(57)【要約】容量性タッチセンサが、タッチによって生じる信号を背景信号を超えて増大させることによって、タッチ位置のより正確な解明を可能にするように配置される。厚さが０．７５ｍｍ（０．０３０インチ）以下の種々の材料を含む薄膜誘電体保護層が、容量性タッチセンサ回路に配置される。薄膜によって、タッチは容量性タッチセンサ回路に密接して起きることが可能となり、従ってタッチに応答してより強い信号を発生する。薄膜は透明か、または不透明であり、そして堅いか、または可撓性であり得る。本発明はまた、タッチ位置を正確に決定するのに使用するための信号を戻すためのシステムを提供する。システムは、制御装置から電界を受信し、タッチを受け、そしてタッチ位置を正確に決定するのに使用するのに適する、タッチに起因する適当な電界の変調を表す信号を与える。
2005534103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ手段による装置のタッチ面へのタッチ位置を決定するのに使用するための薄面容量性タッチ画面であって、
誘電体裏当て層と、
複数のセンサバーを備え、前記誘電体裏当て層に固着される容量性タッチセンサ回路と、
第１面および第２面を有する薄い誘電体膜であって、前記第１面は前記容量性タッチセンサ回路に固着され、前記第２面は前記タッチ面として向けられる、薄い誘電体膜と、
を備える薄面容量性タッチ画面。
【請求項２】
前記センサバーがほぼ平行に配置される、請求項１に記載の薄面容量性タッチ画面。
【請求項３】
前記薄い誘電体膜の厚さが約０．７５ｍｍ（０．０３０インチ）未満である、請求項１に記載の薄面容量性タッチ画面。
【請求項４】
装置のタッチ面へのタッチ位置を決定するのに使用するための薄面容量性タッチ画面であって、
誘電体裏当て層と、
複数のセンサバーを備え、前記誘電体裏当て層に配置される容量性タッチセンサ回路と、
タッチ面を与え、厚さが約０．７５ｍｍ（０．０３０インチ）未満であり、そして前記誘電体裏当て層の反対側のセンサ回路層に配置される薄い誘電体膜と、
を備える薄面容量性タッチ画面。
【請求項５】
前記センサバーがほぼ平行に配置される、請求項４に記載の薄面容量性タッチ画面。
【請求項６】
薄い誘電体膜の厚さが約０．５ｍｍ（０．０２０インチ）未満である、請求項４に記載の薄面容量性タッチ画面。
【請求項７】
前記薄い誘電体膜の厚さが約０．２５ｍｍ（０．０１０インチ）未満である、請求項４に記載の薄面容量性タッチ画面。
【請求項８】
前記薄い誘電体膜の厚さが約０．１２５ｍｍ（０．００５インチ）未満である、請求項４に記載の薄面容量性タッチ画面。
【請求項９】
前記薄い誘電体膜がポリカーボネート材料を含む、請求項４に記載の薄面容量性タッチ画面。
【請求項１０】
前記薄い誘電体膜がアクリル材料を含む、請求項４に記載の薄面容量性タッチ画面。
【請求項１１】
前記薄い誘電体膜がポリエステル膜を含む、請求項４に記載の薄面容量性タッチ画面。
【請求項１２】
前記薄い誘電体膜が、スプレーによってセンサ回路上に配置されるように適合される誘電体化合物を含む、請求項４に記載の薄面容量性タッチ画面。
【請求項１３】
前記薄い誘電体膜が、直接塗布、接合、積層、スプレー、スパッタリング、およびゾル・ゲル法のうちの選択された１つによってセンサ回路上に配置される、請求項４に記載の薄面容量性タッチ画面。
【請求項１４】
前記薄い誘電体膜の表面がテキストおよび画像のうちの選択された１つの転写を受け入れる、請求項４に記載の薄面容量性タッチ画面。
【請求項１５】
前記画面がほぼ透明である、請求項４に記載の薄面容量性タッチ画面。
【請求項１６】
前記画面がほぼ不透明である、請求項４に記載の薄面容量性タッチ画面。
【請求項１７】
前記薄い誘電体膜が複屈折材料をさらに含む、請求項４に記載の薄面容量性タッチ画面。
【請求項１８】
前記薄い誘電体膜が、反射防止コーティング、まぶしさ防止コーティング、および着色のうちの選択された１つをさらに含む、請求項４に記載の薄面容量性タッチ画面。
【請求項１９】
前記誘電体裏当て層が表示面の一部を含む、請求項４に記載の薄面容量性タッチ画面。
【請求項２０】
