(57)【要約】  カバーシートの上面に圧力または力が印加されたときのカバーシートの変位を検出するように構成されたタッチスクリーンシステム。光源からの光のカバーシートの下面からの反射によって光が通じているように光源及び光検出器が構成される。カバーシートの変位が検出器に当たる反射光の量を変化させる。変位の大きさを、また変位の時間変化も、測定するために検出器信号を用いることができる。圧力検知能力及びタッチ感応能力のいずれも有するディスプレイシステムを形成するため、タッチスクリーンシステムをタッチ感応ディスプレイユニットとインターフェースさせることができる。
2015530686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチイベントを検知するためのタッチスクリーンシステムにおいて、
上面、下面及び周縁を有するカバースクリーン、
中央開口を有し、少なくとも１つの弾力性離隔部材によって前記カバースクリーンから隔てられた支持フレーム、
光を放射し、前記周縁に隣接する前記カバースクリーン下面の一部からの反射によって光検出器と、前記少なくとも１つの離隔部材を押し縮めることによって前記カバースクリーンを前記支持フレームに向けて変位させたときに前記光検出器によって検出される反射光の量が変化するように、光が通じている光源、及び
前記光源及び前記光検出器に動作可能な態様で接続され、前記光検出器から検出器信号を受け取って前記検出器信号から前記カバースクリーンの変位の大きさを決定するように構成された、マイクロコントローラ、
を備えることを特徴とするタッチスクリーンシステム。
【請求項２】
それぞれの前記光源及び前記光検出器がセンサヘッドを定め、前記システムが、前記カバーシート周縁に隣接し、前記下面に隣接して、動作可能な態様で配置された複数の前記センサヘッドを備え、前記複数のセンサヘッドが前記マイクロコントローラに動作可能な態様で接続されていることを特徴とする請求項１に記載のタッチスクリーンシステム。
【請求項３】
前記複数のセンサヘッドから出力される信号が、コンピュータに伝えられ、少なくとも１つのタッチイベントの位置及び／または付随する力を決定するために用いられることを特徴とする請求項２に記載のタッチスクリーンシステム。
【請求項４】
２つ以上の同時タッチイベントの位置を決定するための静電容量型または電気抵抗型のシステムをさらに備え、前記複数のセンサヘッドから出力される前記信号が、コンピュータに伝えられ、前記２つ以上の同時タッチイベントの前記付随する力を決定するために用いられることを特徴とする請求項３に記載のタッチスクリーンシステム。
【請求項５】
前記フレームがタッチ感応ディスプレイとインターフェースするように構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のタッチスクリーンシステム。
【請求項６】
ディスプレイシステムにおいて、
請求項１から５のいずれかに記載のタッチスクリーンシステム、及び
ディスプレイを有し、前記タッチスクリーンシステムが動作可能な態様でインターフェースされている、ディスプレイユニット、
を備えることを特徴とするディスプレイシステム。
【請求項７】
前記ディスプレイユニットが静電容量型タッチ感応能力及び電気抵抗型タッチ感応能力の内の１つを有することを特徴とする請求項６に記載のディスプレイシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は２０１２年１０月４日に出願された米国仮特許出願第６１/７４４８３１号の米国特許法第１１９条の下の優先権の恩典を主張する。本明細書は上記仮特許出願の明細書の内容に依存し、上記仮特許出願の明細書の内容はその全体が本明細書に参照として含められる。
【技術分野】
【０００２】
本開示はタッチ感応デバイスに関し、特に、タッチスクリーン変位を検知するためのタッチスクリーンシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
非機械式タッチ機能を有するディスプレイ及びその他のデバイス（例えば、キーボード）に対する市場は急速に成長している。この結果、ディスプレイ及びその他のデバイスにタッチ機能をもたせるためのタッチ感応技術が開発されている。タッチ感応機能は、スマートフォン、電子書籍リーダー、ラップトップコンピュータ及びタブレットコンピュータのような、モバイルデバイス用途に利用されている。
