(57)【要約】タッチユーザインターフェイスの薄型ディスプレイが開示される。このディスプレイは、エレクトロルミネッセントディスプレイパネルなどの薄型の発光タッチ素子を具備している。力センサは、発光ディスプレイにおけるタッチの位置を決定するように配置されている。
2006507600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ面を通して見ることができるエレクトロルミネッセント（ＥＬ）ディスプレイと、
前記タッチ面を経てセンサに供給される力に基づいて、前記タッチ面に印加された力の位置を検知するために配置される複数のセンサと、
を具備するタッチディスプレイ。
【請求項２】
前記タッチ面が、前記ＥＬディスプレイの発光面を具備する、請求項１に記載のタッチディスプレイ。
【請求項３】
前記力センサが、前記タッチ面に対向する前記ＥＬディスプレイの側に配置される、請求項２に記載のタッチディスプレイ。
【請求項４】
前記タッチ面が、前記ＥＬディスプレイの発光面上に配置される透明なタッチ素子を具備する、請求項１に記載のタッチディスプレイ。
【請求項５】
前記複数の力センサが、前記ＥＬディスプレイの前記発光面と前記透明なタッチ素子との間に配置される、請求項４に記載のタッチディスプレイ。
【請求項６】
前記透明なタッチ素子が、コントラスト強調層を具備する、請求項４または５に記載のタッチディスプレイ。
【請求項７】
前記コントラスト強調層が、円形偏光子を具備する、請求項６に記載のタッチディスプレイ。
【請求項８】
前記コントラスト強調層が、カラーフィルタを具備する、請求項６に記載のタッチディスプレイ。
【請求項９】
前記ディスプレイに印加される慣性力を検知するために配置される慣性力センサをさらに具備する、請求項１に記載のタッチディスプレイ。
【請求項１０】
タッチ面を有するエレクトロルミネッセント（ＥＬ）ディスプレイ素子と、
センサに印加された力を表す信号を出力するように構成される複数のセンサであって、前記タッチ面に印加された力を表す力を受信するように配置されたセンサと、
前記出力信号に基づき、前記タッチ面におけるタッチの位置を決定し、前記タッチに応じて前記ＥＬディスプレイ素子上に表示された情報を変更するために、前記力センサに連結する処理装置と、
を具備するタッチ入力ディスプレイ。
【請求項１１】
前記タッチ面が、前記ＥＬディスプレイ素子の発光面を具備する、請求項１０に記載のタッチ入力ディスプレイ。
【請求項１２】
前記タッチ面が、前記ＥＬディスプレイ素子の発光面上に配置された透明なオーバレイを具備する、請求項１０に記載のタッチ入力ディスプレイ。
【請求項１３】
前記力センサが、前記ＥＬディスプレイ素子の前記発光面と、前記透明なオーバレイとの間に配置される、請求項１２に記載のタッチ入力ディスプレイ。
【請求項１４】
前記力センサが、コンデンサを形成するために離隔された２つの導電素子を具備し、前記力センサの前記出力信号が前記２つの導電素子の相対的な移動を表す、請求項１３に記載のタッチ入力ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチディスプレイに関する。さらに詳細には、本発明は、力に基づいたタッチ入力検出を備えたエレクトロルミネッセントディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ディスプレイは、生活のあらゆる側面で広く用いられている。これまでは、電子ディスプレイの使用はデスクトップコンピュータおよびノートブックコンピュータなどのコンピュータ用途に主に制限されていたが、処理電力が容易に入手可能になるにつれて、そのような機能を種々の用途に組み込むようになってきている。たとえば、二、三の例を挙げると、現金自動預け払い機、ゲーム機、車両ナビゲーションシステム、レストラン管理システム、食料雑貨品店のレジ、ガソリンポンプ、情報キオスク、ハンドヘルド型データオーガナイザなどの種々の用途において電子ディスプレイを見かけることが今では一般的である。
【０００３】
