(57)【要約】      （修正有）【課題】力センサを含み入力の力も検出する入力デバイスに提供する。【解決手段】入力デバイスは、電子デバイス内に一体化することができ、有線若しくは無線接続を介して電子デバイスに動作可能に接続することができる。入力デバイスは、入力デバイスのカバー素子８０２又は電子デバイスの入力面の下方に配置された１つ以上の力センサを含む。入力デバイスは、バイオメトリックセンサ及び／又はスイッチ素子などの他の構成要素及び／又は機能を含む。【選択図】図９
2020053067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子デバイスとともに使用するための入力デバイスであって、
カバー素子と、
前記カバー素子の下方に配置された指紋センサであって、指が前記カバー素子に接近又は接触するときに指の指紋を捕捉するように構成された指紋センサと、
前記指紋センサの下方かつ支持素子の上方に配置された力センサであって、前記カバー素子に適用された力入力を検出するように構成された力センサと、を備える、入力デバイス。
【請求項２】
前記指紋センサは第１の回路層に動作可能に接続されており、前記指紋センサ及び前記第１の回路層は前記カバー素子の下方に配置されている、請求項１に記載の入力デバイス。
【請求項３】
前記力センサは、
第１の組の１つ以上の電極を備えた第２の回路層と、
前記第２の回路層から離間されており、第２の組の１つ以上の電極を備えた第３の回路層と、を備え、前記第１の組の各電極は、前記第２の組のそれぞれの電極と少なくとも１つの方向に整列されており、１つ以上のキャパシタを生成する、請求項１に記載の入力デバイス。
【請求項４】
前記カバー素子の周縁部の少なくとも一部分の周りに配置された適合層を更に備える、請求項１に記載の入力デバイス。
【請求項５】
前記適合層は、
第１の組の１つ以上の電極を備えた第１の回路層と、
第２の組の１つ以上の電極を備えた第２の回路層と、
前記第１の回路層と第２の回路層との間に配置された適合材料と、を備え、前記第１の組の各電極は、前記第２の組のそれぞれの電極と少なくとも１つの方向に整列されており、１つ以上のキャパシタを生成する、請求項４に記載の入力デバイス。
【請求項６】
前記適合層は、
第１の中間層と、
第２の中間層と、
前記第１の中間層と第２の中間層との間に配置された適合材料と、を備える、請求項４に記載の入力デバイス。
【請求項７】
前記適合層は１つ以上の離散的適合層を備える、請求項４に記載の入力デバイス。
【請求項８】
前記カバー素子を少なくとも部分的に取り囲むトリムを更に備える、請求項１に記載の入力デバイス。
【請求項９】
前記支持素子は前記トリムに取り付けられている、請求項８に記載の入力デバイス。
【請求項１０】
前記支持素子は前記トリムの底面を備える、請求項８に記載の入力デバイス。
【請求項１１】
前記カバー素子、前記指紋センサ及び前記力センサは、前記トリム内に存在する、請求項１０に記載の入力デバイス。
【請求項１２】
前記支持素子の下方に配置されており、前記力入力が所与の量の力を超えるときにユーザ入力を検出するように構成されたスイッチ素子を更に備える、請求項１に記載の入力デバイス。
【請求項１３】
電子デバイスとともに使用するための入力デバイスであって、
カバー素子と、
前記カバー素子の周縁部に配置された１つ以上の第１の力センサであって、各第１の力センサは、前記カバー素子に適用される第１の力入力を検出するように構成された１つ以上の第１の力センサと、
カバー素子の下方に配置された第２の力センサであって、前記カバー素子に適用される第２の力入力を検出するよう構成された第２の力センサと、を備える、入力デバイス。
【請求項１４】
前記カバー素子と前記第２の力センサとの間に配置されたバイオメトリックセンサを更に備える、請求項１３に記載の入力デバイス。
【請求項１５】
前記第２の力センサの下方に配置されており、前記第１又前記第２の力入力が所与の量の力を超えたときにユーザ入力を検出するように構成されたスイッチ素子を更に備える、請求項１３に記載の入力デバイス。
【請求項１６】
前記１つ以上の第１の力センサ及び前記第２の力センサは、前記第１の力入力及び前記第２の力入力の両方を検出する、請求項１３に記載の入力デバイス。
【請求項１７】
前記１つ以上の第１の力センサ又前記第２の力センサの少なくとも１つは、
第１の組の１つ以上の電極を備えた第１の回路層と、
前記第１の回路層から離間されており、第２の組の１つ以上の電極を備えた第２の回路層と、を備え、前記第１の組の各電極は、前記第２の組のそれぞれの電極と少なくとも１つの方向に整列されており、１つ以上のキャパシタを生成する、請求項１３に記載の入力デバイス。
【請求項１８】
前記第１の回路層と前記第２の回路層との間に配置された適合層を更に備える、請求項１７に記載の入力デバイス。
【請求項１９】
前記第１の回路層と前記第２の回路層との間に空気を更に備える、請求項１７に記載の入力デバイス。
【請求項２０】
前記カバー素子を少なくとも部分的に取り囲むトリムを更に備える、請求項１３に記載の入力デバイス。
【請求項２１】
支持素子は前記トリムに取り付けられている、請求項２０に記載の入力デバイス。
【請求項２２】
前記支持素子は、前記トリムの底面を備える、請求項２０に記載の入力デバイス。
【請求項２３】
前記カバー素子、前記１つ以上の第１の力センサ、及び前記第２の力センサは、前記トリム内に存在する、請求項２２に記載の入力デバイス。
【請求項２４】
電子デバイスとともに使用するための入力デバイスであって、
カバー素子と、
前記カバー素子の下方に配置された指紋センサであって、指が前記カバー素子に接近又は接触するときに指の指紋を捕捉するように構成された指紋センサと、
前記指紋センサの下方かつ支持素子の上方に配置された力センサであって、前記カバー素子に適用された力入力を検出するように構成された力センサと、
前記カバー素子の下方で、前記指紋センサの少なくとも一部分の周りに配置された適合層と、を備える、入力デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本特許協力条約特許出願は、２０１６年３月３１日に出願された、「Ｆｏｒｃｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  ｉｎ  ａｎ  Ｉｎｐｕｔ  Ｄｅｖｉｃｅ」と題する米国非仮特許出願第１５／０８７，３０６号に対する優先権を主張するものであり、その内容はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
記載される実施形態は、全般的に力感知に関する。より具体的には、本実施形態は、電子デバイスにおける力センサに関する。
【背景技術】
【０００３】
多くの電子デバイスは、ユーザ入力を受信するための１つ以上の入力デバイスを含む。スマートフォン、タブレットコンピューティングデバイス、ラップトップコンピュータ、ウェアラブル通信及び健康デバイス、並びにナビゲーションデバイス、などのデバイス、並びにディスプレイは、入力デバイスを含むか、又はそれに接続することができる。例えば、入力デバイスは、素子の選択などの、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）とのユーザ対話に関する情報を、ホームページ及び他のＧＵＩ機能に戻って、コンピューティングシステムに提供することができる。別の例では、入力デバイスは、ユーザに関連付けられたバイオメトリックデータを捕捉又は受信し、そのようなバイオメトリックデータをコンピューティングシステムに提供することができる。
【０００４】
一般的に、入力デバイスの動作はバイナリである。例えば、キーボードのキーは、十分に押圧されて、ドームスイッチを圧潰し、出力信号を生成するか、又はそうでないかのいずれかである。入力ボタンは、十分に押圧されて、スイッチを閉鎖してアイコンを選択するか、又はそうでないかのいずれかである。
【０００５】
バイナリ入力は、２つの状態（存在するか又は存在しない、オン又はオフ、など）しか占有することができないという点において、本質的に制限される。いくつかの状況では、入力デバイスに適用される入力の力も検出して測定することが有利であり得る。更に、力が連続的な値にわたって測定されれば、検出された力は非バイナリ入力として機能することができる。
【発明の概要】
【０００６】
入力デバイスは、電子デバイスに含むことができ、又は有線若しくは無線接続を用いて電子デバイスに動作可能に接続することができる。入力デバイス内の１つ以上の力センサは、カバー素子に適用される力入力を検出するように構成されている。カバー素子は、筐体の開口に配置された電子デバイスの筐体の一部又は入力デバイスの入力面とすることができる。
【０００７】
