プログラマブル・ディスプレイを含んだカバーシートを備えた抵抗式タッチスクリーン
本発明は、カバーシート（２６）内に組み込まれたプログラマブル・ディスプレイ（６０）（例えば、有機発光ダイオードのエミッシブ・ディスプレイ・マトリックス、または、反射型の電子ペーパーディスプレイ）を有する抵抗式タッチスクリーンに関する。かかるタッチスクリーンは、４線抵抗式、５線抵抗式または３線ダイオード式などのいずれの種類の抵抗式タッチスクリーンであってよい。かかるタッチスクリーンを用いると、内部タッチセンサー要素を介した画像伝送に起因して表示画像の質が低下しないタッチ／ディスプレイ・システムであって、この内部タッチセンサー要素を不透明材料から形成できるタッチ／ディスプレイ・システムを得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、タッチスクリーンに関している。より詳細には、本発明は、プログラマブル・ディスプレイ（またはプログラマブル表示器、ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｄｉｓｐｌａｙ）を含んだカバーシートを備えた抵抗式タッチスクリーンに関する。
【０００２】
発明の背景
タッチスクリーンは、コンピュータ制御された種々のデバイスおよび用途に用いるべく選択される入力デバイスである。常套のタッチスクリーンは、指またはスタイラス（または尖筆）などがタッチされた位置に相当する「二次元のタッチ位置」を感知することのできる透明な入力デバイスである。タッチスクリーンは、陰極管モニターおよび液晶ディスプレイ等のディスプレイ・デバイスの上に配置され、タッチ−ディスプレイ・システムを構成している。例えば、レストランのオーダー・エントリー・システムまたは工業的なプロセス制御用途だけでなく、現金自動預入支払機（ＡＴＭ）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、双方向性のミュージアムの展示物または飛行機の搭乗手続機などの用途にも、タッチディスプレイ・システムが用いられている。
【０００３】
タッチスクリーンは種々の技術を用いて製造されている。例えば、抵抗式（４線抵抗式、５線抵抗式、９線抵抗式および３線ダイオード式など）のタッチスクリーン、容量式タッチスクリーン、弾性波式タッチスクリーンおよび赤外線式（ＩＲ）タッチスクリーンなどが製造されている。抵抗式タッチスクリーン、例えばカリフォルニア州フリーモントのエロ・タッチシステムズ社（Ｅｌｏ ＴｏｕｃｈＳｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ，）のＡｃｃｕＴｏｕｃｈ（登録商標）の抵抗式タッチスクリーンは、多くのタッチスクリーン用途として広く受け入れられている。抵抗式タッチスクリーンでは、指またはスタイラスからの機械的な圧力によって、カバーシート（一般的にはプラスチック膜から成るカバーシート）が撓み、下にある基板（一般的にはガラス基板）と物理的に接触する。基板は抵抗性層で被覆されており、かかる抵抗性層に電圧勾配が形成される。５線抵抗式タッチスクリーンでは、基板の４つのコーナーに対して電気的な接続が行われることによって、関連する電子機器によって、ＸおよびＹ方向に電圧勾配が形成される。カバーシートの下面には、電圧を感知する電子機器とタッチ位置との電気的な接触をもたらす導電性被膜が設けられている。４線抵抗式タッチスクリーンは、電圧勾配を基板の抵抗被膜に形成することと、直交する電圧勾配をカバーシートの被膜に形成することとを繰り返して行っており、それによって、Ｘ座標およびＹ座標がそれぞれ得られることになる。
【０００４】
材料の「抵抗率」は、材料の「導電率」として表すことができるので（「抵抗率」の逆数が「導電率」となる）、比較的高い抵抗率を有する材料は、比較的低い導電率を有する材料であることが理解されよう。特に、個々の基板の被膜およびカバーシートの被膜が十分な導電性を有していると、タッチスクリーンは機能しなくなる。被膜の大きな抵抗率（例えば１００〜１０００Ω／□またはそれ以上の抵抗率）は、妥当なレベルの消費電力にて電圧勾配を発生させるのに重要である。本明細書および特許請求の範囲で用いられる「導電」および「抵抗」という用語は、加えられた電圧に応じて、少なくとも電流が導電するという特性のことを指している。また、「層」および「被膜」という用語は、全く同じでないにしろ、両者とも機能的に同様の物理的構造を指しており、本明細書および特許請求の範囲において一般に互換性があることを理解されよう。抵抗式タッチスクリーンについての更なる詳細は米国特許第６１６３３１３号に記載されている（この特許は、参照することによって、本明細書に組み込まれる）。
【０００５】
他のタッチスクリーンと比較した場合の抵抗式タッチスクリーンの性能上の利点は、先端がシャープな受動スタイラス（例えば小さいプラスチック製スタイラス）、長い指の爪またはクレジットカードの角に対して、比較的高いタッチ感度を有していることである。また、抵抗式タッチスクリーンでは、「節電モード」または「検知モード」において消費電力が僅かであるか又はゼロである（このような場合、タッチスクリーンは簡単なオン／オフ膜スイッチとして機能している）。タッチされて、座標情報のために電圧勾配が形成される場合にのみ電力が消費される。このように、抵抗式タッチスクリーンは電力効率が良いので、ＰＤＡ等の電池式のデバイス（例えば携帯型デバイス）に対するタッチスクリーン技術として非常に魅力的である。しかしながら、抵抗式タッチスクリーンの不利益な点は、視像が通過することになる空気／固体の複数の界面に起因して、表示画像の質が低下することである。また、別の不利益な点は、タッチスクリーンの種々の材料層内で散乱した光に起因して光学的吸収および「かすみ（ｈａｚｅ）」が生じることであり、また、空気／固体の複数の界面から反射する周辺光（もしくは外乱光）および／またはタッチスクリーンの種々の材料層内で散乱した周辺光に起因してまぶしく光ることである。インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの縮退半導体の使用によって、導電性フィルムを比較的透明にすることができる。しかしながら、そのような導電性フィルムであっても、ディスプレイ画像における光透過損失および反射損失が依然大きいものである。更に、導電性被膜は透明でなければならない。安価および／または高機能ではあるものの、より不透明な抵抗被膜（例えば導電性ポリマーまたは薄い金属層）というものは、抵抗式タッチスクリーンに使用することは商業上あまり知られておらず、より厚い金属層または組成物等から成る完全に不透明な抵抗被膜は用いられていない。
【０００６】
発明の要旨
本発明の要旨において、抵抗式タッチスクリーンは、プログラマブル・ディスプレイ（プログラム制御可能なディスプレイ：電子信号を介して制御および変化させることができる画像を有するディスプレイ）を備えたカバーシートを有している。カバーシートにはプログラマブル・ディスプレイが含まれるので、タッチスクリーンの基板および内部要素（即ち「タッチセンサー」）が透明である必要はない。例えば、比較的不透明な導電性ポリマー層または薄い金属層等の光透過性の不十分な導電性被膜を用いることができる。更に、より厚い金属層または複合材料等の完全に不透明（又は十分に不透明）な抵抗被膜を用いることもできる。
【０００７】
ある態様において、タッチスクリーンは基板およびカバーシートを有して成る。カバーシートの底面は基板の上面から離隔して、その基板の上面に面している又は対向している。基板の上面には第１導電性領域が設けられ、カバーシートの底面には第２導電性領域が設けられている。カバーシートは、その上面から視認することができるプログラマブル・ディスプレイを有している。カバーシート（およびプログラマブル・ディスプレイ）は、全体として（又は総じて）十分な可撓性を有しており、カバーシートに力が加えられると、第１導電性領域と第２導電性領域とが、その力が加えられた位置付近で電気的に接触するようになっている（又は、その力が加えられた位置に隣接する位置にて電気的に接触するようになっている）。
【０００８】
プログラマブル・ディスプレイは、ダイナミック・ディスプレイ（例えばビデオ・ディスプレイ）、スタティック・ディスプレイ（例えばアイコンの配列を表示するディスプレイ）、およびダイナミック・ディスプレイとスタティック・ディスプレイとを組合せたものを有して成るものであってよい。プログラマブル・ディスプレイは、例えば、有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」）のマトリックスなどのエミッシブ・ディスプレイ（または放出ディスプレイ、ｅｍｉｓｓｉｖｅ ｄｉｓｐｌａｙ）であってよく、または、電子ペーパー要素などの反射ディスプレイであってよい。あるいは、プログラマブル・ディスプレイは、エミッシブ・ディスプレイ部分および反射ディスプレイ部分の双方を有するものであってよい。
【０００９】
本発明の他の更なる要旨、態様および特徴は、以下の詳細な説明および例示態様から明らかとなるであろう。なお、それらは本発明を例示するにすぎず、本発明を制限するものでない。
【００１０】
図面には、本発明の態様の設計および実用性が示されている。
