(57)【要約】      （修正有）【課題】表示デバイスに表示更新信号を、及び統合入力デバイス内に配設されたセンサ電極に静電容量感知信号を供給するように構成された統合コントローラを有する統合制御システムを提供する。【解決手段】処理システム１１０は、送信器モジュール２０５と受信器モジュール２０６とを含み、それらは入力感知データを決定モジュール２９０及び／又は電子システム１５０に供給するように一緒に働く。決定モジュール２９０は受信器電極に結合された少なくとも１つの受信器チャネルから受信した受信器チャネル出力信号を処理するために一緒に接続されたデジタル信号処理要素及び／又は他の有用なデジタル及びアナログ回路要素を含み，処理済み信号を電子システム１５０の他の部分に供給する，送信器モジュール２０５は、送信器電極を駆動するように構成された１つ又は複数のドライバ２２８を含む。【選択図】図２Ｂ
2019117636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感知デバイスに統合された表示デバイスを備える統合入力デバイスで使用される統合制御システムであって、前記制御システムが、
統合コントローラ
を備えており、
前記統合コントローラが、
複数のソースドライバ出力パッドに結合された表示回路であり、前記ソースドライバ出力パッドが、前記入力デバイス内の表示に表示更新信号を伝達するように構成されている、表示回路と、
前記入力デバイスによって実行される静電容量感知動作の間、静電容量感知信号を伝達するように構成された複数の静電容量感知パッドに結合された静電容量感知回路と
を備えており、
前記複数の静電容量感知パッド及び前記ドライバ出力パッドの各々が第１の方向に順番に配列され、前記順番が、２つのソースドライバ出力パッド間に配設されている前記複数の静電容量感知パッドのうちの少なくとも１つを含む、
統合制御システム。
【請求項２】
前記複数の静電容量感知パッドが、絶対静電容量感知のための前記センサ電極を駆動するように構成された前記静電容量感知回路の一部分に結合されている、請求項１に記載の統合制御システム。
【請求項３】
前記複数の静電容量感知パッドが、トランス静電容量感知のための第１のセンサ電極を駆動するように構成された前記静電容量感知回路の一部分に結合されている、請求項１に記載の統合制御システム。
【請求項４】
前記複数の静電容量感知パッドが、前記静電容量感知回路の一部分に結合されており、前記複数の静電容量感知パッドの各々が、センサ電極からの結果信号を受信するように構成されている、請求項１に記載の統合制御システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの静電容量感知パッドが、トランス静電容量感知のためのセンサ電極を駆動するように構成された前記静電容量感知回路の第１の一部分に結合された第１の静電容量感知パッドを含み、前記統合制御システムが、
トランス静電容量感知プロセスの間、結果信号を受信するように構成された前記静電容量感知回路の第２の一部分に結合された少なくとも１つの第２の静電容量感知パッドであり、該少なくとも１つの第２の静電容量感知パッドが、前記第１のソースドライバ出力パッド又は前記第２のソースドライバ出力パッドの間に配設されていない、少なくとも１つの第２の静電容量感知パッド
をさらに含む、請求項１に記載の統合制御システム。
【請求項６】
前記静電容量感知パッドの各々がセンサ電極に選択的に結合されており、前記センサ電極の少なくとも一部分が、さらに、前記表示を更新するために前記表示回路によって使用される、請求項１に記載の統合制御システム。
【請求項７】
前記静電容量感知回路が、前記入力デバイスによって実行される前記静電容量感知動作の間、前記複数の静電容量感知パッドのうちの前記少なくとも１つを通してガード信号を送出するようにさらに構成されている、請求項１に記載の統合制御システム。
【請求項８】
前記静電容量感知回路が、
前記入力デバイスによって実行される前記静電容量感知動作の間、前記複数の静電容量感知パッドのうちの前記少なくとも１つを通してシールド信号を送出すること、
又は
前記センサ電極を電気的に浮かせること
を実行するようにさらに構成されている、請求項１に記載の統合制御システム。
【請求項９】
前記複数の静電容量感知パッドが、各々、静電容量感知信号を受信するために使用される前記静電容量感知回路の一部分に結合された受信器電極トレースに選択的に結合されている、請求項１に記載の統合制御システム。
【請求項１０】
前記統合コントローラは、拡散領域であって該拡散領域上に複数の受信器電極トレースのうちの第１の受信器電極トレースが配設されている拡散領域をさらに含み、前記拡散領域がガード信号で駆動されるように構成されている、請求項９に記載の統合制御システム。
【請求項１１】
前記ガード信号が、前記静電容量感知信号と同様の位相を有するガード信号で前記拡散領域を駆動することを含む、請求項１０に記載の統合制御システム。
【請求項１２】
前記複数の静電容量感知パッドが、各々、前記複数の静電容量感知パッドのうちの１つ又は複数に静電容量感知信号を送出するのに使用される前記静電容量感知回路の一部分に結合された第１の送信器電極トレースに選択的に結合されており、前記統合コントローラが、拡散領域であって該拡散領域の上に複数の送信器電極トレースのうちの第１の送信器電極トレースが配設されている拡散領域をさらに含み、前記拡散領域がガード信号で駆動されるように構成されている、請求項１に記載の統合制御システム。
【請求項１３】
前記静電容量感知パッドの各々が少なくとも１つのセンサ電極に結合されており、
前記ソースドライバ出力パッドが、各々、少なくとも１つの表示電極に結合されており、前記統合コントローラが、
第１の期間の間入力物体と前記少なくとも１つのセンサ電極との間の静電容量結合の変化を取得するために、変調信号を含む前記静電容量感知信号を前記少なくとも１つのセンサ電極にドライブすることと、
前記第１の期間の間前記少なくとも１つのセンサ電極と前記少なくとも１つの表示電極との間の結合静電容量の影響を緩和するためにガードモードで前記少なくとも１つの表示電極を動作させることと、
を実行するように構成されている、請求項１に記載の統合制御システム。
【請求項１４】
ガードモードで前記少なくとも１つの表示電極を動作させることが、前記変調信号と同様の位相を有するガード信号で前記少なくとも１つの表示電極を駆動することを含む、請求項１３に記載の統合制御システム。
【請求項１５】
前記静電容量感知回路が、電子システムに結合されている電荷蓄積器を備える、請求項１に記載の統合制御システム。
【請求項１６】
前記統合コントローラが、
前記複数の静電容量感知パッドのうちの１つに結合された導電性トレースと、
導電層を含むガード構造であり、誘電体層が前記導電性トレースと前記導電層との間に配設されている、ガード構造と、
前記導電層に結合されており、前記導電層をガード信号で駆動するように構成された信号発生器と、
をさらに含む、請求項１に記載の統合制御システム。
【請求項１７】
前記統合コントローラが、
前記複数の静電容量感知パッドのうちの１つに結合された導電性トレースと、
基板の領域に形成された拡散領域を含むガード構造であり、誘電体層が、前記拡散領域と前記導電性トレースとの間に配設されている、ガード構造と、
前記拡散領域に結合されており、前記導電層をガード信号で駆動するように構成された信号発生器と、
をさらに含む、請求項１に記載の統合制御システム。
【請求項１８】
入力デバイスであって、
統合入力デバイスの第１の層の表面にアレイで配設された複数のセンサ電極と、
前記統合入力デバイスの第２の層の複数の導電性ルーティングワイヤを介して前記複数のセンサ電極に結合された統合コントローラであり、前記統合コントローラが、
複数のソースドライバ出力パッドに結合された表示回路であり、前記ソースドライバ出力パッドが、前記第２の層の複数の導電性ルーティングワイヤを介して前記統合入力デバイス内の表示更新構成要素に結合されている、表示回路と、
前記入力デバイスによって実行される静電容量感知動作の間、静電容量感知信号を前記複数のセンサ電極に伝達するように構成された複数の静電容量感知パッドに結合された静電容量感知回路と、
をさらに備えており、
前記複数の静電容量感知パッド及び前記複数のソースドライバ出力パッドの各々が第１の方向に順番に配列され、前記順番が、２つのソースドライバ出力パッド間に配設されている前記複数の静電容量感知パッドのうちの少なくとも１つを含む、統合コントローラと、
を備える、入力デバイス。
【請求項１９】
前記静電容量感知パッドが、
トランス静電容量感知のためのセンサ電極を駆動するように構成された前記静電容量感知回路の一部分に選択的に結合されている、及び／又は
絶対静電容量感知のための前記センサ電極を駆動するように構成された前記静電容量感知回路の一部分に選択的に結合されている、請求項１８に記載の入力デバイス。
【請求項２０】
前記静電容量感知パッドが、各々、少なくとも１つのセンサ電極に結合されており、前記ソースドライバ出力パッドが、各々、少なくとも１つの表示画素電極に結合されており、前記統合コントローラが、
第１の期間の間入力物体と前記少なくとも１つのセンサ電極との間の静電容量結合の変化を取得するために変調信号を前記少なくとも１つのセンサ電極にドライブすることと、
前記第１の期間の間前記少なくとも１つのセンサ電極と前記少なくとも１つの表示電極との間の結合静電容量の影響を緩和するためにガードモードで前記少なくとも１つの表示電極を動作させることと、
を実行するように構成されている、請求項１８に記載の入力デバイス。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの静電容量感知パッドが、トランス静電容量感知のためのセンサ電極を駆動するように構成された前記静電容量感知回路の第１の一部分に結合された第１の静電容量感知パッドを含み、前記統合制御システムが、
トランス静電容量感知プロセスの間、結果信号を受信するように構成された前記静電容量感知回路の第２の一部分に結合された少なくとも１つの第２の静電容量感知パッドであり、前記少なくとも１つの第２の静電容量感知パッドが、前記２つのソースドライバ出力パッド間に配設されていない、少なくとも１つの第２の静電容量感知パッド
をさらに含む、請求項１８に記載の入力デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明の実施形態は、概略的には、近接感知デバイスの感知領域の上の入力物体の位置を感知するためのシステム及び方法に関する。
【関連技術の説明】
【０００２】
[0002]普通、タッチパッド又はタッチセンサデバイスとも呼ばれる近接センサデバイスを含む入力デバイスは、様々な電子システムで広く使用されている。近接センサデバイスは、概略的に、近接センサデバイスが、指などの１つ又は複数の入力物体の存在、場所、及び／又は運動を決定する感知領域を含む。近接センサデバイスは、電子システムにインタフェースを設けるために使用することができる。例えば、近接センサデバイスは、しばしば、より大きいコンピューティングシステムのための入力デバイス、例えば、ノートブック又はデスクトップコンピュータに統合された、又はその周辺にある不透明なタッチパッドなどとして使用される。近接センサデバイスは、しばしば、セルラ電話に統合されたタッチスクリーンなどのより小さいコンピューティングシステムでも使用される。近接センサデバイスは、概略的に、電子又はコンピューティングシステムに見いだされる表示デバイス又は入力デバイスなどの他の支援構成要素と組み合わせて使用される。
【０００３】
[0003]いくつかの構成において、近接センサデバイスは、所望の組合せ機能を与えるか又は望ましい完全なデバイスパッケージを用意するためにこれらの支援構成要素に結合される。多くの市販の近接センサデバイスは、入力物体の存在、場所、及び／又は運動を決定するために１つの電気的技法、例えば、静電容量又は抵抗感知技法を利用する。概略的に、静電容量感知タイプの近接センサデバイスは、入力物体の存在、場所、及び／又は運動を検出するためにセンサ電極及びトレースのアレイを利用する。トレースは、センサ電極内の電極領域を、近接センサデバイスに見いだされる制御電子機器回路に接続する電子構成要素である。
【０００４】
[0004]さらに、概略的に、近接センサデバイスは表示発生構成要素と統合されて、タッチ統合表示デバイス、例えば、デスクトップコンピュータのためのタッチスクリーン、ラップトップコンピュータ、ネットブックコンピュータ、タブレット、ウェブブラウザ、ｅブックリーダ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォン、及び他の同様の電子デバイスのためのタッチスクリーンなどが形成される。表示装置内の画素を更新するために使用される表示回路は、電気信号を発生し、その電気信号は、入力物体の位置を感知するのに使用される静電容量感知回路の一部を形成するトレース及びセンサ電極を通って流れる信号を妨害することになる。それゆえに、これらの異なるタイプの回路を通って流れる信号の電気的干渉及び相互作用を最小にするために、表示回路を静電容量感知回路から物理的に分離することが普通である。
【０００５】
[0005]しかしながら、絶対静電容量感知技法及びトランス静電容量（ｔｒａｎｓｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）感知技法の使用を含む新しいタッチ感知技術の出現により、タッチ感知プロセスを実行するのに必要とされるセンサ電極の数は大幅に増加し、それにより、タッチ感知デバイス内の制御電子機器回路までルーティングされる必要のあるトレースの数も大幅に増加している。静電容量感知回路を表示更新回路から物理的に分離することが一般的であるので、静電容量感知回路は、概略的に、タッチ感知に使用されるトレースを表示パネルの縁辺領域（すなわち、使用に適さない区域）のまわりで又はその内部でルーティングできるようにするために、これらの２つのタイプの電気回路を含むあらゆる集積回路（ＩＣ）チップの縁部に配設されることになる。絶対静電容量感知技法及び／又はトランス静電容量感知技法で必要とされる多数のルーティングトレースに起因して、表示装置の縁辺は過度に大きくなる必要がある。代替として、場合によっては、製造では、表示更新回路及び静電容量感知回路を別個のＩＣチップに分離する手段がとられ、それは、タッチ感知デバイスのピースパーツ及び製造コストを大幅に増大させることになる。
【０００６】
[0006]それゆえに、上述の問題を解決するように構成された近接感知デバイスを形成及び使用する装置及び方法の必要性がある。近接感知デバイスは、さらに、生成することが安価であり、望ましい大きさの電子システム内に近接感知デバイスを統合できるように形成されるべきである。
【発明の概要】
【０００７】
[0007]本開示の実施形態は、概略的に、表示デバイスに表示更新信号を、及び入力デバイス内に配設されたセンサ電極に静電容量感知信号を供給するように構成された統合コントローラを有する統合制御システムを提供する。本明細書で説明する内部及び／又は外部信号ルーティング構成は、従来のデバイスにおいて概略的に見いだされる信号ルーティングの複雑さを低減し、表示ルーティング、静電容量感知ルーティング、及び／又は統合制御システム内の他の構成要素の間に形成される静電容量結合によって作り出される電気的干渉の影響を減少させるように構成することができる。実施形態は、さらに、統合制御システム内で受信され、送信され、及び処理される表示及びタッチ感知信号への電磁干渉（ＥＭＩ）を低減するのに使用することができる。
