KR20230010742A - Human-Computer Interface System - Google Patents
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- G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
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Abstract
시스템의 하나의 변형은 제1 방향으로 감긴 제1 나선형 트레이스를 포함하는 제1 층; 제1 층 아래에 배열되고, 제2 방향으로 감긴 제2 나선형 트레이스를 포함하고, 다층 인덕터를 형성하기 위해 제1 나선형 트레이스와 협력하는 제2 층; 및 구동 및 감지 전극 쌍 어레이를 포함하는 센서 층을 포함하는 기판을 포함한다. 또한, 시스템은 기판 위에 배열되고 터치 센서 표면을 정의하는 커버 층; 및 기판 아래에 배열되고 다층 인덕터에 직면하는 제1 극성을 정의하는 제1 자기 요소를 포함한다. 시스템은 구동 및 감지 전극 쌍 어레이으로부터의 전기 값을 기반으로 하여 터치 센서 표면 상에서의 입력을 검출하는 단계에 응답하여 기판을 진동시키기 위해 다층 인덕터 전체에 걸쳐 진동 전압을 구동하도록 구성된 제어기를 더 포함한다.One variant of the system includes a first layer comprising a first helical trace wound in a first direction; a second layer disposed below the first layer, including a second helical trace wound in a second direction, and cooperating with the first helical trace to form a multilayer inductor; and a substrate comprising a sensor layer comprising an array of driving and sensing electrode pairs. The system also includes a cover layer disposed over the substrate and defining a touch sensor surface; and a first magnetic element arranged below the substrate and defining a first polarity facing the multilayer inductor. The system further includes a controller configured to drive an oscillating voltage across the multilayer inductor to vibrate the substrate in response to detecting an input on the touch sensor surface based on electrical values from the array of drive and sense electrode pairs. .
Description
관련출원에 대한 상호참조CROSS REFERENCES TO RELATED APPLICATIONS
본 출원은 2020년 7월 3일에 출원된 제63/048,071호에 대한 우선권을 주장하고, 이는 본 참조로 그 전체가 포함된다.This application claims priority to Ser. No. 63/048,071, filed July 3, 2020, which is incorporated in its entirety by this reference.
본 출원은, 2020년 3월 3일에 출원된 미국 가출원 특허 제62/984,448호, 2020년 6월 17일에 출원된 미국 가출원 특허 제63/040,433호, 및 2020년 8월 7일에 출원된 미국 가출원 특허 제63/063,168호의 이익을 주장하는 2021년 3월 3일에 출원된 미국 특허 출원 제17/191,631호의 일부 계속 출원이고, 이들 각각은 본 참조로 그 전체가 포함된다.This application is based on U.S. Provisional Patent Application No. 62/984,448, filed on March 3, 2020, U.S. Provisional Patent Application No. 63/040,433, filed on June 17, 2020, and filed on August 7, 2020. It is a continuation-in-part of U.S. Patent Application Serial No. 17/191,631, filed March 3, 2021, claiming the benefit of U.S. Provisional Patent Application No. 63/063,168, each of which is incorporated herein by reference in its entirety.
본 출원은, 2018년 3월 8일에 출원된 미국 가출원 제62/640,138호의 이익을 주장하는 2019년 3월 8일에 출원된 미국 특허 출원 제16/297,426호의 계속 출원인, 2020년 11월 6일에 출원된 미국 특허 출원 제17/092,002호의 일부 계속 출원이고, 이들 각각은 본 참조로 그 전체가 포함된다.This application is a continuation of U.S. Patent Application Serial No. 16/297,426 filed on March 8, 2019, which claims the benefit of U.S. Provisional Application No. 62/640,138, filed on March 8, 2018, filed on November 6, 2020. 17/092,002, each of which is incorporated herein by reference in its entirety.
또한, 미국 특허 출원 제16/297,426호는, 2016년 3월 31일에 출원된 미국 가출원 제62/316,417호 및 2016년 5월 31일에 출원된 미국 가출원 제62/343,453호의 이익을 주장하는 2017년 3월 31일에 출원된 미국 특허 출원 제15/476,732호의 일부 계속 출원인, 2017년 12월 18일에 출원된 미국 특허 출원 제15/845,751호의 일부 계속 출원이고, 이들 각각은 본 참조로 그 전체가 포함된다.In addition, U.S. Patent Application Serial No. 16/297,426 is a 2017 patent claiming the benefit of U.S. Provisional Application No. 62/316,417, filed on March 31, 2016, and U.S. Provisional Application No. 62/343,453, filed on May 31, 2016. A continuation-in-part of U.S. Patent Application Serial No. 15/476,732, filed on March 31, 2017, and a continuation-in-part of U.S. Patent Application No. 15/845,751, filed on December 18, 2017, each of which is incorporated herein by reference in its entirety. is included
또한, 본 출원은 2021년 3월 3일에 출원된 미국 특허 출원 제17/191,631호 및 2014년 9월 26일에 출원된 미국 특허 출원 제14/499,001호와 관련이 있고, 이들 각각은 본 참조로 그 전체가 포함된다.In addition, this application is related to US Patent Application Serial No. 17/191,631, filed March 3, 2021, and US Patent Application Serial No. 14/499,001, filed September 26, 2014, each of which is incorporated herein by reference. includes all of them.
본 발명은 일반적으로는 터치 센서 분야, 보다 구체적으로는 터치 센서 분야에서 새롭고 유용한 인간-컴퓨터 인터페이스 시스템에 관한 것이다.The present invention relates generally to new and useful human-computer interface systems in the field of touch sensors, and more particularly in the field of touch sensors.
도 1은 시스템의 개략적 표현이다.
도 2는 시스템의 하나의 변형에 대한 개략적 표현이다.
도 3은 시스템의 하나의 변형에 대한 개략적 표현이다.
도 4a 및 도4b는 시스템의 변형들에 대한 순서도 표현이다.
도 5a 및 도 5b는 시스템의 하나의 변형에 대한 순서도 표현이다.
도 6은 시스템의 하나의 변형에 대한 개략적 표현이다.
도 7은 시스템의 하나의 변형에 대한 개략적 표현이다.
도 8은 시스템의 하나의 변형에 대한 개략적 표현이다.
도 9a 및 도 9b는 시스템의 하나의 변형에 대한 개략적 표현이다.
도 10a 및 도 10b는 시스템의 하나의 변형에 대한 개략적 표현이다.
도 11a 내지 도 11d는 하나의 변형에 대한 개략적 표현이다.
도 12는 시스템의 하나의 변형에 대한 개략적 표현이다.
도 13은 시스템의 하나의 변형에 대한 개략적 표현이다.
도 14는 시스템의 하나의 변형에 대한 개략적 표현이다.
도 15a 내지 도 15c는 시스템의 하나의 변형에 대한 개략적 표현이다.
도 16은 시스템의 하나의 변형에 대한 순서도 표현이다.
도 17은 시스템의 하나의 변형에 대한 순서도 표현이다.
도 18은 시스템의 하나의 변형에 대한 순서도 표현이다.
도 19는 시스템의 하나의 변형에 대한 순서도 표현이다.
도 20은 시스템의 하나의 변형에 대한 개략적 표현이다.
도 21은 시스템의 하나의 변형에 대한 개략적 표현이다.
도 22는 시스템의 하나의 변형에 대한 순서도 표현이다.
도 23은 시스템의 하나의 변형에 대한 개략적 표현이다.1 is a schematic representation of the system.
2 is a schematic representation of one variant of the system.
3 is a schematic representation of one variant of the system.
4A and 4B are flowchart representations of variations of the system.
5A and 5B are flow chart representations of one variant of the system.
6 is a schematic representation of one variant of the system.
7 is a schematic representation of one variant of the system.
8 is a schematic representation of one variant of the system.
9A and 9B are schematic representations of one variant of the system.
10A and 10B are schematic representations of one variant of the system.
11A-11D are schematic representations of one variant.
12 is a schematic representation of one variant of the system.
13 is a schematic representation of one variant of the system.
14 is a schematic representation of one variant of the system.
15A-15C are schematic representations of one variant of the system.
16 is a flowchart representation of one variant of the system.
17 is a flowchart representation of one variation of the system.
18 is a flowchart representation of one variant of the system.
19 is a flowchart representation of one variation of the system.
20 is a schematic representation of one variant of the system.
21 is a schematic representation of one variant of the system.
22 is a flowchart representation of one variant of the system.
23 is a schematic representation of one variant of the system.
본 발명의 실시예에 대한 다음의 설명은 본 발명을 이들 실시예로 제한하기 위한 것이 아니라 당업자가 본 발명을 만들고 사용할 수 있도록 하기 위한 것이다. 본 명세서에서 기술된 변형, 구성, 구현, 예시적인 구현, 및 예는 선택적이고, 그들이 기술하는 변형, 구성, 구현, 예시적인 구현, 및 예에만 국한되는 것은 아니다. 본 명세서에 기술된 본 발명은 이들 변형, 구성, 구현, 예시적인 구현, 및 예의 모든 순열을 포함할 수 있다.The following description of embodiments of the present invention is not intended to limit the present invention to these embodiments, but is intended to enable those skilled in the art to make and use the present invention. The variations, configurations, implementations, example implementations, and examples described herein are optional and not limited to the variations, configurations, implementations, example implementations, and examples they describe. The invention described herein may include all permutations of these variations, configurations, implementations, example implementations, and examples.
1. 시스템1. System
도 1에 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 기판(102); 커버 층(170); 제1 자기 요소(181); 및 제어기(190)를 포함한다. 기판(102)은 제1 방향으로 감긴 제1 나선형 트레이스(spiral trace)(111)를 포함하는 제1 층(110); 제2 층(120); 및 구동 및 감지 전극 쌍 어레이(105)(array of drive and sense electrode pairs)를 포함하는 센서 층을 포함한다. 제2 층(120)은 제1 층(110) 아래에 배열되고; 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 감기고, 제1 층(110)과 제2 층(120) 사이의 비아(via)에 의해 제1 나선형 트레이스(111)에 결합되고, 제1 나선형 트레이스와 협력하여 다층 인덕터(150)를 형성하는 제2 나선형 트레이스(122)를 포함한다. 커버 층(170)은 기판 위에 배열되고 터치 센서 표면(172)을 정의한다. 제1 자기 요소(magnetic element)(181)는 기판(102) 아래에 배열되고 다층 인덕터(150)에 직면하는(facing) 제1 극성(first polarity)을 정의한다. 제어기(190)는 일련의 구동 및 감지 전극 쌍(105)(set of drive and sense electrode pairs)으로부터 일련의 전기 값(set of electrical values)을 판독하고; 일련의 전기 값을 기반으로 하여 터치 센서 표면(172) 상에서의 제1 입력을 검출하고; 제1 입력을 검출하는 단계에 응답하여, 다층 인덕터(150) 전체에 걸쳐(across) 진동 전압(oscillating voltage)을 구동하여 다층 인덕터(150)와 제1 자기 요소(181) 사이에 교번 자기 결합(alternating magnetic coupling)을 유도하고 샤시(chassis)(192)를 기준으로 커버 층(170) 및 기판(102)을 진동시키도록 구성된다.As shown in FIG. 1 ,
도 2에 도시된 시스템(100)에 대한 하나의 변형은 기판(102); 커버 층(170); 일련의 편향 스페이서(160)(set of deflection spacers); 제1 자기 요소(181); 및 제어기(190)를 포함한다. 이러한 변형에서, 기판(102)은 통합된 구조(unitary structure)를 정의하고, 제1 층(110), 제2 층(120) 및 바닥 층(140)(bottom layer)을 포함한다. 제1 층(110)은 최상 층(104)(top layer) 아래에 배열되고; 제1 방향으로 감기고 제1 단부 및 제2 단부를 정의하는 제1 나선형 트레이스(111)를 포함한다. 제2 층(120)은 제1 층(110) 아래에 배열되고; 제1 방향 반대인 제2 방향으로 감기고, 제1 나선형 트레이스(111)의 제2 단부에 전기적으로 결합되는 제3 단부, 및 제4 단부를 정의하고, 제1 나선형 트레이스(111)와 협력하여 일차 축(primary axis)을 정의하는 다층 인덕터(150)를 형성하는 제2 나선형 트레이스(122)를 포함한다. 바닥 층(140)은 제1 층(110) 반대쪽에 있는 제2 층(120) 아래에 배열되고; 기판(102)의 둘레(perimeter)에 근접하게(proximal) 배치된 일련의 센서 트레이스(146)(set of sensor traces)를 포함한다. 일련의 편향 스페이서(160)는 제2 일련의 센서 트레이스(146)에 결합되고 장치의 샤시(192) 상에서 기판(102)을 지지한다. 커버 층(170)은 일련의 편향 스페이서(160) 반대쪽에 있는 기판 위에 배열되고 터치 센서 표면(172)을 정의한다. 제1 자기 요소(181)는 기판(102) 아래에 있는 샤시(192)에 배열되고; 다층 인덕터(150)에 직면하는 제1 극성을 정의하고; 다층 인덕터(150)의 일차 축에 평행하게 연장된다. 제어기(190)는 일련의 센서 트레이스(146)로부터 일련의 전기 값을 판독하고; 일련의 전기 값을 기반으로 하여 터치 센서 표면(172) 상에서의 제1 입력의 힘 크기를 해석하고; 임계 힘을 초과하는 힘 크기를 검출하는 단계에 응답하여, 햅틱 피드백 주기(haptic feedback cycle) 동안 다층 인덕터(150) 전체에 걸쳐 진동 전압을 구동하여 제1 자기 요소(181)와 다층 인덕터(150) 사이에 교번 자기 결합을 유도하고 제1 자기 요소(181)를 기준으로 기판(102) 및 커버 층(170)을 진동시키도록 구성된다.One variation on the
도 3에 도시된 시스템(100)에 대한 또 다른 변형은 기판(102); 커버 층(170); 제1 자기 요소(181); 제2 자기 요소(182); 및 제어기(190)를 포함한다. 이러한 변형에서, 기판(102)은 통합된 구조를 정의하고 최상 층(104), 제1 층(110) 및 바닥 층(140)을 포함한다. 최상 층(104)은 구동 및 감지 전극 쌍 어레이(105)를 포함한다. 제1 층(110)은 최상 층(104) 아래에 배열되고; 제1 방향으로 감기고 제1 단부 및 제2 단부를 정의하는 제1 나선형 트레이스(111)를 포함한다. 제2 층(120)은 최상 층(104) 반대쪽에 있는 제1 층(110) 아래에 배열되고; 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 감기고, 제1 나선형 트레이스(111)의 제2 단부에 전기적으로 결합되는 제3 단부, 및 제4 단부를 정의하고, 제1 나선형 트레이스(111)와 협력하여 일차 축 및 이차 축(secondary axis)을 정의하는 다층 인덕터를 형성하는 제2 나선형 트레이스(122)를 포함한다. 커버 층(170)은 최상 층(104) 위에 배열되고 터치 센서 표면(172)을 정의한다. 제1 자기 요소(181)는 기판(102) 아래에 배열되고; 다층 인덕터(150)에 직면하는 제1 극성을 정의하고; 다층 인덕터(150)의 일차 축을 따라 연장되고; 다층 인덕터(150) 일차 축의 제1 측면에 배열된다. 제2 자기 요소(182)는 제1 자기 요소(181)에 인접한 기판(102) 아래에 배열되고; 다층 인덕터(150)에 직면하는, 제1 극성과 반대인, 제2 극성을 정의하고; 다층 인덕터(150)의 일차 축을 따라 연장되고; 다층 인덕터(150) 일차 축의 제2 측면에 배열된다. 제어기(190)는 일련의 구동 및 감지 전극 쌍(105)으로부터 일련의 전기 값을 판독하고; 일련의 전기 값을 기반으로 하여 터치 센서 표면(172) 상에서의 제1 입력을 검출하고; 제1 입력을 검출하는 단계에 응답하여, 햅틱 피드백 주기 동안 다층 인덕터(150) 전체에 걸쳐 진동 전압을 구동하여 제1 자기 요소(181) 및 제2 자기 요소(182)와 다층 인덕터(150) 사이에 교번 자기 결합을 유도하고 제1 자기 요소(181) 및 제2 자기 요소(182)를 기준으로 기판(102) 및 커버 층(170)을 진동시키도록 구성된다.Another variation on the
시스템(100)의 다른 변형은 기판(102); 제1 자기 요소(181); 및 제어기(190)를 포함한다. 이러한 변형에서, 기판(102)은 통합된 구조를 정의하고, 제1 단부 및 제2 단부를 정의하고 제1 방향으로 감긴 제1 나선형 트레이스를 포함하는 제1 층; 제1 층 아래에 배열되고, 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 감기고, 제1 나선형 트레이스의 제2 단부에 전기적으로 결합된 제3 단부를 정의하고, 제4 단부를 정의하고, 제1 나선형 트레이스와 협력하여 일차 축 및 이차 축을 정의하는 다층 인덕터를 형성하는 제2 나선형 트레이스를 포함하는 제2 층을 포함한다. 제1 자기 요소는 기판 아래에 배열되고; 다층 인덕터에 직면하는 제1 극성을 정의하고; 다층 인덕터의 일차 축을 따라 연장되고; 다층 인덕터 일차 축의 제1 측면에 배열된다. 제2 자기 요소는 제1 자기 요소에 인접한 기판 아래에 배열되고; 다층 인덕터에 직면하는, 제1 극성의 반대인, 제2 극성을 정의하고; 다층 인덕터의 일차 축을 따라 연장되고; 다층 인덕터 일차 축의 제2 측면에 배열된다. 제어기는 기판 위에 배열된 터치 센서 표면에서의 입력에 응답하여, 햅틱 피드백 주기 동안 다층 인덕터 전체에 걸쳐 진동 전압을 구동하여 제1 자기 요소 및 제2 자기 요소와 다층 인덕터 사이에 교번 자기 결합을 유도하고; 제1 자기 요소 및 제2 자기 요소를 기준으로 기판을 진동시키도록 구성된다.Another variation of the
시스템(100)의 또 다른 변형은 기판(102); 일련의 편향 스페이서(160); 스프링 요소 어레이(array of spring elements); 제1 자기 요소(181); 및 제어기(190)를 포함한다. 이러한 변형에서, 기판(102)은 통합된 구조를 정의하고, 제1 단부 및 제2 단부를 정의하고 제1 방향으로 감긴 제1 나선형 트레이스를 포함하는 제1 층; 및 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 감기고 제1 나선형 트레이의 제2 단부에 전기적으로 결합된 제3 단부를 정의하고 제4 단부를 정의하고 제1 나선형 트레이스와 협력하여 일차 축을 정의하는 다층 인덕터를 형성하는 제2 나선형 트레이스를 포함하고 제1 층 아래에 배열되는 바닥 층을 포함한다. 일련의 편향 스페이서의 각 편향 스페이서는 기판 바닥 층 상의, 일련의 개별 편향 스페이서 위치의, 개별 편향 스페이서 위치 위에 배열된다. 스프링 요소 어레이는 컴퓨팅 장치의 샤시에 일련의 편향 스페이서를 결합하고; 샤시 상에서 기판을 지지하고; 기판의 진동에 항복(yield)하도록 구성된다. 제1 자기 요소는 기판 아래 샤시에 배열되고; 다층 인덕터에 직면하는 제1 극성을 정의하고; 다층 인덕터의 일차 축에 평행하게 연장된다. 제어기는 기판 위에 배열된 터치 센서 표면 상에서의 입력에 응답하여, 햅틱 피드백 주기 동안 다층 인덕터 전체에 걸쳐 진동 전압을 구동하여 제1 자기 요소와 다층 인덕터 사이에 교번 자기 결합을 유도하고; 제1 자기 요소를 기준으로 및 일련의 스프링 요소에 대해 기판을 진동시키도록 구성된다.Another variation of the
2. 어플리케이션2. Applications
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 인간-컴퓨터 인터페이스를 위한 시스템(100)은 터치 센서; 다층 인덕터(150); 및 제어기(190)를 포함한다. 터치 센서는 기판(102); 기판(102) 전체에 걸쳐 패터닝된 구동 및 감지 전극 쌍 어레이(105); 터치 센서 표면(172)을 정의하는 커버 층(170); 및 기판(102)과 커버 층(170) 사이에 배열되고, 터치 센서 표면(172)에 가해진 힘 크기 변화에 반응하여 국부 접촉 저항 변화 (및/또는 국부 벌크 저항 변화)를 나타내는 물질을 포함하는 힘 감지 층(174)을 포함한다. 도 8, 도 9a, 도 10a, 도 10b, 도 11a, 도 11b, 도 11c 및 도 11d에 도시된 바와 같이, 기판(102)은 햅틱 피드백 주기 동안 샤시(192) 내에서 기판(102)의 움직임(즉, 진동(oscillation), 진동(vibration))을 허용하기 위해 컴퓨팅 장치의 샤시(192)의 리셉터클(194)(예를 들어, 터치패드 리셉터클(194)) 내에 유연하게 장착된다.1-3, a
일련의 자기 요소(set of magnetic element)는 리셉터클(194) 내의 리셉터클(194)(예를 들어, 터치패드 리셉터클(194)) 내에 배열된다(예를 들어, 그에 단단하게 결합된다, 그에 접착된다). 구동 및 감지 전극 쌍(105) 아래에 있는 - 기판(102)의 여러 인접 층 각각 내에서 일련의 나선형 트레이스가 제작되고 비아(via)에 의해 연결되어 자기 요소 위에 배열된 다층 인덕터(150)를 형성한다.A set of magnetic elements is arranged within (eg, rigidly coupled to, adhered to) receptacle 194 (eg, touchpad receptacle 194) within
스캔 주기 동안, 제어기(190)는 스캔 주기 동안 구동 및 감지 전극 쌍(105)으로부터 전기 값(electrical value)을 판독하고; 이들 전기 값을 기반으로 하여 터치 센서 표면(172) 상에서 입력의 위치 및 힘 크기를 해석한다. 터치 센서 표면(172) 상에서 - 임계 힘 크기를 초과하는 - 새로운 입력을 검출하는 단계에 응답하여, 제어기(190)는 입력의 위치 및/또는 힘 크기를 기반으로 하여 명령을 출력하고; 진동 전압(또는 진동 전류)으로 다층 인덕터(150)를 선택적으로 구동하여 다층 인덕터(150)를 통해 교번 자기장(alternating magnetic field)을 유도하고, 자기 요소에 다층 인덕터(150)를 자기적으로 결합하고, 다층 인덕터(150)와 자기 요소 사이에 교번하는 힘(alternating force)을 생성함으로써 장치의 샤시(192)를 기준으로 터치 센서 표면(172) 및 기판(102)을 진동시킨다.During the scan period, the
2.1 통합된 유도 코일(Integrated Induction Coil)2.1 Integrated Induction Coil
이러한 변형에서, 다층 인덕터(150) 및 일련의 자기 요소는 협력하여 샤시(192) 내에서 기판(102)을 진동시키도록 구성된 통합된 진동자(integrated vibrator)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 다층 인덕터(150)는 기판(102) 내에 있는 다수의 층 각각에 에칭되거나 제작된 일련의 평면 코일 트레이스에 의해 형성되고 이들 층을 통해 비아(via)에 의해 상호 연결되어 다수의 턴(turn), 하나 이상의 코어(core), 및/또는 일련의 자기 요소 위에 배열된 하나 이상의 권선(winding)을 갖는 하나의 연속적인 인덕터를 형성할 수 있다.In this variant,
예를 들어, 다층 인덕터(150)는 기판(102)의 바닥 층(140)에서 제1 감는 방향으로 안쪽을 향해 나선형인 제1 트레이스; 기판(102)의 제2 층(120)에서 제1 감는 방향으로 바깥쪽을 향해 나선형인 제2 트레이스; 기판(102)의 제3 층(130)에서 제1 감는 방향으로 안쪽을 향해 나선형인 제3 트레이스; 및 기판(102)의 제2 층(120)에서 - 제2 트레이스의 인접한 루프 사이에서 - 제1 감는 방향으로 바깥쪽을 향해 나선형인 제4 트레이스를 포함할 수 있다. 비아(via)는 제1 층(110)의 제1 나선형 트레이스(111)의 끝을 제2 층(120)의 제2 나선형 트레이스(122)의 시작에; 제2 층(120)의 제2 나선형 트레이스(122)의 끝을 제3 층(130)의 제3 나선형 트레이스(133)의 시작에; 제3 층(130)의 제3 나선형 트레이스(133)의 끝을 제2 층(120)의 제4 나선형 트레이스(144)의 시작에; 및 제2 층(120)의 제4 나선형 트레이스(144)의 끝을 제1 나선형 트레이스(111) 시작 근처의 바닥 층(140)에 연결할 수 있다.For example,
따라서, 이러한 예에서, 다층 인덕터(150)는 기판(102)의 여러 층에 걸쳐 있고 기판(102)의 바닥 층(140)에 매우 근접하게(proximity)(예를 들어, 2 mm 이내로) 들어가 있는 2개의 단자를 갖는 연속 유도 코일을 형성하기 위해 연결된 다수의 나선형 트레이스를 포함할 수 있다.Thus, in this example, the
일련의 자기 요소는 다층 인덕터(150) 아래에 있는 장치의 샤시(192)내에 접착, 고정, 장착 및/또는 통합될 수 있고, 제어기(190)에 의해 다층 인덕터(150) 전체에 걸쳐 전압이 인가될 때 다층 인덕터(150)에 자기적으로 결합될 수 있다. 특히, 제어기(190)는 (예를 들어, 제어기(190)에 결합되고 제어기(190)에 의해 트리거된 구동 회로를 통해) 다층 인덕터(150)에 진동 전압 (및 그에 따른 교류)를 공급할 수 있고, 이는 다층 인덕터(150)를 통해 교번 자기장을 유도하고; 다층 인덕터(150)와 일련의 자기 요소 사이에 교번 자기 결합을 유도함으로써; 기판(102)을 진동시킨다.A series of magnetic elements may be glued, fixed, mounted, and/or integrated within the
2.2 통합 입력 및 출력 구성 요소를 갖는 통합된 기판(Unitary Substrate with Integral Input and Output Components)2.2 Unitary Substrate with Integral Input and Output Components
일반적으로, 이러한 변형에서, 시스템(100)은 얇은(예를 들어, 4 ㎜ 두께) 패키지 내에 통합된 햅틱 액추에이터, 압력 감지 및 차폐를 갖는 터치 센서로서 기능한다. 예를 들어, 시스템(100)은 (도 13, 도 14, 도 15a, 도 15b 및 도 15c에 도시된) 랩톱 컴퓨터의 터치패드 리셉터클(194)(이하 "리셉터클(194)")에, (도 16에 도시된) 주변 사용자 입력 장치의 터치패드 리셉터클(194)에, 또는 태블릿 또는 스마트폰의 디스플레이 아래에 설치될 수 있다.Generally, in this variation,
도 5a, 도 5b, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 터치 센서의 구동 및 감지 전극; 일련의 2차 힘 또는 압력 센서의 구동 및 감지 전극; 및 인접한(adjacent) 자기 요소에 자기적으로 결합하도록 구성된 인덕터를 형성하는 일련의 얇은(또는 "2.5D") 트레이스를 정의하는 얇은(예를 들어, 2.5 ㎜ 두께) 기판(102)을 포함한다. 특히, 다층 인덕터(150)는 기판(102)의 여러 층에 걸쳐 에칭되거나 달리 제작된 다수의 상호 연결된 나선형 트레이스의 형태로 기판(102)에 통합되고; 샤시(192)에 통합된(예를 들어, 샤시(192) 내에 배치되고 샤시(192)에 의해 유지되는) 자기 요소에 자기적으로 결합하도록 구성된다. 따라서, 일련의 자기 요소 및 다층 인덕터(150)는 협력하여 (구동 회로 또는 제어기(190)에 의한) 다층 인덕터(150)의 분극화에 반응하여 터치 센서 표면(172)을 진동시키도록 구성된 다층 인덕터(150)로서 기능함으로써, 시스템(100)이 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력에 응답하여 실시간 햅틱 피드백을 출력할 수 있게 한다.As shown in Figures 5A, 5B, 6 and 7,
따라서, 시스템(100)은 기판(102)의 바닥 전체에 걸쳐 용량성 또는 저항성 압력 센서를 형성하고 기판(102)의 상부 전체에 걸쳐 용량성 또는 저항성 터치 센서를 형성하는 터치 센서 전극 트레이스와 동일한 프로세스로 및 그와 동시에 제작되고 기판(102) 내에 완전히 배치된 다층 인덕터(150)를 형성하기 위해 기판(102)의 다수의 전도성(예를 들어, 구리) 층에 걸쳐 제작된 일련의 평면이면서 상호 연결된 나선형 트레이스를 포함할 수 있다.Thus,
