(57)【要約】本開示の実施形態は装置に関し、この装置は、第１の層に構成された第１のセンサ配列と、第２の層に構成された第２のセンサ配列とを備え、これらのセンサ配列は、検出されたパラメータに応答して入力信号を変動させるように構成され、この装置はさらに、入力信号を受信するように構成される入力部と、第１および第２のセンサ配列の各々に依存する出力信号を提供するように構成される出力部とを備える。【選択図】３A
2015522197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の層に構成された第１のセンサ配列と、
第２の層に構成された第２のセンサ配列と
を備える装置であって、
前記センサ配列は、検出されたパラメータに応答して入力信号を変動させるように構成され、
前記装置はさらに、入力信号を受信するように構成される入力部と、前記第１および第２のセンサ配列の各々に依存する出力信号を提供するように構成される出力部とを備える、装置。
【請求項２】
前記装置は１つまたはそれ以上のさらなる層を備え、前記さらなる層の各々にさらなるセンサ配列が構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記出力信号は、前記第１および第２のセンサ配列ならびに前記さらなるセンサ配列の各々に依存する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記装置は少なくとも１つの非検出層を備える、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記装置は、
前記入力信号を提供するように構成される入力部回路と、
少なくとも実成分を含む第１のインピーダンス値を検出するように構成され、かつ
少なくとも虚数成分を含む第２のインピーダンス値を検出するように構成される出力部回路と
をさらに備え、前記第１の成分および前記第２の成分は既知の位相オフセットを有する、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記入力信号は時間変動成分を含む、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記第１のインピーダンス値は実成分のみを含み、前記第２のインピーダンス値は虚数成分のみを含み、前記第１の成分および前記第２の成分は直角位相である、請求項５または６に記載の装置。
【請求項８】
前記装置は、
複数の異なる選択されたセンサ配列に前記入力信号を選択的に提供するように構成された第１の選択回路と、
前記選択されたセンサ配列の第１の部分に前記入力信号を選択的に提供するように構成された第２の選択回路と、
前記選択されたセンサ配列の第２の部分から前記出力信号を選択的に受信するように構成された第３の選択回路と
を備え、前記選択されたセンサ配列の前記第２の部分は前記第１の部分と重複する、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記第２の選択回路は、前記選択されたセンサ配列の一連の異なる第１の部分に対して、前記入力信号が提供される前記第１の部分を順序付けるように構成され、前記第３の選択回路は、前記選択されたセンサ配列の一連の異なる第２の部分に対して、そこからの前記出力信号が受信される前記第２の部分を順序付けるように構成される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記選択されたセンサ配列の複数の前記第１の部分は第１の方向と平行であり、前記選択されたセンサ配列の複数の前記第２の部分は第２の方向と平行であり、前記第１および第２の方向は直交する、請求項８または９に記載の装置。
【請求項１１】
前記センサ配列の複数の異なる区域からの出力信号を処理するように構成された回路と、
前記複数の異なる区域に対する電流容量および電流抵抗を分析するように構成された分析回路と
をさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記第２のセンサ配列は、前記第１のセンサ配列を形成する基板の上に形成される、先行する請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記基板はピエゾ抵抗基板を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記基板は、前記装置のユーザによって加えられる力に応答して変形されるように構成される、請求項１２または１３に記載の装置。
【請求項１５】
装置を製造する方法であって、
第１の層に構成された第１のセンサ配列を形成するステップと、
第２の層に構成された第２のセンサ配列を形成するステップと、
入力信号を受信するように構成される入力部を設けるステップと、前記第１および第２のセンサ配列の各々に依存する出力信号を提供するように構成される出力部を設けるステップと、
を含み、ここで前記センサ配列は、検出されたパラメータに応答して入力信号を変動させるように構成される、方法。
【請求項１６】
前記第２のセンサ配列は、前記第１のセンサ配列を形成する基板の上に形成される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記基板はピエゾ抵抗基板を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記基板は、前記装置のユーザによって加えられる力に応答して変形されるように構成される、請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記方法は、１つまたはそれ以上のさらなる層を形成するステップを含み、前記さらなる層の各々にセンサ配列が形成される、請求項１５から１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記出力信号は、前記第１および第２のセンサ配列ならびに前記さらなるセンサ配列の各々に依存する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも１つの非検出層を形成するステップを含む、請求項１５から２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
装置であって、
前記装置に加えられる力に応答して変動する可変抵抗を有するように構成されたピエゾ抵抗基板と、
前記ピエゾ抵抗基板の上に装着された少なくとも１つのセンサを備えるセンサ配列であって、前記センサは、検出されたパラメータに応答して入力信号を変動させるように構成される、前記センサ配列と、
入力信号を受信するように構成される入力部と、前記ピエゾ抵抗基板のインピーダンスおよび前記センサ配列の前記少なくとも１つのセンサによって検出される前記パラメータに依存する出力信号を提供するように構成される出力部と、
を備える装置。
【請求項２３】
前記センサ配列は少なくとも１つの可変抵抗器を備え、前記可変抵抗器は、検出されたパラメータによって変動する抵抗を有する、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記センサ配列は少なくとも１つの容量センサを備え、前記容量センサは、検出されたパラメータによって変動する容量を有する、請求項２２または２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記ピエゾ抵抗基板は量子トンネル性複合材を含む、請求項２２から２４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２６】
前記ピエゾ抵抗基板および前記センサ配列は、前記ピエゾ抵抗基板のインピーダンスおよび前記センサ配列によって検出されるパラメータの両方に同時に依存する単一の出力信号を、前記出力部において提供するように構成される、請求項２２から２５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２７】
前記センサ配列は、印刷技術を用いて前記ピエゾ抵抗基板に適用される、請求項２２から２６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２８】
前記装置は、前記装置のユーザによって加えられる力に応答して変形されるように構成される、請求項２２から２７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２９】
前記センサ配列は、第１の検出パラメータによって変動する複数の第１のセンサと、第２の検出パラメータによって変動する複数の第２のセンサとを備える、請求項２２から２８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３０】
前記センサ配列は、複数のパラメータによって変動する複数のセンサを備える、請求項２２から２９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３１】
前記検出パラメータは、加えられた応力、温度、予め定められた生物分子または化学分子の存在、入射光、湿度、皮膚導電率のうちの少なくとも１つを含む、請求項２２から３０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３２】
前記センサ配列を覆う透過層を備える、請求項２２から３１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３３】
前記センサ配列を覆う導電層を備える、請求項２２から３２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３４】
前記ピエゾ抵抗基板の下に設けられた導電層を備える、請求項２２から３３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３５】
装置を製造する方法であって、
前記装置に加えられる力に応答して変動する可変抵抗を有するように構成されたピエゾ抵抗基板を形成するステップと、
前記基板上に少なくとも１つのセンサを備えるセンサ配列を装着するステップ、ただし、前記センサは検出されたパラメータに応答して入力信号を変動させるように構成される、前記装着するステップと、
入力信号を受信するように構成される入力部を設けるステップと、前記ピエゾ抵抗基板のインピーダンスおよび前記センサ配列の前記少なくとも１つのセンサによって検出される前記パラメータに依存する出力信号を提供するように構成される出力部を設けるステップと、
を含む方法。
【請求項３６】
前記センサ配列を覆う透過層を形成するステップを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記センサ配列を覆う導電層を形成するステップを含む、請求項３５または３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記ピエゾ抵抗基板の下に設けられる導電層を形成するステップを含む、請求項３５から３７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３９】
装置に印加された力を検出するように構成された第１のセンサと、
