(57)【要約】統合された表示及び物体感知ユーザ入力装置（１）が記載されている。表示部品及び電界感知部品が基板（１２）上に設けられている。電界感知装置の受信電極（３３）に誘導される電流を検出する感知回路（１０３）も記載され、該感知回路（１０３）は２相電荷蓄積法を使用する。動作時において、２つの有効な回路部分（１４１、１４２）が、同時に電界の放出を生じさせる電圧（１２０）の位相に従って交互に選択され、かくして、両方の有効な回路部分（１４１、１４２）の動作の間において電荷が同一の電荷方向で蓄積される。複数の薄膜電界感知回路及び電極を、入力装置（１６４）として使用可能な物体感知アレイを形成するように配置することができる。
2004530993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示及びユーザ入力装置において、
プレートと該プレート上に形成された表示部品とを有する表示基板と、
電界感知部品を有する電界感知装置であって、前記電界感知部品が１以上の電界送信電極と、１以上の電界受信電極と、前記電界送信電極又は複数の前記電界送信電極を駆動すると共に前記電界受信電極又は複数の前記電界受信電極における誘導された電流を感知する電界感知回路部品とを有するような電界感知装置と、
を有し、前記電界感知部品の１以上が前記プレート上に形成されることを特徴とする表示及びユーザ入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記電界送信電極及び前記電界受信電極が前記プレート上に形成されることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、前記表示部品がピクセル電極を有し、前記電界送信電極、前記電界受信電極及び前記ピクセル電極が前記プレート上において同一の導体の層から形成されることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、前記電界送信電極及び前記電界受信電極のうちの少なくとも幾つかが、前記ピクセル電極のアレイの間に分散されていることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項３に記載の装置において、前記電界送信電極及び前記電界受信電極のうちの少なくとも幾つかが、前記ピクセル電極の少なくとも幾つかとしても作用することを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一項に記載の装置において、前記電界感知回路部品のうちの少なくとも幾つかが、前記プレート上に形成されることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、前記表示部品は薄膜表示駆動回路部品を有し、前記電界感知回路部品及び前記薄膜表示駆動回路部品が、少なくとも１つの共用薄膜層から又は少なくとも１つの共用製造工程の間において前記プレート上に形成されることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか一項に記載の装置において、前記表示部品が行ライン及び列ラインを有し、前記電界感知装置が前記行ライン及び前記列ラインを使用するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項９】
電界感知装置の受信電極における誘導された電流を検出するための感知回路を使用する方法において、該方法が、
前記受信電極において誘導された電流を、前記感知回路の電荷蓄積手段へ供給するステップと、
前記電界感知装置の送信電極に供給される交流駆動信号を前記感知回路に入力するステップと、
前記駆動信号を使用して、該駆動信号が負である場合と比較して該駆動信号が正である場合に前記感知回路の動作を変化させるステップと、
を有し、前記電荷蓄積手段、前記誘導された電流を供給するための手段、前記交流駆動信号を入力するための手段、及び前記駆動信号を使用して前記感知回路の動作を変化させるための手段は、前記電荷蓄積手段に供給される前記誘導された電流が該電荷蓄積手段において正味の電荷を形成し、該正味の電荷が前記受信電極において誘導された電流の尺度となるように構成されていることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、
前記駆動信号を使用して該駆動信号が負である場合と比較して該駆動信号が正である場合に前記感知回路の動作を変化させるステップが、前記駆動信号を使用して該駆動信号が正である場合に前記感知回路の第１部分を活性化すると共に、前記駆動信号を使用して該駆動信号が負である場合に前記感知回路の第２部分を活性化するステップを有し、
前記感知回路の前記第１部分は、活性化されると、前記受信電極において誘導された電流を前記電荷蓄積手段へ供給し、
前記感知回路の前記第２部分は、活性化されると、前記受信電極において誘導された電流を前記電荷蓄積手段へ供給し、
前記感知回路の前記第１部分、前記感知回路の前記第２部分及び前記電荷蓄積手段は、前記感知回路の前記第１及び第２部分の各々により供給される前記誘導された電流が前記電荷蓄積手段に同一の電荷方向で供給されるように構成されていることを特徴とする方法。
【請求項１１】
電界感知装置の受信電極における誘導された電流を検出する感知回路において、該感知回路が、
電荷蓄積手段と、
前記受信電極において誘導された電流を電荷蓄積手段へ供給する手段と、
前記電界感知装置の送信電極に供給される交流駆動信号を入力する手段と、
前記駆動信号を使用して、該駆動信号が負である場合と比較して該駆動信号が正である場合に前記感知回路の動作を変化させる手段と、
を有し、前記電荷蓄積手段、前記誘導された電流を供給する手段、前記交流駆動信号を入力する手段、及び前記駆動信号を使用して前記感知回路の動作を変化させる手段は、動作時に前記誘導された電流が前記電荷蓄積手段において正味の電荷を形成するように前記電荷蓄積手段に供給され、該正味の電荷が前記受信電極において誘導された電流の尺度となるように構成されていることを特徴とする感知回路。
【請求項１２】
請求項１１に記載の感知回路において、
前記駆動信号を使用して該駆動信号が負である場合と比較して該駆動信号が正である場合に前記感知回路の動作を変化させる手段が、前記駆動信号を使用して該駆動信号が正である場合に前記感知回路の第１部分を活性化する手段と、前記駆動信号を使用して該駆動信号が負である場合に前記感知回路の第２部分を活性化する手段とを有し、
前記感知回路の前記第１部分は、活性化されると前記受信電極において誘導された電流を前記電荷蓄積手段へ供給する手段を有し、
前記感知回路の前記第２部分は、活性化されると前記受信電極において誘導された電流を前記電荷蓄積手段へ供給する手段を有し、
前記感知回路の前記第１部分、前記感知回路の前記第２部分及び前記電荷蓄積手段は、動作時において前記感知回路の前記第１及び第２部分の各々により供給される前記誘導された電流が前記電荷蓄積手段に同一の電荷方向で供給されるように構成されていることを特徴とする感知回路。
【請求項１３】
請求項１２に記載の感知回路において、
前記感知回路は第１ｎ型トランジスタと、第２ｎ型トランジスタと、第１ｐ型トランジスタと、第２ｐ型トランジスタと、前記蓄積手段とを有し、
前記蓄積手段はコンデンサを有し、
前記トランジスタのゲートは互いに接続されると共に、前記交流駆動信号を入力する手段に接続され、
前記第１ｎ型トランジスタの第１端子及び前記第２ｐ型トランジスタの第１端子は、互いに接続されると共に、前記電界感知受信電極に接続され、
