(57)【要約】【課題】接触の位置と、その接触を加えるときの力の両方を検出することができる入力表示ユニットを提供する。【解決手段】力と位置の両方を検出するユニットが、第１の透明基板（第１の方向に向けられた第１と第２の導電トレース・セットを有する）、第２の透明基板（第２の方向に向けられた第３の導電トレース・セットを有する）、第１と第２の透明基板の間の複数の変形可能な部材（ゴム・ビードなど）を含む。第１の導電トレース・セットは、第２の透明要素の導電トレースと組み合わされて、ユーザが表示要素にどこで接触するかを表す静電容量信号を供給する。第２の導電トレース・セットは、第２の透明要素の導電トレースと組み合わされて、表示要素に加えられた力の量を表す静電容量信号を供給する。表示要素で使用されると、位置感知と力感知の両方の感知が可能な入出力ユニットが設けられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
力・接触感知コンポーネントであって、
第１の透明層と、
第２の透明層と、
前記第１の透明層の第１の表面に設けた第１の導電トレースと、
前記第２の透明層の第２の表面に設けた第２の導電トレースと、
前記第１と第２の透明部材の間に置かれた変形可能な部材とを含み、
前記第１と第２の導電トレースが、前記第１の透明層に加えられた力を示す第１の信号と、前記力が加えられた前記第１の透明層上の位置を示す第２の信号を生成するように構成されるコンポーネント。
【請求項２】
前記第１と第２の透明層がガラスを含む請求項１に記載のコンポーネント。
【請求項３】
前記第１の導電トレースが第１の方向に向けられ、前記第２の導電トレースが第２の方向に向けられる請求項１に記載のコンポーネント。
【請求項４】
前記第１と第２の方向が実質上直交する請求項３に記載のコンポーネント。
【請求項５】
前記第２の導電トレースが、
前記第１の透明層に加えられた前記力を示す信号の検出に専用である第１のトレース・セットと、
前記加えられた力の前記位置を示す信号の検出に専用である第２の導電トレース・セットとを含む請求項１に記載のコンポーネント。
【請求項６】
前記第１と第２の透明層が、閉じた容積を含む請求項１に記載のコンポーネント。
【請求項７】
前記閉じた容積が、屈折率を有する流体で実質上満たされる請求項６に記載のコンポーネント。
【請求項８】
前記流体の前記屈折率が前記変形可能な部材の屈折率に実質上等しい請求項７に記載のコンポーネント。
【請求項９】
前記第１と第２の透明層の少なくとも１つの表面に隣接する偏光要素をさらに含み、前記少なくとも１つの表面が、前記第１または第２の複数の導電トレースが設けられた表面の反対側である請求項１に記載のコンポーネント。
【請求項１０】
前記偏光要素が光コーティングを含む請求項９に記載のコンポーネント。
【請求項１１】
力・位置感知接触コンポーネントであって、
第１の透明層と、
第２の透明層と、
第１の方向に向けられており、前記第１の透明層の第１の表面に実質上隣接する第１の複数の導電トレースと、
第２の方向に向けられており、前記第２の透明層の第１の表面に実質上隣接する第２の複数の導電トレースと、
前記第２の方向に向けられており、前記第２の透明層の前記第１の表面に実質上隣接しており、前記第２の複数の導電トレースから電気的に分離された第３の複数の導電トレースであって、前記第３の複数の導電トレースのうちの１つまたは複数が、前記第２の複数の導電トレースのうちの連続した導電トレースの間に配列される第３の複数の導電トレースと、
前記第１の透明層と第２の透明層の前記第１の表面間に配置された複数の変形可能な部材とを含み、
前記第１と第２の複数の導電トレースが、前記第１の透明層の前記第１の表面に加えられた力の表示を提供するように適応され、前記第１と第３の複数の導電トレースが、前記力が加えられた前記第１の透明層の位置の表示を提供するように適応される、力・位置感知接触コンポーネント。
【請求項１２】
