(57)【要約】  ディスプレイ装置上の形の表示のため少なくとも１個の表示電極が配置された基板を有するディスプレイ装置を備えるタッチセンサが開示される。インターフェイスが少なくとも１個の表示電極に結合され、ディスプレイ装置への表示データを受信する。さらに、測定回路が少なくとも１個の表示電極に結合される。スイッチング手段は、そのスイッチング手段が第１の動作状態であるときにインターフェイスを少なくとも１個の表示電極に接続し、そのスイッチング手段が第２の動作状態であるときに測定回路を少なくとも１個の表示電極に接続するため設けられる。
2007537499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
そのディスプレイ装置（１０）上に形状を表示するため少なくとも１個の表示電極（１１）が配置された基板（１４，１５）を有するディスプレイ装置（１０）と、
前記少なくとも１個の表示電極（１１）に結合され前記ディスプレイ装置（１０）への表示データを受け取るインターフェイス（２１）と、
前記少なくとも１個の表示電極（１１）に結合された測定回路（２５，２７）と、
そのスイッチング手段が第１の動作状態であるときに前記インターフェイス（２１）を前記少なくとも１個の表示電極（１１）へ接続し、そのスイッチング手段が第２の動作状態であるときに前記測定回路（２５，２７）を前記少なくとも１個の表示電極へ接続するスイッチング手段（２２）と、
を備える、タッチセンサ（２０）。
【請求項２】
前記測定回路（２５，２７）が容量測定回路である、請求項１に記載のタッチセンサ（２０）。
【請求項３】
前記測定回路（２５，２７）が抵抗測定回路である、請求項１に記載のタッチセンサ（２０）。
【請求項４】
前記測定回路（２５，２７）が、前記少なくとも１個の表示電極（１１）に結合され、所定の試験信号を前記表示電極へ供給する信号発生器（２５）と、前記少なくとも１個の表示電極に結合され、前記信号発生器から前記試験信号を受信する信号評価回路（２７）とを備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のタッチセンサ（２０）。
【請求項５】
前記信号評価回路（２７）は、前記スイッチング手段（２２）が前記第２の動作状態であるときに、前記試験信号の偏差を検出するように構成された、請求項４に記載のタッチセンサ（２０）。
【請求項６】
前記信号発生器（２５）が前記試験信号を前記ディスプレイ装置（１０）の前面基板（１４）上のセグメント（１１）へ供給するように構成された、請求項４または５に記載のタッチセンサ（２０）。
【請求項７】
前記信号発生器（２５）が前記試験信号を前記ディスプレイ装置（１０）の背面基板（１５）上のセグメント（１１）へ供給するように構成された、請求項４または４に記載のタッチセンサ（２０）。
【請求項８】
前記信号発生器（２５）に接続されていない方の前記基板（１４，１５）上のセグメント（１１）が高抵抗状態のままにされる、請求項１から７のいずれか一項に記載のタッチセンサ（２０）。
【請求項９】
少なくとも１個の表示電極（１１）がディスプレイ装置（１０）上に形状を表示するため配置された基板（１４，１５）を有し、前記表示電極（１１）が前記ディスプレイ装置への表示データを受け取るインターフェイス（２１）に結合された、ディスプレイ装置（１０）上の接触を検出する方法であって、
前記少なくとも１個の表示電極（１１）を前記インターフェイス（２１）から切り離すステップと、
前記表示電極（１１）を測定回路（２５，２７）へ接続するステップと、
前記表示電極の付近で前記ディスプレイ装置（１０）に接触する物体（１７）への電気的結合に起因する前記表示電極（１１）の電気的特性の変化を検出するステップと、
を含む方法。
【請求項１０】
所定の試験信号を前記表示電極（１１）に供給するステップと、前記表示電極の付近で前記ディスプレイ装置（１０）に接触する物体（１７）への電気的結合に起因する試験信号の偏差を検出するステップとを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記電気的結合が容量結合である、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記電気的結合がガルバニック結合である、請求項９または１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
