(57)【要約】【課題】刺激を検出するための静電容量センサを提供する。【解決手段】静電容量センサは、静電容量結合を規定する第１の電極及び第２の電極と、静電容量結合の変化率に基づいて、刺激の存在を判定するための第１の電極及び第２の電極に電気的に連結された処理ユニットと、を含む。基板は、第１の電極及び第２の電極に近接して位置し、刺激は、基板に対するオブジェクトの配置に対応する。処理ユニットは、静電容量結合の連続計測に基づいて、且つ、所定の基準値よりも大きい静電容量結合に応答して、時間変化率を判定するように動作する。【選択図】図３６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力を規定する静電容量感知回路と、
上方のオブジェクトを受け取るための前記静電容量感知回路の上方の基板と、
前記静電容量感知回路の出力の変化率に基づいて、前記基板に対する前記オブジェクトの配置を検出するように構成され、前記静電容量感知回路と電気的に連結する処理ユニットと、
を含む静電容量センサ。
【請求項２】
前記静電容量感知回路は、単一電極を含み、
前記静電容量感知回路の出力は、前記単一電極の自己静電容量に基づく、請求項１に記載の静電容量センサ。
【請求項３】
前記静電容量感知回路は、複数の電極を含み、
前記静電容量感知回路の出力は、前記複数の電極のうちの少なくとも二つの相互静電容量に基づく、請求項１に記載の静電容量センサ。
【請求項４】
前記静電容量感知回路は、複数の電極を含み、
前記静電容量感知回路の出力は、前記複数の電極のうちの少なくとも二つの自己静電容量に基づく、請求項１に記載の静電容量センサ。
【請求項５】
前記静電容量感知回路は、前記処理ユニットに電気的に連結したサンプリングコンデンサを含む、請求項１に記載の静電容量センサ。
【請求項６】
前記静電容量感知回路は、感知電極と、前記感知電極から離隔したバイアス電極を含む、請求項１に記載の静電容量センサ。
【請求項７】
前記静電容量感知回路は、感知電極と、前記感知電極から離隔したストローブ電極を含む、請求項１に記載の静電容量センサ。
【請求項８】
前記処理ユニットは、前記静電容量感知回路の出力の変化率を判定するように構成された差動時間領域処理回路である、請求項１に記載の静電容量センサ。
【請求項９】
差動時間領域処理回路は、前記静電容量感知回路の出力及び少なくとも一つの静電容量値の変化率、及び時間領域に基づいて、タッチシグネチャを判定するように適合された、請求項６に記載の静電容量センサ。
【請求項１０】
上方のタッチ入力を受け取るための基板と、
前記基板の下に存在し、タッチ入力に応答して、変化するように適合された静電容量を含む電極と、
前記電極に連結され、電極容量に基づいて、タッチ入力のシグネチャを判定するように適合された処理ユニットとを含む静電容量センサであって、
前記シグネチャは、前記基板に対してほぼ垂直な前記基板に接触するタッチ入力の動きに対応する前記電極容量における変動を含む静電容量センサ。
【請求項１１】
前記処理ユニットは、前記タッチ入力の前記シグネチャを判定するために、第１の時間領域において、前記電極容量の変化率を測定することに適合された、請求項１０に記載の静電容量センサ。
【請求項１２】
前記処理ユニットは、前記タッチ入力の前記シグネチャを判定するために、第２の時間領域において、前記電極容量の変化率を測定するように適合され、前記第２の時間領域は、前記第１の時間領域よりも大きい、請求項１１に記載の静電容量センサ。
【請求項１３】
前記処理ユニットは、グランドと比較して前記電極容量の変化を測定するように適合された、請求項１０に記載の静電容量センサ。
【請求項１４】
タッチシグネチャは、前記静電容量センサに向かうオブジェクトの流動的な動きを含む、請求項１０に記載の静電容量センサ。
【請求項１５】
タッチシグネチャは、前記静電容量センサに向かうオブジェクトの千鳥状の動きを含む、請求項１０に記載の静電容量センサ。
【請求項１６】
タッチシグネチャは、前記静電容量のセンサに向かう及び前記静電容量センサから離れる流動的な動きを含む、請求項１０に記載の静電容量センサ。
【請求項１７】
タッチシグネチャは、前記静電容量センサに向かう及び前記静電容量センサから離れる千鳥状の動きを含む、請求項１０に記載の静電容量センサ。
【請求項１８】
タッチシグネチャは、前記基板に対する前記タッチ入力の平坦化を含む、請求項１０に記載の静電容量センサ。
【請求項１９】
前記電極は、細長形状であり、長さを規定し、細長形状の電極は、タッチ入力が前記電極の長さに沿って移動するにつれて、多様な静電容量を提供するために、長さを変化させる幅を含む、請求項１０に記載の静電容量センサ。
【請求項２０】
第１の電極及び第２の電極の間の静電容量結合を規定する第１の電極及び第２の電極と、
前記第１の電極及び前記第２の電極のうちの少なくとも一つに電気的に連結され、刺激の存在を示すために前記静電容量結合の変化率を判定するように構成された処理ユニットと、
を含む静電容量センサ。
【請求項２１】
前記静電容量結合の変化率を判定することは、所定の基準を達成する前記静電容量結合に応答することである、請求項２０に記載の静電容量センサ。
【請求項２２】
前記処理ユニットは、前記第１の電極の自己静電容量を前記第２の電極の自己静電容量とを比較するようにさらに適合される、請求項２０に記載の静電容量センサ。
【請求項２３】
前記静電容量結合の変化率を判定することは、前記第２の電極の前記自己静電容量とは実質的に異種の前記第１の電極の前記自己静電容量に応答することである、請求項２２に記載の静電容量センサ。
【請求項２４】
前記処理ユニットは、前記第１の電極及び前記第２の電極の前記自己静電容量を同時に測定するように適合される、請求項２２に記載の静電容量センサ。
【請求項２５】
前記処理ユニットは、前記第１の電極及び前記第２の電極の前記自己静電容量を連続して測定するように適合される、請求項２２に記載の静電容量センサ。
【請求項２６】
前記第１の電極は、内部電極であり、
前記第２の電極は、前記内部電極の実質的な部分に囲まれており、
前記内部電極及び外部電極は、実質的に同一平面上にある、請求項２０に記載の静電容量センサ。
【請求項２７】
前記内部電極は、離隔部分を規定する外周面を含み、
前記外部電極の部分は、前記離隔部分の間に介在される、請求項２６に記載の静電容量センサ。
【請求項２８】
前記第１の電極及び前記第２の電極の上方の第１の基板と、
前記第１の電極及び前記第２の電極の下方の第２の基板をさらに含み、
前記第１の基板は、前記第１の電極及び前記第２の電極に対して移動可能である、請求項２０に記載の静電容量センサ。
【請求項２９】
前記第１の基板及び前記第２の基板の間に介在された複数の実質的な非圧縮性スペーサをさらに含み、
前記第１の基板は、前記第１の基板の下方への撓みに応答して、前記第２の基板へ撓みやすい、請求項２８に記載の静電容量センサ。
【請求項３０】
前記第１の基板及び前記第２の基板は、実質的に剛性であり、前記第１の基板及び前記第２の基板の間に介在された複数の折りたたみ式スペーサをさらに含み、
前記第１の基板は、前記第１の基板の下方への撓みに応答して前記第２の基板に向かって移動可能である、請求項２８に記載の静電容量センサ。
【請求項３１】
静電容量結合を規定する第１の電極及び第２の電極を形成し、
前記静電容量結合の変化率を測定し、
前記静電容量結合の測定された変化率に基づいて、刺激の存在を判定することを含む刺激を検出するための方法。
【請求項３２】
前記刺激は、前記第１の電極及び前記第２の電極に近接したときのオブジェクトに対応する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
所定の基準を達成する前記静電容量結合に応答して、前記第１の電極及び前記第２の電極に近接するオブジェクトを検出することをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記第１の電極及び前記第２の電極は、内部電極と、前記内部電極の実質的な部分に囲まれている外部電極を含み、
前記内部電極及び前記外部電極は、実質的に同一平面上である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
同一平面上の第１の電極及び同一平面上の第２の電極から離隔したバイアス電極を形成することをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記第１の電極及び前記第２の電極の上方であって、複数のスペーサによって支持されるフレキシブル基板を形成することをさらに含み、
前記フレキシブル基板は、内部電極及び外部電極へ撓み可能である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３７】
前記第１の電極及び前記第２の電極の上方であって、複数の折りたたみ式スペーサによって支持される実質的なリジッド基板を形成することをさらに含み、
前記実質的なリジッド基板は、内部電極及び外部電極のうちの少なくとも一つへ撓みうる、請求項３１に記載の方法。
【請求項３８】
同一平面上の第１の電極及び同一平面上の第２の電極と、
前記第１の電極及び前記第２の電極から離隔した第３の電極であって、前記第１の電極の第１の静電容量結合及び前記第２の電極の第２の静電容量結合を規定する第３の電極と、
前記第１の電極、前記第２の電極、及び前記第３の電極のうちの少なくとも一つに電気的に連結され、刺激の存在を示すために、前記第１の静電容量結合及び前記第２の静電容量結合の変化率を判定するように構成される処理ユニットと、
を含む静電容量センサ。
【請求項３９】
前記処理ユニットは、前記第１の静電容量結合及び前記第２の静電容量結合を同時に測定するように適合される、請求項３８に記載の静電容量センサ。
【請求項４０】
前記処理ユニットは、前記第１の静電容量結合及び前記第２の静電容量結合を連続して測定するように適合される、請求項３８に記載の静電容量センサ。
【請求項４１】
第２の電極は、前記第１の電極の実質的な部分を囲む、請求項３８に記載の静電容量センサ。
【請求項４２】
前記第３の電極は、前記第１の電極及び前記第２の電極と同一の外延を有する、請求項４２に記載の静電容量センサ。
【請求項４３】
前記処理ユニットは、閾値静電容量よりも大きい前記第１の静電容量結合又は前記第２の静電容量結合に応答して、前記第１の静電容量結合及び前記第２の静電容量結合の変化率を判定するように構成される、請求項３８に記載の静電容量センサ。
【請求項４４】
ストローブ電極と、
前記ストローブ電極から離隔した第１の感知電極及び第２の感知電極と、
前記第１の感知電極及び前記第２の感知電極に電気的に連結され、前記第１の感知電極及び前記第２の感知電極の静電容量に基づいて、刺激の存在を判定するように構成された処理ユニットと、
を含む静電容量センサ。
【請求項４５】
前記ストローブ電極及び前記第１の感知電極は、第１の相互静電容量を規定し、
前記ストローブ電極及び前記第２の感知電極は、第２の相互静電容量を規定し、
前記処理ユニットは、前記第１の相互静電容量及び前記第２の相互静電容量に基づいて、刺激の存在を判定するように適合される、請求項４４に記載の静電容量センサ。
【請求項４６】
前記処理ユニットは、前記第１の相互静電容量及び前記第２の相互静電容量を同時に測定するように適合される、請求項４５に記載の静電容量センサ。
【請求項４７】
前記処理ユニットは、前記第１の相互静電容量及び前記第２の相互静電容量を連続して測定するように適合させる、請求項４５に記載の静電容量センサ。
【請求項４８】
前記処理ユニットは、前記第１の相互静電容量及び前記第２の相互静電容量の変化率を測定するように適合された差動時間領域感知回路を含む、請求項４５に記載の静電容量センサ。
【請求項４９】
前記第１の感知電極は、内部電極であり、
前記第２の感知電極は、前記内部電極の実質的な部分を囲む外部電極であり、
前記内部電極及び前記外部電極は、実質的に同一平面上である、請求項４５に記載の静電容量センサ。
【請求項５０】
上方のタッチ入力を受け取るためのストローブ電極の上方の第１の誘電体基板をさらに含む、請求項４５に記載の静電容量センサ。
【請求項５１】
前記ストローブ電極の下方に位置し、前記ストローブ電極と、前記第１の感知電極及び前記第２の感知電極との間に介在された第２の誘電体基板をさらに含む、請求項５０に記載の静電容量センサ。
【請求項５２】
誘電体基板間に介在された複数のスペーサをさらに含み、
第１の誘電体基板は、前記第２の誘電体基板へ下方に屈曲するように適合される、請求項５１に記載の静電容量センサ。
【請求項５３】
誘導体基板間に介在された複数の折りたたみ式スペーサをさらに含み、
第１の誘導体基板は、前記第２の誘電体基板へ下方に移動するように適合される、請求項５１に記載の静電容量センサ。
【請求項５４】
上方のタッチ入力を受け取るための前記第１の感知電極及び前記第２の感知電極の上方の第１の誘電体基板をさらに含む、請求項４５に記載の静電容量センサ。
【請求項５５】
前記第１の感知電極及び前記第２の感知電極の下方であって、前記ストローブ電極の上方の第２の誘電体基板をさらに含む、請求項５４に記載の静電容量センサ。
【請求項５６】
前記第１の誘電体基板及び前記第２の誘電体基板の間に介在された複数のリジッドスペーサをさらに含み、
第１の誘電体基板は、前記第２の誘電体基板へ下方に屈曲するように適合される、請求項５５に記載の静電容量センサ。
【請求項５７】
誘電体基板の間に介在された複数の折りたたみ式スペーサをさらに含み、
第１の誘導体基板は、前記第２の誘電体基板へ下方に移動するように適合される、請求項５５に記載の静電容量センサ。
【請求項５８】
第１の方向に延在する複数の電極行と、
前記第１の方向に対して直角の第２の方向に延在する複数の電極列と、
前記複数の電極行及び前記複数の電極列のそれぞれに電気的に連結された処理ユニットであって、２つの方向における刺激の存在を示すため、前記複数の電極行及び前記複数の電極列の静電容量の変化率を判定するように適合された処理ユニットと、
を含む静電容量センサ。
【請求項５９】
電極行に隣接した電極が静電容量結合を形成し、
前記処理ユニットは、前記刺激の存在を検出するために、前記静電容量結合の変化率を測定するように適合される、請求項５８に記載の静電容量センサ。
【請求項６０】
電極列に隣接した電極が静電容量結合を形成し、
前記処理ユニットは、前記刺激の存在を検出するために、前記静電容量結合の変化率を測定するように適合される、請求項５８に記載の静電容量センサ。
【請求項６１】
静電容量結合用の前記複数の電極行のうちの一つ、静電容量結合用の前記複数の電極列のうちの一つ、及び前記処理ユニットは、前記刺激の存在を検出するために、前記静電容量結合の変化率を測定するようにさらに適合される、請求項５８に記載の静電容量センサ。
【請求項６２】
前記複数の電極行及び前記複数の電極列間に介在された非導電性基板をさらに含む、請求項５８に記載の静電容量センサ。
【請求項６３】
前記複数の電極行及び前記複数の電極列は、実質的に非重複配置にある、請求項５８に記載の静電容量センサ。
【請求項６４】
上方のタッチ入力を受け取るための基板と、
前記基板の下に存在し、それぞれがタッチ入力に応答して、変化するように適合された電極容量を含む複数の電極行及び複数の電極列と、
前記複数の電極行及び前記複数の電極列に連結され、少なくとも一つの電極容量に基づいて、タッチ入力のシグネチャを判定するように適合された処理ユニットとを含む静電容量センサであって、
前記シグネチャは、前記基板と接触したまま、前記基板に対してほぼ垂直なタッチ入力の動きに対応する少なくとも一つの電極容量における変動を含む静電容量センサ。
【請求項６５】
前記処理ユニットは、前記タッチ入力の前記シグネチャを判定するために、第１の時間領域に対して電極容量の変化率を測定するように適合される、請求項６４に記載の静電容量センサ。
【請求項６６】
前記処理ユニットは、前記タッチ入力の前記シグネチャを判定するために、第２の時間領域に対して電極容量の変化率を測定するように適合される、請求項６５に記載の静電容量センサ。
【請求項６７】
前記処理ユニットは、グランドに対して電極容量の変化を測定するように適合される、請求項６４に記載の静電容量センサ。
【請求項６８】
前記シグネチャは、前記複数の電極行及び前記複数の電極列に向かったオブジェクトの動き、及び、前記複数の電極行及び前記複数の電極列から離れるオブジェクトの動きを含む、請求項６４に記載の静電容量センサ。
【請求項６９】
前記シグネチャは、前記基板に対する前記タッチ入力の平坦化を含む、請求項６４に記載の静電容量センサ。
【請求項７０】
前記シグネチャは、前記タッチ入力に応答する前記基板の撓みを含む、請求項６４に記載の静電容量センサ。
【請求項７１】
電極行及び電極列を含む複数の電極を形成し、
前記複数の電極のうちの少なくとも一つの静電容量の変化率を測定し、
前記の測定された変化率に基づいて刺激の存在を判定することを含む方法。
【請求項７２】
前記の測定するステップは、
前記電極行のうちの一つをストローブし、
隣接した電極行の電圧をサンプリングすることを含む、請求項７１に記載の方法。
【請求項７３】
前記の測定するステップは、
前記電極列のうちの一つをストローブし、
隣接した電極列の電圧をサンプリングすることを含む、請求項７５に記載の方法。
【請求項７４】
前記の測定するステップは、
前記電極列のうちの一つをストローブし、
前記電極列のうちの少なくとも一つの電圧をサンプリングすることを含む、請求項７１に記載の方法。
【請求項７５】
前記の測定するステップは、
前記電極列のうちの一つをストローブし、
前記電極行のうちの少なくとも一つの電圧をサンプリングすることを含む、請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
前記電極行のうちの少なくとも二つは、第１の相互静電容量を規定し、
前記方法は、前記第１の相互静電容量の変化率を測定することをさらに含む、請求項７１に記載の方法。
【請求項７７】
前記電極列のうちの少なくとも二つは、第２の相互静電容量を規定し、
前記方法は、前記第２の相互静電容量の変化率を測定することをさらに含む、請求項７６に記載の方法。
【請求項７８】
第１の側の前記複数の電極行の支持用のリジッド基板をさらに形成することを含む、請求項７１に記載の方法。
【請求項７９】
前記電極行及び前記電極列の間の誘電体材料をさらに形成することを含む、請求項７１に記載の方法。
【請求項８０】
前記電極行及び前記電極列は、可視光に対して実質的に透明である、請求項７１に記載の方法。
【請求項８１】
前記電極行及び前記電極列は、可視光に対して実質的に半透明である、請求項７１に記載の方法。
【請求項８２】
前記電極行及び前記電極列は、可視光に対して実質的に不透明である、請求項７１に記載の方法。
【請求項８３】
静電容量感知回路を形成し、前記静電容量感知回路は、出力を有し、
前記静電容量感知回路の出力の変化率を測定し、
電磁ノイズに起因する所定の変化率に対する前記の測定された変化率を比較し、
前記所定の変化率よりも少ない測定された変化率に応答して、刺激の存在を判定すること
を含む刺激を検出するための方法。
【請求項８４】
前記静電容量感知回路の出力は、単一電極の静電容量に基づく、請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
前記静電容量感知回路の出力は、第１の電極及び第２の電極間の静電容量結合に基づく、請求項８３に記載の方法。
【請求項８６】
静電容量感知回路を形成し、前記静電容量感知回路は、出力を有し、
前記静電容量感知回路の出力の変化率を測定し、
環境変動に起因する所定の変化率に対する測定された変化率を比較し、前記所定の変化率よりも大きい測定された変化率に応答して、刺激の存在を判定することを含む刺激を検出するための方法。
【請求項８７】
前記静電容量感知回路の出力は、単一電極の静電容量に基づく、請求項８６に記載の方法。
【請求項８８】
前記静電容量感知回路の出力は、第１の電極及び第２の電極間の静電容量結合に基づく、請求項８６に記載の方法。
【請求項８９】
静電容量感知回路を形成し、前記静電容量感知回路は、出力を有し、
