JP2006509302A

JP2006509302A - 透明タッチセンシティブスイッチングシステム

Info

Publication number: JP2006509302A
Application number: JP2004558884A
Authority: JP
Inventors: マーク、ティー．ジョンソン; ディルク、カー．ヘー．デ、ボア
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2003-11-12
Publication date: 2006-03-16
Also published as: AU2003276542A1; DE60305973T2; ATE329361T1; WO2004053909A1; EP1573764B1; DE60305973D1; CN1723517A; EP1573764A1; TW200414088A; US20060071819A1; KR20050088303A

Abstract

本発明は、少なくとも２つの電極を備える少なくとも部分的に透明なタッチセンシティブスイッチングシステムに関し、前記電極にはそれらに電圧を印加する手段が設けられ、前記電極は、電圧を印加することによって光学的に変化する少なくとも１つの領域と、圧力を加えた際に電圧を発生する圧電材料を含む少なくとも１つの領域とを備える層によって互いに離間されている。

Description

本発明は、少なくとも部分的に透明なタッチセンシティブスイッチングシステム、および前記タッチセンシティブスイッチングシステムを備える電気光学ディスプレイに関する。

ＵＳ４，５１６，１１２に、透明タッチセンシティブスイッチングシステムが開示された。この特許によれば、ディスプレイはディスプレイ画面を用いて作成された。このディスプレイ画面の上には、画面に向っての選択局所的な押圧のために圧電膜が支持されていた。圧電膜は、この膜の両側に透明柔軟導電コーティングを有する。これらの透明柔軟導電コーティングは、膜の押圧に応じて電圧を発生するのに必要とされる。圧電膜には２つの特別な透明柔軟導電コーティングを設けなければならないため、このシステムには、その製造が高価であるという欠点がある。また、これらの透明柔軟導電コーティングを追加することにより、ディスプレイ、特に低い電力消費で動作するディスプレイ、例えば携帯電話ディスプレイ、ノートブックコンピュータシステム等のような移動システムで使用されるディスプレイの透明性に不都合な影響を与える。さらに、これらのディスプレイは厚みがあるため比較的重く、特に移動システムにおいては他の欠点を与える。

従って、製造コスト、光学性能（即ち、透明性）、重量および低エネルギー消費の点で、上述のシステムを改善する必要は大きい。

本発明は、少なくとも２つの電極を備える改良された少なくとも部分的に透明なタッチセンシティブスイッチングシステムを提供し、前記電極にはそれらに電圧を印加する手段が設けられ、前記電極は、電圧を印加することによって光学的に変化する少なくとも１つの領域と、圧力を加えた際に電圧を発生する圧電材料を含む少なくとも１つの領域とを備える層によって互いに離間されている。

本発明は比較的低いコストで製造可能であり、優れた光学特性を有している。尚、圧電材料は圧電性高分子であることが好ましい。このような圧電性高分子を、ほとんどどの電気光学ディスプレイにも存在する従来の高分子と置き換えることができる。従って、通常の高分子マトリクス材料ではなく圧電性高分子マトリクス材料を単に用いることによって、従来のディスプレイとほぼ同じコストで本発明のディスプレイを作成することができる。

例えばＵＳ５，１５９，３２３に開示されているような他の透明タッチセンシティブスイッチングシステムが知られており、２つの基板の間に配置された圧電材料を有するディスプレイが開示されている。しかし、このシステムは、本質的に圧電特性も有する特異な強誘電性液晶材料を用いるという点において、本システムと比較をなすものではない。従って、この材料は光影響媒体および感圧媒体の両方として用いられる。このようなシステムでは使用できる材料が非常に制限されるため、その用途は非常に限られる。対照的に、本発明は、非液晶材料を含む光学的な（光）効果を与えることができるどのような材料とも組み合わせることができるタッチセンシティブスイッチング方法のシステムを提供する。