【００１１】
例示態様の詳細な説明
図１は、基板２２およびカバーシート２６を一般的に有して成る抵抗式タッチスクリーン２０を示している。タッチスクリーン２０は、限定する意図ではないが、４線抵抗式、５線抵抗式または３線ダイオード式などの抵抗式タッチスクリーンであってよい。基板２２の上面２５には導電性被膜（または導電性コーティング）２４が形成されている。導電性カバー２６の底面２７には導電性被膜２８が形成されている。別の態様では、基板の上面２５および／またはカバーシートの底面２７に、例えば粒子インプランテーション（ｐａｒｔｉｃｌｅ ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ）によって、導電性被膜２４および導電性被膜２８とは異なった導電性領域／抵抗領域をそれぞれ設けてもよいことを理解されよう。
尚、図面では、タッチスクリーン２０の種々の層は、例示のためのスケールで示しており、実際のスケールで示していないことに留意されたい。
【００１２】
カバーシート２６は、外側面（または上面）３８を有しており、その面を通してプログラマブル・ディスプレイ６０を視認することができるようになっている。このような構成において、タッチスクリーン２０は、内部タッチセンサー（導電性層２４および２８）を有して成る。この内部タッチセンサーは、それに対して位置合せされた状態（または整合した状態）で配置された外部プログラマブル・ディスプレイ６０の下に配置されており、その結果、ディスプレイ６０に表示されている要素がタッチされると、ディスプレイ６０上の二次元のタッチ位置がタッチセンサーによって決定されるようになっている。本明細書で用いる「プログラマブル・ディスプレイ」とは、電子信号を介して制御および変化させることができる画像を表示するディスプレイを一般に意味している。プログラマブル・ディスプレイ６０は、エミッシブ・ディスプレイであってよい。別法にて、電力の影響を受けやすい用途に特に適した態様においては、プログラマブル・ディスプレイ６０は、反射された周辺光に依存する反射ディスプレイであってもよい。エミッシブ・ディスプレイまたは反射ディスプレイのいずれにしても、プログラマブル・ディスプレイ６０は、任意の画像、静止画（アイコンの配列等）またはそれらの組合せが表示されるように、ピクセルのアレイ（常套の矩形アレイ）によって形成されたビデオ・ディスプレイであってよい。
【００１３】
より詳細には、プログラマブル・ディスプレイ６０は、可撓性基板６２（例えばガラス基板）に形成又は配置された表示要素のアレイ（またはマトリックス）を一般的に有して成る。尚、表示要素については後ほど詳細に説明する。場合によっては、例えばプラスチック製の保護層等の透明保護層４０がディスプレイ６０の上に設けられる。先端の尖った硬いスタイラスは、ディスプレイ要素を損傷させる可能性があるので、保護層４０が比較的厚い（軟らかくて比較的厚い）ことが望ましい。カバーシート面が「紙」のようにライティング面（ｗｒｉｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）となるように、保護層４０の材料を選択することが望ましい。また、上側の保護層４０を交換可能又は取外し可能とすることも望ましく、例えば、上側の保護層４０を離型ライナーとしてもよい。
【００１４】
カバーシート２６は十分な可撓性を有しており、例えば指またはスタイラスによってカバーシートの上面３８に力が加えられると、カバーシートの底面２７の導電性被膜２８と基板２２の導電性被膜２４とが、その力が加えられた位置付近で電気的に接触するようになっている。一般的に弾性材料または変形可能な材料のみから成るカバーシートは可能であるが、本明細書および特許請求の範囲で用いられる「可撓性」という用語は、カバーシートが一般的に弾性材料または変形可能な材料のみから成ることを必ずしも意図していない。重要なことは、個々のカバーシート要素の層（２８,６２,６０,４０）が十分な「遊び（もしくは自由な動き）」または「可撓性」を全体として有していることである。つまり、過度に力を加える必要がなく、かつ、故障につながり得るカバーシート要素への過度な応力および摩耗が生じることなく、導電性被膜２８と導電性被膜２４とが電気的に接触するように、個々のカバーシート要素の層（２８,６２,６０,４０）が基板２２に対して容易に動くことが重要である。「可撓性」が通常考えられないような材料（例えばガラス）から形成されるカバーシート要素が含まれていたとしても、全体的に可撓性を有するカバーシートを達成できるということは容易に理解できるであろう。
【００１５】
制御回路（図示せず）が設けられており、導電性被膜２４と導電性被膜２８とが電気的に接触すると、常套の方式（抵抗式タッチスクリーンの種類に応じて決められる方式）でもって、カバーシート２６に対して加えられた力の位置に関する二次元座標（Ｘ座標およびＹ座標）が決められるようになっている。４線式のタッチスクリーンでは、第１位置座標を測定するために第１導電性領域２４に第１電圧勾配が形成され、第２位置座標を測定するために第２導電性領域２８に第２電圧勾配が形成される。５線式のタッチスクリーンでは、第１位置座標および第２位置座標の双方を測定するために、第１導電性領域２４に交流電圧勾配が形成される。３線ダイオード式は、５線式と同様であるが、第１導電性領域２４に接続された複数のダイオード（図示せず）を更に含んでいる。尚、同一または別個の制御回路をプログラマブル・ディスプレイ６０に連結させて、同様に機能させてもよい。
【００１６】
図示する態様において、カバーシート２６に力が加えられていない状態では導電性被膜２４と導電性被膜２８との間に絶縁ギャップ３２がもたらされるように、常套の機械的スペーサー要素３０（非導電性スペーサー要素）が複数設けられている。カバーシート２６は、加えられた力が除かれると基板２２から離隔した位置へと戻るように十分な弾性を有していることが好ましい。カバーシート２６に対して加えられた力が除かれた際に導電性被膜２４と導電性被膜２８との間を電気的に絶縁させる他の機構も可能であることは明らかであろう。例えば、別の態様（図示せず）では、トランポリンのようにカバーシート２６が張力を受けた状態で基板２２の上方に配置されている。この場合、スペーサー要素３０を設けなくても、タッチがされていない状態で導電性被膜２４と導電性被膜２８との電気的絶縁を維持できる。
【００１７】
上述した態様のタッチスクリーン２０は、タッチ／ディスプレイ・システムとして多くの用途で用いることができる。例示すると、タッチスクリーン２０は、グラフィカル・ユーザー・インターフェース（ＧＵＩ）、例えばＰＤＡおよびパーソナル・コンピューターに広く用いられているようなＧＵＩを支持するように用いることができる。オペレーティング・システム（図示せず）に対しては、タッチスクリーン２０およびそれに関連するコントローラー電子機器は、ユーザーがアイコンをクリックしたり、カーソルをドラッグしたりできるような入力デバイス（即ち「マウス・デバイス」）として典型的に機能する。画像を表示したり、表示された画像を更新したりする等、適切に反応することができるように、オペレーティング・システムは、タッチ入力情報を応用コード（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｄｅ）へと伝えている。
【００１８】
例えば、ディスプレイ６０に表示された画像に対してはユーザーの入力が必要であり、その後に表示される画像は、ユーザー入力に少なくとも依存している。例示すると、表示される画像は、カバーシート２６で力が検知されると変化し得るものであり、例えば、「待機モード」から「ユーザー入力を求めるモードであって、そのユーザー入力をタッチスクリーン２０で受信するモード」へと変化することができる。他のディスプレイ用途（または表示用途）と同様に、関連する電子機器（図示せず）は、本発明の態様では、画像情報をオペレーティング・システムから受け取り、ディスプレイ６０に対して適切な駆動信号を生じさせる。当然ではあるが、かかる態様または他の態様のタッチディスプレイ・システムを、標準的なオペレーティング・システムと共に使用する必要はなく、関連する電子機器およびソフトウェアのカスタム・バージョンに対しては多くの選択肢がある。
【００１９】
図２を参照して説明すると、ある態様では、プログラマブル・ディスプレイ６０は、可撓性ディスプレイ層５５に組み込まれた上面発光ＯＬＥＤ（ｔｏｐ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＯＬＥＤ）５４のマトリックスによって形成されたエミッシブ・ディスプレイである。ＯＬＥＤ５４を予め形成しておいて、その後、基板６２に搭載してよく、あるいは、カバーシート構成の一部として基板６２上にＯＬＥＤ５４を直接的に形成してもよい。好ましくは、ＯＬＥＤ５４は、カバーシート２６と一体に撓むことができる程に薄く可撓性を有しているものの、使用に際して絶えず行われる「突き」および「曲げ」に耐える程に丈夫である。本発明のエミッシブ・ディスプレイ態様に用いられるＯＬＥＤ５４の構成の１つとしては、Ｗｅａｖｅｒらの「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ ＬＥＤｓ」（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ ５＆６、第２６頁〜第２９頁、２００１年）に記載されているような構成が考えられる。尚、「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ ＬＥＤｓ」の文献は、参照することによって、本明細書に組み込まれる。かかる文献に記載されているように、可撓性ＯＬＥＤは、米国（ニュージャージー州エウイング）のユニバーサル・ディスプレイ社（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏｒｐ．）によって開発されているが、適合可能であるだけでなく、軽量で薄い形状であって固有の耐衝撃性を有している。
