JP6903726B2 - 力センサ付き入力デバイス - Google Patents

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Description

(関連出願の相互参照)
本特許協力条約特許出願は、2016年3月31日に出願された、「Force Sensor in an Input Device」と題する米国非仮特許出願第15/087,306号に対する優先権を主張するものであり、その内容はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
記載される実施形態は、全般的に力感知に関する。より具体的には、本実施形態は、電子デバイスにおける力センサに関する。
多くの電子デバイスは、ユーザ入力を受信するための1つ以上の入力デバイスを含む。スマートフォン、タブレットコンピューティングデバイス、ラップトップコンピュータ、ウェアラブル通信及び健康デバイス、並びにナビゲーションデバイス、などのデバイス、並びにディスプレイは、入力デバイスを含むか、又はそれに接続することができる。例えば、入力デバイスは、素子の選択などの、グラフィカルユーザインターフェース(GUI)とのユーザ対話に関する情報を、ホームページ及び他のGUI機能に戻って、コンピューティングシステムに提供することができる。別の例では、入力デバイスは、ユーザに関連付けられたバイオメトリックデータを捕捉又は受信し、そのようなバイオメトリックデータをコンピューティングシステムに提供することができる。
一般的に、入力デバイスの動作はバイナリである。例えば、キーボードのキーは、十分に押圧されて、ドームスイッチを圧潰し、出力信号を生成するか、又はそうでないかのいずれかである。入力ボタンは、十分に押圧されて、スイッチを閉鎖してアイコンを選択するか、又はそうでないかのいずれかである。
バイナリ入力は、2つの状態(存在するか又は存在しない、オン又はオフ、など)しか占有することができないという点において、本質的に制限される。いくつかの状況では、入力デバイスに適用される入力の力も検出して測定することが有利であり得る。更に、力が連続的な値にわたって測定されれば、検出された力は非バイナリ入力として機能することができる。
入力デバイスは、電子デバイスに含むことができ、又は有線若しくは無線接続を用いて電子デバイスに動作可能に接続することができる。入力デバイス内の1つ以上の力センサは、カバー素子に適用される力入力を検出するように構成されている。カバー素子は、筐体の開口に配置された電子デバイスの筐体の一部又は入力デバイスの入力面とすることができる。
力センサは、容量性、圧電性、ピエゾ抵抗性、超音波及び磁気力感知技術などの任意の適切な力感知技術を使用することができる。一実施形態では、力センサは静電容量式力センサである。力センサは、第1の組の1つ以上の電極を含む第1の回路層、及び第2の組の1つ以上の電極を含む第2の回路層で形成されている。第2の組の1つ以上の電極は、適合材料(例えば、空気、シリコン層)によって、第1の組の1つ以上の電極から離間されている。第1の組の各電極は、第2の組のそれぞれの電極と少なくとも1つの方向に(例えば、垂直に)整列されており、1つ以上のキャパシタを生成する。カバー素子に力が適用されると、カバー素子が屈曲するか又は撓み、第1の組の少なくとも1つの電極を第2の組のそれぞれの電極のより近くに移動させる。2つの電極によって形成されるキャパシタの静電容量は、電極間の距離が減少するにつれて変化する。各キャパシタから感知された力信号は、そのキャパシタの静電容量測定値を表す。処理デバイスは、力信号を受信して、その力信号をカバー素子に適用された力の量に相関させるように構成されている。
一態様では、入力デバイスは、カバー素子の下方に配置された指紋センサを含む。指紋センサは、指がカバー素子に接近又は接触するときに指の指紋を捕捉するように構成されている。力センサは、指紋センサの下方かつ支持素子の上方に配置されている。力センサは、カバー素子に適用された力入力を検出するように構成されている。
別の態様では、入力デバイスは、カバー素子、カバー素子の周縁部に配置された1つ以上の第1の力センサ、及びカバー素子の下方に配置された第2の力センサを含む。各第1の力センサは、カバー素子に適用される第1の力入力を検出するように構成されている。第2の力センサは、カバー素子に適用される第2の力入力を検出するように構成されている。1つ以上の第1及び第2の力センサは、並列に、直列に、又は時間的オフセットを置いて力入力を検出するように動作することができる。例えば、最初に1つの力センサを使用して、適用された力の量を検出することができる。適用される力の量が増加すると、その力センサは最大の検出可能な力に達する。この時点で、他方の力センサを用いて適用された力を検出することができる。あるいは、いくつかの実施形態では、第1及び第2の力センサの両方を使用して所与の量の力まで力入力を検出することができ、次いで、力センサの1つを使用して、所与の量の力より大きな力入力を検出することができる。
別の態様では、電子デバイスとともに使用するための入力デバイスは、カバー素子、カバー素子の下方に配置された指紋センサ、及び指紋センサの下方かつ支持素子の上方に配置された力センサを含むことができる。指紋センサは、指がカバー素子に接近するか又は接触するときに指の指紋を捕捉するように構成することができる。力センサは、カバー素子に適用された力入力を検出するように構成することができる。入力デバイスは、カバー素子の下方で、指紋センサの少なくとも一部の周りに配置された適合層も含むことができる。
いくつかの実施形態では、入力デバイスは、力入力に加えて、ユーザから1つ以上の入力を受信する追加の構成要素を含むことができる。例えば、一実施形態では、入力デバイスはバイオメトリックセンサを含む。更に又はあるいは、入力デバイスは、カバー素子に適用された力入力が所与の量の力を超えたときにユーザ入力を検出するスイッチ素子を含むことができる。スイッチ素子は、検出されたユーザ入力に基づいて信号を生成するか又は送信することができ、処理デバイスは、スイッチ素子から受信された信号に基づいてユーザ入力を登録することができる。
本開示は、添付の図面と併せて以下の詳細な記載によって容易に理解されるであろう。ここで、同様の参照符号は同様の構造要素を指す。
1つ以上の入力デバイスに力センサを含むことができる電子デバイスの一例を示す。 図1に示す電子デバイスでの使用に適した第1の入力デバイスの分解図を示す。 図1に示す電子デバイスでの使用に適した第1の入力デバイスの分解図を示す。 入力デバイスが組み立てられたときの、図2Bに示す入力デバイスの断面図を示す。 図3に示す適合層の一例の分解図を示す。 図3に示す適合層の別の例の分解図を示す。 図3に示す入力デバイスの上面図の一例を示す。 図3に示す入力デバイスの別の例を示す。 図1に示す電子デバイスでの使用に適した第2の入力デバイスの分解図を示す。 入力デバイスが組み立てられたときの、図8に示す第2の入力デバイスの断面図を示す。 図1に示す電子デバイスでの使用に適した第3の入力デバイスの分解図を示す。 入力デバイスが組み立てられたときの、図10に示す第3の入力デバイスの断面図を示す。 1つ以上の入力デバイスに力センサを含むことができる電子デバイスの一例のブロック図を示す。
図面のクロスハッチングは、素子又は構成要素を互いに区別するために設けられる。クロスハッチングは、材料又は材料(複数)の形式又は材料の性質を示すことを意図しない。
ここで添付の図面に示す代表的な実施形態を詳細に参照する。以下の記載は、実施形態を1つの好ましい実施形態に限定することを意図するものではないことを理解されたい。反対に、添付の特許請求の範囲によって規定される記載された実施形態の精神及び範囲内に含まれ得る代替物、変更物、及び均等物をカバーすることが意図される。
