KR20170103026A - 용량성 감지에 기초한 힘 결정 - Google Patents

Abstract

디바이스의 표면 상에서의 터치의 위치 및 크기를 결정하도록 구성된 디바이스. 본 디바이스는 투명 터치 센서 상에서의 터치의 위치를 검출하도록 구성되어 있는 투명 터치 센서를 포함한다. 본 디바이스는 또한 투명 터치 센서의 주변부에 배치된 힘 감지 구조물을 포함한다. 힘 센서는 상부 용량성 플레이트 및 상부 용량성 플레이트의 한쪽 측면 상에 배치된 압축가능 요소를 포함한다. 힘 센서는 또한 상부 용량성 플레이트의 반대쪽에 있는 압축가능 요소의 측면 상에 배치된 하부 용량성 플레이트를 포함한다.

Description

용량성 감지에 기초한 힘 결정{FORCE DETERMINATION BASED ON CAPACITIVE SENSING}

관련 출원들에 대한 상호 참조

이 특허 협력 조약 특허 출원은 2013년 2월 8일자로 출원되고 발명의 명칭이 "용량성 감지에 기초한 힘 결정(Force Determination Based on Capacitive Sensing)"인 미국 가특허 출원 제61/762,843호, 및 2013년 9월 26일자로 출원되고 발명의 명칭이 "층 구조의 힘 센서(Layered Force Sensor)"인 미국 가특허 출원 제61/883,181호를 기초로 우선권을 주장하며, 이들 출원의 내용은 참조 문헌으로서 그 전체가 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 일반적으로 터치의 힘을 감지하는 시스템들 및 방법들에 관한 것이고, 상세하게는 디바이스의 표면에 가해지는 터치의 양 또는 크기를 검출 및 측정하는 디바이스와 일체로 되어 있는 용량성 힘 센서에 관한 것이다.

터치 디바이스는 일반적으로 디바이스의 표면 상에서 터치 입력을 수용할 수 있는 디바이스라고 특징지어질 수 있다. 입력은 명령, 제스처, 또는 다른 유형의 사용자 입력으로서 해석될 수 있는, 디바이스 상에서의 하나 이상의 터치들의 위치를 포함할 수 있다. 하나의 예에서, 터치 디바이스 상에서의 터치 입력은 컴퓨팅 시스템으로 중계되어, 예를 들어, 디스플레이 상의 요소들을 선택하는 것, 디스플레이 상의 요소들을 재배향시키거나 재배치하는 것, 텍스트를 입력하는 것, 및 사용자 입력을 비롯한, GUI(graphical user interface)와의 사용자 상호작용을 해석하는 데 사용될 수 있다. 다른 예에서, 터치 디바이스 상에서의 터치 입력은 컴퓨터 시스템으로 중계되어, 애플리케이션 프로그램과의 사용자 상호작용을 해석하는 데 사용될 수 있다. 사용자 상호작용은, 예를 들어, 오디오, 비디오, 사진, 프레젠테이션, 텍스트 등의 조작을 포함할 수 있다.

전형적으로, 터치 디바이스 상에서의 터치 입력은 디바이스 상에서의 터치의 위치로 제한된다. 그렇지만, 어떤 경우에, 디바이스에 가해지는 터치의 힘을 검출 및 측정하는 것도 유리할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 디스플레이 상의 컴퓨터 생성 객체를 비교적 가벼운 터치를 사용하여 제1 방식으로 조작하고, 대안적으로, 비교적 무거운 또는 보다 강렬한 터치를 사용하여 제2 방식으로 그 객체와 상호작용할 수 있다면 유리할 수 있을 것이다. 예로서, 사용자가 디스플레이 상의 컴퓨터 생성 객체를 비교적 가벼운 터치를 사용하여 이동시키고, 이어서 대안적으로, 동일한 컴퓨터에 대한 명령을 비교적 무거운 또는 보다 강렬한 터치를 사용하여 선택하거나 호출할 수 있다면 유리할 수 있을 것이다. 보다 일반적으로, 사용자가 터치의 힘에 따라 다수의 방식들로 입력을 제공할 수 있다면 유리할 수 있을 것이다. 예를 들어, 사용자는 가벼운 터치에 대해 제1 방식으로, 중간 터치에 대해 제2 방식으로, 그리고 무거운 터치에 대해 제3 방식으로, 기타로 해석되는 입력을 제공할 수 있다. 그에 부가하여, 사용자가 변하는 양의 힘을 사용하여 아날로그 입력을 제공할 수 있다면 유리할 수 있을 것이다. 이 유형의 입력은, 예를 들어, 시뮬레이트된 자동차 상의 가속 페달, 비행 시뮬레이터에서의 비행기의 조종면(control surface), 또는 유사한 응용들을 제어하는 데 유용할 수 있다. 사용자가 (어쩌면 햅틱 피드백을 갖는) 가상 현실(VR) 시뮬레이션에서 또는 증강 현실 프로그램에서 시뮬레이트된 신체 움직임 등과 같은 입력을 제공할 수 있는 것이 추가로 유리할 수 있다. 터치 디바이스 상에서 동시에 사용되고 있는 다수의 사용자 인터페이스 객체들 또는 요소들에 제공되는 다수의 터치들의 상대적 정도(예컨대, 힘) 및 위치들을 해석하기 위해 터치의 힘을 사용한다면 추가로 유리할 수 있을 것이다. 예를 들어, 사용자가 악기를 연주하는 애플리케이션에서 하나 초과의 요소를 누르는 것으로 인한 다수의 터치들을 해석하기 위해 터치의 힘이 사용될 수 있을 것이다. 상세하게는, 다수의 터치들의 힘이 피아노의 키(key)들 상에서의 사용자에 의한 다수의 터치들을 해석하는 데 사용될 수 있다. 이와 유사하게, 다수의 터치들의 힘이 (가속, 제동, 신호 전달, 및 회전에 대한 개별적인 컨트롤들을 가지는) 자동차를 제어하는 애플리케이션에서의 사용자의 다수의 터치들을 해석하는 데 사용될 수 있다.

본 출원은 사용자가 터치 디바이스(터치 감응 표면 등, 하나의 예는 터치 디스플레이임), 또는 다른 감압 입력 요소들(가상 아날로그 컨트롤 또는 키보드 등), 또는 다른 입력 디바이스에 접촉하는 것에 의해, 가해지는 힘의 양 또는 크기, 및 가해지는 힘의 양 또는 크기의 변화를 측정하거나 결정하는 데 사용될 수 있는 기법들을 제공한다. 이들 기법은 터치 디바이스, 터치 패드, 및 터치 스크린과 같은, 터치 인식, GUI의 터치 요소들, 및 애플리케이션 프로그램에서의 터치 입력 또는 조작을 사용하는 다양한 디바이스들에 포함될 수 있다. 본 출원은 또한 터치 디바이스에 접촉할 때 사용자에 의해, 가해지는 힘의 양 또는 크기, 및 가해지는 힘의 양 또는 크기의 변화를 측정하거나 결정하고, 그에 응답하여, 터치 디바이스의 사용자에게 이용가능한 부가의 기능들을 제공하는 데 사용될 수 있는 시스템들 및 기법들을 제공한다.

본 명세서에 기술된 특정 실시예들은 "힘 감지 구조물(force-sensing structure)" 또는 "힘 감응 센서(force sensitive sensor)"라고도 지칭되는 힘 센서에 관한 것이다. 힘 센서는 전자 디바이스 - 그의 하나의 예는 터치 감응 전기 디바이스 또는 간단히 터치 디바이스임 - 의 하우징과 일체로 되어 있을 수 있다. 샘플 힘 센서는 압축가능 요소(compressible element)에 의해 또는 공극(air gap)에 의해 분리되어 있는 상부 부분 및 하부 부분을 포함할 수 있다. 상부 부분은 상부 용량성 플레이트에 연결된 상부 몸체를 포함할 수 있고, 하부 부분은 하부 용량성 플레이트에 연결된 하부 몸체를 포함할 수 있다. 어떤 경우들에서, 상부 부분 및 하부 부분은 가해진 힘의 양 또는 크기를 측정하거나 검출하는 데 사용될 수 있는 커패시터를 형성한다. 다른 경우들에서, 상부 부분 및 하부 부분은 변형 게이지(strain gauge)와 같은 다른 유형의 힘 센서에 부착되어 있다. 압축가능 요소는 전형적으로 순응성(compliant) 또는 탄성(springy) 물질로 형성된다. 어떤 경우들에서, 압축가능 요소는 "변형가능 중간 몸체", 중간 요소, 또는 "압축가능 층"이라고 지칭된다.

하나의 실시예에서, 기법들은 경성 커버 유리를 가지는 터치 디바이스에 포함되는 힘 감응 센서를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치 디바이스는, 커버 유리의 가장자리에서 또는 커버 유리의 활성 디스플레이 영역에서, 커버 유리의 변위를 측정하는 것에 의해 터치 디바이스 상에 가해진 힘을 감지할 수 있다. 커버 유리는 탄력성 있는(resilient) 또는 탄성 기재 상에 설치될 수 있고, 따라서 가해진 힘은 (예컨대, 커버 유리의 표면에 수직인) 커버 유리의 Z-축을 따라 변위를 야기한다. 커버 유리의 가장자리들을 따라 있는 또는 커버 유리의 활성 디스플레이 영역에 있는 지점의 특정의 Z 변위를 감지하는 것에 의해, 가해진 힘의 [X, Y] 위치의 근사치가 결정될 수 있다. 다수의 힘들이 상이한 위치들에서 가해지는 경우, 힘 중심(force centroid)이 결정될 수 있고, 그로부터 하나 이상의 개별 힘들의 위치가 결정될 수 있다.

하나의 실시예에서, 커버 유리는 비교적 경성이고, 하나 이상의 용량성 센서들에 부착된 주변부를 따라 탑재된다. 이 경우에, 힘이 커버 유리 상의 [X, Y] 위치에서 가해질 때, 가해진 힘은 커버 유리의 X 축 또는 Y 축, 또는 이들의 조합 중 어느 하나를 중심으로 한 회전에 응답하여 일어날 수 있는 것과 같이, 커버 유리의 주변부의 하나 이상의 가장자리들에서 힘 벡터로서 분해될 수 있다. 이러한 경우에, 커버 유리의 하나 이상의 가장자리들 또는 가장자리들의 일부분들이 변위될 수 있고, 그 결과 하나 이상의 용량성 센서들에 의해 변위가 측정될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 용량성 센서들은, 사용자에게 용이하게 보이지 않게, 커버 유리의 가장자리에 있는 컬러 마스크(color mask) 또는 다른 광학적으로 불투명하거나 숨기는 요소 하에 배치될 수 있다. 하나 이상의 용량성 센서들은 이어서 비교적 경성인 커버 유리의 가장자리의 변위를 결정하는 데 사용될 수 있다. 프로세서는, 그 하나 이상의 용량성 센서들로부터의 정보를, 하나 이상의 터치 센서들로부터의 터치 위치 정보와 함께, 사용하여, 가해진 힘의 크기 및 힘이 가해지는 커버 유리 상의 [X, Y] 위치 둘 다를 결정할 수 있을 것이다.

이러한 실시예들에서, 비교적 경성인 커버 유리는 비교적 탄성이 있는(또는 탄력성이 있는) 주변부 마운트(perimeter mount) 상에 탑재될 수 있다. 제1 예에서, 주변부 마운트는 제1 및 제2 용량성 요소들을 포함할 수 있고, 제1 용량성 요소와 제2 용량성 요소 사이에 비교적 탄성이 있는 중간 요소와 같은 압축가능 요소가 배치되어 있다. 비교적 탄성이 있는 중간 요소는 제1 용량성 요소와 제2 용량성 요소 사이에 구성되거나 다른 방식으로 배치된 실리콘 요소들, 또는 다른 비교적 탄성이 있는 요소들을 비롯한 미세 구조물(microstructure)을 포함할 수 있다. 제2 예에서, 주변부 마운트는 커버 유리에 대해 탑재된 자기 용량성(self-capacitive) 또는 상호 용량성(mutual capacitive) 회로를 포함할 수 있고, 커버 유리의 과도한 변위에 대해 완충 작용을 하기 위해 비교적 탄성이 있는 요소가 배치되어 있다.

이러한 경우에, 비교적 경성인 커버 유리의 변위는 비교적 탄성이 있는 중간 요소를, 커버 유리의 변위에 따라, 압축시키거나 신장(stretch)시킬 수 있다. 이 경우에, 커버 유리와 주변부 마운트의 기재 사이의 거리의 변화를 측정하는 것에 의해, 커버 유리의 변위가 하나 이상의 용량성 센서들(상호 용량성이든 자기 용량성이든 이들의 혼합이든 관계없음)에 의해 측정되거나 검출될 수 있다. 이것은 프로세서가, 하나 이상의 용량성 센서들로부터 정보를 수신하여, 커버 유리의 변위의 위치 및 척도(measure)를 결정할 수 있게 한다. 이것은 프로세서가 커버 유리 상에서의 가해진 힘의 크기 및 위치를 결정할 수 있게 한다. 예를 들어, 힘이 커버 유리에 가해지는 경우, 프로세서는, 커버 유리의 피치(pitch), 경사(tilt), 또는 요(yaw)의 양 및 각도에 응답하여, 어느 위치에서 그 힘이 가해지고 있는지, 및 힘이 얼마나 가해지고 있는지의 척도를 결정할 수 있다.

하나의 실시예에서, 커버 유리는 비교적 변형가능하고, 주변부를 따라 배치되며, 하나 이상의 [X, Y] 위치들에서 커버 유리 아래에 배치된 하나 이상의 힘 센서들(용량성 센서 등)을 갖추고 있을 수 있다. 힘 센서들은 커버 유리에 가해진 힘으로 인한 변형의 양을 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 힘 센서들은, LCD 스택(stack) 또는 다른 디스플레이 회로 아래와 같이, (사용자에 대해) 커버 유리 아래에 배치된 용량성 센서들을 포함할 수 있다.

이러한 경우에, 힘이 커버 유리에 가해질 때, 하나 이상의 힘 센서들은 각자의 [X, Y] 위치 각각에서 커버 유리의 Z 변위를 측정할 수 있다. 이 구성에서, 하나 이상의 힘 센서들은 각각의 [X, Y] 위치에서의 커버 유리의 변형의 상대적 양을 나타내는 값들의 다차원 필드(multidimensional field)를 나타내는 정보를 제공할 수 있다. 이 정보로부터, 프로세서 또는 다른 회로는 가해진 힘의 중심을 결정할 수 있다. 이 정보로부터, 프로세서 또는 다른 회로는 힘이 가해지고 있는 하나 이상의 [X, Y] 위치들, 및 각각의 이러한 위치에서 가해지고 있는 힘의 크기를 결정할 수 있다.

하나의 실시예에서, 하나 이상의 힘 센서들은 온도의 변화 또는 다른 영향들에 비교적 내성이 있도록 구성되어 있다. 이 경우에, 하나 이상의 힘 센서들은 가해진 힘에 대해 비교적 알려진 양의 응답을 갖게 유지될 수 있고, 그 결과 비교적 일정한 양의 가해진 힘은 하나 이상의 힘 센서들로부터 비교적 일정한 응답을 제공할 것이다.

하나의 실시예에서, 커버 유리의 가장자리들에서 및 다른 위치들에서의 커버 유리에 대한 효과들이 실질적으로 조합되어 또는 결합되어 측정될 수 있다. 이 경우에, 가해진 힘의 척도를 제공하기 위해, 커버 유리의 가장자리들에 있는 하나 이상의 용량성 센서들로부터의 정보와 커버 유리에 대해 다른 위치들에 배치된 하나 이상의 용량성 센서들로부터의 정보가 결합될 수 있다. 그 정보의 조합 또는 결합에 응답하여, 프로세서 또는 다른 회로는 이어서 힘이 가해지고 있는 하나 이상의 [X, Y] 위치들, 및 각각의 이러한 위치에서 가해지고 있는 힘의 양 또는 크기를 결정할 수 있다.

다수의 실시예들이, 그들의 변형들을 비롯하여, 개시되어 있지만, 본 개시 내용의 또 다른 실시예들이 본 개시 내용의 예시적인 실시예들을 나타내고 설명하는 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로부터 통상의 기술자에게 명백하게 될 것이다. 알게 될 것인 바와 같이, 본 개시 내용은 다양한 명백한 양태들에서의 수정들을, 모두가 본 개시 내용의 사상 및 범주를 벗어나는 일 없이, 가능하게 한다. 따라서, 도면 및 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 사실상 제한적이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

도 1은 예시적인 터치 디바이스를 도시한 도면.
도 2a는 힘 감지 구조물을 가지는 예시적인 터치 디바이스의, 도 1의 라인 1-1을 따라 절취한 단면도.
도 2b는 대안의 힘 감지 구조물을 가지는 예시적인 터치 디바이스의, 도 1의 라인 1-1을 따라 절취한 단면도.
도 3은 힘 감지 구조물을 가지는 예시적인 터치 디바이스의, 도 2의 라인 2-2를 따라 절취한 단면도.
도 4는 힘 감지 구조물을 가지는 예시적인 터치 디바이스의, 도 2의 라인 2-2를 따라 절취한 단면도.
도 5는 힘 감지 구조물을 가지는 예시적인 터치 디바이스의, 도 2의 라인 2-2를 따라 절취한 단면도.
도 6은 용량성 힘 센서를 가지는 터치 디바이스의 일 실시예의 단면도.
도 7은 용량성 힘 센서를 가지는 터치 디바이스의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 8은 용량성 힘 센서를 가지는 터치 디바이스의 다른 실시예의 단면도.
도 9는 터치 I/O 디바이스와 컴퓨팅 시스템 사이의 예시적인 통신을 나타낸 도면.
도 10은 힘 감응 터치 디바이스를 포함하는 시스템의 개략도.
도 11a는 예시적인 작동 방법을 나타낸 도면.
도 11b는 다른 예시적인 작동 방법을 나타낸 도면.
도 12는 전기 커넥터 테일(electrical connector tail)을 가지는 힘 감응 구조물을 나타낸 도면.
도 13은 전기 커넥터 테일의 단면도.
도 14는 전기 커넥터 테일을 가지는 힘 감응 구조물을 제조하는 예시적인 방법을 나타낸 도면.