装置に印加された力を検出するように構成された第２のセンサと
を備える装置であって、
異なるタイプの印加力が互いに区別されることを可能にするために、前記第１のセンサは前記第２のセンサよりも前記印加力に対する感度が高い、装置。
【請求項４０】
前記センサは、前記装置の変形とタッチ入力とが区別されることを可能にするように構成される、請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記装置の前記変形は、曲げ、ねじれ、伸長、屈曲のうちの少なくとも１つを含む、請求項３９または４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記第１のセンサはピエゾ抵抗層を備える、請求項３９から４１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４３】
前記第２のセンサはコンデンサを備える、請求項３９から４２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４４】
前記コンデンサは、第１の導電層および第２の導電層を備える、請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
前記第１のセンサは、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に設けられる、請求項４４に記載の装置。
【請求項４６】
前記第１の導電層と前記第２の導電層との間にエラストマー誘電層が設けられる、請求項４４または４５に記載の装置。
【請求項４７】
前記導電層の少なくとも１つは可撓性である、請求項４４から４６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４８】
前記導電層の少なくとも１つはグラフェンを含む、請求項４４から４７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項４９】
前記第１および第２のセンサは直列接続される、請求項３９から４８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５０】
装置を製造する方法であって、
装置に印加された力を検出するように構成された第１のセンサを形成するステップと、
装置に印加された力を検出するように構成された第２のセンサを形成するステップと
を含み、
異なるタイプの印加力が互いに区別されることを可能にするために、前記第１のセンサは前記第２のセンサよりも前記印加力に対する感度が高い、方法。
【請求項５１】
前記センサは、前記装置の変形とタッチ入力とが区別されることを可能にするように構成される、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記装置の前記変形は、曲げ、ねじれ、伸長、屈曲のうちの少なくとも１つを含む、請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記第１のセンサを形成するステップは、ピエゾ抵抗層を形成するステップを含む、請求項５０から５２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５４】
前記第２のセンサを形成するステップは、コンデンサを形成するステップを含む、請求項５０から５３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５５】
前記コンデンサを形成するステップは、第１の導電層および第２の導電層を形成するステップを含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記第１のセンサは、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に設けられる、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記第１の導電層と前記第２の導電層との間にエラストマー誘電層が設けられる、請求項５５または５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記導電層の少なくとも１つは可撓性である、請求項５５から５７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５９】
前記導電層の少なくとも１つはグラフェンを含む、請求項５５から５８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６０】
前記第１および第２のセンサは直列接続される、請求項５０から５９のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、検出のための装置に関する。特に、本開示の実施形態は、複数の異なるパラメータを検出し得る、検出のための装置に関する。
【背景】
【０００２】
ユーザ入力および環境パラメータの検出を可能にするセンサが公知である。単一の装置が２つ以上の異なるパラメータまたはユーザ入力を検出することを可能にするために、複数のこうしたセンサを単一の装置に統合することが有用であり得る。
【摘要】
【０００３】
本開示の必ずしもすべてではないがいくつかの例示的実施形態に従うと、装置が提供されてもよく、この装置は、第１の層に構成された第１のセンサ配列と、第２の層に構成された第２のセンサ配列とを備え、これらのセンサ配列は、検出されたパラメータに応答して入力信号を変動させるように構成され、この装置はさらに、入力信号を受信するように構成される入力部と、第１および第２のセンサ配列の各々に依存する出力信号を提供するように構成される出力部とを備える。
【０００４】
いくつかの実施形態において、この装置は１つまたはそれ以上のさらなる層を備えてもよく、このさらなる層の各々にさらなるセンサ配列が構成されてもよい。出力信号は、第１および第２のセンサ配列ならびにさらなるセンサ配列の各々に依存してもよい。
【０００５】
いくつかの実施形態において、この装置は少なくとも１つの非検出層を備えてもよい。
【０００６】
いくつかの実施形態において、この装置はさらに、入力信号を提供するように構成される入力部回路と、少なくとも実成分を含む第１のインピーダンス値を検出するように構成され、かつ少なくとも虚数成分を含む第２のインピーダンス値を検出するように構成される出力部回路とを備えてもよく、第１の成分および第２の成分は既知の位相オフセットを有する。
【０００７】
いくつかの実施形態において、入力信号は時間変動成分を含んでもよい。
【０００８】
いくつかの実施形態において、第１のインピーダンス値は実成分のみを含んでもよく、第２のインピーダンス値は虚数成分のみを含んでもよく、第１の成分および第２の成分は直角位相である。
【０００９】
いくつかの実施形態において、この装置は、異なる選択されたセンサ配列に入力信号を選択的に提供するように構成された第１の選択回路と、選択されたセンサ配列の第１の部分に入力信号を選択的に提供するように構成された第２の選択回路と、選択されたセンサ配列の第２の部分から出力信号を選択的に受信するように構成された第３の選択回路とを備えてもよく、選択されたセンサ配列の第２の部分は第１の部分と重複する。第２の選択回路は、選択されたセンサ配列の一連の異なる第１の部分に対して、入力信号が提供される第１の部分を順序付けるように構成されてもよく、第３の選択回路は、選択されたセンサ配列の一連の異なる第２の部分に対して、そこからの出力信号が受信される第２の部分を順序付けるように構成されてもよい。
【００１０】
いくつかの実施形態において、選択されたセンサ配列の第１の部分は第１の方向と平行であってもよく、選択されたセンサ配列の第２の部分は第２の方向と平行であってもよく、第１および第２の方向は直交する。
【００１１】
いくつかの実施形態において、この装置はさらに、センサ配列の異なる区域からの出力信号を処理するように構成された回路と、その異なる区域に対する電流容量および電流抵抗を分析するように構成された分析回路とを備えてもよい。
【００１２】
いくつかの実施形態において、第２のセンサ配列は、第１のセンサ配列を形成する基板の上に形成されてもよい。基板は、ピエゾ抵抗基板を含んでもよい。
【００１３】
いくつかの実施形態において、基板は、装置のユーザによって加えられる力に応答して変形されるように構成されてもよい。
【００１４】
本開示の必ずしもすべてではないがいくつかの例示的実施形態に従うと、装置を製造する方法が提供されてもよく、この方法は、第１の層に構成された第１のセンサ配列を形成するステップと、第２の層に構成された第２のセンサ配列を形成するステップと、入力信号を受信するように構成される入力部を設けるステップと、第１および第２のセンサ配列の各々に依存する出力信号を提供するように構成される出力部を設けるステップとを含み、ここで、これらのセンサ配列は、検出されたパラメータに応答して入力信号を変動させるように構成される。
【００１５】
いくつかの実施形態において、第２のセンサ配列は、第１のセンサ配列を形成し得る基板の上に形成されてもよい。
【００１６】
いくつかの実施形態において、基板はピエゾ抵抗基板を含んでもよい。
【００１７】
いくつかの実施形態において、基板は、装置のユーザによって加えられる力に応答して変形されるように構成されてもよい。
【００１８】
いくつかの実施形態において、この方法は、１つまたはそれ以上のさらなる層を形成するステップを含んでもよく、このさらなる層の各々にセンサ配列が形成される。
【００１９】
いくつかの実施形態において、出力信号は、第１および第２のセンサ配列ならびにさらなるセンサ配列の各々に依存してもよい。
【００２０】
いくつかの実施形態において、この方法は、少なくとも１つの非検出層を形成するステップを含んでもよい。
【００２１】
本開示の必ずしもすべてではないがいくつかの例示的実施形態に従うと、装置が提供されてもよく、この装置は、装置に加えられる力に応答して変動する可変抵抗を有するように構成されたピエゾ抵抗基板と、ピエゾ抵抗基板の上に装着された少なくとも１つのセンサを備えるセンサ配列であって、このセンサは、検出されたパラメータに応答して入力信号を変動させるように構成される、センサ配列と、入力信号を受信するように構成される入力部と、ピエゾ抵抗基板のインピーダンスおよびセンサ配列の少なくとも１つのセンサによって検出されるパラメータに依存する出力信号を提供するように構成される出力部とを備える。
【００２２】
いくつかの実施形態において、センサ配列は少なくとも１つの可変抵抗器を備え、この可変抵抗器は、検出されたパラメータによって変動する抵抗を有する。
【００２３】
いくつかの実施形態において、センサ配列は少なくとも１つの容量センサを備えてもよく、この容量センサは、検出されたパラメータによって変動する容量を有する。
【００２４】
いくつかの実施形態において、ピエゾ抵抗基板は量子トンネル性複合材を含んでもよい。
【００２５】
いくつかの実施形態において、ピエゾ抵抗基板およびセンサ配列は、ピエゾ抵抗基板のインピーダンスおよびセンサ配列によって検出されるパラメータの両方に同時に依存する単一の出力信号を、前記出力部において提供するように構成されてもよい。