電子ディスプレイのよりユビキタスな利用に応じて、ディスプレイのサイズをコンパクトに、特に薄型にすることがますます望まれるようになってきた。特に、縁を比較的小さくし、薄型の設計を備え、表示領域が比較的大きいディスプレイの作製において、著しい進歩を遂げている。今日用いられている最も一般的な薄型ディスプレイタイプは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。たとえば、対角線が４０インチを超えるディスプレイなどのより大型のディスプレイタイプでは、プラズマディスプレイが一般に用いられる。
【０００４】
電子ディスプレイがより広範囲に用いられるようになるにつれて、ユーザ入力機能性を向上することがますます望まれるようになり、タッチセンサユーザ入力の利用の増大につながっている。タッチセンサは一般に、ディスプレイの位置と相関関係があるタッチセンサのタッチの位置を決定するために、電子ディスプレイの前に配置されたある種の静電容量型センサまたは抵抗型センサを必要とする。次に、タッチの発生および位置が、ディスプレイ上に提示される情報を制御する処理装置に供給され、一般にタッチに応じて特定の機能を実行し、電子ディスプレイ上に表示された情報を修正する。
【０００５】
タッチセンサと連結された電子ディスプレイは、種々の用途に用いられるため、種々の新たな用途のほか、既存の用途の向上した性能を提供するために用いることができるようなタッチ機能性を組み込んだディスプレイ、すなわちタッチディスプレイを有することがますます望ましくなっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、種々の用途に適応可能な向上し、比較的薄型でコンパクトな設計であり、既存のタッチディスプレイに関して性能を向上させたタッチディスプレイを作製することが依然として必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一般に、本発明は、タッチディスプレイおよび情報を表示し、タッチ入力を受信する方法に関する。一実施形態によれば、タッチディスプレイは、エレクトロルミネッセント（ＥＬ）ディスプレイと、タッチ面に印加された力の位置を検出するために用いられる２つ以上のセンサと、を具備している。一実施形態において、タッチ面に印加された力は、タッチ面を経てセンサに供給され、センサからの情報を用いてタッチの位置を決定する。
【０００８】
特定の実施形態において、タッチ面は、ＥＬディスプレイ自体の発光面である。別の実施形態において、タッチ面は、ＥＬディスプレイの発光面の近くに配置される透明なタッチ素子を具備してもよい。
【０００９】
種々の実施形態において、力センサは、ディスプレイの発光面側またはタッチ面に対向するＥＬディスプレイの側に配置されてもよい。一実施形態において、力センサは、ＥＬディスプレイの発光面と透明なタッチ素子との間に配置される。
【００１０】
透明なタッチ素子が用いられる種々の実施形態において、さらなる機能性が透明なタッチ素子に組み込まれてもよい。たとえば、透明なタッチ素子は、円形偏光子またはカラーフィルタなどのコントラスト強調層を具備してもよい。
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、タッチ入力ディスプレイは、慣性力がディスプレイに印加される環境において用いられる。一実施形態において、慣性力センサがタッチディスプレイの中に配置され、慣性力センサによって収集された情報が、力センサと共に用いられ、タッチの発生または位置を決定する。
【００１２】
本発明の上記の概要は、本発明のそれぞれの開示された実施形態またはすべての実施を記述するためのものではない。以下の図面および詳細な説明は、これらの実施形態をさらに詳細に具体化する。
【００１３】
本発明は、添付図面と共に、本発明の種々の実施形態に関する以下の詳細な説明を検討すれば、より完全に理解され得る。
【００１４】