【０００８】
[0008]本開示の実施形態は、入力デバイスで使用される制御システムを提供し、制御システムは、統合コントローラを備え、統合コントローラは、複数のソースドライバ出力パッドに結合された表示回路であり、ソースドライバ出力パッドが、入力デバイス内の表示装置を更新するために使用される、表示回路と、入力デバイスによって実行される静電容量感知動作の間、静電容量感知信号を伝達するように構成された複数の静電容量感知パッドに結合された静電容量感知回路とを備え、複数の静電容量感知パッドのうちの少なくとも１つが、２つのソースドライバ出力パッド間に配設される。
【０００９】
[0009]本開示の実施形態は、入力デバイスで使用される統合制御システムをさらに提供してもよく、統合制御システムは、統合コントローラを備え、統合コントローラは、複数のソースドライバ出力パッドに結合された表示回路であり、ソースドライバ出力パッドが、入力デバイス内の表示装置に表示更新信号を伝達するように構成される、表示回路と、入力デバイスによって実行される静電容量感知動作の間、静電容量感知信号を伝達するように構成された複数の静電容量感知パッドに結合された静電容量感知回路とを備える。複数の静電容量感知パッド及びドライバ出力パッドは、第１の方向に順番に配列してもよく、順番は、２つの第２のソースドライバ出力パッド間に配設される複数の静電容量感知パッドのうちの少なくとも１つを含む。
【００１０】
[0010]本開示の実施形態は、入力デバイスで使用される統合制御システムをさらに提供してもよく、統合制御システムは、統合コントローラを備え、統合コントローラは、複数のソースドライバ出力パッドに結合された表示回路であり、ソースドライバ出力パッドが、入力デバイス内の表示装置に表示更新信号を伝達するように構成される、表示回路と、入力デバイスによって実行される静電容量感知動作の間、静電容量感知信号を伝達するように構成された複数の静電容量感知パッドに結合された静電容量感知回路とを備える。複数の静電容量感知パッド及びドライバ出力パッドは、第１の方向に、あるピッチ長を有するピッチを有するパターンで配列してもよい。パターンは、第１の方向に第１のソースドライバ出力パッドからの１つのピッチ長で、及び第１の方向と反対の方向に第２のソースドライバ出力パッドからの少なくとも１つのピッチ長で配設される複数の静電容量感知パッドのうちの少なくとも１つを含んでもよい。
【００１１】
[0011]本発明の実施形態は、表示デバイスの第１の層の表面にアレイで配設された複数のセンサ電極と、統合入力デバイスの第２の層の複数の導電性ルーティングワイヤを介して複数のセンサ電極に結合された統合コントローラとを備える入力デバイスをさらに提供してもよい。統合コントローラは、複数のソースドライバ出力パッドに結合された表示回路であり、ソースドライバ出力パッドが、第２の層の複数の導電性ルーティングワイヤを介して統合入力デバイス内の表示更新構成要素に結合される、表示回路と、入力デバイスによって実行される静電容量感知動作の間、静電容量感知信号を複数のセンサ電極に伝達するように構成された複数の静電容量感知パッドに結合された静電容量感知回路とをさらに備えてもよい。複数の静電容量感知パッド及び複数のソースドライバ出力パッドは、第１の方向に、あるピッチ長を有するピッチを有するパターンで配列してもよい。パターンは、第１の方向に第１のソースドライバ出力パッドからの１つのピッチ長で、及び第１の方向と反対の方向に第２のソースドライバ出力パッドからの少なくとも１つのピッチ長で配設される複数の静電容量感知パッドのうちの少なくとも１つを含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
[0012]上述で列挙した本発明の特徴を詳細に理解することができるように、上述で簡潔に要約した本発明のより詳しい説明を、実施形態を参照して行うことができ、実施形態のうちのいくつかを添付図面に示す。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態しか示しておらず、それゆえに、本発明は他の等しく効果的な実施形態を認めることができるので、添付図面は本発明の範囲を限定すると見なされるべきでないことに留意されたい。
【００１３】
【図１】[0013]図１は、本発明の実施形態による、例示的な入力デバイスの概略ブロック図である。
【００１４】
【図２Ａ】[0014]図２Ａは、本明細書で説明する実施形態のうちの１つ又は複数による、入力デバイスを示す概略図である。
【００１５】
【図２Ｂ】[0015]図２Ｂは、本明細書で説明する実施形態のうちの１つ又は複数による、入力デバイスの一部分を示す概略図である。
【００１６】
【図２Ｃ】[0016]図２Ｃは、本明細書で説明する実施形態のうちの１つ又は複数による、入力デバイスの一部分を示す概略図である。
【００１７】
【図３】[0017]図３は、本明細書で説明する１つの実施形態による、２つのサブ画素の間でサブ画素データラインを共有する表示回路の一部分を示す概略図である。
【００１８】
【図４Ａ】[0018]図４Ａは、本明細書で説明する１つの実施形態による、感知領域をもつ統合入力デバイスを示す図である。
【００１９】
【図４Ｂ】[0019]図４Ｂは、本明細書で説明する１つの実施形態による、統合入力デバイスの一部分の概略部分側面断面図である。
【００２０】
【図５】[0020]図５は、本明細書で説明する１つの実施形態による、表示更新及び静電容量感知を実行するために統合入力デバイス内に配置された１つ又は複数の統合コントローラを有する統合入力デバイスを示す図である。
【００２１】
【図６Ａ】[0021]図６Ａは、本明細書で説明する実施形態のうちの１つ又は複数による、統合コントローラの概略平面図である。
【００２２】
【図６Ｂ】[0022]図６Ｂは、本明細書で説明する実施形態のうちの１つ又は複数による、図６Ａに示した統合コントローラの一部分の概略平面図である。
【００２３】
【図６Ｃ】[0023]図６Ｃは、本明細書で説明する実施形態のうちの１つ又は複数による、図６Ａに示した統合コントローラの一部分の概略平面図である。
【００２４】
【図７Ａ】[0024]図７Ａは、本明細書で説明する１つの実施形態による、統合コントローラの一部分の概略部分側面断面図である。
【００２５】
【図７Ｂ】[0025]図７Ｂは、本明細書で説明する１つの実施形態による、統合コントローラの一部分の概略部分側面断面図である。
【詳細な説明】
【００２６】
[0026]理解を容易にするために、可能であれば、同一の参照番号が、図に共通する同一の要素を指定するために使用されている。ある実施形態で開示される要素は、明確に詳述されることなしに他の実施形態で有益に利用することができると考えられている。ここで参照される図面は、特に記述がない限り、原寸に比例して描かれていると理解されるべきではない。さらに、提示及び説明を分かりやすくするために、図面は、多くの場合、簡単化されており、細部又は構成要素は省略されている。図面及び議論は、以下で論じる原理を説明するのに役立ち、ここで、同様の名称は同様の要素を表す。
【００２７】
[0027]以下の詳細な説明は、本質的に例示であるにすぎず、本発明又は本発明の用途及び使用を限定するものではない。その上に、前出の技術分野、背景、概要、又は以下の詳細な説明で提示されるいかなる表明又は暗示された理論によっても束縛されるものではない。
全体的概観
【００２８】
[0028]本明細書で提供する本開示の実施形態は、概略的に、表示デバイス内の表示画素内に配設された表示電極に表示更新信号を供給し、入力デバイス内に配設されたセンサ電極に静電容量感知信号を供給するように構成された統合コントローラを有する統合制御システムを提供する。統合制御システムは、概略的に、様々な統合静電容量感知及び表示用途で、例えば、インセル表示デバイス構成、オンセル表示デバイス構成、又は他の同様の表示デバイス構成で働くように構成される。それゆえに、内部及び／又は外部信号ルーティング構成を使用することによって、統合制御システムは、従来のデバイスにおいて概略的に見いだされる信号ルーティングの複雑さを低減し、表示ルーティング、静電容量感知ルーティング、及び／又は統合制御システム内の他の構成要素の間の静電容量結合の影響を低減するように構成される。実施形態は、さらに、統合制御システム内で受信され、送信され、処理される表示及びタッチ感知信号への電磁干渉（ＥＭＩ）を低減するのに使用することができる。したがって、統合制御システムは、システムの複雑さを低減し、入力デバイスの生成コストを低下させることができる。
【００２９】
[0029]表示デバイス、タッチパッド、及び他の同様のデバイスのサイズが増加するにつれて、製造コスト及びサイズを大幅に増加させることなくタッチ感知精度を維持するか又はさらに改善することができる統合制御システムの必要性が、ますます重要になる。本開示の実施形態は、表示を更新し、且つ入力デバイス内の絶対静電容量感知技法及びトランス静電容量感知技法の両方を実行するように構成された統合制御システムを提供することができる。それに応じて、本発明の実施形態は、既存の統合制御システム設計のサイズ及びコストを低減し、且つ次世代デバイスを生成するのに必要とされるサイズ及びコストを最小にするために使用することができる。
システム概観
【００３０】
[0030]図１は、本技術の実施形態による、例示的な表示デバイス１６０に統合された入力デバイス１００の概略ブロック図である。入力デバイス１００は、入力を電子システム１５０に供給するように構成してもよい。本文書で使用する「電子システム」（又は「電子デバイス」）という用語は、情報を電子的に処理することができる任意のシステムを広く参照する。電子システムのいくつかの非限定例には、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ネットブックコンピュータ、タブレット、ウェブブラウザ、ｅブックリーダ、及び携帯情報端末（ＰＤＡ）などのあらゆるサイズ及び形状のパーソナルコンピュータが含まれる。追加の例示の電子システムには、入力デバイス１００及び別個のジョイスティック又はキースイッチを含む物理的キーボードなどの複合入力デバイスが含まれる。さらなる例示の電子システムには、データ入力デバイス（リモートコントロール及びマウスを含む）などの周辺機器と、データ出力デバイス（表示スクリーン及びプリンタを含む）とが含まれる。他の例には、リモート端末、キオスク、及びビデオゲーム機（例えば、ビデオゲームコンソール、ポータブルゲーミングデバイスなど）が含まれる。他の例には、通信デバイス（スマートフォンなどのセルラ電話を含む）と、メディアデバイス（レコーダと、エディタと、テレビジョン、セットトップボックス、音楽プレーヤ、デジタルフォトフレーム、及びデジタルカメラなどのプレーヤとを含む）とが含まれる。追加として、電子システムは、入力デバイスのホスト又はスレーブとしてもよい。
【００３１】
[0031]入力デバイス１００は、電子システム１５０の物理的な一部として実装してもよく、又は電子システム１５０から物理的に分離していてもよい。適宜に、入力デバイス１００は、バス、ネットワーク、及び他の有線又はワイヤレス相互接続のうちの任意の１つ又は複数を使用して電子システム１５０の一部と通信してもよい。例には、Ｉ２Ｃ、ＳＰＩ、ＰＳ／２、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ブルートゥース、ＲＦ、及びＩＲＤＡが含まれる。
【００３２】
[0032]図１において、入力デバイス１００は、感知領域１７０における１つ又は複数の入力物体１４０によって供給される入力を感知するように構成された近接センサデバイス（多くの場合、「タッチパッド」又は「タッチセンサデバイス」とも呼ばれる）として示されている。例示の入力物体には、図１に示すように指及びスタイラスが含まれる。
【００３３】
[0033]感知領域１７０は、入力デバイス１００の上方の、まわりの、中の、及び／又は近くの任意の空間を包含し、入力デバイス１００は、その空間でユーザ入力（例えば、１つ又は複数の入力物体１４０によって供給されるユーザ入力）を検出してもよい。特定の感知領域のサイズ、形状、及び場所は、実施形態ごとに広く変更してもよい。いくつかの実施形態において、感知領域１７０は、信号対雑音比のために十分に正確な対象物検出ができなくなるまで、１つ又は複数の方向に入力デバイス１００の表面から空間に延びる。この感知領域１７０が特定の方向に延びる距離は、様々な実施形態において、ミリメートル未満、ミリメートル、センチメートル、又はそれを超える程度としてもよく、使用されている感知技術のタイプ及び所望の正確さにより大きく変わり得る。それにより、いくつかの実施形態は、入力デバイス１００の表面との非接触、入力デバイス１００の入力表面（例えば、タッチ表面）との接触、ある量の力又は圧力の印加により結合された入力デバイス１００の入力表面との接触、及び／又はそれらの組合せを含む入力を感知する。様々な実施形態において、入力表面は、センサ電極が存在するケーシングの表面、センサ電極又は任意のケーシングの上に付けられた表面シートなどによって設けてもよい。いくつかの実施形態では、感知領域１７０は、入力デバイス１００の入力表面上に投影されたとき長方形を有する。
【００３４】
[0034]入力デバイス１００は、感知領域１７０におけるユーザ入力を検出するためにセンサ構成要素と感知技術との任意の組合せを利用してもよい。入力デバイス１００は、各々がユーザ入力を検出するための１つ又は複数のセンサ電極１２０を含む複数の感知要素１２１を含み、１つ又は複数の感知要素１２１は、以下でさらに論じる。１つの例では、感知要素１２１は、各々、図２Ａに示すように２つ以上の感知電極１２０を含む。別の例では、感知要素１２１は、各々、単一の感知電極１２０を含む。いくつかの非限定例として、入力デバイス１００は、静電容量技法、エラスティブ（ｅｌａｓｔｉｖｅ）技法、抵抗技法、誘導技法、磁気音響技法、超音波技法、及び／又は光学技法を使用してもよい。いくつかの実施態様は、１次元、２次元、３次元、又はより高い次元の空間にわたる画像を提供するように構成される。いくつかの実施態様は、特定の軸又は面に沿った入力の投影を提供するように構成される。
【００３５】
[0035]入力デバイス１００のいくつかの抵抗の実施態様では、可撓性で導電性の第１の層が、１つ又は複数のスペーサ要素によって導電性の第２の層から分離される。動作中、１つ又は複数の電圧勾配が複数の層を横切って作り出される。可撓性の第１の層を押すと、それは十分に曲げられて、複数の層の間の電気接触を作り出し、それにより、複数の層の間の接触点（複数可）を反映した電圧出力という結果になる。これらの電圧出力を使用して、位置情報を決定してもよい。
【００３６】
[0036]入力デバイス１００のいくつかの誘導の実施態様では、１つ又は複数の感知要素１２１が、共振性のコイル又は対のコイルによって誘起されるループ電流を取り出す。次に、電流の大きさ、位相、及び周波数のある組合せを使用して、位置情報を決定してもよい。
【００３７】
[0037]入力デバイス１００のいくつかの静電容量の実施態様では、電圧又は電流を印加して、電界を作り出す。近くの入力物体は、電界の変化を引き起こし、静電容量結合の検出可能な変化を生成し、この変化が、電圧、電流などの変化として検出され得る。
【００３８】
