(57)【要約】【課題】装置の表面上のタッチの場所及び大きさを判定するように構成された装置。【解決手段】この装置は、透明タッチセンサ上のタッチの場所を検出するように構成された、透明タッチセンサを含む。この装置はまた、透明タッチセンサの外周に配置された、力感知構造体も含む。この力センサは、上側容量性プレートと、その上側容量性プレートの一方の側に配置された圧縮性要素とを含む。この力センサはまた、圧縮性要素の、上側容量性プレートとは反対の側に配置された、下側容量性プレートも含む。【選択図】図３
2018060571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子装置であって、
透明タッチセンサであって、前記透明タッチセンサ上のタッチの場所を検出するように構成された、透明タッチセンサと、
前記透明タッチセンサの外周に配置された力感知構造体と、を備え、前記力感知構造体が、
上側容量性プレートと、
前記上側容量性プレートの一方の側に配置された、圧縮性要素と、
前記圧縮性要素の、前記上側容量性プレートとは反対の側に配置された、下側容量性プレートと、
を含むことを特徴とする、電子装置。
【請求項２】
前記力感知構造体の圧縮性要素が、前記透明タッチセンサ上のタッチの力に応答して、圧縮するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記上側容量性プレート及び前記下側容量性プレートが、前記圧縮性要素の圧縮による、前記上側容量性プレートと前記下側容量性プレートとの間の容量性結合の変化を検出するように構成された力感知回路に、動作可能に結合され、
前記力感知回路が、前記透明タッチセンサ上の前記タッチの力の大きさに対応する信号を生成するように、更に構成されることを特徴とする、請求項２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記力感知構造体が、前記透明タッチセンサの前記外周の第１の縁部に沿って配置された、第１の力感知構造体であり、前記電子装置が、
前記透明タッチセンサの前記外周の第２の縁部に沿って配置された、第２の力感知構造体であって、上側容量性プレート、下側容量性プレート、及び前記上側容量性プレートと前記下側容量性プレートとの間に配置された圧縮性要素を含む、第２の力感知構造体と、  前記第１の力感知構造体及び前記第２の力感知構造体に動作可能に結合され、前記第１の力感知構造体及び前記第２の力感知構造体の撓みによる、容量性結合の変化を検出するように構成された、力感知回路と、
を更に備え、前記力感知回路が、前記透明タッチセンサ上の前記タッチの力の大きさに対応する信号を生成するように、更に構成されることを特徴とする、請求項１に記載の電子装置。
【請求項５】
前記力感知構造体が、前記透明タッチセンサの前記外周の第１の縁部に沿って配置された、第１の力感知構造体であり、前記電子装置が、
前記透明タッチセンサの前記外周の第２の縁部に沿って配置された、第２の力感知構造体と、
前記透明タッチセンサの前記外周の第３の縁部に沿って配置された、第３の力感知構造体と、
前記透明タッチセンサの前記外周の第４の縁部に沿って配置された、第４の力感知構造体と、
を更に備え、
前記第２の力感知構造体、前記第３の力感知構造体、及び前記第４の力感知構造体が、上側容量性プレート、下側容量性プレート、及び前記上側容量性プレートと前記下側容量性プレートとの間に配置された圧縮性要素をそれぞれ含むことを特徴とする、請求項１に記載の電子装置。
【請求項６】
前記透明タッチセンサが、前記透明タッチセンサ上の前記タッチの前記場所を判定するように構成された感知回路を含む、容量性タッチセンサであることを特徴とする、請求項１に記載の電子装置。
【請求項７】
開口部、及び前記開口部を取り囲むベゼルを有する、エンクロージャと、
前記エンクロージャ内部に配置され、前記エンクロージャの前記開口部を通じて目視可能な、ディスプレイ素子と、を更に備え、
前記透明タッチセンサが、前記ディスプレイ素子の外周に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の電子装置。
【請求項８】
前記力感知構造体を力感知回路に電気的に接続するための、電気コネクタテール部を更に備え、前記電気コネクタテール部が、
第１の可撓性誘電層、及び前記第１の容量性プレートと電気的に接続された第１の可撓性導電層を有する、第１の回路層と、
第２の可撓性誘電層、及び前記第２の容量性プレートと電気的に接続された第２の可撓性導電層を有する、第２の回路層と、
回路構成要素に着脱可能に接続されるように構成された、末端部分と、
を含み、前記末端部分が、前記第１の回路層と前記第２の回路層との間に空隙領域を含み、
前記空隙領域が、前記圧縮性要素を含まないことを特徴とする、請求項１に記載の電子装置。
【請求項９】
前記空隙領域が、前記電気コネクタテール部の前記末端部分内の、前記圧縮性要素の一部分を除去することによって形成されることを特徴とする、請求項８に記載の電子装置。
【請求項１０】
タッチ装置上のタッチに関する力の大きさを判定する方法であって、前記方法は、
力センサに信号を送信することであって、前記力センサが、圧縮性要素によって隔てられた、第１の容量性プレート及び第２の容量性プレートを含む、力センサに信号を送信することと、
前記力センサの前記第１の容量性プレートと前記第２の容量性プレートとの間の、第１の静電容量を測定することと、
前記タッチ装置の表面上のタッチを受信することと、
前記力センサの前記第１の容量性プレートと前記第２の容量性プレートとの間の、第２の静電容量を測定することと、
前記第１の測定静電容量及び前記第２の測定静電容量に基づいて、前記受信されたタッチの推定の力を算出することと、
を含むことを特徴とする、タッチ装置上のタッチに関する力の大きさを判定する方法。
【請求項１１】
前記信号を送信することが、前記力センサの前記第１の容量性プレート又は前記第２の容量性プレートのいずれかに、一連の電荷パルスを送信することを含むことを特徴とする、請求項１０に記載のタッチ装置上のタッチに関する力の大きさを判定する方法。
【請求項１２】
力センサを製造する方法であって、前記方法は、
第１の可撓性導電層及び第１の可撓性誘電層を含む、第１の回路層を得ることと、
第２の可撓性導電層及び第２の可撓性誘電層を含む、第２の回路層を得ることと、
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圧縮性層を含む、積層構造体を形成することと、
電気コネクタテール部を有する力センサを形成するように、前記積層構造体を切り出すことと、
前記電気コネクタテール部の末端部分内の、前記圧縮性層を除去することと、
を含むことを特徴とする、力センサを製造する方法。
【請求項１３】
前記積層構造体が、
第１の接合接着剤層を使用して、前記第１の回路層に前記圧縮性層を積層することと、  第２の接合接着剤層を使用して、前記第２の回路層に、前記圧縮性層及び前記第１の回路層を積層することと、によって形成され、前記第１の接合層及び前記第２の接合層が、前記コネクタテール部の前記末端部分内に延在しないことを特徴とする、請求項１２に記載の力センサを製造する方法。
【請求項１４】
前記第１の回路層を得ることが、
前記第１の可撓性誘電層上に、前記第１の可撓性導電層を形成することと、
前記第１の可撓性導電層に電気的に接続される、第１の容量性プレートを形成することと、
を含み、
前記第２の回路層を得ることが、
前記第２の可撓性誘電層上に、前記第２の可撓性導電層を形成することと、
前記第２の可撓性導電層に電気的に接続される、第２の容量性プレートを形成することと、
を含み、
前記第１の容量性プレート及び前記第２の容量性プレートが、前記圧縮性層によって隔てられ、タッチの大きさを判定するための力センサの一部を形成することを特徴とする、請求項１２に記載の力センサを製造する方法。
【請求項１５】
前記第１の回路層が、少なくとも２つの可撓性導電層を含み、前記第２の回路層が、少なくとも２つの可撓性導電層を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の力センサを製造する方法。
【請求項１６】
タッチ装置であって、
１つ以上の力センサに結合された、比較的剛性のカバー要素と、
前記カバー要素の１つ以上の縁部の変位に応答する、前記力センサと、を含み、
前記カバー要素上の特定の場所での印加力が、前記１つ以上の縁部に沿った力を提供し、
前記タッチ装置内の感知回路が、前記力に応答して、前記印加力の場所及び大きさを判定することを特徴とする、タッチ装置。
【請求項１７】
前記タッチ装置内の前記回路が、前記力センサに応答して、前記印加力の重心を判定し、
前記タッチ装置内の前記回路が、前記重心に応答して、印加力の１つ以上の場所を判定し、
前記タッチ装置内の前記回路が、印加力の前記重心及び印加力の前記１つ以上の場所に応答して、印加力の１つ以上の指標を判定することを特徴とする、請求項１６に記載のタッチ装置。
【請求項１８】
タッチ装置であって、
１つ以上の力センサに結合された、比較的変形可能なカバー要素と、
前記カバー要素のタッチ区域内部の１つ以上の場所の変位に応答する、前記力センサと、
を含み、
前記カバー要素上の特定の場所での印加力が、前記カバー要素に応答する、１つ以上の対応する場所での力を提供し、
前記タッチ装置内の回路が、前記力に応答して、前記特定の場所及び前記印加力の量の双方を判定することを特徴とする、タッチ装置。
【請求項１９】
タッチ装置を動作させる方法であって、前記方法は、
前記装置のカバー要素に力を印加することと、
感知回路を使用して、前記カバー要素の１つ以上の縁部での変位を測定することと、
プロセッサを使用して、前記測定された変位に基づいて、前記印加力の場所及び大きさを計算することと、を含むことを特徴とする、タッチ装置を動作させる方法。
【請求項２０】
力感知構造体であって、
上側本体部と、
前記上側本体部に接続された、上側容量性プレートと、
下側本体部と、
前記下側本体部に接続された、下側容量性プレートと、
前記上側本体部及び前記上側容量性プレートのうちの一方に接続された、変形可能な中央本体部と、
を備え、前記変形可能な中央本体部が、前記下側本体部及び前記下側容量性プレートのうちの一方に更に接続されることを特徴とする、力感知構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本特許協力条約の特許出願は、２０１３年２月８日出願の「Ｆｏｒｃｅ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｓｅｎｓｉｎｇ」と題された米国仮出願第６１／７６２，８４３号、及び２０１３年９月２６日出願の「Ｌａｙｅｒｅｄ  Ｆｏｒｃｅ  Ｓｅｎｓｏｒ」と題された同第６１／８８３，１８１号に対する優先権を主張するものであり、それらの内容は、全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本出願は、全般的に、タッチの力を感知するシステム及び方法に関し、詳細には、装置の表面に適用されたタッチの量若しくは大きさを検出及び測定するための、装置と一体化された容量性力センサに関する。
【背景技術】
【０００３】
タッチ装置は、一般的に、その装置の表面上でタッチ入力を受信することが可能な装置として、特徴付けることができる。この入力は、コマンド、ジェスチャ、又は他のタイプのユーザ入力として解釈することが可能な、その装置上の１つ以上のタッチの場所を含み得る。一実施例では、タッチ装置上のタッチ入力を、コンピューティングシステムに中継して、例えば、ディスプレイ上の要素を選択すること、ディスプレイ上の要素を再方向付け若しくは再位置決めすること、テキストを入力すること、及びユーザ入力を含めた、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）とのユーザ対話を解釈するために使用することができる。別の実施例では、タッチ装置上のタッチ入力を、コンピュータシステムに中継して、アプリケーションプログラムとのユーザの対話を解釈するために使用することができる。このユーザの対話としては、例えば、音声、ビデオ、写真、プレゼンテーション、テキストなどの操作を挙げることができる。
【０００４】
典型的には、タッチ装置上のタッチ入力は、その装置上のタッチの場所に限定される。しかしながら、一部の場合には、装置に適用されるタッチの力を検出及び測定することもまた、有利であり得る。例えば、ユーザが、相対的に軽いタッチを使用する第１の方式で、ディスプレイ上のコンピュータ生成オブジェクトを操作すること、また別法として、相対的に重いタッチ、又はより急激なタッチを使用する第２の方式で、そのオブジェクトと対話することが可能であれば、有利であり得る。例として、ユーザが、相対的に軽いタッチを使用して、ディスプレイ上のコンピュータ生成オブジェクトを移動させ、次いで、別法として、相対的に重いタッチ、又はより急激なタッチを使用して、同じコンピュータに関するコマンドを選択するか、若しくは呼び出すことが、有利であり得る。より一般的には、ユーザが、タッチの力に応じて、複数の方式で入力を提供することが可能であれば、有利であり得る。例えば、ユーザは、軽いタッチに関する第１の方式、中程度のタッチに関する第２の方式、及び重いタッチに関する第３の方式などで解釈される入力を提供することができる。更には、ユーザが、可変量の力を使用してアナログ入力を提供することが可能であれば、有利であり得る。このタイプの入力は、例えば、シミュレーション自動車上のアクセルペダル、又は飛行シミュレータ内の飛行機の操縦翼面、あるいは同様のアプリケーションを制御するために、有用であり得る。ユーザが、（おそらくは、触覚フィードバックを使用する）仮想現実（ＶＲ）シミュレーション内での、又は拡張現実プログラム内での、シミュレートされた身体の動き若しくは他の方式などの入力を提供することが可能であれば、更に有利であり得る。タッチ装置上で同時に使用中である複数のユーザインタフェースオブジェクト又は要素に提供される複数のタッチの、相対的な程度（例えば、力）及び場所を解釈するために、タッチの力を使用することは、更に有利であり得る。例えば、楽器を演奏するためのアプリケーション内の、２つ以上の要素をユーザが押圧することによる、複数のタッチを解釈するために、タッチの力を使用することが可能である。具体的には、複数のタッチの力は、ピアノのキー上の、ユーザによる複数のタッチを解釈するために使用することができる。同様に、複数のタッチの力を使用して、自動車両を制御するための（加速、制動、信号発信、及び旋回に関する、別個の制御機能を有する）アプリケーション内で、ユーザの複数のタッチを解釈することができる。
【発明の概要】
【０００５】
本出願は、タッチ装置（タッチ感知面などであり、その一例はタッチディスプレイ）、又は他の感圧入力素子（仮想アナログ制御又は仮想キーボードなど）、あるいは他の入力装置に、ユーザが接触することによって印加される力の量若しくは大きさ、及び印加される力の量若しくは大きさの変化を、測定あるいは判定するために使用することが可能な、技術を提供する。これらの技術は、タッチ装置、タッチパッド、及びタッチスクリーンなどの、タッチ認識、ＧＵＩのタッチ要素、及びタッチ入力若しくはタッチ操作をアプリケーションプログラム内で使用する、様々な装置内に組み込むことができる。本出願はまた、タッチ装置に接触する際にユーザによって印加される力の量若しくは大きさ、及び印加される力の量若しくは大きさの変化を、測定あるいは判定し、それらに応答して、タッチ装置のユーザに利用可能な更なる機能を提供するために使用することが可能な、システム及び技術も提供する。
【０００６】
本明細書で説明される特定の実施形態は、「力感知構造体」又は「力感知センサ」とも称される、力センサを目的とする。この力センサは、一例がタッチ感知電気装置、又は単純にタッチ装置である、電子装置の筐体と一体化させることができる。実例的な力センサは、圧縮性要素によって、又は空気間隙によって隔てられた、上側部分及び下側部分を含み得る。この上側部分は、上側容量性プレートに接続された上側本体部を含み得るものであり、下側部分は、下側容量性プレートに接続された下側本体部を含み得る。一部の場合には、上側部分及び下側部分は、印加力の量又は大きさを、測定若しくは検出するために使用することが可能な、コンデンサを形成する。他の場合には、上側部分及び下側部分は、歪みゲージなどの、別のタイプの力センサに取り付けられる。圧縮性要素は、典型的には、従順性又はバネ性の材料から形成される。一部の場合には、この圧縮性要素は、「変形可能中央本体部」、中間要素、又は「圧縮性層」と称される。