【００２６】
いくつかの実施形態において、センサ配列は、印刷技術を用いてピエゾ抵抗基板に適用されてもよい。
【００２７】
いくつかの実施形態において、この装置は、装置のユーザによって加えられる力に応答して変形されるように構成されてもよい。
【００２８】
いくつかの実施形態において、センサ配列は、第１の検出パラメータによって変動する第１のセンサと、第２の検出パラメータによって変動する第２のセンサとを備えてもよい。
【００２９】
いくつかの実施形態において、センサ配列は、複数のパラメータによって変動するセンサを備えてもよい。
【００３０】
いくつかの実施形態において、検出パラメータは、加えられた応力、温度、予め定められた生物分子もしくは化学分子の存在、入射光、湿度、または皮膚導電率のうちの少なくとも１つを含んでもよい。
【００３１】
いくつかの実施形態において、この装置は、センサ配列を覆う透過層を備えてもよい。
【００３２】
いくつかの実施形態において、この装置は、センサ配列を覆う導電層を備えてもよい。
【００３３】
いくつかの実施形態において、この装置は、ピエゾ抵抗基板の下に設けられた導電層を備えてもよい。
【００３４】
本開示の必ずしもすべてではないがいくつかの例示的実施形態に従うと、装置を製造する方法が提供されてもよく、この方法は、装置に加えられる力に応答して変動する可変抵抗を有するように構成されたピエゾ抵抗基板を形成するステップと、基板上に少なくとも１つのセンサを備えるセンサ配列を装着するステップとを含み、このセンサは検出されたパラメータに応答して入力信号を変動させるように構成され、この方法はさらに、入力信号を受信するように構成される入力部を設けるステップと、ピエゾ抵抗基板のインピーダンスおよびセンサ配列の少なくとも１つのセンサによって検出されるパラメータに依存する出力信号を提供するように構成される出力部を設けるステップとを含む。
【００３５】
いくつかの実施形態において、この方法は、センサ配列を覆う透過層を形成するステップを含んでもよい。
【００３６】
いくつかの実施形態において、この方法は、センサ配列を覆う導電層を形成するステップを含んでもよい。
【００３７】
いくつかの実施形態において、この方法は、ピエゾ抵抗基板の下に設けられる導電層を形成するステップを含んでもよい。
【００３８】
本開示の必ずしもすべてではないがいくつかの例示的実施形態に従うと、装置が提供されてもよく、この装置は、装置に印加された力を検出するように構成された第１のセンサと、装置に印加された力を検出するように構成された第２のセンサとを備え、異なるタイプの印加力が互いに区別されることを可能にするために、第１のセンサは第２のセンサよりも印加力に対する感度が高い。
【００３９】
いくつかの実施形態において、これらのセンサは、装置の変形とタッチ入力とが区別されることを可能にするように構成されてもよい。装置の変形は、曲げ、ねじれ、伸長、屈曲のうちの少なくとも１つを含んでもよい。
【００４０】
いくつかの実施形態において、第１のセンサはピエゾ抵抗層を備えてもよい。
【００４１】
いくつかの実施形態において、第２のセンサはコンデンサを備えてもよい。コンデンサは、第１の導電層および第２の導電層を備えてもよい。いくつかの実施形態において、第１のセンサは、第１の導電層と第２の導電層との間に設けられてもよい。いくつかの実施形態において、第１の導電層と第２の導電層との間にエラストマー誘電層が設けられてもよい。
【００４２】
いくつかの実施形態において、導電層の少なくとも１つは可撓性であってもよい。
【００４３】
いくつかの実施形態において、導電層の少なくとも１つはグラフェンを含んでもよい。
【００４４】
いくつかの実施形態において、第１および第２のセンサは直列接続されてもよい。
【００４５】
本開示の必ずしもすべてではないがいくつかの例示的実施形態に従うと、装置を製造する方法が提供されてもよく、この方法は、装置に印加された力を検出するように構成された第１のセンサを形成するステップと、装置に印加された力を検出するように構成された第２のセンサを形成するステップとを含み、異なるタイプの印加力が互いに区別されることを可能にするために、第１のセンサは第２のセンサよりも印加力に対する感度が高い。
【００４６】
いくつかの実施形態において、これらのセンサは、装置の変形とタッチ入力とが区別されることを可能にするように構成されてもよい。装置の変形は、曲げ、ねじれ、伸長、屈曲のうちの少なくとも１つを含んでもよい。
【００４７】
いくつかの実施形態において、第１のセンサを形成するステップは、ピエゾ抵抗層を形成するステップを含んでもよい。
【００４８】
いくつかの実施形態において、第２のセンサを形成するステップは、コンデンサを形成するステップを含んでもよい。コンデンサを形成するステップは、第１の導電層および第２の導電層を形成するステップを含んでもよい。第１のセンサは、第１の導電層と第２の導電層との間に設けられてもよい。
【００４９】
いくつかの実施形態において、第１の導電層と第２の導電層との間にエラストマー誘電層が設けられてもよい。
【００５０】
いくつかの実施形態において、導電層の少なくとも１つは可撓性であってもよい。
【００５１】
いくつかの実施形態において、導電層の少なくとも１つはグラフェンを含んでもよい。
【００５２】
いくつかの実施形態において、第１および第２のセンサは直列接続されてもよい。
【００５３】
この装置は、検出のためのものであってもよい。
【００５４】
本開示の実施形態のさまざまな実施例をより良く理解するために、単なる例として添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】装置の実施例を示す図である。
【図２】出力信号の実施例を示す図である。
【図３Ａ】装置の別の実施例を示す図である。
【図３Ｂ】装置の別の実施例を示す図である。
【図３Ｃ】装置の別の実施例を示す図である。
【図３Ｄ】装置の別の実施例を示す図である。
【図４】装置のさらなる実施例を示す図である。
【図５Ａ】装置に入力信号を提供するための信号発生器を備えるシステムを示す図である。
【図５Ｂ】装置に入力信号を提供するための信号発生器を備えるシステムを示す図である。
【図６】方法を示す図である。
【図７】装置にさらなるセンサを統合するために用いられ得る実施形態例を概略的に示す図である。
【図８】各選択回路が図７に示される各電極をどのようにアドレス指定し得るかという順序の例を示す図である。
【図９】図７に示される装置の１つまたはそれ以上の層に設けられ得るセンサ配列を概略的に示す図である。
【図１０】本開示の実施形態に従う装置を組み込み得るデバイスを示す図である。
【図１１】別の方法を示す図である。
【図１２Ａ】別の装置を示す図である。
【図１２Ｂ】別の装置を示す図である。
【図１２Ｃ】別の装置を示す図である。
【図１２Ｄ】別の装置を示す図である。
【図１３】装置の回路を示す図である。
【図１４】出力信号の実施例を示すアルガン図である。
【図１５】装置を製造する方法を示す図である。
【詳細説明】
【００５６】
図面は装置１０を示し、この装置１０は、装置１０に加えられる力に応答して変動する可変抵抗を有するように構成されたピエゾ抵抗基板３１と、ピエゾ抵抗基板３１上に装着された少なくとも１つのセンサを備えるセンサ配列１２とを備え、このセンサは検出されたパラメータに応答して入力信号１１を変動させるように構成され、装置１０はさらに、時間変動成分を含む入力信号１１を受信するように構成される入力部と、ピエゾ抵抗基板３１の抵抗およびセンサ配列１２の少なくとも１つのセンサによって検出されるパラメータに依存する出力信号１３を提供するように構成される出力部とを備える。
【００５７】
加えて、図面は装置１０を示し、この装置１０は、第１の層７１Ａに構成された第１のセンサ配列１２Ａと、第２の層７１Ｂに構成された第２のセンサ配列１２Ｂと、第３の層７１Ｃに構成された第３のセンサ配列１２Ｃとを備え、これらのセンサ配列１２は検出されたパラメータに応答して入力信号を変動させるように構成され、装置１０はさらに、時間変動成分を含む入力信号を受信するように構成される入力部と、第１、第２および第３のセンサ配列の各々に依存する出力信号を提供するように構成される出力部とを備える。
【００５８】
図１は、装置１０の実施例を概略的に示す。装置１０は、パラメータを検出するためのセンサ配列１２と、センサ配列１２内に統合された少なくとも１つの可変インピーダンス１４とを備えてもよい。
【００５９】
いくつかの実施形態において、可変インピーダンス１４は、装置１０に加えられる力に応答して変動する可変抵抗を有するように構成されてもよいピエゾ抵抗基板３１を備えてもよい。その力は、装置１０のユーザによって装置１０に加えられてもよい。これによって、ユーザのタッチまたはセンサ配列１２に対する他のタイプの相互作用の力強さを定めるためにピエゾ抵抗基板３１を用いることが可能になってもよい。さらに、センサ配列１２を備える装置１０が変形されたかどうか、およびどのようにどの程度変形されたかを定めるためにピエゾ抵抗基板３１を用いることが可能になってもよい。
【００６０】
装置１０の変形は、装置１０のサイズおよび／または形状の変化を含んでもよい。サイズおよび／または形状の変化は、ユーザが装置１０をねじるか、および／または曲げるか、および／または装置１０に剪断力を加えることによってもたらされてもよい。装置１０によって促進される歪みの程度は、実施によって異なる。いくつかの実施形態において、装置１０は弾力的にゆがめられるように構成されてもよい。弾力的なゆがみとは、本体がゆがんだ状態に保持される間はゆがんだ状態であり続け、解放されたときにはその平衡形状に戻ることを意味する。
【００６１】
いくつかの実施形態において、センサ配列１２は少なくとも１つの可変抵抗器センサを備えてもよく、この抵抗器は検出されたパラメータによって変動する抵抗を有する。センサ配列１２は、たとえば応力、特定の化学分子もしくは生化学分子の存在、入射光、湿度、またはあらゆるその他の好適なパラメータなどによって変動する可変抵抗を有し得る少なくとも１つの可変抵抗センサを備えてもよい。いくつかの実施形態例において、可変抵抗センサはピエゾ抵抗基板３１の上に装着されてもよい。
【００６２】
いくつかの実施形態において、センサ配列１２は少なくとも１つの容量センサを備えてもよく、この容量センサは検出されたパラメータによって変動する容量を有する。センサ配列１２は、たとえば歪み、特定の化学分子もしくは生化学分子の存在、入射光、湿度、またはあらゆるその他の好適なパラメータなどによって変動する容量を有し得る少なくとも１つの容量センサを備えてもよい。容量センサはピエゾ抵抗基板３１の上に装着されてもよい。
【００６３】
いくつかの実施形態において、センサ配列１２は、可変抵抗センサおよび容量センサの両方を備えてもよい。
【００６４】
装置１０内に１つまたはそれ以上の異なるセンサを統合することによって、複数の異なるパラメータを検出するために装置１０が用いられることを可能にしてもよい。たとえば、装置１０がピエゾ抵抗基板３１を備えるときは、装置１０に加えられる力を検出するためにこれが用いられてもよい。たとえば、ピエゾ抵抗基板３１は、ユーザが装置１０に触れていること、または装置１０を曲げるか、ゆがませるか、もしくは別様に変形させる力を加えていることを検出してもよい。センサ配列１２は環境パラメータを検出するために用いられてもよい。異なる環境パラメータを検出するために容量センサおよび抵抗センサが用いられてもよい。いくつかの実施形態において、環境パラメータは、ユーザの生理的特性に関するパラメータを含んでもよい。
