(57)【要約】【課題】一般には静電容量の検知を行う際に寄生容量に対処するディスプレイ保護技術を提供する。【解決手段】本明細書に記載される実施形態は、タッチセンサのセンサ電極とディスプレイ画面の表示電極との間の結合静電容量の影響を緩和する。タッチセンサ及びディスプレイ画面を含む入力装置が、静電容量検知を行う際に表示電極に保護信号を送信することができる。一実施形態では、保護信号は、入力装置と入力物体間の相互作用を検出するためにセンサ電極に駆動される変調信号と同様の特性（例えば、同様の振幅及び／又は位相）を有することができる。変調信号と似た保護信号を表示電極に駆動することにより、センサ電極と表示電極間の電圧差が変化しない。したがって、センサ電極と表示電極間の結合静電容量が、ユーザ対話を検出するために使用される静電容量の測定結果に影響しない。【選択図】図２Ａ
2015072686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力装置であって、
前記入力装置の検知領域を定める複数のセンサ電極と、
表示の更新中に、表示装置の画素に関連付けられた電圧を設定するように構成された少なくとも１つの表示電極と、
前記複数のセンサ電極及び前記少なくとも１つの表示電極に結合された処理システムであって、
第１の期間に前記複数のセンサ電極のうち第１のセンサ電極に変調信号を駆動して入力物体と前記第１のセンサ電極との間の静電結合の変化を取得し、
前記第１の期間に前記少なくとも１つの表示電極を保護モードで動作させて、前記第１のセンサ電極と前記少なくとも１つの表示電極との間の結合静電容量の影響を緩和する処理システムと
を備える入力装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの表示電極を保護モードで動作させることが、前記少なくとも１つの表示電極に前記変調信号と同様の位相の保護信号を駆動することを含む、請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記処理システムが、前記表示装置の第２の表示電極に結合され、前記少なくとも１つの表示電極に保護信号を駆動するのと同時に前記第２の表示電極を電気的に浮遊状態にし、前記第２の表示電極と少なくとも１つの表示電極が静電容量結合されて、前記保護信号が前記第２の表示電極に伝搬する、請求項１に記載の入力装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの表示電極を保護モードで動作させることが、前記表示装置の共通電極に保護信号を駆動し、前記表示装置の少なくとも１つのソース電極を電気的に浮遊状態にすることを含み、前記保護信号は前記変調信号と同様の位相を有する、請求項１に記載の入力装置。
【請求項５】
前記表示電極は、前記画素に対応する記憶素子に電圧を駆動するソース電極、前記画素に対応するトランジスタにゲート電圧を設定するゲート電極、及び前記記憶素子に基準電圧を供給する共通電極、の少なくとも１つである、請求項１に記載の入力装置。
【請求項６】
前記複数のセンサ電極が、第１のセンサ電極のセット及び第２のセンサ電極のセットからなり、前記第１のセンサ電極が、前記第２のセンサ電極の方向に対して直交する方向に配置される請求項１に記載の入力装置。
【請求項７】
前記複数のセンサ電極が前記表示装置のカラーフィルタガラスと前記入力装置の入力面との間に配置される、請求項１に記載の入力装置。
【請求項８】
前記複数のセンサ電極の少なくとも１つのセンサ電極が、前記表示装置の少なくとも１つの共通電極を備える、請求項１に記載の入力装置。
【請求項９】
前記複数のセンサ電極の前記少なくとも１つのセンサ電極が、前記表示装置のカラーフィルタガラスと前記入力装置の入力面との間に配置される、請求項１に記載の入力装置。
【請求項１０】
前記複数のセンサ電極の前記少なくとも１つのセンサ電極が、前記表示装置のディスプレイ材料と前記表示装置のカラーフィルタとの間に配置される、請求項７に記載の入力装置。
【請求項１１】
前記複数のセンサ電極が共通の層に配置される、請求項１に記載の入力装置。
【請求項１２】
前記入力装置が、前記複数のセンサ電極のうち少なくとも２つのセンサ電極の間に配置されたグリッド電極をさらに備える、請求項１１に記載の入力装置。
【請求項１３】
前記第１の期間に前記複数のセンサ電極の第２のセンサ電極に保護信号を駆動するように構成される、請求項１に記載の入力装置。
【請求項１４】
センサモジュールが、前記複数のセンサ電極の第１のセンサ電極にトランスミッタ信号を駆動するように、かつ、結果として生じる信号を前記複数のセンサ電極の第２のセンサ電極で受信するように構成され、前記結果として生じる信号は、前記トランスミッタ信号に対応する影響を含んでいる、請求項１に記載の入力装置。
【請求項１５】
前記処理システムが、前記第１のセンサ電極に前記変調信号を駆動するように構成された第１のコントローラ、及び前記少なくとも１つの表示電極を前記保護モードで動作させるように構成された第２のコントローラを備える、請求項１に記載の入力装置。
【請求項１６】
前記第１のコントローラが前記第２のコントローラと同期される、請求項１５に記載の入力装置。
【請求項１７】
前記処理システムが、前記第１のセンサ電極に前記変調信号を駆動するように、かつ、前記少なくとも１つの表示電極を前記保護モードで動作させるように構成されたコントローラを備える、請求項１に記載の入力装置。
【請求項１８】
静電容量検知を行う時に表示電極に関連する結合静電容量の影響を緩和する方法であって、
第１の期間に複数のセンサ電極の第１のセンサ電極を駆動して、入力物体と前記第１のセンサ電極との間の静電結合の変化を検出するステップと、
前記第１の期間に前記表示電極を保護モードで動作させて、前記第１のセンサ電極と前記表示電極との間の結合静電容量の影響を緩和するステップと
を含む方法。
【請求項１９】
第１のセンサ電極を駆動するステップが、前記第１のセンサ電極に変調信号を駆動するサブステップを含み、入力物体に起因する静電結合の変化は、前記第１のセンサ電極と前記入力物体との間の静電結合の変化であり、前記表示電極を保護モードで動作させるステップは、前記変調信号と同様の少なくとも１つの位相を有する保護信号を前記表示電極に駆動するサブステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
第１のセンサ電極を駆動するステップが、前記第１のセンサ電極に変調信号を駆動するサブステップを含み、少なくとも１つの前記表示電極を保護モードで動作させるステップが、表示装置の第１のディスプレイに保護信号を駆動し、前記表示装置の第２の表示電極を電気的に浮遊状態にするサブステップを含み、前記保護信号は前記変調信号と同様の位相を有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
第１のセンサ電極を駆動するステップが、前記第１のセンサ電極にトランスミッタ信号を駆動するサブステップを含み、入力物体に起因する静電結合の変化は、前記第１のセンサ電極と第２のセンサ電極との間の静電結合の変化であり、前記表示電極を保護モードで動作させるステップは、前記表示電極に、変調信号と同様の少なくとも１つの位相を有する保護信号を駆動するサブステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記表示電極は、画素に対応する記憶素子に電圧を駆動するソース電極、前記画素に対応するトランジスタにゲート電圧を設定するゲート電極、及び前記記憶素子に基準電圧を供給する共通電極、の少なくとも１つである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記複数のセンサ電極の第１のセンサ電極にトランスミッタ信号を駆動し、結果として生じる信号を前記複数のセンサ電極の第２のセンサ電極で受信して、少なくとも１つの前記第１のセンサ電極と少なくとも１つの前記第２のセンサ電極との間の静電結合の変化を取得するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
入力装置の処理システムであって、
少なくとも１つの表示電極に結合されたディスプレイドライバ回路を備えたディスプレイドライバモジュールであり、ディスプレイドライバ回路は、
前記少なくとも１つの表示電極を駆動して、表示装置の画素に関連付けられた電圧を設定し、
第１の期間に前記少なくとも１つの表示電極を保護モードで動作させて、複数のセンサ電極の第１のセンサ電極と前記少なくとも１つの表示電極との間の結合静電容量の影響を緩和する
ように構成されるディスプレイドライバモジュールを備え、
前記第１の期間に前記第１のセンサ電極に変調信号が駆動されて、前記第１のセンサ電極と入力物体との間の静電容量の変化を検出する処理システム。
【請求項２５】
前記複数のセンサ電極に結合され、かつ、前記第１のセンサ電極に前記変調信号を駆動するように構成されたセンサモジュールをさらに備える、請求項２４に記載の処理システム。
【請求項２６】
前記ディスプレイドライバモジュールが検知モジュールと同期され、前記検知モジュールは、前記第１のセンサ電極に前記変調信号を駆動するように構成される、請求項２４に記載の処理システム。
【請求項２７】
前記保護モードは、前記変調信号と同様の位相の保護信号を前記少なくとも１つの表示電極に駆動する、請求項２４に記載の処理システム。
【請求項２８】
前記表示電極は、前記画素に対応する記憶素子に電圧を駆動するソース電極、前記画素に対応するトランジスタにゲート電圧を設定するゲート電極、及び前記記憶素子に基準電圧を供給する共通電極、の少なくとも１つである、請求項２４に記載の処理システム。
【請求項２９】
入力装置の処理システムであって、
センサモジュールを備え、前記センサモジュールが、センサ回路を備え、複数のセンサ電極に結合されており、第１の期間に、前記複数のセンサ電極のうち１つのセンサ電極に変調信号を駆動して、前記１つのセンサ電極と入力物体との間の静電結合の変化を検出するように構成され、前記センサモジュールは、ディスプレイドライバモジュールに結合され、前記ディスプレイドライバモジュールと同期され、前記ディスプレイドライバモジュールは、前記第１の期間に少なくとも１つの表示電極を保護モードで動作させて、前記１つのセンサ電極と前記少なくとも１つの表示電極との間の結合静電容量の影響を緩和するように構成される処理システム。
【請求項３０】
前記保護モードは、前記変調信号と同様の位相の保護信号を前記少なくとも１つの表示電極に駆動する、請求項２９に記載の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明の実施形態は、一般には静電容量の検知を行う際に寄生容量に対処することに関し、より詳細には、寄生容量に対処するために表示電極に保護信号を送信することに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]近接センサ装置（一般にはタッチパッド又はタッチセンサ装置とも呼ばれる）を含む入力装置は各種の電子システムで広く使用されている。近接センサ装置は通例、多くの場合は１つの表面で画定される検知領域を含み、この領域内で近接センサ装置が１つ又は複数の入力物体の存在、位置、及び／又は動きを判断する。近接センサ装置は、電子システムとのインターフェースを提供するために使用することができる。例えば、近接センサ装置はしばしば、大型のコンピューティングシステムの入力装置（ノート型コンピュータやデスクトップコンピュータに組み込まれた、又は周辺にある不透明のタッチパッド等）として使用される。近接センサ装置は、しばしば小型のコンピューティングシステムでも使用される（携帯電話に組み込まれたタッチ画面等）。
