(57)【要約】  一般的な静電容量式タッチセンサは、タッチセンサの基板層又はシート上の縁から縁までに及ぶ透明導電性ストリップの２次元アレイを有することができる。いくつかの態様によれば、基板層と、複数の共振回路とを含む静電容量式タッチセンサデバイスが提供される。各共振回路は、電極を含み、各共振回路は、複数の共振回路内で一意であるそれぞれの共振周波数を有する。共振回路の電極は、基板層上に分散配置される。更に、少なくとも１つの複数の共振回路を励起するための信号生成器を含むタッチセンサ用コントローラが提供され、各共振回路は、それぞれの共振周波数を有する。該信号生成器は、共振回路を励起する入力信号を生成するように同調可能である。コントローラは更に、共振回路の応答を測定するための検出器を含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板層と、
各々が少なくとも１つのそれぞれの電極を含む複数の共振回路と、
を備える静電容量式タッチセンサデバイスであって、
前記複数の共振回路の電極は、前記基板層上に分散して配置されており、
前記複数の共振回路は、複数の共振周波数を有する、静電容量式タッチセンサデバイス。
【請求項２】
前記複数の共振回路の各々は、前記複数の異なる共振周波数のうちの、前記複数の共振回路内で一意であるそれぞれの共振周波数を有する、請求項１に記載の静電容量式タッチセンサデバイス。
【請求項３】
前記共振回路の各々に関して、前記少なくとも１つのそれぞれの電極は、少なくとも１つの電極ストリップを備える、請求項１又は２に記載の静電容量式タッチセンサデバイス。
【請求項４】
前記少なくとも１つの電極ストリップは、第１の電極ストリップと、前記第１の電極ストリップに平行で前記第１の電極ストリップから間隔をおいて配置された第２の電極ストリップと、を備える、請求項３に記載の静電容量式タッチセンサデバイス。
【請求項５】
前記複数の共振回路の各々の共振を選択的に励起する信号を生成する信号生成器を更に備える、請求項１〜４のいずれかに記載の静電容量式タッチセンサデバイス。
【請求項６】
前記複数の共振回路の応答を測定する検出器を更に備える、請求項５に記載の静電容量式タッチセンサデバイス。
【請求項７】
前記複数の共振回路を走査するように同調可能な前記信号生成器及び前記検出器を制御する制御回路を更に備え、前記走査は、前記共振回路を励起する信号を生成すること、及び前記複数の共振回路の応答を測定することを含む、請求項６に記載の静電容量式タッチセンサデバイス。
【請求項８】
前記共振回路を励起する信号を生成することは、前記共振回路の各々を順次励起する信号を生成することを含む、請求項７に記載の静電容量式タッチセンサデバイス。
【請求項９】
前記共振回路を励起する信号を生成することは、前記共振回路のうちの２又は３以上の共振回路を同時に励起する信号を生成することを含み、
前記複数の共振回路の応答を測定することは、同時に励起された前記２又は３以上の共振回路の周波数応答を測定することを含む、請求項７に記載の静電容量式タッチセンサデバイス。
【請求項１０】
前記信号生成器、前記検出器、及び前記制御回路を含むコントローラを更に備え、
前記複数の共振回路は、集合的に前記コントローラの出力に接続されて、前記信号生成器から前記信号を受け取り、前記複数の共振回路は、前記検出器が前記複数の共振回路の応答を測定するように集合的に前記コントローラの入力に接続される、請求項７〜９のいずれかに記載の静電容量式タッチセンサデバイス。
【請求項１１】
少なくとも１つの追加の複数の共振回路を更に備え、前記少なくとも１つの追加の複数の共振回路の各共振回路は、少なくとも１つのそれぞれの電極を備え、前記少なくとも１つの追加の複数の共振回路の前記電極は、前記基板層上に分散して配置され、
前記追加の複数の共振回路の各々に関して、前記追加の複数の共振回路の各共振回路は、前記追加の複数の共振回路内で一意であるそれぞれの共振周波数を有する、請求項２に記載の静電容量式タッチセンサデバイス。
【請求項１２】
前記複数の共振回路の各共振回路の共振を選択的に励起する信号を生成する信号生成器と、
前記複数の共振回路の各々の応答を測定する検出器と、
前記信号を用いて前記複数の共振回路を選択的に励起するように前記信号生成器に接続されたスイッチング回路と、
を更に備える、請求項１１に記載の静電容量式タッチセンサデバイス。
【請求項１３】
前記複数の共振回路の各々を走査するように前記信号生成器、前記検出器、及び前記スイッチング回路を制御する制御回路を更に備え、前記走査は、前記複数の共振回路の各々に関して、各共振回路を励起する前記信号を生成することと、前記複数の共振回路の応答を測定することとを含む、請求項１２に記載の静電容量式タッチセンサデバイス。
【請求項１４】
前記複数の共振回路のうちの少なくとも２つに関する前記共振周波数のうちの少なくとも１つは、実質的に同じである、請求項１１〜１３のいずれかに記載の静電容量式タッチセンサデバイス。
【請求項１５】
前記検出器は、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）及び比較器のうちの少なくとも１つを備える、請求項６〜１０、１２及び１３のいずれかに記載の静電容量式タッチセンサデバイス。
【請求項１６】
各共振回路は、それぞれの静電容量値を有するそれぞれのコンデンサ及びそれぞれのインダクタンス値を有するそれぞれのインダクタを備え、前記それぞれの静電容量値と前記それぞれのインダクタンス値との組み合わせは、前記複数の共振回路内で一意である、請求項１〜１５のいずれかに記載の静電容量式タッチセンサデバイス。
【請求項１７】
各共振回路は、それぞれの静電容量値を有するそれぞれのコンデンサ及びそれぞれのインダクタンス値を有するそれぞれのインダクタを備え、前記複数の共振回路のインダクタは、平面インダクタであり、前記平面インダクタの各々は、前記基板層上の少なくとも１つのそれぞれの導体層を備える、請求項１〜１５のいずれかに記載の静電容量式タッチセンサデバイス。
【請求項１８】
前記平面インダクタの各々に関して、前記少なくとも１つのそれぞれの導体層は、少なくとも１つの螺旋形インダクタコイルを備える、請求項１７に記載の静電容量式タッチセンサデバイス。
【請求項１９】
各々がそれぞれの複数の共振周波数を有する少なくとも１つの複数の共振回路を備える静電容量式タッチセンサのための方法であって、前記方法は、
前記少なくとも１つの複数の共振回路の各々に関して、
それぞれの複数の共振回路の各々の共振を励起する信号を生成する段階と、
前記複数の共振回路の応答を測定する段階と、
を含む方法。
【請求項２０】
前記生成する段階は、周期的又はホッピングパターンで前記それぞれの複数の共振回路の各々を選択的かつ順次励起する信号を生成する段階を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
各々がそれぞれの複数の共振周波数を有する少なくとも１つの複数の共振回路を備える静電容量式タッチセンサ用のコントローラであって、前記コントローラは、
前記少なくとも１つの複数の共振回路の各々の共振を励起する信号を生成し、前記少なくとも１つの複数の共振回路の共振回路を選択的に励起する信号を生成するように同調可能である信号生成器と、
前記少なくとも１つの複数の共振回路の応答を測定する検出器と、
を備えるコントローラ。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの複数の共振回路を走査するように前記信号生成器及び前記検出器を制御する制御回路を更に備え、前記走査は、前記複数の共振回路の各々に関して、前記複数の共振回路を順次励起する信号を生成すること、及び前記複数の共振回路の応答を測定することを含む、請求項２１に記載のコントローラ。
【請求項２３】
前記信号を用いて前記少なくとも１つの複数の共振回路を選択的に励起するように前記信号生成器に接続されたスイッチング回路を更に備える、請求項２１に記載のコントローラ。
【請求項２４】
少なくとも１つの出力接続部を更に備え、前記コントローラの前記少なくとも１つの出力接続部の各々は、前記少なくとも１つの複数の共振回路のうちのそれぞれ１つの対応の入力接続部に接続するためのものである、請求項２３に記載のコントローラ。
【請求項２５】
各共振回路は、それぞれの静電容量値を有するそれぞれのコンデンサ及びそれぞれのインダクタンス値を有するそれぞれのインダクタを備え、前記インダクタ及びコンデンサは、共振フィルタを形成し、
前記デバイスは更に、前記複数の共振回路のうちの少なくとも１つの各々に対して、前記電極と前記共振フィルタとの間に直列に接続されたそれぞれのコンデンサを備える、請求項１〜１５のいずれかに記載の静電容量式タッチセンサデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２０１６年６月２３日出願の米国特許出願第１５／１９０，３２９号の優先権を主張するものであり、その開示内容全体は、引用により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
（技術分野）
本開示は、概して、静電容量式タッチ検知技術に関し、より具体的には、高周波（ＲＦ）タッチ検知デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
タッチスクリーンは、コンピュータシステムと対話するのに利用できる様々なインタフェースのうち最も使用しやすく理解しやすいものの１つである。この技術は、ユーザが、システムをナビゲートし、ユーザが求めている情報を表示し、データを入力するために、単純にアイコン又は画像にタッチすることを可能にする。従って、この技術は、デスクトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、モバイル機器、銀行の機械、情報キオスク、レストラン、自動車、ナビゲーションシステムなどを含む多くの用途で広範囲にわたって使用されている。
【０００４】
いくつかの異なる従来型タッチスクリーン技術が存在する。これらの技法は、抵抗式、静電容量式、表面弾性波、赤外線、及び光学式タッチスクリーン技術を含む。
【０００５】
一般的な静電容量式タッチセンサ（例えば、タッチスクリーン用）は、タッチセンサの基板層又はシート上の縁から縁までに及ぶ透明導電性ストリップの２次元アレイ（例えば十字形交差）を有する。複数の導体線が、これらのストリップをマイクロコントローラの入力に接続する。透明導電性ストリップは、通常、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）から作製される。或いは、薄い金属メッシュが、ガラス基板上に堆積される場合がある。各導電性ストリップは、例えば、約５０から２００ｐＦの値のコンデンサを形成する場合がある。ガラス又はプラスチックの保護最上層が、通常、基板層及び導電性ストリップを覆う。人間の指（又は導電性表面を有する別の部材）が、導電性ストリップのうちの１つの上に当てられた場合に、接地に対するこのストリップの静電容量が変化し、この静電容量の変化が検出できる。例えば、ストリップの静電容量は、１０から３０ｐＦの値だけ増加する場合がある。従って、各導電性ストリップを監視することによって、センサがどこにタッチされたかを特定することができる。２次元検知に関して、垂直方向に重なり合った二つのストリップセットを監視することができ、それによって、２次元でのタッチ位置の特定が可能になる。タッチ位置の分解能は、隣接するストリップのセットの応答の相対的レベルを使用して計算して更に高めることができる。
