JP5690338B2

JP5690338B2 - 相関性発光器−検出器対を備える装置

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Publication number: JP5690338B2
Application number: JP2012527377A
Authority: JP
Inventors: スミス，ユアン; ランコフ，アレクサンドラ
Original assignee: Cambridge Display Technology Ltd
Current assignee: Cambridge Display Technology Ltd
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2030-08-31
Also published as: CN102597933A; US20120182265A1; GB2473240A; GB0915461D0; KR20120073268A; EP2473903A1; WO2011027101A1; CN102597933B; KR101704091B1; JP2013504107A; US8872778B2

Description

本発明は、検出器でそれと対になった発光器から受け取った電磁放射線の量を決定するための相関性発光器−検出器対を有する装置に関する。本発明は、限定するものではないが、とりわけ有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイデバイスの一部として一体化することができる光学（赤外を含む）タッチスクリーンディスプレイのスクリーンに関する。

液晶ダイオード（ＬＣＤ）ディスプレイに一体化された赤外タッチスクリーン技術が知られている。しかし、そのような技術はスクリーンに接触している物体の存在を検出することしかできず、物体の画像を実際には提供せず、したがって、物体のサイズおよび形状に関する情報を提供せず、例えば、バーコードを認識することができない。さらに、赤外発光器および検出器を単一のバックプレーン上にＬＣＤと共に一体化するのは困難であることが分かった。一般に、赤外発光器および検出器はＬＣＤ面の背後に配置され、そのため、製造するのがより複雑となり、したがって、高価となる。

近接場光学タッチスクリーンが知られており、近接場物体、すなわち、ディスプレイスクリーンの近くにあるが、実際には接触していない物体の存在が、近接検出を使用して検出される。ディスプレイスクリーンに実際に接触している物体の存在を検出する光学タッチスクリーンも知られており、接触物体は減衰全内部反射（ＦＴＩＲ）を使用して検出される。この場合、発光器からの光はディスプレイの表面から全内部反射され、発光器から列をなして配置された検出器によって検出される。物体がディスプレイの表面に接触する場合、スクリーンの表面に接触する物体によって光が吸収されるので、全内部反射は阻止される。このように、複数の行および列の検出器を有することにより、どの行およびどの列で全内部反射が阻止されているかを検出することによって物体の位置を決定することができる。

発光手段および光検出手段を有する既知のタッチスクリーンディスプレイは米国特許出願公開第２００４／０２４５４３８号および米国特許出願公開第２００６／０２４４６９３号に記載されている。

本発明は、検出器でそれと対になった発光器から受け取った電磁放射線の量を決定するための相関性発光器−検出器対を有する改善した装置を提供しようと努める。

本発明の第１の態様によれば、検出器でそれと対になった発光器から受け取った電磁放射線の量を決定するための相関性発光器−検出器対を有する請求項１に記載の装置が提供される。

本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様による装置を含む、近くの物体および／または接触している物体のサイズおよび／または位置のデジタル表現を与えるための請求項１０に記載のタッチスクリーンディスプレイデバイスが提供される。

好ましい実施形態は従属請求項に記載される。

本発明は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイデバイスの一部として一体化するのに特に好適である。

有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は電気−光学ディスプレイの特に有利な形態を含む。それらは明るく、色彩に富み、スイッチングが速く、広い視野角をもたらし、様々な基板上に製作するのに容易で安価である。

有機（こ有機金属化合物を含む）ＬＥＤは、使用される材料に応じて、一連の色で、高分子または小分子のいずれかを使用して製作することができる。高分子ベース有機ＬＥＤの例は、国際公開第９０／１３１４８号パンフレット、国際公開第９５／０６４００号パンフレット、および国際公開第９９／４８１６０号パンフレットに記載されており、小分子ベースデバイスの例は米国特許４，５３９，５０７号に記載されており、デンドリマーベース材料の例は国際公開第９９／２１９３５号パンフレットおよび国際公開第０２／０６７３４３号パンフレットに記載されている。

