JP6488427B2 - アクティブスタイラスリング電極 - Google Patents

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Description

本発明は、概して、タッチ感知デバイスとともに使用するための入力デバイスに関し、より具体的には、アクティブスタイラスのリング電極の設計に関する。
ボタン又はキー、マウス、トラックボール、ジョイスティック、タッチパネル、タッチスクリーンなどの多くのタイプの入力デバイスが、コンピューティングシステムで操作を実行するために現在利用可能である。特に、タッチ感知デバイス及びタッチスクリーンは、操作の容易さ及び多用途性並びにその手頃な価格のために非常に普及している。タッチ感知デバイスは、タッチ感知面を有する透明パネルであり得るタッチパネル、及びそのパネルの背後に部分的に又は完全に配置することができてタッチ感知面がディスプレイデバイスの可視領域の少なくとも一部を覆うことができる液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のようなディスプレイデバイス、を含むことができる。タッチ感知デバイスは、ユーザが、ディスプレイデバイスによって表示されているユーザインタフェース（ＵＩ）によって指示されることが多い位置で、指、スタイラス又は他の物体を用いてタッチパネル上をタッチするか又はホバリングすることによって、様々な機能を実行することを可能にし得る。一般に、タッチ感知デバイスは、タッチ又はホバリングイベント及びタッチパネル上のイベントの位置を認識することができ、次いでコンピューティングシステムは、イベント時に現れる表示に応じてイベントを解釈することができ、その後そのイベントに基づいて１つ以上のアクションを実行することができる。
スタイラスはタッチ感知デバイスのための普及した入力デバイスとなっている。特に、タッチ感知デバイスによって感知され得るスタイラス刺激信号を生成することができるアクティブスタイラスの使用は、スタイラスの精度及び制御を改善することができる。スタイラスは、タッチパネル上をタッチ又はホバリングするとき、様々な向き（例えば、方位角度及び傾斜角度）を有することができる。あるスタイラスは、スタイラスの向きを検出し、スタイラスの向きに基づいて動作を実行することができる。しかしながら、アクティブスタイラスが特定の配向角度で使用されるとき、アクティブスタイラスの方位角度及び傾斜角度を検出することは困難であり得る（例えば、不正確な傾斜及び傾斜ジッタが生じ得る）。
本発明は、表面に対するスタイラスの向き、例えば方位角度及び傾斜角度の検出に関する。一実施例では、接触面、例えばタッチパネルに対するスタイラスの向きは、表面に対するスタイラス上の１つ以上の場所の静電容量を検出し、次いでその静電容量を用いて表面に対するスタイラスの向きを決定することにより、検出され得る。いくつかの実施例では、スタイラスはリング電極構成を含むことができ、リング電極（配向検出に使用される）とタッチパネルの間の静電容量結合を改善することができる。いくつかの実施例では、リング電極構成は、制御回路に接続された円筒状リング電極及び基準電位、例えば接地に接続された接地リングを含むことができる。リング電極、接地リングの長さ、及びこれらの要素間の距離を変えることによって、リング電極から発する電界を調整して、リング電極と表面の間の静電容量結合を最適化することができる。例えば、リング電極に沿って円筒状のリング電極と表面の間の結合をより均一にすることができ、傾斜精度を改善し、傾斜ジッタを減少させ、スタイラス性能の向上をもたらすことができる。いくつかの実施例では、リング電極は複数のサブリングを含むことができ、各サブリングのそれぞれの長さは、スタイラス先端から離れる電極の長さに沿って各サブリングとともに増加する。いくつかの実施例では、リング電極は、リング電極の長さに沿って最小幅に先細りする幅を有する突起部を含むクラウン形状を含むことができる。いくつかの場合、スタイラス先端部に近接した部分（例えば、リング電極の半分）におけるリング電極の表面積は、スタイラス先端の遠位部分におけるリング電極の表面積より小さくてもよい。いくつかの場合、リング電極ベースはビアを含み、先端電極、リング電極、及び接地リングから、リング電極ベースを介してスタイラスの制御回路に書き込みを送ることができる。
本開示の実施例に係る、アクティブスタイラスからの入力を受け取ることができるタッチスクリーンを有するシステムの例を示す図である。 本開示の実施例に係る、アクティブスタイラスからの入力を受け取ることができるタッチスクリーンを有するシステムの例を示す図である。 本開示の実施例に係る、アクティブスタイラスからの入力を受け取ることができるタッチスクリーンを有するシステムの例を示す図である。 本開示の実施例に係る、アクティブスタイラスからの入力を受け取ることができるタッチスクリーンを有するシステムの例を示す図である。 本開示の実施例に係る、アクティブスタイラスから入力を受け取ることができる例示的なコンピューティングシステムのブロック図を示す図である。 本開示の実施例に係る、駆動及び感知領域又は線として構成されたタッチ感知回路を含む例示的なタッチスクリーンを示す図である。 本開示の実施例に係る、ピクセル化された電極として構成されたタッチ検出回路を含む例示的なタッチスクリーンを示す図である。 本開示の様々な実施例に係る、例示的なスタイラスの側面図を示す図である。 本開示の様々な実施例に係る、例示的なスタイラスの底面図を示す図である。 本開示の実施例に係る、スタイラススキャンを実行するための、図２のタッチＡＳＩＣで動作可能なタッチセンサパネル構成の一例を示す図である。 本開示の様々な実施例に係る、例示的なスタイラスの垂直方向を示す図である。 本開示の様々な実施例に係る、例示的なスタイラスの傾斜方向を示す図である。 本開示の実施例に係る、例示的なスタイラス及び例示的なタッチ感知デバイスについての方位角度を示す図である。 本開示の実施例に係る、例示的なスタイラス及び例示的なタッチ感知デバイスについての傾斜角度を示す図である。 本開示の実施例に係る、通常のリング電極を含む例示的なスタイラスを示す図である。 本開示の実施例に係る、円筒状リング電極を含む例示的なスタイラスを示す図である。 本開示の実施例に係る、より均一な電界結合を有するように構成されている、円筒状のリング電極を含む例示的なスタイラスを示す図である。 本開示の実施例に係る、より均一な電界結合を有するように構成されている、リング電極構成の斜視図を示す図である。 本開示の実施例に係る、より均一な電界結合を有するように構成されている、リング電極構成の側面図を示す図である。 本開示の実施例に係る、より均一な電界結合を有するように構成されている、別のリング電極構成の斜視図を示す図である。 本開示の実施例に係る、より均一な電界結合を有するように構成されている、別のリング電極構成の側面図を示す図である。 本開示の実施例に係る、より均一な電界結合を有するように構成されている、別のリング電極構成の斜視図を示す図である。 本開示の実施例に係る、より均一な電界結合を有するように構成されている、別のリング電極構成の側面図を示す図である。 本開示の実施例に係る、リング電極の長さに沿った２つの基準線における図１２Ａ及び図１２Ｂのリング電極の断面図を示す図である。 本開示の実施例に係る、リング電極の長さに沿った２つの基準線における図１２Ａ及び図１２Ｂのリング電極の断面図を示す図である。 本開示の実施例に係る、配線ワイヤを含むリング電極ベースの断面図を示す図である。 本開示の実施例に係る、配線ワイヤを含むリング電極ベースの側面図を示す図である。
以下の実施例の説明では、実施することが可能な特定の実施例が例示として示される、添付図面を参照する。様々な実施例の範囲から逸脱することなく、他の実施例を使用することができ、構造上の変更を実施することができることを理解されたい。
本発明は、表面に対するスタイラスの向き、例えば方位角度及び傾斜角度の検出に関する。一実施例では、接触面、例えばタッチパネルに対するスタイラスの向きは、表面に対するスタイラス上の１つ以上の場所の静電容量を検出し、次いでその静電容量を用いて表面に対するスタイラスの向きを決定することにより、検出され得る。いくつかの実施例では、スタイラスはリング電極構成を含むことができ、リング電極（配向検出に使用される）とタッチパネルの間の静電容量結合を改善することができる。いくつかの実施例では、リング電極構成は、制御回路に接続された円筒状リング電極及び基準電位、例えば接地に接続された接地リングを含むことができる。リング電極、接地リングの長さ、及びこれらの要素間の距離を変えることによって、リング電極から発する電界を調整して、リング電極と表面の間の静電容量結合を最適化することができる。例えば、リング電極に沿って円筒状のリング電極と表面の間の結合をより均一にすることができ、傾斜精度を改善し、傾斜ジッタを減少させ、スタイラス性能の向上をもたらすことができる。いくつかの実施例では、リング電極は複数のサブリングを含むことができ、各サブリングのそれぞれの長さは、スタイラス先端から離れる電極の長さに沿って各サブリングとともに増加する。いくつかの実施例では、リング電極は、リング電極の長さに沿って最小幅に先細りする幅を有する突起部を含むクラウン形状を含むことができる。いくつかの場合、スタイラス先端に近接した部分（例えば、リング電極の半分）におけるリング電極の表面積は、スタイラス先端の遠位部分におけるリング電極の表面積より小さくてもよい。いくつかの場合、リング電極ベースはビアを含み、先端電極、リング電極、及び接地リングから、リング電極ベースを介してスタイラスの制御回路に書き込みを送ることができる。
図１Ａ〜図１Ｄは、本開示の実施例に係るアクティブスタイラスからの入力を受け取ることができるタッチスクリーンを有するシステムの実施例を示す。図１Ａは、本開示の実施例に係るアクティブスタイラスからの入力を受け取ることができるタッチスクリーン１２４を含む例示的な携帯電話１３６を示す。図１Ｂは、本開示の実施例に係るアクティブスタイラスからの入力を受け取ることができるタッチスクリーン１２６を含むデジタルメディアプレーヤ１４０の一例を示す。図１Ｃは、本開示の実施例に係るアクティブスタイラスからの入力を受け取ることができるタッチスクリーン１２８を含むパーソナルコンピュータ１４４の一例を示す。図１Ｄは、本開示の実施例に係るアクティブスタイラスからの入力を受け取ることができるタッチスクリーン１３０を含む例示的なタブレットコンピューティングデバイス１４８を示す。ウェアラブルデバイスを含む他のデバイスは、本開示の実施例に係るアクティブスタイラスからの入力を受け取ることができる。
