(57)【要約】【課題】１つ以上の素子を有し、ユーザー入力を検知するためのタッチセンサ。【解決手段】１つ以上の素子の少なくとも一部は、１つ以上のユーザー入力の位置を決定するために、感度が下げられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の素子を有し、
１つ以上の前記素子の少なくとも一部は、１つ以上のユーザー入力の位置を決定するために感度が下げられているタッチセンサ。
【請求項２】
１つ以上の前記素子の少なくとも一部は、複数のユーザー入力同士を区別するために感度が下げられている請求項１に記載のタッチセンサ。
【請求項３】
１つ以上の静電容量タッチセンサ、誘電性タッチセンサ、電気抵抗式タッチセンサである請求項１または請求項２に記載のタッチセンサ。
【請求項４】
前記素子は、１つ以上の検知素子を有し、前記検知素子の少なくとも一部は、感度が下げられるようにグラウンドに接続されている請求項１〜３のいずれか一項に記載のタッチセンサ。
【請求項５】
１つ以上の前記検知素子の一部は、感度が高められるようにアクティブバックプレーン信号に接続されている請求項４に記載のタッチセンサ。
【請求項６】
グラウンドまたはアクティブバックプレーンに前記検知素子を接続するスイッチをさらに有する請求項５に記載のタッチセンサ。
【請求項７】
１つ以上の前記検知素子の一部は、感度が高められるように電気的にフローティングされた素子に接続されている請求項４に記載のタッチセンサ。
【請求項８】
グラウンドまたは電気的にフローティングされた素子に接続されるスイッチをさらに有する請求項７に記載のタッチセンサ。
【請求項９】
１つ以上の制御素子をさらに有し、制御素子の領域は、検知素子の検知領域を提供するために検知素子の領域に近接する請求項４〜８のいずれか一項に記載のタッチセンサ。
【請求項１０】
前記検知素子および前記制御素子が検知領域を提供するために相交わるように、１つ以上の検知素子は、前記制御素子と異なる方向に配列される請求項９に記載のタッチセンサ。
【請求項１１】
検知領域を提供するために、１つ以上の前記検知素子の少なくとも一部は、１つ以上の前記制御素子の少なくとも一部と実質的に同じ方向に、近接して、配列される請求項９に記載のタッチセンサ。
【請求項１２】
１つ以上の前記検知素子の配列方向は、１つ以上の前記制御素子の配列方向に対して実質的に直角である請求項１０に記載のタッチセンサ。
【請求項１３】
１つ以上の前記制御素子は、前記検知領域の感度が高められるかまたは下げられるように制御される請求項９〜１２のいずれか一項に記載のタッチセンサ。
【請求項１４】
対応する検知領域の感度を下げるために、前記制御素子はグラウンドに接続される請求項１３に記載のタッチセンサ。
【請求項１５】
対応する検知領域の感度を高めるために、制御素子が電気的にフローティングされている請求項１３または請求項１４に記載のタッチセンサ。
【請求項１６】
対応する検知領域の感度を下げるために、前記制御素子をグラウンドに接続し、または、対応する検知領域の感度を高めるために、制御素子を電気的にフローティングさせるスイッチをさらに有する請求項１５に記載のタッチセンサ。
【請求項１７】
対応する検知領域の感度を高めるために、アクティブバックプレーン信号に前記制御素子を接続する請求項１３または請求項１４に記載のタッチセンサ。
【請求項１８】
対応する検知領域の感度を下げるために、前記制御素子をグラウンドに接続し、または、対応する検知領域の感度を高めるために、前記制御素子を前記アクティブバックプレーン信号に接続するスイッチをさらに有する請求項１７に記載のタッチセンサ。
【請求項１９】
前記制御素子のそれぞれ用のスイッチを有する請求項１６または請求項１８に記載のタッチセンサ。
【請求項２０】
スイッチは、電子スイッチである請求項１６、１８、１９のいずれか一項に記載のタッチセンサ。
【請求項２１】
各前記制御素子が順に対応する検知領域の感度を下げるように、当該制御素子を周期的に制御するコントローラをさらに有する請求項１３〜２０のいずれか一項に記載のタッチセンサ。
【請求項２２】
各前記制御素子が順に対応する検知領域の感度を高めるように、当該制御素子を周期的に制御するコントローラをさらに有する請求項１３〜２０のいずれか一項に記載のタッチセンサ。
【請求項２３】
１つ以上の前記検知素子からの情報の受信に従って、スイッチを操作するコントローラをさらに有する請求項２０に記載のタッチセンサ。
【請求項２４】
前記コントローラは、１つ以上の前記検知素子から返信された信号により表される複数のユーザー入力間の区別のために制御すべき前記制御素子を決定する請求項２３に記載のタッチセンサ。
【請求項２５】
前記コントローラは、複数のユーザー入力のうちの１つの位置に対応し前に感度が高められていた対応検知領域について、感度を下げるために、前記制御素子を制御する請求項２４に記載のタッチセンサ。
【請求項２６】
前記コントローラは、
全ての検知素子の感度を高めるために前記制御素子を制御し、さらに、
前記検知素子から情報を受信することと、
前記検知素子から受信した情報に応答して、対応する検知領域の感度を下げるために前記制御素子を制御することとを、
ユーザー入力が区別可能になるまで、繰り返す請求項２３に記載のタッチセンサ。
【請求項２７】
１つ以上の前記検知素子は、制御素子として構成され、および／または、１つ以上の前記制御素子は検知素子として構成される請求項９〜２６のいずれか一項に記載のタッチセンサ。
【請求項２８】
全ての前記検知素子は、制御素子として構成され、前記コントローラは、２つの制御素子間の単一の検知領域がタッチを検知できるように、前記制御素子を制御する請求項２７に記載のタッチセンサ。
【請求項２９】
前記検知素子および前記制御素子はワイヤ素子であり、検知素子の一部は、互いに対応する前記検知素子と前記制御素子の一部が検知領域を提供するように、タッチセンサの領域内の制御素子の一部に対して実質的に平行であり、実質的に隣接する経路に沿って配置される請求項９〜２８のいずれか一項に記載のタッチセンサ。
【請求項３０】
前記コントローラは、ユーザー入力がない場合、または、単一のユーザー入力がされた場合、全ての検知素子の感度が高められるように、前記制御素子を制御する請求項２３に記載のタッチセンサ。
【請求項３１】
前記コントローラは、１つ以上の検知素子から受信した情報に従って、動作モードを実行する請求項２３に記載のタッチセンサ。
【請求項３２】
前記素子は、投影型静電容量方式を用いてユーザー入力を決定する請求項１〜３１のいずれか一項に記載のタッチセンサ。
【請求項３３】
１つ以上の素子を連結するワイヤと、前記ワイヤがタッチを検知しないように当該ワイヤの近傍に設けられたシールドとを有する請求項１〜３２のいずれか一項に記載のタッチセンサ。
【請求項３４】
前記シールドは、接地されたワイヤである請求項３３に記載のタッチセンサ。
【請求項３５】
コントローラを有し、
１つ以上の前記素子は、１つ以上の素子からなる第１セットおよび１つ以上の素子からなる第２セットを含み、第１セットおよび第２セットの素子はいずれも検知素子および制御素子のいずれとしても動作可能であり、
前記コントローラは、前記第１セットの素子を検知素子として使用して１つ以上のユーザー入力の先行の位置を決定し、前記第１セットの素子を制御素子とし前記第２セットの素子を検知素子として使用して１つ以上のユーザー入力の第２の位置を決定し、
前記コントローラは、さらに、先行の位置および第２の位置に従って、１つ以上のユーザー入力の合成位置を決定する請求項１〜３４のいずれか一項に記載のタッチセンサ。
【請求項３６】
請求項１〜３５のいずれか一項に記載のタッチセンサを有する電子機器。
【請求項３７】
１つ以上の素子を有するタッチセンサの駆動方法であって、
１つ以上のユーザー入力の位置を決定するために、１つ以上の前記素子の少なくとも一部の感度を下げることを含むタッチセンサの駆動方法。
【請求項３８】
請求項１〜３５のいずれか一項に記載のタッチセンサ、請求項３６に記載の装置または請求項３７に記載の方法を、コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチセンサに関し、特に、排他的ではないが、複数同時のユーザー入力／タッチを識別できるタッチセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
水平および垂直のセンサ素子の多重配列を使用するタッチセンサは、タッチスクリーンとも呼ばれ、たとえばＢｉｎｓｔｅａｄによる米国特許６１３７４２７に記載されるように知られている。この種のタッチセンサは、１本の指での操作において良好に動作し、センサ素子によって１つのピークが水平方向（ｘ）において識別され、また１つのピークが垂直方向（ｙ）において識別される。この例では、タッチの位置は、水平方向の１つのピークおよび垂直方向の１つのピークを統合することにより、ｘｙ指座標として、明確に決定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許６１３７４２７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来技術の多重配列は、水平（ｘ）方向の２つのピークおよび垂直（ｙ）方向の２つのピークが存在するため、同時の２本の指でのタッチの位置を正しく検知する場合に問題が発生する。その問題とは、どちらのｘのピークが、どちらのｙのピークに対応するかを識別する方法であり、それは図１ａに示される。
【０００５】
図１ａは従来技術の１６個の検知素子を有する６４ポジションの多重化されたタッチセンサの概要図である。８つの検知素子は、タッチセンサの水平（ｘ）軸に沿って提供され、１０２として示される。８つの検知素子は、タッチセンサの垂直（ｙ）軸に沿って提供され、１０４として示される。８つの水平検知素子１０２および８つの垂直検知素子１０４は、６４個のタッチを検知するクロスオーバーポイント（交点）を提供する。
【０００６】
図１ａは２本の指によるタッチを示し、ｘｙ検知素子の交点５／３の指Ｆ０（１０８）と、ｘｙ検知素子の交点７／６の指Ｆ１（１０６）を示す。水平検知素子１０２により返される情報は図１ａの１１０に図示され、垂直検知素子１０４により返される情報は１１２に図示される。水平検知素子１０２によって返される情報１１０は水平位置５および７で２つの「ピーク」を示し、垂直検知素子１０４によって返される情報１１２は垂直位置３および６で２つの「ピーク」を示すことがわかる。
【０００７】
水平および垂直センサ１０２、１０４によって返される情報１１０、１１２を用いると、指が位置５／３と７／６にあるのか（これが指の正しい位置である）、または位置５／６と７／３にあるのかを判断できないという曖昧性がある。正しい指の位置を判定するためには、標準的なｘｙ系の多重スキャンでは入手できるデータが不十分である。
【０００８】
曖昧性の問題は、３本以上の指を用いる場合や、いくつかの指が同じセンサ素子上に静止している状態で１本の指が動き始めるような場合に、さらに顕著となる。どの指が動いているかを検知することは困難である。
【０００９】
これらの問題に対する周知の解決策は、たとえば図１ｂに示すように、検知素子の非多重配列を使用することである。
【００１０】
図１ｂのタッチセンサ１５０は多数の離散したキー１５２から構成され、それぞれがタッチに反応し、それ自身の独立した検知入力を有する。３２個の検知入力は図１ｂの１５４に示され、タッチセンサ１５０の左側の３２個のキー１５２と一致する。そして、３２個の検知入力は図１ｂの１５６に示され、タッチセンサ１５０の右側の３２個のキー１５２と一致する。２本の指Ｆ０（１６０）およびＦ１（１５８）は入力５６および４２としてそれぞれ一意に識別される。したがって、図１ｂの非多重配列は、曖昧性なく、同時に、多くの指の位置を検知できる。
【００１１】
図１ｂの非多重化された方法に伴う問題は、必要な検知素子の多さ（キー１５２の１つに対して１つの検知素子）と、これらの素子に対する接続の複雑さである。図１ａの８×８の多重配列は１６個の検知素子（ｘ方向に８つ、ｙ方向に８つ）を必要とするのに対し、図１ｂの非多重化された同等物は６４個の検知素子（キー１５２の１つに対して１つ）を必要とする。３２×３２の多重配列が６４個の入力を必要とするのに対し、非多重化された同等物は１０２４個の検知素子を必要とし、それぞれが電子制御装置への接続を必要とすることが理解されるであろう。
【００１２】
６４個の非多重化された個別の検知素子（図１ｂ）に伴う他の問題は、６４個の素子それぞれが制御装置への導線を必要とし、大部分の素子はその導線とともに表示領域および検知領域を横切る必要があるということである。スクリーンを視覚的に不明瞭にすることに加え、これらの導電線は、検知の正確性へ若干の悪影響を与える。
【００１３】
先行公開されたドキュメントや明細書中の背景技術のリストまたは考察は、必ずしもそのドキュメントや背景が、最新技術の一部または一般的な知識として知られていると解釈されるべきではない。
【００１４】
以下の説明において、接地された、無効にする、感度を下げる、という用語は、素子の一部の感度を下げる原理を説明するための例として用いたものであり、検知素子の一部の検知感度を下げるために制御素子を使用することも含むことができる。
【００１５】
「接地する（グラウンドに接続する）」とは、実際の接地すなわち大地電位に接続すること、他の固定電位に接続すること、固定されたフローティング電位に接続すること（例えば機器が電池式である時）、非アクティブバックプレーン信号または他の干渉信号に接続することを含んでもよい。
【００１６】
接地されていない、有効にする、感度を高める、という用語は、検知素子の一部の検知感度を高めることを含む原理を説明するための例として用いたものである。
【００１７】
「接地しない（グラウンドに接続しない）」とは、アクティブバックプレーン信号に接続する、または素子がフローティングする、すなわち、抵抗的に何にも接続していない状態とすることを含んでもよい。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の第一の態様は、１つ以上のユーザー入力の位置を決定するために、１つ以上の素子の少なくとも一部の感度を下げて構成される、１つ以上の素子を有するタッチセンサを提供することである。
【００１９】
１つ以上の素子の少なくとも一部の感度を下げることは、１つ以上のユーザー入力の位置を決定できるように、タッチセンサにマスクを提供することと考えうる。１つ以上の素子の少なくとも一部の感度を下げることは、１つ以上のユーザー入力の位置を明確に決定するために必要となる検知入力をより少なくできる。
【００２０】
１つ以上の素子の少なくとも一部は、複数のユーザー入力を識別するために感度を下げて構成されてもよい。素子は、線形でも非線形でもよい。
【００２１】
タッチセンサは１つ以上の容量性センサ、誘導性センサ、電気抵抗センサ、または他のいかなるタイプのセンサでもよい。いくつかの例において、タッチセンサは異なるセンサ技術を組合せて使用できる。
【００２２】
１つ以上の素子は、１つ以上の検知素子を有してもよい。１つ以上の検知素子の少なくとも一部は、感度を下げるためにグラウンドに容量的に接続されて構成されてもよい。１つ以上の検知素子の少なくとも一部は、無効にするためにグラウンドに容量的、誘導的または抵抗的に接続されて構成されてもよい。センサがタッチを検知するのと同様に、検知素子はグラウンドに接続されてもよい。例えば、容量タッチセンサは、感度を下げるためにグラウンドに容量結合された検知素子を有してもよい。他の実施形態において、１つ以上の検知素子の一部は、感度を下げるために、固定電圧、非アクティブバックプレーン信号またはアクティブバックプレーン信号でない他のいかなる信号にも結合されるように構成されてもよい。１つ以上の検知素子の少なくとも一部は、感度を高めるために、アクティブバックプレーン信号に結合されるように構成されてもよい。タッチセンサは、グラウンドまたはアクティブバックプレーンに検知素子を接続するように構成されるスイッチを有してもよい。
【００２３】
１つ以上の検知素子の少なくとも一部は、感度を高めるために、電気的にフローティングする素子に接続されるように構成されてもよい。「電気的にフローティングしている」とは、グラウンドやアクティブバックプレーン信号や他のいかなる端子にも接続されていない状態と考えられてもよい。タッチセンサは、グラウンドまたは電気的にフローティングしている素子に検知素子を接続するように構成されるスイッチを有してもよい。
【００２４】
タッチセンサは、１つ以上の制御素子を有してもよい。制御素子の領域は、検知素子の検知領域を提供するために検知素子の領域に近接してもよい。
【００２５】
検知素子および制御素子が検知領域を提供するために相交わるように、１つ以上の検知素子は１つ以上の制御素子と異なる方向に並べられてもよい。
【００２６】
検知領域を提供するために、１つ以上の検知素子の少なくとも一部は、１つ以上の制御素子の少なくとも一部と実質的に同じ方向に、また近接して、並べられてもよい。
【００２７】
制御素子および検知素子の使用は、従来技術において必要となる検知入力をより少なくできる。タッチセンサは、ｘの検知入力を有してもよく、ｘは検知素子の数に等しく、それはたとえばタッチセンサの列の数または行の数であってもよい。本発明の実施形態によれば、２次元のタッチセンサの１次元分の検知素子だけが必要とされうる。第１の次元に沿ったユーザー入力は、検知素子によって識別され、第２の次元に沿ったユーザー入力はこれらの検知素子の一部の感度を高めるかまたは感度を下げることによって識別されることが可能であり、それは連続的に実行されてもよい。検知素子の一部の感度を高めるかまたは感度を下げることは、１つ以上の制御素子を有効または無効にすることにより実行できる。
【００２８】
検知素子の方向は、たとえばキーパッドまたはタッチスクリーンなどの用途においては、制御素子の方向に対して実質的に垂直であってもよい。ほかの用途においては、配列はより複雑でもカスタマイズされていてもよい。
【００２９】
検知領域が感度を高められるかまたは感度を下げられるように、制御素子は無効または接地されるように構成されてもよい。
【００３０】
タッチセンサは、対応する検知領域の感度を下げるために、制御素子がグラウンドに接続するように構成されてもよい。１つ以上の検知素子がグラウンドに接続される制御素子に容量結合されるときに、対応する検知領域は感度を下げられることが可能である。
【００３１】
