(57)【要約】可撓性材料またはＰＣＢを使用するボタン省略タッチ・センサを設けるためのシステムおよび方法。可撓性材料は、タッチ・センサに一体であるか、または製造後に追加される。可撓性材料は、タッチ・センサの一体蝶番メカニズムとして機能し、ＮＦＣアンテナの近場通信と干渉しない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ・センサによるスイッチの作動を可能にするために、前記タッチ・センサ上に少なくとも１つの一体蝶番タブを設ける方法であって、
１）可撓性材料上にタッチ・センサを設けるステップであって、前記タッチ・センサが、固定端辺と移動端辺とを有し、前記可撓性材料が、前記固定端辺に隣接して配置された少なくとも１つの一体蝶番を含む、ステップと、
２）前記移動端辺に近接して前記タッチ・センサの下にスイッチを配置するステップであって、前記タッチ・センサ上において押下すると、前記スイッチを作動させるために、前記少なくとも１つの一体蝶番において前記タッチ・センサを枢動させ、前記移動端辺において移動させる、ステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、更に、２つの一体蝶番を使用するステップを含み、前記２つの一体蝶番が、前記タッチ・センサの対向する端辺上において、前記固定端辺に隣接して配置され、前記タッチ・センサと実質的に同一平面にあり、前記固定端辺と平行にかつ前記タッチ・センサから離れるように延びる、方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、更に、前記少なくとも１つの一体蝶番を前記固定端辺に取り付け、前記固定端辺に対して垂直であるが前記タッチ・センサと実質的に同一平面とするステップを含む、方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、更に、少なくとも１つの停止タブを設けるステップを含み、前記少なくとも１つの停止タブが、前記タッチ・センサの移動端辺に結合され、前記タッチ・センサと実質的に同一平面に配置され、前記タッチ・センサから離れるように延びる、方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、前記可撓性材料が、更に、無線周波数アンテナの動作と実質的に干渉しない材料を含む、方法。
【請求項６】
タッチ・センサによるスイッチの作動を可能にするために、前記タッチ・センサ上に少なくとも１つの一体蝶番タブを設ける方法であって、
１）少なくとも１つの一体蝶番が作られていないタッチ・センサを用意するステップと、
２）可撓性材料上に少なくとも１つの一体蝶番を設けるステップであって、前記可撓性材料が、固定端辺に近接して少なくとも１つの一体蝶番を含む、ステップと、
３）前記少なくとも１つの蝶番が、前記タッチ・センサの固定端辺において前記タッチ・センサに蝶番機能を設けることを可能にするために、前記少なくとも１つの一体蝶番を有する前記可撓性材料を前記タッチ・センサに結合するステップと、
４）前記タッチ・センサの下において、移動端辺に近接してスイッチを配置するステップであって、前記タッチ・センサを押下すると、前記タッチ・センサを前記固定端辺において枢動させ、前記移動端辺において移動させて前記スイッチを作動させる、ステップと、
を含む、方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法において、更に、２つの一体蝶番から前記少なくとも１つの一体蝶番を作るステップを含み、前記２つの一体蝶番が互いに対向して配置され、前記固定端辺に隣接して配置され、前記固定端辺と平行にかつ前記タッチ・センサから離れるように延びる、方法。
【請求項８】
請求項６記載の方法において、更に、前記少なくとも１つの一体蝶番を前記固定端辺に対して垂直に取り付けるステップを含み、前記少なくとも１つの一体蝶番が前記タッチ・センサから離れるように延びる、方法。
【請求項９】
請求項６記載の方法において、更に、少なくとも１つの停止タブを設けるステップを含み、前記少なくとも１つの停止タブが、前記タッチ・センサの前記移動端辺に結合され、前記タッチ・センサから離れるように延びる、方法。
【請求項１０】
請求項６記載の方法において、前記可撓性材料が、更に、無線周波数アンテナの動作と実質的に干渉しない材料を含む、方法。
【請求項１１】
タッチ・センサによるスイッチの作動を可能にするために前記タッチ・センサ上に少なくとも１つの一体蝶番タブを設けるシステムであって、
可撓性材料上にあるタッチ・センサであって、前記可撓性材料が、固定端辺に近接する少なくとも１つの一体蝶番を含む、タッチ・センサと、
