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JP6712597B2 - 感圧式タッチパネル - Google Patents

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Description

本発明は、静電容量式と感圧式とを組み合わせたタッチパネルに関する。
抵抗膜式及び静電容量式のタッチパネルは、コンピュータやモバイルデバイスの入力デバイスとして使用される。静電容量式タッチパネルの一種である投影型静電容量式タッチパネルは、外部層がガラス製である場合があり、引っ掻きに強い硬い表面を提供するため、しばしばモバイルデバイスに使用される。投影型静電容量式タッチパネルの一例は、米国特許出願公開第2010/0079384号に記載されている。
投影型静電容量式タッチパネルは、導電性物質が接近すると生じる電場の変化を検出する事により動作する。投影型静電容量式タッチパネルがタッチされた位置は、しばしば静電容量センサのアレイまたはグリッドを用いて測定される。投影型静電容量式タッチパネルは通常、単一タッチイベントと複数タッチイベントを区別できるが、圧力を感知する事ができないという欠点がある。したがって、投影型静電容量式タッチパネルは比較的軽いタップと、比較的重い押し（プレス）を区別できない傾向がある。圧力を感知する事ができるタッチパネルは、単なるタッチの位置に追加的な情報を提供する事によって新たな方法で、ユーザがデバイスとやりとりする（interact）ことを可能とする。
タッチパネルが圧力を感知する事ができる様にするための様々なアプローチが提案されている。一つのアプローチは、相互静電容量（mutual capacitance）に測定可能な変異を生み出すために、加えられた圧力によりサイズが小さくなるギャップを含む静電容量センサを提供するものである。例えば、米国特許公開第2014/043289号は、インタラクションを行う表面（an interaction surface）と、相互容量の感知（mutual capacitive sensing）によりインタラクションを感知するために操作可能な少なくとも一つの感知層（sensing layer）と、 弾力性を備えておりかつ静電容量センサを用いてユーザがインタラクションを行っているときに局所的に加えられる圧力に応答して局所的に押しつぶされるように動作することができる追加的な層を含む、デジタイザシステムのための感圧式静電容量センサについて記述している。しかしながら、測定可能な変位への必要性は、ガラス製のタッチ表面の使用を難しくし、歪みを繰り返すことによる材料疲労の問題を引き起こす可能性がある。
静電容量式タッチパネルに加えられた圧力が、パネルの背後に位置するまたはその周辺に配置される一つまたは複数のセンサに転送されるように、静電容量式タッチパネルを支持する一つまたは複数の個別の力センサを使用した、他の感圧式タッチパネルも提案されている。例えば、米国特許出願公開第2013/0076646号には、タッチ回路に接続することができる力センサインタフェースを備えたひずみゲージの使用が記載されている。国際公開第2012/031564号には、第一のパネル、第二のパネル、および該第一のパネルと該第二のパネルとに挟まれた変位センサを含むタッチパネルが記載されている。静電容量式またはピエゾ抵抗式センサ等の変位センサは、該第二のパネルのエッジの周りに配置される。しかしながら、タッチパネル背後に位置するまたはその周辺に配置されるセンサを用いて、複数のタッチの圧力を区別することは困難である可能性がある。
静電容量式タッチ感知（capacitive touch sensing）と力感応圧電層（force sensitive piezoelectric layers）を組み合わせようとする、他の感圧式タッチパネルが提案されている。例えば、国際公開第2009/150498号は、第一の層、第二の層、第三の層、該第一の層に接続された静電容量感知コンポーネント、及び、該第一の層と該第三の層に接続されており該第二の層に加えられた力の量を検出するように構成された力感知コンポーネントを含むデバイスを記載している。国際公開第2015/046289 A1は、圧電センサと静電気センサを積層して形成されたタッチパネルを記載している。圧電センサは押圧力検出信号生成部に接続され、静電気センサは接触検出信号生成部に接続される。しかしながら、静電容量と圧力の変化を感知するために別個の電子機器を使用するシステムは、タッチパネルをより大きく、高価にする可能性がある。電極が圧電膜上に直接適用されるまたはパターン形成されるシステムは、製造するのがより複雑であり、また高価である可能性がある。
本発明は、改良された静電容量式タッチパネルを提供することを目指している。
本発明の第一の態様によれば、複数の入力及び一つの出力を有するマルチプレクサを含む装置が提供される。この装置はまた、一つまたは複数の層を含みかつ各層が厚み方向に対して垂直に延びる層構造を含むタッチパネルも含む。一つまたは複数の層は、圧電材料の層を含む。層構造は第一および第二の反対側の面を有する。一つまたは複数の層は、第一および第二の面の間に、各層の厚み方向が第一および第二の面に対して垂直になるように配置される。層構造は第一面に配置された複数の第一電極を含み、各第一電極は、マルチプレクサのそれぞれの入力に接続される。層構造は、第二面に配置された少なくとも一つの第二電極を含む。装置は、マルチプレクサの出力から入力信号を受信するように構成されたフロントエンドモジュールを含む。フロントエンドモジュールは、入力信号に基づいて増幅された信号を提供するよう構成された第一ステージを含む。フロントエンドモジュールは、増幅された信号を受信し、それぞれの第一および第二のフィルタ処理された信号を提供するように構成された第一および第二の周波数依存フィルタ（frequency dependent filters）を含む第二ステージを含む。第一のフィルタ処理された信号は第一の周波数帯域を有し、第二のフィルタ処理された信号は第一の周波数帯域と比べて相対的に高いスタート周波数を有する第二の周波数帯域を有する。
このようにして、別々の圧力及び静電容量の電極を必要とせずに、タッチパネルを用いて、圧力及び静電容量の測定を行うことができる。単一の入力信号が、圧力と静電容量の情報を含んで電極から受信され、この入力信号は単一のフロントエンドを使用して増幅され、処理され得る。これにより、この装置を、既存の投影型静電容量式タッチパネルに、より簡単に組み込むことができる、及び／またはタッチコントローラＩＣ等の既存のデバイスと併せて簡単に使用することができる。
この装置は、周期信号を提供するように構成された信号源（signal source）をさらに含み得る。フロントエンドモジュールは、周期信号を受信するように構成され得る。また、第一ステージは、入力信号と周期信号に基づいて増幅された信号を提供するように構成され得る。第二のフィルタ処理された信号は、周期信号に基づいたものであり、第一のフィルタ処理された信号は周期信号に基づかないものでもよい。
タッチパネル電極を直接介する代わりに、フロントエンドモジュールに周期信号の供給をすることは、第一ステージの出力を飽和させる事なく、圧電材料の層からの信号を増幅するためのゲインを増加させることが出来る。これは、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）が、より低いダイナミックレンジを有する後続ステージで使用されることを可能にする。
信号源は、少なくとも0.5kHz、選択的に少なくとも1kHz、選択的に少なくとも10kHzの基本周波数を有する周期信号を提供する場合がある。信号源は、少なくとも20kHzの基本周波数を有する周期信号を提供する場合がある。信号源は、少なくとも50kHzの基本周波数を有する周期信号を提供する場合がある。信号源は、少なくとも100kHzの基本周波数を有する周期信号を提供する場合がある。信号源は、正弦波、方形波、三角波、または鋸歯状波形を有する周期信号を提供する場合がある。信号源は、異なる周波数を有する二つ、またはそれ以上の正弦波形の重ね合わせを含む周期信号を提供する場合がある。信号源は、デジタル‐アナログ変換器（ＤＡＣ）である場合がある。
装置は、コントローラにより決定されるシーケンスに従い、マルチプレクサが複数の第一電極の各々をフロントエンドモジュールに接続するように構成されたコントローラを含む場合がある。シーケンスは、予め決められたものであってよい。シーケンスは動的に決められるものであってもよい。
第一及び第二のステージは、第一のフィルタ処理された信号の振幅が、マルチプレクサによりフロントエンドモジュールに接続された所定の第一電極に近接する圧電材料の層へ印加された圧力に、依存するように構成されてもよい。
第一及び第二のステージは、第二のフィルタ処理された信号の振幅が、マルチプレクサによりフロントエンドモジュールに接続された所与の第一電極の静電容量に依存するように構成されてもよい。第二のフィルタ処理された信号の振幅は、所定の第一電極に伴う自己静電容量に依存してもよい。第二のフィルタ処理された信号の振幅は、所定の第一電極と第二電極間の相互静電容量に依存してもよい。
第一の周波数依存フィルタはローパスフィルタを含み、第二の周波数依存フィルタは少なくとも一つの帯域通過フィルタを含んでもよい。第一の周波数依存フィルタは、少なくとも一つの帯域阻止フィルタを含み、第二の周波数依存フィルタは、少なくとも一つの帯域通過フィルタを含んでも良い。第一の周波数依存フィルタはローパスフィルタを含み、第二の周波数依存フィルタはハイパスフィルタを含んでもよい。各帯域通過フィルタは、ノッチフィルタである場合がある。各帯域阻止フィルタは、ノッチフィルタであってもよい。フィルタは、能動フィルタ回路を含む場合がある。フィルタは受動フィルタ回路を含み得る。フィルタは、単一ステージを含むものであってもよい。フィルタは、複数のステージを含むものであってもよい。フィルタは、バターワースフィルタ、チェビシェフフィルタ、ガウシアンフィルタおよびベッセルフィルタからなる群から選択されるフィルタ回路を含み得る。
第一ステージは、圧電材料の層の焦電応答を排除するように構成された低周波数カットオフを有するものであってもよい。第一ステージは、幹線配電周波数（mains power distribution frequency）を排除するように構成された低周波数カットオフを有するものであってもよい。低周波数カットオフは少なくとも50Hzであってもよい。低周波数カットオフは60Hzであってもよい。低周波数カットオフは少なくとも100Hzであってもよい。低周波数カットオフは少なくとも200Hzであってもよい。
第一ステージは入力信号を積分するように構成された一つまたは複数の積分増幅器（integrating amplifier）を含み得る。
第一ステージは入力信号を受信するように構成された一つまたは複数の差動増幅器（differential amplifier）を含み得る。
複数の第一電極は、第一面に二次元配列で配置された複数の導電パッドを含み得る。
タッチパネルは、層構造の第一面に被さるように配置された複数の第三電極をさらに含み得る。これら第三電極は、複数の第三電極と第二電極との間に層構造が存在するように配置される。複数の第三電極の各々は、マルチプレクサのそれぞれの入力に接続され得る。
装置は、コントローラにより決定されたシーケンスに従い、複数の第一電極の各々及び複数の第三電極の各々をマルチプレクサによりフロントエンドモジュールに接続させるように構成されたコントローラを含み得る。
装置は、複数の入力と一つの出力とを有する第二のマルチプレクサをさらに含み得る。装置はさらに、第二のマルチプレクサの出力からの入力信号を受信するように構成された第二のフロントエンドモジュールを含み得る。第二のフロントエンドモジュールは、フロントエンドモジュールと同じ電子構成（electronic configuration）を有するものであってもよい。タッチパネルは、層構造の第一面に被さるように配置された複数の第三電極をさらに含み得る。これら複数の第三電極は、該複数の第三電極と第二電極との間に層構造が存在するように配置される。各々の第三電極は、第二のマルチプレクサのそれぞれの入力に接続され得る。
装置は、コントローラにより決定されたシーケンスに従い、第二のマルチプレクサに複数の第三電極の各々を第二のフロントエンドモジュールに接続させるように構成されたコントローラを含み得る。
各第一電極は、第一の方向に延びていてもよく、複数の第一電極は、この第一の方向に対して垂直方向に離間して配列されていてもよい。各第三電極は第二の方向に延びていてもよく、複数の第三電極は、第二の方向に対して垂直方向に離間して配列されていてもよい。第一と第二の方向は異なっていてよい。第一と第二の方向は実質的に垂直である場合がある。第一と第二の方向は３０度より大きく９０度より小さい角度で交わってよい。
タッチパネルはさらに、一つまたは複数の誘電体層を含む第二の層構造を含み得る。各誘電体層は、厚み方向に対して垂直に延びていてもよい。第二の層構造は第三および第四の反対側の面を有し得る。誘電体層は、各誘電体層の厚み方向が第三及び第四の面に対して垂直である様に、第三と第四の面の間に配置され得る。複数の第三電極は第二の層構造の第三面に配置されていてもよく、第二の層構造の第四面は第一の複数電極に接触していてもよい。
複数の第三電極は層構造の第一面に配置されてもよい。各第一電極は連続した導電性領域を含んでもよく、また各第三電極は、ジャンパによって電気的に互いに接続された複数の導電性領域を含み得る。各々のジャンパは第一電極のうちの一つの一部を構成する導電性領域に広がっていてもよい。
装置は、複数の入力と一つの出力を有する第二のマルチプレクサをさらに含み得る。装置はさらに、第二のマルチプレクサの出力からの入力信号を受信するように構成された、第二のフロントエンドモジュールを含んでもよい。第二のフロントエンドモジュールは、上記フロントエンドモジュールと同じ電子構成を有し得る。タッチパネルは、複数の第二電極を含み得る。タッチパネルはさらに、層構造の第二面に配置された複数の第三電極を含み得る。各第三電極は第二のマルチプレクサのそれぞれの入力に接続されていてもよい。各第一電極は第一の方向に延びており、複数の第一電極は第一方向に対して垂直方向に離間して配列されていてもよい。各第二電極は第二の方向に延びており、これら複数の第二電極は、第二の方向に対して垂直方向に離間して配列されていてもよい。各第三電極は第二の方向に延びており、これら複数の第三電極は、上記第二の方向に対して垂直方向に離間して配列されていてもよい。第三電極は複数の第二電極に対して平行に、そして交互に、配置されていてもよい。第一の方向と第二の方向は異なっていてよい。上記第一および第二の方向は実質的に垂直であってもよい。上記第一および第二の方向は、３０度を超え９０度未満の角度で交わってもよい。
層構造は、圧電材料の層と層構造の第一面との間に積層された、一つまたは複数の誘電体層を含んでもよい。
層構造は、層構造の第二面と圧電材料の層との間に積層された、一つまたは複数の誘電体層を含み得る。
このように、どの電極も圧電材料の層に直接配置される必要は無い。これにより、層構造の中に圧電材料のむき出しの層を含ませることが可能となる。これにより、層構造を製造する際のコストおよび複雑性を削減することができる。
第二電極は、第二面と実質的に同一の広がりを有する導電性材料の領域であってもよい。
少なくとも一つの第二電極は、格子状に配置された導電性材料の領域であってもよい。
信号源は、電圧制御源（a voltage controlled source）を含んでもよく、装置はさらに、第二電極に接続されたバイアス源（a bias source）を含み得る。バイアス源は一定のバイアスを提供する場合がある。この一定のバイアスは、グランド電位（ground potential）であってもよい。バイアス源は信号源により提供され得る。
信号源は、一つまたは複数の同期された電流制御源（current controlled sources）を含んでもよく、各電流制御源はそれぞれのフロントエンドモジュールに周期信号を提供し得る。
各フロントエンドモジュールの第一ステージは、第一レールに接続された少なくとも一つの反転入力、第一の抵抗器を含む経路（path）を介して電圧制御源に接続された一つの非反転入力、及び第二レールに接続された一つの出力を有する演算増幅器（operational amplifier）を含み得る。各フロントエンドモジュールの第一ステージは、第一レールをフロントエンドモジュールに対応するマルチプレクサの出力に接続する第二の抵抗器と、第一レールを第二レールに接続する第三の抵抗器と、第一レールを第二レールに接続する第一のコンデンサとを含み得る。第二レールは、増幅された信号を提供し得る。
第二のコンデンサは、第一の抵抗器と並列に接続されてもよい。第一のコンデンサの静電容量は、所定の第一電極と少なくとも一つの第二電極との間の相互静電容量と実質的に等しいものであってよい。
各フロントエンドモジュールの第一ステージは、第一レールに接続された反転入力と、第一の抵抗器と第二レールとを含む経路を介して電圧源（voltage source）に接続された一つの非反転入力と、第三レールに接続された一つの出力とを少なくとも有する第一の演算増幅器を含み得る。各フロントエンドモジュールの第一ステージは、第四レールに接続された反転入力と、第二の抵抗器を含む経路を介して第二レールに接続された一つの非反転入力と、第五レールに接続された出力とを少なくとも有する第二の演算増幅器を含み得る。各フロントエンドモジュールの第一ステージは、第三レールに接続された反転入力と、第五レールに接続された一つの非反転入力と、増幅された信号を提供する出力とを少なくとも有する、比較器（comparator）を含み得る。各フロントエンドモジュールの第一ステージは、第一レールをフロントエンドモジュールに対応するマルチプレクサの出力に接続する第三の抵抗器と、第一レールを第三レールに接続する第四の抵抗器と、第一レールを第三レールに接続する第一のコンデンサと、第四レールを第五レールに接続する第五の抵抗器と、第四レールを第五レールに接続する第二のコンデンサと、第三のコンデンサを含む経路を介して第四レールをグランドに接続する第六の抵抗器とを含み得る。
第一の抵抗器は、第二の抵抗器と実質的に等しい抵抗値を有し得る。第三の抵抗器は、第六の抵抗器と実質的に等しい抵抗値を有し得る。第四の抵抗器は、第五の抵抗器と実質的に等しい抵抗値を有し得る。第一のコンデンサは、第二のコンデンサと実質的に等しい静電容量を有し得る。第三のコンデンサは、所定の第一電極と少なくとも一つの第二電極との間の相互静電容量と実質的に等しい静電容量を有し得る。第四のコンデンサは、第一の抵抗器と並列に接続されてもよい。第五のコンデンサは、第二の抵抗器と並列に接続されてもよい。
各フロントエンドモジュールの第一ステージは、第一レールを介して第一の電流制御源に接続された反転入力と、第一の抵抗器を含む経路を介してグランドに接続される一つの非反転入力と、第二レールに接続される一つの出力とを少なくとも有する、演算増幅器を含み得る。各フロントエンドモジュールの第一ステージは、第一レールを第二レールに接続する第二の抵抗器、および第一のコンデンサを含む経路を介して第一レールをグランドに接続する第三の抵抗器を含み得る。第一レールは、フロントエンドモジュールに対応するマルチプレクサの出力に接続されていてもよく、第二レールは第二電極に接続されていてもよい。第一レールは、第二電極に接続されおり、第二レールはフロントエンドモジュールに対応するマルチプレクサの出力に接続されていてもよい。第二レールは増幅された信号を提供し得る。
第二のコンデンサは第一の抵抗器に平行に接続されていてもよい。第一のコンデンサは、所定の第一電極と少なくとも一つの第二電極との間の相互静電容量（mutual capacitance）に実質的に等しい静電容量を有するものであってもよい。
各フロントエンドモジュールの第一ステージは、第一レールを介して第一電流制御源と接続する反転入力と、第一の抵抗器を含む経路を介してグランドに接続される１つの非反転入力と、第二レールに接続された１つの出力とを少なくとも有する第一演算増幅器を含み得る。各フロントエンドモジュールの第一ステージは、第三レールにより第二電流源（current source）に接続された反転入力と、第二抵抗器を含む経路を介してグランドに接続された１つの非反転入力と、第四レールに接続された１つの出力とを少なくとも有する第二演算増幅器を含み得る。各フロントエンドモジュールの第一ステージは、第二レールに接続された反転入力と、第四レールに接続された１つの非反転入力と、増幅された信号を提供する１つの出力とを少なくとも有する比較器を含み得る。各フロントエンドモジュールの第一ステージは、第一レールと第二レールを接続する第三抵抗器、第一コンデンサを含む経路を介して第一レールをグランドに接続する第四抵抗器、第二コンデンサを含む経路を介して第三レールをグランドに接続する第五抵抗器、第三レールを第四レールに接続する第六抵抗器、及び第三レールを第四レールに接続する第三コンデンサを含み得る。第一レールがフロントエンドモジュールに対応するマルチプレクサの出力に接続され、第二レールが第二電極に接続されていてもよい。第一レールが第二電極に接続され、第二レールがフロントエンドモジュールに対応するマルチプレクサの出力に接続されていてもよい。第一電流制御源を第二電流制御源と同期させてもよい。
第三抵抗器は、第六抵抗器と実質的に等しい抵抗を持つものでもあってもよい。第一コンデンサは第二コンデンサと実質的に等しい静電容量を持つものであってもよい。第三コンデンサは、所定の第一電極と少なくとも一つの第二電極との間の相互静電容量と実質的に等しい静電容量を持つものであってもよい。第四コンデンサは、第一抵抗器と並列に接続されてもよい。第五コンデンサは、第二抵抗器と並列に接続されてもよい。
装置はさらに、第一及び第二のフィルタ処理された信号を受信し、第一及び第二のフィルタ処理された信号に基づき圧力値及び／又は静電容量値を計算するように構成された、信号処理器（signal processor）を含み得る。
信号処理器は、圧力値及び／又は静電容量値の信号対雑音比を改善するために、相関二重サンプリング法（correlated double sampling methods）を用いるように構成されてもよい。信号処理器は、圧力値及び／又は静電容量値を画像データとして取り扱うように構成されてもよい。
本発明の第二の態様によれば、複数の第一電極と少なくとも一つの第二電極との間に配置された圧電材料の層を含む投影型静電容量式タッチパネルからの信号を処理するためのデバイスが提供される。このデバイスは、上記所定の第一電極から信号を受け取ると、上記所定の第一電極近くのこのタッチパネルに印加された圧力を示す圧力信号と、上記所定の第一電極の静電容量を示す静電容量信号を生成するように構成される。
このデバイスは、圧力信号を通さず静電容量信号を通すように構成された第一の周波数依存フィルタに第一信号を通し、静電容量信号を通さず圧力信号を通すように構成された第二の周波数依存フィルタに第二信号を通すために、タッチパネルから受信した信号を第一と第二の信号に分割するように構成された少なくとも一つの信号分割ステージを含んでもよい。
このデバイスは、圧力信号を増幅するように構成された少なくとも一つの増幅ステージを含み得る。この増幅ステージは、所定の第一電極からの信号を受信し、増幅された信号を信号分割ステージに提供するように構成されてもよい。増幅された信号は、静電容量信号と圧力信号の重ねあわせを含み得る。このデバイスは、静電容量信号と圧力信号とを分けるように構成される。このデバイスは、周期信号を生成するように構成された信号源を含み得る。増幅ステージは周期信号を受信するように構成されてもよい。静電容量信号は、周期信号に基づくものであってもよい。圧力信号は、周期信号に基づくものでなくてもよい。所定の第一電極から受信された信号は、静電容量信号と圧力信号の重ねあわせを含み得る。
装置は、複数の第一電極と少なくとも一つの第二電極との間に配置された圧電材料の層を含む投影型静電容量式タッチパネルと、上記デバイスとを含み得る。上記デバイスはさらに、各々が対応する第一電極にそれぞれ接続された複数の端子を含み得る。