【発明の概要】
【０００３】
[0003]本明細書に記載される一実施形態は、入力装置の検知領域を定める複数のセンサ電極と、表示の更新中に、表示装置の画素に関連付けられた電圧を設定するように構成された少なくとも１つの表示電極とを含む入力装置である。入力装置は、複数のセンサ電極と少なくとも１つの表示電極とに結合された処理システムをさらに含み、処理システムは、第１の期間に複数のセンサ電極のうち第１のセンサ電極に変調信号を駆動して入力物体と第１のセンサ電極との間の静電結合の変化を取得し、第１の期間に少なくとも１つの表示電極を保護モードで動作させて、第１のセンサ電極と少なくとも１つの表示電極との間の結合静電容量の影響を緩和する。
【０００４】
[0004]本明細書に記載される別の実施形態は、静電容量検知を行う時に表示電極に関連する結合静電容量の影響を緩和する方法である。この方法は、第１の期間に複数のセンサ電極の第１のセンサ電極に変調信号を駆動して、入力物体と第１のセンサ電極との間の静電結合の変化を検出するステップを含む。方法は、第１の期間に表示電極を保護モードで動作させて、第１のセンサ電極と表示電極との間の結合静電容量の影響を緩和するステップも含む。
【０００５】
[0005]本明細書に記載される別の実施形態は、入力装置の処理システムである。この処理システムは、少なくとも１つの表示電極に結合されたディスプレイドライバ回路を備えたディスプレイドライバモジュールを含み、ディスプレイドライバ回路は、少なくとも１つの表示電極を駆動して、表示装置の画素に関連付けられた電圧を設定し、第１の期間に少なくとも１つの表示電極を保護モードで動作させて、複数のセンサ電極の第１のセンサ電極と少なくとも１つの表示電極との間の結合静電容量の影響を緩和するように構成される。第１の期間に第１のセンサ電極に変調信号が駆動されて、第１のセンサ電極と入力物体との間の静電容量の変化を検出する。
【０００６】
[0006]本明細書に記載される別の実施形態は、入力装置の処理システムである。この処理システムは、センサ回路を含むセンサモジュールを含み、複数のセンサ電極に結合される。センサモジュールは、第１の期間に、複数のセンサ電極の１つに変調信号を駆動して、その１つのセンサ電極と入力物体との間の静電結合の変化を検出するように構成される。センサモジュールは、ディスプレイドライバモジュールに結合され、ディスプレイドライバモジュールと同期され、ディスプレイドライバモジュールは、第１の期間に少なくとも１つの表示電極を保護モードで動作させて、１つのセンサ電極と少なくとも１つの表示電極との間の結合静電容量の影響を緩和するように構成される。
【０００７】
[0007]本発明の上記の特徴をより詳しく理解できるように、上記で簡単に要約した本発明のより詳細な説明を実施形態を参照して得ることができ、実施形態の一部は添付図面に示す。ただし、添付図面は本発明の典型的な実施形態を示すものに過ぎず、したがって本発明の範囲を限定するものと解釈すべきでないことに留意されたい。本発明には他の同等に有効な実施形態が可能である可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本明細書に記載される実施形態による、例示的表示装置に組み込まれた入力装置の概略ブロック図である。
【図１Ｂ】本明細書に記載される実施形態による入力装置内の各種の静電容量を示す図である。
【図１Ｃ】本明細書に記載される実施形態による入力装置内の各種の静電容量を示す図である。
【図１Ｄ】本明細書に記載される実施形態による入力装置内の各種の静電容量を示す図である。
【図１Ｅ】本明細書に記載される実施形態による入力装置内の各種の静電容量を示す図である。
【図１Ｆ】本明細書に記載される実施形態による入力装置内の各種の静電容量を示す図である。
【図１Ｇ】本明細書に記載される実施形態による入力装置内の各種の静電容量を示す図である。
【図２Ａ】本明細書に記載される実施形態による、静電容量を測定するための回路モデルの図である。
【図２Ｂ】本明細書に記載される実施形態による、静電容量を測定するための回路モデルの図である。
【図２Ｃ】本明細書に記載される実施形態による、静電容量を測定するための回路モデルの図である。
【図２Ｄ】本明細書に記載される実施形態による、静電容量を測定するための回路モデルの図である。
【図２Ｅ】本明細書に記載される実施形態による、静電容量を測定するための回路モデルの図である。
【図２Ｆ】本明細書に記載される実施形態による、静電容量を測定するための回路モデルの図である。
【図３Ａ】本明細書に記載される実施形態による、静電容量検知時に表示電極を保護するディスプレイシステムの概略ブロック図である。
【図３Ｂ】本明細書に記載される実施形態による、静電容量検知時に表示電極を保護するディスプレイシステムの概略ブロック図である。
【図４Ａ】本明細書に記載される実施形態による、ディスプレイシステム内でゲート電極を保護するためのタッチ及びディスプレイ一体型コントローラを示す図である。
【図４Ｂ】本明細書に記載される実施形態による、ディスプレイシステム内でゲート電極を保護するためのタッチ及びディスプレイ一体型コントローラを示す図である。
【図５】本明細書に記載される実施形態による、静電容量検知を行うために表示電極が使用されるディスプレイシステムの概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[0014]理解を助けるために、可能な場合は、図面と共通の同じ要素は同じ参照符号を使用して表す。一実施形態に開示される要素は、特に記載しなくとも他の実施形態で有益に利用できることが企図される。ここで参照される図面は、特に断らない限り一定の縮尺で描かれていると解釈すべきでない。また、図示と説明を分かりやすくするために、しばしば図面を簡略化し、詳細や構成要素を省略する。図面及び説明は以下で述べる原理を説明する役割を果たし、同様の名称は同様の要素を指す。
【００１０】
[0015]以下の詳細な説明は本質的に例示に過ぎず、本発明又は本発明の適用及び使用を限定するものではない。さらに、上記の技術分野、背景、短い要約、又は以下の詳細な説明で明示的又は暗示的に述べられるどの理論にも制約される意図はない。
【００１１】
[0016]本発明の技術の各種実施形態は、操作性を向上させる入力装置及び方法を提供する。
【００１２】
[0017]入力装置は、入力装置と入力物体（例えばスタイラスやユーザの指）との相互作用を検出する検知素子として使用されるセンサ電極を含むことができる。そのために、入力装置は、センサ電極に静電容量検知信号を駆動することができる。静電容量検知信号の駆動に伴う静電容量の測定に基づいて、入力装置は、入力装置とのユーザ対話の場所を判断する。一実施形態では、センサ電極は、入力装置内で他の電極の近傍に配置することができる。例えば、入力装置は、ユーザに画像を出力するディスプレイ画面を含むことができる。センサ電極はこのディスプレイ画面の上に取り付けるか、又は画面内部の１つ又は複数の層の中に組み込むことができる。画像を更新するためにディスプレイ画面で使用される各種の表示電極（例えば、ソース電極、ゲート電極、共通電極等）が、センサ電極に容量結合する可能性がある。この結合静電容量により、入力装置が、電極に静電容量検知信号を駆動した時に入力物体と関係しない静電容量を測定する可能性がある。この余分な静電容量は、システムのダイナミックレンジを消費し、入力物体に起因する静電容量の変化に対する感度を制限する可能性がある。この不要な余分の静電容量は、画像内容やセンサの温度などの環境要因に起因して変化する可能性もあり、システムのバックグラウンド静電容量の変化が入力物体からの変化として誤って解釈され、その結果誤った処理結果となる可能性もある。
【００１３】
[0018]センサ電極に関連する静電容量を測定する際に、表示電極と、静電容量の測定を行うために現在使用されていないセンサ電極の両方に保護信号を送信することで、この結合静電容量の影響を緩和することができると共に、消費電力を低減する、又は整定時間を改善することができる。一実施形態では、保護信号（又はガード信号）は、静電容量検知信号（変調信号又はトランスミッタ信号）と同様の特性（例えば、同様の振幅、周波数、又は位相）を有する。静電容量検知信号と似た保護信号を表示電極に駆動することにより、センサ電極と表示電極の間の電圧差が一定に保たれる。そのため、電極間の結合静電容量が、静電容量検知時に得られる静電容量の測定に影響しなくなる。一実施形態では、保護信号は、静電容量検知信号（トランスミッタ信号又は変調信号）より大きい振幅を有する。別の実施形態では、保護信号は、静電容量検知信号（トランスミッタ信号又は変調信号）よりも小さい振幅を有する。
【００１４】
[0019]図１Ａは、本技術の実施形態による例示的な表示装置１６０に組み込まれた入力装置１００の概略ブロック図である。図では本開示の例示的な実施形態は表示装置と一体化されているが、本発明は表示装置と一体化されない入力装置として実施してもよいことが企図される。入力装置１００は、電子システム１５０に入力を提供するように構成することができる。本文献で使用される場合、用語「電子システム」（又は「電子装置」）は、情報を電子的に処理することが可能な任意のシステムを広く指す。電子システムの非限定的な例には、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ネットブックコンピュータ、タブレットなどのあらゆる大きさと形状のパーソナルコンピュータ、ウェブブラウザ、電子書籍リーダ、及び携帯情報端末（ＰＤＡ）がある。電子システムの他の例には、入力装置１００と、別個のジョイスティックやキースイッチとを含む物理的なキーボードなどの複合入力装置がある。電子システムのさらに他の例には、データ入力装置（リモコンやマウスを含む）、及びデータ出力装置（ディスプレイ画面やプリンタを含む）などの周辺機器がある。他の例には、遠隔の端末、キオスク、ビデオゲーム機（例えばビデオゲーム操作機、携帯型ゲーム機器等）が含まれる。他の例には、通信装置（スマートフォンなどの携帯電話を含む）、及びメディア機器（レコーダ、エディタ、及びテレビ、セットトップボックス、音楽プレーヤなどの再生機、デジタル写真フレーム、デジタルカメラ等）が含まれる。また、電子システムは入力装置に対して上位であっても下位であってもよい。
【００１５】
[0020]入力装置１００は、電子システムの物理的な一部として実施しても、電子システムから物理的に分離していてもよい。適宜、入力装置１００は、バス、ネットワーク、及び他の有線又は無線の相互接続の１つ又は複数を使用して電子システムの一部と通信することができる。それらの例には、Ｉ２Ｃ、ＳＰＩ、ＰＳ／２、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＲＦ、及びＩＲＤＡがある。
【００１６】
[0021]図１Ａでは、入力装置１００は、検知領域１７０内の１つ又は複数の入力物体１４０から提供される入力を検知するように構成された近接センサ装置（しばしば「タッチパッド」又は「タッチセンサ装置」とも呼ばれる）として示している。入力物体の例には、図１に示すように指及びスタイラスが含まれる。
【００１７】
