(57)【要約】自己キャパシタンスセンサを組み込まれたディスプレイは、表示スタックにおいてセンサ電極及び保護レイヤを有する。タッチディスプレイは、表示機能及びタッチ検知機能に必要とされる要素を内部で組み合わせる。実施形態において、共通電圧レイヤ（ＶＣＯＭレイヤ）は保護レイヤとして使用され、共通電圧レイヤの上にある他のレイヤ、例えば、カラーフィルタレイヤは、電極アレイレイヤとして使用される。共通電圧レイヤの機能は、タッチ検知機能と表示機能との間で切り替えられる。いずれか一方の機能は、他の機能が無効にされる間に使用され得る。
2017530475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示スタック、該表示スタックの上の共通電圧レイヤ、及び前記表示スタックの上の電極アレイレイヤを有するディスプレイのための方法であって、
共通電圧レイヤを予め定義された電圧レベルへと駆動することによって前記ディスプレイを表示アドレッシングモードに設定し、
タッチ入力を駆動するよう前記共通電圧レイヤを駆動し、前記ディスプレイを休眠期間に設定することによって、前記ディスプレイをタッチ計測モードに設定し、
前記共通電圧レイヤと、前記表示スタック上で前記共通電圧レイヤの上に離れて配置された前記電極アレイレイヤとの間の自己キャパシタンスによって前記タッチを検出する
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記表示アドレッシングモードと前記タッチ計測モードとの間で前記ディスプレイを切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ディスプレイは、表示ドライバモジュール及び該表示ドライバモジュールへ接続されるタッチ制御モジュールを有し、
前記表示ドライバモジュールは、前記タッチ制御モジュールに、前記タッチ計測モードにおいて前記共通電圧レイヤと前記電極アレイレイヤとの間のキャパシタンスの変化を測定させる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ディスプレイは、前記共通電圧レイヤへ接続される表示ドライバモジュールと、前記電極アレイレイヤへ及び前記表示ドライバモジュールへ接続されるタッチ制御モジュールとを有し、
前記表示ドライバモジュールは、前記表示アドレッシングモードにおいて前記共通電圧レイヤのためのＤＣシグナリングを、前記タッチ計測モードにおいて前記共通電圧レイヤのためのＡＣシグナリングを供給する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記ディスプレイは、前記共通電圧レイヤへ及び前記電極アレイレイヤへ接続されるタッチ制御モジュールと、該タッチ制御モジュールへ接続される表示ドライバモジュールとを有し、
前記表示ドライバモジュールから受信される信号は、前記タッチ制御モジュールに、前記タッチ計測モードにおいて前記共通電圧レイヤを駆動させる、
ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ディスプレイは、前記共通電圧レイヤへ及び前記電極アレイレイヤへ接続されるタッチ制御モジュールと、該タッチ制御モジュールへ接続される表示ドライバモジュールとを有し、
前記タッチ制御モジュールは、前記表示アドレッシングモードにおいて前記共通電圧レイヤのためのＤＣシグナリングを、前記タッチ計測モードにおいて前記共通電圧レイヤのためのＡＣシグナリングを供給する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
電子ディスプレイであって、
共通電圧レイヤと、
表示スタック上で前記共通電圧レイヤの上に離れて配置された電極アレイレイヤと、
表示アドレッシングモードとタッチ計測モードとの間で当該ディスプレイを切り替え、前記タッチ計測モードでは、前記共通電圧レイヤと前記電極アレイレイヤとの間の自己キャパシタンスによってタッチが検出される手段と
を有することを特徴とする電子ディスプレイ。
【請求項８】
タッチ制御要素が、当該ディスプレイに、前記表示アドレッシングモードと前記タッチ計測モードとの間を切り替えさせる、
ことを特徴とする請求項７に記載の電子ディスプレイ。
【請求項９】
表示ドライバモジュール及び該表示ドライバモジュールへ接続されるタッチ制御モジュールが、当該ディスプレイに、前記表示アドレッシングモードと前記タッチ計測モードとの間を切り替えさせる、
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の電子ディスプレイ。
【請求項１０】
表示ドライバモジュール及び該表示ドライバモジュールへ接続されるタッチ制御モジュールを更に有し、
前記表示ドライバモジュールは、前記タッチ制御モジュールに、前記タッチ計測モードにおいて前記共通電圧レイヤと前記電極アレイレイヤとの間のキャパシタンスの変化を計測させる、
ことを特徴とする請求項７乃至９のうちいずれか一項に記載の電子ディスプレイ。
【請求項１１】
前記共通電圧レイヤへ接続される表示ドライバモジュールと、前記電極アレイレイヤへ及び前記表示ドライバモジュールへ接続されるタッチ制御モジュールとを更に有し、
前記表示ドライバモジュールは、前記表示アドレッシングモードにおいて前記共通電圧レイヤのためのＤＣシグナリングを、前記タッチ計測モードにおいて前記共通電圧レイヤのためのＡＣシグナリングを供給する、
ことを特徴とする請求項７乃至１０のうちいずれか一項に記載の電子ディスプレイ。
【請求項１２】