タッチセンサは、対応する検知領域の感度を十分に高めるために、電気的にフローティングする制御素子が残るように構成されてもよい。
【００３２】
タッチセンサは、対応する検知領域を無効にするために制御素子をグラウンドに接続するか、または、検知領域の感度を十分に高めるために電気的にフローティングする制御素子を残すように構成されるスイッチを有してもよい。
【００３３】
タッチセンサは、対応する検知領域の感度を十分に高めるために、制御素子をアクティブバックプレーン信号に接続するように構成されてもよい。
【００３４】
タッチセンサは、対応する検知領域の感度を下げるために、制御素子をグラウンドに接続するか、または、対応する検知領域の感度を高めるために、制御素子をアクティブバックプレーン信号に接続するように構成されるスイッチを有してもよい。
【００３５】
各々の制御素子のためのスイッチがあってもよい。
【００３６】
スイッチは、電子スイッチであってもよい。このような方法で、タッチセンサのオペレーションは、自動的に動作でき、反応するタッチセンサを提供できる。
【００３７】
タッチセンサは、コントローラを有してもよい。コントローラは、１つ以上の検知素子から受け取る情報に従って、スイッチを切り換えるように構成されてもよい。
【００３８】
コントローラは、１つ以上の制御素子を、周期的に無効化もしくは接地するようにスイッチを切り換える、または、制御素子を制御するように構成されてもよい。１つまたは数個の制御素子が同時に無効化または接地される場合、これは狭いマスクを提供することと考えられる。コントローラは、１つ以外の制御素子を周期的に無効化もしくは接地するようにスイッチを切り換える、または、制御素子を制御するように構成されてもよい。コントローラは、順番に１つの制御素子を使用可能にするように構成されてもよい。これは、広いマスクを提供することと考えられる。
【００３９】
コントローラは、１つ以上の検知素子から返される信号によって表される複数のユーザー入力を識別するため、どの制御素子を無効または接地するべきかを決定するように構成されてもよい。
【００４０】
コントローラは、複数のユーザー入力のうちの１つに対応する位置にある検知素子と交差する、前に有効にされていた制御素子を無効にまたは接地するように構成されてもよい。コントローラは、複数のユーザー入力のうちの１つの位置に対応する、前に感度を高められていた検知領域の感度を下げるために、制御素子を制御するように構成されてもよい。たとえば、ユーザー入力が２つの異なる有効な制御素子に対応する位置で受信される場合、２つのユーザー入力を区別できるように、コントローラは前に有効にされていた制御素子のうちの１つを接地または無効にできる。
【００４１】
コントローラは、複数のユーザー入力が受信されるまで、または、複数のユーザー入力がそれぞれ識別可能でなくなるまで、全ての素子を検知素子として駆動するように構成されてもよい。コントローラは、複数のユーザー入力を区別するために素子のうちの１つ以上を制御素子として駆動させてもよい。
【００４２】
コントローラは、全ての検知素子の感度を高めるように制御素子を制御してもよく、またコントローラは、複数のユーザー入力を識別できるまで、繰り返し検知素子から情報を受け取り、検知素子から受信した情報に応じて対応する検知領域の感度を下げるように制御素子を制御するように構成されてもよい。
【００４３】
コントローラは、複数のユーザー入力のうちの１つに対応する位置にある前の検知素子を接地するように構成されてもよい。コントローラは、複数のユーザー入力を識別するために、素子の動作を、検知素子から制御素子に変更するように構成されてもよい。たとえば、ユーザー入力が２つの異なるｘ入力検知または２つの異なるｙ入力検知に対応する位置で受信された場合、コントローラは、２つのユーザー入力が識別可能となるよう、これらの検知素子の１つを制御素子として使用または駆動し、接地または無効にできる。
【００４４】
全ての検知素子は、制御素子として構成されてもよく、またコントローラは、２つの制御素子の間にある単一の検知領域がタッチを検知できるように、制御素子を制御するように構成されてもよい。
【００４５】
１つ以上の検知素子から返される信号は、制御素子が１つも無効にまたは接地されていないときに受信されてもよい。制御素子が１つも無効にまたは接地されていないときのスキャンをｘ／ｙスキャンと称してもよく、検知素子として使用されている全ての素子を含んでもよい。この種の例は、指がスクリーンをタッチした時に素早く検知する動作を提供できる。曖昧でないスキャンは、２本以上の指がスクリーンをタッチするときにのみ（必要だと考えられるときにのみ）実行されてもよい。
【００４６】
コントローラは、全ての制御素子を有効にでき、また、コントローラは複数のユーザー入力が識別可能となるまで、繰り返し、検知素子から情報を受信し、検知素子から受信した情報に応じて、これらの素子またはその様々な組み合わせを接地したり、または無効にされた制御素子の数を増やしたり減らしたりするように構成されてもよい。
【００４７】
これは、複数のユーザー入力が識別可能となるまで、マスクの大きさを徐々に増加させる方法の一例であり、これにより逐次近似および二分検索が実行可能となってもよい。
【００４８】
いくつかの実施形態において、１つ以上の素子は、タッチを検知するために用いられず、永久に制御素子（マスキング素子）として動作するように構成されてもよい。制御素子は、グラウンドまたはアクティブバックプレーンに接続されてもよく、そのことによって、より少ないセンサ素子を用いて複数のユーザー入力を効率的に識別できる。
【００４９】
他の実施形態において、１つ以上の検知素子は検知素子および制御素子の両方となるよう構成されることができ、異なる時間において、どちらにでもなることができる。
【００５０】
いくつかの実施形態において、全ての素子は、１つの万能なセンサ素子を備えた制御素子でもよい。コントローラは、２つの有効または接地されていない制御素子の１つの交点がタッチを検知するように構成されるように、２つの制御素子を除いた全ての素子を周期的に無効にまたは接地するように構成されてもよい。無効にされていない２つの制御素子は、たとえば互いに直交するなど、異なる方向へ延長されてもよい。
【００５１】
行の素子および列の素子の両方が交互に制御素子および検知素子となることができ、また、列の素子が制御素子の間は行の素子が検知素子であり、また、行の素子が制御素子の間は列の素子が検知素子であるような例において、行の素子と列の素子の各交点を明確に検知するため、１つの検知素子、および１つの制御素子が連続的に選択されうる。このようにして、８×８のセンサパッドの、６４個の交点は、それぞれ独立して検知されうる。ある時間において検知素子のうちの１つだけが有効であるように、全ての検知入力は、１つの検知入力回路に送信されうる。
【００５２】
上述した両方の検知方法（すなわち、列を制御するスキャン方法により行を検知する方法と、行を制御するスキャン方法により列を検知する方法）は同じものを２つの異なる方法によって計測するため、２つの検知方法は検知の精度を向上させうる。１つのスキャン結果は、もう１つのスキャン結果と同じ結果を示すかどうかを決定するために比較され、それによって結果の信頼性を向上させうる。あるいは、さらに正確性の高い合成した結果を生成するために、両方の結果が統合されうる。これは、実質的に「複式記入」の簿記に近いと考えられる。
【００５３】
あるいは、全ての行または列の素子がちょうど同じ時間に検知する場合、各行または列について１つの検知入力回路が必要となる。これにより、行の数と列の数を足したものと等しい数の入力が必要になる。これは８×８のセンサパッドの例においては、１６個である。しかし、この段落に示す例において、行と列は同時にセンサとして使用されないため、この数は、行と列の入力を入力回路の共通のバンクに接続することによって減少しうる。これにより、８×８のセンサパッドに対する８のように、行または列の数のうち大きい方と同じ数の入力が必要となる。これらの例において、ある時点で検知素子のうちの１つだけが有効であるように、全ての検知入力は、１つの検知入力回路に接続されうる。
【００５４】
それぞれの入力に対して分離した入力回路を有することと、全ての入力に対して１つの入力回路を有することという２つの対極の中間は、ちょうど同じ時間に検知されるたとえば４つの入力回路の小さなバンクを有することである。行または列の入力はこの４つの入力センサ回路の共通のバンクに接続されうる。
【００５５】
検知素子および制御素子は、ワイヤ素子であってもよい。検知素子の一部は、互いに対応する検知素子と制御素子の一部は検知領域を提供できるように、タッチセンサのある領域において、制御素子の一部に実質的に平行であり、実質的に隣接した経路に沿って配置されてもよい。
【００５６】
コントローラは、ユーザー入力が受信されない、または１つのユーザー入力が受信された場合に、全ての検知素子の感度を高められるように、可能な素子を制御するように構成されてもよい。
【００５７】
コントローラは、タッチが検知されない場合に、全ての制御素子が検知入力素子として動作するように構成されてもよい。いくつかの実施形態において、コントローラは、たとえ検知入力を表す１つのユーザー入力が受信された場合でも、曖昧な状況でないときは、全ての制御素子を検知入力のままでいるよう制御してもよい。このように、タッチセンサはプロセッサのリソースと応答時間の観点で、たとえば、選択された素子を接地することによる「マスキング」は必要な時だけ実行されるといったように、効率的に使用されうる。
【００５８】
コントローラは、１つ以上の検知素子、または第一の方向に延びているｘ素子と第２の方向に延びているｙ素子を有するタッチセンサから受信した情報に従って、複数の動作モードのうちの１つを実行するように構成されてもよい。動作モードは、
ｘおよびｙ素子の両方が検知素子であり、全ての入力を検知する、
ｘおよびｙ素子の両方が検知素子であり、前のスキャンですでに検知された指を追跡する、
ｘ素子は検知素子であり、ｙ素子は制御素子であり、全ての入力をスキャンする、
ｙ素子は検知素子であり、ｘ素子は制御素子であり、全ての入力をスキャンする、
上記の２つのモードを交互に行う、
ｘ素子は検知素子であり、ｙ素子は制御素子であり、前のスキャンですでに検知された指または複数の指を追跡する、
ｙ素子は検知素子であり、ｘ素子は制御素子であり、前のスキャンですでに検知された指または複数の指を追跡する、
制御素子は、１つの素子のみを接地することにより、マスキングしてもよい、
制御素子は、１つ以外の全ての素子を接地することにより、マスキングしてもよい、
制御素子は、素子のブロックを接地することにより、マスキングしてもよい、
制御素子は、素子の１ブロック以外の全てを接地することにより、マスキングしてもよい、
素子のブロックは、逐次近似モードにおいて、マスキングされてもよい、
素子のブロックは、シーケンシャルなモードにおいて、マスキングされてもよい、
素子のブロックは、前のスキャン結果に従う順番で、マスキングされてもよい、
ｘおよびいくつかのｙ素子は、他のｙ素子が検知素子である間も、制御素子としてもよい、
ｙおよびいくつかのｘ素子は、他のｘ素子が検知素子である間も、制御素子としてもよい、
のモードのうちの１つ以上を含むことができる。
【００５９】
検知素子はタッチ検知回路に接続される金属またはワイヤ（または導体）を有してもよい。
【００６０】
検知素子または制御素子は互いに当接するほど幅が広くてもよい、電気的な接触はなく、スクリーン全体を覆ってもよい。
【００６１】
１つ以上の素子は、動的または投影型の静電容量を使用してユーザー入力を決定するように構成されてもよい。
【００６２】
１つ以上の素子に接続されるワイヤ、ケーブルまたはその他の電気コネクタを有するタッチセンサが提供されてもよい。ワイヤ、ケーブルまたは電気コネクタは、たとえば素子を検知回路に接続してもよい。タッチセンサは、ワイヤがタッチに影響されないように、ワイヤに近接したシールドを有してもよい。シールドは、ワイヤへの手動の妨害が、１つ以上の素子によって実行されるタッチ検知に影響を与えないように、ワイヤの感度を下げるために任意に制御可能となるように提供されてもよい。シールドは接地されたワイヤであってもよく、または、他の接地されたいかなる電気伝導体でもよい。シールドに伴う利点は、素子の感度を下げることとは関係なく成し遂げられてもよいため、シールドを有する実施形態が、感度を下げるように構成された素子を必ずしも含む必要はないことが理解される。
【００６３】
タッチセンサは、コントローラを有してもよく、１つ以上の素子は、１つ以上の第１の素子のセットと、１つ以上の第２の素子のセットとを有してもよい。第１の素子のセットおよび第２の素子のセットの両方は、検知素子および制御素子の両方として動作可能であるように構成されてもよい。コントローラは、第１の素子のセットを検知素子として使用し、第２の素子のセットを制御素子として使用することにより、１つ以上のユーザー入力の先行の位置を決定し、また、第１の素子のセットを制御素子として使用し、第２の素子のセットを検知素子として使用することにより、１つ以上のユーザー入力の第２の位置を決定するように構成されてもよい。コントローラは、さらに先行の位置と第２の位置に従って、１つ以上のユーザー入力の合成位置を決定するように構成されてもよい。このような実施形態は、素子間の容量結合が制限されるようなワイヤ素子において特に利益を提供できる。第１の素子のセットと第２の素子のセットのいずれかまたは両方は、１つ以上の素子を有してもよい。
【００６４】
本願明細書において開示されるいかなるタッチセンサを有する電子装置が提供されてもよい。電子装置は、小さいまたは非常に大きなタッチスクリーン、折り畳み可能で「紙のように薄い」タッチ操作可能な電子リーダ、ケースまたはスクリーンがタッチ操作可能な携帯電話、個人用携帯情報機器、ラップトップコンピュータまたはジュークボックスなどでもよく、また、タッチ操作可能なタブレット、木の被削面、壁紙、床タイル、電子的なマルチユーザー用ゲームタブレット、インタラクティブな会議用テーブル、コントロールパネル、または、単一もしくはマルチユーザー用のタッチ操作可能な面を必要とするいかなる装置でもよい。
【００６５】
本願明細書において開示されるいかなるタッチセンサも、たとえば二重窓を含むお店のウィンドウガラスを通して操作するように構成されてもよい。
【００６６】
本発明のさらに別の態様によれば、タッチセンサの駆動方法が提供され、タッチセンサは１つ以上の素子を有し、駆動方法は、１つ以上のユーザー入力の位置を決定するために、１つ以上の素子の少なくとも一部の感度を低める方法を有する。
【００６７】
コンピュータ上で実行され、コンピュータにタッチセンサ、デバイス、タッチスクリーンを含むいかなる装置も構成させ、または、本願明細書において開示されるいかなる方法も実行させるコンピュータプログラムが提供される。
【００６８】
コンピュータプログラムはソフトウェアで実行されてもよく、コンピュータはデジタル信号処理装置、マイクロプロセッサを含むいかなる適切なハードウェアでもよく、限定的でない例として、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去およびプログラミング可能読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電子的消去およびプログラミング可能読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）などで実行されてもよい。ソフトウェアは、アセンブリプログラムでもよい。
【００６９】
コンピュータプログラムは、たとえばディスクやメモリ装置のようなコンピュータで読み込み可能なメディアで提供されてもよく、一時的な信号として提供されてもよい。この一時的な信号は、インターネットからのダウンロードを含むネットワークからのダウンロードでもよい。
【００７０】
以下に、例示を目的として添付の図面を参照しながら説明が示される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１ａ】従来技術のタッチセンサを示す図である。
【図１ｂ】従来技術のタッチセンサを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るタッチセンサを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る制御素子がマスクとして使用される様子を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る狭いマスクが使用される様子を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るマスクを適用する４つの方法を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るマスク可能なタッチスクリーンの平面図である。
【図７】図６のタッチスクリーンの断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る容量結合を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る回路図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るマスク可能なタッチスクリーンを示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る１つのタッチ検知素子と８つの制御素子からなる８つの要素を有する電子的に切り換え可能なマスクを示す図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る１つのタッチ検知素子と８つの制御素子からなる８つの要素を有する電子的に切り換え可能なマスクを示す図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る１つのタッチ検知素子と８つの制御素子からなる８つの要素を有する電子的に切り換え可能なマスクを示す図である。
【図１４ａ】本発明の一実施形態に係る機械的または電気的に操作される１つのタッチマスキングスイッチを示す図である。
【図１４ｂ】本発明の一実施形態に係る機械的または電気的に操作される１つのタッチマスキングスイッチを示す図である。
【図１５ａ】図６のタッチセンサから返されるデータを示す図である。