[0022]検知領域１７０は、入力装置１００がユーザ入力（例えば、１つ又は複数の入力物体１４０で提供されるユーザ入力）を検出することが可能な、入力装置１００の上方、周囲、内部、及び／又は近傍の空間を包含する。特定の検知領域の大きさ、形状、及び場所は実施形態によって広く異なる可能性がある。一部の実施形態では、検知領域１７０は、入力装置１００の一表面から、十分に正確な物体の検出ができなくなる信号対雑音比となる所まで、空間内に１つ又は複数の方向に広がる。各種実施形態でこの検知領域１７０が特定の方向に広がる距離は、１ミリメートル未満、数ミリメートル、数センチメートル、又はそれ以上であり、使用される検知技術の種類と要求される精度に応じて大きく異なる。したがって、実施形態によっては、入力装置１００のどの表面との接触も含まない入力、入力装置１００の入力面（例えばタッチ面）との接触を含む入力、いくらかの量の力若しくは圧力の印加を伴う入力装置１００の入力面との接触を含む入力、及び／又はそれらの組み合わせを検知する。各種実施形態で、入力面は、センサ電極が収容される筐体の表面、センサ電極に貼られた表面板、又は任意の筐体等により得ることができる。一部の実施形態では、検知領域１７０は、入力装置１００の入力面に投影された時に矩形形状を有する。
【００１８】
[0023]入力装置１００は、センサ部品と検知技術の任意の組み合わせを利用して検知領域１７０内のユーザ入力を検出することができる。入力装置１００は、ユーザ入力を検出するための複数の検知素子１２０を備える。入力装置１００は、組み合わさってセンサ電極（これも参照符号１２０を使用して参照する）を形成する１つ又は複数の検知素子１２０を含むことができる。いくつかの非制限的な例として、入力装置１００は、静電容量、弾性波、抵抗、誘導、磁気音響、超音波、及び／又は光学技術を使用することができる。
【００１９】
[0024]一部の実施は、１次元、２次元、３次元、又はそれ以上の次元の空間にわたる画像を提供するように構成される。一部の実施は、特定の軸又は面に沿った入力の投影を提供するように構成される。
【００２０】
[0025]入力装置１００の抵抗方式の実施では、柔軟で導電性のある第１の層が、１つ又は複数のスペーサ要素で導電性の第２の層から隔てられる。動作時には、それらの層間で１つ又は複数の電圧勾配を発生させる。柔軟性のある第１の層を押圧すると、二層の間に電気的接触を生じさせるのに十分なだけ第１の層が屈曲し、その結果、二層の間の（１つ又は複数の）接触点を反映した電圧出力が得られる。その電圧出力を使用して位置情報を求めることができる。
【００２１】
[0026]入力装置１００の誘導方式の実施では、１つ又は複数の検知素子１２０が、共振コイル又はコイル対によって誘発されるループ電流を捕捉する。そして、その電流の大きさ、位相、及び周波数の何らかの組み合わせを使用して位置情報を求めることができる。
【００２２】
[0027]入力装置１００の静電容量方式の実施では、電圧又は電流を印加して電場を作り出す。近傍にある入力物体によって電場に変化が生じ、電圧や電流などの変化として検出することができる、検出可能な静電結合の変化が生じる。
【００２３】
[0028]静電容量方式の実施によっては、静電容量検知素子１２０の配列又は他の規則的若しくは不規則的なパターンを利用して電場を作り出す。静電容量方式の実施によっては、それぞれ独立した検知素子１２０同士をオーム的に短絡させて大きなセンサ電極を形成することができる。静電容量方式の実施によっては、均一な抵抗を持つことが可能な抵抗シートを利用する。
【００２４】
[0029]上記のように、静電容量方式の実施によっては、センサ電極１２０と入力物体の間の静電結合の変化に基づく「自己容量」（又は「絶対静電容量」）検知方法を利用する。一実施形態では、処理システム１１０は、既知の振幅を持つ電圧をセンサ電極１２０に駆動し、センサ電極を駆動された電圧に帯電させるのに必要な帯電量を測定するように構成される。他の実施形態では、処理システム１１０は、既知の電流を駆動し、結果として生じる電圧を測定するように構成される。各種実施形態で、センサ電極１２０の近くにある入力物体がセンサ電極１２０近傍の電場を変化させ、したがって測定される静電結合を変化させる。一実施では、絶対静電容量検知方法は、変調信号を使用して基準電圧（例えば系統接地）に対してセンサ電極１２０を変調し、センサ電極１２０と入力物体１４０の間の静電結合を検出することによって動作する。
【００２５】
[0030]また、上記のように、一部の静電容量方式の実施では、検知電極間の静電結合の変化に基づく「相互キャパシタンス」（又は「トランスキャパシタンス」）による検知方法を利用する。各種実施形態で、検知電極の近くにある入力物体１４０が検知電極間の電場を変化させ、したがって測定される静電結合を変化させる。一実施では、トランスキャパシタンス検知方法は、下記でさらに説明するように１つ又は複数の送信検知電極（「送信電極」とも呼ぶ）と１つ又は複数の受信検知電極（「受信電極」とも呼ぶ）との間の静電結合を検出することによって動作する。送信検知電極は、基準電圧（例えば系統接地）を基準として変調されてトランスミッタ信号を送信することができる。受信検知電極は、基準電圧に対して実質的に一定に保持されて、結果として生じる信号の受信を容易にする。結果として生じる信号は、１つ又は複数のトランスミッタ信号に対応する影響、及び／又は環境干渉の１つ又は複数の発生源（例えば他の電磁信号）に対応する（１つ又は複数の）影響を含んでいる可能性がある。検知電極は専用の送信電極若しくは受信電極としても、又は送信と受信の両方を行うように構成してもよい。
【００２６】
[0031]図１Ａでは、処理システム１１０は入力装置１００の一部として図示している。処理システム１１０は、入力装置１００のハードウェアを動作させて検知領域１７０内の入力を検出するように構成される。処理システム１１０は、１つ又は複数の集積回路（ＩＣ）の一部又はすべて、及び／又は他の回路部品からなる。（例えば、相互静電容量センサ装置向けの処理システムは、送信センサ電極で信号を送信するように構成された送信器回路、及び／又は受信センサ電極で信号を受信するように構成された受信器回路を備えることができる。）一部の実施形態では、処理システム１１０は、ファームウェアコードやソフトウェアコード等の電子的に読み取り可能な命令を含む。一部の実施形態では、処理システム１１０を構成する構成要素は、入力装置１００の（１つ又は複数の）検知素子１２０の近傍などに共に位置する。他の実施形態では、処理システム１１０の構成要素は物理的に独立しており、１つ又は複数の構成要素が入力装置１００の（１つ又は複数の）検知素子１２０の近くにあり、１つ又は複数の構成要素が他の場所にある。例えば、入力装置１００はデスクトップコンピュータに結合された周辺機器であり、処理システム１１０は、そのデスクトップコンピュータの中央演算処理装置で実行されるように構成されたソフトウェア及び中央演算処理装置とは別の１つ又は複数のＩＣ（恐らくは関連付けられたファームウェアを伴う）からなることができる。別の例として、入力装置１００を物理的に電話機に組み込み、処理システム１１０は、電話機の主プロセッサの一部である回路とファームウェアからなることができる。一部の実施形態では、処理システム１１０は入力装置１００の実装専用である。他の実施形態では、処理システム１１０は、ディスプレイ画面の動作や触覚アクチュエータの駆動などの他の機能も行う。
【００２７】
[0032]処理システム１１０は、処理システム１１０の種々の機能を扱うモジュールのセットとして実装することができる。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からなることができる。各種実施形態で、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には、センサ電極やディスプレイ画面などのハードウェアを動作させるハードウェア動作モジュール、センサ信号や位置情報などのデータを処理するデータ処理モジュール、及び情報を報知する報知モジュールが含まれる。他の例示的なモジュールには、検知素子１２０を動作させて入力を検出するように構成されたセンサ動作モジュール、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、及び動作モードを変更するモード変更モジュールが含まれる。処理システム１１０は、１つ又は複数のコントローラも含むことができる。
【００２８】
[0033]一部の実施形態では、処理システム１１０は、１つ又は複数の動作を発生させることにより、検知領域１７０内のユーザ入力（又はユーザ入力の欠如）に直接反応する。動作の例には、動作モードの変更、並びにカーソルの移動、選択、メニューの移動、その他の機能等のＧＵＩ動作が含まれる。一部の実施形態では、処理システム１１０は、電子システムのいずれかの部分（例えば、そのような独立した中央処理システムが存在する場合には処理システム１１０とは別個の電子システムの中央処理システム）に入力（又は入力の欠如）についての情報を提供する。一部の実施形態では、電子システムのいずれかの部分が、処理システム１１０から受け取った情報を処理してユーザ入力に反応して、モード変更動作やＧＵＩ動作を含むあらゆる種類の動作を容易にする。
【００２９】
[0034]例えば、一部の実施形態では、処理システム１１０は入力装置１００の（１つ又は複数の）検知素子１２０を動作させて、検知領域１７０内の入力（又は入力の欠如）を示す電気信号を生成する。処理システム１１０は、電子システムに提供する情報を生成する際に電気信号に対して任意の適切な量の処理を行うことができる。例えば、処理システム１１０は検知素子１２０から取得されるアナログの電気信号をデジタル化することができる。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処理を行うことができる。さらに別の例として、処理システム１１０はベースラインを減算又はその他の方法で考慮して、情報が電気信号とベースラインとの差を反映するようにする。さらに他の例として、処理システム１１０は、位置情報を判定する、入力をコマンドとして認識する、手書きを認識する等を行うことができる。
【００３０】
[0035]本発明で使用される「位置情報」は、絶対的位置、相対位置、速度、加速度、及び他の種の空間情報を広く包含する。例示的な「ゼロ次元の」位置情報は、近い／遠い、又は接触のある／なしの情報を含む。例示的な「１次元の」位置情報は１つの軸に沿った位置を含む。例示的な「２次元の」位置情報は平面内の動きを含む。例示的な「３次元の」位置情報は、空間内の瞬間的又は平均の速度を含む。さらに他の例には空間情報の他の表現が含まれる。１つ又は複数の種類の位置情報に関する履歴データも判定及び／又は記憶することができ、そのようなデータには、例えば、位置、動き、又は瞬間的な速度を時間の経過と共に追跡した履歴データが含まれる。
【００３１】
[0036]一部の実施形態では、入力装置１００は、処理システム１１０又は何らかの他の処理システムによって動作させられる追加的な入力構成要素を備えて実施される。そのような追加的な入力構成要素は、検知領域１７０内の入力についての冗長な機能、又は何らかの他の機能を提供することができる。図１Ａには、検知領域１７０の近くにあるボタン１３０を示しており、これを使用して入力装置１００を使用した項目の選択を助けることができる。他の種類の追加的な入力構成要素には、スライダ、ボール、ホイール、スイッチ等がある。逆に、実施形態によっては、入力装置１００は他の入力構成要素を備えずに実施することもできる。
