(57)【要約】【課題】コンピュータシステムの入力デバイスとして用いるタッチセンサパネルを提供する。【解決手段】タッチセンサパネル上に接触画像を発生させるための複数の刺激周波数及び位相の使用。複数の感知チャンネルの各々は、タッチセンサパネル内の列に結合することができ、かつ複数の混合器を有することができる。感知チャンネル内の各混合器は、特定周波数の復調周波数を発生させることができる回路を利用することができる。複数の段階の各々で、様々な位相の選択された周波数を用いてタッチセンサパネルの行を同時に刺激することができ、各感知チャンネル内の複数の混合器は、選択された周波数を用いて各感知チャンネルに接続した列から受信した信号を復調するように設定することができる。全ての段階の完了後に、複数の混合器からの復調済み信号は、各周波数でのタッチセンサパネルに対する接触画像を判断する計算に用いることができる。【選択図】図１
2013178848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチセンサパネルから接触の画像を発生させるのに用いられる複数の値を取得するための装置であって、
タッチセンサパネルの異なる感知線から信号を受信するように設定された電荷増幅器と、
マルチプレクサの出力に結合された複数の混合器と、
復調周波数を発生させるために前記複数の混合器の各々に結合された１つの周波数発生回路と、
蓄積された混合器出力を表す値を発生させるために前記複数の混合器の各々に結合された１つの積算器と、
を各チャンネルが含む複数の感知チャンネル、
を含み、
各感知チャンネル内の各周波数発生回路が、前記タッチセンサパネルの駆動線に異なる位相で同時に印加される異なる刺激周波数に対応する異なる復調周波数を発生させる、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記周波数発生回路のうちの１つ又はそれよりも多くは、数値制御式発振器（ＮＣＯ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
各感知チャンネルによって発生した前記複数の値を記憶するためのメモリを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記記憶された複数の値を用いて、前記複数の感知線の各々に対して、各駆動線に対する駆動線結果と前記複数の復調周波数の各々とを計算して記憶するためのプロセッサを更に含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置を含むコンピュータシステム。
【請求項６】
請求項５に記載のコンピュータシステムを含む携帯電話。
【請求項７】
請求項５に記載のコンピュータシステムを含むデジタルオーディオプレーヤ。
【請求項８】
接触の画像を発生させるための複数の値をタッチセンサパネルから取得するためのシステムであって、
複数の駆動線及び複数の感知線を有するタッチセンサパネルと、
前記タッチセンサパネルに結合された集積回路と、
を含み、
前記集積回路は、
前記複数の駆動線への複数の刺激信号を発生するように設定され、前記集積回路に対する低レベル供給電圧を高レベル供給電圧に変換するように構成された電荷ポンプを含み、かつ該高レベル供給電圧を低減した振幅の刺激信号に変換するように更に設定された駆動論理回路と、
前記タッチセンサパネルの異なる感知線からの感知信号を受信するように構成された電荷増幅器を各チャンネルが含み、かつ複数の蓄積された混合器出力を表す複数の値を該受信した感知線から発生させるための複数の感知チャンネルと、
を有し、
各感知チャンネル内の各電荷増幅器は、低減したフィードバックキャパシタンスを含み、その物理的サイズは、前記低減した振幅の刺激信号によって前記感知線上に注入されたより低量の電荷に従って縮小されている、
ことを特徴とするシステム。
【請求項９】
各感知チャンネルが、
マルチプレクサの出力に結合された複数の混合器と、
復調周波数を発生させるために前記複数の混合器の各々に結合された周波数発生回路と、
前記蓄積された混合器出力を表す前記値を発生させるために前記複数の混合器の各々に結合された積算器と、
を更に含み、
各周波数発生回路が、前記タッチセンサパネルの前記駆動線に同時に印加される異なる刺激周波数に対応する異なる復調周波数を発生させる、
ことを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記周波数発生回路のうちの１つ又はそれよりも多くは、数値制御式発振器（ＮＣＯ）を含むことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
各感知チャンネルによって発生した前記複数の値を記憶するためのメモリを更に含むことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記記憶された複数の値を用いて、前記複数の感知線の各々に対して、各駆動線に対する駆動線結果と前記複数の復調周波数の各々とを計算して記憶するためのプロセッサを更に含むことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
請求項９に記載のシステムを含むコンピュータシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のコンピュータシステムを含む携帯電話。
【請求項１５】
請求項１３に記載のコンピュータシステムを含むデジタルオーディオプレーヤ。
【請求項１６】
タッチセンサパネルから接触の画像を発生させるのに用いられる複数の値を取得するための装置を含む携帯電話であって、
装置が、
タッチセンサパネルの異なる感知線から信号を受信するように設定された電荷増幅器と、
マルチプレクサの出力に結合された複数の混合器と、
復調周波数を発生させるために前記複数の混合器の各々に結合された１つの周波数発生回路と、
蓄積された混合器出力を表す値を発生させるために前記複数の混合器の各々に結合された１つの積算器と、
を各チャンネルが含む複数の感知チャンネル、
を含み、
各感知チャンネル内の各周波数発生回路が、前記タッチセンサパネルの駆動線に異なる位相で同時に印加される異なる刺激周波数に対応する異なる復調周波数を発生させる、
ことを特徴とする携帯電話。
【請求項１７】
タッチセンサパネルから接触の画像を発生させるのに用いられる複数の値を取得するための装置を含むデジタルオーディオプレーヤであって、
タッチセンサパネルの異なる感知線から信号を受信するように設定された電荷増幅器と、
マルチプレクサの出力に結合された複数の混合器と、
復調周波数を発生させるために前記複数の混合器の各々に結合された１つの周波数発生回路と、
蓄積された混合器出力を表す値を発生させるために前記複数の混合器の各々に結合された１つの積算器と、
を各チャンネルが含む複数の感知チャンネル、
を含み、
各感知チャンネル内の各周波数発生回路が、前記タッチセンサパネルの駆動線に異なる位相で同時に印加される異なる刺激周波数に対応する異なる復調周波数を発生させる、
ことを特徴とするデジタルオーディオプレーヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータシステムのための入力デバイスとして用いられるタッチセンサパネルに関し、より具体的には、ノイズのスペクトル解析を実行して低ノイズ刺激周波数を識別する複数のデジタル混合器の使用と、タッチセンサパネル上の接触イベントを検出して位置を定めるための複数の刺激周波数及び位相の使用とに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、コンピュータシステムにおいて操作を行う上で、ボタン又はキー、マウス、トラックボール、タッチセンサパネル、ジョイスティック、及びタッチスクリーンなどのような多くの種類の入力デバイスが利用可能である。特に、タッチスクリーンは、操作の容易性及び多用性、並びに価格の低下によって益々一般的になってきている。タッチスクリーンは、タッチセンサ式表面を有する透明パネルとすることができるタッチセンサパネルと、タッチセンサ式表面が表示デバイスの可視区域を実質的に覆うことができるように、パネルの背後に位置決めすることができる表示デバイスとを含むことができる。タッチスクリーンは、ユーザが、表示デバイスによって表示されているユーザインタフェース（ＵＩ）によって指示された位置で、指、スタイラス、又は他の物体を用いてタッチセンサパネルに触れることにより様々な機能を実行することを可能にすることができる。一般的に、タッチスクリーンは、タッチセンサパネル上の接触イベント及び接触イベントの位置を認識することができ、コンピュータシステムは、次に、接触イベントの時点で現れている表示に従って接触イベントを解釈することができ、この後、接触イベントに基づいて１つ又はそれよりも多くのアクションを実行することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許公開出願第２００６／００９７９９１号
【特許文献２】米国特許出願第１０／８４２、８６２号
【特許文献３】米国特許出願第１１／６１９、４３３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
タッチセンサパネルは、行及び列トレースのマトリックスから形成することができ、センサ又はピクセルは、これらの行と列が誘電体によって分離されながらも互いに交差する箇所に存在する。各行は、刺激信号によって駆動することができ、刺激信号に起因して列内に注入される電荷が接触の量に比例するので、接触位置は識別することができる。しかし、刺激信号に必要とされる可能性がある高電圧は、センサパネル回路を大きなサイズのものにし、２つ又はそれよりも多くの個別のチップに分離することを強いる可能性がある。更に、容量ベースのタッチセンサパネルと液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のような表示デバイスとで形成されるタッチスクリーンは、ＬＣＤを作動させるのに必要な電圧スイッチングがタッチセンサパネルの列上へ容量的に結合して不正確な接触測定を引き起こす可能性があるので、ノイズ問題に悩まされる可能性がある。更に、システムに給電又は充電するのに用いられる交流（ＡＣ）アダプタも、タッチスクリーン内にノイズを結合する可能性がある。他のノイズ発生源は、システム内のスイッチング電源、バックライトインバータ、及び発光ダイオード（ＬＥＤ）パルスドライバを含むことができる。これらのノイズ発生源の各々は、時間に関して変化する可能性がある固有の干渉周波数及び振幅を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ノイズのスペクトル解析を実施して低ノイズの刺激周波数を識別する複数のデジタル混合器の使用と、タッチセンサパネル上の接触イベントを検出して位置を定めるための複数の刺激周波数及び位相の使用とに関する。複数の感知チャンネルの各々は、タッチセンサパネル内の列に結合することができ、複数の混合器を有することができる。各感知チャンネル内の各混合器は、特定の周波数、位相、及び遅延を有する復調周波数を発生するように制御することが可能な回路を利用することができる。
【０００６】
スペクトルアナライザ機能を実行する時には、刺激信号は、タッチセンサパネル内の行のいずれにも印加されない。全ての検出ノイズを含むタッチセンサパネルに印加されている総電荷を表すことができる全ての感知チャンネルの出力合計は、各感知チャンネル内の混合器の各々にフィードバックすることができる。混合器は対にすることができ、混合器の各対は、特定の周波数の同位相（Ｉ）及び直交（Ｑ）信号を用いて全ての感知チャンネルの合計を復調することができる。各混合器対の復調済み出力は、この特定周波数でのノイズのマグニチュードを計算するために用いることができ、マグニチュードが低い程、この周波数でのノイズは低い。その後のタッチセンサパネル走査機能に使用するために、いくつかの低ノイズ周波数を選択することができる。
【０００７】
タッチセンサパネル走査機能を実行する時には、複数の段階の各々において、様々な位相の選択された低ノイズ周波数を用いてタッチセンサパネルの行を同時に刺激することができ、各感知チャンネル内の複数の混合器は、選択された低ノイズ周波数を用いて、各感知チャンネルに接続した列から受信した信号を復調するように設定することができる。複数の混合器からの復調済み信号は、その後、保存することができる。全ての段階が完了した後に、この保存した結果は、各周波数でのタッチセンサパネルに対する接触の画像を判断する計算に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に従ってノイズのスペクトル解析を実施して低ノイズの刺激周波数を識別する複数のデジタル混合器を利用することができ、タッチセンサパネル上の接触イベントを検出して位置を定めるために複数の刺激周波数及び位相を利用することができる例示的なコンピュータシステムを示す図である。
【図２ａ】本発明の一実施形態による例示的な相互キャパシタンスタッチセンサパネルを示す図である。
【図２ｂ】本発明の一実施形態による定常状態（非接触）条件における例示的なピクセルの側面図である。
【図２ｃ】本発明の一実施形態による動的（接触）条件における例示的なピクセルの側面図である。
【図３ａ】本発明の一実施形態による例示的な感知チャンネル又はイベント検出及び復調回路の一部分を示す図である。
【図３ｂ】本発明の一実施形態によるＮ個の例示的な感知チャンネル又はイベント検出及び復調回路の簡易ブロック図である。
【図３ｃ】本発明の一実施形態によるスペクトルアナライザ又はパネル走査論理回路のいずれとしても設定することができる１０個の感知チャンネルの例示的なブロック図である。
【図４ａ】本発明の一実施形態によるＬＣＤ相及びタッチセンサパネル相を示す例示的なタイミング図である。
【図４ｂ】本発明の一実施形態によるＬＣＤ相及びタッチセンサパネル相を表す例示的な流れ図である。
【図４ｃ】本発明の一実施形態による例示的な容量式走査計画を示す図である。
【図４ｄ】本発明の一実施形態による異なる低ノイズ周波数において完全な画像結果を計算するための特定のチャンネルＭに関する例示的計算を示す図である。
【図５ａ】本発明の一実施形態に従ってノイズのスペクトル解析を実施し、低ノイズの刺激周波数を識別する複数のデジタル混合器を利用することができ、タッチセンサパネル上の接触イベントを検出して位置を定めるために複数の刺激周波数及び位相を利用することができる例示的な携帯電話を示す図である。
【図５ｂ】本発明の一実施形態に従ってノイズのスペクトル解析を実施し、低ノイズの刺激周波数を識別する複数のデジタル混合器を利用することができ、タッチセンサパネル上の接触イベントを検出して位置を定めるために複数の刺激周波数及び位相を利用することができる例示的なデジタルオーディオプレーヤを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の好ましい実施形態の説明では、本出願の一部を成し、本発明を実施することができる特定的な実施形態を示す添付図面を参照する。本発明の実施形態の範囲を逸脱することなく、他の実施形態を用いることができ、構造的変更を加えることができることは理解されるものとする。
