JP5633565B2

JP5633565B2 - 能動タッチシステム

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Publication number: JP5633565B2
Application number: JP2012524079A
Authority: JP
Inventors: チェン、チリアン
Original assignee: ソルーションデポ（シェンチェン）リミテッド
Priority date: 2009-08-12
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2014-12-03
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Description

本発明は、タッチスクリーンに関し、特に、能動タッチスクリーン及びその駆動回路に関する。

タッチは、人間の最も重要な感知手段であり、人間が機器と付き合う場合に最も自然な手段である。現在、タッチスクリーンは、既にパソコン、スマートフォン、公共情報、スマート家電、産業制御といった多くの分野に広く適用されるように発展してきた。従来のタッチ分野においては、主に抵抗式タッチスクリーン、光学式タッチスクリーン、超音波式タッチスクリーン、平面静電容量式タッチスクリーンがあるが、ここ数年、投影型静電容量式のタッチスクリーンが急速に発展してきた。

抵抗式タッチスクリーンは、やはり現在市販されている支配的な製品であるが、抵抗式タッチスクリーンの二層基板の構造では、タッチスクリーンとディスプレイパネルとが一体に積層されて用いられ、この場合、タッチスクリーンの反射光により表示の輝度、コントラスト、彩度などの表示品位が非常に影響され、全体的な表示品質が大きく低減され、また、ディスプレイパネルのバックライトの輝度を増加すると、消費電力が大幅に向上することになる。アナログ抵抗式タッチスクリーンは、更に位置決め上のドリフト問題があるため、位置の校正を常に行う必要がある。また、抵抗式タッチスクリーンの電極接触による作動方式は、タッチスクリーンの寿命を短縮させる。

赤外線式タッチスクリーン及び超音波式タッチスクリーンは、表示品質に影響しない。しかし、赤外線式タッチスクリーン及び超音波式タッチスクリーンは、コストが高く、水滴や埃でもタッチスクリーンの作動の信頼性に影響する。特に赤外線式タッチスクリーン及び超音波式タッチスクリーンは構造が複雑で、消費電力が大きいので、それらの携帯型製品における適用が殆んど不可能である。

平面静電容量式タッチスクリーンの単層基板の構造では、タッチスクリーンとディスプレイパネルとが一体に積層されて使用される場合に、タッチスクリーンの表示品質に対する影響が大きくない。しかし、平面静電容量式タッチスクリーンにも位置決め上のドリフト問題が存在するので、位置の校正を常に行う必要がある。水滴もタッチスクリーンの作動の信頼性に影響する。特に、平面静電容量式タッチスクリーンは消費電力が高く、コストが高いため、その携帯用製品における適用も殆ど不可能である。

投影型静電容量式のタッチスクリーンは、また単層基板の構造であり得るので、タッチスクリーンとディスプレイパネルとが一体に積層されて使用される場合に、タッチスクリーンの表示品質に対する影響も大きくない。しかし、投影型静電容量式のタッチスクリーンは、指又は他のタッチ物がタッチスクリーン電極の間における結合容量に対する影響を測定することにより、実際には指又は他のタッチ物のタッチスクリーン電極に対する充放電の影響を測定することにより、指又は他のタッチ物のタッチスクリーンにおける位置を検出する。位置決めポイントはシミュレーション計算による必要があり、本物のデジタルタッチスクリーンではない。製造及び使用環境における分布容量はタッチスクリーンの作動の信頼性に影響し、表示駆動信号及び他の電気信号による干渉はタッチスクリーンの作動に影響し、水滴もタッチスクリーンの作動の信頼性に影響する。また、投影型静電容量式のタッチスクリーンは検出電極線の抵抗値において高い要求があるため、ディスプレイパネルと積層して利用される投影型静電容量式タッチスクリーンの検出電極線が、ＩＴＯのような低い電気伝導率の透明電極層だけではなく、金属類の高い電気伝導率の電極層を有する必要にもなり、作製工程が複雑で、コストが高く、特に大サイズ、ひいては超大サイズのタッチスクリーンにおいては、コストが高すぎる。

近年では、携帯電話「ｉＰｈｏｎｅ」やオペレーティングシステム「Ｗｉｎｄｏｗｓ７」の登場につれて、人々のマルチタッチに対する興味は急に向上する。抵抗式タッチスクリーンも容量式タッチスクリーンも、スクリーンにおいてそれぞれのセンサー線が複数のセンサーユニットに接続されるため、各センサーユニット同士は完全に独立しているわけではない。シングルタッチに対して、複数のタッチポイントを識別するために、検出の走査方式がかなり複雑になり、検出にはたくさんの時間がかかり、又は、検出後の判定プロセスがかなり複雑になり、強大な計算能力と保存空間とが必要であり、たくさんの時間も必要である。タッチスクリーンを直接に改善すると共に、検出方式を相応して変更することにより、スクリーンにおいて各センサーユニットが完全に独立し、マルチタッチが容易で自然になる。

本発明は、能動デバイスを有し、スクリーンにおいて各センサーユニットを完全に独立させるタッチスクリーンを提供することを目的とする。

本発明の能動タッチシステムの基本的な作動原理は、以下の通りである。

タッチ基板にセンサー電極ユニット、及び交差する２群の制御電極と検出電極がアレイ状に設置され、検出電極が能動デバイスを介してセンサー電極に接続する。制御電極により能動デバイスのオン・オフを制御し、検出電極によりセンサー電極にタッチ励起信号を与えると共に、センサー電極によるタッチ物に対するリーク電流を検出する。人の指又は他のタッチ物がある電極線に近接又は接触する際に、指又は他のタッチ物とセンサー電極との間に結合容量が形成され、センサー電極ユニットにおけるタッチ励起源信号は、この結合容量部分を介して漏洩される。タッチ回路は、センサー電極にタッチ励起信号を供給する検出電極線の各々におけるタッチ信号の変化の大きさを検出することにより、リーク電流が最大である又はリーク電流がある閾値を超えた検出電極線を見出し、そして、この場合に能動デバイスをオンにする制御電極線と組み合わせて、リーク電流が生じたセンサー電極ユニットを決定し、タッチ基板における指又は他のタッチ物の位置を見出す。

薄膜電界効果トランジスタであるＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）は、能動マトリクスデバイスの典型的な代表であり、薄膜トランジスタＴＦＴのゲート（Ｇａｔｅ）が水平方向における走査線に接続し、ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）が垂直方向におけるデータ線に接続し、ドレイン（Ｄｒａｉｎ）が負荷電極（ここでのドレイン、ソースの定義は、ただ習慣的な定義であり、ソースレベルは、特にソース電極のレベルを意味するではなく、ここでいうソースとドレインの両電極のうち、レベルが小さい方のレベルを意味する）に接続する。アレイ配列の能動デバイスアレイは、パルスを介してゲートが行われるように、１つの負荷電極ごとに１つの半導体スイッチデバイスを配置するので、各負荷電極は相対的に独立する。

薄膜電界効果トランジスタ（ＴＦＴ）は、ＮＭＯＳ型とＰＭＯＳ型との２種類を有する。従来、ほとんどのＴＦＴは、アモルファスシリコン（ａｍｏｒｐｈｏｕｓｓｉｌｉｃｏｎ、ａ−Ｓｉ）工程を採用し、そのゲート絶縁層が窒化シリコン（ＳｉＮｘ）であって、正電荷を捕獲しやすく、アモルファスシリコン半導体層にトレンチを形成する場合に、ちょうど窒化シリコンにおける正電荷により電子を吸引してトレンチを形成するので、アモルファスシリコン工程を利用するＴＦＴはＮＭＯＳ型が多い。本明細書の内容は主にＮＭＯＳ型薄膜トランジスタを代表として説明するが、ＰＭＯＳ型薄膜トランジスタは、同じ原理に従うことができるため、ここではさらに単独にその例を挙げない。