前記第１ｎ型トランジスタの第２端子及び前記第１ｐ型トランジスタの第１端子は、互いに接続されると共に、前記コンデンサの第１側に接続され、
前記第１ｐ型トランジスタの第２端子及び前記第２ｎ型トランジスタの第２端子は、互いに接続されると共に更なるラインに接続され、
前記第２ｐ型トランジスタの第２端子及び前記第２ｎ型トランジスタの第１端子は、互いに接続されると共に、前記コンデンサの第２側に接続され、
前記感知回路の前記第１部分は前記第１ｎ型トランジスタ、前記コンデンサ及び前記第２ｎ型トランジスタを有し、
前記感知回路の前記第２部分は前記第１ｐ型トランジスタ、前記コンデンサ及び前記第２ｐ型トランジスタを有している、
ことを特徴とする感知回路。
【請求項１４】
電界感知装置において、
プレートと、
前記プレート上に形成された複数の電界送信電極と、
前記プレート上に形成された複数の電界受信電極と、
前記プレート上の薄膜層から形成され、前記複数の電界送信電極を駆動すると共に、前記複数の電界受信電極において誘導される電流を感知する電界感知回路部品と、
を有していることを特徴とする電界感知装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置において、前記電界送信電極及び前記電界受信電極が前記プレート上に二次元アレイで配置されることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１ないし８、１４及び１５の何れか一項に記載の装置において、前記電界感知回路部品が、請求項１１ないし１３の何れか一項に記載の感知回路を形成することを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の感知に関する。本発明は、特に、物体の感知を使用してユーザインターフェース入力を提供するのに適している。また、本発明は、時には"タッチスクリーン"装置とも呼ばれるような統合された表示及びユーザ入力装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ及び販売機等の装置のための多様なユーザ入力装置又はユーザインターフェースが知られている。例えば従来のキーボード等の或るタイプの入力装置は、通常は指を用いて印加する圧力のようなユーザの直接的動作により駆動される機械的に操作されるスイッチに基づいている。他のタイプの入力装置は、ユーザの動作を何らかの他の方法により感知することに基づいている。例えば、従来のコンピュータのマウスは、ユーザにより生ぜられる当該マウスの動きを感知する。
【０００３】
多くのタイプの装置が、表示装置又は表示スクリーンを有するか、又は使用時に斯かる装置及びスクリーンに接続される。既知のタイプの表示装置は、液晶表示装置である。非常にしばしば、表示装置上に表示されている情報は、ユーザが命令又は何らかの他の情報のようなデータを当該装置に入力するにつれて更新される（例えば、コンピュータキーボードを介して入力される情報は該コンピュータのモニタ上に表示される）。
【０００４】
或る装置においては、上記表示装置及びユーザ入力装置は、一体化された表示及びユーザ入力装置の形で実施化される。斯様な装置は、しばしば、"タッチスクリーン"装置と呼ばれる。この場合、ユーザは、表示領域上の所望の位置において、直接的に若しくは物体を用いて表示器を押圧するか若しくは表示器に接触し、又は物体若しくは例えば指を該表示器に接近させて位置させる。上記表示領域上の位置は、時には、スクリーン上に表示される入力の選択を表す。
【０００５】
斯様なタッチスクリーンを実施化するための１つの既知の技術は"抵抗性タッチスクリーン"技術であり、該技術においては２つの導電層が、ユーザが或る点において圧力を印加すると上記２つの導電層が一緒に押し付けられるように、離隔されると共に表示スクリーンと平行になっている。該圧力の位置、即ちｘ及びｙの測定は、これらの方向における電位降下の測定から決定される。この技術は、上記導電層が表示装置上に重ね合わされることを要し、輝度及びコントラスト等の表示特性に対する結果的な悪影響を伴うと共に、製造が大幅に複雑になる。
【０００６】
タッチスクリーンを実施化する他の既知の技術は、"容量性タッチスクリーン"技術である。例えばユーザの指が、低電圧に維持された透明導電層に対し容量的接触を形成し、小さな電流がユーザの指及び人体を介して大地へ流れる。この電流は当該タッチスクリーンの縁部における電圧源から供給され、これらの電流の大きさを比較することにより、接触点の位置を決定することができる。
【０００７】
他の型式のタッチスクリーンは所謂"電磁ペン"の使用に関わるもので、該電磁ペンにおいては、"ペン"装置内のインダクタ−コンデンサ共振回路が、電磁結合により、例えば液晶パネルのような表示スクリーンの背後等の近傍に配置された磁界ループと作用し合う。幾つかの既知の装置においては上記ペンが能動型フィールド発生回路を含み、他の例では上記ペンが表示装置の近傍に配置されたループにより発生されるフィールドにより、又は或る場合には液晶表示装置の駆動ラインを用いて発生されるフィールドにより励起されるような受動型回路を有する。この方法は、上記ペン用に装置の特定の部分の使用を必要とする、即ちユーザは自身の指のみを使用することができない。
【０００８】
全ての上述した組み合わされた表示及びユーザ入力装置（文字通り"タッチする"よりは接近に基づくものであっても、"タッチスクリーン"装置と呼ぶ）において、別個の表示装置及び入力装置との重要な差は、表示される画像と入力との間に１対１の直接的相関関係があることである。即ち、ユーザが表示された画像の点を直接選択するか、又は例えば"ペン"入力の場合には伝統的なインクペン及び用紙による筆記の場合におけるように、入力が書く動作と１対１の相関関係で表示される。
【０００９】
他の感知技術は、準静電感知法としても知られている電界感知法である。３Ｄ空間における物体を検出するための電界感知法の使用は、長きにわたり知られており、例えば近接センサにおいて使用されている。自然界では、エレファントノーズフィッシュが物体を検出するために電界感知法を使用している。最も単純な形態では、電界感知法は２つの電極を使用する。第１（送信側）電極は交流電圧の印加により励起される。これにより、電極間の容量結合（即ち、電界線の影響）によって第２（受信側）電極に変位電流が誘導される。物体が上記電極の近傍に（即ち、電界線内に）位置されると、これら電界線の幾つかが該物体により終端され、容量性電流が減少する。斯かる電流が監視されれば、上記物体の存在を感知することができる。
【００１０】
米国特許第6,025,726号は、電界感知装置の、なかでもコンピュータ及び他のアプリケーション用のユーザ入力装置としての利用を開示している。該電界感知装置は、目的とするアプリケーションに応じて、ユーザの指（若しくは複数の指）、手又は全身の位置を感知する。米国特許第6,025,726号は、更に、近くに又は遠くに位置された物体間の区別を可能にするための複数の受信電極の使用を開示している。
【００１１】
米国特許第6,025,726号に開示された構成は、広範囲の非接触３Ｄ感知ユーザ入力が実施化されるのを可能にするが、小さな変位電流（又は複数の電流）を監視するために開示された回路は比較的大きく且つ複雑であり、多数の個別の増幅器及び他の構成部品を含んでいる。上記変位電流は、本質的に、同期（位相感知的とも呼ばれる）電流検出を得るために、増幅され、送信電圧のタップ導出されたものにより乗算され、次いでローパスフィルタ処理される。複雑な回路のために、比較的少数の比較的広く離隔された電極のみが感知のために使用され、位置的情報を決定するために、比較的大量の後処理が、結果としてのどちらかというと限定された基本的入力データに対して実行される。送信及び受信電極に関しては何の構成的詳細は示されておらず、これら電極がケーブルを介して回路に接続されることが開示されているだけで、これも嵩張るものであり且つ面倒である。
