(57)【要約】【課題】力感知を行うことができる電子装置を提供すること。【解決手段】本明細書に記載された入力装置は、入力物体（例えば、指又はスタイラス）が入力装置を押し下げる力を測定するために容量性感知を使用する力センサ電極を含む。この力を測定するために、入力装置は、入力装置のディスプレイのバックライトとディスプレイのカバー窓との間に配置された圧縮可能層を含む。一実施形態において、圧縮可能層は、ディスプレイのバックライトと透明な薄膜トランジスター（ＴＦＴ）層との間に配置される。一実施形態において、圧縮可能層は、ディスプレイの少なくとも２つのエッジに配置された接着剤によって画定された厚さを有するエアギャップを含む。【選択図】  図６
2018005889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力装置であって、
透明な薄膜トランジスター（ＴＦＴ）層と、
バックライトと、
前記ＴＦＴ層と前記バックライトとの間に配置された第１の圧縮可能層と、
複数の力センサ電極と、
処理システムであり、
前記複数の力センサ電極を使用して入力物体による前記第１の圧縮可能層の圧縮によって影響される複数の容量測定値を取得し、
前記複数の容量測定値に基づいて前記入力物体の少なくとも１つの力測定値を決定する、
ように構成された処理システムと、
を備える、入力装置。
【請求項２】
前記複数の力センサ電極が共通層に配置され、前記第１の圧縮可能層が前記共通層と前記バックライトとの間にある、請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記入力装置が、
液晶材料層であり、前記共通層が前記液晶材料層と前記第１の圧縮可能層との間にある、液晶材料層
を備える、請求項２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記第１の圧縮可能層がエアギャップを含む、請求項１に記載の入力装置。
【請求項５】
前記エアギャップの厚さが、前記バックライトと前記ＴＦＴ層とを離隔する接着剤によって画定される、請求項４に記載の入力装置。
【請求項６】
前記バックライトと装置ハウジングとの間に配置された第２の圧縮可能層であり、前記第２の圧縮可能層が前記バックライトの第１の側に面し、前記バックライトの前記第１の側は、前記第１の圧縮可能層に面する前記バックライトの第２の側の反対側にある、第２の圧縮可能層
をさらに備える、請求項１に記載の入力装置。
【請求項７】
前記第２の圧縮可能層が前記第１の圧縮可能層よりも厚い、請求項６に記載の入力装置。
【請求項８】
前記第２の圧縮可能層が圧縮可能な固体材料を含み、前記第１の圧縮可能層がエアギャップを含む、請求項６に記載の入力装置。
【請求項９】
前記力センサ電極が、
複数の容量性センサ電極を備え、前記処理システムが、
前記容量性センサ電極を使用して感知領域の前記入力物体の位置を決定する、
ように構成されている、
請求項１に記載の入力装置。
【請求項１０】
前記処理システムが、前記複数の力センサ電極によって取得された前記複数の容量測定値を使用して絶対容量性感知を行うように構成されている、請求項１に記載の入力装置。
【請求項１１】
入力装置を動作させる方法であって、
前記入力装置の複数の力センサ電極を使用して複数の容量測定値を取得するステップであり、前記複数の容量測定値が前記入力装置の第１の圧縮可能層の圧縮によって影響され、前記第１の圧縮可能層が前記入力装置の透明な薄膜トランジスター（ＴＦＴ）層とバックライトとの間に配置されている、ステップと、
前記複数の容量測定値に基づいて入力物体に対応する力測定値を決定するステップと、
を含む、方法。
【請求項１２】
前記複数の力センサ電極が共通層に配置され、前記第１の圧縮可能層が前記共通層と前記バックライトとの間にある、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記入力装置が、
液晶材料層であり、前記共通層が前記液晶材料層と前記第１の圧縮可能層との間にある液晶材料層
を備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の圧縮可能層がエアギャップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記エアギャップの厚さが、前記バックライトと前記ＴＦＴ層とを離隔する接着剤によって画定される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記入力装置が、
前記バックライトと装置ハウジングとの間に配置された第２の圧縮可能層であり、前記第２の圧縮可能層が前記バックライトの第１の側に面し、前記バックライトの前記第１の側は、前記第１の圧縮可能層に面する前記バックライトの第２の側の反対側にある、第２の圧縮可能層
を備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
ディスプレイであって、
液晶材料層と、
複数の力センサ電極を備える第１の層と、
透明な薄膜トランジスター（ＴＦＴ）層であり、前記第１の層が前記液晶材料層と前記ＴＦＴ層との間に配置されている、透明な薄膜トランジスター（ＴＦＴ）層と、
バックライトと、
前記ＴＦＴ層と前記バックライトとの間に配置された圧縮可能層であり、前記力センサ電極が、入力物体によって印加された力に応じて前記圧縮可能層の圧縮によって影響される容量性信号を生成するように構成されている、圧縮可能層と、
を備えるディスプレイ。
【請求項１８】
前記圧縮可能層が前記第１の層と前記バックライトとの間にあり、前記圧縮可能層が前記液晶材料層と前記バックライトとの間にある、請求項１７に記載のディスプレイ。
【請求項１９】
前記圧縮可能層がエアギャップを含む、請求項１７に記載のディスプレイ。
【請求項２０】
前記エアギャップの厚さが、前記バックライトと前記ＴＦＴ層とを離隔する接着剤によって画定されている、請求項１９に記載のディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
[0001]本発明は、概して電子装置及び力感知を行うことに関する。
【発明の背景】
【０００２】
[0002]近接センサ装置（通常タッチパッド又はタッチセンサ装置とも呼ばれる）を含む入力装置は、様々な電子システムで広く使用されている。近接センサ装置は、しばしば表面によって境界が定められる感知領域を典型的には含み、この感知領域において近接センサ装置が１つ又は複数の入力物体の存在、位置、及び／又は動きを決定する。近接センサ装置は、電子システムにインタフェースを提供するために使用されることがある。例えば、近接センサ装置は、（ノート型コンピュータ若しくはデスクトップコンピュータに組み込まれた、又はノート型コンピュータ若しくはデスクトップコンピュータの周辺の不透明なタッチパッドなどの）より大きな計算機システムに対する入力装置としてしばしば使用される。近接センサ装置は、（携帯電話に組み込まれたタッチスクリーンなどの）より小さな計算機システムでもしばしば使用される。
【発明の概要】
【０００３】
[0003]本明細書に記載された一実施形態は、透明薄膜トランジスター（ＴＦＴ）層と、バックライトと、ＴＦＴ層とバックライトとの間に配置された第１の圧縮可能層と、複数の力センサ電極と、複数の力センサ電極を使用して入力物体による第１の圧縮可能層の圧縮によって影響される複数の容量測定値を取得し、複数の容量測定値に基づいて入力物体の力測定値を決定するように構成された処理システムと、を含む入力装置である。
【０００４】
