(57)【要約】【課題】大きなタッチスクリーンと共に使用される測定デバイスを複数のチップ上で結合する技術を提供する。【解決手段】例示的なデバイス及び処理技術は、測定デバイスの中でＸ又は駆動線の共有を可能にすることにより、複数の測定デバイス又はチップを協働させ、１つの測定デバイスがサンプリングするよりも大きいスクリーンをサンプリングすることを可能にする。本明細書の主題の特定の実施例は、以下の任意的な利点の１つ又はそれよりも多くを達成するために実施することができる。駆動線の共有は、個々のデバイスによって測定することができるものの合計によって生成されるものよりも多い測定ノードを有するようにサイズを決めるか又は他の方法で構成されたスクリーンを可能にすることができる。複数の測定デバイスを必要とするスクリーンに対して、駆動線共有は、従って、より少数の測定デバイスの使用を可能にすることができる。【選択図】図１
2011238240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックスに配置された複数の４つ又はそれよりも多いタッチ感知区域を含むタッチスクリーンと、
第１の方向に前記マトリックスを横切って延びる駆動線と、
第２の方向に前記マトリックスを横切って延びて前記駆動線との交点で容量結合ノードを形成する感知線と、
前記タッチスクリーンの前記マトリックスの前記複数のタッチ感知区域よりも数が少ない複数の測定デバイスと、
を含み、
（ａ）各測定デバイスが、前記第１の方向に前記感知区域の少なくとも２つを横切って延びる前記駆動線の全部ではないが第１の数を駆動するように構成され、
（ｂ）各測定デバイスが、前記第２の方向に前記感知区域の少なくとも２つを横切って延びる前記感知線の全部ではないが第２の数を通じて、前記駆動線の全てとの交点のノードでタッチに関連する信号を感知するように構成され、
（ｃ）前記測定デバイスが、前記タッチスクリーンの前記マトリックスの前記タッチ感知区域の全てにおける全てのノードの中から１つ又はそれよりも多くのノードを該スクリーンの検出されたタッチのポジションの指示として識別する方式で同期して作動するように構成される、
ことを特徴とするタッチ反応ポジションセンサ。
【請求項２】
前記測定デバイスの全てからの検出データに応答して前記スクリーン上の前記検出されたタッチの前記ポジションを判断するように構成されたプロセッサを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のタッチ反応ポジションセンサ。
【請求項３】
前記プロセッサは、前記測定デバイスに信号を供給して該測定デバイスの前記作動を同期すように更に構成されることを特徴とする請求項２に記載のタッチ反応ポジションセンサ。
【請求項４】
前記測定デバイスの各それぞれのものが、該それぞれの測定デバイスに接続された前記駆動線の少なくとも１つを通じて同期信号を供給し、該測定デバイスの別のそれぞれのものからの同期信号に応答し、かつ該測定デバイスの同期作動を可能にするように更に構成されることを特徴とする請求項１に記載のタッチ反応ポジションセンサ。
【請求項５】
マトリックスに配置された第１の数のタッチ感知区域を含むタッチスクリーンと、
前記第１の数よりも少ない第２の数の測定デバイスと、
第１の方向に前記マトリックスの前記区域の少なくとも２つを横切って延びる感知線と、
第２の方向に前記マトリックスの前記区域の少なくとも２つを横切って延びて前記感知線の全てとの交点で容量結合ノードを形成する駆動線と、
を含み、
（ａ）各測定デバイスが、全部ではないが複数の前記感知線を通じて、駆動線との容量交点のノードでのタッチに関連する信号を感知するように構成され、
（ｂ）各測定デバイスが、全部ではないが複数の前記駆動線を駆動するように構成され、
（ｃ）前記駆動線の全てが、前記感知線の全てが前記測定デバイスの全てに接続された駆動線と容量的に交差するという意味で該測定デバイスの全てにわたって共有され、
（ｃ）前記測定デバイスが、前記タッチスクリーンの前記マトリックスの前記タッチ感知区域の全てにおける全てのノードの中から１つ又はそれよりも多くのノードを該スクリーンの検出されたタッチのポジションの指示として識別する方式で同期して作動するように構成される、
ことを特徴とするタッチ反応ポジションセンサ。
【請求項６】
前記測定デバイスの全てからの検出データに応答して前記スクリーン上の前記検出されたタッチの前記ポジションを判断するように構成されたプロセッサを更に含むことを特徴とする請求項５に記載のタッチ反応ポジションセンサ。
【請求項７】
前記プロセッサは、前記測定デバイスに信号を供給して該測定デバイスの前記作動を同期するように更に構成されることを特徴とする請求項６に記載のタッチ反応ポジションセンサ。
【請求項８】
前記測定デバイスの各それぞれのものが、該それぞれの測定デバイスに接続された前記駆動線の少なくとも１つを通じて同期信号を供給し、該測定デバイスの別のそれぞれのものからの同期信号に応答し、かつ該測定デバイスの同期作動を可能にするように更に構成されることを特徴とする請求項５に記載のタッチ反応ポジションセンサ。
【請求項９】
タッチ反応ポジションセンサであって、
（ａ）タッチスクリーンを横切って第１の方向に延びる複数の駆動電極、及び
（ｂ）前記タッチスクリーンを横切って第２の方向に延びて前記駆動電極の全てとの交点のノードで該駆動電極との容量結合を形成する複数の感知電極、
を含むタッチスクリーンと、
少なくとも２つの制御ユニットと、
を含み、
各制御ユニットは、前記複数の駆動電極の全部ではないが一部分に１つ又はそれよりも多くの駆動信号を供給するように構成され、かつ前記複数の感知電極の全部ではないが一部分からの１つ又はそれよりも多くの感知信号を受信するように構成され、前記少なくとも２つの制御ユニットの１つによって駆動される該複数の駆動電極の該部分は、該少なくとも２つの制御ユニットの該複数の感知電極の全てによってサンプリングされ、
