JPH0764725A - タッチスクリーン及び力センサを有するデータ処理装置 - Google Patents

タッチスクリーン及び力センサを有するデータ処理装置

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JPH0764725A
JPH0764725A JP21534394A JP21534394A JPH0764725A JP H0764725 A JPH0764725 A JP H0764725A JP 21534394 A JP21534394 A JP 21534394A JP 21534394 A JP21534394 A JP 21534394A JP H0764725 A JPH0764725 A JP H0764725A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 タッチ動作に応答してタッチ位置及びタッチ
力を測定するに適したデータ処理装置を提供する。 【構成】 本データ処理装置はタッチ位置センサを備え
るタッチ・スクリーン（２１、２２、２３）を有してい
る。上記タッチ位置センサはスクリーン上のタッチ位置
を導電性パネル（２１）における電流パターンの変化か
ら検出するようになっている。当該装置は、更に、タッ
チ・スクリーンに略平行に延在する第２の導電性パネル
（２５）を備えたタッチ力センサを有している。タッチ
・スクリーンは第２のパネル（２５）に対して該第２の
パネルに垂直な方向に少なくとも部分的に移動可能とな
っている。タッチ力センサはタッチ・スクリーンと第２
のパネルとの間の容量値からタッチ力を検出する。本デ
ータ処理装置はタッチに応答して検出されたこれら位置
及び力の組み合わせ処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、タッチ位置センサを
備えるタッチスクリーンを有するようなデータ処理装置
に係り、上記タッチ位置センサが第１の導電パネルを有
し該パネルにおける電流パターンの変化からスクリーン
上のタッチ位置を検出するのに適しているようなデータ
処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記種類のデータ処理装置は、例えば、
米国特許第4,853,498号公報明細書から既知である。使
用中において、上記位置センサは例えば同一の電圧を前
記第１のパネルの複数の位置に印加する。当該パネルが
指叉は他の少なくとも僅かに導電性のある物体により接
触（タッチ）叉は接近されると、容量性効果が生じ、電
流がパネルから流出する。位置センサは、接触面がタッ
チ叉は接近された位置を、電圧が印加されているパネル
上の種々の位置からの電流流出量を測定することにより
検出することができる。
【０００３】
【発明の目的及び概要】好ましくは、タッチ力を上記タ
ッチ位置と同時に決定するとよい。その場合は、 −位置センサを用いて描かれる線の太さを、タッチ力に
比例して調整することができ、 −カーソルの動きやアイコンの選択のような異なるタイ
プの使用を相違するタッチ力に基づいて区別することが
でき、 −メニューの選択を、追加のタッチ力の発生により確認
することができる。
【０００４】従って、本発明の目的はタッチ動作に応答
してタッチ位置及びタッチ力を測定するに適したデータ
処理装置を提供することにある。
【０００５】上記目的を達成するため、本発明によるデ
ータ処理装置は、前記タッチ・スクリーンに対して略平
行に配置された第２の導電性パネルを備えるタッチ力セ
ンサを有し、前記タッチ・スクリーンは上記第２のパネ
ルに対して該第２のパネルに略垂直な方向に少なくとも
部分的に移動可能であり、前記タッチ力センサはタッチ
・スクリーンと第２のパネルとの間の容量値から力を検
出するように構成されており、更に、当該装置がタッチ
に対して検出された位置及び力の組み合わせ処理をなす
ように構成されていることを特徴としている。この場
合、上記タッチ・スクリーンと第２のパネルはコンデン
サの各電極板を構成することになる。タッチ・スクリー
ンに力が発生されると、これらの電極板は互いに向かっ
て移動するから、当該コンデンサの容量値は変化する。
従って、この容量値は上記力の純電子的に測定可能な尺
度となる。
【０００６】また、本発明によるデータ処理装置の一実
施例は、前記タッチ・スクリーンが第１のパネルと第２