보다 구체적으로, 구동 및 감지 전극 쌍(105)의 조밀한 그리드 어레이(dense grid array)는 터치 센서 표면(172) 상에서 입력의 x 위치, y 위치 및/또는 힘 크기를 검출하도록 구성된 터치 센서를 형성하기 위해 기판(102)의 최상 층(104) 전체에 걸쳐 동시에 제작될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일련의 센서 트레이스(146)는 터치 센서 표면(172) 상에서 입력의 힘 크기를 검출하도록 구성된 힘 센서의 성긴 어레이(sparse array)를 형성하기 위해 기판(102) 둘레 주변의 간헐적인 위치(intermittent locations)에서 기판(102)의 바닥 층(140) 상에 동시에 제작될 수 있다. 따라서, 이들 센서를 형성하는 전기적 트레이스는 이후 기판(102) 내에 완전히 들어갈 수 있다. 얇은 커버 층(170)(예를 들어, 용량성 터치 센서를 위한 0.5 ㎜ 두께의 유리 또는 고분자 패널; 기판(102)의 최상 층(104) 전체에 걸쳐 배열된 저항성 터치 센서를 위한 0.5 ㎜ 두께의 힘 감지 층)은 터치 센서를 둘러싸고 터치 센서 표면(172)을 형성하기 위해 기판(102)의 최상 층(104) 위에 설치될 수 있다. (예를 들어, 1 ㎜의 전체 두께를 갖는) 힘 감지 쿠폰(coupon) 및/또는 낮은 경도 스페이서(durometer spacer)는 기판(102)의 리셉터클(194)과 함께 기판(102)을 지지하도록 구성된 일련의 편향 스페이서(160)을 형성하기 위해, 터치 센서 표면(172) 상에서 입력된 힘을 샤시(192)에 전달하기 위해, 및 제어기(190)가 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력에 응답하여 이들 편향 스페이서(160)에서 전달된 개별 힘 및 전체 힘으로 변환할 수 있는, 개별 센서 트레이스(146)에 의해 전달된 힘에 대응하는 신호를 출력하기 위해, 기판(102) 바닥에 있는 각 센서 트레이스 위에 설치될 수 있다. 얇은 비전도성이면서 비자성인 버퍼 층(예를 들어, 0.2 ㎜ 두께 미만의 폴리이미드 필름)은 다층 인덕터(150)와 아래의 리셉터클(194)에 배열된 일련의 자기 요소 사이의 최소 갭을 유지하기 위해 다층 인덕터(150)의 바닥 나선형 트레이스 위에 적용될 수 있다. 따라서, 커버 층(170) 및 일련의 편향 스페이서(160)를 갖는 시스템(100)의 전체 높이는 4 ㎜ 미만일 수 있다.More specifically, a dense grid array of drive and sense electrode pairs 105 forms a touch sensor configured to detect the x position, y position and/or force magnitude of an input on the
또한, 장치(예를 들어, 랩톱 컴퓨터, 주변 입력 장치)의 샤시(192)는 얇은(예를 들어, 4 ㎜ 깊이) 리셉터클(194)을 정의할 수 있고, 시스템(100)은 샤시(192) 두께의 증가 없이 또는 제한된 증가로 장치에서 터치 감지, 압력 감지 및 햅틱 피드백 기능을 가능하도록 하기 위해 - 리셉터클(194)의 베이스와 접촉하는 편향 스페이서(160)와 함께 - 리셉터클(194)에 설치될 수 있다. 하나의 구현에서, 장치의 샤시(192)는 리셉터클(194) 아래에 오목한 공동(cavity)을 더 포함하고, 일련의 자기 요소는 기판(102) 상의 다층 인덕터(150) 아래의 공동 내에 설치된다(예를 들어, 접착된다, 심어진다). 대안적으로, 더 얇은 자기 요소(예를 들어, 0.8 ㎜ 두께)는 기판(102) 바닥과 공동의 베이스 사이(예를 들어, 다층 인덕터(150)의 제1 나선형 트레이스(111) 위에 배열된 버퍼 층과 공동의 베이스 사이)에 있는 리셉터클(194)에 설치될 수 있다.In addition, the
따라서, 기판(102), 터치 센서 및/또는 편향 스페이서(160) 등을 포함하는 시스템(100)은 리셉터클(194)과 기판(102) 바닥 층(140) 사이에 작은 갭(예를 들어, 기판(102) 상에 설치된 개별 인덕터를 수용하기 위해 수 밀리미터 대신에 300 ㎛ 미만)을 갖는 장치의 리셉터클(194)에 낮게 안착될 수 있고, 그로 인해 장치 및 시스템(100)의 전체 조립된 높이를 제한한다. 또한, 다층 인덕터(150)를 기판(102)에 통합하면 반복된 주기로 인한 다층 인덕터(150)에 대한 피로(fatigue) 또는 다른 손상 가능성을 감소 및/또는 제거할 수 있고, 다층 인덕터(150)와 일련의 자기 요소 사이의 일관된 오프셋을 가능하게 함으로써 기판(102)과 리셉터클(194) 사이의 수직 분리 거리(vertical separation distance)에 대한 보다 느슨한 허용 오차(looser tolerances)를 가능하게 할 수 있다.Accordingly,
도 13, 도 14, 도 15a, 도 15b 및 도 15c에 도시되고 전술한 바와 같이, 시스템(100)은 컴퓨팅 장치와 인터페이스하는 사용자에게 실시간 햅틱 피드백을 제공하도록 구성된 힘 감지 트랙패드 또는 키보드 표면을 형성하기 위해 및 키보드 표면 또는 트랙패드 위에 인가된 입력의 위치 및/또는 힘을 검출하기 위해 랩톱 컴퓨터와 같은 컴퓨팅 장치의 샤시(192)에 통합될 수 있다. 추가적으로 및/또는 대안적으로, 시스템(100)은, 도 16에 도시된 바와 같이, 이들 휴대용 전자 장치의 실시간 힘 감지 및 햅틱 피드백 기능을 가능하도록 하기 위해 휴대용 전자 장치에 - 예를 들어, 주변 트랙패드 및/또는 키보드 장치 또는 스마트폰 또는 스마트워치의 디스플레이 아래에 - 통합될 수 있다.As shown in FIGS. 13, 14, 15A, 15B, and 15C and described above,
3. 기판 및 터치 센서(Substrate and Touch Sensor)3. Substrate and Touch Sensor
도 6 및 도 12에 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 일련의 전도성 트레이스(set of conductive traces)를 형성하기 위해 에칭된 일련의(예를 들어, 6개의) 전도성 층; 전도성 층의 스택 사이에 삽입된 일련의(예를 들어, 5개의) 기판 층; 및 일련의 기판 층을 통해 일련의 전도성 층을 연결하는 일련의 비아(via)를 포함하는 기판(102)을 포함한다. 예를 들어, 기판(102)은 6층의 단단한 유리섬유 PCB를 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 6 and 12 ,
특히, 기판(102)의 상부 전도 층(top conductive layer) 및/또는 제2 전도 층은 터치 센서 내에 있는 구동 및 감지 전극 쌍(105) 어레이(예를 들어, 그리드 어레이)를 형성하기 위해 협력하는 일련의 트레이스를 포함할 수 있다. 터치 센서 아래에 있는 기판(102)의 후속 전도성 층은 단일 코어 또는 다중 코어, 단일 권선 또는 다중 권선의 다층 인덕터(150)를 형성하기 위해 협력하는 상호 연결된 나선형 트레이스를 포함할 수 있다. 또한, 기판(102)의 바닥 전도성 층 및/또는 끝에서 두 번째의 전도성 층은 힘 센서의 성긴 어레이를 형성하기 위해 기판(102)의 둘레 주변에 분포되어 있는 일련의 맞물린 전극(set of interdigitated electrodes)을 포함할 수 있다.In particular, the top conductive layer and/or the second conductive layer of the
3.1 저항성 터치 센서(Resistive Touch Sensor)3.1 Resistive Touch Sensor
하나의 구현에서, 기판(102)의 제1 및 제2 전도성 층은 기판(102)의 최상 층(104)에 있는 구동 및 감지 전극 쌍(105)의 그리드 어레이에서 끝나는 구동 전극 행 및 감지 전극 열(또는 그 반대)을 포함한다. 이러한 구현에서, 시스템(100)은 기판(102)의 상부 전도성 층 위에 배열(예를 들어, 커버 층(170)과 기판(102)의 최상 층(104) 사이에 삽입)되고 커버 층 상에서(170)(즉, 터치 센서 표면(172) 상에서) 힘의 국부적 인가에 반응하여 일련의 구동 및 감지 전극 쌍(105) 전체에 걸쳐 접촉 저항의 국부 변화(local changes in contact resistance)를 나타내는 힘 감지 층(174)을 더 포함한다.In one implementation, the first and second conductive layers of the
따라서, 스캔 주기 동안, 제어기(190)는 구동 전극 행(columns of drives electrodes)을 순차적으로 구동하고; 감지 전극 열(rows of sense electrodes)로부터, 구동 및 감지 전극 쌍(105) 전체에 걸쳐 전기적 저항을 나타내는, 전기 값(예를 들어, 전압)을 순차적으로 판독하고; 이러한 구동 및 감지 전극 쌍(105)의 서브세트에 대해 저장된 베이스라인 저항 기반 전기 값으로부터, 제1 위치에 인접한 구동 및 감지 전극 쌍(105)의 서브세트로부터 판독된, 전기 값의 편차를 기반으로 하여 터치 센서 표면(172) 상의 제1 위치(예를 들어, (x,y) 위치)에서 제1 입력을 검출하고; 이러한 편차 크기를 기반으로 하여 제1 입력의 힘 크기를 해석할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 제어기(190)는 이후 임계 입력 힘을 초과하는 제1 입력의 힘 크기에 응답하여 햅틱 피드백 주기 동안 기판(102)의 다층 인덕터(150) 전체에 걸쳐 진동 전압을 구동할 수 있다.Thus, during the scan period, the
따라서, 힘 감지 층(174) 및 기판(102)의 제1 및 제2 전도성 층 상에 있는 구동 및 감지 전극 쌍(105) 어레이는 협력하여 터치 센서 표면(172) 상에서 입력(예를 들어, 손가락, 스타일러스, 손바닥)의 가로 위치, 세로 위치, 및 힘(또는 압력) 크기를 검출하기 위해 제어기(190)에 의해 판독 가능한 저항성 터치 센서를 형성할 수 있다.Thus, the array of drive and sense electrode pairs 105 on the
3.2 용량성 터치 센서(Capacitive Touch Sensor)3.2 Capacitive Touch Sensor
다른 구현에서, 기판(102)의 제1 및 제2 전도성 층은 기판(102)의 상부 전도성 층(또는 상부 전도 층과 제2 전도성 층 둘 다)에 있는 구동 및 감지 전극 쌍(105)의 그리드 어레이에서 끝나는 구동 전극 행 및 감지 전극 열(또는 그 반대)을 포함한다.In another implementation, the first and second conductive layers of the
스캔 주기 동안, 제어기(190)는 구동 전극 행을 순차적으로 구동하고; 감지 전극 열로부터 - 구동 및 감지 전극 쌍(105) 사이의 용량 결합을 나타내는 - 전기 값(예를 들어, 전압, 커패시턴스 상승 시간, 커패시턴스 하강 시간, 공명 주파수)을 순차적으로 판독하고; 이러한 구동 및 감지 전극 쌍(105)의 서브세트에 대해 저장된 베이스라인 커패시턴스 기반 전기 값으로부터 - 제1 위치에 인접한 구동 및 감지 전극 쌍(105)의 서브세트로부터 판독된 - 전기 값의 편차를 기반으로 하여 터치 센서 표면(172) 상의 제1 위치(예를 들어, (x,y) 위치)에서 제1 입력을 검출할 수 있다. 예를 들어, 제어기(190)는 이들 구동 및 감지 전극 쌍(105) 사이의 커패시턴스 값을 판독하고 이들 커패시턴스 값을 기반으로 하여 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력을 해석하기 위해 상호 커패시턴스 기술을 구현할 수 있다.During the scan period, the
따라서, 힘 감지 층(174) 및 기판(102)의 제1 및 제2 전도성 층 상의 구동 및 감지 전극 쌍(105) 어레이는 협력하여 터치 센서 표면(172) 상에서 입력(예를 들어, 손가락, 스타일러스, 손바닥)의 가로 및 세로 위치를 검출하기 위해 제어기(190)에 의해 판독 가능한 용량성 터치 센서를 형성할 수 있다.Thus, the array of drive and sense electrode pairs 105 on the
3.3 터치스크린(Touchscreen)3.3 Touchscreen
하나의 변형에서, 시스템은 디지털 디스플레이; 디스플레이 전체에 걸쳐 배열된 터치 센서; 및 디스플레이 위에 배열되고 터치 센서 표면(172)를 정의하는 커버 층을 포함하고, 기판 위에 배열되는 터치스크린(196)을 포함 또는 (그와 인터페이스)한다. 따라서, 이러한 변형에서, 제어기는 터치 센서 표면 상에서의 입력을 검출하는 터치스크린(196)에 응답하여 햅틱 피드백 주기 동안 다층 인덕터 전체에 걸쳐 진동 전압을 구동하도록 구성된다.In one variation, the system includes a digital display; touch sensors arranged throughout the display; and a cover layer arranged over the display and defining a
특히, 이러한 변형에서, 기판(102)은 터치스크린(즉, 통합된 디스플레이 및 터치 센서)을 수용하거나 통합할 수 있고, 제1 자기 요소(181) 및 제어기(190)와 협력하여 터치스크린(196)에 결합된 별도의 제어기에 의해 검출되는 것과 같이, 터치 센서 표면 상에서의 입력에 반응하여 터치스크린(196) 위의 터치 센서 표면을 진동시킬 수 있다.In particular, in this variant,
4. 다층 인덕터(Multi-layer Inductor)4. Multi-layer Inductor
전술한 바와 같이, 시스템(100)은 기판(102) 내의 전도성 층 내에서 직접 제작되는 일련의 상호 연결된 나선형 트레이스(set of interconnected spiral traces)에 의해 형성된 다층 인덕터(150)를 포함한다.As discussed above,
일반적으로, 단일 나선형 트레이스의 전체 인덕턴스는 전도성 층 두께에 의해 제한될 수 있다. 따라서, 시스템(100)은 기판(102)의 단일 전도성 층 상에서 단일 나선형 트레이스보다 큰 인덕턴스 및 그에 따라 일련의 자기 요소에 대한 더 큰 자기 결합을 나타내는 다층, 다중 턴(turn) 및/또는 다중 코어 인덕터를 형성하기 위해 기판(102)의 일련의 인접 층 상에서 제작된 중첩하는 상호 연결된 나선형 트레이스 스택을 포함할 수 있다. 이들 나선형 트레이스는 기판(102)의 중간 기판 층을 통해 일련의 비아(via)에 의해 전기적으로 상호 연결되고 공통 수직 축을 중심으로 동축으로 정렬될 수 있다(예를 들어, 일련의 자기 요소 위에 중심을 둘 수 있다).In general, the total inductance of a single helical trace can be limited by the conductive layer thickness. Accordingly,
또한, 기판(102)은 상이한 두께의 전도성 층을 포함할 수 있다. 따라서, 기판(102)의 더 두꺼운 전도성 층 내의 나선형 트레이스는 더 좁은 트레이스 폭 및 더 많은 턴(turn)으로 제작될 수 있고, 기판(102)의 더 얇은 전도성 층 내의 나선형 트레이스는 동일한 코일 풋프린트 위의 각 나선형 트레이스 내에서 유사한 전기 저항을 달성하기 위해 더 넓은 트레이스 폭 및 더 적은 턴으로 제작될 수 있다. 예를 들어, 기판(102) 내의 하부 전도성 층은 이들 전도성 층에 있는 코일 풋프린트 내에 더 좁은 트레이스 폭 및 더 많은 턴을 수용하기 위해 더 무거운 전도성 물질(예를 들어, 대략적으로 35 ㎛ 두께의 1 온스 구리)을 포함할 수 있고, 그로 인해 각 나선형 트레이스의 인덕턴스는 증가하고 햅틱 피드백 주기 동안 일련의 자기 요소와 다층 인덕터(150) 사이에는 더 큰 자기 결합이 생성된다. 반대로, 이러한 예에서, 터치 센서의 많은(예를 들어, 수천 개의) 구동 및 감지 전극 쌍(105)을 포함하는 기판(102)의 상부 층은 더 얇은 전도성 물질 층을 포함할 수 있다.Additionally, the
4.1 단일 코어 + 짝수 개의 코일 층(Single Core + Even Quantity of Coil Layers)4.1 Single Core + Even Quantity of Coil Layers
도 2에 도시된 하나의 구현에서, 기판(102)은 단일 코일 인덕터를 형성하기 위해 기판(102) 내에 있는 짝수 개의 기판 층 내에서 제작된 짝수 개의 나선형 트레이스를 포함한다.In one implementation shown in FIG. 2,
하나의 예에서, 기판(102)은 구동 및 감지 전극 쌍 어레이(105)를 포함하는 최상 층(104) 및 중간 층(106); 제1 층(110); 제2 층(120); 제3 층(130); 및 제4(예를 들어, 바닥) 층을 포함한다. 이러한 예에서, 제1 층(110)은 제1 방향으로 감기고 제1 단부 및 제2 단부를 정의하는 제1 나선형 트레이스(111)를 포함한다. 특히, 제1 나선형 트레이스(111)는 제1 평면 코일 주변에 있는 제1 단부에서부터 제1 평면 코일 중심에 근접한 제2 단부까지 시계 방향으로 안쪽을 향해 나선형인 제1 평면 코일을 정의할 수 있다. 제2 층(120)은 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 감기고, 제4 단부, 및 제1 나선형 트레이스(111)의 제2 단부에 전기적으로 결합된 제3 단부를 정의하는 제2 나선형 트레이스(122)를 포함한다. 특히, 제2 나선형 트레이스(122)는 제2 평면 코일 중심에 근접한 제3 단부에서부터 제2 평면 코일 주변에 있는 제4 단부까지 시계 방향으로 바깥쪽을 향해 나선형인 제2 나선형 코일을 정의할 수 있다.In one example, the
마찬가지로, 제3 층(130)은 제1 방향으로 감기고, 제6 단부, 및 제2 나선형 트레이스(122)의 제4 단부에 전기적으로 결합된 제5 단부를 정의하는 제3 나선형 트레이스(133)를 포함한다. 특히, 제3 나선형 트레이스(133)는 제3 평면 코일 주변부에 있는 제5 단부에서부터 제3 평면 코일 중심에 근접한 제6 단부까지 시계 방향으로 안쪽을 향해 나선형인 제3 나선형 코일을 정의할 수 있다. 또한, 제4 층은 제2 방향으로 감기고, 제8 단부, 및 제1 나선형 트레이스(111)의 제6 단부에 전기적으로 결합된 제7 단부를 정의하는 제4 나선형 트레이스(144)를 포함한다. 특히, 제4 나선형 트레이스(144)는 제4 평면 코일 중심에 근접한 제7 단부에서부터 제4 평면 코일 주변에 있는 제8 단부까지 시계 방향으로 바깥쪽을 향해 나선형인 제4 평면 코일을 정의할 수 있다.Similarly, the
따라서, 제1 나선형 트레이스(111)의 제2 단부는 제1 비아(via)에 의해 제2 나선형 트레이스(122)의 제3 단부에 결합될 수 있고; 제2 나선형 트레이스(122)의 제4 단부는 제2 비아(via)에 의해 제3 나선형 트레이스(133)의 제5 단부에 결합될 수 있고; 제3 나선형 트레이스(133)의 제6 단부는 제3 비아(via)에 의해 제4 나선형 트레이스(144)의 제7 단부에 결합될 수 있고; 제1 나선형 트레이스(111), 제2 나선형 트레이스(122), 제3 나선형 트레이스(133) 및 제4 나선형 트레이스(144)는 단일 코어의 4층 인덕터를 형성하기 위해 협력할 수 있다. 제어기(190)(또는 드라이버)는 제1 나선형 트레이스(111)의 제1 단부 및 제4 나선형 트레이스(144)의 제8 단부(또는 다층 인덕터(150)의 "단자")에 전기적으로 연결될 수 있고; 샤시(192) 내의 기판(102)을 진동시키고 자기 요소에 결합하는, 다층 인덕터(150)를 통해 교번 자기장을 유도하기 위해 햅틱 피드백 주기 동안 진동 전압으로 다층 인덕터(150)의 이들 단자를 구동할 수 있다. 특히, 제어기(190)가 제1 극성에서 다층 인덕터(150)를 구동할 때, 전류는 다층 인덕터(150) 주변의 제1 방향으로 자기장을 유도하기 위해 제1 나선형 트레이스(111), 제2 나선형 트레이스(122), 제3 나선형 트레이스(133) 및 제4 나선형 트레이스(144)를 통해 연속적인 시계 방향으로 흐를 수 있다. 제어기(190)가 다층 인덕터(150)의 단자 전체에 걸쳐 극성을 역전시킬 때, 전류는 방향을 바꾸고, 다층 인덕터(150)에서 제2의 반대 방향으로 자기장을 유도하기 위해 제1 나선형 트레이스(111), 제2 나선형 트레이스(122), 제3 나선형 트레이스(133) 및 제4 나선형 트레이스(144)를 통해 연속적인 반시계 방향으로 흐를 수 있다.Thus, the second end of the first
또한, 이러한 구현에서, 다층 인덕터(150)는 기판(102) 내에 있는 짝수 개의 전도 층에 걸쳐 있기 때문에, 다층 인덕터(150)의 단자는 기판(102)의 제1 층 및 마지막 층 주변에 배치될 수 있고, 그에 따라서 제어기(190)(또는 드라이버)에 직접 연결될 수 있다.Also, in this implementation, since the
4.2 단일 코어 + 홀수 개의 코일 층(Single Core + Odd Quantity of Coil Layers)4.2 Single Core + Odd Quantity of Coil Layers
도 1에 도시된 다른 구현에서, 다층 인덕터(150)는 기판(102)의 홀수 개(예를 들어, 3개, 5개)의 전도성 층에 걸쳐 있다. 이러한 구현에서, 기판(102)의 전도성 층은 제어기(190) 또는 드라이버에 대한 직접 연결을 위해 다층 인덕터(150) 주변에 다층 인덕터(150)의 단자를 배치하기 위해 다층 인덕터(150)의 다른 나선형 트레이스와 협력하는 2개의 평행하고 오프셋된 나선형 트레이스를 포함할 수 있다.In another implementation shown in FIG. 1 ,
하나의 예에서, 기판(102)은 구동 및 감지 전극 쌍(105) 어레이를 포함하는 최상 층(104) 및 중간 층(106); 제1 층(110); 제2 층(120); 제3 층(130); 및 제4(예를 들어 바닥) 층을 포함한다. 이러한 예에서, 제1 층(110)은 최상 층(104) 및 중간 층(106)에 있는 구동 및 감지 전극 쌍(105) 어레이의 풋프린트에 걸쳐 있고; 제어기(190)에 의해 기준 전위로 구동되고; 다층 인덕터(150)에 의해 생성된 전기적 잡음으로부터 구동 및 감지 전극 쌍(105)을 차폐하도록 구성된 접지 전극(ground electrode)(예를 들어, 연속적인 트레이스)을 포함한다.In one example, the
이러한 예에서, 제3 층(130)은 제1 방향으로 감기고 제1 단부 및 제2 단부를 정의하는 제1 나선형 트레이스(111)를 포함한다. 특히, 제1 나선형 트레이스(111)는 제1 평면 코일 주변에 있는 제1 단부에서부터 제1 평면 코일 중심에 근접한 제2 단부까지 시계 방향으로 안쪽을 향해 나선형인 제1 평면 코일을 정의할 수 있다. 제2 층(120)은 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 감기고, 제4 단부, 및 제3 층(130)의 제1 나선형 트레이스(111)의 제2 단부에 전기적으로 결합된 제3 단부를 정의하는 제2 나선형 트레이스(122)를 포함한다. 특히, 제2 나선형 트레이스(122)는 제2 평면 코일 중심에 근접한 제3 단부에서부터 제2 평면 코일 주변에 있는 제4 단부까지 시계 방향으로 바깥쪽을 향해 나선형인 제2 평면 코일을 정의할 수 있다.In this example, the
제3 층(130)은 제1 방향으로 감기고, 제6 단부, 및 제2 층(120)의 제2 나선형 트레이스(122)의 제4 단부에 전기적으로 결합된 제5 단부를 정의하는 제3 나선형 트레이스(133)를 더 포함한다. 특히, 제3 나선형 트레이스(133)는 제3 평면 코일 주변부에 있는 제5 단부에서부터 제3 평면 코일 중심에 근접한 제6 단부까지 시계 방향으로 안쪽을 향해 나선형이고 제3 층(130) 내에서 시계 방향으로 안쪽을 항해 나선형인 제1 평면 코일 내에 중첩되는 제3 평면 코일을 정의할 수 있다.The
또한, 제4 층은 제2 방향으로 감기고, 제8 단부, 및 제1 나선형 트레이스(111)의 제6 단부에 전기적으로 결합된 제7 단부를 정의하는 제4 나선형 트레이스(144)를 포함한다. 특히, 제4 나선형 트레이스(144)는 제4 평면 코일 중심에 근접한 제7 단부에서부터 제4 평면 코일 주변에 있는 제8 단부까지 시계 방향으로 바깥쪽을 향해 나선형인 제4 평면 코일을 정의할 수 있다.The fourth layer also includes a fourth
따라서, 제3 층(130) 내의 제1 나선형 트레이스(111)의 제2 단부는 제1 비아(via)에 의해 제2 층(120) 내의 제2 나선형 트레이스(122)의 제3 단부에 결합될 수 있고; 제2 층(120) 내의 제2 나선형 트레이스(122)의 제4 단부는 제2 비아(via)에 의해 제3 층(130) 내의 제3 나선형 트레이스(133)의 제5 단부에 결합될 수 있고; 제3 층(130) 내의 제3 나선형 트레이스(133)의 제6 단부는 제3 비아(via)에 의해 제4 층 내의 제4 나선형 트레이스(144)의 제7 단부에 결합될 수 있고; 제1 나선형 트레이스(111), 제2 나선형 트레이스(122), 제3 나선형 트레이스(133) 및 제4 나선형 트레이스(144)는 단일 코어의 3층 인덕터를 형성하기 위해 협력할 수 있다. 제어기(190)는 제3 층(130) 내의 제1 나선형 트레이스(111)의 제1 단부 및 제4 층 내의 제4 나선형 트레이스(144)의 제8 단부(또는 다층 인덕터(150)의 "단자")에 전기적으로 연결될 수 있고; 샤시(192) 내의 기판(102)을 진동시키고 자기 요소에 결합하는, 다층 인덕터(150)를 통해 교번 자기장을 유도하기 위해 햅틱 피드백 주기 동안 진동 전압으로 다층 인덕터(150)의 이들 단자를 구동할 수 있다. 특히, 제어기(190)가 제1 극성에서 다층 인덕터(150)를 구동할 때, 전류는 다층 인덕터(150) 주변의 제1 방향으로 자기장을 유도하기 위해 기판(102)의 제2 층, 제3 층 및 제4 층 내의 제1 나선형 트레이스(111), 제2 나선형 트레이스(122), 제3 나선형 트레이스(133) 및 제4 나선형 트레이스(144)를 통해 연속적인 시계 방향으로 흐를 수 있다. 제어기(190)가 다층 인덕터(150)의 단자 전체에 걸쳐 극성을 역전시킬 때, 전류는 방향을 바꾸고, 다층 인덕터(150)에서 제2의 반대 방향으로 자기장을 유도하기 위해 제1 나선형 트레이스(111), 제2 나선형 트레이스(122), 제3 나선형 트레이스(133) 및 제4 나선형 트레이스(144)를 통해 연속적인 반시계 방향으로 흐를 수 있다.Thus, the second end of the first
따라서, 이러한 구현에서, 기판(102)은 다층 인덕터(150) 주변에 배치된 2개의 단자를 포함하는 다층 인덕터(150)를 형성하기 위해 선택적으로 연결된 홀수 개의 2 코일 층 및 짝수 개의 단일 코일 층을 포함할 수 있다.Accordingly, in this implementation, the
4.3 이중 코어 + 짝수 개의 코일 층(Double Core + Even Quantity of Coil Layers)4.3 Double Core + Even Quantity of Coil Layers
도 3 및 도 7에 도시된 다른 구현에서, 기판(102)은 이중 코어 인덕터(즉, 직렬로 연결된 2개의 개별 단일 코어 인덕터)를 형성하기 위해 기판(102) 내에 있는 짝수 개의 기판 층 내에서 제작된 짝수 개의 나선형 트레이스를 포함한다.In another implementation, shown in Figures 3 and 7,
하나의 예에서, 기판(102)은 구동 및 감지 전극 쌍(105) 어레이를 포함하는 최상 층(104) 및 중간 층(106); 제1 층(110); 제2 층(120); 제3 층(130); 및 제(예를 들어, 바닥) 층을 포함한다.In one example, the
이러한 예에서, 제1 층(110)은 제1 방향으로 감기고 제1 단부 및 제2 단부를 정의하는 제1 나선형 트레이스(111)를 포함한다. 특히, 제1 나선형 트레이스(111)는 제1 평면 코일 주변에 있는 제1 단부에서부터 제1 평면 코일 중심에 근접한 제2 단부까지 시계 방향으로 안쪽을 향해 나선형인 제1 평면 코일을 정의할 수 있다. 제2 층(120)은 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 감기고, 제4 단부, 및 제1 나선형 트레이스(111)의 제2 단부에 전기적으로 결합된 제3 단부를 정의하는 제2 나선형 트레이스(122)를 포함한다. 특히, 제2 나선형 트레이스(122)는 제2 평면 코일 중심에 근접한 제3 단부에서부터 제2 평면 코일 주변에 있는 제4 단부까지 시계 방향으로 바깥쪽을 향해 나선형인 제2 평면 코일을 정의할 수 있다. 제3 층(130)은 제1 방향으로 감기고, 제6 단부, 및 제2 나선형 트레이스(122)의 제4 단부에 전기적으로 결합된 제5 단부를 정의하는 제3 나선형 트레이스(133)를 포함한다. 특히, 제3 나선형 트레이스(133)는 제3 평면 코일 주변부에 있는 제5 단부에서부터 제3 평면 코일 중심에 근접한 제6 단부까지 시계 방향으로 안쪽을 향해 나선형인 제3 평면 코일을 정의할 수 있다. 또한, 제4 층은 제2 방향으로 감기고, 제8 단부, 및 제1 나선형 트레이스(111)의 제6 단부에 전기적으로 결합된 제7 단부를 정의하는 제4 나선형 트레이스(144)를 포함한다. 특히, 제4 나선형 트레이스(144)는 제4 평면 코일 중심에 근접한 제7 단부에서부터 제4 평면 코일 주변에 있는 제8 단부까지 시계 방향으로 바깥쪽을 향해 나선형인 제4 평면 코일을 정의할 수 있다.In this example, the
따라서, 제1 나선형 트레이스(111)의 제2 단부는 제1 비아(via)에 의해 제2 나선형 트레이스(122)의 제3 단부에 결합될 수 있고; 제2 나선형 트레이스(122)의 제4 단부는 제2 비아(via)에 의해 제3 나선형 트레이스(133)의 제5 단부에 결합될 수 있고; 제3 나선형 트레이스(133)의 제6 단부는 제3 비아(via)에 의해 제4 나선형 트레이스(144)의 제7 단부에 결합될 수 있고; 제1 나선형 트레이스(111), 제2 나선형 트레이스(122), 제3 나선형 트레이스(133) 및 제4 나선형 트레이스(144)는 제1 단일 코어의 4층 인덕터를 형성하기 위해 협력할 수 있다.Thus, the second end of the first
또한, 이러한 예에서, 제1 층(110)은, 제2 방향으로 감기고, 제10 단부, 및 제1 평면 코일의 제1 단부에 결합된 제9 단부를 정의하는, 제1 나선형 트레이스(111)에 인접한 제5 나선형 트레이스를 포함한다. 특히, 제5 나선형 트레이스는 제5 평면 코일 주변에 있는 제9 단부에서부터 제5 평면 코일 중심에 근접한 제10 단부까지 시계 방향으로 안쪽을 향해 나선형인 제5 평면 코일을 정의할 수 있다. 제2 층(120)은, 제1 방향으로 감기고, 제12 단부, 및 제5 나선형 코일의 제10 단부에 전기적으로 결합된 제11 단부를 정의하는, 제2 나선형 트레이스(122)에 인접한 제6 나선형 트레이스를 포함한다. 특히, 제6 나선형 트레이스는 제6 평면 코일 중심에 근접한 제11 단부에서부터 제6 평면 코일 주변에 있는 제12 단부까지 시계 방향으로 바깥쪽을 향해 나선형인 제6 평면 코일을 정의할 수 있다. 제3 층(130)은, 제2 방향으로 감기고, 제14 단부, 및 제6 나선형 코일의 제12 단부에 전기적으로 결합된 제13 단부를 정의하는, 제3 나선형 트레이스(133)에 인접한 제7 나선형 트레이스를 포함한다. 특히, 제7 나선형 트레이스는 제7 평면 코일 주변에 있는 제13 단부에서부터 제7 평면 코일 중심에 근접한 제14 단부까지 시계 방향으로 안쪽을 향해 나선형인 제7 평면 코일을 정의할 수 있다. 또한, 제4 층은, 제1 방향으로 감기고, 제16 단부, 및 제7 나선형 코일의 제14 단부에 전기적으로 결합된 제15 단부를 정의하는, 제4 나선형 트레이스(144)에 인접한 제8 나선형 트레이스를 포함한다. 특히, 제8 나선형 트레이스는 제8 평면 코일 중심에 근접한 제15 단부에서부터 제8 평면 코일 주변에 있는 제16 단부까지 시계 방향으로 바깥쪽을 향해 나선형인 제8 평면 코일을 정의할 수 있다.Also in this example, the
따라서, 제5 나선형 트레이스의 제10 단부는 제4 비아(via)에 의해 제6 나선형 트레이스의 제7 단부에 결합될 수 있고; 제6 나선형 트레이스의 제12 단부는 제5 비아(via)에 의해 제7 나선형 트레이스의 제13 단부에 결합될 수 있고; 제7 나선형 트레이스의 제14 단부는 제6 비아(via)에 의해 제8 나선형 트레이스의 제15 단부에 결합될 수 있고; 제5 나선형 트레이스, 제6 나선형 트레이스, 제7 나선형 트레이스 및 제8 나선형 트레이스는 제2 단일 코어의 4층 인덕터를 형성하기 위해 협력할 수 있다.Thus, the tenth end of the fifth helical trace may be coupled to the seventh end of the sixth helical trace by a fourth via; the twelfth end of the sixth helical trace may be coupled to the thirteenth end of the seventh helical trace by a fifth via; the fourteenth end of the seventh helical trace may be coupled to the fifteenth end of the eighth helical trace by a sixth via; The fifth helical trace, sixth helical trace, seventh helical trace and eighth helical trace may cooperate to form a second single core four layer inductor.