本発明の技術的課題は、以下の技術的手段により解決される。

タッチ基板と、センサー電極、制御電極及び検出電極を有し、タッチ基板における作業者の指又は他のタッチ物の位置を検出するためのタッチ電極と、などから構成される能動タッチシステムであって、タッチ基板には、アレイ配列の能動デバイスユニット、アレイ配列のセンサー電極ユニット、及び交差する少なくとも２群の制御電極と検出電極を備え、各制御電極線と各検出電極線との交差する箇所において絶縁層で隔てられおり、センサー電極は能動デバイスに接続され、能動デバイスは制御電極と検出電極とに接続される能動タッチシステムである。

さらに、本発明の課題は、以下の技術的手段により解決される。

本発明の他の態様によれば、前記能動デバイスアレイにおける能動デバイスユニットには、１つ又は複数の能動素子を有する。

本発明の他の態様によれば、前記能動デバイスアレイにおける能動デバイスユニットは、２端子アクティデバイスであってもよく、３端子能動デバイスであってもよい。

本発明の他の態様によれば、前記能動デバイスアレイにおける能動デバイスユニットが２端子能動デバイスである場合に、制御電極線は１つのコンデンサを介してセンサー電極ユニットに接続され、センサー電極ユニットは更に２端子能動デバイスユニットの一方の端子に接続され、検出電極線は２端子能動デバイスユニットの他方の端子に接続される。

本発明の他の態様によれば、前記能動デバイスアレイにおける能動デバイスユニットが３端子能動デバイスである場合に、制御電極線及び検出電極線はそれぞれ３端子能動デバイスユニットの２つの端子に接続され、３端子能動デバイスユニットの他方の端子はセンサー電極ユニットに接続される。

本発明の他の態様によれば、前記３端子能動デバイスアレイは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイであり、制御電極線及び検出電極線はそれぞれＴＦＴのゲートとソースとに接続され、ＴＦＴのドレインはセンサー電極ユニットに接続される。

本発明の他の態様によれば、タッチ基板において検出電極線の全て又は一部を有する位置での異なる層には、単層又は多層の遮蔽電極が設置されており、遮蔽電極と、検出電極及び能動デバイスアレイとは絶縁体で隔てられる。

本発明の他の態様によれば、タッチ基板においてセンサー電極ユニットを有する位置での異なる層には、単層又は多層の遮蔽電極が設置されており、遮蔽電極とセンサー電極アレイとは絶縁体で隔てられる。

本発明の他の態様によれば、前記タッチ基板は可撓性又は硬質の透明基板であり、前記センサー電極ユニットは透明電極である。

本発明の他の態様によれば、前記センサー電極アレイはタッチ基板のタッチ面又は非タッチ面に設置されている。

本発明の他の態様によれば、前記制御電極線又は検出電極線は折れ線分を有し、折れ線分における隣接する２本の直線の夾角が２０°より大きく、１６０°より小さい。

本発明の他の態様によれば、前記能動タッチシステムは、フラットパネルスクリーンと同一の基板を共用する。

本発明の他の態様によれば、タッチ基板と、センサー電極、制御電極及び検出電極を有するタッチ電極と、タッチ励起源、信号検出回路及び制御回路を有するタッチ回路と、などから構成され、タッチ電極とタッチ回路とは、タッチ基板上における検出作業者の指又は他のタッチ物の位置を検出するためである能動タッチシステムであって、タッチ基板には、アレイ配列の能動デバイスユニットと、アレイ配列のセンサー電極ユニットと、交差する少なくとも２群の制御電極及び検出電極とを備え、各制御電極線と各検出電極線との交差する箇所において絶縁層で隔てられており、センサー電極は能動デバイスに接続され、能動デバイスは制御電極と検出電極とに接続され、検出電極はタッチ回路におけるタッチ励起源と信号検出回路とに接続され、制御電極はタッチ回路における制御回路に接続され、タッチ回路は、制御電極により能動デバイスアレイにおける能動デバイスユニットのオン・オフを制御し、一部の能動デバイスユニットがオン状態になると、全て又は一部の検出電極線でセンサー電極ユニットにタッチ信号を供給し、センサー電極ユニットに連通される検出電極線におけるタッチ信号の変化を検出することにより、タッチポイントの位置を決定する能動タッチシステムである。

本発明の他の態様によれば、前記タッチ回路がセンサー電極ユニットに連通される検出電極線に出力するタッチ信号は、周波数１０ＫＨｚ以上の交流信号である。

本発明の他の態様によれば、前記タッチ回路はタッチ信号の変化を検出し、また、振幅、時間、位相、周波数信号及びパルス数のうちの少なくとも１つが検出される。

本発明の他の態様によれば、前記タッチ回路はタッチ信号の変化を検出し、タッチ信号の変化量又はタッチ信号の変化率が検出される。

本発明の他の態様によれば、前記能動デバイスアレイにおける能動デバイスユニットは２端子能動デバイスであり、行電極は制御電極として、且つ、列電極は検出電極として、それぞれ２端子能動デバイスアレイにおける各能動デバイスユニットの２つの端子に接続され、センサー電極ユニットは２端子能動デバイスユニットの行電極線に接続する端子に接続され、タッチ回路における制御回路は行電極における一部の電極線に対して、それに接続される能動デバイスがオン状態になるように電気信号を与え、タッチ回路における検出回路は更に列電極における一部又は全ての電極線に対してタッチ信号を与えると共に、これらの電極線におけるタッチ信号の変化を検出する。

本発明の他の態様によれば、前記能動デバイスアレイにおける能動デバイスユニットは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であり、行電極は制御電極として、且つ、列電極は検出電極として、それぞれ各ＴＦＴのゲートとソースに接続され、センサー電極ユニットはＴＦＴのドレインに接続され、タッチ回路における制御回路は、行電極における一部の電極線に対して、それに接続されるＴＦＴがオン状態になるように電気信号を与え、タッチ回路における検出回路は、更に列電極における一部又は全ての電極線に対してタッチ信号を与えると共に、これらの電極線におけるタッチ信号の変化を検出する。

本発明の他の態様によれば、タッチされた列電極線に対するタッチ回路の位置決めは、タッチ信号の変化がタッチ位置決め条件に達したことが検出回路により検出された列電極線をタッチされた列電極線とするものであり、タッチされた行電極線に対するタッチ回路の位置決めは、タッチ信号の変化がタッチ位置決め条件に達したことが検出された列電極線に対応する場合に、制御回路により能動デバイスをオン状態にした行電極線をタッチされた行電極線とするものであり、タッチ基板におけるタッチされたポイントは、タッチされた行電極線とタッチされた列電極線との交差位置である。

本発明の他の態様によれば、前記タッチ位置決め条件は、タッチ信号の変化量又はタッチ信号の変化率が最大である、又は、タッチ信号の変化量又はタッチ信号の変化率がある所定閾値を超えている、又は、タッチ信号の変化量又はタッチ信号の変化率が最大であり且つある所定閾値を超えていることである。

本発明の他の態様によれば、タッチ回路は、各々の列電極線におけるタッチ信号の変化の差分を検出することにより、列電極線の間におけるタッチされた位置を計算して決定し、タッチ回路は、同一の列電極線における異なる時点でのタッチ信号の変化の差分を検出することにより、行電極線の間におけるタッチされた位置を計算して決定する。

本発明の他の態様によれば、前記タッチ回路は、行電極における一部の電極線に対して、それに接続される能動デバイスがオン状態になるように電気信号を与えることが、走査により行われ、前記タッチ回路は、行電極における一部又は全ての電極線に対して電気信号を与えると共に、これらの電極線におけるタッチ信号の変化を検出することが、走査により又は同時で行われる。

