JP5852117B2 - 容量性接触センサのための力および真の容量性接触測定技法 - Google Patents

Description

本開示は、容量性接触センサによるキャパシタンス測定、例えばセンサによる力および真の容量性接触の同時測定におけるキャパシタンス測定のための技法に関する。

携帯型デバイスおよびモニタのタッチスクリーンに使用されるような接触センサは、キャパシタンスの変化を検出し、検出した変化に基づいて電気信号を生成し、かつ、生成した電気信号をさらに処理するためにレシーバに送信するように構成されている。

米国特許出願第１２／８３８４１９号明細書 米国特許出願第１２／８３８４２２号明細書

本明細書には、使用者によってセンサに加えられる真の容量性接触および／または力を測定するように構成される接触センサに概ね関する技術が記述されている。

一般に、本明細書に記載されている主題のいくつかの態様は、センサを含む方法で具体化することができる。この態様の他の実施形態は、コンピュータ記憶装置上に符号化された方法の動作を実施するように構成された対応するシステム、装置およびコンピュータプログラムを含む。

一般に、本明細書に記載されている主題の他の態様は、容量性接触センサに関連する動作を含む方法で具体化することができる。センサは、行で配置された導体の第１のアレイ（例えば反復するラインパターンまたはラインの規則正しい配置）を含み、第１のアレイ内の導体は互いに実質的に並列に配置されている。センサは、列で配置された導体の第２のアレイを含み、第２のアレイ内の導体の列は互いに実質的に並列に配置されている。第２のアレイ内の導体の列は、導体の第１のアレイの下方に位置しており、また、第２のアレイ内の導体は、第１のアレイ内の導体の行の方向に対して実質的に直角の方向に配置されている。センサは、誘電材料を有するシートを含み、このシートは、導体の第２のアレイの下方に位置している。センサは、シートの下方に位置している接地平面を含む。第１のアレイおよび第２のアレイは、センサの使用者に向かう第１の方向および接地平面に向かう第２の方向に延在する電界線を有する電界を生成するように構成されている。

これらおよび他の実施形態は、それぞれ任意選択で以下の特徴のうちの１つまたは複数を含むことができる。第１のアレイ内の単一の行の両端間で測定した導体の幅は、第１のアレイの２つの隣接する行の隣接する縁と縁の間で測定した分離の距離未満にすることができ、また、第２のアレイ内の単一の列の両端間で測定した導体の幅は、第２のアレイ内の２つの隣接する列の隣接する縁と縁の間で測定した分離の距離未満にすることができる。接地平面は、第２の方向に延在している電界線の一部を少なくとも部分的に終端させるように位置付けることができる。センサは、第１の方向の電界線の遮断を検出するように構成することができる。センサは、第１の方向の電界線内のセンサの近傍に置かれる対象物によって生じる電界線の遮断を検出するように構成することができる。対象物は、センサの使用者の指であっても、あるいは何らかの他の身体部分であってもよい。センサは、トランスミッタおよびレシーバを含むことができる。センサは、トランスミッタを使用して、導体の第１のアレイまたは第２のアレイ上で少なくとも２つの異なる周波数の信号を送信すること、レシーバを使用して、導体のもう一方の第１のアレイまたは第２のアレイ上で少なくとも２つの異なる周波数で信号を受信すること、受信した信号を使用して、２つの異なる周波数の各々におけるキャパシタンス値を予測すること、予測された、２つの周波数におけるキャパシタンス値が２倍以上異なる場合、対象物が使用者の指または何らかの他の身体部分であると決定すること、および予測された、２つの周波数におけるキャパシタンス値が２倍以上異ならない場合、対象物が、真の容量性接触信号を生成できる対象物（例えば指または何らかの他の身体部分）ではないこと、およびセンサの起動が測定された力によるものであると決定することなどの操作を実施するように構成することができる。センサは、センサに接触するか、あるいはセンサを押し下げることによって生じる外部の力を受け取るように構成することができる。センサは、外部の力を受け取ると、第１のアレイおよび第２のアレイ内の少なくとも導体を接地平面に向かって押しつけるように構成することができ、また、センサは、外部の力がセンサに加えられると、センサのキャパシタンスを小さくするように構成することも可能である。センサは、対象物がセンサの近傍に置かれた時点から、対象物がセンサに接触し、かつ、センサを押し下げるまでの間、測定されるキャパシタンスのレベルが単調に小さくなるキャパシタンス特性を含むことができる。接地平面は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）のシートまたは透明な導体を含むことができる。接地平面は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の上に形成されたワイヤまたは金属を含むことができる。センサは、接地平面または材料の第２のシートのうちのいずれか一方が誘電材料を有するシートの下方に形成されるように構成することができ、材料の第２のシートは、変形可能な誘電材料の誘電率より大きい誘電率を含む。センサは、変形可能な誘電材料を有するシートの下方に接地平面を形成することができるか、あるいは変形可能な誘電材料を有するシートの上方に材料の第２のシートを形成することができるように構成することができ、そのために材料の第２のシートは、変形可能な誘電材料のシートより大きい誘電率を有することができる。センサは、ポリエステルシート（ＰＥＴ）の上に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含むことができる。センサは、ポリエステルシート（ＰＥＴ）または塑性物質の上に不透明な金属トレースを有することができる。導体は、導体の第１のアレイと第２のアレイの間にフリンジ電界が生成されるパターンで配置される透明な導電性材料を含むことができる。行および列は、第１のアレイおよび第２のアレイの導体の非交差位置に菱形パターンを含むことができる。第２のアレイ内の導体は、導体の第１のアレイと変形可能な誘電体の間に配置することができ、また、変形可能な誘電体は、第２のアレイ内の導体と接地平面の間に配置することができる。

一般に、本明細書に記載されている主題の他の態様は、容量性接触センサに関連する動作を含む方法で具体化することができる。センサは、行で配置された導体の第１のアレイを含み、第１のアレイ内の導体の行は互いに実質的に並列に配置されており、第１のアレイ内の単一の行の両端間で測定した導体の幅は、第１のアレイの２つの隣接する行の隣接する縁と縁の間で測定した個々の導体と導体の間の分離の距離未満である。センサは、列で配置された導体の第２のアレイを含み、第２のアレイ内の導体の列は互いに実質的に並列に配置されており、第２のアレイ内の導体は第１のアレイ内の導体の下方に位置している。第２のアレイ内の導体は、導体の第１のアレイの方向に対して実質的に直角の方向に配置されており、また、第２のアレイ内の単一の列の両端間で測定した導体の幅は、第２のアレイ内の２つの隣接する列の隣接する縁と縁の間で測定した個々の導体と導体の間の分離の距離より広い。センサは、誘電材料を有するシートを含み、このシートは、導体の第２のアレイの下方に位置している。センサは、行で配置された導体の第３のアレイを含み、第３のアレイ内の導体の行は互いに実質的に並列に配置されており、第３のアレイ内の導体はシートの下方に位置している。第３のアレイ内の導体の行は、第２のアレイ内の導体の列の方向に対して実質的に直角の方向に配置されており、また、第３のアレイの単一の行の両端間で測定した導体の幅は、第３のアレイ内の２つの隣接する行の隣接する縁と縁の間で測定した個々の導体と導体の間の分離の距離より広い。

これらおよび他の実施形態は、それぞれ任意選択で以下の特徴のうちの１つまたは複数を含むことができる。センサは、力感応センサおよび真の容量性接触センサを含むことができ、真の容量性接触センサは、第１のアレイおよび第２のアレイの導体を含むことができ、また、力感応センサは、第２のアレイおよび第３のアレイの導体を含むことができ、また、誘電材料を有するシートを含むことができる。力感応センサは、第２のアレイおよび第３のアレイの導体の交点と交点の間の平行板キャパシタンスのための第１のキャパシタンスの第１の測定を行うように構成することができ、また、真の容量性接触センサは、導体の第１のアレイと第２のアレイの間のフリンジ電界に関連する第２のキャパシタンスの第２の測定を行うように構成することができる。センサは、対象物がセンサに近接して接触したかどうかをフリンジ電界によって検出するように構成することができる。センサは、対象物がセンサに接触し、あるいはセンサに力を加えたかどうかを検出するようにさらに構成することができる。センサは、対象物がセンサの近くへ移動して接触すると、第２のキャパシタンスのレベルを小さくするように構成することができる。センサは、対象物がセンサに接触し、かつ、センサに力を加えると、第１のキャパシタンスのレベルを大きくするように構成することができる。センサは、ポリエステルシート（ＰＥＴ）の上に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含むことができる。センサは、ポリエステルシート（ＰＥＴ）または塑性物質の上に不透明な金属トレースを含むことができる。導体は、導体の第１のアレイと第２のアレイの間にフリンジ電界が生成されるパターンで配置される透明な導電性材料を含むことができる。第２のアレイ内の導体は、導体の第１のアレイと変形可能な誘電体の間に配置することができ、また、変形可能な誘電体は、第２のアレイ内の導体と、導体の第３のアレイの間に配置することができる。