【００１２】
更に、米国特許第6,025,726号は、電界センサがラップトップコンピュータ等の装置の一部として含まれる場合は、表示されたボタンとの或る形態の相互作用を形成することができることを開示しているが、それでも、これらセンサはコンピュータハウジングの他の部分に形成されると共に、スクリーンに対して位置を固定する能力に頼るものであり、斯様であるので、当該電界感知部品（例えば、電極及び回路）は表示装置の表示領域に配置され又は統合されたものではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、電界感知装置の受信電極からの変位電流を検出するための、例えば余り嵩張らず又は複雑でないような改善された回路設計に対する要求が生じる。また、如何なる斯様な改善された回路からも利益を得ることができるような、改善された形態の電極構造又は装置を実施化することも望ましい。また、所与の領域内に大量の入力データを容易に得ることができるように多数の電極を設けるのに適した、改善された回路設計及び／又は電極に対する要求も生じる。また、米国特許第6,025,726号に暗示された特定の間接的可能性よりも完全な"タッチスクリーン"能力を提供すべく、装置の表示領域内に容易に配置又は統合され得るように、既知の型式のものより余り嵩張らない電界感知部品（電極及び／又は回路）を設ける方法に対する要求が生じる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の態様によれば、本発明は、プレートと、該プレート上に設けられた表示部品及び電界感知部品とを有するような統合された表示及び物体感知基板を提供する。上記表示部品は、ピクセル電極及び／又はトランジスタのようなピクセルスイッチングデバイス及び／又は駆動ラインを含むことができる。上記電界感知部品は、送信電極及び／又は受信電極及び／又は共有送信／受信電極を含むことができる。上記ピクセル電極の幾つか又は全てが、電界感知送信、受信又は共有送信／受信電極として作用することもできる。
【００１５】
上記電界感知部品は、追加的に又は代替的に、電界送信電極を駆動する回路部品及び／又は電界受信電極における誘導された電流を感知する回路部品を含むことができる。他の回路は、当該統合された表示及び物体感知基板の外部に配置することができる。誘導された電流を感知する回路部品は、好ましくは、薄膜トランジスタを有することができる。誘導された電流を感知する該回路部品は、好ましくは、各々がコンデンサを更に有し、該コンデンサと上記トランジスタとが２相電荷蓄積回路を形成する。
【００１６】
第２の態様においては、本発明は、電界感知装置の受信電極において誘導された電流を検出する感知回路を提供し、該感知回路は２相電荷蓄積法を使用する。該回路は薄膜技術又は個別部品を使用して実施化することができる。
【００１７】
上記回路は動作時に２つの有効な回路部分を形成し、これら回路部分は電界放出を同時に生じさせる電圧の位相に従って交互に選択され、かくして上記電界感知電極において形成される交番電荷は上記回路の２つの有効な部分を介して例えば単一のコンデンサ等の蓄積装置に交互に供給され、該電荷をこれら両有効回路部分の動作の間に同一の電荷方向で蓄積する（電流の方向が上記電界放出の位相と同期しているからである）。この構成は、誘導された電極電流からの所望の電界感知電荷が時間と共に蓄積されるのを可能にする。対照的に、誤って形成された電流は上記電界放出の位相とは同期されないので、実質的に相殺除去される。
【００１８】
第３の態様においては、複数の薄膜電界感知回路を、入力装置として使用可能な物体感知アレイを形成するために、対応する複数の薄膜電界検知電極と共に基板上にアレイで配置することができる。
【００１９】
第４の態様においては、斯様な物体感知アレイは表示基板のピクセルアレイの間に分散され、これにより例えば表示及びユーザ入力装置を提供することができる。
【００２０】
本発明の上述した態様及び他の態様は、以下に説明する実施例から明らかとなり且つ斯かる実施例を参照して説明されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例を、例示として、添付図面を参照して説明する。
【００２２】
説明されるべき第１実施例は、統合された表示及びユーザ入力装置、即ちタッチスクリーン装置であり、電界感知電極及び回路部品が表示装置内に集積されると共に斯かる装置にわたり分散されている。しかしながら、他の実施例においては、上記と同様の電界感知部品を表示装置用部品無しで設けることができ、これにより表示器とは別の入力装置として使用される独立型の電界感知装置を設けることもできると理解されるべきである。
【００２３】
図１は、第１実施例による統合された表示及びユーザ入力装置１の概念図（寸法通りではない）であり、該装置はタッチスクリーン装置と呼ぶことができる。装置１は、表示スクリーン４を備えたハウジング２を有している。表示スクリーン４上には、仮想ユーザボタンを表す複数のアイコンが表示されている。この例において、１つの斯様なユーザボタン６が、該ユーザボタン６が表示される上記表示スクリーンの領域内においてユーザの指８を該表示スクリーンに接触させることにより選択されているように示されている。
【００２４】
図２は、上記表示スクリーン４の概略断面図（寸法通りではない）である。この実施例において、上記表示器は液晶表示器である。表示スクリーン４は、上側にアクティブマトリクス層１４が配置されたガラスプレート１２を有している。液晶配向層１６が該アクティブマトリクス層１４上に被着されている。表示スクリーン４は、更に、共通電極２０を備える第２ガラスプレート１８を有している。該第２ガラスプレート１８は、共通電極２０上に被着された液晶配向層２２を有している。該第２ガラスプレート１８は上記第２ガラスプレート１２からは離隔されている。ツイストネマチック液晶材料を有する液晶層２４が、上記２つのガラスプレート１２、１８の配向層１６、２２の間に配置されている。電界感知部品の追加に関して特に以下に述べられる箇所を除いては、該液晶表示装置のこれら及び他の細部は、如何なる従来のアクティブマトリクス液晶表示装置の如くにすることができ、この特定の実施例においては、米国特許第5,130,829号に開示された液晶表示装置と同一であり且つ同様に動作する。この米国特許の内容は、参照することにより本明細書に組み込まれるものとする。
【００２５】
アクティブマトリクス層１４は、従来の被着及びパターニング技術を用いて設けられる複数の薄膜層から形成される。該アクティブマトリクス層１４は、複数の表示部品を有する。該"表示部品"なる用語は、表示スクリーン４の表示機能に寄与する如何なる部品も指すために使用されている。この実施例においては、上記複数の表示部品は、ピクセル電極、ポリシリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）（ピクセル電極当たり１個）及び駆動ライン、即ち列及び行駆動ランを含む。
【００２６】
加えて、アクティブマトリクス層１４は、複数の電界感知送信電極と、複数の電界感知受信電極と、電界感知回路（該回路は、以下に詳述するように、各送信電極に対して１つのコンデンサ及び１つのＴＦＴを有し、各受信電極に対して４つのＴＦＴ及び１つのコンデンサを有する）とを有している。