前記静電容量感知回路の出力の変化率を測定し、
所定の最低変化率及び所定の最高変化率に対する測定された変化率を比較し、
前記所定の最低変化率及び前記所定の最高変化率間の測定された変化率に応答して、刺激の存在を判定することを含む刺激を検出するための方法。
【請求項９０】
前記静電容量感知回路の出力は、単一電極の静電容量に基づく、請求項８９に記載の方法。
【請求項９１】
前記静電容量感知回路の出力は、第１の電極及び第２の電極間の静電容量結合に基づく、請求項８９に記載の方法。
【請求項９２】
出力を規定する静電容量感知回路を形成し、
前記静電容量感知回路の出力の変化率を測定し、
前記静電容量感知回路の出力の測定された変化率の増加に応答して、刺激の存在を判定することを含む刺激を検出するための方法。
【請求項９３】
前記刺激は、下限閾値よりも下から上限閾値よりも上に推移する測定された変化率に対応する、請求項９２に記載の方法。
【請求項９４】
出力を規定する静電容量感知回路を形成し、
前記静電容量感知回路の出力の変化率を測定し、
前記静電容量感知回路の出力の測定された変化率の減少に応答して、刺激の存在を判定することを含む刺激を検出するための方法。
【請求項９５】
前記刺激は、上限閾値よりも上から下限閾値よりも下に推移する、測定された変化率に対応する、請求項９４に記載の方法。
【請求項９６】
出力を規定する静電容量感知回路を形成し、
前記静電容量感知回路の出力の変化率を測定し、
前記静電容量感知回路の出力の測定された変化率の連続増加及び連続減少に応答して、刺激の存在を判定することを含む刺激を検出するための方法。
【請求項９７】
前記静電容量感知回路は、サンプリングコンデンサと、単一電極及び電極対のうちの少なくとも一つとを含む、請求項９６に記載の方法。
【請求項９８】
出力を有する静電容量感知回路を形成し、
前記静電容量感知回路の出力の変化率を判定するために、前記静電容量感知回路の出力を連続間隔で測定し、
前記静電容量感知回路の出力の変化率に基づいて、タッチシグネチャを判定することを含む方法。
【請求項９９】
前記静電容量感知回路は、単一電極及び電極対のうちの少なくとも一つに連結されたサンプリングコンデンサを含む、請求項９８に記載の方法。
【請求項１００】
前記タッチシグネチャは、前記静電容量感知回路に近接したオブジェクトの配置に対応する、請求項９８に記載の方法。
【請求項１０１】
前記タッチシグネチャは、前記静電容量感知回路に向かうオブジェクトの流動的な動きに対応する、請求項９８に記載の方法。
【請求項１０２】
前記タッチシグネチャは、前記静電容量感知回路に向かうオブジェクトの千鳥状の動きに対応する、請求項９８に記載の方法。
【請求項１０３】
前記タッチシグネチャは、前記静電容量感知回路に向かうオブジェクトの流動的な動き及び前記静電容量感知回路から離れるオブジェクトの流動的な動きに対応する、請求項９８に記載の方法。
【請求項１０４】
前記タッチシグネチャは、前記静電容量感知回路に向かうオブジェクトの千鳥状の動き及び前記静電容量感知回路から離れるオブジェクトの千鳥状の動きに対応する、請求項９８に記載の方法。
【請求項１０５】
静電容量センサは、第１の電極及び第２の電極を含み、
前記の判定するステップは、前記第２の電極の静電容量に対する前記第１の電極の静電容量を比較することを含む、請求項９８に記載の方法。
【請求項１０６】
前記静電容量感知回路は、第１の電極及び第２の電極を含み、
前記の判定するステップは、前記第２の電極の静電容量の変化率に対する前記第１の電極の静電容量の変化率を比較することを含む、請求項９８に記載の方法。
【請求項１０７】
上方のタッチ入力を受け取るように適合されたタッチ基板と、
前記タッチ基板に隣接した感知電極と、
前記感知電極と電気的に連結され、前記タッチ基板のタッチ入力に応答して、基板の撓みを検出するように構成された処理ユニットと、
を含む静電容量センサ。
【請求項１０８】
前記タッチ基板から離隔したリジッド基板をさらに含む、請求項１０７に記載の静電容量センサ。
【請求項１０９】
前記タッチ基板及びリジッド基板間に介在させた折りたたみ式スペーサをさらに含む、請求項１０７に記載の静電容量センサ。
【請求項１１０】
前記タッチ基板及びリジッド基板間に介在させた実質的に剛性のスペーサをさらに含む、請求項１０７に記載の静電容量センサ。
【請求項１１１】
前記タッチ基板は、リジッド基板へ下方に屈曲するように適合される、請求項１０７に記載の静電容量センサ。
【請求項１１２】
前記感知電極は、前記タッチ基板に連結される、請求項１０７に記載の静電容量センサ。
【請求項１１３】
前記感知電極は、リジッド基板に連結される、請求項１０７に記載の静電容量センサ。
【請求項１１４】
前記タッチ基板及びリジッド基板間のエアギャップをさらに含む、請求項１０７に記載の静電容量センサ。
【請求項１１５】
前記感知電極は、外部電極を含む電極対の内部電極である、請求項１０７に記載の静電容量センサ。
【請求項１１６】
前記感知電極は、二次元電極マトリックスの列電極である、請求項１０７に記載の静電容量センサ。
【請求項１１７】
前記感知電極は、二次元電極マトリックスの行電極である、請求項１０７に記載の静電容量センサ。
【請求項１１８】
上方のタッチ入力を受け取るための上部基板と、
前記上部基板の下方にある第１の離隔電極及び第２の離隔電極と、
第１の電極及び第２の電極に電気的に連結され、前記第１の電極及び前記第２の電極の静電容量に基づいてタッチ入力を検出するように構成された処理ユニットと、
第１の電極及び第２の電極に連結された触覚ドライバであって、前記処理ユニットによって検出されたタッチ入力に応答して、第１の電極及び第２の電極間の静電力で上部基板を振動させるように動作可能な触覚ドライバと、
を含む静電容量センサ。
【請求項１１９】
前記処理ユニット及び前記触覚ドライバは、単一の集積回路を含む、請求項１１８に記載の静電容量センサ。
【請求項１２０】
前記処理ユニット及び前記触覚ドライバは、単一のマイクロコントローラを含む、請求項１１８に記載の静電容量センサ。
【請求項１２１】
上方の前記第２の電極を支持する下部基板をさらに含む、請求項１１８に記載の静電容量センサ。
【請求項１２２】
前記上部基板及び前記下部基板は、実質的に剛性である、請求項１２１に記載の静電容量センサ。
【請求項１２３】
前記第１の電極は、複数の電極行を含み、
前記第２の電極は、複数の電極列を含む、請求項１１８に記載の静電容量センサ。
【請求項１２４】
前記処理ユニットは、差動時間領域感知回路を含む、請求項１１８に記載の静電容量センサ。
【請求項１２５】
出力を有する光学センサと、
前記光学センサに電気的に連結される処理ユニットであって、前記光学センサに近接したオブジェクトの存在を示すために、前記光学センサの出力の変化率を判定するように適合された処理ユニットと、
を含む装置。
【請求項１２６】
前記光学センサに近接したオブジェクトを照らすように動作可能な第１の発光ダイオードをさらに含む、請求項１２５に記載の装置。
【請求項１２７】
前記光学センサに近接したオブジェクトを照らすように動作可能な第２の発光ダイオードをさらに含む、請求項１２６に記載の装置。
【請求項１２８】
前記第１の発光ダイオード及び前記第２の発光ダイオードは、前記光学センサについて固定される、請求項１２７に記載の装置。
【請求項１２９】
前記光学センサの出力の変化率を判定することは、所定の基準を達成する前記光学センサの出力に応答することである、請求項１２５に記載の装置。
【請求項１３０】
前記処理ユニットは、実質的にゼロである光学センサの出力の測定された変化率に応答して、前記オブジェクトが前記光学センサに対して静止することを判定するようにさらに適合された、請求項１２５に記載の装置。
【請求項１３１】
前記処理ユニットは、実質的に非ゼロである光学センサの出力の測定された変化率に応答して、前記オブジェクトが前記光学センサに対して移動することを判定するようにさらに適合された、請求項１２５に記載の装置。
【請求項１３２】
上方のタッチ入力を受け取るための光学センサに対して固定された静電容量タッチの要素をさらに含む、請求項１２５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、刺激を検出する装置及び方法に関し、且つ、さらに詳しくは、タッチ入力及びスタイラス（ｓｔｙｌｕｓ）入力を検出する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、人間のタッチの存在を検知するように設計された多数のヒューマンマシンインターフェイス（Ｈｕｍａｎ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：ＨＭＩ）装置が存在している。いくつかのケースにおいては、これらのＨＭＩインターフェイスは、スタイラスを含み、スタイラスは、人間からの入力を機械インターフェイスに対して提供するべく使用されている。スタイラスは、直接的なヒューマンインターフェイスを完全に置換してもよく、或いは、ヒューマンインターフェイスを補完してもよい。これらのＨＭＩ装置は、光、音響、機械−電気（スイッチ）磁界、電界、電磁界、又はこれらの刺激の組合せを使用してもよい。
【０００３】
現在存在していると共に電界を使用している３つの従来型の且つ最新型のタッチ技術は、一般に、投影型静電容量、静電容量式、及び差動検知と呼ばれている。投影型静電容量（ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ  ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）は、一般に、透明なタッチスクリーンと関連しており、このタッチスクリーンは、ほぼ同一サイズのディスプレイとの関連において使用され、且つ、ディスプレイからの光が投影型静電容量タッチスクリーンセンシング要素のセンシング要素（ｓｅｎｓｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を通過できるような方式でディスプレイと共に組み立てられている。投影型静電容量は、通常、高分解能（ｈｉｇｈ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）の能力を有するように実装されており、この場合に、タッチのエリアの選択を指の実際のサイズよりも格段に小さくできる。投影型静電容量は、携帯電話機、パーソナルデジタルアシスタント（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ：ＰＤＡ）、スマートフォン、ノートブック、ラップトップコンピュータ、ラップトップモニタ、及びディスプレイを有するその他のユーザー装置等のパーソナル電子装置上において広く使用されている。静電容量検知は、投影型静電容量とは対照的に、通常、ボタン又は低分解能スライダ（ｌｏｗ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｓｌｉｄｅｒｓ）等の投影型静電容量よりも格段に低い分解能に対して一般に応答する唯一の入力を処理する用途に適用されている。これらの相対的に低分解能の入力検知用途は、指のサイズの入力に応答するように設計された電極構造を使用している。それにも拘らず、静電容量検知は、投影型静電容量の代わりに使用することが可能であり、且つ、原理的に、投影型静電容量は、総体としての静電容量の１つのサブセット実装形態である。差動検知技術は、電界、低インピーダンス検知法、及び固有のセンシング電極を使用しており、これらは、特定の電子センシング回路との関連において、ソフトウェアの使用を伴うことなしに、人間のタッチの正確な安定した検知を実現する。
【０００４】
静電容量、投影型静電容量、及び差動検知は、１）これらが、いずれも、電界を人間と機械の相互作用を計測するための刺激として使用しており、且つ、２）これらが、人間と機械の相互作用に起因して特定の刺激の変化が発生した際に、エンジニアによって判定されたタッチに対応する既定の閾値に依存している、という少なくとも２つの共通的な属性を有する。
【０００５】
図１及び図２は、複数電極及び単一電極静電容量検知を使用するための基本的な単一入力センサ構成を示している。図２は、誘電体基板１０２を通じて検知するための単一電極１００を有する単純な静電容量センサを示している。タッチ刺激は、単一電極１００が配置された誘電体１０２の反対面上において印加されることになろう。図１は、誘電体基板１０２と、少なくとも２つの電極１００、１０４と、を有する複数電極静電容量式センサを示している。図２と同様に、タッチ刺激は、複数電極１００、１０４が配置された誘電体１０２の反対面上において印加されることになろう。上述の図１及び図２の構造と関係するこれらの静電容量検知法は、刺激信号が処理された後に、指又はスタイラスが１つ又は複数のセンシング電極に接近するのに伴って変化する出力信号が存在することになるように、単一又は複数電極から静電容量の変化を検知する。出力信号は、特定の値（既定の閾値）に到達した際にタッチ応答が発生することになるように、処理される。この既定の閾値は、タッチ表面の上方においてタッチゾーンと共に配置されたタッチ位置に対応することになろう。又、１つ又は複数のセンサ電極の上方における実際のタッチ場所は、変化―製造公差、誘電率、誘電体の厚さ、電極の面積、及び電子センシング回路の変動の影響を受ける―に起因し、変化することにもなる。
【０００６】
図３〜図７を参照されたい。図３は、図２に示されている単一電極静電容量センサの電気回路及びブロック図を示しており、且つ、図４〜図７に示されているタイミング図は、単一電極を利用してタッチ入力を検出及び処理する基本的な技法を示している。Ｃｅは、図２に示されている単一電極センシング要素の実効正味静電容量（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｎｅｔ  ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）を表している。Ｃｅは、存在している静電容量に応じて変化することになり、即ち、「タッチなし」の場合に、Ｃｅは、「タッチ」が存在している際よりも小さな値の静電容量を有することになり、「タッチ」が存在している際には、Ｃｅは、相対的に大きな値の静電容量を有する。Ｃｓは、アナログ−デジタルコンバータ１０６、既定閾値回路（ｐｒｅ−ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ  ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）１０８、及び出力応答１１０用のサンプリングコンデンサを表している。制御装置Ａ、Ｂ、及びＣは、ターンオン（ｔｕｒｎ  ｏｎ）された際に最小抵抗値モード（理想的には、ゼロオーム）となり、且つ、ターンオフ（ｔｕｒｎ  ｏｆｆ）された際には、高抵抗値モード（理想的には、無限大の抵抗値）となる電子スイッチを表している。
【０００７】
図４、図５、図６、及び図７は、単一電極Ｃｅを使用することによってタッチ入力を検知するための検知法の基本動作について説明するべく使用されるタイミング図である。図４は、制御装置用の制御信号のタイミング図を示している。制御信号が３．００という値を有する際には、制御装置は、オン状態であり、且つ、制御信号が値０．００を有する際には、制御装置は、オフ状態である。これは、図５及び図６の制御装置Ｂ及びＣ用の制御信号の場合にも当て嵌まる。図６の時点ｔ１において、制御信号ＣがＨｉｇｈに変化し、これにより、制御装置がターンオンすることにより、ＣｅがＣｓに接続されている。又、時点ｔ１においては、制御信号Ａ及びＢは、図示のように、Ｌｏｗであり、これにより、制御装置Ａ及びＢをターンオフしている。時点ｔ２において、制御装置Ａがターンオンされ、これにより、電圧Ｖｓが図７において１．００という電圧値から０．００に降下することによって示されているように、Ｃｅ及びＣｓ上に存在している電荷がグランドに放電されている。時点ｔ３において、制御装置Ａがターンオフされている。時点ｔ４において、制御装置Ｃがターンオフされ、これにより、ＣｅがＣｓから絶縁されている。時点ｔ５において、制御装置Ｂがターンオンされ、これにより、サンプリングコンデンサＣｓがＶｄｄに充電されている。図７は、０．００という値から３．００のＶｄｄ値に充電される電圧Ｖｓを示している。時点ｔ７において、制御装置Ｃがターンオンされ、これにより、ＣｓがＣｅに接続されてＣｓ上の電荷がＣｓとＣｅの両方に再分配され、且つ、従って、これにより、電圧ＶｓがＣｅ上の静電容量の値に比例して降下している。Ｃｓの静電容量は一定である。相対的に低い電圧は、以下の式に従って降下する。
【０００８】
Ｖｓ＝Ｖｄｄ＊（Ｃｓ／（Ｃｓ＋Ｃｅ））
【０００９】
時点ｔ７において、図７には、１．００という「タッチなし」値が示されている。タッチイベントが存在している場合には、静電容量Ｃｅは、「タッチなし」静電容量値よりも大きな値を有することになろう。上述の式に基づき、Ｖｓは、図７においては、０．５００という相対的に低い値として示されている。時点ｔ８において、制御装置Ｃがターンオフされ、これにより、センサコンデンサＣｅがサンプルコンデンサＣｓから切断されている。Ｖｓの値は、タッチ状態に比例したサンプリング値に、即ち、「タッチなし」状態用の相対的に大きな値及び「タッチ」状態用の相対的に小さな値に、留まることになろう。
【００１０】
次に、複数の電極を利用した代替静電容量検出法について説明する。図１、図８〜図１２を参照されたい。図８は、図１に示されている複数電極静電容量センサの電気回路及びブロック図を示しており、且つ、図９〜図１２のタイミング図は、複数の電極を利用することによってタッチ入力を検出及び処理するための基本的な技法を示している。Ｃｅは、図１に示されている複数（２つ）電極センシング要素の実効正味静電容量を表している。Ｃｅは、存在している静電容量に応じて変化することになり、即ち、「タッチなし」の場合に、Ｃｅは、相対的に大きな値の静電容量を有することになり、且つ、「タッチ」が存在している際には、Ｃｅは、相対的に小さな値の静電容量を有する。Ｃｓは、アナログ−デジタルコンバータ用のサンプリングコンデンサを表している。制御装置Ａ及びＣは、ターンオンされた際に最小抵抗値モード（理想的には、ゼロオーム）となり、且つ、ターンオフされた際に高抵抗値モード（理想的には、無限大の抵抗値）となる電子スイッチを表している。制御装置Ｂは、制御装置Ｂの出力上に駆動信号を生成するためのＭＯＳＦｅｔ回路として表されている。図９、図１０、図１１、及び図１２は、複数電極静電容量センサＣｅを使用してタッチ入力を検知する検知法の基本動作について説明するべく使用されるタイミング図である。図１１は、制御装置Ｃ用の制御信号のタイミング図を示している。制御信号が３．００という値を有する際には、制御装置は、オン状態であり、且つ、制御信号が値０．００を有する際には、制御装置は、オフ状態である。これは、図９の制御装置Ａ用の制御信号にも当て嵌まる。図１０は、０．００という値から３．００の値に変化する出力駆動信号Ｂのタイミング図を示している。
【００１１】
図１１の時点ｔ１において、制御信号Ｃが、Ｈｉｇｈに変化し、これにより、制御装置ＣがターンオンしてＣｅをＣｓに接続している。又、時点ｔ１においては、制御信号ＡがＬｏｗであり、これにより、制御装置Ａがターンオフされ、且つ、出力ＢがＬｏｗであり、この両方の状態が、それぞれ、図１１及び図１０に示されている。時点ｔ２において、制御装置Ａがターンオンされ、これにより、図１２において電圧Ｖｓが１．００という電圧値から０．００に降下することによって示されているように、Ｃｅ及びＣｓ上に保存されている電荷がグランドに放電されている。時点ｔ３において、制御装置Ａがターンオフされている。時点ｔ４において、出力装置Ｂがターンオンされ、これにより、センサ電極構造に印加された電圧が、０．００という値から３．００に変化している。この電圧刺激により、０．００から「タッチなし」状態における１．００の値に上昇する電圧によって示されているように、Ｖｓの値が、Ｃｅの静電容量に比例した値に上昇する。タッチ表面に接近するべく又はこれとのタッチ状態となるべく指／付属物又はその他のタッチ入力装置が存在している場合には、Ｃｅの静電容量は、「タッチ状態」用の相対的に小さな実効静電容量を有することになり、これにより、「タッチ状態」における０．５００という値によって示されているように、電圧Ｖｓは、相対的に小さな値において安定する。図１２には、これらの状態の両方が示されている。時点ｔ５において、制御装置Ｃがターンオフされ、これにより、ＣｅがＣｓから絶縁されている。時点ｔ６において、出力装置ＢがＬｏｗに変化し、これにより、電極構造Ｃｅから刺激が除去されている。Ｃｓの静電容量は一定である。相対的に低い電圧は、以下の式に従って降下する。