【０００６】
従来型静電容量式タッチセンサは、自己容量又は相互容量を使用する場合がある。自己容量式タッチセンサでは、各電極ストリップの静電容量は、別々に検出される。相互容量式タッチセンサは、２つの電極ストリップ（例えば２つの垂直チャネル）間の相互容量を検出する。例えば、水平電極及び垂直電極からなる格子では、水平電極と垂直電極との各交点における相互容量が監視される。
【０００７】
静電容量の変化を検出する１つの方法は、変化に対する共振回路応答を個別に監視することによるものである。高周波（ＲＦ）タッチセンサは、各々がインダクタ及びコンデンサを含む複数の共振回路（ＬＣＲ回路）を使用する場合がある。インダクタ及びコンデンサの直列又は並列接続からなるこのようなＬＣＲ共振回路の特性はよく知られている。ＲＦ変調電圧が印加される場合に、ＬＣＲ共振回路のインピーダンスは、印加される信号の周波数に依存する。ＬＣＲ共振回路は、インダクタのインダクタンス値とコンデンサの静電容量値との関数である共振周波数を有する。共振回路の静電容量（又は垂直電極のペアの相互容量）が変化する場合に、その回路の共振周波数が、同様に変化する。従って、共振回路上の試験点における電圧の変化は、インピーダンス変化に起因して検出することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
基板上に１又は２以上の電極ストリップを含む共振回路は、一般に、「チャネル」と呼ばれる場合がある。従来型静電容量式タッチセンサは、各々が同じ共振周波数を有する複数のチャネルを含む場合がある。複数のチャネルは、通常、順次走査される。走査は、通常、共振周波数での入力信号を用いてチャネルの電極を順次励起することによって行われる。この走査方法は、チャネルを個別にかつ別々に励起できるように、各チャネルの入力が、個別かつ別々に信号源の出力に接続されることを必要とする。また、チャネルは、各々、個別に検出器の別々の入力に接続される必要がある。信号源及び検出器を含むコントローラは、通常、選択的にチャネルを駆動／励起して、このチャネルの応答を測定することによって走査処理を制御する。センサの大きさ及び／又はセンサの分解能が増すにつれて、走査される電極及び回路の数が増える。このことにより、結果として、各チャネルを個別に接続するのにコントローラが必要とする入力接続及び出力接続の数が増える。多数の接続は、基板上で相当なスペースを占める場合があり、更に、タッチセンサパネル自体とコントローラとの間のワイヤ又は他の接続の数が増える場合がある。
【０００９】
従来型静電容量式タッチセンサの別の欠点は、チャネルとコントローラとの間の入力及び出力接続の数がセンサに含まれるチャネルの数に依存することに起因する。接続されて管理される必要のある入力及び出力の数が異なるため、通常、異なるコントローラ及び／又はコントローラ構成が、異なるセンサデバイスを制御するのに必要となる。チャネル数が増えるとともに、コントローラの複雑性及び費用が増す可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
１つの態様によれば、基板層と、各々が少なくとも１つのそれぞれの電極を含む複数の共振回路とを備える静電容量式タッチセンサデバイスが提供され、該複数の共振回路の電極は、該基板層上に分散配置されており、複数の共振回路は、複数の共振周波数を有する。
【００１１】
一部の実施形態では、複数の共振回路の各々は、複数の異なる共振周波数のうちの、該複数の共振回路内で一意であるそれぞれの共振周波数を有する。
【００１２】
一部の実施形態では、各共振回路に関して、少なくとも１つのそれぞれの電極は、少なくとも１つの電極ストリップを備える。
【００１３】
一部の実施形態では、該少なくとも１つの電極ストリップは、第１の電極ストリップと、該第１の電極ストリップに並列で第１の電極ストリップから間隔をおいて配置された第２の電極ストリップとを備える。
【００１４】
一部の実施形態では、デバイスは更に、複数の共振回路の各々の共振を選択的に励起する信号を生成する信号生成器を備える。
【００１５】
一部の実施形態では、デバイスは更に、複数の共振回路の応答を測定する検出器を備える。
【００１６】
一部の実施形態では、デバイスは更に、複数の共振回路を走査するように同調可能な信号生成器及び検出器を制御する制御回路を備え、該走査は、該共振回路を励起する信号を生成すること、及び複数の共振回路の応答を測定することを含む。
【００１７】
一部の実施形態では、該共振回路を励起する信号を生成することは、共振回路の各々を順次励起する信号を生成すること含む。
【００１８】
一部の実施形態では、共振回路を励起する信号を生成することは、該共振回路のうちの２又は３以上を同時に励起する信号を生成することを含み、複数の共振回路の応答を測定することは、２又は３以上の同時に励起された共振回路の周波数応答を測定することを含む。
【００１９】
一部の実施形態では、デバイスは更に、信号生成器、検出器、及び制御回路を含むコントローラを備え、複数の共振回路は、集合的に該コントローラの出力に接続されて、該信号生成器からの信号を受け取り、複数の共振回路は、検出器が該複数の共振回路の応答を測定するように集合的にコントローラの入力に接続される。
【００２０】
一部の実施形態では、デバイスは更に、少なくとも１つの追加の複数の共振回路を備え、該少なくとも１つの追加の複数の共振回路の各共振回路は、少なくとも１つのそれぞれの電極を備え、少なくとも１つの追加の複数の共振回路の電極は、基板層上に分散配置され、追加の複数の共振回路の各々に関して、追加の複数の共振回路の各共振回路は、該追加の複数の共振回路内で一意であるそれぞれの共振周波数を有する。
【００２１】
一部の実施形態では、デバイスは更に、複数の共振回路の各共振回路の共振を励起する信号を生成する信号生成器と、複数の共振回路の各々の応答を測定する検出器と、該信号を用いて複数の共振回路を選択的に励起するように該信号生成器に接続されたスイッチング回路とを備える。
【００２２】
一部の実施形態では、デバイスは更に、複数の共振回路の各々を走査するように信号生成器、検出器、及びスイッチング回路を制御する制御回路を備え、該走査は、複数の共振回路の各々に関して、それぞれの共振回路の各々を励起する信号を生成すること、及び複数の共振回路の応答を測定することを含む。
【００２３】
一部の実施形態では、複数の共振回路のうちの少なくとも２つに関する共振周波数のうちの少なくとも１つは、実質的に同様である。
【００２４】
一部の実施形態では、検出器は、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）及び比較器のうちの少なくとも１つを備える。
【００２５】
一部の実施形態では、各共振回路は、それぞれの静電容量値を有するそれぞれのコンデンサ及びそれぞれのインダクタンス値を有するそれぞれのインダクタを備え、該それぞれの静電容量値とそれぞれのインダクタンス値との組み合わせは、複数の共振回路内で一意である。
【００２６】
一部の実施形態では、各共振回路は、それぞれの静電容量値を有するそれぞれのコンデンサ及びそれぞれのインダクタンス値を有するそれぞれのインダクタを備え、複数の共振回路のインダクタは、平面インダクタであり、各平面インダクタは、基板層上の少なくとも１つのそれぞれの導体層を備える。
【００２７】
一部の実施形態では、各平面インダクタに関して、該少なくとも１つのそれぞれの導体層は、少なくとも１つの螺旋形インダクタコイルを備える。
【００２８】
別の態様によれば、各々がそれぞれの複数の共振周波数を有する少なくとも１つの複数の共振回路を備える静電容量式タッチセンサのための方法が提供され、該方法は、該少なくとも１つの複数の共振回路の各々に関して、それぞれの複数の共振回路の各々の共振を励起する信号を生成する段階と、複数の共振回路の応答を測定する段階とを含む。
【００２９】
一部の実施形態では、該生成する段階は、周期的又はホッピングパターンでそれぞれの複数の共振回路の各々を選択的かつ順次励起する信号を生成する段階を含む。
【００３０】
別の態様によれば、各々がそれぞれの複数の共振周波数を有する少なくとも１つの複数の共振回路を備える静電容量式タッチセンサのためのコントローラが提供され、該コントローラは、該少なくとも１つの複数の共振回路の各々の共振を励起する信号を生成し、少なくとも１つの複数の共振回路の共振回路を選択的に励起する信号を生成するように同調可能である信号生成器と、少なくとも１つの複数の共振回路の応答を測定する検出器とを備える。
【００３１】
一部の実施形態では、コントローラ更に、少なくとも１つの複数の共振回路を走査するように該信号生成器及び検出器を制御する制御回路を備え、該走査は、複数の共振回路の各々に関して、複数の共振回路を順次励起する信号を生成すること、及び複数の共振回路の応答を測定することを含む。
【００３２】
一部の実施形態では、コントローラ更に、該信号を用いて少なくとも１つの複数の共振回路を選択的に励起するように信号生成器に接続されたスイッチング回路を備える。
【００３３】
一部の実施形態では、コントローラ更に、少なくとも１つの出力接続部を備え、該コントローラの少なくとも１つの出力接続部の各々は、少なくとも１つの複数の共振回路のうちのそれぞれ１つの対応の入力接続部に接続するためのものである。
【００３４】
一部の実施形態では、各共振回路は、それぞれの静電容量値を有するそれぞれのコンデンサ及びそれぞれのインダクタンス値を有するそれぞれのインダクタを備え、該インダクタ及びコンデンサは、共振フィルタを形成し、デバイスは更に、複数の共振回路のうちの少なくとも１つの各々に対して、電極と該共振フィルタとの間に直列に接続されたそれぞれのコンデンサを備える。
【００３５】
当業者には、本開示の他の態様及び特徴が、本開示の特定の実施形態の以下の説明を考察することで明らかになるであろう。
【００３６】
本開示は、図面を考慮してより良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】例示的な直列ＬＣＲ共振回路の概略図である。
【図２】図１のＬＣＲ共振回路の第１及び第２のシミュレートされた周波数応答曲線のグラフである。
【図３】１つの実施形態による、静電容量式タッチセンサデバイスに使用できる回路の概略図である。
【図４】１つの実施形態による例示的な静電容量式タッチ回路の概略図である。
