JPH1097382A

JPH1097382A - タッチスクリーン付き端末装置及びタッチスクリーン

Info

Publication number: JPH1097382A
Application number: JP17371297A
Authority: JP
Inventors: Mikko Terho; テルホミッコ; Risto Poramo; ポラモリスト; Jukka Lekkala; レッカーラユッカ
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1998-04-14
Also published as: FI962692A; EP0817110A3; FI962692A0; EP0817110A2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の範囲は接触感知ディスプレー構造
（５０）であり、これとの関係で接触感知素子（２０、
４０）が使用される。【解決手段】本発明の接触感知ディスプレー構造（５
０）では、接触感知素子（２０、４０）は、ディスプレ
ー（１２、１０１）の下の保護されたスペースに置かれ
ている。ディスプレー（１２、１０１）に触れると、力
はディスプレー（１２、１０１）を通して接触感知フィ
ルム（２０、４０）に伝わる。接触を検出するために好
ましくは例えばＥＭＦ（Electro Mechanical Film （電
気機械フィルム））フィルム（２０、４０、１０６）が
使用され、ディスプレーとしては例えばＬＣＤディスプ
レーが使用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、情報を表示すると
ともに情報を該端末装置に入力するためのタッチスクリ
ーンを有する端末装置と、タッチスクリーンとに関し、
このタッチスクリーンは、前後に配置されたディスプレ
ー・ユニット及び力に基づいて接触を検出する力感知手
段を有し、該力感知手段は該ディスプレー・ユニットの
後ろに配置されている。

【０００２】

【従来の技術】“タッチスクリーン”ディスプレーは、
ユーザーインターフェースの入出力インターフェースと
して、即ちディスプレーとして且つ例えばキーパッドと
して機能することのできるディスプレーである。タッチ
スクリーンによって、ユーザーは、情報を入力すること
ができるとともに、自分の指又は例えばプラスチック製
先端部付きのペンで該ディスプレーの表面に触れること
によって所望の機能を選択することができる。通常、タ
ッチスクリーンと関連して、テキストに基づくメニュー
やアイコンが使用され、該ディスプレーの表面のそれら
の上に触れることによってユーザーは所望の機能を起動
させることができる。多くの方法でタッチスクリーンを
実現することができる。スクリーンへの接触を、例えば
互いに交差するようにディスプレーの前に配置された赤
外線及び光検出器を用いて、検出することができる。こ
の方法は、主として、コンピュータのモニターなどの、
陰極線管を備えた大型のディスプレーとの関係で使用さ
れる。ディスプレーの表面に取り付けられた透明なフォ
イル（箔）を利用して静電容量又は抵抗を測定すること
により接触を検出することもできる。

【０００３】現在、特に小型の装置で非常に一般的とな
っているディスプレーはＬＣＤ（Liquid Crystal Dipla
ys（液晶ディスプレー））である。ＬＣＤは、透明な電
極と、液晶を内蔵する手段と、偏光フィルターとから成
る薄いディスプレーである。最もありふれた構造の１つ
は、いわゆる“ねじれネマティック”型ＬＣＤディスプ
レーである。その構造では、ガラス板同士の間に設けら
れた液体層の分子を制御電圧により所望の方向に向け、
ディスプレー・エレメントの光学的特性を変化させてデ
ィスプレーに所望の図形を発生させるようになってい
る。

