(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に絶縁された複数の伝導体を基板上に設けるステップと、
前記複数の伝導体を複数の集合毎に電気的に結合するために複数の端部導体を前記基板上に設けて、複数の複合電極を形成するステップであって、前記複数の複合電極のうちの１つを構成する前記伝導体のうちの少なくとも１つは、前記複数の複合電極のうちの他の１つを構成する前記伝導体の間に挟み込まれて配置される、ステップと、を備え、
前記複数の伝導体は、金属又は金属合金のマイクロワイヤである、タッチセンサで使用するための構成要素の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本特許文献は、米国特許法§１１９（ｅ）の下、２００８年８月１日に出願された米国特許出願第６１／０８５６９３号、名称「Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  Ｐｅｒｖｉｏｕｓ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ」、の利益を主張し、かかる特許の開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、概してタッチ感知装置に関し、特に、タッチの発生又は位置を識別するのにユーザーの指又はその他のタッチ機器とタッチ装置との間の容量結合に依存するタッチ感知装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
タッチ感知装置は、機械的ボタン、キーパッド、及び位置決め装置の必要性を低減する又は排除することによって、ユーザーが電子システム及び電子ディスプレイと好都合にインターフェースをとるのを可能にする。例えば、ユーザーは、アイコンによって識別される位置にあるディスプレイ上のタッチスクリーンに単純に触れることで、複雑な一連の指示を実行することができる。
【０００４】
例えば、抵抗、赤外線、容量、弾性表面波、電磁気、近視野像等を含むタッチ感知装置を実施するのを目的とした何種類かの技術が存在する。容量式タッチ感知装置は、多くの用途で有効に機能することが見出されている。多くのタッチ感知装置では、センサの導電性物体がユーザーの指などの導電性タッチ手段と容量的に結合したときに、入力が感知される。一般的に、２つの導電性部材が実際の接触を伴わずに相互に接近するときはいつでも、これらの間に静電容量が形成される。容量式タッチ感知装置の場合、指などの物体がタッチ感知表面に接近すると、この物体と、この物体にごく近接している感知点との間にごくわずかな静電容量が生じる。感知点それぞれの静電容量の変化を感知し、かつ感知点の位置を認識することによって、感知回路は、複数の物体を認識し、物体がタッチ面を横断する際にこの物体の特徴を判定することができる。
【０００５】
タッチを容量的に測定するために用いられる２つの既知の技術が存在する。１番目は、対地静電容量を測定し、それにより電極に信号を印加するものである。電極の近くがタッチされると、信号電流が、電極から指などの物体を通って電気的アースに流れる。
【０００６】
タッチを容量的に測定するのに使用される２番目の技術は、相互静電容量によるものである。相互容量タッチスクリーンは、電界により受け側電極に容量的に結合される励振電極に信号を印加する。２つの電極の間の信号結合は近くの物体によって低減され、これが容量結合を低減させる。
【０００７】
容量式タッチ感知装置は、多くの場合、マトリクス状の長くて狭い電極のアレイを２つ備える。これらアレイは、２つの平行面上にあり、かつ電極間誘電体によって分離されることができる。センサ構造の影響を受ける、電極抵抗、電極間の（相互）静電容量、及びアースまでの電極容量などの電気的パラメータは、性能考察とのバランスがとれていなければならない。例えば、電極間の高レベルの相互寄生容量は、タッチによって生じる相互容量の小さな変化の測定を妨げる場合がある。電極間の誘電体の厚さを増大させることによって相互寄生容量の低減を達成することができるが、これはタッチセンサの厚さ及び重量を増大させるとともに、タッチによる静電容量を変化させる効果を低減させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
タッチセンサを設計する際に、多くのその他の性能及び構造考察が存在する。例えば、隣接する電気部品から放射される電磁妨害からタッチ信号を遮断することが望ましくあり得る。タッチ手段、即ち指と下部の電極との間の容量結合を、上部の電極に対して等しくすることができる。導電性要素のより大きな設計柔軟性、並びにカスタマイズされたセンサ及び独自の電極構成を有するタッチシステムのための改善された製造プロセスの方法に対する要望もまた存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本出願は、とりわけ、適切な電子部品を用いて、同時に又は重複する時間でタッチ感知装置の異なる部分に加えられる単一タッチ又は複数のタッチのいずれかを検出することが可能なタッチ感知装置を開示する。本開示と一致するタッチ感知装置は、電界が電極を透過してタッチする物体（例えば、指）と容量的に結合するように、第２の組の電極からの信号によって生成される電界に対して透過性の第１の組の複合電極を含む。電極の第１及び第２の組は、異なる平面上にあり、マトリックスタイプのタッチセンサを形成するように配列されることができる。このような装置は、２つの組の電極間、又は１つの組の電極とアースとの間の容量結合を測定して、タッチ事象の発生及び位置を判定する。
【００１０】
複合電極を有する構成要素の形成方法が説明される。これらの構成要素は、例えばタッチセンサで使用されることができる。
【００１１】
一実施形態では、タッチセンサで使用するための構成要素の製造方法が記載され、該方法は、電気的に絶縁された伝導体がその上に配置された基板を、複数の伝導体の部分集合を電気的に結合して複合電極を形成するように、変更することを含む。
【００１２】
いくつかの実施形態では、これは、規格化されたストック材料（stock material）を特定用途に合わせてカスタマイズすることを可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本開示は、以下の添付図面と関連させて、次の様々な実施形態の詳細な説明を考慮することによって、より完全に理解され、明らかとなり得る。
【図１】タッチ装置の概略図。
【図２】指がタッチ面をタッチしている状態の代表的なセンサの断面図。図中、上部の電極のいくつかが指と容量的に結合しており、指と上部の電極との間に電界が形成されている。
【図３】指がタッチ面をタッチしている状態の代表的なセンサの断面図。図中、下部の電極のいくつかが指と容量的に結合しており、指と下部の電極との間に電界が形成されている。
【図４】複合電極の様々な実施形態を含むタッチセンサの概略図。
【図４ａ】ブリッジ導体を有する並列導体の拡大図。
【図５ａ】基板上に並列導体を有するセンサ基板の一部分。
【図５ｂ】並列導体を電気的に接続して複合電極を形成する端部導体を有するセンサ基板の一部分。