【００３２】
[0037]一部の実施形態では、入力装置１００はタッチ画面インターフェースを備え、検知領域１７０が、表示装置１６０のディスプレイ画面の有効領域の少なくとも一部に重なる。例えば、入力装置１００は、ディスプレイ画面に重畳した実質的に透明の検知素子１２０を備え、関連する電子システムのためのタッチ画面インターフェースを提供することができる。ディスプレイ画面は、視覚的インターフェースをユーザに表示することが可能な任意の種類の動的ディスプレイとすることができ、任意種の発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、陰極管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（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。入力装置１００と表示装置１６０は物理的な要素を共有することができる。例えば、一部の実施形態では、同じ電気構成部品の一部を表示と検知に利用することができる。別の例として、表示装置１６０は、部分的又は完全に処理システム１１０よって動作させられる。
【００３３】
[0038]本技術の多くの実施形態は完全に機能する装置の文脈で説明するが、本技術の機構は各種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、本技術の機構はソフトウェアプログラムとして実装し、電子プロセッサで読み取り可能な情報担持媒体で配布することができる（例えば、処理システム１１０により読み取り可能な非一時的コンピュータ読み取り可能な情報担持媒体、及び／又は記録可能／書き込み可能な情報担持媒体）。また、本技術の実施形態は、配布を実行する際に使用される特定の媒体種類に関係なく等しく適用することができる。非一時的な電子的に読み取り可能な媒体の例には、各種ディスク、メモリスティック、メモリカード、メモリモジュール等がある。電子的に読み取り可能な媒体は、フラッシュ、光学、磁気、ホログラフィー、又は任意の他の記憶技術に基づくことができる。
【００３４】
保護信号
[0039]絶対静電容量検知は、センサ電極から実質的に一定の電圧（すなわち系統接地又は任意の他の実質的に一定の電圧）までの静電容量を測定することによって行うことができる。図１Ｂ〜１Ｇは、静電容量検知を行う際に使用することが可能な、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＧＮＤの４つのノードを含む回路網を示す。図１Ｂは例えば、そのような４つのノードを含む回路網に存在し得る各種の静電容量を示す。図に示すように、この４ノードの回路網には６つの静電容量が示される。本明細書ではノードＡを図１Ｂでセンサ電極と呼ぶが（変調信号で駆動されるため）、ノードＡ、Ｂ、又はＣのどれをセンサ電極として使用してもよい。図１Ｂで、センサ電極（ノードＡ）はＣＡと並列なＧＮＤまでの静電容量ＣＦを有する。静電容量ＣＦは、センサ電極に入力物体が近接することに基づいて変化する。したがって、ＣＦを測定することによって近傍にある入力物体の位置を判定することができる。この説明を通じてノードＡとセンサ電極は同義で使用することができる。
【００３５】
[0040]一実施形態では、センサ電極から近くの入力物体までの静電容量の変化は、センサ電極に変調信号（図ではＶ（ｔ））を駆動してから、センサ電極で受け取られる、結果として生じる信号を測定することにより測定される。一実施形態では、結果として生じる信号は、結果として生じる電流ｉ（ｔ）に対応する。結果として生じる信号を測定することにより、入力物体の位置を求めることができる。しかし、図１Ｂに示す静電容量ＣＡ、ＣＡＢ、ＣＣＡ、ＣＢ、ＣＢＣ、及び／又はＣＣはいくつかの悪影響を及ぼす可能性がある。例えば、センサ電極から接地までの総静電容量が増すと、センサ電極の整定時間が増大し、結果として生じる信号の静電容量の大きさも増し、その結果必要とされる検知回路のダイナミックレンジが拡大する。各種実施形態で、これらの静電容量の一部は可変である（プロセス、温度、印加されるＤＣ電圧等により）可能性があり、それにより変動を補償することが難しくなる。多くの実施形態では、これらの他の静電容量を低減又は除去することで入力装置の性能を改善し、入力物体とセンサ電極の間の静電容量の変化をより容易に判定できるようにすることができる。
【００３６】
[0041]一実施形態では、さらに図１Ｂを参照すると、静電容量ＣＦは、ノードＡ、すなわちセンサ電極を変調信号で駆動し、結果として生じる受信信号を測定することにより求めることができる。この駆動及び測定の段階中に、ノードＢ（すなわち別の電極）を浮遊状態にしておくか、又は実質的に一定の電圧（例えば接地等）を駆動するか、又は保護信号を駆動することができる。同様に、ノードＣも浮遊状態にしておくか、実質的に一定の電圧（接地）を駆動するか、又は保護信号を駆動することができる。したがって、下の表１に示すように、測定時にはノード／電極ＢとＣとの可能な組み合わせが９つあることになる。
【表１】
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【００３７】
[0042]寄生容量の影響を低減又は解消することで、図１Ｂ〜１Ｇに示していない寄生抵抗の存在を考慮すると、センサ電極（図１ＢのノードＡ）の整定時間が改善され、単位時間当たりの測定回数を増やすことが可能となり、信号対雑音比が高まる。静電容量ＣＡ、ＣＢ、ＣＣ、ＣＡＢ、ＣＢＣ、及びＣＣＡの一部又はすべても、温度、プロセス、印加電圧、又は他の条件に応じて変化する可能性がある。この変動性を緩和することは、入力物体に起因して生じた静電容量の変化を正確に検出するために重要である。
【００３８】
[0043]図１Ｂの別の実施形態では、ＣＦの測定中にノードＢ及びＣをオープンにしておく（ノードＢ及びＣを電気的に浮遊状態にする）ことによりＣＦの測定を改善することができる。ＣＡ、ＣＢ、及びＣＣの値が結合静電容量ＣＢＣとＣＣＡに対して小さい場合（例えば１桁小さい場合）は、一方のノードを保護し、他方のノードを浮遊状態にすることがより効果的になる。一方、ノードから接地までの静電容量の値が結合静電容量に対して大きい場合は、ノードを浮遊状態にすることの効果が低下する。
【００３９】
[0044]図１Ｃに示す実施形態では、静電容量ＣＦは、ノードＢ及びＣを接地した状態でノードＡを変調信号で駆動し、結果として生じる信号を測定することにより求めることができる。ノードＢ及びＣは接地されているので、静電容量ＣＡＢ及びＣＣＢは実質的に静電容量ＣＦ及びＣＡと並列であり、一方ＣＢ、ＣＢＣ、及びＣＣは回路から実質的に除去される（点線の枠で示す）。静電容量ＣＡＢ及びＣＣＢは通例はＣＦに対して大きく、ＣＦはＣＡＢ及びＣＣＢと併せて測定されるため、受信モジュールの必要なダイナミックレンジが増大する。さらに、静電容量ＣＡＢ及びＣＣＢは抵抗センサ電極に沿って分散した静電容量であるため、センサ電極の整定時間も増大する。
【００４０】
[0045]或いは、図１Ｄに示すように、２つのＶ（ｔ）電圧発生器で示すノードで保護信号を駆動することにより、ノードＢ及びＣ（電極Ｂ及びＣ）の両方を「保護」する。保護信号は、振幅、形状、位相、及び／又は周波数の少なくとも１つを変調信号Ｖ（ｔ）と等しくすることができる。そのような実施形態では、ノードＢ及びＣに接続された図１Ｄに示すすべての結合静電容量ＣＡＢ、ＣＢＣ、及びＣＣＡの間の電圧は変化せず、したがってこれらの静電容量は実質的に回路から除去される。測定される静電容量は、ＣＦと１つの静電容量ＣＡとの合計である。多くの実施形態では、ＣＡはＣＦと同じオーダーであり、そのため受信モジュールのダイナミックレンジを拡大する必要がなく、及び／又はセンサ電極の整定時間もＣＡのためにわずかに増大するだけであり、より高い変調信号又はトランスミッタ信号周波数を使用することが可能になる。保護には、温度や電圧に起因する静電容量ＣＡＢ、ＣＢＣ、及びＣＣＡの変化の影響を解消するという重要な副次的な利益もある。
【００４１】
[0046]一部の実施形態では、図１Ｅに示すように、保護信号がノードＢ及びＣの一方に印加され、他方のノードＢ又はＣは電気的に浮遊状態にする。この特定の実施形態では、保護信号は、図のＶ（ｔ）電圧発生器で示されるようにノードＢに印加される。静電容量ＣＣは、ＣＢＣ及びＣＣＡに比べて小さいと想定され、したがってノードＣはノードＢに印加される保護信号で有効に駆動される。これにより回路からＣＣＡが実質的に除去される。さらに、変調信号と保護信号はＣＢＣとＣＣＡの直列の組み合わせの両端に印加されるので、静電容量ＣＢＣ及びＣＣＡも等価回路から実質的に除去することができる。したがって、ＣＣがＣＢＣ及びＣＣＡと比べて小さい場合は、ノード／電極Ｂだけを保護し、一方ノード／電極Ｃは浮遊状態にしておくことが、ノード／電極Ｂ及びＣの両方を保護することと実質的に同等となる可能性がある。
【００４２】
[0047]図１Ｆに示す実施形態では、ガード信号はノードＢ又はノードＣに駆動され、一方ノードＢ又はノードＣの他方は実質的に一定の電圧で駆動される（すなわち接地される）。ノードＢが駆動されるので、静電容量ＣＢは、結果として生じる信号には実質的に影響を与えず、またＣＢＣの一方の端が駆動され、他方が接地されるため、ＣＢＣは結果として生じる信号には実質的に影響を与えない。さらに、ノードＣが接地されるため、静電容量ＣＣは結果として生じる信号に実質的に影響を与えない。さらに、ＣＡＢの両端が同様の信号で駆動されるので、結果として生じる信号に影響を与えない。ただし、ノードＣは実質的に一定の電圧で駆動され、ノードＡは変調信号で駆動されるので、ノードＣとノードＡ間の静電容量（ＣＣＡ）は結果として生じる信号に影響する可能性がある。この実施形態は、例えば、ノードと接地間の静電容量値（例えばＣＣ）が除去される一方で、結合静電容量（例えばＣＣＡ）は除去されない点で図１Ｄ及び図１Ｅと異なる。
【００４３】
[0048]図１Ｇは、ノードＢ及びノードＣの一方が接地され、他方のノードを浮遊状態にする実施形態を示す。図の実施形態では、ノードＢが接地されるので、静電容量ＣＢは結果として生じる信号に影響を与えない。さらに、ＣＣとＣＢＣは並列であり、ＣＣは多くの実施形態ではＣＢＣよりも小さいため、ＣＣは無視できる。これらの結果ＣＡＢ、ＣＡ、及びＣＣＡがＣＢＣと直列になり、結果として生じる信号に影響する可能性がある。
【００４４】
[0049]表示装置の一実施形態では、画素に共有される電極が通例は、例えばＶｃｏｍ電極（すなわち（１つ又は複数の）共通電極）、ゲート電極（すなわちゲート線）、及びソース電極（すなわちソース線）の３つある。下記で詳細に述べるように、各種実施形態で、これらの電極のいずれでもセンサ電極として構成することができる。一実施形態では、図１Ｂ〜１Ｇで説明した４ノードの回路網は１つの副画素に対応することができるが、同様の説明を副画素の集合した群に適用することができる。例えば、ノードＡをセンサ電極とし、これをディスプレイの更新にも使用する。ノードＢ及びＣは、他の種の表示電極（例えば、ゲート電極及びソース電極）とすることができる。さらに、センサ電極に関連する静電容量は、関連する配線やその他の経路の静電容量も含むことができる。副画素に関連する静電容量は、４つのノード、すなわち、ＡＣ系統接地（各種図面では「ＧＮＤ」とも表記し、特殊記号で示す）、Ｖｃｏｍ電極、ソース電極、及びゲート電極を含む回路網を含むことができる。
【００４５】