上記デバイスは、各第一電極から併行して（concurrently）信号を受信するように構成されてもよい。上記デバイスは、増幅ステージおよび信号分割ステージを各端子に対応して含んでもよい。
上記デバイスは、各第一電極から逐次的に信号を受信するように構成されてもよい。デバイスは、一つの増幅ステージと、一つの信号分割ステージとを含んでもよく、また上記複数の端子は、マルチプレクサを経由して増幅ステージに接続されてもよい。マルチプレクサは、各々の端子をシーケンスに従って増幅ステージに接続するように構成されてもよい。
装置は、複数の第一電極と少なくとも一つの第二電極との間に配置された圧電材料の層を含む投影型静電容量式タッチパネル、複数の入力と一つの出力とを有するマルチプレクサ（マルチプレクサの各入力は対応する第一電極に接続される）、ならびに上記デバイスを含み得る。上記デバイスはさらに、マルチプレクサの上記出力に接続された端子を含み得る。
この装置は、圧力および静電容量の信号を受信し、これら圧力及び静電容量の信号に応じて圧力値と静電容量値を計算するように構成された信号処理器をさらに含んでもよい。
信号処理器は、圧力値及び／又は静電容量値の信号対雑音比を改善するように相関二重サンプリング法を用いるように構成されてもよい。信号処理器は、圧力値及び／又は静電容量値を画像データとして取り扱うように構成されてもよい。
本発明の第三の態様によれば、上記装置を含むポータブル電子デバイスが提供される。
本発明の第四の態様によれば、各層が厚み方向に対して垂直に延びる１つ又は複数の層を含む層構造を含むタッチパネルにおける方法であって、上記一つ又は複数の層は圧電材料の層を含み、上記層構造は第一および第二の反対側の面を有し、上記層は、第一及び第二の面に対して各層の厚み方向が垂直になる様に第一及び第二の面の間に配置され、上記第一面に複数の第一電極が配置され、上記第二面に少なくとも一つの第二電極が配置される、上記方法が提供される。本方法は、既定のシーケンスに従い、複数の第一電極の中の、それぞれの所定の第一電極を選択するステップを含む。この方法は、各々の所定の第一電極に対して、上記所定の第一電極から受信した入力信号に基づいて増幅信号を生成するステップ、第一の周波数帯域を有する第一のフィルタ処理された信号を提供するための第一の周波数依存フィルタを用いて増幅信号をフィルタ処理するステップ、ならびに上記第一の周波数帯域と比べて相対的に高いスタート周波数を有する第二の周波数帯域を有する第二のフィルタ処理された信号を提供するための第二の周波数依存フィルタを用いて増幅信号をフィルタ処理するステップ、を含む。
この方法はさらに、周期信号を提供するステップを含み得る。上記増幅信号は、入力信号および周期信号に基づいて生成されてもよい。上記第二のフィルタ処理された信号は、周期信号に基づくものであってもよく、上記第一のフィルタ処理された信号は、周期信号に基づくものであってもよい。
この方法は、圧力値を計算するために第一のフィルタ処理された信号を処理するステップを含んでもよい。本方法は、静電容量値を計算するために第二のフィルタ処理された信号を処理するステップを含んでもよい。本方法は、圧力値及び／又は静電容量値を画像データとして扱うステップを含んでもよい。本方法は、各画素値がタッチパネルの位置に対応する圧力値である圧力画像として圧力値を扱うステップを含んでも良い。本方法は、各画素値がタッチパネルの位置に対応する静電容量値である静電容量画像として静電容量値を扱うステップを含んでも良い。本方法は、相関二重サンプリング法を圧力画像及び／又は静電容量画像に適用するステップを含んでもよい。
本発明の第五の態様によれば、複数の第一電極と少なくとも一つの第二電極との間に配置された圧電材料の層を含む投影型静電容量式タッチパネルからの信号を処理する方法が提供される。本方法は、所定の第一電極から信号を受信するステップを含む。本方法は、受信した信号に基づいて、所定の第一電極の近くのタッチパネルに加えられた圧力を示す圧力信号を生成するステップも含む。また本方法は、受信した信号に基づいて、所定の第一電極の静電容量を示す静電容量信号を生成するステップも含む。
本方法は、受信信号を第一及び第二の信号に分割するステップを含んでもよい。静電容量信号生成ステップは、圧力信号を通さずに静電容量信号を通過させるための第一の周波数依存フィルタを用いて上記第一信号をフィルタ処理する工程を含み得る。圧力信号生成ステップは、静電容量信号を通さずに圧力信号を通過させるための第二の周波数依存フィルタを用いて上記第二信号をフィルタ処理する工程を含み得る。
この方法は、圧力信号を増幅するステップを含み得る。本方法は、所定の第一電極から受信した信号に基づいて増幅信号を生成するステップを含み得る。増幅信号は、静電容量信号と圧力信号の重ねあわせを含み得る。本方法は、静電容量信号と圧力信号を分けるステップを含んでも良い。本方法は、周期信号を受信するステップを含み得る。増幅信号は、所定の第一電極から受信した信号と周期信号に基づいて生成されてもよい。静電容量信号は周期信号に基づくものであってもよい。圧力信号は周期信号に基づくものでなくてもよい。所定の第一電極から受信される信号は、静電容量信号と圧力信号の重ねあわせを含み得る。
この方法は、複数の第一電極から併行して信号を受信するステップを含んでもよい。本方法は、複数の第一電極から逐次的に信号を受信するステップを含んでもよい。
この方法は、圧力信号を処理して圧力値を計算するステップを含んでもよい。本方法は、静電容量信号を処理して静電容量値を計算するステップを含んでも良い。本方法は、圧力値及び／又は静電容量値を画像データとして取り扱うステップを含んでもよい。本方法は、各画素値がタッチパネルの位置に対応する圧力値である圧力画像として圧力値を扱うステップを含んでもよい。本方法は、各画素値がタッチパネルの位置に対応する静電容量値である静電容量画像として静電容量値を扱うステップを含んでも良い。本方法は、相関二重サンプリング法を圧力画像及び／又は静電容量画像に適用するステップを含み得る。
本発明の第六の態様によれば、この方法を実施するポータブル電子装置が提供される。
本発明の第七の態様によれば、データ処理装置により実行されると、データ処理装置に本方法を実行させる、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に格納されたコンピュータプログラム製品が提供される。
本発明の第八の態様によれば、タッチパネルのための層構造を製作する方法が提供される。本方法は、第一および第二の反対側の面を有する透明基板を提供するステップを含む。本方法は、第一および第二の反対側の面を有する誘電体層を提供するステップを含む。本方法は、第一および第二の反対側の面を有する圧電材料の層を提供するステップを含む。本方法は、第一の方向に延びかつこの第一の方向に対して垂直方向に離間した複数の第一の導電性領域を提供するステップを含む。本方法は、上記第一の方向とは異なる第二の方向に延びかつこの第二の方向に対して垂直方向に離間した複数の第二の導電性領域を提供するステップを含む。本方法は、組み立てられたときに各第一導電性領域及び各第三導電性領域と少なくとも部分的に重なるように延びている第三の導電性材料領域を提供するステップを含む。本方法は、透明基板の第一面が誘電体層の第二面に対向し、誘電体層の第一面が圧電材料の層の第二面に対向するように、層構造を組み立てるステップを含む。本方法は、複数の第一の導電性領域が透明基板と誘電体層との間に配置され、複数の第二の導電性領域が透明基板と圧電材料の層との間に配置され、第三の導電材料領域は圧電材料の層の第一面の上に配置されるように層構造を組み立てるステップを含む。
このように、タッチパネルのための層構造は、複雑および／または高価な、圧電材料の層へのパターン形成された電極の付着を必要とせずに製作することができる。加えて、圧電材料の層は、圧電材料領域の付着やパターン化を行って別個のデバイスを提供する必要なく、単一のシートとして提供されることができる。
複数の第一の導電性領域は、誘電体層の第二面に配置されてもよい。層構造を組み立てるステップは、誘電体層の第二面を透明基板の第一面に接合する工程を含んでも良い。
前記複数の第一導電性領域は、透明基板の第一面に配置されてもよい。層構造を組み立てるステップは、誘電体層の第二面を透明基板の第一面に接合する工程を含んでもよい。
前記複数の第一導電性領域は、誘電体層の第一面に配置されてもよい。層構造を組み立てるステップは、誘電体層の第二面を透明基板の第一面に接合する工程を含んでもよい。
複数の第二導電性領域は、複数の第一電極と同じ誘電体層の面に配置されてもよい。各第一導電性領域は、連続的な導電性領域であってもよく、また各第二導電性領域はジャンパにより接続された複数の別個の導電性領域であってもよい。各ジャンパは第一導電性領域の一部にかかって広がっていてもよい。前記層構造を組み立てるステップは、圧電材料の層の第二面を誘電体層の第一面に接合する工程を含んでもよい。
前記複数の第二導電性領域は、誘電体層の第一面に配置されてもよい。前記層構造を組み立てるステップは、圧電材料の層の第二面を誘電体層の第一面に接合する工程を含んでも良い。
本方法はさらに、第一および第二の反対側の面を有する第二の誘電体層を提供するステップを含んでも良い。前記複数の第二導電性領域は、前記第二誘電体層の第一面または第二面に配置されてもよい。層構造を組み立てるステップは、第二誘電体層の第二面を誘電体層の第一面に接合する工程、および圧電材料の層の第二面を第二の誘電体材料層の第一面に接合する工程を含んでも良い。前記複数の第二導電性領域は、圧電材料の層の第二面に配置されてもよい。本方法はさらに、圧電材料の層の第二面を誘電体層の第一面に接合する工程を含んでもよい。
本方法はさらに、第一および第二の反対側の面を有する第三の誘電体層を提供するステップを含んでもよい。第三の導電材料領域は、第三誘電体層の第一面または第二面に配置されてもよい。前記層構造を組み立てるステップは、第三誘電体層の第二面を圧電材料の層の第一面に接合する工程を含んでもよい。
第三の導電性材料領域は、前記圧電材料の層の第一面に配置されてもよい。
一つの層の第二面を別の層の第一面に接着するステップは、対向する第一面と第二面との間に感圧接着剤の層を設け、第一面と第二面との間に圧力を加える工程を含んでも良い。本明細書で使用される「感圧接着剤」（PSA）は、光学透明接着剤（OCA）、光学透明樹脂（OCR）および液体光学透明接着剤（LOCA）を含む。
本発明の第九の態様によれば、本方法に従って製作されたタッチパネルのための層構造を含むポータブル電子デバイスが提供される。
本発明の第十の態様によれば、タッチパネルのための層構造を製作する方法が提供される。本方法は、第一および第二の反対側の面を有する透明基板を提供するステップ、第一の方向に延びかつこの第一の方向に対して垂直方向に離間された複数の第一の導電性領域が第一誘電体層の第二面に配置されるような第一および第二の反対側の面を有する第一誘電体層を提供するステップ、ならびに第一誘電体層の第二面を透明基板の第一面に接合するステップを含む。本方法は、前記第一の方向とは異なる第二の方向に延びかつこの第二の方向に対して垂直方向に離間された複数の第二の導電性領域が第二誘電体層の第二面に配置されるような第一および第二の反対側の面を有する第二の誘電体層を提供するステップ、ならびに第二誘電体層の第二面を第一誘電体層の第一面に接合するステップを含む。本方法は、組み立てた際に、第三導電性領域が各第一導電性領域と各第二導電性領域に少なくとも部分的に重なるように、圧電材料の層の第一面に第三の導電性材料領域が配置されるような、第一および第二の反対側の面を有する圧電材料の層を提供するステップ、ならびに第二誘電体層の第一面に圧電材料の層の第二面を接合するステップを含む。
本発明の第十一の態様によれば、タッチパネルのための層構造を製作する方法が提供される。本方法は、第一および第二の反対側の面を有する透明基板を提供するステップと、第一および第二の反対側の面を有する誘電体層であって、第一方向に延びかつ前記第一方向に対して垂直方向に離間されている複数の第一の導電性領域がその前記第二面に配置されている前記誘電体層を提供するステップと、前記誘電体層の前記第二面を前記透明基板の前記第一面に接合するステップとを含む。本方法は、第一および第二の反対側の面を有する圧電材料の層であって、前記第一方向とは異なる第二方向に延びかつ前記第二方向に対して垂直方向に離間された複数の第二導電性領域が前記圧電材料の層の前記第二面に配置されており、前記圧電材料の層の前記第一面には第三導電性材料領域が配置されており、組み立てられたときに、前記第三導電性領域が各第一導電性領域および各第二導電性領域に少なくとも部分的に重なるようになっているような、前記圧電材料の層を提供するステップと、前記圧電材料の前記層の前記第二面を前記誘電体層の前記第一面に接合するステップとを含む。
本発明の第十二の態様によれば、タッチパネルのためのの層構造を製作する方法が提供される。本方法は第一および第二の反対側の面を有する透明基板を提供するステップと、第一および第二の反対側の面を有する第一誘電体層であって、その前記第二面には第一の方向に延びかつ前記第一の方向に対して垂直方向に離間された複数の第一導電性領域が配置されている前記第一誘電体層を提供するステップと、前記第一誘電体層の前記第二面を前記透明基板の前記第一面に接合するステップとを含む。本方法は、第一および第二の反対側の面を有する第二誘電体層であって、その前記第二面には前記第一方向とは異なる第二方向に延びかつ前記第二方向に対して垂直方向に離間された複数の第二導電性領域が配置されている前記第二誘電体層を提供するステップと、前記第二誘電体層の前記第二面を前記第一誘電体層の前記第一面に接合するステップとを含む。本方法は、第一および第二の反対側の面を有する圧電材料の層を提供するステップと、前記圧電材料層の前記第二面を第二誘電体層の前記第一面に接合するステップとを含む。本方法は、第一面と第二面とを有する第三誘電体層であって、その前記第二面には、第三導電性材料領域が、組み立てた際に、前記第三導電性領域が少なくとも部分的に各第一導電性領域および各第二導電性領域に重なるように配置されるような前記第三誘電体層を提供するステップと、前記第三誘電体層の前記第二面を前記圧電材料の層の前記第一面に接合するステップとを含む。
本発明の第十三の態様によれば、タッチパネルのための層構造を製作する方法が提供される。本方法は、第一および第二の反対側の面を有する透明基板を提供するステップと、第一および第二の反対側の面を有する誘電体層であって、第一方向に延びかつ前記第一の方向に対して垂直方向に離間する複数の第一の導電性領域が前記誘電体層の前記第二面に配置され、前記第一方向とは異なる第二方向に延びかつ前記第二方向に対して垂直方向に離間する複数の第二導電性領域が前記誘電体層の前記第一面に配置されるような前記誘電体層を提供するステップと、前記誘電体層の前記第二面を前記透明基板の前記第一面に接合するステップとを含む。本方法は、第一および第二の反対側の面を有する圧電材料の層であって、前記圧電材料の層の前記第一面には、組み立てた際に少なくとも部分的に各第一導電性領域および各第二導電性領域と重なるように第三導電材料領域が配置されるような前記圧電材料の層を提供するステップと、前記圧電材料の層の前記第二面を前記誘電体層の前記第一面に接合するステップとを含む。
本発明の第十四の態様によれば、タッチパネルのための層構造を製作する方法が提供される。本方法は、第一および第二の反対側の面を有する透明基板を提供するステップと、第一および第二の反対側の面を有する第一誘電体層であって、その前記第二面には、第一方向に延びかつ前記第一方向に対して垂直方向に離間された複数の第一導電性領域が配置され、そしてその前記第二面には、前記第一方向とは異なる第二方向に延びかつ前記第二方向に対して垂直方向に離間された複数の第二の導電性領域が配置されている前記第一誘電体層を提供するステップと、前記第一誘電体層の前記第二面を前記透明基板の前記第一面に接合するステップとを含む。本方法は、第一および第二の面を有する圧電材料の層を提供するステップと、前記圧電材料の層の前記第二面を前記第一誘電体層の前記第一面に接合するステップとを含む。本方法は、第一および第二の反対側の面を有する第二誘電体層であって、その前記第二面には、第三導電性材料領域が、組み立てた際に、少なくとも部分的に各第一導電性領域および各第二導電性領域に重なるように配置されるような前記第二誘電体層を提供するステップと、前記第二誘電体層の前記第二面を前記圧電材料層の前記第一面に接合するステップとを含む。各第一導電性領域は、連続的な導電性領域を含み、各第二導電性領域は、各々のジャンパが第一導電性領域の一部に及んでいるジャンパにより接続された複数の別個の導電性領域を含む。
本発明の第十五の態様によれば、タッチパネルのための層構造を製作する方法が提供される。本方法は、第一および第二の反対側の面を有する透明基板であって、第一方向に延びかつ前記第一方向に対して垂直方向に離間された複数の第一導電性領域が前記ガラスシートの前記第一面に配置される前記透明基板を提供するステップと、第一および第二の反対側の面を有する第一誘電体層であって、その前記第二面には、前記第一の方向とは異なる第二方向に延びかつ前記第二方向に対して垂直方向に離間された複数の第二導電性領域が配置される前記第一誘電体層を提供するステップと、前記第一誘電体層の前記第二面を前記透明基板の前記第一面に接合するステップとを含む。本方法は、第一および第二の反対側の面を有する圧電材料の層を提供するステップと、前記圧電材料の層の前記第二面を前記第一誘電体層の前記第一面に接合するステップとを含む。本方法は、第一および第二の反対側の面を有する第二誘電体層であって、その前記第二面には第三導電性材料領域が配置されており、前記第三導電性領域は組み立てたときに少なくとも一部が各第一導電性領域および各第二導電性領域に重なるように前記第二誘電体層の前記第二面に配置されるような前記第二誘電体層を提供するステップと、前記第二誘電体層の前記第二面を前記圧電材料の層の前記第一面に接合するステップとを含む。
本発明の特定の実施形態を、添付の図面を参照して例として以下に説明する。
図１は、第一タッチセンサと、静電容量感知式と圧力感知式とを組み合わせたフロントエンドモジュールとを備える第一の装置を概略的に示す。 図２は、第二のタッチセンサを含む第二の装置を概略的に示す。 図３は、電子デバイスのブロック図である。 図４は、図１に示すフロントエンドモジュールの動作を示す。 図５は、シングルエンド増幅器（single ended amplifier）を使用する、図１に示すフロントエンドモジュールの動作を示す。 図６は、差動増幅器を使用する、図１に示すフロントエンドモジュールの動作を示す。 図７は、図１に示すフロントエンドモジュールのフィルタ構成の一例を概略的に示す。 図８は、図１に示すフロントエンドモジュールのフィルタ構成の一例を概略的に示す。 図９は、図１に示すフロントエンドモジュールのフィルタ構成の一例を概略的に示す。 図１０は、図１に示す装置に含まれる第一の増幅器の概略回路図である。 図１１は、図２に示す装置に含まれる図１０に示す第一の増幅器の概略回路図である。 図１２は、図１に示す装置に含まれる第二の増幅器の概略回路図である。 図１３は、図１に示す装置に含まれる第三の増幅器の概略回路図である。 図１４は、図１に示す装置に含まれる第四の増幅器の概略回路図である。 図１５は、静電容量感知式と圧力感知式とを組み合わせた第一のタッチパネルの断面図である。 図１６は、図１５に示すタッチパネルを含む第三の装置を概略的に示す。 図１７は、図１６に示す装置に含まれる図１０に示す第一増幅器の概略回路図である。 図１８は、図１６に示す装置に含まれる図１２に示す第二の増幅器の概略回路図である。 図１９は、図１５に示すタッチパネルのためのパターン電極の平面図である。 図２０は、タッチパネルとのユーザインタラクションの位置と圧力を推定するために、測定された圧力値に基づいた補間を用いるところを示している。 図２１は、静電容量感知式と圧力感知式とを組み合わせた第二のタッチパネルの断面図である。 図２２は、図２１に示すタッチパネルを含む第四の装置の概略図を示す。 図２３は、図２１に示される静電容量感知式と圧力感知式とを組み合わせたタッチパネルのための電極配置の平面図である。 図２４は、静電容量感知式と圧力感知式とを組み合わせた第三のタッチパネルのための電極配置の平面図である。 図２５は、図２１に示すタッチパネルを含む第五の装置の概略図を示す。 図２６は、図２５に示す装置に含まれる図１０に示す第一増幅器の概略回路図である。 図２７は、静電容量感知式と圧力感知式とを組み合わせた第四のタッチパネルの断面図である。 図２８は、図２７に示すタッチパネルを含む第六の装置を概略的に示す。 図２９は、図２８に示す装置に含まれる図１３に示す第三の増幅器の概略回路図である。 図３０Ａ〜図３０Ｃは、製作中の異なる段階での第一のディプレイの積層体（stack-up）を示す。 図３１Ａ〜図３１Ｃは、製作中の異なる段階での第二のディプレイの積層体を示す。 図３２Ａ〜図３２Ｃは、製作中の異なる段階での第三のディプレイの積層体を示す。 図３３Ａ〜図３３Ｄは、製作中の異なる段階での第四のディプレイの積層体を示す。 図３４Ａ〜図３４Ｂは、製作中の異なる段階での第五のディプレイの積層体を示す。 図３５Ａ〜図３５Ｂは、製作中の異なる段階での第六のディプレイの積層体を示す。 図３６Ａ〜図３６Ｃは、製作中の異なる段階での第七のディプレイの積層体を示す。 図３７Ａ〜図３７Ｄは、製作中の異なる段階での第八のディプレイの積層体を示す。 図３８は、第一の埋め込みディスプレイ積層体（embedded display stack-up）を示す。 図３９は、第二の埋め込みディスプレイ積層体を示す。 図４０は、第三の埋め込みディスプレイ積層体を示す。 図４１は、第四の埋め込みディスプレイ積層体を示す。 図４２は、第五の埋め込みディスプレイ積層体を示す。 図４３は、第六の埋め込みディスプレイ積層体を示す。 図４４は、第七の埋め込みディスプレイ積層体を示す。 図４５は、第八の埋め込みディスプレイ積層体を示す。 図４６は、静電容量感知式と圧力感知式とを組み合わせた第五のタッチパネルのための電極配置の平面図である。 図４７は、図４６に示すタッチパネルの断面図である。
以下の記述において、同様の部分には同様の参照符号を付している。
静電容量感知式と圧力感知式とを組み合わせた第一の装置および第一のタッチセンサ
図１は、第一のタッチセンサ２と、フロントエンドモジュール３と、第一信号処理モジュール４とを含む静電容量感知式と圧力感知式とを組み合わせた第一の装置を概略的に示す。
第一のタッチセンサ2は、第一面6および反対側の第二面7を有する層構造5と、第一電極8と、第二電極9と、を含む。層構造5は、少なくとも一つまたは複数の圧電材料の層10を含む一つまたは複数の層を含む。構造5に含まれる各層は、概して平面状であり、厚み方向zに対して垂直な第一の方向（x方向）および第二の方向（y方向）に延びている。層構造5の一つまたは複数の層は、層構造5の各層の厚み方向（z方向）が第一面6および第二面7に対して垂直になるように、第一面6と第二面7との間に配置される。第一電極8は、層構造5の第一面6に配置され、第二電極9は、層構造5の第二面7に配置される。第一電極8は端子Aに電気的に接続され、第二電極9は端子Bに接続される。
好ましくは、圧電材料は、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）などの圧電ポリマーである。しかし、圧電材料は、代わりにチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)の様な圧電セラミックの層であってもよい。好ましくは、第一および第二の電極は、酸化インジウムスズ（ITO）または酸化インジウム亜鉛（IZO）である。しかし、第一電極8および第二電極9は、アルミニウム、銅、銀、または薄膜として堆積とパターン形成に適した他の金属であってもよい。第一電極8および第二電極9は、ポリアニリン（polyaniline）、ポリチフェン（polythiphene）、ポリピロール（polypyrrole）またはポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホネート（poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate, PEDOT/PSS）などの導電性ポリマーであってもよい。第一電極および第二電極は、金属メッシュや、ナノワイヤー、選択的に銀ナノワイヤー、グラフェン、およびカーボンナノチューブから形成されてもよい。