【００２０】
図３に示すように、ＯＬＥＤ５４は、基板６２上に薄い導電性アノード層６４を一般的に有して成る。およそ１５０ｎｍの厚さを有する有機層６６の積層は、真空昇華法または他の蒸着法によってアノード層６４上に設けられる。透明な導電性カソード被膜６８は、有機層の積層６６の上に設けられる。ある態様において、透明カソード被膜は、ＩＴＯで覆われた薄い金属射出成形コンタクトから成る。Ｗｅａｖｅｒらが指摘しているように、５ｍｍ２のピクセル面積を有する上面発光型の可撓性ＯＬＥＤは、約５ｍｍ程度の小さい曲率半径を有する円筒形体の周りに巻き付けることができる程に十分な可撓性を有しており、タッチスクリーンのカバーシートに要求される可撓性よりも大きい可撓性を有している。
【００２１】
ガラスなどの湿気および空気の影響を防ぐ材料（または複合材料）から基板６２を形成することが望ましい。例えば、ある態様では、基板６２は、ガラスから形成されており、約２００ミクロン以下の厚さを有している。別法にて、Ｗｅａｖｅｒらの文献に記載されているように、常套のガラス基板上に形成された同様のＯＬＥＤデバイスと匹敵する又はそれよりも勝る光学的性能を備えた「バリア被覆された可撓性基板」の上にＯＬＥＤ５４を形成させることができる。ＯＬＥＤ５４は、非導電性の透明な可撓性ポリマー材料５５の中に封入させてもよい。制御回路（および電源）と種々のＯＬＥＤ５４とが個々に電気的に接続されるように、適当な電気的接続部（図示せず）が設けられる。例えば、基板６２上に導線が設けられる。
【００２２】
本発明の態様では他の種類のエミッシブ・ディスプレイを用いてもよいことが理解されよう。ディスプレイを外面から認識できる限り、カバーシート２６の外面にディスプレイを形成または設置してもよく、あるいは、カバーシート２６にディスプレイを埋め込んでもよい。可撓性ディスプレイが大きく撓むことが望ましい場合が多いが、ＯＬＥＤを用いたディスプレイ等のエミッシブ・ディスプレイは、カバーシート２６のタッチセンサー機能に必要とされる僅かな変形が可能となる程に十分に薄くなっていればよく、必ずしも大きく撓む必要のないことを理解されよう。
【００２３】
別法にて、プログラマブル・ディスプレイ６０の実現のために、「電子ペーパー」ディスプレイなどの反射ディスプレイを用いてもよい。エミッシブ・ディスプレイと同様に、プログラマブル・ディスプレイ６０を外面から認識できる限り、カバーシート２６の外面に反射ディスプレイを形成または設置してもよく、あるいは、カバーシート２６に反射ディスプレイを埋め込んでもよい。また、エミッシブ・ディスプレイの場合と同様に、反射ディスプレイも、カバーシート２６のタッチセンサー機能に必要とされる僅かな変形が可能となる程に十分に薄くなっていれば、必ずしも大きく撓まなくてもよい。
【００２４】
本明細書で用いる「電子ペーパー」という用語は、薄くて好ましくは可撓性のシート形態を有するように形成され得る電子制御型の反射ディスプレイを含むものとして広く解釈されるものである。例示すると、プログラマブル・ディスプレイ６０の反射ディスプレイ態様に用いることができる反射ディスプレイ技術は少なくとも３種類開発されている。その１つは、ロイアル・フィリップス・エレクトロニクス社（Ｒｏｙａｌ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ；「フィリップス」）が「エレクトロウエッティング（ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ）」に基づいて開発した反射ディスプレイ技術である。このロイアル・フィリップス・エレクトロニクス社のウエッティング技術についての詳細な情報は、本出願日の時点ではＵＲＬ：ｗｗｗ．ｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｐｈｉｌｉｐｓ．ｃｏｍ／ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｅｎｔｅｒ／Ｇｌｏｂａｌ／ＦＡｒｔｉｃｌｅＤｅｔａｉｌ．ａｓｐ？ＩＡｒｔｉｃｌｅＩｄ＝２８１７でリンク付けされたウェブサイトから得ることができる。かかるインターネット情報は、Ｈａｙｅｓらの「Ｖｉｄｅｏ−ｓｐｅｅｄ ｅｌｅｃｔｏｎｉｃ ｐａｐｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ」（ネイチャー、第４２５巻、第３８３頁〜第３８５頁、２００３年９月２５日）という論文に関するものである。このＨａｙｅｓらの論文には、ウエッティング技術について科学的観点から十分に記載されている（かかる論文は、参照することによって、本明細書に組み込まれる）。
【００２５】
他の適当な電子ペーパー技術は、イー・インク社（Ｅ ｉｎｋ：ｗｗｗ．ｅｉｎｋ．ｃｏｍ）が開発した電気泳動ディスプレイである。このイー・インク社が開発した電気泳動ディスプレイは、「電子インク（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｉｎｋ）」と呼ばれる独自の材料に基づいている。この電気泳動ディスプレイの作動原理については、ウェブサイト（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｉｎｋ．ｃｏｍ／ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ）に記載されており、参照することによって、本明細書に組み込まれる）。本発明の反射ディスプレイに適当なイー・インク社製の電子インク・ディスプレイについての詳細は、Ｃｈｅｎらの論文「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ａｃｔｉｖｅ−ｍａｔｒｉｘ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｉｎｋ ｄｉｓｐｌａｙ」（ネイチャー、第４２３巻、第１３６頁、２００３年５月８日）に記載されている（かかる論文は、参照することによって、本明細書に組み込まれる）。この論文に記載されているように、電子インク・ディスプレイは、曲げることが可能なアクティブ−マトリクス−アレイ・シート（ａｃｔｉｖｅ−ｍａｔｒｉｘ−ａｒｒａｙ ｓｈｅｅｔ）に形成された電子インク要素を有して成る。電子インク・ディスプレイは、好ましくは０．３ｍｍ未満の厚さを有しているが、高いピクセル密度（例えば１６０ピクセル×２４０ピクセル）および高い解像度（例えば９６ピクセル／インチ＝約３８ピクセル／ｃｍ）を有している。また、電子インク・ディスプレイは、劣化することなく約１．５ｃｍ程度と小さい曲率半径を有するように曲げることができる。
【００２６】
本発明の反射ディスプレイに用いることができる適当な別の電子ペーパー技術としては、エレクトロジャイロスコピック・ディスプレイ技術（ｅｌｅｃｔｒｏｇｙｒｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）がある。かかる技術は、Ｘｅｒｏｘ ＰＡＲＣにて開発され、ジリコンメディア社（Ｇｙｒｉｃｏｎ Ｍｅｄｉａ：ｗｗｗ．ｇｙｒｉｃｏｎｍｅｄｉａ．ｃｏｍ）から「スマートペーパー（Ｓｍａｒｔｐａｇｅｒ；登録商標）」として市販されている。このスマートペーパーは、通常の紙のような可撓性を有している。スマートペーパーについての詳細は、ウェブページ（ｈｔｔｐ：ｗｗｗ．ｇｙｒｉｃｏｎｍｅｄｉａ．ｃｏｍ／ＳｍａｒｔＰａｐｅｒ．ａｓｐ）に記載されている（かかるウェブページの内容は、参照することによって、本明細書に組み込まれる）。
【００２７】
本発明のプログラマブル・ディスプレイ６０に使用される別の反射ディスプレイ技術としては、可撓性を有する液晶ディスプレイ（「ＬＣＤ」）を改変したものが挙げられる。例えば、ウェブサイト（ｗｗｗ．ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｔｉｍｅｓ．ｃｏｍ／ｓｔｏｒｙ／ＯＥＧ２００１１１０８Ｓ０００４）に掲載されている論文によると、オムロン（日本）は、折り曲げることができるＬＣＤを製造できる技術を開発している。また、ウェブサイト（ｗｗｗ．ｅｅｔｉｍｅｓ．ｃｏｍ／ｓｔｏｒｙ／ＯＥＧ２００１０８２９Ｓ００６５）に掲載されている別の論文によると、フィリップスは、６４×６４ピクセルの受動マトリックス反射型のコレステリックＬＣＤ（ｐａｓｓｉｖｅ−ｍａｔｒｉｘ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ，ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ ＬＣＤ）を開発しており、極薄の可撓性ディプレを開発している。更に、ウェブサイト（ｗｗｗ．ｃｒｅａｔｉｖｅｐｒｏ．ｃｏｍ／ｓｔｏｒｙ／ｎｅｗｓ／１６６５３．ｈｔｍｌ？ｃｐｒｏｓｅ＋３−２２）で得られる情報によると、東芝は、湾曲したスクリーンに画像を表示できる可撓性を有した大きいＬＣＤを開発し、ひいては、折り曲げることが可能な液晶ディスプレイを開発したことを発表している。上述のウェブサイトの内容は、参照することによって、本明細書に組み込まれる。