本発明は種々の変更および代替の態様に適用可能であるが、その詳細が図に一例として示され、詳細に説明される。しかし、記載された特定の実施形態に本発明を限定するわけではないことを理解すべきである。逆に言えば、本発明の精神および範囲に包含されるすべての変更物、等価物および代替物を包含することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は一般にタッチディスプレイに関し、エレクトロルミネッセント（ＥＬ）ディスプレイと、タッチ面を経てセンサに供給された力に基づいて、タッチ面に印加された力の位置を決定するために用いられる２つ以上の力センサと、を具備している。一般に、さまざまな用途に適した比較的薄型かつコンパクトなディスプレイを有することが望ましい。さらに、そのようなディスプレイにおけるタッチ入力性能を有することも望ましい。大型ディスプレイ（ｔｈｉｎｋ  ｄｉｓｐｌａｙ）に組み込まれる多くのタッチディスプレイは、ＬＣＤ上に従来の静電容量型タッチセンサまたは抵抗型タッチセンサを組み込んでいる。そのようなディスプレイに関連するさまざまな問題点がある。第一に、タッチセンサはディスプレイから物理的に離隔されることが必要である。これは、液晶ディスプレイがタッチされることにあまり適していないためである。たとえば、ディスプレイ機能に必要な偏光子を損傷する恐れがある。さらに、ＬＣＤにタッチするとき、目立つ影響がある。この影響は、「ブルージング（ｂｒｕｉｓｉｎｇ）」と呼ばれることが多く、液晶材料が圧縮および移動されるときに生じる。この影響は繰り返しタッチされると、散乱するだけではなく、そのようなディスプレイの感度を際立たせる。ブルージングの影響を受けにくくするために、ＬＣＤを硬化することは、前のＬＣＤ基板としてはるかに厚いガラスの使用またはＬＣＤの前から離隔された剛性オーバレイの使用を伴う。いずれの場合も、より厚くて重いディスプレイを生じることになり、ひいては解像度、コントラストおよび透過率の低下を生じうる。
【００１６】
従来のＬＣＤ／タッチセンサ構成に関する別の問題点は、そのようなディスプレイの耐久性である。種々の最終用途では、高温の耐久性および性能を備えるＬＣＤを作製することは困難である。さらに、そのような環境にも適応しうるタッチセンサを構築することは困難である。たとえば、従来の抵抗型タッチセンサは一般に、ＩＴＯなどの透明な導電材料で被覆されたガラス面およびガラス面から離隔され、これも透明な導電材料で被覆されたポリマー面を有する。そのようなセンサは、高温環境において使用する場合にはあまり適していない。
【００１７】
本発明の一実施形態によれば、従来のタッチディスプレイの上記の欠点が克服される。図１に示されているように、ＥＬディスプレイ１０１は、ディスプレイ素子として用いられている。ＥＬディスプレイには、ＬＣＤに付随する上述の欠点がない。特に、ＥＬディスプレイは、優れた温度耐久性を有し、その構成のおかげで、繰り返しタッチによって損傷を受けずに済む。
【００１８】
ＥＬディスプレイ１０１は、２つ以上の力センサ１０３によって支持されている。力センサ１０３は、支持ベース１０５上に実装される。上面１０７の点がタッチされると、力はＥＬディスプレイを経て力センサ１０３に印加される。センサの位置における力の相対的な大きさを測定することによって、タッチの位置を決定することができる。そのような構成の１つの利点は、面１０７にタッチするために用いられる機器に関係なく、タッチの位置を決定することができる。たとえば、スタイラスを用いてもよく、指を用いてもよく、または手袋を着用した指を用いてもよい。それぞれの場合において、力ンサ１０３は、類似の態様でＥＬディスプレイ１０１の面１０７上のタッチを記録する。
【００１９】
エレクトロルミネッセントディスプレイ１０１は、種々の周知のエレクトロルミネッセントディスプレイのいずれであってもよい。たとえば、ディスプレイは、有機エレクトロルミネッセントディスプレイ（ＯＬＥＤ）、無機エレクトロルミネッセントディスプレイまたは二つの組合せに基づくディスプレイであってもよい。ＥＬディスプレイ１０１は、セグメントディスプレイ、ピクセレートディスプレイ、高情報量または低情報量のディスプレイなどであってもよい。ディスプレイはさらに、特定の用途の要求に応じて、マルチカラーディスプレイ、フルカラーディスプレイまたはモノクロディスプレイであってもよい。