【図１５ｂ】図６のタッチセンサから返されるデータを示す図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係る狭いマスクが２本の指の曖昧さをなくす様子を示す図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係る狭いマスクが２本の指の曖昧さをなくす様子を示す図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係る細いワイヤのスクリーンを示す図である。
【図１９】本発明の他の実施形態に係る細いワイヤのスクリーンを示す図である。
【図２０】本発明のさらに別の実施形態に係る細いワイヤのスクリーンを示す図である。
【図２１】本発明の一実施形態に係るタッチスクリーンを示す図である。
【図２２】本発明の他の実施形態に係るタッチスクリーンを示す図である。
【図２３】本発明のさらに別の実施形態に係るタッチスクリーンを示す図である。
【図２４】本発明の一実施形態に係るマスクされた誘電性のタッチセンサを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７２】
本明細書において開示される１つ以上の実施形態は、ユーザー入力を検知するためのタッチセンサに関する。タッチセンサは、１つ以上の素子を有し、１つ以上の素子の一部はユーザー入力の位置を識別するため、また複数の同時に発生するユーザー入力を識別できるように、感度を下げられるように構成される。このようなタッチセンサは、マスクされたタッチセンサと呼ばれてもよい。素子の感度を下げる方法としては、以下に詳述されるように、様々な方法があり、いくつかの実施形態においては、素子が対応する検知素子の感度を上げたり感度を下げたりするために、コントローラにより接地されることも、アクティブバックプレーン信号に接続されることもできるため、その素子は「駆動素子」または「制御素子」と呼ばれることがある。このような制御素子は、制御素子として使用されていないときは、検知素子として使用されてもよい。
【００７３】
図２は、本発明の一実施形態に係るタッチセンサ２００を示す。タッチセンサは、タッチセンサ２００の垂直（ｙ）次元に沿って間隔をあけて配置された８つの素子２０４と、タッチセンサ２００の水平（ｘ）次元に沿って間隔をあけて配置された８つの素子２０２とを有する。垂直素子２０４のそれぞれの素子は、垂直方向に間隔をあけて配置されるため垂直素子と呼ばれるが、水平方向に延長される。同様の命名規則が、水平素子２０２に適用される。
【００７４】
この例では、垂直素子２０４は、複数のユーザー入力を区別するために無効にされうる。垂直素子は、「駆動素子」または「制御素子」と呼ばれうる。
【００７５】
図２の例における水平素子２０２は、水平（ｘ）方向のユーザー入力の位置を識別するように構成される検知入力である。
【００７６】
図２には、２本の指によるタッチＦ０（２０６）およびＦ１（２０８）が、ユーザー入力の代表例として示される。第１の指によるタッチＦ０（２０６）は位置５，３であり、また、第２の指によるタッチＦ１（２０８）は位置７／６である。上述のように、従来技術の多重配列は、２本の指によるタッチ２０６、２０８の位置を明確に決定できない。図２において、２本の指は、５／６、５／３、７／６、７／３、の４つの位置にある可能性がある。
【００７７】
制御素子２０４が接地または無効にされるとき、その制御素子２０４と全ての検知素子２０２の間の交点は、タッチがあったことを示す出力を生成しない。すなわち、検知素子２０２の、接地された制御素子２０４と交差する全ての領域は、感度を下げられる。本発明の実施形態においては、指がタッチされた垂直位置に対応する制御素子２０４を接地でき、その結果、検知素子２０２によって生成される出力は、接地された制御素子２０４上に指のタッチがあったことを示すデータを含まないことになる。図２において、制御素子ｙ６を接地することによって、その素子に沿った位置において、検知素子が指を検知できなくなり、その結果、指Ｆ１（２０８）は検知できなくなる。しかし、依然として指Ｆ０（２０６）は、制御素子ｙ３との交点において明確に検知できる。したがって、指Ｆ０は５／３の位置にあり、その結果、指Ｆ１は７／６の位置にあると判断できる。２本の指による同時のタッチを伴う例において、指によるタッチの位置を明確に決定するために、１つの制御素子のみが接地される必要がある。２本以上の指によるタッチを明確に識別するためには、異なる数の制御素子２０４が、場合によっては異なる時間に接地されることも必要になることが理解されるであろう。
【００７８】
駆動素子２０４が複数のユーザー入力を識別する様子のさらに詳細な例を以下に示す。
【００７９】
本明細書で記述されるいくつかの例において、素子を無効にすることは、素子を接地することと記述されてもよい。本明細書の他の場所で記述されるように、接地することは、素子を無効にするための唯一の方法ではなく、開示されているあらゆる例で素子を接地することを参照している例は、素子を無効にするための異なる方法として使用できる。たとえば、素子を無効にすることは、導電性の素子を、本当の大地またはアース、一般的な接地基準として使用されるフローティングした接地、あるいは電圧がゼロまたはゼロでない固定電圧に、抵抗的にまたは容量的に接続することによって実行されてもよい。あるいは、非アクティブバックプレーン信号が検知素子の感度を下げるために使われてもよい。非アクティブバックプレーン信号は、アクティブバックプレーン信号とは、位相がちょうど１８０度異なる同一の信号でもよい。同様に、有効な素子は「接地されていない」素子と呼ばれてもよい。
【００８０】
本発明の実施形態に係る１つ以上の方法において、６４個の素子の配列のために１６本の導線のみがコントローラにルーティングされ、いずれの導線もディスプレイ領域を横切る必要はない。
【００８１】
図１ａに示すように、従来技術の多重化された配列において、垂直センサ素子がタッチされた場合、水平センサ素子からの情報なしでは、その垂直センサ素子のどこを指がタッチしたかを識別することはできない。しかし、本願明細書は、小さい領域だけが感度が高くなるまたは小さい領域だけが感度が低くなるように、垂直素子の感度を選択的に高めたり下げたりできる方法、および、電気的な制御によって検知素子の感度が高いまたは感度が低い位置を上下に移動させ、常にその位置を把握し、１つ以上の指の素子上の位置を検知できる方法を説明する。
【００８２】
図１ａに示す先行技術の多重配列タッチセンサは、８つのｘ素子と８つのｙ素子のすべてが入力を検知する単純なｘ／ｙ容量センサと仮定すると、ｙ素子のいずれかを接地すると、接地されたｙ素子と交差する部分のｘ素子の感度が下げられる。米国特許５８４４５０６に記載されたように、動的な静電容量検知において、接地されたｙ素子の位置にあるｘ素子の一部だけは影響を受け、残りのｘ素子は十分な感度を維持する。
【００８３】
この効果は、検知入力が、検知されていないかまたは接地されているときに、全ての入力を静電容量検知信号から得られた信号に接続することにより、さらに高めることが可能である。同様に、１つ以外の全てのｙ素子を接地することによって、接地されていないｙ素子と交差している部分を除いて、ｘ素子の全長において感度を下げられることが知られている。
【００８４】
この現象は、この種類の多重化されたタッチセンサにおいて、複数の指の位置を明確に検知するために利用できる。
【００８５】
例えば、図２は、指２０６が水平検知素子ｙ３との交点にある垂直検知素子ｘ５にタッチする様子を示す。１つ以外の全てのｙ素子を順次接地し、それによって一度に１つの交点だけの感度を高めることによって、水平素子３との交点の感度を高めることが選択された場合のみ、指を検知して、水平素子３との交点に指があることを示すことが可能である。ｙ６との交点が感度を高められた場合、検知素子ｘ５において指は検知されない。
【００８６】
指Ｆ１は素子ｙ６との交点が感度を高められたときに、検知素子ｘ７によって検知されるが、素子ｙ３との交点が感度を高められたときは、検知素子ｘ７によって指は検知されない。
【００８７】
両方の指が垂直検知素子５の異なる交点を同時にタッチしている場合、両方の指の存在と位置は、関連する水平素子が、垂直素子の該当する部分を検知することを可能にしていれば、正確に検知される。
【００８８】
垂直検知素子５の水平素子との８つの交点について、順々に１つずつ感度を高めるかわりに、順々に1つずつ感度を下げることも可能である。水平素子３との交点が感度を下げられた場合を除いた全ての場合において、指は検知される。したがって、指が水平素子３との交点にあることが判断できる。
【００８９】
２つの指が垂直検知素子５の別の交点を同時にタッチしている場合、少なくとも１つの指の存在は常に検知された状態であり、したがってこの方法によっては識別できない。
【００９０】
しかし、使用する検知技術が、二値的に「タッチしているか、タッチしていないか」を読み取るのではなく、連続的に変化する「タッチの強さ」を読み取る場合、適切な交点が感度を下げられた場合、タッチの強さの減少が検知され、この情報は複数の指の位置を検知するために使用できるであろう。完全に感度を下げることが可能であれば、２つの同様な指によるタッチについて、たとえば１つがマスクされた場合、信号の強さは約５０％に減少する。
【００９１】
これら両方の技術は、片方の結果を補完するために交互に使用することも、また、より高い正確性を得るために統合することもできる。
【００９２】
ある条件下では、垂直検知素子と水平検知素子は交換できる。垂直素子は検知素子であり、一方、水平素子は感度を上げたり下げたりする素子である。ここで、水平素子はセンサとして作用し、一方で、垂直素子は感度を上げたり下げたりするように作用できる。また、これら両方のオプションからの結果は、検知の正確性を強めるまたは補強するために用いられうる。
【００９３】
図２は、垂直素子および水平素子が、当初は両方とも指がスクリーンをタッチしたかどうかを検知するための検知素子として用いられるタッチセンサを示す。複数のタッチが検知素子の配列のどこかで決定された場合、上述した感度を上げるまたは感度を下げる方法を使用できる。この方法は、スクリーンの全てをスキャンするよりむしろ、不明確なタッチを排除するために、指が検知されたスクリーンの周辺部で選択的に使用できる。
【００９４】
本発明の実施形態は、多重化されたキーパッドやタッチスクリーンの様々な部分の感度を選択的に上げたり下げたりする技術を、キーパッドやタッチスクリーンをタッチする１つ以上の指の位置を正確に、曖昧さなく決定するために、使用できる。同じ技術をセンサ素子のセットの１つへの必要性をなくすために、使うこともできる。
【００９５】
同じ技術を、検知素子が通常の配列であるか、または通常の配列でなく、異常または不規則なレイアウトであるような、キーパッドやタッチスクリーン以外の用途にも使用できる。
【００９６】
多重化されたタッチスクリーンの感度を選択的に高めたり下げたりする方法は、異なる技術においては変更できる。機械的動作に依存する電気抵抗式タッチスクリーンは、機械的な解決を使用できるが、誘電および静電容量タッチスクリーンは、必ずではないが、それぞれ誘電的または静電容量的な解決策をそれぞれ使用できる。
【００９７】
電気抵抗式タッチセンサ
４線式および５線式のワイヤの電気抵抗式タッチスクリーンは、指によるタッチを検知するために２つの導電性のレイヤー間の機械的な接触に依存する。導電性のレイヤーは、通常、非常に小さい絶縁体のスペーサの列によって絶縁される。これらの様々なワイヤの間の電位差は指の位置を示す。複数の指を用いる場合、指の位置の点では解決できない電位差の違いが生じる。適切に設計された、電子的に制御可能な機械的なマトリクスの障壁があれば２つの導電性のレイヤー間の選択的な接触を防いだり許したりするために使用できるであろう。電流または磁界の中で変化する素材であれば使用できるであろう。
【００９８】
誘電性タッチセンサ
誘電性のタッチセンサは、本発明の実施形態によって使用されることができ、下記に図２４を参照しながら例示される。本明細書に記載される特徴で静電容量タッチセンサに関するものは、誘電性センサやその他の種類のセンサも同様の特徴や機能を有することが理解されるであろう。
【００９９】
静電容量タッチセンサ
本発明の実施形態は静電容量タッチセンサの感度を選択的に上げたり下げたりする静電容量技術に関する。
【０１００】
Ｂｉｎｓｔｅａｄによる米国特許４９５４８２３は、厚いガラスを通してキーパッドを操作する指の位置を、非常に敏感に、正確に、安定して検知する方法を開示する。検知される信号はとても小さく、温度や湿度のような環境条件の変化によっても、容易に影響を受けてしまうほどである。指がどのようにキーパッドまたはタッチスクリーンを操作したかについての情報を用い、他のキーを基準としてグローバルな変化をローカルな変化から除外し、また、静電容量の絶対値ではなく、静電容量の変化だけを用いることにより、環境変化の影響を受けない、非常に感度の高い静電容量の検知方法が作成された。電源投入時、またはリセット時に、各入力の値が記録され、これがその入力の「タッチされていない」場合の基準値として使用される。この値は、その入力の現在の値と継続的に比較され、そして現在の値を追って、長期の徐々に増やされるかまたは、減らされるこの値は、連続的にその入力の現在値と比較され、長期間における値の変動を補正するために、現在の値を追って、ゆっくり増やされるかまたは減らされる。
【０１０１】
この非常に小さい静電容量の変化を計測するための動的な方法は後に、「投影型静電容量方式」と呼ばれ、この「投影型静電容量方式」は本発明の実施形態において使用できる。
【０１０２】
後の特許であるＢｉｎｓｔｅａｄによる米国特許５８４４５０６は、検知素子が検知していない時にアクティブバックプレーン信号に接続される場合、クロスカップリングを通じて、検知素子同士が互いに干渉し合うことを防ぐ方法を開示している。アクティブバックプレーン信号は、検知素子上の信号と同じであり、理想的には、正確に同期し、同様の波形と振幅を有する。それは必ずしも、瞬間的に同じ電位を有するわけではない。検知していないときに素子を接地する方法と比較して、結果として生じるタッチスクリーンはより感度が高くなり、検知素子間の「干渉」は大幅に減少することが判明した。これらの技術は本発明の実施形態において使用できる。
【０１０３】
「動的静電容量方式」または「投影型静電容量方式」の検知条件において、接地された素子が検知素子の一部と近接し並んで動作する場合、検知素子の一部が選択的に感度を下げられることが分かっている。隣に接地されたワイヤがなく、フローティング素子またはアクティブバックプレーン信号に接続された素子を隣に有する、同じ検知素子の一部は、感度を維持できる。
【０１０４】
前に接地されていた素子がフローティングするまたはアクティブバックプレーン信号に接続するときに、前に感度が下げられていた検知素子の一部はその感度を回復する。これは、検知素子が、線形であるか、曲がっているか、無秩序であるか、メッシュ状であるか、樹枝状であるか、２次元であるか、３次元であるか、細かいトレース状の導体であるか、単純または複雑な板状の構造であるかにかかわらず、全ての形状の検知素子についてあてはまる。
【０１０５】
接地は、抵抗的または容量的に導電性の素子を本当の大地またはグラウンド、一般的な接地基準として使用されるフローティングしたグラウンド、あるいは電圧がゼロまたはゼロでない固定電圧に、抵抗的にまたは容量的に接続することによって実行されてもよい。
【０１０６】
接地の代替として、非アクティブバックプレーン信号が検知素子の感度を下げるために使われてもよい。理想的には、非アクティブバックプレーン信号はアクティブバックプレーン信号とは、位相がちょうど１８０度となる同一の信号である。他の妨害または感度を下げる信号が使用されてもよいが、効果は減少する。
【０１０７】
標準的なコンデンサの１つのプレートにアクティブバックプレーン信号が印加され、もう一方のプレートに検知信号が印加されるとき、２つのプレート上の信号は同じになるため、実質的に２つのプレートの間には容量結合はない。この特徴は同軸ケーブルに高周波の信号を送信する際によく用いられ、シールドは接地されるかわりにアクティブバックプレーン信号によって駆動される。これは、非常に長いケーブルにおいても、ごくわずかな減衰しか発生しない。多重化されたタッチスクリーンにおいて、アクティブバックプレーン信号は交差する様々な素子間の容量結合をなくす。
【０１０８】
これらの考察および実験の結果は、本発明において用いられる。
【０１０９】
図３は、制御素子が、線形の検知素子配列の一部は指の接近を検知し、他の部分には検知させないようにするために、マスクとして用いられる様子を示す。
【０１１０】
図３において、検知素子は３０２として示され、制御素子は３０４として図示される。検知素子３０２および制御素子３０４は、図示の便宜上、図３の左側に別々に示され、使用する際は、図３の右側に示されるように、片方がもう片方の上部に置かれることが理解されるであろう。
【０１１１】
それぞれの検知素子３０２は、垂直方向に延び、水平方向のユーザー入力を識別するために使用できる。制御素子３０４は、２つのブロック３０４ａ、３０４ｂとして図示され、片方がもう片方の上部に置かれ、２つのブロック３０４ａ、３０４ｂの間にギャップ３０４ｃを有する。２つのブロック３０４ａ、３０４ｂは接地される制御素子を表し、ギャップ３０４ｃは接地されていない制御素子を表す。図３の制御素子３０４は、制御素子のうちの一度に１つだけ接地されないため、広いマスクを提供することと考えられる。広いマスクは、複数の制御素子が同時に接地されないことによっても提供される。たとえば、２つ、３つまたは４つの制御素子が接地されない場合も広いマスクを提供できる。いくつかの例においては、制御素子の合計数の半分より少ない任意の数の制御素子を有効にしても、広いマスクを提供できると考えられる。
【０１１２】
３０６に示されるように、接地された制御素子の２つのブロック３０４ａ、３０４ｂは、検知素子のマスクとして機能するように、ユーザーと検知素子の間に位置する。マスクは、接地されていない制御素子に対応し、マスクのギャップ３０４ｃとして示される位置３１０におけるユーザー入力のみを識別するように、検知素子を制限する。
【０１１３】
静電容量タッチセンサを含む他の例において、マスクを形成する接地された制御素子は検知素子の背面に配置されうる。すなわち、検知素子は制御素子とユーザーの間に配置されうる。
