KR101855027B1 - 시트 센서 및 용량성 어레이를 이용한 힘 결정 - Google Patents

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존 스티븐 스미스
찰리 티. 오가타
크리스티앙 엠. 사우어
신 존 최
크리스토퍼 제이. 버틀러
스티븐 제이. 마티사우스카스
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Abstract

디바이스는 디바이스의 표면 상의 접촉을 감지하도록 구성된다. 디바이스는 커버 및 커버 아래에 배치되는 힘 감지형 구조체를 포함한다. 힘 감지형 구조체는 디스플레이 아래에 위치설정될 수 있고 디바이스의 커버 상의 터치의 힘을 추정하기 위해 다른 힘 감지형 요소와 조합하여 사용될 수 있다.

Description

시트 센서 및 용량성 어레이를 이용한 힘 결정{FORCE DETERMINATION EMPLOYING SHEET SENSOR AND CAPACITIVE ARRAY}
관련 출원들의 상호 참조
본 특허협력조약 특허 출원은 2014년 9월 8일에 출원되고 발명의 명칭이 "Force Determination Employing Sheet Sensors and Capacitive Array"인 미국 가특허 출원 제62/047,645호, 2014년 2월 19일에 출원되고 발명의 명칭이 "Force Determination Employing Sheet Sensors and Capacitive Array"인 미국 가특허 출원 제61/941,988호, 및 2014년 2월 12일에 출원되고 발명의 명칭이 "Force Determination Employing Multiple Force-Sensing Structures"인 미국 가특허 출원 제61/939,252호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전문이 본 명세서에 참조로서 편입된다.
기술분야
본 출원은 일반적으로 터치의 힘을 감지하는 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히, 디바이스의 표면에 인가되는 터치의 양이나 크기를 검출하고 측정하기 위해 디바이스와 일체화되는 용량성 힘 센서에 관한 것이다.
터치 디바이스는 일반적으로 디바이스의 표면 상에서 터치 입력을 수용할 수 있는 디바이스들로서 특징지워질 수 있다. 입력은 명령, 제스처, 또는 다른 유형의 사용자 입력으로 해석될 수 있는, 디바이스 상의 하나 이상의 터치의 위치를 포함할 수 있다. 일 예에서, 터치 디바이스 상의 터치 입력은, 컴퓨팅 시스템에 중계될 수 있고, 예를 들어, 디스플레이 상에서 요소들을 선택하는 것, 디스플레이 상에서 요소들을 재배향 또는 재위치설정하는 것, 텍스트를 입력하는 것, 및 사용자 입력을 포함하는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)와 사용자의 상호작용을 해석하는 데 사용될 수 있다. 다른 예에서, 터치 디바이스 상의 터치 입력은 컴퓨터 시스템에 중계될 수 있고, 애플리케이션 프로그램과 사용자의 상호 작용을 해석하는 데 사용될 수 있다. 사용자의 상호작용은, 예를 들어, 오디오, 비디오, 사진, 프레젠테이션, 텍스트 등의 조작을 포함할 수 있다.
통상적으로, 터치 디바이스 상의 터치 입력은 디바이스 상의 터치의 위치에 제한된다. 그러나, 일부 경우들에서, 또한 디바이스에 인가되는 터치의 힘을 검출하고 측정하는 것이 더 유리할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 비교적 가벼운 터치를 사용하여 제1 방식으로 디스플레이 상에서 컴퓨터-생성 객체를 조작하고, 대안적으로, 비교적 무겁거나 선명한 터치를 사용하여 제2 방식으로 객체와 상호작용할 수 있도록 하는 것이 더 유리할 수 있다. 예로서, 사용자가 비교적 가벼운 터치를 사용하여 디스플레이 상의 컴퓨터-생성 객체를 이동시키고, 이어서, 대안적으로 비교적 무겁거나 선명한 터치를 사용하여 동일한 컴퓨터에 대하여 명령을 선택하거나 호출하는 것이 더 유리할 수 있다. 더욱 일반적으로, 사용자가 터치의 힘에 따라 다수의 방식으로 입력을 제공할 수 있도록 하는 것이 더 유리할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 가벼운 터치를 위한 제1 방식, 중간 터치를 위한 제2 방법, 및 무거운 터치를 위한 제3 방식 등으로 해석되는 입력을 제공할 수 있다. 또한, 사용자가 힘의 변하는 양을 사용하여 아날로그 입력을 제공할 수 있도록 하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 유형의 입력은, 예를 들어, 시뮬레이션된 차량의 가속 페달 또는 비행 시뮬레이터의 비행기의 제어면, 또는 유사한 애플리케이션을 제어하는 데 유용할 수 있다. 사용자가 가상 현실(VR) 시뮬레이션(가능하게는 촉각 피드백을 가짐)에서, 또는 증강 현실 프로그램에서 시뮬레이션된 신체의 움직임, 또는 그 이외의 것들과 같은 입력을 제공할 수 있게 하는 것이 더 유리할 수 있다. 동시에 터치 디바이스에서 사용 중인 다수의 사용자 인터페이스 객체 또는 요소에 제공되는 다수의 터치의 상대적 정도(예컨대, 힘) 및 위치들을 해석하기 위하여 터치의 힘을 사용하는 것이 추가의 유리할 수 있다. 예를 들어, 터치의 힘은 악기를 재생하기 위한 애플리케이션에서 둘 이상의 요소를 누르는 사용자에 의한 다수의 터치를 해석하는 데 사용될 수 있다. 특히, 다수의 터치의 힘은 피아노의 건반 상에서의 사용자에 의한 다수의 터치를 해석하기 위해 사용될 수 있다. 유사하게, 다수의 터치의 힘은 차량(가속하고, 제동하고, 신호를 보내고, 돌리기 위한 별개의 제어부들을 가짐)을 제어하기 위해 애플리케이션에서 사용자의 다수의 터치를 해석하는 데 사용될 수 있다.
본 출원은, (터치 감응형 표면과 같은, 그 하나의 예는 터치 디스플레이인) 터치 디바이스, 또는 (가상 아날로그 제어부 또는 키보드와 같은) 다른 압력 감응형 입력 요소들, 또는 기타 입력 디바이스를 사용자가 접촉함으로써, 인가된 힘의 양 또는 크기, 및 인가된 힘의 양 또는 크기의 변화들을 측정하거나 결정하는 데 사용될 수 있는 기술들을 제공한다. 이러한 기술들은, 터치 디바이스, 터치 패드, 및 터치 스크린과 같은, 터치 인식, GUI의 터치 요소들, 및 애플리케이션 프로그램에서의 터치 입력 또는 조작을 사용하여 다양한 디바이스 내로 통합될 수 있다. 본 출원은, 터치 디바이스와 접촉할 때 사용자에 의해 인가된 힘의 양 또는 크기, 및 인가된 힘의 양 또는 크기의 변화들을 측정하고 결정하고, 이에 응답하여 터치 디바이스의 사용자가 이용할 수 있는 추가 기능들을 제공하는 데 사용될 수 있는 시스템들 및 기술들을 또한 제공한다.
본 명세서에 기재된 소정 실시예들은 또한 "힘 감지형 구조체" 또는 "힘 감응형 센서"로서 지칭되는 힘 센서에 관한 것이다. 힘 센서는 그 예가 터치 감응형 전기 디바이스 또는 단순히 터치 디바이스인 전자 디바이스의 하우징과 일체화될 수 있다. 샘플 힘 센서는 압축성 요소(compressible element)에 의해 또는 공극(air gap)에 의해 분리된 상부 부분 및 하부 부분을 포함할 수 있다. 상부 부분은 상부 용량성 플레이트에 연결되는 상부 바디를 포함할 수 있고, 하부 부분은 하부 용량성 플레이트에 연결되는 하부 바디를 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 상부 부분 및 하부 부분은 인가된 힘의 양 또는 크기를 측정하거나 검출하는 데 사용될 수 있는 커패시터를 형성한다. 압축성 요소는 통상적으로 유연성(compliant) 또는 탄력성(springy) 재료로 형성된다. 일부 경우들에서, 압축성 요소는 "변형가능한 중간 바디", 중간 요소, 또는 "압축성 층"으로 지칭된다. 일부 경우들에서, 힘 센서는 저항성 변형 게이지, 압전 소자 등과 같은 다른 힘 감지형 요소들을 포함한다.
일부 예시적인 실시예들은 커버, 커버 아래에 위치설정되는 디스플레이, 및 디스플레이 아래에 배치되는 힘 감지형 구조체를 갖는 전자 디바이스에 관한 것이다. 힘 감지형 구조체는 상부 용량성 플레이트, 상부 용량성 플레이트의 일 측면 상에 배치되는 압축성 요소, 및 상부 용량성 플레이트와 반대측에 있는 압축성 요소의 측면 상에 배치되는 하부 용량성 플레이트를 포함할 수 있다. 힘 감지형 구조체는 힘 감지형 구조체에 부착되고 그를 지지하는 플레이트를 또한 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전자 디바이스는 또한 힘 감지형 구조체에 동작가능하게 결합되는 감지 회로부를 포함한다. 감지 회로부는 힘 감지형 구조체의 상부 용량성 플레이트와 하부 용량성 플레이트 사이의 커패시턴스의 변화에 기초하여 커버 상의 터치의 힘을 추정하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 힘 감지형 구조체는 공극을 포함하는 유연성 층에 의해 디스플레이로부터 분리된다. 일부 경우들에서, 힘 감지형 구조체는 압축성 폼(compressible foam)으로 구성되는 유연성 층에 의해 디스플레이로부터 분리된다. 힘 감지형 구조체는 유연성 필라(pillar)들의 어레이 및 광학적으로 투명한 유체로 구성되는 유연성 층에 의해 디스플레이로부터 분리될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전자 디바이스는 커버를 둘러싸는 베젤, 및 커버와 베젤 사이의 간극에 배치되는 개스킷을 갖는 하우징을 또한 포함한다. 디바이스는 간극의 적어도 일부분 위에 배치되는 소유성 코팅을 또한 포함할 수 있다.
일부 예시적인 실시예들은, 하우징, 하우징의 개구 내에 배치되는 커버, 커버의 주변부를 따라 커버와 하우징 사이에 배치되는 변형 감응형 개스킷(strain-sensitive gasket)을 포함하는 전자 디바이스에 관한 것이다. 디바이스는 커버 아래에 배치되는 힘 감지형 구조체를 또한 포함할 수 있다. 디바이스는 하우징에 대해 고정되고 힘 감지형 구조체를 지지하는 플레이트를 더 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 변형 감응형 개스킷은 개스킷 상부 용량성 플레이트, 개스킷 하부 용량성 플레이트, 및 개스킷 상부 용량성 플레이트와 개스킷 하부 용량성 플레이트 사이에 배치되는 개스킷 압축성 요소를 포함한다.
일부 실시예들에서, 전자 디바이스는 커버와 힘 감지형 구조체 사이에 배치되는 디스플레이, 및 디스플레이와 힘 감지형 구조체 사이의, 공극을 포함하는 압축성 층을 또한 포함한다. 일부 실시예들에서, 압축성 층의 공극은 제1 임계치를 초과하는 터치의 힘에 응답하여 적어도 부분적으로 압괴하도록 구성된다. 제1 임계치는 변형 감응형 개스킷에 의해 검출될 수 있는 최대 힘에 대응하는 제2 임계치보다 작을 수 있다.
일부 실시예들에서, 전자 디바이스는 커버와 힘 감지형 구조체 사이에 배치되는 디스플레이, 및 디스플레이와 힘 감지형 구조체 사이의 압축성 층을 또한 포함한다. 일부 경우들에서, 압축성 층은 제1 임계치를 초과하는 터치의 힘에 응답하여 적어도 부분적으로 압괴하도록 구성될 수 있다. 제1 임계치는 변형 감응형 개스킷에 의해 검출될 수 있는 최대 힘에 대응하는 제2 임계치보다 작을 수 있다.
일부 실시예들에서, 힘 감지형 구조체는 상부 용량성 플레이트, 하부 용량성 플레이트, 및 상부 용량성 플레이트와 하부 용량성 플레이트 사이에 배치되는 압축성 요소를 포함한다. 일부 실시예들에서, 힘 감지형 구조체는 변형 게이지 및/또는 압전 소자를 포함한다.
일부 예시적인 실시예들은 커버, 커버 아래에 위치설정되는 용량성 감지 층, 및 용량성 감지 층 아래의 압축성 층을 포함하는 전자 디바이스에 관한 것이다. 일부 실시예들에서, 압축성 층은 공극을 포함한다. 전자 디바이스는, 상부 용량성 플레이트, 상부 용량성 플레이트의 일 측면 상에 배치되는 압축성 요소, 및 상부 용량성 플레이트와 반대측에 있는 압축성 요소의 측면 상에 배치되는 하부 용량성 플레이트를 포함하는, 압축성 층 아래에 배치되는 힘 감지형 구조체를 또한 포함할 수 있다. 일부 실시예들은 힘 감지형 구조체 아래에 위치설정되고 힘 감지형 구조체를 지지하는 플레이트를 포함한다.
일부 실시예들에서, 전자 디바이스는 커버의 아래에 위치설정되는 디스플레이를 포함한다. 디바이스는 디스플레이 아래에 위치설정되는 백라이트를 또한 포함할 수 있다. 용량성 감지 층은 디스플레이와 백라이트 사이에 배치될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전자 디바이스는 용량성 감지 층 및 힘 감지형 구조체에 동작가능하게 결합되는 감지 회로부를 포함한다. 감지 회로부는 힘 감지형 구조체의 용량성 감지 층과 상부 용량성 플레이트 사이의 상호 커패시턴스의 변화에 기초하여 커버 상의 터치의 힘을 추정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 감지 회로부는 힘 감지형 구조체의 상부 용량성 플레이트와 하부 용량성 플레이트 사이의 제1 커패시턴스를 획득하도록 구성될 수 있다. 회로부는 또한 상부 용량성 플레이트와 용량성 감지 층 사이의 제2 커패시턴스를 획득하도록 구성될 수 있다. 회로부는 또한 제1 및 제2 커패시턴스들을 이용하여 커버 상의 터치의 힘의 추정치를 생성하도록 구성될 수 있다.
다수의 실시예들 및 그것들의 변형이 개시되었지만, 본 개시내용의 또 다른 실시예들이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 이하 상세한 설명을 통해 명확하게 될 것이고, 이는 개시내용의 예시적인 실시예들을 나타내고 설명하기 때문이다. 알게 되겠지만, 개시내용은 모두 본 개시내용의 기술적 사상 및 범주를 벗어나지 않으면서 다양하고 명백한 측면에서 변형예가 가능하다. 따라서, 도면 및 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 사실상 예시적인 것으로 간주되며 제한하려는 것이 아니다.
도 1은 예시적인 터치 디바이스를 도시한다.
도 2a는 힘 감지형 구조체를 갖는 예시적인 터치 디바이스의, 도 1의 선(1-1)을 따라 취한 단면도를 도시한다.
도 2b는 대안적인 힘 감지형 구조체를 갖는 예시적인 터치 디바이스의, 도 1의 선(1-1)을 따라 취한 단면도를 도시한다.
도 3은 힘 감지형 구조체를 갖는 예시적인 터치 디바이스의, 도 2의 선(2-2)을 따라 취한 단면도를 도시한다.
도 4는 힘 감지형 구조체를 갖는 예시적인 터치 디바이스의, 도 2의 선(2-2)을 따라 취한 단면도를 도시한다.
도 5는 힘 감지형 구조체를 갖는 예시적인 터치 디바이스의, 도 2의 선(2-2)을 따라 취한 단면도를 도시한다.
도 6은 용량성 힘 센서를 갖는 터치 디바이스의 일 실시예의 단면도를 도시한다.
도 7은 용량성 힘 센서를 갖는 터치 디바이스의 다른 실시예를 도시한다.
도 8은 용량성 힘 센서를 갖는 터치 디바이스의 다른 실시예의 단면도를 도시한다.
도 9는 터치 I/O 디바이스와 컴퓨팅 디바이스 사이의 예시적인 통신을 도시한다.
도 10은 힘 감응형 터치 디바이스를 포함하는 시스템의 개략도를 도시한다.
도 11a는 동작의 예시적인 방법을 도시한다.
도 11b는 동작의 다른 예시적인 방법을 도시한다.
도 12는 전기 커넥터 테일(electrical connector tail)을 갖는 힘 감응형 구조체를 도시한다.
도 13은 전기 커넥터 테일의 단면도를 도시한다.
도 14는 전기 커넥터 테일을 갖는 힘 감응형 구조체를 제조하는 예시적인 방법을 도시한다.
도 15a는 전자 디바이스 내에 통합된 다른 힘 감응형 구조체의 샘플 단면을 도시한다.
도 15b는 전자 디바이스 내에 통합된 또 다른 힘 감응형 구조체의 샘플 단면을 도시한다.
도 15c는 전자 디바이스 내에 통합된 또 다른 힘 감응형 구조체의 샘플 단면을 도시한다.
도 15d 및 도 15e는 도 15c의 단면의 일부분을 더 상세하게 도시한다.
도 16은 2개의 힘 감응형 구조체를 통합하는 전자 디바이스의 샘플 단면을 도시한다.
도 17은 디스플레이 스택 내에 위치설정되는 용량성 감지 어레이와 결합되는, 다층 시트 힘 센서를 통합하는 전자 디바이스의 샘플 단면을 도시한다.
일반적으로, 실시예들은 단순한 2진법 감지를 너머, 힘을 감지하고 힘의 다수의 상이한 레벨들 간에 구별할 수 있는 전자 디바이스의 형태를 취할 수 있다. 일부 실시예들은 그 내부에 힘 센서(예컨대, 힘 감응형 센서, 힘 감지형 요소, 또는 힘 감지형 구조체)를 통합하는 인클로저를 가질 수 있다. 힘 센서는 예를 들면, 디바이스의 하나 이상의 측벽 또는 다른 표면들 내에 형성된 홈, 컷아웃(cutout), 또는 어퍼처(aperture) 내에 통합될 수 있다. 힘 감지형 요소는 소정 실시예들에서 전체 주변부, 측벽, 또는 측벽들의 세트를 따라 연장될 수 있다. 예를 들면, 힘 센서는 디바이스 내에 형성된 내측 공동을 둘러쌀 수 있거나, 그렇지 않으면 디바이스의 내측 둘레에 연장될 수 있다. 상부 표면과 같은 디바이스의 외측 상에 힘이 가해짐에 따라, 힘 센서는 힘을 검출하고 디바이스로의 대응하는 입력 신호를 생성할 수 있다.
일부 실시예들은, 단일의 힘 감지형 구조체 또는 요소 이외에, 전자 디바이스의 주변부를 중심으로 이격된 다수의 힘 센서를 통합할 수 있다. 또한, 다수의 힘 센서는 연속적인 어레이 또는 구조체를 형성할 필요가 없지만, 이산적으로 서로 이격될 수 있다. 간격이 다를 수 있으므로 힘 센서들의 수는 실시예들마다 다를 수 있다. 각각의 힘 센서는 디바이스의 소정 영역 내에서 인접하거나 근처의 표면 상에 가해지는 힘을 감지할 수 있다. 따라서, 2개의 아래에 있는 힘 센서들 사이에 있는 지점에서 가해진 힘은 둘 다에 의해 감지될 수 있다.
일반적으로, 힘 센서 또는 디바이스는 하나 이상의 용량성 플레이트, 트레이스, 플렉스(flex), 또는 압축성 요소(예컨대, 유연성 부재)에 의해 분리되는 유사한 것들을 포함할 수 있다. 힘이 디바이스 인클로저를 통해 그리고 힘 센서로 전달되기 때문에, 압축성 요소는 압축됨으로써, 용량성 플레이트들을 서로 더 가깝게 할 수 있다. 용량성 플레이트들 사이의 거리의 변화는 그 사이에서 측정된 커패시턴스를 증가시킬 수 있다. 회로는 이러한 커패시턴스의 변화를 측정하고 커패시턴스의 변화에 따라 변하는 신호를 출력할 수 있다. 프로세서, 집적 회로 또는 다른 전자 요소는, 인클로저 상에 가해진 힘에 커패시턴스의 변화를 상관시킴으로써, 전자 디바이스에 대한 입력으로서 힘의 검출, 측정 및 사용을 용이하게 할 수 있다. "플레이트"라는 용어는 용량성 요소를 설명하는 데 사용될 수 있지만, 용량성 요소들이 경질일 필요는 없지만, 대신 (트레이스 또는 플렉스의 경우에서와 마찬가지로) 가요성일 수 있음을 이해해야 한다.
1. 용어
다음의 용어는 예시이며, 어떠한 방식으로도 한정하려고 하는 것은 아니다.
"인가된 힘"이라는 텍스트, 및 그 변형들은, 일반적으로 디바이스의 표면에 인가된 터치의 힘을 지칭한다. 일반적으로, 인가된 힘의 정도, 양, 또는 크기는 본 명세서에 설명된 기술을 사용하여 검출되고 측정될 수 있다. 인가된 힘의 정도, 양, 또는 크기는 임의의 특정 스케일을 가질 필요가 없다. 예를 들어, 인가된 힘의 측정은, 선형, 대수, 또는 그렇지 않으면 비선형일 수 있고, 인가된 힘, 터치의 위치, 시간, 또는 그 이외의 것들 중 어느 하나에 관련하여, 하나 이상의 요인에 응답하여 주기적으로(또는 그렇지 않으면, 예컨대 비주기적으로, 또는 그렇지 않으면 때때로) 조정될 수 있다.
"핑거"라는 텍스트, 및 그 변형들은, 일반적으로 사용자의 손가락 또는 다른 신체 부위를 지칭한다. 예를 들어 그리고 제한 없이, "핑거"는 사용자의 손가락 또는 엄지 손가락의 임의의 부분 및 사용자의 손의 임의의 부분을 포함할 수 있다. "핑거"는 또한 사용자의 손가락, 엄지 손가락, 또는 손 상에서 덮는 것을 포함할 수 있다.
"터치"라는 텍스트, 및 그 변형들은, 일반적으로 디바이스의 표면과 접촉하는 객체의 행위를 지칭한다. 객체는 사용자의 손가락, 스타일러스 또는 다른 포인팅 객체를 포함할 수 있다. 예시적인 객체들은, 하드 스타일러스, 소프트 스타일러스, 펜, 손가락, 엄지 손가락 또는 사용자의 손의 다른 부분을 포함한다. "터치"는 통상적으로 본 명세서에 기재된 기술을 사용하여 검출되고 측정될 수 있는 인가된 힘 및 위치를 갖는다.
이 문서를 읽은 후에, 본 발명의 기술분야에 속하는 통상의 기술자는, 이러한 용어의 명제들이 본원을 읽은 후에 통상의 기술자에 의해 추론되거나 추론할 수 있는 확장 범위들을 포함하는, 기술, 방법, 물리적 요소, 및 시스템에(현재 알려져 있던지 아니던지 간에) 적용될 수 있음을 인식할 것이다. 마찬가지로, 본 명세서에 기재된 임의의 치수는 단지 예들일 뿐이며, 실시예들 간에 변경될 수 있음을 이해해야 한다.
2. 힘 감응형 디바이스
일 실시예에서, 힘 감응형 디바이스 및 시스템은 터치 디바이스의 회로부 또는 다른 내부 요소들을 외부 객체들로부터 격리할 수 있는 상대적으로 투명한 (대부분 또는 모든 위치에서) 물질과 같은 커버 유리 요소를 포함할 수 있다. "유리"라는 용어는 재료의 비교적 경질의 시트형 특성을 지칭하며 커버 유리 요소의 재료를 단지 유리 재료로 한정하는 것은 아니다. 커버 유리 요소는, 예를 들어, 유리, 처리된 유리, 플라스틱, 처리된 플라스틱, 및 사파이어를 포함하는 다양한 재료로 제조될 수 있다. 많은 경우들에서, 커버 유리는 투명하지만, 커버 유리가 완전하게 또는 부분적으로 투명할 필요는 없다. 커버 유리는 터치 디바이스를 위한 회로를 덮고, 사용자를 위한 터치 플레이트로서 기능하도록, 실질적으로 직선 형상으로 배치될 수 있다. 커버 유리는 또한 애플리케이션에 따라 다양한 다른 형상으로 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 커버 유리는 터치의 위치를 검출하도록 구성된 투명 또는 불투명 터치 센서와 일체화되거나 그에 부착된다. 투명 터치 센서는 투명 전도성 라인들 중 하나 이상의 어레이로 형성되는 용량성 터치 센서일 수 있다. 예를 들어, 투명 터치 센서는 터치 감지 회로부에 동작가능하게 결합된 횡 투명 전도성 라인들(transverse transparent conductive lines)의 2개의 어레이로 형성된 상호 용량성 터치 센서일 수 있다. 이러한 투명 터치 센서는 커버 유리의 표면 상의 다수의 터치를 검출하고 추적할 수 있다. 접촉들은 다수의 핑거 터치, 다수의 스타일러스 터치, 또는 커버 유리 상의 상이한 유형의 터치들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 자기-용량성 터치 센서, 저항성 터치 센서 등을 포함하는 다른 유형들의 투명 터치 센서가 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 커버 유리 요소는, 금속, 탄성중합체, 플라스틱, 이들의 조합, 또는 임의의 다른 물질로 구성되는 케이스와 같은, 터치 디바이스를 위한 프레임 또는 하우징에 결합된다. 이러한 경우들에서, 터치 디바이스를 위한 프레임은 커버 유리 요소가 그 위에 위치설정되어 있는 선반 또는 레지(ledge)를 포함할 수 있다. 커버 유리는 통상적으로 터치 디바이스를 위한 회로부 위에 위치설정된다. 예를 들어, 프레임은 커버 유리 요소의 에지가 그 위에 위치설정되어 있는 선반을 포함할 수 있는데, 이때 커버 유리 요소의 나머지(또는 그 일부)는 터치 디바이스를 위한 회로부 위에 위치설정될 수 있다.
본 명세서에 기재된 많은 실시예들에서, 힘 센서(예컨대, 힘 감지형 구조체, 힘 감지형 요소, 또는 힘 감응형 센서)는, 커버 유리 아래에 그리고 프레임 또는 하우징의 선반 또는 레지 아래에 위치설정된다. 힘 센서는 통상적으로 압축성 요소를 포함하고 커버 유리와 프레임 또는 하우징 사이의 상대 변위를 검출하고 측정하도록 구성된다. 앞서 언급한 바와 같이, 커버 유리가 변위되는 양은 인가된 힘을 추정하는 데 사용될 수 있다. 다음의 실시예들은 이러한 변위를 검출하고 측정하는 다른 기술들 및 방법들에 관한 것이다.
