KR102009123B1 - 힘 센서를 구비한 입력 디바이스 - Google Patents

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Abstract

입력 디바이스는 전자 디바이스 내에 통합될 수 있고/있거나 유선 또는 무선 연결을 통해 전자 디바이스에 동작가능하게 연결될 수 있다. 입력 디바이스는 입력 디바이스의 커버 요소 또는 전자 디바이스의 입력 표면 아래에 위치된 하나 이상의 힘 센서들을 포함할 수 있다. 입력 디바이스는 생체 측정 센서 및/또는 스위치 요소와 같은 다른 컴포넌트들 및/또는 기능을 포함할 수 있다.

Description

힘 센서를 구비한 입력 디바이스
관련 출원에 대한 상호 참조
본 특허 협력 조약 출원은 2016년 3월 31일에 출원되고, 발명의 명칭이 "Force Sensor in an Input Device"인, 미국 정규 출원 제15/087,306에 대한 우선권을 주장하고, 상기 출원의 내용은 본 명세서에 전체적으로 참조로서 포함된다.
기술분야
개시된 실시예들은 일반적으로 힘 감지에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 실시예들은 입력 디바이스 내의 힘 센서에 관한 것이다.
많은 전자 디바이스들은 사용자 입력들을 수신하기 위한 하나 이상의 입력 디바이스들을 포함한다. 스마트 전화기들, 태블릿 컴퓨팅 디바이스들, 랩톱 컴퓨터들, 웨어러블 통신 및 건강 디바이스들, 및 내비게이션 디바이스들과 같은 디바이스들, 그리고 디스플레이들은 입력 디바이스를 포함하거나 그에 접속될 수 있다. 예를 들어, 입력 디바이스는 컴퓨팅 시스템에게 선택 요소들, 홈페이지로 돌아가기, 및 다른 GUI 특징부들과 같은 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)와의 사용자 상호작용에 관한 정보를 제공할 수 있다. 다른 예에서, 입력 디바이스는 사용자와 연관된 생체 측정 데이터를 캡처 또는 수신하고 그러한 생체 측정 데이터를 컴퓨팅 시스템에게 제공할 수 있다.
일반적으로, 입력 디바이스의 동작은 바이너리(binary)이다. 예를 들어, 키보드의 키는 돔 스위치를 접고 출력 신호를 생성하도록 충분히 눌려지거나 또는 그렇게 되지 않는다. 입력 버튼은 스위치를 폐쇄시키고 아이콘을 선택하도록 충분히 눌려지거나 또는 그렇게 되지 않는다.
바이너리 입력들은 그들이 다만 2개 상태(존재 또는 부재, 온 또는 오프, 등)만 점유할 수 있다는 점에서 내재적으로 제한적이다. 일부 상황들에서, 입력 디바이스에 인가되는 입력의 힘을 또한 검출 및 측정하는 것이 유리할 수 있다. 추가적으로, 연속된 값들에 걸쳐 힘이 측정되는 경우, 검출된 힘은 비-바이너리 입력(non-binary input)으로서 기능할 수 있다.
입력 디바이스는 전자 디바이스 내에 포함되거나, 유선 또는 무선 접속을 사용하여 전자 디바이스에 동작가능하게 접속될 수 있다. 입력 디바이스 내의 하나 이상의 힘 센서들은 커버 요소에 인가되는 힘 입력을 검출하도록 구성된다. 커버 요소는 전자 디바이스의 하우징의 일부분, 또는 하우징의 어퍼처 내에 배치된 입력 디바이스의 입력 표면일 수 있다.
힘 센서는 용량성, 압전성, 압전저항성, 초음파 및 자기력 감지 기술들과 같은 임의의 적합한 힘 감지 기술을 채용할 수 있다. 일 실시예에서, 힘 센서는 용량성 힘 센서이다. 힘 센서는 하나 이상의 전극들의 제1 세트를 포함하는 제1 회로 층, 및 하나 이상의 전극들의 제2 세트를 포함하는 제2 회로 층으로 형성된다. 하나 이상의 전극들의 제2 세트는 유연성 재료(예컨대, 공기, 실리콘 층)에 의해 하나 이상의 전극들의 제1 세트로부터 이격된다. 제1 세트의 각각의 전극은 제2 세트의 각자의 전극과 적어도 하나의 방향으로(예컨대, 수직으로) 정렬되어 하나 이상의 커패시터들을 생성한다. 커버 요소에 힘이 인가될 때, 커버 요소가 굴곡 또는 편향되고, 이는 제1 세트의 적어도 하나의 전극이 제2 세트의 각자의 전극에 보다 근접하게 이동되게 한다. 2개의 전극들에 의해 형성된 커패시터의 커패시턴스는 전극들 사이의 거리가 감소함에 따라 변동된다. 각각의 커패시터로부터 감지된 힘 신호는 그 커패시터의 커패시턴스 측정치를 나타낸다. 프로세싱 디바이스는 힘 신호(들)를 수신하고 힘 신호(들)를 커버 요소에 인가된 힘의 양과 상관시키도록 구성된다.
하나의 양태에서, 입력 디바이스는 커버 요소 아래에 위치된 지문 센서를 포함한다. 지문 센서는 손가락이 커버 요소에 접근 또는 접촉함에 따라 손가락의 지문을 캡처하도록 구성된다. 힘 센서는 지문 센서 아래에 지지 요소 위에 위치된다. 힘 센서는 커버 요소에 인가된 힘 입력을 검출하도록 구성된다.
다른 양태에서, 입력 디바이스는 커버 요소, 커버 요소의 주변 에지 주위에 위치된 하나 이상의 제1 힘 센서들, 및 커버 요소 아래에 위치된 제2 힘 센서를 포함한다. 각각의 제1 힘 센서는 커버 요소에 인가된 제1 힘 입력을 검출하도록 구성된다. 제2 힘 센서는 커버 요소에 인가된 제2 힘 입력을 검출하도록 구성된다. 하나 이상의 제1 및 제2 힘 센서들은 힘 입력들을 병렬로, 직렬로, 또는 타임 오프셋을 가지고 검출하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 하나의 힘 센서는 초기에는 인가된 힘의 양을 검출하는 데 사용될 수 있다. 인가된 힘의 양이 증가함에 따라, 그러한 힘 센서는 최대 검출가능한 힘에 도달한다. 이 지점에서, 다른 힘 센서가 인가된 힘을 검출하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 일부 실시예들에서, 제1 및 제2 힘 센서들 둘 모두는 최대 주어진 힘의 양까지 힘 입력을 검출하는 데 사용될 수 있으며, 이후로 힘 센서들 중 하나가 주어진 힘의 양을 초과하는 힘 입력들을 검출하는 데 사용될 수 있다.
다른 양태에서, 전자 디바이스와 함께 사용하기 위한 입력 디바이스는 커버 요소, 커버 요소 아래에 위치된 지문 센서, 및 지문 센서 아래에, 그리고 지지 요소 위에 위치된 힘 센서를 포함할 수 있다. 지문 센서는 손가락이 커버 요소에 접근 또는 접촉함에 따라 손가락의 지문을 캡처하도록 구성될 수 있다. 힘 센서는 커버 요소에 인가된 힘 입력을 검출하도록 구성될 수 있다. 입력 디바이스는 커버 요소 아래에, 그리고 지문 센서의 적어도 일부분 주위에 위치된 유연성 층을 또한 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 입력 디바이스는 힘 입력에 추가하여 사용자로부터의 하나 이상의 입력들을 수신하는 추가적인 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 입력 디바이스는 생체 측정 센서를 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 입력 디바이스는 커버 요소에 인가된 힘 입력이 주어진 힘의 양을 초과하는 경우 사용자 입력을 검출하는 스위치 요소를 포함할 수 있다. 스위치 요소는 검출된 사용자 입력에 기초하여 신호를 생성 또는 송신할 수 있고, 프로세싱 디바이스는 스위치 요소로부터 수신된 신호에 기초하여 사용자 입력을 등록할 수 있다.
개시내용은 첨부된 도면들과 함께 다음의 상세한 설명에 의해 잘 이해될 것이며, 유사한 도면 부호들은 유사한 구조적 요소들을 가리킨다.
도 1은 하나 이상의 입력 디바이스들 내의 힘 센서를 포함할 수 있는 전자 디바이스의 일 예를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 전자 디바이스에서 사용하기에 적합한 제1 입력 디바이스의 분해도들을 도시한다.
도 3은 입력 디바이스가 조립된 경우 도 2b에 도시된 입력 디바이스의 단면도를 도시한다.
도 4는 도 3에 도시된 유연성 층의 일 예의 분해도를 도시한다.
도 5는 도 3에 도시된 유연성 층의 다른 예의 분해도를 도시한다.
도 6은 도 3에 도시된 입력 디바이스의 평면도의 일 예를 도시한다.
도 7은 도 3에 도시된 입력 디바이스의 평면도의 다른 예를 도시한다.
도 8은 도 1에 도시된 전자 디바이스에서 사용하기에 적합한 제2 입력 디바이스의 분해도를 도시한다.
도 9는 입력 디바이스가 조립된 경우 도 8에 도시된 제2 입력 디바이스의 단면도를 도시한다.
도 10은 도 1에 도시된 전자 디바이스에서 사용하기에 적합한 제3 입력 디바이스의 분해도를 도시한다.
도 11은 입력 디바이스가 조립된 경우 도 10에 도시된 제3 입력 디바이스의 단면도를 도시한다.
도 12는 하나 이상의 입력 디바이스들 내의 힘 센서를 포함할 수 있는 전자 디바이스의 일 예의 블록도를 도시한다.