前記誘電体層が二酸化けい素を含む、請求項４に記載の薄面容量性タッチ画面。
【請求項２１】
装置の面へのタッチ位置を決定するのに使用するための容量性タッチ画面であって、
誘電体裏当て層と、
導電性タッチ感知手段を備え、前記誘電体裏当て層に配置される容量性タッチセンサ回路であって、前記導電性タッチ感知手段は、タッチ位置を表す前記タッチに応じて入力信号を生じることが可能である、容量性タッチセンサ回路と、
厚さが約０．７５ｍｍ（０．０３０インチ）未満であり、前記誘電体裏当て層の反対側のセンサ回路層に配置される薄い誘電体膜と、
を備える容量性タッチ画面。
【請求項２２】
前記容量性タッチセンサ回路の反対側に前記薄い誘電体膜に隣接して配置され、ときどき交換できるように、前記容量性タッチ画面に取外し可能に固着される保護層をさらに含む、請求項２１に記載の容量性タッチ画面。
【請求項２３】
視覚装置の表示面へのタッチ位置を決定するのに使用するための薄面容量性タッチ画面を設ける方法であって、
複数のセンサバーを含む容量性タッチセンサ回路を設ける工程と、
誘電体裏当て層を設ける工程と、
前記誘電体裏当て層の一面に前記容量性タッチセンサ回路を配置する工程と、
薄い誘電体膜を設ける工程と、
前記薄い誘電体膜を前記裏当て層の面の反対側の前記センサ回路に配置する工程と、
を含む方法。
【請求項２４】
前記誘電体裏当て層が前記表示面の少なくとも一部を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
装置のタッチ面へのタッチ位置を決定するのに使用する信号を与えるためのシステムであって、前記装置は、
（ａ）複数のセンサバーを含む容量性タッチセンサ回路と、
（ｂ）前記容量性タッチセンサ回路が配置される誘電体裏当て層と、
（ｃ）前記裏当て層の反対側の面上のセンサ回路に配置され、一面がタッチ面であり、厚さが約０．７５ｍｍ（０．０３０インチ）未満である薄い誘電体膜と、
を備え、前記容量性タッチセンサ回路は、
（ａ）前記センサ回路のバーへ印加するための電界を受信し、
（ｂ）前記タッチを受け、
（ｃ）少なくとも１つのセンサバーへの前記タッチに起因する電界の変調を表す信号を発生し、
（ｄ）信号を戻す
タスクを実行するように動作し、前記信号はタッチ位置を決定するのに使用するのに適当であるシステム。
【請求項２６】
前記センサバーがほぼ平行に配置される、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記誘電体裏当て層が前記表示面の少なくとも一部を含む、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２８】
視覚画像を表すための視覚表示装置と、
タッチセンサおよび電子制御装置を含み、前記視覚表示装置に近接して固着されるタッチ画面と、
を備え、前記電子制御装置はタッチセンサへのタッチを検出するように動作し、前記タッチセンサはセンサ回路および薄い誘電体膜を含み、前記薄い誘電体膜は視覚表示装置の反対側のセンサ回路に固着される表示装置。
【請求項２９】
前記視覚表示装置が、前記センサ回路が固着される誘電体裏当て層として構成される、請求項２８に記載の表示装置。
【請求項３０】
前記視覚表示装置が液晶表示装置を含む、請求項２９に記載の表示装置。
【請求項３１】
前記タッチ画面が、前記視覚画像を表すために前記液晶表示装置と連動する外側偏光層をさらに含む、請求項３０に記載の表示装置。
【請求項３２】
前記視覚表示装置が陰極線管装置を含む、請求項２８に記載の表示装置。
【請求項３３】
前記表示装置が、前記タッチ画面に近接して固着される、取外し可能な保護層をさらに含む、請求項２８に記載の表示装置。
【請求項３４】