以下の開示は、1つ以上の力センサを含む入力デバイスに関する。入力デバイスは、電子デバイスに含むことができ、及び/又は有線若しくは無線接続を介して電子デバイスに動作可能に接続することができる。一実施形態では、入力デバイスは入力ボタンであるが、任意の適切な入力デバイスは力センサを含むことができる。
特定の実施形態では、力センサは、入力デバイスを形成する構成要素の積層体内に2つの回路層を含む。回路層は互いに離間されており、適合材料又は空気が回路層の間に配置されている。各回路層は1つ以上の電極の組を含み、1つの組の各電極は、他の組のそれぞれの電極と少なくとも1つの方向に(例えば、垂直に)整列されており、1つ以上のキャパシタを生成する。入力デバイスのカバー素子に力が適用されると、カバー素子は屈曲するか又は撓み、1つの回路層の少なくとも1つの電極を他の回路層のそれぞれの電極のより近くに移動させる。2つの電極によって形成されるキャパシタの静電容量は、電極間の距離が変化するにつれて変化する。各キャパシタから感知された力信号は、そのキャパシタの静電容量測定値を表す。処理デバイスは、力信号を受信して、その力信号をカバー素子に適用された力の量に相関させるように構成されている。
別の実施形態では、力センサは、入力デバイス内の1つ以上の箇所に配置された適合層に含まれる。1つの非限定的な例では、入力デバイスが入力ボタンである場合、適合層は、入力ボタンの周縁部に配置してもよい。適合層は、2つの回路層の間に配置された適合材料によって形成することができる。各回路層は1つ以上の電極の組を含み、1つの組の各電極は、他の組のそれぞれの電極と少なくとも1つの方向に(例えば、垂直に)整列されており、1つ以上のキャパシタを生成する。力が入力デバイスの入力面に適用されると、適合材料が収縮又は変形して、1つの回路層の少なくとも1つの電極を他の回路層の各電極のより近くに移動させる。2つの電極によって生成されるキャパシタの静電容量は、電極間の距離が減少するにつれて変化する。処理デバイスは、キャパシタから力信号を受信して、力信号を適用された力の量に相関させるように構成されている。
いくつかの実施形態では、入力デバイスは、力入力に加えて、ユーザから1つ以上の入力を受信する追加の構成要素を含むことができる。例えば、一実施形態では、入力デバイスはバイオメトリックセンサを含む。非限定的な例では、バイオメトリックセンサは、ユーザの指(複数可)が入力面に接近及び/又は接触したときに少なくとも1つの指紋を捕捉する指紋センサである。
付加的に又は択一的に、入力デバイスは、力入力が所与の量の力を超えたときにユーザ入力を検出するスイッチ素子を含むことができる。任意の適切なスイッチ素子を使用することができる。例えば、入力デバイスは、入力面に適用された力が所与の大きさを超えたときに圧潰されるドームスイッチを含むことができる。圧潰されたとき、ドームスイッチは1つの回路を完成し、この回路が処理デバイスによって検出され、入力(例えば、アイコン、機能、又はアプリケーションの選択)として認識される。
多くの実施形態では、力は非バイナリ入力として機能することができる。力センサは、種々異なる量の力を検出するように構成することができ、その種々異なる量の力を、電子デバイスへの、アプリケーションへの、及び/又は機能への、種々異なる入力に関連付けることができる。例えば、入力デバイスに適用される力の量の増加を用いて、電子デバイス内のスピーカが出力する音のレベルを高めることができる。付加的に又は択一的に、第1の量の力を電子デバイスの第1の入力に関連付けることができ、一方、異なる第2の量の力を第2の入力に関連付けることができる。例えば、電子デバイスをスリープ状態から復帰させるために第1の量の力を使用することができ、一方、より大きな第2の量の力を使用して電子デバイスをオフにすることができる。付加的に又は択一的に、力の量の増加又は減少を用いて、ゲームアプリケーションにおける動作を制御することができる。例えば、力の量の増加は、ゲーム(例えば、自動車)内の動く物体の速度を増加させることができ、一方、力の量の減少は、動く物体の速度を減少させることができる。力入力がないことは、物体の動きを停止させる制動機能として使用することができる。
「上部」、「下部」、「前面」、「背面」、「前縁」、「後縁」などの方向に関する用語は、説明される図(単数又は複数)の向きを参照して使用される。本明細書に記載の実施形態の構成要素は、多数の異なる方向に配置され得るので、方向用語は、説明のためにのみ使用されており、何ら限定を加えるものではない。入力ボタン又はセンサの層と組み合わせて使用される場合、方向用語は広く解釈されるように意図されており、したがって1つ以上の介在層又は他の介在する特徴又は素子の存在を排除すると解釈すべきではない。したがって、別の層の上又は上方に形成され、位置され、配置されると記載されるか、又は別の層の下又は下方に形成され、位置され、配置されると記載される所与の層は、1つ以上の追加の層又は素子によって、後者の層から離間することができる。
これらの及び他の実施形態を、図1〜図12を参照して以下に記載する。しかしながら、当業者であれば、これらの図に関して本明細書に与えられた詳細な記載は説明の目的のためのものに過ぎず、限定するものとして解釈されるべきではないことを容易に理解するであろう。
図1は、1つ以上の入力デバイスに力センサを含むことができる電子デバイスの一例を示す。図示の実施形態では、電子デバイス100は、スマートフォンとして実現される。他の実施形態は、電子デバイスを異なるやり方で実現することができる。例えば、電子デバイスは、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピューティングデバイス、スマートウォッチ又は健康アシスタントなどのウェアラブルコンピューティングデバイス、デジタル音楽プレーヤ、ディスプレイ入力デバイス、遠隔制御デバイス、及び1つ以上の入力デバイスを含む他の形式の電子デバイスとすることができる。
電子デバイス100は、ディスプレイ104及び入力デバイス106を囲む筐体102を含む。いくつかの実施形態では、入力デバイス106は入出力デバイスとして構成することができる。本明細書で使用される語句「入力デバイス」は、入力デバイスと入出力デバイスの両方を含むことを意図する。
筐体102は、電子デバイス100の内部構成要素の外面又は部分的外面を形成することができ、ディスプレイ104及び/又は入力デバイス106を少なくとも部分的に取り囲むことができる。筐体102は、前部ピース及び後部ピースなどの、一緒に動作可能に接続された1つ以上の構成要素から形成することができる。あるいは、筐体102は、ディスプレイ104に動作可能に接続された単一部品から形成することができる。
ディスプレイ104は、電子デバイス100に視覚出力を提供し、及び/又は電子デバイスへのユーザ入力を受信するように機能することができる。例えば、ディスプレイ104は、1つ以上のユーザタッチ及び/又は力入力を検出することができるマルチタッチ静電容量式感知タッチスクリーンとすることができる。ディスプレイ104は、実質的に任意のサイズであってもよく、電子デバイス100上の実質的に任意の場所に配置してもよい。ディスプレイ104は、液晶ディスプレイ(LCD)素子、発光ダイオード(LED)素子、有機発光ディスプレイ(OLED)素子、又は有機エレクトロルミネッセンス(OEL)素子を使用するマルチタッチ感知タッチスクリーンデバイスを含むが、これらに限定されない、任意の適切なディスプレイにより実現することができる。
いくつかの実施形態では、入力デバイス106は、ホームボタンの形態をとることができ、それは機械式ボタン、ソフトボタン(例えば、物理的には移動しないがそれでも入力を受け入れるボタン)、ディスプレイ上のアイコン又は画像、などであってもよい。更に、いくつかの実施形態では、入力デバイス106は、電子デバイスのカバー層108及び/又は筐体の一部として一体化することができる。図1には示されていないが、電子デバイス100は、マイクロフォン、スピーカ、他の入力ボタン(例えば、音量、オンオフ)、カメラ、並びにネットワーク通信ポート及び/又は電源コードポートなどの1つ以上のポートなどの1つ以上の他の入力デバイスを含むことができる。