前記第１の複数の導電トレースのそれぞれが、駆動信号を受信するように適応された第１の部分と、前記第１の部分から電気的に分離された複数の第２の部分とを含む請求項１１に記載の力・位置感知接触コンポーネント。
【請求項１３】
前記駆動信号が、限られた継続時間のパルス列を含む請求項１２に記載の力・位置感知接触コンポーネント。
【請求項１４】
前記第１の複数の導電トレースのそれぞれが、前記第１の複数の導電トレースの他の導電トレースが前記駆動信号を受信しない時間の間、前記駆動信号を受信するように適応される請求項１２に記載の力・位置感知接触コンポーネント。
【請求項１５】
前記第１の方向に向けられており、前記第１の透明層の前記第２の表面に実質上隣接した第４の複数の導電トレースをさらに含み、前記第４の複数の導電トレースのそれぞれが前記第１の複数の導電トレースのうちの連続した導電トレース間に配列される請求項１１に記載の力・位置感知接触コンポーネント。
【請求項１６】
前記第１の複数の導電トレースのそれぞれが、第１の極性を有する第１の駆動信号を受信するように適応され、前記第４の複数の導電トレースのそれぞれが、第２の極性を有する第２の駆動信号を受信するように適応される請求項１５に記載の力・位置感知接触コンポーネント。
【請求項１７】
前記第１の複数の導電トレースのそれぞれが、前記第１の複数の導電トレースの他の導電トレースが前記第１の駆動信号を受信しない時間の間、前記第１の駆動信号を受信するように適応される請求項１６に記載の力・位置感知接触コンポーネント。
【請求項１８】
前記第４の複数の導電トレースの各対が、前記対の間に配列された前記第１の複数の導電トレースのうちの前記１つが前記第１の駆動信号を受信するときにだけ、前記第２の駆動信号を受信するように適応される請求項１７に記載の力・位置感知接触コンポーネント。
【請求項１９】
前記変形可能な部材がゴムを含む請求項１１に記載の力・位置感知接触コンポーネント。
【請求項２０】
前記ゴムが室温加硫型ゴムを含む請求項１１に記載の力・位置感知接触コンポーネント。
【請求項２１】
前記変形可能な部材がシリコーンを含む請求項１１に記載の力・位置感知接触コンポーネント。
【請求項２２】
前記変形可能な部材が光硬化型エラストマを含む請求項１１に記載の力・位置感知接触コンポーネント。
【請求項２３】
前記第１と第２の透明層が、閉じた容積を形成する請求項１１に記載の力・位置感知接触コンポーネント。
【請求項２４】
前記第１と第２の透明層の前記第１の表面が、前記閉じた容積の内部にある請求項２３に記載の力・位置感知接触コンポーネント。
【請求項２５】
前記閉じた容積を満たす流体をさらに含む請求項２３に記載の力・位置感知接触コンポーネント。
【請求項２６】
前記流体が、前記変形可能な部材の屈折率にほぼ等しい屈折率を有する請求項２５に記載の力・位置感知接触コンポーネント。
【請求項２７】
前記流体が、前記変形可能な部材に類似の屈折率を有する流体を含む請求項２５に記載の力・位置感知接触コンポーネント。
【請求項２８】
前記第１の透明層の前記第１の表面を実質上カバーする誘電材料をさらに含み、前記誘電材料が、前記第１の複数の導電トレースの屈折率にほぼ等しい屈折率を有する請求項１１に記載の力・位置感知接触コンポーネント。
【請求項２９】
前記第１の複数の導電トレースがインジウム・スズ酸化物を含み、前記誘電材料が酸化アルミニウムを含む請求項２８に記載の力・位置感知接触コンポーネント。
【請求項３０】
前記第２の透明層の前記第１の表面を実質上カバーする誘電材料をさらに含み、前記誘電材料が、前記第２と第３の複数の導電トレースの屈折率にほぼ等しい屈折率を有する請求項１１に記載の力・位置感知接触コンポーネント。
【請求項３１】
前記第２と第３の複数の導電トレースがインジウム・スズ酸化物を含み、前記誘電材料が酸化アルミニウムを含む請求項３０に記載の力・位置感知接触コンポーネント。
【請求項３２】
前記第１と第２の透明層がガラスを含む請求項１１に記載の力・位置感知接触コンポーネント。
【請求項３３】
表示要素と、