【０１１４】
制御素子をこのように使用することは、窓（ウィンドウ）のあるマスクを提供することと考えられる。接地された制御素子は、ウィンドウが検知素子上を上下に動くように、時間とともに変更できる。図３のａからｄは、ウィンドウが時間とともに検知素子の上方に移動する様子を示す。
【０１１５】
図３は、８つの垂直検知素子が、８つの検知素子に全てに沿った多数の異なる位置にある多数の指を検知できるようにする単純なマスクが、図１ａの従来技術を代替する様子を示す。
【０１１６】
図４は、狭いマスクがキーパッドまたはタッチスクリーンの選択された一部の感度を下げるために用いられる様子を示す。図４は、図３と同様であり、同様の特徴が４００番台の参照番号とともに提供される。図４は、制御ｙ素子４０４のうち、１つだけが接地され、他の全ての制御ｙ素子４０４は接地されていない様子を示す。
【０１１７】
制御素子は、以下に詳述されるように、アクティブバックプレーンに接続することによって接地されていない状態となり、一般的な固定電位に接続することによって接地されてもよい。
【０１１８】
図４のマスクを用いて、検知ｘ素子４０２の、接地された制御ｙ素子の表面（または背面）に接する部分のみが、感度を下げられる。大部分の検知素子４０２はタッチの感度を十分に維持している。
【０１１９】
このマスキング方法は、たとえば図１ａの従来技術によって実行されるような単純な多重化されたスキャンによって生じる結果の曖昧さをなくすために、都合よく用いられる。たとえば、図１ａに示すような周知の多重化された配列によって、１つ以上のユーザー入力が同時に存在することが判明するまで、水平に延びる素子と垂直に延びる素子の両方を検知素子として使用できる。複数のユーザー入力が判明した場合、ユーザー入力を識別する検知素子は、制御素子として用いられ、複数のユーザー入力を明確に識別するための情報を提供するために接地されうる。
【０１２０】
狭いマスクはまた、同時に接地された複数の制御素子によっても提供される。たとえば、２つ、３つまたは４つの制御素子が同時に接地される場合も、狭いマスクを提供できる。いくつかの例においては、制御素子の合計数の半分より少ない任意の数の制御素子を接地しても、狭いマスクを提供できると考えられる。
【０１２１】
図５は、制御素子を有効および無効にすることによって提供されるマスクを適用する４つの異なる方法を示す。図３および図４と同様に、垂直に延びる検知素子および水平に延びる制御素子が存在することが理解される。
【０１２２】
図５において、接地された制御素子は黒色で示され、有効な制御素子は白色で示される。マスクがその右にあるマスクを追うように、時間が左から右に経過するように示される。しかし、図５の１）において示される、８つのマスクのうちの５番目のマスクは、ページの左側から再度開始する。図５において示される位置「ｘ」５０２は、検知されるユーザー入力を表す。
【０１２３】
図５の２）は、２、３の大きいブロックにおいて、使用されるマスクを示し、各々のブロックはスクリーンの異なる部分を覆う。一度に１つの制御（ｙ）素子を順次的に接地するかわりに、ブロックごとに接地し、逐次近似または二分検索によりユーザーの入力またはタッチの位置を決定することによって、時間を節約できる。指が上部の半分にあるか、下部の半分にあるかを判断するため、上部の半分は接地され、下部の半分は接地されなくてもよい。結果に従い、指が検知された方の半分は、正確な指の位置が判明するまで、さらに半分などに分けられてもよい。それぞれの段階の後、接地された制御素子の数は、ユーザー入力の位置が決定されるまで、半減または減少する。指が２つのブロック間の境界にある場合、ソフトウェアは指の正確な位置が決定されるように、この境界にある２つの隣接する制御素子を選択できる。
【０１２４】
同様の技術が、ｘ検知素子にも用いられてもよい。スクリーンをタッチしている１本の指を検知するために、いくつかのｘ素子は、共通に接続したｘ素子のブロックとして検知されてもよい。スクリーンの片側が検知し、次にもう一方の側が検知されてもよい。指が片側で検知された場合、指の正確な位置が判明するまで、その片側はより小さいグループに分けられて検知されてもよい。
【０１２５】
図５の３）は、マスクがスクリーンの３分の１だけを覆うマスキング方法を示す。後述の説明のとおり、いくつか例において、この方法は、図５の１）または図５の２）に示すようなマスキング方法と比較して、素子の感度を下げるために必要となるグラウンドへの接続を大幅に減らしうる。
【０１２６】
逐次近似によるマスキングも、順次スキャンする方法に比べて、指の位置を検知するために必要な時間を減らしうる。３２ステップのマスク（すなわち３２の独立した制御素子）が指の位置を決定するための逐次近似をするために、５回または６回の繰返しが必要となる。これは、順次スキャンするマスキング方法においては、３２回の繰返しが必要になるのとは対照的である。
【０１２７】
逐次比較によるマスキングは、逐次近似によるマスキングが行われるそれぞれの条件において、指がスクリーンをタッチしていない場合にｘ検知素子が検知する値を表す「タッチされていない」場合の基準値テーブルが生成されることを必要とする。
【０１２８】
図５の３）は、３つのマスク位置の例を示す。この例は、（１）マスクがない、（２）上段マスク、（３）中段マスク、（４）下段マスクの全てのｘ入力値について「タッチされていない」場合の基準値を必要とする。基準値は、タッチが行われた時の基準値からの変動を正確に検知するために必要とされる。
【０１２９】
図６は、本発明の一実施形態に係る複数の指の検知に適したマスク可能なキーパッドまたはタッチスクリーン６００の平面図を示す。図７は、図６のタッチスクリーン６００をａ−ｂ線に沿った断面図を示す。図１５ａは、このキーパッドまたはタッチスクリーンの単純なｘ／ｙスキャンの結果を示し、図１５ｂは、同じキーパッド／タッチスクリーンの広いマスクによるスキャンの結果を示す。
【０１３０】
図６のタッチスクリーンは、８つの制御素子の配列による８つのセンサ入力を有する。制御素子は、上記に例示されるようなマスクを提供するために使用できる。制御素子は、センサ入力としても使用できる。
【０１３１】
ユーザーから最も離れたスクリーンの面（図７によく示される）は、互いに絶縁された８つの水平な領域（ｙ１〜ｙ８）で構成される導電性のレイヤーである。これらの領域または制御素子は、マスクを形成する。図６および図７において、制御素子ｙ８は６１０として示される。コントローラとも呼ばれる電子回路６１４による制御のもと、制御素子（ｙ１〜ｙ８）は、マスクとして動作するときには、グラウンドまたはアクティブバックプレーンに接続され、タッチセンサとして動作するときに、検知回路に接続される。
【０１３２】
タッチ検知を可能とする電子回路６１４に接続される８つの垂直導体（ｘ１〜ｘ８）は、制御素子（ｙ１〜ｙ８）のレイヤーの前面に、非常に近接し、絶縁された状態で配置される。これらの素子（ｘ１〜ｘ８）はスクリーンの全ての領域を占領せず、一部を占領し、検知素子と呼ばれる。図６および図７に、検知素子ｘ４が６１２として示される。
【０１３３】
検知素子（ｘ１〜ｘ８）のレイヤーの前面に、ユーザーの指を検知素子（ｘ１〜ｘ８）から保護するために、ガラスまたはプラスチック６０８のような絶縁素材のシートがある。
【０１３４】
全ての背面にある素子（ｙ１〜ｙ８）が接地された場合、非常に大きなグラウンドへの結合により、前面にある８つのタッチ検知素子（ｘ１〜ｘ８）の感度が下げられ、指のタッチまたは接近を検知できなくなる。
【０１３５】
しかし、ｙ素子のうちの１つが接地されず、アクティブバックプレーン信号に接続される場合、その有効なｙ素子のすぐ前にあるｘ素子の部分は、指のタッチまたは接近を検知できる。全ての８つのｘ素子が指を検知できるので、１つの接地されていない（したがって有効な）ｙ素子を用いて、ｙ素子の幅全体を使用して最大８つの指を検知できる。電子回路６１４は、８つのｙ素子全てが個別に接地されるまで、各々のｙ素子を順番に接地するため、最大６４本の指を検知できる。全てのｙ素子のスキャンが完了するたびに、電子回路６１４は新たなスキャンを開始でき、無期限にスキャンを続けうる。
【０１３６】
図６は、スクリーン上で１０の指（Ｆ０〜Ｆ９）の可能な位置を示す。指Ｆ２は、６０２として示され、指Ｆ５は６０４として、指Ｆ４は６０６として示される。スキャンはｙ１がアクティブバックプレーンに接続され、ｙ２〜ｙ７は接地された状態で始まると仮定すると、センサｘ１〜ｘ８は、ｘ４において指Ｆ４（６０６）、ｘ６とｘ７の間において指Ｆ９の一部を検知する。
【０１３７】
そしてｙ１が接地され、ｙ２がアクティブバックプレーン（ＡＢＰ）に接続され、全てのｘ入力が指を検知するためにスキャンされると、指Ｆ９の残りの部分がｘ６とｘ７の間で検知される。これらの２つのスキャンの結果は、指Ｆ９がｘ６とｘ７の間、かつ、ｙ１とｙ２の間にあることを示す。
【０１３８】
ｙ２が接地され、ｙ３がＡＢＰに接続される場合、指Ｆ０がｘ２により検知され、指Ｆ５（６０４）がｘ４とｘ５の間で検知され、指Ｆ６がセンサ素子ｘ７により検知される。
【０１３９】
ｙ３が接地され、ｙ４がＡＢＰに接続される場合、８つのｘ検知素子のいずれによっても指は検知されず、この行をタッチしている指がないことを示す。
【０１４０】
ｙ４が接地され、ｙ５がＡＢＰに接続される場合、指Ｆ１がｘ２により検知され、指Ｆ７がｘ６とｘ７の間で検知される。
【０１４１】
ｙ６がＡＢＰに接続される唯一のｙ素子である場合、指は検知されない。
【０１４２】
ｙ７がアクティブバックプレーンに接続される場合、指Ｆ８がｘ１とｘ２の間で検知され、指Ｆ３がｘ５とｘ６の間で検知される。
【０１４３】
素子ｙ８がＡＢＰに接続される場合、指Ｆ２（６０２）はｘ４とｘ５の間で検知される。
【０１４４】
このようにして、８つの検知素子と８つの接地または制御素子（図１５ｂ参照）によって、１０以上の指を検知し、位置を正確に特定できる。指が動く場合にも、８つのｘ素子および８つのｙ素子を連続的にスキャンすることにより追跡できる。
【０１４５】
図１５ａと図１５ｂの比較は、図３に示される広いマスクを用いて得られる追加の情報が多いことを示す。図１５ａは、単純なｘ／ｙスキャンを示し、スクリーン上の多くの指があるという表示を提供しているが、どの指がどの表示であり、それらの指がどこにあるかを正確に識別することはできない。対照的に、図１５ｂのマスキングは、どの指がどの表示であり、それらの指がどこにあるかを正確に示しうる。
【０１４６】
ｘ素子がスクリーンの全ての幅を占領せず、ｙ素子の一部がスクリーンの前面から「見える」状態である場合、ｙ素子は検知素子として動作してもよい。このことにより、スクリーンは、図１ａに記載の単純な多重化されたｘ／ｙキーパッドまたはタッチスクリーンとしても、マスク可能なマルチタッチスクリーンとしても、動作できる。
【０１４７】
スクリーンは、いくつかの例において、ほとんどの時間は、図１ａに示される多重化された配列のような単純なｘ／ｙスキャナとして動作し、マスキングは単にｘ／ｙスキャンの結果を明確にするために、必要に応じて使用されうる。マスキングは、このように使用される場合、より知的に実行され、タッチスクリーンが単にマスキング方式のみで実行される場合よりも、高速な検知を提供できる。たとえば、上記の例において、図１７ａのｙ素子によるスキャン結果で示すように、ｙ４およびｙ６がＡＢＰに接続された場合に指が検知されないとき、これらの２つの素子は単純なｘ／ｙスキャンから得られる曖昧さをなくすためだけに用いられるマスキング方式のスキャン（マスクスキャン）において省略できる。また、ｘ／ｙスキャンによって得られた、指の位置に関するいかなる情報も、マスクスキャンによって取得する必要のある情報を最小化または減少させうる。マスクスキャンにより取得すべき情報は、ｘ／ｙスキャンによるデータの曖昧さをなくすために必要とされる情報のみである。正確な位置情報を提供する必要がない場合、マスクスキャンはより高速に実行されうる。
【０１４８】
いくつかの応用例において、タッチスクリーンがタッチされている時間の割合は非常に小さいことがある。このような応用例において、大部分の時間において、ｙ素子の全てをアクティブバックプレーン信号に接続し、単にｘ検知素子の入力だけをスキャンすることは可能である。指が検知された時、タッチスクリーンはｘ／ｙスキャンの方式またはマルチタッチのマスク方式に切り換える可能である。この切り換えは、電子回路３１４またはその他のコントローラの制御によって、自動的に行われてもよい。
【０１４９】
検知素子の露出された端部またはキーパッド／タッチスクリーンの全ての端は、永久的に接地された導電性のレイヤーによって指を検知することから保護されてもよく、ユーザーによるタッチから保護されている場合は、アクティブバックプレーン信号に接続されうる。
【０１５０】
図７は、本発明の実施形態において、ｙ素子が薄い粘着性の絶縁層６１６によってｘ素子に取り付けられる様子を示す。この例においては、他の薄い粘着層６１８によってｘ素子の前部に厚いガラスシート６０８が取り付けられるが、他の例においては、静電気や他の方法が用いられる。
【０１５１】
接地されるマスクが効果的に動作するため、接地されるマスクのプレート（ｙ１〜ｙ８）とタッチを検知する素子（ｘ１〜ｘ８）の間の容量結合は、指とタッチを検知する素子（ｘ１〜ｘ８）の間の容量結合よりも十分に強い必要がある。平行板コンデンサにおいて、静電容量はプレートの表面積に比例し、プレート間の距離に反比例する。これはＣ＝ａＳ／Ｄという数式で表され、ａは定数であり、Ｓはプレートの面積、Ｄはプレート間の距離である。
【０１５２】
接地されたマスク（ｙ１〜ｙ８）と検知素子（ｘ１〜ｘ８）の間の距離は、指（たとえば図７の指Ｆ２  ６０２）と検知素子（ｘ１〜ｘ８）の間の距離より非常に小さくなければならない。有効なマスキングを提供するため、接地されたマスク（ｙ１〜ｙ８）に対して露出する領域は、指に対して露出する領域にくらべて大きい。
【０１５３】
図７において、ｙ素子と検知ｘ素子間の距離（ｃ）６２０は、指と検知ｘ素子間の距離（ｄ）６２２と比較して非常に小さい。ｙ素子とｘ素子の間にある絶縁層６１６は、厚さ約０．１ｍｍでもよく、ガラス６０８の厚さは２ｍｍから１０ｍｍまたはそれ以上でもよい。
【０１５４】
概略的な疑似回路図が、図８として示され、制御ｙ素子と検知ｘ素子の間の静電容量ｃ１（８０２）と、制御ｙ素子と指の間の静電容量ｃ２（８０４）についても図示される。図８のコンデンサｃ１（８０２）におけるＤの値は、コンデンサのプレート間の距離に基づき、コンデンサｃ２（８０４）におけるＤの値より２０倍から１００倍程度小さい。ｙ素子はｘ素子に対して指よりも大きなプレートの領域を露出することにより、コンデンサｃ１（８０２）とｃ２（８０４）間の静電容量の大きさの差をさらに増大させる。ｙ素子がｘ素子に対して指よりも面積が４倍大きな領域を露出する場合、ｃ１はｃ２より８０倍から４００倍程度大きくなる。したがって、ｙ素子が接地される場合、ｃ１（８０２）を通して重なり合うｘ素子が、ｃ２（８０４）を通した指による相対的に非常に小さな接地の効果を検知する能力に、非常に大きな効果を生む。しかし、ｙ素子がアクティブバックプレーンに接続する場合、コンデンサｃ１（８０２）は実質的になくなり、その結果、指の接地による効果は、非常に小さくてもよく、検知ｘ素子に大きな効果を与える。
【０１５５】
ｘ素子とアクティブバックプレーンに接続されたいかなる導電体との間の静電容量をなくすことは、アクティブバックプレーン信号の固有の特性である。
【０１５６】
アクティブバックプレーン信号は、高速、ユニティーゲイン、非反転バッファ（下記に詳述される図９を参照）を用いて検知素子ｘから取得できる。アクティブバックプレーン信号は、検知信号の波形および位相と正確と同じまたは可能な限り近く、その結果、アクティブバックプレーン信号を与えられた導電体は、元々の検知信号を与えられた導電体との間に、それらがどれぐらい近いか離れているかにかかわらず、容量結合を全くまたはほとんど持たない。
【０１５７】
図６および図７において示されたｙ素子の中で、唯一ＡＢＰに接続しているのはｙ３である。タッチセンサ６００においてタッチ検知の感度が高い領域は、斜線部６２４によって示される。
【０１５８】
図７において、指Ｆ２（６０２）および指Ｆ４（６０６）は、センサ素子ｘ４の背面で接地されるｙ素子によって検知しないようにブロックされている位置にあるガラス６０８をタッチしている。これらの接地されたｙ素子は、グラウンド電位または０ボルトに維持される。しかし、指Ｆ５（６０４）は、アクティブバックプレーンに接続されたｙ素子の前面にあるためタッチを検知できるセンサ素子ｘ４の位置にあるガラス６０８をタッチしている。したがって、指Ｆ５は、ｘ４検知素子により検知されうる。
【０１５９】
ｙ素子のスキャン回路６１４が８つのｙ素子の全てをスキャンするため、スクリーンの様々な領域がガラス６０８の反対側にある指の存在を検知するようになる。ｙ８がアクティブバックプレーンに接続するときに、指Ｆ２（６０２）は検知され、ｙ１がアクティブバックプレーンに接続するときに、指Ｆ４（６０６）は検知される。
【０１６０】
図９は、本発明の一実施形態に係る単純なタッチ検知装置９００および回路を生成するアクティブバックプレーンの概略回路図を示す。タッチ検知装置は、８つのｘ検知入力９０２、制御素子のための８つのｙ制御出力９０４、および任意に８つのｙ検知入力９０６を有する。後述のように、８つのｙ検知入力９０６は、８つのｙ制御出力９０４と同じであっても、同じでなくてもよい。
【０１６１】
図９に示される例は、タッチを検知する抵抗コンデンサ（ＲＣ）発振回路の抵抗ｘ検知入力９０２（および任意でｙ検知入力９０６）から取得する検知入力信号９１０からのアクティブバックプレーン信号９０８を示す。この種の回路においては、静電容量の変更によって、検知入力信号９１０の周波数の変更が発生する。他の検知方法を用いることもでき、それらの多くは静電容量の変更により周波数の変更が発生しない。他のタッチ検知方法は、周波数を変更するのではなく、波形の振幅に影響を及ぼしてもよく、アクティブバックプレーン信号は元の波形のままである。
【０１６２】
複数のｘ素子９０２が正確に同じ時間に検知される場合、周波数の変更を伴わない検知方法を使用することが有利である。同じ時間に、異なる検知素子が異なる周波数で動作している場合、共通のアクティブバックプレーン信号を作ることはできない。全ての検知入力が同じ周波数で動作している場合、全ての検知入力は共通のアクティブバックプレーン信号としても使用される共通の信号によって駆動されうる。これはたとえば、振幅や位相が変わる固定周波数、または、静電容量の変化に応じて充電電流が変わる固定周波数を含むことができる。電磁放射を減らすために、周波数における少量のジッタが導入されてもよい。