種々のアプリケーション分野からの電気機器、たとえば、携帯電話機、個人情報端末（ＰＤＡ）、および、産業用制御機器は、装置のオペレータに情報を提示するためディスプレイ装置のようなものを使用することが多い。より簡単なアプリケーションでは、ディスプレイ装置は一方向通信リンクであり、すなわち、ディスプレイは情報をオペレータへ提示するため使用されるが、もう一方の方向で戻される情報を受信しない。オペレータとの相互作用を実現するため、押しボタンまたはキーボードが通常は使用される。電気機器が、たとえば、ＰＤＡの場合のように小型であるならば、通常、装置にキーボードのための場所が残されず、ＰＤＡの製造業者は、装置へのデータの入力を可能にさせる他の手段を提供しなければならない。
【０００２】
技術的によく知られるように、入力手段は、別個のキーボードの必要なくデータを入力することを可能にする触感（touch sensitive）ディスプレイの形式である。触感装置を提供する数多くの種類の技術が提案され、現在最も一般的な解決法は、ディスプレイの最上部に置かれた別個の透明触感層を使用することである。触感層は、通常は、絶縁スペーサを用いて短い距離によって分離された２枚の柔軟な重畳プラスチックシートの形態である。互いに向かい合うシートの表面上には、マトリックス状パターンの電気的導体が配列され、そのパターンは、触感層が押圧された場所でシート間に電気的接触を確立する。プラスチックシート上のマトリックス状パターンを走査する制御ユニットは、このとき、シート間の電気的接触を検出し、ディスプレイ上の押し下げの座標を決定する。
【０００３】
別個の触感層はキーボードの必要なしに装置へデータを入力することを可能にするが、触感層の透明性は完全ではなく、ある種の環境下ではディスプレイに提示された情報を見ることを難しくするので、これは触感ディスプレイを実現する効率的な方法ではない。触感層の不十分な透明性は、ディスプレイ装置が不十分な照明条件下でディスプレイ上の情報を見ることを可能にするバックライト方式またはフロントライト方式のテクノロジーを備えるとき、より一層顕著である。
【０００４】
触感ディスプレイを提供する別のアプローチは、そのディスプレイの最上部でなくそのディスプレイの下に配列されたセンサをディスプレイに設けることである。この場合、センサは、上記の解決法の場合のような導体間の電気的接触を検出する手段によってではなく、ディスプレイの容量特性(capacitive properties)または反射特性（reflective properties）を使用することによって、ディスプレイ上の接触を検出しなければならない。前者の場合、ディスプレイを介して、ディスプレイに触れる指への容量結合は、ディスプレイ上の接触を検出し、接触の位置の検出を可能にさせる。後者の場合、接触点におけるディスプレイの反射特性の変化を利用する光または音がディスプレイの表面上の接触を検出するため使用される。
【０００５】
ディスプレイ表面の上または下に配列された別個のセンサを用いることなくディスプレイに触感を与えることが試みられている。あるアプローチは、画素を形成する表示電極または接触を感知するディスプレイ上の文字のセグメントを使用する。
【０００６】
米国特許第５，０４３，７１０号は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を備え、ディスプレイ上の接触がディスプレイの誘電特性(dielectric properties)の変化を検出することにより感知される、タッチセンサを開示する。表示電極の一つの上のフレキシブルガラス基板に直交するＬＣＤに加えられた機械力は、液晶内の分子に一時的な無秩序を引き起こし、それによって、表示電極の下にある液晶の誘電率を変化させる。ＬＣＤの各表示電極は積分器に接続され、ＬＣＤのセグメントが励起状態にあるときの液晶の誘電率の変化は、ＬＣＤ上の接触を示す電気パルスを誘起する。しかし、米国特許第５，０４３，７１０号による解決法は、接触を感知する膨大な積分器が必要とされるので複雑になる。さらに、接触を感知するため、前面ガラス板は、ディスプレイの耐久性を低下させる柔軟性を持たなければならない。この他に、ディスプレイの可使時間(working life)もまたディスプレイ内の液晶の度重なる圧迫によって減少する。
【０００７】