도면들 내의 크로스-해칭(cross-hatching)은 요소들 또는 컴포넌트들을 서로 구분하기 위해 제공된다. 크로스-해칭은 재료 또는 재료들의 유형 또는 재료(들)의 성질을 표시하기 위해 의도되지 않는다.
이제, 첨부 도면들에 도시된 대표적인 실시예들이 상세하게 참조될 것이다. 하기의 설명이 실시예들을 하나의 바람직한 실시예로 제한하고자 하는 것이 아니라는 것이 이해되어야 한다. 반대로, 첨부된 청구범위에 의해 정의된 바와 같은 설명된 실시예들의 기술적 사상 및 범주 내에 포함될 수 있는 대안예들, 수정예들 및 등가물들을 포함하고자 한다.
다음의 개시는 하나 이상의 힘 센서들을 포함하는 입력 디바이스에 관한 것이다. 입력 디바이스는 전자 디바이스 내에 포함되고/되거나 유선 또는 무선 접속을 통해 전자 디바이스에 동작가능하게 접속될 수 있다. 일 실시예에서, 입력 디바이스는 입력 버튼이지만, 임의의 적합한 입력 디바이스가 힘 센서를 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 힘 센서는 입력 디바이스를 형성하는 컴포넌트들의 스택 내의 2개의 회로 층들을 포함한다. 회로 층들은 서로 이격되고 유연성 재료 또는 공기가 회로 층들 사이에 배치된다. 각각의 회로 층은 하나 이상의 전극들의 세트를 포함하고, 하나의 세트의 각각의 전극은 다른 세트의 각자의 전극과 적어도 하나의 방향으로(예컨대, 수직으로) 정렬되어 하나 이상의 커패시터들을 생성한다. 입력 디바이스의 커버 요소에 힘이 인가될 때, 커버 요소가 굴곡 또는 편향되고, 이는 하나의 회로 층 내의 적어도 하나의 전극이 다른 회로 층 내의 각자의 전극에 보다 근접하게 이동되게 한다. 2개의 전극들에 의해 형성된 커패시터의 커패시턴스는 전극들 사이의 거리가 변화함에 따라 변동된다. 각각의 커패시터로부터 감지된 힘 신호는 그 커패시터의 커패시턴스 측정치를 나타낸다. 프로세싱 디바이스는 힘 신호(들)를 수신하고 힘 신호(들)를 커버 요소에 인가된 힘의 양과 상관시키도록 구성된다.
다른 실시예에서, 힘 센서는 입력 디바이스 내부의 하나 이상의 위치들에 위치된 유연성 층 내에 포함된다. 하나의 비제한적인 예에서, 입력 디바이스가 입력 버튼인 경우, 유연성 층은 입력 버튼의 주변부 주위에 위치될 수 있다. 유연성 층은 2개의 회로 층들 사이에 배치된 유연성 재료를 이용하여 형성될 수 있다. 각각의 회로 층은 하나 이상의 전극들의 세트를 포함하고, 하나의 세트의 각각의 전극은 다른 세트의 각자의 전극과 적어도 하나의 방향으로(예컨대, 수직으로) 정렬되어 하나 이상의 커패시터들을 생성한다. 입력 디바이스의 입력 표면에 힘이 인가될 때, 유연성 재료가 압축 또는 변형되고, 이는 하나의 회로 층 내의 적어도 하나의 전극이 다른 회로 층 내의 각자의 전극에 보다 근접하게 이동되게 한다. 2개의 전극들에 의해 형성된 커패시터의 커패시턴스는 전극들 사이의 거리가 감소함에 따라 변동된다. 프로세싱 디바이스는 커패시터(들)로부터 힘 신호들을 수신하고 힘 신호들을 인가된 힘의 양과 상관시키도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 입력 디바이스는 힘 입력에 추가하여 사용자로부터의 하나 이상의 입력들을 수신하는 추가적인 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 입력 디바이스는 생체 측정 센서를 포함한다. 비제한적인 예에 있어서, 생체 측정 센서는 사용자의 손가락(또는 손가락들)이 입력 표면에 접근 및/또는 접촉할 때 적어도 하나의 지문을 캡처하는 지문 센서이다.
추가적으로 또는 대안적으로, 입력 디바이스는 힘 입력이 주어진 힘의 양을 초과하는 경우 사용자 입력을 검출하는 스위치 요소를 포함할 수 있다. 임의의 적합한 스위치 요소가 사용될 수 있다. 예를 들어, 입력 디바이스는 입력 표면에 인가된 힘이 주어진 크기를 초과하는 경우 접혀지는 돔 스위치를 포함할 수 있다. 접혀진 경우, 돔 스위치는 회로를 완성하며, 이는 프로세싱 디바이스에 의해 검출되고 입력(예컨대, 아이콘, 기능, 또는 애플리케이션의 선택)으로서 인식된다.
많은 실시예들에서, 힘은 비-바이너리 입력으로서 기능할 수 있다. 힘 센서는 상이한 힘의 양들을 검출하도록 구성될 수 있고, 상이한 힘의 양들은 전자 디바이스, 애플리케이션, 및/또는 기능에 대한 상이한 입력들과 연관될 수 있다. 예를 들어, 입력 디바이스에 인가되는 증가하는 힘의 양은 전자 디바이스의 스피커에 의해 출력된 사운드의 레벨을 증가시키는 데 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제1 힘의 양은 전자 디바이스에 대한 제1 입력과 연관될 수 있는 한편, 상이한 제2 힘의 양은 제2 입력과 연관될 수 있다. 예를 들어, 제1 힘의 양은 전자 디바이스를 슬립 상태로부터 웨이크(wake)하는 데 사용될 수 있는 한편, 보다 큰 제2 힘의 양은 전자 디바이스를 턴오프하는 데 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 힘의 양들을 증가 또는 감소시키는 것은 게이밍 애플리케이션의 동작을 제어하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 증가하는 힘의 양은 게임 내의 이동 물체(예컨대, 차)의 속력을 증가시킬 수 있는 한편, 감소하는 힘의 양은 이동 물체의 속력을 감소시킬 수 있다. 힘 입력의 부재는 물체의 이동을 정지시키도록 기능하는 제동 기능으로서 사용될 수 있다.
"상부", "하부", "전", "후", "앞", "뒤" 등과 같은 방향 용어는 설명되는 그림의 배향을 참조하여 사용된다. 본 명세서에 기술된 실시예들의 컴포넌트들은 다수의 상이한 배향으로 위치될 수 있기 때문에, 방향 용어는 설명의 목적으로만 사용되며 결코 제한적인 것은 아니다. 입력 버튼 또는 센서의 층들과 함께 사용되는 경우에, 방향 용어는 광범위하게 해석되는 것으로 의도되므로, 하나 이상의 개재된 층들 또는 다른 개재된 특징들 또는 요소들의 존재를 배제하도록 해석되어서는 안된다. 따라서, 주어진 층이 다른 층 상에 또는 위에 형성, 위치, 배치된 것으로 기술되거나, 다른 층 하에 또는 아래에 형성, 위치, 배치된 것으로 기술되면, 주어진 층은 다른 층으로부터 하나 이상의 추가 층들 또는 요소들에 의해 분리될 수 있다.
이들 및 다른 실시예들은 도 1 내지 도 12를 참조하여 이하에서 논의된다. 그러나, 통상의 기술자들은 이러한 도면들에 대하여 본 명세서에서 제공되는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용이 설명의 목적을 위한 것일 뿐이며, 제한적인 것으로 해석되지 않아야 한다는 것을 쉽게 인식할 것이다.
도 1은 하나 이상의 입력 디바이스들 내의 힘 센서를 포함할 수 있는 전자 디바이스의 일 예를 도시한다. 도시된 실시예에서, 전자 디바이스(100)는 스마트 전화기로서 구현된다. 다른 실시예들은 전자 디바이스를 상이하게 구현할 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스는 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨팅 디바이스, 스마트 시계 또는 헬스 어시스턴트(health assistant)와 같은 웨어러블 컴퓨팅 디바이스, 디지털 음악 플레이어, 디스플레이 입력 디바이스, 원격 제어 디바이스, 및 하나 이상의 입력 디바이스들을 포함하는 다른 유형들의 전자 디바이스들일 수 있다.
전자 디바이스(100)는 디스플레이(104)를 둘러싸는 하우징(102) 및 입력 디바이스(106)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 입력 디바이스(106)는 입력/출력 디바이스로서 구성될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 문구 "입력 디바이스"는 입력 디바이스들과 입력/출력 디바이스들 둘 모두를 포함하는 것으로 의도된다.
하우징(102)은 전자 디바이스(100)의 내부 컴포넌트들에 대한 외부 표면 또는 부분적 외부 표면을 형성할 수 있고, 디스플레이(104) 및/또는 입력 디바이스(106)를 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 하우징(102)은 전방 단편 및 후방 단편과 같이 서로 동작가능하게 연결된 하나 이상의 컴포넌트들로 형성될 수 있다. 대안적으로, 하우징(102)은 디스플레이(104)에 동작가능하게 연결된 단일의 단편으로 형성될 수 있다.
디스플레이(104)는 전자 디바이스(100)에 대한 시각적 출력을 제공하고/하거나 전자 디바이스에 대한 사용자 입력들을 수신하도록 기능할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(104)는 하나 이상의 사용자 터치 및/또는 힘 입력들을 검출할 수 있는 다중-터치 용량성 감지 터치스크린일 수 있다. 디스플레이(104)는 실질적으로 임의의 크기일 수 있으며, 전자 디바이스(100) 상의 실질적으로 어디에도 위치될 수 있다. 디스플레이(104)는 액정 디스플레이(LCD) 요소, 발광 다이오드(LED) 요소, 유기 발광 디스플레이(OLED) 요소 또는 유기 전계발광(OEL) 요소를 사용하는 다중-터치 감지 터치 스크린 디바이스를 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적합한 디스플레이를 이용하여 구현될 수 있다.