その表面に接着された請求項１１に記載の力・位置感知接触コンポーネントとを含む表示ユニット。
【請求項３４】
前記表示要素が液晶ディスプレイを含む請求項３３に記載の表示ユニット。
【請求項３５】
前記表示要素が陰極線管を含む請求項３３に記載の表示ユニット。
【請求項３６】
前記表示要素がプラズマ・ディスプレイを含む請求項３３に記載の表示ユニット。
【請求項３７】
前記表示要素と力・位置感知接触コンポーネントとの間に配置された偏光要素をさらに含む請求項３３に記載の表示ユニット。
【請求項３８】
力・位置感知コンポーネントであって、
第１の方向に向けられた別々の第１と第２の複数の導電経路を有する第１の透明基板と、
第２の方向に向けられた第３の複数の導電経路を有する第２の透明基板と、
前記第１と第２の透明基板の間に配置され、それらを分離する変形可能な要素とを含み、
前記第１と第３の複数の導電経路が、ユーザによって接触されている前記表示ユニット上の位置を表す静電容量信号を生成するように構成され、前記第２と第３の複数の導電経路が、前記ユーザによって前記表示ユニット上に加えられた力を表す静電容量信号を生成するように構成される力・位置感知コンポーネント。
【請求項３９】
前記第１の透明基板に隣接する表示要素をさらに含む請求項３８に記載の力・位置感知コンポーネント。
【請求項４０】
前記表示要素が液晶表示要素を含む請求項３９に記載の力・位置感知コンポーネント。
【請求項４１】
前記第１の複数の導電経路が、前記第２の複数の導電経路のうちの１つまたは複数がその間に存在している、電気的に分離された複数の経路を含む請求項３８に記載の力・位置感知コンポーネント。
【請求項４２】
前記第１の複数の導電経路のそれぞれが電気的に互いに分離され、前記第１の複数の導電経路のそれぞれの間の前記第２の複数の導電経路のうちの前記１つまたは複数のすべてが電気的に結合される請求項４１に記載の力・位置感知コンポーネント。
【請求項４３】
前記第２の透明膜が前記第２の方向に向けられており、前記第３の複数の導電経路から電気的に分離された第４の複数の導電経路をさらに含む請求項３８に記載の力・位置感知コンポーネント。
【請求項４４】
前記第３の複数の導電トレースが、前記第４の複数の導電トレースのうちの１つによって互いに分離される請求項４３に記載の力・位置感知コンポーネント。
【請求項４５】
前記第３の複数の導電トレースが、第１の極性を有する電圧信号によって駆動されるように構成され、前記第４の複数の導電トレースが、第２の極性を有する電圧信号によって駆動されるように構成される請求項４６に記載の力・位置感知コンポーネント。
【請求項４６】
前記第１、第２と第３の複数の導電経路がインジウム・スズ酸化物を含む請求項３８に記載の力・位置感知コンポーネント。
【請求項４７】
前記変形可能な要素がゴムを含む請求項３８に記載の力・位置感知コンポーネント。
【請求項４８】
前記表示要素と前記第１の透明基板との間に配置された偏光子をさらに含む請求項３９に記載の力・位置感知コンポーネント。
【請求項４９】
前記第１と第２の透明基板が、閉じた容積を含む請求項３８に記載の力・位置感知コンポーネント。
【請求項５０】
前記閉じた容積を実質上満たす液体をさらに含む請求項４９に記載の力・位置感知コンポーネント。
【請求項５１】
前記液体が、前記変形可能な部材の屈折率と実質上等しい屈折率を有する請求項５０に記載の力・位置感知コンポーネント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、電子システム入出力デバイスに関し、より詳細には、ユーザの接触とその接触の力（入力）を検出する表示ユニット（出力）に関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連出願の相互参照）