[0004]本明細書に記載された別の実施形態は、入力装置を動作させる方法である。本方法は、入力装置の複数の力センサ電極を使用して複数の容量測定値を取得するステップであって、複数の容量測定値が入力装置の第１の圧縮可能層の圧縮によって影響され、第１の圧縮可能層が入力装置の透明な薄膜トランジスター（ＴＦＴ）層とバックライトとの間に配置されている、ステップを含む。本方法は、複数の容量測定値に基づいて入力物体に対応する力測定値を決定するステップを含む。
【０００５】
[0005]本明細書に記載された別の実施形態は、液晶材料層と、複数の力センサ電極を備える第１の層と、ＴＦＴ層と、を含むディスプレイであり、第１の層が液晶材料層とＴＦＴ層との間に配置されている。ディスプレイは、バックライト、及びＴＦＴ層とバックライトとの間に配置された圧縮可能層を含み、力センサ電極が、入力物体によって印加された力に応じて圧縮可能層の圧縮によって影響される容量性信号を生成するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】[0006]図１は、本明細書に記載された実施形態による入力装置を含む例示的なシステムのブロック図である。
【０００７】
【図２】[0007]図２は、本明細書に記載された実施形態による容量性感知ピクセルの例示的なパターンの部分である。
【０００８】
【図３】[0008]図３は、本明細書に記載された実施形態によるバックライトと力センサ電極との間の圧縮可能層を有するディスプレイである。
【０００９】
【図４】[0009]図４は、本明細書に記載された実施形態によるバックライトと力センサ電極との間の圧縮可能層を有するディスプレイである。
【００１０】
【図５】[0010]図５は、本明細書に記載された実施形態によるバックライトと力センサ電極との間の圧縮可能層を有するディスプレイである。
【００１１】
【図６】[0011]図６は、本明細書に記載された実施形態による力センサ電極を使用して力を決定するための流れ図である。
【００１２】
【図７】[0012]図７は、本明細書に記載された実施形態による力感知のための２つの圧縮可能層を有するディスプレイである。
【００１３】
【図８】[0013]図８は、本明細書に記載された実施形態による力感知のための２つの圧縮可能層を有するディスプレイである。
【００１４】
【図９】[0014]図９は、本明細書に記載された実施形態による力感知のための２つの圧縮可能層を有するディスプレイである。
【詳細な説明】
【００１５】
[0015]理解を容易にするために、各図に共通の同一の要素を指定するために、可能な場合は、同一の参照数字が使用された。一実施形態において開示される要素は、特に詳述することなく他の実施形態で有益に利用されることがあることが想定されている。ここで引用される図面は、特段の注釈がない限り、縮尺通りに描かれていると理解されるべきではない。また、図面は、しばしば簡略化され、細部又は構成要素は、表現及び説明を明瞭にするために省略される。図面及び議論は、以下で論じる原理を説明するのに役立ち、同様の記号が同様の要素を表わす。
【００１６】
[0016]以下の詳細な説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示を、又はその用途及び使用を限定することは意図されていない。さらに、前述の技術分野、背景、概要、又は以下の詳細な説明で提示された、いかなる明示された又は暗示された理論によっても拘束されることは意図していない。
【００１７】
[0017]以下の詳細な説明は、本質的に単なる例示であって、本開示を、又はその用途及び使用を限定することは意図されていない。さらに、前述の技術分野、背景、概要、又は以下の詳細な説明で提示された、明示された又は暗示されたいかなる理論によっても拘束されることは意図していない。
【００１８】
[0018]本発明の様々な実施形態は、使いやすさの改善を促進する入力装置及び方法を提供する。本明細書に記載された入力装置は、入力物体（例えば、指又はスタイラス）が入力装置を押し下げる力を測定するために容量性感知を使用する力センサ電極を含む。この力を測定するために、入力装置は、入力装置のディスプレイのバックライトとディスプレイのカバー窓との間に配置された圧縮可能層を含む。一実施形態において、圧縮可能層は、ディスプレイのバックライトと透明薄膜トランジスター（ＴＦＴ）層との間に配置されている。
【００１９】
[0019]一例において、圧縮可能層は、ディスプレイの少なくとも２つのエッジに配置された接着剤（例えば、両面テープ）によって画定された厚さを有するエアギャップを含む。別の言い方をすると、接着剤は、ディスプレイのバックライトと隣接層、例えば、ＴＦＴ層との間の離隔距離を画定する。この離隔距離は、入力物体がカバー窓を押し下げるときに圧縮されるエアギャップを形成する。エアギャップの圧縮によって、力センサ電極を使用して取得される力測定値が変化する。力測定値の変化に基づいて、入力装置は、入力物体によって印加された力を決定することができる。一実施形態において、力センサ電極は、感知領域の入力物体の位置を検出するために、容量性感知を行うためにも使用される。すなわち、力センサ電極は、力感知、及び２Ｄ（２次元）領域又は３Ｄ（３次元）容積における入力物体の位置の識別の両方に使用される二重目的の電極を含むことができる。
【００２０】
[0020]別の実施形態において、入力装置は、２つの圧縮可能層を含むことができる。第１の圧縮可能層は、バックライトとカバー窓との間にある上記の圧縮可能層であってもよく、第２の圧縮可能層は、バックライトの反対側にある。すなわち、圧縮可能層は、第２の圧縮可能層に面するバックライトの第２の側の反対側の、バックライトの第１の表面に面してもよい。２つの圧縮可能層を使用することによって、入力装置の圧縮性及び力測定値の精度を改善することができる。
【００２１】
[0021]ここで、各図を参照すると、図１は、本発明の実施形態による例示的な入力装置１００のブロック図である。入力装置１００は、電子システム（図示せず）に入力を提供するように構成されてもよい。本文書で使用されるように、用語「電子システム」（又は「電子装置」）は、電子的に情報を処理することができる任意のシステムを広く指す。電子システムの一部の非限定的な例には、すべてのサイズ及び形状のパーソナルコンピュータ、例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ネットブックコンピュータ、タブレット、ウェブブラウザ、ｅブックリーダー、及び携帯情報端末（ＰＤＡ）が含まれる。さらなる例示的な電子システムには、入力装置１００、別個のジョイスティック又はキースイッチを含む物理的なキーボードなどの複合入力装置が含まれる。さらに、例示的な電子システムには、（遠隔制御装置及びマウスを含む）データ入力装置、並びに（表示画面及びプリンターを含む）データ出力装置などの周辺装置が含まれる。他の例には、遠隔端末、キオスク、及びビデオゲーム機（例えば、ビデオゲームコンソール、携帯ゲーム機など）が含まれる。他の例には、（スマートフォンなどの携帯電話を含む）通信装置、並びに（記録装置、編集機、並びにテレビ、セットトップボックス、音楽再生装置、デジタル写真フレーム、及びデジタルカメラなどの再生装置を含む）メディア装置が含まれる。さらに、電子システムは、入力装置に対するホスト又はスレーブであってもよい。
【００２２】
[0022]入力装置１００は、電子システムの物理的な一部として実装されてもよく、又は電子システムと物理的に分離していてもよい。必要に応じて、入力装置１００は、下記の、すなわちバス、ネットワーク、及び他の有線相互接続又は無線相互接続のうちのいずれか１つ又は複数を使用して電子システムの一部と通信することができる。例としては、Ｉ２Ｃ、ＳＰＩ、ＰＳ／２、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ［登録商標］、ＲＦ、及びＩＲＤＡが含まれる。