[0038]いくつかの静電容量の実施態様の感知要素１２１は、静電容量感知電極１２０のアレイ又は他の規則的な若しくは不規則なパターンを利用して電界を作り出し、その電界を使用して感知要素（複数可）１２１の上の入力物体の位置を感知する。いくつかの静電容量の実施態様では、別個の感知要素１２０をオーミックに一緒に短絡して、より大きいセンサ電極を形成してもよい。いくつかの静電容量の実施態様は、一様に抵抗性とすることができる抵抗性シートを利用する。
【００３９】
[0039]上述で論じたように、いくつかの静電容量の実施態様は、センサ電極１２０と入力物体との間の静電容量結合の変化に基づく「自己静電容量」（又は「絶対静電容量」）感知方法を利用する。様々な実施形態において、センサ電極１２０の近くの入力物体は、センサ電極の近くの電界を変更し、それにより、測定される静電容量結合を変化させる。１つの実施態様では、図２Ｃに示すように、絶対静電容量感知方法が、変調信号を使用して基準電圧（例えば、システム接地）に対してセンサ電極１２０を変調することによって、及びセンサ電極１２０と入力物体１４０との間の静電容量結合を検出することによって機能する。
【００４０】
[0040]追加として、上述で論じたように、いくつかの静電容量の実施態様は、センサ電極１２０間の静電容量結合の変化に基づく「相互静電容量」（又は「トランス静電容量」）感知方法を利用する。様々な実施形態において、センサ電極１２０の近くの入力物体１４０は、センサ電極１２０間の電界を変更し、それにより、測定される静電容量結合を変化させる。１つの実施態様では、図２Ｂに示すように、トランス静電容量感知方法は、以下でさらに説明するように、１つ又は複数の送信器センサ電極（同じく「送信器電極」）と１つ又は複数の受信器センサ電極（同じく「受信器電極」）との間の静電容量結合を検出することによって機能する。送信器センサ電極は基準電圧（例えば、システム接地）に対して変調されて、送信器信号を送信してもよい。受信器センサ電極は基準電圧に対して実質的に一定に保持されて、結果として生じる信号（結果信号；ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ  ｓｉｇｎａｌ）の受信を容易にしてもよい。結果信号は、１つ又は複数の送信器信号に対応する、及び／又は、環境上の干渉（例えば、他の電磁信号）の１つ又は複数の発生源に対応する効果（複数可）を含むことができる。センサ電極１２０は、専用の送信器電極又は受信器電極としてもよく、若しくは、送信及び受信の両方を行うように構成してもよい。
【００４１】
[0041]図１において、処理システム１１０は、入力デバイス１００の一部として示されている。処理システム１１０は、感知領域１７０における入力を検出するために入力デバイス１００のハードウェアを動作させるように構成される。処理システム１１０は、１つ又は複数の集積回路（ＩＣ）及び／又は他の回路構成要素の一部又はすべてを含む。（例えば、相互静電容量センサデバイスの処理システムは、送信器センサ電極で信号を送信するように構成された送信器回路、及び／又は、受信器センサ電極で信号を受信するように構成された受信器回路を含んでもよい。）いくつかの実施形態では、処理システム１１０は、ファームウェアコード、ソフトウェアコードなどのような電子的に読取り可能な命令をさらに含む。ある実施形態では、処理システム１１０を構成する構成要素は、入力デバイス１００の感知要素１２１に見いだされる感知電極１２０の近くなど、一緒に配置される。他の実施形態では、処理システム１１０の構成要素は、入力デバイス１００の感知電極１２０の近くの１つ又は複数の構成要素及び他のところの１つ又は複数の構成要素とは物理的に分離される。例えば、入力デバイス１００は、デスクトップコンピュータに結合された周辺機器としてもよく、処理システム１１０は、デスクトップコンピュータの中央制御装置上で走るように構成されたソフトウェア及び中央制御装置から分離された１つ又は複数のＩＣ（多分、関連するファームウェアを有する）を含んでもよい。別の例として、入力デバイス１００は、電話に物理的に統合してもよく、処理システム１１０は、電話の主プロセッサの一部である回路及びファームウェアを含んでもよい。ある実施形態では、処理システム１１０は、入力デバイス１００を実装するために専用である。他の実施形態では、処理システム１１０は、さらに、表示スクリーンを動作させる、触覚アクチュエータを駆動するなどの他の機能を実行する。
【００４２】
[0042]処理システム１１０は、処理システム１１０の異なる機能を扱う１組のモジュールとして実装してもよい。各モジュールは、処理システム１１０の一部である回路、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれらの組合せを含んでもよい。様々な実施形態において、モジュールの異なる組合せを使用してもよい。例示のモジュールは、センサ電極及び表示スクリーンなどのハードウェアを動作させるためのハードウェア動作モジュールと、センサ信号及び位置情報などのデータを処理するためのデータ処理モジュールと、情報を報告するための報告モジュールとを含む。さらなる例示のモジュールは、入力を検出するために感知要素１２１を動作させるように構成されたセンサ動作モジュールと、モード変更ジェスチャなどのジェスチャを識別するように構成された識別モジュールと、動作モードを変更するためのモード変更モジュールとを含む。
【００４３】
[0043]いくつかの実施形態では、処理システム１１０は、１つ又は複数のアクションを引き起こすことによって感知領域１７０におけるユーザ入力（又はユーザ入力の欠如）に直接応答する。例示のアクションには、動作モードの変更、並びにカーソル移動、選択、メニューナビゲーション、及び他の機能などのＧＵＩアクションが含まれる。いくつかの実施形態では、処理システム１１０は、電子システムの一部に（例えば、別個の中央処理システムが存在する場合、処理システム１１０から分離している電子システムのそのような中央処理システムに）入力（又は入力の欠如）に関する情報を供給する。いくつかの実施形態では、電子システムの一部は、ユーザ入力に作用するために、例えば、モード変更アクション及びＧＵＩアクションを含む全範囲のアクションを容易にするなどのために、処理システム１１０から受信した情報を処理する。
【００４４】
[0044]例えば、いくつかの実施形態では、処理システム１１０は、感知領域１７０における入力（又は入力の欠如）を示す電気信号を生成するために入力デバイス１００の感知要素１２１を動作させる。処理システム１１０は、電子システムに供給する情報を生成する際に電気信号に対して適切な量の処理を実行してもよい。例えば、処理システム１１０は、感知要素１２１から得られたアナログ電気信号をデジタル化してもよい。別の例として、処理システム１１０は、フィルタ処理又は他の信号調整を実行してもよい。さらなる別の例として、処理システム１１０は、ベースラインを減じるか、又はさもなければ、ベースラインを補償してもよく、その結果、情報は、電気信号とベースラインとの間の差を反映する。さらなる例として、処理システム１１０は、位置情報を決定すること、入力をコマンドとして認識すること、手書きを認識することなどを行うことができる。
【００４５】
[0045]本明細書で使用する「位置情報」は、絶対位置、相対位置、速度、加速度、及び他のタイプの空間情報を広く包含する。例示的な「ゼロ次元」位置情報は、近／遠又は接触／非接触情報を含む。例示的な「１次元」位置情報は、軸に沿った位置を含む。例示的な「２次元」位置情報は、面内の運動を含む。例示的な「３次元」位置情報は、空間内の瞬間速度又は平均速度を含む。さらなる例は、空間情報の他の表現を含む。例えば、ある期間にわたって位置、運動、又は瞬間速度を追跡した履歴データを含む１つ又は複数のタイプの位置情報に関する履歴データを決定及び／又は記憶することもできる。
【００４６】
[0046]いくつかの実施形態では、入力デバイス１００は、処理システム１１０によって又は何か他の処理システムによって動作される追加の入力構成要素とともに実装される。これらの追加の入力構成要素は、感知領域１７０における入力に対する冗長機能、又は何か他の機能を提供してもよい。図１は、感知領域１７０の近くのボタン１３０を示しており、ボタン１３０は、入力デバイス１００を使用して項目を選択しやすくするのに使用してもよい。他のタイプの追加の入力構成要素には、スライダ、ボール、ホイール、スイッチなどが含まれる。逆に、いくつかの実施形態では、入力デバイス１００は、他の入力構成要素なしに実装してもよい。
【００４７】
[0047]いくつかの実施形態では、入力デバイス１００はタッチスクリーンインタフェースを含み、感知領域１７０は表示デバイス１６０の表示スクリーンの能動区域の少なくとも一部に部分的に重なる（ｏｖｅｒｌａｐ；オーバーラップ）。例えば、入力デバイス１００は、表示スクリーンに被せた実質的に透明な感知電極１２０を含み、関連する電子システムにタッチスクリーンインタフェースを与えてもよい。表示スクリーンは、ビジュアルインタフェースをユーザに表示することができる任意のタイプのダイナミック表示装置としてもよく、任意のタイプの発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）、プラズマ、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）、又は他の表示装置技術を含んでもよい。入力デバイス１００及び表示デバイス１６０は、物理的要素を共有してもよい。例えば、いくつかの実施形態は、表示及び感知のために同じ電気構成要素の一部を利用してもよい。別の例として、表示デバイス１６０は、処理システム１１０で部分的に又は全体的に動作させてもよい。
【００４８】
[0048]本技術の多くの実施形態は、完全に機能する装置という状況で説明されているが、本技術の機構は様々な形態のプログラム製品（例えば、ソフトウェア）として分散され得ることを理解されたい。例えば、本技術の機構は、電子プロセッサによる読取りが可能な情報担持媒体（例えば、処理システム１１０による読取りが可能な非一時的コンピュータ可読及び／又は記録可能／書込み可能情報担持媒体）上のソフトウェアプログラムとして実装し分散させてもよい。追加として、本技術の実施形態は、分散を実行するために使用される媒体の特定のタイプに関係なく、等しく当てはまる。非一時的で電子的に読取り可能な媒体の例には、様々なディスク、メモリスティック、メモリカード、メモリモジュールなどが含まれる。電子的に読取り可能な媒体は、フラッシュ、光学、磁気、ホログラフィック、又は他の記憶技術に基づくことができる。
【００４９】
[0049]図２Ａは、本明細書で提供する開示による、図１に示した入力デバイス１００の一部分の概略ブロック図である。入力デバイス１００の図示の一部分は、処理システム１１０内に形成された統合制御システム２０１に接続２４０を介して結合される感知電極１２０のアレイを含む。図２Ａは、いくつかの実施形態による、感知電極１２０の例示的なパターンの一部分を示しており、感知電極１２０は、そのパターンに関連した感知領域１７０で感知するように構成されている。図及び説明を分かりやすくするために、センサ電極１２０は、簡単な長方形のパターンで示されており、様々な他の構成要素を示していない。例示的なパターンは、Ｘ列Ｙ行に配列されたセンサ電極１２０Ｘ，Ｙのアレイ（まとめてセンサ電極１２０と呼ぶ）を含み、ここで、Ｘ及びＹは正の整数である。感知電極１２０のパターンは、極性アレイ、繰返しパターン、非繰返しパターン、非均一アレイ、単一行若しくは列、又は他の好適な配列などの他の構成を有する複数のセンサ電極１２０を含むことができると考えられる。さらに、センサ電極１２０は、円形、長方形、菱形、星形、正方形、非凸形、凸形、非凹形、凹形などのような任意の形状としてもよい。センサ電極１２０は、処理システム１１０に結合され、感知領域１７０における入力物体１４０の存在（又はその欠如）を決定するために利用される。センサ電極１２０は、概略的に、互いにオーミックに分離される。すなわち、１つ又は複数の絶縁体が、センサ電極１２０を分離し、センサ電極１２０が互いに電気的に短絡するのを防止する。
【００５０】
[0050]ある動作モード又は第１の動作モードでは、センサ電極１２０（例えば、センサ電極１２０１−１、１２０１−２、１２０１−３、…１２０Ｘ−Ｙ）の配列の少なくとも一部分を利用して、絶対感知技法を介して入力物体の存在を検出してもよい。すなわち、処理システム１１０は、変調信号で各センサ電極１２０を駆動し、電極１２０と入力物体（例えば、自由空間又はアース）との間の静電容量を変調信号に基づいて測定するように構成され、その静電容量は、入力物体の位置を決定するために処理システム１１０又は他のプロセッサによって利用される。
【００５１】
[0051]別の動作モード又は第２の動作モードでは、センサ電極１２０の少なくとも一部分は、トランス静電容量感知技法を介して入力物体の存在を検出するために利用される送信器電極及び受信器電極のグループに分割してもよい。すなわち、処理システム１１０は、センサ電極１２０の第１のグループを送信器信号で駆動し、結果信号をセンサ電極１２０の第２のグループで受信してもよく、結果信号は、送信器信号に対応する効果を含んでいる。結果信号は処理システム１１０又は他のプロセッサによって利用されて、入力物体の位置が決定される。したがって、センサ電極１２０のグループは、表示デバイス１６０の１つ又は複数の層内に配設することができる１つ又は複数の送信器電極と１つ又は複数の受信器電極とを含む複数の感知要素１２１を形成する。図面を見やすくするために、感知要素１２１の１つの例のみが図２Ａに示されている。表示デバイス１６０の１つの構成では、感知要素１２１の各々は、１つ又は複数の受信器電極の直近に配設された１つ又は複数の送信器電極を含む。１つの例では、単一層センサ電極設計を使用するトランス静電容量感知方法は、上述で同様に論じたように、駆動された送信器センサ電極のうちの１つ又は複数と受信器電極のうちの１つ又は複数との間の静電容量結合の変化を検出することによって機能してもよい。
【００５２】
[0052]入力デバイス１００は、上述のモードのうちの任意の１つで動作するように構成してもよい。入力デバイス１００は、さらに、上述のモードのうちの任意の２つ以上の間で動作を切り替えるように構成してもよい。
【００５３】
[0053]局所化静電容量（静電容量結合）の区域は「静電容量画素」と称することができる。静電容量画素は、第１の動作モードでは感知要素１２１内の個々のセンサ電極１２０と接地との間に形成され、第２の動作モードでは送信器として使用される感知要素１２１内のセンサ電極１２０のグループと受信器電極との間に形成され得る。静電容量結合は、感知要素１２１に関連する感知領域１７０における入力物体１４０の接近及び運動によって変化し、したがって、入力デバイス１００の感知領域に入力物体が存在することの指標として使用することができる。静電容量画素からの１組の測定値は、画素での静電容量結合を表す「静電容量画像」（同じく「静電容量フレーム」）を形成する。
【００５４】
[0054]いくつかの実施形態では、センサ電極１２０は、これらの静電容量結合を決定するために「走査」される。すなわち、１つの実施形態では、特定の時間間隔で、センサ電極１２０の１つのサブセットが駆動され、異なる時間間隔で、センサ電極１２０の第２のサブセットが駆動される。第２の動作モードでは、送信器は、一度に１つの送信器電極が送信するか、又は同時に多数の送信器電極が送信するように動作してもよい。同時に多数の送信器電極が送信する場合、多数の送信器電極は、同じ送信器信号を送信し、事実上より大きい送信器電極を効果的に生成してもよい。代替として、多数の送信器電極は異なる送信器信号を送信してもよい。例えば、多数の送信器電極は、受信器電極の結果信号への組合せ効果を別々に決定できるようにする１つ又は複数のコード体系に従って異なる送信器信号を送信してもよい。