일반적으로, 실시예들은 힘을 감지하고, 간단한 이진 감지를 넘어, 다수의 상이한 레벨들의 힘을 구별할 수 있는 전자 디바이스의 형태를 취할 수 있다. 일부 실시예들은 힘 센서(예컨대, 힘 감응 센서, 힘 감지 요소, 또는 힘 감지 구조물)를 포함하는 인클로저를 가질 수 있다. 힘 센서는, 예를 들어, 디바이스의 하나 이상의 측벽들 또는 다른 표면들에 형성된 홈(groove), 컷아웃(cutout), 또는 개구부(aperture)에 포함될 수 있다. 힘 감지 요소는, 특정 실시예들에서, 주변부 전체, 측벽, 또는 일련의 측벽들을 따라 뻗어 있을 수 있다. 예를 들어, 힘 센서는 디바이스 내에 형성되는 내부 캐비티를 둘러쌀 수 있거나, 디바이스의 내부 주위에 다른 방식으로 뻗어 있을 수 있다. 힘이 상부 표면과 같은 디바이스의 외부에 가해질 때, 힘 센서는 힘을 검출하고 대응하는 입력 신호를 디바이스에 대해 생성할 수 있다.

일부 실시예들은, 단일의 힘 감지 구조물 또는 요소보다는, 전자 디바이스의 주변부 여기저기에 일정 간격으로 있는 다수의 힘 센서들을 포함할 수 있다. 게다가, 다수의 힘 센서들이 연속적인 어레이 또는 구조물을 형성할 필요가 없고, 서로로부터 분리되어 떨어져 있을 수 있다. 실시예들 간에, 간격이 변할 수 있기 때문에, 힘 센서들의 개수가 변할 수 있다. 각각의 힘 센서는 디바이스의 특정의 영역 내에서 인접한 또는 근방의 표면에 가해지는 힘을 감지할 수 있다. 이와 같이, 2개의 기본 힘 센서들 사이에 있는 점에 가해지는 힘은 둘 다에 의해 감지될 수 있다.

일반적으로, 힘 센서 또는 디바이스는 압축가능 요소에 의해 분리되어 있는 하나 이상의 용량성 플레이트들, 배선(trace)들, 가요선(flex)들 등을 포함할 수 있다. 힘이 디바이스 인클로저를 통해 힘 센서로 전달될 때, 압축가능 요소가 압축될 수 있고, 그로써 용량성 플레이트들을 서로 더 가까워지게 할 수 있다. 용량성 플레이트들 사이의 거리의 변화는 그들 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 커패시턴스의 변화를 인클로저에 가해지는 힘에 상관시킬 수 있고, 그로써 힘의 검출, 측정, 및 전자 디바이스에의 입력으로서의 사용을 용이하게 할 수 있다. "플레이트"라는 용어가 용량성 요소를 기술하는 데 사용될 수 있지만, 용량성 요소들이 경성일 필요는 없고 그 대신에 (배선 또는 가요선의 경우에서와 같이) 가요성일 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

1. 용어

이하의 용어는 예시적인 것이고, 결코 제한하는 것으로 의도되어 있지 않다.

"가해진 힘"이라는 어구 및 그의 변형들은 일반적으로 디바이스의 표면에 가해진 터치의 힘을 지칭한다. 일반적으로, 가해진 힘의 정도, 양, 또는 크기는 본 명세서에 기술된 기법들을 사용하여 검출 및 측정될 수 있다. 가해진 힘의 정도, 양, 또는 크기는 임의의 특정의 스케일을 가질 필요가 없다. 예를 들어, 가해진 힘의 척도는 선형, 로그, 또는 그렇지 않고 비선형일 수 있고, 가해진 힘, 터치의 위치, 시간 등에 관련된 하나 이상의 인자들에 응답하여 주기적으로(또는 비주기적으로와 같이 다른 방식으로, 또는 때때로 다른 방식으로) 조절될 수 있다.

"손가락"이라는 어구, 및 그의 변형들은 일반적으로 사용자의 손가락 또는 다른 신체 부위를 지칭한다. 예를 들어, 제한 없이, "손가락"은 사용자의 손가락 또는 엄지손가락의 임의의 부분 및 사용자의 손의 임의의 부분을 포함할 수 있다. "손가락"은 또한 사용자의 손가락, 엄지손가락, 또는 손에 끼워진 임의의 커버를 포함할 수 있다.

"터치"라는 어구 및 그의 변형들은 일반적으로 물체가 디바이스의 표면과 접촉하게 되는 동작을 지칭한다. 물체는 사용자의 손가락, 스타일러스 또는 다른 포인팅 물체(pointing object)를 포함할 수 있다. 예시적인 물체들은 하드 스타일러스(hard stylus), 소프트 스타일러스(soft stylus), 펜, 손가락, 엄지손가락, 또는 사용자의 손의 다른 부위를 포함한다. "터치"는 전형적으로 본 명세서에 기술된 기법들을 사용하여 검출되고 측정될 수 있는 가해진 힘 및 위치를 가진다.

이 문서를 읽은 후에, 통상의 기술자라면 용어에 대한 이 설명이 기법들, 방법들, 물리적 요소들, 및 시스템들(현재 공지되어 있든 그렇지 않든 관계없음)(본 출원을 읽은 후에 통상의 기술자에 의해 추론되거나 추론가능한 그의 확장들을 포함함)에 적용가능하다는 것을 잘 알 것이다. 마찬가지로, 본 명세서에서 기재된 임의의 치수들이 단지 예시를 위한 것이고 실시예마다 변할 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

2. 힘 감응 디바이스

하나의 실시예에서, 힘 감응 디바이스 및 시스템은 터치 디바이스의 회로 또는 다른 내부 요소들을 외부 물체들로부터 격리시킬 수 있는 (대부분의 또는 모든 위치들에서) 비교적 투명한 물질과 같은, 커버 유리 요소를 포함할 수 있다. "유리"라는 용어는 비교적 단단한 시트와 같은 특성의 물질을 지칭하고, 커버 유리 요소의 물질을 유리 물질로만 제한하지 않는다. 커버 유리 요소는, 예를 들어, 유리, 처리된 유리, 플라스틱, 처리된 플라스틱, 및 사파이어를 비롯한 각종의 물질들로 제조될 수 있다. 많은 경우에, 커버 유리가 투명하지만, 커버 유리가 완전히 또는 심지어 부분적으로 투명할 필요는 없다. 커버 유리는, 예컨대, 터치 디바이스에 대한 회로를 덮기 위해 그리고 사용자에 대한 터치 플레이트로서 역할하기 위해, 실질적으로 직각 형상(rectilinear shape)으로 배치될 수 있다. 커버 유리는 또한 응용에 따라 각종의 다른 형상들로 형성될 수 있다.

일부 실시예들에서, 커버 유리는 터치의 위치를 검출하도록 구성되어 있는 투명 또는 불투명 터치 센서와 일체로 되어 있거나 그에 부착되어 있다. 투명 터치 센서는 투명 전도성 라인들의 하나 이상의 어레이들로 형성되는 용량성 터치 센서일 수 있다. 예를 들어, 투명 터치 센서는 터치 감지 회로에 결합되어 동작하는 횡단 투명 전도성 라인들의 2개의 어레이로 형성된 상호 용량성 터치 센서일 수 있다. 이러한 투명 터치 센서는 커버 유리의 표면 상에서의 다수의 터치들을 검출하고 추적할 수 있을 것이다. 터치들은 커버 유리 상에서의 다수의 손가락 터치들, 다수의 스타일러스 터치들, 또는 상이한 유형의 터치들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 자기 용량성 터치 센서, 저항성 터치 센서 등을 비롯한, 다른 유형의 투명 터치 센서들이 또한 사용될 수 있다.

하나의 실시예에서, 커버 유리 요소는 금속, 엘라스토머, 플라스틱, 이들의 조합, 또는 어떤 다른 물질로 구성된 케이스와 같은, 터치 디바이스의 프레임 또는 하우징에 결합된다. 이러한 경우에, 터치 디바이스의 프레임은 커버 유리 요소가 배치되는 선반(shelf) 또는 렛지(ledge)를 포함할 수 있다. 커버 유리는 전형적으로 터치 디바이스에 대한 회로 위쪽에 배치된다. 예를 들어, 프레임은 커버 유리 요소의 가장자리가 배치되는 선반을 포함할 수 있고, 커버 유리 요소의 나머지(또는 그의 일부)는 터치 디바이스에 대한 회로 상에 배치된다.

본 명세서에 기술된 실시예들 중 다수에서, 힘 센서(예컨대, 힘 감지 구조물, 힘 감지 요소, 또는 힘 감응 센서)는 커버 유리 및 프레임 또는 하우징의 선반 또는 렛지 아래에 배치된다. 힘 센서는 전형적으로 압축가능 요소를 포함하고, 커버 유리와 프레임 또는 하우징 사이의 상대 변위를 검출하고 측정하도록 구성되어 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 커버 유리가 변위되는 양은 가해진 힘을 추정하는 데 사용될 수 있다. 이하의 실시예들은 이 변위를 검출하고 측정하는 상이한 기법들 및 방법들에 관한 것이다.

3. 힘 센서를 가지는 예시적인 디바이스들

도 1은, 본 명세서에 기술된 바와 같이, 하나 이상의 힘 감지 구조물들을 포함하는 예시적인 디바이스(100)를 도시한 것이다. 도 1과 관련하여, 디바이스(100)가 태블릿 컴퓨팅 디바이스로서 도시되어 있지만, 디바이스(100)가 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 웨어러블 디바이스, 터치 스크린 등을 비롯한 다수의 다른 디바이스들 중 임의의 것일 수도 있다는 것을 잘 알 것이다. 디바이스(100)는 다수의 측벽들 및 베젤(106)을 포함하는 인클로저(102)를 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 디바이스(100)는 보다 큰 표면 또는 인클로저 내에 플러시 탑재(flush-mounted)될 수 있고, 따라서 디바이스는 식별가능한 베젤 또는 측벽을 갖지 않을 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(100)는 그래픽 및/또는 텍스트 정보를 사용자에게 전달하기 위한, 커버 유리(104) 아래에 위치된 전자 디스플레이를 포함한다. 전자 디스플레이는 LCD(liquid crystal display), OLED(organic light omitting diode), 또는 다른 전자 디스플레이 컴포넌트를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이가 생략될 수 있다. 예를 들어, 커버 유리가 그래픽 및/또는 텍스트 정보를 사용자에게 전달하도록 구성되어 있지 않은 제어 버튼 또는 트랙 패드 상에 위치될 수 있다. (이러한 경우에, 커버 유리는 투명하지 않을 수 있다.)

도 1에 도시된 바와 같이, 디바이스는 디바이스를 외부 디바이스들 또는 요소들에 전기적으로 및 기계적으로 결합시키기 위한 다수의 포트들 및 메커니즘들을 포함한다. 입력 메커니즘들, 포트들 등은 전자 디바이스(100)의 버전들, 유형들, 및 스타일들 간에 변할 수 있다. 그에 따라, 그들은 도 1에서 이러한 디바이스들의 예로서만 그리고 동일한 위치들에 도시되어 있다.

도 2a는 도 1에 도시된, 라인 1-1을 따라 절취한 단면도를 나타낸 것이고, 이 단면도는 하나의 유형의 힘 감지 구조물을 가지는 디바이스(100)의 내부를 도시하고 있다. 인클로저(102)의 중앙 부분은 전자 회로, 기계적 구조물들, 및 다른 내부 요소들을 둘러싸고 있을 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이 베젤(106)은 디바이스(100)의 주변부 주위에 형성된다.

렛지(202)는 베젤(106)의 주변부를 따라 형성될 수 있다. 렛지(202)의 정확한 치수는 실시예들 간에 변할 수 있다. 이 실시예에서, 렛지(202)는 힘 감지 구조물(200)의 기재를 지지하도록 구성된 폭을 포함한다. 특정 실시예들에서, 힘 감지 구조물(200)의 기재는 렛지(202)의 상부에 인접하여 그에 부착될 수 있다. 마찬가지로, 도 2a에 도시된 바와 같이, 힘 감지 구조물(200)의 내측 가장자리는 베젤(106)의 내측 표면과 평행이고 대략 그와 정렬되어 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 힘 감지 구조물(200)의 내측 가장자리는 베젤(106)의 내측 가장자리로부터 오프셋되어 있을 수 있다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 단일의 힘 감지 구조물(200)이 인클로저(102)의 내부 캐비티(inner cavity) 전체를 둘러싸고 있을 수 있다. 즉, 힘 감지 구조물(200)은 디바이스의 주변부 전체를 따라 그리고 렛지(202)를 따라 뻗어 있을 수 있다. 이와 같이, 힘 감지 구조물(200)이 단일의 유닛 또는 요소로서 형성될 수 있다는 것을 잘 알 수 있다.

도 2b는 도 1에 도시된, 라인 1-1을 따라 절취한 대안의 단면도를 도시한 것이다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 디바이스(100b)는 대안의 힘 감지 구조물(200b)을 포함한다. 도 2b의 대안의 실시예에서, 다수의 힘 감지 구조물들(200b)이 베젤(106)의 주변부를 따라 있는 상이한 위치들에 배치될 수 있다. 이 예에서, 힘 감지 구조물(200b)은 전자 디바이스(100b)의 베젤(106)의 각각의 가장자리에 또는 그 근방에 배치된다. 그에 부가하여, 힘 감지 구조물(200c)은 베젤의 코너들 각각에 배치된다. 이와 같이, 도 2b에 도시된 예시적인 디바이스(100b)에서는, 8 개의 힘 감지 구조물들(200b, 200c)이 있다.

도 2b와 관련하여, 더 많거나 더 적은 수의 힘 감지 구조물들(200b)이 사용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 예를 들어, 3 개의 힘 감지 구조물(200b)이 사용될 수 있고, 각각 디바이스의 출력들을 비교하는 것에 의해 힘의 위치가 삼각측량될 수 있다. 대안적으로, 4 개 초과의 힘 감지 구조물(200b)의 어레이가 디바이스에 사용될 수 있다. 그에 부가하여, 도 2b에 도시된 힘 감지 구조물들 각각은, 예를 들어, 선형 또는 2차원 어레이로 되어 있는 다수의 개별 힘 감지 구조물들을 나타낼 수 있다. 그에 따라, 도 2b에 도시된 다양한 힘 감지 구조물들(200b)의 개수 및 배치는 예시적인 것에 불과하고, 다른 변동들이 가능하다.

도 3은 도 2a에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(100)의 2-2를 따라 절취한 단면도를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 커버 유리(104), 베젤(106), 및 힘 감지 구조물(300) 사이의 물리적 관계가 더 상세히 도시되어 있지만, 정확한 기하 형태, 크기, 허용 오차, 위치 등이 변할 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 힘 감지 구조물(300)은 커버 유리(104)의 일부분 아래에 탑재되거나 다른 방식으로 배치될 수 있다. 디스플레이 요소(304)도 마찬가지로 커버 유리(104) 아래에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 힘 감지 구조물(300)은 커버 유리(104)와 힘 감지 구조물(300) 사이에서 커버 유리 상에 증착된 잉크 또는 인쇄 층에 의해 외부에서 보이지 않도록 숨겨져 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 잉크 또는 인쇄 층이 생략될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 베젤(106)은, 베젤(106)의 표면으로부터 함몰되어 있고 힘 감지 구조물(300)을 지지하도록 구성되어 있는 렛지(202)에 인접해 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 베젤(106)의 내측 가장자리와 커버 유리(104)의 외측 가장자리 사이에 갭(302)이 존재할 수 있다. 갭은 인클로저(102)에 대한 커버 유리(104)의 자유로운 움직임을 가능하게 할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 힘 감지 구조물(300)은 다수의 층들을 포함한다. 이 예에서, 힘 감지 구조물은 변형가능 중간 몸체 또는 압축가능 요소(330)에 의해 분리된 상부 부분(310) 및 하부 부분(320)을 포함한다. 상부 부분(310)은 폴리이미드 가요성 물질(polyimide flex material)의 층으로 형성될 수 있는 상부 몸체(311)를 포함한다. 상부 부분(310)은 또한 상부 몸체(311)에 본딩되거나 그 위에 증착된 구리의 층으로 형성된 상부 용량성 플레이트(312)를 포함한다. 마찬가지로, 하부 부분(320)은 역시 폴리이미드 가요성 물질의 층으로 형성될 수 있는 하부 몸체(321)를 포함한다. 하부 부분(320)은 또한 하부 몸체(321)에 본딩되거나 그 위에 증착된 구리의 층으로 형성된 하부 용량성 플레이트(322)를 포함한다. 이 예에서, 폴리이미드 가요성 물질은 두께가 약 0.05 밀리미터이다. 그렇지만, 다른 두께들 및 다른 물질들이 힘 감지 구조물(300)을 형성하는 데 사용될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 이 예에서, 압축가능 요소(330)에 의해 분리되어 있는 상부 용량성 플레이트(312)와 하부 용량성 플레이트(322) 사이에 커패시턴스(커패시터 심볼로 도시됨)가 형성될 수 있다. 이 예에서, 압축가능 요소(300)는 ± 0.09 밀리미터의 허용 오차를 갖는 약 0.2 밀리미터 두께의 실리콘 물질로 형성된다. 다른 실시예들에서, 압축가능 요소(300)는 상이한 물질로 형성될 수 있고 상이한 두께를 가질 수 있다.

도 3에 도시된 힘 감지 구조물(300)은 사용자가 가한 힘을 검출하고 측정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 디바이스(100)에 힘을 가하기 위해 커버 유리(104)(또는, 디스플레이 및/또는 커버 유리가 없는 실시예들에서, 전자 디바이스(100)의 상부 표면)를 누를 수 있다. 커버 유리(104)는 힘에 응답하여 아래쪽으로 움직여, 힘 감지 구조물(300)의 압축가능 요소(330)를 압축시킬 수 있다. 어떤 경우들에서, 압축가능 요소(330)는 압축에 의해 납작하게 되고, 그 결과 제1 용량성 플레이트(312)와 제2 용량성 플레이트(322)가 서로 더 가까워지게 움직인다. 그 결과, 제1 용량성 플레이트(312)와 제2 용량성 플레이트(322) 사이의 커패시턴스가 변할 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 커패시턴스의 변화는, 관련 회로에 의해 검출되고 측정될 수 있으며 사용자에 의해 커버 유리(104)에 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, 각각, 상부 및 하부 몸체들(311, 321)로부터 바깥쪽으로 뻗어 있을 수 있다. 즉, 힘 감지 구조물(300)의 길이를 따라 있는 특정 위치들에서, 용량성 플레이트들(312, 322)의 일부분이 드러나 노출될 수 있다. 용량성 플레이트들의 노출된 부분은 전선, 전선관(conduit), 또는 다른 전기적 연결에의 연결을 용이하게 할 수 있고, 커패시턴스 변화를 측정하여 힘을 추정하기 위해 신호들이 힘 감지 구조물(300)과 관련 전자 회로 사이에서 전달될 수 있게 할 수 있다.