本発明の他の態様によれば、前記タッチ信号は閉鎖回路を流動し、タッチ回路は、一部の電極をタッチ励起電極として選択すると共に、タッチ基板における一部の電極線をタッチ還流電極として選択し、又は、能動タッチシステムのアウターケーシングにタッチ還流電極が設置され、前記タッチ還流電極は、タッチ検出電極に対してタッチ励起信号を与え、そのタッチ検出電極を流れているタッチ信号の変化を検出する際に、検出電極におけるタッチ信号に対して還流チャンネルを提供するために、タッチ励起源の第２出力端に連通され、又は他のタッチ励起源に連通されるタッチ電極であり、センサー電極ユニットに連通する検出電極線におけるタッチ信号の変化を検出することにより、タッチポイントの位置を決定する。

本発明の他の態様によれば、前記タッチ還流電極は、一部又は全てのタッチ検出電極と交差しない電極線であり、又は、一部又は全てのタッチ検出電極と交差する電極線であり、又は、一部又は全てのタッチ検出電極と交差する又は交差しない電極線である。

本発明の他の態様によれば、前記タッチ検出電極と交差しないタッチ還流電極は、タッチ検出電極と隣接する一側又は両側の電極線である。

本発明は、従来技術と比べると、以下の有益な効果を有する。

本発明は、タッチスクリーンに能動デバイスを組み込んでいるため、スクリーンにおける各センサー電極ユニットは、それぞれ完全に独立して、タッチ物によるタッチを感知することができる。タッチシステムの先端のハードウェア感知の一環において改善を行い、タッチ信号の源を一つ一つのセンサー電極ユニットに正確に位置決めるように、タッチされた位置の検出を空間的なデジタル化に導入する。隣接するセンサー電極ユニット信号の大きさにより、又は、タッチ信号があるセンサー電極ユニット領域信号の分布により、タッチ位置の位置決めの正確性は、隣接するセンサー電極ユニット間の細かい位置まで向上することができる。

タッチスクリーンに能動デバイスを組み込んでいることで、タッチシステムにおけるハードウェア感知の一環においてタッチ信号の取り方が改善され、検出後の判定プロセスが大幅に簡単になり、後処理チップの資源が大量的に節約されるため、検出速度が速くなり、信頼性が向上し、全体的なコストが低くなる可能性がある。

タッチスクリーンに能動デバイスを組み込んでいることにより、スクリーンにおける各センサー電極ユニットが完全に独立して作動し、マルチタッチの判定が問題にならなくなり、マルチタッチが容易で自然になる。

本発明の実施形態１の電気的接続を模式的に示す図である。本発明の実施形態２の電気的接続を模式的に示す図である。本発明の実施形態３の電気的接続を模式的に示す図である。本発明の実施形態４の電気的接続を模式的に示す図である。本発明の実施形態５の電気的接続を模式的に示す図である。本発明の実施形態６の構造を模式的に示す図である。本発明の実施形態７の電気的接続を模式的に示す図である。本発明の実施形態８の電気的接続を模式的に示す図である。

実施形態１
図１に示す能動タッチシステム１００は、タッチ基板１１０と、能動デバイスアレイ１２０と、タッチ電極と、タッチ回路１４０と、などを備える。３端子能動デバイスアレイ１２０とタッチ電極は、タッチ基板１１０に設置されている。タッチ電極は、センサー電極アレイ１３１と、交差する２群の行制御電極１３２及び列検出電極１３３とから構成され、各制御電極線と各検出電極線との交差する箇所において絶縁層で隔てられている。タッチ基板１１０は透明基板であり、センサー電極アレイ１３１の各センサー電極ユニットは透明ＩＴＯ電極であり、センサー電極アレイ１３１、行制御電極１３２及び列検出電極１３３はいずれもユーザに向かっていない非タッチ面に設置されており、センサー電極アレイ１３１、行制御電極１３２及び列検出電極１３３には１層の絶縁的な保護外層が更に設置されている。タッチ回路１４０は、タッチ励起源１４１と、信号検出回路１４２と、制御回路１４３とを有する。

制御電極１３２と検出電極１３３における各制御電極線と各検出電極線は、それぞれ３端子能動デバイスアレイ１２０における各能動デバイスユニットの２つの端子に接続されている。センサー電極アレイ１３１における各センサー電極ユニットは、それぞれ各能動デバイスユニットの他方の端子に接続されている。検出電極１３３はタッチ回路１４０におけるタッチ励起源１４１と信号検出回路１４２に接続されている。制御電極１３２はタッチ回路１４０における制御回路１４３に接続されている。

タッチ回路１４０のタッチ励起源１４１は、検出電極１３３の各検出電極線にタッチ信号を同時に与える。タッチ回路１４０の制御回路１４３は、走査により、１行ずつ制御電極１３２の各制御電極線にオン信号を出力し、オン信号を有する制御電極線に接続される能動デバイスユニットはオン状態になり、オン信号を有しない制御電極線に接続される能動デバイスユニットはオフ状態になる。制御回路１４３は、１行の制御電極線における能動デバイスユニットをオン状態にするごとに、各検出電極線におけるタッチ信号は能動デバイスユニットを介して当該行制御電極線に接続されるセンサー電極ユニット内に流れ込む。タッチ回路１４０の信号検出回路１４２は、各々の検出電極線におけるタッチ信号の変化の大きさを同時に検出し、又は、各々の検出電極線におけるタッチ信号の変化の大きさを１列ずつ検出する。このように、制御回路１４３は１行ずつ各制御電極線にオン信号を出力するに従って、信号検出回路１４２は、能動デバイスユニットを介して当該行制御電極線に接続されるセンサー電極ユニットにおけるタッチ信号の変化の大きさを１行ずつ検出する。

作業者の指又は他のタッチ物は、あるセンサー電極ユニットに近接又は接触すると、指又は他のタッチ物とセンサー電極ユニットとの間に結合容量が形成され、センサー電極ユニットにおけるタッチ信号はこの結合容量部分を介して漏洩される。信号検出回路１４２は、センサー電極ユニットにタッチ信号を与える各々の検出電極線におけるタッチ信号の変化の大きさを検出することにより、リーク電流が最大であり、又はリーク電流がある閾値を超えた検出電極線を見出すことができる。更に、この時、能動デバイスの制御電極線をオンにすることにより、リーク電流が生じたセンサー電極ユニットを決定することができる。これにより、タッチ基板１１０における指又は他のタッチ物の位置を見出すことができる。能動タッチシステム１００は、タッチポイントの位置を検出可能なタッチシステムになる。

作業者の複数の指又は複数の作業者の指は、それぞれタッチ基板１１０における複数の位置をタッチすると、信号検出回路１４２は、複数の時点での複数本の検出電極線において、タッチ信号の変化がある閾値を超えたことを検出し、つまり、複数のセンサー電極ユニットのリーク電流がある閾値を超えたことを検出し、これにより、タッチ基板１１０における複数の指のそれぞれの位置を見出す。能動タッチシステム１００は、複数のタッチポイントを識別可能なタッチシステムにもなる。

実施形態２
図２に示す能動タッチシステム２００は、タッチ基板２１０と、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ２２０と、タッチ電極と、タッチ回路２４０と、などを備える。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ２２０とタッチ電極は、タッチ基板２１０に設置されている。タッチ電極は、センサー電極アレイ２３１と、交差する２群の行制御電極２３２及び列検出電極２３３とから構成され、各制御電極線と各検出電極線との交差する箇所において絶縁層で隔てられている。タッチ基板２１０は透明基板であり、センサー電極アレイ２３１の各センサー電極ユニットは透明ＩＴＯ電極であり、センサー電極アレイ２３１、行制御電極２３２、及び列検出電極２３３は、いずれもユーザに向かうタッチ面に設置されており、センサー電極アレイ２３１、行制御電極２３２、及び列検出電極２３３には、１層の絶縁的な保護外層が更に設置されている。タッチ回路２４０は、タッチ励起源２４１と、信号検出回路２４２と、制御回路２４３とを有する。