3. 힘 센서를 갖는 예시적인 디바이스
도 1은 본 명세서에 기재된 바와 같이 하나 이상의 힘 감지형 구조체를 통합하는 예시적인 디바이스(100)를 도시한다. 도 1에 관하여, 디바이스(100)는 태블릿 컴퓨팅 디바이스로 도시되어 있지만, 또한 모바일 전화, 휴대용 컴퓨터, 웨어러블 디바이스, 터치 스크린 등을 포함하는 다수의 다른 디바이스 중 하나일 수 있음을 이해해야 한다. 디바이스(100)는 다수의 측벽 및 베젤(106)을 포함하는 인클로저(102)를 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 디바이스(100)는 더 큰 표면 또는 인클로저 내로 매립될 수 있어, 디바이스는 인식가능한 베젤 또는 측벽이 없을 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(100)는 사용자에게 그래픽 및/또는 텍스트 정보를 전달하기 위한, 커버 유리(104) 아래에 위치한 전자 디스플레이를 포함한다. 전자 디스플레이는 액정 디스플레이(LCD), OLED(organic light omitting diode), 또는 다른 전자 디스플레이 컴포넌트를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이는 생략될 수 있다. 예를 들어, 커버 유리는 제어 버튼, 또는 사용자에게 그래픽 및/또는 텍스트 정보를 전달하도록 구성되지 않은 트랙 패드 위에 배치될 수 있다. (이러한 경우에, 커버 유리는 투명하지 않을 수 있다.)
도 1에 도시된 바와 같이, 디바이스는 외부 디바이스 또는 요소에 디바이스를 전기적으로 그리고 기계적으로 결합하기 위한 다수의 포트 및 메커니즘을 포함한다. 입력 메커니즘, 포트 등은 전자 디바이스(100)의 버전, 유형, 및 스타일에 따라 다를 수 있다. 따라서, 그것들은 이러한 디바이스들 및 샘플 위치들에서의 예들로서만 도 1에 도시되어 있다.
도 2a는 도 1에 도시된 선(1-1)을 따라 취한 단면도를 도시한다. 단면도는 하나의 유형의 힘 감지형 구조체를 갖는 디바이스(100)의 내부를 도시한다. 인클로저(102)의 중앙 부분은 전자 회로부, 기계적 구조체, 및 다른 내부 요소들을 둘러쌀 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 베젤(106)은 디바이스(100)의 주변부 둘레에 형성된다.
레지(202)는 베젤(106)의 주변부를 따라 형성될 수 있다. 레지(202)의 정확한 치수는 실시예에 따라 다를 수 있다. 이러한 실시예에서, 레지(202)는 힘 감지형 구조체(200)의 베이스를 지지하도록 구성된 폭을 포함한다. 힘 감지형 구조체(200)의 베이스는 소정 실시예들에서 레지(202)의 상부에 접촉하고 부착될 수 있다. 마찬가지로, 도 2a에 도시된 바와 같이, 힘 감지형 구조체(200)의 내부 에지는 베젤(106)의 내측 표면에 평행하고 그와 대략 정렬될 수 있다. 다른 실시예들에서, 힘 감지형 구조체(200)의 내측 에지는 베젤(106)의 내측 에지로부터 오프셋(offset)될 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 단일의 힘 감지형 구조체(200)는 인클로저(102)의 내측 공동의 전체를 둘러쌀 수 있다. 즉, 힘 감지형 구조체(200)는 디바이스의 주변부의 전체를 따라 그리고 레지(202)를 따라 연장될 수 있다. 따라서, 힘 감지형 구조체(200)는 단일 유닛 또는 요소로서 형성될 수 있음을 이해할 수 있다.
도 2b는 도 1에 도시된 선(1-1)을 따라 취한 대안적인 단면도를 도시한다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 디바이스(100b)는 대안적인 힘 감지형 구조체(200b)를 포함한다. 도 2b의 대안적인 실시예에서, 다수의 힘 감지형 구조체(200b)는 베젤(106)의 주변부를 따라 상이한 위치들에 배치될 수 있다. 이러한 예에서, 힘 감지형 구조체(200b)는 전자 디바이스(100b)의 베젤(106)의 각 에지에 또는 그 근처에 배치된다. 또한, 힘 감지형 구조체(200c)는 베젤의 코너들 각각에 배치된다. 따라서, 도 2b에 도시된 예시적인 디바이스(100b)에서, 8개의 힘 감지형 구조체들(200b, 200c)이 있다.
도 2b에 관하여, 더 많거나 더 적은 힘 감지형 구조체들(200b)이 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 3개의 힘 감지형 구조체(200b)가 사용될 수 있고, 힘의 위치는 각각의 디바이스의 출력들을 비교하여 삼각 측량될 수 있다. 대안적으로, 5개 이상의 힘 감지형 구조체(200b)의 어레이가 디바이스에서 사용될 수 있다. 또한, 도 2b에 도시된 힘 감지형 구조체들 각각은, 예를 들면, 다수의 개별 힘 감지형 구조체들을 선형 또는 2차원 어레이로 나타낼 수 있다. 따라서, 도 2b에 도시된 다양한 힘 감지형 구조체(200b)의 수 및 위치설정은 단지 예시이며, 다른 변형들이 가능하다.
도 3은 도 2a에 도시된 바와 같은 전자 디바이스(100)의 선(2-2)을 따라 취한 단면도를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 커버 유리(104)와 베젤(106)과 힘 감지형 구조체(300) 사이의 물리적 관계가 보다 상세히 도시되어 있지만, 정확한 형상, 크기, 허용 오차, 위치 등이 다를 수 있음을 이해해야 한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 힘 감지형 구조체(300)는 커버 유리(104)의 일부분 아래에 실장되거나, 그렇지 않으면 위치설정될 수 있다. 디스플레이 요소(304)는 마찬가지로 커버 유리(104) 아래에 위치설정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 힘 감지형 구조체(300)는 커버 유리(104)와 힘 감지형 구조체(300) 사이에서 커버 유리 상에 퇴적된 잉크 또는 인쇄 층에 의해 외부 뷰에서 가려질 수 있다. 다른 실시예들에서, 잉크 또는 인쇄 층은 생략될 수 있다.
일부 실시예들에서, 디스플레이 요소(304)는 전자 디바이스 내의 다른 컴포넌트로부터의 힘 감지형 구조체를 전기적으로 격리하는 차폐부로서 작용할 수 있다. 마찬가지로, 차폐부는, 외부 신호로부터 힘 감지형 구조체(300)를 전기적으로 격리하거나, 적어도 힘 감지형 구조체 상에 대한 외부 노이즈의 영향을 감소시키기 위하여, 레지(202), 및 간극(302)에 인접한 하우징(102)의 일부분 상에 형성될 수 있다. 차폐 층들은 하나의 비제한적인 예로서 물리 기상 증착에 의해 퇴적될 수 있다. 또한, 차폐 층들의 일부 또는 전부는 공통 또는 시스템 접지에 연결하기 위해 전자 디바이스의 내부로 연장될 수 있다. 예를 들면, 차폐 층은 인클로저(102)의 내측 벽 아래의 레지로부터 시스템 접지까지 연장될 수 있다.
소정 실시예들에서, 레지 및/또는 하우징의 일부분은 그 상에 형성된 임의의 차폐부를 갖기 보다는, 그 자신이 차폐 구조체로서 작용할 수 있다. 하나 이상의 다양한 차폐 층/구조체가 소정 실시예들에서 서로 전기적으로 연결될 수 있지만, 이는 필수적이 아님을 이해해야 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 베젤(106)은, 베젤(106)의 표면으로부터 리세스되고, 힘 감지형 구조체(300)를 지지하도록 구성되는 레지(202)에 인접한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 간극(302)은 베젤(106)의 내측 에지와 커버 유리(104)의 외측 에지 사이에 존재할 수 있다. 간극은 인클로저(102)에 대하여 커버 유리(104)의 자유 이동을 허용할 수 있다.
소정 실시예들에서, 간극(302)의 표면들의 일부분 또는 전부는 소유성 재료로 코팅될 수 있다. 소유성 재료는 기름, 티끌, 먼지 및 다른 유사한 물질들이 간극(302)으로 들어가고/가거나 힘 감지형 구조체(300)에 영향을 주는 것에 대한 배리어로서 기능하거나, 그를 방지할 수 있다. 이러한 방식으로, 코팅은 시간이 지남에 따라 힘 감지형 구조체의 동작을 유지하는 역할을 할 수 있다. 소유성 코팅 이외의 코팅들이 사용될 수 있다; 다른 티끌- 및/또는 오일- 및/또는 먼지-방지 코팅들이 다른 실시예들에서 사용될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 힘 감지형 구조체(300)는 다수의 층을 포함한다. 이러한 예에서, 힘 감지형 구조체는 상부 부분(310), 및 변형가능한 중간 바디 또는 압축성 요소(330)에 의해 분리된 하부 부분(320)을 포함한다. 상부 부분(310)은 폴리이미드 플렉스 재료의 층으로 형성될 수 있는 상부 바디(311)를 포함한다. 상부 부분(310)은 또한 상부 바디(311)에 접합되거나 그 상에 퇴적된 구리의 층으로 형성된 상부 용량성 플레이트(312)를 포함한다. 마찬가지로, 하부 부분(320)은 폴리이미드 플렉스 재료의 층으로 또한 형성될 수 있는 하부 바디(321)를 포함한다. 하부 부분(320)은 또한 하부 바디(321)에 접합되거나 그 상에 퇴적된 구리의 층으로 형성된 하부 용량성 플레이트(322)를 포함한다. 이러한 예에서, 폴리이미드 플렉스 재료는 약 0.05 밀리미터 두께이다. 그러나, 다른 두께 및 다른 재료가 힘 감지형 구조체(300)를 형성하는 데 사용될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 커패시턴스(커패시터 부호로 도시됨)는, 본 예에서, 압축성 요소(330)에 의해 분리된 상부 및 하부 용량성 플레이트들(312, 322) 사이에 형성될 수 있다. 이러한 예에서, 압축성 요소(300)는 ±0.09 밀리미터의 허용 오차를 갖는 대략 0.2 밀리미터 두께의 실리콘 물질로 형성된다. 다른 실시예들에서, 압축성 요소(300)는 상이한 재료로 형성되고 상이한 두께를 가질 수 있다.
도 3에 도시된 힘 감지형 구조체(300)는 사용자에 의해 가해진 힘을 검출하고 측정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 디바이스(100)에 힘을 가하기 위해 커버 유리(104) 상에서(또는 디스플레이 및/또는 커버 유리가 없는 실시예들에서, 전자 디바이스(100)의 상부 표면 상에서) 아래로 누를 수 있다. 커버 유리(104)는 힘에 응답하여 하향으로 이동하고, 이는 힘 감지형 구조체(300)의 압축성 요소(330)를 압축할 수 있다. 일부 경우들에서, 압축성 요소(330)는 제1 및 제2 용량성 플레이트들(312, 322)을 서로 더 가깝게 이동시키는 압축에 의해 평탄화된다. 그 결과, 제1 및 제2 용량성 플레이트들(312, 322) 사이의 커패시턴스는 변할 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 커패시턴스의 변화는, 연관된 회로부에 의해 검출되고 측정될 수 있으며 사용자에 의해 커버 유리(104) 상에 가해진 힘을 추정하는 데 사용될 수 있는 전기 신호 또는 전기 신호의 변화를 생성할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 용량성 플레이트들(312, 322)은 상부 및 하부 바디들(311, 321)로부터 외측으로 각각 연장될 수 있다. 즉, 힘 감지형 구조체(300)의 길이를 따르는 소정 위치들에서, 용량성 플레이트들(312, 322)의 일부분은 드러나고 노출될 수 있다. 용량성 플레이트들의 노출된 부분은 와이어, 도관(conduit), 또는 다른 전기적 연결부에 대한 연결을 용이하게 하고, 커패시턴스 변화를 측정하고 힘을 추정하기 위하여 신호가 힘 감지형 구조체(300)와 연관된 전자 회로부 간의 통신을 가능하게 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제2 보조 구조체는 디바이스(100) 내에 또는 힘 감지형 구조체의 세그먼트 내에 형성될 수 있다. 보조 구조체는 또한 압축성 요소에 의해 분리된 상부 용량성 플레이트 및 하부 용량성 플레이트를 포함할 수 있다. 그러나, 보조 구조체는 커버 유리(104)에 의해 압축되도록 구성될 수 없으며, 대신 디바이스를 둘러싸는 환경 조건의 변화를 고려하는 데 사용되는 기준 용량으로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 압축성 요소(예를 들어, 실리콘 물질)의 탄성 및/또는 압축성은 흡수된 수분량의 변화에 기인하여 다를 수 있다. 이러한 경우에, 수분 함량의 변화를 고려하기 위해 (직접적으로 또는 간접적으로) 압축성 요소의 물리적 특성의 변화를 측정하기 위하여 보조 구조체를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 일 예에서, 보조 구조체는 압축성 요소에 의해 분리된 상부 및 하부 용량성 플레이트들을 갖는 커패시터를 형성할 수 있다. 커패시터는 임의의 힘 감지형 구조체와는 별개로 보조 구조체의 플레이트들 사이의 커패시턴스를 모니터링하는 제2 전기 회로에 연결될 수 있다. 보조 구조체는, 사용자가 커버 유리 위를 눌렀을 때 어떠한 압축도 경험하지 않지만(또는 아주 약간) 힘 감지형 구조체로서 동일하거나 유사한 환경에 노출되도록 디바이스의 일부분에 위치설정될 수 있다. 따라서, 보조 구조체의 플레이트들 사이의 커패시턴스의 임의의 변화는 흡수된 습기 및/또는 압축성 요소(예컨대, 실리콘 재료)의 에이징(aging)에 기인하여 순수하게 될 수 있다. 보조 구조체로부터의 출력 신호는 압축성 요소의 물리적 특성에 영향을 주는 환경적 조건의 변화를 보상하도록 힘 감응형 구조체로부터의 판독을 조정하는 데 사용될 수 있다.
도 4 및 도 5는 힘 감응형 구조체의 대안적인 실시예들을 도시한다. 구체적으로, 도 4는 상부 용량성 플레이트(412)에 부착되는 상부 바디(411)를 포함하는 상부 부분(410)을 갖는 힘 감응형 구조체(400)를 도시한다. 힘 감응형 구조체(400)는 하부 용량성 플레이트(422)에 부착되는 하부 바디(421)를 포함하는 하부 부분(420)을 또한 포함한다. 상부 및 하부 부분들(410, 420)은 압축성 요소(430)에 의해 분리되고, 커버 유리(104)에 가해지는 힘을 검출하는 데 사용될 수 있는 커패시터를 형성한다. 도 4에 도시된 예에서, 상부 및 하부 용량성 플레이트들(412, 422)은 상부 및 하부 바디들(411, 421)을 너머 연장되지 않는다. 이러한 경우에, 힘 감응형 구조체(400)와의 전기적 통신은 힘 감응형 구조체(400)의 프로파일 내에 위치하는 전기 단자 또는 도관에 의해 용이하게 될 수 있다.
도 5는 힘 감응형 구조체(500)를 통합하는 전자 디바이스(100)의 다른 대안적인 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 환경적 밀봉부(550)는 수분, 티끌, 먼지, 및 기타 잠재적인 환경 오염 물질들의 유입을 방지하기 위하여 커버 유리(104)와 힘 감응형 구조체(500) 사이에 위치설정될 수 있다. 환경적 밀봉부(550)는 예를 들어, 부나 고무(Buna rubber), 바이톤(Viton), EPDM 등과 같은 압출형 유연성 재료(extruded compliant material)로 형성될 수 있다. 일부 경우들에서, 환경적 밀봉부(550)는 디바이스(100)의 요소에 인가된 후 경화되는 밀봉 재료의 비드(bead)로서 형성된다.
옵션적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 디바이스는 환경적 밀봉부(550)를 위한 접합 표면을 제공하기 위해 밀봉부(550)와 커버 유리(104) 사이에 위치설정되는 지지부(552)를 또한 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 지지부(552)는 커버 유리(104)에 부착되므로, 인클로저(102)에 대하여 이동가능하다. 따라서, 힘이 커버 유리(104)에 인가됨에 따라, 커버 유리(104), 옵션의 지지부(552), 및 밀봉부(550)는 힘 감지형 구조체(500)를 압축하기 위해 모두 하향 이동될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서, 밀봉부(550)는 여전히 힘 감지형 구조체(500)의 동작을 허용하면서, 습기 및 외부 오염물로부터 힘 감지형 구조체(500)를 격리하는 데 사용될 수 있다. 밀봉부(550)에 부가하여 또는 대신에, 디바이스(100)는 또한 커버 유리(104)의 에지와 인클로저(102)의 일부분 사이에 위치설정되는 하나 이상의 와이핑 밀봉부(wiping seal)를 포함할 수 있다. 또한, 배플 밀봉부(baffle seal) 또는 멤브레인은 커버 유리(104)와 인클로저(102)의 일부분 사이에 설치되며, 배플 밀봉부는 오염물이 디바이스(100)의 내측 부분으로 유입되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 환경적 밀봉부(550)는 유연하며, 다른 실시예들에서, 환경적 밀봉부(550)는 유연하지 않고, 경질일 수 있다. 경질 밀봉부는, 유연성 또는 가요성 밀봉부가 어떠한 힘이 전달되기 이전에 무언가를 압축할 수 있는 동안, 힘 감지형 구조체(500)에 직접 힘을 전달함으로써 유리할 수 있다. 힘 감응형 구조체(500)의 출력이 가요성 밀봉부의 압축에 의해 영향을 받을 수 있지만, 어떠한 유형의 밀봉부도 사용될 수 있다.
도 6은 용량성 힘 센서를 갖는 디바이스의 다른 대안적인 실시예를 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 터치 디바이스 케이스(605)(예컨대, 하우징)는 커버 유리 요소(610)를 보유하도록 형상화되고 위치설정될 수 있다. 예를 들어, 터치 디바이스 케이스(605)는, 액자의 형상을 갖는 것과 같은 직선형 프레임을 포함할 수 있는데, 이때 커버 유리 요소(610)는 그림 커버의 형상을 가질 수 있다(그림이 커버 유리 요소(610) 아래에 배치되면 발생할 수 있는 것처럼). 터치 디바이스 케이스(605)는 굽힘, 휨, 또는 다른 물리적 왜곡에 대해 터치 디바이스 케이스(605)를 안정화할 수 있는, 배킹(backing)(미도시) 또는 미드프레임 요소(midframe element)(미도시)를 포함할 수 있다. 터치 디바이스 케이스(605)는 (이하 설명 된 바와 같이) 터치 디바이스를 위한 회로부가 그 내에 위치설정될 수 있는 공간을 또한 정의할 수 있다. 이는, 터치 디바이스를 위한 회로부가 외부 오염 물질 또는 원하지 않은 터칭에 대해, 그리고 굽힘이나 휨, 또는 회로부로 하여금 터치 디바이스에 대한 오류 또는 다른 문제를 야기시킬 수 있는 다른 전기적 또는 물리적 효과에 대해 보호될 수 있는 효과를 갖는다.
도 6에 도시된 바와 같이, 터치 디바이스 케이스(605)는, 터치 디바이스 케이스(605)의 베이스라인으로부터 상향으로의 외측 립(lip) 또는 돌출부에 의해 정의될 수 있는 것과 같은, 그리고 X 또는 Y 방향으로 커버 유리 요소(610)의 초과 미끄럼 또는 다른 이동을 방지하도록 위치설정될 수 있는, 외측 에지(615)를 포함할 수 있다. 이러한 맥락에서, Z 방향은 일반적으로 커버 유리 요소(610)의 평면 및 터치 디바이스의 상부 표면에 실질적으로 수직(90도 각도가 될 가능성이 있지만, 이는 필수는 아님)인 방향을 나타내는 반면, X 및 Y 방향들은 일반적으로 실질적으로 커버 유리 요소(610)의 동일 평면 내의 방향들을 나타낸다(서로에 대해 90도 각도가 될 가능성이 있지만, 이는 필수는 아님).
도 6에 도시된 바와 같이, 커버 유리 요소(610) 및 외측 에지(615)는 그것들 사이에 커버 유리 간극(620)을 정의하는데, 이는 커버 유리 요소(610)가 터치 디바이스 케이스(605)에 대해 충돌하거나 마찰하지 않는 효과를 갖는다. 일 실시예에서, 터치 디바이스는 커버 유리 요소(610)와 외측 에지(615) 사이에 위치설정된, 옵션의 탄성중합체(625), 또는 다른 물질을 포함할 수 있다. 이는, 터치 디바이스가 떨어지고, 부딪치고, 차이고, 그렇지 않으면 치명적으로 이동되는 이벤트에서와 같이, 외측 에지(615)의 방향으로 커버 유리 요소(610)의 급 가속의 이벤트에서 충격 흡수를 제공하는 효과를 가질 수 있다. 예를 들면, 탄성중합체(625)는 커버 유리 요소(610)의 에지들 둘레에 배치될 수 있으며, 이는 O링 형상 또는 유사 형상을 형성하는 효과를 갖는다. 탄성중합체(625)는 또한 먼지 또는 커버 유리 요소(610)와 외측 에지(615) 사이에서 미끄러지는 다른 물체에 의해 야기될 수 있는 이물질 손상을 방지하거나, 적어도 그에 대해 영향을 미치는 효과를 가질 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 터치 디바이스 케이스(605)는 터치 디바이스 케이스(605)의 외측 에지(615)으로부터 내향으로의 내측 립(lip) 또는 내측 돌출부에 의해 정의될 수 있는 것과 같은, 그리고 커버 유리 요소(610)를 지지하도록 위치설정될 수 있는, 커버 유리 선반(630)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 커버 유리 요소(610)는 커버 유리 요소(610)가 터치 디바이스를 위한 회로부 내로 미끄러지는 것을 방지할 수 있는 커버 유리 선반(630) 상에 놓일 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 터치 디바이스 케이스(605)는 커버 유리 요소(610)를 지지하도록 위치설정되는 내측 지지 요소에 의해 정의될 수 있는 것과 같은, 미드프레임(미도시)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미드프레임은 터치 디바이스를 위한 회로부의 적어도 일부를 지지하도록 위치설정되는 비교적 고체(옵션의 홀들이 없음) 요소를 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 디바이스는 힘 감지형 구조체(600)를 포함한다. 이 예에서, 힘 감지형 구조체(600)는 약 100 마이크로미터의 두께 및 제1 플렉스 회로(640)를 갖는 제1 압력 감응형 접착제(PSA) 층(635)을 포함하는 제1 상부 부분을 포함한다. 제1 플렉스 회로(640)는 전기 신호를 전도하고/하거나 용량성 플레이트를 작동하도록 구성되는 구동/감지 라인들의 세트를 포함한다. 힘 감지형 구조체(600)는 또한 약 100 마이크로미터의 두께를 또한 갖는 것과 같은, 제2 PSA 층(645), 및 신호들을 전도하고 용량성 플레이트로서 작동하기 위한 전도성 구동/감지 라인들을 또한 갖는 제2 플렉스 회로(650)를 포함하는 하부 부분을 포함한다. 제1 플렉스 회로(640) 및 제2 플렉스 회로(650)는 구동/감지 라인들에 의한 제어에 응답하여 동작하도록 구성되며, 용량성 센서를 형성할 수 있다. 이전의 실시예들에 대하여 전술한 바와 같이, 힘 감지형 구조체(600)의 상부 및 하부 부분들 사이의 커패시턴스의 변화는 제1 플렉스 회로(640)와 제2 플렉스 회로(650) 사이에서 거리의 편차 또는 변화의 양에 관련될 수 있다. (다른 실시예들에서, 하나 이상의 변형 게이지가 용량성 센서 대신에 사용될 수 있다.) 일 예에서, 커버 유리 요소(610)가 기울어지는 경우(예컨대, 압력 또는 다른 인가된 힘에 의해), 제1 플렉스 회로(640) 및 제2 플렉스 회로(650)는 축에 대한 위치 및 기울기의 위치에 따라 더 가까워지거나 더 멀어질 수 있다. 본 명세서에 추가로 기재되는 바와 같이, 제1 플렉스 회로(640) 및 제2 플렉스 회로(650)는 터치 디바이스 케이스(605) 상의 여러 위치들 내에 복제될 수 있다.
힘 감지형 구조체(600)는 통상적으로 커패시턴스의 변화를 검출하고 측정하도록 구성된 힘 감지 회로에 동작가능하게 연결된다. 커패시턴스의 변화를 측정함으로써, 힘 감지 회로는 커버 유리 요소(610)의 축 및 기울기의 위치를 결정하는 데 사용될 수 있는, 하나 이상의 힘 감지형 구조체의 상대 변위를 추정하는 데 사용될 수 있다. 또한, 커패시턴스의 변화는 커버 유리 요소(610)에 인가된 힘을 추정하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 힘 감지 회로는 프로세서를 포함하거나 그에 결합된다.
일 실시예에서, 제1 플렉스 회로(640)와 제2 플렉스 회로(650) 사이의 영역은 실질적으로 빈 공간(즉, 공기로 채워짐)을 정의할 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 제1 플렉스 회로(640)와 제2 플렉스 회로(650) 사이의 영역은 압축성 층(655)을 포함할 수 있다. 제1 예에 대하여, 제1 및 제2 플렉스 회로들(640, 650) 사이의 공간은 공간 내에 산재된 스프링 요소들의 세트를 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 제1 플렉스 회로(640) 및 제2 플렉스 회로(650)는 스프링 힘에 의해 이격되어 유지되고 일반적으로 접촉하지 않는다. 제2 예에 대하여, 압축성 층(655)은, 실리콘 피라미드들의 세트 또는 실리콘 스프링들의 세트와 같은, 적어도 부분적으로 실리콘으로 구성된 미소구조체를 포함할 수 있고, 이는 또한 제1 플렉스 회로(640) 및 제2 플렉스 회로(650)가 스프링힘에 의해 이격되어 유지되고 일반적으로 접촉하지 않는 효과를 갖는다.
일반적으로 상술한 바와 같이, 커버 유리 요소(610)는 하나 이상의 터치의 위치를 검출하도록 구성되는 투명 터치 센서를 포함할 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 투명 터치 센서는 터치 센서 회로부에 결합된 투명 전도성 라인들의 하나 이상의 어레이로 형성될 수 있다. 커버 유리 요소(610) 내로 일체화될 수 있는 투명 터치 센서들의 유형들은, 제한 없이, 상호 용량성 센서, 자기-용량성 터치 센서, 및 저항성 터치 센서를 포함한다.
