(57)【要約】複数のセンサ（１３０）に連結されたタッチ面（１２２）を画定する取り外し可能なオーバーレイ（１２０）を含むタッチ入力デバイス（１１０）が開示されている。複数のセンサ（１３０）は、オーバーレイ（１２０）を介して伝えられるタッチによる力に基づいてタッチ位置を検知するように構成されている。オーバーレイ（１２０）は、例えば、損傷したオーバーレイ（１２０）を修理するために、取り外されると共に交換される。
2006512675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
剛性のオーバーレイを介して伝えられる力に基づいてタッチ面に適用されたタッチ位置を検知すべく配置された複数のセンサを備えたタッチ入力デバイスであって、前記オーバーレイは、前記センサに連結されていると共に前記タッチ面を画定し、さらに、前記センサから切り離され、前記タッチ入力デバイスから取り外され、且つ交換されるように形成されている、タッチ入力デバイス。
【請求項２】
前記オーバーレイはガラスを含む、請求項１に記載のタッチ入力デバイス。
【請求項３】
前記オーバーレイは剛性プラスチックを含む、請求項１に記載のタッチ入力デバイス。
【請求項４】
前記オーバーレイは金属板を含む、請求項１に記載のタッチ入力デバイス。
【請求項５】
前記オーバーレイは、光を合焦又は再配向する構造を含む、請求項１に記載のタッチ入力デバイス。
【請求項６】
前記オーバーレイは、コントラスト強調層を含む、請求項１に記載のタッチ入力デバイス。
【請求項７】
前記コントラスト強調層は円偏光子を含む、請求項６に記載のタッチ入力デバイス。
【請求項８】
前記コントラスト強調層はカラーフィルタを含む、請求項６に記載のタッチ入力デバイス。
【請求項９】
前記オーバーレイは透明である、請求項１に記載のタッチ入力デバイス。
【請求項１０】
前記オーバーレイはグラフィックス又は他の印を含む、請求項１に記載のタッチ入力デバイス。
【請求項１１】
デバイスに加えられる慣性力を検知するように配置された慣性センサをさらに備える、請求項１に記載のタッチ入力デバイス。
【請求項１２】
前記センサは、キャパシタを形成すべく互いに離間した二つの導電素子を含み、前記力センサの出力信号は、前記二つの導電素子の相対的移動を示す、請求項１に記載のタッチ入力デバイス。
【請求項１３】
前記オーバーレイを取り外すと、新しいタッチ面を備える第２のオーバーレイが現れる、請求項１に記載のタッチ入力デバイス。
【請求項１４】
センサに加えられた力を示す信号を出力するように形成されていると共に、剛性のオーバーレイを介して伝えられる力を受容するように配置された複数のセンサであって、前記オーバーレイは、前記センサに連結されており、さらに、前記センサから切り離され、取り外され、且つ交換されるように形成されているものである、複数のセンサと、
前記オーバーレイを介して見ることができるように配置された表示要素と、
前記出力信号に基づいて前記オーバーレイに加えられたタッチの位置を決定すべく前記センサに連結されている共に、前記タッチに応じて前記表示要素上に表示された情報を変更するためのプロセッサとを備える、タッチ入力システム。
【請求項１５】
複数のセンサに連結された剛性のオーバーレイを備えるタッチ入力デバイスであって、前記センサは、前記オーバーレイを介して前記センサに伝えられたタッチによる力に基づいてタッチ位置を検知すべく配置されているタッチ入力デバイスを提供するステップと、
前記オーバーレイの状態を検知するステップと、
前記センサを乱すことなく前記オーバーレイを取り外すステップとを含む、タッチ入力デバイスを修理する方法。
【請求項１６】
前記オーバーレイを交換することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記オーバーレイの交換は、当該オーバーレイを再設置することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記オーバーレイの交換は、新しいオーバーレイを設置することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記オーバーレイを取り外すと、第２の剛性のオーバーレイが現れる、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチ入力デバイスに関する。特に、本発明は、力によるタッチ入力検出を組み込むと共に、取り外し可能なオーバーレイを有するタッチ入力デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