【図５Ａ】タッチがない場合の図４の静電容量式タッチ回路のシミュレートされた周波数応答のグラフを示す。
【図５Ｂ】チャネルがタッチされた状態での図４の静電容量式タッチ回路のシミュレートされた周波数応答のグラフを示す。
【図６】一部の実施形態による、静電容量式タッチセンサを制御するのに使用できるコントローラのブロック図である。
【図７】別の実施形態によるタッチセンサパネルの上面図である。
【図８Ａ】１つの実施形態による平面インダクタコイルの上面図である。
【図８Ｂ】別の実施形態による平面インダクタコイルの上面図である。
【図８Ｃ】更に別の実施形態による平面インダクタコイルの上面図である。
【図８Ｄ】更に別の実施形態による平面インダクタコイルの上面図である。
【図９】更に別の実施形態による静電容量式タッチセンサ回路のレイアウトである。
【図１０】図９のタッチセンサ回路の第１の共振回路のレイアウトの拡大図である。
【図１１】図９の静電容量式タッチ回路に関して得られた周波数応答のグラフである。
【図１２】別の実施形態による静電容量式タッチセンサパネルの上面図である。
【図１３】図１２のタッチセンサパネルに接続できる別の実施形態によるコントローラのブロック図である。
【図１４】図１２のタッチセンサパネルに関する周波数応答のグラフである。
【図１５】一部の実施形態による、タッチセンサを制御するための方法のフローチャートである。
【図１６】図４の静電容量式タッチ回路の修正版の部分的な図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本開示は、指、又はスタイラスペンなどの他の任意の導電性物体と係合できるタッチセンサパネル（例えば、タッチスクリーン）に使用できる静電容量式検知装置及び方法を提供する。タッチセンサは、１次元又は２次元の検知を実施することができる。
【００３９】
図に示し以下に説明する実施形態は、ＲＦ範囲で動作する静電容量式タッチセンサであるが、本開示の態様は、非ＲＦタッチセンサにおいても実施することができる。
【００４０】
図１は、例示的な直列ＬＣＲ共振回路１００の概略図である。回路１００は、固定抵抗Ｒ１、固定インダクタＬ、固定コンデンサＣ０、可変静電容量Ｃｆ、及びＲＦ信号入力１０２から構成される。固定抵抗Ｒ１、固定インダクタＬ、及び固定コンデンサＣ０は、ＲＦ信号入力１０２と接地１０８との間に直列に接続される。固定コンデンサＣ０は、接地１０８に接続される。可変静電容量Ｃｆは、固定コンデンサＣ０と並列に接続されており、回路１００にタッチする人間の指のような外部導電性物体によって誘導される追加の静電容量を表す。固定コンデンサＣ０は、ガラス基板上に堆積されたＩＴＯストリップ又はメッシュ金属の静電容量及び追加の外部静電容量を表す。誘導される可変静電容量Ｃｆの値は、典型的に、約１０ｐＦである。タッチがない場合には、可変静電容量Ｃｆは存在しないことになる。固定コンデンサＣ０の値は、例えば、可変静電容量Ｃｆの１０倍を超えない値に設定することができる。この例では、固定コンデンサＣ０は、１００ｐＦに設定される。この例における固定インダクタンスの値は、共振周波数が１桁のメガヘルツ範囲内にあるように、１０μＨである。また、図１は、インダクタの抵抗及び他の寄生抵抗損失を表す直列抵抗ＲＬを示している。この例における抵抗ＲＬは、この例において３オームであると仮定される。この例では、固定抵抗Ｒ１は、１００オームである。当然ながら、タッチセンサに使用されるＬＣＲ共振回路の抵抗、コンデンサ、及びインダクタの値は、異なるものとすることができる。上記に提示された特定の値は、単なる例示である。また、回路１００の応答測定点１０４が、図１に示されている。
【００４１】
図２は、図１の回路１００の、応答測定点１０４で得られた第１及び第２のシミュレートした周波数応答曲線２０２及び２０４のグラフ２００である。第１の曲線２０２は、タッチがない場合（すなわち、可変静電容量Ｃｆがない場合）の回路の周波数応答を示す。第２の曲線２０４は、タッチイベント中の可変静電容量Ｃｆを含む回路の周波数応答を示す。図２に示されているように、第１の曲線２０２は、５．０５ＭＨｚのピーク共振周波数を有する逆ベル形曲線である。この例では、共振周波数は、可変コンデンサ（タッチからの）が接続された場合に、４．８ＭＨｚに低下する。図２に示されているように、入力信号の周波数が継続的に５．０５ＭＨｚであり、回路がタッチされた場合には、その周波数での回路１００の入力インピーダンスは大きくなり（共振周波数が変化したため）、応答測定点１０４（図１に図示）における電圧振幅は大きくなる。図２は、５．０５ＭＨｚにおいて約２０ｄＢの電圧上昇を示している。この計算は、電圧源の内部抵抗を考慮しておらず、現実的には、電圧変化は、通常さほど急激でない。第１及び第２の曲線２０２及び２０４の幅及び深さは、直列抵抗Ｒ１の特定の値に依存する。典型的には、第１及び第２の曲線の幅は、Ｒ１の抵抗が大きくなるとともに大きくなり、第１及び第２の曲線の深さは、Ｒ１の抵抗が大きくなるとともに小さくなる。
【００４２】
上述したように、従来型静電容量式タッチセンサパネルは、タッチセンサパネル内の電極と信号生成器（ＲＦ信号生成器など）との間の多数の接続を必要とする場合がある。例えば、１０×１０グリッドの電極チャネルを有するタッチセンサパネルは、典型的には、２０個の別々の入力及び出力接続を必要とする場合があり、相互容量構成の場合に、より多くの接続を必要とする場合がある。入力信号は、全ての入力接続に時分割多重化された単一周波数でのＲＦ信号とすることができる。これらの入力及び出力接続は、タッチセンサパネルの縁部での相当量の空間と、タッチセンサパネルをコントローラに接続するための太い束のワイヤとを必要とする場合がある。従って、必要な接続数を少なくすることが望ましく、このことは、タッチセンサパネルの縁部付近のスペースを確保し、コントローラの接続及び構造を単純にすることができる。本明細書に記載の一部の実施形態は、以下に説明するように、必要な入力及び出力接続の数を少なくすることができる入力信号周波数多重化とみなすことができるものを使用する。
【００４３】
図３は、１つの実施形態による、静電容量式タッチセンサデバイスに使用できる回路３００設計の概略図である。回路３００は、単一の同調可能なＲＦ信号生成器３０１に並列に接続された複数の共振回路３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄ、３０２ｅ、３０２ｆ、３０２ｇ、３０２ｈ、３０２ｉ、及び３０２ｊを含む。固定抵抗３０３が、同調可能なＲＦ信号生成器３０１と共振回路３０２ａから３０２ｊとの間に直列に接続される。各共振回路３０２ａから３０２ｊは、ＲＦ信号生成器３０１（抵抗３０３を介する）と接地３０８との間にそれぞれのコンデンサ３０６ａから３０６ｊに直列に接続されたそれぞれのインダクタ３０４ａから３０４ｊを含む。また、図３は、共振回路３０２ａから３０２ｊの全てが接続された回路３００の出力点３１０を示している。
【００４４】
各共振回路３０２ａから３０２ｊのためのコンデンサ３０６ａから３０６ｊは、接地に接続される。共振回路３０２ａから３０２ｊの各々は、共振回路３０２ａから３０２ｊのセット内で一意である共振周波数を有する。この例では、インダクタンス値は、全てのインダクタ３０４ａから３０４ｊについて同じであるが、コンデンサ３０６ａから３０６ｊは、各々、以下のように異なる静電容量を有し、第１のコンデンサ３０６ａは２２０ｐＦであり、第２のコンデンサ３０６ｂは１８０ｐＦであり、第３のコンデンサ３０６ｃは１５０ｐＦであり、第４のコンデンサ３０６ｄは１２０ｐＦであり、第５のコンデンサ３０６ｅは１００ｐＦであり、第６のコンデンサ８２ｆは１８０ｐＦであり、第７のコンデンサ３０６ｇは６８ｐＦであり、第８のコンデンサ３０６ｈは５８ｐＦであり、第９のコンデンサ３０６ｉは４７ｐＦであり、第１０のコンデンサ３０６ｊは３９ｐＦである。様々な静電容量は、共振回路３０２ａから３０２ｊに一意の共振周波数を提供する。他の実施形態では、各共振回路のインダクタンス（静電容量に加えて又はその代わりに）は、一意の共振周波数を提供するように異なるものとすることができる。
【００４５】
同調可能なＲＦ信号生成器３０１は、共振回路３０２ａから３０２ｊの各々を励起するための信号出力を選択的に生成するように同調可能である。この例では、信号出力は、一意の共振周波数の各々で又はその近くで順次生成されるＲＦ信号である。本開示における「共振周波数にある」信号への言及は、その周波数に正確に一致するのではなく、その周波数に近い信号を含むことを意味することを理解されたい。より明確にするために、本開示の目的のために、信号が所与のタッチセンサチャネルに割り当てられた帯域幅内にある場合に、この信号は、「共振周波数にある」とみなすことができる。一部の実施形態では、共振回路を順次励起するために生成される信号は、意図的に、正確な共振周波数からある量のオフセットを設けたものとすることができる。
【００４６】
共振回路３０２ａから３０２ｊのうちの１つの、所与の共振周波数における（又はその近傍の）入力信号に対して、その共振周波数を有する共振回路３０２ａから３０２ｊのみが、有意な電圧降下を経験することができ、一方で、残りの共振回路３０２ａから３０２ｊは、高い入力インピーダンスを有するように見える場合がある。共振回路３０２ａから３０２ｊのうちの１つの静電容量が、タッチに起因して変化する場合に、この共振回路の共振周波数が、同様に変化する。例えば、第１の一意の共振周波数を有する第１の共振回路３０２ａを考慮する。タッチイベントは、図３における可変静電容量３１２で表される。第１の共振回路３０２ａへのタッチの場合に、第１の共振回路３０２ａ用の実際の共振周波数は、組み合わされた静電容量３１２及び３０６ａに起因して変化する。従って、信号生成器が、第１の共振回路３０２ａ用の第１の一意の共振周波数に同調した場合に、測定される応答は、タッチがある場合に変化することになる（ｄＢ増加）。全ての共振回路３０２ａから３０２ｊに対して一意の共振周波数を介して同調可能なＲＦ信号生成器３０１を順次同調することによって、回路の各々は、順次走査されて、タッチに起因した静電容量変化を検出することができる。同調可能なＲＦ信号生成器３０１は、生成される信号の周波数を変更する１又は２以上の同調可能素子を有する単一の信号生成器を含むことができる。他の実施形態では、信号生成器は、異なる周波数のための複数の信号生成源が存在するという点で同調可能であるとすることができ、スイッチング機構は、どの信号生成源が所与の時間に実際に出力を供給するかを制御することができる。
【００４７】
図４から図６は、電極の配置を含めて、上記の概念をどのようにして実施できるかについての１つの実施例を示している。
【００４８】