【００２０】
力センサのほか、ハウジングおよび他の素子（図示せず）は、国際公開第２００２／０８４５８０号パンフレット、国際公開第２００２／０８４５７９号パンフレット、国際公開第２００２／０８４５７８号パンフレット、国際公開第２００２／０８４２４４号パンフレットに記載されている力センサが好ましい。
【００２１】
ＥＬディスプレイ１０１の面１０７はさらに、別の機能性を備えてもよい。たとえば、構造には、ＥＬディスプレイ１０１からより効率的に光を抽出するように機能する面１０７を組み込んでもよい。そのような構造は、同時係属中の国際公開第２００２／３７５６８号パンフレットおよび国際公開第２００２／３７５８０号パンフレットに記載されている。これらの構造はまた、ＥＬディスプレイ１０１の面１０７にテキスチャ加工された面を備え、ディスプレイの面に筆記具または他の方法を用いて筆記するためにより多くの触知を備えた正確な面を供給する。
【００２２】
ＥＬディスプレイ１０１の面１０７はさらに、その上に組み込まれたコントラスト強調機能性を備えていてもよい。たとえば、円形偏光子が、ＥＬディスプレイの発光面側に積層または他の方法で取付けられてもよい。ディスプレイが、著しい量の周辺光が存在する状態で用いられる場合には、円形偏光子はコントラスト強調を提供するように機能する。そのようなコントラスト強調は、ＥＬディスプレイ１０１において用いられる一般的な電極の高い反射率のために特に望ましい。別法として、コントラスト強調のためにカラーフィルタを用いてもよい。カラーフィルタは、モノクロディスプレイまたはセグメントカラーディスプレイに特によく適している。そのようなシステムにおいて、特定のディスプレイ（またはセグメント）によって放射される波長以外の光をすべて吸収する多様に設計されたフィルタが、ディスプレイにわたって配置されている。上述のコントラスト強調カラーフィルタは、当業者には周知である。
【００２３】
ＥＬディスプレイ１０１の面１０７はまた、反射防止特性を有するように処理されてもよい。たとえば、異なる反射率を有する異なる材料の種々のコーティングを用いて、反射量を低減してもよい。別法としてまたは反射防止に加えて、面はグレア防止面を備えていてもよい。グレア防止面は、ＥＬディスプレイの面１０７にエッチングすることによって、または面１０７の上にテキスチャ加工された面を積層または他の方法で接着することによって、実現されてもよい。あるいは、グレア防止コーティングは、ＥＬディスプレイ１０１の面上の直接、吹き付けられてもよい。
【００２４】
ＥＬディスプレイ１０１の面１０７はまた、他の機能層を備えるように処理されてもよい。たとえば、ディスプレイの清掃しやすさを増大するために、低表面エネルギ材料を面に塗布してもよい。複数のタッチに応じてディスプレイの耐久性を向上させるために、ハードコートを面１０７に塗布してもよい。同時係属中の国際公開第００／２０９１７号パンフレットに記載されているように、細菌防止処理もまた、ＥＬディスプレイの面に施しうる。また、たとえば、損傷に対する耐性を提供するために、面１０７にポリマー薄膜を積層または他の方法で配置してもよい。
【００２５】
本発明によるタッチディスプレイの別の実施形態が、図２に示されている。図２において、上述したタイプなど種々のタイプのＥＬディスプレイ２０１が設けられる。力センサ２０３は、ＥＬディスプレイ２０１の面においてＥＬディスプレイ２０１から光が放射される側に設けられる。タッチ面２０５は、力センサ２０３によって支持され、ＥＬディスプレイ２０１の発光面から一定の距離だけ離隔される。力がタッチ面２０５の上面２０７に印加されるとき、タッチ面２０５はＥＬディスプレイ２０１に向かう方向に配置される。このような態様で、タッチ面２０５の上面２０７に印加された力は、力センサ２０３に供給される。力センサ２０３に供給された力の相対量に基づいて、タッチ面２０７におけるタッチの位置が決定される。
【００２６】
図１と共にＥＬディスプレイ１０１の上面１０７に関連して上述したように、タッチ面２０５は、上述の機能性のいずれかまたはすべてなどの別の機能性を備えていてもよい。