前記薄い誘電体膜が、前記タッチ画面が前記視覚表示装置の形状に適合することを可能にするのに十分な可撓性膜を含む、請求項２８に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は容量性タッチ画面アーキテクチャに関する。より詳細には、本発明は、何処で表面がタッチされたかを示す制御信号を提供できる、装置の表面で使用するための薄面容量性タッチ画面アーキテクチャに関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチ画面は、情報をコンピュータシステムに入力する手段として、陰極線管（例えば、ＣＲＴ）および液晶表示画面（例えば、ＬＣＤ画面）など、種々の型の表示装置とともに使用される。表示装置の上に置かれる場合、タッチ画面は、ユーザが、所望のアイコンまたは要素に対応する位置で画面をタッチすることによって、表示されるアイコンまたは要素を選択することを可能にする。コンピュータおよび他の電子装置がどこにでも存在するようになるにしたがって、タッチ画面はより一般的なデータ入力インタフェースになりつつある。例えば、タッチ画面は現在、ワークショップ、倉庫、製造工場、レストラン、手持ち式携帯情報端末、現金自動預払機、カジノゲーム機などで見られる。
【０００３】
従来、近接場画像（Near Field Imaging: ＮＦＩ）タッチ画面は、タッチ画面が有害な環境条件にさらされる比較的厳しい環境で用いられた。簡単に言えば、ＮＦＩアーキテクチャは、複数のタッチセンシティブバーが用いられ、タッチ画面への接触が画面上の特定のバーに行われたことをプログラムで解明され得るようにアドレス指定されるという点で、何か他のタッチ画面アーキテクチャと異なる。ＮＦＩアーキテクチャによって与えられる比較的高い感度が、下に横たわる回路が良好に保護されるために十分な厚さの保護コーティングを可能にするので、ＮＦＩタッチ画面はより厳しい環境に特によく適している。他のタッチ画面アーキテクチャの比較的小さい感度が、十分な厚さの保護コーティングの使用を妨げるので、それらはそのような環境にそんなによく適していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、ＮＦＩ型タッチ画面の特段の強度が、タッチ画面がより厳しい環境条件にさらされる可能性が高い環境で、それらがよく使用されるようにした。ＮＦＩアーキテクチャは、十分な厚さの保護基板が厳しい環境に耐えることを可能にする一方で、タッチ画面は通常極めて多くの乱用を受ける。従って、これらのタッチ画面は通常損傷を受け、他の応用におけるタッチ画面よりも短い間隔で交換する必要がある。これまで、これは乱用される環境におけるタッチ画面の使用がもたらす不幸な結果であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、センサバーの上に薄い誘電体膜を有するＮＦＩ容量性タッチセンサアーキテクチャに関する。薄い誘電体膜はタッチに因る損傷からタッチセンサのセンサバーを保護し、タッチセンサを密閉型ユニットにする。薄い誘電体膜の使用は大部分の用途にとって満足なものであり、より厚い誘電体被膜を有する他のユニットよりもタッチセンサを感度よくする。さらに、ＮＦＩ容量性タッチセンサアーキテクチャの感度は、第２保護層が、タッチの検出を妨げずに、薄い誘電体層の上に追加されるのを可能にする。このようにして、取外し可能な保護層がタッチセンサとともに使用されて、タッチセンサ全体よりもむしろ取外し可能な層の交換を可能にする。
【０００６】
本発明の容量性タッチセンサは３つの層、下に横たわる層を保護する薄い誘電体膜、容量性タッチセンサ回路層、および誘電体裏当て層（dielectric backing layer）を含む。誘電体裏当て層は陰極線管または液晶表示装置の外側画面である。容量性タッチセンサ回路層は、タッチを表す信号を伝えるのに適したリード線に接続される複数のセンサバーを含む。層は、追加物として表示面に配置されるか、或いは製造中に表示面の一部として形成され得る「スタックアップ（stack-up）」を含む。目的とする用途に応じて、スタックアップは透明か、或いは不透明であり、そして堅いか、または可撓性である。
【０００７】
本発明の別の態様では、薄い誘電体膜の厚さは約０．７５ｍｍ（０．０３０インチ）未満である。本発明の他の態様では、薄い誘電体膜は１，０００〜１０，０００オングストロームの範囲までさらに減少する。
【０００８】
