(57)【要約】  タッチパネルは上面および下面を備えた表面弾性波伝播基板および該基板上に配置される多層カバーシートを有している。カバーシートは、荷重分散層、柔軟層および抗スティッキング層を有している。荷重分散層は上面および下面を有し、上面は物体からのタッチ入力を受ける。柔軟層は上面および下面を有し、上面は荷重分散層の下面に結合される。抗スティッキング層は上面および下面を有し、上面は柔軟層の下面に結合される。抗スティッキング層の下面は基板の上面に近接して配置される。
2013528874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面および下面を備えた表面弾性波伝播基板と、
前記基板上に配置されるように構成された多層カバーシートとを有し、前記カバーシートは、
上面および下面を備えた荷重分散層を有し、前記荷重分散層の上面は、物体からのタッチ入力を受けるように構成され、
上面および下面を備えた柔軟層を有し、前記柔軟層の上面は前記荷重分散層の下面に結合されるように構成され、
上面および下面を備えた抗スティッキング層を有し、前記抗スティッキング層の上面は前記柔軟層の下面に結合されるように構成され、前記抗スティッキング層の下面は前記基板の上面に近接して配置されるように構成されていることを特徴とするタッチパネル。
【請求項２】
前記抗スティッキング層は、剛性材料の薄い層を備えることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
【請求項３】
前記抗スティッキング層は、くっ付かない特性を有するコーティングであることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
【請求項４】
前記カバーシートは、少なくとも１つの付加層またはコーティングを更に有することを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
【請求項５】
前記カバーシートは実質的に透明であることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
【請求項６】
前記柔軟層はエラストマー材料からなり、前記荷重分散層は前記エラストマー材料に比べて比較的剛い材料を備えることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
【請求項７】
前記基板は、金属、ガラス、セラミックまたは複合材料の少なくとも１つを備えることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
【請求項８】
前記荷重分散層は、ガラス、ガラスマイクロシートまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を備えることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
【請求項９】
前記抗スティッキング層は、コーティング、蒸着、スプレーイング、ディッピング、プラズマ処理、ラミネーティング、プリンティング、加熱および同時押出しの少なくとも１つを用いて柔軟層に結合されることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
【請求項１０】
前記カバーシートは、前記荷重分散層と前記柔軟層との間に、付加柔軟層および付加荷重分散層を更に有し、前記付加柔軟層は上面および下面を備え、前記付加柔軟層の上面は前記荷重分散層の下面に結合されるように構成され、前記付加荷重分散層は上面および下面を備え、前記付加荷重分散層は前記付加柔軟層より剛く構成され、前記付加荷重分散層の上面は前記付加柔軟層の下面に結合されるように構成され、前記付加荷重分散層の下面は柔軟層の上面に結合されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
【請求項１１】
前記荷重分散層は５０ミクロンと６００ミクロンとの間の厚さを有し、前記柔軟層は少なくとも７５ミクロンの厚さを有することを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
【請求項１２】
上面および下面を備えた表面弾性波伝播基板と、
前記基板上に配置されるように構成された多層カバーシートとを有し、前記カバーシートが、
上面および下面を備えかつ画像を表示するように構成されたフレキシブルディスプレイ層を有し、前記フレキシブルディスプレイ層の上面は物体からのタッチ入力を受けるように構成され、
上面および下面を備えた柔軟層を有し、前記柔軟層の上面は前記フレキシブルディスプレイ層の下面に結合されるように構成され、
上面および下面を備えた抗スティッキング層を更に有し、前記抗スティッキング層の上面は前記柔軟層の下面に結合されるように構成され、前記抗スティッキング層の下面は前記基板の上面に近接して配置されるように構成されていることを特徴とするタッチパネル。
【請求項１３】
前記フレキシブルディスプレイ層は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）または電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ）を備えることを特徴とする請求項１２記載のタッチパネル。
【請求項１４】
前記基板、前記柔軟層または前記抗スティッキング層のうち少なくとも１つは実質的に不透明な材料を備えることを特徴とする請求項１２記載のタッチパネル。
【請求項１５】
前記抗スティッキング層は剛性材料の薄い層を備えることを特徴とする請求項１２記載のタッチパネル。
【請求項１６】