一般に、本明細書に記載されている主題の他の態様は、容量性接触センサに関連する動作を含む方法で具体化することができる。センサは、行で配置された導体の第１のアレイ、第１のアレイ内の導体の行に対して実質的に直角の列で配置された導体の第２のアレイ、導体の第１のアレイまたは第２のアレイのうちの一方のアレイ内の導体に結合された少なくとも１つのトランスミッタ、および導体の第１のアレイまたは第２のアレイのうちのもう一方のアレイ内の導体に結合された少なくとも１つのレシーバを含む。センサを使用して測定を実施するための方法には、少なくとも１つのトランスミッタを使用して、第１のアレイ内の導体のうちの少なくとも１つと、第２のアレイ内の導体のうちの少なくとも１つとの間に電界を生成する信号を少なくとも２つの異なる周波数で送信するステップが含まれており、そのために、第１のアレイおよび第２のアレイは、センサの使用者に向かう方向に延在するフリンジ電界が生成され、また、センサの近傍に置かれる対象物によって生じる電界の遮断を検出することができるように構成される。この方法には、少なくとも１つのレシーバを使用して複数の異なる周波数の信号を受信するステップ、受信した信号を使用して、複数の異なる周波数の各々におけるキャパシタンス値を予測するステップ、および予測された、複数の周波数の各々におけるキャパシタンス値が約２倍以上異なっているかどうかを決定するステップが含まれている。この方法には、予測されたキャパシタンス値とキャパシタンス値の間の比率を計算するステップ、およびその比率を閾値と比較するステップが含まれており、そのために閾値は、約２である値を備えている。また、この方法は、予測されたキャパシタンス値の差を計算するステップ、およびその差を閾値と比較するステップを含むことも可能である。この方法には、複数の周波数における予測されたキャパシタンス値とキャパシタンス値の間の比率または差の比較の結果に基づいて、対象物が真の容量性接触信号を生成することができるかどうか（例えば指または何らかの他の身体部分であるかどうか）、また、センサの起動が測定された力によるものであるかどうかを決定するステップが含まれている。

これらおよび他の実施形態は、それぞれ任意選択で以下の特徴のうちの１つまたは複数を含むことができる。この方法は、２つの周波数における予測されたキャパシタンス値が約２倍以上異なっている場合、対象物が接触センサの使用者の指または何らかの他の身体部分であることを決定するステップを含むことができる。第１のアレイ内の導体は互いに実質的に並列に配置することができ、また、第２のアレイ内の導体も互いに実質的に並列に配置することができる。第２のアレイ内の導体は第１のアレイ内の導体の下方に位置することができる。第１のアレイ内の単一の行の両端間で測定した導体の幅は、第１のアレイの２つの隣接する行の隣接する縁と縁の間で測定した個々の導体と導体の間の分離の距離未満にすることができ、また、第２のアレイ内の単一の列の両端間で測定した導体の幅は、第２のアレイ内の２つの隣接する列の隣接する縁と縁の間で測定した個々の導体と導体の間の分離の距離未満にすることができる。センサは、誘電材料を有するシートを含むことができ、このシートは導体の第２のアレイの下方に配置することができ、また、センサは、シートの下方に位置している接地平面を含むことができる。周波数に関して、少なくとも２つの異なる周波数は、約４対１の比率だけ異なっていてもよい。センサは真の容量性接触センサを含むことができる。センサは、力感応センサおよび真の容量性接触センサを含むことができ、そのために真の容量性接触センサは、第１のアレイおよび第２のアレイ内の導体を含むことができ、また、力感応センサは、第２のアレイ内の導体、第３のアレイ内の導体、および誘電材料を有するシートを含むことができる。第１のアレイ内の導体は互いに実質的に並列に配置することができる。第１のアレイ内の単一の行の両端間で測定した導体の幅は、第１のアレイの２つの隣接する行の隣接する縁と縁の間で測定した個々の導体と導体の間の分離の距離未満にすることができる。第２のアレイ内の導体は互いに実質的に並列に配置することができる。第２のアレイ内の導体は、第１のアレイの導体の下方に配置することができる。第２のアレイ内の単一の列の両端間で測定した導体の幅は、第２のアレイ内の２つの隣接する列の隣接する縁と縁の間で測定した個々の導体と導体の間の分離の距離より広くすることができる。シートは、第２のアレイの導体の下方に位置することができる。第３のアレイの導体は行で配置することができ、また、第３のアレイ内の導体は互いに実質的に並列に配置することができる。第３のアレイ内の導体はシートの下方に配置することができる。第３のアレイ内の導体は、第２のアレイ内の導体の方向に対して実質的に直角の方向に配置することができ、また、第３のアレイ内の単一の行の両端間で測定した導体の幅は、第３のアレイ内の２つの隣接する行の隣接する縁と縁の間で測定した個々の導体と導体の間の分離の距離より広くすることができる。２つの異なる周波数は、第１の周波数および第２の周波数を含むことができ、第１の周波数は第２の周波数より高くすることができる。また、この方法は、少なくとも１つのレシーバで第２の周波数のための信号を受信するステップであって、受信した第１の周波数のための信号より大きい電流を有する信号を受信するステップを含むことも可能である。センサは、ポリエステルシート（ＰＥＴ）の上に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含むことができる。センサは、ポリエステルシート（ＰＥＴ）または塑性物質の上に不透明な金属トレースを有することができる。導体は、導体の第１のアレイと第２のアレイの間にフリンジ電界が生成されるパターンで配置される透明な導電性材料を有することができる。行および列は、第１のアレイおよび第２のアレイの導体の非交差位置に菱形パターンを有することができる。

本明細書に記載されている主題の１つまたは複数の実施形態の詳細は、添付の図面に示されており、また、以下の説明の中で示されている。主題の他の特徴および態様については、説明、図面および特許請求の範囲から明らかになるであろう。

接触センサのための行および列のアレイの線図である。 接触センサのための行および列のアレイの他の例の線図である。 測定されたキャパシタンス対図２の接触センサによって受信された、知覚された接触力または近接信号のグラフの線図である。 接触センサのための行および列のアレイの線図である。 図４の接触センサの行および列の周りに存在するフリンジ電界を例示する線図である。 測定されたキャパシタンス対センサによって受信された、知覚された接触力または近接信号のグラフの線図である。 混成接触センサの線図である。 行および列が菱形パターンを有する、接触センサのための行および列のアレイの線図である。

様々な図面における同様の参照番号および名称は、同様の構成要素を表している。

容量性タッチスクリーンの場合、センサは、電気的に導電性の行および列から構築され、行および列は、センサの使用者によって加えられる力を受け取るために移動することができる。行および列は、互いにほぼ直角に交差しており、二次元マトリックスを形成している。このようなタッチスクリーンのための電子コントローラは、個々の行から個々の列まで、個々の交点でキャパシタンスを測定し、ｍ行、ｎ列のマトリックスのためのｍ^＊ｎ個の測値を生成することができる。キャパシタンスは、時間で変化する励起電圧を個々の導体（ここでは恣意的に列と仮定する）に印加し、かつ、個々の行中に結合される電流を測定することによって測定される。複数の行が同時に測定され、このプロセスが、直交励起波形を複数の列に使用して、列毎に逐次反復され、あるいは部分的に同時に反復される。例えば直交励起波形は、参照によりそのすべてが組み込まれている、２０１０年７月１６日に出願した特許文献１に記載されているように、複数の列に対して使用することができる。

使用者の指が複数の交点のうちの１つの近くへ移動すると、その交点のキャパシタンスが変化する。使用者の指は、導電性であり、空気の誘電率から、導電性である範囲まで、異なる誘電率を有しており、使用者の身体を介したコントローラ回路の接地ノードへの何らかの接続を有している。これらの効果の何らかの組合せによってキャパシタンスが変化し、このキャパシタンスは、（トランスミッタからレシーバへ流れる代わりに、トランスミッタから使用者の身体または接地へ電流が流れると）小さくなり、あるいは（トランスミッタから使用者の指へ、また、使用者の指からレシーバへ電流が流れるか、使用者の指がより導電性であり、また、空気より大きい誘電率を有していると）大きくなる。使用者の指によってキャパシタンスが小さくなるモードは、より高い周波数で生じ、所与の積分期間の間により多くの総エネルギーを伝達することができ、延いてはより高い信号対雑音比（ＳＮＲ）が得られる。したがって本開示に従って真の容量性接触が測定される場合は、常に減少モードが使用される。

「真の容量性接触」測定が使用されるのは、それがゼロ駆動力を有していることによるものである。「真の容量性接触」測定は、力ではなく、使用者の接触の位置に応答し、したがって極めて軽い接触に対してでも応答する。しかしながら、いくつかの用途では、使用者の接触力をアナログ測定することにより、有用な追加自由度が提供される。

例えば、変形可能な誘電体を板と板の間に使用して平行板コンデンサを構築することにより、力をキャパシタンスにマップすることができる。コンデンサに力が加えられると誘電材料が変形し、板が互いに向かってより近くへ移動する。板が互いに向かってより近くへ移動すると、測定されるキャパシタンスが大きくなる。このようなセンサのマトリックスは、例えば広い、重畳する行および列を使用し、かつ、行と列の間に誘電材料を使用して構築することができる。このマトリックスは、真の容量性接触の測定と同じ方法で走査することができる。また、力感応センサ設計は、指以外の対象を使用してデバイスを駆動することも可能であり、例えばスタイラス器具、例えば硬いプラスチックの棒などの対象を使用してデバイスを駆動することができる。力を加えるために使用することができる物はどんな物でも、センサの力に対応する信号を提供するために使用することができる（例えば非導電性プラスチック対象を含む）。図１は、このようなセンサの一例を再現したものである。

図１に示されている接触センサ１００のための行および列のアレイ内では、接触センサ１００は、透明な電気的に導電性の行および列を含む。接触センサ１００は、変形可能な誘電体１１０の上に形成された行導体１３０を有している。変形可能な誘電体１１０は列導体１２０の上に形成されている。これらの導体は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）から構築することができるが、他の材料を使用することも可能であり、例えばわずかにまたは大いに不透明であるが、比較的目立たないようにするには十分に小さい銀ナノワイヤまたはより大規模な金属ワイヤなどを使用することも可能である。図に示されている構成によれば、例えば行導体がｘ軸に実質的に平行であり、また、列導体がｙ軸に実質的に平行である二次元直交マトリックスで配置された導体が得られる。

接触センサ１００は、重畳し、行と列の間の重畳した領域に平行板キャパシタンスをもたらす幅の広い列および幅の広い行を含む。図１では、誘電体１１０は変形可能であり、また、行および列は、例えばポリエステルシート上の酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）の可撓性片の上に配置されている。接触センサ１００が外部の力によって加えられる力、例えば使用者の指などによって加えられる力を受け取ると、誘電体１１０が変形し、押し下げられた領域の行と列の間の分離が小さくなって、測定されるその領域のキャパシタンスが大きくなる。行および列のマトリックスのキャパシタンスを読み取り、ｍ^＊ｎ個の交点の各々におけるキャパシタンスを個々に測定することができる。図１では、電界は行および列内に存在しており、したがってセンサは主としてセンサに加えられる力に応答する。力は、使用者の指が接触することによって生じる、あるいはスタイラス器具または何らかの他の非導電性の対象などの何らかの他の導電性または非導電性の対象物が接触することによって生じるセンサ内の物理的な押下げを含むことができる。

