(57)【要約】      （修正有）【課題】押圧感知及び／又はタッチ感知を行うためのタッチセンサ式制御デバイスを提供する。【解決手段】ユーザの指３９がカバーレンズ３５に触れて押下すると、押圧によりスペーサ３２が変形して、第１電極構造３３３と導電部材３１０との間の距離が小さくなる。この距離変化に応じて、第１電極構造３３３及びソケット３１の導電部材３１０と電気的に接続された制御チップは、第１電極構造３３３と導電部材３１０との間の容量変化を測定する。このとき、導電部材３１０は、接地電極構造又は制御チップによる刺激電極構造に設定される。このようにして、押下に応じた第１制御信号が生成される。一方、覆い被さった第３電極構造３３５のシールド効果により、指３９と第１電極構造３３３との間では実質的に容量結合は起こらない。【選択図】図３
2017215953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押圧感知及び／又はタッチ感知を行うための制御チップにより制御されるタッチセンサ式制御デバイスであって、
カバーと、
前記カバーの一側に設けられ、前記カバーとは反対側に配置された第１表面及び前記カバーに面する第２表面を有する回路基板と、
前記回路基板の第１表面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第１電極と、
導体を有するソケットと、
前記ソケットと前記回路基板の第１表面との間に配置され、前記第１電極と前記導体との間の距離が変化するように変形可能なスペーサと、を備え、
前記第１電極と前記ソケットの導体との間の容量変化は、前記カバー上への押圧操作に起因する前記第１電極と前記導体との間の距離変化に相関していることを特徴とするタッチセンサ式制御デバイス。
【請求項２】
前記回路基板の第２表面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第２電極と、
前記回路基板の第１表面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第３電極と、を更に備え、
前記第２電極は、前記第３電極と容量結合され、前記第２電極と前記第３電極との間の容量変化は、前記カバーの上又は上方でのタッチ操作と相関し、
前記第３電極は、更に前記回路基板の第２表面にも配置され前記制御チップと電気的に接続され、前記第１電極を容量干渉からシールドするために前記回路基板の第１表面上で前記第１電極を覆っていることを特徴とする請求項１に記載のタッチセンサ式制御デバイス。
【請求項３】
前記回路基板の第２表面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第２電極を更に備え、前記第２電極の容量変化は、前記カバーの上又は上方でのタッチ操作に応じて前記制御チップにより測定されることを特徴とする請求項１に記載のタッチセンサ式制御デバイス。
【請求項４】
カバーと、
制御チップと、
前記カバーの一側に設けられ、前記カバーとは反対側に配置された第１表面及び前記カバーに面する第２表面を有する回路基板と、
前記回路基板の第１表面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第１電極と、
導体を有するソケットと、
前記ソケットと前記回路基板の第１表面との間に配置され、前記第１電極と前記導体との間の距離が変化するように変形可能なスペーサと、を備え、
前記制御チップは、第１期間において前記第１電極と前記ソケットの導体との間の容量変化に応じて第１制御信号を生成し、この容量変化は、前記カバー上への押圧操作に応じた前記第１電極と前記導体との間の距離変化に相関していることを特徴とするタッチセンサ式制御デバイス。
【請求項５】
前記回路基板の第２表面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第２電極と、
前記回路基板の第１表面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第３電極と、を更に備え、
前記制御チップは、第２期間において前記第２電極と前記第３電極との間の容量変化に応じて第２制御信号を生成し、この容量変化は、前記カバーの上又は上方でのタッチ感知操作に応じた前記第２電極と前記第３電極との間の距離変化に相関し、
前記第３電極は、更に前記回路基板の第２表面にも配置され前記制御チップと電気的に接続され、前記第１電極を押圧感知操作における容量干渉からシールドするために前記回路基板の第１表面上で前記第１電極を覆っていることを特徴とする請求項４に記載のタッチセンサ式制御デバイス。
【請求項６】