フロントエンドモジュール3は、第一電極8から入力信号11を受信するために、端子Aを介して第一のタッチセンサ2に接続される。フロントエンドモジュールは、増幅ステージの形態の第一ステージ12と、第一の周波数依存フィルタ13および第二の周波数依存フィルタ14の形態である第二ステージとを含む。第一ステージ12は、第一電極8から入力信号11を受け取り、入力信号11に基づいて増幅信号15を供給する。第一の周波数依存フィルタ13は、増幅された信号15を受信してフィルタ処理し、第一の周波数帯域を有する第一のフィルタ処理された信号16を供給する。第二の周波数依存フィルタ14は、増幅信号15を受信してフィルタ処理し、第二の周波数帯域を有する第二のフィルタ処理された信号17を供給する。この周波数帯域は、第一の周波数帯域に比べて相対的に高いスタート周波数を有する。
入力信号11は、タッチセンサ2、又はタッチセンサ2に被せた材料の層とのユーザインタラクションに応答して生成される。以下の説明では、「ユーザインタラクション」に言及した場合、ユーザがタッチセンサ、タッチパネル、又はそれに被せた材料の層を、タッチしたり押したりすることを含むものとする。「ユーザインタラクション」という用語は、ユーザの指、またはスタイラス（導電性であるか否かにかかわらず）を伴う相互作用を含むものと解釈されるものとする。また、「ユーザインタラクション」という用語は、物理的に直接接触せずタッチセンサまたはタッチパネルに、ユーザの指または導電性スタイラスが近接する事も含むものとする。
端子Bは、第二電極9を、グランドか、定電位を供給する電圧バイアス源52(図１０)か、周期信号43を供給する信号源44か、または端子AとBに跨ってフロントエンドモジュール3が接続される様にフロントエンドモジュール3に、接続してもよい。
端子A、B、および本明細書で大文字のラテン文字で示される他の端子は、電極と装置の他の要素との間の電気的接続を説明するための基準点として使用される。端子A、Bは実際に物理的端子であってもよいが、ある要素、例えばフロントエンドモジュール3が端子、例えば端子Aに、接続しているとの記述は、フロントエンドモジュールが第一電極8に直接接続している事を意味しているものとする。他の要素と大文字のラテン文字で示されるほかの端子についても同様である。
第一の信号処理モジュール4は、第一および第二のフィルタ処理された信号16、17を受信する。第一の信号処理モジュール4は、第一のフィルタ処理された信号16に基づいて圧力値18を計算し、および第二のフィルタ処理された信号17に基づいて静電容量値19を計算する。圧力値18は、圧電材料の層10に加えられたユーザインタラクションに対応する変形（歪みであってもよい）に依存する。静電容量値19は、第一電極8の自己静電容量及び／又は第一電極8と第二電極9との間の相互静電容量に依存する。静電容量値19は、指または導電性スタイラスを伴うユーザインタラクションに応答して変化する。
このようにして、圧力および静電容量の測定は、別々の圧力電極および静電容量電極を必要とせずに、タッチセンサ2を使用して実行され得る。圧力および静電容量情報を含む単一の入力信号11は、第一電極8から受信される。さらに、入力信号11は、単一のフロントエンドモジュール3を使用して、増幅され、処理されてもよい。これにより、装置1を既存の投影型静電容量式タッチパネルに容易に統合することができる。
層構造5は、第一面6及び反対側の第二面7が圧電材料の層10の面（図１５、２１、２７、３２及び３８）となるように、圧電材料の層10のみを含んでもよい。あるいは、層構造5は、圧電材料の層10と層構造5の第一面6との間に積み重ねられた一つまたは複数の誘電体層を含んでもよい（図３１、３３、３５および３６）。層構造5は、層構造5の第二面7と圧電材料の層10（図３３）との間に積層された一つまたは複数の誘電体層を含んでもよい。好ましくは、一つまたは複数の誘電体層は、ポリエチレンテレフタレート（PET）のようなポリマー誘電体材料の層、または感圧接着剤（PSA）材料の層を含む。しかしながら、一つまたは複数の誘電体層は、酸化アルミニウムのようなセラミック絶縁材料の層を含んでもよい。
図１では、第一面6、第二面7、および層構造5の層が、xおよびyとラベル付けされた直交軸に沿って延びて示されており、層構造5の各層の厚み方向は、 x軸およびy軸に直交するzとラベル付けされた軸に沿っている。しかし、第一方向、第二方向及び厚み方向は、図示のように右手系の直交系（a right handed orthogonal set）を形成する必要は無い。例えば、第一方向xおよび第二方向yは、30度または45度の角度、または0度より大きく90度未満の任意の他の角度で交差してもよい。
静電容量感知式と圧力感知式とを組み合わせた第二の装置および第二のタッチセンサ
図２も参照すると、第二のタッチセンサ21、第一のフロントエンドモジュール3a、第二のフロントエンドモジュール3bおよび第二の信号処理モジュール22を含む第二の装置20が示されている。
第二のタッチセンサ21は、第二のタッチセンサ21が、第三面24と反対側の第四面25とを有する第二の層構造23、および第三電極26も含むことを除いて、第一のタッチセンサ2と同様である。第二の層構造23は、一つまたは複数の誘電体層27を含む。各々の誘電体層27はほぼ平面であり、厚み方向zに対して垂直な第一および第二の方向（xおよびy方向）に延びている。第二の層構造23の一つまたは複数の誘電体層27は、第二の層構造23の各誘電体層27の厚み方向zが第三および第四の面24、25に対して垂直であるように、第三面24と第四面25との間に配置される。第三電極26は、第二の層構造23の第三面24に配置され、第二の層構造23の第四面25は、第一電極8に接触する。
好ましくは、誘電体層27は、PETなどのポリマー誘電体材料の層またはPSA材料の層を含む。しかしながら、誘電体層27は、酸化アルミニウムのようなセラミック絶縁材料の層を含んでもよい。好ましくは、第三電極26は、インジウムスズ酸化物（ITO）またはインジウム亜鉛酸化物（IZO）からなる。しかしながら、第三電極26は、アルミニウム、銅、銀または薄膜として堆積およびパターン形成に適した他の金属などの金属メッシュ膜であってもよい。第三電極26は、ポリアニリン、ポリチフェン、ポリピロールまたはポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホネート（PEDOT／PSS）のような導電性ポリマーからなるものであってもよい。
第一および第二のフロントエンドモジュール3a、3bは、フロントエンドモジュール3と同じである。第一のフロントエンドモジュール3aは、第一電極8から第一の入力信号11aを受信するために、端子Dを介して第二のタッチセンサ21に接続される。第二のフロントエンドモジュール3bは、第三電極26から第二の入力信号11bを受信するために、端子Cを介して第二のタッチセンサ21に接続される。端子Eは、第二電極9を、グランドに、一定の電位を供給する電圧バイアス源52（図１０）に、または周期信号43を供給する信号源44に接続してもよい。あるいは端子Eは、第一のフロントエンドモジュール3aが端子DとEに跨って接続される様に、第一のフロントエンドモジュール3aに接続されてもよく、そして、端子Eは、第二のフロントエンドモジュール3bが端子CとEに跨って接続される様に、第二のフロントエンドモジュール3bに接続されてもよい。
第二の信号処理モジュール22は、第一のフロントエンドモジュール3aから第一および第二のフィルタ処理された信号16a、17a、並びに第二のフロントエンドモジュール3bから第一および第二のフィルタ処理された信号16b、17bを受信する。第二の信号処理モジュール22は、第一のフロントエンドモジュール3aからのフィルタ処理された信号16a、17aおよび第二のフロントエンドモジュール3bからの第二のフィルタ処理された信号17bに基づいて、第一の圧力値18aおよび静電容量値19aを計算する。第二の信号処理モジュール22は、第二のフロントエンドモジュール3bからのフィルタ処理された信号16b、17bおよび第一のフロントエンドモジュール3aからの第二のフィルタ処理された信号17aに基づいて、第二の圧力値18bおよび静電容量値19bを計算する。圧力値18a、18bは、ユーザインタラクションによって圧電材料の層10に加えられる変形に依存する。第一の静電容量値19aは、第一電極8の自己静電容量及び／又は第一電極8と第二電極9との間の相互静電容量及び／又は第一電極8と第三電極23との間の相互静電容量に依存する。第二の静電容量値19bは、第三電極26の自己静電容量及び／又は第三電極23と第二電極9との間の相互静電容量、及び／又は第一電極8と第三電極23との間の相互静電容量に依存する。静電容量値19は、指または導電性スタイラスを伴うユーザインタラクションに応じて変化する。
第二の層構造23は、第三面24および反対側の第四面25が単一の誘電体層27（図２１、２３、３０、３４、３６）の面であるように、単一の誘電体層27のみを含んでもよい。あるいは、第二の層構造を使用する必要はなく、第三電極26は、第一電極8と共に第一面6に配置され得る（図２４、３５、３７）。図２において、第二の層構造23の第三面24と第四面25、および誘電体層27は、xおよびyで示される直交軸に沿って延びて示され、第二の層構造23の各誘電体層23の厚み方向は、x軸およびy軸に直交するzとラベル付けされた軸に沿っている。しかしながら、第一方向、第二方向、および厚み方向は、図示のように右手系の直交系を形成する必要は無い。
電子デバイス
また図３を参照すると、電子デバイス28は、静電容量感知および圧力感知を組み合わせて提供するためのタッチパネル29およびタッチコントローラ30を含み得る。
電子デバイス28は、例えば、デスクトップコンピュータ、ATM（自動預け払い機）、自動販売機、POSデバイス、または公衆アクセス情報端末（public access information terminal）などの比較的動かせない電子デバイスであってもよい。あるいは、電子デバイス28は、ラップトップ、ノートブックまたはタブレットコンピュータ、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末（personal data assistant）または音楽再生デバイスなどのポータブル電子デバイスであってもよい。 電子デバイス28は、一つまたは複数のタッチセンサ2、21を含むタッチパネル29を備える。タッチパネル29は、リンク31によって、一つまたは複数のフロントエンドモジュール3を含むタッチコントローラ30に接続される。リンク31が多重化リンクである場合、一つのフロントエンドモジュール3が、複数のタッチセンサ2、21から入力信号11を受信してもよい。例えば、多重化リンク31を使用して、タッチコントローラ30は、一つのフロントエンドモジュールを含む場合があり、タッチパネル29は、2個、4個、8個、16個、32個、64個、128個、256個またはそれ以上のタッチセンサ2、21を含む場合がある。多重化リンク31によってフロントエンドモジュール3に接続されるタッチセンサ2、21の数は、2の累乗である必要はない。
電子デバイス28は、プログラムを実行し情報を処理するためのプロセッサ32を含んでもよい。電子デバイス28は、プログラムおよび情報を一時的に記憶する揮発性ランダムアクセスメモリなどのメモリ33および／またはプログラムや情報を長期間保存するための不揮発性ランダムアクセスメモリ（NVRAM）またはハードディスクドライブ（HDD）などの記憶装置31を含んでもよい。電子デバイス28は、有線または無線通信ネットワークから情報を送信および／または受信するためのネットワークインターフェース35を含んでもよい。電子デバイス28は、取り外し可能な記憶媒体とインターフェースしてプログラムおよび情報を読み取りおよび／または書き込むことができる取り外し可能な記憶インターフェース36を含んでもよい。電子装置28は、ディスプレイ37、および／または、一つまたは複数のスピーカ38などの出力手段を含んでもよい。ディスプレイ37は、例えば液晶ディスプレイ（LCD）、発光ダイオードディスプレイ（LED）、有機LEDディスプレイ、電気泳動ディスプレイまたは他のタイプの電子インクディスプレイのような任意のタイプのディスプレイであってもよい。
タッチコントローラ30は、タッチパネル29とのユーザインタラクションに対応する入力情報を電子デバイス28に提供する。例えば、入力情報は、一つ以上のユーザインタラクションの位置および／または圧力であってもよい。電子デバイスは、マイクロフォン39などの他の入力手段、または例えばキーボード、キーパッド、マウスまたはトラックボールなどの他の入力デバイス40を含んでもよい。タッチパネル29が複数のタッチセンサ2、21を含む時、タッチコントローラ30は、タッチパネル29との一つ以上の同時のユーザインタラクションに対応する座標及び／又は圧力の形態で位置情報を提供してもよい。
タッチパネル29は、ディスプレイ37に被せて設けられ、タッチパネル29とディスプレイ37とで１つのタッチスクリーンを提供してもよい。あるいは、タッチパネル29のタッチセンサ2、21は、ディスプレイ37と一体化されるか、ディスプレイ37に埋め込まれてもよい。タッチパネル29をディスプレイ37に被せるか、またはディスプレイ37と一体化させて使用する場合、層構造5、23および電極8、9、26は透明または実質的に透明であってもよい。例えば、層構造5、23および電極8、9、26は、可視波長の光の50％以上、好ましくは少なくとも75％、好ましくは少なくとも90％を透過するものであってもよい。例えば、圧電材料はPVDFであってもよく、層構造5、23に含まれる誘電体層はPETまたは光学的に透明なPSAであってもよく、電極8、9、26はITOであってもよい。あるいは、電極8、9、26およびそれらへの任意の接続部は不透明であって、人の目には直ちには気づかれない程度に厚み方向zに対して垂直な方向に十分に薄くてもよく、例えば電極、およびそれらへの任意の接続部は、100マイクロメートル（1×10-4m）未満の幅、10マイクロメートル（1×10-5m）未満の幅、またはそれより薄いものであってもよい。
第一及び第二の装置の動作
また、図４を参照して、第一エンドモジュール3の動作について説明する。
圧電材料の層10は、タッチセンサ2、21とのユーザインタラクションにより生じる厚み方向zの圧力（または応力または力）の印加によって、厚み方向zの成分Pzを有する圧電材料の層10の分極（polarisation）Pが生成されるように分極される(poled)。 圧電材料の層の分極Pは、厚み方向に成分Ezを有する誘導電界Epを生じる。好ましくは、圧電材料の層10は、誘導電界Epが厚み方向zに実質的に配向される（oriented）ように分極され、誘導電界Epの厚み方向Ezでの成分は、厚み方向Ex、Eyに垂直であるどの成分よりも実質的に大きい。好ましくは、誘導電界Epは、厚み方向zの10度以内の角度に配向される。しかしながら、誘導電界Epは、厚み方向zの30度以内、45度以内または60度以内の角度で配向されてもよい。分極Pを生成する変形は、圧縮または張力によって生じてもよい。分極Pを生じる変形は、圧電材料の層10の面内延伸（in-plane stretching）であってもよい。
誘導電界Epは、第一または第二のタッチセンサ2、21の第一電極8と第二電極9との間に電位差を生じさせる。誘導電界Epは、第二のタッチセンサ21の第三電極26と第二電極9との間に電位差を生じさせる。第一または第三の電極8、26と第二電極9との間に導電路を設けると、誘導電界Epが電極8、9、26の帯電による電界Eqによって相殺されるまで、それらの間に電荷が流れる。層構造5、23の介在層が、誘導電界Epが電極8、9、26の位置で無視できるほど厚さが薄いならば、圧電材料の層10と電極8、9、26との間の密接な接触は必要ではない。誘導電界Epから第三電極23が完全には遮蔽（screen）されないように第一電極8が配置されているならば、第二のタッチセンサ21の第三電極23と第二電極9との間に電位差が生じ得る。
第一電極8または第三電極23から受信した入力信号11は、誘導電界Epに依存する電流信号Ipiezo（t）を含む（第一または第三の電極8、26と第二電極9との間には有限の抵抗が存在するため）。一般に、圧電材料10の層に加えられる変形が大きいと、誘導電界Epが大きくなり、それに伴いIpiezo（t）の値が大きくなる。第一ステージ12は、積分出力電圧信号Vpiezo（t）を提供するために、電流信号Ipiezo（t）を積分し、ゲインGを乗算する積分増幅器を提供する回路を含む。ゲインGは固定される必要はなく、一般に、時間、周波数および／または第一ステージ12に含まれる帰還ネットワーク（feedback network）の電気的パラメータの関数であってもよい。電流信号Ipiezo（t）および漏れ電流により、ユーザによって印加された静圧に応答して、誘導電界Epの強度が時間の経過と共にゆっくりと減衰する（本明細書では「ロールオフ」とも呼ばれる）。例えば、ユーザがタッチセンサ2、21を押すと、積分された出力電圧信号Vpiezo（t）は急速に上昇する期間41と、続いて比較的ゆっくり減衰する期間42を示す。
増幅された信号15は、積分出力電圧信号Vpiezo（t）と、静電容量測定電圧信号Vcap（t）との重ね合わせである。静電容量電圧信号Vcap（t）は、基本周波数fdを有する周期信号である。静電容量電圧信号Vcap（t）は、タッチセンサ2、21の静電容量と、信号源44によって供給される周期信号43とに基づく。周期信号43に関して、静電容量電圧信号Vcap(t)の振幅、位相、または周波数の中の一つ以上は、タッチセンサ2、21の静電容量に直接依存する。
第一のタッチセンサ2の場合、信号源44は、フロントエンドモジュール3または端子Bを介して第二電極9に接続されてもよい。第二のタッチセンサ21の場合、信号源44は、第一および第二のフロントエンドモジュール3a、3bまたは端子Eを介して第二電極9に接続されてもよい。信号源44は、電圧制御源Vd（fd）、または電流制御源Id（fd）であってもよい。信号源44が電流制御源Id（fd）であり、周期信号43が第二の装置20のフロントエンドモジュール3a、3bへの入力である時、一つのフロントエンドモジュール3a、3bによって引きこまれた電流が、他に供給される周期信号43の邪魔をしない様に、一対の同期電流制御源Id（fd）が使用される。
信号源44は、正弦波、方形波、三角波または鋸歯状の波形を有する周期信号43を提供してもよい。 信号源は、異なる周波数を有する二つ以上の正弦波形の重ね合わせを含む周期信号を提供してもよい。
好ましくは、フロントエンドモジュール3は、周期信号43を受信し、第一ステージ12は、入力信号11および周期信号43に基づいて増幅信号15を供給する。増幅信号15は、積分出力電圧信号Vpiezo（t）と静電容量測定電圧信号Vcap（t）との重ね合わせである。しかしながら、積分された出力電圧信号Vpiezo（t）および静電容量測定電圧信号Vcap（t）は一般に、第一および第二の周波数依存フィルタ13、14を用いて簡単に分離できる、明確に異なる周波数内容を有する。ユーザインタラクションが圧電材料の層に圧力を加えない場合、増幅された信号15への積分出力電圧信号Vpiezo（t）の寄与はゼロか無視できるものであってもよい。
第一もしくは第三の電極8、26の自己静電容量、または、第一、第二もしくは第三電極8、9、26の任意の対の間の相互静電容量は、典型的には0.1〜3000pF以上、好ましくは100〜2500pFであってもよい。この範囲の静電容量に効果的に結合（couple）するために、周期信号43は、典型的には、10kHz以上、20kHz以上、50kHz以上、または100kHz以上の基本周波数を有するものであってもよい。周期信号43は、狭い周波数帯域を備えてもよく、または正弦波信号のような単一の周波数信号によって提供されてもよい。
対照的に、積分出力電圧信号Vpiezo（t）は、典型的には、数Hz〜数百乃至数千Hzの範囲にわたる広帯域周波数成分を含む。これは、一つには、積分された出力電圧信号Vpiezo（t）が、人間のユーザによるユーザインタラクションから生じるからであり、また一つには、ゆっくりと減衰するロールオフ期間（roll off period）42によるものであるからである。
好ましくは、第一周波数依存フィルタ13は、第一のフィルタ処理された信号16が周期信号43に基づかないように、静電容量測定電圧信号Vcap（t）を減衰させる。好ましくは、第一のフィルタ処理された信号16は、積分された出力電圧信号Vpiezo（t）に実質的に等しい。
好ましくは、第二の周波数依存フィルタ14は、第二のフィルタ処理された信号17が周期信号43およびタッチセンサ2、21の静電容量に基づくように、静電容量測定電圧信号Vcap（t）を選択する。好ましくは、第二のフィルタ処理された信号17は、静電容量測定電圧信号Vcap（t）に実質的に等しい。好ましくは、第一ステージ12は、静電容量測定電圧信号Vcap（t）の振幅がタッチセンサ2、21の静電容量に依存するように増幅信号15を提供する。
このように、第一のフィルタ処理された信号16の振幅は、ユーザインタラクションによって圧電材料の層10に印加される圧力に依存し、第二のフィルタ処理された信号17の振幅は、ユーザインタラクションによって変更されたタッチセンサ2、21の静電容量に依存する。
また、図５を参照すると、第一ステージ12がシングルエンド増幅回路を使用する場合のユーザインタラクションに応答する第二のフィルタ処理された信号17の振幅の変化が示されている。
タッチセンサ2、21とのユーザインタラクションが無い時、第二のフィルタ処理された信号17はベースライン振幅V0を有する。タッチセンサ2、21とのユーザインタラクションに応答して、第二のフィルタ処理された信号の振幅は、第一ステージ12の構成に応じて、Vcapに変化し、これはV0より大きかったり小さかったり、または等しかったりする。ユーザインタラクションは、第二のフィルタ処理された信号17の振幅V0-Vcapの変化によって検出される。
図５も参照すると、第一ステージ12が差動増幅回路を使用する場合のユーザインタラクションに応答する第二のフィルタ処理された信号17の振幅の変化が示されている。
タッチセンサ2、21とのユーザインタラクションが無い時、第二のフィルタ処理された信号17は、ゼロであるか、無視できるか、またはできるだけ小さいベースライン振幅V0を有する。ユーザインタラクションに応答して、第二のフィルタ処理された信号の振幅は、V0より大きいVcapに変化する。シングルエンド増幅器を用いる場合と同様に、第二のフィルタ処理された信号17の振幅V0-Vcapの変化によってユーザインタラクションが検出される。しかしながら、第一ステージ12が差動増幅回路を用いている場合には、第二のフィルタ処理された信号17をデジタル化し、さらに処理するために、非常に高いダイナミックレンジを有するアナログ・デジタル変換器を必要とすることなく、第一ステージ12の増幅感度を高めることが可能となり得る。
また、図７〜図９を参照すると、第一ステージ12と、第一および第二の周波数依存フィルタ13、14を含む第二のステージの、周波数減衰挙動が示されている。
