(57)【要約】  抵抗材料を含む第１のドライブ電極と、第１のドライブ電極に近接して配置された第１のセンス電極とを含む、入力デバイスが開示される。入力デバイスは、第１のドライブ電極及び第１のセンス電極と結合された処理システムをさらに含む。一実施形態では、処理システムは、第１のドライブ電極の第１の端部を電気的に駆動し、また第１のドライブ電極の第２の端部を電気的に駆動して、第１のドライブ電極の長さに沿って電圧勾配の変化を生じさせるように構成される。電圧勾配の変化が、第１のセンス電極において第１の電気信号を発生させる。処理システムはまた、第１の電気信号の第１の測定値を獲得し、第１の測定値に基づいて、第１のドライブ電極の長さに沿った位置情報を決定し、その位置情報は、入力物体に関連付けられる。【選択図】  図１
2013504819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のドライブ電極と、
前記第１のドライブ電極に近接して配置された第１のセンス電極と、
前記第１のドライブ電極及び前記第１のセンス電極と結合された処理システムであって、
前記第１のドライブ電極の第１の端部を電気的に駆動し、前記第１のドライブ電極の第２の端部を電気的に駆動して、前記第１のドライブ電極の長さに沿って電圧勾配の変化を生じさせるステップであって、前記電圧勾配の前記変化が、前記第１のセンス電極上に第１の電気信号を発生させる、ステップと、
前記第１の電気信号の第１の測定値を獲得するステップと、
前記第１の測定値に基づいて、前記第１のドライブ電極の前記長さに沿った位置情報を決定するステップであって、前記位置情報が、入力物体に関連付けられる、ステップと、
を実行するように構成された、処理システムと、
を備える入力デバイス。
【請求項２】
第２のドライブ電極であって、前記第１のセンス電極が、前記第１のドライブ電極と前記第２のドライブ電極の間に配置されるように、前記第１のドライブ電極と平行に配置される、第２のドライブ電極をさらに備える、請求項１に記載の入力デバイス。
【請求項３】
前記第１のドライブ電極の一端を前記第２のドライブ電極の一端と電気的に結合する導電性要素をさらに備える、請求項２に記載の入力デバイス。
【請求項４】
前記処理システムが、
前記第１のドライブ電極を電気的に駆動して、前記第１のセンス電極上に第２の電気信号を発生させるステップと、
第２の測定値を獲得するステップであって、前記第２の測定値が、前記第２の電気信号についてのものである、ステップと、
をさらに実行するように構成される、請求項１に記載の入力デバイス。
【請求項５】
前記処理システムが、前記第２の測定値にも基づいて、前記位置情報を決定するステップをさらに実行するように構成される、請求項４に記載の入力デバイス。
【請求項６】
前記処理システムが、
前記第１の測定値及び前記第２の測定値に基づいて、前記入力物体についての２次元位置情報を決定するステップをさらに実行するように構成される、請求項４に記載の入力デバイス。
【請求項７】
前記第１のドライブ電極を電気的に駆動して、前記第１のセンス電極上に第２の電気信号を発生させる前記ステップが、前記電圧勾配の第２の変化を生じさせる、請求項４に記載の入力デバイス。
【請求項８】
前記第１のドライブ電極と前記第１のセンス電極が、共通の基板上の単一の層内に配置される、請求項１に記載の入力デバイス。
【請求項９】
第１のドライブ電極の第１の端部を電気的に駆動し、前記第１のドライブ電極の第２の端部を電気的に駆動して、前記第１のドライブ電極の長さに沿って電圧勾配の変化を生じさせるステップであって、前記電圧勾配の前記変化が、第１のセンス電極上に第１の電気信号を発生させる、ステップと、
前記第１の電気信号の第１の測定値を獲得するステップと、
前記第１の測定値に基づいて、前記第１のドライブ電極の前記長さに沿った位置情報を決定するステップであって、前記位置情報が、入力物体に関連付けられる、ステップと、
を含むセンシングの方法。
【請求項１０】
前記第１のドライブ電極を電気的に駆動して、前記第１のセンス電極上に第２の電気信号を発生させるステップと、
第２の測定値を獲得するステップであって、前記第２の測定値が、前記第２の電気信号についてのものである、ステップと、
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の測定値に少なくとも部分的に基づいて、前記位置情報を決定するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の測定値及び前記第２の測定値に基づいて、前記入力物体についての２次元位置情報を決定するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のドライブ電極を電気的に駆動して、前記第１のセンス電極上に第２の電気信号を発生させる前記ステップが、前記電圧勾配の第２の変化を生じさせる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
センサ基板と、
複数のドライブ電極であって、前記複数のドライブ電極の各ドライブ電極が、第１の軸と実質的に平行であり、前記第１の軸に沿って細長い、複数のドライブ電極と、
前記複数のドライブ電極の各ドライブ電極の第１の端部を結合する導電性要素と、
複数の導電性ルーティングトレースであって、前記複数の導電性ルーティングトレースの各導電性ルーティングトレースが、前記複数のドライブ電極のうちの関連するドライブ電極の第２の端部に結合される、複数の導電性ルーティングトレースと、
複数のセンス電極であって、前記複数のセンス電極の各センス電極が、前記第１の軸と実質的に平行であり、前記複数のセンス電極の各センス電極が、前記複数のドライブ電極の少なくとも１つのドライブ電極に近接して配置される、複数のセンス電極と、
を備えるセンサコンポーネント。
【請求項１５】
前記複数のドライブ電極と前記複数のセンス電極が、共通の基板上の単一の層内に配置される、請求項１４に記載のセンサコンポーネント。
【請求項１６】
前記センサコンポーネントと処理システムの間の通信結合であって、前記処理システムが、
前記複数のドライブ電極の各ドライブ電極の前記第１の端部を電気的に駆動し、前記複数のドライブ電極の各ドライブ電極の前記第２の端部を電気的に駆動して、複数の電圧勾配の変化を生じさせるステップであって、前記複数の電圧勾配の各電圧勾配が、前記複数のドライブ電極の前記ドライブ電極の１つに沿っており、前記複数の電圧勾配の前記変化が、前記複数のセンス電極上に第１の複数の電気信号を発生させる、ステップと、
第１の複数の測定値を獲得するステップであって、前記第１の複数の測定値の各測定値が、前記第１の複数の電気信号の前記電気信号の１つについてのものである、ステップと、
前記第１の複数の測定値に基づいて、前記第１の軸沿いの位置情報を決定するステップであって、前記位置情報が、入力物体に関連付けられる、ステップと、
を実行するように構成される、通信結合をさらに備える、請求項１４に記載のセンサコンポーネント。
【請求項１７】
前記処理システムが、
前記複数のドライブ電極の各ドライブ電極を電気的に駆動して、前記複数のセンス電極上に第２の複数の電気信号を発生させるステップと、
第２の複数の測定値を獲得するステップであって、前記第２の複数の測定値の各測定値が、前記第２の複数の電気信号の１つについてのものである、ステップと、
をさらに実行するように構成される、請求項１６に記載のセンサコンポーネント。
【請求項１８】
前記処理システムが、前記第２の複数の測定値に基づいて、前記位置情報を決定するステップをさらに実行するように構成される、請求項１７に記載のセンサコンポーネント。
【請求項１９】
前記処理システムが、前記入力物体についての２次元位置情報を決定するステップをさらに実行するように構成される、請求項１７に記載のセンサコンポーネント。
【請求項２０】
前記複数のドライブ電極の各ドライブ電極を電気的に駆動して、前記複数のセンス電極上に第２の複数の電気信号を発生させる前記ステップが、前記複数の電圧勾配の第２の変化を生じさせる、請求項１７に記載のセンサコンポーネント。
【請求項２１】
前記センサコンポーネントと処理システムの間の通信結合であって、前記処理システムが、
前記複数のドライブ電極の各ドライブ電極の前記第２の端部を電気的に駆動して、複数の電圧勾配の変化を生じさせるステップであって、前記複数の電圧勾配の各電圧勾配が、前記複数のドライブ電極の前記ドライブ電極の１つに沿っており、前記複数の電圧勾配の前記変化が、前記複数のセンス電極上に第１の複数の電気信号を発生させる、ステップと、
第１の複数の測定値を獲得するステップであって、前記第１の複数の測定値の各測定値が、前記第１の複数の電気信号の前記電気信号の１つについてのものである、ステップと、
前記第１の複数の測定値に基づいて、前記第１の軸沿いの位置情報を決定するステップであって、前記位置情報が、入力物体に関連付けられる、ステップと、
を実行するように構成される、通信結合をさらに備える、請求項１４に記載のセンサコンポーネント。
【請求項２２】
前記複数のドライブ電極の１つのドライブ電極について、前記１つのドライブ電極の異なる端部への異なる電圧の印加が、前記１つのドライブ電極に沿って電圧勾配を生成する、請求項１４に記載のセンサコンポーネント。
【請求項２３】
ドライブ電極の第１の端部を電気的に駆動し、前記ドライブ電極の第２の端部を電気的に駆動して、前記ドライブ電極の長さに沿って電圧勾配の変化を生じさせるステップであって、前記電圧勾配の前記変化が、センス電極上に第１の電気信号を発生させる、ステップと、
前記第１の電気信号の第１の測定値を獲得するステップと、
前記第１の測定値に基づいて、前記ドライブ電極の前記長さに沿った位置情報を決定するステップであって、前記位置情報が、入力物体に関連付けられる、ステップと、
を実行するように構成された処理システム。
【請求項２４】
前記ドライブ電極を電気的に駆動して、前記センス電極上に第２の電気信号を発生させるステップと、
第２の測定値を獲得するステップであって、前記第２の測定値が、前記第２の電気信号についてのものである、ステップと、
をさらに実行するように構成される、請求項２３に記載の処理システム。
【請求項２５】
前記第２の測定値に少なくとも部分的に基づいて、前記位置情報を決定するステップをさらに実行するように構成される、請求項２３に記載の処理システム。
【請求項２６】
前記第１の測定値及び前記第２の測定値に基づいて、前記入力物体についての２次元位置情報を決定するステップをさらに実行するように構成される、請求項２３に記載の処理システム。
【請求項２７】
前記ドライブ電極を電気的に駆動して、前記センス電極上に第２の電気信号を発生させる前記ステップが、前記電圧勾配の第２の変化を生じさせる、請求項２３に記載の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧勾配に基づいた入力デバイスに関する。
【関連米国出願（優先権主張）】
【０００２】
[0001]本出願は、本発明の譲受人に譲渡された、２００９年９月１１日に出願された、「ＳＩＮＧＬＥ  ＬＡＹＥＲ  ＣＡＰＡＣＩＴＡＮＣＥ  ＩＭＡＧＩＮＧ  ＳＥＮＳＯＲ」と題する、同時係属中の仮特許出願第６１／２４１，６９２号、代理人整理番号ＳＹＮＡ−２００９０８０４−Ａ１．ＰＲＯの優先権を主張し、同出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００３】