일부 실시예들에서, 입력 디바이스(106)는 홈 버튼의 형태를 취할 수 있으며, 이는 기계적 버튼, 소프트 버튼(예컨대, 물리적으로 이동하지 않지만 여전히 입력들을 수신하는 버튼), 디스플레이 상의 아이콘 또는 이미지 등일 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 입력 디바이스(106)는 전자 디바이스의 커버 층(108) 및/또는 하우징의 일부로서 통합될 수 있다. 도 1에 도시되지 않았지만, 전자 디바이스(100)는 마이크로폰, 스피커, 다른 입력 버튼들(예컨대, 볼륨, 온-오프), 카메라, 및 네트워크 통신 포트 및/또는 전원 코드 포트와 같은 하나 이상의 포트들과 같은 하나 이상의 다른 입력 디바이스들을 포함할 수 있다.
커버 층(108)은 전자 디바이스(100)의 전면 위에 위치될 수 있다. 커버 층(108)의 적어도 일부분은 터치 및/또는 힘 입력들을 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 커버 층(108)은 디스플레이(104) 및 입력 디바이스(106)를 커버한다. 터치 및 힘 입력들은 디스플레이(104)를 커버하는 커버 층(108)의 일부분들에 의해, 그리고/또는 입력 디바이스(106)를 커버하는 커버 층(108)의 일부분에 의해 수신될 수 있다. 다른 실시예에서, 커버 층(108)은 디스플레이(104)를 커버하지만 입력 디바이스(106)를 커버하지 않는다. 그러한 실시예들에서, 입력 디바이스(106)는 커버 층(108)에 형성된 개구 또는 어퍼처(110)에 위치될 수 있다. 입력 디바이스(106)는 터치 및/또는 힘 입력들 뿐만 아니라 디스플레이(104)를 커버하는 커버 층(108)의 일부분을 수신할 수 있다.
다른 실시예들에서, 입력 디바이스의 입력 표면은 하우징(102) 내로 통합될 수 있다. 예를 들어, 입력 표면은 하우징(102)의 부분일 수 있고, 입력 디바이스의 힘 센서 및 다른 컴포넌트들은 하우징(102) 아래에 배치될 수 있다. 하우징(102)의 함몰부 또는 리세스는 입력 디바이스(예컨대, 입력 버튼)의 위치를 나타낼 수 있다.
힘 센서 또는 센서들은 전자 디바이스(100)의 하나 이상의 위치들에 포함될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 하나 이상의 힘 센서들이 입력 디바이스(106)(및/또는 전자 디바이스(100)의 다른 입력 버튼들 또는 영역들) 내에 포함될 수 있다. 힘 센서(들)는 입력 디바이스(106)로 인가되는 힘의 양 및/또는 힘의 변화를 측정하는 데 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 힘 센서들은 하우징(102)으로 인가되는 힘 및/또는 힘의 변화를 검출하기 위해 하우징(102)의 적어도 일부분 아래에 위치될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 힘 센서들은 디스플레이(104)의 디스플레이 스택 내에 포함될 수 있다. 힘 센서(들)는 디스플레이(104) 또는 디스플레이(104)의 일부분으로 인가되는 힘의 양 및/또는 힘의 변화를 측정하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에 기술된 실시예들은 입력 디바이스(106) 내의 하나 이상의 힘 센서들을 포함한다. 전술한 바와 같이, 입력 디바이스(106)는 생체 측정 센서, 다른 회로부, 지지 요소들, 및/또는 스위치 요소와 같은 추가적 동작들 또는 디바이스들을 또한 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 다양한 컴포넌트들 및 디바이스들은 커버 요소 아래에 위치된 디바이스 스택 내에 배열될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 전자 디바이스에 사용하기에 적합한 제1 입력 디바이스의 분해도들을 도시한다. 도 2a를 참조하면, 입력 디바이스 스택(200)은 커버 요소(202) 및 테두리(trim)(204)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 테두리(204)는 커버 요소(202)의 측면들 및 커버 요소(202)의 상부 표면의 둘레를 완전히 둘러싸고 있다. 다른 실시예들은 이러한 구성에 제한되지 않는다. 예를 들어, 일 실시예에서 커버 요소(202)의 측면들 및/또는 상부 표면은 테두리(204)에 의해 부분적으로 둘러싸일 수 있다. 대안적으로, 테두리(204)는 다른 실시예에서는 생략될 수 있다.
커버 요소(202) 및 테두리(204) 둘 모두는 임의의 적합한 불투명, 투명 및/또는 반투명 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 커버 요소(202)는 유리, 플라스틱 또는 사파이어로 제조될 수 있고, 테두리(204)는 금속 또는 플라스틱으로 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 추가 층들(도시되지 않음)이 커버 요소(202) 아래에 위치될 수 있다. 예를 들어, 커버 요소(202)가 투명 재료로 제조되는 경우 불투명한 잉크 층이 커버 요소(202) 아래에 배치될 수 있다. 불투명한 잉크 층은 다른 컴포넌트들이 투명한 커버 요소(202)를 통해 보이지 않도록 입력 디바이스 스택(200) 내의 다른 컴포넌트들을 은닉할 수 있다.
제1 회로 층(206)은 커버 요소(202) 아래에 배치될 수 있다. 임의의 적합한 회로 층이 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 회로 층(206)은 회로 기판 또는 가요성 회로일 수 있다. 제1 회로 층(206)은 하나 이상의 회로들, 신호 라인들 및/또는 집적 회로들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 회로 층(206)은 생체 측정 센서(208)를 포함한다. 임의의 적합한 유형의 생체 측정 센서가 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 생체 측정 센서는 사용자의 손가락(또는 손가락들)이 커버 요소(202)에 접근 및/또는 접촉할 때 적어도 하나의 지문을 캡처하는 용량성 지문 센서이다.
제1 회로 층(206)은 접착 층(210)을 이용하여 커버 요소(202)의 저부 표면에 부착될 수 있다. 임의의 적합한 접착제가 접착 층에 사용될 수 있다. 예를 들어, 감압 접착 층이 접착 층(210)으로 사용될 수 있다.
유연성 층(212)은 제1 회로 층(206) 아래에 배치된다. 일 실시예에서, 유연성 층(212)은 유연성 층(212) 내에 형성된 개구(214)를 포함한다. 개구(214)는 디바이스 스택(200)이 조립되는 경우 제1 회로 층(206) 및/또는 생체 측정 센서(208)의 상부 표면을 노출시킨다. 도시된 실시예에서, 유연성 층(212)은 테두리(204)의 내부 둘레 주위 및/또는 커버 요소(202)의 주변 에지 주위에 위치된다(도 3 참조). 원형으로 도시되었지만, 유연성 층(212)은 정사각형 또는 타원형과 같은 임의의 주어진 형상 및/또는 치수들을 가질 수 있다. 유연성 층(212)은 도 2에서 연속적인 유연성 층으로 도시되어 있으나, 다른 실시예들은 이러한 구성에 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, 다수의 개별 유연성 층이 디바이스 스택(200) 내에 사용될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 유연성 층(212)은 개구(214)를 포함하지 않고 유연성 층(212)은 입력 디바이스 스택(200)의 적어도 일부분을 가로질러 연장된다. 예를 들어, 유연성 층(212)은 커버 요소(202)의 저부 표면, 제1 회로 층(206)의 저부 표면, 또는 커버 요소(202)의 저부 표면의 일부분(예컨대, 커버 요소의 주변 에지 주위) 및 제1 회로 층(206)의 저부 표면을 가로질러 연장될 수 있다
제2 회로 층(218)은 제1 회로 층(206) 아래에 위치한다. 가요성 회로 및 회로 기판은 제2 회로 층(218) 내에 사용될 수 있는 회로 층의 예들이다. 일부 실시예들에서, 제2 회로 층(218)은 제1 회로 섹션(220) 및 제2 회로 섹션(222)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 회로 섹션들(220, 222)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 회로 섹션(220)은 힘 센서에 포함된 하나 이상의 힘 센서 컴포넌트들의 제1 세트를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 회로 섹션(220)은 제1 회로 층(206)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 회로 층(206)이 생체 측정 센서(208)를 포함하는 경우, 생체 측정 센서(208)는 제2 회로 층(218)의 제1 회로 섹션(220)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 회로 섹션(222)은 신호 라인들, 회로 컴포넌트들, 집적 회로들 등과 같은 추가 회로부를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 회로 섹션(222)은 제2 회로 층(218)을 전자 디바이스 내의 다른 회로부에 전기적으로 연결하기 위한 기판간 커넥터(224)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 회로 층(218)은 기판간 커넥터(224)를 사용하여 프로세싱 디바이스에 동작가능하게 연결될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제2 회로 층(218)은 제1 회로 섹션(220) 내의 힘 센서 컴포넌트(들)로부터 수신된 신호들(예컨대, 감지 신호들)을 프로세싱 디바이스에 전송하는 회로부에 동작가능하게 연결될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제2 회로 층(218)은 제1 회로 섹션(220) 내의 하나 이상의 힘 센서 컴포넌트들에 신호들(예컨대, 구동 신호들, 기준 신호)을 제공하는 회로부에 동작가능하게 연결될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제2 회로 층(218)의 제1 회로 섹션(220)은 접착 층(216)을 사용하여 제1 회로 층(206)의 저부 표면에 부착될 수 있다. 비제한적인 예에 있어서, 다이 부착 필름은 제1 회로 섹션(220)을 제1 회로 층(206)의 저부 표면에 부착시키는 데 사용될 수 있다.