일 실시예에서, 제1 플렉스 회로(640) 및 제2 플렉스 회로(650) 위에 커버 유리 요소(610)의 영역은 잉크 마스크(660)로 덮일 수 있다. 일 실시예에서, 잉크 마스크(660)는 커버 유리 요소(610) 아래에 그리고 제1 플렉스 회로(640) 위에 배치된다. 이는 일반적으로 제1 플렉스 회로(640)나 제2 플렉스 회로(650), 또는 그것들을 터치 디바이스 케이스(605), 커버 유리 요소(610), 또는 터치 디바이스를 위한 임의의 회로들(미도시)에 결합시키는 요소들 중 어느 하나를 터치 디바이스의 사용자가 못보게 하는 효과를 갖는다. 예를 들어, 터치 디바이스는, 잉크 마스크(660)가 없는 위치들에 커버 유리 요소(610)의 표면을 포함할 수 있고 잉크 마스크(660)가 존재하는 잉크 마스크의 표면을 포함할 수 있는, 표면(665)을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, Z 방향(670)은 터치 디바이스의 표면(665)에 실질적으로 수직인 방향을 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 커버 유리 요소(610)와 외측 에지(615) 사이의 상호작용은 커버 유리 요소(610)의 외측 에지에서 힘들의 세트를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 힘 감지형 구조체(600)(또는 대안적으로 변형 게이지)는 커버 유리 요소(610)의 둘 이상의 에지에 배치된다. 둘 이상의 힘 감지형 구조체들 각각은 터치 디바이스의 힘 감지 회로부에 동작가능하게 결합될 수 있으며, 이들 힘을 검출하고 측정하는 데 사용될 수 있다. 또한, 둘 이상의 힘 감지형 구조체들 각각의 상대 변위를 추정함으로써, 회로는 인가된 힘의 위치(즉, 법선 벡터의 위치)뿐만 아니라 인가된 힘의 양(즉, 법선 벡터의 크기)을 나타내는 커버 유리 요소(610)에 대한 법선 벡터를 결정하는 데 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 법선 벡터는 X 및 Y 위치에서 커버 유리 요소의 기울기 양 또는 압력의 양에 응답하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 변위들의 세트는 커버 유리 요소의 주변부 상에 하나 이상의 에지에 위치한 둘 이상의 힘 감지형 구조체를 이용하여 측정될 수 있다. 일 실시예에서, 변위들은 하나 이상의 인가된 힘에 비례하거나 또는 상관될 수 있다. 총 힘(Fz)은 커버 유리 요소의 에지들에서 개별 힘들에 응답하여 결정될 수 있고, 중심 위치(x0, y0)는 개별 힘들 사이의 상관관계에 기초하여 결정될 수 있다. 따라서, 둘 이상의 힘 감지형 구조체를 사용하여, 커버 유리 요소 상에 가해진 실제 힘에 상관되는 총 힘(Fz) 및 중심 위치(x0, y0)가 산출될 수 있다. 또한, 다수의 힘 감지형 구조체에 의해 생성된 신호들은, 커버 유리 요소 상에서 다수의 핑거 터치에 대한 위치 및 크기(인가된 힘) 둘 다를 결정하기 위하여, 터치 센서(잠재적으로 커버 유리 요소들 내로 일체화됨)의 출력과 결합될 수 있다.
도 7은 용량성 힘 센서를 갖는 디바이스의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 디바이스는 LED, LCD 또는 OLED 디스플레이와 같은 디스플레이 영역과 일치할 수 있는(또는 일치하지 않을 수 있는) 터치 감응형 영역(710)을 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 터치 감응형 영역(710)은 커버 유리 요소(610)와 일체화된 투명 터치 센서로 형성된다.
도 7은 터치 디바이스를 위에서 보는 것처럼 도시하고 터치 디바이스 케이스(605), 커버 유리 요소(610), 및 외측 에지(615)를 포함한다. 터치 디바이스는 또한 홈 버튼(705), 및 터치 감응형 영역(710)(터치 디바이스가 예를 들어, 용량성 터치 센서를 사용하여 하나 이상의 터치의 위치를 결정할 수 있음)을 포함한다. 홈 버튼(705)은 터치 감응형 영역(710) 내에 부분적으로 또는 전체적으로 있을 수 있거나, 또는 터치 감응형 영역(710)의 외측에 위치될 수 있다.
일 실시예에서, 터치 디바이스의 형상은 X 방향 중심선(715x) 및 Y 방향 중심선(715y)과 같은, 한 쌍의 중심선들(715)에 의해 표시될 수 있다. 터치 디바이스는 예컨대 터치 감응형 영역(710)의 경계를 이루는 하나 이상의 에지를 따라 힘 센서들(700)의 세트를 포함할 수 있다. 힘 센서들(700)은 도 3 내지 도 6에 대해 설명된 바와 같이 그와 유사한 하나 이상의 용량성 힘 센서로 형성될 수 있다. 대안적으로, 힘 센서들(700)은 변형 게이지와 같은, 인가된 힘을 감지할 수 있는 다른 디바이스들을 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 디바이스는 터치 감응형 영역(710)의 주변부의 하나 이상의 에지를 따라 위치한 복수의 힘 센서(700)를 포함할 수 있다. 각각의 힘 센서(700)는 압축성 중간 층에 의해 분리된 적어도 2개의 용량성 플레이트를 포함한다. 일 실시예에서, 힘 센서들(700)의 세트는 터치 감응형 영역(710)의 투명 부분의 외측에 실질적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 힘 센서들(700)은 잉크 마스크(660) 아래에 위치될 수 있다(예컨대, 도 6을 참조하여 설명한 것과 유사함). 이러한 경우들에서, 힘 센서들(700)은 힘 센서들(700)의 쌍들 사이에 게이지 간격(725)을 가지며, 힘 센서들(700) 중 개별 힘 센서와 터치 디바이스의 에지 사이에 에지 간격(730)을 갖고 위치설정될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 힘 센서들(700)은 디스플레이 스택 아래에 위치설정될 수 있거나 또는 터치 감응형 영역(710)에 대해 다른 위치에 위치할 수 있다. 힘 센서들(700)은 필요에 따라, 서로 균일하게 이격되거나, 불균일한 간격으로 이격되거나, 반복 간격들에 있을 수 있다. 마찬가지로, 힘 센서들(700)은 터치 감응형 영역(710)의 모든 측면들을 따라, 디바이스의 코너들에서, 터치 감응형 영역(710)의 모든 측면들보다 적게 따라, 또는 터치 감응형 영역(710)의 단일 에지를 따라 위치설정될 수 있다. 따라서, 도 7에 도시된 센서 분포는 샘플의 부분적인 분포인 것이며, 제한하는 것은 아님을 의미한다.
일 실시예에서, 각각의 힘 센서(700)는 제1 플렉스 회로와 제2 플렉스 회로 사이의 커패시턴스의 양을 측정하도록 구성되는 힘 감지 회로부에 결합되고, 이는 제1 플렉스 회로와 제2 플렉스 회로 사이의 거리를 추정하도록 상관될 수 있다. 제1 및 제2 플렉스 회로들의 상대적인 위치는 전술한 바와 같이 도 6에 도시된 구성과 유사할 수 있다. 전술한 실시예들과 마찬가지로, 제1 플렉스 회로 상에 정의된 제1 감지 요소와 제2 플렉스 회로 상에 정의된 제2 감지 요소 사이의 커패시턴스의 양은 프로세서를 포함할 수 있는 힘 검출 회로부를 사용하여 검출 및 측정될 수 있다. 이러한 경우들에서, 인가된 힘의 양은 커버 유리 요소(610)에 인가된 힘이 없을 때 휴지 위치(rest position)에 비해, 제1 플렉스 회로와 제2 플렉스 회로 사이의 거리의 상대적 변화에 상관될 수 있다. 각각의 힘 센서(700)는 제1 및 제2 플렉스 회로들로 형성될 수 있거나, 별개의 요소일 수 있음을 이해해야 한다.
대안적인 실시예들에서, 각각의 힘 센서(700)는 제1 플렉스 회로와 제2 플렉스 회로 사이의 저항의 양을 측정하도록 구성되는 힘 감지 회로부에 결합된다. 예를 들어, 제1 및 제2 플렉스 회로들은 저항성 층에 의해 결합될 수 있다. 저항 또는 저항의 변화를 측정함으로써, 힘 감지 회로부는 제1 플렉스 회로와 제2 플렉스 회로 사이의 거리를 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 플렉스 회로와 제2 플렉스 회로 사이의 저항의 양은 제1 플렉스 회로와 제2 플렉스 회로 사이의 거리에 상관될 수 있다. 이는, 예를 들어, 압축성 저항 층이 그 두께나 압축의 양에 따라 가변 저항을 갖는 재료로 형성되는 경우에 발생할 수 있다. 하나의 이러한 경우에서, 압축성 저항 층은 변형 게이지와 유사한 스프링힘처럼 증가하는 저항을 갖는 미소구조체를 포함한다. 힘 감지 회로부는 압축성 저항 층의 저항 또는 저항에 대한 변화를 측정함으로써, 플렉스 회로들 사이의 거리를 추정할 수 있다.
도 7을 참조하면, 힘 센서들(700)은 힘 센서들(700)의 세트에 대응하는 거리들의 세트(커버 유리 요소(110)의 에지를 따라 별개의 위치들에서)를 결정하도록 구성되는 힘 감지 회로부(프로세서를 포함)에 동작가능하게 결합될 수 있다. 즉, 힘 감지 회로부는 각각의 힘 센서에서 측정된 커패시턴스에 기초하여 제1 플렉스 회로 및 제2 플렉스 회로 사이의 거리를 추정할 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 센서(700)에서의 변위는 이들 힘 센서들(700)의 위치들에서 인가된 힘에 상관된다. 도 6에 대해 전술한 방법과 유사하게, 총 힘(Fz)은 개별 힘들의 추정치에 기초하여 결정될 수 있고, 중심 위치(x0, y0)는 개별 힘들의 추정치의 가중치에 기초하여 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 총 힘(Fz) 및 중심 위치(x0, y0)는 총 힘(Fz) 및 중심 위치(X0, Y0)의 값들에 응답하여 산출된 힘과 모멘트의 세트가 힘 센서들(700)의 세트의 각각에서의 변위와 힘에 대한 관측된 값들과 가장 잘 일치하도록 보정된다. 따라서, 다수의 힘 센서를 사용하여, 디바이스 상에 가해진 실제 힘에 상관되는 총 힘(Fz) 및 중심 위치(x0, y0)가 산출될 수 있다. 또한, 다수의 힘 센서에 의해 생성된 신호들은, 디바이스 상에서 다수의 핑거 터치에 대한 위치 및 크기(인가된 힘에 기인하여) 둘 다를 결정하기 위하여, 터치 센서(잠재적으로 커버 유리 요소들 내로 일체화됨)의 출력과 결합될 수 있다.
도 8은 용량성 힘 센서를 갖는 디바이스의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 특히, 도 8에 도시된 디바이스는 변형가능한 커버 유리 요소를 포함한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 커버 유리 요소(805)는 터치 디바이스 프레임(815)에 결합될 수 있는 프레임 요소(810)에 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 커버 유리 요소(805)와 프레임 요소(810) 사이의 공간적 분리가 있다. 제1 예에 대하여, 커버 유리 요소(805)는 약 0.90 mm의 두께를 가질 수 있지만, 이러한 특정 두께는 단지 예시이며, 필수는 아니다. 제2 예에 대하여, 프레임 요소(810)는 탄성중합체, 플라스틱을 포함하거나 다른 물질의 구조체를 포함할 수 있다. 커버 유리 요소(805)는 또한 터치 디바이스로부터의 디스플레이 스택과 같은 디스플레이 스택(820) 위에 위치설정되고, 그래픽 또는 텍스트 표시를 제공하도록 채택될 수 있다.
일 실시예에서, 디스플레이 스택(820)은, 어레이 내의 직선형 용량성 어레이 또는 개별 센서 구조체들에 구동 및 감지 라인들을 위해 사용될 수 있는 것과 같이, 전극 패턴을 포함하는 반사 시트(825) 위에 위치설정될 수 있다. 반사 시트(825)는, 반사 시트(825)와 다른 요소 사이의 커패시턴스에 사용될 수 있는 것과 같이, 공극(830) 위에 위치설정될 수 있다. 예를 들어, 공극(830)은 약 0.10 mm의 두께를 가질 수 있지만, 이러한 특정 두께는 단지 예시이며, 필수는 아니다.
일 실시예에서, 공극(830)은, 구동 및 감지 트레이스/요소들의 세트를 포함하거나 개별 감지 트레이스/요소들의 어레이로 형성될 수 있는 용량성 트레이스 또는 요소들을 갖는 회로(835) 위에 위치설정될 수 있다. 예를 들어, 회로(835)는 약 0.10 mm의 두께를 가질 수 있지만, 이러한 특정 두께는 단지 예시이며, 필수는 아니다.
일 실시예에서, 회로(835)는 압력 감응형 접착제(PSA) 요소(840) 위에 위치설정될 수 있다. 예를 들어, PSA 요소(840)는 약 0.03 mm의 두께를 가질 수 있지만, 이러한 특정 두께는 단지 예시이며, 필수는 아니다. 또한, 프라이머는 구조체를 하우징에 부착하기 위해 PSA와 하우징 사이에 사용될 수 있다. 구조체는 접합하기 전에 하우징에 의해 광학적으로 정렬될 수 있다.
일 실시예에서, PSA 요소(840)는 미드플레이트 요소(845) 위에 위치설정될 수 있다. 제1 예에 대하여, 미드플레이트 요소(845)는 약 0.25 mm의 두께를 가질 수 있지만, 이러한 특정 두께는 단지 예시이며, 필수는 아니다. 제2 예에 대하여, 미드플레이트 요소(845)는 공극(830)에 그리고 그 아래에 결합된 요소들을 지지할 수 있다.
일 실시예에서, 커버 유리 요소(805), 디스플레이 스택(820), 및 관련 요소들은 상대적으로 변형될 수 있다. 이는 터치 디바이스의 표면에 인가된 힘이 공극(830) 근처의 요소들 사이의 거리의 변화, 및 공극(830) 근처에 위치설정된 회로에 의해 측정된 커패시턴스의 변화를 일으킬 수 있는 효과를 가질 수 있다. 예를 들면, 반사 시트(825)에서 또는 회로(835)에서 위치설정될 수 있는 구동 및 감지 라인들의 세트, 또는 개별 감지 요소들의 어레이는 공극(830)을 가로지르는 커패시턴스를 측정할 수 있다.
이러한 경우들에서, 공극(830)을 가로지르는 커패시턴스는 커버 유리 요소(805), 디스플레이 스택(820), 및 관련 컴포넌트들의 변형에 응답하여 변경될 것이다. 이는 공극(830) 근처에 위치설정된 요소들이 커패시턴스의 변화를 측정할 수 있을 것이며, 그에 응답하여 인가된 힘의 양이나 크기를 결정할 수 있을 것이라는 효과를 가질 것이다.
일부 실시예들에서, 다수의 힘 센서는 커버 유리 요소(805)의 영역 위에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 힘 센서들의 세트는, 힘 센서들 중 각각의 힘 센서가 커버 유리 요소(805)의 영역 위의 [X, Y] 위치에 위치설정되는 어레이와 같은, 직선형 어레이로 위치설정될 수 있다. 예를 들어, 힘 센서들 중 각각의 힘 센서는 구동과 센서 요소들 사이의 상호 커패시턴스를 나타내거나, 자기-커패시턴스를 나타내는 용량성 힘 센서를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 센서들 중 각각의 센서는 도 6에 관하여 전술한 바와 같이 저항성 변형 게이지와 같은, 인가된 힘에 응답하여 저항의 변화를 나타내는 저항성 변형 게이지를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 인가된 힘은 실질적으로 인가된 힘 근처에 있는 각 힘 센서에 영향을 미칠 수 있다. 인가된 힘은 인가된 힘의 양 및 인가된 힘의 [X, Y] 위치와 영향받은 힘 센서의 [X, Y] 위치 사이의 거리에 따라 각각의 이러한 힘 센서에 상이하게 영향을 미친다. 이는 터치 디바이스 내의 프로세서 또는 다른 회로가 인가된 힘의 매핑, 및 그에 응답하여, [X, Y] 위치들의 세트 및 커버 유리 요소(805)의 Z 변위를 결정할 수 있는 효과를 갖는다. 예를 들어, 커버 유리 요소(805)의 에지들을 따라(또는 터치 감응형 영역 내) 특정 지점들의 Z 변위는 인가된 힘의 [X, Y] 위치를 결정하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 커버 유리 요소(805)는 약 700 마이크로미터의 두께일 수 있지만, 이러한 두께는 실시예들 간에 다를 수 있다.
일 실시예에서, 동일하거나 유사한 정보는 둘 이상의 이러한 인가된 힘의 [X, Y] 위치 및 Z 변위를 결정하는 데 사용될 수 있다. 다수의 힘들이 인가되는 이러한 경우들에서, 터치 디바이스 내의 프로세서 또는 다른 회로는, 터치 디바이스가 그로부터 하나 이상의 개별 힘을 결정할 수 있는, 인가된 힘의 중심을 결정할 수 있다. 예를 들어, 이 정보로부터, 프로세서 또는 다른 회로는 힘이 인가되고 있는 하나 이상의 [X, Y] 위치들, 및 각각의 이러한 위치에서 인가되고 있는 힘의 양 또는 크기를 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 커버 유리 요소(805)와 공극(830) 사이의 상호작용은 인가된 힘의 각 위치에서 힘들의 세트를 정의한다. 터치 디바이스 내의 프로세서 또는 다른 회로는, 예컨대 하나 이상의 용량성 감지 요소(본 명세서에 기술된 바와 같이)를 사용하거나 하나 이상의 변형 게이지를 사용하여, 커버 유리 요소(805)에 걸쳐 위치들에 분포된 이러한 힘들을 측정할 수 있다. 이러한 힘들에 응답하여, 회로는 인가된 힘의 하나 이상의 위치 및 인가된 힘의 하나 이상의 양 또는 크기를 나타내는 커버 유리 요소(805)에 대한 법선 벡터들의 세트를 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 인가된 힘의 위치들은 X 및 Y 위치들 각각에서, 전술한 바와 같이, 커버 유리 요소(805) 상의 각 위치에서 감지된 인가된 힘의 분포에 응답하여 결정됨으로써, 인가된 힘의 Z양을 각각의 이러한 위치에 할당할 수 있다. 제1 예에 대하여, 인가된 힘의 총 중심은 감지된 인가된 힘의 분포에 응답하여 결정될 수 있다. 이어서, 프로세서 또는 다른 회로는, 각각의 개별적으로 가능할 것 같은 인가된 힘의 위치를 찾고, 그것의 힘의 양을 식별하고, 각각의 위치에서 감지된 인가된 힘으로부터 식별된 힘을 감산할 수 있다. 이는 모든 이러한 개별 인가된 힘이 발견될 때까지 개별적으로 각각의 인가된 힘을 식별하기 위한 방식으로 프로세서 또는 다른 회로를 제공하는 효과를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 힘의 양 또는 크기는 별개의 힘 센서가 커버 유리 요소(805) 아래에 배치되는 별개의 위치들의 세트 각각에서 결정될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 힘 센서들은 커버 유리 요소(805) 아래의 그리드 내에 배치될 수 있다. 이러한 각각의 위치에서 힘의 양을 가지면, 그 힘 양들의 세트의 가중 중심은 각각의 인가된 힘이 측정되는 위치들의 가중 합을 이용하여 산출될 수 있다. 이러한 중심이 결정되면, 프로세서는 가장 가까운 최대 힘 센서에 응답하거나, 또는 터치 위치 센서에 응답하거나, 또는 둘 다에 응답하여, 가장 가까운 로컬 최대 힘을 결정할 수 있다. 가장 가까운 로컬 최대 힘이 결정되면, 프로세서는 각각의 힘과 각 힘 센서에 미치는 그 예상 효과를 감산하고, 각각의 개별 인가된 힘이 결정될 때까지 프로세스를 반복할 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 다른 그리고 추가의 기술들이 부가적으로 또는 그 대신에 사용될 수 있다.
4. 힘 감응형 디바이스 시스템
도 9는 터치 I/O 디바이스와 컴퓨팅 디바이스 사이의 예시적인 통신을 도시한다. 이러한 예에서, 터치 I/O 디바이스(901)는 운영자 또는 사용자에 의한 터치를 검출하기 위한 하나 이상의 센서를 포함한다. 터치 디바이스(901)는 통신 채널(902)을 통해 하나 이상의 센서로부터 컴퓨팅 시스템(903)으로 전자 신호를 전송한다. 예시적인 컴퓨팅 시스템(903)은 도 10에 관하여 하기에 설명되고 하나 이상의 컴퓨터 프로세서 및 컴퓨터 실행가능한 명령어들을 저장하기 위한 컴퓨터 판독가능 메모리를 포함한다. 터치 I/O 디바이스, 통신 채널(902) 및 컴퓨팅 시스템(903)은 동일한 터치 디바이스의 일부로서 모두 함께 일체화될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 실시예들은 유선 또는 무선 통신 채널(902)을 통해 컴퓨팅 시스템(903)과 상호작용하기 위한 터치 입력 및 힘 입력(예컨대, 가능하게는 터치 위치들 및 그러한 위치들에서의 인가된 힘을 포함함)을 수신할 수 있는 터치 I/O 디바이스(901)를 포함할 수 있다. 터치 I/O 디바이스(901)는, 기타 입력 디바이스들, 예컨대 키보드, 마우스, 또는 가능하게 다른 디바이스들을 대신하여 또는 그것들과 조합하여 사용자 입력을 컴퓨팅 시스템(903)에 제공하기 위해 사용될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 터치 I/O 디바이스(901)는 예컨대 마우스, 트랙 패드, 또는 가능하게는 다른 포인팅 디바이스에 부가하여 또는 대신에 기타 입력 디바이스들과 함께 사용될 수 있다. 하나 이상의 터치 I/O 디바이스(901)는 컴퓨팅 시스템(903)에 사용자 입력을 제공하는 데 사용될 수 있다. 터치 I/O 디바이스(901)는 컴퓨팅 시스템(903)의 일체화된 부분(예컨대, 랩톱 상의 터치 스크린)일 수 있거나 컴퓨팅 시스템(903)으로부터 분리될 수 있다.
터치 I/O 디바이스(901)는 전체적으로 또는 부분적으로 투명, 반투명, 불투명, 불명료한 또는 이들의 임의의 조합인 터치 감응형 및/또는 힘 감응형 패널을 포함할 수 있다. 터치 I/O 디바이스(901)는 터치 스크린, 터치 패드, 터치 패드로서 기능하는 터치 스크린(예를 들어, 랩톱의 터치 패드를 대체하는 터치 스크린), 임의의 기타 입력 디바이스와 조합되거나 통합된 터치 스크린 또는 터치 패드(예를 들어, 키보드 상에 배치되고, 트랙패드 또는 다른 포인팅 디바이스 상에 배치되는 터치 스크린 또는 터치 패드), 터치 입력을 수신하기 위한 터치 감응형 표면을 갖는 임의의 다차원 객체, 또는 다른 유형의 입력 디바이스 또는 입/출력 디바이스로서 구현될 수 있다.
일 예에서, 터치 I/O 디바이스(901)는 디스플레이의 적어도 일부분 위에 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 위치설정되는 투명 및/또는 반투명 터치 감응형 및 힘 감응형 패널을 포함할 수 있는 터치 스크린이다. (터치 감응형 및 힘 감응형 패널은 디스플레이의 적어도 일부분 위에 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 위치설정되는 것으로서 기재되었지만, 대안적인 실시예들에서, 터치 감응형 및 힘 감응형 패널의 실시예들에서 사용된 회로부의 적어도 일부분 또는 다른 요소들은 디스플레이의 적어도 일부분과 함께 사용되는 회로들과 인터리빙(interleave)되거나, 디스플레이의 적어도 일부분 아래에 적어도 부분적으로 위치설정되거나 전체적으로 위치설정되거나, 그 외의 방식으로 될 수 있다.) 이 실시예에 따라, 터치 I/O 디바이스(901)는 컴퓨팅 시스템(903)(및/또는 다른 소스)에서 전송된 그래픽 데이터를 표시하도록 기능하고 또한 사용자 입력을 수신하도록 기능한다. 다른 실시예들에서, 터치 I/O 컴포넌트(901)는, 터치 감응형 및 힘 감응형 컴포넌트들/디바이스들이 디스플레이 컴포넌트들/디바이스들과 일체화되는, 일체형 터치 스크린으로서 구현될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 터치 스크린은 보충적인 그래픽 데이터 또는 주요 디스플레이와 동일한 그래픽 데이터를 표시하고 가능하게는 터치 위치들 및 그러한 위치에서 인가된 힘을 포함하는 터치 입력을 수용하기 위해 보충적 또는 추가적 디스플레이 스크린으로서 사용될 수 있다.
터치 I/O 디바이스(901)는, 하나 이상의 터치 또는 디바이스(901)에 근접한 근사 터치의 발생, 및 이러한 터치들의 힘이 어디에 적용가능한지에 대하여 측정될 수 있는 임의의 현상 대신에 또는 조합하거나 함께, 용량성, 저항성, 광학적, 음향적, 유도성, 기계적, 화학적, 또는 전자기적 측정에 기초하여, 터치 디바이스(901) 상의 하나 이상의 터치 또는 근사 터치의 위치, 및 해당되는 경우 그러한 터치들의 힘을 검출하도록 구성될 수 있다. 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합이, 검출된 터치들의 측정들, 및 해당되는 경우 그러한 터치들의 힘을 처리하여 하나 이상의 제스처를 식별하고 추적하는 데 사용될 수 있다. 제스처는 터치 I/O 디바이스(901) 상의 정지된 또는 정지되지 않은, 단일 또는 다중, 터치 또는 근사 터치, 및 해당되는 경우 그러한 터치들의 힘에 대응할 수 있다. 근본적으로 동시에, 인접하게, 연속하여, 또는 그 외에 두드리거나, 누르거나, 굴리거나, 문지르거나, 비틀거나, 배향을 바꾸거나, 다양한 압력으로 누르는 것 등과 같은 터치 I/O 디바이스(901) 상에서 특정 방식으로 하나 이상의 손가락 또는 다른 객체를 움직임으로써 제스처가 수행될 수 있다. 제스처는 집기(pinching), 슬라이드(sliding), 스와이프(swiping), 회전(rotating), 구부리기(flexing), 드래그(dragging), 두드리기, 푸싱(pushing) 및/또는 릴리즈(releasing) 또는 임의의 다른 손가락 또는 손가락들을 이용하거나 그 사이, 또는 신체의 임의의 다른 부분이나 다른 객체 사이에서 다른 모션으로 특징될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 하나 이상의 손으로, 또는 한명 이상의 사용자에 의한 신체 또는 다른 객체의 임의의 다른 부분, 또는 임의의 이들의 조합으로, 단일 동작이 수행될 수 있다.
컴퓨팅 시스템(903)은 GUI(graphical user interface)를 표시하기 위하여 그래픽 데이터를 이용하여 디스플레이를 구동할 수 있다. GUI는 터치 I/O 디바이스(901)를 통해 터치 입력, 및 해당되는 경우 그러한 터치들의 힘을 수신하도록 구성될 수 있다. 터치 스크린으로 구현되는 경우, 터치 I/O 디바이스(901)는 GUI를 표시할 수 있다. 대안적으로, GUI는 터치 I/O 디바이스(901)와 별개의 디스플레이 상에 표시될 수 있다. GUI는 인터페이스 내의 특정 위치에 표시되는 그래픽 요소들을 포함할 수 있다. 그래픽 요소들은 가상 스크롤 휠, 가상 키보드, 가상 노브(knob) 또는 다이얼, 가상 버튼, 가상 레버, 임의의 가상 UI 등을 포함하는 다양한 표시된 가상 입력 디바이스들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 사용자는 GUI의 그래픽 요소들과 연관될 수 있는 터치 I/O 디바이스(901) 상의 하나 이상의 특정 위치에서 제스처들을 수행할 수 있다. 다른 실시예들에서, 사용자는 GUI의 그래픽 요소들의 위치들에 독립적인 하나 이상의 위치에서 제스처들을 수행할 수 있다. 터치 I/O 디바이스(901) 상에서 수행되는 제스처들은 GUI 내의 그래픽 요소들, 예컨대 커서, 아이콘, 미디어 파일, 목록, 텍스트, 이미지들의 전체 또는 일부 등을 직접 또는 간접적으로 조작하거나, 제어하거나, 변경하거나, 이동시키거나, 구동하거나, 초기화하거나, 또는 일반적으로 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 터치 스크린의 경우, 사용자는 터치 스크린 상의 그래픽 요소 위에서 제스처를 수행함으로써 그래픽 요소와 직접 상호작용할 수 있다. 대안적으로, 터치 패드는 일반적으로 간접 상호작용을 제공한다. 제스처는 또한 표시되지 않는 GUI 요소들에 영향을 줄 수 있거나(예를 들어, 사용자 인터페이스가 보이게 함) 또는 컴퓨팅 시스템(903) 내의 다른 작동들에 영향을 줄 수 있다(예를 들어, GUI, 애플리케이션, 또는 운영 체제의 상태 또는 모드에 영향을 줌). 제스처는 표시되는 커서와 함께 터치 I/O 디바이스(901) 상에서 수행되거나 수행되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제스처가 터치 패드 상에서 수행되는 경우에, 커서(또는 포인터)가 디스플레이 스크린 또는 터치 스크린 상에 표시될 수 있고, 커서는 터치 패드 상의 터치 입력, 및 해당되는 경우 그러한 터치들의 힘을 통해 제어되어 디스플레이 스크린 상의 그래픽 객체들과 상호작용할 수 있다. 제스처들이 터치 스크린 상에서 직접 수행되는 다른 실시예들에서, 사용자는 터치 스크린 상에 표시되고 있는 커서 또는 포인터를 이용하여 또는 이용하지 않고 터치 스크린 상의 객체들과 직접 상호작용할 수 있다.