他の構造では、個々の行から個々の列までのキャパシタンスを測定する代わりに、個々の行または列から接地までのキャパシタンスを測定することができる。ｍ行、ｎ列のこの設計を使用したシステムでは、ｍ^＊ｎ回ではなく、ｍ＋ｎ回の測定が実施される。この場合、平行板キャパシタンスは、行と列の間ではなく、行または列と接地平面の間に生じることになる。この構造を採用することにより、複数の点に加えられる力によって、その力が加えられる位置に固有ではない結果を生成することができる。例えば、位置（１、２）および（３、４）における力は、行１と３および列２と４上に大きいキャパシタンスを生成することになるが、位置（１、４）および（３、２）における力も同じくこれらの同じ行および列上に大きいキャパシタンスを生成することになる。次に発見的方法を使用して、例えば複数の点が接触している順序を考慮することにより、影響を及ぼしている力に対する競合する可能原始位置間の解決を試行することができる。しかしながら、以下で説明するｍ^＊ｎ構造は、影響を及ぼしている力に対する競合する可能原始位置間を解決するために発見的方法を使用する必要はない。以下で説明する特徴は、ほぼ同時に２つの点が接触するか、あるいは水平線（行に対して平行）または垂直線（列に対して平行）に沿って存在するように複数の点が移動すると、正しい結果を提供するｍ^＊ｎ構造を提供することができる。

図２では、示されている接触センサ２００は、行および列のアレイを有している。接触センサ２００は、透明な電気的に導電性の行および列を有している。接触センサ２００は、変形可能な誘電体１１０の上に配置された行導体２３０を有している。変形可能な誘電体１１０は、列導体１２０の上に配置されている。以下で説明する理由により、図２の接触センサ２００は、比較的細い行導体２３０を有しており、これらの行導体の各々の間に比較的広い空間を有している。

図２の構造は、上で言及した平行板キャパシタンスと、使用者の指によって遮断することができるフリンジキャパシタンスの両方を生成する。このような構造によれば、フリンジ電界から真の容量性接触が測定され、また、行と列の間の材料が変形するため、真の容量性接触の測定と同時に平行板キャパシタンスから力が測定される。このような構造によれば、一番上の導体は比較的まばらな相対配向で配向され、それらの間の空間は電界をフリンジアップさせることができ、図２はこの構造の一例を示したものであるが、この特性を備えた他の構造も企図されている。例えば図８に示されている菱形パターン８００は、行８２０および列８３０が互いに交差する菱形と平行板キャパシタンスの間のフリンジ電界を使用して、あるいは互いにかみ合ったパターンを使用してこの特性を有するように構成することができる。

図２では、行導体２３０は、広い幅に代わって幅が細くなっており、したがって行導体２３０と行導体２３０の間には広い空間が存在し、それにより行導体２３０と列導体１２０の間の平行板キャパシタンスの量が少なくなり、また、それにより行導体２３０からフリンジ電界を形成することができ、したがってセンサによってこのフリンジ電界の破壊を検出し、接触（非力）信号のためのフリンジキャパシタンスを提供することができる。他の実装形態も図２と同様に構成することができ、例えば図８に示されている菱形パターン８００、または互いにかみ合ったパターンで構成することができる。

上で説明したように、図２の接触センサ２００は、それぞれ誘電体内のフリンジ電界および電界の変化を測定する「真の容量性接触センサ」および「力感応センサ」の両方として働くことができる。例えば接触センサ２００は、力感応センサとして図１の接触センサ１００と同様に動作し、接触センサに加えられる力によって生じる平行板キャパシタンスが測定され、追加自由度が提供される。例えば使用者の指を使用して、接触のために使用者によって加えられる力の量によって追加自由度を提供することができ、それにより例えば軽い接触によってあるタイプの命令を表し、また、より強い接触によって他のタイプの命令を表すことができる。また、力感応センサ設計は、センサの力に対応する信号を提供するために、指以外の対象を使用して接触センサ２００を駆動することも可能であり、例えばスタイラス器具（例えば硬いプラスチックの棒または任意の導電性あるいは非導電性の対象）などの対象を使用して接触センサ２００を駆動することができる。例えば比較的狭い接触面積で力が加えられる場合、マトリックス内の１つの交点ですべての力を測定することができ、その測値は、場合によっては加えられる力に比例している。例えば比較的広い接触面積で力が加えられる場合、マトリックス内の複数の交点で力を測定することができ、これらの測値は、場合によっては個々の特定の交点の面積に対するその力の積分に比例しており、したがって加えられる圧力に比例している。この開示では、力および圧力のための用語は交換可能に使用することができる。いくつかの実装形態では、力によって接触センサ内に生成される信号は、使用者の接触力のアナログ測値であってもよい。

一方、既に示したように、「真の容量性接触センサ」として動作する場合、接触センサ２００は、力が存在しないにもかかわらず測値を生成する。この意味では、真の容量性接触は、使用者の指がセンサのフリンジ電界の近傍にもたらされるか、あるいは使用者の指がセンサのフリンジ電界を妨害して電界を破壊することによって測定される。したがって使用者の指がセンサのフリンジ電界の近傍にもたらされると、キャパシタンスの測定可能な変化を決定することができるため、使用者がセンサに圧力を加えなくても真の容量性接触信号が接触センサ２００内で生成される。使用者はセンサを駆動するために力を加える必要がないため、使用者の指がセンサの平面内を移動しても、結果としての摩擦力は存在せず、また、使用者は、この望ましくない摩擦抵抗を使用者の指で感じることはない。それどころか、真の容量性接触センサは、力ではなく、使用者の指の位置に応答することができ、したがって使用者による極めて軽い接触に対してさえ応答することができる。

図３では、測定されるキャパシタンス３１０は、図２の接触センサ２００が受け取った対応する近接信号３２０に基づく知覚された接触力に関係している。具体的には、図３によって立証されているように、使用者の指が接触センサに接近する３５０と、使用者の指が行から列へのフリンジ電界を遮断するため、測定されるキャパシタンス３１０が徐々に小さくなる。この距離では、優勢なキャパシタンスはフリンジ電界によるキャパシタンスである。使用者の指がセンサに接触する３６０点を通過し、強い力の印加を開始する３７０と、平行板キャパシタンスが徐々に優勢なキャパシタンスになるにつれてキャパシタンスが大きくなる。これは、知覚された接触力の測値からキャパシタンスへの非単調な伝達関数を表している。図３に示されている非単調な伝達関数の結果として、接触センサに接触し、かつ、さらに十分に力を入れながら接触センサを押しつける使用者は、測定される平行板キャパシタンスを、その平行板キャパシタンスが、フリンジキャパシタンス効果に対するその使用者の相互作用に対応する測定されたキャパシタンスの低下をオフセットし、かつ、使用者が少しでもセンサに接触しているか、あるいは少しでもセンサに接触しようとしているかどうかを不明瞭にする結果をもたらす点まで大きくすることができる。

接触センサの他の実装形態で実施される他の測定を存在させることができる。例えばいくつかの他の実装形態では、個々の行から個々の列までの代わりに、個々の行および列から接地までのキャパシタンスを測定することができ、したがってｍ^＊ｎ回の測定の代わりにｍ＋ｎ回の測定が実施される。この場合、平行板キャパシタンスは、行と列の間ではなく、行または列と接地平面の間に生じることになる。ｍ＋ｎ回の測定を使用しているこれらの接触センサ実装形態のうちのいくつかは、力が複数の点に加えられると、複雑なモデリングおよび計算を備えていても、個々の力（またはそれらの位置）を個々に決定することができない。

既に言及したように、使用者が容量性接触センサに接触すると、少なくとも２つの異なる効果が観察される。第１に、トランスミッタから流出するエネルギーの一部は、使用者に流入し、かつ、そのノードに対する使用者の漂遊キャパシタンスを介して接地へ戻ることができる。この漂遊キャパシタンスは、例えば使用者がデバイスの金属ケースを保持している場合に、非導電性のコーティングを介してさえ生じることがあり、さもなければセンサのピッチを十分に細かくすることができ、したがって使用者の指が同じくマトリックス内の他のエレメントに接近することができることによって使用者の指を介して生じることがあり、そのためにいくつかのエレメントが接地されることになる。この第１の効果によってレシーバへ流れる総エネルギーが少なくなることがある。第２に、トランスミッタから流出するエネルギーの一部は、使用者の肉を介して使用者の指に結合し、次に使用者の指からレシーバへ流出することができる。塩水の誘電率とほぼ同じである使用者の指の誘電率は空気の誘電率より大きいため、この第２の効果は結合効果を大きくし、かつ、受け取るエネルギーを増すことができる。

これらの２つの効果は、エネルギーの流れに対して異なる応答をもたらすことができる。例えば、どちらの効果が優勢であるかに応じて、測定される信号と、使用者の指からセンサまでの距離との間に、場合によっては非単調な関係が存在している。このことを心に留め置くと、センサの性能を改善するために、単調な関係を有するべく狭義増加モードまたは狭義減少モードのいずれかで動作するように接触センサを構成することができる。狭義減少モードは場合によってはより高い周波数で生じるため、このモードはいくつかの実装形態ではとりわけ良好に働くことができる。また、この狭義減少モードに対応する効果は、使用者の指と接触センサの間の分離がより大きい場合にも生じることがある（使用者の指がセンサに極めて接近すると、電流がトランスミッタから使用者の指に結合し、次に使用者を介してレシーバに結合する効果が優勢であり、したがってキャパシタンスが大きくなるため）。したがってセンサのカバーのためのガラスをより分厚くすることができる。しかしながら、いくつかの他の実装形態は、狭義増加モードを使用することができる。以下で説明するように、場合によっては周波数の関数であるモードに対して他の効果が存在している。