【図５ｃ】並列導体を電気的に接続して複合電極を形成する端部導体を有するセンサ基板の一部分。
【図５ｄ】並列導体を電気的に接続して複合電極を形成する端部導体を有するセンサ基板の一部分。
【図５ｅ】並列導体を電気的に接続して複合電極を形成する端部導体を有するセンサ基板の一部分。図中、並列導体のいくつかが挟み込まれている。
【図５ｆ】並列ネットワーク導体を電気的に接続して複合電極を形成する端部導体を有するセンサ基板の一部分。
【図６】並列導体のアレイがＩＴＯ電極の第２のアレイの上に配列された代表的なマトリックスセンサの分解図。
【図７ａ】複合電極を有する代表的なマトリックスセンサの断面図。
【図７ｂ】図７ａに示されるものとの比較における代替構成を有する代表的なマトリックスセンサの断面図。
【図８ａ】上部の複合電極を有するタッチセンサの断面図。
【図８ｂ】上部の固体電極を有するタッチセンサの断面図。
【図９ａ】上部の複合電極と指との容量結合と、上部の固体電極と指との容量結合と、を比較するグラフ。
【図９ｂ】上部の電極が複合体の場合（即ち、電界に対して透過性）及び上部の電極が固体の場合の、対地静電容量測定を用いた下部の電極から指までの容量結合を比較するグラフ。
【図９ｃ】（上部の電極の）相互導体の間隔と、指から上部の電極及び下部の電極までの結合との間の関係を示すグラフ。
【図９ｄ】ガラス上部基板及びポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）上部基板に関する上部の電極と下部の電極との間の相互容量の、上部基板厚さの増大に伴う変化を示すグラフ。
【図９ｅ】ガラス上部基板及びＰＭＭＡ上部基板に関する上部の電極と下部の電極との間の相互容量の、上部基板厚さの増大に伴う変化率を示すグラフ。
【図１０ａ】互いに直交配向された２つの複合電極を有する二次元電極配置。
【図１０ｂ】下部の固体電極に対して直交配向された上部の複合電極を有する二次元電極配置。
【図１０ｃ】下部の固体電極に対して直交配向された上部の固体電極を有する二次元電極配置。
【図１１ａ】上部基板厚さの変化に伴う、タッチによる相互容量の変化を示すグラフ。
【図１１ｂ】上部基板厚さの変化に伴う、タッチによる相互容量の変化率を示すグラフ。
【００１４】
以下に示す実施形態の説明において、本発明を実施し得る様々な実施形態を実例として示す添付図面を参照する。本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態を用いてもよく、また、構造的変更を行なってもよいことを理解すべきである。図面及びグラフは本開示の例示を目的とし、正確な縮尺ではなく、一部の図では、説明のために寸法は誇張されている。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明について添付図面を参照して、以下により完全に説明するが、この中で本発明の実施形態が示される。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書に説明される実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、むしろこれらの本実施形態は、本開示が徹底的かつ完全に、そして十分に本発明の範囲を当業者に伝達するように提供される。全体を通じて同様の符号は同様の要素を指す。
【００１６】
以下の説明において、以下の定義は、本開示内で使用される用語を明確にする。
【００１７】
アース（Ｇｎｄ）は、接地の電圧において存在し得る、又は局所的な共通電圧であり得る共通電気的基準点を指す。
【００１８】
相互容量（Ｃｍ）は、タッチセンサの２つの電極間の静電容量である。
【００１９】
アースまでの静電容量は、センサ電極とアースとの間の静電容量である。
【００２０】
寄生容量は、タッチが存在しない静電容量の値である。
【００２１】
タッチセンサは、物体の検出及び／又は位置付けの目的で導電性物体と容量接触するように構成された１つ以上の電極を含む。
【００２２】
プリント基板（ＰＣＢ）は、基板上にパターン化された回路を指す。本明細書で用いるとき、ＰＣＢは、ガラス繊維強化プラスチックで作製された剛性のＰＣＢ、若しくは一般にフレックスプリントと呼ばれる可撓性ＰＣＢ、又は当該技術分野において既知のその他の種類のＰＣＢを指し得る。
【００２３】
ＰＭＭＡは、メチルメタクリレートの合成ポリマーである熱可塑性及び透明プラスチックであるポリ（メチルメタクリレート）を指す。ＰＭＭＡは、一般にアクリルガラスとも呼ばれる。
【００２４】
図１は代表的なタッチ装置１１０を示す。装置１１０は、制御装置１１４に接続されるタッチパネル１１２を含み、タッチパネル１１２は、タッチパネル１１２の近くで生じるタッチ、及び場合によってはタッチに近いものを感知するための電子回路を含む。タッチパネル１１２は、行電極１１６ａ〜ｅ及び列電極１１８ａ〜ｅの５×５マトリックスを有するものとして示されているが、他の数の電極、マトリックスの寸法、及び電極構成も用いることができる。タッチパネル１１２は、ユーザーが、コンピュータ、手持ち式の装置、携帯電話、又はその他の周辺機器の画素化されたディスプレイなどの物体をタッチパネル１１２を通して見ることができるように、実質的に透明であることができる。境界１２０は、タッチパネル１１２の表示領域、またこのようなディスプレイを使用する場合は好ましくはその表示領域を表す。一実施形態において、電極１１６ａ〜ｅ、１１８ａ〜ｅは、平面透視図で見て、表示画面１２０全体に空間的に分布される。
【００２５】
例示を目的として、図１の電極は、幅広で目立つように示されているが、実際には、これらは比較的狭く、ユーザーの注意を引かなくてもよい。電極間のフリンジフィールドを増大させて、それにより電極間の容量結合に与えるタッチの影響を増大させるために、各電極は、可変幅、例えば、マトリックスのノード付近でダイヤモンド又はその他の形状のパッドに拡大した幅を有するように設計されることができる。本開示の代表的な実施形態では、以下により詳細に記載されるように、１つ以上の電極は、電極（又は伝導体）のアレイ、例えば、薄いワイヤ又はマイクロワイヤ、印刷された導電性トレース又は伝導体のネットワークで作られることができる。本明細書においてより詳細に記載されるような複数の伝導体で構成される電極は、複合電極と呼ばれる。
【００２６】
代表的な実施形態において、電極は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、ワイヤ、マイクロワイヤ、又はその他の好適な導電性材料で構成されてもよい。伝導体を形成するワイヤ又はマイクロワイヤは、例えば、銅、銀、金で作製され得る。
【００２７】
対応する行と列との間に物理的接触がないように、行電極１１６ａ〜ｅは、列電極１１８ａ〜ｅと異なる平面にあってもよい（例えば、行電極１１６ａ〜ｅは列電極１１８ａ〜ｅの下であってもよい）。ユーザーの指又はその他のタッチ関連手段との直接的物理的接触から電極が保護されるように、電極のマトリックスは、典型的には、カバーガラス、プラスチックフィルム等（図１には図示せず）の下に位置する。このようなカバーガラス、フィルム等の露出面は、タッチパネル１１２のタッチ面と呼ばれる場合がある。
【００２８】