【００２３】
[0023]図１では、入力装置１００は、感知領域１２０の１つ又は複数の入力物体１４０によって提供される入力を感知するように構成された（しばしば「タッチパッド」又は「タッチセンサ装置」とも呼ばれる）近接センサ装置として示されている。図１に示すように、例示的な入力物体には、指及びスタイラスが含まれる。
【００２４】
[0024]感知領域１２０は、入力装置１００がユーザ入力（例えば、１つ又は複数の入力物体１４０によってもたらされるユーザ入力）を検出することができる入力装置１００の上の、周囲の、中の、及び／又は近くのいかなる空間も包含する。特定の感知領域のサイズ、形状、及び位置は、実施形態間で大きく変わることがある。一部の実施形態では、信号対雑音比が十分に正確な物体ｆｉの妨げとなるまで、感知領域１２０は、入力装置１００の表面から１つ又は複数の方向に空間内へと延在する。この感知領域１２０が特定方向に延在する距離は、様々な実施形態において、１ミリメートル未満、ミリメートル、センチメートル、又はそれ以上のオーダであってもよく、使用される感知技術のタイプ及び所望の精度に応じて著しく変わる場合がある。したがって、一部の実施形態は、入力装置１００のすべての表面との接触を含まない、入力装置１００の入力表面（例えば、タッチ表面）との接触を含む、ある量の印加された力若しくは圧力と結合する入力装置１００の入力表面との接触を含む、及び／又はそれらの組合せを含む入力を感知する。様々な実施形態において、入力表面は、センサ電極が存在するケーシングの表面によって、センサ電極又は任意のケーシング上に施されたフェースシートなどによって実現されてもよい。一部の実施形態では、感知領域１２０は、入力装置１００の入力表面に投影されたときに矩形形状を有する。
【００２５】
[0025]入力装置１００は、感知領域１２０のユーザ入力を検出するためにセンサ部品及び感知技術の任意の組合せを利用することができる。入力装置１００は、ユーザ入力の検出のための１つ又は複数の感知素子を備える。いくつかの非限定的な例として、入力装置１００は、容量性、弾性、抵抗性、誘導性、磁気、音響、超音波、及び／又は光学技法を使用することができる。
【００２６】
[0026]一部の実施態様は、１次元、２次元、３次元、又はそれ以上の空間に広がる画像を提供するように構成されている。一部の実施態様は、特定の軸又は面に沿って入力の投影を行うように構成されている。
【００２７】
[0027]入力装置１００の一部の抵抗性の実施態様では、可撓性且つ伝導性の第１の層が１つ又は複数のスペーサ素子によって伝導性の第２の層から分離されている。動作中に、１つ又は複数の電圧勾配が層の両端間に生成される。可撓性の第１の層を押すことによって、この層を層間の電気的接触を生成するのに十分なほど反らすことができ、結果として層間の接触点（複数可）を反映する電圧出力が得られる。これらの電圧出力を使用して位置情報を決定することができる。
【００２８】
[0028]入力装置１００の一部の誘導性の実施態様では、１つ又は複数の感知素子は、共振コイル又はコイル対によって誘起されるループ電流を捕える。次いで、電流の大きさ、位相、及び周波数のある組合せを使用して位置情報を決定することができる。
【００２９】
[0029]入力装置１００の一部の容量性の実施態様では、電界を生成するために電圧又は電流が印加される。近くの入力物体によって電界の変化が生じ、電圧、電流などの変化として検出することができる容量性結合の検出可能な変化が生成される。
【００３０】
[0030]一部の容量性の実施態様は、電界を生成するために容量性感知素子のアレイ又は他の規則的若しくは不規則なパターンを利用する。一部の容量性の実施態様では、別々の感知素子をオーミックに短絡してより大きなセンサ電極を形成することができる。一部の容量性の実施態様は、一様に抵抗性であってもよい抵抗性のシートを利用する。
【００３１】
[0031]一部の容量性の実施態様は、センサ電極と入力物体との間の容量性結合の変化に基づく「自己容量」（又は「絶対容量」）感知方法を利用する。様々な実施形態において、センサ電極の近くの入力物体は、センサ電極の近くの電界を変え、したがって測定される容量性結合を変化させる。一実施態様では、絶対容量感知方法は、基準電圧（例えば、システムグランド）に対してセンサ電極を変調することによって、及びセンサ電極と入力物体との間の容量性結合を検出することによって動作する。
【００３２】
[0032]一部の容量性の実施態様は、センサ電極間の容量性結合の変化に基づく「相互容量」（又は「トランス容量」）感知方法を利用する。様々な実施形態において、センサ電極の近くの入力物体は、センサ電極間の電界を変え、したがって測定される容量性結合を変化させる。一実施態様では、トランス容量性感知方法は、１つ又は複数の送信器センサ電極（「送信器電極」又は「送信器」でもある）と１つ又は複数の受信器センサ電極（「受信器電極」又は「受信器」でもある）との間の容量性結合を検出することによって動作する。送信器センサ電極を基準電圧（例えば、システムグランド）に対して変調し送信器信号を送信することができる。受信器センサ電極を基準電圧に対して実質的に一定に保持し結果として生じる信号の受信を容易に行うことができる。結果として生じる信号は、１つ若しくは複数の送信器信号及び／又は１つ若しくは複数の周囲の干渉源（例えば、他の電磁気信号）に対応する影響（複数可）を含んでもよい。センサ電極は、専用の送信器又は受信器であってもよく、或は送信及び受信の両方を行うように構成されてもよい。
【００３３】
[0033]図１では、処理システム１１０は、入力装置１００の一部として示されている。処理システム１１０は、感知領域１２０の入力を検出するために入力装置１００のハードウェアを動作させるように構成されている。処理システム１１０は、１つ又は複数の集積回路（ＩＣ）及び／或いは他の回路構成部品の一部若しくはすべてを備える。例えば、相互容量センサ装置のための処理システムは、送信器センサ電極によって信号を送信するように構成された送信器回路、及び／又は受信器センサ電極によって信号を受信するように構成された受信器回路を備えることができる。一部の実施形態では、処理システム１１０は、ファームウェアコード、ソフトウェアコードなどの電子的可読命令も備える。一部の実施形態では、処理システム１１０を構成する構成部品は、入力装置１００の感知素子（複数可）の近くなどに一緒に置かれている。他の実施形態では、処理システム１１０の構成部品は、入力装置１００の感知素子（複数可）に近接する１つ又は複数の構成部品、及び他のどこかの１つ又は複数の構成部品と物理的に離れている。例えば、入力装置１００は、デスクトップコンピュータに結合された周辺装置であってもよく、処理システム１１０は、デスクトップコンピュータの中央処理装置上で動くように構成されたソフトウェア、及び中央処理装置とは別個の（おそらくは関連付けられたファームウェアを備えた）１つ又は複数のＩＣを備えることができる。別の例として、入力装置１００は、電話機に物理的に組み込まれてもよく、処理システム１１０は、電話機のメインプロセッサーの一部である回路及びファームウェアを備えてもよい。一部の実施形態では、処理システム１１０は、入力装置１００を実装するのに専用である。他の実施形態では、処理システム１１０は、表示画面を動作させる、触覚型のアクチュエータを駆動するなどの他の機能も行う。さらに、処理システム１１０は、入力物体１４０によって印加された力を検出するために入力装置１００のハードウェアを動作させることができる。一実施形態において、感知領域１２０における入力物体１４０の位置を検出するために力センサ電極として使用されるセンサ電極は、入力物体１４０が、例えば、感知領域１２０において入力装置１００を押し下げる力を検出するためにも使用される。