図４に示されている例で説明されているように、いくつかの実装形態では、センサは、力が第１のフリンジキャパシタンスに影響を及ぼし、また、使用者の指が第２のフリンジキャパシタンスおよび異なるフリンジキャパシタンスに影響を及ぼすことができるように配置することができる。この配置は、センサの前（使用者に向かって）側および後（ディスプレイに向かって）側の両方に有意なフリンジ電界を生成する電極のパターンを使用して達成することができる。細いワイヤを使用したパターンは、例えば菱形８００パターン（図８）または互いにかみ合ったパターン、等々の場合と同様、この特性を有することができる。センサは、ポリエステル（ＰＥＴ）または他のプラスチックフィルム基板の上に、可撓性材料、例えば金属または透明な導電性（例えば酸化インジウムスズＩＴＯ）トレースを含むことができる。センサは、接地平面の上に置き、変形可能な誘電材料によって分離することができる。

具体的には、図４では、細い行導体４２０および細い列導体４３０が存在しており、複数の行４２０の各々の間、および複数の列４３０の各々の間に広い空間が存在している。接触センサ４００は、列導体４３０の上に行導体４２０を含む。列導体４３０の下方は変形可能な誘電体１１０であり、誘電体１１０の下方は接地平面４４０である。列導体４３０は、行導体４２０と変形可能な誘電体１１０の間に配置され、また、変形可能な誘電体１００は、列導体４３０と接地平面４４０の間に配置されている。図４の斜視図に関して、行導体４２０は、センサのために示されている他の層の上に存在していると見なされ、また、接地平面４４０は、センサのために示されている他の層の下方に存在していると見なされている。図４では、優勢なキャパシタンスは、個々の行４２０と列４３０の間のフリンジキャパシタンスであってもよい。行４２０および列４３０は概ね共面であってもよいため（例えば行と列の間の分離が比較的小さい）、フリンジ電界は概ね対称であってもよい。

図５は、図４の接触センサ４００の行導体４２０および列導体４３０の周りの例示的フリンジ電界線５４０を示したものである。図５では、フリンジ電界線５４０は、行導体４２０および列導体４３０の両側で対称にすることができ、一方の側ではフリンジ電界線５４０は、接触センサ４００から使用者に向かって延在しており、また、もう一方の側ではフリンジ電界線５４０は、使用者から遠ざかる方向に延在している（例えばディスプレイの後側および／またはディスプレイに向かって）。接触センサの前側のフリンジ電界は、使用者の指によって破壊することができ、それにより真の容量性接触信号を提供することができるが、この破壊には、測定されるキャパシタンスを小さくする傾向がある。センサの後側のフリンジ電界は、変形可能な誘電体１１０および接地平面４４０が利用することができる。非導電性の対象を使用して接触センサが押しつけられると、導体４２０、４３０が接地平面４４０に向かって移動し、センサのその後側のフリンジ電界の微小部分が短絡するか、あるいは少なくとも部分的に接地平面４４０によって終端される。したがってトランスミッタに流入する電流のうちの少なくとも一部が接地平面４４０に流れ、したがって測定されるキャパシタンスが、接地平面が存在しない場合に測定されるキャパシタンスに対して若干小さくなる。

図６では、測定されるキャパシタンス６１０は、接触センサが受け取った対応する近接信号６２０に基づく知覚された接触力に関係している。使用者の指が接触センサに接近する６４０と、測定されるキャパシタンス６３０が小さくなる。使用者がセンサの接触を開始する６５０とキャパシタンスが小さくなり、また、使用者の指に強い力が加えられる６６０と、センサ移動して接地平面に近づくため、キャパシタンスがさらに小さくなる。

具体的には、使用者が指を極めて軽く押しつけると、センサのトランスミッタから流出する電流は、センサのレシーバに流入する代わりに、使用者の回路接地への少なくとも部分的な接続に基づいて、少なくとも部分的に使用者の指を通って接地へ流れることができ、したがってキャパシタンスが小さくなる。使用者がさらに力を入れながら指を押しつけると、センサの行および列が移動して接地平面に近づき、それによって、電流の一部をレシーバの代わりに接地平面に流入させる独立しているが相補的な効果が生じるため、測定されるキャパシタンスがさらに小さくなる。

したがって図６によって示されているキャパシタンスの測値は、知覚された使用者の接触力に対して単調である。この単調キャパシタンス特性により、キャパシタンスの関数を使用者の指の運動および／または圧力の測値にマッピングすることができる。

周波数を使用する技法を使用して、使用者の指によって生じるキャパシタンスの知覚と、何らかの他の対象（例えばスタイラス器具、導電性または非導電性の対象）によって加えられる力によって生じるキャパシタンスの知覚を区別することができる。例えば使用者の指に対するキャパシタンスは周波数によって変化し、また、変形可能な誘電体内の電界によるキャパシタンス、周波数が変化してもほぼ一定のキャパシタンスを維持することができる。異なる周波数における容量性測値を評価することにより、使用者の指が接触センサに接触したかどうか、あるいは非導電性の対象物が接触センサに接触したかどうかを決定することができる。

より具体的には、使用者が接触する場合、この区別を実施し、それにより使用者の指によって生じるキャパシタンスの知覚を決定するために利用することができる多くの効果が存在している（スタイラス器具などの何らかの他の対象物によって加えられる力によって生じるキャパシタンスの決定とは異なり）。測定される、使用者の指によるキャパシタンスの変化は、場合によっては実際的な範囲にわたる周波数の変化に応じて劇的に変化する（例えば約２倍以上）。例えば、ある効果は、使用者とコントローラ回路の接地ノードの間のインピーダンスによるものであり、これはゼロではなく、重要な周波数でキャパシタンスとしてモデル化することができる。また、使用者は、接地されたタッチスクリーンへの近接の結果として容量的に接地に結合することも可能である。使用者は、例えば〜１００ｐＦのキャパシタンスを介して容量的に接地することができる。いくつかの状況では、例えば使用者が金属敷板の上のコンクリートの床の上に裸足で立っているか、あるいは底の分厚い靴を履いて、乾いた木製の梁の上の合板製の床の上に立っているかどうかに応じて、いずれかの方向に少なくとも３倍から１倍だけ著しくキャパシタンスが変化することがある。第１次まで接地への使用者の結合をキャパシタンスとしてモデル化することができる。したがって少なくとも容量性インピーダンスには周波数が高くなるにつれて小さくなる傾向があるため、より低い周波数においてよりも、より高い周波数において使用者をより効果的に接地することができる。

さらに、高い周波数では、高い周波数における小さいキャパシタンスによるインピーダンスを使用して使用者を効果的に接地することができ、それにより接触センサのトランスミッタから使用者を介して最終的に接地へ電流を流すことができる。したがって使用者の指がマトリックス内の交点に接近すると、キャパシタンスの大きい低減を観察することができ、延いては測定されるキャパシタンスの比較的大きい低減が得られる。

より低い周波数では、それほど効果的には使用者を接地することができない。使用者がそれほど効果的に接地されない場合、トランスミッタから使用者の指を介して接地へ流れる電流の代わりに、電流の一部をトランスミッタから使用者の指を介して流し、次にレシーバへ戻すことができるが、その理由は、このインピーダンス経路の方が接地へのインピーダンス経路より小さいことによるものである。通常、このようにすることにより、キャパシタンスの増加が比較的小さくなり、これと、上で説明した小さいキャパシタンスとが相俟って、より小さい正味の変化が得られる。人間の肉の誘電率は大まかに水の誘電率であり、したがって自由空間の誘電率より大きいため、この効果により、いくつかの実装形態では、使用者の指が存在すると、測定されるキャパシタンスを小さくする代わりに大きくすることさえ可能である。

この効果により、異なる励起周波数で測定を実施することができ、使用者は、高い周波数では比較的良好に接地され、より小さいキャパシタンスが得られ、また、使用者は、より低い周波数では良好に接地されず、より大きいキャパシタンスが得られる。

力感応センサ信号に関して、力感応センサキャパシタンスは、センサの誘電体内の電界により関係している。変形可能な誘電体の誘電率は、周波数に対するキャパシタンスの多くの変化が存在することができないよう、周波数に関して考慮することができる。変形可能な誘電体内のキャパシタンスは、比較的理想的であり、妥当な周波数の範囲に対して、例えば約１０ｋＨｚから１ＭＨｚ以上の周波数範囲から数パーセント以上変化しない。いくつかの実装形態では、誘電体のために選択される材料は、周波数に対して数パーセントを超えて変化しない誘電率を有することができる。導電性のトレースの抵抗による副作用を観察することができ、これと試験中のキャパシタンスが相俟って周波数‐選択型抵抗性‐容量性（ＲＣ）回路を形成し、また、測定されるキャパシタンスを変化させる。トレース抵抗が分かっている場合、このＲＣ効果を計算し、かつ、修正することができる。

真の容量性接触と力信号を区別するためのいくつかの技法は、２つの周波数で測定されたキャパシタンスが全く異なる場合、恐らく指の接触が存在したことを仮定することができ、また、２つの周波数で測定されたキャパシタンスが極めて近い場合、恐らく対象（例えばスタイラス器具）によって加えられた力が存在したことを仮定することができるよう、２つの周波数でキャパシタンスを測定するステップを含むことができる。例えば、力によって生成される信号は、広く間隔を隔てた２つの周波数（例えば３０ｋＨｚおよび１２０ｋＨｚ）で走査し、かつ、前者が数十パーセントを超えて変化していないこと、また、後者が例えば２倍以上劇的に変化していることを確認することによって真の容量性接触によって生成される信号と区別することができる。いくつかの実装形態では、これらの２つの異なる周波数は、約４：１の比率で異なっていてもよい。