所与の列電極と行電極との間の容量結合は、電極が互いに最も近接している領域内の電極の形状と主に相関する。このような領域は、電極マトリックスの「ノード」に対応し、このノードのいくつかが図１に示されている。例えば、行電極１１６ａと列電極１１８ｄとの間の容量結合は、主にノード１２２で発生し、行電極１１６ｂと列電極１１８ｅとの間の容量結合は、主にノード１２４で発生する。図１の５×５マトリックスは２５のこのようなノードを有し、これらのうちの任意の１つは、対応する行電極１１６ａ〜ｅを制御装置に個別に連結する制御線１２６の１つの適切な選択、及び対応する列電極１１８ａ〜ｅを制御装置に個別に連結する制御線１２８の１つの適切な選択を介して、制御装置１１４によってアドレス指定される。
【００２９】
ユーザーの指１３０又は他のタッチ手段が、タッチ位置１３１に示されるように、装置１１０のタッチ面と接触すると又はほぼ接触すると、指は、電極マトリックスと容量的に結合する。指１３０は、マトリックスから、特にタッチ位置の最も近くにある電極から電荷を引き出し、そうすることで、図２及び図３により詳細に示されるように、最も近くのノードに対応する電極間の結合静電容量を変化させる。例えば、タッチ位置１３１におけるタッチは、電極１１６ｃ及び１１８ｂに対応するノードに最も近い位置にある。結合静電容量のこの変化は、制御装置１１４によって検出されることができ、１１６ａ／１１８ｂノードにおける又は１１６ａ／１１８ｂノードの近くのタッチであると判断されることができる。制御装置は、容量の変化がある場合には、マトリックスのノードの全ての静電容量の変化を迅速に検出するように構成されることができ、ノード間にあるタッチ位置を補間によって正確に判定するために、隣接するノードの静電容量変化の大きさを分析することが可能である。更に、制御装置１１４は、タッチ装置の異なる部分に、同時に又は重複する時間で加えられる複数の異なるタッチを検出するように設計されることができる。したがって、例えば、指１３０のタッチと同時に別の指１３２が装置１１０のタッチ面のタッチ位置１３３をタッチする場合、又は、それぞれのタッチが少なくとも時間的に重複している場合、制御装置は、かかる両方のタッチの位置１３１、１３３を検出し、かかる位置をタッチ出力１１４ａに提供することが可能である。制御装置１１４が検出することが可能な別個の同時に起こる又は時間的に重複したタッチの数は、必ずしも２つに限定されず、例えば、電極マトリックスの大きさに応じて、３つ、４つ、又はそれ以上であってもよい。米国特許出願第６１／１８２，３６６号、名称「Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｍｕｌｔｉ−Ｔｏｕｃｈ  Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ｔｈｅｒｅｆｏｒ」は、同時に起きる複数のタッチの位置を特定するためにタッチ感知装置で用いることができる代表的な駆動スキームを記載している。
【００３０】
制御装置１１４は、電極マトリックスのいくつかの又は全てのノードでの結合静電容量を迅速に判定することを可能にする様々な回路モジュール及び構成要素を採用することができる。例えば、制御装置は、少なくとも１つの信号発生器又は駆動ユニットを含むことが好ましい。駆動ユニットは、駆動電極と呼ばれる１組の電極に駆動信号を供給する。図１の実施形態では、行電極１１６ａ〜ｅは駆動電極として使用される（しかし、代わりに列電極１１８ａ〜ｅを駆動することが可能である）。制御装置１１４によって駆動電極に印加される駆動信号は、一度に１つの駆動電極に、例えば、最初の駆動電極から最後の駆動電極までスキャンされる順序で供給されてもよい。かかる電極のそれぞれが駆動されると、制御装置は、受信電極と呼ばれる他の組の電極（列電極１１８ａ〜ｅ）をモニタする。制御装置１１４は、全ての受信電極に結合される１つ以上の感知ユニットを含んでもよい。各駆動電極に供給される各駆動信号に対し、感知ユニットは、複数の受信電極のそれぞれに対する応答信号を生成する。応答信号の変化は、タッチ又はタッチに近い事象を示し得る。
【００３１】
図２は、指２３１がタッチ面２３９にタッチしている状態のセンサ２１０の断面図を示す。上部の電極アレイ２１２は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ＰＭＭＡ、ガラス、シリカ、若しくはこれらの組み合わせ（例えば、ガラスにコーティングされたシリカ）、ＰＥＴハードコート材料、又は任意のその他の好適な材料で作製され得る上部基板２３８のそばのタッチ面２３９から、距離Ｄ１だけ離れている。非透明の容量式タッチパッドの場合、上部基板２３８は、コンピュータボードを作製するのに使用されるガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）、又は任意のその他の好適な材料であることができる。図２に示されるセンサ構造では、上部の電極アレイ２１２は、下部基板２１３のそばの下部の電極アレイ２１４から距離Ｄ２だけ離れている。下部基板２１３は、上部基板２３８に用いられることができる材料のいずれか、又は任意のその他の適切な材料から作製されることができる。下部の電極アレイ２１４の電極（その１つの部材のみが図示されている）は、例えば、３つ以上の電極が、タッチしている指２３１と測定可能に容量接触することができる距離だけ、相互に離間され得る。例えば、下部の電極アレイ２１４は、５〜６ｍｍ、又は任意のその他所望の間隔の中心間間隔を有することができる。下部の電極アレイ２１４の電極の幅は、いくつかの実施形態において、電極間に最小限の非導電性スペースを残したいという要望によって、主に制約される。下部の電極アレイ２１４の電極は、指との容量結合を最大にするために、できるだけ幅広であることができる。例えば、下部基板２１３の表面積の９０％以上、９５％以上、又は９８％以上を、下部の電極アレイ２１４で覆うことができる。
【００３２】
上部の電極は、上部の電極アレイ２１２の電極の間の下部の電極アレイ２１４の電極から、タッチしている（又は近接した）指までの電界結合が可能となるように離間される。上部の電極の幅（図２のＷ）は、例えば、中心間スペース間隔Ｓの５０％以下であり得る。上部の電極アレイ２１２の電極がＩＴＯで作製される場合、それらの最小幅は多くの場合電極抵抗の制約を受ける。しかしながら、上部の電極アレイ２１２の電極は、薄いワイヤ、マイクロワイヤ、微小導体の相互接続ネットワーク、印刷微小導体、又は本開示と一致する任意のその他の構成及び任意の材料で作製される複合電極であることができる。
【００３３】
図２において、長破線で示される電界２３２は、上部の電極アレイ２１２の電極が電気信号で作動された場合に、上部の電極アレイ２１２の電極と指２３１との間を結合する電界（Ｅ−ｆｉｅｌｄ）を表している。この結合は、上部の電極アレイ２１２を含む複合電極のスペースを介して起こる。短破線で示される電界２３４は、上部の電極アレイ２１２の電極と、下部の電極アレイ２１４の電極との間の電界結合を表している。短破線で示される電界２３４のいくつかは、上部の電極アレイ２１２の電極の底面から下部の電極アレイ２１４の電極までを結合している。その他の電界の短破線２３４（特に指２３１に接近していない短破線）はフリンジフィールドを表しており、上部の電極アレイ２１２の電極の上面から上向きに結合し、下向きに曲がって下部の電極アレイ２１４の電極と交わる。指２３１の真下では、アレイ２１２の電極の上面から出る電界線は指２３１と結合する（指２３１に引き寄せられる）ので、電界線の極々少数だけが下部の電極アレイ２１４の電極と結合する。