터치 I/O 디바이스(901) 상의 터치 또는 근사 터치들, 및 해당되는 경우 그러한 터치들의 힘에 응답하여 또는 기초하여 통신 채널(902)을 통해 사용자에게 피드백이 제공될 수 있다. 피드백은 광학적으로, 기계적으로, 전기적으로, 후각적으로, 청각적으로, 촉각적으로 등, 또는 이들의 임의의 조합으로 그리고 가변적 또는 비가변적 방식으로 전송될 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 터치 I/O 디바이스, 통신 채널(902) 및 컴퓨팅 시스템(903)은 터치 디바이스 또는 다른 시스템 내로 모두 일체화될 수 있다. 터치 디바이스 또는 시스템은, 통신 디바이스(예컨대, 모바일 폰, 스마트 폰), 멀티미디어 디바이스(예컨대, MP3 플레이어, TV, 라디오), 휴대용 또는 핸드헬드 컴퓨터(예컨대, 태블릿, 넷북, 랩톱), 테스크톱 컴퓨터, 일체형 데스크톱, 주변기기 디바이스, 또는 임의의 다른 (휴대용 또는 비휴대용) 시스템 또는 도 10에 도시된 시스템 아키텍처의 포함에 적용가능한 디바이스를 포함하지만 이에 제한되지 않고, 이러한 유형의 디바이스들 중 둘 이상의 조합을 포함하는, 휴대용 또는 비휴대용 디바이스일 수 있다.
도 10은 일반적으로 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 매체(1001), 처리 시스템(1004), 입/출력(I/O) 서브시스템(1006), 가능하게는 무선 주파수(RF) 또는 다른 주파수 회로부(1008)와 같은 전자기 주파수 회로부, 및 오디오 회로부(1010)를 포함하는 시스템(1000)의 일 실시예의 블록도이다. 이 컴포넌트들은 하나 이상의 통신 버스 또는 신호 라인(1003)에 의해 결합될 수 있다. 이러한 각 버스 또는 신호 라인은 폼 1003-X로 표시될 수 있고, 여기서 X는 고유 번호일 수 있다. 버스 또는 신호 라인은 컴포넌트들 간의 적절한 유형의 데이터를 전달할 수 있고; 각 버스 또는 신호 라인은 다른 버스/라인과 상이할 수 있지만, 일반적으로 유사한 동작들을 수행할 수 있다.
도 10에 도시된 아키텍처는 단지 하나의 예시적인 시스템(1000)의 아키텍처일 뿐이고, 시스템(1000)은 도시된 것보다 더 많거나 적은 컴포넌트들을 가질 수 있거나, 또는 컴포넌트들의 상이한 구성을 가질 수 있음이 명백할 것이다. 도 10에 도시된 다양한 컴포넌트들은 하나 이상의 신호 처리 및/또는 애플리케이션 맞춤형 집적 회로들을 포함하는 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, RF 회로(1008)는 무선 링크 또는 네트워크를 통해 하나 이상의 다른 디바이스에 정보를 전송하고 수신하는 데 사용되고 이 기능을 수행하기 위한 잘 알려진 회로부를 포함한다. RF 회로부(1008) 및 오디오 회로부(1010)는 주변기기 인터페이스(1016)를 통해 처리 시스템(1004)에 결합된다. 인터페이스(1016)는 주변기기와 처리 시스템(1004) 간의 통신을 구축하고 유지하기 위한 다양한 알려진 컴포넌트들을 포함한다. 오디오 회로부(1010)는 오디오 스피커(1050) 및 마이크로폰(1052)에 결합되고 사용자가 다른 사용자들과 실시간으로 통신할 수 있도록 인터페이스(1016)로부터 수신된 음성 신호들을 처리하기 위한 알려진 회로부를 포함한다. 일부 실시예들에서, 오디오 회로부(1010)는 헤드폰 잭(미도시)을 포함한다.
주변기기 인터페이스(1016)는 시스템의 입력 및 출력 주변기기를 프로세서(1018) 및 컴퓨터 판독가능 매체(1001)에 결합한다. 하나 이상의 프로세서(1018)는 컨트롤러(1020)를 통해 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 매체(1001)와 통신한다. 컴퓨터 판독가능 매체(1001)는 하나 이상의 프로세서(1018)에 의한 사용을 위해 코드 및/또는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 디바이스 또는 매체일 수 있다. 매체(1001)는 캐시, 메인 메모리 및 2차 메모리를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 메모리 계층을 포함할 수 있다. 메모리 계층은 RAM(예를 들어, SRAM, DRAM, DDRAM), ROM, FLASH, 자기 및/또는 광학 저장 디바이스, 예컨대 디스크 드라이브, 자기 테이프, CD(compact disk) 및 DVD(digital video discs)의 임의의 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 매체(1001)는 또한 컴퓨터 명령어 또는 데이터를 나타내는 정보를 담고 있는 신호들을 전달하기 위한 전송 매체(신호가 변조되는 반송파를 이용하거나 이용하지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전송 매체는 인터넷(월드 와이드 웹으로도 지칭됨), 인트라넷(들), 로컬 영역 네트워크(LAN), 와이드 로컬 영역 네트워크(WLAN), 스토리지 영역 네트워크(SAN), 도시권 네트워크(MAN) 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 통신 네트워크를 포함할 수 있다.
하나 이상의 프로세서(1018)는 시스템(1000)을 위한 다양한 기능을 수행하기 위해 매체(1001) 상에 저장된 다양한 소프트웨어 컴포넌트들을 실행한다. 일부 실시예들에서, 소프트웨어 컴포넌트들은 운영 체제(1022), 통신 모듈(또는 명령어들의 세트)(1024), 터치 및 인가된 힘 처리 모듈(또는 명령들의 세트)(1026), 그래픽 모듈(또는 명령어들의 세트)(1028), 및 하나 이상의 애플리케이션(또는 명령어들의 세트)(1030)를 포함한다. 이러한 모듈들 및 상기 기재된 애플리케이션들 각각은 상기 설명된 하나 이상의 기능 및 본원에 설명되는 방법들(예컨대, 컴퓨터 구현 방법들 및 본 명세서에 설명되는 다른 정보 처리 방법들)을 수행하기 위한 명령어들의 세트에 대응한다. 이들 모듈들(즉, 명령어들의 세트들)은 별도의 소프트웨어 프로그램들, 절차들 또는 모듈들로서 구현될 필요는 없으며, 따라서 이들 모듈들의 다양한 서브세트들이 다양한 실시예들에서 조합되거나 달리 재배열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 매체(1001)는 상기 식별된 모듈들 및 데이터 구조체들의 서브세트를 저장할 수 있다. 또한, 매체(1001)는 상술되지 않은 추가 모듈들 및 데이터 구조체들을 저장할 수 있다.
운영 체제(1022)는 다양한 절차들, 명령어들의 세트, 일반적인 시스템 태스크들(예컨대, 메모리 관리, 저장 디바이스 제어, 전력 관리 등)을 제어 및 관리하기 위한 소프트웨어 컴포넌트들 및/또는 드라이버들을 포함하고, 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 컴포넌트들 간의 통신을 용이하게 한다.
통신 모듈(1024)은 하나 이상의 외부 포트(1036)를 통해 또는 RF 회로부(1008)를 통해 다른 디바이스들과의 통신을 용이하게 하고, RF 회로부(1008) 및/또는 외부 포트(1036)로부터 수신되는 데이터를 처리하기 위한 다양한 소프트웨어 컴포넌트들을 포함한다.
그래픽 모듈(1028)은, 디스플레이 표면 상의 그래픽 객체들을 렌더링, 애니메이션화, 및 표시하기 위한 다양한 알려진 소프트웨어 컴포넌트들을 포함한다. 터치 I/O 디바이스(1012)가 터치 감응형 및 힘 감응형 디스플레이(예컨대, 터치 스크린)인 실시예들에서, 그래픽 모듈(1028)은 터치 감응형 및 힘 감응형 디스플레이 상의 객체들을 렌더링, 표시, 및 애니메이션화하기 위한 컴포넌트들을 포함한다.
하나 이상의 애플리케이션(1030)은, 브라우저, 주소록, 연락처 목록, 이메일, 인스턴트 메시징, 워드 프로세싱, 키보드 에뮬레이션(keyboard emulation), 위젯, JAVA 지원 애플리케이션, 암호화, 디지털 권한 관리, 음성 인식, 음성 복제, 위치 판단 기능(위성 위치 확인 시스템(본 명세서에서 때때로 "GPS"로 지칭됨)에서 제공되는 것과 같음), 음악 플레이어 등을 포함하지만 이로 제한되지 않는, 시스템(1000)에 설치된 임의의 애플리케이션들을 포함할 수 있다.
터치 처리 모듈(1026)은, 터치 I/O 디바이스 컨트롤러(1032)를 통해 I/O 디바이스(1012)로부터 수신되는 터치 입력 및 인가된 힘 입력을 수신하는 것 및 처리하는 것을 포함하지만 이로 제한되지 않는, 터치 I/O 디바이스(1012)와 연관된 다양한 태스크들을 수행하기 위한 다양한 소프트웨어 컴포넌트들을 포함한다. 일부 경우들에서, 터치 처리 모듈(1026)은 힘 센서(1060)를 동작하기 위한 컴퓨터 명령어들을 포함한다. 예를 들어, 터치 처리 모듈(1026)은 도 11a 및 도 11b의 프로세스들(1100, 1150)에 대하여 이하에서 설명되는 하나 이상의 동작을 수행하기 위한 명령어들을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 터치 처리 모듈(1026)은 힘 센서(1060)의 동작 시에 구현될 수 있는 파라미터 및 설정을 포함한다.
I/O 서브시스템(1006)은 터치 I/O 디바이스(1012), 및 다양한 기능을 제어하거나 수행하기 위한 하나 이상의 기타 I/O 디바이스(1014)에 결합된다. 터치 I/O 디바이스(1012)는 터치 I/O 디바이스 컨트롤러(1032)를 통해 처리 시스템과 통신하고, 이는 사용자 터치 입력 및 인가된 힘 입력(예컨대, 스캐닝 하드웨어)을 처리하기 위한 다양한 컴포넌트를 포함한다. 하나 이상의 기타 입력 컨트롤러(1034)는 기타 I/O 디바이스들(1014)로부터/로 전기 신호들을 수신/전송한다. 다른 I/O 디바이스들(1014)은 물리적 버튼, 다이얼, 슬라이더 스위치, 스틱, 키보드, 터치 패드, 추가 디스플레이 스크린, 또는 그들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
터치 스크린으로서 구현되는 경우, 터치 I/O 디바이스(1012)는 GUI에서 사용자에게 시각적 출력을 표시한다 시각적 출력은 텍스트, 그래픽, 아이콘, 비디오 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 시각적 출력 중 일부 또는 모두는 사용자 인터페이스 객체들에 대응할 수 있다. 터치 I/O 디바이스(1012)는 사용자로부터 터치 입력 및 인가된 힘 입력을 수용하는 터치 감응형 및 힘 감응형 표면을 형성한다. 터치 I/O 디바이스(1012) 및 터치 스크린 컨트롤러(1032)(매체(1001) 내의 임의의 연관된 모듈들 및/또는 명령어들의 세트들을 따라는)는 터치 I/O 디바이스(1012) 상의 터치들 또는 근사 터치들, 및 해당되는 경우 그러한 터치들의 힘(및 터치의 임의의 이동 또는 릴리즈(release), 및 터치의 힘의 임의의 변화)을 검출하고 추적하고, 검출된 터치 입력 및 인가된 힘 입력을 하나 이상의 사용자 인터페이스 객체와 같은 그래픽 객체들과의 상호작용으로 변환한다. 디바이스(1012)가 터치 스크린으로서 구현되는 경우, 사용자는 터치 스크린 상에 표시되는 그래픽 객체들과 직접 상호작용할 수 있다. 대안적으로, 디바이스(1012)가 터치 스크린 이외의 터치 디바이스(예컨대, 터치 패드 또는 트랙패드)로서 구현되는 경우에서, 사용자는 다른 I/O 디바이스(1014)로서 구현된 별개의 디스플레이 스크린 상에 표시되는 그래픽 객체와 간접적으로 상호작용할 수 있다.
터치 I/O 디바이스(1012)가 터치 스크린인 실시예들에서, 터치 스크린은 LCD(액정 디스플레이) 기술, LPD(발광 폴리머 디스플레이) 기술, OLED(유기 LED), 또는 OEL(organic electro luminescence)을 사용할 수 있지만, 다른 디스플레이 기술들은 다른 실시예들에서 사용될 수 있다.
피드백은, 사용자의 터치, 및 인가된 힘, 입력뿐만 아니라 표시되고 있는 것 및/또는 컴퓨팅 시스템의 상태 또는 상태들에 기초하여 터치 I/O 디바이스(2012)에 의해 제공될 수 있다. 피드백은 광학적으로(예컨대, 광 신호 또는 표시된 이미지), 기계적으로(예컨대, 햅틱 피드백, 터치 피드백, 힘 피드백 등), 전기적으로(예컨대, 전기 자극), 후각적으로, 음향적으로(예컨대, 비프(beep) 등) 등, 또는 이들의 임의의 조합 및 가변 또는 비가변 방식으로 전송될 수 있다.
시스템(1000)은 또한 다양한 하드웨어 컴포넌트들에 전력을 공급하기 위한 전력 시스템(1044)을 포함하고, 전력 관리 시스템, 하나 이상의 전원, 재충전 시스템, 전원 장애 감지 회로, 전력 변환기 또는 인버터, 전력 상태 표시기, 및 통상적으로 휴대용 디바이스들 내의 전력의 생성, 관리, 및 분배와 연관된 임의의 다른 컴포넌트를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 주변기기 인터페이스(1016), 하나 이상의 프로세서(1018) 및 메모리 컨트롤러(1020)는 프로세싱 시스템(1004)과 같은 단일 칩 상에서 구현될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 이들은 별개의 칩들 상에서 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 예시적인 시스템은 터치 I/O 디바이스(2012)와 일체화된 힘 센서(1060)를 포함한다. 힘 센서(1060)는 예시적인 실시예들 중 어느 하나에 대하여 전술한 하나 이상의 힘 감응형 구조체를 포함할 수 있다. 일반적으로, 힘 센서(1060)는 터치 O/I 디바이스(1012) 상의 터치 힘의 크기로서 해석 또는 처리될 수 있는 전자 신호 또는 응답을 생성하도록 구성된다. 일부 경우들에서, 힘 센서(1060)는 신호 라인(1003-10)을 통해 터치 I/O 디바이스에 직접적으로 전자 신호를 전송한다. 신호는 I/O 서브시스템(1006) 내의 힘 센서 컨트롤러(1061)로 중계될 수 있다. 일부 경우들에서, 힘 센서(1060)는 터치 I/O 디바이스(1012)를 통과하지 않으면서 신호 라인(1003-11)을 통해 힘 센서 컨트롤러(1061)에 직접적으로 신호를 전송한다.
단독으로 또는 프로세서들(예컨대, 프로세서(1018) 또는 보안 프로세서(1040)) 중 하나 이상과 조합하여 힘 센서 컨트롤러(1061)는 힘 센서(1060)를 위한 힘 감지 회로부로서 기능할 수 있다. 특히, 힘 센서 컨트롤러(1061)는, 프로세서(1018) 또는 보안 프로세서(1040)와 같은 프로세서 또는 다른 컴퓨팅 디바이스에 결합될 수 있다. 일 예에서, 힘 센서 컨트롤러(1061)는 힘 센서(1060)에 의해 생성된 전자 신호에 기초하여 힘을 산출하고 추정하도록 구성된다. 추정된 힘에 관한 데이터는 터치 처리 모듈(1026)과 같은 시스템(1000)의 다른 양태들과 함께 사용하기 위한 프로세서(1018) 또는 보안 프로세서(1040)로 전송될 수 있다. 일 예에서, 힘 센서 컨트롤러(1061)는, 예를 들어, 아날로그-디지털 변환, 필터링, 및 샘플링 동작들을 포함하는, 힘 센서(1060)에 의해 생성되는 전자 신호에 대한 신호 처리를 수행한다. 일부 경우들에서, 시스템(1000) 내의 다른 프로세서(예컨대, 프로세서(1018) 또는 보안 프로세서(1040))는 처리된 신호에 기초하여 추정된 힘을 산출한다. 결과적으로, 시스템(1000)은, 측정되거나, 산출되거나, 계산되거나, 또는 그렇지 않으면 조작될 수 있는 힘 센서 컨트롤러(1061)에 의해 생성된 신호 또는 데이터를 이용할 수 있다. 일 실시예에서, 힘 센서(1060)의 출력은, 프로세서(1018), 보안 프로세서(1040), 또는 그 외의 것들과 같은, 힘 감지 컨트롤러(1061) 또는 터치 I/O 디바이스에 결합되거나 액세스가능한 하나 이상의 프로세서 또는 다른 컴퓨팅 디바이스들에 의해 사용된다. 또한, 힘 센서(1060)로부터의 출력은, 힘 센서 컨트롤러(1061) 또는 터치 I/O 디바이스(1012)에 결합되거나 액세스가능한, 하나 이상의 아날로그 회로 또는 기타 특수 회로에 의해 사용될 수 있다.
이러한 애플리케이션을 판독한 후, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 터치 I/O 디바이스 상의 인가된 힘 및 접촉에 대한 정보를 획득하고 터치 I/O 디바이스 상의 인가된 힘 및 접촉의 크기 및 위치들을 결정하기 위해 관련 정보를 사용하기 위한 기술들은, 사용자의 손가락에 의한 인가된 힘 또는 접촉으로부터 수신된 감쇠된 반사와 같은 실제 데이터 및 용량성 센서 데이터에 응답성이고, 그의 변형적이며, 인가된 힘 및 터치 I/O 디바이스와의 접촉을 검출하고 사용하는 서비스에서 유용하고 유형적인 결과를 제공함을 인식할 것이다. 또한, 이러한 애플리케이션을 판독한 후, 통상의 기술자들은 컴퓨팅 디바이스에 의한 인가된 힘 및 접촉 센서 정보의 처리가 실질적인 컴퓨터 제어 및 프로그래밍을 포함하고, 인가된 힘 및 접촉 센서 정보의 실질적인 기록을 포함하며, 인가된 힘 및 접촉 센서 정보의 사용을 위한 인가된 힘 및 접촉 센서 하드웨어와 옵션적으로 사용자 인터페이스와의 상호작용을 포함함을 인식할 것이다.
본 개시내용에 기재된 실시예들의 특정 태양들은 컴퓨터 프로그램 제품, 또는 소프트웨어로서 제공될 수 있고, 그것은, 예를 들어, 명령어들이 저장된 컴퓨터-판독가능 저장 매체 또는 비일시적 기계-판독가능 매체를 포함할 수 있고, 이는 컴퓨터 시스템(또는 기타 전자 디바이스)이 본 개시내용에 따라 프로세스를 수행하도록 프로그래밍하는 데 사용될 수 있다. 비일시적 기계-판독가능 매체는 기계(예를 들어, 컴퓨터)에 의해 판독가능한 형태(예를 들어, 소프트웨어, 프로세싱 애플리케이션)로 정보를 저장하기 위한 임의의 메커니즘을 포함한다. 비일시적 기계 판독가능한 매체는 자기 저장 매체(예컨대, 플로피 디스켓, 비디오 카세트 등); 광학 저장 매체(예컨대, CD-ROM); 광자기 저장 매체; 판독 전용 메모리(ROM); 랜덤 액세스 메모리(RAM); 소거가능 프로그램가능한 메모리(예컨대, EPROM 및 EEPROM); 플래시 메모리 등의 형태를 취할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
본 개시내용이 다양한 실시예들을 참조하여 기재되었지만, 이 실시예들이 예시적이고 개시내용의 범주가 그것들에 한정되지 않음을 이해할 것이다. 많은 변형들, 수정들, 추가들 및 개선들이 가능하다. 더 일반적으로, 본 개시내용에 따른 실시예들은 특정 실시예들의 맥락에서 기재되었다. 기능성은 개시내용의 다양한 실시예들에서 절차상 상이하게 분리 또는 조합될 수 있거나 또는 상이한 용어로 기재될 수 있다. 이들 및 다른 변형, 변경, 추가, 및 개선들이 다음의 청구범위에서 정의되는 바와 같이 개시내용의 범주 내에 들어갈 수 있다.
5. 동작의 방법
도 11a는 힘 센서를 갖는 디바이스를 동작시키기 위한 예시적인 프로세스를 도시한다. 프로세스는 상기 논의된 도 2a, 도 2b, 및 도 3 내지 도 8에 관하여 상술한 힘 센서들을 사용하여 적용될 수 있다.
도 11a는 흐름 지점들 및 동작 단계들 또는 기능들을 포함하는 프로세스(1100)에 대한 예시적인 흐름도를 도시한다. 이러한 흐름 지점들 및 동작들이 특정 순서로 도시되어 있지만, 보다 일반화된 기법의 맥락에서, 동작들의 순서가 도시된 바와 같이 이어져야 한다는 특정 요건은 없다. 예를 들어, 흐름 지점들 및 동작들은 상이한 순서, 동시에, 병렬로, 또는 그 외의 방식으로 수행될 수 있다. 이러한 흐름 지점들 및 동작들이 디바이스의 범용 프로세서에 의해 수행되는 것으로 도시되어 있지만, 보다 일반화된 접근의 맥락에서, 이러한 제한에 대한 특별한 요구 조건이 없다. 예를 들어, 하나 이상의 이러한 동작은 특수 목적 프로세서에 의해, 다른 회로에 의해, 수행될 수도 있거나, 또는 예컨대 무선 기술을 이용하여 근처의 디바이스에 이러한 기능들을 오프로딩(offloading)함으로써 또는 클라우드 컴퓨팅 기능들에 이러한 기능들을 오프로딩함으로써 다른 디바이스의 다른 프로세서들 또는 다른 회로들에 오프로딩될 수 있다. 일부 경우들에서, 프로세스(1100)의 동작들을 수행하기 전에, 전자 디바이스는 온되어 있고 운영체제는 로딩되어 실행되고 있다. 또한, 예를 들면, 터치 스크린 센서, 디스플레이 디바이스, 및 힘 센서 디바이스들을 포함하는 관련 하드웨어는 전력이 공급되었을 수 있고 초기화되어 있을 수 있다.
동작(1105)에서, 힘은 디바이스의 커버 유리 상의 위치[X, Y]에 인가된다. 힘은 손가락, 또는 스타일러스나 펜과 같은 다른 포인팅 디바이스들 중 어느 하나를 사용하여 인가될 수 있다. 일부 경우들에서, 다수의 터치들은 디바이스의 커버 유리에 인가될 수 있다. 예를 들어, 멀티-터치 제스처 또는 명령은 순 인가된 힘(net applied force)을 생성하는 커버 유리 상의 입력일 수 있다.
동작(1110)에서, 전기 신호가 검출되고, 인가된 힘에 응답하여 측정되었다. 일 예에서, 디바이스 내의 (프로세서를 포함할 수 있는) 힘 감지 회로는, 인가된 힘에 응답하여 하나 이상의 힘 센서의 값을 측정한다. 일 실시예에서, 도 2a, 도 2b, 및 도 3 내지 도 5에 대해 상술한 바와 같이, 힘 감지 회로는 하나 이상의 힘 감지형 구조체에서의 커패시턴스의 변화를 검출한다. 커패시턴스의 변화는 인가된 힘에 기인하는 커버 유리의 편향을 추정하는 데 상관되거나 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 도 6에 대하여 설명되는 바와 같이, 힘 감지 회로는 하나 이상의 힘 센서로부터 수신된 신호 또는 신호들에 기초하여 커버 유리에 인가된 경사의 양을 추정한다. 또 다른 실시예에서, 도 7에 대하여 설명된 바와 같이, 힘 감지 회로는 커버 유리 아래의 별개의 위치들의 세트에서 용량성 센서들 사이의(또는 자기-커패시턴스 모드에서 단일 센서에 대하여) 커패시턴스의 변화를 검출하는 데 사용된다. 커패시턴스의 변화는 인가된 힘에 기인하는 커버 유리 상의 변위를 추정하는 데 사용될 수 있다.
동작(1115)에서, 하나 이상의 터치의 위치가 결정된다. 일 예에서, 힘 감지 회로는 힘이 하나 이상의 힘 센서로부터 수신된 신호 또는 신호들에 기초하여 커버 유리 요소에 인가되고 있는 하나 이상의 위치를 결정한다. 위치는 예를 들어, 다수의 힘 센서로부터의 출력을 비교하고, 인가된 힘의 위치를 삼각측량 또는 추정하기 위해 출력을 이용함으로써 결정될 수 있다.
동작(1120)에서, 각 위치에서 인가되고 있는 힘의 양이나 크기가 추정된다. 예를 들어, 힘 감지 회로는, 예컨대 도 8에 대하여 설명된 가중 중심 기술을 사용하여, 각각의 측정된 위치에서 인가되고 있는 힘의 양 또는 크기를 결정하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법(1100)의 동작들은 여러 번 반복된다. 일부 실시예들에서, 방법(1100)의 동작들은 힘 감응형 디바이스가 켜져 있는 한 반복된다.
도 11b는 힘 센서를 갖는 디바이스를 동작시키기 위한 다른 프로세스를 도시한다. 프로세스는 상기 논의된 도 2a, 도 2b, 및 도 3 내지 도 8에 관하여 상술한 힘 센서들을 사용하여 적용될 수 있다.