【００３４】
[0034]処理システム１１０は、処理システム１１０の異なる機能を扱う１組のモジュールとして実装されてもよい。各モジュールは、処理システム１１０の一部である回路、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれらの組合せを備えることができる。様々な実施形態において、モジュールの異なる組合せが使用されてもよい。例示的なモジュールには、センサ電極及び表示画面などのハードウェアを動作させるためのハードウェア動作モジュール、センサ信号及び位置情報などのデータを処理するためのデータ処理モジュール、並びに情報を報告するための報告モジュールが含まれる。さらなる例示的なモジュールには、感知素子（複数可）を動作させて入力を検出するように構成されたセンサ動作モジュール、モード変更ジェスチャーなどのジェスチャーを識別するように構成された識別モジュール、及び動作モードを変更するためのモード変更モジュールが含まれる。
【００３５】
[0035]一部の実施形態では、処理システム１１０は、１つ又は複数の動作を引き起こすことによって感知領域１２０におけるユーザ入力（又はユーザ入力の欠如）に直接応答する。例示的な動作には、動作モードの変更、並びにＧＵＩ動作、例えば、カーソル移動、選択、メニューナビゲーション、及び他の機能などが含まれる。一部の実施形態では、処理システム１１０は、電子システムの一部に（例えば、別個の中央処理システムが存在する場合は、処理システム１１０とは別個の電子システムの中央処理システムに）入力（又は入力の欠如）に関する情報を提供する。一部の実施形態では、電子システムのある部分は、処理システム１１０から受け取った情報を処理し、例えば、モード変更動作及びＧＵＩ動作を含む、あらゆる動作を容易にするように、ユーザ入力に基づいて動作する。
【００３６】
[0036]例えば、一部の実施形態では、処理システム１１０は、入力装置１００の感知素子（複数可）を動作させて感知領域１２０における入力（又は入力の欠如）を示す電気信号を生成する。処理システム１１０は、電子システムに提供される情報を生成する際に電気信号に対して任意の適切な量の処理を行うことができる。例えば、処理システム１１０は、センサ電極から得られたアナログ電気信号をデジタル化することができる。別の例として、処理システム１１０は、フィルタリング又は他の信号調節を行うことができる。さらなる別の例として、処理システム１１０は、情報が電気信号とベースラインとの差を反映するように、ベースラインを減じる、さもなければベースラインの原因を明らかにすることができる。さらなる例として、処理システム１１０は、位置情報を決定すること、入力を命令として認識すること、筆跡を認識することなどができる。
【００３７】
[0037]本明細書で広く使用されているような「位置情報」は、絶対位置、相対位置、速度、加速度、及び他のタイプの空間的情報を包含する。例示的な「ゼロ次元の」位置情報には、近くの／遠くの、又は接触／非接触情報が含まれる。例示的な「１次元の」位置情報には、軸に沿った位置が含まれる。例示的な「２次元の」位置情報には、面内の動きが含まれる。例示的な「３次元の」位置情報には、空間における瞬間の又は平均の速度が含まれる。さらなる例には、空間情報の他の表現が含まれる。また、例えば、位置、動き、又は瞬間の速度をある時間にわたって追跡する履歴データを含む、１つ若しくは複数のタイプの位置情報に関する履歴データを決定する及び／又は保存することができる。
【００３８】
[0038]一部の実施形態では、入力装置１００は、処理システム１１０によって、又は他のなんらかの処理システムによって動作する追加の入力構成部品が実装されている。これらの追加の入力構成部品は、感知領域１２０における入力に対する冗長な機能性又は他のなんらかの機能性を提供することができる。図１は、入力装置１００を使用して、項目の選択を容易にするために使用することができる感知領域１２０の近くのボタン１３０を示す。他のタイプの追加の入力構成部品には、スライダ、ボール、ホイール、スイッチなどが含まれる。反対に、一部の実施形態では、入力装置１００は、他の入力構成部品が全く実装されていなくてもよい。
【００３９】
[0039]一部の実施形態では、入力装置１００は、タッチ画面インタフェースを備え、感知領域１２０は、表示画面の活性領域の少なくとも一部とオーバーラップする。例えば、入力装置１００は、表示画面を覆う実質的に透明なセンサ電極を備え、関連付けられた電子システムのためのタッチ画面インタフェースを提供することができる。表示画面は、ユーザへのビジュアルインターフェイスを表示することができる任意のタイプのダイナミックディスプレイであってもよく、任意のタイプの発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマ、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）、又は他のディスプレイ技術を含むことができる。入力装置１００及び表示画面は、物理的要素を共有することができる。例えば、一部の実施形態は、表示及び感知のために同一の電気部品のいくつかを利用することができる。別の例として、表示画面は、処理システム１１０によって一部が又は全体が動作してもよい。
【００４０】
[0040]本発明の多くの実施形態は、完全に機能する装置の文脈において記載されているが、本発明のメカニズムは、様々な形態で、プログラム製品（例えば、ソフトウェア）として配布することができることを理解されたい。例えば、本発明のメカニズムは、電子プロセッサよって読取り可能な情報担持媒体（例えば、処理システム１１０によって読取り可能な非一時的なコンピュータ可読、及び／又は記録可能／書き込み可能情報担持媒体）上のソフトウェアプログラムとして実装され配布されてもよい。さらに、本発明の実施形態は、配布を実行するために使用される特定のタイプの媒体には無関係に等しく適用される。非一時的な、電子的に読取り可能な媒体の例には、様々なディスク、メモリスティック、メモリカード、メモリモジュールなどが含まれる。電子的に読取り可能な媒体は、フラッシュ、光学、磁気、ホログラフィー、又はその他の記憶技術に基づいてもよい。
【００４１】
[0041]図２は、一部の実施形態による、力感知領域２００における力感知ピクセル２０５（本明細書では容量性ピクセルとも呼ばれる）の例示的なパターンの一部を示す。各力感知ピクセル２０５は、上述の力センサ電極のより多くのうちの１つを含むことができる。例示及び説明を明瞭にするために、図２は、力感知ピクセル２０５の領域を単純な矩形パターンで表現し、力感知ピクセル２０５内部の様々な他の構成要素を示していない。一実施形態において、力感知ピクセル２０５は、局所的な容量の領域である（容量性結合）。一実施形態において、力感知ピクセル２０５は、個々の力センサ電極とグランドとの間に形成されてもよい。概して、容量性結合は、入力物体が力感知ピクセル２０５において入力装置を押す力に応じて変化する。
【００４２】