前記共通電圧レイヤへ及び前記電極アレイレイヤへ接続されるタッチ制御モジュールと、該タッチ制御モジュールへ接続される表示ドライバモジュールとを更に有し、
前記表示ドライバモジュールからの信号は、前記タッチ制御モジュールに、前記タッチ計測モードにおいて前記共通電圧レイヤを駆動させる、
ことを特徴とする請求項７乃至１１のうちいずれか一項に記載の電子ディスプレイ。
【請求項１３】
前記共通電圧レイヤへ及び前記電極アレイレイヤへ接続されるタッチ制御モジュールと、該タッチ制御モジュールへ接続される表示ドライバモジュールとを更に有し、
前記タッチ制御モジュールは、前記表示アドレッシングモードにおいて前記共通電圧レイヤのためのＤＣシグナリングを、前記タッチ計測モードにおいて前記共通電圧レイヤのためのＡＣシグナリングを供給する、
ことを特徴とする請求項７乃至１２のうちいずれか一項に記載の電子ディスプレイ。
【請求項１４】
前記電極アレイレイヤは、カラーフィルタレイヤの上に配置される、
ことを特徴とする請求項７乃至１３のうちいずれか一項に記載の電子ディスプレイ。
【請求項１５】
前記電極アレイレイヤは、接着剤レイヤと窓レイヤとの間に配置される、
ことを特徴とする請求項７乃至１４のうちいずれか一項に記載の電子ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
容量性タッチ機能を備えたディスプレイは、センサキャパシタンスの変化を測定する。例えば、双方向型の、自己容量性タッチディスプレイにおいて、容量センサは、電極アレイレイヤを形成しながら表示スタック上の同じレベルに分布する電極アレイにおいて配置される。キャパシタンスの変化は、電極アレイレイヤと周囲環境（例えば、周囲接地レベル）との間で検出される。例えば、センサの近くにある指は、接地レベルオブジェクトとしてモデリングされ得る。電極レイヤと保護レイヤとの間の寄生キャパシタンスは、設計によって最小限にされ得る。保護レイヤは、電極と同じ電位に駆動されて、電極への接地レベルの寄生キャパシタンス結合を最小限とし、更には、キャパシタンスの変化を検出することにおいて電極センサの感度を高めることができる。保護電極は、表示スタック上で電極レイヤの下にある別個のレイヤであってよい。電極アレイにおける各電極は、専用の電荷増幅器によって別々に測定されてよく、あるいは、多数の電荷増幅器への接続が多重化され得る。複雑な構造は、表示スタック上で複数のレイヤを必要とし、それによりディスプレイの厚みを増大させる。モバイル又はハンドヘルドのデバイスの現在のトレンドは、より薄いデバイスに焦点を当てる。以下で記載される実施形態は、タッチ機能を組み込まれた既知のディスプレイの欠点のいずれか又は全てを解消する実施に制限されない。
【発明の概要】
【０００２】
この概要は、詳細な説明において以下で更に記載される概念を選りすぐって簡略化された形で紹介するために設けられる。この概要は、請求される対象の重要な特徴又は必須の特徴を特定するよう意図されず、且つ、請求される対象の適用範囲を制限するために使用されるよう意図されない。
【０００３】
指向性自己キャパシタンスセンサを組み込まれたディスプレイは、表示スタックにおいてセンサ電極及び保護レイヤを有する。タッチ機能を組み込まれたタッチディスプレイは、表示機能及びタッチ検知機能に必要とされる要素を内部で組み合わせる。実施形態において、共通電圧レイヤ（ＶＣＯＭレイヤ）は保護レイヤとして使用され、共通電圧レイヤの上にある他のレイヤ、例えば、カラーフィルタレイヤは、電極アレイレイヤのために使用される。共通電圧レイヤの機能は、タッチ検知機能と表示機能との間で切り替えられる。いずれか一方の機能は、他の機能が無効にされる間に使用され得る。
【０００４】
付随する特徴の多くは、それらが添付の図面に関連して検討される以下の詳細な説明を参照してより良く理解されるようになるにつれて、より容易に認識されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
この説明は、添付の図面に照らして読まれる以下の詳細な説明からより良く理解されるだろう。
【図１】先行技術に従う表示スタックの概略図である。
【図２】タッチ制御モジュール及び表示ドライバモジュールを備える表示スタックの実施形態の概略図である。
【図３】タッチ制御モジュール及び表示ドライバモジュールを備える表示スタックの実施形態の概略図である。
【図４】タイミングの例である。
【図５】異なるモードの間の電圧レベルの例である。
【図６】電極アレイレイヤの概略図である。  同じ参照符号は、添付の図面において同じ部分を示すために使用される。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
添付の図面に関連して以下で与えられる詳細な説明は、本例の説明として意図され、本例が構成又は利用され得る唯一の形態を表すよう意図されない。なお、同じ又は同等の機能及びシーケンスは、異なる例によって達成されてよい。
【０００７】
本例は、スマートフォンにおいて実装されるものとして本願では記載及び図示されるが、記載されるデバイスは、制限ではなく例として与えられている。当業者に明らかなように、本例は、多種多様なモバイル及び／又はハンドヘルドの装置における、例えば、タブレット及びラップトップにおける用途に適している。
【０００８】
