(57)【要約】  一実施形態では、タッチスクリーンデバイスは、コントローラと、力感知層と、緩衝層と、基準層と、を含む。コントローラは、力感知層と基準層との間の距離を判定するためのプロセッサを含む。緩衝層は、力感知層と基準層との間にある。緩衝層は、緩衝層が作製される材料を欠いた選択された場所に複数の穴を含み得る。基準層は、選択された場所に複数の隆起エリアを含み得る。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチスクリーンデバイスであって、前記タッチスクリーンデバイスは、
プロセッサを備えるコントローラであって、前記プロセッサは、始動電圧に応答して、力感知層の場所と、前記力感知層から離間された基準層の対応する場所との間のキャパシタンスを検出するように構成されている、コントローラと、
前記力感知層と前記基準層との間の緩衝層と、を備え、前記緩衝層は、異なる場所に印加された同じ力の下で異なる限度まで圧縮され、前記異なる場所に異なる誘電率を提供するように構成された発泡体材料を備える、タッチスクリーンデバイス。
【請求項２】
前記発泡体材料は、印加された力を解放すると、元の厚さの少なくとも８０％に戻るように構成されている、請求項１に記載のタッチスクリーンデバイス。
【請求項３】
前記プロセッサは、キャパシタンスの所定の大きさの変化に応答して、前記力感知層の特定の場所に印加された物理的又は仮想的な力の場所を判定するように構成されている、請求項１に記載のタッチスクリーンデバイス。
【請求項４】
前記緩衝層は、外側外周領域と、中央領域と、を備え、前記緩衝層は、内部を少なくとも部分的に貫通する穴を備え、
穴の密度は、前記緩衝層の前記中央領域の近位よりも、前記緩衝層の前記外側外周領域の近位でより大きくなる、請求項１に記載のタッチスクリーンデバイス。
【請求項５】
前記緩衝層の前記中央領域は、穴を欠いている、請求項４に記載のタッチスクリーンデバイス。
【請求項６】
前記緩衝層及び前記基準層のうちの少なくとも１つは、物理的又は仮想的な力の印加に応答して、前記力感知層の任意の場所及び前記基準層の対応する場所のキャパシタンス値を実質的に正規化するように構成されている、請求項１に記載のタッチスクリーンデバイス。
【請求項７】
タッチスクリーンデバイスであって、前記タッチスクリーンデバイスは、
プロセッサを備えるコントローラであって、前記プロセッサは、始動電圧に応答して、力感知層の場所と、前記力感知層から離間された基準層の対応する場所との間のキャパシタンスを検出するように構成されている、コントローラと、
前記力感知層と前記基準層との間の緩衝層と、を備え、
前記基準層は、外側外周領域及び中央領域を備え、前記基準層は、別個の横方向に離間された隆起エリアを備え、
前記隆起エリアの各々は、高さを有し、
隆起エリアの密度及び隆起エリアの前記高さのうちの１つ以上が、前記緩衝層の前記中央領域の近位よりも、前記緩衝層の前記外側外周領域の近位で異なる、タッチスクリーンデバイス。
【請求項８】
前記基準層の前記中央領域は、隆起エリアを欠いている、請求項７に記載のタッチスクリーンデバイス。
【請求項９】
力感知層と、
前記力感知層から離間され、かつ前記力感知層と位置合わせされた、基準層と、
前記力感知層と前記基準層との間のエリア内の電極場所と、
前記力感知層と前記基準層との間の緩衝層と、を備え、
前記基準層及び前記緩衝層のうちの少なくとも１つは、前記エリア内の電極場所において、電圧が前記電極場所に印加されると、所与の印加された仮想的又は物理的な力に応答して、キャパシタンスを実質的に正規化するように構成されている、装置。
【請求項１０】
前記緩衝層は、前記緩衝層の外側外周領域の近位よりも、前記緩衝層の中央領域の近位で、前記力感知層への物理的な力の印加に対してより大きな抵抗を提供するように構成されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記緩衝層は、あるパターンの穴を備え、前記穴の場所及び相対サイズは、前記電極場所における前記力感知層の実質的に均一な偏向を可能にするように構成されている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記緩衝層は、前記中央領域内に穴を有しない、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記緩衝層は、異なる電極場所において異なる誘電率を呈するように構成されている、請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
前記基準層は、突出部を有するように構成されており、前記突出部は、少なくとも前記基準層の外側外周領域内の電極場所に対応する、請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
前記突出部は、様々な高さのものであり、前記基準層の外側限度により近い前記基準層の前記外側外周領域内の前記突出部の高さは、前記基準層の中心領域により近い突出部の高さよりも高い、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記基準層の中心領域には突出部がない、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
タッチスクリーンアセンブリを動作させる方法であって、
タッチスクリーン上の異なる場所に力を印加するステップと、
前記異なる場所における印加された力に対する容量性応答を実質的に線形化するステップと、を含む、方法。
【請求項１８】
前記異なる場所での前記容量性応答を実質的に線形化するステップは、異なる場所での力の印加に対して異なる弾性を呈する緩衝層を提供するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記異なる場所での前記容量性応答を実質的に線形化するステップは、異なる場所で異なる誘電率を呈する緩衝層を提供するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記異なる場所での前記容量性応答を実質的に線形化するステップは、異なる場所において、異なる近接を有する基準層を前記アセンブリの力感知層に用いるステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権の主張）
本出願は、２０１７年３月３日に出願された米国特許仮出願第６２／４６６，７８５号に対する優先権を主張する係属中の２０１８年２月２８日に出願された米国特許出願第１５／９０８，１８２号の米国特許法第１１９条（ｅ）の下での利益を主張するものであり、その開示は、本明細書においてこの参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
（発明の分野）
本開示は、概して、タッチセンサに関し、より具体的には、正規化された力センサ応答を呈するタッチセンサ、並びに関連する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