のパネルとの間に配置された第３の導電性パネルを有
し、前記タッチ力センサが第３のパネルと第１及び／叉
は第２のパネルとの間の容量を充電叉は放電するために
第１及び／叉は第２のパネルから第３のパネルへと流れ
る電流に基づいて容量値の変化を検出するようになって
いることを特徴としている。タッチ力に応答した上記容
量値の測定は、スクリーンにタッチ叉は近づく指叉は他
の物体の容量により妨害される可能性がある。このよう
に、力の検出は明確でなくなる。これらのタッチ効果
は、中間層を構成する第３のパネルへの電流のみを測定
することにより除去することができる。
【０００７】また、本発明によるデータ処理装置の他の
実施例は、前記第１及び第３のパネルが第２のパネルに
対して一緒に移動可能であり、前記タッチ力センサが第
１及び第３のパネルへ、第２のパネルに対して同一の電
気的測定電圧信号を供給するようになっていることを特
徴としている。この場合、上記第１及び第３のパネルに
は同一の測定電圧が供給されるので、第１のパネルへの
電流の変化はタッチ容量のみにより発生し、第３のパネ
ルへの電流の変化は力のみにより発生されることが保証
される。前記測定電圧信号は各パネル間に存在する電圧
の一つの成分のみに関わる必要がある。上記測定電圧信
号は、例えば、前記パネルと層との間に存在する電圧の
一つのスペクトル成分とすることができる。上記電圧の
他の成分は同一である必要はない。
【０００８】また、本発明によるデータ処理装置の更に
他の実施例は、前記第１及び第３のパネルが基板の反対
側の面上に各々設けられていることを特徴としている。
この場合、上記基板は例えばガラス板であってもよい。
この構成は容易に実施することができ、タッチ面からの
タッチ力の第３のパネルへの機械的伝達が好適になされ
る。
【０００９】また、本発明によるデータ処理装置の更に
他の実施例は、前記第２及び第３のパネルが互いに略固
定的に設けられ、前記タッチ力センサは第２及び第３の
パネルへ、第１のパネルに対して同一の測定電圧信号を
供給するようになっていることを特徴としている。この
構成によれば、特に第２のパネルが当該装置の実質的に
外側付近に位置する場合に発生する第２のパネルへの電
流によるタッチ力の測定に関する妨害が低減される。
【００１０】前記タッチ・スクリーンの縁部は原理的に
は第２のパネルに対して機械的に固定することができ
る。この場合、タッチ力はタッチ・スクリーンと前記導
電層との曲がりの差となって表れる。このようにして、
簡素で堅固な力センサを実現することができる。しかし
ながら、この場合にはスクリーンに縁部でタッチした場
合の当該力センサの感度は極めて低くなる。また、可撓
性の低いタッチ・スクリーンが使用された場合にも感度
が低くなる。
【００１１】また、本発明によるデータ処理装置の更に
他の実施例は、前記タッチ・スクリーンと第２のパネル
とが相互に弾性的に結合されていることを特徴としてい
る。この場合、タッチ・スクリーンは全体として第２の
パネルに対して移動することができ、上述した感度の問
題は発生しない。
【００１２】また、本発明によるデータ処理装置の更に
他の実施例は、前記タッチ・スクリーンが可撓性を有
し、前記タッチ力センサはタッチ力を、測定された容量
値から、検出されたタッチ位置による補正をして検出す
るようになっていることを特徴としている。層の曲がり
程度は、発生される力と該力が発生される位置とに依存
する。上記層の縁部が固定された場合、曲がりは力が縁
から離れて発生されるにつれて増加する。力の量的な測
定は、上記効果に対する補正を必要とする。好ましく
は、タッチ面で測定されたタッチ位置が上記目的のため
に使用される。
【００１３】また、本発明によるデータ処理装置の更に
他の実施例は、画像を制御するための制御電極が設けら
れた画像表示面を有し、前記制御電極が第２及び／叉は
第３のパネルの一部を形成していることを特徴としてい
る。この場合、タッチ力センサを、別の第２のパネルを
必要とすることなく、例えば液晶表示器（ＬＣＤ）のよ
うな画像表示面と組み合わせることができる。ＬＣＤの
制御電極は多数のライン電極からなっている。タッチ力
センサに使用された場合、これらの全ての制御電極は、
少なくとも測定電圧信号に関する限り（この信号は前述
した通りパネル間の電圧の一成分であればよい）、他の
パネルに対して同一の電圧差を帯びる。明らかなよう
に、ライン電極上の他の電圧成分はＬＣＤ用に異なる制
御電圧を含んでいてもよい。