タッチ反応ポジションセンサが、
前記少なくとも２つの制御ユニットから感知信号を受信し、該受信した感知信号を処理してタッチを検出し、かつ前記タッチスクリーン上の該タッチのポジションを判断するように構成されたプロセッサ、
を更に含む、
ことを特徴とするポジションセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に説明する主題は、タッチスクリーン技術、例えば、大きなタッチスクリーンを形成する複数のタッチスクリーン又は区域の配置を有することができるような大きなタッチスクリーンと共に使用される測定デバイスを例えば複数のチップ上で結合するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポジションセンサは、例えば、ユーザの指又はスタイラスのような物体によるタッチの存在及びロケーションをポジションセンサ表示スクリーンの表示区域内で検出することができるデバイスである。タッチ感応ディスプレイ用途において、ポジションセンサにより、ユーザは、マウス又はタッチパッドによって間接的にではなく、スクリーンに表示されているものと直接対話することができる。ポジションセンサは、コンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、衛星ナビゲーションデバイス、携帯電話、携帯式メディアプレーヤ、携帯式ゲームコンソール、パブリック情報キオスク、及び販売時点管理システムなどに取り付けることができ、又はその一部として提供することができる。ポジションセンサはまた、様々な家電上の制御パネルとして使用されている。
【０００３】
抵抗タッチスクリーン、表面音波タッチスクリーン、容量タッチスクリーンなどのようなポジションセンサ／タッチスクリーンのいくつかの異なるタイプが存在する。例えば、容量タッチスクリーンは、特定のパターンで透明導体によって被覆された絶縁体を含むことができる。ユーザの指又はスタイラスのような物体が、スクリーンの表面にタッチするか、スクリーンの表面のすぐ近くにもたらされた時に、キャパシタンスの変化がある。キャパシタンスのこの変化は、処理のためのコントローラにタッチのポジションを判断するために送信される。
【０００４】
導電材料の駆動（１つの実施例ではＸ）電極又は線、及び感知（この実施例ではＹ）電極又は線のアレイを使用して、複数のノードを有するタッチスクリーンを形成することができる。ノードは、Ｘ及びＹ電極の各交点で形成される。交点と呼ばれているが、電極の交差は、電気接点を作らない。代わりに、感知電極が、交点ノードで駆動電極に容量結合される。電極のアレイにわたって電圧を印加することで、コンデンサのグリッドを作成する。物体がスクリーンの表面にタッチした（接触又はすぐの近くに来た）時に、グリッド上の全ての個々のポイントでのキャパシタンス変化を測定して、タッチのロケーション又はポジションを判断することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、大きなスクリーンで使用されるタッチ感応ポジションセンサを必要とするようになってきた。タッチスクリーンサイズが増大すると、タッチスクリーンに収容される容量感知ノードの数が増加する。スクリーン上のより多くのノードでキャパシタンスを測定することは、大きなスクリーンサイズのノードの全てを処理するために、より複雑な測定デバイス又はチップの形態又はより多くの測定デバイスの形態のいずれかの増加した測定デバイス容量を必要とする。例えば、測定チップの特定のサイズ／容量によって処理することができるものよりも４倍のノードカウントのスクリーンは、各々がタッチスクリーンの１／４に対する信号を測定する４つの測定チップを使用するであろう。各測定チップの容量が同じままである場合、大きなスクリーンは、非常に多数の測定チップを必要とすると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下に例示的に説明するデバイス及び処理技術は、測定デバイスの中でＸ又は駆動線の共有を可能にすることにより、複数の測定デバイス又はチップを協働させ、１つの測定デバイスがサンプリングするよりも大きいスクリーンをサンプリングすることを可能にする。本明細書に説明する特定的な例は、以下の任意的な利点の１つ又はそれよりも多くを達成するために実施することができる。駆動線の共有は、個々のデバイスによって測定することができるものの合計によって生成されるものよりも多い測定ノードを有するようにサイズを決めるか又は他の方法で構成されたスクリーンを可能にすることができる。複数の測定デバイスを必要とするスクリーンに対して、駆動線共有は、従って、より少数の測定デバイスの使用を可能にすることができる。
【０００７】
図面は、制限的ではなく単に例示的に本発明の教示に従う１つ又はそれよりも多くの実施を示している。図では、同じ参照番号は、同じか又は類似の要素を指している。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】キャパシタンスを測定するためのいくつかの制御ユニットが駆動（Ｘ）線を共有する４つのより小さなスクリーン又はタッチパネル区域及び関連の測定回路又は制御ユニットを含む大きなタッチスクリーンの例を示す図である。
【図２】タッチを検出するための装置の例を示す概略図である。
【図３】図２の装置を充電及び放電するのに必要とされる時間の例を示す図である。
【図４】指が存在している時の電界の変化の例を示す図である。
【図５Ａ】タッチがない時の図２の装置を充電及び放電するのに必要とされる時間の例を示す図である。