本出願は、参照により本明細書に組み込まれている米国特許出願、２００６年３月３０日に出願した「Ｆｏｒｃｅ  ｉｍａｇｉｎｇ  Ｉｎｐｕｔ  Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ」（第１１／２７８，０８０号）、および２００４年５月６日に出願した「Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ  Ｔｏｕｃｈｓｃｒｅｅｎ」（第１０／８４０，８６２号）の優先権を主張するものである。
【０００３】
今日、コンピュータ・システムにおいて操作するための多くの型の入力デバイスが存在する。操作は一般に、表示画面でカーソルを移動しかつ／または選択することを含む。例を挙げると、入力デバイスには、ボタンまたはキー、マウス、トラックボール、タッチ・パッド、ジョイ・ステック、タッチ・スクリーンなどが含まれる。具体的には、タッチ・スクリーンは、その操作が容易で融通性が高く、また価格が低下しているので、ますます普及している。タッチ・スクリーンによって、ユーザは、指またはスタイラスで単に表示画面に触れることにより選択を行い、カーソルを移動させることができる。一般に、タッチ・スクリーンは表示画面上の接触とその接触の位置を認識し、コンピュータ・システムは接触を解釈し、その後に、接触イベントに基づいて動作を実施する。
【０００４】
タッチ・スクリーンは一般に、タッチ・パネルとコントローラとソフトウェア・ドライバとを含む。タッチ・パネルは、接触感知面を備えたクリア・パネルであり、接触感知面が表示画面の可視領域を含むように表示画面の前に位置する。タッチ・パネルは、接触イベントを登録し、コントローラにこれらの信号を送る。コントローラは、これらの信号を処理し、コンピュータ・システムにそのデータを送る。ソフトウェア・ドライバは、接触イベントをコンピュータ・イベントに変換する。
【０００５】
抵抗性、容量性、赤外線、表面音波、電磁気、ニアフィールド・イメージングなどを含めて、複数のタイプのタッチ・スクリーン技術がある。これらのデバイスはそれぞれ、タッチ・スクリーンを設計しまたは構成するときに考慮に入れられる利点と欠点を有する。抵抗性技術では、タッチ・パネルは、電気的な導電性と抵抗性のある薄い金層層でコーティングされる。パネルに触れるとき、その層が接触し、それによって、接触イベントの位置を登録する「スイッチ」が閉じられる。この情報は、さらなる処理のためにコントローラに送られる。容量性技術では、タッチ・パネルは、電荷を記憶する材料でコーティングされる。パネルに触れるとき、少量の電荷が接点に引き寄せられる。パネルと共に置かれた回路は、電荷を測定し、処理のためにコントローラにその情報を送る。
【０００６】
表面音波技術では、超音波が、たとえば変換器によってタッチ・スクリーン・パネル上を水平と垂直に送られる。パネルに触れると、波の音響エネルギが吸収される。変換器の向かいに置かれたセンサーは、この変化を検出し、処理のためにコントローラにその情報を送る。赤外線技術では、光線が、たとえば発光ダイオードによってタッチ・パネル上を水平と垂直に送られる。パネルに触れると、発光ダイオードから出る光線の一部が遮断される。発光ダイオードの向かいに置かれた光検知器は、この変化を検出し、処理のためにこの情報をコントローラに送る。
【０００７】
これらの技術の１つの欠点は、それらが一般に圧力すなわち力の情報を提供していないことである。力の情報は、ユーザがデバイスをどのように操作しているかについてのより確実な表示を得るために使用することができる。すなわち、力の情報は、関連する電子デバイス（タブレット・コンピュータ・システム、携帯情報端末または携帯電話など）にコマンドと制御信号を供給するための別の入力次元として使用することができる。これらの技術に関する別の問題は、複数の物体が感知面に置かれるときでも、それらが単一の点についてしか報告できないことである。すなわち、それらには、複数の接点を同時に追跡する能力が欠けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願第１１／２７８，０８０号
