JP7027553B2 - 力センサマウント、関連するハウジング、及びそれらを組み込むシステム - Google Patents

力センサマウント、関連するハウジング、及びそれらを組み込むシステム Download PDF

Info

Publication number
JP7027553B2
JP7027553B2 JP2020537205A JP2020537205A JP7027553B2 JP 7027553 B2 JP7027553 B2 JP 7027553B2 JP 2020537205 A JP2020537205 A JP 2020537205A JP 2020537205 A JP2020537205 A JP 2020537205A JP 7027553 B2 JP7027553 B2 JP 7027553B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
support structure
force
chassis
mounting element
force sensing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020537205A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021510865A (ja
Inventor
ヒンソン、ニゲル
クレメンツ、ポール
Original Assignee
アトメル コーポレイション
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アトメル コーポレイション filed Critical アトメル コーポレイション
Publication of JP2021510865A publication Critical patent/JP2021510865A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7027553B2 publication Critical patent/JP7027553B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/14—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators
    • G01L1/142—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators using capacitors
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • G06F3/04142—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position the force sensing means being located peripherally, e.g. disposed at the corners or at the side of a touch sensing plate
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/02—Constructional features of telephone sets
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/0004—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus comprising several parts forming a closed casing
    • H05K5/0008—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus comprising several parts forming a closed casing assembled by screws
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04105—Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/181—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with surface mounted components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007—Types of components
    • H05K2201/10151—Sensor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10227—Other objects, e.g. metallic pieces
    • H05K2201/10265—Metallic coils or springs, e.g. as part of a connection element
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10227—Other objects, e.g. metallic pieces
    • H05K2201/10409—Screws