【００１２】
Ｖｓ＝Ｖｄｄ＊（Ｃｅ／（Ｃｓ＋Ｃｅ））
【００１３】
時点ｔ６において、図１２には、１．００という「タッチなし」値が示されている。タッチイベントが存在している場合には、静電容量Ｃｅは、「タッチなし」静電容量値よりも大きな値を有することになろう。上述の式に基づき、Ｖｓは、サンプリングコンデンサＣｓからの図１２のコンデンサＣｅにおける０．５００という相対的に小さな値として示されている。Ｖｓの値は、タッチ状態に比例したＶｓ値に、即ち、「タッチなし」状態用の相対的に大きな値及び「タッチ」状態用の相対的に小さな値に、留まることになろう。この二重電極検知法の１つの有用な属性は、水がタッチセンサ構造のタッチ表面上に存在している場合に、Ｃｅの値が基本的に上昇し、その結果、Ｖｓの値が増大することになるという点にある。これは、正常なタッチイベントと比べた場合に、Ｖｓが、水については、反対方向に動くという点において有用である。この情報は、タッチ表面上に存在している水に起因した偽のタッチイベントを本質的に判別（ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｅ）する際に非常に有用である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
単一電極であるのか又は二重電極であるのかを問わず、上述の両方のケースにおいて、アナログ−デジタルコンバータ１０６は、Ｖｓの値を既定閾値処理回路１０８による処理が可能なデジタル値に変換することになろう。既定の閾値を判定する方式の２つの例は、１）既定の閾値が所定の電圧値に等しく、この場合に、Ｖｓが、その同一の前記所定の電圧値以下である際に、有効なタッチイベントが存在しており、即ち、Ｖ（サンプル）＜＝Ｖｐ（既定の閾値）である際に、有効なタッチイベントが存在しているというもの、或いは、２）既定の閾値が所定の電圧値に等しく、この場合に、「タッチなし」のＶｓ値とＶｓの間の差が、その同一の前記所定の電圧値以上である際に、有効なタッチイベントが存在しており、即ち、［（「タッチなし」電圧の値）−（Ｖｓ）］＞＝Ｖ（既定の閾値）である際に、有効なタッチイベントが存在しているというものであってもよいであろう。閾値処理回路１０８が、Ｖｓのデジタル表現を取得することになり、且つ、次いで、閾値処理回路１０８は、上述のものに類似した既定の閾値プロセスを使用することにより、外部世界に対する適切なインターフェイス処理のために出力応答回路１１０によって処理されるべき有効なタッチイベントが存在しているか否かを処理及び決定する。既定の閾値の値は、静電容量又は電界効果センサの用途の設計者によって判定されなければならない。既定の閾値とは、結果的にタッチイベントとして解釈されることになるタッチ刺激に比例したサンプリング値と最終的に比較される値である。この既知の閾値を使用した方法を使用することになる開発済みの多数の技法が存在している。複数センシング電極を使用した差動検知法の場合にも、電極の１つの組上において検知された値が電極のその他の組との関係においてなんらかの値を有することを必要としており、例えば、一例として、差動２電極センシング構造において、タッチイベントが存在するためには、両方の電極が相互に等しいことを要することになり、且つ、タッチイベントが存在しない（論理的にタッチしていない）ためには、電極のうちの一方が他方を下回っていることが必要となろう。技法を問わず、既定の閾値法を使用する際には、「タッチなし」又は「タッチ」イベント以外に、図７及び図１２のＶｓ等のように、サンプリングされた電圧の値に最終的に影響を及ぼしうるその他の変数が存在している。タッチ基板の誘電率の変化、センサパッドの面積の有効な変動、センサ構造に対する指の結合面積の変動、ガラス基板の公差（ｔｏｌｅｒａｎｃｅｓ）に基づいた変動、サンプリング回路の変動、温度、湿気等は、いずれも、偽の又は過大／過小感度のタッチ検知応答をもたらす可能性がある。図１及び図２は、タッチ感度又は「タッチ感触」に影響を及ぼしうるその他の要因の可変性を考慮する等のための既定の閾値に対応したタッチ表面の上方の場所を示している。設計者が指／付属物（ａｐｐｅｎｄａｇｅ）又はその他のタッチ入力装置上における手袋の使用を考慮しなければならない場合には、既定の閾値に対応したタッチ表面の上方の場所は、手袋による絶縁の厚さに対応するべく、相対的に大きな距離でなければならないであろう。当然のことながら、指／付属物又はその他のタッチ入力装置がタッチ表面に接近する際に、既定閾値処理回路１０８は、指／付属物又はその他のタッチ入力装置が実際にタッチ表面にタッチしていないにも拘わらず、有効なタッチイベントを登録することになろう。既定の閾値の対応している場所は、ちょうどタッチ表面に位置したものとすることができよう。このケースにおいては、設計者は、タッチ表面に対する初期タッチの後の指／付属物の平坦化に起因した信号寄与度の値を考慮することになろう。刺激信号は、図３の静電容量Ｃｅを増大させると共に図８の静電容量Ｃｅを減少させることになるガラスに対する指の静電容量性結合が増大するのに伴って、継続的に増大する。設計者は、既定の閾値がどのようなものであるべきかに対して影響を及ぼすことになるすべての変数を考慮しなければならない。これらの変数のすべてを考慮した後に、既定の閾値が、指／付属物又はその他のタッチ入力装置がタッチ表面に移動した際に、認識される有効なタッチイベントが存在しないような値に設定されないことが非常に重要であろう。逆に言えば、既定の閾値は、偽の作動を引き起こすように設計するべきではない。既定の閾値を設定するための適切な妥協を判定するには、環境条件を含む上述の変数のすべてを考慮する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
静電容量式センサが提供される。一実施形態においては、静電容量式センサは、静電容量性結合を規定する第１及び第２電極と、静電容量性結合の変化率に基づいて刺激の存在を判定するべく第１及び第２電極に対して電気的に結合された処理ユニットと、を含む。処理ユニットは、静電容量性結合が既定の閾値を上回ることに応答して、時間に伴う変化率を判定するように動作可能である。基板が、第１及び第２電極に隣接した状態において位置決めされており、この場合に、刺激は、基板に対するオブジェクトの配置に対応している。
【００１６】
別の実施形態においては、静電容量式センサは、内側電極と、外側電極と、を含む。内側及び外側電極は、実質的に共面状態にあり、且つ、外側電極は、内側電極から離隔した状態において、内側電極を実質的に取り囲んでいる。内側電極は、任意選択により、離隔したセグメントを規定しており、且つ、外側電極は、任意選択により、離隔したセグメントと内側電極の間に介在している。処理ユニットは、例えば、静電容量式センサの近傍のオブジェクト等の刺激に応答して、内側及び外側電極の間の静電容量性結合の変化率を判定するように動作可能である。
【００１７】
さらに別の実施形態においては、静電容量式センサは、その上部において第１及び第２共面電極を支持するリジッド基板（ｒｉｇｉｄ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）を含み、且つ、複数のスペーサによって第１及び第２電極の上方において支持されたフレキシブル基板（ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）を含む。フレキシブル基板は、第１及び第２電極から遠位（ｄｉｓｔａｌ）に位置したフレキシブル基板の一部分上におけるタッチ入力に応答して、内側及び外側電極に向って下方に曲がり易い。処理ユニットは、フレキシブル基板に対するタッチ入力に応答して、第１及び第２電極の間の静電容量性結合の変化率を判定するように動作可能である。
【００１８】
さらに別の実施形態においては、静電容量式センサは、第１及び第２電極から離隔したストローブ電極（ｓｔｒｏｂｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を含む。ストローブ電極は、一般に平坦であり、且つ、それぞれ、第１及び第２静電容量性結合を規定するべく、第１及び第２電極と同延状態にある。リジッド基板が、ストローブ電極と第１及び第２電極の間に介在している。処理ユニットは、任意選択により、既定の閾値を超過する第１及び第２静電容量性結合に応答して、タッチ入力を示すべく、第１及び第２静電容量性結合の変化率を判定するように動作可能である。
【００１９】
さらに別の実施形態においては、静電容量式センサは、第１方向に延在する複数の電極行（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｒｏｗ）を含み、且つ、第１方向を横断する第２方向に延在する複数の電極列（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｃｏｌｕｍｎ）を含む。複数の電極行及び複数の電極列は、実質的に非オーバーラップアライメント（ｎｏｎ−ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）状態にある。その他の実施形態においては、電極列は、電極行とのオーバーラップアライメント（ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）状態にある。処理ユニットは、２つの次元において刺激の存在を示すべく、複数の電極行の静電容量の変化率及び複数の電極列の静電容量の変化率を判定するように動作可能である。隣接する電極行は、任意選択により、静電容量性結合を形成しており、この場合に、処理ユニットは、静電容量性結合の変化率を計測するようにさらに適合されている。さらに、隣接する電極列は、任意選択により、静電容量性結合を形成しており、この場合に、処理ユニットは、静電容量性結合の変化率を計測するようにさらに適合されている。
【００２０】
本発明のこれらの及びその他の特徴及び利点については、添付図面及び添付の請求項に従って検討した際に、本発明の以下の説明から明らかとなろう。
【００２１】
本発明の実施形態について詳細に説明する前に、本発明は、以下の説明に記述されている又は図面に図示されている動作の詳細に又は構造の詳細に、且つ、コンポーネントの構成に、限定されるものではないことを理解されたい。本発明は、様々なその他の実施形態において実装されてもよく、且つ、本明細書に明示的に開示されてはいない代替方法によって実施又は実行されてもよい。又、本明細書において使用されている語法及び用語は、説明を目的としたものであり、且つ、限定としてみなすべきではないことを理解されたい。「含む」及び「有する」並びにこれらの変形の使用は、その後に列挙されている項目及びその均等物、並びに、更なる項目及びその均等物を包含することを意味している。さらに、列挙は、様々な実施形態の説明において使用される場合がある。そうではない旨が明示的に記述されていない限り、列挙の使用は、本発明をなんらかの特定の順序又は数のコンポーネントに限定するものと解釈してはならない。又、列挙の使用は、列挙されているステップ又はコンポーネントと組み合わせたり又は統合可能である任意の更なるステップ又はコンポーネントを本発明の範囲から排除するものと解釈してはならない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】差動検知法のための複数電極を含むタッチセンサの図である。
【図２】静電容量式検知法のための単一電極を含むタッチセンサの図である。
【図３】図２に示されている単一電極タッチセンサに対応する回路図である。
【図４】図３の回路の第１タイミング図である。
【図５】図３の回路の第２タイミング図である。
【図６】図３の回路の第３タイミング図である。
【図７】図３の回路の第４タイミング図である。
【図８】図１に示されている複数電極タッチセンサに対応する回路図である。
【図９】図８の回路の第１タイミング図である。
【図１０】図８の回路の第２タイミング図である。
【図１１】図８の回路の第３タイミング図である。
【図１２】図８の回路の第４タイミング図である。
【図１３】単一電極に対する近接性を判定するための能動ゾーンを含むタッチセンサの図である。
【図１４】時間領域差動検知のための複数電極を含むタッチセンサの図である。
【図１５】時間領域差動検知のための単一電極を含むタッチセンサの図である。
【図１６】単一電極と、能動ゾーンと、を含むタッチセンサに接近する指の図である。
【図１７】図１６に示されているタッチセンサの電圧対時間を示す第１グラフである。
【図１８】図１６に示されているタッチセンサの電圧対時間を示す第２グラフである。
【図１９】図１６に示されているタッチセンサの電圧対時間を示す第３グラフである。
【図２０】図１６に示されているタッチセンサの動作を示すフローチャートである。
【図２１】図１６に示されているタッチセンサのタイミングインターフェイス回路のブロックダイアグラムである。
【図２２】刺激（Ｓ）が近接性閾値（Ｘ）を上回っているか否かを判定するための能動ゾーンを含むタッチセンサである。
【図２３】複数電極と、時間領域差動センシング回路と、を含むタッチセンサの回路図である。
【図２４】図２３に示されているタッチセンサの刺激対時間を示すグラフである。
【図２５】図２３に示されているタッチセンサの刺激対時間の変化率を示すグラフである。
【図２６】４つの電極と、時間領域差動シグネチャ処理回路と、を含むタッチセンサの回路図である。
【図２７】図２６に示されているタッチセンサと共に使用される４つの円形電極の図である。
【図２８】図２７に示されている４つの円形電極及び図２６に示されているタッチセンサと共に使用されるグランドプレーンの図である。
【図２９】単一電極を含むタッチセンサ上に載るべく到来する指の第１の図である。
【図３０】単一電極を含むタッチセンサ上に載るべく到来する指の第２の図である。
【図３１】図２６に示されているタッチセンサの刺激対時間を示すグラフである。
【図３２】図２６に示されているタッチセンサの刺激対時間の変化率を示すグラフである。
【図３３】図２６に示されているタッチセンサと共に使用される４つの非円形電極の図である。
【図３４】図３３に示されている４つの非円形電極（ｎｏｎ−ｃｉｒｃｕｌａｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ）及び図２６に示されているタッチセンサと共に使用される接地面（ｇｒｏｕｎｄ  ｐｌａｎｅ）の図である。
【図３５】時間領域差動ロジックと共に使用される複数電極及び能動ゾーンを含むタッチセンサの図である。
【図３６】時間領域差動処理回路を含む複数電極タッチセンサの回路図である。
【図３７】８つの単一又は二重電極と、時間領域差動処理回路と、を含むタッチセンサの回路図である。
【図３８】図３７に示されているタッチセンサと共に使用される８つの単一電極の図である。
【図３９】図３７に示されているタッチセンサと共に使用される８つの二重電極の図である。
【図４０】図３７に示されているタッチセンサと共に使用される１２個の二重電極の図である。
【図４１】フレキシブル基板とリジッド基板の間に介在した単一電極を含むタッチセンサの図である。
【図４２】図４１に示されているタッチセンサに接近する指の図である。
【図４３】図４１に示されているタッチセンサと関連するフレキシブル基板を偏向させる指の図である。
【図４４】図４１〜図４３に示されているタッチセンサの刺激対時間を示すグラフである。
【図４５】図４１〜図４３に示されているタッチセンサの刺激対時間の変化率を示すグラフである。
【図４６】２つのリジッド基板の間に介在した単一電極を含むタッチセンサの図である。
【図４７】図４６に示されているタッチセンサに接近する指の図である。
【図４８】上部及び下部リジッド基板の間に介在したセンサ電極及びバイアス電極を含むタッチセンサの図である。
【図４９】上部及び下部リジッド基板の間に介在した複数電極を含むタッチセンサの図である。
【図５０】上部及び下部リジッド基板の間に介在した複数電極及びバイアス電極を含むタッチセンサの図である。
【図５１】図４９及び図５０のタッチセンサの刺激対時間を示す第１グラフである。
【図５２】図４９及び図５０のタッチセンサの刺激対時間の変化率を示す第１グラフである。
【図５３】図４９及び図５０のタッチセンサの刺激対時間を示す第２グラフである。
【図５４】図４９及び図５０のタッチセンサの刺激対時間の変化率を示す第２グラフである。
【図５５】図４９及び図５０のタッチセンサの刺激対時間を示す第３グラフである。
【図５６】図４９及び図５０のタッチセンサの刺激対時間の変化率を示す第３グラフである。
【図５７】図４９及び図５０のタッチセンサの刺激対時間を示す第４グラフである。
【図５８】図４９及び図５０のタッチセンサの刺激対時間の変化率を示す第４グラフである。
【図５９】フィルタ機能及び時間領域差動シグネチャ認識を含む単一電極タッチセンサの回路図を含む。
【図６０】フィルタ機能及び時間領域差動シグネチャ認識を含む複数電極タッチセンサの回路図を含む。
【図６１】内側電極と、外側電極と、を含む二重電極タッチセンサを示す。
【図６２】正味電界を含む図６１の二重電極タッチセンサを示す。
【図６３】図６１に示されている二重電極タッチセンサの第１回路図を含む。
【図６４】図６１に示されている二重電極タッチセンサの第２回路図を含む。
【図６５】離隔した上部及び下部リジッド基板を含む二重電極タッチセンサを示す。
【図６６】離隔した上部及び下部リジッド基板と、バイアスされた下部電極と、を含む二重電極タッチセンサを示す。
【図６７】本発明の差動検知法を利用した８電極タッチセンサである。
【図６８】本発明の差動検知法を利用した１２電極タッチセンサである。
【図６９】内側及び外側電極と、ストローブ電極と、を含むタッチセンサを示す。
【図７０】図６９に示された、且つ、時間差動処理回路を含む、タッチセンサの回路図である。
【図７１】図６９に示された、且つ、内側バッファと、第１及び第２刺激及び検出回路と、を含む、タッチセンサの回路図である。
【図７２】正味電界を含む図６９のタッチセンサを示す。
【図７３】スペーサによって支持された上部に位置する基板を含む図６９のタッチセンサを示す。
【図７４】正味電界を含む図７３のタッチセンサを示す。
【図７５】内側電極及び外側電極を含む第１の１２電極センサを示す。
【図７６】図７５の１２電極センサと共に使用される下部ストローブ電極を示す。
【図７７】内側及び外側電極を含む第２の１２電極センサを示す。
【図７８】図７７の１２電極センサと共に使用される下部ストローブ電極を示す。
【図７９】オーバーラップした電極行及び電極列を含むタッチセンサの第１側面図である。
【図８０】オーバーラップした電極行及び電極列を含むタッチセンサの第２側面図である。
【図８１】電極列を含む図７９及び図８０のタッチセンサの平面図である。
【図８２】電極行を含む図７９及び図８０のタッチセンサの平面図である。
【図８３】電極列及び電極行を含む図７９及び図８０のタッチセンサの平面図である。
【図８４】時間領域差動シグネチャ処理回路を含む図８３のタッチセンサの回路図である。
【図８５】本発明の一実施形態による駆動及び読取りが実行される列を示す図８３のタッチセンサの平面図である。
【図８６】本発明の一実施形態による駆動及び読取りが実行される行を示す図８３のタッチセンサの平面図である。
【図８７】本発明の一実施形態による駆動及び読取りが実行される列及び行を示す図８３のタッチセンサの平面図である。
【図８８】本発明の一実施形態による駆動及び読取りが実行される複数の列を示す図８３のタッチセンサの平面図である。