前記タッチ・センサの下において移動端辺に近接するスイッチであって、前記タッチ・センサ上で押下すると、前記タッチ・センサを前記固定端辺において枢動させ、前記移動端辺において移動させて、前記スイッチを作動させる、スイッチと、
を含む、システム。
【請求項１２】
請求項１１記載のシステムにおいて、更に、２つの一体蝶番を含み、前記２つの一体蝶番が、前記２つの一体蝶番が互いに対向して配置され、前記固定端辺に隣接して配置され、前記固定端辺と平行にかつ前記タッチ・センサから離れるように延びる、システム。
【請求項１３】
請求項１１記載のシステムにおいて、更に、前記固定端辺に対して垂直に取り付けられ、前記タッチ・センサから離れるように延びる少なくとも１つの一体蝶番を含む、システム。
【請求項１４】
請求項１１記載のシステムにおいて、更に、少なくとも１つの停止タブを含み、前記少なくとも１つの停止タブが、前記タッチ・センサの移動端辺に結合され、前記タッチ・センサから離れるように延びる、システム。
【請求項１５】
請求項１１記載の方法において、前記可撓性材料が、更に、無線周波数アンテナの動作と実質的に干渉しない材料を含む、方法。
【請求項１６】
タッチ・セッサによるスイッチの作動を可能にするために、前記タッチ・センサ上に少なくとも１つの一体蝶番タブを設けるシステムであって、
少なくとも１つの一体蝶番が作られていないタッチ・センサと、
可撓性材料上にある少なくとも１つの一体蝶番であって、前記可撓性材料が、固定端辺に近接して少なくとも１つの一体蝶番を含む、少なくとも１つの一体蝶番と、
前記タッチ・センサの下において移動端辺に近接するスイッチであって、前記タッチ・センサ上において押下すると、前記タッチ・センサを前記固定端辺において枢動させ、前記移動端辺において移動させて、前記スイッチを作動させる、スイッチと、
を含む、システム。
【請求項１７】
請求項１６記載のシステムにおいて、更に、２つの一体蝶番を含み、前記２つの一体蝶番が互いに対向して配置され、前記固定端辺に隣接して配置され、前記固定端辺と平行にかつ前記タッチ・センサから離れるように延びる、システム。
【請求項１８】
請求項１６記載のシステムにおいて、更に、前記固定端辺に対して垂直に取り付けられ、前記タッチ・センサから離れるように延びる少なくとも１つの一体蝶番を含む、システム。
【請求項１９】
請求項１６記載のシステムにおいて、更に、少なくとも１つの停止タブを含み、前記少なくとも１つの停止タブが、前記タッチ・センサの移動端辺に結合され、前記タッチ・センサから離れるように延びる、システム。
【請求項２０】
請求項１６記載のシステムにおいて、前記可撓性材料が、更に、無線周波数アンテナの動作と実質的に干渉しない材料を含む、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、タッチ・センサのボタン省略設計(button-less design)に関し、このタッチ・センサは、タッチ・センサの一部として一体化されたヒンジと、タッチ・センサの直下にありタッチ・センサ上でいずれの場所を押下することによってもアクティブ化される機械式スイッチとを内蔵する。
【背景技術】
【０００２】
容量感応タッチ・センサには様々な設計がある。いずれの容量感応タッチパッドであれ、どのように変更すれば本発明と共に動作可能になるかより良く理解するためには、基礎技術を調べることが有用である。
【０００３】
CIRQUE（登録商標）Corporation（サーク社）製のタッチパッドは、相互容量検知デバイスであり、一例を図１にブロック図として示す。このタッチパッド１０では、Ｘ（１２）およびＹ（１４）個の電極ならびに検知電極１６の格子が、タッチパッドのタッチ感応エリア１８を規定するために用いられる。通例、タッチパッド１０は約１６×１２電極、または空間に制約があるときには８×６電極の矩形格子である。これらＸ（１２）およびＹ（１４）（または行および列）電極には、１つの検知電極１６が織りまぜられる。全ての位置測定は検知電極１６を通じて行われる。
【０００４】
CIRQUE（登録商標）Corporation製のタッチパッド１０は、検知線１６上における電荷の不均衡を測定する。タッチパッド１０上またはその近傍に指示物体(pointing object)がない場合、タッチパッド回路２０は均衡状態にあり、検知線１６上には電荷の不均衡はない。指示物体がタッチ表面（タッチパッド１０の検知エリア１８）に接近またはタッチしたときの容量性結合のために、指示物体が不均衡を生ずると、電極１２、１４上に容量変化が生ずる。測定するのは容量変化であって、電極１２、１４上における絶対容量値ではない。タッチパッド１０は、検知ライン上において電荷均衡を再確立するため即ち再現するために、検知ライン１６に注入しなければならない電荷量を測定することによって、容量変化を判定する。