【００３４】
上部の電極アレイ２１２の電極が電気信号によって作動されると、指２３１は、比較的低インピーダンスの人体とアース間の静電容量（例えば、４００ｐｆ）でアースに接続され、下部の電極アレイ２１４の電極もまた寄生容量（例えば、１００ｐｆ）でアースに接続される。これらは共に、指２３１をアレイ２１２又はアレイ２１４の電極のいずれかに結合する静電容量よりも有意に低いインピーダンスを有し、その範囲は、代表的な構成において、例えば、１ｐｆ〜５ｐｆであり得る。これらの静電容量値は、上部の電極アレイ２１２及び下部の電極アレイ２１４の構成と共に、距離Ｄ１、Ｄ２、基板に使用される材料、並びに上部の電極アレイ２１２及び下部の電極アレイ２１４から図２に示されない接地面までの距離によって決まる。同様に、電気信号で下部の電極アレイ２１４の電極を作動させると、下部の電極アレイ２１４の電極から上部の電極アレイ２１２の電極を通って指２３１に至る電界が生成される。
【００３５】
ここで図３を参照すると、長破線で示される電界２３３は、下部の電極アレイ２１４の電極と、上部の電極アレイ２２２の指２３１電極との間の電界結合を表している。図３において、上部の電極アレイ２２２の電極が、図２でのように複合電極ではなく、その代わりに従来の固体電極である点を除いて、図３は図２と同様である。電界線２３３は、主に下部アレイ２１４の電極から、上部の電極アレイ２１２の電極間のスペースを通って、指２３１までを結合する。短破線で示される電界２３５は、下部の電極アレイ２１４の電極と上部の電極アレイ２２２の電極との間の結合を表している。短破線２３５の一部は、下部の電極アレイ２１４の電極の上面から上部の電極アレイ２２２の電極の底面まで結合する。その他の短破線で示されるフリンジ電界２３５（特に指２３１に接近していない電界）は、下部の電極アレイ２１４の電極の上面から上向きに結合し、下向きに曲がって上部の電極アレイ２２２の電極の上面と交わる。長破線で示される電界２３３は、アレイ２１４の電極の上面が指２３１と直接結合しているのを表し、長破線で示される電界２３３の極少しだけが曲がって上部の電極アレイ２２２の電極の上部と結合する。
【００３６】
ここで留意すべきは、上部の電極アレイ２２２の電極が固体である場合、これら電極は下部の電極２１４からの電界を遮断するので、指２３１に結合する電界２３３は、主に上部の電極２２２間のスペースで生じることである。しかしながら、上部の電極が図２の複合電極２１２のように透過性である場合、これら電極は、電極構成体の間のスペースに電界を通過させる。
【００３７】
上部の電極アレイの電極（電極アレイ２１２又は２２２のいずれか）及び／又は下部の電極アレイ２１４は、図示されているように同時に作動される必要はないが、例示の目的で、上部の電極アレイ及び下部の電極アレイ２１４からの電極の電界を示している。
【００３８】
図４は、それぞれが幅Ｗを有する３つの上部の複合電極３４２、３４３、及び３４４を含む例示のタッチセンサ３４０を示す。複合電極３４２、３４３、及び３４４のそれぞれは、並列導体３５５（図４ａの拡大図Ｖ１に示されており、複合電極の関係において相互導体（inter-conductors）と呼ばれることもある）を含む。複合電極３４２、３４３及び３４４は、各複合電極内の相互導体のスペースと幅が同じであり得るスペースによって分離される。伝導体の均一な間隔は、センサ全体に光学的均一性をもたらすことができ、したがって、伝導体は目に知覚されにくい。伝導体３５５は、例えば、一方若しくは両方の末端部、又は任意に中間的な位置（図４ａの伝導体ブリッジ３５９）にある端部導体３５１及び３５２によって電気的に接続されて、複合電極を形成する。
【００３９】
伝導体３５５は、１０マイクロメートル未満、５マイクロメートル未満、いくつかの実施形態では３マイクロメートル未満の断面寸法を有することができる。このような直径を有する伝導体３５５は、対角線が１メートル未満のタッチ面などの透明なタッチ面を備える小さなディスプレイ上で伝導体が最小限に可視であるように、適切な光学性能をもたらすことができる。より大きな断面の伝導体を、場合によってはより大きな画素を有する、より大きなディスプレイ上で使用することができる。伝導体は、延伸されたワイヤ、マイクロワイヤであることができ、マイクロコンタクトプリントされる、マイクロカプセル化されることができ、又は任意のその他の適切な方法によって形成されることができる。マイクロコンタクトプリントされた伝導体は、幅およそ２マイクロメートル、厚さ１００〜２００ナノメートルであることができ、銀、金、又は同様の金属で作製されることができる。マイクロカプセル化された伝導体３５５は、約３マイクロメートル×３マイクロメートルの断面寸法を有することができ、銅又は同様の金属で作製されることができる。あるいは、微小導体は、銅又は同様の金属の延伸されたワイヤで作製されることができ、その断面寸法は、例えば、約１０マイクロメートルであることができる。微小導体及びその作製方法は、本出願の中で後述される。
【００４０】
伝導体３５５間の間隔の寸法Ｇ１（図４ａ）は、５０マイクロメートル〜４ｍｍであることができる。一実施形態において、Ｇ１は０．５ｍｍ〜１ｍｍであることができる。伝導体間のスペースは、複合電極３４２及び３４３の全長Ｌに及ぶことができ、又はスペースは、電極３４２に示されるように、若しくは参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第１２／３９３，１９４号、「Ｔｏｕｃｈ  Ｓｃｒｅｅｎ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｖａｒｙｉｎｇ  Ｓｈｅｅｔ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ」に記載のように、一定の又はランダムな間隔でコネクタブリッジ３５９を用いて短くされてもよい。最適な電気的性能を目的として、上部の複合電極３４２及び３４３の伝導体ブリッジ３５９は、間隔が存在するように（したがって電界が複合電極を通って立ち上がることができるように）最小限に抑えられる。多くの用途において、間隔の長さは、複合電極３４２、３４３、及び３４４の長さと同じ方向であるのが好ましいが、スペースの長さを複合電極３４２、３４３、及び３４４の長さと直交させるようにスペースを配置することも可能である。これらの原理が、平行線、又は円形、六角形、若しくは正方形の伝導体ネットワークなどの任意の他の形状にパターン化された伝導体のネットワークを含む電極に適用される。
【００４１】