図４は、１つの実施形態による、図３における回路３００と同様の静電容量式タッチ回路４００の一例の概略図である。図４における静電容量式タッチ回路４００は、抵抗Ｒを介してＲＦ信号入力４０４に、更に接地４０６に集合的に接続された複数の共振回路４０２ａから４０２ｊを含む。ＲＦ信号入力４０４は、信号生成器（図示せず）から出力することができる。１０個の共振回路４０２ａから４０２ｊが図４に示されているが、他の実施形態では、共振回路の実際の数は、異なるものである。また、静電容量式タッチ回路４００は、共振回路４０２ａから４０２ｊの各々に接続された回路出力接続部４０８を含む。共振回路４０２ａから４０２ｊは、ＲＦ信号入力４０４に並列に接続される（抵抗Ｒを介して）。この実施形態では、回路出力接続部４０８及びＲＦ信号入力４０４は、抵抗Ｒの反対側の端子に接続される。
【００４９】
第１の共振回路４０２ａは、インダクタＬ１、コンデンサＣ１、第１のＩＴＯストリップ４１０ａ、及び第２のＩＴＯストリップ４１２ａを含む。第１のＩＴＯストリップ４１０ａ及び第２のＩＴＯストリップ４１２ａは、ペアを形成し、互いに平行に延びる。これらのＩＴＯストリップは、透明誘電体基板層（図示せず）の上に堆積される。第１及び第２のＩＴＯストリップは、効果的にコンデンサを形成する。コンデンサＣ１は、第１のＩＴＯストリップ４１０ａと第２のＩＴＯストリップ４１２ａとの間に接続され、従って、平行に間隔をおいて配置された第１及び第２のＩＴＯストリップ４１０ａ及び４１２ａによって形成されたコンデンサに並列に接続される。ＩＴＯストリップ４１０ａ及び４１２ａのペアの静電容量は非常に小さく、典型的には、コンデンサＣ１と一対のストリップ４１０ａ及び４１２ａとは、一緒になって、タッチする指によって生じる静電容量よりも数倍大きい総静電容量を提供することができる。しかしながら、実施形態は、このような構成に限定されるものではない。
【００５０】
実施形態は、電極に関してＩＴＯに限定されるものではなく、他の導電性（場合によっては透明又は半透明）材料が使用できる。電極は、化学的方法を使用して堆積又はプリントすることができ、或いは基板層の上にプリントすることもできる。典型的なＩＴＯストリップは、約１００オーム／スクエアの抵抗を有することができる。電極ストリップの比較的小さい抵抗は、ＲＦ信号の減少を低減するのに好ましいであろう。微細な金属メッシュによって形成された電極は、従来型ＩＴＯストリップよりも小さい抵抗を提供することができ、従って、より大きなタッチパネルにより適することができる。実施形態は、いかなる特定の種類の電極にも限定されない。また、電極の形状は異なるものとすることもでき、電極は、必ずしもストリップではない。例えば、一部の実施形態は、ストリップではなく、矩形又は円形などの１又は２以上の他の形状の電極を含むことができる。
【００５１】
インダクタＬ１は、ＲＦ信号入力４０４（抵抗４０８を介する）と第１のＩＴＯストリップ４１０ａとの間に接続される。第２のＩＴＯストリップ４１２ａは、接地（並びにコンデンサＣ１）に接続される。従って、図４に示されているように、第１の共振回路のインダクタＬ１は、コンデンサＣ１、並びに第１及び第２の並列ＩＴＯストリップ４１０ａ及び４１２ａによって形成された有効コンデンサと直列である。残りの共振回路４０２ｂから４０２ｊは、全て同様に、それぞれのコンデンサ（Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９、Ｃ１０）、インダクタ（Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、及びＬ１０）を用いて構成され、第１のＩＴＯストリップ（４１０ｂ、４１０ｃ、４１０ｄ、４１０ｅ、４１０ｆ、４１０ｇ、４１０ｈ、４１０ｉ、４１０ｊ）及び第２のＩＴＯストリップ（４１２ｂ、４１２ｃ、４１２ｄ、４１２ｅ、４１２ｆ、４１２ｇ、４１２ｈ、４１２ｉ、４１２ｊ）は、一緒になって、それぞれのタッチセンサ式「チャネル」４１４ｂから４１４ｊを形成する。
【００５２】
これらの共振回路４０２ａから４０２ｊ内のインダクタＬ１からＬ１０及びコンデンサＣ１からＣ１０は、各共振回路が異なる周波数で共振する場合の一意の共振周波数のセットを提供するように選択される。共振周波数は、共振回路４０２ａから４０２ｊ内で一意である。しかしながら、共振回路の複数のセットを含む実施形態では、２又は３以上のセットにおける共振周波数は、重複することができる。一意の周波数のセットは、ＲＦ信号入力４０４の許容できる同調範囲及び帯域幅に基づいて選択することができる。例えば、ある特定の環境では、許容可能なＲＦ周波数動作帯域幅は、規制、他の装置などによって制限される又は定まる場合がある。チャネルにわたる隣接する共振周波数間の隔たりは、チャネル間の明確な区別を可能にするのに十分に大きいように選択できるが、異なる実施形態では、実際の隔たりは、異なるものとすることができる。
【００５３】
コンデンサＣ１からＣ１０は、集中定数回路素子とすること、又は多層タッチパネル構造の一部として作製することができる。例えば、コンデンサＣ１からＣ１０は、チップコンデンサとすること、又は基板層上への導電性及び誘電性材料の１又は２以上の追加の層の堆積によって形成することができる。多層構造は、ガラス又は何らかの誘電体基板上に表面実装型チップコンデンサをはんだ付けすることが通常実用的でない可能性があるので、好ましい場合がある。インダクタＬ１からＬ１０は、同様に、集中定数回路素子とすること、又は多層タッチパネル構造の一部分として作製することができる。
【００５４】
以下により詳細に説明されるように、任意の特定のチャネル４１４ａから４１４ｊへのタッチを区別することが可能である。タッチセンサ式チャネル４１４ａから４１４ｊは、基板層上に分散配置して１次元タッチセンサシステムを形成することができる。例えば、チャネル４１４ａから４１４ｊの電極４１０ａから４１０ｊ及び４１２ａから４１２ｊは、実質的に基板層の全域に延びてタッチセンサ式パネルを形成することができる。
【００５５】
図５Ａは、チャネル４１４ａから４１４ｊのいずれにもタッチしていない場合の図４に示されている静電容量式タッチ回路４００のシミュレートされた周波数応答のグラフ５００を示している。シミュレーションは、Ｓｐｉｃｅ（商標）で生成された。図５Ａに示されているように、回路は、応答デシベルレベルにおける１０個の別々の谷部又は降下部で示されている１０個の共振周波数を含む。図５Ｂは、第６のチャネル４１４ｆ（図４に図示）がタッチされた場合の、図４に示されている静電容量式タッチ回路４００のシミュレートされた周波数応答のグラフ５５０を示している。図示のように、第６の共振周波数５５２（図５Ａにも示されている）は、チャネルの静電容量が１０ｐＦだけ増加することにより、約８．５７ＭＨｚから約８．１１ＭＨｚにシフトしている。印加されるＲＦ入力が、８．５７ＭＨｚに同調されている場合には、対応するＩＴＯストリップペアにタッチすることによって、静電容量式タッチ回路４００の測定された応答信号振幅は、図５Ｂに示されている量ΔｄＢ（この例では、約１５ｄＢである）だけ変化することになる。応答レベルの変化は、検出された場合に、第６のチャネル４１４ｆに対するタッチイベントとして処理される。応答の大きさは、チャネルがタッチされている程度を示すことができる。
【００５６】
図６は、一部の実施形態による静電容量式タッチセンサ用のコントローラ６００のブロック図である。コントローラ６００は、図４に示されている静電容量式タッチセンサ回路４００、並びに様々なデバイス内の他の静電容量式タッチ回路を制御するのに使用することができる。コントローラは、コントローラ出力６３１に接続された同調可能なＲＦ信号生成器６３０、コントローラ入力６３３に接続された検出器６３２、プロセッサ６３４、及びメモリ６３６を含む。プロセッサ６３４及びメモリ６３６は、一緒にコントローラ６００の制御回路として機能する。メモリ６３６は、このメモリ上にプロセッサ実行可能命令を記憶でき、この命令は、プロセッサ６３４によって実行された場合に、プロセッサに、本明細書で説明されるようにＲＦ信号生成器６３０及び検出器６３２を制御させる。制御回路は、ハードウェア（例えば、マイクロプロセッサ、メモリ、又は他のハードウェア）及び／又はソフトウェアの何らかの組み合わせを含むことができ、実施形態は、図６に示されている特定の実施例に限定されるものではない。同調可能なＲＦ信号生成器６３０の出力は、静電容量式タッチセンサ回路に入力されて（コントローラ出力６３１との接続を介して）、複数の共振回路を励起することができる。検出器６３２は、プロセッサ６３４に接続される。同調可能なＲＦ信号生成器６３０は、プロセッサ６３４に接続されて、このプロセッサによって制御される。検出器６３２は、コントローラ入力６３３経由で静電容量式タッチセンサ回路からの応答を受け取ってこの応答を測定する。メモリ６３６は、プロセッサ６３４に接続されて、このメモリ上に実行可能命令を記憶し、この命令は、プロセッサ６３４に、後述のようにＲＦ信号生成器６３０及び検出器６３２を制御させる。他の実施形態では、プロセッサ６３４は、外部メモリを使用せずにＲＦ信号生成器６３０及び検出器６３２を制御するように構成することができる。
【００５７】
図６に示されているコントローラ６００は、図４に示されている静電容量式タッチ回路４００を制御するように接続することができる。具体的には、コントローラ出力６３１（図６）は、タッチ回路４０４のＲＦ信号入力４０４（図４）に接続され、コントローラ入力６３３（図６）は、タッチ回路４００の回路出力接続部４０８（図４）に接続することができる。動作中、コントローラ６００のＲＦ信号生成器６３０は、静電容量式タッチ回路４００の全てのチャネル４１４ａから４１４ｊの一意の共振周波数を順次走査して、チャネル４１４ａから４１４ｊへのタッチイベントの程度を検出してそれを定量化することができる。チャネル４１４ａから４１４ｊは、順次又は任意の順序で走査することができる。１つより多くのチャネル４１４ａから４１４ｊが共振から外れている場合には、マルチタッチイベントが記録される。走査シーケンスは、繰り返しシーケンス又はホッピングパターンに従うことができる。
【００５８】
走査機能を実行するために、コントローラ６００のプロセッサ６３４は、チャネル４１４ａから４１４ｊを励起するのに一意の共振周波数の各々で（又はその近くで）選択的かつ順次ＲＦ信号を生成するようにＲＦ信号生成器６３０を制御する。検出器６３２は、図４における回路出力接続部４０８においてコントローラで受け取った（コントローラ入力６３３を介して）応答を測定して、この測定値をプロセッサに渡す。検出器６３２は、この応答を、プロセッサ６３４に送信されるようにデジタル信号に変換するためのアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を含むことができる。検出器６３２及び／又はプロセッサ６３４は更に、測定された応答レベルを予期される非タッチ応答レベルと比較するための比較器を含む。プロセッサ６３４は、測定値を解析してチャネル上のタッチイベントを検出する。例えば、特定の共振周波数に関して予期される振幅応答からの変化がある場合には、プロセッサ６３４は、その共振周波数に対応する対応のチャネル４１４ａから４１４ｊがタッチされたと判定する。ＲＦ信号生成器で生じる入力は、或る期間にわたって所与の選択された周波数のままであるとすることができる。複数の静電容量変化が、複数のチャネルで検出された場合には、マイクロコントローラは、複数のタッチイベントを記録することができる。