【００１４】また、本発明によるデータ処理装置の更に
他の実施例は、前記タッチ力センサが前記制御電極を制
御するライン周波数の高調波の間の周波数を持つ交流電
圧に基づいて容量値を測定するようになっていることを
特徴としている。このように、容量値は交流電圧を用い
て簡単に測定することができる。交流電圧の使用によれ
ば、表示器のライン周波数のような他の信号による力測
定の妨害を選択的フィルタ動作（例えば同期復調を用い
た）により防止することが可能となる。１５，６２５Ｈ
ｚなるライン周波数に対しては、例えば２２ｋＨｚなる
測定周波数を用いることができる。
【００１５】例えば表示器インターフェースによるライ
ン駆動叉は表示器照明（通常２５ｋＨｚを超える周波数
で駆動される）のような力測定を妨害し易い源は、予め
判る。その場合には、前もって適切な測定周波数を選択
することができる。
【００１６】また、本発明によるデータ処理装置の更に
他の実施例は、前記タッチ・スクリーンのタッチが検出
されていない場合に複数の周波数の前記交流電圧に関し
て妨害測定を行い、前記容量値の測定に際しては上記周
波数の中の比較的妨害の少ない周波数を選択して使用す
るように構成されていることを特徴とする。この場合に
は、例えば特定されていない周波数の表示器照明のよう
な未知の妨害源の場合にも適切な測定周波数を選定する
ことができる。また、タッチの検出は例えばタッチ位置
センサを用いて実現することができる。
【００１７】上記測定周波数は、組立に際して全てに関
して一度に叉は使用中に繰り返して選択することができ
る。更に、タッチの検出がない場合は前記容量値を力が
発生されていない状態で測定することができる。この値
は、発生された力を容量値から計算する場合の基準とし
て役立つ。
【００１８】また、本発明によるデータ処理装置の更に
他の実施例は、前記第２叉は第３のパネルが磁気触針位
置センサ用の導体トラック系を構成していることを特徴
としている。この場合、力センサはタッチ面及び磁気位
置センサと組み合わせることができる。
【００１９】また、本発明によるデータ処理装置の更に
他の実施例は、画像表示面を有すると共にタッチに応答
して検出されたタッチ位置に対応する前記画像表示面上
の位置に画像を形成するように構成され、当該装置は検
出されたタッチ力が大きくなるにつれて前記画像を拡大
するようになっていることを特徴とする。例えば、線を
描く場合の画像パターンは、円のようなブラシ素子とす
る場合がある。この画像パターンはタッチ位置が変化さ
れても維持されるので、使用者は太さの変化する線を、
力を変化させながらタッチ位置をスクリーン上で移動さ
せることにより描くことができる。
【００２０】また、本発明によるデータ処理装置の更に
他の実施例は、当該装置が検出されたタッチ力を複数の
閾値と比較し、超えた閾値に依存して異なる処理を実行
するようになっていることを特徴としている。このよう
にすれば、力を例えばアイコンの選択とか、叉は力の増
加に伴うダブル・クリック機能の実施に利用することが
可能である。
【００２１】
【実施例】図１は、タッチ・スクリーンを備える液晶表
示装置（ＬＣＤ）の概略側面図である。なお、この図に
おいて本発明に必須でない部分は簡略化のため図示を省
略してある。この側面図は、透明導電性パネル１０（例
えば、ＩＴＯ）、ガラス基板１１及びＬＣＤ１４を順次
示している。ＬＣＤ１４の第１及び第２制御電極１５及
び１７が図示され、叉これらの間には液晶層１６が示さ
れている。上記導電性パネル１０及び制御電極１５、１
７はＬＣＤ１４の略全面にわたって（図の面に垂直に）
延在している。また、ガラス基板１１とＬＣＤ１４とは
例えばゴム製リングのような弾性要素１２a及び１２bを
介して接続されており、該リングはＬＣＤ１４の全周に
沿って叉は周に部分的に沿って延在している。
【００２２】動作中においては、前記パネル１０はタッ
チ位置センサとして作用する。尚、抵抗性導電層上のタ
ッチ位置を決定する技術自体は既知であり、その例は例
えば米国特許第4,853,498号及び米国特許第4,293,734号
等に見ることができる。一例においては、上記技術を用
いて異なる電極（図示略）によりパネル１０に電圧が印
加される。この場合、タッチの影響により、パネル１０
を介して（例えばパネル１０と接触指との間の容量及
び、続いてアースに接触している人体を介して）電流が
流れる。この結果、パネル１０上の各電極を介して測定