【図５Ｂ】タッチがある時の図２の装置を充電及び放電するのに必要とされる時間の例を示す図である。
【図６】基本測定回路の例を示す概略図である。
【図７】タッチのポジションを感知するための複数のノードと制御回路とを含むタッチスクリーンの例を示す概略図である。
【図８】１つの制御ユニットが４つのより小さなスクリーン又はタッチパネル区域の各々のノードでキャパシタンスを測定する４つのより小さなスクリーン又はタッチパネル区域を含む大きなタッチスクリーンを示す概略図である。
【図９】キャパシタンスを測定するためのいくつかの制御ユニットが駆動（Ｘ）線を共有する大きなタッチスクリーン及び測定回路の例を示す概略図である。
【図１０】いくつかのスクリーン又はタッチパネル区域を有する大きなタッチスクリーンの例をより詳しく示す概略図である。
【図１１】制御ユニットへのパネル又はその一部の接続の例を示す概略図である。
【図１２】制御ユニットへのパネルの接続の例をより詳しく示す概略図である。
【図１３】駆動線共有を使用して大きなタッチスクリーン上の調整された測定のために制御ユニットを結合する方法の例を示す図である。
【図１４】駆動線共有を使用して大きなタッチスクリーン上の調整された測定のために制御ユニットを結合する方法の別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の詳細説明では、多数の特定の詳細が、関連する教示を例証するために一例として示されている。本発明の教示の態様を不要に曖昧にしないために、当業者に公知のこれらの方法、手順、構成要素、及び／又は回路は、比較的ハイレベルで説明している。
【００１０】
ここで、添付の図面に示して下記に説明する例を詳しく参照する。図１は、タッチ反応ポジションセンサの例を概略で示している。センサは、タッチを感知するためのスクリーン又はパネル１と、スクリーン１上のタッチ及びタッチのポジションを検出するスクリーンの駆動及び感知線のための関連の回路とを含む。
【００１１】
この第１の簡単な例では、全体的なタッチスクリーン１は、より小さなタッチスクリーン区域２の２ｘ２マトリックスから形成される。従って、例示的なスクリーン１は、４つのタッチスクリーン領域又は区域２Ａから２Ｄを含む。タッチスクリーン１は、駆動線（図示の向きでの水平Ｘ線）と感知線（図示の向きでの垂直Ｙ線）の交点で形成された感知ノードのアレイを有する。いくつかのこのようなノードは、４つのタッチスクリーン領域又は区域２Ａから２Ｄの各々内に含まれる。Ｘ（駆動）線は、全てのＹ感知線を横切って、例えば、対応するＹ軸値でのタッチスクリーン区域の両方を横切って延びている。同様に、Ｙ線は、Ｘ線の全てを横切って、例えば、対応するＸ軸値でのタッチスクリーン区域の両方を横切って延びている。
【００１２】
スクリーンが物理的に分離している場合、これらは、より大きなパネルを形成するために物理的及び電気的に接続されることになる。電気接続の一部として、各線は、適切なＸ又はＹ方向で１つのスクリーンから次の隣接するスクリーンにおける対応する線に接続されることになる。スクリーンが論理的に分離している場合、すなわち、連続する大きなスクリーンの領域又は区域の場合、線は、それぞれのＸ及びＹ方向で、全体的なスクリーンを形成している領域を横切って連続して延びることができる。
【００１３】
スクリーン１上のタッチ及びタッチポジションを感知するための例示的なシステムは、いくつかの制御ユニットを含む。しかし、タッチスクリーン１のマトリックスのタッチ感知区域２の数よりも制御ユニットの数は少ない。図１の２ｘ２マトリックスの例では、２つの制御ユニット３Ａ及び３Ｂが存在する。本発明のシステム又はデバイスはまた、実施例ではプロセッサ４によって表される主制御を含むことができる。いくつかのＸ駆動線５が、制御ユニット３Ａ及び３Ｂの各々に接続され、いくつかのＹ感知線６が、制御ユニット３Ａ及び３Ｂの各々に接続される。各制御ユニットは、タッチスクリーン１のアレイのいくつかのノードで信号の１つ又はそれよりも多くのパラメータを測定するための測定デバイスを含むか又は測定デバイスとすることができ、測定デバイスが感知するタッチを個々のノードで又は個々のノードの近くで判断する。
【００１４】
主制御として機能するプロセッサ４は、データリード７を通じて制御ユニット３Ａ、３Ｂに接続される。プロセッサ４は、例えば、制御ユニットからのタッチ検出データを処理し、Ｘ線駆動及び感知線検出のタイミングに基づいて、タッチがスクリーン１の全体的な区域で検出される1つ又は複数のノードを識別する。タッチが検出された1つ又は複数のノードに基づいて、プロセッサ４は、スクリーン１で検出された各タッチのポジションを判断する。プロセッサ４はまた、データリード７を通じて制御ユニット３Ａ及び３Ｂに制御信号を提供することができる。実施例では、プロセッサ４はまた、タッチ入力情報を使用するシステム又はデバイス、例えば、コンピュータのプロセッサ、携帯情報端末、又は移動局にタッチ反応ポジションセンサのより高いレベルのインタフェースを提供する。
【００１５】
この実施例は、２つの制御ユニット３Ａ及び３Ｂのみを使用する。線交点でより多くの区域、線及、び／又は感知ノードを有するスクリーンは、より多数の制御ユニットを使用することになり、このようなスクリーン及び付随する構成制御ユニットの例を後で説明する。
【００１６】
図１の例は、駆動線共有を実施する。従って、駆動線の各セットは、単に１つの測定デバイス／制御ユニットによって駆動されるが、駆動線の全ては、感知目的のための複数の測定デバイス間で共有される。各個々のＸ線は、単に１つの制御ユニットによって駆動されるが、測定デバイスの全ては、特定のＸ線上の何らかの数のノードで信号を感知する。しかし、どの１つの測定デバイスも、測定デバイスに接続した感知線の適切な数又は部分集合のみを通じてノードで信号を感知する。