【００６５】
図１に示される装置１０は、入力信号１１を受信するように構成される入力部を備える。入力信号１１は時間変動成分を含んでもよい。
【００６６】
加えて装置１０は、出力信号１３を提供するように構成される出力部を備える。出力信号１３は、可変インピーダンス１４の抵抗およびセンサ配列１２によって検出されるパラメータに同時に依存してもよい。装置１０がピエゾ抵抗基板３１を備える実施形態において、出力信号１３は、ピエゾ抵抗基板３１の抵抗およびセンサ配列１２によって検出されるパラメータの両方に依存してもよい。
【００６７】
図２は、センサ配列１２によって検出されるパラメータおよびピエゾ抵抗基板３１の抵抗の両方に依存する出力信号１３の実施例を示すアルガン図である。
【００６８】
出力信号１３は、実成分Ｘ０および虚数成分Ｙ０を有する。虚数成分は実成分に対してπ／２ラジアンの位相差を有し、すなわちそれらは直交する（直角位相である）。
【００６９】
したがって、実成分Ｘ０および虚数成分Ｙ０を定めるために出力信号１３を処理することが可能である。さらに、センサ配列１２によって検出されたパラメータおよび／またはピエゾ抵抗基板３１の抵抗の変化を検出するために、実成分Ｘ０および虚数成分Ｙ０を分析することが可能である。これによって、装置の曲げ、ねじれおよび伸長の区別、ならびに／または、たとえばタッチ、ホバー、圧力などの入力の区別のために用いられ得る有用な情報が提供される。
【００７０】
図３Ａから図３Ｄは、実施形態例に従う装置１０を示す。この実施形態例において、装置１０はピエゾ抵抗基板３１と、ピエゾ抵抗基板３１の上に装着されたセンサ配列１２とを備える。
【００７１】
図３Ａは、センサ配列１２の実施例を概略的に示す。図３Ｂは、線Ｘ−Ｘを通る断面を示す。図３Ｃは、図３Ｂに示されるセンサ配列１２の各部分の回路を示す。図３Ｄは、線Ｙ−Ｙを通る断面を示す。
【００７２】
図３Ｂおよび図３Ｄに示されるとおり、装置１０はピエゾ抵抗基板３１を備える。ピエゾ抵抗基板３１は、装置１０に加えられる力に対する感度を有し得る任意の材料を含んでもよい。装置１０に加えられる力によって、ピエゾ抵抗基板３１の抵抗が変化してもよい。ピエゾ抵抗基板３１は、ユーザが装置１０を加圧または圧縮することによって加える力に対する感度を有するように構成されてもよい。ピエゾ抵抗基板３１は、たとえばねじれ、曲げまたは伸長など、その他の機械的変形に対する感度を有するように構成されてもよい。
【００７３】
ピエゾ抵抗基板３１は、任意の好適な材料を含んでもよい。たとえば、ピエゾ抵抗基板３１は、力感受性のゴム、またはあらゆるその他の好適な導電性複合材を含んでもよい。いくつかの実施形態において、ピエゾ抵抗基板３１は、絶縁母材内の充填材粒子の複合材を含んでもよい。充填材粒子は、導電性粒子および／または半導電性粒子および／または非導電性粒子を含んでもよい。こうした実施形態においては、ピエゾ抵抗基板３１が応力を受けるときに充填材粒子が接触して、ピエゾ抵抗基板３１内に１つまたはそれ以上の導電経路が形成され得るように、電気伝導はパーコレーション理論に基づいていてもよい。
【００７４】
いくつかの実施例において、ピエゾ抵抗基板３１は量子トンネル性複合材を含んでもよい。こうした実施形態において、電気伝導は電子トンネリングに基づいている。ピエゾ抵抗基板３１は、温度に依存し得る抵抗率を有してもよい。これによって、温度または温度変化を検出するために装置１０が用いられることを可能にしてもよい。
【００７５】
図３Ａに示されるセンサ配列１２は、ピエゾ抵抗基板３１内の歪みの空間的分布を測定することを可能にするように構成されてもよい。
【００７６】
装置１０はさらに、複数の駆動電極３３および複数の検出電極３５を備える。駆動および検出電極３３、３５は、ピエゾ抵抗基板３１上に装着されてもよい。いくつかの実施形態においては、電極３３、３５がピエゾ抵抗基板３１に接触するように、駆動および検出電極３３、３５の一方または両方がピエゾ抵抗基板３１の上に直接装着されてもよい。いくつかの実施形態において、ピエゾ抵抗基板３１と電極３３、３５との間に１つまたはそれ以上の層が存在してもよい。この１つまたはそれ以上の層は、ピエゾ抵抗基板３１から電極３３、３５を絶縁する働きをしてもよい。
【００７７】
いくつかの実施形態において、ピエゾ抵抗基板３１の抵抗は容量的に変換されてもよい。こうした実施形態において、電極３３、３５とピエゾ抵抗基板３１との間に絶縁層が設けられている場合には、装置１０に応力が加えられるときに実抵抗は開路のままである。しかし、ピエゾ抵抗基板３１が導電性になる際に容量が変化することになる。たとえば、装置１０が応力を受けていない状態のとき、絶縁層の容量はＣ１であってもよく、ピエゾ抵抗基板３１の容量はＣ２であってもよい。この２層は実際上直列のコンデンサであるため、合計容量Ｃを有し、ここで１／Ｃ＝１／Ｃ１＋１／Ｃ２である。装置１０に応力が加えられるとき、それによってピエゾ抵抗基板３１の導電率が増加し、１／Ｃ２の値が無視できるようになり、システムの合計容量はＣ＝Ｃ１となる。
【００７８】
駆動および検出電極３３、３５は、それぞれ入力信号および出力信号を伝えるように構成されてもよい。駆動および検出電極は、たとえば銀ナノワイヤ、カーボンナノチューブ、グラフェン、酸化インジウムスズ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）、金、銀、銅、白金、またはあらゆるその他の好適な材料など、任意の好適な導電材料を含んでもよい。
【００７９】
装置１０はさらに、環境感受性材料３７の層を備えてもよい。環境感受性材料３７は、電極３３、３５を覆うように設けられてもよい。
【００８０】
環境感受性材料３７は、たとえば温度、光、湿度、生物分子もしくは化学分子、またはあらゆるその他の好適なパラメータなどの環境パラメータに対する感度を有するように構成され得る任意の材料を含んでもよい。いくつかの実施形態において、環境感受性材料はさらに、装置１０のユーザに関係するパラメータを含み得る環境パラメータに対する感度を有するように構成されてもよい。たとえば、環境パラメータはユーザの生理的特性に関するパラメータ、たとえばユーザの皮膚の導電率、ユーザの皮膚の温度、ユーザの皮膚の湿度、またはたとえば皮膚もしくは汗のｐＨなどのあらゆるその他の特性などを含んでもよい。
【００８１】
環境感受性材料３７は、容量性または抵抗性の変換機構を有してもよい。環境感受性材料３７が容量変換機構を有するとき、環境パラメータはその材料の誘電率を変えてもよい。同様に、環境感受性材料３７が抵抗変換機構を有するとき、環境パラメータはその材料の抵抗率を変えてもよい。本開示のいくつかの実施形態においては、センサ配列１２の異なる地点に異なるタイプの環境感受性材料３７が提供されてもよい。
【００８２】
容量変換機構を有する環境感受性材料３７が提供される実施形態において、環境感受性材料３７は、たとえばポリシロキサンおよびメタクリルポリマー、ポリイミド、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（ビニルアルコール）、セラミック材料、またはあらゆるその他の好適な材料などの任意の好適な材料を含んでもよい。
【００８３】
図３Ｂに示される実施例においては、環境感受性層３７と電極３３、３５との間に不透過層３９が設けられる。不透過層は、任意の透過層を通過し得る環境パラメータから電極３３、３５を保護するように構成されてもよい。図３Ｂに示される装置１０の部分においては、駆動電極３３と検出電極３５との間にも不透過層３９が設けられる。不透過層は、たとえばガラス、パリレン、ＰＴＦＥ、ＰＥＴ、またはあらゆるその他の好適な材料などを含んでもよい。
【００８４】
いくつかの実施形態においては、抵抗変換機構を有する環境感受性材料３７が提供される。こうした実施形態において、電極３３、３５はピエゾ抵抗基板３１から分離されてもよい。電極３３、３５の構成によって、環境感受性材料は導電性であっても、半導体であっても、誘電体であってもよい。検出されるべき異なる刺激に対して、異なる変換方法が用いられてもよい。
【００８５】
装置１０のこの部分において、環境感受性層３７は２つの電極３３、３５を覆うように設けられる。環境感受性層３７は、たとえばポリアニリン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリピロール、またはその他の導電性ポリマー、または導電性もしくは半導電性の無機材料、またはあらゆるその他の好適な材料などの任意の好適な材料を含んでもよい。
【００８６】
図３Ｂおよび図３Ｄに示される装置１０の部分において、環境感受性層３７と電極３３、３５との間に不透過層３９が設けられる。不透過層３９は、任意の透過層を通過し得る環境パラメータから電極３３、３５を保護するように構成されてもよい。図３Ｄに示される装置の部分においては、駆動電極３３と検出電極３５との間に不透過層３９が設けられない。これによって、電極３３、３５間の直接の電気的接続が可能になってもよい。不透過層３９は、たとえばガラス、パリレン、ＰＴＦＥ、ＰＥＴ、ＰＥＮ、アクリル樹脂、またはあらゆるその他の好適な材料などを含んでもよい。
【００８７】
図３Ｄに示される装置の部分において、駆動電極３３と検出電極３５との間に誘電スペーサ４１が設けられてもよい。誘電スペーサ４１は、たとえばパリレン、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、絶縁ポリマー、またはあらゆるその他の好適な材料など、任意の好適な材料を含んでもよい。いくつかの実施形態において、誘電スペーサ４１に用いられる材料は、検出のためにも用いられてもよい。誘電スペーサ４１に用いられる材料は、抵抗性および／または容量性の検出モードにおける検出のために用いられてもよい。
【００８８】
図３Ｄに示される装置の部分において、環境感受性層３７の導電率は、ピエゾ抵抗基板３１の導電率よりは高いが、電極３３、３５の導電率よりは低くてもよい。
【００８９】
図３Ｂおよび図３Ｄに示される装置１０の部分の両方において、装置１０は頂部導電層４３および下側導電層４５を備える。頂部導電層４３は、環境感受性層３７を覆うように設けられてもよい。頂部導電層４３は透過性であってもよい。頂部導電層４３は、電極３３、３５およびピエゾ抵抗基板３１に対して環境からの電気的遮蔽を提供するために設けられてもよい。加えて頂部導電層４３は、駆動および検出電極３３、３５の間の容量を増加させるように構成されてもよい。
【００９０】
下側導電層４５は、任意の好適な電気伝導性材料を含んでもよい。たとえば、下側導電層４５は銀ナノワイヤ、カーボンナノチューブ、グラフェン、ＩＴＯ、金、銀、銅、白金、またはあらゆるその他の好適な材料を含んでもよい。下側導電層４５は、ピエゾ抵抗基板３１が量子トンネル性複合材を含む実施形態において提供されてもよい。なぜなら、これによって電子がピエゾ抵抗基板３１をトンネリングすることが可能になり得るからである。
【００９１】