本発明は、ノイズのスペクトル解析を実施して低ノイズの刺激周波数を識別する複数のデジタル混合器の使用と、タッチセンサパネル上の接触イベントを検出して位置を定めるための複数の刺激周波数及び位相の使用とに関する。複数の感知チャンネルの各々は、タッチセンサパネル内の列に結合することができ、複数の混合器を有することができる。感知チャンネル内の各混合器は、特定の周波数、位相、及び遅延を有する復調周波数を発生させるように制御することが可能な回路を利用することができる。
【００１０】
スペクトルアナライザ機能を実行する時には、タッチセンサパネル内の行のいずれにも刺激信号は印加されない。全ての検出ノイズを含むタッチセンサパネルに印加される総電荷を表すことができる全ての感知チャンネルの出力合計は、各感知チャンネル内の混合器の各々にフィードバックすることができる。混合器は対にすることができ、混合器の各対は、特定の周波数の同位相（Ｉ）及び直交（Ｑ）信号を用いて全ての感知チャンネルの合計を復調することができる。各混合器対の復調済み出力は、この特定の周波数でのノイズのマグニチュードを計算するために用いることができ、このマグニチュードが低い程、この周波数でのノイズは低い。その後のタッチセンサパネル走査機能における使用のために、いくつかの低ノイズ周波数を選択することができる。
【００１１】
タッチセンサパネル走査機能を実行する時には、複数の段階の各々において、様々な位相の選択された低ノイズ周波数を用いて、タッチセンサパネルの行を同時に刺激することができ、各感知チャンネル内の複数の混合器は、選択された低ノイズ周波数を用いて、各感知チャンネルに接続した列から受信する信号を復調するように設定することができる。複数の混合器からの復調済み信号は、その後、保存することができる。この保存した結果は、全ての段階が完了した後に、各周波数でのタッチセンサパネルでの接触の画像を判断する計算に用いることができる。
【００１２】
本明細書では、本発明の一部の実施形態を相互キャパシタンスタッチセンサに関して説明する場合があるが、本発明の実施形態は、そのように限定されず、自己容量式タッチセンサのような他種のタッチセンサに一般的に適用可能であることを理解すべきである。更に、本明細書では、タッチセンサパネル内のタッチセンサを行及び列を有するタッチセンサの直交アレイに関して説明する場合があるが、本発明の実施形態は、直交アレイに限定されず、対角、同心円、及び３次元、並びにランダム方向を含むあらゆる次元数及び方向に構成されたタッチセンサに一般的に適用可能にすることができることを理解すべきである。更に、本明細書に説明するタッチセンサパネルは、シングルタッチ又はマルチタッチセンサパネルのいずれかとすることができ、この後者は、２００４年５月６日に出願され、２００６年５月１１日に米国特許公開出願第２００６／００９７９９１号として公開された「マルチポイントタッチスクリーン」という名称の本出願人の現在特許出願中の米国特許出願第１０／８４２、８６２号に説明されており、この内容は、引用によって本明細書に組み込まれている。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に従ってノイズのスペクトル解析を実施し、低ノイズの刺激周波数を識別する複数のデジタル混合器を利用することができ、タッチセンサパネル上での接触イベントを検出して位置を定めるために複数の刺激周波数及び位相を利用することができる例示的なコンピュータシステム１００を示している。コンピュータシステム１００は、１つ又はそれよりも多くのパネルプロセッサ１０２、周辺機器１０４、及びパネルサブシステム１０６を含むことができる。１つ又はそれよりも多くのパネルプロセッサ１０２は、例えば、ＡＲＭ９６８プロセッサ又は同様の機能及び能力を有する他のプロセッサを含むことができる。しかし、他の実施形態では、パネルプロセッサ機能は、代わりに、状態機械のような専用論理回路によって実施することができる。周辺機器１０４は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は他の種類のメモリ又はストレージ、ウォッチドッグタイマなどを含むことができるが、これらに限定されない。パネルサブシステム１０６は、１つ又はそれよりも多くの感知チャンネル１０８、チャンネル走査論理回路１１０、及びドライバ論理回路１１４を含むことができるが、これらに限定されない。チャンネル走査論理回路１１０は、ＲＡＭ１１２にアクセスし、感知チャンネルからデータを自律的に読取り、更に感知チャンネルに制御を与えることができる。更に、チャンネル走査論理回路１１０は、タッチセンサパネル１２４の行に選択的に印加することができる様々な周波数及び位相の刺激信号１１６を発生させるようにドライバ論理回路１１４を制御することができる。一部の実施形態では、パネルサブシステム１０６、パネルプロセッサ１０２、及び周辺機器１０４は、単一の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）へと集積することができる。
【００１４】
タッチセンサパネル１２４は、複数の行トレース又は駆動線、並びに複数の列トレース又は感知線を有する容量性感知媒体を含むことができるが、他の感知媒体を用いることもできる。行及び列トレースは、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）又は酸化アンチモン錫（ＡＴＯ）のような透明の導電媒体で形成することができるが、銅のような他の透明及び不透明の材料を用いることもできる。一部の実施形態では、行及び列トレースは、互いに対して垂直とすることができるが、他の実施形態では、他の非直交方向が可能である。例えば、極座標系では、感知線は、同心円とすることができ、駆動線は、放射状に延びる線とすることができる（又は、その逆も同様である）。従って、本明細書に用いる「行」及び「列」、「第１の次元」及び「第２の次元」、又は「第１の軸」及び「第２の軸」という用語は、直交グリッドだけではなく、第１及び第２の次元を有する他の幾何学的構成の交差トレース（例えば、極座標構成の同心及び放射状線）を含むこと意図していると理解すべきである。行及び列は、実質的に透明な基板の片面に実質的に透明な誘電体で分離して形成するか、又はこの基板の対向する両面に形成するか、又はこの誘電体によって分離した２つの別々の基板上に形成することができる。
【００１５】
トレースが互いに上下に通過（交差）する（しかし、互いに直接的な電気接触を持たない）トレースの「交差点」では、トレースは、本質的に２つの電極を形成することができる（２つよりも多いトレースが交差することもできるが）。行及び列トレースの各交差点は、容量性感知ノードの役割を達成することができ、かつ画素（ピクセル）１２６として見ることができ、これは、タッチセンサパネル１２４を接触の「画像」を取り込むものとして見る場合に、特に有用なものとすることができる。（言い換えれば、パネルサブシステム１０６が、タッチセンサパネル内の各タッチセンサにおいて接触イベントを検出したか否かを判断した後に、マルチタッチパネル内の接触イベントが発生したタッチセンサのパターンを接触の「画像」（例えば、パネルに触れる指のパターン）として見ることができる。）行電極と列電極の間のキャパシタンスは、所定の行が直流（ＤＣ）電圧レベルに保持される時には、浮遊キャパシタンスとして現れ、所定の行が交流（ＤＣ）信号によって刺激を受ける時には、相互信号キャパシタンスＣｓｉｇとして現れる。タッチセンサパネルの近く又はその上での指又は他の物体の存在は、触れられているピクセルにおいて存在する信号電荷Ｑｓｉｇを測定することによって検出することができ、Ｑｓｉｇは、Ｃｓｉｇの関数である。タッチセンサパネル１２４の各列は、パネルサブシステム１０６内の感知チャンネル１０８（本明細書ではイベント検出及び復調回路とも呼ぶ）を駆動することができる。