제3 회로 층(226)은 제2 회로 층(218)의 제1 회로 섹션(220) 아래에 배치된다. 제3 회로 층(226)은 힘 센서 내에 포함되는 하나 이상의 힘 센서 컴포넌트들의 제2 세트를 포함할 수 있다. 제3 회로 층(226)은 지지 요소(228)에 의해 지지되고/되거나 그에 부착된다. 일 실시예에서, 지지 요소(228)는 디바이스 스택(200) 내의 다른 컴포넌트들을 위한 인클로저를 생성하기 위해 테두리(204)에 부착된다. 지지 요소(228)는 임의의 적합한 부착 메커니즘을 사용하여 테두리(204)에 부착될 수 있다.
제1 회로 섹션(220) 내의 하나 이상의 힘 센서 컴포넌트들의 제1 세트 및 제3 회로 층(226) 내의 하나 이상의 힘 센서 컴포넌트들의 제2 세트는 함께 힘 센서를 형성한다. 힘 센서는 임의의 적합한 힘 감지 기술을 사용할 수 있다. 예시적인 감지 기술들은 용량성, 압전성, 압전저항성, 초음파 및 자성을 포함한다.
본 명세서에 기술된 실시예에서, 힘 센서는 용량성 힘 센서이다. 용량성 힘 센서의 경우, 하나 이상의 힘 센서 컴포넌트들의 제1 세트는 하나 이상의 전극들(230)의 제1 세트를, 하나 이상의 힘 센서 컴포넌트들의 제2 세트는 하나 이상의 전극들(232)의 제2 세트를 포함할 수 있다. 도 2a 및 도 2b에서 정사각형으로 도시되어 있지만, 하나 이상의 전극들(230, 232)의 제1 및 제2 세트들의 각각의 전극은 임의의 주어진 형상(예컨대, 직사각형들, 원형들)을 가질 수 있다. 또한, 제1 및 제2 세트들의 하나 이상의 전극들(230, 232)은 임의의 주어진 패턴(예컨대, 하나 이상의 행들 및 하나 이상의 열들)으로 배열될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 하나 이상의 전극들(230, 232)의 제1 및 제2 세트들의 2개의 전극들을 도시한다. 그러나, 다른 실시예들은 이러한 구성에 제한되지 않는다. 하나 이상의 전극들(230, 232)의 제1 및 제2 세트들은 각각 단일 전극 또는 다수의 개별 전극들일 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 전극들의 제1 세트가 단일 전극인 경우, 하나 이상의 전극들의 제2 세트는 다수의 개별 전극들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 전극들의 제2 세트는 단일 전극일 수 있고, 제1 세트는 다수의 개별 전극들을 포함한다. 대안적으로, 하나 이상의 전극들의 제1 및 제2 세트들 둘 모두는 각각 다수의 개별 전극들을 포함할 수 있다.
하나 이상의 전극들(230)의 제1 세트의 각각의 전극은 하나 이상의 커패시터들을 생성하기 위해 하나 이상의 전극들(232)의 제2 세트 내의 각각의 전극과 적어도 하나의 방향으로(예컨대, 수직 방향으로) 정렬된다. 힘 입력이 커버 요소(202)(예컨대, 입력 디바이스의 입력 표면)에 인가될 때, 제1 세트(230)의 적어도 하나의 전극은 제2 세트(232)의 각자의 전극에 보다 근접하게 이동하고, 이는 커패시터(들)의 커패시턴스를 변동시킨다. 각각의 커패시터로부터 감지된 힘 신호는 그 커패시터의 커패시턴스 측정치를 나타낸다. 프로세싱 디바이스(도시되지 않음)는 힘 신호(들)를 수신하고 힘 신호(들)를 커버 요소(202)에 인가된 힘의 양과 상관시키도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 힘 센서는 다양한 힘 입력들을 검출하도록 구성되며, 적어도 2개의 힘 입력들이 상이한 사용자 입력들을 나타낸다. 예를 들어, 제1 힘 입력은 아이콘을 선택할 수 있고 상이한 제2 힘 입력은 전자 디바이스를 턴오프할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 다른 예에서 제1 힘 입력은 제1 속력으로 스크롤링하는 스크롤링 동작을 생성할 수 있고 상이한 제2 힘 입력은 상이한 제2 속력으로(예컨대, 더 빠르게) 스크롤링하는 스크롤링 동작을 생성할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시예들에서 힘 센서는 입력 디바이스 내의 다른 컴포넌트들을 대체할 수 있다. 예를 들어, 힘 센서는 스위치 요소를 대체할 수 있다.
도 2b에 도시된 실시예와 같은 다른 실시예들에서, 스위치 요소(234)는 지지 요소(228) 아래에 위치될 수 있다. 스위치 요소(234)는 커버 요소(202)에 인가된 힘 입력이 주어진 힘의 양(예컨대, 제1 회로 섹션(220)과 제3 회로 층(226) 사이의 거리가 근접해지는 것과 연관된 힘 임계치; 도 3 참조)을 초과하는 경우 사용자 입력을 등록한다. 임의의 적합한 스위치 요소가 사용될 수 있다. 예를 들어, 스위치 요소(234)는 커버 요소(202)에 인가된 힘 입력이 힘 임계치를 초과하는 경우 접히는 돔 스위치일 수 있다. 접혀진 경우, 돔 스위치는 회로를 완성하며, 이는 프로세싱 디바이스에 의해 검출되고 사용자 입력(예컨대, 아이콘, 기능, 또는 애플리케이션의 선택)으로서 인식된다. 일 실시예에서, 돔 스위치는 접이식 돔의 꼭지점이 지지 플레이트(228)의 저부 표면에 근접하도록 배열된다. 다른 실시예에서, 접이식 돔의 베이스는 지지 플레이트(228)의 저부 표면에 근접할 수 있다.
도 3은 입력 디바이스가 조립된 경우 도 2b에 도시된 입력 디바이스의 단면도를 도시한다. 일부 실시예들에서, 테두리(204)는 전자 디바이스의 하우징에 형성된 어퍼처(예컨대, 도 1의 하우징(102)의 어퍼처(1010)) 내에 위치된다. 도시된 실시예에서, 테두리(204)는 테두리(204)로부터 입력 디바이스 스택을 향해 내부로 연장되는 선반(300)을 포함한다. 유연성 층(212)은 선반(300)과 커버 요소(202)의 주변 에지 사이에 위치된다. 유연성 층(212)은 임의의 적합한 재료 또는 재료들로 제조될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 유연성 층(212)은 실리콘 층이다.
다른 실시예에서, 유연성 층(212)은 도 4에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다. 유연성 재료(400)는 2개의 중간 층들(402, 404) 사이에 위치될 수 있다. 외부 층(406, 408)은 각각의 중간 층(402, 404) 위에 배치될 수 있다. 하나의 비제한적인 실시예에서, 유연성 재료(400)는 실리콘으로 형성될 수 있고, 중간 층들(402, 404)은 폴리이미드로 형성될 수 있으며, 외부 층들(406, 408)은 열 활성화 필름으로 형성될 수 있다.
도 5는 도 3에 도시된 유연성 층의 다른 예의 분해도를 도시한다. 유연성 재료(500)는 2개의 회로 층들(502, 504) 사이에 위치될 수 있다. 하나 이상의 힘 센서 컴포넌트들(506)의 제1 세트가 제1 회로 층(502) 내에 또는 제1 회로 층(502) 상에 형성된다. 유사하게, 하나 이상의 힘 센서 컴포넌트들(508)의 제2 세트는 제2 회로 층(504) 내에 또는 제2 회로 층(504) 상에 형성된다. 도시된 실시예에서, 하나 이상의 힘 센서 컴포넌트들의 제1 및 제2 세트들은 각각 하나 이상의 전극들을 포함한다.
외부 층(510, 512)은 각각의 회로 층(502, 504) 위에 배치될 수 있다. 하나의 비제한적인 실시예에서, 유연성 재료(500)는 실리콘으로 형성될 수 있고, 각각의 회로 층(502, 504)은 하나 이상의 전극들(예컨대, 230, 232)의 세트를 포함하는 가요성 회로로 형성될 수 있고, 각각의 외부 층(510, 512)은 열 활성화 필름으로 형성될 수 있다.
회로 층들(502, 504)은 유연성 층(212)이 제2 힘 센서의 역할을 하게 한다. 제2 힘 센서는 제2 및 제3 회로 층들(218, 226)에 의해 형성된 제1 힘 센서와 직렬로, 동시에, 또는 시간적으로 오프셋되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 힘 센서(예컨대, 제2 힘 센서)는 초기에는 인가된 힘의 양을 검출하는 데 사용될 수 있다. 인가된 힘의 양이 증가함에 따라, 힘 센서는 최대 검출가능한 힘에 도달한다. 이 지점에서, 다른 힘 센서(예컨대, 제1 힘 센서)가 인가된 힘을 검출하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 일부 실시예들에서, 제1 및 제2 힘 센서들 둘 모두는 최대 주어진 힘의 양까지 힘 입력들을 검출하는 데 사용될 수 있으며, 이후로 힘 센서들 중 하나가 주어진 힘의 양을 초과하는 힘 입력들을 검출하는 데 사용될 수 있다.