可能な電流が流れる。そして、タッチ位置はこれらの電
流の比率から計算することができる。
【００２３】パネル１０にタッチ（接触）することによ
り、当該パネル１０上に力が発生し得る（図では矢印１
８で示す）。ＬＣＤ１４が固定位置の場合は、上記力１
８は弾性要素１２a及び１２bを圧縮し、従ってパネル１
０とガラス基板１１とをＬＣＤ１４の方向へ変位（矢印
１９で示す）させることになる。必要ならば、機械的案
内部を設けて専らパネルの方向に変位が可能であるよう
にすることもできる。上記の変位１９は発生された力に
比例する。
【００２４】パネル１０とＣＬＤ１４の第１制御電極１
５とがコンデンサ板を構成する。このコンデンサの容量
値は上記板間の距離、従って前記力に依存する。かくし
て、容量値の測定により発生された力の決定が可能とな
る。この測定はパネル１０とＬＣＤ１４の略全面に延在
する第１制御電極１５とを利用するので、上記容量値は
比較的大きく、従って簡単に測定することができる。
【００２５】上記容量値は、原理的にはパネル１０と第
１制御電極１５との間に既知の電圧を印加し、この電圧
に応答して流れ始める充電電流を測定することにより測
定することができる（逆も可能である。即ち、既知の電
流を付与し、その結果の電圧を測定する）。
【００２６】しかしながら、測定された上記の容量値は
例えばパネル１０に接触する指等の容量効果により妨害
を受ける可能性がある。結果として、未だ力１８が発生
されていないのに、前記電圧の印加に応答して付加的な
電流がパネル１０に流れ始める可能性がある。前記容量
と指とにより生じる効果の相対的な大きさに依存して、
力の測定が全く不正確になる可能性がある。
【００２７】上記問題は電圧印加と電流測定との適切な
構成を選択することにより解消することができる。その
ような構成が図２に概念的に示されている。この図は力
の測定に寄与する構成部分のみを示し、即ちＬＣＤ１４
の制御用の電圧源及び電流メータ並びに位置センサは明
瞭化のために省略してある。ここで、パネル１０は第１
のコンデンサ板３０として表し、ＬＣＤ１４の第１制御
電極１５は第２のコンデンサ板３１として表し、ＬＣＤ
１４の第２制御電極１７は第３のコンデンサ板３２とし
て表してある。第１のコンデンサ板３０と第２のコンデ
ンサ板３１との間（パネル１０と第１制御電極１５との
間）には電圧源３５が配設される。第２のコンデンサ板
３１と第３のコンデンサ板３２（ＬＣＤ１４の第１制御
電極１５と第２制御電極１７）は相互接続される。（こ
のことは、第２のコンデンサ板３１と第３のコンデンサ
板３２との間の電圧のうちの容量を測定するための成分
に関してのみ成り立つものであることは明かであろう。
従って、ＬＣＤ１４を制御するに要する成分等の上記電
圧の他の成分に関しては、第２のコンデンサ板３１と第
３のコンデンサ板３２との間に電圧源が存在する。）
【００２８】第２のコンデンサ板３１への給電線には電
流メータ３６が介挿され、該電流メータは第１のコンデ
ンサ板３０と第３のコンデンサ板３２とから第２のコン
デンサ板３１へ流れる電流を測定する（勿論、上記コン
デンサ板３０、３２から電流が流れる限りにおいて）。
前記容量値、叉は少なくともその変化、は３５で印加さ
れる電圧と、３６で測定される電流との比率から決定す
ることができる（勿論この逆も可能である。即ち、電流
メータの代わりの電流源３６により電流を供給し、電圧
源の代わりの電圧メータ３５により電圧を測定する）。
【００２９】使用中のパネル１０のタッチによる容量効
果は、上記のようにして除去される。何故なら、パネル
にタッチする指によりパネル１０を介して流出する電流
は、当該装置内に正味の電荷が蓄積されてはならないな
ら、タッチ・スクリーンとＬＣＤとにより形成されるア
センブリに帰還しなければならないからである。この帰
還電流は、ＬＣＤ１４が使用者により保持されている場
合は例えばＬＣＤ１４の第２制御電極１７を介して流れ
るが、第１制御電極１５を介して流れることはない。何
故なら、第１制御電極１５はパネル１０と第２制御電極
１７との間に位置しているからである。このように、タ
ッチによる第１のコンデンサ板３０への電流は第３のコ
ンデンサ板３２からの電流により相殺される。従って、
タッチはパネル１０と第１制御電極１５との間の押圧
（即ち、所望の効果）による電流メータ３６を介しての
電流のみを生じさせる。
【００３０】上記に関しては、第１制御電極１５と第２