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Description

（優先権の主張）
本出願は、「ＦＯＲＣＥ ＳＥＮＳＯＲ ＭＯＵＮＴ ＡＮＤ ＲＥＬＡＴＥＤ ＨＯＵＳＩＮＧＳ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ ＴＨＡＴ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥ ＴＨＥ ＳＡＭＥ」に関する２０１８年１月５日出願の米国仮特許出願第６２／６１３，８５４号の出願日の利益を主張するものであり、米国仮特許出願第６２／６１３，８５４号に対する優先権を主張する、出願継続中の「ＦＯＲＣＥ ＳＥＮＳＯＲ ＭＯＵＮＴ ＡＮＤ ＲＥＬＡＴＥＤ ＨＯＵＳＩＮＧＳ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ ＴＨＡＴ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥ ＴＨＥ ＳＡＭＥ」に関する２０１８年５月２２日出願の米国特許出願第１５／９８６，６５３号に関連し、これらの各々の開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
（技術分野）
本明細書に記載される実施形態は、概して、装着された容量性力センサを含む容量性力センサ及びシステムを装着することに関する。例えば、特定の開示された実施形態は、力感知能力を有するタッチスクリーンを含むシステムに関する。
タッチ感知表面（例えば、タッチスクリーン）は、多くの製品及びシステム、並びに自動車、電話、機械装置、タブレットコンピュータ、携帯電話、パーソナルコンピュータなどのサブシステムに組み込まれる。一般的なタイプのタッチスクリーンは、とりわけ、容量性タッチスクリーン及び抵抗性タッチスクリーンを含む。容量性タッチスクリーンは、ガラスなどの絶縁体をコーティングする透明導体を含み得る。（導電性である）人の指が容量性タッチスクリーンにタッチすると、スクリーンの静電場は歪んで、キャパシタンスの変化として検出され得る。従来の容量性タッチスクリーンは、非導電性手袋で覆われた指などの非導電性物体からのタッチを検出する能力に制限される。抵抗性タッチスクリーンは、２つの層の間に間隙を有する２つの透明な電気抵抗層を含み得る。十分な力が印加されると、２つの層は、力印加の場所で互いに接触してもよく、タッチは電気的に感知され得る。
いくつかのタッチスクリーンは、力感知を組み込む。このような「力感知」スクリーンは、スクリーンとスクリーンの下の特徴部との間の距離の増分差を測定するために、ディスプレイスクリーンに組み込まれたセンサを含む。しかしながら、このような力感知スクリーンは、タッチスクリーンに統合するのが困難かつ高価であり得る。
（開示）
いくつかの実施形態では、アセンブリは、シャーシと、支持構造体と、弾性装着要素と、を含む。シャーシは、力感知表面を受容するように構成された第１の側部を含む。支持構造体は、第１の電極部を含む。弾性装着要素は、シャーシ及び支持構造体に取り付けられる。弾性装着要素は、シャーシと支持構造体との間の相対移動を可能にするように位置付けられる。弾性装着要素は、第２の電極部をそれぞれ含み、第２の電極部は、第１の電極部に隣接して位置付けられる。
いくつかの実施形態では、力感知表面に印加された力を推定する方法は、支持構造体上の第１の電極部及び装着要素によって画定される第２の電極部上に形成されたそれぞれのキャパシタのキャパシタンスの変化を検出することを含む。装着要素は、力感知表面を受容するシャーシを支持構造体に結合する。この方法はまた、検出されたキャパシタンスの変化を使用して、力感知表面に印加された力の力値を判定することと、それぞれのキャパシタのキャパシタンスの変化を比較して、力感知表面に印加された力の場所を推定することと、を含む。
いくつかの実施形態では、力感知システムは、第１の側部、力センサ、及びコントローラを有するシャーシを含む。力センサは、支持構造体の部分及び装着要素の部分を含み、支持構造体の部分及び装着要素の部分は、第１の側部に印加された１つ以上の力に応答して、より近くに、かつ／又は離れて移動するように適合されている。コントローラは、支持構造体によって支持されており、支持構造体の部分と装着要素の部分との間の移動を判定することによって、第１の側部に印加された１つ以上の力を特定するように構成されている。
本開示は、特定の実施形態を具体的に指摘し明確に請求する特許請求の範囲をもって結論とするが、本開示の範囲内の実施形態の様々な特徴及び利点は、添付の図面と併せて読むと、以下の説明からより容易に確認することができる。
本開示の一実施形態に係る、容量性力センサを含むシステムの斜視図である。 内部特徴部の視認性をより容易にするために下部が除去された、図１のシステムの底面図である。 図２の線Ａ－Ａに沿って取られ、静止状態にあるシステムを示す、図１のシステムの部分断面図である。 図３Ａのような、しかし印加された中央力を有するシステムを示す、システムの部分断面図である。 図３Ａのような、しかし印加された縁部力を有するシステムを示す、システムの部分断面図である。 図２の線Ａ－Ａに沿って取られ、下部を含む、図１のシステムの部分断面図である。 本開示の別の実施形態に係る、容量性力センサを含むシステムの底面図である。 図５の線Ｂ－Ｂに沿って取られた、図５のシステムの部分断面図である。 本開示の別の実施形態に係る、容量性力センサを含むシステムの底面図である。 図７のシステムの弾性装着要素の平面図である。 図７の線Ｃ－Ｃに沿って取られた、図７のシステムの部分断面図である。 本開示の別の実施形態に係る、容量性力センサを含むシステムの底面図である。
本開示で提示される図は、任意の特定のシステム又はその構成要素の実際の図であることを意図するものではなく、例示的な実施形態を説明するために用いられる単なる理想的な表現である。したがって、図面は必ずしも縮尺どおりではない。
本明細書で使用するとき、「下向き」、「上向き」、「下方」、「上方」、「上」などの相対的な用語は、開示及び添付図面を理解する際の明瞭さ及び便宜のために使用され、文脈がそうでないことを明確に示すことを除き、任意の特定の優先度、配向、又は順序に適合するか、又は依存しない。例えば、「下向き」は、水平表面に配置されたときに、図面に対して、かつ開示されたシステムの配向に対して下方を指す。しかしながら、開示されるシステムはまた、垂直表面（例えば、壁）、角度付き表面、又は任意の他の配向に固定されたときに使用されてもよい。
開示される実施形態は、概して、容量性力センサを含む、タッチ及び／又は力感知システム及びアセンブリに関する技術に関する。例えば、力感知表面（例えば、タッチパッド、バックプレート、ハウジングの側部、タッチスクリーン（例えば、液晶ディスプレイ（「ＬＣＤ」）スクリーン）を受容するように構成された第１の側部を含むシャーシと、下部シャーシであってもよい支持構造体と、を含み、支持構造体に対するシャーシの移動を可能にするように位置付けられた弾性装着要素（例えば、ストリップばね）を有するプリント回路基板（「ＰＣＢ」）を含み得る、システムの実施形態が開示されている。装着要素は、システムの角部付近に位置してもよい。それぞれのキャパシタの第１の電極部は、装着要素に隣接する支持構造体上（例えば、ＰＣＢ上）に位置付けられてもよく、装着要素はそれぞれ、キャパシタの第２の電極部として構成された導電性材料（例えば、銅、ばね鋼など）であってもよいか、又はこれらを含んでもよい。一実施形態では、装着要素に隣接する部分を含むＰＣＢの１つ以上の部分は、キャパシタの電極部を備えてもよい。シャーシの第１の側部に外力が印加されないときに、第１の電極部と第２の電極部との間に初期空隙が存在してもよい。シャーシと支持構造との間の相対移動が生じると、第１の電極部と第２の電極部との間の距離が変化して、測定可能な、かつ／又は検出可能なキャパシタンスの変化を提供することができる。キャパシタンスの変化は、シャーシによって支持される力感知表面に印加された力を推定するために検出され、使用されてもよい。力感知表面上の印加された力の位置はまた、システムの複数の装着要素におけるキャパシタンスの変化を比較することによって推定されてもよい。
図１を参照すると、タッチ及び感知システム１００（単に「システム１００」とも呼ばれる）の斜視図が示されている。システム１００は、シャーシ１０２及び支持構造体１０４を含む。シャーシ１０２は、その上に位置付けられたタッチスクリーンパネルを含む液晶ディスプレイ（「ＬＣＤ」）スクリーンなどの第１の表面（例えば、タッチパッド、バックプレート、タッチスクリーン、ハウジングの側部など）１０６を含んでもよい。シャーシ１０２及び支持構造体１０４の少なくとも一部は、互いから初期距離（すなわち、第１の表面１０６に外力が印加されていない状態）に位置付けられてもよい。外力が第１の表面１０６に印加されると、シャーシ１０２と支持構造体１０４との間の距離は、少なくとも外力が印加される面積において低減されてもよい。図２～４を参照して以下に説明する内部特徴部は、第１の表面１０６に印加された外力の力値及び／又は場所を推定するように構成されてもよい。