タッチ機能を備えた容量性ディスプレイは、２つの異なる技術、すなわち、相互キャパシタンス及び自己キャパシタンス、に分けられてよい。相互キャパシタンスは、行及び列において配置された電極を検知することに基づく。オブジェクトは、行及び列の間の相互結合に作用し、値は夫々の行及び列を走査して、夫々の交差の間のキャパシタンス変化を検出することによって測定され得る。自己キャパシタンスは、方向センサとしても知られている複数の個別的なセンサを使用し、キャパシタンス変化は、センサと共通電圧レベル（例えば、接地レベル）との間で測定される。行及び列のセンサ配置は、自己キャパシタンスシステムにも適用されてよい。オブジェクトは、指若しくはスタイラス、又はセンサ素子間で電荷の変化を発生させるのに適した何か、であってよい。個々の自己キャパシタンスセンサは、電荷増幅器へ、又はセンサと電荷増幅器との間の接続を選択して、１つよりも多いセンサとともに１つの電荷増幅器を使用することを可能にする多重化システムへ接続されてよい。電荷増幅器は、センサ素子間の検出された電荷を増幅信号に、例えば、キャパシタンスの変化に変換する。自己キャパシタンスシステムの共通電圧レベルは、保護電極としばしば呼ばれる。共通電圧レベルは、例えば、接地レベル、デバイス筐体電圧レベル、電話機筐体電圧レベルであってよい。保護電極は、タッチ検知システムのための共通駆動又は励起電圧を供給する。
【０００９】
保護電極は、表示スタックにおいて配置されたレイヤであってよい。表示スタックは、表示機能のために必要とされる種々のレイヤを有し、タッチディスプレイでは、表示スタックは、タッチ機能のために必要とされるレイヤを有する。図１は、制御電極を備えた、先行技術に従う表示スタックの概略例を表す。この例又はいずれかの後の例は、特定の割合でレイヤの厚さを表さない。すなわち、レイヤ厚さは、特定の実施形態に従って変更されてよい。これに関連して、「上（top）」、「より高い（higher）」又は「上方（up）」といった方向は、ディスプレイの可視的な面に関係があり、「下（bottom）」、「より低い（lower）」又は「下方（down）」は、デバイスに取り付けられているディスプレイの側に関係がある。
【００１０】
アレイガラス１０は、表示スタックの最下層を形成する。表示パネル１１は、ＬＣＤパネル、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＡＭＯＬＥＤパネル、又は画像を提示するあらゆる手段であってよい。表示ドライバ１９は、表示パネル１１を操作及び制御する。表示ドライバ１９は、表示パネル１１へ接続されている別個の集積回路であってよい。表示パネル１１の上には、ガラスから作られ得るカラーフィルタ１２がある。表示機能は、表示スタックの下側部分に配置され、タッチ機能は上側部分に配置される。接着剤レイヤ１３は、カラーフィルタ１２と、タッチを検知するために使用される保護レイヤ１４とを接続する。この配置では、タッチセンサ基板１５は、自己キャパシタンス検知レイヤ、下側保護レイヤ１４及び上側電極レイヤ１６を分ける。電極レイヤ１６は、所望のタッチ検知分解能に従って同じレイヤ上で複数のセンサを有してよい。電極は、アレイにおいて配置されてよく、それらは、電極レイヤ１６上で二次元において正方形又は何らかの他の形状であってよい。タッチコントロール２０は、保護レイヤ１４及び電極レイヤ１６へ接続されている。タッチコントロール２０は別個の集積回路であってよい。窓１８は最上層を形成する。それは、接着剤レイヤ１７により電極レイヤ１６へ及びタッチセンサ基板レイヤ１５へ接続されている。窓１８は、ガラス又は何らかの他適切な透明且つ丈夫な材料から作られてよい。
【００１１】
図２は、表示機能及びタッチ検知機能が一体にされている自己容量性ディスプレイの実施形態を示す。アレイガラス２１は、ディスプレイ構造のためのベースレイヤを形成する。電子ディスプレイは、表示スタック上で、共通電圧レイヤ２３と、共通電圧レイヤ２３の上に離れて配置された電極アレイレイヤ２６とを有する。共通電圧レイヤ２３及び電極アレイレイヤ２６は互いに平行である。共通電圧レイヤ２３と電極アレイレイヤ２６との間の距離は、共通電圧レイヤ２３と電極アレイレイヤ２６との間のレイヤ、この例では、カラーフィルタレイヤ２５及び液晶レイヤ２４、によって定義されてよい。電極アレイレイヤ２６はカラーフィルタレイヤ２５の上に配置されている。タッチのような外部ソースによる容量変化を検出する効果は、共通電圧レイヤ２３と電極アレイレイヤ２６との間の距離がより大きくなるにつれて改善することができる。共通電圧レイヤ２３は２つの機能、すなわち、表示モードのためのＶＣＯＭレイヤ、及びタッチ検知モードのための保護電極レイヤ、を有する。パネルピクセルレイヤ２２、例えば、ＴＦＴピクセル、のアレイは、アレイガラス２１の上に且つ共通電圧レイヤ２３の下に配置されている。液晶レイヤ２４は、共通電圧レイヤ２３の上に配置されている。電極アレイレイヤ２６の上には、一番上の窓レイヤ２８を接続する接着剤レイヤ２７がある。この例となる実施形態において、電極アレイレイヤ２６は、カラーフィルタレイヤ２５の上に配置されている。一実施形態において、電極アレイレイヤ２６は、接着剤レイヤ２７と窓レイヤ２８との間に配置される。図２に従う一実施形態は、ディスプレイ一体型自己容量性タッチシステムである。一実施形態において、ディスプレイはインセル型（in-cell）ディスプレイである。
【００１２】
実施形態において、少なくとも１つのプロセッサと、実行される場合に、ディスプレイに、表示アドレッシングモードとタッチ計測モードとの間を切り替えさせる命令を記憶するメモリとが設けられ、タッチ計測モードでは、共通電圧レイヤ２３と電極アレイレイヤ２６との間の自己キャパシタンスによってタッチが検出される。表示アドレッシングは、ディスプレイのピクセルが画像を表示するようアドレッシングされる機能を指し、これは、表示更新とも呼ばれ得る。この例では、タッチ制御モジュール２９はタッチ検知機能を制御する。タッチ制御モジュール２９は、接続ＣＳｘにより電極アレイレイヤ２６上の電極へ電気的に接続されている。タッチ制御モジュール２９はまた、共通電圧レイヤ２３へ又は同じ電圧レベルへ、例えば、接地レベル若しくはデバイス筐体電圧レベルへ接続されており、このとき、共通電圧レイヤ２３は、保護レイヤとして代わる代わる機能する。表示ドライバモジュール３０は表示機能を制御し、共通電圧レイヤ２３へ接続されている。