典型的な有機ＬＥＤの基本構造は、正孔輸送層、エレクトロルミネセンス層、およびカソードが堆積される、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を含む透明アノード層を支持するガラスまたはプラスチック基板を含む。エレクトロルミネセンス層は、例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリスチレン−スルホレート−ドープポリエチレン−ジオキシチオフェン）を含むことができる。カソード層は、一般に、カルシウムなどの低仕事関数金属を含み、電子エネルギーレベル整合の改善ためにアルミニウムの層などの、エレクトロルミネセンス層に直接隣接する追加層を含むことができる。アノードおよびカソードへの接触線はそれぞれ電源への接続を行う。同じ基本構造は、同様に、小分子デバイスに使用することができる。この構造では、透明なアノードおよび基板を通して光を放出することができ、この構造をもつデバイスは「底面発光体」と呼ばれる。カソードを通して放出するデバイスも、例えば、カソードが実質的に透明となるように約５０〜１００ｎｍ未満にカソード層の厚さを保持することによって構成することができる。

有機ＬＥＤを基板上に画素のマトリクスで堆積させ、単色または多色画素化ディスプレイを形成することができる。多色ディスプレイは、赤色、緑色、および青色の発光画素の群を使用して構成することができる。そのようなディスプレイでは、行（または列）ラインの全体を作動することによって個々の要素をアドレス指定して画素を選択し、画素の行（または列）が書き込まれて、画像が生成される。いわゆるアクティブマトリクスディスプレイは各画素に関連するメモリ要素、一般に、記憶キャパシタおよびトランジスタを有するが、一方、パッシブマトリクスディスプレイはそのようなメモリ要素を有しておらず、代わりに、ＣＲＴ画像とある程度同様に反復して走査され、安定した画像の印象を与える。

次に、本発明の特定の実施形態が、図面を参照しながら、例としてより完全に説明される。

本発明の一実施形態によるディスプレイデバイスの一部を形成するタッチスクリーンの概略図である。近接場物体を伴う図１のタッチスクリーンを示す図である。接触物体を伴う図１のタッチスクリーンを示す図である。本発明の第２の実施形態によるタッチスクリーンディスプレイデバイスの概略図である。図４のタッチスクリーンディスプレイデバイスの一部を形成するアレイのうちの２つの行の略平面図である。本発明の一実施形態で使用することができるデジタル積分回路の概略実施態様を示す図である。本発明の一実施形態で使用することができるアナログ積分回路の概略実施態様を示す図である。

したがって、図１に示されるように、本発明の第１の実施形態によるＯＬＥＤタッチスクリーンディスプレイデバイスの一部を形成するタッチスクリーン１は、前面３と、ＯＬＥＤ発光器の第１のアレイおよび検出器の第２のアレイが形成されるバックプレーン４とを有する透明基板２によって形成される。図１では、簡単のために、デバイスの動作をより容易に説明できるように１つの発光器のみが複数の検出器と共に示される。図示のように、透明基板２のバックプレーン４は、ＯＬＥＤ発光器５と、発光器５の両側に配置されたいくつかの検出器６〜１１とを備える。ＯＬＥＤ発光器５からの光は１８０°までの広範囲の角度にわたって放出されるが、見やすくするために、約１２０°の適用範囲が示される。透明基板の臨界角よりも大きい角度で放出される光は、図示のように、透明基板２の前面３から全内部反射され、検出器６、７、１０、１１に到達するが、一方、臨界角よりも小さい角度で発光器５によって放出される光は基板２を通して送出され、次に、基板２の前面３を出た後発散する。

ユーザの指などの物体１２がタッチスクリーンに接近するが、タッチスクリーンに接触しない場合、物体１２は、図２に示されるように、近接場物体になる。基板を通過する光の中にある近接場物体１２は、その光のうちの若干を反射して戻す。図示のように、近接場物体１２は発光器５に対して中心から外れて位置づけられており、そこで、より多くの光が検出器８に反射され（大きい矢印１３で示されるように）、より少ない光が検出器９に到達する（小さい矢印１４で示されるように）。したがって、近接場物体の存在および場所は、異なる発光器からいくつかの検出器で受け取った光の増加を検出することによって決定することができる。

次に、図３に移って、発光器５からの光が前面３から全内部反射されているポイントで透明基板２の前面３に接触しているユーザの指などの物体１２が示される。この場合、普通なら検出器６に到達するはずである光がそうならないようにされるが、それは、全内部反射が接触物体１２によって阻止されるからである。したがって、検出器で受け取った光の減少を測定することにより、接触物体の存在を決定することができることになることは明らであろう。さらに、異なる発光器からのいくつかの検出器でのそのような減少を検出することによって、接触物体の場所を決定することができる。