[0050]一実施形態では、各センサ電極は、共通電極層の１つ又は複数の部分（Ｖｃｏｍ電極部分）、ソース線、及びゲート線からなり、上記説明のセンサ電極がノードＡに相当し、ソース線がノードＢに相当し、ゲート線がノードＣに相当する。ソース線及び／又はゲート線は、保護信号を駆動するか、又は電気的に浮遊状態にして、それらの寄生容量の影響を少なくとも一部取り除くことができる。さらに、共通電極も保護信号で駆動して、その静電容量が、静電容量検知のために駆動されているセンサ電極に影響しないようにすることができる。これに対して、典型的な表示装置は、例えばノードＢ及びノードＣが接地される図１Ｃに示すようにタッチ測定期間中にソース線とゲート線にＤＣ電圧を駆動する。それに対して、図１Ｄ〜図１Ｆは、結合静電容量の１つ又は複数を除去するために表示電極の少なくとも１つに保護信号を駆動することを示す。
【００４６】
[0051]別の実施形態では、センサ電極は（１つ又は複数の）Ｖｃｏｍ電極（共通電極）とは別であり、Ｖｃｏｍ電極に保護信号を駆動してＶｃｏｍ電極とセンサ電極間の寄生静電結合の影響を低減させる。さらに、ゲート線及び／又はソース線もすべて保護信号を駆動するか、又は電気的に浮遊状態にして、ゲート線とセンサ電極間、及びソース線とセンサ電極間の寄生容量の影響を低減することができる。
【００４７】
[0052]さらに他の実施形態では、第１のセンサ電極にトランスミッタ信号を駆動し、一方で結果として生じる、トランスミッタ信号に対応する影響を含んでいる信号を第２のセンサ電極で受信する。上記と同様の方式を第１のセンサ電極及び／又は第２のセンサ電極の近傍にある表示電極に適用することができる。送信電極（第１のセンサ電極）及び受信電極（第２のセンサ電極）から接地までの静電容量を低減又は除去することにより、送信電極及び／又は受信電極の整定時間を改善することができる。さらに、送信電極及び／又は受信電極と表示電極の間の静電容量の変動に基づく送信電極と受信電極間の静電容量値の変動を低減又は解消することができる。
【００４８】
[0053]上記の説明はさらに、以下の説明で実施される各種構成に適用することができる。
【００４９】
センサ電極の配置
[0054]一実施形態では、センサ電極１２０は同じ基板の異なる面に配置することができる。例えば、（１つ又は複数の）センサ電極１２０は各々、基板の表面の１つに沿って長手方向に延在することができる。さらに、基板の一方の面ではセンサ電極１２０が第１の方向に延在するが、基板の他方の面ではセンサ電極１２０が第１の方向に対して平行又は直交する第２の方向に延在することができる。例えば、電極１２０は棒状又は縞状にすることができ、その場合、基板の一方の面の電極１２０は、基板の反対側の面のセンサ電極１２０に対して直交する方向に延在する。
【００５０】
[0055]センサ電極は、基板の両面に任意の所望の形状に形成することができる。さらに、基板の一方の面のセンサ電極１２０の大きさ及び／又は形状を、基板の別の面のセンサ電極１２０の大きさ及び／又は形状と異ならせることができる。また、同じ面にあるセンサ電極１２０が互いに異なる形状と大きさであってもよい。
【００５１】
[0056]別の実施形態では、センサ電極１２０を異なる基板に形成し、その後共に積層することができる。一例では、基板の１つに配置された第１の複数のセンサ電極１２０を使用して検知信号を送信し（すなわち送信電極）、一方他方の基板に配置された第２の複数のセンサ電極１２０を使用して、生じる信号を受信することができる（すなわち受信電極）。他の実施形態では、第１及び／又は第２の複数のセンサ電極を絶対静電容量センサ電極として駆動することができる。一実施形態では、第１の複数のセンサ電極は第２の複数のセンサ電極よりも大きい（表面積が大きい）が、これは必要条件ではない。他の実施形態では、第１の複数のセンサ電極と第２の複数のセンサ電極は、似たような大きさ及び／又は形状を有することができる。したがって、一方の基板のセンサ電極１２０の大きさ及び／又は形状は、他方の基板の電極１２０の大きさ及び／又は形状と異なる可能性がある。その場合でも、センサ電極１２０はそれぞれの基板で任意の所望形状に形成することができる。また、同じ基板のセンサ電極１２０が異なる形状及び大きさであってもよい。
【００５２】
[0057]別の実施形態では、センサ電極１２０がすべて共通の基板の同じ側又は面に配置される。一例では、第１の複数のセンサ電極が、第１の複数のセンサ電極が第２の複数のセンサ電極と交差する領域内にジャンパーを備え、ジャンパーは第２の複数のセンサ電極から絶縁される。上記のように、センサ電極１２０は各々同じ大きさ若しくは形状、又は異なる大きさ及び形状とすることができる。
【００５３】
[0058]別の実施形態では、センサ電極１２０はすべて、共通の基板の同じ側又は面に配置され、検知領域１７０内で互いから隔離される。そのような実施形態では、センサ電極１２０は互いから電気的に隔離される。一実施形態では、電極１２０はマトリクス配列で配置され、各センサ電極１２０は実質的に同じ大きさ及び／又は形状である。そのような実施形態では、センサ電極１２０をマトリクスセンサ電極と呼ぶ場合がある。一実施形態では、センサ電極１２０のマトリクス配列にあるセンサ電極の１つ又は複数は、大きさ及び形状の少なくとも一方が異なる。マトリクス配列の各センサ電極は、静電画像の１画素に対応することができる。一実施形態では、処理システム１１０は、センサ電極１２０を変調信号で駆動して、絶対静電容量の変化を判定するように構成される。他の実施形態では、処理システム１１０は、センサ電極１２０のうち第１のセンサ電極にトランスミッタ信号を駆動し、結果として生じる信号をセンサ電極１２０のうち第２のセンサ電極で受信するように構成される。（１つ又は複数の）トランスミッタ信号と（１つ又は複数の）変調信号は、形状、振幅、周波数、及び位相の少なくとも１つを同様にすることができる。各種実施形態で、（１つ又は複数の）トランスミッタ信号と（１つ又は複数の）変調信号は同じ信号である。さらに、トランスミッタ信号は、トランスキャパシタンス検知に使用される変調信号である。各種実施形態で、１つ又は複数のグリッド電極を共通の基板上のセンサ電極１２０間に配置することができ、（１つ又は複数の）グリッド電極を使用してセンサ電極を防護及び保護することができる。
【００５４】
[0059]本明細書で使用される「防護（shield）」とは、電極に一定の電圧を駆動することを言い、「保護する（guard）」とは、第１の電極の静電容量を測定するために第１の電極を変調する信号と振幅及び位相が実質的に同等の可変電圧信号を第２の電極に駆動することを言う。電極を電気的に浮遊状態にするとは、浮遊状態にすることにより第２の電極が静電結合を介して入力装置１００内の第１又は第３の電極から所望の保護波長を受け取る場合の保護の一形態と解釈することができる。各種実施形態で、保護は防護のサブセットと考えることができ、したがって、センサ電極を保護するとそのセンサ電極の防護も行われる。グリッド電極は、可変の電圧、又は実質的に一定の電圧で駆動するか、又は電気的に浮遊状態にすることができる。グリッド電極はトランスミッタ信号で駆動される場合には送信電極としても使用することができ、グリッド電極と１つ又は複数のセンサ電極との間の静電結合を求めることができる。一実施形態では、グリッド電極とセンサ電極の間に浮遊電極を配置することができる。特定の一実施形態では、浮遊電極、グリッド電極、及びセンサ電極は、表示装置の共通電極全体からなる。他の実施形態では、グリッド電極をセンサ電極１２０とは別の基板若しくは基板の面、又はその両方に配置することができる。センサ電極１２０は基板上で電気的に隔離することができるが、電極は検知領域１７０の外側、例えばセンサ電極１２０に静電容量検知信号を送信又は受信する接続領域内では共に結合することができる。各種実施形態で、センサ電極１２０は、各種パターンを使用して配列として配置することができ、その場合、電極１２０のすべてが同じ大きさ及び形状ではない。さらに、配列内の電極１２０間の距離は等距離でなくともよい。
【００５５】
[0060]上記のセンサ電極の配置のいずれでも、センサ電極１２０及び／又は（１つ又は複数の）グリッド電極は、表示装置１６０の外部の基板に形成することができる。例えば、電極１２０及び／又は（１つ又は複数の）グリッド電極は、入力装置１００内のレンズの外側表面に配置することができる。他の実施形態では、センサ電極１２０及び／又は（１つ又は複数の）グリッド電極は、表示装置のカラーフィルタガラスと入力装置のレンズの間に配置される。他の実施形態では、センサ電極及び／又は（１つ又は複数の）グリッド電極の少なくとも一部を、薄膜トランジスタ基板（ＴＦＴ基板）と表示装置１６０のカラーフィルタガラスの間に位置するように配置することができる。一実施形態では、第１の複数のセンサ電極及び／又は（１つ又は複数の）グリッド電極がＴＦＴ基板と表示装置１６０のカラーフィルタガラスの間に配置され、第２の複数のセンサ電極及び／又は（１つ又は複数の）第２のグリッド電極がカラーフィルタガラスと入力装置１００のレンズの間に配置される。さらに他の実施形態では、センサ電極１２０及び／又は（１つ又は複数の）グリッド電極のすべてがＴＦＴ基板と表示装置のカラーフィルタガラスの間に配置され、センサ電極は上記のように同じ基板又は別の基板に配置することができる。
【００５６】
[0061]１つ又は複数の実施形態では、少なくとも第１の複数のセンサ電極１２０は、ディスプレイの更新に使用される表示装置の１つ又は複数の表示電極からなる。例えば、センサ電極１２０は、Ｖｃｏｍ電極の１つ又は複数の部分、ソース駆動線、ゲート線、アノード副画素電極若しくは陰極画素電極、又は他の表示素子などの共通電極からなる。これらの共通電極は適切なディスプレイ画面基板に配置することができる。例えば、共通電極は、何らかのディスプレイ画面（例えば、ＩＰＳ（In Plane Switching）、ＦＦＳ（Fringe FieldSwitching）、又はＰＬＳ（Plane to Line Switching）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ））内の透明基板（ガラス基板、ＴＦＴガラス、又は他の透明材料）、何らかのディスプレイ画面（例えば、ＰＶＡ（Patterned Vertical Alignment）、ＭＶＡ（Multi-domainVertical Alignment）、ＩＰＳ、及びＦＦＳ）のカラーフィルタガラスの下部、陰極層（ＯＬＥＤ）の上などに配置することができる。そのような実施形態では、共通電極は、複数の機能を行うことから、「複合電極」とも呼ぶことができる。各種実施形態で、各センサ電極１２０は、１つの画素又は副画素に関連付けられた１つ又は複数の共通電極からなる。他の実施形態では、少なくとも２つのセンサ電極１２０が、１つの画素又は副画素に関連付けられた少なくとも１つの共通電極を共有することができる。第１の複数のセンサ電極は、表示の更新と静電容量検知のために構成された１つ又は複数の共通電極からなることができるのに対し、第２の複数のセンサ電極は、静電容量検知を行うために構成し、表示の更新については構成しないことが可能である。さらに、１つ又は複数の実施形態で、存在する場合グリッド電極及び／又は浮遊電極は１つ又は複数の共通電極からなる。
【００５７】