生活のすべての局面で、電子ディスプレイが広く使用されている。電子ディスプレイの使用は、これまで、主として、デスクトップコンピュータやノートブックコンピュータのようなコンピュータ用途に限定されて来たが、処理能力を容易に利用できるようになるにつれて、そのような能力は、さまざまな用途に取り込まれて来た。電子ディスプレイは、現在では、さまざまな用途分野において通常見かけることができる。例えば、少し名前を挙げると、現金支払い機、ゲーム機、カーナビシステム、レストラン管理システム、食料品店のレジの順番待ち、ガソリンポンプ、案内所、及び手持ち型のデータオーガナイザ（ｏｒｇａｎｉｚｅｒ）のような分野である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一般的に、本発明は、センサと連結すると共に、タッチ面を画定する取り外し可能な剛性のオーバーレイを介して伝わる力に基づいて、タッチ面にタッチした位置を検知すべく配置されたセンサを含むタッチ入力デバイスに関する。
【０００４】
いくつかの実施形態において、本発明のタッチ入力デバイスは、タッチデバイスを介して見ることができるディスプレイを含むタッチディスプレイシステムの構成部品であってもよい。プロセッサは、タッチ入力に応答して表示情報を変えるセンサやディスプレイに連結されている。いくつかの実施形態では、タッチ入力デバイスは、交換可能なディスプレイに代えて、又はそれに加えて静止グラフィックスと共に使用されてもよい。いくつかの実施形態では、タッチ入力デバイスは、例えば、コンピュータシステムにおいてタッチパッド又はマウスエミュレーション装置として使用されるときは、透明である必要はない。
【０００５】
本発明は、また、本発明のタッチ入力デバイスを修理する方法に関する。この方法は、取り外しを指示する基準により取り外し可能なオーバーレイを検査し、このオーバーレイを取り外すことを含む。その後、オーバーレイを交換することができる。
【０００６】
上記本発明の概要は、本発明の各々開示された実施形態又はすべての実施を記述するものではない。以下に続く図面及び詳細な説明は、これらの実施形態を例示する。
【０００７】
本発明は、添付図面に関連して本発明のさまざまな実施形態の次の詳細な説明を考慮することによりさらに十分に理解することができる。
【０００８】
本発明は、さまざまな修正及び代案形態に従うとき、その詳細は、図面に例として示され、詳細に説明されている。しかしながら、本発明は、本発明に記載された特定の実施形態に限定していないことを理解すべきである。反対に、本発明の精神及び範囲内にあるすべての修正、等価物、代替案を網羅することを意図する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、センサを伝わる力に基づいて信号を出力するセンサを使用してタッチ位置を決定するタッチ入力デバイスに関する。センサは、タッチ面を提供するオーバーレイに連結されている。タッチ面にタッチしたときは、タッチ入力による力は、オーバーレイを介してセンサに伝わる。各力センサに伝わる力の相対的な力の大きさは、タッチ入力の位置を決定するのに用いられる。
【００１０】
本発明は、さらに、オーバーレイをデバイスから取り外すことによりタッチ面をセンサから切り離すことができるタッチ入力デバイスに関する。新しい、すなわち未使用のタッチ面は、オーバーレイを交換することにより、すなわち新しいオーバーレイを設置することにより設けることができ、これにより、デバイスを機能状態に回復することができる。いくつかの実施形態では、タッチ入力デバイスは、多重に積み重ねられたオーバーレイを含む。これにより、最上面のオーバーレイを取り外すと、元のオーバーレイを交換することなく、すなわち新しいオーバーレイを設置することなく、新しいタッチ面を見えるようにすることができる。
【００１１】