【００１６】
コンピュータシステム１００はまた、パネルプロセッサ１０２から出力を受信し、この出力に基づいてアクションを実施するためのホストプロセッサ１２８を含むことができ、これらのアクションは、カーソル又はポインタのような物体を移動させ、スクロール又はパンを行い、制御設定を調節し、ファイル又は文書を開き、メニューを表示し、選択を行い、命令を実行し、ホストデバイスに接続した周辺デバイスを作動させ、電話呼び出しに応答し、電話呼び出しを行い、電話呼び出しを終了し、音量又はオーディオ設定を変更し、住所、多くの場合に掛ける電話番号、着信、不在着信のような電話通信に関連する情報を記憶し、コンピュータ又はコンピュータネットワークにログオンし、権限が付与された個人にコンピュータ又はコンピュータネットワークの制限区域へのアクセスを可能にし、ユーザの好むコンピュータ表示画面構成に関連付けられたユーザプロフィールをロードし、ウェブコンテンツへのアクセスを可能にし、特定のプログラムを起動し、及び／又はメッセージを暗号化又は復号するなどを含むことができるが、これらに限定されない。ホストプロセッサ１２８はまた、パネル処理には関連がなくてもよい追加機能を実行することができ、プログラムストレージ１３２、及びデバイスのユーザにＵＩを提供するためのＬＣＤディスプレイのような表示デバイス１３０に結合することができる。
【００１７】
一部のシステムでは、センサパネル１２４は、高電圧ドライバ論理回路によって駆動することができる。高電圧ドライバ論理回路によって必要とされる可能性が高い高電圧（例えば、１８Ｖ）は、大幅に低いデジタル論理回路電圧レベル（例えば、１．７から３．３Ｖ）で作動することができるパネルサブシステム１０６から高電圧ドライバ論理回路を分離して形成することを強いる可能性がある。しかし、本発明の実施形態では、オフチップの高電圧ドライバ論理回路をオンチップドライバ論理回路１１４で置換することができる。パネルサブシステム１０６は、低いデジタル論理回路レベルの供給電圧しか持たない可能性が高いが、オンチップドライバ論理回路１１４は、２つのトランジスタを互いにカスケード接続して電荷ポンプ１１５を形成することによって、デジタル論理回路レベルの供給電圧よりも高い供給電圧を発生させることができる。電荷ポンプ１１５は、デジタル論理回路レベルの供給電圧の約２倍（例えば、３．４Ｖから６．６Ｖへ）の振幅を有することができる刺激信号１１６（Ｖｓｔｉｍ）を発生させるために用いることができる。図１は、電荷ポンプ１１５をドライバ論理回路１１４から分離して示しているが、電荷ポンプは、ドライバ論理回路の一部とすることもできる。
【００１８】
図２ａは、本発明の実施形態による例示的な相互キャパシタンスタッチセンサパネル２００を示している。図２ａは、行２０４トレースと列２０６トレースとの交差点に位置する各ピクセル２０２における浮遊キャパシタンスＣｓｔｒａｙの存在を示している（図２ａでは、図を簡素化するために、１つの列のみのＣｓｔｒａｙしか例示していないが）。図２ａの例では、ＡＣ刺激Ｖｓｔｉｍ２１４、Ｖｓｔｉｍ２１５、及びＶｓｔｉｍ２１７をいくつかの行に印加することができる一方、他の行をＤＣに接続することができる。後に説明することになるが、Ｖｓｔｉｍ２１４、Ｖｓｔｉｍ２１５、及びＶｓｔｉｍ２１７は、異なる周波数及び位相のものとすることができる。行における各刺激信号は、影響を受けるピクセルに存在する相互キャパシタンスを通じて、列内への電荷Ｑｓｉｇ＝Ｃｓｉｇ×Ｖｓｔｉｍの注入を引き起こすことができる。指、掌、又は他の物体が、影響を受けるピクセルの１つ又はそれよりも多くに存在する時に、注入される電荷の変化（Ｑｓｉｇ＿ｓｅｎｓｅ）を検出することができる。Ｖｓｔｉｍ信号２１４、２１５、及び２１７は、１つ又はそれよりも多くの正弦波バーストを含むことができる。図２ａは、行２０４と列２０６とが実質的に直角であるように例示しているが、上述のように、これらをそのように整列させる必要はないことに注意されたい。上述のように、各列２０６は、感知チャンネル（図１の感知チャンネル１０８を参照されたい）に接続することができる。
【００１９】
図２ｂは、本発明の実施形態による定常状態（非接触）条件にある例示的なピクセル２０２の側面図である。図２ｂには、誘電体２１０によって分離した列２０６及び行２０４のトレース又は電極の間の相互キャパシタンスの電界方向線２０８の電界を示している。
【００２０】
図２ｃは、動的（接触）条件にある例示的なピクセル２０２の側面図である。図２ｃでは、指２１２がピクセル２０２の近くに置かれている。指２１２は、信号周波数において低インピーダンスの物体であり、列トレース２０４から身体へのＡＣキャパシタンスＣｆｉｎｇｅｒを有する。身体は、約２００ｐＦの接地への自己キャパシタンスＣｂｏｄｙを有し、ここで、Ｃｂｏｄｙは、Ｃｆｉｎｇｅｒよりも大幅に大きい。指２１２が、行電極と列電極の間の一部の電界方向線２０８（誘電体を出て行電極の上方の空気を通過する縁電界）を遮蔽した場合には、これらの電界方向線は、指及び身体内に固有のキャパシタンス経路を通じて接地へと短絡され、その結果、定常状態信号キャパシタンスＣｓｉｇは、ΔＣｓｉｇだけ低減する。言い換えれば、組み合わさった身体及び指のキャパシタンスは、Ｃｓｉｇを量ΔＣｓｉｇ（本明細書ではＣｓｉｇ＿ｓｅｎｓｅとも呼ぶことができる）だけ低減する役割を達成し、接地への短絡又は動的帰還経路としての役割を達成することができ、電界の一部を遮断し、その結果、正味の信号キャパシタンスが低減する。このピクセルにおける信号キャパシタンスは、Ｃｓｉｇ−ΔＣｓｉｇになり、ここで、Ｃｓｉｇは、静的（非接触）成分を表し、ΔＣｓｉｇは、動的（接触）成分を表している。Ｃｓｉｇ−ΔＣｓｉｇは、指、掌、又は他の物体が全ての電界、特に誘電体内に完全に留まる電界を遮断することができないので、常に非ゼロである可能性があることに注意されたい。更に、指は、マルチタッチパネルに対してより強く又はより完全に押されるに従って平坦化する傾向を有する場合があり、電界のより多くを遮断し、従って、ΔＣｓｉｇを変数とすることができ、指がパネルに対して如何に完全に押下されたか（すなわち、「非接触」から「完全接触」までの範囲）を表すことができることを理解すべきである。
【００２１】
図３ａは、本発明の実施形態による例示的な感知チャンネル又はイベント検出及び復調回路３００の一部分を示している。１つ又はそれよりも多くのチャンネル３００をパネルサブシステム内に存在させることができる。タッチセンサパネルからの各列は、感知チャンネル３００に接続することができる。各感知チャンネル３００は、仮想接地増幅器３０２、増幅器出力回路３０９（下記により詳細に説明する）、信号混合器３０４、及び積算器３０８を含むことができる。増幅器出力回路３０９は、図を簡素化するために図３ａには示していない他の信号混合器及び関連回路に接続することができることに注意されたい。
【００２２】
ＤＣ増幅器又は電荷増幅器と呼ぶことができる仮想接地増幅器３０２は、フィードバックコンデンサＣｆｂ及びフィードバック抵抗器Ｒｆｂを含むことができる。一部の実施形態では、小さいＶｓｔｉｍ振幅に起因して、行内に注入することができる電荷量は非常に少ないので、Ｃｆｂは、一部の過去の設計におけるものよりも大幅に小さくすることができる。しかし、他の実施形態では、全行に至るまでの行を一時点で同時に刺激することができ、これは、電荷を追加する傾向を有するので、Ｃｆｂのサイズは低減しない。