[0062]或いは、すべてのセンサ電極１２０をＴＦＴ基板と表示装置１６０のカラーフィルタガラスの間に配置することができる。一実施形態では、第１の複数のセンサ電極がＴＦＴ基板に配置され、各々は１つ又は複数の共通電極からなり、第２の複数のセンサ電極をカラーフィルタガラスとＴＦＴ基板の間に配置することができる。具体的には、受信電極は、カラーフィルタガラスのブラックマスク内に配線することができる。別の実施形態では、すべてのセンサ電極１２０が１つ又は複数の共通電極からなる。センサ電極１２０はすべて、電極の配列としてＴＦＴ基板又はカラーフィルタガラスに配置することができる。上記のように、センサ電極１２０の一部はジャンパーを使用して配列内で共に結合するか、又はすべての電極１２０を配列内で電気的に隔離し、グリッド電極を使用してセンサ電極１２０を防護又は保護することができる。もう一つの実施形態では、存在する場合、グリッド電極は１つ又は複数の共通電極からなる。
【００５８】
[0063]上記のセンサ電極配置のいずれでも、センサ電極１２０は、入力装置１００内で、センサ電極１２０を送信電極と受信電極に分けることによってトランスキャパシタンスモードで、又は絶対静電容量検知モードで、又はそれらのモードの何らかの混合で動作させることができる。
【００５９】
[0064]下記で詳細に述べるように、センサ電極１２０又は表示電極（例えば、ソース線、ゲート線、又は基準（共通）線）の１つ又は複数を使用して防護又は保護を行うことができる。本明細書で使用する場合、防護とは、一定の電圧又はガード信号（可変電圧信号）を電極に駆動することと、入力装置１００内の電極を浮遊状態にすることを言う。
【００６０】
[0065]引き続き図１Ａを参照すると、センサ電極１２０に結合された処理システム１１０はセンサモジュールを含み、各種実施形態で、処理システム１１０は、それに加えて、又はそれに代えて、ディスプレイドライバモジュールを備えることができる。センサモジュールは、入力の検知が要求される期間中に静電容量検知を行うためにセンサ電極１２０の少なくとも１つを駆動するように構成された回路を含む。一実施形態では、センサモジュールは、少なくとも１つのセンサ電極に変調信号を駆動して、その少なくとも１つのセンサ電極と入力物体の間の絶対静電容量の変化を検出するように構成される。別の実施形態では、センサモジュールは、少なくとも１つのセンサ電極にトランスミッタ信号を駆動して、その少なくとも１つのセンサ電極と別のセンサ電極の間のトランスキャパシタンスの変化を検出するように構成される。変調信号及びトランスミッタ信号は、一般に、入力検知のために割り当てられた時間にわたって複数回の電圧遷移を含む可変電圧信号であり、静電容量検知信号と呼ぶこともある。各種実施形態で、変調信号とトランスミッタ信号は、形状、周波数、振幅、及び／又は位相の少なくとも１つが互いと似ている。他の実施形態では、変調信号とトランスミッタ信号は、周波数、形状、位相、振幅、及び位相が互いと異なる。センサモジュールは、センサ電極１２０の１つ又は複数に選択的に結合することができる。例えば、センサモジュール２０４は、センサ電極１２０の少なくとも１つに結合され、絶対静電容量モード又はトランスキャパシタンス検知モードで動作することができる。
【００６１】
[0066]センサモジュールは、入力の検知が所望される期間内に、変調信号又はトランスミッタ信号に対応する影響を含んでいる、結果として生じる信号をセンサ電極１２０で受信するように構成された回路を含む。センサモジュールは、検知領域内の入力物体１４０の位置を判定するか、又は、検知領域内の入力物体１４０の位置を判定するために、結果として生じる信号を表す情報を含む信号を別のモジュール又はプロセッサ、例えば判定モジュールや電子装置のプロセッサ（すなわちホストプロセッサ）に提供することができる。
【００６２】
[0067]ディスプレイドライバモジュールは、表示の更新期間中に表示装置１６０のディスプレイに表示画像更新情報を提供するように構成された回路を含む。一実施形態では、ディスプレイドライバは、少なくとも１つの表示電極を駆動して表示装置の一画素に関連する電圧を設定するように構成された表示電極（ソース電極、ゲート電極、及びＶｃｏｍ電極）に結合され、保護モードで少なくとも１つの表示電極を動作させて、複数のセンサ電極のうち第１のセンサ電極とその少なくとも１つの表示電極との間の結合静電容量の影響を緩和する。各種実施形態で、表示電極は、画素に対応する記憶素子に電圧を駆動するソース電極、画素に対応するトランジスタにゲート電圧を設定するゲート電極、及び、記憶素子に基準電圧を供給する共通電極の少なくとも１つである。
【００６３】
[0068]一実施形態では、センサモジュールとディスプレイドライバモジュールは、共通の集積回路（第１のコントローラ）の内部に備えることができる。別の実施形態では、センサモジュールとディスプレイドライバモジュールは、２つの別個の集積回路に備えられる。複数個の集積回路からなる実施形態では、表示更新期間、検知期間、トランスミッタ信号、表示更新信号等を同期させるように構成された同期化機構をそれらの回路の間に結合することができる。
【００６４】
表示電極の保護
[0069]図２Ａ〜図２Ｅは、本明細書に記載される実施形態による静電容量を測定するための回路を説明する回路図である。具体的には、図２Ａ〜図２Ｅは、上記のように絶対静電容量検知を行う場合の図１Ａの入力装置１００の回路モデルを表すことができる。本実施形態では絶対静電容量検知の文脈で保護信号を使用することについて述べるが、本開示はそれに限定されない。代わりに、トランスキャパシタンス検知時に、保護信号（すなわちトランスミッタ信号と同様の信号）を、静電容量検知時に使用されない下記の表示電極に送信することができる。それにより、電力消費を低減し、整定時間を改善することができる。
【００６５】
[0070]図２Ａの図２００で示すように、ノードＤでは検知電圧がセンサ電極１２０の１つ又は複数に結合される。図２００は、帰還コンデンサ（ＣＦＢ）を備えた演算増幅器からなる積算器２１０を含む。積算器２１０は、センサ電極１２０と、図２ＡにおいてコンデンサＣＡＢＳで表される自由空間（又はアース）との間の静電容量を測定する。この静電容量は、入力装置の検知領域の近くに入力物体が来ると変化する。一実施形態では、ノードＥで変調信号を低電圧と高電圧の間で切り替えることができる。ノードＥの電圧が変化すると、積算器は負端子を同じ電圧にする。積算器２１０の出力電圧に基づいて、入力装置は、静電容量ＣＡＢＳ及びＣＰを蓄積するためにどれほどの電荷が流れなければならなかったかを判断し、したがって、それらの静電容量の値を判定する。他の実施形態では、代わりにＣＡＢＳを測定するために、変調された電圧をノードＥに印加することができる。さらに、図２Ａ〜図２Ｆに示すように電流を測定してＣＡＢＳの値を判定するために電圧を駆動するのに代えて、入力装置は電流を駆動して電圧を測定してもよい。ＣＡＢＳの測定に使用される特定の技術に関係なく、下記のようにセンサ電極及び／又は表示電極を保護することで性能を改善することができる。
【００６６】
[0071]図２００は、寄生容量ＣＰが積算器２１０によって得られる測定結果に影響する可能性があることも示している。上記で図１Ｂ〜図１Ｇとの関係で説明したように、寄生容量は静電容量ＣＡＢＳの変化に比べてはるかに大きい可能性があるため、積算器２１０は、そのような高い寄生容量ＣＰに対処する技術を利用しないと静電容量ＣＡＢＳの変化を有効に識別できない可能性がある。図２Ｂの図２５０は、保護信号２１５が印加され、それにより高い寄生容量ＣＰがある場合でも積算器２１０が静電容量ＣＡＢＳの変化を有効に識別することができる回路モデルを示す。
【００６７】
[0072]図２５０では、上記のように、寄生容量ＣＰはセンサ電極１２０と入力装置内の任意の電極２０５間の結合静電容量を表す。そのため、電極２０５は、現在は検知されていない別のセンサ電極、又は電極１２０の近傍にある表示電極、例えば入力装置内で表示画像を更新するために使用されるソース電極、Ｖｃｏｍ電極、陰極電極、又はゲート電極である可能性がある。電極２０５とセンサ電極１２０の間の寄生容量が積算器２１０によって行われる絶対静電容量の測定に干渉するのを防ぐために、電極２０５に保護信号を直接又は間接的に印加することができる。具体的には、保護信号は、電極１２０に駆動される変調信号と同とするか又は実質的に同様とすることができる。したがって、寄生容量の両端の電圧が変化しない場合（すなわち静電容量ＣＰの一方の側の電圧が他方の側の電圧と同じ量だけ変化する場合）は、静電容量ＣＰは積算器２１０で取得される測定結果に影響しない。例えば、ノードＥで、低い検知電圧と高い検知電圧間の切り替えによって変調信号が定義される場合は、それと同じ電圧変化を保護信号として電極２０５に印加することができる。
【００６８】
[0073]一実施形態では、ノードＤ又はノードＥを電気的に電極２０５と結合して、電極１２０に駆動される変調信号と同じ変調信号を保護信号として電極２０５に駆動するが、これは必要条件ではない。例えば、同期された他の駆動回路を使用して、電極１２０に駆動される変調信号と実質的に同様の（すなわち同じ位相及び／又は周波数及び／又は振幅）保護信号を電極２０５に駆動することができる。
【００６９】
[0074]図２Ｃに示す図２６０では、センサ電極が表示電極（例えば、ソース電極、ゲート電極、又はＶｃｏｍ（若しくは陰極）電極）と別である。電極間が近接しているために、センサ電極（図２Ｃでは第１のセンサ電極として示す）と入力装置内のその他の電極との間に寄生容量が存在する可能性がある。言い換えると、図２Ｃの寄生容量は、第１のセンサ電極と、第２のセンサ電極との間（ＣＳＥ）、Ｖｃｏｍ電極との間（ＣＶＣＯＭ）、ソース電極との間（ＣＳ）、及びゲート電極との間（ＣＧ）の結合静電容量の組み合わせになる。絶対静電容量を測定する際にこれらの寄生容量の影響を緩和するために、これらの電極に１つ又は複数の保護信号を直接又は間接的に駆動する。
【００７０】
[0075]一実施形態では、第１のセンサ電極は、複数の受信電極の１つ又は複数であり、第２のセンサ電極は複数の送信電極の１つ又は複数である。他の実施形態では、第１及び第２のセンサ電極は、共通の複数のセンサ電極（例えば、送信電極、受信電極、又はマトリクスセンサ電極）のうちの第１及び第２のセンサ電極である。別の実施形態では、第１のセンサ電極は、複数の送信電極の１つ又は複数であり、第２のセンサ電極は複数の受信電極の１つ又は複数である。他の実施形態では、第１のセンサ電極はある種類のマトリクスセンサ電極であり、第２のセンサ電極はそれと同じ種類のマトリクスセンサ電極である。さらに他の実施形態では、第１のセンサ電極は複数のマトリクスセンサ電極１つ又は複数であり、一方第２のセンサ電極は１つ又は複数のグリッド電極である。さらに、第１のセンサ電極はある種類のマトリクスセンサ電極であり、一方第２のセンサ電極は第２の別の種類のマトリクスセンサ電極である。図２Ｃには示さないが、第２のセンサ電極、Ｖｃｏｍ電極、ソース電極、及びゲート電極の１つがさらに別のセンサ電極に静電容量結合する可能性があり、それによりセンサ電極の寄生容量が増大する可能性がある。
【００７１】