制御電極１７との間のＬＣＤ制御用の電圧成分は電流メ
ータ３６を介する電流の測定成分を妨害しないと仮定す
る。
【００３１】第３図は、他のタッチ・スクリーンとＬＣ
Ｄとの他のアセンブリを概念的に示す断面図である。こ
の断面図は、第１の透明導電性パネル２１と、ガラス基
板２２と、透明導電層２３と、弾性要素２４a、２４b
と、透明な第１制御電極２５と、液晶層２６と、第２制
御電極２７とを順次示している。この場合、第１制御電
極２５と透明導電層２３は第２パネル及び第３パネルを
各々構成している。
【００３２】力が発生されると、タッチ・スクリーン、
即ち第１パネル２１とガラス基板２２と第３パネル２３
とにより形成されるアセンブリ、は第１制御電極２５の
方向に移動するので、第３パネル２３と第１制御電極
（第２パネル）２５とにより形成されるコンデンサの容
量値は増加する。
【００３３】上記容量値を測定するための魅力的な方法
が第４図に構成として示されている。図４は第１、第２
及び第３コンデンサ板５０、５１及び５２を各々概念的
に示し、これらコンデンサ板は前記第１パネル２１、第
３パネル２３及び第２パネル（第１制御電極２５）に各
々対応している。この場合、第２コンデンサ板５１と第
３コンデンサ板５２との間に電圧源５５が接続される。
また、第１コンデンサ板５０と第２コンデンサ板５１と
は相互接続される（このことは、これら２つのコンデン
サ板の間には、力の測定に使用される電圧の成分に関す
る限りは、電圧差は存在しないことを意味する）。第２
コンデンサ板５１への給電線には電流メータ５６が介挿
され、該電流メータは第１コンデンサ板５０と第３コン
デンサ板５２とから第２コンデンサ板５１へ流れる電流
を測定する。更に、第１コンデンサ板５０への給電線に
は他の電流メータ５７が示されている。
【００３４】上記構成による動作は、電圧が第３パネル
２３と第２パネル（第１制御電極２５）との間に印加さ
れる点を除いて（即ち、この場合も相対的に移動し得る
２つの隣接するコンデンサ板の間となる）、図２を参照
して説明した構成におけるものと同一である。
【００３５】上記に関し、図４においてもタッチ位置の
測定用及びＬＣＤの制御用の電圧源は省略してある。使
用中においては、異なる電圧が第１パネル２１及び制御
電極２５にタッチ位置を測定するため及びＬＣＤを制御
するために各々印加される。尚、前記他の電流メータ５
７は第１パネル２１に種々の位置で接続された多数の電
流メータを表している。そして、これらの電流メータは
第１コンデンサ板への電流を測定するように作用し、こ
れらからタッチ位置が決定される。
【００３６】タッチ位置の測定に際し、第３パネル２３
は第１パネル２１と制御電極２５、２７との間の遮蔽と
しても作用する。制御電極２５、２７からの漏れ場は第
３パネル２３により阻止されるので、それら場が第１パ
ネル２１に電流を生じさせることはない。従って、タッ
チ位置の測定は漏れ場により妨害されることはない（逆
に、ＬＣＤの制御は第１パネル２１上の測定電圧が小さ
な効果であるならば該測定電圧により妨害されることは
ない）。
【００３７】図５は、更に他のタッチ・スクリーンとＬ
ＣＤとの更に他のアセンブリの概念的断面図である。こ
の断面図は第１導電性パネル４０と、第１制御電極４１
と、液晶層４２と、第２制御電極４３と、弾性要素４４
a、４４bと、第３パネル４５と、第２パネル（導電層４
６）とを順次示している。
【００３８】第１パネル４０上に力が発生されると、第
１パネル４０、第１制御電極４１、液晶層４２及び第２
制御電極４３により形成されるアセンブリは第３パネル
４５に向かって移動し、これにより第３パネル４５と第
２制御電極４３とにより形成されるコンデンサの容量値
は増加する。この容量値は、好ましくは、図２に示した
構成により測定され、その場合第１、第２及び第３のコ
ンデンサ板は第２制御電極４３、第３パネル４５及び導
電層（第２パネル）４６に各々対応する。前述したよう
に、上記導電層４６は例えばＬＣＤが金属テーブル上に
載置された場合のような好ましくない容量性効果を防止
するように作用する。
【００３９】必要ならば、磁気位置センサ（ディジタイ
ザ・タブレットとしても知られている）の導体パターン
を第２制御電極４３と第３パネル４５との間に設けるこ
ともできる。このセンサは磁場を発生する触針（スタイ
ラス）が表示器に接触する位置を測定するよう作用す
る。その場合、上記センサの導体パターンは第２制御電