【図８９】本発明の一実施形態による駆動及び読取りが実行される複数の行を示す図８３のタッチセンサの平面図である。
【図９０】本発明の一実施形態による駆動及び読取りが実行される複数の列及び行を示す図８３のタッチセンサの平面図である。
【図９１】本発明の一実施形態による図８３のタッチセンサの動作を示す第１フローチャートである。
【図９２】図９１のフローチャートから継続するフローチャートである。
【図９３】本発明の一実施形態による図８３のタッチセンサの動作を示す第２フローチャートである。
【図９４】図９３のフローチャートから継続するフローチャートである。
【図９５】フィルタ機能と、時間領域差動シグネチャ処理回路と、を含む図８３のタッチセンサの回路図である。
【図９６】正味電界を示す図８３のタッチセンサの第１側面図である。
【図９７】正味電界を示す図８３のタッチセンサの第２側面図である。
【図９８】列電極をストロービングすると共に行電極を読み取るように適合された回路の回路図である。
【図９９】行又は列からの応答を応答検出回路に送付するための刺激選択回路を含むように変更された図９８の回路図である。
【図１００】単一行のストロービングと２つの列の読取りを示す図８３のタッチセンサの平面図である。
【図１０１】単一列のストロービングと２つの行の読取りを示す図８３のタッチセンサの平面図である。
【図１０２】複数行のストロービングと複数列の読取り並びにこの逆を示す図８３のタッチセンサの平面図である。
【図１０３】隣接する電極行に結合された電極列を含むタッチセンサの側面図である。
【図１０４】隣接する電極列に結合された電極行を含むタッチセンサの側面図である。
【図１０５】時間領域差動処理回路を含む図１０３及び図１０４のタッチセンサの回路図である。
【図１０６】行又は列からの応答を２つの検出回路のうちの１つに送付するための刺激選択回路を含むように変更された図１０５の回路図である。
【図１０７】単一列のストロービングと複数行の読取りを示す図１０３及び図１０４のタッチセンサの平面図である。
【図１０８】単一行のストロービングと複数列の読取りを示す図１０３及び図１０４のタッチセンサの平面図である。
【図１０９】複数行のストロービングと複数列の読取り並びにこの逆を示す図１０３及び図１０４のタッチセンサの平面図である。
【図１１０】電極列及び電極行を含むタッチセンサの第１側面図である。
【図１１１】フレキシブル基板を含むように変更された図１１０のタッチセンサである。
【図１１２】電極列及び電極行を含むタッチセンサの第２側面図である。
【図１１３】フレキシブル基板を含むように変更された図１１２のタッチセンサである。
【図１１４】電極列及び電極行を含むと共に正味電界を示すタッチセンサの第１側面図である。
【図１１５】電極列及び電極行を含むと共に正味電界を示すタッチセンサの第２側面図である。
【図１１６】電極列、電極行、及びバイアス電極を含むタッチセンサの第１側面図である。
【図１１７】正味電界を示す図１１６のタッチセンサである。
【図１１８】電極列、電極行、及びバイアス電極を含むタッチセンサの第２側面図である。
【図１１９】正味電界を示す図１１８のタッチセンサである。
【図１２０】図１１６〜図１１９のタッチセンサに対して載るように到来する指を示す。
【図１２１】図１１６〜図１１９のタッチセンサに対して載るように到来するスタイラスを示す。
【図１２２】タッチ入力が存在していない状態における複数電極列を含むタッチセンサの正味電界を示す。
【図１２３】タッチ入力が存在していない状態における複数電極列及び複数電極行を含むタッチセンサの正味電界を示す。
【図１２４】タッチ入力が存在していない状態における複数電極行を含むタッチセンサの正味電界を示す。
【図１２５】第１側面図からの複数電極列及び複数電極行を含むタッチセンサの正味電界を示す。
【図１２６】スタイラスによってタッチされている図１２３及び図１２５のタッチセンサを示す。
【図１２７】スタイラスによって下方に偏向させられている図１２３及び図１２５のタッチセンサを示す。
【図１２８】指によってタッチされている図１２３及び図１２５のタッチセンサを示す。
【図１２９】指によって下方に偏向させられている図１２３及び図１２５のタッチセンサを示す。
【図１３０】本発明の実施形態によるタッチパッドの上方におけるオブジェクトの位置を判定するための光センサアレイを示す。
【図１３１】本発明の実施形態によるタッチセンサの上方におけるオブジェクトの位置を判定するための光センサマトリックスを示す。
【図１３２】図１３１のタッチセンサとの関係において３つの次元における指先の場所を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本明細書において想定及び開示されている発明は、１つ又は複数のタッチ入力を検出するシステム及び方法を含む。システム及び方法は、オブジェクト（ｏｂｊｅｃｔ）が基板に対して載る（ｒｅｓｔ  ａｇａｉｎｓｔ）ように到来する際を判定するべく静電容量の変化率を監視するステップを含む。第１部は、時間領域差動検知法の概要を含む。第２部は、時間領域差動検知法を利用した単一電極及び複数電極タッチセンサに関する。第３部は、時間領域差動検知法を利用したマトリックス電極タッチセンサに関する。最後に、第４部は、第２〜３部に記述されているタッチセンサとの関連において任意選択によって使用される光センサにおける時間領域差動検知に関する。
【００２４】
Ｉ．時間領域差動検知の概要
２０１０年３月２４日付けで出願されたＣａｌｄｗｅｌｌ他に対する国際特許出願公開第２０１０／１１１３６２号パンフレットは、投影型静電容量、静電容量式、及び差動検知に関連する多くの欠点及び制限と、これらの欠点及び制限を克服するための技法と、について記述しており、この開示内容は、引用により、そのすべてが本明細書に包含される。これらの技術は、適切に適用された際には、既定の閾値にのみ基づいている既存の静電容量及び電界効果検知法によって実現されるものよりも高度な性能及び更なる特徴の相対的に大きな機会をもたらすことができる。
【００２５】
具体的には、国際特許出願公開第２０１０／１１１３６２号パンフレットは、単一電極及び「時間領域差動」検知法を使用し、「タッチのシグネチャ」を実際に検知することにより、相対的に信頼性の高いタッチ検知を実現するステップについて記述している。時間領域差動検知法は、まず、図３のタッチ信号Ｖｓ（並びに、同様に、マルチ電極センサを使用する際には、図８のＶｓ）を検出するべく記述されているものと同一の技法を使用できる。人間によるタッチの基本的説明は、人間が、所与の唯一の電極の上方において表面に向って移動するのに伴って、表面が、指を停止させ、且つ、従って、センシング電極に対する指の接近を物理的に制限し、且つ、従って、センシング電極が検知しうる刺激の値を制限するというものである。次いで、まず、１つ又は複数の刺激がｘの緩く設定された値を上回ることになる図１３に示されている能動ゾーン（ａｃｔｉｖｅ  ｚｏｎｅ）に接近することによって指がセンシング電極の近傍にあるか否かを判定することにより、人間の指によって生成されるタッチイベントのシグネチャを規定している。指がセンシング電極の近傍に存在しており、且つ、ｓ＞ｘによって示されているように能動ゾーン内に存在していると判定されたら、時間との関係における刺激の変化率（ｄｓ／ｄｔ）を判定及び分析する。刺激の変化率は、対応する１つ又は複数のセンシング電極の上方においてタッチ表面／面に接近する人間の指によって生成される時間との関係における刺激の変化として表現される。
【００２６】
単一電極を伴う自己静電容量法と２つ以上の電極を伴う相互静電容量法の両方を含む上述のもの等のタッチを検出する際に使用される刺激を生成及び検知するための多数の技法が存在している。タッチ入力に基づいて刺激を生成及び検出するために使用される技法に依存することにより、タッチ入力がタッチ表面に接近するのに伴って、刺激を増減させることができるが、刺激は、単一電極センサであるのか又は複数電極センサであるのかを問わず、指又はその他の付属物／装置がタッチ表面の境界面に接近するのに伴って、増大するものと仮定しよう（これは、当然のことながら、検知法に基づいて実行されてもよく、或いは、反転等によってフォーマットすることもできる）。したがって、アナログ／デジタルハードウェア又はソフトウェア、或いは、これらの両方の組合せによって処理されたタッチシグネチャの基本的な規定は、１）１つ又は複数の刺激が、変化し、指／付属物又はその他のタッチ入力装置に基づいてセンシング電極の近傍において検出され、且つ、なんらかの値を上回っているか否か（ｓ＞ｘ）、この後に、２）タッチセンシング電極に向って移動する指に基づいた時間との関係における刺激の変化率（ｄｓ／ｄｔ）が、ゼロを上回っているか否か（ｄｓ／ｄｔ＞０）、この後に、３）センシング電極の上方に載るべく到来する指が表面の面によって停止することによって生成される時間との関係における刺激の変化率ｄｓ／ｄｔ＝０であるか、或いは、指が移動している際に、ｄｓ／ｄｔとの関係において非常に０に近いか否か、において、状態が、イベント１が真であり、且つ、イベント２が真であり、且つ、イベント３が真である場合に、プロセスは、タッチ刺激が存在していると通知することになる、というイベントの基本的な論理的シーケンスによって規定されることになろう。
【００２７】
タッチを評価するプロセスのために既定された絶対値は存在していないという点に留意されたい。したがって、一例として、指が手袋を着用している場合には、指が実際にタッチ表面にタッチすることを防止する厚さの追加層を追加し、且つ、距離（一般に手袋の厚さに基づいた距離）を基本的に追加することにより、刺激がセンシング電極の上方において近傍に位置しており（上述の条件１であるｓ＞ｘ）、且つ、上述の条件２）及び３）が満たされた際に、手袋を着用していない指／付属物が使用された際と同様に、タッチが検出されることになろう。上述の論理的条件を実装することにより、手袋を着用した又は着用していない条件を使用してタッチの一貫性を有するタッチ「感触」検知が結果的に得られる。さらに、基板の誘電体、基板の厚さ、又はその他の製造公差によって実効刺激強度が変化する場合には、上述の論理的シーケンスを使用してタッチ入力を検出することにより、そのいずれもが刺激応答及びタッチ信号応答に対応した既定の閾値を使用している従来の静電容量及び差動検知法において使用されている既定の閾値の使用と比べた場合に、タッチ応答の一貫性を有する「感触」が許容される。
【００２８】
ＩＩ．単一電極及び複数電極タッチセンサ
時間領域差動検知法は、単一及び複数電極タッチセンサを有するように実装できる。これらの技法は、ｓ、ｄｓ、Ｓ、ｄＳ、ｔ、ｄｔ、Ｔ、ｄＴ、ｄｓ／ｄｔ、ｄｓ／ｄＴ、ｄＳ／ｄｔ、ｄＳ／ｄＴに基づいて、単一電極又は複数電極を使用してタッチシグネチャ（ｔｏｕｃｈ  ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）を判定するべく使用され、この場合に、ｓ（又はＳ、この場合に、ｓ＜＜Ｓである）は、電極の静電容量の絶対値を表しており、且つ、ｔ及びＴは、時間領域であって、この場合に、ｔ＜＜Ｔである。又、これらの技法は、２つの電極を使用してタッチシグネチャを判定するべく使用することもできる。図１４は、マルチ電極センシング構造を示しており、且つ、図１３及び図１５は、単一電極構造を示している。検知法とは無関係に、タッチ表面に接近する指／付属物又はその他のタッチ入力装置に対する刺激応答を上述の原理に従って分析できる。図１６は、国際特許出願公開第２０１０／１１１３６２号パンフレットからの図面であり、この図は、単一電極に接近するのに伴う指の形態のタッチ入力を示しており、且つ、図１７は、刺激のみならず、その刺激の変化率をも示しており、刺激は、単一電極に接近する指に対応している。図１７の応答は、複数電極センサ及び検出回路の応答を示してもよい。同様に、図１８、図１９、図２０、及び図２１は、複数電極応答に適用することもできよう。
【００２９】
再度図１３を参照されたい。指が基板上部表面１１２に接近するのに伴って、タッチの刺激検知法が増大するものと仮定しよう。タッチを検出するためのロジックは、人間の指が単一電極１００又は複数電極１００、１０４の上方において規定されているタッチ表面１１２に接近するのに伴って、近接性と、時間との関係における刺激の変化率と、に基づいたイベントのシーケンスによって規定されている。この規定は、単純なスイッチと同一の応答に似るように、但し、タッチ検知に対して適用されるように、実装されている。実際には、タッチのシグネチャを再規定することができよう。例えば、単純な例は、４番目の条件が、負のｄｓ／ｄｔによって後続されることを必要としているという新しい条件の追加を伴う先程規定したシグネチャとなろう。最初の３つのシーケンスが満たされた（ａｒｅ  ｍｅｔ）場合に、条件ｄｓ／ｄｔ＜０が終了条件となる（指は、ｄｓ／ｄｔ＜０を結果的にもたらすことになる時点において除去される必要がある）。
【００３０】
指がタッチ表面１１２に向って移動するのに伴って、ｓが増大し、且つ、ｓは、タッチ刺激を表しているものと仮定することにより、「従来のタッチ」の場合には、タッチを処理するためのシーケンスは、以下のように、上述のものとなる。
１）ｓ＞ｘ（近接性閾値（ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ））であり、且つ、
２）ｄｓ／ｄｔ＞０であり、この後に、
３）ｄｓ／ｄｔ＝０である場合に、
４）タッチが検出される。
【００３１】
「解放の際にタッチ」と本発明者らが呼称する場合があるタッチの検出のためにｄｓ／ｄｔ＜０という新しい条件が必要であるという新しい条件を追加することにより、後続のシーケンスは、以下のようなものとなる。
１）ｓ＞ｘ（近接性閾値）であり、且つ、
２）ｄ）ｄｓ／ｄｔ＞０であり、この後に、
３）ｄｓ／ｄｔ＝０、この後に、
４）ｄｓ／ｄｔ＜０である場合に、
５）タッチが検出される。
【００３２】
上述の第１ステップは、刺激検出法によっては、不要となろう。上述の論理的な条件のシーケンスにおいて、第１ステップは、タッチのための認識に対する門番（ｇａｔｅｋｅｅｐｅｒ）として機能している。ステップ２〜５を完了させるために相対的に安定性の乏しい検知法を使用する場合には、刺激は、有効なものとなるには、所定レベルの信号強度を充足する必要がある。この結果、有効なタッチ刺激ではない可能性がある信号及びノイズの処理が除去される。その他の手段を使用し、有効な刺激強度及び存在を判別してもよい。一例は、コモンモードノイズ（ｃｏｍｍｏｎ  ｍｏｄｅ  ｎｏｉｓｅ）を低減又は拒絶する傾向を有する差動検知のための複数電極構造及び関連する刺激検知法の使用となろう。ノイズシグネチャを除去又は低減することにより、上述の論理的なシーケンスの両方においてステップ１を除去することができよう。
【００３３】
単一電極パッド設計を使用するのか又はマルチ電極パッド設計を使用するのかとは無関係に、（ステップ条件４を追加することによって）タッチシグネチャの規定のみを変更することにより、タッチ応答が異なるものになることに留意されたい。又、上述のステップ４の追加には、既定の閾値を変更するステップが伴っていなかったことに留意されたい。又、タッチ応答を判定するためのロジックが、本質的に、タッチ検知の規定に埋め込まれていることにも留意されたい。既存の静電容量、投影型静電容量、及び差動検知法においては、第１応答は、ｄｓ／ｄｔ及び関係するシーケンスとの関連を伴うことのないタッチ応答としてのｓ＞ｘの検出となろう。タッチ応答が既定の閾値に依存している場合には、結果は、上述の例の第１ステップである近接性効果としてみなされることになろう。検知に対する効果の一例として、裸の指と手袋を着用した指は、特に「従来のタッチ」の場合には、ｓ＞ｘであれば、等しく反応することになろう。従来の静電容量、投影型静電容量、及び差動検知法を使用する「解放の際にタッチ」は、追加ステップを「ｓ＞０」ステップに対して追加することにより、実装されることになり、この場合には、指によって印加される刺激は、なんらかの値未満に降下することになろう（ｓ＜ｘ２又はｓ＜ｘ）。当然のことながら、ｓ＞ｘであるという条件と同様に、従来の静電容量、投影型静電容量、及び差動検知法を使用した「解放の際にタッチ」は、指がセンサ表面から移動するケースにおいては、手袋を着用した指と比べた場合に、裸の指について類似の応答を有することになろう。静電容量、投影型静電容量、及び差動検知法のための相当するシーケンスは、以下のようなものとなろう。
【００３４】
指がタッチ表面に向って移動するのに伴って、ｓが増大し、且つ、ｓは、タッチ刺激を表しているものと仮定することにより、従来の静電容量、投影型静電容量、及び差動検知法を使用した「従来のタッチ」の場合には、一般に、以下のように、上述のとおりとなる。
１）ｓ＞ｘ（近接性閾値）である場合に、
２）タッチが検出される。
【００３５】
「解放の際にタッチ」と本発明者らが呼称する場合がある静電容量、投影型静電容量、及び差動検知法を使用してタッチを検出するためには、ｓ＜ｘが必要であるという新しい条件を追加することにより、後続のシーケンスは、以下のようなものとなろう。
６）ｓ＞ｘ（近接性閾値）であり、この後に、
７）ｓ＜ｘ（又は、ｘ２）である場合に、
８）タッチが検出される。
【００３６】
この場合にも、上述のシーケンスには、ｄｓ／ｄｔの使用に依存した条件が存在していないことに留意されたい。
【００３７】
従来の静電容量システムと比べた場合の時間領域差動検知の１つの潜在的な更なる相違点は、時間領域差動は、従来の静電容量と比べた場合に、相対的に高速のサンプリングレートを使用できるという点にある。静電容量計測法は、本質的に時間に依存していない。刺激が既定の閾値レベルを超過しており（ｓ＞ｘ）、且つ、センシングインターフェイスがこの刺激の変化を計測する能力を有している限り、原則的に、インターフェイスは、２つのサンプルを単純に取得することを要するのみである。一例として、タッチシステムが即座に応答しているとユーザーが感じるためには、タッチインターフェイスシステムは、約３０ミリ秒で応答する必要があろう。サンプリング定理に基づけば、システムは、必要とされる応答の周波数の２倍でサンプリングしなければならず、これは、センシングインターフェイスが、１５ミリ秒以内において、タッチ刺激に対して応答しなければならないことを意味することになろう。従来の静電容量システムは、刺激又は刺激の変化を計測し、その刺激又は刺激の変化（従って、ｓ＝刺激又は刺激の変化）を閾値と比較しなければならならず（指がタッチ表面に向って移動するのに伴ってｓが増大するものと仮定することにより、ｓ＞ｘ）、このｘとの比較が１５ミリ秒以内において真である場合に、応答は、１５ミリ秒内において１つのサンプルを、且つ、最大でも、３０ミリ秒において２つのサンプルを、必要とするのみとなる。これは、様々な方法において十分に実行可能である。
【００３８】
対照的に、時間領域差動検知法は、タッチ検出を規定する適切なシーケンスを分析するために必要とされる数のｄｓ／ｄｔ値を算出するべく、１５ｍｓという同一の時間領域において複数の計測値を使用している。時間領域差動検知は、ｄｓ／ｄｔ＞０、ｄｓ／ｄｔ＝０、ｄｓ／ｄｔ＞０等の条件をキャプチャするべく、同一の時間領域（３０ミリ秒、図１８を参照されたい）において刺激ｓを多数回にわたって計測することを必要としうる。したがって、時間領域差動は、通常、常にではないが、相対的に大きなサンプリングレートを使用する。この付加的な処理スピードに起因し、通常の静電容量タッチセンサと比べた場合に、更なる電気回路又はマイクロプロセッサのさらに大きな処理速度が、或いは、これらの両方が、必要となろう。この場合にも、時間領域差動検知は、タッチを検知するために正確な既定の閾値に依存してはおらず、且つ、主に既定の閾値に基づいてその決定を下している静電容量又は差動とは異なり、タッチが存在しているか否かを判定するための決定プロセスの一部として、ｄｓ／ｄｔの評価に依存している。
【００３９】