[0002]本出願は、本発明の譲受人に譲渡された、２０１０年６月２日に出願された、「ＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＳＥＮＳＩＮＧ  ＷＩＴＨ  Ａ  ＧＲＡＤＩＥＮＴ  ＳＥＮＳＯＲ」と題する、同時係属中の仮特許出願第６１／３５０，７２７号、代理人整理番号ＳＹＮＡ−２００９０８３１−Ａ１．ＰＲＯの優先権を主張し、同出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
（関連米国出願（相互参照））
【０００４】
[0003]本出願は、本発明の譲受人に譲渡された、２０１０年６月１５日に出願された、Ｈａｒｇｒｅａｖｅｓ他による、「ＳＩＮＧＬＥ  ＬＡＹＥＲ  ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ  ＩＭＡＧＥ  ＳＥＮＳＩＮＧ」と題する、米国特許出願第１２／８１５，６６２号、代理人整理番号ＳＹＮＡ−２００９０８０４−Ａ２に関する。
【０００５】
[0004]本出願は、本発明の譲受人に譲渡された、２０１０年７月３０日に出願された、Ｂａｄａｙｅによる、「ＳＩＮＧＬＥ  ＬＡＹＥＲ  ＴＲＡＮＳＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ  ＳＥＮＳＩＮＧ」と題する、米国特許出願第１２／８４７，５９８号、代理人整理番号ＳＹＮＡ−２００９０８０４−Ａ１に関する。
【背景技術】
【０００６】
[0005]容量センシング（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  ｓｅｎｓｉｎｇ）は、高機能の最新式ヒューマン−マシンインタフェースを実施する際のキーテクノロジである。容量センシングは、人間の指、スタイラス、又は他の何らかの物体など、入力物体の近接性、接触、及び／又は位置を感知することを含むことができる。しばしば、容量センシングデバイスは、相互キャパシタンス（ｍｕｔｕａｌ  ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）の測定に基づき、相互キャパシタンスは、時にはトランスキャパシタンス（ｔｒａｎｓｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）としても知られる。
【発明の概要】
【０００７】
[0006]概して、本文書は、抵抗材料を含む第１のドライブ電極（ｄｒｉｖｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と、第１のドライブ電極に近接して配置された第１のセンス電極（ｓｅｎｓｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）とを含む、入力デバイスを開示する。入力デバイスは、第１のドライブ電極及び第１のセンス電極と結合された処理システムをさらに含む。一実施形態では、処理システムは、第１のドライブ電極の第１の端部を電気的に駆動し、また第１のドライブ電極の第２の端部を電気的に駆動して、第１のドライブ電極の長さに沿って電圧勾配（ｖｏｌｔａｇｅ  ｇｒａｄｉｅｎｔ）の変化を生じさせるように構成される。そのような一実施形態では、電圧勾配の変化が、第１のセンス電極において第１の電気信号を発生させる。処理システムはまた、第１の電気信号の第１の測定値を獲得し、第１の測定値に基づいて、第１のドライブ電極の長さに沿った位置情報を決定し、その位置情報は、入力物体に関連付けられる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】[0008]  本発明の一実施形態を表す例示的な入力デバイス１００のブロック図である。
【図２Ａ】[0009]  一実施形態による、入力デバイスのセンサ１０８Ａの上面図である。
【図２Ｂ】[0010]  一実施形態による、入力デバイスのセンサ１０８Ｂの上面図である。
【図２Ｃ】[0011]  一実施形態による、入力デバイスのセンサ１０８Ｃの上面図である。
【図２Ｄ】[0012]  一実施形態による、入力デバイスのセンサ１０８Ｄの上面図である。
【図３Ａ】[0013]  一実施形態による、入力デバイスのセンサ１０８Ｅの上面図である。
【図３Ｂ】[0014]  一実施形態による、入力デバイスのセンサ１０８Ｆの上面図である。
【図３Ｃ】[0015]  一実施形態による、入力デバイスのセンサ１０８Ｇの上面図である。
【図４Ａ】[0016]  一実施形態による、図３Ａのセンサ上の入力物体のアウトラインを示す図である。
【図４Ｂ】[0017]  一実施形態による、入力物体の縮小した影響領域を示す図である。
【図５】[0018]  一実施形態による、図３Ｂのセンサの代替デザインであるセンサ１０８Ｈの上面図である。
【図６】[0019]  一実施形態による、図３Ｂのセンサの代替デザインであるセンサ１０８Ｉの上面図である。
【図７Ａ】[0020]  一実施形態による、入力デバイスのセンサ１０８Ｊの上面図である。
【図７Ｂ】[0021]  一実施形態による、入力デバイスのセンサ１０８Ｋの上面図である。
【図７Ｃ】[0022]  一実施形態による、入力デバイスのセンサ１０８Ｌの上面図である。
【図８】[0023]  一実施形態による、図７Ａのセンサ上の入力物体のアウトラインを示す図である。
【図９Ａ】[0024]  様々な実施形態による、位置センシングのいくつかの例示的な方法のフロー図である。
【図９Ｂ】[0024]  様々な実施形態による、位置センシングのいくつかの例示的な方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[0007]「実施形態の説明」の一部に含まれ、その一部を形成する、添付の図面は、本発明の様々な実施形態を示しており、「実施形態の説明」とともに、以下で説明する原理を説明するのに役立つ。「図面の簡単な説明」において言及される図面は、明確に述べられない限り、原寸に比例して描かれているとは理解すべきではない。
【００１０】
[0025]今から、本発明の様々な実施形態について詳細に言及するが、様々な実施形態の例が、添付の図面に示されている。本明細書では、様々な実施形態が説明されるが、本発明の範囲をこれらの実施形態に限定する意図はないことが理解されよう。反対に、本発明の範囲は、様々な実施形態の主旨及び範囲内に含まれ得る代替形態、変更形態、及び均等物を包含することが意図されている。さらに、この「実施形態の説明」では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するために、多くの具体的な細部が説明される。しかし、これらの具体的な細部を伴わずとも、実施形態を実施することができる。他の場合には、よく知られた方法、手続き、コンポーネント、及び回路は、説明される実施形態の態様を不必要に曖昧にしないように、詳細には説明されない。
説明の概要
【００１１】
[0026]説明は、例示的な入力デバイスの説明で開始する。入力デバイスは、センサを含み、センサ自体は、１つ又は複数のセンサ電極（ｓｅｎｓｏｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を含む。センサのいくつかの非包括的な例示的な構成と、それらに対応するセンサ電極配置が説明される。本明細書で説明するように、入力デバイスの動作は、１つ若しくは複数のセンサ電極に沿った、又は１つ若しくは複数のセンサ電極の両端間の、電圧勾配の確立に基づく。入力デバイスの動作が、様々な実施形態に従って、位置センシングのいくつかの例示的な方法の説明と併せて、詳細に説明される。
例示的な入力デバイス
【００１２】
[0027]図１は、本発明の例示的な一実施形態を表す入力デバイス１００のブロック図である。入力デバイス１００は、電子システム（図示されず）に入力を提供するように構成することができる。本文書で使用される場合、「電子システム」とは（同じく「電子デバイス」も）、広範に、情報を電子的に処理することが可能な任意のシステムのことを指す。電子システムのいくつかの非限定的な例は、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレット、ウェブブラウザ、ブックリーダ、携帯情報端末（ＰＤＡ）などの、すべてのサイズ及び形状のパーソナルコンピュータを含む。さらなる例示的な電子システムは、入力デバイス１００と、別個のジョイスティック又はキースイッチとを含む、物理的キーボードなどの、複合入力デバイスを含む。さらなる例示的な電子システムは、データ入力デバイス（リモコン及びマウスを含む）、並びにデータ出力デバイス（ディスプレイ画面及びプリンタを含む）などの、周辺機器を含む。他の例は、リモート端末、キオスク、及びビデオゲーム機を含む。他の例は、通信デバイス（スマートフォンなどのセルラフォンを含む）、並びにメディアデバイス（テレビ、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、レコーダ、エディタ、及びプレーヤを含む）を含む。加えて、電子システムは、入力デバイスに対するホスト又はスレーブとすることができる。
【００１３】
[0028]入力デバイス１００は、電子システムの物理的な部分として実施することができ、又は電子システムとは物理的に切り離すことができる。必要に応じて、入力デバイス１００は、以下のうちの、すなわち、バス、ネットワーク、及び他の有線又は無線相互接続のうちのいずれか１つ又は複数を使用して、電子システムの部分と通信することができる。例は、Ｉ２Ｃ、ＳＰＩ、ＰＳ／２、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＲＦ、及びＩＲＤＡを含む。
【００１４】
[0029]入力デバイス１００は、基板１０２と、センサ１０８と、導電性ルーティングトレース（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｒｏｕｔｉｎｇ  ｔｒａｃｅ）１０４と、処理システム１１０とを備える。センサ１０８は、センサ電極（図示されず）をさらに備え、導電性ルーティングトレース１０４は、処理システム１１０をセンサ電極と電気的に結合するのに役立つ。以下の実施形態のいくつかでは、導電性ルーティングトレース１０４は、ルーティングトレース１０４と呼ばれることもあり、又はルーティングトレース１０４は、処理システム１１０とセンサ１０８の間の通信結合を構成すると言われることがある。本明細書で説明する実施形態では、導電性ルーティングトレース１０４は、導電性ルーティングトレースＤＬ０、ＤＬ１、ＤＬ２など、導電性ルーティングトレースＤＲ０、ＤＲ１、ＤＲ２など、導電性ルーティングトレースＳＸ０、ＳＸ１、ＳＸ２など、及び導電性ルーティングトレースＤＲＣＯＭ、ＤＬＣＯＭの様々な組み合わせを含む。特定の実施形態を構成する導電性ルーティングトレースの特定の組み合わせが、その実施形態と併せて説明される。さらに、以下の実施形態のいくつかでは、導電性ルーティングトレース１０４は、処理システム１１０とセンサ１０８の間の通信結合を構成すると言われることがある。
【００１５】