또한, 제1 나선형 트레이스(111)의 제1 단부는 제1 전도성 층 내에 있는 제5 나선형 트레이스의 제9 단부에 결합될 수 있다(예를 들어, 제9 단부와 연속적인 트레이스를 형성할 수 있다). 따라서, 제1 단일 코어의 4층 인덕터 및 제2 단일 코어의 4층 인덕터는 4층의 이중 코어 인덕터의 단자를 각각 형성하는 제4 나선형 트레이스 및 제8 나선형 트레이스의 제8 단부 및 제16 단부와 4층의 이중 코어 인덕터를 형성하기 위해 연속적으로 제작될 수 있다. 따라서, 이러한 제1 다층 인덕터 및 제2 다층 인덕터가 제1 극성으로 구동될 때, 전류는 제1 다층 인덕터 및 제2 다층 인덕터가 동일한 위상에서 및 동일한 방향으로 자기장을 생성하도록 둘 다 제1 다층 인덕터 통해 연속적인 원형 방향으로 흐를 수 있다.Also, the first end of the first
제어기(190)(또는 드라이버)는 이들 단자에 전기적으로 연결될 수 있고; (제1 나선형 트레이스(111), 제2 나선형 트레이스(122), 제3 나선형 트레이스(133) 및 제4 나선형 트레이스(144)에 의해 형성된) 제1 단일 코어의 4층 인덕터를 통해 제1 교번 자기장; 및 (제5 나선형 트레이스, 제6 나선형 트레이스, 제7 나선형 트레이스 및 제8 나선형 트레이스에 의해 형성된) 제2 단일 코어의 4층 인덕터를 통해 -제1 교번 자기장과 동일한 위상에서 - 제2 교번 자기장을 유도하기 위해 햅틱 피드백 주기 동안 진동 전압으로 이들 단자를 구동할 수 있다. 특히, 제어기(190)가 제1 극성에서 4층의 이중 코어 인덕터를 구동할 때, 전류는 제1 단일 코어의 4층 인덕터 주위에 제1 방향으로 자기장을 유도하기 위해 제1 나선형 트레이스(111), 제2 나선형 트레이스(122), 제3 나선형 트레이스(133) 및 제4 나선형 트레이스(144)를 통해 연속적인 시계 방향으로; 및 제2 단일 코어의 4층 인덕터 주위에 제1 방향으로 자기장을 유도하기 위해 제5 나선형 트레이스, 제6 나선형 트레이스, 제7 나선형 트레이스 및 제8 나선형 트레이스를 통해 연속적인 시계 방향으로 흐를 수 있다. 제어기(190)가 이중 코어의 4층 인덕터의 단자 전체에 걸쳐 극성을 역전시킬 때, 전류는 방향을 바꾸어 제1 단일 코어의 4층 인덕터 주위에 제2의 반대 방향으로 자기장을 유도하기 위해 제1 나선형 트레이스(111), 제2 나선형 트레이스(122), 제3 나선형 트레이스(133) 및 제4 나선형 트레이스(144)를 통해 연속적인 반시계 방향으로; 및 제2 단일 코어의 4층 인덕터 주위에 제2 방향으로 자기장을 유도하기 위해 제5 나선형 트레이스, 제6 나선형 트레이스, 제7 나선형 트레이스 및 제8 나선형 트레이스를 통해 연속적인 반시계 방향으로 흐를 수 있다.A controller 190 (or driver) can be electrically connected to these terminals; First alternating magnetic field through the four-layer inductor of the first single core (formed by the first
4.4 이중 코어 + 홀수 개의 코일 층(Double Core + Odd Quantity of Coil Layers)4.4 Double Core + Odd Quantity of Coil Layers
유사한 구현에서, 기판(102)은 이중 코어 인덕터를 형성하기 위해 기판(102) 내에 있는 홀수 개의 기판 층 내에서 제작된 홀수 개의 나선형 트레이스를 포함한다.In a similar implementation,
예를 들어, 이러한 구현에서, 이중 코어 인덕터는 연속적으로 연결된 2개의 단일 코일의 3층 인덕터를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 각 단일 코일의 3층 인덕터는 짝수 개의 단일 코일 층, 및 전술한 바와 같이, 단일 코일의 3층 인덕터 주변에 배치된 2개의 단자를 포함하는 단일 코일의 3층 인덕터를 형성하기 위해 선택적으로 연결된 홀수 개의 2 코일 층을 포함한다.For example, in this implementation, the dual core inductor may comprise a three-layer inductor of two single coils connected in series. In this example, each single coil three-layer inductor has an even number of single coil layers, and, as described above, to form a single coil three-layer inductor comprising two terminals disposed around the single coil three-layer inductor. It comprises an odd number of 2 coil layers which are selectively connected.
5. 자기 요소(magnetic element)5. Magnetic element
일반적으로, 시스템(100)은 다층 인덕터(150) 아래에 있는 샤시(192)에 단단하게 결합되고; 햅틱 피드백 주기 동안 다층 인덕터(150)에 자기적으로 결합하도록 구성된 일련의 자기 요소(set of magnetic elements)를 포함함으로써, 다층 인덕터(150)에 진동력(oscillating force)을 인가하고 이러한 햅틱 피드백 주기 동안 리셉터클(194) 내의 기판(102) - 및 그에 따라서 터치 센서 표면(172)을 진동시킨다.Generally,
특히, 다층 인덕터(150) 내의 나선형 트레이스는 다층 인덕터(150)의 일차 축(primary axis)에 평행한 긴 측면 및 다층 인덕터(150)의 이차 축(secondary axis)에 평행한 짧은 측면을 포함하는 직사각형 또는 타원형 풋프린트와 같은 코일 풋프린트(coil footprint)에 걸쳐 있을 수 있다. 예를 들어, 기판(102)은 5 인치 폭 및 3 인치 길이일 수 있고; 터치 센서 표면(172)은 기판(102) 위에 대략적으로 5 인치 x 3 인치의 영역에 걸쳐 있을 수 있고; 기판(102) 내 각 단일 코어 다층 인덕터(150)의 코일 풋프린트는 기판(102)의 폭 전체에 걸쳐 측면으로 연장되는 단일 코어 다층 인덕터(150)의 일차 축을 갖는 대략적으로 1.5 인치 길이 및 0.5 인치 폭일 수 있다.In particular, the helical traces within
5.1 수평 진동: 단일 코어 다층 인덕터(Horizontal Oscillation: Single-core Multi-layer Inductor)5.1 Horizontal Oscillation: Single-core Multi-layer Inductor
하나의 구현에서, 일련의 자기 요소는, 도 2 및 도 4a에 도시된 바와 같이, 햅틱 피드백 주기 동안 기판(102)이 터치 센서 표면(172)에 평행한 평면에서 수평으로 진동하도록 터치 센서 표면(172)에 평행한 - 자기 요소와 다층 인덕터(150) 사이에 - 진동력을 유도하기 위해 다층 인덕터(150)를 기준으로 배열된다.In one implementation, a series of magnetic elements cause the
이러한 구현에서, 시스템(100)은 장치의 샤시(192)에 의해 정의된 리셉터클(194)에 배열되고; 다층 인덕터(150)에 직면하는 제1 자기 극성을 정의하고; 일차 축의 제1 측면을 따라 연장되는 제1 자기 요소(181)를 포함할 수 있다. 이러한 구현에서, 시스템(100)은 마찬가지로 리셉터클(194)에 배열되고; 다층 인덕터(150)에 직면하는 제2 자기 극성을 정의하고; 제1 자기 요소(181)에 인접한 일차 축의 제2 측면을 따라 연장되는 제2 자기 요소(182)를 포함할 수 있다. 특히, 제1 자기 요소(181)는 제2 자기 요소에 바로 인접하게 배열될 수 있다. 제1 자기 요소(181) 및 제2 자기 요소(182)는 다층 인덕터(150) 바로 아래에 배열될 수 있고, 도 4a에 도시된 바와 같이 대립하는 극성을 갖는 다층 인덕터(150)에 직면할 수 있다. 제어기(190)가 교번 전압(또는 전류)로 다층 인덕터(150)를 구동할 때, 다층 인덕터(150)는 기판(102)을 통해 수직으로(예를 들어, 터치 센서 표면(172)에 수직으로) 연장되고 제1 자기 요소(181) 및 제2 자기 요소(182)의 대립하는 자기장과 상호 작용하는 자기장을 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어기(190)가 햅틱 피드백 주기 동안 양의 전압으로 다층 인덕터(150)를 구동할 때, 다층 인덕터(150)는 제1 수직 방향으로 기판(102)을 통해 수직으로 연장되는 자기장을 생성할 수 있고, 이는 (다층 인덕터(150)와 직면하는 제1 극성으로 배열된) 제1 자기 요소(181)를 끌어당기고; (다층 인덕터(150)와 직면하는 제2 극성으로 배열된) 제2 자기 요소를 밀어내고; 제1 측면 방향으로 제1 측면 힘을 생성하고; 제1 측면 방향으로 기판을 측면 방향으로 이동시킨다. 이후, 제어기(190)가 이러한 햅틱 피드백 주기 동안 다층 인덕터(150) 전체에 걸쳐 전압을 역전시킬 때, 다층 인덕터(150)는 반대 수직 방향으로 기판(102)을 통해 수직으로 연장되는 자기장을 생성할 수 있고, 이는 제1 자기 요소(181)를 밀어내고; 제2 자기 요소(182)를 끌어당기고; 제2의 반대 측면 방향으로 제2 측면 힘을 생성하고; 제2 측면 방향으로 기판(102)을 측면 방향으로 이동시킨다.In this implementation,
따라서, 다층 인덕터(150)의 극성을 진동시킴으로써, 제어기(190)는 다층 인덕터(150)와 자기 요소 사이에서 - 터치 센서 표면(172)에 평행하게 - 진동하는 상호 작용(즉, 교번 인력 및 척력)을 유도하고; 그에 따라 (예를 들어, 터치 센서 표면(172)에 평행한 평면 내에서) 수평으로 기판(102) 및 터치 센서 표면(172)을 진동시킬 수 있다.Thus, by oscillating the polarity of the
따라서, 이러한 구현에서, 단일 코어 다층 인덕터(150)의 나선형 트레이스는 다층 인덕터(150)의 일차 축을 따라 제1 길이(예를 들어, 1.5 인치); 및 다층 인덕터(150)의 이차 축을 따라, 제1 길이 미만의, 제1 폭(예를 들어, 0.5 인치)을 정의할 수 있다. 또한, 제1 자기 요소(181)는 나선형 트레이스의 제1 길이와 비슷하고 일차 축과 평행하고 일차 축으로부터 오프셋된 길이; 및 나선형 트레이스의 제1 폭의 약 절반 및 다층 인덕터(150)의 이차 축에 평행한 제2 폭을 정의할 수 있다. 마찬가지로, 제2 자기 요소(182)는 나선형 트레이스의 제1 길이와 비슷하고 일차 축과 평행하고 일차 축으로부터 오프셋된 길이; 및 나선형 트레이스의 제1 폭의 약 절반 및 다층 인덕터(150)의 이차 축에 평행한 폭을 정의할 수 있다. 제1 자기 요소(181) 및 제2 자기 요소(182)는 다층 인덕터(150) 일차 축의 각 측면에 인접하고 배열(abutted and arranged)될 수 있다.Accordingly, in this implementation, the helical trace of the single
예를 들어, 일련의 자기 요소는 장치의 리셉터클(194)에 배열되고, 일련의 자기 요소의 두 극이 다층 인덕터(150) 일차 축의 대향 측면에 배치되도록 다층 인덕터(150) 아래에 중심을 둔 영구 쌍극자 자석을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 일련의 자기 요소는 반극성 구성(예를 들어, Halbach 어레이)으로 배열된 일련의 영구 쌍극자 자석을 또한 포함할 수 있다.For example, a series of magnetic elements are arranged in a
따라서, 제어기(190)(또는 드라이버)는 다층 인덕터(150)의 제1 단자 및 제2 단자 전체에 걸쳐 교번 전압을 인가하여 일련의 나선형 트레이스를 통해 교번 전류를 유도하고, 터치 센서 표면에 수직인 교번 자기장을 유도하고, 일련의 자기 요소와 다층 인덕터(150) 사이에 진동 자기 결합을 유도하고, 그에 따라서 햅틱 피드백 주기 동안 터치 센서 표면(172)에 평행한 평면에서 기판(102)을 진동시킴으로써 다층 인덕터(150)를 분극화할 수 있다.Thus, the controller 190 (or driver) applies an alternating voltage across the first and second terminals of the
5.2 수평 진동: 이중 코어 다층 인덕터(Horizontal Oscillation: Dual-core Multi-layer Inductor)5.2 Horizontal Oscillation: Dual-core Multi-layer Inductor
마찬가지로, 기판(102)이 직렬로 연결된 2개의 인접한 단일 코어의 다층 인덕터(150)를 포함하는 전술한 구현에서, 시스템(100)은 도 6에 도시된 바와 같이, 리셉터클(194)에 배열되고, 제1 단일 코어 다층 인덕터(150)에 직면하는 제1 자기 극성을 정의하고, 제1 단일 코어 다층 인덕터(150)의 제1 일차 축의 제1 측면을 따라 연장되는 제1 자기 요소(181); 리셉터클(194)에 배열되고, 제1 단일 코어 다층 인덕터(150)에 직면하는 제2 자기 극성을 정의하고, 제1 자기 요소(181)에 인접한 제1 일차 축의 제2 측면을 따라 연장되는 제2 자기 요소(182); 리셉터클(194)에 배열되고, 제2 단일 코어 다층 인덕터(150)에 직면하는 제2 자기 극성을 정의하고, 제2 단일 코어 다층 인덕터(150)의 제2 일차 축의 제1 측면을 따라 연장되는 제3 자기 요소; 및 리셉터클(194)에 배열되고, 제2 단일 코어 다층 인덕터(150)에 직면하는 제1 자기 극성을 정의하고, 제3 자기 요소에 인접한 제2 일차 축의 제2 측면을 따라 연장되는 제4 자기 요소를 포함할 수 있다.Similarly, in the implementation described above in which the
따라서, 동일한 방향으로 나선형으로 움직이고 그에 따라 동일한 위상에 있는 트레이스를 포함하는 제1 및 제2 단일 코어 다층 인덕터(150)의 극성을 진동시킴으로써, 제어기(190)는 제1 단일 코어 다층 인덕터(150), 제1 자기 요소(181) 및 제2 자기 요소(182) 사이 및 제2 단일 코어 다층 인덕터(150), 제3 자기 요소 및 제4 자기 요소 사이에서 터치 센서 표면(172)에 평행한 진동하는 상호 작용을 유도하여 (예를 들어, 터치 센서 표면(172)에 평행한 평면 내에서) 수평으로 기판(102) 및 터치 센서 표면(172)을 진동시킬 수 있다.Thus, by oscillating the polarities of the first and second single-
5.3 수직 진동(Vertical Oscillation)5.3 Vertical Oscillation
다른 구현에서, 일련의 자기 요소는, 도 1 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 햅틱 피드백 주기 동안 기판(102)이 샤시(192) 내에서 수직으로 진동하도록 터치 센서 표면(172)에 수직으로 - 다층 인덕터(150)와 자기 요소 사이에 - 진동력을 유도하기 위해 다층 인덕터(150)를 기준으로 배열된다.In another implementation, a series of magnetic elements are coupled perpendicular to the
기판(102)이 단일 코어 다층 인덕터(150)를 포함하는 전술한 구현에서, 시스템(100)은 샤시(192)의 리셉터클(194)에 배열되고; 단일 코어 다층 인덕터(150)에 직면하는 제1 자기 극성을 정의하고; 대략적으로 다층 인덕터(150) 아래에 중심을 두고; 다층 인덕터(150) 일차 축 전체에 걸쳐 측면 방향으로 연장되는 제1 자기 요소(181)를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 자기 요소(181)는 우선적으로 다층 인덕터(150)쪽으로 수직으로 연장되고 대략적으로 다층 인덕터(150) 아래에 중심을 둔 자기장을 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 자기 요소(181)는 우선적으로 다층 인덕터(150) 중심에 근접한 터치 센서 표면(172)에 수직으로 연장되는 자기장을 생성할 수 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 제어기(190)가 햅틱 피드백 주기 동안 양의 전압으로 다층 인덕터(150)를 구동할 때, 다층 인덕터(150)는 제1 수직 방향으로 기판(102)을 통해 수직으로 연장되는 자기장을 생성할 수 있고, 이는 (다층 인덕터(150)에 직면하는 제1 극성으로 배열된) 제1 자기 요소(181)를 밀어내고; 제1 수직 방향으로 제1 수직력을 생성하고; 제1 자기 요소(181)에서 수직으로 기판(102)을 들어올린다. 이후, 제어기(190)가 이러한 햅틱 피드백 주기 동안 다층 인덕터(150) 전체에 걸쳐 전압을 역전시킬 때, 다층 인덕터(150)는 제2의 반대 수직 방향으로 기판(102)을 통해 수직으로 연장되는 자기장을 생성할 수 있고, 이는 제1 자기 요소(181)를 끌어당기고; 제2의 반대 수직 방향으로 수직력을 생성하고; 제1 자기 요소(181)를 향해 뒤로 및 아래쪽으로 기판(102)을 끌어당긴다.In the above implementation in which the
따라서, 다층 인덕터(150)의 극성을 진동시킴으로써, 제어기(190)는 다층 인덕터(150)와 제1 자기 요소(181) 사이에 - 터치 센서 표면(172)에 수직인 - 진동 상호 작용(즉, 교번 인력 및 척력)을 유도하여; 수직으로(예를 들어, 터치 센서 표면(172)에 수직으로) 기판(102) 및 터치 센서 표면(172)을 진동시킬 수 있다.Thus, by oscillating the polarity of the
또한, 시스템(100)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 다층 인덕터(150) 아래에 배열된 한 쌍의 대립하는 자기 요소에 대해 및 시스템(100)에 대한 다른 수정이 없거나 최소인 다층 인덕터(150)의 일차 축 각각에서, 다층 인덕터(150) 아래에 중심을 두고 있고 다층 인덕터(150)의 전체 폭에 걸쳐 있는 단일 자기 요소를 교환함으로써 터치 센서 표면(172)의 수직 및 수평 진동에 대해 재구성될 수 있다.In addition, the
5.4 수직 진동: 이중 코어 다층 인덕터(Vertical Oscillation: Dual-core Multi-layer Inductor)5.4 Vertical Oscillation: Dual-core Multi-layer Inductor
마찬가지로, 기판(102)이 동일한 위상으로(즉, 0°만큼 위상) 및 직렬로 연결된 2개의 인접한 단일 코어 다층 인덕터(150)를 포함하는 전술한 구현에서, 시스템은 리셉터클(194)에 배열되고; 제1 단일 코어 다층 인덕터(150)에 직면하는 제1 자기 극성을 정의하고; 대략적으로 제1 단일 코어 다층 인덕터(150) 아래에 중심을 두고; 제1 단일 코어 다층 인덕터(150) 일차 축 전체에 걸쳐 측면 방향으로 연장되는 제1 자기 요소(181)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 시스템(100)은 도 3 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1 자기 요소(181)에 인접한 리셉터클(194)에 배열되고; 제2 단일 코어 다층 인덕터(150)에 직면하는 제1 자기 극성을 정의하고; 대략적으로 제2 단일 코어 다층 인덕터(150) 아래에 중심을 두고; 제2 단일 코어 다층 인덕터(150) 일차 축 전체에 걸쳐 측면 방향으로 연장되는 제2 자기 요소(182)를 포함할 수 있다.Similarly, in the implementation described above where the
따라서, 동일한 위상에 있는 제1 및 제2 단일 코어 다층 인덕터(150)의 극성을 진동시킴으로써, 제어기(190)는 제1 단일 코어 다층 인덕터(150)와 제1 자기 요소(181) 사이 및 제2 단일 코어 다층 인덕터(150)와 제2 자기 요소(182) 사이에 터치 센서 표면(172)에 수직인 진동 상호 작용을 유도하여; 수직으로(예를 들어, 터치 센서 표면(172)에 수직으로) 기판(102) 및 터치 센서 표면(172)을 진동시킬 수 있다.Thus, by oscillating the polarities of the first and second single-
6. 샤시 통합(Chassis Integration)6. Chassis Integration
전술한 바와 같이, 기판(102)은 햅틱 피드백 주기 동안 샤시(192)를 기준으로 수평 또는 수직으로 기판(102)을 진동시킬 수 있도록 샤시(192)에(예를 들어, 샤시(192)에 의해 정의된 리셉터클(194) 내에 또는 위에) 유연하게 장착된다.As described above,
6.1 편향 스페이서(Deflection Spacers)6.1 Deflection Spacers
도 2, 도 8 및 도 10a에 도시된 및 본 참조에 의해 그 전체가 포함되는 미국 특허 출원 제17/191,631호에 기술된 바와 같은 하나의 구성에서, 기판(102)의 최상 층(104)은 상호 커패시턴스 구성으로 및 제1 밀도로 그리드 어레이에 배열된 구동 및 감지 전극 쌍(105) 어레이를 포함하고; 기판(102)의 바닥 층(140)은 제1 밀도보다 작은 제2 밀도로 기판(102) 둘레에 근접하게 배치된 제2 일련의 센서 트레이스(146)(예를 들어, 맞물린 구동 및 감지 전극 쌍(105)의 성긴 둘레 어레이)를 포함한다. 이러한 구현에서, 시스템(100)은 장치의 샤시(192) 상에서 기판(102)을 지지하도록 구성되고 각 센서 트레이스 위에서 기판(102)의 바닥 층(140)에 결합된 일련의 편향 스페이서(160)(예를 들어, 짧은 탄성 컬럼 또는 버튼, 접착 필름)를 더 포함한다. 특히, 각 편향 스페이서(160)는 제2 일련의 센서 트레이스(146)의 센서 트레이스 전체에 걸쳐 배열되고; 기판(120)에 대해 편향 스페이서를 압축하는 터치 센서 표면(172) 상에서의 부하에 반응하여 센서 전체에 걸쳐 접촉 저항 변화를 나타내는 힘 감지 층(174)을 포함할 수 있다.In one configuration shown in FIGS. 2, 8 and 10A and as described in US patent application Ser. No. 17/191,631, which is incorporated in its entirety by this reference, the
따라서, 이러한 구현에서, 제어기(190)는 일련의 구동 및 감지 전극 쌍(105)으로부터 - 구동 및 감지 전극 쌍(105) 사이의 용량 결합을 나타내는 - 제1 일련의 전기 값을 판독하고; 이러한 구동 및 감지 전극 쌍(105)의 서브세트에 대해 저장된 베이스라인 커패시턴스 값으로부터 - 제1 위치에 인접한 구동 및 감지 전극 쌍(105)의 서브세트로부터 판독된 - 전기 값의 편차를 기반으로 하여 터치 센서 표면(172) 상의 제1 위치에서 제1 입력을 검출할 수 있다. 이러한 동일한 스캔 주기 동안, 제어기(190)는 또한 제2 일련의 센서 트레이스(146)로부터 - 제2 일련의 센서 트레이스(146)에 대한 일련의 편향 스페이서(160)의 압축을 나타내는 - 제2 일련의 전기 값(예를 들어, 전기 저항)을 판독하고; 일련의 센서 트레이스(146) 전체에 걸쳐 베이스라인 전기 값으로부터 전기적(예를 들어, 저항) 값의 편차 크기를 기반으로 하여 제1 입력의 힘 크기를 해석하고; 임계 입력 힘을 초과하는 제1 입력의 힘 크기에 응답하여 햅틱 피드백 주기 동안 다층 인덕터(150) 전체에 걸쳐 진동 전압을 구동할 수 있다.Accordingly, in this implementation, the
일반적으로, 이러한 구성에서, 일련의 편향 스페이서(160)는 리셉터클(194)의 베이스와 기판(102)의 바닥 층(140) 사이에 삽입되고; 리셉터클(194) 내에서 기판(102)을 수직으로 지지한다.Generally, in this configuration, a series of
하나의 구현에서, 각 편향 스페이서(160)는 리셉터클(194)의 베이스에 및 기판(102)의 바닥 면에 접착되고; 햅틱 피드백 주기 동안 일련의 자기 요소와 다층 인덕터(150) 사이의 교번 자기 결합에 반응하여 기판(102)이 리셉터클(194) 내에서 측면 방향으로 바뀔 수 있도록 하기 위해 측면 방향으로 편향하는(또는 전단하는) 저경도 또는 탄성 물질로 형성되는 쿠폰(coupon)을 포함한다. 다른 구현에서, 각 편향 스페이서(160)는 기판(102)의 바닥 면에 접착된 쿠폰; 및 리셉터클(194) 위에서 기판(102)을 수직으로 지지하면서 기판(102)이 햅틱 피드백 주기 동안 리셉터클(194)에서 측면 방향으로 바뀔 수 있도록 하기 위해 리셉터클(194)의 베이스 전체에 걸쳐 슬라이딩하도록 구성된 저마찰 물질을 포함하거나 저마찰 물질로 코팅된 바닥면을 포함한다. 또 다른 구현에서 및 후술하는 바와 같이, 각 편향 스페이서(160)는 리셉터클(194) 내에서 기판(102)을 수직으로 지지하면서 리셉터클(194) 내에서 편향 스페이서(160)가 측면 방향으로 이동할 수 있도록 하는 - 샤시(192)에 장착되는 - 스프링 또는 굴곡(flexure) 요소에 장착된다.In one implementation, each
이러한 구현에서, 기판(102)의 바닥 전도성 층은 도 2에 도시된 바와 같이 기판(102) 둘레 주변의 각 편향 스페이서 위치에서 한 쌍의 맞물린 구동 및 감지 전극을 포함할 수 있다. 또한, 각 편향 스페이서(160)는 기판(102) 상의 이러한 편향 스페이서 위치에서 한 쌍의 맞물린 구동 및 감지 전극에 직면하는 - 전술한 바와 같은 - 힘 감지 물질 층을 포함할 수 있다. 따라서, 제어기(190)는 편향 스페이서 위치에서 한 쌍의 센서 트레이스(146) 전체에 걸쳐 전기 저항(또는 전기 저항을 나타내는 전압)을 판독하고; 이러한 저항을 터치 센서 표면(172)에서 기판(102)으로 및 인접한 편향 스페이서(160)로 전달된 힘 크기로 변환할 수 있다. 특히, 시스템(100)은 다수의 편향 스페이서(160)를 포함할 수 있고, 제어기(190)는 각 편향 스페이서(160) 위치에서 센서 트레이스(146)로부터 전기 값을 판독하고; 각 편향 스페이서(160)에 의해 전달된 힘 크기로 이들 전기 값을 변환하고; 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력의 전체 힘 크기에 이들 힘 크기를 합산할 수 있다.In such an implementation, the bottom conductive layer of the
따라서, 이러한 구성에서, 기판(102)은 터치 센서를 형성하는 구동 및 감지 전극 쌍(105)의 조밀한 어레이, 다층 인덕터(150)를 형성하는 나선형 트레이스 행(column), 및 샤시(192) 상에서 기판(102)을 지지하는 일련의 힘 센서를 형성하는 구동 및 감지 전극 쌍(105)의 성긴 어레이를 포함하는 통합된 구조를 정의할 수 있다.Accordingly, in this configuration, the
6.1.1 용량성 편향 스페이서(Capacitive Deflection Spacer)6.1.1 Capacitive Deflection Spacer
대안적으로, 기판(102)의 바닥 층(140)은, 이들 센서 트레이스(146) 각각이 샤시(192)에; 인접한 편향 스페이서(160)에; 이러한 편향 스페이서 위치에서 기판(102)을 지지하는 스프링 요소(162)에; 또는 이러한 편향 스페이서 위치에서 다른 고정된 금속 요소에 용량적으로 결합하도록 각 편향 스페이서 위치에서 용량성 감지 구성에 배열된 센서 트레이스(146)의 성긴 어레이(예를 들어, 맞물린 구동 및 감지 전극 쌍(105))를 포함할 수 있다. 따라서, 스캔 주기 동안, 제어기(190)는 이들 편향 스페이서 위치에서 센서 트레이스(146)로부터 커패시턴스 값을 판독하고; 스캔 주기 동안 각 편향 스페이서(160)에 의해 전달된 힘 크기로 이들 커패시턴스 값을 변환하고; 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력의 전체 힘 크기에 이들 힘 크기를 합산할 수 있다.Alternatively, the
6.1.2 편향 스페이서를 갖는 인덕터 통합(Inductor Integration with Deflection Spacers)6.1.2 Inductor Integration with Deflection Spacers
또한, 이러한 구성에서, 다층 인덕터(150)는 편향 스페이서(160) 위치로부터 오프셋된 기판(102)의 영역에 통합될 수 있다(즉, 이들 편향 스페이서 위치에서 센서 트레이스(146)에 의해 점유된 기판(102)의 영역으로부터 삽입될 수 있다). 예를 들어, 편향 스페이서(160) 어레이는 기판(102) 둘레에 근접하게 배치될 수 있고, 다층 인덕터(150)를 형성하는 나선형 트레이스는 도 2에 도시된 바와 같이 햅틱 피드백 주기 동안 다층 인덕터(150)로부터 이들 편향 스페이서(160)의 센서 트레이스(146)로의 전기적 잡음 주입을 제한하기 위해 기판(102)의 가로 및 세로 중심 근처에 배열될 수 있다.Also, in this configuration, the
6.2 스프링 장착된 샤시 인터페이스(Spring-loaded Chassis Interface)6.2 Spring-loaded Chassis Interface
추가적으로 또는 대안적으로, 도 2, 도 3 및 도 22에 도시된 바와 같이 및 미국 특허 출원 제17/191,631호에 기술된 바와 같이, 시스템(100)은 장치의 샤시(192)에 장착되도록 구성되고; 햅틱 피드백 주기 동안 다층 인덕터(150)의 작동에 반응하여 및/또는 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력에 반응하여 샤시 인터페이스(166)의 평면 밖으로 편향되도록 구성되고 (예를 들어, 일련의 편향 스페이서(160)를 통해) 기판(102)에 결합된 일련의 스프링 요소를 정의하는 샤시 인터페이스(166)를 포함할 수 있다.Additionally or alternatively, as shown in FIGS. 2, 3 and 22 and as described in U.S. patent application Ser. No. 17/191,631, the
이러한 구현에서, 컴퓨팅 장치의 샤시(192)는 일련의 편향 스페이서(160)의 두께와 비슷한(또는 그보다 약간 더 큰) 깊이(예를 들어, 1.0 ㎜ 두께의 편향 스페이서(160)에 대한 1.2 ㎜ 샤시 리셉터클(194) 깊이)를 정의하는 샤시 리셉터클(194)을 포함할 수 있다. 편향 스페이서(160)는 각 스프링 요소(162)에서 샤시 인터페이스(166)에 접착된다. 샤시 인터페이스(166)는 이후 일련의 스레드 파스너(threaded fastener) 또는 접착제 등을 통해 리셉터클(194) 위의 샤시(192)에 단단하게 장착될 수 있다. 따라서, 기판(102) 및 일련의 편향 스페이서(160)는 샤시 리셉터클(194)로 및 샤시 인터페이스(166)의 평면 아래에서 안쪽으로 편향하는 이들 스프링 요소(162)로 - 터치 센서 표면(172)에 가해진 - 힘을 전달할 수 있다.In this implementation, the
(기판(102)이 이들 편향 스페이서 위치에서 센서 트레이스를 포함하는 전술한 구성에서, 각 스페이서는 힘이 터치 센서 표면(172)에 가해질 때 인접한 스프링 요소(162)와 기판(102) 사이에서 또한 압축되고, 그에 따라 인접한 스프링 요소(162)로 전달된 힘에 비례하여 인접한 센서 트레이스 전체에 걸쳐 그 국부 접촉 저항 변화를 나타낸다. 따라서, 제어기(190)는 이들 센서 트레이스(146) 전체에 걸쳐 전기 값(예를 들어, 저항)을 판독하고 이들 전기 값을 각 센서 트레이스에 의해 전달된 입력 힘의 일부로 변환할 수 있다.)(In the foregoing configuration where the
하나의 구현에서, 샤시 인터페이스(166) 및 스프링 요소(162)는 통합된 구조를 정의한다. 하나의 예에서, 샤시 인터페이스(166)는 각 편향 스페이서 위치에 정렬된 굴곡부(flexture)를 형성하기 위해 펀칭, 에칭 또는 레이저 절단되는 얇은 벽 구조(예를 들어, 스테인리스 강철 20 게이지 또는 0.8 ㎜ 두께 시트)를 포함한다. 따라서, 이러한 예에서, 각 스프링 요소(162)는 얇은 벽 구조에 의해 정의된 공칭 평면(nominal plane)으로부터 안쪽으로 및 바깥쪽으로 편향되도록 구성되고 샤시(192) 위에 시스템(100)을 가로 방향 및 세로 방향으로 배치하도록 구성된 다중 암 나선형 굴곡부(flexture)와 같은 굴곡부를 정의할 수 있다. 보다 구체적으로, 이러한 예에서, 샤시 인터페이스(166)는 공칭 평면을 정의하고 기판(102)과 샤시(192) 사이에 배열된 통합된 금속 시트 구조를 포함할 수 있다. 각 스프링 요소(162)는 통합된 금속 구조로 형성(예를 들어, 제작)될 수 있고; 기판(102)의 바닥 층(140) 반대쪽에 있는 스페이서에 결합된 스테이지를 정의할 수 있고; 통합된 금속 구조로 제작된 굴곡부를 포함할 수 있고; 터치 센서 표면(172)에 인가된 터치 입력의 부재에 응답하여 대략적으로 공칭 평면으로 되돌아가도록 구성될 수 있다.In one implementation,