【０００７】
一実施形態では、技術は、剛性のカバーガラスを有するタッチ装置内に組み込まれた、力感知センサを提供することを含み得る。例えば、タッチ装置は、カバーガラスの縁部での、又はカバーガラスのアクティブ表示区域内での、カバーガラスの変位を測定することによって、タッチ装置上の印加力を感知することができる。カバーガラスは、印加力が、カバーガラスのＺ軸に沿った（例えば、カバーガラスの表面に対して垂直な）変位を引き起こすように、弾性又はバネ性の基底部上に設置することができる。カバーガラスの縁部に沿った点、又はカバーガラスのアクティブ表示区域内の点の、特定のＺ変位を感知することによって、その印加力の［Ｘ，Ｙ］場所の近似値を判定することができる。複数の力が異なる場所に印加される場合、力の重心を判定することができ、この力の重心から、１つ以上の個別の力の場所を判定することができる。
【０００８】
一実施形態では、カバーガラスは、比較的剛性であり、１つ以上の容量性センサに取り付けられた周辺部に沿って載置される。この場合には、カバーガラス上の［Ｘ，Ｙ］場所に力が印加されると、その印加力は、カバーガラスのＸ軸又はＹ軸のいずれかを中心とする回転、若しくはそれらの回転の組み合わせに応答して発生し得るような、カバーガラスの周辺部の１つ以上の縁部での力ベクトルとして、解明することができる。そのような場合には、カバーガラスの１つ以上の縁部又は縁部の諸部分は変位することができ、その変位を、１つ以上の容量性センサによって測定することができるという効果を有する。例えば、それらの１つ以上の容量性センサは、ユーザには容易に見えない状態で、カバーガラスの縁部の、カラーマスク又は他の光学的に不透明な要素若しくは隠蔽要素の下に、位置決めすることができる。次いで、１つ以上の容量性センサを使用して、比較的剛性のカバーガラスの縁部の変位を判定することができる。それらの１つ以上の容量性センサからの情報を、１つ以上のタッチセンサからのタッチ場所情報と組み合わせて使用するプロセッサは、印加力の大きさ、及びその力が印加されたカバーガラス上の［Ｘ，Ｙ］場所の双方を、判定することが可能となる。
【０００９】
そのような実施形態では、比較的剛性のカバーガラスは、比較的バネ性の（又は、他の方式で弾性の）周辺取付部材上に載置することができる。第１の実施例に関しては、周辺取付部材は、第１の容量性素子及び第２の容量性素子を含み得るものであり、それらの第１の容量性素子と第２の容量性素子との間に、比較的バネ性の中間要素などの、圧縮性要素が位置決めされる。この比較的バネ性の中間要素は、第１の容量性素子と第２の容量性素子との中間に構築されるか若しくは他の方式で位置決めされた、シリコーン要素又は他の比較的バネ性の要素を含む、微細構造体を含み得る。第２の実施例に関しては、周辺取付部材は、カバーガラスに関して実装された、自己容量性回路又は相互容量性回路を含み得るものであり、カバーガラスの過度の変位を緩衝するように、比較的バネ性の要素が位置決めされる。
【００１０】
そのような場合には、比較的剛性のカバーガラスの変位により、比較的バネ性の中間要素を、そのカバーガラスの変位に応じて、圧縮又は延伸させることができる。この場合には、カバーガラスの変位は、１つ以上の容量性センサによって（相互容量性又は自己容量性、若しくはそれらの混合にかかわらず）、カバーガラスと周辺取付部材の基底部との距離の変化を測定することによって、測定又は検出することができる。このことにより、１つ以上の容量性センサから情報を受信するプロセッサは、カバーガラスの変位の場所及び指標を判定することが可能となる。このことにより、プロセッサは、カバーガラス上の印加力の、大きさ及び場所を判定することが可能となる。例えば、カバーガラスに力が印加される場合には、プロセッサは、そのカバーガラスのピッチ、チルト、若しくはヨーの量及び角度に応答して、いずれの場所に力が印加されているか、及びどの程度の力が印加されているかの指標を、判定することができる。
【００１１】
一実施形態では、カバーガラスは、比較的変形可能とすることができ、周辺部に沿って載置することができ、１つ以上の［Ｘ，Ｙ］場所でカバーガラスの下に位置決めされた、１つ以上の力センサ（容量性センサなど）を備えることができるそれらの力センサを使用して、カバーガラス上の印加力による変形の量を、判定することができる。例えば、１つ以上の力センサは、ＬＣＤスタック又は他の表示回路の下などの、（ユーザに対して）カバーガラスの下に位置決めされた、容量性センサを含み得る。
【００１２】
そのような場合には、カバーガラスに力が印加されると、１つ以上の力センサは、対応の各［Ｘ，Ｙ］場所での、カバーガラスのＺ変位を測定することができる。この構成では、１つ以上の力センサは、各［Ｘ，Ｙ］場所でのカバーガラスの変形の相対量を示す、多次元フィールドの値を示す情報を提供することができる。この情報から、プロセッサ又は他の回路は、印加力の重心を判定することができる。この情報から、プロセッサ又は他の回路は、力が印加されている１つ以上の［Ｘ，Ｙ］場所、及びそのような各場所で印加されている力の大きさを判定することができる。
【００１３】
一実施形態では、１つ以上の力センサは、温度の変化又は他の効果に対して、比較的耐性を示すように構成される。この場合には、１つ以上の力センサは、相対的に一定の量の印加力は、それらの１つ以上の力センサから、相対的に一定の応答をもたらすという効果によって、印加力に対する相対的に既知の応答の量を用いて保守することができる。
【００１４】
一実施形態では、カバーガラス上の縁部及び他の場所での効果を、組み合わせて、若しくは関連付けて、実質的に測定することができる。この場合には、カバーガラスの縁部の１つ以上の容量性センサからの情報と、カバーガラスに関する他の場所に位置決めされた１つ以上の容量性センサからの情報とを組み合わせることにより、印加力の指標を提供することができる。次いで、プロセッサ又は他の回路は、その情報の組み合わせ又は関連付けに応答して、力が印加されている１つ以上の［Ｘ，Ｙ］場所、及び、そのような各場所に印加されている力の量若しくは大きさを判定することができる。
【００１５】
複数の実施形態が、その変形形態を含めて開示されているが、当業者には、本開示の例示的実施形態を示し、説明する、以下の「発明を実施するための形態」から、本発明の更なる他の実施形態が明らかとなるであろう。理解されるように、本開示は、全て本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な明白な態様で修正が可能である。したがって、図面及び「発明を実施するための形態」は、本質的に例示と見なされるべきであり、限定と見なされるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】例示的なタッチ装置を示す。
【図２Ａ】力感知構造体を有する例示的なタッチ装置の、図１の線１−１に沿った断面図を示す。
【図２Ｂ】代替的な力感知構造体を有する例示的なタッチ装置の、図１の線１−１に沿った断面図を示す。
【図３】力感知構造体を有する例示的なタッチ装置の、図２の線２−２に沿った断面図を示す。
【図４】力感知構造体を有する例示的なタッチ装置の、図２の線２−２に沿った断面図を示す。
【図５】力感知構造体を有する例示的なタッチ装置の、図２の線２−２に沿った断面図を示す。
【図６】容量性力センサを有するタッチ装置の一実施形態の断面図を示す。
【図７】容量性力センサを有するタッチ装置の別の実施形態を示す。
【図８】容量性力センサを有するタッチ装置の別の実施形態の断面図を示す。
【図９】タッチＩ／Ｏ装置とコンピューティングシステムとの間の例示的な通信を示す。
【図１０】力感知タッチ装置を含むシステムの概略図を示す。
【図１１Ａ】例示的な動作方法を示す。
【図１１Ｂ】別の例示的な動作方法を示す。
【図１２】電気コネクタテール部を有する力感知構造体を示す。
【図１３】電気コネクタテール部の断面図を示す。
【図１４】電気コネクタテール部を有する力感知構造体を製造する、例示的方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
全般的には、実施形態は、力を感知し、単純な二値の感知を上回る複数の異なるレベルの力を識別することが可能な、電子装置の形態を取ることができる。一部の実施形態は、内部に力センサ（例えば、力感知センサ、力感知素子、又は力感知構造体）を組み込む、エンクロージャを有し得る。この力センサは、例えば、装置の１つ以上の側壁又は他の表面内に形成された、溝、切り欠き部、若しくは開口内に組み込むことができる。力感知素子は、特定の実施形態では、外周全体、側壁、又は側壁のセットに沿って、延在することができる。例えば、力センサは、装置内部に形成された内部空洞を取り囲むことができ、又は、装置の内部の周りに、他の方式で延在することができる。上側表面などの、装置の外部上に力が加えられると、力センサは、その力を検出して、対応する入力信号を装置に生成することができる。
【００１８】
一部の実施形態は、単一の力感知構造体又は力感知素子ではなく、電子装置の周辺部の周りに離間配置された、複数の力センサを組み込むことができる。更には、それらの複数の力センサは、連続的なアレイ又は構造体を形成する必要はなく、互いから個別的に離間配置することができる。力センサの数は、その間隔に応じて、実施形態によって異なり得る。各力センサは、装置の特定領域の範囲内の、隣接表面又は近傍表面上に加えられた力を感知することができる。それゆえ、下層の２つの力センサの間に存在する点に加えられた力は、双方によって感知することができる。
【００１９】
一般的に、力センサ又は装置は、圧縮性要素（例えば、従順性部材）によって隔てられる、１つ以上の容量性プレート、トレース、フレックスなどを含み得る。装置のエンクロージャを通じて力センサに力が伝達されると、圧縮性要素が圧縮することにより、それらの容量性プレートを、互いにより接近させることができる。この容量性プレート間の距離の変化により、それらの間の測定静電容量を増大させることができる。この静電容量の変化を回路が測定して、その静電容量の変化と共に変動する信号を、出力することができる。プロセッサ、集積回路、又は他の電子素子が、この静電容量の変化を、エンクロージャ上に加えられた力と相関させることにより、電子装置への入力としての力の検出、測定、及び使用を容易にすることができる。用語「プレート」は、容量性素子を説明するために使用することができるが、容量性素子は、剛性である必要はなく、その代わりに、（トレース又はフレックスの場合のように）可撓性とすることができる点を理解されたい。
１．専門用語
【００２０】
以下の専門用語は例示的なものであり、決して限定することを意図するものではない。
【００２１】
テキスト「印加力」及びその変異形は、全般的に、装置の表面に適用されるタッチの力を指す。全般的に、この印加力の程度、量、又は大きさは、本明細書で説明される技術を使用して、検出及び測定することができる。印加力の程度、量、又は大きさは、いずれかの特定の尺度を有する必要はない。例えば、印加力の指標は、線形、対数、又は他の方式では非線形とすることができ、印加力、タッチの場所、時間、又は他の方式のいずれかに関連する、１つ以上の因子に応答して、周期的に（又は他の方式では、非周期的になど、又は他の方式では、随時に）調節することができる。
【００２２】
テキスト「指」及びその変異形は、全般的に、ユーザの指、又は他の身体部分を指す。例えば、限定するものではないが、「指」は、ユーザの指若しくは親指の任意の部分、及びユーザの手の任意の部分を含み得る。「指」はまた、ユーザの指、親指、又は手の上の、任意の被覆も含み得る。
【００２３】
テキスト「タッチ」及びその変異形は、全般的に、装置の表面と接触する、物体の動作を指す。この物体としては、ユーザの指、スタイラス、又は他のポインティング用の物体を挙げることができる。例示的な物体としては、硬質スタイラス、軟質スタイラス、ペン、指、親指、又はユーザの手の他の部分が挙げられる。「タッチ」は、典型的には、本明細書で説明される技術を使用して検出及び測定することが可能な、印加力並びに場所を有する。
【００２４】
本文書の読了後に、当業者は、これらの専門用語の供述が、本出願の読了後の当業者によって推論されるか若しくは推論可能な、それらの拡張を含めた技術、方法、物理的要素、及びシステムに（現在既知であるか否かにかかわらず）適用可能であることを認識するであろう。同様に、本明細書に記載されるいずれの寸法も、例示であることのみを意図するものであり、実施形態によって変化し得ることを理解されたい。
２．力感知装置
【００２５】
一実施形態では、力感知装置及びシステムは、タッチ装置の回路又は他の内部要素を、外部の物体から隔離することが可能な、（殆ど又は全ての場所で）比較的透明な物質などの、カバーガラス要素を含み得る。用語「ガラス」は、比較的硬いシート様の品質の材料を指し、カバーガラス要素の材料を、ガラス材料のみに限定するものではない。カバーガラス要素は、例えば、ガラス、処理ガラス、プラスチック、処理プラスチック、及びサファイアを含めた、様々な材料から作製することができる。多くの場合には、カバーガラスは透明であるが、しかしながら、カバーガラスが完全に透明であること、又は更に部分的に透明であることは必須ではない。カバーガラスは、タッチ装置に関する回路を覆うため、及びユーザ用のタッチプレートとしての機能を果たすことなどのために、実質的に直線的な形状に配置することができる。カバーガラスはまた、用途に応じて、様々な他の形状に形成することもできる。
【００２６】
一部の実施形態では、カバーガラスは、タッチの場所を検出するように構成された、透明又は非透明のタッチセンサと一体化されるか、又は取り付けられる。この透明タッチセンサは、透明な導電性ラインの１つ以上のアレイから形成された、容量性タッチセンサとすることができる。例えば、この透明タッチセンサは、タッチ感知回路に動作可能に結合された、横断方向の透明導電性ラインの２つのアレイから形成される、相互容量性タッチセンサとすることができる。そのような透明タッチセンサは、カバーガラスの表面上の複数のタッチを、検出及び追跡することが可能であり得る。それらのタッチとしては、カバーガラス上の、複数の指のタッチ、複数のスタイラスのタッチ、又は異なるタイプのタッチの組み合わせを挙げることができる。例えば、自己容量性タッチセンサ、抵抗性タッチセンサなどを含めた、他のタイプの透明タッチセンサもまた、使用することができる。
【００２７】
一実施形態では、カバーガラス要素は、金属、エラストマー、プラスチック、それらの組み合わせ、又は何らかの他の物質で構築されたケースなどの、タッチ装置に関するフレーム若しくは筐体に結合される。そのような場合には、タッチ装置に関するフレームは、カバーガラス要素が上に位置決めされる、棚部又はレッジを含み得る。カバーガラスは、典型的には、タッチ装置に関する回路の上方に位置決めされる。例えば、フレームは、カバーガラス要素の縁部が上に位置決めされる、棚部を含み得るものであり、そのカバーガラスの残部（又は、その一部）は、タッチ装置に関する回路の上に位置決めされる。
【００２８】
本明細書で説明される実施形態のうちの多くでは、力センサ（例えば、力感知構造体、力感知素子、又は力感知センサ）は、カバーガラス、並びにフレーム又は筐体の棚部若しくはレッジの下方に位置決めされる。力センサは、典型的には、圧縮性要素を含み、カバーガラスとフレーム又は筐体との相対的変位を、検出及び測定するように構成される。前述のように、カバーガラスが変位する量を使用して、印加力を推定することができる。以下の実施形態は、この変位を検出及び測定する、種々の技術並びに方法を目的とする。
３．力センサを有する例示的装置
【００２９】