上述の説明は、１つの発光器からいくつかの検出器への光を示すことによって行われたが、この状況は、複数の発光器から１つの検出器で受け取った光を考慮に入れる場合類似しており、隣接する発光器から受け取った光は近接場物体からの反射に起因しており、より遠くの物体からの光はＴＩＲからであり、そのＴＩＲ光の阻止は接触物体に起因することが明らかであろう。したがって、発光器および検出器のアレイを構成することによって、２つのデジタル表現、すなわち、近接場物体に関するものおよび接触物体に関するものを信号分析により生成することができる。当然、接触物体は（極）近接場物体と見なすことができ、同様の反射光を生成することになる。しかし、近接場物体は全内部反射光を阻止しないはずであり（近接場物体が極端に接近して前面に接触しない限り）、そこで、２つのタイプの物体は両方のタイプの情報を有することによって識別することができる。

図４に示されるように、本発明の第２の実施形態によるタッチスクリーンディスプレイデバイスは、表示画素２２、発光器２３および２４、ならびに検出器２５、２６および２７が設けられるバックプレーン２１を有する。この実施形態では、バックプレーンは透明基板２８から分離した構造部材であり、構造側面要素２９および３０によって透明基板２８に接続される。表示画素２２は、好ましくは、ＯＬＥＤ表示画素であり、発光器２３および２４は、同様に、好ましくは、ＯＬＥＤ発光器である。検出器はフォトトランジスタまたはフォトダイオードなどの有機光検出器とすることができる。

表示画素２２によって放出された光は、点線３１によって示されるように、共形光学的透明材料などの任意の好適な結合手段３２によって透明基板２８に結合される。この光は、全体的に、透明基板２８を通して送出され、その前面３３を通過し、タッチスクリーンディスプレイデバイスの前部から見るための表示画像を生成することになる。同様に、発光器２３および２４からの光は、長破線３４によって示されるように、共形光学的透明材料などの好適な結合手段（見やすくするために図示せず）によって透明基板２８に結合される。この光は、図１から３を参照しながら上述したように、透明基板２８を通して部分的に送出され、この前面３３を通過し、かつ前面３３で部分的に全内部反射されることになる。全内部反射される光は検出器２５、２６、および２７で受け取られることになる。理解を容易にするために、検出器２５で受け取られる光は、それが発光器２３または発光器２４で放出されているかどうかに関係なく一点鎖線３４として示される。同様に、検出器２６によって受け取られる光は短破線３５として示され、検出器２７によって受け取られる光は二点鎖線３６として示される。やはり、共形光学的透明材料などの好適な結合手段（見やすくするために図示せず）が、透明基板２８と検出器２５、２６、および２７との間で光を結合するように設けられる。

バックプレーン２１上の構成要素（表示画素２２、発光器２３および２４、ならびに検出器２５、２６、および２７）は、それらの動作を制御するためにオンパネル制御回路３７に接続される。オンパネル制御回路３７は、オフパネルドライバ３８および処理回路３９を含むオフパネル操作回路に結合される。処理回路３９は、検出器２５、２６、および２７から検出された光を分析するために、ならびにタッチスクリーンとそれに隣接する任意の近接場物体とのデジタル表現４１（マップ）およびタッチスクリーンとそれに隣接する任意の接触物体のデジタル表現４２（マップ）を生成するのに使用される。画像発生器４０はオフパネルドライバ３８に結合され、ＯＬＥＤ表示画素２２を制御するためのオフパネルドライバ３８を制御して、表示のための画像を生成する。

次に、図５に移って、バックプレーン２１上の表示画素２２のアレイ、発光器２３および２４、ならびに検出器２５、２６、および２７の一部が示される。この場合、別個のオン−オフドライバ入力部４３および４４に接続される２つの行が示されている。両方の行の構成要素は、さらに、オンパネル制御回路３７に接続される。図示のように、行の構成要素の各々は列ドライバ入力部４５に接続される。１つの特定の行ドライバ入力部４３または４４を作動させるように選び、適切な列ドライバ入力部４５を使用することによって、図示のように、特定の列のすべての構成要素が同じ列ドライバ入力部４５に一緒に結合される場合にも、その行の構成要素の各々を制御することができる。