図３Ｂおよび図３Ｄの実施例の両方において、装置１０はさらに透過性コーティング４７を備える。透過性コーティング４７は、装置１０の他のすべての層を覆ってもよい。透過性コーティング４７は、装置１０のユーザによってタッチまたは始動され得る装置１０の外表面を形成してもよい。透過性コーティング４７は、環境または環境パラメータと直接接触し得る装置１０の外表面を形成してもよい。
【００９２】
透過性コーティング４７は、環境パラメータが通過して環境感受性層３７によって検出されることを可能にするように構成され得る任意の材料を含んでもよい。透過性コーティング４７は、透過性ポリマーまたはシリコーンまたはあらゆるその他の好適な材料を含んでもよい。
【００９３】
いくつかの実施形態において、透過層４７、４３は選択的に透過性であってもよい。たとえば、透過層４７、４３はいくつかの環境パラメータが環境感受性層３７まで透過することを可能にしてもよく、一方で他のパラメータの通過を防いでもよい。異なる透過層４７、４３は異なるパラメータに対して透過性であってもよく、異なる環境パラメータを検出するために異なる環境感受性層３７が構成されてもよい。
【００９４】
図３Ｂおよび図３Ｄに示されるそれぞれの層は、基礎となる表面の上に装着されてもよい。基礎となる表面は、ポータブル電子デバイスであってもよい。ポータブル電子デバイスは、センサ配列１２の動作に必要な電子機器および処理回路を備えてもよい。
【００９５】
図３Ｃは、図３Ｂに示される装置１０の部分の回路を示す。装置１０のこの部分において、駆動および検出電極３３、３５は、環境パラメータを検出するように構成され得る容量センサを形成する。ピエゾ抵抗基板３１は、装置１０に加えられた力を検出するように構成されてもよい。
【００９６】
この実施例において、ピエゾ抵抗基板３１の抵抗Ｒ１は、容量センサ配列の可変容量Ｃ１と電気的並列に接続される。装置１０のこの部分の合計インピーダンスはＺ（Ｒ１）／Ｚ（Ｃ１）である。これはＸｏ（ｗ，Ｃ１，Ｒ１）＋ｊＹｏ（ｗ，Ｃ１，Ｒ１）と表されてもよく、ここでｗは周波数である。
【００９７】
したがって、この実施例および他の実施例において、代数的に、または予め保存された較正データを用いて、ＸｏおよびＹｏの測定値の変化をＣ１および／またはＲ１の変化に適合させることが可能である。場合によっては、異なる値のｗにおけるＸｏおよびＹｏを測定することが必要であり得る。
【００９８】
図３Ｄに示される装置１０の部分において、駆動および検出電極３３、３５は、環境パラメータおよび／または装置１０に加えられた力を検出するように構成され得る可変抵抗センサを形成する。
【００９９】
この実施例において、ピエゾ抵抗基板３１は、可変抵抗センサよりも低い導電率を有してもよい。こうした実施例において、可変抵抗センサはピエゾ抵抗基板３１を効果的に短絡し、ピエゾ抵抗基板３１は装置１０のこの部分における検出のために活動しない。
【０１００】
図３Ａは、例示的なセンサ配列１２を概略的に示す。センサ配列１２は、複数のセンサセル３６を備える。センサセル３６は、アレイ（グリッド）として配置される。センサ配列１２は、アレイとして配置されたセル３６の分散型ネットワークを備える。図３Ａに示される実施例において、アレイは規則的であり、一定の間隔を置かれた平行な行と一定の間隔を置かれた平行な列とを備える。図示される実施例において、行は列と直交することから、アレイは直交でもある。しかし、適用によってはアレイは規則的でなくても、および／または直交でなくてもよい。
【０１０１】
装置１０は、第１の選択回路６および第２の選択回路８を備える。選択回路６、８はマルチプレクサを備えてもよい。
【０１０２】
装置１０はさらに、センサ配列１２によって検出されたパラメータ、およびピエゾ抵抗基板３１の抵抗率の両方に同時に依存する出力信号１３を提供するように構成される出力部を備える。
【０１０３】
装置１０は、センサ配列１２内の各々のセル３６が個別にテストされ得るように構成されてもよい。第１の選択回路６は、入力信号１１を特定のセル３６に向けるように構成されてもよい。第２の選択回路８は、特定のセル３６からの出力信号１３を導くように構成されてもよい。第１の選択回路６および第２の選択回路８は、同じ「アクティブ」セル３６に入力信号１１を向けると同時にそこから出力信号１３を導くように同期されてもよい。
【０１０４】
たとえば、第１の選択回路６は、入力信号１１をコンデンサセル３６のある行に向けるための切換えを行うマルチプレクサを備えてもよい。第２の選択回路８は、コンデンサセル３６のある列からの出力信号１３を導くための切換えを行うマルチプレクサを備えてもよい。したがって、各行は第１のマルチプレクサ６を通じて共通の入力３を共有し、各列は第２のマルチプレクサ８を通じて共通の出力５を共有する。マルチプレクサ６は、入力信号１１をセル３６の特定の「アクティブ」行に向けるように構成されてもよい。マルチプレクサ８は、セルの特定の「アクティブ」列からの出力信号１３を導くように構成されてもよい。第１の選択回路６および第２の選択回路８は、アクティブ行およびアクティブ列の両方に存在する同じ「アクティブ」セル３６に入力信号１１を向けると同時にそこからの出力信号１３を導くように同期されてもよい。
【０１０５】
第１の選択回路６は、一連の異なる行に対して、入力信号１１が提供される行を順序付けるように構成されてもよい。各行は期間Ｔ１の間に一度、時間Ｔ２だけアクティブにされてもよい。第２の選択回路８は、一連の異なる列に対して、そこからの出力信号１３が受信される列を順序付けるように構成されてもよい。各列は期間Ｔ１の間に一度アクティブにされてもよい。
【０１０６】
いくつかの実施形態において、信号は上述のとおりに規則的な時間系列を有してもよく、ここで各セルは他のすべてのセルと同じ頻度で同じ時間だけアドレス指定される。他の実施形態においては、いくつかのセルが他のセルよりも頻繁に、および／または長期間アドレス指定されるように、信号が不規則な時間系列を有してもよい。
【０１０７】
いくつかの実施形態においては、すべてのセルが常時アクティブであってもよい。他の実施形態においては、いくつかのセルが一部の時間にのみアクティブになって入力信号によりアドレス指定されてもよい。たとえば、いくつかのセルは、検出されたパラメータに応答するときのみアクティブにされて入力信号によりアドレス指定されてもよい。
【０１０８】
入力は行に提供され、出力は列から受取られると記載されているが、当然のことながらこれを反対にして入力が列に提供され、出力が行から受取られるようにしてもよい。したがって、状況に応じて「行」および「列」という用語は交換されてもよい。
【０１０９】
装置１０はさらに、センサ配列１２の異なる区域（セル）からの出力信号１３を処理するように構成された処理回路２２を備える。処理回路は、その異なる区域に対する電流容量および／または異なる区域に対する電流抵抗を定めるように構成されてもよい。装置１０はさらに、異なる区域（セル）に対する電流容量および／または電流抵抗を分析するように構成された分析回路２４を備えてもよい。
【０１１０】
処理回路２２および分析回路２４はモジュール２０内に統合されてもよいし、別々に提供されてもよい。
【０１１１】
いくつかの実施形態において、差動検出分析が用いられてもよい。こうした実施形態においては、アレイ内の２つまたはそれ以上の隣接セル３６の組み合わせが用いられてもよい。第１のセルは基準セルとして用いられてもよい。基準セルは、環境に対する感度を有さないように構成されてもよい。環境に対する感度を有さない基準ノードを作製するために、付加的な不透過層３９が設けられてもよい。付加的な不透過層３９は、頂部導電層４３と環境との間に位置決めされてもよい。いくつかの実施形態において、付加的な不透過層３９は、透過性コーティング４７と環境との間に位置決めされてもよい。いくつかの実施形態において、付加的な不透過層３９は、装置の表面に不透過性コーティングを形成してから、コーティングの一部分を選択的に除去することによってその部分を透過性にすることによって設けられてもよい。環境感受性層３７の変形に関連する共通モード信号を拒絶するために、基準セルおよびアクティブセルが用いられてもよい。
【０１１２】
当然のことながら、本開示の実施形態は図３Ａに示される配置および構成に限定されない。図４は、本開示の別の実施形態に従う装置１０を概略的に示す。この実施形態において、電極３３、３５は互いにかみ合った構造を有してもよい。当然のことながら、図４に示される実施例は、多くの可能な配置のうちの１つである。その他の配置は、たとえば電極３３、３５に対する平行板配置または互いに貫通するコイル配置などを含んでもよい。
【０１１３】
駆動電極３３および検出電極３５は、ピエゾ抵抗基板の上に設けられてもよい。環境感受性層３７は、電極３３、３５と環境との間に設けられてもよい。環境感受性層３７は、上述のとおりの任意の好適な材料を含んでもよい。
【０１１４】
図４に示される電極配置は、駆動電極３３および検出電極３５を備える。図４に示される駆動電極３３の部分は、第１の伸長部分５１と、第２の伸長部分５３と、複数の第３の伸長部分５５とを備える。第２の伸長部分５３は、第１の伸長部分５１から、第１の伸長部分５１と直交する方向に延在する。複数の第３の伸長部分５５は、第２の伸長部分５３から、第２の伸長部分５３と直交しかつ第１の伸長部分５１と平行な方向に延在する。
【０１１５】
図４に示される検出電極３５の部分も、第１の伸長部分５２を備える。駆動電極３３の第１の伸長部分５１と、第１の伸長部分５２とは直交する方向に延在する。
【０１１６】
駆動電極３３の第１の伸長部分５１および検出電極３５の第１の伸長部分５２は、互いに交差するように構成される。２つの電極３３、３５の間の、それらが交差する点に短絡を避けるために誘電スペーサ４１が設けられてもよい。可変抵抗センサを形成するために導電スペーサ４１が設けられてもよい。
【０１１７】
検出電極３５はさらに、複数の第２の伸長部分５６を備える。第２の伸長部分５６は、第１の伸長部分５２から、第１の伸長部分５２と直交する方向に延在する。検出電極３５の複数の第２の部分５６は、駆動電極３３の複数の第３の部分５５の間に置かれるように位置決めされてもよい。これによって、電極３３、３５のレイアウトが組み合う指に似た、互いにかみ合った構造を形成してもよい。これによって、電極３３、３５によって容量センサを形成することが可能になってもよい。
【０１１８】
図５Ａおよび図５Ｂの示すシステムは、装置１０に入力信号１１を提供するための信号発生器４６と、少なくとも実成分を含む第１の信号値を検出するように構成され、かつ少なくとも虚数成分を含む第２の信号値を検出するように構成された処理回路２２とを備え、第１の成分および第２の成分は既知の位相オフセットを有する。第１の信号値は典型的に出力信号１３の実成分Ｘ０であり、第２の値は典型的に出力信号１３の虚数成分Ｙ０である。
【０１１９】
図５Ａにおいて、信号発生器４６は、交流成分および静的成分を含む入力信号１１を同時に提供する。交流成分は単一周波数であっても、複数周波数の混合であってもよい。
【０１２０】
処理回路２２は、出力信号１３をフィルタリングして交流成分は遮断するが静的（ｄｃ）成分Ｘ０は通過させるローパスフィルタ４０を備える。
【０１２１】