前記回路基板の第２表面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第２電極を更に備え、前記制御チップは、第２期間において前記第２電極の容量変化に応じて第２制御信号を生成し、この容量変化は、前記カバーの上又は上方でのタッチ操作に応じて起こることを特徴とする請求項４に記載のタッチセンサ式制御デバイス。
【請求項７】
前記制御チップは、前記第１電極が接地電極として機能するように、前記第２期間において前記第１電極に一定レベルの電圧を印加することを特徴とする請求項６に記載のタッチセンサ式制御デバイス。
【請求項８】
押圧感知及び／又はタッチ感知を行うための制御チップにより制御されるタッチセンサ式制御デバイスであって、
カバーと、
前記カバーの一側に設けられ、上部及び下部を持つように折り曲げられたフレキシブル回路基板と、
前記上部に面する前記下部の内面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第１電極と、
前記下部に面する前記上部の内面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第２電極と、
前記フレキシブル回路基板の第１電極と第２電極との間に可変ギャップを形成するために、前記上部と前記下部との間に配置されたスペーサと、を備え、
前記第１電極と前記第２電極との間の距離は、押圧操作に応じて変化し、この距離変化は、前記第１電極と前記第２電極との間の容量変化に相関していることを特徴とするタッチセンサ式制御デバイス。
【請求項９】
前記上部に面する前記下部の内面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第３電極と、
前記上部とは反対側に位置する前記下部の外面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第４電極と、を更に備え、
前記第３電極は、前記第４電極と容量結合され、前記第３電極と前記第４電極との間の容量変化は、前記カバーの上又は上方でのタッチ操作に応じて前記制御チップにより測定されることを特徴とする請求項８に記載のタッチセンサ式制御デバイス。
【請求項１０】
カバーと、
制御チップと、
前記カバーの一側に設けられ、上部及び下部を持つように折り曲げられたフレキシブル回路基板と、
前記上部とは反対側に位置する前記下部の外面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第１電極と、
前記下部とは反対側に位置する前記上部の外面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第２電極と、
前記フレキシブル回路基板の上部と下部との間に可変ギャップを形成するために、前記上部と前記下部との間に配置されたスペーサと、を備え、
前記制御チップは、第１期間において前記第１電極と前記第２電極との間の容量変化に応じて第１制御信号を生成し、この容量変化は、前記カバー上への押圧操作に応じた前記第１電極と前記第２電極との間の距離変化に相関していることを特徴とするタッチセンサ式制御デバイス。
【請求項１１】
前記制御チップは、第２期間において前記第２電極の容量変化に応じて第２制御信号を生成し、この容量変化は、前記カバーの上又は上方でのタッチ操作に応じて起こることを特徴とする請求項１０に記載のタッチセンサ式制御デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチセンサ式制御デバイス、特に、スマートフォンに用いるためのタッチセンサ式制御デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、スマートフォン１の外観を模式的に示している。一般的に、スマートフォン１は、タッチスクリーン１０と、タッチスクリーン１０の上又は近傍に配置されたホームキー１１と、を備える。いくつかの小さなスマートフォンでは、ホームキー１１は、物理的に押下可能な機械的プッシュボタンであり、そのため、摩擦や湿度によるダメージを受け得る。ホームキー１１は、その他のスマートフォンでは、ユーザのタッチに応じて動作される仮想キーにより実現され得る。仮想タッチキーは、摩擦や湿度の問題を受けない。しかしながら、そのような仮想ホームキー上でのタッチ操作を知覚するのはユーザにとって一般的には難しく、タッチ操作の識別に不利である。また、キーを押圧している間にフィードバックが無いことは、一般的な使用習慣から逸脱している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、本発明は、スマートフォンにおいて押圧している間に押圧感をフィードバックするタッチセンサ式プッシュボタンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様は、押圧感知及び／又はタッチ感知を行うために制御チップにより制御されるタッチセンサ式制御デバイスに関する。