タッチ位置センサ又はタッチセンサを使用して、例えば、ディスプレイスクリーン上に重ね合わされたタッチセンサのタッチ感知エリア内の対象物の存在及び場所、又は対象物（ユーザの指若しくはスタイラスなど）の近接を検出することができる。タッチ感知ディスプレイの用途では、タッチ位置センサは、ユーザが、マウス又はタッチパッドと間接的ではなく、スクリーン上に表示されているものと直接相互作用することを可能にし得る。タッチセンサは、例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、携帯情報端末（personal digital assistant、ＰＤＡ）、スマートフォン、衛星ナビゲーションデバイス、携帯型メディアプレーヤ、携帯型ゲームコンソール、キオスクコンピュータ、販売時点情報管理デバイス、又は他の好適なデバイスなどの、より複雑な装置の一部として取り付けられても、提供されてもよい。家庭用又は他の装具上の制御パネルは、タッチセンサを含み得る。
【０００４】
（例えば）抵抗性タッチスクリーン、表面音響波タッチスクリーン、及び容量性タッチスクリーンなどの、多数の異なるタイプのタッチ位置センサが存在する。本明細書では、タッチセンサに対する参照は、適切な場合には、タッチスクリーンを包含し得、逆もまた同様である。対象物が容量性タッチスクリーンの表面をタッチするか、又は当該表面の近接内に到来すると、キャパシタンスの変化がタッチの場所又は近接においてタッチスクリーン内で発生し得る。コントローラは、キャパシタンスの変化を処理して、タッチスクリーン上のその位置を判定することができる。
【０００５】
開示
一実施形態では、タッチスクリーンデバイスは、プロセッサを備えるコントローラであって、プロセッサは、始動電圧に応答して、力感知層の場所と、力感知層から離間された基準層の対応する場所との間のキャパシタンスを検出するように構成されている、コントローラと、力感知層と基準層との間の緩衝層と、を備え、緩衝層は、印加力の下で圧縮され、印加力が開放されると、元の厚さに向かって伸展するように構成された発泡体材料を備える。
【０００６】
別の実施形態では、装置は、力感知層と、力感知層から離間され、かつ力感知層と位置合わせされた基準層と、力感知層と基準層との間のエリア内の電極場所と、力感知層と基準層との間の緩衝層と、を備える。基準層及び緩衝層のうちの少なくとも１つは、エリア内の電極場所において、電圧が電極場所に印加されると、所与の印加された仮想的又は物理的な力に応答して、キャパシタンスを実質的に正規化するように構成されている。
【０００７】
更なる実施形態では、タッチスクリーンデバイスは、プロセッサを備えるコントローラであって、プロセッサは、始動電圧に応答して、力感知層の場所と、力感知層から離間された基準層の対応する場所との間のキャパシタンスを検出するように構成されている、コントローラと、力感知層と基準層との間の緩衝層と、を備え、基準層は、外側外周領域及び中央領域を備え、基準層は、別個の横方向に離間された隆起エリアを備え、隆起エリアの各々は、高さを有し、隆起エリアの密度及び隆起エリアの高さのうちの１つ以上は、緩衝層の中央領域の近位よりも、緩衝の外側外周領域の近位で異なる。
【０００８】
更なる実施形態では、タッチスクリーンアセンブリを動作させる方法は、タッチスクリーン上の異なる場所に力を印加するステップと、異なる場所における印加力に対する容量性応答を実質的に線形化するステップと、を含む。
本開示及びその利点のより完璧な理解のために、添付の図面と併せて以下の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示のある特定の実施形態による、コントローラを有するタッチセンサを例示している。
【図２】本開示のある特定の実施形態による、タッチ感知能力を有するデバイスを例示している。
【図３Ａ】本開示のある特定の実施形態による、タッチ感知能力を有するデバイスの緩衝層を例示している。
【図３Ｂ】本開示のある特定の実施形態による、タッチ感知能力を有するデバイスの緩衝層を例示している。
【図４】本開示のある特定の実施形態による、タッチ感知能力を有するデバイスの基準層を例示している。
【図５】本開示のある特定の実施形態による、タッチ感知能力を有するデバイスの構成要素の積層を例示している。
【図６】本開示のある特定の実施形態による、緩衝層を作り出すための方法を例示している。
【図７】本開示のある特定の実施形態による、基準層を作り出すための方法を例示している。
【図８】本開示のある特定の実施形態による緩衝層２０８を示している。
【図９】本開示のある特定の実施形態による基準層２１０を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
一実施形態では、タッチスクリーンデバイスは、コントローラと、力感知層と、緩衝層と、基準層と、を含む。コントローラは、力感知層と基準層との間のキャパシタンスを判定するようにプログラムされたプロセッサを含み、キャパシタンス値は、力感知層上の対応する場所と基準層上の対応する場所との間の距離を示す。緩衝層は、力感知層と基準層との間に位置する。緩衝層は、押圧されると圧縮され、解放されると元の厚さに向かって戻る発泡体材料を含み得る。いくつかの実施形態では、緩衝層は、その元の厚さの少なくとも８０％に戻る。緩衝層は、緩衝層が作製される材料を欠いた多数の穴を含み得る。基準層は、多数の隆起エリアを含み得る。
【００１１】
本開示は、いくつかの技術的利点を提示する。一実施形態では、力感知層と基準層との間の距離は、タッチ感知デバイスにわたって均一又は実質的に均一である。一実施形態では、基準層が受け取るキャパシタンスの量は、デバイスのタッチセンサの長さ及び幅にわたって均一又は実質的に均一である。
【００１２】
図１は、本開示のある特定の実施形態による、コントローラ１１０を有する例示的なタッチセンサ１０２を例示している。タッチセンサ１０２及びタッチセンサコントローラ１１０を組み合わせて使用して、タッチセンサ１０２のタッチ感知エリア内のタッチの存在及び場所、又は対象物の近接を検出することができる。本明細書では、タッチセンサに対する参照は、適切な場合には、タッチセンサ及びそのタッチセンサコントローラの両方を包含し得る。同様に、タッチセンサコントローラに対する参照は、適切な場合には、タッチセンサコントローラ及びそのタッチセンサの両方を包含し得る。タッチセンサ１０２は、適切な場合には、１つ以上のタッチ感知エリアを含み得る。タッチセンサ１０２は、誘電体材料で作製され得る１つ以上の基板上に配列された駆動電極及び感知電極のアレイ（又は単一のタイプの電極のアレイ）を含み得る。本明細書では、タッチセンサに対する参照は、適切な場合には、タッチセンサの電極、及び当該電極が上に配列された基板（複数可）の両方を包含し得る。代替的に、適切な場合には、タッチセンサに対する参照は、タッチセンサの電極を包含し得るが、当該電極が上に配列された基板（複数可）は包含し得ない。
【００１３】