米国特許第４，２２４，６１５号は、フレキシブル前面板を備え、このＬＣＤは人間オペレータからデータを受け取る装置として使用される、ＬＣＤを開示する。触感ディスプレイを備える装置のオペレータはディスプレイのフレキシブル前面板に接触し、前面板は背面基板の方へ歪み、それによって、押圧された区域にある表示電極間の容量を増加させる。前面と背面の表示セグメントの間で測定された容量は基準セルの容量と比較され、影響される表示セグメントが作動される場合、すなわち、ディスプレイ上に形を提示する場合であっても、接触を検出することが可能である。米国特許第５，０４３，７１０号と同様に、米国特許第４，２２４，６１５による発明は、接触を感知するため、圧迫された液晶の誘電率の変化を使用する。米国特許第５，０４３，７１０号による発明の場合のように堅牢性および推定寿命に関する同じ問題が米国特許第４，２２４，６１５号による解決法においても存在する。
【０００８】
米国特許第２００１／００２０５７８号は、センサ配置がディスプレイの下に設置される、触感をもつＬＣＤを開示する。センサは、好ましくは、表示セグメントが配列されていないディスプレイの領域で、ディスプレイの下に設置される。代案として、ディスプレイの表示セグメントは、前面セグメントと背面セグメントが短絡されているならば、センサとして使用してもよい。表示電極がタッチセンサとして作用するとき、表示電極の短絡のため、スクリーンに情報が提示されない。したがって、マイクロプロセッサが、ディスプレイ上の情報の提示と触感とを切り替えるために、表示セグメントに結合される。
【０００９】
米国特許第４，９１０，５０４号は、ディスプレイ上の接触が前面基板上の異なる表示電極間の容量を測定することにより感知される接触制御型（touch controlled）ディスプレイ装置を開示する。前面基板は、この場合、剛性があり、ディスプレイを変形から保護する。電極間の容量を測定する検出器はディスプレイの給電ピンに結合される。共通対抗電極がそれ自体知られた方法で背面基板に配置される。以下に記載するように、対抗電極は前面基板上の電極間の短絡(short-circuit)として作用するので、スクリーン上の接触が行われた場所に関して触感ディスプレイの正確さを低下させる。さらに、ディスプレイ用のドライバ回路に必要とされた多数の浮遊容量は、容量測定回路を妨害し、どこで接触が行われるかどうかを決定させることを困難にさせる。
【００１０】
独国特許第１９８０２４７９号は、たとえば、エレベータで使用される触感ディスプレイを開示する。表示エレメントの前方表面には非常に薄い導電性層が設けられるので、表示エレメントが導電性層を通して見える。評価回路がディスプレイ上の接触を検出するために導電性層に接続される。しかし、表示エレメントの前方に導電性層を配置することにより、表示素子の可視性が低下する。さらに、導電性層はディスプレイのユーザによる摩耗に曝され、これはディスプレイの耐久性が多くのアプリケーションに対して不十分であることを意味する。
【００１１】
ディスプレイドライバ回路の製造業者にとって最も重要であることは、スクリーン上の接触を検出するため使用される回路がドライバ回路の平均寿命(life-expectancy)の振る舞いに影響を与えないことである。したがって、ドライバの観点から「正常な」ディスプレイのように振る舞う触感ディスプレイが望まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、耐久性があり、ディスプレイ上の接触を確実に検出するタッチセンサの提供に関して、上記の従来技術における問題を解決することである。本発明は、ディスプレイがディスプレイ上の接触の検出の確実性に影響を与える特定の物理的特徴と関連付けられているという理解に基づいている。
【００１３】
本発明の特有の効果は、スクリーン上の接触の検出の確実性、改良されたタッチセンサの堅牢性（robustness）、および、利用可能なディスプレイドライバ回路に対する改良されたマッチングである。
【００１４】
本発明の特有の特長は、ディスプレイを変形することなく、または、特別に適合したディスプレイドライバ回路を必要とすることなく、ディスプレイ上の接触を確実に検出できるようにする基本的構造をタッチセンサに与えることに関係する。本発明によるタッチセンサを備えるシステムの設計者は、したがって、ドライバ回路を自由に選択でき、それによって、システムの全体的なコストを削減する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