[0030]図１では、処理システム（又は「プロセッサ」）１１０が、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、入力デバイス１００のハードウェアを動作させて、センサ１０８のセンシング領域において入力物体を検出するように構成される。処理システム１１０は、１つ若しくは複数の集積回路（ＩＣ）又は他のハードウェアの部分又は全体を含むことができ、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及び／又はソフトウェアコードなども含む。いくつかの実施形態では、処理システム１１０を備えるコンポーネントは、入力デバイス１００のセンサ１０８の付近などに一緒に配置される。他の実施形態では、処理システム１１０のコンポーネントは、物理的に分離され、１つ又は複数のコンポーネントは、入力デバイス１００のセンサ１０８の付近にあり、１つ又は複数のコンポーネントは、別のところにある。例えば、入力デバイス１００は、デスクトップコンピュータの周辺機器とすることができ、処理システム１１０は、デスクトップコンピュータの中央処理装置上で動作するように構成されたソフトウェアと、中央処理装置から切り離された（関連するファームウェアをおそらくは有する）１つ又は複数のＩＣとを含むことができる。別の例として、入力デバイス１００は、電話に物理的に統合することができ、処理システム１１０は、電話のメインプロセッサの部分である回路及びファームウェアを含むことができる。いくつかの実施形態では、処理システム１１０は、入力デバイス１００を実施することに専用される。他の実施形態では、処理システム１１０は、ディスプレイ画面を操作すること、触覚アクチュエータ（ｈａｐｔｉｃ  ａｃｔｕａｔｏｒ）を駆動することなど、他の機能も実行する。
【００１６】
[0031]処理システム１１０は、処理システム１１０の異なる機能を処理する１組のモジュールとして実施することができる。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、又はそれらの組み合わせを含むことができる。様々な実施形態では、モジュールの異なる組み合わせを使用することができる。例示的なモジュールは、センサ電極及びディスプレイ画面などのハードウェアを操作するためのハードウェア操作モジュールと、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。さらなる例示的なモジュールは、センシング要素（複数可）を操作して入力を検出するように構成されたセンサ操作モジュールと、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、操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。
【００１７】
[0032]いくつかの実施形態では、処理システム１１０は、アクションを起こすことによって、センシング領域内の入力物体（又は入力物体の欠如）に直接的に反応する。例示的なアクションは、操作モードを変更することの他に、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アクションも含む。いくつかの実施形態では、処理システム１１０は、入力物体（又は入力物体の欠如）についての情報を、電子システムの何らかの部分に（例えば、処理システム１１０から切り離された電子システムの中央処理システムが存在する場合、そのような中央処理システムに）提供する。いくつかの実施形態では、電子システムの何らかの部分は、モード変更アクション及びＧＵＩアクションを含む、あらゆるアクションを円滑化するなど、ユーザ入力に基づいて動作するために、処理システム１１０から受信した情報を処理する。
【００１８】
[0033]例えば、いくつかの実施形態では、処理システム１１０は、入力デバイス１００のセンサ１０８を操作して、センシング領域内の入力物体（又は入力物体の欠如）を示す電気信号を生成させる。処理システム１１０は、電子システムに提供される情報を生成する際に、電気信号に対して任意の適切な程度の処理を実行することができる。例えば、処理システム１１０は、電気信号をデジタル化するだけでもよい。別の例として、処理システム１１０は、フィルタリング又は他の信号調整を実行することができる。また別の例として、処理システム１１０は、情報が電気信号とベースラインの差分を反映するように、ベースラインを減算すること、又は他の方法でそれを計算に入れることができる。またさらなる例として、処理システム１１０は、「位置情報」を決定すること、入力物体の動きをコマンドとして認識すること、及び手書き文字を認識することなどができる。
【００１９】
[0034]動作中、センサ１０８は、入力物体を感知するためのセンシング領域を定義する。本明細書で使用される場合、「センシング領域」という用語は、センサが入力物体を検出できる、センサの上方、周囲、内側、及び／又は付近の任意の空間を広範に包含することを意図している。従来の実施形態では、センシング領域は、物体とセンサの間の距離が正確な検出を妨げるまで、センサの表面から１つ又は複数の方向の空間に拡がっている。この距離は、ミリメートル未満、ミリメートル、センチメートル、又はより大きなオーダとすることができ、使用される位置センシング技術のタイプ及び所望の精度に応じて著しく異なることがある。したがって、特定のセンシング領域の平面性、サイズ、形状、及び正確な位置は、実施形態ごとに大きく異なることができる。
【００２０】
[0035]ほぼ長方形の投影形状を有するセンシング領域が一般的であるが、他の多くの形状も可能である。例えば、センサ電極と周辺コンポーネントのデザインに応じて、センシング領域は、他の形状の２次元投影を有するように作成することができる。同様の手法を、センシング領域の３次元形状を定義するために使用することができる。例えば、センサデザイン、遮蔽、及び信号操作などの任意の組み合わせが、３次元センシング領域を効果的に定義することができる。センサ１０８は長方形として描かれているが、円形などの他の形状も予期されている。
【００２１】
[0036]図１では、容量センシング基準面又は「カバー層」は、説明されている他の部分を曖昧にしないために、センサ１０８上に示されていない。しかし、透明な材料で作成できるそのような容量センシング基準面が、センサ１０８を構成するセンサ電極に入力物体が直接接触することを一般に防止することが理解されよう。
【００２２】
[0037]動作中、処理システム１１０は、センサ１０８を構成するセンサ電極に関連する１つ又は複数のキャパシタンス測定値を獲得する。これらのキャパシタンス測定値は、センサ１０８によって形成されたセンシング領域に関して、入力物体の感知を可能にする。いくつかの実施形態では、そのような測定値は、センサ１０８によって形成されたセンシング領域に対する入力物体の位置情報を決定するために、処理システム１１０によって利用することができる。
【００２３】
[0038]処理システム１１０によって決定された位置情報は、物体の存在を示す任意の適切なしるしとすることができる。例えば、処理システムは、「０次元」位置情報（例えば、近い／遠い、若しくは接触／非接触）、又はスカラとしての「１次元」位置情報（例えば、センシング領域沿いの位置若しくは動き）を決定するように実施することができる。処理システム１１０は、値の組み合わせとして多次元位置情報（例えば、２次元の垂直／水平軸、３次元の垂直／水平／深度軸、角度／半径軸、又は複数の次元に拡がる軸の他の任意の組み合わせ）などを決定するように実施することもできる。処理システム１１０はまた、時間又は履歴についての情報を決定するように実施することもできる。
【００２４】
[0039]さらに、本明細書で使用される場合、「位置情報」という用語は、絶対位置タイプ及び相対位置タイプの情報、並びに１つ又は複数の方向における動きの測定値を含む、速度及び加速度などの、他のタイプの空間領域情報も広範に包含することを意図している。様々な形式の位置情報は、ジェスチャ認識などの場合におけるように、時刻歴成分を含むことができる。処理システム１１０からの位置情報は、カーソル制御、スクロール、及び他の機能のためのポインティングデバイスとしての入力デバイスの使用を含む、あらゆるインタフェース入力を円滑化する。
【００２５】
[0040]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、又は他の何らかの処理システムによって操作される追加の入力コンポーネントとともに実施される。これらの追加の入力コンポーネントは、センシング領域内における入力のための、又は他の何らかの機能を提供するための、冗長な機能を提供することができる。ボタンは、入力デバイス１００を使用した項目の選択を円滑化するために使用できる、追加の入力コンポーネントの一例である。他のタイプの追加の入力コンポーネントは、スライダ、ボール、ホイール、及びスイッチなどを含む。反対に、いくつかの実施形態では、入力デバイス１００は、他の入力コンポーネントを伴わずに実施することができる。
【００２６】
[0041]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備え、センシング領域は、ディスプレイ画面のアクティブ領域の少なくとも一部と重なる。例えば、入力デバイス１００は、ディスプレイ画面と重なる実質的に透明なセンサ電極を備えることができ、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提供することができる。ディスプレイ画面は、ユーザに視覚的なインタフェースを表示することが可能な任意のタイプの動的ディスプレイとすることができ、任意のタイプの発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、ブラウン管（ＣＲＴ）、液晶表示（ＬＣＤ）、プラズマ、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）、又は他のディスプレイ技術を含むことができる。入力デバイス１００とディスプレイ画面は、物理的な要素を共用することができる。例えば、いくつかの実施形態は、表示用と感知用にいくつかの同じ電気コンポーネントを利用することができる。別の例として、ディスプレイ画面は、部分的又は全体的に、処理システム１１０によって操作することができる。
【００２７】
[0042]本明細書では、本発明の多くの実施形態は、完全に機能する装置に関連して説明されるが、本発明のいくつかのメカニズムは、様々な形態のプログラム製品（例えばソフトウェア）として配布することが可能であることを理解されたい。例えば、本発明のいくつかのメカニズムは、電子プロセッサによって可読な情報保持媒体（例えば、処理システム１１０によって可読な、非一時的なコンピュータ可読及び／又は記録可能／書き込み可能な情報保持媒体）上のソフトウェアプログラムとして実施し、配布することができる。加えて、本発明の実施形態は、配布を実施するために使用される特定のタイプの媒体に係わりなく等しく適用される。非一時的な電子的に可読な媒体の例は、様々なディスク、メモリスティック、メモリカード、及びメモリモジュールなどを含む。電子的に可読な媒体は、フラッシュ、光学的、磁気的、ホログラフィック、又は他のストレージ技術に基づくことができる。
【００２８】
[0043]センサ１０８を構成するセンサ電極パターンのいくつかの例示的な実施形態が、本明細書で説明され、図２Ａ〜図８に示されていることに留意されたい。これらの説明及び図２Ａ〜図８は、例として提供されたもので、限定するものではないことが理解されよう。一般に、本明細書で説明する原理に従う、他の０次元、１次元、又は２次元の容量センサ電極パターンも使用することができる。これらは、単層又は多層センサ電極パターンを備えるセンサを含む。
【００２９】
例示的なセンサデザイン
Ｉ．１軸勾配センサ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ａｘｉｓ  Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｓｅｎｓｏｒ）
[0044]図２Ａは、一実施形態による、センサ１０８Ａの上面図を示している。センサ１０８Ａは、図１の入力デバイス１００内のセンサ１０８の一例を表す。示されるように、センサ１０８Ａは、２つのセンサ電極（Ｄ０及びＳ０）を含み、その一方は、ドライブ電極（Ｄ０）として指定され、他方は、センス電極（Ｓ０）として指定される。ドライブ電極Ｄ０は、導電性であるが、非ゼロの抵抗率を有する。動作中、非ゼロの抵抗率が、ドライブ電極の長さに沿って電圧勾配を確立することを可能にする。一実施形態では、非ゼロの抵抗率は、ドライブ電極の長さに沿って実質的に均一である。導電性ルーティングトレースＤＬ０は、処理システム１１０をドライブ電極Ｄ０の左端に結合し、導電性ルーティングトレースＤＲ０は、処理システム１１０をドライブ電極Ｄ０の右端に結合する。導電性ルーティングトレースＳＸ０は、処理システム１１０をセンス電極Ｓ０に結合する。センサ１０８Ａの他の実施形態は、より多数のセンサ電極を含むことができることが理解されよう。例えば、図２Ｂは、より多数のドライブ電極を有する一実施形態を示しており、図３Ａは、より多数のドライブ電極と、より多数のセンス電極とを有する一実施形態を示している。
【００３０】
[0045]図２Ａに示されるように、センサ１０８Ａのドライブ電極Ｄ０は、軸２０１（例えばデカルト座標系のＸ軸）に沿って細長い。センサ１０８Ａのセンス電極Ｓ０は、ドライブ電極Ｄ０に近接して配置される。図示の実施形態では、センス電極Ｓ０は、ドライブ電極Ｄ０と実質的に平行に配置される。以下の説明では、デカルト座標系のＸ軸及びＹ軸に沿った入力物体の位置を決定するための方法について言及されることがあるが、もっぱら例として軸は使用されており、軸を逆にすること、又は他の座標系を使用することができることが理解されよう。
【００３１】
[0046]センサ電極は、実質的に直線的であるとして示されているが、他の多くの形状も可能である。例えば、非直線的な形状を使用することができる。さらに、いくつかの実施形態では、センサ電極の幅は、その長さに沿って異なってもよい。他の実施形態では、センサ電極の１つ又は複数の側面は、湾曲してもよい。さらなる実施形態では、センサ電極は、ドライブ電極とセンス電極の対の間の容量性カップリング（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ）に影響を与えるように成形することができる。また他の実施形態では、センサ電極の抵抗率、幅、奥行き、又は厚さも、そのコンダクタンスを変化させるために、変化させることができる。様々な実施形態では、センサ電極は、センサ１０８の所望の形状に基づいて成形することができる。いくつかの実施形態では、任意の２つのセンサ電極は、共通の軸に沿って異なる長さで延びることができる。さらなる実施形態では、センサ電極は、入力デバイス１００の特性の１つ又は複数に基づいて成形することができる。
【００３２】
[0047]いくつかの実施形態では、センサ１０８Ａは、単層センサとして構成され、すなわち、ドライブ電極Ｄ０とセンス電極Ｓ０は、基板１０２上の同じ層内に配置される。他の実施形態では、ドライブ電極Ｄ０とセンス電極Ｓ０は、センサ１０８Ａの全体的な動作を変更することなく、基板１０２上の異なる層内に配置することができる。様々な実施形態では、単層センサデザインに関連する製造コストは、より多くの層を有するセンサデザインに関連する製造コストよりも低いことがある。他の実施形態では、ドライブ電極Ｄ０とセンス電極Ｓ０は、異なる基板上に配置することができる。一実施形態では、処理システム１１０は、センサ１０８Ａと結合された場合、１次元の入力デバイスとして動作するように構成することができる。他の実施形態では、センサ１０８Ａは、図３Ａのセンサ１０８Ｅなどの、より大きなセンサの部分とすることができる。
【００３３】
[0048]一実施形態では、センサ１０８Ａのセンサ電極Ｄ０及びＳ０は、透明な基板（例えば基板１０２）上に配置された、パターン化されたＩＴＯ、ＡＴＯ、炭素繊維ナノチューブ、又は他の実質的に透明な材料などの、透明な導電性材料から構成することができる。そのような一実施形態では、透明な電極及び基板は、タッチスクリーン用途で使用できる透明なタッチセンサをもたらす。一実施形態では、ドライブ電極Ｄ０はさらに、以下で説明する駆動方法によって、均一な左から右への電圧勾配をドライブ電極Ｄ０に課すことができるように、実質的に均一な抵抗率の導電性材料から構成される。いくつかの実施形態では、センサ１０８Ａ（及び本明細書で説明する他のセンサ１０８）において、導電性材料は、中間部よりも遠位端のほうが高い又は低い抵抗率を有するなど、不均一な抵抗率を有することもできる。他の形態の不均一な抵抗率も受け入れることができる。
【００３４】
[0049]一般に、電圧勾配は、Ｄ０などの抵抗性電極に沿った僅かな位置変化の関数としての、電圧の変化量として定義することができる。２点における電圧によって駆動されるドライブ電極の場合、電圧は、それらの２点間の電極の長さに沿って単調である。したがって、電圧勾配は、２点間の電極の長さに沿って正であるか、２点間の電極の長さに沿って負であるか、又は２点間の電極の長さに沿ってゼロであるかのいずれかである。図２Ａを引き続き参照すると、様々な実施形態では、処理システム１１０は、ドライブ電極Ｄ０に電流を流すことによって、又はＤＬ０とＤＲ０に電圧を印加することによって、ドライブ電極Ｄ０に沿って電圧勾配を生成することができる。一実施形態では、ドライブ電極Ｄ０が、その長さに沿って実質的に均一な幅、厚さ、及び抵抗率する場合、電圧勾配は、ドライブ電極Ｄ０の長さに沿って一定値になる。そのような場合には、電圧勾配は、ＤＬ０とＤＲ０の間の電圧差をドライブ電極の長さで除算したものとして定義することができる。この場合、電圧勾配は、符号付きの値であり、正、負、又はゼロとすることができることに留意されたい。ＤＬ０及びＤＲ０上の電圧の各々を実質的に同じ量だけ変化させると、センス電極Ｓ０上の電圧などの外部基準に対するドライブ電極Ｄ０上の絶対電圧は変化するが、電圧間の差は実質的に一定に保たれるので、電圧勾配は実質的に変化しない。
【００３５】
[0050]一実施形態では、処理システム１１０は、電圧ＶＬ０をＤＬ０に印加し、電圧ＶＲ０をＤＲ０に印加する。ドライブ電極Ｄ０が、実質的に均一な幅、厚さ、及び抵抗率を有する場合、長さに沿った任意の点における電圧は、式１によって与えられる。
式１  Ｖ（ｘ）＝ＶＬ０＋（ＶＲ０−ＶＬ０）ｘ
式１において、ｘは、ドライブ電極Ｄ０に沿った位置を表し、ｘ＝０は、その左端を表し、ｘ＝１は、その右端を表し、Ｖ（ｘ）は、ドライブ電極Ｄ０上の位置ｘにおける電圧を表し、したがって、ドライブ電極Ｄ０に沿った第１の電圧勾配を定義する。
【００３６】
[0051]その後、処理システム１１０は、潜在的に異なる電圧Ｖ’Ｌ０をＤＬ０に印加し、Ｖ’Ｒ０をＤＲ０に印加する。その場合、ドライブ電極Ｄ０に沿った任意の点における電圧は、式２によって与えられる。
式２  Ｖ’（ｘ）＝Ｖ’Ｌ０＋（Ｖ’Ｒ０−Ｖ’Ｌ０）ｘ
式２において、ｘは、上述のように定義され、Ｖ’（ｘ）は、ドライブ電極Ｄ０上の位置ｘにおける新しい電圧を表し、したがって、ドライブ電極Ｄ０に沿った第２の電圧勾配を定義する。
【００３７】
[0052]ＤＬ０におけるＶＬ０からＶ’Ｌ０への、またにＤＲ０おけるＶＲ０からＶ’Ｒ０へのドライブ電圧のこの変化の結果として、ドライブ電極Ｄ０に沿った電圧変化は、式３に示すように、δＶ（ｘ）によって与えられる。
式３  δＶ（ｘ）＝Ｖ’（ｘ）−Ｖ（ｘ）＝δＶＬ０＋（δＶＲ０−δＶＬ０）ｘ
式３において、ｘは、上述のように定義され、δＶＬ０は、処理システム１１０によってＤＬ０に印加された電圧の変化（すなわち、Ｖ’Ｌ０−ＶＬ０）であり、δＶＲ０は、処理システム１１０によってＤＲ０に印加された電圧の変化（すなわち、Ｖ’Ｒ０−ＶＲ０）である。
【００３８】
[0053]ドライブ電極Ｄ０の長さに沿った変化電圧δＶ（ｘ）に応答して、ドライブ電極Ｄ０とセンス電極Ｓ０の間の容量性カップリング（又はトランスキャパシタンス）が原因で、センス電極Ｓ０上で電気信号(すなわちセンス信号)を発生させる。本明細書では、「発生する」及び「発生させる」は、慣用的に用いられ、何らかのより特殊な電気工学上の定義とは対照的に、「実現する」及び「実現される」を意味する。センス信号の符号及び大きさは、Ｄ０の長さに沿ったδＶ（ｘ）と、Ｄ０及びＳ０の長さに沿ったそれらの間の分布容量性カップリングとに依存する。さらに、様々な実施形態では、センス信号は、処理システム１１０によって測定することができる。
【００３９】
[0054]一実施形態では、指又は他の入力物体が、センサ１０８Ａのセンシング領域内に存在しない場合、センス電極Ｓ０上のセンス信号の測定値Ｓは、電極の長さに沿った分布容量性カップリングＣ（ｘ）の積分に、分布電圧変化δＶ（ｘ）を乗じたものに比例する。いくつかの実施形態では、ドライブ電極とセンス電極の間の間隔が、それらの長さに沿って実質的に均一である場合、それらの間の分布容量性カップリングも、それらの長さに沿って実質的に均一である。そのような実施形態では、センス信号の測定値Ｓは、次式によって近似され、
式４  Ｓ＝ＫＣ（δＶＲ０＋δＶＬ０）／２
ここで、Ｋは、比例定数であり、Ｃは、ドライブ電極とセンス電極の長さに沿ったそれらの間の全容量性カップリングを表す。
【００４０】
[0055]様々な実施形態では、測定値Ｓは、入力物体が存在しない場合のベースライン測定値を表すことができる。指又は他の入力物体がセンサに接近した場合、それが、入力物体付近の領域内のＤ０とＳ０の間の容量性カップリングを変化させ、同じ方法でドライブ電極を駆動することによって、センス信号の第２の測定値Ｓ’を上で説明したように獲得することができる。入力物体に起因する容量性カップリングの全変化は、ΔＣによって表すことができ、ベースライン測定値に対するセンス信号の測定値の変化ΔＳは、次式によって与えられ、
式５  ΔＳ＝Ｓ’−Ｓ＝ＫΔＣδＶ（ｘ０）
ここで、ｘ０は、入力物体が容量に及ぼす影響の重心（すなわち軸２０１に沿った代表となるｘ位置）を表し、δＶ（ｘ０）は、式３によって与えられる。式３を式５に代入することで、式６が与えられる。
式６  ΔＳ＝ＫΔＣ［δＶＬ０＋（δＶＲ０−δＶＬ０）ｘ０］
δＶＬ０及びδＶＲ０を制御して、ΔＳの２つの独立した測定値を取得することによって、入力物体の位置（ｘ０）と、その影響の大きさ（ΔＣ）の両方を、処理システム１１０によって決定することができる。
【００４１】
[0056]上で説明した実施形態では、ベースライン値Ｓは、センシング領域内に入力物体が存在しない場合のセンス信号の測定値から決定される。他の実施形態では、ベースライン値Ｓは、所定の値とすることができる。
【００４２】
[0057]一実施形態では、ドライブ電極Ｄ０の両端（すなわちＤＬ０及びＤＲ０）に同じ電圧変化δＶ０を与えることによって、第１の測定値を獲得することができ、その結果、式６は、式７に簡略化される。
式７  ΔＳ１＝ＫΔＣδＶ０
式７は、既知の量又は測定された量からΔＣをもたらす。一実施形態では、ＤＬ０とＤＲ０の両方に同じ電圧波形を印加することによって、ドライブ電極Ｄ０の両端に同じ電圧変化を与えることを達成することができる。別の実施形態では、一端にある電圧波形を印加し、他端を電気的に切断しておく、又は高インピーダンス状態にしておくことによって、ドライブ電極Ｄ０の両端に同じ電圧変化を与えることを達成することができる。
【００４３】
[0058]一実施形態では、ΔＣが分かると、第１のルーティングトレース及び第２のルーティングトレース（すなわちＤＬ０及びＤＲ０）に異なる電圧変化を与えて、センス電極において第２のセンス信号を発生させることができる。第２のセンス信号の測定値ΔＳ２を獲得することができ、入力物体についての位置情報ｘ０を、ΔＳ２及び先に測定された値ΔＣを使用して、式５から決定することができる。代替として、別の実施形態では、処理システム１１０は、１つの導電性ルーティングトレース（例えばＤＬ０）に一定の電圧（例えば０ボルト又は接地）を印加することができ、一方、第２の導電性ルーティングトレース（例えばＤＲ０）に変化する電圧を印加することができる。変化する電圧が、大きさに関して、第１の測定値を取得するために使用された電圧変化δＶ０に等しい場合、式６は、式８に簡約され、