【０００４】タッチスクリーンを実現する非常にありふ
れた方法は、接触感知面をＬＣＤディスプレー上に設け
ることである。それを実現する最も普通の方法は、透明
な接触感知フィルムをＬＣＤディスプレーの表面に取り
付けることであり、このフィルムに触れると、その電気
的特性が変化する。該フィルムに向けられた接触により
生じる力は、普通は、該接触感知フィルムに配置された
ポイントを測定することから抵抗測定を通して検出され
る。これらの解決策は、例えば、一般にＰＤＡ（Person
al Digital Assistant（個人用デジタルアシスタン
ト））と呼ばれている電子ポケットコンピュータに使用
されている。接触を感知する透明なフィルムをＬＣＤデ
ィスプレーの表面に取り付けると、そのフィルムが光学
的歪みを引き起こし、特に該ディスプレーのコントラス
トを低下させるので、該ＬＣＤディスプレーの品質に問
題が生じる。また、これらの接触感知面は磨耗したり破
損したりしやすい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】米国特許公報第５、１
０５、１８６号は、光学的検出に基づく接触感知ディス
プレーによって上記の問題を解決しようとしている。前
記特許公報が提示した解決策は、半透明反射器を下に据
え付けたＬＣＤディスプレーである。その半透明反射器
の下には、例えば光感知ＬＤＲ（Light Dependent Resi
stor (光依存抵抗器））抵抗器などの光検出手段が配置
される。例えば指が該ディスプレーに触れると陰が生じ
て、その指の場所からの光の進行が遮断されることにな
るので、それらの検出器により、該光検出器に到達する
光の量を測定することによって該ＬＣＤディスプレーへ
の接触を検知しようとしている。しかし、周囲の光の変
化や、光を受け取る方向や、該ディスプレーの位置が、
信頼できる検出を大いに妨げるので、光の量に基づく測
定は困難である。その上、照明条件が悪いと、その検出
は必ずしもうまくはゆかない。ＬＣＤディスプレーの必
須のコンポーネントである、該ディスプレーの下に置か
れる反射器は、前記の特許公報の構成においては、半透
明の反射器と置換されざるを得なくなっている。そのた
めに、そのＬＣＤディスプレーのコントラストは、反射
器が従来と同様に例えば鏡によって実現されていたなら
ば到達し得たのと同じレベルには到達しない。前記の特
許公報に記載されている解決策を用いれば、接触感知フ
ィルムの磨耗や破損の危険等の、前節に記載した在来の
タッチスクリーンの問題の一部を防止することができ
る。しかし、前記の解決策は、検出に信頼性がないこと
やコントラストが低下するなどの新たな欠点を包含して
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】今、タッチスクリーンが
発明され、それを使えば上記の問題を緩和することがで
きる。本発明のディスプレー構造では、接触面の側から
見て該ディスプレーの下に接触感知素子が置かれる。該
ディスプレーに触れると、該ディスプレーは撓んで、機
械的なインパルスを該接触感知素子に伝える。該接触感
知素子からのインパルスは、該素子と関連して設けられ
ている検出手段により解読される。該接触感知素子はデ
ィスプレーの下に置かれるので、本発明は、好ましいこ
とに、ディスプレーの光学的特性を制限しない。この方
法で高品質のタッチスクリーンを得ることができ、その
製造コストは低いので、多くの用途に適している。本発
明は、接触感知ＥＭＦ（Electro Mechanical Film （電
気機械フィルム））フィルムとＬＣＤディスプレーとの
組み合わせとして実現するために好ましく適用可能であ
るが、同等の特性を有する他の素子を使用することもで
きる。

【０００７】本発明の端末装置及びタッチスクリーン
は、該タッチスクリーンのディスプレー・ユニットの接
触面が、接触を受ける接触面を形成するようになってい
ることを特徴とする。

【０００８】次に、添付図面を参照して本発明を一層詳
しく説明する。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、タッチスクリーンの１つの
好ましい実施例を例として取り上げて本発明を詳しく説
明する。このタッチスクリーンではＬＣＤディスプレー
がディスプレーとして使用され、ＥＭＦフィルムが接触
感知素子として使用されている。

【００１０】図１は、最も広く使用されているいわゆる
“ねじれネマティック”型の液晶ディスプレー１２の横
断面を示している。液晶ディスプレー１２は、透明な電
極３、液晶分子１５を含む液晶層５、及び偏光フィルタ
ー１及び９から成っている。ディスプレーのユーザーに
最も近いところに（図の一番上側）偏光フィルター１が
あり、これは、液晶層５を保護するガラス板２の上にあ
る。電極３（ディスプレー内に見えるパターン）は、伝
導性の透明な層（例えば、インジウム酸化錫（indiumti
noxide、ITO ）を用いてガラス板２の下に設けられる。
いわゆる配向層４が電極３の表面に統合されている。そ
れに接する液晶層５の中の液晶分子１５は配向され、そ
の様にして液晶層５全体（液晶分子１５を内包している
配向層４及び６の間の層）の中の分子を希望通りに配向
させる。液晶層５の他方の側には配向層６があり、次に
電極３と同様の透明電極７がある。次の層は保護ガラス
層８であり、その底面に偏光フィルター９が設けられて
いる。偏光フィルター９の偏光軸は本質的に偏光フィル
ター１の偏光軸と平行である。偏光フィルター９の他方
の側に反射器１０があり、これは図において上向きに光
を反射する。

【００１１】所望のパターンに配設されているディスプ
レー・エレメント、即ち電極３及び電極７、の間に、電
源１３及びスイッチ１１を用いて電場を印加することに
より、ディスプレーを制御する電場を印加する。液晶デ
ィスプレーの機能は、該ディスプレー内に電場が無いと
きには光は層１〜９を通して進んで反射器１０から反射
されるという現象に基づいている。その場合、ディスプ
レーの背景は明るく見える。制御電圧１３が電極３及び
７の間に印加されると、それにより生じた電場は、偏光
フィルター１及び９で偏りを与えられた光が該構造を通
過できなくなって該構造に吸収されることとなるよう
に、媒体５の中の液晶分子１５を回転させる。その場
合、電極３に隣接する背景は黒く見える。制御電圧のレ
ベルを調整することによって種々の程度の暗さを得るこ
とができる。これは単色ディスプレーの機能についての
説明であるが、カラー・ディスプレー及び他の種類のデ
ィスプレーとの関係での本発明の使用を制限するものは
何もない。