本発明のさらなる態様では、薄い誘電体膜は、ポリカーボネートまたはアクリルのような、シート材料を含む。シート材料は容量性タッチセンサおよび誘電体裏当て層の上に積層されるか、接着されるか、または別の方法で配置され得る。
【０００９】
本発明のさらなる態様では、薄い誘電体膜は、ポリエステルのような可撓性膜材料を含む。
【００１０】
本発明の別の態様では、薄い誘電体膜は二酸化けい素か、または蒸着に適する他の材料であり得る。
【００１１】
本発明のさらに別の態様では、薄い誘電体膜は、スプレー、浸漬被覆、またはスパッタリングによって形成され得る。
【００１２】
上述の態様および本発明の付随する利点の多くが、同じことが、添付図面（これらは略図であり、スケール変更されていない）と併せて、次の詳細な説明を参照してより良く理解されるようになるので、より容易に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の例示的な実施形態についての次の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付図面を参照する。詳細な説明および図面は、本発明が実行される特定の例示的な実施形態を示す。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施することを可能にするほど詳細に説明される。本発明の精神または範囲を逸脱せずに、他の実施形態が用いられ、他の変更が行われることを理解すべきである。従って、次の詳細な説明は制限的な意味で理解されるべきではないし、本発明の範囲は添付した特許請求の範囲によってだけ規定される。
【００１４】
本明細書および特許請求の範囲を通じて、文脈が別様にはっきりと示さない限り、次の用語がここで明確に関連付けられる意味を有する。「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」の意味は複数の参照を含む。「ｉｎ」の意味は「ｉｎ」および「ｏｎ」を含む。用語「接続される（connected）」は、いかなる媒介装置も無い、接続される物の間の直接の電気的接続を意味する。用語「結合される（coupled）」は、接続される物の間の直接の電気的接続か、或いは１つ以上の受動または能動媒介装置を通しての間接の接続を意味する。用語「回路（circuit）」は、互いに協働して所望の機能を与えるように配置される、１つ以上の受動および／または能動部品を意味する。用語「信号（signal）」は、少なくとも１つの電流信号、電圧信号、またはデータ信号を意味する。図面に関して、同じ数字が全図面を通じて同じ部品を示す。さらに、特に明記しない限り、または本開示と矛盾しない限り、単数に対する参照が複数に対する参照を含む。
【００１５】
簡単に述べると、本発明は、装置、例えばＬＣＤまたはＣＲＴ表示装置の表面で、或いはタッチパッドで使用するための容量性タッチセンサアーキテクチャに関する。より具体的に言えば、本発明は、薄い誘電体膜の使用により、任意の起り得る背景の影響（遠場 (far field)）によって生じる信号よりも、センサ（近接場）へのタッチによって生じる相対的信号を増大させることによって、タッチ位置のより正確な解明を可能にする。そのような背景の影響の例は、タッチに係わる人の他の器官、例えば、手または、彼らの腕、頭などのような、容量性タッチ画面装置に密接するユーザの身体の別の部分よって生じる信号である。
【００１６】
容量性ＮＦＩタッチ画面装置において、制御装置は、タッチに起因する望ましい近接場の影響と望ましくない遠場の影響との間に差が出る。タッチとタッチセンサ回路との間の保護層の厚さが、識別される信号の強度に直接影響を及ぼす。保護層の厚さが増大するにつれて、タッチに起因する信号の強度は比例して減少する。従来より、ＮＦＩタッチ画面は、タッチ画面に接続される制御装置回路で十分な利得を有するように設計されて、遠場の影響をなお適切に排除しながら、近接場信号の受理できる検出を与える。
【００１７】