式８  ΔＳ２＝Ｋｘ０ΔＣδＶ０
式８は、項を整理し直し、置き換えることによって、既知の量又は測定された量からｘ０を与える。
式９  ｘ０＝ΔＳ２／ΔＳ１
【００４４】
[0059]また別の実施形態では、ＤＬ０を一定の電圧（例えば０ボルト又は接地）に保持し、ＤＲ０に電圧変化δＶ０を与えることによって、第１の測定値ΔＳ１を獲得することができる。その後、ＤＬ０に同じ電圧変化δＶ０を与え、ＤＲ０を一定の電圧（例えば０ボルト又は接地）に保持することによって、第２の測定値ΔＳ２を獲得することができる。この場合、入力物体についての位置情報ｘ０は、式９によって与えられる。
式１０  ｘ０＝ΔＳ１／（ΔＳ１＋ΔＳ２）
入力物体の存在に起因する、測定されたキャパシタンスの全変化ΔＣは、式１０によって与えられる。
式１１  ΔＣ＝Ｋ（ΔＳ１＋ΔＳ２）／δＶ０
【００４５】
[0060]上で与えられた説明では、印加される電圧は、一般に、静電圧、ステップ電圧、時変電圧、又は他のタイプの電圧波形とすることができる。これらは、入力物体の存在及び位置を決定する例示的な方法であるにすぎないことに留意されたい。上で説明した一般的な式に従って、多くの他の方法で、ＤＬ０及びＤＲ０に電圧を印加することによって、同じ情報を獲得することができる。さらに、説明する実施形態の多くでは、センサ電極は、処理システム１１０によって駆動されるものとして説明することができ、又は処理システム１１０は、センサ電極を駆動するものとして説明することができるが、センサ電極は、処理システム１１０によって電気的に駆動されるものとして説明することができ、又は処理システム１１０は、センサ電極を電気的に駆動するものとして説明することができる
【００４６】
[0061]図２Ｂは、図１の入力デバイス１００のセンサ１０８の別の実施形態を示している。センサ１０８Ｂは、ルーティングトレースＤＬ１及びＤＲ１を介して処理システム１１０に結合される第２のドライブ電極Ｄ１を含む。一実施形態では、ドライブ電極Ｄ０とドライブ電極Ｄ１は、実質的に同様の抵抗材料を含む。別の実施形態では、ドライブ電極Ｄ０とドライブ電極Ｄ１は、実質的に異なる抵抗材料を含む。図２Ｂの実施形態では、ドライブ電極Ｄ１には、図２Ａを参照して上で説明したように、ドライブ電極Ｄ０と同じ電圧波形を、同じ時間に印加することができる。代替として、各ドライブ電極は、独立に及び／又は異なる時間に駆動することができる。
【００４７】
[0062]図２Ａの実施形態と比較して、図２Ｂに示された実施形態では、追加のドライブ電極は、第２のドライブ電極とセンス電極の間の容量性カップリングが加わるために、センス電極Ｓ０上で生成される、より強い信号をもたらすことができる。さらに、追加のドライブ電極Ｄ１は、付近の電気的干渉源からセンス電極Ｓ０を遮蔽する助けとなることがある。さらに、ドライブ電極Ｄ１がドライブ電極Ｄ０とは異なる時間に駆動される場合、センス電極Ｓ０上の結果の２つの異なる測定値は、軸２０２に沿った入力物体の位置を示す情報を提供することができる。
【００４８】
[0063]図２Ｃは、図１の入力デバイス１００のセンサ１０８の別の実施形態を示している。センサ１０８Ｃは、ルーティングトレースＤＬ１を介して処理システム１１０に結合される第２のドライブ電極Ｄ１を含む。この実施形態では、センサ１０８Ｃの右端の縦棒によって表される導電性要素（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）２３０が、ドライブ電極の結合端を共通のルーティングトレースＤＲＣＯＭを介して処理システム１１０に共通して結合できるように、各ドライブ電極Ｄ０及びＤ１の一端を電気的に一緒に結合する。センサ１０８Ｃが実質的に透明である、いくつかの実施形態では、導電性要素２３０は、センサのアクティブ領域の外部に配置することができ、センサの下方に配置されるディスプレイを視覚的に妨害しないので、透明でなくてもよい。そのような一実施形態では、導電性要素２３０は、スクリーン印刷された銀インクなどの不透明な導電性材料を用いて実施することができる。他の実施形態では、導電性要素２３０は、（図５に示されるような）一緒に結合される１組のルーティングトレースであり、又はドライブ電極Ｄ０及びＤ１と同じ若しくは異なる抵抗材料から作成することができる。さらに、いくつかの実施形態では、導電性要素２３０は、透明な導電性材料から構成することができる。
【００４９】
[0064]動作中、図２Ｃの実施形態は、ドライブ電極の各々を独立に駆動する処理システム１１０の能力に制約を課す。この場合、両方のドライブ電極の右端が一緒に結合されるので、右端はともに、ルーティングトレースＤＲＣＯＭを介して、同じ電圧波形を印加される。処理システム１１０は、依然として、各ドライブ電極の左端を独立に駆動することができる。この実施形態では、入力物体の存在及び位置は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して上で説明したのと同じ方法で決定することができる。図２Ｂの実施形態と比較した場合、図２Ｃの実施形態は、センサと処理システム１１０の間の導電性ルーティングトレースの数を少なくする。
【００５０】
[0065]図２Ｄは、図１の入力デバイス１００のセンサ１０８のまた別の実施形態を示している。センサ１０８Ｄでは、２つのドライブ電極Ｄ０及びＤ１が、導電性要素２３１及び２３０を介して、各端において電気的に結合される。ドライブ電極の共通端はさらに、共通のルーティングトレースＤＬＣＯＭ及びＤＲＣＯＭを介して、処理システム１１０に結合される。各ドライブ電極の両端が一緒に結合されるので、各ドライブ電極は、同じ電圧波形を印加される。この実施形態では、入力物体の存在及び位置は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して上で説明したのと同じ方法で決定することができる。図２Ｃの実施形態と比較した場合、図２Ｄの実施形態は、センサと処理システム１１０の間の導電性ルーティングトレースの数をさらに少なくする。
【００５１】
ＩＩ．２軸勾配センサ（Ｄｕａｌ−Ａｘｉｓ  Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｓｅｎｓｏｒ）
[0066]図３Ａは、一実施形態による、センサ１０８Ｅの上面図を示している。センサ１０８Ｅは、図１の入力デバイス１００内に構成される、センサ１０８の一例を表す。センサ１０８Ｅは、第２の軸２０２に沿って配列された追加のドライブ電極とセンス電極とを有する、センサ１０８Ａ又は１０８Ｂの拡張と見なすことができる。これらの追加の電極は、入力デバイスが、入力物体についての２次元位置情報を決定することを可能にする。一実施形態では、２次元位置情報は、軸２０１及び軸２０２に沿って決定することができる。示されるように、センサ１０８Ｅは、複数のセンサ電極（Ｄ０〜Ｄ５及びＳ０〜Ｓ４）を含み、そのうちのいくつかは、ドライブ電極（Ｄ０〜Ｄ５）として指定され、他のものは、センス電極（Ｓ０〜Ｓ４）として指定される。センサ１０８Ｅの他の実施形態は、より多数又はより少数のセンサ電極を含むことができることが理解されよう。一実施形態では、導電性ルーティングトレースＤＬ０〜ＤＬ５は、処理システム１１０をそれぞれドライブ電極Ｄ０〜Ｄ５の左端に結合し、導電性ルーティングトレースＤＲ０〜ＤＲ５は、処理システム１１０をそれぞれドライブ電極Ｄ０〜Ｄ５の右端に結合する。さらに、導電性経路トレースＳＸ０〜ＳＸ４は、処理システム１１０をそれぞれセンス電極Ｓ０〜Ｓ４に結合する。一実施形態では、各導電性ルーティングトレースは、関連するドライブ電極の端部に結合される。例えば、一実施形態では、導電性ルーティングトレースＤＲ０は、関連するドライブ電極Ｄ０の右端に結合される。別の実施形態では、導電性ルーティングトレースＤＬ０は、関連するドライブ電極Ｄ０の左端に結合される。さらなる一実施形態では、導電性ルーティングトレースＤＬ１は、関連するドライブ電極Ｄ１の左端に結合される。
【００５２】
[0067]示されるように、Ｄ１など、センサ１０８Ｅのドライブ電極は、軸２０１（例えばデカルト座標系のＸ軸）に沿って細長い。Ｓ１など、センサ１０８Ｅのセンス電極は、ドライブ電極に近接して配置される。一実施形態では、Ｓ１などのセンス電極は、ドライブ電極と実質的に平行に配置される。例えば、センス電極Ｓ０〜Ｓ１は、ドライブ電極Ｄ０〜Ｄ５と平行である。
【００５３】
[0068]いくつかの実施形態では、センサ１０８Ｅは、単層センサとして構成され、すなわち、ドライブ電極Ｄ０〜Ｄ５とセンス電極Ｓ０〜Ｓ４は、基板１０２上の同じ層内に配置される。他の実施形態では、ドライブ電極Ｄ０〜Ｄ５とセンス電極Ｓ０〜Ｓ４は、センサ１０８Ｅの全体的な動作を変更することなく、基板１０２上の異なる層内に、又は異なる基板上に配置することができる。
【００５４】
[0069]センサ１０８Ｅは、図２Ａを参照して上で説明したのと同じ原理に従って、センサ１０８Ａ又は１０８Ｂの拡張として、またフロー図９００（図９Ａ及び図９Ｂ）に関連して、以下でさらに説明するように、動作することができる。ドライブ電極Ｄ０〜Ｄ５は、１度に１つずつ、様々なグループごとに、又はすべて同時に、駆動することができる。同様に、センス電極Ｓ０〜Ｓ４上のセンス信号は、１度に１つずつ、様々なグループごとに、又はすべて一緒に、測定することができる。上で図２Ａを参照して説明したように、センス電極に近接する入力物体の存在を決定するばかりでなく、センス電極の長さに沿った（軸２０１に沿った）入力物体の位置を決定するためにも、任意のセンス電極（例えばＳ１）上のセンス信号の測定値を使用することができる。
【００５５】
[0070]さらに、第２の軸２０２沿いの入力物体の位置は、複数のセンス電極Ｓ０〜Ｓ４上のセンス信号の測定値から決定することができる。例えば、入力物体に最も近いセンス電極は、それに対応して大きな変化が測定センス信号に生じることができるが、入力物体から遠く離れたセンス電極は、僅かな変化しか測定センス信号に生じることができず、又は変化が生じないこともある。一実施形態では、軸２０２沿いの入力物体の位置は、どのセンス電極が最大測定センス信号変化を有するかを見出すことによって決定することができる。他の実施形態では、軸２０２沿いの入力物体の位置は、ピーク検出アルゴリズム（ｐｅａｋ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）、若しくはピークフィッティングアルゴリズム（ｐｅａｋ  ｆｉｔｔｉｎｇ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）、又は類似のものを使用することによって、容量性カップリングの１組の測定された変化から、決定することができる。
【００５６】
[0071]図３Ｂは、一実施形態による、センサ１０８Ｆの上面図を示している。センサ１０８Ｆは、図１の入力デバイス１００内に構成される、センサ１０８の一例を表す。図２Ｃの実施形態におけるように、導電性要素２３０が、ドライブ電極の右端を共通の導電性ルーティングトレースＤＲＣＯＭを介して処理システム１１０に共通して結合できるように、各ドライブ電極Ｄ０〜Ｄ５の右端を電気的に一緒に結合する。
【００５７】
[0072]動作中、すべてのドライブ電極の右端が一緒に結合されるので、右端にはすべて、ルーティングトレースＤＲＣＯＭを介して同じ電圧波形が印加される。しかし、センス電極Ｓ０〜Ｓ４は一緒に結合されておらず、したがって、センス信号は独立しており、処理システム１１０によって独立して測定することができる。したがって、この実施形態では、入力物体の存在及び位置を含む位置情報は、図３Ａを参照して（並びに図２Ａ及び図２Ｂをさらに参照して）上で説明したのと同じ方法で、決定することができる。図３Ａの実施形態と比較して、図３Ｂの実施形態は、センサと処理システム１１０の間の導電性ルーティングトレースの数を少なくする。