タッチスクリーン１２４、１２６、１２８及び１３０は、例えば、自己静電容量式若しくは相互静電容量式感知技術、又は別のタッチ感知技術に基づくことができる。例えば、自己静電容量に基づくタッチシステムでは、対地自己静電容量を有する個々の電極を使用して、タッチを検出するためのタッチピクセル（タッチノード）を形成することができる。物体がタッチピクセルに近づくにつれて、物体とタッチピクセルの間に追加の対地静電容量が形成される。追加の対地静電容量は、タッチピクセルによって見られる自己静電容量の正味の増加をもたらし得る。この自己静電容量の増加は、タッチ感知システムによって検出され、測定されて、複数の物体の位置をそれらがタッチスクリーンにタッチするときに決定することができる。
相互静電容量に基づくタッチシステムは、例えば、駆動線及び感知線などの、駆動領域及び感知領域を含むことができる。例えば、駆動線を行状に形成し、感知線を列状（すなわち、直交状）に形成することができる。タッチピクセル（タッチノード）は、行と列の交点又は隣接点（単層構成において）で形成され得る。動作中、行を交流（ＡＣ）波形で刺激することができ、タッチピクセルの行と列の間に相互静電容量を形成することができる。物体がタッチピクセルに近づくにつれて、タッチピクセルの行と列の間で結合されている電荷の一部を代わりに物体に結合することができる。タッチピクセルを横切る電荷結合のこの減少は、行と列の間の相互静電容量の正味の減少と、タッチピクセルを横切って結合されているＡＣ波形の減少をもたらし得る。電荷結合されたＡＣ波形のこの減少は、タッチ感知システムによって検出され、測定されて、複数の物体の位置をそれらがタッチスクリーンにタッチするときに決定することができる。いくつかの実施例では、タッチスクリーンは、マルチタッチ、シングルタッチ、プロジェクションスキャン、フルイメージングマルチタッチ、又は任意の静電容量式タッチであることができる。
図２は、本開示の実施例に係るアクティブスタイラスから入力を受け取ることができる例示的なコンピューティングシステム２００のブロック図を示す。コンピューティングシステム２００は、例えば、携帯電話１３６、デジタルメディアプレーヤ１４０、パーソナルコンピュータ１４４、タブレットコンピューティングデバイス１４８、ウェアラブルデバイス、若しくはタッチスクリーンを含む任意のモバイル又は非モバイルコンピューティングデバイスに含まれ得る。コンピューティングシステム２００は、一体型タッチスクリーン２２０を含んで、画像を表示しタッチスクリーン２２０の表面又はその近傍の物体（例えば、指２０３又はアクティブ若しくはパッシブスタイラス２０５）からのタッチ及び／又は近接（例えば、ホバー）イベントを検出することができる。コンピューティングシステム２００は、タッチＡＳＩＣ２０１として示される特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）を含んで、タッチ及び／又はスタイラス感知動作を実行することができる。タッチＡＳＩＣ２０１は、１つ以上のタッチプロセッサ２０２、周辺装置２０４、及びタッチコントローラ２０６を含むことができる。タッチＡＳＩＣ２０１は、タッチスクリーン２２０のタッチ感知回路に結合されて、タッチ及び／又はスタイラス感知動作（以下により詳細に説明する）を実行することができる。周辺装置２０４は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は他のタイプのメモリ又は記憶装置、監視タイマなどを含むことができるが、これらに限定されない。タッチコントローラ２０６は、受信セクション２０８内の１つ以上の感知チャネル、パネルスキャンエンジン２１０（チャネルスキャンロジックを含むことができる）及び送信セクション２１４（アナログ又はデジタルドライバロジックを含むことができる）を含むことができるが、これらに限定されない。いくつかの実施例では、送信セクション２１４及び受信セクション２０８は、実行されるスキャンイベントに基づいたパネルスキャンエンジン２１０（例えば、相互静電容量式行−列スキャン、相互静電容量式行−行スキャン、相互静電容量式列−列スキャン、行自己静電容量式スキャン、列自己静電容量式スキャン、タッチスペクトル分析スキャン、スタイラススペクトル分析スキャン、スタイラススキャン、など）によって再構成され得る。パネルスキャンエンジン２１０は、ＲＡＭ２１２にアクセスし、感知チャネルからデータを自律的に読み取り、感知チャネルの制御を提供することができる。タッチコントローラ２０６は、スキャン計画（例えば、ＲＡＭ２１２に記憶された）を含むこともでき、タッチスクリーンで実行される一連のスキャンイベントを定義することができる。スキャン計画は、特定のスキャンイベントを実行するために送信セクション及び受信セクションを構成又は再構成するのに必要な情報を含むことができる。様々なスキャンからの結果（例えば、タッチ信号又はタッチデータ）も、ＲＡＭ２１２に記憶され得る。更に、パネルスキャンエンジン２１０は、送信セクション２１４の制御を提供して、タッチスクリーン２２０のタッチ検出回路の駆動領域に選択的に印加され得る様々な周波数及び／又は位相で刺激信号を生成することができる。タッチコントローラ２０６は、スペクトルアナライザも含んで、タッチ及びスタイラススキャンのための低ノイズ周波数を決定することができる。スペクトルアナライザは、刺激されていないタッチスクリーンからのスキャン結果のスペクトル分析を行うことができる。図２には単一のＡＳＩＣとして示されているが、タッチＡＳＩＣ２０１の様々な構成要素及び／又は機能は、複数の回路、要素、チップ、及び／又は個別構成要素で実装され得る。
コンピューティングシステム２００は、ディスプレイＡＳＩＣ２１６として示される特定用途向け集積回路も含んで、表示動作を行うことができる。ディスプレイＡＳＩＣ２１６は、ハードウェアを含んで、タッチスクリーン２２０上に表示するための１つ以上の静止画像及び／又は１つ以上のビデオシーケンスを処理することができる。ディスプレイＡＳＩＣ２１６は、例えば、読み出しメモリ動作を生成するように構成されて、メモリコントローラ（図示せず）を介してメモリ（図示せず）からフレーム／ビデオシーケンスを表すデータを読み出すことができる。ディスプレイＡＳＩＣ２１６は、画像データ（例えば、静止画像、ビデオシーケンス、など）に対して様々な処理を実行するように構成され得る。いくつかの実施例では、ディスプレイＡＳＩＣ２１６は、静止画像をスケーリングし、並びにビデオシーケンスのフレームでディザリングし、スケーリングし及び／又は色空間変換を実行するように構成され得る。ディスプレイＡＳＩＣ２１６は、静止画像フレームとビデオシーケンスフレームをブレンドするように構成されて、ディスプレイ用の出力フレームを生成することができる。ディスプレイＡＳＩＣ２１６は、より一般的には、ディスプレイコントローラ、ディスプレイパイプ、ディスプレイ制御ユニット、又はディスプレイパイプラインとも呼ばれ得る。ディスプレイ制御ユニットは、一般に、１つ以上のソース（例えば、静止画像及び／又はビデオシーケンス）から表示するためのフレームを準備するように構成された任意のハードウェア及び／又はファームウェアであり得る。より具体的には、ディスプレイＡＳＩＣ２１６は、メモリに記憶された１つ以上のソースバッファからソースフレームを取り出し、ソースバッファからフレームを合成し、得られたフレームをタッチスクリーン２２０に表示するように構成され得る。したがって、ディスプレイＡＳＩＣ２１６は、１つ以上のソースバッファを読み出し、画像データを合成して出力フレームを生成するように構成され得る。
ディスプレイＡＳＩＣ２１６は、タイミング信号（例えば、１つ以上のクロック信号）及び／又は垂直ブランキング時間及び水平ブランキングインタバル制御を含む、様々な制御及びデータ信号をディスプレイに提供することができる。タイミング信号は、ピクセルクロックを含むことができ、ピクセルの送信を示すことができる。データ信号は、色信号（例えば、赤、緑、青）を含むことができる。ディスプレイＡＳＩＣ２１６は、リアルタイムでタッチスクリーン２２０を制御して、タッチスクリーンがそのフレームによって示される画像を表示しているときに表示されるピクセルを示すデータを提供することができる。そのようなタッチスクリーン２２０へのインタフェースは、例えば、ビデオグラフィックアレイ（ＶＧＡ）インタフェース、高精細マルチメディアインタフェース（ＨＤＭＩ（登録商標））、デジタルビデオインタフェース（ＤＶＩ）、ＬＣＤインタフェース、プラズマインタフェース、又は任意の他の適切なインタフェースであり得る。
いくつかの実施例では、ハンドオフモジュール２１８もコンピューティングシステム２００に含まれ得る。ハンドオフモジュール２１８は、タッチＡＳＩＣ２０１、ディスプレイＡＳＩＣ２１６、及びタッチスクリーン２２０に結合することができ、タッチＡＳＩＣ２０１をインタフェースし、タッチスクリーン２２０でＡＳＩＣ２１６を表示するように構成され得る。ハンドオフモジュール２１２は、タッチＡＳＩＣ２０１及びディスプレイＡＳＩＣ２１６からのスキャン／感知及び表示命令によってタッチスクリーン２２０を適切に動作させることができる。他の実施例では、ディスプレイＡＳＩＣ２１６をタッチスクリーン２２０のディスプレイ回路に結合することができ、タッチＡＳＩＣ２０１をハンドオフモジュール２１８なしでタッチスクリーン２２０のタッチ感知回路に結合することができる。
タッチスクリーン２２０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）技術、発光ポリマディスプレイ（ＬＰＤ）技術、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）技術、又は有機エレクトロルミネセンス（ＯＥＬ）技術を使用することができるが、他の実施例では、他のディスプレイ技術が使用され得る。いくつかの実施例では、タッチスクリーン２２０のタッチ感知回路及びディスプレイ回路は、互いの上にスタックされ得る。例えば、タッチセンサパネルは、ディスプレイの表面の一部又は全部を覆うことができる（例えば、単一のスタックアップの次の上部に１つを組み立てるか、又はタッチセンサパネルスタックアップをディスプレイスタックアップと互いに接着して形成される）。他の実施例では、タッチスクリーン２２０のタッチ感知回路及びディスプレイ回路は、部分的又は全体的に互いに一体化されてもよい。一体化は、構造的及び／又は機能的であり得る。例えば、タッチ感知回路の一部又は全部は、ディスプレイの基板層の間（例えば、ディスプレイピクセルの２つの基板の間）に構造的に配置され得る。ディスプレイピクセルセルの外側に形成されたタッチ感知回路の部分は、「オンセル」の部分又は層と呼ばれてもよく、一方、ディスプレイピクセルセルの内部に形成されたタッチ感知回路の部分は、「インセル」の部分又は層と呼ばれてもよい。更に、いくつかの電子部品は、時にはタッチ感知回路として、及び他のある時にはディスプレイ回路として、共有され、使用され得る。例えば、いくつかの実施例では、共通電極が、アクティブなディスプレイリフレッシュ中にディスプレイ機能に使用されてもよく、タッチ感知時間中にタッチ感知機能を実行するのに使用されてもよい。感知機能とディスプレイ機能の間で構成要素を共有するタッチスクリーンスタックアップは、インセルタッチスクリーンと呼ばれ得る。