このデバイスを使用して接触物体を決定することができる方法の１つの簡単な例が図５の（行ドライバ入力４３に接続された）上部の行に示される。この場合、透明基板２８の前面３３で全内部反射される発光器２３および２４からの光（３４、３５）は通常のように検出器２５および２６に到達する。しかし、検出器２６と２７との間で透明基板２８の前面３３に接触している接触物体４６が全反射光３６を阻止し、その結果、全内部反射光３６は検出器２７に到達しない。したがって、発光器２３および２４からの光は検出器２６に到達するが、検出器２７には到達しないということは、光が検出器２６と２７との間にある接触物体４６によって阻止されていることを意味する。

当然、上述したように、どれだけの量の光を受け取っているかと、光が増加または減少しているかどうかとを決定することによって、阻止された全内部反射光と反射光との間の差を決定し、それにより、どの発光器が接触物体によって「遮断」されているか、およびどの発光器が近接場物体によって反射された光を有しているかに関する情報を提供することができる。

しかし、多数の発光器をもつより複雑なシステムでは、検出器は多数の異なる発光器から光を受け取ることになり、所望の発光器からの所望の信号を測定することが困難であることになる。１つの方法は、一度に１つの発光器だけを照光させ、どの検出器がその光を検出しているかを決定し、次に、同様に順番に他の発光器をすべて照光させることであろう。しかし、多数の発光器がある場合、全走査時間が非常に長くなることになる。１つの代替は、異なる周波数で発光器を変調し、対になった発光器の変調周波数だけを受け取るように検出器をフィルタ処理することである。この例では、２つの発光器２３および２４があるので、発光器２３からの光は第１の矩形波４７のように変調することができ、発光器２４からの光は、第１の矩形波４７の周波数の半分を有する第２の矩形波４８のように変調することができる。第１および第２の矩形波４７および４８を組合せて組合せ波形４９が生成される。したがって、どの変調波形が特定の検出器で受け取られているかに応じて、接触物体の位置を決定することができることが明らかであろう。さらに、組合せ波形が受け取られる場合、特に、２つを超える発光器があり、組合せ波形がいくつかの異なる発光器からの光を有する場合、適切な高域フィルタおよび低域フィルタを使用して光をフィルタ処理し、周波数ごとに受け取った、したがって異なる発光器の各々から受け取った光の量を決定することができる。

検出器ごとに、特定の発光器からの光が受け取られているかどうかを決定した後、特定の行の発光器および検出器ごと（または他の組）の結果を与えるマトリクスを生成することができる。したがって、あるマトリクスを時間的に後で生成された別のマトリクスと比較することによって、近接場物体による光の反射に起因する変化および接触物体に起因する阻止を決定することができる。当然、全内部反射光が伝わることができる距離に応じて、発光器／検出器対のいくつかの結果は、対が非常に遠く離れている場合それらは全く明確でないことになるので無視することができることが明らかであろう。これにより、それぞれ任意の近接場物体および接触物体を示すタッチスクリーンのデジタル表現（マップ）を生成するのに処理回路によって分析される必要のあったマトリクス内のデータの量が低減されることになる。

それにもかかわらず、この方法では、異なる動作周波数に対して多数を対応させるのは困難となることがある。さらに、異なる信号周波数間のモアレパターン（すなわち、ビート信号）がスプリアスクロストークをもたらすか、または低共通因子周波数での積分を必要とし、その結果として取得速度が遅くなることがある。

したがって、本発明の好ましい実施形態では、同時に駆動される発光器は１組の相互直交２値ベクトルにより実質的に同じクロック周波数で駆動される。この駆動信号は、さらに、検出器ごとに、それと対になった発光器のみからの正確な信号寄与を得るために検出した信号と相関される。