일부 실시예들에서, 제2 보조 구조물이 디바이스(100) 내에 또는 힘 감지 구조물의 세그먼트 내에 형성될 수 있다. 보조 구조물은 또한 압축가능 요소에 의해 분리된 상부 용량성 플레이트 및 하부 용량성 플레이트를 포함할 수 있다. 그렇지만, 보조 구조물이 커버 유리(104)에 의해 압축되도록 구성되지 않을 수 있고, 그 대신에, 디바이스를 둘러싸고 있는 환경 조건들의 변화를 참작하기 위해 사용되는 기준 커패시턴스로서 역할할 수 있다. 예를 들어, 흡수된 습기의 양의 변화로 인해 압축가능 요소(예컨대, 실리콘 물질)의 탄성(elasticity) 및/또는 압축성(compressibility)이 변할 수 있다. 이 경우에, 습기 함량의 변화를 참작하기 위해 압축가능 요소의 물리적 특성들의 변화를 (직접 또는 간접적으로) 측정하는 데 보조 구조물을 사용하는 것이 유리할 수 있다. 하나의 예에서, 보조 구조물은 압축가능 요소에 의해 분리된 상부 용량성 플레이트 및 하부 용량성 플레이트를 갖는 커패시터를 형성할 수 있다. 커패시터는 임의의 힘 감응 구조물과 별도로 보조 구조물의 플레이트들 사이의 커패시턴스를 모니터링하는 제2 전기 회로에 연결될 수 있다. 보조 구조물은 사용자가 커버 유리를 누를 때 어떤(또는 아주 적은) 압축도 경험하지 않지만 힘 감지 구조물과 동일하거나 유사한 환경에 여전히 노출되어 있도록 디바이스의 일부에 배치될 수 있다. 이와 같이, 보조 구조물의 플레이트들 사이의 커패시턴스의 임의의 변화는 순전히 흡수된 습기 및/또는 압축가능 요소(예컨대, 실리콘 물질)의 노후화로 인한 것일 수 있다. 보조 구조물로부터의 출력 신호는 압축가능 요소의 물리적 특성들에 영향을 미치는 환경 조건들의 변화를 보상하기 위해 힘 감응 구조물로부터의 판독치들을 조절하는 데 사용될 수 있다.

도 4 및 도 5는 힘 감응 구조물의 대안의 실시예들을 도시한 것이다. 구체적으로는, 도 4는 상부 용량성 플레이트(412)에 부착된 상부 몸체(411)를 포함하는 상부 부분(410)을 가지는 힘 감응 구조물(400)을 도시한 것이다. 힘 감응 구조물(400)은 또한 하부 용량성 플레이트(422)에 부착된 하부 몸체(421)를 포함하는 하부 부분(420)을 포함한다. 상부 및 하부 부분들(410, 420)은 압축가능 요소(430)에 의해 분리되어 있고, 커버 유리(104)에 가해지는 힘을 검출하기 위해 사용될 수 있는 커패시터를 형성한다. 도 4에 도시된 예에서, 상부 및 하부 용량성 플레이트들(412, 422)은 상부 및 하부 몸체들(411, 421)을 넘어 뻗어 있지 않다. 이 경우에, 힘 감응 구조물(400)과의 전기적 통신은 힘 감응 구조물(400)의 프로파일 내에 위치된 전기 단자 또는 전선관에 의해 용이하게 될 수 있다.

도 5는 힘 감응 구조물(500)을 포함하는 전자 디바이스(100)의 다른 대안의 실시예를 도시한 것이다. 이 실시예에서, 환경 시일(environmental seal)(550)이 습기, 먼지, 오물 및 다른 잠재적인 환경 오염 물질들의 유입을 방지하기 위해 커버 유리(104)와 힘 감응 구조물(500) 사이에 배치될 수 있다. 환경 시일(550)은, 예를 들어, 부나 고무(Buna rubber), 바이톤(Viton), EPDM 등과 같은 압출된 순응성 물질로 형성될 수 있다. 어떤 경우들에서, 환경 시일(550)은 디바이스(100)의 요소에 도포된 후에 경화되는 밀봉제 물질의 비드(bead)로서 형성된다.

선택적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 디바이스는 또한 환경 시일(550)에 대한 본딩 표면을 제공하기 위해 시일(550)과 커버 유리(104) 사이에 배치된 지지부(552)를 포함할 수 있다. 이 예에서, 지지부(552)는 커버 유리(104)에 부착되고, 따라서 인클로저(102)에 대해 이동가능하다. 이와 같이, 힘이 커버 유리(104)에 가해질 때, 커버 유리(104), 선택적인 지지부(552), 및 시일(550) 모두는 아래쪽으로 이동하여 힘 감지 구조물(500)을 압축시킬 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에서, 시일(550)은, 힘 감지 구조물(500)의 동작을 여전히 가능하게 하면서, 힘 감지 구조물(500)을 습기 및 외부 쓰레기로부터 격리시키기 위해 사용될 수 있다. 시일(550)에 부가하여 또는 그 대신에, 디바이스(100)는 또한 커버 유리(104)의 가장자리와 인클로저(102)의 일부분 사이에 위치된 하나 이상의 와이핑 시일(wiping seal)들을 포함할 수 있다. 게다가, 배플 시일(baffle seal) 또는 배플 멤브레인(baffle membrane)이 커버 유리(104)와 인클로저(102)의 일부분 사이에 설치될 수 있고, 배플 시일은 오염 물질들이 디바이스(100)의 내부 부분에 들어가지 못하게 구성된다.

일부 실시예들에서, 환경 시일(550)은 순응성이고, 다른 실시예들에서, 환경 시일(550)은 순응성이 아니며 경성일 수 있다. 경성 시일은 힘을 힘 감지 구조물(500)로 직접 전달하는 것에 의해 유리할 수 있는 반면, 순응성 또는 가요성 시일은 임의의 힘을 전달하기 전에 얼마간 압축될 수 있다. 어느 한 유형의 시일이 사용될 수 있지만, 힘 감응 구조물(500)의 출력이 가요성 시일의 압축에 의해 영향을 받을 수 있다.

도 6은 용량성 힘 센서를 가지는 디바이스의 다른 대안의 실시예를 도시한 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 터치 디바이스 케이스(605)(예컨대, 하우징)는 커버 유리 요소(610)를 보유하도록 형성되고 배치될 수 있다. 예를 들어, 터치 디바이스 케이스(605)는 사진 프레임의 형상을 가지는 것과 같이 직각 프레임(rectilinear frame)을 포함할 수 있고, 여기서 커버 유리 요소(610)는 (사진이 커버 유리 요소(620) 아래에 배치되는 경우에 그러한 것처럼) 사진 커버의 형상을 가진다. 터치 디바이스 케이스(605)는 굽힘(bending), 뒤틀림(warping), 또는 다른 물리적 왜곡에 대해 터치 디바이스 케이스(605)를 안정화시킬 수 있는 배킹(backing)(도시 생략) 또는 중간 프레임 요소(도시 생략)를 포함할 수 있다. 터치 디바이스 케이스(605)는 또한 (본 명세서에 기술된 것과 같은) 터치 디바이스에 대한 회로가 배치될 수 있는 공간을 정의할 수 있다. 이것은 터치 디바이스에 대한 회로가 외부 오염 물질들 또는 원하지 않는 터치로부터 그리고 굽힘 또는 뒤틀림, 또는 아마도 터치 디바이스에 대한 회로 오류들 또는 다른 문제들을 야기할 수 있는 다른 전기적 또는 물리적 효과들로부터 보호될 수 있는 효과를 가진다.

도 6에 도시된 바와 같이, 터치 디바이스 케이스(605)는, 터치 디바이스 케이스(605)의 기선(baseline)으로부터 위쪽으로의 돌출부 또는 외측 립(outer lip)에 의해 정의될 수 있고 X 방향 또는 Y 방향 중 어느 하나로의 커버 유리 요소(610)의 과도한 미끄러짐 또는 다른 움직임을 방지하기 위해 배치될 수 있는 것과 같은, 외측 가장자리(615)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, Z 방향은 일반적으로 커버 유리 요소(610)의 평면 및 터치 디바이스의 상부 표면에 실질적으로 수직(90도 각도로 있을 수 있지만, 이것이 요구되지는 않음)인 방향을 나타내는 반면, X 방향 및 Y 방향은 일반적으로 커버 유리 요소(610)의 동일한 평면 내에 실질적으로 있는(서로에 대해 90도 각도로 있을 수 있지만, 이것이 요구되지는 않음) 방향을 나타낸다.

도 6에 도시된 바와 같이, 커버 유리 요소(610) 및 외측 가장자리(615)는 그들 사이의 커버 유리 갭(620)을 정의하고, 그 결과 커버 유리 요소(610)는 터치 디바이스 케이스(605)와 맞닿게 부딪치거나 마찰하지 않는다. 하나의 실시예에서, 터치 디바이스는 커버 유리 요소(610)와 외측 가장자리(615) 사이에 배치된 선택적인 엘라스토머(625) 또는 다른 물질을 포함할 수 있다. 이것은, 터치 디바이스를 떨어뜨리거나, 치거나, 차거나, 또는 다른 방식으로 파국적으로 이동시키는 경우와 같이, 외측 가장자리(615)의 방향으로의 커버 유리 요소(610)의 갑작스런 가속의 경우에 충격 흡수를 제공하는 효과를 가질 수 있다. 예를 들어, 엘라스토머(625)는 커버 유리 요소(610)의 가장자리들 주위에 배치될 수 있고, 그 결과 O-링 형상 또는 유사한 형상을 형성할 수 있다. 엘라스토머(625)는 또한 먼지 또는 커버 유리 요소(610)와 외측 가장자리(615) 사이에서 미끄러지는 다른 물체들에 의해 야기될 수 있는 외부 물체 손상을 방지하거나 적어도 그를 막는 효과를 가질 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 터치 디바이스 케이스(605)는, 터치 디바이스 케이스(605)의 외측 가장자리(615)로부터 안쪽으로의 내부 돌출부 또는 내측 립(inner lip)에 의해 정의될 수 있고 커버 유리 요소(610)를 지지하도록 배치될 수 있는 것과 같은, 커버 유리 선반(630)을 포함한다. 예를 들어, 커버 유리 요소(610)는 커버 유리 선반(630) 상에 있을 수 있고, 이는 커버 유리 요소(610)가 터치 디바이스에 대한 회로 내로 미끄러지는 것을 방지할 수 있다. 대안의 실시예들에서, 터치 디바이스 케이스(605)는, 커버 유리 요소(610)를 지지하도록 배치된 내부 지지 요소에 의해 정의될 수 있는 것과 같은, 중간 프레임(도시 생략)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 중간 프레임은 터치 디바이스에 대한 회로의 적어도 일부를 지지하도록 배치된 비교적 중실(solid)(선택적인 구멍들이 없음)인 요소를 포함할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 디바이스는 힘 감지 구조물(600)을 포함한다. 이 예에서, 힘 감지 구조물(600)은 약 100 마이크로미터의 두께를 가지는 제1 감압 접착제(PSA) 층(635) 및 제1 가요성 회로(640)를 포함하는 제1 상부 부분을 포함한다. 제1 가요성 회로(640)는 전기 신호들을 전도하고 그리고/또는 용량성 플레이트로서 기능하도록 구성된 일련의 구동/감지 라인들을 포함한다. 힘 감지 구조물(600)은 또한 약 100 마이크로미터의 두께를 역시 가지는 것과 같은 제2 PSA 층(645) 및 신호들을 전도하고 용량성 플레이트로서 기능하기 위한 전도성 구동/감지 라인들을 역시 가지는 제2 가요성 회로(650)를 포함하는 하부 부분을 포함한다. 제1 가요성 회로(640) 및 제2 가요성 회로(650)는 구동/감지 라인들에 의한 제어에 응답하여 동작하도록 구성되어 있고, 용량성 센서를 형성할 수 있다. 이전의 실시예들과 관련하여 앞서 설명한 바와 같이, 힘 감지 구조물(600)의 상부 부분과 하부 부분 사이의 커패시턴스의 변화는 제1 가요성 회로(640)와 제2 가요성 회로(650) 사이의 편향의 양 또는 거리의 변화에 관련되어 있을 수 있다. (다른 실시예들에서, 하나 이상의 변형 게이지들이 용량성 센서 대신에 사용될 수 있다.) 하나의 예에서, 커버 유리 요소(610)가 (압력 또는 다른 가해진 힘 등에 의해) 경사져 있는 경우, 제1 가요성 회로(640)와 제2 가요성 회로(650)는, 경사의 축 및 위치에 대한 위치에 따라, 더 가깝게 되거나 더 멀리 떨어지게 될 수 있다. 본 명세서에 추가로 기술된 바와 같이, 제1 가요성 회로(640) 및 제2 가요성 회로(650)가 터치 디바이스 케이스(605) 상의 몇 개의 위치들에 복제될 수 있다.

힘 감지 구조물(600)은 전형적으로 커패시턴스의 변화를 검출하고 측정하도록 구성된 힘 감지 회로에 연결되어 동작한다. 커패시턴스의 변화를 측정하는 것에 의해, 힘 감지 회로는 하나 이상의 힘 감지 구조물들의 상대 변위를 추정하는 데 사용될 수 있고, 이 상대 변위는, 차례로, 커버 유리 요소(610)의 경사의 축 및 위치를 결정하는 데 사용될 수 있다. 게다가, 커패시턴스의 변화는 커버 유리 요소(610)에 가해지는 힘을 추정하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 힘 감지 회로는 프로세서를 포함하거나 그에 결합되어 있다.

하나의 실시예에서, 제1 가요성 회로(640)와 제2 가요성 회로(650) 사이의 영역은 실질적으로 비어 있는 공간(즉, 공기로 채워져 있음)을 정의할 수 있다. 대안의 실시예들에서, 제1 가요성 회로(640)와 제2 가요성 회로(650) 사이의 영역은 압축가능 층(655)을 포함할 수 있다. 제1 예에서, 제1 가요성 회로(640)와 제2 가요성 회로(650) 사이의 공간은 공간 내에 산재되어 있는 일련의 스프링 요소들을 포함할 수 있다. 이 경우에, 제1 가요성 회로(640) 및 제2 가요성 회로(650)는 스프링 힘에 의해 떨어져 유지되고 일반적으로 터치하지 않는다. 제2 예에서, 압축가능 층(655)은 일련의 실리콘 피라미드들 또는 일련의 실리콘 스프링들과 같은, 실리콘으로 적어도 부분적으로 구성된 미세 구조물을 포함할 수 있고, 그 결과 역시 제1 가요성 회로(640) 및 제2 가요성 회로(650)가 스프링 힘에 의해 떨어져 유지되고 일반적으로 터치하지 않는다.

앞서 개괄적으로 기술된 바와 같이, 커버 유리 요소(610)는 하나 이상의 터치들의 위치를 검출하도록 구성되어 있는 투명 터치 센서를 포함할 수 있다. 이전에 언급된 바와 같이, 투명 터치 센서는 터치 센서 회로에 결합된 투명 전도성 라인들의 하나 이상의 어레이들로 형성될 수 있다. 커버 유리 요소(610) 내에 통합될 수 있는 투명 터치 센서들의 유형들은 상호 용량성 센서, 자기 용량성 터치 센서, 및 저항성 터치 센서를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.

하나의 실시예에서, 제1 가요성 회로(640) 및 제2 가요성 회로(650) 위쪽에 있는 커버 유리 요소(610)의 영역은 잉크 마스크(660)로 덮여 있을 수 있다. 하나의 실시예에서, 잉크 마스크(660)는 커버 유리 요소(610)의 아래쪽에 그리고 제1 가요성 회로(640)의 위쪽에 배치되어 있다. 이것은 터치 디바이스의 사용자가 일반적으로 제1 가요성 회로(640) 또는 제2 가요성 회로(650) 중 어느 것도, 그들을 터치 디바이스 케이스(605)에 결합시키는 요소들 중 어느 것도, 커버 유리 요소(610)를, 또는 터치 디바이스에 대한 어떤 회로들(도시 생략)도 보지 못하는 효과를 가진다. 예를 들어, 터치 디바이스는 잉크 마스크(660)가 없는 곳에서는 커버 유리 요소(610)의 표면을 포함할 수 있고 잉크 마스크(660)가 존재하는 곳에서는 잉크 마스크의 표면을 포함할 수 있는, 표면(665)을 포함할 수 있다. 앞서 기술된 바와 같이, Z 방향(670)은 터치 디바이스의 표면(665)에 실질적으로 수직인 방향을 나타낼 수 있다.

하나의 실시예에서, 커버 유리 요소(610)와 외측 가장자리(615) 사이의 상호작용의 결과, 커버 유리 요소(610)의 외측 가장자리에 일련의 힘이 생길 수 있다. 일부 실시예들에서, 힘 감지 구조물(600)(또는 대안적으로 변형 게이지)은 커버 유리 요소(610)의 2 개 이상의 가장자리들에 배치된다. 2 개 이상의 힘 감지 구조물들 각각은 터치 디바이스 내의 힘 감지 회로에 결합되어 동작할 수 있고, 이들 힘을 검출하고 측정하는 데 사용될 수 있다. 그에 부가하여, 2 개 이상의 힘 감지 구조물들 각각에서의 상대 변위를 추정하는 것에 의해, 이 회로는 가해진 힘의 위치(즉, 법선 벡터의 위치)는 물론 가해진 힘의 양(즉, 법선 벡터의 크기)을 나타내는 커버 유리 요소(610)에 대한 법선 벡터를 결정하는 데 사용될 수 있다.