図２は、内部特徴部の視認性をより容易にするために、支持構造体１０４の下部が取り除かれた、図１のシステム１００の底面図である。図２に示されるシステム１００の実施形態におけるストリップばね１０８の形態である弾性装着要素は、シャーシ１０２に、かつ支持構造体１０４に取り付けられてもよい。ストリップばね１０８は、シャーシ１０２を支持構造体１０４に結合してもよい。例えば、外側締着具１１０（例えば、ボルト、リベット、ねじ、導電性接着剤材料など）は、ストリップばね１０８をシャーシ１０２に取り付けることができる。内側締着具１１２（例えば、ボルト、リベット、ねじ、接着剤材料など）は、ストリップばね１０８を支持構造体１０４に取り付けることができる。例えば、支持構造体１０４は、ストリップばね１０８が取り付けられるプリント回路基板（「ＰＣＢ」）１１４であってもよいか、又はそれを含んでもよい。例として、２つの内側締着具１１２は、各ストリップばね１０８をＰＣＢ１１４に取り付けることができる。ストリップばね１０８は各々、システム１００のそれぞれの角部付近に位置してもよい。例えば、外側締着具１１０は各々、システム１００の角部の内部に、システム１００の外周角から約１インチ／２．５４センチメートル以内（例えば、約０．５インチ／１．２５センチメートル以内、又は約０．２５インチ／０．６５センチメートル以内）などに位置してもよい。ストリップばね１０８は、システム１００の角部付近の外側締着具１１０からシステム１００の中央領域に向かって延在してもよい。非限定的な例として、ストリップばね１０８は、図２に示されるように、シャーシ１０２の周縁部から約４５度の角度αで外側締着具１１０から内側に延在してもよい。いくつかの実施形態では、ストリップばね１０８は、シャーシ１０２の周縁部から約３０度～約６０度の角度αで外側締着具１１０から内側に延在してもよい。
ストリップばね１０８は、単一の、概ね平坦で矩形の材料のストリップとして構成されてもよい。いくつかの実施形態では、ストリップばね１０８は、ばね鋼又は銅などの導電性金属材料であってもよいか、又はそれを含んでもよい。他の実施形態では、ストリップばね１０８は、その上部表面に導電性材料（すなわち、ＰＣＢ１１４の下面に面するストリップばね１０８の側部上の表面）を含んでもよい。ストリップばね１０８は、外力を外側締着具１１０によってストリップばね１０８に伝達することができる第１の表面１０６に外力を印加すると、その外側部分（例えば、外側端部）をＰＣＢ１１４から離れる方向に下方に撓ませるように構成され、かつ位置付けられてもよい。代替的に又は追加的に、ストリップばね１０８の外側部分は、ストリップばね１０８の構成及び装着、並びに／又は第１の表面１０６に印加された力の位置、方向、及び大きさに応じて、ＰＣＢ１１４のより近くに移動するように適合されてもよい。ストリップばね１０８は、シャーシ１０２の質量及び予想される印加される外力に基づいて、所望の変位応答を提供するように選択され得る材料特性（例えば、剛性、弾性率など）、厚み、幅、及び長さを有してもよい。当業者であれば、システム１００の所与の構成についてこれらの選択を行うことが可能であり得る。
図３Ａは、図２の線Ａ－Ａに沿って取られ、第１の表面１０６に外力が印加されていない、静止の初期状態にあるシステム１００を示す、システム１００の部分断面図である。支持構造体１０４の下部は、明瞭さ及び簡潔さのために、図３Ａには示されていない。システム１００の対向する角部に位置するストリップばね１０８と総称される第１のストリップばね１０８Ａ及び第２のストリップばね１０８Ｂが示されている。シャーシ１０２の質量に重力が下向きに作用することにより、ストリップばね１０８のいくらかの撓みが初期状態で生じ得る。任意選択的に、ストリップばね１０８は、システム１００の外側にあるときに上方に予め湾曲し、シャーシ１０２上で下方に作用する重力による初期撓みを少なくとも部分的に相殺してもよい。代替的又は追加的な選択肢は、シャーシ１０２と支持構造体１０４（例えば、支持構造体１０４のＰＣＢ１１４）との間に位置付けられ、シャーシ１０２上で下方に作用する重力によって生じ得るストリップばね１０８の初期撓みを少なくとも部分的に相殺する、少なくとも１つの付勢要素１１６（図３Ａに破線で示される、例えば、コイルばね）を含むことである。少なくとも１つの付勢要素１１６は、存在する場合、ＰＣＢ１１４とそれぞれのストリップばね１０８との間に最初に画定された間隙を維持するように適合されてもよい。このような任意選択的な特徴は、（例えば、相対的により大きいシャーシ１０２を収容するために）いくつかの実施形態に含まれてもよく、（例えば、比較的小さいシャーシ１０２、及びシステム１００が垂直に装着される第１の表面１０６などを含む）他の実施形態は、予め湾曲したストリップばね１０８及び／又は少なくとも１つの付勢要素１１６を含まない場合がある。
ＰＣＢ１１４は、ストリップばね１０８の各々に近接して及びその上に位置付けられた第１の電極部１１８を含んでもよい。ストリップばね１０８は、第２の電極部１２０として作用し得る導電性金属材料であってもよいか、又はそれを含んでもよい。第１の電極部１１８及び第２の電極部１２０は、ストリップばね１０８の各々にキャパシタを形成してもよい。第１の電極部１１８は、既知の及び／又は所定の容量性応答をもたらすように構成（例えば、サイズ判定及び成形）されてもよい。絶縁体１２２は、第１の電極部１１８と第２の電極部１２０のそれぞれの間に誘電体層として位置付けられて、第１の電極部１１８とそれぞれの第２の電極部１２０との間の電流を妨害することができる。例えば、絶縁体１２２は、図３Ａに示すように、それぞれの第１の電極部１１８上に直接、かつ／又はそれぞれの第２の電極部１２０上に直接位置付けられてもよい。第１の電極部１１８と第２の電極部１２０との間の間隙を空気充填することもまた、電流を妨害し、誘電体層として作用してもよい。少なくとも１つの内側締着具１１２は、導電性材料であってもよいか、又はそれを含んでもよく、第２の電極部１２０（例えば、ストリップばね１０８）及びＰＣＢ１１４の回路の両方に電気的に結合されてもよい。ＰＣＢ１１４の回路はまた、第１の電極部１１８に電気的に結合されてもよい。ＰＣＢ１１４の回路は、第１の表面１０６に印加された外力から生じるように、ストリップばね１０８の外側部分がＰＣＢ１１４から離れるように、かつ／又はＰＣＢ１１４に向かって撓まされる際に、それぞれの第１の電極部１１８と第２の電極部１２０との間のキャパシタンスの変化を検出するように構成されてもよい。例として、ＰＣＢ１１４の回路は、自己キャパシタンス及び／又は相互キャパシタンスの変化を検出するように構成されてもよい。ＰＣＢ１１４の回路は、ストリップばね１０８と対応する第１の電極部１１８との間の相対移動時に、キャパシタンスの変化を測定及び検出するように構成されたコントローラ１２８（例えば、マイクロコントローラ、構成可能なステートマシン、フィールドプログラマブルゲートアレイ、特定用途向け集積回路など）に結合されてもよい。コントローラ１２８は、以下に説明するように、力値（例えば、大きさ、大きさに対応する値など）及び／又は、第１の表面１０６上の外力印加の場所を推定するように更に構成されてもよい。コントローラ１２８は、ＰＣＢ１１４上に位置付けられ、第１の電極部１１８及び第２の電極部１２０に、かつＰＣＢ１１４に電気的に結合されてもよい。
任意選択的に、（破線で図３Ａに示された）突出部１２４は、シャーシ１０２から支持構造体１０４に向かって延在してもよい。突出部１２４は、シャーシ１０２と支持構造体１０４との間の相対移動を制限するために、第１の表面１０６に十分な外力が印加されると、支持構造体１０４（例えば、支持構造体１０４のＰＣＢ１１４に対して）に当接するように構成されてもよい。例えば、ストリップばね１０８の最大撓みは、ストリップばね１０８の永久（例えば、プラスチック）変形を回避するように予め選択されてもよい。突出部１２４のサイズ及び位置は、ストリップばね１０８の予め選択された最大撓みに達すると、支持構造体１０４に当接するように選択されてもよい。例えば、突出部１２４は、最初に、ＰＣＢ１１４から約０．１ｍｍ～約０．５ｍｍ、例えば約０．２ｍｍの距離に位置付けられてもよく、この距離は、予め選択された最大撓みとほぼ等しい。突出部１２４は、いくつかの実施形態では、ストリップばね１０８の場所に隣接して（例えば、その上に）シャーシ１０２上に位置付けられてもよい。いくつかの実施形態では、突出部１２４は、ねじとして突出部を構成することなどによって調節可能であってもよい。いくつかの実施形態では、突出部１２４は、シャーシ１０２から支持構造体１０４に向かって、又はそれに加えて、支持構造体１０４からシャーシ１０２に向かって延在してもよい。
いくつかの実施形態では、スペーサ１２６は、ストリップばね１０８と絶縁体１２２及び／又は第１の電極部１１８との間に初期間隙を提供するために、それぞれのストリップばね１０８とＰＣＢ１１４との間に位置付けられてもよい。例として、限定するものではないが、ストリップばね１０８は、約０．０１ｍｍ～約０．２ｍｍである初期距離Ｄ1（すなわち、第１の表面１０６に外力が印加されないとき）に配置されてもよい。第１の電極部１１８と第２の電極部１２０との間の初期距離Ｄ1は、ＰＣＢ１１４の回路によって検出及び測定され得るストリップばね１０８の各々における初期キャパシタンスをもたらし得る。初期キャパシタンスは、ベースライン又は自重であってもよく、このベースライン又は自重は、以下に説明するように、力値及び／又は印加された外力の場所を推定するために、第１の表面１０６に外力が印加されるときに、測定されたキャパシタンスと比較され得る。
図３Ｂは、図３Ａのような、しかし印加された中央力ＦCを有するシステム１００を示す、システム１００の部分断面図である。支持構造体１０４の下部は、明瞭さ及び簡潔さのために、図３Ｂには示されていない。中央力ＦCは、支持構造体１０４に向かう方向に、第１のストリップばね１０８Ａと第２のストリップばね１０８Ｂとの間のほぼ中間に第１の表面１０６に印加される外力であってもよい。中央力ＦCは、外側締着具１１０を通ってストリップばね１０８に伝達されて、ストリップばね１０８の外側部分を下方に、かつＰＣＢ１１４．から離れるように撓ませてもよい。中央力ＦCは、第１のストリップばね１０８Ａと第２のストリップばね１０８Ｂとの間のほぼ中間に印加されるため、第１のストリップばね１０８Ａと対応する第１の電極部１１８との間の距離Ｄ2は、第２のストリップばね１０８Ｂと対応する第２の電極部１２０との間の距離Ｄ2とほぼ同じであってもよい。結果として、第１のストリップばね１０８Ａにおける、かつ第２のストリップばね１０８Ｂにおけるキャパシタンスは、ほぼ同じであってもよい。