前記抗スティッキング層は、コーティング、蒸着、スプレーイング、ディッピング、プラズマ処理、ラミネーティング、プリンティング、加熱および同時押出しの少なくとも１つを用いて柔軟層に結合されることを特徴とする請求項１２記載のタッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くはタッチ感応システムに関し、より詳しくは表面弾性波（surface acoustic waves:ＳＡＷ）を検出するタッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチ感応システムは、２次元座標情報を得るのに使用されている。一例として不透明トラックパッドがある一方、他の例として液晶ディスプレイのようなディスプレイの前に置かれる透明タッチパネルがある。タッチ感応システムは、電話機、カメラおよび携帯情報端末（Personal  Digital  Assistance、PDA）等の小型ハンディデバイス、およびレストラン、銀行、および現金自動預け払機（ATM）および博物館等のタッチパネルのような大型デスクトップ用途を含む多くの異なる用途に使用されている。
【０００３】
従来のＳＡＷタッチパネルは、液体汚染物質による誤起動に対する脆弱性および尖鋭スタイラスに対する応答の欠如を含む多くの問題を有している。市場は、２本指によるズームジェスチャ（拡大しぐさ）のような２以上の同時タッチの検出に価値を見出しているので、ＳＡＷ特有のマルチタッチ能力は一層魅力的になっている。しかしながら、従来のＳＡＷタッチパネルでは、爪のタッチ接触による２本指ジェスチャには対応できない。これらの問題に対処するため、これまで、外側の荷重分散層および内側の柔軟層を備えた層状ＳＡＷカバーシートが提案されている。しかしながら、既知のＳＡＷカバーシートの設計は、タッチ感度とスティッキング問題との間の好ましくないトレードオフを強いるものであり、この設計では、タッチがなされなくなったときに柔軟層が基板から瞬時に解放されない。上記スティッキング問題を生じることなく、所望レベルのタッチ感度が得られるＳＡＷカバーシートに対する、未だ対処されていない要望が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願第１２／７３２，１３２号明細書（２０１０年３月２５日付出願、名称「ベゼルレス音タッチ装置（Bezel-less Acoustic Touch Apparatus）」）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態では、タッチパネルは、上面および下面を備えた表面弾性波伝播基板と、該基板上に配置される多層カバーシートとを有している。カバーシートは、荷重分散層と、柔軟層と、抗スティッキング層とを有している。荷重分散層は上面および下面を備え、上面は物体からのタッチ入力を受ける。柔軟層は上面および下面を備え、柔軟層の上面は荷重分散層の下面に結合される。抗スティッキング層は上面および下面を備え、抗スティッキング層の上面は柔軟層の下面に結合される。抗スティッキング層の下面は基板の上面に近接して配置される。
【０００６】
一実施形態では、タッチパネルは、上面および下面を備えた表面弾性波伝播基板と、  該基板上に配置される多層カバーシートとを有している。カバーシートは、フレキシブルディスプレイ層と、柔軟層と、抗スティッキング層とを有している。フレキシブルディスプレイ層は上面および下面を備えかつ画像を表示する。上面は、物体からのタッチ入力を受ける。柔軟層の上面はフレキシブルディスプレイ層の下面に結合される。抗スティッキング層は上面および下面を備え、抗スティッキング層の上面は柔軟層の下面に結合され、抗スティッキング層の下面は基板の上面に近接して配置される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態にしたがって形成された多層カバーシートを有する表面弾性波（ＳＡＷ）タッチパネルを示す図面である。
【図２】本発明の一実施形態にしたがって、多層カバーシートに１つ以上の付加層が設けられた図１のタッチパネルを示す図面である。
【図３】本発明の一実施形態にしたがって形成された多層カバーシートを備えた他のＳＡＷタッチパネルを示す図面である。
【図４】本発明の一実施形態にしたがって形成されたタッチパネルのＳＡＷカバーシートが、フレキシブルディスプレイ層を備えている一実施形態を示す図面である。
【図５】本発明の一実施形態によるＳＡＷタッチパネルへのＳＡＷカバーシートの取付けを示す側断面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるＳＡＷタッチパネルへのＳＡＷカバーシートの取付けを示す他の側断面図である。
【図７】本発明の一実施形態による基板を包囲する支持フレームを示す平面図である。
【図８】本発明の一実施形態にしたがって、コンピュータにより相互接続されたタッチディスプレイを備えたＳＡＷタッチディスプレイを示すブロック図である。
【図９】本発明の一実施形態にしたがって、ワンタッチまたは同時マルチタッチを検出するのに使用される例示トランスデューサおよびこの上のアレーを備えたＳＡＷタッチパネルの基板を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