【０００５】
以上のシステムは、タッチパッド１０上またはその近傍にある指の位置を、以下のようにして判定するために利用される。この例では、行電極１２について説明し、列電極１４についても同様に繰り返される。行および列電極の測定から得られた値が、タッチパッド１０上またはその近傍にある指示物体の重心である交点を決定する。
【０００６】
第１ステップでは、Ｐ，Ｎ発生器２２からの第１信号によって第１組の行電極１２が駆動され、Ｐ，Ｎ発生器からの第２信号によって、異なるが隣接する第２組の行電極が駆動される。タッチパッド回路２０は、どの行電極が指示物体に最も近いかを示す相互容量測定デバイス２６を用いて、検知線１６からの値を得る。しかしながら、マイクロコントローラ２８の制御下にあるタッチパッド回路２０は、行電極のどちら側に指示物体が位置するか未だ判定することができず、タッチパッド回路２０は、指示物体が電極からどの位離れて位置するか判定することもできない。このため、このシステムは駆動される電極１２のグループを１電極だけずらす。言い換えると、グループの一方側に電極を追加し、グループの逆側にある電極はもはや駆動されない。次いで、新たなグループがＰ，Ｎ発生器２２によって駆動され、検知線１６の第２測定値が取り込まれる。
【０００７】
これら２つの測定値から、行電極のどちら側に指示物体が位置するのか、そしてどれ位離れて位置するのか判定することが可能になる。次いで、２つの測定された信号の振幅を比較する式を用いて、指示物体の位置判定を行う。
【０００８】
CIRQUE（登録商標）Corporation製タッチパッドの感度または分解能は、１６×１２格子の行および列電極が含意するよりも遥かに高い。分解能は、通例、１インチ当たり約９６０カウント以上である。正確な分解能は、コンポーネントの感度、同じ行および列上にある電極１２、１４間の間隔、そして本発明にとっては重要でないその他の要因によって決定される。以上のプロセスは、Ｐ，Ｎ発生器２４を用いて、Ｙ即ち列電極１４に対して繰り返される。
【０００９】
以上で説明したCIRQUE（登録商標）製タッチパッドは、ＸおよびＹ電極１２、１４の格子、ならびに別個の単独検知電極１６を使用するが、多重化を使用することによって、実際には検知電極もＸまたはＹ電極１２、１４にすることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
タッチパッドのようなタッチ・センサの直下に機械式スイッチを設ける際における技術的現状では、金属支持ブラケット、およびこの金属支持ブラケットに結合された金属蝶番メカニズムを有するタッチ・センサに頼る場合がある。これらの金属構造は、タッチ・センサ設計に含めるには、費用がかかるおそれがある。
【００１１】
恐らくもっと重要なのは、金属支持ブラケットが、タッチ・センサに近接する近場通信（ＮＦＣ）アンテナの使用に対して及ぼすおそれがある影響であろう。タッチ・センサと組み合わせて使用されるＮＦＣアンテナは、金属支持ブラケットおよび金属蝶番メカニズムによって生じ得る干渉に感応するおそれがある。したがって、金属支持ブラケットまたは金属蝶番メカを有するタッチ・センサに頼らない機械式スイッチを提供することができれば有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
好ましい実施形態では、本発明は、タッチ・センサと一体である、または製造後に追加される可撓性材料またはＰＣＢを使用するボタン省略タッチ・センサを設けるためのシステムおよび方法である。可撓性材料は、タッチ・センサの一体蝶番メカニズムとして機能し、ＮＦＣアンテナの近場通信と干渉しない。
【００１３】
本発明のこれらおよびその他の目的、特徴、利点、ならびに代替態様は、以下の詳細な説明を添付図面と合わせて検討し考察することから、当業者には明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】CIRQUE（登録商標）Corporationによって製造され、本発明の原理にしたがって動作させることができる容量感応タッチパッドのコンポーネントのブロック図である。
【図２】図２は、タッチ・センサと一体である一体蝶番タブに可撓性材料を使用したタッチ・センサの第１実施形態の上面図である。
【図３】図３は、タッチ・センサの異なる位置に配置された一体蝶番タブに可撓性材料を使用したタッチ・センサの代替実施形態の上面図である。
【図４】図４は、可撓性材料で作られた２つの一体蝶番タブに結合された筐体を有する、図２において示した第１実施形態の上面図である。
【図５】図５は、筐体およびタッチ・センサの切り欠き断面図である。
【図６】図６は、図５の切り欠き断面図の近接図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