本システムは、接触すると、接触位置を検出する働きをする圧電材料に電圧を発生するディスプレイセルの製造を可能にする。本発明のタッチセンシティブシステムを用いることができるディスプレイの例としては、ＰＤＬＣ（高分子分散型液晶）、電気泳動ディスプレイ、Ｇｙｒｉｃｏｎ（ジリコン）（商標）、ＰＤＣＴＬＣ（高分子分散コレステリックテクスチャ液晶）、高分子分散型ゲスト／ホストシステム、および画素壁（エレクトロクロミック、エレクトロウェッティング、ＡＳＭ（軸対称マイクロセル）モードＬＣＤ等）を有する他の高分子分散型液晶効果システムがある。圧電材料は高分子または圧電粒子を含む高分子であることが好ましく、これを適用して、例えばＳＩＤ０１Ｄｉｇｅｓｔ、ｐ．１３５８にＯｄａｈａｒａらによって開示されているようなリソグラフィー方法で、またはマイクロエンボス加工によって特殊なスペーサ構造を作成してもよい。しかし、画素に圧電材料を組み込むことがより好ましい。他の好適な実施の形態において、導体または半導体層の少なくともいずれかが基板上に設置されたディスプレイが作成される。基板は、ガラスまたはプラスチック、特にポリカーボネート、ポリウレタン等のようなこの目的で一般的に使用されているどのような材料であってもよい。本発明による好適な実施の形態において、タッチセンシティブスイッチングシステムは、基板上に電極の少なくとも1つが設置されている。タッチセンシティブスイッチングシステムは少なくとも部分的に透明である。多くの用途では、システムは完全に透明であることが好ましい。

これらの圧電材料は技術的に知られており、市販されている。最も一般的に用いられているものは、例えば１０から１００μｍの厚さを有するポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）膜であるが、例えば強誘電性（キラルスメクチックＣ＊）エラストマー（Ｂｒａｈｍａ，Ｍ．，Ｗｉｅｓｅｍａｎｎ，Ａ．，Ｚｅｎｔｅｌ，Ｒ．，Ｓｉｅｍｅｎｓｍｅｙｅｒ，Ｋ．，Ｗａｇｅｎｂｌａｓｔ，Ｇ．，ＰｏｌｙｍｅｒＰｒｅｐｒｉｎｔｓ，１９９３，３４（２），７０８；ｈｔｔｐ：／／ｓｔａｕｄｉｎｇｅｒ．ｃｈｅｍｉｅ．ｕｎｉ−ｍａｉｎｚ．ｄｅ／ａｋｚｅｎｔｅｌ／Ｐｕｂｌｉｋａｔｉｏｎｅｎ／ｐ９９＿１．ｈｔｍ＃１３）、および圧電粒子を含む高分子（例えば、チタン酸塩）等の他のどのような圧電材料でも適切に用いることができることは明らかである。

圧電性高分子を用いる場合、高ポーリング電圧を印加することによる分子整列が圧電効果を生じる。従って、高電圧ポーリング電圧を印加すると、不揃いに配向されていた圧電材料が整列する。次に、画素を駆動するための既に存在している画素電極の上でタッチ信号を測定してもよいため、ディスプレイ内に特別な接続を必要としない。圧力を加えた際にどの横列および縦列が電圧を発生させたかを特定することによって、感知を行うことができる。

本発明を以下の図によってさらに説明する。

図１において、基板１にはＩＴＯ層（導電層）２が設けられている。第２の基板３にもＩＴＯ層４が設けられている。それ自体が圧電性であることによってまたは圧電材料を含むことによって圧電特性を有する高分子層５によってこれら２つの基板は離間されている。高分子層５には領域６が存在し、これらは液晶（ＬＣ）分子を含む「フローティング」液滴、またはＬＣ分子が満たされたカプセルであってもよい。カプセルを使用する場合、このようなカプセルは、カプセルの作成に一般的に用いられている薄い透明な高分子膜で作成される。電圧の印加によって光学的に変化するこれらの領域は、圧電性高分子のマトリクスに埋め込まれている。ＩＴＯ層２および４に電圧を印加する手段７が存在している。

層５を高電界に曝して圧電性高分子を整列させることができる。

このように、画素領域全体がタッチ感応式であるため、このタッチセンシティブアプローチをフレキシブルおよび装着型ディスプレイ用途にも適用することができる。

この実施の形態によれば、画素を駆動するための既に存在する接続によって画素電極上のタッチ信号が測定される。タッチ圧力の結果、電圧を発生させた横列および縦列を単に特定することによって感知が行われる。

この方法を、高分子網目に依存して所望の電気光学特性を作り出す広範囲の液晶システムに用いることができる。例としては、ＰＤＬＣ、ＰＤＣＴＬＣ、（カメラシャッタシステムに用いられているような）高分子網目を有するゲストホストシステム等がある。各画素は複数の領域６を含んでもよいが、各領域６が個々の画素であることがより好ましい。

高分子網目を用いて画素が個別にカプセル化されている高分子網目を有するＬＣＤの実施の形態としては、広視野角ＬＣＤおよびＰＡＬＣ（プラズマアドレスド液晶）ディスプレイに用いられるいわゆる軸対称モード（ＡＳＭ）がある。