【００５９】
他の実施形態では、コントローラ回路（同調可能な信号生成器及び／又は検出器を含む）の一部又は全部は、別個のコントローラに含まれるのではなく、タッチセンサパネルに直接組み込むことができる。
【００６０】
当業者は、共振回路グループの各共振回路が異なる共振周波数を有する場合には、他の共振回路構成を使用することもできることを理解するであろう。図２及び図４から図６に示されている例示的な回路構成は、例として提示されており、実施形態は、この構成に限定されるものではない。異なる共振周波数を提供できる任意の適切な共振回路を使用することができ、実施形態は、図示のＬＣＲタイプの回路に限定されるものではない。
【００６１】
一部の実施形態では、応答を測定すること（例えば、図６における検出器６３２によって）は、静電容量式タッチ回路からの電圧の振幅を測定することによって行われる。
【００６２】
一部の実施形態では、応答を測定すること（例えば、図６における検出器６３２によって）は、静電容量式タッチ回路からの電圧の周波数を測定することによって行われる。
【００６３】
一部の実施形態では、各チャネルを個別にかつ順次励起するのではなく、２又は３以上のチャネルを同時に励起することができ、複数のチャネルの周波数応答を測定することができる。例えば、複数のチャネルの全ては、広い周波数成分を有する励起信号を使用して一度に（又はバッチで）励起することができる。チャネル応答の測定（例えば、図６における検出器６３２による）は、励起エネルギーが減少するにつれて、結果として生じる集合的な応答信号の周波数成分の内容を測定することによって行うことができる。言い換えると、検出器回路は、全ての励起されたチャネルから得られた集合的な応答をサンプリングしてこの応答を解析して、各共振の周波数及び／又は振幅を識別して、どのチャネルがタッチされたか及び各タッチの程度を特定することができる。
【００６４】
一部の実施形態では、２つの直交チャネルセットが、２次元タッチセンサ（モバイル機器用のタッチスクリーン又はその他の電子表示パネルなど）を提供するのに使用することができる。本システムは、依然として、チャネル励起及び単一のタッチ記録（touch registration）応答に単一のＲＦ信号源のみを使用することができる。両方の直交セットのチャネルの各々は、ＲＦ信号源の単一の出力接続部及び検出器の単一の入力接続部に接続されて、両方のチャネルセットの走査を可能にすることができる。
【００６５】
図７は、別の実施形態によるタッチセンサパネル７００の上面図である。タッチセンサパネル７００は、基板層７０２を含む。水平チャネル７０４及び垂直チャネル７０６は、基板層７０２上に分散配置される。各水平チャネル７０４は、図４のチャネル４１４ａから４１４ｊと同様の方法で一対の第１及び第２の水平電極ストリップ７０４ａ及び７０４ｂに接続されたそれぞれのコンデンサ７１０及びインダクタ７１２を含む共振回路である。各垂直チャネル７０６は、図４のチャネル４１４ａから４１４ｊと同様の方法で一対の第１及び第２の垂直電極ストリップ７０６ａ及び７０６ｂに接続されたそれぞれのコンデンサ７１０及びインダクタ７１２を含む共振回路である。また、抵抗７１３が図７に示されており、図４における抵抗Ｒと同様に配置される。
【００６６】
図７における各チャネル７０４及び７０６は、静電容量値とインダクタンス値との一意の組み合わせを有して一意の共振周波数が提供される（図４における静電容量式タッチ回路４００と同様）。水平チャネル７０４及び垂直チャネル７０６は、基板層７０２の反対側のそれぞれの面に分散配置される。例えば、垂直チャネル７０６は、上面７０５に存在し、水平チャネル７０４は、底面（図示せず）に存在することができ、又はその逆もまた同様である。代替的に、水平チャネル７０４及び垂直チャネル７０６のセットは、互いに積み重ねられた２つの異なる基板層（図示せず）上に配置することができる。代替的に、水平チャネル７０４及び垂直チャネル７０６のセットは、直接接触を防止するように配置された絶縁材料を用いて同じ基板層（図示せず）上に配置することができる。１又は２以上の基板層上にタッチセンサ式チャネルの２次元アレイを配置する何らかの従来の方法を使用することができる。
【００６７】
この実施例から分かるように、水平チャネル７０４は、基板層７０２の対向する縁部７１４と７１６との間に延び、一方で、垂直チャネルは、実質的に基板層７０２の上部７１８から下部７２０に延びる。各チャネルは、図４に示されている静電容量式タッチ回路４００のチャネル４１４ａから４１４ｊと同様に配置された一対の電極、インダクタ７１２、及びコンデンサ７１０を含むことができる。水平チャネル７０４及び垂直チャネル７０６は、この例では、単一の回路入力接続部７２４に集合的に接続され、同様に、単一の回路出力接続部７２６に集合的に接続される。同調可能な信号生成器及び／又は検出器を含むコントローラ（例えば図６に示されているコントローラ６００）は、回路入力接続部７２４及び回路出力接続部７２６を介して基板層７０２に接続されて（例えばワイヤを使用して）、チャネル７０４及び７０６を走査することができる。タッチセンサパネル７００は、単一のデバイスハウジング（図示せず）内にコントローラと一緒に一体化することができる。例えば、ハウジングは、タッチセンサパネル７００並びにタブレットの他の要素を保護するためのガスケット及び／又は他のシールを備えた保護タブレットハウジングの形態とすることができる。タッチセンサパネル７００は、典型的に、基板層７０２並びにチャネル７０４及び７０６を覆うガラス又はプラスチックなどの透明保護層（図示せず）を含むことができる。他の実施形態では、コントローラ回路（同調可能な信号生成器及び／又は検出器を含む）の一部又は全部は、別個のコントローラに含まれるのではなく、タッチセンサパネル７００に組み込むことができる。
【００６８】
各チャネル７０４及び７０６は、一意の共振周波数を有する。従って、タッチは、チャネル７０４及び７０６の各々を走査することによって（共振周波数を循環させて、各周波数に同調した際の応答の変化を検出することによって）、２次元で記録することができる。チャネル７０４及び７０６の２次元配列は、チャネル間の相互容量をもたらす。このことは、タッチの検出方法を構築する際に考慮に入ることができる。
【００６９】
図６に示されているコントローラ６００などのコントローラは、タッチセンサパネル７００内のチャネル７０４及び７０６を選択的に励起して、タッチイベントを検出することができる。２次元検知に関して、コントローラは、少なくとも１つの水平チャネル７０４及び少なくとも１つの垂直チャネル７０６に対するタッチイベントを検出することができる。
【００７０】
単一のタッチは、様々な程度で複数のチャネルに影響を与えこれらに関して検出することができる。例えば、１つのチャネルに対するタッチは、より少ない程度で隣接チャネルでも検出することができる。２つのチャネル間のタッチは、これら２つのチャネルに同様に影響を与えることができる。複数のチャネルに対する応答の程度を測定することによって、コントローラは、タッチイベントが所与の単一チャネルの真上でないにもかかわらず、そのタッチイベントの位置を推測することができる。
【００７１】
上述したように、一部の実施形態は、多層構造を使用して、共振回路内にコンデンサ（図４におけるコンデンサＣ１からＣ１０など）を形成することができる。多層構造を使用して達成できる静電容量の計算例が以下に提示される。タッチセンサパネルの製造に使用される通常の誘電体は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及び様々な種類の接着剤である。ＰＥＴの誘電率は、典型的に、３から３．５の範囲内にあり、誘電体層（ＰＥＴなど）を一緒に保持するのに最も適した接着材料は、約１．５の誘電率を有する。ＰＥＴフィルムの厚さは、５０μｍから２５０μｍの間で様々であり、接着剤層の厚さは、通常２５μｍから１５０μｍの間である。
【００７２】
上記の結果は、相互容量式タッチセンサパネルが、それぞれ１ｃｍ幅のＩＴＯストリップを有し、これらが、互いに直角に交差する場合に、あらゆる交差点におけるこの２層構造の静電容量が、誘電体基板のタイプ及び厚さに応じて８．８５ｐＦから６２ｐＦの間であり得ることを意味する。この静電容量は、ストリップの幅を変更することによって又はタッチセンサパネルの周囲に領域を追加することによって変えることができる。３以上の層が使用される場合には、静電容量が２倍、３倍などになるので、この追加に要するタッチセンサパネルの側面でのスペースは、非常に小さくすることができる。一方、自己容量式タッチセンサパネルの場合には、単層誘電体基板のみが存在できる。従って、静電容量を大きくするためには、静電容量面積を大きくする必要があるであろう。従って、所望の静電容量を有する共振回路の電極及び／又は固定コンデンサ素子は、基板層上の平面導体（例えば、ＩＴＯ又は金属）を使用して形成することができる。
【００７３】
一部の実施形態では、インダクタ（図４におけるインダクタＬ１からＬ１０など）は、電極ストリップと同様に、誘電体基板層上に堆積することができる。例えば、一部の実施形態では、平面スパイラルインダクタを使用することができる。平面スパイラルインダクタは、表面ベース設計用のチップ又はコイルインダクタのいずれかよりも安価とすることができる。各インダクタは、基板層上に少なくとも１つの導体層を含むことができる。１又は２以上の導体層は、１又は２以上の螺旋形インダクタコイルを規定することができる。
【００７４】
多層インダクタは、相互インダクタンスをもたらす。２層インダクタの場合には、結合値Ｋｃに関する以下の２つの式を、相互インダクタンスを有する総インダクタ値を得るのに使用することができる。
Ｌｔ＝Ｌ１＋Ｌ２＋２＊Ｋｃ＊（Ｌ１＋Ｌ２）2
【００７５】
両方のインダクタ層が同じパターンを有する場合には、この式は、単純になる。
Ｌｔ＝２Ｌ＊（１＋Ｋｃ＊Ｃ）
【００７６】
実験から、結合係数Ｋｃは、６２ミルの厚さを有する標準のプリント回路基板（ＰＣＢ）に関しておおよそ０．５から０．７の範囲であろう。
【００７７】
図８Ａから図８Ｄは、一部の実施形態による、基板上に堆積又はプリントすることができる例示的な平面インダクタコイルを示している。
【００７８】
図８Ａは、方形螺旋形状を有するインダクタ８０２の上面図である。また、インダクタのための他の螺旋タイプが可能である。螺旋形状タイプの例は、限定されるものではないが、円形、長円形、方形、多項螺旋などを含む。この例におけるインダクタ８０２は、ガラス又は透明ポリエステル層上に銀インク又は金属メッシュを堆積することによって形成される。インダクタ８０２は、１０ｍｍの外径ＤＯＵＴ１と、１２５μｍのトレース間隔Ｓ１だけ間隔をおいて配置され１２５μｍの幅Ｗ１を有するトレースとを備え、１５ターン（巻き）を有する単層インダクタである。図８Ａに示されている内径ＤＩＮ１は、２．７５ｍｍである。このインダクタは、例えば、約１．６４μＨのインダクタンスを有することができるが、実施形態は、いかなる特定のインダクタンスにも限定されない。内径ＤＩＮは、挿入できる強磁性コア（図示せず）用の空間を提供する。