そのような相互直交２値ベクトルの好適な組の一例はウォルッシュ関数（例えば、ｈｔｔｐ：／／ｅｎ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｗａｌｓｈ＿ｆｕｎｃｔｉｏｎ、または、例えば、ｈｔｔｐ：／／ｍａｔｈｗｏｒｌｄ．ｗｏｌｆｒａｍ．ｃｏｍ／ＷａｌｓｈＦｕｎｃｔｉｏｎ．ｈｔｍｌに説明されているような）である。この場合、ｎ個の発光器Ｅ_nおよびｎ個の検出器Ｄ_nの組に対して、駆動回路は同じ周波数でクロック制御され、各発光器は相互直交２値の適切な組に従って駆動される。その組の発光器の数を７（ｎ＝７）にとると、駆動ベクトルＶ_nの好適な組は次のとおりである。
Ｖ₁（ｔ）＝［１，１，１，１，−１，−１，−１，−１］
Ｖ₂（ｔ）＝［１，１，−１，−１，−１，−１，１，１］
Ｖ₃（ｔ）＝［１，１，−１，−１，１，１，−１，−１］
Ｖ₄（ｔ）＝［１，−１，−１，１，１，−１，−１，１］
Ｖ₅（ｔ）＝［１，−１，−１，１，−１，１，１，−１］
Ｖ₆（ｔ）＝［１，−１，１，−１，−１，１，−１，１］
Ｖ₇（ｔ）＝［１，−１，１，−１，１，−１，１，−１］
ここの重要なことは、これらのベクトルが互いに直交していることであり、すなわち、
である。

「１」により可能にされることの「反対」は、「０」として動作不能にすること、または「−１」としてここで示される「非駆動にする」ことであり得ることが理解されよう。どちらも使用することができるが、「−１」は「１」の逆数であるので「−１」を使用することへの実施の利点があり、以下、「−１」が使用されることになる。したがって、各発光器は対応するベクトルにより駆動される（すなわち、Ｖ（ｔ）＝１のとき駆動され、Ｖ（ｔ）＝−１のとき駆動されない）。各発光器からの光はある程度は各検出器に結合することになる。単一の検出器（例えば、ｎ＝２）について、７つの発光器の各々からこの検出器に到達する光が（任意単位で）［５，ｋ，５，４，３，２，１］であると仮定し（ここで、ｋは、検出に関係する信号（発光器ｎ＝２からの）であり）、経時的な全信号は、上記で与えられた値に上記で与えられたベクトルからの時間サンプルごとの係数を乗算することによって与えられることになり、ここで、「−１」は適用されない。これによって、
ｔ＝１：５＋ｋ＋５＋４＋３＋２＋１＝２０＋ｋ
ｔ＝２：５＋ｋ＋５＝１０＋ｋ
ｔ＝３：５＋２＋１＝８
ｔ＝４：５＋４＋３＝１２
ｔ＝５：５＋４＋１＝１０
ｔ＝６：５＋３＋２＝１０
ｔ＝７：ｋ＋３＋１＝４＋ｋ
ｔ＝８：ｋ＋４＋２＝６＋ｋ
が与えられる。したがって、経時的な全信号は、Ｄ₂（ｔ）＝［２０＋ｋ，１０＋ｋ，８，１２，１０，１０，４＋ｋ，６＋ｋ］である。

処理回路の一部とすることができる検出回路は、デジタル化される前に信号をアナログ領域で積分するように設計することができ、またはデジタル化された信号を積分するように設計することができる。図６（ａ）はデジタル積分を示し、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）５０に発光器から入来する信号Ｄ₂（ｔ）を示す。Ａ／Ｄ５０からの出力は乗算器５１に送られ、そこで、上述で規定された信号のＶ₂（ｔ）が乗算され、その結果、積分信号は、
２０＋ｋ＋１０＋ｋ−８−１２−１０−１０＋４＋ｋ＋６＋ｋ
となる。項をまとめると、
３０＋４ｋ−３０＝４ｋ
が与えられる。

したがって、結果として得られた信号は、関連する発光器から検出器に到達する光にのみ比例し、したがって、クロストークが避けられることが分かる。図６（ｂ）は同様の回路を示すが、積分はアナログ領域で実行される。この場合、発光器からの信号Ｄ₂（ｔ）はマルチプレクサ５２に送られ、マルチプレクサ５２は信号入力を演算増幅器５３の正入力部から演算増幅器の負入力部に切り替える。次に、演算増幅器の出力はキャパシタ５４で積分され、次に、その出力はＡ／Ｄ５５でデジタル化される。

この方法により、回路はパネルの端から端まで等しい駆動周波数で設計することができ、それによって、動作の均一性および信号対雑音が改善される。この方法は、さらに、モアレ効果の危険性なしに固定積分時間（ベクトルによる整数の掃引）を可能にし、単一のベースクロック周波数によるデジタル回路の使用を可能にする。