하나의 실시예에서, 커버 유리 요소의 경사의 양 또는 X 위치 및 Y 위치에서의 압력의 양에 응답하여 법선 벡터가 결정될 수 있다. 예를 들어, 커버 유리 요소의 주변부 상의 하나 이상의 가장자리들에 위치된 2 개 이상의 힘 감지 구조물들을 사용하여 일련의 변위들이 측정될 수 있다. 하나의 실시예에서, 변위들은 하나 이상의 가해진 힘들에 비례하거나 그에 상관될 수 있다. 총 힘 Fz가 커버 유리 요소의 가장자리들에서의 개별 힘들에 응답하여 결정될 수 있고, 중심 위치 (x0, y0)이 개별 힘들 간의 상관에 기초하여 결정될 수 있다. 이와 같이, 2 개 이상의 힘 감지 구조물들을 사용하여, 커버 유리 요소에 가해지는 실제 힘에 상관되어 있는 총 힘 Fz 및 중심 위치 (x0, y0)이 계산될 수 있다. 그에 부가하여, 커버 유리 요소 상에서의 다수의 손가락 터치들에 대한 크기(가해진 힘) 및 위치 둘 다를 분해하기 위해 다수의 힘 감지 구조물들에 의해 생성되는 신호들이 터치 센서의 출력(어쩌면 커버 유리 요소들 내에 통합되어 있음)과 결합될 수 있다.

도 7은 용량성 힘 센서를 가지는 디바이스의 다른 예시적인 실시예를 도시한 것이다. 이 디바이스는 LED, LCD 또는 OLED 디스플레이와 같은 디스플레이 영역과 일치할 수 있는(또는 그렇지 않을 수 있는) 터치 감응 영역(710)을 포함할 수 있다. 이 예에서, 터치 감응 영역(710)은 커버 유리 요소(610)와 일체로 되어 있는 투명 터치 센서로 형성된다.

도 7은 위쪽으로부터 본 터치 디바이스를 도시한 것이고, 터치 디바이스 케이스(605), 커버 유리 요소(610), 및 외측 가장자리(615)를 포함한다. 터치 디바이스는 또한 홈 버튼(705), 및 터치 감응 영역(710)(이곳에서 터치 디바이스는, 예를 들어, 용량성 터치 센서를 사용하여 하나 이상의 터치들의 위치를 결정할 수 있음)을 포함한다. 홈 버튼(705)은 부분적으로 또는 전체적으로 터치 감응 영역(710) 내에 있을 수 있거나, 터치 감응 영역(710)을 벗어나 위치될 수 있다.

하나의 실시예에서, 터치 디바이스의 형상은 X 방향 중심선(715x) 및 Y 방향 중심선(715y)과 같은, 한쌍의 중심선들(715)에 의해 표시될 수 있다. 터치 디바이스는, 터치 감응 영역(710)과 경계를 이루는 것과 같은, 하나 이상의 가장자리들을 따라, 일련의 힘 센서들(700)을 포함할 수 있다. 힘 센서들(700)은 도 3 내지 도 6과 관련하여 기술된 것들과 유사한 하나 이상의 용량성 힘 센서들로 형성될 수 있다. 대안적으로, 힘 센서들(700)은 변형 게이지와 같은, 가해진 힘을 감지할 수 있는 다른 디바이스들을 포함할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 디바이스는 터치 감응 영역(710)의 주변부의 하나 이상의 가장자리들을 따라 위치된 복수의 힘 센서들(700)을 포함할 수 있다. 각각의 힘 센서(700)는 압축가능 중간 층에 의해 분리된 적어도 2개의 용량성 플레이트들을 포함한다. 하나의 실시예에서, 일련의 힘 센서들(700)은 터치 감응 영역(710)의 투명 부분을 실질적으로 벗어나 배치될 수 있다. 예를 들어, 힘 센서들(700)은 (도 6을 참조하여 기술된 것과 유사하거나 동일한 바와 같이) 잉크 마스크(660) 아래에 위치될 수 있다. 이러한 경우에, 힘 센서들(700)은 힘 센서들(700)의 쌍들 사이의 게이지 간격(725)으로 그리고 힘 센서들(700)의 개별 힘 센서들과 터치 디바이스의 가장자리 사이의 가장자리 간격(730)으로 배치될 수 있다. 대안의 실시예들에서, 힘 센서들(700)은 디스플레이 스택(display stack) 아래에 배치되거나, 터치 감응 영역(710)에 대해 다른 위치에 위치될 수 있다. 힘 센서들(700)은 서로로부터 균등한 간격으로, 불균등한 간격으로, 반복하는 간격으로, 또는 필요에 따른 간격으로 있을 수 있다. 마찬가지로, 힘 센서들(700)은 터치 감응 영역(710)의 모든 측면들을 따라, 디바이스의 코너들에, 터치 감응 영역(710)의 전부가 아닌 일부 측면들을 따라, 또는 터치 감응 영역(710)의 단일의 가장자리를 따라 배치될 수 있다. 그에 따라, 도 7에 도시된 센서 분포는 제한하는 것이 아니라 샘플 부분 분포인 것으로 보아야 한다.

하나의 실시예에서, 각각의 힘 센서(700)는 제1 가요성 회로와 제2 가요성 회로 사이의 거리를 추정하기 위해 상관될 수 있는, 제1 가요성 회로와 제2 가요성 회로 사이의 커패시턴스의 양을 측정하도록 구성되어 있는 힘 감지 회로에 결합된다. 제1 가요성 회로와 제2 가요성 회로의 상대 위치는 앞서 논의된, 도 6에 도시된 구성과 유사할 수 있다. 앞서 기술된 실시예들과 유사하게, 제1 가요성 회로 상에 정의된 제1 감지 요소와 제2 가요성 회로 상에 정의된 제2 감지 요소 사이의 커패시턴스의 양은 프로세서를 포함할 수 있는 힘 검출 회로를 사용하여 검출되고 측정될 수 있다. 이러한 경우에, 가해진 힘의 양은 커버 유리 요소(610)에 가해지는 힘이 없을 때의 안정 위치(rest position)에 대한, 제1 가요성 회로와 제2 가요성 회로 사이의 거리의 상대 변화에 상관될 수 있다. 각각의 힘 센서(700)가 제1 가요성 회로 및 제2 가요성 회로로 형성될 수 있거나, 개별적인 요소일 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

대안의 실시예에서, 각각의 힘 센서(700)는 제1 가요성 회로와 제2 가요성 회로 사이의 저항의 양을 측정하도록 구성되어 있는 힘 감지 회로에 결합된다. 예를 들어, 제1 가요성 회로 및 제2 가요성 회로는 저항성 층에 의해 결합될 수 있다. 저항 또는 저항의 변화를 측정하는 것에 의해, 힘 감지 회로는 제1 가요성 회로와 제2 가요성 회로 사이의 거리를 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 가요성 회로와 제2 가요성 회로 사이의 저항의 양은 제1 가요성 회로와 제2 가요성 회로 사이의 거리에 상관될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 압축가능 저항성 층이 두께 또는 압축의 양에 따라 가변 저항률을 가지는 물질로 형성될 때 일어날 수 있다. 하나의 이러한 경우에서, 압축가능 저항성 층은 변형 게이지와 유사하게, 스프링 힘과 마찬가지로 증가하는 저항을 가지는 미세 구조물을 포함한다. 힘 감지 회로는 압축가능 저항성 층에서의 저항 또는 저항의 변화를 측정하는 것에 의해 가요성 회로들 사이의 거리를 추정할 수 있다.

도 7을 참조하면, 힘 센서들(700)은 일련의 힘 센서들(700)에 대응하는 (커버 유리 요소(610)의 가장자리를 따라 있는 상이한 위치들에서의) 일련의 거리들을 결정하도록 구성되어 있는 (프로세서를 포함하는) 힘 감지 회로에 결합되어 동작할 수 있다. 즉, 힘 감지 회로는 각각의 힘 센서에서의 측정된 커패시턴스에 기초하여 제1 가요성 회로와 제2 가요성 회로 사이의 거리를 추정할 수 있다. 하나의 실시예에서, 각각의 센서(700)에서의 변위들은 그 힘 센서들(700)의 위치들에서의 가해진 힘들에 상관된다. 도 6과 관련하여 앞서 기술된 기법과 유사하게, 총 힘 Fz가 개별 힘들의 추정치에 기초하여 결정될 수 있고, 중심 위치 (x0, y0)이 개별 힘들의 추정치의 가중에 기초하여 결정될 수 있다. 하나의 실시예에서, 총 힘 Fz 및 중심 위치 (x0, y0)의 값들에 따른 일련의 계산된 힘들 및 모멘트(moment)들이 일련의 힘 센서들(700) 각각에서의 변위들 및 힘들에 대한 관찰된 값들과 가장 잘 일치하도록 총 힘 Fz 및 중심 위치 (x0, y0)이 교정된다. 이와 같이, 다수의 힘 센서들을 사용하여, 디바이스에 가해지는 실제 힘에 상관되어 있는 총 힘 Fz 및 중심 위치 (x0, y0)이 계산될 수 있다. 그에 부가하여, 디바이스 상에서의 다수의 손가락 터치들에 대한 크기(가해진 힘) 및 위치 둘 다를 분해하기 위해 다수의 힘 센서들에 의해 생성되는 신호들이 터치 센서의 출력(어쩌면 커버 유리 요소들 내에 통합되어 있음)과 결합될 수 있다.

도 8은 용량성 힘 센서를 가지는 디바이스의 다른 예시적인 실시예를 도시한 것이다. 상세하게는, 도 8에 도시된 디바이스는 변형가능한 커버 유리 요소를 포함한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 커버 유리 요소(805)는 프레임 요소(810)에 결합될 수 있고, 프레임 요소(810)는 터치 디바이스 프레임(815)에 결합될 수 있다. 하나의 실시예에서, 커버 유리 요소(805)와 프레임 요소(810) 사이에 공간적 분리가 있다. 제1 예에서, 커버 유리 요소(805)는 약 0.90 mm의 두께를 가질 수 있지만, 이 특정의 두께는 예시적인 것에 불과하고 요구되는 것은 아니다. 제2 예에서, 프레임 요소(810)는 엘라스토머, 플라스틱을 포함할 수 있거나, 다른 물질들로부터의 구성을 포함할 수 있다. 커버 유리 요소(805)는 또한 그래픽 또는 텍스트 디스플레이를 제공하도록 구성된 터치 디바이스로부터의 디스플레이 스택과 같은, 디스플레이 스택(820) 위쪽에 배치될 수 있다.

하나의 실시예에서, 디스플레이 스택(820)은 직교 용량성 어레이에서의 구동 및 감지 라인들 또는 어레이에서의 개별 센서 구조물들을 위해 사용될 수 있는 것과 같은, 전극 패턴을 포함하는 반사체 시트(825) 위쪽에 배치될 수 있다. 반사체 시트(825)는 반사체 시트(825)와 다른 요소 사이의 커패시턴스를 위해 사용될 수 있는 것과 같은, 공극(830) 위쪽에 배치될 수 있다. 예를 들어, 공극(830)은 약 0.10 mm의 두께를 가질 수 있지만, 이 특정의 두께는 예시적인 것에 불과하고 요구되는 것은 아니다.

하나의 실시예에서, 공극(830)은 일련의 구동 및 감지 배선들/요소들을 포함할 수 있거나 개별 감지 배선들/요소들의 어레이로부터 형성될 수 있는 용량성 배선들 또는 요소들을 가지는 회로(835) 위쪽에 배치될 수 있다. 예를 들어, 회로(835)는 약 0.10 mm의 두께를 가질 수 있지만, 이 특정의 두께는 예시적인 것에 불과하고 요구되는 것은 아니다.

하나의 실시예에서, 회로(835)는 감압 접착제(PSA) 요소(840) 위쪽에 배치될 수 있다. 예를 들어, PSA 요소(840)는 약 0.03 mm의 두께를 가질 수 있지만, 이 특정의 두께는 예시적인 것에 불과하고 요구되는 것은 아니다.

하나의 실시예에서, PSA 요소(840)는 중간 플레이트 요소(845) 위쪽에 배치될 수 있다. 제1 예에서, 중간 플레이트 요소(845)는 약 0.25 mm의 두께를 가질 수 있지만, 이 특정의 두께는 예시적인 것에 불과하고 요구되는 것은 아니다. 제2 예에서, 중간 플레이트 요소(845)는 공극(830) 아래쪽에 있는, 공극(830)에 결합된 요소들을 지지할 수 있다.

하나의 실시예에서, 커버 유리 요소(805), 디스플레이 스택(820), 및 관련 요소들은 비교적 변형가능할 수 있다. 이것은 터치 디바이스의 표면에 가해진 힘이 공극(830) 근방의 요소들 사이의 거리의 변화, 및 공극(830) 근방에 배치된 회로들에 의해 측정된 커패시턴스의 변화를 야기할 수 있다는 효과를 가질 수 있다. 예를 들어, 반사체 시트(825)에 또는 회로(835)에 배치될 수 있는, 일련의 구동 및 감지 라인들 또는 개별 감지 요소들의 어레이가 공극(830)에 걸친 커패시턴스를 측정할 수 있다.

이러한 경우에, 공극(830)에 걸친 커패시턴스는 커버 유리 요소(805), 디스플레이 스택(820), 및 관련 요소들의 변형에 응답하여 변화를 겪을 것이다. 이것은 공극(830) 근방에 배치된 요소들이 커패시턴스의 변화를 측정할 수 있을 것이고 그에 응답하여 가해진 힘의 양 또는 크기를 결정할 수 있을 것이라는 효과를 가질 것이다.

일부 실시예들에서, 다수의 힘 센서들이 커버 유리 요소(805)의 영역 상에 형성될 수 있다. 하나의 실시예에서, 일련의 힘 센서들은, 힘 센서들 각각이 커버 유리 요소(805)의 영역 상에서 [X, Y] 위치에 배치되는 어레이와 같은, 직교 어레이로 배치될 수 있다. 예를 들어, 힘 센서들 각각은 구동 및 센서 요소들 사이의 상호 커패시턴스를 나타내거나 자기 커패시턴스를 나타내는 용량성 힘 센서를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 센서들 각각은 앞서 도 6과 관련하여 기술된 것과 같은 저항성 변형 게이지와 같은, 가해진 힘에 응답하여 저항의 변화를 나타내는 저항성 변형 게이지를 포함할 수 있다.

하나의 실시예에서, 가해진 힘은 가해진 힘의 실질적으로 근방에 있는 각각의 힘 센서에 영향을 미칠 수 있다. 가해진 힘은 가해진 힘의 양 및 가해진 힘의 [X, Y] 위치와 영향을 받는 힘 센서의 [X, Y] 위치 사이의 거리에 따라 상이한 방식으로 각각의 이러한 힘 센서에 영향을 미친다. 이것은 터치 디바이스 내의 프로세서 또는 다른 회로가 가해진 힘의 매핑을 결정할 수 있고, 그에 응답하여, 커버 유리 요소(805)의 일련의 [X, Y] 위치들 및 Z 변위를 결정할 수 있다는 효과를 가진다. 예를 들어, 커버 유리 요소(805)의 가장자리들을 따라 있는(또는 터치 감응 영역 내에 있는) 점들의 특정의 Z 변위는 가해진 힘의 [X, Y] 위치를 결정하는 데 사용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 커버 유리 요소(805)는 두께가 약 700 마이크로미터일 수 있지만, 이 두께는 실시예들 간에 변할 수 있다.

하나의 실시예에서, 하나 초과의 이러한 가해진 힘의 [X, Y] 위치 및 Z 변위를 결정하기 위해 동일하거나 유사한 정보가 사용될 수 있다. 다수의 힘들이 가해지는 이러한 경우들에서, 터치 디바이스 내의 프로세서 또는 다른 회로는 가해진 힘의 중심을 결정할 수 있고, 그로부터 터치 디바이스는 하나 이상의 개별 힘들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 이 정보로부터, 프로세서 또는 다른 회로는 힘이 가해지고 있는 하나 이상의 [X, Y] 위치들, 및 각각의 이러한 위치에서 가해지고 있는 힘의 양 또는 크기를 결정할 수 있다.

하나의 실시예에서, 커버 유리 요소(805)와 공극(830) 사이의 상호작용은 가해진 힘의 각각의 위치에서의 일련의 힘들을 정의한다. 터치 디바이스 내의 프로세서 또는 다른 회로는, 커버 유리 요소(805) 전체에 걸쳐 위치들에 분포되어 있는, (본 명세서에 기술된 것과 같은) 하나 이상의 용량성 감지 요소들을 사용하거나 하나 이상의 변형 게이지들을 사용하는 등에 의해, 이들 힘을 측정할 수 있다. 그 힘들에 응답하여, 이 회로는 가해진 힘의 하나 이상의 위치들 및 가해진 힘의 하나 이상의 양들 또는 크기들을 나타내는, 커버 유리 요소(805)에 대한 일련의 법선 벡터들을 결정할 수 있다.

하나의 실시예에서, 가해진 힘의 위치들이 커버 유리 요소(805) 상의 각각의 위치에서의, 앞서 기술된 바와 같이, X 및 Y 위치들 각각에서의 감지된 가해진 힘의 분포에 응답하여 결정될 수 있고, 따라서 가해진 힘의 Z 양을 각각의 이러한 위치에 할당할 수 있다. 제1 예에서, 가해진 힘의 총 중심(total centroid)이 감지된 가해진 힘의 분포에 응답하여 결정될 수 있다. 프로세서 또는 다른 회로는 이어서 각각의 개별적인 유망한 가해진 힘을 찾아내고, 그의 힘의 양을 식별하며, 그 식별된 힘을 각각의 위치에서의 감지된 가해진 힘으로부터 감산할수 있다. 이것은, 모든 이러한 개별적인 가해진 힘이 발견될 때까지, 각각의 가해진 힘을 개별적으로 식별하는 방법을 프로세서 또는 다른 회로에 제공하는 효과를 가질 수 있다.

하나의 실시예에서, 커버 유리 요소(805) 아래쪽에 있는, 상이한 힘 센서가 배치되어 있는 일련의 상이한 위치들 각각에서 힘의 양 또는 크기가 결정될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 힘 센서들이 커버 유리 요소(805) 아래쪽에 격자로 배치될 수 있다. 각각의 이러한 위치에서의 힘의 양을 가지면, 그 일련의 힘 양들의 가중된 중심(weighted centroid)이 각각의 가해진 힘이 측정되는 위치들의 가중합을 사용하여 계산될 수 있다. 이러한 중심을 결정하면, 프로세서는 가장 가까운 최대 힘 센서에 응답하여, 또는 터치 위치 센서에 응답하여, 또는 둘 다에 응답하여, 가장 가까운 국소 최대 힘을 결정할 수 있다. 가장 가까운 국소 최대 힘을 결정하였으면, 프로세서는 그 힘 및 각각의 힘 센서에 대한 그의 예상된 효과를 감산하고, 각각의 개별적인 가해진 힘이 결정될 때까지 프로세스를 반복할 수 있다. 대안의 실시예들에서, 그에 부가하여 또는 그 대신에, 다른 및 추가의 기법들이 사용될 수 있을 것이다.