上記要約並びに本発明の幾つかの実施形態についての以下の説明は、添付図面（必ずしも正確な縮尺ではない）に関連して読むときにより良く理解されよう。種々の実施形態の機能ブロックのダイアグラムを示す図面に関する限り、機能ブロックは必ずしもハードウェア回路間の分割を示すものではない。かくして、例えば、１つまたは２つ以上の機能ブロック（例えばプロセッサやメモリ）は、ハードウェア（例えば、汎用シグナルプロセッサまたはランダムアクセスメモリ、ハードディスク等）の単一ピースで実施されるのがよい。同様に、プログラムは、独立型プログラムとすることができ、オペレーティングシステムにサブルーチンとして組込むことができ、かつ組付け型ソフトウェアパッケージ等で機能することができる。種々の実施形態は、図示の構成および機器に限定されるものではないことを理解すべきである。
【０００９】
図１は、ＳＡＷタッチパネル１００を示す。基板１０２は、表面弾性波またはビームの伝播をサポートする。基板１０２は、上面１０４および下面１０６を有している。ＳＡＷを発生しかつ検出するトランスミッタ、アレー、レシーバ等は、基板１０２の上面１０４および／または縁部に取付けられまたは形成され、詳しくは以下の通りである。基板１０２は、ガラス、またはポリスチレンのような音響損失の小さいポリマー、アルミニウムのような金属、またはＳＡＷの伝播可能な他の任意の材料または複合材で形成できる。一般に、ＳＡＷは、基板１０２の上面１０４へのタッチに感応するレイリー波、準レイリー波、ラム波またはシヤー波または他の種類の弾性波のいずれか１つまたはこれらの組合せを表示するのに使用できる（いくつかの技術文献において「ＳＡＷ」は「レイリー波」と同義語として使用されているが、本願ではより広義に定義される）。
【００１０】
多層カバーシート１０８は、基板１０２上に配置される。カバーシート１０８は３層からなり、かつシングルタッチ並びにマルチタッチ（すなわち、２以上の同時タッチ）、ズーム（拡大）のようなジェスチャ（しぐさ）（但し、ズームに限定されない）の検出をサポートする。タッチ応答は、指先による入力に加え、爪による入力およびクレジットカードおよび他の硬く、しっかりした物体による物体入力によっても行われる。静的なタッチは、保持状態にありかつ接触が維持される限り検出される。外側の荷重分散層１１０は、上面１１２および下面１１４を有している。中間の柔軟層１１８は、上面１２０および下面１２２を有している。柔軟層１１８の上面１２０は、荷重分散層１１０の下面１１４に結合される。底の抗スティッキング層１２４は、上面１２６および下面１２８を有している。抗スティッキング層１２４の上面１２６は、柔軟層１１８の下面１２２に結合される。
【００１１】
荷重分散層１１０の上面１１２は、使用者からのタッチを受ける。前述のように、タッチは、活性を有する指または指先、非活性の爪、クレジットカードまたは他の物体、または図示のようなスタイラス等の物体１１６を用いて行われるのがよい。一般に、用語「物体１１６」は、本願では、タッチパネル１００に選択を行いまたはデータを入力するのに使用される使用者の手の一部を含むあらゆる物体を意味し、したがって物理的形状および／または図示の形状に限定されるものではない。用語「非活性」は、物体１１６が、センサ、マグネット、またはタッチを生じさせる必要のない他のデバイスを含まないことを意味するに過ぎない。それどころか、タッチは、最小の接触領域内で行われる荷重分散層Ｉ１０上への物体１１６による力に応答する。
【００１２】
抗スティッキング層１２４の下面１２８と基板１０２の上面１０４との間には小さいギャップ１３０が存在する。物体１１６のようなタッチが上面１１２を押したとき、カバーシート１０８が撓み、抗スティッキング層１２４の下面１２８の対応領域は、基板１０２上を伝達されるＳＡＷを遮断する。下面１２８が滑らかでない或る実施形態では、タッチが存在しない場合でも、下面１２８が非常に小さい複数の接触点で基板１０２の上面１０４と接触してもよいがタッチ応答は生じない。この場合、設計図面では、下面１２８と基板の上面１０４との間のギャップ１３０のようなギャップは見られないことがある。
【００１３】
カバーシート１０８内の層に使用される材料は、耐久性、透明性、加工性または製造容易性、コストおよび圧縮に対する機械的応答性等の特性に基づいて選択されるのがよい。（材料単独のまたは他の材料と対比しての）硬度および剛性についても更に考慮されるのがよい。本願で使用するとき、材料特性を説明するのに、「硬い」、「より硬い」、「柔らかい」および「より柔らかい」が使用される。定められた幾何学的形状をもつ材料の試料の挙動を説明するのに、用語「剛（こわ）い」または「剛性」が使用される。
【００１４】
基板１０２上のタッチ接触領域が最小領域を超える場合には、ＳＡＷ減衰により信頼性ある検出が行われる。この最小領域の量的値は、関連電子部品の作動周波数および感度により定められる。例えば、現在のＳＡＷタッチスクリーン製品の５ＭＨｚの作動周波数および電子部品については、最小タッチ接触領域の直径は、一般に２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内にある。より高い作動周波数では、一般に、最小接触領域はより小さくなる。荷重分散層１１０は、物体１１６がどのように尖った形状であっても、加えられた任意のタッチ力すなわちタッチ荷重からの力が少なくとも最小接触領域をカバーするように分散して、ＳＡＷ減衰の信頼性ある検出が行えるようにする。荷重分散層１１０は、力を分散させるのに充分な剛性を必要とする（しかしながら、タッチ力が分散し過ぎて正確な座標検出が行えないほど高い剛性ではない）。ここで、「剛性」は、厚さ「ｔ」、ヤング係数「Ｅ」およびポアソン比νの均質層について次式で表わされる曲げ剛性すなわち撓み剛性「Ｄ」と同義語である。
Ｄ＝Ｅ・ｔ3／｛１２・（１-ν2）｝                      式１