図１は、本明細書で説明されるような、１つ以上の力感知構造体を組み込む、例示的装置１００を示す。図１に関して、装置１００は、タブレットコンピューティング装置として示されるが、装置１００はまた、モバイル電話、ポータブルコンピュータ、ウェアラブル装置、タッチスクリーンなどを含めた、幾つもの他の装置のうちのいずれかとすることもできる点を理解されたい。装置１００は、複数の側壁及びベゼル１０６を含む、エンクロージャ１０２を有し得る。他の実施形態では、装置１００は、より大きい表面又はエンクロージャ内に埋め込むことができるため、その装置は、識別可能なベゼル又は側壁が欠如している場合がある。
【００３０】
図１に示すように、電子装置１００は、グラフィック情報及び／又はテキスト情報をユーザに伝達するための、カバーガラス１０４の下に位置する、電子ディスプレイを含む。この電子ディスプレイは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、又は他の電子ディスプレイ構成要素を含み得る。一部の実施形態では、このディスプレイを省略することができる。例えば、グラフィック情報及び／又はテキスト情報をユーザに伝達するようには構成されていない、制御ボタン若しくはトラックパッドの上に、カバーガラスを定置することができる。（そのような場合には、カバーガラスは、透明ではない場合がある。）
【００３１】
図１に示すように、この装置は、外部の装置又は要素に、その装置を電気的かつ機械的に結合するための、複数のポート及び機構を含む。それらの入力機構、ポートなどは、電子装置１００のバージョン、タイプ、及びスタイルによって異なり得る。したがって、それらは、そのような装置の実施例としてのみ、かつ実例的な位置でのみ、図１に示される。
【００３２】
図２Ａは、図１に示される線１−１に沿った断面図を示すものであり、この断面図は、１つのタイプの力感知構造体を有する装置１００の内部を示す。エンクロージャ１０２の中心部分は、電子回路、機械的構造体、及び他の内部要素を包囲することができる。この図に示されるように、ベゼル１０６が、装置１００の周辺部の周りに形成される。
【００３３】
ベゼル１０６の周辺部に沿って、レッジ２０２を形成することができる。レッジ２０２の正確な寸法は、実施形態によって異なり得る。この実施形態では、レッジ２０２は、力感知構造体２００の基底部を支持するように構成された幅を含む。特定の実施形態では、レッジ２０２の上部に、力感知構造体２００の基底部を当接させて、取り付けることができる。同様に、図２Ａに示すように、力感知構造体２００の内側縁部は、ベゼル１０６の内側表面と平行とし、ほぼ整合させることができる。他の実施形態では、力感知構造体２００の内側縁部は、ベゼル１０６の内側縁部からオフセットさせることができる。
【００３４】
図２Ａに示すように、単一の力感知構造体２００は、エンクロージャ１０２の内側空洞の全体を取り囲むことができる。すなわち、力感知構造体２００は、装置の周辺部の全体に沿って、かつレッジ２０２に沿って、延在することができる。それゆえ、力感知構造体２００は、単一のユニット又は要素として形成することができる点を、理解することができる。
【００３５】
図２Ｂは、図１に示される線１−１に沿った代替的断面図を示す。図２Ｂに示すように、装置１００ｂは、代替的な力感知構造体２００ｂを含む。図２Ｂの代替的実施形態では、ベゼル１０６の周辺部に沿って、複数の力感知構造体２００ｂを、異なる場所に定置することができる。この実施例では、力感知構造体２００ｂは、電子装置１００ｂのベゼル１０６の各縁部に、又は各縁部の近傍に定置される。更には、力感知構造体２００ｃが、ベゼルの隅角部のそれぞれに定置される。それゆえ、図２Ｂに示す例示的装置１００ｂ内には、８個の力感知構造体（２００ｂ、２００ｃ）が存在する。
【００３６】
図２Ｂに関して、より多くの力感知構造体２００ｂ、又はより少ない力感知構造体２００ｂを、使用することができる点を理解されたい。例えば、３つの力感知構造体２００ｂを使用することができ、各装置の出力を比較することによって、力の場所を三角測量することができる。あるいは、５つ以上の力感知構造体２００ｂのアレイを、装置内で使用することができる。更には、図２Ｂに示す力感知構造体のそれぞれは、例えば、線形アレイ又は２次元アレイ内の、幾つかの個別の力感知構造体を表し得る。したがって、図２Ｂに示す様々な力感知構造体２００ｂの数及び位置決めは、単なる例示に過ぎず、他の変形形態が可能である。
【００３７】
図３は、図２Ａに示されるような電子装置１００の、２−２に沿った断面図を示す。図３に示すように、カバーガラス１０４、ベゼル１０６、及び力感知構造体３００の間の位置関係が、より詳細に示されるが、正確な幾何学形状、サイズ、許容誤差、位置などは、異なる場合があることを理解されたい。図３に示すように、力感知構造体３００は、カバーガラス１０４の一部分の下に、載置するか又は他の方式で位置決めすることができる。ディスプレイ素子３０４も同様に、カバーガラス１０４の下に位置決めすることができる。一部の実施形態では、力感知構造体３００は、カバーガラス１０４と力感知構造体３００との間の、カバーガラス上に堆積させたインク又は印刷層によって、外観から隠蔽することができる。他の実施形態では、このインク又は印刷層を省略することができる。
【００３８】
図３に示すように、ベゼル１０６は、ベゼル１０６の表面から陥凹して、力感知構造体３００を支持するように構成された、レッジ２０２に隣接する。図３に示すように、間隙３０２が、ベゼル１０６の内側縁部とカバーガラス１０４の外側縁部との間に存在し得る。この間隙は、エンクロージャ１０２に対するカバーガラス１０４の自由移動を可能にすることができる。
【００３９】
図３に示すように、力感知構造体３００は、複数の層を含む。この実施例では、力感知構造体は、変形可能な中央本体部又は圧縮性要素３３０によって隔てられた、上側部分３１０及び下側部分３２０を含む。上側部分３１０は、ポリイミド屈曲材料の層から形成することが可能な、上側本体部３１１を含む。上側部分３１０はまた、上側本体部３１１に接合又は堆積された銅の層から形成される、上側容量性プレート３１２も含む。同様に、下側部分３２０は、同じくポリイミド屈曲材料の層から形成することが可能な、下側本体部３２１を含む。下側部分３２０はまた、下側本体部３２１に接合又は堆積された銅の層から形成される、下側容量性プレート３２２も含む。この実施例では、ポリイミド屈曲材料は、厚さ約０．０５ミリメートルである。しかしながら、他の厚さ及び他の材料を使用して、力感知構造体３００を形成することもできる。
【００４０】
図３に示すように、この実施例では圧縮性要素３３０によって隔てられている、上側容量性プレート３１２と下側容量性プレート３２２との間に、（コンデンサ記号によって示される）静電容量を形成することができる。この実施例では、圧縮性要素３００は、プラスマイナス０．０９ミリメートルの許容誤差を有する、厚さ約０．２ミリメートルのシリコーン材料から形成される。他の実施形態では、圧縮性要素３００は、異なる材料から形成され、異なる厚さを有し得る。
【００４１】
図３に示す力感知構造体３００を使用して、ユーザ印加力を検出及び測定することができる。例えば、ユーザは、カバーガラス１０４を（あるいは、ディスプレイ及び／又はカバーガラスが欠如している実施形態では、電子装置１００の上側表面を）押し下げて、装置１００上に力を加えることができる。カバーガラス１０４が、その力に応答して下向きに移動することにより、力感知構造体３００の圧縮性要素３３０を圧縮することができる。一部の場合には、圧縮性要素３３０が、この圧縮によって平坦化することにより、第１の容量性プレート３１２及び第２の容量性プレート３２２が移動して、互いにより接近する結果をもたらす。結果として、第１の容量性プレート３１２と第２の容量性プレート３２２との間の静電容量が変化し得る。前述のように、静電容量の変化は、電気信号、又は電気信号の変化を生じさせることができ、それらは、関連回路によって検出及び測定することができ、カバーガラス１０４上にユーザによって加えられた力を推定するために使用することができる。
【００４２】
図３に示すように、上側容量性プレート３１２及び下側容量性プレート３２２は、それぞれ、上側本体部３１１及び下側本体部３２１から外向きに延出し得る。すなわち、力感知構造体３００の長さに沿った特定の場所で、容量性プレート３１２、３２２の一部分を剥き出しにして露出させることができる。この容量性プレートの露出部分は、電線、電線管への接続、又は他の電気的接続を容易にし得るものであり、静電容量の変化を測定して、力を推定するために、力感知構造体３００と関連電子回路との間で、信号が通信されることを可能にし得る。
【００４３】
一部の実施形態では、装置１００の内部に、又は力感知構造体の一区画の内部に、第２の、補助構造体を形成することができる。この補助構造体もまた、圧縮性要素によって隔てられた、上側容量性プレート及び下側容量性プレートを含み得る。しかしながら、この補助構造体は、カバーガラス１０４によって圧縮されるようには構成されない場合があり、その代わりに、装置を取り囲む環境条件の変化を説明するために使用される、基準静電容量としての機能を果たし得る。例えば、圧縮性要素（例えば、シリコーン材料）の弾性及び／又は圧縮性は、吸収された水分の量の変化により、変動し得る。この場合には、含水量の変化を説明するために、補助構造体を使用して、圧縮性要素の物理的特性の変化を（直接又は間接的に）測定することが、有利であり得る。一実施例では、この補助構造体は、圧縮性要素によって隔てられた、上側容量性プレート及び下側容量性プレートを有する、コンデンサを形成することができる。このコンデンサは、いずれの力感知構造体からも別個に、補助構造体のプレート間の静電容量を監視する第２の電気回路に接続することができる。この補助構造体は、ユーザがカバーガラスを押し下げる際に、全く（又は、殆ど）圧縮を経験しないが、依然として、力感知構造体と同じ環境、又は同様の環境に晒されるように、装置の一部内に位置決めすることができる。それゆえ、補助構造体のプレート間の静電容量のいずれの変化も、純粋に、吸収された水分及び／又は圧縮性要素（例えば、シリコーン材料）の経時変化に起因するものとすることができる。圧縮性要素の物理的特性に影響を及ぼす、環境条件の変化を補正するように、補助構造体からの出力信号を使用して、力感知構造体からの読み取り値を調節することができる。
【００４４】
図４及び図５は、力感知構造体の代替的実施形態を示す。具体的には、図４は、上側容量性プレート４１２に取り付けられた上側本体部４１１を含む、上側部分４１０を有する、力感知構造体４００を示す。力感知構造体４００はまた、下側容量性プレート４２２に取り付けられた下側本体部４２１を含む、下側部分４２０も含む。上側部分４１０及び下側部分４２０は、圧縮性要素４３０によって隔てられており、カバーガラス１０４に印加される力を検出するために使用することが可能な、コンデンサを形成する。図４に示す実施例では、上側容量性プレート４１２及び下側容量性プレート４２２は、上側本体部４１１及び下側本体部４２１を越えて延出しない。この場合には、力感知構造体４００との電気通信は、力感知構造体４００の外形の内部に位置する、電気端子又は電線管によって容易にすることができる。
【００４５】
図５は、力感知構造体５００を組み込む、電子装置１００の別の代替的実施形態を示す。この実施形態では、水分、塵芥、埃、及び他の潜在的な環境汚染物質の侵入を防ぐために、カバーガラス１０４と力感知構造体５００との間に、環境シール５５０を位置決めすることができる。環境シール５５０は、例えば、Ｂｕｎａ（登録商標）ゴム、Ｖｉｔｏｎ（登録商標）、ＥＰＤＭなどの、押出従順材料から形成することができる。一部の場合には、環境シール５５０は、装置１００の要素に適用された後に硬化する、シーラント材料のビード（bead）として形成される。
【００４６】
任意選択的に、図５に示すように、この装置はまた、環境シール５５０に接合面を提供するように、シール５５０とカバーガラス１０４との間に位置決めされた、支持部材５５２も含み得る。この実施例では、支持部材５５２は、カバーガラス１０４に取り付けられることにより、エンクロージャ１０２に対して移動可能である。それゆえ、カバーガラス１０４に力が印加されると、カバーガラス１０４、任意選択の支持部材５５２、及びシール５５０は、全て下向きに移動して、力感知構造体５００を圧縮することができる。それゆえ、本実施形態では、シール５５０を使用して、力感知構造体５００を水分及び外部の異物から隔離しつつも、依然として、力感知構造体５００の動作を可能にすることができる。シール５５０に加えて、又はシール５５０の代わりに、装置１００はまた、カバーガラス１０４の縁部とエンクロージャ１０２の一部分との間に位置する、１つ以上のワイピングシールも含み得る。更には、カバーガラス１０４とエンクロージャ１０２の一部分との間に、バッフルシール又は薄膜を装着することができ、このバッフルシールは、装置１００の内部部分に、汚染物質が入り込むことを防ぐように構成される。
【００４７】
一部の実施形態では、環境シール５５０は従順性であり、他の実施形態では、環境シール５５０は従順性ではなく、剛性とすることができる。剛性のシールは、力感知構造体５００に力を直接伝達することにより、有利であり得るが、その一方で、従順性又は可撓性のシールは、あらゆる力を伝達する前に、幾分圧縮する可能性がある。いずれのタイプのシールも使用することができるが、力感知構造体５００の出力は、可撓性のシールの圧縮によって影響を受ける可能性がある。
【００４８】
図６は、容量性力センサを有する装置の、別の代替的実施形態を示す。図６に示すように、タッチ装置ケース６０５（例えば、筐体）は、カバーガラス要素６１０を保持するように、成形及び位置決めすることができる。例えば、タッチ装置ケース６０５は、写真フレームの形状を有するような、直線的フレームを含み得るものであり、カバーガラス要素６１０は、（カバーガラス要素６１０の下に写真が定置される場合に実施されるような）写真カバーの形状を有する。タッチ装置ケース６０５は、屈曲、反り、又は他の物理的歪みに対して、タッチ装置ケース６０５を安定化させることが可能な、裏当て（図示せず）又は中間フレーム要素（図示せず）を含み得る。タッチ装置ケース６０５はまた、（本明細書で説明されるような）タッチ装置に関する回路を、位置決めすることが可能な空間も、画定することができる。このことは、外来の汚染物質又は望ましくない接触に対して、並びに、屈曲若しくは反り、又は、おそらくはタッチ装置に関する回路誤差若しくは他の問題を引き起こす恐れがある、他の電気的若しくは物理的効果に対して、それらのタッチ装置に関する回路を保護することができるという効果を有する。
【００４９】
図６に示すように、タッチ装置ケース６０５は、外側リップ、又はタッチ装置ケース６０５の基底線から上向きの突出部によって画定することができるような、外側縁部６１５を含み得るものであり、この外側縁部６１５は、Ｘ方向又はＹ方向での、カバーガラス要素６１０の過度のずれ若しくは他の移動を防ぐように、位置決めすることができる。このコンテキストでは、Ｚ方向は、一般に、カバーガラス要素６１０の平面及びタッチ装置の上面に対して実質的に垂直な（９０度の角度である可能性が高いが、このことは必須ではない）方向を示すものであり、その一方で、Ｘ方向及びＹ方向は、一般に、実質的にカバーガラス要素６１０の同じ平面の範囲内の（互いに対して９０度の角度である可能性が高いが、このことは必須ではない）方向を示す。
【００５０】
図６に示すように、カバーガラス要素６１０及び外側縁部６１５は、それらの間にカバーガラス間隙６２０を画定することにより、カバーガラス要素６１０が、タッチ装置ケース６０５に衝突することも、擦れ合うこともないという効果を有する。一実施形態では、タッチ装置は、カバーガラス要素６１０と外側縁部６１５との間に位置決めされた、任意選択のエラストマー６２５、又は他の物質を含み得る。このことは、タッチ装置が落下するか、衝突されるか、蹴られるか、又は他の方式で壊滅的に移動される場合などの、外側縁部６１５の方向でのカバーガラス要素６１０の急加速の場合に、衝撃の吸収を提供する効果を有し得る。例えば、エラストマー６２５は、カバーガラス要素６１０の縁部の周りに配置することができ、Ｏリング形状又は同様の形状を形成する効果を有する。エラストマー６２５はまた、カバーガラス要素６１０と外側縁部６１５との間に、塵芥又は他の物体が滑り込むことによって引き起こされる恐れがある、異物損傷を防ぐか、又は少なくとも阻止する方向に作用する効果も有し得る。
【００５１】