以下の詳細な説明から明白になる上記の目的、効果、および、特長、並びに、多数のその他の目的、効果、および、特長は、
ディスプレイ装置上に形状を表示するため少なくとも１個の表示電極が配置された基板を有するディスプレイ装置と、
少なくとも１個の表示電極に結合され、ディスプレイ装置への表示データを受け取るインターフェイスと、
少なくとも１個の表示電極に結合された測定回路と、
スイッチング手段が第１の動作状態であるときにインターフェイスを少なくとも１個の表示電極へ接続し、スイッチング手段が第２の動作状態であるときに測定回路を少なくとも１個の表示電極へ接続するスイッチング手段と、
を備えるタッチセンサによって本発明の第１の態様に従って達成される。
【００１６】
本発明によるタッチセンサは、したがって、大きい浮遊容量がディスプレイに存在するとしても、容量測定回路を用いてディスプレイ上の接触を確実に検出することが可能である。
【００１７】
本発明によるタッチセンサは容量測定回路である測定回路を備える。
【００１８】
本発明によるタッチセンサは抵抗測定回路である測定回路を備える。
【００１９】
本発明によれば、測定回路は、少なくとも１個の表示電極に結合され、所定の試験信号を表示電極へ供給する信号発生器と、少なくとも１個の表示電極に結合され、信号発生器から試験信号を受信する信号評価回路とを備える。
【００２０】
本発明によれば、信号評価回路は、スイッチング手段が第２の動作状態であるときに試験信号の偏差(deviation)を検出するように構成されている。
【００２１】
本発明によれば、信号発生器は試験信号をディスプレイ装置の背面基板上のセグメントまたは前面基板上のセグメントへ供給するように構成されている。
【００２２】
本発明によれば、信号発生器に接続されていない方の基板上のセグメントは、高抵抗状態(high-ohmic state)のままにされる。
【００２３】
本発明は、少なくとも１個の表示電極がディスプレイ装置上に形状を表示するため配置された基板を有し、前記表示電極がディスプレイ装置への表示データを受け取るインターフェイスに結合された、ディスプレイ上の接触を検出する方法にさらに関係し、この方法は、
少なくとも１個の表示電極をインターフェイスから切り離すステップと、
前記表示電極を測定回路へ接続するステップと、
表示電極の付近でディスプレイ装置に接触する物体への電気的結合に起因する表示電極の電気的特性の変化を検出するステップと、
を含む。
【００２４】
本発明による方法は、所定の試験信号を表示電極に供給するステップと、表示電極の付近でディスプレイ装置に接触する物体への電気的結合に起因する試験信号の偏差を検出するステップとを含む。
【００２５】
本発明による方法は、表示電極の付近でディスプレイ装置に接触する物体への容量結合を検出する。
【００２６】
本発明による方法は、表示電極の付近でディスプレイ装置に接触する物体へのガルバニック結合（galvanic coupling）を検出する。
【００２７】
本発明のさらなる目的、特長および効果は、添付図面と併せて以下の詳細な説明の検討に基づいて明白になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
現在使用される最も一般的なディスプレイは、その設計および動作が当業者によく知られている液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。ＬＣＤの変形、たとえば、薄膜トランジスタディスプレイ（ＴＦＴ）、並びに、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、真空蛍光ディスプレイ（ＶＦＤ）、強誘電性液晶ディスプレイ（ＦＬＣ）、表面安定化コレステリックテキスチャ型（ＳＳＣＴ）ディスプレイ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、および、液晶オンシリコン（ＬＣＯＳ）ディスプレイのようなその他のディスプレイ技術が特定のアプリケーションの分野に応じて一般的に使用される。簡単のため、以下の文書は、ディスプレイの容量の変化が検出されるＬＣＤの形態の触感ディスプレイを開示する。しかし、本発明はこのようなディスプレイに限定されることがなく、外部物体に容量結合、ガルバニック結合、または、誘導結合（inductively coupled）する少なくとも１個の表示電極が配置される少なくとも１枚の基板を備えるあらゆる種類のディスプレイで実施される。