荷重分散層１１０は、ガラスのような大きい値のヤング係数Ｅをもつ非常に硬い材料、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、アクリルまたはマイラー等のポリマーのようなあまり大きくない値のヤング係数Ｅをもつ材料で形成できる。小さい値のヤング係数Ｅは、大きい値の層厚ｔにより補償されるのがよい。例えば、厚さｔを２倍にすることで、ヤング係数Ｅが８分の１に減少する分を補償するのがよい。一実施形態では、荷重分散層１１０は、５０ミクロン〜３００ミクロンの範囲の厚さをもつガラスで形成されるのがよい。他の実施形態では、荷重分散層１１０は、１００ミクロン〜６００ミクロンの範囲の厚さをもつＰＥＴで形成できる。上面１１２は滑らかで、べとつかないすなわちくっ付き難いものがよい。図１におけるカバーシート１０８の層厚は、正確な縮尺で示されていないことを理解すべきである。
【００１５】
荷重分散層１１０は、単独では、所望の最小接触領域に亘って密接した音響接触（acoustic contact）を確保できない。しかしながら、柔らかなすなわち柔軟な層を備えた下層を付加することにより、密接した音響接触が保証されるのがよい。柔軟層１１８は、荷重分散層１１０と比較して柔らかい（例えば、より小さい値のヤング係数Ｅを有する）材料で形成するのがよい。柔軟層１１８が所望の接触領域内の基板１０２の上面１０４に適合する能力は、層材料の柔軟性（ヤング係数が小さいこと）並びに柔軟層１１８の厚さの両方に依存する。一般に、柔軟層１１８が薄いほど、材料は柔軟にするのがよい。例えば、柔軟層１１８は、エラストマー材料すなわちエラストマーで形成できかつ感度レベルまたは外側のタッチ表面から基板１０２への力の伝達に基づいて選択されるのがよく、タッチ応答は、所望の入力物体１１６並びに所望の透明度レベルを用いて達成される。一実施形態では、柔軟層１１８はVistalon（商標）ＥＰＤＭのようなＥＰＤＭゴム（エチレンジエンモノマー（Ｍクラス）ゴム）、プラストマー、Vistamaxx（商標）（プロピレンベースのエラストマー）、Exact（商標）プラストマー（低密度エチレンコポリマー）、ENGAGE 8401のようなENGAGE（商標）ポリオレフィンエラストマー、または所望の特性を有する他の物質で形成するのがよい。柔軟層は、荷重分散層１１０の下面１１４上に、コーティングされ、プリンティングされ、ラミネーティングされ、溶融、加熱および／または同時押出しされるのがよい。柔軟層１１８は、一実施形態では７５ミクロン〜５００ミクロンの厚さ、他の実施形態では７５０ミクロンまでの厚さにするのがよい。荷重分散層１１０および柔軟層１１８の厚さは、撓みおよび応答のような特性を最大化すべく選択され、かつタッチパネル１００の用途、タッチを行うのに使用されると予想される物体の種類等に基づいて定められるのがよい。荷重分散層の下面１１４は、加熱、積層等により柔軟層１１８の上面１２０に結合されるのがよい。選択される材料に基づいて、他の結合方法を使用できることは理解されよう。
【００１６】
残念なことに、既知のＳＡＷカバーシートの解決方法は、柔軟層１１８の材料の選択が制限されるという欠点がある。柔軟性が高い材料は基板の上面１０４にくっ付き易く、しばしば、物体またはスタイラス１１６を除去した後でも、いつまでもタッチを検出してしまうという好ましくない問題を引き起こす。このくっ付き易い問題を回避すべく柔軟層１１８に柔軟性の低い材料を使用すると、しばしば、タッチ感度の損失または好ましくない厚い柔軟層１１８を使用するという問題を引き起こす。しかしながら、抗スティッキング層１２４の付加により、柔軟層１１８が基板１０２の上面１０４にくっ付くことが防止される。抗スティッキング層１２４が充分にフレキシブルであれば、カバーシート１０８に抗スティッキング層１２４を設けることにより、スティッキングの問題を解決できると同時に、柔軟層１１８の柔軟性により基板１０２との密接な音響接触を妨げない。抗スティッキング層１２４が非常に薄ければ、比較的硬い材料（例えば、比較的高いヤング係数の値を有する材料）でも充分なフレキシビリティが得られる。抗スティッキング層１２４は、例えば、抗スティッキングフルオロカーボンソリッドポリマー（またはポリテトラフルオロエチレン）、ポリシロキサンまたはポリマー複合材、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、シリカ等の（必要ならば）薄くて透明な金属／無機／セラミック材料等の多くの材料で形成するのがよいが、これらに限定されるものではない。或る実施形態では、抗スティッキング層１２４は、コーティングまたはフィルムと呼ぶことができるものでもよい。抗スティッキング層１２４は、抗スティッキング層１２４は、柔軟層１１８の下面１２２に、コーティングされ、蒸着され、スプレーイングされ、プラズマ処理され、プリンティングされ、ラミネーティングされ、加熱、融着および／または同時押出しされることにより形成できる。抗スティッキング層１２４は、感度を最大化するため、カバーシート１０８の他の層に比べて比較的薄くするのがよい。或る実施形態では、抗スティッキング層１２４の厚さは、所望の抗スティッキング性能が得られれば充分であり、例えば１０ミクロンまでの厚さにすることができる。この厚さは、少なくとも一部は、材料並びに適用方法により決定されると理解すべきである。或る実施形態では、抗スティッキング層１２４は、柔軟層１１８の下面１２２を完全に覆わなくてもよい。他の実施形態では、抗スティッキング層１２４は、下面１２８に或る程度粗面化することができる。
【００１７】