力センサは、容量性、圧電性、ピエゾ抵抗性、超音波及び磁気力感知技術などの任意の適切な力感知技術を使用することができる。一実施形態では、力センサは静電容量式力センサである。力センサは、第１の組の１つ以上の電極を含む第１の回路層、及び第２の組の１つ以上の電極を含む第２の回路層で形成されている。第２の組の１つ以上の電極は、適合材料（例えば、空気、シリコン層）によって、第１の組の１つ以上の電極から離間されている。第１の組の各電極は、第２の組のそれぞれの電極と少なくとも１つの方向に（例えば、垂直に）整列されており、１つ以上のキャパシタを生成する。カバー素子に力が適用されると、カバー素子が屈曲するか又は撓み、第１の組の少なくとも１つの電極を第２の組のそれぞれの電極のより近くに移動させる。２つの電極によって形成されるキャパシタの静電容量は、電極間の距離が減少するにつれて変化する。各キャパシタから感知された力信号は、そのキャパシタの静電容量測定値を表す。処理デバイスは、力信号を受信して、その力信号をカバー素子に適用された力の量に相関させるように構成されている。
【０００８】
一態様では、入力デバイスは、カバー素子の下方に配置された指紋センサを含む。指紋センサは、指がカバー素子に接近又は接触するときに指の指紋を捕捉するように構成されている。力センサは、指紋センサの下方かつ支持素子の上方に配置されている。力センサは、カバー素子に適用された力入力を検出するように構成されている。
【０００９】
別の態様では、入力デバイスは、カバー素子、カバー素子の周縁部に配置された１つ以上の第１の力センサ、及びカバー素子の下方に配置された第２の力センサを含む。各第１の力センサは、カバー素子に適用される第１の力入力を検出するように構成されている。第２の力センサは、カバー素子に適用される第２の力入力を検出するように構成されている。１つ以上の第１及び第２の力センサは、並列に、直列に、又は時間的オフセットを置いて力入力を検出するように動作することができる。例えば、最初に１つの力センサを使用して、適用された力の量を検出することができる。適用される力の量が増加すると、その力センサは最大の検出可能な力に達する。この時点で、他方の力センサを用いて適用された力を検出することができる。あるいは、いくつかの実施形態では、第１及び第２の力センサの両方を使用して所与の量の力まで力入力を検出することができ、次いで、力センサの１つを使用して、所与の量の力より大きな力入力を検出することができる。
【００１０】
別の態様では、電子デバイスとともに使用するための入力デバイスは、カバー素子、カバー素子の下方に配置された指紋センサ、及び指紋センサの下方かつ支持素子の上方に配置された力センサを含むことができる。指紋センサは、指がカバー素子に接近するか又は接触するときに指の指紋を捕捉するように構成することができる。力センサは、カバー素子に適用された力入力を検出するように構成することができる。入力デバイスは、カバー素子の下方で、指紋センサの少なくとも一部の周りに配置された適合層も含むことができる。
【００１１】
いくつかの実施形態では、入力デバイスは、力入力に加えて、ユーザから１つ以上の入力を受信する追加の構成要素を含むことができる。例えば、一実施形態では、入力デバイスはバイオメトリックセンサを含む。更に又はあるいは、入力デバイスは、カバー素子に適用された力入力が所与の量の力を超えたときにユーザ入力を検出するスイッチ素子を含むことができる。スイッチ素子は、検出されたユーザ入力に基づいて信号を生成するか又は送信することができ、処理デバイスは、スイッチ素子から受信された信号に基づいてユーザ入力を登録することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本開示は、添付の図面と併せて以下の詳細な記載によって容易に理解されるであろう。ここで、同様の参照符号は同様の構造要素を指す。
【００１３】
【図１】１つ以上の入力デバイスに力センサを含むことができる電子デバイスの一例を示す。
【図２Ａ】図１に示す電子デバイスでの使用に適した第１の入力デバイスの分解図を示す。
【図２Ｂ】図１に示す電子デバイスでの使用に適した第１の入力デバイスの分解図を示す。
【図３】入力デバイスが組み立てられたときの、図２Ｂに示す入力デバイスの断面図を示す。
【図４】図３に示す適合層の一例の分解図を示す。
【図５】図３に示す適合層の別の例の分解図を示す。
【図６】図３に示す入力デバイスの上面図の一例を示す。
【図７】図３に示す入力デバイスの別の例を示す。
【図８】図１に示す電子デバイスでの使用に適した第２の入力デバイスの分解図を示す。
【図９】入力デバイスが組み立てられたときの、図８に示す第２の入力デバイスの断面図を示す。
【図１０】図１に示す電子デバイスでの使用に適した第３の入力デバイスの分解図を示す。
【図１１】入力デバイスが組み立てられたときの、図１０に示す第３の入力デバイスの断面図を示す。
【図１２】１つ以上の入力デバイスに力センサを含むことができる電子デバイスの一例のブロック図を示す。
【００１４】
図面のクロスハッチングは、素子又は構成要素を互いに区別するために設けられる。クロスハッチングは、材料又は材料（複数）の形式又は材料の性質を示すことを意図しない。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ここで添付の図面に示す代表的な実施形態を詳細に参照する。以下の記載は、実施形態を１つの好ましい実施形態に限定することを意図するものではないことを理解されたい。反対に、添付の特許請求の範囲によって規定される記載された実施形態の精神及び範囲内に含まれ得る代替物、変更物、及び均等物をカバーすることが意図される。
【００１６】
以下の開示は、１つ以上の力センサを含む入力デバイスに関する。入力デバイスは、電子デバイスに含むことができ、及び／又は有線若しくは無線接続を介して電子デバイスに動作可能に接続することができる。一実施形態では、入力デバイスは入力ボタンであるが、任意の適切な入力デバイスは力センサを含むことができる。
【００１７】
特定の実施形態では、力センサは、入力デバイスを形成する構成要素の積層体内に２つの回路層を含む。回路層は互いに離間されており、適合材料又は空気が回路層の間に配置されている。各回路層は１つ以上の電極の組を含み、１つの組の各電極は、他の組のそれぞれの電極と少なくとも１つの方向に（例えば、垂直に）整列されており、１つ以上のキャパシタを生成する。入力デバイスのカバー素子に力が適用されると、カバー素子は屈曲するか又は撓み、１つの回路層の少なくとも１つの電極を他の回路層のそれぞれの電極のより近くに移動させる。２つの電極によって形成されるキャパシタの静電容量は、電極間の距離が変化するにつれて変化する。各キャパシタから感知された力信号は、そのキャパシタの静電容量測定値を表す。処理デバイスは、力信号を受信して、その力信号をカバー素子に適用された力の量に相関させるように構成されている。
【００１８】
別の実施形態では、力センサは、入力デバイス内の１つ以上の箇所に配置された適合層に含まれる。１つの非限定的な例では、入力デバイスが入力ボタンである場合、適合層は、入力ボタンの周縁部に配置してもよい。適合層は、２つの回路層の間に配置された適合材料によって形成することができる。各回路層は１つ以上の電極の組を含み、１つの組の各電極は、他の組のそれぞれの電極と少なくとも１つの方向に（例えば、垂直に）整列されており、１つ以上のキャパシタを生成する。力が入力デバイスの入力面に適用されると、適合材料が収縮又は変形して、１つの回路層の少なくとも１つの電極を他の回路層の各電極のより近くに移動させる。２つの電極によって生成されるキャパシタの静電容量は、電極間の距離が減少するにつれて変化する。処理デバイスは、キャパシタから力信号を受信して、力信号を適用された力の量に相関させるように構成されている。
【００１９】
いくつかの実施形態では、入力デバイスは、力入力に加えて、ユーザから１つ以上の入力を受信する追加の構成要素を含むことができる。例えば、一実施形態では、入力デバイスはバイオメトリックセンサを含む。非限定的な例では、バイオメトリックセンサは、ユーザの指（複数可）が入力面に接近及び／又は接触したときに少なくとも１つの指紋を捕捉する指紋センサである。
【００２０】
付加的に又は択一的に、入力デバイスは、力入力が所与の量の力を超えたときにユーザ入力を検出するスイッチ素子を含むことができる。任意の適切なスイッチ素子を使用することができる。例えば、入力デバイスは、入力面に適用された力が所与の大きさを超えたときに圧潰されるドームスイッチを含むことができる。圧潰されたとき、ドームスイッチは１つの回路を完成し、この回路が処理デバイスによって検出され、入力（例えば、アイコン、機能、又はアプリケーションの選択）として認識される。
【００２１】
多くの実施形態では、力は非バイナリ入力として機能することができる。力センサは、種々異なる量の力を検出するように構成することができ、その種々異なる量の力を、電子デバイスへの、アプリケーションへの、及び／又は機能への、種々異なる入力に関連付けることができる。例えば、入力デバイスに適用される力の量の増加を用いて、電子デバイス内のスピーカが出力する音のレベルを高めることができる。付加的に又は択一的に、第１の量の力を電子デバイスの第１の入力に関連付けることができ、一方、異なる第２の量の力を第２の入力に関連付けることができる。例えば、電子デバイスをスリープ状態から復帰させるために第１の量の力を使用することができ、一方、より大きな第２の量の力を使用して電子デバイスをオフにすることができる。付加的に又は択一的に、力の量の増加又は減少を用いて、ゲームアプリケーションにおける動作を制御することができる。例えば、力の量の増加は、ゲーム（例えば、自動車）内の動く物体の速度を増加させることができ、一方、力の量の減少は、動く物体の速度を減少させることができる。力入力がないことは、物体の動きを停止させる制動機能として使用することができる。