図２において、ガラス基板１にはＩＴＯ層（導電層）２が設けられている。第２の基板３は厚さ１７５から２５０μｍのＰＥＴ層であり、これにもＩＴＯ層４が設けられている。これら２つの基板は、それ自体が圧電性であることによってまたは圧電材料を含むことによって圧電特性を有する高分子層５により離間されている。高分子層５には静電気帯電粒子が満たされたカプセル６が存在し、この中では流体（気体または液体）に粒子が分散している。ＩＴＯ層２および４に電圧を印加する手段７が存在している。同様に各画素は複数のカプセルを含んでもよいが、各カプセルが個々の画素となることがより好ましい。この図において、静電気帯電粒子は、２つの異なる種類の粒子で示され、それらの色は互いに対照的であり、無色の流体内に分散している。この特定の場合において、カプセルは無色の流体内に黒および白の粒子、例えば負の静電気帯電炭素黒粒子および正の静電気帯電白ＴｉＯ_２粒子を含んでいる。または、粒子を、流体の色と対照的な１色のみを有する静電気帯電粒子とすることもできる。

この場合、圧電性高分子は結合剤として用いられる。特許出願に提案されている他の多くの種類の電気泳動ディスプレイ概念に本発明の原理を有利に利用してもよい。高分子網目を用いて画素が個別にカプセル化されていれば、これらの概念もより良く機能する。同様に、この高分子網目を圧電性とすることによりタッチ感応を可能にすることができる。例えば、Ｇｙｒｉｃｏｎ（商標）（前ゼロックス）と呼ばれる既知の表示原理を本質的にタッチセンシティブにすることができる。ここで、黒および白の半球体を有する回転ボールの周囲で結合剤を形成する高分子網目を圧電性とすることによりタッチ感応を可能にすることができる。

本発明による他の実施の形態（図示せず）においては、２つの電極が、同一の基板上に設置され、且つ、図１または図２の層５および領域６に基づいて、領域６を含む層５によって互いに離間されている。または、これらの電極は同一の層５内に含まれてもよい。本発明のシステムは、基板層、中間層、補正または遅延層、偏光層、保護層等の通常の他の層の１つ以上をさらに含んでもよい。

高分子網目を用いて画素が個別にカプセル化されていれば、エレクトロクロミックおよびエレクトロウェッティング表示画素のいくつかの概念はより良く機能する。ここでも、この高分子網目を圧電性とすることによりタッチ感応を可能にすることができる。

図１は、圧電性高分子、および液晶材料を含む領域を有する本発明によるタッチセンシティブ画素を概略的に示している。図２は、圧電性高分子、および静電気帯電粒子を含むカプセルを有する本発明によるタッチセンシティブ画素を概略的に示している。

符号の説明

１、３基板
２、４ＩＴＯ層
５高分子層
６領域
７電圧印加手段

Claims

少なくとも２つの電極を備える少なくとも部分的に透明なタッチセンシティブスイッチングシステムであって、前記電極にはそれらに電圧を印加する手段が設けられ、前記電極は、電圧を印加することによって光学的に変化する少なくとも１つの領域と、圧力を加えた際に電圧を発生する圧電材料を含む少なくとも１つの領域とを備える層によって互いに離間されている、タッチセンシティブスイッチングシステム。
前記電極の少なくとも１つは透明である、請求項１に記載のタッチセンシティブスイッチングシステム。
前記圧電材料は圧電性高分子である、請求項１または２に記載のタッチセンシティブスイッチングシステム。
前記電圧を印加することによって光学的に変化する領域は、流体または流体内に粒子の分散を含む領域である、請求項１乃至３のいずれかに記載のタッチセンシティブスイッチングシステム。
前記流体は液晶分子を備える、請求項４に記載のタッチセンシティブスイッチングシステム。
前記粒子は静電気帯電している、請求項４に記載のタッチセンシティブスイッチングシステム。
前記静電気帯電粒子は前記流体の色と対照的な色を有し、または前記粒子は無色の流体内に分散し、前記分散は少なくとも２つの異なる種類の静電気帯電粒子を備え、それらの色は互いに対照的である、請求項６に記載のタッチセンシティブスイッチングシステム。
前記電圧を印加することによって光学的に変化する領域は、圧電材料のマトリクスに埋め込まれている、請求項１乃至７のいずれかに記載のタッチセンシティブスイッチングシステム。
流体における前記静電気帯電粒子の前記分散は、圧電材料のカプセル内に含まれている、請求項６乃至８のいずれかに記載のタッチセンシティブスイッチングシステム。
請求項１乃至９のいずれかに記載のタッチセンシティブスイッチングシステムを備える電気光学ディスプレイ。
電圧を印加することによって光学的に変化する各領域は１つの画素に相当し、各画素は感圧画素である、請求項１０に記載のディスプレイ。