これより、本発明の種々のエレメントに番号指定(numeral designation)が与えられた図面を参照して、当業者が本発明を行い使用することを可能にするように、本発明について説明する。尚、以下の記載は、本発明の原理の説明に過ぎず、後に続く特許請求の範囲を狭めるように解釈してはならないことは言うまでない。
【００１６】
尚、本文書を通じて、「タッチ・センサ」という用語の使用は、「容量性タッチ・センサ」、「タッチ・パネル」、「タッチパッド」、および「タッチ・スクリーン」と相互交換可能に使用されてもよいことは、理解されてしかるべきである。加えて、「携帯用電気アプライアンス」(portable electric appliance)という用語は、「移動体電話機」、「スマート・フォン」、および「タブレット・コンピュータ」と相互交換可能に使用されてもよい。
【００１７】
本発明の第１実施形態において、図２はタッチ・センサ３０の上面模式図である。タッチ・センサ３０は、ＸおよびＹ電極の格子を配置することができる基板と定義することができる。次いで、ＸおよびＹ電極をタッチ・コントローラ回路に接続することができる。タッチ・コントローラ回路は、タッチ・センサ３０上において物体を検出および追跡するために、ＸおよびＹ電極に信号を送り、これらの電極から信号を受けることができる。タッチ・コントローラ回路は、別の基板上、またはＸおよびＹ電極とは反対側になるタッチ・センサ３０の側面上に配置された１つ以上の集積回路であってもよい。
【００１８】
この実施形態では、２つの一体蝶番タブ３２が、タッチ・センサ３０の固定端辺３４に取り付けられることが示されている。固定端辺３４は、タッチ・センサ３０がこの固定端辺に沿って枢動する蝶番機能を設ける。２つの一体蝶番タブ３２を筐体（図示せず）に、取り付け孔４０を使用して締結することができる。２つの一体蝶番タブ３２が筐体に締結される場合、タッチ・センサ３０は、２つの蝶番タブとタッチ・センサとの間で、接合部３６において自由に撓むことができる。
【００１９】
この第１実施形態では、タッチ・センサ３０は、接合部３６において可撓性があるとよい１つの材料で作ることができる。あるいは、タッチ・センサ３０は、接合部３６において可撓性があるとよい１つよりも多い材料で作ることもできる。
【００２０】
基板が、ＮＦＣアンテナの動作と干渉しない１つ以上の材料であってもよいことは、第１実施形態の別の特徴である。
タッチ・センサ３０が接合部３６において撓むと、タッチ・センサの反対側の端辺即ち移動端辺３８は、ページから多少上またはページに向かって下になる方向に自由に枢動する。
【００２１】
図２に示す第１実施形態の別の特徴は、２つの一体蝶番タブ３２を基板の一体部分として製造できることである。基板は、印刷回路ボード（ＰＣＢ）材料で製造することができ、この材料は、タッチ・センサ３０の基板として使用することもできる。言い換えると、ＰＣＢ材料を切断する際に、２つの一体蝶番タブ３２をＰＣＢ材料の１つ以上の層として含ませることができる。
【００２２】
正確な寸法は、図２に示すサイズに限定されるのではない。２つの一体蝶番タブ３２のサイズは、例示の目的のために限られ、本発明を限定するように解釈してはならない。加えて、取り付け孔４０は任意の構造である。したがって、孔４０の代わりにまたはこれに加えて、タッチ・センサ３０を筐体に取り付ける他の手段を使用することもできる。一体蝶番タブ３２は、実質的にタッチ・センサ３０と同一平面にあればよい。
【００２３】
図３は、一体蝶番タブの代替配置を示す、本発明の他の実施形態である。図３において、タッチ・センサ３０は、固定端辺の両側ではなく、タッチ・センサの固定端辺３４の上辺に沿って配置された２つの上端辺一体蝶番タブ４２を設ける。タッチ・センサ３０は、タッチ・センサの所望の動きを達成するためにタッチ・センサ用基板として使用された材料の固有の可撓性のために、接合部４４において撓むことができる。尚、１つよりも多い上端辺タブ４２を固定端辺３４に沿って使用してもよいことは理解されてしかるべきである。理想的には、上端辺一体蝶番タブ４２は、これらが所望の程度まで撓むことができるように、広すぎない方がよい。あるいは、さほど広くない多数の上端辺タブの代わりに、１つのもっと広い上端辺一体蝶番タブ４２を使用してもよい。多数の上端辺一体蝶番タブ４２の正確な配置は、図３に示す配置に限定されると解釈してはならず、これは例示の目的のために過ぎない。
【００２４】
図４は、タッチ・センサ３２を筐体５０に取り付けることができる第１実施形態の他の上面図である。これは、単体筐体５０の一例に過ぎず、タッチ・センサ３０に接続することができる筐体のいずれにも限定するように解釈してはならない。