도 11b는 흐름 지점들 및 동작 단계들 또는 기능들을 포함하는 프로세스(1150)에 대한 다른 예시적인 흐름도를 도시한다. 이러한 흐름 지점들 및 동작들이 특정 순서로 도시되어 있지만, 보다 일반화된 기법의 맥락에서, 동작들의 순서가 도시된 바와 같이 이어져야 한다는 특정 요건은 없다. 이러한 흐름 지점들 및 동작들이 디바이스의 범용 프로세서에 의해 수행되는 것으로 도시되어 있지만, 보다 일반화된 접근의 맥락에서, 이러한 제한에 대한 특별한 요구 조건이 없다. 일부 경우들에서, 프로세스(1150)의 동작들을 수행하기 전에, 전자 디바이스는 온되어 있고 운영체제는 로딩되어 실행되고 있다. 또한, 예를 들면, 터치 스크린 센서, 디스플레이 디바이스, 및 힘 센서 디바이스들을 포함하는 관련 하드웨어는 전력이 공급되었을 수 있고 초기화되어 있을 수 있다.
동작(1155)에서, 충전 신호는 힘 감지형 구조체로 전송된다. 전형적인 구현예에서, 충전 신호는 힘 감응형 구조체의 용량성 플레이트들 중 하나에 전송되는 일련의 충전 펄스들을 포함한다. 각 충전 펄스는 플레이트들에 걸쳐 유도 전류에 기인하는 힘 감응형 구조체의 용량성 플레이트들에 인가되는 전압의 순간적인 변화를 포함한다. 일부 경우들에서, 충전 신호는 힘 감지형 구조체의 용량성 플레이트들에 걸쳐 인가되는 교류(AC)이다. 많은 경우들에서, 충전 신호가 이산 충전 펄스인 경우, 충전 펄스는 디바이스의 동작 중에 일정한 간격으로 전송된다. 충전 신호가 교류의 경우, 충전 신호는 동작 중에 연속적으로 전송될 수 있다. 어느 경우에도, 동작(1155)은 전형적으로 하기 설명되는 동작들(1160, 1165, 1170)과 동시에 수행된다.
동작(1160)에서, 제1 커패시턴스는 힘 감응형 구조체를 위해 측정된다. 통상적으로, 커패시턴스는 힘 감응형 구조체가 비압축 또는 비구동 상태에 있는 동안 측정된다. 예를 들어, 동작(1160)의 측정은, 디바이스가 정지하고 작동자에 의해 접촉되지 않을 때, 수행될 수 있다. 일부 경우들에서, 다수의 측정은 일정 기간 동안 수행되며, 복합 또는 평균 커패시턴스 값이 결정된다.
동작(1165)에서, 힘은 디바이스에 인가된다. 도 2a, 도 2b, 도 3 내지 도 8에 대하여 상술한 실시예들에 따라, 사용자는 커버 유리의 위치에서 힘을 인가하는 디바이스의 커버 유리를 터치할 수 있다. 사용자는 손가락, 스타일러스, 펜 등으로 디바이스를 터치할 수 있다. 일부 경우들에서, 다수의 터치는 멀티-터치 제스처 또는 사용자 입력에 따라 동시에 커버 유리에 인가된다. 도 2a, 도 2b, 도 3 내지 도 8에 대하여 상술한 실시예들에 따라, 인가된 힘은 통상적으로 두 개의 용량성 플레이트의 위치의 상대적인 변화에 기인하는 힘 감응형 구조체의 압축 또는 편향을 초래한다.
동작(1170)에서, 제2 커패시턴스는 힘 감응형 구조체를 위해 측정된다. 통상적으로, 커패시턴스는 힘 감응형 구조체가 상술한 동작(1165)에서 인가된 힘에 기인하여 압축 또는 편향된 상태에 있는 동안 측정된다. 일부 경우들에서, 다수의 측정은 일정 기간 동안 수행되며, 복합 또는 대표 커패시턴스 값이 결정된다.
동작(1175)에서, 힘은 제1 및 제2 커패시턴스 측정치들을 이용하여 추정된다. 도 2a, 도 2b, 도 3 내지 도 8에 대하여 상술한 실시예들에 따라, 인가된 힘은 두 개의 용량성 플레이트의 위치의 변화를 초래함으로써, 힘 감응형 구조체의 커패시턴스를 변경한다. 동작(1175)에서, 커패시턴스의 변화는 추정된 힘을 산출하는 데 상관되거나 사용된다. 예를 들어, 힘 감응형 구조체의 압축성 요소가 선형 힘 스프링으로 작동하는 경우, (용량성 플레이트들 사이의 거리의 변화에 비례하는) 커패시턴스의 변화는 힘의 변화에 비례할 것이다. 스프링 레이트와 같은, 압축성 요소의 재료 속성들이 공지되므로, 힘의 양은 상수로 곱한 제1 및 제2 커패시턴스 측정치들의 차이로서 추정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법(1150)의 동작들은 여러 번 반복된다. 일부 실시예들에서, 방법(1150)의 동작들은 힘 감응형 디바이스가 켜져 있는 한 반복된다.
6. 힘 센서에의 전기 연결 및 제조 방법
상술한 소정 실시예들에 따라, 용량성 힘 센서는 통상적으로 중간, 압축성 요소에 의해 분리된 두 개의 용량성 플레이트를 갖는 힘 감응형 스택을 포함한다. 전형적인 구현예에서, 충전 신호는, 용량성 플레이트들 중 적어도 하나에 인가되고, 용량 측정이 행해진다. 충전 신호(구동 신호) 둘 다를 전달하고 용량성 플레이트들로부터의 커패시턴스 측정(감지 신호)을 수신하기 위하여, 힘 감응형 구조체는 통상적으로 전기적 연결에 의해 시스템의 다른 요소들에 연결된다. 제조 시 조립을 용이하게 하기 위하여, 전기적 연결은 가요성 도관으로 형성된 탈착가능한 전기적 연결인 것이 유리할 수 있다.
도 12는 디스플레이 요소(1202) 또는 그 일부의 주변부 둘레에 위치한 두 개의 힘 감지형 구조체(1210, 1220)를 갖는 예시적인 터치 디바이스(1200)를 도시한다. 두 개의 힘 감지형 구조체(1210, 1220)는 전기 커넥터 테일(1250)에 전기적으로 연결된다. 이 예에서, 두 개의 힘 감지형 구조체(1210, 1220) 각각은 중간, 압축성 요소에 의해 분리된 제1 및 제2 용량성 플레이트들로 형성된다. 일반적으로, 힘 감지형 구조체들(1210, 1220)은 디바이스의 표면 상의 터치의 크기를 결정하는 데 사용될 수 있다. 도 3 내지 도 5에 관하여 상술한 바와 같이, 디바이스에 인가된 힘은 압축성 요소를 압축하거나 변형시키고, 이는 제1 및 제2 용량성 플레이트들 사이의 거리를 변경한다. 거리의 변화는 힘 감지 회로부를 이용하여 두 개의 플레이트들 사이의 커패시턴스의 변화로서 측정될 수 있다. 따라서, 두 개의 구조체(1210, 1220)는 힘을 감지하도록 협력하고, 그것들은 "힘 감지형 구조체"로서 개별적으로 또는 함께로서 지칭될 수 있다.
전기 커넥터 테일(1250)은, 디바이스 내의 별개의 회로 컴포넌트 상에 위치될 수 있는, 두 개의 힘 감지형 구조체(1210, 1220)를 힘 감지 회로부와 전기적으로 결합하는 데 사용될 수 있다. 일부 경우들에서, 전기 커넥터 테일(1250)이 힘 감지 회로부와의 연결을 용이하게 하기 위해 가요성 도관으로 형성되는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 전기 커넥터 테일(1250)은 전기 전도성 트레이스들을 이용하여 인쇄되거나 형성된 폴리이미드 재료의 라미네이트로 형성될 수 있다. 일부 경우들에서, 가요성 도관이 디바이스 인클로저의 제한된 공간 내에서 라우팅을 용이하게 하기 위하여 쉽게 구부러지도록 구성되는 것이 더 유리할 수 있다. 커넥터 테일(1250)의 가요성 또는 굽힘 반경을 향상시키기 위하여, 커넥터 테일(1250)의 적어도 단부 부분 내의 중간, 압축성 요소를 제거하는 것이 유리할 수 있다. 중간, 압축성 요소를 제거하는 것은 또한 전기 커넥터 테일(1250)의 하나 이상의 내부 표면과 전기적 연결을 용이하게 할 수 있다.
도 13은 전기 커넥터 테일(1250)의 선(3-3)을 따르는 단면도를 도시한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 전기적 커넥터 테일(1250)은 4개의 회로 층들(1211, 1212, 1221, 1222)로 형성된다. 이러한 예에서, 회로 층들 각각은 적어도 하나의 가요성 유전체 층 및 적어도 하나의 가요성 전도성 층을 포함한다. 가요성 유전체 층은 폴리이미드 시트로 형성될 수 있으며, 전기 전도성 층은 금속 막 또는 금속 트레이스 재료로 형성될 수 있다. 또한, 이러한 예에서, 회로 층들 각각은 힘 감응형 구조체들(1210, 1220) 중 하나의 용량성 플레이트와 전기적으로 연결된다(도 12에 도시됨). 예를 들어, 회로 층(1211)의 전기 전도성 층은 힘 감응형 구조체(1210)의 제1(상부) 용량성 플레이트에 전기적으로 연결될 수 있다. 유사하게, 회로 층(1212)의 전기 전도성 층은 힘 감응형 구조체(1210)의 제2(하부) 용량성 플레이트에 전기적으로 연결될 수 있다. 유사하게, 회로 층들(1221, 1222)은 힘 감지형 구조체(1220)의 제1(상부) 및 제2(하부) 용량성 플레이트에 각각 전기적으로 연결된다. 이러한 예에서, 회로 층들(1211, 1221, 1222, 1212) 각각은 개별 단말(1213, 1223, 1224, 1214)에 전기적으로 결합된다.
대안적으로, 회로 층들(1211, 1221, 1222, 1212) 중 하나 이상은 힘 감지형 구조체(1250)를 위한 접지 층으로서 기능할 수 있다. 일 예에서, 외측 회로 층들(1211 또는 1212) 둘 다 중 어느 하나는 전자기 차폐부로서 기능하도록 센서의 동작 동안 일정 전압으로 유지된다. 일부 경우들에서, 외측 회로 층들(1211 또는 1212)은 전자기 차폐를 용이하게 하기 위해 센서의 동작 동안 접지에 연결된다. 외부측 회로 층들 중 하나 이상은 간섭의 소스의 위치에 따라 접지 차폐부로서 기능할 수 있다. 일부 경우들에서, 하나 이상의 추가 접지 차폐 회로 층은 힘 감응형 구조체에 추가된다. 이러한 추가 접지 차폐 층들은 예를 들면, 외측 회로 층들(1211, 1212)의 외측 표면에 부가될 수 있다. 일 예에서, 임의의 접지 차폐 층 내의 전도성 트레이스들은 접지 차폐 층에 의해 차단되는 영역을 최대화하도록 실질적으로 회로 층의 전체 표면에 걸쳐 연장될 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 2개의 회로 층들(1211, 1221)은 중간 압축성 층(1230)에 의해 다른 2개의 회로 층들(1212, 1222)로부터 분리된다. 이 예에서, 압축성 층(1230)은 힘 센서(1210, 1220)에서 압축성 요소로서 기능한다. 또한 도 13에 도시된 바와 같이, 압축성 층(1230)은 전기 커넥터 테일(1250)의 단부 부분(1255) 내로 연장되지 않는다. 도 13에 도시된 바와 같이, 보이드 영역(1350)은 회로 층들의 쌍 사이에 형성된다. 일부 실시예들에서, 테일은 어떠한 중간 압축성 층도 없을 수 있다.
전술한 바와 같이, 이러한 구성은 몇 가지 측면에서 유리할 수 있다. 우선, 회로 층들의 상부 및 하부 쌍들 사이에 재료 연결이 없기 때문에, 전기 커넥터 테일(1250)의 굽힘성은 개선되고, 이는 더 작은 굽힘 반경을 용이하게 할 수 있다. 또한, 회로 층들의 쌍들 사이에 재료가 없기 때문에, 추가의 내부 전기 단자들(1223, 1224)은 전기적 연결을 위해 사용될 수 있다. 이는 그렇지 않으면 내부 회로 층들(1221, 1222)의 전기 전도성 층들을 외부 단자에 전기적으로 연결되도록 요구될 수 있는 회로 비아들 또는 추가의 전기 라우팅에 대한 필요성을 감소시킨다.
테일(1250)은 힘 감지형 구조체들(1210, 1220)로부터 연장될 수 있고 디바이스 내에서 플렉스 또는 다른 전기적 연결부에 연결하기 위하여 여러 번 구부러질 수 있다. 하나의 비제한적인 예로서, 테일(1250) 또는 보다 적절하게 가요성 유전체 및 가요성 전도성 층들은 각 상호접속부에로 사형(serpentine) 방식으로 각 상호접속부로 구부릴 수 있다. 두 개의 분리된 구조체는 테일을 형성할 수 있다; 이러한 각각의 구조체는 하나의 가요성 유전체 및 하나의 가요성 전도성 층으로 형성될 수 있다. 일반적으로, 두 개의 테일 구조체는 하나는 상부 힘 감지형 구조체(1210)로부터 연장되고 하나는 하부 힘 감지형 구조체 (1220)로부터 연장되는 한에 있어서는 상이한 경로를 따를 수 있다. 그럼에도 불구하고, 테일(1250)의 구성의 구조체는 전형적으로 그것들이 커버 유리, 하우징 또는 다른 외부 힘 감응형 표면 상에 가해진 임의의 힘을 경험하지 않도록 라우팅된다. 따라서, 테일(1250)은 결국 힘 센서의 정확도를 높일 수 있는, 힘 센서를 우회하도록 가해진 힘의 보조 경로를 제시하지 않을 수 있다. 마찬가지로, 전자 디바이스의 다른 컴포넌트들은 그것들이 전자 디바이스의 힘 감응형 표면에 대해 가해진 힘을 흡수 또는 전환하지 않도록 구성될 수 있다.
도 12에 도시된 디바이스(1200)는 디스플레이 요소(1202)의 주변부 둘레에 위치한 두 개의 힘 감지형 구조체를 포함하지만, 대안적인 실시예는 단일의 힘 감지형 구조체만을 포함할 수 있다. 이 경우에, 전기 커넥터는 테일은 두 개의 전도성 층(두 개의 회로 층)만을 포함할 수 있다. 다른 대안적인 실시예에서, 디바이스는 세 개 이상의 힘 감지형 구조체를 포함할 수 있으며, 전기 커넥터 테일은 힘 감지형 구조체들 각각과의 연결을 용이하게 하는 다수의 전도성 층을 가질 수 있다.
도 14는 전기 커넥터 테일을 갖는 힘 센서를 제조하기 위한 예시적인 프로세스(1400)를 도시한다. 프로세스(1400)는 도 12 및 도 13의 실시예들에 따른 전기 커넥터 테일(1250)을 갖는 힘 센서들(1210, 1220)을 제조하는 데 사용될 수 있다. 프로세스(1400)는 전도성 층들의 단일 쌍을 갖는 구성들을 포함하는, 다양한 구성들을 갖는 힘 센서들을 제조하는 데 또한 사용될 수 있다.
동작(1405)에서, 제1 회로 층이 얻어진다. 이 예에서, 제1 회로 층은 적어도 제1 가요성 전도성 층 및 제1 가요성 유전체 층을 포함한다. 도 13을 참조하면, 제1 회로 층은 회로 층들 쌍들(1211, 1221 또는 1222, 1212) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 제1 회로 층은 제1 유전체 층 상에 제1 전도성 층을 형성함으로써 얻어질 수 있다. 전도성 층은 예를 들어 제1 유전체 층의 표면에 금속 포일을 접합함으로써 형성될 수 있다. 일부 경우들에서, 전도성 층은 유전체 층 상에 전도성 재료를 퇴적하는 퇴적 또는 스퍼터링 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 일 예에서, 전도성 층은 또한 힘 센서에 사용되는 용량성 플레이트들 중 하나 이상을 형성한다. 일부 경우들에서, 제1 회로 층을 시트 또는 다이-컷(die-cut) 컴포넌트로서 미리 제조되고 획득된다.
동작(1410)에서, 제2 회로 층이 얻어진다. 이 예에서, 제2 회로 층은 적어도 제2 가요성 전도성 층 및 제2 가요성 유전체 층을 또한 포함한다. 도 13을 참조하면, 제2 회로 층은 회로 층 쌍들(1211, 1221 또는 1222, 1212) 중 하나(즉, 중간 압축성 층(1230)에 의해 제1 회로 층으로부터 또한 분리됨)를 또한 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 회로 층은 금속 포일을 라미네이팅(laminating)하거나 유전체 층의 표면 상에 전도성 재료를 퇴적하여 제1 유전체 층 상에 제1 전도성 층을 형성함으로써 획득될 수 있다. 제2 회로 층은 또한 시트 또는 다이-컷 컴포넌트로서 미리 제조될 수 있다.
동작(1415)에서, 라미네이트 구조체가 형성된다. 특히, 라미네이트 구조체는 압축성 층이 제1 및 제2 회로 층들 사이에 배치되도록 형성된다. 도 13을 참조하면, 예시적인 라미네이트 구조체는 네 개의 회로 층들(1211, 1221, 1222, 1212) 및 압축성 층(1230)을 포함한다. 많은 경우들에서, 다른 층들은 라미네이트 구조체의 일부로서 형성된다. 예를 들어, 추가의 회로 층들, 접착제 층, 및 코팅은 라미네이트 구조체의 일부로서 형성될 수 있다. 특히, 접착제 층은 통상적으로 라미네이트 구조체의 다른 인접한 컴포넌트들과 중간 압축성 층을 접합하는 데 사용된다. 제1 및 제2 회로 층들(동작들(1405, 1410)에서 획득됨) 중 어느 하나가 압축성 층에 바로 인접하거나 그와 직접 결합될 필요는 없다.
동작(1415)은 예를 들어, 라미네이트 구조체의 컴포넌트들 사이에 압력 감응형 접착제(PSA) 층들을 배치함으로써 수행될 수 있다. 이어서, 라미네이트는 층들을 접합하기 위해 가압 동작이 수행될 수 있다. 일부 경우들에서, 열 또는 다른 경화 기술들이 층들을 함께 접합하기 위해 채용될 수 있다. 일부 실시예들에서, PSA가 도포되고, 모든 층이 접합되고, 이어서 그 구조체는 그 최종 형태로 다이-컷될 수 있다.
동작(1415)은 또한 사출 또는 삽입 성형 공정을 이용하여 수행될 수 있다. 이 경우에, 제1 및 제2 회로 층들은 다른 층들 또는 컴포넌트들이 라미네이트될 수 있거나 또는 미리 형성될 수 있다. 이어서, 층들은 사출 성형 공동(cavity)의 대향 반부(half)에 배치될 수 있고, 중간 압축성 층은 사출 몰드에 용융 또는 액체 재료를 주입함으로써 층들 사이에 형성될 수 있다. 일 예에서, 스페이서 요소는 사출 몰드의 각각의 반부에 대해 제1 및 제2 회로 층들을 보유하도록 제1 및 제2 회로 층들의 사이에 배치된다. 스페이서 요소는 압축성 층의 최종 치수와 대략 동일한 두께 일 수 있다. 일 예에서, 스페이서 요소는 압축성이고, 제1 및 제2 회로 층들 사이에서 사출 성형되도록 압축성 층의 최종 치수보다 약간 크다. 이 경우에, 스페이서 요소는, 사출 몰드의 각각의 공동 벽들에 대해 가압되는, 제1 및 제2 회로 층들에 대하여 힘을 가한다. 공동 벽들에 대하여 회로 층들을 누름으로써, 사출 성형된 재료는 회로 층들과 공동 벽들 사이의 공간을 채우기 보다는 회로 층들 사이의 영역을 채울 가능성이 더 크다. 일 예에서, 다수의 스페이서 요소들이 사용되고, 이때 각각의 스페이서 요소는 반원 링으로 형성된다. 스페이서 요소들은 통상적으로 부분의 중앙 근처에 있는 몰드의 사출 지점 근처에 배치될 수 있다. 이어서, 스페이서 요소들은 그 부분의 중앙 부분을 다이-커팅함으로써 제거될 수 있으며, 이는 또한 디스플레이에 대한 관찰 영역의 생성을 용이하게 할 수 있다.
동작(1415)의 일부로서, 하나 이상의 전기 비아는 라미네이트 구조체의 다양한 층들 사이에 형성될 수 있다. 일부 경우들에서, 전기 비아는 압축성 층의 양측에 배치되는 회로 층을 연결하도록 압축성 층을 통해 형성된다. 비아들이 예를 들면 다른 회로 층들의 전도성 층을 전기적으로 연결하는 전도성 필라 요소의 부가에 의해 형성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 압축성 층 내의 전도성 영역이 형성될 수 있고 이어서 리플로우되거나 그렇지 않으면 라미네이트 구조체의 전도성 층들과 전기적으로 연결된다.
일부 경우들에서, 동작(1415)에서 형성되는 라미네이트 구조체는 전기 커넥터 테일을 갖는 힘 센서를 형성하기 위해 절단된다. 예를 들어, 제1 및 제2 회로 층들(동작들(1405, 1410)에서 획득됨)이 재료의 고체 시트로서 형성되면, 라미네이트 구조체는 힘 센서의 원하는 기하학적 프로파일 특징부들을 형성하기 위해 다이-커팅될 수 있다. 구체적으로, 중앙 부분은 디스플레이 요소를 이용한 설치를 용이하게 하기 위해, 라미네이트 구조체의 가운데가 컷아웃(cut out)될 수 있다. 따라서, 디스플레이 요소는 라미네이트 구조체의 중간에 생성된 홀을 통해 볼 수 있을 것이다. 전술한 바와 같이, 적층 구조체가 사출 성형 공정에 사용되는 스페이서 요소를 포함하는 경우, 그것들은 이 다이-커팅 동작에 의해 제거될 수 있다. 추가 절단은 힘 센서의 커넥터 테일 부분을 형성하기 위해 수행될 수 있다.
절단 동작은, 예를 들어, 제1 및 제2 회로 층들(동작들(1405, 1410)에서 획득됨)이 프리-컷되었거나 원하는 기하학적 프로파일 형상으로 형성된 경우, 옵션적일 수 있다. 이 경우에, 동작(1415)은 또한 라미네이트 구조체의 층들을 정렬하도록 인덱싱 동작을 포함할 수 있다.
동작(1420)에서, 압축성 층의 일부분은 라미네이트 구조체로부터 제거된다. 이 예에서, 전기 커넥터 테일의 단부 부분에 위치한 압축성 층의 일부분은 제1 및 제2 회로 요소들 사이에 보이드 영역을 남겨두고 라미네이트 구조체로부터 제거된다. 도 12 및 도 13에 대하여 상기 설명한 바와 같이, 압축성 층의 제거는 라미네이트 구조체의 가요성이나 굽힘성을 향상시킬 수 있다. 또한 라미네이트 구조체의 내부에 있는 회로 층들 상의 단자들 또는 전기 연결부에 대한 액세스를 제공할 수 있다.
압축성 층을 제거하는 것은 하나 이상의 기술을 이용하여 달성될 수 있다. 제1 예에서, 압축성 층은 전기 커넥터 테일의 단부 부분 근처에서 천공되거나 미리 절단된다. 또한, 전기 커넥터 테일의 단부 부분 내에서, 압력 감응형 접착제 또는 다른 접합 층은 라미네이트 구조체의 인접한 층들과 압축성 층 사이에서 생략될 수 있다. 이 경우에, 접합 층의 미리 절단 또는 천공, 및 부재는 전기 커넥터 테일 단부 부분의 압축성 층의 일부분이 제거되게 할 수 있다.
제2 예에서, 라미네이트 구조체의 하나 이상의 층이 박리되거나 압축성 층을 노출하는 압축성 층으로부터 스트립(strip)된다. 이 경우에, 2차 절단 동작은 전기 커넥터 테일의 단부 부분에서 압축성 층의 일부분을 제거하도록 수행될 수 있다.
제3 예에서, 압축성 층은 우선 라미네이트 구조체의 박리 또는 스트립 없이, 전기 커넥터 테일의 단부 부분으로부터 절단될 수 있다. 예를 들어, 커넥터 테일의 단부 부분 내의 압축성 층의 일부분은 라미네이트 구조체의 층들 사이에 칼을 통과시키거나, 절단 구현에 의해 제거될 수 있다.
동작(1420)에 대한 대안으로서, 라미네이트 구조체는 전기 커넥터 테일의 단부 부분이 압축성 층을 포함하지 않도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 라미네이트 구조체가 사출 또는 삽입 성형 공정을 사용하여 형성되는 경우, 삽입 성형 요소는 이 영역에서 압축성 층의 형성을 방지하는 전기 커넥터 테일의 단부 부분에 배치될 수 있다. 이 경우에, 라미네이트 구조체는 제1 및 제2 회로 층들 사이에 보이드 영역으로 형성된다.
상술한 바와 같이, 프로세스(1400)는 전도성 층들의 단일 쌍을 갖는 구성들을 포함하는, 다양한 구성들을 갖는 힘 센서들을 제조하는 데 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 회로 층만을 갖는 힘 센서(중간 압축성 층의 각 측면 상에 하나)는 프로세스(1400)를 사용하여 형성될 수 있다. 대안적으로, 중간 압축성 층의 양 측면 상에 형성된 다수의 회로 층을 갖는 힘 센서는 프로세스(1400)를 사용하여 또한 형성될 수 있다.
프로세스(1400)의 동작들은 하나의 예로서 제공된다. 그러나, 힘 센서는 상술한 동작들 중 하나 이상을 생략함으로써 또한 형성될 수 있다. 예를 들어, 라미네이트 구조체가 어떻게 생성되는지에 따라, 압축성 층의 일부분을 제거하는 동작(1420)을 수행하는 것이 필요하지 않을 수 있다.
소정 실시예들에서, 테일는 플렉스, 회로 기판 또는 다른 전자 접촉부에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전체 힘 감지형 구조체는, 예를 들면, 표면 실장 기술(SMT) 공정을 통해 전기 접촉부에 테일을 접합하기 위해 오븐 내에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, SMT 공정은 테일(또는 그 일부) 및/또는 전기 접촉부를 200도 이상까지 가열할 수 있다. 그러나, 이러한 승온된 온도는 힘 감지형 구조체의 실리콘에 대한 악영향을 가질 수 있다. 따라서, 힘 감지형 구조체는 그로부터 외측으로 연장되는 테일을 갖는 내열성 봉투, 파우치 또는 다른 용기 내에 배치될 수 있다. 따라서, 오븐은 SMT 공정을 위해 가열될 때, 힘 감지형 구조체의 실리콘 및 다른 층들이 손상을 일으키지 않는 온도에서 유지될 수 있는 동안 테일은 적절한 온도까지 가열될 수 있다. 또한, 힘 감지형 구조체는 오븐에서 가열되기 이전에 그 최종 형태로 개별화되거나 절단되지 않을 수 있다는 점을 이해해야 한다.