또한, 이러한 구현에서, 자기 요소는 리셉터클(194)에 배열될 수 있고, 스프링 요소(162)는 자기 요소 위의 공칭 갭(예를 들어, 1 ㎜)에서 기판(102)의 바닥 층(140)에 배치될 수 있다. 그러나, 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력 인가는 도 22에 도시된 바와 같이, 스프링 요소(162)를 압축하는 것에 의해 다층 인덕터(150)가 자기 요소에 더 가까워지도록 하여 다층 인덕터(150)와 자기 요소 사이의 자기 결합을 증가시킬 수 있고, 다층 인덕터(150)와 자기 요소 사이의 피크 투 피크(peak-to-peak) 힘을 증가시킬 수 있고, 햅틱 피드백 주기 동안 기판(102)의 진동 진폭을 증가시킬 수 있다. 따라서, 스프링 요소(162)는 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력 인가 동안 압축됨으로써, a) 다층 인덕터(150)와 자기 요소 사이의 갭을 좁힐 수 있고 및 b) 입력의 힘 크기에 비례하여 - 입력에 반응하여 - 햅틱 피드백 주기 동안 기판(102)의 진동 진폭을 증가시킬 수 있다.Also in this implementation, a magnetic element may be arranged in the
따라서, 터치 센서 표면(172) 상에서의 낮은 힘 입력은 스프링 요소를 최소한으로 압축할 수 있고, 다층 인덕터(150)와 자기 요소 사이의 갭을 최소한으로 줄일 수 있고, 그에 따라 이러한 낮은 힘 입력에 반응하여 햅틱 피드백 주기 동안 낮은 진폭의 진동을 생성할 수 있다. 반대로, 터치 센서 표면(172) 상에서의 높은 힘 입력은 더 큰 거리 만큼 스프링 요소를 압축할 수 있고, 다층 인덕터(150)와 자기 요소 사이의 갭을 크게 줄일 수 있고, 그에 따라 이러한 높은 힘 입력에 반응하여 햅틱 피드백 주기 동안 더 높은 진폭의 진동을 생성할 수 있다.Thus, a low force input on the
따라서, 이러한 구성에서, 시스템(100)은 제1 자기 요소(181) 및 제2 자기 요소(182) 위에 배치된 다층 인덕터(150)와 함께 리셉터클(194) 내에서 기판(102)을 지지하고; 제1 자기 요소(181) 및 제2 자기 요소(182) 위의 공칭 오프셋 거리에 다층 인덕터(150)를 배치하기 위해 리셉터클(194) 내에서 기판(102)을 편향시키는 일련의 스프링 요소(162)를 포함할 수 있다. 특히, 스프링 요소(162)는 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력 인가에 반응하여 압축하여, 제1 자기 요소(181) 및 제2 자기 요소(182) 위의, 공칭 오프셋 거리 미만의, 제2 오프셋 거리에 다층 인덕터(150)를 배치하고; 햅틱 피드백 주기 동안 다층 인덕터(150), 제1 자기 요소(181) 및 제2 자기 요소(182) 사이의 자기 결합을 증가시킬 수 있다.Thus, in this configuration,
예를 들어, 일련의 스프링 요소(162)는 자기 요소 위의 - 400 ㎛ 내지 600 ㎛의 - 공칭 오프셋 거리에 다층 인덕터(150)(또는 기판(102)의 바닥 층(140)에 있는 다층 인덕터(150)의 바닥 나선형 트레이스)를 배치하기 위해 리셉터클(194) 내에서 기판(102)을 편향시킬 수 있다. 또한, 스프링 요소(162)는 협력하여 터치 센서 표면(172) 전체에 걸쳐 800 g/㎜ 내지 1200 g/㎜의 스프링 상수를 생성할 수 있다. 따라서, 터치 센서 표면(172)에 대략적으로 500 g 보다 큰 힘을 가하면 일련의 스프링 요소(162)를 완전히 압축시킬 수 있다. 그러나, 시스템(100)은 또한 터치 센서 표면(172) 상에 가해진 힘, 예를 들어 5 g의 최소 임계 힘 내지 500 g의 최대 힘의 크기의 함수로서 햅틱 피드백 주기 동안 기판(102)의 진동 진폭 증가를 나타낼 수 있다.For example, a series of
(도 11a, 도 11b, 도 11c 및 도 11d에 도시된 유사한 구현에서, 기판(102)은 햅틱 피드백 주기 동안 리셉터클(194) 내에서 기판(102)이 진동할 수 있도록 하기 위해 수직 및/또는 수평 방향으로 순응하는 일련의 플렉서블 그로밋(grommet)을 통해 샤시(192)에 장착될 수 있다.)(In similar implementations shown in FIGS. 11A, 11B, 11C, and 11D, the
6.3 스프링 요소 및 샤시 인터페이스(Spring Elements and Chassis Interface)6.3 Spring Elements and Chassis Interface
도 20 및 도 21에 도시된 유사한 변형에서, 시스템은 일련의 편향 스페이서 (160)를 포함하고, 세트 내 각 편향 스페이서는 아래 기판의 바닥면(예를 들어, 바닥 층) 상의 - 일련의 개별 편향 스페이서 위치의 - 개별 편향 스페이서 위치 위에 배열된다. 시스템은 컴퓨팅 장치 샤시에 일련의 편향 스페이서(160)를 결합하고; 샤시 상에서 기판을 지지하고; 햅틱 피드백 주기 동안 제어기(190)에 의해 다층 인덕터 전체에 걸쳐 구동된 진동 전압에 반응하여 (예를 들어, 수직으로 또는 수평으로) 기판의 진동에 항복하도록 구성된 스프링 요소 어레이(162)를 더 포함할 수 있다.In a similar variation shown in Figures 20 and 21, the system includes a series of
도 20에 도시된 하나의 구현에서, 시스템은 기판과 샤시 사이에 배열되고; 다층 인덕터 아래의 구멍(aperture)을 정의하고; 스프링 요소 어레이(162)(예를 들어, 굴곡부)를 정의하고 구멍 주위에 배열된 일련의 굴곡부를 포함하는 통합된 금속 구조를 정의하는 샤시 인터페이스(166)를 포함한다. 이러한 구현에서, 시스템은 통합된 금속 구조의 구멍에 배열된 자기 요크(magnetic yoke)(184)를 또한 포함할 수 있고; 제1 자기 요소 및 제2 자기 요소는 다층 인덕터 아래의 자기 요크 상에 배열될 수 있다. 따라서, 자기 요크(184)는 기판 반대쪽에 있는 제1 및 제2 자기 요소의 후면 사이의 자기장 라인에 대한 투자율 경로(permeability path)를 제한할 수 있다.In one implementation shown in Figure 20, the system is arranged between the substrate and the chassis; define an aperture under the multilayer inductor; and a
6.3.1 샤시 인터페이스(Chassis Interface)6.3.1 Chassis Interface
보다 구체적으로, 이러한 변형에서, 시스템(100)은 지지 위치 어레이에서 일련의 편향 스페이서(160)에 결합되고; 컴퓨팅 장치의 샤시 상에서 기판(102)을 지지하도록 구성되고; 터치 센서 표면(172)에 가해진 힘에 반응하여 샤시를 향해 아래쪽으로 기판(102)의 변위에 항복하도록 구성된 스프링 요소 어레이(162)를 포함할 수 있다.More specifically, in this variant,
하나의 구현에서, 시스템(100)은 컴퓨터 시스템의 샤시에 장착되도록 구성되고; 각 스페이서(160)에 의해 지지된 일련의 스프링 요소(162)를 정의하고; 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력에 반응하여 샤시 인터페이스(166) 평면 밖으로 편향되도록 구성된 샤시 인터페이스(166)를 포함한다.In one implementation,
이러한 구현에서, 컴퓨팅 장치의 샤시는 편향 스페이서(160)의 두께와 비슷한(또는 약간 더 큰) 깊이(예를 들어, 1.0 ㎜ 두께의 스페이서(160)에 대해 1.2 ㎜ 깊이)를 정의하는 샤시 리셉터클을 포함할 수 있다. 편향 스페이서(160)는 각 스프링 요소(162)에서 샤시 인터페이스(166)에 접착된다. 샤시 인터페이스(166)는 이후, 예를 들어 일련의 스레드 파스너 또는 접착제를 통해 리셉터클 위의 샤시에 단단하게 장착될 수 있다. 기판(102) 및 일련의 편향 스페이서(160)는 따라서 터치 센서 표면(172)에 가해진 힘을 이들 스프링 요소(162)에 전달하고, 이는 샤시 리셉터클 내로 및 샤시 인터페이스(166)의 평면 아래에서 안쪽으로 편향된다. 동시에, 각 스페이서(160)는 기판(102)과 인접한 스프링 요소 사이에서 압축되고, 그에 따라 이러한 인접한 스프링 요소(162)에 의해 전달된 힘에 비례하여 그 국부 벌크 저항의 변화를 나타낸다.In such an implementation, the chassis of the computing device has a chassis receptacle that defines a depth similar to (or slightly larger than) the thickness of the deflection spacer 160 (eg, 1.2 mm deep for a 1.0 mm thick spacer 160). can include A
6.3.26.3.2 통합된 스프링 요소 및 샤시 인터페이스 구조(Unitary Spring Elements and Chassis Interface Structure)Unitary Spring Elements and Chassis Interface Structure
하나의 구현에서, 샤시 인터페이스(166) 및 스프링 요소(162)는 통합된 구조(예를 들어, :스프링 플레이트")를 정의한다. 하나의 예에서, 샤시 인터페이스(166)는 각 지지 위치에 정렬된 굴곡부를 형성하기 위해 펀칭, 에칭 또는 레이저 절단되는 얇은 벽 구조(예를 들어, 스테인리스 강철 20 게이지, 또는 0.8 ㎜ 두께 시트)를 포함한다. 따라서, 이러한 예에서, 각 스프링 요소(162)는 얇은 벽 구조에 의해 정의된 공칭 평면으로부터 안쪽으로 및 바깥쪽으로 편향되도록 구성되고 샤시 위에 시스템(100)을 가로 방향 및 세로 방향으로 배치하도록 구성된 굴곡부, 예를 들어 다중 암 나선형 굴곡부(multi-arm spiral flexure)를 정의할 수 있다.In one implementation,
보다 구체적으로, 이러한 예에서, 샤시 인터페이스(166)는 기판(102)과 샤시 사이에 배열되고 공칭 평면을 정의하는 통합된 금속 시트 구조를 포함할 수 있다. 각 스프링 요소(162)는 통합된 금속 구조로 형성(예를 들어, 제작)될 수 있고; 통합된 금속 구조로 제작된 굴곡부를 포함할 수 있고; 터치 센서 표면(172)에 가해진 터치 입력의 부재에 응답하여 대략적으로 공칭 평면으로 되돌아가도록 구성될 수 있다.More specifically, in this example, the
6.3.3 스프링 요소 위치(Spring Element Locations)6.3.3 Spring Element Locations
하나의 구현에서, 기판(102)은 이러한 직사각형의 기하학적 구조 둘레에 근접한 지지 위치를 갖는 직사각형의 기하학적 구조를 정의한다. 따라서, 편향 스페이서(160) 및 일련의 스프링 요소(162)는 컴퓨팅 장치의 샤시에 대해 기판(102)의 둘레를 지지하기 위해 협력할 수 있다.In one implementation,
이러한 구현에서, 기판(102) 및 커버 층은 지지 위치 사이의 편향에 저항하는 반-강성 구조(semi-rigid structure)를 형성하기 위해 협력할 수 있다. 예를 들어, 일련의 스프링 요소(162)에 의해 지지된 기판(102) 둘레로, 기판(102) 및 커버 층은, ~1.6 뉴턴의 힘("클릭" 입력 힘 임계값과 동일한, 165 g)이 터치 센서 표면(172)의 중심에 가해질 때 공칭 평면 밖으로 0.3 ㎜ 미만의 편향을 나타낼 수 있다. 따라서, 기판(102) 및 커버 층은 협력하여 이러한 가해진 힘을 기판(102) 둘레에 및 그에 따라 아래의 편향 스페이서(160) 및 스프링 요소(162)에 전달할 수 있다.In such an implementation, the
이러한 구현에서, 기판(102)의 중심을 지지하는 스프링 요소(162)의 포함은 기판(102)의 중심과 둘레 모두의 근처에서 기판(102)의 수직 변위에 대한 가해진 힘의 상대적으로 높은 비율; 및 기판(102)의 둘레로부터 삽입된 및 그 중심 주변의 중간 영역에 있는 기판(102)의 수직 변위에 대한 가해진 힘의 상대적으로 낮은 비율을 생성할 수 있다. 따라서, 시스템(100)과 인터페이스하는 사용자에게 혼란 또는 불편함을 야기할 수 있는 그러한 기판(102)의 수직 변위에 대한 가해진 힘의 비율의 비선형 변화를 피하기 위해, 시스템(100)은 기판(102)의 둘레를 지지하고; 그 중심에 근접한 기판(102)을 지지하는 스프링 요소(162)를 제외하고; 실질적으로 강성 구조를 형성하는 기판(102) 및 커버 층을 포함하는 스프링 요소(162)를 포함할 수 있다.In this implementation, the inclusion of the
보다 구체적으로, 일련의 스프링 요소(162)는 기판(102)의 둘레를 지지할 수 있고, 기판(102) 및 커버 층은 터치 센서 표면(172)의 전체 면적 전체에 걸쳐 선형으로 변화는 또는 거의 일관된 기판(102)의 수직 변위에 대한 가해진 힘의 비율을 달성하기 위해 실질적으로 강성 구조를 형성할 수 있다.More specifically, the series of
6.3.4 저항성 힘 센서(Resistive Force Sensor)6.3.4 Resistive Force Sensor
이러한 변형에서 및 전술한 바와 같이, 기판은 제1 층 반대쪽에 있는 제2 층 아래에 배열되고; 일련의 개별 편향 스페이서 위치에 배열된 일련의 센서 트레이스를 포함하는 바닥 층을 포함할 수 있다. 일련의 편향 스페이서(160)의 각 편향 스페이서는 가해진 힘의 변화에 반응하여 국부 접촉 저항 변화를 나타내는 힘 감지 물질을 포함할 수 있다.In this variant and as described above, the substrate is arranged under the second layer opposite the first layer; and a bottom layer comprising a series of sensor traces arranged at a series of discrete deflection spacer locations. Each deflection spacer in the series of
보다 구체적으로, 이러한 변형에서, 스프링 요소 어레이(162)는 기판과 샤시 사이에 배열되고 공칭 평면을 정의하는 통합된 금속 구조를 포함할 수 있다. 각 스프링 요소는 통합된 금속 구조로 형성될 수 있고; 기판의 바닥 층 반대쪽에 있는, 일련의 편향 스페이서(160)의, 편향 스페이서에 결합된 스테이지를 정의할 수 있고; 터치 센서 표면에 인가된 입력 부재에 응답하여 공칭 평면을 향해 되돌아가도록 구성될 수 있다. 각 편향 스페이서는 터치 센서 표면에 가해지고 편향 스페이서에 전달된 힘의 크기에 따라 달라지는 저항을 갖는 - 기판의 바닥 층 상에 있는 일련의 센서 트레이스 내의 - 인접한 센서 트레이스를 전기적으로 결합할 수 있다.More specifically, in this variant, the
따라서, 제어기(190)는 일련의 센서 트레이스로부터 저항 값을 판독하고; 일련의 센서 트레이스로부터 판독된 저항 값을 기반으로 하여 터치 센서 표면에 가해진 입력의 힘 크기를 해석하고; 임계 힘을 초과하는 입력의 힘 크기에 응답하여 햅틱 피드백 주기 동안 다층 인덕터 전체에 걸쳐 진동 전압을 구동할 수 있다.Thus, the
예를 들어, 스프링 요소 어레이(162) 내의 제1 스프링 요소는 제1 시간에 제1 스프링 요소에 근접한 터치 센서 표면의 제1 영역에 가해진 입력에 항복할 수 있다. 일련의 편향 스페이서(160)에서 제1 편향 스페이서는 이후 기판의 바닥 층 상의, 지지 위치 어레이의, 제1 지지 위치와 제1 스프링 요소 사이를 압축할 수 있고; 입력의 힘 크기에 비례하여 국부 접촉 저항 감소를 나타낼 수 있다. 따라서, 제어기(190)는 제1 시간에, 제1 편향 스페이서에 인접한, 제1 센서 트레이스 전체에 걸쳐 저항 값의 제1 변화를 검출하고; 저항 값의 제1 변화를 기반으로 하여 제1 스프링 요소에 의해 부분적으로 전달된 입력의 힘 크기를 해석할 수 있다.For example, a first spring element in
6.3.4.1 용량성 터치 + 저항력(Capacitive Touch + Resistive Force)6.3.4.1 Capacitive Touch + Resistive Force
보다 구체적으로, 기판(102)의 최상 층 전체에 걸쳐 용량성 터치 센서를 형성하는 구동 전극 및 감지 전극 어레이를 포함하는 전술한 시스템(100)의 변형에서, 제어기(190)는 스캔 주기 동안 일련의 압력 센서로부터 저항 값 및 용량성 터치 센서로부터 커패시턴스 값을 판독하고; 이들 데이터를 이러한 스캔 주기 동안 터치 센서 표면(172) 상에서의 터치 입력의 위치 및 힘 크기에 융합할 수 있다.More specifically, in a variation of
예를 들어, 스캔 주기 동안, 제어기(190)는 용량성 터치 센서의 구동 전극과 감지 전극 사이에서 일련의 커패시턴스 값(예를 들어, 커패시턴스 충전 시간, 방전 시간, 또는 RC 회로 공명 주파수)을 판독하고; 전극 쌍(105) 어레이에 있는 전극 쌍(105) 전체에 걸쳐 일련의 저항 값을 판독하고; 일련의 커패시턴스 값을 기반으로 하여(예를 들어, 기판(102)의 최상 층 전체에 걸쳐 알려진 가로 방향 및 세로 방향 위치에서 구동 전극과 감지 전극 사이에서의 커패시턴스 값의 변화를 기반으로 하여) 터치 센서 표면(172) 상에서의 터치 입력의 가로 위치 및 세로 위치를 검출하고; 전술한 바와 같이, 일련의 저항 값을 기반으로 하여 터치 입력의 힘 크기를 해석하고; 예를 들어, 힘 주석이 달린 터치 이미지의 형태로, 터치 입력의 가로 위치, 세로 위치, 및 힘 크기를 출력할 수 있다.For example, during the scan period,
따라서, 이러한 예에서, 제어기(190)가 일련의 커패시턴스 값을 기반으로 하여 이러한 스캔 주기 동안 터치 센서 표면(172) 상에서의 단일 터치 입력을 검출하면, 제어기(190)는 전체 가해진 힘을 이러한 단일 터치 입력의 결과로 볼 수 있다. 따라서, 제어기(190)는 전술한 방법 및 기술을 구현하여, 인접한 전극 쌍(105)으로부터 판독된 저항 값, 이들 전극 쌍(105)에 대한 저장된 베이스라인 저항 값, 및 이들 스프링 요소에 대한 저장된 힘 모델을 기반으로 하여 각 스프링 요소에 의해 전달된 개별 힘을 계산하고; 이들 개별 힘을 합산하여 이러한 스캔 주기 동안 터치 센서 표면(172)에 가해진 전체 힘을 계산하고; 이러한 전체 힘으로 - 일련의 커패시턴스 값으로부터 이끌어낸 - 터치 입력 위치를 표시할 수 있다.Thus, in this example, if
6.3.5 용량성 힘 센서(Capacitive Force Sensor)6.3.5 Capacitive Force Sensor
이러한 변형에서 및 전술한 바와 같이, 기판은 제1 층 반대쪽에 있는 제2 층 아래에 배열되고; 일련의 개별 편향 스페이서 위치에 배열된 일련의 센서 트레이스를 포함하는 바닥 층을 대안적으로 포함할 수 있다. 또한, 시스템(100)은 스프링 요소 어레이에 인접한 샤시에 결합하고; 결합 플레이트(168)를 향해 기판의 변위에 반응하여 일련의 센서 트레이스의 (예를 들어, 내의) 커패시턴스 값에 영향을 미치도록(예를 들어, 수정하도록, 변경하도록) 구성된 결합 플레이트(168)를 포함할 수 있다.In this variant and as described above, the substrate is arranged under the second layer opposite the first layer; It may alternatively include a bottom layer comprising a series of sensor traces arranged at a series of individual deflection spacer positions.
이러한 변형에서, 스프링 요소 어레이 및 결합 플레이트(168)는 기판과 샤시 사이에 배열되고; 공칭 평면을 정의하고; 일련의 개별 편향 스페이서 위치에 인접한 용량 결합 영역 어레이를 정의하는 통합된 금속 구조를 형성할 수 있다. 따라서, 각 스프링 요소는 통합된 금속 구조로 형성될 수 있고; 용량 결합 영역 어레이의 용량성 결합 영역으로부터 연장될 수 있고; 터치 센서 표면에 인가된 입력의 부재에 응답하여 공칭 평면쪽으로 되돌아가도록 구성될 수 있다. 또한, 각 센서 트레이스는 통합된 금속 구조의, 용량 결합 영역 어레이에서, 인접한 용량 결합 영역에 용량적으로 결합할 수 있고; 센서 트레이스에 근접한 터치 센서 표면 상에서의 입력 인가에 응답하여 인접한 용량 결합 영역쪽으로 이동할 수 있다.In this variant, the spring element array and
따라서, 이러한 변형에서, 제어기는 일련의 센서 트레이스로부터 커패시턴스 값을 판독하고; 일련의 센서 트레이스로부터 판독된 커패시턴스 값을 기반으로 하여 터치 센서 표면에 인가된 입력의 힘 크기를 해석하고; 임계 힘을 초과하는 입력의 힘 크기에 응답하여 햅틱 피드백 주기 동안 다층 인덕터 전체에 걸쳐 진동 전압을 구동할 수 있다. 예를 들어, 스프링 요소 어레이에서 제1 스프링 요소는 제1 시간에 제1 스프링 요소에 근접한 터치 센서 표면의 제1 영역에 인가된 터치 입력에 항복할 수 있다. 따라서, 터치 센서 표면의 제1 영역에 인접한 제1 센서 트레이스는 입력의 힘 크기에 비례하는 거리 만큼 제1 용량 결합 영역쪽으로 이동한다. 따라서, 제어기는 제1 시간에 제1 센서 트레이스의 커패시턴스 값의 제1 변화를 검출하고; 커패시턴스 값의 제1 변화를 기반으로 하여 입력의 힘 크기를 해석하고; 임계 힘을 초과하는 입력의 힘 크기에 응답하여 햅틱 피드백 주기를 실행한다.Thus, in this variant, the controller reads capacitance values from a series of sensor traces; interpret the force magnitude of the input applied to the touch sensor surface based on the capacitance values read from the series of sensor traces; An oscillating voltage may be driven across the multilayer inductor during a haptic feedback period in response to a force magnitude of the input exceeding a threshold force. For example, a first spring element in an array of spring elements may yield to a touch input applied to a first region of the touch sensor surface proximate to the first spring element at a first time. Thus, the first sensor trace adjacent to the first area of the touch sensor surface moves toward the first capacitive coupling area by a distance proportional to the magnitude of the force of the input. Accordingly, the controller detects a first change in the capacitance value of the first sensor trace at a first time; interpreting a force magnitude of the input based on the first change in capacitance value; A haptic feedback cycle is executed in response to the force magnitude of the input exceeding the threshold force.
다른 예에서, 제어기는 제1 기간 동안 스캔 주파수에서 일련의 센서 트레이스로부터 커패시턴스 값을 판독하고; 제1 기간 동안 구동 및 감지 전극 쌍으로부터 판독된 커패시턴스 값을 기반으로 하여 터치 센서 표면에 인가된 입력의 힘 크기를 해석할 수 있다. 이후, 임계 힘을 초과하는 입력의 힘 크기에 응답하여, 제어기는 제1 기간에 이어서 햅틱 피드백 주기 동안 다층 인덕터 전체에 걸쳐 진동 전압을 구동하고; 햅틱 피드백 주기 동안 일련의 구동 및 감지 전극 쌍으로부터 전기 값을 판독하는 단계를 일시 중지할 수 있다. 이후, 제어기는 햅틱 피드백 주기 완료 후 센서 트레이스로부터 커패시턴스 값을 판독하는 단계를 재개할 수 있다.In another example, a controller reads capacitance values from a series of sensor traces at a scan frequency during a first period of time; The magnitude of the force of the input applied to the touch sensor surface may be analyzed based on the capacitance value read from the driving and sensing electrode pair during the first period. Then, in response to the force magnitude of the input exceeding the threshold force, the controller drives the oscillating voltage across the multilayer inductor for a haptic feedback period following the first period; The step of reading electrical values from the series of drive and sense electrode pairs can be paused during the haptic feedback period. The controller can then resume reading the capacitance value from the sensor trace after the haptic feedback period is complete.
6.3.5.1 상호 커패시턴스 센서(Mutual-Capacitance Sensors)6.3.5.1 Mutual-Capacitance Sensors
이러한 변형에서, 기판 바닥 층 상의 편향 스페이서 위치에서의 각 센서 트레이스는 도 23에 도시된 바와 같이 상호 커패시턴스 구성으로 배열된 커패시턴스 센서를 형성할 수 있다.In this variant, each sensor trace at a deflection spacer location on the bottom layer of the substrate may form a capacitance sensor arranged in a mutual capacitance configuration as shown in FIG. 23 .
예를 들어, 각 센서 트레이스(146)는 지지 위치의 제1 측면에 인접한 기판(102)의 바닥 층 상에 배열된 구동 전극; 및 구동 전극 반대쪽에 있는 지지 위치의 제2 측면에 인접한 기판(102)의 바닥 층 상에 배열된 감지 전극을 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 센서 트레이스 내의 구동 전극 및 감지 전극은 용량적으로 결합할 수 있고, 기판(102)과 결합 플레이트(168) 사이의 공기 갭은 구동 전극과 감지 전극 사이에 공기 유전체(air dielectric)를 형성할 수 있다. 터치 센서 표면(172)이 센서 트레이스(146) 위로 눌릴 때, 인접한 스프링 요소(162)는 항복하여 센서 트레이스(146)의 구동 전극 및 감지 전극을 결합 플레이트(168)에 더 가깝게 이동시키고 이들 구동 전극과 감지 전극 사이의 공기 갭을 감소시킬 수 있다. 결합 플레이트(168)는 공기보다 큰 유전체를 나타내기 때문에, 그에 따라 결합 플레이트(168)와 기판(102) 사이의 거리 감소는 구동 전극과 감지 전극 사이의 유효 유전체를 증가시키고, 그에 따라 구동 전극 및 감지 전극의 커패시턴스를 증가시킨다. 따라서, 센서 트레이스(146)의 커패시턴스 값은 터치 센서 표면(172)이 센서 트레이스(146) 위로 눌릴 때 - 센서 트레이스(146)의 충전 시간 증가, 센서 트레이스(146)의 방전 시간 증가, 또는 센서 트레이스(146)의 공명 주파수 감소와 같은 형태로 - 베이스라인 커패시턴스 값으로부터 벗어날 수 있다.For example, each
따라서, 이러한 구현에서, 제어기(190)는 스캔 주기 동안, 결합 플레이트(168)를 기준(예를 들어, 접지) 전위로 구동하고; 특정 주파수의 교번 전압으로, 또는 목표 시간 간격 동안, 목표 전압과 같은, 센서 트레이스(146)의 각 구동 전극을 (직렬로) 구동하고; 이들 센서 트레이스(146)의 구동 전극과 감지 전극 사이의 상호 커패시턴스 측정치를 나타내는 - 센서 트레이스 어레이(146)의 감지 전극으로부터 - 일련의 커패시턴스 값을 판독하고; 후술하는 바와 같이, 스프링 요소 어레이(162)의 알려진 스프링 상수 및 일련의 커패시턴스 값을 기반으로 하여 터치 센서 표면(172)에 가해진 힘의 분포를 해석할 수 있다.Thus, in this implementation, the
6.3.5.2 자기 용량 센서(Self-Capacitance Sensors)6.3.5.2 Self-Capacitance Sensors
다른 구현에서, 센서 트레이스(146)는 각 지지 위치에 인접한 자기 용량 구성으로 배열된다.In another implementation, sensor traces 146 are arranged in a self-capacitance configuration adjacent to each supporting location.
예를 들어, 각 센서 트레이스(146)는 지지 위치에 인접한(예를 들어, 둘러싸고 있는) 기판(102)의 바닥 층 상에 배열된 단일 전극을 포함할 수 있고, 결합 플레이트(168)는 각 센서 트레이스(146)에 대한 공통의 제2 전극으로서 기능할 수 있다. 이러한 예에서, 결합 플레이트(168) 및 센서 트레이스(146) 내의 단일 전극은 용량적으로 결합할 수 있고, 기판(102)과 결합 플레이트(168) 사이의 공기 갭은 결합 플레이트(168)와 센서 트레이스(146) 사이에 공기 유전체를 형성할 수 있다. 터치 센서 표면(172)이 센서 트레이스(146) 위로 눌릴 때, 인접한 스프링 요소(162)는 항복하여 센서 트레이스(146)를 결합 플레이트(168)에 더 가깝게 이동시키고; 결합 플레이트(168)와 센서 트레이스(146) 사이의 공기 갭을 감소시키고; 결합 플레이트(168)와 센서 트레이스(146) 사이의 커패시턴스를 증가시킬 수 있다. 따라서, 센서 트레이스(146)의 커패시턴스 값은 터치 센서 표면(172)이 센서 트레이스(146) 위로 눌릴 때 - 센서 트레이스(146)의 충전 시간 증가, 센서 트레이스(146)의 방전 시간 증가, 또는 센서 트레이스(146)의 공명 주파수 감소와 같은 형태로 - 베이스라인 커패시턴스 값으로부터 벗어날 수 있다.For example, each
따라서, 이러한 구현에서, 제어기(190)는 스캔 주기 동안, 결합 플레이트(168)를 기준(예를 들어, 접지) 전위로 구동하고; 특정 주파수의 교번 전압으로 또는 목표 시간 간격 동안 목표 전압과 같이 각 센서 트레이스(146)를 (직렬로) 구동하고; 결합 플레이트(168)와 센서 트레이스(146) 사이의 자기 용량 측정치를 나타내는 - 센서 트레이스 어레이(146)로부터 - 일련의 커패시턴스 값을 판독하고; 후술하는 바와 같이, 스프링 요소 어레이(162)의 알려진 스프링 상수 및 일련의 커패시턴스 값을 기반으로 하여 터치 센서 표면(172)에 가해진 힘의 분포를 해석할 수 있다.Thus, in this implementation, the
6.3.5.3 스프링 플레이트와 기판 사이의 별도 결합 플레이트(Separate Coupling Plate Between Spring Plate and Substrate)6.3.5.3 Separate Coupling Plate Between Spring Plate and Substrate
결합 플레이트(168)는 스프링 요소 어레이(162)에 인접한 샤시에 결합하고; 결합 플레이트(168)를 향한 기판(102)의 변위에 반응하여 센서 트레이스 어레이(146)의 커패시턴스 값에 영향을 미치도록 구성된다.