処理回路２２は、ローパスフィルタ４０と並列に、出力信号１３をフィルタリングして静的（ｄｃ）成分は遮断するが交流（ａｃ）成分Ｙ０は通過させるハイパスフィルタ４２を備える。フィルタリングされた信号をさらに処理するために、整流器およびフィルタ４４が用いられてもよい。
【０１２２】
図５Ｂにおいて、信号発生器４６は、交流成分のみを含む入力信号１１を提供する。交流成分は単一周波数であってもよい。
【０１２３】
処理回路２２は、出力信号１３を入力として受信し、かつ入力信号１１を基準として受信するロックイン増幅器５０を備える。ロックイン増幅器５０は、第１の出力Ｘ０として同相成分を、第２の出力Ｙ０として直角位相成分を生成する。
【０１２４】
電流抵抗に依存する信号Ｘ０と、電流容量に依存する信号Ｙ０とが処理回路２２によって分離された後、それらは分析されてもよい。
【０１２５】
分析回路２４は、以下のことを行うために、（異なる区域に位置する）異なるセル３６に対する電流容量および電流抵抗を分析するように構成されてもよい。
ａ）ユーザタッチ入力の位置を検出する
ｂ）ユーザタッチ入力によって加えられた圧力の大きさを推定する
ｃ）ユーザによる装置１０の変形を推定する
ｄ）検出された環境パラメータを定める
【０１２６】
上記のとおり、環境パラメータは、たとえばユーザの皮膚の導電率、ユーザの皮膚の温度、ユーザの皮膚の湿度、またはたとえば皮膚もしくは汗のｐＨなどのあらゆるその他の特性などの生理的パラメータを含んでもよい。
【０１２７】
この分析は、保存された較正データを用いてもよい。
【０１２８】
図６は、実施形態に従って装置１０を製造する方法を示す。この方法は、ブロック６１において、装置１０に加えられる力に応答して変動する可変抵抗を有するように構成されたピエゾ抵抗基板３１を形成するステップを含む。
【０１２９】
この方法はさらに、ブロック６３において、ピエゾ抵抗基板３１の上に少なくとも１つのセンサを備えるセンサ配列１２を装着するステップを含み、このセンサは、検出されたパラメータに応答して入力信号を変動させるように構成される。
【０１３０】
センサ配列１２は、複数の電極３３、３５を備えてもよい。電極３３、３５は、任意の好適な技術を用いてピエゾ抵抗基板３１上に形成されてもよい。
【０１３１】
この方法はさらに、ブロック６５において、時間変動成分を含む入力信号１１を受信するように構成される入力部を設けるステップと、ピエゾ抵抗基板３１の抵抗およびセンサ配列１２の少なくとも１つのセンサによって検出されるパラメータに依存する出力信号１３を提供するように構成される出力部を設けるステップとを含む。
【０１３２】
いくつかの実施形態において、この方法は、たとえばセンサ配列１２の上に保護層を形成するステップなどのさらなるブロックを含んでもよい。
【０１３３】
図７は、装置１０にさらなるセンサを統合するために用いられ得る実施形態例を概略的に示す。図７の実施例において、装置１０は複数のセンサ配列１２を備えてもよく、センサ配列１２の各々は異なる層に設けられてもよい。
【０１３４】
上述のとおり、センサ配列１２は容量センサおよび／または可変抵抗センサを備えてもよい。いくつかの実施形態においては、上述のとおり、センサ配列１２の１つまたはそれ以上がピエゾ抵抗基板３１を備えてもよい。しかし当然のことながら、本開示の実施形態は、容量センサおよび／または抵抗センサのみを用いて実現されてもよい。
【０１３５】
可変抵抗センサは、たとえば歪み、特定の化学分子もしくは生化学分子の存在、光、温度、またはあらゆるその他の好適なパラメータなどによって変動する可変抵抗を有してもよい。容量センサは、たとえば歪み、特定の化学分子もしくは生化学分子の存在、光、温度、またはあらゆるその他の好適なパラメータなどによって変動する容量を有してもよい。容量センサはさらに、ユーザが装置１０の表面にタッチしているか、またはそれを別様に始動していることを検出するように構成されてもよい。
【０１３６】
図７に概略的に示される装置１０には、３つのセンサ配列１２が設けられる。センサ配列１２の各々は、異なる層７１に設けられる。いくつかの実施形態において、層７１は物理的に分離した層または別個の層であってもよい。
【０１３７】
センサ配列１２の各々は、複数のセンサを備える。図７の実施例において、複数のセンサ７３はグリッドに配置される。各グリッドは、センサの複数の行およびセンサの複数の列を備える。これらの行および列は、互いに直交または実質的に直交するように配置されてもよい。複数の層７１は、この行列と直交または実質的に直交して延在するように配置されてもよい。他の実施形態においては他の配置が用いられてもよい。
【０１３８】
図７に示される装置はさらに、第１の選択回路６および第２の選択回路８を備える。選択回路はマルチプレクサ（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ：ＭＵＸ）を備えてもよい。上述のとおり、第１の選択回路６は、一連の異なる行に対して、入力信号１１が提供される行を順序付けるように構成されてもよい。各行は期間Ｔ１の間に一度、時間Ｔ２だけアクティブにされてもよい。第２の選択回路８は、一連の異なる列に対して、そこからの出力信号１３が受信される列を順序付けるように構成されてもよい。各列は期間Ｔ１の間に一度アクティブにされてもよい。
【０１３９】
いくつかの実施形態においては、上述のとおりに信号が規則的な時間系列を有してもよく、ここで各セルは他のすべてのセルと同じ頻度で同じ時間だけアドレス指定される。他の実施形態においては、いくつかのセルが他のセルよりも頻繁に、および／または長期間アドレス指定されるように、信号が不規則な時間系列を有してもよい。
【０１４０】
いくつかの実施形態においては、すべてのセルが常時アクティブであってもよい。他の実施形態においては、いくつかのセルが一部の時間にのみアクティブになって入力信号によりアドレス指定されてもよい。たとえば、いくつかのセルは、検出されたパラメータに応答するときのみアクティブにされて入力信号によりアドレス指定されてもよい。
【０１４１】
装置１０は、異なる層７１の各々に対して同じ第１の選択回路６および第２の選択回路８が用いられ得るように構成されてもよい。装置１０は、それぞれの層７１間で第１および第２の選択回路６、８を切換えるように構成され得る第３の選択回路５を備えてもよい。図７の装置１０の実施例において、このことは、所与の層７１に対するゲート電極が第３の選択回路５によってゼロ以外に設定されているときに、その層７１の駆動および検出電極のみをアクティブにすることによって達成されてもよい。
【０１４２】
選択回路６、８、５の各々が各電極をどのようにアドレス指定し得るかという順序の例を図８に示す。
【０１４３】
図７の装置１０はさらに、時間変動成分を含む入力信号１１を受信するように構成される入力部と、第１、第２および第３のセンサ配列の各々に依存する出力信号１３を提供するように構成される出力部とを備えてもよい。
【０１４４】
図７の装置１０はさらに、異なる区域に対する電流容量および異なる区域に対する電流抵抗を定めるために、異なるセンサ配列１２の異なる区域からの出力信号１３を処理するように構成された処理回路を備えてもよい。装置１０は、異なる区域（セル）に対する電流容量および電流抵抗を分析するように構成された分析回路を備えてもよい。
【０１４５】
処理回路および分析回路はモジュール２０内に統合されてもよいし、別々に提供されてもよい。
【０１４６】
いくつかの実施形態において、異なるセンサ配列の各々が、異なるパラメータを検出するように構成されてもよい。
【０１４７】
図９は、図７に示される装置１０の層７１の１つまたはそれ以上に設けられ得るセンサ配列１２を概略的に示す。センサ配列１２は、複数の容量センサと統合された複数の可変抵抗センサを備える。センサは、複数の駆動および検出電極３３、３５によって形成される。
【０１４８】
図９の配置の各行は第１の複数の相互接続された駆動電極３３を備え、各列は第２の複数の相互接続された検出電極３５を備える。少なくとも１つの可変抵抗器センサは、各行および／または列に関連付けられる。図示される実施例において、少なくとも１つの可変抵抗器センサは、行と列とが交わるところで各行相互接続と各列相互接続との間に接続され、かつ駆動電極３３および検出電極３５によって形成されるコンデンサと並列に接続される。
【０１４９】
図９に示される実施例において、インライントランジスタ７６は、駆動および検出電極３３、３５と統合される。トランジスタ７６は、第３の選択回路５が特定の層７１に対するゲートを選択するときに、第３の選択回路５がその層７１の駆動および検出電極３３、３５に対するトランジスタをオン状態にして、検出電極３５からの測定値を得ることを可能にするように構成されてもよい。
【０１５０】
第３の選択回路５が、特定の層に対するゲートが選択されないように構成されるとき、その層の駆動および検出電極３３、３５に対するトランジスタはオフ状態にされる。
【０１５１】
駆動および検出電極３３、３５は、高インピーダンス抵抗器７８を介して接地（ｇｒｏｕｎｄ：ＧＮＤ）に接続される。
【０１５２】
当然のことながら、他の実施形態においては他のタイプのセンサが用いられてもよい。たとえばいくつかの実施形態においては、上述のとおり、センサの層の１つまたはそれ以上がピエゾ抵抗基板３１を備えてもよい。
【０１５３】
図１０は、上述のセンサ配列１２を組み込み得るデバイス８１を示す。デバイス８１は、多層の膜を形成する複数の層７１を備えてもよい。膜の層７１のうちの１つまたはそれ以上は、上述のとおりのセンサ配列１２を備えてもよい。
【０１５４】
デバイス８１は可撓性であってもよい。デバイス８１は、デバイス８１のユーザがデバイス８１に力を加えることによって変形され得るように可撓性であってもよい。たとえば、ユーザはデバイス８１を引っ張るか、またはねじることによって、デバイス８１の形を変えることができてもよい。
【０１５５】
図１０の実施例において、デバイス８１は４つの層を備える。第１の層８３は、デバイス８１の外表面を提供してもよい。外表面は、環境およびデバイス８１のユーザと直接接触してもよい。一番外側の層は、たとえば空気の品質、温度および圧力などの環境パラメータ、またはあらゆるその他の好適なパラメータを検出するように構成され得る１つまたはそれ以上のセンサを備えてもよい。
【０１５６】
第２の層８５は、タッチおよび／または変形を検出するように構成され得るセンサを備えてもよい。上述のとおり、こうしたセンサはピエゾ抵抗基板３１を備えてもよい。
【０１５７】
第３の層８７は、デバイス８１を駆動し得る電子回路を備えてもよい。
【０１５８】
第４の層８９は、やはりデバイス８１のユーザによってタッチされ得る外表面を形成するように構成されてもよい。このことは、第４の層８９がデバイス８１のユーザによってタッチされ得ることを意味してもよい。第４の層８９は、たとえば皮膚導電率、心拍数、体温、血中酸素濃度、またはあらゆるその他の好適なパラメータなど、ユーザの生理的パラメータに応答するように構成され得る１つまたはそれ以上のセンサを備えてもよい。
【０１５９】
図１１は、装置１０を製造する方法を示す。
【０１６０】
この方法実施例は、ブロック９１において、第１の層７１Ａに構成された第１のセンサ配列１２Ａを形成するステップを含む。この方法は、ブロック９３において、第２の層７１Ｂに構成された第２のセンサ配列１２Ｂを形成するステップを含む。この方法はさらに、ブロック９５において、第３の層７１Ｃに構成された第３のセンサ配列１２Ｃを形成するステップを含む。