【００２７】
図３は、ガラスプレート１２上に配置されたピクセル電極と電界感知電極とを示す概念図（寸法通りではない）である。明瞭化のために、ＴＦＴ、コンデンサ及び駆動ラインは図示されていない。この実施例において、上記ピクセル電極、上記電界感知送信電極及び電界感知受信電極は、全て同一の導電層から形成され、且つ、等しく離隔されると共に等しいサイズにされている。多数の斯様なピクセル電極及び電界感知電極（例えば、８００ｘ６００＝４８０，０００）がガラスプレート１２上に設けられるが、明瞭化のために、これらのうちの５ｘ５のアレイの電極２１〜４５の小さな部分のみが図３に示されている。
【００２８】
電極２１〜４５は、ピクセル電極（文字"Ｐ"により示す）、電界感知送信電極（文字"Ｔ"により示す）及び電界感知受信電極（文字"Ｒ"により示す）の間で以下のように分散される。１つ置きの行において、電界感知送信電極は４つ置きの電極位置に、連続する１つ置きの行の間ではスタガ状態となるように配置され、かくして、電界感知送信電極２３、３１、３５、４３を図３に示されるように設ける。同じ１つ置きの行において、電界感知受信電極も４つ置きの電極位置に、連続する１つ置きの行の間において且つ上記電界感知送信電極に対してスタガ状態となるように配置され、かくして、電界感知受信電極２１、２５、３３、４１、４５を図３に示されるように設ける。残りの電極は、例えば図３に示されるようにピクセル電極２２、２４、２６〜３０、３２、３４、３６〜４０、４２、４４等のピクセル電極である。
【００２９】
各ピクセル電極２２、２４、２６〜３０、３２、３４、３６〜４０、４２、４４用の対応するＴＦＴ（図示略）は、当該ピクセル電極の近傍に従来の態様で被着される。各電界感知送信電極２３、３１、３５、４３用の対応するコンデンサ及びＴＦＴ（図示略）も、同様に、当該電界感知送信電極の近傍に被着され、各電界感知受信電極２１、２５、３３、４１、４５用の対応するコンデンサ及び４つのＴＦＴ（図示略）も同様に当該電界感知受信電極の近傍に被着される。
【００３０】
上述した電界感知回路（以下に更に詳述するであろう）の機能及び目的の理解を可能にするために、電界感知法の基本的動作について、電界感知送信電極３１により発生され電界感知受信電極３３により受信される電界を例示的に用いて、図４を参照しながら概略の説明を行う。
【００３１】
図４を参照すると、交番電圧が送信電極３１に印加されると電界線が発生され、これら電界線のうちの例示的な電界線５１、５２、５３が電界感知受信電極３３を通過する。該電界感知受信電極３３が大地に接続される場合、上記電界線５１、５２、５３は小さな交番電流を誘起し、該電流は、ここでは"名目上の"電流計５５により単純な概念的態様で表された回路により測定することができる（従来技術では、関連する非常に小さな電流レベルを扱い、且つ、電界感知送信電極３１に印加される元の発生交番電圧の位相と一致させるために複雑な回路が必要とされるが、この実施例では、以下に詳述されるように、コンデンサと４つのＴＦＴとを有する回路が使用される）。
【００３２】
物体（この場合は、ユーザの指８）が２つの電極３１、３３の近傍に位置されると、この物体は、さもなければ該物体により占められる空間を介して通過したであろう電界線（図４に示される状況においては、電界線５１及び５２）を終端し、これにより上記名目上の電流計５５を介して流れる電流を減少させる。かくして、該名目上の電流計５５における電流レベルを、２つの電極３１、３３の近傍における物体の存在の尺度として使用することができる。単一の電界感知受信電極が２以上の送信電極の電界線内に位置する場合は、複数の受信電極における電流変化の合成された効果を何らかの適切な態様で処理し、この入力情報を用いて該物体の位置が当該アプリケーションによりどの様に特徴付けられるべきかを決定することができる。
【００３３】
図２に戻ると、ユーザの指がアクティブマトリクス層１４の上記電界感知電極の近傍に位置されるようにするために、表示スクリーン４は、ユーザが当該表示スクリーン４の共通電極２０側というよりは該表示スクリーン４のアクティブマトリクス１４側に位置されるように構成される。
【００３４】
ここで、アクティブマトリクス層１４の説明に戻ると、図５は電界感知送信電極３１、ピクセル電極３２、電界感知受信電極３３及び更なるピクセル電極３６、３７、３８に関する電気的接続を例示として表す回路図である。
【００３５】
従来の態様により、行駆動ライン６１及び６２が各行のピクセル電極に対して設けられると共に、列駆動ライン７１、７２、７３が各列のピクセル電極に対して設けられている。各ピクセル電極３２、３６、３７、３８は自身が対応する行及び列ラインに、対応するｎ型ＴＦＴ９２、９６、９７、９８を介して結合され、これらＴＦＴのゲートは対応する行ラインに接続されている。従来の態様により、ＴＦＴ９２、９６、９７、９８の各々は上記ゲートに加えて２つの更なる端子（以下、第１端子及び第２端子と呼ぶ）を有する。ＴＦＴ９２、９６、９７、９８の各々の第１端子は対応する列駆動ラインに接続され、ＴＦＴ９２、９６、９７、９８の各々の第２端子は、図示のように、対応するピクセル電極３２、３６、３７、３８に接続されている。ピクセル電極３２、３６、３７、３８は、典型的には、交互の画像フィールドにおいて正及び負の電圧に交互に駆動され、かくして、上記第１及び第２端子は、各々、交互に当該ＴＦＴのソース及びドレインとして機能する。即ち、上記第１端子がソースとして作用する場合は、第２端子はドレインとして作用し、及びその逆となる。
【００３６】
また、ｎ型トランジスタ９１及び９３が、電界感知送信電極３１及び電界感知受信電極３３のために各々設けられている。図示のように、ＴＦＴ９３は電界感知受信電極３３と、列駆動ライン７３と、行駆動ライン６１とに、当該電極があたかもピクセル電極であったかのと同様にして結合されている。
【００３７】
ＴＦＴ９１は、以下のように、僅かに異なる態様で結合されている。即ち、該ＴＦＴのゲートはピクセルに対するのと同様な態様で行駆動ラインに接続され、第２端子はピクセル電極に対するのと同様な態様で当該電極に接続される。しかしながら、ＴＦＴ９１の第１端子は、位相ライン８０と称することができる追加の駆動ラインに接続される。電界感知送信及び／又は受信電極を含む電極の各行毎に、１つの斯様な位相ラインが設けられる。動作時においては、以下に詳述されるように、交流電圧が位相ライン８０に供給される。
【００３８】
また、コンデンサが電界感知送信電極３１と行駆動ライン６２（行駆動ライン６２は、次の行のピクセル電極のために従来の態様で設けられる）との間に設けられる。
【００３９】
電流処理回路１０３が、電界感知受信電極からの電流を感知するために設けられている。該電流処理回路１０３は、電界感知受信電極３３と、位相ライン８０と、行駆動ライン６２とに接続されている。
【００４０】
図６は、電界感知受信電極３３に関して、図５に示したものと同一の項目を示すが、電流処理回路１０３が完全に示されている点が例外となっている。該電流処理回路１０３は、２つのｎ型ＴＦＴ（以下、第１ｎ型ＴＦＴ１０５及び第２ｎ型ＴＦＴ１１１と呼ぶ）と、２つのｐ型ＴＦＴ（以下、第１ｐ型ＴＦＴ１０７及び第２ｐ型ＴＦＴ１０９と呼ぶ）と、コンデンサ１１３とを有している。
【００４１】