【０００４】
単タッチ、複タッチ及びスワイプのような、様々なタッチに応答する、タッチスクリーンの形態のタッチシステムが開発されている。そのようなシステムのいくつかは、支持フレームに対して固定されたままの、タッチスクリーン表面になされる光学的接触に基づく光散乱及び／または光減衰に依存する。そのようなタッチスクリーンの例は特許文献１に説明されている。
【０００５】
実際には、タッチスクリーンを変位させるに十分な力を印加するタッチイベントを検知するに必要な感度を与えることができるタッチスクリーンへの別の光利用手法が未だに必要とされている。そのようなタッチイベントはタッチスクリーン機能に別の態様を付加するために用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１/０１２２０９１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様は、圧力または力がカバーシート上面に印加されたときにカバーシートの変位を検出するように構成された、タッチスクリーンシステムである。光源からの光のカバーシートの下面からの反射によって光が通じるように光源及び光検出器が構成される。カバーシートの変位が検出器に入る反射光の量を変える。変位の大きさを、また変位の時間変化も、測定するために検出器信号を用いることができる。本タッチスクリーンシステムは、印加圧力検知能力及びタッチ感応能力のいずれも有するディスプレイシステムを形成するため、タッチ感応ディスプレイユニットとインターフェースすることができる。
【０００８】
本開示のさらなる特徴及び利点は以下の詳細な説明に述べられ、ある程度は、当業者にはその説明から明らかであろうし、あるいは、以下の詳細な説明、特許請求の範囲及び添付図面を含む、本明細書に説明されるように本開示を実施することによって認められるであろう。
【０００９】
特許請求の範囲は、また要約書も、以下に述べられる詳細な説明に組み入れられてその一部をなす。
【００１０】
本明細書に挙げられる刊行物、論文、特許明細書、特許出願公開明細書、等の全ては、それぞれの全体が本明細書に参照として含められる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
いくつかの図面には、方向または方位に関する限定としての目的は無く、基準のために、直交座標系が示される。
【図１Ａ】図１Ａは本開示にしたがうタッチスクリーンシステムの一例の上面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは本開示にしたがうタッチスクリーンシステムの一例の上面図である。
【図２Ａ】図２Ａはタッチスクリーンシステムの一例のカバーシート、離隔部材及びフレームへの分解立面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは図２Ａのタッチスクリーンシステムの組立図である。
【図２Ｃ】図２Ｃはタッチスクリーンシステムの別の例のカバーシート、離隔部材及びフレームへの分解立面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは図２Ｂのタッチスクリーンシステムの組立図である。
【図３Ａ】図３Ａは、光源と光検出器がどのようにカバーシートの下面からの反射によって光結合されるかを示す、タッチスクリーンシステムの端部の拡大断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは光源及び光検出器を光検出器平面における反射光の外周とともに示す上面図であり、タッチイベントがおこっていないときの光検出器上の反射光の第１の面積を示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは光源及び光検出器を光検出器平面における反射光の外周とともに示す上面図であり、タッチイベントがおこっていないときの光検出器上の反射光の第１の面積を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、図３Ａと同様であり、タッチ位置において圧力（力）をかけている指を示し、力が支持フレームに向かうカバーシートの変位を生じさせ、光検出器上への反射光の量を減少させている。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図３Ｂと同様であり、減少した光検出器上の反射光の面積を示す。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図３Ｃと同様であり、減少した光検出器上の反射光の面積を示す。