コンピューティングシステム２００は、タッチＡＳＩＣ２０１に結合されたホストプロセッサ２２８も含むことができ、タッチＡＳＩＣ２０１からの出力を受け取ることができ（例えば、例えば、シリアル周辺インタフェース（ＳＰＩ）バスのような通信バスを介してタッチプロセッサ２０２から）、出力に基づいてアクションを実行する。ホストプロセッサ２２８は、プログラム記憶装置２３２及びディスプレイＡＳＩＣ２１６に接続されることも可能である。ホストプロセッサ２２８は、例えば、ディスプレイＡＳＩＣ２１６と通信して、ユーザインタフェース（ＵＩ）の画像のような画像をタッチスクリーン２２０上に生成することができ、タッチＡＳＩＣ２０１（タッチプロセッサ２０２及びタッチコントローラ２０６を含む）を使用して、表示されたＵＩに対するタッチ入力のような、タッチスクリーン２２０上又はその近傍のタッチを検出することができる。タッチ入力は、プログラム記憶装置２３２に記憶されたコンピュータプログラムによって使用され、カーソルやポインタなどの物体を移動させること、スクローリング又はパンニングすること、制御設定を調整すること、ファイル又は文書を開くこと、メニューを表示すること、選択を行うこと、命令を実行すること、ホストデバイスに接続された周辺デバイスを動作させること、電話に応答すること、電話をかけること、電話を終了させること、音量又はオーディオ設定を変更すること、アドレス、頻繁にダイヤルされた番号、受信された通話、不在の通話などの電話通信に関する情報を記憶すること、コンピュータ又はコンピュータネットワークにログオンすること、認可された個人がコンピュータ又はコンピュータネットワークの制限された領域にアクセスすることを許可すること、コンピュータデスクトップのユーザの優先配置に関連付けられたユーザプロファイルをロードすること、ウェブコンテンツへのアクセスを許可すること、特定のプログラムを立ち上げること、メッセージを暗号化又は復号化すること、及び／又は同様のこと、を含み得るが、これらに限定されないアクションを実行することができる。ホストプロセッサ２２８は、タッチ処理に関連しない追加機能を実行することもできる。
コンピューティングシステム２００は、１つ以上のプロセッサを含むことができ、様々な機能を実装するソフトウェア又はファームウェアを実行することができる。具体的には、タッチ及び／又はスタイラス感知機能とディスプレイ機能の間で構成要素を共有する一体型タッチスクリーンの場合、タッチＡＳＩＣ及びディスプレイＡＳＩＣを、タッチセンサパネルの回路を適切に共有するように同期させることができる。１つ以上のプロセッサは、１つ以上のタッチプロセッサ２０２、ディスプレイＡＳＩＣ２１６のプロセッサ、及び／又はホストプロセッサ２２８を含むことができる。いくつかの実施例では、ディスプレイＡＳＩＣ２１６及びホストプロセッサ２２８を単一のＡＳＩＣに一体化することができるが、他の実施例では、ホストプロセッサ２２８及びディスプレイＡＳＩＣ２１６は、互いに結合された別々の回路であり得る。いくつかの実施例では、ホストプロセッサ２２８は、マスタ回路として動作することができ、ディスプレイＡＳＩＣ２１６、タッチＡＳＩＣ２０１、及びハンドオフモジュール２１８のうちの１つ以上によって使用されて、インセルタッチスクリーンの感知及びディスプレイ機能を適切に実行することができる。同期信号は、ホストプロセッサ２２８からディスプレイＡＳＩＣ２１６、タッチＡＳＩＣ２０１、及びハンドオフモジュール２１８のうちの１つ以上に直接通信され得る。あるいは、同期信号は、間接的に通信され得る（例えば、タッチＡＳＩＣ２０１又はハンドオフモジュール２１８はディスプレイＡＳＩＣ２１６を介して同期信号を受信することができる）。
コンピューティングシステム２００は、無線モジュール（図示せず）を含むこともできる。無線モジュールは、ＷｉＦｉ（登録商標）、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）などの無線通信規格を実装することができる。無線モジュールは、タッチＡＳＩＣ２０１及び／又はホストプロセッサ２２８に結合され得る。例えば、タッチＡＳＩＣ２０１及び／又はホストプロセッサ２２８は、スキャン計画情報、タイミング情報、及び／又は周波数情報をワイヤレスモジュールに送信することができ、無線モジュールが、例えば、アクティブスタイラス（すなわち、タッチセンサパネルに刺激信号を生成して注入することができるスタイラス）に情報を送信することを可能にする。例えば、コンピューティングシステム２００は、スタイラスが刺激信号を生成するために使用することができる１つ以上の低ノイズ周波数を示す周波数情報を送信することができる。更に又はあるいは、タイミング情報を使用してスタイラス２０５をコンピューティングシステム２００と同期させることができ、スキャン計画情報を使用して、コンピューティングシステム２００がスタイラススキャンを実行してスタイラス刺激信号を期待するとき（例えば、スタイラススキャン時間中にのみ刺激を生成することによって電力を節約するために）を、スタイラス２０５に指示することができる。いくつかの実施例では、ワイヤレスモジュールは、タッチＡＳＩＣ２０１及び／又はホストプロセッサ２２８に送信することができるアクティブスタイラス２０５などの周辺デバイスからの情報も受信することができる。他の実施例では、無線通信機能は、専用チップではなく、コンピューティングシステム２００の他の構成要素に組み込まれ得る。
本明細書に記載の機能の１つ以上は、メモリに記憶され、タッチＡＳＩＣ２０１のタッチプロセッサによって実行され得るか、又はプログラム記憶装置に記憶され、ホストプロセッサ２２８によって実行されるファームウェアによって実行され得ることに留意されたい。ファームウェアは、任意の非一時的コンピュータ可読記憶媒体内に記憶及び／又は伝送されることも可能で、コンピュータベースのシステム、プロセッサ内蔵システム、又は命令実行システム、装置、若しくはデバイスから命令をフェッチして命令を実行することができる他のシステムなどの、命令実行システム、装置、若しくはデバイスによって又はそれらに関連して使用される。本明細書の文脈では、「非一時的コンピュータ可読記憶媒体」は、命令実行システム、装置、又はデバイスによって又はそれらに関連して使用されるプログラムを含むか又は記憶することができる任意の媒体（信号を除く）であり得る。非一時的コンピュータ可読媒体記憶装置には、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線、若しくは半導体システム、装置又はデバイス、ポータブルコンピュータディスケット（磁気）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）（磁気）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）（磁気）、消去可能なプログラム可能な読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）（磁気）、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷなどのポータブル光ディスク、コンパクトフラッシュ（登録商標）カードなどのフラッシュメモリ、セキュアデジタルカード、ＵＳＢメモリデバイス、メモリスティック、などが含まれるが、これらに限定されない。
ファームウェアは、任意の伝送媒体内に伝搬されることも可能で、コンピュータベースのシステム、プロセッサ内蔵システム、又は命令実行システム、装置、若しくはデバイスから命令をフェッチして命令を実行することができる他のシステムなどの、命令実行システム、装置、若しくはデバイスによって又はそれらに関連して使用される。本明細書の文脈では、「伝送媒体」は、命令実行システム、装置、若しくはデバイスによって又はそれらに関連して使用されるプログラムを通信、伝搬又は伝送することができる任意の媒体であり得る。伝送可読媒体は、電子、磁気、光学、電磁気、又は赤外線有線若しくは無線の伝搬媒体を含むことができるが、これらに限定されない。
コンピューティングシステム２００は、図２の構成要素及び構成に限定されないが、様々な実施例による複数の構成に他の又は追加の構成要素を含むことができることを理解されたい。更に、コンピューティングシステム２００のコンポーネントは、単一のデバイス内に含まれてもよく、又は複数のデバイス間で分散されてもよい。
上述のように、タッチスクリーン２２０は、タッチ感知回路を含むことができる。図３は、本開示の実施例に係る、駆動及び感知領域又は線として構成されたタッチ感知回路を含む例示的なタッチスクリーンを示す。タッチスクリーン３２０は、複数の駆動線３２２及び複数の感知線３２３を有する容量感知媒体を含み得るタッチ感知回路を含むことができる。当業者が容易に理解するように、用語「線」は、単に導電経路を意味するために本明細書では時々使用され、厳密に線形である要素に限定されないが方向を変える経路を含み、異なるサイズ、形状、材料などを含むことに留意されたい。更に、駆動線３２２及び感知線３２３は、駆動線及び感知線を形成するために互いに結合されたより小さな電極から形成され得る。駆動線３２２は、駆動インタフェース３２４を介して送信セクション２１４からの刺激信号によって駆動されることが可能であり、感知線３２３で生成された得られた感知信号は、感知インタフェース３２５を介して、タッチコントローラ２０６の受信セクション２０８（イベント検出及び復調回路とも呼ばれる）内の感知チャネルに送信される。このようにして、駆動線及び感知線は、タッチピクセル３２６及び３２７のようなタッチ画像要素（タッチピクセル）と考えられ得る静電容量式感知ノードを形成するように相互作用することができるタッチ感知回路の一部であることができる。この理解の方法は、タッチスクリーン３２０がタッチの「画像」をキャプチャしたと見なされるときに特に有用であり得る。言い換えると、タッチスクリーン内の各タッチピクセルでタッチが検出されたかどうかを、タッチコントローラ２０６が判定した後、タッチが発生したタッチスクリーン内のタッチピクセルのパターンが、タッチの「画像」（例えば、タッチスクリーンにタッチする指又は他の物体のパターン）として考えられ得る。
行／駆動及び列／感知の関連付けは例示であることができ、他の実施例では、列は駆動線であることができ、行は感知線であることができることを理解されたい。いくつかの実施例では、行と列電極を垂直にすることができ、タッチノードはｘ及びｙ座標を有することができるが、他の座標系も使用することができ、タッチノードの座標を別に定義することができる。タッチスクリーン２２０は、任意の数の行電極及び列電極を含んで、所望の数及びパターンのタッチノードを形成することができることを理解されたい。タッチセンサパネルの電極は、行−列及び／若しくは列−行相互静電容量式スキャン、自己静電容量式行及び／若しくは列スキャン、行−行相互静電容量式スキャン、列−列相互静電容量式スキャン、及びスタイラススキャンのいくつか又はすべてを含む様々なスキャンを実行するように構成され得る。