[0042]例示的なパターンは、共通の平面内でＸ列及びＹ行に配列された力感知ピクセル２０５Ｘ、Ｙ（総称してピクセル２０５と呼ばれる）のアレイを備え、ここでＸ及びＹは、正整数であるが、Ｘ及びＹの一方は、ゼロであってもよい。感知ピクセル２０５のパターンは、他の構成、例えば、極座標アレイ、繰り返しパターン、非繰り返しパターン、不均一なアレイ、単一の行若しくは列、又は他の適切な配列を有する複数の感知ピクセル２０５を備えてもよいことが想定されている。さらに、以下でより詳細に論じるように、力感知ピクセル２０５のセンサ電極は、任意の形状、例えば、円形、矩形、菱形、星形、正方形、非凸形、凸形、非凹形、凹形などであってもよい。ここに示すように、力感知ピクセル２０５は、処理システム１１０に結合されている。
【００４３】
[0043]一実施形態において、力感知ピクセル２０５内部の少なくとも１つの力センサ電極は、絶対感知技法によって入力物体に対応する力測定値を決定するために利用される。処理システム１１０のセンサモジュール２０４（例えば、センサ回路）は、（変調されてもよい、又は変調されなくてもよい）容量性感知信号によって、各ピクセル２０５のトレース２４０を使用して力センサ電極を駆動し、容量性感知信号に基づいて、力センサ電極と入力物体（例えば、自由空間又はアースグランド）との間の容量を測定するように構成されている。処理システム１１０は、ピクセル２０５とグランドとの間の容量性結合の変化に基づいて力測定値を決定する（ハードウェア又はファームウェアであってもよい）決定モジュールを含む。
【００４４】
[0044]力感知ピクセル２０５の様々な電極は、典型的には他のピクセル２０５の電極からオーミックに絶縁されている。さらに、ピクセル２０５が複数の電極を含んでいるところでは、各電極は、互いにオーミックに絶縁されてもよい。すなわち、１つ又は複数の絶縁体がセンサ電極を分離し、センサ電極が互いに電気的に短絡するのを防ぐ。
【００４５】
[0045]一実施形態において、変調された信号を力センサ電極に駆動することによって、及び力センサ電極のうちの１つ又は複数の絶対容量を測定することによって、これらの容量性結合を決定するようにピクセルが走査される。別の実施形態では、変調された信号が複数の力感知ピクセル２０５のそれぞれの力センサ電極に同時に駆動されるように、力センサ電極を動作させることができる。そのような実施形態では、絶対容量測定値は、１つ又は複数のピクセル２０５のそれぞれから同時に得られてもよい。一実施形態において、入力装置１００は、複数の力感知ピクセル２０５のセンサ電極を同時に駆動し、同一の感知サイクルでピクセル２０５のそれぞれに対する絶対容量測定値を測定する。様々な実施形態において、処理システム１１０は、力センサ電極の一部分に関し選択的に駆動し受信するように構成されてもよい。例えば、力センサ電極は、限定されないが、ホストプロセッサ上で走るアプリケーション、入力装置の状態、感知装置の動作モード、及び入力物体の決定された位置に基づいて選択されてもよい。別の実施形態では、入力物体（例えば、指）は、変調された信号によって駆動される送信器であり、力センサ電極は、受信器である。
【００４６】
[0046]力感知ピクセル２０５からの１組の測定値は、ピクセル２０５における容量性結合を表す容量性画像（容量性フレームでもある）を形成する。複数の容量性画像が複数の期間にわたって取得されてもよく、これらの複数の容量性画像の差異が入力装置に印加された力に関する情報を導出するために使用される。
【００４７】
[0047]一部の実施形態では、ピクセル２０５の力センサ電極のうちの１つ又は複数は、表示画面の表示の更新において使用される１つ又は複数の表示電極を含む。１つ又は複数の実施形態において、表示電極は、Ｖｃｏｍ電極（共通電極）、ソース駆動線、ゲート線、アノード電極又はカソード電極、或いは他の表示要素の１つ若しくは複数のセグメントを備える。これらの表示電極は、適切な表示画面基板に配置されてもよい。例えば、電極は、一部の表示画面（例えば、面内切替え（ＩＰＳ）若しくは面線間切替え（ＰＬＳ）有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ））の透明基板（ガラス基板、ＴＦＴガラス、プラスチック基板、若しくはその他の透明材料）に、放射層（ＯＬＥＤ）を覆う、一部の表示画面（例えば、パターン化垂直配向（ＰＶＡ）若しくはマルチドメイン垂直配向（ＭＶＡ））のカラーフィルターガラスの底部などに配置されてもよい。そのような実施形態では、センサ及び表示電極の両方として使用される電極は、複数の機能を行うため、組合せ電極とも呼ばれることがある。
【００４８】
[0048]引き続き図２を参照すると、センサ電極に結合された処理システム１１０は、任意選択で表示ドライバモジュール２０８を含む。一実施形態において、センサモジュール２０４は、力感知が所望される期間に力センサ電極を変調するように構成された回路を備える。センサモジュール２０４は、力感知ピクセル２０５のセンサ電極のうちの１つ又は複数に選択的に結合されてもよい。例えば、センサモジュール２０４は、センサ電極の選択された部分に結合されてもよく、絶対感知モード又はトランス容量感知モードのいずれかで動作することができる。別の例では、センサモジュール２０４は、絶対感知モードで動作する場合、トランス容量感知モードで動作する場合とは異なるセンサ電極に結合されてもよい。
【００４９】
[0049]一実施形態において、センサモジュール２０４は、センサ電極の絶対容量の変化を決定するために、変調された信号をピクセル２０５のうちの１つのピクセルの第１のセンサ電極上に駆動し、変調された信号に対応する結果として生じる信号を受信する回路を含む受信器モジュールを備えることができる。受信器モジュールは、力感知領域２００の入力物体によって印加された力を決定するために、容量を示す情報（例えば、容量測定値）を含む信号を別のモジュール又はプロセッサに、例えば、電子装置の決定モジュール２１０又はプロセッサ（すなわち、ホストプロセッサ）に提供することができる。１つ又は複数の実施形態において、受信器モジュールは、各受信器がアナログフロントエンド（ＡＦＥ）であってもよい複数の受信器を備える。
【００５０】
[0050]１つ又は複数の実施形態において、力感知及び表示更新は、少なくとも部分的にオーバーラップした期間に行われてもよい。例えば、組合せ電極が表示更新のために駆動されるとき、組合せ電極は、力感知のためにも駆動されてもよい。又は、力感知と表示更新とのオーバーラップは、センサ電極が力感知のために構成される時間と少なくとも部分的にオーバーラップする期間に、表示装置の基準電圧（複数可）を変調すること及び／又は表示のために少なくとも１つの表示電極を変調することを含んでもよい。別の実施形態では、力感知及び表示更新は、非表示更新期間とも呼ばれる非オーバーラップ期間に行われてもよい。様々な実施形態において、非表示更新期間は、表示フレームの２つの表示線に対する表示線更新期間の間に生じてもよく、表示更新期間と少なくとも時間的に同じ長さであってもよい。そのような実施形態では、非表示更新期間は、長い水平ブランキング期間、長いｈ−ブランキング期間、又は分散したブランキング期間と呼ばれることがある。他の実施形態では、非表示更新期間は、水平ブランキング期間及び垂直ブランキング期間を備えてもよい。処理システム１１０は、異なる非表示更新時間のうちのいずれか１つ又は複数の期間に、或いは異なる非表示更新時間の任意の組合せの期間に、力センサ電極を力感知のために駆動するように構成されてもよい。
【００５１】