【図５Ａ】図５Ａは検出器信号ＳＤ対カバーシートのＺ方向変位のプロットであり、どのように光検出器への反射光の量の変化が検出器信号の変化となるかを示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、それぞれのタッチイベントの間はカバーシートが元の位置に戻るようにタッチイベントの圧力が開放される（Ｒ）、いくつかのタッチイベントＴＥ１，ＴＥ２及びＴＥ３に対する、検出器信号ＳＤ対時間のプロットである。
【図６Ａ】図６Ａは、図３Ａと同様であり、光検出器及びカバーシートの下面がファブリ−ペロ共振器を定める一実施形態例を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａと同様であるが、傾けられた光源を有するのではなく、カバーシートの下面に対してある角度をなして光ビームを向けるために光学素子が用いられている。
【図６Ｃ】図６Ｃは、カバーシートを支持フレームに向けて変位させて、ファブリ−ペロ共振器の距離δｚを変え、したがって共振器透過率を変える、力がタッチ位置に印加されていることを除いて、図６Ａと同様である。
【図７Ａ】図７Ａは、カバーシートの変位が光源と光検出器の間の光の透過率を変える、実施形態例の断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、カバーシートの変位が光源と光検出器の間の光の透過率を変える、実施形態例の断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、カバーシートの変位が光源と光検出器の間の光の透過率を変える、実施形態例の断面図である。
【図８】図８は、本明細書に開示されるタッチスクリーンシステムとインターフェースするタッチ感応ディスプレイユニットを含む、一例のディスプレイシステムの略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示は、以下の詳細な説明、図面、実施例及びそれらの以前及び以後の説明を参照することで、より容易に理解され得る。しかし、本発明の組成物、物品、デバイス及び方法の開示及び説明に先立ち、別途に明示されない限り、開示される特定の組成物、物品、デバイス及び方法に本開示が限定されず、したがって、もちろん変わり得ることは了解されるべきである。本明細書に用いられる述語／術語が特定の態様を説明するだけの目的のためであって、限定は目的とされていないことも了解されるべきである。
【００１３】
本開示の以下の説明は現時点で知られている実施形態において本開示の教示を可能にするものとして提供される。この目的のため、当業者であれば、本明細書に説明される本開示の様々な態様に多くの変更がなされ得るが、それでも本開示の有益な結果を得られることを認め、了解するであろう。本開示の所望の利点のいくつかが本開示の特徴のいくつかを選択することで、他の特徴は利用せずに、得られることも明らかであろう。したがって、当業者であれば、本開示に多くの改変及び翻案が可能であり、いくつかの状況においては望ましいことでさえあり得るし、本開示の一部であることを認めるであろう。したがって、以下の説明は本開示の原理の例証として与えられており、本開示を限定するものではない。
【００１４】
開示される方法及び組成物のために用いることができ、それらとともに用いることができ、それらの準備／作製に用いることができ、あるいはそれらの実施形態である、材料、化合物、組成物及びコンポーネントが開示される。上記及びその他の材料が本明細書に開示され、そのような材料の組合せ、サブセット、相互作用、群、等が開示される場合、それらの化合物の様々な個別的及び総括的な組合せ及び置換のそれぞれへの特定の言及は明示的になされていないかもしれない場合であっても、それぞれが特定的に本明細書で考えられ、説明されていると了解される。
【００１５】