【００１３】
実施形態において、表示ドライバモジュール３０及び表示ドライバモジュール３０へ接続されるタッチ制御モジュール２９があり、表示ドライバモジュール３０は、タッチ制御モジュール２９に、タッチ計測モードにおいて共通電圧レイヤ２３と電極アレイレイヤ２６との間のキャパシタンスの変化を測定させる。タッチ制御モジュール２９は、電気接続を介して表示ドライバモジュール３０から信号Ｔ＿ｅｎａｂｌｅを受信する。表示ドライバモジュール３０は、タッチ制御モジュール２９への信号Ｔ＿ｅｎａｂｌｅを制御及び送信して、タッチ制御モジュール２９が自己キャパシタンス、すなわち、共通電圧レイヤ２３（本例では、保護レイヤ２３）と電極アレイレイヤ２６上の電極との間に導入される容量電荷であるキャパシタンスの変化、を測定し始めることを可能にする。タッチ制御モジュール２９は、Ｇｕａｒｄ信号を表示ドライバモジュール３０へ送る。
【００１４】
実施形態において、表示ドライバモジュール３０及び表示ドライバモジュール３０へ接続されるタッチ制御モジュール２９は、ディスプレイに、表示アドレッシングモードとタッチ計測モードとの間を切り替えさせる。ディスプレイが表示アドレッシングモードとタッチ計測モードとの間を切り替える場合に、タッチ制御モジュール２９は、予め定義された振幅及び周波数を有するＧｕａｒｄ信号を送る。
【００１５】
実施形態において、表示ドライバモジュール３０は共通電圧レイヤ２３へ接続され、タッチ制御モジュール２９は電極アレイレイヤ２６へ及び表示ドライバモジュール３０へ接続され、表示ドライバモジュール３０は、表示アドレッシングモードにおいて共通電圧レイヤ２３のためにＤＣシグナリングを、タッチ計測モードにおいて共通電圧レイヤ２３のためにＡＣシグナリングを供給する。表示ドライバモジュール３０は、Ｇｕａｒｄ信号への応答として保護レイヤ２３を駆動し、共通電圧／保護レイヤ２３及びパネルピクセルレイヤ２２のアレイのための所要のＤＣオフセットをセットする。
【００１６】
実施形態において、タッチ制御要素及び／又は表示制御要素は、ディスプレイに、表示アドレッシングモードとタッチ計測モードとの間を切り替えさせる。表示ドライバモジュール３０及びタッチ制御モジュール２９は、単一のタッチ制御要素に、例えば、タッチ機能及び表示機能を操作することが可能な集積回路に、組み込まれてよい。
【００１７】
図３は、表示スタックが図２に表された例に類似する実施形態を示す。タッチ制御モジュール３６は、信号ＣＳｘを受信する電極アレイレイヤ２６の電極へ電気的に接続されている。タッチ制御モジュール３６はまた、共通電圧レイヤ２３及びパネルピクセルレイヤ２２のアレイへ電気的に接続されており、両方のレイヤ２２、２３のための所要の電圧オフセットをセットする。表示ドライバモジュール３５は、タッチ制御モジュール３６へ電気的に接続されており、タッチ制御モジュール３６へ信号Ｔ＿ｅｎａｂｌｅを周期的に送る。実施形態において、タッチ制御モジュール３６は、共通電圧レイヤ２３へ、パネルピクセルレイヤ２２のアレイへ、及び電極アレイレイヤ２６へ接続され、表示ドライバモジュール３５はタッチ制御モジュール３６へ接続され、このとき、表示ドライバモジュール３５から受信される信号は、タッチ制御モジュール３６に、共通電圧レイヤ２３からの所要の電圧オフセットでパネルピクセルレイヤ２２のアレイを保ちながら、タッチ計測モードにおいて共通電圧レイヤ２３を駆動させる。表示ドライバモジュール３５は、信号Ｔ＿ｅｎａｂｌｅを制御して、タッチ制御モジュール３６が電極アレイレイヤ２６の電極からの信号取得を開始することを可能にする。タッチ制御モジュール３６は、共通電圧レイヤ２３と同じ層である保護レイヤ２３を制御する。実施形態において、タッチ制御モジュール３６は、共通電圧レイヤ２３へ及び電極アレイレイヤ２６へ接続され、表示ドライバモジュール３５はタッチ制御モジュール３６へ接続され、タッチ制御モジュール３６は、表示アドレッシングモード及びタッチ計測モードにおいて共通電圧レイヤ２３のための直流オフセットのために所要のＡＣ及びＤＣシグナリングを供給する。タッチ制御モジュール３６は、共通電圧レイヤ２３及びパネルピクセルレイヤ２２のアレイのためにタッチ計測モードにおいて及び表示アドレッシングモードにおいて所要のＤＣオフセットをセットする。
【００１８】
図４は、タッチ計測のために使用される表示休眠時間の例の略タイミング図を表す。ｘ軸は時間を表し、Ｔ１は表示アドレッシングアクティブ時間であり、Ｔ２はタッチ計測アクティブ時間であり、Ｔ３は、Ｔ１及びＴ２の両方を組み合わせた表示フレームである。タイミング周期４１は表示アドレッシング周期であり、タイミング周期４２はタッチイネーブル信号、例えば、前述の例に従う信号Ｔ＿ｅｎａｂｌｅであり、タイミング周期４３は共通電圧レイヤＶＣＯＭ又は保護レイヤ周期であり、タイミング周期４４はタッチ計測周期である。この例では、表示フレームレートは通常１６ｍｓである。なお、表示ドライバモジュールは、タッチ計測のための休眠時間（quiet  time）を残しながら、表示パネルをより速く更新することができる。休眠時間は、例えば、表示ドライバモジュールからタッチ制御モジュールへ送られる同期化信号Ｔ＿ｅｎａｂｌｅによって指示される。