【００１２】図２は、ＥＭＦ（電気機械フィルム）２０
の構造を示す。ＥＭＦフィルム２０は、２軸配向プラス
チックフィルム２４であり、その中には微少バブル２３
が製造段階で形成されている。ＥＭＦフィルムを製造す
る１つの方法は、製造段階で意図的に不純物をプラスチ
ック２４に加えることであり、それは、該フィルムが引
き延ばされるときにプラスチック２４の中に小さな割れ
目（微少バブル２３）を生じさせる。微少バブル２３の
２軸配向は、製造時に該プラスチックフィルムを幅方向
及び縦方向の両方に引き延ばして微少バブル２３を平ら
に且つ卵形にすることにより得られている。通常、微少
バブル２３の直径は約１００μｍ、厚みは約０．５μｍ
である。

【００１３】製造時に、コロナ放電によりプラスチック
フィルム２４の中に例えば約１ｍＣ／ｍ２の永久電荷を
生じさせることによって、プラスチックフィルム２４は
エレクトレットにされている。コロナ放電中では、電場
が非常に強いために、空気がイオン化して、微少バブル
２３とプラスチック２４との境界面に生じたポテンシャ
ルの穴に自由電荷が捕らえられる。ＥＭＦフィルム２０
の両面に、蒸着された又はかぶせられた薄い金属フィル
ム電極２１、２２がある。ＥＭＦフィルム２０の構造と
製造方法とは米国特許公報第４、６５４、５４６号に記
載されている。ＥＭＦフィルム２０に力又は圧力を加え
ると内部電荷分布が変化し、それは電極２１及び２２の
上の鏡映電荷分布の対応する変化として見える。

【００１４】鏡映電荷分布の変化を幾つかの方法で測定
することができる。その方法の１つは、電極２１及び２
２の間の電圧を測定することである。ＥＭＦフィルムの
内部抵抗はギガオーム又はテラオームの程度であり、従
って良好な測定結果を得るためには、測定増幅器の入力
インピーダンスは少なくともメガオームでなければなら
ないが、好ましくは数十又は数百メガオームである。こ
れは高度な要件を測定装置に課す。ＥＭＦフィルム２０
における電荷の変化を測定するもっと好ましい方法は、
図３に示されている電荷増幅器を使用することである。
電荷増幅器３０では、フィルムの電極２１、２２の間の
電流を短絡回路で測定する。電荷増幅器接続（図３）
は、演算増幅器３０、抵抗器３１及び３３、及びコンデ
ンサ３２及び３４から成る。抵抗器３１及びコンデンサ
３２は演算増幅器３０の入力インピーダンスを平衡させ
るために使われていて、これらは該接続の伝達関数に影
響を及ぼさない。抵抗器３３は、直流増幅を制限するた
めに使われている。演算増幅器３０の入力は、ＥＭＦフ
ィルム２０の電極２１及び２２に接続されている。電荷
増幅器接続の出力で、ＥＭＦフィルム２０に加わってい
る力又は圧力の変化量に比例する出力電圧、ΔＵ_outが
得られる：

【数１】ここでΔＱはＥＭＦフィルム２０の電極２１及び２２の
間の電荷の変化量であり、Ｃはコンデンサ３４のキャパ
シタンスである。

【００１５】保護装置２５（図３）を測定電極に付加す
ることにより、図２の構造にＥＭＦフィルム２０を使用
することができる。保護装置２５は、例えば、薄い電極
２０、２１を電気的に（EMC 、 Electromagnetic Compa
tibility（電磁的両立性））且つ／又は機械的に保護す
る薄い金属又はプラスチックのシートであってよい。図
４は、いわゆるデュアルＥＭＦフィルム４０を示す。そ
の中央の電極４３は２つの機能フィルム半部４１及び４
２のための共通“ホット”電極４３として作用し、外側
の電極４４及び４５は接地された保護電極を形成する。
機能に関しては、共通電極４３は図２及び３に示されて
いる別の実施例の電極２２に相当し、互いに接続されて
いる外側電極４４及び４５は、電極２１に相当する。電
極４３と電極４４及び４５の対との間の電荷分布の変化
は、デュアルＥＭＦフィルム４０の出力４６及び４７を
図３に示されている演算増幅器３０の入力に接続するこ
とによって同様に検出される。