제2 용량성 힘 센서는 제1 용량성 힘 센서와 유사하게 동작한다. 하나 이상의 전극들(506)의 제1 세트의 각각의 전극은 하나 이상의 커패시터들(514)을 생성하기 위해 하나 이상의 전극들(508)의 제2 세트 내의 각각의 전극과 적어도 하나의 방향으로(예컨대, 수직 방향으로) 정렬된다. 전술한 바와 같이, 적어도 하나의 커패시터(514)의 커패시턴스는 사용자가 커버 요소(202)에 힘을 인가할 때 변동될 수 있는데, 왜냐하면 적어도 하나의 커패시터(514)의 전극들이 서로 보다 근접하게 이동하기 때문이다. 사용자는 스타일러스와 같은 디바이스를 이용하거나 신체 부분(예컨대, 하나 이상의 손가락들)을 이용하여 커버 요소(202)에 힘을 인가할 수 있다. 하나 이상의 커패시터들(514)에 의해 생성된 힘 신호들은 하나 이상의 커패시터들(514)의 커패시턴스 측정치(들)를 나타낸다. 힘 신호(들)를 수신하는 프로세싱 디바이스는 커버 요소(202)에 가해지는 힘의 양에 힘 신호(들)를 상관시키도록 구성된다.
도 3을 다시 참조하면, 유연성 층(212)은 커버 요소(202)의 저부 표면과 선반(300)의 상부 표면 사이의 계면을 밀봉할 수 있다. 일부 실시예들에서, 유연성 층(212)은 물, 화학물질들, 및 오물과 같은 오염물질들이 입력 디바이스 스택 및/또는 전자 디바이스로 진입하는 것을 방지하는 환경적 밀봉부의 역할을 할 수 있다.
(생체 측정 센서(208)를 갖는) 제1 회로 층(206)은 커버 요소(202) 아래에 위치되고 제2 회로 층(218)은 제1 회로 층(206) 아래에 위치된다. 제3 회로 층(226)은 제2 회로 층(218) 아래와 지지 요소(228) 위에 배치된다. 도시된 실시예에서, 지지 요소(228)는 체결구(fastener)(302)를 사용하여 테두리(204)에 부착된다. 스크류, 솔더, 및 접착제와 같은 임의의 적합한 유형의 체결구가 사용될 수 있다.
도시된 실시예에서, 갭(304)이 제2 및 제3 회로 층들(218, 226) 사이에 한정된다. 갭(304)은 지지 요소(228)의 하향 단차(305)에 적어도 부분적으로 기초하여 형성된다. 전술한 바와 같이, 힘 센서가 용량성 힘 센서인 경우, 하나 이상의 전극들의 제1 및 제2 세트들의 전극(들)은 커패시터를 형성한다. 갭(304)은 제1 및 제2 세트들의 전극들을 분리시키고 커패시터(들)를 위한 유전체 재료를 포함한다. 임의의 적합한 유전체 재료가 사용될 수 있다. 예를 들어, 유전체 재료는 공기, 유연성 겔, 유연성 재료 및/또는 제2 및 제3 회로 층들(218, 226) 사이에 배치된 하나 이상의 유연성 요소들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도시된 실시예에서, 커버 요소(202) 및 테두리(204)는 제위치에 고정되고 힘이 커버 요소(202)에 인가될 때 이동하지 않는다. 갭(304)은 힘 입력이 커버 요소(202)에 인가될 때 제2 회로 층(218)의 제1 회로 섹션(220)이 제3 회로 층(226)에 대해 굴곡 또는 편향되도록 허용한다. 이러한 편향은 제1 회로 섹션(220) 및 제3 회로 층(226)에 전극(들)에 의해 형성된 하나 이상의 커패시터들의 커패시턴스를 변동시킨다.
일부 실시예들에서, 추가 회로부 및/또는 컴포넌트들이 제2 회로 층(218)에 부착되고 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 집적 회로(306)는 제2 회로 층(218)에 부착되고 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 일부 추가 회로부는 보호 및/또는 절연 재료(308)로 봉지될(encapsulated) 수 있다. 보호 및/또는 절연 재료(308)는 제2 회로 층(218) 내의 또는 제2 회로 층(218) 상의 신호들 및 회로부로부터의 노이즈를 필터링할 수 있다. 예시된 실시예에서, 보호 및/또는 절연 재료(308)는 지지 요소(228)에 형성된 개구(236) 내로 연장된다(도 2a 및 도 2b 참조).
전술한 바와 같이, 스위치 요소(234)는 지지 요소(228) 아래에 배치될 수 있다. 스위치 요소(234)는 도 3에서 돔 스위치로 도시된다. 도시된 바와 같이, 돔 스위치는 접이식 돔의 베이스가 지지 플레이트(228)의 저부 표면에 근접하도록(예컨대, 부착되도록) 배열된다. 다른 실시예들에서, 접이식 돔의 꼭지점은 지지 플레이트(228)의 저부 표면에 근접하거나 접촉할 수 있다.
도 6은 도 3에 도시된 입력 디바이스의 평면도의 일 예를 도시한다. 명료함을 위해 커버 요소(202)는 생략되었다. 이 예시적인 실시예에서, 유연성 층(212)은 테두리(204) 주위에(예컨대, 도 3의 테두리(204)의 선반(300) 위에) 위치된 유연성 재료의 연속적인 링으로서 형성된다. 전술한 바와 같이, 유연성 층(212)은 물, 화학물질들, 및 먼지와 같은 오염물질들이 입력 디바이스 스택 및/또는 전자 디바이스로 진입하는 것을 방지하는 환경적 밀봉부의 역할을 할 수 있다. 그러한 실시예들에서, 제1 회로 층(206)(및/또는 생체 측정 센서(208))의 코너들(600)은 유연성 층(212)이 폭 요건과 같은 환경적 밀봉부에 대한 모든 표준들을 충족하는 것을 보장하도록 노치될(notched) 수 있다.
접착 층(210)은 제1 회로 층(206)을 커버 요소의 저부 표면에 부착하는 데 사용된다. 추가적으로, 일부 실시예들에서 제2 회로 층(218)은 테두리(204)를 넘어 연장되고 자체에 대해 절첩되어 회로 층을 제공한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서 제3 회로 층(226)은 절첩되어 지지 요소(228) 위에 위치되는 제2 회로 층(218)의 일부일 수 있다.
도 7은 도 3에 도시된 입력 디바이스의 평면도의 다른 예를 도시한다. 다시, 커버 요소(202)는 명료성을 위해 생략되었다. 이 예시적인 실시예에서, 유연성 층(212)은 테두리(204) 주위의 상이한 위치들(예컨대, 도 3의 선반(300) 위)에 위치된 개별 유연성 층들(700, 702, 704, 706)로서 형성된다. 이러한 실시예들에서, 제1 회로 층(206)의 에지들 및 코너들은 변형되거나 노치될 필요가 없다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시예들에서 생체 측정 센서의 치수들 또는 크기는 개별 유연성 층이 입력 디바이스에 포함되는 경우 보다 클 수 있다. 단지 4개의 개별 유연성 층이 도 7에 도시되어 있지만, 다른 실시예들은 임의의 수의 개별 유연성 층들을 포함할 수 있다.
환경적 밀봉부는 개별 유연성 층들(700, 702, 704, 706) 주위 및 커버 요소(202)와 테두리(204) 사이의 갭들(708)을 채우는 재료로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 재료는 물 및 화학물질 저항성이고, 개별 유연성 층들(700, 702, 704, 706)에 비해 유연성이다. 환경적 밀봉부는 액체, 오물 및 먼지와 같은 오염물질들이 입력 디바이스 스택 및/또는 전자 디바이스에 진입하는 것을 방지한다. 비제한적인 예에 있어서, 환경적 밀봉부를 형성하기 위해 글루(glue)가 사용될 수 있다.
도 8은 도 1에 도시된 전자 디바이스에서의 사용에 적합한 제2 입력 디바이스의 분해도를 도시한다. 도 8에서 입력 디바이스 스택(800)은 반전되어 커버 요소(802)가 도면의 저부에 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 하나 이상의 추가 층들(804)은 커버 요소(802) 아래에 위치될 수 있다. 추가 층(들)은 잉크 층 및/또는 접착 층을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 회로 층(806)은 커버 요소(802) 아래에(또는 입력 디바이스 스택(800) 내에 포함되는 경우 추가 층(들)(804) 아래에) 위치될 수 있다. 제1 회로 층(806)은 회로 기판 또는 가요성 회로와 같은 임의의 적합한 회로 층일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 회로 층(806)은 제1 회로 층(806) 상에 또는 제1 회로 층(806) 내에 형성되고 제1 회로 층(806)에 동작가능하게 연결된 생체 측정 센서(808)를 포함한다. 비제한적인 예에 있어서, 생체 측정 센서(808)는 지문 센서이다.
일부 실시예들에서, 제1 회로 층(806) 및 생체 측정 센서(808)는 플라스틱 주형 또는 인클로저(809) 내에 성형될 수 있다. 플라스틱 인클로저(809)는 제1 회로 층(806) 및 생체 측정 센서(808)에 대한 환경적 밀봉부로 기능할 수 있다.
지지 층(810)은 제1 회로 층(806) 아래에 배치될 수 있다. 지지 층(810)은 제2 회로 층(818)에 전기적으로 연결된 회로부(812, 814, 816)를 포함할 수 있다. 제2 회로 층(818)은 가요성 회로 또는 회로 기판일 수 있다. 도시된 실시예에서, 제2 회로 층(818)은 테두리(824) 내의 개구(822) 내로 연장되는 제2 회로 층 미부(tail)(820)를 포함하는 가요성 회로이다.
일부 실시예들에서, 회로부(812, 814, 및/또는 816)는 제1 회로 층(806)상의 접점들(826, 828)에 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 회로부(812)의 적어도 일부분은 테두리(824) 내의 개구(830) 내로 연장될 수 있다. 회로부(812, 814, 및/또는 816)는 절연 및/또는 보호 재료(도시되지 않음)로 봉지될 수 있다.