したがって、ＰＣＢ１１４を用いてストリップばね１０８におけるキャパシタンスを検出及び測定することによって、コントローラ１２８は、中央力ＦCの力値及び／又は場所を特定するように構成されてもよい。キャパシタンスの値は、電極部１１８と電極部１２０との間の距離に反比例してもよく、中央力ＦCの力値は、キャパシタンスの変化を判定すること、距離の変化を計算すること、及び力に対する距離の変化を相関させることによって、コントローラによって計算されてもよい。例えば、第１のストリップばね１０８Ａにおけるキャパシタンスの変化が第２のストリップばね１０８Ｂにおけるキャパシタンスの変化とほぼ等しく、力が印加されないときには、キャパシタンスは初期キャパシタンスから低減され、次いで、コントローラ１２８は、印加された中央力ＦCが支持構造体１０４に向かって、第１のストリップばね１０８Ａと第２のストリップばね１０８Ｂとの間のほぼ中間にあると判定してもよい。例えば、各ストリップばね１０８を撓ませるために使用される力は、ストリップばね１０８の材料特性（例えば、弾性率、断面積及び形状など）、及び中央力ＦCによって撓まされたときに距離Ｄ2に反比例する測定されたキャパシタンスの変化に基づいて、コントローラによって計算されてもよい。ストリップばね１０８の各々を撓ませる力は、中央力ＦCの力値を判定するために一緒に印加されてもよい。
図３Ｃは、図３Ａのような、しかし印加された縁部力ＦEを有するシステム１００を示す、システム１００の部分断面図である。支持構造体１０４の下部は、明瞭さ及び簡潔さのために、図３Ｃに示されていない。縁部力ＦEは、支持構造体１０４に向かう方向に、第１のストリップばね１０８Ａに隣接する第１の表面１０６の縁部付近の第１の表面１０６に印加される外力であってもよい。縁部力ＦEは、外側締着具１１０を通ってストリップばね１０８に伝達されてもよく、ストリップばね１０８の外側部分がＰＣＢ１１４に対して撓む。縁部力ＦEは、第１のストリップばね１０８Ａに隣接する第１の表面１０６の縁部付近に印加されるため、第１のストリップばね１０８Ａの外側部分は、下向きに、かつＰＣＢ１１４から離れる方向に撓んで、第１のストリップばね１０８Ａと対応する第１の電極部１１８との間の距離Ｄ3をもたらすことができる。一方、第２のストリップばね１０８Ｂの外側部分は、縁部力ＦEの結果として、対応する第１の電極部１１８から距離Ｄ4に配置されてもよい。縁部力ＦEが印加される場所は、第２のストリップばね１０８Ｂから比較的離れているため、第２のストリップばね１０８Ｂと対応する第１の電極部１１８との間の距離Ｄ4は、第１のストリップばね１０８Ａと対応する第１の電極部１１８との間の距離Ｄ3よりも小さくてもよい。いくつかの実施形態では、距離Ｄ4は、第１の表面１０６に外力が印加されていないときに、初期距離Ｄ1とほぼ等しくてもよい（図３Ａを参照）。いくつかの実施形態では、距離Ｄ4は、第１の表面１０６及びシャーシ１０２が内側締着具１１２を中心に枢動することにより、第２のストリップばね１０８Ｂの外側部分がＰＣＢ１１４に向かって上方に撓むことに基づいて、初期距離Ｄ1未満であってもよい。スペーサ１２６は、このようにして、ストリップばね１０８がそれぞれの第１の電極部１１８に向かって上方に移動することを可能にするために提供されてもよい。
したがって、図３Ｃに示すように、縁部力ＦEが印加されると、第１のストリップばね１０８Ａにおけるキャパシタンスは、初期（すなわち、外力が印加されないとき）キャパシタンスから低減されてもよく、一方、第２のストリップばね１０８Ｂにおけるキャパシタンスは、初期キャパシタンスと同じであるか、又はそれから増加してもよい。様々なストリップばね１０８におけるキャパシタンスの変化を互いと比較することにより、コントローラ１２８は、縁部力ＦEの、又は第１の表面１０６上の任意の場所に印加された別の外力のおおよその場所を判定してもよい。
システム１００は、印加された力（複数可）の質量中心を、合計計算力と共に計算するように構成されてもよい。単一の力の場合、システム１００は、追加のタッチセンサ又はタッチパッドを使用することなく、位置及び印加された力を計算することができる。マルチタッチ（すなわち、２つ以上の場所に同時に印加された力の感知）のために、追加のタッチセンサ又はパッドを第１の表面１０６上で、又は第１の表面１０６と共に使用して、印加された力の場所を判定することができる。タッチスクリーン又はパッドによって判定された指の位置、並びに計算された質量中心及びストリップばね１０８におけるキャパシタンスの変化によって判定される総計算力は、個々の印加された力の場所及び力を判定するためにコントローラ１２８によって使用されてもよい。
図４は、図２の線Ａ－Ａに沿って取られ、支持構造体１０４の下部１３０を含むシステム１００の部分断面図である。支持構造体１０４の下部１３０は、接続構造体１３２を通じてＰＣＢ１１４に強固に接続されてもよい。接続構造１３２は、締着具（例えば、ねじ、ボルト、接着剤など）を含んでもよい。図４に示すように、シャーシ１０２の周縁部及び支持構造体１０４の周縁部は、互いから初期距離だけ分離されてもよい。初期距離は、上述のストリップばね１０８の所定の最大撓みよりも大きくてもよい。いくつかの実施形態では、周縁部間の間隙は、可撓性封止要素１３４によって覆われて、シャーシ１０２と支持構造体１０４との間の空間に破片が導入されることを低減するか、又は防止することができる。支持要素１３６は、システム１００を表面上で（例えば、テーブル上）支持するように、支持構造体１０４の下部１３０から下方に突出してもよい。代替的に又は追加的に、支持構造体１０４は、１つ以上の締着具を用いるなどして表面に固定されてもよい。
図５及び図６を参照すると、タッチ及び感知システム２００（単に「システム２００」とも称される）の別の実施形態が示されている。システム２００は上述のシステム１００と同様であってもよく、システム２００は、シャーシ２０２、シャーシ２０２の（例えば、ＰＣＢ２１４を含む）支持構造体２０４、及び第１の表面２０６（例えば、タッチパッド、バックプレート、タッチスクリーン、ハウジングの側部、その上に位置付けられたタッチスクリーンを含むＬＣＤスクリーンなど）を含んでもよい。シャーシ２０２及び支持構造体２０４は、互いに対して移動可能であってもよい。弾性装着要素２０８は、システム２００の各角部に近接してもよい。
図５及び図６に示されるシステム２００の実施形態では、弾性装着要素２０８は各々、ポスト２４２を横方向に取り囲むつる巻きばね２４０を含んでもよい。ポスト２４２の第１の端部は、シャーシ２０２に強固に結合されてもよい。つる巻きばね２４０は、シャーシ２０２の内部表面と支持構造体２０４（例えば、ＰＣＢ２１４の一部）との間に位置付けられてもよい。ＰＣＢ２１４は、円形の形状であってもよく、ポスト２４２を横方向に取り囲むように位置付けられ得る第１の電極２１８を含んでもよい。第１の端部の反対側のポスト２４２の第２の端部は、ボルト２２２を介するなどして第２の電極２２０に結合されてもよい。第２の電極２２０は、導電性（例えば、金属）ワッシャの形態であってもよい。ポスト２４２は、ＰＣＢ２１４内の切り欠き部を通過してもよい。
動作中、十分な大きさの力が第１の表面２０６に（例えば、図６の視点で下向きに）印加されると、つる巻きばね２４０が圧縮されてもよく、ポスト２４２及び第２の電極２２０は、支持構造体２０４に向かう方向に（例えば、図６の視点で下向きに）移動してもよい。第１の電極２１８と第２の電極２２０との間の距離が増大して、キャパシタンスの測定可能な変化をもたらすことができる。力が解放されると、つる巻きばね２４０は、第２の電極２２０を第１の電極２１８に対して初期位置に戻すことができる。同様に、第１の電極２１８と第２の電極２２０との間のキャパシタンスは、その初期値に戻ることができる。上述のように、キャパシタンスの変化が、第１の表面２０６に印加された力の存在、場所、及び／又は大きさを判定（例えば、推定）するために測定されてもよい。
図７～図９を参照すると、タッチ及び力感知システム３００（単に「システム３００」とも称される）の別の実施形態が示されている。システム３００は上述のシステム１００と同様であってもよく、システム３００は、シャーシ３０２、シャーシ３０２の（例えば、ＰＣＢ３１４を含む）支持構造体３０４、及び第１の表面３０６（例えば、タッチパッド、バックプレート、タッチスクリーン、ハウジングの側部、その上に位置付けられたタッチスクリーンを含むＬＣＤスクリーンなど）を含んでもよい。シャーシ３０２及び支持構造体３０４は、互いに対して移動可能であってもよい。弾性装着要素３０８は、システム３００の各角部に近接してもよい。
図７～図９に示されるシステム３００の実施形態では、弾性装着要素３０８は各々、ポスト３４２に結合された平面ばね要素３４０を含んでもよい。ポスト３４２の第１の端部は、シャーシ３０２に強固に結合されてもよい。ＰＣＢ３１４は、円形の形状であってもよく、ポスト３４２を横方向に取り囲むように位置付けられ得る第１の電極３１８（図９）を含んでもよい。第１の端部の反対側のポスト３４２の第２の端部は、ボルト３２２を介するなどして、平面ばね要素３４０に結合されてもよい。平面ばね要素３４０は、第２の電極３２０であってもよいか、又はそれを含んでもよい。第２の電極３２０は、平面ばね要素３４０に取り付けられた導電性（例えば、金属）ワッシャの形態であってもよいか、又は平面ばね要素３４０の一体部分であってもよい。ポスト３４２は、ＰＣＢ３１４内の切り欠き部を通過してもよい。
図８に示されるように、平面ばね要素３４０の外側領域は、ボルト又はポストを使用することによってなど、平面ばね要素３４０をＰＣＢ３１４に位置合わせ及び結合するための外側支持要素３４４（例えば、孔）を含んでもよい。平面ばね要素３４０の中央領域は、ポスト３４２及び取り付け特徴部３４６に近接して取り付け特徴部３４６を取り囲む第２の電極３２０（平面ばね要素３４０の一体部分であり得る）に結合するための装着特徴部３４６（例えば、孔）を含んでもよい。中央領域と外側領域との間の平面ばね要素３４０の中間領域は、弾性部分３４８を含んでもよい。弾性部分３４８は、スリット３５０によって画定される平面ばね要素３４０の材料を含んでもよい。例として、スリット３５０は、レーザー彫刻、ウォータージェット切断、ミリング、又はスタンピングによって形成されてもよい。