このタッチセンサ式制御デバイスは、カバーと、前記カバーの一側に設けられ前記カバーとは反対側に配置された第１表面及び前記カバーに面する第２表面を有する回路基板と、前記回路基板の第１表面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第１電極と、導体を有するソケットと、前記ソケットと前記回路基板の第１表面との間に配置され前記第１電極と前記導体との間の距離が変化するように変形可能なスペーサと、を備え、前記第１電極と前記ソケットの導体との間の容量変化は、前記カバー上への押圧操作に起因する前記第１電極と前記導体との間の距離変化に相関している。
【０００５】
実施形態において、前記タッチセンサ式制御デバイスは、前記回路基板の第２表面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第２電極と、前記回路基板の第１表面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第３電極と、を更に備え、前記第２電極は、前記第３電極と容量結合され、前記第２電極と前記第３電極との間の容量変化は、前記カバーの上又は上方でのタッチ操作と相関している。
【０００６】
本発明は、更に、カバーと、制御チップと、前記カバーの一側に設けられ前記カバーとは反対側に配置された第１表面及び前記カバーに面する第２表面を有する回路基板と、前記回路基板の第１表面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第１電極と、導体を有するソケットと、前記ソケットと前記回路基板の第１表面との間に配置され前記第１電極と前記導体との間の距離が変化するように変形可能なスペーサと、を備えたタッチセンサ式制御デバイスを提供する。前記制御チップは、第１期間において前記第１電極と前記ソケットの導体との間の容量変化に応じて第１制御信号を生成し、この容量変化は、前記カバー上への押圧操作に応じた前記第１電極と前記導体との間の距離変化に相関している。
【０００７】
実施形態において、前記タッチセンサ式制御デバイスは、前記回路基板の第２表面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第２電極と、前記回路基板の第１表面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第３電極と、を更に備え、前記制御チップは、第２期間において前記第２電極と前記第３電極との間の容量変化に応じて第２制御信号を生成し、この容量変化は、前記カバーの上又は上方でのタッチ感知操作に応じた前記第２電極と前記第３電極との間の距離変化に相関している。
【０００８】
他の態様において、本発明は、押圧感知及び／又はタッチ感知を行うための制御チップにより制御され、カバーと、前記カバーの一側に設けられ上部及び下部を持つように折り曲げられたフレキシブル回路基板と、前記上部に面する前記下部の内面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第１電極と、前記下部に面する前記上部の内面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第２電極と、前記フレキシブル回路基板の前記第１電極と前記第２電極との間に可変ギャップを形成するために前記上部と前記下部との間に配置されたスペーサと、を備え、前記第１電極と前記第２電極との間の距離は、押圧操作に応じて変化し、この距離変化は、前記第１電極と前記第２電極との間の容量変化に相関しているタッチセンサ式制御デバイスを提供する。
【０００９】
実施形態において、前記タッチセンサ式制御デバイスは、前記上部に面する前記下部の内面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第３電極と、前記上部とは反対側に位置する前記下部の外面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第４電極と、を更に備え、前記第３電極は、前記第４電極と容量結合され、前記第３電極と前記第４電極との間の容量変化は、前記カバーの上又は上方でのタッチ操作に応じて前記制御チップにより測定される。
【００１０】