【００２９】
図１ａは、それ自体で知られたディスプレイ１０の一部分の平面図および側面図を示す。図１ａの最も左側の図は周知の７個のセグメント１１の配置を示し、どのセグメント１１がアクティブであるかに応じて様々な数字が提示される。各セグメント１１は、セグメント１１から一般にディスプレイ１０の端に設けられた電気的端子１３へ延びる細い配線１２によって到達可能である。セグメント１１は、ディスプレイ１０の前面基板１４と背面基板１５の内側に形成される。この状況で重要な点は、ディスプレイで使用される基板がガラスまたはプラスチックで作られ、その上にインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）のような適当な電気的材料がセグメント１１を形成するように堆積されること、または、ディスプレイの１枚以上の基板がアルミニウムのような電気的材料で作られ、セグメント１１を設けるように成形されることである。たとえば、ＯＬＥＤディスプレイでは、リブ構造がガラス基板上のパターニングされたＩＴＯアノードラインに予備成形される。有機材料およびカソード金属が基板に堆積され、リブ構造は堆積した有機材料の最上部に形成された金属カソードラインのための電気的絶縁を備えるＯＬＥＤディスプレイを自動的に生成する。使用されるディスプレイ技術に依存して、ディスプレイは、前面基板１４および背面基板１５の他にさらなるエレメントを備えるが、これらのエレメントは明瞭さのため示されていない。たとえば、ディスプレイは、前面基板１４の上に配置された第１の偏光子と、背面基板１５の下に配置された第２の偏光子をさらに備える。偏光子に加えて、前面基板１４と背面基板１５との間のスペースは、それ自体で知られた方法によって液晶１６で満たされる。
【００３０】
図１ａの最も右側の図は、ディスプレイ１０上の表示電極１１の代替的な設計を示す。７個のセグメント１１の配置の代わりに、表示電極１１は画素１１’のマトリックスとして配置される。配線１２および端子１３の個数はより多くなるが、この配置は、７個のセグメント１１の配置より複雑な形状の提示を容易化する。しかし、画素のマトリックス配置の表示機能性は、７個のセグメント１１の配置と同じである。この状況では、用語セグメント（segment）は、基板上の、または、ディスプレイの金属層内の表示電極を記述するため使用されることが理解される。この用語は、７セグメントの配置における表示電極を記述するだけであると解釈されるべきではなく、あらゆる形状の電極、たとえば、上記のマトリックス配置の画素でもよい。
【００３１】
背面基板１５上のセグメント１１は、通常、ディスプレイ上の配線１２および端子１３の量を最小限に抑えるため相互接続され、すなわち、背面基板１５上のセグメント１１は常に同じ電位を有し、一方、ディスプレイ１０上の形状は、背面基板１５上のセグメント１１の電位に対して前面基板１４上のセグメントの電位を変化させることによって提示される。
【００３２】
図１ｂは、ＬＣＤディスプレイ１０の一部の浮遊容量の割り当ての簡略化した図である。同図における基板１４、１５の間隔は明瞭さのため誇張されている。図から分かるように、第１の容量Ｃ１は前面基板１４上のセグメント１１から背面基板１５上のセグメント１１へ向かって延びる。Ｃ１への主要な寄与は、互いに接する前面基板上のセグメント１１と背面基板上のセグメント１１との間の容量である。しかし、容量Ｃ１は、前面基板１４上の各セグメント１１と背面基板１５上のすべてのセグメント１１との間の浮遊容量をさらに含むことが認められる。
【００３３】
第２の容量Ｃ２、Ｃ２’は、各基板１４、１５上の異なるセグメント１１の間に現れる。Ｃ２への主要な寄与は隣接するセグメント間の容量であるが、Ｃ２は、同じ基板１４、１５上の１個の特定のセグメント１１とすべての他のセグメント１１との間の容量をさらに含むことが理解される。
【００３４】
タッチセンサのユーザがディスプレイに接触するとき、第３の容量Ｃ３、Ｃ３’が前面基板１４および背面基板１５上のセグメント１１とユーザの指１７との間に現れる。第３の容量Ｃ３、Ｃ３’の値は、特に、基板の厚さとディスプレイ１０に接触する物体の特性とに依存する。
【００３５】