時間領域差動検知法においては、まず、時間を含む静電容量、投影型静電容量、及び差動検知法と同一のパラメータを計測している。時間領域差動検知法及び利用可能なその他のパラメータ（ｓ及び時間等）を使用することにより、従来の静電容量センシングインターフェイスを使用する際には利用不能であった新しい検知特徴が利用可能となる。これらのその他のパラメータは、時間領域差動インターフェイスが、タッチが存在しているか否かを判定し、且つ、次いで、これらのパラメータを使用する際に、非常に有用となる。タッチが検出された後に、時間領域差動インターフェイスがｓの値及び時間を評価できる際に、興味深い可能性が生じる。時間領域差動インターフェイスを利用することにより、単一のタッチ表面上における複数のタッチ点又はジェスチャ（ｇｅｓｔｕｒｅ）の可能性が可能となる。一例として、タッチ入力の物理的構造を変更することにより、後続のシーケンスの充足が許容される場合には、以下のように、少なくとも２つのタッチ条件が存在しうるであろう。
１）ｓ＞ｘ（近接性閾値）であり、且つ、
２）ｄｓ／ｄｔ＞０であり、この後、
３）ｄｓ／ｄｔ＝０である場合には、
５）タッチ＃１が検出され、且つ、この後に、
６）ｄｓ／ｄｔ＞０であり、この後に、
７）ｄｓ／ｄｔ＝０である場合には、
８）タッチ＃２が検出される。
【００４０】
図１３は、単純なスイッチ機能を置換可能な基本的な時間領域差動ロジックを適用可能である能動ゾーンを有する基本的な単一電極タッチセンサを示している。図２３は、タッチ検出回路を示しており、これは、既定閾値処理回路１０８が時間領域差動処理回路１１４によって置換されている点を除いて図３の検出回路と同一のものとなり、検出要素Ｃｓ、Ｃｅ、制御装置Ａ、Ｂ、Ｃ、及びアナログ−デジタルコンバータ１０６を有しており、この場合に、前記アナログ−デジタルコンバータの出力は、刺激（Ｓ）と呼ばれ、且つ、時間領域差動処理回路１１４に出力されている。時間領域差動処理回路１１４は、任意選択により、実質的に国際特許出願公開第２０１０／１１１３６２号パンフレットに記述されているように、アナログであってもよく、デジタルであってもよく、或いは、ソフトウェア処理であってもよい。図２４及び図２５は、Ｓ及びｄＳ／ｄｔのタイミングチャートであり、これらは、時間領域差動処理シーケンスと関係している。タッチ刺激が適用されるのに伴って（即ち、指／付属物又はその他のタッチ入力装置がタッチ表面に接近するのに伴って）、値が増大するように、刺激（Ｓ）の値がフォーマットされているものと仮定しよう。ｔ０における刺激（Ｓ）は、指／付属物の刺激がタッチ表面から遠く離れている際の「タッチなし」状態において、１．００のベースレベルとして表されている。ｔ０の時点との関係におけるＳの変化率（ｄＳ／ｄｔ）は、上述の同一の「タッチなし」状態における３．００のベースレベルとして表されている。時間ｔ１において、刺激Ｓの増大が検出されている。時間ｔ１において、ｄＳ／ｄｔは、時間との関係におけるＳの変化率に比例する値において検出されており、この場合に、この値は、４．００である。５．００というＨｉレベルのｄｓ／ｄｔの基準値と１．００というＬＯレベルのｄｓ／ｄｔの基準値がフィルタとして使用される。タッチ入力刺激が、（タッチ刺激よりも格段に高速になる）電気ノイズ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｎｏｉｓｅ）又は（タッチ刺激よりも格段に低速になる）温度等のその他の要因の影響を受ける場合には、処理回路は、タッチシグネチャの応答時間に基づいてタッチではありえないこれらのその他の要因を判別することが可能であり、処理回路は、ハードウェアにおいて実装することも可能であり、或いは、ソフトウェア又はこれらの両方の組合せにおいて処理することもできる。一例として、電気ノイズが、タッチ入力であり得ないレートにおいて刺激を増大させている場合には、処理回路は、正の大きなｄＳ／ｄｔ値又は負の大きなｄｓ／ｄｔ値を生成することにより、これを検出することになり、これらは、いずれも、人間が恐らくは実現できない刺激の印加又は抽出の速度を示すことになろう。この場合には、処理回路又はソフトウェアは、これらのｄＳ／ｄｔ及び／又はＳを無視、減衰（ａｔｔｅｎｕａｔｅ）、補間（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｅ）することができよう。すべてのケースにおいて、処理回路は、タッチ状態を誤って通知することにはならないであろう。同様に、刺激印加Ｓの変化率が低速過ぎる場合にも、処理及び／又はソフトウェアは、ｄＳ／ｄｔ及び／又はＳを無視、減衰、補間することになろう���指が通常タッチ表面に接近するものよりも遥かに低速である速度において指が接近している場合には、或いは、温度によってさらに低速の速度である刺激の変化が生成されている場合には、処理回路及び／又はソフトウェアロジックは、ｄＳ／ｄｔ及び／又はＳの無視や外挿等を実行することになろう。いずれのケースにおいても、タッチ処理回路は、有効なタッチ入力の解釈を結果的にもたらさないであろう。
【００４１】
再度、図２４及び図２５を参照すれば、有効なタッチのために利用可能な情報を容易に観察できる。時間ｔ０において、刺激Ｓは、刺激なしに対応している１．００というベース値を有している。又、時間ｔ０においては、ｄＳ／ｄｔは、時間ｔとの関係において刺激Ｓの変化率なしに対応している３．００というベース値を有している。時間ｔ１において、刺激Ｓは、図２４に示されているように、増大を開始しており、且つ、同時に時間ｔとの関係における刺激Ｓの変化率（ｄＳ／ｄｔ）は、４．００という値である（１．００という速度ｄＳ／ｄｔが３．００というベース値に加算され、その結果、４．００という正味値が得られている）。刺激は、指／付属物が時点ｔ３において表面とのタッチ状態となる。その結果、接近と、刺激の印加と、が停止される時点まで、継続して増大している。指／付属物が、タッチ表面にタッチした際に、即座に、タッチ表面から離れるように移動を開始すると、刺激Ｓの値は、減少を開始することになろう。したがって、時点ｔ３において、同時に、ｄＳ／ｄｔは、負の値に即座に変化することになろう。これは、２．００という値として示されている（３．００というベースに−１．００という変化率が加算され、その結果、２．００という正味値が得られている）。刺激Ｓは、指／付属物がタッチ表面（並びに、従って、センサ電極）から離れるように移動するのに伴って、Ｓ＝３．００という「条件なし」及びｄＳ／ｄｔ＝３．００という「条件なし」が時点ｔ５において充足されるように指／付属物がセンサ電極から十分遠くに離れる時点まで、減少を継続する。時点ｔ３において、指／付属物が表面上に載った（ｒｅｓｔ  ｏｎ）場合には、刺激Ｓの値は、３．００において留まることになるが、時点ｔ３におけるｄＳ／ｄｔ値は、ゼロに変化することになろう。当然のことながら、時点ｔ１から時点ｔ３までにおいて、刺激Ｓは、時点ｔ１と時点ｔ２の間における１．５０という能動ゾーン設定点を超過する。したがって、単純なタッチのためのロジックは、以下のようなものになりうるであろう。
１）Ｓ＞ｘ（１．５０）（能動ゾーン設定点＝ｘ（１．５０））であり、且つ、
２）ｄＳ／ｄｔ＞＋ＬｏレベルのｄＳ／ｄｔ（３．５０）であり、且つ、ｄＳ／ｄｔ＜＋ＨｉレベルのｄＳ／ｄｔ（４．５０）であり、この後に、
３）ｄｓ／ｄｔ＜＝０である場合に、
４）（従って、時点ｔ３において）タッチが検出される。
【００４２】
この事実上の結果は、指／付属物は、（手袋を着用しているか否か等とは無関係に）タッチが有効であるとみなされる前に、単純にタッチ表面とのタッチ状態にならなければならないというものとなろう。或いは、この代わりに、単純なタッチの場合には、有効なタッチのためのロジックは、以下のようなものであってもよいであろう。
１）Ｓ＞ｘ（１．５０）（能動ゾーン設定点＝ｘ（１．５０））であり、且つ、
２）ｄＳ／ｄｔ＞＋ＬｏレベルのｄＳ／ｄｔ（３．５０）であり、且つ、ｄＳ／ｄｔ＜＋ＨｉレベルのｄＳ／ｄｔ（４．５０）であり、この後、
３）Ｓ＜ｘ（１．５０）である場合に、
４）（従って、時点ｔ４．５において）タッチが検出される。
【００４３】
この事実上の結果は、指／付属物は、タッチが有効であるとみなされる前に、能動ゾーンの外側に位置するべく十分に離れるように引き戻されなければならないというものとなろう。そして、有効なタッチロジックのためのさらに別の代替肢は、以下のようなものであってもよいであろう。
１）Ｓ＞ｘ（１．５０）（能動ゾーン設定点＝ｘ（１．５０））であり、且つ、
２）ｄＳ／ｄｔ＞＋ＬｏレベルのｄＳ／ｄｔ（３．５０）であり、且つ、ｄＳ／ｄｔ＜＋ＨｉレベルのｄＳ／ｄｔ（４．５０）であり、この後に、
３）ｄｓ／ｄｔ＜ｘ（１．５０）である場合に、
４）（従って、時点ｔ４．５において）タッチが検出される。
【００４４】
この事実上の結果は、指／付属物は、有効であるとみなされるためには、タッチ表面から離れるように引き戻されなければならないというものとなろう。
【００４５】
図２６、図２７、及び図２８を参照されたい。図２６は、１つのみの単一センサを計測する概念を複数の単一センサに拡張している。図２６に示されているのは、Ｃｅ１、Ｃｅ２、Ｃｅ３、及びＣｅ４として示されている合計で４つの単一センサであり、このそれぞれは、それぞれの単一センサをサンプリングコンデンサＣｓに接続するための制御装置（制御装置１、２、３、及び４）を有する。それぞれのセンサ用のシーケンスは、上述のもの又はその他のものと同一となろう。図２７及び図２８は、図２６に示されている処理回路と共に機能することになる４センサレイアウトを示している。図２７の電極１００と図２８のグランドプレーンの間には、任意選択の誘電体層が介在できる。
【００４６】
時間領域差動タッチ検知の技法を使用し、規定と、恐らくは、電極構造と、を変更することにより、その他の特徴を実装できる。図２６、図２９、図３０、図３１、及び図３２を参照されたい。図２９及び図３０は、上述のものに類似した単一電極センサと、タッチ表面に接近すると共にタッチ表面の表面上に載るべく到来する指と、を示している（指は、別の付属物又はタッチ入力装置であってもよい）。このシーケンスは、図２６の検出及び処理回路によって検出され、且つ、刺激（Ｓ）及びｄＳ／ｄｔが、図３１及び図３２には、時間ｔ１〜ｔ３において示されていると共に、単純なタッチ用のシーケンスを表している。時点ｔ２において、指を平坦化させる等のように、指が「転動（ｒｏｌｌｅｄ）」され、これにより、タッチ基板の下部表面上において指からセンサ電極に対する相対的に大きな表面積の結合が生成された場合に、刺激Ｓは、相対的に高いレベルへの増大を継続し、且つ、指が移動している間に、ｄＳ／ｄｔの急増を生成する。移動の後に、指は、再度載るべく到来する。このシーケンスは、時点ｔ３から時点ｔ５までにおいて観察される。これは、第２の状態を示すことになろう。シーケンスのそれぞれの組を個々のタッチイベントとして取り扱うことも可能であり、或いは、これらのシーケンスの任意の組合せの１つの纏まりをタッチイベントとして解釈することもできよう。これらの異なる組合せを「タッチシグネチャ」と呼称してもよいであろう。上述のシーケンスは、以下のように、表現することができよう。
１）Ｓ＞ｘ（１．５０）（能動ゾーン設定点＝ｘ（１．５０））であり、且つ、
２）ｄＳ／ｄｔ＞＋ＬｏレベルのｄＳ／ｄｔ（３．５０）であり、且つ、ｄＳ／ｄｔ＜＋ＨｉレベルのｄＳ／ｄｔ（４．５０）であり、この後に、
３）ｄＳ／ｄｔが０に戻った場合に、
４）（時点ｔ２において）タッチ＃１が検出され、
５）タッチ＃１がリセットされない（「タッチなし」状態に戻らない）場合には、
６）ｄＳ／ｄｔ＞＋ＬｏレベルのｄＳ／ｄｔ（３．５０）であり、且つ、ｄＳ／ｄｔ＜＋ＨｉレベルのｄＳ／ｄｔ（４．５０）であり、この後に、
７）ｄＳ／ｄｔが０に戻った場合に、
８）（時点４において）タッチ＃２が検出される。
【００４７】
図３３及び図３４は、上述のシーケンスを使用できる複数タッチ入力のレイアウトを示している。それぞれのタッチセンサ１１６は、２つの交差円１１８、１２０を有する電極を含んでいることに留意されたい。それぞれの円１１８、１２０は、ほぼ平坦化された指のサイズとなるようにサイズ設定されている。この結果、指が正常なタッチ状態においてガラス表面にタッチした際に、センサに対する指の結合の量が最適化及び制限される。人物がトレース接続から最も遠く離れた円の上方において「上部円」にタッチした場合に、これは、タッチ＃１として登録されることになろう。次いで、指が転動されると（ｄＳ／ｄｔがゼロに戻るステップ３によって分離されている）、下部円により、指は、センサに対するその静電容量結合を増大させることにより、タッチ２の検出を許容できる。又、不規則な又は不連続な外周を有するその他の電極構成も可能である。これは、タッチ電極の設計は、「タッチシグネチャ」応答を改善するように変更可能であることを示している。電極構造は、望ましくない刺激Ｓのフィルタリングによる除去を支援するべく、改善できる。
【００４８】
図３５は、図１のものと同様に、静電容量センサにおいて使用されるもの等の能動ゾーンを有するマルチ電極タッチセンサを示している。単純なスイッチ機能を置換可能である基本的な時間領域差動ロジックを適用できる。図３６は、タッチ検出回路を示しており、これは、既定閾値処理回路１０８が時間領域差動処理回路１１４によって置換されている点を除いて、図８の検出回路と同一となり、検出要素Ｃｓ、Ｃｅ、制御装置Ａ及びＣ、出力ドライブＢ、及びアナログ−デジタルコントローラ１０６を有しており、この場合に、前記アナログ−デジタルコンバータ１０６の出力は、刺激（Ｓ）と呼ばれ、且つ、時間領域差動処理回路１１４に対して出力されている。その関連する二重電極方式を伴うこのタイプの検出回路は、タッチ刺激Ｓとは反対方向に進む刺激Ｓを無視することにより、相対的に大きな耐水性（ｗａｔｅｒ  ｉｍｍｕｎｅ）を有することができる。刺激Ｓは、二重電極センサエリアの上方のタッチ表面上に位置する水の場合には、反対方向に進む傾向を有することになろう。刺激Ｓ及び時間との関係における刺激の変化率ｄＳ／ｄｔの処理において記述されている技法のすべては、図３５及び図３６と関連する出力を処理するべく使用できる。又、共通処理回路によって複数の二重電極センサの応答を計測するという概念も適用できる。１つの特定の構成は、図３７に示されているものとなろう。図３７は、図３５及び図３６に示されている８つの二重電極センサを有する複数入力構成を示している。それぞれのセンサは、Ｃｅ１、Ｃｅ２、Ｃｅ３、Ｃｅ４、Ｃｅ５、Ｃｅ６、Ｃｅ７、Ｃｅ８という正味実効静電容量によって表されており、且つ、それぞれは、サンプリングコンデンサＣｓ及び関連する処理回路に対して接続／絶縁されるための制御装置（１〜８）を有する。Ｃｅ１及びＣｅ２は、この例においては、すべてのセンサが、１つの共通駆動ラインを介して出力ドライブＢにより、且つ、第２の共通駆動ラインを介して出力ドライブＤにより、駆動されるものとして示されている。具体的には、図３８が図３７に対して適用されることになろう。類似の技法を使用して可能であるその他の構成が、図３９及び図４０のレイアウトによって示されている。図４０のレイアウトは、それぞれのセンサ場所における外側電極１０４から内側電極１００への結合を改善することにより、耐性が最適化されている。それぞれの外側及び内側導電性パッド１００、１０４の外側境界線の線形の長さを増大させることにより、改善された結合が実現されており、この場合には、これらは、パッドエリアの量を極大化させて外側から内側パッドへの水を通じた結合を増大させつつ、互いに隣接している。この結果、水が特定のセンシング電極構造の上方のタッチ表面１１２上に位置することにより、相対的に大きな刺激Ｓを許容している場合に、刺激のサイズが極大化する。水によって生成される（タッチ刺激とは反対方向の）相対的に大きな刺激により、処理回路は、水とタッチ刺激を相対的に容易に判別できる。
【００４９】
図４１を参照すれば、リジッド基板の形態の第１誘電体基板１０２によって分離されたフレキシブル基板の形態の付加的な誘電体層１２２の追加に留意されたい。分離は、様々な方法によって実装及び維持され、且つ、曲がり易い誘電体基板１２２とリジッド基板１０２の間の材料は、空気を含む様々な構造であってもよい。図４２は、スペーサ１２４によるフレキシブル及びリジッド基板１２２、１０２の間の分離及び支持を示している。スペーサ１２４の目的は、フレキシブル及びリジッド基板１２２、１０２を支持し、且つ、その間の空隙の間隔を維持するという点にある。付加的な誘電体材料及び関連する空隙は、能動ゾーンと共に配置されていることに留意されたい。図４１〜図４３は、時間領域差動検知法を使用する３次元センサの構造の機能を示している。図４２は、誘電体のフレキシブル基板１２２のタッチ表面１１２とのタッチ状態にある指／付属物を示している。これは、第１「タッチイベント」を生成することになろう。図４３は、誘電体のフレキシブル基板１２２のタッチ表面１１２とのタッチ状態にある指／付属物を示しており、且つ、この場合に、指／付属物は、誘電体のフレキシブル基板１２２の上面にタッチする指／付属物とリジッド基板１０２の上面又は下面上のセンサ電極１００の間の距離を減少させると共に誘電率を増大させるように、誘電体のフレキシブル基板１２２を押下すると共に及び折り曲げるための十分な物理的圧力を印加している。
【００５０】
図４４及び図４５は、図４２及び図４３のセンサ構造の動作のタイミング図を示している。センサ構造の１つの基本的な実装は、時点ｔ０からｔ１までにおいて、刺激Ｓと、時間との関係におけるＳの変化率ｄＳ／ｄｔは、いずれも、「タッチなし」状態にあるというものであってもよいであろう（Ｓの場合には、１．００というベース値であり、且つ、ｄＳ／ｄｔの場合には、３．００というベース値である）。ｔ１からｔ２までにおいて、指／付属物が図４２に示されているように、曲がり易い表面の上面上のタッチ表面に接近するのに伴って、Ｓは、指が、ｔ２において、即ち、２．００の値において、タッチ表面によって制限される時点まで、増大している。したがって、ｔ１からｔ２までにおいて、ｄＳ／ｄｔは、４．００という値を有しており、これは、時間との関係におけるＳの変化率を示している。ｔ２において、指／付属物がタッチ表面において停止した際に、ｄＳ／ｄｔは、３．００のベース値に戻っている。このイベントのシーケンスは、有効なタッチイベントとして処理することができよう。ｔ２からｔ３までにおいて、指／付属物は、タッチ表面とのタッチ状態にあり、且つ、刺激Ｓは、２．００という値を有する。同時に、時間との関係における刺激の変化は存在しておらず、且つ、従って、ｄＳ／ｄｔは、３．００というベース値を有する（変化なし）。ｔ３からｔ４までにおいて、指／付属物は、圧力を印加することにより、フレキシブル基板を折り曲げており、この結果、（フレキシブル基板材料と共に空気を変位させることによって）指／付属物とリジッド基板の下面上のセンサ電極の間の距離が減少し、且つ、誘電率が増大している。この動作は、刺激Ｓの増大を生成する。これは、図４４には、刺激Ｓが、ｔ３からｔ４までにおいて、２．００という値から３．００に増大するものとして示されている。同時に、図４５に示されているように、ｄＳ／ｄｔの急増が存在する。ｄＳ／ｄｔの値は、ｔ３からｔ４までにおいて、４．００という値として示されている。ｔ４において、指／付属物が、フレキシブル基板の偏向の増大を停止させた際に、刺激Ｓは、増大を停止し、且つ、図４４には、３．００という値において停止するものとして示されている。同時に、ｔ４においては、ｄＳ／ｄｔが、３．００というベース値において示されているように、「変化なし」に戻っている。このイベントのシーケンスは、タッチイベントとして処理することができよう。ｔ４からｔ５までにおいては、指／付属物による刺激印加の変化が存在しておらず、且つ、図４４及び図４５は、この状態を上述のように示している。ｔ５からｔ６までにおいて、指／付属物は、能動ゾーンの外側においてタッチ表面から除去されることになろう。刺激Ｓは、「タッチなし」状態に降下しており（３．００というベース値＋（−２．００）＝１．００）、これには、１．００という値の同時の負の（−ｄＳ／ｄｔ）が伴っている。ｔ６において、センサは、「タッチなし」状態にあり、且つ、Ｓ及びｄＳ／ｄｔは、それぞれ、１．００及び３．００というそれぞれのベース「タッチなし」状態に戻っている。
【００５１】