電極３５８ａ、３５８ｂ、及び３５８ｃは、３つの代替タイプの下部の電極である。図４の例示の実施形態では、これらは、複合電極３４２、３４３、及び３４４を含む平面の下の離れた平行面上にある。電極３５８ａの伝導体は、相互接続された六角形の等方性ネットワーク状に配置され、これは、容量特性といくらかの遮断特性とを提供するが、電極３５８ｂ（複合電極）のような並列導体の電極と比較すると、透明なタッチ面上でいくぶん可視であり得る。電極３５８ｃは透明なＩＴＯのフィルムで作製され、代表的な実施形態における抵抗率は約６００オーム／平方以下である。電極３５８ｃは、通常、１ＭＨｚ未満の周波数で良好な光学特性と良好な遮断特性とを有する。電極３５８ｂと複合電極３４２、３４３、及び３４４との交差位置では、伝導体は交点でのみで重なり合い、誘電体材料が交差位置の間の隙間を充填する。これは、電極３５８ｂと複合電極３４２、３４３、及び３４４との間の相互容量結合を最小限に抑える。電極３５８ａは、伝導体の密度が高く、かつ電極３５８ａの伝導体パターンに水平導体要素が存在するので、３５８ｂよりも大きな相互容量結合を有する。電極３５８ｃは、電極３５８ａ又は３５８ｂよりもより大きな相互容量結合を有する。
【００４２】
相互導体の間隔（例えばＧ１）が基板の厚さと比較して広く、したがって下の電極から電界が透過することを条件として、電極３５８ａ及び３５８ｂは上部の（透過性）複合電極で用いるのにも好適であり得る。並列導体を含む３４３、３４４、及び３５８ｂなどの複合電極はまた、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第２００７／００７４９１４  Ａ１号、名称「Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ  ｆｏｒ  Ｔｏｕｃｈ  Ｓｅｎｓｉｎｇ」に記載のように、挿入型電極構成で用いるのにも適している。
【００４３】
複合電極３４２、３４３、３４４及び３５８ｂのインピーダンス（抵抗及び容量の両方）は異方性であることができる。そのような場合、抵抗率（オーム／平方）は、典型的には、伝導体の配向の方向が最も低い。複合電極３４２、３４３、３４４及び３５８ｂにより生成される近傍電界（特に寸法Ｇ１の距離範囲内）は異方性であり、平行面上に近接して設置されたこのタイプの２つの電極の間の１平方メートル当たりの静電容量（Ｃ／Ｍ）は、電極の相対角度に依存し、平行電極は最大静電容量を引き起こし、直交電極は最小相互容量を引き起こす。導電性平板電極３５８ｃと異なり、複合電極３４２、３４３、３４４、３５８ａ、及び３５８ｂは、各電極内のネットワークの伝導体の間隔に応じた程度に電界透過性である。
【００４４】
透過性の上部の複合電極３４２、３４３、３４４の伝導体は、一実施形態において、マイクロワイヤと呼ばれる場合があり、共に参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第５，５１２，１３１号、「Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏｓｔａｍｐｅｄ  Ｐａｔｔｅｒｎｓ  ｏｎ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ  ａｎｄ  Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ  Ａｒｔｉｃｌｅｓ」、及び同第７，１６０，５８３号、「Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ  ａｎｄ  Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  Ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ」に記載のマイクロコンタクトプリントによって製造されることができる。上部の複合電極３４２、３４３、３４４は、上部基板（図示せず）の上にマイクロコンタクトプリントされることができ、ガラス、ＰＥＴ、又は任意のその他の適切な材料で製造されることができる。別の方法としては、複合電極３４２、３４３、３４４は、マイクロコンタクトプリントによって下部基板（図示せず）に適用されることができる。下部の電極３５８ａ〜ｃは、（上述の）マイクロコンタクトプリントによって下部基板（図示せず）に適用されることができるか、若しくはマイクロカプセル化された伝導体は、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第６１／０７６７３１号、「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  ａ  Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ」に開示されているように適用されてもよく、又はＩＴＯ薄膜を使用することができる。あるいは、フレキシブルプリント基板上又は繊維強化プラスチック（即ち、ＰＣＢ材料）上の銅伝導体を使用することができる。
【００４５】
電界結合は、上部の複合電極アレイの各伝導体と、下部の電極アレイの各電極との間の静電容量を示す信号を、相互容量測定法及び当該技術分野において既知の回路を用いて測定することによって、測定され得る。図１〜図４に示されるもののようなマトリックスタッチセンサの場合、まず、ノードにおける上部の電極と下部の電極との間の相互容量を、任意のタッチが適用される前の測定することができ、未タッチと関連付けられた静電容量の値を、交差位置ごとに記録することができる。全ノードの静電容量を繰り返し測定し、タッチが発生したときに、１つ以上の交差位置の未タッチ状態とタッチ近似状態との間の静電容量の差異を計算する。タッチダウンは、一般的に、所定の閾値より大きい静電容量変化として確認される。プレタッチ（ホバー）もまた、異なる閾値を用いて確認されることができる。
【００４６】
複合電極の作製
図５ａは、基板５８０上に並列導体５５０〜５６８を有するセンサ構成要素５４０の一部分を示す。一実施形態において、伝導体５５０〜５６８のそれぞれは、単一伝導体、若しくは複数の並列導体、又は図４に関して説明したような伝導体のネットワークを含む。伝導体５５０〜５６８は、相互に電気的に絶縁されている。基板５８０には、硬質ガラス若しくはＰＭＭＡシート、ＰＥＴのロール、又は任意のその他の適切な材料を挙げることができる。例えば、伝導体５５０〜５６８との電気接触を形成するのが困難な場合には、容易に入手可能な導電性インクを使用して、任意の接触パッド５７９を基板５４０上の各伝導体に加えることができる。
【００４７】