すなわち、置換要素Ａ，Ｂ及びＣからなる群が、また置換要素Ｄ，Ｅ及びＦからなる群も、開示され、組合せ実施形態の例Ａ−Ｄが開示されていれば、それぞれは個別的及び総括的に考えられている。すなわち、この例においては、組合せＡ−Ｅ，Ａ−Ｆ，Ｂ−Ｄ，Ｂ−Ｅ，Ｂ−Ｆ，Ｃ−Ｄ，Ｃ−Ｅ及びＣ−Ｆのそれぞれも特定的に考えられていて、Ａ，Ｂ及び／またはＣとＤ，Ｅ及び／またはＦ並びに組合せ例Ａ−Ｄの開示により、開示されていると見なされるべきである。同様に、これらのいかなるサブセットまたは組合せも特定的に考えられ、開示されている。すなわち、例えば、Ａ−Ｅ，Ｂ−Ｆ及びＣ−Ｅからなる部分群が、Ａ，Ｂ及び／またはＣとＤ，Ｅ及び／またはＦ並びに組合せ例Ａ−Ｄの開示によって、特定的に考えられていて、開示されていると見なされるべきである。この概念は、開示される組成物の作成及び使用の方法における組成物のいかなる成分及び工程も含むがこれらには限定されない、本開示の全ての態様に適用される。すなわち、実施することができる様々な付加工程があれば、そのような付加工程のそれぞれが開示される方法の実施形態のいずれか特定の実施形態または実施形態の組合せとともに実施することができ、そのような組合せのそれぞれが特定的に考えられていて、開示されていると見なされるべきであると、了解される。
【００１６】
図１Ａ及び１Ｂは本開示にしたがうタッチスクリーンシステム（システム）１０の実施形態例の上面図である。図２Ａ及び２Ｃはシステム１０の一部の分解立面図であり、図２Ｂ及び２Ｄは対応する組立図である。図３Ａはシステム１０の一例の端部の簡略な拡大断面図である。システム１０は様々な民生用エレクトロニクス製品に、例えば、携帯電話、キーボード、タッチスクリーン及び無線通信可能なその他のエレクトロニクスデバイス、音楽プレイヤー、ノートブックコンピュータ、モバイルデバイス、ゲームコントローラ、コンピュータ「マウス」、電子書籍リーダー、等とともに、用いることができる。
【００１７】
上に挙げた図を参照すれば、システム１０は、（カバースクリーンとも称される）カバーシート２０，支持フレーム５０及び、カバーシートを支持フレームから隔てる、少なくとも１つの離隔部材３０を備える。一例において、離隔部材６０は、カバーシートと支持フレームの間隔を離隔部材の圧縮によって変えることができるように、弾力性を有する。別の例において、離隔部材３０は、カバーシートに圧力または力が印加された位置でカバーシートが局所的に支持フレームの平面に近づくように、カバーシート２０が曲がることを可能にする。一例の実施形態において、離隔部材３０は弾力性を有するが、タッチ位置に圧力が局所的に印加された場合にカバーシートが曲がることも可能にする。また、一例の実施形態において、フレーム５０は、図８に関連して以下で論じられるように、タッチ感応ディスプレイとインターフェースするように構成される。
【００１８】
カバーシート２０はガラス、セラミックまたはガラス−セラミックで作製することができ、動作波長λに対して透明、半透明または不透明とすることができる。カバーシート２０は上面２２，下面２４及び端面２６を有する。端面２６は周縁２７を定める。カバーシート２０のためのガラスの一例は、米国ニューヨーク州コーニング(Corning)のコーニング社(Corning, Inc.)によるＧｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラスである。
【００１９】
一例の実施形態において、カバーシート２０は端面２６に接し、上面２２または下面２４の上に、あるいは上面２４及び下面２６のいずれの上にも載る、カバー２８を有する。カバー２８は少なくとも可視光に対して不透明である。カバー２８は、下面２４上に配される場合にはある程度またはほぼ完全に反射性とすることができ、上面２２上に配される場合には光吸収性とすることができる。
【００２０】
一例において、カバー２８は、少なくとも可視光を遮断するに役立ち、タッチシステム１０のある領域をユーザに見せないように構成されるか、あるいは、一例において、ある波長の光は遮断するが他の波長の光は透過させる、いずれかのタイプの、光を遮断する部材、ベゼル、フィルム、塗料、ガラス、コンポーネント、材料、織布、構造、等とすることができる。
【００２１】
少なくとも１つの離隔部材３０はカバーシート２０の下面２４に直に隣接しているか、あるいはカバー２８で覆われるように端面２６の１つ以上の近くにある。図２Ａ及び２Ｂを参照すれば、一例の離隔部材３０は、上面３２，下面３４及び端面３６を有するガスケットの形態にあり、中央開口３８を定める。図２Ｃ及び２Ｄに示される別の例においては、４本の小正方離隔部材３０が下面２４においてカバーシート２０のコーナーにある。弾性離隔部材３０のための材料の例には、変形力が取り除かれると元の形状に戻るエラストマー、フォーム、バネ、ゴム、ベローズ、スポンジまたは、変形力が取り除かれると元の形状にも戻る、同様の変形可能な材料がある。