デバイスの清浄、修理、又は保守のためにオーバーレイを取り外すのが望ましい場合がある。その後、元のオーバーレイが損傷したり、摩耗したり、新しいオーバーレイの望ましい特徴を欠くときは、同じオーバーレイが再設置されたり、新しいオーバーレイと交換することができる。したがって、オーバーレイは、そのようなものとして、清浄や修理のために、現場で交換したり、取り外されたりされる。本発明による力によるタッチ入力デバイスの構成は、そのオーバーレイが、必ずしもデバイスの電子構成部品を取り外したり、分離したりすることなく、現場で取り外すことができるので、それ自身取り外し可能なオーバーレイによく役立つ。取り外し可能なオーバーレイは、経済的に構成され得ると共に、（いくらかは含むかもしれないが）電子構成部品を含む必要がないので、取り外し及び交換が容易なばかりでなく、比較的安く実現することができる。これは、タッチ面が損傷して新しいタッチ面が望まれるときに、タッチデバイス全体の交換が典型的に要求される従来のタッチスクリーンと対比することができる。本発明は、タッチ面を画定する取り外し可能なオーバーレイを提供するので、タッチ入力デバイスが頻繁な荒っぽい使用や蛮用により特に損傷を受け易い公衆の売店のような用途に適合している。
【００１２】
取り外し可能なオーバーレイは、適宜な材料の単純なシートである。例示する実施形態では、オーバーレイは、機能を追加するさまざまな層又は構成部品を含むが、オーバーレイのコスト又は複雑さを増加させる最小限の電子構成部品、センサ構成部品、又は他の構成部品も含む。例示するオーバーレイは、タッチ入力デバイスを介してディスプレイ、グラフィックスや、他のもの（ｏｔｈｅｒ  ｏｂｊｅｃｔｉｏｎｓ）を見るのが望ましい用途に対しては、透明ガラス又は剛性プラスチックを含むことができる。ガラスを使用するときは、積層されるか、又は耐衝撃性のガラスを使用するのが望ましい。透明且つ剛性の適宜なプラスチック製オーバーレイとしてはポリカーボネート又はポリアクリレートを用いてもよい。透明性が要求されない実施形態のときは、オーバーレイの適宜な材料としては、金属板及び剛性プラスチックを用いてもよい。不透明なオーバーレイが使用されるときは、オーバーレイは、一様な外観を有するように作られるか、又はグラフィック、印、彩色効果等を含むことができる。オーバーレイは、好ましくは十分に剛性であり、タッチ面に垂直な力を、法線力として、オーバーレイを介して力センサに伝えることができる。オーバーレイは、場合によっては、コントラストを強める光学的コーティングを含む種々のフィルム及びコーティングを含み、防眩又は反射防止等、汚れ防止コーティング、防菌コーティング、（例えば、強化された感触性フィードバックを提供する）微構造フィルム又はコーティング等を提供する。
【００１３】
図１は、タッチ入力デバイス１１０及び光学ディスプレイ１４０を含むタッチディスプレイシステム１００を示す。光学ディスプレイ１４０は、タッチ入力デバイス１１０を介して見ることができるように示されている。タッチ入力デバイス１１０は、複数の力センサ１３０と、力センサ１３０に連結した取り外し可能なオーバーレイ１２０とを含む。オーバーレイ１２０はタッチ面１２２を画定する。
【００１４】
タッチ面１２２上のある点がタッチされたとき、オーバーレイ１２０を介して力が力センサ１３０に加えられる。その力の相対的大きさをセンサの位置で測定することにより、タッチ位置を決定することができる。そのような配置の１つの利点は、面１２２をタッチするのに用いられる手段に関係なくタッチの位置を決定することができることにある。例えば、スタイラスを使用してもよく、指を使用してもよく、又は手袋をはめた指でもよい。各例において、力センサ１３０は、オーバーレイ１２０の面１２２上のタッチを同じように登録する。１つの方向に沿ってタッチ位置を決定するのに少なくとも二つの力センサが必要であり、タッチ入力のｘおよびｙ座標を決定するのに少なくとも三つ以上の力センサが必要である。ディスプレイが、タッチ入力デバイスを介して見られるように作られている場合は、デバイスの縁の近くにセンサを位置させるのが便利である場合がある。例えば、矩形のタッチデバイスの四つの角部の各々に、又はその四つの縁の各々に沿って力センサを置くことができる。
【００１５】
ハウジング及び他の要素（図示せず）ばかりでなく、力センサは、好ましくは、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た力センサである。これらのすべては、参照により本明細書に組み込まれる。
【００１６】
任意のディスプレイ１４０は、さまざまな既知のディスプレイのいずれかであり得る。例えば、ディスプレイは、液晶ディスプレイ、陰極管ディスプレイ、有機電子発光ディスプレイのような電子発光ディスプレイ、無機電子発光ディスプレイ、プラズマディスプレイ、静止グラフィックスを含む他の適宜なディスプレイであってもよい。ディスプレイ１４０は、セグメント化されたディスプレイ、画素化されたディスプレイ（ｐｉｘｉｌａｔｅｄ  ｄｉｓｐｌａｙ）、高度情報コンテント又は低情報コンテントディスプレイ等であってもよい。さらに、ディスプレイは、特別の用途で所望されるような多色ディスプレイ、フルカラーディスプレイ、又は単色ディスプレイであってもよい。