【００１７】
制御ユニット３Ａ及び３Ｂの各々は、その設計容量内で各タイプの線のそれぞれの数のみを駆動及び感知する。しかし、Ｘ駆動線が全てのＹ感知線を横切って延びるので、Ｘ線は、この第１の例において制御ユニット３Ａ及び３Ｂの両方によって共有される。各ユニットは、Ｘ線の適切な数のみを駆動する。しかし、領域／線の垂直セットを横切って（領域２Ａ−２Ｂのセット及び領域２Ｃ−２Ｄのセットにおける駆動線を横切って）制御ユニットの作動のタイミングを同期させることにより、制御ユニットの各々は、他の制御ユニットによって駆動されるＸ線の交差でタッチがある時にそれぞれのユニットが均一に接続されるＹ線でタッチを感知することができるようなる。従って、制御ユニットは、Ｘ（駆動）線の共有によって大きなスクリーン１の様々なノードで信号をサンプリングするために協働することができる。
【００１８】
従って、タッチポジション検出を容易にするために、制御ユニット３Ａ及び３Ｂは、同期化される。各制御ユニットの駆動（Ｘ）線の１つ又はそれよりも多くは、制御ユニットを同期させるために使用することができる。別の例では、制御ユニットのハードウエアは、個別の同期構成要素を提供するように構成され、タッチ感知サイクルで実際に使用するための駆動（Ｘ）線の全てを解放する。別の例では、制御ユニット３Ａ、３Ｂの同期は、プロセッサ４によってデータ線７を通じて提供することができる。
【００１９】
従って、各測定デバイス又は制御ユニット３Ａ又は３Ｂは、第１の方向に感知区域の少なくとも２つを横切って延びるＸ駆動線５の全部ではない第１の数を駆動するように構成される。各測定デバイス又は制御ユニット３Ａ又は３Ｂはまた、第２の方向に感知区域２Ａ−２Ｃ又は２Ｂ−２Ｄの少なくとも２つを横切って延びる感知線６の全部ではない第２の数を通じてＸ駆動線５の全てとの交点のノードでタッチに関する信号を感知するように構成される。測定デバイス又は制御ユニット３Ａ及び３Ｂは、タッチスクリーン１のマトリックスのタッチ感知区域２Ａ−２Ｄの全てにおける全ノードから１つ又はそれよりも多くのノードをスクリーンの検出されたタッチのポジションの指示として識別する方式で同期して作動するように構成される。
【００２０】
単純な実施例の概要を説明したところで、タッチ感知作動を幾らか詳しく考察し、次に、測定デバイス間での駆動線共有によるタッチ感知のより複雑な例を説明することは有用であろう。本方法の特定的な実施例は、より複雑なパネル実施例の後で以下に説明する。
【００２１】
図２は、タッチを検出するための装置の例を概略で示している。装置は、３つのスイッチ１２、１６、及び１８を備えた制御ユニット１０を含む。制御ユニット１０は、汎用マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラマブル論理デバイス／アレイ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又はその組合せのような単一の集積回路チップとして提供することができる。スイッチ１２は、ＶＤＤと接地の間に提供され、かつセンサ１３に接続される。センサ１３の自己結合キャパシタンスは、Ｃxである。センサ１３は、２つの電極、Ｘ（駆動）電極とＹ（感知）電極を有する。装置は、ＸとＹ電極間の横結合キャパシタンスを測定する。
【００２２】
センサ１３は、サンプリングキャパシタンスＣsを有するサンプリングコンデンサ１５に直列に接続される。サンプリングコンデンサ１５は、センサキャパシタンスＣxよりもかなり大きいサンプリングキャパシタンスＣsを有することができる。１つの実施例では、サンプリングキャパシタンスＣsは、センサキャパシタンスＣxよりも少なくとも１０００倍大きく、ここで、センサキャパシタンスＣxは、約１ｐＦから１０ｐＦとすることができる。サンプリングコンデンサ１５はまた、スイッチ１６及び１８に直列に接続され、スイッチ１６及び１８の両方は、接地される。
【００２３】
キャパシタンスＣは、所定の電位に対して蓄えられた電荷の量の尺度である。
Ｃ＝Ｑ／Ｖ
ここで、Ｖは、プレート間の電圧であり、Ｑは電荷である。
【００２４】
スイッチ１６を開けた後、センサ１３をＶＤＤに接続されるためにスイッチ１２を調節することにより、電圧パルスが装置に印加され、スイッチ１８を閉じることにより、電荷が、ＣxからＣsに流れ、Ｃx及びＣsで電荷を蓄積する。センサキャパシタンスＣxは、次に、スイッチ１８を開き、スイッチ１６を閉じ、かつ接地するようにスイッチ１２を調節することによって放電される。センサキャパシタンスＣxだけが各電圧パルス後に放電されるので、サンプリングコンデンサ１５で保持されるキャパシタンスＣsは、各電圧パルスと共に増加する。この段階的増加は、図３に示され、ここでＶcsは、サンプリングコンデンス１５で蓄積された電圧である。
【００２５】
所定の数の電圧パルスが、装置に印加される。所定の数のパルスが装置に印加された後、サンプリングコンデンサ１５に蓄積されたキャパシタンスＣsは、放電される。基準電圧までキャパシタンスを放電するためにかかる時間が測定される。
【００２６】
図４に示すように、接地に対するタッチキャパシタンスＣtを有するスタイラス又はユーザの指１９が、センサ１３の近くに移動した（又はセンサ１３に接触した）時に、物体のタッチキャパシタンスは、Ｃxの駆動電極から接地に電荷をそらし、それによって各電圧パルスと共にサンプリングコンデンサ１５に蓄積されたキャパシタンスＣsが低減される。１つの実施例では、センサ１３が、誘電体パネルの背後に設けられ、それによって指１９は、センサ１３に直接接触しない。別の例では又は誘電体パネルに加えて、指１９は、センサ１３の近くに近づけることができるが、センサ１３に直接接触することはない。
【００２７】