【００５５】
[0055]受信器センサ電極として構成されたセンサ電極１２０は、結果信号を取得するために単独で又は複合的に動作させてもよい。結果信号を使用して、静電容量画素での静電容量結合の測定値を決定してもよい。
【００５６】
[0056]他の実施形態では、これら静電容量結合を決定するためにセンサ電極１２０を「走査する」ことには、変調信号で駆動し、センサ電極のうちの１つ又は複数の絶対静電容量を測定することが含まれる。別の実施形態では、センサ電極は、１つを超えるセンサ電極が一度に駆動されるように動作させてもよい。そのような実施形態では、絶対静電容量測定値が、１つ又は複数のセンサ電極１２０の各々から同時に得られ得る。１つの実施形態では、入力デバイス１００は、複数のセンサ電極１２０を同時に駆動し、駆動された電極１２０の各々に対する絶対静電容量測定値を同じ感知サイクルで測定する。様々な実施形態において、処理システム１１０は、センサ電極１２０のうちの一部分を用いて選択的に駆動及び受信するように構成してもよい。例えば、センサ電極は、限定はしないが、ホストプロセッサ上で走るアプリケーション、入力デバイスの状態、感知デバイスの動作モード、及び入力物体の決定された場所に基づいて選択してもよい。
【００５７】
[0057]いくつかのタッチスクリーン実施形態では、センサ電極１２０のうちの１つ又は複数は、表示スクリーンの表示を更新する際に使用される１つ又は複数の表示電極を含む。１つ又は複数の実施形態では、表示電極は、Ｖｃｏｍ電極（共通電極）、ソースドライブライン、ゲートライン、アノード電極、カソード電極、又は他の表示要素の１つ又は複数のセグメントを含む。これらの表示電極は、適切な表示スクリーン基板に配設してもよい。例えば、共通電極は、いくつかの表示スクリーン（例えば、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）又はプレーントゥラインスイッチング（ＰＬＳ）有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ））の透明基板（ガラス基板、ＴＦＴガラス、又は他の透明材料）、放出層（ＯＬＥＤ）の上又は下のいくつかの表示スクリーン（例えば、パターン化垂直配向（ＰＶＡ）又はマルチドメイン垂直配向（ＭＶＡ））の色フィルタガラスの裏などに配設してもよい。そのような実施形態では、共通電極は、多数の機能を実行するので、「組合せ電極」と呼ぶこともできる。様々な実施形態において、センサ電極１２０の各々は１つ又は複数の共通電極を含む。
【００５８】
[0058]図２Ａへの参照を続けると、感知電極１２０に結合された処理システム１１０は、静電容量感知回路２０４と表示回路２１０とを含む統合制御システム２０１を含む。１つの実施形態では、静電容量感知回路２０４はタッチ感知モジュール２０７を含み、タッチ感知モジュール２０７は、入力感知が望まれる期間の間、送信器信号又は変調信号を感知電極１２０のうちの１つ又は複数に搬送（ｄｒｉｖｅ；ドライブ）し、感知電極１２０のうちの１つ又は複数を用いて結果信号を受信するように構成された回路を含む。１つの構成では、タッチ感知モジュール２０７は、絶対感知プロセス及び／又はトランス静電容量感知プロセスを実行するように構成された要素を含む。
【００５９】
[0059]統合制御システム２０１の１つの実施形態では、静電容量感知回路２０４は、入力感知が望まれる期間の間送信器信号を感知電極１２０にドライブするように構成された回路を含む送信器モジュール２０５（図２Ｂ）を含む。送信器信号は、概略的に、変調され、入力感知のために割り当てられた期間にわたって１つ又は複数のバーストを含む。送信器信号は振幅、周波数、及び電圧を有してもよく、それらは、感知領域１７０における入力物体のより確かな場所情報を得るために変更してもよい。絶対静電容量感知で使用される変調信号は、トランス静電容量感知で使用される送信器信号と同じであっても異なっていてもよい。静電容量感知回路２０４は、センサ電極１２０のうちの１つ又は複数に選択的に結合させてもよい。例えば、静電容量感知回路２０４は、感知領域１７０のセンサ電極１２０の選択された部分又はすべてに結合され、絶対静電容量感知モード又はトランス静電容量感知モードのいずれかで動作してもよい。
【００６０】
[0060]様々な実施形態において、静電容量感知回路２０４は、結果信号を感知電極１２０で受信するように構成された回路を含む受信器モジュール２０６（図２Ｂ）を含んでもよい。第２の動作モードでは、受信した結果信号は、入力感知が望まれる期間の間送信器電極によって発生された送信器信号に対応する効果を含む。１つ又は複数の実施形態において、受信器モジュール２０６は、図２Ｃに関連して以下でさらに論じるように、センサ電極１２０の絶対静電容量の変化を決定するために、変調信号をセンサ電極１２０にドライブし、変調信号に対応する結果信号を受信するように構成される。受信器モジュール２０６は、感知領域１７０における入力物体１４０の位置を決定してもよく、又は感知領域１７０における入力物体１４０の位置を決定するために、結果信号を示す情報を含む信号を電子システム１５０（すなわち、ホストプロセッサ）の別のモジュール又はプロセッサ、例えば、決定モジュール又はプロセッサに供給してもよい。１つ又は複数の実施形態において、受信器モジュール２０６は、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）の一部を形成する複数の受信器を含む。
【００６１】
[0061]図２Ｂは、本明細書で説明する実施形態のうちの１つ又は複数による、第２の動作モード（例えば、トランス静電容量モード）を実行するために使用される処理システム１１０の一部分の概略図である。１つの構成では、処理システム１１０は、送信器モジュール２０５と受信器モジュール２０６とを含み、それらは入力感知データを決定モジュール２９０及び／又は電子システム１５０に供給するように一緒に働く。決定モジュール２９０は、処理システム１１０の一部及び／又は電子システム１５０の一部としてもよい。様々な実施形態において、決定モジュール２９０は、受信器電極に結合された少なくとも１つの受信器チャネルから受信した受信器チャネル出力信号（複数可）を処理するために一緒に接続されたデジタル信号処理要素及び／又は他の有用なデジタル及びアナログ回路要素を含み、さらに、処理済み信号を電子システム１５０の他の部分に供給することになる。次に、電子システム１５０は処理済み信号を使用して、電子システムが走らせている、及び／又は何か他の機能を実行している１つ又は複数のソフトウェアプログラムによって作り出された命令に基づいて、処理システム１１０のいくつかの態様を制御すること、例えば、メッセージを表示装置に送ること、いくつかの計算又はソフトウェア関連タスクを実行してもよい。
【００６２】
[0062]第２の動作モードで動作している間、送信器モジュール２０５及び受信器モジュール２０６は、概略的に、一緒に働いて、受信器チャネル出力信号を決定モジュール２９０及び／又は電子システム１５０に供給することになる。上述で論じたように、入力物体１４０（図１）の位置情報は、送信器電極（例えば、センサ電極１２０１，１、１２０１，２、…１２０Ｘ−１，Ｙ）及び受信器電極（例えば、センサ電極１２０２，１、１２０２，２、…１２０Ｘ，Ｙ）の各々の間で測定された静電容量Ｃｓ（例えば、静電容量ＣＳ１、ＣＳ２、…ＣＳＮ）に基づいて引き出され、ここで、Ｎは正の整数である。
【００６３】
[0063]１つの実施形態では、図２Ｂに示すように、送信器モジュール２０５は、送信器電極を駆動するように構成された１つ又は複数のドライバ２２８を含む。１つの構成では、各ドライバ２２８は、電源と、信号発生器２２０とを含んでもよく、信号発生器２２０は、送信器信号（複数可）を形成するのに使用される正方形、長方形、台形、正弦波、ガウス形、又は他の形状の波形を送信器電極に送出するように構成される。１つの構成では、信号発生器２２０は、電源の出力部レベルと低い表示電圧レベルとの間を移行している送信器信号を送出することができる電気デバイス又は簡単なスイッチを含む。様々な実施形態において、信号発生器２２０は発振器を含んでもよい。いくつかの構成において、信号発生器２２０はドライバ２２２に統合され、ドライバ２２２は、逐次、送信器信号を送信器電極のうちの１つ又は複数に一度に送出するように構成された１つ又は複数のシフトレジスタ（図示せず）及び／又はスイッチ（図示せず）を含む。
【００６４】
[0064]１つの実施形態では、本明細書でアナログフロントエンド（ＡＦＥ）とも呼ばれる受信器モジュール２０６は、複数の受信器チャネル２７５（例えば、受信器チャネル２７５１、２７５２、…２７５Ｎ）を含み、各受信器チャネルは、少なくとも１つの受信器電極（例えば、センサ電極１２０２，１、１２０２，２、…１２０Ｘ，Ｙ）で受信された結果信号を受信するように構成された第１の入力ポート２４１（例えば、ポート２４１１、２４１２、…２４１Ｎ）と、ライン２２５を通して送出される基準信号を受信するように構成された第２の入力ポート（例えば、ポート２４２１、２４２２、及び…２４２Ｎ）と、決定モジュール２９０及び電子システム１５０に結合される出力ポートとを有する。いくつかの構成では、ライン２２５は、仮想接地を形成するために所望の電位までバイアスをかけてもよい。概略的に、各受信器チャネル２７５は単一の受信器電極に結合される。複数の受信器チャネル２７５の各々は、電荷蓄積器２７６（例えば、電荷蓄積器２７６１、２７６２、…２７６Ｎ）と、支援構成要素２７１（例えば、構成要素２７１１、２７１２、…２７１Ｎ）、例えば、復調器回路、低域フィルタ、サンプルホールド回路、他の有用な電子構成要素、フィルタ、及びアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）などのようなものとを含んでもよい。アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）は、例えば、アナログ信号を受け取り、デジタル信号（受信器チャネル出力信号）を決定モジュール２９０に送出するように構成された標準８、１２、若しくは１６ビットＡＤＣ、又は逐次比較ＡＤＣ、シグマ−デルタＡＤＣ、アルゴリズムＡＤＣなどを含んでもよい。１つの構成では、各電荷蓄積器２７６は、デバイスの反転入力部と出力部との間に結合された積分静電容量Ｃｆｂを有する積分器タイプ演算増幅器（例えば、Ｏｐ  Ａｍｐ  Ａ１〜ＡＮ）を含む。
【００６５】
[0065]図２Ｃは、本明細書で説明する実施形態のうちの１つ又は複数による、第１の動作モード（例えば、絶対静電容量モード）を実行するために使用される処理システム１１０の一部分の概略図である。１つの構成では、処理システム１１０は、ドライバ２２８を含む受信器モジュール２０６を含み、ドライバ２２８は、絶対感知タイプタッチ感知データを決定モジュール２９０及び電子システム１５０に供給するためにセンサ電極１２０を間接的に駆動するように構成されている。１つの例では、絶対静電容量を測定する場合、入力ポート２４１（例えば、トレース２４１１〜２４１Ｎ）は、センサ電極１２０（例えば、トレース１２０１，１〜１２０ｘ，ｙ）のうちの１つに結合させてもよい。感知サイクルの間、受信器モジュール２０６の積分器（例えば、電荷蓄積器２７６１〜２７６Ｎ）の正端子は、変調信号で駆動してもよい。積分器の負端子は、入力ポート２４１、及びフィードバックコンデンサによる積分器のフィードバックループに結合させてもよい。正端子を変調することに基づいて、受信器モジュール２０６は、入力ポート２４１に結合されたセンサ電極１２０と入力物体１４０との間の静電容量を測定する。この測定値を使用して、タッチ感知モジュール２０７は、入力物体１４０がセンサ電極１２０の直近にいるかどうかを決定してもよい。様々な実施形態において、決定モジュール２９０は、センサ電極１２０に結合された少なくとも１つの受信器チャネルから受信した受信器チャネル出力信号（複数可）を処理するために一緒に接続されたデジタル信号処理要素及び／又は他の有用なデジタル及びアナログ回路要素を含むことになり、さらに、処理済み信号を電子システム１５０の他の部分に供給してもよい。次に、電子システム１５０は処理済み信号を使用して、電子システムが走らせている、及び／又は何か他の機能を実行している１つ又は複数のソフトウェアプログラムによって作り出された命令に基づいて、処理システム１１０のいくつかの態様を制御すること、例えば、メッセージを表示装置に送ること、いくつかの計算又はソフトウェア関連タスクを実行してもよい。
【００６６】
[0066]第１の動作モードで動作している間、入力物体１４０（図１）の位置情報は、受信器電極１２０（例えば、センサ電極１２０１，２）の近くに入力物体１４０が存在することによって作り出される静電容量ＣＦの増加に起因して回路を流れる電荷の量に基づいて導出される。したがって、測定された静電容量ＣＦは、他のセンサ電極と接地との間に形成される浮遊容量Ｃ∞と異なる測定値を有することになる。
【００６７】
[0067]動作中、１つ又は複数の実施形態では、静電容量感知（又は入力感知）及び表示更新は、少なくとも部分的にオーバーラップする複数の期間の間に行われ得る。例えば、共通電極が表示更新のために駆動されているとき、異なる共通電極が、さらに、静電容量感知のために駆動され得る。別の実施形態では、静電容量感知及び表示更新は、非表示更新期間とも呼ばれるオーバーラップしない複数の期間の間に行われ得る。様々な実施形態において、複数の非表示更新期間は、表示フレームの２つの表示ラインのための表示ライン更新期間の間に生じてもよく、１つの表示ライン更新期間と少なくとも同じ時間の長さとしてもよい。そのような実施形態では、非表示更新期間は、長い水平ブランキング期間、長い垂直ブランキング期間、又は分散ブランキング期間と呼ぶことができる。他の実施形態では、非表示更新期間は、水平ブランキング期間と垂直ブランキング期間とを含んでもよい。処理システム１１０は、異なる非表示更新時間のうちの任意の１つ又は複数、又は異なる非表示更新時間の任意の組合せの間、静電容量感知のためにセンサ電極１２０を駆動するように構成してもよい。
【００６８】
[0068]図２Ａに戻って参照すると、表示回路２１０は表示ドライバモジュール２０８を含んでもよく、表示ドライバモジュール２０８は、非感知（例えば、表示更新）期間の間表示デバイス１６０の表示装置に表示画像更新情報を供給するように構成された回路を含む。表示ドライバモジュール２０８は、静電容量感知回路２０４に含まれていてもよく、又は分離していてもよい。１つの実施形態では、処理システムは、表示ドライバモジュール２０８と静電容量感知回路２０４（すなわち、送信器モジュール２０５及び／又は受信器モジュール２０６）の少なくとも一部分とを含む第１の統合コントローラを含む。別の実施形態では、処理システムは、表示ドライバモジュール２０８を含む第１の統合コントローラと、静電容量感知回路２０４を含む第２の統合コントローラとを含む。さらなる別の実施形態では、処理システムは、表示ドライバモジュール２０８と送信器モジュール又は受信器モジュールのうちの１つとを含む第１の統合コントローラと、送信器モジュール及び受信器モジュールのうちの他の１つを含む第２の統合コントローラとを含む。