別の態様において、本発明は、カバーと、制御チップと、前記カバーの一側に設けられ上部及び下部を持つように折り曲げられたフレキシブル回路基板と、前記上部とは反対側に位置する前記下部の外面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第１電極と、前記下部とは反対側に位置する前記上部の外面に配置され前記制御チップと電気的に接続された第２電極と、前記フレキシブル回路基板の前記上部と前記下部との間に可変ギャップを形成するために前記上部と前記下部との間に配置されたスペーサと、を備え、前記制御チップは、第１期間において前記第１電極と前記第２電極との間の容量変化に応じて第１制御信号を生成し、この容量変化は、前記カバー上への押圧操作に応じた前記第１電極と前記第２電極との間の距離変化に相関しているタッチセンサ式制御デバイスを提供する。
【００１１】
実施形態において、前記制御チップは、第２期間において前記第２電極の容量変化に応じて第２制御信号を生成し、この容量変化は、前記カバーの上又は上方でのタッチ操作に応じて起こる。
【００１２】
本発明は、以下の詳細な記載及び添付の図を参照することで、当業者にはすぐに明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一般的なスマートフォンの外観を示す模式図。
【００１４】
【図２】本発明に係るタッチセンサ式制御デバイスのスマートフォンへの適用を示す模式図。
【００１５】
【図３】本発明の実施形態に係るタッチセンサ式制御デバイスを示す模式断面図。
【００１６】
【図４】本発明の他の実施形態に係るタッチセンサ式制御デバイスを示す模式断面図。
【００１７】
【図５】本発明の別の実施形態に係るタッチセンサ式制御デバイスを示す模式断面図。
【００１８】
【図６Ａ】図５に示したタッチセンサ式制御デバイスに用いられるフレキシブル回路基板のレイアウトを例示する模式図。
【００１９】
【図６Ｂ】図６Ａに示したフレキシブル回路基板を折り畳み構造としたものを示す模式図。
【００２０】
【図７】本発明の更に別の実施形態に係るタッチセンサ式制御デバイスを示す模式断面図。
【００２１】
【図８】本発明の更に別の実施形態に係るタッチセンサ式制御デバイスを示す模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、以下の実施形態を参照してより具体的に記載される。本発明の好ましい実施形態に関する以下の記載は、図示及び記載のためだけに提示されるものであることに留意すべきである。また、開示形態そのもので網羅されるものでも限定されるものでもない。
【００２３】
図２には、本発明に係るタッチセンサ式ホームキーを備えたスマートフォンが模式的に示されている。スマートフォン２のタッチセンサ式ホームキー２２は、ハウジング２０の表面、すなわち、タッチスクリーンが設けられた上面に配置されている。ハウジング２０は、電力及び／又はデータ転送のために電源又は外部デバイスとの電気的接続のため、カバーの無いソケット２１（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ソケット）を有している。タッチセンサ式制御がソケット２１の既存要素を利用して行われるように、タッチセンサ式ホームキー２２は、ソケット２１の近傍に配置されることが好ましい。
【００２４】
図３は、ホームキー２２を構成している本発明の実施形態に係るタッチセンサ式制御デバイスを模式的に示している。タッチセンサ式制御デバイスは、カバー構造、回路基板、ソケット及びスペーサを有する。ソケット３１は、図２に示したソケット２１と同様に構成され得る。ソケット３１は、メイン基板３０上にマウントされ、導電部材３１０を有する。スペーサ３２は、ソケット３１の上又は上方に設けられ、回路基板３３に隣接するように配置されている。スペーサ３２は、弾性且つ変形可能な材料により形成されている。回路基板３３は、回路基板３３の第１表面３３１上に形成された第１電極構造３３３と、回路基板３３の第２表面３３２上に形成された第２電極構造３３４と、を有する。回路基板３３は、更に、回路基板３３の第１表面３３１及び／又は第２表面３３２上に形成され、第２表面３３２から第１表面３３１に向かう方向から見たときに第１電極構造３３３は覆うが第２電極構造３３４は覆わない第３電極構造３３５を有する。第１電極構造３３３は押圧感知電極構造として機能し、第２電極構造３３４はタッチ感知電極構造として機能し、第３電極構造３３５は接地電極構造として機能する。例えば、スペーサ３２は、図３に示すように、導電部材３１０と第１電極構造３３３との間で、これら導電部材３１０及び第１電極構造３３３に接触して配置される。更に、カバーは、回路基板３３を覆うカバーレンズ３５と、随意に、発光ダイオード３６が設けられた場合に光をガイド及び均一化するための光ガイドプレート３４と、を有する。
【００２５】