カバー層108は、電子デバイス100の前面上に配置してもよい。カバー層108の少なくとも一部は、タッチ入力及び/又は力入力を受信することができる。一実施形態では、カバー層108はディスプレイ104及び入力デバイス106を覆う。タッチ及び力入力は、ディスプレイ104を覆うカバー層108の部分によって、及び/又は入力デバイス106を覆うカバー層108の部分によって受信することができる。別の実施形態では、カバー層108はディスプレイ104を覆うが、入力デバイス106は覆わない。そのような実施形態では、入力デバイス106は、カバー層108に形成された開口部又は開口110内に配置することができる。入力デバイス106は、タッチ及び/又は力入力を受信することができ、並びにディスプレイ104を覆うカバー層108の部分を受けることができる。
他の実施形態では、入力デバイスの入力面は筐体102に一体化することができ。例えば、入力面は、筐体102の下方に配置された力センサ及び入力デバイスの他の構成要素を備えた筐体102の一部であってもよい。筐体102の窪み又は凹部は、入力デバイス(例えば、入力ボタン)の位置を示すことができる。
電子デバイス100の1つ以上の箇所に、力センサ(複数可)を含むことができる。例えば、一実施形態では、1つ以上の力センサを入力デバイス106(及び/又は電子デバイス100の他の入力ボタン又はエリア)に含むことができる。力センサは、入力デバイス106に適用される力の量及び/又は力の変化を測定するために使用することができる。付加的に又は択一的に、1つ以上の力センサをハウジング102の少なくとも一部の下方に配置して、ハウジング102に適用される力及び/又は力の変化を検出することができる。付加的に又は択一的に、1つ以上の力センサをディスプレイ104のディスプレイスタックに含むことができる。力センサは、ディスプレイ104又はディスプレイ104の一部に適用される力の量及び/又は力の変化を測定するために使用することができる。
本明細書に記載の実施形態は、入力デバイス106内に1つ以上の力センサを含む。前述のように、入力デバイス106は、バイオメトリックセンサ、他の回路、支持素子、及び/若しくはスイッチ素子などの追加の動作又はデバイスも含むことができる。一実施形態では、様々な構成要素及びデバイスを、カバー素子の下方に配置されたデバイススタック内に配置することができる。
図2A、図2Bは、図1に示す電子デバイスでの使用に適した第1の入力デバイスの分解図を示す。図2Aを参照すると、入力デバイススタック200は、カバー素子202及びトリム204を含む。図示の実施形態では、トリム204は、カバー素子202の側面及びカバー素子202の上面の周囲を完全に取り囲む。他の実施形態は、この構成に限定されない。例えば、一実施形態では、カバー素子202の側面及び/又は上面は、トリム204によって部分的に囲むことができる。あるいは、トリム204は、他の実施形態では省略することができる。
カバー素子202及びトリム204の両方は、任意の適切な不透明、透明、及び/又は半透明材料により形成することができる。例えば、カバー素子202は、ガラス、プラスチック、又はサファイアから作製してもよく、トリム204は、金属又はプラスチックから作製してもよい。いくつかの実施形態では、1つ以上の追加の層(図示せず)をカバー素子202の下方に配置することができる。例えば、カバー素子202が透明材料で作製される場合、不透明インク層をカバー素子202の方に配置することができる。不透明インク層は、入力デバイススタック200内の他の構成要素を隠して、他の構成要素が透明カバー素子202を通して見えないようにすることができる。
第1の回路層206は、カバー素子202の下方に配置することができる。任意の適切な回路層を使用することができる。例えば、第1の回路層206は、回路基板又はフレキシブル回路であってもよい。第1の回路層206は、1つ以上の回路、信号線、及び/又は集積回路を含むことができる。一実施形態では、第1の回路層206は、バイオメトリックセンサ208を含む。任意の適切な形式のバイオメトリックセンサを使用することができる。例えば、一実施形態では、バイオメトリックセンサは、ユーザの指(複数可)がカバー素子202に接近及び/又は接触したときに少なくとも1つの指紋を捕捉する容量性指紋センサである。
第1の回路層206は、接着剤層210を用いてカバー素子202の底面に取り付けてもよい。任意の適切な接着剤を接着剤層に使用することができる。例えば、接着剤層210として、感圧性接着剤層を用いることができる。
適合層212は、第1の回路層206の下方に配置される。一実施形態では、適合層212は、適合層212内に形成された開口部214を含む。開口部214は、デバイススタック200が組み立てられたときに、第1の回路層206及び/又はバイオメトリックセンサ208の上面を露出させる。図示の実施形態では、適合層212は、トリム204の内周に、及び/又はカバー素子202の周縁部に配置される(図3参照)。円形に描かれているが、適合層212は、正方形又は楕円形などの任意の所与の形状及び/又は寸法を有することができる。適合層212は、図2において連続する適合層として示されているが、他の実施形態はこの構成に限定されない。いくつかの実施形態では、複数の離散的な適合層をデバイススタック200内で使用することができる。更に、いくつかの実施形態では、適合層212は開口部214を含まず、適合層212は入力デバイススタック200の少なくとも一部を横切って延在する。例えば、適合層212は、カバー素子202の底面、第1の回路層206の底面、又はカバー素子202の底面の一部分(例えば、カバー素子の周縁部の周り)及び第1の回路層206の底面を横切って延在することができる。
第2の回路層218は、第1の回路層206の下方に配置される。フレキシブル回路及び回路基板は、第2の回路層218で使用することのできる回路層の例である。いくつかの実施形態では、第2の回路層218は、第1の回路部分220及び第2の回路部分222を含むことができる。第1及び第2の回路部分220、222は、互いに電気的に接続することができる。
第1の回路部分220は、力センサに含まれる第1の組の1つ以上の力センサ構成要素を含むことができる。いくつかの実施形態では、第1の回路部分220は、第1の回路層206に電気的に接続することができる。例えば、第1の回路層206がバイオメトリックセンサ208を含む場合、バイオメトリックセンサ208は、第2の回路層218の第1の回路部分220に電気的に接続してもよい。
第2の回路部分222は、信号線、回路構成要素、集積回路、などの追加の回路を含むことができる。一実施形態では、第2の回路部分222は、第2の回路層218を電子デバイスの他の回路に電気的に接続するための基板対基板コネクタ224を含むことができる。例えば、第2の回路層218は、基板対基板コネクタ224を使用して処理デバイスに動作可能に接続することができる。付加的に又は択一的に、第2の回路層218は、第1の回路部分220内の力センサ構成要素から受信した信号(例えば、感知信号)を処理デバイスに送信する回路に動作可能に接続してもよい。付加的に又は択一的に、第2の回路層218は、第1の回路部分220内の1つ以上の力センサ構成要素に信号(例えば、駆動信号、基準信号)を提供する回路に動作可能に接続してもよい。
いくつかの実施形態では、第2の回路層218の第1の回路部分220は、接着剤層216を用いて第1の回路層206の底面に取り付けてもよい。非限定的な例では、ダイ接着フィルムを使用して、第1の回路部分220を第1の回路層206の底面に取り付けることができる。