【００２２】
「上部」、「下部」、「前面」、「背面」、「前縁」、「後縁」などの方向に関する用語は、説明される図（単数又は複数）の向きを参照して使用される。本明細書に記載の実施形態の構成要素は、多数の異なる方向に配置され得るので、方向用語は、説明のためにのみ使用されており、何ら限定を加えるものではない。入力ボタン又はセンサの層と組み合わせて使用される場合、方向用語は広く解釈されるように意図されており、したがって１つ以上の介在層又は他の介在する特徴又は素子の存在を排除すると解釈すべきではない。したがって、別の層の上又は上方に形成され、位置され、配置されると記載されるか、又は別の層の下又は下方に形成され、位置され、配置されると記載される所与の層は、１つ以上の追加の層又は素子によって、後者の層から離間することができる。
【００２３】
これらの及び他の実施形態を、図１〜図１２を参照して以下に記載する。しかしながら、当業者であれば、これらの図に関して本明細書に与えられた詳細な記載は説明の目的のためのものに過ぎず、限定するものとして解釈されるべきではないことを容易に理解するであろう。
【００２４】
図１は、１つ以上の入力デバイスに力センサを含むことができる電子デバイスの一例を示す。図示の実施形態では、電子デバイス１００は、スマートフォンとして実現される。他の実施形態は、電子デバイスを異なるやり方で実現することができる。例えば、電子デバイスは、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピューティングデバイス、スマートウォッチ又は健康アシスタントなどのウェアラブルコンピューティングデバイス、デジタル音楽プレーヤ、ディスプレイ入力デバイス、遠隔制御デバイス、及び１つ以上の入力デバイスを含む他の形式の電子デバイスとすることができる。
【００２５】
電子デバイス１００は、ディスプレイ１０４及び入力デバイス１０６を囲む筐体１０２を含む。いくつかの実施形態では、入力デバイス１０６は入出力デバイスとして構成することができる。本明細書で使用される語句「入力デバイス」は、入力デバイスと入出力デバイスの両方を含むことを意図する。
【００２６】
筐体１０２は、電子デバイス１００の内部構成要素の外面又は部分的外面を形成することができ、ディスプレイ１０４及び／又は入力デバイス１０６を少なくとも部分的に取り囲むことができる。筐体１０２は、前部ピース及び後部ピースなどの、一緒に動作可能に接続された１つ以上の構成要素から形成することができる。あるいは、筐体１０２は、ディスプレイ１０４に動作可能に接続された単一部品から形成することができる。
【００２７】
ディスプレイ１０４は、電子デバイス１００に視覚出力を提供し、及び／又は電子デバイスへのユーザ入力を受信するように機能することができる。例えば、ディスプレイ１０４は、１つ以上のユーザタッチ及び／又は力入力を検出することができるマルチタッチ静電容量式感知タッチスクリーンとすることができる。ディスプレイ１０４は、実質的に任意のサイズであってもよく、電子デバイス１００上の実質的に任意の場所に配置してもよい。ディスプレイ１０４は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）素子、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子、有機発光ディスプレイ（ＯＬＥＤ）素子、又は有機エレクトロルミネッセンス（ＯＥＬ）素子を使用するマルチタッチ感知タッチスクリーンデバイスを含むが、これらに限定されない、任意の適切なディスプレイにより実現することができる。
【００２８】
いくつかの実施形態では、入力デバイス１０６は、ホームボタンの形態をとることができ、それは機械式ボタン、ソフトボタン（例えば、物理的には移動しないがそれでも入力を受け入れるボタン）、ディスプレイ上のアイコン又は画像、などであってもよい。更に、いくつかの実施形態では、入力デバイス１０６は、電子デバイスのカバー層１０８及び／又は筐体の一部として一体化することができる。図１には示されていないが、電子デバイス１００は、マイクロフォン、スピーカ、他の入力ボタン（例えば、音量、オンオフ）、カメラ、並びにネットワーク通信ポート及び／又は電源コードポートなどの１つ以上のポートなどの１つ以上の他の入力デバイスを含むことができる。
【００２９】
カバー層１０８は、電子デバイス１００の前面上に配置してもよい。カバー層１０８の少なくとも一部は、タッチ入力及び／又は力入力を受信することができる。一実施形態では、カバー層１０８はディスプレイ１０４及び入力デバイス１０６を覆う。タッチ及び力入力は、ディスプレイ１０４を覆うカバー層１０８の部分によって、及び／又は入力デバイス１０６を覆うカバー層１０８の部分によって受信することができる。別の実施形態では、カバー層１０８はディスプレイ１０４を覆うが、入力デバイス１０６は覆わない。そのような実施形態では、入力デバイス１０６は、カバー層１０８に形成された開口部又は開口１１０内に配置することができる。入力デバイス１０６は、タッチ及び／又は力入力を受信することができ、並びにディスプレイ１０４を覆うカバー層１０８の部分を受けることができる。
【００３０】
他の実施形態では、入力デバイスの入力面は筐体１０２に一体化することができ。例えば、入力面は、筐体１０２の下方に配置された力センサ及び入力デバイスの他の構成要素を備えた筐体１０２の一部であってもよい。筐体１０２の窪み又は凹部は、入力デバイス（例えば、入力ボタン）の位置を示すことができる。
【００３１】
電子デバイス１００の１つ以上の箇所に、力センサ（複数可）を含むことができる。例えば、一実施形態では、１つ以上の力センサを入力デバイス１０６（及び／又は電子デバイス１００の他の入力ボタン又はエリア）に含むことができる。力センサは、入力デバイス１０６に適用される力の量及び／又は力の変化を測定するために使用することができる。付加的に又は択一的に、１つ以上の力センサをハウジング１０２の少なくとも一部の下方に配置して、ハウジング１０２に適用される力及び／又は力の変化を検出することができる。付加的に又は択一的に、１つ以上の力センサをディスプレイ１０４のディスプレイスタックに含むことができる。力センサは、ディスプレイ１０４又はディスプレイ１０４の一部に適用される力の量及び／又は力の変化を測定するために使用することができる。
【００３２】
本明細書に記載の実施形態は、入力デバイス１０６内に１つ以上の力センサを含む。前述のように、入力デバイス１０６は、バイオメトリックセンサ、他の回路、支持素子、及び／若しくはスイッチ素子などの追加の動作又はデバイスも含むことができる。一実施形態では、様々な構成要素及びデバイスを、カバー素子の下方に配置されたデバイススタック内に配置することができる。
【００３３】
図２Ａ、図２Ｂは、図１に示す電子デバイスでの使用に適した第１の入力デバイスの分解図を示す。図２Ａを参照すると、入力デバイススタック２００は、カバー素子２０２及びトリム２０４を含む。図示の実施形態では、トリム２０４は、カバー素子２０２の側面及びカバー素子２０２の上面の周囲を完全に取り囲む。他の実施形態は、この構成に限定されない。例えば、一実施形態では、カバー素子２０２の側面及び／又は上面は、トリム２０４によって部分的に囲むことができる。あるいは、トリム２０４は、他の実施形態では省略することができる。
【００３４】
カバー素子２０２及びトリム２０４の両方は、任意の適切な不透明、透明、及び／又は半透明材料により形成することができる。例えば、カバー素子２０２は、ガラス、プラスチック、又はサファイアから作製してもよく、トリム２０４は、金属又はプラスチックから作製してもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の追加の層（図示せず）をカバー素子２０２の下方に配置することができる。例えば、カバー素子２０２が透明材料で作製される場合、不透明インク層をカバー素子２０２の方に配置することができる。不透明インク層は、入力デバイススタック２００内の他の構成要素を隠して、他の構成要素が透明カバー素子２０２を通して見えないようにすることができる。
【００３５】
第１の回路層２０６は、カバー素子２０２の下方に配置することができる。任意の適切な回路層を使用することができる。例えば、第１の回路層２０６は、回路基板又はフレキシブル回路であってもよい。第１の回路層２０６は、１つ以上の回路、信号線、及び／又は集積回路を含むことができる。一実施形態では、第１の回路層２０６は、バイオメトリックセンサ２０８を含む。任意の適切な形式のバイオメトリックセンサを使用することができる。例えば、一実施形態では、バイオメトリックセンサは、ユーザの指（複数可）がカバー素子２０２に接近及び／又は接触したときに少なくとも１つの指紋を捕捉する容量性指紋センサである。