[0051]一実施形態において、力感知領域２００は、図１に記載された容量性感知領域１２０とオーバーラップしてもよい。例えば、力感知ピクセル２０５の力センサ電極は、二重の目的のために使用されてもよく、すなわち、力感知のために容量性感知信号を提供するばかりでなく、感知領域１２０の入力物体の位置を決定するために位置感知を行う。一実施形態において、力感知は、位置感知が行われる場合、非オーバーラップ期間に行われる。例えば、センサモジュール２０４は、絶対容量技法を使用して、力センサ電極を駆動することによって力感知を行うことができるが、トランス容量技法を使用して、力センサ電極を駆動することによって位置感知を行うことができる。或は、同一の容量性感知技法が入力物体の力感知及び位置感知を行うために使用される場合、力感知及び位置感知をオーバーラップ期間に行うことができる。例えば、力センサ電極を使用して得られた同一の容量性感知信号を力感知及び位置感知の両方に使用することができる。
【００５２】
[0052]図３は、本明細書に記載された実施形態によるバックライト３２５と力センサ電極３１０との間の圧縮可能層３２０を有するディスプレイ３００を示す。ディスプレイ３００は、画像をユーザに出力するために使用することができる異なる層のスタックを含む。ディスプレイ３００は、画像、ビデオなどをユーザに出力するための任意の電子装置に組み込まれてもよい。画像を出力するばかりでなく、ディスプレイ３００は、入力物体（例えば、指又はスタイラス）がディスプレイ３００を押し下げるために使用する、力の量を検出するための力センサ電極３１０を含む。一実施形態において、力センサ電極３１０は、共通層又は基板に配置される。
【００５３】
[0053]一実施形態において、カバー窓３０５は、入力物体がディスプレイ３００を押し下げるために使用するインタフェースを提供する。容量性感知技法（例えば、絶対感知又はトランス容量感知）を使用して、ディスプレイ３００は、入力物体によってカバー窓３０５に印加された力の量に対応する力測定値を生成するために力センサ電極３１０を使用する。一実施形態において、力センサ電極３１０は、カバー窓３０５上の入力物体の位置を識別するために位置感知を行うためにも使用される１つ又は複数の容量性センサ電極を含む。例えば、カバー窓３０５を使用して、図１に記載されるような感知領域１２０、並びに図２に記載されるような力感知領域２００の両方を確立することができる。さらに、力センサ電極３１０は、力感知及び表示更新の両方に使用される１つ又は複数の組合せ電極を含むこともできる（例えば、Ｖｃｏｍ）。
【００５４】
[0054]ディスプレイ３００は、ソース線、ゲート線、引き回し線などを動作させるためのトランジスターを含むＴＦＴ層３１５を含む。１つの層として示されているが、表示更新及び（力感知であろうと位置感知であろうと）容量性感知のための複数のＴＦＴ層がディスプレイ３００内にあってもよい。一実施形態において、力センサ電極及びＴＦＴ層３１５は、両方とも透明材料を含む。例えば、ＴＦＴ層３１５及び力センサ電極３１０のトランジスター及び引き回し線は、導電性の透明な材料であるインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）で作られてもよい。このように、光は、ＴＦＴ層３１５及び力センサ電極３１０を通って、カバー窓３０５（例えば、透明なプラスチック又はガラス材料）を透過することができる。例えば、バックライト３２５は、表示される画像を生成するディスプレイ材料層（ここでは図示せず）を透過する光を提供する。ＴＦＴ層３１５及び力センサ電極３１０は、透明なため、これらは、ユーザが表示された画像を見るのを妨げない。
【００５５】
[0055]ディスプレイ３００は、バックライト３２５とＴＦＴ層３１５との間にある第１の圧縮可能層３２０を含む。圧縮可能層３２０は、以下ではバックライト３２５をディスプレイ３００の他の層から分離するエアギャップとして記載されるが、圧縮可能層３２０は、バックライト３２５によって放射された光がディスプレイ３００の残りの層を透過することを可能にする圧縮可能な透明材料で充填されてもよい。一実施形態において、圧縮可能層３２０の寸法及び／又は材料は、圧縮可能層３２０がディスプレイ３００の他の層、例えば、カバー窓３０５、力センサ電極３１０、及びＴＦＴ層３１５に比べてより圧縮性があるように選択される。
【００５６】
[0056]入力物体がカバー窓３０５を押し下げるとき、この力は、第１の圧縮可能層３２０を圧縮し、例えば、エアギャップの厚さを変化させる。圧縮可能層３２０の変化した寸法は、力センサ電極３１０を使用して捕えられる容量性感知測定値を変える。圧縮可能層の寸法の変化に起因する容量性感知測定値の変化は、力測定値と相互に関連付けられ得る。すなわち、処理システムの決定モジュールは、容量性感知測定値を、カバー窓３０５を押し下げるために入力物体によって使用される力の量に相互に関連付けることができる。
【００５７】
[0057]図３は、ディスプレイ３００のすべての層を示すことは意図されていない。代わりに、他の層が図示する層の間にあってもよい。例えば、ディスプレイ３００は、表示ピクセルを形成するために使用される偏光子層またディスプレイ材料層（例えば、液晶材料）を含んでもよい。さらに、層のうちの１つ又は複数の順序は、図示された配置と異なってもよい。
【００５８】
[0058]図４は、本明細書に記載された実施形態による、バックライト３２５とＴＦＴ層３１５との間の圧縮可能層３２０を有するディスプレイ４００を示す。ディスプレイ４００は、入力物体が力をディスプレイ４００に印加することができるインタフェースを提供するカバー窓３０５を含む。本例では、カラーフィルターガラス４０５は、バックライト３２５によって生成された光をフィルターするカバー窓３０５の下に置かれている。
【００５９】
[0059]ディスプレイ４００は、ディスプレイ４００の表示ピクセル（例えば、赤、青及び緑のピクセル）を形成する液晶材料を含む液晶層４１０を含む。本実施形態では液晶材料が示されているが、エアギャップを有する、任意のタイプの発光ダイオード（ＬＥＤ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマ、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）、又は他の類似したディスプレイ技術を使用することができる。
【００６０】
[0060]力センサ電極３１０は、液晶層４１０とＴＦＴ層３１５との間にある。圧縮可能層３２０に関しては、図４によって示される例では、圧縮可能層３２０は、バックライト３２５とＴＦＴ層３１５との間に直接存在する。しかしながら、圧縮可能層３２０は、バックライト３２５と、力センサ電極３１０、液晶層４１０、カラーフィルターガラス４０５、及びカバー窓３０５との間にもある。一実施形態において、力センサ電極３１０は、表示された画像を更新するときに液晶層４１０の表示材料両端間の電圧を駆動するために使用されるＶｃｏｍ電極を含む。他の実施形態では、力センサ電極３１０は、ディスプレイ４００のどこか他のところに配置されてもよいが、それでもなお、カバー窓３０５とバックライト３２５との間にあってもよい。
【００６１】
[0061]本例では、圧縮可能層３２０は、厚さが接着剤４２０によって画定されるエアギャップ４１５を含む。一実施形態において、接着剤４２０は、ディスプレイ４００の少なくとも２つのエッジに沿って配置された両面テープである。両面テープは、バックライト３２５をＴＦＴ層３１５に結合し、以てエアギャップ４１５の厚さを画定する。接着剤の厚さをしっかりと（例えば、＋／−１０％以内に）制御することができるため、エアギャップ４１５の厚さもしっかりと制御することができる。一実施形態において、接着剤４２０及びエアギャップ４１５の厚さは、１００ミクロンよりも大きいが３００ミクロン未満である。一実施形態において、接着剤４２０及びエアギャップ４１５の厚さは、１５０〜２００ミクロンである。
【００６２】