【００２８】
このように、薄い可撓性を有するディスプレイは、実験室レベルでは開発されており、一般市場で取引される商品となる可能性を秘めている。例えば、インフォメーション・ディスプレイ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）の２００３年３月発行の２０／２４頁に記載された「Ｂｅｎｄｎｇ ｔｈｅ Ｒｕｌｅｓ」の文献を参照のこと（尚、そこに記載されている事項は、参照することによって、本明細書に組み込まれる）。そのようなディスプレイの全てに共通する事項は、適当な薄い可撓性の基板材料の必要性である。上述の文献に記載されていることであるが、ポリマーおよび３０〜１５０μｍの厚さのガラス・フィルムを含んだ構成は、適当な薄い可撓性の基板材料を得るために開発されている。また、上述の文献によると、独立に制御されるピクセルを多く有するディスプレイが望ましい場合には、適当なアクティブ・マトリクス・バックプレーンが必要であり、そのバックプレーンが、アモルファスシリコン構造および有機半導体を用いて実現できる。電気光学画像要素の性質については、多くの選択肢がある。上述の文献では、可撓性ディスプレイ技術で用いることができるディスプレイの最有力候補として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ＯＬＥＤディスプレイおよび電気泳動ディスプレイが挙げられている。
【００２９】
上述の本発明の詳細な説明は、主としてまたは専ら本発明の特定の特徴または要旨に関する記載を含んでいる。そのような説明は明瞭にするためのものであって、便宜上のものであり、特定の特徴が、開示されている記載および態様の範囲を超えて妥当するものであることを理解されよう。
【００３０】
同様に、本明細書の種々の図面および説明は、本発明の特定の態様に関係しているが、特定の特徴が特定の図面または態様の内容に開示されている場合、かかる特徴は、別の図面または態様の内容にて用いることができたり、別の特徴との組合せて用いることができたり、あるいは、一般的に本発明において適切な程度まで用いることができることを理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、プログラマブル・ディスプレイを備えたカバーシートを有する抵抗式タッチスクリーンを例示した側断面図である。
【図２】図２は、図１のタッチスクリーンのカバーシートの１つの態様を示した一部平面図である。ＯＬＥＤのマトリックスによって、カバーシートに埋め込まれたエミッシブ・プログラマブル・ディスプレイが形成されている。
【図３】図３は、図２の態様のＯＬＥＤ要素の側断面図である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、タッチスクリーンに関している。より詳細には、本発明は、プログラマブル・ディスプレイ（またはプログラマブル表示器、ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｄｉｓｐｌａｙ）を含んだカバーシートを備えた抵抗式タッチスクリーンに関する。
【０００２】
発明の背景
タッチスクリーンは、コンピュータ制御された種々のデバイスおよび用途に用いるべく選択される入力デバイスである。常套のタッチスクリーンは、指またはスタイラス（または尖筆）などがタッチされた位置に相当する「二次元のタッチ位置」を感知することのできる透明な入力デバイスである。タッチスクリーンは、陰極管モニターおよび液晶ディスプレイ等のディスプレイ・デバイスの上に配置され、タッチ−ディスプレイ・システムを構成している。例えば、レストランのオーダー・エントリー・システムまたは工業的なプロセス制御用途だけでなく、現金自動預入支払機（ＡＴＭ）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、双方向性のミュージアムの展示物または飛行機の搭乗手続機などの用途にも、タッチディスプレイ・システムが用いられている。
【０００３】
タッチスクリーンは種々の技術を用いて製造されている。例えば、抵抗式（４線抵抗式、５線抵抗式、９線抵抗式および３線ダイオード式など）のタッチスクリーン、容量式タッチスクリーン、弾性波式タッチスクリーンおよび赤外線式（ＩＲ）タッチスクリーンなどが製造されている。抵抗式タッチスクリーン、例えばカリフォルニア州フリーモントのエロ・タッチシステムズ社（Ｅｌｏ ＴｏｕｃｈＳｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ，）のＡｃｃｕＴｏｕｃｈ（登録商標）の抵抗式タッチスクリーンは、多くのタッチスクリーン用途として広く受け入れられている。抵抗式タッチスクリーンでは、指またはスタイラスからの機械的な圧力によって、カバーシート（一般的にはプラスチック膜から成るカバーシート）が撓み、下にある基板（一般的にはガラス基板）と物理的に接触する。基板は抵抗性層で被覆されており、かかる抵抗性層に電圧勾配が形成される。５線抵抗式タッチスクリーンでは、基板の４つのコーナーに対して電気的な接続が行われることによって、関連する電子機器によって、ＸおよびＹ方向に電圧勾配が形成される。カバーシートの下面には、電圧を感知する電子機器とタッチ位置との電気的な接触をもたらす導電性被膜が設けられている。４線抵抗式タッチスクリーンは、電圧勾配を基板の抵抗被膜に形成することと、直交する電圧勾配をカバーシートの被膜に形成することとを繰り返して行っており、それによって、Ｘ座標およびＹ座標がそれぞれ得られることになる。
【０００４】
材料の「抵抗率」は、材料の「導電率」として表すことができるので（「抵抗率」の逆数が「導電率」となる）、比較的高い抵抗率を有する材料は、比較的低い導電率を有する材料であることが理解されよう。特に、個々の基板の被膜およびカバーシートの被膜が十分な導電性を有していると、タッチスクリーンは機能しなくなる。被膜の大きな抵抗率（例えば１００〜１０００Ω／□またはそれ以上の抵抗率）は、妥当なレベルの消費電力にて電圧勾配を発生させるのに重要である。本明細書および特許請求の範囲で用いられる「導電」および「抵抗」という用語は、加えられた電圧に応じて、少なくとも電流が導電するという特性のことを指している。また、「層」および「被膜」という用語は、全く同じでないにしろ、両者とも機能的に同様の物理的構造を指しており、本明細書および特許請求の範囲において一般に互換性があることを理解されよう。抵抗式タッチスクリーンについての更なる詳細は米国特許第６１６３３１３号に記載されている（この特許は、参照することによって、本明細書に組み込まれる）。
【０００５】
他のタッチスクリーンと比較した場合の抵抗式タッチスクリーンの性能上の利点は、先端がシャープな受動スタイラス（例えば小さいプラスチック製スタイラス）、長い指の爪またはクレジットカードの角に対して、比較的高いタッチ感度を有していることである。また、抵抗式タッチスクリーンでは、「節電モード」または「検知モード」において消費電力が僅かであるか又はゼロである（このような場合、タッチスクリーンは簡単なオン／オフ膜スイッチとして機能している）。タッチされて、座標情報のために電圧勾配が形成される場合にのみ電力が消費される。このように、抵抗式タッチスクリーンは電力効率が良いので、ＰＤＡ等の電池式のデバイス（例えば携帯型デバイス）に対するタッチスクリーン技術として非常に魅力的である。しかしながら、抵抗式タッチスクリーンの不利益な点は、視像が通過することになる空気／固体の複数の界面に起因して、表示画像の質が低下することである。また、別の不利益な点は、タッチスクリーンの種々の材料層内で散乱した光に起因して光学的吸収および「かすみ（ｈａｚｅ）」が生じることであり、また、空気／固体の複数の界面から反射する周辺光（もしくは外乱光）および／またはタッチスクリーンの種々の材料層内で散乱した周辺光に起因してまぶしく光ることである。インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの縮退半導体の使用によって、導電性フィルムを比較的透明にすることができる。しかしながら、そのような導電性フィルムであっても、ディスプレイ画像における光透過損失および反射損失が依然大きいものである。更に、導電性被膜は透明でなければならない。安価および／または高機能ではあるものの、より不透明な抵抗被膜（例えば導電性ポリマーまたは薄い金属層）というものは、抵抗式タッチスクリーンに使用することは商業上あまり知られておらず、より厚い金属層または組成物等から成る完全に不透明な抵抗被膜は用いられていない。