【０１６１】
上述のとおり、センサ配列１２の各々は、検出されたパラメータに応答して入力信号を変動させるように構成されてもよい。
【０１６２】
この方法はさらに、ブロック９７において、時間変動成分を含む入力信号を受信するように構成される入力部を設けるステップと、第１、第２および第３のセンサ配列１２の各々に依存する出力信号を提供するように構成される出力部を設けるステップとを含んでもよい。
【０１６３】
いくつかの実施形態において、この方法は、たとえばセンサ配列１２の上に保護層を形成するステップ、または基板上にセンサ配列１２を装着するステップなどのさらなるブロックを含んでもよい。
【０１６４】
図１２Ａから図１２Ｄおよび図１３は、本開示の別の実施例に従う装置１０を示す。装置１０は、第１のセンサ１１１および第２のセンサ１１３を備える。
【０１６５】
装置１０は可撓性であってもよい。装置１０は、ユーザによって装置１０に加えられる力および／または圧力に応答して変形され得るように可撓性であってもよい。力は、ユーザが装置１０を引っ張るか、曲げるか、屈曲させるか、ねじることによって加えてもよい。さらに、ユーザがタッチ入力を行うことによって力を加えてもよい。タッチ入力は、ユーザが装置１０を加圧、圧縮またはタッチすることを含んでもよい。
【０１６６】
図１２Ａから図１２Ｄおよび図１３の装置１０は、デバイスが変形されたかどうか、およびどのようにどの程度変形されたかを定めるように構成されてもよい。特に、装置１０は、装置１０のたとえば曲げ、屈曲、伸長またはねじれなどの変形と、ユーザの行うタッチ入力とを区別することを可能にするように構成されてもよい。
【０１６７】
図１２Ａから図１２Ｄに示される装置１０は、第１の導電層１０１および第２の導電層１０３を備える。第１の導電層１０１と第２の導電層１０３との間に、ピエゾ抵抗層１０５および誘電層１０７が設けられる。
【０１６８】
当然のことながら、本実施例の理解のために必要な構成要素のみが図示されている。装置１０は他の構成要素を備えてもよい。たとえば、装置１０は、装置１０の感度を制御するために第１の導電層１０１を覆うように設けられ得る付加的な層を備えてもよい。
【０１６９】
導電層１０１、１０３は、任意の好適な電気伝導性材料を含んでもよい。導電層１０１、１０３は可撓性材料を含んでもよい。たとえば、導電層１０１、１０３はグラフェンを含んでもよい。たとえば、導電層１０１、１０３はグラフェンベースの材料、たとえばドープグラフェンまたは導電性グラフェン複合材などを含んでもよい。いくつかの実施例において、導電層１０１、１０３は銀ナノワイヤ、カーボンナノチューブ、ＩＴＯ、金、銀、銅、白金、またはあらゆるその他の好適な材料を含んでもよい。２つの導電層１０１、１０３は、平行板コンデンサを形成するように構成されてもよい。
【０１７０】
第１の導電層１０１と第２の導電層１０３との間に、誘電層１０７が設けられてもよい。誘電層１０７は可撓性材料を含んでもよい。いくつかの実施例において、誘電層１０７はエラストマー材料を含んでもよい。ユーザによって装置１０に加えられる力および／または圧力に応答して誘電層が変形され得るように、誘電層１０７は可撓性または圧縮可能であってもよい。
【０１７１】
装置１０はさらに、ピエゾ抵抗層１０５を備える。ピエゾ抵抗層１０５は、第１の導電層１０１と第２の導電層１０３との間に設けられてもよい。図１２Ａから図１２Ｄに示される実施例において、ピエゾ抵抗層１０５は、第１の導電層１０１と誘電層１０７との間に設けられる。いくつかの他の実施例において、ピエゾ抵抗層１０５は、誘電層１０７と第２の導電層１０３との間に設けられてもよい。
【０１７２】
ピエゾ抵抗層１０５は、装置１０に加えられる力および／または圧力に対する感度を有し得る任意の材料を含んでもよい。装置１０に加えられる力によって、ピエゾ抵抗層１０５の抵抗が変化してもよい。ピエゾ抵抗層１０５は、ユーザが装置１０を加圧または圧縮することによって加える力に対する感度を有するように構成されてもよい。加えて、ピエゾ抵抗層１０５は、たとえばねじれ、曲げ、屈曲または伸長などのその他の機械的変形に対する感度を有するように構成されてもよい。
【０１７３】
ピエゾ抵抗層１０５は、任意の好適な材料を含んでもよい。たとえば、ピエゾ抵抗層１０５は、力感受性のゴム、またはあらゆるその他の好適な導電性複合材を含んでもよい。いくつかの実施形態において、ピエゾ抵抗層１０５は、絶縁母材内の充填材粒子の複合材を含んでもよい。充填材粒子は、導電性粒子および／または半導電性粒子および／または非導電性粒子を含んでもよい。こうした実施形態においては、ピエゾ抵抗層１０５が応力を受けるときに充填材粒子が接触して、ピエゾ抵抗層１０５内に１つまたはそれ以上の導電経路が形成され得るように、電気伝導はパーコレーション理論に基づいていてもよい。
【０１７４】
いくつかの実施例において、ピエゾ抵抗層１０５は量子トンネル性複合材を含んでもよい。こうした実施形態において、電気伝導は電子トンネリングに基づいている。ピエゾ抵抗層１０５は、温度にも依存し得る抵抗率を有してもよい。
【０１７５】
図１３は、図１２Ａから図１２Ｄの装置１０の回路を示す。ピエゾ抵抗層１０５は可変抵抗器１１１を形成してもよい。ピエゾ抵抗層１０５は第１のセンサを形成してもよい。可変抵抗器１１１の抵抗は、ピエゾ抵抗層１０５に加えられる力に依存してもよい。いくつかの実施例においては、ピエゾ抵抗層１０５が変形または圧縮されるときに、ピエゾ抵抗層１０５の導電性が高くなるように、ピエゾ抵抗層１０５の抵抗が減少してもよい。
【０１７６】
第１および第２の導電層１０１、１０３は、可変コンデンサ１１３を形成する。可変コンデンサ１１３は第２のセンサを形成してもよい。可変コンデンサ１１３の容量は、２つの導電層１０１、１０３間の距離に依存してもよい。装置に力および／または圧力が加えられる際に、それによって２つの導電層１０１、１０３の間に設けられた誘電層１０７およびピエゾ抵抗層１０５の変形および／または圧縮がもたらされ得るために、２つの導電層１０１、１０３間の距離が変化してもよい。
【０１７７】
図１３に示されるとおり、装置１０は入力信号１１を受信するように構成される。上記のとおり、入力信号１１は時間変動成分を含んでもよい。装置１０は出力信号１３を提供する。出力信号１３は、ピエゾ抵抗層１０５の抵抗および２つの導電層１０１、１０３の容量に依存してもよい。
【０１７８】
図１２Ａから図１２Ｄおよび図１３の実施例において、ピエゾ抵抗層１０５の抵抗Ｒは、２つの導電層１０１、１０３の容量Ｃと電気的直列に接続される。したがって、この配置のインピーダンスはＺ＝Ｒ−ｊ／（ｗＣ）によって与えられ、ここでｗは入力信号１１の時間変動成分の周波数である。
【０１７９】
図１２Ａから図１２Ｄは、４つの異なる始動状態にある装置１０を示す。第１のセンサが第２のセンサよりも高い感度を有するように、ピエゾ抵抗層１０５は２つの導電層１０１、１０３よりも装置１０に加えられる力および／または圧力に対する感度が高くてもよい。これによって、異なるタイプの印加力および始動状態を互いに区別可能にするために、装置１０が提供する出力信号１３を分析することを可能にしてもよい。
【０１８０】
当然のことながら、他の実施例において、２つの導電層１０１、１０３はピエゾ抵抗層よりも装置１０に加えられる力および／または圧力に対する感度が高くてもよい。こうした実施形態において、第２のセンサは第１のセンサよりも高い感度を有してもよい。
【０１８１】
図１２Ａにおいて、装置１０は平坦または実質的に平坦な構成に構成される。この平坦な構成は、装置１０の中立または平衡状態の構成であってもよい。当然のことながら、他の実施例においては、中立または平衡状態の構成が湾曲した構成または曲げられた構成であるように装置１０が構成されてもよい。
【０１８２】
図１２Ａの構成において、装置１０は曲げ、ねじれ、屈曲または伸長による変形も受けていないし、圧力またはタッチも受けていない。装置１０が変形されていないとき、ピエゾ抵抗層１０５は絶縁性であってもよい。第１および第２のセンサによって提供される出力は、入力が行われていないことを示してもよい。
【０１８３】
図１２Ｂの構成において、装置１０は湾曲した形状に曲げられているが、ユーザによる加圧はされていない。これによってピエゾ抵抗層１０５の変形がもたらされたため、ピエゾ抵抗層１０５の抵抗が変化している。これによって、第１のセンサの抵抗の変化がもたらされている。抵抗の減少は、装置１０のインピーダンスの実成分の減少として検出されてもよい。
【０１８４】
しかし、図１２Ｂの構成において、２つの導電層１０１、１０３の分離には変化がないか、またはほとんどない。このことは、可変コンデンサの容量に変化がないか、またはほとんどないことを意味する。このことは、装置１０のインピーダンスの虚数成分に変化がないか、またはほとんどないことを意味する。
【０１８５】
図１２Ｃの構成において、装置１０は湾曲した形状に曲げられ、かつユーザによって加圧されている。ユーザによる加圧によって、第１の導電層およびピエゾ抵抗層のさらなる変形がもたらされる。いくつかの実施例においては、ユーザによる加圧によって、誘電層１０７の変形がさらにもたらされてもよい。
【０１８６】
装置１０を曲げることに加えて加圧することによって、ピエゾ抵抗層１０５のさらなる変形がもたらされ、それによってピエゾ抵抗層の抵抗が図１２Ｂに示される構成よりもさらに低減する。ピエゾ抵抗層１０５の抵抗は、（図１２Ｂに示されるとおり）装置が曲げられただけのときよりも、（図１２Ｃに示されるとおり）装置１０が曲げられかつ加圧されたときの方が低くなり得る。抵抗の減少は、装置１０のインピーダンスの実成分の減少として検出されてもよい。
【０１８７】
装置１０の加圧は、第１の導電層１０１の曲げももたらす。装置１０の加圧は、誘電層１０７の圧縮ももたらし得る。これによって２つの導電層１０１、１０３の分離が減少してもよく、よって容量が増加してもよい。容量の増加は、装置１０のインピーダンスの虚数成分の絶対値の減少として検出されてもよい。
【０１８８】
図１２Ｄの構成において、装置は加圧されているが、曲げまたは別様の変形は受けていない。この構成において、ピエゾ抵抗層１０５の抵抗の唯一の変化は、装置１０の加圧によってもたらされるピエゾ抵抗層１０５の変形によるものである。その結果として得られる抵抗の変化は、装置１０が曲げおよび加圧を同時に受けたときよりも小さくなり得る。
【０１８９】
装置１０の加圧は、第１の導電層１０１の曲げももたらし、かつ誘電層１０７の圧縮ももたらし得る。これによって２つの導電層１０１、１０３の分離が減少してもよく、よって容量が増加してもよい。容量の増加は、装置１０のインピーダンスの虚数成分の減少として検出されてもよい。この容量の減少は、装置１０が曲げおよび加圧の両方を受けたときに検出される減少と同様であり得る。
【０１９０】
図１４は、ピエゾ抵抗層１０５の抵抗および２つの導電層１０１、１０３の容量の両方に依存する出力信号１３の実施例を示すアルガン図である。図１２Ａから図１２Ｄに示される始動状態の各々に対するインピーダンスＺの値が、アルガン図に示される。図１２Ｃおよび図１２Ｄに示される始動状態のインピーダンスは、類似の値を有してもよい。
【０１９１】