第一ステージ12は、低周波カットオフflと高周波カットオフfuとを有する周波数応答45を有する。低周波カットオフflに満たないときおよび高周波カットオフfuを超えるときは、第一ステージのゲインGが急速に低下し、fl〜fuの範囲外の周波数が阻止される。高周波カットオフfuは、周期信号43の基準周波数fdよりも大きい。低周波カットオフは、好ましくは、少なくとも1ヘルツ、またはユーザの指の体温から生じる圧電材料10の層における焦電効果から生じる電圧信号を実質的にブロックするのに十分なほど高い。産業または家庭環境で適用する場合、低周波カットオフflは、少なくとも50Hz、少なくとも60Hz、または少なくとも、家庭用、産業用配電ネットワークの周波数におけるノイズおよび周囲の電界に起因するノイズのピックアップを除去（reject）するために十分に高いものであってもよい。低周波カットオフf1は、少なくとも100Hzであってもよい。低周波カットオフflは、少なくとも200Hzであってもよい。航空機内で適用する場合、低周波カットオフflは少なくとも400Hzであってもよい。
特に図７を参照すると、第一の周波数依存フィルタ13は、周期信号43の基準周波数fdよりも低いカットオフ周波数foffを有するローパスフィルタ（low pass filter）46であってもよく、第二の周波数依存フィルタ14は、基準周波数（base frequency）fdを含む通過帯域を有する帯域通過フィルタ47であってもよい。
特に図８を参照すると、第一の周波数依存フィルタ13は、基準周波数fdを含む阻止帯域を有する帯域阻止フィルタ48であり、第二の周波数依存フィルタ14は、基準周波数fdを含む通過帯域を有する帯域通過フィルタ47であってもよい。
特に図９を参照すると、第一の周波数依存フィルタ13は、周期信号43の基準周波数fdよりも低いカットオフ周波数foffを有するローパスフィルタ46であってもよく、第二の周波数依存性フィルタ14は、周期信号43の基準周波数fdよりも低くかつ第一の周波数依存フィルタ13のカットオフ周波数foffよりも高いカットオフ周波数fonを有するハイパスフィルタ49であってもよい。
帯域通過フィルタ47および／または帯域阻止フィルタ48は、ノッチフィルタまたはくし型フィルタであってもよい。周期信号43が正弦波形を有する場合、帯域通過フィルタ47および／または帯域阻止フィルタ48は、好ましくは、基準周波数fdを中心とするノッチフィルタである。周期信号43が非正弦波形を有する場合、帯域通過フィルタ47および／または帯域阻止フィルタ48は、広帯域フィルタ、または、基準周波数fdと、その高調波を中心とする通過／阻止帯域を有するくし型フィルタである事が好ましい。
第一および第二の周波数依存フィルタ13、14は、アクティブフィルタ回路によって提供されてもよい。第一および第二の周波数依存フィルタ13、14は、パッシブフィルタ回路によって提供されてもよい。第一および第二の周波数依存フィルタ13、14は、一段フィルタまたは多段フィルタによって提供されてもよい。第一および第二の周波数依存フィルタ13、14は、バターワースフィルタ、チェビシェフフィルタ、ガウシアンフィルタおよびベッセルフィルタであってもよい。第一の周波数依存フィルタ13は、第二の周波数依存フィルタとは異なるタイプであってもよい。
あるいは、フロントエンドモジュール3の第二ステージ、ならびに第一および第二の周波数依存フィルタ13、14は、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラのような適切にプログラムされた情報処理装置によって提供されてもよい。
周期信号43がフロントエンドモジュール3によって受信される場合に第一ステージ12を提供する回路の例を以下に説明する。
第一の増幅器
また、図１０も参照し、フロントエンドモジュール3の第一ステージ12の第一の増幅器50を、信号源44が周期信号43をフロントエンドモジュール3に供給する電圧制御源Vd（fd）である場合について、説明する。
第一のタッチセンサ2は、Cselfが第一電極8の自己静電容量を表し、ΔCselfがユーザの指か導電性スタイラスの接触または近接に起因する第一電極の自己静電容量の変化を表し、Csensorが第一電極8と第二電極9との間の相互静電容量を表し、Psensorが圧電材料の層10の圧電応答を表している等価回路51によって、回路図に表される。第一電極8は端子Aに接続され、第二電極9は第二電極9に一定のバイアス電圧Vbiasを供給する電圧バイアス源52に接続される。電圧バイアスVbiasは正、負またはグランド電位であってもよい。
第一の増幅器50は、フロントエンドモジュール3の第一ステージ12を提供する。第一の増幅器50は、第一レール53に接続された反転入力と、第一の抵抗器Rdを含む経路54を介して電圧制御源Vd（fd）に接続された非反転入力と、 第二レール55に接続された出力と、を少なくとも含む。また、第一の増幅器50は、第一レール53を端子Aに接続する第二の抵抗器Riを含む。このようにして、第一の増幅器50は、第一電極8に接続される。第一の増幅器50は、第一レール53を第二レール55に接続する第三の抵抗器Rfおよび第一レール53を第二レール55に接続する第一のコンデンサCfも含む。選択的に、第二のコンデンサCdを第一の抵抗器Rdと並列に接続してもよい。電源端子などの演算増幅器OP1の他の端子が存在してもよいが、本明細書に記載されたこの回路図または他の概略回路図には示されていない。
第一の増幅器50のゲイン及び周波数依存性は、演算増幅器OP1に負帰還ネットワークを提供する第三の抵抗器Rf及び第一のコンデンサCfによって制御される。第一の増幅器50において、第二レール55は、出力端子Voutを介して増幅信号15を供給する。あるいは、第二レール55は、フロントエンドモジュール3の第二ステージに直接接続されてもよい。
演算増幅器OP1の非反転入力は電圧制御源Vd（fd）に接続されているので、増幅器は周期的に変化する仮想グランド（virtual earth）を実質的に備える。このようにして、第一の増幅器50によって出力された増幅信号15は、周期信号43によって変調され、積分出力電圧信号Vpiezo（t）と静電容量測定電圧信号Vcap（t）との重ね合わせを含む。周期信号43との相互作用を見るための1つの簡単な方法は、演算増幅器の「ゴールデンルール」の1つを使用することである。すなわち、理想演算増幅器に負帰還ネットワークが設けられている場合、反転入力と非反転入力は 同じ電位になる。したがって、演算増幅器OP1の非反転入力の電位は、周期信号43によって変化し、等価回路51の静電容量に結合する（couple）。上述の仮想グランド構成を使用して等価回路51の静電容量に周期信号43を結合することは、演算増幅器OP1の出力を飽和させることなく、より高いゲインを使用して電流信号Ipiezo（t）を増幅することを可能にするという利点を有する。
第一のコンデンサCfの静電容量は、第一電極8と第二電極9との間の相互静電容量Csensorとほぼ等しくなるように選択されてもよい。第一の増幅器50の低周波カットオフflは、fl=1/（2π×Rf×Cf）として近似されてもよい。 高周波カットオフfuは、fu=1/（2π×Ri×Cf）として近似されてもよい。このように、高周波カットオフfuが周期信号43の基準周波数fdよりも大きく、低周波カットオフが、少なくとも1ヘルツ、または少なくとも圧電材料の層10における焦電効果から生じる電圧信号を実質的に遮断するのに十分な高さである様に、第二および第三の抵抗器Ri、Rf、ならびに第一のコンデンサCfが選択されてもよい。選択的に、低周波カットオフflは、少なくとも50Hz、または少なくとも60Hz、または少なくとも家庭用もしくは産業用配電ネットワークの周波数でのノイズピックアップを除去するのに十分に高いものであってよい。
電圧バイアス源52は、一定のバイアス電圧Vbiasを提供する必要はなく、代わりに、電圧バイアス源52は、時変電圧（time varying voltage）を提供してもよい。いくつかの場合において、周期信号43が第二電極9に供給されるように、電圧バイアス源52が信号源44によって代替的に提供されてもよい。
第一電極8の自己静電容量から生じる可変静電容量ΔCselfを含む等価回路51が示されている。しかしながら、タッチセンサ2の等価回路51は、第一電極8と第二電極9との間の相互静電容量から生じる可変静電容量ΔCsensorを追加的または代替的に含み得る。一般に、等価回路51は、第一および第二の電極8、9、ならびにタッチセンサ2の詳しい形状に応じて異なっていてもよい。
図１１を参照すると、第一の増幅器50は、第二の装置20の第一と第二のフロントエンドモジュール3a、3bの第一ステージ12を提供し得る。
一対の第一の増幅器50a、50bは、第一の装置1と同様に、第二の装置20の各フロントエンドモジュール3a、3bの第一ステージを提供し得る。第一のフロントエンドモジュール3aに含まれる第一の増幅器50aへの入力は、端子Dを介して第二のタッチセンサ21の第一電極8に接続される。第二のフロントエンドモジュール3bに含まれる第一の増幅器50bへの入力は、端子Cを介して第二のタッチセンサ21の第三電極26に接続される。第二のタッチセンサ21の第二電極9は、端子Eを介して電圧バイアス源52に接続される。フロントエンドモジュール3a、3bの両方に同じ電圧制御源44、Vd（fd）が並列に接続されてもよい。
このように、各第一の増幅器50a、50bは、それぞれ第一および第三の電極8、26からの入力信号11a、11bに応じて、対応する増幅信号15a、15bを提供する。第一のタッチセンサ2との一つの違いは、第二のタッチセンサ21の等価回路56が第一電極8と第三電極26との間の相互静電容量Cmutも含むことである。
第二の増幅器
また、図１２を参照して、フロントエンドモジュール3の第一ステージ12のための第二の増幅器57について、信号源44が周期信号43をフロントエンドモジュール3に供給する電圧制御電源Vd（fd）である場合について説明する。
第一のタッチセンサ2が、等価回路51によって回路図に表される。第一電極8は端子Aに接続され、第二電極9は第二電極9に一定のバイアス電圧Vbiasを供給する電圧バイアス源52に接続される。電圧バイアスVbiasは、正、負またはグランド電位であってよい。
第二の増幅器57は、第一レール58に接続された反転入力と、第一の抵抗器Rd1および第二レール59を含む経路を介して電圧制御源Vd（fd）に接続される非反転入力と、第三レール60に接続された出力と、を有する第一の演算増幅器OP1を備える。第二の増幅器57は、第四レール61に接続された反転入力と、第二の抵抗器Rd2を含む経路を介して第二レール59に接続された非反転入力と、第五レール62に接続された出力とを少なくとも有する第二の演算増幅器OP2を備える。第二の増幅器は、第三レール60に接続された反転入力と、第五レール62に接続された非反転入力と、増幅信号15を供給する出力とを少なくとも有する比較器CM1を備える。第二の増幅器57は、第一レール58を端子Aに接続する第三の抵抗器Ri1と、第一レール58を第三レール60に接続する第四の抵抗器Rf1と、第一レール58を第三レール60に接続する第一のコンデンサCf1と、第四レール61を第五レール62に接続する第五の抵抗器Rf2と、第四レール61を第五レール62に接続する第二のコンデンサCf2と、第三のコンデンサCrefを含む経路63を介して第四レール61をグランドに接続する第六の抵抗器Ri2を含む。
第一の抵抗器Rd1は、第二の抵抗器Rd2と実質的に等しい抵抗を有してもよい。第四の抵抗器Rf1は、第五の抵抗器Rf2と実質的に等しい抵抗を有してもよい。第一のコンデンサCf1は、第二のコンデンサCf2と実質的に等しい静電容量を有し、第一電極8と第二電極9との間の相互静電容量Csensorとほぼ等しい。第三のコンデンサCrefは、第一電極8と第二電極9との間の相互静電容量Csensorにほぼ等しい静電容量を有してもよい。第四のコンデンサCd1が第一の抵抗器Rd1と並列に接続されてもよい。第五のコンデンサCd2が第二の抵抗器Rd2と並列に接続されてもよい。
第二の増幅器57は、タッチセンサ2とユーザインタラクションがない場合に、第二の増幅器57がゼロまたは無視できる振幅を有する増幅信号15を理想的に提供する差動増幅器である点を除いて、第一の増幅器50とほぼ同じように動作する。
図２および図１１も参照すると、第二の増幅器57は、一対の第二の増幅器57のそれぞれの入力を第二のタッチセンサ21の第一および第三の電極8、26に端子DおよびCを介してそれぞれ接続することによって、第一の増幅器50と同じように第二の装置で使用され得る。
第三の増幅器
図１３も参照して、フロントエンドモジュール3の第一ステージ12のための第三の増幅器63について、信号源44が、周期信号43をフロントエンドモジュール3に供給する電流制御源Id（fd）である場合について説明する。
第一のタッチセンサ2は、等価回路51によって回路図に表される。第一電極8は端子Aに接続され、第二電極9は端子Bに接続される。端子Aと端子Bの両方は第三の増幅器63に接続される。
第三の増幅器63は、第一レール63を介して電流制御源Id（fd）に接続された反転入力と、第一の抵抗器Rdを含む経路65を介してグランドに接続された非反転入力と、第二レール66に接続された出力とを少なくとも有する演算増幅器OP1を備える。また、第三の増幅器63は、第一レール64を第二レール66に接続する第二の抵抗器（Rf）と、第一のコンデンサCfを含む経路を介して第一レール64をグランドに接続する第三の抵抗器Riも備える。第三の増幅器63において、第二レール66は、増幅信号15を供給する。
第一レール64は、端子Aを介して第一電極8に接続され、第二レール66は、端子Bを介して第二電極9に接続される。あるいは、第一レール64が、端子Bを介して第二電極9に接続され、第二レール66が、端子Aを介して第一電極8に接続されてもよい。
第二のコンデンサCdは第一の抵抗器Rdと並列に接続されてもよい。第一のコンデンサCfは、第一電極8と第二電極9との間の相互静電容量Csensorと実質的に等しい静電容量を有するものであってもよい。
多くの点で、例えば高周波カットオフfl及び低周波数カットオフfuにおいて、第三の増幅器63は、第一および第二の増幅器50、57と同様に構成される。しかしながら、第三の増幅器63の帰還ネットワークは、第一のタッチセンサ2を含むので、第一または第二の増幅器50、57とは異なる。
第二の装置20は、第三の増幅器63によって提供される第一ステージ12を有するフロントエンドモジュール3a、3bを使用してもよい。第一のフロントエンドモジュール3aに含まれる第三の増幅器63は、端子A及びBの代わりに端子D及びEに跨って接続され、第二のフロントエンドモジュール3bに含まれる第三の増幅器63は、端子C及びEに跨って接続されてもよい。選択的に、端子CおよびDに跨って接続された第三の増幅器63を含む第三のフロントエンドモジュール（図示せず）を使用してもよい。二つ以上の第三の増幅器63が使用される場合、各々の第三の増幅器63は別個の同期電流制御源Id（fd）の出力に接続されるべきである。
第四の増幅器
また、図１４を参照し、信号源44が周期信号43をフロントエンドモジュール3に供給する一対の同期させた電流制御源Id1（fd）、Id2（fd）である、フロントエンドモジュール3の第一ステージ12用の第四の増幅器67について説明する。
第一のタッチセンサ2は、等価回路51によって回路図に表される。第一電極8は端子Aに接続され、第二電極9は端子Bに接続される。端子Aと端子Bの両方が第三の増幅器63に接続される。
第四の増幅器67は、第一レール68を介して第一の電流制御源Id1（fd）に接続された反転入力と、第一の抵抗器Rd1を含む経路69を介してグランドに接続される非反転入力と、第二レール70に接続された出力とを少なくとも有する第一の演算増幅器OP1を備える。また、第四の増幅器67は、第三レール71によって第二の電流源Id2（fd）に接続された反転入力と、第二の抵抗器Rd2を含む経路72を介してグランドに接続された非反転入力と、第四レール73に接続された出力とを少なくとも有する第二の演算増幅器OP2も備える。また、第四の増幅器67は、第二レール70に接続された反転入力と、第四レール73に接続された非反転入力と、増幅信号15を供給する出力とを少なくとも有する比較器CM1も含む。第四の増幅器67は、第一レール68を第二レール70に接続する第三の抵抗器Rf1と、第一のコンデンサCf1を含む経路を介して第一レール68をグランドに接続する第四の抵抗器Ri1と、第二のコンデンサCf2を含む経路を介して第三レール71をグランドに接続する第五の抵抗器Ri2と、第三レール71を第四レール73に接続する第六の抵抗器Rf2と、第三レール71を第四レール73に接続する第三のコンデンサCrefも備える。第一の電流制御源Id1（fd）は第二の電流制御源Id2（fd）に同期される。
第一レール68は端子Aを介して第一電極8に接続され、第二レール70は端子Bを介して第二電極9に接続される。あるいは、第一レール68が、端子Bを介して第二電極9に接続され、第二レール70が、端子Aを介して第一電極8に接続されてもよい。
第一の抵抗器Rd1は、第二の抵抗器Rd2と実質的に等しい抵抗を有するものであってもよい。第三の抵抗器Rf1は、第六の抵抗器Rf2と実質的に等しい抵抗を有するものであってもよい。第一のコンデンサCf1は、第二のコンデンサCf2と実質的に等しくかつ第一電極8と第二電極9との間の相互静電容量Csensorとほぼ等しい静電容量を有するものであってもよい。第三のコンデンサCrefは、第一電極8と第二電極9との間の相互静電容量Csensorにほぼ等しい静電容量を有するものであってもよい。第四のコンデンサCd1は、第一の抵抗器Rd1と並列に接続されてもよい。第五のコンデンサCd2は第二の抵抗器Rd2と並列に接続されてもよい。
第四の増幅器67は、第四の増幅器67が、ユーザがタッチセンサ2に触れていないおよび／または押圧していない時にゼロまたは無視できる振幅を有する増幅信号15を理想的に提供する差動増幅器である事を除き、第三の増幅器63とほぼ同様に動作する。
第二の装置20は、第四の増幅器67によって提供される第一ステージ12をそれぞれ有するフロントエンドモジュール3a、3bを使用してもよい。第一のフロントエンドモジュール3aに含まれる第四の増幅器67は、図１４に示す端子A、Bの代わりに、端子D、Eに跨って接続され、第二のフロントエンドモジュール3bに含まれる第四の増幅器67は端子C、Eを跨いで接続されてもよい。選択的に、端子CおよびDに跨って接続された第四の増幅器67を含む、第三のフロントエンドモジュール（図示せず）が使用されてもよい。
静電容量感知式と圧力感知式とを組み合わせた第三の装置および第一のタッチパネル
図１５及び図１６を参照して、第一のタッチパネル29、第一のタッチコントローラ30及びマルチプレクサ75を備える、第三の装置74について説明する。
マルチプレクサ75は複数の入力と1つの出力を有し、出力は端子Fに接続されている。
第一のタッチパネル29は、第一のタッチパネル29の層構造5が、第一面6に配置された導電性材料製パッドの形態である複数の第一電極8の間で共有されていることを除き、第一のタッチセンサ2の層構造とほぼ同じ層構造5を備える。第一電極8は、第一面6に、第一及び第二の方向x、yに延びるアレイ状に配列される。各々の第一電極8は、それぞれの導電性トレース（conductive trace）76によってマルチプレクサ75の対応する入力に接続される。導電性トレース76は、第一電極8と同じ材料で作られてもよい。あるいは、導電性トレース76は、第一電極8に使用される材料よりも高い導電性を有する材料から形成されてもよい。導電性トレース76は、第一および第二の方向x、yによって確定された平面において、対応する第一電極8よりも、一般にはるかに薄い。第二電極9は、第二面9に配置され、第二電極が少なくとも部分的に各々の第一電極8の下に横たわるように延在する。第二電極9は、第二面7と実質的に同一の広がりを有し得る。第二電極は、端子Gに接続される。
このようにして、各々の第一電極8は、マルチプレクサ75および導電性トレース76を使用して個別に指定され得る第一のタッチセンサ2を、効果的に提供する。
第一のタッチパネル29は、電子デバイス28のディスプレイ37に被さる様に接合されてもよい。この場合、第一のタッチパネル29の材料は、本明細書において前述されたように、実質的に透明であるべきである。カバーレンズ77は、第一のタッチパネル29に被さる様に接合されてもよい。カバーレンズ77は、好ましくはガラスであるが、いかなる透明材料であってもよい。カバーレンズ77は、PSA材料の層78を用いてタッチパネル29に接合されてもよい。PSA材料の層78は、実質的に透明であってよい。第一電極8および対応する導電性トレース76のアレイ（array）は、なるべくユーザの目に映らないようにするために、屈折率整合技術を用いて製作されてもよい。
第一のタッチコントローラ30は、フロントエンドモジュール3と、信号処理モジュール4と、コントローラ79を備える。コントローラ79は、リンク80を使用して電子デバイス28のプロセッサ32と通信する場合がある。タッチコントローラ30は、周期信号43をフロントエンドモジュール3に供給する信号源44を備えてもよい。
フロントエンドモジュール3は、端子Fによってマルチプレクサ75の出力に接続される。このようにして、フロントエンドモジュール3は、マルチプレクサ75によって指定された第一電極8のいずれか一つから入力信号11を受信してもよい。フロントエンドモジュール3は、第一、第二、第三または第四の増幅器50、57、63、67のいずれか一つによって提供される第一ステージ12を含んでもよい。あるいは、フロントエンドモジュール3は、入力信号11に基づいて増幅された信号15を供給する任意の回路を使用し、本明細書において前述したように、積分出力電圧信号Vpiezo（t）と静電容量測定電圧信号Vcap（t）との重ね合わせを含む、第一ステージ12を含んでもよい。
フロントエンドモジュール3が第一または第二の増幅器50、57を含む場合、第二電極9は、端子Gを介してバイアス電圧源52に接続されてもよい。あるいは、フロントエンドモジュール3が第三または第四の増幅器63、67を含む場合、第二電極9は、端子Gを介してフロントエンドモジュール3に接続されてもよい。
コントローラ79は、制御信号81をマルチプレクサ75に供給してもよい。制御信号81は、マルチプレクサ75に、コントローラ79によって決定されたシーケンスに従って各入力を指定させてもよい。このようにして、フロントエンドモジュール3は、コントローラ80によって決定されたシーケンスに従って各々の第一電極8から入力信号11を受信し得る。シーケンスは予め決められていてもよく、例えば、シーケンスは、繰り返す前に各第一電極8を一度選択してもよい。このシーケンスは、動的に決定されてもよく、例えば、一つ以上のユーザインタラクションが検出された際、コントローラ79は、ユーザタッチのより迅速かつ／またはより正確に追跡するために、検出された各ユーザインタラクションに隣接する第一電極8のサブセットをスキャンしてもよい。このシーケンスは、マルチプレクサ75がディスプレイ37の静音期間（quiet period）またはブランキング期間（blanking period）中に各々の第一電極8を指定するように構成されてもよい。このシーケンスは、リンク80を介してプロセッサ32によってコントローラ79に提供されてもよい。あるいは、プロセッサは、リンク80を介してシーケンスを直接制御してもよい。
このようにして、フロントエンドモジュール3は、第一および第二の方向に延びるアレイ内に配置された第一電極8のそれぞれから入力信号11を受信してもよい。信号処理モジュール4は、それぞれの圧力値18および静電容量値19をコントローラに提供する。コントローラ79は、受け取った圧力値18および静電容量値19を使用して、タッチパネル29との一つ以上のユーザインタラクションの位置および印加圧力を計算する。コントローラ79は、リンク80を介して入力情報としてプロセッサ32に一つ以上のユーザインタラクションの位置および／または圧力を提供する。あるいは、圧力値18および静電容量値19は、リンク80を介してプロセッサ32に供給されてもよく、プロセッサ32は、一つ以上のユーザインタラクションの位置および／または圧力を計算してもよい。コントローラ79またはプロセッサ32は、一つ以上のユーザインタラクションの計算された位置および／または圧力の精度が最適化および／または検証され得る様に、既知の圧力を既知の位置に適用することによって較正される。