【０００６】
発明の要旨
本発明の要旨において、抵抗式タッチスクリーンは、プログラマブル・ディスプレイ（プログラム制御可能なディスプレイ：電子信号を介して制御および変化させることができる画像を有するディスプレイ）を備えたカバーシートを有している。カバーシートにはプログラマブル・ディスプレイが含まれるので、タッチスクリーンの基板および内部要素（即ち「タッチセンサー」）が透明である必要はない。例えば、比較的不透明な導電性ポリマー層または薄い金属層等の光透過性の不十分な導電性被膜を用いることができる。更に、より厚い金属層または複合材料等の完全に不透明（又は十分に不透明）な抵抗被膜を用いることもできる。
【０００７】
ある態様において、タッチスクリーンは基板およびカバーシートを有して成る。カバーシートの底面は基板の上面から離隔して、その基板の上面に面している又は対向している。基板の上面には第１導電性領域が設けられ、カバーシートの底面には第２導電性領域が設けられている。カバーシートは、その上面から視認することができるプログラマブル・ディスプレイを有している。カバーシート（およびプログラマブル・ディスプレイ）は、全体として（又は総じて）十分な可撓性を有しており、カバーシートに力が加えられると、第１導電性領域と第２導電性領域とが、その力が加えられた位置付近で電気的に接触するようになっている（又は、その力が加えられた位置に隣接する位置にて電気的に接触するようになっている）。
【０００８】
プログラマブル・ディスプレイは、ダイナミック・ディスプレイ（例えばビデオ・ディスプレイ）、スタティック・ディスプレイ（例えばアイコンの配列を表示するディスプレイ）、およびダイナミック・ディスプレイとスタティック・ディスプレイとを組合せたものを有して成るものであってよい。プログラマブル・ディスプレイは、例えば、有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」）のマトリックスなどのエミッシブ・ディスプレイ（または放出ディスプレイ、ｅｍｉｓｓｉｖｅ ｄｉｓｐｌａｙ）であってよく、または、電子ペーパー要素などの反射ディスプレイであってよい。あるいは、プログラマブル・ディスプレイは、エミッシブ・ディスプレイ部分および反射ディスプレイ部分の双方を有するものであってよい。
【０００９】
本発明の他の更なる要旨、態様および特徴は、以下の詳細な説明および例示態様から明らかとなるであろう。なお、それらは本発明を例示するにすぎず、本発明を制限するものでない。
【００１０】
図面には、本発明の態様の設計および実用性が示されている。
【００１１】
例示態様の詳細な説明
図１は、基板２２およびカバーシート２６を一般的に有して成る抵抗式タッチスクリーン２０を示している。タッチスクリーン２０は、限定する意図ではないが、４線抵抗式、５線抵抗式または３線ダイオード式などの抵抗式タッチスクリーンであってよい。基板２２の上面２５には導電性被膜（または導電性コーティング）２４が形成されている。導電性カバー２６の底面２７には導電性被膜２８が形成されている。別の態様では、基板の上面２５および／またはカバーシートの底面２７に、例えば粒子インプランテーション（ｐａｒｔｉｃｌｅ ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ）によって、導電性被膜２４および導電性被膜２８とは異なった導電性領域／抵抗領域をそれぞれ設けてもよいことを理解されよう。
尚、図面では、タッチスクリーン２０の種々の層は、例示のためのスケールで示しており、実際のスケールで示していないことに留意されたい。
【００１２】
カバーシート２６は、外側面（または上面）３８を有しており、その面を通してプログラマブル・ディスプレイ６０を視認することができるようになっている。このような構成において、タッチスクリーン２０は、内部タッチセンサー（導電性層２４および２８）を有して成る。この内部タッチセンサーは、それに対して位置合せされた状態（または整合した状態）で配置された外部プログラマブル・ディスプレイ６０の下に配置されており、その結果、ディスプレイ６０に表示されている要素がタッチされると、ディスプレイ６０上の二次元のタッチ位置がタッチセンサーによって決定されるようになっている。本明細書で用いる「プログラマブル・ディスプレイ」とは、電子信号を介して制御および変化させることができる画像を表示するディスプレイを一般に意味している。プログラマブル・ディスプレイ６０は、エミッシブ・ディスプレイであってよい。別法にて、電力の影響を受けやすい用途に特に適した態様においては、プログラマブル・ディスプレイ６０は、反射された周辺光に依存する反射ディスプレイであってもよい。エミッシブ・ディスプレイまたは反射ディスプレイのいずれにしても、プログラマブル・ディスプレイ６０は、任意の画像、静止画（アイコンの配列等）またはそれらの組合せが表示されるように、ピクセルのアレイ（常套の矩形アレイ）によって形成されたビデオ・ディスプレイであってよい。
【００１３】
より詳細には、プログラマブル・ディスプレイ６０は、可撓性基板６２（例えばガラス基板）に形成又は配置された表示要素のアレイ（またはマトリックス）を一般的に有して成る。尚、表示要素については後ほど詳細に説明する。場合によっては、例えばプラスチック製の保護層等の透明保護層４０がディスプレイ６０の上に設けられる。先端の尖った硬いスタイラスは、ディスプレイ要素を損傷させる可能性があるので、保護層４０が比較的厚い（軟らかくて比較的厚い）ことが望ましい。カバーシート面が「紙」のようにライティング面（ｗｒｉｔｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）となるように、保護層４０の材料を選択することが望ましい。また、上側の保護層４０を交換可能又は取外し可能とすることも望ましく、例えば、上側の保護層４０を離型ライナーとしてもよい。
【００１４】
カバーシート２６は十分な可撓性を有しており、例えば指またはスタイラスによってカバーシートの上面３８に力が加えられると、カバーシートの底面２７の導電性被膜２８と基板２２の導電性被膜２４とが、その力が加えられた位置付近で電気的に接触するようになっている。一般的に弾性材料または変形可能な材料のみから成るカバーシートは可能であるが、本明細書および特許請求の範囲で用いられる「可撓性」という用語は、カバーシートが一般的に弾性材料または変形可能な材料のみから成ることを必ずしも意図していない。重要なことは、個々のカバーシート要素の層（２８,６２,６０,４０）が十分な「遊び（もしくは自由な動き）」または「可撓性」を全体として有していることである。つまり、過度に力を加える必要がなく、かつ、故障につながり得るカバーシート要素への過度な応力および摩耗が生じることなく、導電性被膜２８と導電性被膜２４とが電気的に接触するように、個々のカバーシート要素の層（２８,６２,６０,４０）が基板２２に対して容易に動くことが重要である。「可撓性」が通常考えられないような材料（例えばガラス）から形成されるカバーシート要素が含まれていたとしても、全体的に可撓性を有するカバーシートを達成できるということは容易に理解できるであろう。
【００１５】
制御回路（図示せず）が設けられており、導電性被膜２４と導電性被膜２８とが電気的に接触すると、常套の方式（抵抗式タッチスクリーンの種類に応じて決められる方式）でもって、カバーシート２６に対して加えられた力の位置に関する二次元座標（Ｘ座標およびＹ座標）が決められるようになっている。４線式のタッチスクリーンでは、第１位置座標を測定するために第１導電性領域２４に第１電圧勾配が形成され、第２位置座標を測定するために第２導電性領域２８に第２電圧勾配が形成される。５線式のタッチスクリーンでは、第１位置座標および第２位置座標の双方を測定するために、第１導電性領域２４に交流電圧勾配が形成される。３線ダイオード式は、５線式と同様であるが、第１導電性領域２４に接続された複数のダイオード（図示せず）を更に含んでいる。尚、同一または別個の制御回路をプログラマブル・ディスプレイ６０に連結させて、同様に機能させてもよい。
【００１６】
図示する態様において、カバーシート２６に力が加えられていない状態では導電性被膜２４と導電性被膜２８との間に絶縁ギャップ３２がもたらされるように、常套の機械的スペーサー要素３０（非導電性スペーサー要素）が複数設けられている。カバーシート２６は、加えられた力が除かれると基板２２から離隔した位置へと戻るように十分な弾性を有していることが好ましい。カバーシート２６に対して加えられた力が除かれた際に導電性被膜２４と導電性被膜２８との間を電気的に絶縁させる他の機構も可能であることは明らかであろう。例えば、別の態様（図示せず）では、トランポリンのようにカバーシート２６が張力を受けた状態で基板２２の上方に配置されている。この場合、スペーサー要素３０を設けなくても、タッチがされていない状態で導電性被膜２４と導電性被膜２８との電気的絶縁を維持できる。
【００１７】