二重ゲートラインルーティング
【００６９】
[0069]図３は表示デバイス３００を示し、２つのサブ画素３１０が同じサブ画素データライン３１５を共有する。１つの例では、本明細書で説明する表示デバイス３００の構成要素は、ＬＣＤ表示デバイス又はＯＬＥＤ表示デバイスで使用してもよい。本明細書で使用するとき、画素３０５は単色サブ画素３１０（例えば、赤色、緑色、及び青色）の組合せであり、単色サブ画素３１０を組み合わせて画素３０５の組合せ色が定められる。したがって、図３に示した表示デバイス３００の一部分は、各々が３つのサブ画素３１０を含む４つの画素３０５を含んでいる。サブ画素３１０の色を変える、したがって、画素３０５の色を変えるために、表示デバイス３００はゲートライン３２０を含み、ゲートライン３２０は、表示デバイス３００の特別な行のサブ画素３１０のうちの１つ又は複数を作動させるのに使用される。例えば、表示デバイス３００は、一度にゲートライン３２０のうちの１つを（例えば、逐次）作動させてもよく、ゲートライン３２０のうちの１つが、その行の中で、作動されたゲートライン３２０に接続されているスイッチング要素３２５（例えば、トランジスタ）のみを作動させる。同時に、表示デバイス３００は、サブ画素３１０のための所望の電圧をサブ画素データライン３１５にドライブしてもよい。サブ画素は接地に結合されるように示されているが、これは、サブ画素３１０の両端間の電圧を設定するのに使用される任意の基準電圧（例えば、Ｖｃｏｍ）としてもよい。他のゲートライン３２０は、それが結合されているスイッチング要素３２５を非作動にしているので、サブ画素データライン３１５の電圧は、非作動のスイッチ３２５に結合されているサブ画素３１０に影響を与えない。
【００７０】
[0070]表示デバイス３００において、サブ画素データライン３１５のうちの一部又はすべては、同じ行の少なくとも２つのサブ画素３１０の電圧を設定するのに使用される。例えば、サブ画素データライン３１５Ｂは、サブ画素Ｇ０及びＢ０の電圧を設定する。そうするのに、表示デバイス３００は、サブ画素データライン３１５が同じ行のサブ画素３１０によって共有されていない場合に必要な同じ量の時間で行を更新するためにサブ画素データライン３１５を２倍速く駆動することがある。この技法は、本明細書では二重ゲート配列と呼び、２つのゲートライン３２０が、行の一つおきのサブ画素３１０を交互に作動させるために使用される。表示行更新の前半の間、第１のゲートライン３２０は、行の一つおきのスイッチング要素３２５を作動させて、対応するサブ画素３１０を更新する（例えば、サブ画素Ｇ０、Ｒ１、及びＢ１が、ソースライン３１５Ｂ、３１５Ｃ、及び３１５Ｄに電気的に結合される）。表示行更新の後半の間、第２のゲートライン３２０は、行のスイッチング要素３２５の他の半分を作動させて、サブ画素３１０の残りを更新する（例えば、サブ画素Ｒ０、Ｂ０、及びＧ１が、ソースライン３１５Ａ、３１５Ｂ、及び３１５Ｃに電気的に結合される）。このようにして、ゲートライン３２０及びサブ画素データライン３１５は、正しい電圧がサブ画素３１０に確実にドライブされるように同期させてもよい。二重ゲート配列は、同じ表示レートを維持するためにソースライン３１５及びゲートライン３２０を２倍速く駆動することがあるが、サブ画素データラインドライバの数は半分にされる。
【００７１】
[0071]二重ゲート配列を使用してサブ画素データライン３１５の数を減少させると、ルーティングチャネル３３０が空けられる。すなわち、二重ゲート配列が使用されない場合、ルーティングチャネル３３０はサブ画素データライン３１５によって占有されることになる。代わりに、表示デバイス３００は、ルーティングチャネル３３０に導電性ルーティングトレース３３５を置くことができる。後で論じるように、表示デバイス３００は複数の異なる層を含んでもよい。すなわち、画素３０５、ゲートライン３２０、サブ画素データライン３１５、及びスイッチング要素３２５は、表示デバイス３００を形成するために積み重ねられた２つ以上の異なる層に配置してもよい。サブ画素データライン３１５を含む層は今では空いたルーティングチャネル３３０を有するので、この空いた領域はトレース３３５を表示デバイス３００に追加するのに使用してもよい。次に、トレース３３５は、図２Ａで論じたセンサ電極１２０に結合させてもよい。詳細には、トレース３３５は、静電容量感知信号（例えば、絶対静電容量感知を実行するときの変調信号、又は、トランス静電容量感知を実行するときの送信器信号／結果信号）をセンサ電極１２０に及びセンサ電極１２０から搬送するのに使用してもよい。空いたチャネル領域３３０内で信号のこのルーティングを実行し、それにより、異なる層を表示デバイス３００に追加するのを回避できることは有利である。
センサ電極配列例
【００７２】
[0072]図４Ａは、本明細書で説明する１つの実施形態による、感知領域１７０をもつ統合入力デバイス４００を示す。図４Ｂは、本明細書で説明する１つの実施形態による、ＬＣＤタイプの統合入力デバイス４００の一部分の概略部分側面断面図である。統合入力デバイス４００は、上述で論じた入力デバイス１００及び表示デバイス３００内に見いだされる構成要素の一部又はすべてを含んでもよい。理解を容易にするために、可能であれば、同一の参照番号が、これらの図と以下の図との間で共通する同一の要素を指定するために使用されている。統合入力デバイス４００は、統合入力デバイス４００の外側層として役立つことができる第１の基板４０５を含む。第１の基板４０５は、ガラス材料、プラスチック材料、又は高分子材料などの透明材料から形成してもよい。１つの実施形態では、第１の基板４０５は、統合入力デバイス４００の保護上部層としてもよい。図示していないが、統合入力デバイスを製造するとき、追加層を第１の基板４０５上に追加してもよい。
【００７３】
[0073]層４１０は、感知領域１７０内における入力物体の位置を決定するために使用される透明センサ電極１２０を含んでもよい。したがって、統合入力デバイス４００に対する入力物体の接近を検出するのに使用される静電容量感知要素は、統合入力デバイス４００の一部分の内部に統合されるか、又は統合入力デバイス４００の上に配設され得る。図４Ｂに関連して以下でさらに論じるように、層４１０は第１の基板４０５の真下にある場合があり、又は１つ又は複数の層が統合入力デバイス４００内の第１の基板４０５及び層４１０を分離する場合がある。
【００７４】
[0074]いくつかの実施形態では、表示を更新するとき及び静電容量感知を実行するとき、層４１０を使用することができる、すなわち、感知電極１２０は上述のように共通電極である。１つの実施形態では、感知電極１２０は、層４１０にすべての共通電極を含む。表示更新の間、電極１２０は図３に示したサブ画素３１０に結合されて、サブ画素３１０の両端間の電圧を設定するときに基準電圧（例えば、接地又はＶｃｏｍ）として役立つことができる。しかしながら、静電容量感知の間、静電容量感知信号が、入力物体を検出するために電極１２０にドライブされ得る。１つの実施形態では、層４１０は、上述の二重の目的に役立つために電極１２０へとパターン化されたＶｃｏｍ層としてもよい。他の実施形態では、電極１２０は、統合入力デバイス４００の他の層、例えば、ゲート電極を形成する層などに統合してもよい。
【００７５】
[0075]図４Ａには示していないが、統合入力デバイス４００は、サブ画素データライン層４１５のトレース３３５を層４１０の電極１２０のうちの１つに結合させるそれぞれのビアを含んでもよい。１つの例では、サブ画素データライン３１５及びトレース３３５は、サブ層のうちの１つ又は複数を通って延びる複数の導電性ビアを使用してＬＣＤ表示要素４８０（図４Ｂ）のうちの１つ又は複数に接続され得る。１つの例では、ＴＦＴ回路及び表示画素３０５はＴＦＴ層４８１Ｄ（図４Ｂ）に形成され、第１のサブ層の導電層内に位置づけられるサブ画素データライン３１５は、第１のサブ層を通して延びる導電性ビアを使用して、ＴＦＴ層４８１Ｄ要素に結合される。図４Ａは、サブ画素データライン層４１５が層４１０に直接接触することを示しているが、これは要件ではない。例えば、ビアは、トレース３３５を電極１２０に電気的に接続するために多数の層を通って延びてもよい。
【００７６】
[0076]１つの構成では、画素、サブ画素、ゲートライン、サブ画素データライン、及び／又はスイッチング要素は、図３に関連して上述で論じたように、統合入力デバイス４００の一部を形成するために積み重ねられているＴＦＴ基板又は第３の基板４８５（図４Ｂ）の２つ以上の異なる層に配置してもよい。第３の基板４８５は、絶縁層と導電層とを含む複数のサブ層（図示せず）を含み、本明細書ではＴＦＴ基板４８５とも呼ぶ。導電層の導電性材料をパターン化して、サブ画素データライン３１５及びトレース３３５などの１つ又は複数の導電性トレースを形成してもよい。いくつかの構成において、統合入力デバイス４００は、統合入力デバイス４００のサブ画素に電圧を駆動するために様々なサブ画素データライン３１５をルーティングするサブ画素データライン層４１５（図４Ａ）を含む。したがって、１つの例では、サブ画素データライン層４１５は、第３の基板４８５の第１のサブ層、すなわち、ＴＦＴ層４８１Ｄの内部に形成してもよい。図示のように、サブ画素データライン層４１５は、サブ画素データライン３１５と交互配置（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ；インターリーブ）することができるトレース３３５をさらに含む。
【００７７】
[0077]図４Ａに示した表示材料層４２０は、図３に示した画素３０５を含んでもよい。すなわち、サブ画素を形成するために使用される材料（例えば、液晶、放射エレクトロルミネセンス材料など）は、層４２０に載置してもよい。したがって、統合入力デバイス４００は、層４２０のサブ画素をサブ画素データライン層４１５のサブ画素データライン３１５に結合させるビアを含んでもよい。
【００７８】
[0078]統合入力デバイス４００は、サブ画素データライン３１５を表示材料層４２０のサブ画素に電気的に結合させるための複数のゲートライン３２０を含むゲートライン層４２５を含んでもよい。したがって、統合入力デバイス４００は、サブ層のうちの１つの内部に形成することができる表示材料層４２０のスイッチング要素（図示せず）にゲートライン３２０を結合させるビアを含んでもよい。その上、図４Ａに示した様々な層並びにそれらの順序は、単に例証の目的のためのものであり、本明細書で提示する実施形態で使用できる様々な統合入力デバイスに限定するものではない。例えば、統合入力デバイス４００は、図示の層よりも多い若しくは少ない層を含んでもよく、又は統合入力デバイス４００は層を違うように順序づけてもよい。
【００７９】
[0079]以下の説明は、図４を主に参照して、１つのタイプのＬＣＤ表示装置を主として論じるが、本明細書で説明する実施形態のうちの１つ又は複数は、さらに、他のタイプのＬＣＤデバイス（例えば、ＩＰＳデバイス）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表示装置構成、又は他の同様の表示装置構成で使用することができるので、この構成は、本明細書で説明する本発明の範囲に関して限定するものではない。
【００８０】
[0080]統合入力デバイス４００のいくつかの実施形態は、第１の透明基板と、第２の透明基板と、第３の基板とを含んでもよい。第１の透明基板は、使用の間ユーザの眼のすぐ近くに配置されるように構成してもよく、場合によっては、レンズ、又は時には窓ガラスと呼ばれるものとしてもよい。第２の透明基板は、第１の透明基板と第３の基板との間に配置される。第３の基板は、電界を変化させるように構成された能動層を支えてもよい。第３の基板はＴＦＴ基板としてもよく、能動層はＴＦＴ層としてもよい。統合制御システム２０１は、第３の基板に通信可能に結合され、第３の基板に装着され、及び／又は第３の基板から遠隔に配置され得る。通常、図４Ｂに示していないセンサ電極１２０が、概略的に、統合入力デバイス４００内の位置Ａ〜Ｅのうちの１つ又は複数に、又はその近くに配設される。
【００８１】
[0081]いくつかの実施形態では、統合入力デバイス４００は、第１の基板４０５、光学要素層４５０、第２の基板４６０、ＬＣＤ表示要素４８０、第３の透明基板４８５、及びバックライトモジュール４９０を含んでもよい。ＬＣＤ表示要素４８０は、色フィルタ層４８１Ａ、オプションの共通電極層４８１Ｂ、液晶含有層４８１Ｃ、ＴＦＴ層４８１Ｄ、及びガスケット４８１Ｅを含んでもよく、ガスケット４８１Ｅは、ＬＣＤ表示要素４８０に見いだされる様々な層を封入するのに使用される。１つの実施形態では、図４Ｂに示すように、第１の基板４０５はカバー基板であり、第２の基板４６０は色フィルタ基板であり、第３の基板４８５はＴＦＴ基板であり、統合制御システム２０１は第３の基板４８５の表面に装着される。別の実施形態では、図４Ｂに示すように、第１の基板４０５はカバー基板であり、第２の基板４６０は色フィルタ基板であり、第３の基板４８５はＴＦＴ基板であり、統合制御システム２０１は第２の基板４６０の表面に装着される。１つの構成では、光学要素層４５０は、偏光子膜層４５１と飛散防止層４５２とを含む。バックライトモジュール４９０は、偏光層４９１Ａとバックライトデバイス４９１Ｂとを含み、バックライトデバイス４９１Ｂは、光をＬＣＤ表示要素４８０に送出する。
【００８２】
[0082]本明細書で示していないある構成では、統合入力デバイス４００は、別個の共通電極層４８１Ｂを含まないことがある。それにより、いくつかの構成では、共通電極はＴＦＴ層４８１Ｄ内に配設されることがある。この場合、ＬＣＤ表示要素４８０は、色フィルタ層４８１Ａ、液晶含有層４８１Ｃ、ＴＦＴ層４８１Ｄ、及びガスケット４８１Ｅのみを含むことになり、ＴＦＴ層４８１Ｄは、共通電極層４８１Ｂに以前見いだされていた表示画素３０５及び共通電極を含むことになる。このタイプの統合入力デバイス４００構成は、普通、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）、縞状電界スイッチング（ＦＦＳ）、又はプレーントゥラインスイッチング（ＰＬＳ）ＬＣＤデバイスとして知られている。様々な実施形態において、１つ又は複数のセンサ電極（実質的に不透明な材料を含むことも含まないこともある）は、統合入力デバイス（例えばサブ画素）の輝度へのパターン化センサ電極の視覚効果を減少させるために、色フィルタガラスにパターン化され、及び／又は回転整列され得る。
【００８３】
[0083]入力デバイス４００の他の構成では、基板４６０の上の層での静電気放電又は表面電荷の蓄積の影響を緩和するために、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）層が第２の基板４６０のいずれかの表面に堆積される。形成されたＴＣＯ層は、センサ電極を形成するためにセグメント化し使用することもできる。
表示及びセンサ電極構成例
【００８４】
[0084]統合入力デバイス４００の１つの実施形態では、センサ電極１２０は、同じ基板の異なる側に配列してもよい。図４Ｂを参照すると、いくつかの構成では、センサ電極１２０は、第１の基板４０５において位置Ａ及び／又はＢに位置づけ、又は第２の基板４６０において位置Ｃ及び／又はＤに位置づけてもよい。センサ電極（複数可）１２０の各々は、統合入力デバイス４００内に配設された基板の表面の一方を横切って長手方向に延びてもよい。さらに、基板のある側では、センサ電極１２０は第１の方向に延びることができるが、基板の他の側では、センサ電極１２０は、第１の方向に対して平行であるか、垂直であるか、又はある角度である第２の方向に延びてもよい。例えば、センサ電極１２０は、棒又は縞のように形づくってもよく、基板のある側の電極１２０は、基板の反対側のセンサ電極１２０に対して垂直な方向に延びる。