【００７９】
各層が図８Ａに示されているものと同様のレイアウトを使用する、２層構造に関して、結合係数Ｋｃは、６２ミルの厚さのＰＣＢを用いた実験では約０．５であることが分かっている。しかしながら、より薄いＰＣＢの場合には、結合係数Ｋｃは、より大きくなることができる。Ｋｃ＝０．５であると仮定すると、２層構造の総インダクタンスは、約２＊１．６４μＨ＊（１＋０．５）＝４．９２μＨとすることができる。４層インダクタは、１４．７６μＨの値を有することができ、８層インダクタは、４４．２８μＨを有することができる。インダクタの中心にある強磁性コアは、インダクタンス値を更に大きくすることができる。
【００８０】
インダクタのコイルの全抵抗は、非常に重要な場合がある。単層平面インダクタの全長は計算することができる。図８Ａにおけるインダクタ８０２のレイアウトを使用すると、推定長は、単層インダクタの場合、約６０ｃｍとなる。インダクタ８０２が、純銀の抵抗率の約２倍の抵抗率を有し２＊１０-6オーム／ｃｍに等しい銀インクからプリントされる場合には、単層インダクタ８０２の全ＤＣ抵抗は、約３．２オームとすることができる。同じレイアウトを使用した２層又は両面インダクタは、６．４オームのＤＣ抵抗を有する。４層又は４面インダクタは、約１２．８オームとすることができる。８層又は８面インダクタは、約２５．４オームとすることができる。
【００８１】
コイルの直列抵抗は、ＬＣＲ品質係数Ｑに影響を与える。品質係数Ｑは、式Ｑ＝１／Ｒ＊ＳＱＲＴ（Ｌ／Ｃ）によって計算することができ、ここで、Ｒは直列抵抗であり、Ｌはインダクタンスであり、Ｃは静電容量である。品質係数Ｑは、回路が適切に共振するには少なくとも１０であることを必要とする場合がある。また、より大きい係数Ｑは、周波数応答曲線のより適切な周波数分解能（チャネル分離）を提供して、チャネルの共振周波数が、互いにより近くに配置されて、より狭い全体周波数帯域を占有することになる。係数Ｑを大きくするためには、直列抵抗を小さくすること、及び／又はインダクタのインダクタンスを大きくすることを必要とする場合がある。静電容量値は、約１０ｐＦとすることができ、指のタッチと同じ桁数に維持する必要があるので、係数Ｑを大きくするために静電容量を変更するのは現実的でない場合がある。
【００８２】
図８Ｂは、六角形の螺旋形状を有するインダクタ８０４の上面図である。図８Ｂに示されているＤＯＵＴ２、ＤＩＮ２、Ｗ２、及びＳ２の値は、所望のインダクタンスに応じて、図８Ａに示されているＤＯＵＴ１、ＤＩＮ１、Ｗ１、及びＳ１と同じであること又はこれらの値と異なることができる。
【００８３】
図８Ｃは、八角形の螺旋形状を有するインダクタ８０６の上面図である。図８Ｂに示されているＤＯＵＴ３、ＤＩＮ３、Ｗ３、及びＳ３の値は、所望のインダクタンスに応じて、図８Ａに示されているＤＯＵＴ１、ＤＩＮ１、Ｗ１、及びＳ１と同じであること又はこれらの値と異なることができる。
【００８４】
図８Ｄは、円形の螺旋形状を有するインダクタ８０８の上面図である。図８Ｂに示されているＤＯＵＴ４、ＤＩＮ４、Ｗ４、及びＳ４の値は、所望のインダクタンスに応じて、図８Ａに示されているＤＯＵＴ１、ＤＩＮ１、Ｗ１、及びＳ１と同じであること又はこれらの値と異なることができる。図８Ａから図８Ｄにおける例示的インダクタのインダクタンスは、使用される正確な材料（基板及び導体）並びにインダクタコイルの幾何学的形状に依存する。インダクタンスは、具体的な寸法及び材料に応じて、例えば、１μＨから１００μＨの範囲とすることができる。
【００８５】
必要に応じて様々なインダクタンスが、巻き数を含めて、図８Ａから図８Ｄにおけるインダクタ８０２、８０４、８０６、及び８０８の寸法を変えることによって提供することができる。例えば、このような設計を使用して、インダクタンスの変形形態が提供されて、静電容量式タッチ回路（図４に示されている回路４００など）において複数の一意の共振周波数を達成することができる。例えば、１次元又は２次元検知のための複数の同様のインダクタは、各インダクタが１次元又は２次元以上のわずかな差異を有する状態でＰＣＢ上に配置することができる。
【００８６】
銀インク、又は誘電体フィルムからプリントされた他の導体の複数の層で作製された平面インダクタは、それ自身の静電容量を有する。インダクタのこの静電容量は、追加の外部コンデンサを必要としないように、共振回路の静電容量部分として使用することができる。インダクタコイルの巻き数が変化する場合には、インダクタンス及び自己容量の両方が変化し、それによって共振回路の共振周波数が同様に変化する。従って、異なるチャネル内のインダクタに異なるコイル巻き数及び／又は異なる幾何学的変形を使用することによって、各チャネルに関して異なる共振周波数を達成できる。
【００８７】
図９は、例示的な静電容量式タッチセンサ回路９００のレイアウトを示している。静電容量式タッチセンサ回路９００は、銅ＰＣＢ（copper-on PCB）回路として製造することができる。静電容量式タッチセンサ回路９００は、図４におけるチャネル４１４ａから４１４ｊと同様の１０個のそれぞれのチャネル９０４ａから９０４ｊを形成する１０個の共振回路９０２ａから９０２ｊを含む。他の実施形態では、チャネルの数は異なるものとすることができる。各共振回路９０２ａから９０２ｊは、ＰＣＢ上に堆積されたそれぞれの平面インダクタ９０６ａから９０６ｊと、それぞれのチップコンデンサ９０８ａから９０８ｊとを含む。チャネル９０４ａから９０４ｊ、インダクタ９０６ａから９０６ｊ、及びコンデンサ９０８ａから９０８ｊは、図４に示されている静電容量式タッチセンサ回路４００と同様に接続される。
【００８８】
各平面インダクタ９０６ａから９０６ｊは、図８Ａに示されているインダクタ８０２のものと同様の方形の螺旋構造であるが、より多くのターンを有する。平面インダクタ９０６ａから９０６ｊは、全て同じ寸法及びインダクタンスを有する。この例における一意の共振周波数は、コンデンサ９０８ａから９０８ｊの各静電容量を異なるものにすることによって提供される。
【００８９】
図１０は、第１のチャネル９０４ａ、第１のインダクタ９０６ａ、及び第１のコンデンサ９０８ａを含む、図９のタッチ回路９００の第１の単一の共振回路９０２ａのレイアウトの拡大図である。また、接地接続部９１０ａ及び回路入力接続部９１２ａが図１０に見える。残りの共振回路９０２ｂから９０２ｊ（図９に図示）は、同様に接続される。
【００９０】
再度図９を参照すると、１桁のメガヘルツ範囲の動作周波数範囲を得るために、インダクタ９０６ａから９０６ｊの値は、１桁のマイクロヘンリー範囲内にあるべきである。インダクタ９０６ａから９０６ｊは、製造した実験用タッチパネル回路上に方形の２層インダクタとして製造された。インダクタ９０６ａから９０６ｊは、各々、約１３×１３ｍｍの寸法、間に０．２ｍｍの間隔を含む導電性トレース幅、及び１４ターンを有する。インダクタンスの測定値は、約３．９μＨであり、この値は、共振周波数の計算及び測定によって確認した。コンデンサ９０８ａから９０８ｊは、標準の０６０３サイズのセラミックコンデンサであるが、他の実施形態で使用される特定のコンデンサは、異なるものとすることができる。
【００９１】
製造されたインダクタ９０６ａから９０６ｊは、以下の近似結果（インダクタごと）を示しており、すなわち、片面インダクタンスは１．１３μＨであり、総インダクタンスは３．９０μＨであり、相互磁気結合は０．７２であり、インダクタの直列抵抗は２．７５オームであり、コンデンサパッドの寄生容量は７．４ｐＦから８．１ｐＦの間である。多層構造は、平面コイルインダクタの大きさを小さくするのに使用することができる。層数が２倍になる場合には、層間の相互インダクタンスが寄与するため、インダクタンスは、ほぼ３倍になることができる。
【００９２】
インダクタンスの値は、コイルの内側にフェライトコアを挿入することによって大きくすることができ、又は大きさが小さくなって同じ値を維持することができる。一部の実験に基づいて、このようなフェライトロッドを備えると共振周波数を拡大することができる。
【００９３】
図１１は、図９の静電容量式タッチ回路９００に関して得られた周波数応答のグラフ１１００である。図１１に見られるように、周波数応答は、１０個のチャネルによって異なる共振周波数を示す１０個の別々の谷部を示している。
【００９４】
上述した実施例は、各チャネル内の１つの電極ストリップが接地に接続された状態で、チャネルごとに２つの電極ストリップを含むが、他の実施形態は、チャネルの一部として接地に接続された電極を含まないことができる。むしろ、一部の実施形態は、単一の電極を備え、接地に接続された第２の電極を除外したチャネルを利用することができる。
【００９５】
政府規制及び物理的制約は、タッチスクリーンデバイス（例えば、ＲＦタッチスクリーン）に使用できる全帯域幅を制限し、このことは、使用できる共振周波数の数及び隔たりが制限される。この理由又は他の理由で、タッチセンサデバイスで使用される共振周波数の数を制限することが望ましい場合がある。一部の実施形態では、タッチセンサデバイスは、２又は３以上の共振回路セット（２又は３以上のチャネルセットを形成する）を含むことができる。具体的には、タッチセンサデバイスは、上述した第１の複数の共振回路又は共振回路セット、並びに１又は２以上の追加の複数の共振回路又は共振回路セットを含むことができる。共振回路セットの各々は、基板層上に分散配置された１又は２以上の電極を含むことができる。例えば、第１のセットは、水平チャネルを形成でき、第２のセットは、垂直チャネルを形成することができる。代替的に、チャネル（共振回路）の異なるセットが、パネルの異なる領域をカバーすることができる。各共振回路セットは、各々がそれぞれのセット内で一意である対応の共振周波数セットを有することができる。
【００９６】
各共振回路セットは、別々の入力接続部（例えば、信号生成器を有するコントローラに接続された）を含むことができる。単一の同調可能な信号生成器からの出力は、共振回路セットを選択的に励起するように共振回路セットへの入力間で切り替えることができる。例えば、スイッチング回路が、同調可能な信号生成器に接続されて共振回路セットを選択的に駆動することができる。２又は３以上の共振回路セットは、１又は２以上の共通の（すなわち、同一又は実質的に同じ）共振周波数を含むことができる。従って、２又は３以上の共振回路セットの共振周波数は、少なくとも部分的に重複することができる。従って、単一の同調可能な信号生成器からの信号は、少なくともいくつかの共通の共振周波数を有する複数の共振回路セットを励起及び走査するのに使用することができる。このようにして、タッチ回路デバイスで使用される共振周波数の総数は、共振回路の総数より少なくすることができるが、走査のために共振回路（すなわち、チャネル）に接続するのに必要な接続（例えば、ワイヤ）の数は、従来型タッチセンサデバイスと比較して依然として少なくすることができる。代替的に、２又は３以上の同調可能な信号生成器が、別々に接続されて、２又は３以上のそれぞれの共振回路セットを励起することができる。更に別の実施形態では、２又は３以上の信号生成器は、別々の共振回路セットを励起するのに使用することができる。