電極（駆動電極又は感知電極にかかわらず）は、例えば、ディスク、正方形、矩形、他の好適な形状、又はこれらの好適な組み合わせなどの形状を形成する導電材料のエリアを備え得る。導電材料の１つ以上の層における１つ以上の切断部は、電極の形状を（少なくとも部分的に）作り出すことができ、その形状のエリアは、それらの切断部によって（少なくとも部分的に）境界付けられ得る。特定の実施形態では、電極の導電材料は、その形状のエリアのおよそ１００％を占有し得る。一例として、電極は、インジウムスズ酸化物（indium tin oxide、ＩＴＯ）で作製されてもよく、電極のＩＴＯは、適切な場合には、その形状のエリアのおよそ１００％を占有し得る。特定の実施形態では、電極の導電材料は、実質的に、その形状のエリアの１００％未満を占有し得る。一例として、電極は、金属又は他の導電材料（例えば、銅、銀、又は銅系若しくは銀系の材料など）のファインラインで作製されてもよく、導電材料のファインラインは、実質的に、その形状のエリアの１００％未満を、ハッチング、メッシュ、又は他の好適なパターンで占有し得る。本開示は、特定のパターンを有する特定の充填物を用いて特定の形状を形成する特定の導電材料で作製された特定の電極を記載又は例示しているが、本開示は、任意の好適なパターンを有する任意の好適な充填物を用いて任意の好適な形状を形成する任意の好適な導電材料で作製された任意の好適な電極を企図する。適切な場合には、タッチセンサの電極（又は他の要素）の形状は、タッチセンサの１つ以上のマクロ特徴の全体又は一部を構成し得る。これらの形状の実装例の１つ以上の特性（例えば、形状内の導電材料、充填物、又はパターンなど）は、タッチセンサの１つ以上のミクロ特徴の全体又は一部を構成し得る。タッチセンサの１つ以上のマクロ特徴は、その機能の１つ以上の特性を判定することができ、タッチセンサの１つ以上のミクロ特徴は、透過率、屈折、又は反射などのタッチセンサの１つ以上の光学特徴を判定することができる。
【００１４】
タッチセンサ１０２の基板の１つ以上の部分は、ポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalate、ＰＥＴ）又は別の好適な材料を備え得る。本開示は、任意の好適な材料で作製された任意の好適な部分を有する任意の好適な基板を企図する。特定の実施形態では、タッチセンサ１０内の駆動電極又は感知電極は、ＩＴＯを備えても、ＩＴＯからなってもよい。特定の実施形態では、タッチセンサ１０内の駆動電極又は感知電極は、金属又は他の導電材料のファインラインを備え得る。一例として、導電材料の１つ以上の部分は、銅又は銅系であり得、およそ５マイクロメートル（micron、μｍ）以下の厚さ及びおよそ１０μｍ以下の幅を有し得る。別の例として、導電材料の１つ以上の部分は、銀又は銀系であり得、同様におよそ５μｍ以下の厚さ及びおよそ１０μｍ以下の幅を有し得る。本開示は、任意の好適な材料で作製された任意の好適な電極を企図する。
【００１５】
タッチセンサ１０２は、容量性形態のタッチ感知を実装するように構成され得る。相互キャパシタンスの実装例では、タッチセンサ１０２は、容量性ノードのアレイを形成する駆動電極及び感知電極のアレイを含み得る。駆動電極及び感知電極は、容量性ノードを形成し得る。容量性ノードを形成する駆動電極及び感知電極は、互いに接近し得るが、互いに電気的に接触し得ない。代わりに、駆動電極及び感知電極は、それらの間の空間にわたって互いに容量結合され得る。駆動電極に（タッチセンサコントローラ１１０によって）印加されるパルス電圧又は交流電圧は、感知電極上に電荷を誘起することができ、誘起される電荷の量は、外部影響（対象物のタッチ又は近接など）を受けやすい場合がある。対象物が容量性ノードに接触するか、又は容量性ノードの近接内に到来すると、キャパシタンスの変化が容量性ノードで発生し得、タッチセンサコントローラ１１０は、キャパシタンスの変化を測定し得る。アレイ全体にわたるキャパシタンスの変化を測定することによって、タッチセンサコントローラ１１０は、タッチセンサ１０２のタッチ感知エリア（複数可）内のタッチ又は近接の位置を判定し得る。
【００１６】
自己キャパシタンスの実装例では、タッチセンサ１０２は、各々が容量性ノードを形成し得る単一のタイプの電極のアレイを含み得る。対象物が容量性ノードに接触するか、又は容量性ノードの近接内に到来すると、自己キャパシタンスの変化が容量性ノードで発生し得、タッチセンサコントローラ１１０は、キャパシタンスの変化を、例えば、容量性ノードの電圧を所定の量だけ上昇させるために必要な電荷の量の変化として、測定し得る。相互キャパシタンスの実装例と同様に、アレイ全体にわたるキャパシタンスの変化を測定することによって、タッチセンサコントローラ１１０は、タッチセンサ１０２のタッチ感知エリア（複数可）内のタッチ又は近接の位置を判定し得る。本開示は、適切な場合には、容量性タッチ感知の任意の好適な形態を企図する。
【００１７】
したがって、キャパシタンスの変化を始動させ得るタッチの位置は、物理的な力の印加として特徴付けられ得るが、キャパシタンスの変化を始動させ得る指又はスタイラスなどの対象物の近接は、仮想的な力の印加として特徴付けられ得る。
【００１８】
特定の実施形態では、１つ以上の駆動電極は一緒になって、水平方向若しくは垂直方向に、又は任意の好適な向きに延びる駆動ラインを形成し得る。同様に、１つ以上の感知電極は一緒になって、水平方向若しくは垂直方向に、又は任意の好適な向きに延びる感知ラインを形成し得る。特定の実施形態では、駆動ラインは、感知ラインに対して実質的に直角をなして延びていてもよい。本明細書において、駆動ラインに対する参照は、駆動ラインを構成する１つ以上の駆動電極を包含し得、適切な場合には、その逆もまた同様である。同様に、感知ラインに対する参照は、感知ラインを構成する１つ以上の感知電極を包含し得、適切な場合には、その逆もまた同様である。
【００１９】
タッチセンサ１０２は、あるパターンで単一の基板の片側に配列された駆動電極及び感知電極を有し得る。かかる構成では、間の空間にわたって互いに容量結合された一対の駆動電極及び感知電極は、容量性ノードを形成し得る。自己キャパシタンスの実装例の場合、単一のタイプのみの電極が、あるパターンで単一の基板上に配列され得る。あるパターンで単一の基板の片側に配列された駆動電極及び感知電極を有することに加えて又はその代替として、タッチセンサ１０２は、あるパターンで基板の片側に配列された駆動電極と、あるパターンで基板の反対側に配列された感知電極とを有し得る。更に、タッチセンサ１０２は、あるパターンで１つの基板の片側に配列された駆動電極と、あるパターンで別の基板の片側に配列された感知電極とを有し得る。かかる構成では、駆動電極と感知電極との交差部が容量性ノードを形成し得る。かかる交差部は、駆動電極及び感知電極がそれらのそれぞれの平面内で互いに「クロス」するか、又は最も近くに到来する場所であり得る。駆動電極及び感知電極は、互いに電気的に接触せず、その代わりに、それらは、交差部において誘電体にわたって互いに容量結合される。本開示は、特定のノードを形成する特定の電極の特定の構成を記載しているが、本開示は、任意の好適なノードを形成する任意の好適な電極の任意の好適な構成を企図する。更に、本開示は、任意の好適なパターンで任意の好適な数の任意の好適な基板上に配列された任意の好適な電極を企図する。
