JP6169258B2 - 人の手の3d位置・ジェスチャ検知のためのシステム及び方法 - Google Patents
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Description
図10は、センシング発振器(SO)242のブロック図である。理解されるべきことには、この開示の範囲を逸脱することなく、その他のSO構成も使用され得る。上記4つの周波数読出しチャネルを十分に分離するために高周波発振が必要とされ、また、チャネル内で十分なキャパシタ検知精度を確保するために低い位相雑音(ジッタ)が必要とされる。TFTは、およそ1MHzのfTを持ち、低い性能を有するが、LC発振器を用いて、fTを超える高周波発振が達成される。これが可能であるのは、タンクインダクタがTFT寄生キャパシタンスと共振するが故に、寄生成分によって制限されない周波数が可能であるためである。重要な要件は、正帰還発振条件(gmRtank>1)が満たされることである。物理的に大きい螺旋をパターン形成可能なことは、増大されたインダクタQ(高Rtank)を可能にし、低いTFT性能にかかわらずにロバストな発振を可能にする。図11a及び11bは、4つの定格SO周波数(3.0MHz、2.4MHz、1.7MHz、1.3MHz)に関するインダクタパラメータを示す表及びグラフである。4つの並列SOチャネルF1−4のオシロスコープ波形もプロットしてある。得られる高Qタンクはまた、高いTFT雑音に対する発振器ジッタも改善する。それはシステムSNRに限界を課すので、このことは重要なファクタである。測定されたジッタは、全ての発振器に関して、<5.4psRMSである。
TFT走査回路は、なおもCMOS読出しICからの最小数の信号を使用して、多数のロウにスケーリング可能な順次のロウイネーブル信号(EN<i>)を生成するように構成される。EN<i>信号は、SOのテイルTFTを駆動する(図10参照)。走査回路に関する難題は、一方では、(正帰還発振条件を満足するのに)十分なSOデバイスにおける電流(トランスコンダクタンス)及び高い走査レートの双方のために、大きくて速い出力電圧スイングが要求とされ、他方では、標準a−SiプロセスにはPMOSデバイスが存在しないことが、特に要求されるスイング及び速度に見合った大きい電源電圧及びデバイスを用いるときに、大きい静電流をもたらして電力消費を上昇させることである。
図14は、試作品のタッチ検知システム262の図である。タッチ検知システム262は、IBM社からの130nmCMOSプロセスにて製造されたカスタムCMOS読出しIC264と、50μmのポリイミド上に自前で製造したTFT回路266(明瞭さのため、C2Fシートの半分のみを示している)とを含んでいる。TFTプロセスは、180℃の温度で水素化a−Si(a−Si:H)に基づく。SOの交差結合されるTFTは、低周波チャネル(F3及びF4)では3600μm/6μm、高周波チャネル(F1及びF2)では1800μm/6μmのサイズである。走査回路のTFTは、2000μm/10μm(CINのTFT)及び1000μm/10μm(GRST、RST及びCLKのTFT)のサイズである。レベルシフタのTFTは、コモンソース増幅器では7200μm/10μm、出力プルダウンデバイスでは3000μm/10μmのサイズである。
Claims (20)
- タッチ表面を有する3次元タッチ検知システムであって、前記タッチ表面は、前記タッチ表面の上方の位置でのタッチ入力を検出するように構成され、当該システムは、
前記タッチ表面に配置された複数の静電容量式のタッチセンシング電極であり、各電極が、ベースラインキャパシタンスと、前記タッチ入力に基づくタッチキャパシタンスとを有する、タッチセンシング電極と、
タッチ検出のために前記複数の静電容量式のタッチセンシング電極のうち1つを個別に選択するための、ノーマリーオープン構成で構成されたセレクタスイッチと、
前記タッチ表面の下方に配置された発振プレーンと、
前記ベースラインキャパシタンスから前記タッチキャパシタンスへの電極キャパシタンスの変化に基づいてベースライン周波数からタッチ周波数へとシフトする周波数を持つAC信号で、前記セレクタスイッチによって選択された前記タッチセンシング電極のうちの1つを駆動するように構成されたタッチ検出器であり、前記発振プレーンを前記タッチ周波数に駆動して、前記タッチ表面の下方に位置するグランド構造に対する前記タッチ入力の電界フリンジングを低減するように構成されたタッチ検出器と
を有する、システム。 - 前記タッチ表面は、前記発振プレーンの下方にコモン電極が置かれたディスプレイである、請求項1に記載のシステム。