【００１６】図５は、本発明のタッチスクリーン５０の
構造を示しており、この構造ではデュアルＥＭＦフィル
ム４０がＬＣＤディスプレー１２の下に置かれている。
この場合、指５１がＬＣＤディスプレー１２の表面の上
の偏光フィルター１を押すと、ＬＣＤディスプレー１２
は撓んで、その力を更にＥＭＦフィルム４０に向ける。
支持ベース５２に当接しているＥＭＦフィルム４０の保
護電極４５と支持ベース５２とは協同して堅固な表面を
形成しており、それは、ＥＭＦフィルム４０と比べて本
質的に弾力を欠いているので、ＥＭＦフィルム４０は指
５１の場所で押し合わされる。押すことにより生じた力
によって図２の説明で記載したように出力４６及び４７
の間に電位差を生じさせる。この様に、例えば図３の電
荷増幅器と当業者に従来から知られている電圧計５４と
を用いて出力４６及び４７の間の電圧を測定することに
よって、接触を知ることができる。支持スタッド５３を
ＬＣＤディスプレー１２に取り付けることは従来公知で
ある。接触により引き起こされて結局は現れる妨害を無
くするために、そして特に本発明のタッチスクリーンの
接触検出の分解能を高めるために、ＬＣＤディスプレー
１２内の支持スタッド５３の数を増やすことができる。
支持スタッド５３の数が多いほど、より高い接触検出精
度が得られる。

【００１７】タッチスクリーン５０の機能は試験構造に
より試験されている。図６（Ａ）は使用された試験構造
の側面図であり、図６（Ｂ）はそれを上から、即ちディ
スプレーの接触面の方向から見た図である。この試験構
造の底部はアルミニウムの厚い板６０により形成されて
いる。厚い底板６０は、この構造が測定中に撓むのを防
止する。ＥＭＦフィルム２０はアルミニウム板６０に接
着されている。同じく、ＬＣＤディスプレー１２はＥＭ
Ｆフィルム２０の上に接着されている。ＥＭＦフィルム
２０の電極２１（アルミニウムフォイル）に、図６
（Ｂ）に示されているパターンが焼き付けられており、
そのパターンは、４つの別々の電極Ａ１〜Ａ４により形
成される電極領域６１を有する。試験で使用された電極
領域６１は、幅が約１５ｍｍ、高さが約３２ｍｍであ
り、各電極の高さは約８ｍｍであった。他に、４つの電
極Ａ１〜Ａ４の同様のグループが４つあるが、それらの
寸法は異なっている。図では、それらに符号ＩＩ〜Ｖが
付されている。ＬＣＤディスプレー１２の、個々の電極
Ａ１〜Ａ２の部位を押しながら各電極Ａ１〜Ａ４からの
信号を測定することによって、図６に示されている構造
が試験された。同様の測定が電極グループＩＩ〜Ｖにも
行われ、測定結果は本質的に電極領域６１からの試験結
果と同様であった。電極領域６２の最小の電極Ｅ１及び
Ｅ２は高さが約２ｍｍ、幅が１５ｍｍであったが、測定
結果によると、使用される電極Ａ１〜Ａ４、Ｅ１−Ｅ２
のサイズを更に小さくして接触検出精度を改善すること
ができる。

【００１８】図７（Ａ）は、接触感知ディスプレー構造
５０の電極Ａ１の部位を押したとき、個々の電極Ａ１〜
Ａ４により生成される相対信号強度を示している。図７
（Ａ）から、指５１がＬＣＤディスプレー１２の表面
（偏光フィルター１）に接触すると下向きの信号ピーク
が生じることが分かる。同様に、指がＬＣＤディスプレ
ー１２から離れるとき、上向きの信号ピークが生じる。
この結果から、接触された領域にある電極Ａ１により生
成された信号が、Ａ１の隣の電極Ａ２により生成された
信号より明らかに強いことが明らかに分かる。従って、
指で押された領域を簡単なレベル検出器９２Ａ、９２Ｂ
（図９（Ａ））により容易に検出することができる。同
様に、図７（Ｂ）は、ＬＣＤディスプレー１２の電極Ａ
２の部位が押されたときに電極Ａ１〜Ａ４により生成さ
れる信号を示す。この場合には電極Ａ２により生成され
た信号が最強であり、従ってそれがレベル検出器によっ
て識別される。この両図において水平軸のスケールは接
触時と撤去時とをミリ秒単位で表しており、垂直軸の値
は電極Ａ１〜Ａ４からの相対電圧を表している。これら
の結果は、ディスプレー１２の接触面がディスプレー１
２を通ってＥＭＦフィルム２０、４０に移っていること
を証明している。

【００１９】典型的なＥＭＦフィルムの感度は約２７ｐ
Ｃ／Ｎであるが、その値は該フィルムの構造と製造プロ
セスとによりまちまちである。本発明の接触感知ディス
プレー構造５０では、接触を検出するために使われる結
合は容量性であり、このことはデュアルＥＭＦフィルム
４０が押圧力や圧力ではなくて該フィルムに向けられた
力の変化に反応することを意味する。シングルＥＭＦフ
ィルム２０もこれと全く同様に作用する。力の変化に基
づく検出は、好都合なことに、出力電極４６及び４７
（図４及び５）の間で測定された電位差の変化から多目
的に使用できる情報を収集することを可能にする。