[0062]一例において、接着剤４２０及びエアギャップ４１５の厚さは、カバー窓３０５の可撓性又は厚さに応じて変わる。例えば、カバー窓３０５の厚さが増加する（すなわち、窓３０５の可撓性が低くなる）とともに、エアギャップ４１５の厚さをより小さくしてもよい。逆に、カバー窓３０５の厚さが減少するとともに、エアギャップ４１５の厚さを増加させてもよい。別の言い方をすると、カバー窓３０５の可撓性が減少するとともに、ディスプレイ４００が印加された力に応じて圧縮する余地を提供するために、より小さなエアギャップ４１５が使用されてもよい。しかしながら、カバー窓３０５の可撓性が増加するとともに、力測定値の精度又は範囲を向上させるために、より大きなエアギャップ４１５が使用されてもよい。例えば、エアギャップ４１５の厚さがカバー窓３０５の可撓性に対して小さすぎる場合、ＴＦＴ層３１５の底面は、小さな力に対してバックライト３２５と接触することがある。したがって、入力物体がより多くの力を印加するとき、ディスプレイ４００は、さらに圧縮することができず、このことは、力センサ電極３１０によって容量の変化が測定されないことを意味する。そのようなシナリオでは、処理システムは、入力物体が同じ量の力を印加していることを不正確に判定することがある。
【００６３】
[0063]装置ハウジング４２５は、ディスプレイ４００の層の一部又はすべてを取り囲む。この側面図によって示されるように、装置ハウジング４２５は、３つの側の層を取り囲むが、カバー窓３０５は、ディスプレイ４００の最上部側をカバーしている。図４には示されていないが、装置ハウジング４２５は、ディスプレイ４００の前面及び背面もカバーすることができる。
【００６４】
[0064]一実施形態において、装置ハウジング４２５は、力感知を行う場合、電気的に接地されている。そのため、装置ハウジング４２５は、導電性材料（例えば、金属材料）から作られることがある。別の実施形態では、バックライト３２５と平行な方向に延在する装置ハウジング４２５の少なくとも底面は、電気的に接地されている。力センサ電極３１０が絶対容量を使用して駆動される場合、処理システムは、電極３１０と、接地された装置ハウジング４２５との間の容量を決定することができる。エアギャップ４１５の厚さが入力物体によって印加された力に応じて変化するにつれて、力センサ電極３１０とグランドとの間の容量も変化する。上述したように、容量のこの変化は、力測定値と相互に関連付けられ得る。表示更新又は位置感知を行う場合、装置ハウジング４２５は、やはり電気的に接地されていてもよく、又は浮遊状態であってもよい。さらに、バックライト３２５は、位置感知中に電気的に浮遊状態であってもよい。
【００６５】
[0065]一実施形態において、ディスプレイ４００は、ディスプレイメーカーによって製造されたユニットであってもよい。すなわち、力センサ電極３１０がディスプレイメーカーから受け取ったディスプレイに追加される（例えば、ディスプレイスタックの底部に配置される）代わりに、本実施形態では、力センサ電極３１０は、ディスプレイ４００を形成するときに、メーカーによってディスプレイ４００に組み込まれる（「インセル」実施形態とも呼ばれる）。したがって、圧縮可能層３２０及び力センサ電極３１０を使用して得られる力測定値の調整を、ディスプレイ４００が入力装置に配置される前に、装置メーカーによって行うことができる。
【００６６】
[0066]図５は、本明細書に記載された実施形態によるバックライト３２５とＴＦＴ層３１５との間の第１の圧縮可能層３２０を有するディスプレイ５００を示す。図４のディスプレイ４００とは対照的に、ディスプレイ５００は、容量性感知を行うために使用することができる受信器電極５０５を含む。一実施形態において、受信器電極５０５は、感知領域に対する入力物体の位置を識別するために、位置感知のためにのみ使用される。別の言い方をすると、一実施形態において、受信器電極５０５は、力感知を行うためには使用されない。
【００６７】
[0067]位置感知を行う場合、力センサ電極３１０は、トランス容量性感知を行うために駆動される１つ又は複数の送信器電極を含む。受信器電極５０５は、感知領域の入力物体の位置を決定するために処理システムの決定モジュールによって測定することができる、結果として生じる信号を生成する。力感知を行う場合、処理システム（図示せず）は、絶対容量を使用して力センサ電極３１０を変調し、入力物体によって印加された力と相互に関連付けることができる力測定値を生成する。一実施形態において、受信器電極５０５は、力感知中に駆動されない、又は使用されない。本例では、入力装置は、位置感知を行うために受信器電極５０５及び力センサ電極３１０を実施するトランス容量性感知を使用するが、力感知を行うためには力センサ電極３１０を実施する絶対容量性感知を使用する。
【００６８】
[0068]ディスプレイ４００と同様に、力感知中に、力センサ電極３１０を使用して取得される容量測定値は、エアギャップ４１５の厚さに応じて変わる。入力装置に印加された力が第１の圧縮可能層３２０を圧縮するにつれて、これによって、印加された力と相互に関連付けられた力測定値が変化する。
【００６９】
[0069]図６は、本明細書に記載された実施形態による、力センサ電極を使用して力を決定する方法６００の流れ図である。ブロック６０５では、処理システムは、力センサ電極を変調する。一実施形態において、処理システムの決定モジュールは、絶対容量技法を使用して力センサ電極を変調する。
【００７０】
[0070]ブロック６１０では、処理システムは、力センサ電極を使用して複数の容量測定値（すなわち、力測定値）を取得する。例えば、決定モジュールは、力センサ電極とグランドとの間の容量性結合を決定するための積分器を含む、力センサ電極に結合された１つ又は複数のＡＦＥを含むことができる。一実施形態において、装置ハウジングは、接地され、バックライトは、力感知中に電気的に浮遊状態であってもよい。
【００７１】
[0071]上で示したように、入力装置は、ディスプレイのバックライトと力センサ電極との間にある圧縮可能層（例えば、エアギャップ）を有するディスプレイを含む。一実施形態において、力センサ電極は、インセルとしてディスプレイに組み込まれている。さらに、圧縮可能層は、表示される画像を出力するためにトランジスター及びルーティングロジックを含むディスプレイのバックライトとＴＦＴ層との間にあってもよい。
【００７２】
[0072]ブロック６１５では、処理システムは、容量の変化を決定するために容量測定値（すなわち、力測定値）をベースライン測定値と比較する。絶対容量を使用する場合、処理システムは、入力物体によって印加された力によって引き起こされる、力センサ電極とグランドとの間の容量の変化を決定する。一実施形態において、ベースライン測定値は、力が力感知領域に印加されていないときに導出される。したがって、ブロック６１０中に取得された容量性の力測定値をベースライン測定値と比較することによって、処理システムは、ベースラインに対する容量の変化を決定することができる。
【００７３】
[0073]ブロック６２０では、処理システムは、入力物体によって印加された力を決定する。一実施形態において、処理システムは、容量の変化を入力物体によって印加された様々な力と相互に関連付けるためのマッピングを記憶することができる。別の実施形態では、処理システムは、入力物体によって印加された力を決定するために１つ又は複数のしきい値を使用する。さらに、異なる印加された力は、異なる動作と相互に関連付けられてもよい。例えば、容量の変化が第１のしきい値を超える場合、入力装置は、第１の動作を行うが、容量の変化が第２のより大きなしきい値を超える場合、入力装置は、第１の動作とは異なる第２の動作を行う。このように、印加された力は、入力装置によって行われる異なる動作にマッピングされてもよい。