【００８５】
[0085]１つの構成では、センサ電極１２０が、さらに、異なる基板に形成され、次に、異なる基板が一緒に積層される。１つの例では、センサ電極１２０の第１の部分は第１の基板４０５において位置Ａ又はＢに位置づけてもよく、センサ電極１２０の第２の部分は第２の基板４６０おいて位置Ｃ又はＤに位置づけてもよい。別の例では、センサ電極１２０の第１の一部分は第２の基板４６０おいて位置Ｃ又はＤに位置づけてもよく、センサ電極１２０の第２の部分は第３の基板４８５おいて位置Ｅに位置づけてもよい。さらなる別の例では、センサ電極１２０の第１の一部分は第２の基板４６０おいて位置Ａ、Ｂ、Ｃ、又はＤに位置づけてもよく、センサ電極１２０の第２の部分は第３の基板４８５おいて位置Ｅに位置づけてもよい。動作中、基板のうちの１つに配設された第１の複数のセンサ電極１２０（すなわち、送信器電極）は、感知信号を送信するために使用してもよく、一方、他の基板上に配設された第２の複数のセンサ電極１２０（すなわち、受信器電極）は、結果信号を受信するために使用される。他の実施形態では、第１及び／又は第２の複数のセンサ電極は、絶対静電容量センサ電極として駆動され得る。
【００８６】
[0086]別の構成では、センサ電極１２０はすべて共通基板の同じ側又は表面に配置される。１つの例では、第１の複数のセンサ電極は、第１の複数のセンサ電極が第２の複数のセンサ電極と交差する領域にジャンパを含み、ジャンパは第２の複数のセンサ電極から絶縁される。図４Ｂを参照すると、いくつかの構成では、センサ電極１２０のすべては、第１の基板４０５において位置Ａ若しくはＢに位置づけ、第２の基板４６０において位置Ｃ若しくはＤに位置づけ、又は第３の基板４８５において位置Ｅに位置づけてもよい。１つの例では、センサ電極１２０は、統合入力デバイス４００の第３の基板４８５（すなわち、ＴＦＴ基板）と第２の基板（例えば、色フィルタガラス）との間に配設してもよい。１つの実施形態では、第１の複数のセンサ電極はＴＦＴ基板に配設され、各センサ電極は１つ又は複数の共通電極を含み、第２の複数のセンサ電極は、色フィルタガラスとＴＦＴ基板との間に配設してもよい。詳細には、受信器電極は、色フィルタガラスの、色フィルタ層４８１Ａの一部とすることができる、黒色マスク内でルーティングされ得る。別の実施形態では、センサ電極１２０のすべては、１つ又は複数の共通電極を含む。センサ電極１２０は、ＴＦＴ基板又は色フィルタガラスに電極のアレイとして全部配置してもよい。上述で論じたように、センサ電極１２０の一部は、ジャンパを使用してアレイ状に一緒に結合させてもよく、又はすべての電極１２０は、アレイ状に電気的に分離され、センサ電極１２０をシールド又はガードするために格子電極を使用してもよい。もう１つの実施形態では、格子電極は、存在する場合には、１つ又は複数の共通電極を含む。
【００８７】
[0087]別の実施形態では、センサ電極１２０はすべて共通基板の同じ側又は表面に配置される。そのような実施形態では、センサ電極１２０は、互いに電気的に分離される。１つの実施形態では、電極１２０はマトリクスアレイで配設され、各センサ電極１２０は実質的に同じサイズ及び／又は形状である。そのような実施形態では、センサ電極１２０はマトリクスセンサ電極と呼ぶことができる。場合によっては、絶対感知モードに使用される場合、マトリクスアレイの各センサ電極は、静電容量画像の画素に対応してもよい。したがって、いくつかの実施形態では、処理システム１１０は、変調信号でセンサ電極１２０を駆動して、測定された結果信号を介して絶対静電容量の変化を決定するように構成される。代替として、場合によっては、処理システム１１０は、さらに、送信器信号をセンサ電極１２０のうちの第１のものにドライブし、結果信号をセンサ電極１２０のうちの第２のもので受信するように構成される。この場合の駆動されるセンサ電極１２０及び受信するセンサ電極は、通常、静電容量画像の画素であると見なされる。トランス静電容量及び絶対感知モードでの送信信号（複数可）及び変調信号（複数可）は、形状、振幅、周波数、及び位相のうちの少なくとも１つが同様であってもよい。様々な実施形態において、送信器信号（複数可）及び変調信号（複数可）は同じ信号である。様々な実施形態において、１つ又は複数の格子電極は、基板のうちの１つ又は複数に、及びセンサ電極１２０間に配設してもよく、格子電極（複数可）はセンサ電極をシールドしガードするために使用してもよい。
統合コントローラ構成例
【００８８】
[0088]図５は、本明細書で説明する１つの実施形態による、表示更新及び静電容量感知を実行するために統合入力デバイス４００の統合制御システム２０１内に形成された１つ又は複数の統合コントローラ５００を有する入力デバイス１００の概略図である。通常、１つ又は複数の統合コントローラ５００は、統合制御システム２０１の一部である表示回路及び静電容量感知回路を含む。１つの構成では、統合コントローラ５００は、統合制御システム２０１を形成するのに使用される様々な別々の半導体デバイスを形成するために半導体基板（例えば、結晶シリコン基板）に形成されたパターン化導電及び誘電体層の多数の層を含むＩＣチップを含んでもよい。１つ又は複数の統合コントローラ５００は、統合入力デバイス４００の一部分に直接装着してもよい。例えば、統合コントローラ５００は、図４Ａに示した第１の基板４０５に、又は図４Ｂに示したような第３の基板４８５に取り付けてもよい。入力デバイス４００は多数の統合コントローラ５００を含むことができるが、実施形態によっては、１つの統合コントローラ５００のみを使用してもよい。
【００８９】
[0089]統合コントローラ５００は表示ドライバ５０５を含み、表示ドライバ５０５は、統合入力デバイス４００の表示及び静電容量感知領域５２０の画素３０５の両端間に蓄積された電圧を更新するためにソースライン３１５を駆動するのに使用される表示回路を含む。表示及び静電容量感知領域５２０は、概略的に、感知領域１７０を含み、感知領域１７０は、表示デバイス１６０の表示スクリーンの能動区域の少なくとも一部にオーバーラップする。１つの実施形態では、表示ドライバ５０５は、タイミングコントローラ５５０からのデジタル表示データを高速シリアル接続を介して受信してもよい。次に、表示ドライバ５０５は、データを復元（ｄｅ−ｓｅｒｉａｌｉｚｅ；デシリアライズ）し、複数のデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）を使用して、それぞれのアナログ電圧をソースライン３１５に送信してもよい。１つの実施形態では、表示ドライバ５０５は、サブ画素データライン３１５の各々に所望の電圧を同時に出力してもよい。所望の電圧は、固有であってもよく、又は他のサブ画素にドライブされている電圧と同様であってもよい（すなわち、サブ画素が同じ色を有する）。次に、サブ画素データライン３１５は、画素３０５の両端間の電圧を設定して、ユーザに画像を与えてもよい。通常、表示ドライバ５０５は、統合コントローラ５００の内部領域６１３内に配設されたソースライン３１５の一部分に結合された表示ドライバ接続パッド６０４を通してソースライン３１５の各々に表示更新信号を送出するように構成される。概略的に、各接続パッド６０４は、別個のルーティング層（例えば、サブ画素データライン層４１５）のソースライン３１５に各接続パッドを接続するビアに結合されているＴＦＴ基板４８５に形成された導電性トレース（例えば、パターン化透明導電性酸化物（ＴＣＯ）又は金属層の一部分）と連通する。
【００９０】
[0090]統合コントローラ５００は、送信器モジュール２０５（図２Ａ）構成要素を含む送信器５１０をさらに含んでもよく、それは上述で論じている。送信器５１０は、静電容量感知回路の一部であるドライバとしてもよく、ドライバは、統合コントローラ５００の内部領域６１３内に配設されたトレース３３５の一部分に結合されたタッチ感知信号接続パッド６０２を通してトレース３３５のうちの１つで静電容量感知のための送信器信号を発生させる。その結果として、トレース３３５は、送信器信号がセンサ電極１２０のうちの１つ又は複数に達するための信号経路を備える。概略的に、各接続パッド６０２は、別個のルーティング層（例えば、サブ画素データライン層４１５）のトレース３３５に各接続パッド６０２を接続するビアに結合されているＴＦＴ基板４８５に形成された導電性トレース（例えば、パターン化透明導電性酸化物（ＴＣＯ）又は金属層の一部分）と連通する。
【００９１】
[0091]１つの構成では、受信器５１５は、受信器モジュール２０６に見いだされる構成要素の少なくともいくつかを含み、それは上述で論じている。電極１２０に関連する静電容量を測定するために、スイッチング要素５２５は、統合コントローラ５００の内部領域６１３内に形成されたトレース３３５を受信器５１５に電気的に結合させてもよい。１つの例では、トレース３３５は、受信器５１５のうちの１つの内部に配設された電荷蓄積器２７６（図２Ｂ）にスイッチ要素５２５を通して結合してもよく、その結果、絶対感知技法を使用して、入力物体がセンサ電極１２０の直近にいるかどうかを決定してもよい。
【００９２】
[0092]トランス静電容量感知を実行する場合、第１の導電性ルーティングトレース３３５は送信器５１０に結合してもよく、一方、第２の導電性ルーティングトレース３３５は受信器５１５に結合される。１つの例では、トランス静電容量タッチ感知プロセスを実行できるようにするために、スイッチング要素５２５は、少なくとも第１の導電性ルーティングトレース３３５を介して１つ又は複数の第１のセンサ電極に結合される受信器５１５を選択するように位置づけられており、第１のセンサ電極は、スイッチング要素５２５を介して送信器５１０に結合される第２の導電性ルーティングトレース３３５に接続される少なくとも１つの第２のセンサ電極に隣り合って位置づけられている。第１の導電性ルーティングトレース３３５は、送信器信号を１つのセンサ電極１２０に供給するが、第２の導電性ルーティングトレース３３５は、２つのセンサ電極１２０間の結合静電容量を表す結果信号を受信器５１５に供給する。このように、トレース３３５を使用して、送信器５１０からの変調又は送信器信号をセンサ電極１２０に搬送し、並びにセンサ電極１２０からの結果信号を受信器５１５に搬送してもよい。
【００９３】
[0093]受信器５１５は、図２Ｂ〜２Ｃに関連して上述で論じたように、測定された静電容量をデジタル信号に変換するためのアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）を含んでもよい。統合コントローラ５００は、タイミングコントローラ５５０に配置されているタッチコントローラ５６０にこのデータを転送してもよい。１つの実施形態では、統合コントローラは、それぞれのＡＤＣからのデジタルデータ出力を直列化し、高速シリアル接続を使用してデータをタッチコントローラ５６０に送信してもよい。図示していないが、送信器５１０、受信器５１５、及びスイッチング要素５２５は、タッチコントローラ５６０が受信した信号で制御してもよい。すなわち、タッチコントローラ５６０は、静電容量感知技法（例えば、絶対静電容量感知、又はトランス静電容量感知、又は両方）を実行するために、統合コントローラ５００の静電容量感知構成要素を駆動するための論理部を含んでもよい。
【００９４】
[0094]処理システム１１０の一部であるタイミングコントローラ５５０はタッチコントローラ５６０を含み、タッチコントローラ５６０は統合コントローラ５００によって供給される感知データを使用して、感知領域における入力物体の場所を決定する。しかしながら、タイミングコントローラ５５０をデータプロセッサとして使用する代わりに、感知データは、統合入力デバイス４００の処理システム１１０（例えば、ＣＰＵ）の他の処理要素に送信してもよい。代替として、統合コントローラ５００は、別個のデータ処理モジュール（例えば、タイミングコントローラ５５０又はＣＰＵ）に感知データを送信するよりはむしろ感知データを処理するための統合タッチモジュールを含んでもよい。
統合コントローラ構成
【００９５】
[0095]図６Ａは、本明細書で開示する一実施形態による、主要な表示回路、静電容量感知回路、及び相互接続構成要素のうちのいくつか示す統合コントローラ５００の概略平面図である。１つの構成では、統合コントローラ５００は、表示ドライバモジュール２０８の一部であるソースドライバ回路ブロック６１６及びＶｃｏｍドライバブロック６２６と、タッチ感知モジュール２０７の一部であるアナログフロントエンド（ＡＦＥ）ブロック６１７及びタッチコントローラブロック６１８とを含んでもよい。１つの実施形態では、ＡＦＥブロック６１７は、受信器モジュール２０６内に見いだされる１つ又は複数の構成要素、及び／又は送信器モジュール２０５内に見いだされる１つ又は複数の構成要素を含んでもよい。１つの実施形態では、ＡＦＥブロック６１７は、複数の受信器チャネル２７５（図２Ｂ〜２Ｃ）を含み、複数の受信器チャネル２７５は、各々、受信器５１５内に配設され、結果信号を受け取り、出力信号を決定モジュール２９０及び／又は電子システム１５０に供給するように構成される。タッチコントローラブロック６１８は、概略的に、統合コントローラ５００内に形成された様々なタッチ感知構成要素を制御し同期させるように構成された回路構成要素を含み、その結果、タッチ感知プロセスが実行され得る。タッチコントローラブロック６１８は、タッチコントローラ５６０の一部を形成してもよく、それは上述で説明している。いくつかの構成では、タッチコントローラ６１８は、接続パッド６０２を通して多数のセンサ電極１２０にＡＦＥブロック６１７を接続するスイッチング要素５２５及び／又はマルチプレクサ（ＭＵＸ）（図示せず）を制御するように構成された少なくとも１つ又は複数の回路要素を含んでもよい。
【００９６】
[0096]ソースドライバ回路６１６及びＶｃｏｍドライバ６２６は、概略的に、統合入力デバイス４００内の表示を制御し更新するように構成された回路構成要素を含む。いくつかの構成では、ソースドライバ回路６１６は、図３に関連して上述で論じた表示デバイス３００の構成要素の一部又はすべてを含んでもよい。
【００９７】
[0097]統合コントローラ５００の１つの構成では、統合コントローラ５００の外面は、第１の側部６９５、第２の側部６９６、第３の側部６９７、第４の側部６９８、上面６９４（図４Ｂ）、及び下面６９９（図４Ｂ）を有する平行六面体形状又は直角プリズム形状で形成される。統合コントローラ５００のいくつかの構成では、第１の側部６９５は第３の側部６９７の反対側にあり、第２の側部６９６は第４の側部６９８の反対側にあり、第２の側部６９６に対する第１の側部６９５の長さの比は、１よりも大きい。この例では、第１の側部６９５の長さ６９１は、第２の側部６９６の長さ６９２よりも大きい。
【００９８】