これら回路部品は次のように接続されている。４つの全てのＴＦＴ１０５、１０７、１０９、１１１のゲートは互いに接続されると共に位相ライン８０に接続されている。ＴＦＴ１０５、１０７、１０９、１１１は、ゲートに加えて、通常のように２つの更なるソース／ドレイン端子（以下、第１及び第２端子と呼ぶ）を有している。動作時には、ソース／ドレイン端子の一方が当該ＴＦＴのソースとして機能し、これらソース／ドレイン端子の他方が当該ＴＦＴのドレインとして機能する。何れかの特定の時点でどちらのソース／ドレイン端子がソースとして作用し、どちらがドレインとして作用するかの問題は、その時点での印加される電圧の極性により決まる。第１ｎ型ＴＦＴ１０５の第１端子及び第２ｐ型ＴＦＴ１０９の第１端子は互いに接続されると共に、電界感知受信電極３３に接続されている。第１ｎ型ＴＦＴ１０５の第２端子及び第１ｐ型ＴＦＴ１０７の第１端子は互いに接続されると共に、コンデンサ１１３の一方の側（以下、Ａ側と呼ぶ）に接続されている。第１ｐ型ＴＦＴ１０７の第２端子及び第２ｎ型ＴＦＴ１１１の第２端子は互いに接続されると共に、行駆動ライン６２に接続されている。第２ｐ型ＴＦＴ１０９の第２端子及び第２ｎ型ＴＦＴ１１１の第１端子は互いに接続されると共に、コンデンサ１１３の他方の側（以下、Ｂ側と呼ぶ）に接続されている。
【００４２】
要約すると、電流処理回路１０３は実効的に２つの別個の回路部分として動作することにより動作する。第１回路部分は、第１ｎ型ＴＦＴ１０５と、コンデンサ１１３と、第２ｎ型ＴＦＴ１１１とを有している。第２回路部分は、第１ｐ型ＴＦＴ１０７と、コンデンサ１１３と、第２ｐ型ＴＦＴ１０９とを有している（コンデンサ１１３は両回路部分により共有されることに注意）。これら２つの回路部分は、位相ライン８０に供給される交番電圧の正のサイクルと負のサイクルとに応答して交互に活性化される。これら２つの回路部分の各々は、コンデンサ１１３に電荷（電界感知受信電極３３からの）を蓄積する。この電荷は上記２つの回路部分の各々に対して上記コンデンサにおいて同一の電荷の向きで蓄積され、かくして、上記交番電圧の各サイクルに対して蓄積される個々の比較的小さな電荷から比較的に大きな合計電荷を蓄積する。
【００４３】
以下、上述した電界感知装置の動作を図７ないし９を参照して詳細に説明する。図７は、位相ライン８０に供給される交番電圧、並びに電界感知受信電極３３及び電流処理回路１０３における結果としての応答を定性的に示している。また、図８は該電界感知装置の動作を処理ステップに関して示すフローチャートである（フローチャート表現の便宜性を可能にするために、実際には同時に発生する種々のステップが図８では別個に示されている点に注意）。図９ａ及び９ｂは、位相ライン８０上に供給される交番電圧のサイクルの正及び負の部分にしたがい別個に動作する上記第１回路部分及び第２回路部分を各々示している。
【００４４】
先ず、装置１の全体としての動作を考察すると、上記行及び列駆動ラインは従来の表示動作態様で作動される。即ち、行駆動ラインが順次駆動され、次いで個々のピクセルが列駆動ラインを使用してアドレス指定される。
【００４５】
更に、前記電界感知電極及び回路を作動させる目的で、位相ライン８０に交番電圧ＶＴが供給される。この電圧は、装置１がスイッチオンされている全時間にわたり供給することができ、又は各位相ラインに対して、対応する行駆動ラインが駆動されている間のみ供給することもできる。図７は、この交番電圧ＶＴのプロット１２０を示し、この電圧は該実施例では＋／−１０Ｖ及び１００ｋＨｚなる周波数の二極性矩形波である。図７に示されるのは、該交番電圧のサイクルの正の部分１２２及び負の部分１２４である。
【００４６】
以下、当該電界感知法の実施化の更なる詳細を、電界感知送信電極３１及び電界感知受信電極３３の場合に関して説明する。ステップｓ２において、行駆動ライン６１が選択され、駆動される。これによりＴＦＴ９１が活性化され、従って、位相ライン８０に供給される交番電圧が電界感知送信電極３１に供給されるが、該ＴＦＴ９１及びコンデンサ１０１はローパスフィルタとして動作する。
【００４７】
ＴＦＴ９１及びコンデンサ１０１によりなされる上記ローパスフィルタ処理、並びに電界感知送信電極３１から生成される結果的電界ラインの結果、上記交番電圧は電界感知受信電極３３上に容量結合され、これにより該電極上に電荷を生じさせる。図７は、該電界感知受信電極３３において生成される電荷ＱＲのプロット１２６を更に示している。該電荷ＱＲのプロットは鋸歯状のもので、充電サイクルの下降充電部分１２８（dQR/dtは負）は上記交番電圧のサイクルの正の部分１２２に対応し、該充電サイクルの上昇充電部分１３０（dQR/dtは正）は上記交番電圧のサイクルの負の部分１２４に対応する。
【００４８】
図７は、回路に接続された場合に電界感知受信電極３３へ（又はから）上記の変化する電荷ＱＲにより流れる電流ＩＲのプロット１３２を更に示している。通常の電流の表記の取り決めによれば、電流ＩＲ＝−ｄＱＲ／ｄｔであるから、図７に示すように、上記交番電圧のサイクルの正の部分１２２に対応する充電サイクルの下降充電部分１２８（dQR/dtは負）に対しては電流ＩＲのサイクルの正の部分１３４が生成され、上記交番電圧のサイクルの負の部分１２４に対応する該充電サイクルの上昇充電部分１３０（dQR/dtは正）に対しては、電流ＩＲのサイクルの負の部分１３６が生成される。
【００４９】
（説明を完全にするために、電界感知送信電極３１上の電圧（Ｖ３１）のプロット（図示略）は電荷ＱＲのプロット１２６とは同一の形状であるが、反対の符号のものであることに注意されたい。また、電流ＩＲは、ＩＲ＝Ｃｅ・ｄＶ３１／ｄｔにより与えられるように、実効的に電界感知送信電極３１と電界感知受信電極３３とにより形成されるコンデンサ（容量Ｃｅの）を介して流れる電流である。）
【００５０】
ここまででは、電界感知送信電極３１への上記交番電圧の供給により生じる効果を説明した。該交番電圧は、更に、位相ライン８０により電流処理回路１０３のＴＦＴ１０５、１０７、１０９、１１１のゲートにも供給されている。このことは、（ｉ）該交番電圧のサイクルの正の部分１２２の間においては２つのｎ型ＴＦＴ１０５、１１１のみが駆動され、かくして、電流処理回路１０３は該交番電圧のサイクルの正の部分１２２の期間にわたって、第１ｎ型ＴＦＴ１０５、コンデンサ１１３及び第２ｎ型ＴＦＴ１１１を有する図９ａに示すような第１回路部分１４１のみからなる如くに動作し、（ii）該交番電圧のサイクルの負の部分１２４の間においては２つのｐ型ＴＦＴ１０７、１０９のみが駆動され、かくして、電流処理回路１０３は該交番電圧のサイクルの負の部分１２４の期間にわたって、第１ｐ型ＴＦＴ１０７、コンデンサ１１３及び第２ｐ型ＴＦＴ１０９を有する図９ｂに示すような第２回路部分１４２のみからなる如くに動作するような効果を有する。上記第１回路部分１４１及び第２回路部分１４２の該交互的動作（位相ライン８０上に供給される交番電圧のサイクルと同期した）の概念的表現１３８が図７に示されている。
【００５１】
次に、上記交番電圧のサイクルの単一の正の部分１２２及び負の部分１２４の期間にわたる動作を説明する。先ず、当該交番電圧のサイクルの正の部分１２２で開始すると仮定する。ステップｓ４において、上述したように、電界感知受信電極３３においては降下する電荷１２８（即ち、dQR/dtは負）が生成される。その間において、ステップｓ６ではｎ型ＴＦＴ１０５、１１１が駆動されて、上述したように実効的に第１回路部分１４１を形成する。従って、ステップｓ８において、電流ＩＲのサイクルの正の部分１３４が該第１回路部分１４１を介して流れる。図９ａに矢印１５０により示す正の電荷の流れの方向は、電界感知受信電極３３から行駆動ライン６２へとなる。これは、正の電荷がコンデンサ１１３のＡ側からＢ側へと流れることを伴い、かくして、ステップｓ１０において電荷がコンデンサ１１３において蓄積される。上記正の電荷はＡ側からＢ側へと流れているので、この蓄積された電荷のコンデンサ１１３における充電方向は、Ａ側に正の電荷、Ｂ側に負の電荷のものとなる。