図２は、基板１０２上に配置されたカバーシート１０８を備えた図１のタッチパネル１００を示す。荷重分散層１１０の上面１１２には、１つまたは２つ以上の付加層を付加できる。例えば、薄い耐スクラッチポリマー層である硬質コーティング層１４０を使用するのがよい。硬質コーティング層１４０は、荷重分散層１１０の上面１１２にスクラッチ耐性を付与する。例えば防眩表面処理または反射防止コーティングのような光学層１４２を使用することもできる。また、撥水性を向上させるため、疎水層１４４を使用することもできる。一実施形態では、疎水層１４４は、数分子の厚さにすることができる。これらの層１４０、１４２、１４４の１つ以上を使用できること、および層は図示している順序とは別の順序でも上面１１２の上に適用できることは理解されよう。図示されてはいないが、スクラッチ耐性および／または保護性を増大させる置換可能な付加「リリースライナ」を、最外層または最外表面に配置することもできる。
【００１８】
一実施形態では、基板１０２の上面１０４上に、１つまたは２つ以上のスペーサ１４６を設けるのがよい。スペーサ１４６は、タッチ表面からタッチが除去された後に、上面１０４からの抗スティッキング層１２４の解放を向上させる。
【００１９】
或る実施形態では、カバーシート１０８には付加層が設けられるのがよい。図３は、多層カバーシート２０２を有する別のＳＡＷタッチパネル２００を示す。図１に関連して前述した構成要素と同様な構成要素は同じ参照番号で示されている。例えば、カバーシート２０２は、基板１０２の上面１０４上に、ギャップ１３０の距離を隔てて配置される。
【００２０】
図３に示す実施形態では、カバーシート２０２は、図１のカバーシート１０８と比較して２つの付加層を有している。外側の剛い荷重分散層２０４は上面２０６および下面２０８を有している。使用者は、上面２０６上に物体１１６を使用して、データを入力しかつタッチパネル２００上での選択を行うことができる。第１柔軟層２１０は、上面２１２および下面２１４を有している。第１柔軟層２１０の上面２１２は、荷重分散層２０４の下面２０８に結合されている。付加荷重分散層２１６は上面２１８および下面２２０を有し、上面２１８は第１柔軟層２１０の下面２１４に結合されている。第２柔軟層２２２は上面２２４および下面２２６を有し、上面２２４は荷重分散層２１６の下面２２０に結合されている。抗スティッキング層２２８は上面２３０および下面２３２を有し、上面２３０は第２柔軟層２２２の下面２２６に結合されている。
【００２１】
荷重分散層２０４、２１６は、第１および第２柔軟層２１０、２２２と比較して比較的剛くかつ硬い材料で形成されている。荷重分散層２０４、２１６は同じ材料または異なる材料で形成でき、第１および第２柔軟層も同じ材料または異なる材料で形成できる。荷重分散層２０４、２１６は、図１の荷重分散層１１０に関して前述したように、ガラス、ガラスマイクロシート、ＰＥＴまたは他の材料で形成できる。第１および第２柔軟層２１０、２２２は、柔軟層１１８に関して前述した材料で形成できる。抗スティッキング層２２８は、タッチ（単一回または複数回）により撓んだときに、カバーシート２０２が基板１０２の上面１０４に付着すなわちくっ付くことを防止すべく、抗スティッキング材料で形成される。
【００２２】
使用される材料および各層の厚さは、所望の性能、使用が想定される物体１１６の形式、およびタッチパネル２００の機能的使用に基づいて選択されるのがよい。例えば、感度、すなわちカバーシート２０２を撓ませてタッチ事象を生じさせるのにどれだけの力を必要とするかは、層の厚さ、各層の硬度、カバーシート２０２の層の数、抗スティッキング層２２８の特性等に基づいて調節できる。
【００２３】
一実施形態では、カバーシート２０２には付加層（図示せず）、例えば付加柔軟層と対をなすガラスまたはＰＥＴで形成された付加荷重分散層を設けることができる。或る実施形態では、より多くの層を用いることにより感度を高めることができる。層が多くなると、基板１０２の上面１０４に大きいタッチ領域が生じるからである。また、感度は、物体１１６のサイズおよび物体の圧力に基づいて変化する。
【００２４】
図１〜図３は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のようなディスプレイの前方に配置されるか、またはディスプレイから分離されたトラックパッドとして機能するように構成されたタッチパネル１００、２００を示す。これに対し図４は、タッチパネル２５０のＳＡＷカバーシート２７０がフレキシブルディスプレイ層２５２を備えている実施形態を示す。フレキシブルディスプレイの１つのオプションは、有機発光ダイオード（Organic Light Emitting Diode：ＯＬＥＤ）ディスプレイである。フレキシブルディスプレイの他の例は、電気泳動ディスプレイ（ElectroPhoretic Display：ＥＰＤ）である。ＬＣＤとは異なり、ＯＬＥＤおよびＥＰＤは、フレキシブルまたは剛い基板上で組み立てることができ、消費電力が小さく、かつ太陽光のような明るい条件下でより良い性能を有している。
【００２５】
フレキシブルディスプレイ層２５２は、上面２５４および下面２５６を有している。一実施形態では、フレキシブルディスプレイ層２５２は１００ミクロン厚さのガラス基板のような基板を有し、該基板上に非常に薄いＯＬＥＤコンポネンツ（例えばダイオード並びに他のコネクション等）が組付けられるのがよい。ＯＬＥＤコンポネンツは、例えば５０ミクロンのガラス層またはこの均等物のような他の層によりシールされるのがよい。上面２５４は、物体１１６からの入力を受けるタッチ感応面である。柔軟層２５８は上面２６０および下面２６２を有し、上面２６０は、フレキシブルディスプレイ層２５２の下面２５６に結合されている。柔軟層２５８は、前述のようにエラストマー材料で形成するのがよい。抗スティッキング層２６４は上面２６６および下面２６８を有し、上面２６６は柔軟層２５８の下面２６２に結合されている。抗スティッキング層２６４は抗スティック材料で形成され、前述のように層またはコーティングであるのがよい。基板１０２の上面１０４は、抗スティッキング層２６４の下面２６８からギャップ１３０だけ離隔される。