Ｔ＿ｅｎａｂｌｅ信号を受信した後、タッチ制御モジュールは、予め定義された時間の間に電極アレイレイヤにおける電極を測定することを開始する。共通電圧レイヤＶＣＯＭは、保護レイヤとして交代しており、信号Ｔ＿ｅｎａｂｌｅは、タッチ計測のためのＡＣ駆動保護レイヤとしての、表示のための共通電圧レイヤＶＣＯＭの再利用を可能にする。Ｇｕａｒｄ信号は、パネルピクセルレイヤ２２のアレイのＤＣオフセットを正確に調整するためにタッチ制御モジュールから表示ドライバモジュールへ送られ、あるいは、他の実施形態において見られるように、タッチ制御モジュールがパネルピクセルレイヤ２２のアレイのＤＣオフセットを提供してよい。タッチ制御モジュールは、自己容量性電極の電荷を変更することができるタッチ又はオブジェクトの近接を測定する。表示アドレッシングモードにおいて、タッチ制御モジュールは、適切な電圧レベルをセットするよう表示ドライバモジュールに共通電圧レイヤＶＣＯＭ及びパネルピクセルレイヤ２２のアレイの制御を与え、あるいは、他の実施形態においてみられるように、タッチ制御モジュールが適切な電圧レベルをセットしてよい。
【００１９】
図５は、時間の関数として種々の信号の電圧の一例を表す。ｘ軸は、最初にタッチ計測モードから始まる部分に分けられている。信号ＳＹＮＣは、タッチ制御モジュール及び表示ドライバモジュールのための同期化信号を示し、両方の要素が同時に周期を開始することを可能にする。信号ＶＣＯＭ／ＧＵＡＲＤは、共通電圧レイヤに印加される電圧レベルを示す。タッチ計測モードにおいて、ＶＣＯＭ／ＧＵＡＲＤ信号は、０Ｖから４Ｖの間を行ったり来たりしており、ＡＣ励起電圧を、タッチ計測モードにおいて保護レイヤとして機能するレイヤに印加する。パネルピクセルのアレイは、−１０Ｖから−６Ｖの間を行ったり来たりする電圧を有する同じ矩形波形に従う。表示アドレッシングモードにおいて、ＶＣＯＭ／ＧＵＡＲＤ信号は０．２Ｖに設定され、レイヤは共通電圧レイヤとして使用される。パネルピクセルのアレイは−８Ｖに設定され、固定電圧レベルは表示機能に干渉しない。表示はタッチモードの間はアクティブでなく、タッチ計測は表示モードではアクティブでない。
【００２０】
解決法は、保護レイヤとしての表示ＶＣＯＭレイヤの再利用を可能にする。カラーフィルタレイヤもセンサ電極レイヤのために使用され、また、共通電圧レイヤまでの距離を設ける他のレイヤも使用されてよい。解決法は、表示周期にタッチ計測を組み込む場合に表示ドライバモジュール及びタッチ制御モジュールを制御し得る。タッチイネーブル信号Ｔ＿ｅｎａｂｌｅは、表示ドライバモジュール及び／又はタッチ制御モジュールのために生成され得る。解決法は、交互にタッチ計測を行い且つ表示画像を更新／アドレッシングしながら、ＶＣＯＭ及び電極センサアレイレイヤのＡＣ及びＤＣレベルを制御し得る。
【００２１】
図６は、保護レイヤとしてアクティブに駆動される共通電圧レイヤ６１を概略的に示す。センサ電極６２は、共通電圧レイヤ６１から離れた他の層において配置されている。センサ電極６２は、異なる形状又はサイズにおいて配置され得るが、この例では、電極６２は正方形である。接続６３は、センサ電極６２から電荷増幅器６４へのルーティングを表し、システムは、センサ電極６２ごとに１つの電荷増幅器６４を、あるいは、ＡＤコンバータまでの信号経路における電荷増幅器及び後続の要素の量を減らすために多重化システムを、有してよい。電荷増幅器６４は、アナログセンサ情報からデジタルデータへの信号経路を提供する要素の例としてのみ表されている。タッチ分解能は、センサ電極６２の数とともに増大する。例えば、スマートフォンのディスプレイは、１００以上のセンサ電極６２を有してよい。ＡＤコンバータまでの信号経路における電荷増幅器６４及び後続の要素は、タッチ制御モジュールに組み込まれてよく、あるいは、それらは別々のコンポーネントであってよく、集積回路は複数の電荷増幅器を有し、タッチ制御モジュールとセンサ電極との間に電気的接続を設ける。
【００２２】
実施形態において、ディスプレイ構造は、表示スタック、表示スタックの上の共通電圧レイヤ、及び表示スタックの上の電極アレイレイヤを有し、電極アレイレイヤは、表示スタック上で共通電圧レイヤの上に離れて配置され、電極アレイは自己キャパシタンスによってタッチを検知し、タッチ制御要素は共通電圧レイヤへ及び電極アレイレイヤへ結合され、タッチ制御要素は、共通電圧レイヤに、表示アドレッシングモードとタッチ計測モードとの間を切り替えさせる。実施形態において、タッチ制御要素は表示ドライバモジュールを有し、表示ドライバモジュールへ接続されるタッチ制御モジュールは、ディスプレイに、表示アドレッシングモードとタッチ計測モードとの間を切り替えさせる。実施形態において、タッチ制御要素は、表示ドライバモジュールと、表示ドライバモジュールへ接続されるタッチ制御モジュールとを有し、表示ドライバモジュールは、タッチ制御モジュールに、タッチ計測モードにおいて共通電圧レイヤと電極センサアレイとの間のキャパシタンスの変化を測定させる。実施形態において、タッチ制御要素は、共通電圧レイヤへ接続される表示ドライバモジュールと、電極アレイレイヤへ及び表示ドライバモジュールへ接続されるタッチ制御モジュールとを有し、表示ドライバモジュールは、表示アドレッシングモードにおいて共通電圧レイヤのためのＤＣシグナリングを、タッチ計測モードにおいて共通電圧レイヤのためのＡＣシグナリングを供給する。実施形態において、タッチ制御要素は、共通電圧レイヤへ及び電極アレイレイヤへ接続されるタッチ制御モジュールと、タッチ制御モジュールへ接続される表示ドライバモジュールとを有し、表示ドライバモジュールからの信号は、タッチ制御モジュールに、タッチ計測モードにおいて共通電圧レイヤを駆動させる。実施形態において、タッチ制御要素は、共通電圧レイヤへ及び電極アレイレイヤへ接続されるタッチ制御モジュールと、タッチ制御モジュールへ接続される表示ドライバモジュールとを有し、タッチ制御モジュールは、表示アドレッシングモードにおいて共通電圧レイヤのためのＤＣシグナリングを、タッチ計測モードにおいて共通電圧レイヤのためのＡＣシグナリングを供給する。実施形態において、電極アレイレイヤは、カラーフィルタレイヤの上に配置される。実施形態において、電極アレイレイヤは、接着剤レイヤと窓レイヤとの間に配置される。