도 21에 도시된 하나의 구현에서, 결합 플레이트(168)는 기판(102)과 샤시 인터페이스(166) 사이에 삽입되고 컴퓨팅 장치의 샤시에 단단하게 장착된 개별 구조를 정의한다.In one implementation shown in FIG. 21 ,
일반적으로, 이러한 구현에서, 결합 플레이트(168)는 기판(102)과 스프링 요소 어레이(162) 사이에 삽입될 수 있고; 스프링 요소 어레이(162) 및 지지 위치 어레이와 정렬된(예를 들어, 동축인) 및 스프링 요소(162) 상의 스테이지와 유사한(그보다 약간 더 큰) 기하학적 구조를 정의하는 다수의 천공을 포함할 수 있고; 다수의 천공에 인접한(예를 들어, 둘러싸고 있는) 용량 결합 영역 어레이를 정의할 수 있다. 예를 들어, 결합 플레이트(168)는 다수의 천공을 형성하기 위해 펀칭, 에칭 또는 레이저 절단되는 얇은 벽 구조(예를 들어, 스테인리스 강철 20 게이지, 또는 0.8 ㎜ 두께 시트)를 포함할 수 있다. 이러한 구현에서, 각 센서 트레이스(146)(예를 들어, 상호 용량 구성의 구동 전극 및 감지 전극, 자기 용량 구성의 단일 전극)는, 센서 트레이스(146)가 인접한 스프링 요소(162) 대신에 결합 플레이트(168) 상의 인접한 용량 결합 영역에 (우선적으로) 용량적으로 결합하도록 결합 플레이트(168)의 인접한 천공의 둘레까지와 같이, 기판(102)의 바닥 층 상의 지지 위치 주위로 연장될 수 있다.Generally, in this implementation, the
또한, 이러한 구현에서, 시스템(100)은 일련의 편향 스페이서(160)를 더 포함할 수 있고, 각 편향 스페이서(160)는 결합 플레이트(168)의 천공을 통해 연장되고; 천공보다 크기가 (약간) 작고; 샤시 인터페이스(166)의 인접한 스프링 요소(162)에 기판(102)의 바닥 층 상의 인접한 지지 위치를 결합한다. 예를 들어, 각 편향 스페이서(160)는 한쪽의 인접한 스프링 요소(162)의 스테이지에 및 반대쪽의 기판(102) 상의 인접한 지지 위치에 (감압 접착제로) 접착된 실리콘 쿠폰을 포함할 수 있다.Further, in this implementation,
따라서, 이러한 구현에서, 각 센서 트레이스(146)는 결합 플레이트(168)의 인접한 용량 결합 영역에 용량적으로 결합하고; 센서 트레이스(146)에 근접한 터치 센서 표면(172) 상에서의 힘 인가에 응답하여 결합 플레이트(168) 상의 인접한 용량 결합 영역쪽으로 이동할 수 있고, 이는 인접한 스프링 요소(162)에 전달된 이러한 입력의 힘 일부를 나타내는 센서 트레이스(146)의 커패시턴스 값 변화를 생성한다. 보다 구체적으로, 결합 플레이트(168)는 단단하고, 기판(102) 및 스프링 요소(162)로부터 기계적으로 분리되기 때문에, 결합 플레이트(168)의 용량 결합 영역은, 터치 센서 표면(172)에 대한 힘 인가가 스프링 요소(162)의 전부 또는 서브세트를 압축하고, 센서 트레이스(146)의 전부 또는 서브세트를 그들의 대응하는 용량 결합 영역에 더 가깝게 이동시키고, 및 제어기(180)가 이후에 이들 힘 크기, 터치 센서 표면(172)에 가해진 전체 힘 및/또는 터치 센서 표면(172)에 인가된 개별 터치 입력의 힘 크기를 정확하게 추정하기 위해 해석할 수 있는 스프링 요소(162)에 의해 전달된 힘 크기의 함수로서(또는 그에 비례하여) 이들 센서 트레이스(146)의 커패시턴스 값을 반복적으로 변경하도록, 샤시 리셉터클 위에서 오프셋된 일관된 위치에서 유지될 수 있다.Thus, in this implementation, each
또한, 이러한 구현에서, 편향 스페이서(160)는 인접한 센서 트레이스(146)의 목표 동적 범위에 대응하는 인접한 스프링 요소(162)의 최대 수직 압축 높이와 비슷한(또는 그보다 약간 더 큰) 높이를 정의할 수 있다. 예를 들어, 터치 센서 표면(172)의 최대 1 ㎜ 수직 변위가 주어진 압력 센서에 대한 2 뉴턴(예를 들어, 200 g)의 목표 동적 범위 및 그에 따라 인접한 스프링 요소(162)의 최대 1 ㎜ 압축의 경우, 스프링 요소(162)는 2000 N/m의 스프링 상수를 위해 조정될 수 있다. 또한, 편향 스페이서(160)는 약 1 ㎜의 높이, 및 결합 플레이트(168)의 두께 및/또는 (예를 들어, 10 %, 0.1 ㎜의) 스택 허용 오차를 가질 수 있다.Further, in such an implementation, the
이러한 구현에서, 결합 플레이트(168) 및 샤시 인터페이스(166)는 컴퓨팅 장치의 샤시에 직접 고정될 수 있다. 대안적으로, 결합 플레이트(168) 및 샤시 인터페이스(166)는 샤시에 고정되거나 달리 장착되는 별도의 인터페이스 플레이트에 장착(예를 들어, 고정, 리벳 고정, 용접, 크림핑)될 수 있다. 또한, 시스템(100)은 결합 플레이트(168)로부터 샤시 인터페이스(166)를 전기적으로 분리하기 위해, 도 21에 도시된 바와 같이, 샤시 인터페이스(166)와 결합 플레이트(168) 사이에 배열된 비전도성 버퍼 층을 포함할 수 있다.In such an implementation, the
6.3.5.4 통합 결합 플레이트 및 스프링 플레이트(Integral Coupling Plate and Spring Plate)6.3.5.4 Integral Coupling Plate and Spring Plate
다른 구현에서, 결합 플레이트(168) 및 샤시 인터페이스(166)는 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 기판(102)과 샤시 사이에 배열된 하나의 통합된(예를 들어, 금속) 구조를 정의한다.In another implementation,
일반적으로, 이러한 구현에서, 통합된 금속 구조는 샤시 리셉터클과 기판(102) 사이의 공칭 평면; 및 기판(102) 상의 지지 위치 어레이에 인접한(예를 들어, 그에 정렬된, 그와 동축인) 용량 결합 영역 어레이를 정의할 수 있다. 이러한 구현에서, 각 스프링 요소(162)는 (예를 들어, 에칭, 레이저 절단에 의해) 통합된 금속 구조로 형성될 수 있고; 그 인접한 용량 결합 영역으로부터 연장될 수 있고; (예를 들어, 전술한 바와 같이 편향 스페이서(160)를 통해) 기판(102)의 바닥 층 상의 대응하는 지지 위치에 결합된 스테이지를 정의할 수 있고; 터치 센서 표면(172)에 인가된 터치 입력의 부재에 응답하여 대략적으로 공칭 평면으로 되돌아가도록 구성될 수 있다.Generally, in such an implementation, the integrated metal structure is a nominal plane between the chassis receptacle and the
통합된 구조가 컴퓨팅 장치의 샤시에 단단하게 장착될 때, 통합된 구조는 공칭 평면 내(또는 그에 평행하게) 및 샤시를 기준으로 하는 용량 결합 영역을 그에 따라 단단하게 배치할 수 있고, 스프링 요소(162)의 스테이지는 공칭 평면 및 용량 결합 영역을 기준으로 수직으로 이동할 수 있다.When the integrated structure is rigidly mounted to the chassis of the computing device, the integrated structure may thus rigidly dispose the capacitive coupling region in (or parallel to) a nominal plane and relative to the chassis, and the spring element ( The stage of 162) is movable vertically relative to the nominal plane and the capacitive coupling area.
따라서, 기판(102) 상의 각 센서 트레이스(146)는 통합된 금속 구조 상의 인접한 용량 결합 영역에 용량적으로 결합하고; 센서 트레이스(146)에 근접한 터치 센서 표면(172) 상에서의 힘 인가에 응답하여 인접한 용량 결합 영역쪽으로 이동함으로써, 인접한 스프링 요소(162)의 압축에 비례하여 및 그에 따라 스프링 요소(162)에 의해 전달된 힘의 일부에 비례하여 센서 트레이스(146)의 커패시턴스 값을 변경할 수 있다.Thus, each
또한, 이러한 구현에서, 통합된 금속 구조는 컴퓨팅 장치의 샤시에 직접 고정될 수 있다. 대안적으로, 통합된 금속 구조는 샤시에 고정되거나 달리 장착되는 별도의 샤시 인터페이스(190)에 장착(예를 들어, 고정, 리벳 고정, 용접, 크림핑)될 수 있다.Additionally, in such an implementation, the integrated metal structure may be directly secured to the chassis of the computing device. Alternatively, the integrated metal structure may be mounted (eg, fixed, riveted, welded, crimped) to a
6.4 슬라이딩 인터페이스(Sliding Interface)6.4 Sliding Interface
도 10b에 도시된 다른 구현에서, 기판(102)은 연속적인 평면 베어링 표면; 불연속적인 평면 베어링 표면(예를 들어, 기판(102)과 베어링 표면 사이의 정지 마찰(stiction)을 감소시키기 위한 완화 채널(relief channel)이 있는 평면); 또는 리셉터클(194)의 베이스 전체에 걸쳐 분산되어 있는 및 그 위에 오프셋되어 있는 일련의 부싱(bushing)(예를 들어, 고분자 패드) 또는 베어링(예를 들어, 강철 볼 베어링)과 같은 리셉터클(194) 베이스에 있는 베어링 표면 상에 놓이고 그 위로 슬라이딩한다.In another implementation, shown in FIG. 10B, the
하나의 예에서, 리셉터클(194)은 진동 평면에 평행한 평면 베이스 표면을 정의하고; 일련의 자기 요소는 평면 베이스 표면 아래의 리셉터클(194) 베이스에서 유지되고; 기판(102)은 평면 베이스 표면 위에 배열되어 평면 베이스 표면과 접촉하고, 진동 평면에 평행한 평면 베이스 표면 위로 슬라이딩하도록 구성되고, 터치 센서 표면(172)에 가해진 수직력을 샤시(192)로 전달하도록 구성된 강성(예를 들어, 유리 섬유) PCB를 포함한다.In one example,
이러한 구성에서, 일련의 자기 요소는 리셉터클(194) 베이스에 내장될 수 있고; 시스템(100)은 기판(102)과 리셉터클(194) 베이스 사이에 삽입된 저마찰 층을 더 포함할 수 있다. 특히, 저마찰 층은 기판(102)의 바닥 층(140) 상에 있는 다층 인덕터(150)의 바닥 나선형 트레이스와 자기 요소 사이의 직접 접촉을 방지하도록; 및 리셉터클(194) 베이스 위에서 기판(102), 보다 일반적으로는 터치 센서 어셈블리의 부드러운 진동을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 저마찰 층은 다층 인덕터(150)와 일련의 자기 요소 사이에 배열된 폴리테트라플루오로에틸렌(또는 "PTFE")을 포함할 수 있다. 대안적으로, 저마찰 층은 기판(102)의 내부 면 전체에 걸쳐 및 다층 인덕터(150) 위에 배열될 수 있다.In this configuration, a series of magnetic elements may be embedded in the
또한, 이러한 구성에서, 시스템(100)은 햅틱 피드백 주기 동안 다층 인덕터(150)의 탈분극(depolarization)에 반응하여 리셉터클(194) 내에서 기판(102)을 중심이 배치하도록 구성된 스프링 요소(162)를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 시스템(100)은 기판(102)에 결합되거나 기판(102)과 물리적으로 같은 공간을 차지하고, 샤시(192) 상으로 연장되고 샤시(192)에서 유지됨으로써, 햅틱 피드백 주기 완료 시 일련의 자기 요소를 기준으로 터치 센서 어셈블리를 다시 중심에 배치하는 기능을 하는 굴곡부를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 이러한 구성에서 (및 전술한 구성에서), 시스템(100)은 터치 센서 표면(172)의 둘레에 근접하게 배치되고, 리셉터클(194)의 내벽과 터치 센서 사이에 삽입되고, 습기 및/또는 먼지 유입과 같은 것으로부터 리셉터클(194)과 터치 센서 사이의 간극을 봉하도록 구성된 유연한 막(예를 들어, 씰(seal))을 포함할 수 있다.Also in this configuration,
7. 접지면 기하학 및 차폐(Ground Plane Geometry and Shielding)7. Ground Plane Geometry and Shielding
기판(102)은 예를 들어 햅틱 피드백 주기 동안 및 그 이후에, 전도성 층에 제작되고 다층 인덕터(150)에 의해 생성된 전기적 잡음으로부터 터치 센서를 차폐하도록 구성된 차폐 트레이스를 더 포함할 수 있다.
하나의 구현에서, 기판(102)은 다층 인덕터(150)의 가장 높은 나선형 트레이스를 포함하는 기판(102)의 제1 층(110)과 구동 및 감지 전극 쌍(105)을 포함하는 최상 층(104) 사이에 삽입된 중간 층(106)을 더 포함한다. 이러한 구현에서, 중간 층(106)은 햅틱 피드백 주기 동안 제어기(190)에 의해 진동 전압으로 구동될 때 다층 인덕터(150)에 의해 생성된 전기적 잡음으로부터 터치 센서의 일련의 구동 및 감지 전극 쌍(105)을 차폐하도록 구성된 전기 차폐부(107)를 정의하는 인접한 트레이스 영역을 포함할 수 있다. 특히, 제어기(190)는 예를 들어, 작동 전반에 걸쳐 연속적으로; 또는 햅틱 피드백 주기 동안 및/또는 약간 후와 같이 간헐적으로, 기준 전압 전위로(예를 들어, 접지(ground)로, 중간 전압으로) 중간 층(106)의 전기 차폐부(107)를 구동할 수 있다. 따라서, 기준 전위로 구동될 때, 전기 차폐부(107)는 전기적 잡음으로부터 최상 층(104)에 있는 터치 센서의 구동 및 감지 전극 쌍(105)을 차폐할 수 있다.In one implementation, the
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 전기 차폐부(107)는, 위에 있는 터치 센서에 있는 구동 및 감지 전극 쌍(105)에서 잡음을 생성할 수 있고; 및/또는 햅틱 피드백 주기 동안 기판(102)의 진동에 제동을 걸 수 있는 다층 인덕터(150)에 의해 생성된 자기장과 대립하는 제2 자기장을 유도할 수 있는, 전기 차폐부(107) 내에서의 와전류(Eddy current) 순환을 방지하기 위해 전기 차폐부(107)의 폭 전체에 걸쳐 있는 구불구불한 브레이크(serpentine break) 형태와 같은 크래프트(cleft)를 포함할 수 있다.Also, as shown in Fig. 1, the
추가적으로 또는 대안적으로, 시스템(100)이 기판(102)의 바닥 층(140) 상의 편향 스페이서 위치에서 센서 트레이스(146)를 포함하는 전술한 구성에서, 다층 인덕터(150)의 제1 나선형 트레이스(111)를 포함하고 최상 층(104) 및/또는 중간층(106) 아래에 배열된 기판(102)의 제1 층(110)은 제1 나선형 트레이스(111)와 분리되고 제1 나선형 트레이스(111)를 둘러싸고 있는 전기 차폐부(107)를 포함할 수 있다. 이러한 구현에서, 제어기(190)는 시스템(100) 외부로부터의 전기적 잡음으로부터 이들 센서 트레이스(146)를 차폐하고; 및/또는 이들 센서 트레이스(146)에 의해 생성된 전기적 잡음으로부터 터치 센서에 있는 구동 및 감지 전극 쌍(105)을 차폐하기 위해 - 햅틱 피드백 주기의 범위를 넘어서 - 기준 전압 전위로(예를 들어, 접지로, 중간 전압으로) 다층 인덕터(150) 및 제1 층(110)에 있는 이러한 전기 차폐부(107) 모두를 구동할 수 있다. 따라서, 이러한 구현에서, 다층 인덕터(150)의 제1 나선형 트레이스(111)를 포함하는, 기판(102)의 제1 층(110)은 제1 나선형 트레이스(111)에 인접한 및 제1 나선형 트레이스(111)로부터 오프셋된 차폐 전극 트레이스(112)를 더 포함할 수 있고; 제어기(190)는 이들 센서 트레이스(146)로부터 전기 값을 판독할 때 전기적 잡음으로부터 - 편향 스페이서 위치에서 - 제2 일련의 센서 트레이스(146)를 차폐하기 위해 기준 전위로 제1 나선형 트레이스(111) 및 차폐 전극 트레이스(112)를 구동할 수 있다.Additionally or alternatively, in the configuration described above where
예를 들어, 이러한 구현에서, 제어기(190)는 스캔 주기 동안 기판(102)의 상부 전도성 층(들)에 있는 터치 센서의 구동 및 감지 전극 쌍(105)으로부터 저항 (또는 커패시턴스) 데이터를 스캔 및 처리하는 동안 가상 접지 전위에서 다층 인덕터(150) (또는 다층 인덕터(150)의 가상 높은 나선형 트레이스)를 유지할 수 있다. 제어기(190)는 이어서, 터치 센서의 구동 및 감지 전극 쌍(105)으로부터 판독된 저항(또는 커패시턴스) 값의 변화를 기반으로 하여 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력을 검출하고; 가상 기준 전위로부터 다층 인덕터(150)를 해제하고; 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력을 검출하는 단계에 반응하여 햅틱 피드백 주기 동안 시변(time-varying) 전류 신호를 통해 다층 인덕터(150)를 분극화할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어기(190)는 전기적 잡음으로부터 터치 센서를 차폐하기 위해 스캔 주기 동안 다층 인덕터(150) 및 전기 차폐부(107)를 접지하고; 햅틱 피드백 주기 동안 잡음이 있는 터치 이미지를 생성하고 그에 반응하는 것을 피하기 위해 햅틱 피드백 주기 동안(예를 들어, 다층 인덕터(150)가 분극화되는 동안) 터치 센서의 스캐닝을 일시 중지할 수 있다.For example, in this implementation, the
따라서, 이러한 변형에서, 전원 전자 장치(예를 들어, 다층 인덕터(150)) 및 고해상도 및 저해상도 센서 모두의 센서 전자 장치(예를 들어, 각각 편향 스페이서 위치에 있는 터치 센서의 구동 및 감지 전극 쌍(105) 및 센서 트레이스(146))는 하나의 통합된 기판(102) 상에 제작됨으로써, 상이한 햅틱 피드백 및 터치 감지 기능을 위한 다수의 개별 기판의 제조 및 조립을 생략하고, 시스템(100)이 더 얇은 패키지에서 터치 감지, 힘 감지, 및 햅틱 피드백 기능을 수행할 수 있도록 할 수 있다.Thus, in this variant, the power electronics (e.g., multilayer inductor 150) and the sensor electronics of both the high-resolution and low-resolution sensors (e.g., the touch sensor's drive and sense electrode pairs, each at a deflection spacer location) 105) and sensor traces 146) are fabricated on one
8. 제어기(Controller)8. Controller
작동하는 동안, 제어기(190)는 기판(102)의 최상 층(들)(104)에 통합된 터치 센서의 구동 및 감지 전극 쌍(105) 사이의 전기적(예를 들어, 커패시턴스 또는 저항 등) 값의 변화를 기반으로 하여 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력 인가를 검출하고; 기판(102)의 바닥 층(들)(140)에 통합된 편향 스페이서(160)의 센서 트레이스(146)로부터 판독된 전기 값을 기반으로 하여 및/또는 터치 센서로부터 판독된 이들 전기 값을 기반으로 하여 입력의 힘 크기를 특성화하고; 및/또는 입력의 힘 크기가 임계 힘 크기(예를 들어, 160 g)를 초과하는 경우 입력을 "클릭" 입력으로 해석할 수 있다. 이후, 입력을 검출하는 단계 및 입력을 "클릭" 입력으로 해석하는 단계에 응답하여, 제어기(190)는 다층 인덕터(150)와 일련의 자기 요소 사이의 교번 자기 결합을 유도하여 샤시(192) 내에서 기판(102)을 진동시키고, 사용자에게 햅틱 피드백을 제공하고, 기계적인 순간 스위치, 버튼 또는 키의 누름과 유사한 터치 센서 표면(172)의 하향 이동의 촉각적 인식을 사용자에게 제공하기 위해 다층 인덕터(150)를 일시적으로 분극화하는 것과 같은 햅틱 피드백 주기를 실행할 수 있다.During operation, the
8.1 기판에 장착된 제어기(Controller Mounted to Substrate)8.1 Controller Mounted to Substrate
전술한 구성에서, 제어기(190)(및/또는 드라이버)는 (기판(102)의 내부 면 상에서) 터치 센서와 대향하는 것과 같이 기판(102)에 장착되고; 시스템(100)은 샤시(192)와 기판(102) 사이에서 연장되고 샤시(192)에 배열된 전원 공급 장치에 전기적으로 결합된 플렉서블 회로를 더 포함한다. 따라서, 이러한 구성에서, 제어기(190)는 터치 센서의 구동 및 감지 전극 쌍(105) 사이의 전기 값을 판독하거나 인접한 터치 센서를 직접 샘플링하고; 터치 센서의 구동 및 감지 전극 쌍(105) 사이의 이들 전기 값을 기반으로 하여 일련의 터치 이미지를 생성한 다음; 플렉서블 회로를 통해 샤시(192)에 배열된 프로세서에 이러한 일련의 터치 이미지를 출력할 수 있다. 또한, 드라이버는 인접한 제어기(190)로부터의 트리거에 반응하여 플렉서블 회로를 통해 전원 공급 장치에서 다층 인덕터(150)로 전류를 간헐적으로 소싱할 수 있다. 따라서, 이러한 구성에서, 터치 센서 조립은 독립된 유닛으로 기판(102), 터치 센서, (터치 센서 표면(172)), 제어기(190), 드라이버, 다층 인덕터(150), 및 플렉서블 회로를 포함할 수 있다. 이러한 독립된 유닛은 이후 샤시(192)의 리셉터클(194) 위에 설치될 수 있고, 플렉서블 회로는 이러한 장치로의 시스템(100)의 조립을 완료하기 위해 리셉터클(194)의 전원 및 데이터 포트에 연결될 수 있다.In the configuration described above, the controller 190 (and/or driver) is mounted to the
9. 햅틱 피드백 주기(Haptic Feedback Cycle)9. Haptic Feedback Cycle
이러한 변형에서, 기판(102)에 통합된 다층 인덕터(150) 및 다층 인덕터(150) 아래의 샤시(192) 내에 하우징된 일련의 자기 요소는 협력하여 제어기(190)에 의한 다층 인덕터(150)의 분극화에 반응하여(예를 들어, 터치 센서 표면(172) 상에서의 터치 입력을 검출하는 단계에 응답하여) 터치 센서 표면(172) 및 기판(102)을 진동시키도록 구성된 소형의 통합된 다층 인덕터(150)를 정의한다. 보다 구체적으로, 구동 회로와 함께 제어기(190)는 햅틱 피드백 주기 동안 다층 인덕터(150)에 교번(alternating)(즉, 시변(time-varying)) 구동 전류를 공급함으로써, 주기적으로 방향을 바꾸는 다층 인덕터(150)를 통해 시변 자기장을 생성할 수 있다. 따라서, 제어기(190) 및/또는 구동 회로는 다층 인덕터(150)와 일련의 자기 요소 사이에 자기력을 생성하여, 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 다층 인덕터(150)(따라서. 기판(102) 및 터치 센서 표면(172))가 샤시(192)를 기준으로 터치 센서 표면(172)을 진동시키고 일련의 자기 요소의 극에 의해 교대로 끌어당기고 밀어내도록 하기 위해 다층 인덕터(150)를 일시적으로 분극화할 수 있다.In this variant,
특히, 임계 힘(또는 압력) 크기를 초과하는 - 터치 센서 표면(172) 상에서의 - 터치 입력을 검출하는 단계에 응답하여, 제어기(190)는 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 기계적 스냅 버튼의 촉각적 모방 작동을 위해 "햅틱 피드백 주기" 동안 다층 인덕터(150)를 구동한다. 예를 들어, 그러한 터치 입력에 응답하여, 제어기(190)는 목표 클릭 지속 시간(예를 들어, 250 ms) 동안 사각파 교번 전압으로 다층 인덕터(150)를 구동하여, 일련의 자기 요소에 자기적으로 결합하고, 다층 인덕터(150)와 자기 요소 사이에 진동하는 힘을 유도하고, 장치의 샤시(192)를 기준으로 기판(102)을 진동시키는 다층 인덕터(150)를 통한 교번 자기장을 유도하기 위해 모터 드라이버를 트리거할 수 있다.In particular, in response to detecting a touch input - on touch sensor surface 172 - exceeding a threshold force (or pressure) magnitude,
9.1 햅틱 피드백 주기 동안 일시 중지된 스캐닝(Paused Scanning During Haptic Feedback Cycle)9.1 Paused Scanning During Haptic Feedback Cycle
하나의 구현에서, 제어기(190)는 작동하는 동안 스캔 주파수(예를 들어, 200 Hz)에서 스캔 주기 동안 일련의 구동 및 감지 전극 쌍(105)으로부터 전기 값을 판독하고; 각 스캔 주기 동안 구동 및 감지 전극 쌍(105)으로부터 판독된 일련의 전기 값을 기반으로 하여 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력 (및 그들의 힘 크기)를 해석한다. 이후, 현재 스캔 주기 동안 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력을 검출하는 단계(또는 터치 센서 표면(172) 상에서의 임계 힘보다 큰 힘 크기의 입력을 검출하는 단계)에 응답하여, 제어기(190)는 현재 스캔 주기 이후 햅틱 피드백 주기 동안 다층 인덕터(150) 전체에 걸쳐 진동 전압을 구동하고; 햅틱 피드백 주기 동안 일련의 구동 및 감지 전극으로부터의 전기 값 판독을 일시 중지한 다음, 일련의 구동 및 감지 전극으로부터의 전기 값을 판독하는 단계 및 햅틱 피드백 주기 완료 후 - 이들의 전기 값을 기반으로 하여 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력을 해석하는 단계를 재개한다.In one implementation, the
일반적으로, 이러한 구현에서, 제어기(190)는 이들 스캔 주기 동안 터치 센서 표면(172) 위에 가해진 입력의 크기를 검출 및 특성화하기 위해 일련의 스캔 주기를 실행하고; 임계 힘 크기를 초과하는 입력을 검출하는 단계에 응답하여 햅틱 피드백 주기를 실행하는 동안 터치 센서 (및/또는 편향 스페이서(160))의 스캐닝을 일시 중지한 다음 햅틱 피드백 주기 완료시 터치 센서의 스캐닝을 재개할 수 있다.Generally, in such an implementation, the
보다 구체적으로, 스캔 주기 동안, 제어기(190)는 다층 인덕터(150)를 접지 전위로 구동하고; 터치 센서에서 구동 및 감지 전극 쌍 사이의 커패시턴스 (또는 저항) 값을 샘플링하고; 스캔 주기 동안 터치 센서 표면(172) 위에 가해진 입력의 위치 (및 힘 크기)로 이들 값을 변환하고; 일련의 편향 스페이서(160)로부터 저항(또는 커패시턴스) 값을 샘플링하고; 터치 센서 표면(172) 상에서 이들 입력의 힘 크기를 해석하고; 터치 센서 표면(172) 상에서 이들 입력의 위치 및 힘 크기 모두를 나타내는 터치 이미지를 생성할 수 있다.More specifically, during the scan period, the
이후, 임계 힘 크기를 초과하는 검출된 입력의 힘 크기(예를 들어, 160 g의 "클릭" 힘)에 응답하여, 제어기(190)는 접지 전위로부터 다층 인덕터(150)를 해제하고; 햅틱 피드백 주기(또는 "햅틱 피드백 주기") 동안 샤시(192)를 기준으로 터치 센서 표면(172)의 진동을 유도하기 위해 (예를 들어, 임계 힘 크기를 기반으로 하여 선택된) 특정 AC 파형에 따라 다층 인덕터(150)를 분극화하기 위해 구동 회로를 트리거할 수 있다. 또한, 제어기(190)는 햅틱 피드백 주기 동안 또는 햅틱 피드백 주기 이전에 터치 센서의 스캐닝을 일시 중지할 수 있다. 이후, 제어기(190)는 햅틱 피드백 주기 완료 후(예를 들어, 다층 인덕터(150)가 분극화되고 및/또는 접지 전위로 되돌아가면) 터치 센서 및/또는 편향 스페이서에서 스캔 주기를 실행하는 단계를 재개할 수 있다.Then, in response to a detected input force magnitude that exceeds the threshold force magnitude (eg, a “click” force of 160 g),
9.2 인터리브 스캐닝 및 햅틱 피드백 주기(Interleaved Scanning and Haptic Feedback Cycle)9.2 Interleaved Scanning and Haptic Feedback Cycle
대안적으로, 현재 스캔 주기 동안 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력을 검출한 후 (또는 터치 센서 표면(172) 상에서 임계 힘보다 큰 힘 크기의 입력을 검출한 후), 제어기(190)는 제1 주파수(예를 들어, 50 Hz)에서 진동 전압으로 다층 인덕터(150)를 구동하고; 이러한 햅틱 피드백 주기 동안 자기 요소와 다층 인덕터(150) 사이의 피크 자기장 결합의 간격 사이에 더 높은 주파수(예를 들어, 200 Hz)를 인터리브할 수 있다. 예를 들어, 이러한 구현에서, 제어기(190)는 터치 센서의 구동 및 감지 전극 쌍(105)로부터 전기 값을 계속 캡처하고, 이러한 햅틱 피드백 주기 동안 다층 인덕터(150) 전체에 걸쳐 전압 역전 사이에 터치 센서에서 스캔 주기를 인터리브하여 햅틱 피드백 주기 동안 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력을 검출 및 추적할 수 있다.Alternatively, after detecting an input on the
이러한 구현에서, 제어기(190)는 작동하는 동안 스캔 주파수(예를 들어, 200 Hz)에서 스캔 주기 동안 일련의 구동 및 감지 전극 쌍(105)으로부터 전기 값을 판독하고; 각각의 스캔 주기 동안 구동 및 감지 전극 쌍(105)으로부터 판독된 일련의 전기 값을 기반으로 하여 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력 (및 그들의 힘 크기)를 해석할 수 있다. 이후, 현재 스캔 주기 동안 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력을 검출하는 단계 (또는 터치 센서 표면(172) 상에서의 임계 힘보다 큰 힘 크기의 입력을 검출하는 단계)에 응답하여, 제어기(190)는 햅틱 피드백 주기 동안 다층 인덕터(150) 전체에 걸쳐, 스캔 주파수 미만의 피드백 주파수(예를 들어, 50 Hz)에서, 진동 전압을 구동하고; 햅틱 피드백 주기 동안 - 피드백 주파수에서 다층 인덕터(150) 전체에 걸쳐 전압 역전 사이의 - 스캔 주파수에서 일련의 구동 및 감지 전극으로부터 전기 값을 간헐적으로 판독하고; 이들 간헐적인 전기 값을 기반으로 하여 햅틱 피드백 주기 동안 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력을 해석하고; 및 햅틱 피드백 주기 완료 후 스캔 주파수에서 일련의 구동 및 감지 전극 쌍(105)으로부터 전기 값을 판독하는 단계로 되돌아간다.In this implementation, the
9.3 미리 설정된 힘 임계값(Preset Force Threshold)9.3 Preset Force Threshold
전술한 바와 같이, 제어기(190)는 블록 S120에서 하나 이상의 미리 설정된 힘 임계값을 충족하거나 초과하는 터치 센서 표면(172) 상에서의 터치 입력을 검출하는 단계에 응답하여 햅틱 피드백 주기를 실행할 수 있다. 예를 들어, 제어기(190)는 165 g과 같이, 일반 사용자 입력 장치의 기계적 버튼(예를 들어, 기계적 키 키보드, 스마트폰 상의 기계적 볼륨 및 홈 버튼, 물리적 컴퓨터 마우스 상의 버튼, 기계적 트랙패드 버튼 또는 스냅돔)의 조정된 제동 힘(또는 압력)에 대응하는 임계 힘(또는 압력)을 초과하는 터치 센서 표면(172) 상에서의 터치 입력을 검출하는 단계에 응답하여 햅틱 피드백 주기를 개시할 수 있다. 따라서, 제어기(190)는 그러한 기계적 버튼의 햅틱 피드백을 모방하기 위해 이러한 임계 힘을 초과하는 터치 센서 표면(172) 상에서의 터치 입력을 검출하는 단계에 응답하여 햅틱 피드백 주기를 선택적으로 실행할 수 있다.As noted above,
9.4 사용자 선택 힘 임계값(User-elected Force Threshold)9.4 User-elected Force Threshold
대안적으로, 제어기(190)는 시스템(100)에 연결된 또는 시스템(100)을 결합시키는 컴퓨팅 장치 상에서 실행하는 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 설정된 (더 큰 힘 임계값에 대응하는) 더 낮은 입력 민감도에 대한 사용자 선호도를 기반으로 하여 또는 (더 낮은 힘 임계값에 대응하는) 더 높은 입력 민감도에 대한 사용자 선호도를 기반으로 하는 것과 같이, 햅틱 피드백 주기를 트리거하기 위해 사용자 지정 힘 임계값을 구현할 수 있다.Alternatively,
9.5 가변적인 힘 임계값(Variable Force Threshold)9.5 Variable Force Threshold
다른 구현에서, 제어기(190)는 후술되는 바와 같이, 시스템(100)의 현재 모드 또는 방향을 기반으로 하는 것과 같이, 2개 이상의 활성 및/또는 비활성 영역으로 터치 센서 표면(172)을 분할할 수 있고, 제어기(190)는 터치 센서 표면(172)의 활성 영역 내에서의 충분한 힘 크기의 터치 입력을 검출하는 단계에 응답하여 햅틱 피드백 주기는 개시하고 터치 센서 표면(172)의 비활성 영역 상에서의 입력은 폐기할 수 있다.In other implementations,
이러한 구현에서, 제어기(190)는 추가적으로 또는 대안적으로 터치 센서 표면(172)의 개별 영역에 고유한 임계 힘(또는 압력) 크기를 할당하고, 터치 센서 표면(172)의 이러한 개별 영역에 할당된 임계 힘 크기를 초과하는 - 터치 센서 표면(172)의 다양한 영역에서의 - 입력에 반응하여 햅틱 피드백 주기를 선택적으로 실행할 수 있다. 예를 들어, 제어기(190)는 터치 센서 표면(172)의 왼쪽 클릭 영역에 제1 임계 크기를 할당하고; 터치 센서 표면(172)의 오른쪽 클릭 영역에 - 터치 센서 표면(172) 상에서의 비정상적인 오른쪽 클릭을 거부하기 위해 제1 임계 크기보다 큰 - 제2 임계 크기를 할당할 수 있다. 이러한 예에서, 제어기(190)는 또한, 터치 센서 표면(172) 상에서의 비정상적인 스크롤 입력을 거부하기 위해 제1 임계 크기보다 큰 제3 임계 크기를 터치 센서 표면(172)의 중앙 스크롤 영역에 할당할 수 있고, 또한 지속적인 스크롤 이벤트에 대한, 제1 임계 크기보다 작은, 제4 임계 크기에 중앙 스크롤 영역을 연결할 수 있다.In this implementation, the