【００５８】
[0073]図３Ｃは、別の実施形態による、センサ１０８Ｇの上面図を示している。センサ１０８Ｇは、図１の入力デバイス１００内に構成される、センサ１０８の一例を表す。図２Ｄの実施形態におけるように、導電性要素２３０が、ドライブ電極の右端を共通の導電性ルーティングトレースＤＲＣＯＭを介して処理システム１１０に共通して結合できるように、各ドライブ電極Ｄ０〜Ｄ５の右端を電気的に一緒に結合する。さらに、導電性要素２３１が、ドライブ電極の左端を共通の導電性ルーティングトレースＤＬＣＯＭを介して処理システム１１０に共通して結合できるように、各ドライブ電極Ｄ０〜Ｄ５の左端を電気的に一緒に結合する。
【００５９】
[0074]動作中、各ドライブ電極の両端が一緒に結合されるので、すべてのドライブ電極には、ルーティングトレースＤＬＣＯＭ及びＤＲＣＯＭを介して同じ電圧波形が印加される。しかし、センス電極Ｓ０〜Ｓ４は一緒に結合されておらず、したがって、センス信号は独立しており、独立して測定することができる。入力物体の存在及び位置を含む位置情報は、図３Ａを参照して（並びに図２Ａ及び図２Ｂをさらに参照して）上で説明したのと同じ方法で、決定することができる。図３Ｂの実施形態と比較して、図３Ｃの実施形態は、センサと処理システム１１０の間の導電性ルーティングトレースの数をさらに少なくする。
【００６０】
[0075]図４Ａは、一実施形態による、センサ１０８Ｅ上の入力物体のアウトライン３４０を示している。見て分かるように、入力物体は、軸２０１に沿ってセンサ１０８Ｅの左端から距離ｘのところに、軸２０２に沿ってセンス電極Ｓ１がほぼ中央にくるように配置される。アウトライン３４０は、入力物体がドライブ電極とセンス電極の間の容量性カップリングに影響を及ぼす領域を表す。陰影領域３４１は、入力物体がセンス電極Ｓ１とドライブ電極Ｄ１及びＤ２との間の容量性カップリングに影響を及ぼす領域を示している。入力物体のアウトラインは、この領域において最も幅が広く、したがって、容量性カップリングの最大変化は、センス電極Ｓ１上で測定される。センス電極Ｓ０及びＳ２上では、容量性カップリングのより小さな変化が測定され、残りのセンス電極上では、実質的に変化が測定されない。上で説明したように、一実施形態では、入力物体の軸２０２沿いの位置（例えば位置のＹ成分）は、ピーク検出アルゴリズム、若しくはピークフィッティングアルゴリズム、又は類似のものを使用することによって、容量性カップリングの１組の測定された変化から、計算することができる。
【００６１】
[0076]いくつかの実施形態では、軸２０２沿いの位置分解能（ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を向上させるために、１つ又は複数の技法を利用することができる。例えば、図４Ｂは、一実施形態において、ドライブ電極Ｄ１だけを駆動することによって、領域３４１と比較して、センス電極Ｓ１によって測定される影響領域４４１をどのように縮小できるかを示している。その後、領域３４１の他の部分は、ドライブ電極Ｄ２だけを駆動することによって測定することができる。このようにして、センス電極Ｓ１上で２つの別々の測定値を取得することができ、各々は、異なる影響領域を表す。その結果、約２倍になった軸２０２沿いの位置分解能を得ることができる。
【００６２】
[0077]１つのドライブ電極を用いて駆動されるとしても、その両側の２つのセンス電極上の電気信号は、処理システム１１０によって同時に測定できることが理解されよう。さらに、他の実施形態では、どのセンス電極が入力物体３４０によって影響されるかは、以前の測定からすでに分かっていることがあるので、時間及び電力を節約するために、高分解能測定は、入力物体３４０付近の関連するドライブ電極とセンス電極だけに制限することができる。一実施形態では、軸２０２沿いの有効な分解能は、事実上、２倍になる。別の実施形態では、この向上した分解能は、センサ電極の数を約半分に減らすことを可能にし、したがって、センサと処理システム１１０の間の導電性ルーティングトレース１０４の数を減らすことを可能にする。また別の実施形態では、この向上した分解能は、センサ電極又は導電性ルーティングトレース１０４の数を増やすことなく、増加したセンサピッチを可能にし、したがってより大きなセンサを可能にする。
【００６３】
[0078]図５は、別の実施形態による、代替デザインであるセンサ１０８Ｈの上面図を示している。図５に示すように、センサ１０８Ｈでは、（図３Ｂにおける）センサ１０８Ｆの導電性要素２３０は、ドライブ電極Ｄ０〜Ｄ５の右端を一緒に結合する１組の導電性トレースを含む、導電性要素５３０によって置き換えられている。センサ１０８Ｈは、センサ１０８Ｆに関連して先に説明した方法で動作する。様々な実施形態では、導電性要素５３０は、ドライブ電極端を、センサの近くで、処理システム１１０の近くで、又はその間の任意の場所で、一緒に結合することができる。
【００６４】
[0079]図６は、別の実施形態による、代替デザインであるセンサ１０８Ｉの上面図を示している。センサ１０８Ｉでは、導電性ルーティングトレースのすべてがセンサ１０８Ｉの片側（示されるように左側）に延びるように、ＤＲＣＯＭトレースの経路をセンサの縁に沿わせている。導電性ルーティングトレースの経路を片側に延ばすことで、システム集積を簡単にすることができ、センサと処理システム１１０の間のケーブルの数及び／又は長さを減少させることによってコストを削減することができる。図６は、センサの上縁と下縁の両方に経路を沿わせたＤＲＣＯＭを示しているが、いくつかの実施形態では、上縁又は下縁のどちらか一方に沿わせた単一の導電性ルーティングトレースで十分である。図６の実施形態では、ＤＲＣＯＭトレースの経路が沿うセンサの上縁及び／又は下縁に沿って、小さな非アクティブな境界領域が存在する。一実施形態では、代替構成１０８Ｈ及び１０８Ｉを組み合わせることができる。
【００６５】
ＩＩＩ．片側励起のために構成された２軸勾配センサ
[0080]図７Ａは、入力デバイス１００内のセンサ１０８のさらなる実施形態である、センサ１０８Ｊの上面図を示している。示されるように、センサ１０８Ｊは、複数のセンサ電極（Ｄ０〜Ｄ７及びＳ０〜Ｓ６）を含み、そのうちのいくつかは、ドライブ電極（Ｄ０〜Ｄ７）として指定され、他のものは、センス電極（Ｓ０〜Ｓ６）として指定される。センサ１０８Ｊの他の実施形態は、より多数又はより少数のセンサ電極を含むことができることが理解されよう。図７Ａでは、導電性ルーティングトレースＤＬ０〜ＤＬ７は、処理システム１１０をそれぞれドライブ電極Ｄ０〜Ｄ７に結合し、導電性ルーティングトレースＳＸ０〜ＳＸ６は、処理システム１１０をそれぞれセンス電極Ｓ０〜Ｓ６に結合する。
【００６６】
[0081]示されるように、Ｄ１など、センサ１０８Ｊのドライブ電極は、軸２０１（例えばデカルト座標系のＸ軸）に沿って細長い。Ｓ１など、センサ１０８Ｊのセンス電極は、ドライブ電極に近接して、それと実質的に平行に配置される。例えば、センス電極Ｓ０〜Ｓ６は、ドライブ電極Ｄ０〜Ｄ７と平行である。さらに、導電性要素７３０は、各ドライブ電極Ｄ０〜Ｄ７の右端を電気的に一緒に結合する。センサ１０８Ｊは、図３Ｂのセンサ１０８Ｆとの類似性を有する。しかし、センサ１０８Ｊとセンサ１０８Ｆの間の構成上のいくつかの相違が、図７Ａ〜図７Ｃ及び図８に関して説明される。すなわち、センサ１０８Ｊでは、ドライブ電極の右端又は導電性要素７３０を処理システム１１０と結合する、共通のルーティングトレースＤＲＣＯＭは存在しない。したがって、図７Ａに示されるデザインは、導電性ルーティングトレースがセンサの片側に延びることを依然として可能にしながら、いかなる境界ワイアも必要としない。一般に、センサ１０８Ｊは、処理システム１１０が、センサ１０８Ｊのドライブ電極に対して異なる駆動シーケンスを利用できること、及び測定されたセンス信号に対して異なる計算を適用できることを除いては、センサ１０８Ｆ及び１０８Ｈと同じ方法で動作する。センサ電極（Ｄ０〜Ｄ７及びＳ０〜Ｓ６）と導電性要素７３０はすべて、基板１０２など、基板上の同じ層内に配置することができるが、これは必須ではないことが理解されよう。いくつかの実施形態では、導電性要素７３０とドライブ電極Ｄ０〜Ｄ７は、櫛形電極を形成し、導電性要素７３０は、櫛形電極の櫛背であり、ドライブ電極Ｄ０〜Ｄ７は、櫛歯（ｔａｎｇ）である。
【００６７】
[0082]図８は、一実施形態による、センサ１０８Ｊの入力物体８４０のアウトラインを示している。陰影領域８４１は、入力物体８４０がセンス電極Ｓ１とドライブ電極Ｄ１及びＤ２との間の容量性カップリングに影響を及ぼす領域を示している。
【００６８】
[0083]いくつかの実施形態では、センサ１０８Ｊ上の入力物体８４０の存在、及び／又は軸２０２沿いのその位置を検出するために、処理システム１１０は、すべてのルーティングトレースＤＬ０〜ＤＬ７に共通の電圧波形を印加する。処理システム１１０は、その後、各センス電極上のセンス信号を測定して、各センス電極と付近のドライブ電極の間の容量性カップリングの変化を決定することができる。一実施形態では、これらの測定から、入力物体の存在と、軸２０２沿いのその位置（例えば位置のＹ成分）は、ピーク検出アルゴリズム、若しくはピークフィッティングアルゴリズム、又は類似のものを使用して決定することができる。
【００６９】
[0084]いくつかの実施形態では、軸２０１沿いの入力物体８４０の位置を測定するために、処理システム１１０は、少なくとも２組の測定値を獲得する。測定値の第１の組を獲得するために、処理システム１１０は、導電性ルーティングトレースＤＬ０、ＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３上に電圧波形を印加し、導電性ルーティングトレースＤＬ４、ＤＬ５、ＤＬ６、ＤＬ７上に一定の電圧又は異なる電圧波形を印加する。これが、ドライブ電極上に、軸２０１に沿って左から右に変化する電圧勾配を生成する。例えば、ドライブ電極Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３上の左から右への電圧勾配は、減少することができ、一方、ドライブ電極Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７上の左から右への電圧勾配は、増加することができる。この実施形態では、２組のドライブ電極を流れる電流は、方向が反対になるので、２組のドライブ電極の各々に沿った電圧勾配の変化は、符号が反対である。電圧勾配の変化は、各センス電極上に第１のセンス信号を発生させ、第１のセンス信号は、処理システム１１０によって測定することができる。次に、処理システム１１０は、同じ２つのグループの導電性ルーティングトレース（ＤＬ０、ＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３、及びＤＬ４、ＤＬ５、ＤＬ６、ＤＬ７）に異なる電圧変化を与え、各センス電極上に第２のセンス信号を発生させ、第２のセンス信号も、処理システム１１０によって測定することができる。電圧勾配の変化が各ドライブ電極について分かるので、図３Ａを参照して（並びに図２Ａ及び図２Ｂをさらに参照して）上で説明したように、入力物体についての位置情報を決定することができる。
【００７０】