いくつかの実装形態では、任意のｍ^＊ｎ（行から列までのキャパシタンス）容量性力感応センサを使用して真の容量性接触（使用者の指を通る電流による）と力信号を区別することができ、キャパシタンスは複数の周波数で測定される。

図７では、混成接触センサ７００は、幅の広い列導体７３０の上にまばらに間隔を隔てた細い行導体７２０を有している。列導体７３０は変形可能な誘電体１１０の上に配置され、また、変形可能な誘電体１１０は行導体７４０の上に配置されている。

図７の実装形態は、真の容量性接触センサの上に力感応センサを積み重ねた実装形態の一例を示したものである。図７の真の容量性センサ部分は、幅の広い列導体７３０の上に存在している、互いに広く間隔を隔てた細い行導体７２０を含む。図７の力感応センサ部分は、変形可能な誘電体１１０の上に配置された幅の広い列導体７３０を有しており、変形可能な誘電体１１０は幅の広い行導体７４０の上に配置されており、そのために幅の広い行導体７４０は密になっている。混成接触センサ７００の力感応センサ部分を使用して、幅の広い列導体７３０と行導体７４０の間の力を測定することができ、また、混成接触センサ７００の真の容量性接触センサ部分を使用して、行導体７２０と幅の広い列導体７３０の間のフリンジ電界を測定することができる。幅の広い列導体７３０は、力感応センサと真の容量性接触センサの間で共有されている。混成接触センサ７００の力感応センサ部分および真の容量性接触センサ部分に対して、個々の行導体７２０、７４０および列導体７３０の個々の交点に２つの個別の測定を存在させることができる。

いくつかの実装形態では、混成接触センサ７００は、底の部分が密な行導体７４０であり、その行導体７４０の上が圧縮性の、変形可能な誘電体１１０であり、その誘電体１１０の上が密な列導体７３０であり、その列導体７３０の上がまばらな行導体７２０のスタックである。列導体７３０は、行導体７２０と変形可能な誘電体１００の間に配置されており、また、変形可能な誘電体１００は、列導体７３０と行導体７４０の間に配置されている。図７の斜視図に関して、行導体７２０は、センサのために示されている他の層の上に存在していると見なされ、また、行導体７４０は、センサのために示されている他の層の下方に存在していると見なされている。密な行から密な列までの平行板キャパシタンスを測定することによって力の測値を得ることができ、また、密な列からまばらな行までのフリンジキャパシタンスを測定することによって真の容量性接触信号を得ることができ、使用者の接触によって、力の測定で測定されるキャパシタンスを大きくすることができ、また、真の容量性接触の測定で測定されるキャパシタンスを小さくすることができる。

上で説明した様々な実装形態は、以下で説明する複数の材料または技法のうちの１つまたは複数を使用して形成することができる。例えば誘電体は変形可能にすることができ、また、例えば軟らかい塑性材料、軟らかいシリコーン、エラストマ、または変形させている力が除去されるとその形状を回復する能力を有する他の材料であってもよい。軟らかい塑性材料は、ある領域に押し下げられると、そのわきから押し出すことができる。これらの材料は、軟らかいが、とりわけ圧縮性であるというわけではない（例えばそれらの体積は、加えられる圧力に応じて大きく変化するわけではない）。これは、場合によっては、板と板の間の分離の減少は、すべて誘電体の体積の変位によるものであり、その体積の実際の減少によるものではないことを意味している。したがって例えば押し下げられた領域の周囲にリング状の形が形成されることになる。この「水ぶとん効果」は、分離が小さいすべての領域は、分離が大きい領域によってオフセットすることができ、それにより変位した材料のための体積を提供することができることを意味することができる。例えば、誘電体が押しつけられて体積が保存されると、押し下げられた領域は、薄くなった誘電体厚さを有することができ（例えば行導体と列導体の間の小さい分離）、また、押し下げられた領域の周囲の領域は、分厚くなった誘電体厚さを有することができる（例えば行導体と列導体の間の大きい分離）。いくつかの他の実装形態は、面積および特性に応じて、大きいキャパシタンスまたは小さいキャパシタンスが逆転した領域を有することができる。いくつかの実装形態では、ソフトウェアを使用して真の容量性接触を決定することができ、また、同じくソフトウェアを使用して、その周囲にリング状の形の誘電材料を有する押し下げられた領域を調査し、それにより力を決定することも可能である。

いくつかの実装形態では、小さいキャパシタンスの点の周囲のリング状の形の大きいキャパシタンスを使用して、力によって生じる信号と真の容量性接触によって生じる信号を区別することができる。これらの実装形態のうちのいくつかの場合、センサは、非圧縮性の変形可能な誘電体を有するｍ^＊ｎ（行から列までのキャパシタンス）容量性力感応センサであってもよい。

他の実装形態では、押し下げられると体積が変化する誘電材料を使用することができる（例えば主として空気または他の圧縮性ガスで構成されるフォーム、フォームの残りの部分は可撓性材料でできている）。他の実装形態はスペーサドットを使用することができる。エアギャップ中の空気は、変形可能な誘電体として使用することができ、また、誘電体の剛性によってではなく、センサの剛性によって接触力を制限することができる。また、エアギャップは光学的に透明であり、エアギャップ中の空気は圧縮性である。エアギャップを備えたスペーサドットは、例えば抵抗性タッチスクリーンに使用されるスペーサドットと同様であってもよい。空気は高度に圧縮性であるため、これらのスペーサドットを使用している接触センサは、センサ層の剛性によってのみ制限される極めて軽い力を知覚することができる。

いくつかの実装形態では、接地平面は、ＩＴＯまたは他の透明な導体のシートであってもよい。例えば図４の接触センサは、回路接地に接続することができるＩＴＯのシートとして接地平面を有することができる。接地平面は、いくつかの実装形態ではパターン化しなくてもよく、したがって所与のシート抵抗の場合、接地平面内の２点間の抵抗は、シートが行および列の方式でパターン化されている場合の抵抗より小さくすることができる。このような接地平面は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）によって生成される電気的な雑音から接触センサを遮蔽するために、他の（力感応ではない剛直な）システムに使用することができる。接触センサがＬＣＤの前面に使用される場合、ＬＣＤ自体を接地平面として使用することも可能である。例えば、いくつかの実装形態では、接触センサのスタックへの他の層（例えば接地層）の追加を回避するために、ＬＣＤ自体を接地平面として使用することができ、ＬＣＤは、ディスプレイの表面に接地平面としてモデル化することができるアルミニウムまたは他の金属ワイヤを含むことができる。ＬＣＤおよび接触センサが回路接地を共有する場合、ＬＣＤ上のトレースは接地電位にあると見なすことができる。ＬＣＤトレースは、直流成分および交流成分の両方を有する何らかの電圧で駆動されることになり、接地平面への結合が容量性であるため、直流成分についてはそれを考慮する必要はない。交流成分は、少なくとも受信される信号に雑音を導入する可能性があるため、場合によっては重要である。例えば金属ワイヤ上の信号の交流成分は、何らかの雑音低減技法を使用して除去することができるが、レシーバ中に結合されることになる。例えば、いずれも２０１０年７月１６日に出願した、いずれも参照によりそれらの全体が組み込まれている特許文献１および特許文献２に記載されているような雑音低減技法を使用して、結合される雑音の影響を小さくすることができる。

いくつかの実装形態では、接地平面は、誘電率が大きい材料のシートに置き換えることができる。例えば変形可能なスペーサ層がフォームであるか、あるいはスペーサドットを有する空気である場合、塑性材料（例えばポリエステルまたはアクリル）は、より大きい誘電率を有することができる。これらの変形実装形態では、誘電率が大きい材料にフリンジ電界が押し込まれると、測定されるキャパシタンスを大きくすることができる（小さくする代わりに）。誘電体シートでは電界を遮蔽することができないため、これらの変形実装形態の場合、いくつかの接地平面実装形態の場合のように誘電体シートを使用者に向かって接触センサの後に置くことも、あるいは誘電体シートを使用者に向かって接触センサの前面に置くことも可能である。

いくつかの実装形態では、これらのシステム内のキャパシタンスは、約１ｐＦ程度のキャパシタンスになるように構成することができる。キャパシタンスが大きいほど、より高い信号レベルに対応することになるが、行導体および列導体の抵抗に対する試験中の個々のキャパシタンスのＲＣ積にも同じく寄与することになる。このＲＣ積は、システムの動作が励起電圧の周波数と比較して遅くないように、また、励起信号が導体トレースに沿って減衰し、測値に大きな（かつ空間的に変化する）誤差をもたらすことがないように構成することができる。ＩＴＯを使用して構築されたセンサ、例えばシート抵抗が約５０Ω／ｓｑのセンサの場合、キャパシタンスは約〜１ｐＦである。抵抗がより小さい材料、例えば微細金属ワイヤでできたセンサの場合、より大きいキャパシタンス値（〜１ｐＦより大きい値）を最適利用することができる。

力依存キャパシタンスが、図１、２または７の接触センサの場合のように平行板キャパシタンスである場合、Ｃ＝イプシロン^＊Ａ／ｄによってキャパシタンスの値を近似することができ、Ａはコンデンサの面積（マトリックスピッチを平方した値よりわずかに小さい）、ｄは行導体と列導体の間の分離、また、イプシロンは誘電材料の誘電率である。したがってキャパシタンスＣの値は、変形可能な誘電材料の厚さの関数として決定することができる。マトリックスは、例えば約５ｍｍのピッチを有することができ、これは指の接触の近似サイズに対応している。これは、０．１ｍｍと１ｍｍの間の分離によって〜１ｐＦのキャパシタンスを得ることができることを意味することができる。キャパシタンス値のより正確な予測は、場合によっては板の面積を決定するマトリックスのピッチで決まり、また、スペーサドットを有する空気の場合は１に、あるいはエラストマの場合は３から４に極めて近くすることができる変形可能な材料の比誘電率で決まる。