第3の回路層226は、第2の回路層218の第1の回路部分220の下方に配置される。第3の回路層226は、力センサに含まれる第2の組の1つ以上の力センサ構成要素を含むことができる。第3の回路層226は、支持素子228によって支持され、及び/又はそれに取り付けられる。一実施形態では、支持素子228は、トリム204に取り付けられ、デバイススタック200内の他の構成要素のエンクロージャを形成する。支持素子228は、任意の適切な取り付け機構を使用してトリム204に取り付けてもよい。
第1の回路部分220内の第1の組の1つ以上の力センサ構成要素、及び第3の回路層226内の第2の組の1つ以上の力センサ構成要素が力センサを共に形成する。力センサは、任意の適切な力感知技術を使用することができる。例示の検出技術には、容量性、圧電性、ピエゾ抵抗性、超音波及び磁気が含まれるが、これらに限定されない。
本明細書に記載の実施形態では、力センサは静電容量式力センサである。静電容量式力センサの場合、第1の組の1つ以上の力センサ構成要素は、第1の組の1つ以上の電極230を含むことができ、第2の組の1つ以上の力センサ構成要素は、第2の組の1つ以上の電極232を含むことができる。図2A及び図2Bには四角形で示されているが、第1及び第2の組の1つ以上の電極230、232内の各電極は、任意の所与の形状(例えば、長方形、円)を有することができる。更に、第1及び第2の組内の1つ以上の電極230、232は、任意の所与のパターン(例えば、1つ以上の行及び1つ以上の列)に配置してもよい。
図2A及び図2Bは、第1及び第2の組の1つ以上の電極230、232における2つの電極を示す。しかしながら、他の実施形態はこの構成に限定されない。第1及び第2の組の1つ以上の電極230、232は、それぞれ単一の電極又は複数の離散的な電極であってもよい。例えば、第1の組の1つ以上の電極が単一の電極である場合、第2の組の1つ以上の電極は、複数の離散的電極を含む。いくつかの実施形態では、第2の組の1つ以上の電極は単一の電極であることができ、第1の組は複数の離散的電極を含む。あるいは、第1の組と第2の組との両方の1つ以上の電極は、各々複数の離散的電極を含むことができる。
第1の組の1つ以上の電極230の各電極は、第2の組の1つ以上の電極232のそれぞれの電極と少なくとも1つの方向に(例えば、垂直方向に)に整列されており、1つ以上のキャパシタを生成する。力入力がカバー素子202(例えば、入力デバイスの入力面)に適用されると、第1の組230の少なくとも1つの電極は、第2の組232のそれぞれの電極により近く移動し、キャパシタの静電容量を変化させる。各キャパシタから感知された力信号は、そのキャパシタの静電容量測定値を表す。処理デバイス(図示せず)は、力信号を受信して、力信号をカバー素子202に適用される力の量に相関させるように構成されている。
いくつかの実施形態では、力センサは、異なるユーザ入力を表す少なくとも2つの力入力による力入力の範囲を検出するように構成されている。例えば、第1の力入力はアイコンを選択することができ、異なる第2の力入力は電子デバイスをオフにすることができる。付加的に又は択一的に、別の例では、第1の力入力は第1の速度でスクロールするスクロール動作を生成することができ、異なる第2の力入力は異なる第2の速度(例えば、より速い)でスクロールするスクロール動作を生成することができる。付加的に又は択一的に、いくつかの実施形態では、力センサは、入力デバイス内の他の構成要素を置換することができる。例えば、力センサはスイッチ素子を置換することができる。
図2Bに示す実施形態などの他の実施形態では、スイッチ素子234は、支持素子228の下方に配置することができる。スイッチ素子234は、カバー素子202に適用される力入力が所与の量の力(例えば、第1の回路部分220と第3の回路層226の間の間隔を閉鎖することに関連付けられる力閾値、図3参照)を超えると、ユーザ入力を登録する。任意の適切なスイッチ素子を使用することができる。例えば、スイッチ素子234は、カバー素子202に適用される力入力が力閾値を超えるときに圧潰されるドームスイッチとすることができる。圧潰されるとき、ドームスイッチは、処理デバイスによって検出され、ユーザ入力(例えば、アイコン、機能、又はアプリケーションの選択)として認識される回路を完成させる。一実施形態では、ドームスイッチは、圧潰可能なドームの頂点が支持プレート228の底面に近接するように配置されている。別の実施形態では、圧潰可能なドームの底部は、支持プレート228の底面に近接することができる。
図3は、入力デバイスが組み立てられるときの、図2Bに示す入力デバイスの断面図を示す。いくつかの実施形態では、トリム204は、電子デバイスの筐体に形成された開口(例えば、図1の筐体102内の開口1010)に配置される。図示の実施形態では、トリム204は、トリム204から入力デバイススタックに向かって内側に延びる棚300を含む。適合層212は、棚300とカバー素子202の周縁部との間に配置されている。適合層212は、任意の適切な材料(複数可)から作製してもよい。例えば、一実施形態では、適合層212はシリコーン層である。
別の実施形態では、適合層212は、図4に示すように形成することができる。適合材料400は、2つの中間層402、404の間に配置することができる。外側層406、408は、各中間層402、404の上に配置することができる。非限定的な一実施形態では、適合材料400をシリコーンで形成することができ、中間層402、404をポリイミドで形成することができ、外部層406、408を熱活性フィルムで形成することができる。
図5は、図3に示す適合層の他の例の分解図を示す。適合材料500は、2つの回路層502、504の間に配置することができる。第1の組の1つ以上の力センサ構成要素506が、第1の回路層502の中又は上に形成されている。同様に、第2の組の1つ以上の力センサ構成要素508が、第2の回路層504の中又は上に形成されている。図示の実施形態では、第1及び第2の組の1つ以上の力センサ構成要素は各々1つ以上の電極を含む。
外部層510、512は、各回路層502、504上に配置することができる。非限定的な一実施形態では、適合材料500をシリコーンで形成することができ、各回路層502、504を、1つ以上の電極の組(例えば、230、232)を含むフレキシブル回路で形成することができ、各外側層510、512を、熱活性フィルムで形成することができる。
回路層502、504により、適合層212は第2の力センサとして機能することができる。第2の力センサは、第2及び第3の回路層218、226によって形成された第1の力センサと時間的に連続して、同時に、又はオフセットして使用することができる。例えば、1つの力センサ(例えば、第2の力センサ)を最初に使用して、適用された力の量を検出することができる。適用される力の量が増加するにつれて、力センサは検出可能な最大の力に達する。この時点で、他の力センサ(例えば、第1の力センサ)を用いて適用された力を検出することができる。あるいは、いくつかの実施形態では、第1及び第2の力センサの両方を使用して所与の量の力までの力の入力を検出し、次いで力センサの1つを使用して所与の量の力より大きな力の入力を検出することができる。
第2の容量性力センサは、第1の容量性力センサと同様に動作する。第1の組の1つ以上の電極506の各電極は、第2の組の1つ以上の電極508のそれぞれの電極と少なくとも1つの方向に(例えば、垂直方向に)に整列されており、1つ以上のキャパシタ514を生成する。前述のように、ユーザがカバー素子202に力を適用すると、少なくとも1つのキャパシタ514の電極が互いに接近するように移動するので、少なくとも1つのキャパシタ514の静電容量は変化することができる。ユーザは、スタイラスなどのデバイスで、又は身体部分(例えば、1つ以上の指)で、カバー素子202に力を適用することができる。1つ以上のキャパシタ514によって生成される力信号は、1つ以上のキャパシタ514の静電容量測定値を表す。力信号を受信する処理デバイスは、力信号をカバー素子202に適用される力の量に相関させるように構成されている。