【００１７】
タッチ面を設けること以外にも、オーバーレイ１２０の面１２２は、追加の機能性を提供してもよい。例えば、ディスプレイから発した光の方向を変えたり又は合焦する構成が面１２２及び／又は面１２３に組み込まれてもよい。面上に直接書くか、又は書く手段を用いて書くための感触的に狂いのない面を提供する構成もまた、オーバーレイ１２０の面１２２に質感を与えるために含まれてもよい。
【００１８】
オーバーレイ１２０は、さらに、コントラストを強調する機能性を組み込んでもよい。例えば、円偏光子が、オーバーレイの各側に積層されるか、取り付けられてもよい。円偏光子は、ディスプレイが十分な量の周辺光が存在する状態で使用されるとき、コントラストを強調するように機能してもよい。代案としては、カラーフィルタが、コントラストを強調するのに使用されてもよい。カラーフィルタは、単色又はセグメント化されたカラーディスプレイと共に使用されるのに特によく適している。そのようなシステムでは、特別なディスプレイ（すなわち、セグメント）によって発したもの以外の光のすべての波長を吸収するように設計されたフィルタがディスプレイの上に配置されている。上述のコントラストを強調するカラーフィルタは、当業者にとっては既知である。
【００１９】
取り外し可能なオーバーレイ１２０の面１２２（又は１２３）は、反射防止特性を有するように処理されてもよい。例えば、異なる屈折率を有する異なる材料のさまざまなコーティングが、反射量を減らすために使用されてもよい。代案として、又は、反射防止に追加して、面１２２（又は１２３）は防眩面を備えてもよい。防眩面は、オーバーレイの面１２２（又は１２３）をエッチングすることにより、又はオーバーレイの上にテクスチャード加工面を積層又は付着することにより実現することができる。代案として、防眩皮膜は、オーバーレイの面上に直接噴霧してもよい。
【００２０】
オーバーレイ１２０の面１２２は、他の機能的層と共に処理されてもよい。例えば、オーバーレイの清浄可能性を増加させるために当該面に低表面エネルギ材料が適用されてもよい。複数回のタッチに対して装置の耐久性を向上させるために、硬質の被覆が面１２２に適用されてもよい。内容が参照により本明細書に組み込まれる同時係属出願の国際公開第００／２０９１７号パンフレットに記載されているように、オーバーレイの面に抗菌処理が施されてもよい。また、例えば、耐損傷性を持たせるために、薄いポリマフィルムが面１２２上に積層されるか、又は設けられてもよい。
【００２１】
図２は、本発明のタッチ入力デバイスを含むアセンブリの概略的部分側面図を示す。オーバーレイ２２０は、フレーム２５０によって支持されている力センサ２３０に取り外し可能に連結されている。アセンブリは表縁２６０で覆われている。他のフレームが適宜使用されてもよいが、フレーム２５０は「Ｌ」状断面を有するように示されている。フレーム２５０は、センサ２３０のような力センサのための取り付け面を提供する。オーバーレイ２２０は、中間層又は材料を介して力センサに連結されてもよいにも関わらず、オーバーレイ２２０は、センサ２３０の上部に直接接触されるように示されている。ただし、タッチ力が適切にオーバーレイ及びそのような中間物を介して力センサに伝えられてタッチ位置を所望の正確さで決定することができることが条件である。オーバーレイ２２０は、力センサに取り付けられてはおらず、オーバーレイをセンサから切り離すと共にアセンブリから取り外すことができる。
【００２２】
オーバーレイ２２０は、タッチ面に垂直なタッチ力に応答してオーバーレイを比較的自由に移動させつつ、同時に、アセンブリから落ちないようにオーバーレイを規制するような適宜な方法でアセンブリに取り外し可能に取り付けることができる。例えば、アセンブリを共に保持すべくフレーム２５０及びオーバーレイ２２０の双方を係合すると共に、タッチ力の下にオーバーレイの法線方向の移動を許容する任意のクリップ２７０が使用され得る。オーバーレイ２２０は、表縁２６０を分離すると共にクリップ２７０を外すことにより取り外されてもよい。オーバーレイが、センサに取り付けられてはいないので、オーバーレイは、アセンブリの清浄のため、オーバーレイの交換のため、又はデバイスの他の構成部品の修理若しくは交換のために取り外され得る。他の例として、アセンブリを共に保持するようにオーバーレイ及びフレームの双方を係合するために予め負荷されたバネを配置することができる。予め負荷された適宜なバネは、その内容がすべて参照により本明細書に組み込まれる国際公開第０２／０８４２４４号パンフレットに示されると共に記載されるように、フレームの穴に係合すると共にその縁においてオーバーレイに接触する曲げられたワイヤの形態をとってもよい。