更に又はあるいは、タッチスクリーンは、ピクセル化された電極のアレイを含むタッチ／ホバー感知回路を含むことができる。図４は、本開示の実施例に係るピクセル化された電極として構成されたタッチ感知回路を含む例示的なタッチスクリーンを示す。タッチスクリーン４２０は、複数の電気的に絶縁されたタッチピクセル電極４２２（例えばピクセル化されたタッチスクリーン）を有する静電容量感知媒体を含み得るタッチ感知回路を含むことができる。例えば、自己静電容量式の構成では、タッチピクセル電極４２２は、タッチコントローラ２０６の受信セクション２０８内の検出チャネルに結合されることが可能であり、駆動／感知インタフェース４２５を介して感知チャネル（又は送信セクション２１４）からの刺激信号によって駆動されることが可能であり、上述のように、同様に駆動／感知インタフェースを介して感知チャネルによって感知されることが可能である。「タッチピクセル」電極としてタッチ（すなわち、タッチピクセル電極４２２）を検出するために使用される導電性プレートにラベルを付けることは、タッチスクリーン４２０がタッチの「画像」をキャプチャしたと見なされる場合に特に有用であり得る。言い換えると、タッチコントローラ２０６がタッチスクリーン４２０の各タッチピクセル電極４２２で検出されたタッチ量を決定した後、タッチが発生したタッチスクリーン内のタッチピクセル電極のパターンは、タッチの「画像」（例えば、タッチスクリーンにタッチする指又は他の物体のパターン）と考えられ得る。ピクセル化されたタッチスクリーンは、相互静電容量及び／又は自己静電容量を感知するのに使用され得る。
本明細書で論じるように、指又はパッシブスタイラスなどの物体を検出するためにタッチスキャンを実行することに加えて、コンピューティングシステム２００は、スタイラススキャンを実行して、アクティブスタイラスを検出し、スタイラスと通信することもできる。例えば、アクティブスタイラスは、タッチ感知デバイスのタッチスクリーンの表面への入力デバイスとして使用され得る。図５Ａは、様々な実施例に係る例示的なスタイラスの側面図を示す。図５Ａの実施例では、スタイラス５００は、シャフト５１８及び先端部５１２を含むことができる。先端部５１２は、表面に接触するための先端部の遠位端部の電極５０１及び遠位端部に近接して先端部の周囲にリングを形成するリング電極５０３を含むことができる。電極５０１、５０３は、金属、塗料、インク、などの任意の適切な導電性材料であることができる。いくつかの実施例では、先端部は交換可能であり得る。シャフト５１８は、同様に、スタイラス５００の要求に応じて、任意の適切な導電性材料又は任意の適切な絶縁材料であることができる。シャフト５１８は、スタイラス５００の要求に応じて、例えば、信号送信及び受信要素、信号処理要素、などのスタイラス制御回路５０４を収容することができる。
スタイラス５００は、制御回路５０４も含むことができる。制御回路５０４は、１つ以上の電極５０１、５０３において１つ以上のスタイラス刺激信号を生成するように構成され、タッチ感知デバイスを刺激することができる。例えば、スタイラス刺激信号は、スタイラス５００からタッチスクリーン２２０のタッチ検出回路に結合されることが可能であり、受信された信号は、タッチＡＳＩＣ２０１によって処理され得る。受信された信号は、タッチスクリーン２２０の表面におけるアクティブスタイラス５００の位置を決定するのに使用され得る。いくつかの実施例では、制御回路５０４は、１つ以上のプロセッサを含むことができる。いくつかの実施例では、本明細書に記載された１つ以上のスタイラス機能は、メモリ又はプログラム記憶装置（図示せず）に記憶され、制御回路５０４内のプロセッサを実行するファームウェアによって実行され得る。
図５Ｂは、様々な実施例に係る図５Ａの例示的なスタイラスの底面図を示す。図５Ｂの実施例では、スタイラス５００は、先端部の遠位端部の電極５０１及び遠位端部に近接して先端部の周囲にリングを形成するリング電極５０３を有する円錐形の先端部５１２を有することができる。
図６は、本開示の実施例に係る、図２のタッチＡＳＩＣで動作可能なタッチセンサパネル構成の一例を示しており、スタイラススキャンを実行する。スタイラススキャン中、１つ以上の刺激信号は、１つ以上のタッチノード６０６に近接したスタイラス６０４によって注入され得る。スタイラス６０４によって注入された刺激信号は、１つ以上の近接したタッチノード６０６に対応して、スタイラス６０４と１つ以上の行トレース６０１の間の静電容量結合Ｃｘｒ及びスタイラス６０４と１つ以上の列トレース６０２の間の静電容量結合Ｃｘｃを生成することができる。スタイラス６０４と１つ以上のタッチノード６０６の間の静電容量結合Ｃｘｒ及びＣｘｃは、１つ以上のタッチノード６０６に対するスタイラス６０４の近接度に基づいて変化し得る。スタイラススキャン中、送信セクション２１４は無効にすることができ、すなわちタッチコントローラからの刺激信号Ｖｓｔｉｍはタッチセンサパネル６００に送られない。静電容量結合（例えば、相互静電容量）は、処理のために、１つ以上のタッチノード６０６の行及び列のトレースから受信セクション２０８によって受信され得る。本明細書に記載のように、いくつかの実施例では、１つ以上のスタイラス刺激信号は１つ以上の周波数を有することができる。１つ以上の周波数は、スタイラススペクトル分析スキャンからの情報を使用してタッチＡＳＩＣ２０１によって、選択され得る（以下でより詳細に説明する）。この周波数情報は、スタイラス６０４に無線通信されることが可能であり、スタイラス６０４は適切な周波数で刺激信号を生成できる。
いくつかの実施例では、１つ又は複数のマルチプレクサを使用して、行及び／又は列電極を受信セクション及び／又は送信セクションに結合することができる。例えば、相互静電容量式タッチ感知スキャン中に、行トレースを送信セクションに結合することができ、列トレースを受信セクションに結合することができる。スタイラス感知スキャン中、列トレース（又は行トレース）は、１つ以上のマルチプレクサを介して受信セクションに結合され、タッチスクリーンの１つの軸に沿ったスタイラス又は他の入力デバイスからの入力を検出することができ、次いで、行トレース（又は列トレース）は、１つ以上のマルチプレクサを介して受信セクションに結合され、タッチスクリーンの第２軸に沿ったスタイラス又は他の入力デバイスからの入力を検出することができる。いくつかの実施例では、行及び列のトレースを同時に感知することができる。いくつかの実施例では、スタイラスは、相互静電容量式スキャンタッチ感知スキャンと同時に列トレース上で検出され得る。タッチ及びスタイラス信号は、受信された応答信号を異なる周波数でフィルタリング及び復調することによって区別され得る。
スタイラスは、タッチパネル上をタッチ又はホバリングするとき、様々な向き（例えば、方位角度及び傾斜角度）を有することができる。いくつかの実施例では、電子デバイスは、スタイラスの向きに基づいて動作を実行することができる。したがって、スタイラスの向きを検出することは、デバイス操作に役立ち得る。
図７Ａ及び図７Ｂは、様々な実施例に係る、タッチパネルにタッチするときの図５Ａ及び図５Ｂの例示的なスタイラスの様々な向きを示す。図７Ａの実施例では、スタイラス７００はタッチパネル７２０にタッチするとき垂直な向きを有することができる。スタイラス７００がパネル７２０にタッチすると、先端電極７０１は、パネルの近接した導電性要素、例えば、行及び／又は列（図示せず）と静電容量Ｃ１を形成することができる。同様に、リング電極７０３は、パネル７２０の近接した導電性要素、例えば行及び／又は列と静電容量Ｃ２を形成することができる。パネル７２０でキャプチャされた画像７３０は、２つの静電容量Ｃ１、Ｃ２から生じる例示的なタッチ又はホバー画像を示す。スタイラス７００がパネル７２０に対して垂直であるので、画像７３０は、リング静電容量Ｃ２画像によって取り囲まれた先端静電容量Ｃ１画像を示すことができる。
図７Ｂの実施例では、スタイラス７００は、パネル７２０にタッチするとき、傾斜した向きを有することができる。その結果、パネル７２０でキャプチャされた画像７３０は、互いに対する２つの静電容量Ｃ１、Ｃ２に起因するタッチ又はホバー画像の位置のシフトを示すことができる。ここで、リング静電容量Ｃ２画像は、先端静電容量Ｃ１画像の右にシフトしている。シフトの量は、スタイラスの傾斜量の関数であることができる。例えば、傾斜が大きくなればなるほど、リング静電容量Ｃ２画像は先端静電容量Ｃ１画像からのものとなる。逆に、傾斜が小さければ小さいほど、リング静電容量Ｃ２画像はオーバーラップし、先端静電容量Ｃ１画像の上に中心を置くようになる。したがって、キャプチャされた画像内の２つの静電容量Ｃ１、Ｃ２画像の近接度を決定することにより、スタイラスの傾斜量を決定することができる。
その画像は、タッチパネル７２０に対するスタイラスの傾斜の方向、例えば、上向き、下向き、右向き、左向き、などを決定するのにも使用され得る。例えば、図７Ｂの画像７３０において、リング静電容量Ｃ２画像は先端静電容量Ｃ１画像の右にある。これは、スタイラス７００が右に傾斜していることを示すことができる。リング静電容量Ｃ２画像が先端静電容量Ｃ１画像の左にある場合、これは、スタイラス７００が左に傾斜していることを示すことができる。リング静電容量Ｃ２画像が先端静電容量Ｃ１画像の上にある場合、これは、スタイラス７００が上方に傾斜していることを示すことができる。リング静電容量Ｃ２画像が先端静電容量Ｃ１画像の下にある場合、これは、スタイラス７００が下方に傾斜していることを示すことができる。静電容量Ｃ１、Ｃ２画像の相対位置によって、他の傾斜方向、例えば上側左、下側右なども決定され得る。
２つの静電容量Ｃ１、Ｃ２の互いの近接度及び画像内のそれらの相対位置を決定することによって、スタイラスの向きが検出され得る。静電容量Ｃ１画像及び静電容量Ｃ２画像は本明細書では円形として図示されているが、静電容量画像は線形形状を含む他の形状であり得ることを理解されたい。
図８Ａ及び図８Ｂは、本開示の実施例に係る、例示的なスタイラス及び例示的なタッチ感知デバイスについての方位角度及び傾斜角度をそれぞれ示す。図８Ａは、ポイント８０１で例示的なタッチセンサパネル８００に接触する例示的なスタイラス８０２を示す。図８Ａに示す線８０４は、タッチセンサパネル８００の平面内にあってポイント８０１を通る基準ベクトルを表すことができる。線８０６は、スタイラスをタッチセンサパネル８００の平面に投影する投影ベクトルを表すことができる。投影ベクトル（線８０６）と基準ベクトル（線８０４）の間に形成される角度８０８は、方位角度と呼ばれ得る。図８Ｂは、ポイント８１０で例示的なタッチセンサパネル８００に接触する例示的なスタイラス８０２を示す。図８Ｂに示す線８１２は、タッチセンサパネル８００の平面に垂直でポイント８１０を通る垂直な基準ベクトルを表すことができる。基準ベクトル（線８１２）とスタイラス８０２の間に形成される角度８１４は、傾斜角度と呼ばれ得る。