図3に戻って、適合層212は、カバー素子202の底面と棚300の上面の間の境界面をシールすることができる。いくつかの実施形態では、適合層212は、水、化学薬品、及び汚れなどの汚染物質が入力デバイススタック及び/又は電子デバイスに入ることを防止する環境シールとして機能することができる。
第1の回路層206(バイオメトリックセンサ208を有する)は、カバー素子202の下方に配置されており、第2の回路層218は、第1の回路層206の下に配置されている。第3の回路層226は、第2の回路層218の下方、かつ支持素子228の上方に配置されている。図示の実施形態では、支持素子228は、留め具302を使用してトリム204に取り付けられている。ねじ、はんだ、及び接着剤などの任意の適切な形式の締結手段を使用することができる。
図示の実施形態では、隙間304が、第2の回路層218と第3の回路層226との間に画定されている。隙間304は、支持素子228の下向き段部305によって少なくとも部分的に基づいて形成されている。前述のように、力センサが静電容量式力センサである場合、第1及び第2の組の1つ以上の電極の電極がキャパシタを形成する。隙間304は、第1及び第2の組の電極を分離し、キャパシタのための誘電材料を含む。任意の適切な誘電材料を使用することができる。例えば、誘電材料は、空気、適合ゲル、適合材料、及び/又は第2及び第3の回路層218、226の間に配置された1つ以上の適合素子を含むことができるが、これらに限定されない。
図示された実施形態では、カバー素子202及びトリム204は適切な位置に固定され、カバー素子202に力が適用されたときに移動しない。隙間304は、力入力がカバー素子202に適用されたときに、第2の回路層218の第1の回路部分220が第3の回路層226に対して屈曲すること又は撓むことを可能にする。この撓みは、第1の回路部分220及び第3の回路層226の電極によって形成される1つ以上のキャパシタの静電容量を変化させる。
いくつかの実施形態では、第2の回路層218に、追加の回路及び/又は構成要素を取り付けて、電気的に接続することができる。例えば、第2の回路層218に、第2の集積回路306を取り付けて、電気的に接続することができる。いくつかの実施形態では、いくつかの追加の回路を保護及び/又は絶縁材料308によりカプセル化することができる。保護及び/又は絶縁材料308は、信号から及び第2の回路層218の中又は上の回路からノイズをフィルタリングすることができる。図示の実施形態では、保護及び/又は絶縁材料308は、支持素子228に形成された開口部236内に伸長する(図2A、図2B参照)。
前述のように、スイッチ素子234は、支持素子228の下方に配置してもよい。スイッチ素子234は、図3にドームスイッチとして示されている。図示のように、ドームスイッチは、圧潰可能なドームのベースが支持プレート228の底面に近接するように配置されている(例えば、取り付けられている)。他の実施形態では、圧潰可能なドームの頂点は、支持プレート228の底面に近接しているか、又は接触している。
図6は、図3に示す入力デバイスの上面図の一例を示す。カバー素子202は、明確化のために省略されている。この例示の実施形態では、適合層212は、トリム204の周りに(例えば、図3のトリム204の棚300上に)配置された適合材料の連続リングとして形成されている。前述のように、適合層212は、水、化学薬品、及び汚れなどの汚染物質が入力デバイススタック及び/又は電子デバイスに入ることを防止する環境シールとして機能することができる。そのような実施形態では、第1の回路層206(及び/又はバイオメトリックセンサ208)のコーナ600は、切り欠かれて、適合層212が、幅要件などの環境シールに関するすべての基準を満たすことを確実にすることができる。
接着剤層210は、第1の回路層206をカバー素子の底面に取り付けるために使用される。更に、いくつかの実施形態では、第2の回路層218は、トリム204を越えて伸長し、それ自体を折り曲げて回路層を提供する。例えば、いくつかの実施形態では、第3の回路層226は、折り曲げられて支持素子228上に配置された第2の回路層218の一部であり得る。
図7は、図3に示す入力デバイスの上面図の別の例を示す。再び、明確化のためにカバー素子202は省略されている。この例示的な実施形態では、適合層212は、トリム204の周り(例えば、図3の棚300上)に種々異なる位置で配置された離散的な適合層700、702、704、706として形成されている。そのような実施形態では、第1の回路層206の縁部及びコーナを修正するか又は切り欠く必要はない。付加的に又は択一的に、いくつかの実施形態では、バイオメトリックセンサの寸法又はサイズは、離散的適合層が入力デバイスに含まれる場合、比較的に大きくすることができる。図7には4つの離散的な適合層のみ示されているが、他の実施形態は、任意の数の離散的な適合層を含むことができる。
環境シールは、離散的な適合層700、702、704、706の周りにあり、かつカバー素子202とトリム204との間の隙間708を充填する材料により形成することができる。一実施形態では、材料は耐水性かつ耐薬品性であり、離散的な適合層700、702、704、706に対して適合している。環境シールは、液体、汚れ、及び埃などの汚染物質が入力デバイススタック及び/又は電子デバイスに入ることを防止する。非限定的な例では、接着剤を使用して、環境シールを形成することができる。
図8は、図1に示す電子デバイスにおける使用に適した第2の入力デバイスの分解図を示す。入力デバイススタック800は、図8において倒立されており、カバー素子802は図の下部に示されている。前述のように、1つ以上の追加の層804をカバー素子802の下方に配置することができる。追加の層は、インク層及び/又は接着剤層を含むことができるが、これに限定されない。
第1の回路層806は、カバー素子802の下方に(又は入力デバイススタック800に含まれるときは追加の層804の下方に)配置してもよい。第1の回路層806は、回路基板又はフレキシブル回路のなどの任意の適切な回路層であってもよい。一実施形態では、第1の回路層806は、第1の回路層806の上又は中に形成され、第1の回路層806に動作可能に接続されたバイオメトリックセンサ808を含む。非限定的な例では、バイオメトリックセンサ808は指紋センサである。
いくつかの実施形態では、第1の回路層806及びバイオメトリックセンサ808は、プラスチックモールド又はエンクロージャ809にモールドすることができる。プラスチックエンクロージャ809は、第1の回路層806及びバイオメトリックセンサ808の環境シールとして機能することができる。
支持層810は、第1の回路層806の下方に配置することができる。支持層810は、第2の回路層818に電気的に接続された回路812、814、816を含むことができる。第2の回路層818は、フレキシブル回路又は回路基板であってもよい。図示の実施形態では、第2の回路層818は、トリム824の開口部822内に伸長する第2の回路層テール820を含むフレキシブル回路である。
いくつかの実施形態では、回路812、814及び/又は816は、第1の回路層806上の接点826、828に電気的に接続することができる。いくつかの実施形態では、回路812の少なくとも一部は、トリム824の開口部830内に伸長することができる。回路812、814及び/又は816は、絶縁及び/又は保護材料(図示せず)によりカプセル化してもよい。
適合層832は、支持層810の下方に配置されている。図示の実施形態では、適合層832は、適合層832がトリム824の内周に及び/又はカバー素子802の周縁部に存在することを可能にする開口部833を含む。円形に描かれているが、適合層832は、正方形又は楕円形などの任意の所与の形状及び/又は寸法を有することができる。前述のように、適合層832は、入力デバイススタック800内に複数の離散的な適合層を含むことができる。付加的に又は択一的に、適合層832は、適合層832が入力デバイススタック800の少なくとも一部を横切って伸長するように、開口部833を含まなくてもよい。例えば、適合層832は、カバー素子802の底面、第1の回路層806の底面、又はカバー素子802の底面の一部分(例えば、カバー素子の周縁部)及び第1の回路層806の底面を横切って伸長することができる。