【００３６】
第１の回路層２０６は、接着剤層２１０を用いてカバー素子２０２の底面に取り付けてもよい。任意の適切な接着剤を接着剤層に使用することができる。例えば、接着剤層２１０として、感圧性接着剤層を用いることができる。
【００３７】
適合層２１２は、第１の回路層２０６の下方に配置される。一実施形態では、適合層２１２は、適合層２１２内に形成された開口部２１４を含む。開口部２１４は、デバイススタック２００が組み立てられたときに、第１の回路層２０６及び／又はバイオメトリックセンサ２０８の上面を露出させる。図示の実施形態では、適合層２１２は、トリム２０４の内周に、及び／又はカバー素子２０２の周縁部に配置される（図３参照）。円形に描かれているが、適合層２１２は、正方形又は楕円形などの任意の所与の形状及び／又は寸法を有することができる。適合層２１２は、図２において連続する適合層として示されているが、他の実施形態はこの構成に限定されない。いくつかの実施形態では、複数の離散的な適合層をデバイススタック２００内で使用することができる。更に、いくつかの実施形態では、適合層２１２は開口部２１４を含まず、適合層２１２は入力デバイススタック２００の少なくとも一部を横切って延在する。例えば、適合層２１２は、カバー素子２０２の底面、第１の回路層２０６の底面、又はカバー素子２０２の底面の一部分（例えば、カバー素子の周縁部の周り）及び第１の回路層２０６の底面を横切って延在することができる。
【００３８】
第２の回路層２１８は、第１の回路層２０６の下方に配置される。フレキシブル回路及び回路基板は、第２の回路層２１８で使用することのできる回路層の例である。いくつかの実施形態では、第２の回路層２１８は、第１の回路部分２２０及び第２の回路部分２２２を含むことができる。第１及び第２の回路部分２２０、２２２は、互いに電気的に接続することができる。
【００３９】
第１の回路部分２２０は、力センサに含まれる第１の組の１つ以上の力センサ構成要素を含むことができる。いくつかの実施形態では、第１の回路部分２２０は、第１の回路層２０６に電気的に接続することができる。例えば、第１の回路層２０６がバイオメトリックセンサ２０８を含む場合、バイオメトリックセンサ２０８は、第２の回路層２１８の第１の回路部分２２０に電気的に接続してもよい。
【００４０】
第２の回路部分２２２は、信号線、回路構成要素、集積回路、などの追加の回路を含むことができる。一実施形態では、第２の回路部分２２２は、第２の回路層２１８を電子デバイスの他の回路に電気的に接続するための基板対基板コネクタ２２４を含むことができる。例えば、第２の回路層２１８は、基板対基板コネクタ２２４を使用して処理デバイスに動作可能に接続することができる。付加的に又は択一的に、第２の回路層２１８は、第１の回路部分２２０内の力センサ構成要素から受信した信号（例えば、感知信号）を処理デバイスに送信する回路に動作可能に接続してもよい。付加的に又は択一的に、第２の回路層２１８は、第１の回路部分２２０内の１つ以上の力センサ構成要素に信号（例えば、駆動信号、基準信号）を提供する回路に動作可能に接続してもよい。
【００４１】
いくつかの実施形態では、第２の回路層２１８の第１の回路部分２２０は、接着剤層２１６を用いて第１の回路層２０６の底面に取り付けてもよい。非限定的な例では、ダイ接着フィルムを使用して、第１の回路部分２２０を第１の回路層２０６の底面に取り付けることができる。
【００４２】
第３の回路層２２６は、第２の回路層２１８の第１の回路部分２２０の下方に配置される。第３の回路層２２６は、力センサに含まれる第２の組の１つ以上の力センサ構成要素を含むことができる。第３の回路層２２６は、支持素子２２８によって支持され、及び／又はそれに取り付けられる。一実施形態では、支持素子２２８は、トリム２０４に取り付けられ、デバイススタック２００内の他の構成要素のエンクロージャを形成する。支持素子２２８は、任意の適切な取り付け機構を使用してトリム２０４に取り付けてもよい。
【００４３】
第１の回路部分２２０内の第１の組の１つ以上の力センサ構成要素、及び第３の回路層２２６内の第２の組の１つ以上の力センサ構成要素が力センサを共に形成する。力センサは、任意の適切な力感知技術を使用することができる。例示の検出技術には、容量性、圧電性、ピエゾ抵抗性、超音波及び磁気が含まれるが、これらに限定されない。
【００４４】
本明細書に記載の実施形態では、力センサは静電容量式力センサである。静電容量式力センサの場合、第１の組の１つ以上の力センサ構成要素は、第１の組の１つ以上の電極２３０を含むことができ、第２の組の１つ以上の力センサ構成要素は、第２の組の１つ以上の電極２３２を含むことができる。図２Ａ及び図２Ｂには四角形で示されているが、第１及び第２の組の１つ以上の電極２３０、２３２内の各電極は、任意の所与の形状（例えば、長方形、円）を有することができる。更に、第１及び第２の組内の１つ以上の電極２３０、２３２は、任意の所与のパターン（例えば、１つ以上の行及び１つ以上の列）に配置してもよい。
【００４５】
図２Ａ及び図２Ｂは、第１及び第２の組の１つ以上の電極２３０、２３２における２つの電極を示す。しかしながら、他の実施形態はこの構成に限定されない。第１及び第２の組の１つ以上の電極２３０、２３２は、それぞれ単一の電極又は複数の離散的な電極であってもよい。例えば、第１の組の１つ以上の電極が単一の電極である場合、第２の組の１つ以上の電極は、複数の離散的電極を含む。いくつかの実施形態では、第２の組の１つ以上の電極は単一の電極であることができ、第１の組は複数の離散的電極を含む。あるいは、第１の組と第２の組との両方の１つ以上の電極は、各々複数の離散的電極を含むことができる。
【００４６】
第１の組の１つ以上の電極２３０の各電極は、第２の組の１つ以上の電極２３２のそれぞれの電極と少なくとも１つの方向に（例えば、垂直方向に）に整列されており、１つ以上のキャパシタを生成する。力入力がカバー素子２０２（例えば、入力デバイスの入力面）に適用されると、第１の組２３０の少なくとも１つの電極は、第２の組２３２のそれぞれの電極により近く移動し、キャパシタの静電容量を変化させる。各キャパシタから感知された力信号は、そのキャパシタの静電容量測定値を表す。処理デバイス（図示せず）は、力信号を受信して、力信号をカバー素子２０２に適用される力の量に相関させるように構成されている。
【００４７】
いくつかの実施形態では、力センサは、異なるユーザ入力を表す少なくとも２つの力入力による力入力の範囲を検出するように構成されている。例えば、第１の力入力はアイコンを選択することができ、異なる第２の力入力は電子デバイスをオフにすることができる。付加的に又は択一的に、別の例では、第１の力入力は第１の速度でスクロールするスクロール動作を生成することができ、異なる第２の力入力は異なる第２の速度（例えば、より速い）でスクロールするスクロール動作を生成することができる。付加的に又は択一的に、いくつかの実施形態では、力センサは、入力デバイス内の他の構成要素を置換することができる。例えば、力センサはスイッチ素子を置換することができる。
【００４８】
図２Ｂに示す実施形態などの他の実施形態では、スイッチ素子２３４は、支持素子２２８の下方に配置することができる。スイッチ素子２３４は、カバー素子２０２に適用される力入力が所与の量の力（例えば、第１の回路部分２２０と第３の回路層２２６の間の間隔を閉鎖することに関連付けられる力閾値、図３参照）を超えると、ユーザ入力を登録する。任意の適切なスイッチ素子を使用することができる。例えば、スイッチ素子２３４は、カバー素子２０２に適用される力入力が力閾値を超えるときに圧潰されるドームスイッチとすることができる。圧潰されるとき、ドームスイッチは、処理デバイスによって検出され、ユーザ入力（例えば、アイコン、機能、又はアプリケーションの選択）として認識される回路を完成させる。一実施形態では、ドームスイッチは、圧潰可能なドームの頂点が支持プレート２２８の底面に近接するように配置されている。別の実施形態では、圧潰可能なドームの底部は、支持プレート２２８の底面に近接することができる。
【００４９】
図３は、入力デバイスが組み立てられるときの、図２Ｂに示す入力デバイスの断面図を示す。いくつかの実施形態では、トリム２０４は、電子デバイスの筐体に形成された開口（例えば、図１の筐体１０２内の開口１０１０）に配置される。図示の実施形態では、トリム２０４は、トリム２０４から入力デバイススタックに向かって内側に延びる棚３００を含む。適合層２１２は、棚３００とカバー素子２０２の周縁部との間に配置されている。適合層２１２は、任意の適切な材料（複数可）から作製してもよい。例えば、一実施形態では、適合層２１２はシリコーン層である。
【００５０】
別の実施形態では、適合層２１２は、図４に示すように形成することができる。適合材料４００は、２つの中間層４０２、４０４の間に配置することができる。外側層４０６、４０８は、各中間層４０２、４０４の上に配置することができる。非限定的な一実施形態では、適合材料４００をシリコーンで形成することができ、中間層４０２、４０４をポリイミドで形成することができ、外部層４０６、４０８を熱活性フィルムで形成することができる。