基板上に個々の伝導体を作製する様々な方法が、それぞれが参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願第１２／３９３，１８５号（「Ｔｏｕｃｈ  Ｓｃｒｅｅｎ  Ｓｅｎｓｏｒ」）、同第１２／３９３，１９７号（「Ｔｏｕｃｈ  Ｓｃｒｅｅｎ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｗｉｔｈ  Ｌｏｗ  Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ」）、同第１２／３９３，１９４号（「Ｔｏｕｃｈ  Ｓｃｒｅｅｎ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｖａｒｙｉｎｇ  Ｓｈｅｅｔ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ」）、同第１２／３９３，２０１号（「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ  ａ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｏｎ  ａ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」）、及び同第６１／０７６，７３６号（「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  ａ  Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」）に更に記載されている。参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，１３７，４２７号、「Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｐｕｔ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｄｅｔｅｃｔｏ  ａｎｄ  Ｔｏｕｃｈｐａｄ  Ｓｙｓｔｅｍ」は、薄い銅ワイヤを含む伝導体の作製に関する更なる詳細を提供している。
【００４８】
一実施形態において、本開示と一致するタッチセンサの作製方法の初期工程は、まず、一定距離だけ離間した並列導体５５０〜５６８を備える基板５８０を製造することである。基板５８０は、製造される最も大きなタッチセンサの長さ及び幅に適合するのに十分に大きい寸法を有することができるか、又は任意のその他の適切な寸法を有することができる。
【００４９】
伝導体５５０〜５６８を有する基板５８０を製造した後、選択した伝導体５５０〜５６８を共に電気的に結合して、図５ｂ〜図５ｆに示されるような複合電極を形成することができる。伝導体５５０〜５６８は、基板５４０上に導体材料をコーティング又は印刷することによって、あるいは任意のその他の適切な方法によって接続され得る。例えば、センサ基板５４１（図５ｂ）の構成に関し、端部導体５７０が伝導体５５０〜５６８及び基板５８０の上に印刷されて、それぞれが６つの伝導体からなる３つの複合電極を形成することができる。図５ｃ及び図５ｄに示されるように、別の数の電極５５０〜５６８を端部導体５７２で接続することができる。任意の所望の数の電極を端部導体によって電気的に接続して、様々な構成の透過性複合電極を形成することができる。次に、端部導体は、コネクタに、又は相互接続部５７３ａ及びｂを介して直接電子部品（図示せず）に、電気的に接続されることができる。別の方法としては、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第２００７／００３０２５４  Ａ１号、「Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｔｏｕｃｈ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  ｗｉｔｈ  Ｄｉｒｅｃｔｌｙ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ」に記載のように、端部導体５７０及び５７２は、伝導体５５０〜５６８の上に敷設され、かつ導電性インクで伝導体５５０〜５６８と電気的に接続されるプリント基板又はフレキシブルプリント回路の上に配置されることができる。図５ｅは、挿入型電極パターンを有するセンサ構成要素５４４の構成を示す。図５ｆのセンサ基板５４５の構成は、伝導体５５０〜５５８を有する基板５８０を含むセンサ構成要素５４５の例を示しており、各伝導体は、ワイヤのハチの巣状の構造で作製されている。伝導体５５０〜５５８は、端部導体５７５によって電気的に結合されて、複合電極を形成する。複合電極に電気的に結合される相互接続部５７３ｅは、電極を他の電気部品に接続する。
【００５０】
センサが２つ以上の層の電極を有する場合、両方の層は、同じ基板５８０から、又は異なる基板から作製され得る。例えば、マトリックスセンサは、電極の上部層を（下部の複合電極３４２、３４３、及び３４４に関して図４に示されるような）下層と積層することによって作製されることができる。あるいは、１組の電極は本明細書に記載のプロセスで作製されてよく、別の層の電極は、別のプロセスで、又はパターン化されたＩＴＯ又は任意のその他の所望の材料などの異なる材料を使用して作製されてもよい。
【００５１】
形成されると、センサ構成要素（例えば図５ｂ〜図５ｆに示される５４１、５４２、５４３、５４４及び５４５）は適当なサイズに切断され、上部及び下部電極層は共に積層されることができる。積層は切断に先行してもよく、又はその逆でもよい。
【００５２】
本開示に従って作製されるセンサは、センサ製造時に、様々な形状、サイズ、及び構成にカスタマイズされることができる。例えば、図５ａのセンサ構成要素５４０は、１ｍｍ又は任意のその他の適切な距離だけ離間した電極を有する基板５８０（例えば、ＰＥＴ）を含み得る。センサ構成要素５４０は、その後、図５ｂ〜５ｆに示されるようなセンサ構成要素５４１、５４２、５４３、５４４、若しくは５４５のいずれか、又は所望のその他の構成を形成するように構成され得る。図５ｂのセンサ構成要素５４１は、幅５ｍｍの電極を有し、図５ｃのセンサ構成要素５４２は、幅８ｍｍの電極を有する。センサ構成要素５４３は、センサの縁部近くの位置補間を改善するために幅１ｍｍの縁部の電極が使用される縁部を除き、幅５ｍｍの電極を有する。「エッジバー」電極のその他の実施形態は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第２００８／０２５２６０８  Ａ１号、「Ｔｏｕｃｈ  Ｓｅｎｓｏｒ  ｗｉｔｈ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｒｒａｙ」に記載されている。センサ構成要素５４４（図５ｅ）もまた、縁部の電極５７５と、幅５ｍｍの主電極とを有し、それぞれは、隣接する電極の外側電極に挟み込まれている２つの幅１ｍｍの外側電極に接続される。上記電極間隔及び幅のそれぞれは、本開示に従って増大させる又は減少させることができる。
【００５３】
図６は、複数の並列導体６０５が複数のＩＴＯ電極６０８の上方に配列されている代表的なマトリックスセンサ６００の分解図を示す。例示される実施形態では、並列導体６０５及びＩＴＯ電極６０８は互いに直交しているが、これらは任意の所望の角度であることができる。図６では、上部の並列導体６０５は、基板６０６の上に配置された３６の分離した（電気的に結合しない）伝導体を含む。これら分離した伝導体のグループ（この例では伝導体６つずつ）は、基板６２０（例えば、プリント基板）の一部である端部導体６２１によって電気的に結合されて、複合伝導体を形成する。ＩＴＯ電極６０８は、ガラス、ＰＥＴ、又は別の好適な材料であり得る基板６１０の上にコーティングされる。ＩＴＯ電極６０８から基板６２５上の端部導体６２６までの電気的接続は、（６：１の割合を有する伝導体６０５のグループ化とは対照的に）１対１の割合を有する。端部導体６２６とＩＴＯ電極６０８との間の電気的接続、及び端部導体６２１と伝導体６０５との間の電気的接続は、先に参照により本明細書に組み込まれた米国特許出願第１１／３７７，９７６号、「Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｔｏｕｃｈ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  ｗｉｔｈ  Ｄｉｒｅｃｔｌｙ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ」に開示されている方法によって、又は任意のその他の適切な方法、例えば、銀をベースにした熱硬化された導電性インクによって行なうことができる。