上述の時間領域差動検知法と図４２及び図４３に示されているタッチセンサの構造の組合せは、既定の閾値を利用する従来の静電容量及び差動検知法を通常は悩ませる（ｐｌａｇｕｅ）ことになる導入されうる多数の変数にも拘らず、タッチの適切な「感触（ｆｅｅｌ）」の一貫性を維持しつつ、新しい特徴をもたらすことができる。タッチ表面上の所与のタッチ場所について、少なくとも１つの、且つ、次いで、２つの応答が存在可能であることから、この構造は、基本的な３次元タッチセンサとみなすことができよう。図４１〜図４５を参照すれば、この場合に、論理的なステップのシーケンスは、以下のようなものであってもよいであろう。
１）Ｓ＞ｘ（１．５０）（能動ゾーン設定点＝ｘ（１．５０））であり、且つ、
２）ｄＳ／ｄｔ＞＋ＬｏレベルのｄＳ／ｄｔ（３．５０）であり、且つ、ｄＳ／ｄｔ＜＋ＨｉレベルのｄＳ／ｄｔ（４．５０）であり、この後に、
３）ｄＳ／ｄｔが０に戻った場合に、
４）（時点ｔ２において）タッチ＃１が検出され、
５）タッチ＃１がリセットされない（「タッチなし」状態に戻らない）場合には、
６）ｄＳ／ｄｔ＞＋ＬｏレベルのｄＳ／ｄｔ（３．５０）であり、且つ、ｄＳ／ｄｔ＜＋ＨｉレベルのｄＳ／ｄｔ（４．５０）であり、この後に、
７）ｄＳ／ｄｔが０に戻った場合に、
８）（時点ｔ４において）タッチ＃２が検出される。
【００５２】
この事実上の結果は、連続した２つの別個のタッチの検出となろう。又、上記のものは、能動ゾーンのための緩く規定された設定点以外の既定の閾値レベルには依存していなかった。或いは、この代わりに、且つ、図４１〜図４５を参照すれば、後続の条件の論理的なシーケンスは、以前の例と同一の、但し、恐らくは、処理回路が利用可能なデータからの追加の条件の付加に基づいて、多少相対的に高い信頼性を有する結果をもたらすことになろう。
１）Ｓ＞ｘ（１．５０）（能動ゾーン設定点＝ｘ（１．５０））であり、且つ、
２）ｄＳ／ｄｔ＞＋ＬｏレベルのｄＳ／ｄｔ（３．５０）であり、且つ、ｄＳ／ｄｔ＜＋ＨｉレベルのｄＳ／ｄｔ（４．５０）であり、この後に、
３）ｄＳ／ｄｔが０に戻った場合に、
４）（時点ｔ２において）タッチ＃１が検出され、Ｓの値（Ｓ１＝Ｓ）を記憶し、
５）タッチ＃１がリセットされない（「タッチなし」状態に戻らない）場合には、
６）ｄＳ／ｄｔ＞＋ＬｏレベルのｄＳ／ｄｔ（３．５０）であり、且つ、ｄＳ／ｄｔ＜＋ＨｉレベルのｄＳ／ｄｔ（４．５０）であり、この後に、
７）ｄＳ／ｄｔが０に戻り、且つ、（Ｓ＞２．７５）である場合に、
８）Ｓ＞Ｓ１である場合に、
９）（時点ｔ４において）タッチ２が検出される。
【００５３】
この事実上の結果は、連続的な２つの別個のタッチの検出となろう。又、処理回路が刺激Ｓを評価しているにも拘わらず、依然として既定の閾値は使用されておらず、Ｓの２つの可変値が取得され、且つ、互いに比較されている。
【００５４】
更なる代替肢は、後続の条件の論理的シーケンスとなり、これは、同一の、但し、恐らくは、処理回路が利用可能な情報に基づいた相対的に高い信頼性を有する結果をもたらすことができよう。
１）Ｓ＞ｘ（１．５０）（能動ゾーン設定点＝ｘ（１．５０））であり、且つ、
２）ｄＳ／ｄｔ＞＋ＬｏレベルのｄＳ／ｄｔ（３．５０）であり、且つ、ｄＳ／ｄｔ＜＋ＨｉレベルのｄＳ／ｄｔ（４．５０）であり、この後に、
３）ｄＳ／ｄｔが０に戻り、且つ、（Ｓ＞１．７５であり、且つ、Ｓ＜２．２５）である場合に、
４）（時点ｔ８において）タッチ＃１が検出され、
５）タッチ＃１がリセットされない（「タッチなし」状態に戻らない）場合には、
６）ｄＳ／ｄｔ＞＋ＬｏレベルのｄＳ／ｄｔ（３．５０）であり、且つ、ｄＳ／ｄｔ＜ＨｉレベルのｄＳ／ｄｔ（４．５０）であり、この後に、
７）ｄＳ／ｄｔが０に戻り、且つ、（Ｘ＞２．７５）である場合に、
８）（時点ｔ４において）タッチ＃２が検出される。
【００５５】
この事実上の結果は、連続的な２つの別個のタッチの検出となろう。又、処理回路が刺激Ｓを評価しているにも拘らず、依然として、既定の閾値は、使用されていない（但し、２つの別個の範囲が評価されている）。
【００５６】
図４２及び図４３と、特に、図４４及び図４５を参照されたい。時点ｔ７からｔ１４は、フレキシブル基板の上部表面上における指／付属物による増大する圧力からの増大する偏向に基づいた線形検知を示すための方法を示している。図４４は、指／付属物をフレキシブル基板の上部表面に対して適用し、且つ、これにより、増大する圧力と、従って、フレキシブル基板の偏向と、を適用することにより、刺激Ｓを一連のステップにおいて増大させていることを示している。図４５は、ｄＳ／ｄｔの４つの交互に変化するパルスによる別個のステップにおける増大した圧力と、従って、偏向と、のシーケンスを示している。イベントのシーケンスの処理の一例は、以下のようなものであってもよいであろう。
１）Ｓ＞ｘ（１．５０）（能動ゾーン設定点＝ｘ（１．５０））であり、且つ、
２）ｄＳ／ｄｔ＞＋ＬｏレベルのｄＳ／ｄｔ（３．５０）であり、且つ、ｄＳ／ｄｔ＜＋ＨｉレベルのｄＳ／ｄｔ（４．５０）であり、この後に、
３）ｄＳ／ｄｔが０に戻った場合に、
４）（時点ｔ８において）タッチ＃１が検出され、Ｓの値（Ｓ１＝Ｓ）を記憶し、
５）タッチ＃１がリセットされない（「タッチなし」状態に戻らない）場合には、
６）ｄＳ／ｄｔ＞＋ＬｏレベルのｄＳ／ｄｔ（３．５０）であり、且つ、ｄＳ／ｄｔ＜＋ＨｉレベルのｄＳ／ｄｔ（４．５０）であり、この後に、
７）ｄＳ／ｄｔが０に戻り、且つ、（Ｓ＞Ｓ１）である場合に、
８）（時点ｔ１０において）タッチ＃２が検出され、Ｓの値（Ｓ１＝Ｓ）を記憶し、
９）タッチ＃１がリセットされない（「タッチなし」状態に戻らない）場合には、
１０）ｄＳ／ｄｔ＞＋ＬｏレベルのｄＳ／ｄｔ（３．５０）であり、且つ、ｄＳ／ｄｔ＜＋ＨｉレベルのｄＳ／ｄｔ（４．５０）であり、この後に、
１１）ｄＳ／ｄｔが０に戻り、且つ、（Ｓ＞Ｓ１）である場合に、
１２）（時点ｔ１２において）タッチ＃３が検出され、Ｓの値（Ｓ１＝Ｓ）を記憶し、
１３）タッチ＃１がリセットされない（「タッチなし」状態に戻らない）場合には、
１４）ｄＳ／ｄｔ＞＋ＬｏレベルのｄＳ／ｄｔ（３．５０）であり、且つ、ｄＳ／ｄｔ＜＋ＨｉレベルのｄＳ／ｄｔ（４．５０）であり、この後に、
１５）ｄＳ／ｄｔが０に戻り、且つ、（Ｓ＞Ｓ１）である場合に、
１６）（時点ｔ１４において）タッチ＃４が検出され、Ｓの値（Ｓ１＝Ｓ）を記憶する。
【００５７】
図４６及び図４７は、図４２及び図４３のものに対する代替構造を示している。図４６及び図４７は、上部リジッド基板１２２の上部タッチ表面１１２上の指／付属物と下部リジッド基板１０２の上部又は下部面上のセンサ電極１００の間の距離の減少／平均誘電率の増大を許容することになる押し潰し可能なスペーサ１２４によって分離された２つのリジッド基板１０２、１２２の構造を示している。図４８は、１）センサ電極１００が上部フレキシブル基板１２２の下面１２６上において配置及び装着されており、且つ、２）更なる電極１２８が下部リジッド基板１０２の上面１３０上に配置されている、という２つの点を除いて、図４１のセンサの構造に類似している。追加電極１２８は、グランド電位においてバイアスされており、且つ、上部リジッド基板１２２の下面上に配置することもできる。フレキシブル基板が、接地されたバイアス電極１２８に向って移動する（但し、タッチしない）のに伴って、指／付属物をエミュレートしているという点において、グランドは、刺激の変化を許容している。上述の時間領域差動法は、図４１、図４２、図４３、図４４、図４７、及び図４８に示されている構造のすべてと共に実装できる。
【００５８】
図４９及び図５０は、図４１〜図４８に示されているものに類似した、但し、上述のマルチ電極構造及びその他の類似した構造を有する、類似した構造を示している。上部タッチ表面１１２が配置されている上部基板１２２は、物理的構造において説明した技法及び図４１〜図４８の動作が適用されている限り、この場合にも、マルチ電極法が利用されているという点を除いて、フレキシブル又はリジッド基板から製造できる。時間領域差動検出及び処理法を利用した検出及び処理法のすべてを、図４９及び図５０の構造並びにその派生物と共に、適用できる。さらに、センシング電極１００は、上部リジッド基板１２２の裏面上において位置決めされるものとして示されており、バイアス電極１２８は、下部リジッド基板１０２の上部において位置決めされるものとして示されている。しかしながら、その他の実施形態においては、センシング電極１００は、下部リジッド基板１０２上において位置決めされ、且つ、バイアス電極１２８は、上部リジッド基板１２２の裏面上において位置決めされている。
【００５９】
上述のようにＳ及びｄＳ／ｄｔを検出する技法を利用した異なるシーケンスの組合せを使用し、その他のユーザー入力特徴を生成してもよい。これらのユーザー特徴は、タッチ入力機能の実用的な機能を改善できる。図５１／図５２、図５３／図５４、図５５／図５６、及び図５７／図５８は、例として、様々な特定の出力機能に等しい利用可能な様々なシーケンスのうちのいくつかを示している。
【００６０】
図５１／図５２は、タッチ入力刺激が、押圧を伴うことなしに、表面に移動するのに伴って、さらに押圧し、その後に軽くタッチし、次いで、押圧し、次いで、軽くタッチし、次いで、最終的に押圧することが、機能を示すことになりうることを基本的に意味することになるイベントのシーケンスを示している。同様に、軽い押圧と、これに続く押圧により、特定の機能を選択してもよく、次の押圧により、サブ機能を選択してもよく、これに続く軽いタッチ及び次の押圧により、第２サブ機能を選択することになろう。
【００６１】
図５３／図５４は、図５１／図５２と同一のタッチ入力場所において、タッチ刺激が、タッチ入力と即座に、且つ、恐らくは、ｘ２のＳ値を上回る状態において、タッチ及び押圧した（ｄＳ／ｄｔがＳ値＞ｘ２によって伴われている）場合には、機能は、軽いタッチと、これに後続する第２の押圧が存在している際には、異なる機能と、これに後続するサブ機能ということになるであろうことを示している。
【００６２】
図５５／図５６は、図５１／図５２に示されているものと同一のタッチ点において、但し、異なっている、条件の組を示している。このシーケンスの組においては、初期押圧及び第１動作（ｄＳ／Ｄｔは、Ｓ値＞ｘ２によって伴われている）と、これに後続する期間の後に、（上述のものに類似した）軽いタッチ／押圧のシーケンスに基づいた２つのサブ機能選択が実行されている。
【００６３】
最後に、図５５／図５６と同様に、これらのシーケンスは、説明したものと類似した「シグネチャ」を示しており、この場合にも、最初の軽いタッチと、その後のサブ機能の組（この場合には、３つ）を除いて、時間が使用されており、この場合に、サブ機能は、押圧と、これに後続する軽いタッチにより、選択されている。
【００６４】
以上の説明に基づいて、当業者には、基本的なタッチの検出のための既定の閾値に依存することなしに、異なる入力シーケンスを規定するために使用可能な多数のシーケンスが存在していることが明らかであろう。時間領域差動処理に関係したシーケンスの図のうちのいずれかにおいて言及したように、多くの検知法は、少なくとも第１タッチを検出するために絶対値に依存している。当然のことながら、先程図示したように、ｄＳ／ｄｔを検出する技法との組合せにおいて既定の閾値を使用する場合にも、単純なタッチ応答に対して信頼性及び新しい機能を追加できる。又、上述のシーケンスは、既定の閾値法を使用し、上述のようにセンサの構造によって範囲を慎重に制御することにより（即ち、２つの閾値に基づくと共に時間とシーケンスの数の組合せにおける２つのタッチ点）、ある程度の成功を伴って使用することができよう。本明細書に記述されている時間領域差動処理法との比較における既定の閾値法の制限は、依然として適用されることになろう。
【００６５】
上述したように、タッチ入力を検知する時間領域差動検知法は、タッチを検出する等のために、ｄＳ／ｄｔの立ち上がり及び立ち下がりを少なくとも検出するべく十分に高速の速度でサンプリングする必要がある。しかしながら、そうではあっても、人物が入力検知装置にタッチできる速度は、電気ノイズ及びその他の環境条件のものと比べた場合に、低速である。同様に、タッチ刺激の変化の変化率は、温度、湿気、氷等のようなその他の要因、並びに、当然のことながら、誘電体基板の厚さ、誘電率、及び環境内においてまったく変化しない（ｄＳ／ｄｔ＝０）その他のもの等の静的なオフセットよりも格段に高速である。図５９／図６０は、電子的に、ソフトウェアにおいて、又はこれらの両方の組合せにおいて、利用可能なフィルタ１３２の用途及び使用法を示している。フィルタ１３２は、恐らくは人間によって実行可能なものを上回る速度で刺激に対して影響を及ぼしうる変化をフィルタリングによって除去する等のために、低域通過フィルタとして構築してもよい。同様に、フィルタは、高域通過フィルタの形態において、相対的に低速の信号をフィルタリングによって除去するべく、使用することもできよう。帯域通過フィルタを形成するための低域通過及び高域通過フィルタの組合せ又は両方の一体的な形態を利用することもできよう。刺激及び検出回路１３４は、必要に応じて、且つ、タッチ刺激を検知する技法及びセンサ電極構造（単一電極センサであるのか又はマルチ電極センサであるのかを問わず）に基づいて、刺激することになろう。フィルタ１３２は、タッチと関係しえない周波数をフィルタリングによって除去することになり、且つ、次いで、時間領域差動処理回路１１４は、シーケンスＳ及びｄＳ／ｄｔにより、有効な出力機能に関係する「シグネチャ」を識別することになろう。別個のフィルタを利用することにより、時間領域差動処理回路１１４の信号処理速度要件が低減されることになろう。又、「シグネチャ」認識機能からのフィルタ機能を分離することにより、最新技術の集積回路設計を使用し、相対的に小さな費用により、フィルタブロック１３２を相対的に厳密なフィルタ設計に適合させることができる。図５９は、単一電極構造の使用を示しており、且つ、図６０は、フィルタ１３２を複数センサ入力の用途に使用できる方式を示している。
【００６６】
図６１を参照されたい。図６１は、タッチ入力を検出するための二重電極構造を示しており、この二重電極構造は、第１電極１００と、第１電極１００の近傍において位置決めされた第２電極１０４と、を有する。差動計測回路により、例えば、電気ノイズ、干渉、及び温度の変動等のコモンモード信号を拒絶できる。結果的に得られた差動信号は、既定の閾値法の代わりに、時間領域差動法を使用することによって処理された状態で、出力することが可能であり、これにより、上述のように、タッチ入力の改善された検出が許容され、且つ、改善された特徴の生成が許容される。図６１は、Ｃ内部及びＣ外部とそれぞれが表記された「内側」及び「外側」電極１００、１０４の使用を示している。それぞれの電極１００、１０４は、刺激され、この結果、Ｃ内部及びＣ外部電極のそれぞれの上方及び下方において延在している矢印によって示されているように、電界が生成される。図６２には、原則的に、Ｃ内部及びＣ外部電界内の差に基づいた正味電界（ｎｅｔ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄ）が示されている。この結果、図６１の電界を生成し、且つ、時間によって分離された状態において計測した後に、図２６において上述したものに類似した処理回路によって比較できる。
【００６７】
図６３は、刺激及び検出回路１３４に結合されたＣ内部及びＣ外部を示しており、この場合に、それぞれの電極の信号は、フィルタリングされ、且つ、時間領域差動シグネチャ処理回路１１４によって処理されている。ブロック１１０、１１４、１３２、１３４のすべては、少なくとも本開示において記述されているように動作する。刺激及び検出回路１３４が、まず、刺激し、且つ、次いで、制御装置１をターンオンし、且つ、次いで、ターンオフすることにより、Ｃ内部電極を計測する。次いで、刺激及び検出回路１３４は、このサイクルを、但し、制御装置２を使用することにより、Ｃ外部について反復する。次いで、この結果得られた両方の電極の出力の差が、時間領域差動処理回路１１４が後から使用可能である電極と関連したその他のパラメータと共に、出力されることになろう。その他の可能なパラメータは、Ｃ内部及びＣ外部電極の非差動信号値のそれぞれやコモンモード電圧値等であってもよいであろう。次いで、刺激及び検出回路１３４の１つ又は複数の出力は、任意選択により、フィルタ機能１３２に結合されることになり、フィルタ機能１３２の出力は、今度は、時間領域差動シグネチャ処理回路位１１４に結合されており、この場合に、１つのタッチイベント又は一連のタッチイベントは、上述のように、時間領域差動回路ブロック１１４内において、整合するシーケンスによって規定される。次いで、時間領域差動回路１１４の出力は、出力応答回路１１０に結合されている。
【００６８】
或いは、この代わりに、図６４に示されているように、Ｃ内部及びＣ外部のそれぞれが刺激されることになり、且つ、第１及び第２刺激及び検出回路１３６、１３８が、Ｃ内部及びＣ外部上において電界を同時に検出することになろう。Ｃ内部及びＣ外部電極の電気応答は、内側バッファ１４０、外側バッファ１４２、及び差動バッファ／増幅器１４４により、同時に処理されることになろう。Ｃ内部及びＣ外部の差動値の同時処理により、Ｃ内部及びＣ外部値のリアルタイムのノイズ結合に基づいて、コモンモードノイズ耐性が大幅に改善される。内側バッファ１４０、外側バッファ１４２、及び差動バッファ／増幅器１４４の出力は、上述したように、且つ、図６４に示されているように、同様に処理するべく、フィルタ機能１３２及びブロックの残りの部分に対して結合されることになろう。この場合にも、但し、相対的に大きな有効性を伴って、差動計測法は、放射された電磁干渉を介して、又は伝導された電磁干渉を通じて結合された状態において、電気ノイズの抑圧を結果的にもたらす。以前の例においては、刺激Ｓ及びｄＳ／ｄｔを処理する第１ステップにおいて、信号がｄＳ／ｄｔイベントを処理するために十分に強力であるか否かを検証するべく、Ｓの値がｘの緩い近接性設定を超過しているか否かを検出していた。図２２、図２３、図２４、及び図２５からの単純なタッチの例を認識するためのシーケンスは、以下のとおりであった。
１）ｓ＞ｘ（近接性閾値）であり、且つ、
２）ｄｓ／ｄｔ＞０であり、この後に、
３）ｄｓ／ｄｔ＝０である場合に、タッチイベントである。
【００６９】
差動出力信号が、タッチに比例しているが、電気ノイズを減衰しうる差動検知法を使用することにより、以下のように、シーケンスの第１ステップを除去できる。
１）ｄｓ／ｄｔ＞０であり、この後、
２）ｄｓ／ｄｔ＝０である場合に、タッチイベントである。
【００７０】
この場合には、ｓ＝Ｓ（Ｃ内部）−Ｓ（Ｃ外部）であり、且つ、ｄｓ／ｄｔは、図６４のＣ内部及びＣ外部の差動出力に基づいている。
【００７１】
これは、恐らくは、特定の用途に応じて、フィルタ機能を伴うことなしに実現されよう。フィルタ機能の除去に伴う利点は、可能な単純化と、恐らくは、相対的に高速の応答時間と、という点にあろう。フィルタ機能は、応答時間を低減させる傾向を有する。又、差動検知法と、場合によっては、フィルタ機能と、を導入することにより、時間領域差動処理の処理要件が低減される可能性がある。その他のケースにおいては、ソフトウェアデジタルフィルタリング法を使用することにより、差動検知法との組合せにおいてフィルタ機能を実装することが有益であろう。
【００７２】
又、差動検知法により、上述のように、３次元検知法を実装することもできる。差動処理は、主には電子処理回路において実装されていることから、多くの方法により、上述の構造及びレイアウトの多くを差動処理として使用することができよう。図６５〜図６８は、時間領域差動処理を有する差動電極検知と共に使用できる上述の構造及びレイアウトを示している。図６５／図６６は、上述の、但し、差動センシング電極構造を使用した、三次元の例である。それぞれの電極構造の上部基板は、上述の例と動作において一貫性を有する状態において、曲がり易いてもよく、或いは、剛性を有してもよい。
【００７３】