【００２０】
上に記載されるように、タッチセンサ１０２の容量性ノードにおけるキャパシタンスの変化は、容量性ノードの位置におけるタッチ又は近接入力を示し得る。タッチセンサコントローラ１１０は、タッチ又は近接入力の存在及び場所を判定するために、キャパシタンスの変化を検出及び処理し得る。次いで、タッチセンサコントローラ１１０は、それに関連付けられたデバイスの機能（又はデバイス上で動いているアプリケーション）を始動させることによって、タッチ又は近接入力に応答し得る、タッチセンサ１０２及びタッチセンサコントローラ１１０を含むデバイスの１つ以上の他の構成要素（１つ以上の中央処理ユニット（central processing unit、ＣＰＵ）又はデジタル信号プロセッサ（digital signal processor、ＤＳＰ）など）に、タッチ又は近接入力に関する情報を通信し得る。本開示は、特定のデバイス及び特定のタッチセンサに関して特定の機能を有する特定のタッチセンサコントローラを記載しているが、本開示は、任意の好適なデバイス及び任意の好適なタッチセンサに関して任意の好適な機能を有する任意の好適なタッチセンサコントローラを企図する。
【００２１】
タッチセンサコントローラ１１０は、１つ以上の集積回路（integrated circuit、ＩＣ）、例えば、汎用マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、プログラマブル論理デバイス又はアレイ、特定用途向けＩＣ（application-specific IC、ＡＳＩＣ）など、を備え得る。特定の実施形態では、タッチセンサコントローラ１１０は、アナログ回路、デジタル論理、及びデジタル不揮発性メモリを備える。特定の実施形態では、タッチセンサコントローラ１１０は、下に記載されるように、タッチセンサ１０２の基板に接合されたフレキシブルプリント回路（flexible printed circuit、ＦＰＣ）上に配列される。ＦＰＣは、能動的であっても、受動的であってもよい。特定の実施形態では、複数のタッチセンサコントローラ１１０がＦＰＣ上に配列される。タッチセンサコントローラ１１０は、プロセッサユニット、駆動ユニット、感知ユニット、及び記憶ユニットを含み得る。駆動ユニットは、タッチセンサ１０２の駆動電極に駆動信号を供給するように動作し得る。感知ユニットは、タッチセンサ１０２の容量性ノードにおける電荷を感知し、容量性ノードにおけるキャパシタンスを表す測定信号をプロセッサユニットに提供するように動作し得る。プロセッサユニットは、駆動ユニットによる駆動電極への駆動信号の供給を制御し、感知ユニットからの測定信号を処理して、タッチセンサ１０２のタッチ感知エリア（複数可）内のタッチ又は近接入力の存在及び場所を検出及び処理するように動作し得る。プロセッサユニットはまた、タッチセンサ１０２のタッチ感知エリア（複数可）内のタッチ又は近接入力の位置の変化を追跡するように動作し得る。記憶ユニットは、駆動ユニットを制御して駆動電極に駆動信号を供給するためのプログラミング、感知ユニットからの測定信号を処理するためのプログラミング、及び適切な場合には、他の好適なプログラミングを含む、プロセッサユニットによる実行のためのプログラミングを記憶するように動作し得る。本開示は、特定の構成要素を備える特定の実装例を有する特定のタッチセンサコントローラを記載しているが、本開示は、任意の好適な構成要素を備える任意の好適な実装例を有する任意の好適なタッチセンサコントローラを企図する。
【００２２】
タッチセンサ１０２の基板上に配列された導電材料のトラック１０４は、タッチセンサ１０２の駆動電極又は感知電極を、タッチセンサ１０２の基板上にも配列された接続パッド１０６に動作可能に（すなわち、物理的及び電気的に）連結し得る。下に記載されるように、接続パッド１０６は、トラック１０４をタッチセンサコントローラ１１０に連結することを容易にする。トラック１０４は、タッチセンサ１０２のタッチ感知エリア（複数可）の中又は周り（例えば、縁部）に延在し得る。特定のトラック１０４は、タッチセンサコントローラ１１０を連結してタッチセンサ１０２の電極を駆動するための駆動接続を提供し得、駆動接続を通じてタッチセンサコントローラ１１０の駆動ユニットは、駆動信号を駆動電極に供給し得る。他のトラック１０４は、タッチセンサコントローラ１１０を連結してタッチセンサ１０２の電極を感知するための感知接続を提供し得、感知接続を通じてタッチセンサコントローラ１１０の感知ユニットは、タッチセンサ１０２の容量性ノードにおける電荷を感知し得る。トラック１０４は、金属又は他の導電材料のファインラインで作製され得る。一例として、トラック１０４の導電材料は、銅又は銅系であり得、およそ１００μｍ以下の幅を有し得る。別の例として、トラック１０４の導電材料は、銀又は銀系であり得、およそ１００μｍ以下の幅を有し得る。特定の実施形態では、トラック１０４は、金属又は他の導電材料のファインラインに加えて又は代替として、全体的に又は部分的にＩＴＯを備えても、ＩＴＯからなってもよい。本開示は、特定の幅を有する特定の材料で作製された特定のトラックを記載しているが、本開示は、任意の好適な幅を有する任意の好適な材料で作製された任意の好適なトラックを企図する。トラック１０４に加えて、タッチセンサ１０２は、（トラック１０４と同様に）タッチセンサ１０２の基板の縁部において（接続パッド１０６であり得る）接地コネクタで終端する１つ以上の接地ラインを含み得る。
【００２３】
接続パッド１０６は、タッチセンサ１０２のタッチ感知エリア（複数可）の外側で、基板の１つ以上の縁部に沿って位置し得る。上に記載されるように、タッチセンサコントローラ１１０は、ＦＰＣ上にあり得る。接続パッド１０６は、トラック１０４と同じ材料で作製され得、異方性導電フィルム（anisotropic conductive film、ＡＣＦ）を使用してＦＰＣに接合され得る。接続部１０８は、タッチセンサコントローラ１１０を接続パッド１０６に連結し、次に、タッチセンサコントローラ１１０をトラック１０４に、そしてタッチセンサ１０２の駆動電極又は感知電極に連結する、ＦＰＣ上の導電ラインを含み得る。別の実施形態では、接続パッド１０６を電気機械コネクタ（ゼロ挿入力ワイヤ対基板コネクタなど）に接続することができ、この実施形態では、接続部１０８は、ＦＰＣを含む必要がない場合がある。本開示は、タッチセンサコントローラ１１０とタッチセンサ１０２との間の任意の好適な接続部１０８の使用を企図する。
【００２４】
図２は、本開示のある特定の実施形態による、タッチ感知能力を有する例示的なデバイス２００を例示している。特に、図２は、本開示のある特定の実施形態による、デバイス２００の機械的積層を例示している。デバイス２００は、任意の好適なタイプの電子デバイスであり得る。例えば、デバイス２００は、コンピュータ、ラップトップ、無線若しくはセルラ電話、電子ノートブック、パーソナルデジタルアシスタント、タブレット、タッチパッド、あるいは例えば、家庭電化製品、ホームシステム制御パネル、セキュリティシステムパネル、機械工具、又は他の製造若しくは産業機器、又は車両上のディスプレイなどのタッチ感知能力を含む任意の他のデバイスであり得る。例示される実施形態では、デバイス２００は、被覆層２０２と、タッチセンサ１０２と、ディスプレイ２０４と、力感知層２０６と、緩衝層２０８と、基準層２１０（いくつかの実施形態では、接地層として特徴付けられ得る）と、コントローラ１１０と、電源２１２とを含む。