適合層832は、任意の適切な材料又は材料の組み合わせから作製することができる。例えば、一実施形態では、適合層832をシリコーンで形成することができる。他の実施形態では、適合層832は、図4又は図5に示すように構成することができる。適合層832は、図5に示すように適合層832が構成される場合、追加の力センサとして機能することができる。
第3の回路層834は、支持層810の下方に配置してもよい。第3の回路層834は、回路基板又はフレキシブル回路などの任意の適切な回路層とすることができる。図示の実施形態では、第3の回路層834は、トリム824の開口部822内に伸長する回路層テール836を含むフレキシブル回路である。
トリム824は、トリム824がトリム824の底面及び側部によって画定される空洞を含むように、容器又はホルダを形成する。組み立てられると、カバー素子802、任意選択の1つ以上の追加の層804、第1の回路層806、支持層810、第2の回路層818、適合層832、及び第3の回路層834はすべて、トリム824の空洞内に存在する。トリム824の底面は、第3の回路層834の支持素子として作用する。
一実施形態では、第2及び第3の回路層818、834はそれぞれ、力センサに含まれる1つ以上の力センサ構成要素の組を含む。力センサは、任意の適切な感知技術を使用することができる。例えば、静電容量式力センサでは、第2及び第3の回路層818、834は各々静電容量の変化を感知するために使用される1つ以上の電極(図示せず)を含む。電極は、図2A、図2Bに関連して図示され記載されるように構成することができる。処理デバイス(図示せず)は、電極によって形成された1つ以上のキャパシタの静電容量値を表す力信号を受信する。処理デバイス(図示せず)は、1つ以上のキャパシタから力信号を受信して、力信号をカバー素子802に適用される力の量に相関させる。
図9は、入力デバイスが組み立てられたときの、図8に示す第2の入力デバイスの断面図を示す。図示された実施形態では、トリム824は、電子デバイス(例えば、図1の筐体102)の筐体902に形成された開口900に配置されている。トリム824内には、カバー素子802及び入力デバイススタック800の様々な層(例えば、任意選択の追加の層804、第1の回路層806、支持層810、第2の回路層818、第3の回路層834、及び適合層832)が配置されている。第2の回路層テール820及び第3の回路層テール836は、開口部822を通ってトリム824から外に延出する。第2及び第3の回路層テール820、836は、処理デバイス及び/又は信号発生器などの他の回路に動作可能に接続することができる。
前述のように、第2及び第3の回路層818、834は、力センサに含むことができる。第2及び第3の回路層818、834は、各々、力センサに含まれる1つ以上の力センサ構成要素の組を含むことができる。例えば、静電容量式力センサでは、第2及び第3の回路層818、834は各々1つ以上の電極の組(図示せず)を含むことができる。1つ以上の電極は、図2A、図2Bに関連して図示及び記載されるように構成してもよい。
前述のように、第2及び第3の回路層テール820、836は、1つ以上の処理デバイス(図示せず)に動作可能に接続することができる。力センサ(例えば、電極により形成されたキャパシタ)から受信された力信号は、1つの回路層テール(例えば、第2の回路層テール820)を使用して処理デバイスに送信することができる。更に、駆動又は基準信号は、他の回路層テール(例えば、第3の回路層テール836)を使用して力センサ(例えば、電極により形成されたキャパシタ)に送信してもよい。
隙間912は、第2の回路層818と第3の回路層834との間に画定される。前述のように、力センサが静電容量式力センサである場合、間隙912は、第2及び第3の回路層818、834内に1つ以上の電極の組により形成されたキャパシタ用の誘電材料を含む。隙間912により、力入力がカバー素子802に適用されたとき、第2の回路層818は第3の回路層834に対して移動し、屈曲し、又は撓むことができる。この撓みは、第2及び第3の回路層818、834内の電極によって形成された1つ以上のキャパシタの静電容量を変化させる。
図示の実施形態では、第2の回路層818は、ボンディングワイヤ904によって第1の回路層806に電気的に接続されている。ボンディングワイヤ904は、保護及び/又は絶縁材料906によって覆うか又はカプセル化してもよい。
いくつかの実施形態では、シール908をトリム824と筐体902の間に配置することができる。一実施形態では、シールは、トリム824の外面に沿って形成された窪み910内に配置されたOリングである。シール908は、液体、汚れ、及び埃などの汚染物質が入力デバイススタック及び/又は電子デバイスに入ることを防止する環境シールとして機能することができる。
図10は、図1に示す電子デバイスでの使用に適した第3の入力デバイスの分解図を示す。図8に示す実施形態と同様に、入力デバイススタック1000は倒立して示されており、カバー素子1002は図の下部に示されている。いくつかの実施形態では、1つ以上の追加の層1004をカバー素子1002の下方に配置することができる。追加の層は、インク層及び/又は接着剤層を含むことができるが、これに限定されない。
第1の回路層1006は、カバー素子1002の下方(又は入力デバイススタック1000に含まれる場合は追加の層1004の下方)に配置してもよい。第1の回路層1006は、回路基板又はフレキシブル回路などの任意の適切な回路層であってもよい。一実施形態では、第1の回路層1006は、第1の回路層1006の上又は中に形成され、第1の回路層1006に動作可能に接続されたバイオメトリックセンサ1008を含む。非限定的な例では、バイオメトリックセンサ1008は指紋センサである。
図8に示す実施形態と同様に、第1の回路層1006及び生体測定センサ1008は、プラスチックモールド又はエンクロージャ1009にモールドすることができる。プラスチックエンクロージャ1009は、第1の回路層1006及びバイオメトリックセンサ1008の環境シールとして機能することができる。
支持層1010は、第1の回路層1006の下方に配置することができる。支持層1010は、第2の回路層1018に電気的に接続された回路1012、1014、1016を含むことができる。第2の回路層1018は、フレキシブル回路又は回路基板であってもよい。いくつかの実施形態では、回路1012、1014及び/又は1016は、第1の回路層1006上の1つ又は両方の接点1020、1022に電気的に接続することができる。いくつかの実施形態では、回路1012、1014及び/又は1016の少なくとも一部は、トリム1026の開口部1024内に伸長することができる。
適合層1028は、支持層1010の下方に配置されている。図示の実施形態では、適合層1028は、開口部1030を含み、適合層1028がトリム1026の内周及び/又はカバー素子1002の周縁部に存在することを可能にする。円形に描かれているが、適合層1028は、正方形又は楕円形などの、任意の所与の形状及び/又は寸法を有することができる。前述のように、いくつかの実施形態では、適合層1028は、デバイススタック1000内の複数の離散的な適合層として構成してもよい。付加的に又は択一的に、適合層1018は、適合層1028が入力デバイススタック1000の少なくとも一部を横切って伸長するように、開口部1024を含まなくてもよい。例えば、適合層1028は、カバー素子1002の底面、第1の回路1006の底面、又はカバー素子1002の底面の一部分(例えば、カバー素子の周縁部)及び第1の回路層1006の底面を横切って伸長することができる。