【００２３】
いくつかのケースでは、表縁２６０とフレーム２５０の間、又は表縁２６０とオーバーレイ２２０の間にシールを含むのが望ましい場合がある。シールが含まれるときは、オーバーレイ２２０が取り外されるタイプのものであるべきである。
【００２４】
本発明の特定の一実施形態と共に使用することができる力センサを、図３に示す。センサの各々からのタッチの距離は、センサの各々で検知される力の大きさを用いて決定することができる。三つ以上のタッチセンサが、タッチ面の平面においてｘ及びｙ方向に関するタッチ位置を決定するのに用いられる。上記で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、四つ以上のタッチセンサを有するのが一般的には好ましい。図３で示されている力センサは、二つの導電素子を含む。第１の導電素子３０１は、ほぼバネのように作用するものを有する金属材料で形成されている。金属材料は、力センサ上に着座している要素３０５（例えば、取り外し可能なオーバーレイ）の底面に接触するピークを形成する。図１及び図２に関連して前述したように、底面が、取り外し可能なオーバーレイであってもよい。
【００２５】
第２の導電素子３０３は、第１の導電素子３０１の下に配置されている。要素３０５に力が加えられるとき、第１の導電素子３０１は、矢印３０７によって示されるように下方向に変位する。このように、第１の導電素子３０１は、第２の導電素子３０３に接近する。この構成では、導電素子３０１及び３０３は、キャパシタとして機能するように配置されている。第１の導電素子３０１の頂部が第２の導電素子３０３に向かって変位するとき、キャパシタンスの変化が決定される。このキャパシタンスの変化は、特定のセンサに適用される力の量を決定するのに用いられる。上述のように、多重センサが使用されるとき、センサの各々に印加される相対的力を決定し、よってタッチの位置を決定することができる。
【００２６】
図４は、本発明のタッチ入力デバイスにおいてオーバーレイを交換する方法におけるステップのフロー図を示す。このようなタッチ入力デバイスは、ディスプレイシステムの部分として使用されているとき、デバイスは、オーバーレイの交換が望まれていることを示す基準により検査してもよい。例えば、オーバーレイが摩耗し、損傷し（例えば、亀裂または破損）、破壊され、又はもはや望ましい仕様に従っていないとき、オーバーレイの取り外しや交換が示されてもよい。このような基準が提示されるとき、オーバーレイを取り外すことができ、その後、デバイスを元の仕様に適合させるか、又は新しい性能仕様に最初に適合させるためのもう一つのオーバーレイと交換することができる。これらのステップは必要であれば、あるいは所望であれば繰り返すことができる。
【００２７】
本発明の利点は、上記の説明から明らかであろう。本発明は、好ましい実施形態に限定して考慮すべきではない。代案としての実施形態は、本明細書の再検討により当業者にとって容易に明らかとなるであろう。例えば、他の機能性がタッチ面に組み込まれ得る。記載されたタッチディスプレイのさまざまな末端の使用用途もまた、明らかとなるであろう。
【００２８】
本発明は、上述の特定の例に限定して考慮されるべきではなく、むしろ、添付の請求の範囲に適正に提示されたように本発明のすべての態様の範囲にわたると理解されるべきである。本発明が適用され得る数々の構造ばかりでなく、種々の修正や等価な処理が、本明細書の再検討時に本発明に関する当業者にとって容易に明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の特定の一実施形態に係るタッチ入力デバイスを含むタッチディスプレイシステムを示す。
【図２】本発明の特定の一実施形態に係る力センサ及び取り外し可能なオーバーレイを含むタッチ入力デバイスを示す部分図である。
【図３】本発明の特定の一実施形態に係る力センサの実施形態を示す。
【図４】本発明の特定の一実施形態に係る方法におけるステップを示す。
【図１】
2006512675.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006512675.tif 000006
【国際調査報告】
2006512675.tif 000007
2006512675.tif 000008
2006512675.tif 000009