011
【図７】
2020017292.tif 000012
【図８】
2020017292.tif 000013
【図９】
2020017292.tif 000014
【図１０】
2020017292.tif 000015
【図１１】
2020017292.tif 000016
【図１２Ａ】
2020017292.tif 000017
【図１２Ｂ】
2020017292.tif 000018
【図１２Ｃ】
2020017292.tif 000019
【図１２Ｄ】
2020017292.tif 000020
【図１２Ｅ】
2020017292.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月3日(2019.10.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２Ａ】
2020017292.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月3日(2019.10.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力装置のための処理システムであって、
複数のセンサ電極に結合するように構成されたセンサ回路を含むセンサモジュールと、
決定モジュールと、を備え、
前記複数のセンサ電極が個別センサ電極のマトリクスアレイに配置され、
前記複数のセンサ電極の各々が、表示更新及び容量性感知のために駆動されるように構成される複数の共通電極のうち少なくとも１つの共通電極を含み、
前記センサモジュールが、非表示更新期間の間、
第１の期間中に前記複数のセンサ電極の各々で入力オブジェクトの存在を示す第１の結果信号を同時に取得し、
前記複数のセンサ電極のうちの第１のセンサ電極で第２の結果信号を受信し、第２の期間の間にガード信号で前記複数のセンサ電極のうちの第２のセンサ電極を駆動し、
第３の期間中に前記第２のセンサ電極で第３の結果信号を受信し、
前記決定モジュールが、前記第２の結果信号及び前記第３の結果信号に基づき、入力オブジェクトの第１の位置情報を決定し、
前記第１の期間、前記第２の期間及び前記第３の期間は、互いに重畳しない、処理システム。
【請求項２】
前記センサモジュールは、更に、前記第３の期間中に、ガード信号で前記第１のセンサ電極を駆動するように構成される、請求項１に記載の処理システム。
【請求項３】
前記センサモジュールは、更に、前記第２の期間中に、復調信号で前記第１のセンサ電極を駆動し、
前記ガード信号及び前記復調信号は、振幅と位相とのうち少なくとも１つが同じである、請求項１又は２に記載の処理システム。
【請求項４】
前記決定モジュールは、更に、前記第１の結果信号に基づき、第１の容量性画像を決定するように構成され、
前記第１の位置情報を決定することは、第２の容量性画像を決定することを含み、
前記第1の容量性画像は、前記第２の容量性画像より粗い、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の処理システム。
【請求項５】
前記処理システムは、前記第１の容量性画像に基づき低電力モードに移行する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の処理システム。
【請求項６】
一体型容量性感知装置を備えるディスプレイ装置であって、
複数のセンサ電極と、
前記センサ電極に結合された処理システムと、を備え、
前記複数のセンサ電極のうちのそれぞれのセンサ電極は、表示更新及び容量性感知のために駆動されるように構成される少なくとも１つの共通電極を備え、
前記複数のセンサ電極は、個別センサ電極のマトリクスアレイに配置され、
前記処理システムは、非表示更新期間の間、
第１の期間中に前記複数のセンサ電極の各々で入力オブジェクトの存在を示す第１の結果信号を同時に取得し、
前記複数のセンサ電極のうちの第１のセンサ電極で第２の結果信号を受信し、第２の期間の間にガード信号で前記複数のセンサ電極のうちの第２のセンサ電極を駆動し、
第３の期間中に前記第２のセンサ電極で第３の結果信号を受信し、
前記処理システムは、前記第２の結果信号及び前記第３の結果信号に基づき、入力オブジェクトの第１の位置情報を決定し、
前記第１の期間、前記第２の期間及び前記第３の期間は、互いに重畳しない、ディスプレイ装置。
【請求項７】
一体型容量性感知装置を備えたディスプレイ装置で容量性感知を行う方法であって、
非表示更新期間のうちの第１の期間中に複数のセンサ電極の各々で入力オブジェクトの存在を示す第１の結果信号を同時に取得するステップと、
前記複数のセンサ電極のうちの第１のセンサ電極で第２の結果信号を受信し、前記非表示更新期間のうちの第２の期間の間にガード信号で前記複数のセンサ電極のうちの第２のセンサ電極を駆動するステップと、
前記非表示更新期間のうちの第３の期間中に前記第２のセンサ電極で第３の結果信号を受信するステップと、
前記第２の期間中にガード信号で前記第１のセンサ電極を駆動するステップと、
前記第１の結果信号に基づき第１の容量性画像を決定し、前記第２の結果信号に基づき第２の容量性画像を決定するステップと、を備え、
前記複数のセンサ電極のうちのそれぞれのセンサ電極は、表示更新及び容量性感知のために駆動されるように構成される少なくとも１つの共通電極を備え、
前記複数のセンサ電極は、個別センサ電極のマトリクスアレイに配置され、
前記第１の期間、前記第２の期間及び前記第３の期間は、互いに重畳しない、
前記第1の容量性画像は、前記第２の容量性画像より粗い、方法。