【特許文献２】米国特許出願第１０／８４０，８６２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、接触の位置と、その接触を加えるときの力の両方を検出することができる入力表示ユニットを提供することが有益であろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
力と位置の両方を検出するためのユニットが、第１の透明基板（第１の方向に向けられた第１と第２の導電トレース・セットを有する）と、第２の透明基板（第２の方向に向けられた導電トレースの第３のセットを有する）と、第１の透明基板と第２の透明基板の間に配置された複数の変形可能な部材（ゴム・ビードなど）とを含む。第１の導電トレース・セットは、第２の透明要素の導電トレースと組み合わされて、ユーザが表示要素にどこで接触するかを表す静電容量信号を供給するように構成される。第２の導電トレース・セットは、第２の透明要素の導電トレースと組み合わされて、表示要素に加えられた力の量を表す静電容量信号を供給するように構成される。一実施態様では、第２の透明基板は、それぞれの対が第３の複数の導電トレースのセットを分離する、（第２の方向に向けられた）第４の複数の導電トレースを含む。別の実施態様では、２つの透明基板は、変形可能な部材の視覚的側面を和らげるために液体で満たされた閉じた容積を形成する。上述の力・位置感知ユニットは、表示ユニットが位置感知と力感知の両方が可能となるように、表示要素（ＬＣＤやＣＲＴなど）に隣接してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による表示ユニットを示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による力・接触セルを示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による圧縮可能な媒体要素を示す様々な図である。
【図４】本発明の一実施形態による導電トレースのレイアウト図である。
【図５】図４に述べるアーキテクチャの拡大図である。
【図６】本発明の一実施形態による力・接触感知ディスプレイの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の説明は、いずれの当業者もが、特許請求の範囲に記載される本発明を作成し使用できるようにするために提示されており、以下で論じる特定の例の文脈で示されるものであるが、その変形物が、当業者には容易に明らかになろう。したがって、本明細書に添付された特許請求の範囲は、開示される諸実施形態によって限定されるものではなく、しかし、本明細書で開示される諸原理および特徴に一致した最も広い範囲を与えられるべきである。
【００１３】
図１を参照すると、本発明の一実施形態による、力・位置表示ユニット１００が、新規な力・接触セル１０５と、表示要素１１０と、コントローラ１１５とを含んでいる。図示するように、セル１０５は、（ユーザ１２０から見て）表示要素１１０の前に並べられている。たとえば、セル１０５は、表示要素１１０の正面に貼り付けられてもよい。例示的な表示要素１１０には、それだけに限らないが、様々なタイプの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマ・ディスプレイ、陰極線管（ＣＲＴ）が含まれる。機能面では、コントローラ１１５は、セル１０５を駆動し、セル１０５から受信された信号のホスト・コンピュータ（図示せず）への中継および／または処理を行うための信号を供給するという点で、従来技術のコントローラに類似する。こうした信号は、ディスプレイ１００にどこで接触し、また接触するのにユーザ１２０がどれだけの力を用いたかを表す。別の実施形態は、表示ユニット１００が、たとえば、セル１０５と表示要素１１０の間の偏光要素を含む。あるいは、表示装置の知覚されるコントラスト比を向上させるために、偏光子がセル１０５の外に置かれてもよい。
【００１４】