動作中、十分な大きさの力が第１の表面３０６に（例えば、図９の視点で下向きに）印加されると、ポスト３４２及び第２の電極３２０は、支持構造体３０４に向かう方向に（例えば、図９の視点で下向きに）移動してもよい。平面ばね要素３４０の弾性部分３４８は、そのような移動を可能にするように変形してもよい。第１の電極３１８と第２の電極３２０との間の距離が増大して、キャパシタンスの測定可能な変化をもたらすことができる。力が解放されると、平面ばね要素３４０の弾性部分３４８は、第２の電極３２０を第１の電極３１８に対して初期位置に戻すことができる。同様に、第１の電極３１８と第２の電極３２０との間のキャパシタンスは、その初期値に戻ることができる。上述のように、キャパシタンスの変化が、第１の表面３０６に印加された力の存在、場所、及び／又は大きさを判定（例えば、推定）するために測定されてもよい。
図１０を参照すると、タッチ及び力感知システム４００（単に「システム４００」とも称される）の別の実施形態が示されている。システム４００は上述のシステム１００と同様であってもよく、システム４００は、シャーシ４０２、シャーシ４０２の（例えば、ＰＣＢ４１４を含む）支持構造体４０４、及び第１の表面４０６（例えば、タッチパッド、バックプレート、タッチスクリーン、ハウジングの側部、その上に位置付けられたタッチスクリーンを含むＬＣＤスクリーンなど）を含んでもよい。シャーシ４０２及び支持構造体４０４は、互いに対して移動可能であってもよい。弾性装着要素４０８は、システム４００の各角部に近接してもよい。弾性装着要素４０８は、図１０に示す実施形態では、ストリップばね４０８であるが、図１０に示されるストリップばね４０８は、図２に示されるストリップばね１０８とは異なっていてもよい。例えば、図１０に示される実施形態のストリップばね４０８の各々は、ＰＣＢ４１４に結合するための拡大基体部４５２と、システム４００の角部に近接してシャーシ４０２に結合するための外側部４５４と、拡大基体部４５２と外側部４５４との間のネック部４５６と、を含んでもよい。ＰＣＢ４１４は、（図１０に破線で示された）第１の電極４１８を含んでもよく、ストリップばね４０８のネック部４５６は、第２の電極４２０を含んでもよいか、又は第２の電極４２０であってもよい。
図１０に示されるシステム４００の実施形態は、上述のシステム１００の実施形態と同様に動作してもよい。
当業者であれば、本開示の実施形態が多くの利益及び利点を有することを認識するであろう。例えば、本開示の実施形態は、潜在的に異なるサイズ、塊、形状、及び構成の様々なシステム及び製品に適用することができる、堅牢で信頼性の高い容量性力感知ソリューションを提供する。システムは、高力又は低力の感知を提供するようになど、特定のユーザーの必要性に合わせて調整されてもよい。実施形態は、製造又は購入に費用効果が高い比較的少数の構成要素を用いて製造するコストが比較的低い場合がある。ＬＣＤタッチスクリーンモジュールの性能に影響を与えることなく、実施形態をＬＣＤタッチスクリーンモジュールに適用することができる。本開示のシステムのキャパシタを、力が印加されると概ね開放するように構成することによって（すなわち、電極部が互いに離れて移動する）ことにより、力が印加されたときに閉鎖する（すなわち、電極部が互いに向かって移動する）キャパシタと比較して、より大きな力感知範囲が可能であり得る。これは、閉鎖キャパシタが固有の限界を有し、すなわち、両方の電極部が絶縁体に当接するためである。
特定の例示的な実施形態を図面に関連して説明してきたが、当業者であれば、本開示の範囲が、本開示に明示的に示し、説明する実施形態に限定されないことを認識し、理解するであろう。むしろ、本開示に記載の実施形態に対する多くの追加、削除、及び修正は、法的等価物を含む、具体的に特許請求されるものなど、本開示の範囲内の実施形態を生じさせるために行われてよい。加えて、開示したある実施形態の特徴は、本発明者らが企図するように、本開示の範囲内に留まったままで、別の開示した実施形態の特徴と組み合わせられ得る。
本開示の更なる非限定的な実施形態は、以下の通りである。
実施形態１：力感知表面を受容するように構成された第１の側部を備えるシャーシと、第１の電極部を含む支持構造体と、シャーシ及び支持構造体に取り付けられた弾性装着要素であって、弾性装着要素が、シャーシと支持構造体との間の相対移動を可能にするように位置付けられており、弾性装着要素が、第２の電極部を備え、第２の電極部が、第１の電極部に隣接して位置付けられている、弾性装着要素と、を備える、アセンブリ。
実施形態２：弾性装着要素が、シャーシの角部付近にそれぞれ位置付けられた４つのストリップばねを備える、実施形態１に記載のアセンブリ。
実施形態３：ストリップばねが、シャーシの周縁部から約４５度の角度で配向されている、実施形態１又は２に記載のアセンブリ。
実施形態４：弾性装着要素が、金属材料から本質的になる、実施形態１～３のいずれか一項に記載のアセンブリ。
実施形態５：外力が力感知表面に印加されないとき、間隙が、各隣接する第１の電極部と第２の電極部との間に画定される、実施形態１～４のいずれか一項に記載のアセンブリ。
実施形態６：シャーシの第１の側部に力が印加されていない間に、各隣接する第１の電極部と第２の電極部との間に画定された間隙を維持するように適合されている、付勢要素を更に備える、実施形態１～５のいずれか一項に記載のアセンブリ。
実施形態７：間隙が、空隙を含む、実施形態１～６のいずれか一項に記載のアセンブリ。
実施形態８：材料が、間隙内に配設される、実施形態１～７のいずれか一項に記載のアセンブリ。
実施形態９：弾性装着要素が、各隣接する第１の電極部と第２の電極部との間の相対移動を可能にするように位置付けられている、実施形態１～８のいずれか一項に記載のアセンブリ。
実施形態１０：弾性装着要素の各々の端部が、支持構造体のシャーシへの装着点として構成されている、実施形態１～９のいずれか一項に記載のアセンブリ。
実施形態１１：支持構造体が、プリント回路基板（ＰＣＢ）を備える、実施形態１～１０のいずれか一項に記載のアセンブリ。
実施形態１２：力感知表面に印加された力を推定する方法であって、支持構造体上の第１の電極部及び装着要素によって画定された第２の電極部によって形成されたそれぞれのキャパシタのキャパシタンスの変化を検出することであって、装着要素が、力感知表面を受容するシャーシを支持構造体に結合する、検出することと、検出されたキャパシタンスの変化を使用して、力感知表面に印加された力の力値を判定することと、それぞれのキャパシタのキャパシタンスの変化を比較して、力感知表面に印加された力の場所を推定することと、を含む、方法。
実施形態１３：第１の側部を有するシャーシと、支持構造体の部分及び装着要素の部分を備える力センサであって、支持構造体の部分及び装着要素の部分が、第１の側部に印加された１つ以上の力に応答して、より近く、かつ／又は離れて移動するように適合されている、力センサと、支持構造体によって支持されており、支持構造体の部分と装着要素の部分との間の移動を判定することによって、第１の側部に印加された１つ以上の力を特定するように構成されている、コントローラと、を備える、力感知システム。
実施形態１４：コントローラが、支持構造体に対する装着要素の移動時に、支持構造体の部分と装着要素の部分との間に形成されたそれぞれのキャパシタのキャパシタンス変化を検出するように構成されている、実施形態１３に記載の力感知システム。
実施形態１５：コントローラが、それぞれのキャパシタの検出されたキャパシタンス変化を比較することによって、第１の側部に印加された１つ以上の力の場所を推定するように更に構成されている、実施形態１２～１４のいずれか一項に記載の力感知システム。
実施形態１６：第１の側部が、液晶ディスプレイタッチスクリーンを備える、実施形態１２～１５のいずれか一項に記載の力感知システム。
実施形態１７：１つ以上の力が第１の側部に印加されないときに、装着要素の部分と支持構造体の部分との間に初期空間を画定するように、装着要素と支持構造体との間に位置付けられた少なくとも１つのスペーサを更に備える、実施形態１２～１６のいずれか一項に記載の力感知システム。
実施形態１８：シャーシと支持構造体との間に位置付けられた少なくとも１つの付勢要素を更に備え、１つ以上の力が第１の側部に印加されないときに、シャーシを支持構造体に対して初期位置に付勢する、実施形態１２～１７のいずれか一項に記載の力感知システム。
実施形態１９：装着要素の部分と支持構造体の部分との間に位置付けられた絶縁体を更に備える、実施形態１２～１８のいずれか一項に記載の力感知システム。
実施形態２０：装着要素が、少なくとも１つの導電性締着具を用いて支持構造体にそれぞれ取り付けられたストリップばねを備える、実施形態１２～１９のいずれか一項に記載の力感知システム。
実施形態２１：シャーシと支持構造体との間に突出部を更に備え、突出部が、１つ以上の力が第１の側部に印加されている十分な値であるときに、シャーシと支持構造体との間の相対移動を制限するために、表面に当接するように構成されている、実施形態１２～２０のいずれか一項に記載の力感知システム。
実施形態２２．表面と、表面に結合されたコントローラと、実施形態１～１１のいずれか一項に記載のアセンブリを備える力感知デバイスと、を備える、システム。
実施形態２３．力感知デバイスが、表面における物体タッチに応答して力結果を生成するように構成されている、実施形態２２に記載のシステム。
実施形態２４：コントローラが、力結果に応答して力測定値を判定するように構成されている、実施形態２２又は２３に記載のシステム。
実施形態２５：コントローラが、力結果に応答して表面における場所を判定するように構成されている、実施形態２２～２４のいずれか一項に記載のシステム。
実施形態２６：表面における物体タッチ又は表面に近接した物体に応答して感知結果を生成するように構成されたタッチ感知デバイスを更に備える、実施形態２２～２５のいずれか一項に記載のシステム。
実施形態２７：表面が、タッチスクリーン、タッチパッド、バックプレート、及びハウジングの側部を含む群から選択される、実施形態２２～２６のいずれか一項に記載のシステム。