【００２３】
ディスプレイのための方法の実施形態は、表示スタック、表示スタックの上の共通電圧レイヤ、及び表示スタックの上の電極アレイレイヤと、共通電圧レイヤを予め定義された電圧レベルへと駆動することによってディスプレイを表示アドレッシングモードに設定することと、タッチ入力を駆動するよう共通電圧を駆動し、休眠期間にディスプレイを設定することによって、ディスプレイをタッチ計測モードに設定することと、共通電圧レイヤと表示スタック上で共通電圧レイヤの上に離れて配置された電極アレイレイヤとの間の自己キャパシタンスによってタッチを検出することとを有する。実施形態において、電極アレイレイヤは、カラーフィルタレイヤの上に配置される。実施形態において、電極アレイレイヤは、接着剤レイヤと窓レイヤとの間に配置される。実施形態において、方法は、ディスプレイを表示アドレッシングモードとタッチ計測モードとの間で切り替えることを有する。方法の実施形態において、ディスプレイは、表示ドライバモジュールと、表示ドライバモジュールへ接続されるタッチ制御モジュールとを有し、表示ドライバモジュールは、タッチ制御モジュールに、タッチ計測モードにおいて共通電圧レイヤと電極センサアレイとの間のキャパシタンスの変化を測定させる。方法の実施形態において、ディスプレイは、共通電圧レイヤへ接続される表示ドライバモジュールと、電極アレイレイヤへ及び表示ドライバモジュールへ接続されるタッチ制御モジュールとを有し、表示ドライバモジュールは、表示アドレッシングモードにおいて共通電圧レイヤのためのＤＣシグナリングを、タッチ計測モードにおいて共通電圧レイヤのためのＡＣシグナリングを供給する。方法の実施形態において、ディスプレイは、共通電圧レイヤへ及び電極アレイレイヤへ接続されるタッチ制御モジュールと、タッチ制御モジュールへ接続される表示ドライバモジュールとを有し、表示ドライバモジュールから受信される信号は、タッチ制御モジュールに、タッチ計測モードにおいて共通電圧レイヤを駆動させる。方法の実施形態において、ディスプレイは、共通電圧レイヤへ及び電極アレイレイヤへ接続されるタッチ制御モジュールと、タッチ制御モジュールへ接続される表示ドライバモジュールとを有し、タッチ制御モジュールは、表示アドレッシングモードにおいて共通電圧レイヤのためのＤＣシグナリングを、タッチ計測モードにおいて共通電圧レイヤのためのＡＣシグナリングを供給する。
【００２４】
実施形態において、電子ディスプレイは、共通電圧レイヤと、表示スタック上で共通電圧レイヤの上に離れて配置された電極アレイレイヤと、ディスプレイを表示アドレッシングモードとタッチ計測モードとの間で切り替え、タッチ計測モードでは、共通電圧レイヤと電極アレイレイヤとの間の自己キャパシタンスによってタッチが検出される手段とを有する。実施形態において、電子ディスプレイは、ディスプレイに、表示アドレッシングモードとタッチ計測モードとの間を切り替えさせるタッチ制御要素を有する。実施形態において、電子ディスプレイは、表示ドライバモジュールを有し、表示ドライバモジュールへ接続されるタッチ制御モジュールは、ディスプレイに、表示アドレッシングモードとタッチ計測モードとの間を切り替えさせる。実施形態において、電子ディスプレイは、表示ドライバモジュールと、表示ドライバモジュールへ接続されるタッチ制御モジュールとを有し、表示ドライバモジュールは、タッチ制御モジュールに、タッチ計測モードにおいて共通電圧レイヤと電極センサアレイとの間のキャパシタンスの変化を測定させる。実施形態において、電子ディスプレイは、共通電圧レイヤへ接続される表示ドライバモジュールと、電極アレイレイヤへ及び表示ドライバモジュールへ接続されるタッチ制御モジュールとを有し、表示ドライバモジュールは、表示アドレッシングモードにおいて共通電圧レイヤのためのＤＣシグナリングを、タッチ計測モードにおいて共通電圧レイヤのためのＡＣシグナリングを供給する。実施形態において、電子ディスプレイは、共通電圧レイヤへ及び電極アレイレイヤへ接続されるタッチ制御モジュールと、タッチ制御モジュールへ接続される表示ドライバモジュールとを有し、表示ドライバモジュールから受信される信号は、タッチ制御モジュールに、タッチ計測モードにおいて共通電圧レイヤを駆動させる。実施形態において、電子ディスプレイは、共通電圧レイヤへ及び電極アレイレイヤへ接続されるタッチ制御モジュールと、タッチ制御モジュールへ接続される表示ドライバモジュールとを有し、タッチ制御モジュールは、表示アドレッシングモードにおいて共通電圧レイヤのためのＤＣシグナリングを、タッチ計測モードにおいて共通電圧レイヤのためのＡＣシグナリングを供給する。実施形態において、電極アレイレイヤは、カラーフィルタアレイの上に配置される。実施形態において、電極アレイレイヤは、接着剤レイヤと窓レイヤとの間に配置される。
【００２５】