【００２２】
フレーム５０は上面５２，下面５４及び端面５６を有し、中央開口５８を定める。フレーム５０用の材料の例には金属またはプラスチックがある。
【００２３】
システム１０は、一例において、センサヘッド１０１及びマイクロコントローラ１５０を有する、少なくとも１つの変位検知光デバイス１００を備える。センサヘッド１０１は、図３Ａに最善に示されるように、光検出器１２０に対して動作可能な態様で構成／配置された光源１１０を有する。センサヘッド１０１は電気配線１６０を介してマイクロコントローラ１５０に接続される。光源１１０の例には、ＬＥＤ、レーザダイオード、光ファイバベースレーザ、面光源、点光源、等がある。光検出器１２０は、フォトダイオードアレイ、大面積光センサ、線型光センサ、フォトダイオードの集合体またはアレイ、ＣＭＯＳ検出器、ＣＣＤカメラ、等とすることができる。センサヘッド１０１の例は、８５０ｎｍ光源１１０を用い、高線形性光センサを検出器１２０として用いる、ＯＳＲＡＭ近接センサ，タイプＳＦＨ ７７７３、またはＶｉｓｈａｙ近接センサ，ＶＣＮＬ ３０２０である。
【００２４】
コントローラ１５０はシステム１０の動作を制御するように構成される。いくつかの実施形態において、コントローラ３００は、プロセッサ３０２，デバイスドライバ３０４及びインターフェース回路３０６を有し、これらは全て、例えば、マザーボード上に配置されているか、または単一の集積回路チップまたは構造に集積化されている。コントローラ１５０はファームウエア及び／またはソフトウエア（図示せず）に格納された命令を実行する。一例において、コントローラ１５０は、タッチシステムの動作を含み、例えば圧力または力の相対的大きさ及び／またはカバーシートの変位の測定に必要ないかなる信号処理も含む、本明細書に説明される機能を実施するようにプログラムされる。本明細書に用いられるように、術語「コンピュータ」はコンピュータと技術上称される集積回路だけに限定されず、広く、コンピュータ、プロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途集積回路及びその他のプログラマブル回路を指し、これらの術語は本明細書において互換で用いられる。
【００２５】
ソフトウエアは、圧力検知機能及び本明細書に開示される動作を実施することができる、あるいはそれらの実施に役立ち得る。ソフトウエアはコントローラ３００またはプロセッサ３０２に動作可能な態様で実装することができる。ソフトウエア機能は、実行可能なコードを含む、プログラムを含むことができ、そのような機能は本明細書に開示される方法を実施するために用いることができる。そのようなソフトウエアコードは汎用コンピュータによるかまたは本明細書で以下に説明されるプロセッサユニットによる実行が可能である。
【００２６】
動作において、コード及びおそらく付帯するデータレコードは、汎用コンピュータプラットフォーム内、プロセッサユニット内またはローカルメモリに格納される。しかし、ある場合には、ソフトウエアは、他の場所に格納することができ、及び／または適切な汎用コンピュータシステムにロードするために転送することができる。したがって、本明細書に論じられる実施形態は少なくとも１つのマシン読出可能媒体で搬送される１つ以上のコードモジュールの形態の１つ以上のソフトウエア製品を含む。コンピュータシステムのプロセッサによるかまたはプロセッサユニットによるそのようなコードの実行は、基本的に、本明細書に論じられ、示される実施形態において実施される態様での、プラットフォームによるカタログ及び／またはソフトウエアのダウンロード機能の実施を可能にする。
【００２７】
図３Ａを参照すれば、コントローラ１５０は光源信号ＳＬを介して光源１１０を制御し、また光検出器１２０から検出器信号ＳＤを受け取って処理する。
【００２８】
複数のセンサヘッド１０１がある場合、１つのマイクロコントローラを用いて、光センサヘッドの全ての動作を制御することができる。さらに、複数のセンサヘッド１０１と１つのマイクロコントローラを複数本の電気配線１６０で接続して、単一の変位検知光デバイスと見なすことができる。一例において、複数本の電気配線１６０はバスの形態にある。