制御電極２３２と検出電極２３３における各制御電極線と各検出電極線は、それぞれＴＦＴアレイ２２０の各ＴＦＴのゲートとソースに接続されている。センサー電極アレイ２３１の各センサー電極ユニットはそれぞれ各ＴＦＴのドレインに接続されている。検出電極２３３はタッチ回路２４０におけるタッチ励起源２４１と信号検出回路２４２に接続されている。制御電極２３２はタッチ回路２４０における制御回路２４３に接続されている。

タッチ回路２４０のタッチ励起源２４１は、検出電極２３３の各検出電極線にタッチ信号を同時に与える。タッチ回路２４０の制御回路２４３は、走査により、１行ずつ制御電極２３２の各制御電極線にオン信号を出力し、オン信号を有する制御電極線に接続されるＴＦＴはオン状態になり、オン信号を有しない制御電極線に接続されるＴＦＴはオフ状態になる。制御回路２４３は、１行の制御電極線におけるＴＦＴをオン状態にするごとに、各検出電極線におけるタッチ信号は、ＴＦＴを介して当該行制御電極線に接続されるセンサー電極ユニット内に流れ込む。タッチ回路２４０における信号検出回路２４２は、各々の検出電極線におけるタッチ信号の変化の大きさを同時に検出し、又は、各々の検出電極線におけるタッチ信号の変化の大きさを１列ずつ検出する。このように、制御回路２４３は、１行ずつ各制御電極線にオン信号を出力するに従って、信号検出回路２４２は、ＴＦＴを介して当該行制御電極線に接続されるセンサー電極ユニットにおけるタッチ信号の変化の大きさを１行ずつ検出する。

作業者の指又は他のタッチ物は、あるセンサー電極ユニットに近接又は接触すると、指又は他のタッチ物とセンサー電極ユニットとの間に結合容量が形成され、センサー電極ユニットにおけるタッチ信号は、この結合容量部分を介して漏洩される。信号検出回路２４２は、センサー電極にタッチ信号を与える各々の検出電極線におけるタッチ信号の変化の大きさを検出することにより、リーク電流が最大であり、又はリーク電流がある閾値を超えた検出電極線を見出すことができる。更に、この時、ＴＦＴの制御電極線をオンにすることにより、リーク電流が生じたセンサー電極ユニットを決定することができる。これにより、タッチ基板２１０における指又は他のタッチ物の位置を見出すことができる。能動タッチシステム２００は、タッチポイントの位置を検出可能なタッチシステムになる。

作業者の複数の指又は複数の作業者の指は、それぞれタッチ基板２１０における複数の位置をタッチすると、信号検出回路２４２は、複数の時点での複数本の検出電極線において、タッチ信号の変化がある閾値を超えたことを検出し、つまり、複数のセンサー電極ユニットのリーク電流がある閾値を超えたことを検出し、これにより、タッチ基板２１０における複数の指のそれぞれの位置を見出す。能動タッチシステム２００は、複数のタッチポイントを識別可能なタッチシステムにもなる。

実施形態３
図３に示す能動タッチシステム３００は、タッチ基板３１０と、能動デバイスアレイ３２０と、タッチ電極と、タッチ回路３４０と、などを備える。２端子能動デバイスアレイ３２０とタッチ電極は、タッチ基板３１０に設置されている。タッチ電極は、センサー電極アレイ３３１と、交差する２群の行制御電極３３２及び列検出電極３３３とから構成され、各制御電極線と各検出電極線との交差する箇所において絶縁層で隔てられている。タッチ基板３１０は、フレキシブル透明基板であり、センサー電極アレイ３３１の各センサー電極ユニットは透明ＩＴＯ電極であり、センサー電極アレイ３３１、行制御電極３３２、及び列検出電極３３３は、いずれもユーザに向かっていない非タッチ面に設置されている。タッチ回路３４０は、タッチ励起源３４１と、信号検出回路３４２と、制御回路３４３とを有する。

制御電極３３２における各制御電極線は、それぞれ１つのコンデンサを介してセンサー電極アレイ３３１の各センサー電極ユニットに接続され、各センサー電極ユニットは、更にそれぞれ２端子能動デバイスアレイ３２０の各能動デバイスユニットの他方の端子に接続される。検出電極３３３の各検出電極線は、それぞれ２端子能動デバイスアレイ３２０の各能動デバイスユニットの他方の端子に接続される。検出電極３３３は、タッチ回路３４０におけるタッチ励起源３４１と信号検出回路３４２に接続される。制御電極３３２は、タッチ回路３４０における制御回路３４３に接続される。

タッチ回路３４０のタッチ励起源３４１は、検出電極３３３の各検出電極線にタッチ信号を同時に与える。タッチ回路３４０の制御回路３４３は、走査により、制御電極３３２の各制御電極線にオン信号を１行ずつ出力し、オン信号は、コンデンサやセンサー電極ユニットを介してオン信号を有する制御電極線に接続される能動デバイスユニットをオン状態にし、オン信号を有しない制御電極線に接続される能動デバイスユニットをオフ状態にする。制御回路３４３は、１行の制御電極線における能動デバイスユニットをオン状態にするごとに、各検出電極線におけるタッチ信号は、当該行制御電極線に接続されるセンサー電極ユニット内に流れ込む。タッチ回路３４０の信号検出回路３４２は、各々の検出電極線におけるタッチ信号の変化の大きさを同時に検出し、又は、各々の検出電極線におけるタッチ信号の変化の大きさを１列ずつ検出する。このように、制御回路３４３は、１行ずつ各制御電極線にオン信号を出力するに従って、信号検出回路３４２は、当該行制御電極線でのセンサー電極ユニットにおけるタッチ信号の変化の大きさを１行ずつ検出する。

作業者の指又は他のタッチ物は、あるセンサー電極ユニットに近接又は接触すると、指又は他のタッチ物はセンサー電極ユニットとの間に結合容量が形成され、センサー電極ユニットにおけるタッチ信号はこの結合容量部分を介して漏洩される。信号検出回路３４２は、センサー電極ユニットにタッチ信号を与える検出電極線の各々におけるタッチ信号の変化の大きさを検出することにより、リーク電流が最大であり、又はリーク電流がある閾値を超えた検出電極線を見出すことができる。更に、この時、能動デバイスの制御電極線をオンにすることにより、リーク電流が生じたセンサー電極ユニットを決定することができる。これにより、タッチ基板３１０における指又は他のタッチ物の位置を見出すことができる。能動タッチシステム３００は、タッチポイントの位置を検出可能なタッチシステムになる。

作業者の複数の指又は複数の作業者の指は、それぞれタッチ基板３１０における複数の位置をタッチすると、信号検出回路３４２は、複数の時点での複数本の検出電極線において、タッチ信号の変化がある閾値を超えたことを検出し、つまり、複数のセンサー電極ユニットのリーク電流がある閾値を超えたことを検出し、これにより、タッチ基板３１０における複数の指のそれぞれの位置を見出す。能動タッチシステム３００は、複数のタッチポイントを識別可能なタッチシステムになる。