【０１６３】
図９は、通常はグラウンド９１２またはアクティブバックプレーン信号９０８に接続されるｙ駆動素子９０４が、検知素子９０６の代替バンクによって時々または周期的に置き換えられる様子を示す。これによって、スクリーンを標準的なｘ／ｙ多重検知スクリーンから、マスキング可能なマルチタッチスクリーンに切り換えられる。他の実施形態において、駆動されるｙ素子は、検知素子としても動作してもよく、ここで、８つのｙ素子の一セットが検知素子および制御素子の両方として使用できるように、検知素子の余分なバンクは必要でない。余分なｙ検知素子が用いられる場合、ｙ検知素子が検知のために使用されている間、駆動されたｙ素子はｙ検知素子の検知を妨害しないようにアクティブバックプレーン信号に接続される。
【０１６４】
図１０は、８つの駆動されたｙ素子１００２、８つのワイヤ検知ｙ素子１００４および８つのワイヤ検知素子１００６を有するマスキング可能なキーパッドまたはタッチスクリーン１０００を示す。素子１００２、１００４、１００６のそれぞれは、図９に示されるような回路に接続されるコネクタ１００８に接続される。
【０１６５】
この例では、ワイヤ検知素子１００４、１００６は、細い絶縁体で被覆されたワイヤで形成される。８つの駆動された水平ｙ素子１００２は、たとえばＩＴＯ、ＡＴＯ、銅箔、導電印刷インク、穴のあいた導体またはメッシュなどのプレート形状の材料で形成され、ワイヤ１００４、１００６の背面に絶縁された状態で位置する。
【０１６６】
タッチスクリーン１０００は、標準的なｘ／ｙ多重化モードにおいて使用でき、そのモードにおいて、水平プレート１００２は、検知ワイヤ１００４、１００６の動作を妨げないように、全てのアクティブバックプレーン信号に接続される。マルチタッチマスキングのモードで使用される場合、８つの水平プレート素子１００２のうちの７つはグラウンドに接続され、残りの水平プレート素子１００２はアクティブバックプレーン信号に接続されるか、フローティングした状態でもよい。
【０１６７】
図１１は、１つのタッチ検知素子１１０２および８つの制御素子１１０４からなる電子的に切り替え可能な８つのマスクを示す。タッチセンサ回路１１１６は、検知素子１１０２に接続される。
【０１６８】
図１１は、タッチ検知素子１１０２の大部分でタッチを検知しないようにマスクキングすることによって、単一のタッチ検知素子１１０２の機能を、一連のタッチ検知素子として構成する様子を示す。
【０１６９】
タッチ検知素子１１０２の一部は、グラウンドへの強力な容量接続によってマスクされているため、タッチを検知しない。１つの制御素子１１０６をアクティブバックプレーンに接続するか、またはフローティングさせておくことにより、マスク１１０８の中にタッチが検知される小さいウィンドウを残す。
【０１７０】
図１１の複数の制御素子１１０４のグラウンド接続は、それぞれの制御素子１１０４をゼロ電位１１１４またはＡＢＰ信号１１１２に接続させるマルチプレクサ１１１０のような電気的スイッチを通して行う。図１１の例において、最下段から３番目の制御素子１１０６は、この制御素子１１０６がアクティブバックプレーンに接続されるように、マルチプレクサ１１１０によって、ＡＢＰ１１１２に接続している。他の全ての制御素子は、残りの検知素子１１０２の感度を下げるように、マルチプレクサによりゼロ電位１１１４に接続される。このような方法で、接地されていない制御素子１１０６と交差する検知素子１１０２の領域はタッチを検知できる。これは、図１１において、１１０８として示される。接地された制御素子と交差する全ての領域は、タッチを検知しない。
【０１７１】
図１２および１３は、図１１と類似する１つのタッチ検知素子１２０２、１３０２を示す。
【０１７２】
図１２の制御素子１２０４は、マルチプレクサ１２１０によって、ＡＢＰ１２１２に接続されうる。制御素子１２０４がＡＢＰ１２１２に接続していない場合、プルダウン抵抗器１２１４によって、グラウンドに接続される。プルダウン抵抗器は、それぞれの制御素子１２０４とグラウンドまたはゼロ電位の間に接続される。
【０１７３】
図１３の制御素子１３０４は、マルチプレクサ１３１０によって、ＡＢＰ１３１２に接続されうる。制御素子１３０４がＡＢＰ１２１２に接続していない場合、制御素子１３０４は、制御素子１３０４のスイッチマスクの背面に位置する接地された導電性のプレート１３１８に強く容量結合されるように、フローティングした状態のままにされる。
【０１７４】
図１４ａおよび１４ｂは、本発明の一実施形態に係る、機械的または電子的に操作されるタッチマスキングスイッチを示す図１４ａはタッチ検知機能がオフにされたタッチマスキングスイッチを示し、図１４ｂはタッチ検知機能がオンにされたタッチマスキングスイッチを示す。
【０１７５】
図１４は、導電性のプレート、すなわち検知プレートまたは検知素子１４０２による検知機能が、ひとつの機械的スイッチ１４０４の操作によってオンまたはオフされる様子を示す。スイッチ１４０４の第１のターミナルは、他の導電性のプレート、すなわち制御プレートまたは素子１４０６に接続される。制御プレート１４０６は、検知プレート１４０２の背面に、非常に近接して、絶縁された状態で配置される。スイッチ１４０４の第１のターミナルは、スイッチ１４０４の状態に応じて、ＡＢＰ信号１４０４またはグラウンド１４０８に接続されうる。
【０１７６】
背面の制御プレート１４０６がスイッチ１４０４によって、グラウンド１４０８に接続されるときに、検知素子１４０２はグラウンドに対して非常に強く接続する。このグラウンド接続の影響は、検知プレート１４０２が、絶縁体前面パネル１４１０を通して近くにある指の非常に小さい余分なグラウンド接続の影響を検知する能力を、大幅に減らす。背面の制御プレート１４０６がアクティブバックプレーン信号１４０４に接続される場合、検知プレート１４０２のグラウンドへの容量結合はなくなり、検知プレート１４０２は近くにある指の非常に小さいグラウンド接続の影響を検知できる。
【０１７７】
他の実施形態において、電子スイッチを機械スイッチ１４０４の代わりに使用でき、これは上述のように、タッチ検知スイッチを電子的にオンまたはオフすることを可能にする（図１１、１２および１３を参照）。電子スイッチは機械スイッチより素早く動作させることができ、したがって、ユーザー入力を検知し逃す可能性を減少させるようなより反応のよいタッチセンサを提供できる。
【０１７８】
図１４はまた、検知素子１４０２を検知回路１４２２に接続させるワイヤまたはケーブル１４２４に近接して任意で提供される接地されたワイヤ１４２０を示す。このような方法で、任意で提供される接地されたワイヤ１４２２は、ユーザー（またはそれ以外）によるワイヤまたはケーブル１４２４との相互作用が、意図せずに検知素子への入力と認識される可能性を減らしうる。検知ワイヤと非常に近接して配置される接地されたワイヤは、両方のワイヤが非常に接近する場合、検知ワイヤ全体における感度を下げる。
【０１７９】
図１５ａおよび１５ｂは、図６に示す１０本の指Ｆ０からＦ９のユーザー入力を受け取ったタッチセンタから返されるデータを示す。図１５ａは、タッチセンサが多重化されたｘ／ｙタッチセンサモードで用いられるときに、タッチセンサから返されるデータを示す。図１５ｂは、同じタッチセンサが広いマスクキングを行うモードで用いられるときに、タッチセンサから返されるデータを示す。
【０１８０】
図１５ａのｘおよびｙの値は、１０本の指すべてが検知されたことを示すが、それらの値はお互いに重なっているため、何本の指があるか、またそれらが正確にどこにあるのかを決定するのは困難または不可能である。
【０１８１】
対照的に、図１５ｂは、それぞれのｙ素子が順番にウィンドウ化される（接地されない）ことによって、制御ｙ素子それぞれについて別々に計測されたｘセンサのデータを示す。図１５ｂに示す８つのマスクされたスキャン結果は、１０の指があると決定するために使用でき、指の位置は重心法のような単純なアルゴリズムを用いて容易に計算されうる。
【０１８２】
図１６は、本発明の一実施形態に係る狭いマスクが２つの指の曖昧さをなくすために用いられる様子について示す。図１６は、図１ａの単純な多重配列１６００と、結果として生じるｘおよびｙのスキャン結果１６０２を示す。上述のように、標準的なｘ／ｙ検知モードを用いた場合、２つのｘのピーク１６０４、１６０６のどちらが、２つのｙのピーク１６０８、１６１０のどちらに対応するかを判断することはできない。しかし、ｙピークのうちの１つに対応するｙ素子の１つを接地することにより、どのｘのピークがどのｙがピークに対応するか判断できる。図１６の例において、ｙ６が接地されるときに、ｘ７の値が大幅に減少することがわかる。これは、１６１２として図示され、ｘ７／ｙ６の地点に指があるという判断を可能にする。したがって、消去法により他の指は座標ｘ５／ｙ３にある。このようにして、このマスキング方法は、２本の指がスクリーン１６００をタッチしている場合、単純なｘ／ｙ多重スキャン１６０２の結果から曖昧性を排除できる。
【０１８３】
図１７は、本発明の一実施形態に係る対象となる狭いマスクが、両方が同じマスキング素子１７０８から動き始めたときに、２つの指がどのように動いているかを、たとえ低電力のコントローラが使用される場合でも、迅速かつ正確に判定する様子を示す。（低出力プロセッサでの動作モードの項目を参照）。図１７に示すように、２つの指が同じ水平センサ素子ｙ３（１７０８）において検知されるとき、標準のｘ／ｙエッジ検知を使用する場合は、１つの指ともう一方の指を区別することは不可能である。図１７ｂは、１本の指がｙ４に向かって上方に移動することを示し、そのことはｙセンサの値の変化によって示されるが、ｘセンサの値は、どの指が上方に移動したかを示すことはない。しかし、ｙ４素子が接地された制御素子に変更された場合、指がスクリーン上を上方に移動するにつれて、その指に対応するｘセンサの値は減少する。図１７ａと１７ｂを比較すると、スクリーン上を上方に移動した指はＦ１（１７１０）であることがわかる。
【０１８４】
８つの素子のすべてを、一度に１つずつｙ１からｙ８まで順々に繰り返しマスクキングするかわりに、ｙ２素子およびｙ４素子が交互に接地され、また任意で、上記を高速に行うこともでき、それによっていかなる動作に対しても高速に反応できる。
【０１８５】
１つの指１７１０がスクリーン１７００上を上方に移動する場合、この例においてはｙ４に該当する次のｙセンサに近づく。ｙ４が接地される場合、ｘのピーク値のうちの１つは振幅が減少し、その減少はｙ４が接地されてｙ２が接地されなくなる時と同期する。したがって、減少するｘ値のピークは、スクリーン上を上方に移動する指を表す。図１７において、ｘ７は減少しているｘ値のピークであり、したがって、Ｆ１（１７１０）がスクリーン上を上方に移動している。指Ｆ０は残る唯一の指であるため、指Ｆ０はスクリーン上を上方に移動しない指である。指Ｆ１（１７１０）が上方に移動するかわりに下方に移動する場合、同様の結果が得られ、しかしその場合は、値の減少はｙ２が接地されてｙ４が接地されなくなる時と同期することによって、指Ｆ１（１７１０）がスクリーン上を下方に移動していたことを示す。
【０１８６】
スクリーン全体にわたる８つのマスキング素子を連続して順々にマスキングするかわりに、２つの隣接したマスキング素子の周辺でマスキングを集中して行うことによって、この例においては、応答時間が４倍に増加する。３２の素子が使用される場合、応答時間は１６倍に増加する。
【０１８７】
図１８は、ｘワイヤ１８０２およびｙワイヤ１８０４間の容量性クロスカップリングにより配線される単純な細いワイヤスクリーン１８００を示す。ｘワイヤ１８０２およびｙワイヤ１８０４は、タッチセンサの素子の例である。
【０１８８】
図１８において、素子は細いワイヤから形成されるが、他の例では、たとえばＩＴＯや導電印刷インクなどの固体のプレート形状の材料を素子として使用できる。ワイヤを使用することの不利な点は、検知素子とマスキング素子間の容量結合が減少しうることである。それぞれ交差する大きく平らなプレート形状の領域を有する素子は、容量プレート間の重なる領域が大きいことにより、大きな容量結合を生じる可能性がある。対照的に、ワイヤ素子は断面積が非常に小さいため、ごく小さな容量結合しか生じない。この事実は、標準的な検知においては有利に働くこともあるが、本願明細書に記載のマスクされた検知方法においては、不利に働くことがある。しかし、ワイヤ素子においても若干の容量結合があり、そしてそれは、いくつかの実施形態のマスクされた検知方法を可能とするために十分でありうる。ｙ次元１８０４のワイヤを接地することは、ｘ次元１８０２のワイヤの感度を弱められる。ｙ次元１８０４の接地されたワイヤと接地されていないワイヤについて、ｘ次元１８０２において検知される値の差は十分に大きいため、複数の指が同時にスクリーンに配置されるｘ／ｙ多重スキャンの結果の曖昧さをなくすために使用できる。
【０１８９】
ｙ素子が制御素子である間にｘ素子が検知素子としてスキャンし、続いてｘ素子が制御素子である間にｙ素子が検知素子でとしてスキャンするように、交互にスクリーンをスキャンすることにより、さらなる分析結果が得られる。２つのスキャンの結果を結合することによって、ワイヤ素子が完全なマスクモードにおいてより確実に使用されるために十分な付加的な情報が得られる。第１のスキャンの結果は１つ以上のユーザー入力の「先行の位置」を特定してもよく、そして、第２のスキャンの結果は１つ以上のユーザー入力の「第２の位置」を決定してもよい。１つ以上ユーザー入力の複合的かつ最終的な位置は、先行の位置および第２の位置に従って決定されうる。
【０１９０】
細いワイヤをタッチ検知素子または制御素子として使用する場合、クロスカップリングはプレート形状の材料が使われる時ほどは強くなくてもよい。したがって、ワイヤを用いたマスキング技術の能力を向上させるために、本発明の実施形態は、１）ｘワイヤが検知素子として使用されｙワイヤが制御素子として使用されてマスキング方式のスキャンを実行し、続いて２）ｙワイヤが検知素子として使用されｘワイヤが制御素子として使用されてマスキング方式のスキャンを実行し、続いて３）より高度な解析結果として複合スキャン結果を得るために上記２つのスキャンの結果を結合する機能を含む。
【０１９１】
この機能は、ワイヤ素子に限らず、ｘ素子およびｙ素子の両方が検知素子および制御素子として使用できる限り、他の種類の素子においても用いられてもよい。
【０１９２】
図１８は、ジグザグ状のワイヤ１８０２、１８０４を示し、それらは、ｘ軸およびｙ軸のワイヤ１８０２、１８０４の間の容量結合の大きさを増やすために、反対の方向に進む経路をたどる。標準的なｘ／ｙ多重化モードにおいて、検知に使用されていないワイヤをアクティブバックプレーンに接続することにより、容量結合が排除される。しかし、マスクキングモードにおいて使われる場合、ｙ平面１８０４にある１つ以上のワイヤを接地でき、これはｘ平面１８０２にある１つ以上のワイヤが、測定可能な効果を得るのに十分な大きさの容量結合を生じさせうる。これによって、標準的なｘ／ｙ検知システムから得られた結果は、２本以上の指が同時にスクリーン上で使用された場合に、どの結果がどの指を示すかを決定できる程度に十分に明確化されうる。
【０１９３】
図１９は、ｘ軸１９０２に沿って延びるワイヤとｙ軸１９０４に沿って延びるワイヤ間の容量結合を増やすために配線された細いワイヤスクリーン１９００を示す。図１９のワイヤ１９０２、１９０４のレイアウトは、ｘワイヤ１９０２とｙワイヤ１９０４のお互いに対応する部分が検知領域を提供するスクリーン１９００の領域において、ｘワイヤ１９０２の一部がｙワイヤ１９０４に対してほぼ平行であり、ほぼ隣接する経路をたどるような配置である。ｘワイヤおよびｙワイヤの領域を互いにほぼ平行かつほぼ隣接して配置することは、ワイヤ間の容量結合を向上させる。
【０１９４】
図２０は、ワイヤ間の容量結合を増大させるように配線された細いワイヤスクリーン２０００を示す。スクリーン２０００によれば、必要であれば機能性を損なうことなく、スクリーン材料のサイズを小さくできる。
【０１９５】
図１８、図１９および図２０において、全ての垂直のワイヤは、スクリーンの下部から始まり、スクリーンに沿って上部にジグザグ状に進むように配置される。スクリーンがより短くされる場合、残存するワイヤは依然としてコントローラに接続している。一方、水平のワイヤは図１８および図１９のスクリーンを横切ってジグザグ状に進むように配置される。ある特定の検知領域においてジグザグ状に進むように配置される場合、その行の全ての検知領域に拡張される。スクリーンが垂直に切断され、スクリーンの左辺だけが残った場合、全ての入力につながるワイヤの３分の２は遮断され、入力から絶縁される。図２０において、ワイヤは上記を防止する方法によって配置される。各検知領域において必要とされるジグザグ状の配置は、その検知領域の中で完結する。
【０１９６】
図２１は、細いワイヤで形成される素子２１０４の水平（ｙ）検知レイヤーの背面にある、素子２１０２の垂直（ｘ）駆動レイヤーをマスキングするタッチスクリーン２１００を示す。この例では、マスキングレイヤーは垂直であり、検知レイヤーは水平である。本実施形態における検知素子２１０４の配線パターンは、非常に単純で、図１８、図１９および図２０において示されるようなより複雑なレイアウトによって置き換えられてもよい。
【０１９７】
図２２は、全ての水平ｙ素子が、可能な限り広く、インジウム錫酸化物のようなプレート状の材料でできており、常に制御された素子として使用され、グラウンドにもアクティブバックプレーンにも接続されるようなタッチセンサを示す。垂直ｘ素子は、ｙ素子の前面にあり、ユーザーとｙ素子の間にある。これらは、また可能な限り広く、背面にあるｙ素子を「見る」ことができないように、ｘ素子間の隙間がないように配置される。ｘ素子は、常にタッチセンサとして使われる。
【０１９８】
この配列の利点は、ＩＴＯのパターンが非常に単純で、非常に良好な視覚的および機能的な特性を提供することである。ＩＴＯは、展望を不明瞭にする絶縁トラックが極めて少なく、スクリーンのほぼ全面を占める。ＩＴＯが十分な幅を有することも、ｘおよびｙトラックの抵抗を極小化する。
【０１９９】