【００２６】
フレキシブルディスプレイ層２５２の基板（図示せず）は、物体１１６の尖鋭タッチからの力を分散させ、基板１０２の上面１０４上に検出可能なタッチ領域を生じさせるのに充分な剛性を有する。図示されてはいないが、フレキシブルディスプレイ層２５２の上面２５４を保護するため、付加層および／またはコーティングを使用できる。フレキシブルディスプレイ層２５２は、荷重分散層として機能するのに充分なフレキシビリティがあればよい。すなわち、不充分なタッチ感度または不充分な座標測定しか得られない程にタッチ力が分散されるような剛性であってはならない。フレキシブルディスプレイ層２５２は、他の基準、例えばスクロールのように巻き上げられる能力をもつほどフレキシブルである必要はない。
【００２７】
基板１０２は、以下に述べるように取付けられまたは一体化されたトランスデューサまたは反射アレーを備えたＳＡＷ伝播面である。フレキシブルディスプレイ層２５２は使用者と基板１０２との間にあるので、基板１０２は透明でも不透明でもよい。基板１０２は、ガラスまたは実質的に透明な材料またはアルミニウムのような金属を使用できる。或る実施形態では、金属は、ガラスより良くＳＡＷを伝播しかつガラスより加工が容易である。
【００２８】
或る実施形態では、図１〜図４の実施形態には１つ以上の付加介在層を使用できることを理解すべきである。したがって、層は、互いに直接的または間接的に結合するのがよい。
【００２９】
図５は、ＳＡＷタッチパネルへのＳＡＷカバーシートの取付け構造を示す側断面図である。この例では、図１のカバーシート１０８と同様の参照番号を用いて説明するが、この取付け方法および構造は他のカバーシートにも使用できる。荷重分散層１１０、柔軟層１１８、抗スティッキング層１２４および基板１０２が示されている。また、基板１０２の下面１０６にはピエゾ２８０が取付けられ、上面１０４には回折格子２８２が取付けられている。他の実施形態では、回折格子２８２に加えまたは回折格子の代わりに、アレーおよび／またはビームスプリッタが上面１０４に取付けられる。
【００３０】
図示の実施形態では、カバーシート１０８は基板１０２に接合されている。荷重分散層１１０および基板１０２は、両方とも、柔軟層１１８および抗スティッキング層１２４の長さを超える長さで延びている。スペーサ２８４が外縁部２８６に沿って使用されておりかつ基板１０２の４辺に沿って全周または部分的に延びている。他の実施形態では、複数の別々のスペーサ２８４が使用される。スペーサ２８４は、カバーシート１０８および基板１０２を互いに所望の関係に維持すべく、接着剤を用いて荷重分散層１１０および基板１０２の両方に接合される。スペーサ２８４の高さ（例えば、上面１０４と下面１１４との間の距離）は、所望のギャップ１３０を維持するように選択される。一実施形態では、荷重分散層１１０とスペーサ２８４との間に黒色または他の色の不透明ペイント２８８または他の不透明物質が使用され、不透明ペイントは、荷重分散層１１０と柔軟層１１８との間に部分的に延びている。これにより、層１１０、１１８、１２４が透明である場合に、ピエゾ２８０および回折格子２８２がタッチパネル１００の使用者に見えなくすることができる。
【００３１】
図６は、ＳＡＷタッチパネルに対してＳＡＷカバーシートを取付ける構造を示す他の側断面図である。この例では、カバーシート（例えば図１のカバーシート１０８）は、単一の矩形ブロックとして示されている。抗スティッキング層１２４の下面１２８（図１に詳細を示した）のようなカバーシート１０８は、支持フレーム２９０に接合される。支持フレーム２９０は、カバーシート１０８の全周に亘って延びるように構成されるのがよい。支持フレーム２９０は、基板１０２を支持する他の構造体に接合または連結することもできる。例えば、支持フレーム２９０は、ディスプレイパネルおよびＳＡＷタッチパネルの両方を収容するように設計されたより大きいハウジングの一部として構成するか、該ハウジングと一体に形成することもできる。ピエゾ２８０は基板１０２の下面１０６に結合され、回折格子２８２は上面１０４に結合される。
【００３２】
図７は、基板１０２を包囲する支持フレーム２９０を明瞭にするための平面図である。この図面にはカバーシート１０８は示されていない。カバーシート１０８の外縁部は支持フレーム２９０に接合または結合され、支持フレーム２９０に対してカバーシート１０８を所望の関係に保持する。ＳＡＷタッチパネルは、上記特許文献１に開示されたＳＡＷタッチパネルの設計のように、上面１０４にトランスデューサ構造または反射アレーが存在しない設計にするのが有利である。なお、特許文献１の全体は本願に援用する。
【００３３】
図８は、コンピュータ３５４に相互接続されたタッチディスプレイ３５２を備えたタッチディスプレイシステム３５０を示すブロック図である。コンピュータ３５４は、例えばゲームおよび娯楽用ファミリースタイルホームコンピュータシステム、医療画像の視覚化および操作、署名入力または他の手書き入力、コピー機、小売店およびレストランのキャッシュレジスタ等への入力のような１つ以上の用途で作動する。タッチディスプレイ３５２に加え、コンピュータ３５４には、キーボードおよび／またはマウス等の他のユーザ入力３５６を設けることができる。分離して示されているが、タッチディスプレイシステム３５０のコンポネンツは、例えば携帯情報端末（ＰＤＡ）、電話機、カメラまたは他のポータブルデバイス等の単一ユニット内に収めることができる。
【００３４】