実施形態４
図４に示す能動タッチシステム４００は、タッチ基板４１０と、能動デバイスアレイ４２０と、タッチ電極と、タッチ回路４４０と、などを備える。能動デバイスユニットアレイ４２０とタッチ電極は、タッチ基板４１０に設置されており、それぞれの能動デバイスユニットは、１つのダイオードと、１つのコンデンサとを直列接続してなるものである。タッチ電極は、センサー電極アレイ４３１と、交差する２群の行制御電極４３２及び列検出電極４３３とから構成され、各制御電極線と各検出電極線との交差する箇所において絶縁層で隔てられている。タッチ基板４１０はフレキシブル透明基板であり、センサー電極アレイ４３１の各センサー電極ユニットは透明ＩＴＯ電極であり、センサー電極アレイ４３１、行制御電極４３２、及び列検出電極４３３は、いずれもユーザに向かっていない非タッチ面に設置されている。タッチ回路４４０は、タッチ励起源４４１と、信号検出回路４４２と、制御回路４４３とを有する。

制御電極４３２及び検出電極４３３における各制御電極線及び各検出電極線は、それぞれ能動デバイスアレイ４２０の各ダイオード及びコンデンサ直列接続ユニットの２つの端子に接続されている。センサー電極アレイ４３１の各センサー電極ユニットは、それぞれ各ダイオードとコンデンサとの間の接続点に接続されている。検出電極４３３は、タッチ回路４４０におけるタッチ励起源４４１と信号検出回路４４２とに接続されている。制御電極４３２は、タッチ回路４４０における制御回路４４３に接続されている。

タッチ回路４４０のタッチ励起源４４１は、検出電極４３３の各検出電極線にタッチ信号を同時に与える。タッチ回路４４０の制御回路４４３は、走査により、制御電極４３２の各制御電極線にオン信号を１行ずつ出力し、オン信号を有する制御電極線に接続されるダイオード及びコンデンサ直列接続ユニットはオン状態になり、オン信号を有しない制御電極線に接続されるダイオード及びコンデンサ直列接続ユニットはオフ状態になる。制御回路４４３は、１行の制御電極線における能動デバイスユニットをオン状態にするごとに、各検出電極線におけるタッチ信号は、当該行制御電極線に接続されるセンサー電極ユニット内に流れ込む。タッチ回路４４０の信号検出回路４４２は、各々の検出電極線におけるタッチ信号の変化の大きさを同時に検出し、又は、各々の検出電極線におけるタッチ信号の変化の大きさを１列ずつ検出する。このように、制御回路４４３は、１行ずつ各制御電極線にオン信号を出力するに従って、信号検出回路４４２は、当該行制御電極線におけるセンサー電極ユニットにおけるタッチ信号の変化の大きさを１行ずつ検出する。

作業者の指又は他のタッチ物は、あるセンサー電極ユニットに近接又は接触すると、指又は他のタッチ物とセンサー電極ユニットとの間に結合容量が形成され、センサー電極ユニットにおけるタッチ信号は、この結合容量部分を介して漏洩される。信号検出回路４４２は、センサー電極ユニットにタッチ信号を与える検出電極線の各々におけるタッチ信号の変化の大きさを検出することにより、リーク電流が最大であり、又はリーク電流がある閾値を超えた検出電極線を見出すことができる。更に、この時、能動デバイスユニットの制御電極線をオンにすることにより、リーク電流が生じたセンサー電極ユニットを決定することができ、これにより、タッチ基板４１０における指又は他のタッチ物の位置を見出す。能動タッチシステム４００は、タッチポイントの位置を検出可能なタッチシステムになる。

作業者の複数の指又は複数の作業者の指は、それぞれタッチ基板４１０における複数の位置をタッチすると、信号検出回路４４２は、複数の時点での複数本の検出電極線において、タッチ信号の変化がある閾値を超えたことを検出し、つまり、複数のセンサー電極ユニットのリーク電流がある閾値を超えたことを検出し、これにより、タッチ基板４１０における複数の指のそれぞれの位置を見出す。能動タッチシステム４００は、複数のタッチポイントを識別可能なタッチシステムになる。

実施形態５
図５に示す能動タッチシステム５００は、タッチ基板５１０と、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ５２０と、タッチ電極と、タッチ回路５４０と、表示スクリーンと、などを備える。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ５２０とタッチ電極は、タッチ基板５１０に設置されている。タッチ電極は、センサー電極アレイ５３１と、交差する２群の行制御電極５３２及び列検出電極５３３とから構成され、各制御電極線と各検出電極線との交差する箇所において絶縁層で隔てられている。タッチ基板５１０における全ての列検出電極５３３の位置がユーザに向かう側の異なる層には、タッチ物と検出電極５３３との相互作用が抑止されるように、線状の遮蔽電極５３４が設置されている。タッチ基板５１０のユーザに向かっていない側の異なる層には、表示スクリーンにおける電気信号によるセンサー電極アレイ５３１と検出電極５３３に対するタッチ信号の影響が抑止されるように、面状の遮蔽電極５３５が設置されている。遮蔽電極５３４、５３５と検出電極５３３、制御電極５３２とＴＦＴアレイ５２０は、絶縁層で隔てられている。タッチ基板５１０は共用表示スクリーンにおける１つの基板であり、センサー電極アレイ５３１の各センサー電極ユニットは透明ＩＴＯ電極であり、センサー電極アレイ５３１、行制御電極５３２及び列検出電極５３３は、いずれもユーザに向かうタッチ面に設置されており、センサー電極アレイ５３１、行制御電極５３２、及び列検出電極５３３には、１層の絶縁的な保護外層が更に設置されている。タッチ回路５４０は、タッチ励起源５４１と、信号検出回路５４２と、制御回路５４３とを有する。

制御電極５３２と検出電極５３３における各制御電極線と各検出電極線は、それぞれＴＦＴアレイ５２０の各ＴＦＴのゲートとソースに接続されている。センサー電極アレイ５３１の各センサー電極ユニットは、それぞれ各ＴＦＴのドレインに接続されている。検出電極５３３は、タッチ回路５４０におけるタッチ励起源５４１と信号検出回路５４２に接続されている。遮蔽電極５３４と遮蔽電極５３５は互いに連通されていると共に、タッチ回路５４０のグランドに接続されている。

タッチ回路５４０のタッチ励起源５４１は、検出電極５３３の各検出電極線にタッチ信号を同時に与える。タッチ回路５４０の制御回路５４３は、走査により、制御電極５３２の各制御電極線にオン信号を１行ずつ出力し、オン信号を有する制御電極線に接続されるＴＦＴはオン状態になり、オン信号を有しない制御電極線に接続されるＴＦＴはオフ状態になる。制御回路５４３は、１行の制御電極線におけるＴＦＴをオン状態にするごとに、各検出電極線におけるタッチ信号は、ＴＦＴを介して当該行制御電極線に接続されるセンサー電極ユニット内に流れ込む。タッチ回路５４０の信号検出回路５４２は、各々の検出電極線におけるタッチ信号の変化の大きさを同時に検出し、又は、各々の検出電極線におけるタッチ信号の変化の大きさを１列ずつ検出する。このように、制御回路５４３は、１行ずつ各制御電極線にオン信号を出力するに従って、信号検出回路５４２は、ＴＦＴを介して当該行制御電極線に接続されるセンサー電極ユニットにおけるタッチ信号の変化の大きさを１行ずつ検出する。