Claims (27)

  1. アセンブリであって、
    力感知表面を受容するように構成された第１の側部を備えるシャーシと、
    第１の電極部を含む支持構造体と、
    前記シャーシ及び前記支持構造体に取り付けられた弾性装着要素であって、前記弾性装着要素は、前記シャーシと前記支持構造体との間の相対移動を可能にするように位置付けられており、前記弾性装着要素は、第２の電極部を備え、前記第２の電極部は、前記第１の電極部に隣接して位置付けられている、弾性装着要素と、を備える、アセンブリ。
  2. 前記弾性装着要素は、前記シャーシの角部付近にそれぞれ位置付けられた４つのストリップばねを備える、請求項１に記載のアセンブリ。
  3. 前記ストリップばねは、前記シャーシの周縁部から約４５度の角度で配向されている、請求項２に記載のアセンブリ。
  4. 前記弾性装着要素は、本質的に金属材料からなる、請求項１に記載のアセンブリ。
  5. 外力が前記力感知表面に印加されないとき、間隙が、各隣接する第１の電極部と第２の電極部との間に画定される、請求項１に記載のアセンブリ。
  6. 前記シャーシの前記第１の側部に力が印加されていない間に、各隣接する第１の電極部と第２の電極部との間に画定された前記間隙を維持するように適合されている、付勢要素を更に備える、請求項５に記載のアセンブリ。
  7. 前記間隙は、空隙を含む、請求項６に記載のアセンブリ。
  8. 材料は、前記間隙内に配設されている、請求項６に記載のアセンブリ。
  9. 前記弾性装着要素は、各隣接する第１の電極部と第２の電極部との間の相対移動を可能にするように位置付けられている、請求項１に記載のアセンブリ。
  10. 前記弾性装着要素の各々の端部は、前記支持構造体の前記シャーシへの装着点として構成されている、請求項１に記載のアセンブリ。
  11. 前記支持構造体は、プリント回路基板（ＰＣＢ）を備える、請求項１に記載のアセンブリ。
  12. 力感知表面に印加された力を推定する方法であって、
    支持構造体上の第１の電極部及び装着要素によって画定された第２の電極部によって形成されたそれぞれのキャパシタのキャパシタンスの変化を検出するステップであって、前記装着要素は、力感知表面を受容するシャーシを前記支持構造体に結合する、検出するステップと、
    前記検出されたキャパシタンスの変化を使用して、前記力感知表面に印加された力の力値を判定するステップと、
    前記それぞれのキャパシタのキャパシタンスの変化を比較して、前記力感知表面に印加された前記力の場所を推定するステップと、を含む、方法。
  13. 力感知システムであって、
    第１の側部を有するシャーシと、
    支持構造体の部分及び装着要素の部分を備える力センサであって、前記支持構造体の前記部分及び前記装着要素の前記部分が、前記第１の側部に印加された１つ以上の力に応答して、より近くに、及び／又は離れて移動するように適合されている、力センサと、
    前記支持構造体によって支持されており、前記支持構造体の前記部分と前記装着要素の前記部分との間の移動を判定することによって、前記第１の側部に印加された前記１つ以上の力を特定するように構成されている、コントローラと、を備える、力感知システム。
  14. 前記コントローラは、前記支持構造体に対する前記装着要素の移動時に、前記支持構造体の前記部分と前記装着要素の前記部分との間に形成されたそれぞれのキャパシタのキャパシタンス変化を検出するように構成されている、請求項１３に記載の力感知システム。
  15. 前記コントローラは、前記それぞれのキャパシタの前記検出されたキャパシタンス変化を比較することによって、前記第１の側部に印加された前記１つ以上の力の場所を推定するように更に構成されている、請求項１４に記載の力感知システム。
  16. 前記第１の側部は、液晶ディスプレイタッチスクリーンを備える、請求項１３に記載の力感知システム。
  17. 前記１つ以上の力が前記第１の側部に印加されないときに、前記装着要素の前記部分と前記支持構造体の前記部分との間に初期空間を画定するように、前記装着要素と前記支持構造体との間に位置付けられた少なくとも１つのスペーサを更に備える、請求項１３に記載の力感知システム。
  18. 前記１つ以上の力が前記第１の側部に印加されないときに、前記シャーシを前記支持構造体に対して初期位置に付勢するように、前記シャーシと前記支持構造体との間に位置付けられた少なくとも１つの付勢要素を更に備える、請求項１３に記載の力感知システム。
  19. 前記装着要素の前記部分と前記支持構造体の前記部分との間に位置付けられた絶縁体を更に備える、請求項１３に記載の力感知システム。
  20. 前記装着要素は、少なくとも１つの導電性締着具を用いて前記支持構造体にそれぞれ取り付けられているストリップばねを備える、請求項１３に記載の力感知システム。
  21. 前記シャーシと前記支持構造体との間に突出部を更に備え、前記突出部は、前記１つ以上の力は前記第１の側部に印加されている十分な値であるときに、前記シャーシと前記支持構造体との間の相対移動を制限するために、表面に当接するように構成されている、請求項１３に記載の力感知システム。
  22. システムであって、
    力感知表面と、
    前記力感知表面に結合されたコントローラと、
    装着アセンブリであって、
    前記力感知表面を受容するように構成された第１の側部を含むシャーシと、
    第１の電極部を含む支持構造体と、
    前記シャーシ及び前記支持構造体に取り付けられた弾性装着要素であって、前記弾性装着要素は、前記シャーシと前記支持構造体との間の相対移動を可能にするように位置付けられており、前記弾性装着要素は、第２の電極部を備え、前記第２の電極部が、前記第１の電極部に隣接して位置付けられている、弾性装着要素と、を備える、装着アセンブリと、を備える、システム。
  23. 前記力感知デバイスは、前記表面における物体タッチに応答して力結果を生成するように構成されている、請求項２２に記載のシステム。
  24. 前記コントローラは、前記力結果に応答して力測定値を判定するように構成されている、請求項２３に記載のシステム。
  25. 前記コントローラは、前記力結果に応答して前記表面における場所を判定するように構成されている、請求項２３に記載のシステム。
  26. 前記表面における物体タッチ又は前記表面に近接した物体に応答して感知結果を生成するように構成されたタッチ感知デバイスを更に備える、請求項２２に記載のシステム。
  27. 前記表面は、タッチスクリーン、タッチパッド、バックプレート、及びハウジングの側部を含む群から選択される、請求項２２に記載のシステム。
JP2020537205A 2018-01-05 2019-01-04 力センサマウント、関連するハウジング、及びそれらを組み込むシステム Active JP7027553B2 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862613854P 2018-01-05 2018-01-05
US15/986,653 US10635248B2 (en) 2018-01-05 2018-05-22 Force sensor mount and related housings and systems that incorporate the same
US15/986,653 2018-05-22
PCT/IB2019/050076 WO2019135200A1 (en) 2018-01-05 2019-01-04 Force sensor mount and related housings and systems that incorporate the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021510865A JP2021510865A (ja) 2021-04-30
JP7027553B2 true JP7027553B2 (ja) 2022-03-01