図６９に示されているのは、図３５〜図４０に示されている検知法と差動電極検知法の利益を組み合わせることになる電極構造である。図７０及び図７１は、図６３及び図６４に相当する同等の検知法を示している。具体的には、図６９は、追加電極１４６の使用を示している。この追加電極１４６は、図３５〜図４０に伴って記述されていると共にこれらと関連しているものに類似したセンシング電極１００に対して電界を結合するためのストローブ電極として使用されている。図３５〜図４０とは異なり、図６９は、２つの別個の電極Ｃ内部１００及びＣ外部１０４に共通していると共に、同時に、これらに結合することを目的としたストローブ電極１４６を示している。ストローブ電極１４６は、Ｃ内部１００及びＣ外部１０４が配置されている基板１４８の反対面上においてＣ内部１００及びＣ外部１０４の下方に配置されている。この基本的な構造は、ストローブ電極１４６から、センシング電極への、この場合には、２つのセンシング電極への、同時結合により、更なる耐水性を許容している。図７０は、Ｃ内部１００及びＣ外部１０４に対して結合されたストローブ電極を示している。処理回路は、計測技術を多重化するステップを使用した処理を示している。図６３に示されているものと同様に、時間によって分離された状態において、Ｃ内部１００及びＣ外部１０４を計測することにより、差動検知が算出されている。図７１は、Ｃ内部１００及びＣ外部１０４の差動検知を、同時に、この場合にも、共通ストローブ電極１４６及び刺激回路１５０を伴って、計測するための図６４に示されているものに類似した技法を示している。図６９及び図７１の基本的な電極構造を実装することにより、上述のコモンモードの拒絶、耐水性、及び時間領域差動検知法の利益の組合せのすべてを統合及び利用できる。
【００７４】
図７２は、図６９に示されているＣ内部１００及びＣ外部１０４の間の電位の差に基づいた正味電界を示している。図７３及び図７４は、この場合にも、上述のように、時間領域差動検知が提供可能な特徴を改善可能である三次元電極と関連した構造を示している。図７５及び図７６は、図６９〜図７４との関係において説明した３つの電極構造のアレイ（ａｒｒａｙ）を示している。図７５は、Ｃ内部及びＣ外部用の電極のアレイを示しており、且つ、図７６は、ストローブ電極用の電極のアレイを示している。図７７及び図７８は、３つの電極構造に関係した図７５及び図７６に示されているものに対する代替例のものである。図７７は、Ｃ内部１００及びＣ外部１０４用の電極のアレイを示しており、且つ、図７８は、ストローブ電極１４６用の電極のアレイを示している。図７７及び図７８に示されている電極構造は、水と人間のタッチの判別を支援するストローブ電極１４６からＣ内部１００及びＣ外部１０４への増大した結合に基づいて、図７５及び図７６に示されているものよりも優れた耐水性を有すると考えられよう。
【００７５】
更なる実施形態は、上述の差動検知法を含むことができる。例えば、静電容量式センサは、互いに電気的に絶縁された複数の静電容量式スイッチを含むことが可能であり、この場合に、それぞれの静電容量式スイッチは、第１及び第２電極を有する電極ペアを含んでいる。静電容量式センサは、複数の静電容量式スイッチのそれぞれに電気的に結合された差動計測回路をさらに含むことが可能であり、この場合に、関連する静電容量式スイッチの近傍における刺激の検出を支援するべく、差動計測回路は、同時に又は連続的に、第２電極の自己静電容量に照らして第１電極の自己静電容量を比較するように適合されている。又、差動計測は、第２電極の自己静電容量の変化率に照らして第１電極の自己静電容量の変化率を比較するように適合することもできる。この例においては、電極の静電容量の変化率は、実質的に図３７〜図４０との関連において上述したように、時間領域差動処理回路１１４によって判定できる。さらに、例として、時間領域差動処理回路１１４は、相対静電容量の変化率を判定するように適合させることが可能であり、この場合に、相対静電容量は、第１電極の自己静電容量と第２電極の自己静電容量の間の差を含んでいる。さらに、例として、時間領域差動処理回路１１４は、第１及び第２電極の間の相互静電容量の変化率を計測するように適合させることもできる。関係する方法は、ａ）それぞれが内側電極と外側電極を有する複数の電極ペアを提供するステップと、ｂ）複数の電極ペアのそれぞれの電極の自己静電容量を計測するステップと、ｃ）任意選択により、単一差動センシング回路を使用することにより、ペア化された外側電極に照らしてそれぞれの内側電極の自己静電容量を比較し、その電極ペアの近傍における刺激の存在を判定するステップと、を含むことができる。方法は、それぞれの電極ペアごとに、外側電極の静電容量の変化率と内側電極の静電容量の変化率を比較するステップをさらに含むことができる。方法は、外側電極の静電容量に照らして内側電極の静電容量を比較し、相対静電容量を規定するステップと、時間に伴う相対静電容量の変化を判定するステップと、をさらに含むことができる。
【００７６】
別の実施形態は、差動計測回路に電気的に結合された電極行及び電極列を含むタッチパッド又はタッチスクリーンを含む。この実施形態においては、差動計測回路は、タッチスクリーンディスプレイ上における刺激の存在又は不存在を判定するべく、同時に又は連続的に、１つ又は複数の電極列の自己静電容量に照らして１つ又は複数の電極行の自己静電容量を比較するように適合されている。又、差動計測は、１つの電極行の自己静電容量の変化率を別の電極行の自己静電容量の変化率に照らして比較するように適合させることもできる。この例においては、電極の静電容量の変化率は、実質的に図３７〜図４０との関連において上述したように、時間領域差動処理回路１１４により、判定できる。さらに、例として、時間領域差動処理回路１１４は、相対静電容量の変化率を判定するように適合させることが可能であり、この場合に、相対静電容量は、１つの行又は列の自己静電容量と別の行又は列の自己静電容量の間の差を含む。さらに、例として、時間領域差動処理回路１１４は、２つの行、２つの列、又は１つの行と１つの列の間の相互静電容量の変化率を計測するように適合させることもできる。関係する方法は、ａ）電極行及び電極列を含む複数の電極を提供するステップと、ｂ）それぞれの電極行及びそれぞれの電極列の自己静電容量を計測するステップと、ｃ）任意選択により、単一差動センシング回路を使用することにより、複数の電極のうちの少なくとも２つの電極の自己静電容量を比較し、タッチスクリーンディスプレイ上におけるタッチ入力の二次元の場所を判定するステップと、を含むことができる。方法は、１つの列電極の１つの行電極の静電容量の変化率を別の行電極の静電容量の変化率と比較するステップをさらに含むことができる。方法は、任意の２つの電極の静電容量を比較して相対静電容量を規定するステップと、時間に伴う相対静電容量の変化を判定するステップと、をさらに含むことができる。
【００７７】
ＩＩＩ．マトリックス電極タッチセンサ
図７９〜図８５は、上述のように、時間領域差動法を使用することにより、複数の点を検出するためのマトリックス１５６を形成するように構成可能である一連の電極の列１５２及び電極の行１５４を示している。電極１５２、１５４のマトリックスは、不透明、半透明、又は透明であってもよく、且つ、担持体基板の上部又は内部にワイヤ又はその他のサブ組立体コンポーネントを埋め込む又は組み込むステップを含むスクリーン印刷、無電解、電気鍍金、又はその他の技法を使用することにより、導電体、半導体、又は抵抗性材料から製造されてもよい。マトリックス１５６の構造は、電極列１５２と電極行１５４の間に介在した誘電体１５８を含むことができる。例えば、マトリックス１５６は、ポリエステル又はポリカーボネートフィルム又はガラス上の印刷された銀エポキシ、ガラス又は印刷回路基板上の銅、ポリエステル又はポリカーボネートフィルム又はガラス上のインジウムすず酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）、或いは、フィルム又はガラス上に堆積された炭素ナノ材料等の導電性材料を含むことができる。図７９及び図８０は、本明細書に記述されているものを含む静電容量の変化を検出するために使用される技法のいずれかによって列及び行から電界を生成してもよい方式の側面図である。図７９及び図８０の側面図に示されている列は、図８１の平面図に示されており、且つ、同様に、図７９及び図８０の側面図において示されている行は、図８２の平面図に示されている。図８３は、列及び行を組み合わせた図を平面図において示している。
【００７８】
図８４は、図５９及び図６０において上述した概念を利用した、但し、図７９〜図８５の列／行マトリックスに適用された、基本的なセンシング回路１７０を示している。この回路１７０は、それぞれの列１５２と、次いで、それぞれの行１５４と、をサンプリングすることになり、次いで、上述のパラメータを使用した時間領域差動検知を使用することにより、望ましい出力応答の適切なタッチシグネチャを判定することになろう。図８５は、図８４の回路サンプリング法を使用して駆動及び読取りが実行される列を示している。それぞれの列電極が刺激されるのに伴って、図７９に示されているものに類似した電界が生成される。同様に、図８６は、図８４の回路サンプリング法を使用して駆動及び読取りが実行される行を示している。それぞれの行電極が刺激されるのに伴って、図８０に示されているものに類似した電界が生成される。又、図６０〜図６３と関係して説明したように、差動電極検知時間領域差動検知法が使用されてもよい。図８８〜図９０は、３つの列電極及び３つの行電極を分析することにより、「仮想的」な内側及び外側電極構造を生成しうる方式を示している。図８８は、図８４に示されている回路を使用した電極の３つの列のそれぞれ別個の検知を示している。図８９は、図８４に示されている回路を使用した電極の３つの列のそれぞれ別個の検知を示している。電極の最外側列と最外側行を統合することにより、仮想的な外側電極が生成される。最内側列電極と最内側行電極を統合することにより、仮想的な内側電極が生成される。仮想的内側電極と仮想的外側電極の差により、図６１及び図６２に示されている差動電極構造の基本的属性が生成される。計測値を取得する際に列及び行の電極のアドレスを知ることにより、マトリックス内における仮想的電極の場所が判明する。図９０には、これが、列電極と行電極の交差部において陰影が付与されたエリア内に示されている。
【００７９】
図９１及び図９２は、図２０において説明したものに動作が類似しているフローチャートを示している。タッチシグネチャが検出された後に、電極列及び行の間に配置された入力の場所を補間するための基準が追加されている。図９１及び図９２のフローチャートは、基本的なタッチ入力のシグネチャを示している。タッチ場所の補間は、タッチシグネチャが認識された後の時点まで実行されない。タッチを判定するために既定の閾値を使用していると共にその結果もたらされる上述の欠点をも有する単一ボタン用の従来の静電容量センサと同様に、タッチを判定するべく既定の閾値を使用している投影型静電容量タッチスクリーンも、類似の課題を有している。本明細書に記述されている時間領域差動法を使用することにより、単一入力タッチ電極の利益（ｂｅｎｅｆｉｔｓ）を使用し、タッチスクリーン、マウスパッド、及びその他の高分解能／高入力装置の性能を改善できる。図９０に示されているマトリックスタッチ入力装置は、少なくとも２０９個の単一入力を有することになろう。補間を伴うマトリックスは、通常の静電容量タッチスクリーンのものと同一の分解能に近づくことになるが、手袋を着用していない裸の指又は手袋を着用した指に伴う正確なタッチ入力のみならず、場所の補間を結果的にトリガすることになるタッチの固有のシグネチャ規定等のその他の特徴の追加の利益を有することになろう。図９１及び図９２のフローチャートは、様々な方法によって変更できる。例えば、すべての電極のすべてのデータをサンプリング及び保存することが可能であり、且つ、次いで、タッチシグネチャについて分析することが可能であり、且つ、有効なタッチシグネチャのマッチングが存在している場合には、補間及びジェスチャ認識（ｇｅｓｔｕｒｅ  ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）が実行される。図９１及び図９２は、有効なタッチ入力の一時点における１つの電極のサンプリングを示しており、且つ、存在している際には、補間及びジェスチャ認識が実行されている。図９３及び図９４は、タッチシグネチャマッチングのマッチングのみならず、非タッチシグネチャのマッチングを見出す概念を示している。この概念は、いくつかのケースにおいては、タッチシグネチャが、本明細書に記述されているパラメータ及び技法を使用している場合には、時間領域差動検知法がタッチ解読レベルのジェスチャにおいて必須であるとみなしてもよいことを示している。
【００８０】
図９５は、列及び行について一時点において３つの電極を同時に刺激するための図８４に示されている回路の変更済みのバージョンを示している。例えば、スイッチ１３Ｂ及び１５Ｂは、列２及び４を外側回路ブロック用の刺激及び検出回路１３８に送付するように選択されることになり、且つ、スイッチ１４Ａは、列３を内側回路ブロック用の刺激及び検出回路１３６に送付するべく選択されることになろう。絶対値及び差動信号は、処理され、且つ、フィルタブロック１３２及び時間領域差動シグネチャ処理回路１１４に送られることになろう。電極の同時計測に伴う利点は、図６４との関連において上述したものと同様の方式によって有益となろう。同様に、且つ、類似した方式により、行３、４、及び５は、それぞれ、スイッチ３Ｂ、５Ｂ、及び４Ａを行３、４、及び５に対して選択することにより、計測できる。この場合にも、列及び行のアドレス指定により、マトリックスセンサ１７０の仮想的なタッチゾーンが判定される。
【００８１】
図９６及び図９７は、列及び行マトリックスとして適用されている点を除いて、図３５〜図４０に示されているものに類似したマトリックスタッチセンサ１７０の側面図を示している。図９６は、行電極１５４をストロービング（ｓｔｒｏｂｉｎｇ）し、且つ、列１５２上において応答を見出すことによる行電極１５４から列電極１５２への結合を示している。逆に、図９７は、列電極１５２をストロービングし、且つ、行電極１５４上における応答を見出すことによる列電極１５２から行電極１５４への結合を示している。図９８は、列を刺激し、且つ、次いで、行Ｒ１上において応答を読み取る回路である。列のみをストロービングし、且つ、行を読み取ることも可能であり、或いは、行のみをストロービングし、且つ、列を読み取ることも可能であるが、安定性を増大させるべく両方を実行することにより、安定性を増大させることができる。図９９は、図９８の回路を示しており、刺激を行又は列のいずれかに個々に送付するための刺激選択回路１６０、１６２がさらに設けられている。又、図９９は、図９８の基本的な回路を示しており、応答を行又は列のいずれかから応答検出回路１６４に送付するための選択回路がさらに設けられている。図９１〜図９４に示されているフローチャートは、上述のように、起動タッチシグネチャイベント、補間、及びジェスチャ認識が存在しているか否かを判定するべく適用されることになり、且つ、列／行及び／又は行／列選択により、マトリックス内のタッチの場所を判定できる。
【００８２】
図１００は、２つの列のストロービング及び読取りのための行の個々の選択を示している。すべての列は、１回のストロービングによって同時に読み取ることができるが、さらに費用効率の優れた方法は、同一の行をストロービングした状態において、個々に選択された列を計測するというものであろう。このプロセスは、処理時間を犠牲にしてでも、列のすべて及びその応答が計測される時点まで、反復されることになろう。１つの行の刺激を使用し、別個の列に沿った２つの別個のタッチ応答を検出できることに留意されたい。図１０１は、逆に、１つの列をストロービングした状態における個々の行の選択及び応答の読取りを示している。この場合にも、１つの列の１回のストロービングの刺激により、２つの異なる行からの２つの応答が存在しうることに留意されたい。図１０２は、図１００及び図１０１における行のストロービング及び列応答の読取りと列のストロービング及び行応答の読取りの両方に共通するタッチ入力の共通交差部を示している。又、このサンプリングの技法においては、それぞれの列／行及び／又は行／列の組合せが個々にサンプリングされている。サンプリングは、個々に選択することによって実行されているにも拘わらず、差動検知の技法は、上述のものに類似した方式によって使用されてもよい。
【００８３】
図１０３〜図１０９に示されているように、更なる差動検知法が実装されてもよい。選択された個々の列１５２及び／又は行１５４からの応答を読み取る代わりに、３つの選択された列及び／又は行のグループが、同時に生成され、且つ、次いで、図１０５及び図１０６に従って処理されるという点を除いて、図９６〜図１０２に示されている基本的ストロービング／検知法が使用されている。図１０５は、図３６及び図３７及び図６９〜図７１と関係した技法を示している。応答について任意の３つの列又は任意の３つの行を選択する際に、最外側列又は最外側行が、同時に選択され、且つ、外側検出回路１３８に送付されており、この場合に、出力は、時間領域差動処理回路１１４による後からの処理のために、外側バッファ１４２及び差動バッファ／増幅器１４４に送られている。さらに、最内側行又は最内側列が、選択され、且つ、内側検出回路１３７に送付されており、この場合には、出力は、時間領域差動処理回路１１４による後からの処理のために、内側バッファ１４０及び差動バッファ／増幅器１４４に送られている。
【００８４】
図１０７〜図１０９は、応答の読取りのために個々の行及び列を選択する代わりに、３つの行及び列を同時に選択するステップが存在しているという点を除いて、列のストロービング及び行からの応答の読取りと、逆に、行のストロービング及び列の応答の読取りと、が存在しているという点において、図１００〜図１０２に類似している。この場合にも、図１０７においては、１つの列のストロービングにおいて、２つ以上の応答が行上に存在することが可能であり、且つ、同様に、図１０８においては、１つの行のストロービングにおいて、２つ以上の応答が列上に存在することが可能であることに留意されたい。図１０９は、図１０７及び図１０８における列のストロービング及び行の応答の読取りと行のストロービング及び列の応答の読取りの両方に共通したタッチ入力の共通的な交差部を示している。この場合にも、図９１〜図９４のフローチャートが使用されることになり、且つ、時間領域差動シグネチャ認識処理を使用した差動電極について説明した技法及び利益が適用されることになろう。
【００８５】
図１１０〜図１２９は、三次元タッチセンサを使用した時間領域差動タッチシグネチャ処理のその他の潜在的な使用法を示している。図１１０〜図１１３は、図８１〜図８３、図８５〜図８７、図８８〜図９０、図１００〜図１０２、及び図１０７〜図１０９に示されている基本的な構造のいずれかに対するフレキシブル基板１２２の追加を示している。フレキシブル基板１２２は、図４１〜図４３、図６５、図７３、図７４について説明するために使用された技法と同様に、使用されることになろう。図１１０及び図１１２は、図８１〜図８３及び図８５〜図９０に示されているように刺激された際に列及び行によって形成される電界の側面図を示している。図１１１及び図１１３は、図１００〜図１０２及び図１０７〜図１０９に示されているように刺激された際に列及び行によって形成される電界の側面図を示している。図１１４は、スタイラス１７２が使用されてもよい方式を示しており、且つ、図１１５は、指１７４の使用を示している。スタイラスの先端が導電性材料に接続された場合に、且つ、この導電性材料が人間の手に結合された場合に、スタイラスは、図１１５に示されている指と類似した構造において使用できる。相対的に小さく相対的に高分解能の入力刺激という更なる利益が使用されることになろう。図１１６〜図１１９は、列／行マトリックス構造を使用した３次元電極構造の別の変形を示している。三次元電極構造は、電極行と電極列の間に、ギャップを、任意選択により、空隙を、含むことができる。又、三次元電極構造は、時間領域差動検知に加えて、従来の静電容量式検知及び差動検知にも適用可能である。この変形は、指１７４又はスタイラス１７２が列／行マトリックスをバイアス電極１２８に向って移動させるのに伴って、刺激の変化に対して影響を及ぼすべく、バイアス電極（グランド等）１２８に向かう列／行マトリックスの曲がりを許容する。バイアス電極１２８は、任意のＤＣ電位、パルス化ＡＣ電位、又はストロービングされたものを含むことが可能であり、且つ、上部基板１２２に隣接した状態において位置決めできる。又、センシング電極とバイアス電極の間に相対移動が存在する場合には、その他の構成も可能である。指又はスタイラスは、タッチ基板１２２の表面１１２に接近するのに伴って、刺激を増大させる。スタイラス又は指が、曲がり易い列／行マトリックスを（局所的に）バイアス電極１２８に向って移動させるのに伴って、増大した刺激が印加される。図１２０及び図１２１は、指１７２及びスタイラス１７２の使用法を示している。