力依存キャパシタンスが、例えば図４に関連して説明したようなフリンジキャパシタンスである場合、そのキャパシタンス値を近似するための単純な閉形態表現式以外に、キャパシタンス値を近似するための他の方法が存在している可能性がある。行導体と列導体の間の平面内距離は、電界が延在する、その平面に対して直角の距離を決定することができる。例えば２ｍｍの間隔を隔てた微細ワイヤの格子の場合、電界のかなりの部分を約〜２ｍｍだけ延在させることができる。これは、センサ層がその接地平面のより近くへ移動すると、接地平面は、約２ｍｍの距離でキャパシタンスに大きな影響を及ぼし始めることができることを意味することができる。したがってその程度になるように（例えば約０．２ｍｍと２ｍｍの間になるように）変形可能な誘電体の厚さを構成することができる。

接触センサは、任意の数の可撓性非導電性基板上に構築することができる。このような材料の１つにポリエステル（ＰＥＴ）シートがある。例えば接触センサは、列導体を備えた底部シートに積層された、行導体を備えた頂部シートで構築することができる。いくつかの実装形態では、透明な圧力感応接着剤（例えばＳｔ．Ｐａｕｌ、Ｍｉｎｎｅｓｏｔａの３Ｍ（商標）の製品である「Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ」（ＯＣＡ））を使用して、あるいは液体紫外線（ＵＶ）硬化接着剤を使用して２つのシートを積層することができる。いくつかの実装形態では、ＩＴＯまたは他の透明な導電性材料の幅の広いトレースを使用して導電性の行導体および列導体を形成することができる。いくつかの実装形態では、許容可能な抵抗を達成するためにこれらの材料の抵抗率を大きくすることができるため、少なくとも〜１ｍｍ程度の幅になるようにトレースを構成することができる。行導体と列導体の間の分離は、トレースが重畳している平行板キャパシタンスが大きくなり過ぎないように、また、線のＲＣ積を大きくすることによって励起周波数を制限するように選択することができる。実際には、これは、場合によっては例えば約〜０．１ｍｍの分離に対応している。

いくつかの実装形態では、行導体および列導体は、目立たないようにするだけの十分に細い（〜１０ｕｍ）不透明な金属ワイヤを使用して形成することも可能である。その場合、キャパシタンスの平行板成分は無視することができ、また、２つのシートは、互いに機械的に実際的な範囲で近くに置くことができる。行導体および列導体が細い金属ワイヤから構築される場合、行導体および列導体がマトリックス内の個々の点で複数回にわたって互いに交差するパターンを構成することができる。例えば個々の行導体および個々の列導体は３本の分離ワイヤを有することができ、これらはすべて電気的に１つに接続される。これは、例えば、マトリックス内の個々の点毎にこれらのワイヤを互いに３^＊３＝９回交差させることができることを意味することができる。これは、総キャパシタンスを大きくし、かつ、フリンジ電界が接触センサから延在する距離を短くする（したがって変形可能な誘電体のための適切な厚さを薄くする）効果を有することができる。

いくつかの実装形態では、センサおよび接地平面を約〜１ｍｍ分離することができる。行導体および列導体の分離は、パターンの幾何構造に応じて決定することができ、また、第１次近似、大まかに共面に応じて決定することができる。いくつかの実装形態では、キャパシタンス接触センサの頂部層のために使用される行導体は、これらの細い行導体の下方の領域の平行板キャパシタンスを無視することができ、また、これらの細い行導体と下方の列導体の間の分離を小さくすることができるよう、約６ｕｍになるように十分に細く形成することができる。例えばＩＴＯが使用される場合、行導体と下方の列導体の間の分離は、約〜０．１ｍｍにすることができる。

いくつかの実装形態では、薄膜（例えば約数百ナノメートルのＩＴＯ）からまばらな行導体をポリエステル基板（例えば厚さ約〜０．１ｍｍ）の上にパターン化することができる。列も同様の方法で構築することができる。行導体および列導体は、透明な接着剤を使用して互いに積層することができる。

本開示においては、キャパシタンスが個々の行から個々の列まで測定される実装形態が説明されている。このタイプの測定を実施するために構成される回路を存在させることができ、この回路は、個々の列および行の上にトランスミッタおよびレシーバを含む。この回路の一実装形態では、伝送電圧を使用して列を励起することができ、したがってエネルギーはトランスミッタから列へ流入し、また、レシーバは行に流れる電流を測定することができ、したがってエネルギーは行からレシーバへ流入する。通常、行としての１つの軸および列としての他の軸の指定は任意であるが、この実装形態では、行は一般にレシーバに接続することができ、また、列は一般にトランスミッタに接続することができる。

様々な実装形態では、センサ内の導体は、所望の信号を提供し、かつ、一定のオフセットをもたらす可能性のある行と列の間のあらゆる追加キャパシタンス（例えば平行板キャパシタンス）を最小化するために、使用者の指によって遮断することができるフリンジキャパシタンスを大きくするか、あるいは最大化するパターンで構成することができる。マトリックス内の行および列は、ほぼ共面にすることができ、したがって個々の平行板コンデンサの面積が比較的小さく、また、分離距離も比較的短いにもかかわらず、そのキャパシタンス値は十分に大きくすることができる。また、電極のパターンも、面積が広いセンサが使用される場合にさもなければ大きくなる可能性のあるトレースの抵抗を最小化するために、所与のピッチに対して線の幅を可能な限り広くする方法で構成することができる。フリンジキャパシタンスは、例えば、得られるフリンジキャパシタンスを可能な限り大きくすることができるパターンを設計することによって最大化することができる。これらの接触センサのいくつかの実装形態では、望ましくない平行板キャパシタンスは、導体トレースが互いに交差する部分でそれらを細くすることによって低減されるか、あるいは最小化され、抵抗は、他の領域の電極トレースの幅を比較的広くすることによって小さくし、かつ、最小化することができる。

他の実装形態は、他の導体パターンを有することができる。一実装形態では、例えばあるパターンは、フリンジ電界を強くするために、所与の行と列の間の周囲を広くするべく、電気マトリックスのピッチと同じピッチで均一に間隔を隔てた直線、隣接する線がグループでまとめて接続された、電気マトリックス内の指ピッチの直線を有するパターン、および互いにかみ合ったパターンを含むことができる。

主題および動作の上記実施形態のいくつかは、本明細書において開示されている構造およびそれらの構造的等価物、またはそれらの１つまたは複数の組合せを含み、ディジタル電子回路の中、またはコンピュータソフトウェア、ファームウェアあるいはハードウェアの中で実施することができる。本明細書において説明されている主題の実施形態は、１つまたは複数のコンピュータプログラム、つまりデータ処理装置が実行するために、あるいはデータ処理装置の動作を制御するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化されたコンピュータプログラム命令の１つまたは複数のモジュールとして実施することができる。別法または追加として、プログラム命令は、人工的に生成された伝搬信号、例えば機械によって生成された電気信号、光信号または電磁信号上に符号化することも可能であり、このような信号は、データ処理装置による実行のために適切なレシーバ装置への伝送のための情報を符号化するために生成される。データ処理装置は、センサを含むことができ、センサの一部であってもよく、センサを備えたシステムの一部であってもよく、システムおよび／またはセンサ内に統合することも可能であり、レシーバ、トランスミッタ、コンポーネント、および／またはセンサまたはレシーバおよび／またはトランスミッタ、あるいはそれらの任意の組合せに関連する論理の一部であってもよい。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読記憶装置、コンピュータ可読記憶基板、ランダムまたはシリアルアクセスメモリアレイまたはデバイス、あるいはそれらの１つまたは複数の組合せであってもよく、あるいはそれらの中に含めることも可能である。さらに、コンピュータ記憶媒体は伝搬信号ではないが、コンピュータ記憶媒体は、人工的に生成された伝搬信号中に符号化されたコンピュータプログラム命令のソースまたはデスティネーションであってもよい。また、コンピュータ記憶媒体は、１つまたは複数の個別の物理的コンポーネントまたは媒体（例えば複数のＣＤ、ディスクまたは他の記憶装置）であっても、あるいはこれらの中に含めることも可能である。

本明細書において説明されている動作は、データ処理装置によって、１つまたは複数のコンピュータ可読記憶装置に記憶されたデータ上、または他のソースから受け取ったデータ上で実施される動作として実施することができる。

データを処理するための「データ処理装置」として使用することができる様々な装置、デバイスおよび機械には、一例として、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、単一チップ上の１つのシステムまたは複数のこれらのシステム、あるいはそれらの組合せがある。装置は、専用論理回路を含むことができ、例えばＦＰＧＡ（書替え可能ゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（専用集積回路）を含むことができる。また、装置は、ハードウェアに加えて、当該コンピュータプログラムのための実行環境を生成するコード、例えばプロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、クロスプラットフォームルーチン環境、仮想計算機またはそれらの１つまたは複数の組合せを構成するコードを含むことができる。装置および実行環境は、ウェブサービス、分散形計算および格子計算インフラストラクチャなどの様々な異なる計算モデルインフラストラクチャを実現することができる。

コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、スクリプトまたはコードとしても知られている）は、コンパイル済みまたは翻訳済み言語、宣言または手続き形言語を含む任意の形態のプログラミング言語で作成することができ、また、独立型プログラムとして、あるいはモジュールとして、コンポーネント、サブルーチン、オブジェクトまたは計算環境に使用するために適した他のユニットを含む任意の形態で展開することができる。コンピュータプログラムは、必ずしもその必要はないが、ファイルシステム内のファイルに対応していてもよい。プログラムは、他のプログラムまたはデータ（例えばマーク付け言語文書に記憶されている１つまたは複数のスクリプト）を保持しているファイルの一部、当該プログラム専用の単一ファイルまたは複数の調整済みファイル（例えば１つまたは複数のモジュール、サブプログラムまたはコードの一部を記憶するファイル）に記憶することができる。コンピュータプログラムは、１つのコンピュータ上、または１つのサイトに配置されている、あるいは複数のサイトにわたって分散し、通信網によって相互接続された複数のコンピュータ上で実行されるように展開することができる。