[0076]図２Ｄに示す図２７０では、センサ電極の第２のセンサ電極が、表示の更新に使用される表示装置の１つ又は複数の共通電極（ここではＶｃｏｍ／センサ電極として示す）と、表示装置の更新には使用されない入力センサ及び第１のセンサ電極からなる。図に示すように、第１のセンサ電極は表示装置のＶｃｏｍ／センサ電極、ソース電極、及びゲート電極に静電容量結合される。したがって、変調信号が第１のセンサ電極に駆動される時に、（１つ又は複数の）保護信号もＶｃｏｍ／センサ電極、ソース電極、及びゲート電極に駆動して、それにより絶対静電容量ＣＡＢＳを測定する際に寄生容量の影響を緩和することができる。図２Ｄには示さないが、第１及び第２のセンサ電極が共通の複数のセンサ電極からなる場合には第１のセンサ電極と第２のセンサ電極の間、又は第１のセンサ電極とグリッド電極の間に別の寄生容量が存在する可能性がある。さらに、第２のセンサ電極、Ｖｃｏｍ電極、ソース電極、及びゲート電極の１つがさらに別のセンサ電極に静電容量結合する可能性があり、それによりセンサ電極の寄生容量が増大する可能性がある。
【００７２】
[0077]一実施形態では、入力装置は、第２のセンサ電極（Ｖｃｏｍ／センサ電極）とアース間の絶対静電容量も測定することができる。その場合は、第２のセンサ電極に変調信号を駆動し、第１のセンサ電極に保護信号を駆動することができる。言い換えると、すべてのセンサ電極に同時に変調信号を駆動するのではなく、１回の検知周期中に第１のセンサ電極に保護信号を駆動しながら回路が第２のセンサ電極だけで絶対静電容量検知を行い、次の検知周期にそれを逆転させて、第２のセンサ電極に保護信号を送りながら、第１のセンサ電極に関連する絶対静電容量を測定する。
【００７３】
[0078]図２Ｅは、すべてのセンサ電極が表示装置の１つ又は複数の共通電極からなる回路３８０を示す。ただし、他の実施形態では、センサ電極はソース又はゲート電極とすることができる。例えば、センサ電極は、電極の配列として同じ基板（若しくは同じ面）に配置しても、又は表示装置の複数の面に分散させてもよい。第１のセンサ電極間（すなわち共通電極又はＶｃｏｍ／センサ電極）の寄生容量は、共通電極と、ソース電極、ゲート電極、及び第１のセンサ電極と同じ方式で駆動されない近傍センサ電極との間の結合静電容量を含む可能性がある。それらの寄生容量間の電圧が変化しないようにするために、ソース電極、ゲート電極、及び近傍電極に直接又は間接的に保護信号を駆動することができる。近傍のセンサ電極はグリッド電極又は第２のセンサ電極からなる可能性がある。また、センサ電極と追加的な近傍センサ電極の間に寄生容量が存在する可能性もあり、この場合、第１の近傍センサ電極は別のセンサ電極であり、第２の近傍センサ電極はグリッド電極である可能性がある。さらに、近傍センサ電極、ソース電極、及びゲート電極の１つがさらに別のセンサ電極に静電容量結合する可能性があり、それがセンサ電極の寄生容量に影響する可能性がある。
【００７４】
[0079]さらなる実施形態では、図２Ｆに示すように、第１のセンサ電極（送信電極）にトランスミッタ信号を駆動し、一方結果として生じる、トランスミッタ信号に対応する影響を含んでいる信号が第２のセンサ電極（受信電極）で受信される。回路２９０では、送信電極は少なくとも１つの共通電極からなる。さらに、受信電極は少なくとも１つの共通電極からなることが可能であるが、各種実施形態で、受信電極は共通電極とは別個にすることができる。送信電極（第１のセンサ電極）からソース／ゲート電極までの静電容量を低減又は解消することにより、送信電極の整定時間を改善することができる。図に示すように、ソース電極及び／又はゲート電極は、送信電極とソース電極及び／又はゲート電極との間の寄生容量ＣＴＳ及びＣＴＧが減るか、又はなくなるように、保護信号を駆動することができる。図２Ｆには示さないが、送信電極がＶｃｏｍ電極と別である場合には、受信電極とＶｃｏｍ電極の間に追加的な寄生容量が存在する可能性がある。
【００７５】
[0080]図２Ｃ〜２Ｆでは各種表示電極及びセンサ電極に同じ保護信号を駆動しているが、これは説明を容易にするためである。他の実施形態では、表示電極とセンサ電極の両端のＤＣ電圧を固有にすることができる。したがって、保護信号をそれらの電極に駆動すると、電極のＤＣ電圧は同じように変化するだけで、等しい電圧にはならない。例えば、保護信号は、ソース電極、ゲート電極、及びＶｃｏｍ電極の各電圧を４Ｖずつ増加させるが、結果として生じる各電極の電圧は、例えばそれぞれ−１Ｖ、３Ｖ、及び５Ｖ等と異なる可能性がある。したがって、寄生容量の影響の緩和は、各種電極の絶対電圧に依存するのではなく、寄生容量両端の電圧は実質的に変化しない。
【００７６】
[0081]また、保護信号は、静電結合を利用して異なる電極間で伝達することができる。例えば、Ｖｃｏｍ電極及びゲート電極は、表示装置内で互いに隣接する層に配置される場合がある。そのため、保護信号はそれらの電極の一方の組だけに駆動すれば、電極間の静電結合に依拠して両方の電極の組に保護信号を伝搬させることができる。
【００７７】
[0082]さらに、図２Ｂ〜２Ｆの実施形態のいずれでも、寄生静電結合に寄与する表示電極及びセンサ電極の１つに実質的に一定の信号を駆動し、一方その他の電極には図１Ｂ〜１Ｇで説明したように保護信号を駆動する。さらに、図２Ｂ〜２Ｆの実施形態のいずれでも、寄生静電結合に寄与する表示電極及びセンサ電極の少なくとも１つを電気的に浮遊状態にし、一方その他の電極は図１Ｂ〜１Ｇで説明したように保護信号を駆動するか、電気的に浮遊状態にする。
【００７８】
[0083]図３Ａ〜３Ｂは、本明細書に記載される実施形態による、静電容量検知時に表示電極を保護するディスプレイシステムの概略ブロック図である。具体的には、ディスプレイシステム３００は、ゲート選択ロジック３０５、及び画素３１５に結合された複数のソースドライバ３１０を含む。例えば、システム３００は、図１Ａで説明した入力装置１００の表示装置の一部とすることができる。ゲート選択ロジック３０５（行選択ロジックとも呼ぶ）は、画素３１５内の個々のトランジスタスイッチを作動させることによりゲート電極３２５（又は行）の１つを選択することができる。オンの時、それらのスイッチは、ソースドライバ３１０がコンデンサ３２０の両端に所望の電圧を駆動することが可能な導電経路を実現する。コンデンサ３２０の電圧は、ソースドライバ３１０に接続されたソース電極３３０（又はカラム線）の電圧と、共通電極３５０における基準電圧（例えばＶｃｏｍ）との間の電圧差によって定義される。一実施形態では、コンデンサ３２０の静電容量は、画素３１５に対応する色を設定するために使用される液晶材料に少なくとも部分的に基づくことができる。ただし、本明細書に記載される実施形態はどの特定のディスプレイ技術にも限定されず、例えばＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＣＲＴ、プラズマ、ＥＬ、又は他のディスプレイ技術に使用することができる。
【００７９】
[0084]ゲート選択ロジック３０５は、すべての画素が更新されるまでディスプレイ画面の個々の行をラスタ走査することができる（これを本明細書では表示フレームの更新と呼ぶ）。例えば、ゲート選択ロジック３０５は、１つのゲート電極３２５又は行を導通させることができる。それに応じて、ソースドライバ３１０は、ソース電極３３０にそれぞれの電圧を駆動し、それにより導通状態になった行のコンデンサ３２０の両端に所望の電圧（基準電圧に対して）を生じさせる。そしてゲート選択ロジック３０５はその行を非導通状態にしてから次の行を導通させることができる。そのようにして、ゲート選択ロジック３０５及びソースドライバ３１０は、例えば処理システムのディスプレイドライバモジュールによって制御され、ゲート選択ロジック３０５が各行を導通させると、ソースドライバ３１０が画素３１５に適正な電圧を供給する。
【００８０】
[0085]静電容量検知を行う際、より具体的には絶対静電容量検知を行う際には、ゲート電極、ソース電極、及び共通電極３２５、３３０、３５０が保護信号を送信することができる。システム３００は、マルチプレクサ３４０（すなわちＭＵＸ）を含み、これを使用して表示電極に保護信号を送信することができる。例えば、静電容量検知を行う際、表示装置は、ＭＵＸ３４０を制御する選択信号を切り替えて、保護信号が表示電極、すなわちゲート電極、ソース電極、及び共通（又は陰極）電極３２５、３３０、３５０に送信されるようにする。図ではシステム３００はすべての表示電極に保護信号を送信しているが、他の実施形態では、電極の１つ又は複数のみを選択して保護信号を搬送させ、一方その他の表示電極は任意で電気的に浮遊状態にする。例えば、センサ電極とソース電極３３０間の結合静電容量がセンサ電極とゲート電極３２５間の結合静電容量と比べてはるかに大きい場合、保護信号はソース電極３３０のみに駆動し、ゲート電極は駆動するか、又は電気的に浮遊状態にすることができる。
【００８１】
[0086]図３Ｂは、電荷共有システムを使用して、ソース電極３３０及び共通電極３５０に保護信号を駆動するディスプレイシステム３９０の使用を説明する図である。静電容量検知を行う際、ディスプレイシステム３９０は、ロジック、例えば制御ロジック３４５、及び電荷共有システムなどのディスプレイシステム３９０にすでに含まれているスイッチ素子３３５を使用することができる。静電容量検知時にこのロジックを使用するために、制御ロジック３４５は、ソースドライバをオフにし、スイッチ素子３３５を作動させて、共通電極３５０がソース電極３３０に接続されるようにする。また、制御ロジック３４５は、スイッチ３４０（ここではＭＵＸとして示す）に、共通電極３５０に保護信号２１５を駆動するように指示する。すなわち、共通電極３５０を基準電圧Ｖｃｏｍに結合する代わりに、共通電極３５０が保護信号を送信する。共通電極３５０とソース電極３３０がスイッチ素子３３５を介して接続されるので、保護信号はソース線３３０にも駆動される。このようにして、静電容量検知を行う際に、ディスプレイシステム３９０内のスイッチ素子３３５は、ソース電極及び共通電極３３０、３５０とセンサ電極（図示せず）間の寄生容量をなくすために、ソース電極及び共通電極３３０、３５０に保護信号を送信できるようにする。
【００８２】
[0087]図３Ｂではスイッチ３４０を使用して基準電圧と保護信号間を切り替えるものと示すが、これは例示の目的に過ぎない。他の実施形態では、共通電極３５０を、基準電圧又は保護信号を共通電極３５０に駆動することが可能なドライバに結合することができる。したがって、基準及びソース電極３３０に保護信号を送信するためにディスプレイシステム３９０に追加的なハードウェアを追加する必要がない。さらに、図３Ｂにはディスプレイシステム３９０は例えば電荷共有システムを含む場合にソース電極及び共通電極３３０、３５０に保護信号を送信する一例のみを示す。別の実施形態では、ディスプレイシステムが電荷共有システムを備えない場合でも、ソースドライバ３１０を使用して各ソース電極３３０に保護信号を駆動することができ、一方別のドライバ（図示せず）が共通電極３５０に保護信号を送信する。すなわち、ソース電極３３０が互いと結合されない、又は共通電極３５０と結合されない場合でも、表示電極に保護信号を送信するようにディスプレイシステムを構成することができる。
【００８３】
[0088]例えば、共通電極３５０に保護信号が駆動される時に、ゲート電極３２５及び／又はソース電極３３０は電気的に浮遊状態にして、センサ電極からのそれらの静電容量を有効に除去することができる。別の例では、共通電極３５０及びゲート電極３２５に保護信号を駆動し、一方ソース電極３３０を電気的に浮遊状態にすることができる。他の例では、共通電極３５０及びソース電極３３０に保護信号を駆動し、一方ゲート電極３２５を電気的に浮遊状態にすることができる。さらに別の例では、ゲート電極３２５に保護信号を駆動し、一方ソース電極３３０及び／又は共通電極３５０を電気的に浮遊状態にする。別の例では、ゲート電極３２５及びソース電極３３０に保護信号を駆動し、一方共通電極３５０を電気的に浮遊状態にすることができる。さらに他の例では、ソース電極３３０に変調信号を駆動し、一方ゲート電極３２５及び／又は共通電極３５０を電気的に浮遊状態にすることができる。上記の例では、電気的に浮遊状態にする（１つ又は複数の）電極は、（１つ又は複数の）浮遊電極と駆動される（１つ又は複数の）電極の間の結合静電容量を介して保護信号で変調される。他の例では、電極（共通電極３５０、ゲート電極３２５、及びソース電極３３０）の１つにガード信号が駆動される時には、少なくとも１つの他の電極が実質的に一定の電圧で駆動される。