上述した態様のタッチスクリーン２０は、タッチ／ディスプレイ・システムとして多くの用途で用いることができる。例示すると、タッチスクリーン２０は、グラフィカル・ユーザー・インターフェース（ＧＵＩ）、例えばＰＤＡおよびパーソナル・コンピューターに広く用いられているようなＧＵＩを支持するように用いることができる。オペレーティング・システム（図示せず）に対しては、タッチスクリーン２０およびそれに関連するコントローラー電子機器は、ユーザーがアイコンをクリックしたり、カーソルをドラッグしたりできるような入力デバイス（即ち「マウス・デバイス」）として典型的に機能する。画像を表示したり、表示された画像を更新したりする等、適切に反応することができるように、オペレーティング・システムは、タッチ入力情報を応用コード（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｄｅ）へと伝えている。
【００１８】
例えば、ディスプレイ６０に表示された画像に対してはユーザーの入力が必要であり、その後に表示される画像は、ユーザー入力に少なくとも依存している。例示すると、表示される画像は、カバーシート２６で力が検知されると変化し得るものであり、例えば、「待機モード」から「ユーザー入力を求めるモードであって、そのユーザー入力をタッチスクリーン２０で受信するモード」へと変化することができる。他のディスプレイ用途（または表示用途）と同様に、関連する電子機器（図示せず）は、本発明の態様では、画像情報をオペレーティング・システムから受け取り、ディスプレイ６０に対して適切な駆動信号を生じさせる。当然ではあるが、かかる態様または他の態様のタッチディスプレイ・システムを、標準的なオペレーティング・システムと共に使用する必要はなく、関連する電子機器およびソフトウェアのカスタム・バージョンに対しては多くの選択肢がある。
【００１９】
図２を参照して説明すると、ある態様では、プログラマブル・ディスプレイ６０は、可撓性ディスプレイ層５５に組み込まれた上面発光ＯＬＥＤ（ｔｏｐ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＯＬＥＤ）５４のマトリックスによって形成されたエミッシブ・ディスプレイである。ＯＬＥＤ５４を予め形成しておいて、その後、基板６２に搭載してよく、あるいは、カバーシート構成の一部として基板６２上にＯＬＥＤ５４を直接的に形成してもよい。好ましくは、ＯＬＥＤ５４は、カバーシート２６と一体に撓むことができる程に薄く可撓性を有しているものの、使用に際して絶えず行われる「突き」および「曲げ」に耐える程に丈夫である。本発明のエミッシブ・ディスプレイ態様に用いられるＯＬＥＤ５４の構成の１つとしては、Ｗｅａｖｅｒらの「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ ＬＥＤｓ」（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ ５＆６、第２６頁〜第２９頁、２００１年）に記載されているような構成が考えられる。尚、「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ ＬＥＤｓ」の文献は、参照することによって、本明細書に組み込まれる。かかる文献に記載されているように、可撓性ＯＬＥＤは、米国（ニュージャージー州エウイング）のユニバーサル・ディスプレイ社（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏｒｐ．）によって開発されているが、適合可能であるだけでなく、軽量で薄い形状であって固有の耐衝撃性を有している。
【００２０】
図３に示すように、ＯＬＥＤ５４は、基板６２上に薄い導電性アノード層６４を一般的に有して成る。およそ１５０ｎｍの厚さを有する有機層６６の積層は、真空昇華法または他の蒸着法によってアノード層６４上に設けられる。透明な導電性カソード被膜６８は、有機層の積層６６の上に設けられる。ある態様において、透明カソード被膜は、ＩＴＯで覆われた薄い金属射出成形コンタクトから成る。Ｗｅａｖｅｒらが指摘しているように、５ｍｍ２のピクセル面積を有する上面発光型の可撓性ＯＬＥＤは、約５ｍｍ程度の小さい曲率半径を有する円筒形体の周りに巻き付けることができる程に十分な可撓性を有しており、タッチスクリーンのカバーシートに要求される可撓性よりも大きい可撓性を有している。
【００２１】
ガラスなどの湿気および空気の影響を防ぐ材料（または複合材料）から基板６２を形成することが望ましい。例えば、ある態様では、基板６２は、ガラスから形成されており、約２００ミクロン以下の厚さを有している。別法にて、Ｗｅａｖｅｒらの文献に記載されているように、常套のガラス基板上に形成された同様のＯＬＥＤデバイスと匹敵する又はそれよりも勝る光学的性能を備えた「バリア被覆された可撓性基板」の上にＯＬＥＤ５４を形成させることができる。ＯＬＥＤ５４は、非導電性の透明な可撓性ポリマー材料５５の中に封入させてもよい。制御回路（および電源）と種々のＯＬＥＤ５４とが個々に電気的に接続されるように、適当な電気的接続部（図示せず）が設けられる。例えば、基板６２上に導線が設けられる。
【００２２】
本発明の態様では他の種類のエミッシブ・ディスプレイを用いてもよいことが理解されよう。ディスプレイを外面から認識できる限り、カバーシート２６の外面にディスプレイを形成または設置してもよく、あるいは、カバーシート２６にディスプレイを埋め込んでもよい。可撓性ディスプレイが大きく撓むことが望ましい場合が多いが、ＯＬＥＤを用いたディスプレイ等のエミッシブ・ディスプレイは、カバーシート２６のタッチセンサー機能に必要とされる僅かな変形が可能となる程に十分に薄くなっていればよく、必ずしも大きく撓む必要のないことを理解されよう。
【００２３】
別法にて、プログラマブル・ディスプレイ６０の実現のために、「電子ペーパー」ディスプレイなどの反射ディスプレイを用いてもよい。エミッシブ・ディスプレイと同様に、プログラマブル・ディスプレイ６０を外面から認識できる限り、カバーシート２６の外面に反射ディスプレイを形成または設置してもよく、あるいは、カバーシート２６に反射ディスプレイを埋め込んでもよい。また、エミッシブ・ディスプレイの場合と同様に、反射ディスプレイも、カバーシート２６のタッチセンサー機能に必要とされる僅かな変形が可能となる程に十分に薄くなっていれば、必ずしも大きく撓まなくてもよい。
【００２４】
本明細書で用いる「電子ペーパー」という用語は、薄くて好ましくは可撓性のシート形態を有するように形成され得る電子制御型の反射ディスプレイを含むものとして広く解釈されるものである。例示すると、プログラマブル・ディスプレイ６０の反射ディスプレイ態様に用いることができる反射ディスプレイ技術は少なくとも３種類開発されている。その１つは、ロイアル・フィリップス・エレクトロニクス社（Ｒｏｙａｌ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ；「フィリップス」）が「エレクトロウエッティング（ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ）」に基づいて開発した反射ディスプレイ技術である。このロイアル・フィリップス・エレクトロニクス社のウエッティング技術についての詳細な情報は、本出願日の時点ではＵＲＬ：ｗｗｗ．ｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｐｈｉｌｉｐｓ．ｃｏｍ／ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｅｎｔｅｒ／Ｇｌｏｂａｌ／ＦＡｒｔｉｃｌｅＤｅｔａｉｌ．ａｓｐ？ＩＡｒｔｉｃｌｅＩｄ＝２８１７でリンク付けされたウェブサイトから得ることができる。かかるインターネット情報は、Ｈａｙｅｓらの「Ｖｉｄｅｏ−ｓｐｅｅｄ ｅｌｅｃｔｏｎｉｃ ｐａｐｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ」（ネイチャー、第４２５巻、第３８３頁〜第３８５頁、２００３年９月２５日）という論文に関するものである。このＨａｙｅｓらの論文には、ウエッティング技術について科学的観点から十分に記載されている（かかる論文は、参照することによって、本明細書に組み込まれる）。
【００２５】
他の適当な電子ペーパー技術は、イー・インク社（Ｅ ｉｎｋ：ｗｗｗ．ｅｉｎｋ．ｃｏｍ）が開発した電気泳動ディスプレイである。このイー・インク社が開発した電気泳動ディスプレイは、「電子インク（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｉｎｋ）」と呼ばれる独自の材料に基づいている。この電気泳動ディスプレイの作動原理については、ウェブサイト（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｉｎｋ．ｃｏｍ／ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ）に記載されており、参照することによって、本明細書に組み込まれる）。本発明の反射ディスプレイに適当なイー・インク社製の電子インク・ディスプレイについての詳細は、Ｃｈｅｎらの論文「Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ａｃｔｉｖｅ−ｍａｔｒｉｘ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｉｎｋ ｄｉｓｐｌａｙ」（ネイチャー、第４２３巻、第１３６頁、２００３年５月８日）に記載されている（かかる論文は、参照することによって、本明細書に組み込まれる）。この論文に記載されているように、電子インク・ディスプレイは、曲げることが可能なアクティブ−マトリクス−アレイ・シート（ａｃｔｉｖｅ−ｍａｔｒｉｘ−ａｒｒａｙ ｓｈｅｅｔ）に形成された電子インク要素を有して成る。電子インク・ディスプレイは、好ましくは０．３ｍｍ未満の厚さを有しているが、高いピクセル密度（例えば１６０ピクセル×２４０ピクセル）および高い解像度（例えば９６ピクセル／インチ＝約３８ピクセル／ｃｍ）を有している。また、電子インク・ディスプレイは、劣化することなく約１．５ｃｍ程度と小さい曲率半径を有するように曲げることができる。