また、図１７を参照すると、第三の装置74に含まれる第一の増幅器50の構成が示される。
第三の装置74に含まれる第一の増幅器50の構成は、第一レール53が端子Aに接続される代わりに端子Fを介してマルチプレクサ75の出力に接続され、電圧バイアス源52が端子Bの代わりに端子Gを介して第二電極9に接続され、そして第一の増幅器50がスイッチSW1をさらに含む事を除き、第一の装置1に含まれる第一の増幅器50の構成とほぼ同じである。
スイッチSW1は、第一の増幅器50の第一レール53と第二レール55との間に接続されている。スイッチSW1が閉じられると、第一の増幅器50の第一のコンデンサCfが放電される。スイッチSW1の開閉は、コントローラ79によって提供される制御信号82によって制御されてもよい。このように、第一電極8の一つから入力信号11が受信された後、マルチプレクサ75が異なる第一電極8を指定する前に、第一の増幅器50の帰還ネットワークをリセットするために、第一のコンデンサCfが放電されてもよい。
また、図１８を参照すると、第三の装置74に含まれる第二の増幅器57の構成が示されている。
第三の装置74に含まれる第二の増幅器57の構成は、第一の増幅器50の代わりに第二の増幅器57を使用し、第二の増幅器57が第一のスイッチSW1と第二のスイッチSW2をさらに含む事を除けば、第三の装置74が備える第一の増幅器50の構成とほぼ同じである。
第一のスイッチSW1は第一レール58を第二の増幅器57の第三レール60に接続し、第二のスイッチSW2は第四レール61を第五レール62に接続する。スイッチSW1が閉じられると、第二の増幅器57の第一のコンデンサCf1が放電される。スイッチSW2が閉じられると、第二の増幅器57の第二のコンデンサCf2が放電される。 スイッチSW1、SW2の開閉は、コントローラ79によって提供される制御信号82によって制御されてもよい。このようにして、第一電極8の一つから入力信号11が受信された後、マルチプレクサ75が異なる第一電極8を指定する前に、コンデンサCf1、Cf2を放電して、第二の増幅器57の帰還ネットワークがリセットされてもよい。
あるいは、第三の装置74は、第三の増幅器63を含んでもよい。そのような場合、第三の増幅器63の第一レール64は、端子Fを介してマルチプレクサ75の出力に接続され、第三の増幅器63の第二レール66は、端子Gを介して第二電極9に接続されてもよい。あるいは、第三の増幅器63の第一レール64が、端子Gを介して第二電極9に接続され、第三の増幅器63の第二レール66が、端子Fを介してマルチプレクサ75の出力に接続されてもよい。
あるいは、第三の装置74は、第四の増幅器67を含んでもよい。そのような場合、第四の増幅器67の第一レール68は、端子Fを介してマルチプレクサ75の出力に接続され、第四の増幅器67の第二レール70は、端子Gを介して第二電極9に接続されてもよい。あるいは、第四の増幅器67の第一レール68が、端子Gを介して第二電極9に接続され、第四の増幅器67の第二レール70が、端子Fを介してマルチプレクサ75に接続されてもよい。
ユーザが所定の第一電極8に近接する第一のタッチパネル29とインタラクトする際、所定の第一電極8、層構造5の局所領域および第二電極9の局所領域により形成される、対応するタッチセンサ2の静電容量の変化は、主に第一電極8の自己静電容量の変化に起因する。これは、第一電極8と第二電極9との間の相互静電容量Csensorの値が大きく、相互静電容量の変化が比較的小さいからである。パターン形成された第二電極9を用いることにより、第一電極8と第二電極9との間の相互静電容量Csensorの値を必要に応じて低減してもよい。パターン形成された第二電極9を使用することにより、ユーザの指／スタイラスと第一電極8および／または第三電極26との間の静電相互作用をスクリーニングすることなく、ユーザの指／スタイラスと第一電極8および／または第三電極26との間に第二電極9を配置することができる。
また、図１９を参照すると、パターン形成された第二電極83は矩形格子（Cartesian grid）の形態である。パターン形成された第二電極83の導電性領域は、第一の方向xに延びかつ第二の方向yに幅Wを有する支柱（struts）84と、第二の方向yに延びかつ第一の方向xに幅Wを有する支柱85を含む。第一の方向xに延びる支柱84は、間隔Sで第二の方向yに等間隔で配置され、第二の方向yに延びる支柱85は、間隔Sで第一の方向xに等間隔に配置される。支柱84、85は、パターン形成された第二電極83が導電性材料の単一の領域から形成されるように、交差するところで繋がる。
パターン形成された第二電極83は、第一電極8と第二電極9との間の相互静電容量Csensorの値が小さくなるように配置されてもよい。これにより、ユーザのタッチに起因する第一電極8と第二電極9との間の相互静電容量の変化ΔCsensorの相対的な値を大きくし、そのような変化ΔCsensorが検出され易くする。
図２０も参照し、圧力値を使用して二つの第一電極8の間に生じるユーザインタラクションの位置および／または圧力を推測する事について説明する。
投影型静電容量式タッチパネル内の隣接する電極間の間隔は、ピッチと呼ばれることもあり、比較的粗いもの、例えば、1〜5mmまたは5mmより大きいものであってもよい。ユーザインタラクションの位置がピッチ長でのみ決定された場合、投影型静電容量式タッチスクリーンは、ユーザインタラクションの正確な位置を提供することや、ユーザが辿った経路をスムーズに追跡することができない。より正確な場所を提供するために、投影型静電容量式タッチスクリーンは、線形補間、二次補間、または高次多項式や他の適切な関数を用いた補間を使用してタッチ位置を推定するために、例えば、ピーク信号を有する電極および隣接する電極信号も使用して、補間を行う。このような補間は、ユーザインタラクションがいくつかの隣接する電極の静電容量を同時に変更し得るために可能である。
同様に、ユーザがカバーレンズ77を押す時、カバーレンズ77の下にある圧電材料の層10は、カバーレンズ77の剛性のため、より広い領域にわたって歪みを受ける。例えば、正確な位置86でユーザインタラクションがあると、正確な位置86を囲む位置88a、88bにある第一電極8について圧力値87aおよび87bが算出され得る。正確な位置86でユーザインタラクションがあると、それを囲む位置にある対88a、88bに隣接する位置90a、90bにある第一電極8についても圧力値89aおよび89bが算出され得る。
コントローラ79またはプロセッサ32は、最大値87aおよびこれに対応する位置88aと、次の最も近い二つの値87b、89aおよびこれらに対応する位置88b、90aとを組み合わせて使用し、正確な位置86および／または正確な圧力値91の推定値を計算し得る。あるいは、コントローラ79またはプロセッサ32は、囲む値の対87a、87bおよび位置88a、88bを使用し、正確な位置86および／または正確な圧力値91の推定値を計算してもよい。コントローラ79またはプロセッサ32は、一対の囲む値87a、87bおよび位置88a、88bならびに隣接する値89a、89nおよび位置90a、90bを使用して、正確な位置86および／または正確な圧力値91の推定値を計算してもよい。コントローラ79またはプロセッサ32は、線形補間、二次補間、または高次多項式もしくは他の適切な関数を用いた補間を使用して、正確な位置86および／または正確な圧力値91の推定値を計算してもよい。
第三の装置73は、静電容量値19および／または圧力値18の補間を使用して動作し、一つまたは複数のユーザインタラクションの位置および圧力を決定してもよい。
静電容量感知式と圧力感知式とを組み合わせた第四の装置および第二のタッチパネル
また、図２１および図２２を参照し、第二のタッチパネル92、第一のタッチコントローラ30およびマルチプレクサ75を備える第四の装置93について説明する。
第四の装置93は、タッチパネル29に代えて第二のタッチパネル92を含む事以外は、第三の装置74とほぼ同じである。
第二のタッチパネル92は、タッチパネル92では層構造5が、層構造5の第一面6に配置された複数の第一電極8によって共有され、第二の層構造23が、第二の層構造23の第三面24に配置された複数の第三電極26によって共有される事を除き、第二のタッチセンサ21の層構造5とほぼ同じ層構造5を含む。第一電極8は、各々が第一の方向xに延在し、第一電極8は、第二の方向yに等間隔で配列されている。第三電極26は、各々が第二の方向yに延在し、第三電極26は、第一の方向xに等間隔で配列されている。各々の第一電極8および各々の第三電極26は、それぞれの導電性トレース76によってマルチプレクサ75の対応する入力に接続される。第二電極9は、第二面9に配置され、第二電極が少なくとも部分的に各々の第一電極8および各々の第三電極26の下にくるように広がっている。第二電極9は、第二面7と実質的に同一の広がりを有していてもよい。第二電極は、端子Gに接続される。
このようにして、第一電極8と第三電極26との各交点付近の領域は、第二のタッチセンサ21を効率的に提供し、第一および第三の電極8、26の各々は、マルチプレクサ75および導電性トレース76を使用して個別に指定され得る。
第二のタッチパネル92は、電子デバイス28のディスプレイ37に被さるように接合されてもよく、タッチパネル29と同様に、カバーレンズ77が第二のタッチパネル92に被さるように接合されてもよい。
コントローラ79は、第三の装置74と同様に、制御信号81をマルチプレクサ75に供給してもよい。しかしながら、第四の装置93において、制御信号81は、マルチプレクサ75に、第三の装置74と異なるシーケンスに従って各々の入力を指定させてもよい。例えば、制御信号81は、さらなる第一電極8を指定して複数の第三電極26のスキャン（scan）を繰り返す前に、マルチプレクサ75に所定の第一電極8を指定させ、続いて、所定の第一電極8と交差する各々の第三電極26を指定させる。制御信号81は、ユーザタッチが以前に検出された第一および第三の電極8、26に近接した第一および第三の電極8、26をマルチプレクサに動的に指定させてもよい。
このようにして、第一のタッチコントローラ30が一つ以上のユーザインタラクションの位置および／または圧力を決定することを可能にする、第一および第三の電極8、26のラスタスキャンを行ってもよい。
第三の装置74と同様に、ユーザインタラクションに応答して第四の装置で生成される静電容量値19の変化は、主に、指定された第一または第二の電極8、26の自己静電容量の変化に起因し得る。しかしながら、所定の対の第一および第三の電極8、26が過度の遅延なしに連続してアドレス指定される場合、所定の対の第一電極8と第三電極26との間の相互静電容量の変化がさらに決定されてもよい。
第一電極8および第三電極26は、実質的に長方形であるとして示されているが、他の形状を使用することもできる。
図２３も参照すると、第一および第三の電極8、26の別の配置が示されている。長方形である代わりに、各々の第一電極8は、第一の方向xに等間隔に配置されかつ比較的狭いブリッジ部95によって第一の方向xに互いに接続された幾つかのパッド部94を含んでもよい。同様に、各々の第三電極26は、第二の方向yに等間隔に配置され、比較的狭いブリッジ部97によって第二の方向yに互いに接続された幾つかのパッド部96を含んでもよい。第一電極8のパッド部94は、第二の方向7に第一の幅W1を有する菱形であり、第二電極8のブリッジ部95は、第二方向yに第二の幅W2を有する。第三電極26のパッド部96およびブリッジ部97は、第一電極8とそれぞれ同じ形状および幅W1、W2を有する。
第一電極8および第三電極26は、第三電極26のブリッジ部97が第一電極8のブリッジ部95の上に重なるように配置される。あるいは、第一電極8および第三電極26は、第三電極26のパッド部96が第一電極8のパッド部94の上に重なるように配置されてもよい。パッド部94、96は菱形である必要はなく、代わりに円形であってもよい。パッド部94、96は、三角形、正方形、五角形または六角形のような正多角形であってもよい。 パッド部94、96は、I形状またはZ形状であってもよい。
第三のタッチパネル
また、図２４を参照すると、第二のタッチパネル92の代わりに第三のタッチパネル98が第四の装置93に含まれてもよい。
第三のタッチパネル98は、第三のタッチパネル98が第二の層構造23を含まず、第一電極8に加えて第三電極26が層構造5の第一面6に配置されている事を除き、第二のタッチパネル92とほぼ同じである。各々の第一電極8は、第二のタッチパネル92と同様に第一の方向xに延在する連続した導電性領域であり、例えば、各々の第一電極8は、第一の方向xに等間隔に配置されかつ比較的狭いブリッジ部95によって第一の方向xに互いに接続された幾つかのパッド部94を含んでもよい。各々の第三電極26は、第二のタッチパネル92と同様に、第二の方向yに等間隔に配置された幾つかのパッド部99を含んでもよい。しかし、第二のタッチパネル92とは異なり、第三のタッチパネルのパッド部99は、層構造体5の第一面6に配置され、第一電極8により間隔をあけて分離される。各々の第三電極26に対応するパッド部99は、導電性ジャンパ100によって互いに接続される。ジャンパ100はそれぞれ第一電極8の一部に広がり、ジャンパ100は、ジャンパ100と第一電極8との交差部付近に局在してもよい誘電体材料の薄い層（図示せず）によって第一電極8から絶縁される。
あるいは、誘電体層（図示せず）が、層構造5の第一面6および第一および第三電極8、26に被せられてもよい。第二の方向yに延在する導電性トレース（図示せず）を誘電体層（図示せず）にかぶせて配置し、パッド部99を覆う各導電性トレース（図示せず）が一つの第三電極26を構成するようになっていてもよい。覆っている導電性トレース（図示せず）は、誘電体層（図示せず）を貫通して形成されたビア（図示せず）を使用して、各々の第三電極26を構成するパッド部99に接続されてもよい。
静電容量感知式と圧力感知式とを組み合わせた第五の装置
図２５も参照し、第二のタッチパネル92、第二のタッチコントローラ102、ならびに第一および第二のマルチプレクサ75a、75bを備える第五の装置93について説明する。
第一のマルチプレクサ75aは、複数の入力と、端子Hに接続された一つの出力を有する。第二のマルチプレクサ75bは、複数の入力および端子Iに接続された一つの出力を有する。
第五の装置101の第二のタッチパネル92は、第一電極8の各々がそれぞれの第一の導電性トレース76aによって第一のマルチプレクサ75aの対応する入力に接続され、第三電極26の各々が、それぞれの第二の導電性トレース76bによって第二のマルチプレクサ75bの対応する入力に接続され、第二電極9が端子Jに接続されている、ということを除き、第四の装置93の第二のタッチパネル92と同様である。
第二のタッチコントローラ102は、第一および第二のフロントエンドモジュール3a、3bと、第二の信号処理モジュール22と、コントローラ79とを備える。第一および第二のフロントエンドモジュール3a、3bのそれぞれは、第三および第四の装置74、93のフロントエンドモジュール3とほぼ同じである。第二の信号処理モジュール22は、第二の装置20の第二の信号処理モジュール22とほぼ同じである。コントローラ79は、コントローラ79によって決定された、もしくはリンク80によって処理装置32からコントローラ79に通信されたシーケンスに従って、制御信号81により、第一および第二のマルチプレクサ75a、75bが第一および第三の電極8、26のそれぞれの対を指定する場合がある事を除き、第三または第四の装置74、93の制御装置79とほぼ同じである。シーケンスは、事前に決定されたシーケンスであっても、動的に決定されたシーケンスであってもよい。
このようにして、第一および第二のマルチプレクサ75a、75bにより個々に指定され得る第一および第三の電極8、26の各交点は、第二のタッチセンサ21を効果的に提供する。特定の交点が第一および第二のマルチプレクサ75a、75bにより指定されると、それぞれの第一電極8からの第一の入力信号11aが第一のフロントエンドモジュール3aにより受信され、それぞれの第三電極26からの第二の入力信号11bが第二のフロントエンドモジュールにより同時に受信される。
あるいは、第五の装置101は、第二のタッチパネル92に代えて、第三のタッチパネル98を用いてもよい。
マルチプレクサ75a、75bにより指定された所定の第一および第三の電極8、26の自己静電容量の変化に加え、それぞれの静電容量値19a、19bは、指定された一対の第一電極8と第三電極26との間の相互静電容量の変化も含む。
図２６も参照し、第一および第二のフロントエンドモジュール3a、3bの第一ステージ12a、12bを提供するための第一の増幅器50を使用する構成について説明する。
第一の増幅器50を含む第五の装置101の構成は、一対のマルチプレクサ75a、75b、一対のフロントエンドモジュール3a、3b、および一対の第一の増幅器50a、50bが用いられていること、ならびに第一の増幅器50a、50bが、第一のスイッチSW1と第二のスイッチSW2とをさらに備えている事を除き、第一の増幅器50を含む第三または第四の装置74、93の構成とほぼ同じである。
一対の第一の増幅器50a、50bは、第一および第二のフロントエンドモジュール3a、3bの第一ステージ12a、12bをそれぞれ提供する。第一のフロントエンドモジュール3aに含まれる第一の増幅器50aの第一レール53は、端子Hを介して第一のマルチプレクサ75aの出力に接続される。第二のフロントエンドモジュール3bに含まれる第一の増幅器50bの第一レール53は、端子Iを介して第二のマルチプレクサ75bの出力に接続される。第二または第三のタッチパネル92、98の第二電極9は、端子Jを介して電圧バイアス源52に接続される。両方のフロントエンドモジュール3a、3bに、同じ電圧制御源Vd（fd）が並列に接続されてもよい。
一対の第一の増幅器50a、50bは、第一のスイッチSW1および第二のスイッチSW2を含む。第一のスイッチSW1は、第一のフロントエンドモジュール3aに含まれる第一の増幅器50sの第一レール53を第二レール55に接続する。第二のスイッチSW2は、第二のフロントエンドモジュール3bに含まれる第一の増幅器50bの第一レール53を第二レール55に接続する。スイッチSW1が閉じられると、第一の増幅器50aの第一のコンデンサCfが放電される。スイッチSW2が閉じられると、第一の増幅器50bの第一のコンデンサCfが放電される。スイッチSW1、SW2の開閉は、コントローラ79によって提供される制御信号82によって制御されてもよい。このようにして、第一のフロントエンドモジュール3aが第一電極8の一つから入力信号11を受信し、第二のフロントエンドモジュール3bが第三電極26の一つから入力信号11を受信した後、マルチプレクサ75a、75bが第一および第三の電極8、26の異なる対を接続する前に、第一の増幅器50a、50bのコンデンサCfが放電されて、それぞれの帰還ネットワークをリセットしてもよい。
従って、各々の第一の増幅器50a、50bは、それぞれの第一及び第二のマルチプレクサ75a、75bにより指定された第一及び第三の電極8、26から受信された第一及び第二の入力信号11a、11bに応じて、対応する増幅信号15a、15bを提供する。第三または第四の装置74、93との一つの相違点は、指定された一対の第一および第二の電極8、26によって提供される各々の第二のタッチセンサ21の等価回路56が、選択された第一電極8と選択された第三電極26との間の相互静電容量Cmutをさらに含む事である。
あるいは、第五の装置102は、対応する第二の増幅器57を含む第一および第二のフロントエンドモジュール3a、3bを用いて構成されてもよい。この場合、第一のフロントエンドモジュール3aに含まれる第二の増幅器57の第一レール58は、端子Hを介して第一のマルチプレクサ75aの出力に接続されてもよく、第二のフロントエンドモジュール3bに含まれる第二の増幅器57の第一レール58は、端子Iを介して第二のマルチプレクサ75bの出力に接続されてもよく、第二または第三のタッチパネル92、98の第二電極9は、端子Jを介して電圧バイアス源52に接続されてもよい。
あるいは、第五の装置102は、対応する第三の増幅器63を含む第一および第二のフロントエンドモジュール3a、3bを使用して構成されてもよい。この場合、第一のフロントエンドモジュール3aに含まれる第三の増幅器63の第一レール64は端子Hに接続され、対応する第二レール66は端子Jに接続されてもよく、第二のフロントエンドモジュール3bに含まれる第三の増幅器63の第一レール64は端子Iに接続され、対応する第二レール66は端子Jに接続されてもよい。あるいは、第一のフロントエンドモジュール3aに含まれる第三の増幅器63の第一のレール64は端子Jに接続され、対応する第二レール66は端子Hに接続されてもよく、第二のフロントエンドモジュール3bに含まれる第三の増幅器63の第一レール64は端子Jに接続され、対応する第二レール66は端子Iに接続されてもよい。
あるいは、第五の装置102は、対応する第四の増幅器67を含む第一および第二のフロントエンドモジュール3a、3bを用いて構成されてもよい。この場合、第一のフロントエンドモジュール3aに含まれる第四の増幅器67の第一レール68は端子Hに接続され、対応する第二のレール70は端子Jに接続されてもよく、第二のフロントエンドモジュール3bに含まれる第四の増幅器67の第一レール68は端子Iに接続され、対応する第二レール70は端子Jに接続されてもよい。あるいは、第一のフロントエンドモジュール3aに含まれる第四の増幅器67の第一レール68は端子Jに接続され、対応する第二レール70は端子Hに接続されてもよく、第二のフロントエンドモジュール3bに含まれる第四の増幅器67の第一レール68は端子Jに接続され、対応する第二レール70は端子Iに接続されてもよい。
静電容量感知式と圧力感知式とを組み合わせた第六の装置および第四のタッチパネル
また、図２７および図２８を参照し、第四のタッチパネル103、第三のタッチコントローラ105、ならびに第一および第二のマルチプレクサ75a、75bを備える第六の装置104について説明する。
第六の装置104は、第一及び第二のマルチプレクサ75a、75bと、第四のタッチパネル103と、第三のタッチコントローラ105とを備える。多くの点において、第六の装置104は、第三〜第五の装置74、93、101とほぼ同じまたは類似しており、第六の装置104の相違点のみを説明する。
第一および第二のマルチプレクサ75a、75bはそれぞれ、複数の入力および一つの出力を含む。第一のマルチプレクサ75aの出力は端子Kに接続され、第二のマルチプレクサ75bの出力は端子Lに接続される。
第四のタッチパネル103は、第四のタッチパネル103において、層構造5が、層構造5の第一面6に配置された多数の第一電極8と、層構造5の第二面7に配置された多数の第二電極9とで共有されていることを除き、第一のタッチセンサ1の層構造5とほぼ同様の層構造5を含む。各第一電極8は第一の方向xに延在し、第一電極8は、第二の方向yにおいて等間隔にアレイ状で配置される。各第二電極9は第二の方向yに延在し、第二電極9は第一の方向xにおいて等間隔にアレイ状で配置される。各第二電極9は、それぞれの導電性トレース76aによって第一のマルチプレクサ75aの対応する入力に接続され、各第一電極8は、それぞれの導電性トレース76bによって第二のマルチプレクサ75bの対応する入力に接続される。このように、第一電極8と第二電極9との各交差部の周囲の領域は、第一のタッチセンサ2を効率的に提供し、第一および第二電極8、9の各々は、第一および第二のマルチプレクサ75a、75bおよび導電性トレース76a、76bを用いて個々に指定されてもよい。
第四のタッチパネル103は、電子デバイス28のディスプレイ37に被さるように接合されてもよく、カバーレンズ77は、タッチパネル29、第二のタッチパネル92、または第三のタッチパネル98と同様に、第四のタッチパネル103に被さるように接合されてもよい。