代替的に、あるいは、追加的に、本願で記載される機能は、少なくとも部分的に、１つ以上のハードウェアロジックコンポーネントによって実施され得る。例えば、制限なしに、使用され得るハードウェアロジックコンポーネントの実例となるタイプは、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ；Field-Programmable  Gate  Array(s)）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ；Program-specific  Integrated  Circuit(s)）、特定用途向け標準製品（ＡＳＳＰ；Program-specific  Standard  Product(s)）、システム・オン・チップ（ＳｏＣ；System-on-a-Chip）システム、結合プログラム可能論理デバイス（ＣＰＬＤ；Complex  Programmable  Logic  Device(s)）、グラフィクス・プロセッシング・ユニット（ＧＰＵ；Graphics  Processing  Unit(s)）を含む。例えば、反射制御要素の機能の一部又は全ては、１つ以上のハードウェアロジックコンポーネントによって実施されてよい。
【００２６】
上述された装置又はシステムの例は、１つ以上のプロセッサを有する、コンピュータに基づくデバイスであり、１つ以上のセンサを制御し、センサデータを受信し、センサデータを使用するためにデバイスの動作を制御するようコンピュータ実行可能命令を処理するマイクロプロセッサ、コントローラ、又はあらゆる他の適切なタイプのプロセッサであってよい。オペレーティングシステムを有するプラットフォームソフトウェア又はあらゆる他の適切なプラットフォームソフトウェアは、アプリケーションソフトウェアがデバイスで実行されることを可能にするよう、コンピュータに基づくデバイスに設けられてよい。
【００２７】
コンピュータ実行可能命令は、コンピュータに基づくデバイスによってアクセス可能である如何なるコンピュータ可読媒体によっても提供されてよい。コンピュータ可読媒体は、例えば、メモリのようなコンピュータ記憶媒体、及び通信媒体を含んでよい。メモリのようなコンピュータ記憶媒体は、コンピュータ読出可能な命令、データ構造、プログラムモジュール又は他のデータのような情報の記憶のために如何なる方法又は技術においても実装される揮発性及び不揮発性のリムーバブル及び非リムーバブル媒体を含む。コンピュータ記憶媒体は、制限なしに、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ若しくは他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）若しくは他の光学ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ若しくは他の磁気記憶デバイス、又はコンピュータデバイスによるアクセスのための情報を記憶するために使用され得るあらゆる他の非伝送媒体を含む。対照的に、通信媒体は、コンピュータ読出可能な命令、データ構造、プログラム、モジュール又は他のデータを、搬送波のような変調データ信号又は他の伝送メカニズムにおいて具現してよい。本願で定義されるように、コンピュータ記憶媒体は通信媒体を含まない。従って、コンピュータ記憶媒体は、伝播する信号自体であると解釈されるべきではない。伝播される信号は、コンピュータ記憶媒体において存在し得るが、伝播される信号自体は、コンピュータ記憶媒体の例ではない。たとえコンピュータ記憶媒体がコンピュータに基づくデバイス内に示されるとしても、記憶は、例えば、通信インターフェイスを使用することによって、ネットワーク又は他の通信リンクを介して分配され又は遠隔に配置されてアクセスされ得る。
【００２８】
コンピュータに基づくデバイスは、表示情報を表示デバイスに出力するよう構成される入出力コントローラを有してよい。表示デバイスは、コンピュータに基づくデバイスと別個であっても、又はそれと一体であってもよい。表示情報は、グラフィカルユーザインターフェイスを、例えば、センサ入力を用いてデバイスによって追跡される手のジェスチャを表示するために、又は他の表示目的のために、提供してよい。入出力コントローラはまた、ユーザ入力デバイス（例えば、マウス、キーボード、カメラ、マイクロホン又は他のセンサ）のような１つ以上のデバイスから入力を受け取って処理するよう構成される。いくつかの例において、ユーザ入力デバイスは、音声入力、ユーザのジェスチャ、又は他のユーザ動作を検出してよく、ナチュラル・ユーザ・インターフェイス（ＮＵＩ＋natural  user  interface）を提供してよい。このユーザ入力は、特定のユーザのためにデバイスを構成するために使用されてよい。実施形態において、表示デバイスは、それがタッチ検知表示デバイスである場合に、ユーザ入力デバイスとしても動作する。入出力コントローラは、表示デバイス以外の他のデバイス（例えば、ローカル接続されている印刷デバイス）へもデータを出力してよい。
【００２９】
語「コンピュータ」又は「コンピュータに基づくデバイス」は、それが命令を実行することができるようにプロセッシング機能を備えた如何なるデバイスも指すために本願で使用される。当業者であれば、そのようなプロセッシング機能が多種多様なデバイスに組み込まれ、従って、語「コンピュータ」及び「コンピュータに基づくデバイス」が夫々ＰＣ、サーバ、携帯電話機（スマートフォンを含む。）、タブレットコンピュータ、セットトップボックス、メディアプレイヤー、ゲーム機、パーソナルデジタルアシスタント、及び多くの他のデバイスを含むことを認識するだろう。
【００３０】