【００９７】
図１２は、更に別の実施形態による静電容量式タッチセンサパネル１２００（パネルの形態での）のレイアウトの上面図である。静電容量式タッチパネルは、基板上にプリント、堆積、又はエッチングされた後述の導体素子を含む。この例での基板は、ＰＣＢであり、この例では上部ＰＣＢ層１２０２と、上部ＰＣＢ層の下にある下部ＰＣＢ層とを含むが、別の基板（透明基板など）が、同様に使用できる。タッチセンサパネル１２００は、単一の平面パターンである。
【００９８】
この実施形態における静電容量式タッチセンサパネル１２００は、水平チャネル１２０４及び垂直チャネル１２０６を含む。この実施形態では、垂直チャネル１２０６及び水平チャネル１２０４の各々は、図４における共振回路４０２ａから４０２ｊと同様の共振回路の一部として配置されているが、電極が物理的接地に直接接続されていない。その代わりに、各チャネル１２０４及び１２０６は、単一の電極１２１２又は１２１４を含み、これらの電極は、後述するようにダイヤモンドパターンを有する。この静電容量式タッチセンサパネル１２００では、人間の指（例えば）は、接地への仮想経路として作用する（ユーザが接触した何らかのものを介して）。
【００９９】
静電容量式タッチセンサパネル１２００は、上部ＰＣＢ層１２０２及び下部ＰＣＢ層上の銅（又は別の導体）を使用して製造することができる。この実施形態では、垂直チャネル１２０６の電極１２１４は、下部ＰＣＢ層の上面（図１２では見えない）上に形成される。電極１２１４を含む垂直チャネル１２０６の導体部分は、例示目的で図１２では黒一色として示されているが、通常、上部ＰＣＢ層１２０２を通して見ることができない。水平チャネル１２０４の電極１２１２は、上部ＰＣＢ層１２０２の底面（図１２では見えない）上に形成され、従って、垂直チャネル１２０６の電極１２１４に向かい合っている。電極１２１２を含む水平チャネル１２０４の導体部分は、例示目的で図１２では輪郭線のある白色として示されているが、通常、上部ＰＣＢ層１２０２を通して見ることができない。垂直チャネル１２０６と水平チャネル１２０４との間の接触を防止するために、絶縁層（ソルダーマスクなど）が、水平チャネル１２０４と垂直チャネル１２０６との間に設けられる。他の実施形態では、単一の基材層（例えば、ＰＣＢ又は透明基板）は、基板層の一方の面に水平チャネルを有し反対側の面に水平チャネルを有して使用することができる。実施形態は、多層のチャネル及び／又は基板層のいかなる特定の配置にも限定されない。
【０１００】
各水平チャネル１２０４及び各垂直チャネル１２０６は、集中コンデンサ１２０８又は１２１８及び集中インダクタ１２０９又は１２１９のそれぞれのペアを含む（平面インダクタ及び／又はコンデンサ用のＰＣＢトレースとは対照的に）。水平チャネル１２０４用の集中コンデンサ１２０８は、各々、図１２の第１の凡例セクション１２３０に示されているそれぞれの垂直配置コンデンサアイコン１２０８で示されている。水平チャネル１２０４用の集中インダクタ１２０９は、各々、第１の凡例セクション１２３０に示されているそれぞれの水平配置インダクタアイコン１２０９で示されている。垂直チャネル１２０６用の集中コンデンサ１２１８は、各々、図１０の第２の凡例セクション１２３２に示されているそれぞれの水平配置コンデンサアイコン１２１８で示されている。水平チャネル１２０４用の集中インダクタ１２１９は、各々、第２の凡例セクション１２３２に示されているそれぞれの垂直配置インダクタアイコン１２１９で示されている。
【０１０１】
水平チャネル１２０４は、集合的に第１の入出力接続部１２４０に接続され、集合的に接地１２４２に接続される（対応するコンデンサ１２０８及びインダクタ１２０９を有する各水平チャネル１２０４が、第１の入力／出力接続部１２４０と接地１２４２との間に直列に接続された状態）。垂直チャネル１２０６は、集合的に第２の入力／出力接続部１２４４に接続され、同様に、集合的に接地１２４２に接続される（対応するコンデンサ１２１８及びインダクタ１２１９を有する各水平チャネル１２０６が、第２の入力／出力接続部１２４４と接地１２４２との間に直列に接続された状態）。
【０１０２】
水平チャネル１２０４は、各々、異なるそれぞれの共振周波数を有する。垂直チャネル１２０６は、各々、異なるそれぞれの共振周波数を有する。この実施形態では、水平チャネル１２０４用の共振周波数及び垂直チャネル１２０６用の共振周波数は、部分的に重複する。具体的には、静電容量式タッチセンサパネル１２００は、１２個の水平チャネル１２０４と１６個の垂直チャネル１２０６とを含む。各水平チャネル１２０４に関して、それぞれのコンデンサ１２０８及びインダクタ１２０９のペアは、各チャネル１２０４及び１２０６用の共振周波数を提供するための、他の水平チャネルと異なる静電容量とインダクタンスとの異なる組み合わせである。同様に、垂直チャネル１２０６は、各々、他の垂直チャネルと異なり、コンデンサ１２１８及びインダクタ１２１９によって提供されるそれぞれの共振周波数を有する。水平チャネル１２０４用の１２個の共振周波数は、垂直チャネル１２０６に対して繰り返され、垂直チャネル１２０６は、４つの追加の（合計１６の）周波数を含む。しかしながら、一意の周波数の数は異なるものとすることができることを理解されたい。例えば、使用される周波数の数及び／又は隔たりは、デバイスの必要性及び／又は政府規制に依存することができる。
【０１０３】
コンデンサ１２０８及び１２１８並びにインダクタ１２０９及び１２１９は、全て、上部ＰＣＢ層１２０２の上面１２２２に配置されて、上部ＰＣＢ層１２０２及び下部ＰＣＢ層（図示せず）を介して電極１２１２及び１２１４に接続され、必要に応じて、それぞれの第１及び第２の入力／出力接続部１２４０及び１２４４並びに接地１２４２に接続することができる。また、他の配置が可能である。回路素子を一緒に接続して図１２に示されているレイアウトにする任意の適切な構成を使用することができる。
【０１０４】
静電容量式タッチセンサパネル１２００上のタッチイベントは、少なくとも１つの水平チャネル１２０４及び少なくとも１つの垂直チャネル１２０６の静電容量の変化を記録でき、それによって、タッチイベントの２次元位置の特定が可能になる。
【０１０５】
図１２に示されているように、垂直及び水平チャネル１２０６及び１２０４の各々は、単一の細長い電極ストリップ１２１２又は１２１４を含み、各ストリップは、そのストリップの長さに沿っていくつかの連続したダイヤモンド形状１２１５を形成する。これらのダイヤモンド形状１２１５は、重なり合わない。そうではなく、水平チャネル１２０４は、隣接するダイヤモンド形状１２１５の間の電極１２１２及び１２１４の狭い部分１２５２において垂直チャネル１２０６と交差する（しかしながら、それと接触しない）。
【０１０６】
電極１２１２及び１２１４は、接地面に直接接続されておらず、コンデンサ１２０８及び１２１８並びにインダクタ１２０９及び１２１９は、接地面上で重なり合わない。従って、電極１２１２及び１２１４は、上部ＰＣＢ１２０２層及び下部ＰＣＢ層（図示せず）の上に「浮かぶ（ｈｏｖｅｒ）」（電圧の意味で）。水平チャネル１２０４及び垂直チャネル１２０６は、接地接続１２４２を介して物理的接地に接続される。指のタッチは、体を通る仮想の接地をもたらす。従って、人間の指がタッチセンサパネル１２００に当てられた場合に、接地面が存在しないにもかかわらず、測定される振幅応答は、静電容量の変化により大きくなる。実験環境では、上述したレイアウトは、タッチイベントからの５から６パーセントの応答振幅変化をもたらした。
【０１０７】
図１３は、図１２に示されているタッチセンサパネル１２００を制御するように接続できるコントローラ１３００のブロック図である。コントローラ１３００は、プロセッサ１３０２及びメモリ１３０４を含む制御回路を備える。また、上述したように、他の制御回路構成を使用することもできる。コントローラ１３００は更に、同調可能なＲＦ信号生成器１３０６、検出器１３０８、及びスイッチ１３１０を備える。メモリ１３０４は、プロセッサ１３０２に後述の機能を実行させるコンピュータ実行可能コードをこのメモリに記憶する。他の実施形態では、メモリ１３０４は、図１３に示されているようにプロセッサ１３０２の外部ではなく、プロセッサ１３０２の一部として組み込むことができる。また、プロセッサ１３０２は、同調可能なＲＦ信号生成器１３０６、検出器１３０８、及びスイッチ１３１０と通信するように接続される。この通信は、同調可能なＲＦ信号生成器１３０６、検出器１３０８、及びスイッチ１３１０に制御信号を提供すること、並びに検出器１３０８から出力されたデータを入力として受け取ることを含むことができる。
【０１０８】
コントローラ１３００の第１の出力端子１３１２は、水平チャネル１２０４を励起するように図１２のタッチセンサパネル１２００の水平チャネル１２０４用の第１の入力／出力接続部１２４０に接続することができる。コントローラ１３００の第２の出力端子１３１４は、垂直チャネル１２０６を励起するように図１２のタッチセンサパネル１２００の垂直チャネル１２０６用の第２の入出力接続部１２４４に接続することができる。
【０１０９】
同調可能なＲＦ信号生成器１３０６によって生成されたＲＦ信号は、プロセッサ１３０２によって指示されるように、スイッチ１３１０を介して第１の出力端子１３１２又は第２の出力端子１３１４のいずれかに選択的に出力される。この例での同調可能なＲＦ信号生成器１３０６は、水平及び垂直チャネル１２０４及び１２０６（図１２に図示）の各共振周波数で（又はその近くで）選択的に信号（タッチセンサパネル１２００への入力用）を生成することができる。プロセッサ１３０２は、水平チャネル１２０４及び垂直チャネル１２０６の各々を走査するようにスイッチ１３１０及び同調可能なＲＦ信号生成器１３０６を制御する。例えば、スイッチ１３１０は、最初に、同調可能なＲＦ信号生成器１３０６が水平チャネル１２０４用の共振周波数の全てを循環する間に、ＲＦ信号を第１の出力端子１３１２に送るように設定することができる。次に、スイッチ１３１０は、同調可能なＲＦ信号生成器１３０６が垂直チャネル１２０６用の共振周波数の全てを循環する間に、ＲＦ信号を第２の出力端子１３１４の端子に送るように設定することができる。また、他の走査シーケンス（ホッピングシーケンスを含む）使用することもできる。
【０１１０】