第三のタッチコントローラ105は、フロントエンドモジュール3の第一ステージ12が第四の増幅器67、第三の増幅器63を使用し、信号源44が一つ又は複数の同期させた電流制御源Id（fd）であることを除き、本明細書において前述した物と同様のフロントエンドモジュール3と、信号源44と、信号処理モジュール4と、コントローラ79とを備える。この場合、フロントエンドモジュール3は端子KとLに跨って接続される。
コントローラ79は、第五の装置101と同様に、第一および第二のマルチプレクサ75a、75bに制御信号81を提供してもよい。このようにして、第一および第二のマルチプレクサ75a、75bによって個々に指定され得る第一および第三の電極8、26の各交点は、第一のタッチセンサ2を効率的に提供する。
静電容量値19は、マルチプレクサ75a、75bによって指定された所定の第一および第二電極8、9の自己静電容量の変化に加えて、指定された一対の第一および第二の電極8、9の間の相互静電容量の変化も含む。
第一電極8および第三電極26は、実質的に長方形であるものとして示されているが、他の形状も使用され得る。例えば、第四のタッチパネル103の第一及び第二の電極8、9は、第二のタッチパネル92の第一及び第三の電極8、26とほぼ同じ形状及び構成を有するものであってもよい。
図２９も参照し、第六の装置104に含まれる第三の増幅器63の構成について説明する。
第三の増幅器63の第一レール64は端子Kに接続され、第二レール66は端子Lに接続されてもよい。あるいは、第三の増幅器63の第一レール64が端子Lに接続され、第二レール66が端子Kに接続されてもよい。
あるいは、第四の増幅器67は、第六の装置104に含まれてもよい。このような場合、第四の増幅器67の第一レール68は端子Kに連結され、第二レール70は端子Lに連結されてもよい。あるいは、第四の増幅器67の第一レール68が端子Lに接続され、第二レール70が端子Kに接続されてもよい。
第一のディスプレイ積層体
また、図３０Ａ〜図３０Ｃも参照し、第一のディスプレイ積層体106および第一のディスプレイ積層体106を製作する方法を説明する。
特に図３０Ａを参照すると、カバーレンズ77は、第一の方向xおよび第二の方向yに延びかつ第一面77aおよび反対側の第二面77bを有する透明基板である。第一の誘電体層107は、第一の方向xおよび第二の方向yに延在しており、第一面107aおよび反対側の第二面107bを有する。第一の方向xに延びかつ第二の方向yにおいて離間された一組の導電性領域である第三電極26は、第一の誘電体層107の第二面107bに配置される。第一の誘電体層107の第二面107bは、カバーレンズ77の第一面77aに接合される。
特に図３０Ｂを参照すると、第二の誘電体層108は、第一の方向xおよび第二の方向yに延在しており、第一面108aおよび反対側の第二面108bを有する。第二の方向yに延在しかつ第一の方向xにおいて離間された一組の導電性領域の形態である第一電極8は、第二の誘電体層108の第二面108bに配置される。第二の誘電体層108の第二面108bは、第一の誘電体層107の第一面107aに接合される。
特に図３０Ｃを参照すると、圧電材料の層10は、第一の方向xおよび第二の方向yに延在しており、第一面10aおよび反対側の第二面10bを有する。導電材料領域の形態の第二電極9は、組み立てられた時に、第二電極9が各々の第一電極8および各々の第三電極26の領域と少なくとも部分的に重なるように、圧電材料の層10の第一面10aに配置される。圧電材料の層10の第二面10bは、第二の誘電体層108の第一面108aに接合される。
第一のディスプレイ積層体106は、電子デバイス28のディスプレイ37に被せて接合されてもよい。第一のディスプレイ積層体106の各要素は、ディスプレイ37からカバーレンズ77までの厚み方向zに積層される。層構造5は、第二の誘電体層108および圧電材料の層10を含み、第二の層構造23は、第一の誘電体層108を含む。
カバーレンズ77は、ガラス、PET、または任意の他の実質的に透明な材料で作られている。カバーレンズ77は、約20mmまでの厚みであってよく、少なくとも0.05mmの厚さであってもよい。好ましくは、カバーレンズ77は約2mmまでの厚さであり、少なくとも0.05mmの厚さであってもよい。圧電材料の層10は、PVDFまたは任意の他の実質的に透明な圧電材料で作られている。第一の積層体106を組み立てる前に、圧電材料の層10は分極（pole）されてもよい。あるいは、圧電材料の層は、第一の積層体106を組み立てた後に分極されてもよい。圧電材料の層は、約110μmまでの厚さである場合があり、少なくとも0.5μmまたは少なくとも1μmの厚さであってもよい。第二電極9および第一電極8および／または第三電極26は、分極場（poling field）を生成するために使用されてもよい。誘電体層107、108は、PETまたは他の実質的に透明なポリマーであってもよい。誘電体層107、108は、10μm〜100μmの厚さ、例えば約20〜25μmの厚さであってもよい。好ましくは、誘電体層107、108は、約10〜100μmの厚さの範囲内にある。電極8、9、26を提供する導電性領域は、ITO、IZOまたは任意の他の実質的に透明な導電性材料であってもよい。電極8、9、26を提供する導電性領域は、リソグラフィ、印刷または他の適切な方法を用いて、誘電体層107、108および／または圧電材料の層10に適用されてもよい。第一、第二および第三の電極8、9、26を提供する導電性領域の形状は、第三から第六の装置74、93、101、104のうちの一つに関して説明した任意の適切な電極形状であってよい。電極を提供する導電性領域のシート抵抗は、1〜200Ω/sqであってよい。シート抵抗は10Ω/sq未満であってよい。シート抵抗は実用的な低さであることが好ましい。
第一のディスプレイ積層体106の組み立ては、特定のシーケンス（sequence）で記載されている。しかしながら、第一のディスプレイ積層体の要素は、結果的に層107、108、10が同じ順序に成るような他のシーケンスにより一緒に接合されてもよい。特に、第一および第二の誘電体層107、108および圧電材料の層10は、カバーレンズ77に接合される前に、連続的なロールツーロール製作方法を用いて互いに接合されてもよい。カバーレンズ77が可撓性材料である場合、第一のディスプレイ積層106は、連続的なロールツーロールプロセスを全面的に用いて製作されてもよい。
第一のディスプレイ積層体106は、圧電材料の層10ａの、または圧電材料の層10に配置された電極の、複雑なパターン形成を必要としない。これは、電極の複雑な多段階および／または二重パターン形成を避けた、第一のディスプレイ積層体の製作を可能にする。結果として、第一のディスプレイ積層106の製作は、迅速で、効率的で、安価となりうる。
第二のディスプレイ積層体
図３１Ａ〜図３１Ｃを参照し、第二のディスプレイ積層体109および第二のディスプレイ積層体109の製作方法について説明する。
第二のディスプレイ積層体109は、第二のディスプレイ積層体109の要素が、第一の方向xおよび第二の方向yに延在する感圧接着剤（PSA）材料の層110を使用して互いに接合される事を除き、第一のディスプレイ積層106と同じである。例えば、カバーレンズ77の第一面77aが第一の誘電体層107の第二面107bに対向して分離される様に、カバーレンズ77と第一の誘電体層107は配置される。カバーレンズ77と第一の誘電体層107とを接合するために、厚み方向zに圧力が加えられる。PSA材料の層110を同じように使用して、第一および第二の誘電体層107、108を接合し、第二の誘電体層108を圧電材料の層10に接合し、第二の積層体109をディスプレイ37に被せて接合する。PSA材料の層100は、10〜50μmの厚さであってもよい。好ましくは、PSA材料の層110は25μmの厚さである。
第二のディスプレイ積層体109の各要素は、ディスプレイ37からカバーレンズ77までの厚み方向zに積層される。層構造5は、第二の誘電体層108と、圧電材料の層10と、PSA材料層110とを含む。第二の層構造23は、第一の誘電体層107とPSA材料層110を含む。
第三のディスプレイ積層体
また、図３２Ａ〜図３２Ｃを参照し、第三のディスプレイ積層体111および第三のディスプレイ積層体111の製作方法について説明する。
特に図３２Ａを参照すると、カバーレンズ77は、第一の方向xおよび第二の方向yに延在し、第一面77aおよび反対側の第二面77bを有する透明基板である。第一の誘電体層107は、第一の方向xおよび第二の方向yに延在しており、第一面107aおよび反対側の第二面107bを有する。第一の方向xに延在しかつ第二の方向yにおいて離間された一組の導電性領域の形態である第三電極26は、第一の誘電体層107の第二面107bに配置される。第一の誘電体層107の第二面107bは、PSA材料の層110を用いてカバーレンズ77の第一面77aに接合される。
特に図３２Ｂを参照すると、圧電材料の層10は、第一の方向xおよび第二の方向yに延在しており、第一面10aおよび反対側の第二面10bを有する。第二の方向yに延在しかつ第一の方向xにおいて離間された導電性領域の形態である第一電極8は、圧電材料の層10の第二面10bに配置される。導電性材料領域の形態である第二電極9は、組み立てられたときに、第二電極9が各々の第一電極8および各々の第三電極26に少なくとも部分的に重なるように、圧電材料の層10の第一面10aに配置される。圧電材料の層10の第二面10bは、PSA材料の層110を使用し、第一の誘電体層107の第一面107aに接合されてもよい。
特に図３２Ｃを参照すると、第三のディスプレイ積層体111は、PSA材料の層110を用いてディスプレイ37に被さる様に接合されてもよい。
第三のディスプレイ積層体111の各要素は、ディスプレイ37からカバーレンズ77までの厚み方向zに積層される。層構造5は、圧電材料の層10を含む。第二の層構造23は、第一の誘電体層107とPSA材料層110を含む。
第四のディスプレイ積層体
また、図３３Ａ〜図３３Ｄも参照し、第四のディスプレイ積層体112および第四のディスプレイ積層体112の製作方法について説明する。
特に図３３Ａを参照すると、カバーレンズ77は、第一の方向xおよび第二の方向yに延在し、第一面77aおよび反対側の第二面77bを有する透明基板である。第一の誘電体層107は、第一の方向xおよび第二の方向yに延在し、第一面107aおよび反対側の第二面107bを有する。第一の方向xに延在しており、第二の方向yにおいて離間された一組の導電性領域の形態である第三電極26は、第一の誘電体層107の第二面107bに配置される。第一の誘電体層107の第二面107bは、PSA材料の層110を用いてカバーレンズ77の第一面77aに接合される。
特に図３３Ｂを参照すると、第二の誘電体層108は、第一の方向xおよび第二の方向yに延在しており、第一面108aおよび反対側の第二面108bを有する。第二の方向yに延在しかつ第一の方向xにおいて離間された一組の導電性領域の形態である第一電極8は、第二の誘電体層108の第二面108bに配置される。第二の誘電体層108の第二面108bは、PSA材料の層110を用いて第一の誘電体層107の第一面107aに接合される。
特に図３３Ｃを参照すると、圧電材料の層10は、第一のxおよび第二のy方向に延在しており、第一面10aおよび反対側の第二面10bを有する。圧電材料の層10の第二面10bは、PSA材料の層110を用いて、第二の誘電体層108の第一面108aに接合される。
特に図３３Ｄを参照すると、第三の誘電体層113は、第一の方向xおよび第二の方向yに延在しており、第一面113aおよび反対側の第二面113bを有する。導電性材料領域の形態である第二電極9は、組み立てる際、第二電極9が各々の第一電極8および各々の第三電極26の領域と少なくとも部分的に重なるように、第三の誘電体層113の第二面113bに配置される。第三の誘電体層113は、第一または第二の誘電体層107、108とほぼ同じである。第三の誘電体層113の第二面113bは、PSA材料の層110を用いて、圧電材料の層10の第一面10aに接合される。
第四のディスプレイ積層体112は、電子デバイス28のディスプレイ37に被さるように接合される場合がある。第四のディスプレイ積層体112の各要素は、ディスプレイ37からカバーレンズ77までの厚み方向zに積層されている。層構造5は、第二の誘電体層108と、圧電材料の層10と、PSA材料110の二つの層を含む。第二の層構造23は、第一の誘電体層107と、圧電材料の層110を含む。
したがって、第四のディスプレイ積層体では、圧電材料10の層の表面に電極は配置されていない。これは、圧電材料の層10に電極を付着させるための処理ステップが必要とされないので、第四の積層体の製作を実質的に簡略化する。圧電材料10の層がPVDFである場合、第四の積層体112は、パターン形成されたITO電極とパターン形成されていないITO電極とを有するPET層の間に、圧電材料の層10を提供するPVDFフィルムを挟むことによって製作することができる。このようにして、標準的な投影型静電容量式タッチパネルを製造するための方法は、迅速かつ容易に、圧力式と静電容量式とを組み合わせたタッチパネルの生産を可能にできる。
第五のディスプレイ積層体
また、図３４Ａ及び図３４Ｂも参照して、第五のディスプレイ積層体114及び第五のディスプレイ積層体114の製作方法について説明する。
特に図３４Ａを参照すると、カバーレンズ77は、第一の方向xおよび第二の方向yに延在し、第一面77aおよび反対側の第二面77bを有する透明基板である。第四の誘電体層115は、第一の方向xおよび第二の方向yに延在しており、第一面115aおよび反対側の第二面115bを有する。第一の方向xに延在しかつ第二の方向yにおいて離間された一組の導電性領域の形態である第三電極26は、 第四の誘電体層115の第二面115bに配置される。第二の方向yに延在しかつ第一の方向xにおいて離間された一組の導電性領域の形態である第一電極8は、第四の誘電体層115の第一面115aに配置される。第四の誘電体層115の第二面115bは、PSA材料の層110を用いてカバーレンズ77の第一面77aに接合される。第四の誘電体層115は、第一、第二または第三の誘電体層107、108、113とほぼ同じである。
特に図３４Ｂを参照すると、圧電材料の層10は、第一の方向xおよび第二の方向yに延在しており、第一面10aおよび反対側の第二面10bを有する。導電材料領域の形態である第二電極9は、組み立てられたときに、第二電極9が各々の第一電極8および各々の第三電極26の領域と少なくとも部分的に重なるように、圧電材料の層10の第一面10aに配置される 。圧電材料の層10の第二面10bは、PSA材料の層110を使用して第四の誘電体層115の第一面115aに接合される。
第五のディスプレイ積層体114は、PSA材料の層110を使用して、電子デバイス28のディスプレイ37に被さるように接合されてもよい。第五のディスプレイ積層体114の各要素は、ディスプレイ37からカバーレンズ77までの厚み方向zに積層されている。層構造5は、圧電材料の層10とPSA材料層110とを含む。第二の層構造23は、第四の誘電体層115を含む。
第二電極9は、圧電材料10の層に配置される必要はない。あるいは、第五のディスプレイ積層体114は、PSA材料層110を用いて圧電材料の層10の第一面10aに接合された第三の誘電体層113の第二面113bを有する第三の誘電体層113を含んでもよい。
第六のディスプレイ積層体
また、図３５Ａおよび図３５Ｂを参照し、第六のディスプレイ積層体116および第六のディスプレイ積層体116の製作方法を説明する。
特に図３５Ａを参照すると、カバーレンズ77は、第一の方向xおよび第二の方向yに延び、第一面77aおよび反対側の第二面77bを有する透明基板である。第五の誘電体層117は、第一の方向xおよび第二の方向yに延在しており、第一面117aおよび反対側の第二面117bを有する。第一の方向xに延在しかつ第二の方向yにおいて離間された一組の導電性領域の形態である第三電極26は、第五の誘電体層117の第二面117bに配置される。第二の方向yに延在しかつ第一の方向xにおいて離間された一組の導電性領域の形態である第一電極8は、第五の誘電体層117の第二面117aに配置される。第五の誘電体層117の第二面117bは、PSA材料の層110を用いてカバーレンズ77の第一面77aに接合される。第五の誘電体層115は、第一、第二、第三、第四の誘電体層107、108、113、115とほぼ同じである。各々の第一電極8は連続した導電性領域であり、各々の第三電極はジャンパ100によって接続された多数の別個の導電性領域から構成される。各々のジャンパは、第一電極8に属する導電性領域の一部にまたがっている。第一および第三の電極8、26は、第三のタッチパネル98の第一および第三の電極8、26とほぼ同じであってよい。
特に図３４Ｂを参照すると、圧電材料の層10は、第一の方向xおよび第二の方向yに延在しており、第一面10aおよび反対側の第二面10bを有する。導電材料領域の形態である第二電極9は、組み立てられたときに、第二電極9が各々の第一電極8および各々の第三電極26の領域と少なくとも部分的に重なるように、圧電材料の層10の第一面10aに配置される。圧電材料の層10の第二面10bは、PSA材料の層110を用いて第五の誘電体層117の第一面117aに接合される。
第六のディスプレイ積層体116は、PSA材料の層110を使用して、電子デバイス28のディスプレイ37に被さる様に接合されてもよい。第六のディスプレイ積層体116の各要素は、ディスプレイ37からカバーレンズ77までの厚み方向zに積層される。層構造5は、圧電材料の層10と、PSA材料層110と、第五の誘電体層117とを含む。
第二電極9は、圧電材料10の層上に配置される必要はない。あるいは、第六のディスプレイ積層体116は、第三の誘電体層113の第二面113bが、PSA材料の層110を用いて圧電材料の層10の第一面10aに接合されている、第三の誘電体層113を含んでもよい。
第七のディスプレイ積層体
また、図３６Ａ〜図３６Ｃも参照し、第七のディスプレイ積層体118及び第七のディスプレイ積層体118を製作する方法について説明する。
特に図３６Ａを参照すると、カバーレンズ77は、第一の方向xおよび第二の方向yに延在しかつ第一面77aおよび第二面77bを有する透明基板である。カバーレンズ77の第一面77aには、第一の方向xに延在しかつ第二の方向yにおいて離間された一組の導電性領域の形態である第三電極26が配置される。
特に図３６Ｂを参照すると、第二の誘電体層108は、第一の方向xおよび第二の方向yに延在しており、第一面108aおよび反対側の第二面108bを有する。第二の方向yに延在しかつ第一の方向xにおいて離間された一組の導電性領域の形態である第一電極8は、第二の誘電体層108の第二面108bに配置される。第二の誘電体層108の第二面108bは、PSA材料の層110を用いてカバーレンズ77の第一面77aに接合される。
特に図３６Ｃを参照すると、圧電材料10の層は、第一の方向xおよび第二の方向yに延在しており、第一面10aおよび反対側の第二面10bを有する。導電材料領域の形態である第二電極9は、組み立てられたときに、第二電極9が各々の第一電極8および各々の第三電極26の領域と、少なくとも部分的に重なるように、圧電材料の層10の第一面10aに配置される。圧電材料の層10の第二面10bは、PSA材料の層110を使用して、第二の誘電体層108の第一面108aに接合される。
第七のディスプレイ積層体118は、PSA材料の層110を使用して、電子デバイス28のディスプレイ37に被さる様に接合されてもよい。第七のディスプレイ積層体118の各要素は、ディスプレイ37からカバーレンズ77までの厚み方向zに積層されている。層構造5は、圧電材料の層10と、PSA材料層110と、第二の誘電体層108とを含む。第二の層構造23は、PSA材料の層110を含む。
第二電極9は、圧電材料10の層に配置される必要はない。あるいは、第七のディスプレイ積層体118は、第三の誘電体層113の第二面113bが、PSA材料の層110を用いて圧電材料の層10の第一面10aに接合されている、第三の誘電体層113を含んでもよい。
第八のディスプレイ積層体
また、図３７Ａ〜図３７Ｄも参照して、第八のディスプレイ積層体125および第八のディスプレイ積層体125の製作方法について説明する。
特に図３７Ａを参照すると、カバーレンズ77は、第一の方向xおよび第二の方向yに延在しかつ第一面77aおよび反対側の第二面77bを有する透明基板である。第二の方向yに延在しかつ第一の方向xにおいて離間された一組の導電性領域の形態である第一電極8は、カバーレンズ77の第一面77aに配置される。第一の方向xに延在しかつ第二の方向yにおいて離間された一組の導電性領域の形態である第三電極26も、カバーレンズ77の第一面77aに配置される。各々の第一電極8は連続した導電性領域であり、各々の第三電極はジャンパ100によって接続された多数の別個の導電性領域から構成される。各ジャンパは、第一電極8に属する導電性領域の一部にまたがっている。第一および第三の電極8、26は、第三のタッチパネル98の第一および第三の電極8、26と実質的に同じであってよい。
特に図３７Ｂを参照すると、圧電材料の層10は、第一の方向xおよび第二の方向yに延在し、第一面10aおよび反対側の第二面10bを有する。圧電材料の層10の第二面10bは、PSA材料の層110を用いてカバーレンズ77の第一面77aに接合される。
特に図３７Ｃを参照すると、第三の誘電体層113は、第一の方向xおよび第二の方向yに延在しており、第一面113aおよび反対側の第二面113bを有する。導電性材料領域の形態である第二電極9は、組み立てられたときに、第二電極9が各々の第一電極8および各々の第三電極26の領域に少なくとも部分的に重なるように、第三の誘電体層113の第二面113bに配置される。第三の誘電体層113の第二面113bは、PSA材料の層110を用いて、圧電材料の層10の第一面10aに接合される。
特に図３７Ｄを参照すると、第八のディスプレイ積層体125は、第三の誘電体層113の第一面113aをディスプレイ37に接合する様に、PSA材料の層110を使用して、電子デバイス28のディスプレイ37に被さるように接合されてもよい。第八のディスプレイ積層体125の各要素は、ディスプレイ37からカバーレンズ77までの厚み方向zに積層される。層構造5は、圧電材料の層10とPSA材料の二つの層110とを含む。
第二電極9は、第三の誘電体層113に配置される必要はない。あるいは、第八のディスプレイ積層体125は、圧電材料の層10の第一面10aに配置された第二電極9を持つ圧電材料の層10を含んでもよい。
[変更]
本明細書において前述した実施形態に対して、多くの変更を加えることができることが理解されよう。このような変更には、投影型静電容量式タッチパネルの設計、製作および使用において既に知られており、本明細書で既に説明された特徴の代わりに、もしくはそれに加えて使用され得る同等のおよび他の特徴が含まれ得る。一つの実施形態の特徴は、別の実施形態の特徴によって置き換えられたり、補足されたりしてもよい。
例えば、タッチパネル29、92、98、103および積層体106、109、111、112、114、116、118、125は、電子装置28のディスプレイ37に被さるように記載されている。しかしながら、本明細書に記載された装置1、20、74、93、101、104は、例えばLCDディスプレイ、OLEDディスプレイ、プラズマディスプレイ、または電気泳動ディスプレイなどのディスプレイ37に一体化された他のタッチパネルと同等に使用されてもよい。
図３８を参照すると、第一の埋め込み積層体119は、ピクセルアレイ120からカバーレンズ77までの厚み方向に積層された、ディスプレイ37のピクセルアレイ120、カラーフィルタガラス121、第一および第三の電極8、26、層構造5、パターン形成された第二電極83、偏光子122、およびカバーレンズ77を含む。第一および第三の電極8、26は、第三のタッチパネル98とほぼ同じように層構造5の同じ面に配置される。