【００２３】
図３ａは、１つ又はそれよりも多くの入力刺激Ｖｓｔｉｍが、タッチセンサパネル内の１つ又はそれよりも多くの行に印加され、かつ指、掌、又は他の物体が存在しない時に、感知チャンネル３００に接続したタッチセンサパネルから寄与を受けることができる総定常状態信号キャパシタンスＣｓｉｇ＿ｔｏｔを破線で示している。定常状態の非接触条件では、列に注入される総信号電荷Ｑｓｉｇ＿ｔｏｔは、各刺激を受ける行によって列内に注入される全電荷の合計である。言い換えれば、Ｑｓｉｇ＿ｔｏｔ＝Σ（刺激を受ける全行におけるＣｓｉｇ*Ｖｓｔｉｍ）である。ある列に結合された各感知チャンネルは、その列内の１つ又はそれよりも多くのピクセルにおける指、掌、又は他の身体部分又は物体の存在に起因する総信号電荷におけるいかなる変化も検出することができる。言い換えれば、Ｑｓｉｇ＿ｔｏｔ＿ｓｅｎｓｅ＝Σ（刺激を受ける全行における（Ｃｓｉｇ−Ｃｓｉｇ＿ｓｅｎｓｅ）*Ｖｓｔｉｍ）である。
【００２４】
上述のように、タッチセンサパネル上の各ピクセルには、固有の浮遊キャパシタンスＣｓｔｒａｙが存在する可能性がある。仮想接地電荷増幅器３０２では、基準電圧Ｖｒｅｆに結合された＋（非反転）入力と共に、−（反転）入力もＶｒｅｆへと駆動することができ、ＤＣ作動点を確立することができる。従って、仮想接地電荷増幅器３０２への入力においてどれ程のＣｓｉｇが存在するかに関わらず、−入力を常にＶｒｅｆへと駆動することができる。仮想接地電荷増幅器３０２の特性から、Ｃｓｔｒａｙの両端の電圧は電荷増幅器によって一定に保たれるために、Ｃｓｔｒａｙに蓄積されるいかなる電荷Ｑｓｔｒａｙも一定である。従って、浮遊キャパシタンスＣｓｔｒａｙがどれ程−入力に追加されようとも、Ｃｓｔｒａｙへの正味の電荷は常にゼロになる。従って、対応する行がＤＣに保たれる時、及び刺激を受ける時に純粋にＣｓｉｇ及びＶｓｔｉｍの関数である時には、入力電荷はゼロである。いずれの場合にも、Ｃｓｉｇの両端には電荷が存在しないので、浮遊キャパシタンスは排除され、いかなる式からも本質的に脱落する。従って、手がタッチセンサパネルの上にある時でさえ、Ｃｓｔｒａｙは増大することができるが、出力は、Ｃｓｔｒａｙにおける電荷によって影響を受けなくなる。
【００２５】
仮想接地増幅器３０２の利得は、小さいものとすることができ（例えば、０．１）、Ｃｓｉｇ＿ｔｏｔとフィードバックコンデンサＣｆｂとの比として計算することができる。調節可能なフィードバックコンデンサＣｆｂは、電荷Ｑｓｉｇを電圧Ｖｏｕｔに変換することができる。仮想接地増幅器３０２の出力Ｖｏｕｔは、比−Ｃｓｉｇ／Ｃｆｂに、Ｖｒｅｆを基準とするＶｓｔｉｍを乗じたものとして計算することができる電圧である。従って、Ｖｓｔｉｍ信号は、仮想接地増幅器３０２の出力において、非常に小さい振幅を有する信号として出現させることができる。しかし、指が存在する時には、信号キャパシタンスは、ΔＣｓｉｇだけ低減するので、出力振幅は、更に一層低減させることができる。電荷増幅器３０２の出力は、全行の刺激信号の重ね合わせに、その電荷増幅器に関連付けられた列上のＣｓｉｇ値の各々を乗じたものである。列は、正の位相の周波数によって駆動される一部のピクセルを有し、同時に負の位相の（又は、１８０度位相がずれた）同じ周波数で駆動される他のピクセルを有することができる。この場合には、この周波数にある電荷増幅器出力信号の総成分は、Ｃｓｉｇ値の各々に刺激波形の各々を乗じた積の合計に関連付けられた振幅及び位相のものとすることができる。例えば、２つの行が正の位相で駆動され、２つの行が負の位相で駆動され、Ｃｓｉｇ値が全て等しい場合には、全出力信号はゼロになる。指が、正の位相で駆動されているピクセルのうちの１つに近づくと、この周波数の全出力は、負の位相を有することになる。
【００２６】
Ｖｓｔｉｍは、タッチセンサパネル内の行に印加されると、正弦波バースト（例えば、スペクトル的に幅狭にするために滑らかに変化する振幅を有する正弦波）又はそうでなければＤＣ信号である他の非ＤＣ信号として発生させることができるが、一部の実施形態では、Ｖｓｔｉｍを表す正弦波は、他の非ＤＣ信号に先行及び追従させることができる。Ｖｓｔｉｍが行に印加され、感知チャンネル３００に接続した列において浮遊キャパシタンスが存在する場合には、この特定の刺激に関連付けられた電荷増幅器３０２の出力は、電荷増幅器３０２の利得に対応するＶｓｔｉｍの頂点間（ｐ−ｐ）振幅のある一定の割合とすることができる定常状態条件でのｐ−ｐ振幅を有するＶｒｅｆを中心とする正弦波列とすることができる。例えば、Ｖｓｔｉｍが６．６Ｖのｐ−ｐ正弦波を含み、電荷増幅器の利得が０．１である場合には、この行に関連付けられた電荷増幅器の出力は、約０．６７Ｖのｐ−ｐ正弦波とすることができる。全行からの信号は、前置増幅器の出力において重ね合わせられることに注意すべきである。前置増幅器からのアナログ出力は、ブロック３０９においてデジタルに変換される。３０９からの出力は、デジタル信号混合器（これはデジタル逓倍器である）３０４内で復調波形Ｆｓｔｉｍと混合させることができる。
【００２７】
Ｖｓｔｉｍは、特に矩形波で形成される場合に望ましくない高調波を生成する可能性があるから、復調波形Ｆｓｔｉｍ３１６は、数値制御式発振器（ＮＣＯ）３１５からデジタルで発生させてＶｓｔｉｍに同期させることができるガウス正弦波とすることができる。デジタル復調のために用いられるＮＣＯ３１５に加えて、独立したＮＣＯをデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）に接続することができ、その出力は、任意的に反転して、行の刺激として用いることができることを理解すべきである。ＮＣＯ３１５は、出力周波数を設定する数字制御入力、遅延を設定する制御入力、及びＮＣＯが同位相（Ｉ）又は直交（Ｑ）信号を発生させることを可能にする制御入力を含むことができる。信号混合器３０４は、出力からＦｓｔｉｍ３１６を低減することによって電荷増幅器３１０の出力を復調することができ、より良好なノイズ除去をもたらす。信号混合器３０４は、一例ではＦｓｔｉｍの上下約±３０ｋＨｚとすることができる通過域の外側の全周波数を除去することができる。このノイズ除去は、全てが高感度（フェムトファラドレベルの）感知チャンネル３００と干渉する可能性があるいずれかの特性周波数を有する、８０２．１１及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのような多くのノイズ発生源を有する高ノイズ環境において有用なものとすることができる。復調される対象の各周波数において、信号混合器３０４の入力における信号の周波数は同じであるから、信号混合器３０４は、本質的に同期整流器であり、その結果、信号混合器出力３１４は、本質的に整流済みガウス正弦波である。
【００２８】
図３ｂは、本発明の実施形態によるＮ個の例示的な感知チャンネル又はイベント検出及び復調回路３００の簡易ブロック図を示している。上述のように、感知チャンネル３００内の各電荷増幅器又はプログラマブル利得増幅器（ＰＧＡ）３０２は、増幅器出力回路３０９に接続することができ、増幅器出力回路３０９は、更に、マルチプレクサ３０３を通じてＲ個の信号混合器３０４に接続することができる。増幅器出力回路３０９は、アンチエイリアス処理フィルタ３０１、ＡＤＣ３０３、及び結果レジスタ３０５を含むことができる。各信号混合器３０４は、別々のＮＣＯ３１５からの信号で復調することができる。各信号混合器３０４の復調済み出力は、別々の積算器３０８及び結果レジスタ３０７に接続することができる。