【００２５】
デバイス２００の構成要素の機械的積層は、基板（又は複数の基板）と、タッチセンサ１０２の駆動電極又は感知電極を形成する導電材料とを収容し得る。一例として、機械的積層は、被覆層２０２の下に光学用透明粘着剤（optically clear adhesive、ＯＣＡ）の第１の層を含み得る。被覆層２０２は、全体的に又は部分的に、透明で、かつ例えば、ガラス、ポリカーボネート、又はポリ（メチルメタクリレート）（poly（methyl methacrylate）、ＰＭＭＡ）などの繰り返し接触に適した弾性材料で作製され得る。本開示は、任意の好適な材料で作製された任意の好適な被覆層２０２を企図する。ＯＣＡの第１の層は、被覆層２０２と、駆動電極又は感知電極を形成する導電材料を有する基板との間に配列され得る。機械的積層はまた、ＯＣＡの第２の層と、（駆動電極又は感知電極を形成する導電材料を有する基板と同様、ＰＥＴ又は別の好適な材料で作製され得る）誘電体層とを含み得る。代替として、適切な場合には、ＯＣＡの第２の層及び誘電体層の代わりに、誘電体材料の薄いコーティングを塗布することができる。ＯＣＡの第２の層は、駆動電極又は感知電極を構成する導電材料を有する基板と誘電体層との間に配列され得、誘電体層は、ＯＣＡの第２の層と、ディスプレイ２０４に対する空隙との間に配列され得る。あくまで一例として、被覆層２０２は、およそ１ミリメートル（millimeter、ｍｍ）の厚さを有し得、ＯＣＡの第１の層は、およそ０．０５ｍｍの厚さを有し得、駆動電極又は感知電極を形成する導電材料を有する基板は、およそ０．０５ｍｍの厚さを有し得、ＯＣＡの第２の層は、およそ０．０５ｍｍの厚さを有し得、誘電体層は、およそ０．０５ｍｍの厚さを有し得る。
【００２６】
ディスプレイ２０４は、ユーザ用の画像を概ね表示するように構成されている。ディスプレイ２０４は、画像を表示するための任意の好適な構成要素を表す。例えば、ディスプレイ２０４としては、発光ダイオードディスプレイ（light-emitting diode display、ＬＥＤ）、エレクトロルミネセントディスプレイ（electroluminescent display、ＥＬＤ）、プラズマディスプレイパネル（plasma display panel、ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（liquid crystal display、ＬＣＤ）、薄膜トランジスタディスプレイ（thin-film transistor display、ＴＦＴ）、有機発光ダイオードディスプレイ（organic light-emitting diode display、ＯＬＥＤ）、又は任意の他の好適なタイプのディスプレイが挙げられ得る。
【００２７】
力感知層２０６は、デバイス２００のタッチ感知エリアを上重ねする表面など、デバイス２００の表面上のある場所に印加される力の量を判定することを概ね容易にするように構成されている。例えば、ユーザは、（例えば、図２の被覆層２０２の上面など、例えば、ユーザ入力を受け取るように適合された被覆層２０２の表面上で）被覆層２０２を押圧して、デバイス２００に力を印加することができる。デバイス２００の被覆層２０２に（例えば、ユーザが被覆層２０２の表面に対して指、スタイラス、又は他の対象物を押圧すことによって）力を印加することにより、概して、力感知層２０６が基準層２１０に向かって移動することを引き起こし、デバイス２００の被覆層２０２から（例えば、ユーザが被覆層２０２の表面に対して指、スタイラス、又は他の対象物を押圧することを中断することによって）力を解放することにより、概して、力感知層２０６が基準層２１０から離れる方向に移動することを引き起こす。概して、デバイス２００の被覆層２０２の表面に印加される力が大きくなればなるほど、印加力の下で力感知層２０６が基準層に向かって偏向されるにつれて、力感知層２０６と基準層２１０とが互いにより近づく。
【００２８】
この説明の目的のために、被覆層２０２を押圧すること、及び被覆層２０２の表面を押圧することに対する言及は、互換可能に使用され得、かつ適切な例では、力感知層２０６が基準層２１０に近づくことを引き起こす、被覆層２０２の表面の任意の押圧を指し得ることを理解されたい。本開示は、デバイス２００の他の表面に印加された力の量を検出するために向けられた力センサを企図する。例えば、被覆層２０２は、その縁部で、タッチセンサ１０２及びディスプレイ２０４（及び任意の他の好適な層）がデバイス２００の側面（例えば、右側、左側、頂面、及び／又は底面）まで延在するように、湾曲し得る。かかる例では、本開示は、側面に印加される力の量も検出され得るように、力感知層２０６、緩衝層２０８、及び基準層２１０がそれらのそれぞれの縁部において同様に湾曲していることを企図する。
【００２９】
コントローラ１１０は、力感知層２０６と基準層２１０との間の距離を反映、つまり、その距離に対応する値を判定することによって、上部のある場所でデバイス２００の表面に印加される力の量を判定するようにプログラムされ得る。例えば、コントローラ１１０は、力感知層２０６に電圧を提供することを容易にし得る。力感知層２０６及び基準層２１０は、容量結合され得る。例えば、力感知層２０６及び基準層２１０は、図１に関連して説明されるように、相互キャパシタンスの実装例を形成し得る。したがって、力感知層２０６及び基準層２１０が、上部のある場所で被覆層２０２に印加される力に応答して互いにより近づくにつれて、キャパシタンスが増加する。コントローラ１１０を使用して、力感知層２０６と基準層２１０との間の距離を反映、つまり、その距離に対応し得るキャパシタンスの変化を検出することができる。本開示は、任意の好適な方法で力感知層２０６と基準層２１０との間の距離及び／又は距離の変化を検出する、コントローラ１１０及び／又は任意の他の好適な構成要素の使用を企図する。本開示の目的のために、力感知層２０６と基準層２１０との間の距離を判定することに対する参照は、力感知層２０６と基準層２１０との間の実際の距離を判定することと、力感知層２０６と基準層２１０との間の距離（例えば、キャパシタンス又はキャパシタンスの変化）に対応する値（実際の距離以外）、又はデバイス２００の表面に印加される力の量を反映するために使用され得る任意の他の値を判定することとを含み得る。
【００３０】