極４３の代わりにコンデンサ板として作用する。
【００４０】図６は、発生された力の測定を処理するた
めの回路の一実施例を示している。この図は、例示とし
て、第１コンデンサ板５０、第２コンデンサ板５１、第
３コンデンサ板５２、電圧源５５及び電流メータ５６を
備えた図４の構成を含んでいる。
【００４１】上記回路は、前記電圧源５５を駆動するた
めの駆動回路６０を有している。また、上記電流メータ
５６は狭帯域検波器６２、減算手段６４及び位置依存型
補正手段６５の縦続接続に接続されている。減算手段６
４には零力の容量のためのメモリ６７が結合されてい
る。また、位置依存型補正手段６５には位置センサ６８
が結合されている。
【００４２】動作中においては、駆動回路６０は例えば
２２ｋＨｚのような所定の周波数の交流電圧を発生し、
この交流電圧は電圧源５５により第２コンデンサ板５１
と第３コンデンサ板５２との間に印加される。これに応
答して、電流メータ５６を介して電流が流れる。そし
て、測定された電流は狭帯域検波器６２に供給される。
この電流の振幅は容量値の尺度となる。上記狭帯域検波
器６２は、実質的に、発生された周波数（２２ｋＨｚ）
の信号のみを検出し、当該電流の振幅に比例した信号を
出力する。減算手段６４は上記信号から零値、即ち力が
発生されていない場合の電流振幅、を減算する。
【００４３】上記減算手段６４の出力端における信号は
原理的には発生された力の尺度となる。しかしながら、
容量変化は力に依存するのみならず該力が発生される位
置にも依存することが分かった。このことは前記弾性要
素２４a、２４bが可撓性の無い叉は殆ど可撓性の無い接
続部に置換される場合に特に当てはまる。そのような場
合、容量変化はガラス基板２２の曲がりによる。所与の
力に対するガラス基板２２の曲がりの程度は、該力が発
生される位置に依存する。典型的な曲がりは、基板２２
の中心で発生された１０Ｎの力に対して１ｍｍに達し、
また第３パネル２３と第１制御電極２５との間の接続部
で発生される力に対しては略零である。装置を小型にす
るため及び第１パネル２１と液晶層２６との間の視差を
最少にするために、第３パネル２３と第１制御電極２５
との間の距離は、好ましくは、上記曲がりよりは大きく
しない。その場合は、曲がりがタッチ力効果のかなりの
部分を決定する。
【００４４】位置依存型補正手段６５及び位置センサ６
８は、タッチ力と容量値の変化との間の関係の位置依存
性を補正するために設けられている。位置センサ６８用
としては好ましくは第１パネル２１が使用される。上記
補正手段においては、測定された容量変化に、タッチ力
が発生された位置に依存する補正係数が乗算される。
【００４５】上記補正係数は原理的には薄板の弾性変形
に関する式を用いて算出することができる。この計算は
各タッチに対して叉は全てのタッチに対して一度だけ実
施することができ、その後補正係数は当該装置のルック
アップ・テーブル中に位置の関数として記憶される。し
かしながら、実際には、タッチ位置と補正係数との間の
簡単な近似関係だけで充分であることが分かった。
【００４６】単純ではあるが好適な実施例では、補正係
数は力が発生される位置と第３パネル２３が第１制御電
極２５に機械的に接続される最寄りの位置との間の距離
に比例するものとされる。他の好適な例では、補正係数
はスクリーンの中心に対して測定したタッチ位置のｘ及
びｙ座標の各絶対値の和に比例するものとされる。
【００４７】測定周波数としては例えば２２ｋＨｚが使
用される。この周波数においては表示器用制御信号の通
常の駆動周波数（例えば１５，６２５Ｈｚ）叉はその高
調波からの妨害を受けることがなく、しかも、この周波
数はＬＣＤの背景照明（バックライト）用に使用される
周波数（典型的には２５ｋＨｚ叉はそれ以上）よりも低
い。これによれば、他の信号が力の測定を妨害するのを
防ぐことができる。逆に、上記周波数は制御電極２５、
２７により表示器上に生成される画像への障害を防止す
るようにも選択されるが、この影響は小さい。
【００４８】液晶層２６の一方の側における制御電極２
５は多数のライン電極からなっている。前記測定周波数
（２２ｋＨｚ）に関する限り、これらの電極は全て同一
の電位を受ける。明らかではあるが、画像周波数（画像
を発生するために必要な）に関しては、通常は異なるラ
イン電極には異なる電位が印加される。このことは、例
えば共通接続点と上記各線電極との間の画像を制御する
各電圧源を用いることにより実現することができ、この