【００５１】
図５は、図３に示す適合層の他の例の分解図を示す。適合材料５００は、２つの回路層５０２、５０４の間に配置することができる。第１の組の１つ以上の力センサ構成要素５０６が、第１の回路層５０２の中又は上に形成されている。同様に、第２の組の１つ以上の力センサ構成要素５０８が、第２の回路層５０４の中又は上に形成されている。図示の実施形態では、第１及び第２の組の１つ以上の力センサ構成要素は各々１つ以上の電極を含む。
【００５２】
外部層５１０、５１２は、各回路層５０２、５０４上に配置することができる。非限定的な一実施形態では、適合材料５００をシリコーンで形成することができ、各回路層５０２、５０４を、１つ以上の電極の組（例えば、２３０、２３２）を含むフレキシブル回路で形成することができ、各外側層５１０、５１２を、熱活性フィルムで形成することができる。
【００５３】
回路層５０２、５０４により、適合層２１２は第２の力センサとして機能することができる。第２の力センサは、第２及び第３の回路層２１８、２２６によって形成された第１の力センサと時間的に連続して、同時に、又はオフセットして使用することができる。例えば、１つの力センサ（例えば、第２の力センサ）を最初に使用して、適用された力の量を検出することができる。適用される力の量が増加するにつれて、力センサは検出可能な最大の力に達する。この時点で、他の力センサ（例えば、第１の力センサ）を用いて適用された力を検出することができる。あるいは、いくつかの実施形態では、第１及び第２の力センサの両方を使用して所与の量の力までの力の入力を検出し、次いで力センサの１つを使用して所与の量の力より大きな力の入力を検出することができる。
【００５４】
第２の容量性力センサは、第１の容量性力センサと同様に動作する。第１の組の１つ以上の電極５０６の各電極は、第２の組の１つ以上の電極５０８のそれぞれの電極と少なくとも１つの方向に（例えば、垂直方向に）に整列されており、１つ以上のキャパシタ５１４を生成する。前述のように、ユーザがカバー素子２０２に力を適用すると、少なくとも１つのキャパシタ５１４の電極が互いに接近するように移動するので、少なくとも１つのキャパシタ５１４の静電容量は変化することができる。ユーザは、スタイラスなどのデバイスで、又は身体部分（例えば、１つ以上の指）で、カバー素子２０２に力を適用することができる。１つ以上のキャパシタ５１４によって生成される力信号は、１つ以上のキャパシタ５１４の静電容量測定値を表す。力信号を受信する処理デバイスは、力信号をカバー素子２０２に適用される力の量に相関させるように構成されている。
【００５５】
図３に戻って、適合層２１２は、カバー素子２０２の底面と棚３００の上面の間の境界面をシールすることができる。いくつかの実施形態では、適合層２１２は、水、化学薬品、及び汚れなどの汚染物質が入力デバイススタック及び／又は電子デバイスに入ることを防止する環境シールとして機能することができる。
【００５６】
第１の回路層２０６（バイオメトリックセンサ２０８を有する）は、カバー素子２０２の下方に配置されており、第２の回路層２１８は、第１の回路層２０６の下に配置されている。第３の回路層２２６は、第２の回路層２１８の下方、かつ支持素子２２８の上方に配置されている。図示の実施形態では、支持素子２２８は、留め具３０２を使用してトリム２０４に取り付けられている。ねじ、はんだ、及び接着剤などの任意の適切な形式の締結手段を使用することができる。
【００５７】
図示の実施形態では、隙間３０４が、第２の回路層２１８と第３の回路層２２６との間に画定されている。隙間３０４は、支持素子２２８の下向き段部３０５によって少なくとも部分的に基づいて形成されている。前述のように、力センサが静電容量式力センサである場合、第１及び第２の組の１つ以上の電極の電極がキャパシタを形成する。隙間３０４は、第１及び第２の組の電極を分離し、キャパシタのための誘電材料を含む。任意の適切な誘電材料を使用することができる。例えば、誘電材料は、空気、適合ゲル、適合材料、及び／又は第２及び第３の回路層２１８、２２６の間に配置された１つ以上の適合素子を含むことができるが、これらに限定されない。
【００５８】
図示された実施形態では、カバー素子２０２及びトリム２０４は適切な位置に固定され、カバー素子２０２に力が適用されたときに移動しない。隙間３０４は、力入力がカバー素子２０２に適用されたときに、第２の回路層２１８の第１の回路部分２２０が第３の回路層２２６に対して屈曲すること又は撓むことを可能にする。この撓みは、第１の回路部分２２０及び第３の回路層２２６の電極によって形成される１つ以上のキャパシタの静電容量を変化させる。
【００５９】
いくつかの実施形態では、第２の回路層２１８に、追加の回路及び／又は構成要素を取り付けて、電気的に接続することができる。例えば、第２の回路層２１８に、第２の集積回路３０６を取り付けて、電気的に接続することができる。いくつかの実施形態では、いくつかの追加の回路を保護及び／又は絶縁材料３０８によりカプセル化することができる。保護及び／又は絶縁材料３０８は、信号から及び第２の回路層２１８の中又は上の回路からノイズをフィルタリングすることができる。図示の実施形態では、保護及び／又は絶縁材料３０８は、支持素子２２８に形成された開口部２３６内に伸長する（図２Ａ、図２Ｂ参照）。
【００６０】
前述のように、スイッチ素子２３４は、支持素子２２８の下方に配置してもよい。スイッチ素子２３４は、図３にドームスイッチとして示されている。図示のように、ドームスイッチは、圧潰可能なドームのベースが支持プレート２２８の底面に近接するように配置されている（例えば、取り付けられている）。他の実施形態では、圧潰可能なドームの頂点は、支持プレート２２８の底面に近接しているか、又は接触している。
【００６１】
図６は、図３に示す入力デバイスの上面図の一例を示す。カバー素子２０２は、明確化のために省略されている。この例示の実施形態では、適合層２１２は、トリム２０４の周りに（例えば、図３のトリム２０４の棚３００上に）配置された適合材料の連続リングとして形成されている。前述のように、適合層２１２は、水、化学薬品、及び汚れなどの汚染物質が入力デバイススタック及び／又は電子デバイスに入ることを防止する環境シールとして機能することができる。そのような実施形態では、第１の回路層２０６（及び／又はバイオメトリックセンサ２０８）のコーナ６００は、切り欠かれて、適合層２１２が、幅要件などの環境シールに関するすべての基準を満たすことを確実にすることができる。
【００６２】
接着剤層２１０は、第１の回路層２０６をカバー素子の底面に取り付けるために使用される。更に、いくつかの実施形態では、第２の回路層２１８は、トリム２０４を越えて伸長し、それ自体を折り曲げて回路層を提供する。例えば、いくつかの実施形態では、第３の回路層２２６は、折り曲げられて支持素子２２８上に配置された第２の回路層２１８の一部であり得る。
【００６３】
図７は、図３に示す入力デバイスの上面図の別の例を示す。再び、明確化のためにカバー素子２０２は省略されている。この例示的な実施形態では、適合層２１２は、トリム２０４の周り（例えば、図３の棚３００上）に種々異なる位置で配置された離散的な適合層７００、７０２、７０４、７０６として形成されている。そのような実施形態では、第１の回路層２０６の縁部及びコーナを修正するか又は切り欠く必要はない。付加的に又は択一的に、いくつかの実施形態では、バイオメトリックセンサの寸法又はサイズは、離散的適合層が入力デバイスに含まれる場合、比較的に大きくすることができる。図７には４つの離散的な適合層のみ示されているが、他の実施形態は、任意の数の離散的な適合層を含むことができる。
【００６４】
環境シールは、離散的な適合層７００、７０２、７０４、７０６の周りにあり、かつカバー素子２０２とトリム２０４との間の隙間７０８を充填する材料により形成することができる。一実施形態では、材料は耐水性かつ耐薬品性であり、離散的な適合層７００、７０２、７０４、７０６に対して適合している。環境シールは、液体、汚れ、及び埃などの汚染物質が入力デバイススタック及び／又は電子デバイスに入ることを防止する。非限定的な例では、接着剤を使用して、環境シールを形成することができる。
【００６５】
図８は、図１に示す電子デバイスにおける使用に適した第２の入力デバイスの分解図を示す。入力デバイススタック８００は、図８において倒立されており、カバー素子８０２は図の下部に示されている。前述のように、１つ以上の追加の層８０４をカバー素子８０２の下方に配置することができる。追加の層は、インク層及び／又は接着剤層を含むことができるが、これに限定されない。
【００６６】
第１の回路層８０６は、カバー素子８０２の下方に（又は入力デバイススタック８００に含まれるときは追加の層８０４の下方に）配置してもよい。第１の回路層８０６は、回路基板又はフレキシブル回路のなどの任意の適切な回路層であってもよい。一実施形態では、第１の回路層８０６は、第１の回路層８０６の上又は中に形成され、第１の回路層８０６に動作可能に接続されたバイオメトリックセンサ８０８を含む。非限定的な例では、バイオメトリックセンサ８０８は指紋センサである。