図５Ａは、タッチがない時にパルスの所定の数の後にサンプリングコンデンサ１５で蓄積された電圧Ｖcs、及びサンプリングコンデンサ１５を放電するのに必要な時間を示している。図５Ｂは、ユーザの指１９がセンサ１３に近づくか又は接触した時（すなわち、タッチがある時）に、パルスの所定の数の後にサンプリングコンデンサ１５に蓄積された電圧ＶCS、及びサンプリングコンデンサ１５を放電するのに必要な時間を示している。図２の例ではサンプリングコンデンサ１５がセンサ１３の負側に接続されているので、蓄積された電圧ＶCSは負の値を有する。
【００２８】
図５Ａ及び５Ｂから分るように、図５Ｂの蓄積された電圧ＶCSは、図５Ａの蓄積された電圧ＶCSに比較すると低減される。更に、図５Ｂのサンプリングコンデンサ１５を放電するのに必要な時間は、図５Ａのサンプリングコンデンサ１５を放電するのに必要は時間に比べて低減される。図５Ｂのサンプリングコンデンサ１５を放電するのに必要な時間の低減は、タッチが存在することを示している。タッチがない時にサンプリングコンデンサ１５を放電するのに必要な時間（図５Ａに示されている）とタッチがある時にサンプリングコンデンサを放電するのに必要な時間（図５Ｂに示されている）との差は、デルタと呼ばれる。
【００２９】
デルタは、タッチがない時にサンプリングコンデンサ１５で蓄積されると予想される電荷の量と比べた時にサンプリングコンデンサ１５で蓄積された電荷の変化が存在することを示すので、デルタの検出は、タッチを示している。
【００３０】
図６は、ＶCSのマグニチュードを測定するための基本回路を示している。図２の制御ユニット１０は、抵抗器４９、スイッチ４０、比較器４１、レジスタ４５、カウンタ４３、及びクロック信号４７を含む。抵抗器４９、比較器４１、及びカウンタ４３は、ＶCSのマグニチュードを測定するのに使用される。サンプリングコンデンサを基準電圧まで放電するのに必要な時間は、カウンタ値が測定値であるようにカウンタ及び比較器によって測定される。
【００３１】
図７に示すように、１つよりも多いタッチセンサ１３を有するタッチ感応ポジションセンサスクリーンを作成するために、複数の駆動及び感知電極をポジションセンサのパネル２１０内の感知要素２２０のアレイ（タッチセンサ１３）を作成するために設けることができる。駆動電極（Ｘ）は、各センサ１３の一方のプレートを形成し、感知（Ｙ）電極は、キャパシタンスＣXを有する各センサ１３の他方のプレートを形成する。ポジションセンサはまた、異なる値を有することができる複数の抵抗器２３０、及び制御ユニット１０を含む。図７は、８つの感知要素２２０の１つの例示的なマトリックスを示すが、多くの他の構成が可能である。
【００３２】
図６に示して上述した基本測定回路は、一例としてのみ示されている。タッチを測定する他の方法を使用することもできる。
【００３３】
駆動及び感知電極のマトリックスは、パネル２１０上のタッチのポジションを感知することができる２次元ポジションセンサを形成する。制御ユニット１０は、交点又はノードでの結合キャパシタンスを測定するために駆動電極の行及び感知電極の列を通る走査シーケンスを使用する。ポジションセンサの例は、コンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、衛星ナビゲーションデバイス、携帯電話、携帯式メディアプレーヤ、携帯式ゲームコンソール、パブリック情報キオスク、及び販売時点管理システムなどに取り付けて又はその一部として設けることができるタッチスクリーン及びタッチパッドを含む。ポジションセンサはまた、様々な家電上の制御パネルとして使用することもできる。
【００３４】
図８は、大きなタッチ感応スクリーン５００を作成するために配置された感知要素のアレイを各々が有する４つのタッチ感応スクリーン又は領域５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、及び５０Ｄを概略で示している。スクリーン又は領域５０Ａから５０Ｄの各々は、それぞれの制御ユニット５２０Ａから５２０Ｄに接続される。各制御ユニット５２０Ａから５２０Ｄは、そのそれぞれのスクリーン５０Ａから５０ＤのＸ電極線５５０を駆動し、そのそれぞれのスクリーン５０Ａから５０ＤのＹ電極線５４０をサンプリングする。従って、各制御ユニット５２０Ａから５２０Ｄは、全体的なスクリーン５００の一部（図８における１／４）を構成するそのそれぞれのスクリーン５０Ａから５０Ｄ上のタッチ及びそのポジションを検出することができる測定デバイスを形成する。各制御ユニットは、個別のチップから形成することができる。図８の構成では、各スクリーンは、論理的又は物理的に分離している。図１とは異なり、図８のＸ線及びＹ線は、全スクリーン５００を横切って延びない。各スクリーン５０Ａ−５０Ｄは、その固有の制御ユニット５２０Ａから５２０Ｄに接続したその固有のＸ線及びＹ線を有する。
【００３５】
各制御ユニット５２０Ａから５２０Ｄは、それが制御する区域５０Ａから５０Ｄ内のノードで信号を駆動及び感知する。このような構成では、Ｘ線は、それぞれのユニットによって制御される領域を横切ってのみ延びることができる。例えば、第１制御ユニット５２０Ａに接続されているＸ駆動線５５０は、第１スクリーン又は区域５０Ａを横切ってのみ延びる。同様に、第２制御ユニット５２０Ｂに接続されているＸ駆動線５５０は、第２スクリーン又は区域５０Ｂを横切ってのみ延びる。第３制御ユニット５２０Ｃに接続したＸ駆動線５５０は、第３スクリーン又は区域５０Ｃを横切ってのみ延び、第４制御ユニット５２０Ｄに接続したＸ駆動線５５０は、第２スクリーン又は区域５０Ｄを横切ってのみ延びる。同様に、感知線は、それぞれのユニットによって制御される領域を横切ってのみ延びる。このような構成は、区域５０Ａから５０Ｄが実際に個別のスクリーンであるかのように機能する。
【００３６】