図２を参照すると、図１の新規な力・接触セル１０５が第１と第２の透明基板（２００と２０５）を含んいる。これらの透明基板は、容積２２０で分離され、それぞれがあるパターンの導電トレース（２１０、２１５）の表面に隣接している。容積２２０は複数の圧縮可能な媒体要素２２５を含んでおり、この媒体要素によって、ユーザ１２０がディスプレイ１００を押すと、基板２００と２０５が互いに近くに移動することができる。コントローラ１１５（図１参照）からの駆動信号と導電トレース２１０、２１５との組合せによって、基板２００、２０５の間の分離が変化すると、トレース２１０、２１５の間の相互静電容量も変化する。コントローラ１１５によって検出された相互静電容量信号の変化によって、どこで、またどれだけの力でユーザ１２０がディスプレイ１００に触れたが表される。
【００１５】
一実施形態では、透明基板２００、２０５は、約０．３〜０．５ミリメートル（ｍｍ）の間の厚さのガラスまたは光学的に透明なプラスチックからなり、液晶ディスプレイで一般に使用されるタイプのものでよい。導電トレース２１０、２１５は、パターン形成された、インジウム・スズ酸化物または他の何らかの光学的透明または半透明の導体からなる。圧縮可能な媒体要素２２５には、たとえば、エラストマ・ドットまたはビードの形のポリウレタンまたはシリコーン・ゴムが含まれる。
【００１６】
導電トレース２１０、２１５の間の静電容量の変化は、上記で識別された厚さであり、約２〜２０ミクロン（μｍ）の間だけ分離されたガラス基板を使用して容易に検出できることが分かっている。したがって、一実施形態では、圧縮可能な媒体要素２２５は、（導電トレース２１０、２１５の厚さを引いた）基板２００から基板２０５の間隙にわたるエラストマ・ドットを含む。例を挙げると、基板２００が基板２０５から１０μｍだけ分離される場合、圧縮可能な媒体要素は、図３Ａ、３Ｂで示されるように配列され、間隔が置かれる。一実施形態では、圧縮可能な媒体要素は、フォトリソグラフィまたはシルク・スクリーン処理を介して基板２００あるいは２０５に設けられる。別の実施形態では、圧縮可能な媒体要素は、両方の基板２００と２０５に設けられる。この後者の実装では、第１の基板（基板２００など）上に形成されたドットまたはビードは、第２の基板（基板２０５など）上に形成されたドットまたはビードの間に配置される。したがって、一緒になって、図３に示すパターンが構築される。本明細書で述べる概念から逸脱せずに、他のパターンが可能であることが当業者には認識されよう。
【００１７】
必須ではないが、一実施形態では、容積２２０は、流体が基板２００（および導電トレース２１０）と基板２０５（および導電トレース２１５）の間の領域を満たすように閉じ込められる。この構成の１つの利点は、流体の屈折率が、圧縮可能な媒体要素の屈折率と一致させることができることである。そのようにすると、スネルの法則によって、圧縮可能な媒体要素がユーザの視点からは消えるように見え、結果として、表示要素１１０上で提示されるいかなるものもユーザが見ることから気をそらせないことが保証される。１つの例示的な光学的流体は、ＳａｎｔｏＬｉｇｈｔからのＳＬ−５２６７である。光の損失を減らし、屈折のゆがみを緩和するために各境界面に薄膜反射コーティングを施すことは当業者には認識されよう。例示的な反射防止膜は、フッ化マグネシウム、酸化アルミニウムなどを含み、一般に約５０〜２００ナノメートルの厚さで施される。
【００１８】
図４を参照すると、本発明の一実施形態による導電トレース２１０、２１５のレイアウトが示されている。図示する実施形態では、「上側」トレース２１０（すなわちユーザ１２０に最も近いトレース）は、ピクセル・プレート４００の列と、駆動フレーム４０５と、逆駆動線４１０とを備え、そのそれぞれが、非導電材料４１５の領域よって電気的に分離されている。「底」トレース２１５（すなわちユーザ１２０から最も遠いトレース）は、力検出操作に関連する感知線（４２０）と、位置検出操作に関連する感知線（４２５）とを含む。図示する実施形態で示されるように、それぞれの力検出トレース４２０は出力パッド（４３０、４３５、４４０）を有し、複数の位置検出トレース４２５は、共通の出力パッド（４４５、４５０）を共有する。