組がいわゆるアダマール行列を構成することができる相互直交２値ベクトルのいくつかの系がある（例えば、ｈｔｔｐ：／／ｅｎ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｈａｄａｍａｒｄ＿ｍａｔｒｉｘ、または、例えば、ｈｔｔｐ：／／ｍａｔｈｗｏｒｌｄ．ｗｏｌｆｒａｍ．ｃｏｍ／ＨａｄａｍａｒｄＭａｔｒｉｘ．ｈｔｍｌに説明されているように）。本用途に非常に好適でありうる１つの構成はアダマール行列のペーリー構成である。この場合、ベクトル（第１のベクトルの後の）は、１と、その後に続く数列からなり、その数列は後続のベクトルごとに１つの場所だけシフトされる。例えば、上述のような７つの発光器／検出器対では、
Ｖ₁（ｔ）＝［１，−１，１，１，−１，１，−１，−１］
Ｖ₂（ｔ）＝［１，−１，−１，１，１，−１，１，−１］
Ｖ₃（ｔ）＝［１，−１，−１，−１，１，１，−１，１］
Ｖ₄（ｔ）＝［１，１，−１，−１，−１，１，１，−１］
Ｖ₅（ｔ）＝［１，−１，１，−１，−１，−１，１，１］
Ｖ₆（ｔ）＝［１，１，−１，１，−１，−１，−１，１］
Ｖ₇（ｔ）＝［１，１，１，−１，１，−１，−１，−１］
である。

各ベクトルの最初の数は１であることが分かるであろう。後続の数列の数のうちの１つはアンダーラインが引かれており、その結果、数列のシフトにより容易に気づくことができる。この数列は２つの利点があり、第１に、単一の数列しか記憶する必要がなく、残りはそれから導き出すことができ、第２に、各発光器は大まかに同じ周波数成分で駆動される。

この方式を実施する上で留意する最終要点は、上述の直交ベクトルの組の各々が１で始まることである。各々が−１で始まるように、この数列を逆転させることは同様に有効であり、それらは依然として直交していることになる。この場合、各発光器がオフであるこの期間を使用し、信号がより大きいバックグラウンド（例えば、タッチスクリーンが昼光中にある場合）での小さな成分である潜在的な問題を避けるためにバックグラウンド信号レベルに対して検出回路をゼロにすることができることになる。

さらなる処理回路（図示せず）を使用してデジタル表現４１および４２を分析し、近接場物体および接触物体のサイズ、形状、および場所の時間分析を行うことができ、それらの横方向移動を決定することができる。近接場物体および接触物体とそれらの移動のデジタル表現を相関させることによって、処理回路は、近接場物体のうちのどれがタッチスクリーンの方に移動して接触物体になったか、およびどの接触物体がタッチスクリーンから遠ざかって近接場物体になったかを決定することができる。これにより、処理装置は、近接場物体の横方向移動を利用してコンピュータカーソルなどの仮想物体の移動を制御すること、および接触物体になるような近接場物体のタッチスクリーンの方への移動をカーソルの起動（すなわち「クリック」）として利用することができる。このように、このシステムは、近接場物体の移動によるカーソルの移動、または物体がタッチスクリーンに接触することによるカーソルの起動に応答することができる。

要約すると、発明者等は、検出器でそれと対になった発光器から受け取った電磁放射線の量を決定するための相関性発光器−検出器対を含むタッチスクリーンディスプレイなどの装置を説明した。この装置は、電磁放射線を放出するように動作可能な発光器（２３、２４）のアレイと、前記電磁放射線を検出するための検出器（２５、２６、２７）のアレイと、発光器（２３、２４）のアレイが電磁放射線のパルスを放出するように発光器（２３、２４）のアレイを制御するように構成された駆動制御回路（３７、３８、３９）とを含む。パルスの振幅は、アダマール行列のペーリー構成などの相互直交２値ベクトルを使用して変調される。各発光器はそれに関連する異なるベクトルを有する。検出回路は、相関性発光器に関連する相互直交２値ベクトルを使用して検出器のアレイ中の各々の特定の検出器に到達する電磁放射線を検出し、特定の発光器−検出器対間の相関を生成するために設けられる。その構成は近接場物体と接触物体とを区別することができる。