このようにして、第一の埋め込みスタック119を第四または第五の装置93、101に使用して、LCDディスプレイ内に埋め込まれた、静電容量と圧力を組み合わせて感知するタッチパネルを提供することができる。これにより、ディスプレイ37とタッチパネルとの合計の厚みを、ディスプレイ37に被せたタッチパネルと比較して低減してもよい。
また、図３９も参照すると、第二の埋め込み積層体123は、ピクセルアレイ120からカバーレンズ77までの厚み方向に積層された、ディスプレイ37のピクセルアレイ120、第三電極26、カラーフィルタガラス121、第一電極8、層構造5、パターン形成された第二電極83、偏光子122、およびカバーレンズ77を含む。第一および第三電極8、26は、第一および第三の電極8、26が、第二の層構造23の代わりにカラーフィルタガラス121の両側に配置5されることを除き、第二のタッチパネル92とほぼ同様に配置される。
また、図４０も参照すると、第三の埋め込み積層体124は、ピクセルアレイ120からカバーレンズ77までの厚み方向に積層された、ディスプレイ37のピクセルアレイ120、第三電極26、第二の層構造23、第一の電極8、カラーフィルタガラス121、層構造5、パターン形成された第二電極83、偏光子122、およびカバーレンズ77を含む。第一および第三の電極8、26は、第二のタッチパネル92とほぼ同様に配置される。
第三の埋め込積層体124では、第一および第三の電極8、26は、第二の層構造23によって分離される。しかしながら、第三の埋め込み積層体124は、第二の層構造を省略して、第三のタッチパネル98とほぼ同様に配置された第一および第三の電極8、26を含んでもよい。
図４１を参照すると、第四の埋め込み積層体126は、ピクセルアレイ120からカバーレンズ77までの厚み方向に積層された、ディスプレイ37のピクセルアレイ120、カラーフィルタガラス121、第一および第三の電極8、26、偏光子122、層構造5、パターン形成された第二電極83、およびカバーレンズ77を含む。第一および第三の電極8,26は、第三のタッチパネル98とほぼ同様に層構造5の同じ面に配置される。
図４２を参照すると、第五の埋込み積層体127は、ピクセルアレイ120からカバーレンズ77までの厚み方向に積層された、ディスプレイ37のピクセルアレイ120、第三の電極26、カラーフィルタガラス121、第一電極8、偏光子122、層構造5、パターン形成された第二電極83、およびカバーレンズ77を含む。第一および第三電極8、26は、第一および第三の電極8、26が第二の層構造23の代わりにカラーフィルタガラス121の両側に配置5されることを除いて、第二のタッチパネル92とほぼ同様に配置される。
図４３を参照すると、第六の埋め込み積層体128は、ピクセルアレイ120からカバーレンズ77までの厚み方向に積層された、ディスプレイ37のピクセルアレイ120、第三電極26、第二の層構造23、第一電極8、層構造5、カラーフィルタガラス121、パターン形成された第二電極83、偏光子122、およびカバーレンズ77を含む。第一および第三電極6、26は、第二のタッチパネル92とほぼ同じ方法で配置される。
図４４を参照すると、第七の埋め込み積層体129は、ピクセルアレイ120からカバーレンズ77までの厚み方向に積層された、ディスプレイ37のピクセルアレイ120、第三電極26、第二の層構造23、第一電極8、層構造5、パターン形成された第二電極83、 カラーフィルタガラス121、偏光子122、およびカバーレンズ77を含む。第一および第三の電極8、26は、第二のタッチパネル92とほぼ同様に配置される。
また図４５を参照すると、第八の埋め込み積層体130は、ピクセルアレイ120からカバーレンズ77までの厚み方向に積層された、ディスプレイ37のピクセルアレイ120、第三電極26、第二の層構造23、第一電極8、カラーフィルタガラス121、偏光子122、層構造5、パターン形成された第二電極83、およびカバーレンズ77を含む。第一および第三の電極8、26は、第二のタッチパネル92とほぼ同様に配置される。
第六、第七および第八の埋め込み積層体128、129、130は、第二の層構造23によって分離された第一および第三の電極8、26と共に記述されている。しかしながら、第六、第七および第八の埋め込み積層体128、129、130は、第二の層構造を省略し、第三のタッチパネル98とほぼ同様に配置された第一および第三の電極8、26を含んでもよい。
第一〜第八の埋め込み積層体119、123、124、126、127、128、129、130は、パターン形成された第二電極83を含むものとして記述された。しかしながら、パターン形成された第二電極83を使用する必要はなく、第一〜第八の埋め込み積層体119、123、124、126、127、128、129、130は、パターン形成されていない第二電極9を代わりに含んでもよい。
第一および第三電極8、26が層構造5によって第二の、またはバイアスの（or bias）、電極9、83から分離されるタッチパネルが記述されてきた。しかしながら、他の配置も可能である。図４６および図４７を参照すると、第五のタッチパネル131は、層構造5と、層構造5の第一面6に配置された複数の第一電極8と、層構造5の第二面7に配置された複数の第三電極26と、層構造5の第二面7に複数の分離された第二電極132の形態で配置された複数の第二電極9とを含む。
第一電極8は、第一の方向xに延在し、第二の方向yにおいて離間されている。第三電極26は、第二の方向yに延在し、第一の方向xにおいて離間されている。分離された第二電極132は、第二の方向yに延在し、第一の方向xにおいて離間されている。分離された第二電極132と第三電極26は交互に配置され、互いに接触しない。分離された第二電極132と第三電極26は、第五のタッチパネル131の異なるエッジから出る導電性トレース（図示せず）を用いて読みこまれてもよい。各々の第一電極8は、第一の方向xに等間隔で配置され、比較的狭いブリッジ部95により第一の方向xにおいて互いに接続されたいくつかのパッド部94の形態を取ってもよい。同様に、各々の第三電極26は、第二の方向yに等間隔で配置され、比較的狭いブリッジ部97により第二の方向yに互いに接続されたいくつかのパッド部96を含んでもよい。第一電極8のパッド部94は、菱形であってもよい。第三電極26のパッド部96およびブリッジ部97は、第一電極8とそれぞれ同じ形状および幅を有するものであってもよい。分離された各々の第二電極9は、第二の方向yに等間隔に配置され、比較的狭いブリッジ部134によって第二の方向yに互いに接続された、いくつかのパッド部133を含んでもよい。分離された第二電極132のパッド部133及びブリッジ部134は、第一及び第三の電極8、26とそれぞれ同じ形状及び幅を有するものであってもよい。あるいは、第一電極8のパッド部94は、分離された第二電極132のパッド部133よりも大きくても小さくてもよい。
第一電極8および第三電極26は、第三電極26のブリッジ部97が第一電極8のブリッジ部95に被さるように配置される。第一電極8および第三電極26は、それぞれのパッド部94、96が重ならないように配置される。代わりに、分離された第二電極132のパッド部133が第一電極8のパッド部94と重なるように、分離された第二電極が配置される。パッド部94、96、133は菱形である必要はなく、代わりに円形であってもよい。 パッド部94、96、133は、三角形、正方形、五角形または六角形のような正多角形であってもよい。
第五のタッチパネルは、例えば、第四または第五の装置93、101において、一対の第一電極8と第三電極26との間の相互静電容量を測定するために使用されてもよい。分離された感知電極132は、例えば外部トレース（external traces）（図示せず）を用いて互いに接続され、第一電極8と分離された感知電極132との間の圧力値を測定するために集合的に指定されてもよい。あるいは、分離された感知電極132は、一対の第一電極8および分離された第二電極132を使用し、圧力値を測定するために個別に指定可能であってもよい。
第一〜第八のディスプレイ積層体106、109、111、112、114、116、118、125、または第一〜第八の埋め込み積層体119、123、124、126、127、128、129、130は、第五のタッチパネル131または第五のタッチパネル131の要素を、例えば第三電極26を分離された第二電極132と同一表面に配置する等して、組み込むように改変してもよい。分離された第二電極132は、第三電極26と同一表面に配置される必要はなく、代わりに層構造5における第一電極8と同じ面に配置されてもよい。
タッチパネルおよび積層体は、概して平面状であると記載されてきた。しかし、タッチパネルおよび積層体は、平面状または平坦である必要はなく、ユーザがインタラクトするための湾曲したまたは他の非平面状の表面を提供してもよい。タッチパネルおよび積層体は、湾曲したディスプレイに被せて設けられても埋め込まれてもよい。
信号処理モジュール4、22、コントローラ79または処理装置32は、圧力値18および／または静電容量値19の信号対雑音比を改善するために相関二重サンプリング法を使用してもよい。信号処理モジュール4、22、コントローラ79または処理装置32は、圧力値18および／または静電容量値19を画像データとして処理してもよい。
タッチセンサ2、21およびタッチパネル29、92、98、103は、直交系を形成する第一、第二および第三の方向x、y、zに関して一般的に説明されてきた。しかしながら、第一及び第二の方向は垂直である必要はなく、一般に1度〜90度の間の任意の角度で交差してもよい。第一および第二の方向の交差は、90度、60度、45度または30度であることが好ましい。
本出願において、特許請求の範囲は、特徴の特定の組み合わせに対して纏められているが、本発明の開示の範囲が、それがいずれかの請求項において現在請求されている発明と同一であるか否か、本発明と同じ技術的問題のいずれかまたはすべてを緩和するか否かにかかわらず、明示的もしくは暗示的に、またはそれらのいずれかの一般化のいずれかは、本明細書に開示される任意の新規な特徴または任意の新規の組み合わせをも含む事は、理解されるべきである。本出願人は、本願または本願から派生するあらゆる出願手続き中に、そのような特徴、及び／又はそのような特徴の組み合わせにより、新しい請求項を設定する場合があることを、ここに通知する。
本願発明は以下の項目のように表現できる。
（項目１）
以下を備える装置：
複数の入力および一つの出力を有するマルチプレクサ；
以下を備えるタッチパネル：
一つ又は複数の層を含む層構造、ここで各層は厚み方向に対して垂直に延びており、前記一つ又は複数の層は圧電材料からなる層を含み、前記層構造は第一および第二の反対側の面を有し、各層の厚み方向が前記第一および第二面に対して垂直になるように前記層が前記第一および第二面の間に配置されており；
前記第一面に配置された複数の第一電極、ここで各第一電極は前記マルチプレクサのそれぞれの入力に接続されており；
前記第二面に配置された少なくとも一つの第二電極；
並びに
前記マルチプレクサの出力から入力信号を受信するように構成され、以下を備えるフロントエンドモジュール：
前記入力信号に基づいて増幅された信号を提供するよう構成された第一ステージ；
前記増幅された信号を受信して第一および第二のフィルタ処理された信号をそれぞれ提供するように構成された第一および第二の周波数依存フィルタを含む第二ステージ；
ここで、前記第一のフィルタ処理された信号は第一の周波数帯域を有し、かつ、前記第二のフィルタ処理された信号は前記第一の周波数帯域と比べて相対的に高いスタート周波数を有する第二の周波数帯域を有する。
（項目２）
項目１に記載の装置であって、周期信号を提供するように構成された信号源をさらに備えており、
ここで、前記フロントエンドモジュールは、前記周期信号を受信するように構成されており、前記第一ステージは、前記入力信号および前記周期信号に基づいて増幅された信号を提供するように構成されており、そして
ここで前記第二のフィルタ処理された信号は、前記周期信号に基づくものであり、前記第一のフィルタ処理された信号は、前記周期信号に基づくものではない。
（項目３）
コントローラをさらに含み、前記コントローラは、前記コントローラによって決定されたシーケンスに従って前記複数の第一電極の各々を、前記マルチプレクサにより前記フロントエンドモジュールに接続させるように構成されている、項目１または２に記載の装置。
（項目４）
前記第一および第二のステージが、前記マルチプレクサによって前記フロントエンドモジュールに接続された所定の第一電極に近接した圧電材料の前記層に加えられる圧力に前記第一のフィルタ処理された信号の振幅が依存するように構成される、先行するいずれかの項目に記載の装置。
（項目５）
前記第一および第二のステージが、前記マルチプレクサによって前記フロントエンドモジュールに接続された所定の第一電極の静電容量に前記第二のフィルタ処理された信号の振幅が依存するように構成される、先行するいずれかの項目に記載の装置。
（項目６）
前記第一ステージが、前記入力信号を積分するように構成された一つまたは複数の積分増幅器を備える、先行するいずれかの項目に記載の装置。
（項目７）
前記第一ステージが、前記入力信号を受信するように構成された一つまたは複数の差動増幅器を備える、先行するいずれかの項目に記載の装置。
（項目８）
前記複数の第一電極が、前記第一面に二次元配列で配置された複数の導電性パッドを備える、先行するいずれかの項目に記載の装置。
（項目９）
前記タッチパネルがさらに、前記層構造の第一面に被さるように配置される複数の第三電極を備えており、前記第三電極は、前記層構造が前記複数の第三電極と前記第二電極との間にあるように配置されており、
ここで、前記複数の第三電極の各々は、前記マルチプレクサのそれぞれの入力に接続されている、項目１から７のいずれか１項に記載の装置。
（項目１０）
コントローラを含み、前記コントローラは、前記コントローラによって決定されたシーケンスに従って、前記複数の第一電極の各々および前記複数の第三電極の各々を、前記マルチプレクサにより前記フロントエンドモジュールに接続させるように構成されている、項目９に記載の装置。
（項目１１）
複数の入力及び一つの出力を有する第二のマルチプレクサと、
前記第二のマルチプレクサの出力から入力信号を受信するように構成され、かつ、前記フロントエンドモジュールと同じ電子構成を有する第二のフロントエンドモジュールと、
をさらに含み、
ここで、前記タッチパネルはさらに、前記層構造の前記第一面に被さるように配置された複数の第三電極を含み、これらは前記複数の第三電極と前記第二電極との間に前記層構造が位置するように配置され、各第三電極は前記第二のマルチプレクサのそれぞれの入力に接続される、項目１から７のいずれか１項に記載の装置。
（項目１２）
コントローラを備えており、このコントローラは、前記コントローラによって決定されたシーケンスに従って前記複数の第三電極の各々を第二のマルチプレクサにより前記第二のフロントエンドモジュールに接続させるように構成されている、項目１１に記載の装置。
（項目１３）
各第一電極は第一の方向に延びており、前記複数の第一電極は前記第一の方向に対して垂直方向に離間して配列され、また各第三電極は第二の方向に延びており、前記複数の第三電極は前記第二の方向に対して垂直方向に離間して配列されており、前記第一および第二の方向が異なる、項目９から１２のいずれか１項に記載の装置。
（項目１４）
前記タッチパネルがさらに、一つまたは複数の誘電体層を含む第二の層構造を含み、ここで各誘電体層は厚み方向に対して垂直に延びており、前記第二の層構造は第三および第四の反対側の面を有し、前記誘電体層は、各誘電体層の厚み方向が前記第三および第四の面に対して垂直となるように前記第三および第四の面の間に配置されており、
ここで前記複数の第三電極は、前記第二の層構造の前記第三面に配置され、前記第二の層構造の前記第四面は、前記第一の複数の電極に接触している、
項目９から１２のいずれか１項に記載の装置。
（項目１５）
前記複数の第三電極が前記層構造の前記第一面に配置され、各第一電極は連続した導電性領域を含み、各第三電極はジャンパにより互いに電気的に接続された複数の導電性領域を含み、各ジャンパは前記第一電極のうち一つの一部を形成する導電性領域に広がっている、項目９から１２のいずれか１項に記載の装置。
（項目１６）
前記層構造が、圧電材料の前記層と前記層構造の前記第一面との間に積み重ねられた一つまたは複数の誘電体層を備える、先行するいずれかの項目に記載の装置。
（項目１７）
前記層構造が、前記層構造の前記第二面と圧電材料の前記層との間に積み重ねられた一つ又は複数の誘電体層を備える、先行するいずれかの項目に記載の装置。
（項目１８）
前記第二電極が、前記第二面と実質的に同一の広がりをもつ導電性材料の領域を備える、先行するいずれかの項目に記載の装置。
（項目１９）
前記少なくとも一つの第二電極が、格子状に配置された導電性材料の領域を備える、項目２から１７のいずれか１項に記載の装置。
（項目２０）
前記信号源が電圧制御源を備えることを特徴とし、前記第二電極に接続されたバイアス源をさらに含む、項目２から１９のいずれか１項に記載の装置。
（項目２１）
前記バイアス源が信号源により提供される、項目２０に記載の装置。
（項目２２）
前記信号源が、一つまたは複数の同期した電流制御源を含み、各電流制御源がそれぞれのフロントエンドモジュールに周期信号を提供する、項目２から１９のいずれか１項に記載の装置。
（項目２３）
各フロントエンドモジュールの前記第一ステージが、
−第一レールに接続された反転入力、第一の抵抗器(R d )を含む経路を介して前記電圧制御源に接続された非反転入力、および第二レールに接続された出力を少なくとも有する演算増幅器(OP 1 )と、
−前記第一レールを前記フロントエンドモジュールに対応する前記マルチプレクサの前記出力に接続する第二の抵抗器(R i )と、
−前記第一レールを前記第二レールに接続する第三の抵抗器(R f )と、
−前記第一レールを前記第二レールに接続する第一のコンデンサ(C f )と、
を備えており、
ここで、前記第二レールは、増幅された信号を提供する、
項目２０または２１に記載の装置。
（項目２４）
各フロントエンドモジュールの前記第一ステージが、
−第一レールに接続された反転入力と、第一の抵抗器(R d1 )および第二レールを含む経路を介して前記電圧源に接続された非反転入力と、第三レールに接続された出力とを少なくとも有する第一の演算増幅器(OP 1 )と、
−第四レールに接続された反転入力と、第二の抵抗器(R d2 )を含む経路を介して前記第二レールに接続された非反転入力と、第五レールに接続された出力とを少なくとも有する第二の演算増幅器(OP 2 )と、
−前記第三レールに接続された反転入力と、前記第五レールに接続された非反転入力と、増幅された信号を提供する出力とを少なくとも有するコンパレータ (CM 1 )と、
−前記第一レールを前記フロントエンドモジュールに対応する前記マルチプレクサの出力に接続する第三の抵抗器(R i1 )と、
−前記第一レールを前記第三レールに接続する第四の抵抗器(R f1 )と、
−前記第一レールを前記第三レールに接続する第一のコンデンサ(C f1 )と、
−前記第四レールを前記第五レールに接続する第五の抵抗器(R f2 )と、
−前記第四レールを前記第五レールに接続する第二のコンデンサ(C f2 )と、ならびに
−第三のコンデンサ(C ref )を含む経路を介して前記第四レールをグラウンドに接続する第六の抵抗器(R i2 )と、
を備える、項目２０または２１に記載の装置。
（項目２５）
各フロントエンドモジュールの前記第一ステージが、
−第一レールを介して第一の電流制御源に接続された反転入力、第一の抵抗器(R d )を含む経路を介してグランドに接続された非反転入力、および第二レールに接続された出力を少なくとも有する第一の演算増幅器(OP 1 )と、
前記第一レールを前記第二レールに接続する第二の抵抗器(R f )と、
第一のコンデンサ(C f )を含む経路を介して前記第一レールをグランドに接続する第三の抵抗器(R i )と、
を備えており、
ここで、前記第一レールが前記フロントエンドモジュールに対応する前記マルチプレクサの前記出力に接続され、前記第二レールが前記第二電極に接続される、または、前記第一レールが前記第二電極に接続され、前記第二レールが前記フロントエンドモジュールに対応する前記マルチプレクサの出力に接続され、
ここで、前記第二レールは、増幅された信号を提供する、項目２２に記載の装置。
（項目２６）
前記第一ステージが、
−第一レールを介して第一の電流制御源に接続された反転入力、第一の抵抗器(R d1 )を含む経路を介してグランドに接続された非反転入力、および第二レールに接続された出力を少なくとも有する第一の演算増幅器(OP 1 )と、
−第三レールによって第二の電流源に接続された反転入力、第二の抵抗器(R d2 )を含む経路を介してグランドに接続された非反転入力、および第四レールに接続された出力を少なくとも有する第二の演算増幅器(OP 2 )と、
−前記第二レールに接続された反転入力、前記第四レールに接続された非反転入力、および前記増幅された信号を提供する出力を少なくとも有するコンパレータ(CM 1 )と、
―前記第一レールと第二レールとを接続する第三の抵抗器(R f1 )と、
−第一のコンデンサ(C f1 )を含む経路を介して前記第一レールをグランドに接続する第四の抵抗器(R i1 )と、
−第二のコンデンサ(C f2 )を含む経路を介して前記第三レールをグランドに接続する第五の抵抗器(R i2 )と、
−前記第三レールを前記第四レールに接続する第六の抵抗器(R f2 )と、
−前記第三レールを前記第四レールに接続する第三のコンデンサ(C ref )と、
を備え、
ここで、前記第一レールが前記フロントエンドモジュールに対応する前記マルチプレクサの出力に接続され、前記第二レールが前記第二電極に接続されるか、または、前記第一レールが前記第二電極に接続され、前記第二レールが前記フロントエンドモジュールに対応する前記マルチプレクサの出力に接続され、
ここで、前記第一の電流制御源が前記第二の電流制御源と同期する、
項目２２に記載の装置。
（項目２７）
投影型静電容量式タッチパネルからの信号を処理するためのデバイスであって、前記パネルは、複数の第一電極と少なくとも一つの第二電極との間に配置された圧電材料の層を備えており、前記デバイスは、所定の第一電極からの信号の受信に応答して前記所定の第一電極に近接した前記タッチパネルに加えられた圧力を示す圧力信号と前記所定の第一電極の静電容量を示す静電容量信号とを生成するように構成される、前記デバイス。
（項目２８）
前記デバイスが、前記タッチパネルから受信した信号を第一および第二の信号に分割して、圧力信号を通さずに静電容量信号を通すように構成された第一の周波数依存フィルタに前記第一の信号を通し、静電容量信号を通さずに圧力信号を通すように構成された第二の周波数依存フィルタに前記第二の信号を通すように構成された少なくとも一つの信号分割ステージを備える、項目２７に記載のデバイス。
（項目２９）
前記圧力信号を増幅するように構成された少なくとも一つの増幅ステージを備える、項目２７または２８に記載されたデバイス。
（項目３０）
複数の第一電極と少なくとも一つの第二電極との間に配置された圧電材料の層を備える投影型静電容量式タッチパネル、および、
複数の端子をさらに含む項目２７から２９のいずれか１項に記載されたデバイスであって、各端子がそれぞれ対応する第一電極に接続されている前記デバイス、
を備える装置。
（項目３１）
前記デバイスが各第一電極からの信号を併行して受信するように構成される、項目３０に記載の装置。
（項目３２）
前記デバイスが各第一電極からの信号を逐次的に受信するように構成される、項目３０に記載の装置。
（項目３３）
複数の第一電極と少なくとも一つの第二電極との間に配置された圧電材料の層を備える投影型静電容量式タッチパネルと、
複数の入力および一つの出力を有するマルチプレクサであって、マルチプレクサの各入力がそれぞれ対応する第一電極に接続されるマルチプレクサと、