【００２９】
過去の設計では、高電圧Ｖｓｔｉｍ信号（例えば、１８Ｖ）から発生する大量の電荷を検出したと考えられるＰＧＡ３０２は、ここでは低電圧Ｖｓｔｉｍ信号（例えば、６．６Ｖ）から発生する少量の電荷を検出することができることを理解すべきである。更に、各ＮＣＯ３１０は、異なる周波数、遅延、及び位相の信号を発生させることができるので、ＮＣＯ３１５は、電荷増幅器３０２の出力を同時ではあるが異なって復調させることができる。従って、特定の感知チャンネル３００内の各信号混合器３０４は、過去の設計の約１／Ｒの電荷を表す出力を発生させることができるが、各々が異なる周波数で復調を行うＲ個の混合器が存在するので、各感知チャンネルは、尚も過去の設計におけるものとほぼ同じ総電荷量を検出することができる。
【００３０】
図３ｂでは、信号混合器３０４及び積算器３０８は、ＡＳＩＣ内部のアナログ回路内ではなく、デジタルで実施することができる。混合器及び積算器をＡＳＩＣ内部のアナログ回路内ではなくデジタルで実施することにより、ダイ空間を１５％節約することができる。
図３ｃは、本発明の実施形態に従ってスペクトルアナライザ又はパネル走査論理回路のいずれとしても設定することができる１０個の感知チャンネル３００の例示的なブロック図を示している。図３ｃの例では、１０個の感知チャンネル３００の各々は、タッチセンサパネル内の別々の列に接続することができる。各感知チャンネル３００は、下記により詳細に説明するマルチプレクサ又はスイッチ３０３を含むことができることに注意されたい。図３ｃの実線の接続は、パネル走査論理回路として設定された感知チャンネルを表すことができ、破線の接続は、スペクトルアナライザとして設定された感知チャンネルを表すことができる。これより図３ｃをより詳細に解説する。
【００３１】
図４ａは、本発明の実施形態によるＬＣＤ相４０２、並びに垂直ブランキング又はタッチセンサパネル相４０４を示す例示的なタイミング図４００を示している。ＬＣＤ相４０２中に、ＬＣＤは、活発にスイッチングを行うことができ、画像を発生させるのに必要な電圧を発生させることができる。この時点では、パネル走査は実行されない。タッチセンサパネル相４０４中に、感知チャンネルは、低ノイズ周波数を識別するためにスペクトルアナライザとして設定することができ、更に、接触の画像を検出して位置を定めるためにパネル走査論理回路として設定することができる。
【００３２】
図４ｂは、本発明の実施形態による図３ｃの例（現在の例）に対応するＬＣＤ相４０２及びタッチセンサパネル相４０４を表す例示的な流れ図４０６を示している。段階０では、上述のようにＬＣＤを更新することができる。
段階１〜３は、低ノイズ周波数識別相４０６を表すことができる。段階１では、感知チャンネルは、スペクトルアナライザとして設定することができる。スペクトルアナライザの目的は、その後のパネル走査における使用のためのいくつかの低ノイズ周波数を識別することである。タッチセンサパネルの行のいずれにも刺激周波数が印加されなければ、全ての検出ノイズを含むタッチセンサパネルに印加されている総電荷を表す全ての感知チャンネルの出力合計は、各感知チャンネル内の混合器の各々にフィードバックすることができる。混合器は対にすることができ、混合器の各対は、特定の周波数の同位相（Ｉ）及び直交（Ｑ）信号を用いて全ての感知チャンネルの合計を復調することができる。各混合器対の復調済み出力は、この特定の周波数でのノイズのマグニチュードを計算するために用いることができ、マグニチュードが低い程、この周波数でのノイズは低い。
【００３３】
段階２では、段階１の処理を異なる周波数の組に対して繰り返すことができる。
段階３では、最低計算マグニチュード値を生じる周波数を識別することによって、その後のタッチセンサパネル走査における使用のためのいくつかの低ノイズ周波数を選択することができる。
段階４〜１９は、パネル走査相４０８を表すことができる。段階４〜１９では、感知チャンネルは、パネル走査論理回路として設定することができる。段階４〜１９の各々において、タッチセンサパネルの行を同時に刺激するために、選択された低ノイズ周波数の様々な位相を用いることができ、各感知チャンネル内の複数混合器は、選択された低ノイズ周波数を用いて、各感知チャンネルに接続した列から受信する信号を復調するように設定することができる。この後、複数の混合器からの復調済み信号を保存することができる。
段階２０では、全ての段階が完了した後に、この保存した結果は、選択された低ノイズ周波数の各々においてタッチセンサパネルに対する接触の画像を判断する計算に用いることができる。
【００３４】
再度図３ｃに示す現在の例を参照すると、感知チャンネル３００は、スペクトルアナライザとして設定されており、同時にタッチセンサパネルの行のいずれにも刺激信号は印加されていない。この例では、１０個の列、従って、１０個の感知チャンネル３０、及び各感知チャンネル３００において３個の混合器３０４、つまり総計で３０個の混合器が存在する。あらゆる感知チャンネル３００内の全ての増幅器出力回路３０９の出力は、加算回路３４０を用いて互いに合計することができ、電荷増幅器３０２の代わりに加算回路３４０の出力を選択するように設定することができるマルチプレクサ又はスイッチ３０３を通じて、全ての混合器３０４内に供給することができる。
【００３５】
感知チャンネルがスペクトルアナライザとして設定されている間に、列上への背景結合を測定することができる。いかなる行にもＶｓｔｉｍが印加されないので、いかなるピクセルにおいてもＣｓｉｇが存在せず、パネル上でのいかなる接触もノイズ結果に影響を与えないはずである（接触する指又は他の物体が、ノイズを接地に結合しない限り）。全ての増幅器出力回路３０９の全出力を加算器３４０内で加算することによって、タッチセンサパネル内へと受信されている総ノイズを表す１つのデジタルビットストリームを取得することができる。ノイズの周波数及びノイズが発生しているピクセルは、スペクトル解析以前には既知ではないが、スペクトル解析が完了した後には間違いなく既知になる。ノイズが発生しているピクセルは、既知ではなく、スペクトル解析の後で復元されないが、ビットストリームが汎用ノイズ収集器として用いられているので、これらは既知である必要はない。
【００３６】
スペクトルアナライザとして設定されている間に、図３ｃの例における３０個の混合器は、１５個の対に用いることができ、各対は、ＮＣＯ３１５によって発生する１５個の異なる周波数においてＩ及びＱ信号を復調する。これらの周波数は、例えば、２００ｋＨｚと３００ｋＨｚの間とすることができる。ＮＣＯ３１５は、加算回路３４０のノイズ出力を復調するためにデジタル混合器３０４を用いることができるデジタルのランプ正弦波を生成することができる。例えば、ＮＣＯ３１５＿０＿Ａは、周波数Ｆ０のＩ成分を発生させることができ、一方でＮＣＯ３１５＿０＿Ｂは、Ｆ０のＱ成分を発生させることができる。同様に、ＮＣＯ３１５＿０＿Ｃは、周波数Ｆ１のＩ成分を発生させることができ、ＮＣＯ３１５＿１＿Ａは、Ｆ１のＱ成分を発生させることができ、ＮＣＯ３１５＿１＿Ｂは、Ｆ２のＩ成分を発生させることができ、ＮＣＯ３１５＿１＿Ｃは、Ｆ２のＱ成分を発生させることができるという具合である。
【００３７】
この後、加算回路３４０の出力（ノイズ信号）は、１５個の混合器対を用いて、Ｆ０からＦ１４までのＩ及びＱ成分によって復調することができる。各混合器３０４の結果は、積算器３０８内に蓄積することができる。各積算器３０８は、サンプリング期間にわたって混合器３０４からの即時の値を蓄積（互いに加算）することができるデジタルレジスタとすることができる。サンプリング期間の終了点において、蓄積された値は、この周波数及び位相におけるノイズ信号の量を表している。