図２３は、２つのマスキングレイヤー２３０２、２３０４を有する単一のタッチ検知プレート２３００を示す。図２３は、スクリーンの大部分をマスキングするために駆動ｙ素子２３０４のレイヤーと駆動ｘ素子２３０２のレイヤーを使用する極端なマスキングの代替的な形状を示す。１つ以外の全ての駆動ｘ素子および１つ以外の全ての駆動ｙ素子は接地され、残りのｘ素子およびｙ素子はアクティブバックプレーンに接続される。これはタッチ検知プレート２３００の大部分の感度を下げ、アクティブバックプレーンに接続されるｘ素子とｙ素子の交点にある小さいスポットは感度がある状態となる。２３０６は、タッチ検知プレート２２００と２つのマスキングレイヤー２３０２、２３０４がお互いに重ねられ、タッチ検知ウィンドウまたはスポット２３０８を提供する様子を示す。
【０２００】
タッチウィンドウ２３０８は、駆動素子２３０２、２３０４のどちらが接地されるかアクティブバックプレーンに接続されるかを切り替えることにより、異なる大きさ、異なる位置で使用されてもよい。タッチウィンドウ２３０８は、タッチ検知面の全体を通過する小さいウィンドウを体系的にスキャンするように用いられてもよく、また検知する特定の領域を選択するように用いられてもよい。
【０２０１】
検知レイヤー２３００がアクティブバックプレーンに接続される位置にある前面のマスク２３０４を通して指を検知できるように、前面のマスクはその中にギャップを有する必要がある。メッシュ状の前面のマスクは理想的である。
【０２０２】
検知プレート２３００は背面に配置され、一方、２つのマスキングプレート２３０２および２３０４は前面に配置されうる。しかし、この配列において、検知プレートがマスキングプレートを通して指を検知するために、両方のマスキングプレートは、ギャップを有する必要がある。
【０２０３】
図２４は、本発明の一実施形態に係るマスクされた誘導タッチセンサを示す。このような誘導センサは、たとえば、スクリーンをタッチするために金属スタイラスとともに用いることが知られている。
【０２０４】
図２４のａは、オシレータ回路２４０４に接続される誘導ワイヤループ２４０２を示す。オシレータの周波数は、ワイヤループＬ１（２４０２）およびコンデンサＣ１のインダクタンスに依存する。金属（例えばスタイラス）がワイヤループＬ１（２４０２）に近づく場合、そのインダクタンスは増加し、オシレータ２４０４の周波数は変化する。
【０２０５】
しかし、近くにある金属に対するループの反応の一部は、近くに他のワイヤのループを配置することによって減少させ、それによって、タッチセンサの感度を下げることができる。この第２のループが閉ループである場合、開ループである場合よりもその効果は大きい。
【０２０６】
図２４のｂは、誘導検知ループＬ１（２４１２）と交差する５つの開ループ２４１６を示す。これらの開ループ２４１６は全て、検知オシレータ２４１４の周波数に影響を及ぼし、回路の検知効率をある程度減少させる。しかし、１つ以上のループ２４１６が閉じられ、ワイヤのリングを形成する場合、近くにある金属を検知する能力は低下する。図２４のｂの開ループ２４１６は、スイッチ２４１８を操作することにより閉じられることが可能である。このような方法で、ループ２４１６と交差する誘導検知ループＬ１（２４１２）の領域は、関連したスイッチ２４１８をループ２４１６が閉じられるように操作することにより、感度を下げられることが可能である。図２４のｃは、ループのうちの１つだけ（ループ４）が感度を下げられ、他のループ（ループ１から３および５）が感度を高められる図２４のｂの回路を示す。
【０２０７】
開ループと閉ループとの間の、この感度の差によって、感度マスクが形成されることが可能になる。
【０２０８】
図２４のｄは、検知素子Ｌ１からＬ４（２４２０）の全てのバンクのために、電子的に制御されるマスクが形成される様子を示す。誘導検知素子Ｌ１からＬ４（２４２０）は一度に１つずつ検知でき、各々の検知素子２４２０のために、ループ１からループ５のループは、１つずつ順々に閉じられることが可能である。
【０２０９】
起動時に、周波数を読むテーブルは、センサ入力Ｌ１からＬ４と、個々の閉ループであるループ１からループ５との全ての組み合わせをスキャンすることにより作成できる。図２４の例においては、２０の読取り値が与えられる。このテーブルは、「金属がない場合の」基準テーブルとして活用できる。
【０２１０】
たとえばスタイラスのような金属片をスクリーンに近づける場合、周波数変動が観測される。図２４のｄにおいて、その金属片がループ４の背面にある場合、ループ４が開いている時よりも閉じている時の方が周波数変動は小さい。これは、スタイラスがループ４の背面にあることを示す。それが他のループの背面にある場合、ループ４が開いている時と閉じている時の間で、測定される値に差はない。
【０２１１】
同様に、複数の金属オブジェクトは、同時に検知されうる。金属オブジェクトが閉じられたループの背面にある場合、測定される信号は減衰し、ある特定のループが閉じられるときに、測定される信号の減衰がない場合、金属オブジェクトはその特定のループの背面にはない。
【０２１２】
他の実施形態においては、同時に１つのループをマスキングするかわりに、１つ以外の全てのループがマスクされてもよく、ループのバンクが同時にマスクされてもよい
他のマスキング方法が使われることも可能である。ループを閉じたり開けたりすることによってマスキングするかわりに、ワイヤのループをフローティングさせておくことに対して、ワイヤのループを接地する方法、または、ワイヤのループに検知ワイヤを妨害する信号を印加する方法が用いられる。
【０２１３】
高出力のプロセッサを用いる動作モード
十分な処理能力と速度が得られる場合、マスクされたマルチタッチのタッチスクリーンは、単純な２、３のモードにおいて動作できる。
【０２１４】
多くの検知入力を同時に検知して、１００ＭＨｚで動作するプロセッサを用いることによって、３２マイクロ秒の間に３２個の入力をスキャンできる。３２個のマスクを用いて、１０２４個の全ての検知領域は、１ミリ秒の間にスキャンされ、毎秒約１０００スキャンのスキャン速度を与える。
【０２１５】
このような処理能力と速度を有するプロセッサは、２０１０年時点ですでに安価に入手可能であり、将来のプロセッサはさらに改良されるであろう。
【０２１６】
このようなプロセッサを用いて、あらゆる検知素子は連続的に検知でき、検知カメラに近い高いスキャン速度を実現する。
【０２１７】
これをＩＴＯ検知素子の垂直配列の背面にあるＩＴＯ制御素子の水平配列からなるタッチセンサと組み合わせることは（図２２を参照）、単純だが強力なマルチタッチのタッチスクリーンを提供する。
【０２１８】
対角線が１００インチまたはそれ以上の非常に大きなタッチスクリーンは、おそらく細いワイヤを検知素子および制御素子として使用することを含むであろう（図１８参照）。ｘ素子とｙ素子の間の容量結合が低いことにより、このようなスクリーンの「マスキングの能力」は、プレート形状の導電体が使用される時よりも低い。プレートを用いる場合の能率は９５％であるのに対して。ワイヤを用いる場合の能率は２５％程度である。しかし、適切なアルゴリズムが、このデータをスクリーン上の多数の指の正確な位置を検知するために必要な情報を抽出するために使用されうる。
【０２１９】
しかし、ｘ素子がセンサとして動作しｙ素子が制御素子として動作してタッチスクリーンをスキャンすることと、ｙ素子がセンサとして動作しｘ素子が制御素子として動作してタッチスクリーンをスキャンすることを交互に行うことにより、それ以上の情報が得られる。これらの両方のスキャンの結果は、あとで統合されうる。これらの２つのスキャンは、先行スキャンとで二次スキャンと考えられる。
【０２２０】
いくつかの入力を同時に検知できる高出力のプロセッサとコントローラは、非常に大きな、解像度の高い、細いワイヤのタッチスクリーンを１秒間に数百回スキャンでき、タッチスクリーンを同時に数百までは達しないが数十の指を検知できる高速のマルチタッチのタッチスクリーンとして用いることを可能にする。
【０２２１】
低出力のプロセッサを用いる動作モード
低出力のプロセッサが使われる場合、全ての時間において全ての検知領域をスキャンすることは、タッチスクリーンの応答速度を著しく減少させる。３２の×３２の検知領域において、タッチスクリーンの完全なスキャンを行う場合、１回のスキャンについて１０２４回の測定を含む。１秒間に５０回のスキャンが可能なプロセッサが、ｘ／ｙ方向にスキャンする３２の×３２のタッチスクリーンに使用される場合、完全なマスクキングを行うモードにおいては１秒につき３回のスキャンしか実行できない。これはあまりに遅く、いかなる指も検知できない可能性があるため、より精巧な検知技術が高速な反応を実現するために使用される。
【０２２２】
下記の方法の多くは、非常に単純な電子コントローラを使用するタッチスクリーンの機能的な性能を高めるために用いられ、高性能なコントローラを使用する場合には必ずしも必要ではない。
【０２２３】
ｘ素子およびｙ素子が交換可能な場合、すなわち両方がセンサとしても制御素子としても動作できる場合、多くの時間において、スクリーンは単純なエッジスキャンを行う、「１タッチ」のタッチスクリーンとして用いられる。３２の×３２の分解能を有するタッチスクリーンにおいて、これは１０２４の検知領域の全てを検知する場合と比較して、速度を約１６倍に向上させる。検知配列のいずれかの２つのピークとして示されて、２つの指が検知されるとき、可能性のある示された４つの位置の中から、真の２つのタッチ位置を明確に決定するために、ピークにより示される位置の周辺で選択的なマスキングが用いられる。３本の指が検知される場合、可能性のある９つの位置から、真の３つのタッチ位置を明確に決定するために、同様のプロセスが用いられる。４本の指に対して、可能性のある１６個の位置の曖昧さをなくすためにも、また５本以上の指に対しても同様のプロセスが繰り返される。
【０２２４】
ｘ／ｙ多重スキャンから得られる結果は、正確に指の位置を決定するために使用でき、マスキングは単に複数の指が存在する場合の曖昧さをなくすために使用できる。このような例において、マスキングは単にロジックとして、すなわち、１つの選択肢と別の選択肢から選択するために使用でき、マスキング方式のスキャンの結果は、指の位置を正確に決定するために用いられる場合に必要とされる程度の正確さは有していない。したがって、高速であまり正確ではなく、指の位置を決定するためのｘ／ｙ多重スキャンの結果と統合できるマスク方式のサンプルのスキャンを実行することによって、時間を節約できる。この処理は、マスキング方法だけを使用して指の位置を決定するよりも速く実行できる。
【０２２５】
エッジスキャンの代替として、または、ｘ素子およびｙ素子が交換できない場合、たとえば逐次近似マスキングのような連続した選択的なマスキング（図５を参照）は、指を検知する速度を上げるために使用できる。各々の制御素子をかわるがわる選択するかわりに、指がその領域に存在するかどうかを検査するために、スクリーンのブロックがマスクされうる。第１のマスクは、指がスクリーンの上半分にあるか下半分にあるかを検知できる。指がスクリーンの下半分にあると判明した場合、スクリーンを４等分して上から３番目の領域がマスクされ、４番目の領域はマスクされない状態となる。指が４番目の領域にあると判明した場合、スクリーンを８等分して上から７番目の領域がマスクされ、８番目の領域はマスクされない状態となり、これを指の位置が判明するまで続ける。このように、指は５回以内のスキャンで検知され、３２回のスキャンに対して、約６倍の検知速度を提供する。
【０２２６】
全幅のｘセンサ素子が使われる場合、ｙ素子はｘ素子によって完全にシールドされているため（たとえば図２２参照）、センサ素子として用いることはできない。全てのｙ素子がアクティブバックプレーン信号に接続される場合、ｘセンサ素子はそれ自身で、１つ以上のｘ素子がタッチされたかどうかを判定するために用いられる。いずれの素子もタッチされていない場合、全てのｙ駆動素子がアクティブバックプレーン信号に接続された状態で、タッチが検知されるまで、ｘ素子のスキャンは続けられる。タッチが検知されるとき、マスキングは各ｘ素子に沿ったどのあたりでタッチが発生したかについて決定するために用いられる。これは、広いマスキング（モード１−下記参照）または狭いマスキング（モード２−下記参照）によって実行されうる。
【０２２７】
本願明細書において開示される１つ以上の実施形態は、下記のマスキング動作モードのうち１つ以上において動作できる。
【０２２８】
モード１（広いマスク）−１つ以外の全ての制御素子を接地する
８ｘ８の多重配列を示す図６の例において、導電性のｙ素子は、配列の背面領域の全体を占領できるが、８つの絶縁された水平の帯に分けられる。導電性のｘ素子は、ｙ素子のレイヤーの前面に絶縁されてある。ｘ素子は、図２２のように全ての領域を占めてもよく、図６のように比較的狭くてもよい。狭いｘ素子が使われる場合、ｘレイヤーが使用していない領域はフローティングして絶縁された島として残されてもよい。図２２において、ｘ素子だけが検知素子であり、ｙ素子は選択的にｘ検知素子の大部分の感度を下げるために用いられる。
【０２２９】
８つのｙ素子のうちの７つが接地され、８番目の素子がフローティングした状態またはアクティブバックプレーン信号に接続されている場合、ｘ検知素子のうち接地されていないｙ素子の前面にある部分だけが指の接近による小さな接地の影響を検知できる。ｘ検知素子の一部の近くにあって、接地されたｙ素子の前面にある指は、ほぼ検知できない。
【０２３０】
上述したように、接地されていない素子は、フローティングした状態またはアクティブバックプレーン信号に接続される。アクティブバックプレーン信号の使用は、ｙ素子をフローティングした状態とするよりも、ｘ検知素子間の容量結合を減少させ、エレクトロニクスがわずかに複雑になることを意味するため好ましい。ｙ素子が全ての領域を覆い、アクティブバックプレーンまたはグラウンドに接続されるという事実は、タッチスクリーンの背面の全体が全ての時間において、不正な面からのタッチを検知しなくなることを意味する。ｙ素子がフローティングした状態のままにされる場合、その素子は、スクリーンの裏側から容量結合する指を検知する。その場合、その指が全てのｘ素子に等しく影響するため、必ずしも問題が発生するとは限らない。
【０２３１】
大部分の時間、キーパッドまたはタッチスクリーンはタッチされていないが、いつでもスクリーンに接近する指を検知する準備ができていることが必要である。この「待機」フェーズの間、全てのｙ素子は、それらが有効になるようアクティブバックプレーン信号に接続され、ｘ検知素子は新たなタッチに備えスクリーンの全体を検知可能にされる。一度タッチが検知されると、たとえば１つ以外の全てのｙ素子を接地することにより、スクリーンはマスクモードに切り換えられる。接地されていないｙ素子はアクティブバックプレーン信号に接続され、いかなる指の位置も検知できるように、全てのｘ検知素子はあらゆるマスクの変形例によってもスキャンされうる。
【０２３２】
タッチが終了するとき、スクリーンは、全てのｙ素子がアクティブバックプレーンに接続され、ｘ検知素子のみがスキャンされる、元のモードに復帰できる。
【０２３３】
図２の例を考慮して、ｙ３が接地されておらず（したがって、有効である）、ｙ１、ｙ２、ｙ４からｙ８が全て接地されている（したがって、無効である）場合、ｙ３に近接する全てのｘ素子の短い領域は、近くにある指を検知する。ｙ１、ｙ２、ｙ４からｙ８に近接するｘ素子の領域の近くにあるいかなる指も、検知されない。このように、ｙ３だけをアクティブバックプレーン信号に接続することは、指Ｆ０（２０６）が、ｘ５において、ｙ３の上にあるとして検知されることを可能にする。同様のプロセスによって、ｙ６が接地されていないまたはアクティブバックプレーン信号に接続された唯一のｙ素子であるときに、指Ｆ０（２０６）は検知可能でないが、指Ｆ１（２０８）はｘ７において検知される。
【０２３４】
このように、一度に１つのｙ素子を連続的に接地しないまたは有効にすることによって、多数の指に対応する完全なタッチスクリーンをスキャンし、曖昧さなく指の位置を識別できる。このスキャンの工程は、動いている指を追跡するために連続的に繰り返されることが可能である。
【０２３５】
検知素子の間にある指の位置を決定するために、補間も用いられる。たとえば、２つのｘ検知素子の間にある指は、両方のｘ検知素子に対して小さい読取り値を与える。動的なキャパシタンスまたは「投影型静電容量方式」のタッチスクリーンおよびキーパッドは、タッチスクリーンの前面に厚いガラスのレイヤーを有することができ、このガラスは異なるｘ素子間の補間と、ｘ素子の様々に感度を高められた長さに沿った補間を援助できる。接点を強調し、接点のまわりで範囲が減少している接触信号を拡張することによって補間を助けるために、わずかに導電性のあるレイヤーが用いられてもよい（たとえば英国特許２４１８２５９に記載されるように）。
【０２３６】
８つのｙ素子のうち１つも接地されておらず有効である例において、各々のｘ素子は、１つずつ検知されうる。これは、完全な８×８のスクリーンをスキャンするために６４回の検知測定が必要であることを意味する。このプロセスは、複数のまたは全てのｘ素子を同時に検知することによって、速度を増加できる。これによって、より反応のよいタッチスクリーンを提供できるが、より複雑なコントローラが必要となる。
【０２３７】
１つ以外の全ての制御素子を接地すること（モード１）は、各々の検知素子に余分な容量性負荷が置かれる点で不利である。上記の例において、全てのｘ検知素子の長さの８分の７は、常にグラウンドに強く接続される。動的または「投影型方式」の静電容量は、静電容量の変化のみと関連し、絶対値は重要ではない。したがって、グラウンドに接続するいかなる強い容量結合も、検知のプロセスを大きく妨げることはない。しかしそれは、指を検知するために、モード２（下記参照）、または、図１ｂのような単純で多重化されていない検知方法よりも多くの時間または処理能力が必要とされることを意味する。
【０２３８】
しかし、電磁妨害を検知するシステムを排除するという点、または少なくとも電磁妨害の影響を減少させるという点で、グラウンドに強く結合することの利点がある。グラウンドに強く結合することにより、タッチスクリーンが不正な面から起動されることを防げる。
【０２３９】
モード２（狭いマスク）−１つの制御素子のみを接地する
１つ以外の制御素子を全て接地することの代替策は、１つの制御素子のみを接地し、他の全ての制御素子をアクティブバックプレーンに接続することである。これは、指が接地された素子の上にあるとき、モード１では信号が増強されたのに対し、タッチ信号が減衰することになる。しかし、モード２のマスキングの利点は、タッチスクリーンの大部分において、検知素子がグラウンドプレーンを通じてではなくアクティブバックプレーンを通じて容量的にリンクされるという事実によって、検知素子の間の容量性クロスカップリングがモード１より少なくなるという点である。