この例における検出器１３０８は、ＡＤＣ１３１６及び比較器１３１８を含む。検出器１３０８は、コントローラ入力端子１３２０に接続されて、タッチセンサパネル１２００（図１２に図示）から出力された応答を入力として受け取る。また、コントローラ入力端子１３２０は、水平チャネル１２０４及び垂直チャネル１２０６（図１２に図示）の応答を測定するように、タッチセンサパネル１２００の第１の出力接続部１２４０及び第２の出力接続部１２４４に接続することもできる。検出器１３０８は、タッチセンサパネル１２００からアナログ出力を受け取って、最初に、ＡＤＣ１３１６を使用してアナログ信号をデジタル値に変換する。このデジタル値は、比較器１３１８によって予期される応答レベル（例えば、タッチイベントがない場合の予期される応答）と比較される。比較器１３１８からの比較データは、プロセッサ１３０２に渡される。検出器１３０８からの出力、スイッチ１３１０の現在の状態、及び現在選択されている共振周波数に基づいて、プロセッサは、どの水平チャネル１２０４及びどの垂直チャネル１２０６（図１２に図示）が、現在タッチされているかを判定する。
【０１１１】
同調可能なＲＦ信号生成器１３０６は、シンセサイザチップ又は回路を含むことができる。コントローラ１３００のスイッチ１３１０は、同調可能なＲＦ信号生成器１３０６からのＲＦ信号を第１の出力端子１３１２又は第２の出力端子１３１４に振り向ける（divert）することができるＰＩＮダイオード（図示せず）を含むことができる。プロセッサ１３０２（又は場合によっては、スイッチ１３１０）は、ＰＩＮダイオードを制御するスイッチドライバ制御回路を含むことができる。スイッチドライバ制御回路は、例えば順バイアス又は逆バイアスを印加することによって、ＰＩＮダイオードをターンオン及びターンオフすることができる。スイッチドライバ制御回路は、ＲＦ信号生成器とスイッチとの間にローパスフィルタを使用することができる。図１４は、図１２の静電容量式タッチセンサパネル１２００に関して得られた周波数応答のグラフ１４００である。第１の実線１３０２は、水平チャネル１２０４の周波数応答に関して示されており、第２の点線１３０４は、垂直チャネル１２０６の周波数応答に関して示されている。第１の線１３０２は、水平チャネル１２０４の１２個の共振周波数に関する１２個の谷部又は降下部を示しており、第２の線１３０４は、垂直チャネル１２０６の共振周波数に関する１６個の谷部又は降下部を示している。図示のように、線１３０２において低下部又は谷部で示されている水平チャネル１２０４（図１２）の共振周波数は、線１３０４で示されている垂直チャネル１２０６（図１２）のいくつかの共振周波数に近い。言い換えると、水平チャネル１２０４の共振周波数の少なくとも一部は、垂直チャネル１２０６の共振周波数の少なくとも一部と同一であるか又は類似している。従って、チャネル１２０４及び１２０６の全てを走査するのに必要な共振周波数の総数は、チャネル１２０４及び１２０６の総数より少なくすることができる。重複する共振周波数の正確な一致は、単一の周波数を使用して水平チャネル１２０４及び垂直チャネル１２０６の両方を走査することを可能にするのに必須ではない。
【０１１２】
本明細書に記載の静電容量式タッチ回路のコントローラは、コントローラをプログラミング又は構成するための機能を含むことができる。このようなソフトウェアは、ＰＣ上のグラフィカルインタフェースを提供することができる。このようなソフトウェアは、例えば、Ｂｏｒｌａｎｄ  ｖｉｓｕａｌ  Ｃ＋＋  Ｂｕｉｌｄｅｒを用いて作製することができる。ソフトウェアは、限定されるものではないが、ライブラリブロックと、変数の記述と、開放通信ポート（Ｏｐｅｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｐｏｒｔ）のＵＳＢブロックと、読み取りファイルのＡＤＣブロックと、解決定ブロックと、グラフィックインタフェースを生成したビジュアルブロックとを含む、様々な機能及び構成要素を含むことができる。グラフィックインタフェースは、チャネルがカバーする領域を表す画像を示すことができる。また、グラフィックインタフェースは、サービス情報を選択する、「開始ボタン」などの制御部を含むこともでき、検出されたタッチを表すグラフィックインジケータを表示領域に表示することができる。複数のタッチが検出された場合には、タッチを表す２又は３以上のグラフィックインジケータが示される。タッチは、順次走査に起因して異なる時間に検出される。しかしながら、走査のための印加ＲＦ信号の変化の速度は、非常に速く、タッチセンサパネルのインジケータは、同時マルチタッチとして表示される。
【０１１３】
図１５は、一部の実施形態による、タッチセンサ（図４及び図９に示されているタッチセンサ回路４００及び９００、又は図１２に示されているタッチセンサパネル７００及び１２００など）を制御するための方法のフローチャートである。このタッチセンサの静電容量式タッチセンサは、複数の共振回路を含み、各共振回路は、少なくとも１つのそれぞれの電極を備え、各共振回路は、複数の共振回路内で一意のそれぞれの共振周波数を有する。他の実施形態では、１又は２以上の共振回路が、同じ共振周波数を有することができる（すなわち、共振周波数は、重複することができる）。ブロック１５０２において、各共振周波数での（又はその近くでの）入力信号が、順次生成されて共振回路に入力される。ブロック１５０２における生成ステップは、上述したように、周期的又はホッピングパターンで、各共振周波数で（又はその近くで）共振回路を励起する信号を選択的に生成するステップを含むことができる。ブロック１５０４において、共振回路の応答が測定されて、タッチの程度が検出されて定量化される。この測定は、上述したＡＤＣ変換及び／又は比較を含むことができる。本方法は、上述したタッチセンサパネルのいずれも制御するように適合することができ、上述したコントローラ（図６及び図１３のコントローラ６００及び１３００など）の機能を実行するステップを含むことができる。
【０１１４】
タッチセンサ用のコントローラ（図６及び図１３に示されているコントローラ６００又は１３００など）は、タッチセンサパネルから切り離して設けることができる。種々の規模に対して単一の入力及び単一の出力だけを必要とすることができるので、単一のコントローラは、様々な規模及びセンサ分解能のタッチセンサパネルと連動するように構成することができる。
【０１１５】
一部の実施形態では、単一のタッチパネルは、複数のチャネルセットを含むことができ、ここで、各チャネルセットは、検出器のそれぞれの入力接続部及び信号生成器の出力接続部に接続される。例えば、１つの水平チャネルセットは、第１の入力／出力接続部を有し、第２の垂直チャネルセットは、第２の入力／出力接続部を有することができる。コントローラは、各チャネルセットを選択的に走査することができる。代替的に、大きなパネルは、複数の指定された領域を有することができ、ここで、各領域内のチャネルは、このチャネル自体の入力及び出力と共に、上述したこのチャネル自体の回路を形成する。単一のコントローラは、必要な数の入力及び出力が提供されるという条件で、依然として複数のチャネルセット（共振回路を有する）を制御することができる。第１のチャネルセット用の第１の共振周波数セットは、異なる回路上にある第２のチャネルセットに対して繰り返し使用することができる。
【０１１６】
一部の例では、ＬＣ共振フィルタ回路を形成するコンデンサの値は、タッチによって導入される静電容量（すなわち、タッチ静電容量）より数桁大きくない大きさを有する。このような場合には、ＬＣ共振フィルタ回路のコンデンサの静電容量値は、タッチ静電容量と同じ範囲内にあるか、又はこの静電容量より更に小さい場合がある。ＬＣ共振フィルタ回路間に直列に追加の静電容量を使用することは、タッチ静電容量が共振回路の共振周波数を変更する程度に対する上限を設定する（従って、制御する）ことができる。
【０１１７】
利用可能な周波数帯域は、（ａ）より高い周波数で任意の導体の導電率の低下を引き起こす「表皮効果」による上限で、（ｂ）（ｉ）より大きなインダクタ値の使用に内在するより低い品質係数（より広い）共振と、（ｉｉ）非常に大きな共振コンデンサ値に対して、タッチに起因する小さな静電容量変化を識別する能力の低下と、を組み合わせることによるより低い周波数端において、制限される場合がある。
【０１１８】
図１６は、図４の静電容量式タッチ回路４００の修正版の部分的な図である。具体的には、共振回路４０２ａの修正版が示されている。図４に示されている残りの共振回路４０２ｂから４０２ｊ、及び／又は本明細書に記載の他の共振回路は、同様に修正することができる。また、ＲＦ信号入力４０４、抵抗Ｒ、及び接地４０６が示されている。
【０１１９】
図１６に示されているように、コンデンサＣｓが、第１のＩＴＯストリップ４１０ａ（すなわち、タッチ電極）と共振フィルタ（Ｌ１及びＣ１を備える）との間に直列に接続される。共振回路４０２ａから４０２ｊの一部又は全部に直列コンデンサＣｓを含めることは、タッチによって引き起こされる周波数スイングが低減できるので、共振回路４０２ａから４０２ｊ用の共振周波数がより狭い間隔をおいて配置されることを可能にすることができ、それによって、隣接チャネル間の可能性のある重複が低減される。所与のチャネルの共振周波数は、公称１／（２π＊ｓｑｒｔ（Ｌ＊Ｃ））であり、従って、より小さい静電容量（Ｃ）が、より高い周波数に使用される可能性が高い。図１６に示されている直列コンデンサＣＳは、以下の利点を有することができる。このコンデンサは、わずかに高い周波数のチャネルを使用すること及び／又はより多くのチャネルを利用可能帯域に詰め込むことを可能にする。
【０１２０】
本明細書に記載の実施形態は、静電容量式タッチセンサデバイスに必要な入力及び出力接続の数を減らすことができる。必要な入力及び出力の数を減らすことは、基板層の縁部の周りの空間のより適切な使用を可能にすること、コントローラの複雑性を低減すること、及び異なるセンサデバイスと共に使用するためにコントローラの適応性を高めることを可能にすることができる。更に、単一のコントローラが、複数の異なる構成のタッチセンサデバイスと共に機能するようにプログラムすることができる。入力及び出力に接続されるワイヤの量の減少は、走査プロセス（例えば、走査される周波数）を構築することによって、小型パネル及び大型パネル両方のために単一のコントローラを構成することを可能にする。
【０１２１】
上述した手法のうちの２つ以上の手法の組み合わせを実施できることを理解されたい。実施形態は、本明細書に開示される手法、方法、又は装置のうちのいずれの特定の１又は２以上にも限定されるものではない。当業者であれば、本明細書に記載の実施形態の変形及び変更は、特許請求の範囲から逸脱することなく様々な実装形態で行い得ることを理解できるはずである。
【符号の説明】
【０１２２】
４００  静電容量式タッチ回路
４０４  入力接続部
４０６  接地
４０８  回路出力接続部
４０２ａ〜４０２ｊ  共振回路
４１０ａ〜４１０ｊ、４１２ａ〜４１２ｊ  電極ストリップ
４１４ａ〜４１４ｊ  チャネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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