【００５２】
次に、ステップｓ１２において上記交番電圧の位相が変化する、即ち該交番電圧のサイクルの正の部分１２２が終了し、該交番電圧のサイクルの負の部分１２４が開始すると仮定する。ここで、ステップｓ１４において、上述したようにして電界感知受信電極３３に上昇する電荷１３０（即ち、dQR/dtは正）が生成される。その間に、ステップｓ１６では、ｐ型ＴＦＴ１０７、１０９が活性化され、上述したように実効的に第２回路部分１４２を形成する。従って、ｓ１８において、電流ＩＲのサイクルの負の部分１３６が流れる。これは当該サイクルの負の部分であるので、図９ｂに矢印１５０により示される正の電荷の流れの方向は、この場合は行駆動ライン６２から電界感知受信電極３３へとなる。
【００５３】
ここで、正の電荷の流れの方向は、行駆動ライン６２及び電界感知受信電極３３に関しては、当該交番電圧のサイクルの正の部分１２２における正の電荷の流れのものとは反対であるが（図９ｂにおける矢印１５０を図９ａと比較せよ）、それにも拘わらず、第２回路部分１４２においては上記コンデンサは２つのｐ型ＴＦＴ１０７、１０９の間である一方、第１回路部分１４１においては該コンデンサは２つのｎ型ＴＦＴの間であるから、上記正の電荷はここでもコンデンサ１１３のＡ側からＢ側へ流れる。このようにして、ステップｓ２０では、電荷がコンデンサ１１３に蓄積される。かくして、正の電荷が再びＡ側からＢ側へと流れるので、コンデンサ１１３における該蓄積された電荷の充電方向は、再び、Ａ側に正の電荷、Ｂ側に負の電荷のものとなる。即ち、上記交番電圧のサイクルの負の部分１２４の間におけるコンデンサ１１３での蓄積電荷の充電方向は、該交番電圧のサイクルの正の部分１２２の間であったものと同一となる。
【００５４】
この様な加算的態様で電荷は上記交番電圧の正及び負のサイクルの更なる繰り返しにわたって蓄積され、如何なる特定の時点において流れる小さな電流と比較しても相対的に大きな電荷を築き上げる。次いで、該相対的に大きな電荷は読み出され、外部電子回路により処理される。これは、元の小さな電流に対する場合よりも、多数のサイクルの過程にわたり蓄積される電荷を用い、例えば当該電流を増幅する必要性を低減又は除去して遙かに容易に達成することができる。（コンデンサ１１３の容量が、電界感知送信電極３１と電界感知受信電極３３との間の容量Ｃｅよりも大幅に大きいことに注意。）
【００５５】
上記の蓄積された電荷は、列駆動ライン７３を介して電荷を放電することにより読み出される。これは、図８のフローチャートに関連して以下のように実施される。ステップｓ２２において、読出が未だ選択されていない場合は、当該処理はステップｓ２４に移動し、該ステップにおいては上記交番電圧の位相がサイクルの正の部分１２２に戻り、当該処理はステップｓ４から再び継続する。しかしながら、ステップｓ２２において読出が選択された場合は、当該処理はステップｓ２６に進み、該ステップにおいて位相ライン８０及び行駆動ライン６２が共にハイに設定され、上記の蓄積された電荷がコンデンサ１１３からＴＦＴ９３及び列駆動ライン７３を介して外部電子回路へ放電されるようにする。
【００５６】
（フローチャートでの表現を容易にするために、ステップｓ２２は上記交番電圧の位相の変化の時点で発生するように示されているが、実際には、読出は上記交番電圧のサイクルの正若しくは負の部分の何れかの間における何れかの時点で選択されるようにするか、又は上記交番電圧を或る段階で電界感知送信電極３１から除去し、蓄積された電荷をコンデンサ１１３に残し、そして後の時点で放電により読み取るようにすることもできることが分かる。）
【００５７】
当該装置１における他の静電的事象による変位電流も電界感知受信電極３３を介して流れる可能性があるが、これら電流は位相ライン８０により供給される交番電圧に対して異なる周波数におけるものであろうから、生成された電荷はコンデンサ１１３において蓄積されることはない。同様に、例えば位相ライン８０からのスイッチングノイズは少なくとも部分的にはフィルタ除去されるであろう。
【００５８】
上述した構成において、最適なフィルタ動作のために、好ましくは上記４つのＴＦＴ１０５、１０７、１０９、１１１の導電率は良好にマッチングされるようにする。例えばｎ型ＴＦＴとｐ型ＴＦＴとの間の移動度の差は、異なる幅のＴＦＴを作製することにより補正することができる。他の例は、位相ライン８０上の上記交番電圧の駆動レベルを変更することである。例えば、該交番電圧のサイクルの負の部分１２４の電圧の大きさを正の部分１２２の電圧の大きさと比較して増加させることは、上記サイクルの負の部分の間における導電率及び該サイクルの両方の部分の間における電流を増加させるであろう。このことは、ｐチャンネルの導電率の如何なる減少も補償する傾向となる。種々のＴＦＴの閾電圧のバラツキも、同様に補償することができる。追加的に又は代替的に、ＴＦＴのインピーダンスと比較した場合の電界感知送信電極と受信電極との間の容量性結合の一層大きなインピーダンスは、ＴＦＴインピーダンスのバラツキを影響のないものにすることができる。
【００５９】
上述して実施例において、ピクセル電極、電界感知送信電極及び電界感知受信電極は等しく離隔されると共に等しく寸法決めされている。しかしながら、これは必ずしもそうである必要はなく、他の実施例においては、異なるタイプの電極は異なるように寸法決めし及び／又は異なるように離隔することができ、或るタイプの各電極でさえ異なるように寸法決めし及び／又は離隔することもできる。
【００６０】
また、上述した実施例に採用されたピクセル電極並びに電界感知送信及び受信電極の上記特定の配置（図３に示すような）は、単なる１つの可能性であり、他の実施例においては如何なる他の所望の配置を採用することもできる。以下のものは、利用可能な非常に広い全体的選択のうちの幾つかの例として示す。
【００６１】
上述した実施例に対する小さな変形例は、送信電極及び受信電極の各対の間に２以上のピクセル電極、例えば５、１０又は１００個のピクセル電極を有するというものである。電界感知送信及び受信電極を含む行の間のピクセル電極だけの行の数は、上記実施例のように、１に等しいままとすることもできるが、他の例として、斯様な行が存在しないか、又は該数が２以上とすることもでき、及び都合良くは送信電極及び受信電極の各対の間のピクセル電極の数と同一にすることもできる。
【００６２】
図１０ａないし１０ｄは、先に使用したのと同様の"Ｐ"、"Ｒ"及び"Ｔ"なる呼称を用いて他の可能性のある配置を概念的に示している。図１０ａに示す配置においては、電界感知送信電極は受信電極に直に隣接して配置され、電界感知送信電極及び受信電極の各対の間には選択された数（ここでは４個）のピクセル電極が配置されている。図１０ａの配置において、ピクセル電極だけの行は、電界感知送信及び受信電極を含む行の間に介挿され、ここでも、斯様な行の数は必要に応じて選択することができるか、又は斯様な行は削除することができる。
【００６３】
実施例１０ｂに示す配置では、各行は、ピクセル電極と、電界感知送信電極又は電界感知受信電極の何れかとを含む、ここでも、各電界感知電極の間のピクセル電極の数は必要に応じて選択することができ、ピクセル電極だけの中間の行も必要に応じて設けることができる。
【００６４】
図１０ｃに示す配置においては、電界感知送信電極はピクセル電極の主アレイの外側に配置される。電界感知受信電極は図示のようにピクセル電極の間に分散される。この例は更なる点を示している。即ち、電界感知送信電極及び受信電極は、送信／受信対である必要はない。というのは、或る電界感知検出電極により複数の電界感知送信電極から感知される電界への物体の影響は、必要に応じて処理することができるからである。