【０２４０】
１つ以外の全ての素子を接地することに対して、１つの素子を接地することは、システムのグラウンドに対する容量性負荷がより少なくなることにより、アクティブバックプレーン回路の負荷を少なくでき、検知回路をより高速に動作させうる。
【０２４１】
モード１で動作する８×８のシステムにおいて、スクリーンの８分の７は接地され、モード３で動作する同様のシステムにおいて、スクリーンの８分の１は接地される。一度に１つの検知入力が検知される単純な検知システムが用いられ、固定された数のオシレータのカウント数により時間が定められる場合、接地されたセンサはより低速のレートで振動するため、目標のカウントに到達するまでに時間がかかる。スクリーンの８分の７を接地することにより、この時間的な不利益が悪化し、タッチスクリーンの動作はより低速になる。また単純なセンサの機構は、制御線をアクティブバックプレーン信号に接続するために抵抗を用い、これらの８分の７を接地することは、アクティブバックプレーン回路に大きな負荷をかける。複数の入力が同時に読み取られ、アクティブバックプレーンがその関連する素子にアクティブに切り換えられる複雑な電子コントローラを有するシステムにおいて、一度に１つ以外の全てのｙ素子を接地することに対して、一度に１つのｙ素子を接地することは、利点がない。実際に、その反対も真実であり、一度に１つの素子の感度を高めることは一度に１つの素子の感度を下げることよりも良好なマスクを提供する。
【０２４２】
モード２でマスクされたタッチスクリーンは、モード１と同様の方法でスキャンされうるが、マスクされた素子の上にある指によって生じる信号は減少しており、スクリーン上にある他の指によって生じる信号は減少していないという事実によって、結果はわずかに異なる方法で得られる。
【０２４３】
ｘ／ｙ多重スキャンを同時に２本の指で使用する場合、タッチの検知を示す２つのｙ検知入力のうちの１つを選択的に接地し、この結果を２つのｘのピークにおいて判断することにより、２つのｘのピークのうちのどちらが２つのｙのピークのうちのどちらに対応するのかを明確に決定できる。
【０２４４】
ｙのピークのうちの１つを接地することによって、その対応したｘのピークが感度を下げられ、減衰したｘのピークは接地されたｙ素子に対応することを示す。したがって、残りの減衰していないｘのピークは、他のｙ素子に対応している。
【０２４５】
モード３（ブロックマ一度スキング）−同時にいくつかの制御素子を接地する
制御素子のグループを同時に接地し、または接地しないでおくことができる。これは、１）逐次近似マスクキングのようにスクリーンの広い範囲を高速にマスクキングするため、２）多数の隣接した制御素子を並列に配置することによってマスキング材料の抵抗を減らすため、３）非常に低速のシステムにおいて指を追跡する場合に、マスクを広げるために、使用できる。
【０２４６】
導電体素子
マスクまたは制御ｙ素子に用いられる導電性材料は、たとえば非常に細く引き延ばされたまたは押し出し形成された金属ワイヤ、鉄筋コンクリート棒、銅線、導電性のプレート材、穴のあいた導電性のプレート材料、導電性ワイヤのメッシュ、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）またはアンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、ナノ粒子インクまたはナノチューブインクのような透明な導電性の印刷インク、銀インクまたは炭素インクのような不透明な導電性の印刷インクなどの、十分または適度に導電性があるいかなる素材で形成されうる。同様の材料をｘ素子にも使用できる。
【０２４７】
モード１で可能な限り効果的に動作するために、ｙ素子によって、ｘ素子が非常に強く接地されることが必要とされてもよい。これを実現するために、制御するｙ素子のレイヤーとして、切れ目のない導電性の薄板を用いることは有益である。これは、制御素子と検知素子の間に強い容量結合を形成する。この結合は検知素子の感度を容易に９０から９５％程度減少させる。わずかに感度は残るが、スクリーン上で同時に複数の指を検知するためのマスキングの実用性を妨げるものではない。
【０２４８】
ｘ検知素子は、切れ目のない導電性の薄板、メッシュ状にされた導電性のレイヤー、印刷導体、細い導電トレースまたは細い導電ワイヤでもよい。
【０２４９】
２、３の指がある時間に検知され、いくつかのマスキングのモードが互いに補完するために用いられる場合、マスキングの減衰させる能力が９０％より大幅に低くてもよい。この環境の下で、細いワイヤ、またはメッシュ状の導電体をやｙレイヤーの制御素子として用いてもよい。この非プレート形の材料はｘ検知レイヤーの背面または検知レイヤーの前面に位置してもよい。細い絶縁コーティングされたワイヤが用いられる場合、ｘとｙのワイヤが互いに交差する位置を除いて、２つの素子のセットは実質同じ平面上に位置できる。
【０２５０】
モード２での動作は、モード１での動作ほど多くのｘ素子とｙ素子の間の容量結合を発生させない。細いワイヤのセンサ素子と連動して使用されるとき、この狭いマスクの減衰レベルは２５％程度に低下する。ワイヤの配置が図１８、図１９および図２０に示されるようにｘ素子とｙ素子の間の容量結合が最大化するに調整された場合、減衰レベルは改善される。ワイヤが検知していない時にワイヤに接続されるアクティブバックプレーンを使うことは、スクリーンがｘ／ｙモードで使用される時にはスクリーンの動作に悪影響を与えないことを確実にする。
【０２５１】
導体抵抗
ＩＴＯまたはＡＴＯを用いた透明なタッチスクリーンについて、１平方インチあたり３００オームまたはそれ以下の表面抵抗は許容されると考えられる。これにより、優れた透明性と２つのＩＴＯ／ＡＴＯレイヤーの組み合わせやバランスを実現でき、また線が見えないことを確実にする。
【０２５２】
本発明の一実施形態において、ｙ素子は非常に広く（図６）、そのため、スクリーン全体の幅（または高さ）を覆うことができる。これにより、比較的電気抵抗の高い材料を使用でき、大きなスクリーンでの動作を可能にする。大部分の時間において、ｙ素子は単に接地され、いかなる変動する信号も印加されない。これらの環境において、抵抗と静電容量に関する伝搬遅延問題はない、または限定的であり、したがって抵抗は比較的高くてもよい。
【０２５３】
ｙ素子が有効で接地されていないときにフローティングした状態とされる例において、ｙ素子の抵抗は非常に高くてもよい。しかし、ｙ素子が接地されていないときにアクティブバックプレーン信号に接続される場合は、ＲＣ時間遅延によって感度を高めるマスクとしての効果に大きな損失がある。アクティブバックプレーン信号への大きな抵抗／静電容量（ＲＣ）遅延を防ぐまたは減少させるために、ｙ素子の抵抗は相対的に低くする必要がある。
【０２５４】
ｙ素子が制御のみを行い、ｘ素子が検知だけを行う場合、ｘ素子は可能な限り広くでき（図２２参照）、抵抗値はその広い幅によりある程度相殺されるため、適度に抵抗のある素材で形成できる。しかし、それらが全体の幅である場合、また制御素子が接地されないときはフローティングしたままである場合、ｘ素子とｙ素子の間には非常に大きな容量結合があり、それは干渉やサンプリング遅延を発生させる。ｙ素子が接地されないときにアクティブバックプレーンに接続される場合、容量結合は問題ではない。
【０２５５】
スクリーンの全体にわたりセンサ素子を可能な限り広くすることにより、抵抗の問題は極小化されるため、比較的抵抗の高い素材を用いて、大きなスクリーンが製造できるという点で、全体の幅のセンサ素子を使用する利点がある。それらが並列に配置されるとき、抵抗はさらに減少する。
【０２５６】
ｙ駆動素子およびｘ検知素子の抵抗は、これらの素子の図で示す一端以外も含む両端をターミネートすることにより、減少させうる。両端のターミネートは、これらの素子の抵抗を、一端をターミネートする場合の値の４分の１まで、効果的に減少させる。極めて抵抗が高い素子は大きなＲＣ時間遅延をもたらし、検知信号の破壊およびアクティブバックプレーン信号の破壊をもたらす。アクティブバックプレーンはそれが検知信号と正確に同期する時に最も高い効果を発揮し、ＲＣ時間遅延によって位相が変化すると効果が減少し検知システムの感度が下がる。ＩＴＯおよびＡＴＯの抵抗は、極めて高い。
【０２５７】
１平方インチあたり３００オームのＩＴＯを用いた幅１０インチ長さ１インチの素子は、端から端までで３０００オームの抵抗を有する。それが両端でターミネートされる場合、最も大きな抵抗は７５０オームである。
【０２５８】
特に逐次近似の初期段階において、一度に複数の素子が選択される場合、これらの素子は実質的に並列抵抗になるため、実質的な抵抗は減少する。それぞれが１００オームの抵抗を有し、１０個が選択される場合、スクリーン全体の実質的な抵抗は１０オームに減少する。この減少した抵抗は、マスクの効果を向上させる。
【０２５９】
検知素子または制御素子の抵抗は、小さい隣接したグループでスキャンすることにより、減少させうる。たとえば、検知素子１から８において、１，２，３，４，５，６，７，８のようにスキャンするかわりに、これらの素子を統合して、１、１２、１２３、２３４、３４５、４５６、５６７、６７８、７８、８のようにスキャンできる。素子１と素子８は、それらが端にあり、単独で使用されることもあるため、他の素子よりも抵抗を少なくできる。また、制御素子も同様の方法で統合されうる。この技術は、指の周囲の追跡される領域を広げられ、早く動く指の追跡を助けることができるため、低速で低電力のコントローラを用いて指を追跡するときに有用である。
【０２６０】
２つの機能性
本発明のいくつかの実施形態において、素子は、１つだけの機能を有してもよく、それらは検知素子または制御素子でもよい。しかし、他の実施形態では、素子は２つの機能を有してもよく、それらはある時は検知素子でありまたある時は制御素子でもよい。しかし、２つの機能を有する素子の能力は、スクリーンの材料およびレイアウトに依存する。たとえばＩＴＯなどのプレート状の部材はそれらがスクリーンを覆い過ぎると問題が生じることがありうる。
【０２６１】
ある素子のセットが他の素子のセットの背面にある場合、スクリーンの裏側にある素子によって指が検知されるように、スクリーンの前面にある素子の間に十分なギャップが必要である。ギャップを有するメッシュ状の部材または細いワイヤ素子は、それらがスクリーンの全面を覆わないため、同様の問題を生じない。したがって、ギャップを有するメッシュ状の部材または細いワイヤ素子は、いくつかの実施形態において、利点があると考えられる。
【０２６２】
ワイヤのみの素子は、紙のように薄く、きつく巻くことができ、折り畳みも可能で、さらに損傷なく折り目を付けることもできる極めて単純なスクリーンの製造を可能とし、それは１００インチを超える極めて大きな寸法にスケールアップできる。
【０２６３】
ｙ素子の２つの別々のセットを有することが可能であり、それは駆動／制御セットと検知セットである。素子のセットは、必ずしも同数である必要はない。駆動セットが使用中のとき、検知素子セットが事実上機能しないように、検知セットはインピーダンスが高いモードにされうる。検知セットが使用中のとき、制御セットはアクティブバックプレーン信号に接続される必要がある（たとえば、図９および図１０参照）。
【０２６４】
「タッチされていない」基準データ
検知の各モードにおいて、検知方法として「投影型静電容量方式」が使用される場合、「タッチされていない」基準テーブが生成されてもよい。「タッチされていない」値は、現在の値と連続的に比較され、現在の値を追うようにわずかに増加または減少されることにより、徐々に更新されてもよい。
【０２６５】
多数の異なるモードが使用される場合、使用される全てのモードにおいて「タッチされていない」基準テーブルが使用されうる。
【０２６６】
単純なｘ／ｙエッジ検知システムにおいて、起動時に全てのｘとｙの値が読み取られ、ｘとｙの値はこのモードにおける「タッチされていない」基準として格納される。
【０２６７】
モード１において、「タッチされていない」基準テーブルは誰もスクリーンをタッチしていないと仮定される、タッチスクリーンの起動時に生成されうる。各々の検知位置における「タッチされていない」値を決定するために、一度に１つ以外の全てのｙ素子が接地され、完全なスキャンが実行される（８×８のスクリーンにおいては６４個の検知位置がある）。
【０２６８】
モード２において、スクリーン全体にわたり１つのｙ素子が順々に接地され、計測されるｘの値が「タッチされていない」基準とされる。
【０２６９】
モード３または複数の素子が一度に接地される場合において、使用される可能性のある全てのマスクのために、起動時に「タッチされていない」基準が生成される。
【０２７０】
極端なマスキング
極端なマスキングの１つの方法は、ｙ駆動素子の１つ以外の全てと、ｘ検知素子の１つ以外の全てとを接地することである。この様な実施形態は、制御可能な素子または検知素子として動作できるｘ素子と、制御可能な素子として動作できるｙ素子とを含む。この様な実施形態は、１つの検知素子において、小さな感度の高いウィンドウを残す。
【０２７１】
極端なマスキングは、モード１、２または３において使用できる。
【０２７２】
極端なマスキングのその他の実施形態では、ｘおよびｙ素子の両方が常に制御可能な素子として使用され、決して検知素子としては使用されない。第３の、万能なレイヤーは、単一の検知素子として使用される。当該第３レイヤーは、２つのマスキングレイヤー間に挟まれてもよい。マスキングは、モード１、２または３において使用されうる。
【０２７３】
中間に挟まれる代わりに、検知レイヤー２３００は、背面にあってもよいし、前面にあってさえよい。背面にある場合、２つのマスキングレイヤーは、メッシュ状に形成されうる。
【０２７４】
１つの検知素子のみがあるので、この方法は、いかなるアナログマルチプレクサをも必要としない。その他全ての素子は駆動素子であり、接地されたり、フローティング状態にされたり、またはアクティブバックプレーン信号に接続される。
【０２７５】
ここでは、「ｘおよびｙ素子」および「水平および垂直素子」にも言及したが、これらの用語は限定的であると考慮されるべきではなく、相互に互換できるものとして考慮されうると解される。これらの用語は、本発明の実施形態の明確な記載を提供するため便宜として考慮される。いくつかの実施形態では、「水平ｙ駆動素子および垂直ｘ検知素子」の組合せへのいかなる言及も、「水平ｙ検知素子および垂直ｘ駆動素子」を包含するものとして考慮されうる。
【０２７６】
いくつかの例では、駆動素子が硬い板状部材からなる場合、駆動素子は、これらが検知素子からのユーザーのタッチを遮断しないように、検知素子の背面に配置されるべきである。レイヤーまたは素子が、他のレイヤーまたは素子の「背面」または「前面」にあるように記載される例では、これらの用語は、ユーザーがタッチするタッチスクリーンの前面と相対するものとして考慮されうる。
【０２７７】
ここで開示される実施形態は、８つのｘ素子と８つのｙ素子とを伴うタッチスクリーンに関する。これは、本発明の実施形態が使用されうるタッチスクリーンの単なる１つの例であり、実際は、いかなる数のｘ素子、いかなる数のｙ素子、およびいかなる数の入出力があってもよいと解される。
【０２７８】
ここに開示される１つ以上の実施形態は、多重配列の少数の検知素子を使用する一方、非多重配列の明確な特性を達成する方法に関する。これは、比較的少ない入力を用いて、タッチスクリーン上において１本以上の指が一度に検知されることを可能にする。いくつかの実施形態では、８つの検知入力と８つの駆動出力だけを使用して、８×８の配列上において少なくとも１６本の指を検知することを可能とする。
【０２７９】
１つ以上の実施形態は、動的容量または「投影型容量方式」検知が、非常に広いダイナミックレンジを有し、全体的に変化している環境条件に継続して適応することにより、非常に小さい局所的な容量変化を確実に計測でき、絶対値にそもそも関連せず、指のグラウンドに対する静電容量を計測できるという事実を利用できる。スクリーンの大部分を強くグラウンドに結合することにより、小さな部分だけがいかなる一度のタッチも検知できることを確証するように、大部分のスクリーンをマスクすることを可能とする。このような技術は、検知システム上に高い接地負荷を課すことができ、そして、動的容量は、強力にグラウンドされた負荷においてでさえ、千分の一よりも小さい容量変化を確実に検知でき、これらの条件下で有効な結果を生成できる。
【０２８０】
いくつかの実施形態では、タッチ検知回路に取り付けられたワイヤの一片または一金属片等の１の線形タッチ検知素子は、動的容量検知装置または「投影型容量」検知装置と考えられる。当該装置は、近くの導電物体または指のグラウンドに対する静電容量変化を検知でき、接地された導電板の非常に近くに検知素子を配置することにより、そのような物体を検知することを抑制される。
【０２８１】
接地されたプレートが検知素子と指との間にある場合、接地されたプレートにはホールがあり、当該ホールがある箇所で指が検知され、ホールがない箇所では検知されない。
【０２８２】
検知素子が接地されたプレートと指との間にある場合、検知素子の接地されたプレートへの容量結合は、指への結合よりも極めて大きく、指を検知することが非常に困難である。しかし、接地されたプレートにホールがある場合、その領域ではほとんど感度低下が発生せず、したがって、指は、ホールの上の箇所で検知素子により検知されうる。
【０２８３】
検知素子は、接地されたプレートの長さの大部分に沿って接地されたプレートを検知することに強い負荷がかかりうるが、動的容量は絶対値ではなく容量変化に関するので、ホールに接近している指が検知されうる。
【０２８４】
接地されたプレートが検知素子と指との間にある場合、接地されたプレートの一部を電気的にフローティング状態にしておく、すなわち接地しないことで、ホールが形成されうる。この接地されないプレートの一部は、フローティング状態の蓄電板として機能し、指を検知素子に容量結合する。
【０２８５】