4. 힘 감응 디바이스 시스템

도 9는 터치 I/O 디바이스와 컴퓨팅 시스템 사이의 예시적인 통신을 나타낸 것이다. 이 예에서, 터치 I/O 디바이스(901)는 조작자 또는 사용자에 의한 터치를 검출하기 위한 하나 이상의 센서들을 포함한다. 터치 디바이스(901)는 전자 신호들을 하나 이상의 센서들로부터 통신 채널(902)을 통해 컴퓨팅 시스템(903)으로 전송한다. 예시적인 컴퓨팅 시스템(903)은 도 10과 관련하여 이하에서 기술되고, 하나 이상의 컴퓨터 프로세서들 및 컴퓨터 실행가능 명령어들을 저장하기 위한 컴퓨터 판독가능 메모리를 포함한다. 터치 I/O 디바이스, 통신 채널(902) 및 컴퓨팅 시스템(903) 모두는 동일한 터치 디바이스의 일부로서 서로 통합될 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 실시예들은 유선 또는 무선 통신 채널(902)을 통해 컴퓨팅 시스템(903)과 상호작용하기 위해 터치 입력 및 힘 입력(예컨대, 어쩌면 터치 위치들 및 그 위치들에서의 가해진 힘을 포함함)을 수용할 수 있는 터치 I/O 디바이스(901)를 포함할 수 있다. 터치 I/O 디바이스(901)는 키보드, 마우스, 또는 어쩌면 다른 디바이스들과 같은 다른 입력 디바이스들 대신에 또는 그와 조합하여 컴퓨팅 시스템(903)에 사용자 입력을 제공하는 데 사용될 수 있다. 대안의 실시예들에서, 터치 I/O 디바이스(901)는 다른 입력 디바이스들과 함께, 예컨대, 마우스, 트랙패드, 또는 어쩌면 다른 포인팅 디바이스에 부가하여 또는 그 대신에, 사용될 수 있다. 하나 이상의 터치 I/O 디바이스들(901)은 컴퓨팅 시스템(903)에 사용자 입력을 제공하는 데 사용될 수 있다. 터치 I/O 디바이스(901)는 컴퓨팅 시스템(903)의 일체형 부분(예컨대, 랩톱 상의 터치 스크린)일 수 있거나, 컴퓨팅 시스템(903)으로부터 분리되어 있을 수 있다.

터치 I/O 디바이스(901)는 전체적으로 또는 부분적으로 투명이거나, 반투명이거나, 비투명(non-transparent)이거나, 불투명이거나, 이들의 임의의 조합인 터치 감응 및/또는 힘 감응 패널을 포함할 수 있다. 터치 I/O 디바이스(901)는 터치 스크린, 터치 패드, 터치 패드로서 기능하는 터치 스크린(예컨대, 랩톱의 터치 패드를 대체하는 터치 스크린), 임의의 다른 입력 디바이스와 결합되거나 그에 포함된 터치 스크린 또는 터치 패드(예컨대, 키보드 상에 배치된, 트랙패드 또는 다른 포인팅 디바이스 상에 배치된 터치 스크린 또는 터치 패드), 터치 입력을 수용하기 위한 터치 감응 표면을 가지는 임의의 다차원 물체, 또는 다른 유형의 입력 디바이스 또는 입출력 디바이스로서 구현될 수 있다.

하나의 예에서, 터치 I/O 디바이스(901)는 디스플레이의 적어도 일부분 상에 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 배치된 투명 및/또는 반투명 터치 감응 및 힘 감응 패널을 포함할 수 있는 터치 스크린이다. (터치 감응 및 힘 감응 패널이 디스플레이의 적어도 일부분 상에 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 배치된 것으로 기술되어 있지만, 대안의 실시예들에서, 터치 감응 및 힘 감응 패널의 실시예들에서 사용되는 회로 또는 다른 요소들의 적어도 일부분이 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 디스플레이의 적어도 일부분 아래에, 디스플레이의 적어도 일부분과 함께 사용되는 회로들과 인터리빙되어, 또는 다른 방식으로 배치될 수 있다.) 이 실시예에 따르면, 터치 I/O 디바이스(901)는 컴퓨팅 시스템(903)(및/또는 다른 소스)으로부터 전송되는 그래픽 데이터를 디스플레이하는 기능을 하고 사용자 입력을 수용하는 기능도 한다. 다른 실시예들에서, 터치 I/O 디바이스(901)는 터치 감응 및 힘 감응 컴포넌트들/디바이스들이 디스플레이 컴포넌트들/디바이스들과 일체로 되어 있는 일체형 터치 스크린으로서 구현될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 터치 스크린은 보조 그래픽 데이터 또는 주 디스플레이와 동일한 그래픽 데이터를 디스플레이하고 어쩌면 터치 위치들 및 그 위치들에서의 가해진 힘을 비롯한 터치 입력을 수용하기 위한 보조 또는 부가 디스플레이 화면으로서 사용될 수 있다.

터치 I/O 디바이스(901)는 디바이스(901) 상에서의 하나 이상의 터치들 또는 근방의 터치들의 위치, 그리고 적용가능한 경우, 그 터치들의 힘을, 터치 I/O 디바이스(901)에 근접하여, 하나 이상의 터치들 또는 근방의 터치들의 발생과 관련하여 측정될 수 있는 임의의 현상, 그리고 적용가능한 경우, 그 터치들의 힘 대신에 또는 그와 조합 또는 결합하여, 용량적, 저항적, 광학적, 음향적, 유도적, 기계적, 화학적 또는 전자기적 측정들에 기초하여, 검출하도록 구성될 수 있다. 검출된 터치들의 측정들, 그리고 적용가능한 경우, 그 터치들의 힘을 처리하여, 하나 이상의 제스처들을 식별 및 추적하기 위해 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합이 사용될 수 있다. 제스처는 터치 I/O 디바이스(901) 상에서의 정적 또는 비정적, 단일 또는 다중 터치들 또는 근방의 터치들, 그리고 적용가능한 경우, 그 터치들의 힘에 대응할 수 있다. 본질적으로 동시에, 인접하여, 연속적으로, 또는 다른 방식으로 탭핑하는 것, 누르는 것, 흔드는 것, 문지르는 것, 비트는 것, 배향을 변경하는 것, 변하는 압력으로 누르는 것 등과 같은 터치 I/O 디바이스(901) 상에서 특정의 방식으로 하나 이상의 손가락들 또는 다른 물체들을 움직이는 것에 의해 제스처가 수행될 수 있다. 제스처는 임의의 다른 손가락 또는 손가락들, 또는 신체 또는 다른 물체의 임의의 다른 부분에 의한 또는 그 사이에서의 모으기(pinching), 슬라이딩(sliding), 스와이프(swiping), 회전(rotating), 구부리기(flexing), 끌기(dragging), 탭핑, 밀기, 및/또는 해제, 또는 다른 움직임으로 특징지어질 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 한 명 이상의 사용자들에 의해 하나 이상의 손들로 또는 신체 또는 다른 물체의 임의의 다른 부분으로, 또는 이들의 임의의 조합으로 단일 제스처가 수행될 수 있다.

컴퓨팅 시스템(903)은 GUI(graphical user interface)를 디스플레이하기 위해 그래픽 데이터로 디스플레이를 구동할 수 있다. GUI는 터치 I/O 디바이스(901)를 통해 터치 입력, 그리고 적용가능한 경우, 그 터치 입력의 힘을 수용하도록 구성될 수 있다. 터치 스크린으로 구현되어 있는 경우, 터치 I/O 디바이스(901)는 GUI를 디스플레이할 수 있다. 대안적으로, GUI는 터치 I/O 디바이스(901)와 분리되어 있는 디스플레이 상에 디스플레이될 수 있다. GUI는 인터페이스 내의 특정의 위치들에 디스플레이되는 그래픽 요소들을 포함할 수 있다. 그래픽 요소들은 가상 스크롤 휠, 가상 키보드, 가상 노브 또는 다이얼, 가상 버튼, 가상 레버, 임의의 가상 UI 등을 비롯한 각종의 디스플레이된 가상 입력 디바이스들을 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 사용자는 GUI의 그래픽 요소들과 연관되어 있을 수 있는 터치 I/O 디바이스(901) 상의 하나 이상의 특정의 위치들에서 제스처들을 수행할 수 있다. 다른 실시예들에서, 사용자는 GUI의 그래픽 요소들의 위치들과 독립적인 하나 이상의 위치들에서 제스처들을 수행할 수 있다. 터치 I/O 디바이스(901) 상에서 수행되는 제스처들은 GUI 내의 커서, 아이콘, 미디어 파일, 목록, 텍스트, 영상의 전부 또는 일부분 등과 같은 그래픽 요소들을 직접 또는 간접적으로 조작하거나, 제어하거나, 수정하거나, 이동시키거나, 작동시키거나, 개시하거나, 일반적으로 그에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 터치 스크린의 경우에, 사용자는 터치 스크린 상의 그래픽 요소 상에서 제스처를 수행하는 것에 의해 그래픽 요소와 직접 상호작용할 수 있다. 대안적으로, 터치 패드는 일반적으로 간접적 상호작용을 제공한다. 제스처들은 또한 디스플레이되지 않은 GUI 요소들에도 영향을 미칠 수 있거나(예컨대, 사용자 인터페이스가 나타나게 함), 컴퓨팅 시스템(903) 내의 다른 동작들에 영향을 미칠 수 있다(예컨대, GUI, 애플리케이션, 또는 운영 체제의 상태 또는 모드에 영향을 미침). 제스처들은 디스플레이된 커서와 결합하여 터치 I/O 디바이스(901) 상에서 수행될 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 예를 들어, 제스처들이 터치 패드 상에서 수행되는 경우에, 커서(또는 포인터)가 디스플레이 화면 또는 터치 스크린 상에 디스플레이될 수 있고, 디스플레이 화면 상의 그래픽 객체들과 상호작용하기 위해, 커서가 터치 패드 상에서의 터치 입력, 그리고 적용가능한 경우, 그 터치 입력의 힘을 통해 제어될 수 있다. 제스처들이 터치 스크린 상에서 직접 수행되는 다른 실시예들에서, 사용자는, 터치 스크린 상에 디스플레이되는 커서 또는 포인터를 사용하거나 사용하지 않고, 터치 스크린 상의 객체들과 직접 상호작용할 수 있다.

터치 I/O 디바이스(901) 상에서의 터치 또는 근방의 터치들, 그리고 적용가능한 경우, 그 터치들의 힘에 응답하여 또는 그에 기초하여, 피드백이 통신 채널(902)을 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 피드백이 광학적으로, 기계적으로, 전기적으로, 후각적으로, 음향적으로, 햅틱적으로, 기타로, 또는 이들의 임의의 조합으로 그리고 가변적 또는 비가변적 방식으로 전송될 수 있다.

이전에 언급된 바와 같이, 터치 I/O 디바이스, 통신 채널(902), 및 컴퓨팅 시스템(903) 모두는 터치 디바이스 또는 다른 시스템 내에 통합될 수 있다. 터치 디바이스 또는 시스템은 통신 디바이스(예컨대, 휴대폰, 스마트폰), 멀티미디어 디바이스(예컨대, MP3 플레이어, TV, 라디오), 휴대용 또는 핸드헬드 컴퓨터(예컨대, 태블릿, 넷북, 랩톱), 데스크톱 컴퓨터, 올인원(all-in-one) 데스크톱, 주변 디바이스, 또는 이 유형의 디바이스들 중 2 개 이상의 조합들을 비롯한, 도 10에 도시된 시스템 아키텍처를 포함하도록 구성가능한 임의의 다른 (휴대용 또는 비휴대용) 시스템 또는 디바이스(이들로 제한되지 않음)를 비롯한 휴대용 또는 비휴대용 디바이스일 수 있다.

도 10은 일반적으로 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 매체들(1001), 처리 시스템(1004), 입출력(I/O) 서브시스템(1006), 어쩌면 RF(radio frequency) 또는 다른 주파수 회로(1008)와 같은 전자기 주파수 회로 및 오디오 회로(1010)를 포함하는 시스템(1000)의 하나의 실시예의 블록도를 도시한 것이다. 이들 컴포넌트는 하나 이상의 통신 버스들 또는 신호 라인들(1003)에 의해 결합될 수 있다. 각각의 이러한 버스 또는 신호 라인은 1003-X 형태로 표시될 수 있고, 여기서 X는 고유 수일 수 있다. 버스 또는 신호 라인은 컴포넌트들 사이에서 적절한 유형의 데이터를 전달할 수 있고; 각각의 버스 또는 신호 라인은 다른 버스들/라인들과 상이할 수 있지만, 일반적으로 유사한 동작들을 수행할 수 있다.

도 10에 도시된 아키텍처가 시스템(1000)의 하나의 예시적인 아키텍처에 불과하다는 것과 시스템(1000)이 도시된 것보다 더 많거나 더 적은 수의 컴포넌트들 또는 상이한 구성의 컴포넌트들을 가질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 하나 이상의 신호 처리 및/또는 ASIC(application specific integrated circuit)들을 비롯한 도 10에 도시된 다양한 컴포넌트들이 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 디바이스들로 정보를 송신하고 수신하기 위해 사용되며, 이 기능을 수행하기 위한 공지된 회로를 포함한다. RF 회로(1008) 및 오디오 회로(1010)는 주변장치 인터페이스(peripherals interface)(1016)를 통해 처리 시스템(1004)에 결합되어 있다. 인터페이스(1016)는 주변장치들과 처리 시스템(1004) 간의 통신을 설정하고 유지하기 위한 다양한 공지의 컴포넌트들을 포함한다. 오디오 회로(1010)는 오디오 스피커(1050) 및 마이크(1052)에 결합되고, 사용자가 다른 사용자들과 실시간으로 통신할 수 있게 하기 위해 인터페이스(1016)로부터 수신되는 음성 신호들을 처리하기 위한 공지의 회로를 포함한다. 일부 실시예들에서, 오디오 회로(1010)는 헤드폰 잭(도시 생략)을 포함한다.

주변장치 인터페이스(1016)는 시스템의 입력 및 출력 주변장치들을 프로세서(1018) 및 컴퓨터 판독가능 매체(1001)에 결합시킨다. 하나 이상의 프로세서들(1018)은 제어기(1020)를 통해 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 매체들(1001)과 통신한다. 컴퓨터 판독가능 매체(1001)는 하나 이상의 프로세서들(1018)에 의한 사용을 위한 코드 및/또는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 디바이스 또는 매체일 수 있다. 매체(1001)는 캐시, 메인 메모리 및 보조 메모리(secondary memory)(이들로 제한되지 않음)를 비롯한 메모리 계층구조(memory hierarchy)를 포함할 수 있다. 메모리 계층구조는 RAM(예를 들어, SRAM, DRAM, DDRAM), ROM, FLASH, 자기 및/또는 광 저장 디바이스들(디스크 드라이브, 자기 테이프, CD(compact disk) 및 DVD(digital video disc) 등)의 임의의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 매체(1001)는 또한 (신호들이 변조되는 반송파를 사용하거나 사용하지 않고) 컴퓨터 명령어들 또는 데이터를 나타내는 정보 포함 신호(information-bearing signal)를 전달하기 위한 전송 매체도 포함할 수 있다. 예를 들어, 전송 매체는 인터넷(월드 와이드 웹(World Wide Web)이라고도 지칭됨), 인트라넷(들), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide Local Area Network), SAN(Storage Area Network), MAN(Metropolitan Area Network) 등(이들로 제한되지 않음)을 비롯한 통신 네트워크를 포함할 수 있다.

하나 이상의 프로세서들(1018)은 시스템(1000)의 다양한 기능들을 수행하기 위해 매체(1001)에 저장된 다양한 소프트웨어 컴포넌트들을 실행한다. 일부 실시예들에서, 소프트웨어 컴포넌트들은 운영 체제(1022), 통신 모듈(또는 명령어들의 집합)(1024), 터치 및 가해진 힘 처리 모듈(또는 명령어들의 집합)(1026), 그래픽 모듈(또는 명령어들의 집합)(1028), 및 하나 이상의 애플리케이션들(또는 명령어들의 집합)(1030)을 포함한다. 이들 모듈 및 앞서 살펴본 애플리케이션 각각은 앞서 기술된 하나 이상의 기능들 및 본 출원에 기술된 방법들(예컨대, 본 명세서에 기술된 컴퓨터 구현 방법들 및 다른 정보 프로세싱 방법들)을 수행하기 위한 명령어들의 집합에 대응한다. 이들 모듈(즉, 명령어들의 집합)은 개별적인 소프트웨어 프로그램들, 프로시저(procedure)들 또는 모듈들로서 구현될 필요가 없고, 따라서 이들 모듈의 다양한 부분집합들이 다양한 실시예들에서 조합되거나 다른 방식으로 재배열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 매체(1001)는 앞서 언급된 모듈들 및 데이터 구조들의 부분집합을 저장할 수 있다. 게다가, 매체(1001)는 앞서 기술되지 않은 추가의 모듈들 및 데이터 구조들을 저장할 수 있다.

운영 체제(1022)는 일반적인 시스템 작업들(예컨대, 메모리 관리, 저장 디바이스 제어, 전력 관리 등)을 제어 및 관리하기 위한 다양한 프로시저들, 명령어들의 세트들, 소프트웨어 컴포넌트들 및/또는 드라이버들을 포함하고 다양한 하드웨어 컴포넌트들과 소프트웨어 컴포넌트들 간의 통신을 용이하게 한다.

통신 모듈(1024)은 하나 이상의 외부 포트들(1036)을 통한 또는 RF 회로(1008)를 통한 다른 디바이스들과의 통신을 용이하게 하고, RF 회로(1008) 및/또는 외부 포트(1036)로부터 수신되는 데이터를 처리하기 위한 다양한 소프트웨어 컴포넌트들을 포함한다.

그래픽 모듈(1028)은 디스플레이 표면 상에 그래픽 객체들을 렌더링, 애니메이션화 및 디스플레이하기 위한 다양한 공지의 소프트웨어 컴포넌트들을 포함한다. 터치 I/O 디바이스(1012)가 터치 감응 및 힘 감응 디스플레이(예컨대, 터치 스크린)인 실시예들에서, 그래픽 모듈(1028)은 터치 감응 및 힘 감응 디스플레이 상에 객체들을 렌더링, 디스플레이, 및 애니메이션화하기 위한 컴포넌트들을 포함한다.