【００６７】
いくつかの実施形態では、第１の回路層８０６及びバイオメトリックセンサ８０８は、プラスチックモールド又はエンクロージャ８０９にモールドすることができる。プラスチックエンクロージャ８０９は、第１の回路層８０６及びバイオメトリックセンサ８０８の環境シールとして機能することができる。
【００６８】
支持層８１０は、第１の回路層８０６の下方に配置することができる。支持層８１０は、第２の回路層８１８に電気的に接続された回路８１２、８１４、８１６を含むことができる。第２の回路層８１８は、フレキシブル回路又は回路基板であってもよい。図示の実施形態では、第２の回路層８１８は、トリム８２４の開口部８２２内に伸長する第２の回路層テール８２０を含むフレキシブル回路である。
【００６９】
いくつかの実施形態では、回路８１２、８１４及び／又は８１６は、第１の回路層８０６上の接点８２６、８２８に電気的に接続することができる。いくつかの実施形態では、回路８１２の少なくとも一部は、トリム８２４の開口部８３０内に伸長することができる。回路８１２、８１４及び／又は８１６は、絶縁及び／又は保護材料（図示せず）によりカプセル化してもよい。
【００７０】
適合層８３２は、支持層８１０の下方に配置されている。図示の実施形態では、適合層８３２は、適合層８３２がトリム８２４の内周に及び／又はカバー素子８０２の周縁部に存在することを可能にする開口部８３３を含む。円形に描かれているが、適合層８３２は、正方形又は楕円形などの任意の所与の形状及び／又は寸法を有することができる。前述のように、適合層８３２は、入力デバイススタック８００内に複数の離散的な適合層を含むことができる。付加的に又は択一的に、適合層８３２は、適合層８３２が入力デバイススタック８００の少なくとも一部を横切って伸長するように、開口部８３３を含まなくてもよい。例えば、適合層８３２は、カバー素子８０２の底面、第１の回路層８０６の底面、又はカバー素子８０２の底面の一部分（例えば、カバー素子の周縁部）及び第１の回路層８０６の底面を横切って伸長することができる。
【００７１】
適合層８３２は、任意の適切な材料又は材料の組み合わせから作製することができる。例えば、一実施形態では、適合層８３２をシリコーンで形成することができる。他の実施形態では、適合層８３２は、図４又は図５に示すように構成することができる。適合層８３２は、図５に示すように適合層８３２が構成される場合、追加の力センサとして機能することができる。
【００７２】
第３の回路層８３４は、支持層８１０の下方に配置してもよい。第３の回路層８３４は、回路基板又はフレキシブル回路などの任意の適切な回路層とすることができる。図示の実施形態では、第３の回路層８３４は、トリム８２４の開口部８２２内に伸長する回路層テール８３６を含むフレキシブル回路である。
【００７３】
トリム８２４は、トリム８２４がトリム８２４の底面及び側部によって画定される空洞を含むように、容器又はホルダを形成する。組み立てられると、カバー素子８０２、任意選択の１つ以上の追加の層８０４、第１の回路層８０６、支持層８１０、第２の回路層８１８、適合層８３２、及び第３の回路層８３４はすべて、トリム８２４の空洞内に存在する。トリム８２４の底面は、第３の回路層８３４の支持素子として作用する。
【００７４】
一実施形態では、第２及び第３の回路層８１８、８３４はそれぞれ、力センサに含まれる１つ以上の力センサ構成要素の組を含む。力センサは、任意の適切な感知技術を使用することができる。例えば、静電容量式力センサでは、第２及び第３の回路層８１８、８３４は各々静電容量の変化を感知するために使用される１つ以上の電極（図示せず）を含む。電極は、図２Ａ、図２Ｂに関連して図示され記載されるように構成することができる。処理デバイス（図示せず）は、電極によって形成された１つ以上のキャパシタの静電容量値を表す力信号を受信する。処理デバイス（図示せず）は、１つ以上のキャパシタから力信号を受信して、力信号をカバー素子８０２に適用される力の量に相関させる。
【００７５】
図９は、入力デバイスが組み立てられたときの、図８に示す第２の入力デバイスの断面図を示す。図示された実施形態では、トリム８２４は、電子デバイス（例えば、図１の筐体１０２）の筐体９０２に形成された開口９００に配置されている。トリム８２４内には、カバー素子８０２及び入力デバイススタック８００の様々な層（例えば、任意選択の追加の層８０４、第１の回路層８０６、支持層８１０、第２の回路層８１８、第３の回路層８３４、及び適合層８３２）が配置されている。第２の回路層テール８２０及び第３の回路層テール８３６は、開口部８２２を通ってトリム８２４から外に延出する。第２及び第３の回路層テール８２０、８３６は、処理デバイス及び／又は信号発生器などの他の回路に動作可能に接続することができる。
【００７６】
前述のように、第２及び第３の回路層８１８、８３４は、力センサに含むことができる。第２及び第３の回路層８１８、８３４は、各々、力センサに含まれる１つ以上の力センサ構成要素の組を含むことができる。例えば、静電容量式力センサでは、第２及び第３の回路層８１８、８３４は各々１つ以上の電極の組（図示せず）を含むことができる。１つ以上の電極は、図２Ａ、図２Ｂに関連して図示及び記載されるように構成してもよい。
【００７７】
前述のように、第２及び第３の回路層テール８２０、８３６は、１つ以上の処理デバイス（図示せず）に動作可能に接続することができる。力センサ（例えば、電極により形成されたキャパシタ）から受信された力信号は、１つの回路層テール（例えば、第２の回路層テール８２０）を使用して処理デバイスに送信することができる。更に、駆動又は基準信号は、他の回路層テール（例えば、第３の回路層テール８３６）を使用して力センサ（例えば、電極により形成されたキャパシタ）に送信してもよい。
【００７８】
隙間９１２は、第２の回路層８１８と第３の回路層８３４との間に画定される。前述のように、力センサが静電容量式力センサである場合、間隙９１２は、第２及び第３の回路層８１８、８３４内に１つ以上の電極の組により形成されたキャパシタ用の誘電材料を含む。隙間９１２により、力入力がカバー素子８０２に適用されたとき、第２の回路層８１８は第３の回路層８３４に対して移動し、屈曲し、又は撓むことができる。この撓みは、第２及び第３の回路層８１８、８３４内の電極によって形成された１つ以上のキャパシタの静電容量を変化させる。
【００７９】
図示の実施形態では、第２の回路層８１８は、ボンディングワイヤ９０４によって第１の回路層８０６に電気的に接続されている。ボンディングワイヤ９０４は、保護及び／又は絶縁材料９０６によって覆うか又はカプセル化してもよい。
【００８０】
いくつかの実施形態では、シール９０８をトリム８２４と筐体９０２の間に配置することができる。一実施形態では、シールは、トリム８２４の外面に沿って形成された窪み９１０内に配置されたＯリングである。シール９０８は、液体、汚れ、及び埃などの汚染物質が入力デバイススタック及び／又は電子デバイスに入ることを防止する環境シールとして機能することができる。
【００８１】
図１０は、図１に示す電子デバイスでの使用に適した第３の入力デバイスの分解図を示す。図８に示す実施形態と同様に、入力デバイススタック１０００は倒立して示されており、カバー素子１００２は図の下部に示されている。いくつかの実施形態では、１つ以上の追加の層１００４をカバー素子１００２の下方に配置することができる。追加の層は、インク層及び／又は接着剤層を含むことができるが、これに限定されない。
【００８２】
第１の回路層１００６は、カバー素子１００２の下方（又は入力デバイススタック１０００に含まれる場合は追加の層１００４の下方）に配置してもよい。第１の回路層１００６は、回路基板又はフレキシブル回路などの任意の適切な回路層であってもよい。一実施形態では、第１の回路層１００６は、第１の回路層１００６の上又は中に形成され、第１の回路層１００６に動作可能に接続されたバイオメトリックセンサ１００８を含む。非限定的な例では、バイオメトリックセンサ１００８は指紋センサである。
【００８３】
図８に示す実施形態と同様に、第１の回路層１００６及び生体測定センサ１００８は、プラスチックモールド又はエンクロージャ１００９にモールドすることができる。プラスチックエンクロージャ１００９は、第１の回路層１００６及びバイオメトリックセンサ１００８の環境シールとして機能することができる。
【００８４】
支持層１０１０は、第１の回路層１００６の下方に配置することができる。支持層１０１０は、第２の回路層１０１８に電気的に接続された回路１０１２、１０１４、１０１６を含むことができる。第２の回路層１０１８は、フレキシブル回路又は回路基板であってもよい。いくつかの実施形態では、回路１０１２、１０１４及び／又は１０１６は、第１の回路層１００６上の１つ又は両方の接点１０２０、１０２２に電気的に接続することができる。いくつかの実施形態では、回路１０１２、１０１４及び／又は１０１６の少なくとも一部は、トリム１０２６の開口部１０２４内に伸長することができる。