9.6 표준 클릭 및 딥 클릭(Standard Click and Deep Click)9.6 Standard Click and Deep Click
도 19에 도시된 하나의 변형에서, 제어기(190)는 제1 힘 크기를 초과하고 제2 힘 임계값 미만을 유지하는 힘의 인가(이하 "표준 클릭 입력)에 응답하여 블록 S110 및 블록 S120에서 "표준 클릭 햅틱 피드백 주기"를 실행하고; 제2 힘 임계값을 초과하는 힘의 인가(이하 "딥 클릭 입력)에 응답하여 블록 S114 및 블록 S124에서 "딥 햅틱 피드백 주기"를 실행한다. 이러한 변형에서, 딥 햅틱 피드백 주기 동안, 제어기(190)는 딥 클릭 입력이 터치 센서 표면(172)에서 검출되었음을 사용자에게 촉각적으로 표시하기 위해 (예를 들어, 더 높은 피크-투-피크 전압에서 햅틱 피드백 주기를 구동함으로써) 더 높은 진폭에서 및/또는 상이한(예를 들어, 더 낮은) 주파수에서, 연장된 지속 시간(예를 들어, 750 ms) 동안 다층 인덕터(150)를 구동할 수 있다.In one variation shown in FIG. 19 ,
하나의 예에서, 제어기(190)는 낮은 "표준 힘 임계값과 높은 "딥" 힘 임계값 사이의 힘 크기의 입력을 검출하는 단계에 응답하여 왼쪽 클릭 제어 명령을 출력하고 표준 클릭 햅틱 피드백 주기를 실행하고; 높은 "딥" 힘 임계값보다 큰 힘 크기의 입력을 검출하는 단계에 응답하여 오른쪽 클릭 제어 명령을 출력하고 딥 햅틱 피드백 주기를 실행할 수 있다. 따라서, 시스템(100)은 터치 센서 표면(172) 상에서 상이한 힘 크기의 입력을 검출하고; 그 크기를 기반으로 하여 입력에 입력 유형을 할당하고; 검출된 입력의 유형을 기반으로 하여 상이한 스키마(schema)에 따라 다층 인덕터(150)를 구동함으로써 사용자에게 상이한 햅틱 피드백을 제공하고; 검출된 입력의 유형을 기반으로 하여 상이한 제어 함수를 출력할 수 있다.In one example,
9.7 히스테리시스(hysteresis)9.7 hysteresis
도 18에 도시된 하나의 변형에서, 제어기(190)는 히스테리시스 기술을 구현하여 터치 센서 표면(172) 상에서의 단일 입력의 인가 및 취소 동안 햅틱 피드백 주기를 트리거한다. 특히, 이러한 변형에서, 제어기(190)는 선택적으로, 터치 센서 표면(172)에 가해진 - 높은 힘 인계값(예를 들어, 165 g)보다 큰 힘의 - 새로운 입력을 검출하는 단계에 응답하여 햅틱 피드백 주기 동안 "다운 클릭" 진동 프로파일에 따라 다층 인덕터(150)를 구동하고; 여러 스캔 주기 동안 터치 센서 표면(172)과 접촉하는 이러한 입력을 추적한 다음; 이러한 입력의 힘 크기가 낮은 힘 임계값(예를 들어, 60 g) 미만까지 떨어지는 것을 검출하는 단계에 응답하여 나중의 햅틱 피드백 주기 동안 "업 클릭" 진동 프로파일에 따라 다층 인덕터(150)를 구동할 수 있다. 따라서, 시스템(100)은 눌린 후 해제되는 기계적 스냅 버튼의 촉각"느낌"을 복제하고; 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력의 힘 크기가 힘 임계값 부근에서 달라질 때 "바운싱" 햅틱 피드백을 방지할 수 있다.In one variation shown in FIG. 18 ,
보다 구체적으로, 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력의 힘 크기가 높은 힘 임계값에 도달할 때, 제어기(190)는 입력이 터치 센서 표면(172)에서 해제될 때까지 - 기계적 버튼의 누름을 연상시키는 - 단일 "다운 클릭" 햅틱 피드백 주기를 실행할 수 있다. 그러나, 제어기(190)는 또한 이러한 입력의 힘 크기가 제2의 더 낮은 임계값 크기 아래로 떨어질 때 - 눌린 기계적 버튼의 해제를 연상시키는 - "업 클릭" 햅틱 피드백 주기를 실행할 수 있다. 따라서, 제어기(190)는 히스테리시스 기술을 구현하여 터치 센서 표면(172) 상에서의 입력에 햅틱 응답하여 "바운싱"을 방지하고, 터치 센서 표면(172)에 가해진 힘이 햅틱 피드백을 통해 등록(resister)되었음을(즉, 제1 임계값 크기에 도달했음을) 사용자에게 표시하기 위해, 및 사용자의 선택이 클리어되었고 터치 센서 표면(172)에 가해진 힘이 추가적인 햅틱 피드백을 통해 등록(resister)되었음을(즉, 가해진 힘이 제2 임계값 크기 아래로 떨어졌음을) 사용자에게 표시할 수 있다.More specifically, when the force magnitude of the input on the
10. 복수의 다층 인덕터(Multiple Multi-layer Inductors)10. Multiple Multi-layer Inductors
하나의 변형에서, 시스템(100)은 또한 다수의 다층 인덕터(150) 및 자기 요소 쌍을 포함할 수 있다. 하나의 예에서, 시스템(100)은 기판의 제1 가장자리에 근접하게 배열된 제1 다층 인덕터(150); 및 제1 다층 인덕터(150) 아래, 따라서 기판의 제1 가장자리 근처의 샤시(192)에 배열된 제1 자기 요소(181)를 포함한다. 이러한 예에서, 시스템(100)은 또한 제1 자기 요소(181)로부터 오프셋되고 샤시(192)에 단단하게 결합된 제2 자기 요소(182); 및 터치 센서 표면(172) 아래의 기판(172)에 결합되고, 제1 가장자리 반대쪽에 있는 기판(102)의 제2 가장자리에 근접하게 배열되고, 제2 자기 요소(182)에 자기적으로 결합하도록 구성된 제2 인덕터를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 예에서, 제어기(190)는 기판(102)의 제1 가장자리에 근접하게 인지된 피크 에너지로 샤시(192)를 기준으로 진동 평면에서 기판(102)을 진동시키기 위해 기판(102)의 제1 가장자리에 근접한 터치 센서 표면(172) 상에서의 터치 입력의 검출에 반응하여 제1 다층 인덕터(150)를 선택적으로 분극화하고; 및 이러한 기판(102)의 제2 가장자리에 근접하게 인지된 피크 에너지로 샤시(192)를 기준으로 진동 평면에서 기판(102)을 진동시키기 위해 기판(102)의 제2 가장자리에 근접한 터치 센서 표면(172) 상에서의 제2 터치 입력의 검출에 반응하여 제2 인덕터를 선택적으로 분극화할 수 있다.In one variation,
유사한 구현에서, 시스템(100)은 기판(102)을 진동시키기 위해 제1 인덕터-자기 요소 쌍과 협력하는 제2 인덕터/자기 요소 쌍 및 전술한 바와 같은 제1 다층 인덕터(150)를 포함할 수 있다. 이러한 변형에서, 제1 인덕터-자기 요소 쌍은 제1 거리 만큼 기판(102)의 질량 중심의 오른쪽으로 오프셋된 기판(102)에 장착된 코일을 포함할 수 있다. 또한, 제1 인덕터-자기 요소 쌍은 다층 인덕터(150) 아래에 열(row)로 정렬된 다수의 자석을 포함할 수 있다. 다수의 자석은 제1 인덕터-자기 요소 쌍의 진동 축을 정의하기 위해 제1 인덕터-자기 요소 쌍의 다층 인덕터(150)와 협력할 수 있다. 제2 인덕터-제2 자기 요소(182) 쌍은 제2 거리 만큼 기판(102)의 질량 중심의 왼쪽으로 오프셋된 기판(102)에 장착된 코일을 포함할 수 있다. 또한, 제2 인덕터-제2 자기 요소(182) 쌍은 열(row)로 정렬된 다수의 자석을 포함할 수 있다. 다수의 자석은 제2 인덕터-제2 자기 요소(182) 쌍의 진동 축을 정의하기 위해 제2 인덕터-제2 자기 요소(182) 쌍의 다층 인덕터(150)와 협력할 수 있다.In a similar implementation,
하나의 구현에서, 제1 인덕터-자기 요소 쌍의 다수의 자석은 제1 인덕터-자기 요소 쌍의 진동 축이 제2 인덕터-제2 자기 요소(182) 쌍의 진동 축에 평행하도록 제2 인덕터-제2 자기 요소(182) 쌍의 다수의 자석돠 평행한 열로 배열될 수 있다. 이러한 구현에서, 제1 인덕터-자기 요소 쌍의 다층 인덕터(150)는 제2 인덕터-제2 자기 요소(182) 쌍의 다층 인덕터(150)와 질량 중심 사이의 제2 거리와 동일한 제1 거리 만큼 기판(102)의 질량 중심으로부터 오프셋된 기판(102)에 장착될 수 있다. 따라서, 제1 인덕터-자기 요소 쌍의 다층 인덕터(150)와 제2 인덕터-제2 자기 요소(182) 쌍의 다층 인덕터(150) 사이의 중점(midpoint)은 질량 중심과 동축일 수 있다. 따라서, 제1 인덕터-자기 요소 쌍 및 제2 인덕터-제2 자기 요소(182) 쌍은 기판(102)의 질량 중심을 통해 및 제2 자석의 진동 축 및 제1 자석의 진동 축과 평행하게 연장되는 전체 진동 축을 따라 기판(102)을 진동시키기 위해 협력할 수 있다.In one implementation, the plurality of magnets of the first inductor-magnetic element pair is such that the axis of oscillation of the first inductor-magnetic element pair is parallel to the axis of oscillation of the second inductor-second
제어기(190)는 제1 다층 인덕터(150)의 진동과 위상이 유사한 주파수에서 진동시키기 위해 제2 인덕터-제2 자기 요소(182) 쌍 및 제1 주파수에서 기판(102)을 진동시키기 위해 제1 인덕터-자기 요소 쌍을 구동할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 다층 인덕터(150)는 전체 진동 축을 따라 선형으로 기판(102)을 진동시키기 위해 협력할 수 있다. 그러나, 제어기(190)는 제1 다층 인덕터(150)의 진동과 위상이 다르고 및/또는 제1 주파수와 완전히 다른 제2 주파수에서 진동시키기 위해 제2 다층 인덕터(150) 및 제1 주파수에서 기판(102)을 진동시키기 위해 제1 다층 인덕터(150)를 추가적으로 또는 대안적으로 구동할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 다층 인덕터(150)는 질량 중심을 중심으로 - 터치 센서 표면(172)과 평행한 평면 내에서 - 기판(102)을 회전시키기 위해 협력할 수 있다.The
추가적으로 또는 대안적으로, 제어기(190)는 특정 시간에 진동시키기 위해 제1 다층 인덕터(150) 또는 제2 다층 인덕터(150)를 선택적으로 구동할 수 있다. 제어기(190)는 제1 다층 인덕터(150)에 인접한 기판(102)의 섹션에 대한 클릭 느낌을 모방하기 위해 제1 다층 인덕터(150)를 선택적으로 (및 독점적으로) 구동할 수 있다. 제어기(190)는 제1 다층 인덕터(150)에 인접한 기판(102)의 섹션에 대한 진동을 최소화하면서 제2 다층 인덕터(150)에 인접한 기판(102)의 섹션에 대한 클릭 느낌을 모방하기 위해 제2 다층 인덕터(150)를 대안적으로 구동할 수 있다. 예를 들어, 제어기(190)는 제2 다층 인덕터(150)가 비활성 상태를 유지하는 동안 기판(102)의 오른쪽 측면 상에서의 클릭 (또는 "오른쪽" 클릭)의 느낌을 모방하기 위해 햅틱 피드백 주기를 실행하기 위해 제1 다층 인덕터(150)를 선택적으로 구동할 수 있다.Additionally or alternatively, the
그러나, 제어기(190)는 또한 특정 진동 파형에 따라 진동하도록 제1 다층 인덕터(150)를 구동할 수 있다. 동시에, 제어기(190)는 제1 다층 인덕터(150)의 특정 진동 파형과 위상이 다른(예를 들어, 180° 위상이 다른) 진동 파형에 따라 진동하도록 제2 다층 인덕터(150)를 구동할 수 있다. 예를 들어, 제2 다층 인덕터(150)는 특정 진동 파형의 진폭보다 작은 진폭의 진동 파형을 출력할 수 있다. 이러한 예에서, 제2 다층 인덕터(150)의 진동 파형은 또한 제1 다층 인덕터(150)의 특정 진동 파형과 180° 위상이 다를 수 있다. 따라서, 제2 다층 인덕터(150)는 제1 다층 인덕터(150)에 의해 출력된 특정 진동 파형의 (진폭을 감소시키거나) 제거하도록 구성될 수 있다.However, the
11. 별도의 인덕터(Separate Inductor)11. Separate Inductor
하나의 변형에서, 기판(102)의 영역은 기판(102)의 층의 서브세트를 통해 얕은 리세스(shallow recess)를 형성하기 위해 라우팅되거나 달리 제거된다. 예를 들어, 기판(102)의 가로 및 세로 중심 근처에서 기판(102)의 3층 두께 영역은 기판(102)의 바닥면에서 제거될 수 있다. 분리된 얇은 와이어 코일은 리세스의 베이스에 노출된 일련의 비아에 납땜된 후 리세스 내에 설치(예를 들어, 접착, 포팅)될 수 있기 때문에, 코일의 노출된 면은 기판(102)의 바닥면과 대략적으로 동일 평면 상(예를 들어, 100 ㎛ 이내)에 있게 된다.In one variation, regions of the
추가적으로 또는 대안적으로, 시스템(100)은 기술한 바와 같은, 기판(102)의 다층 전체에 걸쳐 제작된 제1 통합 인덕터; 및 인접한 자기 요소에 대한 더 큰 자기 결합을 나타내는 더 큰 인덕터를 형성하기 위해 제1 통합 인덕터 위에 배열되고, 제1 통합 인덕터에 전기적으로 결합되고, 제1 통합 인덕터와 협력하도록 구성된 제2 코일을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 코일은 다중 루프 와이어 코일; 또는 제2 기판(102)의 다층 전체에 걸쳐 제작된 후 제1 통합 인덕터에 인접한 기판(102)에 접착 및/또는 납땜되는 제2 통합 인덕터를 포함할 수 있다.Additionally or alternatively,
12. 방수 처리(waterproofing)12. Waterproofing
도 9a 및 도 9b에 도시된 하나의 변형에서, 방수막(waterproofing membrane)(164)은 터치 센서 위에 도포되고; 기판(102)의 둘레로부터 바깥쪽으로 연장되고; 리셉터클(194)의 둘레 근처에서 접착되거나, 클램핑(clamp)되거나, 또는 달리 고정되고, 리셉터클(194) 내에 터치 센서, 기판(102) 및 편향 스페이서(160)를 밀봉하기 위해 샤시(192)와 협력함으로써, 습기 및 미립자가 기판(102) 상에 및 리셉터클(194) 내로 침입하는 것을 방지한다.In one variation shown in FIGS. 9A and 9B , a
예를 들어, 방수막(164)은 접착제를 사용하여 터치 센서 위에 접착된 실리콘 또는 PTFE(예를 들어, 발포 PTFE)를 포함할 수 있다. 또한, 시스템(100)은 방수막(164) 위에 접착되고 기판(102) 둘레까지 연장된 유리 또는 다른 커버 층(170)을 포함할 수 있다.For example, the
또한, 샤시(192)는 리셉터클(194)의 가로 및 세로 중심을 향해 안쪽으로 연장되는 플랜지(flange)(또는 "선반" 언더컷)를 정의할 수 있다. 기판 너머로 연장되는 방수 부재의 외부 섹션은 리셉터클(194) 내에 삽입되고 플랜지의 밑면과 접촉할 수 있다. 이후, 원주 방향 고정 브래킷 또는 2차 샤시(192) 부재와 샤시(192) 사이에 방수 부재(164)를 클램핑하여 리셉터클(194) 주위에 방수막(164)을 실링하기 위해 원주 방향 고정 브래킷 또는 2차 샤시(192) 부재가 리셉터클(194) 둘레 위에 (완전히) 및 플랜지 아래 샤시(192)에 고정될 수 있다.Additionally,
하나의 구현에서, 방수막(164)은 기판(102) 둘레와 리셉터클(194) 사이에 나선형 주름(convolution)을 포함한다. 이러한 구현에서, 나선형 주름은 햅틱 피드백 주기 동안 기판(102)의 진동을 수용하기 위해 편향 또는 변형되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 방수막(164)은 기판(102)의 외부 둘레와 리셉터클(194)의 내부 둘레 사이의 갭을 따라 연장되는 반원형 리지(ridge)를 갖는 폴리이미드 필름을 포함할 수 있다.In one implementation, the
유사한 구현에서, 기판(102) 및 터치 센서는 방수막(164) 위에 배열되고, 이는 전술한 바와 같이 고정 브래킷에 의해 리셉터클(194)의 밑면을 따라 샤시(192)에 밀봉되기 때문에, 터치 센서 어셈블리는 리셉터클(194) 전체에 걸쳐 방수 장벽 위에 완전히 배치되고, 다층 인덕터(150)가 작동될 때 방수막은 터치 센서 어셈블리를 진동시킨다.In a similar implementation, the touch sensor assembly as the
본 명세서에 기술된 시스템 및 방법은 적어도 부분적으로 컴퓨터 판독 가능한 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 매체를 수신하도록 구성된 머신으로서 구체화 및/또는 구현될 수 있다. 명령어는 어플리케이션, 애플릿, 호스트, 서버, 네트워크, 웹사이트, 통신 서비스, 통신 인터페이스, 사용자 컴퓨터 또는 모바일 장치의 하드웨어/펌웨어/소프트웨어 요소, 손목 밴드, 스마트 폰, 또는 이들의 적절한 조합과 통합된 컴퓨터 실행 가능한 구성 요소에 의해 실행될 수 있다. 실시예의 다른 시스템 및 방법은 적어도 부분적으로 컴퓨터 판독 가능한 명령어를 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 매체를 수신하도록 구성된 머신으로서 구체화 및/또는 구현될 수 있다. 명령어는 전술한 유형의 장치 및 네트워크와 통합된 컴퓨터 실행 가능한 구성 요소에 의해 통합된 컴퓨터 실행 가능한 구성 요소에 의해 실행될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 RAM, ROM, 플래시 메모리, EEPROM, 광학 장치(CD 또는 DVD), 하드 드라이브, 플로피 드라이브, 또는 모든 적합한 장치와 같은 모든 적합한 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장될 수 있다. 컴퓨터 실행 가능한 구성 요소는 프로세서일 수 있지만 모든 적합한 전용 하드웨어 장치가 (대안적으로 또는 추가적으로) 명령어를 실행할 수 있다.The systems and methods described herein may be embodied and/or implemented as a machine configured to receive a computer readable medium having computer readable instructions stored thereon, at least in part. The instructions are computer executed integrated with an application, applet, host, server, network, website, communication service, communication interface, hardware/firmware/software element of a user's computer or mobile device, wristband, smart phone, or any suitable combination thereof. It can be executed by possible components. Other systems and methods of the embodiments may be embodied and/or implemented as a machine configured to receive a computer readable medium having computer readable instructions stored thereon, at least in part. Instructions may be executed by computer-executable components integrated with devices and networks of the type described above. The computer readable medium may be stored in any suitable computer readable medium such as RAM, ROM, flash memory, EEPROM, optical device (CD or DVD), hard drive, floppy drive, or any suitable device. A computer-executable component may be a processor, but any suitable dedicated hardware device may (alternatively or additionally) execute instructions.
당업자가 이전의 상세한 설명으로부터 및 도면 및 청구 범위로부터 인식할 수 있는 바와 같이, 다음의 청구 범위에서 정의된 바와 같이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 발명의 실시예에 대해 수정 및 변경이 이루어질 수 있다.As those skilled in the art will appreciate from the foregoing detailed description and from the drawings and claims, modifications and variations may be made to the embodiments of the invention without departing from the scope of the invention as defined in the claims that follow.
Claims (40)
기판, 제1 자기 요소(magnetic element), 제2 자기 요소 및 제어기를 포함하고,
상기 기판은 통합된(unitary) 구조를 정의하고, 제1 층 및 제2 층을 포함하고,
상기 제1 층은
제1 나선형 트레이스를 포함하고, 상기 제1 나선형 트레이스는
제1 방향으로 감기고; 및
제1 단부 및 제2 단부를 정의하고, 및
상기 제2 층은
상기 제1 층 아래에 배열되고; 및
제2 나선형 트레이스를 포함하고, 상기 제2 나선형 트레이스는
상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 감기고;
제3 단부와 제4 단부를 정의하고, - 상기 제3 단부는 상기 제1 나선형 트레이스의 상기 제2 단부에 전기적으로 결합됨 -; 및
상기 제1 나선형 트레이스와 협력하여 일차 축(primary axis) 및 이차 축(secondary axis)을 정의하는 다층 인덕터(multi-layer inductor)를 형성하고,
상기 제1 자기 요소는
상기 기판 아래에 배열되고;
상기 다층 인덕터에 직면하는 제1 극성(polarity)을 정의하고;
상기 다층 인덕터의 상기 일차 축을 따라 연장되고; 및
상기 다층 인덕터의 상기 일차 축의 제1 측면 상에 배열되고,
상기 제2 자기 요소는
상기 제1 자기 요소에 인접한 상기 기판 아래에 배열되고;
상기 다층 인덕터에 직면하는, 상기 제1 극성과 반대인, 제2 극성을 정의하고;
상기 다층 인덕터의 상기 일차 축을 따라 연장되고; 및
상기 다층 인덕터의 상기 일차 축의 제2 측면 상에 배열되고, 및
상기 제어기는 상기 기판 위에 배열된 터치 센서 표면 상에서의 입력에 응답하여, 햅틱 피드백 주기 동안 상기 다층 인덕터의 전체에 걸쳐 진동 전압(oscillating voltage)을 구동하여,
상기 제1 자기 요소 및 상기 제2 자기 요소와 상기 다층 인덕터 사이에 교번 자기 결합(alternating magnetic coupling)을 유도하고; 및
상기 제1 자기 요소 및 상기 제2 자기 요소를 기준으로 상기 기판을 진동시키도록,
구성되는, 시스템.As a system,
comprising a substrate, a first magnetic element, a second magnetic element and a controller;
The substrate defines a unitary structure and includes a first layer and a second layer,
The first layer is
a first helical trace, the first helical trace comprising:
wound in a first direction; and
define a first end and a second end; and
the second layer is
arranged below the first layer; and
a second helical trace, the second helical trace comprising:
winding in a second direction opposite to the first direction;
defining a third end and a fourth end, the third end electrically coupled to the second end of the first helical trace; and
forming a multi-layer inductor defining a primary axis and a secondary axis in cooperation with the first helical trace;
The first magnetic element is
arranged under the substrate;
define a first polarity facing the multilayer inductor;
extends along the primary axis of the multilayer inductor; and
arranged on a first side of the primary axis of the multilayer inductor;
The second magnetic element is
arranged under the substrate adjacent to the first magnetic element;
define a second polarity, opposite the first polarity, facing the multilayer inductor;
extends along the primary axis of the multilayer inductor; and
arranged on a second side of the primary axis of the multilayer inductor, and
wherein the controller drives an oscillating voltage across the multilayer inductor during a haptic feedback period in response to an input on a touch sensor surface arranged over the substrate;
induce alternating magnetic coupling between the first magnetic element and the second magnetic element and the multilayer inductor; and
vibrate the substrate relative to the first magnetic element and the second magnetic element;
configured system.
일련의 편향 스페이서(a set of deflection spacers) 및 스프링 요소 어레이(an array of spring elements)를 더 포함하고,
상기 일련의 편향 스페이서의 각 편향 스페이서는 상기 제1 층 아래의 상기 기판 바닥면 상에 있는, 일련의 개별 편향 스페이서 위치에서, 개별 편향 스페이서 위치 위에 배열되고; 및
상기 스프링 요소 어레이는
상기 일련의 편향 스페이서를 컴퓨팅 장치의 샤시(chassis)에 결합하고;
상기 샤시에서 상기 기판을 지지하고; 및
상기 햅틱 피드백 주기 동안, 상기 다층 인덕터의 전체에 걸쳐 상기 진동 전압에 반응하여, 상기 기판의 진동에 항복(yield)하도록 구성되는,
시스템.According to claim 1,
further comprising a set of deflection spacers and an array of spring elements;
each deflection spacer of the series of deflection spacers is arranged over an individual deflection spacer location, at a series of individual deflection spacer locations on the bottom surface of the substrate below the first layer; and
The spring element array is
coupling the series of deflecting spacers to a chassis of a computing device;
supporting the substrate on the chassis; and
configured to yield to vibration of the substrate in response to the oscillating voltage across the multilayer inductor during the haptic feedback period;
system.
통합된 금속 구조를 더 포함하고, 상기 통합된 금속 구조는
상기 기판과 상기 샤시 사이에 배열되고;
상기 다층 인덕터 아래의 구멍(aperture)을 정의하고; 및
상기 스프링 요소 어레이를 정의하고, 상기 구멍 주변에 배열된 일련의 굴곡부(a set of flexures)를 포함하고, 및
상기 통합된 금속 구조의 상기 구멍에 배열된 자기 요크(magnetic yoke)를 더 포함하고, 및
상기 제1 자기 요소 및 상기 제2 자기 요소는 상기 다층 인덕터 아래에 있는 상기 자기 요크 상에 배열되는 시스템.According to claim 2,
Further comprising an integrated metal structure, the integrated metal structure comprising:
arranged between the substrate and the chassis;
define an aperture under the multilayer inductor; and
defining the spring element array and including a set of flexures arranged around the aperture; and
further comprising a magnetic yoke arranged in the aperture of the integrated metal structure; and
wherein the first magnetic element and the second magnetic element are arranged on the magnetic yoke below the multilayer inductor.
상기 기판은
바닥 층(bottom layer)을 더 포함하고, 상기 바닥 층은
상기 제1 층 반대쪽에 있는 상기 제2 층 아래에 배열되고; 및
상기 일련의 개별 편향 스페이서 위치에 배열된 일련의 센서 트레이스를 포함하고,
상기 일련의 편향 스페이서의 각 편향 스페이서는 가해진 힘의 변화에 반응하여 국부 접촉 저항 변화를 나타내는 힘 감지 물질(force-sensitive material)을 포함하고; 및
상기 제어기는
상기 일련의 센서 트레이스로부터 저항 값을 판독하고;
상기 일련의 센서 트레이스로부터 판독된 저항 값을 기반으로 하여 상기 터치 센서 표면에 인가된 상기 입력의 힘 크기를 해석하고; 및
임계 힘을 초과하는 상기 입력의 상기 힘 크기에 응답하여 상기 햅틱 피드백 주기 동안 상기 다층 인덕터의 전체에 걸쳐 상기 진동 전압을 구동하도록
구성되는, 시스템.According to claim 2,
The substrate is
Further comprising a bottom layer, the bottom layer comprising:
arranged under the second layer opposite the first layer; and
a series of sensor traces arranged at said series of individual deflection spacer locations;
each deflection spacer in the series of deflection spacers includes a force-sensitive material that exhibits a change in local contact resistance in response to a change in applied force; and
The controller
read resistance values from the series of sensor traces;
interpret the force magnitude of the input applied to the touch sensor surface based on the resistance values read from the series of sensor traces; and
drive the oscillating voltage across the multilayer inductor during the haptic feedback period in response to the force magnitude of the input exceeding a threshold force;
configured system.
상기 스프링 요소 어레이는 공칭 평면(nominal plane)을 정의하고 상기 기판과 상기 샤시 사이에 배열된 통합된 금속 구조를 포함하고;
상기 스프링 요소 어레이에서, 각 스프링 요소는
상기 통합된 금속 구조로 형성되고;
상기 기판의 상기 바닥 층 반대쪽에 있는, 상기 일련의 편향 스페이서의, 편향 스페이서에 결합된 스테이지(stage)를 정의하고; 및
상기 터치 센서 표면에 인가된 입력의 부재에 응답하여 상기 공칭 평면쪽으로 되돌아가도록 구성되고, 및
상기 일련의 편향 스페이서에서 각 편향 스페이서는 상기 터치 센서 표면에 인가되고 상기 편향 스페이서에 전달된 힘의 크기에 따라 달라지는 저항과, 상기 일련의 센서 트레이스의, 인접한 센서 트레이스를 전기적으로 결합하는, 시스템.According to claim 4,
the spring element array includes an integrated metal structure defining a nominal plane and arranged between the substrate and the chassis;
In the spring element array, each spring element is
formed with the integrated metal structure;
define a stage coupled to a deflection spacer, of the series of deflection spacers, opposite the bottom layer of the substrate; and
configured to return toward the nominal plane in response to an absence of input applied to the touch sensor surface; and
wherein each deflection spacer in the series of deflection spacers electrically couples an adjacent sensor trace of the series of sensor traces with a resistance that varies with a magnitude of a force applied to the touch sensor surface and transmitted to the deflection spacer.