本発明のいくつかの特定の実施形態のみが詳細に説明されたが、様々な変更および改善が当業者には直ちに明らかであろう。機能を達成するための均等な手段は、本説明で述べられた特定の手段と置き換えることができる。そのような変更、改善、および均等物は本発明の範囲内にある。

Claims

検出器でそれと対になった発光器から受け取った電磁放射線の量を決定するための相関性発光器−検出器対を有する装置であって、電磁放射線を放出するように動作可能な発光器のアレイおよび前記電磁放射線を検出するように動作可能な検出器のアレイと、
前記発光器のアレイが実質的に同じクロック周波数で電磁放射線のパルスを放出するように前記発光器のアレイを制御するように構成された駆動制御回路であり、前記パルスの振幅が１組の相互直交２値ベクトルを使用して変調され、前記アレイの各発光器がそれに関連する異なる相互直交２値ベクトルを有する、駆動制御回路と、
前記相関性発光器に関連する前記相互直交２値ベクトルを使用して前記検出器のアレイ中の各々の特定の検出器に到達する前記電磁放射線に対応する信号を処理し、その特定の検出器に関する検出信号を生成するように動作可能な検出回路であり、特定の検出器からの検出信号が、発光器−検出器対の特定の発光器から放出された電磁放射線に関連するように特定の前記発光器−検出器対間の相関を生成するように構成される、検出回路と、
を含み、
前記検出信号が、前記装置の近くの物体からの前記電磁放射線の反射によって増加され、
前記検出された電磁放射線の少なくとも一部が、前記装置の表面から全内部反射されており、前記表面に接触する物体による前記全内部反射電磁放射線の阻止によって減少し、
さらに、
前記物体のサイズおよび／または位置のデジタル表現を生成するように、各発光器−検出器対に対応する前記検出信号を処理するための検出回路に結合される処理回路であって、前記装置の近くにある物体と前記装置の前記表面に接触している物体とを区別し、近くの物体および接触物体のデジタル表現を生成するように動作可能である処理回路、
を含む、装置。
前記相互直交２値ベクトルがウォルッシュ関数を含む、請求項１に記載の装置。
前記相互直交２値ベクトルがアダマール行列を含む、請求項１に記載の装置。
前記相互直交２値ベクトルが前記アダマール行列のペーリー構成を含む、請求項３に記載の装置。
前記電磁放射線が赤外波長である、請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
タッチスクリーンを含むタッチスクリーンディスプレイデバイスであって、
前記デバイスが、使用中に、前記タッチスクリーンに近いおよび／または接触する物体のサイズおよび／または位置のデジタル表現を与えるように動作可能であり、
前記タッチスクリーンがバックプレーンを有し、
透明基板が前面を有し、
前記バックプレーンが前記バックプレーン上に設けられた複数の表示画素を含み、
前記複数の表示画素が表示のための画像を生成し、
前記タッチスクリーンディスプレイデバイスが、前記タッチスクリーンディスプレイデバイスに一体化された請求項１ないし５のいずれかに記載の装置をさらに含み、
前記発光器のアレイおよび前記検出器のアレイが前記表示画素の間に散在され、
前記放出された電磁放射線が前記透明基板の前記前面に到達するように前記透明基板に結合され、
前記透明基板の臨界角よりも小さい角度で発光器によって放出される前記電磁放射線が前記透明基板の前記前面を通して送出され、
前記透明基板の前記臨界角よりも大きい角度で前記発光器によって放出される前記電磁放射線が前記透明基板の前記前面で全内部反射され、
それによって、前記処理回路が、近接場物体からの直接反射に起因しうる各検出器によって受け取られる前記電磁放射線と、全内部反射され、前記前面に接触する物体によって阻止されうる前記電磁放射線とを決定し、
任意のそのような近接場物体および／または接触物体のデジタル表現を生成する、
タッチスクリーンディスプレイデバイス。
前記表示画素が有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）である、請求項６に記載のタッチスクリーンディスプレイデバイス。
前記発光器が有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）である、請求項６または７に記載のタッチスクリーンディスプレイデバイス。
前記検出器が有機光検出器である、請求項６から８のいずれかに記載のタッチスクリーンディスプレイデバイス。
前記発光器のアレイがアクティブマトリクスドライバ構成に結合される、請求項６から９のいずれか一項に記載のタッチスクリーンディスプレイデバイス。