本発明に従って、誘電体の厚さが減少するにつれて、近接場手段のセンサバーへの相対的距離が遠場物のセンサバーへの距離よりも著しく減少するので、タッチセンサが近接場信号と遠場信号を識別する能力が大いに向上する。換言すれば、誘電体の厚さを５０％減少させることによって、タッチ手段とタッチセンサとの間の距離を約５０％削減する。しかし、任意の遠場誘因とタッチセンサとの間の距離は、５０％未満、たぶんたった数％だけしか減少しないであろう。例えば、誘電体の厚さを１ｍｍから０．５ｍｍへ減少させることによって、タッチとセンサバーとの間の距離を５０％減少させる。しかし、遠場誘因（例えば、タッチする手のひら）がセンサバーから５０ｍｍである場合、距離はわずか１％だけ減少して４９．５ｍｍになるであろう。
【００１８】
従って、誘電体の厚さを減少させることが、減少した入力信号強度の使用を可能にし、これは遠場の影響を減らす。さらに、近接場信号の遠場信号に対する比を増大させることによって、近接場信号は遠場信号と容易に区別される。これらの態様の両方がタッチ検出精度の向上に寄与する。さらに、入力信号強度を減少させることが、電力消費を少なくし、タッチ画面によって生じる電磁干渉を少なくする。
【００１９】
図１は容量性タッチセンサの動作の一般的原理を示す略図である。図１で、タッチ画面システム１００が、タッチセンサ１０１、制御装置１２２、およびコンピュータ１２６を含む。この特定の実施形態では、タッチセンサ１０１は、本発明によって構成されるような、薄い誘電体膜によって上塗りされる容量性タッチセンシング層を含む。
【００２０】
作動中、制御装置１２２は励起波形をタッチセンサ１０１の容量性タッチセンシング層へ供給して、電界を容量性タッチセンシング層内に生じる。タッチセンサ１０１をタッチするか、または密接に接近する場合、検出可能な変化または変調が、指先とタッチセンシング層との間の容量性結合に因って、電界に起きる。電界の変化または変調が、タッチセンサ１０１に対する物体の近接性および位置に比例する信号を生じる。電界の変化が制御装置１２２によって感知される。制御装置１２２はいくつかの方法の１つによってタッチを解明して、タッチの位置を表す１組のデカルト座標を得る。位置グラフ１４０は、タッチセンサ１０１へのタッチの実際の位置のグラフ式表現である。タッチ位置の座標が、画面に表示され、かつタッチされるコマンドの実行のために、別の装置に、例えばコンピュータ１２６に与えられる。本明細書、特許請求の範囲、および図面を通じて、「タッチ」は、容量性結合が起きるほど物体がタッチセンサ１０１に近接して、従って電界の変調を起こす場合に、起きると考えられる。物理的接触が起きなくてもよい。物体は、体部位（通常、指）、または無生物（通常、スタイラス (stylus)）のような、多くの導電性物質のいずれかである。スタイラスは能動的または受動的であり得るが、薄い誘電体を通してセンサバーと容量結合できるはずである。
【００２１】
図２は本発明の一実施形態による薄面容量性タッチ画面を示す等角図である。図２において、薄面タッチ画面２００が、誘電体裏当て層２１０、タッチセンサ回路２１５、および薄い誘電体膜２１２を含む。タッチセンサ回路２１５はタッチセンサバー２１８およびセンサ回路尾部２２０を含む。裏当て層２１０、タッチセンサ回路２１５、および薄い誘電体膜２１２は物理的に一緒に配置されて、スタックアップ２３０を形成する。スタックアップ２３０は図１のタッチ画面１０１として機能することが可能であり、ＣＲＴまたはＬＣＤ上に直接配置するのに適している。
【００２２】
誘電体裏当て層２１０は、ガラスシート、ポリエステルシート、あるいは他の誘電体シートまたは膜材料である。誘電体裏当て層２１０は、既存の陰極線管（ＣＲＴ）モニタ、または液晶表示（ＬＣＤ）装置、例えば、コンピュータまたはラップトップモニタ、あるいは売店、ゲームセンター、携帯情報端末（ＰＤＡ）用のフラット画面表示装置、および同様の表示装置の画面の外側面であり得る。代替実施形態では、スタックアップ２３０は見たりタッチしたりするのに適した画面上に直接配置されるか、または見る画面とスタックアップ２３０との間に空隙を設けて配置され得る。
【００２３】