図６に示すように、タッチ装置ケース６０５は、内側リップ、又はタッチ装置ケース６０５の外側縁部６１５から内向きの内部突出部によって画定することができるような、カバーガラス棚部６３０を含み、このカバーガラス棚部６３０は、カバーガラス要素６１０を支持するように位置決めすることができる。例えば、カバーガラス要素６１０を、カバーガラス棚部６３０上に安置することができ、このことにより、カバーガラス要素６１０が、タッチ装置に関する回路内に滑り落ちることを防ぐことができる。代替的実施形態では、タッチ装置ケース６０５は、カバーガラス要素６１０を支持するように位置決めされた、内部支持要素によって画定することができるような、中間フレーム（図示せず）を含み得る。例えば、この中間フレームは、タッチ装置に関する回路のうちの少なくとも一部を支持するように位置決めされた、比較的中実の（任意選択の穴が存在しない）要素を含み得る。
【００５２】
図６に示すように、この装置は、力感知構造体６００を含む。この実施例では、力感知構造体６００は、約１００マイクロメートルの厚さを有する第１の感圧接着剤（ＰＳＡ）層６３５と、第１のフレックス回路６４０とを備える、第１の上側部分を含む。第１のフレックス回路６４０は、電気信号を伝導し、かつ／又は容量性プレートの役割を果たすように構成された、駆動／感知ラインのセットを含む。力感知構造体６００はまた、同じく約１００マイクロメートルの厚さを有するような第２のＰＳＡ層６４５と、信号を伝導し、かつ容量性プレートとしての役割を果たすための導電性の駆動／感知ラインを同じく有する、第２のフレックス回路６５０とを備える、下側部分も含む。第１のフレックス回路６４０及び第２のフレックス回路６５０は、駆動／感知ラインによる制御に応答して動作するように構成され、容量性センサを形成することができる。前述の実施形態に関して上述されたように、力感知構造体６００の上側部分と下側部分との間の静電容量の変化は、第１のフレックス回路６４０と第２のフレックス回路６５０との間の撓み又は距離の変化の量に関連付けることができる。（他の実施形態では、容量性センサの代わりに、１つ以上の歪みゲージを使用することができる。）一実施例では、カバーガラス要素６１０が（圧力、又は他の印加力などによって）傾斜される場合には、第１のフレックス回路６４０及び第２のフレックス回路６５０は、軸に対する場所、及び傾斜の場所に応じて、より接近するか、又はより遠ざかることができる。本明細書で更に説明されるように、第１のフレックス回路６４０及び第２のフレックス回路６５０は、タッチ装置ケース６０５上の幾つかの場所内に複製することができる。
【００５３】
力感知構造体６００は、典型的には、静電容量の変化を検出及び測定するように構成された力感知回路に、動作可能に接続される。静電容量の変化を測定することによって、力感知回路を使用して、１つ以上の力感知構造体の相対的変位を推定することができ、同様に、その相対的変位を使用して、カバーガラス要素６１０の傾斜の軸及び場所を判定することができる。更には、この静電容量の変化を使用して、カバーガラス要素６１０に印加された力を推定することができる。一部の実施形態では、力感知回路は、プロセッサを含むか、又はプロセッサに結合される。
【００５４】
一実施形態では、第１のフレックス回路６４０と第２のフレックス回路６５０との間の領域は、実質的に空の（すなわち、空気で充填された）空間を画定することができる。代替的実施形態では、第１のフレックス回路６４０と第２のフレックス回路６５０との間の領域は、圧縮性層６５５を含み得る。第１の実施例に関しては、第１のフレックス回路６４０と第２のフレックス回路６５０との間の空間は、その空間内部に分散された、バネ要素のセットを含み得る。この場合には、第１のフレックス回路６４０と第２のフレックス回路６５０とは、バネ力によって離れて保持され、一般に接触することはない。第２の実施例に関しては、圧縮性層６５５は、シリコーンの角錐のセット、又はシリコーンのバネのセットなどの、少なくとも部分的にシリコーンから構築された微細構造体を含み得るものであり、同じく、第１のフレックス回路６４０と第２のフレックス回路６５０とが、バネ力によって離れて保持され、一般に接触することがないという効果を有する。
【００５５】
上記で概説されたように、カバーガラス要素６１０は、１つ以上のタッチの場所を検出するように構成された、透明タッチセンサを含み得る。前述のように、この透明タッチセンサは、タッチセンサ回路に結合された、透明導電性ラインの１つ以上のアレイから形成することができる。カバーガラス要素６１０内に一体化させることが可能な透明タッチセンサのタイプとしては、限定するものではないが、相互容量性センサ、自己容量性タッチセンサ、及び抵抗性タッチセンサが挙げられる。
【００５６】
一実施形態では、第１のフレックス回路６４０及び第２のフレックス回路６５０の上方の、カバーガラス要素６１０の区域を、インクマスク６６０で覆うことができる。一実施形態では、インクマスク６６０は、カバーガラス要素６１０の下方、かつ第１のフレックス回路６４０の上方に配置される。このことは、タッチ装置のユーザには、一般に、第１のフレックス回路６４０若しくは第２のフレックス回路６５０のいずれも見えることがなく、又は、タッチ装置ケース６０５、カバーガラス要素６１０、若しくはタッチ装置に関するいずれかの回路（図示せず）に、それらのフレックス回路を結合する要素のうちの、いずれも見えることがないという効果を有する。例えば、このタッチ装置は、表面６６５を含み得るものであり、この表面６６５は、インクマスク６６０が存在しない場所には、カバーガラス要素６１０の表面を含み得るものであり、インクマスク６６０が存在する場所には、インクマスクの表面を含み得る。上述のように、Ｚ方向６７０は、タッチ装置の表面６６５に対して実質的に垂直な方向を示し得る。
【００５７】
一実施形態では、カバーガラス要素６１０と外側縁部６１５との相互作用により、カバーガラス要素６１０の外側縁部で、一連の力が生じ得る。一部の実施形態では、力感知構造体６００（又は、代替的に、歪みゲージ）は、カバーガラス要素６１０の２つ以上の縁部に定置される。それらの２つ以上の力感知構造体のそれぞれは、タッチ装置内の力感知回路に、動作可能に結合することができ、これらの力を検出及び測定するために使用することができる。更には、それらの２つ以上の力感知構造体のそれぞれの相対的変位を推定することによって、その回路を使用して、カバーガラス要素６１０に対する法線ベクトルを判定することができるが、この法線ベクトルは、印加力の場所（すなわち、法線ベクトルの場所）並びに印加力の量（すなわち、法線ベクトルの大きさ）を表すものである。
【００５８】
一実施形態では、この法線ベクトルは、カバーガラス要素の傾斜の量、又はＸ及びＹの場所での圧力の量に応答して、判定することができる。例えば、カバーガラス要素の周辺部上の１つ以上の縁部に位置する、２つ以上の力感知構造体を使用して、一連の変位を測定することができる。一実施形態では、それらの変位は、１つ以上の印加力に比例するか、又は相関させることができる。カバーガラス要素の縁部での個別の力に応答して、合力Ｆｚを判定することができ、それらの個別の力間の相関関係に基づいて、重心の場所（ｘ０，ｙ０）を判定することができる。それゆえ、２つ以上の力感知構造体を使用して、カバーガラス要素上に加えられた実際の力に相関する、合力Ｆｚ及び中心の場所（ｘ０，ｙ０）を計算することができる。更には、複数の力感知構造体によって生成される信号を、（カバーガラス要素内に一体化される可能性がある）タッチセンサの出力と結合することにより、カバーガラス要素上の複数の指タッチに関する（印加力の）場所及び大きさの双方を解明することができる。
【００５９】
図７は、容量性力センサを有する装置の、別の例示的実施形態を示す。この装置は、ＬＥＤ、ＬＣＤ、又はＯＬＥＤディスプレイなどのディスプレイ領域と一致し得る（又は、一致し得ない）、タッチ感知領域７１０を含み得る。この実施例では、タッチ感知領域７１０は、カバーガラス要素６１０と一体化された、透明タッチセンサから形成される。
【００６０】
図７は、上方から見た場合のタッチ装置を示すものであり、タッチ装置ケース６０５、カバーガラス要素６１０、及び外側縁部６１５を含む。このタッチ装置はまた、ホームボタン７０５、及びタッチ感知領域７１０（この領域内で、タッチ装置は、例えば容量性タッチセンサを使用して、１つ以上のタッチの場所を判定することができる）も含む。ホームボタン７０５は、タッチ感知領域７１０の範囲内に、部分的又は完全に存在し得るか、あるいは、タッチ感知領域７１０の外側に位置し得る。
【００６１】
一実施形態では、このタッチ装置の形状は、Ｘ方向中心線７１５ｘ及びＹ方向中心線７１５ｙなどの、一対の中心線７１５によって示すことができる。このタッチ装置は、タッチ感知領域７１０に接するような、１つ以上の縁部に沿って、力センサ７００のセットを含み得る。力センサ７００は、図３〜６に関して説明したものと同様の、１つ以上の容量性力センサから形成することができる。あるいは、力センサ７００は、歪みゲージなどの、印加力を感知することが可能な、他の装置を含み得る。
【００６２】
図７に示すように、装置は、タッチ感知領域７１０の周辺部の１つ以上の縁部に沿って位置する、複数の力センサ７００を含み得る。各力センサ７００は、圧縮性中間層によって隔てられた、少なくとも２つの容量性プレートを含む。一実施形態では、力センサ７００のセットは、タッチ感知領域７１０の透明部分の実質的に外側に配置することができる。例えば、力センサ７００は、インクマスク６６０（図６を参照して説明したものと同様又は類似のものなど）の下に位置し得る。そのような場合には、力センサ７００は、力センサ７００の対の間のゲージ間隔７２５で、及び個別の力センサ７００とタッチ装置の縁部との間の縁部間隔７３０で、位置決めすることができる。代替的実施形態では、力センサ７００は、ディスプレイスタックの下に位置決めするか、又は、タッチ感知領域７１０に対して別の位置に配置することができる。力センサ７００は、互いに等間隔に離間配置するか、不均等な間隔で、反復する間隔で、又は必要に応じて、離間配置することができる。同様に、力センサ７００は、タッチ感知領域７１０の全ての側面に沿って位置決めするか、装置の隅角部に位置決めするか、タッチ感知領域７１０の全てよりも少ない側面に沿って位置決めするか、又はタッチ感知領域７１０の単一の縁部に沿って位置決めすることができる。したがって、図７に示すセンサ分布は、実例的な部分的分布を意図するものであり、限定するものではない。
【００６３】
一実施形態では、各力センサ７００は、第１のフレックス回路と第２のフレックス回路との間の距離を推定するために相関させることが可能な、第１のフレックス回路と第２のフレックス回路との間の静電容量の量を測定するように構成された、力感知回路に結合される。第１のフレックス回路と第２のフレックス回路との相対位置は、上述の図６に示された構成と同様のものとすることができる。上述の実施形態と同様に、第１のフレックス回路上に画定された第１の感知素子と、第２のフレックス回路上に画定された第２の感知素子との間の静電容量の量は、プロセッサを含み得る力検出回路を使用して、検出及び測定することができる。そのような場合には、印加力の量は、カバーガラス要素６１０に印加された力が存在しない場合の安静位置に対する、第１のフレックス回路と第２のフレックス回路との間の距離の相対的変化に、相関させることができる。各力センサ７００は、第１のフレックス回路及び第２のフレックス回路から形成することができ、又は別個の要素とすることができる点を理解されたい。
【００６４】
代替的実施形態では、各力センサ７００は、第１のフレックス回路と第２のフレックス回路との間の抵抗の量を測定するように構成された、力感知回路に結合される。例えば、第１のフレックス回路及び第２のフレックス回路を、抵抗層によって結合することができる。抵抗又は抵抗の変化を測定することによって、力感知回路を使用して、第１のフレックス回路と第２のフレックス回路との間の距離を判定することができる。例えば、第１のフレックス回路と第２のフレックス回路との間の抵抗の量は、第１のフレックス回路と第２のフレックス回路との間の距離に相関させることができる。このことは、例えば、圧縮性の抵抗層が、その厚さ又は圧縮の量に応じた、可変抵抗率を有する材料から形成される場合に、実施することができる。１つのそのような場合には、圧縮性の抵抗層は、歪みゲージと同様の、バネ力のように増大する抵抗を有する、微細構造体を含む。力感知回路は、この圧縮性の抵抗層内の、抵抗又は抵抗の変化を測定することによって、フレックス回路間の距離を推定することができる。
【００６５】
図７を参照すると、力センサ７００は、力センサ７００のセットに対応する（カバーガラス要素１１０の縁部に沿った別個の場所での）一連の距離を判定するように構成された、（プロセッサを含む）力感知回路に、動作可能に結合することができる。すなわち、この力感知回路は、各力センサでの測定静電容量に基づいて、第１のフレックス回路と第２のフレックス回路との間の距離を推定することができる。一実施形態では、各センサ７００での変位は、それらの力センサ７００の場所での印加力に相関する。図６に関して上述された技術と同様に、個別の力の推定値に基づいて、合力Ｆｚを判定することができ、それらの個別の力の推定値の重み付けに基づいて、重心の場所（ｘ０，ｙ０）を判定することができる。一実施形態では、合力Ｆｚ及び重心の場所（ｘ０，ｙ０）は、その合力Ｆｚ及び重心の場所（ｘ０，ｙ０）に応答して計算される一連の力及びモーメントが、力センサ７００のセットのそれぞれでの変位及び力に関する実測値と最も良好に一致するように、較正される。それゆえ、複数の力センサを使用して、装置に加えられた実際の力に相関する、合力Ｆｚ及び中心の場所（ｘ０，ｙ０）を計算することができる。更には、複数の力センサによって生成される信号を、（カバーガラス要素内に一体化される可能性がある）タッチセンサの出力と結合することにより、装置上の複数の指タッチに関する（印加力の）場所及び大きさの双方を解明することができる。
【００６６】
図８は、容量性力センサを有する装置の、別の例示的実施形態を示す。具体的には、図８に示される装置は、変形可能なカバーガラス要素を含む。
【００６７】
図８に示すように、カバーガラス要素８０５は、タッチ装置フレーム８１５に結合することが可能な、フレーム要素８１０に結合することができる。一実施形態では、カバーガラス要素８０５とフレーム要素８１０との間に、空間的分離が存在する。第１の実施例に関しては、カバーガラス要素８０５は、約０．９０ｍｍの厚さを有し得るが、この特定の厚さは、単なる例示に過ぎず、必須のものではない。第２の実施例に関しては、フレーム要素８１０は、エラストマー、プラスチックを含み得るか、又は他の物質からの構築を含み得る。カバーガラス要素８０５はまた、タッチ装置からのディスプレイスタックなどの、ディスプレイスタック８２０の上方に位置決めして、グラフィック表示又はテキスト表示を提供するように適応させることもできる。
【００６８】
一実施形態では、ディスプレイスタック８２０は、直線的容量性アレイ内の駆動ライン及び感知ラインに関して、あるいはアレイ内の個別のセンサ構造体に関して使用することができるような電極パターンを含む、反射シート８２５の上方に位置決めすることができる。反射シート８２５は、反射シート８２５と別の要素との間の静電容量に関して使用することができるような、空気間隙８３０の上方に位置決めすることができる。例えば、空気間隙８３０は、約０．１０ｍｍの厚さを有し得るが、この特定の厚さは、単なる例示に過ぎず、必須のものではない。
【００６９】
一実施形態では、空気間隙８３０は、駆動及び感知トレース／素子のセットを含むか、あるいは個別の感知トレース／素子のアレイから形成することが可能な、容量性トレース又は素子を有する、回路８３５の上方に位置決めすることができる。例えば、回路８３５は、約０．１０ｍｍの厚さを有し得るが、この特定の厚さは、単なる例示に過ぎず、必須のものではない。
【００７０】
一実施形態では、回路８３５は、感圧接着剤（ＰＳＡ）要素８４０の上方に位置決めすることができる。例えば、ＰＳＡ要素８４０は、約０．０３ｍｍの厚さを有し得るが、この特定の厚さは、単なる例示に過ぎず、必須のものではない。
【００７１】