【００５４】
マトリックスセンサ６００の電気的接続は、マトリックスセンサの層を通ってビアを設けて、伝導体６０５又は電極６０８へのアクセスを提供することによって形成することもできる。電極６０８又は伝導体６０５の一部分を露出させて、はんだ、導体ペースト、コネクタ、又は連結部材などの導体材料でビアを充填することによって電気的接続を形成することが可能であり、これにより、伝導体６０５又は電極６０８は、接続部材への電気的接続で結合される。電極６０８又は伝導体６０５は、別の電子的構成要素若しくは装置に、又は指タッチの位置を判定するために使用される制御装置に、電気的に結合され得る。
【００５５】
図７ａは、「７ａ」と示されたセンサ６００の部分の断面の分解されていない図を示す。下部基板６１０は、接着剤（図示せず）で、又は任意のその他の適切な方法によって取り付けられることによって、上部基板６０２に積層されることができる。電気的接続７２９は、センサの様々な構成要素をホストプロセッサ（図示せず）に接続する。
【００５６】
図７ｂは、図７ａに示されるものとの比較におけるセンサ６００の代替構成を示す。具体的には、上部基板が除去され、下部基板７２０が上下逆になっているので、その上面がタッチ面となる。感圧性接着剤（ＰＳＡ）のシートであり得る誘電体スペーサ７２２が、基板６０６と６１０との間に積層されている。
【００５７】
タッチセンサ断面シミュレーション
代表的なタッチセンサの断面におけるアースまでの静電容量の変化を、Ａｎｓｏｆｔ  Ｃｏｒｐ．（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）から商標名「Ｍａｘｗｅｌｌ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ」バージョン３．１．０４で市販のシミュレータソフトウェアを使用してシミュレートした。図８ａ及び図８ｂは、このソフトウェアを使用してシミュレートされるタッチセンサの２つの設計の断面を示している。図８ａは、本開示と一致する透過性の上部の複合電極を含み、図８ｂは、従来の上部の固体電極を有するタッチセンサの断面を示している。図８ａ及び図８ｂの両方において、指８３１（この実施例では、指８３１は食塩水の層としてシミュレートされている）は上部基板８１１と接触し、かつ下部の電極８０４と容量的に結合している。図８ａには、伝導体８０２を均一に離間させた複合伝導体の断面が示されている。図８ｂには、固体電極８２２の断面が示されている。
【００５８】
図８ａ及び図８ｂに対応するセンサに関する全ての試験では、特に記載のない限り、以下のパラメータが用いられた。
【００５９】
【表１】
0005753084.tif 000002
【００６０】
対地静電容量測定
図９ａ及び図９ｂは、それぞれ上部及び下部の電極と、指８３１との間のシミュレートされた電界結合（静電容量）を示す。ｘ軸は、上部基板８１１の厚さをマイクロメートルで示す。厚さの範囲は、ロール状のＰＥＴの一般的な厚さである５０〜４００マイクロメートル、及びＰＭＭＡ硬質基板をシミュレートし得る０．４ｍｍを含む。図９ａは、シミュレートされた１Ｖの信号を上部の電極に有し、下部の電極は接地状態である（０ボルト）。図９ｂは、シミュレートされた１Ｖの信号を下部の電極に有し、上部の電極は接地状態である。
【００６１】
上述のように、図８ｂの上部の電極８２２の幅は５５０マイクロメートルであり、電極はシミュレートされる領域の半分を覆い、この寸法は１つにはシミュレーションを簡略化するために選択される。しかしながら、５０％被覆率は、アースまでの静電容量を測定するために用いられる電流ＩＴＯ電極の典型である。相互容量タッチシステム用の上部の電極は、センサの面積のわずか１％、２％、５％、１０％、又は２０％を覆うことができ、典型的な上部のＩＴＯ複合電極の幅は１ｍｍ〜４ｍｍの範囲内である。
【００６２】
図９ａは、上部の電極８０２と指８３１との容量結合が、幅広の電極８２２と指８３１との結合未満であり、かつ基板の厚さが増大するにつれて両方の静電容量が減少することを示している。相互容量による方法を用いると、低い寄生容量は、通常、タッチに起因する静電容量の高い変化率をもたらす。
【００６３】
図９ｂは、上部の電極が複合体である場合（図８ａ）と、固体である場合（図８ｂ）の、下部の電極８０４から指８３１までの容量結合を比較している。このシミュレーションの間、上部の電極８０２及び８２２は０ボルトであるので、上部の電極は、下部の電極８０４から指８３１までを結合する電界の一部を遮断する。上部の透過性電極は、固体電極８２２と比べて、下部の電極８０４と指８３１との間の電界をほとんど遮断しないので、下部の電極８０４から指８３１までの結合を改善する。
【００６４】
図９ｃは、（上部の電極の）相互導体の間隔と、上部及び下部の電極１０４からの結合との関係を示す。このモデルは図８ａに示されるセンサに基づいており、Ｄ３＝Ｄ４＝１００マイクロメートル及びＡ１０＝１１００マイクロメートルである。Ｗ１０は、上部の電極伝導体の数が変わると変化する。図９ｃは、この実施例に関して、このシミュレーションで使用される伝導体では、複合伝導体を含む上部の電極伝導体が均等に約１７０マイクロメートル離間しているときに、タッチ機器から上部の電極までの容量結合は、下部の電極までの結合と等しいことを示している。一般に、複合電極を含む伝導体間の間隔は、電極からタッチ面までの距離の２倍未満であり得る。最適な伝導体の間隔は、センサ基板の誘電率によっても異なる。
【００６５】
相互容量測定
図９ｄは、図８ａ及び図８ｂに関して示されたものに対応するシミュレートされたセンサにおける、上部の電極と下部の電極との間のシミュレートされた電界結合（相互容量）の結果を示す。ＰＭＭＡを有する、及びガラスを有する上部基板８１１をシミュレートする。ガラスは、その耐久性のせいで好ましい場合があり、また、ガラスの誘電率は通常、ＰＭＭＡの誘電率より高い。５０〜１００マイクロメートルの範囲内のガラスは、Ｓｃｈｏｔｔ  Ｇｌａｓｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍａｉｎｚ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能である（例えば、Ｓｃｈｏｔｔ  ＡＦ４５ゼロアルカリ薄ガラス及びＳｃｈｏｔｔ  ０２１１薄ガラス）。図９ｄは、指８３１が存在することによる、上部の電極伝導体と下部の電極伝導体との間の相互容量の変化を示す。電界の一部分が上部の電極伝導体から離れて指まで迂回するので、指８３１が存在する場合には相互容量は低減する。上部の電極の微小導体間の間隔が２００マイクロメートルであることと、試験されるタッチ面の距離の範囲を考慮すると、伝導体で作られた電極をタッチしている間の相互容量変化は、固体電極よりもかなり大きい（負の傾斜が大きい）。