タッチセンサ回路２１５は、タッチセンサバー２１８（これは図式的に示される）と、センサ回路尾部２２０として一緒に束ねられるか、または形づくられる、タッチセンサバーに対応するリード線（図示せず）と、を含む。タッチセンサ回路２１５およびタッチセンサバー２１８に関するさらなる詳細が、図４に関する開示に含まれる。タッチセンサ回路２１５は、上記のような直接塗布を含む、任意の適当な手段によって、あるいは任意の適当な積層または接合プロセスによって裏当て層２１０上に配置される。
【００２４】
薄い誘電体膜２１２は、タッチセンサ回路２１５を外部環境から保護するのに適する、約０．７５ｍｍ（０．０３０インチ）以下の厚さの任意の誘電体材料である。約０．７５ｍｍ（０．０３０インチ）未満の厚さの誘電体シートおよび膜が、許容できる薄い保護誘電体膜をユーザとセンサバーとの間に形成するために用いられ得る。薄い誘電体膜は単一層か、或いは多層構成である。単一層応用において、単一材料が、センサバー回路を覆い、タッチ面を設けるために使用される。あるいは、保護材料の第１コーティングが、別の材料、例えば、反射防止材料、引っかき傷または汚れに耐える材料、抗菌コーティング、またはそれらの任意の組合せで上塗りされる。本発明の薄い誘電体膜および他の部品は、本発明の目的とする応用に応じて、透明または不透明であり得る。
【００２５】
スプレー可能な誘電体化合物が薄い保護誘電体膜を形成するために用いられ、結果として約０．１２５ｍｍ（０．００５インチ）未満の厚さを生じ得る。二酸化けい素、およびスパッタコーティング、ゾル・ゲル法、またはオングストロームレベルの薄い誘電体膜を堆積する他の手段に適する他の適当な誘電体が用いられ、結果として１，０００〜１０，０００オングストロームほどの厚さを生じ得る。薄い誘電体膜は、複屈折または非複屈折材料、色のついた材料、反射防止材料、およびまぶしさ防止材料から成るか、或いはそれらを含む。薄い誘電体膜２１２の代替実施形態が、ポリエステル膜（これは通常０．７５ｍｍ（０．００３）、０．１２５ｍｍ（０．００５）、および０．１７５ｍｍ（０．００７インチ）厚の膜で利用できる）と、ポリカーボネートおよびアクリルシート（これは通常０．２５ｍｍ（０．０１０）、０．５ｍｍ（０．０２０）、０．７５ｍｍ（０．０３０）、および０．７５ｍｍ（０．０３０インチ）厚のシートで利用できる）と、二酸化けい素（これはスパッタコーティングされるか、またはゾル・ゲル技法を用いて施され、結果として１，０００〜１０，０００オングストロームの厚さを含む、多様の厚さを生じ得る）と、約０．０１２５ｍｍ（０．０００５インチ）厚の膜で施され得るウレタンのような、誘電体化合物（これはスプレーされるか、または浸漬されて、薄い保護膜をタッチセンサ回路のタッチセンサバーおよび他の部分の上に形成できる）と、を含む。膜２１２の所望厚さが、タッチ画面が使用されるであろう環境、およびタッチの性質（荒っぽいまたは優しい）に応じて変化する。代替実施形態では、膜２１２の厚さは０．０１０インチ未満である。薄い誘電体膜２１２がシートまたはロールストックから作られる代替実施形態では、ストックは、接着剤またはボンディングを用いるか、または用いずに、材料にかぶせることによって、タッチセンサ回路２１５および裏当て層２１０のスタックアップ上に配置される。例えば、ポリエステル膜は、タッチセンサ回路２１５および裏当て層２１０のスタックアップ上に積層され得る。ポリカーボネートシートは、タッチセンサ回路２１５および裏当て層２１０のスタックアップ上に積層され得る。
【００２６】
代替実施形態では、薄い誘電体膜２１２は、例えば、まぶしさの低減のために、またはタッチセンサ２００がＬＣＤ画面と一体化される場合の上部偏光子として使用するための偏光材料である。別の代替実施形態では、薄い誘電体膜２１２は、反射防止コーティング、まぶしさ防止コーティング、ある照明条件の下で最適に見るための色合い、プライバシーフィルタ、またはその他の所望の作用物質を、それが誘電性、非導電性、絶縁材料であるならば、それ自体形成するか、または施される。そのような追加のコーティングまたは層が、薄い誘電体膜２１２のどちらか一方の面に配置される。本発明は、用いられる膜２１２の型、またはタッチセンサ回路２１５および裏当て層２１０へ堆積する方法によって限定されない。代替実施形態では、膜２１２はテキストおよび／または画像の転写（transfer）を受け入れる任意の表面を含むことができる。転写の方法は、印刷、ディーキャルの貼付、およびスクリーニングを含むことができる。