傾斜精度と傾斜ジッタは、スタイラス内の傾斜センサの性能を評価するのに役立つ指標になり得る。傾斜精度は、検出された傾斜角度とスタイラスの実際の傾斜角度の間の差を表す。傾斜ジッタは、検出された傾斜角度の安定性を表す。例えば、スタイラスが特定の傾斜角度で保持されている場合、検出された傾斜角度は静止していなければならない。しかし、ノイズの存在下では、スタイラスが静止していても、検出された傾斜角度は経時的に変化（ジッタ）し得る。スタイラスは様々な角度（例えば、典型的には２０°〜７０°）で使用され得るので、方向又は傾斜に依存する性能は、入力デバイスとしてのスタイラスの有効性を制限し得る。いくつかの場合、スタイラスの傾斜精度及び傾斜ジッタは、少なくとも部分的に、傾斜センサ及びその対応する電界（例えば、リング電極の電界）の幾何学的形状に依存し得る。したがって、スタイラスの傾斜精度及び傾斜ジッタ性能を改善する幾何学的形状を有する傾斜センサを利用することが有益であり得る。
図９Ａは、先端電極９０１及び通常のリング電極９０３ａを含むスタイラス９００を示し、スタイラスはタッチ感知デバイスの表面９２０と接触している。図示のように、通常のリング電極９０３ａは、先端電極の遠位に配置されることが可能であり、比較的短い長さを有することができる。例えば、リング電極９０３ａの長さは、リング電極の断面直径より短くてもよい。リング電極９０３ａを結合（例えば、静電容量結合）する電界９３１も、リング電極から延びる矢印として象徴的に示されており、矢印の高密度クラスタリングは、より強い電界結合を表す。図示のように、表面９２０への電界９３１の結合は、リング電極の下の小さな領域に限定され得る。いくつかの場合（例えば、スタイラス９００が高角度で保持される場合）、通常のリング電極９０３ａと表面９２０の間の結合は、電極と表面の間の距離に起因して弱くなることができ、スタイラスの傾斜角度の精度の低下及び傾斜ジッタの増加をもたらす。
図９Ｂは、先端電極９０１及び円筒状リング電極９０３ｂを含むスタイラスを示し、スタイラスはタッチ感知デバイスの表面９２０と接触している。図９Ａに示す通常のリング電極９０３ａとは異なり、リング電極９０３ｂは、より長い長さを有することができる。例えば、リング電極の長さは、３ｍｍ〜７ｍｍであることができ、リング電極の断面直径より長くてもよい。リング電極９０３ｂの電界結合９３２は、リング電極から延びる矢印として象徴的に示されており、密にクラスタリングした矢印はより強い電界結合（例えば、静電容量結合）を表す。図示のように、結合は、概ね、電極に沿ったポイント（例えば、図示のポイント９４３と９４４の間）と電極を表面９２０（例えば、図８Ｂに示すタッチセンサパネルの平面）へ投影する対応する線に沿ったポイントの間で起こる。円筒状リング電極のより長い長さのため、より多くの電界が、円筒状リング電極と表面９２０の間で結合（すなわち、静電容量結合）することができる。しかし、図９Ｂに示すように、いくつかの場合（例えば、スタイラスがある角度で保持されている場合）、電界結合９３２は不均一であってもよく、すなわち、結合は、リング電極９０３ｂが表面９２０に最も近いところでずっと強くなることができ（例えば、ポイント９４３で始まる結合）、電極と表面の間の距離が増加するにつれて急激に減少することができる（例えば、ポイント９４４で始まる結合）。言い換えると、結合は、スタイラス先端部から離れる方向に電極の長さに沿って急激に減少することができる。いくつかの場合、これにより、傾斜角度の精度の低下及び傾斜ジッタの増加がもたらされ得る。
上述の実施例に示すように、リング電極を利用することはスタイラスに有益であることができ、この場合、タッチ感知表面との電界結合（すなわち、静電容量結合）は、スタイラスがある角度で保持されたとき、リング電極の長さに沿ってより均一になる。図９Ｃは、例示的なリング電極９０３ｃを示しており、スタイラスがある角度に保持されたとき、より均一な電界結合を有するように構成されている。リング電極の特定の例については、図１０〜図１３を参照して以下により詳細に説明する。リング電極９０３ｃの電界結合９３３は、リング電極から延びる矢印として象徴的に示されており、密にクラスタリングした矢印はより強い電界結合を表す。図９Ｂに示す実施例のように、結合は、概して、電極に沿ったポイントと、電極を表面９２０に投影する対応する線に沿ったポイントの間で生じる。しかし、図９Ｂの実施例とは異なり、スタイラス９００はある角度で保持されているので、結合は電極９０３ｃの長さに沿ってより均一であり得る。いくつかの実施例では、このより均一な結合は、電極の電界と一致することができ、それはスタイラス先端部に近いポイント（例えば、ポイント９４２）よりもスタイラス先端部に遠いポイント（例えば、ポイント９４１）でより強くなる。言い換えると、リング電極９０３ｃは、電極の長さに沿って強度が増加する電界を生成することができ、スタイラスがある角度に保持されたときに表面９２０との電界結合（すなわち、静電容量結合）はより均一になる。したがって、図９Ｃの実施例に示すように、スタイラス９００がある角度に保持されたとき、ポイント９４１から生じる電界結合はポイント９４２（表面からより小さい距離にある）から生じる電界結合と同様であり得る（表面９２０からより大きい距離で）。
以下の図１０〜図１２は、より均一な静電容量結合（例えば、スタイラス先端部から遠いポイントでより強くなる電界から生じる）によって特徴付けられるリング電極の実施例を説明している。図１０〜図１２に示すいくつかの実施例では、リング電極を、例えば、図５Ａの実施例に示すリング電極５０３に対応させることができる。明確にするために、スタイラス（例えば、先端電極、シャフト、など）に存在し得る追加の要素は、図１０〜図１２では省略されている。図示の各実施例では、リング電極は、金属、導電性塗料、導電性インク、などのような任意の適切な導電性材料であり得る。いくつかの構成では、リング電極は、形状が円筒状であってもよく、部分的又は完全にリング電極ベースを包含し、リング電極ベースは、少なくとも部分的に非導電性材料から形成される。本明細書に示す実施例では、電極ベースは形状が円筒状であるが、本開示の範囲はそれに限定されない。リング電極構成における電気構成要素の配線を含む電極ベースの構成は、図１３Ａ、図１３Ｂを参照して以下でより詳細に論じられる。
図１０Ａ、図１０Ｂは、本開示の実施例に係る例示的なリング電極構成１０１０を示す。図１０Ａは、単一の円筒状リング電極１０１５を含む例示的なリング電極構成の斜視図を示す。図示の実施例では、リング電極ベース１０５０（例えば、導電性要素用の非導電性支持体）は、形状が円筒状であり、任意の適切な非導電性材料から形成され得る。リング電極構成１０１０は、任意の適切な導電性材料から形成された接地リング１０１３を含むことができる。いくつかの実施例では、リング電極構成は、スタイラス先端部に近接した近接端部片１０１２を含むことができる。近接端部片１０１２は、スタイラス先端電極（図示せず）に接続し得るコネクタ１０３１を含むことができる。いくつかの構成では、遠位端部片は導電性材料から形成されることが可能であり、いくつかの場合、遠位端部片を電気的に接地して接地板１０１７として動作させることができる。
図１０Ｂは、リング電極構成１０１０の側面図を示す。図示のように、リング電極構成１０１０は全長Ｌ１を有することができる。近接端部片１０１２は、長さＬ２を有することができる。接地リング１０１３は、長さＬ３を有することができる。リング電極１０１５は、距離Ｌ４を有する非導電性材料部分１０１４（斜線領域で示す）の一部によって接地リング１０１３から一方の側で分離されることが可能であり、距離Ｌ６を有する非導電性材料１０１６（斜線領域で示す）の別の部分によって反対側で分離されることが可能である。リング電極１０１５は、Ｌ５の長さ及びＤ１の直径を有することができる。接地板１０１７は、長さＬ７を有することができる。リング電極１０１５は、リング電極構成１０１０の遠位端部から長さＬ９（すなわち、Ｌ６とＬ７を合わせた長さ）だけ分離されることが可能であり、リング電極構成１０１０の近接端部から長さＬ８（すなわち、Ｌ２、Ｌ３、及びＬ４の合計長さ）だけ分離されることが可能である。図５Ａを参照して上述したように、リング電極１０１５は、信号を送信及び受信するために、制御回路５０４又は他のスタイラス回路に電気的に結合することができる。図１０Ａ、図１０Ｂに示すような構成では、リング電極１０１５から発する電界の形状は、接地リング１０１３及び接地板１０１７によって影響され得る。具体的には、接地リングの近くのリング電極１０１５から発する電界の一部は接地リング１０１３に結合され得る。同様に、接地板１０１７の近くのリング電極１０１５から発する電界の一部は、接地板１０１７に結合され得る。したがって、長さＬ１、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５及びＬ６を変化させることによって、リング電極１０１５から発する電界の形状を調整することができる。
いくつかの実施例では、接地リング１０１３の長さＬ３が増加するにつれて、又は接地リング１０１３とリング電極１０１５の間の分離Ｌ４が減少するにつれて、スタイラス先端部に近接したリング電極１０１５の端部から生じる電界強度が減少する。同様に、スタイラス先端の遠位のリング電極の端部から発する電界強度は、接地板１０１７の長さＬ７が増加するにつれて、又はリング電極１０１５と接地板１０１７との間の分離Ｌ６が減少するにつれて減少する。いくつかの実施例では、変数Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５及びＬ６を選択することができ、スタイラス先端部に近接したリング電極１０１５の端部から発する電界がスタイラス先端部の遠位のリング電極１０１５の端部から発する電界よりも弱くなるようにする。結果的に、リング電極構成１０１０を有するスタイラスがタッチ感知面の上方である角度で保持されているとき、表面に対する電界結合は、上述のように図９Ｃを参照して、より均一になり得る。これにより、傾斜精度の向上及び傾斜ジッタの減少がもたらされ得る。図１０Ｂに示すようないくつかの例示の構成では、所望の電界形状を得るために、リング電極１０１５の長さＬ５は、３ｍｍ〜７ｍｍの範囲内にあることができる。いくつかの実施例では、リング電極１０１５から接地リング１０１３を分離する長さＬ４は、３．５ｍｍ〜６ｍｍの範囲内にあることができる。いくつかの実施例では、リング電極１０１５と接地プレート１０１７の間の距離Ｌ６は、２ｍｍ〜４ｍｍの範囲内にあることができる。いくつかの実施例では、リング電極１０１５の直径Ｄ１は、１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内にあることができる。より一般的には、いくつかの実施例では、長さＬ５はＬ４より短くてもよく、長さＬ６は長さＬ５より短くてもよい。