【００２６】
本発明の反射ディスプレイに用いることができる適当な別の電子ペーパー技術としては、エレクトロジャイロスコピック・ディスプレイ技術（ｅｌｅｃｔｒｏｇｙｒｏｓｃｏｐｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）がある。かかる技術は、Ｘｅｒｏｘ ＰＡＲＣにて開発され、ジリコンメディア社（Ｇｙｒｉｃｏｎ Ｍｅｄｉａ：ｗｗｗ．ｇｙｒｉｃｏｎｍｅｄｉａ．ｃｏｍ）から「スマートペーパー（Ｓｍａｒｔｐａｇｅｒ；登録商標）」として市販されている。このスマートペーパーは、通常の紙のような可撓性を有している。スマートペーパーについての詳細は、ウェブページ（ｈｔｔｐ：ｗｗｗ．ｇｙｒｉｃｏｎｍｅｄｉａ．ｃｏｍ／ＳｍａｒｔＰａｐｅｒ．ａｓｐ）に記載されている（かかるウェブページの内容は、参照することによって、本明細書に組み込まれる）。
【００２７】
本発明のプログラマブル・ディスプレイ６０に使用される別の反射ディスプレイ技術としては、可撓性を有する液晶ディスプレイ（「ＬＣＤ」）を改変したものが挙げられる。例えば、ウェブサイト（ｗｗｗ．ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｔｉｍｅｓ．ｃｏｍ／ｓｔｏｒｙ／ＯＥＧ２００１１１０８Ｓ０００４）に掲載されている論文によると、オムロン（日本）は、折り曲げることができるＬＣＤを製造できる技術を開発している。また、ウェブサイト（ｗｗｗ．ｅｅｔｉｍｅｓ．ｃｏｍ／ｓｔｏｒｙ／ＯＥＧ２００１０８２９Ｓ００６５）に掲載されている別の論文によると、フィリップスは、６４×６４ピクセルの受動マトリックス反射型のコレステリックＬＣＤ（ｐａｓｓｉｖｅ−ｍａｔｒｉｘ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ，ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ ＬＣＤ）を開発しており、極薄の可撓性ディプレを開発している。更に、ウェブサイト（ｗｗｗ．ｃｒｅａｔｉｖｅｐｒｏ．ｃｏｍ／ｓｔｏｒｙ／ｎｅｗｓ／１６６５３．ｈｔｍｌ？ｃｐｒｏｓｅ＋３−２２）で得られる情報によると、東芝は、湾曲したスクリーンに画像を表示できる可撓性を有した大きいＬＣＤを開発し、ひいては、折り曲げることが可能な液晶ディスプレイを開発したことを発表している。上述のウェブサイトの内容は、参照することによって、本明細書に組み込まれる。
【００２８】
このように、薄い可撓性を有するディスプレイは、実験室レベルでは開発されており、一般市場で取引される商品となる可能性を秘めている。例えば、インフォメーション・ディスプレイ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）の２００３年３月発行の２０／２４頁に記載された「Ｂｅｎｄｎｇ ｔｈｅ Ｒｕｌｅｓ」の文献を参照のこと（尚、そこに記載されている事項は、参照することによって、本明細書に組み込まれる）。そのようなディスプレイの全てに共通する事項は、適当な薄い可撓性の基板材料の必要性である。上述の文献に記載されていることであるが、ポリマーおよび３０〜１５０μｍの厚さのガラス・フィルムを含んだ構成は、適当な薄い可撓性の基板材料を得るために開発されている。また、上述の文献によると、独立に制御されるピクセルを多く有するディスプレイが望ましい場合には、適当なアクティブ・マトリクス・バックプレーンが必要であり、そのバックプレーンが、アモルファスシリコン構造および有機半導体を用いて実現できる。電気光学画像要素の性質については、多くの選択肢がある。上述の文献では、可撓性ディスプレイ技術で用いることができるディスプレイの最有力候補として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ＯＬＥＤディスプレイおよび電気泳動ディスプレイが挙げられている。
【００２９】
上述の本発明の詳細な説明は、主としてまたは専ら本発明の特定の特徴または要旨に関する記載を含んでいる。そのような説明は明瞭にするためのものであって、便宜上のものであり、特定の特徴が、開示されている記載および態様の範囲を超えて妥当するものであることを理解されよう。
【００３０】
同様に、本明細書の種々の図面および説明は、本発明の特定の態様に関係しているが、特定の特徴が特定の図面または態様の内容に開示されている場合、かかる特徴は、別の図面または態様の内容にて用いることができたり、別の特徴との組合せて用いることができたり、あるいは、一般的に本発明において適切な程度まで用いることができることを理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、プログラマブル・ディスプレイを備えたカバーシートを有する抵抗式タッチスクリーンを例示した側断面図である。
【図２】図２は、図１のタッチスクリーンのカバーシートの１つの態様を示した一部平面図である。ＯＬＥＤのマトリックスによって、カバーシートに埋め込まれたエミッシブ・プログラマブル・ディスプレイが形成されている。
【図３】図３は、図２の態様のＯＬＥＤ要素の側断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、および
カバーシート
を有して成り、カバーシートの底面が基板の上面から離隔してそれに面しているタッチスクリーンであって、
基板がその上面に第１導電性領域を有し、
カバーシートが、
（ａ）その底面に第２導電性領域を有し、
（ｂ）プログラマブル・ディスプレイを有して成り、また、
（ｃ）十分な可撓性を有しており、カバーシートに力が加えられると、第１導電性領域と第２導電性領域とが、その力が加えられた位置付近で電気的に接触するようになっている、
タッチスクリーン。
【請求項２】
カバーシートが十分な弾性を有しており、カバーシートに力が加えられていない状態では、第１導電性領域と第２導電性領域とが電気的に接触しない、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項３】
第１位置座標の測定のために第１導電性領域に電圧勾配が形成され、第２位置座標の測定のために第２導電性領域に電圧勾配が形成される、請求項１または２に記載のタッチスクリーン。
【請求項４】
第１位置座標の測定のために第１導電性領域に第１電圧勾配が形成され、第２位置座標測定のために第１導電性領域に第２電圧勾配が形成され、
タッチスクリーンが、好ましくは、第１導電性領域に接続されたダイオードを更に有して成る、請求項１または２に記載のタッチスクリーン。
【請求項５】
プログラマブル・ディスプレイがビデオ・ディスプレイである、請求項１〜４のいずれかに記載のタッチスクリーン。
【請求項６】
プログラマブル・ディスプレイがエミッシブ・ディスプレイである、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項７】
プログラマブル・ディスプレイが１またはそれよりも多い有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」）を有して成る、請求項６に記載のタッチスクリーン。
【請求項８】
カバーシートが可撓性ポリマー基板を有して成り、１またはそれよりも多いＯＬＥＤが可撓性ポリマー基板上に形成されている、請求項７に記載のタッチスクリーン。
【請求項９】
カバーシートが可撓性ガラス基板を有して成り、１またはそれよりも多いＯＬＥＤが可撓性ガラス基板上に形成されており、
可撓性ガラス基板が好ましくは約２００ミクロン以下の厚さを有している、請求項７に記載のタッチスクリーン。
【請求項１０】
プログラマブル・ディスプレイが反射ディスプレイであり、その反射ディスプレイが好ましくは電子ペーパーを有して成る、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項１１】
カバーシートの上面には実質的に透明な保護ポリマー層が設けられており、好ましくは保護ポリマー層がライティング面として使用されるように構成されている又は保護ポリマー層が取り外し可能になっている、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項１２】
第１導電性領域および第２導電性領域の一方または双方が、不透明材料または導電性ポリマー被膜を有して成る、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項１３】