[0098]統合コントローラ５００は、統合入力デバイス４００内に見いだされる他の電気構成要素に様々な表示回路及び静電容量感知回路要素を接続するために設けられる複数の相互接続要素をさらに含んでもよい。パッド（例えば、パッド６０２、６０４、６１２、６１４、６２２など）であるとして以下で広く説明する相互接続要素は、統合コントローラ５００の１つ又は複数の側部に形成された電気的接続インタフェースであり、統合コントローラ５００内に形成された様々な電気構成要素間に形成された内部領域６１３内のルーティングトレースの内部部分を、統合コントローラ５００の外部にある電気的要素（例えば、センサ電極１２０、表示画素３０５など）に接続されるルーティングトレースの外部部分６１１に接続するのに使用される。相互接続要素は、統合コントローラ５００の下面６９９などの統合コントローラ５００の側部のうちの任意のものに形成してもよい。１つの例では、少なくともパッド６０２及び６０４は、第３の基板４８５（図４Ｂ）の表面に隣り合う統合コントローラ５００の下面６９９に配設される。相互接続要素は、異方性導電膜（ＡＣＦ）層（図示せず）を使用して、第３の基板４８５に形成された１つ又は複数の導電性トレースに電気的に結合され得る。いくつかの実施形態では、パッド（例えば、パッド６０２、６０４、６１２、６１４、６２２など）は、統合コントローラの表面に沿って所望のパターンで、約１０〜７０μｍのピッチで間隔を置いて配置された複数の別々の金属領域を含む。
【００９９】
[0099]統合コントローラ５００内の電子構成要素又は要素は、組み合わされたソースドライバ及びタッチ感知インタフェース６１５と、タッチ感知インタフェース６２５と、受信器チャネルインタフェース６２８と、ＧＬＳ信号インタフェース６２７と、可撓性相互接続信号インタフェース６２９と、他の制御インタフェースとを含んでもよい。タッチ感知インタフェース６２５は、各々、概略的に、タッチコントローラ６１８に結合された少なくとも１つの送信器信号接続パッド６１２と、ＡＦＥブロック６１７に結合された少なくとも１つの受信器信号接続パッド６１４とを含むインタフェース領域６２０を含む。受信器チャネルインタフェース６２８は、ＡＦＥブロック６１７に結合された少なくとも１つの受信器信号接続パッド６１４を含むインタフェース領域６５０を含んでもよい。ゲートレベルシフタ信号（ＧＬＳ）インタフェース６２７はインタフェース領域６４０又は６７０を含んでもよく、各々は、制御信号をＴＦＴ回路に供給するように構成された少なくとも１つのＧＬＳ信号接続パッド６３２を含む。いくつかの構成では、可撓性相互接続信号インタフェース６２９及び他の関連する制御インタフェースは、処理システム１１０内に見いだされる１つ又は複数の外部構成要素からのタッチ感知及び表示更新タスクを実行するために統合コントローラ５００が必要とする電力、接地、及び他の有用な通信信号を供給するように構成された１つ又は複数の相互接続パッド６５２及び／又は接続インタフェースパッド６８２を含むインタフェース領域６６０を含んでもよい。ＧＬＳインタフェース６２７で供給されるＧＬＳ信号は、概略的に、ガラス（例えば、第３の基板４８５）の１つ又は複数の縁部に沿って配置されたオンガラス回路を制御する。いくつかの構成では、オンガラス回路は、側部６９６及び６９８に平行なガラス縁部に沿って配置される。したがって、ＧＬＳ信号接続パッド６３２の位置は、ＧＬＳ信号ライン（図示せず）及び他の信号ライン（例えば、ソースドライバ及びタッチ信号）での電気的干渉の発生を恐れて、ＧＬＳ信号ラインが、ガラスの表面で同様にルーティングされる他の信号ラインを横切らないように、抑制され得る。
【０１００】
[0100]組み合わされたソースドライバ及びタッチ感知インタフェース６１５は、概略的に、ＡＦＥブロック６１７及び／又はタッチコントローラブロック６１８に結合された少なくとも１つのタッチ感知信号接続パッド６０２と、ソースドライバ回路６１６に結合された少なくとも２つの表示ドライバ接続パッド６０４とを含むインタフェース領域６１０を含む。以下でさらに論じる１つ又は複数のガード技法を使用することによって、タッチ感知信号及び表示駆動信号の両方を少なくとも１つのインタフェース領域６１０にもたらされ、それにより、タッチ感知及び表示駆動プロセスを実行するためにタッチ感知信号及び表示駆動信号の両方を送出するように構成される導電性要素のルーティングをよりコンパクト化できるようになる。上記のように、信号の電気的相互作用を防止し、及び／又は統合コントローラ５００を通って流れるこれらのタイプの信号の各々の完全性を維持するために、従来のコントローラは、タッチ感知信号接続に表示ドライバ接続を割り込ませないようにしている。表示駆動回路要素から遠く隔たっている統合コントローラ５００の隣接領域にＡＦＥブロック６１７構成要素を一緒に保持することが概略的に望ましい。一方、本明細書で開示するプロセス又はハードウェア構成のうちの１つ又は複数を使用することによって、統合コントローラ５００の所望の領域内にＡＦＥブロック６１７回路構成要素を位置づけることが可能であり、タッチ感知信号接続パッド６０２を通して送出されるタッチ感知信号（例えば、駆動されたタッチ感知信号及び／又は結果信号）を搬送するのに使用される導電性トレースが、表示ドライバ接続パッド６０４を通して送出される表示更新信号を搬送するのに使用される導電性トレースに近づくか又はオーバーラップすることを可能にする。
【０１０１】
[0101]それゆえに、いくつかの実施形態では、図６Ｂ〜６Ｃに示すように、タッチ感知信号接続パッド６０２及び表示ドライバ接続パッド６０４は、第３の基板４８５の表面に配設される下面６９９などの統合コントローラの少なくとも１つの側部にインターリーブされるパターンで形成される。タッチ感知信号接続パッド６０２及び表示ドライバ接続パッド６０４のインターリーブされるパターンにより、タッチ感知及び表示駆動プロセスを実行するためにそれぞれの外部回路要素に相互接続し、且つタッチ感知及び表示駆動信号をよりコンパクトにルーティングすることが可能になることになる。
【０１０２】
[0102]図６Ｂは、統合コントローラ５００の下面に形成されたタッチ感知信号接続パッド６０２及び表示ドライバ接続パッド６０４のレイアウトの上面平面図である。この構成では、タッチ感知信号接続パッド６０２及び表示ドライバ接続パッド６０４は、２つの行で形成され、Ｘ方向にインターリーブされ（例えば、タッチ感知信号接続パッド６０２及びトレース３３５の少なくとも一部分は、表示ドライバ接続パッド６０４間に配設され）、Ｙ方向に互いにずれて配置（ｓｔａｇｇｅｒ；スタガー）されている（例えば、パッドの行は離間している）。Ｘ方向に整列されたパッドの行は、各々、図６Ｂに示すように、１つのタイプの接続パッドを含み、又は、各行は、図６Ｃに示すように、両方のタイプの接続パッド６０２及び６０４を含むことができることに留意されたい。しかしながら、空間の最も効率的な使用が、組み合わされたソースドライバ及びタッチ感知インタフェース６１５内に確実に作り出されるようにするために、タッチ感知信号接続パッド６０２は、表示ドライバ接続パッド６０４の少なくとも一部の間に散在される。タッチ感知信号接続パッド６０２及び表示ドライバ接続パッド６０４のインターリーブされる方位により、第３の基板４８５のサブ画素データライン層４１５内に平行方位で形成されたサブ画素データライン３１５及びタッチセンサトレース３３５へのそれぞれの接続が可能になる。１つの例では、統合入力デバイス４００は、表示ドライバモジュール２０８内に二重ゲート構成（図３）を含み、それにより、タッチ感知信号接続パッド６０２は、トレース３３５を介してセンサ電極１２０に結合してもよく、表示ドライバ接続パッド６０４は、サブ画素データライン３１５に結合してもよい。ＴＦＴデバイス内に見いだされる典型的なサブ画素データライン層４１５では、サブ画素データライン３１５のピッチ（すなわち、１インチ当たりのサブ画素データラインの数）、したがって、必要とされる表示ドライバ接続パッド６０４の数は、概略的に、統合入力デバイス４００のセンサ電極１２０に接続されるタッチ感知信号接続パッド６０２で必要とされる典型的な数よりも１００倍以上多い。それゆえに、二重ゲートタイプの統合入力デバイス４００では必要とされるサブ画素データライン３１５の数が減少するために、トレース３３５のためにサブ画素データライン層４１５で利用可能な空間、すなわち、未使用のラインの数は、正に新しい二重機能タッチ感知要素設計で概略的に必要とされるものよりも多い。したがって、図６Ｂ〜６Ｃは、表示ドライバ接続パッド６０４とタッチ感知信号接続パッド６０２との間の１対１相互関係又は２対１相互関係を示しているが、この構成は、本明細書で説明する本発明の範囲に関して限定するものではない。通常、組み合わされたソースドライバ及びタッチ感知インタフェース６１５において、散在されている、インターリーブされている、及び／又は、スタガーされているタッチ感知信号接続パッド６０２及び表示ドライバ接続パッド６０４は、少なくとも１つの方向において、順番に又はシーケンスで配列される。１つの例では、正のＸ方向の組み合わされたソースドライバ及びタッチ感知インタフェース６１５における接続パッド６０２、６０４の順序に続いて、図６Ｂに示すように、パッドの順序は、パッド６０４／パッド６０２／パッド６０４／パッド６０２／…／パッド６０４となることになる。上記のように、少なくとも１つの方向の順序は、１対１関係を有する必要がなく、１つ又は複数の第１のタイプのパッド、１つ又は複数の第２のタイプのパッド、次に、１つ又は複数の第１のタイプのパッドを有するグループを、グループの１つ又は複数の繰返しシーケンスで含む順序を有してもよい。
【０１０３】
[0103]図６Ａ〜６Ｂに概略的に示すように、タッチ感知信号接続パッド６０２及び表示ドライバ接続パッド６０４は、各々、統合コントローラ５００の外部にある相互接続構造、例えば、統合入力デバイス４００の外部領域６１１に見いだされるサブ画素データライン３１５及びトレース３３５などに見いだされる相互接続要素に結合される。図６Ａ〜６Ｂに示すように、１つの実施形態では、相互接続要素（例えば、サブ画素データライン３１５、トレース３３５）は、Ｘ方向にピッチ長６０１を有する規則的なピッチを有する。この構成では、タッチ感知信号接続パッド６０２及び表示ドライバ接続パッド６０４は、タッチ感知信号接続パッド６０２又は表示ドライバ接続パッド６０４の少なくとも一方が相互接続要素の一方に接続され得るようにＸ方向に配列される。したがって、散在されたタッチ感知信号接続パッド６０２及び表示ドライバ接続パッド６０４は、各々、互いに別のピッチ長でＸ方向に間隔を置いて配置される。図６Ａ〜６Ｂは、タッチ感知信号接続パッド６０２及び表示ドライバ接続パッド６０４が、統合入力デバイス４００の外部領域６１１においてサブ画素データライン層４１５に見いだされるサブ画素データライン３１５及びトレース３３５に直接に接続されるか又はそれらの上に配設される構成を概略的に示しているが、この構成は本明細書で説明する本発明の範囲に関して限定するものではなく、その理由は、図５に関連して上述で論じたように、パッド６０２、６０４が直接接続される相互接続構造が、サブ画素データライン層４１５の伝導要素の特性によって制限されなくてもよく、サブ画素データライン３１５及びトレース３３５に結合される第３の基板４８５の表面に形成された導電性材料のパターン化層に直接接続するように構成することもできるからである。導電材料のパターン化層、又は導電性トレースは、サブ画素データライン層４１５に形成されたサブ画素データライン３１５及びトレース３３５のピッチと異なる相互接続ピッチを有してもよい。
【０１０４】
[0104]図６Ｃは、統合コントローラ５００の下面に形成されたタッチ感知信号接続パッド６０２及び表示ドライバ接続パッド６０４のレイアウトの上面平面図である。この構成において、タッチ感知信号接続パッド６０２及び表示ドライバ接続パッド６０４は、Ｘ方向にインターリーブされ、Ｙ方向にスタガーされた３つの行で形成される。上記のように、この構成では、タッチ感知信号接続パッド６０２は、パッドのインターリーブされる方位に起因して、２つの表示ドライバ接続パッド６０４間に配設される。１つの例では、タッチ感知信号接続パッド６０２は、Ｘ方向で見るとき、表示ドライバ接続パッド６０４と、隣接する複数の表示ドライバ接続パッド６０４（例えば、２つの隣り合う表示ドライバ接続パッド６０４が示されている）との間に配設される。いくつかの実施形態では、組み合わされたソースドライバ及びタッチ感知インタフェース６１５は、タッチ感知信号接続パッド６０２及び表示ドライバ接続パッド６０４を含む２つ以上の行を含んでもよい。１つの実施形態では、組み合わされたソースドライバ及びタッチ感知インタフェース６１５は、スタガーされる方位に位置づけられたタッチ感知信号接続パッド６０２及び表示ドライバ接続パッド６０４を含む２つ以上の行を含み、それにより、統合コントローラ５００をもつ表示及び静電容量感知回路と、第３の基板４８５の層の内部に平行方位で形成されたサブ画素データライン及びトレースとの間の相互接続が可能になる。
【０１０５】
[0105]図５及び６Ａに戻って参照すると、タッチ感知モジュール２０７に見いだされる静電容量感知回路及び／又はドライバモジュール２０８に見いだされる表示回路の一部分をグループ化することによって概略的に得られる利益のために、統合コントローラ５００の内部領域６１３内のサブ画素データライン３１５及びトレース３３５などの電気ラインが、所望のグループの回路要素から所望の接続インタフェースまで長い距離を延びることは普通である。内部領域３１３のトレース３３５の長いルーティングの必要性は、ＡＦＥブロック６１７と、異なる接続パッド６０２との間に配設されたマルチプレクサ（ＭＵＸ）を有する統合コントローラ構成では、ＡＦＥブロック６１７に見いだされるタッチ感知回路の一部分がタッチ感知プロセスの間異なる時間にタッチ感知信号を異なるセンサ電極１２０から受け取り、及び／又はタッチ感知信号を異なるセンサ電極１２０に送信できるようにするには、やはり普通である。それにより、組み合わされたソースドライバ及びタッチ感知インタフェース６１５にＡＦＥブロック６１７を接続する電気ライン６１７Ａは、統合コントローラ５００を横切って大きい距離を延びることを強いられ、それにより、電気ライン６１７Ａは、統合コントローラ５００内に形成された他の電気構成要素から電気的干渉を受けやすくなる。電気的干渉は、統合コントローラ５００の内部領域６１３内に配設されたサブ画素データライン３１５とトレース３３５との間に作り出される静電容量結合ＣＴＤ（例えば、静電容量ＣＴＤ１、ＣＴＤ２、…ＣＴＤＮ）、及び／又は統合コントローラ５００内に形成されたトレース３３５と他の電気構成要素５２１との間に作り出される静電容量結合ＣＴＳ（例えば、静電容量ＣＴＳ１、ＣＴＳ２、…ＣＴＳＮ）に起因して作り出されることがある。電気的干渉は、静電容量感知及び／又は表示駆動回路を通って流れる信号に影響を与えることによって、感知領域１７０の上に配設された入力物体１４０の位置を感知するための静電容量感知信号完全性及びさらに統合コントローラ５００の能力に影響を与えることがある。さらに、電気ライン６１７Ａが進む長い距離は、やはり、静電容量ＣＴＤ及び／又は静電容量ＣＴＳの値を増加させることになり、それは、電気的干渉がない状態においてさえ、タッチ感知検出動作中のタッチ感知ノードの整定時間を減速させることになる。静電容量ＣＴＤ及び／又は静電容量ＣＴＳの値が増加すると、やはり、受信器ノードの全静電容量（バックグラウンド静電容量）も増加し、それは、受信器回路要素のダイナミックレンジに影響を与え、及び／又は受信器回路要素のダイナミックレンジを超えることがある。
ガード信号
【０１０６】