緩衝層２０８は、概して、力感知層２０６と基準層２１０との間に位置する。緩衝層２０８を使用して、被覆層２０２に印加される所与の受容圧力に対して、デバイス２００の表面の全て又は実質的に全てにわたって、力感知層２０６と基準層２１０との間の距離を均一又は実質的に均一にすることを容易にすることができる。緩衝層２０８は、デバイス２００の表面に印加される圧力に対する抵抗を提供することを容易にし得る。ある特定の実施形態では、緩衝層２０８は発泡体材料を備え得る。単なる１つの特定の例として、緩衝層を、ＯＯジュロ硬度のスケールを使用して１０〜８０のジュロ硬度等級を有する材料で作製することができる。緩衝層２０８は、粘弾性材料を備え得る。ある特定の実施形態では、緩衝層２０８は圧縮可能であり得る。例えば、緩衝層２０８は、デバイス２００の被覆層２０２の表面に圧力が印加されると、元の厚さからより薄い厚さまで圧縮され得る。いったんデバイス２００の表面から圧力が除去されると、緩衝層２０８は、その元の形態又は実質的にその元の形態の近くに戻ることができる。例えば、緩衝層２０８は、被覆層２０２への圧力が解放されると、元の形態の７０％、８０％、又は９０％に戻ることができる。緩衝層２０８は、ポリマー発泡体又は任意の他の好適な材料を含み得る。例えば、緩衝層２０８は、ポリウレタン発泡体、低弾性ポリウレタン発泡体ポリ塩化ビニル発泡体、スチレン発泡体、ポリイミド発泡体、シリコーン発泡体、又はマイクロセルラ発泡体を含み得る。いくつかの実施形態では、緩衝層２０８は、１立方メートル当たり２０〜１００キログラムの範囲に及ぶ密度を有する。緩衝層２０８は、３０〜１８０ニュートンの範囲に及ぶ硬さを有し得る。例えば、緩衝層２０８は、１００ニュートンの硬さを有し得る。
【００３１】
緩衝層２０８を図３Ａ及び図３Ｂに関連してより詳細に記載する。緩衝層２０８は特定の特性を有する特定の材料で作製されるものとして記載されているが、本開示は、印加力が除去される（例えば、弾性である）ときに、力を吸収し、その元の形状に完全に（又は実質的に）戻る傾向がある任意の好適な材料で作製されている（及び任意の好適な関連特性を有する）緩衝層２０８を企図する。加えて、緩衝層２０８の特性に関連する任意の特定の値は、非限定的な例としてのみ提供される。
【００３２】
基準層２１０は、概して、電気を伝導する任意の材料を含み、かつ不透明であっても、透明であってもよい。例えば、基準層２１０は、銅、銀、アルミニウム、銅系、又は銀系の材料を含み得る。いくつかの実施形態では、基準層２１０は平坦である。他の実施形態では、基準層２１０は、１つ以上のくぼみを含む。基準層２１０は、階段状設計などの隆起エリアを含み得る。いくつかの実施形態では、基準層２１０は、その外側外周に向かって徐々に高くなり得る。基準層２１０の例を図４及び図５に関連してより詳細に記載する。
【００３３】
いくつかの実施形態では、前に記載されるように、コントローラ１１０は、タッチセンサ１０２を使用してタッチが存在するかどうかを判定するようにプログラムされる。いくつかの実施形態では、記載されるように、コントローラ１１０を使用して、力感知層２０６と基準層２１０との間の距離を判定することができる。例えば、コントローラ１１０は、力感知層２０６と基準層２１０との間の距離を、これら２つの層の間のキャパシタンスを判定することによって、判定するためのプロセッサを含み得る。例えば、コントローラ１１０は、電圧が力感知層２０６に印加されることを引き起こし、例えば、２つの層２０６と２１０との間のキャパシタンス又はキャパシタンスの変化を判定するために使用され得る、基準層２１０からの結果として生じる値を感知することができる。別の例として、コントローラ１１０は、電圧が基準層２１０に印加されることを引き起こし、例えば、２つの層の間のキャパシタンス又はキャパシタンスの変化を判定するために使用され得る、力感知層２０６からの結果として生じる値を感知することができる。本開示は力感知層２０６と基準層２１０との間の距離を判定するための特定の技法を記載しているが、本開示は、特定の必要性に応じて、力感知層２０６と基準層２１０との間の距離を任意の好適な方法で判定することを企図する。
【００３４】
再び図２を参照すると、電源２１２は、概して、電気エネルギーをデバイス２００に提供する。いくつかの実施形態では、電源２１２は、再充電式電池又は非再充電式電池を含み得る。本開示は、任意の好適なタイプの電池を含む電源２１２又は他の電源を企図する。例えば、電源２１２は、アルカリ電池、鉛酸電池、リチウムイオン電池、ニッケル金属水素化物（nickel metal hydride、ＮｉＭＨ）電池、又は任意の他の好適なタイプの電池若しくは電源のうちの１つ以上を含み得る。本開示は、単一の電池又は任意の他の好適な数の電池を含む電源２１２を企図する。いくつかの実施形態では、電源２１２は、外部電源から電力を受け取ることができる。例えば、電源２１２は、例えば、交流（alternating current、ＡＣ）を受け取ることを容易にするための変圧器で構成され得る。電源２１２は、１２０ボルトのＡＣ電力、２４０ボルトのＡＣ電力、又は任意の他の好適なタイプの電流源を受け取ることを容易にし得る。代替的に、１２０ボルト、２４０ボルト、又は他のＡＣ電源を、ライン間電圧レセプタクルでの受け取りから、異なる電圧タイプ、大きさ、及びアンペア数に修正することができる。
【００３５】
本開示は、特定の材料で作製され、特定の厚さを有する特定の数の特定の構成要素層を有する特定の機械的積層を記載しているが、本開示は、任意の好適な材料で作製され、任意の好適な厚さを有する任意の好適な数の任意の好適な構成要素層を有する任意の好適な機械的積層を企図する。一例として、特定の実施形態では、接着剤又は誘電体の層は、上に記載される誘電体層、ＯＣＡの第２の層、及び空隙を、ディスプレイに空隙がない状態で置き換えることができる。特定の順序の層として例示されているが、デバイス２００の任意の構成要素は、任意の好適な位置にあり得る。
【００３６】
図３Ａ及び図３Ｂは、本開示のある特定の実施形態による、デバイス２００の例示的な緩衝層２０８を例示している。例示されるように、緩衝層２０８は、外側外周領域３０２、中央領域３０４、及び１つ以上の穴３０４を含み得る。緩衝層２０８（及び／又は、下に記載されるように、本開示のある特定の実施形態による基準層２１０）の不在下で、被覆層２０２の中央領域に所与の力を印加することにより、力感知層２０６と基準層２１０との間の距離が、被覆層２０２の外側外周領域に同じ量の力を印加するよりも大きい量だけ減少することを引き起こす。ある特定の実施形態では、本開示に従って、緩衝層２０８を力感知層２０６と基準層２１０との間に追加することにより、これらの差を低減又は排除し、力感知層２０６及び基準層２１０が、所与の圧力で被覆層２０２の表面の全て又は実質的に全ての部分にわたってより均一な距離内で移動することを可能にする。例えば、被覆層２０２に印加された所与の圧力に応答して、材料を緩衝層２０８に追加するか又は緩衝層２０８から除去して、力感知層２０６及び基準層２１０が被覆層２０２の全て又は実質的に全てにわたってより均一な距離内で移動することを可能にすることができる。
【００３７】