상기 스프링 요소 어레이에서, 제1 스프링 요소는 제1 시간에 상기 상기 제1 스프링 요소에 근접한 상기 터치 센서 표면의 제1 영역에 인가된 상기 입력에 항복하고;
상기 일련의 편향 스페이서에서, 제1 편향 스페이서는
상기 기판의 상기 바닥 층에서, 지지 위치 어레이의, 제1 지지 위치와 상기 제1 스프링 요소 사이를 압축하고; 및
상기 입력의 힘 크기에 비례하는 국부 접촉 저항 감소를 나타내고; 및
상기 제어기는
상기 제1 시간에, 상기 제1 편향 스페이서에 인접한, 제1 센서 트레이스의 전체에 걸쳐 저항 값의 제1 변화를 검출하고; 및
상기 저항 값의 제1 변화를 기반으로 하여, 상기 제1 스프링 요소에 의해 부분적으로 전달된, 상기 입력의 상기 힘 크기를 해석하도록
구성되는, 시스템.According to claim 4,
In the spring element array, a first spring element yields to the input applied to a first area of the touch sensor surface proximate to the first spring element at a first time;
In the series of deflection spacers, the first deflection spacer is
compressing, at the bottom layer of the substrate, between a first support location and the first spring element, of an array of support locations; and
represents a decrease in local contact resistance proportional to the magnitude of the force of the input; and
The controller
at the first time, detecting a first change in resistance value across a first sensor trace adjacent the first deflection spacer; and
Interpret the magnitude of the force of the input, transmitted in part by the first spring element, based on the first change in the resistance value.
configured system.
상기 기판은 바닥 층을 더 포함하고,
상기 바닥 층은
상기 제1 층 반대쪽에 있는 상기 제2 층 아래에 배열되고; 및
상기 일련의 개별 편향 스페이서 위치에 배열된 일련의 센서 트레이스를 포함하고,
결합 플레이트(coupling plate)를 더 포함하고, 상기 결합 플레이트는
상기 스프링 요소 어레이에 인접한 상기 샤시에 결합하고; 및
상기 결합 플레이트쪽으로의 상기 기판의 변위에 반응하여 상기 일련의 센서 트레이스의 커패시턴스 값에 영향을 미치도록
구성되고, 및
상기 제어기는
상기 일련의 센서 트레이스로부터 커패시턴스 값을 판독하고;
상기 일련의 센서 트레이스로부터 판독된 커패시턴스 값을 기반으로 하여 상기 터치 센서 표면에 인가된 상기 입력의 힘 크기를 해석하고; 및
임계 힘을 초과하는 상기 입력의 상기 힘 크기에 응답하여 상기 햅틱 피드백 주기 동안 상기 다층 인덕터의 전체에 걸쳐 상기 진동 전압을 구동시키도록
더 구성되는, 시스템.According to claim 2,
the substrate further comprises a bottom layer;
the bottom layer
arranged under the second layer opposite the first layer; and
a series of sensor traces arranged at said series of individual deflection spacer locations;
Further comprising a coupling plate, wherein the coupling plate
engages the chassis adjacent to the spring element array; and
to affect the capacitance values of the series of sensor traces in response to displacement of the substrate towards the bonding plate.
consists of, and
The controller
read capacitance values from the series of sensor traces;
interpret the force magnitude of the input applied to the touch sensor surface based on the capacitance values read from the series of sensor traces; and
drive the oscillating voltage across the multilayer inductor during the haptic feedback period in response to the force magnitude of the input exceeding a threshold force.
The system, which is further configured.
제1 기간 동안 스캔 주파수에서 상기 일련의 센서 트레이스로부터 커패시턴스 값을 판독하고;
상기 제1 기간 동안 상기 구동 및 감지 전극 쌍으로부터 판독된 커패시턴스 값을 기반으로 하여 상기 터치 센서 표면에 인가된 상기 입력의 상기 힘 크기를 해석하고;
상기 임계 힘을 초과하는 상기 입력의 상기 힘 크기에 응답하여,
상기 제1 기간에 이어서, 상기 햅틱 피드백 주기 동안 상기 다층 인덕터의 전체에 걸쳐 상기 진동 전압을 구동하고; 및
상기 햅틱 피드백 주기 동안 상기 일련의 구동 및 감지 전극 쌍으로부터 전기 값을 판독하는 단계를 일시 중지하고; 및
상기 햅틱 피드백 주기 완료 후 상기 센서 트레이스로부터 커패시턴스 값을 판독하는 단계를 재개하도록,
구성되는, 시스템.The method of claim 4, wherein the controller
read capacitance values from the series of sensor traces at a scan frequency during a first period;
interpreting the force magnitude of the input applied to the touch sensor surface based on the capacitance value read from the driving and sensing electrode pair during the first period;
In response to the force magnitude of the input exceeding the threshold force,
following the first period, driving the oscillation voltage across the multilayer inductor during the haptic feedback period; and
pause reading electrical values from the series of drive and sense electrode pairs during the haptic feedback period; and
to resume reading the capacitance value from the sensor trace after completion of the haptic feedback period;
configured system.
상기 스프링 요소 어레이 및 상기 결합 플레이트는 통합된 금속 구조를 포함하고, 상기 통합된 금속 구조는,
상기 기판과 상기 샤시 사이에 배열되고;
공칭 평면을 정의하고; 및
상기 일련의 개별 편향 스페이서 위치에 인접한 용량 결합 영역 어레이를 정의하고,
상기 스프링 요소 어레이에서, 각 스프링 요소는
상기 통합된 금속 구조로 형성되고;
상기 용량 결합 영역 어레이에서, 용량 결합 영역으로부터 연장되고; 및
상기 터치 센서 표면에 인가된 입력의 부재에 응답하여 상기 공칭 평면쪽으로 되돌아가도록 구성되고, 및
상기 일련의 센서 트레이스에서, 각 센서 트레이스는
상기 통합된 금속 구조의, 상기 용량 결합 영역 어레이에서, 인접한 용량 결합 영역에 용량적으로 결합하고; 및
상기 센서 트레이스에 근접한 상기 터치 센서 표면 상에서의 입력 인가에 응답하여 상기 인접한 용량 결합 영역쪽으로 이동하는,
시스템.According to claim 7,
The spring element array and the coupling plate include an integrated metal structure, the integrated metal structure comprising:
arranged between the substrate and the chassis;
define a nominal plane; and
defining an array of capacitive coupling regions adjacent to the series of individual deflection spacer locations;
In the spring element array, each spring element is
formed with the integrated metal structure;
in the capacitive coupling region array, extending from the capacitive coupling region; and
configured to return toward the nominal plane in response to an absence of input applied to the touch sensor surface; and
In the series of sensor traces, each sensor trace is
capacitively coupled to an adjacent capacitive coupling region in the array of capacitive coupling regions of the integrated metal structure; and
moving toward the adjacent capacitive coupling region in response to the application of an input on the touch sensor surface proximate the sensor trace;
system.
상기 스프링 요소 어레이에서, 제1 스프링 요소는 제1 시간에 상기 제1 스프링 요소에 근접한 상기 터치 센서 표면의 제1 영역에 인가된 터치 입력에 항복하고;
상기 터치 센서 표면의 상기 제1 영역에 인접한, 상기 센서 트레이스 어레이에서, 제1 센서 트레이스는 상기 입력의 힘 크기에 비례하는 거리 만큼, 상기 용량 결합 영역 어레이에서, 제1 용량 결합 영역쪽으로 이동하고; 및
상기 제어기는
상기 제1 시간에 상기 제1 센서 트레이스의 커패시턴스 값의 제1 변화를 검출하고; 및
상기 커패시턴스 값의 제1 변화를 기반으로 하여 상기 입력의 상기 힘 크기를 해석하도록,
구성되는, 시스템.According to claim 7,
In the spring element array, a first spring element yields to a touch input applied to a first area of the touch sensor surface proximate to the first spring element at a first time;
in the array of sensor traces adjacent to the first area of the touch sensor surface, a first sensor trace moves towards a first capacitive coupling area in the array of capacitive coupling areas by a distance proportional to a force magnitude of the input; and
The controller
detect a first change in the capacitance value of the first sensor trace at the first time; and
to interpret the force magnitude of the input based on the first change in the capacitance value;
configured system.
상기 기판 위에 배열된 터치스크린을 더 포함하고, 상기 터치스크린은
디지털 디스플레이;
상기 디스플레이의 전체에 걸쳐 배열된 터치 센서; 및
상기 터치 센서 표면을 정의하고 상기 디스플레이 위에 배열된 커버 층을 포함하고, 및
상기 제어기는 상기 터치 센서 표면 상에서의 상기 입력을 검출하는 상기 터치스크린에 응답하여 상기 햅틱 피드백 주기 동안 상기 다층 인덕터의 전체에 걸쳐 상기 진동 전압을 구동하도록 구성되는,
시스템.According to claim 1,
Further comprising a touch screen arranged on the substrate, the touch screen
digital display;
a touch sensor arranged over the entirety of the display; and
a cover layer defining the touch sensor surface and arranged over the display; and
wherein the controller is configured to drive the oscillating voltage across the multilayer inductor during the haptic feedback period in response to the touchscreen detecting the input on the touch sensor surface.
system.
상기 기판은 최상 층(top layer)을 더 포함하고, 상기 최상 층은
상기 제2 층 반대쪽에 있는 상기 제1 층 위에 배열되고; 및
구동 및 감지 전극 쌍 어레이를 포함하고,
상기 터치 센서 표면을 정의하고 상기 최상 층 위에 배열된 커버 층을 더 포함하고, 및
상기 제어기는
상기 일련의 구동 및 감지 전극 쌍으로부터 일련의 전기 값을 판독하고;
상기 일련의 전기 값을 기반으로 하여 상기 터치 센서 표면 상에서의 상기 입력을 검출하고; 및
상기 터치 센서 표면 상에서의 상기 입력에 응답하여 상기 햅틱 피드백 주기 동안 상기 다층 인덕터의 전체에 걸쳐 상기 진동 전압을 구동하도록,
구성되는, 시스템.According to claim 1,
The substrate further comprises a top layer, the top layer comprising:
arranged above the first layer opposite the second layer; and
an array of driving and sensing electrode pairs;
further comprising a cover layer defining the touch sensor surface and arranged over the uppermost layer; and
The controller
read a series of electrical values from the series of drive and sense electrode pairs;
detect the input on the touch sensor surface based on the series of electrical values; and
drive the oscillating voltage across the multilayer inductor during the haptic feedback period in response to the input on the touch sensor surface;
configured system.
상기 제어기는
상기 일련의 구동 및 감지 전극 쌍으로부터, 구동 및 감지 전극 쌍 사이의 용량 결합을 나타내는, 일련의 전기 값을 판독하고; 및
상기 제1 위치에 근접한 구동 및 감지 전극 쌍의 서브세트 전체에 걸쳐 베이스라인 커패시턴스 값으로부터, 상기 일련의 전기 값에서, 전기 값의 서브세트의 편차를 기반으로 하여 상기 터치 센서 표면 상의 제1 위치에서 상기 입력을 검출하도록,
구성되고; 및
중간 층을 더 포함하고, 상기 중간 층은
상기 제1 층과 상기 최상 층 사이에 삽입되고; 및
상기 제어기에 의해 진동 전압으로 구동될 때 상기 다층 인덕터에 의해 생성된 전기적 잡음으로부터 상기 일련의 구동 및 감지 전극 쌍을 차폐하도록 구성된 전기 차폐를 정의하는 연속적인 트레이스 영역을 포함하는,
시스템.According to claim 12,
The controller
read a series of electrical values from the series of drive and sense electrode pairs, representative of capacitive coupling between the drive and sense electrode pairs; and
at a first location on the touch sensor surface based on a deviation of the subset of electrical values, in the series of electrical values, from a baseline capacitance value across a subset of drive and sense electrode pairs proximate to the first location; to detect the input;
made up; and
further comprising an intermediate layer, wherein the intermediate layer comprises
inserted between the first layer and the uppermost layer; and
a continuous trace region defining an electrical shield configured to shield the series of drive and sense electrode pairs from electrical noise generated by the multilayer inductor when driven by the controller to an oscillating voltage;
system.
상기 제1 나선형 트레이스는 상기 제1 층 내에서 시계 방향으로 안쪽을 향해 나선형인 제1 평면 코일을 정의하고; 및
상기 제2 나선형 트레이스는 상기 제2 층 내에서 반시계 방향으로 바깥쪽을 향해 나선형이고 상기 제1 나선형 트레이스와 협력하여 상기 다층 인덕터의 중심에 대해 공통 방향으로 전류를 흐르게 하는 제2 평면 코일을 정의하는, 시스템.According to claim 1,
the first helical trace defines a first planar coil that spirals inward in a clockwise direction within the first layer; and
The second helical trace defines a second planar coil that spirals outward in a counterclockwise direction within the second layer and cooperates with the first helical trace to cause current to flow in a common direction about the center of the multilayer inductor. do, the system.
상기 제1 나선형 트레이스는 상기 제1 층 내에서 상기 제1 단부에서부터, 상기 제1 나선형 트레이스의 주변에서 끝나는, 상기 제2 단부까지 바깥쪽을 향해 나선형인 제1 평면 코일을 정의하고;
상기 제2 나선형 트레이스는 상기 제2 층 내에서, 상기 제2 나선형 트레이스의 주변에 근접한 상기 제2 단부에 결합된 상기 제3 단부에서부터 상기 제2 나선형 트레이스의 중심에 근접하게 끝나는 상기 제4 단부까지 안쪽을 향해 나선형인 제2 평면 코일을 정의하고;
상기 제1 층은 제3 평면 코일을 정의하는 제3 나선형 트레이스를 더 포함하고, 상기 제3 평면 코일은
제5 단부 및 제6 단부를 포함하고;
상기 제1 나선형 트레이스에 평행하고; 및
상기 제1 층 내에서 상기 제5 단부에서부터, 상기 제1 나선형 트레이스의 상기 제1 단부에 결합되고 상기 제2 나선형 트레이스의 중심에 근접하게 끝나고, 상기 제1 나선형 트레이스의 주변에서 끝나는, 상기 제6 단부까지 안쪽을 향해 나선형이고; 및
상기 제어기는 상기 터치 센서 표면 상에서의 상기 입력에 응답하여 상기 햅틱 피드백 주기 동안 상기 제2 나선형 트레이스의 상기 제4 단부 및 상기 제3 나선형 트레이스의 상기 제6 단부 전체에 걸쳐 상기 진동 전압을 구동하는,
시스템.According to claim 1,
the first helical trace defines a first planar coil that spirals outward within the first layer from the first end to the second end, ending at a periphery of the first helical trace;
The second helical trace extends within the second layer from the third end coupled to the second end proximate the periphery of the second helical trace to the fourth end ending proximate the center of the second helical trace. defining a second planar coil that spirals inwards;
The first layer further includes a third helical trace defining a third planar coil, the third planar coil comprising:
a fifth end and a sixth end;
parallel to the first helical trace; and
The sixth helical trace coupled to the first end of the first helical trace, ending proximate the center of the second helical trace, and ending at the periphery of the first helical trace, from the fifth end in the first layer. spiral inward to the end; and
wherein the controller drives the oscillating voltage across the fourth end of the second helical trace and the sixth end of the third helical trace during the haptic feedback period in response to the input on the touch sensor surface.
system.
상기 제1 층은 제3 나선형 트레이스를 더 포함하고, 상기 제3 나선형 트레이스는
상기 제1 나선형 트레이스에 인접해 있고;
상기 제2 방향으로 감기고; 및
제5 단부 및 제6 단부를 정의하고 - 상기 제5 단부는 상기 제1 나선형 트레이스의 상기 제1 단부에 전기적으로 결합됨 -;
상기 제2 층은 제4 나선형 트레이스를 더 포함하고, 상기 제4 나선형 트레이스는
상기 제2 나선형 트레이스에 인접해 있고;
상기 제1 방향으로 감기고;
제7 단부 및 제8 단부를 정의하고 - 상기 제7 단부는 상기 제3 나선형 트레이스의 상기 제6 단부에 전기적으로 결합됨 -; 및
상기 제1 나선형 트레이스, 상기 제2 나선형 트레이스 및 상기 제3 나선형 트레이스와 협력하여 상기 다층 인덕터를 형성하고; 및
상기 제어기는, 상기 터치 센서 표면 상에서의 상기 입력에 응답하여, 상기 제4 나선형 트레이스의 상기 제8 단부 및 상기 제2 나선형 트레이스의 상기 제4 단부 전체에 걸쳐 상기 진동 전압을 구동하여,
상기 제1 자기 요소 및 상기 제2 자기 요소와 상기 다층 인덕터 사이에 교번 자기 결합을 유도하고; 및
상기 제1 자기 요소 및 상기 제2 자기 요소를 기준으로 상기 기판을 진동시키도록,
구성되는, 시스템.According to claim 1,
The first layer further comprises a third helical trace, the third helical trace comprising:
adjacent to the first helical trace;
winding in the second direction; and
defining a fifth end and a sixth end, the fifth end being electrically coupled to the first end of the first helical trace;
The second layer further comprises a fourth helical trace, the fourth helical trace comprising:
adjacent to the second helical trace;
winding in the first direction;
defining a seventh end and an eighth end, the seventh end electrically coupled to the sixth end of the third helical trace; and
forming the multilayer inductor in cooperation with the first spiral trace, the second spiral trace, and the third spiral trace; and
wherein the controller, in response to the input on the touch sensor surface, drives the oscillating voltage across the eighth end of the fourth helical trace and the fourth end of the second helical trace;
induce an alternating magnetic coupling between the first magnetic element and the second magnetic element and the multilayer inductor; and
vibrate the substrate relative to the first magnetic element and the second magnetic element;
configured system.
상기 기판은 제3 층 및 바닥 층을 더 포함하고,
상기 제3 층은
상기 제1 층 반대쪽에 있는 상기 제2 층 아래에 배열되고; 및
제3 나선형 트레이스를 포함하고, 상기 제3 나선형 트레이스는
상기 제1 방향으로 감기고; 및
제5 단부 및 제6 단부를 정의하고 - 상기 제5 단부는 상기 제2 나선형 트레이스의 상기 제4 단부에 전기적으로 결합됨 -, 및
상기 바닥 층은
상기 제2 층 반대쪽에 있는 상기 제3 층 아래에 배열되고; 및
제4 나선형 트레이스를 포함하고, 상기 제4 나선형 트레이스는
상기 제2 방향으로 감기고;
제7 단부 및 제8 단부를 정의하고 - 상기 제7 단부는 상기 제3 나선형 트레이스의 상기 제6 단부에 전기적으로 결합됨 -; 및
상기 제1 나선형 트레이스, 상기 제2 나선형 트레이스 및 상기 제3 나선형 트레이스와 협력하여 상기 다층 인덕터를 형성하고, 및
상기 제어기는 상기 터치 센서 표면 상에서의 상기 입력에 응답하여, 상기 제1 나선형 트레이스의 상기 제1 단부 및 상기 제4 나선형 트레이스의 상기 제8 단부 전체에 걸쳐 상기 진동 전압을 구동하여,
상기 제1 자기 요소 및 상기 제2 자기 요소와 상기 다층 인덕터 사이에 교번 자기 결합을 유도하고; 및
상기 제1 자기 요소 및 상기 제2 자기 요소를 기준으로 상기 기판 및 상기 커버 층을 진동시키도록,
구성되는, 시스템.According to claim 1,
the substrate further comprises a third layer and a bottom layer;
The third layer is
arranged under the second layer opposite the first layer; and
a third helical trace, the third helical trace comprising:
winding in the first direction; and
defining a fifth end and a sixth end, the fifth end electrically coupled to the fourth end of the second helical trace; and
the bottom layer
arranged below the third layer opposite the second layer; and
a fourth helical trace, the fourth helical trace comprising:
winding in the second direction;
defining a seventh end and an eighth end, the seventh end electrically coupled to the sixth end of the third helical trace; and
forming the multi-layer inductor in cooperation with the first helical trace, the second helical trace, and the third helical trace; and
wherein the controller drives the oscillating voltage across the first end of the first helical trace and the eighth end of the fourth helical trace in response to the input on the touch sensor surface;
induce an alternating magnetic coupling between the first magnetic element and the second magnetic element and the multilayer inductor; and
vibrate the substrate and the cover layer relative to the first magnetic element and the second magnetic element;
configured system.
기판, 일련의 편향 스페이서, 스프링 요소 어레이, 제1 자기 요소 및 제어기를 포함하고,
상기 기판은 통합된 구조를 정의하고, 제1 층 및 바닥 층을 포함하고,
상기 제1 층은 제1 나선형 트레이스를 포함하고, 상기 제1 나선형 트레이스는
제1 방향으로 감기고; 및
제1 단부 및 제2 단부를 정의하고,
상기 바닥 층은
상기 제1 층 아래에 배열되고; 및
제2 나선형 트레이스를 포함하고, 상기 제2 나선형 트레이스는
상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 감기고;
제3 단부 및 제4 단부를 정의하고 - 상기 제3 단부는 상기 제1 나선형 트레이스의 상기 제2 단부에 전기적으로 결합됨 -; 및
상기 제1 나선형 트레이스와 협력하여 일차 축을 정의하는 다층 인덕터를 형성하고,
상기 일련의 편향 스페이서의 각 편향 스페이서는 상기 기판의 상기 바닥 층 상의, 일련의 개별 편향 스페이서 위치에서, 개별 편향 스페이서 위치 위에 배열되고,
상기 스프링 요소 어레이는
컴퓨팅 장치의 샤시에 상기 일련의 편향 스페이서를 결합하고;
상기 샤시 상에서 상기 기판을 지지하고; 및
상기 기판의 진동에 항복하도록 구성되고.
상기 제1 자기 요소는
상기 기판 아래의 상기 샤시에 배열되고;
상기 다층 인덕터에 직면하는 제1 극성을 정의하고; 및
상기 다층 인덕터의 상기 일차 축에 평행하게 연장되고, 및
상기 제어기는 상기 기판 위에 배열된 터치 센서 표면 상에서의 입력에 응답하여, 햅틱 피드백 주기 동안 상기 다층 인덕터 전체에 걸쳐 진동 전압을 구동하여,
상기 제1 자기 요소와 상기 다층 인덕터 사이에 교번 자기 결합을 유도하고; 및
상기 일련의 스프링 요소에 대해 및 상기 제1 자기 요소를 기준으로 상기 기판을 진동시키도록,
구성되는, 시스템.As a system,
a substrate, a series of deflection spacers, an array of spring elements, a first magnetic element and a controller;
The substrate defines an integrated structure and includes a first layer and a bottom layer,
The first layer includes a first helical trace, the first helical trace comprising
wound in a first direction; and
defining a first end and a second end;
the bottom layer
arranged below the first layer; and
a second helical trace, the second helical trace comprising:
winding in a second direction opposite to the first direction;
defining a third end and a fourth end, the third end electrically coupled to the second end of the first helical trace; and
forming a multilayer inductor defining a primary axis in cooperation with the first helical trace;
each deflection spacer of the series of deflection spacers is arranged over an individual deflection spacer location, at a series of individual deflection spacer locations, on the bottom layer of the substrate;
The spring element array is
coupling the series of deflection spacers to a chassis of a computing device;
supporting the substrate on the chassis; and
configured to yield to vibration of the substrate.
The first magnetic element is
arranged on the chassis below the substrate;
define a first polarity facing the multilayer inductor; and
extends parallel to the primary axis of the multilayer inductor; and
wherein the controller drives an oscillating voltage across the multilayer inductor during a haptic feedback period in response to an input on a touch sensor surface arranged over the substrate;
induce an alternating magnetic coupling between the first magnetic element and the multilayer inductor; and
to oscillate the substrate relative to the series of spring elements and relative to the first magnetic element;
configured system.
상기 기판은 바닥 층을 더 포함하고, 상기 바닥 층은
상기 바닥 층 반대쪽에 있는 상기 제1 층 위에 배열되고; 및
제3 나선형 트레이스를 포함하고, 상기 제3 나선형 트레이스는
상기 제2 방향으로 감기고;
제5 단부 및 제6 단부를 정의하고 - 상기 제5 단부는 상기 제1 나선형 트레이스의 상기 제1 단부에 전기적으로 결합됨 -; 및
상기 제1 나선형 트레이스 및 상기 제2 나선형 트레이스와 협력하여 상기 다층 인덕터를 형성하는,
시스템.According to claim 18,
The substrate further comprises a bottom layer, the bottom layer comprising:
arranged above the first layer opposite the bottom layer; and
a third helical trace, the third helical trace comprising:
winding in the second direction;
defining a fifth end and a sixth end, the fifth end being electrically coupled to the first end of the first helical trace; and
Forming the multilayer inductor in cooperation with the first helical trace and the second helical trace,
system.
상기 바닥 층은 상기 일련의 개별 편향 스페이서 위치에 배열된 일련의 센서 트레이스를 더 포함하고,
결합 플레이트를 더 포함하고, 상기 결합 플레이트는
상기 스프링 요소 어레이에 인접한 상기 샤시에 결합하고; 및
상기 결합 플레이트쪽으로의 상기 기판의 변위에 응답하여 상기 일련의 센서 트레이스의 캐패시턴스 값에 영향을 미치도록,
구성되고; 및
상기 제어기는
상기 일련의 센서 트레이스로부터 커패시턴스 값을 판독하고;
상기 일련의 센서 트레이스로부터 판독된 커패시턴스 값을 기반으로 하여 상기 터치 센서 표면에 인가된 상기 입력의 힘 크기를 해석하고; 및
임계 힘을 초과하는 상기 입력의 상기 힘 크기에 응답하여 상기 햅틱 피드백 주기 동안 상기 다층 인덕터 전체에 걸쳐 상기 진동 전압을 구동하도록,
더 구성되는, 시스템.According to claim 18,
said bottom layer further comprising a series of sensor traces arranged at said series of individual deflection spacer locations;
Further comprising a coupling plate, wherein the coupling plate
engages the chassis adjacent to the spring element array; and
to affect the capacitance values of the series of sensor traces in response to displacement of the substrate toward the coupling plate;
made up; and
The controller
read capacitance values from the series of sensor traces;
interpret the force magnitude of the input applied to the touch sensor surface based on the capacitance values read from the series of sensor traces; and
drive the oscillating voltage across the multilayer inductor during the haptic feedback period in response to the force magnitude of the input exceeding a threshold force;
The system, which is further configured.
기판, 커버 층, 제1 자기 요소, 제2 자기 요소 및 제어기를 포함하고,
상기 기판은 통합된 구조를 정의하고 최상 층, 제1 층 및 제2 층을 포함하고,
상기 최상 층은 구동 및 감지 전극 쌍 어레이를 포함하고;
상기 제1 층은
상기 최상 층 아래에 배열되고; 및
제1 나선형 트레이스를 포함하고, 상기 제1 나선형 트레이스는
제1 방향으로 감기고; 및
제1 단부 및 제2 단부를 정의하고, 및
상기 제2 층은
상기 최상 층 반대쪽에 있는 상기 제1 층 아래에 배열되고; 및
제2 나선형 트레이스를 포함하고, 상기 제2 나선형 트레이스는
상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 감기고;
제3 단부 및 제4 단부를 정의하고 - 상기 제3 단부는 상기 제1 나선형 트레이스의 상기 제2 단부에 전기적으로 결합됨 -; 및
상기 제1 나선형 트레이스와 협력하여 일차 축 및 이차 축을 정의하는 다층 인덕터를 형성하고,
상기 커버 층은 상기 최상 층 위에 배열되고 터치 센서 표면을 정의하고;
상기 제1 자기 요소는
상기 기판 아래에 배열되고;
상기 다층 인덕터에 직면하는 제1 극성을 정의하고;
상기 다층 인덕터의 상기 일차 축을 따라 연장되고; 및
상기 다층 인덕터의 상기 일차 축의 제1 측면 상에 베열되고,
상기 제2 자기 요소는
상기 제1 자기 요소에 인접한 상기 기판 아래에 배열되고;
상기 다층 인덕터에 직면한, 상기 제1 극성과 반대인, 제2 극성을 정의하고;
상기 다층 인덕터의 상기 일차 축을 따라 연장되고; 및
상기 다층 인덕터의 상기 일차 축의 제2 측면 상에 배열되고,
상기 제어기는
상기 일련의 구동 및 감지 전극 쌍으로부터 일련의 전기 값을 판독하고;
상기 일련의 전기 값을 기반으로 하여 상기 터치 센서 표면 상에서의 제1 입력을 검출하고;
상기 제1 입력을 검출하는 단계에 응답하여, 햅틱 피드백 주기 동안 상기 다층 인덕터 전체에 걸쳐 진동 전압을 구동하여,
상기 제1 자기 요소 및 상기 제2 자기 요소와 상기 다층 인덕터 사이에 교류 자기 결합을 유도하고; 및
상기 제1 자기 요소 및 상기 제2 자기 요소를 기준으로 상기 기판 및 상기 커버 층을 진동시키도록,
구성되는, 시스템.As a system,
a substrate, a cover layer, a first magnetic element, a second magnetic element and a controller;
the substrate defines an integrated structure and includes a top layer, a first layer and a second layer;
the uppermost layer contains an array of driving and sensing electrode pairs;
The first layer is
arranged below the uppermost layer; and
a first helical trace, the first helical trace comprising:
wound in a first direction; and
define a first end and a second end; and
the second layer is
arranged below the first layer opposite the uppermost layer; and
a second helical trace, the second helical trace comprising:
winding in a second direction opposite to the first direction;
defining a third end and a fourth end, the third end electrically coupled to the second end of the first helical trace; and
forming a multilayer inductor defining a primary axis and a secondary axis in cooperation with the first helical trace;
the cover layer is arranged over the top layer and defines a touch sensor surface;
The first magnetic element is
arranged under the substrate;
define a first polarity facing the multilayer inductor;
extends along the primary axis of the multilayer inductor; and
arranged on a first side of the primary axis of the multilayer inductor;
The second magnetic element is
arranged under the substrate adjacent to the first magnetic element;
define a second polarity, opposite the first polarity, facing the multilayer inductor;
extends along the primary axis of the multilayer inductor; and
arranged on a second side of the primary axis of the multilayer inductor;
The controller
read a series of electrical values from the series of drive and sense electrode pairs;
detect a first input on the touch sensor surface based on the series of electrical values;
in response to detecting the first input, driving an oscillating voltage across the multilayer inductor during a haptic feedback period;
induce alternating magnetic coupling between the first magnetic element and the second magnetic element and the multilayer inductor; and
vibrate the substrate and the cover layer relative to the first magnetic element and the second magnetic element;
configured system.
상기 제1 나선형 트레이스는 상기 제1 층 내에서 시계 방향으로 안쪽을 향해 나선형인 제1 평면 코일을 정의하고; 및
상기 제2 나선형 트레이스는 상기 제2 층 내에서 반시계 방향으로 바깥쪽을 향해 나선형이고, 상기 제1 나선형 트레이스와 협력하여 상기 다층 인덕터 중심에 대해 공통 방향으로 전류를 흐르게 하는 제2 평면 코일을 정의하는 시스템.According to claim 21,
the first helical trace defines a first planar coil that spirals inward in a clockwise direction within the first layer; and
The second helical trace spirals outward in a counter-clockwise direction within the second layer and defines a second planar coil that cooperates with the first helical trace to cause current to flow in a common direction about the center of the multilayer inductor. system to do.
상기 제1 나선형 트레이스는 상기 제1 층 내에서 상기 제1 단부에서부터, 상기 제1 나선형 트레이스의 주변에서 끝나는 상기 제2 단부까지 바깥쪽을 향해 나선형인 제1 평면 코일을 정의하고;
상기 제2 나선형 트레이스는 상기 제2 층 내에서, 상기 제2 나선형 트레이스의 주변에 근접한 상기 제2 단부에 결합된 상기 제3 단부에서부터, 상기 제2 나선형 트레이스의 중심에 근접하게 끝나는 상기 제4 단부까지 안쪽을 향해 나선형인 제2 평면 코일을 정의하고;
상기 제1 층은 제3 평면 코일을 정의하는 제3 나선형 트레이스를 더 포함하고, 상기 제3 나선형 트레이스는
제5 단부 및 제6 단부를 포함하고;
상기 제1 나선형 트레이스에 평행하고; 및
상기 제1 층 내에서 상기 제5 단부에서부터 상기 제6 단부까지 안쪽을 향해 나선형이고, 상기 제6 단부는 상기 제1 나선형 트레이스의 상기 제1 단부에 결합되고 상기 제2 나선형 트레이스의 중심에 근접하게 끝나고, 상기 제6 단부는 상기 제1 나선형 트레이스의 주변에서 끝나고; 및
상기 제어기는 상기 제1 입력을 검출하는 단계에 응답하여 상기 햅틱 피드백 주기 동안 상기 제2 나선형 트레이스의 상기 제4 단부 및 상기 제3 나선형 트레이스의 상기 제6 단부 전체에 걸쳐 상기 진동 전압을 구동하는, 시스템.According to claim 21,
the first helical trace defines a first planar coil that spirals outward within the first layer from the first end to the second end ending at a periphery of the first helical trace;
The second helical trace extends within the second layer from the third end coupled to the second end proximate the periphery of the second helical trace to the fourth end proximate the center of the second helical trace. define a second planar coil helical inward to ;
The first layer further comprises a third helical trace defining a third planar coil, the third helical trace comprising:
a fifth end and a sixth end;
parallel to the first helical trace; and
spirals inwardly within the first layer from the fifth end to the sixth end, the sixth end being joined to the first end of the first helical trace and proximal to the center of the second helical trace; and the sixth end ends at the periphery of the first helical trace; and
wherein the controller drives the oscillating voltage across the fourth end of the second helical trace and the sixth end of the third helical trace during the haptic feedback period in response to detecting the first input. system.