【００２０】電位差は、ＥＭＦフィルム４０に向けられ
た力に比例するので、異なる力でＬＣＤディスプレー１
２を押せば異なる機能が始動するようになっている接触
感知ディスプレー構造５０を実現することが可能であ
る。例えば、ＬＣＤディスプレー１２に接触することに
より供給された情報が正しく入力されていることを確認
したい場合に、本発明のこの特徴を利用することができ
る。その場合、ＬＣＤディスプレー１２の選択されたポ
イントを強く押したり、或いは希望に応じて任意のポイ
ントを強く押すことにより、一定の入力確認機能が実行
される。ＬＣＤディスプレー１２の強い押圧は、例えば
多レベル検出器により、検出される。同じく、ＬＣＤデ
ィスプレーに向けられる力が強くなりすぎるのを防止す
るために、種々の装置に多レベル型レベル検出器を使用
することができる。その場合、ＥＭＦフィルム２０、４
０から検出された信号が或る所定限界値を超えたときに
警告信号を発生させることによってＬＣＤディスプレー
１２の破損を好ましく防止することができる。

【００２１】接触感知ディスプレー構造５０に向けられ
ている力の変化の検出に基づく本発明の検出は非常に迅
速で正確であり、指で該ディスプレーを押すときも指を
該ディスプレーの表面から離すときも同じく作用する。
従って、押す動作の持続時間を明らかにしやすい。従っ
て、接触感知ディスプレー構造５０のＬＣＤディスプレ
ー１２の１２個のセクションの各々に、押す動作の持続
時間に応じて数個の機能を配分することができる。指で
押し、指を持ち上げる動作と、それが行われた場所とを
表示する能力は、コンピュータから従来公知となってい
る“ドラッグ・アンド・ドロップ”機能（“drag and d
rop ”function）を実現することも可能とする。“ドラ
ッグ・アンド・ドロップ”機能では、例えばコンピュー
タのユーザーは、マウスのボタンを自分の指で押してそ
れを下げた状態に保つことによって、そのときにポイン
タがあった場所にあったディスプレー要素を該ポインタ
で捉える。その後、ユーザーは、自分が選択したその要
素を所望のポイントまで引きずってゆき、自分の指をマ
ウスのボタンから離すことによってその要素を解放する
ことができる。同じ原理に従って、本発明の接触感知デ
ィスプレー構造５０は、指又は特別のポインティング・
デバイスをＬＣＤディスプレー１２の表面上で動かすだ
けでＬＣＤディスプレー１２においてテキスト列や図形
を楽に移動させることを可能とする。

【００２２】図８（Ａ）及び８（Ｂ）は、ＥＭＦフィル
ム２０、４０の表面の伝導フィルム２１、２２、４４に
パターンを作り出す２つの異なる方法を示す。一定の機
能を選択するための別々のグラフィック・アイコンが数
個だけディスプレーに作られるような場合にそうである
ように、ディスプレーで扱われる情報が高い解像度を必
要としない場合には、図８（Ａ）に示されているよう
に、押されるべき各領域に個々の電極８０〜８
０′′′′′を設けるのが好ましい。この場合、各領域
に、例えば図３の電荷増幅器などの、信号増幅器が個別
にある。その場合、押す毎に信号Ｓ１〜Ｓ６が個別に生
じる。高い解像度が要求される場合にはマトリックスを
使って接触感知ディスプレー構造５０への接触を検出す
るのが有益であり、それを使えば、指示されるべき各領
域にそれ自身の電極が必要とされるわけではないので、
好ましいことに信号Ｙ１〜Ｙ４及びＸ１〜Ｘ５の数を減
らすことができる。図８（Ｂ）に示されているこの実施
例では、シングルＥＭＦフィルム２０が使用される。水
平の行Ｙ１〜Ｙ４に対応する電極は、薄いフィルム２０
の上面２１にパターン付けされている。また、垂直の列
Ｘ１〜Ｘ５に対応する電極はフィルム２０の底面２２に
パターン付けされている。各電極Ｙ１〜Ｙ４及びＸ１〜
Ｘ５のために１個の増幅器３０が設けられ、その９個の
増幅器の各々の１端子は同じ電位に接続され、例えば、
増幅器３０の負の端子が地電位に接続される。水平信号
Ｙ１〜Ｙ４及び垂直信号Ｘ１〜Ｘ５を地電位と比較する
ことにより、それらの信号から接触点が検出される。例
えば、ＥＭＦフィルム２０のポイントＸ１／Ｙ４が押さ
れたときには、地電位と電極Ｙ４及びＸ１との間に電荷
の変化が生じる。電荷が変化すると電極Ｙ４及びＸ１の
論理状態が変化して、プロセッサ９７はポイントＹ４／
Ｘ１の押圧を検出する。このマトリックス法では、使用
される論理に高度の知性が要求されるけれども、増幅器
３０及び電極Ｙ１〜Ｙ４及びＸ１〜Ｘ５の量を節約する
ことができる。