外側外周領域３０２は、概して、緩衝層２０８の外側外周近くにある緩衝層２０８のエリアを表す。外側外周領域３０２は、任意の好適なエリアを含み得る。外側外周領域３０２は、緩衝層２０８の表面積の５〜９５％を含み得る。例えば、外側外周領域３０２は、緩衝層２０８の表面積の１０％、４０％、６０％、又は９０％を含み得る。中央領域３０４は、緩衝層２０８の中央近くにある、緩衝層２０８のエリアを表す。中央領域３０４は、緩衝層２０８の表面積の５〜９５％を含み得る。例えば、中央領域は、緩衝層２０８の表面積の１０％、４０％、６０％、又は９０％を含み得る。外側外周領域３０２及び中央領域３０４は緩衝層２０８の表面積の１００％に及ぶものとして例示されているが、外側外周領域３０２及び中央領域３０４は、緩衝層２０８の全表面積未満に及び得る。これらの実施形態では、緩衝層２０８は、任意の好適な数の領域を含むことができ、例えば、外側外周領域３０２と中央領域３０４との間に位置する中間領域を含むことができる。かかる方法では、及び特に、比較的大きい表面積を有するタッチセンサに関しては、印加された負荷として特徴付けることもできる印加力を、多種多様な場所の中でより均一に分散させることができる。
【００３８】
穴３０６は、概して、緩衝層２０８が作製される材料を欠いたエリアである。緩衝層２０８を貫通して鋭利な対象物を押圧することによって、緩衝層２０８を貫通して穿穴することによって、成形形態を使用することによって、又は任意の他の好適な方法によって、穴３０６を作り出すことができる。穴３０６は、任意の好適なサイズであり得る。各穴３０６は、同じサイズであり得る。別の例として、穴３０６はサイズが変化し得る。例えば、外側外周領域３０２内の１つ以上の穴３０６が中央領域３０４内の穴よりも大きい場合がある。加えて、穴３０６は、必要に応じて、各領域内に様々なサイズ及び／又は形状を有し得る。更に、穴３０６間の間隔は、必要に応じて、各領域内又は２つの領域の間で変化し得る。加えて、穴３０６は、緩衝層２０８の厚さの一部分のみを貫通して延在する止まり穴を備え得る。例えば、穴３０６又はそれらのうちのいくつかは、緩衝層２０８の約７０％〜９９％のみを貫通して延在し得る。当業者であれば、緩衝層２０８の異なる部分の弾性を修正することに加えて、穴３０６の存在有無、並びにそれらのサイズ及び形状もまた、特定の場所で緩衝層２０８の誘電率を変化させ、力の印加に対する所与の場所の容量性応答を微調整する本実施形態の能力を更に向上させることを理解されよう。したがって、タッチセンサ２０２上の異なる場所に対して、緩衝層２０８の弾性の選択的修正、及び緩衝層の材料の誘電率の選択的修正の両方によって、力の印加に対する応答を実質的に線形化することができる。
【００３９】
記載されるように、緩衝層２０８は、特定の硬さを有し得る。したがって、同じ圧力の印加を考慮すると、緩衝層２０８を構成する材料に圧力を印加することにより、力感知層２０６及び基準層２１０が、緩衝層２０８なしで別様に到達されるであろう距離よりも遠く離れた距離まで移動することを引き起こす。しかしながら、穴３０６は、穴３０６が位置する領域における緩衝層２０８のこの効果を下げる（又は除去する）場合がある。例えば、１つ以上の穴３０６を含むエリアは、穴３０６を有しないエリアよりも低い硬さを有し得る。したがって、穴３０６を選択的に位置決め及び形成することによって、緩衝層３０８は、力感知層２０６及び基準層２１０が、所与の圧力に応答して、被覆層２０２の任意の部分にわたって均一又は実質的に均一な方法で移動することを可能にし得る。ある特定の実施形態では、特定の必要性に応じて、外側外周領域３０２及び中央領域３０４を構成するエリアのサイズ、並びに各領域内の関連する穴３０６の配置、形状、及び間隔を、力感知層２０６及び基準層２１０が、所与の圧力で被覆層２０２の全て又は実質的に全ての部分にわたって、より均一な距離内で移動することを可能にするように最適化することができる。
【００４０】
緩衝層３０８から材料を除去することとして記載されているが、材料を緩衝層３０８に追加することによって、均一性を増加させる同じ利益を実現することができる。例えば、中央領域３０４は、外側外周領域３０２よりも多くの材料を含み得る。例えば、中央領域３０４は、外側外周領域３０２よりも高い密度を有し得る。別の例として、中央領域３０４は、外側外周領域３０２よりも厚い厚さを有し得る。
【００４１】
図４は、本開示のある特定の実施形態による、デバイス２００の基準層２１０を例示している。例示されるように、基準層２１０は、外側外周領域４０２と、中央領域４０４と、突出部としても特徴付けられ得る複数のくぼみ４０６とを含み得る。くぼみ４０６は、基準層２１０の片側の表面では隆起エリアであり、基準層２１０の反対側の表面では凹状エリアであり得る。例示される向きでは、基準層２１０の表面が示されており、くぼみ４０６は隆起エリアである。ある特定の実施形態では、くぼみ４０６の隆起エリアを含む基準層２１０の表面は、力感知層２０６及び緩衝層２０８に向かって向けられる（同じ実施形態に含まれる場合）。
【００４２】
１つ以上のくぼみ４０６は、概して、基準層２１０の残りの部分と同じ又は実質的に同じ材料を備える。いくつかの実施形態では、１つ以上のくぼみ４０６は、基準層２１０の残部とは異なる材料で作製され得る。１つ以上のくぼみ４０６の各々は、高さ及びサイズを有し得る。いくつかの実施形態では、サイズは、くぼみ４０６の表面積を示し得る。
【００４３】
上に記載されるように、本開示のある特定の実施形態に従って修正された基準層２１０（及び／又は緩衝層２０８）の不在下で、被覆層２０２の中央領域に所与の力を印加することにより、力感知層２０６と基準層２１０との間の距離が、同じ量の力を被覆層２０２の外側外周領域に印加するよりも大きい量だけ減少することを引き起こす。ある特定の実施形態では、本開示のある特定の実施形態に従って修正された基準層２１０を（例えば、くぼみ４０６を用いて）追加することにより、これらの差を除去又は排除し、力感知層２０６が、所与の圧力で、被覆層２０２の全て又は実質的に全てにわたって基準層２１０に向かってより均一な距離を移動することを可能にする。例えば、基準層２１０にくぼみを追加するか又は別様に形成して、力感知層２０６が、特定の圧力で被覆層２０２の全て又は実質的に全てにわたって、基準層２１０に向かってより均一な距離を移動することを可能にすることができる。
【００４４】