作業者の指又は他のタッチ物はあるセンサー電極ユニットに近接又は接触すると、指又は他のタッチ物とセンサー電極ユニットとの間に結合容量が形成され、センサー電極ユニットにおけるタッチ信号は、この結合容量部分を介して漏洩される。遮蔽電極５３４と遮蔽電極５３５が設置されているため、指又は他のタッチ物と検出電極５３３との間にリーク電流を発生させる結合容量がなく、ディスプレイにおける電気信号がセンサー電極アレイ５３１と検出電極５３３におけるタッチ信号に対して影響を与えることもない。信号検出回路５４２は、センサー電極ユニットにタッチ信号を与える検出電極線の各々におけるタッチ信号の変化の大きさを検出することにより、リーク電流が最大であり、又はリーク電流がある閾値を超えた検出電極線を見出すことができる。更に、この時、ＴＦＴの制御電極線をオンにすることにより、リーク電流が生じたセンサー電極ユニットを決定することができる。これにより、タッチ基板５１０における指又は他のタッチ物の位置を見出す。能動タッチシステム５００は、タッチポイントの位置を検出可能なタッチシステムになる。

作業者の複数の指又は複数の作業者の指は、それぞれタッチ基板５１０における複数の位置をタッチすると、信号検出回路５４２は、複数の時点での複数本の検出電極線において、タッチ信号の変化がある閾値を超えたことを検出し、つまり、複数のセンサー電極ユニットのリーク電流がある閾値を超えたことを検出し、これにより、タッチ基板５１０における複数の指のそれぞれの位置を見出す。能動タッチシステム５００は、複数のタッチポイントを識別可能なタッチシステムになる。

実施形態６
図６に示す能動タッチシステム６００は、タッチ基板６１０と、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ６２０と、タッチ電極と、などを備える。ＴＦＴアレイ６２０とタッチ電極は、タッチ基板６１０に設置されている。タッチ電極は、センサー電極アレイ６３１と、交差する２群の行制御電極６３２及び列検出電極６３３とから構成され、各制御電極線と各検出電極線との交差する箇所において絶縁層で隔てられている。タッチ基板６１０は透明基板であり、センサー電極アレイ６３１における各センサー電極ユニットは透明ＩＴＯ電極であり、行制御電極６３２と列検出電極６３３とは不透明な金属電極線である。

能動タッチスクリーン６００と表示スクリーンとを積層して使用する場合に、不透明な行電極線と列電極線、及び透明なセンサー電極のエッジによる表示効果に対する影響を抑止するために、有効なタッチ領域において行電極線と列電極線を折れ線にし、前記折れ線において隣接する２本の直線の夾角を２０°より大きく、且つ１６０°より小さくし、また、行電極線と列電極線とが交差しているが重複部分がないようにする。透明なセンサー電極ユニットのエッジ形状は、隣接する２本の行電極線と隣接する２本の列電極線に沿って囲まれた多角形になるようにする。行制御電極６３２と列検出電極６３３は、それらの交差する箇所において、ＴＦＴアレイ６２０及びセンサー電極アレイ６３１により接続されている。能動タッチスクリーン６００が表示スクリーンと組合せて使用される場合に、不透明な行電極６３２と列電極６３３における傾斜線分は表示スクリーンにおける不透明な表示行列電極と回折縞を形成しなく、透明なセンサー電極６３１の折れ線エッジは、表示スクリーンにおける透明な表示画素電極と干渉縞を形成しないため、表示品質に対する影響が極力防止される。

実施形態７
図７に示す能動タッチシステム７００は、タッチ基板７１０と、能動デバイスアレイ７２０と、タッチ電極と、タッチ回路７４０と、などを備える。３端子能動デバイスアレイ７２０とタッチ電極は、タッチ基板７１０に設置されている。タッチ電極は、センサー電極アレイ７３１と、交差する２群の行制御電極７３２及び列検出電極７３３とから構成され、各制御電極線と各検出電極線との交差する箇所において絶縁層で隔てられている。タッチ基板７１０は透明基板であり、センサー電極アレイ７３１の各センサー電極ユニットは透明ＩＴＯ電極であり、センサー電極アレイ７３１、行制御電極７３２、及び列検出電極７３３は、いずれもユーザに向かっていない非タッチ面に設置されており、センサー電極アレイ７３１、行制御電極７３２、及び列検出電極７３３には、１層の絶縁的な保護外層が更に設置されている。タッチ回路７４０は、第１の出力端７４１１及び第２の出力端７４１２を有するタッチ励起源７４１と、タッチ信号サンプリング素子７４２１と、バッファロー、差動増幅回路、データサンプリングチャンネル、データ処理、及びタイミングコントローラ等の回路からなる検出回路における他の回路７４２２とを含む信号検出回路７４２と、制御回路７４３とを備える。

制御電極７３２と検出電極７３３における各制御電極線と各検出電極線は、それぞれ３端子能動デバイスアレイ７２０における各能動デバイスユニットの２つの端子に接続されている。センサー電極アレイ７３１の各センサー電極ユニットは、それぞれ各能動デバイスユニットの他方の端子に接続されている。検出電極７３３における７３３ｉ電極線は、タッチ信号サンプリング素子７４２１を介してタッチ励起源の第１の出力端７４１１に接続され、検出電極７３３における電極線７３３ｉ−１、７３３ｉ＋１は、タッチ励起源の第２の出力端７４１２に接続され、検出電極７３３における他の電極線もタッチ励起源の出力端７４１１に接続され、タッチ励起源における第１の出力端７４１１と第２の出力端７４１２とは同一のタッチ励起源における信号回流のための入出力端である。

タッチ回路７４０のタッチ励起源７４１は、検出電極７３３における各検出電極線にタッチ信号を同時に与える。タッチ回路７４０の制御回路７４３は、走査により、制御電極７３２の各制御電極線にオン信号を１行ずつ出力し、オン信号を有する制御電極線に接続される能動デバイスユニットはオン状態になり、オン信号を有しない制御電極線に接続される能動デバイスユニットはオフ状態になる。制御回路７４３は１行の制御電極線における能動デバイスユニットをオン状態にするごとに、各検出電極線におけるタッチ信号は能動デバイスユニットを介して当該行制御電極線に接続されるセンサー電極ユニットに流れ込む。センサー電極ユニット７３１ｊｉとセンサー電極ユニット７３１ｊｉ−１との間に、結合容量Ｃ_ｉ−１が形成され、センサー電極ユニット７３１ｊｉとセンサー電極ユニット７３１ｊｉ−１との間に、結合容量Ｃ_ｉ＋１が形成される。タッチ信号は、タッチ励起源７４１と、検出電極線７３３ｉと、センサー電極ユニット７３１ｊｉと、結合容量Ｃ_ｉ−１と、センサー電極ユニット７３１ｊｉ−１と、検出電極線７３３ｉ−１との間に閉鎖回路を形成し、タッチ励起源７４１と、検出電極線７３３ｉと、センサー電極ユニット７３１ｊｉと、結合容量Ｃ_ｉ＋１と、センサー電極ユニット７３１ｊｉ＋１と、検出電極線７３３ｉ＋１との間に閉鎖回路も形成する。タッチ励起源７４１の第１の出力端７４１１から流れ出したタッチ信号は、タッチ信号サンプリング素子７４２１を介して検出電極線７３３ｉに流れ込み、そして、それぞれ結合容量Ｃ_ｉ−１と結合容量Ｃ_ｉ＋１を介してセンサー電極ユニット７３１ｊｉ−１とセンサー電極ユニット７３１ｊｉ＋１に流れ込んだ後、検出電極７３３ｉ−１と検出電極７３３ｉ−１を介してタッチ励起源７４１の第２の出力端７４１２に還流するように、タッチ信号が閉鎖したタッチ回路において流れる。