【００２７】
薄い誘電体膜２１２は、タッチセンサ回路２１５および裏当て層２１０のスタックアップへの誘電体の直接塗布によって形成される。直接塗布方法は、スプレー、膜形成剤用の担体である縣濁液または溶液の塗布によるコーティング（例えば、膜の現場形成）、印刷、浸漬コーティング、グラビアコーティング、ドローバーコーティング、ゾル・ゲル技法、ダイアモンドコーティング、スパッタコーティング、および用いられる材料に適するその他の方法を含むことができる。
【００２８】
図３は、裏当て層３０５と薄い誘電体膜３０３との間に配置されるセンサ回路３０１を有する、実例となるタッチセンサ３００の断面図である。これら３つの層の各々は上述のそれらのそれぞれの説明に従って構成される。図３のタッチセンサ３００は、本発明に従って、タッチの実施または他の環境要因による磨耗から薄い誘電体膜３０３を保護するように、薄い誘電体膜３０３に隣接して配置される取外し可能な保護素子３１１をさらに含む。図３に示すような空隙によって保護素子３１１を薄い誘電体膜３０３から離す必要がない。保護素子３１１は誘電体膜３０３に直接取り付けられる。接着剤が、保護素子３１１を薄い誘電体膜３０３に取り付けるために使用されたり、使用されなかったりする。
【００２９】
上記のように、センサ回路３０１は、保護層３１１上のタッチ面３１５へのタッチが、センサ回路３０１から薄い誘電体膜３０３および保護層３１１を貫く距離３２０でセンサ回路３０１によって感知されるほど十分な感度を有する。さらに、保護層３１１がときどき、例えば、保護層３１１が使用、磨耗、野蛮行為などによってひどく傷をつけられたり、損なわれたりする場合に、交換されるように、保護層３１１はタッチセンサ３００に取外し可能に取り付けられる。一実施において、保護層３１１は保護材料の多層膜を含み、各層は個別に取外し可能である。そのように、タッチ面が傷をつけられか、さもなければ損なわれたりする場合、多層膜の各々は取り外される。そして、最終層が取り外される場合、多層の保護層３１１は交換される。そのような多層の保護層３１１で使用される切り取り式保護層の一例が、国際公開第００／２４５７６号で開示されている。上記のように構成されるタッチセンサ３００は、タッチ画面が使用され、従来のタッチ画面によって耐えられるよりも酷使される、厳しい環境で特に適用可能である。そのような環境の例が、露店、生産または製造環境などである。
【００３０】
図４は例示的容量性タッチセンサ４１５の概略図である。図４で、タッチセンサ４１５は、複数のセンサバー４１８、一組のリード線４５０、別の組のリード線４５５、およびセンサ回路尾部４２０を含む。
【００３１】
複数のセンサバー４１８は通常、タッチ画面用に使用することを目的とする部分に亘る。代替実施形態では、複数のセンサバー４１８の個別センサバーは互いにほぼ平行に配置される。複数のセンサバー４１８の個別センサバーは、バーの長さにわたって直線的に変化し、かつセンサバーに加えられる励起波形によって生じる電界を変化させることによってタッチに応答する、抵抗特性を有することが好ましい。タッチセンサ４１５は、センサバー４１８を一組のリード線４５０および別の組のリード線４５５に接続するための任意の適切なアーキテクチャを用いる（図４に示すリード線アーキテクチャは例示に過ぎず、リード線アーキテクチャの機能的実施形態を示すことが目的ではない）。
【００３２】
センサバー４１８は、適切な物理的特性をもつ任意の導電性材料であり、タッチ画面の他の部品と反応しない。それらは光学的に透明な応用のためにインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）で構成されることが好ましいが、任意の適当な導電性材料で構成される。どんな応用でも用いられるバーの数が個別の応用の設計パラメータに応じて変化し得る。センサバー４１８は、ＩＴＯを誘電体裏当て層（例えば、図２の誘電体裏当て層２１０）に施し、マスク層を施し、そしてＩＴＯの不要な部分をエッチングして除去することによって形成され得る。代替実施形態では、センサバー４１８は別の基板（図示せず）上に別々に形成され、次いで誘電体裏当て層上に配置され得る。さらに別の代替案では、センサバー４１８は、最終的に薄い誘電体層であるであろう、可撓性層上にパターン化される。そのようにセンサ回路は次いで光学的接着剤のような接着剤を用いて支持基板に接合される。