【００２７】
タッチ面２０５がＥＬディスプレイ２０１から離隔されるため、タッチ面２０５は種々の異なる特性を有するように簡単に作製することができる。さらに、タッチ面素子は、ガラス、ポリマー、アクリルなどのいずれであってもよい。
【００２８】
本発明の特定の一実施形態に関連して用いてもよい力センサが、図３に示されている。上述したように、２つのそのような力センサを用いて、一方向におけるタッチ位置を決定することができる。センサによって検知される力の大きさを用いて、センサからタッチの距離を決定することができる。タッチ面の平面のｘ方向およびｙ方向の両方におけるタッチの位置を決定するために、３つ以上のタッチセンサを用いることができる。上記に参照された国際公開第２００２／０８４５８０号パンフレット、国際公開第２００２／０８４５７９号パンフレット、国際公開第２００２／０８４５７８号パンフレット、国際公開第２００２／０８４２４４号パンフレットに記載されているように、４つ以上のタッチセンサを有することが一般に好ましい。図３に記載される力センサは、２つの導電素子を具備している。第１の導電素子３０１は、一般にばねのような挙動を有する金属材料から形成される。金属材料は、ピークを形成し、力センサ３０５に着座する素子の底面と接触する。図１および図２に関連して上述したように、底面は、ＥＬディスプレイの個別のタッチ素子の底面またはＥＬディスプレイ自体の底面のいずれであってもよい。
【００２９】
第２の導電素子３０３は、第１の導電素子３０１の下に設けられる。力が素子３０５に印加されると、第１の導電素子３０１は、矢印３０７によって示されるような下方向に移動される。このような態様で、第１の導電素子３０１は、第２の導電素子３０３により近づく。この構成において、導電素子３０１および３０３は、コンデンサとして機能するように配置される。第１の導電素子３０１の上部分が第２の導電素子３０３に向かって移動するとき、静電容量における変化が決定される。静電容量におけるこの変化を用いて、特定のセンサに印加された力の量を決定することができる。上述したように、複数のセンサが用いられると、センサのそれぞれに印加された相対的な力を決定し、その結果、タッチの位置を決定することができる。
【００３０】
図４は、ブロック図に本発明によるタッチ可能なディスプレイの種々の構成要素を示している。ＥＬディスプレイ４０１は、ディスプレイドライバ４０３に連結される。ディスプレイドライバ４０３は、処理装置４０５に連結され、ＥＬディスプレイ４０１上に表示される情報を制御する。処理装置４０５は、タッチディスプレイが用いることになっている用途に応じて、汎用コンピュータであってもよく、特殊目的のコンピュータであってもよい。タッチコントローラ４０７は、中央処理装置４０５および力センサ４０９ａおよび４０９ｂに連結される。２つの力センサのみが示されているが、タッチ検知動作を実現するために必要な数の多くの力センサを用いることができることを理解すべきである。さらに、処理装置４０５およびタッチコントローラ４０７は個別に示されているが、単独の処理装置がこれらの２つの素子の機能を実現することも可能であることを認識されたい。動作において、センサ４０９は、印加された力の大きさを検知する。センサの出力は、たとえば、図３に示されているセンサが用いられる場合には、種々のセンサの間の静電容量における相対的な変化であってもよい。次に、タッチコントローラがこの情報を処理して、タッチの位置を決定する。この情報は、タッチコントローラ４０７によってＣＰＵ４０５に供給され、処理装置４０５で実行中のアプリケーションプログラムに応じて情報を利用する。一般に、タッチに応じて、ＥＬディスプレイ４０１上に表示される情報を変更するために、処理装置４０５がディスプレイドライバ４０３を制御するときに、ＥＬディスプレイ４０１上に表示される一部の素子が変化する。このような態様で、ＥＬディスプレイ４０１および力に基づくセンサを用いたタッチディスプレイを用いることができる。
【００３１】