タッチ物である人の指は検出電極線７３３ｉに近接又は接触すると、指に一定の幅があるため、センサー電極ユニット７３１ｊｉ、センサー電極ユニット７３１ｊｉ−１、及びセンサー電極ユニット７３１ｊｉを同時にタッチし、人体の誘電係数が空気の誘電係数よりずっと大きいので、結合容量Ｃ_ｉ−１とＣ_ｉ＋１の容量値が増大すると共に容量性リアクタンスが減少し、タッチ回路におけるタッチ信号の電流は相応して大きくなる。指が７３３ｉ、７３３ｉ−１及び７３３ｉ＋１ではない他の検出電極線の位置に近接又は接触すると、検出電極線同士の間、センサー電極ユニット同士の間、センサー電極ユニットと検出電極線との間の結合容量のいずれも変更されることになるが、タッチ位置において各電極に連通されるタッチ励起源７４１の出力端が全て同一の出力端７４１１であるため、タッチ信号サンプリング素子７４２１を流れているタッチ信号電流の変化は非常に小さい。

信号検出回路７４２は、走査により、センサー電極ユニットにタッチ信号を与える各々の検出電極線におけるタッチ信号の変化の大きさを１本ずつ検出することにより、電流変化が最大であり、又は電流変化がある閾値を超えた検出電極線を見出すことができる。更に、この時、能動デバイスの制御電極線をオンにすることにより、タッチされたセンサー電極ユニットを決定することができる。これにより、タッチ基板７１０における指又は他のタッチ物の位置を見出す。能動タッチシステム７００は、タッチポイントの位置を検出可能なタッチシステムになる。

検出電極を複数の領域に分け、異なる領域において前記と同様な原理に従ってタッチ励起信号を加えて検出を行うことにより、タッチ検出の速度を向上させてもよい。作業者の複数の指又は複数の作業者の指はそれぞれタッチ基板７１０における複数の位置をタッチすると、信号検出回路７４２は複数の時点での複数本の検出電極線において、タッチ信号の変化がある閾値を超えたことを検出し、つまり、複数のセンサー電極ユニットの電流変化がある閾値を超えたことを検出し、これにより、タッチ基板７１０における複数の指のそれぞれの位置を見出す。能動タッチシステム７００は、複数のタッチポイントを識別可能なタッチシステムになる。

実施形態８
図８に示す能動タッチシステム８００は、タッチ基板８１０と、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ８２０と、タッチ電極と、タッチ回路８４０と、などを備える。薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ８２０とタッチ電極は、タッチ基板８１０に設置されている。検出電極は、センサー電極アレイ８３１と、交差する２群の行制御電極８３２及び列検出電極８３３とから構成され、各制御電極線と各検出電極線との交差する箇所において絶縁層で隔てられている。タッチ基板８１０は透明基板であり、センサー電極アレイ８３１の各センサー電極ユニットは透明ＩＴＯ電極であり、センサー電極アレイ８３１、行制御電極８３２及び列検出電極８３３はいずれもユーザに向かうタッチ面に設置されており、センサー電極アレイ８３１、行制御電極８３２、及び列検出電極８３３には、１層の絶縁的な保護外層が更に設置されている。タッチ回路８４０は、タッチ信号の第１の出力端８４１１及び第２の出力端８４１２を有するタッチ励起源８４１と、タッチ信号サンプリング素子８４２１、バッファロー、差動増幅回路、データサンプリングチャンネル、データ処理、及びタイミングコントローラ等の回路などを有する信号検出回路８４２と、制御回路８４３とを備え、能動タッチシステムはアウターケーシング８５０を有する。

制御電極８３２と検出電極８３３における各制御電極線と各検出電極線は、それぞれＴＦＴアレイ８２０の各ＴＦＴのゲートとソースに接続されている。センサー電極アレイ８３１の各センサー電極ユニットはそれぞれ各ＴＦＴのドレインに接続されている。検出電極８３３は、タッチ回路８４０におけるタッチ励起源８４１と信号検出回路８４２に接続されている。制御電極８３２は、タッチ回路８４０における制御回路８４３に接続されている。アウターケーシングには電極８５１が設置されている。

タッチ回路８４０のタッチ励起源８４１の第１の出力端８４１１は、検出電極８３３の各検出電極線にタッチ信号を同時に出力し、アウターケーシング電極８５１は、タッチ信号の還流電極として、タッチ励起源８４１の第２の出力端８４１２に接続される。タッチ回路８４０における制御回路８４３は、走査により、１行ずつ制御電極８３２の各制御電極線にオン信号を出力し、オン信号を有する制御電極線に接続されるＴＦＴはオン状態になり、オン信号を有しない制御電極線に接続されるＴＦＴはオフ状態になる。制御回路８４３は、１行の制御電極線におけるＴＦＴをオン状態にするごとに、各検出電極線におけるタッチ信号はＴＦＴを介して当該行制御電極線に接続されるセンサー電極ユニット内に流れ込む。タッチ回路８４０の信号検出回路８４２は、各々の検出電極線におけるタッチ信号の変化の大きさを同時に検出し、又は、各々の検出電極線におけるタッチ信号の変化の大きさを１列ずつ検出する。このように、制御回路８４３は、１行ずつ各制御電極線にオン信号を出力するに従って、信号検出回路８４２は、ＴＦＴを介して当該行制御電極線に接続されるセンサー電極ユニットにおけるタッチ信号の変化の大きさを１行ずつ検出する。

人の指は、検出電極８３３におけるある１本の電極線８３３ｉと制御電極８３２におけるある１本の電極線８３２ｊに接続されるセンサー電極ユニット８３１ｊｉに近接又は接触すると、指とセンサー電極ユニット８３１ｊｉの間に１つの結合容量Ｃ_ｉが生じ、タッチ励起源８４１の第１の出力端８４１１によりタッチ信号サンプリング素子８４２１を介して検出電極線８３３ｉに出力されたタッチ励起信号は、オン信号のＴＦＴを介してセンサー電極ユニット８３１ｊｉに流れ込み、そして、この結合容量Ｃ_ｉを介して指に流れ込み、製品を持っている手のひらを介して製品のアウターケーシングにおける還流電極８５１に流れ込み、更に還流電極８５１からタッチ励起源８４１の第２の出力端８４１２に還流する。タッチ励起源、タッチ検出電極線、センサー電極ユニット、指とセンサー電極ユニットとの間の結合容量、及びアウターケーシングにおける還流電極により、タッチ回路が構成される。タッチ信号がタッチシステムの間にクロストークすることが抑止されるように、オン信号がない制御電極線をタッチ信号の第１の出力端に接続させてもよい。

タッチ信号サンプリング素子８４２１を流れているタッチ信号の電流の変化を同時又は１本ずつに検出することにより、電流変化が最大であり、又は電流の変化がある閾値を超えた検出電極線を見出すことができる。更に、この時、能動デバイスの制御電極線をオンにすることにより、タッチされたセンサー電極ユニットを決定することができる。これにより、タッチ基板８１０における指又は他のタッチ物の位置を見出す。能動タッチシステム８００は、タッチポイントの位置を検出可能なタッチシステムになる。

以上、具体的な好ましい実施形態と合わせて本発明を更に詳細に説明したが、本発明の具体的な実施がそれらの説明に限定されると思うべきではない。当業者にとっては、本発明の趣旨を逸脱することなく、さらに幾つかの簡単な推理・演繹又は置換を行うことができ、これらは本発明の保護範囲に属すると考えるべきである。