本明細書において説明されているプロセスフローおよび論理フローは、入力データ上で動作し、かつ、出力を生成することによって動作を実施するために、１つまたは複数のコンピュータプログラムを実行する１つまたは複数のプログラマブルプロセッサによって実施することができる。また、プロセスフローおよび論理フローは、専用論理回路、例えばＦＰＧＡ（書替え可能ゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（専用集積回路）によって実施することも可能であり、また、装置は、専用論理回路、例えばＦＰＧＡ（書替え可能ゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（専用集積回路）として実施することも可能である。

コンピュータプログラムを実行するために適したプロセッサには、一例として、汎用および専用の両方のマイクロプロセッサ、および任意の種類のディジタルコンピュータの任意の１つまたは複数のプロセッサがある。通常、プロセッサは、リードオンリメモリまたはランダムアクセスメモリあるいはそれらの両方から命令およびデータを受け取ることができる。コンピュータの本質的な構成要素は、命令に従って動作を実施するためのプロセッサ、および命令およびデータを記憶するための１つまたは複数のメモリ素子である。通常、コンピュータは、データを記憶するための１つまたは複数の大容量記憶装置、例えば磁気ディスク、光磁気ディスクまたは光ディスクを含むことも可能であり、あるいはデータを受け取り、もしくはデータを伝送し、またはそれらの両方のためにこれらの大容量記憶装置に動作結合することができる。しかしながら、コンピュータはこのようなデバイスを有する必要はない。さらに、コンピュータは他のデバイスの中に埋め込むことも可能であり、例えばいくつかを挙げると、移動電話、パーソナルディジタルアシスタント（ＰＤＡ）、移動オーディオまたはビデオプレーヤ、ゲームコンソールまたは携帯型記憶装置（例えばユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）フラッシュドライブ）の中に埋め込むことができる。コンピュータプログラム命令およびデータを記憶するために適したデバイスには、一例として半導体メモリ素子、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュメモリ素子、磁気ディスク、例えば内部ハードディスクまたは取外し可能ディスク、光磁気ディスク、およびＣＤ−ＲＯＭならびにＤＶＤ−ＲＯＭディスクを始めとする、あらゆる形態の不揮発性メモリ、媒体およびメモリ素子がある。プロセッサおよびメモリは、専用論理回路によって補足することができ、あるいは専用論理回路の中に組み込むことができる。

使用者との対話を提供するために、本明細書において説明されている主題の実施形態は、使用者に情報を表示するための表示デバイス、例えばＣＲＴ（陰極線管）またはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）モニタ、および使用者がコンピュータに入力を提供することができるキーボードおよび位置決め装置、例えばマウスまたはトラックボールを有するコンピュータ上で実施することができる。他の種類のデバイスを使用して使用者との対話を提供することも可能であり、例えば使用者に提供されるフィードバックは、任意の形態の知覚フィードバック、例えば視覚フィードバック、聴覚フィードバックまたは触覚フィードバックであってもよく、また、使用者からの入力は、音響、音声または触覚入力を含む任意の形態で受け取ることができる。さらに、コンピュータは、使用者が使用しているデバイスに文書を送り、また、使用者が使用しているデバイスから文書を受け取ることによって使用者と対話することができ、例えばウェブブラウザから受け取った要求に応答して使用者のクライアントデバイス上のウェブブラウザにウェブページを送ることによって対話することができる。

本明細書には多くの特定の実装形態の詳細が含まれているが、これらを何らかの本発明の範囲および特許請求可能な範囲を制限するものとして解釈してはならず、そうではなく、特定の発明の特定の実施形態に特化の特徴についての説明として解釈すべきである。また、本明細書において、個別の実施形態の文脈で説明されている特定の特徴は、単一の実施形態で組み合せて実施することも可能である。一方、単一の実施形態の文脈で説明されている様々な特徴は、複数の実施形態で個別に実施することも、あるいは任意の適切な副組合せで実施することも可能である。さらに、上では、特徴は、特定の組合せにおける動作として説明され、さらには、最初はそのように特許請求されているが、特許請求されている組合せからの１つまたは複数の特徴は、いくつかのケースではその組合せから削除することができ、また、特許請求されている組合せは、ある副組合せのそのまた副組合せまたは変形形態を対象とすることができる。

同様に、動作は、図面には特定の順序で示されているが、これは、望ましい結果を達成するためには、図面に示されている特定の順序で、あるいは逐次順序でこのような動作を実施しなければならないものとして理解してはならず、あるいは図面に示されているすべての動作を実施しなければならないものとして理解してはならない。特定の状況では、場合によっては多重タスキングおよび並列処理が有利である。さらに、上で説明した実施形態における様々なシステムコンポーネントの分離は、すべての実施形態においてこのような分離が必要であるものとして理解してはならず、また、説明されているプログラムコンポーネントおよびシステムは、通常、単一のソフトウェア製品の中にまとめて統合することができ、あるいは複数のソフトウェア製品にパッケージ化することができることを理解されたい。

以上、主題の特定の実施形態について説明した。他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内である。いくつかのケースでは、特許請求の範囲に記載されている動作は、異なる順序で実施することができ、かつ、依然として望ましい結果を達成することができる。さらに、添付の図に示されているプロセスは、望ましい結果を達成するために必ずしも図に示されている特定の順序、または逐次順序である必要はない。特定の実装形態では、場合によっては多重タスキングまたは並列処理が有用である。

Claims (36)