適合層1028は、任意の適切な材料又は材料の組み合わせから作製してもよい。例えば、図示の実施形態では、適合層1028は力センサとして機能し、図5に示すように構成されている。適合層1028は、開口部1024(図11参照)から外に延出する適合層テール1032を含む。適合層テール1032は、図11と関連してより詳細に記載される。
カバー素子1002及び入力デバイススタック1000の様々な層(例えば、任意選択の1つ以上の追加の層1004、第1の回路層1006、支持層1010、及び適合層1028)はすべて、トリム1026内に存在する。図11は、入力デバイスが組み立てられたときの、図10に示す第3の入力デバイスの断面図を示す。図示の実施形態では、トリム1026は、電子デバイス(例えば、図1の筐体102)の筐体1102に形成された開口部1100に配置されている。トリム1026内には、カバー素子1002、第1の回路層1006、バイオメトリックセンサ1008、支持層1010、第2の回路層1018、及び適合層1028が配置されている。適合層テール1032は、開口部1024を通ってトリム1026から外に延出する。
図示された実施形態では、適合層1028は、図5に示されるように構成されており、静電容量式力センサとして機能する。適合層テール1032は、第1のフレキシブル回路1104及び第2のフレキシブル回路1106を含む。第1及び第2のフレキシブル回路1104、1106の両方は、各々トリム1026の内周に配置された適合層1028の少なくとも一部に1つ以上の電極を含む。例えば、一実施形態では、電極は、図5に関連して図示され記載されるように構成することができる。
フレキシブル回路1104、1106は、処理デバイス(図示せず)に動作可能に接続されている。処理デバイスは、フレキシブル回路の1つ(例えば、1104)によって、フレキシブル回路内の1つ以上の電極に基準又は駆動信号を送信させるように適合されている。他のフレキシブル回路(例えば、1106)は、電極によって形成された1つ以上のキャパシタから力信号を受信し、その力信号を処理デバイス(図示せず)に送信する。処理デバイスは、力信号をカバー素子1002に及ぼされる力の量に相関させるように適合されている。
いくつかの実施形態では、シール1108をトリム1026と筐体1102との間に配置することができる。一実施形態では、シールは、トリム1026の外面に沿って形成された窪み1110内に配置されたOリングである。シール1108は、液体、汚れ、及び埃などの汚染物質が入力デバイススタック及び/又は電子デバイスに入ることを防止する環境シールとして機能することができる。
図2及び図3、図8及び図9、図10及び図11に示す実施形態は、単なる例示であることに留意されたい。他の例では、入力デバイスは、記載及び/又は図示されたものよりも少ないか若しくは多い構成要素を含むことができる。例えば、第1の回路層206、806、1006及びバイオメトリックセンサ208、808、1008は、いくつかの実施形態では省略することができる。付加的に又は択一的に、スイッチ素子234は、図2B及び図3に示す実施形態から省略してもよく、又はスイッチ素子234は、図8及び図9、並びに/若しくは図10及び図11に示された実施形態に含まれてもよい。
入力デバイス106が円形の入力デバイスとして図1に示されているが、他の実施形態はこの構成に限定されない。入力デバイスは、任意の所与の形状及び/又は寸法を有することができる。同様に、図2〜図11に示す構成要素の形状及び/又は寸法は、単なる例示である。各構成要素は、任意の所与の形状及び/又は寸法を有することができる。
図12は、1つ以上の入力デバイスに力センサを含むことができる電子デバイスの一例のブロック図を示す。電子デバイス1200は、1つ以上の処理デバイス1202、メモリ1204、1つ以上の入出力デバイス1206、電源1208、1つ以上のセンサ1210、ネットワーク/通信インターフェース1212、ディスプレイ1214、及び少なくとも1つの力センサ1218を含む1つ以上の入力デバイス1216を含むことができる。これらの構成要素の各々は、以下により詳細に説明される。
1つ以上のプロセッサ1202は、電子デバイス1200の動作の一部又は全部を制御することができる。処理デバイス1202は、直接的に又は間接的に、デバイスの実質的にすべての構成要素と通信することができる。例えば、1つ以上のシステムバス1220又は他の通信機構は、処理デバイス1202、メモリ1204、入出力デバイス1206、電源1208、1つ以上のセンサ1210、ネットワーク/通信インターフェース1212、ディスプレイ1214、入力デバイス1216、及び/又は力センサ1218の間に通信を提供することができる。処理デバイス1202は、データ又は命令を処理、受信、又は送信することができる任意の電子デバイスとして実施することができる。更に、処理デバイス1202は、力センサ1218から力信号を受信し、その力信号を力の量に相関させるように構成することができる。例えば、1つ以上の処理デバイス1202は、マイクロプロセッサ、中央処理ユニット(CPU)、特定用途向け集積回路(ASIC)、デジタル信号プロセッサ(DSP)、又は複数のそのようなデバイスの組み合わせであってもよい。本明細書に記載のように、用語「処理デバイス」は、単一のプロセッサ又は処理デバイス、複数のプロセッサ、複数の処理デバイス、又は他の適切に構成された演算素子(複数可)を含むことを意図されている。
メモリ1204は、電子デバイス1200によって使用され得る電子データを記憶することができる。例えば、メモリ1204は、オーディオファイル、ドキュメントファイル、タイミング及び制御信号、並びに画像データなどの電気的データ又はコンテンツを記憶することができる。メモリ1204は、任意の形式のメモリとして構成され得る。単に例として、メモリ1204は、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フラッシュメモリ、リムーバブルメモリ、又は他の形式の記憶素子として、任意の組み合わせで実現することができる。
1つ以上の入出力デバイス1206は、ユーザ又は別の電子デバイスに並びにそれからデータを送信及び/若しくは受信することができる。例示の入出力デバイス1206は、タッチスクリーン又はトラックパッドなどのタッチ感知入力デバイス、マイクロフォン、振動若しくは触覚デバイス、及び/又はスピーカを含むが、これらに限定されない。
電源1208は、電子デバイス1200にエネルギを提供することのできる任意のデバイスにより実現することができる。例えば、電源1208は、1つ以上のバッテリ又は充電式バッテリ、又は電子デバイスを壁のコンセントなどの別の電源に接続する接続ケーブルとすることができる。
電子デバイス1200は、電子デバイス1200の上又は中の実質的にどこにでも配置された1つ以上のセンサ1210も含むことができる。センサ(複数可)1210は、画像、大気圧、光、接触、温度、熱、移動、相対移動、バイオメトリックデータなどの実質的に任意の形式の特性を感知するように構成することができる。例えば、センサ1210は、画像センサ、温度センサ、光又は光学センサ、加速度計、ジャイロスコープ、磁石、気圧計、健康監視センサなどであってもよい。
ネットワーク通信インターフェース1212は、他の電子デバイスへの又はそれからのデータの送信を容易にすることができる。例えば、ネットワーク通信インターフェースは、無線及び/又は有線ネットワーク接続を介して電子信号を送信することができる。例えば、一実施形態では、通信信号は、送信機デバイス及び/又は受信機デバイスに送信され、送信機デバイスと受信機デバイスが互いに通信できるようにする。無線及び有線ネットワーク接続の例としては、セルラ、Wi−Fi、Bluetooth(登録商標)、赤外線(IR)、イーサネット(登録商標)、及び近距離無線通信(NFC)が挙げられるが、これらに限定されない。