タッチディスプレイ３５２は、ディスプレイスクリーン３５８上にデータを表示するコンポネンツを含む。ディスプレイスクリーン３５８は、ＬＣＤ、陰極線管（ＣＲＴ）、プラズマディスプレイ、ＯＬＥＤ、写真画像等であるのがよい。図１のタッチパネル１００または図３のタッチパネル２００のようなタッチパネルは、ディスプレイスクリーン３５８上に取付けられるのがよい。フレキシブルディスプレイ層２５２（例えば、ＯＬＥＤディスプレイ層またはＥＰＤディスプレイ層）がタッチパネル２５０のカバーシート２７０の一部である図４の実施形態では、ディスプレイスクリーン３５８は使用されないことは理解されよう。他の実施形態では、タッチパネル１００は、トラックパッドとして機能するように、ディスプレイスクリーン３５８とは物理的に別々に配置される。
【００３５】
ディスプレイケーブル３６０は、タッチディスプレイ３５２とディスプレイコントローラ３６２とを接続している。ディスプレイコントローラ３６２は、コンピュータ３５４からビデオケーブル３６４を介してビデオ情報を受ける。ビデオ情報はディスプレイコントローラ３６２により受けられかつ処理され、ディスプレイケーブル３６０を介してタッチディスプレイ３５２に伝送されてディスプレイスクリーン３５８上に表示される。タッチディスプレイ３５２およびディスプレイコントローラ３６２は、ディスプレイケーブル３６０が不要になるように配線または相互接続できることは理解されよう。ディスプレイコントローラ３６２は、中央処理装置（ＣＰＵ）３６６およびメモリ３６８等のコンポネンツを有している。
【００３６】
タッチパネルケーブル３７０は、タッチパネル１００とタッチパネルコントローラ３７２とを相互接続する。タッチパネルコントローラ３７２は、コンピュータ３５４から（およびコンピュータ３５４に）タッチデータケーブル３７４を介して情報を受け（および送る）。タッチ情報は、タッチパネル１００により受けられ、タッチパネルケーブル３７０を介してタッチパネルコントローラ３７２に伝送され、次にタッチデータケーブル３７４を介してコンピュータ３５４に送られる。タッチパネルコントローラ３７２は、ＣＰＵ３７６およびメモリ３７８のようなコンポネンツを有している。タッチデータケーブル３７４およびビデオケーブル３６４は、無線技術で置換できる。
【００３７】
タッチ検出モジュール３８０は、タッチパネル１００上の１つ以上のタッチを検出する。各タッチは、対応するＸ座標およびＹ座標を発生し、或る実施形態ではＵ座標を発生する。マルチタッチが同時に検出されると、タッチ検出モジュール３８０はマルチＸ、Ｙ座標（および任意でＵ座標）を検出し、これらの座標は、タッチ箇所識別モジュール３８２により使用されて、適当なＸおよびＹ座標の対を作る。タッチ検出モジュール３８０およびタッチ箇所識別モジュール３８２は、コンピュータ３５４内にあるものとして示されているが、これらのモジュールは、タッチパネルコントローラ３７２内またはタッチディスプレイシステム３５０内にも等しく配置することができる。したがって、図８に示す実施形態は例示に過ぎず、これに限定するものではないことを理解すべきである。
【００３８】
図９は、ワンタッチまたはマルチ同時タッチを検出すべく上記カバーシートと組み合わせて使用されるＳＡＷタッチパネルの一例を示す平面図である。破線４６６は基板４００の外縁部に沿う境界領域を示し、図５に関連して説明したように、該領域内にカバーシート（図示せず）が基板４００に取付けられまたは接合されるのがよい。
【００３９】
タッチパネルの基板４００は表面弾性波またはビームの伝播をサポートしかつガラス、金属、音響損失の小さいポリマーまたは前述のような他の材料で作られるのがよい。基板４００は、この中央部に位置するタッチ領域４０２を有している。基板４００には、Ｘ送信トランスデューサ４０４およびＹ送信トランスデューサ４０６およびＹ受信トランスデューサ４０８およびＸ受信トランスデューサ４１０が取付けられている。送信トランスデューサ４０４、４０６および受信トランスデューサ４０８、４１０は、ウェッジトランスデューサ、回折格子トランスデューサ、インターデジタルトランスデューサまたは他の任意の形式のトランスデューサで構成できる。送信トランスデューサ４０４、４０６は、基板４００内で表面弾性波を励振させる。励振された表面弾性波は、送信ビームまたは送信ＳＡＷビームとも呼ばれる。第１Ｘアレー４１２および第２Ｘアレー４１４および第１Ｙアレー４１６、第２Ｙアレー４１８は、タッチ領域４０２の外縁部４２０に近接して基板４００に取付けられおよび／または組み立てられている。Ｘアレー４１２およびＹアレー４１６は、送信ビームまたは弾性波を、タッチ領域４０２に向けて例えば９０°の角度で偏向させる。Ｘアレー４１４およびＹアレー４１８は、タッチ領域４０２からのビームを例えば９０°の角度で偏向させる。Ｘ送信トランスデューサ４０４および第１Ｘアレー４１２はともに第１トランスミッタ４２２であると考えられ、Ｙ送信トランスデューサ４０６および第１Ｙアレー４１２はともに第２トランスミッタ４２４であると考えられる。また、Ｘ受信トランスデューサ４１０および第２Ｘアレー４１４はともに第１レシーバ４２６であると考えられ、Ｙ受信トランスデューサ４０８および第２Ｙアレー４１８はともに第２レシーバ４２８であると考えられる。
【００４０】
一実施形態では、任意であるが、第１、第２、第３および第４ビームスプリッタ４３０、４３２、４３４および４３６を、第１および第２Ｘアレー４１２、４１４および第１および第２Ｙアレー４１６、４１８と、タッチ領域４０２との間で、それぞれ基板４００に組付けることができる（例えばエッチングまたは蒸着による。但しこれらに限定されない）。第１、第２、第３および第４ビームスプリッタ４３０〜４３６は、各々複数の偏向要素４３８を有している。ビームスプリッタ４３０〜４３６は信号のＵ成分を発生させるのに使用され、したがってＸおよびＹのみが検出される実施形態では不要である。例えば、ビームスプリッタ４３０〜４３６は、多数の同時タッチをサポートする実施形態で使用される。
【００４１】