ユーザの指３９がカバーレンズ３５に触れて押下すると、押圧によりスペーサ３２が変形して、第１電極構造３３３と導電部材３１０との間の距離が小さくなる。この距離変化に応じて、第１電極構造３３３及びソケット３１の導電部材３１０と電気的に接続された制御チップ（不図示）は、第１電極構造３３３と導電部材３１０との間の容量変化を測定する。このとき、導電部材３１０は、接地電極構造又は制御チップによる刺激電極構造に設定される。このようにして、押下に応じた第１制御信号が生成される。一方、覆い被さった第３電極構造３３５のシールド効果により、指３９と第１電極構造３３３との間では実質的に容量結合は起こらない。言い換えれば、カバーレンズ３５の上又は上方における指３９のスライドは、指押圧に起因する容量変化に干渉せず、第１制御信号は、指押圧操作を確実に反映する。対照的に、ユーザがカバーレンズ３５を押圧せずにただ触れただけの場合には、スペーサ３２は変形せず、第１電極構造３３３と導電部材３１０との間の距離は変化しない。そのため、制御チップは、いかなる容量変化も感知しない。
【００２６】
押圧操作に加えて、ユーザの指によるスライド操作又はジェスチャも、カバーレンズ３５の上又は上方で行われ得る。第２電極構造３３４は、第３電極構造３３５によりシールドされていないので、指３９によるスライド操作又はジェスチャは、第２電極構造３３４への指３９の容量結合により感知され得る。そして、制御チップは、第２電極構造３３４の特定部位と指３９との間での容量変化に応じたスライド操作又はジェスチャに対応する第２制御信号を生成する。本実施形態では、第１表面３３１から第２表面３３２に向かう方向から見たときに第２電極構造３３４を覆うようにして、一部の第３電極構造３３５が第１表面３３１上に形成されているので、反対側での意識しない操作から第２電極構造３３４をシールドすることができる。第１表面３３１及び第２表面３３２上に配置された第３電極構造３３５のすべての部分は、制御チップと電気的に接続されている。制御チップは、第３電極構造３３５が接地電極又は刺激電極として機能するように、第３電極構造３３５に対してゼロ電圧（すなわち、接地電圧）又は定電圧（例えば、数ボルト）を印加する。定電圧で駆動される刺激電極は、対応する電極構造の感度を増強し得る。「制御デバイス」と題され本発明と同じ出願人による台湾特許公報Ｎｏ．２０１６０２８６２及びそれに対応する中国特許出願Ｎｏ．ＣＮ１０４７７７９２９Ａが、関連技術を実現するのに参照され得る。
【００２７】
図４は、ホームキー２２を構成している本発明に係るタッチセンサ式制御デバイスの他の実施形態を模式的に示している。タッチセンサ式制御デバイスは、カバー構造、回路基板、ソケット及びスペーサを有する。ソケット３１は、図２に示したソケット２１と同様に構成され得る。ソケット３１は、メイン基板３０上にマウントされ、埋設された導電部材３１０を有する。スペーサ３２は、ソケット３１の上又は上方に設けられ、回路基板３３に隣接するように配置されている。スペーサ３２は、弾性且つ変形可能な材料により形成されている。回路基板３３は、回路基板３３の第１表面３３１上に形成された第１電極構造４３３と、回路基板３３の第２表面３３２上に形成された第２電極構造４３４と、を有する。第２電極構造４３４は、第２表面３３２から第１表面３３１に向かう方向から見たときに、第１電極構造４３３を覆っている。第１電極構造４３３及び第２電極構造４３４は、時分割様式で押圧感知電極、タッチ感知電極及び接地電極として代わる代わる機能する。上述した実施形態と同様に、発光ダイオード３６及び光ガイドプレート３４が均一な照射のために設けられ、カバーレンズ３５が保護のために設けられている。
【００２８】
第１期間において、押圧感知モードが実行される。ユーザの指３９がカバーレンズ３５に触れて押下すると、押圧によりスペーサ３２が変形して、第１電極構造４３３と導電部材３１０との間の距離が小さくなる。この距離変化に応じて、第１電極構造４３３及びソケット３１の導電部材３１０と電気的に接続された制御チップ（不図示）は、第１電極構造４３３と導電部材３１０との間の容量変化を測定する。このとき、導電部材３１０は、接地電極構造又は制御チップによる刺激電極構造に設定される。このようにして、押下に応じた第１制御信号が生成される。第１期間において、第２電極構造４３４は、制御チップと電気的に接続される。制御チップは、第２電極構造４３４が接地電極として機能するように、第２電極構造４３４に対してゼロ電圧を印加する。覆い被さった第２電極構造４３４のシールド効果により、指３９と第１電極構造４３３との間では実質的に容量結合は起こらない。言い換えれば、カバーレンズ３５の上又は上方における指３９のスライドは、指押圧に起因する容量変化に干渉せず、第１制御信号は、指押圧操作を確実に反映する。対照的に、ユーザがカバーレンズ３５を押圧せずにただ触れただけの場合には、スペーサ３２は変形せず、第１電極構造４３３と導電部材３１０との間の距離は変化しない。そのため、制御チップは、いかなる容量変化も感知しない。