第４の容量Ｃ４は、１個１個のセグメントから環境を介して接地電位へ向かって延び、一番近い接地基準への距離、並びに、環境の特性（すなわち、環境内の空気の誘電率、相対湿度（relative humidity）など）に依存する。
【００３６】
異なる浮遊容量のサイズに関して、Ｃ１の値は、前面基板１４と背面基板１５との間の間隔が近いためにＣ２およびＣ３よりはるかに大きい。同じ理由のため、Ｃ３およびＣ３’のサイズは殆ど等しく、一方、Ｃ２の値はディスプレイ１０のサイズとセグメント１１の間隔とに依存する。背面基板１５上のセグメント１１の場合、浮遊容量Ｃ２’は、基板１５上の薄い相互接続配線１２によって与えられるガルバニック接触（galvanic contact）に対して無視できる。２個の隣接するセグメントを覆うディスプレイへの接触に起因する容量Ｃ２の増加は、したがって、比較的大きい容量Ｃ１と背面基板上の短絡されたセグメントとのために、検出することが困難である。
【００３７】
図２は本発明によるタッチセンサ２０の第１の実施形態を示す。インターフェイス２１はディスプレイドライバ回路（図示せず）に結合される。重要な点は、ディスプレイドライバ回路は本発明による触感ディスプレイに特に適合していないが、これに反して、触感を用いない通常のディスプレイを駆動するため製造されてもよいことである。インターフェイスは、その最も簡単な形態では、ディスプレイドライバ回路をディスプレイ１０上の表示電極１１へ電気接続させる接点である。代替的に、このインターフェイスは、ディスプレイドライバ回路に最適な動作点を提供するバッファとインピーダンス整合手段とを備え、それによって、ディスプレイドライバの動作時間（working time）を増加させる。
【００３８】
インターフェイス２１は、第１の動作状態ではインターフェイス２１をディスプレイ１０の前面基板１４および背面基板１５上の表示電極１１へ接続するスイッチ２２の組に結合される。図２では、明瞭さのため１対のセグメント１１に関連したスイッチ２２だけが示されているが、図中の点線は、背面基板１５上のセグメント１１が前面基板１４および背面基板１５上で（部分的または完全に）相互接続される場合に、各セグメント１１またはセグメント１１のグループがスイッチ２２を介してインターフェイス２１に接続されることを示す。本発明の好適な実施形態において、背面基板上のセグメント１１は相互接続されないが、タッチセンシティブデバイス２０内に、個々に接続可能である。インターフェイス２１は、背面基板１５上のセグメント１１からの配線２３を集め、背面基板１５上に共通電極をもつディスプレイを駆動するため適合した標準的なディスプレイドライバ回路を使用することを可能にする。以下で説明されるように、タッチセンサの精度は、バックプレーン１５上のセグメント１１からの配線２３がインターフェイス２１に到達するまでそれらを相互接続せずに、それによって、各セグメントをスイッチ２２によって分離できるようにすることによって改善される。背面セグメント基板上のセグメント１１を相互接続しないことによって、ディスプレイ１０上の２カ所以上の接触を同時に検出することが可能になり、すなわち、指による接触を、一般に「パームリジェクション（palm rejection）」と呼ばれる手全体による意図的でない接触から区別することが可能である。
【００３９】
スイッチ２２が第１の動作状態にあるとき、ディスプレイ１０はその表面上の接触に対する感度がないが、通常のディスプレイとして動作する。しかし、タッチセンサ２０内の制御ユニット２４は、第２の動作状態へ入れるように装置内のスイッチ２２を作動し、ディスプレイ１０はインターフェイス２１から切り離される。その代わりに、一方の基板上のセグメント１１が、試験信号をセグメント１１へ供給する信号発生器２５に接続される。図中、前面基板１４上のセグメント１１は信号発生器２５に接続されるが、代替的な実施形態では、背前面基板１４上のセグメント１１ではなく、面基板１５上のセグメント１１が信号発生器２５に接続される。上記のように、比較的大きい容量Ｃ１は、触感装置の機能性を緩めることなく、前面基板１４上のセグメント１１または背面基板１５上のセグメント１１のいずれかを信号発生器２５へ接続することを同様に可能にする。
【００４０】