상기 제1 층은 제3 나선형 트레이스를 더 포함하고, 상기 제3 나선형 트레이스는
상기 제1 나선형 트레이스에 인접하고;
상기 제2 방향으로 감기고; 및
제5 단부 및 제6 단부를 정의하고 - 상기 제5 단부는 상기 제1 나선형 트레이스의 상기 제1 단부에 전기적으로 결합됨 -,
상기 제2 층은 제4 나선형 트레이스를 더 포함하고, 상기 제4 나선형 트레이스는
상기 제2 나선형 트레이스에 인접하고;
상기 제1 방향으로 감기고;
제7 단부 및 제8 단부를 정의하고 - 상기 제7 단부는 상기 제3 나선형 트레이스의 상기 제6 단부에 전기적으로 결합됨 -, 및
상기 제1 나선형 트레이스, 상기 제2 나선형 트레이스 및 상기 제3 나선형 트레이스와 협력하여 상기 다층 인적터를 형성하고, 및
상기 제어기는, 상기 제1 입력을 검출하는 단계에 응답하여, 상기 제2 나선형 트레이스의 상기 제4 단부 및 상기 제4 나선형 트레이스의 상기 제8 단부 전체에 걸쳐 상기 진동 전압을 구동하여,
상기 제1 자기 요소 및 상기 제2 자기 요소와 상기 다층 인덕터 사이에 교번 자기 결합을 유도하고; 및
상기 제1 자기 요소 및 상기 제2 자기 요소를 기준으로 상기 커버 층 및 상기 기판을 진동시키도록,
구성되는, 시스템.According to claim 21,
The first layer further comprises a third helical trace, the third helical trace comprising:
adjacent to the first helical trace;
winding in the second direction; and
defining a fifth end and a sixth end, the fifth end being electrically coupled to the first end of the first helical trace;
The second layer further comprises a fourth helical trace, the fourth helical trace comprising:
adjacent to the second helical trace;
winding in the first direction;
defining a seventh end and an eighth end, the seventh end electrically coupled to the sixth end of the third helical trace; and
forming the multi-layered contact area in cooperation with the first helical trace, the second helical trace, and the third helical trace; and
wherein the controller, in response to detecting the first input, drives the oscillating voltage across the fourth end of the second helical trace and the eighth end of the fourth helical trace;
induce an alternating magnetic coupling between the first magnetic element and the second magnetic element and the multilayer inductor; and
vibrate the cover layer and the substrate relative to the first magnetic element and the second magnetic element;
configured system.
상기 제1 자기 요소는 상기 제1 나선형 트레이스 및 상기 제2 나선형 트레이스 아래에 배열되고;
상기 제2 자기 요소는 상기 제3 나선형 트레이스 및 상기 제4 나선형 트레이스 아래에 배열되고; 및
상기 제어기는, 상기 제1 입력을 검출하는 단계에 응답하여, 상기 터치 센서 표면에 수직으로 상기 커버 층 및 상기 기판을 진동시키기 위해 상기 제2 나선형 트레이스의 상기 제4 단부 및 상기 제4 나선형 트레이스의 상기 제8 단부 전체에 걸쳐 상기 진동 전압을 구동하도록 구성되는, 시스템.According to claim 24,
the first magnetic element is arranged below the first helical trace and the second helical trace;
the second magnetic element is arranged below the third helical trace and the fourth helical trace; and
The controller, in response to detecting the first input, controls the control of the fourth end of the second helical trace and the fourth helical trace to vibrate the cover layer and the substrate perpendicular to the touch sensor surface. and drive the oscillating voltage across the eighth end.
상기 제1 자기 요소는 상기 제1 나선형 트레이스 및 상기 제2 나선형 트레이스 아래에 배열되고;
상기 제2 자기 요소는 상기 제3 나선형 트레이스 및 상기 제4 나선형 트레이스 아래에 배열되고;
제3 자기 요소 및 제2 자기 요소를 더 포함하고,
상기 제3 자기 요소는
상기 제1 자기 요소에 인접한 상기 제1 나선형 트레이스 및 상기 제2 나선형 트레이스 아래에 배열되고; 및
상기 다층 인덕터에 직면하는 상기 제2 극성을 정의하고; 및
상기 제2 자기 요소는
상기 제2 자기 요소에 인접한 상기 제3 나선형 트레이스 및 상기 제4 나선형 트레이스 아래에 배열되고; 및
상기 다층 인덕터에 직면하는 상기 제1 극성을 정의하고; 및
상기 제어기는, 상기 제1 입력을 검출하는 단계에 응답하여, 상기 제2 나선형 트레이스의 상기 제4 단부 및 상기 제4 나선형 트레이스의 상기 제8 단부 전체에 걸쳐 상기 진동 전압을 구동하여,
상기 제1 나선형 트레이스, 상기 제2 나선형 트레이스, 상기 제1 자기 요소 및 상기 제3 나선형 트레이스 사이에 교번 자기 결합을 유도하고;
상기 제3 나선형 트레이스, 상기 제4 나선형 트레이스, 상기 제3 자기 요소 및 상기 제4 나선형 트레이스 사이에 교번 자기 결합을 유도하고; 및
상기 터치 센서 표면에 평행하게 상기 커버 층 및 상기 기판을 진동시키도록,
구성되는, 시스템.According to claim 24,
the first magnetic element is arranged below the first helical trace and the second helical trace;
the second magnetic element is arranged below the third helical trace and the fourth helical trace;
further comprising a third magnetic element and a second magnetic element;
The third magnetic element is
arranged under the first helical trace and the second helical trace adjacent to the first magnetic element; and
define the second polarity facing the multilayer inductor; and
The second magnetic element is
arranged below the third helical trace and the fourth helical trace adjacent to the second magnetic element; and
define the first polarity facing the multilayer inductor; and
wherein the controller, in response to detecting the first input, drives the oscillating voltage across the fourth end of the second helical trace and the eighth end of the fourth helical trace;
induce an alternating magnetic coupling between the first helical trace, the second helical trace, the first magnetic element and the third helical trace;
induce an alternating magnetic coupling between the third helical trace, the fourth helical trace, the third magnetic element and the fourth helical trace; and
to vibrate the cover layer and the substrate parallel to the touch sensor surface;
configured system.
상기 기판은 제3 층 및 바닥 층을 더 포함하고,
상기 제3 층은
상기 제1 층 반대쪽에 있는 상기 제2 층 아래에 배열되고; 및
제3 나선형 트레이스를 포함하고, 상기 제3 나선형 트레이스는
상기 제1 방향으로 감기고; 및
제5 단부 및 제6 단부를 정의하고 - 상기 제5 단부는 상기 제2 나선형 트레이스의 상기 제4 단부에 전기적으로 결합됨 -,
상기 바닥 층은
상기 제2 층 반대쪽에 있는 상기 제3 층 아래에 배열되고; 및
제4 나선형 트레이스를 포함하고, 상기 제4 나선형 트레이스는
상기 제2 방향으로 감기고;
제7 단부 및 제8 단부를 정의하고 - 상기 제7 단부는 상기 제3 나선형 트레이스의 상기 제6 단부에 전기적으로 결합됨 -; 및
상기 제1 나선형 트레이스, 제2 나선형 트레이스 및 제3 나선형 트레이스와 협력하여 상기 다층 인덕터를 형성하고, 및
상기 제어기는, 상기 제1 입력을 검출하는 단계에 응답하여, 상기 제1 나선형 트레이스의 상기 제1 단부 및 상기 제4 나선형 트레이스의 상기 제8 단부 전체에 걸쳐 상기 진동 전압을 구동하여,
상기 제1 자기 요소 및 상기 제2 자기 요소와 상기 다층 인덕터 사이에 교번 자기 결합을 유도하고; 및
상기 제1 자기 요소 및 상기 제2 자기 요소를 기준으로 상기 기판 및 상기 커버 층을 진동시키도록,
구성되는, 시스템.According to claim 21,
the substrate further comprises a third layer and a bottom layer;
The third layer is
arranged under the second layer opposite the first layer; and
a third helical trace, the third helical trace comprising:
winding in the first direction; and
defining a fifth end and a sixth end, the fifth end being electrically coupled to the fourth end of the second helical trace;
the bottom layer
arranged below the third layer opposite the second layer; and
a fourth helical trace, the fourth helical trace comprising:
winding in the second direction;
defining a seventh end and an eighth end, the seventh end electrically coupled to the sixth end of the third helical trace; and
cooperate with the first helical trace, the second helical trace, and the third helical trace to form the multilayer inductor; and
wherein the controller, in response to detecting the first input, drives the oscillating voltage across the first end of the first helical trace and the eighth end of the fourth helical trace;
induce an alternating magnetic coupling between the first magnetic element and the second magnetic element and the multilayer inductor; and
vibrate the substrate and the cover layer relative to the first magnetic element and the second magnetic element;
configured system.
상기 제1 나선형 트레이스는
상기 일차 축을 따르는 제1 길이; 및
상기 이차 축을 따르는, 상기 제1 길이 미만의, 제1 폭을,
정의하고,
상기 제1 자기 요소는
상기 제1 길이와 비슷하고 상기 일차 축으로부터 오프셋되고 평행한 제2 길이; 및
상기 제1 폭의 거의 절반이고 상기 이차 축에 평행한 제2 폭을,
정의하고, 및
상기 제어기는, 상기 제1 입력을 검출하는 단계에 응답하여, 상기 터치 센서 표면에 수직으로 상기 커버 층 및 상기 기판을 진동시키기 위해 상기 다층 인덕터 전체에 걸쳐 상기 진동 전압을 구동하도록 구성되는, 시스템.According to claim 21,
The first helical trace is
a first length along the primary axis; and
a first width, less than the first length, along the secondary axis;
define,
The first magnetic element is
a second length comparable to the first length and parallel and offset from the primary axis; and
a second width substantially half of the first width and parallel to the secondary axis;
define, and
wherein the controller is configured to, in response to detecting the first input, drive the oscillating voltage across the multilayer inductor to oscillate the cover layer and the substrate perpendicular to the touch sensor surface.
힘 감지 층을 더 포함하고, 상기 힘 감지 층은
상기 커버 층과 상기 기판의 상기 최상 층 사이에 삽입되고;
상기 터치 센서 표면 상에서 힘의 국부 인가에 응답하여 상기 일련의 구동 및 감지 전극 쌍 전체에 걸쳐 접촉 저항의 국부 변화를 나타내고; 및
상기 제어기는
상기 일련의 구동 및 감지 전극 쌍으로부터, 구동 및 감지 전극 쌍 전체에 걸쳐 전기 저항을 나타내는, 상기 일련의 전기 값을 판독하고;
제1 위치에 근접한 구동 및 감지 전극 쌍의 서브세트 전체에 걸쳐 베이스라인 전기 값으로부터, 상기 일련의 전기 값의, 전기 값의 서브세트의 편차를 기반으로 하여 상기 터치 센서 표면 상의 상기 제1 위치에서 상기 제1 입력을 검출하고;
상기 편차의 크기를 기반으로 하여 상기 제1 입력의 힘 크기를 해석하고; 및
임계 입력 힘을 초과하는 상기 제1 입력의 상기 힘 크기에 응답하여 상기 햅틱 피드백 주기 동안 상기 다층 인덕터 전체에 걸쳐 상기 진동 전압을 구동하도록,
구성되는, 시스템.According to claim 21,
Further comprising a force sensing layer, the force sensing layer comprising:
interposed between the cover layer and the uppermost layer of the substrate;
exhibit a local change in contact resistance across the series of drive and sense electrode pairs in response to a local application of force on the touch sensor surface; and
The controller
read the series of electrical values from the series of drive and sense electrode pairs, representative of electrical resistance across the drive and sense electrode pairs;
at the first location on the touch sensor surface based on a deviation of the subset of electrical values of the series of electrical values from a baseline electrical value across a subset of drive and sense electrode pairs proximate the first location; detect the first input;
interpreting the force magnitude of the first input based on the magnitude of the deviation; and
drive the oscillating voltage across the multilayer inductor during the haptic feedback period in response to the force magnitude of the first input exceeding a threshold input force;
configured system.
상기 제어기는
상기 일련의 구동 및 감지 전극 쌍으로부터, 구동 및 감지 전극 쌍 사이의 용량 결합을 나타내는, 상기 일련의 전기 값을 판독하고; 및
제1 위치에 근접한 구동 및 감지 전극 쌍의 서브세트 전체에 걸쳐 베이스라인 커패시턴스 값으로부터, 상기 일련의 전기 값의, 전기 값의 서브세트의 편차를 기반으로 하여 상기 터치 센서 표면 상의 상기 제1 위치에서 상기 제1 입력을 검출하도록,
구성되고, 및
중간 층을 더 포함하고, 상기 중간 층은
상기 최상 층과 상기 제1 층 사이에 삽입되고; 및
상기 제어기에 의한 진동 전압으로 구동될 때 상기 다층 인덕터에 의해 생성된 전기적 잡음으로부터 상기 일련의 구동 및 감지 전극 쌍을 차폐하도록 구성된 전기 차폐를 정의하는 연속적인 트레이스 영역을 포함하는,
시스템.According to claim 21,
The controller
read the series of electrical values from the series of drive and sense electrode pairs, indicative of capacitive coupling between the drive and sense electrode pairs; and
at the first location on the touch sensor surface based on a deviation of the subset of electrical values of the series of electrical values from a baseline capacitance value across a subset of drive and sense electrode pairs proximate to the first location; to detect the first input;
consists of, and
further comprising an intermediate layer, wherein the intermediate layer comprises
inserted between the uppermost layer and the first layer; and
a continuous trace area defining an electrical shield configured to shield the series of drive and sense electrode pairs from electrical noise generated by the multilayer inductor when driven with an oscillating voltage by the controller;
system.
상기 최상 층은 제1 밀도로 그리드 어레이에 배열된 상기 구동 및 감지 전극 쌍 어레이를 포함하고;
상기 기판은 바닥 층을 더 포함하고, 상기 바닥 층은
상기 최상 층 반대쪽에 있는 상기 제2 층 아래에 배열되고; 및
상기 제1 밀도보다 작은 제2 밀도로 상기 기판 둘레에 근접하게 배치된 제2 일련의 센서 트레이스를 포함하고;
장치의 샤시 상에서 상기 기판을 지지하고 상기 제2 일련의 센서 트레이스에 결합된 일련의 편향 스페이서를 더 포함하고; 및
상기 제어기는
상기 일련의 구동 및 감지 전극 쌍으로부터, 구동 및 감지 전극 쌍 사이의 용량 결합을 나타내는, 상기 일련의 전기 값을 판독하고;
제1 위치에 근접한 구동 및 감지 전극 쌍의 서브세트 전체에 걸쳐 베이스라인 커패시턴스 값으로부터, 상기 일련의 전기 값의, 전기 값의 서브세트의 편차를 기반으로 하여 상기 터치 센서 표면 상의 상기 제1 위치에서 상기 제1 입력을 검출하고;
상기 제2 일련의 센서 트레이스로부터, 상기 제2 일련의 센서 트레이스에 대한 상기 일련의 편향 스페이서의 압축을 나타내는, 제2 일련의 전기 값을 판독하고;
상기 제2 일련의 전기 값을 기반으로 하여 상기 제1 입력의 힘 크기를 해석하고; 및
임계 입력 힘을 초과하는 상기 제1 입력의 상기 힘 크기에 응답하여 상기 햅틱 피드백 주기 동안 상기 다층 인덕터 전체에 걸쳐 상기 진동 전압을 구동하도록,
구성되는, 시스템.According to claim 21,
the uppermost layer includes the array of drive and sense electrode pairs arranged in a grid array at a first density;
The substrate further comprises a bottom layer, the bottom layer comprising:
arranged below the second layer opposite the uppermost layer; and
a second series of sensor traces disposed proximately around the substrate at a second density less than the first density;
a series of deflection spacers supporting the substrate on a chassis of the device and coupled to the second series of sensor traces; and
The controller
read the series of electrical values from the series of drive and sense electrode pairs, indicative of capacitive coupling between the drive and sense electrode pairs;
at the first location on the touch sensor surface based on a deviation of the subset of electrical values of the series of electrical values from a baseline capacitance value across a subset of drive and sense electrode pairs proximate to the first location; detect the first input;
read a second series of electrical values from the second series of sensor traces, indicative of compression of the series of deflection spacers relative to the second series of sensor traces;
interpret a force magnitude of the first input based on the second series of electrical values; and
drive the oscillating voltage across the multilayer inductor during the haptic feedback period in response to the force magnitude of the first input exceeding a threshold input force;
configured system.
상기 기판의 상기 제1 층은 상기 제1 나선형 트레이스로부터 오프셋되고 인접한 차폐 전극 트레이스를 더 포함하고; 및
상기 제어기는 상기 제2 일련의 센서 트레이스로부터 상기 제2 일련의 전기 값을 판독할 때 전기적 잡음으로부터 상기 제2 일련의 센서 트레이스를 차폐하기 위해 기준 전위로 상기 차폐 전극 트레이스 및 상기 제1 나선형 트레이스를 구동하는, 시스템.According to claim 31,
the first layer of the substrate further comprises a shield electrode trace adjacent and offset from the first helical trace; and
The controller sets the shielding electrode trace and the first helical trace as a reference potential to shield the second series of sensor traces from electrical noise when reading the second series of electrical values from the second series of sensor traces. driving system.
상기 일련의 편향 스페이서의, 각 편향 스페이서는 힘 감지 층을 포함하고, 상기 힘 감지 층은
상기 제2 일련의 센서 트레이스의 센서 트레이스 전체에 걸쳐 배열되고; 및
상기 기판에 대해 상기 편향 스페이서를 압축하는 상기 터치 센서 표면 상의 부하에 반응하여 상기 센서 트레이스 전체에 걸쳐 접촉 저항 변화를 나타내고, 및
상기 제어기는
상기 제2 일련의 센서 트레이스로부터, 전기 저항을 포함하는, 상기 제2 일련의 전기 값을 판독하고;
상기 제2 일련의 센서 트레이스 전체에 걸쳐 베이스라인 전기 값으로부터, 상기 제2 일련의 전기 값에서, 저항 값의 편차 크기를 기반으로 하여 상기 제1 입력의 상기 힘 크기를 해석하도록,
구성되는, 시스템.According to claim 31,
In the series of deflection spacers, each deflection spacer includes a force sensing layer, the force sensing layer comprising:
arranged across sensor traces of the second series of sensor traces; and
exhibit a change in contact resistance across the sensor trace in response to a load on the touch sensor surface compressing the deflection spacer against the substrate; and
The controller
read the second series of electrical values, including electrical resistance, from the second series of sensor traces;
interpret the force magnitude of the first input based on a magnitude of deviation of a resistance value, at the second series of electrical values, from a baseline electrical value across the second series of sensor traces;
configured system.
제1 기간 동안 스캔 주파수에서 상기 일련의 구동 및 감지 전극 쌍으로부터 전기 값을 판독하고;
상기 제1 기간 동안 상기 구동 및 감지 전극 쌍으로부터 판독된 상기 일련의 전기 값을 기반으로 하여 상기 제1 입력을 검출하는 단계에 응답하여, 상기 제1 기간 이후, 상기 햅틱 피드백 주기 동안 상기 다층 인덕터 전체에 걸쳐 상기 진동 전압을 구동하고;
상기 햅틱 피드백 주기 동안 상기 일련의 구동 및 감지 전극 쌍으로부터 전기 값을 판독하는 단계를 일시 중지하고; 및
상기 햅틱 피드백 주기 완료 후 상기 일련의 구동 및 감지 전극 쌍으로부터 전기 값을 판독하는 단계를 재개도록,
구성되는, 시스템.22. The method of claim 21, wherein the controller
read electrical values from the series of drive and sense electrode pairs at a scan frequency during a first period;
In response to detecting the first input based on the series of electrical values read from the drive and sense electrode pair during the first period, the entire multilayer inductor during the haptic feedback period after the first period drive the oscillating voltage across;
pause reading electrical values from the series of drive and sense electrode pairs during the haptic feedback period; and
to resume reading electrical values from the series of drive and sense electrode pairs after completion of the haptic feedback period;
configured system.
제1 기간 동안 스캔 주파수에서 상기 일련의 구동 및 감지 전극 쌍으로부터 전기 값을 판독하고;
상기 제1 기간 동안 상기 구동 및 감지 전극 쌍으로부터 판독된 상기 일련의 전기 값을 기반으로 하여 상기 제1 입력을 검출하는 단계에 응답하여, 상기 제1 기간 이후, 상기 햅틱 피드백 주기 동안 상기 다층 인덕터 전체에 걸쳐, 상기 스캔 주파수 미만의 피드백 주파수에서, 상기 진동 전압을 구동하고;
상기 햅틱 피드백 주기 동안, 상기 피드백 주파수에서 상기 다층 인덕터 전체에 걸친 전압 반전 사이에서, 상기 스캔 주파수에서 상기 일련의 구동 및 감지 전극으로부터 전기 값을 간헐적으로 판독하고; 및
상기 햅틱 피드백 주기 완료 후 상기 스캔 주파수에서 상기 일련의 구동 및 감지 전극 쌍으로부터 전기 값을 판독하도록,
구성되는 시스템.22. The method of claim 21, wherein the controller
read electrical values from the series of drive and sense electrode pairs at a scan frequency during a first period;
In response to detecting the first input based on the series of electrical values read from the drive and sense electrode pair during the first period, the entire multilayer inductor during the haptic feedback period after the first period driving the oscillating voltage at a feedback frequency less than the scan frequency over
intermittently read electrical values from the series of drive and sense electrodes at the scan frequency between voltage reversals across the multilayer inductor at the feedback frequency during the haptic feedback period; and
to read electrical values from the series of drive and sense electrode pairs at the scan frequency after completion of the haptic feedback period;
system to be configured.
상기 제1 자기 요소 및 상기 제2 자기 요소는 장치의 샤시 내의 공동에 배열되고; 및
일련의 스프링 요소를 더 포함하고, 상기 일련의 스프링 요소는
상기 제1 자기 요소 및 상기 제2 자기 요소 위에 배치된 상기 다층 인덕터와 함께 상기 공동 내에서 상기 기판을 지지하고;
상기 제1 자기 요소 및 상기 제2 자기 요소 위의 공칭 오프셋 거리에 상기 다층 인덕터를 배치하기 위해 상기 공동 내에서 상기 기판을 편향시키고; 및
상기 터치 센서 표면 상에서의 상기 제1 입력의 인가에 반응하여 압축함으로써,
상기 제1 자기 요소 및 상기 제2 자기 요소 위의, 상기 공칭 오프셋 거리 미만의, 제2 오프셋 거리에 상기 다층 인덕터를 배치하고; 및
상기 햅틱 피드백 주기 동안 상기 다층 인덕터, 상기 제1 자기 요소, 및 상기 제2 자기 요소 사이의 자기 결합을 증가시키도록,
구성되는, 시스템.According to claim 21,
the first magnetic element and the second magnetic element are arranged in a cavity within a chassis of a device; and
further comprising a series of spring elements, said series of spring elements comprising:
support the substrate within the cavity with the multilayer inductor disposed over the first magnetic element and the second magnetic element;
deflecting the substrate within the cavity to place the multilayer inductor at a nominal offset distance above the first magnetic element and the second magnetic element; and
by compressing in response to application of the first input on the touch sensor surface;
disposing the multilayer inductor at a second offset distance above the first magnetic element and the second magnetic element, less than the nominal offset distance; and
increase magnetic coupling between the multilayer inductor, the first magnetic element, and the second magnetic element during the haptic feedback period;
configured system.
상기 제1 자기 요소 및 상기 제2 자기 요소 위의, 400 ㎛ 내지 600 ㎛의, 상기 공칭 오프셋 거리에 상기 다층 인덕터를 배치하기 위해 상기 공동 내에서 상기 기판을 편향시키고; 및
상기 터치 센서 표면 전체에 걸쳐 800 g/㎜ 내지 1200 g/㎜의 스프링 상수를 생성하기 위해 협력하는 시스템.37. The method of claim 36, wherein the series of spring elements
deflecting the substrate within the cavity to place the multilayer inductor at the nominal offset distance, between 400 μm and 600 μm, above the first magnetic element and the second magnetic element; and
Systems that cooperate to create a spring constant of 800 g/mm to 1200 g/mm across the touch sensor surface.
기판, 일련의 편향 스페이서, 커버 층, 제1 자기 요소 및 제어기를 포함하고,
상기 기판은 통합된 구조를 정의하고, 제1 층, 제2 층 및 바닥 층을 포함하고,
상기 제1 층은 제1 나선형 트레이스를 포함하고, 상기 제1 나선형 트레이스는
제1 방향으로 감기고; 및
제1 단부 및 제2 단부를 정의하고,
상기 제2 층은
상기 제1 층 아래에 배열되고; 및
제2 나선형 트레이스를 포함하고, 상기 제2 나선형 트레이스는
상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 감기고;
제3 단부 및 제4 단부를 정의하고 - 상기 제3 단부는 상기 제1 나선형 트레이스의 상기 제2 단부에 전기적으로 결합됨 -; 및
상기 제1 나선형 트레이스와 협력하여 일차 축을 정의하는 다층 인덕터를 형성하고,
상기 바닥 층은
상기 제1 층 반대쪽에 있는 상기 제2 층 아래에 배열되고; 및
상기 기판의 둘레에 근접하게 배치된 일련의 센서 트레이스를 포함하고,
상기 일련의 편향 스페이서는 상기 제2 일련의 센서 트레이스에 결합되고 장치의 샤시 상에서 상기 기판을 지지하고,
상기 커버 층은 터치 센서 표면을 정의하고 상기 일련의 편향 스페이서 반대쪽에 있는 상기 기판 위에 배열되고,
상기 제1 자기 요소는
상기 기판 아래의 상기 샤시에 배열되고;
상기 다층 인덕터에 직면하는 제1 극성을 정의하고; 및
상기 다층 인덕터의 상기 일차 축에 평행하게 연장되고, 및
상기 제어기는
상기 일련의 센서 트레이스로부터 일련의 전기 값을 판독하고;
상기 일련의 전기 값을 기반으로 하여 상기 터치 센서 표면 상에서의 제1 입력의 힘 크기를 해석하고; 및
임계 힘을 초과하는 상기 힘 크기를 검출하는 단계에 응답하여, 햅틱 피드백 주기 동안 상기 다층 인덕터 전체에 걸쳐 진동 전압을 구동하여,
상기 다층 인덕터와 상기 제1 자기 요소 사이에 교번 자기 결합을 유도하고;
상기 제1 자기 요소를 기준으로 상기 커버 층 및 상기 기판을 진동시키도록,
구성되는, 시스템.As a system,
a substrate, a series of deflection spacers, a cover layer, a first magnetic element and a controller;
The substrate defines an integrated structure and includes a first layer, a second layer and a bottom layer,
The first layer includes a first helical trace, the first helical trace comprising
wound in a first direction; and
defining a first end and a second end;
the second layer is
arranged below the first layer; and
a second helical trace, the second helical trace comprising:
winding in a second direction opposite to the first direction;
defining a third end and a fourth end, the third end electrically coupled to the second end of the first helical trace; and
forming a multilayer inductor defining a primary axis in cooperation with the first helical trace;
the bottom layer
arranged under the second layer opposite the first layer; and
a series of sensor traces disposed proximate the periphery of the substrate;
the series of deflecting spacers is coupled to the second series of sensor traces and supports the substrate on a chassis of a device;
the cover layer defines a touch sensor surface and is arranged on the substrate opposite the series of deflection spacers;
The first magnetic element is
arranged on the chassis below the substrate;
define a first polarity facing the multilayer inductor; and
extends parallel to the primary axis of the multilayer inductor; and
The controller
read a series of electrical values from the series of sensor traces;
interpret the force magnitude of the first input on the touch sensor surface based on the series of electrical values; and
in response to detecting the force magnitude exceeding a threshold force, driving an oscillating voltage across the multilayer inductor during a haptic feedback period;
induce an alternating magnetic coupling between the multilayer inductor and the first magnetic element;
vibrate the cover layer and the substrate relative to the first magnetic element;
configured system.
상기 제1 나선형 트레이스는
상기 제1 나선형 트레이스의 둘레에 근접한 상기 제1 단부를 정의하고; 및
상기 제1 나선형 트레이스의 중심에 근접한 상기 제2 단부를 정의하고,
상기 제2 나선형 트레이스는
상기 제2 나선형 트레이스의 중심에 근접한 상기 제3 단부를 정의하고; 및
상기 제2 나선형 트레이스의 둘레에 근접한 상기 제4 단부를 정의하고, 및
상기 제2 나선형 트레이스의 상기 제3 단부는 상기 기판의 상기 제1 층을 통해 비아(via)에 의해 상기 제1 나선형 트레이스의 상기 제2 단부에 결합되는 시스템.39. The method of claim 38,
The first helical trace is
defining the first end proximal to the circumference of the first helical trace; and
defining the second end proximal to the center of the first helical trace;
The second helical trace is
defining the third end proximal to the center of the second helical trace; and
defining the fourth end proximal to the circumference of the second helical trace; and
wherein the third end of the second helical trace is coupled to the second end of the first helical trace by a via through the first layer of the substrate.
기판, 커버 층, 제1 자기 요소 및 제어기를 포함하고,
상기 기판은 제1 층, 제2 층, 및 센서 층을 포함하고,
상기 제1 층은 제1 방향으로 감긴 제1 나선형 트레이스를 포함하고;
상기 제2 층은
상기 제1 층 아래에 배열되고; 및
제2 나선형 트레이스를 포함하고, 상기 제2 나선형 트레이스는
상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 감기고;
상기 제1 층과 상기 제2 층 사이의 비아(via)에 의해 상기 제1 나선형 트레이스에 결합되고; 및
상기 제1 나선형 트레이스와 협력하여 다층 인덕터를 형성하고; 및
상기 센서 층은 구동 및 감지 전극 쌍 어레이를 포함하고,
상기 커버 층은 상기 기판 위에 배열되고 터치 센서 표면을 정의하고,
상기 제1 자기 요소는 상기 기판 아래에 배열되고 상기 다층 인덕터에 직면하는 제1 극성을 정의하고,
상기 제어기는
상기 일련의 구동 및 감지 전극 쌍으로부터 일련의 전기 값을 판독하고;
상기 일련의 전기 값을 기반으로 하여 상기 터치 센서 표면 상에서의 제1 입력을 검출하고; 및
상기 제1 입력을 검출하는 단계에 응답하여, 상기 다층 인덕터 전체에 걸쳐 진동 전압을 구동하여,
상기 다층 인덕터와 상기 제1 자기 요소 사이에 교번 자기 결합을 유도하고; 및
상기 제1 자기 요소를 기준으로 상기 커버 층 및 상기 기판을 진동시키도록,
구성되는, 시스템.As a system,
a substrate, a cover layer, a first magnetic element and a controller;
The substrate includes a first layer, a second layer, and a sensor layer,
the first layer includes a first helical trace wound in a first direction;
the second layer is
arranged below the first layer; and
a second helical trace, the second helical trace comprising:
winding in a second direction opposite to the first direction;
coupled to the first helical trace by a via between the first layer and the second layer; and
forming a multi-layer inductor in cooperation with the first helical trace; and
the sensor layer includes an array of driving and sensing electrode pairs;
the cover layer is arranged over the substrate and defines a touch sensor surface;
the first magnetic element is arranged below the substrate and defines a first polarity facing the multilayer inductor;
The controller
read a series of electrical values from the series of drive and sense electrode pairs;
detect a first input on the touch sensor surface based on the series of electrical values; and
In response to detecting the first input, driving an oscillating voltage across the multilayer inductor,
induce an alternating magnetic coupling between the multilayer inductor and the first magnetic element; and
vibrate the cover layer and the substrate relative to the first magnetic element;
configured system.
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