検知素子が接地されたプレートと指との間にある場合、ホールは、このプレートの一部を接地しないようにすることによって形成できる。または、ホールは、プレートの一部をアクティブバックプレーン信号に接続することによって形成されうる。アクティブバックプレーン信号は、静電容量タッチセンサのタッチに対する感度を高めるために使用される信号から生成される。理想的には、それは、同じ振幅、形状および位相を有する、タッチセンサの波形と正確に同じ波形を有する。それは、検知素子上において正確に波形を追跡するので、実質的には、プレートと検知素子との間の容量結合はない。これは、タッチ検知素子が背後に何も有さないように見せかけ、タッチセンサの背後の接地されたプレートにホールまたはウィンドウがあるかのように見せかける。したがって、タッチセンサは、接地されたプレートに依然強く容量結合されている残りの部分ではタッチを検知できないが、この点ではタッチを検知できる状態を維持する。
【０２８６】
このウィンドウは、タッチセンサの背後で一連の接地されたプレートを有し、これらのうち１つを一度に順次フローティングとされるかまたはアクティブバックプレーン（ＡＢＰ）信号に接続されるように選択させることにより、タッチセンサに沿って電気的に移動させうる。この順番は、連続して反復できるので、線形センサ上の多数の指の動きが検知したり追跡したりされうる。
【０２８７】
接地されたプレートは、線形の検知素子の配列を覆うように拡張でき、ホールは、その全幅にわたる幅広なスリットによって代えられうる。こうすることで、同時に多くの検知素子をスキャンできるマスクを形成できる。この様なマスクは、図３に示される。検知素子の黒い部分は、タッチを検知できる箇所を示す。マスクは、これらの素子がタッチを検知することを抑制する。マスク内の開いたウィンドウが検知配列を上に移動するに連れて、前に検知可能な部分が感度を失う一方で、検知素子の異なる部分がタッチを検知する。したがって、指は、タッチしている時、またはマスク内のウィンドウに非常に近接している時のみ検知されうる。８つの検知素子およびマスク内のウィンドウについて８つの位置がある場合、６４本の指が検知されうる。これは、図１ｂの６４個の入力非多重配列による、８つのみの検知入力を使用しての検知という状況に似ている。この配列は、多数の指で比較的少ない入力により検知する、非常に大きな検知配列を形成するように拡大できる。
【０２８８】
マルチタッチは、同時にスクリーンをタッチしている多くの指を伴うが、ほとんどの時間、スクリーンは、全くタッチされていないか単一（シングル）のタッチにおいて使用される。時には、それは、２タッチ、またよりまれに１０タッチまたはそれ以上の数のタッチについても使用される。
【０２８９】
ｙ素子の機能を接地された／接地されていない出力から検知入力へ変更することにより、マルチタッチのタッチスクリーンを、標準の高速単一タッチ用タッチスクリーンに変更できる。
【０２９０】
これは、ｘレイヤーを介して、ｙ素子により、スクリーンの前面に接近している指へのいくらかの容量検知を可能とするほど十分に狭いｘ素子を伴う。
【０２９１】
いくつかの例では、スクリーンをほとんどの時間単純なシングルタッチモードとしておき、これにより検知された結果を必要に応じて、２タッチまたはマルチタッチモードに切り替えできる。この様な機能性の利点は、シングルタッチモードでは極めて少ない処理能力が使用され、かつ走査速度は非常に速い。マルチタッチスキャンは、シングルタッチスキャンの少なくとも４倍の時間がかかり、１０倍の長さの時間がかかりさえしうる。したがって、より集中的なマルチタッチスキャンは、必要とされる時のみ実装し、そうすることで、より効率的で反応の良いタッチスクリーンを提供できる。
【０２９２】
１つのｘおよびｙピークによって示されるように、シングルタッチが検知される場合、システムは、シングルタッチモードのままにされうる。ｘおよび／またはｙスキャンに２以上のピークが検知されるとすぐに、システムは２タッチまたはマルチタッチモードに変換できる。
【０２９３】
ｘ／ｙ多重スキャンは、マスクされたスキャンよりも極めて速く高感度であるので、ほとんどの時間ｘ／ｙ多重モードで動作し、必要に応じて時々、または多重スキャンの使用に起因するデータの曖昧さを解消するために、規定の間隔で、マスキングを使用できる。
【０２９４】
多重スキャン（モード２）の結果の曖昧さを解消することは、完全な「マスク」スキャンを使用する必要はない。多重スキャンの結果はどこに指があるかを示し、それから１以上のそれらの位置のみが、曖昧さを取り除くためにマスクされる。２本の指では、１つのマスクされたセンサの値のみが、曖昧さを取り除くために必要となる。この機能性は、１ｍｓより短い時間に実行され、したがって、反応性のよりタッチスクリーンを提供する。
【０２９５】
ｘ／ｙ多重スキャンから得られた結果は、指の位置を正確に決定するために使用され、１本以上の指がある場合、曖昧さを取り除くために、単にマスキングが使用されうる。このような例では、マスキングは、単なるロジックのために使用される、すなわち、選択肢間において選択するために使用されるので、マスクされたスキャンの結果は、正確に指の位置を決定するために使用されるほどには正確である必要がない。したがって、指の位置を決定するために、ｘ／ｙ多重スキャンの結果と組み合わされうる、速くて比較的不正確なマスク・サンプリングスキャンを実行することによって、時間を節約できる。この処理は、マスキング法を使用することによってのみ、指の位置を決定するよりも速く実行されうる。
【０２９６】
本発明の１つ以上の実施形態は、以下の番号付けられた項目により定義されうる。
【０２９７】
１）電子制御下において、タッチ検知を抑制するために接地に検知素子を強く容量結合するか、または、タッチ検知を許可するために検知信号に共通若しくは基づくアクティブバックプレーン信号に検知素子を結合することにより、タッチの近接検知を抑制または許可できる、容量タッチ近接検知素子のための電子スイッチ。
【０２９８】
２）電子制御下において、タッチ検知を抑制するためにグラウンドに検知素子を強く容量結合するか、または、タッチ検知を許可するために検知素子をグラウンドに強く容量結合していた関連性を電気的に除去することにより、タッチの近接検知を抑制または許可できる、容量タッチ近接検知素子のための電子スイッチ。
【０２９９】
３）並べて配置され、線形容量タッチ近接検知素子の選択された部分がタッチを検知し、その他の部分がタッチ検知しないように抑制することを可能とするマスクとして使用される、項目１に記載の一連のスイッチ。
【０３００】
４）線形容量タッチ近接検知素子のほとんどがタッチを検知することを抑制するが、電子制御下では、検知素子の一端から他端に線形的な順序でタッチ検知を可能にするために、一度に１つのスイッチを「開く」ことを可能とするマスクとして使用される項目１に記載の一連のスイッチ。
【０３０１】
５）線形容量タッチ近接検知素子のほとんどがタッチを検知することを抑制するが、電子制御下では、検知素子の一端から他端に線形的な順序でタッチ検知を可能にするために、１度に１つのスイッチを「開く」ことを可能とするマスクとして使用される項目２に記載の一連のスイッチ。
【０３０２】
６）線形容量タッチ近接検知素子の配列をマスクするために十分に幅広の、項目４に記載の一連のスイッチであり、当該スイッチは、並べて配置され、線形容量タッチ近接検知素子のほとんどがタッチを検知することを抑制するが、電子制御下では、各検知素子の一端から他端に線形的な順序でタッチ検知を可能にする全てのタッチ検知素子を覆う、幅広の、薄いウィンドウを形成するために、一度に１つのスイッチを「開く」ことを可能とするマスクとして使用される。
【０３０３】
７）線形容量タッチ近接検知素子の配列をマスクするために十分に幅広の、項目５に記載の一連のスイッチであり、当該スイッチは、並べて配置され、線形容量タッチ近接検知素子のほとんどがタッチを検知することを抑制するが、電子制御下では、各検知素子の一端から他端に線形的な順序でタッチ検知を可能にする全てのタッチ検知素子を覆う、幅広の、薄いウィンドウを形成するために、一度に１つのスイッチを「開く」ことを可能とするマスクとして使用される。
【０３０４】
８）線形容量タッチ近接検知素子のほとんどがタッチを検知することを許可するが、電子制御下では、検知素子の選択された部分がタッチを検知することを抑制するために、一度に１つのスイッチを「閉じる」ことを可能とするマスクとして使用される項目１に記載の一連のスイッチ。
【０３０５】
９）線形容量タッチ近接検知素子のほとんどがタッチを検知することを許可するが、電子制御下では、検知素子の選択された部分がタッチを検知することを抑制するために、一度に１つのスイッチを「閉じる」ことを可能とするマスクとして使用される項目２に記載の一連のスイッチ。
【０３０６】
１０）線形容量タッチ近接検知素子の配列をマスクするために十分に幅広の、項目８に記載の一連のスイッチであり、当該スイッチは、並べて配置され、線形容量タッチ近接検知素子のほとんどにタッチ検知を許可するが、電子制御下では、検知素子の選択された部分がタッチを検知することを抑制する全てのタッチ検知素子を覆う、幅広の、薄いウィンドウを形成するために、一度に１つのスイッチを「閉じる」ことを可能とするマスクとして使用される。
【０３０７】
１１）スイッチ素子および検知素子は、実質的にオペレータには不可視であり、１本または多数の指による同時操作のためのタッチスクリーンとして使用される、項目６に記載の一連のスイッチおよび検知素子。
【０３０８】
１２）スイッチ素子および検知素子は、実質的にオペレータには不可視であり、１本または多数の指による同時操作のためのタッチスクリーンとして使用される、項目７に記載の一連のスイッチおよび検知素子。
【０３０９】
１３）スイッチ素子が検知素子としてその他の機能を有するタッチスクリーンとして使用される、項目１１に記載の一連のスイッチおよび検知素子。
【０３１０】
１４）スイッチ素子に平行であり、既存のスイッチ素子に直交する検知素子の第２組がある項目１１に記載の一連のスイッチおよび検知素子であり、当該検知素子の第２組は、交互にスイッチ素子に作用する。
【０３１１】
１５）スイッチおよび検知素子の両組は、ほとんどの時間、センサとして動作するが、電子制御下では、１本の指が検知される時、１組がスイッチに変化する一連のスイッチおよび検知素子。
【０３１２】
１６）素子の１組が交互にセンサそれからスイッチとして機能する、項目１３に記載の一連のスイッチおよび検知素子。
【０３１３】
１７）素子の両組が、検知からスイッチングまたはその逆に変化できる項目１１に記載の一連のスイッチおよび検知素子。
【０３１４】
１８）検知素子およびスイッチ素子は、いずれも細いワイヤである項目１６に記載の一連のスイッチおよび検知素子。
【０３１５】
１９）検知素子およびスイッチ素子は、いずれも細いワイヤである項目１７に記載の一連のスイッチおよび検知素子。
【０３１６】
２０）ｘおよびｙ素子間における容量ワイヤパターンの容量クロス結合を最大化するために、ワイヤパターンが使用される項目１６または１７に記載のスイッチおよび検知素子。
【０３１７】
２１）線形容量タッチ近接検知素子の配列をマスクするために十分に幅広の、項目４に記載の一連のスイッチであり、当該スイッチは、並べて配置され、線形容量タッチ近接検知素子のほとんどがタッチを検知することを抑制するが、電子制御下では、予め決められた順序でタッチ検知を可能にする全てのタッチ検知素子を覆う、幅広の、薄いウィンドウを形成するために、一度に１つのスイッチを「開く」ことを可能とするマスクとして使用される。
【０３１８】
２２）線形容量タッチ近接検知素子の配列をマスクするために十分に幅広の、項目４に記載の一連のスイッチであり、当該スイッチは、並べて配置され、線形容量タッチ近接検知素子のほとんどがタッチを検知することを抑制するが、電子制御下では、予め決められた順序でタッチ検知を可能にする全てのタッチ検知素子を覆う、幅広の、薄いウィンドウを形成するために、一度にいくつかのスイッチを「開く」ことを可能とするマスクとして使用される。
【０３１９】
２３）線形容量タッチ近接検知素子の配列をマスクするために十分に幅広の、項目８に記載の一連のスイッチであり、当該スイッチは、並べて配置され、線形容量タッチ近接検知素子のほとんどがタッチを検知することを許可するが、電子制御下では、検知素子の選択された部分がタッチを検知することを抑制する全てのタッチ検知素子を覆う、幅広の、薄いウィンドウを形成するために、一度にいくつかのスイッチを「閉じる」ことを可能とするマスクとして使用される。
【０３２０】
２４）スイッチされたｙ素子および検知ｘ素子は、酸化インジウム錫または酸化アンチモン錫から形成される、項目１１に記載のタッチスクリーン。
【０３２１】
２５）スイッチされたｙ素子および検知ｘ素子は、酸化インジウム錫または酸化アンチモン錫から形成される、項目１２に記載のタッチスクリーン。
【０３２２】
２６）スイッチされたｙ素子および検知ｘ素子は、酸化インジウム錫または酸化アンチモン錫から形成され、検知ｘ素子は細いワイヤから形成される、項目１１に記載のタッチスクリーン。
【０３２３】
２７）スイッチされたｙ素子および検知ｘ素子は、酸化インジウム錫または酸化アンチモン錫から形成され、検知ｘ素子は細いワイヤから形成される、項目１２に記載のタッチスクリーン。
【０３２４】
２７）ほとんどの時間、シングルタッチｘ／ｙ多重モードで動作し、２本以上の指が検知される時、マルチタッチモードに切り替わる項目１１に記載のタッチスクリーン。
【０３２５】
２８）ほとんどの時間、シングルタッチｘ／ｙ多重モードで動作し、２本以上の指が検知される時、マルチタッチモードに切り替わる項目１２に記載のタッチスクリーン。
【０３２６】
２９）ほとんどの時間、シングルタッチｘ／ｙ多重モードで動作し、２または３のタッチが検知される時、第２モードに切り替わり、３本以上の指が検知される時、第３モードに切り替わる項目１１に記載のタッチスクリーン。
【０３２７】
３１）ほとんどの時間、シングルタッチｘ／ｙ多重モードで動作し、２または３のタッチが検知される時、第２モードに切り替わり、３本以上の指が検知される時、第３モードに切り替わる項目１２に記載のタッチスクリーン。
【０３２８】
３２）線形容量タッチ近接検知素子の配列をマスクするために十分に幅広の、項目２２に記載の一連のスイッチであり、当該スイッチは、並べて配置され、線形容量タッチ近接検知素子のほとんどがタッチを検知することを抑制するが、電子制御下では、逐次近似を構成する順序でタッチ検知を可能にする全てのタッチ検知素子を覆う、幅広の、薄いウィンドウを形成するために、一度にいくつかのスイッチを「開く」ことを可能とするマスクとして使用される。
【０３２９】
３３）ｙ駆動素子はスクリーンの全ての幅にわたって全ての高さを覆い、ｘ検知素子はスクリーンの全ての高さにわたって全ての幅を覆う、項目２４に記載のタッチスクリーン。
【０３３０】
３４）水平タッチ抑制マスクを背後に有し、垂直タッチ抑制マスクを前面に有する１つの検知素子からなるタッチスクリーンであって、当該２つのマスクは、様々な順序でスキャンされ、タッチ検知素子の様々な部分がタッチの位置を検知できるように、様々な開口幅を有する。
【符号の説明】
【０３３１】
１０２  水平検知素子、
１０４  垂直検知素子、
１５０  タッチセンサ、
１５２  キー、
２００  タッチセンサ、
２０２  検知素子、
２０４  制御素子、
３０２  検知素子、
３０４  制御素子、
３１４  電子回路、
４０２  検知ｘ素子、
４０４  制御ｙ素子、
６００  タッチスクリーン、
６０８  ガラスシート、
６１４  スキャン回路、
６１６  絶縁層、
６１８  粘着層、
６２４  斜線部、
９００  タッチ検知装置、
９０２  ｘ検知入力、
９０４  ｙ制御出力、
９０６  ｙ検知入力、
９０８  アクティブバックプレーン信号、
９１０  検知入力信号、
９１２  グラウンド、
１０００  タッチスクリーン、
１００２  水平プレート素子、
１００４  ワイヤ検知ｙ素子、
１００６  ワイヤ検知ｘ素子、
１１０２  検知素子、
１１０４  制御素子、
１１０８  マスク、
１１１０  マルチプレクサ、
１１１２  ＡＢＰ信号、
１１１４  ゼロ電位、
１１１６  タッチセンサ回路、
１２０２  検知素子、
１２０４  制御素子、
１２１０  マルチプレクサ、
１２１２  ＡＢＰ、
１２１４  プルダウン抵抗器、
１３０４  制御素子、
１３１０  マルチプレクサ、
１３１２  ＡＢＰ信号、
１３１８  プレート、
１４０２  検知プレート、
１４０４  スイッチ、
１４０６  制御プレート、
１４０８  グラウンド、
１４１０  絶縁体前面パネル、
１４２０  接地されたワイヤ、
１４２２  検知回路、
１４２４  ケーブル、
１６００  スクリーン、
１６０２  スキャン結果、
１６０４  ピーク、
１７００  スクリーン、
１７０８  マスキング素子、
１８００  細いワイヤのスクリーン、
１８０２  ｘワイヤ、
１８０４  ｙワイヤ。
【図１ａ】
2013501291.tif 000003
【図１ｂ】
2013501291.tif 000004
【図２】
2013501291.tif 000005
【図３】
2013501291.tif 000006
【図４】
2013501291.tif 000007
【図５】
2013501291.tif 000008
【図６】
2013501291.tif 000009
【図７】
2013501291.tif 000010
【図８】
2013501291.tif 000011
【図９】
2013501291.tif 000012
【図１０】
2013501291.tif 000013
【図１１】
2013501291.tif 000014
【図１２】
2013501291.tif 000015
【図１３】
2013501291.tif 000016
【図１４ａ】
2013501291.tif 000017
【図１４ｂ】
2013501291.tif 000018
【図１５ａ】
2013501291.tif 000019
【図１５ｂ】
2013501291.tif 000020
【図１６】
2013501291.tif 000021
【図１７】
2013501291.tif 000022
【図１８】
2013501291.tif 000023
【図１９】
2013501291.tif 000024
【図２０】
2013501291.tif 000025
【図２１】
2013501291.tif 000026
【図２２】
2013501291.tif 000027
【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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