- 前記複数の静電容量式のタッチセンシング電極は、複数のロウ電極と複数のカラム電極とを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記複数の静電容量式のタッチセンシング電極は、2次元アレイに構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記発振プレーンは、矩形領域として構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記発振プレーンは、複数の独立に駆動可能なセグメントで構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記タッチ検出器は、前記ベースラインキャパシタンスから前記タッチキャパシタンスへの電極キャパシタンスの前記変化に基づいて、前記タッチ表面から前記タッチ入力までの距離Zを決定するように構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記複数の静電容量式のタッチセンシング電極は、前記タッチ表面に対してX−Y幾何学関係を有し、前記タッチ検出器は、前記タッチ表面に対する前記複数の静電容量式のタッチセンシング電極の前記X−Y幾何学関係に基づいて、前記タッチ入力のX−Y位置を決定するように構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 当該システムは更に周波数読出し集積回路(IC)を有し、前記タッチ表面は、キャパシタンス−周波数変換回路を備えて構成され、前記周波数読出しICは、周波数−デジタル変換回路を備えて構成される、請求項1に記載のシステム。
- 当該システムは更に、前記キャパシタンス−周波数変換回路に結合されるインダクティブループを有し、前記周波数読出しICは、前記インダクティブループに誘導結合される、請求項9に記載のシステム。
- タッチ表面とともに使用される3次元タッチ検知方法であって、前記タッチ表面は、前記タッチ表面の上方の位置でのタッチ入力を検出するように構成され、当該方法は、
前記タッチ表面に配置された複数の静電容量式のタッチセンシング電極を設け、各電極は、ベースラインキャパシタンスと、前記タッチ入力に基づくタッチキャパシタンスとを有し、
タッチ検出のために前記複数の静電容量式のタッチセンシング電極のうち1つを個別に選択するための、ノーマリーオープン構成で構成されたセレクタスイッチを設け、
前記タッチ表面の下方に配置された発振プレーンを設け、
前記ベースラインキャパシタンスから前記タッチキャパシタンスへの電極キャパシタンスの変化に基づいてベースライン周波数からタッチ周波数へとシフトする周波数を持つAC信号で、前記セレクタスイッチによって選択された前記タッチセンシング電極のうちの1つを駆動し、且つ、前記タッチ表面の下方に位置するグランド構造に対する前記タッチ入力の電界フリンジングを低減するよう、前記発振プレーンを前記タッチ周波数に駆動する
ことを有する、方法。 - 前記タッチ表面は、前記発振プレーンの下方にコモン電極が置かれたディスプレイである、請求項11に記載の方法。
- 前記複数の静電容量式のタッチセンシング電極は、複数のロウ電極と複数のカラム電極とを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記複数の静電容量式のタッチセンシング電極は、2次元アレイに構成される、請求項11に記載の方法。
- 前記発振プレーンは、矩形領域として構成される、請求項11に記載の方法。
- 前記発振プレーンは、複数の独立に駆動可能なセグメントで構成される、請求項11に記載の方法。
- 前記ベースラインキャパシタンスから前記タッチキャパシタンスへの電極キャパシタンスの前記変化に基づいて、前記タッチ表面から前記タッチ入力までの距離Zを決定することを更に有する請求項11に記載の方法。
- 前記複数の静電容量式のタッチセンシング電極は、前記タッチ表面に対してX−Y幾何学関係を有し、当該方法は更に、前記タッチ表面に対する前記複数の静電容量式のタッチセンシング電極の前記X−Y幾何学関係に基づいて、前記タッチ入力のX−Y位置を決定することを有する、請求項11に記載の方法。
- 当該方法は更に周波数読出し集積回路(IC)を設けることを有し、前記タッチ表面は、キャパシタンス−周波数変換回路を備えて構成され、前記周波数読出しICは、周波数−デジタル変換回路を備えて構成される、請求項11に記載の方法。
- 当該方法は更に、前記キャパシタンス−周波数変換回路に結合されるインダクティブループを設けることを有し、前記周波数読出しICは、前記インダクティブループに誘導結合される、請求項19に記載の方法。
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