【００２３】本発明の接触感知ディスプレー構造５０に
おいて図８（Ａ）のＥＭＦフィルム２０の電極８０〜８
０′′′′′のために個々の信号Ｓ１〜Ｓ４が使用され
るか、それとも図８（Ｂ）のマトリックス法が使われる
かに関わらず、電極８０〜８０′′′′′、Ｙ１〜Ｙ
４、及びＸ１〜Ｘ５から得られた信号は前置増幅器９１
Ａと９１Ｂ、及び前置増幅段９１Ｃ（図９（Ａ）及び９
（Ｂ））で増幅される。例えば、図３に示されている電
荷増幅器接続を用いて各前置増幅器を実現することが可
能である。各電極に個別の信号Ｓ１〜Ｓ６がある場合に
は、好ましいことに簡単なレベル検出器９２Ａ及び９２
Ｂを用いて検出を行うことができる。レベル検出器９２
Ａ及び９２Ｂは、前置増幅器９１Ａ及び９１Ｂから受け
取った信号レベルを所定の限界値と比較し、その所定限
界値を超えたか否かにより論理“０”又は“１”を出力
することによって指示を与える。必要ならば多レベル電
荷増幅器９２Ａ及び９２Ｂを使用することもでき、その
場合には、ＥＭＦフィルム２０、４０に向けられた力を
所望の精度で示すことが可能である。その場合、指示を
行うためにはレベル検出器９２Ａ及び９２Ｂ１個あたり
に必要なビット数は当然に多くなる。レベル指示器９２
Ａ及び９２Ｂの出力から解読されたデジタル信号を更に
論理ユニット９３で処理することができる。論理ユニッ
ト９５と関連させてクロック９４を設けることにより、
例えば、ＥＭＦフィルム２０、４０に向けられた押圧動
作の持続時間を測定することが可能となる。また、論理
ユニット９５を用いて、例えば、キーパッドを意味する
ＥＭＦフィルム２０、４０の表面を通して一定のコード
ナンバーを打ち込むなどの一定の押圧シーケンスを認識
することが可能である。ＰＬＤ（Programmable Logic D
evice （プログラマブル論理デバイス））論理回路及び
ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuits
（特定アプリケーション用集積回路））回路などの、当
業者に従来から知られているコンポーネントを用いて論
理ユニットを実現することができる。また、図９（Ｂ）
との関係で説明したように、プロセッサ９７及びメモリ
ー９８で実行されるプログラムを通して論理ユニット９
３を実現することができる。

【００２４】図８（Ｂ）のマトリックスに基づく検出法
ではアナログ・マルチプレクサー９５が使用される。ア
ナログ・マルチプレクサー９５は、被制御アナログスイ
ッチ回路網である。アナログ・マルチプレクサー９５
は、電位の検出とメモリー９８での登録のためにＡ／Ｄ
変換器９６へ信号Ｙ１〜Ｙ４及びＸ１〜Ｘ５を切り換え
る。プロセッサ９７は、Ａ／Ｄ変換器９６から読みとっ
た値を解読して、前節で述べたように、それを所定限界
値と比較する。

【００２５】アナログ・マルチプレクサー９５の利点
は、好ましいことに、高価なＡ／Ｄ変換器９６が１個し
か必要でないことである。数個のＡ／Ｄ変換器を使うこ
とを妨げるものは何もないけれども、マルチプレクサー
９５及びＡ／Ｄ変換器９６は高速であるので、幾つもの
Ａ／Ｄ変換器９６は一般に不要である。Ａ／Ｄ変換器９
６はプロセッサ９７に直結されているので、信号Ｙ１〜
Ｙ４及びＸ１〜Ｘ５を濾波し検出する際に複雑なアルゴ
リズムを実行することができる。複雑なアルゴリズムの
例は、例えば、先に述べたＬＣＤディスプレー１２の表
面上で実行される“ドラッグ・アンド・ドロップ”機能
と引きずられた図形の認識である。プロセッサ１１６が
必要とする該アルゴリズムと他のプログラムコードとは
メモリー１１７に記憶される。

【００２６】本発明の接触感知ディスプレー構造５０に
用いられるＥＭＦフィルム２０、４０は非常に薄いの
で、体積が非常に小さいタッチスクリーンを製造するこ
とが可能である。押圧を検出するためにＥＭＦフィルム
２０、４０を使うことができ、従ってそれは図１０
（Ａ）及び１０（Ｂ）に示されている本発明の好ましい
実施例に極めて適している。図１０（Ａ）は端末装置１
００を示しており、この場合にはそれは移動局１００で
ある。該移動局は、ディスプレー１０１と、メニューキ
ー１０２と、数字キー１０３とを有する。移動局１００
のディスプレー１０１は本発明のタッチスクリーン（図
５）である。このタッチスクリーンのＥＭＦフィルム２
０、４０は、キーパッド１０２及び１０３の下に延ばさ
れている。従って、キーパッド１０２及び１０３は、同
じＥＭＦフィルム２０、４０を利用して実現されてい
る。