【００２９】
第２期間において、制御チップは、第２電極構造４３４がタッチ感知モードを実行するように動作させる。タッチ感知モードでは、カバーレンズ３５の上又は上方でのユーザの指３９によるスライド操作又はジェスチャが検知される。指３９によるスライド操作又はジェスチャは、第２電極構造４３４に対する指３９の容量結合により検知される。制御チップは、その後、第２電極構造４３４の特定部位と指３９との間での容量変化に応じたスライド操作又はジェスチャに対応する第２制御信号を生成する。第２期間において、第１電極構造４３３は、制御チップにより接地電極に設定される。制御チップは、第１電極構造４３３に対してゼロ電圧（すなわち、接地電圧）又は定電圧（例えば、数ボルト）を印加する。定電圧で駆動される刺激電極は、対応する電極構造の感度を増強し得る。「制御デバイス」と題され本発明と同じ出願人による台湾特許公報Ｎｏ．２０１６０２８６２が、関連技術を実現するのに参照され得る。本実施形態では、第１期間と第２期間とは、順番に入力される。言い換えれば、押圧感知及びタッチ感知機能は、互いに時分割様式で実行される。本実施形態におけるタッチセンサ式制御デバイスの構造は、図３に示したタッチセンサ式制御デバイスの構造に比べて単純である。それにもかかわらず、時分割タッチセンサ式制御法は、図３に示したタッチセンサ式制御デバイスの実施形態にも適用することができる。
【００３０】
図５は、ホームキー２２を構成している本発明に係るタッチセンサ式制御デバイスの別の実施形態を示している。この実施形態において、タッチセンサ式制御デバイスは、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）５３を備えている。電極構造は、ＦＰＣ５３の第１表面５３１及び第２表面５３２上に形成されている。パターン定義及びマイクロリソグラフエッチング過程により第１電極構造５３３、第２電極構造５３４、第３電極構造５３５及び第４電極構造５３６が形成され、これら電極構造は、種々の実施形態において押圧感知、タッチ感知及び接地電極として機能する。ＦＰＣ５３は、上部及び下部を持つように折り曲げられ、ＦＰＣ５３の上部と下部との間のスペースにスペーサ５２が設けられている。スペーサ５２は、弾性材料により構成され得る。或いは、スペーサ５２は、ＦＰＣ５３の上部と下部との間のギャップ５２０から成る単なるスペースであってもよい。例えば、第１電極構造５３３は、定電圧（例えば、ゼロ電圧又は一定レベル電圧）が印加された接地電極である。第２電極構造５３４は、タッチ感知電極として機能する。第１電極構造５３３に対して第２電極構造５３４をカップリングすることで、第２電極構造５３４は、カバーレンズ３５の上又は上方での指３９によるスライド操作又はジェスチャを感知するのに用いられ得る。上述した定電圧は、外部制御チップ（不図示）により供給される。
【００３１】
第３電極構造５３５及び第４電極構造５３６は、それぞれ押圧感知電極及び接地電極として機能する。ユーザの指３９が第３電極構造５３５及び第４電極構造５３６上でカバーレンズ３５に触れて押圧した場合、カバーレンズ３５は、第４電極構造５３６が第３電極構造５３５の方に押されるようにして指３９により押圧される。第３電極構造５３５と第４電極構造５３６との間の距離の減少に伴い、これら電極間の容量も同様に変化する。第３電極構造５３５及び第４電極構造５３６と電気的に接続された制御チップは、第４電極構造５３６を接地電極として容量変化を感知することで、押圧操作を示す第１制御信号を生成する。一方、ユーザがカバーレンズ３５に触れるだけで押圧しない場合には、スペーサ３２は変形せず、第３電極構造５３５と第４電極構造５３６との間の距離は変形しない。そのため、制御チップは、いかなる容量変化も感知しない。
【００３２】
押圧操作に加えて、ユーザの指３９によるスライド操作又はジェスチャも、カバーレンズ３５の上又は上方で行われ得る。第２電極構造５３４はいかなる導電材料にもシールドされていないので、指３９によるスライド操作又はジェスチャは、第２電極構造５３４に対する指３９の容量結合により感知され得る。このとき、制御チップは、第２電極構造５３４の特定部位と指３９との間での容量変化に応じたスライド操作又はジェスチャに対応する第２制御信号を生成する。本実施形態では、第１表面５３１から第２表面５３２に向かう方向から見たときに、第１電極構造５３３が第２電極構造５３４を覆うように第１表面５３１上に形成されているので、反対側での意識しない操作から第２電極構造５３４をシールドすることができる。