【００２９】
本開示の一例の実施形態において、タッチイベントＴＥにともなって、タッチ位置ＴＬにある大きさの圧力（例えば、ある相対的な大きさの圧力または力）が印加される。本開示の態様は、以下で説明されるような、カバーシート２０の変位の関数としての印加される力の相対的な大きさを含む、タッチイベントＴＥの発生の検知に向けられる。変位（または時間の経過にわたる複数回の変位）の時間変化も決定することができる。
【００３０】
特に図３Ａを参照すれば、一例において、変位検知光デバイス１００はカバーシート２０の下面２４に隣接してカバー２８の下に配置される。センサヘッド１０１は光源１１０及び光検出器１２０とともに横並びで配置される。光源１１０はカバーシート２０の下面２４から距離ｄ１に配されて示され、光検出器１２０は距離ｄ２に配されて示される。一例において、ｄ１＝ｄ２である。光源１１０は、下面２４から反射されて反射光１１４になる、光１１２を放射する。光１１２のいくらかは、光１１２が発散するためまたは光源が傾けられているため、あるいは両者のため、垂直軸（Ｚ軸）に対してある角度をなして進む。光検出器１２０上の反射光１１４が検出される領域はａ１で表され、光検出器の受光面の全てとすることができるが、普通には全受光面の一部でしかない。
【００３１】
図３Ｂはセンサヘッド１０１の上面図であり、光検出器２０の平面における反射光１１４の外周を示し、検出器の領域ａ１に光が当たっている。図３Ｃは図３Ｂと同様であり、面型光検出器ではなく線型光検出器１２０を示す。線型検出器の場合に、領域ａ１は反射光１１４の周縁の外方（径方向）広がりの直線尺度である。光検出器１２０の領域ａ１に広がる反射光１１４に応答して、光検出器は検出されたパワーの大きさＰ１を表す検出器信号ＳＤを発生する。
【００３２】
図４Ａは、カバーシート２０の上方にあった指Ｆがここではカバーシート上面２２を押し下げてタッチイベント位置ＴＬにおいてタッチイベントを生じさせていることを除き、図３Ａと基本的に同じである。タッチイベントＴＥには力ＡＦが付随する。離隔部材３０が弾力性である場合、力ＡＦは１つ以上の離隔部材を押し縮め、よってカバーシート２０の−Ｚ方向での移動（すなわち、変位）を可能にする。カバーシート２０の元の位置は隠れ線で示されている。最大変位Ｄ＝ΔＺは比較的小さく、例えば０.５ｍｍから数ｍｍとすることができる。これはカバーシート２０の下面２４を光源１１０に近づけさせ、続いて、光検出器１２０に入射する反射光１１４の量を少なくする。反射光１１４の量が少なくなることは光検出器１２０に当たる反射光の領域ａ２が小さくなることを表す。反射光の量が少なくなる結果、検出器信号ＳＤは小さくなった検出器パワーＰ２を表す。
【００３３】
図４Ｂ及び４Ｃは図３Ａ及び３Ｂと同様であり、反射光１１４の減少した外周寸法及び小さくなった検出器パワーの大きさＰ２を示す。
【００３４】
図５Ａは、一例のタッチイベントＴＥについての、検出器信号ＳＤ対Ｚ方向カバーシート変位の簡略なプロットである。図５Ａのプロットは変位が０からΔＺまで変わる時に検出器信号がＳＤ最大からＳＤ最小の間でどのように変わるかを示す。変位をＺ＝０からＺ＝ΔＺまでの経過全体にわたって追跡できるように、最大変位ΔＺにおいてもいくらかの最少反射光１１４が光検出器１２０上に入射することを保証することが有用である。
【００３５】
図５Ｂは力ＡＦの「開放」Ｒで隔てられた一連のタッチイベントＴＥ１，ＴＥ２，ＴＥ３についての、検出器信号ＳＤ対時間の簡略なプロットである。図５Ｂのプロットは、タッチスクリーンが初めに変位していて、次いでタッチイベントＴＥからの力ＡＦが開放されたときに元の位置に戻る間に検出器信号ＳＤがどのように変わるかを示す。このタイプの連続タッチイベントは、例えばＳＤ対時間プロットに一回の落込みしか生じさせない単タッチイベントとは異なる、特定のアクションを実施するために用いることができる。
【００３６】
図６Ａは図３Ａと同様であり、光１１２が下面１２４上に表面法線に対してある角度をなして入射するように光源１１０がＺ軸に対して傾けられている一例の実施形態を示す。これにより、光１１２が発散ビームではなくコリメートビームであることが可能になる。図６Ｂは図６Ａと同様であり、光ビーム１１２を下面２４とある角度をなすように操作するためにビーム操作素子２０２が用いられている一例の実施形態を示す。一例において、例えば、光ビームをコリメートするかまたは、そうではなくとも、整形するか、あるいは光ビームを調整することにより、光１１２の処理を補助するために１つ以上の光学素子２０４を用いることができる。