図１１Ａ、図１１Ｂは、本開示の実施例に係る別の例示的なリング電極構成１１１０を示す。図１１Ａは、例示的なリング電極構成の斜視図を示しており、リング電極１１１５は、それぞれ円筒状形状を有する複数の電気的に接続されたサブリング１１１９、１１２１、１１２３を含む。図１０Ａ、図１０Ｂの前の実施例のように、リング電極構成１１１０は、任意の適切な導電性材料から形成された接地リング１１１３も含むことができる。この実施例では、リング電極構成は、近接端部片１１１２及び接地板１１１７を含むことができ、これは、上記の図１０Ａ、図１０Ｂを参照して説明した近接端部片１０１２及び接地板１０１７と同様であり得る。いくつかの実施例では、隣接するサブリング１１１９、１１２１、１１２３は、電極ベース１１５０の外側に形成された導電性材料（例えば、リング電極１１１５を形成する同じ材料）の接続トレース１１４０、１１４２を介して電気的に接続され得る。本明細書に示す実施例では、接続トレース１１４０、１１４２は、電極ベース１１５０の周囲に沿って異なる位置に形成され得る。例えば、サブリング１１１９と１１２１を接続する第１トレース１１４０は、第２トレース１１４２よりもリング電極の半径方向軸に直交する異なる角度で形成され得る。他の実施例では、第２トレース１１４２は、同じ角度で形成され得る。図示されていないいくつかの構成では、２つ以上の接続トレースが２つの隣接するサブリングを接続することができる。図示されていない他の実施例では、サブリングは、例えば電極ベース１１５０を通って配線された配線を使用して互いに電気的に接続され得る。
図１１Ｂは、リング電極構成１１１０の側面図を示す。図示のように、リング電極構成１１１０は全長Ｌ１を有することができる。近接端部片１１１２は、長さＬ２を有することができる。接地リング１１１３は、長さＬ３を有することができる。リング電極１１１５は、距離Ｌ４を有する非導電性材料１１１４（斜線で示す）の一部によって接地リング１１１３から一方の側で分離されることが可能であり、距離Ｌ６を有する非導電性材料１１１６（斜線で示す）の別の部分によって反対側で分離されることが可能である。リング電極１１１５は、Ｌ５の長さ及びＤ１の直径を有することができる。接地板１１１７は、長さＬ７を有することができる。リング電極１１１５は、リング電極構成１１１０の遠位端部から長さＬ９（すなわち、Ｌ６とＬ７を合わせた長さ）だけ分離されることが可能であり、リング電極構成１１１０の近接端部から長さＬ８（すなわち、Ｌ２、Ｌ３、及びＬ４の合計長さ）だけ分離されることが可能である。リング電極１１１５は、３つのサブリング１１１９、１１２１、１１２３を含むことができる。第１サブリング１１１９は長さＬ９を有することができ、長さＬ１０を有する非導電性材料１１２０の一部によって第２サブリング１１２１から分離され得る。第２サブリング１１２１は長さＬ１１を有することができ、長さＬ１２を有する非導電性材料１１２２の別の部分によって第３サブリング１１２３から分離され得る。第３サブリング１１２３は、Ｌ１３の長さを有することができる。接続トレース１１４０、１１４２のそれぞれは、同じ幅Ｗ１を有することができるが、他の場合には、接続トレース間で幅が変化してもよい。
図１０Ａ、図１０Ｂを参照して説明した実施例と同様に、リング電極１１１５から発する電界の形状は、接地リング１１１３及び接地板１１１７によって影響され得る。具体的には、接地リング近くのリング電極１１１５から発する電界の一部は、接地リング１１１３に結合され得る。同様に、接地板１１１７の近くのリング電極１１１５から発する電界の一部は、接地板１１１７に結合され得る。図１０Ａ、図１０Ｂの実施例と同様に、リング電極１１１５から発する電界の形状も、長さＬ１、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５及びＬ６を変化させることによって、少なくとも部分的に調整され得る。更に、リング電極１１１５から発する電界の形状は、部分的には、それぞれサブリング１１１９、１１２１、及び１１２３の長さＬ９、Ｌ１１、及びＬ１３並びにサブリングを分離する長さＬ１０及びＬ１２によって調整され得る。この実施例は、３つのサブリングを含むリング電極を開示しているが、リング電極は、所望の傾斜精度及び傾斜ジッタ性能を達成するために、任意の複数のサブリングを含むことができることに留意されたい。更に、当業者であれば、所望の結果を得るために、追加のサブリングの長さ及び分離長さが同様に調整され得ることを認識するであろう。
上記で図１０Ａ、図１０Ｂを参照して説明した実施例のように、接地リング１１１３の長さＬ３が増加するにつれて、又は接地リング１１１３とリング電極１１１５の間の分離Ｌ４が減少するにつれて、スタイラス先端部に近接したリング電極１１１５の端部から発する電界強度が減少する。同様に、スタイラス先端部の遠位のリング電極の端部から発する電界強度は、接地板１１１７の長さＬ７が増加するにつれて、又はリング電極１１１５と接地板１１１７の間の分離Ｌ６が減少するにつれて減少する。更に、寸法を選択することができ、スタイラス先端部に近接した端部のサブリング長さ（例えば、Ｌ９、Ｌ１１）が、スタイラス先端部の遠位の端部のサブリング長さより長い場合（例えば、Ｌ１３）、電界強度を、スタイラス先端部の遠位の端部でより強くなるように更に成形することができる。
いくつかの実施例では、リング電極１１１５の電界形状は、リング電極の部分の表面積に基づいて近似され得る。具体的には、リング電極１１１５を、長さＬ５／２で放射状軸に直交する断面平面に概念的に分割して、２つの概念的部分を形成することができる。スタイラス先端部に近接した第１部分におけるリング電極１１１５の表面積（すなわち、リング電極を形成する導電性材料の全表面積）が、スタイラス先端部の遠位の第２部分におけるリング電極１１１５の表面積より小さい場合、第１部分に対応する電界は、第２部分に対応する電界よりも弱くなり得る。すなわち、電界は、スタイラス先端部に近接してより弱くなり、スタイラス先端部の遠位でより強くなり得る。したがって、いくつかの実施例では、スタイラス先端部に近接したリング電極１１１５の第１半分の全表面積は、スタイラス先端部の遠位のリング電極の第２半分の全表面積より小さくてもよい。当業者であれば、リング電極１１１５の概念的な分割は等分割（例えば、Ｌ５／２における分割）である必要はないことを理解するであろう。更に、リング電極１１１５を、概念的には、より大きな部分（例えば、長さＬ５／３の３つの部分のそれぞれ）に分割することができ、各部分の表面積は、スタイラス先端部から離れる方向で、リング電極の長さに沿って、次第に大きくなり得る。
図１１Ａ、図１１Ｂに示したリング電極構成１１１０のいくつかの例示的な寸法を、ここで説明する。いくつかの実施例では、サブリング１１１９，１１２１，１１２３は、リング電極１１１５の長さに沿って長さが増加することができる。例えば、サブリング１１２１の長さＬ１１は、サブリング１１１９の長さＬ９より長くてもよく、サブリング１１２３の長さＬ１３は、サブリング１１２１の長さＬ１１より長くてもよい。いくつかの構成では、サブリングに隣接し、スタイラス先端部の遠位の非導電性分離部の長さは、サブリングの長さと同じであってもよい。例えば、サブリング１１１９に隣接し、スタイラス先端部の遠位の非導電性分離部１１２０の長さＬ１０は、サブリング１１１９の長さＬ９と同じであることができる。例えば、サブリング１１２１に隣接し、スタイラス先端部の遠位の非導電性分離部１１２２の長さＬ１２は、サブリング１１２１の長さＬ１１と同じであることができる。いくつかの構成では、リング電極の長さに沿った各プログレッシブサブリングは、倍率だけ長さが増加することができる。例えば、リング電極がＮ個のサブリングを含む場合、サブリングの長さは、以下の式（１）に示すように定義され得る。
ＬSN＝ＬB（ＳN-1） （１）
式中、ＬSNはＮ番目のサブリングＳNの長さであり、ＬBはベースライン長さ（すなわち、最小のサブリングの長さ）であり、ｓは倍率である。いくつかの実施例では、倍率ｓは２であってもよい。この場合、第３サブリングの長さ（すなわち、Ｎ＝３）を見出すために、式（１）は、以下の式（２）に示すように縮小することができる、
ＬS3＝ＬB（２3-1）＝４ＬB （２）
式中、ＬBはベースライン長さ（すなわち、最小のサブリングの長さ）である。いくつかの実施例では、リング電極１１１５は、０．２５ｍｍ〜１ｍｍの範囲内のベースライン長さを有することができ、サブリングの数は３であることができ、倍率ｓは１．５〜２．５の範囲内にあることができる。
図１０Ａ、図１０Ｂを参照して上述した実施例のように、接地リング１１１３及び接地プレート１１１７は、リング電極１１１５から発する電界の形状に影響を及ぼすことができることに留意されたい。したがって、サブリング１１１９、１１２１、１１２３は、電界の所望の形状を達成するために必ずしも長さを増加する必要はない。同様に、いくつかの実施例では、サブリング１１１９、１１２１、１１２３の長さは、所望の結果を得るために、式（１）に示す式に従う必要はない。いくつかの場合、接地リング１１１３、接地板１１１７、及びこれらの要素とリング電極１１１５の間の分離の寸法は、図１０Ａ、図１０Ｂを参照して上述したものと同様であり得る。具体的には、図１１Ｂに示すようないくつかの実施例構成では、所望の電界形状を得るために、リング電極１１１５の長さＬ５は、３ｍｍ〜７ｍｍの範囲内にあることができる。いくつかの実施例では、リング電極１１１５から接地リング１１１３を分離する長さＬ４は、３．５ｍｍ〜６ｍｍの範囲内にあることができる。いくつかの実施例では、リング電極１１１５と接地板１１１７の間の距離Ｌ６は、２ｍｍ〜４ｍｍの範囲内にあることができる。いくつかの実施例では、リング電極１１１５の直径Ｄ１は、１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内にあることができる。更に、いくつかの実施例では、サブリング１１１９の長さＬ９は、０．２５ｍｍ〜１ｍｍの範囲内にあることができる。サブリング１１１９とサブリング１１２１の間の非導電性分離部１１２０の長さＬ１０は、０．２５ｍｍ〜１ｍｍの範囲内にあることができる。サブリング１１２１の長さＬ１１は、０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲内にあることができる。サブリング１１２１とサブリング１１２３の間の非導電性分離部１１２２の長さＬ１２は、０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲内にあることができる。サブリング１１２３の長さＬ１３は、１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内にあることができる。
図１２Ａ〜図１２Ｄは、本開示の実施例に係る別の例示的なリング電極構成１２１０を示す。図１２Ａは、例示的なリング電極構成の斜視図を示しており、リング電極１２１５は、スタイラス先端部に向かってリング電極の長さに沿って幅が減少する複数の突起部１２４０を有する円筒状のクラウン形状電極を含むことができる。図１０Ａ、図１０Ｂの前の実施例のように、リング電極構成１２１０は、任意の適切な導電性材料から形成された接地リング１２１３も含むことができる。この実施例では、リング電極構成は、近接端部片及び接地板１２１７を含むことができ、それは上記の図１０Ａ、１０Ｂを参照して説明した近接端部片１２１２及び接地板１２１７と同様であり得る。