第１電極構造５３３及び第４電極構造５３６は、共にゼロ電圧（すなわち、接地電圧）又は定電圧（例えば、数ボルト）を受けるように制御チップ（不図示）と電気的に接続されている。定電圧で駆動される刺激電極は、対応する電極構造の感度を増強し得る。「制御デバイス」と題され本発明と同じ出願人による台湾特許公報Ｎｏ．２０１６０２８６２が、関連技術を実現するのに参照され得る。発光ダイオード５６からの光が穴５７を通るようガイドするのに光ガイドプレート５４が用いられるので、ユーザは、ホームキー及び他のキーを明確に視認することができる。光ガイドプレート５４及び発光ダイオード５６は、回路基板５８上に形成されている。ＦＰＣ５３は、フレーム５９の内部に配置され得る。フレーム５９は、カバーレンズ３５を支持するためにカバーレンズ３５下端部の下側に配置される。制御チップは、ＦＰＣ５３上に直接にマウントされるか、回路基板５８上にマウントされ得る。
【００３３】
図６Ａは、図５に示したＦＰＣ５３における第２電極構造５３４、第３電極構造５３５及び第４電極構造５３６の例示レイアウトを模式的に示している。図６ＡのＦＰＣを線６０に沿って折り曲げると、図６Ｂに示す形状が得られる。
【００３４】
図７は、ホームキー２２を構成している本発明に係るタッチセンサ式制御デバイスの更に別の実施形態を模式的に示している。本実施形態におけるタッチセンサ式制御デバイスは、ＦＰＣ５３の第１表面５３１が基板６０上に設けられていることを除いて図５に示したものと似ている。基板６０は、固い基板、例えば、グラスファイバーエポキシ基板ＦＲ４である。フレーム５９に基板６０を固定することにより、ＦＰＣ５３は、基板６０、フレーム５９及びカバーレンズ３５の間に位置することになる。このようにして折り曲げられたＦＰＣ５３は、スペーサ５２が無くてもギャップ５２０を有してカバーレンズ３５に対して本質的に保持される。このような構造は、フレーム５９を取り外してＦＰＣ５３を調整又は置換可能とすることで維持され得る。
【００３５】
更に、図８に示す実施形態では、メイン基板７０が、第１電極構造７３３及び第２電極構造７３４が形成されたＦＰＣ７３を有する。第１電極構造７３３及び第２電極構造７３４は、時分割様式で押圧感知電極、タッチ感知電極及び接地電極として代わる代わる機能する。第２電極構造７３４は、ＦＰＣ７３の曲面に沿うようにして光ガイドプレート７４の表面上に取り付けられている。光ガイドプレート７４が省略される場合には、ＦＰＣ７３の曲面部分が、カバーレンズ７５の表面に取り付けられる。光ガイドプレート７４は、均一な光源を与えるために発光ダイオードからの光をガイドするのに用いられる。
【００３６】
ユーザの指７９がカバーレンズ７５に触れて押圧する場合、この押圧に従って、弾性材料により形成されるスペーサ７２が変形する。スペーサ７２が固い材料により形成されている場合には、カバーレンズ７５が変形可能である必要がある。スペーサ７２又はカバーレンズ７５のいずれか一方の変形により、第１電極構造７３３と第２電極構造７３４との間の距離が変化する。この距離変化に応じて、第１電極構造７３３及び第２電極構造７３４と電気的に接続された制御チップ７は、第１電極構造７３３と第２電極構造７３４との間の容量変化を測定する。このようにして、押圧に対して第１制御信号が生成される。別の期間では、第２電極構造７３４がいかなる導電部材によっても指７９からシールドされていないので、ユーザの指７９によりスライド操作又はジェスチャがカバーレンズ３５の上又は上方で行われ得る。指７９によるスライド操作又はジェスチャは、第２電極構造７３４に対する指７９の容量結合により感知され得る。そして、制御チップは、第２電極構造７３４の特定部位と指７９との間での容量変化に応じたスライド操作又はジェスチャに対応する第２制御信号を生成する。
【００３７】
本発明は、スマートフォンのプッシュボタンに使用可能なタッチセンサ式制御デバイスを提供することが上記記述から理解できるであろう。本発明に係るタッチセンサ式制御デバイスは、例えば、ＵＳＢソケットのようなスマートフォンの既存要素の利用又はシンプルデザインにより、押圧している間に押圧感をフィードバックし得る。
【図１】
2017215953.tif 000003
【図２】
2017215953.tif 000004
【図３】
2017215953.tif 000005
【図４】
2017215953.tif 000006
【図５】
2017215953.tif 000007
【図６Ａ】
2017215953.tif 000008
【図６Ｂ】
2017215953.tif 000009
【図７】
2017215953.tif 000010
【図８】
2017215953.tif 000011
【外国語明細書】
2017215953000001.pdf