一実施形態では、ＰＳＡ要素８４０は、中間プレート要素８４５の上方に位置決めすることができる。第１の実施例に関しては、中間プレート要素８４５は、約０．２５ｍｍの厚さを有し得るが、この特定の厚さは、単なる例示に過ぎず、必須のものではない。第２の実施例に関しては、中間プレート要素８４５は、中間プレート要素８４５に結合された、空気間隙８３０の下方の要素を支持することができる。
【００７２】
一実施形態では、カバーガラス要素８０５、ディスプレイスタック８２０、及び関連要素は、比較的変形可能とすることができる。このことは、タッチ装置の表面に対する印加力が、空気間隙８３０の近傍の要素間の距離の変化、及び空気間隙８３０の近傍に位置決めされた回路によって測定される静電容量の変化を引き起こすことができるという効果を有し得る。例えば、駆動及び感知ラインのセット、あるいは個別の感知素子のアレイは、反射シート８２５内、又は回路８３５内に位置決めすることが可能であり、空気間隙８３０間の静電容量を測定することができる。
【００７３】
そのような場合には、空気間隙８３０間の静電容量は、カバーガラス要素８０５、ディスプレイスタック８０５、及び関連要素の変形に応答して、変化を被ることになる。このことは、空気間隙８３０の近傍に位置決めされた要素が、静電容量の変化を測定することが可能となり、その変化に応答して、印加力の量又は大きさを判定することが可能となるという効果を有する。
【００７４】
一部の実施形態では、カバーガラス要素８０５の区域にわたって、複数の力センサを形成することができる。一実施形態では、それらの力センサのセットは、力センサのそれぞれが、カバーガラス要素８０５の区域にわたる［Ｘ，Ｙ］場所に位置決めされるアレイなどの、直線的アレイ内に位置決めすることができる。例えば、力センサのそれぞれは、駆動素子とセンサ素子との間に相互静電容量を呈するか、又は自己静電容量を呈する、容量性力センサを含み得る。別の実施例では、センサのそれぞれは、上記の図６に関して説明されたような抵抗性歪みゲージなどの、印加力に応答して抵抗の変化を呈する、抵抗性歪みゲージを含み得る。
【００７５】
一実施形態では、印加力は、その印加力の実質的に近傍に存在する、各力センサに影響を及ぼし得る。印加力は、その印加力の量、及び印加力の［Ｘ，Ｙ］場所と影響を受ける力センサの［Ｘ，Ｙ］場所との間の距離に応じて、そのような各力センサに異なる方式で影響を及ぼす。このことは、タッチ装置内のプロセッサ又は他の回路が、印加力のマッピングを判定し、そのマッピングに応答して、カバーガラス要素８０５の一連の［Ｘ，Ｙ］場所及びＺ変位を判定することができるという効果を有する。例えば、カバーガラス要素８０５の縁部に沿った（又は、タッチ感知領域の範囲内の）点の特定のＺ変位を使用して、印加力の［Ｘ，Ｙ］場所を判定することができる。一実施形態では、カバーガラス要素８０５は、厚さ約７００マイクロメートルとすることができるが、この厚さは、実施形態によって異なり得る。
【００７６】
一実施形態では、同じ情報又は同様の情報を使用して、２つ以上のそのような印加力の、［Ｘ，Ｙ］場所及びＺ変位を判定することができる。そのような複数の力が印加される場合には、タッチ装置内のプロセッサ又は他の回路は、印加力の重心を判定することができ、その重心から、タッチ装置は、１つ以上の個別の力を判定することができる。例えば、この情報から、プロセッサ又は他の回路は、力が印加されている１つ以上の［Ｘ，Ｙ］場所、及びそのような各場所で印加されている力の量若しくは大きさを判定することができる。
【００７７】
一実施形態では、カバーガラス要素８０５と空気間隙８３０との相互作用が、印加力の、各場所での一連の力を定義する。タッチ装置内のプロセッサ又は他の回路は、カバーガラス要素８０５全域にわたる場所に分布された、１つ以上の（本明細書で説明されるような）容量性感知素子又は１つ以上の歪みゲージなどを使用して、これらの力を測定することができる。これらの力に応じて、この回路は、印加力の１つ以上の場所、及び印加力の１つ以上の量若しくは大きさを表す、カバーガラス要素８０５に対する一連の法線ベクトルを判定することができる。
【００７８】
一実施形態では、印加力の場所は、上述のように、カバーガラス要素８０５上の各場所で感知された印加力の分布に応じて、Ｘ及びＹの場所のそれぞれで判定されることにより、そのような各場所に、印加力のＺ量を割り当てることができる。第１の実施例に関しては、感知された印加力の分布に応じて、印加力の総合的な重心を判定することができる。次いで、プロセッサ又は他の回路は、各場所で、それぞれの個別の推定される印加力を位置付け、その力の量を特定し、感知された印加力から、その特定された力を差し引くことができる。このことは、全てのそのような個別の印加力が見出されるまで、各印加力を個別に特定するための方法を、プロセッサ又は他の回路に提供する効果を有し得る。
【００７９】
一実施形態では、力の量又は大きさは、別個の力センサがカバーガラス要素８０５の下方に配置される、一連の別個の場所のそれぞれで、判定することができる。例えば、一実施形態では、力センサは、カバーガラス要素８０５の下方のグリッド内に配置することができる。そのような各場所での力の量を有することにより、各印加力が測定される場所の加重和を使用して、その一連の力の量の加重重心を計算することができる。そのような重心を判定することにより、プロセッサは、至近の最大力センサに応じて、又はタッチ場所センサに応じて、若しくは双方に応じて、至近の局所的最大力を判定することができる。至近の局所的最大力を判定することにより、プロセッサは、その力、及び各力センサに対するその予想される効果を差し引き、それぞれの個別の印加力が判定されるまで、このプロセスを繰り返すことができる。代替的実施形態では、このプロセスに加えて、若しくはこのプロセスの代わりに、他の技術及び更なる技術を使用することが可能である。
４．力感知装置システム
【００８０】
図９は、タッチＩ／Ｏ装置とコンピューティングシステムとの間の例示的な通信を示す。この実施例では、タッチＩ／Ｏ装置９０１は、操作者又はユーザによるタッチを検出するための、１つ以上のセンサを含む。タッチ装置９０１は、それらの１つ以上のセンサから、コンピューティングシステム９０３に、通信チャネル９０２を介して電子信号を送信する。例示的なコンピューティングシステム９０３は、図１０に関して以下で説明され、１つ以上のコンピュータプロセッサ、及びコンピュータ実行可能命令を記憶するためのコンピュータ可読メモリを含む。タッチＩ／Ｏ装置、通信チャネル９０２、及びコンピューティングシステム９０３は、同じタッチ装置の一部として、全て一体化させることができる。
【００８１】
図９に示すように、実施形態は、有線又は無線通信チャネル９０２を介してコンピューティングシステム９０３と対話するための、タッチ入力及び力入力（おそらくは、タッチの場所、及びそれらの場所での印加力を含むものなど）を受信することが可能な、タッチＩ／Ｏ装置９０１を含み得る。タッチＩ／Ｏ装置９０１を使用して、キーボード、マウス、若しくはおそらくは他の装置などの、他の入力装置の代わりに、又は他の入力装置と組み合わせて、コンピューティングシステム９０３にユーザ入力を提供することができる。代替的実施形態では、タッチＩ／Ｏ装置９０１は、マウス、トラックパッド、若しくはおそらくは別のポインティング装置に加えて、又はそれらの代わりになど、他の入力装置と併せて使用することができる。１つ以上のタッチＩ／Ｏ装置９０１は、コンピューティングシステム９０３にユーザ入力を提供するために使用することができる。タッチＩ／Ｏ装置９０１は、コンピューティングシステム９０３の一体部分（例えば、ラップトップ上のタッチスクリーン）とすることができ、又はコンピューティングシステム９０３から分離させることもできる。
【００８２】
タッチＩ／Ｏ装置９０１は、完全に又は部分的に透明、半透明、非透明、不透明、若しくはそれらの任意の組み合わせである、タッチ感知及び／又は力感知パネルを含み得る。タッチＩ／Ｏ装置９０１は、タッチスクリーン、タッチパッド、タッチパッドとして機能するタッチスクリーン（例えば、ラップトップのタッチパッドに置き換わるタッチスクリーン）、任意の他の入力装置と組み合わされるか若しくは組み込まれる、タッチスクリーン又はタッチパッド、（例えば、キーボード上に配置されたタッチスクリーン又はタッチパッド、トラックパッド若しくは他のポインティング装置上に配置されたタッチスクリーン又はタッチパッド）、タッチ入力を受信するためのタッチ感知面を有する任意の多次元物体、あるいは別のタイプの入力装置又は入出力装置として具体化することができる。
【００８３】
一実施例では、タッチＩ／Ｏ装置９０１は、ディスプレイの少なくとも一部分の上に、少なくとも部分的若しくは完全に位置決めされた、透明及び／又は半透明のタッチ感知並びに力感知パネルを含み得る、タッチスクリーンである。（タッチ感知及び力感知パネルは、ディスプレイの少なくとも一部分の上に、少なくとも部分的又は完全に位置決めされるとして説明されるが、代替的実施形態では、タッチ感知及び力感知パネルの実施形態で使用される回路若しくは他の要素の少なくとも一部分は、ディスプレイの少なくとも一部分の下に、少なくとも部分的又は完全に位置決めされるか、ディスプレイの少なくとも一部分と共に使用される回路と交互配置されるか、あるいは他の方式の場合もある。）この実施形態によれば、タッチＩ／Ｏ装置９０１は、コンピューティングシステム９０３（及び／又は、別のソース）から送信されるグラフィックデータを表示するように機能し、またユーザ入力を受信するようにも機能する。他の実施形態では、タッチＩ／Ｏ装置９０１は、タッチ感知及び力感知構成要素／装置が、ディスプレイ構成要素／装置と一体化される、一体型タッチスクリーンとして具体化することができる。更に他の実施形態では、タッチスクリーンは、主ディスプレイの補足グラフィックデータ、又は主ディスプレイと同じグラフィックデータを表示し、おそらくはタッチの場所、及びそれらの場所での印加力を含む、タッチ入力を受信するための、補足又は追加的ディスプレイ画面として使用することができる。
【００８４】
タッチＩ／Ｏ装置９０１は、装置９０１上の１つ以上のタッチ又はニアタッチの場所を、また適用可能な場合、それらのタッチの力を、タッチＩ／Ｏ装置９０１の近位での、１つ以上のタッチ又はニアタッチの発生に関して、また適用可能な場合、それらのタッチの力に関して測定することが可能な、いずれかの現象の代わりに、若しくは現象と組み合わせて、若しくは現象と併せて、容量性、抵抗性、光学的、聴覚的、誘導性、機械的、化学的、又は電磁気的測定に基づいて、検出するように構成することができる。ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組み合わせを使用して、検出されたタッチの測定値を、また適用可能な場合、それらのタッチの力を処理することにより、１つ以上のジェスチャを特定及び追跡することができる。ジェスチャは、タッチＩ／Ｏ装置９０１上の、静止若しくは非静止の、単一若しくは複数のタッチ又はニアタッチに、また適用可能な場合、それらのタッチの力に対応し得る。ジェスチャは、タッチＩ／Ｏ装置９０１上で、タッピング、押圧、揺動、スクラビング、捻転、方向の変化、圧力を変化させた押圧などの特定の方式で、本質的に同時に、継続的に、連続的に、若しくは他の方式で、１つ以上の指又は他の物体を移動させることによって、実行することができる。ジェスチャは、ピンチ、スライド、スワイプ、回転、屈曲、ドラッグ、タップ、押圧、及び／又は解除することか、あるいは、任意の他の指、身体の任意の他の部分又は他の物体との間での他の動き、若しくはそれらを伴う他の動きによって特徴付けることができるが、これらに限定されない。１人以上のユーザによって、１つ以上の手、あるいは身体の任意の他の部分又は他の物体、若しくはそれらの任意の組み合わせを使用して、単一のジェスチャを実行することができる。
【００８５】
コンピューティングシステム９０３は、グラフィックデータを使用してディスプレイを駆動することにより、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を表示することができる。このＧＵＩは、タッチＩ／Ｏ装置９０１を介して、タッチ入力を、また適用可能な場合、そのタッチ入力の力を受信するように構成することができる。タッチスクリーンとして具体化される場合には、タッチＩ／Ｏ装置９０１は、ＧＵＩを表示することができる。あるいは、ＧＵＩは、タッチＩ／Ｏ装置９０１とは別個のディスプレイ上に表示することもできる。ＧＵＩは、インタフェース内部の特定の場所に表示される、グラフィック要素を含み得る。グラフィック要素としては、仮想スクロールホイール、仮想キーボード、仮想ノブ又はダイヤル、仮想ボタン、仮想レバー、任意の仮想ＵＩなどを含めた、様々な表示仮想入力装置を挙げることができるが、これらに限定されない。ユーザは、それらのＧＵＩのグラフィック要素に関連付けることが可能な、タッチＩ／Ｏ装置９０１上の１つ以上の特定の場所で、ジェスチャを実行することができる。他の実施形態では、ユーザは、ＧＵＩのグラフィック要素の場所とは無関係の１つ以上の場所で、ジェスチャを実行することができる。タッチＩ／Ｏ装置９０１上で実行されるジェスチャは、ＧＵＩ内部のカーソル、アイコン、メディアファイル、リスト、テキスト、画像の全て又は諸部分などのグラフィック要素を、直接若しくは間接的に、操作し、制御し、修正し、移動させ、作動させ、開始させるか、又は全般的に影響を及ぼすことができる。例えば、タッチスクリーンの場合には、ユーザは、タッチスクリーン上のグラフィック要素の上でジェスチャを実行することによって、そのグラフィック要素と直接対話することができる。あるいは、タッチパッドは、一般的に、間接的な対話を提供する。ジェスチャはまた、非表示のＧＵＩ要素にも影響を及ぼす（例えば、ユーザインタフェースを出現させる）ことができ、又はコンピューティングシステム９０３内部の他のアクションに影響を及ぼす（例えば、ＧＵＩ、アプリケーション、又はオペレーティングシステムの状態若しくはモードに影響を及ぼす）こともできる。ジェスチャは、表示されるカーソルと併せて、タッチＩ／Ｏ装置９０１上で実行される場合もあり、又は実行されない場合もある。例えば、ジェスチャがタッチパッド上で実行される場合には、ディスプレイ画面又はタッチスクリーン上に、カーソル（又は、ポインタ）を表示することができ、タッチパッド上のタッチ入力を介して、また適用可能な場合、そのタッチ入力の力を介してカーソルを制御することにより、ディスプレイ画面上のグラフィックオブジェクトと対話することができる。ジェスチャがタッチスクリーン上で直接実行される他の実施形態では、ユーザは、カーソル又はポインタが、タッチスクリーン上に表示されているか否かにかかわらず、タッチスクリーン上のオブジェクトと直接対話することができる。
【００８６】
タッチＩ／Ｏ装置９０１上のタッチ又はニアタッチ、また適用可能な場合、それらのタッチの力に応答して、あるいはそれらに基づいて、通信チャネル９０２を介して、ユーザにフィードバックを提供することができる。フィードバックは、光学的に、機械的に、電気的に、嗅覚的に、聴覚的になど、又はそれらの任意の組み合わせで、可変方式若しくは非可変方式で、送信することができる。
【００８７】
前述のように、タッチＩ／Ｏ装置、通信チャネル９０２、及びコンピューティングシステム９０３は、タッチ装置又は他のシステム内に、全て一体化させることができる。このタッチ装置又はシステムは、ポータブル装置又は非ポータブル装置とすることができ、それらの装置としては、通信装置（例えば、モバイル電話、スマートフォン）、マルチメディア装置（例えば、ＭＰ３プレーヤ、ＴＶ、ラジオ）、ポータブルコンピュータ若しくはハンドヘルドコンピュータ（例えば、タブレット、ネットブック、ラップトップ）、デスクトップコンピュータ、オールインワン型デスクトップ、周辺装置、又は、これらのタイプの装置のうちの２つ以上の組み合わせを含む、図１０に示すシステムアーキテクチャを包含するように適応可能な、任意の他の（ポータブル又は非ポータブルの）システム若しくは装置が挙げられるが、これらに限定されない。
【００８８】