各制御ユニット５２０Ａから５２０Ｄは、ノードの所定の数を駆動及び感知することができるだけであり、これは、各それぞれのスクリーン又は領域５０Ａから５０Ｄにおけるノードの数を制限する。例えば、各スクリーン又は区域は、１０Ｘ線及び１０Ｙ線を有することができ、各制御ユニットは、１００ノードを駆動／感知することができると考えられる。別の例では、各スクリーンは、１６Ｘ線及び１４Ｙ線を有することができ、各制御ユニットは、２２４ノードを駆動／感知することができると考えられる。従って、タッチスクリーンに存在するノードの数の４倍のノードを有する特定の容量の単一の制御ユニットチップに適合するタッチスクリーンのサイズの４倍の図８に示すような大きなタッチスクリーン５００のノードで信号を作成及び測定するために、４つの制御ユニット５２０Ａから５２０Ｄが、大きなタッチスクリーン５００を駆動するのに必要である。
【００３７】
大きなタッチスクリーン５００、例えば、特定の容量の単一の制御ユニットチップに適合するタッチスクリーンのサイズの９倍のサイズのタッチスクリーン（例えば、３×３タッチスクリーン）を作成するために、９つの制御ユニットが必要になるであろう。更に、大きなタッチスクリーン５００、例えば、基本タッチスクリーンユニットのサイズの１６倍のサイズのタッチスクリーン（例えば、４×４タッチスクリーン）を作成するために、１６個の制御ユニットが必要になるであろう。この結果、非常に大きなタッチスクリーンは、非常に多数の制御ユニットを必要とする。
【００３８】
図９は、それほど多くの制御ユニットを必ずしも必要とすることなく多数のノードの駆動／感知を可能にするために、共有Ｘ（駆動）線を使用することによって大きなタッチ感応スクリーンを作成するための代替構成の例を示している。Ｘ（駆動）線は共有され、制御ユニット５２０Ａから５２０Ｃの全てに接続したスクリーンの全てのＹ感知線を横切って延びている。図９の例示的な大きなタッチスクリーン５００は、３×３マトリックス構成における特定のユニットサイズの９つの個々のタッチスクリーン又はタッチスクリーン区域を有する。図９の構成では、要求される制御ユニットがより少ないように、制御ユニットが結合されている。図９の制御ユニットは、Ｘ（駆動）線を共有することによって大きなスクリーン５００をサンプリングするために協働する。
【００３９】
図１０は、図９のスクリーン５００を更に詳しく示している。図１０から分るように、大きなスクリーン５００は、各々が１つの制御ユニットの容量に対応するサイズ（例えば、ノードの数）の９つのタッチスクリーン区域５０Ａから５０Ｉに分割される。図８に示すような構成では、個別の制御ユニットは、各スクリーン区域５０Ａから５０Ｉのノードからの信号を測定すると考えられる。しかし、図９の構成により、制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、５２０Ｃの１つによって駆動される各Ｘ線は、制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、５２０Ｃの全てのＹ線によってサンプリングすることができるようなる。これは、制御ユニット全てのＸ線の合計×制御ユニット全てのＹ線の合計であるスクリーンサイズを可能にするが、必要とする制御ユニットはより少ない。図８の構成では、第１制御ユニットによって制御されるＸ線に沿ったノードでは、別の制御ユニットのＹ線によって信号を感知することはできない。この結果、これらのＸ及びＹ線の組合せが存在しないので、スクリーン１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｆ、１０Ｈ、及び１０Ｉを検出することはできないと考えられる。
【００４０】
制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、及び５２０Ｃは同期化される。１つの実施例では、各制御ユニットの駆動（Ｘ）線の少なくとも１つが、制御ユニットを同期するのに使用される。制御ユニットが２２４のノードを駆動／感知することができる実施例では、Ｘ線のうちの５つが同期のために使用され、１１のＸ線及び１４のＹ線を有する各スクリーン区域５０をもたらす。別の例では、個別の同期構成要素が提供され、感知のために駆動（Ｘ）線の全てを解放するように制御ユニットのハードウエアが構成される。別の例では、制御ユニットの同期をプロセッサ５３０によって提供することができ、プロセッサ５３０は、制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、５２０Ｃの各々に制御信号５６０を提供する。
【００４１】
図１３は、図９の構成を使用してタッチを検出する１つの方法を示している。図１３に示すように、処理が段階３００で開始される。段階３０５で、制御ユニットが感知開始に対して待機であるか否かを各制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、及び５２０Ｃで判断する。制御ユニットが待機でない場合、ユニットが待機まで処理は待つ。制御ユニットが待機である場合、制御ユニットは、段階３１０で他の制御ユニットの各々に待機信号を送信する。段階３１５で、制御ユニットがシステムの他の制御ユニットの全てから待機信号を受信したか否かを判断する。受信していない場合、システムは、各制御ユニットがシステムの他の制御ユニットの全てから待機信号を受信するまで待つ。待機信号がシステムの他の制御ユニットの全てから受信された場合、制御ユニットは、同期化され、感知開始に対して待機する。制御ユニットは、各サンプリングの前に同期化される。
【００４２】