【００６６】
図９ｄはまた、上部基板が薄い場合に、伝導体で作られた上部の電極が相互容量式タッチの測定値をより改善することができることを示している。相互容量は、伝導体間の距離間隔及び上部基板の材料の誘電率に関連している。薄い上部基板では、（間のスペースが小さい）より多くの伝導体が最も良好に機能するが、厚い上部基板では、伝導体の間の距離間隔が広いほど（タッチに起因した変化率という点から見た）性能が改善される。寸法Ｄ４（図８ａ及び８ｂ）が２００マイクロメートル未満の場合に、シミュレートされた２００マイクロメートルの上部基板厚さは最良の結果をもたらし、Ｄ４が最大約３００マイクロメートルの場合に良好な性能をもたらす。上部の電極とタッチ面との間の厚さＤ４は、上部の電極の伝導体間の間隔の２倍未満で大きくてよい。
【００６７】
更に、未タッチ状態にある図８ａのセンサの上部の電極と下部の電極の間の相互容量の基本レベルは、基板８１１がＰＭＭＡで作られている場合には２００ｐｆ、又は基板８１１がガラスで作られている場合には２４０ｐｆである。これは、基板８１１がＰＭＭＡで作られている場合には約３５０ｐｆ、又は基板８１１がガラスで作られている場合には３７０ｐｆである電極間の静電容量を有する図８ｂのセンサよりも、有意に低い。
【００６８】
図９ｅは、タッチがある場合とない場合の、図８ａ及び図８ｂのセンサの上部の電極と下部の電極との間の静電容量の変化率を示す。高い静電容量変化と低い基本レベル（寄生）静電容量との組み合わせは、多くの微小導体からなる複合電極では、タッチと同時に有意に大きな信号変化をもたらす。
【００６９】
二次元タッチセンサシミュレーション
図１０ａ、図１０ｂ及び図１０ｃは、（図９ａ〜ｅの断面のモデルではなく）二次元電極のモデルの相互容量シミュレーションに使用されるセンサの概略を示す。同じシミュレーションソフトウェアを使用した。図１０ａ、図１０ｂ及び図１０ｃは、それぞれが、上部の電極を垂直に、下部の電極を水平に配向させて互いに直交配置された２つの電極（並びに、センサ配列１７０及び１７１の場合は、少なくとも１つの複合電極）を含む電極配置１７０、１７１、及び１７２をそれぞれ示す。複合電極１６１及び１６２はそれぞれ、直径０．１８ｍｍの４つの等間隔の平行な導電性ワイヤからなり、複合電極の全幅は６ｍｍである。電極１６５及び１６６は、厚さ０．１８ｍｍの導電性シートである。導電性ワイヤ、導電性シート、及びタッチ手段は、シミュレーションを簡略化するための理想伝導体と近似させる。存在する場合、タッチ手段は、点線の正方形１６３で示される領域内の上部誘電体（オーバーレイ）層をタッチする。
【００７０】
センサ１７０及び１７１の断面図は、それぞれ図８ａ及び８ｂに関して示されたものと同様であり、底部にある下部の電極１６２又は１６５と、上部の電極と下部の電極との間の厚さ０．２３ｍｍのＰＥＴの誘電体（およその比誘電率＝３）と、上部の電極１６１の上の厚さ０．２３ｍｍのＰＥＴ（比誘電率＝３）で作られた上部誘電体オーバーレイ層とを備える。いくつかのシミュレーションでは、誘電体オーバーレイに追加のガラス誘電体（比誘電率＝６、厚さ＝１ｍｍ又は２ｍｍ）を加えた。
【００７１】
図１０ｃの断面図は、図８ｂに示されるものと同様であり、底部にある下部の電極１６５と、上部の電極と下部の電極との間の厚さ０．２３ｍｍのＰＥＴの誘電体（比誘電率＝３）と、上部の電極１６６の上の厚さ０．２３ｍｍのＰＥＴ（比誘電率＝３）とを含む誘電体オーバーレイとを備える。いくつかのシミュレーションでは、誘電体オーバーレイに追加のガラス誘電体（比誘電率＝６、厚さ＝１ｍｍ又は２ｍｍ）を加えた。
【００７２】
図１１ａは、３つの曲線を示すグラフである。各曲線のデータ点は、誘電体オーバーレイに接触しているタッチ手段を有する電極と、タッチ手段がない電極との間の相互容量（ΔＣｍ）の差異を示す。曲線は、オーバーレイの異なる厚さに起因したΔＣｍの変化に対応するデータ点を結んでいる。上部誘電体のシミュレートされた厚さは以下の通りである：
・０．２３ｍｍのＰＥＴ
・０．２３ｍｍのＰＥＴに加えて１ｍｍのガラス、及び
・０．２３ｍｍのＰＥＴに加えて２ｍｍのガラス。
【００７３】
図１１ａに関して示される曲線は、タッチによる相互容量変化が、厚い誘電体オーバーレイを有するセンサ配置１７２（図１０ｃ−固体の上部及び下部の電極）で最も大きいことを示している。固体電極の上に上部の透過性電極を備えるセンサ配置１７１（図１０ｂ）は、オーバーレイ厚さが比較的薄い（０．２５ｍｍ未満）場合により大きな相互容量変化を有し、これは図９ｅに示される薄いオーバーレイに関するデータと一致する。センサ配置１７０（図１０ａ−透過性の上部及び下部の電極）は、タッチによる相互容量変化が最も小さい。
【００７４】
図１１ｂは、センサ配置１７０（図１０ａ）が、２つの電極間の相互の寄生容量の非常に低い（約０．１２ｐｆ）静電気レベルに起因して、相互容量の最も大きな変化率を有することを示すグラフである。センサ配置１７２（図１０ｃ）は、電極１６５及び１６６の交差位置でごく近接する２つのコンデンサプレートによってもたらされる大きな相互の寄生容量（約２．５ｐｆ）に起因して、最も低い変化率を有する。センサ配置１７１（図１０ｂ）の複合電極は、寄生容量を約０．７５ｐｆまで最小にし、その結果、オーバーレイ厚さに応じて、タッチによる相互容量の変化は８％〜３２％となる。
【００７５】
検出の近接性（指が電極間の相互容量を低減する距離）は、（図８ａの距離Ｄ４に関して上述した）複合電極内の伝導体の距離間隔に比例する。これは、指が非常に近くに来る又はタッチ面と接触するまでタッチが検出されないのを確実にすることを助けるのに有利に用いることができる。
【００７６】
本特許出願は、タッチセンサに接近する指の検出及び位置付けに関する。本発明は指の検出に限定されない。本明細書に開示された装置及び方法を用いて、ほとんどどの導電性材料で作製された用具も検出されることができる。タッチに用いられる指又は導電性物体は、特に指定のない限り、静電容量及び／又は抵抗（典型的には数百〜数千ピコファラッド）によってアースに接続される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図４ａ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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【図５ｆ】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図９ｄ】
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【図９ｅ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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