図１０は、１つ以上のコンピュータ可読媒体１００１、処理システム１００４、入出力（Ｉ／Ｏ）サブシステム１００６、おそらくは無線周波数（ＲＦ）若しくは他の周波数の回路などの、電磁周波数回路１００８、及び音声回路１０１０を一般に含む、システム１０００の一実施形態のブロック図を示す。これらの構成要素は、１つ以上の通信バス又は信号ライン１００３によって結合することができる。そのような各バス又は信号ラインは、１００３−Ｘの形態で示し得るものであり、Ｘは、固有の番号とすることができる。このバス又は信号ラインは、構成要素間で、適切なタイプのデータを伝えることができ、各バス又は信号ラインは、他のバス又は信号ラインとは異なる場合があるが、全般的に同様の動作を実行することができる。
【００８９】
図１０に示すアーキテクチャは、システム１０００の１つの例示的なアーキテクチャに過ぎず、システム１０００は、示されるものよりも多い構成要素、若しくは少ない構成要素、又は異なる構成の構成要素を有することが可能である点を理解されたい。図１０に示す様々な構成要素は、１つ以上の信号処理回路及び／又は特定用途向け集積回路を含む、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組み合わせで実装することができる。
【００９０】
図１０に示す、ＲＦ回路１００８は、１つ以上の他の装置に、無線リンク又はネットワークを介して、情報を送受信するために使用され、この機能を実行するための周知の回路を含む。ＲＦ回路１００８及び音声回路１０１０は、周辺インタフェース１０１６を介して、処理システム１００４に結合される。インタフェース１０１６は、周辺装置と処理システム１００４との間の通信を確立及び維持するための、様々な既知の構成要素を含む。音声回路１０１０は、音声スピーカ１０５０及びマイクロホン１０５２に結合され、インタフェース１０１６から受信した音声信号を処理するための既知の回路を含むことにより、ユーザは、他のユーザとリアルタイムで通信することが可能となる。一部の実施形態では、音声回路１０１０は、ヘッドホンジャック（図示せず）を含む。
【００９１】
周辺インタフェース１０１６は、システムの入力周辺装置及び出力周辺装置を、プロセッサ１０１８及びコンピュータ可読媒体１００１に結合する。１つ以上のプロセッサ１０１８は、コントローラ１０２０を介して、１つ以上のコンピュータ可読媒体１００１と通信する。コンピュータ可読媒体１００１は、１つ以上のプロセッサ１０１８が使用するためのコード及び／又はデータを記憶することが可能な、任意の装置若しくは媒体とすることができる。媒体１００１は、メモリ階層を含み得るものであり、このメモリ階層には、キャッシュ、主メモリ、及び二次メモリが含まれるが、これらに限定されない。このメモリ階層は、ＲＡＭ（例えば、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＤＤＲＡＭ）、ＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ、ディスクドライブ、磁気テープ、ＣＤ（コンパクトディスク）、及びＤＶＤ（デジタルビデオディスク）などの磁気記憶装置及び／又は光記憶装置の、任意の組み合わせを使用して実装することができる。媒体１００１はまた、コンピュータ命令又はデータを示す情報搬送信号を（信号が変調される搬送波の有無にかかわらず）伝えるための、伝送媒体も含み得る。例えば、この伝送媒体は、通信ネットワークを含み得るものであり、この通信ネットワークとしては、インターネット（ワールドワイドウェブとも称される）、イントラネット、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、ストレージエリアネットワーク（ＳＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）などが挙げられるが、これらに限定されない。
【００９２】
１つ以上のプロセッサ１０１８は、媒体１００１上に記憶された様々なソフトウェア構成要素を実行することにより、システム１０００に関する様々な機能を実行する。一部の実施形態では、ソフトウェア構成要素は、オペレーティングシステム１０２２、通信モジュール（又は、命令のセット）１０２４、タッチ及び印加力の処理モジュール（又は、命令のセット）１０２６、グラフィックモジュール（又は、命令のセット）１０２８、並びに１つ以上のアプリケーション（又は、命令のセット）１０３０を含む。これらのモジュール及び上述のアプリケーションのそれぞれは、１つ以上の上述の機能及び本出願で説明される方法（例えば、コンピュータにより実施される方法、及び本明細書で説明される他の情報処理方法）を実行するための、命令のセットに対応する。これらのモジュール（すなわち、命令のセット）は、別個のソフトウェアプログラム、手順、又はモジュールとして実装される必要はなく、それゆえ、様々な実施形態では、これらのモジュールの様々なサブセットを組み合わせるか、又は他の方式で再編成することができる。一部の実施形態では、媒体１００１は、上記で特定されるモジュール及びデータ構造のサブセットを記憶することができる。更には、媒体１００１は、上述されていない追加的モジュール及びデータ構造を記憶することができる。
【００９３】
オペレーティングシステム１０２２は、一般的なシステムタスク（例えば、メモリ管理、記憶装置制御、電力管理など）を制御及び管理するための、様々な手順、命令のセット、ソフトウェア構成要素、及び／又はドライバを含み、様々なハードウェア構成要素とソフトウェア構成要素との間の通信を容易にする。
【００９４】
通信モジュール１０２４は、１つ以上の外部ポート１０３６を介した、又はＲＦ回路１００８を介した、他の装置との通信を容易にし、ＲＦ回路１００８及び／又は外部ポート１０３６から受信したデータを取り扱うための、様々なソフトウェア構成要素を含む。
【００９５】
グラフィックモジュール１０２８は、ディスプレイ表面上に、グラフィックオブジェクトをレンダリングし、アニメーション化し、表示するための、様々な既知のソフトウェア構成要素を含む。タッチＩ／Ｏ装置１０１２が、タッチ感知及び力感知ディスプレイ（例えば、タッチスクリーン）である実施形態では、グラフィックモジュール１０２８は、そのタッチ感知及び力感知ディスプレイ上にオブジェクトをレンダリングし、表示し、アニメーション化するための、構成要素を含む。
【００９６】
１つ以上のアプリケーション１０３０は、システム１０００上にインストールされる任意のアプリケーションを含み得るものであり、それらのアプリケーションとしては、ブラウザ、アドレス帳、連絡先リスト、電子メール、インスタントメッセージング、ワードプロセッシング、キーボードエミュレーション、ウィジェット、ＪＡＶＡ（登録商標）対応アプリケーション、暗号化、デジタル著作権管理、音声認識、音声複製、場所判定能力（本明細書では「ＧＰＳ」とも称される場合がある、全地球測位システムによって提供されるものなど）、音楽プレーヤなどが挙げられるが、これらに限定されない。
【００９７】
タッチ処理モジュール１０２６は、タッチＩ／Ｏ装置１０１２に関連付けられる様々なタスクを実行するための、様々なソフトウェア構成要素を含み、それらのタスクとしては、タッチＩ／Ｏ装置コントローラ１０３２を介してＩ／Ｏ装置１０１２から受信される、タッチ入力及び印加力入力を、受信及び処理することが挙げられるが、これらに限定されない。一部の場合には、タッチ処理モジュール１０２６は、力センサ１０６０を動作させるためのコンピュータ命令を含む。例えば、タッチ処理モジュール１０２６は、図１１Ａ、Ｂのプロセス１１００及びプロセス１１５０に関して以下で説明される、１つ以上の動作を実行するための命令を含み得る。一部の場合には、タッチ処理モジュール１０２６は、力センサ１０６０の動作で実装することが可能な、パラメータ又は設定を含む。
【００９８】
Ｉ／Ｏサブシステム１００６は、様々な機能を制御又は実行するために、タッチＩ／Ｏ装置１０１２及び１つ以上の他のＩ／Ｏ装置１０１４に結合される。タッチＩ／Ｏ装置１０１２は、ユーザのタッチ入力及び印加力入力を処理する（例えば、ハードウェアを走査する）ための様々な構成要素を含む、タッチＩ／Ｏ装置コントローラ１０３２を介して、処理システム１００４と通信する。１つ以上の他の入力コントローラ１０３４は、他のＩ／Ｏ装置１０１４との間で、電気信号を受信／送信する。他のＩ／Ｏ装置１０１４としては、物理ボタン、ダイヤル、スライダスイッチ、スティック、キーボード、タッチパッド、追加的ディスプレイ画面、又はこれらの任意の組み合わせを挙げることができる。
【００９９】
タッチスクリーンとして具体化される場合には、タッチＩ／Ｏ装置１０１２は、ＧＵＩ内に、ユーザに対する視覚出力を表示する。この視覚出力は、テキスト、グラフィック、ビデオ、及びこれらの任意の組み合わせを含み得る。視覚出力の一部又は全ては、ユーザインタフェースオブジェクトに対応し得る。タッチＩ／Ｏ装置１０１２は、ユーザからのタッチ入力及び印加力入力を受け取る、タッチ感知及び力感知面を形成する。タッチＩ／Ｏ装置１０１２及びタッチスクリーンコントローラ１０３２は（任意の関連モジュール、及び／又は媒体１００１内の命令のセットと共に）、タッチＩ／Ｏ装置１０１２上のタッチ又はニアタッチ、また適用可能な場合、それらのタッチの力（及びタッチのあらゆる移動若しくは解除、及びタッチの力のあらゆる変化）を、検出及び追跡し、その検出されたタッチ入力及び印加力入力を、１つ以上のユーザインタフェースオブジェクトなどの、グラフィックオブジェクトとの対話に変換する。装置１０１２が、タッチスクリーンとして具体化される場合には、ユーザは、そのタッチスクリーン上に表示されるグラフィックオブジェクトと、直接対話することができる。あるいは、装置１０１２が、タッチスクリーン以外のタッチ装置（例えば、タッチパッド又はトラックパッド）として具体化される場合には、ユーザは、別のＩ／Ｏ装置１０１４として具体化された別個のディスプレイ画面上に表示されるグラフィックオブジェクトと、間接的に対話することができる。
【０１００】
タッチＩ／Ｏ装置１０１２がタッチスクリーンである実施形態では、そのタッチスクリーンは、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）技術、ＬＰＤ（発光ポリマーディスプレイ）技術、ＯＬＥＤ（有機ＬＥＤ）、又はＯＥＬ（有機エレクトロルミネセンス）を使用することができるが、他の実施形態では、他のディスプレイ技術を使用することもできる。
【０１０１】
ユーザのタッチ、及び印加力、入力、並びに、表示されているものの状態及び／又はコンピューティングシステムの状態に基づいて、タッチＩ／Ｏ装置２０１２によってフィードバックを提供することができる。フィードバックは、光学的に（例えば、光信号又は表示画像）、機械的に（例えば、触覚フィードバック、タッチフィードバック、力フィードバックなど）、電気的に（例えば、電気的刺激）、嗅覚的に、聴覚的に（例えば、ビープ音など）など、又はそれらの任意の組み合わせで、可変方式若しくは非可変方式で、送信することができる。
【０１０２】
システム１０００はまた、様々なハードウェア構成要素に給電するための、電力システム１０４４も含み、また、電力管理システム、１つ以上の電源、再充電システム、停電検出回路、電力変換器又は逆変換器、電力状態指示器、並びに、典型的にはポータブル装置内での電力の発生、管理、及び配分に関連付けられる、任意の他の構成要素を含み得る。
【０１０３】
一部の実施形態では、周辺インタフェース１０１６、１つ以上のプロセッサ１０１８、及びメモリコントローラ１０２０は、処理システム１００４などの単一のチップ上に実装することができる。一部の他の実施形態では、それらは、別個のチップ上に実装することができる。
【０１０４】
一実施形態では、例示的システムは、タッチＩ／Ｏ装置２０１２と一体化された、力センサ１０６０を含む。力センサ１０６０は、例示的実施形態のうちのいずれか１つに関して上述された、力感知構造体のうちの１つ以上を含み得る。全般的に、力センサ１０６０は、タッチＯ／Ｉ装置１０１２上のタッチの力の大きさとして解釈又は処理することが可能な、電子信号若しくは電子応答を生成するように構成される。一部の場合には、力センサ１０６０は、信号ライン１００３−１０を介して、タッチＩ／Ｏ装置に電子信号を直接送信する。それらの信号は、Ｉ／Ｏサブシステム１００６内の力センサコントローラ１０６１に中継することができる。一部の場合には、力センサ１０６０は、タッチＩ／Ｏ装置１０１２を通過させることなく、信号ライン１００３−１１を介して、力センサコントローラ１０６１に信号を直接送信する。
【０１０５】
力センサコントローラ１０６１は、単独で、又はプロセッサのうちの１つ以上（例えば、プロセッサ１０１８又はセキュアプロセッサ１０４０）と組み合わせて、力センサ１０６０に関する力感知回路としての機能を果たし得る。具体的には、力センサコントローラ１０６１は、プロセッサ１０１８又はセキュアプロセッサ１０４０などの、プロセッサ若しくは他のコンピューティング装置に結合することができる。一実施例では、力センサコントローラ１０６１は、力センサ１０６０によって生成された電子信号に基づいて、推定の力を算出するように構成される。推定の力に関するデータは、タッチ処理モジュール１０２６などの、システム１０００の他の態様で使用するために、プロセッサ１０１８又はセキュアプロセッサ１０４０に送信することができる。一実施例では、力センサコントローラ１０６１は、例えば、アナログ−デジタル変換、フィルタ処理、及びサンプリングの動作を含めた、力センサ１０６０によって生成される電子信号に対する信号処理を実行する。一部の場合には、システム１０００内の他のプロセッサ（例えば、プロセッサ１０１８又はセキュアプロセッサ１０４０）が、処理された信号に基づいて、推定の力を算出する。結果として、システム１０００は、測定、算出、計算、若しくは他の方式で操作することが可能な、力センサコントローラ１０６１によって生成された信号又はデータを利用することができる。一実施形態では、力センサ１０６０の出力は、プロセッサ１０１８、セキュアプロセッサ１０４０、若しくは他の方式などの、力センサコントローラ１０６１又はタッチＩ／Ｏ装置に結合されるか若しくはアクセス可能な、１つ以上のプロセッサ又は他のコンピューティング装置によって使用される。更には、力センサ１０６０からの出力は、力センサコントローラ１０６１又はタッチＩ／Ｏ装置１０１２に結合されるか若しくはアクセス可能な、１つ以上のアナログ回路又は他の特殊回路によって使用することができる。
【０１０６】
本出願の読了後に、当業者は、タッチＩ／Ｏ装置上の印加力及び接触に関する情報を取得し、その関連情報を使用して、タッチＩ／Ｏ装置上の印加力及び接触の大きさ並びに場所を判定するための技術が、ユーザの指による印加力若しくは接触から受信される、反射減衰及び容量性センサデータなどの、実世界データに応答し、変化させるものであり、印加力及びタッチＩ／Ｏ装置との接触の検出並びに使用に役立つ、有用かつ具体的な結果をもたらすことを認識するであろう。更には、本出願の読了後に、当業者は、コンピューティング装置による印加力及び接触のセンサ情報の処理が、実質的なコンピュータ制御及びプログラミングを含み、印加力及び接触のセンサ情報の実質的な記録を伴い、印加力及び接触のセンサハードウェア及び任意選択的に印加力及び接触のセンサ情報を使用するためのユーザインタフェースとの、対話を伴うことを認識するであろう。
【０１０７】
本開示で説明される実施形態の特定の態様は、例えば、本開示によるプロセスを実行するように、コンピュータシステム（又は、他の電子装置）をプログラムするために使用することが可能な命令を記憶させた、コンピュータ可読記憶媒体又は非一時的機械可読媒体を含み得る、コンピュータプログラム製品若しくはソフトウェアとして提供することができる。非一時的機械可読媒体は、機械（例えば、コンピュータ）によって読み取り可能な形態（例えば、ソフトウェア、処理アプリケーション）で情報を記憶するための、任意の機構を含む。非一時的機械可読媒体は、磁気記憶媒体（例えば、フロッピー（登録商標）ディスケット、ビデオカセットなど）、光記憶媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）、光磁気記憶媒体、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、消去可能プログラマブルメモリ（例えば、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリなどの形態を取ることができるが、これらに限定されない。