段階３２０で、サンプリングが開始される。段階３２５で、各Ｘ線は、システムの制御ユニット全てに関連付けられたＹ線を使用してサンプリングされる。いずれかの時点で、１つの制御ユニットが、そのユニットに接続したセットのＸ線を駆動する。いずれかの所定の時点でそれらのユニットに接続したＸ線を駆動しない制御ユニットは、ダミーサンプルを提供し、それによって一方の制御ユニットのＸ線は、システムの制御ユニットの全てのＹ線全てによってサンプリングすることができる。
【００４３】
各制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、及び５２０Ｃからのデータ信号５６０は、段階３３０でプロセッサ５３０に転送される。プロセッサ５３０は、物体のタッチ又は接近を感知し、かつ受信した感知信号に基づいて全体的なスクリーンにおけるそのポジションを判断するために設けられる。段階３３５で、プロセッサ５３０は、制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、及び５２０Ｃの全てから受信したデータの全てを処理し、タッチスクリーン５００にタッチがあった／なかったかを判断する。各制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、及び５２０Ｃは、他の制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、及び５２０Ｃによって生成されたデータを知らないので、データを処理するためにプロセッサ５３０が使用される。プロセッサ５３０がデータを処理するのに使用されなかった場合、エラー読取が、各スクリーン区域５０Ａから５０Ｉの縁部に発生するであろう。プロセッサ５３０は、制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、及び５２０Ｃの全てからデータを受信し、それによってスクリーン５０Ａから５０Ｉの境界での非線形性を取り除くことができる。
【００４４】
プロセッサ５３０は、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、又は中央プロセッサのようなあらゆる公知のプロセッサとすることができる。
【００４５】
プロセッサ５３０は、タッチスクリーンが設けられたデバイスに接続されるインタフェース５７０に接続される。
【００４６】
別の例では、プロセッサ５３０は必要ではない。各制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、５２０Ｃには、その固有のプロセッサを提供することができる。このような例では、データの全ては、制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、又は５２０Ｃの１つにその制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、又は５２０Ｃでの処理のために転送することができる。制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、５２０Ｃの全てからのデータは、制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、又は５２０Ｃの１つで一緒に処理され、スクリーン区域５０Ａから５０Ｉの境界での非線形性を取り除く。
【００４７】
図１４は、図９の構成を使用してタッチを検出する別の方法を示している。図１４に示すように、処理が段階４００で開始される。段階４０５で、制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、及び５２０Ｃの全てが同期化されているか否かを判断する。制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、及び５２０Ｃの全てが同期化されていない場合、処理は、制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、及び５２０Ｃが同期化されるのを待つ。制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、及び５２０Ｃの全てが同期化されている場合、処理は、段階４１０に進む。段階４１０で、サンプリングが開始される。段階４１５で、各Ｘ線は、システムの制御ユニット全てに関連付けられたＹ線を使用してサンプリングされる。いずれかの所定の時点でＸ線を駆動していない制御ユニットは、ダミーサンプルを提供し、それによって１つの制御ユニットのＸ線をシステムの制御ユニットの全てのＹ線全てによってサンプリングすることができる。
【００４８】
システムの各制御ユニットからのデータ信号５６０は、段階４２０でプロセッサ５３０に転送される。最後に、段階４２５で、プロセッサ５３０は、制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、及び５２０Ｃの全てから受信したデータの全てを処理し、タッチスクリーン５００にタッチがあった／なかったかを判断する。
【００４９】
図１４の処理は、例えば、個別の同期構成要素が提供される時、又はプロセッサ５３０が制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、５２０Ｃの同期を制御する時に利用することができる。図１４の処理はまた、例えば、各制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、５２０Ｃにその固有のプロセッサが提供された時に利用することができる。このような例では、データの全ては、制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、又は５２０Ｃの１つにその制御ユニット５２０Ａ、５２０Ｂ、又は５２０Ｃでの処理のために転送されるであろう。
【００５０】