前面基板１４上のセグメント１１が信号発生器２５に接続されるとき、背面基板１５上のセグメント１１は、それらをインターフェイス２１から単純に切り離すことによって、または、図２に示されるように、それらを、高抵抗抵抗器２６を介して、信号接地へ接続することによって、高インピーダンス状態のままにされる。上記のように、ディスプレイ１０上の情報は、前面基板１４上のセグメント１１と背面基板１５上のセグメント１１との間の電位差に依存する。背面基板１５上のセグメント１１の高抵抗状態および比較的大きい容量Ｃ１は、試験信号が基板１４、１５の一方に供給される場合であっても、基板１４、１５上の異なるセグメント１１間の電位差が保存されることを保証する。前面基板１４上のセグメントの電位変化は、よって、背面基板１５の直ぐ下に配置されたセグメント１１の電位を変化させる。その結果として、スイッチ２２が第１の動作状態であるときにディスプレイに提示される情報は、スイッチ２２が第２の動作状態において信号発生器２５を前面基板１４上のセグメント１１に接続するときに保存される。
【００４１】
信号評価回路２７は前面基板１４上のセグメント１１に結合される。ディスプレイの容量Ｃ１およびＣ２は既知であり、ディスプレイが製造されるときに確定されるので、異質の物体がディスプレイに接触していないとき、ディスプレイによる試験信号への応答もまた既知である。装置のオペレータが自分の指をディスプレイに置くとき、上記の容量Ｃ３は信号発生器に示される負荷の一部になる。この試験信号に対する応答は、よって変化させられ、信号評価回路２７に対して、ディスプレイ１０上の１個以上のセグメント１１に接触が存在することを知らせる。前面基板１４の全セグメント１１は信号評価回路２７に接続されるので、信号評価回路は、接触によって影響を受ける１個以上のセグメント１１がどれであるかを判定する。信号評価回路は、次に、一般的な「キーダウン」信号を、または、好ましくは、接触によって影響を受けた特定のセグメント１１に関するより詳細な情報を外部制御ユニット（図示せず）に供給することにより接触に応答する。
【００４２】
図３は本発明の第１の実施形態による信号発生器２５および信号評価回路２７の機能を示す。スイッチが第２の動作状態にあるとき、信号発生器２５は矩形波３１を、抵抗器３２の組を介して、前面基板１４上のセグメント１１へ供給する。図中、２個の抵抗器３２だけが明瞭さのために示されている。実際の抵抗器３２の個数は、ディスプレイ上の接触を検出するため使用されるセグメント１１の個数に依存する。背面基板１５上のセグメント１１は切り離され、高抵抗状態のままにされるので、セグメント１１によって与えられた負荷だけが、図１ｂにおいて小さい容量Ｃ４と直列にされた容量Ｃ１およびＣ２になる。よって、バックプレーン１５上のセグメント１１を高抵抗状態のままにすることによって、大きいキャパシタＣ１が小さい容量Ｃ４と直列接続され、支配的なＣ１の寄与を小さくさせる。背面基板１５上の電極１１が相互接続される場合、タッチセンサの精度は、短絡された背面セグメント１１による前面基板１４上の異なるセグメント１１間の容量結合と、前面および背面の各セグメント１１の間の容量Ｃ１とのためにやや低下する。Ｃ１、Ｃ２およびＣ４の結合によって示される小さい容量は、図３における抵抗器の右側の点における試験信号３３の現れ方を僅かに変化させる。矩形波の代わりに、試験信号は、固定抵抗器３２による容量Ｃ１、Ｃ２およびＣ４の充電に起因するよく知られた電位の指数関数的な増加を示す。好ましくは、負荷が加えられた試験信号の立ち上がりまたは立ち下がり時間は、容量負荷が変化したかどうかを判定するために信号評価回路２７によって測定される。立ち上がり時間の小さな変化は、タッチセンサ２０が動作している環境の変化によって生じる。これらの小さな変化は、信号評価回路２７からディスプレイ１０上の接触を示す出力信号を発生させないが、環境によって生じた試験信号の変化として許容される。
【００４３】
装置２０のオペレータ１７がディスプレイ１０に接触するとき、信号発生器２５に示された容量性負荷は容量Ｃ３に起因して増加するので、抵抗器３２の右側で試験信号３４の立ち上がりおよび立ち下がり時間を増加させる。容量Ｃ３は、直列接続Ｃ１、Ｃ２およびＣ４より大きいので、信号発生器に与えられる全体的な容量に大きく寄与する。立ち上がり時間の正確な増加の大きさは、ディスプレイ上の接触を上記の環境によって生じる小さな変化から区別することを可能にさせるため十分に大きい限り重要でない。信号評価回路は、立ち上がり時間が所定の値を超える場合に出力信号を供給する簡単なコンパレータの形態でもよく、立ち上がり時間の長い時間的挙動を解析し、環境の変化を補償する点で判断力を有してもよい。