【０１０８】
様々な実施形態を参照して、本開示を説明してきたが、これらの実施形態は例示的なものであり、本開示の範囲は、それらに限定されるものではないことが理解されるであろう。多くの変形、修正、追加、及び改善が可能である。より全般的には、本開示による実施形態は、特定の実施形態のコンテキストで説明されてきた。本開示の様々な実施形態では、機能性を、手順内で異なる方式で分離又は組み合わせることができ、あるいは異なる専門用語で説明することもできる。これらの変形、修正、追加、及び改善、並びに他の変形、修正、追加、及び改善は、以下の特許請求の範囲で定義されるような、本開示の範囲内に包含することができる。
５．動作方法
【０１０９】
図１１Ａは、力センサを有する装置を動作させるための、例示的プロセスを示す。このプロセスは、上述の図２Ａ、２Ｂ、３〜８に関して上述された力センサを使用して、適用することができる。
【０１１０】
図１１Ａは、フローポイント及び動作ステップ若しくは動作機能を含む、プロセス１０００に関する例示的フローチャートを示す。これらのフローポイント及び動作は、特定の順序で示されるが、より一般化された技術のコンテキストでは、それらの動作の順序が、図示の通りに従わなければならないという、特定の要件は存在しない。例えば、フローポイント及び動作は、異なる順序で、同時に、並行して、又は他の方式で、実行することが可能である。同様に、これらのフローポイント及び動作は、装置内の汎用プロセッサによって実行されるように示されるが、より一般化された手法のコンテキストでは、いずれのそのような限定に関する特定の要件も存在しない。例えば、１つ以上のそのような動作は、専用プロセッサによって実行するか、別の回路によって実行することが可能であり、あるいは、無線技術を使用して、それらの機能を近傍の装置にオフロードすることによって、又はそれらの機能をクラウドコンピューティング機能にオフロードすることなどによって、他の装置内の他のプロセッサ若しくは他の回路にオフロードすることが可能である。
【０１１１】
フローポイント１１００ａで、プロセス１１００を開始する準備が整う。典型的には、電子装置がオンにされており、オペレーティングシステムが、ロードされており、実行されている。また、例えば、タッチスクリーンセンサ、ディスプレイ装置、及び力センサ装置を含めた、関連ハードウェアも電力供給されており、かつ初期化されている場合もある。
【０１１２】
動作１１０５で、装置のカバーガラス上の場所［Ｘ，Ｙ］に、力が印加される。この力は、指を使用して、又は、スタイラス若しくはペンなどの別のポインティング装置を使用して、印加することができる。一部の場合には、複数のタッチを、装置のカバーガラスに適用することができる。例えば、マルチタッチジェスチャ又はコマンドを、カバーガラス上に入力することにより、正味の印加力を生じさせることができる。
【０１１３】
動作１１１０で、その印加力に応答して、電気信号が検出及び測定される。一実施例では、装置内の（プロセッサを含み得る）力感知回路が、印加力に応答して、１つ以上の力センサからの値を測定する。一実施形態では、図２Ａ、２Ｂ、及び図３〜５に関して上述されたように、力感知回路は、１つ以上の力感知構造体での静電容量の変化を検出する。この静電容量の変化は、印加力から生じる、カバーガラス内の撓みを推定するために、相関させるか又は使用することができる。別の実施形態では、図６に関して説明されたように、力感知回路は、１つ以上の力センサから受信した信号に基づいて、カバーガラスに適用された傾斜の量を推定する。更に別の実施形態では、図７に関して説明されたように、力感知回路を使用して、カバーガラスの下の一連の別個の場所で、容量性センサ間の（又は、自己静電容量モードでは、単一のセンサに関する）静電容量の変化を検出する。この静電容量の変化は、印加力から生じる、カバーガラス上の変位を推定するために使用することができる。
【０１１４】
動作１１１５で、１つ以上のタッチの場所が判定される。一実施例では、力感知回路は、１つ以上の力センサから受信した信号に基づいて、カバーガラス要素に力が印加されている、１つ以上の場所を判定する。この場所は、例えば、複数の力センサからの出力を比較し、その出力を使用して、印加力の場所を三角測量又は推定することによって、判定することができる。
【０１１５】
動作１１２０で、各場所に印加されている力の量又は大きさが推定される。例えば、力感知回路を使用して、図８に関して説明された加重重心技術などを使用して、各測定場所で印加されている力の量又は大きさを判定することができる。
【０１１６】
フローポイント１１１０ｂで、プロセス１１００は完了する。一実施形態では、方法１１００は、力感知装置の電源がオンである限り、繰り返される。
【０１１７】
図１１Ｂは、力センサを有する装置を動作させるための、別のプロセスを示す。このプロセスは、上述の図２Ａ、２Ｂ、３〜８に関して上述された力センサを使用して、適用することができる。
【０１１８】
図１１Ｂは、フローポイント及び動作ステップ若しくは動作機能を含む、プロセス１１５０に関する別の例示的フローチャートを示す。これらのフローポイント及び動作は、特定の順序で示されるが、より一般化された技術のコンテキストでは、それらの動作の順序が、図示の通りに従わなければならないという、特定の要件は存在しない。同様に、これらのフローポイント及び動作は、装置内の汎用プロセッサによって実行されるように示されるが、より一般化された手法のコンテキストでは、いずれのそのような限定に関する特定の要件も存在しない。
【０１１９】
フローポイント１１５０ａで、プロセス１１５０を開始する準備が整う。典型的には、電子装置がオンにされており、オペレーティングシステムが、ロードされており、実行されている。また、例えば、タッチスクリーンセンサ、ディスプレイ装置、及び力センサ装置を含めた、関連ハードウェアも電力供給されており、かつ初期化されている場合もある。
【０１２０】
動作１１５５で、電荷信号が力感知構造体に送信される。典型的な実装では、この電荷信号は、力感知構造体内の容量性プレートの一方に送信される、一連の電荷パルスを含む。各電荷パルスは、力感知構造体内の容量性プレートに印加される電圧の瞬時変化を含むことにより、それらのプレート間に誘導電流を生じさせる。一部の実例では、この電荷信号は、力感知構造体の容量性プレート間に印加される、交流電流（ＡＣ）である。多くの場合には、電荷信号が個別の電荷パルスである場合には、その電荷パルスは、装置の動作の間、規則的な間隔で送信される。電荷信号が交流電流である場合には、その電荷信号は、動作の間、継続的に送信することができる。いずれの場合にも、動作１１５５は、典型的には、以下で説明される動作１１６０、１１６５、及び動作１１７０と同時に実行される。
【０１２１】
動作１１６０で、力感知構造体に関して、第１の静電容量が測定される。典型的には、この静電容量は、力感知構造体が、非圧縮状態又は非作動状態にある間に測定される。例えば、動作１１６０の測定は、装置が静止しており、操作者によってタッチされていない時に、実施することができる。一部の場合には、一定の期間にわたって複数の測定が実施され、合成静電容量値又は平均静電容量値が判定される。
【０１２２】
動作１１６５で、装置に力が印加される。図２Ａ、２Ｂ、３〜８に関して上述された実施形態によれば、ユーザは、カバーガラス上の場所に力を印加して、装置のカバーガラスにタッチすることができる。ユーザは、指、スタイラス、ペンなどで、装置にタッチすることができる。一部の場合には、マルチタッチジェスチャ又はユーザ入力に従って、複数のタッチが、カバーガラスに同時に適用される。図２Ａ、２Ｂ、３〜８に関して上述された実施形態によれば、印加力は、典型的には、力感知構造体の圧縮又は撓みを生じさせ、２つの容量性プレートの位置の相対的変化を生じさせる。
【０１２３】
動作１１７０で、力感知構造体に関して、第２の静電容量が測定される。典型的には、この静電容量は、力感知構造体が、上述の動作１１６５で印加された力により、圧縮状態又は撓み状態にある間に測定される。一部の場合には、一定の期間にわたって複数の測定が実施され、合成静電容量値又は代表静電容量値が判定される。
【０１２４】
動作１１７５で、第１の静電容量測定値及び第２の静電容量測定値を使用して、力が推定される。図２Ａ、２Ｂ、３〜８に関して上述された実施形態によれば、印加力は、２つの容量性プレートの位置の変化を生じさせることにより、力感知構造体の静電容量を変化させる。動作１１７５では、この静電容量の変化を推定の力に相関させるか又はこれを使用して推定の力を計算する。例えば、力感知構造体の圧縮性要素が、線形力バネとして挙動する場合には、（容量性プレート間の距離の変化に比例する）静電容量の変化は、力の変化に比例することになる。バネ定数などの、圧縮性要素の材料特性は、既知であるため、力の量は、第１の静電容量測定値と第２の静電容量測定値との差異を定数倍したものとして、推定することができる。
【０１２５】
フローポイント１１５０ｂで、プロセス１１５０は完了する。一実施形態では、方法１１５０は、力感知装置の電源がオンである限り、繰り返される。
６．力センサへの電気的接続及び製造方法
【０１２６】
上述の特定の実施形態によれば、容量性力センサは、典型的には、中間の圧縮性要素によって隔てられた２つの容量性プレートを有する、力感知構造体を含む。典型的な実装では、それらの容量性プレートの少なくとも一方に、電荷信号が印加され、容量測定が実施される。電荷信号（駆動信号）の送出及び容量性プレートからの容量測定値（感知信号）の受信の双方のために、力感知構造体は、典型的には、電気的接続によって、システムの他の要素に接続される。製造の間の組み立てを容易にするために、この電気的接続は、可撓性の電線管から形成される、着脱可能な電気的接続とすることが有利であり得る。
【０１２７】
図１２は、ディスプレイ素子１２０２又はその一部分の周辺部の周りに位置する２つの力感知構造体１２１０、１２２０を有する、例示的なタッチ装置１２００を示す。２つの力感知構造体１２１０、１２２０は、電気コネクタテール部１２５０に電気的に接続される。この実施例では、２つの力感知構造体（１２１０、１２２０）のそれぞれは、中間の圧縮性要素によって隔てられた、第１の容量性プレート及び第２の容量性プレートから形成される。一般的には、力感知構造体１２１０及び力感知構造体１２２０を使用して、この装置の表面上のタッチの大きさを判定することができる。図３〜５に関して上述されたように、装置に印加された力は、圧縮性要素を圧縮又は変形させて、第１の容量性プレートと第２の容量性プレートとの間の距離を変化させる。この距離の変化は、力感知回路を使用して、２つのプレート間の静電容量の変化として測定することができる。
【０１２８】
電気コネクタテール部１２５０は、２つの力感知構造体１２１０、１２２０を、装置内部の別個の回路構成要素上に位置し得る力感知回路と電気的に結合するために使用することができる。一部の場合には、電気コネクタテール部１２５０は、力感知回路との接続を容易にするために、可撓性の電線管から形成されることが有利であり得る。例えば、電気コネクタテール部１２５０は、導電性トレースでプリント又は形成されている、ポリイミド材料の積層体から形成することができる。一部の場合には、この可撓性の電線管は、装置のエンクロージャの限られた空間内部での経路指定を容易にするために、容易に屈曲するように構成されることが、更に有利であり得る。コネクタテール部１２５０の可撓性又は曲げ半径を改善するために、コネクタテール部１２５０の少なくとも末端部分内で、中間の圧縮性要素を排除又は除去することが有利であり得る。中間の圧縮性要素を除去することはまた、電気コネクタテール部１２５０の１つ以上の内側表面との電気的接続も、容易にすることができる。
【０１２９】
図１３は、電気コネクタテール部１２５０の、線３−３に沿った断面図を示す。図１３に示すように、電気コネクタテール部１２５０は、４つの回路層１２１１、１２１２、１２２１、１２２２から形成される。この実施例では、回路層のそれぞれは、少なくとも１つの可撓性誘電層、及び少なくとも１つの可撓性導電層を含む。可撓性誘電層は、ポリイミドシートから形成することができ、導電層は、金属フィルム又は金属化トレース材料から形成することができる。更には、この実施例では、回路層のそれぞれは、（図１２に示す）力感知構造体１２１０、１２２０のうちの一方の容量性プレートと、電気的に接続される。例えば、回路層１２１１の導電層を、力感知構造体１２１０の第１の（上側の）容量性プレートに、電気的に接続することができる。同様に、回路層１２１２の導電層を、力感知構造体１２１０の第２の（下側の）容量性プレートに、電気的に接続することができる。同様に、回路層１２２１及び回路層１２２２は、それぞれ、力感知構造体１２２０の第１の（上側の）容量性プレート及び第２の（下側の）容量性プレートに、電気的に接続される。この実施例では、回路層１２１１、１２２１、１２２２、及び回路層１２１２のそれぞれは、対応の端子１２１３、１２２３、１２２４、及び端子１２１４に、電気的に結合される。
【０１３０】
あるいは、回路層１２１１、１２２１、１２２２、及び回路層１２１２のうちの１つ以上は、力感知構造体１２５０に関する接地層としての機能を果たし得る。一実施例では、外側の回路層１２１１又は回路層１２１２のいずれか若しくは双方は、センサの動作の間、定電圧で保持されることにより、電磁シールドとしての役割を果たす。一部の場合には、外側の回路層１２１１又は回路層１２１２は、電磁遮蔽を容易にするために、センサの動作の間、接地に接続される。これらの外側の回路層のうちの１つ以上は、干渉源の場所に応じて、接地シールドとしての機能を果たし得る。一部の場合には、１つ以上の追加的な接地シールド回路層が、力感知構造体に追加される。これらの追加的な接地シールド層は、例えば、外側の回路層１２１１及び回路層１２１２の、外側表面に追加することができる。一実施例では、任意の接地シールド層内の導電性トレースは、実質的に回路層の全表面にわたって延在することにより、その接地シールド層によって遮蔽される区域を最大化することができる。
【０１３１】
図１３に示すように、２つの回路層１２１１及び回路層１２２１は、中間の圧縮性層１２３０によって、他の２つの回路層１２１２及び回路層１２２２から隔てられる。この実施例では、圧縮性層１２３０は、力センサ１２１０、１２２０内で、圧縮性要素としての機能を果たし得る。また図１３にも示すように、圧縮性層１２３０は、電気コネクタテール部１２５０の末端部分１２５５内には延在しない。図１３に示すように、回路層の対の間には、空隙領域１３５０が形成される。
【０１３２】
上述のように、この構成は、幾つかの側面から有利であり得る。第１に、回路層の上側の対と下側の対とに、材料の接続が存在しないため、電気コネクタテール部１２５０の可屈曲性が改善され、このことは、より小さい曲げ半径を容易にし得る。更には、回路層の対の間には、材料が存在しないため、追加的な内部の電気端子１２２３及び電気端子１２２４を、電気的接続のために使用することができる。このことは、内部の回路層１２２１、１２２２の導電層を外部の端子に電気的に接続するために通常であれば必要とされる場合がある、回路ビア又は追加的な電気的配線に関する必要性を低減する。
【０１３３】
図１２に示される装置１２００は、ディスプレイ素子１２０２の外周の周りに位置する、２つの力感知構造体を含むが、代替的実施形態は、単一の力感知構造体のみを含む場合がある。この場合には、電気コネクタテール部は、（２つの回路層上の）２つの導電層のみを含み得る。他の代替的実施形態では、装置は、３つ以上の力感知構造体を含む場合があり、電気コネクタテール部は、それらの力感知構造体のそれぞれとの接続を容易にするために、複数の導電層を有し得る。
【０１３４】
図１４は、電気コネクタテール部を有する力センサを製造するための、例示的プロセス１４００を示す。プロセス１４００を使用して、図１２及び図１３の実施形態による、電気コネクタテール部１２５０を有する力センサ１２１０、１２２０を製造することができる。プロセス１４００はまた、単一の導電層の対を有する構成を含めた、様々な構成を有する力センサを製造するためにも、使用することができる。
【０１３５】