【００３８】
特定の周波数でのＩ及びＱ復調の蓄積された結果は、同位相又は直交のいずれかにあるこの周波数での成分量を表すことができる。この後、これらの２つの値は、マグニチュード及び位相計算回路３４２において、この周波数での総マグニチュードの絶対値（振幅）を求めるために用いることができる。高いマグニチュードは、この周波数での高い背景ノイズレベルを意味することができる。各マグニチュード及び位相計算回路３４２によって計算されたマグニチュード値は、保存することができる。Ｑ成分がなければ、復調周波数と位相がずれたノイズが未検出のままに留まることに注意されたい。
【００３９】
この処理全体は、１５個の異なる周波数Ｆ１５〜Ｆ２９において繰り返すことができる。この後、３０個の周波数の各々に対して保存されたマグニチュード値を比較することができ、本明細書で周波数Ａ、Ｂ、及びＣで記す最低マグニチュード値（従って、最低ノイズレベル）を有する３つの周波数を選択することができる。一般的に、選択される低ノイズ周波数の個数は、各感知チャンネル内の混合器の個数に対応させることができる。
【００４０】
引き続き図３ｃを参照すると、感知チャンネル３００が、パネル走査論理回路として設定される時には、図３ｃの破線は無視することができる。段階４〜１９の各々において、タッチセンサパネルの行を同時に刺激するために、様々な位相の選択された低ノイズ周波数を用いることができ、各感知チャンネル内の複数の混合器は、選択された低ノイズ周波数Ａ、Ｂ、及びＣを用いて、各感知チャンネルに接続した列から受信する信号を復調するように設定することができる。図３ｃの例では、ＮＣＯ＿０＿Ａは、周波数Ａを発生させることができ、ＮＣＯ＿０＿Ｂは、周波数Ｂを発生させることができ、ＮＣＯ＿０＿Ｃは、周波数Ｃを発生させることができ、ＮＣＯ＿１＿Ａは、周波数Ａを発生させることができ、ＮＣＯ＿１＿Ｂは、周波数Ｂを発生させることができ、ＮＣＯ＿１＿Ｃは、周波数Ｃを発生させることができるという具合である。この後、各感知チャンネル内の各混合器３０４からの復調済み信号は、積算器３０８内で蓄積して保存することができる。
【００４１】
一般的に、Ｒ個の低ノイズ周波数Ｆ0、Ｆ1…ＦR-1によって復調されたいずれかの感知チャンネルＭ（ここで、Ｍは、Ｍ＝０からＮ−１である）におけるＲ個の混合器出力は、ｘＦ0Ｓ［ｃｈＭ］、ｘＦ1Ｓ［ｃｈＭ］…ｘＦR-1Ｓ［ｃｈＭ］という表記で表すことができ、ここで、ｘＦ0は、周波数Ｆ0で復調された混合器出力を表し、ｘＦ1は、周波数Ｆ1で復調された混合器出力を表し、ｘＦR-1は、周波数ＦR-1で復調された混合器出力を表し、Ｓは、パネル走査相におけるシーケンス番号を表している。
【００４２】
従って、段階４（パネル走査相におけるシーケンス番号１に対応する）では、低ノイズ周波数Ａ、Ｂ、及びＣを復調周波数として用いて、保存すべき出力は、ｘａ１［ｃｈ０］、ｘｂ１［ｃｈ０］、ｘｃ１［ｃｈ０］、ｘａ１［ｃｈ１］、ｘｂ１［ｃｈ１］、ｘｃ１［ｃｈ１］…ｘａ１［ｃｈ９］、ｘｂ１［ｃｈ９］、ｘｃ１［ｃｈ９］と記すことができる。従って、現在の例では、段階４において３０個の結果が保存される。段階５（パネル走査相におけるシーケンス番号２に対応する）では、保存すべき３０個の結果は、ｘａ２［ｃｈ０］、ｘｂ２［ｃｈ０］、ｘｃ２［ｃｈ０］、ｘａ２［ｃｈ１］、ｘｂ２［ｃｈ１］、ｘｃ２［ｃｈ１］…ｘａ２［ｃｈ９］、ｘｂ２［ｃｈ９］、ｘｃ２［ｃｈ９］と記すことができる。段階６〜１９の各々において保存すべき３０個の出力も、同様に命名することができる。
【００４３】
図３ｃの感知チャンネルの外部の追加論理回路は、図１のチャンネル走査論理回路１１０に実施することができるが、これは、他の場所に設置することもできると考えられることを理解すべきである。
図４ｃは、本発明の実施形態による現在の例に対応する例示的な容量式走査計画４１０を示している。図４ｃは、１５個の行Ｒ０〜Ｒ１４を有する例示的なセンサパネルにおける図４ｂに示す段階０〜１９を説明している。
【００４４】
段階０はＬＣＤ相を表し、この時点でＬＣＤを更新することができる。ＬＣＤ相には、約１２ｍｓを充てることができ、この間は、行を刺激することはできない。
段階１〜１９は、ＬＣＤにおける垂直ブランキングを表すことができ、この間は、ＬＣＤは電圧を変更しない。
段階１〜３は、低ノイズ周波数の識別相を表すことができ、これには約０．６ｍｓを充てることができ、この間も前と同様に行を刺激することはできない。段階１では、２００ｋＨｚから３００ｋＨｚの範囲にわたって異なる周波数（少なくとも１０ｋＨｚずつ分離した）のＩ及びＱ成分をスペクトルアナライザとして設定された感知チャンネル内の混合器対に同時に印加することができ、これらの周波数でのノイズのマグニチュードを保存することができる。段階２では、３００ｋＨｚから４００ｋＨｚの範囲にわたって異なる周波数のＩ及びＱ成分をスペクトルアナライザとして設定された感知チャンネル内の混合器対に同時に印加することができ、これらの周波数でのノイズのマグニチュードを保存することができる。段階３では、最低ノイズ周波数Ａ、Ｂ、及びＣは、最低の保存されたマグニチュードを生じた周波数を特定することによって識別することができる。最低ノイズ周波数の識別は、段階１及び２で測定された測定スペクトルだけに対して行うことができ、又は段階１及び２からの過去のフレームの測定履歴を考慮に入れることができる。
【００４５】
段階４〜１９は、パネル走査相を表すことができ、これには約３．４ｍｓを充てることができる。
約０．２ｍｓを充てることができる段階４では、Ａ、Ｂ、及びＣの正及び負位相を一部の行に印加することができると同時に、他の行を刺激せずに残すことができる。＋Ａは、正の位相を有する走査周波数Ａを表すことができ、−Ａは、負の位相を有する走査周波数Ａを表すことができ、＋Ｂは、正の位相を有する走査周波数Ｂを表すことができ、−Ｂは、負の位相を有する走査周波数Ｂを表すことができ、＋Ｃは、正の位相を有する走査周波数Ｃを表すことができ、−Ｃは、負の位相を有する走査周波数Ｃを表すことができることを理解すべきである。センサパネルの列に結合された感知チャンネル内の電荷増幅器は、行が刺激されることに起因して列に結合される総電荷を検出することができる。各電荷増幅器の出力は、各々が復調周波数Ａ、Ｂ、又はＣのいずれかを受信する感知チャンネル内の３つの混合器によって復調することができる。結果又は値ｘａ１、ｘｂ１、及びｘｃ１を取得して保存することができ、ここで、ｘａ１、ｘｂ１、及びｘｃ１はベクトルである。例えば、ｘａ１は、１０個の値ｘａ１［ｃｈ０］、ｘａ１［ｃｈ１］、ｘａ１［ｃｈ２］…ｘａ１［ｃｈ９］を有するベクトルとすることができ、ｘｂ１は、１０個の値ｘｂ１［ｃｈ０］、ｘｂ１［ｃｈ１］、ｘｂ１［ｃｈ２］…ｘｂ１［ｃｈ９］を有するベクトルとすることができ、ｘｃ１は、１０個の値ｘｃ１［ｃｈ０］、ｘｃ１［ｃｈ１］、ｘｃ１［ｃｈ２］…ｘｃ１［ｃｈ９］を有するベクトルとすることができる。
【００４６】