1. 容量性接触センサであって、
   行で配置された導体の第１のアレイであって、第１のアレイ内の前記導体は互いに実質的に並列に配置されている、導体の第１のアレイと、
   列で配置された導体の第２のアレイであって、第２のアレイ内の導体の列は互いに実質的に並列に配置されており、第２のアレイ内の前記導体は、前記導体の第１のアレイの下方に位置しており、第２のアレイ内の導体の列は、前記第１のアレイ内の導体の行の方向に対して実質的に直角の方向に配置されている、導体の第２のアレイと、
   変形可能な誘電材料を含むシートであって、前記導体の第２のアレイの下方に位置し、前記変形可能な誘電材料が、押し下げられた領域において変形したとき前記押し下げられた領域において前記導体の第１のアレイと前記導体の第２のアレイとの間における分離を減少させる、シートと、
   前記シートの下方に位置している接地平面シートと
   を含み、前記第１のアレイおよび第２のアレイは、前記センサの使用者に向かう第１の方向および前記接地平面シートに向かう第２の方向に延在する電界線を有する電界を生成するように構成され、
   前記センサが、容量性タッチと力とを測定するように構成され、
   前記接地平面シートが、前記第２の方向に延在している前記電界線の一部を少なくとも部分的に終端させるように位置付けられ、
   前記センサが、前記第１の方向の前記電界線の遮断を検出するように構成され、
   前記容量性接触センサは、更に、トランスミッタおよびレシーバを含み、
   前記トランスミッタを使用して、前記導体の第１のアレイまたは第２のアレイ上で、少なくとも２つの異なる周波数で信号を送信し、
   前記レシーバを使用して、導体のもう一方の前記第１のアレイまたは第２のアレイ上で、少なくとも前記２つの異なる周波数で前記信号を受信し、
   受信した前記信号を使用して、前記２つの異なる周波数の各々におけるキャパシタンス値を予測し、
   予測された、前記２つの周波数における前記キャパシタンス値が２倍以上異なるとき、前記対象物が使用者の身体部分であることを決定し、
   予測された、前記２つの周波数における前記キャパシタンス値が２倍以上異ならないとき、前記対象物が、真の容量性接触信号を生成することができる対象物ではないこと、および前記センサの起動が測定された力によるものであることを決定する
   ように構成されること
   を特徴とする容量性接触センサ。
2. 前記第１のアレイ内の単一の行の両端間で測定した前記導体の幅は、前記第１のアレイの２つの隣接する行の隣接する縁と縁の間で測定した個々の導体と導体の間の分離の距離未満であり、
   前記第２のアレイ内の単一の列の両端間で測定した前記導体の幅は、前記第２のアレイ内の２つの隣接する列の隣接する縁と縁の間で測定した個々の導体と導体の間の分離の距離未満である
   ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
3. 前記第１の方向の前記電界線内の前記センサの近傍に置かれる対象物によって生じる前記電界線の前記遮断を検出するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
4. 前記対象物は前記センサの前記使用者の指を含むことを特徴とする請求項３に記載のセンサ。
5. 前記センサに接触するか、あるいは前記センサを押し下げることによって生じる外部の力を受け取るように構成され、
   前記外部の力を受け取ると、前記第１のアレイおよび第２のアレイ内の少なくとも前記導体を前記接地平面シートに向かって押しつけるように構成され、
   前記外部の力が前記センサに加えられると、前記センサのキャパシタンスを小さくするように構成される
   ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
6. 対象物が前記センサの近傍に置かれた時点から、前記対象物が前記センサに接触し、かつ、前記センサを押し下げるまでの間、測定されるキャパシタンスのレベルが単調に小さくなるキャパシタンス特性を含むことを特徴とする請求項５に記載のセンサ。
7. 前記接地平面シートは、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）のシートまたは透明な導体を含むことを特徴とする請求項６に記載のセンサ。
8. 前記接地平面シートは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の上に形成されたワイヤまたは金属を含むことを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
9. 前記接地平面シートまたは第２のシートのうちのいずれか一方が、前記変形可能な誘電材料を含む前記シートの下方に形成されるように構成され、前記第２のシートは、前記変形可能な誘電材料の誘電率より大きい誘電率を有することを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
10. 前記変形可能な誘電材料を含む前記シートの下方に前記接地平面が形成されるか、あるいは前記変形可能な誘電材料を含む前記シートの上方に第２のシートが形成されるように構成され、前記第２のシートは、前記変形可能な誘電材料の前記シートより大きい誘電率を含むことを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
11. ポリエステルシート（ＰＥＴ）の上に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含むことを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
12. ポリエステルシート（ＰＥＴ）または塑性物質の上に不透明な金属トレースを含むことを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
13. 前記導体は、前記導体の第１のアレイと第２のアレイの間にフリンジ電界が生成されるパターンで配置される透明な導電性材料を含むことを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
14. 前記行および列は、前記導体の第１のアレイおよび第２のアレイ内の前記導体の非交差位置に菱形パターンを含むことを特徴とする請求項１３に記載のセンサ。
15. 前記第２のアレイ内の前記導体は、前記導体の第１のアレイと前記変形可能な誘電体の間に置かれ、前記変形可能な誘電体は、前記第２のアレイ内の前記導体と前記接地平面シートの間に置かれることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
16. 容量性接触センサであって、
    行で配置された導体の第１のアレイであって、第１のアレイ内の導体の行は互いに実質的に並列に配置されており、第１のアレイ内の単一の行の両端間で測定した前記導体の幅は、第１のアレイの２つの隣接する行の隣接する縁と縁の間で測定した個々の導体と導体の間の分離の距離未満である、導体の第１のアレイと、
    列で配置された導体の第２のアレイであって、第２のアレイ内の導体の列は互いに実質的に並列に配置されており、第２のアレイ内の前記導体は前記第１のアレイ内の前記導体の下方に位置しており、第２のアレイ内の導体の列は、前記第１のアレイ内の導体の行の方向に対して実質的に直角の方向に配置されており、第２のアレイ内の単一の列の両端間で測定した導体の幅は、第２のアレイ内の２つの隣接する列の隣接する縁と縁の間で測定した個々の導体と導体の間の分離の距離より広い、導体の第２のアレイと、
    変形可能な誘電材料を含むシートであって、前記導体の第２のアレイの下方に位置している、シートと、
    行で配置された導体の第３のアレイであって、第３のアレイ内の導体の行は互いに実質的に並列に配置されており、第３のアレイ内の前記導体は前記シートの下方に位置しており、第３のアレイ内の導体の前記行は、前記第２のアレイ内の導体の前記列の方向に対して実質的に直角の方向に配置されており、第３のアレイの単一の行の両端間で測定した前記導体の幅は、第３のアレイ内の２つの隣接する行の隣接する縁と縁の間で測定した個々の導体と導体の間の分離の距離より広い、導体の第３のアレイと
    を含むことを特徴とする容量性接触センサ。
17. 力感応センサおよび真の容量性接触センサを含み、
    前記真の容量性接触センサは、前記第１のアレイおよび第２のアレイの前記導体を含み、
    前記力感応センサは、前記第２のアレイおよび第３のアレイの前記導体、および前記変形可能な誘電材料を含む前記シートを含み、
    前記力感応センサは、前記第２のアレイおよび第３のアレイの前記導体の交点と交点の間の平行板キャパシタンスのための第１のキャパシタンスの第１の測定を行うように構成され、
    前記真の容量性接触センサは、前記導体の第１のアレイと第２のアレイの間のフリンジ電界に関連する第２のキャパシタンスの第２の測定を行うように構成される
    ことを特徴とする請求項１６に記載のセンサ。
18. 対象物が前記センサに近接して接触したときを前記フリンジ電界によって検出するように構成され、
    対象物が前記センサに接触し、あるいは前記センサに力を加えたときを検出するようにさらに構成され、
    前記対象物が前記センサの近くへ移動して接触すると、前記第２のキャパシタンスのレベルを小さくするように構成され、
    前記対象物が前記センサに接触し、かつ、前記センサに力を加えると、前記第１のキャパシタンスのレベルを大きくするように構成される
    ことを特徴とする請求項１７に記載のセンサ。
19. ポリエステルシート（ＰＥＴ）の上に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含むことを特徴とする請求項１６に記載のセンサ。
20. ポリエステルシート（ＰＥＴ）または塑性物質の上に不透明な金属トレースを含むことを特徴とする請求項１６に記載のセンサ。
21. 前記導体は、前記導体の第１のアレイと第２のアレイの間にフリンジ電界が生成されるパターンで配置される透明な導電性材料を含むことを特徴とする請求項１６に記載のセンサ。
22. 前記第２のアレイ内の前記導体は、前記導体の第１のアレイと前記変形可能な誘電体の間に置かれ、前記変形可能な誘電体は、前記第２のアレイ内の前記導体と、前記導体の第３のアレイの間に配置されることを特徴とする請求項１６に記載のセンサ。
23. 容量性接触センサで測定を実施するための方法であって、前記センサは、行で配置された導体の第１のアレイと、前記第１のアレイ内の導体の前記行に対して実質的に直角の列で配置された導体の第２のアレイと、前記導体の第１のアレイまたは第２のアレイのうちの一方のアレイ内の前記導体に結合された少なくとも１つのトランスミッタと、前記導体の第１のアレイまたは第２のアレイのうちのもう一方のアレイ内の前記導体に結合された少なくとも１つのレシーバとを含み、前記方法は、
    前記少なくとも１つのトランスミッタを使用して、前記第１のアレイ内の前記導体のうちの少なくとも１つと、前記第２のアレイ内の前記導体のうちの少なくとも１つとの間に電界を生成する信号を少なくとも２つの異なる周波数で送信するステップであって、前記第１のアレイおよび第２のアレイは、前記センサの使用者に向かう方向に延在するフリンジ電界を生成し、また、前記センサの近傍に置かれる対象物によって生じる前記電界の遮断を検出することができるように構成される、ステップと、
    前記少なくとも１つのレシーバを使用して少なくとも前記２つの異なる周波数の信号を受信するステップと、
    受信した前記信号を使用して、前記複数の異なる周波数の各々におけるキャパシタンス値を予測するステップと、
    予測された、前記複数の周波数の各々における前記キャパシタンス値が約２倍以上異なっているときを決定するステップと、
    前記予測されたキャパシタンス値とキャパシタンス値の間の差または比率を計算するステップと、
    前記差または比率を閾値と比較するステップと、
    前記複数の周波数における前記予測されたキャパシタンス値とキャパシタンス値の間の前記差または比率と前記閾値との比較の結果に基づいて、前記対象物が真の容量性接触信号を生成することができるかどうか、また、前記センサの起動が測定された力によるものであるかどうかを決定するステップと
    を含むことを特徴とする方法。
24. 前記２つの周波数における前記予測されたキャパシタンス値が約２倍以上異なっているとき、前記対象物が前記接触センサの使用者の身体部分であることを決定するステップを含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
25. 前記身体部分は指であることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
26. 前記第１のアレイ内の前記導体は互いに実質的に並列に配置され、
    前記第２のアレイ内の前記導体は互いに実質的に並列に配置され、
    前記第２のアレイ内の前記導体は、前記第１のアレイ内の前記導体の下方に位置し、
    前記第１のアレイ内の単一の行の両端間で測定した前記導体の幅は、前記第１のアレイの２つの隣接する行の隣接する縁と縁の間で測定した個々の導体と導体の間の分離の距離未満であり、
    前記第２のアレイ内の単一の列の両端間で測定した前記導体の幅は、前記第２のアレイ内の２つの隣接する列の隣接する縁と縁の間で測定した個々の導体と導体の間の分離の距離未満である
    ことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
27. 前記センサは、
    変形可能な誘電材料を含むシートであって、前記導体の第２のアレイの下方に位置する、シートと、
    前記シートの下方に位置している接地平面と
    をさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
28. 前記２つの異なる周波数は、約４対１の比率だけ異なることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
29. 前記センサは真の容量性接触センサを含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
30. 前記センサは、力感応センサおよび真の容量性接触センサを含み、
    前記真の容量性接触センサは、前記第１のアレイおよび第２のアレイ内の導体を含み、
    前記力感応センサは、前記第２のアレイ内の前記導体、第３のアレイ内の導体、および変形可能な誘電材料を含むシートを含む
    ことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
31. 前記第１のアレイ内の前記導体は互いに実質的に並列に配置され、
    前記第１のアレイ内の単一の行の両端間で測定した前記導体の幅は、前記第１のアレイの２つの隣接する行の隣接する縁と縁の間で測定した個々の導体と導体の間の分離の距離未満であり、
    前記第２のアレイ内の前記導体は互いに実質的に並列に配置され、
    前記第２のアレイ内の前記導体は前記第１のアレイの前記導体の下方に位置し、
    前記第２のアレイ内の単一の列の両端間で測定した前記導体の幅は、前記第２のアレイ内の２つの隣接する列の隣接する縁と縁の間で測定した前記列内の個々の導体と導体の間の分離の距離より広く、
    前記シートは前記第２のアレイの前記導体の下方に位置し、
    前記第３のアレイの前記導体は行で配置され、
    前記第３のアレイ内の前記導体は互いに実質的に並列に配置され、
    前記第３のアレイ内の前記導体は前記シートの下方に位置し、
    前記第３のアレイ内の前記導体は、前記第２のアレイ内の導体の方向に対して実質的に直角の方向に配置され、
    前記第３のアレイ内の単一の行の両端間で測定した前記導体の幅は、前記第３のアレイ内の２つの隣接する行の隣接する縁と縁の間で測定した個々の導体と導体の間の分離の距離より広い
    ことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
32. 前記２つの異なる周波数は、第１の周波数および第２の周波数を含み、
    前記第１の周波数は前記第２の周波数より高く、
    前記方法は、前記少なくとも１つのレシーバで、受信した前記第１の周波数のための信号より大きい電流を有する前記第２の周波数のための信号を受信するステップをさらに含む
    ことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
33. 前記センサは、ポリエステルシート（ＰＥＴ）の上に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
34. 前記センサは、ポリエステルシート（ＰＥＴ）または塑性物質の上に不透明な金属トレースを含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
35. 前記導体は、前記第１のアレイと第２のアレイの間にフリンジ電界が生成されるパターンで配置される透明な導電性材料を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
36. 前記行および列は、前記第１のアレイおよび第２のアレイの前記導体の非交差位置に菱形パターンを含むことを特徴とする請求項３５に記載の方法。

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