도 15a는 힘 감지형 전자 디바이스의 또 다른 실시예(1500)를 도시한다. 본 명세서에 기술된 다른 실시예들과 유사하게, 실시예(1500)는 커버(1505)의 표면 상에서 힘의 터치를 검출하도록 구성될 수 있는, 디스플레이 스택(1515) 위에 위치설정된 커버(1505)를 갖는 전자 디바이스를 포함할 수 있다. 커버(1505)는 예컨대, 유리, 폴리카보네이트 또는 다른 플라스틱, 사파이어 등을 포함하는 다양한 재료로 형성될 수 있다. 디스플레이 스택(1515)은 액정 디스플레이(LCD), OLED(organic light omitting diode), 또는 다른 전자 디스플레이 컴포넌트를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 커버(1505)는 하우징(1510)에 대하여 이동할 수 있다. 힘이 커버(1505) 상에 예를 들어, 사용자의 터치에 의해 가해질 때, 커버(1505)는 하향으로 이동할 수 있다. 커버(1505)의 전체는 커버(1505)의 에지들이 실질적으로 고정되어 남아있는 동안 단지 국부적으로 편향하는 것이라기 보다는, 그러한 방식으로 이동할 수 있다는 점을 이해해야 한다. 커버(1505)가 국부적으로 편향되는지 여부는 커버(1505)의 상대적 강성, 및 커버(1505) 아래에 위치설정되는 컴포넌트들/요소들에 의존할 수 있다.
일부 실시예들에서, 커버(1505)의 하향 이동은 마찬가지로 디스플레이 스택(1515)을 하향으로 이동시키고, 이는 결국 디스플레이 스택(1515)의 아래에 위치설정되는 시트 센서(1520)에 영향을 주고/거나 그를 압축할 수 있다. 시트 센서(1520)는 용량성 플레이트형 힘 센서, 변형 게이지 센서, 또는 다른 힘 감응형 센서를 포함할 수 있으며, 일반적으로 힘 감지형 구조체, 센서, 또는 시트 센서로서 지칭될 수 있다. 일반적으로, 시트 센서(1520)는 디스플레이 스택(1515)의 상당 부분에 걸쳐 연장될 수 있다. 일부 경우들에서, 시트 센서(1520)는 시트 센서(1520)의 영역에 걸쳐 배치되는 어레이 또는 일련의 힘 감지형 요소들로 형성된다.
도 15a에 도시된 바와 같이, 시트 센서(1520)는 실질적으로 디스플레이 스택(1515)에 맞닿을 수 있다. 일부 실시예들에서, 시트 센서(1520)는 공극 및/또는 소정 실시예들에서의 다른 컴포넌트들 또는 층들에 의해 그로부터 분리될 수 있다. 일부 실시예들에서, 시트 센서(1520)는 디스플레이 스택(1515)의 요소에 바로 부착될 수 있다.
시트 센서(1520)는 디스플레이 스택(1515)을 대향하는 측면과 반대측인 센서(1520) 아래에 위치설정된 플레이트(1525)에 의해 지지될 수 있다. 다른 실시예들에서, 플레이트(1525)는 강성 또는 실질적으로 강성일 수 있는 반면, 다른 실시예들에서 플레이트(1525)는 가요성일 수 있다. 통상적으로, 필수적이지 않지만, 시트 센서(1520)는 플레이트(1525)에 부착된다. 일부 실시예에서, 플레이트(1525)는 디바이스의 하우징(1510)에 대하여 고정될 수 있다. 다른 실시예들에서, 플레이트(1525)는 전자 디바이스(1500)의 하우징(1510)에 구조적 지지 및/또는 강성을 제공하는 미드플레이트일 수 있지만, 다른 실시예들에서 플레이트(1525)는 시트 센서(1520)를 지지하기 위해 주로 또는 단독으로 사용될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 다른 전자 컴포넌트들(미도시)은 시트 센서(1520)와 플레이트(1525)를 공유할 수 있다.
커버(1505) 및 디스플레이 스택(1515)이 하향으로 이동함에 따라, 시트 센서(1520)는 압축될 수 있다. 이 압축은 시트 센서(1520)에 의해 감지되고 대응하는 출력이 생성될 수 있다. 예를 들어, 시트 센서(1502)는 시트 센서의 상부 표면 및 하부 표면을 정의하는, 또는 그렇지 않으면 센서의 상부 및 하부 영역 내에 위치설정되는 제1 및 제2 용량성 플레이트들 또는 어레이들(1530, 1535)(본 명세서에 사용된 바와 같이, "플레이트"라는 용어는 또한 어레이를 커버하는 것으로 의도됨)을 가질 수 있다. 제1 및 제2 용량성 플레이트들(1530, 1535)은 실리콘 또는 유연성 겔 또는 중합체와 같은 압축성 내부 층(1540)에 의해 서로 분리될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 및 제2 용량성 플레이트들(1530, 1535)은 제1 및 제2 용량성 플레이트들(1530, 1535) 사이에 커패시턴스의 변화에 기초하여 커버 상의 터치의 힘을 추정하도록 구성되는 감지 회로에 동작가능하게 결합된다. 일부 구현예에서, 감지 회로는 제1 및 제2 용량성 플레이트들(1530, 1535) 사이의 커패시턴스의 변화를 검출하고 측정하는 데 사용되는 구동 신호 또는 전류를 생성하도록 구성된다. 제1 용량성 플레이트(1530)가 제2 용량성 플레이트(1535)를 향해 이동함에 따라, 거리의 감소는, 커버(1505)에 가해지는 힘에 상관될 수 있는, 플레이트들 사이의 커패시턴스의 변화에 대응할 수 있다.
또한, 시트 센서(1520)가 이러한 방식으로 힘을 측정하기 위해 자기 커패시턴스 또는 상호 커패시턴스 센서로서 동작할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 상호 커패시턴스의 구성에서, 제1 및 제2 용량성 플레이트들 중 하나는 구동 플레이트일 수 있고, 다른 하나는 감지 플레이트일 수 있다. 자기 커패시턴스의 구성에서, 제1 및 제2 플레이트들 중 하나는 접지 또는 차폐 층일 수 있지만, 다른 하나는 감지 플레이트일 수 있다. 또한, 시트 센서(1520)의 하나 또는 둘 다의 플레이트들은, 힘의 인가를 국부적으로 등록하고 힘이 인가되는 국부화된 영역을 제공하도록 픽셀 패턴으로 형성될 수 있다(그 자체가 시트 센서(1520)일 수 있으므로).
시트 센서(1520)를 지원하는 가요성 또는 편향가능 플레이트(1525)를 갖는 실시예에서, 플레이트(1525) 그자체가 휘어진 경우에도, 센서 시트 (1520)의 층들이 압축되는 한 커패시턴스의 변화는 여전히 측정될 수 있다. 유사하게, 시트 센서(1520)와 디스플레이 스택(1515) 사이에 공극을 갖는 실시예에서, 터치의 힘은 디스플레이 스택이 시트 센서를 압축하거나 그에 영향을 주기에 충분히 멀리 이동할 때까지 감지되지 않을 수 있다.
또한, 도 15a에 도시된 바와 같이, 시트 센서(1520)는 그것이 디스플레이 스택(1515) 아래에 위치되는 한에 있어서는 투명할 필요는 없다. 또한, 이러한 구성은 LED 또는 LCD 디스플레이를 갖는 디스플레이 스택뿐만 아니라, OLED 디스플레이 층을 통합하는 디스플레이 스택을 사용하는 데 적합할 수 있다.
도 15b는 도 15a에 도시된 실시예의 대안적인 실시예(1500B)를 도시한다. 본 실시예(1500B)에서, 폼(1545) 또는 유연성 재료 또는 유연성 층은 디스플레이 스택(1515)과 시트 센서(1520) 사이에 배치될 수 있다. 폼(1545)은 일반적으로 디스플레이 스택(1515) 및/또는 커버(1505)를 경직시킴으로써 전체 스택/유리가 하향으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 대신에, 힘이 커버(1505) 상에 가해질 때, 폼(1545)은 국부적으로 변형될 수 있고, 이에 의해 국부적인 영역에 변형 및/또는 힘을 집중시킬 수 있고, 이는 결국 실시예(1500B)의 힘 감지 기능들을 향상시킬 수 있다. 이는 임의의 적절한 재료가 디스플레이 스택(1515)과 시트 센서(1520) 사이에 배치될 수 있음을 이해해야 한다; 폼은 하나의 예시적인 재료일 뿐이다.
일부 실시예들에서, 유연성 환경 개스킷(1550) 또는 밀봉부는 커버(1505)와 하우징(1510) 사이에 위치설정될 수 있다. 유연성 개스킷은 전자 디바이스(1500B)의 내부 내로의 먼지, 티끌 등의 유입을 방지할 수 있지만, 여전히 커버(1505) 및 디스플레이 스택(1515)의 하향 이동을 허용할 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 개스킷(1550)은, 상대적으로 강성일 수 있고, 커버가 전체로서 이동하는 대신에 국부적으로 편향할 수 있는 순 결과를 갖는, 하나 이상의 에지에서 커버(1505)의 하향 모션을 제한하기 위해 폼(1545)과 협력(또는 폼(1545)의 부재 시 동작)할 수 있다. 힘은 시트 센서(1520)의 국부화된 압축을 통해 이러한 실시예에서 여전히 감지될 수 있다.
일부 실시예들에서, 개스킷(1550)에 의해 점유된 영역의 일부분 또는 전부는 소유성 재료로 코팅될 수 있다. 소유성 재료는 기름, 티끌, 먼지 및 다른 유사한 물질들이 하우징(1510)으로 들어가고/가거나 힘 감지형 구조체(1520)에 영향을 주는 것에 대한 배리어로서 기능하거나, 그를 방지할 수 있다. 이러한 방식으로, 코팅은 시간이 지남에 따라 힘 감지형 구조체의 동작을 유지하는 역할을 할 수 있다. 소유성 코팅 이외의 코팅들이 사용될 수 있다; 다른 티끌- 및/또는 오일- 및/또는 먼지-방지 코팅들이 다른 실시예들에서 사용될 수 있다.
도 15c는 힘 감응형 전자 디바이스(1500)의 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예는 시트 센서(1520C)의 구조체를 제외하고는 도 15b의 그것과 일반적으로 유사하다. 여기서, 시트 센서(1520C)는 커패시턴스 센서의 형태를 취하기 보다는 하나 이상의 변형 게이지로 패턴화될 수 있다. 개별 변형 게이지는 어레이, 그리드, 또는 시트 센서(1520C)를 형성하기 위한 다른 패턴으로 배열될 수 있다. 변형 게이지들은 전기적 속성을 변경하거나 시트 센서(1520C)의 편향에 기인한 전기적 응답을 생성하는 재료로 형성될 수 있다. 변형 게이지들은 예를 들어 저항 재료, 압전 저항 재료, 압전 재료 등으로 형성될 수 있다. 변형 게이지들은 변형 게이지 요소들의 어레이로서 또한 형성될 수 있고, 각 요소는 국부화된 변형이나 편향을 검출하도록 구성될 수 있는 일련의 트레이스 또는 패턴으로 구성될 수 있다.
힘이 커버(1505) 상에 가해짐에 따라, 디스플레이 스택(1515)을 통해, 폼(1545)(또는 다른 유연성 층)을 통해, 시트 센서(1520C)의 변형 게이지(들)로 전달된다. 변형 게이지들은 가해진 힘에 기인하여 변형의 증가를 경험할 수 있다; 변형의 이러한 증가는 일반적으로 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 가해진 힘의 크기를 결정하기 위해 상관될 수 있다. 일부 실시예들에서, 시트 센서(1520C)는 전기적 속성 또는 측정치 및 시트 센서(1520C)의 변형 게이지들의 전기적 응답의 변화를 모니터링하고 검출하도록 구성되는 감지 회로부에 동작가능하게 결합된다. 예를 들어, 감지 회로부는 저항의 변화 및/또는 센서 시트(1520C)의 편향에 기인한 충전을 검출하도록 구성될 수 있다.
도 15a 내지 도 15c에 도시된 실시예들에서, 커버 및 디스플레이 스택은 일반적으로 하우징에 대해 변환하는 것이 일반적으로 자유롭다. 일부 실시예들에서, 커버 및/또는 디스플레이 스택은 커버 상에 가해진 힘이 변환이라기 보다는 커버의 국부적 변형을 초래하도록, 하우징에 부착되거나 그렇지 않으면 하우징에 대해 고정될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 힘은 커버의 경계 조건들이 모션을 방지하는 한에서는 상대적으로 국부적일 수 있다. 커버가 여전히 국부적으로 편향될 수 있으므로, 힘은 여전히 다양한 층을 투과하고, 힘 센서(예컨대, 시트 센서)에 의해 감지될 수 있다.
도 15d는 도 15c의 영역(도 15d)의 확대를 도시하고, 이는 시트 센서(1520)와 디스플레이 스택(1515)의 베이스 사이에 위치설정되는 유연성 층(1545D)의 일 실시예를 도시한다. 도 1에 도시된 전자 디바이스(1500)의 단면도에서, 유연성 층(1545D)은 상부 유연성 기판(1555)과 유리 등으로 이루어진 하부 강성 기판(1565) 사이에 끼인 일련의 또는 어레이의 필라형 구조체들(1560)로 형성된다. (일부 실시예들에서, 하부 기판은 또한 유연성일 수 있다). 일부 실시예들에서, 상부 시트(1555)는 필라 구조체들(1555)일 수 있는 바와 같이 실리콘으로 형성될 수 있다. 시트 센서(1520C)는 하부 기판(1565) 아래에 위치한다. 본 실시예에서, 시트 센서(1520C)는 도 15c에 관하여 상술한 바와 같이 하나 이상의 변형 게이지로 형성된다. 시트 센서(1520C)는 일반적으로 상술된 바와 같이 감지 플레이트(1525)에 의해 지지될 수 있다.
일부 구현예에서, 필라 구조체들(1555)은 디스플레이 스택(1515), 또는 유연성 층(1545D) 상에 압력을 가하는 전자 디바이스(1500C)의 임의의 다른 요소에 의해 유연성 층(1545C) 상에 가해진 하향 압력 하에서 변형될 수 있다. 하나 이상의 보이드 공간(1550)은 필라들(1555) 사이에 그리고/또는 주위에 정의될 수 있다. 예를 들어, 인접한 필라들(1550)은 보이드 공간(1560)에 의해 분리될 수 있고, 각각의 보이드 공간(1560)은 별도이고 별개일 수 있다. 또 다른 옵션으로서, 단일의 보이드 공간(1560)은 필라들(1555) 모두를 포함할 수 있다. 따라서 보이드 공간들 및 필라 구조체들의 다른 구성이 고려된다.
필라 구조체들(1555)이 변형됨에 따라, 상부 시트(1555)는 하부 시트(1565)에 더 가깝게 이동하고 추가로 압괴하도록 필라 구조체의 저항은 증가한다. 또한, 유연성 층(1545D)을 통해 시트 센서(1520C) 상에 가해진 변형은 일반적으로 증가하고, 이는 변형 게이지 출력이 증가하게 한다. 이러한 출력의 증가는 하우징의 외부에서 가해지는 힘에 상관될 수 있다.
일부 실시예들에서, 보이드 공간 또는 공간들(1550)은 광학적으로 투명하거나 거의 투명한 유체, 겔 등(집합적으로, "유체")으로 채워질 수 있다. 일부 실시예들에서, 유체는 필라 구조체들의 광학 지수에 일치되는 광학적으로 인덱싱될 수 있다. 즉, 소정 실시예들에서, 유체의 굴절률은 필라 구조체들(1555)의 굴절률과 일치되거나 그에 근사할 수 있다. 이러한 실시예에서, 보이드 공간(1550) 내의 유체 및 필라 구조체들(1560)의 조합은 광학적으로 투명한 및/또는 거의 보이지 않는 유연성 층(1545D)을 렌더링할 수 있다. 이는 예를 들면, 디스플레이가 OLED 디스플레이일 때 유용할 수 있다.
또 다른 실시예들에서 그리고 도 15e에 도시된 바와 같이. 유연성 층(1545D)은 하부 용량성 감지 어레이(1570)를 상부 용량성 감지 어레이(1575)로부터 분리할 수 있다. 이러한 실시예(1500E)에서, 용량성 감지 어레이들(1570, 1575)은, 하나의 어레이가 구동 어레이(또는 참조 어레이)이고 하나는 감지 어레이가 되도록, 본 명세서의 다른 부분에서 설명된 바와 같이 동작할 수 있다. 유연성 층(1545D)은 두 개의 층이 서로 너무 가깝게 접근하는 것을 방지함으로써, 부정확한 힘 측정을 초래할 수 있는, 두 개의 층들 사이의 접촉 및/또는 두 개의 층들 사이의 과도한 용량성 결합 등을 방지하거나 적어도 줄이는 기능을 할 수 있다.
도 16은 힘 감지형 전자 디바이스(1630)의 또 다른 실시예의 부분단면을 도시한다. 본 실시예는, 도 2a 및 도 3에 도시되고 본 명세서의 다른 부분에서 설명된 것과 유사한 힘 감지형 구조체(1600)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 힘 감지형 구조체(1500)는, 도 3 및/또는 도 4 내지 도 6에 도시된 변형들에 대하여 일반적으로 논의된 바와 같이, 변형가능한 중간 바디에 의해 분리된 다수의 용량성 층으로 구성될 수 있다. 힘 감지형 구조체(1600)는 커버(1505)와 하우징(1510) 사이에 위치될 수 있는 임의의 형태의 개스킷을 취할 수 있다. 일 실시예에서, 커버(1505)에 인접한 하우징(1510)의 부분은 베젤 또는 베젤 부분을 포함할 수 있다.
힘 감지형 구조체(1600)는 전자 디바이스, 커버, 및/또는 어느 한쪽의 부분의 주변부에 대해 부분적으로 또는 완전하게 연장될 수 있다. 대안적으로, 다수의 힘 감지형 구조체(1600)는 전자 디바이스(1630), 커버, 및/또는 어느 한쪽의 부분의 주변부에 대해 부분적으로 또는 완전하게 연장하기 위해 협력할 수 있다. 일부 실시예들에서, 힘 감지형 구조체(1600)는 하우징(1510)의 내부로의 오염 물질의 유입을 방지하도록 구성될 수 있고, 따라서 개스킷으로서 또한 기능할 수 있다. 일부 경우들에서, 조합 개스킷 및 센서는 변형 감응형 개스킷 또는 개스킷 힘 감지형 구조체로서 지칭된다.
이전 실시예들과 마찬가지로, 힘 감지형 구조체(1600)는 제1 및 제2 플레이트들(1620, 1625) 또는 다른 센서 구조체들 사이의 거리를 용량적으로 감지할 수 있다; 힘 감지형 구조체(1600)의 출력은 감지 회로, 프로세서, 또는 힘 감지형 전자 디바이스(1630)의 다른 전자 컴포넌트에 의한 힘에 상관될 수 있다. 일부 실시예들에서, 힘 감지형 구조체(1600)는, 커버(1505) 상의 터치의 힘에 상관될 수 있는, 힘 감지형 구조체(1600)의 전기적 속성에 대한 변화를 검출 및 측정하도록 구성되는 감지 회로부에 동작가능하게 결합된다.
커버(1505)와 베젤이나 하우징(1510) 사이에 일반적으로 위치설정된 힘 감지형 구조체(1600)에 부가하여, 본 실시예는 힘 감응형 센서 시트(1520)를 통합한다. 시트 센서(1520)는 도 15a 내지 도 15d에 대하여 상술한 시트 센서들 중 임의의 시트 센서에 대한 구성 및 동작에서 일반적으로 유사하다.
도 16에 도시된 바와 같이, 시트 센서(1520)는 작은 공극에 의해 디스플레이 스택(1515)으로부터 분리될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 시트 센서(1520)는 도 15b 내지 도 15e에 대하여 상술한 압축성 층과 유사한 압축성 층에 의해 디스플레이 스택으로부터 분리될 수 있다. 커버(1505) 및 디스플레이 스택(1515)이 힘에 응답하여 편향될 때, 개스킷 힘 감지형 구조체(1600)는 본 명세서에 일반적으로 기재된 바와 같이 힘을 압축하고 감지할 수 있다. 힘이 커버의 에지로부터 멀리 인가될 때 커버 및 디스플레이 스택의 바닥 치기(bottoming out)를 방지하기 위해, 시트 센서(1520)가 포함될 수 있다. 디스플레이 스택 및 커버가 충분히 변형될 때, 그것들은 시트 센서(1520)를 접촉하고 그에 힘을 전송할 수 있다. 두 개의 힘 센서(1600, 1520)는 힘을 결정하기 위해 협력할 수 있다. 예를 들어, 힘 센서들 둘 다의 출력은 커버에 가해지는 힘을 결정하도록 취해지고 조작될 수 있다. 이러한 방식으로, 디바이스(1500)의 동적 힘 감지 범위는, 그렇지 않으면 커버로 하여금 바닥을 치게 하고 단일 개스킷 센서(1600)가 최댓 값을 등록하게 하기에 충분히 큰 것일 힘을 감지하고 반응하도록 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 공극은 제1 임계치를 초과하는 터치의 힘에 응답하여 적어도 부분적으로 압괴하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 제1 임계치는 개스킷 힘 감지형 구조체(1600)에 의해 실제로 또는 신뢰가능하게 검출될 수 있는 최대 힘에 대응하는 제2 임계치보다 작다.
도 17은 커버(1505)(또는 다른 실시예들에서, 하우징의 일부분 또는 상이한 유형의 입력 표면) 상에 가해진 힘을 용량적으로 측정하기 위해 시트 또는 패드 센서(1520)를 채용할 수 있는 전자 디바이스(1700)의 또 다른 실시예를 도시한다. 일반적으로, 시트 센서(1520)의 구조체 및 동작은 이전 도면들과 관련하여 본 명세서에서 설명된 것과 유사하다.
시트 센서(1520)의 상부 및 하부 용량성 어레이들에 부가하여, 제2 용량성 감지 층/어레이(1705)가 디스플레이 스택(1515) 내에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 용량성 감지 층(1705)은 인듐-주석 산화물, 은 나노 와이어, PEDOT, 또는 임의의 다른 적합한 전도성 재료로 형성될 수 있다. 소정 실시예들에서, 제2 용량성 감지 층(1705)은 투명한 것이 바람직할 수 있다.
도 17의 실시예(1700)에서, 제2 용량성 감지 층(1705)은 디스플레이 스택(1515)에 대해 배치될 수 있다. 용량성 감지 층(1705)은, 일부 경우들에서, 커버(1505) 상의 터치의 위치를 감지하기 위한 용량성 터치 센서로서 기능할 수 있다. 일부 실시예들에서, 용량성 감지 층(1705)은 백라이트 유닛(1710) 상에 위치설정된다. 제2 용량성 감지 층(1705)이 투명 또는 거의 그렇게 되면, 백라이트 유닛(1710) 및/또는 디스플레이 스택(1515)의 나머지 부분의 동작을 방해할 수 없다.
도 17에 도시된 바와 같이, 공극은 용량성 감지 층(1705)과 시트 센서(1520) 사이에 위치할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 시트 센서(1520)는 도 15b 내지 도 15e에 대하여 상술한 압축성 층과 유사한 압축성 층에 의해 용량성 감지 층(1705)으로부터 분리될 수 있다.
힘이 커버(1505)(또는 일부 실시예들에서, 하우징 또는 입력 표면) 상에 가해지므로, 커버 및 디스플레이 스택(1515)은 시트 센서(1520)에 더 가까이 이동된다. 따라서, 제2 용량성 감지 층(1705)은 마찬가지로 시트 센서(1520)에 더 가깝게 이동된다. 따라서, 제2 용량성 감지 층(1705)의 적어도 일부분과 시트 센서(1520)의 상부 용량성 어레이(1530) 사이의 커패시턴스는 이러한 모션을 증가시킬 수 있다. 또한, 커버(1505), 디스플레이 스택(1515), 제2 용량성 감지 층(1705)이 힘에 응답하여 국부적으로 변형할 수 있기 때문에, 커패시턴스는 인가된 힘에 대응하는 일반적인 영역에서 증가(또는 그 이상 증가)할 수 있다. 이러한 커패시턴스의 변화는 일반적으로 본 명세서의 어디에서나 설명한 바와 같이, 인가된 힘을 측정하기 위해 사용될 수 있다.
충분한 힘 하에서, 백라이트 유닛(1710)(또는 디스플레이 스택의 다른 베이스)은 시트 센서(1520)의 상부 표면과 접촉한다. 이러한 일이 발생되면, 제2 용량성 감지 층(1705)과 시트 센서(1520)의 상부 용량성 어레이(1530) 사이의 커패시턴스는 일반적으로 최댓 값에 도달할 것이다. 추가적인 힘은 시트 센서(1520)로 하여금 압축하게 함으로써, 상부 용량성 어레이(1530)의 적어도 일부분을 하부 용량성 어레이(1535)에 더 가깝게 이동시키고 적어도 주어진 영역 내에서 이러한 두 개의 요소들 사이의 커패시턴스를 증가시킬 수 있다. 따라서, 제2 용량성 감지 층(1705)과 상부 용량성 어레이(1530) 사이의 커패시턴스가 최대 또는 거의 최댓 값에 있을지라도, 시트 센서(1520)의 어레이들(1530, 1535) 사이의 커패시턴스의 증가는 인가된 힘의 추정치들을 결정하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 감지 회로부는 용량성 감지 층(1705)과 시트 센서(1520)에 동작가능하게 결합된다. 감지 회로부는 용량성 감지 층(1705)과 시트 센서(1520)의 상부 및/또는 용량성 플레이트 사이의 상호 커패시턴스의 변화에 기초하여 커버 상의 터치의 힘을 추정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 감지 회로는 시트 센서의 상부 용량성 플레이트와 하부 용량성 플레이트 사이의 제1 커패시턴스를 획득하고 또한 상부 용량성 플레이트와 용량성 감지 층 사이에 제2 커패시턴스를 획득하도록 구성될 수 있다. 커버 상의 터치의 힘의 추정치는 감지 회로부를 사용하여 측정된 제1 및 제2 커패시턴스들을 이용하여 산출되거나 생성될 수 있다.
이어서, 제2 용량성 감지 층(1705)과 상부 용량성 어레이(1530) 사이의 커패시턴스는 영(zero)과 일부 제1 임계 값 사이의 인가된 힘을 결정하거나 추정하는 데 사용될 수 있고, 시트 센서(1520)의 상부 및 하부 용량성 어레이들(1530, 1535) 사이의 커패시턴스는 제1 임계 값과 제2 임계 값 사이의 인가된 힘을 결정하는 데 사용될 수 있음이 고려될 수 있다. 감지형 구조체의 조합은 단일 센서의 사용에 의해 달성될 수 있는 것보다 넓은 범위의 값에 대해 힘을 감지하는 것을 제공할 수 있다.
본 명세서에 설명된 실시예들은, 힘의 변화들을 측정함으로써, 2개의 용량성 구조체들 또는 어레이들 사이의 2 마이크로미터 미만의 거리의 변화들에 대응하는, 비-2진(non-binary) 또는 심지어 실질적으로 연속적인 입력을 연관된 전자 디바이스에 제공할 수 있음이 인식되어야 한다. 따라서, 용량성 구조체들 또는 어레이들 중 하나 또는 둘 다는 서로에 대하여 이동할 수 있지만, 모션은 디바이스와 상호작용하는 인간에게는 감지될 수 없다. 나노미터들의 측정치에 대한 거리의 변화들은 하나의 비제한적인 예로서, 표면 상에 가해지는 힘의 대략적으로 1 그램에 대응할 수 있다.