Family

ID=67139492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020537205A Active JP7027553B2 (ja) 2018-01-05 2019-01-04 力センサマウント、関連するハウジング、及びそれらを組み込むシステム

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10635248B2 (ja)
JP (1) JP7027553B2 (ja)
KR (1) KR102355642B1 (ja)
CN (1) CN111566605B (ja)
DE (1) DE112019000349B4 (ja)
TW (1) TWI746919B (ja)
WO (1) WO2019135200A1 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11460926B2 (en) 2016-03-31 2022-10-04 Sensel, Inc. Human-computer interface system
US10866642B2 (en) 2016-03-31 2020-12-15 Sensel Inc. System and method for detecting and responding to touch inputs with haptic feedback
US11422631B2 (en) 2016-03-31 2022-08-23 Sensel, Inc. Human-computer interface system
US20230324995A1 (en) * 2016-03-31 2023-10-12 Sensel, Inc. Human-computer interface system
US10564839B2 (en) 2016-03-31 2020-02-18 Sensel Inc. Method for detecting and characterizing inputs on a touch sensor surface
US11136000B2 (en) 2017-11-17 2021-10-05 Magna Closures Inc. Touch and gesture pad for swipe/tap entry verification system
DE102019212440A1 (de) * 2019-08-20 2021-02-25 Continental Automotive Gmbh Druckerfassungssystem
WO2021178596A1 (en) 2020-03-03 2021-09-10 Sensel, Inc. System and method for detecting and characterizing touch inputs at a human-computer interface
US11880506B2 (en) 2020-10-06 2024-01-23 Sensel, Inc. Haptic keyboard system
US11726597B1 (en) 2022-05-27 2023-08-15 Microsoft Technology Licensing, Llc Differential capacitive force sensing