[0085]測定値の第１の組について上で図８に関連して説明したが、センス電極Ｓ３は、符号が反対の変化する電圧勾配を有する２組のドライブ電極の間の境界に沿って延びている。電圧勾配の反対向きの変化の影響は、打ち消し合う傾向があるので、この領域内の入力物体は、確実には検出されないことがある。この領域において入力物体を確実に検出するために、ドライブ電極の異なるグルーピングを用いて、測定値の第２の組を取得することによって、電圧勾配の反対向きの変化の間の境界をシフトさせることができる。例えば、導電性ルーティングトレースＤＬ０、ＤＬ１、ＤＬ６、ＤＬ７には、１つの電圧波形を印加することができ、導電性ルーティングトレースＤＬ２、ＤＬ３、ＤＬ４、ＤＬ５には、一定の電圧又は第２の電圧波形を印加することができる。導電性ルーティングトレースのこのグルーピングは、センス電極Ｓ１とセンス電極Ｓ５に沿った電圧勾配境界を生成する。センス電極Ｓ３は、もはや電圧勾配境界に沿って延びていないので、センス電極Ｓ３付近の入力物体を確実に検出することができる。他の実施形態では、導電性ルーティングトレースは、他のグルーピングで駆動することができる。また別の実施形態では、グルーピングは、異なる数の導電性ルーティングトレースを有することができる。
【００７１】
[0086]別の実施形態では、すべてのドライブ電極に共通の電圧波形を印加して、処理システム１１０によって獲得された測定値は、入力物体の存在の検出と、軸２０２沿いの入力物体の位置の決定の両方のために使用することができる。軸２０２沿いの入力物体の位置が分かると、次に、入力物体の付近に電圧勾配境界が存在しないように、ドライブ電極をグループ化することができ、測定値の単一の組を用いて、軸２０１沿いの入力物体の位置を決定することができる。
【００７２】
[0087]他の実施形態では、電圧勾配境界は、センサ１０８Ｊを横断的に移動することができる。例えば、一実施形態では、電圧勾配境界は、センス電極Ｓ０からセンス電極Ｓ６に向かって巡回的に移動することができる。この場合、導電性ルーティングトレースの第１のグルーピングは、ＤＬ０から成る第１のグループと、ＤＬ１〜ＤＬ７から成る第２のグループとを含み、それによって、センス電極Ｓ０に沿って電圧勾配境界が配置される。センサ１０８Ｊを横断して電圧勾配境界を巡回的に移動させると、第２のグルーピングは、ＤＬ０、ＤＬ１から成る第１のグループと、ＤＬ２〜ＤＬ７から成る第２のグループとを含み、それによって、センス電極Ｓ１に沿って電圧勾配境界が配置される。グルーピングの推移は、第７のグルーピングまで続き、第７のグルーピングは、ＤＬ０〜ＤＬ６から成る第１のグループと、ＤＬ７から成る第２のグループとを含み、それによって、センス電極Ｓ６に沿って電圧勾配境界が配置される。別の実施形態では、電圧勾配境界は、センス電極Ｓ６からセンス電極Ｓ０に向かって反対方向に巡回的に移動することができる。さらに、センサ１０８Ｊを横断して電圧勾配境界を巡回的に移動する他の方法も可能である。上で説明した方法のいずれかを使用して電圧勾配境界を移動させることによって、センサ上のいずれの位置においても、入力物体を確実に検出することができる。
【００７３】
[0088]ここで図７Ｂに移ると、別の実施形態による、センサ１０８Ｋの上面図が示されている。センサ１０８Ｋは、図１の入力デバイス１００内に構成される、センサ１０８の一例を表す。図７Ａの実施形態におけるように、センサ１０８Ｋの各ドライブ電極の右端が、電気的に一緒に結合される。しかし、導電性要素７３０は、複数の導電性トレースを含む導電性要素７４０に置き換えられる。
【００７４】
[0089]図７Ｃは、別の実施形態による、センサ１０８Ｌの上面図を示している。センサ１０８Ｌは、図１の入力デバイス１００内に構成される、センサ１０８の一例を表す。図７Ａの実施形態におけるように、センサ１０８Ｌの各ドライブ電極の右端が、電気的に一緒に結合される。しかし、図７Ａの導電性要素７３０は、図７Ｃでは、導電性要素７５０に置き換えられる。導電性要素７５０は、ドライブ電極Ｄ０〜Ｄ７と同じ材料から、又は異なる材料から構成することができる。いずれの場合も、導電性要素７５０がかなりの抵抗率を有する場合、上で説明したようにドライブ電極が駆動された場合、導電性要素７５０は、ドライブ電極の右端の間で電圧降下を生じさせる。ドライブ電極と導電性要素７５０の既知の幾何形状及び抵抗率に基づいて、これらの電圧降下は、よく知られた回路理論を使用して計算することができる。計算された電圧降下に基づいて、導電性要素７５０の抵抗に起因する電圧勾配変化の摂動を計算することができ、入力物体についての所望の位置情報を依然として容易に決定することができる。ドライブ電極と導電性要素７５０の抵抗率が事前に分からない場合、電圧降下を直接測定することができる。
【００７５】
[0090]上記の実施形態は、非限定的であることが意図されており、他の実施形態では、センサ電極を駆動する代替シーケンスをセンサ１０８Ｊとともに使用できることが理解されよう。さらに、様々な実施形態では、動作中に、ドライブ電極の３つ以上のグループが存在してもよい。他の実施形態では、グルーピング内のグループにドライブ電極が存在しないこともできる。またさらなる実施形態では、グルーピングのグループ内のドライブ電極は、ランダム法又は擬似ランダム法を使用して決定することができる。
【００７６】
例示的な動作方法
[0091]以下の説明は、本発明の実施形態の例示的な動作方法を詳細に説明する。図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、フロー図９００Ａ及び９００Ｂは、様々な実施形態によって使用される例示的な手順を示している。フロー図９００Ａ及び９００Ｂは、様々な実施形態において、上で説明したように、コンピュータ可読及びコンピュータ実行可能命令の制御下でプロセッサによって実施できる、いくつかの手順を含む。このようにして、フロー図９００Ａ及び９００Ｂの全部又は一部は、様々な実施形態において、処理システム１１０などの、コンピュータ又は処理システムを使用して、実施することができる。フロー図９００Ａ及び９００Ｂでは、特定の手順が開示されるが、そのような手順は例である。すなわち、いくつかの実施形態は、他の様々な手順を、又はフロー図９００Ａ及び９００Ｂに挙げられた以下で説明する手順の変形を実行するのによく適している。同様に、いくつかの実施形態では、（以下で説明するものを含む）フロー図９００Ａ及び９００Ｂの手順は、提示されるものとは異なる順序で実行することができ、及び／又はフロー図９００Ａ及び９００Ｂにおいて説明する手順は、必ずしもすべてを実行しなくてもよい。
【００７７】
[0092]図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の様々な実施形態による、位置センシングのいくつかの例示的な方法についてのフロー図を示している。フロー図９００Ａ及び９００Ｂは、様々な実施形態による、本明細書で説明したセンサ１０８の１つ又は複数とともに、入力デバイス１００及び処理システム１１０を使用する方法も説明している。フロー図９００Ａ及び９００Ｂの手順が、図１〜図８の要素を参照して、以下で説明される。
【００７８】
[0093]フロー図９００Ａの９１０において、ドライブ電極の第１の端部及び第２の端部が電気的に駆動されて、ドライブ電極の長さに沿って電圧勾配の変化を引き起こし、その結果、センス電極において第１の電気信号を発生させる。いくつかの実施形態では、第１の端部は、変化する電圧を印加されるが、第２の端部は、一定の電圧に保持され、又は異なる変化する電圧を印加される。いくつかの実施形態では、変化する電圧は、振幅又は極性が異なることができる。図３Ａのセンサ１０８Ｅを参照すると、一実施形態では、フロー図ステップ９１０は、処理システム１１０が、Ｄ１の右端にある電圧波形を印加し、Ｄ１の左端に異なる電圧波形又は一定の電圧を印加することを含むことができる。これを達成するための技法は、少なくとも図１〜図８を参照して説明された。さらに、上で説明した方法は、センス電極において、第１の電気信号を発生させる。
【００７９】
[0094]フロー図９００Ａの９２０において、いくつかの実施形態では、第１の電気信号の第１の測定値が獲得される。いくつかの実施形態では、処理システム１１０は、この測定値を獲得する。センサ１０８Ｅを主に用いる先の例に従うと、処理システム１１０は、本明細書で先に説明した方法で、センス電極Ｓ１から第１の測定値を獲得することができる。
【００８０】
[0095]フロー図９００Ａの９３０において、いくつかの実施形態では、第１の測定値に基づいて、第１のドライブ電極の長さに沿った位置情報が決定される。位置情報は、入力物体に関連付けられる。センサ１０８Ｅを主に用いる先の例に従うと、いくつかの実施形態では、処理システム１１０は、式１〜式１１のうちの１つ又は複数に関連して説明した方法で、ドライブ電極Ｄ１の長さに沿ったＸ位置を決定する。そのような位置情報を決定するための他の技法も、本明細書で説明されたが、簡潔さ及び明瞭さを旨として、それらに言及している。いくつかの実施形態では、処理システム１１０は、第１の測定値に少なくとも部分的に基づいて、２つの次元において位置情報を決定することができ、位置情報はやはり、入力物体に関連付けられる。２次元位置情報の決定は、図３Ａを参照して（並びに図２Ａ及び図２Ｂをさらに参照して）、先に説明した。
【００８１】
[0096]ここでフロー図９００Ｂを参照すると、フロー図９００Ｂは、フロー図９００Ａの９１０及び９２０を含み、そのため、９１０及び９２０は、図９Ａに関連して上で説明されている。フロー図９００Ｂの９４０において、いくつかの実施形態では、方法は、ドライブ電極の第１の端部及び第２の端部の少なくとも一方を電気的に駆動して、センス電極において第２の電気信号を発生させるステップを含む。いくつかの実施形態では、一端は、ある電圧波形を印加されるが、他端は、電気的に浮動している（すなわち高インピーダンスにある）。他の実施形態では、一端は、一定の電圧に保持されるが、他端は、ある電圧波形を印加される。また他の実施形態では、第１の端部は、ある電圧波形を印加され、第２の端部は、異なる電圧波形を印加される。フロー図９００Ｂのステップ９４０は、ドライブ電極の長さに沿った電圧勾配の変化を引き起こさないことがあり、又はフロー図９００Ｂのステップ９１０によって引き起こされる電圧勾配の変化とは異なる、電圧勾配の変化を引き起こすことができることが理解されよう。
【００８２】
[0097]引き続き図９Ｂを参照すると、フロー図９００Ｂの９５０において、いくつかの実施形態では、第２の測定値が獲得され、第２の測定値は、第２の電気信号についてのものである。いくつかの実施形態では、処理システム１１０は、本明細書で先に説明した方法で、第２の電気信号を測定する。
【００８３】
[0098]フロー図９００Ｂの９６０において、いくつかの実施形態では、第１の測定値及び第２の測定値に基づいて、ドライブ電極の長さに沿った位置情報が決定される。位置情報は、入力物体に関連付けられる。センサ１０８Ｅを主に用いる先の例に従うと、いくつかの実施形態では、処理システム１１０は、式１〜式１１のうちの１つ又は複数に関連して説明した方法で、ドライブ電極Ｄ１の長さに沿ったＸ位置を決定する。そのような位置情報を決定するための他の技法も、本明細書で説明されたが、簡潔さ及び明瞭さを旨として、それらに言及している。いくつかの実施形態では、処理システム１１０は、第１の測定値及び第２の測定値に少なくとも部分的に基づいて、２つの次元において位置情報を決定することができ、位置情報はやはり、入力物体に関連付けられる。２次元位置情報の決定は、図３Ａを参照して（並びに図２Ａ及び図２Ｂをさらに参照して）、先に説明した。
【００８４】