図１２Ｂは、リング電極構成１２１０の側面図を示す。図示のように、リング電極構成１２１０は全長Ｌ１を有することができる。近接端部片１２１２は、長さＬ２を有することができる。接地リング１２１３は、長さＬ３を有することができる。リング電極１２１５は、距離Ｌ４を有する非導電性材料１２４２（斜線で示す）の一部によって接地リング１２１３から一方の側で分離されることが可能であり、距離Ｌ６を有する非導電性材料１２１６（斜線で示す）の別の部分によって反対側で分離されることが可能である。リング電極１２１５は、Ｌ５の長さ及びＤ１の直径を有することができる。接地板１２１７は、長さＬ７を有することができる。リング電極１２１５は、リング電極構成１２１０の遠位端部から長さＬ９（すなわち、Ｌ６とＬ７を合わせた長さ）だけ分離されることが可能であり、リング電極構成１２１０の近接端部から長さＬ８（すなわち、Ｌ２、Ｌ３、及びＬ４の合計長さ）だけ分離されることが可能である。
リング電極１２１５は、円筒状のクラウン形状を含むことができ、突起部１２４０はそれぞれ、均一な長さＬ９及びリング電極の長さに沿って最小幅に先細りする幅を有することができる。突起部１２４０の各々は、長さＬ１０を有する中実円筒状部分１２４１から始まり、リング電極の長さに沿って延びることができる。いくつかの実施例では、突起部１２４０の各々は、スタイラス先端部の方向（例えば、コネクタ１２３１の方向）においてリング電極１２１５の長さに沿って最小幅に先細りする（すなわち、直線的に減少する）幅を有することができる。例えば、図１２Ｂに示す基準線Ｂでは、突起部は幅Ｗ４を有することができ、一方、基準線Ｂよりスタイラス先端部により近い基準線Ａでは、突起部はＷ４より小さい幅Ｗ３を有することができる。
図１０Ａ、図１０Ｂを参照して同様に説明されるように、リング電極１２１５から発する電界の形状は、接地リング１２１３及び接地板１２１７によって影響され得る。具体的には、接地リングの近くのリング電極１２１５から発する電界の一部は、接地リング１２１３に結合され得る。同様に、接地板１２１７に近いリング電極１２１５から発する電界の一部は、接地板１２１７に結合され得る。図１０Ａ、図１０Ｂの実施例のように、長さＬ１、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５及びＬ６を変化させることによって、リング電極１２１５から発する電界の形状が少なくとも部分的に調整されることも可能である。更に、リング電極１２１５から発する電界の形状は、部分的に、中実円筒状部分１２４１の長さＬ１０、中実円筒状部分から延びる突起部１２４０の数、及び突起部長さＬ９を含む突起部の形状によって調整され得る。例えば、中実円筒状部分１２４１の長さがより大きい場合、電界は、スタイラス先端部より遠位のリング電極１２１５の端部でより強くなり得る。更に、突起部１２４０の幅が最小幅に向かって先細りすると、これらのポイントでリング電極１２１５から発する電界も減少し得る。したがって、これらの変数は、リング電極とタッチ感知表面の間に所望の電界結合（すなわち、静電容量結合）を達成するために調整されることが可能であり、それはより良好な傾斜精度及びより少ない傾斜ジッタをもたらすことができる。
図１２Ｃ、図１２Ｄは、それぞれ、図１２Ｂの基準線ＡとＢに対応する、リング電極の長さに沿った２つの位置におけるリング電極１２１５の断面図を示す。図示のように、突起部１２４０は、中心ポイント１２４３の周りでリング電極ベース１２５０（図示せず）の周囲に等間隔に配置されることが可能であり、リング電極ベースの円筒状形状に適合することができる。本明細書に示す実施例では、リング電極１２１５は８つの突起部１２４０を含むことができる。図１２Ｂ及び図１２Ｃの両方に示すように、スタイラス先端部により近い基準線Ａにおいて、突起部はそれぞれ幅Ｗ３を有することができる。図１２Ｂ及び図１２Ｄの両方に示すように、スタイラス先端部から遠い基準線Ｂにおいて、突起部はそれぞれ、Ｗ３より大きい幅Ｗ４を有することができる。概して、図１２Ａ〜１２Ｄに示す構成の突起の幅は、以下の式（３）によって定義され得る。
Figure 0006488427
 式中、ｄは、スタイラス先端部の遠位のリング電極端部からの距離を表し、Ｌ５は、図１２Ｂに示すリング電極の長さを表し、Ｗdは距離ｄでの突起の幅を表し、ｃは距離ｄでの円筒の断面によって形成される円周を表し、Ｎはリング電極における突起の数を表し、Ｌ９は図１２Ｂに示す突起部の長さを表す。いくつかの構成では、リング電極１２１５の領域から発する電界の強度は、その領域における突起部１２４０の幅に対応し得る。
上記で図１１Ａ、図１１Ｂを参照して同様に説明したように、リング電極１２１５の電界形状は、リング電極の部分の表面積に基づいて近似され得る。本明細書では、リング電極１２１５が、長さＬ５／２でリング電極の半径方向軸に垂直な断面平面に概念的に分割されて、２つの概念的部分を形成する場合、スタイラス先端部に近接した第１部分（例えば、突起部１２４０のより先細りした端部を有する部分）におけるリング電極１２１５の表面積は、スタイラス先端部の遠位の第２部分（例えば、突起部の中実円筒状部分１２４１及びより広い端部を有する部分）のリング電極１２１５の表面積より小さくなる。したがって、電界は、スタイラス先端部に近接してより弱くなり、スタイラス先端部の遠位でより強くなり得る。当業者であれば、リング電極１２１５の概念的な分割は等分割（例えば、Ｌ５／２における分割）である必要はないことを理解するであろう。更に、リング電極１２１５を、概念的には、より大きな部分（例えば、長さＬ５／３の３つの部分のそれぞれ）に分割することができ、各部分の表面積は、スタイラス先端部から離れる方向で、リング電極の長さに沿って、次第に大きくなり得る。
図１２Ａ〜図１２Ｄに示したリング電極構成１２１０のいくつかの例示的な寸法を、ここで説明する。前の実施例と同様に、リング電極の長さＬ５は３ｍｍ〜７ｍｍの範囲内にあることができる。いくつかの実施例では、突起部１２４０の長さＬ９は、中実円筒状部分１２４１の長さＬ１０より長くてもよい。いくつかの実施例では、突起部１２４０の長さＬ９対中実円筒状部分１２４１の長さＬ１０の比は、２：１〜３：１の範囲内にあることができる。図１２Ａ〜図１２Ｄに示すもののようないくつかの実施例では、突起部１２４０の長さＬ９は２．５ｍｍ〜４．５ｍｍの範囲内にあることができ、中実円筒状部分１２４１の長さＬ１０は０．５ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内にあることができる。
図１０Ａ、図１０Ｂを参照して上述した実施例のように、接地リング１２１３及び接地プレート１２１７は、リング電極１２１５から発する電界の形状に影響を及ぼすことができることに留意されたい。いくつかの場合、接地リング１２１３、接地板１２１７、及びこれらの要素とリング電極１２１５の間の分離の寸法は、図１０Ａ、図１０Ｂを参照して上述したものと同様であり得る。具体的には、図１２Ａ〜図１２Ｄに示すようないくつかの例示の構成では、所望の電界形状を得るために、リング電極１２１５の長さＬ５は、３ｍｍ〜７ｍｍの範囲内にあることができる。いくつかの実施例では、リング電極１２１５から接地リング１２１３を分離する長さＬ４は、３．５ｍｍ〜６ｍｍの範囲内にあることができる。いくつかの実施例では、リング電極１２１５と接地板１２１７の間の距離Ｌ６は、２ｍｍ〜４ｍｍの範囲内にあることができる。いくつかの実施例では、リング電極１２１５の直径Ｄ１は、１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内にあることができる。図１２Ａ〜図１２Ｄに示された突起を含むリング電極は、例示的なものに過ぎないことを理解されたい。本開示の範囲は、突起部が非直線的に先細りする幅を有する突起部を含む、異なる形状を有する追加の構成を意図している。
図１０〜図１２を参照して本明細書で説明した例示の構成は、別個の構成として説明されているが、いくつかの実施例では、異なる構成を組み合わせることができ、タッチ感知表面とのリング電極電界結合が、スタイラス性能の改善（例えば、傾斜精度の増加及び傾斜ジッタの減少）をもたらす。例えば、図１１Ａ、図１１Ｂを参照して説明した構成のサブリングは、図１２Ａ〜図１２Ｄを参照して説明した先細りした突起部と組み合わせられ得る。
図１３Ａは、本開示の実施例に係る、配線ワイヤ１３４３〜１３４５の簡略化回路図を含むリング電極ベース１３５０の例示的な断面図を示す。リング電極ベース１３５０は、例えば、上記で図１０Ａ、図１０Ｂを参照して説明したリング電極ベース１０５０に対応することができる。参考までに、先端電極１３０１、接地リング１３１３、リング電極１３１５、並びに非導電性部分１３１４及び１３１６の位置を破線で示す。いくつかの実施例では、リング電極ベース１３５０は、図５Ａ、図５Ｂを参照して上述したように、先端電極１３０１（破線で示す）に電気的に結合するように構成された第１コネクタ１３３１を含むことができる。先端電極１３０１からの信号は、１つ以上の先端電極配線ワイヤ１３４３を介してリング電極ベースを介して送られ得る。更に、リング電極ベース１３５０は、図５Ａを参照して上述したように、スタイラス先端部の遠位にあり、制御回路５０４（図示せず）に電気的に結合するように構成された第２コネクタ１３３２を含むことができる。いくつかの実施例では、接地リング１３１３は、１つ以上の接地配線ワイヤ１３４４に結合された接地ビア１３４１を含むことができる。同様に、リング電極１３１５は、１つ以上のリング電極配線ワイヤ１３４５に結合された電極ビア１３４２を含むことができる。本明細書には図示されていないが、リング電極ベース１３５０は、追加のビア、例えば接地ビア１３４１に対応するビア並びにビア１３４１及び１３４２に対向する側の電極ビア１３４２を含むことができる。先端電極配線ワイヤ１３４３、接地配線ワイヤ１３４４、及びリング電極配線ウィヤ１３４５は、リング電極ベース１３５０を介して第２コネクタ１３３２に配線され得る。第２コネクタから、配線ワイヤ上の信号は、制御回路５０４に送られ得る。
図１３Ｂは、リング電極ベース１３５０の上面図を示す。いくつかの構成では、接地リング１３１３及びリング電極１３１５を配線ワイヤ１３４４及び１３４５にそれぞれ接続するために、グラウンドビア１３４１及び電極ビア１３４２が必要であり得る。製造上の制約のため、ビア１３４１及び１３４２は、配線ワイヤに適切に結合されるために、最小直径Ｄ２である必要があり得る。更に、ビア１３４１及び１３４２は、製造上の制約を満たすために、少なくとも長さＬ１４だけ隣接する構成要素から分離される必要があり得る。上記で少なくとも図１０Ａ、１０Ｂを参照して説明したように、接地リング１３１３の長さＬ３を調整して、リング電極１３１５とタッチ感知面の間に所望の電界結合（すなわち、静電容量結合）を達成することができる。いくつかの実施例では、接地リング１３１３の長さＬ３は、最小分離長さＬ１４とビア直径Ｄ２の合計長さよりも小さくてもよい。したがって、図１３Ｂに示すように、接地ビア１３４１の一部は、非導電性分離部１３１４の領域において接地リング１３１３の外側に延びることができる。いくつかの実施例では、接地リング１３１３に関連付けられた接地ビア１３４１の半分は接地リング１３１３上に配置されることが可能であり、ビアの半分を非導電性分離領域１３１４内に突出することができる。