본 개시내용이 다양한 실시예들을 참조하여 기재되었지만, 이 실시예들이 예시적이고 개시내용의 범주가 그것들에 한정되지 않음을 이해할 것이다. 많은 변형, 변경, 추가, 및 개선이 가능하다. 더 일반적으로, 본 개시내용에 따른 실시예들은 특정 실시예들의 맥락에서 기재되었다. 기능성은 개시내용의 다양한 실시예들에서 절차상 상이하게 분리 또는 조합될 수 있거나 또는 상이한 용어로 기재될 수 있다. 이들 및 다른 변형, 변경, 추가, 및 개선들이 다음의 청구범위에서 정의되는 바와 같이 개시내용의 범주 내에 들어갈 수 있다.

Claims (20)

  1. 커버;
    상기 커버의 주변부를 따라 배치되는 제1 힘 감지형 구조체(force-sensing structure) - 상기 제1 힘 감지형 구조체는
    제1 용량성 플레이트,
    제2 용량성 플레이트, 및
    상기 제1 용량성 플레이트와 상기 제2 용량성 플레이트 사이에 배치되는 제1 압축성 요소를 포함함 -;
    상기 커버 아래에 위치설정되는 디스플레이;
    상기 디스플레이 아래에 배치되는 제2 힘 감지형 구조체 - 상기 제2 힘 감지형 구조체는,
    제3 용량성 플레이트,
    상기 제3 용량성 플레이트 아래에 배치되는 제4 용량성 플레이트, 및
    상기 제3 및 제4 용량성 플레이트들 사이에 배치되는 압축성 요소를 포함함 -; 및
    상기 제2 힘 감지형 구조체에 부착되고 그를 지지하는 컴포넌트
    를 포함하는, 전자 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 힘 감지형 구조체에 동작가능하게 결합되는 감지 회로부를 더 포함하며, 상기 감지 회로부는 상기 제3 용량성 플레이트와 상기 제4 용량성 플레이트 사이의 커패시턴스의 변화에 기초하여 상기 커버 상의 터치의 힘을 추정하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 힘 감지형 구조체는 공극(air gap)을 포함하는 유연성 층(compliant layer)에 의해 상기 디스플레이로부터 분리되는, 전자 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 힘 감지형 구조체는 압축성 폼(compressible foam)으로 구성되는 유연성 층에 의해 상기 디스플레이로부터 분리되는, 전자 디바이스.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 힘 감지형 구조체는 유연성 필라(pillar)들의 어레이 및 광학적으로 투명한 유체로 구성되는 유연성 층에 의해 상기 디스플레이로부터 분리되는, 전자 디바이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 커버를 둘러싸는 베젤을 갖는 하우징;
    상기 커버와 상기 베젤 사이의 간극에 배치되는 개스킷; 및
    상기 간극의 적어도 일부 위에 배치되는 소유성 코팅을 더 포함하는, 전자 디바이스.
  7. 하우징;
    상기 하우징의 개구 내에 배치되는 커버;
    상기 커버의 주변부를 따라 상기 커버와 상기 하우징 사이에 배치되는 변형 감응형 센서 개스킷(strain-sensitive sensor gasket) - 상기 변형 감응형 센서 개스킷은
    제1 개스킷 용량성 플레이트,
    제2 개스킷 용량성 플레이트, 및
    상기 제1 개스킷 용량성 플레이트와 상기 제2 개스킷 용량성 플레이트 사이에 배치되는 개스킷 압축성 요소를 포함함 -; 및
    상기 커버 아래에 배치되는 힘 감지형 구조체
    를 포함하는, 전자 디바이스.
  8. 제7항에 있어서, 상기 하우징에 대해 고정되고 상기 힘 감지형 구조체를 지지하는 컴포넌트를 더 포함하는, 전자 디바이스.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 커버와 상기 힘 감지형 구조체 사이에 배치되는 디스플레이; 및
    상기 디스플레이와 상기 힘 감지형 구조체 사이의, 공극을 포함하는 압축성 층을 더 포함하는, 전자 디바이스.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 압축성 층의 상기 공극은 제1 임계치를 초과하는 터치의 힘에 응답하여 적어도 부분적으로 압괴(collapse)하도록 구성되고;
    상기 제1 임계치는 상기 변형 감응형 센서 개스킷에 의해 검출될 수 있는 최대 힘에 대응하는 제2 임계치보다 작은, 전자 디바이스.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 커버와 상기 힘 감지형 구조체 사이에 배치되는 디스플레이; 및
    상기 디스플레이와 상기 힘 감지형 구조체 사이의 압축성 층을 더 포함하며,
    상기 압축성 층은 제1 임계치를 초과하는 터치의 힘에 응답하여 적어도 부분적으로 압괴하도록 구성되고,
    상기 제1 임계치는 상기 변형 감응형 센서 개스킷에 의해 검출될 수 있는 최대 힘에 대응하는 제2 임계치보다 작은, 전자 디바이스.
  13. 제7항에 있어서, 상기 힘 감지형 구조체는,
    제1 용량성 플레이트;
    제2 용량성 플레이트; 및
    상기 제1 용량성 플레이트와 상기 제2 용량성 플레이트 사이에 배치되는 압축성 요소를 포함하는, 전자 디바이스.
  14. 제7항에 있어서, 상기 힘 감지형 구조체는 변형 게이지를 포함하는, 전자 디바이스.
  15. 전자 디바이스로서,
    커버;
    상기 커버의 주변부를 따라 배치되는 제1 힘 감지형 구조체 - 상기 제1 힘 감지형 구조체는
    제1 용량성 플레이트,
    제2 용량성 플레이트, 및
    상기 제1 용량성 플레이트와 상기 제2 용량성 플레이트 사이에 배치되는 제1 압축성 요소를 포함함 -;
    상기 커버 아래에 위치설정되는 용량성 감지 층 구조체;
    상기 용량성 감지 층 구조체 아래의 압축성 층; 및
    상기 압축성 층 아래에 배치되는 제2 힘 감지형 구조체
    를 포함하며, 상기 제2 힘 감지형 구조체는,
    제3 용량성 플레이트,
    상기 제3 용량성 플레이트의 일 측면 상에 배치되는 제2 압축성 요소, 및
    상기 제3 용량성 플레이트의 반대편에 있는, 상기 제2 압축성 요소의 측면 상에 배치되는 제4 용량성 플레이트를 포함하는, 전자 디바이스.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 힘 감지형 구조체 아래에 위치설정되고 상기 제2 힘 감지형 구조체를 지지하는 컴포넌트를 더 포함하는, 전자 디바이스.
  17. 제15항에 있어서, 상기 압축성 층은 공극을 포함하는, 전자 디바이스.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 커버 아래에 위치설정되는 디스플레이; 및
    상기 디스플레이 아래에 위치설정되는 백라이트를 더 포함하며, 상기 용량성 감지 층 구조체는 상기 디스플레이와 상기 백라이트 사이에 배치되는, 전자 디바이스.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 용량성 감지 층 구조체 및 상기 제2 힘 감지형 구조체에 동작가능하게 결합되는 감지 회로부를 더 포함하며, 상기 감지 회로부는 상기 용량성 감지 층 구조체와 상기 제2 힘 감지형 구조체의 상기 제3 용량성 플레이트 사이의 상호 커패시턴스의 변화에 기초하여 상기 커버 상의 터치의 힘을 추정하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  20. 제19항에 있어서, 상기 감지 회로부는,
    상기 제2 힘 감지형 구조체의 상기 제3 용량성 플레이트와 상기 제4 용량성 플레이트 사이의 제1 커패시턴스를 획득하고;
    상기 제3 용량성 플레이트와 상기 용량성 감지 층 구조체 사이의 제2 커패시턴스를 획득하고;
    상기 제1 및 제2 커패시턴스들을 이용하여 상기 커버 상의 터치의 힘의 추정치를 생성하도록 구성되는, 전자 디바이스.
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Families Citing this family (137)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8487759B2 (en) 2009-09-30 2013-07-16 Apple Inc. Self adapting haptic device
US9696576B2 (en) * 2012-09-18 2017-07-04 Touchplus Information Corp. Pen writing on one-dimensional capacitive touch sensor
US10817096B2 (en) 2014-02-06 2020-10-27 Apple Inc. Force sensor incorporated into display
CN104969158A (zh) 2012-12-14 2015-10-07 苹果公司 通过电容变化进行力感测
KR102045169B1 (ko) 2013-02-08 2019-11-14 애플 인크. 용량성 감지에 기초한 힘 결정
US9671889B1 (en) 2013-07-25 2017-06-06 Apple Inc. Input member with capacitive sensor
CN105683865B (zh) 2013-09-30 2018-11-09 苹果公司 用于触觉响应的磁性致动器
US9317118B2 (en) 2013-10-22 2016-04-19 Apple Inc. Touch surface for simulating materials
WO2015088491A1 (en) 2013-12-10 2015-06-18 Bodhi Technology Ventures Llc Band attachment mechanism with haptic response
JP6276867B2 (ja) 2014-02-12 2018-02-07 アップル インコーポレイテッド シートセンサ及び容量性アレイを採用する力判定
WO2015163842A1 (en) * 2014-04-21 2015-10-29 Yknots Industries Llc Apportionment of forces for multi-touch input devices of electronic devices
WO2015163843A1 (en) 2014-04-21 2015-10-29 Rinand Solutions Llc Mitigating noise in capacitive sensor
WO2016036671A2 (en) 2014-09-02 2016-03-10 Apple Inc. Haptic notifications
CN106716320B (zh) 2014-09-30 2020-10-30 苹果公司 用于电子设备的可配置的力敏输入结构
KR20160039767A (ko) * 2014-10-01 2016-04-12 삼성디스플레이 주식회사 터치 센서를 포함하는 표시 장치
EP3250993B1 (en) 2015-01-28 2019-09-04 FlatFrog Laboratories AB Dynamic touch quarantine frames
US10496227B2 (en) 2015-02-09 2019-12-03 Flatfrog Laboratories Ab Optical touch system comprising means for projecting and detecting light beams above and inside a transmissive panel
US10006937B2 (en) 2015-03-06 2018-06-26 Apple Inc. Capacitive sensors for electronic devices and methods of forming the same
US10353467B2 (en) 2015-03-06 2019-07-16 Apple Inc. Calibration of haptic devices
AU2016100399B4 (en) 2015-04-17 2017-02-02 Apple Inc. Contracting and elongating materials for providing input and output for an electronic device
CN106301324B (zh) * 2015-06-05 2023-05-09 深圳纽迪瑞科技开发有限公司 压力感应按键结构及具有该压力感应按键结构的终端设备
KR20160149982A (ko) * 2015-06-18 2016-12-28 삼성전자주식회사 입력장치를 구비한 전자장치
CN105487703A (zh) * 2015-07-22 2016-04-13 敦泰电子有限公司 压力检测器及其相关的显示模组
CN104992627B (zh) * 2015-07-29 2018-11-06 敦泰电子有限公司 具有压力检测器的显示模块
US9715301B2 (en) 2015-08-04 2017-07-25 Apple Inc. Proximity edge sensing
US10817097B2 (en) 2015-08-25 2020-10-27 Huawei Technologies Co., Ltd. Terminal
US10691248B2 (en) * 2015-09-08 2020-06-23 Lg Display Co., Ltd. Driving circuit, touch display device, and method for driving the touch display device
US10566888B2 (en) 2015-09-08 2020-02-18 Apple Inc. Linear actuators for use in electronic devices
US10664087B2 (en) 2015-09-08 2020-05-26 Lg Display Co., Ltd. In-cell touch type display device
US9857928B2 (en) 2015-09-08 2018-01-02 Microsoft Technology Licensing, Llc Force sensitive device
TWI597647B (zh) * 2015-09-16 2017-09-01 瑞鼎科技股份有限公司 電容式壓力感測觸控面板
CN105183230B (zh) 2015-09-18 2017-09-19 京东方科技集团股份有限公司 一种显示装置、压力检测方法及压力检测装置
US10108231B2 (en) * 2015-09-29 2018-10-23 Apple Inc. Overmolded force sensing gasket
KR102411047B1 (ko) * 2015-09-30 2022-06-17 엘지디스플레이 주식회사 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기
CN106648192A (zh) * 2015-10-29 2017-05-10 南昌欧菲光科技有限公司 触摸显示装置
TW201712504A (zh) * 2015-09-30 2017-04-01 南昌歐菲光科技有限公司 觸摸顯示裝置
TWI649686B (zh) * 2015-09-30 2019-02-01 美商蘋果公司 具有適應性輸入列之鍵盤
US10409412B1 (en) 2015-09-30 2019-09-10 Apple Inc. Multi-input element for electronic device
US9921679B2 (en) * 2015-10-11 2018-03-20 Pressure Profile Systems Inc. Force-sensing touch screen input device
KR101920014B1 (ko) * 2015-10-26 2018-11-19 주식회사 모다이노칩 압력 센서 및 이를 구비하는 터치 입력 장치
KR102473527B1 (ko) * 2015-12-21 2022-12-01 엘지디스플레이 주식회사 전자 기기
US10209819B2 (en) * 2015-12-31 2019-02-19 Lg Display Co., Ltd. Electronic device
CN105511683B (zh) * 2015-12-31 2019-03-12 厦门天马微电子有限公司 一种触控显示装置
KR20170080482A (ko) * 2015-12-31 2017-07-10 엘지디스플레이 주식회사 전자 기기
CN105677104B (zh) * 2016-01-07 2018-07-06 广东欧珀移动通信有限公司 一种用户终端控制方法及用户终端
CN105487273A (zh) * 2016-01-15 2016-04-13 京东方科技集团股份有限公司 显示面板及其驱动方法和制作方法、显示装置
WO2017124310A1 (en) * 2016-01-20 2017-07-27 Parade Technologies, Ltd. Integrated touch sensing and force sensing in a touch detection device
KR102456154B1 (ko) * 2016-01-29 2022-10-19 삼성디스플레이 주식회사 센서, 터치 센서 및 표시 장치
CN105677112B (zh) 2016-02-24 2019-01-18 上海天马微电子有限公司 触控显示面板和触控显示装置
US10039080B2 (en) 2016-03-04 2018-07-31 Apple Inc. Situationally-aware alerts
JP6637344B2 (ja) * 2016-03-09 2020-01-29 株式会社ジャパンディスプレイ 検出装置、表示装置及び電子機器
US20170262110A1 (en) * 2016-03-10 2017-09-14 Synaptics Incorporated Hybrid force sensor
JP6698389B2 (ja) * 2016-03-15 2020-05-27 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置及び表示方法
CN105589614B (zh) 2016-03-18 2019-01-08 京东方科技集团股份有限公司 显示面板和显示装置
US10268272B2 (en) 2016-03-31 2019-04-23 Apple Inc. Dampening mechanical modes of a haptic actuator using a delay
US10007343B2 (en) 2016-03-31 2018-06-26 Apple Inc. Force sensor in an input device
EP3446200B1 (en) * 2016-04-20 2023-05-31 Nextinput, Inc. Force-sensitive electronic device
CN109074569A (zh) * 2016-04-25 2018-12-21 维萨国际服务协会 用于视力受损用户执行电子交易的系统
US10372121B2 (en) * 2016-04-26 2019-08-06 Ford Global Technologies, Llc Determination of continuous user interaction and intent through measurement of force variability
KR101714314B1 (ko) * 2016-05-04 2017-03-08 현대자동차주식회사 힘 기반 터치 인터페이스 장치 및 그의 보정 방법
DE102016007424A1 (de) * 2016-06-17 2017-12-21 Preh Car Connect Gmbh Anzeigevorrichtung mit einer berührungsempfindlichen transparenten Anzeigeeinheit
US10768743B2 (en) 2016-06-30 2020-09-08 Huawei Technologies Co., Ltd. Electronic device and terminal
KR102565951B1 (ko) 2016-07-22 2023-08-11 삼성디스플레이 주식회사 터치 압력 감지 장치
US10318065B2 (en) 2016-08-03 2019-06-11 Apple Inc. Input device having a dimensionally configurable input area
JP2018032171A (ja) * 2016-08-23 2018-03-01 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
KR102606498B1 (ko) * 2016-08-29 2023-11-27 엘지전자 주식회사 이동 단말기
CN109690460A (zh) * 2016-09-07 2019-04-26 触觉实验室股份有限公司 压力和剪切传感器
US11500538B2 (en) * 2016-09-13 2022-11-15 Apple Inc. Keyless keyboard with force sensing and haptic feedback
US10871860B1 (en) 2016-09-19 2020-12-22 Apple Inc. Flexible sensor configured to detect user inputs
US10551969B2 (en) * 2016-09-27 2020-02-04 Samsung Display Co., Ltd. Display device
GB2554736B8 (en) * 2016-10-07 2020-02-12 Touchnetix Ltd Multi-touch Capacitance Measurements and Displacement Sensing
KR102587138B1 (ko) 2016-10-17 2023-10-11 삼성전자주식회사 전자 장치 및 전자 장치에서의 디스플레이 제어 방법
KR102603269B1 (ko) 2016-10-24 2023-11-17 삼성전자주식회사 압력 센서를 포함하는 전자 장치
CN106325645A (zh) * 2016-10-27 2017-01-11 武汉华星光电技术有限公司 触控面板及移动终端
CN106527797B (zh) * 2016-11-02 2019-05-03 汕头超声显示器技术有限公司 一种用于基板的力度检测方法
KR20240012622A (ko) 2016-12-07 2024-01-29 플라트프로그 라보라토리즈 에이비 개선된 터치 장치
DE102017113659A1 (de) * 2016-12-16 2018-06-21 Trw Automotive Electronics & Components Gmbh Kraftfahrzeugbedienvorrichtung
CN106648236B (zh) * 2016-12-20 2020-07-31 上海天马微电子有限公司 一种触控显示面板以及触控显示装置
KR20180078423A (ko) * 2016-12-29 2018-07-10 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 이의 제조 방법
US10209804B2 (en) * 2017-01-10 2019-02-19 Rockwell Collins, Inc. Emissive Display over resistive touch sensor with force sensing
GB2558912B (en) * 2017-01-19 2020-08-19 Touchnetix Ltd Sensing apparatus
US11678445B2 (en) 2017-01-25 2023-06-13 Apple Inc. Spatial composites
US10976581B2 (en) * 2017-02-06 2021-04-13 Sharp Kabushiki Kaisha Display device
CN116679845A (zh) 2017-02-06 2023-09-01 平蛙实验室股份公司 触摸感测装置
US10606414B2 (en) 2017-03-22 2020-03-31 Flatfrog Laboratories Ab Eraser for touch displays
EP4036697A1 (en) 2017-03-28 2022-08-03 FlatFrog Laboratories AB Optical touch sensing apparatus
AU2018244573B2 (en) 2017-03-29 2021-06-24 Apple Inc. Device having integrated interface system
US10254871B2 (en) * 2017-04-10 2019-04-09 Google Llc Using pressure sensor input to selectively route user inputs
US10712892B2 (en) * 2017-04-26 2020-07-14 Sensel, Inc. Pre-loading a resistive touch sensor device via lamination of differently curved surfaces
US10048792B1 (en) * 2017-05-31 2018-08-14 Synaptics Incorporated Spacer elements in force-sensitive display devices
CN107329615B (zh) * 2017-06-30 2020-06-16 上海天马微电子有限公司 显示面板及显示装置
US10732743B2 (en) 2017-07-18 2020-08-04 Apple Inc. Concealable input region for an electronic device having microperforations
US10622538B2 (en) 2017-07-18 2020-04-14 Apple Inc. Techniques for providing a haptic output and sensing a haptic input using a piezoelectric body
US20190025953A1 (en) * 2017-07-24 2019-01-24 Microsoft Technology Licensing, Llc Forming touch sensor on fabric
CN110869887B (zh) * 2017-07-31 2023-09-19 Keba工业自动化有限责任公司 工业操作板
CN117311543A (zh) 2017-09-01 2023-12-29 平蛙实验室股份公司 触摸感测设备
US10732676B2 (en) 2017-09-06 2020-08-04 Apple Inc. Illuminated device enclosure with dynamic trackpad
US11054932B2 (en) * 2017-09-06 2021-07-06 Apple Inc. Electronic device having a touch sensor, force sensor, and haptic actuator in an integrated module
WO2019067772A1 (en) 2017-09-29 2019-04-04 Mikael Silvanto MULTI-PART DEVICE SPEAKER
DE102017223731A1 (de) 2017-12-22 2019-06-27 Continental Automotive Gmbh Elektrooptischer Touchscreen mit integrierter Drucksensierung
CN108052232B (zh) * 2018-01-03 2021-03-19 上海天马微电子有限公司 一种显示装置
CN108347678A (zh) * 2018-01-19 2018-07-31 瑞声科技(新加坡)有限公司 电子设备
WO2019172826A1 (en) 2018-03-05 2019-09-12 Flatfrog Laboratories Ab Improved touch-sensing apparatus
DE102018205541A1 (de) * 2018-04-12 2019-10-17 Robert Bosch Gmbh Anzeigevorrichtung
KR102473627B1 (ko) * 2018-05-17 2022-12-02 삼성디스플레이 주식회사 압력 센서 및 이를 포함하는 표시 장치
KR102545479B1 (ko) * 2018-07-31 2023-06-20 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
CN108829292A (zh) * 2018-08-01 2018-11-16 意力(广州)电子科技有限公司 显示传感结构及触控显示装置
US11175769B2 (en) 2018-08-16 2021-11-16 Apple Inc. Electronic device with glass enclosure
US10866683B2 (en) 2018-08-27 2020-12-15 Apple Inc. Force or touch sensing on a mobile device using capacitive or pressure sensing
US11258163B2 (en) 2018-08-30 2022-02-22 Apple Inc. Housing and antenna architecture for mobile device
US11189909B2 (en) 2018-08-30 2021-11-30 Apple Inc. Housing and antenna architecture for mobile device
US10705570B2 (en) 2018-08-30 2020-07-07 Apple Inc. Electronic device housing with integrated antenna
US11133572B2 (en) 2018-08-30 2021-09-28 Apple Inc. Electronic device with segmented housing having molded splits
US11070904B2 (en) 2018-09-21 2021-07-20 Apple Inc. Force-activated earphone
US11463797B2 (en) 2018-09-21 2022-10-04 Apple Inc. Force-activated earphone
US10599223B1 (en) 2018-09-28 2020-03-24 Apple Inc. Button providing force sensing and/or haptic output
US10691211B2 (en) 2018-09-28 2020-06-23 Apple Inc. Button providing force sensing and/or haptic output
KR20200076820A (ko) 2018-12-19 2020-06-30 삼성디스플레이 주식회사 전자장치
US11262797B1 (en) 2019-01-16 2022-03-01 Apple Inc. Computer systems with wearable force sensing devices
US11943563B2 (en) 2019-01-25 2024-03-26 FlatFrog Laboratories, AB Videoconferencing terminal and method of operating the same
CN114399013A (zh) 2019-04-17 2022-04-26 苹果公司 无线可定位标签
US11847311B2 (en) * 2019-05-22 2023-12-19 Apple Inc. Characterization of a venting state or other system parameter that affects the characterization of a force applied to a device
US20210066214A1 (en) * 2019-08-27 2021-03-04 Texas Instruments Incorporated Integrated circuit devices with capacitors
WO2021044531A1 (ja) * 2019-09-04 2021-03-11 三菱電機株式会社 タッチパネル装置、タッチパネル制御方法、及びタッチパネル制御プログラム
US11380470B2 (en) 2019-09-24 2022-07-05 Apple Inc. Methods to control force in reluctance actuators based on flux related parameters
US11541901B2 (en) 2019-10-25 2023-01-03 Faurecia Interior Systems, Inc. Opening switch for a vehicle
WO2021101517A1 (en) * 2019-11-19 2021-05-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Input devices
JP7270531B2 (ja) * 2019-11-27 2023-05-10 三菱電機株式会社 タッチパネル内蔵ディスプレイ
CN111158272A (zh) * 2019-12-19 2020-05-15 南京蹑波物联网科技有限公司 一种基于物联网技术的智能开关面板
CN111208916B (zh) * 2019-12-31 2022-11-08 厦门天马微电子有限公司 一种触控显示面板及显示装置
EP4104042A1 (en) 2020-02-10 2022-12-21 FlatFrog Laboratories AB Improved touch-sensing apparatus
JP7321112B2 (ja) * 2020-02-10 2023-08-04 三菱電機株式会社 タッチパネルおよびこれを備えた表示装置
US11531438B2 (en) * 2020-05-29 2022-12-20 Apple Inc. Differential drive and sense for touch sensor panel
TWI732662B (zh) * 2020-08-24 2021-07-01 友達光電股份有限公司 定位層疊結構
US11809631B2 (en) 2021-09-21 2023-11-07 Apple Inc. Reluctance haptic engine for an electronic device
CN114415854B (zh) * 2021-12-16 2023-09-22 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 mini LED触控面板及其驱动方法和制备方法
TWI825718B (zh) * 2022-05-12 2023-12-11 宏碁股份有限公司 收音系統、及電子裝置

Family Cites Families (232)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59104764A (ja) 1982-12-03 1984-06-16 Canon Inc 液晶表示キ−ボ−ド
JPH0654462B2 (ja) 1985-06-21 1994-07-20 日本電信電話株式会社 座標入力装置
US5343064A (en) 1988-03-18 1994-08-30 Spangler Leland J Fully integrated single-crystal silicon-on-insulator process, sensors and circuits
US5929517A (en) 1994-12-29 1999-07-27 Tessera, Inc. Compliant integrated circuit package and method of fabricating the same
WO1997018528A1 (en) 1995-11-13 1997-05-22 Synaptics, Inc. Stylus input capacitive touchpad sensor
WO1997040482A1 (en) 1996-04-24 1997-10-30 Logitech, Inc. Touch and pressure sensing method and apparatus
GB2313195A (en) 1996-05-02 1997-11-19 Univ Bristol Data entry device
JP3053007B2 (ja) 1997-07-28 2000-06-19 日本電気株式会社 指紋センサ
EP1717684A3 (en) 1998-01-26 2008-01-23 Fingerworks, Inc. Method and apparatus for integrating manual input
US7800592B2 (en) 2005-03-04 2010-09-21 Apple Inc. Hand held electronic device with multiple touch sensing devices
EP0967468A1 (en) 1998-06-26 1999-12-29 Bossard AG Capacitive force sensor
JP2000029612A (ja) * 1998-07-15 2000-01-28 Smk Corp タッチパネル入力装置
JP2000200141A (ja) 1999-01-01 2000-07-18 Smk Corp スイッチ付タブレット
WO2000074566A1 (de) 1999-06-02 2000-12-14 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und verfahren zur extraktion physiologischer daten
JP3779515B2 (ja) 1999-11-10 2006-05-31 グンゼ株式会社 タッチパネル
NO20003974L (no) 2000-02-18 2001-08-20 Ziad Badarneh Manöverinnretning
NO20001360D0 (no) 2000-03-15 2000-03-15 Thin Film Electronics Asa Vertikale elektriske forbindelser i stabel
US7289083B1 (en) 2000-11-30 2007-10-30 Palm, Inc. Multi-sided display for portable computer
US6677932B1 (en) 2001-01-28 2004-01-13 Finger Works, Inc. System and method for recognizing touch typing under limited tactile feedback conditions
US6570557B1 (en) 2001-02-10 2003-05-27 Finger Works, Inc. Multi-touch system and method for emulating modifier keys via fingertip chords
US6781576B2 (en) 2001-03-14 2004-08-24 Sensation, Inc. Wireless input apparatus and method using a three-dimensional pointing device
CN1141663C (zh) 2001-03-30 2004-03-10 王建勤 一种利用指纹识别技术进行信息输入的键盘
US6819316B2 (en) 2001-04-17 2004-11-16 3M Innovative Properties Company Flexible capacitive touch sensor
US6545495B2 (en) 2001-04-17 2003-04-08 Ut-Battelle, Llc Method and apparatus for self-calibration of capacitive sensors
DE10130373B4 (de) 2001-06-23 2006-09-21 Abb Patent Gmbh Kapazitiver Differenzdrucksensor
WO2003036632A1 (fr) 2001-10-19 2003-05-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Support d'enregistrement d'informations optique et procede de fabrication de celui-ci
US6995752B2 (en) 2001-11-08 2006-02-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multi-point touch pad
US7158122B2 (en) 2002-05-17 2007-01-02 3M Innovative Properties Company Calibration of force based touch panel systems
US11275405B2 (en) * 2005-03-04 2022-03-15 Apple Inc. Multi-functional hand-held device
US20040100448A1 (en) 2002-11-25 2004-05-27 3M Innovative Properties Company Touch display
JP4531358B2 (ja) 2003-07-10 2010-08-25 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ タッチパネルディスプレイ装置
JP2005030901A (ja) 2003-07-11 2005-02-03 Alps Electric Co Ltd 容量センサ
JP2005031425A (ja) * 2003-07-14 2005-02-03 Olympus Corp 顕微鏡対物レンズ
US6989728B2 (en) 2003-10-14 2006-01-24 Duraswitch Industries, Inc. Flexible magnetically coupled pushbutton switch
DE102004016155B3 (de) 2004-04-01 2006-05-24 Infineon Technologies Ag Kraftsensor mit organischen Feldeffekttransistoren, darauf beruhender Drucksensor, Positionssensor und Fingerabdrucksensor
CN1332297C (zh) 2004-06-09 2007-08-15 夏普株式会社 可进行定点操作的传感器表面的保护外罩
US7719522B2 (en) 2004-09-24 2010-05-18 Apple Inc. Raw data track pad device and system