【００１９】
図５Ａと５Ｂを参照すると、図４のアーキテクチャのより詳細な図が示されている。一実施形態について、図５Ａ、５Ｂで識別される寸法「ａ」から「ｈ」が、表１に挙げられている。
【表１】
2011034600.tif 000003
【００２０】
各要素の正確なサイズは、表示領域（ユニット１００など）のサイズや所望の解像度のサイズによって決まる、設計上の決定事項であることが認識されよう。重なる導電トレース２１０（トレース４００など）と２１５（トレース４２０、４２５など）は、前述の係属特許出願に記載されたやり方で動作する容量性要素を形成することも認識されよう。
【００２１】
図４、５に例示されたアーキテクチャでは、トレース２１０は透明基板２００の１つの表面をほぼカバーし、トレース２１５は透明基板２０５の１つの表面を最小限カバーするにすぎないことに留意されたい。その結果、ユーザは、導電トレースで概ねカバーされた基板２００の表面と、最小限カバーされるにすぎない基板２０５の表面との間の屈折率の差によって引き起こされる視覚的なアーティファクトを見ることがある。これらの視覚的アーティファクトを減少させるために、導電トレース材料と類似の屈折率を有する透明または半透明の導電トレース材料で基板２０５の表面を連続的に覆うことが有益であることが分かっている。たとえば、トレース２１５（４２０および４２５など）を含む基板２０５の同じ表面は、このコーティングがトレース２１５から電気的に分離される限り、同じ導電材料で覆われてもよい。これは、たとえば、各トレース２１５のまわりに絶縁バリア（４１５など）を設けることによって行われることができる。この目的に適した他の例示的な材料には、それに制限されないが、酸化アルミニウム、酸化スカンジウムまたはＢｒｅｗｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ社からのｏｐｔｉＮＤＥＸ（ポリマー・コーティング）が含まれる。
【００２２】
図６を参照すると、力・位置感知表示ユニット６００の一部が、概略的な形で示されている。本発明の一実施形態によれば、動作の間、駆動回路６０５は、感知回路６１０を介してトレースに関連するすべての力と位置を同時に感知しながら、逆駆動線と駆動フレームの各組合せを順に刺激する。たとえば、第１の期間の間（Ｔ1）、逆駆動線６１５と６２０は第１の極性のパルス列で駆動され、駆動フレーム６３０は、反対の極性のパルス列で駆動される。これが行われている間、感知回路６１０は、ディスプレイのすべての列にわたってその各入力を「読み出し」または感知する。第２の期間（Ｔ2）の間、逆駆動線６２０と６２５は第１の極性のパルス列で駆動され、駆動フレーム６３５は、反対の極性のパルス列で駆動される。時間Ｔ2の間、感知回路６１０は、その各入力を再び読み出す。この処理は、表示ユニット内のすべての行が駆動されるまで繰り返され、駆動後に処理は反復する。上述したように、それぞれのピクセルは、（たとえば共通の感知パッド４４５を介した）位置測定に関する１つの信号、および（たとえばパッド４３０、４３５からの）力測定に関する２つの信号を生成する。一実施形態では、測定される力の信号の平均が、「その」力の信号として使用される。別の実施形態では、２つの信号の最大値（または最小値）が使用される。
【００２３】
一実施形態では、それぞれのパルス列は、５０％のデューティ・サイクル、および約１００と３００キロヘルツ（ＫＨｚ）の間の周波数を有する１２個のパルス（０〜１８ボルト）を含む。図６の実施形態では、感知回路６１０が、すべての列の入力を同時に読み出すように示されている。しかし、これは必要ではないことが認識されよう。たとえば、行の静電容量信号の変化を感知する動作は、それぞれの行（逆駆動線６１５、６２０と駆動フレーム６３０など）について、列の第１の部分が第１の期間の間に感知され、列の第２の部分が第２の期間の間に感知され、すべての列が感知されるまで以下同様に続くように多重化されてもよい。この処理が完了した後、逆駆動線と駆動フレームの次のセットが刺激されてもよい。