【００３７】
傾斜検知は、反射／近接検出手法（図４Ａ）を用いるかまたはファブリ−ペロ検出手法（図６Ａ）により、行うことができる。これは傾斜センサヘッド１００によって行うことができる。一例において、傾斜検知は光源１００を傾けることによって達成することができる。光源１００を傾けることで、カバーシート２０の変位にともなうビームの歩動が強められる。これにより、検出器をカバーシート２０の下面に近づけ、それでも正しく機能させることが可能になる。
【００３８】
図６Ａは光検出器１２０に隣接して部分反射部材１２２が動作可能な態様で配されている一例も示す。これは下面２４と部分反射部材１２２の間にファブリ−ペロ共振器を定める。一例の実施形態において、下面２４はファブリ−ペロが適する精細度を有するように選ばれる反射性コーティングを含む。この構成において、カバーシート２０の下面２４と部分反射部材１２２の間の変位δｚの変化はファブリ−ペロ共振器によって透過され、よって光検出器１２０により検出される、光の量に劇的な変化を生じさせる。これは、ファブリ−ペロ共振器の透過率が距離δzの変化にともなって大きく変化するためである。
【００３９】
図６Ｃは、指Ｆが上面２２においてカバーシートに当てられてタッチ位置ＴＬにおけるタッチイベントＴＥをおこしていることを除き、図６Ａと同様である。ファブリ−ペロ間隔δｚが変化し、よって検出器信号ＳＤに変化を生じさせるようにカバーシート２０をΔＺだけ変位させる、上述した力ＡＦを指Ｆが印加している。
【００４０】
上の例においては、カバーシート２０の曲りが検出器信号ＳＤに変化を生じさせるように、離隔部材３０を実質的に非圧縮性とすることができる。また検出器信号ＳＤの変化は、カバーシートの曲りと少なくとも１つの離隔部材３０の圧縮との組合せからも生じ得る。
【００４１】
図７Ａは、端面２６及び下面２４において離隔部材３０で支持されたカバーシート２０の断面図である。光源１１０が一方の端面２６に隣接して配置され、光検出器１２０は逆側の端面に配置されている。光１１２は光源１１０からカバーシート２０を通って光検出器１２０に進む。図示されていない、マイクロコントローラが光源１１０及び光検出器１２０に動作可能な態様で接続されている。
【００４２】
図７Ａにおいて、指Ｆは上面２２に近接してカバー２０の上方にある。図７Ｂにおいて、指Ｆはカバーシートを押し下げることでタッチ位置ＴＬにタッチイベントＴＥをおこす。力ＡＦは離隔部材３０を押し縮めるようにはたらく。これは光ビームを光検出器１２０に対して「歩動」させ、よって光検出器によって検出される光の量を変える。
【００４３】
図７Ｃは、離隔部材３０の内の１つだけが押し縮められ、よってカバーシート２０が傾けられていることを除き、図Ｂと同様である。これは、光ビームがカバーシート２０の一部しか通過しないから、光ビームに光源１１０から光検出器１２０までの異なる光路を進ませる。図７Ａの構成と比較して光路が異なる結果、異なる検出器信号ＳＤが得られる。この差をタッチイベントがおこったか否かを検出するために用いることができる。
【００４４】
ディスプレイシステム
タッチシステム１０は、静電容量型及び電気抵抗型のシステムのような、従来の位置感応ディスプレイシステムと組み合わせて用いることができる。図８は、液晶ディスプレイのような、従来のディスプレイユニット４１０−このディスプレイは従来の位置ベース検知能力を有することができる−に隣接してその上方（例えば上面）に動作可能な態様でタッチシステム１０を配置することで形成された、圧力検知ディスプレイ４００の一例の簡略な立面図である。従来のディスプレイユニット４１０は、全てが図示されるように配置された、光４１６を放射するバックライトユニット４１４，薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ガラス層４２０，液晶層４３０，上面４５２をもつカラーフィルタガラス層４５０及び上面４６２をもつ最上部偏光子層４６０を有する液晶ディスプレイの形態で示される。フレーム４７１はカラーフィルタガラス層４５０の端部を囲んで配置される。光源１００は例としてフレーム４７０内に動作可能な態様で支持されているとして示される。この形態は最上面４８２を有する一体型ディスプレイシステム４８０を形成する。