ディスプレイ1214は、ユーザに視覚的出力を提供することができる。ディスプレイ1214は、液晶ディスプレイ(LCD)素子、発光ダイオード(LED)素子、有機発光ディスプレイ(OLED)素子、有機エレクトロルミネッセンス(OEL)素子、又は別の形式のディスプレイ素子を使用するマルチタッチ感知タッチスクリーンデバイスを含むが、これらに限定されない、任意の適切な技術で実現することができる。いくつかの実施形態では、ディスプレイ1214は、ユーザが電子デバイス1200と対話することを可能にする入力デバイスとして機能することができる。例えば、ディスプレイは、マルチタッチタッチスクリーンディスプレイであることができる。
電子デバイス1200は、1つ以上の入力デバイス1216を更に含む。各入力デバイス1216は、図2及び図3、図8及び図9、又は図10及び図11に示す力センサの1つとして構成された力センサ1218を含むことができる。前述のように、処理デバイス1202は、力センサ1218から受信した力信号を処理し、その力信号を力の量に相関させることができる。
図11は単に例示的であることに留意されたい。他の例では、電子デバイスは、図11に示されているものよりも少ないか又は多い構成要素を含むことができる。更に又はあるいは、電子デバイスは、システム内に含まれてもよく、図11に示す1つ以上の構成要素は、電子デバイスとは別個であるが電子デバイスと通信している。例えば、電子デバイスは、別個のディスプレイに動作可能に接続されているか、又はそれと通信している。別の例として、電子デバイスから分離したメモリに1つ以上のアプリケーション又はデータを記憶させることができる。別の例として、電子デバイスと通信する処理デバイスは、電子デバイス内の様々な機能を制御、及び/又は電子デバイスから受信されるデータを処理することができる。いくつかの実施形態では、別個のメモリ及び/又は処理デバイスは、クラウドベースのシステム内に又は関連付けられたデバイス内にあってもよい。
前述の記載では、記載した実施形態について十分な理解をもたらすため、説明のために特定の専門用語を用いた。しかしながら、記載した実施形態を実施するために、特定の詳細は必要でないことが当業者には明らかであろう。したがって、本明細書に記載の特定の実施形態についての前述の記載は、例示及び説明のために提示されている。これらの説明は、網羅的であることも、又は開示される厳密な形態に実施形態を限定することも、目的としていない。上記の教示を考慮すれば、多くの変更及び変形が可能であることが、当業者には明らかであろう。

Claims (20)

  1. 電子デバイスであって、
    ハウジングと、
    前記ハウジングに取り付けられ且つ前記電子デバイスの前面の少なくとも一部を形成するカバー層と、
    前記ハウジングにより少なくとも部分的に取り囲まれ且つ前記カバー層の下方に配置されたディスプレイと、
    前記ディスプレイにより表示される画像を含む入力要素と、
    前記カバー層の下方及び前記ディスプレイの下方に配置され且つ前記入力要素に適用された力入力を検出するように構成された1以上の力センサの組と、
    前記入力要素のために前記カバーの下方に配置された指紋センサであって、指が前記入力要素上の前記カバー層を押すとき、指の指紋を捕捉するように構成された前記指紋センサと、
    を備えた、電子デバイス。
  2. デバイススタックを更に含み、
    前記1以上の力センサの組は前記デバイススタックに少なくとも1つの力センサを含み、前記デバイススタックは前記ディスプレイを含む、請求項1に記載の電子デバイス。
  3. フレキシブル回路と、
    前記フレキシブル回路と電気的に接合されたコネクタと、
    を更に含み、
    前記指紋センサは、前記フレキシブル回路と電気的に接合され且つ前記フレキシブル回路を介して前記コネクタと電気的に接合される、請求項1に記載の電子デバイス。
  4. 前記1以上の力センサの組は、前記指紋センサの下方に配置された少なくとも1つの力センサを含む、請求項1に記載の電子デバイス。
  5. 前記1以上の力センサの組は、1以上の静電容量式力センサの組を含む、請求項1に記載の電子デバイス。
  6. 前記指紋センサは、静電容量式指紋センサを含む、請求項5に記載の電子デバイス。
  7. 電子デバイスであって、
    ハウジングと、
    前記ハウジングにより少なくとも部分的に取り囲まれたディスプレイ、及び1以上の力センサの組を含むデバイススタックと、
    前記ディスプレイにより表示される画像、及び生体認証センサを含む入力デバイスと、
    前記ディスプレイ及び前記生体認証センサの上をおおって配置されたカバー層と、
    を備え、
    前記1以上の力センサの組において前記ディスプレイの下方に配置された少なくとも1つの力センサは、前記入力デバイスに適用された力の量を測定するように構成され、
    前記カバー層の下方に配置された前記生体認証センサは、前記電子デバイスのユーザに関連する生体データを捕捉するように構成されている、電子デバイス。
  8. 少なくとも1つの前記力センサは、前記入力デバイスの部分を形成する、請求項7に記載の電子デバイス。
  9. 前記生体認証センサは、前記デバイススタックに配置される、請求項7に記載の電子デバイス。
  10. 前記生体認証センサは、指紋センサを含む、請求項7に記載の電子デバイス。
  11. 前記指紋センサは、指が前記入力デバイス上の前記カバー層を押すとき、指の指紋を捕捉するように構成されている、請求項10に記載の電子デバイス。
  12. 前記1以上の力センサの組は、前記入力デバイスの中心の周りに配置された複数の力センサを含む、請求項7に記載の電子デバイス。
  13. 少なくとも1つの前記力センサは、前記指紋センサの下方に配置される、請求項10に記載の電子デバイス。
  14. 電子デバイスであって、
    ハウジングと、
    前記ハウジングにより少なくとも部分的に取り囲まれたディスプレイと、
    タッチ及び前記ディスプレイに適用された力入力を受信するように構成されたカバー層と、
    入力デバイスであって、
    前記ディスプレイにより表示される画像と、
    前記ディスプレイの下方に配置された1以上の力センサの組と、
    前記ディスプレイの下方及び前記1以上の力センサの組の上方に配置された指紋センサであって、指が前記指紋センサ上の前記カバー層を押すとき、指の指紋を捕捉するように構成された、前記指紋センサと、
    を含む、入力デバイスと、
    を備えた、電子デバイス。
  15. デバイススタックを更に含み、
    前記1以上の力センサの組は前記デバイススタックに少なくとも1つの力センサを含み、前記デバイススタックは前記ディスプレイを含む、請求項14に記載の電子デバイス。
  16. 前記1以上の力センサの組は、前記指紋センサの下方に配置された少なくとも1つの力センサを含む、請求項14に記載の電子デバイス。
  17. 支持素子を更に含み、
    前記1以上の力センサの組における少なくとも1つの力センサは、前記指紋センサと前記支持素子との間に配置される、請求項14に記載の電子デバイス。
  18. 前記指紋センサは、静電容量式指紋センサを含む、請求項14に記載の電子デバイス。
  19. センター開口を有する適合層を更に含み、
    前記指紋センサが、前記センター開口に配置されている、請求項14に記載の電子デバイス。
  20. フレキシブル回路と、
    前記フレキシブル回路と電気的に接合されたコネクタと、
    を更に含み、
    前記指紋センサは、前記フレキシブル回路と電気的に接合され且つ前記フレキシブル回路を介して前記コネクタと電気的に接合される、請求項14に記載の電子デバイス。
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