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008076393A1 (en) 2006-12-14 2008-06-26 Qsi Corporation Force-based input device having a modular sensing component
US20180081479A1 (en) 2016-09-20 2018-03-22 Cypress Semiconductor Corporation Force Sensing

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2671873A1 (fr) 1991-01-22 1992-07-24 Philips Electronique Lab Detecteur de forces et ecran tactile.
CA2072730A1 (en) 1991-09-09 1993-03-10 Richard L. Garwin Strain-gauge mounting for force-sensing touch-screen
US7183948B2 (en) 2001-04-13 2007-02-27 3M Innovative Properties Company Tangential force control in a touch location device
WO2002084579A2 (en) * 2001-04-13 2002-10-24 3M Innovative Properties Company Touch screen with rotationally isolated force sensor
US7158122B2 (en) * 2002-05-17 2007-01-02 3M Innovative Properties Company Calibration of force based touch panel systems
US8488308B2 (en) 2003-02-12 2013-07-16 3M Innovative Properties Company Sealed force-based touch sensor
JP4907050B2 (ja) 2003-03-31 2012-03-28 株式会社ワコー 力検出装置
US7148882B2 (en) 2003-05-16 2006-12-12 3M Innovatie Properties Company Capacitor based force sensor
JP4359757B2 (ja) 2003-09-17 2009-11-04 ソニー株式会社 情報表示装置
US9329719B2 (en) * 2007-03-15 2016-05-03 Apple Inc. Hybrid force sensitive touch devices
SG186011A1 (en) 2007-11-21 2012-12-28 Artificial Muscle Inc Electroactive polymer transducers for tactile feedback devices
US8169332B2 (en) 2008-03-30 2012-05-01 Pressure Profile Systems Corporation Tactile device with force sensitive touch input surface
US9024907B2 (en) * 2009-04-03 2015-05-05 Synaptics Incorporated Input device with capacitive force sensor and method for constructing the same
US9430078B2 (en) * 2009-08-12 2016-08-30 Google Technology Holdings LLC Printed force sensor within a touch screen
US8730199B2 (en) 2009-09-04 2014-05-20 Atmel Corporation Capacitive control panel
JP5540797B2 (ja) 2010-03-19 2014-07-02 ソニー株式会社 センサ装置および表示装置
WO2011156447A1 (en) * 2010-06-11 2011-12-15 3M Innovative Properties Company Positional touch sensor with force measurement
US9262002B2 (en) 2010-11-03 2016-02-16 Qualcomm Incorporated Force sensing touch screen
WO2013177322A1 (en) 2012-05-22 2013-11-28 Synaptics Incorporated Force enhanced input device
JP5809757B2 (ja) 2012-10-05 2015-11-11 アルプス電気株式会社 入力装置及び前記入力装置を用いた制御方法
US20150138112A1 (en) * 2013-11-20 2015-05-21 Nextinput, Inc. Force sensor module for applying a preload force to a force sensor
US9698775B2 (en) 2013-12-10 2017-07-04 Behr-Hella Thermocontrol Gmbh Operating device for an electrical apparatus, in particular for a vehicle component
WO2015089568A1 (en) 2013-12-19 2015-06-25 Hogben Ian A swim fin
US9904417B2 (en) * 2014-04-16 2018-02-27 Microchip Technology Incorporated Projected capacitive touch detection with touch force detection using self-capacitance and mutual capacitance detection
DE102015209593A1 (de) 2015-01-05 2016-07-07 Volkswagen Aktiengesellschaft Bedienvorrichtung mit schneller haptischer Rückmeldung
US9746952B2 (en) 2015-03-31 2017-08-29 Synaptics Incorporated Force enhanced input device vibration compensation
US10126861B2 (en) * 2015-05-08 2018-11-13 Synaptics Incorporated Force sensor substrate
US9921679B2 (en) 2015-10-11 2018-03-20 Pressure Profile Systems Inc. Force-sensing touch screen input device
KR20180013382A (ko) * 2016-07-29 2018-02-07 삼성전자주식회사 인쇄회로기판 및 이를 포함하는 반도체 메모리 장치
US10775850B2 (en) * 2017-07-26 2020-09-15 Apple Inc. Computer with keyboard

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008076393A1 (en) 2006-12-14 2008-06-26 Qsi Corporation Force-based input device having a modular sensing component
US20180081479A1 (en) 2016-09-20 2018-03-22 Cypress Semiconductor Corporation Force Sensing

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019135200A1 (en) 2019-07-11
CN111566605A (zh) 2020-08-21
DE112019000349B4 (de) 2022-09-15
KR102355642B1 (ko) 2022-01-25
KR20200095524A (ko) 2020-08-10
DE112019000349T5 (de) 2020-09-17
TWI746919B (zh) 2021-11-21
CN111566605B (zh) 2022-02-15
US10635248B2 (en) 2020-04-28
TW201933078A (zh) 2019-08-16
US20190212842A1 (en) 2019-07-11
JP2021510865A (ja) 2021-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7027553B2 (ja) 力センサマウント、関連するハウジング、及びそれらを組み込むシステム
CN107145253B (zh) 力感测架构
TWI467451B (zh) 感測器裝置及資訊處理裝置
US9772729B2 (en) Input device with capacitive force sensor and method for constructing the same
KR101247077B1 (ko) 센서 움직임에 대한 에러 정정을 이용한 터치 위치 판정
TWI605369B (zh) 互容式壓力感測器以及具有壓力感測功能之觸控顯示裝置與其壓力感測方法
WO2015133251A1 (ja) 感圧センサ及びタッチパネル
KR20100136990A (ko) 힘 감지 터치 반응 입력 장치
WO2012160844A1 (ja) 荷重検出装置及び前記荷重検出装置を用いた電子機器、ならびに荷重検出装置の製造方法
US20150070287A1 (en) Touch Display and Method for Manufacturing Touch Display
KR102092640B1 (ko) 압력 터치 센서 장치
KR101530188B1 (ko) 터치스크린 장치
JP2013217679A (ja) 荷重検出装置及び前記荷重検出装置を用いた入力装置及び、入力装置の製造方法
CN114270300A (zh) 触摸面板装置
EP3803551B1 (en) Displacement sensing
JP6903200B2 (ja) タッチパネル装置、押下力算出方法、及び押下力算出プログラム
KR20110134068A (ko) 휴대용 단말기의 표시/입력 장치
CN116761991A (zh) 力输入定位
CN112019661A (zh) 一种移动终端

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211224

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20211224

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220125

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220216

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7027553

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150