유연성 층(832)이 지지 층(810) 아래에 위치된다. 도시된 실시예에서, 유연성 층(832)은 유연성 층(832)이 테두리(824)의 내부 둘레 주위 및/또는 커버 요소(802)의 주변 에지 주위에 존재하도록 허용하는 개구(833)를 포함한다. 원형으로 도시되었지만, 유연성 층(832)은 정사각형 또는 타원형과 같은 임의의 주어진 형상 및/또는 치수들을 가질 수 있다. 전술한 바와 같이, 유연성 층(832)은 디바이스 스택(800) 내의 다수의 개별 유연성 층들을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 유연성 층(832)은 유연성 층(832)이 입력 디바이스 스택(800)의 적어도 일부분을 가로질러 연장되도록 개구(833)를 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 유연성 층(832)은 커버 요소(802)의 저부 표면, 제1 회로 층(806)의 저부 표면, 또는 커버 요소(802)의 저부 표면의 일부분(예컨대, 커버 요소의 주변 에지 주위) 및 제1 회로 층(806)의 저부 표면을 가로질러 연장될 수 있다
유연성 층(832)은 임의의 적합한 재료 또는 재료들의 조합으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 유연성 층(832)은 실리콘으로 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 유연성 층(832)은 도 4 또는 도 5에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 유연성 층(832)이 도 5에 도시된 바와 같이 구성되는 경우 유연성 층(832)은 추가적인 힘 센서로서 기능할 수 있다.
제3 회로 층(834)은 지지 층(810) 아래에 배치될 수 있다. 제3 회로 층(834)은 회로 기판 또는 가요성 회로와 같은 임의의 적합한 회로 층일 수 있다. 도시된 실시예에서, 제3 회로 층(834)은 테두리(824)의 개구(822) 내로 연장되는 회로 층 미부(836)를 포함하는 가요성 회로이다.
테두리(824)가 테두리(824)의 저부 표면 및 측면들에 의해 한정된 공동을 포함한다는 점에서 테두리(824)는 컨테이너 또는 홀더를 형성한다. 구성된 경우, 커버 요소(802), 선택적인 하나 이상의 추가 층들(804), 제1 회로 층(806), 지지 층(810), 제2 회로 층(818), 유연성 층(832), 및 제3 회로 층(834)은 모두 테두리(824)의 공동 내에 존재하게 된다. 테두리(824)의 저부 표면은 제3 회로 층(834)을 위한 지지 요소의 역할을 한다.
일 실시예에서, 제2 및 제3 회로 층들(818, 834) 각각은 힘 센서 내에 포함된 하나 이상의 힘 센서 컴포넌트들의 세트를 포함한다. 힘 센서는 임의의 적합한 감지 기술을 사용할 수 있다. 예를 들어, 용량성 힘 센서의 경우, 제2 및 제3 회로 층들(818, 834) 각각은 커패시턴스의 변화를 감지하는 데 사용되는 하나 이상의 전극들(도시되지 않음)을 포함한다. 전극(들)은 도 2a 및 도 2b와 관련하여 도시되고 기술된 바와 같이 구성될 수 있다. 프로세싱 디바이스(도시되지 않음)는 전극(들)에 의해 형성된 하나 이상의 커패시터들에 대한 커패시턴스 값들을 나타내는 힘 신호들을 수신한다. 프로세싱 디바이스(도시되지 않음)는 하나 이상의 커패시터들로부터 힘 신호들을 수신하고 힘 신호들을 커버 요소(802)에 인가되는 힘의 양과 상관시킨다.
도 9는 입력 디바이스가 조립된 경우 도 8에 도시된 제2 입력 디바이스의 단면도를 도시한다. 도시된 실시예에서, 테두리(824)는 전자 디바이스의 하우징(902)(예컨대, 도 1의 하우징(102))에 형성된 어퍼처(900) 내에 위치된다. 테두리(824) 내에는 커버 요소(802) 및 입력 디바이스 스택(800)의 다양한 층들(예컨대, 선택적인 추가 층(들)(804), 제1 회로 층(806), 지지 층(810), 제2 회로 층(818), 제3 회로 층(834), 및 유연성 층(832))이 배치된다. 제2 회로 층 미부(820) 및 제3 회로 층 미부(836)는 개구(822)를 통해 테두리(824) 외부로 연장된다. 제2 및 제3 회로 층 미부들(820, 836)은 프로세싱 디바이스 및/또는 신호 발생기와 같은 다른 회로부에 동작가능하게 연결될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제2 및 제3 회로 층들(818, 834)이 힘 센서에 포함될 수 있다. 제2 및 제3 회로 층들(818, 834)은 각각 힘 센서 내에 포함된 하나 이상의 힘 센서 컴포넌트들의 세트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 용량성 힘 센서의 경우, 제2 및 제3 회로 층들(818, 834)은 각각 하나 이상의 전극들(도시되지 않음)의 세트를 포함할 수 있다. 하나 이상의 전극들은 도 2a 및 도 2b와 관련하여 도시되고 기술된 바와 같이 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제2 및 제3 회로 층 미부들(820, 836)은 하나 이상의 프로세싱 디바이스들(도시되지 않음)에 동작가능하게 연결될 수 있다. 힘 센서(예컨대, 전극(들)으로 형성된 커패시터(들))로부터 수신된 힘 신호들은 하나의 회로 층 미부(예컨대, 제2 회로 층 미부(820))를 사용하여 프로세싱 디바이스에 전송될 수 있다. 추가적으로, 구동 또는 기준 신호들이 다른 회로 층 미부(예컨대, 제3 회로 층 미부(836))를 사용하여 힘 센서(예컨대, 전극들로 형성된 커패시터(들))에 전송될 수 있다.
갭(912)이 제2 및 제3 회로 층들(818, 834) 사이에 한정된다. 전술한 바와 같이, 힘 센서가 용량성 힘 센서인 경우, 갭(912)은 제2 및 제3 회로 층들(818, 834) 내의 하나 이상의 전극들의 세트들로 형성되는 커패시터(들)를 위한 유전체 재료를 포함한다. 갭(912)은 힘 입력이 커버 요소(802)에 인가될 때 제2 회로 층(818)이 제3 회로 층(834)에 대해 이동, 굴곡, 또는 편향되도록 허용한다. 이러한 편향은 제2 및 제3 회로 층들(818, 834)의 전극(들)에 의해 형성된 하나 이상의 커패시터들의 커패시턴스를 변동시킨다.
도시된 실시예에서, 제2 회로 층(818)은 본딩 와이어들(904)을 이용하여 제1 회로 층(806)에 전기적으로 연결된다. 본딩 와이어들(904)는 보호 및/또는 절연 재료(906)에 의해 덮이거나 봉지될 수 있다.
일부 실시예들에서, 밀봉부(908)가 테두리(824)와 하우징(902) 사이에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 밀봉부는 테두리(824)의 외부 표면을 따라 형성된 오목부(indentation)(910) 내에 위치되는 O-링이다. 밀봉부(908)는 액체, 오물, 및 먼지와 같은 오염물질들이 입력 디바이스 스택 및/또는 전자 디바이스에 진입하는 것을 방지하는 환경적 밀봉부로서 기능할 수 있다.
도 10은 도 1에 도시된 전자 디바이스에서 사용하기에 적합한 제3 입력 디바이스의 분해도를 도시한다. 도 8에 도시된 실시예에서와 같이, 입력 디바이스 스택(1000)은 반전되어 도시되어 있어, 커버 요소(1002)가 도면의 저부에 도시되어 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 추가 층들(1004)이 커버 요소(1002) 아래에 위치될 수 있다. 추가 층(들)은 잉크 층 및/또는 접착 층을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 회로 층(1006)은 커버 요소(1002) 아래에(또는 입력 디바이스 스택(1000) 내에 포함되는 경우 추가 층(들)(1004) 아래에) 위치될 수 있다. 제1 회로 층(1006)은 회로 기판 또는 가요성 회로와 같은 임의의 적합한 회로 층일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 회로 층(1006)은 제1 회로 층(1006) 상에 또는 제1 회로 층(1006) 내에 형성되고 제1 회로 층(1006)에 동작가능하게 연결된 생체 측정 센서(1008)를 포함한다. 비제한적인 예에 있어서, 생체 측정 센서(1008)는 지문 센서이다.
도 8에 도시된 실시예에서와 같이, 제1 회로 층(1006) 및 생체 측정 센서(1008)는 플라스틱 주형 또는 인클로저(1009) 내에 성형될 수 있다. 플라스틱 인클로저(1009)는 제1 회로 층(1006) 및 생체 측정 센서(1008)에 대한 환경적 밀봉부로 기능할 수 있다.
지지 층(1010)은 제1 회로 층(1006) 아래에 배치될 수 있다. 지지 층(1010)은 제2 회로 층(1018)에 전기적으로 연결된 회로부(1012, 1014, 1016)를 포함할 수 있다. 제2 회로 층(1018)은 가요성 회로 또는 회로 기판일 수 있다. 일부 실시예들에서, 회로부(1012, 1014 및/또는 1016)는 제1 회로 층(1006)상의 접점들(1020, 1022) 중 하나 또는 둘 모두에 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 회로부(1012, 1014, 및/또는 1016)의 적어도 일부분은 테두리(1026) 내의 개구(1024) 내로 연장될 수 있다.