【００８５】
適合層１０２８は、支持層１０１０の下方に配置されている。図示の実施形態では、適合層１０２８は、開口部１０３０を含み、適合層１０２８がトリム１０２６の内周及び／又はカバー素子１００２の周縁部に存在することを可能にする。円形に描かれているが、適合層１０２８は、正方形又は楕円形などの、任意の所与の形状及び／又は寸法を有することができる。前述のように、いくつかの実施形態では、適合層１０２８は、デバイススタック１０００内の複数の離散的な適合層として構成してもよい。付加的に又は択一的に、適合層１０１８は、適合層１０２８が入力デバイススタック１０００の少なくとも一部を横切って伸長するように、開口部１０２４を含まなくてもよい。例えば、適合層１０２８は、カバー素子１００２の底面、第１の回路１００６の底面、又はカバー素子１００２の底面の一部分（例えば、カバー素子の周縁部）及び第１の回路層１００６の底面を横切って伸長することができる。
【００８６】
適合層１０２８は、任意の適切な材料又は材料の組み合わせから作製してもよい。例えば、図示の実施形態では、適合層１０２８は力センサとして機能し、図５に示すように構成されている。適合層１０２８は、開口部１０２４（図１１参照）から外に延出する適合層テール１０３２を含む。適合層テール１０３２は、図１１と関連してより詳細に記載される。
【００８７】
カバー素子１００２及び入力デバイススタック１０００の様々な層（例えば、任意選択の１つ以上の追加の層１００４、第１の回路層１００６、支持層１０１０、及び適合層１０２８）はすべて、トリム１０２６内に存在する。図１１は、入力デバイスが組み立てられたときの、図１０に示す第３の入力デバイスの断面図を示す。図示の実施形態では、トリム１０２６は、電子デバイス（例えば、図１の筐体１０２）の筐体１１０２に形成された開口部１１００に配置されている。トリム１０２６内には、カバー素子１００２、第１の回路層１００６、バイオメトリックセンサ１００８、支持層１０１０、第２の回路層１０１８、及び適合層１０２８が配置されている。適合層テール１０３２は、開口部１０２４を通ってトリム１０２６から外に延出する。
【００８８】
図示された実施形態では、適合層１０２８は、図５に示されるように構成されており、静電容量式力センサとして機能する。適合層テール１０３２は、第１のフレキシブル回路１１０４及び第２のフレキシブル回路１１０６を含む。第１及び第２のフレキシブル回路１１０４、１１０６の両方は、各々トリム１０２６の内周に配置された適合層１０２８の少なくとも一部に１つ以上の電極を含む。例えば、一実施形態では、電極は、図５に関連して図示され記載されるように構成することができる。
【００８９】
フレキシブル回路１１０４、１１０６は、処理デバイス（図示せず）に動作可能に接続されている。処理デバイスは、フレキシブル回路の１つ（例えば、１１０４）によって、フレキシブル回路内の１つ以上の電極に基準又は駆動信号を送信させるように適合されている。他のフレキシブル回路（例えば、１１０６）は、電極によって形成された１つ以上のキャパシタから力信号を受信し、その力信号を処理デバイス（図示せず）に送信する。処理デバイスは、力信号をカバー素子１００２に及ぼされる力の量に相関させるように適合されている。
【００９０】
いくつかの実施形態では、シール１１０８をトリム１０２６と筐体１１０２との間に配置することができる。一実施形態では、シールは、トリム１０２６の外面に沿って形成された窪み１１１０内に配置されたＯリングである。シール１１０８は、液体、汚れ、及び埃などの汚染物質が入力デバイススタック及び／又は電子デバイスに入ることを防止する環境シールとして機能することができる。
【００９１】
図２及び図３、図８及び図９、図１０及び図１１に示す実施形態は、単なる例示であることに留意されたい。他の例では、入力デバイスは、記載及び／又は図示されたものよりも少ないか若しくは多い構成要素を含むことができる。例えば、第１の回路層２０６、８０６、１００６及びバイオメトリックセンサ２０８、８０８、１００８は、いくつかの実施形態では省略することができる。付加的に又は択一的に、スイッチ素子２３４は、図２Ｂ及び図３に示す実施形態から省略してもよく、又はスイッチ素子２３４は、図８及び図９、並びに／若しくは図１０及び図１１に示された実施形態に含まれてもよい。
【００９２】
入力デバイス１０６が円形の入力デバイスとして図１に示されているが、他の実施形態はこの構成に限定されない。入力デバイスは、任意の所与の形状及び／又は寸法を有することができる。同様に、図２〜図１１に示す構成要素の形状及び／又は寸法は、単なる例示である。各構成要素は、任意の所与の形状及び／又は寸法を有することができる。
【００９３】
図１２は、１つ以上の入力デバイスに力センサを含むことができる電子デバイスの一例のブロック図を示す。電子デバイス１２００は、１つ以上の処理デバイス１２０２、メモリ１２０４、１つ以上の入出力デバイス１２０６、電源１２０８、１つ以上のセンサ１２１０、ネットワーク／通信インターフェース１２１２、ディスプレイ１２１４、及び少なくとも１つの力センサ１２１８を含む１つ以上の入力デバイス１２１６を含むことができる。これらの構成要素の各々は、以下により詳細に説明される。
【００９４】
１つ以上のプロセッサ１２０２は、電子デバイス１２００の動作の一部又は全部を制御することができる。処理デバイス１２０２は、直接的に又は間接的に、デバイスの実質的にすべての構成要素と通信することができる。例えば、１つ以上のシステムバス１２２０又は他の通信機構は、処理デバイス１２０２、メモリ１２０４、入出力デバイス１２０６、電源１２０８、１つ以上のセンサ１２１０、ネットワーク／通信インターフェース１２１２、ディスプレイ１２１４、入力デバイス１２１６、及び／又は力センサ１２１８の間に通信を提供することができる。処理デバイス１２０２は、データ又は命令を処理、受信、又は送信することができる任意の電子デバイスとして実施することができる。更に、処理デバイス１２０２は、力センサ１２１８から力信号を受信し、その力信号を力の量に相関させるように構成することができる。例えば、１つ以上の処理デバイス１２０２は、マイクロプロセッサ、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、又は複数のそのようなデバイスの組み合わせであってもよい。本明細書に記載のように、用語「処理デバイス」は、単一のプロセッサ又は処理デバイス、複数のプロセッサ、複数の処理デバイス、又は他の適切に構成された演算素子（複数可）を含むことを意図されている。
【００９５】
メモリ１２０４は、電子デバイス１２００によって使用され得る電子データを記憶することができる。例えば、メモリ１２０４は、オーディオファイル、ドキュメントファイル、タイミング及び制御信号、並びに画像データなどの電気的データ又はコンテンツを記憶することができる。メモリ１２０４は、任意の形式のメモリとして構成され得る。単に例として、メモリ１２０４は、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フラッシュメモリ、リムーバブルメモリ、又は他の形式の記憶素子として、任意の組み合わせで実現することができる。
【００９６】
１つ以上の入出力デバイス１２０６は、ユーザ又は別の電子デバイスに並びにそれからデータを送信及び／若しくは受信することができる。例示の入出力デバイス１２０６は、タッチスクリーン又はトラックパッドなどのタッチ感知入力デバイス、マイクロフォン、振動若しくは触覚デバイス、及び／又はスピーカを含むが、これらに限定されない。
【００９７】
電源１２０８は、電子デバイス１２００にエネルギを提供することのできる任意のデバイスにより実現することができる。例えば、電源１２０８は、１つ以上のバッテリ又は充電式バッテリ、又は電子デバイスを壁のコンセントなどの別の電源に接続する接続ケーブルとすることができる。
【００９８】
電子デバイス１２００は、電子デバイス１２００の上又は中の実質的にどこにでも配置された１つ以上のセンサ１２１０も含むことができる。センサ（複数可）１２１０は、画像、大気圧、光、接触、温度、熱、移動、相対移動、バイオメトリックデータなどの実質的に任意の形式の特性を感知するように構成することができる。例えば、センサ１２１０は、画像センサ、温度センサ、光又は光学センサ、加速度計、ジャイロスコープ、磁石、気圧計、健康監視センサなどであってもよい。
【００９９】
ネットワーク通信インターフェース１２１２は、他の電子デバイスへの又はそれからのデータの送信を容易にすることができる。例えば、ネットワーク通信インターフェースは、無線及び／又は有線ネットワーク接続を介して電子信号を送信することができる。例えば、一実施形態では、通信信号は、送信機デバイス及び／又は受信機デバイスに送信され、送信機デバイスと受信機デバイスが互いに通信できるようにする。無線及び有線ネットワーク接続の例としては、セルラ、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、赤外線（ＩＲ）、イーサネット（登録商標）、及び近距離無線通信（ＮＦＣ）が挙げられるが、これらに限定されない。