【００６５】
図１０ｄに示される配置においては、電界感知送信電極及び電界感知受信電極はピクセル電極の主アレイの外側に配置されている。
【００６６】
主な（図３の）実施例においては、前述したように電界感知処理の間に標準の液晶表示行及び列駆動ラインが使用される。上述した代替的配置の何れかが、これを許容しない場合、又は何らかの理由により適していない場合、必要に応じて追加の専用のラインが設けられて使用される。確かに、標準の液晶表示駆動ラインを例えば上述した主実施例におけるように使用することができる場合でさえ、所望に応じて斯様な追加の専用ラインを設け使用することができる。
【００６７】
上述した実施例において、ピクセル電極のアレイにより規定される表示領域内に存在する各電界感知送信又は受信電極は、実際には、ピクセル電極を置換することになる。結果として、表示品質は劣化する。（このような理由により、図１０ｃ及び１０ｄの配置の１つの利点は、電界感知電極がピクセル表示領域の外側の周りの周辺領域に配置されたお陰で、表示品質の劣化が減少される点にある。）
【００６８】
ピクセル電極を置換する必要性を低減又は避けることが可能な他の方法は、電極をピクセル電極及び電界感知電極の両者として使用することである。この方法は電界感知受信電極の場合にもっとも素直なものとなる。何故なら、該電極と列駆動ラインとの間に接続されるＴＦＴ（例えば、ＴＦＴ９３）は、ピクセル電極のＴＦＴ（例えば、ＴＦＴ９２）と同一の接続を有しているからである。このように、適切に変更された駆動技術を用いれば、電界感知受信電極の回路は、これら電極をピクセルとしても使用することができる。従って、この構成は図１０ｃの配置と共に使用される場合に特に有利になる。というのは、該配置においては、表示領域内に存在するものが電界感知受信電極のみであるからである。それにも拘わらず、全ての電界感知電極（即ち、送信電極及び受信電極）をピクセル電極としても使用する基本的方法は可能であるが、斯かる多目的電極が何れかの特定の時点で電界感知用として又はピクセル表示用として使用されているかに応じて、より複雑な駆動方法により駆動される構成要素を伴うような追加の回路を必要とする。
【００６９】
電極をピクセル電極と電界感知電極の両方として使用する可能性は、ここでは、薄膜被着導体を電極として使用することから生じる。かようであるので、このことは、両方の機能を果たすために、大量の別の回路が、斯かる２つの機能が時分割的に共用されることによる何れかの時点でのかなりの量の冗長回路を伴って、これら各機能のために使用されたとしても有利となる。
【００７０】
それでも、もっと更に好まし代替案は、単一の或る多目的電極のピクセル機能及び電界感知機能の両者に対して共通の回路構成部品を使用することである。この方法は以下のように実施することができる。斯かる多目的電極には、電界感知送信モードの場合に、列駆動ラインを使用して交番電圧が供給される。当該電極が電界感知送信モードで機能している場合にローパスフィルタの一部として使用されるコンデンサ（例えば、コンデンサ１０１のような）は、ピクセル表示モードでは記憶コンデンサとして使用することができる。他の例として、該コンデンサは削除することができ、当該電極が電界感知送信モードにある場合にローパスフィルタ機能を提供するために、当該液晶層の容量を頼りとする。同様に、電界感知受信モードにおいて電流の蓄積のために設けられるコンデンサ（例えば、コンデンサ１１３のような）は、ピクセル表示モードにおいては記憶コンデンサとして使用することができる。
【００７１】
他の可能性は、送信及び受信の両方に要する回路を各電界感知電極の近傍に有し、斯かる回路の機能を、必要に応じて、送信に関係する回路又は受信に関係する回路の何れかを選択的に活性化することにより入れ換えることである。この構成は、当該電極がピクセル電極としても作用する場合、又は別のピクセル電極が設けられる場合に実施することができる。
【００７２】
前記実施例に使用された電流処理回路１０３は、本発明の電流感知方法の１つの詳細な実施化例に過ぎないことが分かるであろう。第１に、特定の回路１０３の細部は変更することができ、電子回路設計の分野の当業者にとり普通であるように、例えばｎ型及びｐ型トランジスタは入れ換えることができ、当該回路の主要機能は維持したままで更なるトランジスタ及び／又は他の回路を使用することができる。もっと基本的には、上記電流処理回路１０３において例示的に具体化された基本２相電荷蓄積方法（即ち、電流を処理するための従来の増幅方法とは対照的に）を実施するために他の回路設計を使用することもできる。この点に関しては、２相電荷蓄積回路の他の実施例が図１１に示されている。
【００７３】
図１１において、図５及び図６のものと同一の構成要素には同一の符号が付してある。この実施例において、電荷処理回路１０３は、図示のように互いに接続されたトランジスタ（以下、ラチェットトランジスタと呼ぶ）１８４、記憶コンデンサ１８０及び漏れ抵抗１８２と、受信電極３３と、位相ライン８０と、次の電極の行の行駆動ライン６２とを有している。
【００７４】
該回路の動作は、オン状態においては、漏れ抵抗１８２を介して漏れる電荷の時定数が、記憶コンデンサ１８０と、送信電極３１と受信電極３３との間の容量と（前者の方が大幅に大きい）の和により決まる故に長いという事実に依存している。オフ状態では、漏れ出る電荷の時定数は、送信電極３１と受信電極３３との間の容量（非常に小さい）のみにより決まる。従って、該時定数は非常に短い。
【００７５】
該回路は、以下のように動作する：
・  送信電極３１上の電圧がハイになると、ラチェットトランジスタ１８４のゲートの位相ライン８０への接続により該ラチェットトランジスタは導通する。従って、受信電極３３及び記憶コンデンサ１８０上の電圧がプルアップされる。
・  次いで、該ラチェットトランジスタ１８４は低導通状態（オフ）にスイッチされる。送信電極３１はローとなる。このことは、受信電極３３上の電圧もローとなるが、記憶コンデンサ１８０上の電圧はそうならないことを意味する。
・  短い時定数のために、受信電極３３上の低電圧は零に復帰する。
・  ラチェットトランジスタ１８４は高導電状態（オン）にスイッチされ、受信電極３３及び記憶コンデンサ１８０上の電圧は、直前に記憶コンデンサ１８０上に存在したものに近い値に等化される。これは、記憶コンデンサ１８０の容量が受信電極３３の容量よりも大幅に大きいからである。
・  送信電極３１上の電圧は再度ハイになり、受信電極３３及び記憶コンデンサ１８０上の電圧は更にプルアップされる。
【００７６】
この過程は、かなりの電圧（電荷）が記憶コンデンサ１８０上に記憶され、先の例におけるように読出トランジスタ９３及び列駆動ライン７３を介して読み出されるまで継続する。
【００７７】
図１２は、この回路のタイミング図を示すもので、送信電極３１に印加される電圧１９０、ラチェットトランジスタ１８４における電圧１９２、受信電極３３における電圧１９４及び記憶コンデンサ１８０における電圧１９６を時間ｔの関数として示している。
【００７８】
この回路が、受信電極３３からの電荷を、読み出すのに充分大きくなるまで蓄積する場合に使用する２相電荷蓄積回路の他の例であることが分かる。
【００７９】
上記各実施例においては、アクティブマトリクス層がポリシリコン技術を用いて実施化された。しかしながら、アモルファスシリコン又は結晶性シリコン等の他の型式のアクティブマトリクス技術も使用することができることが分かる。
【００８０】