場合上記共通接続点は電圧源５５を介して第３パネル２
３に接続される。
【００４９】狭帯域検波器６２の帯域幅は測定されるべ
き力の変化速度に対応し、典型的には数十ヘルツ（例え
ば５０Ｈｚ）に達する。この狭帯域検波器６２は、好ま
しくは、駆動回路６０の制御の下で同期検波を利用す
る。
【００５０】零力用メモリ６７には、好ましくは、スク
リーン上に力が発生されていない時点で狭帯域検波器６
２の出力が記憶される。力が発生していないことは、第
１パネル２１を介しての電流変化が測定されない際の前
記位置センサ６８により検出することができる。このよ
うに、外側のコンデンサ板５０への電流の測定はタッチ
の検出に役立ち、中間のコンデンサ板５１への電流の測
定は力の測定に役立つ。
【００５１】駆動回路６０により発生される力センサの
測定周波数は、ＬＣＤ及び位置センサにおける他の信号
が可能な限り妨害とならないように、選択される。必要
ならば、タッチ力がない場合に異なる測定周波数におい
て妨害振幅を測定しておき、その後最も妨害の少なかっ
た周波数の一つを力測定用に使用することができる。こ
のような周波数の選択は、設計叉は組立の際に全てに対
して一度だけ、叉は力が発生していない場合に規則的な
間隔で繰り返し行うことができる。後者の場合は、例え
ば当該装置内のプロセッサ等の制御の下で行うことがで
きる。
【００５２】上記においては、測定を周波数選択的測定
に関して説明した。他の例として、時間多重的測定も可
能であり、その場合は力測定用に使用される電圧及び電
流の成分は、表示器にＬＣＤ制御信号が供給されない時
間スロット内における電圧及び電流とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、タッチ・スクリーンを備えた液晶表
示装置（ＬＣＤ）の概略側面図、
【図２】 図２は、タッチ・スクリーン上の電圧印加及
び電流測定用の構成を示す説明図、
【図３】 図３は、タッチ・スクリーンとＬＣＤとの他
のアセンブリの概略断面図、
【図４】 図４は、タッチ・スクリーン上の電圧印加及
び電流測定用の他の構成を示す説明図、
【図５】 図５は、タッチ・スクリーンとＬＣＤとの更
に他のアセンブリの概略断面図、
【図６】 図６は、発生された力の測定を実施するため
の回路の一実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
２１…第１の透明導電性パネル、２２…ガラス基板、２
３…透明導電層（第３のパネル）、２４a、２４b…弾性
要素、２５…第１制御電極（第２のパネル）、２６…液
晶層、２７…第２制御電極、５０…第１のコンデンサ
板、５１…第２のコンデンサ板、５２…第３のコンデン
サ板、５５…電圧源、５６…電流メータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 セウニス シーメン バッラー オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の導電性パネルを有すると共にスク
    リーン上のタッチ位置を前記第１のパネルにおける電流
    の変化から検出するようなタッチ位置センサを備えるタ
    ッチ・スクリーンを具備するデータ処理装置において、 当該装置は、前記タッチ・スクリーンに対して略平行に
    配置された第２の導電性パネルを備えるタッチ力センサ
    を有し、前記タッチ・スクリーンは上記第２のパネルに
    対して該第２のパネルに略垂直な方向に少なくとも部分
    的に移動可能であり、前記タッチ力センサは前記タッチ
    ・スクリーンと前記第２のパネルとの間の容量値から力
    を検出するように構成されており、当該装置がタッチに
    対して検出された位置及び力の組み合わせ処理をなすよ
    うに構成されていることを特徴とするデータ処理装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のデータ処理装置におい
    て、前記タッチ・スクリーンが前記第１のパネルと前記
    第２のパネルとの間に配置された第３の導電性パネルを
    有し、前記タッチ力センサが前記第３のパネルと前記第
    １及び／叉は第２のパネルとの間の容量を充電叉は放電
    するために前記第１及び／叉は第２のパネルから前記第
    ３のパネルへと流れる電流に基づいて前記容量値の変化