【０１００】
ディスプレイ１２１４は、ユーザに視覚的出力を提供することができる。ディスプレイ１２１４は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）素子、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子、有機発光ディスプレイ（ＯＬＥＤ）素子、有機エレクトロルミネッセンス（ＯＥＬ）素子、又は別の形式のディスプレイ素子を使用するマルチタッチ感知タッチスクリーンデバイスを含むが、これらに限定されない、任意の適切な技術で実現することができる。いくつかの実施形態では、ディスプレイ１２１４は、ユーザが電子デバイス１２００と対話することを可能にする入力デバイスとして機能することができる。例えば、ディスプレイは、マルチタッチタッチスクリーンディスプレイであることができる。
【０１０１】
電子デバイス１２００は、１つ以上の入力デバイス１２１６を更に含む。各入力デバイス１２１６は、図２及び図３、図８及び図９、又は図１０及び図１１に示す力センサの１つとして構成された力センサ１２１８を含むことができる。前述のように、処理デバイス１２０２は、力センサ１２１８から受信した力信号を処理し、その力信号を力の量に相関させることができる。
【０１０２】
図１１は単に例示的であることに留意されたい。他の例では、電子デバイスは、図１１に示されているものよりも少ないか又は多い構成要素を含むことができる。更に又はあるいは、電子デバイスは、システム内に含まれてもよく、図１１に示す１つ以上の構成要素は、電子デバイスとは別個であるが電子デバイスと通信している。例えば、電子デバイスは、別個のディスプレイに動作可能に接続されているか、又はそれと通信している。別の例として、電子デバイスから分離したメモリに１つ以上のアプリケーション又はデータを記憶させることができる。別の例として、電子デバイスと通信する処理デバイスは、電子デバイス内の様々な機能を制御、及び／又は電子デバイスから受信されるデータを処理することができる。いくつかの実施形態では、別個のメモリ及び／又は処理デバイスは、クラウドベースのシステム内に又は関連付けられたデバイス内にあってもよい。
【０１０３】
前述の記載では、記載した実施形態について十分な理解をもたらすため、説明のために特定の専門用語を用いた。しかしながら、記載した実施形態を実施するために、特定の詳細は必要でないことが当業者には明らかであろう。したがって、本明細書に記載の特定の実施形態についての前述の記載は、例示及び説明のために提示されている。これらの説明は、網羅的であることも、又は開示される厳密な形態に実施形態を限定することも、目的としていない。上記の教示を考慮すれば、多くの変更及び変形が可能であることが、当業者には明らかであろう。
【図１】
2020053067.tif 000003
【図２Ａ】
2020053067.tif 000004
【図２Ｂ】
2020053067.tif 000005
【図３】
2020053067.tif 000006
【図４】
2020053067.tif 000007
【図５】
2020053067.tif 000008
【図６】
2020053067.tif 000009
【図７】
2020053067.tif 000010
【図８】
2020053067.tif 000011
【図９】
2020053067.tif 000012
【図１０】
2020053067.tif 000013
【図１１】
2020053067.tif 000014
【図１２】
2020053067.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月27日(2019.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子デバイスであって、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ且つ前記電子デバイスの前面の少なくとも一部を形成するカバー層と、
前記ハウジングにより少なくとも部分的に取り囲まれ且つ前記カバー層の下方に配置されたディスプレイと、
前記ディスプレイにより表示される画像を含む入力要素と、
前記カバー層の下方に配置され且つ前記入力要素に適用された力入力を検出するように構成された１以上の力センサの組と、
前記カバー素子の下方に配置された指紋センサであって、指が前記入力要素上の前記カバー層を押すとき、指の指紋を捕捉するように構成された前記指紋センサと、
を備えた、電子デバイス。
【請求項２】
デバイススタックを更に含み、
前記１以上の力センサの組は前記デバイススタックに少なくとも１つの力センサを含み、前記デバイススタックは前記ディスプレイを含む、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
フレキシブル回路と、
前記フレキシブル回路と電気的に接合されたコネクタと、
を更に含み、
前記指紋センサは、前記フレキシブル回路と電気的に接合され且つ前記フレキシブル回路を介して前記コネクタと電気的に接合される、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記１以上の力センサの組は、前記指紋センサの下方に配置された少なくとも１つの力センサを含む、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記１以上の力センサの組は、１以上の静電容量式力センサの組を含む、請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記指紋センサは、静電容量式指紋センサを含む、請求項５に記載の電子デバイス。
【請求項７】
電子デバイスであって、
ハウジングと、
前記ハウジングにより少なくとも部分的に取り囲まれたディスプレイ、及び１以上の力センサの組を含むデバイススタックと、
前記ディスプレイにより表示される画像、及び生体認証センサを含む入力デバイスと、
前記ディスプレイ及び前記生体認証センサの上をおおって配置されたカバー層と、
を備え、
前記１以上の力センサの組における少なくとも１つの力センサは、前記入力デバイスに適用された力の量を測定するように構成され、
前記カバー層の下方に配置された前記生体認証センサは、前記電子デバイスのユーザに関連する生体データを捕捉するように構成されている、電子デバイス。
【請求項８】
少なくとも１つの前記力センサは、前記入力デバイスの部分を形成する、請求項７に記載の電子デバイス。
【請求項９】
前記生体認証センサは、前記デバイススタックに配置される、請求項７に記載の電子デバイス。
【請求項１０】
前記生体認証センサは、指紋センサを含む、請求項７に記載の電子デバイス。
【請求項１１】
前記指紋センサは、指が前記入力デバイス上の前記カバー層を押すとき、指の指紋を捕捉するように構成されている、請求項１０に記載の電子デバイス。
【請求項１２】
前記１以上の力センサの組は、前記入力デバイスの中心の周りに配置された複数の力センサを含む、請求項７に記載の電子デバイス。
【請求項１３】
少なくとも１つの前記力センサは、前記指紋センサの下方に配置される、請求項１０に記載の電子デバイス。
【請求項１４】
電子デバイスであって、
ハウジングと、
前記ハウジングにより少なくとも部分的に取り囲まれたディスプレイと、
タッチ及び前記ディスプレイに適用された力入力を受信するように構成されたカバー層と、
入力デバイスであって、
前記ディスプレイにより表示される画像と、
前記ディスプレイの下方に配置された１以上の力センサの組と、
前記ディスプレイの下方に配置された指紋センサであって、指が前記指紋センサ上の前記カバー層を押すとき、指の指紋を捕捉するように構成された、前記指紋センサと、
を含む、入力デバイスと、
を備えた、電子デバイス。
【請求項１５】
デバイススタックを更に含み、
前記１以上の力センサの組は前記デバイススタックに少なくとも１つの力センサを含み、前記デバイススタックは前記ディスプレイを含む、請求項１４に記載の電子デバイス。
【請求項１６】
前記１以上の力センサの組は、前記指紋センサの下方に配置された少なくとも１つの力センサを含む、請求項１４に記載の電子デバイス。
【請求項１７】
支持素子を更に含み、
前記１以上の力センサの組における少なくとも１つの力センサは、前記指紋センサと前記支持素子との間に配置される、請求項１４に記載の電子デバイス。
【請求項１８】
前記指紋センサは、静電容量式指紋センサを含む、請求項１４に記載の電子デバイス。
【請求項１９】
センター開口を有する適合層を更に含み、
前記指紋センサが、前記センター開口に配置されている、請求項１４に記載の電子デバイス。
【請求項２０】
フレキシブル回路と、
前記フレキシブル回路と電気的に接合されたコネクタと、
を更に含み、
前記指紋センサは、前記フレキシブル回路と電気的に接合され且つ前記フレキシブル回路を介して前記コネクタと電気的に接合される、請求項１４に記載の電子デバイス。
【外国語明細書】
2020053067000001.pdf