하나 이상의 애플리케이션들(1030)은 브라우저, 주소록, 연락처 목록, 이메일, 인스턴트 메시징, 워드 프로세싱, 키보드 에뮬레이션, 위젯, JAVA-지원 애플리케이션, 암호화, 디지털 저작권 관리, 음성 인식, 음성 복제, 위치 결정 기능(location determination capability)(본 명세서에서 때때로 "GPS"라고도 지칭되는, 글로벌 위치 확인 시스템(global positioning system)에 의해 제공되는 것 등], 음악 플레이어 등(이들로 제한되지 않음)을 비롯한 시스템(1000) 상에 설치되는 임의의 애플리케이션들을 포함할 수 있다.

터치 처리 모듈(1026)은 터치 I/O 디바이스 제어기(1032)를 통해 I/O 디바이스(1012)로부터 수신되는 터치 입력 및 가해진 힘 입력을 수신하고 처리하는 것(이들로 제한되지 않음)을 비롯한, 터치 I/O 디바이스(1012)와 연관된 다양한 작업들을 수행하기 위한 다양한 소프트웨어 컴포넌트들을 포함한다. 어떤 경우들에서, 터치 처리 모듈(1026)은 힘 센서(1060)를 작동시키기 위한 컴퓨터 명령어들을 포함한다. 예를 들어, 터치 처리 모듈(1026)은 도 11a 및 도 11b의 프로세스들(1100 및 1150)과 관련하여 이하에서 기술되는 하나 이상의 동작들을 수행하기 위한 명령어들을 포함할 수 있다. 어떤 경우들에서, 터치 처리 모듈(1026)은 힘 센서(1060)의 동작에서 구현될 수 있는 파라미터들 또는 설정치들을 포함한다.

I/O 서브시스템(1006)은 다양한 기능들을 제어하거나 수행하기 위해 터치 I/O 디바이스(1012) 및 하나 이상의 I/O 디바이스들(1014)에 결합된다. 사용자 터치 입력 및 가해진 힘 입력을 처리하기 위한 다양한 컴포넌트들(예컨대, 스캐닝 하드웨어)을 포함하는 터치 I/O 디바이스(1012)는 터치 I/O 디바이스 제어기(1032)를 통해 처리 시스템(1004)과 통신한다. 하나 이상의 다른 입력 제어기들(1034)은 전기 신호들을 다른 I/O 디바이스들(1014)로부터/로 수신/송신한다. 다른 I/O 디바이스들(1014)은 물리적 버튼, 다이얼, 슬라이더 스위치, 스틱, 키보드, 터치 패드, 부가의 디스플레이 화면, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.

터치 스크린으로서 구현되는 경우, 터치 I/O 디바이스(1012)는 GUI에서 시각적 출력을 사용자에게 디스플레이한다. 시각적 출력은 텍스트, 그래픽, 비디오, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 시각적 출력의 일부 또는 그 전부는 사용자 인터페이스 객체들에 대응할 수 있다. 터치 I/O 디바이스(1012)는 사용자로부터의 터치 입력 및 가해진 힘 입력을 수용하는 터치 감응 및 힘 감응 표면을 형성한다. 터치 I/O 디바이스(1012) 및 터치 스크린 제어기(1032)는 (매체(1001) 내의 임의의 연관된 모듈들 및/또는 명령어들의 집합들과 함께) 터치 I/O 디바이스(1012) 상에서의 터치들 또는 근방의 터치들, 그리고 적용가능한 경우, 그 터치들의 힘(및 터치의 임의의 움직임 또는 해제, 그리고 터치의 힘의 임의의 변화)을 검출하고 추적하며, 검출된 터치 입력 및 가해진 힘 입력을, 하나 이상의 사용자 인터페이스 객체들과 같은, 그래픽 객체들과의 상호작용으로 변환한다. 디바이스(1012)가 터치 스크린으로서 구현되는 경우에, 사용자는 터치 스크린 상에 디스플레이되는 그래픽 객체들과 직접 상호작용할 수 있다. 대안적으로, 디바이스(1012)가 터치 스크린 이외의 터치 디바이스(예컨대, 터치 패드 또는 트랙패드)로서 구현되는 경우에, 사용자는 다른 I/O 디바이스(1014)로서 구현되는 별도의 디스플레이 화면 상에 디스플레이되는 그래픽 객체들과 간접적으로 상호작용할 수 있다.

터치 I/O 디바이스(1012)가 터치 스크린인 실시예들에서, 터치 스크린은 LCD(liquid crystal display) 기술, LPD(light emitting polymer display) 기술, OLED(organic LED), 또는 OEL(organic electro luminescence)을 사용할 수 있지만, 다른 실시예들에서, 다른 디스플레이 기술들이 사용될 수 있다.

사용자의 터치 입력, 및 가해진 힘 입력은 물론, 무엇이 디스플레이되고 있는지 및/또는 컴퓨팅 시스템의 상태 또는 상태들에 기초하여, 터치 I/O 디바이스(2012)에 의해 피드백이 제공될 수 있다. 피드백이 광학적으로(예컨대, 광 신호 또는 디스플레이된 영상), 기계적으로(예컨대, 햅틱 피드백, 터치 피드백, 힘 피드백 등), 전기적으로(예컨대, 전기 자극), 후각적으로, 음향적으로(예컨대, 비프음 등), 기타로, 또는 이들의 임의의 조합으로 그리고 가변적 또는 비가변적 방식으로 전송될 수 있다.

시스템(1000)은 또한 다양한 하드웨어 컴포넌트들에 전력을 제공하기 위한 전원 시스템(1044)을 포함하고, 전력 관리 시스템, 하나 이상의 전원들, 충전 시스템, 전원 고장 검출 회로, 전력 컨버터 또는 인버터, 전원 상태 표시기 및 휴대용 디바이스들에서의 전력의 발생, 관리 및 분배와 전형적으로 연관된 임의의 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 주변장치 인터페이스(1016), 하나 이상의 프로세서들(1018), 및 메모리 제어기(1020)는 처리 시스템(1004)과 같은 단일 칩 상에 구현될 수 있다. 어떤 다른 실시예들에서, 그들이 개별적인 칩들 상에 구현될 수 있다

하나의 실시예에서, 예시적인 시스템은 터치 I/O 디바이스(1012)와 일체로 되어 있는 힘 센서(1060)를 포함한다. 힘 센서(1060)는 예시적인 실시예들 중 임의의 실시예와 관련하여 앞서 기술된 힘 감응 구조물들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일반적으로, 힘 센서(1060)는 터치 I/O 디바이스(1012) 상에서의 터치의 힘의 크기로서 해석 또는 처리될 수 있는 전자 신호 또는 응답을 생성하도록 구성되어 있다. 어떤 경우들에서, 힘 센서(1060)는 전자 신호들을 신호 라인(1003-10)을 통해 곧바로 터치 I/O 디바이스로 전송한다. 신호들은 I/O 서브시스템(1006) 내의 힘 센서 제어기(1061)로 중계될 수 있다. 어떤 경우들에서, 힘 센서(1060)는, 터치 I/O 디바이스(1012)를 통과함이 없이, 신호들을 신호 라인(1003-11)을 통해 곧바로 힘 센서 제어기(1061)로 전송한다.

힘 센서 제어기(1061)는, 단독으로 또는 프로세서들(예컨대, 프로세서(1018) 또는 보안 프로세서(1040)) 중 하나 이상과 결합하여, 힘 센서(1060)에 대한 힘 감지 회로로서 역할할 수 있다. 상세하게는, 힘 센서 제어기(1061)는 프로세서(1018) 또는 보안 프로세서(1040)와 같은, 프로세서 또는 다른 컴퓨팅 디바이스에 결합될 수 있다. 하나의 예에서, 힘 센서 제어기(1061)는 힘 센서(1060)에 의해 생성된 전자 신호들에 기초하여 추정된 힘을 계산하도록 구성되어 있다. 추정된 힘에 관한 데이터는 터치 처리 모듈(1026)과 같은, 시스템(1000)의 다른 측면들에서 사용하기 위해 프로세서(1018) 또는 보안 프로세서(1040)로 전송될 수 있다. 하나의 예에서, 힘 센서 제어기(1061)는 힘 센서(1060)에 의해 생성되는 전자 신호에 대해, 예를 들어, 아날로그-디지털 변환, 필터링, 및 샘플링 동작들을 비롯한 신호 처리를 수행한다. 어떤 경우들에서, 시스템(1000) 내의 다른 프로세서들(예컨대, 프로세서(1018) 또는 보안 프로세서(1040))은 처리된 신호에 기초하여 추정된 힘을 계산한다. 그 결과, 시스템(1000)은 측정, 산출, 계산 또는 다른 방식으로 조작될 수 있는, 힘 센서 제어기(1061)에 의해 생성되는 신호들 또는 데이터를 이용할 수 있다. 하나의 실시예에서, 힘 센서(1060)의 출력은 힘 센서 제어기(1061) 또는 터치 I/O 디바이스에 결합되거나 그에 의해 액세스가능한, 하나 이상의 프로세서들 또는 다른 컴퓨팅 디바이스들(예컨대, 프로세서(1018), 보안 프로세서(1040) 등)에 의해 사용될 수 있다. 그에 부가하여, 힘 센서(1060)로부터의 출력이 힘 센서 제어기(1061) 또는 터치 I/O 디바이스(1012)에 결합되거나 그에 의해 액세스가능한, 하나 이상의 아날로그 회로들 또는 다른 특수 회로들에 의해 사용될 수 있다.

본 출원을 읽은 후에, 통상의 기술자라면 터치 I/O 디바이스 상에서의 가해진 힘 및 접촉에 대한 정보를 획득하고 그 연관된 정보를 사용하여 터치 I/O 디바이스 상에서의 가해진 힘 및 접촉의 크기 및 위치들을 결정하기 위한 기법들이 사용자의 손가락에 의한 가해진 힘 또는 접촉으로부터 수신되는 감쇄된 반사 및 용량성 센서 데이터와 같은 현실 세계 데이터에 대해 응답성이 좋고 그 데이터를 변환하며, 터치 I/O 디바이스에 대한 가해진 힘 및 접촉을 검출하고 사용하는 서비스에서 유용하고 유형적인 결과를 제공한다는 것을 잘 알 것이다. 더욱이, 본 출원을 읽은 후에, 통상의 기술자라면 가해진 힘 및 접촉 센서 정보의 컴퓨팅 디바이스에 의한 처리가 상당한 컴퓨터 제어 및 프로그래밍을 포함하고, 가해진 힘 및 접촉 센서 정보의 상당한 기록들을 수반하며, 가해진 힘 및 접촉 센서 정보의 사용을 위한 가해진 힘 및 접촉 센서 하드웨어 그리고 선택적으로 사용자 인터페이스와의 상호작용을 수반한다는 것을 잘 알 것이다.

본 개시 내용에 기술된 실시예들의 특정의 양태들이 본 개시 내용에 따른 프로세스를 수행하도록 컴퓨터 시스템(또는 다른 전자 디바이스들)을 프로그램하는 데 사용될 수 있는 명령어들을 저장하고 있는, 예를 들어, 컴퓨터 판독가능 저장 매체 또는 비일시적 기계 판독가능 매체를 포함할 수 있는 컴퓨터 프로그램 제품 또는 소프트웨어로서 제공될 수 있다. 비일시적 기계 판독가능 매체는 기계(예컨대, 컴퓨터)에 의해 판독가능한 형태(예컨대, 소프트웨어, 처리 애플리케이션)로 정보를 저장하는 임의의 메카니즘을 포함한다. 비일시적 기계 판독가능 매체는 자기 저장 매체(예컨대, 플로피 디스켓, 비디오 카세트 등); 광 저장 매체(예컨대, CD-ROM); 광자기 저장 매체; 판독 전용 메모리(ROM); 랜덤 액세스 메모리(RAM); 소거가능 프로그램가능 메모리(예컨대, EPROM 및 EEPROM); 플래시 메모리 등의 형태를 취할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다.

본 개시 내용이 다양한 실시예들을 참조하여 기술되어 있지만, 이들 실시예가 예시적인 것이고 본 개시 내용의 범주가 그들로 제한되지 않는다는 것을 잘 알 것이다. 많은 변형들, 수정들, 추가들 및 개선들이 가능하다. 보다 일반적으로, 본 개시 내용에 따른 실시예들이 특정의 실시예들과 관련하여 기술되어 있다. 기능이 절차들에서 본 개시 내용의 다양한 실시예들에서 상이한 방식으로 분리되거나 결합될 수 있거나, 상이한 용어를 사용하여 기술될 수 있다. 이들 및 기타 변형, 수정, 추가 및 개선이 하기의 청구범위에 한정된 바와 같은 개시 내용의 범주 내에 속할 수 있다.

5. 작동 방법들

도 11a는 힘 센서를 가지는 디바이스를 작동시키는 예시적인 프로세스를 도시한 것이다. 이 프로세스는 앞서 논의된, 도 2a, 도 2b, 도 3 내지 도 8과 관련하여 앞서 기술된 힘 센서들을 사용하여 적용될 수 있다.

도 11a는 흐름 지점들 및 동작 단계들 또는 기능들을 포함하는 프로세스(1100)에 대한 예시적인 플로우차트를 도시한 것이다. 이들 흐름 지점 및 동작이 특정의 순서로 도시되어 있지만, 보다 일반화된 기법과 관련하여, 도시된 바대로 동작들의 순서를 따라야만 한다는 특정의 요구사항이 없다. 예를 들어, 흐름 지점들 및 동작들이 상이한 순서로, 동시에, 병렬로, 또는 다른 방식으로 수행될 수 있을 것이다. 이와 유사하게, 이들 흐름 지점 및 동작이 디바이스 내의 범용 프로세서에 의해 수행되는 것으로 도시되어 있지만, 보다 일반화된 접근법과 관련하여, 임의의 이러한 제한에 대한 특정의 요구사항이 없다. 예를 들어, 하나 이상의 이러한 동작들이 특수 목적 프로세서에 의해, 다른 회로에 의해, 수행될 수 있거나, 예컨대, 그 기능들을 무선 기술을 사용하여 근방의 디바이스들로 오프로딩하는 것에 의해 또는 그 기능들을 클라우드 컴퓨팅 기능들로 오프로딩하는 것에 의해, 다른 디바이스들 내의 다른 프로세서들 또는 다른 회로들로 오프로딩될 수 있을 것이다.

흐름 지점(1100a)에서, 프로세스(1100)가 시작할 준비가 되어 있다. 전형적으로, 전자 디바이스가 턴온되고, 운영 체제가 로드되어 실행 중이다. 또한, 예를 들어, 터치 스크린 센서, 디스플레이 디바이스, 및 힘 센서 디바이스를 비롯한 관련 하드웨어의 전원이 켜지고 초기화되어 있을 수 있다.

동작(1105)에서, 디바이스의 커버 유리 상의 위치 [X, Y]에 힘이 가해진다. 손가락 또는 다른 포인팅 디바이스(스타일러스 또는 펜 등) 중 어느 하나를 사용하여 힘이 가해질 수 있다. 어떤 경우들에서, 다수의 터치들이 디바이스의 커버 유리에 가해질 수 있다. 예를 들어, 다중 터치 제스처 또는 명령이 커버 유리 상에서 입력되어, 순 가해진 힘(net applied force)이 발생될 수 있다.

동작(1110)에서, 가해진 힘에 응답하여 전기 신호가 검출되고 측정된다. 하나의 예에서, 디바이스 내의 힘 감지 회로(프로세서를 포함할 수 있음)는 가해진 힘에 응답하여 하나 이상의 힘 센서들로부터의 값을 측정한다. 하나의 실시예에서, 도 2a, 도 2b, 및 도 3 내지 도 5와 관련하여 앞서 기술된 바와 같이, 힘 감지 회로는 하나 이상의 힘 감지 구조물들에서의 커패시턴스의 변화를 검출한다. 커패시턴스의 변화는 가해진 힘으로 인해 발생되는 커버 유리에서의 편향을 추정하기 위해 상관되거나 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 도 6과 관련하여 기술된 바와 같이, 힘 감지 회로는 하나 이상의 힘 센서들로부터 수신되는 신호 또는 신호들에 기초하여 커버 유리에 적용되는 경사의 양을 추정한다. 또 다른 실시예에서, 도 7과 관련하여 기술된 바와 같이, 힘 감지 회로는 커버 유리 아래쪽에서 일련의 상이한 위치들에 있는 용량성 센서들 사이의 (또는 자기 커패시턴스 모드에서 단일의 센서에 대한) 커패시턴스의 변화를 검출하는 데 사용된다. 커패시턴스의 변화는 가해진 힘으로 인해 발생되는 커버 유리에 대한 변위를 추정하기 위해 사용될 수 있다.

동작(1115)에서, 하나 이상의 터치들의 위치가 결정된다. 하나의 예에서, 힘 감지 회로는, 하나 이상의 힘 센서들로부터 수신되는 신호 또는 신호들에 기초하여, 힘이 커버 유리 요소에 가해지고 있는 하나 이상의 위치들을 결정한다. 위치는, 예를 들어, 다수의 힘 센서들로부터의 출력을 비교하고 출력을 사용하여 가해진 힘의 위치를 삼각측량하거나 추정하는 것에 의해 결정될 수 있다.

동작(1120)에서, 각각의 위치에서 가해지고 있는 힘의 양 또는 크기가 추정된다. 예를 들어, 도 8과 관련하여 기술된 가중된 중심 기법을 사용하는 것과 같이, 각각의 측정된 위치에서 가해지고 있는 힘의 양 또는 크기를 결정하기 위해 힘 감지 회로가 사용될 수 있다.

흐름 지점(1100b)에서, 프로세스(1100)가 완료된다. 하나의 실시예에서, 힘 감응 디바이스의 전원이 켜져 있는 한, 방법(1100)이 반복된다.

도 11b는 힘 센서를 가지는 디바이스를 작동시키는 다른 프로세스를 도시한 것이다. 이 프로세스는 앞서 논의된, 도 2a, 도 2b, 도 3 내지 도 8과 관련하여 앞서 기술된 힘 센서들을 사용하여 적용될 수 있다.

도 11b는 흐름 지점들 및 동작 단계들 또는 기능들을 포함하는 프로세스(1150)에 대한 다른 예시적인 플로우차트를 도시한 것이다. 이들 흐름 지점 및 동작이 특정의 순서로 도시되어 있지만, 보다 일반화된 기법과 관련하여, 도시된 바대로 동작들의 순서를 따라야만 한다는 특정의 요구사항이 없다. 이와 유사하게, 이들 흐름 지점 및 동작이 디바이스 내의 범용 프로세서에 의해 수행되는 것으로 도시되어 있지만, 보다 일반화된 접근법과 관련하여, 임의의 이러한 제한에 대한 특정의 요구사항이 없다.