特に、段階４では、＋Ａが、行０、４、８、及び１２に印加され、＋Ｂ、−Ｂ、＋Ｂ、及び−Ｂが、それぞれ行１、５、９、及び１３に印加され、＋Ｃ、−Ｃ、＋Ｃ、及び−Ｃが、それぞれ行２、６、１０、及び１４に印加され、行３、７、１１、及び１５には刺激が印加されない。列０に接続した感知チャンネルは、上述の周波数及び位相で刺激を受けた全ての行から列０内へと注入されている電荷を感知する。感知チャンネル内の３つの混合器は、この時点でＡ、Ｂ、及びＣを復調するように設定することができ、この感知チャンネルにおいて３つの異なるベクトル結果ｘａ１、ｘｂ１、及びｘｃ１を取得することができる。例えば、ベクトルｘａ１は、＋Ａによって刺激を受けている４つの行（例えば、行０、４、８、及び１２）において列０〜９内へと注入される電荷の合計を表すことができる。しかし、ベクトルｘａ１は、接触が発生した特定の行が依然未知であるから、完全な情報を提供しない。平行して同じ段階４で、行１及び５を＋Ｂで刺激することができ、更に、行９及び１３を−Ｂで刺激することができ、ベクトルｘｂ１は、＋Ｂ及び−Ｂによって刺激を受けている４つの行（例えば、行１、５、９、及び１３）において列０〜９内へと注入される電荷の合計を表すことができる。平行して同じ段階４で、行２及び１４を＋Ｃで刺激することができ、更に、行６及び１０を−Ｃで刺激することができ、ベクトルｘｃ１は、＋Ｃ及び−Ｃによって刺激を受けている４つの行（例えば、行２、６、１０、及び１４）において列０〜９内へと注入される電荷の合計を表すことができる。従って、段階４の終了時には、各々１０個の結果を含む３つのベクトル、つまり総計で３０個の結果が得られて記憶される。
【００４７】
段階５〜１９は、異なる位相のＡ、Ｂ、及びＣを異なる行に印加することができ、各段階で異なるベクトル結果が得られることを除いては、段階４と同様である。段階１９の終了時には、図４ｃの例では、総計で４８０個の結果を取得していることになる。段階４〜１９の各々において４８０個の結果を取得することにより、組合せ的で要因的な手法が用いられ、各ピクセルに対して、３つの周波数Ａ、Ｂ、及びＣにおける接触の画像に関する情報が区分的に得られる。
【００４８】
段階４〜１９は、多重位相走査及び多重周波数走査という２つの特徴の組合せを示していることに注意すべきである。各特徴は、それ独自の恩典を有することができる。多重周波数走査は、３分の１に時間を節約することができ、その一方で多重位相走査は、約２倍優れたＳＮ比（ＳＮＲ）をもたらすことができる。
多重位相走査は、異なる位相の複数の周波数を用いて行の大部分又は全てを同時に刺激することによって用いることができる。多重位相走査は、２００７年１月３日出願の「同時感知構成」という名称の本出願人の現在特許出願中の米国特許出願第１１／６１９、４３３号に説明されており、この内容は、引用によって本明細書に組み込まれている。多重位相走査の１つの恩典は、単一のパネル走査からより多くの情報を取得することができるという点である。多重位相走査は、刺激周波数の位相とノイズの位相とのある一定のアラインメントを原因として生じる可能性がある不正確さの可能性を最小にするので、より正確な結果を達成することができる。
【００４９】
更に、多重周波数走査は、複数の周波数を用いて行の大部分又は全てを同時に刺激することによって用いることができる。上述のように、多重周波数走査は、時間を節約する。例えば、一部の過去の方法では、周波数Ａで１５行を１５段階で走査することができ、次に、周波数Ｂで１５行を１５段階で走査することができ、更に、周波数Ａで１５行を１５段階で走査することができ、つまり総計４５段階で走査することができる。しかし、図４ｃの例で示すように多重周波数走査を用いると、総計で１６段階（段階４から段階１９まで）のみを必要とする可能性がある。最も簡易な実施形態における多重周波数は、最初の段階において、周波数ＡでＲ０、周波数ＢでＲ１、及び周波数ＣでＲ２を同時に走査し、次に、段階２において、周波数ＡでＲ１、周波数ＢでＲ２、及び周波数ＣでＲ３を同時に走査するという具合に総計で１５の段階を含むことができる。
段階４〜１９の終了時に、上述の４８０個の結果が得られて記憶されると、これらの４８０個の結果を利用して付加的な計算を実行することができる。
【００５０】
図４ｄは、本発明の実施形態に従って現在の例に対応する異なる低ノイズ周波数での完全な画像結果を計算するための特定のチャンネルＭに対する例示的な計算を示している。この例では、Ｍ＝０から９である各チャンネルＭに対して、各行及び各周波数Ａ、Ｂ、及びＣにおける行の結果を取得するために、図４ｄに示す４５個の計算を実行することができる。各チャンネルに関する４５個の計算の各組は、そのチャンネルに関連付けられたピクセルの列に対して得られたピクセル値を発生させることができる。例えば、行０、周波数Ａの計算（ｘａ１［ｃｈＭ］＋ｘａ２［ｃｈＭ］＋ｘａ３［ｃｈＭ］＋ｘａ４［ｃｈＭ］）／４は、周波数Ａにおける行０、チャンネルＭの結果を発生させることができる。この例では、あらゆるチャンネルに対して全ての計算が実行され、記憶された後には、総計で４５０個の結果が得られていることになる。これらの計算は、図４ｂの段階２０に対応する。
【００５１】
これらの４５０個の結果のうちでは、周波数Ａに対して１５０個、周波数Ｂに対して１５０個、及び周波数Ｃに対して１５０個が存在することになる。特定の周波数に関する１５０個の結果は、各列（すなわち、チャンネル）と行の交差点に対して独特な値が与えられるので、この周波数での画像マップ又は接触の画像を表している。次に、これらの接触の画像は、３つの画像を合成し、これらの特性に注目して、どの周波数が本質的に高いノイズを有するか及びどの周波数が本質的に清浄であるかを判断するソフトウエアによって処理することができる。この後、更に別の処理を実施することができる。例えば、３つ全ての周波数Ａ、Ｂ、及びＣが、全て比較的ノイズを持たない場合には、結果を互いに平均化することができる。
図４ｃ及び４ｄに示す計算は、図１のパネルプロセッサ１０２又はホストプロセッサ１２８の制御下で実行することができるが、これらは、他の場所でも実行することができることを理解すべきである。
【００５２】
図５ａは、タッチセンサパネル５２４、感圧接着剤（ＰＳＡ）５３４を用いてセンサパネルに接合された表示デバイス５３０、並びに本発明の実施形態に従って低ノイズの刺激周波数を識別し、接触イベントを検出して位置を定めるためにタッチセンサパネルに複数の刺激周波数及び位相を印加するための図１のコンピュータシステム１００内の他のコンピュータシステムブロックを含むことができる例示的な携帯電話５３６を示している。
【００５３】
図５ｂは、タッチセンサパネル５２４、感圧接着剤（ＰＳＡ）５３４を用いてセンサパネルに接合された表示デバイス５３０、並びに本発明の実施形態に従って低ノイズの刺激周波数を識別し、接触イベントを検出して位置を定めるためにタッチセンサパネルに複数の刺激周波数及び位相を印加するための図１のコンピュータシステム１００内の他のコンピュータシステムブロックを含むことができる例示的なデジタルオーディオ／ビデオプレーヤ５４０を示している。
添付図面を参照して本発明の実施形態を十分に説明したが、当業者には様々な変更及び修正が明らかになることに注意されたい。そのような変更及び修正は、特許請求の範囲によって定められる本発明の実施形態の範囲に含まれていると理解されるものとする。
【符号の説明】
【００５４】
１００  コンピュータシステム
１０２  パネルプロセッサ
１０４  周辺機器
１０６  パネルサブシステム
【図１】
2013178848.tif 000003
【図２ａ】
2013178848.tif 000004
【図２ｂ】
2013178848.tif 000005
【図２ｃ】
2013178848.tif 000006
【図３ａ】
2013178848.tif 000007
【図３ｂ】
2013178848.tif 000008
【図３ｃ】
2013178848.tif 000009
【図４ａ】
2013178848.tif 000010
【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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