上面を有する基板、
基板の上面に面する底面および上面を有するカバーシート、
基板の上面に設けられた第１導電性被膜、
カバーシートの底面に設けられた第２導電性被膜、ならびに
カバーシートの上面から視認できる画像を表示するように構成されたプログラマブル・ディスプレイ
を有して成り、
カバーシートが十分な可撓性を有しており、カバーシートの上面に力が加えられると、第１導電性被膜と第２導電性被膜とが、その力が加えられた位置付近で電気的に接触するようになっている、タッチスクリーン。
【請求項１４】
カバーシートに加えられた力の位置の二次元座標が特定されるように構成された制御回路を更に有して成る、請求項１３に記載のタッチスクリーン。
【請求項１５】
プログラマブル・ディスプレイが有機発光ダイオードまたは電子ペーパーを有して成る、請求項１３に記載のタッチスクリーン。
【請求項１６】
内部タッチセンサー、および
内部タッチセンサーに対して位置合せされた状態で配置された外部プログラマブル・ディスプレイ
を有して成り、
外部プログラマブル・ディスプレイによって表示されている要素がタッチされると、内部タッチセンサーが外部プログラマブル・ディスプレイ上の二次元のタッチ位置を決定するようになっている、タッチスクリーン。
【請求項１７】
内部タッチセンサーが基板およびカバーシートを有して成り、カバーシートの内面が基板の外面から離隔してそれに面しているタッチスクリーンであって、
基板が、その外面に第１導電性領域を有し、
カバーシートが、その内面に第２導電性領域を有し、また
外部プログラマブル・ディスプレイがタッチされると、第１導電性領域と第２導電性領域とが、そのタッチされた位置付近で電気的に接触するように、カバーシートが十分な可撓性を有している、請求項１６に記載のタッチスクリーン。
【請求項１８】
外部プログラマブル・ディスプレイがエミッシブ・ディスプレイまたは反射ディスプレイであり、好ましくは外部プログラマブル・ディスプレイがビデオ・ディスプレイである、請求項１７に記載のタッチスクリーン。
【請求項１】
基板、および
カバーシート
を有して成り、カバーシートの底面が基板の上面から離隔してそれに面しているタッチスクリーンであって、
基板がその上面に第１導電性領域を有し、
カバーシートが、
（ａ）その底面に第２導電性領域を有し、
（ｂ）プログラマブル・ディスプレイを有して成り、また、
（ｃ）十分な可撓性を有しており、カバーシートに力が加えられると、第１導電性領域と第２導電性領域とが、その力が加えられた位置付近で電気的に接触するようになっている、
タッチスクリーン。
【請求項２】
カバーシートが十分な弾性を有しており、カバーシートに力が加えられていない状態では、第１導電性領域と第２導電性領域とが電気的に接触しない、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項３】
第１位置座標の測定のために第１導電性領域に電圧勾配が形成され、第２位置座標の測定のために第２導電性領域に電圧勾配が形成される、請求項１または２に記載のタッチスクリーン。
【請求項４】
第１位置座標の測定のために第１導電性領域に第１電圧勾配が形成され、第２位置座標測定のために第１導電性領域に第２電圧勾配が形成され、
タッチスクリーンが、好ましくは、第１導電性領域に接続されたダイオードを更に有して成る、請求項１または２に記載のタッチスクリーン。
【請求項５】
プログラマブル・ディスプレイがビデオ・ディスプレイである、請求項１〜４のいずれかに記載のタッチスクリーン。
【請求項６】
プログラマブル・ディスプレイがエミッシブ・ディスプレイである、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項７】
プログラマブル・ディスプレイが１またはそれよりも多い有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」）を有して成る、請求項６に記載のタッチスクリーン。
【請求項８】
カバーシートが可撓性ポリマー基板を有して成り、１またはそれよりも多いＯＬＥＤが可撓性ポリマー基板上に形成されている、請求項７に記載のタッチスクリーン。
【請求項９】
カバーシートが可撓性ガラス基板を有して成り、１またはそれよりも多いＯＬＥＤが可撓性ガラス基板上に形成されており、
可撓性ガラス基板が好ましくは約２００ミクロン以下の厚さを有している、請求項７に記載のタッチスクリーン。
【請求項１０】
プログラマブル・ディスプレイが反射ディスプレイであり、その反射ディスプレイが好ましくは電子ペーパーを有して成る、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項１１】
カバーシートの上面には実質的に透明な保護ポリマー層が設けられており、好ましくは保護ポリマー層がライティング面として使用されるように構成されている又は保護ポリマー層が取り外し可能になっている、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項１２】
第１導電性領域および第２導電性領域の一方または双方が、不透明材料または導電性ポリマー被膜を有して成る、請求項１に記載のタッチスクリーン。
【請求項１３】
上面を有する基板、
基板の上面に面する底面および上面を有するカバーシート、
基板の上面に設けられた第１導電性被膜、
カバーシートの底面に設けられた第２導電性被膜、ならびに
カバーシートの上面から視認できる画像を表示するように構成されたプログラマブル・ディスプレイ
を有して成り、
カバーシートが十分な可撓性を有しており、カバーシートの上面に力が加えられると、第１導電性被膜と第２導電性被膜とが、その力が加えられた位置付近で電気的に接触するようになっている、タッチスクリーン。
【請求項１４】
カバーシートに加えられた力の位置の二次元座標が特定されるように構成された制御回路を更に有して成る、請求項１３に記載のタッチスクリーン。
【請求項１５】
プログラマブル・ディスプレイが有機発光ダイオードまたは電子ペーパーを有して成る、請求項１３に記載のタッチスクリーン。
【請求項１６】
内部タッチセンサー、および
内部タッチセンサーに対して位置合せされた状態で配置された外部プログラマブル・ディスプレイ
を有して成り、
外部プログラマブル・ディスプレイによって表示されている要素がタッチされると、内部タッチセンサーが外部プログラマブル・ディスプレイ上の二次元のタッチ位置を決定するようになっている、タッチスクリーン。
【請求項１７】
内部タッチセンサーが基板およびカバーシートを有して成り、カバーシートの内面が基板の外面から離隔してそれに面しているタッチスクリーンであって、
基板が、その外面に第１導電性領域を有し、
カバーシートが、その内面に第２導電性領域を有し、また
外部プログラマブル・ディスプレイがタッチされると、第１導電性領域と第２導電性領域とが、そのタッチされた位置付近で電気的に接触するように、カバーシートが十分な可撓性を有している、請求項１６に記載のタッチスクリーン。
【請求項１８】
外部プログラマブル・ディスプレイがエミッシブ・ディスプレイまたは反射ディスプレイであり、好ましくは外部プログラマブル・ディスプレイがビデオ・ディスプレイである、請求項１７に記載のタッチスクリーン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２００７−５２２５８６（Ｐ２００７−５２２５８６Ａ）
【公表日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５５３２０６（Ｐ２００６−５５３２０６）
【出願日】平成１７年２月９日（２００５．２．９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／００４１００
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０７８５６６
【国際公開日】平成１７年８月２５日（２００５．８．２５）
【出願人】（３９９１３２３２０）タイコ・エレクトロニクス・コーポレイション (234)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｙｃｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月９日（２００５．２．９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／００４１００
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０７８５６６
【国際公開日】平成１７年８月２５日（２００５．８．２５）
【出願人】（３９９１３２３２０）タイコ・エレクトロニクス・コーポレイション (234)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｙｃｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
【Ｆターム（参考）】
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