スタイラスの文脈で説明されることが多いが、本明細書の実施例は、タッチ感知面と相互作用する他の入力デバイスに適用され得ることに留意されたい。更に、タッチスクリーンに関して説明されることが多いが、入力デバイスは、タッチスクリーンを含まないタッチ感知デバイスとともに使用され得る。最後に、本明細書に記載された実施例の要素は、本明細書で説明又は図示された様々な要素を追加又は省略することを含み、異なる方法で組み合わせられ得ることに留意すべきである。
本開示のいくつかの実施例は、非導電性材料から形成されたベースと、導電性材料から形成され、ベースを取り囲むリング電極と、導電性材料から形成され、ベースを取り囲み、リング電極から第１距離だけ離れている接地リングと、第２導電性材料から形成され、リング電極から第２距離だけ離れている接地板と、を含む装置を対象としており、ここで、リング電極は駆動回路に接続され、接地リングは基準電位に接続され、接地板は基準電位に接続される。上記に開示された１つ以上の実施例に加えて、又は代替的に、いくつかの実施例では、リング電極の少なくとも一部は、第１外径を有する中空円筒状形状であり、接地電極の少なくとも一部は、第１外径を有する中空円筒状形状である。上記に開示された１つ以上の実施例に加えて、又は代替的に、いくつかの実施例では、リング電極は、リング電極の第１外径より長い長さを有する。
上記に開示された１つ以上の実施例に加えて、又は代替として、いくつかの実施例では、リング電極は第１長さを有し、接地リングは第１長さより短い第２長さを有する。上記に開示された１つ以上の実施例に加えて、又は代替的に、いくつかの実施例では、リング電極と接地リングの間の第１距離は、接地リングの第１長さよりも小さい。上記に開示した実施例の１つ以上に加えて、又代替的に、いくつかの実施例では、第１長さは、３ｍｍ〜７ｍｍの範囲内にある。上記に開示された１つ以上の実施例に加えて、又は代替的に、いくつかの実施例では、第１距離は、３．５ｍｍ〜６ｍｍの範囲内にある。上記に開示された１つ以上の実施例に加えて、又は代替的に、いくつかの実施例では、第２距離は２ｍｍ〜４ｍｍの範囲内にある。上記に開示された１つ以上の実施例に加えて、又は代替的に、いくつかの実施例では、装置は、スタイラスデバイスの先端電極に装置を結合するように構成された第１コネクタを更に備える。上記に開示された１つ以上の実施例に加えて、又は代替的に、いくつかの実施例では、リング電極はタッチ感知面に容量結合するように構成され、リング電極も接地リングに容量結合するように構成される。上記に開示された１つ以上の実施例に加えて、又は代替的に、いくつかの実施例では、装置は、リング電極に結合された１つ以上の第１導電トレース、接地リングに結合された１つ以上の第２導電トレースを更に含み、第１及び第２導電トレースはベースを介して配線される。上記に開示された１つ以上の実施例に加えて、又は代替的に、いくつかの実施例では、装置は、第１導電トレースをリング電極に結合するように構成された１つ以上の第１ビア及び第２導電トレースを接地リングに結合するように構成された１つ以上の第２ビアを更に備える。上記に開示された１つ以上の実施例に加えて、又は代替的に、いくつかの実施例では、１つ以上の第２ビアの少なくとも１つは、接地リングの長さよりも大きい第２直径を有する円形形状を有する。上記に開示された１つ以上の実施例に加えて、又は代替的に、いくつかの実施例では、基準電位は接地電圧である。
本開示のいくつかの実施例は、アクティブスタイラス用の電極を対象としており、電極の長さに沿って互いに平行に配置された複数の中空円筒状サブリングを含み、各サブリングは、第１方向に隣接するサブリングからそれぞれの分離距離だけ分離されており、各サブリングのそれぞれの長さは、第１方向の電極の長さに沿って各々の中空円筒状形状サブリングとともに増加する。上記に開示された１つ以上の実施例に加えて、又は代替的に、いくつかの実施例では、電極の長さに沿った各サブリングのそれぞれの長さは倍率だけ増加する。上記に開示された１つ以上の実施例に加えて、又は代替的に、いくつかの実施例では、倍率は、１．５〜２．５の範囲内にある。上記に開示された１つ以上の実施例に加えて、又は代替的に、いくつかの実施例では、第１方向において隣接する第１サブリングと第２サブリングの間の分離距離は、第１サブリングの長さに等しい。上記に開示された１つ以上の実施例に加えて、又は代替的に、いくつかの実施例では、各サブリングは、１つ以上の導電トレースを介して電気的に接続される。
上記に開示された１つ以上の実施例に加えて、又は代替的に、いくつかの実施例では、電極内の各々の導電トレースは、同じ円筒状輪郭上に形成され、円筒状輪郭の半径方向軸に対して異なる角度で配置される。上記に開示された１つ以上の例に加えて、又は代替的に、いくつかの実施例では、電極が電極の半径方向軸に直交する平面によって等しい軸方向長さの第１及び第２半分に概念的に分割される場合、第１半分は、第２半分の表面積より大きい表面積を有する。
本発明の開示のいくつかの実施例は、アクティブスタイラス用の電極を対象としていて、それは、中空円筒状リング部分と、クラウン形状を形成する複数の突起部と、を含み、複数の突起部の各々は、中空円筒状リング部分から始まり、中空円筒状リング部分から電極の長さに沿って第１端部に向かって延び、複数の突起部のそれぞれは、中空円筒状リング部分で最大幅を有し、電極の第１端部での最小幅に先細りする。上記に開示された１つ以上の例に加えて、又は代替的に、いくつかの例では、複数の突起部のそれぞれが第１長さを有し、中空円筒状リング部分は、第１長さより短い第２長さを有する。上記に開示された１つ以上の実施例に加えて、又は代替的に、いくつかの実施例では、第１長さ対第２長さの比は、２：１〜３：１の範囲内にある。上記に開示された１つ以上の実施例に加えて、又は代替的に、いくつかの実施例では、第１長さは２．５ｍｍ〜４．５ｍｍの範囲内にあり、第２長さは０．５ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内にある。
本開示のいくつかの実施例は、入力デバイスを対象としており、それは、シャフト部分及び先端部分を含む本体と、入力デバイスの遠位端部にあり先端部分に配置された先端電極と、先端電極の遠位の先端部分に配置されたリング電極装置と、を含み、前記リング電極装置は、非導電性材料から形成されたベースと、導電性材料から形成され、ベースを取り囲むリング電極と、導電性材料から形成され、ベースを取り囲み、リング電極から第１距離だけ分離された接地リングと、第２導電性材料から形成され、リング電極から第２距離だけ分離された接地板と、リング電極に結合し、１つ以上の刺激信号を生成するように構成された刺激回路と、を含む。
添付図面を参照して、実施例を十分に説明してきたが様々な変更及び修正が、当業者には明らかとなるであろうことに留意されたい。そのような変更及び修正は、添付の特許請求の範囲によって定義されるような様々な実施例の範囲内に含まれるものとして理解されたい。

Claims (15)

  1. 非導電性材料から形成されたベースと、
    導電性材料から形成され、前記ベースを取り囲むリング電極と、
    前記導電性材料から形成され、前記ベースの近接端部で前記ベースを取り囲み、前記リング電極から第１の長手方向距離だけ分離された接地リングと、
    第２導電性材料から形成され、前記ベースの遠位端部に配置され、前記リング電極から第２の長手方向距離だけ分離された接地板と、
    を備えた入力デバイスのための装置であって、
    前記リング電極は駆動回路に接続され、前記接地リングは基準電位に接続され、前記接地板は基準電位に接続され、
    前記装置が前記入力デバイスに組み込まれて、前記ベースの前記近接端部が前記入力デバイスの先端部分に近接して配置され、且つ前記ベースの遠位端部が前記入力デバイスの先端部分から遠位して配置され、
    前記リング電極が、前記接地リングと前記接地板との間に配置される、入力デバイスのための装置。
  2. 前記リング電極の少なくとも一部は、第１外径を有する中空円筒状形状であり、前記接地リングの少なくとも一部は、前記第１外径を有する中空円筒状形状である、請求項１に記載の装置。
  3. 前記リング電極は、前記リング電極の前記第１外径より長い長さを有する、請求項２に記載の装置。
  4. 前記リング電極は第１長さを有し、前記接地リングは前記第１長さより短い第２長さを有する、請求項１に記載の装置。
  5. 前記リング電極と前記接地リングの間の第１距離は、前記リング電極の前記第１長さより短い、請求項４に記載の装置。
  6. 前記第１長さは３ｍｍ〜７ｍｍの範囲内にある、請求項４に記載の装置。
  7. 前記リング電極と前記接地リングの間の第１距離は、３．５ｍｍ〜６ｍｍの範囲内にある、請求項４に記載の装置。
  8. 前記リング電極と前記接地板との間の第２距離は、２ｍｍ〜４ｍｍの範囲内にある、請求項４に記載の装置。
  9. 前記装置は、前記装置をスタイラスデバイスの先端電極に結合するように構成された第１コネクタを更に備える、請求項１に記載の装置。
  10. 前記リング電極は、タッチ感知面に静電容量結合するように構成され、前記リング電極も、前記接地リングに静電容量結合するように構成される、請求項１に記載の装置。
  11. 前記リング電極に結合された１つ以上の第１導電トレースと、前記接地リングに結合された１つ以上の第２導電トレースとを更に備え、前記第１及び第２導電トレースは前記ベースを介して配線される、請求項１に記載の装置。
  12. 前記第１導電トレースを前記リング電極に結合するように構成された１つ以上の第１ビアと、前記第２導電トレースを前記接地リングに結合するように構成された１つ以上の第２ビアを更に備える、請求項１１に記載の装置。
  13. 前記１つ以上の第２ビアの少なくとも１つは、前記接地リングの長さより長い第２直径を有する円形形状を有する、請求項１２に記載の装置。
  14. 前記基準電位は接地電圧である、請求項１に記載の装置。
  15. 前記装置は、
    軸部分及び前記先端部分を有する本体と、
    前記入力デバイスの遠位端部にあり前記先端部分に配置された先端電極と、
    １つ以上の刺激信号を生成するように構成された前記駆動回路と、を備えた前記入力デバイス、に組み込まれ、
    前記装置は、前記先端電極の遠位の前記先端部分に配置される、請求項１に記載の装置。
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