本願で記載される方法は、有形な記憶媒体上におけるマシン読出可能な形で、例えば、コンピュータで実行される場合に本願で記載される方法のいずれかの全てのステップを実施するよう適応されたコンピュータプログラムコード手段を有するコンピュータプログラムの形で、ソフトウェアによって実施されてよい。ここで、コンピュータプログラムは、コンピュータ可読媒体において具現されてよい。有形な記憶媒体の例は、ディスク、サムドライブ、メモリなどのようなコンピュータ可読媒体を有するコンピュータ記憶デバイスを含み、伝播される信号を含まない。伝播される信号は、有形な記憶媒体において存在してよいが、伝播される信号自体は、有形な記憶媒体の例ではない。ソフトウェアは、方法のステップが如何なる適切な順序でも、又は同時に実施され得るように、並列プロセッサ又は直列プロセッサでの実行に適し得る。
【００３１】
これは、ソフトウェアが有用な、別々に交換可能な商品であり得ると認める。所望の機能を実施するよう“ダム（dumb）”又は標準のハードウェアで実行されるか又はそれを制御するソフトウェアを包含することが意図される。また、所望の機能を実施するよう、シリコンチップを設計するために又は汎用プログラム可能チップを構成するために使用される、ＨＤＬ（ハードウェア記述言語；Hardware  Description  Language）ソフトウェアのような、ハードウェアの構成を“記述”又は定義するソフトウェアを包含することも意図される。
【００３２】
当業者であれば、プログラム命令を記憶するために利用される記憶デバイスがネットワークにわたって分布することができると認識するだろう。例えば、遠隔のコンピュータは、ソフトウェアとして記述されるプロセスの例を記憶してよい。ローカル又は端末コンピュータは、遠隔のコンピュータにアクセスし、プログラムを実行すべくソフトウェアの一部又は全てをダウンロードする。代替的に、ローカルコンピュータは、必要とされるソフトウェアの片をダウンロードするか、あるいは、一部のソフトウェア命令をローカル端末で、そして、一部のソフトウェア命令を遠隔のコンピュータ（又はコンピュータネットワーク）で実行してよい。代替的に、あるいは、追加的に、本願で記載される機能は、少なくとも部分的に、１つ以上のハードウェアロジックコンポーネントによって実施され得る。例えば、制限なしに、使用され得るハードウェアロジックコンポーネントの実例となるタイプは、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ；Field-Programmable  Gate  Array(s)）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ；Application-specific  Integrated  Circuit(s)）、特定用途向け標準製品（ＡＳＳＰ；Application-specific  Standard  Product(s)）、システム・オン・チップ（ＳｏＣ；System-on-a-Chip）システム、結合プログラム可能論理デバイス（ＣＰＬＤ；Complex  Programmable  Logic  Device(s)）、などを含む。
【００３３】
本願で与えられている如何なる範囲又はデバイス値も、追求される効果を失うことなしに拡張又は変更されてよい。
【００３４】
対象は、構造的な特徴及び／又は動作に特有の言語において記載されてきたが、添付の特許請求の範囲で定義される対象は、必ずしも、前述の具体的な特徴又は動作に制限されないことが理解されるべきである。むしろ、前述の具体的な特徴又は動作は、特許請求の範囲を実施する例として開示されており、他の等価な特徴及び動作は、特許請求の範囲の適用範囲内にあるよう意図される。
【００３５】
前述の利点及び恩恵は、１つの実施形態に関係があることができ、あるいは、いくつかの実施形態に関係があることができる。実施形態は、述べられている問題のいずれか又は全てを解消するもの、あるいは、述べられている利点及び恩恵のいずれか又は全てを有しているものに制限されない。更には、‘１つ’のアイテムへの言及は、それらのアイテムの１つ以上に言及することが理解されるだろう。
【００３６】
本願で記載される方法のステップは、必要に応じて、如何なる適切な順序でも又は同時に実施されてよい。その上、個々のブロックは、本願で記載される対象の主旨及び適用範囲から外れることなしに、方法のいずれかから削除されてよい。前述の例のいずれかの態様は、追求される効果を失うことなしに更なる例を形成するよう、記載される他の例のいずれかの態様と組み合わされてよい。
【００３７】
語「有する（comprising）」は、特定される方法のブロック又は要素を含む手段を意味するために本願で使用されるが、そのようなブロック又は要素は排他的リストを有さず、方法又は装置は追加のブロック又は要素を含んでよい。
【００３８】
前述の記載は単なる一例として与えられており、様々な変更が当業者によって行われてよいことが理解されるだろう。前述の仕様、例及びデータは、例となる実施形態の構造及び使用の完全な記載を提供する。様々な実施形態は、ある程度の特異性を有して、又は１つ以上の個々の実施形態を参照して、先に記載されてきたが、当業者であれば、本明細書の主旨又は適用範囲から外れることなしに、開示されている実施形態に対して多数の変更を行うことができる。
【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５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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