動作１４０５では、第１の回路層が得られる。この実施例では、第１の回路層は、少なくとも、第１の可撓性導電層及び第１の可撓性誘電層を備える。図１３を参照すると、第１の回路層は、回路層の対１２１１、１２２１、又は回路層の対１２２２、１２１２のいずれかのうちの一方を含み得る。一部の場合には、第１の回路層は、第１の誘電層上に、第１の導電層を形成することによって得ることができる。この導電層は、例えば、第１の誘電層の表面に、金属箔を接合することによって形成することができる。一部の場合には、導電層は、誘電層上に導電材料を堆積させる、堆積プロセス又はスパッタリングプロセスによって形成することができる。一実施例では、導電層はまた、力センサに関して使用される、容量性プレートのうちの１つ以上も形成する。一部の場合には、第１の回路層は、予備製造されており、シート又は打ち抜き構成要素として得られる。
【０１３６】
動作１４１０では、第２の回路層が得られる。この実施例では、第２の回路層もまた、少なくとも、第２の可撓性導電層及び第２の可撓性誘電層を備える。図１３を参照すると、第２の回路層もまた、回路層の対１２１１、１２２１、又は回路層の対１２２２、１２１２のいずれかのうちの一方（また中間の圧縮性層１２３０によって、第１の回路層から隔てられているもの）を含み得る。上述のように、第１の回路層は、誘電層の表面上に、金属箔を積層するか、又は導電材料を堆積させることによって、第１の誘電層上に第１の導電層を形成することによって得ることができる。第２の回路層もまた、シート又は打ち抜き構成要素として、予備製造することができる。
【０１３７】
動作１４１５では、積層構造体が形成される。具体的には、第１の回路層と第２の回路層との間に、圧縮性層が配置されるように、積層構造体が形成される。図１３を参照すると、例示的な積層構造体は、４つの回路層１２１１、１２２１、１２２２、１２１２、及び圧縮性層１２３０を含む。多くの場合には、この積層構造体の一部として、他の層が形成される。例えば、追加的な回路層、接着剤層、及びコーティングを、積層構造体の一部として形成することができる。具体的には、接着剤層は、典型的には、中間の圧縮性層を、積層構造体の他の隣接する構成要素と接合させるために使用される。（動作１４０５及び動作１４１０で得られた）第１の回路層又は第２の回路層が、圧縮性層に直接隣接するか、若しくは直接接合されることは必須ではない。
【０１３８】
動作１４１５は、例えば、積層構造体の構成要素間に、感圧接着剤（ＰＳＡ）層を定置することによって、実行することができる。次いで、この積層体に押圧動作を施すことにより、それらの層を接合することができる。一部の場合には、それらの層を一体に接合するために、熱又は他の硬化技術を採用することができる。
【０１３９】
動作１４１５はまた、射出成形プロセス又はインサート成形プロセスを使用して、実行することもできる。この場合には、第１の回路層及び第２の回路層を、他の層若しくは構成要素と積層させるか、又は予備形成することができる。次いで、それらの層を、射出成形金型キャビティの両側半分内に定置することができ、溶融材料又は液体材料を、射出成形金型内に射出することによって、それらの層間に、中間の圧縮性層を形成することができる。一実施例では、第１の回路層及び第２の回路層を、射出成形金型のそれぞれの半分に対して保持するために、第１の回路層と第２の回路層との間に、スペーサ要素が定置される。このスペーサ要素は、圧縮性層の最終寸法と、ほぼ同じ厚さにすることができる。一実施例では、スペーサ要素は圧縮性であり、第１の回路層と第２の回路層との間に射出成形される圧縮性層の最終寸法よりも、若干大きい。この場合には、スペーサ要素が、第１の回路層及び第２の回路層に対して力を加え、それらの回路層は、射出成形金型のそれぞれのキャビティ壁に対して押圧される。キャビティ壁に対して回路層を押圧することによって、射出成形材料は、回路層とキャビティ壁との間の区域を充填するのではなく、それらの回路層間の区域を充填する可能性が高くなる。一実施例では、複数のスペーサ要素が使用され、各スペーサ要素は、半円形のリングから形成される。それらのスペーサ要素は、成型金型の射出点の近傍に定置することができ、典型的には、その部品の中心の近傍である。次いで、その部品の中心部分を打ち抜くことによって、スペーサ要素を除去することができ、このことはまた、ディスプレイに関する表示区域を作り出すことも、容易にすることができる。
【０１４０】
動作１４１５の一部として、積層構造体の様々な層間に、１つ以上の電気ビアを形成することができる。一部の場合には、電気ビアは、圧縮性層の両側に配置される回路層を接続するために、圧縮性層を貫通して形成される。これらのビアは、例えば、異なる回路層の導電層を電気的に接続する、導電性ピラー素子の追加によって、形成することができる。更には、又はあるいは、圧縮性層内部の導電領域を形成して、次いで、積層構造体の導電層とリフロー接合するか、又は他の方式で電気的に接続することができる。
【０１４１】
一部の場合には、動作１４１５で形成される積層構造体は、電気コネクタテール部を有する力センサを形成するように切り出される。例えば、（動作１４０５及び動作１４１０で得られた）第１の回路層及び第２の回路層は、中実の材料のシートとして形成される場合には、その積層構造体は、力センサの所望の幾何学的外形の特徴を形成するように、打ち抜くことができる。具体的には、積層構造体の中央から、中心部分を切り取ることにより、ディスプレイ素子との装着を容易にすることができる。それゆえ、そのディスプレイ素子は、積層構造体の中央に作り出された穴を通して可視となる。上述のように、積層構造体が、射出成形プロセスに関して使用されるスペーサ要素を含む場合には、それらのスペーサ要素は、この打ち抜き動作によって除去することができる。力センサのコネクタテール部分を形成するために、追加的な切断を実行することができる。
【０１４２】
例えば、（動作１４０５及び動作１４１０で得られた）第１の回路層及び第２の回路層が、所望の幾何学的外形の形状で、予備切断されているか又は形成されている場合には、この切断動作は、任意選択とすることができる。この場合には、動作１４１５はまた、積層構造体の層を整合させるための、割り出し動作も含み得る。
【０１４３】
動作１４２０では、圧縮性層の一部分が、積層構造体から除去される。この実施例では、電気コネクタテール部の末端部分に位置する、圧縮性層の一部分が、積層構造体から除去されることにより、第１の回路素子と第２の回路素子との間に、空隙領域が残される。図１２及び図１３に関して上述されたように、この圧縮性層の除去により、積層構造体の可撓性又は可屈曲性を改善することができる。このことはまた、積層構造体の内部に存在する、回路層上の端子又は電気的接続部への、アクセスも提供することができる。
【０１４４】
圧縮性層を除去することは、１つ以上の技術を使用して達成することができる。第１の実施例では、圧縮性層は、電気コネクタテール部の末端部分の近傍で、穿孔処理又は予備切断される。また、電気コネクタテール部の末端部分の内部では、圧縮性層と積層構造体の隣接層との間で、感圧接着剤又は他の接合層も省略することができる。この場合には、予備切断若しくは穿孔処理、及び接合層の欠如により、電気コネクタテール部の末端部分内の、圧縮性層の部分を除去することが可能となる。
【０１４５】
第２の実施例では、積層構造体の１つ以上の層が、圧縮性層から離層又は剥離されることにより、圧縮性層を露出させる。この場合には、電気コネクタテール部の末端部分内の、圧縮性層の部分を除去するために、二次切断動作を実行することができる。
【０１４６】
第３の実施例では、圧縮性層は、最初に積層構造体の層を離層又は剥離することなく、電気コネクタテール部から切断することができる。例えば、コネクタテール部の末端部分内部の、圧縮性層の部分は、積層構造体の層の間に、ナイフ又は切断用具を通過させることによって除去することができる。
【０１４７】
動作１４２０の代替として、電気コネクタテール部の末端部分が圧縮性層を含まないように、積層構造体を形成することができる。例えば、積層構造体が、射出成形プロセス又はインサート成形プロセスを使用して形成される場合には、電気コネクタテール部の末端部分内に、インサート成形金型要素を定置することにより、この領域内での圧縮性層の形成を防ぐことができる。この場合には、積層構造体は、第１の回路層と第２の回路層との間に、空隙領域を有して形成される。
【０１４８】
上述のように、プロセス１４００はまた、単一の導電層の対を有する構成を含めた、様々な構成を有する力センサを製造するためにも、使用することができる。例えば、２つの（中間の圧縮性層の各側に１つの）回路層のみを有する力センサを、プロセス１４００を使用して形成することができる。あるいは、中間の圧縮性層の両側に形成された複数の回路層を有する力センサもまた、プロセス１４００を使用して形成することができる。
【０１４９】
プロセス１４００の動作は、一実施例として提供されている。しかしながら、力センサはまた、上述の動作のうちの１つ以上を省略することによって形成することもできる。例えば、積層構造体が作り出される方式に応じて、圧縮性層の一部分を除去するために動作１４２０を実行することが、必須ではない場合もある。
【０１５０】
様々な実施形態を参照して、本開示を説明してきたが、これらの実施形態は例示的なものであり、本開示の範囲は、それらに限定されるものではないことが理解されるであろう。多くの変形、修正、追加、及び改善が可能である。より全般的には、本開示による実施形態は、特定の実施形態のコンテキストで説明されてきた。本開示の様々な実施形態では、機能性を、手順内で異なる方式で分離又は組み合わせることができ、あるいは異なる専門用語で説明することもできる。これらの変形、修正、追加、及び改善、並びに他の変形、修正、追加、及び改善は、以下の特許請求の範囲で定義されるような、本開示の範囲内に包含することができる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年12月13日(2017.12.13)
【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】
電子装置であって、
タッチセンサであって、前記タッチセンサ上の複数のタッチを検出するように構成された、タッチセンサと、
複数の歪みゲージであって、各歪みゲージは、前記タッチセンサの外周部に沿って配置される、複数の歪みゲージと、
前記タッチセンサ及び前記複数の歪みゲージからの信号を受信し、前記タッチセンサ上の複数のタッチに対応する複数の力の各々の場所及び大きさを判定するように構成されたプロセッサと、
を含むことを特徴とする、電子装置。
【請求項２】
前記プロセッサは前記複数の力の各々の大きさを判定するために各歪みゲージにおける抵抗の変化を測定するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記プロセッサは、前記複数のタッチに関連する力の重心を算出し、前記力の重心を用いて前記複数の力の各々の大きさを判定するように構成されることを特徴とする、請求項２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記複数の歪みゲージは、
前記タッチセンサの前記外周の第１の縁部に沿って配置された、第１の歪みゲージと、
前記タッチセンサの前記外周の第２の縁部に沿って配置された、第２の歪みゲージと、
を備えることを特徴とする、請求項１に記載の電子装置。
【請求項５】
前記複数の歪みゲージは、
前記タッチセンサの前記外周の第１の縁部に沿って配置された、第１の歪みゲージと、
前記タッチセンサの前記外周の第２の縁部に沿って配置された、第２の歪みゲージと、
前記タッチセンサの前記外周の第３の縁部に沿って配置された、第３の歪みゲージと、
前記タッチセンサの前記外周の第４の縁部に沿って配置された、第４の歪みゲージと、
を備えることを特徴とする、請求項１に記載の電子装置。
【請求項６】
開口部、及び前記開口部を取り囲むベゼルを有する、エンクロージャと、
前記エンクロージャ内部に配置され、前記エンクロージャの前記開口部を通じて目視可能な、ディスプレイ素子と、
前記ディスプレイ素子の上に配置されたカバー要素と、を更に備え、
前記透明タッチセンサが、前記カバー要素と一体化されていることを特徴とする、請求項１に記載の電子装置。
【請求項７】
タッチ装置の表面上のユーザのタッチに関する力の大きさを判定する方法であって、前記方法は、
前記タッチ装置のディスプレイの外周に沿って配置された複数の歪みゲージの各歪みゲージが受けた第１の力の大きさを測定することであって、各歪みゲージが受けた前記第１の力の大きさは前記ユーザによるタッチ装置の表面へ力が印加されていないときに測定される、第１の力の大きさを測定することと、
前記タッチ装置の表面上の前記ユーザのタッチを受けることと、
前記ユーザのタッチを受けている間、前記複数の歪みゲージの各歪みゲージが受ける第２の力の大きさを測定することと、
各歪みゲージが受けた前記測定された第１の力の大きさ及び各歪みゲージが受けた前記測定された第２の力の大きさを用いて前記タッチの力の大きさを算出することと、
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項８】
前記歪みゲージは抵抗性歪みゲージを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
各歪みゲージが受けた前記測定された第１の力の大きさ及び各歪みゲージが受けた前記測定された第２の力の大きさの各々は測定された抵抗を含み、
前記タッチの力の大きさを算出するために各歪みゲージが受けた前記測定された第１の力の大きさ及び各歪みゲージが受けた前記測定された第２の力の大きさを用いることは、少なくとも１つの抵抗の変化を決定することを含む、
ことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
タッチ装置であって、
比較的剛性のカバー要素であって、当該カバー要素の外周に沿って配置された複数の歪みゲージに結合され、前記カバー要素の１つ以上の縁部の変位に応答する、比較的剛性のカバー要素を含み、
前記カバー要素は複数の印加力を同時に受けるように構成され、
前記タッチ装置内の感知回路が、前記複数の印加力を受けている間の複数の歪みゲージから受信する信号に応答して、複数の印加力の各々の場所及び大きさを判定することを特徴とする、タッチ装置。
【請求項１１】
前記感知回路が、前記複数の歪みゲージから受信した信号に応答して、前記印加力の重心を判定し、
前記感知回路が、前記重心に応答して、前記複数の印加力の各々の場所を判定し、
前記感知回路が、印加力の前記重心及び前記複数の印加力の各々の場所に応答して、前記複数の印加力の各々の大きさを判定することを特徴とする、請求項１０に記載のタッチ装置。
【請求項１２】
タッチ装置であって、
比較的変形可能なカバー要素であって、当該カバー要素の外周に沿って配置された複数の歪みゲージに結合され、前記カバー要素における複数のタッチによって生じる前記比較的変形可能なカバー要素の変位に応答する、カバー要素と、
複数のタッチに関連する複数の力の各々の場所と大きさの双方を判定するために複数のタッチの間、複数の歪みゲージから受信される信号に応答する前記タッチ装置内の回路と、
を含むことを特徴とする、タッチ装置。
【請求項１３】
タッチ装置を動作させる方法であって、前記方法は、
前記装置のカバー要素に印加された一組の複数の力を受けることと、
前記カバー要素の２以上の縁部に沿って配置された一組の複数の歪みゲージから一組の複数の力の測定を取得することと、
プロセッサ及び前記一組の複数の力の測定を使用して、前記カバー要素に印加された前記一組の複数の力における各力の場所及び大きさを計算することと、を含むことを特徴とする、タッチ装置を動作させる方法。
【請求項１４】
一組の複数の力感知構造体であって、各力感知構造体は、
上側部と、
前記上側部と下側部との間に取り付けられた、歪みゲージと、
下側部と、
を備え、
前記複数の力感知構造体はカバー要素の外周に沿って配置され、
前記複数の力感知構造体は前記カバー要素に印加される複数の力の各々の場所及び大きさを判定するように構成されたプロセッサに結合されることを特徴とする、タッチ装置。
【請求項１５】
各力感知構造体の歪みゲージは抵抗性歪みゲージを含むことを特徴とする請求項１４に記載の電子装置。
【外国語明細書】
2018060571000001.pdf