    を検出するようになっていることを特徴とするデータ処
    理装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載のデータ処理装置におい
    て、前記第１及び第３のパネルが前記第２のパネルに対
    して一緒に移動可能であり、前記タッチ力センサが前記
    第１及び第３のパネルへ、前記第２のパネルに対して同
    一の電気的測定電圧信号を供給するようになっているこ
    とを特徴とするデータ処理装置。
  4. 【請求項４】 請求項２叉は請求項３に記載のデータ処
    理装置において、前記第１及び第３のパネルが基板の反
    対側の面上に各々設けられていることを特徴とするデー
    タ処理装置。
  5. 【請求項５】 請求項２に記載のデータ処理装置におい
    て、前記第２及び第３のパネルは互いに略固定的に設け
    られ、前記タッチ力センサは前記第２及び第３のパネル
    へ、前記第１のパネルに対して同一の測定電圧信号を供
    給するようになっていることを特徴とするデータ処理装
    置。
  6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５の何れか一項に
    記載のデータ処理装置において、前記タッチ・スクリー
    ンと前記第２のパネルとが互いに弾性的に結合されてい
    ることを特徴とするデータ処理装置。
  7. 【請求項７】 請求項１ないし請求項６の何れか一項に
    記載のデータ処理装置において、前記タッチ・スクリー
    ンは可撓性を有し、前記タッチ力センサは前記タッチ力
    を、測定された前記容量値から、検出されたタッチ位置
    による補正をして検出するようになっていることを特徴
    とするデータ処理装置。
  8. 【請求項８】 請求項１ないし請求項７の何れか一項に
    記載のデータ処理装置において、画像を制御するための
    制御電極が設けられた画像表示面を有し、前記制御電極
    が前記第２及び／叉は第３のパネルの一部を形成してい
    ることを特徴とするデータ処理装置。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載のデータ処理装置におい
    て、前記タッチ力センサは前記制御電極を制御するライ
    ン周波数の高調波の間の周波数を持つ交流電圧に基づい
    て前記容量値を測定するようになっていることを特徴と
    するデータ処理装置。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載のデータ処理装置にお
    いて、前記タッチ・スクリーンのタッチが検出されてい
    ない場合に複数の周波数の前記交流電圧に関して妨害測
    定を行い、前記容量値の測定に際しては上記周波数の中
    の比較的妨害の少ない周波数を選択して使用するように
    構成されていることを特徴とするデータ処理装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１ないし請求項１０の何れか一
    項に記載のデータ処理装置において、前記第２叉は第３
    のパネルが磁気触針位置センサ用の導体トラック系を構
    成していることを特徴とするデータ処理装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１ないし請求項１１の何れか一
    項に記載のデータ処理装置において、画像表示面を有す
    ると共にタッチに応答して検出されたタッチ位置に対応
    する前記画像表示面上の位置に画像を形成するように構
    成され、当該装置は検出されたタッチ力が大きくなるに
    つれて前記画像を拡大するようになっていることを特徴
    とするデータ処理装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１ないし請求項１０の何れか一
    項に記載のデータ処理装置において、当該装置が検出さ
    れたタッチ力を複数の閾値と比較し、超えた閾値に依存
    して異なる処理を実行するようになっていることを特徴
    とするデータ処理装置。
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