【００４４】
制御ユニット２４は、第１の動作状態と第２の動作状態との間でスイッチ２２を切り替えるように構成される。制御ユニット２４がスイッチ２２の状態を変化させるレートは、容量Ｃ１と、各セグメントと信号接地との間の抵抗と、液晶の慣性、すなわち、ディスプレイの結晶が外部電界の無いときに回転するために要する時間とに依存する。
【００４５】
図３の抵抗３２は、従来型の抵抗器３２の形式で実施されるか、または、図４の代替的な実施形態に示されるように、スイッチドキャパシタ４２として実施される。それ自体で知られたスイッチドキャパシタ４２は、チップに集積化するため好適であり、タッチセンサのエレクトロニクスを一体的なユニットとしてディスプレイ１０と組み合わせることを可能にさせる。
【００４６】
上記の本発明の実施形態では、信号発生器２５および信号評価回路２７の形式の容量測定回路が開示され、信号評価回路２７は試験信号の立ち上がり時間または立ち下がり時間を測定する。しかし、容量測定回路は、同様に、何らかの他の適当な方法で、固定若しくは多様な電圧および周波数でディスプレイへ供給される電流を測定し、ディスプレイに供給される位相差を測定し、または、ディスプレイ１０の少なくとも１個のセグメント１１と環境との間の容量を測定してもよい。
【００４７】
本発明の代替的な実施形態では、表示電極１１は、表示電極１１とディスプレイ装置１０に接触する物体との間のガルバニック接触を検出することが可能であるように、基板１４、１５に配置される。たとえば、ディスプレイは、発光ダイオード（ＬＥＤ）のマトリックスにより形成され、ディスプレイの各ダイオードは印刷回路板（ＰＣＢ）上の１対のパッドに半田付けされる。各パッドは、したがって、ディスプレイドライバ回路から切り離され、ディスプレイ装置１０上の接触を検出するため使用される表示電極１１を構成する。よって、人が表示電極１１に接触するならば、その人は、表示電極１１から電荷を受け取るキャパシタとして作用する。小さな検出可能な電流が表示装置１０から人の指を介して流れ、ディスプレイ装置１０上の接触を示す。
【００４８】
本発明のさらに代替的な実施形態では、表示電極１１は、スイッチが第２の動作状態であるときに、高電圧が与えられる。基板１４、１５上の表示電極１１は、したがって、上記のＬＣＤディスプレイに関して明らかにされたように、基板１４と基板１５との間に配置され、基板の非常に大きな抵抗は、人がディスプレイ装置１０の前面に接触するときに検出することができる十分に大きな電流の流れを依然として可能にさせる。
【００４９】
発明のさらに代替的な実施形態では、触感区域（sensitive areas）は、図１に関係した説明の通り、第３の基板の片側に形成される（すなわち、たとえば、ガラスまたはプラスチックから作られた基板の上に、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）のような適当な電気的材料が希望の触感区域を形成するように堆積される）。第３の基板は、このとき、ディスプレイに触感を与えるためにあらゆる種類のディスプレイの前方に配置される。触感区域は、好ましくは、激しい摩耗に曝される場合でも触感基板の動作寿命を長くするため、基板の内側に配置され、すなわち、ディスプレイと向かい合い、触感基板のユーザと直接的に接触しない側に配置される。第３の基板は、ディスプレイに触感を与えるだけでなく、ディスプレイの前方に配置されるので保護カバーとしても作用する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１ａ】それ自体で知られたディスプレイの構造を示す図である。
【図１ｂ】それ自体で知られたディスプレイと関連した浮遊容量の一部の傾向を示す図である。
【図２】本発明の好適な実施形態によるタッチセンサの概略図である。
【図３】本発明の第１の実施形態によるタッチセンサの機能のより詳細な説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態によるタッチセンサの機能のより詳細な説明図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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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