흐름 지점(1150a)에서, 프로세스(1150)가 시작할 준비가 되어 있다. 전형적으로, 전자 디바이스가 턴온되고, 운영 체제가 로드되어 실행 중이다. 또한, 예를 들어, 터치 스크린 센서, 디스플레이 디바이스, 및 힘 센서 디바이스를 비롯한 관련 하드웨어의 전원이 켜지고 초기화되어 있을 수 있다.

동작(1155)에서, 충전 신호가 힘 감응 구조물로 전송된다. 전형적인 구현에서, 충전 신호는 힘 감응 구조물 내의 용량성 플레이트들 중 하나로 전송되는 일련의 충전 펄스들을 포함한다. 각각의 충전 펄스는 힘 감응 구조물의 용량성 플레이트들에 인가되는 전압의 순간적인 변화 - 그 결과, 플레이트들에 걸쳐 유도 전류(induced current)가 생성됨 - 를 포함한다. 어떤 경우들에서, 충전 신호는 힘 감지 구조물의 용량성 플레이트들에 걸쳐 인가되는 교류(AC)이다. 많은 경우에, 충전 신호가 이산 충전 펄스(discrete charge pulse)인 경우, 충전 펄스가 디바이스의 동작 동안 규칙적인 간격으로 전송된다. 충전 신호가 교류인 경우, 충전 신호가 동작 동안 연속적으로 전송될 수 있다. 어느 경우든지, 동작(1155)은 전형적으로 이하에서 기술되는 동작들(1160, 1165 및 1170)과 동시에 수행된다.

동작(1160)에서, 힘 감응 구조물에 대해 제1 커패시턴스가 측정된다. 전형적으로, 힘 감응 구조물이 압축되지 않은 또는 작동되지 않은 상태에 있는 동안에 커패시턴스가 측정된다. 예를 들어, 동작(1160)의 측정은 디바이스가 정지되어 있고 조작자에 의해 터치되고 있지 않을 때 행해질 수 있다. 어떤 경우들에서, 다수의 측정들이 어떤 기간에 걸쳐 행해지고, 합성 또는 평균 커패시턴스 값이 결정된다.

동작(1165)에서, 힘이 디바이스에 가해진다. 도 2a, 도 2b, 도 3 내지 도 8과 관련하여 앞서 기술된 실시예들에 따라, 사용자는 커버 유리 상의 위치에서 힘을 가하면서 디바이스의 커버 유리를 터치할 수 있다. 사용자는 손가락, 스타일러스, 펜 등으로 디바이스를 터치할 수 있다. 어떤 경우들에서, 다중 터치 제스처 또는 사용자 입력에 따라 다수의 터치들이 동시에 커버 유리에 가해진다. 도 2a, 도 2b, 도 3 내지 도 8과 관련하여 앞서 기술된 실시예들에 따라, 가해진 힘의 결과, 전형적으로 힘 감응 구조물이 압축되거나 편향되어, 2개의 용량성 플레이트들의 위치의 상대 변화가 발생한다.

동작(1170)에서, 힘 감응 구조물에 대해 제2 커패시턴스가 측정된다. 전형적으로, 힘 감응 구조물이 앞서 기술된 동작(1165)에서 가해지는 힘으로 인해 압축된 또는 편향된 상태에 있는 동안 커패시턴스가 측정된다. 어떤 경우들에서, 다수의 측정들이 어떤 기간에 걸쳐 행해지고, 합성 또는 대표 커패시턴스 값이 결정된다.

동작(1175)에서, 제1 및 제2 커패시턴스 측정들을 사용하여 힘이 추정된다. 도 2a, 도 2b, 도 3 내지 도 8과 관련하여 앞서 기술된 실시예들에 따라, 가해진 힘의 결과, 2개의 용량성 플레이트들의 위치의 변화가 생기고, 따라서 힘 감응 구조물의 커패시턴스를 변화시킨다. 동작(1175)에서, 커패시턴스의 변화가 추정된 힘과 상관되거나 그를 계산하기 위해 사용된다. 예를 들어, 힘 감응 구조물의 압축가능 요소가 선형 힘 스프링으로서 거동하는 경우, (용량성 플레이트들 사이의 거리의 변화에 비례하는) 커패시턴스의 변화는 힘의 변화에 비례할 것이다. 압축가능 요소의 물질 특성들(탄성률(spring rate) 등)이 알려져 있기 때문에, 제1 및 제2 커패시턴스 측정들 간의 차이를 상수와 곱하는 것으로서 힘의 양이 추정될 수 있다.

흐름 지점(1150b)에서, 프로세스(1150)가 완료된다. 하나의 실시예에서, 힘 감응 디바이스의 전원이 켜져 있는 한, 방법(1150)이 반복된다.

6. 힘 센서에의 전기적 연결 및 제조 방법

앞서 기술된 특정 실시예들에 따르면, 용량성 힘 센서는 전형적으로 중간의 압축가능 요소에 의해 분리된 2개의 용량성 플레이트들을 가지는 힘 감응 구조물을 포함한다. 전형적인 구현에서, 충전 신호가 용량성 플레이트들 중 적어도 하나에 인가되고, 커패시턴스 측정(capacitive measurement)이 행해진다. 충전 신호(구동 신호)를 전달하기도 하고 용량성 플레이트들로부터 커패시턴스 측정(감지 신호)을 수신하기도 하기 위해, 힘 감응 구조물은 전형적으로 전기적 연결에 의해 시스템의 다른 요소들에 연결되어 있다. 제조 동안의 조립을 용이하게 하기 위해, 전기적 연결이 가요성 전선관(flexible conduit)으로 형성된 분리가능 전기적 연결인 것이 유리할 수 있다.

도 12는 디스플레이 요소(1202) 또는 그의 일부분의 주변부 주위에 위치된 2개의 힘 감지 구조물들(1210, 1220)을 가지는 예시적인 터치 디바이스(1200)를 도시한 것이다. 2개의 힘 감지 구조물들(1210,1220)은 전기 커넥터 테일(1250)에 전기적으로 연결된다. 이 예에서, 2개의 힘 감지 구조물들(1210, 1220) 각각은 중간의 압축가능 요소에 의해 분리된 제1 및 제2 용량성 플레이트로 형성된다. 일반적으로, 힘 감지 구조물들(1210 및 1220)은 디바이스의 표면 상에서의 터치의 크기를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 도 3 내지 도 5와 관련하여 앞서 설명된 바와 같이, 디바이스에 가해지는 힘은 압축가능 요소를 압축시키거나 변형시켜, 제1 및 제2 용량성 플레이트들 사이의 거리를 변화시킨다. 거리의 변화는 힘 감지 회로를 사용하여 2개의 플레이트들 사이의 커패시턴스의 변화로서 측정될 수 있다.

전기 커넥터 테일(1250)은 2개의 힘 감지 구조물들(1210, 1220)을, 디바이스 내의 별도의 회로 컴포넌트 상에 위치될 수 있는 힘 감지 회로와 전기적으로 결합시키는 데 사용될 수 있다. 어떤 경우들에서, 전기 커넥터 테일(1250)이 힘 감지 회로와의 연결을 용이하게 하기 위해 가요성 전선관으로 형성되는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 전기 커넥터 테일(1250)이 전기 전도성 배선들로 인쇄되거나 형성된 폴리이미드 물질들의 적층물(laminate)로 형성될 수 있다. 어떤 경우들에서, 디바이스 인클로저의 제한된 공간 내에서의 라우팅을 용이하게 하기 위해 가요성 전선관이 쉽게 굴곡되도록 구성되는 것이 추가로 유리할 수 있다. 커넥터 테일(1250)의 가요성 또는 굴곡 반경(bend radius)을 향상시키기 위해 커넥터 테일(1250)의 적어도 단부 부분에서 중간의 압축가능 요소를 없애거나 제거하는 것이 유리할 수 있다. 중간의 압축가능 요소를 제거하는 것은 또한 전기 커넥터 테일(1250)의 하나 이상의 내부 표면들과의 전기적 연결을 용이하게 할 수 있다.

도 13은 전기 커넥터 테일(1250)의 라인 3-3을 따른 단면도를 도시한 것이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 전기 커넥터 테일(1250)은 4개의 회로 층들(1211, 1212, 1221, 1222)로 형성된다. 이 예에서, 회로 층들 각각은 적어도 하나의 가요성 유전체 층 및 적어도 하나의 가요성 전도성 층을 포함한다. 가요성 유전체 층은 폴리이미드 시트로 형성될 수 있고, 전기 전도성 층은 금속 막 또는 금속 배선 물질(metallized trace material)로 형성될 수 있다. 게다가, 이 예에서, 회로 층들 각각은 (도 12에 도시된) 힘 감응 구조물들(1210, 1220) 중 하나의 힘 감응 구조물의 용량성 플레이트와 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 회로 층(1211)의 전기 전도성 층은 힘 감응 구조물(1210)의 제1 (상부) 용량성 플레이트에 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 유사하게, 회로 층(1212)의 전기 전도성 층은 힘 감응 구조물(1210)의 제2 (하부) 용량성 플레이트에 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 유사하게, 회로 층들(1221 및 1222)은, 각각, 힘 감응 구조물(1220)의 제1 (상부) 및 제2 (하부) 용량성 플레이트에 전기적으로 연결된다. 이 예에서, 회로 층들(1211, 1221, 1222, 및 1212) 각각은 각자의 단자(1213, 1223, 1224, 및 1214)에 전기적으로 결합된다.

대안적으로, 회로 층들(1211, 1221, 1222, 및 1212) 중 하나 이상은 힘 감응 구조물(1250)에 대한 접지 층으로서 역할할 수 있다. 하나의 예에서, 외측 회로 층들(1211 또는 1212) 중 어느 하나 또는 둘 다가 전자기 차폐물(electromagnetic shield)로서 기능하기 위해 센서의 동작 동안 정전압으로 유지된다. 어떤 경우들에서, 외측 회로 층들(1211 또는 1212)이 전자기 차폐를 용이하게 위해 센서의 동작 동안 접지에 연결된다. 간섭의 소스의 위치에 따라, 외측 회로 층들 중 하나 이상이 접지 차폐물로서 역할할 수 있다. 어떤 경우들에서, 하나 이상의 부가의 접지 차폐물 회로 층들이 힘 감응 구조물에 추가된다. 이들 추가의 접지 차폐물 층들은, 예를 들어, 외측 회로 층들(1211 및 1212)의 외측 표면들에 추가될 수 있다. 하나의 예에서, 임의의 접지 차폐물 층에 있는 전도성 배선들은 접지 차폐물 층에 의해 차폐되는 면적을 최대화하기 위해 실질적으로 회로 층의 전체 표면에 걸쳐 뻗어 있을 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 2개의 회로 층들(1211 및 1221)은 중간의 압축가능 층(1230)에 의해 다른 2개의 회로 층들(1212 및 1222)로부터 분리되어 있다. 이 예에서, 압축가능 층(1230)은 힘 센서들(1210, 1220)에서의 압축가능 요소로서 역할한다. 또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 압축가능 층(1230)은 전기 커넥터 테일(1250)의 단부 부분(1255) 내로 뻗어 있지 않다. 도 13에 도시된 바와 같이, 회로 층들의 쌍들 사이에 보이드 영역(void region)(1350)이 형성된다.

앞서 설명된 바와 같이, 이 구성은 몇 가지 측면들로부터 유리할 수 있다. 첫째, 회로 층들의 상부 쌍과 회로 층들의 하부 쌍을 연결시키는 물질이 없기 때문에, 전기 커넥터 테일(1250)의 굽힘성(bendability)이 개선되어, 보다 작은 굴곡 반경을 용이하게 할 수 있다. 그에 부가하여, 회로 층들의 쌍들 사이에 물질이 없기 때문에, 추가의 내부 전기 단자들(1223 및 1224)이 전기적 연결을 위해 사용될 수 있다. 이것은 그렇지 않았으면 내측 회로 층들(1221, 1222)의 전기 전도성 층들을 외부 단자에 전기적으로 연결시키기 위해 요구될 수 있는 회로 비아들 또는 부가의 전기 라우팅의 필요성을 감소시킨다.

도 12에 도시된 디바이스(1200)가 디스플레이 요소(1202)의 주변부 주위에 위치된 2개의 힘 감지 구조물들을 포함하지만, 대안의 실시예는 단지 단일의 힘 감지 구조물을 포함할 수 있다. 이 경우에, 전기 커넥터 테일은 (2개의 회로 층들 상의) 2개의 전도성 층들만을 포함할 수 있다. 다른 대안의 실시예들에서, 디바이스는 2개 초과의 힘 감지 구조물들을 포함할 수 있고, 전기 커넥터 테일은 힘 감지 구조물들 각각과의 연결을 용이하게 하기 위해 다수의 전도성 층들을 가질 수 있다.

도 14는 전기 커넥터 테일을 가지는 힘 센서를 제조하는 예시적인 방법(1400)을 도시한 것이다. 공정(1400)은 도 12 및 도 13의 실시예들에 따른 전기 커넥터 테일(1250)을 가지는 힘 센서들(1210, 1220)을 제조하는 데 사용될 수 있다. 공정(1400)은 또한 전도성 층들의 단일 쌍을 가지는 구성들을 비롯한, 각종의 구성들을 가지는 힘 센서들을 제조하는 데 사용될 수 있다.

동작(1405)에서, 제1 회로 층이 획득된다. 이 예에서, 제1 회로 층은 적어도 제1 가요성 전도성 층 및 제1 가요성 유전체 층을 포함한다. 도 13을 참조하면, 제1 회로 층은 회로 층 쌍들(1211, 1221 또는 1222, 1212) 중 어느 하나의 쌍의 하나의 회로 층을 포함할 수 있다. 어떤 경우들에서, 제1 회로 층은 제1 유전체 층 상에 제1 전도성 층을 형성하는 것에 의해 획득될 수 있다. 전도성 층은, 예를 들어, 금속 포일(metal foil)을 제1 유전체 층의 표면에 본딩하는 것에 의해 형성될 수 있다. 어떤 경우들에서, 전도성 층은 유전체 층 상에 전도성 물질을 증착하는 증착 또는 스퍼터링 공정에 의해 형성될 수 있다. 하나의 예에서, 전도성 층은 또한 힘 센서에 대해 사용되는 용량성 플레이트들 중 하나 이상을 형성한다. 어떤 경우들에서, 제1 회로 층은 사전 제조되고(pre-manufactured), 시트 또는 다이 커팅된(die-cut) 컴포넌트로서 획득된다.

동작(1410)에서, 제2 회로 층이 획득된다. 이 예에서, 제2 회로 층도 역시 적어도 제2 가요성 전도성 층 및 제2 가요성 유전체 층을 포함한다. 도 13을 참조하면, 제2 회로 층도 역시 (중간의 압축가능 층(1230)에 의해 역시 제1 회로 층으로부터 분리되어 있는) 회로 층 쌍들(1211, 1221 또는 1222, 1212) 중 어느 하나의 쌍의 하나의 회로 층을 포함할 수 있다. 앞서 기술된 바와 같이, 제1 회로 층은 유전체 층의 표면 상에 금속 포일을 적층하거나 전도성 물질을 증착함으로써 제1 유전체 층 상에 제1 전도성 층을 형성하는 것에 의해 획득될 수 있다. 제2 회로 층도 역시 시트 또는 다이 커팅된 컴포넌트로서 사전 제조될 수 있다.

동작(1415)에서, 적층 구조물(laminate structure)이 형성된다. 상세하게는, 압축가능 층이 제1 회로 층과 제2 회로 층 사이에 배치되도록 적층 구조물이 형성된다. 도 13을 참조하면, 예시적인 적층 구조물은 4개의 회로 층들(1211, 1221, 1222, 1212) 및 압축가능 층(1230)을 포함한다. 많은 경우들에서, 다른 층들은 적층 구조물의 일부로서 형성된다. 예를 들어, 부가의 회로 층들, 접착제 층들, 및 코팅들이 적층 구조물의 일부로서 형성될 수 있다. 상세하게는, 접착제 층은 전형적으로 중간의 압축가능 층을 적층 구조물의 다른 인접한 컴포넌트들과 본딩시키기 위해 사용된다. (동작들(1405 및 1410)에서 획득되는) 제1 회로 층 또는 제2 회로 층 중 어느 하나가 압축가능 층에 바로 인접하거나 직접 본딩되는 것이 필요하지 않다.

동작(1415)은, 예를 들어, 감압 접착제(PSA) 층들을 적층 구조물의 컴포넌트들 사이에 위치시키는 것에 의해 수행될 수 있다. 적층물은 이어서 층들을 본딩시키기 위해 압착 동작을 거칠 수 있다. 어떤 경우들에서, 층들을 서로 본딩시키기 위해 열 또는 다른 경화 기법들이 이용될 수 있다.

동작(1415)이 또한 사출 또는 삽입 성형 공정을 사용하여 수행될 수 있다. 이 경우에, 제1 및 제2 회로 층들이 다른 층들 또는 컴포넌트들과 함께 적층되거나 사전 형성될 수 있다. 층들이 이어서 사출 금형 캐비티의 반대쪽 절반에 위치될 수 있고, 용융 또는 액체 물질을 사출 금형에 사출하는 것에 의해 층들 사이에 중간의 압축가능 층이 형성될 수 있다. 하나의 예에서, 제1 및 제2 회로 층들을 사출 금형의 각자의 절반에 대해 유지시키기 위해 제1 회로 층과 제2 회로 층 사이에 스페이서 요소(spacer element)가 위치된다. 스페이서 요소는 압축가능 층의 최종 치수와 대략 동일한 두께일 수 있다. 하나의 예에서, 스페이서 요소는 압축가능하고, 제1 회로 층과 제2 회로 층 사이에 사출 성형될 압축가능 층의 최종 치수보다 약간 더 크다. 이 경우에, 스페이서 요소는 제1 및 제2 회로 층들에 대해 힘을 가하여, 회로 층들이 사출 금형의 각자의 캐비티 벽들에 대해 압착된다. 회로 층들을 캐비티 벽들에 대해 압착시키는 것에 의해, 사출 성형된 물질이, 회로 층들과 캐비티 벽들 사이의 영역을 채우는 것보다, 회로 층들 사이의 영역을 채울 가능성이 더 많다. 하나의 예에서, 다수의 스페이서 요소들이 사용되고, 각각의 스페이서 요소는 반원형 고리로 형성된다. 스페이서 요소들이 금형의 사출 지점 - 전형적으로, 그 부분의 중앙 근방임 - 근방에 위치될 수 있다. 스페이서 요소들이 이어서 그 부분의 중앙부를 다이 커팅하는 것에 의해 제거될 수 있고, 이는 또한 디스플레이의 표시 영역(viewing area)의 생성을 용이하게 할 수 있다.