上記の説明から、本発明によれば、きわめて耐久性の高い比較的薄型ディスプレイ素子をこれも耐久性が高く薄型に構成することができる力センサとの組合せにより、タッチディスプレイに既に知られているような著しい利点を装備することを十分に理解されたい。そのようなディスプレイは、図５に示されているような固定用途に用いてもよい。キオスク５００は、ハウジング５０３の中に配置されたタッチディスプレイ５０１を具備する。力センサ（図示せず）は、図２の具体的な実施形態に記載されているように、ＥＬディスプレイの面とディスプレイの上のタッチ素子との間に配置されてもよく、図１に関連して述べたように、ハウジング５０３の中でＥＬディスプレイの後部に配置されてもよい。力センサがＥＬディスプレイの背後に配置されている場合には、ディスプレイの光学素子は、ディスプレイと見ている人との間に介在する面がないために、最適に提供されることを十分に理解されたい。
【００３２】
図６は、本発明によるタッチディスプレイのハンドヘルド型の実施形態を示している。ハンドヘルド型装置または携帯装置は、本発明によるタッチディスプレイを組み込んでいる。タッチディスプレイは、ＥＬディスプレイ素子６０１と、ディスプレイ上でタッチの位置を決定するために用いられる力に基づくセンサと、を具備している。本発明によるタッチディスプレイが形態装置で用いられるとき、ディスプレイの慣性力の影響を考慮しなければならない。そのような力は、タッチの圧力および位置を決定するために用いられる力センサに影響を及ぼしうるためである。そのような慣性力は、車両ナビゲーションシステムなどの移動中の車両に組み込まれた特にハンドヘルド型装置に与えられる。図４に戻ると、任意の慣性力センサ（たとえば、加速度計）をタッチディスプレイに組み込むことができる。このような慣性力センサは、タッチディスプレイによって検知された慣性力の量、大きさおよび種々の属性を検知する。このような力がタッチの正確な位置の原因とならないように決定される場合には、本発明と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願第０９／８８２，３３８号明細書および米国特許第６，２８５，３８５号明細書に記載されているように、タッチコントローラによって除去することができる。
【００３３】
本発明の利点は、上記の説明から十分に理解されるであろう。本発明は、好ましい実施形態に限定されるものと考えるべきではない。別の実施形態は、本願明細書を検討すれば、当業者には容易に明白となるであろう。たとえば、他の機能性をタッチ面にくみこんでもよい。記述されたタッチディスプレイの種々の最終用途もまた明白となるであろう。
【００３４】
本発明は、上述の特定の例に限定されるものと考えるべきではなく、添付請求項に完全に記載されているように、本発明のすべての態様を包含するものと考えるべきである。種々の変更、等価な処理のほか、本発明が適用可能なさまざまな構造も、本願明細書を検討すれば、本発明が関連する当業者には容易に明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態によるタッチディスプレイを示している。
【図２】本発明の別の実施形態によるタッチディスプレイを示している。
【図３】本発明の特定の一実施形態による力センサの実施形態を示している。
【図４】本発明の実施形態によるタッチディスプレイの種々の構成要素の図を示している。
【図５】本発明の実施形態による固定型タッチディスプレイ用途を示している。
【図６】モバイル型ディスプレイ用途におけるタッチディスプレイを示している。
【図１】
2006507600.tif 000003
【図２】
2006507600.tif 000004
【図３】
2006507600.tif 000005
【図４】
2006507600.tif 000006
【図５】
2006507600.tif 000007
【図６】
2006507600.tif 000008
【国際調査報告】
2006507600.tif 000009
2006507600.tif 000010
2006507600.tif 000011
2006507600.tif 000012