Claims

タッチ基板と、センサー電極ユニット、制御電極及び検出電極を有し、前記タッチ基板における作業者の指又は他のタッチ物の位置を検出するためのタッチ電極とを備える能動タッチシステムにおいて、
前記タッチ基板は、能動デバイスユニットがアレイ配列された能動デバイスユニットアレイ、前記センサー電極ユニットがアレイ配列されたセンサー電極ユニットアレイ、及び制御電極の群と検出電極の群とを少なくとも含む電極群を備え、
前記制御電極の各々から延びる制御電極線と前記検出電極の各々から延びる検出電極線とは各々交差し、交差する箇所は絶縁層で隔てられており、
前記センサー電極ユニットは前記能動デバイスユニットに接続され、前記能動デバイスユニットは前記制御電極と前記検出電極に接続され、
前記能動デバイスユニットアレイの前記能動デバイスユニットは、前記制御電極を介してオン・オフを制御され、
一部の能動デバイスユニットが、オン状態になると、全て又は一部の前記検出電極がタッチ信号を前記センサー電極ユニットに供給して、
作業者の指又は他のタッチ物が、前記センサー電極ユニットに近接又は接触すると、結合容量が、前記指又は他のタッチ物と、前記センサー電極ユニットとの間に形成されて、
前記センサー電極ユニットと連通されている前記検出電極上の前記タッチ信号の変化を検出して、タッチ物への前記センサー電極ユニットのリーク電流を検出して、
前記リーク電流を生じさせている前記センサー電極ユニットを決定することによって、前記タッチ基板上の前記指又は他のタッチ物の位置を決定することを特徴とする能動タッチシステム。
前記能動デバイスユニットアレイにおける能動デバイスユニットには、１つ又は複数の能動素子が含まれることを特徴とする請求項１に記載の能動タッチシステム。
前記能動デバイスユニットアレイにおける能動デバイスユニットは、２端子アクティデバイスであってもよく、３端子能動デバイスであってもよいことを特徴とする請求項１に記載の能動タッチシステム。
前記３端子能動デバイスである能動デバイスユニットアレイは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイであり、前記制御電極線と前記検出電極線はそれぞれＴＦＴのゲートとソースに接続され、ＴＦＴのドレインは前記センサー電極ユニットに接続されることを特徴とする請求項３に記載の能動タッチシステム。
前記タッチ基板において前記検出電極線の全て又は一部を有する層とは異なる層に、単層又は複数層の遮蔽電極が設置され、前記遮蔽電極と、前記検出電極及び前記能動デバイスユニットアレイとは絶縁体により隔てられることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の能動タッチシステム。
前記タッチ基板は可撓性又は硬質の透明基板であり、前記センサー電極ユニットは透明電極であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の能動タッチシステム。
前記制御電極線又は前記検出電極線は折れ線分を有し、当該折れ線分における隣接する２本の直線の夾角は２０°より大きく、１６０°より小さいことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の能動タッチシステム。
タッチ基板と、センサー電極ユニット、制御電極及び検出電極を有するタッチ電極と、タッチ励起源、信号検出回路及び制御回路を有するタッチ回路とを備え、前記タッチ電極と前記タッチ回路とが、前記タッチ基板における検出作業者の指又は他のタッチ物の位置を検出する、能動タッチシステムにおいて、
前記タッチ基板には、
能動デバイスユニットがアレイ配列された能動デバイスユニットアレイと、
前記センサー電極ユニットがアレイ配列されたセンサー電極ユニットアレイと、
制御電極の群と検出電極の群とを少なくとも含む電極群と
を備えられ、
前記制御電極の各々から延びる制御電極線と前記検出電極の各々から延びる検出電極線とは交差し、交差する箇所において絶縁層で隔てられており、
前記センサー電極ユニットは前記能動デバイスユニットに接続され、
前記能動デバイスユニットは前記制御電極と前記検出電極とに接続され、
前記検出電極は前記タッチ回路におけるタッチ励起源と信号検出回路に接続され、
前記制御電極は前記タッチ回路における制御回路に接続され、
前記タッチ回路は、前記制御電極により前記能動デバイスユニットアレイにおける能動デバイスユニットのオン・オフを制御し、一部の能動デバイスユニットがオン状態になると、全て又は一部の検出電極線で前記センサー電極ユニットにタッチ信号を供給し、前記センサー電極ユニットに連通される検出電極線におけるタッチ信号の変化を検出することにより、タッチポイントの位置を決定して、
作業者の指又は他のタッチ物が、前記センサー電極ユニットに近接又は接触すると、結合容量が、前記指又は他のタッチ物と、前記センサー電極ユニットとの間に形成されて、
前記センサー電極ユニットと連通されている前記検出電極上の前記タッチ信号の変化を検出して、タッチ物への前記センサー電極ユニットのリーク電流を検出して、
前記リーク電流を生じさせている前記センサー電極ユニットを決定することによって、前記タッチ基板上の前記指又は他のタッチ物の位置を決定することを特徴とする能動タッチシステム。
前記タッチ回路が前記センサー電極ユニットに連通される検出電極線に出力するタッチ信号は、周波数１０ＫＨｚ以上の交流信号であることを特徴とする請求項８に記載の能動タッチシステム。
前記タッチ回路は、タッチ信号の変化を検出し、振幅、時間、位相、周波数信号及びパルス数のうちの少なくとも１つが検出することを特徴とする請求項８または９に記載の能動タッチシステム。
前記タッチ回路は、タッチ信号の変化を検出し、タッチ信号の変化量又はタッチ信号の変化率が検出することを特徴とする請求項８から１０の何れか１項に記載の能動タッチシステム。
前記能動デバイスユニットアレイにおける能動デバイスは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であり、行電極は制御電極として、且つ、列電極は検出電極として、それぞれ各ＴＦＴのゲートとソースに接続され、前記センサー電極ユニットは前記ＴＦＴのドレインに接続され、前記タッチ回路における制御回路は行電極における一部の電極線に対して、それに接続されるＴＦＴがオン状態になるように電気信号を与え、前記タッチ回路における検出回路は、さらに、列電極における一部又は全ての電極線に対してタッチ信号を与えると共に、これらの電極線におけるタッチ信号の変化を検出することを特徴とする請求項８から１１の何れか１項に記載の能動タッチシステム。
タッチされた列電極線に対する前記タッチ回路の位置決めは、タッチ信号の変化がタッチ位置決め条件に達したことが前記検出回路により検出された列電極線をタッチされた電極線として行われ、タッチされた行電極線に対するタッチ回路の位置決めは、タッチ信号の変化がタッチ位置決め条件に達したことが検出された列電極線に対応する場合に、前記制御回路により能動デバイスをオン状態にする行電極線をタッチされた行電極線として行われ、前記タッチ基板におけるタッチされたポイントは、タッチされた行電極線とタッチされた列電極線との交差位置であることを特徴とする請求項１２に記載の能動タッチシステム。
前記タッチ位置決め条件は、タッチ信号の変化量又はタッチ信号の変化率が最大であり、又は、タッチ信号の変化量又はタッチ信号の変化率がある所定閾値を超えている、又は、タッチ信号の変化量又はタッチ信号の変化率が最大であり且つある所定閾値を超えていることであることを特徴とする請求項１３に記載の能動タッチシステム。
前記タッチ回路は、各々の列電極線におけるタッチ信号の変化の差分を検出することにより、列電極線の間におけるタッチされた位置を計算して決定し、前記タッチ回路は、同一の列電極線における異なる時点でのタッチ信号の変化の差分を検出することにより、列電極線の間におけるタッチされた位置を計算して決定することを特徴とする請求項１２から１４の何れか１項に記載の能動タッチシステム。
前記タッチ信号は閉鎖回路を流動し、前記タッチ回路は、一部の電極をタッチ励起電極として選択すると共に、前記タッチ基板における一部の電極線をタッチ還流電極として選択し、又は、能動タッチシステムのアウターケーシングにタッチ還流電極が設置され、前記タッチ還流電極は、タッチ検出電極に対してタッチ信号を与え、当該タッチ検出電極を流れているタッチ信号の変化を検出する際に、前記検出電極におけるタッチ信号に対して還流チャンネルを提供するために、前記タッチ励起源の第２出力端に連通され、又は他のタッチ励起源に連通されるタッチ電極であることを特徴とする請求項８から１５の何れか１項に記載の能動タッチシステム。