[0099]もっぱら便宜的に、先の説明ではいずれも、第１のドライブ電極、第２のドライブ電極、及び第１のセンス電極は、それぞれ、ドライブ電極Ｄ０、ドライブ電極Ｄ１、及びセンス電極Ｓ０と呼ぶことができる。さらに、複数のドライブ電極、複数のセンス電極、及び複数の導電性ルーティングトレースは、それぞれ、ドライブ電極Ｄ０〜Ｄ５、センス電極Ｓ０〜Ｓ４、及び導電性ルーティングトレースＤＬ０〜ＤＬ５又はＤＲ０〜ＤＲ５と呼ぶことができる。いくつかの実施形態では、複数のドライブ電極、複数のセンス電極、及び複数の導電性ルーティングトレースは、それぞれ、より多い又はより少ないドライブ電極、センス電極、及び導電性ルーティングトレースを含むことができることが理解されよう。２つのドライブ電極が説明された、先の実施形態では、「第１のドライブ電極」及び「第２のドライブ電極」という用語は、任意の２つの別個のドライブ電極を指すことができる。さらに、２つ以上のセンス電極が説明される場合、「第１のセンス電極」という用語は、任意のセンス電極を指すことができる。
【００８５】
[00100]特定の実施形態についての上記の説明は、例示及び説明の目的で提示された。それらは、網羅的であること、又は提示された技術を開示された通りの形態に限定することを意図しておらず、上記の教示に照らして、明らかに多くの変更及び変形が可能である。提示された技術の原理、及びその実際の適用を最も良く説明し、それによって、他の当業者が、企図された特定の使用に適するように様々な変更を施して、提示された技術、及び様々な実施形態を最も良く利用することができるように、実施形態が選択され、説明された。本明細書で説明されたすべての要素、部分、及びステップが含まれるのが好ましい。当業者には明らかなように、これらの要素、部分、及びステップはいずれも、他の要素、部分、及びステップによって置き換えることができ、又は完全に削除することができることを理解されたい。
【００８６】
[00101]本文書は、少なくとも以下の概念を開示した。
概念
概念１。第１のドライブ電極と、
前記第１のドライブ電極に近接して配置された第１のセンス電極と、
前記第１のドライブ電極及び前記第１のセンス電極と結合された処理システムであって、
前記第１のドライブ電極の第１の端部を電気的に駆動し、前記第１のドライブ電極の第２の端部を電気的に駆動して、前記第１のドライブ電極の長さに沿って電圧勾配の変化を生じさせるステップであって、前記電圧勾配の前記変化が、前記第１のセンス電極上に第１の電気信号を発生させる、ステップと、
前記第１の電気信号の第１の測定値を獲得するステップと、
前記第１の測定値に基づいて、前記第１のドライブ電極の前記長さに沿った位置情報を決定するステップであって、前記位置情報が、入力物体に関連付けられる、ステップと、
を実行するように構成された、処理システムと、
を備える入力デバイス。
【００８７】
概念２。第２のドライブ電極であって、前記第１のセンス電極が、前記第１のドライブ電極と前記第２のドライブ電極の間に配置されるように、前記第１のドライブ電極と平行に配置される、第２のドライブ電極をさらに備える、概念１に記載の入力デバイス。
【００８８】
概念３。前記第１のドライブ電極の一端を前記第２のドライブ電極の一端と電気的に結合する導電性要素をさらに備える、概念２に記載の入力デバイス。
【００８９】
概念４。前記処理システムが、
前記第１のドライブ電極を電気的に駆動して、前記第１のセンス電極上に第２の電気信号を発生させるステップと、
第２の測定値を獲得するステップであって、前記第２の測定値が、前記第２の電気信号についてのものである、ステップと、
をさらに実行するように構成される、概念１に記載の入力デバイス。
【００９０】
概念５。前記処理システムが、前記第２の測定値にも基づいて、前記位置情報を決定するステップをさらに実行するように構成される、概念４に記載の入力デバイス。
【００９１】
概念６。前記処理システムが、
前記第１の測定値及び前記第２の測定値に基づいて、前記入力物体についての２次元位置情報を決定するステップをさらに実行するように構成される、概念４に記載の入力デバイス。
【００９２】
概念７。前記第１のドライブ電極を電気的に駆動して、前記第１のセンス電極上に第２の電気信号を発生させる前記ステップが、前記電圧勾配の第２の変化を生じさせる、概念４に記載の入力デバイス。
【００９３】
概念８。前記第１のドライブ電極と前記第１のセンス電極が、共通の基板上の単一の層内に配置される、概念１に記載の入力デバイス。
【００９４】
概念９。第１のドライブ電極の第１の端部を電気的に駆動し、前記第１のドライブ電極の第２の端部を電気的に駆動して、前記第１のドライブ電極の長さに沿って電圧勾配の変化を生じさせるステップであって、前記電圧勾配の前記変化が、第１のセンス電極上に第１の電気信号を発生させる、ステップと、
前記第１の電気信号の第１の測定値を獲得するステップと、
前記第１の測定値に基づいて、前記第１のドライブ電極の前記長さに沿った位置情報を決定するステップであって、前記位置情報が、入力物体に関連付けられる、ステップと、
を含むセンシングの方法。
【００９５】
概念１０。前記第１のドライブ電極を電気的に駆動して、前記第１のセンス電極上に第２の電気信号を発生させるステップと、
第２の測定値を獲得するステップであって、前記第２の測定値が、前記第２の電気信号についてのものである、ステップと、
をさらに含む、概念９に記載の方法。
【００９６】
概念１１。前記第２の測定値に少なくとも部分的に基づいて、前記位置情報を決定するステップをさらに含む、概念１０に記載の方法。
【００９７】
概念１２。前記第１の測定値及び前記第２の測定値に基づいて、前記入力物体についての２次元位置情報を決定するステップをさらに含む、概念１０に記載の方法。
【００９８】
概念１３。前記第１のドライブ電極を電気的に駆動して、前記第１のセンス電極上に第２の電気信号を発生させる前記ステップが、前記電圧勾配の第２の変化を生じさせる、概念１０に記載の方法。
【００９９】
概念１４。センサ基板と、
複数のドライブ電極であって、前記複数のドライブ電極の各ドライブ電極が、第１の軸と実質的に平行であり、前記第１の軸に沿って細長い、複数のドライブ電極と、
前記複数のドライブ電極の各ドライブ電極の第１の端部を結合する導電性要素と、
複数の導電性ルーティングトレースであって、前記複数の導電性ルーティングトレースの各導電性ルーティングトレースが、前記複数のドライブ電極のうちの関連するドライブ電極の第２の端部に結合される、複数の導電性ルーティングトレースと、
複数のセンス電極であって、前記複数のセンス電極の各センス電極が、前記第１の軸と実質的に平行であり、前記複数のセンス電極の各センス電極が、前記複数のドライブ電極の少なくとも１つのドライブ電極に近接して配置される、複数のセンス電極と、
を備えるセンサコンポーネント。
【０１００】
概念１５。前記複数のドライブ電極と前記複数のセンス電極が、共通の基板上の単一の層内に配置される、概念１４に記載のセンサコンポーネント。
【０１０１】
概念１６。前記センサコンポーネントと処理システムの間の通信結合であって、前記処理システムが、
前記複数のドライブ電極の各ドライブ電極の前記第１の端部を電気的に駆動し、前記複数のドライブ電極の各ドライブ電極の前記第２の端部を電気的に駆動して、複数の電圧勾配の変化を生じさせるステップであって、前記複数の電圧勾配の各電圧勾配が、前記複数のドライブ電極の前記ドライブ電極の１つに沿っており、前記複数の電圧勾配の前記変化が、前記複数のセンス電極上に第１の複数の電気信号を発生させる、ステップと、
第１の複数の測定値を獲得するステップであって、前記第１の複数の測定値の各測定値が、前記第１の複数の電気信号の前記電気信号の１つについてのものである、ステップと、
前記第１の複数の測定値に基づいて、前記第１の軸沿いの位置情報を決定するステップであって、前記位置情報が、入力物体に関連付けられる、ステップと、
を実行するように構成される、通信結合をさらに備える、概念１４に記載のセンサコンポーネント。
【０１０２】
概念１７。前記処理システムが、
前記複数のドライブ電極の各ドライブ電極を電気的に駆動して、前記複数のセンス電極上に第２の複数の電気信号を発生させるステップと、
第２の複数の測定値を獲得するステップであって、前記第２の複数の測定値の各測定値が、前記第２の複数の電気信号の１つについてのものである、ステップと、
をさらに実行するように構成される、概念１６に記載のセンサコンポーネント。
【０１０３】
概念１８。前記処理システムが、前記第２の複数の測定値に基づいて、前記位置情報を決定するステップを実行するようにさらに構成される、概念１７に記載のセンサコンポーネント。
【０１０４】
概念１９。前記処理システムが、前記入力物体についての２次元位置情報を決定するステップをさらに実行するように構成される、概念１７に記載のセンサコンポーネント。
【０１０５】
概念２０。前記複数のドライブ電極の各ドライブ電極を電気的に駆動して、前記複数のセンス電極上に第２の複数の電気信号を発生させる前記ステップが、前記複数の電圧勾配の第２の変化を生じさせる、概念１７に記載のセンサコンポーネント。
【０１０６】
概念２１。前記センサコンポーネントと処理システムの間の通信結合であって、前記処理システムが、
前記複数のドライブ電極の各ドライブ電極の前記第２の端部を電気的に駆動して、複数の電圧勾配の変化を生じさせるステップであって、前記複数の電圧勾配の各電圧勾配が、前記複数のドライブ電極の前記ドライブ電極の１つに沿っており、前記複数の電圧勾配の前記変化が、前記複数のセンス電極上に第１の複数の電気信号を発生させる、ステップと、
第１の複数の測定値を獲得するステップであって、前記第１の複数の測定値の各測定値が、前記第１の複数の電気信号の前記電気信号の１つについてのものである、ステップと、
前記第１の複数の測定値に基づいて、前記第１の軸沿いの位置情報を決定するステップであって、前記位置情報が、入力物体に関連付けられる、ステップと、
を実行するように構成される、通信結合をさらに備える、概念１４に記載のセンサコンポーネント。
【０１０７】
概念２２。前記複数のドライブ電極の１つのドライブ電極について、前記１つのドライブ電極の異なる端部への異なる電圧の印加が、前記１つのドライブ電極に沿って電圧勾配を生成する、概念１４に記載のセンサコンポーネント。
【０１０８】
概念２３。ドライブ電極の第１の端部を電気的に駆動し、前記ドライブ電極の第２の端部を電気的に駆動して、前記ドライブ電極の長さに沿って電圧勾配の変化を生じさせるステップであって、前記電圧勾配の前記変化が、センス電極上に第１の電気信号を発生させる、ステップと、
前記第１の電気信号の第１の測定値を獲得するステップと、
前記第１の測定値に基づいて、前記ドライブ電極の前記長さに沿った位置情報を決定するステップであって、前記位置情報が、入力物体に関連付けられる、ステップと、
を実行するように構成された処理システム。
【０１０９】
概念２４。前記ドライブ電極を電気的に駆動して、前記センス電極上に第２の電気信号を発生させるステップと、
第２の測定値を獲得するステップであって、前記第２の測定値が、前記第２の電気信号についてのものである、ステップと、
をさらに実行するように構成される、概念２３に記載の処理システム。
【０１１０】
概念２５。前記第２の測定値に少なくとも部分的に基づいて、前記位置情報を決定するステップをさらに実行するように構成される、概念２３に記載の処理システム。
【０１１１】
概念２６。前記第１の測定値及び前記第２の測定値に基づいて、前記入力物体についての２次元位置情報を決定するステップを実行するようにさらに構成される、概念２３に記載の処理システム。
【０１１２】
概念２７。前記ドライブ電極を電気的に駆動して、前記センス電極上に第２の電気信号を発生させる前記ステップが、前記電圧勾配の第２の変化を生じさせる、概念２３に記載の処理システム。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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