【００３３】
代替実施形態では、センサバー４１８の個別センサバーは、外周の内側に一様に堆積される導電性材料を含む長方形以外のさまざまな構成および形状であり得る。例えば、個別センサバーは導電性外周および外周内に非導電性部分を含むこともあり得る。別の例として、センサバーはループまたは外周が閉じない他の構成を含むこともあり得る。センサバーは、タッチに応じて入力信号を生じることができる任意の形状であり得て、信号はタッチ位置を表す。
【００３４】
リード線の非対称な配置および対称な配置の両方がセンサバー４１８とともに使用される。リード線４５０および４５５の端部が、電子制御回路（図示せず）に接続するためにセンサ回路尾部４２０に集められる。リード線は電子制御回路からの信号をセンサバー４１８へ供給する。一般に、リード線は実際には任意の導電性材料、例えば、銅、銀、金、または類似の導電性材料でできている。
【００３５】
代替実施形態では、各センサバーは一端でリード線に接続されるだけである。従って、複数のセンサバー４１８は一組のリード線４５０に結合されるだけである。リード線４５５はこの代替実施形態では用いられない。
【００３６】
薄膜タッチ画面の２つの例が本発明を具体化して構成された。第１例では、薄膜タッチ画面は、１７インチの容量性タッチセンサを約０．０２５ｍｍ（０．００１インチ）のポリエステル膜で覆うことによって構成され、ＣＲＴモニタ上に配置された。薄膜タッチ画面は、薄膜タッチ画面とともに使用するために構成される制御装置で動作させられ、この構成はタッチ位置を解明するために用いられる利得の量の低減を含む。４２５ｍｍ（１７インチ）の画面はドラッグおよび離散的タッチ試験の両方を受けた。この画面は金属製または絶縁ベゼル（bezel）に支障なく一体化され得る。それはまた、売店の窓のような、屋外で使用するために既存の窓の後ろに取り付けられ得る。
【００３７】
第２例では、２６０ｍｍ（１０．４インチ）の薄膜タッチ画面が、薄い誘電体硬質被膜をタッチセンサ上に手動でスプレーすることによって構成された。それはＬＣＤモニタ上に配置され、第１例と同じように巧く試験された。
【００３８】
両方の例とも薄膜タッチ画面の利点および効果を明らかにした。信号強度が増大するので、両方の例とも、制御装置が０．７５ｍｍ（０．０３０インチ）よりも厚い外側の膜で通常遭遇するよりも高い精度でタッチ位置を解明することを可能にする。それらの高い精度に因って、薄膜タッチ画面は、細かい画像に対処するために、コンピュータモニタおよびラップトップＬＣＤ画面とともに使用するための大きい可能性を有する。
【００３９】
さらなる利点として、薄面容量性タッチ画面は、さもなければ光伝達性を低減させるであろう、どんな空隙も無しに、視覚装置の表示面に配置され得る。
【００４０】
上の明細書、例、およびデータが本発明の構成の製造および使用について、完全な説明を与える。本発明の多くの実施形態が本発明の精神および範囲を逸脱せずに行われ得るので、本発明は特許請求の範囲にある。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明が実施される実例的環境の略図である。
【図２】薄い誘電体被膜を有する例示的容量性タッチセンサの分解組立図である。
【図３】薄い誘電体膜および取外し可能な保護素子を含む実例としてのタッチセンサの断面図である。
【図４】本発明による、薄い誘電体被膜を有する例示的容量性タッチセンサの概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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