図９及び１０の実施例は、３×３構成を有する大きなタッチスクリーン５００に関して説明したが、本発明の主題はまた、２つの制御ユニットを必要とする図１のような２×２構成、４つの制御ユニットを必要とする４×４構成、５つの制御ユニットを必要とする５×５構成などを有する大きなタッチスクリーン５００を作成するためにも利用することができる。駆動線共有技術も、必要に応じて２×４構成、３×４構成などを有する大きなタッチスクリーン５００を作成するために利用することができる。このような構成では、タッチスクリーンは、４つの制御ユニットを必要とすることになる。適切な場合にＸ線又はＹ線を駆動していない制御ユニットは、代わりにダミーサンプルを提供することができる。
【００５１】
図１１は、駆動チャンネル２８０に接続した複数の駆動（Ｘ）電極線（図示せず）と感知チャンネル２４０に接続した複数の感知（Ｙ）電極線（図示せず）とを含むパネル２１０を概略で示している。駆動チャンネル２８０及び感知チャンネル２４０は、コネクタ２７０を通じて制御ユニット２００に接続される。コネクタ２７０は、導電性トレース又はフィードスルーとすることができる。
【００５２】
制御ユニット２００は、駆動信号を駆動電極に供給するための駆動ユニット１２０、及び感知電極からの信号を感知するための感知ユニット１４０を含む。従って、制御ユニット２００は、駆動及び感知ユニット１２０、１４０の作動を制御する。制御ユニット２００はまた、コンピュータ可読媒体のような記憶デバイス１８０を含むことができる。
【００５３】
駆動ユニット１２０及び感知ユニット１４０は、図１１で個別の構成要素として示されているが、これらのユニットの機能は、汎用マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のような単一の集積回路チップで提供することができる。更に、個別の駆動ユニットを各電極に接続した各駆動チャンネルに対して提供することができる。
【００５４】
図１２に示すように、駆動チャンネルＸｎ、Ｘｎ＋１、Ｘｎ＋２、．．Ｘｎ＋ｍは、駆動ユニット１２０に接続されているが、１つの実施例では、各駆動チャンネルは、個別の駆動ユニット１２０に接続される。更に、感知チャンネルＹｎ、Ｙｎ＋１、Ｙｎ＋２、．．Ｙｎ＋ｍは、感知ユニット１４０に接続される。
【００５５】
別の実施例では、図示していないが、個別の駆動及び感知制御ユニットを設けることができる。この事例では、駆動制御ユニットは、駆動ユニット及び記憶デバイスを含むことができ、感知制御ユニットは、感知ユニット及び記憶デバイスを含むことができる。２×４構成などを有する大きなタッチスクリーン５００が提供される場合、２つの駆動制御ユニット及び４つの感知制御ユニットなどを使用することが有利である。
【００５６】
以上の実施例は、駆動線共有手法が、より大きなタッチパネル上でより多くのノードを測定するように電子機器を拡張するための効率的な技術を提供することを示している。第１の実施例は、２ｘ２マトリックスタッチパネル上で駆動及び感知を実行するために２つの制御ユニットを使用した。第２の実施例は、３ｘ３マトリックスタッチパネル上で駆動及び感知を実行するために３つの制御ユニットを使用した。類似の手法は、各付加的な行／列に対して１つの付加的な制御ユニット／測定デバイスを備えたより大きな正方形マトリックスパネルに対して使用することができる。しかし、当業者は、制御ユニットの数を拡張するための共有駆動線方法が、様々なパネル寸法でスクリーン又は区域の様々な数を利用するパネル構成にも適用することができることを認識するであろう。例えば、各制御ユニットは、駆動又は感知線のその全容量に満たないものを処理する場合があるが、他のタイプの線のその全容量を処理することができる。代替的に、１つのコントローラは、領域の行に対するＸ線のセットだけを駆動するか、又は領域の列に対するＹ線のセットだけを感知することができる。
【００５７】
上述のポジションセンサは、コンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、衛星ナビゲーションデバイス、携帯電話、携帯式メディアプレーヤ、携帯式ゲームコンソール、パブリック情報キオスク、販売時点管理システムのような多数の電子デバイスに取り付けることができる。これらの電子デバイスは、プログラム命令を実行するための中央プロセッサ又は他の処理デバイス、内部通信バス、コード及びデータ記憶のための様々なタイプのメモリ又は記憶媒体（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、キャッシュメモリ、ディスクドライブなど）、及び通信目的のための１つ又はそれよりも多くのネットワークインタフェースカード又はポートを含むことができる。
【００５８】
以上の実施例及び実施形態に様々な修正を行うことができ、あらゆる関連の教示は、多数の用途に適用することができ、その一部だけを本明細書に説明したものである。以下の特許請求の範囲により、本発明の教示の真の範囲に含まれるいずれか及び全ての応用、修正、及び変形を特許請求することを意図している。
【符号の説明】
【００５９】
１  タッチスクリーン
２  タッチスクリーン区域
Ｘ  駆動線
Ｙ  感知線
【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−Ｂ】
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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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【外国語明細書】
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