出力信号１３は、実成分Ｒｅ（Ｚ）および虚数成分Ｉｍ（Ｚ）を有してもよい。虚数成分と実成分とはπ／２ラジアンの位相差を有するため、２つの成分は直交する（直角位相である）。
【０１９２】
実成分Ｒｅ（Ｚ）および虚数成分Ｉｍ（Ｚ）を定めるために、出力信号１３が処理されてもよい。ピエゾ抵抗層１０５の抵抗および２つの導電層１０１、１０３の容量の変化を検出するために、実成分Ｒｅ（Ｚ）および虚数成分Ｉｍ（Ｚ）を定めるために、出力信号１３が分析されてもよい。これによって、異なるタイプの入力を区別するために用いられ得る情報が提供されてもよい。これによって、曲げ、屈曲、ねじれおよび伸長による装置１０の変形と、たとえば装置１０のタッチまたは加圧などのユーザ入力とを区別することが可能になってもよい。
【０１９３】
図１５は、図１２Ａから図１２Ｄに示される装置１０を製造する方法を示す。ピエゾ抵抗層１０５を形成することによって、第１のセンサが形成されてもよい。２つの導電層１０１、１０３を形成し、それらの間に誘電層およびピエゾ抵抗層を配置することによって、第２のセンサが形成されてもよい。
【０１９４】
図１５の方法実施例は、ピエゾ抵抗層１０５に対して量子トンネル性複合材を用い得る方法実施例を示す。
【０１９５】
ブロック１２１において、導電層が形成される。この導電層は、たとえばＰＥＮなどのポリマーの上に、たとえばグラフェンなどの導電材料を装着することによって形成されてもよい。ＰＥＮ／グラフェンシートは、約２５マイクロメートルから１２５マイクロメートルの範囲の厚さを有してもよい。他の実施例においては、たとえばＩＴＯなどの材料が用いられてもよい。
【０１９６】
ブロック１２３において、たとえばグラフェンまたはグラフェンベース材料などの導電材料の層に、たとえば量子トンネル性複合材などのピエゾ抵抗材料が取付けられる。たとえばスクリーン印刷またはサンドイッチなど、任意の好適なプロセスを用いて、ピエゾ抵抗材料を導電材料に取付けてもよい。
【０１９７】
ブロック１２５において、誘電層１０７が形成される。誘電層１０７は、たとえばポリジメチルシロキサン（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ：ＰＤＭＳ）などのエラストマーから形成されてもよい。装置１０が適切な感度を有することを可能にするように、エラストマーは適切なヤング率を有するように選択されてもよい。誘電層１０７は、約２５０マイクロメートルから５００マイクロメートルの範囲の厚さを有してもよい。
【０１９８】
たとえば、導電層の１つの上にポリマー溶液をバーコートすることなど、任意の好適な技術を用いて誘電層１０７を形成してもよい。ＰＥＮ／グラフェン層にポリマー溶液がコートされてから、好適な時間だけ好適な温度に加熱することによって溶液が硬化される。たとえば、溶液は摂氏８０度にて１時間硬化されてもよい。
【０１９９】
さらに、均一な薄膜を提供するために誘電体からあらゆる気泡を除去するために、エラストマー溶液を脱ガスしてもよい。
【０２００】
ブロック１２１において形成されたＰＥＮ／グラフェン層の上に誘電層１０７が形成されてもよい。他の実施例においては、ブロック１２３において取付けられたピエゾ抵抗層の上に誘電層１０７が形成されてもよい。
【０２０１】
ブロック１２７において、２つの導電層の間に設けられたエラストマーおよびピエゾ抵抗層を有するスタックを形成するために、２つの導電層をともにサンドイッチしてもよい。
【０２０２】
いくつかの実施形態において、この方法は、たとえばセンサ配列１２の上に保護層を形成するステップ、または基板上にセンサ配列１２を装着するステップなどのさらなるブロックを含んでもよい。
【０２０３】
上の記載における「接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」という用語は、動作的に結合されることを意味し、あらゆる数または組み合わせの介在構成要素が存在し得る（介在構成要素がないことも含む）。
【０２０４】
前述の分析回路２４は、たとえば、コンピュータ読取り可能記憶媒体（ディスク、メモリなど）に保存され得る、汎用または特定目的プロセッサ内で実行可能なコンピュータプログラム命令を用いることによって、こうしたプロセッサがハードウェア機能を実行することを可能にする命令を用いて実現されてもよい。
【０２０５】
プロセッサは、メモリからの読取りおよびメモリへの書込みを行うように構成されてもよい。プロセッサはさらに出力インタフェースを備えてもよく、それを介してプロセッサからデータおよび／またはコマンドが出力され、プロセッサはさらに入力インタフェースを備えてもよく、それを介してデータおよび／またはコマンドがプロセッサに入力される。
【０２０６】
メモリは、プロセッサにロードされたときに装置１０の動作を制御するコンピュータプログラム命令を備えるコンピュータプログラムを保存する。コンピュータプログラム命令は、装置が上述の方法を行うことを可能にする論理およびルーチンを提供する。プロセッサはメモリを読取ることによって、コンピュータプログラムをロードおよび実行できる。
【０２０７】
したがって装置１０は、少なくとも１つのプロセッサと、コンピュータプログラムコードを含む少なくとも１つのメモリとを備え、この少なくとも１つのメモリおよびコンピュータプログラムコードは、少なくとも１つのプロセッサとともに前述の分析回路を実行させるように構成される。
【０２０８】
コンピュータプログラムは、任意の好適な配送機構を介して装置１０に到着してもよい。配送機構は、たとえば非一時的なコンピュータ読取り可能記憶媒体、コンピュータプログラム製品、メモリデバイス、たとえばコンパクトディスクリードオンリメモリ（ｃｏｍｐａｃｔ  ｄｉｓｃ  ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ：ＣＤ−ＲＯＭ）またはデジタル多目的ディスク（ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｄｉｓｃ：ＤＶＤ）などの記録媒体、コンピュータプログラムを明確に具現化する製造品などであってもよい。配送機構は、コンピュータプログラムを信頼性高く移送するように構成された信号であってもよい。装置１０は、コンピュータプログラムをコンピュータデータ信号として伝播または送信してもよい。
【０２０９】
メモリは単一の構成要素として示されているが、メモリは１つまたはそれ以上の分離した構成要素として実現されてもよく、そのいくつかまたはすべてが、統合型／取外し可能であってもよく、および／または、永久／半永久／動的／キャッシュ記憶装置を提供してもよい。
【０２１０】
「コンピュータ読取り可能記憶媒体」、「コンピュータプログラム製品」、「明確に具現化されたコンピュータプログラム」など、または「コントローラ」、「コンピュータ」、「プロセッサ」などに対する言及は、たとえば単一／マルチ・プロセッサアーキテクチャおよび逐次（フォン・ノイマン）／並列アーキテクチャなどの異なるアーキテクチャを有するコンピュータだけでなく、たとえばフィールドプログラマブルゲートアレイ（ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙｓ：ＦＰＧＡ）、特定用途向け回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｃｉｒｃｕｉｔｓ：ＡＳＩＣ）、信号処理デバイス、およびその他の処理回路などの専門回路をも包含することが理解されるべきである。コンピュータプログラム、命令、コードなどに対する言及は、プログラマブルプロセッサまたはファームウェアに対するソフトウェア、たとえばハードウェアデバイスのプログラム可能な内容、プロセッサに対する命令、または固定機能デバイス、ゲートアレイもしくはプログラマブル論理デバイスなどに対する構成設定などを包含することが理解されるべきである。
【０２１１】
本出願において用いられる「回路（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）」という用語は、以下のすべてを示す。
（ａ）ハードウェアのみの回路実施（アナログおよび／またはデジタル回路のみにおける実施など）、ならびに
（ｂ）回路およびソフトウェア（および／またはファームウェア）の組み合わせ、たとえば（適用可能なとおり）：（ｉ）プロセッサ（単数または複数）の組み合わせ、または（ｉｉ）プロセッサ（単数または複数）／ソフトウェアの複数部分（たとえば携帯電話またはサーバなどの装置にさまざまな機能を行わせるためにともに働くデジタル信号プロセッサ（単数または複数）、ソフトウェア、およびメモリ（単数または複数）を含む）など、ならびに
（ｃ）たとえソフトウェアまたはファームウェアが物理的に存在していなくても、動作のためにソフトウェアまたはファームウェアを必要とする、たとえばマイクロプロセッサ（単数または複数）またはマイクロプロセッサ（単数または複数）の一部などの回路（ｃｉｒｃｕｉｔｓ）。
【０２１２】
この「回路」の定義は、あらゆる請求項を含む本出願におけるこの用語のすべての使用に適用される。さらなる例として、本出願において用いられる「回路」という用語は、単なるプロセッサ（または複数のプロセッサ）またはプロセッサの一部、ならびにそれ（またはそれら）に付随するソフトウェアおよび／またはファームウェアの実施をも包含する。「回路」という用語はさらに、たとえば特定の請求項の構成要素に適用可能であるときには、携帯電話に対するベースバンド集積回路もしくはアプリケーションプロセッサ集積回路、またはサーバ、セルラネットワークデバイス、もしくはその他のネットワークデバイスにおける類似の集積回路も包含する。
【０２１３】
本明細書において用いられる「モジュール」とは、最終製造者またはユーザによって追加される特定の部品／構成要素を除くユニットまたは装置を示す。
【０２１４】
図６および図１１に示されるブロックは、それらのブロックに対して必要な順序または好ましい順序が存在することを必ずしも意味するものではなく、ブロックの順序および配置は変更されてもよい。さらに、いくつかのブロックを省略することも可能であり得る。
【０２１５】
先行する段落においては、さまざまな実施例を参照しながら本開示の実施形態を説明したが、当然のことながら、請求される本開示の範囲から逸脱することなく、提供された実施例に修正が加えられ得る。
【０２１６】
先行する記載において説明された特徴は、明示的に記載された組み合わせ以外の組み合わせで用いられてもよい。
【０２１７】
特定の特徴を参照しながら機能を説明したが、それらの機能は、説明されたかまたは説明されていない他の特徴によって実行可能であってもよい。
【０２１８】
特定の実施形態を参照しながら特徴を説明したが、それらの特徴は、説明されたかまたは説明されていない他の実施形態にも存在してもよい。
【０２１９】
前述の明細書においては、特に重要であると考えられる本開示の特徴に注目を集めるよう努力しているが、出願人は、そこに特定の強調がなされたか否かにかかわらず、前述において言及されるか、および／または図面に示されたあらゆる特許可能な特徴もしくは特徴の組み合わせに関して保護を請求することが理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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