유연성 층(1028)이 지지 층(1010) 아래에 위치된다. 도시된 실시예에서, 유연성 층(1028)은 유연성 층(1028)이 테두리(1026)의 내부 둘레 주위 및/또는 커버 요소(1002)의 주변 에지 주위에 존재하도록 허용하는 개구(1030)를 포함한다. 원형으로 도시되었지만, 유연성 층(1028)은 정사각형 또는 타원형과 같은 임의의 주어진 형상 및/또는 치수들을 가질 수 있다. 전술한 바와 같이, 일부 실시예들에서 유연성 층(1028)은 디바이스 스택(1000) 내의 다수의 개별 유연성 층들로서 구성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 유연성 층(1028)은 유연성 층(1028)이 입력 디바이스 스택(1000)의 적어도 일부분을 가로질러 연장되도록 개구(1024)를 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 유연성 층(1028)은 커버 요소(1002)의 저부 표면, 제1 회로 층(1006)의 저부 표면, 또는 커버 요소(1002)의 저부 표면의 일부분(예컨대, 커버 요소의 주변 에지 주위) 및 제1 회로 층(1006)의 저부 표면을 가로질러 연장될 수 있다.
유연성 층(1028)은 임의의 적합한 재료 또는 재료들의 조합으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 도시된 실시예에서 유연성 층(1028)은 힘 센서로서 기능하고, 도 5에 도시된 바와 같이 구성된다. 유연성 층(1028)은 개구(1024) 외부로 연장되는 유연성 층 미부(1032)를 포함한다(도 11 참조). 유연성 층 미부(1032)는 도 11과 관련하여 보다 상세히 기술된다.
구성된 경우, 커버 요소(1002) 및 입력 디바이스 스택(1000)의 다양한 층들(예컨대, 선택적인 하나 이상의 추가 층들(1004), 제1 회로 층(1006), 지지 층(1010), 및 유연성 층(1028))은 모두 테두리(1026) 내에 존재하게 된다. 도 11은 입력 디바이스가 조립된 경우 도 10에 도시된 제3 입력 디바이스의 단면도를 도시한다. 도시된 실시예에서, 테두리(1026)는 전자 디바이스의 하우징(1102)(예컨대, 도 1의 하우징(102))에 형성된 어퍼처(1100) 내에 위치된다. 테두리(1026) 내에는 커버 요소(1002), 제1 회로 층(1006), 생체 측정 센서(1008), 지지 층(1010), 제2 회로 층(1018), 및 유연성 층(1028)이 배치된다. 유연성 층 미부(1032)는 개구(1024)를 통해 테두리(1026) 외부로 연장된다.
도시된 실시예에서, 유연성 층(1028)은 도 5에 도시된 바와 같이 구성되고 용량성 힘 센서로서 기능한다. 유연성 층 미부(1032)는 제1 가요성 회로(1104) 및 제2 가요성 회로(1106)를 포함한다. 제1 및 제2 가요성 회로들(1104, 1106) 각각은 테두리(1026)의 내부 둘레 주위에 배치된 유연성 층(1028)의 적어도 일부분 내의 하나 이상의 전극들을 포함한다. 예를 들어, 일 실시예에서 전극(들)은 도 5와 관련하여 도시되고 기술된 바와 같이 구성될 수 있다.
가요성 회로들(1104, 1106)은 프로세싱 디바이스(도시되지 않음)에 동작가능하게 연결된다. 프로세싱 디바이스는 기준 또는 구동 신호가 가요성 회로들 중 하나(예컨대, 1104)에 의해 그 가요성 회로 내의 하나 이상의 전극들에 전송되게 하도록 구성된다. 다른 가요성 회로(예컨대, 1106)는 전극들에 의해 형성된 하나 이상의 커패시터들로부터 힘 신호들을 수신하고 힘 신호들을 프로세싱 디바이스(도시되지 않음)에 전송한다. 프로세싱 디바이스는 힘 신호들을 커버 요소(1002) 상에 가해지는 힘의 양과 상관시키도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 밀봉부(1108)가 테두리(1026)와 하우징(1102) 사이에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 밀봉부는 테두리(1026)의 외부 표면을 따라 형성된 오목부(1110) 내에 위치되는 O-링이다. 밀봉부(1108)는 액체, 오물, 및 먼지와 같은 오염물질들이 입력 디바이스 스택 및/또는 전자 디바이스에 진입하는 것을 방지하는 환경적 밀봉부로서 기능할 수 있다.
도 2 및 도 3, 도 8 및 도 9, 및 도 10 및 도 11에 도시된 실시예들은 단지 예시적이라는 것을 유의해야 한다. 다른 예들에서, 입력 디바이스는 도면들에 기술되고/되거나 도시된 것들보다 더 적거나 더 많은 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서 제1 회로 층(206, 806, 1006) 및 생체 측정 센서(208, 808, 1008)는 생략될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 스위치 요소(234)는 도 2b 및 도 3에 도시된 실시예에서 생략될 수 있거나, 스위치 요소(234)는 도 8 및 도 9 및/또는 도 10 및 도 11에 도시된 실시예들에 포함될 수 있다.
입력 디바이스(106)가 도 1에 원형 입력 디바이스로서 도시되어 있지만, 다른 실시예들이 이러한 구성에 제한되는 것은 아니다. 입력 디바이스는 임의의 주어진 형상 및/또는 치수들을 가질 수 있다. 유사하게, 도 2 내지 도 11에 도시된 컴포넌트들의 형상 및/또는 치수들은 단지 예시적일 뿐이다. 각각의 컴포넌트는 임의의 주어진 형상 및/또는 치수들을 가질 수 있다.
도 12는 하나 이상의 입력 디바이스들 내의 힘 센서를 포함할 수 있는 전자 디바이스의 일 예의 블록도를 도시한다. 전자 디바이스(1200)는 하나 이상의 프로세싱 디바이스들(1202), 메모리(1204), 하나 이상의 입력/출력 디바이스들(1206), 전원(1208), 하나 이상의 센서들(1210), 네트워크/통신 인터페이스(1212), 디스플레이(1214), 및 적어도 하나의 힘 센서(1218)를 포함하는 하나 이상의 입력 디바이스들(1216)을 포함할 수 있다. 이들 컴포넌트들 각각은 아래에서 더 상세히 기술된다.
하나 이상의 프로세서들(1202)은 전자 디바이스(1200)의 동작들의 일부 또는 모두를 제어할 수 있다. 프로세싱 디바이스(들)(1202)는 디바이스의 실질적으로 모든 컴포넌트들과 직접적으로 또는 간접적으로 통신할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 시스템 버스들(1220) 또는 다른 통신 메커니즘들은 프로세싱 디바이스(들)(1202), 메모리(1204), 입력/출력 디바이스(들)(1206), 전원(1208), 하나 이상의 센서들(1210), 네트워크/통신 인터페이스(1212), 디스플레이(1214), 입력 디바이스(들)(1216) 및/또는 힘 센서(들)(1218) 사이의 통신을 제공할 수 있다. 프로세싱 디바이스(들)(1202)는 데이터나 명령어들을 프로세싱, 수신, 또는 전송할 수 있는 임의의 전자 디바이스로서 구현될 수 있다. 추가적으로, 프로세싱 디바이스(1202)는 힘 센서(1218)로부터 힘 신호들을 수신하고 힘 신호들을 힘의 양과 상관시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세싱 디바이스들(1202)은 마이크로프로세서, 중앙 프로세싱 유닛(CPU), 응용 주문형 집적 회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 또는 다수의 그러한 디바이스들의 조합들일 수 있다. 본 발명에 기술된 바와 같이, 용어 "프로세싱 디바이스"는 단일의 프로세서나 프로세싱 유닛, 다수의 프로세서들, 다수의 프로세싱 유닛들, 또는 다른 적합하게 구성된 컴퓨팅 요소 또는 요소들을 내포하도록 의도되었다.
메모리(1204)는 전자 디바이스(1200)에 의해 사용될 수 있는 전자 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1204)는 전기 데이터 또는 오디오 파일들, 문서 파일들, 타이밍 및 제어 신호들, 및 이미지 데이터와 같은 콘텐츠를 저장할 수 있다. 메모리(1204)는 임의의 유형의 메모리로서 구성될 수 있다. 다만 예시를 들기 위한 것으로, 메모리(1204)는 랜덤 액세스 메모리, 판독 전용 메모리, 플래시 메모리, 탈착가능한 메모리, 또는 다른 유형들의 저장 요소들로서, 임의의 조합을 통해 구현될 수 있다.
하나 이상의 입력/출력 디바이스들(1206)은 사용자 또는 다른 전자 디바이스로 데이터를 전송하고/하거나 그로부터 수신할 수 있다. 예시적 입력/출력 디바이스(들)(1206)는 이에 제한되는 것은 아니나, 터치스크린 또는 트랙 패드, 마이크로폰, 진동 또는 햅틱 디바이스, 및/또는 스피커와 같은 터치 감응 입력 디바이스를 포함한다.
전원(1208)은 전자 디바이스(1200)에 에너지를 제공할 수 있는 임의의 디바이스를 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 전원(1208)은 하나 이상의 배터리들 또는 재충전가능 배터리들일 수 있거나, 전자 디바이스를 벽 콘센트와 같은 다른 전원에 연결하는 연결 케이블일 수 있다.
전자 디바이스(1200)는 전자 디바이스(1200) 상의 또는 전자 디바이스(1200) 내의 실질적으로 임의의 곳에 위치되는 하나 이상의 센서들(1210)을 또한 포함할 수 있다. 센서(1210) 또는 센서들은 이미지들, 대기압, 광, 터치, 온도, 열, 이동, 상대적 움직임, 생체 측정 데이터, 등과 같은, 그러나 이로 제한되지 않는, 실질적으로 임의의 유형의 특성을 감지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 센서(들)(1210)는 이미지 센서, 온도 센서, 광 또는 광학 센서, 가속력계, 자이로스코프, 자석, 기압계, 건강 모니터링 센서, 등일 수 있다.