JP4513511B2 (ja) 2004-11-08 2010-07-28 セイコーエプソン株式会社 指紋認証装置、及びｉｃカード
KR102246065B1 (ko) 2005-03-04 2021-04-29 애플 인크. 다기능 휴대용 장치
US7609178B2 (en) 2006-04-20 2009-10-27 Pressure Profile Systems, Inc. Reconfigurable tactile sensor input device
US7373843B2 (en) 2005-06-02 2008-05-20 Fidelica Microsystems Flexible imaging pressure sensor
US7337085B2 (en) 2005-06-10 2008-02-26 Qsi Corporation Sensor baseline compensation in a force-based touch device
JP4968658B2 (ja) 2005-08-02 2012-07-04 Ｎｌｔテクノロジー株式会社 液晶表示装置
JP4770375B2 (ja) 2005-10-04 2011-09-14 富士通株式会社 指紋歪み検出装置を備える指紋照合装置
CN101000529B (zh) 2006-01-13 2011-09-14 北京汇冠新技术股份有限公司 一种用于红外触摸屏的触摸力检测装置
EP1983411B1 (en) * 2006-02-09 2014-07-02 Nissha Printing Co., Ltd. Electronic device with protection panel
US7511702B2 (en) 2006-03-30 2009-03-31 Apple Inc. Force and location sensitive display
US7538760B2 (en) 2006-03-30 2009-05-26 Apple Inc. Force imaging input device and system
JP4736944B2 (ja) 2006-05-17 2011-07-27 パナソニック株式会社 導電層付配線基板の製造方法
US20070272919A1 (en) 2006-05-24 2007-11-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Stressed organic semiconductor devices
JP4503583B2 (ja) 2006-12-15 2010-07-14 日本メクトロン株式会社 キャパシタ用接着シートおよびそれを用いたキャパシタ内蔵型プリント配線板の製造方法
US20080150901A1 (en) 2006-12-22 2008-06-26 Robert Lowles Integrated Liquid Crystal Display And Touchscreen For An Electronic Device
US9710095B2 (en) 2007-01-05 2017-07-18 Apple Inc. Touch screen stack-ups
US7920134B2 (en) 2007-06-13 2011-04-05 Apple Inc. Periodic sensor autocalibration and emulation by varying stimulus level
JP2009053857A (ja) * 2007-08-24 2009-03-12 Citizen Electronics Co Ltd 感圧式振動発生装置を備えたパネルモジュール
TW200921483A (en) 2007-11-09 2009-05-16 Tpk Touch Solutions Inc Touch-control display panel with an electric-field shielding layer
EP2073107A1 (en) 2007-12-10 2009-06-24 Research In Motion Limited Electronic device and touch screen having discrete touch-sensitive areas
US8547339B2 (en) * 2008-01-04 2013-10-01 Tactus Technology, Inc. System and methods for raised touch screens
KR101237640B1 (ko) 2008-01-29 2013-02-27 (주)멜파스 기생 캐패시턴스 방지 구조를 구비한 터치스크린 장치
US7946758B2 (en) 2008-01-31 2011-05-24 WIMM Labs Modular movement that is fully functional standalone and interchangeable in other portable devices
US20090237374A1 (en) * 2008-03-20 2009-09-24 Motorola, Inc. Transparent pressure sensor and method for using
US8169332B2 (en) 2008-03-30 2012-05-01 Pressure Profile Systems Corporation Tactile device with force sensitive touch input surface
KR100943989B1 (ko) 2008-04-02 2010-02-26 (주)엠아이디티 정전용량식 터치스크린
KR20090112118A (ko) 2008-04-23 2009-10-28 엘지이노텍 주식회사 표시장치
EP2128747B1 (en) 2008-05-29 2010-07-28 Research In Motion Limited Electronic device and tactile touch screen display
US8228306B2 (en) 2008-07-23 2012-07-24 Flextronics Ap, Llc Integration design for capacitive touch panels and liquid crystal displays
US20100220065A1 (en) * 2009-02-27 2010-09-02 Research In Motion Limited Touch-sensitive display including a force-sensor and portable electronic device including same
US7784366B2 (en) * 2008-07-29 2010-08-31 Motorola, Inc. Single sided capacitive force sensor for electronic devices
US9477342B2 (en) 2008-08-26 2016-10-25 Google Technology Holdings LLC Multi-touch force sensing touch-screen devices and methods
KR101002308B1 (ko) 2008-09-12 2010-12-17 엘지디스플레이 주식회사 액정 표시 장치
CN101739170A (zh) 2008-11-12 2010-06-16 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 触控面板组件及触控面板系统
KR101016221B1 (ko) 2008-11-14 2011-02-25 한국표준과학연구원 힘 센서를 구비한 입력모듈에 터치 입력을 처리하기 위한 알고리즘 구현방법
US20100123686A1 (en) 2008-11-19 2010-05-20 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Piezoresistive force sensor integrated in a display
US9116569B2 (en) 2008-11-26 2015-08-25 Blackberry Limited Touch-sensitive display method and apparatus
US8805517B2 (en) 2008-12-11 2014-08-12 Nokia Corporation Apparatus for providing nerve stimulation and related methods
EP2202619A1 (en) 2008-12-23 2010-06-30 Research In Motion Limited Portable electronic device including tactile touch-sensitive input device and method of controlling same
US8760413B2 (en) 2009-01-08 2014-06-24 Synaptics Incorporated Tactile surface
EP2214082B1 (en) * 2009-01-29 2012-08-15 Tyco Electronics Services GmbH A touch-sensing device with a touch hold function and a corresponding method
WO2010096499A2 (en) 2009-02-17 2010-08-26 Noah Anglin Floating plane touch detection system
JP5493739B2 (ja) * 2009-03-19 2014-05-14 ソニー株式会社 センサ装置及び情報処理装置
JP5197457B2 (ja) 2009-03-25 2013-05-15 三菱電機株式会社 座標入力表示装置
US20120098767A1 (en) 2009-03-31 2012-04-26 Nissha Printing Co., Ltd. Information input apparatus and pressure detection unit used in the information input apparatus
JP5146389B2 (ja) 2009-04-03 2013-02-20 ソニー株式会社 情報処理装置、および推定方法
US9024907B2 (en) 2009-04-03 2015-05-05 Synaptics Incorporated Input device with capacitive force sensor and method for constructing the same
US20110151191A1 (en) * 2009-04-24 2011-06-23 Cincotti K Dominic Camouflage systems, kits and related methods with frictional contact surfaces
US9383881B2 (en) 2009-06-03 2016-07-05 Synaptics Incorporated Input device and method with pressure-sensitive layer
US8310458B2 (en) 2009-07-06 2012-11-13 Research In Motion Limited Electronic device including a moveable touch-sensitive input and method of controlling same
CN102473235A (zh) 2009-07-09 2012-05-23 比尔凯科技新加坡有限公司 能够对标签或被适配为有待识别的物品进行识别的读取装置、相关方法及系统
JP2011017626A (ja) 2009-07-09 2011-01-27 Sony Corp 力学量検知部材及び力学量検知装置
US9323398B2 (en) 2009-07-10 2016-04-26 Apple Inc. Touch and hover sensing
US20110012845A1 (en) 2009-07-20 2011-01-20 Rothkopf Fletcher R Touch sensor structures for displays
US8289290B2 (en) 2009-07-20 2012-10-16 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Touch sensing apparatus for a mobile device, mobile device and method for touch operation sensing
US20110037706A1 (en) 2009-08-14 2011-02-17 Research In Motion Limited Electronic device including tactile touch-sensitive input device and method of controlling same
CN101630210B (zh) 2009-08-17 2012-02-22 友达光电股份有限公司 触控式显示面板、用来形成密封胶的组成物以及密封胶
US8390481B2 (en) 2009-08-17 2013-03-05 Apple Inc. Sensing capacitance changes of a housing of an electronic device
US8334849B2 (en) 2009-08-25 2012-12-18 Pixart Imaging Inc. Firmware methods and devices for a mutual capacitance touch sensing device
US8072437B2 (en) 2009-08-26 2011-12-06 Global Oled Technology Llc Flexible multitouch electroluminescent display
JP5446626B2 (ja) 2009-09-07 2014-03-19 ソニー株式会社 センサ装置及び情報処理装置
JP2012252025A (ja) 2009-09-30 2012-12-20 Sharp Corp タッチセンサ機能付き液晶パネル
US8780055B2 (en) * 2009-10-02 2014-07-15 Blackberry Limited Low power wakeup detection circuit and a portable electronic device having a low power wakeup detection circuit
EP2315102B1 (en) 2009-10-02 2018-01-31 BlackBerry Limited A low power wakeup detection circuit and a portable electronic device having a low power wakeup detection circuit
US8970507B2 (en) 2009-10-02 2015-03-03 Blackberry Limited Method of waking up and a portable electronic device configured to perform the same
TWI419028B (zh) 2009-10-07 2013-12-11 Wintek Corp 觸控面板與其應用之觸控式顯示裝置
TWI566135B (zh) 2009-10-09 2017-01-11 禾瑞亞科技股份有限公司 雙差動感測的方法與裝置
US10068728B2 (en) 2009-10-15 2018-09-04 Synaptics Incorporated Touchpad with capacitive force sensing
JP2011086191A (ja) * 2009-10-16 2011-04-28 Sony Corp 電子機器
EP2315186B1 (en) 2009-10-26 2016-09-21 Lg Electronics Inc. Mobile terminal with flexible body for inputting a signal upon bending said body
TWI408449B (zh) 2009-11-03 2013-09-11 Wintek Corp 液晶顯示面板
JP5347913B2 (ja) 2009-11-06 2013-11-20 ソニー株式会社 センサ装置、電子機器、及びセンサ装置の製造方法
US8535133B2 (en) 2009-11-16 2013-09-17 Broadcom Corporation Video game with controller sensing player inappropriate activity
KR101082162B1 (ko) 2009-12-03 2011-11-09 삼성모바일디스플레이주식회사 터치 스크린 패널 일체형 평판표시장치
US8633916B2 (en) 2009-12-10 2014-01-21 Apple, Inc. Touch pad with force sensors and actuator feedback
US8570297B2 (en) 2009-12-14 2013-10-29 Synaptics Incorporated System and method for measuring individual force in multi-object sensing
JP5526761B2 (ja) * 2009-12-22 2014-06-18 ソニー株式会社 センサ装置及び情報処理装置
EP2357547B1 (en) 2010-01-04 2014-03-26 BlackBerry Limited Portable electronic device and method of controlling same
US8669963B2 (en) 2010-02-03 2014-03-11 Interlink Electronics, Inc. Sensor system
JP5427648B2 (ja) 2010-03-02 2014-02-26 株式会社ジャパンディスプレイ 座標入力装置、およびそれを備えた表示装置
US20110216016A1 (en) 2010-03-08 2011-09-08 Plantronics, Inc. Touch Sensor With Active Baseline Tracking
US9092129B2 (en) 2010-03-17 2015-07-28 Logitech Europe S.A. System and method for capturing hand annotations
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
US20110235156A1 (en) 2010-03-26 2011-09-29 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Methods and devices for pressure detection
US9235645B1 (en) 2010-03-26 2016-01-12 Open Invention Network, Llc Systems and methods for managing the execution of processing jobs
JP2013140190A (ja) 2010-04-21 2013-07-18 Sharp Corp 表示装置
US9057653B2 (en) 2010-05-11 2015-06-16 Synaptics Incorporated Input device with force sensing
US8274495B2 (en) 2010-05-25 2012-09-25 General Display, Ltd. System and method for contactless touch screen
JP5598104B2 (ja) 2010-06-10 2014-10-01 ソニー株式会社 情報処理装置、情報処理方法及びコンピュータプログラム
JP5813103B2 (ja) 2010-06-11 2015-11-17 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 力測定を用いるタッチ位置センサ
KR101756656B1 (ko) 2010-06-25 2017-07-11 엘지디스플레이 주식회사 터치 패널 내장형 유기발광다이오드 표시 장치
US20120026123A1 (en) 2010-07-30 2012-02-02 Grunthaner Martin Paul Compensation for Capacitance Change in Touch Sensing Device
US8963874B2 (en) 2010-07-31 2015-02-24 Symbol Technologies, Inc. Touch screen rendering system and method of operation thereof
EP2418561B1 (en) 2010-08-11 2012-10-03 Research In Motion Limited Electronic device including touch-sensitive display
US20120038577A1 (en) 2010-08-16 2012-02-16 Floatingtouch, Llc Floating plane touch input device and method
US8923014B2 (en) 2010-08-19 2014-12-30 Lg Display Co., Ltd. Display device having touch panel
JP5732783B2 (ja) * 2010-09-02 2015-06-10 ソニー株式会社 情報処理装置、情報処理装置の入力制御方法及びプログラム
KR20120025684A (ko) * 2010-09-08 2012-03-16 삼성전자주식회사 터치스크린패널 표시장치
US8982081B2 (en) 2010-09-12 2015-03-17 Shenzhen New Degree Technology Co., Ltd. Displacement sensing touch panel and touch screen using the same
JP5625669B2 (ja) 2010-09-17 2014-11-19 ソニー株式会社 センサ装置および情報処理装置
KR101704536B1 (ko) 2010-10-08 2017-02-09 삼성전자주식회사 슬림형 터치 패널 및 이를 포함하는 휴대 단말기
US8351993B2 (en) 2010-10-08 2013-01-08 Research In Motion Limited Device having side sensor
WO2012050606A2 (en) 2010-10-12 2012-04-19 New York University Apparatus for sensing utilizing tiles, sensor having a set of plates, object identification for multi-touch surfaces, and method
US9454268B2 (en) 2010-10-12 2016-09-27 Parade Technologies, Ltd. Force sensing capacitive hybrid touch sensor
US8743083B2 (en) 2010-10-15 2014-06-03 Logitech Europe, S.A. Dual mode touchpad with a low power mode using a proximity detection mode
US10185446B2 (en) 2010-10-15 2019-01-22 Apple Inc. Touch sensor arrays with integrated inter-layer contacts
US20120090757A1 (en) 2010-10-18 2012-04-19 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Fabrication of touch, handwriting and fingerprint sensor
TWI428811B (zh) 2010-10-22 2014-03-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 具有觸摸屏的電子裝置及腕戴式電子裝置
US9158958B2 (en) 2010-10-28 2015-10-13 Synaptics Incorporated Signal strength enhancement in a biometric sensor array
CN201828892U (zh) 2010-11-02 2011-05-11 摩贝斯电子(苏州)有限公司 触控板
US9262002B2 (en) * 2010-11-03 2016-02-16 Qualcomm Incorporated Force sensing touch screen
US8717330B2 (en) 2010-11-22 2014-05-06 Industrial Technology Research Institute Flexible projective capacitive touch sensor structure
US20120126941A1 (en) * 2010-11-19 2012-05-24 Research In Motion Limited Pressure password for a touchscreen device
CN102478985A (zh) 2010-11-30 2012-05-30 汉王科技股份有限公司 一种手写输入装置
US8724861B1 (en) 2010-12-06 2014-05-13 University Of South Florida Fingertip force, location, and orientation sensor
TWI430165B (zh) 2010-12-30 2014-03-11 Egalax Empia Technology Inc 電容式觸摸屏與電容式觸摸屏的偵測方法
US20120169612A1 (en) 2010-12-30 2012-07-05 Motorola, Inc. Method and apparatus for a touch and nudge interface
US8577289B2 (en) 2011-02-17 2013-11-05 Apple Inc. Antenna with integrated proximity sensor for proximity-based radio-frequency power control
US8638316B2 (en) 2011-03-11 2014-01-28 Cypress Semiconductor Corporation Two prong capacitive sensor pattern
WO2012135935A2 (en) 2011-04-06 2012-10-11 Research In Motion Limited Portable electronic device having gesture recognition and a method for controlling the same
JP5730240B2 (ja) 2011-04-25 2015-06-03 信越ポリマー株式会社 静電容量センサシートの製造方法及び静電容量センサシート
US20120274602A1 (en) 2011-04-29 2012-11-01 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Wiring and periphery for integrated capacitive touch devices
CN103518176B (zh) 2011-05-12 2016-03-02 阿尔卑斯电气株式会社 输入装置及使用所述输入装置的多个点的载荷检测方法
JP5666698B2 (ja) 2011-05-20 2015-02-12 アルプス電気株式会社 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
TW201250530A (en) 2011-06-07 2012-12-16 Hannstar Display Corp Integrated touch panel structure and manufacturing method thereof
US20120319987A1 (en) 2011-06-15 2012-12-20 Synaptics Incorporated System and method for calibrating an input device
US9678586B2 (en) 2011-06-20 2017-06-13 Synaptics Incorporated Touch and display device having an integrated sensor controller
US9490804B2 (en) 2011-09-28 2016-11-08 Cypress Semiconductor Corporation Capacitance sensing circuits, methods and systems having conductive touch surface
US20130098548A1 (en) 2011-10-20 2013-04-25 Chin-Yu Chen Lamination method of optical substrates
KR101984161B1 (ko) 2011-11-08 2019-05-31 삼성전자 주식회사 터치스크린 패널 및 이를 구비한 휴대 단말기
US9001080B2 (en) 2011-11-11 2015-04-07 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Touch-panel device
US10144669B2 (en) * 2011-11-21 2018-12-04 Apple Inc. Self-optimizing chemical strengthening bath for glass
US8922523B2 (en) * 2011-11-29 2014-12-30 Apple Inc. Embedded force measurement
CN103988156B (zh) 2011-12-08 2017-10-31 索尼移动通信株式会社 输入接口、手持式电子装置以及制造输入接口的方法
JP5857728B2 (ja) 2011-12-21 2016-02-10 富士通株式会社 携帯型端末装置
EP2799510B1 (en) 2011-12-28 2017-06-28 Taica Corporation Active energy ray curing resin composition, method for manufacturing same, and seal material using same
US20130176270A1 (en) 2012-01-09 2013-07-11 Broadcom Corporation Object classification for touch panels
US9459738B2 (en) * 2012-03-06 2016-10-04 Apple Inc. Calibration for pressure effects on touch sensor panels
EP2637007B1 (en) 2012-03-08 2020-01-22 ams international AG MEMS capacitive pressure sensor
US8919211B1 (en) 2012-04-17 2014-12-30 Alarm.Com Incorporated Force-sensitive occupancy sensing technology
US9086768B2 (en) 2012-04-30 2015-07-21 Apple Inc. Mitigation of parasitic capacitance
JP5778619B2 (ja) 2012-05-02 2015-09-16 セイコーインスツル株式会社 圧力センサ
BR112014028774B1 (pt) 2012-05-18 2022-05-10 Apple Inc Método, dispositivo eletrônico, meio de armazenamento legível por computador e aparelho de processamento de informações
US9030440B2 (en) 2012-05-18 2015-05-12 Apple Inc. Capacitive sensor packaging
JPWO2013183191A1 (ja) * 2012-06-05 2016-01-28 日本電気株式会社 携帯端末装置
KR20130137438A (ko) 2012-06-07 2013-12-17 삼성전기주식회사 터치센서 및 그 제조방법
US9430102B2 (en) 2012-07-05 2016-08-30 Apple Touch interface using patterned bulk amorphous alloy
US20150185909A1 (en) 2012-07-06 2015-07-02 Freescale Semiconductor, Inc. Method of sensing a user input to a capacitive touch sensor, a capacitive touch sensor controller, an input device and an apparatus
WO2014018119A1 (en) 2012-07-26 2014-01-30 Changello Enterprise Llc Ultrasound-based force and touch sensing
WO2014018121A1 (en) 2012-07-26 2014-01-30 Changello Enterprise Llc Fingerprint-assisted force estimation
US20140085213A1 (en) 2012-09-21 2014-03-27 Apple Inc. Force Sensing Using Bottom-Side Force Map
US20140085247A1 (en) * 2012-09-21 2014-03-27 Apple Inc. Force Sensing Using Dual-Layer Cover Glass with Gel Adhesive and Capacitive Sensing
US20140111953A1 (en) 2012-10-19 2014-04-24 Apple Inc. Electronic Devices With Components Mounted to Touch Sensor Substrates
US9104898B2 (en) 2012-11-21 2015-08-11 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Utilizing force information to improve fingerprint reading
US10817096B2 (en) 2014-02-06 2020-10-27 Apple Inc. Force sensor incorporated into display
CN104969158A (zh) 2012-12-14 2015-10-07 苹果公司 通过电容变化进行力感测
US9218472B2 (en) 2012-12-20 2015-12-22 Google Technology Holdings LLP Piezo based fingerprint sensor structure
KR20140084788A (ko) 2012-12-27 2014-07-07 삼성전기주식회사 터치패널 및 그 제조방법
JP5686443B2 (ja) 2013-01-10 2015-03-18 日本写真印刷株式会社 接着層付きフィルム状感圧センサとこれを用いたタッチパッド、タッチ入力機能付き保護パネル及び電子機器
US9088282B2 (en) 2013-01-25 2015-07-21 Apple Inc. Proximity sensors with optical and electrical sensing capabilities
KR102045169B1 (ko) 2013-02-08 2019-11-14 애플 인크. 용량성 감지에 기초한 힘 결정
US8577644B1 (en) * 2013-03-11 2013-11-05 Cypress Semiconductor Corp. Hard press rejection
WO2014143065A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Rinand Solutions Llc Force-sensitive fingerprint sensing input
WO2014149243A1 (en) 2013-03-15 2014-09-25 Changello Enterprise Llc Capacitive baselining
WO2014143066A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Rinand Solutions Llc Touch force deflection sensor
US10229258B2 (en) 2013-03-27 2019-03-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and device for providing security content
US9207134B2 (en) 2013-04-04 2015-12-08 Chung-Yuan Christian University Electronic device and quad-axial force and torque measurement sensor thereof
US9671889B1 (en) 2013-07-25 2017-06-06 Apple Inc. Input member with capacitive sensor
IL227729A (en) 2013-07-31 2015-07-30 Technion Res & Dev Foundation Inflatable connector
US9697409B2 (en) 2013-09-10 2017-07-04 Apple Inc. Biometric sensor stack structure
JP2015055925A (ja) 2013-09-10 2015-03-23 ソニー株式会社 センサ装置およびその製造方法、表示装置ならびに入力装置
JP5567727B1 (ja) 2013-09-17 2014-08-06 株式会社フジクラ 電子機器及び電子機器の制御方法
US9619044B2 (en) * 2013-09-25 2017-04-11 Google Inc. Capacitive and resistive-pressure touch-sensitive touchpad
US9910529B2 (en) 2013-11-08 2018-03-06 Egalax_Empia Technology Inc. Method, device, and system for detecting transmitter approaching or touching touch sensitive display
US10139959B2 (en) 2013-11-26 2018-11-27 Apple Inc. Self-calibration of force sensors and inertial compensation
US9375874B2 (en) 2013-12-03 2016-06-28 Htc Corporation Accessory, electronic assembly, control method, and method for forming an accessory
KR102206394B1 (ko) 2013-12-17 2021-01-22 삼성전자 주식회사 전자 장치 및 전자 장치의 작업 설정 방법
US20150185946A1 (en) 2013-12-30 2015-07-02 Google Inc. Touch surface having capacitive and resistive sensors
JP6276867B2 (ja) 2014-02-12 2018-02-07 アップル インコーポレイテッド シートセンサ及び容量性アレイを採用する力判定
WO2015163843A1 (en) 2014-04-21 2015-10-29 Rinand Solutions Llc Mitigating noise in capacitive sensor
US9411458B2 (en) 2014-06-30 2016-08-09 Synaptics Incorporated System and method for determining input object information from proximity and force measurements
US9390308B2 (en) 2014-09-12 2016-07-12 Blackberry Limited Fingerprint scanning method
US10006937B2 (en) 2015-03-06 2018-06-26 Apple Inc. Capacitive sensors for electronic devices and methods of forming the same
WO2016172713A1 (en) 2015-04-23 2016-10-27 Shenzhen Huiding Technology Co., Ltd. Multifunction fingerprint sensor
CN204650590U (zh) 2015-05-12 2015-09-16 天津柒城科技发展有限公司 一种货物配送操作器
US9715301B2 (en) 2015-08-04 2017-07-25 Apple Inc. Proximity edge sensing
US10229316B2 (en) 2016-01-29 2019-03-12 Synaptics Incorporated Compound collimating system using apertures and collimators
US10007343B2 (en) 2016-03-31 2018-06-26 Apple Inc. Force sensor in an input device
US10365763B2 (en) 2016-04-13 2019-07-30 Microsoft Technology Licensing, Llc Selective attenuation of sound for display devices
KR102517354B1 (ko) 2016-07-07 2023-04-04 삼성전자주식회사 센서를 포함한 전자 장치 및 이의 운용 방법
CN106462293B (zh) 2016-08-08 2022-04-29 北京小米移动软件有限公司 终端、触控响应方法及装置
US10367252B2 (en) 2016-08-11 2019-07-30 Apple Inc. Broadband antenna
US10250289B2 (en) 2016-09-06 2019-04-02 Apple Inc. Electronic device antennas with ground isolation
US10139975B2 (en) 2016-09-23 2018-11-27 Apple Inc. Pressure compensation for force-sensitive touch screen
US10453766B2 (en) 2016-11-14 2019-10-22 Obsidian Sensors, Inc. Integrated packaging devices and methods with backside interconnections

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