【００２７】図１０（Ｂ）は、移動局１００の側面図で
ある。ＬＣＤディスプレ−１０１はＥＭＦ−フィルム１
０６の上に配置されている。可撓性のＥＭＦフィルム１
０６はキーパッド１０２及び１０３の下に達している。
ＥＭＦフィルム１０６は、カバー１０５を通して、移動
局１００のカバー１０５の押圧又は該カバーに向けられ
た力の変化を認識することができるので、機械的なキー
や押しボタンを使わずにキーパッド１０２及び１０３を
実現することができる。移動局１００の外側から見る
と、キーパッド１０２及び１０３は実際には移動局のカ
バーの上の、塗装又は彫刻により作られた単なるマーク
に過ぎない。従って、ゴムマットや、例えば“金属ドー
ム”型のキーパッドに使われている、在来のキーパッド
から従来公知となっている金属フォイルは、好ましいこ
とに不要である。キーパッド１０２及び１０３には機械
的に磨耗するコンポーネントは全く不要であるので、そ
れらの信頼性を非常に高くし、小スペースで実現するこ
とができる。

【００２８】また、タッチスクリーン１０１とキーパッ
ド１０２及び１０３とは唯一のＥＭＦフィルム１０６で
実現されているので、非常に低い製造コストが達成され
る。ＥＭＦフィルム１０６は非常に薄いので、ＥＭＦフ
ィルム１０６を用いてキーパッド１０２及び１０３を実
現すれば、例えばかなり大きな電池１０７を、外回りの
寸法の小さな移動局１００の中に置くことが可能とな
る。

【００２９】図１０（Ｃ）は移動局１１０を示してお
り、これに本発明のタッチスクリーン５０が利用されて
いる。この実施例では、ディスプレー１０１全体がタッ
チスクリーン５０を利用して実現されている。両方のキ
ーパッド１０２及び１０３がＬＣＤディスプレー１２に
作られる記号を用いて実現されている。この実施例は、
ディスプレーに大きな画像を生じさせることを可能とす
るものであり、或いは数十行のテキストをディスプレー
１２に表示することができる。

【００３０】図１０（Ｄ）は、図１０Ａに示されている
移動局１００の横断面Ａ−Ａ’を示す。横断面Ａ−Ａ’
は、ディスプレー１０１の位置で作られている。ＬＣＤ
ディスプレー１０１はカバー１０５と一体化されてお
り、ＥＭＦフィルム１０６はＬＣＤディスプレー１０１
の直下に置かれている。図１０（Ｅ）は、同様に、キー
パッド１０３の位置での横断面Ｂ−Ｂ’を示している。
この図では、ＥＭＦフィルム１０６がどの様にカバー１
０５の底面に直接固定されているか分かる。その固定
を、例えば接着剤を用いて行うことができるけれども、
既に製造段階でＥＭＦフィルム１０６をカバー１０５の
表面に直接統合することも可能である。図１０（Ｆ）は
他の実施例を示しており、その実施例ではＥＭＦフィル
ム１０６はカバー１０５の内側に統合されている。ＥＭ
Ｆフィルム１０６が該カバーの外面により近い位置に置
かれるほど、ＥＭＦフィルム１０６の作用のためにはよ
り好都合である。ＥＭＦフィルム１０６をカバー１０５
の外面に置くことも可能である。しかし、その場合に
は、電極２１、４４の破損を防ぐためにＥＭＦフィルム
２０、４０、１０６の電極２１、４４の上に充分な保護
フィルムが確実に存在するようにしなければならない。

【００３１】以上は、実例を取り上げて本発明の実現及
び実施例を解説したものである。本発明は上記の実施例
の詳細に限定されるものではなく、本発明の特徴から逸
脱せずに本発明を他の実施例で実現し得るということは
当業者にとっては明らかなことである。上で提示した実
例は説明的なものであって、限定的なものではないと解
されるべきである。従って、本発明を実現し使用する可
能性は、特許請求の範囲の請求項によってのみ限定され
る。従って、請求項により定義される、同等の実施例を
包含する本発明の種々の実施例は、本発明の範囲に含ま
れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】“ねじれネマティック”型のＬＣＤディスプレ
ーの構成要素と構造とを示す図である。

【図２】接触感知ＥＭＦ（Electro Mechanical Film
（電気機械フィルム））フィルムの構造を示す図であ
る。

【図３】ＥＭＦフィルムにより生じたインパルスを増幅
するために使われる電荷増幅器を示す図である。

【図４】ＥＭＦフィルムの別の構造と、該フィルムの中
での電荷の分布とを示す図である。

【図５】本発明のタッチスクリーンとその構成要素とを
示す図である。

【図６】（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ本発明のタッチ
スクリーンの試験に使用された実施例を示す図である。

【図７】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ本発明のタッチス
クリーンについての試験結果を示す図である。

【図８】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ本発明のタッチス
クリーンに使用し得る電極を実現する方法を示す図であ
る。