【００２４】
本発明によれば、図４、５、６の例示的なアーキテクチャは、各スキャン操作の間、各ピクセルについて２つの値を提供する（上記の議論を参照）。第１の値は、ユーザがどこで表示ユニットに触れるかによる静電容量を表す。この値は、力とできるだけ独立したものであるべきである。第２の値は、表示ユニットに加えられた力を表す。この値は、力が加えられたところと、できるだけ独立したものであるべきである。駆動フレーム４０５、逆駆動線４１０、感知線４２０、４２５の構成は、この独立性をもたらすように構成される。たとえば、駆動フレーム（４０５など）と力出力線（導電経路４２０のうちの１つなど）との間の相互静電容量は、それらの重なった領域（３０μｍ×４．５ｍｍなど）に正比例し、プレートの分離（力無しのときには１０μｍ、全力では７μｍなど）に反比例することが認識されよう。各逆駆動線についても、同じことが言える。しかし、駆動フレームと逆駆動線が反対の極性信号で駆動されるので、それらは、互いに打ち消す傾向にある（すなわち、異なる極性は、感知経路と駆動フレームの間、および感知経路と逆駆動フレームの間で移動される電荷を打ち消す傾向にある）。したがって、図示する実施形態では、逆駆動線は、位置感知経路４２５が駆動フレーム４０５の「足」に重なることによる電荷移動の一部を打ち消すために使用される。したがって、逆駆動線の使用によって、位置と力の出力信号が実質上独立していることが保証される。
【００２５】
特許請求の範囲から逸脱せずに、材料、コンポーネント、回路要素、ならびに図示した操作方法の詳細の様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１００  ディスプレイ、１０５  セル、１１０  表示要素、１１５  コントローラ、１２０  ユーザ、２００  第１の透明基板、２０５  第２の透明基板、２１０  導電トレース、２１５  導電トレース、２２５  圧縮可能な媒体要素
【図１】
2011034600.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年11月25日(2010.11.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
力・接触感知コンポーネントであって、
第１の透明層と、
第２の透明層と、
前記第１の透明層の表面に設けた複数の第１の導電トレースと、
前記第２の透明層の表面に設けた複数の第２の導電トレースと、
前記第１と第２の透明層の間に置かれた変形可能な部材とを含み、
前記複数の第１と第２の導電トレースが、前記第１の透明層に加えられた力を示す、前記第２の導電トレースの第１のセット上の第１の信号セットと、前記力が加えられた前記第１の透明層上の位置を示す、前記第２の導電トレースの第２のセット上の第２の信号セットとを生成するように構成されるコンポーネント。
【請求項２】
前記第１と第２の透明層がガラスを含む請求項１に記載のコンポーネント。
【請求項３】
前記第１の導電トレースが第１の方向に向けられ、前記第２の導電トレースが第２の方向に向けられる請求項１に記載のコンポーネント。
【請求項４】
前記第１と第２の方向が実質上直交する請求項３に記載のコンポーネント。
【請求項５】
前記第１と第２の透明層が、閉じた容積を含む請求項１に記載のコンポーネント。
【請求項６】
前記閉じた容積が、屈折率を有する流体で実質上満たされる請求項５に記載のコンポーネント。
【請求項７】
前記流体の前記屈折率が前記変形可能な部材の屈折率に実質上等しい請求項６に記載のコンポーネント。
【請求項８】
前記第１と第２の透明層の少なくとも１つの表面に隣接する偏光要素をさらに含み、前記少なくとも１つの表面が、前記第１または第２の複数の導電トレースが設けられた表面の反対側である請求項１に記載のコンポーネント。
【請求項９】
前記偏光要素が光コーティングを含む請求項８に記載のコンポーネント。