【００２５】
図４に示す他の特徴は、筐体５０内においてタッチ・センサ直下の窪み内までタッチ・センサ３０が撓み過ぎるのを防止することができる停止タブ４６の使用である。停止タブ４６の位置、サイズ、および形状は、変更されてもよく、それでもなお、所望の可撓度合いを超えたタッチ・センサ３０の動きを止めるための手段を提供するという本発明の発明的態様から逸脱することはない。停止タブ４６は、実質的にタッチ・センサ３０と同一平面にあればよい。
【００２６】
代替実施形態では、停止タブ４６は、移動端辺３８に対して垂直である、タッチ・センサ３０の端辺上に配置されてもよい。重要なのは、一定量の動きを可能にした後に、 停止タブ４６が移動端辺３８の動きを停止できることである。
【００２７】
図５は、筐体５０内に配置されたタッチ・センサ３０の切断断面図である。窪み５４は、タッチ・センサ３０の直下にあることが示されている。
図６は、図５の切断断面図の円Ａの拡大図である。この図は、未だ示されていない様々な特徴を示す。第１の特徴は、タッチ・センサ３０の上に配置されたオーバーレイ４８である。オーバーレイ４８は任意であるが、ボタンまたは特定のタッチ領域の輪郭というような情報を示すため、あるいはタッチ・センサ３０上に配置されたＸおよびＹ電極に対して追加の保護を設けるために有用である。
【００２８】
図６に示す他の特徴は、タッチ・センサ３０の移動端辺３８の下に配置されたボタンまたはスイッチ５２である。スイッチ５２は、タッチ・センサ３０の直下にある窪み５４内に配置され、移動端辺３８が下に枢動して窪み内に入るようにタッチ・センサ上で押下することによって、作動させることができる。
【００２９】
窪み５４の深さおよび形状は、本発明の限定要因と解釈してはならず、この窪みは例示の目的のために示されるに過ぎない。
また、一体蝶番タブ３２または４２を使用して一体蝶番を作ることによって金属支持および蝶番の機能をタッチ・センサ３０内に組み込むと、タッチ・センサの組立が更に簡単になることも、理解されてしかるべきである。例えば、こうしなければ、金属支持および蝶番をタッチ・センサ３０上に追加することが必要となる組立ステップを排除することによって、組立コストを削減して、労力を減らし機械部品を削除することができる。
【００３０】
金属支持および蝶番部品を除去すると、タッチ・センサ３０の厚さを薄くすることができ、更に全体的な重量も軽くすることができる。厚さおよび重量の減少により、一体化した蝶番を有するタッチ・センサ３０が、最前線のラップトップ設計との互換性を高めることを可能にすることができる。加えて、金属支持ブラケットの必要性を解消することによって、タッチ・センサ３０の下側を、タッチ・コントローラ回路のようなコンポーネントの配置のためにより多く使用することが可能になる。
【００３１】
本発明の代替実施形態では、一体蝶番タブがない既存のタッチ・センサでも、タブを含むように改造する(modify)こともできる。例えば、可撓性材料をタッチ・センサ３０に取り付けることもできる。この可撓性材料は、タッチ・センサ３０とほぼ同じサイズであってもまたそうでなくてもよいが、一体蝶番タブも含めばよい。可撓性材料は、接着材または他のしかるべき取り付けメカニズムを使用して、タッチ・センサ３０の下辺に取り付けることができる。可撓性材料は、一体蝶番タブが機能するために必要とされる可撓性を与える任意の材料でよい。
【００３２】
一体蝶番タブ３２または４２を有するために可撓性基板材料を使用してタッチ・センサ３０を製造する、または一体蝶番タブを有する可撓性材料を既存のタッチ・センサに追加するには、無線周波数機能と実質的に干渉しないと思われる材料を使用して行うとよい。可撓性材料は、ＮＦＣアンテナのような無線周波数アンテナの動作と実質的に干渉しないと思われる材料を含むとよい。例えば、可撓性材料は、ＦＲ４またはプラスチック材料を含んでもよい。
【００３３】
金属支持ブラケットを除去することによって、この行為は、先行技術のタッチ・センサが、金属構造とＮＦＣアンテナからの放射信号との間の干渉を排除することを可能にすることもできる。このように、金属支持の除去により、他の金属支持部品との干渉なく、フェライト材料をタッチ・センサ３０の任意の部分に追加することが可能になる。
【００３４】
以上で説明した構成は、本発明の原理の適用を例示するに過ぎない。本発明の主旨および範囲から逸脱することなく、多数の変更および代替構成を当業者によって考案することもできよう。添付する特許請求の範囲は、このような変更および構成を包含することを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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