例えば、送信トランスデューサ４０４は、第１Ｘアレー４１２に沿ってＳＡＷビーム４４０を送信する。第１Ｘアレー４１２は、偏向ビーム４４２で示すように、ＳＡＷビーム４４０の一部を９０°の角度で偏向させる。偏向されたビーム４４２は第１ビームスプリッタ４３０に入りかつ偏向要素４３８により少なくとも２つの異なるビーム（例えば偏向されないビーム４４４および偏向されたＵビーム４４６）に分割される（或いは、第１Ｘアレー４１２は、ＳＡＷビーム４４０を１４３°だけ偏向させ、これにより偏向されたビーム４４２は図示した偏向されたＵビーム４４６に平行な第１ビームスプリッタ４３０に入るようにしてもよい。この例では、第１ビームスプリッタ４３０は、偏向されたＵビーム４４６として偏向されたビーム４４２の変更されない一部を通すと同時に、偏向されないビーム４４４を偏向させる）。第１Ｘアレー４１２の長さに沿って形成された多数の偏向されたビーム４４２があり、これにより、多数の変更されないビーム４４４および偏向されたＵビーム４４６が基板４００のタッチ領域４０２内のタッチ事象を検出することを理解すべきである。偏向されないビーム４４４は偏向されたビーム４４２と同じ経路および方向に沿って進行を続け偏向されたＵビーム４４６はＵ方向または斜め方向に沿って送られる。
【００４２】
同様に、Ｙ送信トランスデューサ４０６は、ＳＡＷビーム４５０（その一部は、偏向されたビーム４５２として第１Ｙアレー４１６により９０°の角度で偏向されている）を送信する。偏向されたビーム４５２は第２ビームスプリッタ４３２に入りかつ偏向されないビーム４５４および偏向されたＵビーム４５６に分割される。偏向されないビーム４５４は偏向されたビーム４５２の元の経路上を進行し続け、一方、偏向されたＵビーム４５６は偏向されないビーム４５４または弾性波に対して一定角度（例えば約３７°）で偏向される。
【００４３】
偏向されないビーム４４４はタッチ領域４０２を横切って進みかつ第３ビームスプリッタを通る。第２Ｘアレー４１４は、偏向されないビーム４４４を９０°の角度で偏向させて、戻りビーム４６０を形成し、該戻りビーム４６０はＸ受信トランスデューサ４１０により受けられる。偏向されたＵビーム４４６はタッチ領域４０２を通って斜め方向に送られ、第４ビームスプリッタ４３６に出合う。この場合、第４ビームスプリッタ４３６は入射するビームを分割するが、偏向された部分のみが使用される。第４ビームスプリッタ４３６は、分割され、したがって互いに異なる角度で第４ビームスプリッタ４３６に入るマルチビームを受ける。第４ビームスプリッタ４３６は、偏向されたＵビーム４４６を約３７°の角度で偏向させる。偏向されたＵビームは第２Ｙアレー４１８に入りかつ戻りビーム４６２としてＹ受信トランスデューサ４０８に向かって９０°だけ偏向される。
【００４４】
第１〜第４ビームスプリッタ４３０〜４３６は、所望のビームスプリット機能が得られる任意の構造にすることができる。一実施形態では、ビームスプリッタ４３０〜４３６は、同じ材料および方法を用いて、反射アレー４１２〜４１８と同時にまたは別々に作られる。ビームスプリッタ４３０〜４３６は、反射アレー４１２〜４１８と同じまたは異なる高さにすることができる。或いは、ビームスプリッタ４３０〜４３６の偏向要素４３８は、めっき材料またはエッチングガラスの反射ラインセグメント４６４を有するのがよい。
【００４５】
他の実施形態では、ＸＹＵアレー設計は、別々の送信トランスデューサにより直接照射される基板４００の各送信側に沿う別々の送信Ｕアレーと、別々の受信トランスデューサを直接照射する受信Ｕアレーとを有する。
【００４６】
上記カバーシートの実施形態は、異なる作動周波数で使用できる。例えば、マルチタッチ用途をサポートするには、より高い作動周波数を選択できる。より高い周波数では、より薄いＳＡＷサポート基板を使用でき、或る実施形態では感度が高められる。より低い作動周波数では、より大きい全体的センササイズを達成でき、これにより、トランスデューサおよびアレーの構造をより容易に製造できる。
【００４７】
上記説明は例示であり、限定するものではないことを理解すべきである。例えば、上記実施形態（および／またはその特徴）は互いに組合せて使用される。また、本発明の範囲から逸脱することなく特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるため、多くの変更を行うことができる。本願で説明する寸法および材料の種類は、本発明のパラメータを定めるものであることを意図するが、これらはいかなる意味においても限定的なものではなく、例示実施形態である。上記説明を読むことにより、当業者には他の多くの実施形態が明らかになるであろう。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載およびその均等物を参照して決定すべきである。特許請求の範囲の記載において、用語「含む」および「ここで」は、それぞれ「備える」および「おける」の平易な英語の同義語として使用される。また、用語「第１」、「第２」および「第３」等は、単なるラベルとして使用されており、これらの対象物に番号の条件を賦課するものではない。
【符号の説明】
【００４８】
１００  ＳＡＷタッチパネル
１０２  基板
１０８  多層カバーシート
１１０  荷重分散層
１１６  物体
１１８  柔軟層
１２４  抗スティッキング層
１３０  ギャップ
１４０  硬質コーティング層
１４２  光学層
１４４  疎水層
１４６  スペーサ
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
2013528874.tif 000012
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