동작(1415)의 일부로서, 적층 구조물의 다양한 층들 사이에 하나 이상의 전기적 비아(electrical via)들이 형성될 수 있다. 어떤 경우들에서, 압축가능 층의 반대쪽 측면들 상에 배치되는 회로 층들을 연결시키기 위해 전기적 비아들이 압축가능 층을 관통하여 형성된다. 비아들은, 예를 들어, 상이한 회로 층들의 전도성 층들을 전기적으로 연결시키는 전도성 필라 요소(conductive pillar element)들의 부가에 의해 형성될 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 압축가능 층 내의 전도성 영역들이 형성되고 이어서 리플로우(reflow)되거나 다른 방식으로 적층 구조물의 전도성 층들과 전기적으로 연결될 수 있다.

어떤 경우들에서, 전기 커넥터 테일을 가지는 힘 센서를 형성하기 위해 동작(1415)에서 형성되는 적층 구조물이 절단된다. 예를 들어, (동작들(1405 및 1410)에서 획득되는) 제1 및 제2 회로 층들이 물질의 중실 시트(solid sheet)로서 형성되는 경우, 힘 센서의 원하는 기하학적 프로파일 특징부들을 형성하기 위해 적층 구조물이 다이 커팅될 수 있다. 구체적으로는, 디스플레이 요소에 대한 설치를 용이하게 하기 위해 중앙부가 적층 구조물의 가운데로부터 절단될 수 있다. 이와 같이, 디스플레이 요소가 적층 구조물의 가운데에 생성된 구멍을 통해 보이게 될 것이다. 앞서 언급된 바와 같이, 적층 구조물이 사출 성형 공정을 위해 사용되는 스페이서 요소들을 포함하는 경우, 이 다이 커팅 동작에 의해 스페이서 요소들이 제거될 수 있다. 힘 센서의 커넥터 테일 부분을 형성하기 위해 부가의 절단이 수행될 수 있다.

예를 들어, (동작들(1405 및 1410)에서 획득되는) 제1 및 제2 회로 층들이 사전 절단(pre-cut)되었거나 원하는 기하학적 프로파일 형상으로 형성된 경우, 절단 동작이 선택적일 수 있다. 이 경우에, 동작(1415)은 또한 적층 구조물의 층들을 정렬시키기 위해 인덱싱 동작을 포함할 수 있다.

동작(1420)에서, 압축가능 층의 일부분이 적층 구조물로부터 제거된다. 이 예에서, 전기 커넥터 테일의 단부 부분에 위치된 압축가능 층의 일부분이 적층 구조물로부터 제거되어, 제1 회로 요소와 제2 회로 요소 사이에 보이드 영역을 남긴다. 도 12 및 도 13과 관련하여 앞서 설명된 바와 같이, 압축가능 층의 제거는 적층 구조물의 가요성 또는 굽힘성을 향상시킬 수 있다. 이는 또한 적층 구조물의 내부에 있는 회로 층들 상의 단자들 또는 전기적 연결부들에의 접근을 제공할 수 있다.

압축가능 층을 제거하는 것은 하나 이상의 기법들을 사용하여 달성될 수 있다. 제1 예에서, 압축가능 층이 전기 커넥터 테일의 단부 부분 근방에서 천공(perforate)되거나 사전 절단된다. 또한, 전기 커넥터 테일의 단부 부분 내에서, 압축가능 층과 적층 구조물의 인접 층들 사이에 감압 접착제 또는 다른 본딩 층이 생략될 수 있다. 이 경우에, 사전 절단 또는 천공 및 본딩 층의 부존재는 전기 커넥터 테일의 단부 부분에 있는 압축가능 층의 일부분이 제거될 수 있게 한다.

제2 예에서, 적층 구조물의 하나 이상의 층들이 압축가능 층으로부터 박리(delaminate) 또는 스트리핑(strip)되어, 압축가능 층을 노출시킨다. 이 경우에, 전기 커넥터 테일의 단부 부분에 있는 압축가능 층의 일부분을 제거하기 위해 2차 절단 동작이 수행될 수 있다.

제3 예에서, 적층 구조물의 층들을 먼저 박리하거나 스트리핑하는 일 없이, 전기 커넥터 테일의 단부 부분으로부터 압축가능 층이 절단될 수 있다. 예를 들어, 나이프(knife) 또는 절단 도구(cutting implement)를 적층 구조물의 층들 사이를 통과시키는 것에 의해 커넥터 테일의 단부 부분 내의 압축가능 층의 일부분이 제거될 수 있다.

동작(1420)에 대한 대안으로서, 전기 커넥터 테일의 단부 부분이 압축가능 층을 포함하지 않도록 적층 구조물이 형성될 수 있다. 예를 들어, 적층 구조물이 사출 또는 삽입 성형 공정을 사용하여 형성되는 경우, 삽입 금형 요소(insert mold element)가 전기 커넥터 테일의 단부 부분에 위치되어, 이 영역에 압축가능 층을 형성하는 것을 방지할 수 있다. 이 경우에, 제1 회로 층과 제2 회로 층 사이에 보이드 영역을 갖는 적층 구조물이 형성된다.

앞서 기술된 바와 같이, 공정(1400)은 또한 전도성 층들의 단일 쌍을 가지는 구성들을 비롯한, 각종의 구성들을 가지는 힘 센서들을 제조하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, (중간의 압축가능 층의 양측에 하나씩) 단지 2개의 회로 층들을 가지는 힘 센서가 공정(1400)을 사용하여 형성될 수 있다. 대안적으로, 중간의 압축가능 층의 양측에 형성된 다수의 회로 층들을 가지는 힘 센서가 또한 공정(1400)을 사용하여 형성될 수 있다.

공정(1400)의 동작들은 하나의 예로서 제공되어 있다. 그렇지만, 힘 센서가 또한 앞서 기술된 동작들 중 하나 이상을 생략하는 것에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 적층 구조물이 어떻게 생성되는지에 따라, 압축가능 층의 일부분을 제거하기 위해 동작(1420)을 수행할 필요가 없을 수 있다.

본 개시 내용이 다양한 실시예들을 참조하여 기술되어 있지만, 이들 실시예가 예시적인 것이고 본 개시 내용의 범주가 그들로 제한되지 않는다는 것을 잘 알 것이다. 많은 변형들, 수정들, 추가들 및 개선들이 가능하다. 보다 일반적으로, 본 개시 내용에 따른 실시예들이 특정의 실시예들과 관련하여 기술되어 있다. 기능이 절차들에서 본 개시 내용의 다양한 실시예들에서 상이한 방식으로 분리되거나 결합될 수 있거나, 상이한 용어를 사용하여 기술될 수 있다. 이들 및 다른 변형, 수정, 추가 및 개선이 하기의 청구범위에 한정된 바와 같은 개시 내용의 범주 내에 속할 수 있다.

Claims (17)

1. 전자 디바이스로서,
   투명 터치 센서 상에서의 다수의 동시적인 터치들을 검출하도록 구성된 상기 투명 터치 센서;
   다수의 힘 감지 구조물들(multiple force-sensing structures) - 각각의 힘 감지 구조물은 상기 투명 터치 센서의 적어도 하나의 가장자리를 따라 배치되고,
   제1 용량성 플레이트(capacitive plate);
   제2 용량성 플레이트; 및
   상기 제1 용량성 플레이트 및 제2 용량성 플레이트 사이에 배치된 압축가능 요소(compressible element)를 포함함 -; 및
   프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는
   상기 다수의 힘 감지 구조물들에 의해 생성된 신호들에 기초하여, 상기 다수의 동시적인 터치들에 의해 상기 전자 디바이스에 가해진 총 힘의 총 크기 및 중심을 결정하고,
   상기 다수의 동시적인 터치들의 위치들 및 상기 총 힘의 총 크기 및 중심에 기초하여, 상기 다수의 동시적인 터치들 각각에 대응하는 힘의 위치 및 크기를 결정하도록 구성된, 전자 디바이스.
2. 제1항에 있어서, 각각의 힘 감지 구조물의 상기 압축가능 요소는 상기 전자 디바이스에 가해진 다수의 동시적인 힘들 중 하나 이상에 응답하여 압축되도록 구성되어 있는, 전자 디바이스.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 용량성 플레이트 및 상기 제2 용량성 플레이트는 상기 압축가능 요소의 압축으로 인한 상기 제1 용량성 플레이트와 상기 제2 용량성 플레이트 사이의 용량성 결합의 변화들을 검출하도록 구성된 힘 감지 회로에 결합되어 동작하고,
   상기 힘 감지 회로는 상기 투명 터치 센서에 의해 검출된 힘의 크기에 대응하는 신호를 생성하도록 추가로 구성되어 있는, 전자 디바이스.
4. 제1항에 있어서, 상기 다수의 힘 감지 구조물들은,
   상기 투명 터치 센서의 주변부의 제1 가장자리를 따라 배치된 제1 힘 감지 구조물;
   상기 투명 터치 센서의 주변부의 제2 가장자리를 따라 배치되어 있고, 상부 용량성 플레이트, 하부 용량성 플레이트, 및 상기 상부 용량성 플레이트와 상기 하부 용량성 플레이트 사이에 배치된 압축가능 요소를 포함하는 제2 힘 감지 구조물; 및
   상기 제1 및 제2 힘 감지 구조물들에 결합되어 동작하고 상기 제1 및 제2 힘 감지 구조물들의 편향으로 인한 용량성 결합의 변화들을 검출하도록 구성된 힘 감지 회로 - 상기 힘 감지 회로는 상기 투명 터치 센서에 의해 검출된 힘의 크기에 대응하는 신호를 생성하도록 추가로 구성되어 있음 - 를 포함하는, 전자 디바이스.
5. 제1항에 있어서, 상기 다수의 힘 감지 구조물들은,
   상기 투명 터치 센서의 주변부의 제1 가장자리를 따라 배치된 제1 힘 감지 구조물;
   상기 투명 터치 센서의 주변부의 제2 가장자리를 따라 배치된 제2 힘 감지 구조물;
   상기 투명 터치 센서의 주변부의 제3 가장자리를 따라 배치된 제3 힘 감지 구조물; 및
   상기 투명 터치 센서의 주변부의 제4 가장자리를 따라 배치된 제4 힘 감지 구조물을 포함하고,
   상기 제2, 제3, 및 제4 힘 감지 구조물들 각각은 상부 용량성 플레이트, 하부 용량성 플레이트, 및 상기 상부 용량성 플레이트와 상기 하부 용량성 플레이트 사이에 배치된 압축가능 요소를 포함하는, 전자 디바이스.
6. 제1항에 있어서, 상기 투명 터치 센서는 상기 투명 터치 센서 상에서의 상기 다수의 동시적인 터치들의 위치들을 결정하도록 구성된 감지 회로를 포함하는 용량성 터치 센서인, 전자 디바이스.
7. 제1항에 있어서,
   개구부 및 상기 개구부를 둘러싸는 베젤(bezel)을 가지는 인클로저(enclosure); 및
   상기 인클로저 내에 배치되고 상기 인클로저의 상기 개구부를 통해 볼 수 있는 디스플레이 요소를 추가로 포함하고,
   상기 투명 터치 센서는 상기 디스플레이 요소의 주변부에 배치되어 있는, 전자 디바이스.
8. 제1항에 있어서,
   상기 힘 감지 구조물을 힘 감지 회로에 전기적으로 연결시키는 전기 커넥터 테일(electrical connector tail)을 추가로 포함하고, 상기 전기 커넥터 테일은
   제1 연성 유전체 층 및 상기 제1 용량성 플레이트와 전기적으로 연결된 제1 연성 전도성 층을 가지는 제1 회로 층,
   제2 연성 유전체 층 및 상기 제2 용량성 플레이트와 전기적으로 연결된 제2 연성 전도성 층을 가지는 제2 회로 층, 및
   회로 컴포넌트에 분리가능하게 연결되도록 구성된 단부 부분(end portion)을 포함하고, 상기 단부 부분은 상기 제1 회로 층과 상기 제2 회로 층 사이의 보이드 영역(void region)을 포함하며,
   상기 보이드 영역은 상기 압축가능 요소를 포함하지 않는, 전자 디바이스.
9. 제8항에 있어서, 상기 보이드 영역은 상기 전기 커넥터 테일의 상기 단부 부분에 있는 상기 압축가능 요소의 일부분을 제거하는 것에 의해 형성되는, 전자 디바이스.
10. 터치 디바이스 상에서의 다수의 터치들에 대한 힘의 크기를 결정하는 방법으로서,
    힘 센서로 신호를 전송하는 단계 - 상기 힘 센서는 다수의 힘 감지 구조물들을 포함하고, 각각의 힘 감지 구조물은 압축가능 부재에 의해 분리되어 있는 제1 용량성 플레이트 및 제2 용량성 플레이트를 포함함 -;
    상기 다수의 힘 감지 구조물들 각각에 대해, 상기 제1 용량성 플레이트와 상기 제2 용량성 플레이트 사이의 제1 커패시턴스를 측정하는 단계;
    동시적으로 발생하는 상기 다수의 터치들을 상기 터치 디바이스의 표면 상에서 수용하는 단계;
    터치 센서를 이용하여 상기 다수의 터치들 각각의 위치를 결정하는 단계;
    상기 다수의 힘 감지 구조물들 각각에 대해, 상기 다수의 터치들을 수용하는 동안, 상기 제1 용량성 플레이트와 상기 제2 용량성 플레이트 사이의 제2 커패시턴스를 측정하는 단계;
    상기 측정된 제1 및 제2 커패시턴스에 기초하여, 상기 다수의 터치들에 의해 상기 표면에 가해진 총 힘의 총 크기 및 중심을 결정하는 단계; 및
    상기 다수의 터치들의 상기 위치들 및 상기 총 힘의 총 크기 및 중심을 이용하여 상기 다수의 터치들 각각에 대해 추정된 힘을 계산하는 단계
    를 포함하는, 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 신호를 전송하는 단계는 일련의 충전 펄스(charge pulse)들을 상기 힘 센서의 상기 제1 용량성 플레이트 또는 상기 제2 용량성 플레이트 중 어느 하나로 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
12. 힘 센서를 제조하는 방법으로서,
    제1 연성 전도성 층 및 제1 연성 유전체 층을 포함하는 제1 회로 층을 획득하는 단계;
    제2 연성 전도성 층 및 제2 연성 유전체 층을 포함하는 제2 회로 층을 획득하는 단계;
    상기 제1 회로 층과 상기 제2 회로 층 사이에 배치된 압축가능 층(compressible layer)을 포함하는 적층 구조물(laminate structure)을 형성하는 단계;
    전기 커넥터 테일을 가지는 힘 센서를 형성하기 위해 상기 적층 구조물을 절단하는 단계; 및
    상기 전기 커넥터 테일의 단부 부분에 있는 상기 압축가능 층을 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 적층 구조물은
    제1 본딩 접착제 층(bonding adhesive layer)을 사용하여 상기 압축가능 층을 상기 제1 회로 층에 적층(laminate)시키는 것; 및
    제2 본딩 접착제 층을 사용하여 상기 압축가능 층 및 상기 제1 회로 층을 상기 제2 회로 층에 적층시키는 것에 의해 형성되고, 상기 제1 및 제2 본딩 층은 상기 커넥터 테일의 상기 단부 부분 내로 뻗어 있지 않은, 방법.
14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 회로 층을 획득하는 단계는
    상기 제1 연성 유전체 층 상에 상기 제1 연성 전도성 층을 형성하는 단계, 및
    상기 제1 연성 전도성 층에 전기적으로 연결되어 있는 제1 용량성 플레이트를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 회로 층을 획득하는 단계는
    상기 제2 연성 유전체 층 상에 상기 제2 연성 전도성 층을 형성하는 단계, 및
    상기 제2 연성 전도성 층에 전기적으로 연결되어 있는 제2 용량성 플레이트를 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 용량성 플레이트들은 상기 압축가능 층에 의해 분리되어 있고 터치의 크기를 결정하는 힘 센서의 일부를 형성하는, 방법.
15. 제12항에 있어서, 상기 제1 회로 층은 적어도 2 개의 연성 전도성 층들을 포함하고, 상기 제2 회로 층은 적어도 2 개의 연성 전도성 층들을 포함하는, 방법.
16. 터치 디바이스로서,
    다수의 힘 센서들에 결합된 비교적 경성(rigid)인 커버 요소 - 상기 다수의 힘 센서들은 상기 커버 요소의 하나 이상의 가장자리들의 변위에 반응함 -;
    상기 커버 요소 상의 다수의 동시적인 터치들의 각 위치들을 검출하도록 구성된 터치 센서; 및
    감지 회로
    를 포함하고;
    상기 커버 요소 상에서의 해당 위치에서, 상기 다수의 동시적인 터치들에 의해 상기 커버 요소 상에 가해진 총 힘은 상기 하나 이상의 가장자리들을 따라 상기 다수의 힘 센서들에 분배되며;
    상기 감지 회로는,
    상기 다수의 힘 센서들에 의해 생성된 신호들에 응답하여 상기 총 힘의 총 크기 및 중심을 결정하고,
    상기 다수의 동시적인 터치들의 각 위치들 및 상기 총 힘의 총 크기 및 중심에 응답하여 상기 다수의 동시적인 터치들 각각에 대한 힘의 크기를 결정하도록 구성되는, 터치 디바이스.
17. 터치 디바이스로서,
    커버 요소; 및
    상기 커버 요소에 결합되고, 상기 커버 요소의 터치 구역 내의 다수의 위치들의 동시적인 변위에 반응하는 다수의 힘 센서들을 포함하고,
    상기 터치 디바이스는,
    상기 다수의 힘 센서들에 의해 생성되는 신호들에 기초하여, 상기 터치 구역에 가해진 총 힘의 총 크기 및 중심을 결정하고,
    상기 총 힘의 총 크기 및 중심, 및 상기 다수의 위치들에 기초하여, 상기 터치 구역에 가해진 다수의 힘들 각각의 위치 및 크기를 결정하도록 구성되는, 터치 디바이스.

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