[0106]統合コントローラ５００内に形成された１つ又は複数の電気回路、例えば、タッチ感知モジュール２０７に見いだされる静電容量感知回路などの内部で作り出される電気的干渉の影響を最小又は除去する目的で、電気的ガード技法を使用してもよい。本明細書で使用するガードは、第２の回路要素と第３の回路要素との間の静電容量結合を防止するために、第２の駆動された回路要素を変調する信号と振幅及び位相が実質的にほぼ同じである可変電圧信号を第１の回路要素（例えば、トレース、センサ電極など）にドライブすることを意味する。一方で、シールディングは、駆動された回路要素の可変信号が、シールドされる回路要素（例えば、送信器トレース、送信器電極、受信器トレース、又は受信器電極）を通って流れる信号に影響を与えるのを阻止又は防止するように、シールドタイプ回路要素（例えば、トレース、センサ電極など）上に一定電圧を維持することを意味する。電気構成要素をシールドする簡単な形態は、シールドタイプ回路要素を接地に結合することである。「浮かされている」受動回路要素についての接地に対する電荷又は電位の量は、受動回路要素と駆動された回路要素との間の静電容量結合に起因して、駆動された回路要素に印加される駆動信号の全体的プロファイルが変わるにつれて受動的に変わる。電気的に浮いている場合には、駆動された回路要素を基準として浮かされている受動回路要素についての基準レベル（例えば、接地）に対する電荷又は電位の量は、駆動信号のプロファイルと、受動回路要素と駆動された回路要素との間に形成された静電容量結合の量とが変わるにつれて変わり、それにより、受動回路要素が受動回路要素と駆動された回路要素との間に配設されている場合、第１の回路要素内に誘起されることになる電気的干渉の量を減少させることになる。
【０１０７】
[0107]図５に戻って参照すると、いくつかの構成では、統合コントローラ５００は、ガードアセンブリ５４３を含んでもよく、ガードアセンブリ５４３は、信号発生器５４１及び５４２などの１つ又は複数の信号発生器を含んでもよく、１つ又は複数の信号発生器は、タッチ感知及び表示駆動プロセス内の所望の時間に、タッチ感知モジュール２０７に見いだされる静電容量感知回路及び／又はドライバモジュール２０８に見いだされる表示回路における駆動されていない構成要素に所望の信号を供給するように構成される。所望の信号を送出することにより、タッチトレース３３５とタッチ感知電極１２０との間に形成される静電容量の影響が、統合入力デバイス４００内の他の構造によって低減されることになる。所望の信号は、概略的に、タッチコントローラ６１８から送られるコマンドに基づいて、望ましい時間に静電容量感知回路及び／又は表示回路にガード信号を供給することを含むことになるが、所望であれば、異なる時間にデバイスの１つ又は複数の構成要素をシールドするか又は浮かせることを含むこともできる。いくつかの実施形態では、サブ画素データライン及び／又はゲートラインは、寄生容量効果を少なくとも部分的に取り除くためにガード信号で駆動してもよい。さらに、静電容量が、静電容量感知のために駆動されているセンサ電極に影響を与えないように、共通電極をガード信号で駆動することもできる。直接ガードされていない表示電極を電気的に浮かすことができ、その結果、表示電極は、静電容量を介して、隣接するガードされた電極により間接的にガードされる。対照的に、一般的な表示デバイスは、タッチ測定の合間の間にソース及びゲートラインにＤＣ電圧を駆動してもよい。対照的に、結合静電容量のうちの１つ又は複数を除去するために、表示電極のうちの少なくとも１つへのガード信号の駆動を実行してもよい。さらに、ゲートライン及び／又はサブ画素データラインのすべてが、やはり、ゲートラインとセンサ電極との間及びサブ画素データラインとセンサ電極との間の寄生容量効果を低減するために、ガード信号で駆動されるか又は電気的に浮かされてもよい。
【０１０８】
[0108]信号発生器５４１及び５４２は、各々、これらの構成要素間の静電容量結合を減少させるために統合コントローラ５００の別の構成要素を通って流れる信号に一致するように構成された正方形、長方形、台形、正弦波、ガウス形、又は他の形状の波形を送出するように構成してもよい。１つの構成では、信号発生器５４１及び５４２は、所望の出力レベルの信号を送出することができる電気デバイス又は簡単なスイッチを含む。
【０１０９】
[0109]信号発生器５４２は、概略的に、ドライバモジュール２０８に見いだされる表示回路に結合され、それにより、概略的に、表示ドライバ５０５に見いだされる表示回路構成要素に接続される。信号発生器５４２は、タッチコントローラ６１８からコマンドを受け取り、次に、表示更新又はタッチ感知プロセス内の所望の時間に内部領域６１３のサブ画素データライン３１５にそれぞれのアナログ電圧を送信してもよい。１つの実施形態では、信号発生器５４２は、サブ画素データライン３１５の各々に所望の電圧信号を同時に出力してもよい。
【０１１０】
[0110]信号発生器５４１は、概略的に、静電容量感知回路５４３の一部分に結合される。第１の構成要素は、統合コントローラ５００の内部領域６１３に見いだされるサブ画素データライン３１５としてもよく、第２の構成要素は、統合コントローラ５００の内部領域６１３に見いだされる１つ又は複数のトレース３３５としてもよい。信号発生器５４１は、タッチコントローラ６１８からコマンドを受け取り、次に、表示更新又はタッチ感知プロセス内の所望の時間にトレース３３５にそれぞれのアナログ電圧を送信してもよい。１つの実施形態では、信号発生器５４１は、普通なら駆動されていないトレース３３５の各々に所望の電圧信号を同時に出力してもよい。
【０１１１】
[0111]別の構成では、図５に示すように、信号発生器５４１は、第１の構成要素と、ガードすべき、シールドすべき、又は浮かすべき第２の構成要素との間の静電容量結合を最小にするように位置づけられたガード構造５４３にガード信号を送出するように構成される。この場合、信号発生器５４１は、統合コントローラ５００の内部領域６１３に見いだされるルーティング間に形成される静電容量結合ＣＴＳを最小にするか又は除去するように位置づけられたガード構造５４３にガード信号を送出するように構成される。図７Ａ〜７Ｂは、形成された統合コントローラの１つ又は複数の層の内部に形成することができる信号伝導トレース７２４を基準として位置づけられたガード構造５４３の例を示す。
【０１１２】
[0112]図７Ａは、信号伝導トレース７２４を通過する信号が、信号伝導トレース７２４と、統合コントローラ５００内の他の電気構成要素との間に形成される静電容量結合によって影響されないようにガード構造５４３を基準として位置づけられている信号伝導トレース７２４を有する統合コントローラ５００の一部分の側面断面図である。１つの例では、信号伝導トレース７２４は、第１の誘電体層７２１と第２の誘電体層７２２との間に位置づけられたサブ画素データライン３１５又はトレース３３５の一部分としてもよい。第１の誘電体層７２１及び第２の誘電体層７２２は、基板７０１の表面の上に配設された誘電体材料、例えば、シリコン基板の上に配設された２つの二酸化ケイ素層などを含んでもよい。
【０１１３】
[0113]１つの構成では、ガード構造５４３は、バイアス要素７１０と拡散領域７２０とを含み、拡散領域７２０は、統合コントローラ５００の半導体基板７０１の一部分の内部に形成される。拡散領域７２０は、概略的に、基板７０１がドープされているものと反対のドーパント型を有する元素でドープされる。例えば、基板がｐ型ドーパントでドープされている場合、拡散領域７２０はｎ型ドーパントでより高濃度にドープしてもよく、逆の場合も同様である。バイアス要素７１０は、信号発生器５４１を含み、信号発生器５４１は、ガード信号を用いて基板７０１を基準として拡散領域７２０に逆バイアスをかけるように構成され、その結果、バイアス動作の間空乏領域７２０Ａが形成されて、信号伝導トレース７２４と基板７０１との間の静電容量結合が低減されるか又は除去される。ガード動作の間、可変電圧を有する駆動信号が信号伝導トレース７２４に供給されると、可変電圧と同相であり、同じ極性及びほぼ同じ振幅を有する実質的にほぼ同じ信号が、基板接続７２６を基準として伝導要素７２５（例えば、金属含有ビア）及び拡散領域７２０に、信号発生器５４１を使用してバイアスをかけることを介して、拡散領域７２０に送出される。
【０１１４】
[0114]図７Ｂは、代替のタイプのガード構造５４３の近くに位置づけられた信号伝導トレース７２４を有する統合コントローラ５００の一部分の側面断面図である。この構成では、ガード構造５４３は、導電層７３１と、オプションとしてバイアス要素７１０とを含む。導電層７３１は、概略的に、信号伝導トレース７２４への静電容量結合の影響を最小にするか又は減少させるために、信号伝導トレース７２４を基準として位置づけられた金属又はＴＣＯの材料を含む。ガード動作の間、可変電圧を有する駆動信号が信号伝導トレース７２４に供給されると、可変電圧と同相であり、同様の極性及び振幅を有する実質的に同様の信号が、基板接続７２６を基準として導電層７３１に、信号発生器５４１を使用してバイアスをかけることを介して、導電層７３１に印加される。導電層７３１に印加されたガード信号は、信号伝導トレース７２４を通して送出される信号と大きさ、極性、及びタイミングが同様であるので、導電層が信号伝導トレース７２４と他の外部電気構成要素（例えば、基板７０１）との間に配設される場合、望ましくないサイズの静電容量は、信号伝導トレース７２４と他の外部電気構成要素との間に形成されないことになる。
【０１１５】
[0115]さらなる実施形態では、トランス静電容量感知プロセスの間、第１のセンサ電極は送信器信号で駆動してもよく、一方、送信器信号に対応する効果を含む結果信号は、第２のセンサ電極で受信される。上述したような同様の方式は、第１のセンサ電極及び／又は第２のセンサ電極の直近の表示電極に適用してもよい。
【０１１６】
[0116]本明細書に記載された実施形態及び例は、本技術及びその特定の用途を最もよく説明し、それによって、当業者が本技術を得て使用できるようにするために提示された。当業者は、前述の説明及び例が、例証及び例示のためにのみ提示されたことを認識するであろう。記載された説明は、網羅的であるように、又は開示された正確な形態に本技術を限定するように意図されていない。前述は本発明の実施形態に関するが、本発明の基本範囲から逸脱することなく本発明の他の実施形態及びさらなる実施形態を考案してもよく、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
2019117636.tif 000003
【図２Ａ】
2019117636.tif 000004
【図２Ｂ】
2019117636.tif 000005
【図２Ｃ】
2019117636.tif 000006
【図３】
2019117636.tif 000007
【図４Ａ】
2019117636.tif 000008
【図４Ｂ】
2019117636.tif 000009
【図５】
2019117636.tif 000010
【図６Ａ】
2019117636.tif 000011
【図６Ｂ】
2019117636.tif 000012
【図６Ｃ】
2019117636.tif 000013
【図７Ａ】
2019117636.tif 000014
【図７Ｂ】
2019117636.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成31年3月15日(2019.3.15)
【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】
コントローラは、    複数の出力パッドのうちの第１のサブセットに結合された表示回路と、 前記複数の出力パッドのうちの第２のサブセットに結合された静電容量感知回路と、を備え、  前記第１のサブセットは、第１の期間において、表示デバイスの表示電極に表示更新信号を伝達し、 前記第２のサブセットは、第２の期間において、センサデバイスのセンサ電極に静電容量感知信号を伝達し、 ガード信号は、前記第２の期間において、当該コントローラ内の要素間の静電容量の影響を低減させるように、前記表示回路の少なくとも一部で駆動される、コントローラ。
【請求項２】
前記ガード信号は、前記第２の期間において少なくとも前記静電容量感知回路の一部で駆動される、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項３】
前記ガード信号及び前記静電容量感知信号は、少なくとも位相及び振幅のいずれかが同じである、請求項１又は２に記載のコントローラ。
【請求項４】
前記表示回路の少なくとも一部は、前記第２の期間においてシールドされる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコントローラ。
【請求項５】
前記第２の期間において前記表示回路の少なくとも一部が動作される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のコントローラ。
【請求項６】
１以上の前記表示電極は、前記第２の期間において前記ガード信号で駆動され、  前記ガード信号及び前記静電容量感知信号は、少なくとも位相及び振幅のいずれかが同じである、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のコントローラ。
【請求項７】
１以上の前記表示電極は、前記第２の期間において電気的に浮かせられる、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のコントローラ。
【請求項８】
前記第１の期間と前記第２の期間とはオーバーラップしない、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のコントローラ。
【請求項９】
前記第１の期間と前記第２の期間とは少なくとも部分的にオーバーラップする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のコントローラ。
【請求項１０】
前記ガード信号は、当該コントローラの拡散領域で駆動され、  第１のセンサ電極トレースが前記拡散領域に配設され、  前記ガード信号及び前記静電容量感知信号は、少なくとも位相及び振幅のいずれかが同じである、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のコントローラ。
【請求項１１】
コントローラは、    複数の出力パッドのうちの第１のサブセットに結合された表示回路と、    前記複数の出力パッドのうちの第２のサブセットに結合された静電容量感知回路と、を備え、  前記第１のサブセットは、第１の期間において、表示デバイスの表示電極に表示更新信号を伝達し、  前記第２のサブセットは、第２の期間において、センサデバイスのセンサ電極に静電容量感知信号を伝達し、  前記表示回路の少なくとも一部は、前記第２の期間においてシールドされる、コントローラ。
【請求項１２】
前記第２の期間において前記表示回路の少なくとも一部が動作される、請求項１１に記載のコントローラ。
【請求項１３】
１以上の前記表示電極は、前記第２の期間において電気的に浮かせられる、請求項１１又は１２に記載のコントローラ。
【請求項１４】
前記第１の期間と前記第２の期間とはオーバーラップしない、請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載のコントローラ。
【請求項１５】
前記第１の期間と前記第２の期間とは少なくとも部分的にオーバーラップする、請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載のコントローラ。