更に、上述した実施例は全て電界感知装置を液晶表示装置との組み合わせで実施化しているが、これらの実施例は例示のみのためのものであって、本発明は他の例として、例えばプラズマ、ポリマ発光ダイオード、有機発光ダイオード、電界放出及びスイッチングミラー表示装置等を含む、電界感知送信及び受信電極がピクセル電極と共に収容され、及び／又は電界感知動作用の処理回路が表示ピクセル回路と適合する態様で設けられるのを可能にするような如何なる他の好適な形態の表示装置との組み合わせで実施化することもできることが分かる。
【００８１】
上述した実施例において、これら実施例に含まれる細部からは以下のものを含む多数の利点が得られる：
（i）基板上に被着された薄膜電界感知電極の使用は、各々の間の距離を小さくして、大規模な電界感知電極のアレイを実施化するのを可能にする；
（ii）基板上に被着された薄膜電界感知電極の使用は、表示器のピクセル電極に対する電界感知電極の都合良い配置を可能にする；
（iii）上述したもののような単純な電荷蓄積回路の使用は、出力電流を検出するために使用される従来の演算増幅器回路よりも簡単な回路を提供する；
（iv）上述した２相電荷蓄積回路は、薄膜技術で効率的に実施化することができ、多くの回路の単一の基板上での実施化を可能にする；
（Ｖ）多数の電荷蓄積回路を薄膜技術で単一基板上に実施化する可能性は、基板上に被着された薄膜電界感知電極の使用と組み合わせて、基板上に完全に独立した電界感知装置を設けるようにすることができ；
（vi）基板上の独立型の電界感知装置は、共通の規模及び組み立て要件のため、例えば液晶表示装置等の別体の基板型表示装置との組み合わせで都合良く使用することができる。例えば、基板上の独立型の電界感知装置は、電気製品における液晶表示装置に隣接して都合良く組み立てることができ；
（vii）他の可能性は、電界感知装置と表示構成部品とを単一の基板を用いて統合された電界感知及び表示装置に一体化することができる；
等である。
【００８２】
しかしながら、これらの態様は単独でも又は如何なる組み合わせでも実施化することができ、対応する利点を果たす。このように、例えば、以下の全ては本発明の可能性のある実施化例を示すものであることが分かるであろう。
【００８３】
組み合わされた表示及びユーザ入力装置であり、電界感知電極の少なくとも幾つかは表示基板上に形成され、及び／又は電界感知回路部品の幾つかが表示基板上に形成される。
【００８４】
電界感知装置の受信電極において誘導された電流を検出する感知回路で、該感知回路は２相電荷蓄積法を使用する。斯様な回路の薄膜構成と同様に、本発明は、例えば米国特許第6,025,726号に開示されたもののような装置に使用される電流検出回路の直接置換として、個別部品で実施化されるような感知回路も含むものである。
【００８５】
基板上の薄膜層から形成される電界感知電極及び電界感知回路部品を有する電界感知装置である。斯様な装置は、上述した主実施例に記載されたように実施化することもできるが、全ての電極（及び対応する回路）は電界感知送信及び／又は受信電極として使用される。即ち、全てのピクセル電極及びピクセル駆動回路を置換する。上述した行及び列駆動ラインは維持し、電界感知電極を作動させるために使用することができる。表示装置との技術及び動作の重なりから生じる利点が無くても、本発明の独立型の電界感知装置を例えば米国特許第6,025,726号に開示されたもののような従来の電界感知装置と比較した場合、上述した製造上の及び動作的利点の多くは多かれ少なかれ当てはまる。
【００８６】
例示として、斯様な独立型電界感知入力装置に対する適用例が図１３に示され、該図はラップトップコンピュータ１６０を示している。該ラップトップコンピュータは通常の液晶表示装置１６２を有している。また、該ラップトップコンピュータ１６０は別個の電界感知ユーザ入力装置１６４も有している。該電界感知ユーザ入力装置１６４の主領域は、仮想キーボード１６６として機能するように配置され、小さな領域は仮想マウス１６８として機能するように配置されている。
【００８７】
本開示を精読することにより、当業者にとっては他の変形例及び変更例が明となるであろう。斯様な変形例及び変更例は、表示装置、感知装置及びこれらの構成部品の設計、製造及び使用において既知であり、ここで既述した特徴の代わりに又は加えて使用することができるような等価な及び他の特徴を含むことができる。
【００８８】
本出願においては請求項は特定の特徴の組み合わせに対して記載されているが、本発明の開示の範囲は、何れかの請求項に現在記載されているものと同一の発明に関係するか否かに拘わらず、及び本発明が解決するのと同一の技術的課題の何れか又は全てを解決するか否かに拘わらず、新規な特徴又はここで明示的に若しくは暗示的に開示された特徴の何れかの新規な組み合わせ又はそれらの一般形も含むと理解すべきである。また、別個の実施例の筋書きで説明された特徴を、単一の実施例において組み合わせで設けることもできる。逆に、簡略化のために単一の実施例の筋書きで記載された種々の特徴を別個に又は何らかの適切な部分的組み合わせで設けることもできる。出願人は、本出願の又は本出願から派生した何れかの他の出願の処理過程において斯様な特徴及び斯様な特徴の組み合わせに対して新たな請求項を記載することができることを付言しておく。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】図１は、統合された表示及びユーザ入力装置の概念図（実寸通りではない）である。
【図２】図２は、表示スクリーンの概略断面図（実寸通りではない）である。
【図３】図３は、ガラスプレート上に配置されたピクセル電極及び電界感知電極を示す概念図（実寸通りではない）である。
【図４】図４は、電界感知法の基本動作の説明で参照される説明図である。
【図５】図５は、電界感知送信電極、電界感知受信電極及び４つのピクセル電極の電気的接続を表す回路図である。
【図６】図６は、図５の電界感知受信電極に関して、電流処理回路が完全に示される点を除いて図５に示されたものと同一の事項を示す。
【図７】図７は、位相ライン上に供給される交番電圧、並びに電界感知受信電極及び電流処理回路における結果としての応答を定量的に示す。
【図８】図８は、電界感知装置の動作を処理ステップに関して示すフローチャートである。
【図９ａ】図９ａは、図７に関連して言及した位相ラインに供給される交番電圧のサイクルの正の部分に従い動作する第１回路部を示す。
【図９ｂ】図９ｂは、図７に関連して言及した位相ラインに供給される交番電圧のサイクルの負の部分に従い動作する第２回路部を示す。
【図１０ａ】図１０ａは、電界感知送信電極、電界感知受信電極及びピクセル電極の他の可能性のある配置を概念的に示す。
【図１０ｂ】図１０ｂは、電界感知送信電極、電界感知受信電極及びピクセル電極の更に他の可能性のある配置を概念的に示す。
【図１０ｃ】図１０ｃは、電界感知送信電極、電界感知受信電極及びピクセル電極の更に他の可能性のある配置を概念的に示す。
【図１０ｄ】図１０ｄは、電界感知送信電極、電界感知受信電極及びピクセル電極の更に他の可能性のある配置を概念的に示す。
【図１１】図１１は、２相電荷蓄積回路の他の例の説明図である。
【図１２】図１２は、図１１の回路の動作を説明するためのタイミング図を概略示す。
【図１３】図１３は、独立型の電界感知入力装置を組み込んだラップトップコンピュータを示す。
【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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