【００７４】
[0074]図７は、本明細書に記載された実施形態による力感知のための２つの圧縮可能層を有するディスプレイ７００を示す。すなわち、本実施形態では、ディスプレイ７００は、力感知中に取得される力測定値に影響を及ぼす入力物体によって圧縮可能な２つの層を含む。図示するように、ディスプレイ７００は、エアギャップ４１５を画定する接着剤４２０を有する上記の第１の圧縮可能層３２０を含む。
【００７５】
[0075]加えて、ディスプレイ７００は、バックライト３２５の真下に配置された第２の圧縮可能層７０５を含む。すなわち、バックライト３２５は、第２の圧縮可能層７０５と向き合う関係にある第１の表面、及び第１の圧縮可能層３２０と向き合う関係にある第２の表面を含む。さらに、第１及び第２の表面は、バックライト３２５の両側にある。
【００７６】
[0076]一実施形態において、第２の圧縮可能層７０５は、バックライト３２５を装置ハウジング４２５から分離するエアギャップである。図示されていないが、ディスプレイ７００は、エアギャップを画定するために第２の圧縮可能層７２０の側面のまわりに支持材料を含んでもよい。別の実施形態では、第２の圧縮可能層７０５は、圧縮可能な発泡体又はゴムなどの固体材料で充填される。しかしながら、第２の圧縮可能層７０５とは異なり、第２の圧縮可能層７０５の材料は、第２の圧縮可能層７０５がバックライト３２５の反対側にあるため透明である必要はない。すなわち、バックライト３２５によって放射された光は、第２の圧縮可能層７０５を透過しないため、層７０５のいかなる材料も透明である必要はない。
【００７７】
[0077]力感知中に、入力物体は、第１及び第２の圧縮可能層３２０、７０５を圧縮することができる。層３２０、７０５の１つ又は両方を圧縮することによって、処理システムによって取得される力測定値が変化する。本実施形態では、処理システムは、力測定値を決定するために絶対容量を使用して力センサ電極３１０を変調する。上記したように、入力物体によって印加された力に対してマッピングされた容量の変化を識別するために力測定値を使用することができる。さらに、位置感知を行う場合、処理システムは、感知領域の入力物体の位置を決定するために再び力センサ電極３１０を変調する。したがって、本例では、処理システムは、力感知及び位置感知の両方を行うために絶対容量を使用して力センサ電極３１０を変調する。
【００７８】
[0078]一実施形態において、第１及び第２の圧縮可能層３２０、７０５の厚さは、５０〜３００ミクロンである。別の実施形態では、第１及び第２の圧縮可能層３２０、７０５の厚さは、１５０〜２００ミクロンである。ディスプレイ７００に２つの圧縮可能層を有するという１つの利点は（圧縮可能層が１つのみであることと比較して）、ディスプレイ７００は、入力物体によって圧縮された後、ディスプレイ７００の寸法がより速やかにデフォルト状態（又は圧縮されていない状態）に戻るようにセトリング時間を低減させることができるということである。すなわち、力が入力物体によって印加された（次いで、除去された）後、ディスプレイ７００は、２つの圧縮可能層を含むため、ディスプレイ７００は、ただ１つの圧縮可能層、例えば、第１の圧縮可能層３２０のみを有するディスプレイよりも速くそのデフォルト状態に戻ることができる。
【００７９】
[0079]図８は、本明細書に記載された実施形態による力感知のための２つの圧縮可能層を有するディスプレイ８００を示す。図示するように、ディスプレイ８００は、ディスプレイ７００と同一の第１及び第２の圧縮可能層３２０、７０５を含む。しかしながら、ディスプレイ７００とは異なり、ディスプレイ８００は、位置感知を行うために使用される受信器電極５０５を含む。例えば、位置感知中に、処理システムは、力センサ電極３１０及び受信器電極５０５を使用してトランス容量性感知を行う。一実施形態において、力センサ電極３１０は、変調されたときに、決定モジュールが感知領域の入力物体の位置を決定するために使用する受信器電極５０５上に結果として生じる信号を生成する１つ又は複数の送信器電極を含む。
【００８０】
[0080]逆に、力感知を行う場合、絶対容量感知を行うために力センサ電極３１０が使用されるが、受信器電極５０５は、使用されなくてもよい。ディスプレイ７００と同様に、力感知中に取得される力測定値は、第１及び第２の圧縮可能層３２０、７０５の圧縮に依存する。さらに、力感知を行う場合、装置ハウジング４２５は、接地されていてもよい。位置感知中に、装置ハウジング４２５は、接地されていても、又は電気的に浮遊状態であってもよい。
【００８１】
[0081]図９は、本明細書に記載された実施形態による力感知のための２つの圧縮可能層を有するディスプレイ９００を示す。ディスプレイ９００は、力センサ電極９０５の側面図を示す。一実施形態において、力感知中に絶対容量を行うために、力センサ電極９０５は、上で論じたようなマトリクスアレイ（例えば、矩形のアレイ）で配置されている。また、力センサ電極９０５は、単独で又は受信器電極（図示せず）と組み合わせて位置感知のために使用されてもよい。
【００８２】
[0082]接着剤４２０は、力センサ電極９０５が配置されるＴＦＴ層３１５をバックライト３２５から分離するエアギャップ４１５を画定する。さらに、ディスプレイ９００は、バックライト３２５を支持し且つバックライト３２５とグランド層９１５との間のエアギャップを画定するフレーム９１０を含む。本実施形態では、エアギャップは、第１の圧縮可能層３２０とともに力センサ電極３１０を使用して取得される力測定値に影響を及ぼす第２の圧縮可能層７０５として働く。力感知中に、グランド層９１５は、電気的に接地されているが、バックライト３２５は、電気的に浮遊状態であってもよい。
【００８３】
[0083]底部カバー９２０は、フレーム９１０を支持し、一実施形態において装置ハウジングの一部である。別の実施形態では、底部カバー９２０は、装置ハウジングに結合されている。底部カバー９２０及びフレーム９１０は、上で論じた様々な要素を支持することができるプラスチック、ポリマー、又は金属材料であってもよい。しかしながら、底部カバー９２０及びフレーム９１０は、第１及び第２の圧縮可能層３２０、７０５を確立するために十分な支持を行う任意の材料であってもよい。さらに、接着剤４２０、底部カバー９２０、及び／又はフレーム９１０によって、第１及び第２の圧縮可能層３２０、７０５は、デフォルトの圧縮されていない状態からそれぞれの圧縮された状態に変化し、次いで、力が除去されたときに、すなわち、入力物体がもはや力感知領域を押していないときに、デフォルトの状態（すなわちもとの寸法）に戻ることができる。
【００８４】
[0084]本明細書に述べられた実施形態及び例は、本技術による実施形態及びその特定の用途についての最善の説明を行い、以て当業者が本技術を行い使用することができるように提示された。しかしながら、当業者は、前述の記載が例示及び例のみのために提示されたことを認識されるであろう。述べたような記載は、網羅的であること、又は本開示を開示された精密な形態に限定することは意図されていない。
【００８５】
[0085]前述の事項を考慮して、本開示の範囲は、特許請求の範囲によって決定される。
【符号の説明】
【００８６】
１００  入力装置
１１０  処理システム
１２０  感知領域
１３０  ボタン
１４０  入力物体
２０５  ピクセル
２４０  トレース
５００  ディスプレイ
６００  方法
７００  ディスプレイ
８００  ディスプレイ
９００  ディスプレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
2018005889000001.pdf