네트워크 통신 인터페이스(1212)는 다른 전자 디바이스들로의 데이터 전송 또는 다른 전자 디바이스들로부터의 데이터 전송을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 네트워크 통신 인터페이스는 무선 및/또는 유선 네트워크 연결을 통해 전자 신호들을 전송할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 전송기 및 수신기 디바이스들이 서로 통신하는 것을 허용하기 위해 송신기 디바이스 및/또는 수신기 디바이스에 통신 신호가 전송된다. 무선 및 유선 네트워크 연결들의 예들은, 제한되지는 않으나, 셀룰러, Wi-Fi, 블루투스, 적외선(IR), 이더넷, 및 근거리 통신(NFC)을 포함한다.
디스플레이(1214)는 사용자에게 시각적 출력을 제공할 수 있다. 디스플레이(1214)는 액정 디스플레이(LCD) 기술, 발광 다이오드(LED) 요소, 유기 발광 디스플레이(OLED) 요소, 유기 전계발광(OEL) 요소, 또는 다른 유형의 디스플레이 요소를 사용하는 다중-터치 감지 터치스크린을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적합한 기술을 이용하여 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이(1214)는 사용자가 전자 디바이스(1200)와 상호작용하도록 허용하는 입력 디바이스로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이는 다중-터치 터치스크린 디스플레이일 수 있다.
전자 디바이스(1200)는 하나 이상의 입력 디바이스들(1216)을 더 포함한다. 각각의 입력 디바이스(1216)는 도 2 및 도 3, 도 8 및 도 9, 또는 도 10 및 도 11에 도시된 힘 센서들 중 하나로 구성되는 힘 센서(1218)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 프로세싱 디바이스(1202)는 힘 센서(들)(1218)로부터 수신된 힘 신호들을 프로세싱하고 힘 신호들을 힘의 양과 상관시킬 수 있다.
도 11은 다만 예시적이라는 것을 유의해야 한다. 다른 예들에서, 전자 디바이스는 도 11에 도시된 것들보다 더 적거나 더 많은 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 전자 디바이스는 시스템 내에 포함될 수 있으며, 도 11에 도시된 하나 이상의 컴포넌트들은 전자 디바이스로부터 분리되지만 전자 디바이스와 통신한다. 예를 들어, 전자 디바이스는 별개의 디스플레이와 동작가능하게 연결되거나 통신할 수 있다. 다른 예로서, 하나 이상의 애플리케이션들 또는 데이터가 전자 디바이스와 별개인 메모리 내에 저장될 수 있다. 다른 예로서, 전자 디바이스와 통신하는 프로세싱 디바이스는 전자 디바이스의 다양한 기능들을 제어할 수 있고/있거나 전자 디바이스로부터 수신된 데이터를 프로세싱할 수 있다. 일부 실시예들에서, 개별적 메모리 및/또는 프로세싱 디바이스는 클라우드-기반 시스템 또는 연관된 디바이스 내에 있을 수 있다.
전술한 설명은, 설명의 목적을 위해, 설명된 실시예들의 충분한 이해를 제공하기 위해 특정 명명법을 사용하였다. 그러나, 특정 상세사항들은 설명된 실시예들을 실시하는 데 필수적인 것은 아니라는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 명세서에 설명된 특정 실시예들의 전술한 설명들은 예시 및 설명의 목적을 위해 제시된다. 이들은 총망라하고자 하거나 실시예들을 개시된 정확한 형태들로 제한하려고 하는 것은 아니다. 많은 수정들 및 변형들이 상기 교시 내용들에 비추어 가능하다는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다.

Claims (24)

  1. 전자 디바이스와 함께 사용하기 위한 입력 디바이스로서,
    커버 요소;
    중심 개구를 갖고, 상기 커버 요소 아래에 인접하여 위치되는 유연성 층;
    상기 중심 개구 내에 적어도 부분적으로 그리고 상기 커버 요소 아래에 위치되고, 손가락이 상기 커버 요소에 접근하거나 접촉할 때 상기 손가락의 지문을 캡처하도록 구성된 지문 센서; 및
    상기 지문 센서 아래와 지지 요소 위에 위치되고, 상기 커버 요소에 인가된 힘 입력을 검출하도록 구성된 힘 센서를 포함하고,
    상기 유연성 층은 제1 층, 제2 층, 및 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 위치된 유연성 재료를 포함하는, 입력 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지문 센서는 제1 회로 층에 동작가능하게 연결되며, 상기 지문 센서 및 상기 제1 회로 층은 상기 커버 요소 아래에 위치되는, 입력 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 힘 센서는:
    하나 이상의 전극들의 제1 세트를 포함하는 제2 회로 층; 및
    상기 제2 회로 층으로부터 이격되고 하나 이상의 전극들의 제2 세트를 포함하는 제3 회로 층을 포함하며, 상기 제1 세트의 각각의 전극은 하나 이상의 커패시터들을 생성하기 위해 상기 제2 세트의 각자의 전극과 적어도 하나의 방향으로 정렬되는, 입력 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 층은 하나 이상의 전극들의 제1 세트를 포함하는 제1 회로 층을 포함하고,
    상기 제2 층은 하나 이상의 전극들의 제2 세트를 포함하는 제2 회로 층을 포함하고,
    상기 제1 세트의 각각의 전극은 하나 이상의 커패시터들을 생성하기 위해 상기 제2 세트의 각자의 전극과 적어도 하나의 방향으로 정렬되는, 입력 디바이스.
  5. 제1항에 있어서, 상기 유연성 층은 하나 이상의 개별 유연성 층들을 포함하는, 입력 디바이스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 커버 요소를 적어도 부분적으로 둘러싸는 테두리(trim)를 더 포함하는, 입력 디바이스.
  7. 제6항에 있어서, 상기 지지 요소는 상기 테두리에 부착되는, 입력 디바이스.
  8. 제6항에 있어서, 상기 지지 요소는 상기 테두리의 저부 표면을 포함하는, 입력 디바이스.
  9. 제8항에 있어서, 상기 커버 요소, 상기 지문 센서, 및 상기 힘 센서는 상기 테두리 내에 존재하는, 입력 디바이스.
  10. 제1항에 있어서, 상기 지지 요소 아래에 위치되고 상기 힘 입력이 주어진 힘의 양을 초과하는 경우 사용자 입력을 검출하도록 구성된 스위치 요소를 더 포함하는, 입력 디바이스.
  11. 전자 디바이스와 함께 사용하기 위한 입력 디바이스로서,
    커버 요소;
    중심 개구를 갖는 층 위의 하나 이상의 제1 힘 센서들 - 상기 하나 이상의 제1 힘 센서들은 상기 커버 요소 아래에 인접하여 위치되고, 각각의 제1 힘 센서는 상기 커버 요소에 인가된 제1 힘 입력을 검출하도록 구성됨 -;
    상기 중심 개구 내에 적어도 부분적으로 그리고 상기 커버 요소 아래에 위치되고 상기 커버 요소에 인가된 제2 힘 입력을 검출하도록 구성되는 제2 힘 센서
    를 포함하고,
    상기 제2 힘 센서 또는 상기 하나 이상의 제1 힘 센서들 중 적어도 하나는:
    하나 이상의 전극들의 제1 세트를 포함하는 제1 회로 층;
    상기 제1 회로 층으로부터 이격되고 하나 이상의 전극들의 제2 세트를 포함하는 제2 회로 층 - 상기 제1 세트의 각각의 전극은 하나 이상의 커패시터들을 생성하기 위해 상기 제2 세트의 각자의 전극과 적어도 하나의 방향으로 정렬됨 - ; 및
    상기 제1 회로 층과 상기 제2 회로 층 사이에 위치된 유연성 층
    을 포함하는, 입력 디바이스.
  12. 제11항에 있어서, 상기 커버 요소와 상기 제2 힘 센서 사이에 위치된 생체 측정 센서를 더 포함하는, 입력 디바이스.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제2 힘 센서 아래에 위치되고 상기 제1 힘 입력 또는 상기 제2 힘 입력이 주어진 힘의 양을 초과하는 경우 사용자 입력을 검출하도록 구성된 스위치 요소를 더 포함하는, 입력 디바이스.
  14. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 제1 힘 센서들 및 상기 제2 힘 센서는 상기 제1 힘 입력 및 상기 제2 힘 입력 둘 모두를 검출하는, 입력 디바이스.
  15. 제11항에 있어서, 상기 커버 요소를 적어도 부분적으로 둘러싸는 테두리를 더 포함하는, 입력 디바이스.
  16. 제15항에 있어서, 지지 요소가 상기 테두리에 부착되는, 입력 디바이스.
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  19. 전자 디바이스와 함께 사용하기 위한 입력 디바이스로서,
    커버 요소;
    중심 개구를 갖고, 상기 커버 요소 아래에 인접하여 위치되는 유연성 층;
    상기 중심 개구 내에 적어도 부분적으로 그리고 상기 커버 요소 아래에 위치되고, 손가락이 상기 커버 요소에 접근하거나 접촉할 때 상기 손가락의 지문을 캡처하도록 구성된 지문 센서; 및
    상기 지문 센서 아래와 지지 요소 위에 위치되고, 상기 커버 요소에 인가된 힘 입력을 검출하도록 구성된 힘 센서
    를 포함하고,
    상기 유연성 층은 하나 이상의 개별 유연성 층들을 포함하는, 입력 디바이스.
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