前記マルチプレクサの出力に接続された端末をさらに備える、項目２７から２９のいずれか１項に記載のデバイスと、
を含む、装置。
（項目３４）
先行する項目のいずれかに記載の装置を備える、ポータブル電子デバイス。
（項目３５）
それぞれが厚み方向に対して垂直に延びる一つまたは複数の層を含む層構造と、ここで前記一つまたは複数の層が圧電材料の層を含み、前記層構造は第一および第二の反対側の面を有し、各層の厚み方向が前記第一および第二の面に対して垂直になるように前記層が前記第一および第二の面の間に配置されており、
前記第一面に配置された複数の第一電極と、
前記第二面に配置された少なくとも一つの第二電極と、
を備えるタッチパネルにおける方法であって、
−規定のシーケンスに従って前記複数の第一電極から各所定の電極を選択するステップを含み、そして各所定の第一電極ごとに、
−前記所定の第一電極から受信した入力信号に基づいて増幅信号を生成するステップと、
−第一の周波数依存フィルタを用いて増幅信号をフィルタ処理し、第一の周波数帯域を有する第一のフィルタ処理された信号を提供するステップと、
−第二の周波数依存フィルタを用いて増幅信号をフィルタ処理し、前記第一の周波数帯域と比べて相対的に高いスタート周波数を有する第二の周波数帯域を有する第二のフィルタ処理された信号を提供するステップと、
を含む、前記方法。
（項目３６）
周期信号を提供するステップをさらに備え、前記増幅信号が前記入力信号および前記周期信号に基づいて生成され、前記第二のフィルタ処理された信号が前記周期信号に基づくものであり、前記第一のフィルタ処理された信号が前記周期信号に基づくものではない、項目３５に記載の方法。
（項目３７）
複数の第一電極と少なくとも一つの第二電極との間に配置された圧電材料の層を備える投影型静電容量式タッチパネルからの信号を処理する方法であって、
−所定の第一電極から信号を受信するステップと、
−前記受信した信号に基づいて、所定の第一電極に近接した前記タッチパネルに加えられた圧力を示す圧力信号を生成するステップと、
−前記受信した信号に基づいて、所定の第一電極の静電容量を示す静電容量信号を生成するステップと、
を備える、前記方法。
（項目３８）
前記受信した信号を第一および第二の信号に分割するステップを備え、
ここで、前記静電容量信号を生成するステップが、前記圧力信号を通さずに前記静電容量信号を通すために第一の周波数依存フィルタを用いて前記第一の信号をフィルタ処理する工程を含み、また、
前記圧力信号を生成するステップが、静電容量信号を通さずに圧力信号を通すために第二の周波数依存フィルタを用いて前記第二の信号をフィルタ処理する工程を含む、
項目３７に記載の方法。
（項目３９）
前記圧力信号を増幅するステップを備える、項目３７または３８に記載の方法。
（項目４０）
前記複数の第一電極から併行して信号を受信するステップを備える、項目３７から３９のいずれか１項に記載の方法。
（項目４１）
前記複数の第一電極から逐次的に信号を受信するステップを備える、項目３７から３９のいずれか１項に記載の方法。
（項目４２）
データ処理装置により実行されたときに前記データ処理装置が項目３５から４１のいずれか１項に記載された方法を実行させる、非一時的なコンピュータ読み取り可能記録媒体に記録されたコンピュータプログラム製品。
（項目４３）
項目３５から４１のいずれか１項に記載の方法を実行する、ポータブル電子デバイス。
（項目４４）
第一および第二の反対側の面を有する透明基板を提供するステップ、
第一および第二の反対側の面を有する誘電体層を提供するステップ、
第一および第二の反対側の面を有する圧電材料の層を提供するステップ、
第一の方向に延びかつ前記第一の方向に対して垂直方向に離間する複数の第一の導電性領域を提供するステップ、
前記第一の方向とは異なる第二の方向に延びかつ前記第二の方向に対して垂直方向に離間する複数の第二の導電性領域を提供するステップ、
組み立てられた際に、各第一の導電性領域および各第三の導電性領域に少なくとも部分的に重なるように延びる第三の導電材料の領域を提供するステップ、
前記透明基板の前記第一面が前記誘電体層の前記第二面に対向し、かつ前記誘電体層の前記第一面が前記圧電材料の層の前記第二面に対向し、そして、前記複数の第一の導電性領域が前記透明基板と前記誘電体層との間に配置され、前記複数の第二の導電性領域が前記透明基板と前記圧電材料の層との間に配置され、そして、前記第三の導電材料の領域が前記圧電材料の層の前記第一面にわたって配置されるように前記層構造を組み立てるステップ、
を備える、タッチパネルの層構造を製造する方法。
（項目４５）
前記複数の第一の導電性領域が前記誘電体層の前記第二面に配置され、前記層構造を組み立てるステップが、前記誘電体層の前記第二面を前記透明基板の前記第一面に接合する工程を含む、項目４４に記載の方法。
（項目４６）
前記複数の第一の導電性領域が前記透明基板の前記第一面に配置され、前記層構造を組み立てるステップが、前記誘電体層の前記第二面を前記透明基板の前記第一面に接合する工程を備える、項目４４に記載の方法。
（項目４７）
前記複数の第一の導電性領域が前記誘電体層の前記第一面に配置され、前記層構造を組み立てるステップが、前記誘電体層の前記第二面を前記透明基板の前記第一面に接合する工程を備える、項目４４に記載の方法。
（項目４８）
前記複数の第二の導電性領域が前記誘電体層の前記複数の第一電極と同じ面に配置され、各第一の導電性領域は連続的な導電性領域を含み、各第二の導電性領域はジャンパで接続された複数の別々の導電性領域を含み、各ジャンパは第一の導電性領域の一部に広がり、前記層構造を組み立てるステップが、前記圧電材料の層の前記第二面を前記誘電体層の前記第一面に接合する工程を備える、項目４５または４７に記載の方法。
（項目４９）
前記複数の第二の導電性領域が前記誘電体層の前記第一面に配置され、前記層構造を組み立てるステップが、前記圧電材料の層の前記第二面を前記誘電体層の前記第一面に接合する工程を備える、
項目４４から４６のいずれか１項に記載の方法。
（項目５０）
第一および第二の反対側の面を有する第二の誘電体層を提供するステップをさらに含み、
ここで、前記複数の第二の導電性領域が前記第二の誘電体層の前記第一面または前記第二面に配置され、
前記層構造を組み立てるステップが、前記第二の誘電体層の前記第二面を前記誘電体層の前記第一面に接合する工程と、前記圧電材料の層の前記第二面を前記第二の誘電体材料層の前記第一面に接合する工程とを備える、項目４４から４７のいずれか１項に記載の方法。
（項目５１）
前記複数の第二の導電性領域が前記圧電材料の層の前記第二面に配置されており、
前記圧電材料の層の前記第二面を前記誘電体層の前記第一面に接合する工程をさらに備える、項目４４から４７のいずれか１項に記載の方法。
（項目５２）
第一および第二の反対側の面を有する第三の誘電体層を提供するステップをさらに含み、ここで、前記第三の導電性材料領域は前記第三の誘電体層の前記第一面または前記第二面に配置され、そして、
前記層構造を組み立てるステップが、前記第三の誘電体層の前記第二面を前記圧電材料の層の前記第一面に接合する工程を備える、項目４４から５１のいずれか１項に記載の方法。
（項目５３）
前記第三の導電性材料の領域が前記圧電材料の層の前記第一面に配置される、項目４４から５１のいずれか１項に記載の方法。
（項目５４）
一つの層の第二面を他の層の第一面に接合する工程が、
前記第一面と前記第二の反対側の面との間に感圧接着剤の層を提供する工程、および
前記第一および第二の面の間に圧力を加える工程、
を含む、項目４５から５２のいずれか１項に記載の方法。
（項目５５）
前記第二の導電性領域に偏光子を提供するステップをさらに備える、項目４４から５４のうちいずれか１項に記載の方法。
（項目５６）
前記誘電体層の何れか一つが偏光子を備える、項目４４から５４のいずれか１項に記載の方法。
（項目５７）
前記誘電体層の何れか一つがカラーフィルタ材料の層を備える、項目４４から５４のいずれか１項に記載の方法。
（項目５８）
項目４４から５７のいずれか１項に記載の方法に従って製造されたタッチパネル用の層構造を備えるポータブル電子デバイス。
（項目５９）
前記第一および第二のフィルタ処理された信号を受信して、前記第一および第二のフィルタ処理された信号に基づいて圧力値及び／または静電容量値を計算するように構成された信号処理装置を更に含む、項目１から２６のいずれか１項に記載の装置。
（項目６０）
圧力信号および静電容量信号を受信し、前記圧力信号および静電容量信号に基づいて圧力値および静電容量値を計算するように構成された信号処理装置を更に含む、項目２７から３３のいずれか１項に記載の装置。
（項目６１）
前記信号処理装置が、前記圧力値および／または前記静電容量値の信号対雑音比を良くするために相関二重サンプリング法を用いるように構成された、項目５９または６０に記載の装置。
（項目６２）
前記信号処理装置が、前記圧力値および／または前記静電容量値を画像データとして扱うように構成された、項目５９から６１のいずれか１項に記載の装置。
（項目６３）
項目５９から６２のいずれか１項に記載された装置を備えるポータブル電子デバイス。

Claims (32)

  1. 以下を備える装置：
    複数の入力および一つの出力を有するマルチプレクサ；
    以下を備えるタッチパネル：
    一つ又は複数の層を含む層構造、ここで各層は厚み方向に対して垂直に延びており、前記一つ又は複数の層は圧電材料からなる層を含み、前記層構造は第一および第二の反対側の面を有し、各層の厚み方向が前記第一および第二面に対して垂直になるように前記層が前記第一および第二面の間に配置されており；
    前記第一面に配置された複数の第一電極、ここで各第一電極は前記マルチプレクサのそれぞれの入力に接続されており；
    前記第二面に配置された少なくとも一つの第二電極；
    並びに
    前記マルチプレクサの一つの出力から単一の入力信号を受信するように構成され、以下を備えるフロントエンドモジュール：
    前記入力信号に基づいて増幅された単一の信号を提供するよう構成された第一ステージ；
    前記増幅された単一の信号を入力として受信して第一および第二のフィルタ処理された信号をそれぞれ提供するように構成された第一および第二の周波数依存フィルタの双方を含む第二ステージ；
    ここで、前記第一のフィルタ処理された信号は第一の周波数帯域を有し、かつ、前記第二のフィルタ処理された信号は前記第一の周波数帯域と比べて相対的に高いスタート周波数を有する第二の周波数帯域を有する。
  2. 請求項１に記載の装置であって、周期信号を提供するように構成された信号源をさらに備えており、
    ここで、前記フロントエンドモジュールは、前記周期信号を受信するように構成されており、前記第一ステージは、前記入力信号および前記周期信号に基づいて増幅された信号を提供するように構成されており、そして
    ここで前記第二のフィルタ処理された信号は、前記周期信号に基づくものであり、前記第一のフィルタ処理された信号は、前記周期信号に基づくものではない。
  3. コントローラをさらに含み、前記コントローラは、前記コントローラによって決定されたシーケンスに従って前記複数の第一電極の各々を、前記マルチプレクサにより前記フロントエンドモジュールに接続させるように構成されている、請求項１または２に記載の装置。
  4. 前記第一および第二のステージが、前記マルチプレクサによって前記フロントエンドモジュールに接続された所定の第一電極に近接した圧電材料の前記層に加えられる圧力に前記第一のフィルタ処理された信号の振幅が依存するように構成される、請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
  5. 前記第一および第二のステージが、前記マルチプレクサによって前記フロントエンドモジュールに接続された所定の第一電極の静電容量に前記第二のフィルタ処理された信号の振幅が依存するように構成される、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
  6. 前記第一ステージが、前記入力信号を積分するように構成された一つまたは複数の積分増幅器を備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
  7. 前記第一ステージが、前記入力信号を受信するように構成された一つまたは複数の差動増幅器を備える、請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
  8. 前記複数の第一電極が、前記第一面に二次元配列で配置された複数の導電性パッドを備える、請求項１から７のいずれか１項に記載の装置。
  9. 前記タッチパネルがさらに、前記層構造の第一面に被さるように配置される複数の第三電極を備えており、前記第三電極は、前記層構造が前記複数の第三電極と前記第二電極との間にあるように配置されており、
    ここで、前記複数の第三電極の各々は、前記マルチプレクサのそれぞれの入力に接続されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の装置。
  10. コントローラを含み、前記コントローラは、前記コントローラによって決定されたシーケンスに従って、前記複数の第一電極の各々および前記複数の第三電極の各々を、前記マルチプレクサにより前記フロントエンドモジュールに接続させるように構成されている、請求項９に記載の装置。
  11. 複数の入力及び一つの出力を有する第二のマルチプレクサと、
    前記第二のマルチプレクサの出力から入力信号を受信するように構成され、かつ、前記フロントエンドモジュールと同じ電子構成を有する第二のフロントエンドモジュールと、
    をさらに含み、
    ここで、前記タッチパネルはさらに、前記層構造の前記第一面に被さるように配置された複数の第三電極を含み、これらは前記複数の第三電極と前記第二電極との間に前記層構造が位置するように配置され、各第三電極は前記第二のマルチプレクサのそれぞれの入力に接続される、請求項１から７のいずれか１項に記載の装置。
  12. コントローラを備えており、このコントローラは、前記コントローラによって決定されたシーケンスに従って前記複数の第三電極の各々を第二のマルチプレクサにより前記第二のフロントエンドモジュールに接続させるように構成されている、請求項１１に記載の装置。
  13. 各第一電極は第一の方向に延びており、前記複数の第一電極は前記第一の方向に対して垂直方向に離間して配列され、また各第三電極は第二の方向に延びており、前記複数の第三電極は前記第二の方向に対して垂直方向に離間して配列されており、前記第一および第二の方向が異なる、請求項９から１２のいずれか１項に記載の装置。
  14. 前記タッチパネルがさらに、一つまたは複数の誘電体層を含む第二の層構造を含み、ここで各誘電体層は厚み方向に対して垂直に延びており、前記第二の層構造は第三および第四の反対側の面を有し、前記誘電体層は、各誘電体層の厚み方向が前記第三および第四の面に対して垂直となるように前記第三および第四の面の間に配置されており、
    ここで前記複数の第三電極は、前記第二の層構造の前記第三面に配置され、前記第二の層構造の前記第四面は、前記第一の複数の電極に接触している、
    請求項９から１２のいずれか１項に記載の装置。
  15. 前記複数の第三電極が前記層構造の前記第一面に配置され、各第一電極は連続した導電性領域を含み、各第三電極はジャンパにより互いに電気的に接続された複数の導電性領域を含み、各ジャンパは前記第一電極のうち一つの一部を形成する導電性領域に広がっている、請求項９から１２のいずれか１項に記載の装置。
  16. 前記層構造が、圧電材料の前記層と前記層構造の前記第一面との間に積み重ねられた一つまたは複数の誘電体層を備える、請求項１から１５のいずれか１項に記載の装置。
  17. 前記層構造が、前記層構造の前記第二面と圧電材料の前記層との間に積み重ねられた一つ又は複数の誘電体層を備える、請求項１から１６のいずれか１項に記載の装置。
  18. 前記第二電極が、前記第二面と実質的に同一の広がりをもつ導電性材料の領域を備える、請求項１から１７のいずれか１項に記載の装置。
  19. 前記少なくとも一つの第二電極が、格子状に配置された導電性材料の領域を備える、請求項２から１７のいずれか１項に記載の装置。
  20. 前記信号源が電圧制御源を備えることを特徴とし、前記第二電極に接続されたバイアス源をさらに含む、請求項２から１９のいずれか１項に記載の装置。
  21. 前記バイアス源が信号源により提供される、請求項２０に記載の装置。
  22. 前記信号源が、一つまたは複数の同期した電流制御源を含み、各電流制御源がそれぞれのフロントエンドモジュールに周期信号を提供する、請求項２から１９のいずれか１項に記載の装置。
  23. 各フロントエンドモジュールの前記第一ステージが、
    −第一レールに接続された反転入力、第一の抵抗器(Rd)を含む経路を介して前記電圧制御源に接続された非反転入力、および第二レールに接続された出力を少なくとも有する演算増幅器(OP1)と、
    −前記第一レールを前記フロントエンドモジュールに対応する前記マルチプレクサの前記出力に接続する第二の抵抗器(Ri)と、
    −前記第一レールを前記第二レールに接続する第三の抵抗器(Rf)と、
    −前記第一レールを前記第二レールに接続する第一のコンデンサ(Cf)と、
    を備えており、
    ここで、前記第二レールは、増幅された信号を提供する、
    請求項２０または２１に記載の装置。
  24. 各フロントエンドモジュールの前記第一ステージが、
    −第一レールに接続された反転入力と、第一の抵抗器(Rd1)および第二レールを含む経路を介して前記電圧源に接続された非反転入力と、第三レールに接続された出力とを少なくとも有する第一の演算増幅器(OP1)と、
    −第四レールに接続された反転入力と、第二の抵抗器(Rd2)を含む経路を介して前記第二レールに接続された非反転入力と、第五レールに接続された出力とを少なくとも有する第二の演算増幅器(OP2)と、
    −前記第三レールに接続された反転入力と、前記第五レールに接続された非反転入力と、増幅された信号を提供する出力とを少なくとも有するコンパレータ (CM1)と、
    −前記第一レールを前記フロントエンドモジュールに対応する前記マルチプレクサの出力に接続する第三の抵抗器(Ri1)と、
    −前記第一レールを前記第三レールに接続する第四の抵抗器(Rf1)と、
    −前記第一レールを前記第三レールに接続する第一のコンデンサ(Cf1)と、
    −前記第四レールを前記第五レールに接続する第五の抵抗器(Rf2)と、
    −前記第四レールを前記第五レールに接続する第二のコンデンサ(Cf2)と、ならびに
    −第三のコンデンサ(Cref)を含む経路を介して前記第四レールをグラウンドに接続する第六の抵抗器(Ri2)と、
    を備える、請求項２０または２１に記載の装置。
  25. 各フロントエンドモジュールの前記第一ステージが、
    −第一レールを介して第一の電流制御源に接続された反転入力、第一の抵抗器(Rd)を含む経路を介してグランドに接続された非反転入力、および第二レールに接続された出力を少なくとも有する第一の演算増幅器(OP1)と、
    前記第一レールを前記第二レールに接続する第二の抵抗器(Rf)と、
    第一のコンデンサ(Cf)を含む経路を介して前記第一レールをグランドに接続する第三の抵抗器(Ri)と、
    を備えており、
    ここで、前記第一レールが前記フロントエンドモジュールに対応する前記マルチプレクサの前記出力に接続され、前記第二レールが前記第二電極に接続される、または、前記第一レールが前記第二電極に接続され、前記第二レールが前記フロントエンドモジュールに対応する前記マルチプレクサの出力に接続され、
    ここで、前記第二レールは、増幅された信号を提供する、請求項２２に記載の装置。
  26. 前記第一ステージが、
    −第一レールを介して第一の電流制御源に接続された反転入力、第一の抵抗器(Rd1)を含む経路を介してグランドに接続された非反転入力、および第二レールに接続された出力を少なくとも有する第一の演算増幅器(OP1)と、
    −第三レールによって第二の電流源に接続された反転入力、第二の抵抗器(Rd2)を含む経路を介してグランドに接続された非反転入力、および第四レールに接続された出力を少なくとも有する第二の演算増幅器(OP2)と、
    −前記第二レールに接続された反転入力、前記第四レールに接続された非反転入力、および前記増幅された信号を提供する出力を少なくとも有するコンパレータ(CM1)と、
    ―前記第一レールと第二レールとを接続する第三の抵抗器(Rf1)と、
    −第一のコンデンサ(Cf1)を含む経路を介して前記第一レールをグランドに接続する第四の抵抗器(Ri1)と、
    −第二のコンデンサ(Cf2)を含む経路を介して前記第三レールをグランドに接続する第五の抵抗器(Ri2)と、
    −前記第三レールを前記第四レールに接続する第六の抵抗器(Rf2)と、
    −前記第三レールを前記第四レールに接続する第三のコンデンサ(Cref)と、
    を備え、
    ここで、前記第一レールが前記フロントエンドモジュールに対応する前記マルチプレクサの出力に接続され、前記第二レールが前記第二電極に接続されるか、または、前記第一レールが前記第二電極に接続され、前記第二レールが前記フロントエンドモジュールに対応する前記マルチプレクサの出力に接続され、
    ここで、前記第一の電流制御源が前記第二の電流制御源と同期する、
    請求項２２に記載の装置。
  27. それぞれが厚み方向に対して垂直に延びる一つまたは複数の層を含む層構造と、ここで前記一つまたは複数の層が圧電材料の層を含み、前記層構造は第一および第二の反対側の面を有し、各層の厚み方向が前記第一および第二の面に対して垂直になるように前記層が前記第一および第二の面の間に配置されており、
    前記第一面に配置された複数の第一電極と、
    前記第二面に配置された少なくとも一つの第二電極と、
    を備えるタッチパネルにおける方法であって、
    −規定のシーケンスに従って前記複数の第一電極から各所定の電極を選択するステップを含み、そして各所定の第一電極ごとに、
    −前記所定の第一電極から受信した一つの入力信号に基づいて一つの増幅信号を生成するステップと、
    −第一の周波数依存フィルタを用いて前記増幅信号をフィルタ処理し、第一の周波数帯域を有する第一のフィルタ処理された信号を提供するステップと、
    −第二の周波数依存フィルタを用いて前記増幅信号をフィルタ処理し、前記第一の周波数帯域と比べて相対的に高いスタート周波数を有する第二の周波数帯域を有する第二のフィルタ処理された信号を提供するステップと、
    を含む、前記方法。
  28. 周期信号を提供するステップをさらに備え、前記増幅信号が前記入力信号および前記周期信号に基づいて生成され、前記第二のフィルタ処理された信号が前記周期信号に基づくものであり、前記第一のフィルタ処理された信号が前記周期信号に基づくものではない、請求項２７に記載の方法。
  29. 前記第一および第二のフィルタ処理された信号を受信して、前記第一および第二のフィルタ処理された信号に基づいて圧力値及び／または静電容量値を計算するように構成された信号処理装置を更に含む、請求項１から２６のいずれか１項に記載の装置。
  30. 前記信号処理装置が、前記圧力値および／または前記静電容量値の信号対雑音比を良くするために相関二重サンプリング法を用いるように構成された、請求項２９に記載の装置。
  31. 前記信号処理装置が、前記圧力値および／または前記静電容量値を画像データとして扱うように構成された、請求項２９または請求項３０に記載の装置。
  32. 請求項２９から３１のいずれか１項に記載された装置を備えるポータブル電子デバイス。
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