【００８４】
[0089]一実施形態では、センサ電極の１つ又は複数が図３Ａ及び３Ｂに示すディスプレイシステムで使用されるカラーフィルタガラスと入力装置の入力面との間に配置される。一実施形態では、１組のセンサ電極が、表示装置のカラーフィルタガラスと入力装置の入力面との間に配置される。表示装置内の電極は、表示装置の１つ又は複数の表示電極からなることができ、すなわち、それらの電極は表示の更新と静電容量検知を行う際の両方に使用される。さらに別の実施形態では、センサ電極の１つ又は複数が表示装置の活性層とカラーフィルタガラスとの間に配置され、センサ電極は表示装置の表示電極としても使用することができる。ゲートインパネル（gate-in-panel）システムでは、入力装置は、静電容量検知中にゲート電極を切り替えて高インピーダンス状態にすることができる。
【００８５】
[0090]図４Ａ〜４Ｂは、本明細書に記載される実施形態による、ディスプレイシステム内でゲート電極を保護するためのタッチ及びディスプレイ一体型コントローラ４００を示す。具体的には、コントローラ４００は、図３Ａのディスプレイシステム３００に結合して、ゲート選択ロジック３０５に結合されたゲート電極３２５に保護信号を駆動することができる。一実施形態では、コントローラ４００は、図１Ａに示す処理システム１１０とすることができる。さらに、コントローラ４００は、入力装置内で静電容量検知と表示の更新の両方を行うために必要なロジックを含むことができる。例えば、コントローラ４００は単一のＩＣチップとすることができる。図には示さないが、コントローラ４００は、上記のようにソース電極及び共通電極に保護信号を駆動するための制御信号を発行する、図３Ａに示す制御ロジック３４５を含むことができる。
【００８６】
[0091]一体型コントローラ４００は、電源４０５及び電力変換器４１０を含む。電源４０５は、コントローラ４００の外部にあってもよく、図３Ａに示すゲート電極３２５の電圧を発生させるために電力変換器４１０に電力信号を供給する。ここで、電力変換器４１０は、高ゲート電圧ＶＧＨ及び低ゲート電圧ＶＧＬを生成し、図３Ａのゲート選択ロジック３０５がそれを使用して画素３１５の行を導通又は非導通状態にすることができる。一実施形態では、一体型コントローラ４００はソースドライバ３１０を含むことができる。したがって、一体型コントローラ４００は、ソース電圧（ＶＳ）並びにゲート電圧ＶＧＨ及びＶＧＬをディスプレイ画面に供給することができる。一実施形態では、保護信号は、表示電極を駆動する回路に送られる電源電圧を変調することにより直接又は間接的に生成することができる。
【００８７】
[0092]図４Ｂは、コントローラ４００のより詳細な回路モデルを示す。具体的には、チャージポンプ４２０はゲート電圧ＶＧＨ及びＶＧＬを生成する。例えば、電源４０５は、ゲート電圧ＶＧＨ及びＶＧＬを生成するチャージポンプ４２０に電力を供給する。一実施形態では、ＶＧＨはおよそ１５Ｖであり、一方ＶＧＬは−１０Ｖである。保護信号２１５をゲート電圧に挿入するために、電力変換器４１０は、リザーバコンデンサＣ１とＣ２の間に結合されたノードを含む。これらのコンデンサは保護信号２１５を、電力変換器４１０で生成されたＤＣゲート供給電圧に結合する。一実施形態では、このノードは共通電極に結合することができる。したがって、このようにして、ゲート電圧ＶＧＨ及びＶＧＬに保護信号２１５を駆動することができる。保護信号２１５が送信されない時、コンデンサＣ１とＣ２の間のノードは代わりにＤＣ電圧に接続することができる。一実施形態では、回路（例えばレベルシフタ４１５）は、個々の構成要素が、保護信号２１５によって誘発される電圧の変動に確実に耐えられるように設計することができる。さらに、レベルシフタ４１５は、ディスプレイドライバモジュールからゲート選択ロジック３０５へのクロック及び制御信号をレベルシフトするために使用することができ、電源に結合されて、制御信号が電力信号（ＶＧＨ及びＶＧＬ）と同じように変調されることを保証する。それにより、制御信号も自動的に保護される。
【００８８】
[0093]図３Ａ〜３Ｂ及び４Ａ〜４Ｂに示すように、表示電極（すなわちソース電極、ゲート電極、及び共通電極）は保護信号２１５を駆動することにより、それらの電極とセンサ電極の間の寄生容量を除去することができる。さらに、表示電極に保護信号を適切に駆動することにより、画素コンデンサ３２０に蓄えられた電圧が影響を受けず、したがって、一体型ディスプレイ画面に現在表示されている画像が変化しない。言い換えると、保護信号は表示電極の電圧を同じように変化させる、すなわち表示電極における電圧の変動が同じであるため、画素トランジスタはオフのままとなり、それにより、画素の電圧が損失することを阻止する。したがって、コンデンサ３２０両端の電圧電位は変化せず、それにより表示画像を維持する。一例示的実施形態では、ゲートオフ電圧ＶＧＬは、−１０Ｖから−６Ｖまで変動し、Ｖｃｏｍ／ソース線は、４Ｖのピーク間保護信号に基づいて０Ｖから４Ｖまで変動する。
【００８９】
[0094]保護信号が選択的に表示電極に印加された場合、例えば共通電極だけに印加される場合、保護信号は、信号が画素によって表示されている画像を破損させないように設計することができる。例えば、共通電極がゲート電極の電圧に対して負側に駆動され過ぎた場合は、スイッチが作動し、画素から電荷を失わせることができる。画素で電荷が失われることは、保護信号を正側の方向のみに駆動する、又はゲートオフ電圧を減らしてトランジスタが作動しないようにすることによっても防ぐことができる。
【００９０】
[0095]図５は、本明細書に記載される実施形態による、静電容量検知を行うために表示電極が使用されるディスプレイシステム５００の概略ブロック図である。具体的には、ディスプレイシステム５００は、表示を更新する際に使用される電極を静電容量検知を行う際にセンサ電極としても使用できることを示している。一実施形態では、コンデンサ３２０に結合された共通電極３５０を図１Ａに示すセンサ電極１２０の１つ又は複数として使用することができる。すなわち、センサ電極をディスプレイ画面の上に配置するのではなく、共通電極３５０がセンサ電極の１つ又は複数として働くことができる。共通電極３５０に選択的に変調信号を駆動するために、ディスプレイシステム５００は、それぞれの共通電極３５０に結合された複数のトランスミッタ５０５を含む。スイッチ素子５１０を使用して、各共通電極３５０をその他の電極３５０から電気的に隔離し、それにより１つのトランスミッタ５０５が共通電極３５０に固有の信号を駆動し、一方その他のトランスミッタ５０５はその他の電極に別の信号を駆動することができる。
【００９１】
[0096]例えば、共通電極３５０が現在絶対静電容量検知用のセンサ電極として使用されている場合、トランスミッタ５０５は共通電極３５０に変調信号を送信することができる。ソース電極３３０に保護信号を駆動するために、ディスプレイシステム５００はなおスイッチ素子３３５を使用して、ソース電極３３０を、ＭＵＸから出力される保護信号に電気的に接続することができる。スイッチ素子５１０を使用して、保護信号を選択的に共通電極３５０に駆動することができる。例えば、保護信号は、現在検知されていないすべての共通電極３５０（すなわち、トランスミッタ信号を使用して駆動されていないすべての電極３５０）に駆動することができる。静電容量検知を行わない時は、スイッチ素子３３５を使用してソース電極３３０を共通電極３５０から切断することができ、ＭＵＸがスイッチ素子５１０を使用して電極３５０にＶｃｏｍを出力することができる。
【００９２】
[0097]図３Ａ〜３Ｂ及び図５には示さないが、１つ又は複数の表示電極にスイッチング機構を結合して、表示電極を３状態にするか、又は電気的に浮遊状態にすることができる。これは、各表示電極、又は表示電極のサブセットのみに結合することができる。例えば、共通電極、ソース電極、及びゲート電極の１つ又は複数をスイッチング機構に結合して、それらの電極を電気的に浮遊状態にすることができる。
【００９３】
[0098]静電容量プロファイル又は静電容量画像を形成するために、入力装置は、個々のトランスミッタ５０５を使用してすべての共通電極３５０を順次駆動するか、各共通電極３５０をラスタ走査して、電極３５０に関連する静電容量値を測定することができる。一実施形態では、入力装置はその後ディスプレイ画面の外部にあるセンサ電極のセットを順次駆動することができる。そのため、保護信号を共通電極３５０に駆動し、一方で外部のセンサ電極に変調信号を駆動することができる。
結び
【００９４】
[0099]表示電極と、現在静電容量の測定を行うために使用されていないセンサ電極の両方に保護信号を駆動することにより、センサ電極に関連する静電容量を測定する際に結合静電容量の影響を緩和することができ、電力消費を低減し、又は整定時間を改善することができる。一実施形態では、表示電極は、変調信号と同様の特性を持つことができる（例えば、同様の振幅及び／又は位相）。変調信号と実質的に近い保護信号を表示電極に駆動することにより、センサ電極と表示電極間の電圧差が変化しない。したがって、センサ電極と表示電極間の結合静電容量が静電容量の測定に影響を与えない。
【００９５】
[00100]以上、本技術とその特定の応用例による実施形態を最もよく説明し、それにより当業者が本発明を作製し、使用できるように、実施形態及びその例を提示した。ただし、当業者は、前述の説明及び例は説明のために与えられたものであり、単なる例に過ぎないことを認識されよう。提供される説明は網羅的なものではなく、また本発明を開示される通りの形態に限定するものでもない。
【００９６】
[00101]上記に鑑みて、本開示の範囲は下記の特許請求の範囲によって決まる。
【符号の説明】
【００９７】
１００…入力装置、１１０…処理システム、１２０…感知素子、１４０…入力物体、１５０…電子システム、１６０…表示装置、１７０…感知領域、２０５…電極、２１０…積算器、２１５…保護信号、２９０…回路、３００…ディスプレイシステム、３０５…ゲート選択ロジック、３１０…ソースドライバ、３１５…画素、３２０…コンデンサ、３２５、３３０、３５０…電極、３３５…スイッチ素子、３４５…制御ロジック、３４０…ＭＵＸ、３９０…ディスプレイシステム、４００…コントローラ、４０５…電源、４１０…電力変換器、４１５…レベルシフタ、４２０…チャージポンプ、５００…ディスプレイシステム、５０５…トランスミッタ、５１０…スイッチ素子。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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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２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【外国語明細書】
2015072686000001.pdf