【００４５】
最終のタッチ感応ディスプレイ４００を形成するため、システム１０を最上面４８２上に配置することにより、従来のディスプレイユニット４１０の一体型ディスプレイシステムにシステム１０が付け加えられる。
【００４６】
一例において、ユーザ１０がタッチシステムとインタラクティブに作用するように案内するための、キーボードのような１つまたは複数の様々な表示（図示せず）をシステム１０上にまたはシステム１０を介してユーザ５００に提示することができる。例として、表示は、ユーザ選択、ソフトウエア実行、等を表示するために、あるいはユーザがタッチイベントＴＥをおこすべき領域を示すために、とっておかれる透明シート２２の上面２２上の領域を含むことができる。そのような領域では、例えば、上面２６Ａのいくつかの領域に光１１２が到達しないことが必要になり得るであろう。
【００４７】
本明細書で特定の態様及び特徴を参照して実施形態を説明したが、それらの実施形態が所望の原理及び応用の説明に過ぎないことは当然である。したがって、添付される特許請求項の精神及び範囲を逸脱することなく、説明のための実施形態に様々な改変がなされ得ること及び別の構成が案出され得ることは当然である。
【符号の説明】
【００４８】
１０    タッチスクリーンシステム
２０    カバーシート（カバースクリーン）
２２    カバーシートの上面
２４    カバーシートの下面
２６    カバーシートの端面
２７    カバーシートの周縁
２８    カバー
３０    離隔部材
３２    離隔部材の上面
３４    離隔部材の下面
３６    離隔部材の端面
３８    離隔部材の中央開口
５０    支持フレーム
５２    フレームの上面
５４    フレームの下面
５６    フレームの端面
５８    フレームの中央開口
１００    変位検知光デバイス
１０１    センサヘッド
１１０    光源
１１２，４１６    光
１１４    反射光
１２０    光検出器
１２２    部分反射部材
１５０    マイクロコントローラ
１６０    電気配線
２０２    ビーム操作素子
２０４    光学素子
４００    圧力検知ディスプレイ
４１０    従来のディスプレイユニット
４１４    バックライトユニット、
４２０    薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ガラス層
４３０    液晶層
４５０    カラーフィルタガラス層
４５２    カラーフィルタガラス層の上面
４６０    偏光子層
４６２    偏光子層の上面
４７０    フレーム
４８０    ディスプレイシステム
４８２    ディスプレイシステムの最上面
５００    ユーザ
ＡＦ    力
Ｆ    指
ＳＤ    検出器信号
ＳＬ    光源信号
ＴＥ    タッチイベント
ＴＬ    タッチ位置
【図１Ａ】
2015530686.tif 000003
【図１Ｂ】
2015530686.tif 000004
【図２Ａ】
2015530686.tif 000005
【図２Ｂ】
2015530686.tif 000006
【図２Ｃ】
2015530686.tif 000007
【図２Ｄ】
2015530686.tif 000008
【図３Ａ】
2015530686.tif 000009
【図３Ｂ】
2015530686.tif 000010
【図３Ｃ】
2015530686.tif 000011
【図４Ａ】
2015530686.tif 000012
【図４Ｂ】
2015530686.tif 000013
【図４Ｃ】
2015530686.tif 000014
【図５Ａ】
2015530686.tif 000015
【図５Ｂ】
2015530686.tif 000016
【図６Ａ】
2015530686.tif 000017
【図６Ｂ】
2015530686.tif 000018
【図６Ｃ】
2015530686.tif 000019
【図７Ａ】
2015530686.tif 000020
【図７Ｂ】
2015530686.tif 000021
【図７Ｃ】
2015530686.tif 000022
【図８】
2015530686.tif 000023
【国際調査報告】
2015530686.tif 000024
2015530686.tif 000025