【図９】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれＥＭＦフィルムの
電極から受信されたインパルスの処理と接触の検出とを
示す図である。

【図１０】（Ａ）乃至（Ｆ）はそれぞれ端末装置への本
発明のタッチスクリーンの適用を示す図である。

【符号の説明】

１…接触面１２…ディスプレー・ユニット１０１…タッチスクリーン１００，１１０…端末装置２０，４０，１０６…力感知手段（ＥＭＦフィルム）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ユッカレッカーラフィンランド国，エフイーエン−33730 タンペレ，リーナハルヤンカツ 10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】情報を表示するとともに情報を該端末装
置（１００、１１０）に入力するためのタッチスクリー
ン（１０１）を有する端末装置（１００、１１０）にお
いて、このタッチスクリーン（１０１）は、前後に配置
されたディスプレー・ユニット（１２）及び力に基づい
て接触を検出する力感知手段（２０、４０、１０６）を
有し、該力感知手段（２０、４０、１０６）は、接触面
（１）の側から見て該ディスプレー・ユニット（１２）
の後ろに配置されており、該ディスプレー・ユニット
（１２）は力を該力感知手段（２０、４０、１０６）に
伝えるようになっており、該ディスプレー・ユニット
（１２）は該タッチスクリーン（１０１）の接触を受け
止める接触面（１）を形成するようになっていることを
特徴とする端末装置。
【請求項２】該端末装置（１００、１１０）は、移動
端末装置であることを特徴とする請求項１に記載の端末
装置。
【請求項３】該ディスプレー・ユニット（１２）はＬ
ＣＤディスプレー（１２）であることを特徴とする請求
項１に記載の端末装置。
【請求項４】該力感知手段（２０、４０、１０６）は
ＥＭＦ（Electro Mechanical Film （電気機械フィル
ム））フィルムであることを特徴とする請求項１に記載
の端末装置。
【請求項５】接触とその接触の位置（１）とを指示す
るために、別々の導線（Ｓ１−Ｓ６）を有する金属フィ
ルム電極（２１、２２、８０−８０′′′′′）が該力
感知手段（２０、４０、１０６）の上に設けられている
ことを特徴とする請求項１又は４に記載の端末装置。
【請求項６】導線（Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４）を有す
る平行な長方形の第１金属フィルム電極（２１、Ｙ１、
Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４）が該力感知手段（２０、４０、１０
６）の第１面（２１）の上に設けられ、導線（Ｙ１、Ｙ
２、Ｙ３、Ｙ４）を有する平行な長方形の第２金属フィ
ルム電極（２２、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５）が前
記力感知手段（２０、４０、１０６）の第２面（２２）
の上に設けられており、該第１金属フィルム電極（２
１、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４）及び該第２金属フィルム
電極（２２、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５）は本質的
に互いに垂直な位置を占めており、該第１金属フィルム
電極（２１、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４）及び該第２金属
フィルム電極（２２、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５）
は、接触とその接触の位置（１）とを指示するマトリッ
クス構造を形成していることを特徴とする請求項１又は
４に記載の端末装置。
【請求項７】該力感知手段（２０、４０、１０６）
は、該カバー（１０５）を通して力に基づいてキー（１
０２、１０３）の押圧を検出するために、該端末装置
（１００、１１０）の該カバー（１０５）に付されてい
る該キー（１０２、１０３）の後ろに設けられており、
該力感知手段（２０、４０、１０６）は、該端末装置
（１００、１１０）の該カバー（１０５）の内面又は該
カバー（１０５）に置かれていることを特徴とする請求
項１に記載の端末装置。
【請求項８】情報を表示するとともに情報を入力する
ためのタッチスクリーン（１０１）において、前後に配
置されたディスプレー・ユニット（１２）及び力に基づ
いて接触を検出する力感知手段（２０、４０、１０６）
を有し、該力感知手段（２０、４０、１０６）は、接触
面（１）の側から見て該ディスプレー・ユニット（１
２）の後ろに配置されており、該ディスプレー・ユニッ
ト（１２）は力を該力感知手段（２０、４０、１０６）
に伝えるようになっており、該ディスプレー・ユニット
（１２）は該タッチスクリーン（１０１）の接触を受け
止める接触面（１）を形成するようになっていることを
特徴とするタッチスクリーン。
【請求項９】タッチスクリーン（１０１）を有する端
末装置（１００、１１０）との関係で接触とその接触の
位置とを検出する方法において、その接触及び接触の位置（１）は、該タッチスクリーン
（１０１）のディスプレー・ユニット（１２）の背後に
置かれた接触感知手段（２０、４０、１０６）によって
検出され、前記ディスプレー・ユニット（１２）は力を該接触感知
手段（２０、４０、１０６）に伝え、該ディスプレー・ユニット（１２）の表面（１）は該端
末装置（１００、１１０）のユーザーの接触を受け止め
ることを特徴とする方法。