【００８６】
図１２２〜図１２９は、圧縮可能なスペーサ１２４によって分離された２つの剛性材料１０２及び１２２から製造された三次元時間領域差動電極構造の使用法を示している。図１２２及び図１２４は、リジッド基板から構築された上部剛性センサ組立体１２２の側面図を示している。又、図示の構造は、具体的には、マトリックスタイプ（ｍａｔｒｉｘ  ｔｙｐｅ）のタッチ入力装置１７０にも適用されることになろう。上部剛性センサ基板１２２は、指１７４又はスタイラス１７２によって加圧された際に上部リジッド基板１２２の大きな偏向を伴うことなしに２つのリジッド基板１０２及び１２２が共に近接するように移動できるようにするべく、圧縮可能なスペーサ材料１２４によって直接的又は間接的に支持されることになろう。スタイラス１７２又は指１７４が剛性上部センサ基板１１２に向って移動し、且つ、これにタッチした際に、時間領域差動タッチシグネチャ法を使用し、タッチ入力のマッチングを判定し、次いで、補間及びジェスチャ認識を判定することになろう。剛性上部センサ組立体を支持しているスペーサ１２４が圧縮し、これにより、センサ電極１５２、１５４がバイアス電極１２８に向って移動できるようにする等のために、スタイラス１７２及び指１７４が、タッチ状態の後に圧力を作用させた場合には、時間領域差動処理法の使用により、第３次元入力に基づいて更なる特徴を追加できる。これらの更なる特徴は、図４６、図４７、図４８、図５０、及び図６６に示されているものに類似している。図１２６及び図１２８は、スペーサ１２４の圧縮を伴うことなしにタッチ状態を検出するためのスタイラス及び指の使用法を示している。図１２７及び図１２９は、剛性上部タッチ表面１２２を下部リジッド基板１０２に向って移動させることによる（バイアス電極に起因して刺激を増大させる）２つのリジッド基板１２２及び１０２の移動とその間の空間の減少を示している。
【００８７】
さらに、導電性の行及び列のみならず、下部導電性バイアス電極を触覚ドライバ（ｈａｐｔｉｃｓ  ｄｒｉｖｅｒ）との間において共有することにより、同一の構造を第３次元のタッチ検知を生成するべく使用してもよく、且つ、触覚応答を生成するべく使用してもよい。ユーザー装置がタッチを解釈したことを通知すると共に、提供されたタッチシグネチャ又はタッチシグネチャ／ジェスチャのタイプに応じて異なる振動応答を提供するチューニング可能な振動刺激を指において生成することにより、タッチ入力が実行された際に、ユーザー経験が改善されることから、触覚フィードバックが益々一般的になっている。タッチの実際の瞬間を判定し、次いで、これを使用して触覚フィードバックを生成することが可能であることから、時間領域差動は、触覚が伴っている場合に、特に有用である。これは、タッチ入力が誤って又は時期尚早状態において解釈され、これにより、触覚応答が過剰に早期に又は遅れてトリガされることになる既定の閾値法を使用したシステムとは対照的であろう。本明細書に記述されている時間領域差動検知の使用に伴う利点は、任意の触覚用途に当て嵌まることになろう。図１２２〜図１２９に示されている統合された触覚／時間領域差動シグネチャ電極構造は、（上部及び下部リジッド基板上の電極が共有されている際に）モバイル及びその他の装置においてパッケージプロファイルの低減を提供できる。例えば、静電容量式センサは、その上部におけるタッチ入力の受取りのための上部基板１２２と、上部基板１２２によって支持された上部電極１５２と、上部電極１５２から離隔した下部電極１５４と、下部電極１５２を支持するための下部基板１２２’と、を含むことができる。例えば、集積回路、マイクロコントローラ、又はＦＰＧＡは、タッチ入力を検出するための処理ユニットと、その上部におけるタッチ入力に応答して上部基板１１２を振動させるべく、離隔した第１及び第２電極１５２、１５４の間に静電力を誘発するための触覚ドライバと、の両方を含むことができる。処理ユニットと触覚ドライバを単一の集積回路に組み合わせることにより、例えば、触覚応答のレイテンシーが潜在的に低減される。さらに、処理ユニットは、実質的に上述の時間領域差動センシング回路及び／又は差動センシング回路を含むことができる。しかしながら、上部基板１１２の振動は、その他の実施形態においては、専用の触覚コントローラによって実行できる。これらの及びその他の実施形態においては、触覚ドライバ及びタッチ検知の制御をインターリービング（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ）させることができる。さらに、任意選択により、実質的に図８１及び図８２との関連において上述したように、上部電極１５２は、複数の電極行を含むことが可能であり、且つ、下部電極は、複数の電極列を含むことができる。
【００８８】
ＩＶ．光センサにおける時間領域差動検知
時間領域差動検知法は、光等のその他のパラメータの検知に適用できる。図１３０は、表面２０２の上方におけるオブジェクトのシグネチャを判定するためのＬＥＤ照明及び光センサ２００の使用法を示している。図１３０は、開口部（ａｐｅｒｔｕｒｅｓ）の下方に配置されたＬＥＤ Ｌ１及びＬ２によって放出された光の投射を許容するためにＬＥＤ開口部Ａ１及びＡ２を有するセンサパッド２０４の単一行のアレイを示している。２つのＬＥＤと、開口部と、が存在しており、１つのＬＥＤ及び開口部は、センサストリップ（ｓｅｎｓｏｒ  ｓｔｒｉｐ）の一端に位置しており、且つ、別のＬＥＤ及び開口部は、他端に位置している。オブジェクトがタッチ表面に向って移動するのに伴って、オブジェクトによって反射されたＬＥＤ Ｌ１及びＬ２からの光を検知するべく、ストリップの中間に配置された１つのセンサＳ１が存在している。開口部のサイズ及び形状は、オブジェクトがセンサストリップの上部の上方において移動するのに伴って光の強度が変化するように、サイズ設定されることになろう。オブジェクトが左から右に移動するのに伴って、光の強度は、ほぼｓｉｎ（ｈ２）及びｓｉｎ（ｈ１）に比例した状態で変化することになろう。角度ｈ２は、オブジェクトが左から右に移動し、且つ、開口部Ａ１からの光が、オブジェクトによってセンサＳ１に反射され、且つ、角度ｈ２に比例した状態において強度が減少するのに伴って、減少することになろう。同時に、開口部Ａ２から放出され、且つ、オブジェクトによってセンサＳ１に反射される光も、ほぼｓｉｎ（ｈ１）に比例した状態で、強度が変化することになろう。ＬＥＤ Ｌ１及びＬ２は、駆動回路により、刺激の観点において交互に変化することになろう。換言すれば、Ｌ１がターンオンされ、且つ、センサＳ１が反射光の強度を計測し、後からの処理のために、処理又は保存することになろう。Ｌ１がターンオフされ、且つ、Ｌ２がターンオンされ、且つ、オブジェクトから反射された反射光の強度がＳ１によって計測され、且つ、後からの処理のために、処理及び保存されることになろう。ＬＥＤ Ｌ１及びＬ２からの反射光の強度は、オブジェクトがセンサストリップの上方において固定状態に留まっているが、表面に向って垂直に移動している場合には、その両方が同時に減少することになろう。逆に、オブジェクトからの反射光の反射強度は、そのオブジェクトがセンサストリップの上方において固定された状態に留まっており、且つ、センサストリップ表面から離れるように移動している場合には、増大することになろう。電界の刺激の変化を計測する代わりに、この刺激変化を光強度において計測することにより、センサストリップ２００の上方において、オブジェクトを上、下、左、及び右に追跡することが可能であり、この結果、タッチセンサパッド２０４の上方において第３次元が加わる。指又はスタイラスが表面２０２の上方において移動するのに伴って、上述のようにタッチ表面２０２におけるタッチシグネチャの相互作用性を補完するべく、異なる指／手シグネチャをキャプチャできる。
【００８９】
タッチ電極の行及び列との関連において光を使用するという概念は、別個のボタン又は高分解能のタッチマトリックス（ｔｏｕｃｈ  ｍａｔｒｉｘ）として実装できる。図１３１は、マウスパッド又はタッチスクリーン２１０等のＸＹマトリックス用途において時間領域差動検知を拡張するための１つの可能性を示している。図１３２は、変数を示しており、これらの変数は、（タッチスクリーン、タッチパッド、又はキーボードになる）プレーンの上方の三次元空間内の場所を判定するための単純な三角分析法に関係するものである。タッチパッド又はタッチスクリーンは、実質的に図１２２〜図１２９との関連において上述した統合された触覚を含むことができる。一般に、以下のように、光強度が比例した方式で変化する式が適用される。
【００９０】
【数１】
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【００９１】
この場合には、光開口部からの強度は、角度（ｒ）に伴って変化することになろう。
【００９２】
本明細書において使用されている「静電容量式センシング回路」という用語は、例えば、指、手袋、又はスタイラス等のオブジェクトの存在に応答して変化する静電容量を有する１つ又は複数の電極を含む任意の回路である。静電容量式センシング回路は、現在既知であるか将来開発されるかを問わず、例えば、単一電極、電極ペア、複数電極ペア、１つのサンプリングコンデンサ及び保持コンデンサ（ｈｏｌｄ  ｃａｐａｃｉｔｏｒ）、複数のサンプリングコンデンサ及び保持コンデンサ、１つの電極行、複数の電極行、１つの電極列、複数の電極列、マルチプレクサ、及びこれらの組合せを含むことができる。本明細書において使用されている「静電容量式センサ」という用語は、刺激を示す出力を提供するべく１つ又は複数の処理ユニットと組み合わせられた静電容量式センシング回路（例えば、少なくとも１つの単一電極）を含む。例示用の処理ユニットは、任意選択により、図１６〜図１２９との関連において記述されているように、アナログフィルタ、アナログ−デジタルコンバータ、デジタルフィルタ、差動処理ユニット、時間領域差動処理ユニット、時間領域差動シグネチャ処理ユニット、刺激検出ユニット、ジェスチャ認識ユニット、触覚ドライバ、及びこれらの組合せを含むことができる。１つ又は複数の処理ユニットは、アナログ又はデジタルであってもよく、且つ、例えば、１つ又は複数の集積回路、マイクロコントローラ、及びＦＰＧＡを含むことができる。本発明の静電容量式センサは、現在既知であるか又は今後開発されるかを問わず、タッチセンサ、タッチスクリーン、タッチパネル、及びその他の制御インターフェイスを含む刺激の検出が望ましい一連の用途にわたって使用できる。
【００９３】
以上の説明は、現時点における実施形態に関するものである。添付の請求項に規定されている本発明の精神及び相対的に広範な態様を逸脱することなしに、様々な変更及び変形を実施することが可能であり、これらは、均等論を含む特許法の原理に従って解釈する必要がある。本開示は、例示を目的として提示されており、本発明のすべての実施形態のすべてを網羅した説明として、或いは、請求項の範囲を、これらの実施形態との関連において図示又は説明された特定の要素に限定するものとして、解釈してはならない。例えば、且つ、制限を伴うことなしに、記述されている発明の任意の１つ又は複数の個々の要素は、実質的に類似の機能を提供するか或いはさもなければ十分な動作を提供する代替要素によって置換されてもよい。これは、例えば、当業者に現時点において既知であるもの等の現時点において既知の代替要素と、開発された際に当業者が代替肢として認識するもの等の将来開発されることになる代替要素と、を含む。さらに、開示されている実施形態は、調和した状態において記述されていると共に利益の集合体を協働して提供できる複数の特徴を含んでいる。本発明は、発行された請求項に明示的に記述されている場合を除いて、これらの特徴のすべてを含む又は記述されている利益のすべてを提供する実施形態のみに限定されるものではない。「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」、又は「前記（ｓａｉｄ）」という冠詞を使用した単数形における請求項の要素に対する任意の参照は、要素を単数形に限定するものとして解釈してはならない。「Ｘ、Ｙ、及びＺのうちの少なくとも１つ」としての要素を記述するための任意の参照は、個別にＸ、Ｙ、又はＺのいずれか１つと、例えば、「Ｘ、Ｙ、Ｚ」、「Ｘ、Ｙ」、「Ｘ、Ｚ」、及び「Ｙ、Ｚ」等のＸ、Ｙ、及びＺの任意の組合せと、を含むことを意味している。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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【図８９】
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【図９０】
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【図９１】
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【図９２】
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【図９３】
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【図９４】
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【図９５】
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【図９６】
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【図９７】
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【図９８】
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【図９９】
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【図１００】
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【図１０１】
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【図１０２】
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【図１０３】
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【図１０４】
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【図１０５】
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【図１０６】
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【図１０７】
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【図１０８】
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【図１０９】
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【図１１０】
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【図１１１】
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【図１１２】
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【図１１３】
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【図１１４】
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【図１１５】
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【図１１６】
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【図１１７】
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【図１１８】
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【図１１９】
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【図１２０】
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【図１２１】
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【図１２２】
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【図１２３】
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【図１２４】
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【図１２５】
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【図１２６】
2018139146.tif 000129
【図１２７】
2018139146.tif 000130
【図１２８】
2018139146.tif 000131
【図１２９】
2018139146.tif 000132
【図１３０】
2018139146.tif 000133
【図１３１】
2018139146.tif 000134
【図１３２】
2018139146.tif 000135
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月15日(2018.6.15)
【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】
静電容量式センサであって、
出力を規定し、且つ、それぞれ自己静電容量を含む、複数の電極を含む静電容量式センシング回路と、
上方のオブジェクトを受け取るための前記静電容量式センシング回路の上方の基板と、
前記静電容量式センシング回路と電気的に連結され、前記基板に対する前記オブジェクトの配置によって引き起こされる、第一時点と第二時点との間のタッチシグネチャイベントを登録するように構成されている、処理ユニットと、
を具備し、
タッチシグネチャイベントでは、第一時点と第二時点との間の全時間領域（Ｔ）にわたって第一の実質的に一定な自己静電容量と第二の実質的に一定な自己静電容量との間で第一タッチシグネチャが発生し、
第一タッチシグネチャは、第一タッチイベントの次のパラメータ、
全時間領域（Ｔ）における自己静電容量の区間変化（ｄｓ）であって、第一タッチイベントの自己静電容量の全変化（Ｓ）より小さい自己静電容量の区間変化（ｄｓ）、
自己静電容量の区間変化（ｄｓ）に対応する区間時間領域（ｄｔ）であって、タッチイベントの全時間領域（Ｔ）より小さい区間時間領域（ｄｔ）、
の少なくとも一つと結合する、全時間領域（Ｔ）における電極自己静電容量の変化率（ｄｓ／ｄｔ）を含む、
静電容量式センサ。
【外国語明細書】
2018139146000001.pdf