基準層２１０の隆起エリア（例えば、くぼみ４０６の隆起エリア）は、隆起エリアが力感知層２０６により近いため、基準層２１０の非隆起エリアよりも高いキャパシタンスを受け取る。本開示は、力感知層２０６の実質的に全ての部分に対するキャパシタンス修正の均一性を提供するために、くぼみ４０６によって提供されるキャパシタンスの増加を利用することを企図する。（例えば、緩衝層２０８及び／又は本開示のある特定の実施形態に従って修正された基準層２１０の不在化では）中央領域４０４と比較して、外側外周領域４０２内で力感知層２０６と基準層２１０との間の距離を減少させるために、より大きな圧力を必要とする場合があるが、くぼみ４０６は、基準層２１０の隆起エリアが、くぼみ４０６を有しないエリアよりも大きな量のキャパシタンスを受け取ることを可能にする。したがって、中央領域及び外側領域内の被覆層２０２に印加される所与の圧力から別様に得られる（力感知層２０６と基準層２１０との間の）距離の相対差を埋め合わせるために、くぼみ４０６を外側外周領域４０２内に位置決めすることができる。外側外周領域４０２内にくぼみ４０６を配置することにより、所与の圧力で、中央領域４０４と比較して、増加したキャパシタンスを外側外周領域４０２において力感知層２０８と基準層２１０との間に発生させることを可能にする。これにより、ある特定の実施形態では、所与の圧力で、被覆層２０２の全て又は実質的に全てにわたって、力感知層２０８と基準層２１０との間の均一又はほぼ均一なキャパシタンスを可能にすることができ、したがって、被覆層２０２上の任意の所与の場所における印加圧力に対する応答の実質的な正規化を可能にする。例えば、基準層２１０の外側外周領域４０２は、基準層２１０の中央領域４０４よりも高い密度のくぼみ４０６又は中央領域４０４よりも大きいサイズのくぼみ４０６を含み得る。したがって、力感知層２０６及び基準層２１０は、被覆層２０２のそれぞれの領域における所与の特定の圧力に応答して、中心領域４０４と比較して、外側外周領域４０２の近くの距離ほど大きく移動することはできないが、くぼみ４０６により、力感知層２０８と基準層２１０との間の均一又はほぼ均一なキャパシタンスが、被覆層２０２の対応する領域における所与の圧力に応答して、被覆層２０２の全て又は実質的に全てにわたって異なるエリア内の接触により得られることを可能にすることができる。いくつかの実施形態では、基準層２１０の中心領域は、いずれのくぼみ４０６も含み得ない。
【００４５】
図５は、本開示のある特定の実施形態による、デバイス２００の構成要素の積層を例示している。例示される非限定的な例の積層には、力センサ２０６と、緩衝層２０８と、基準層２１０とが含まれている。ある特定の実施形態では、くぼみ４０６は各々、単一の高さのものであり得る。別の例では、くぼみ４０６は高さが変化し得る。例示されるように、一例では、くぼみ４０６は、外側外周領域４０２の外側外周で最大であり、中央領域４０４に向かって高さが徐々に減少してもよい。記載されるように、ある特定の実施形態では、基準層２１０の特定の場所におけるくぼみ４０６の高さは、被覆層２０２上の所与の圧力で、基準層２１０にわたるキャパシタンスの均一性を可能にするように最適化され得る。中央領域４０４は、いくつかの実施形態では、いずれのくぼみも有していない場合がある。
【００４６】
くぼみ４０６が凸状のくぼみであるように例示及び記載されているが、くぼみ４０６は、凹状のくぼみ、すなわち、力感知層２０６から離れる方向に面するくぼみであってもよい。この実施形態では、中央領域４０４は、外側外周領域４０２よりも高い密度のくぼみ４０６を有し得る。
【００４７】
図５は、本開示のある特定の実施形態に従って（例えば、くぼみ４０６を用いて）修正された緩衝層２０８及び基準層２１０の両方を含む、デバイス２０２のための例示的な機械的積層を例示している。しかしながら、本開示は、本開示のある特定の実施形態に従って（例えば、くぼみ４０６を用いて）修正された緩衝層２０８及び基準層２１０を、特定の必要性に応じて、単独で又は組み合わせて含むデバイス２０２を企図することを理解されたい。
【００４８】
図６は、本開示のある特定の実施形態による、緩衝層２０８を作り出すための例示的な方法６００を例示している。この方法は、緩衝層２０８を受け取ることによって、アクト６０２で開始する。アクト６０４では、緩衝層２０８内に穴３０６を形成するかどうかが判定される。穴３０６が形成されていない場合、方法６００は終了する。
【００４９】
そうでなければ、方法６００は、穴３０６のサイズ及び穴３０６の場所がそれぞれ判定されるアクト６０６及びアクト６０８に進む。記載されるように、穴３０６は、緩衝層２０８のエリアの硬さを低減し、緩衝層２０８が、穴３０６が存在するエリアにおいて低減された硬さを有することを可能にし得る。より大きい穴３０６及びより高い密度の穴３０６は、概して、より小さい穴３０６及びより低い密度の穴３０６よりも高い速度で緩衝層２０８の硬さを減少させる。
【００５０】
デバイス２００を試験して、穴３０６のサイズ及び穴３０６の場所を判定することができる。例えば、デバイス２００の表面の全て又は実質的に全てにわたって均一な圧力を印加して、デバイス２００の異なる部分における力感知層２０６と基準層２０８との間の距離を判定することができる。穴３０６のサイズ及び場所は、各部分における距離を使用して判定され得る。例えば、力感知層２０６と基準層２１０との間の距離が大きいほど、より大きな穴３０６及び／又はより高い密度の穴３０６を必要とし得る。穴３０６のサイズ及び場所は、基準層２１０と力感知層２０６との間の所与の力の印加に応答して、緩衝層２０８が圧縮される距離が、好適なパーセンテージの範囲内で均一であるように、計算され得る。例えば、圧力が所与される距離は、デバイス２００の実質的に全ての表面積にわたって１％、５％、又は１０％以内であり得、それにより、印加力に対するキャパシタンス応答は、デバイス２００のタッチスクリーンの表面積の実質的に全てにわたって実質的に正規化される。いったん穴３０６の場所及び穴３０６のサイズが判定されると、本方法が終了する前に、これらの穴がアクト３１０で緩衝層２０８内に形成される。記載されるように、穴３０６を緩衝層２０８の中に切断、穿孔、又は成形することができる。
【００５１】
図６に示される方法６００に対する修正、追加、又は省略を行うことができる。方法６００は、より多くのアクト、より少ないアクト、又は他のアクトを含み得る。例えば、アクトは、並列に又は任意の好適な順序で実施され得る。
【００５２】
図７は、本開示のある特定の実施形態による、基準層２１０を作り出すための例示的な方法７００を例示している。この方法は、基準層２１０内にくぼみ４０６を形成するかどうかが判定されるアクト７０２で始まる。くぼみ４０６が形成されていない場合、方法７００は終了する。
【００５３】
そうでなければ、方法７００は、くぼみ４０６の場所及び単純な４０６のサイズがそれぞれ判定されるアクト７０４及びアクト７０６に進む。記載されるように、くぼみ４０６は、基準層２１０のエリアで受け取るキャパシタンスを増加させ、基準層２１０が所与の圧力でより均一なキャパシタンスを受け取ることを可能にすることができる。より高い高さ及び／又は密度のくぼみ４０６は、概して、より低い高さ及び／又は密度のくぼみ４０６よりも速い速度での印加力に応答して、基準層２１０が受け取るキャパシタンスを増加させる。
【００５４】
デバイス２００を試験して、くぼみ４０６の高さ及びくぼみ４０６の場所を判定することができる。例えば、デバイス２００のタッチスクリーンの表面積の全て又は実質的に全てにわたって均一な圧力を印加して、固定された印加力に応答して、デバイス２００の異なる部分における力感知層２０６と基準層２０８との間の距離の低減の大きさを判定することができる。くぼみ４０６のサイズ及び場所は、距離を使用して判定され得る。例えば、力感知層２０６と基準層２１０との間の距離が大きいほど、より大きなくぼみ４０６及び／又はより高い密度のくぼみ４０６を必要とし得る。一方、図５に例示されるように、デバイス２００の中央における基準層２０８に向かう力感知層２０６の偏向は、同じ印加力に対して周辺部よりも著しく大きくなり、より大きなくぼみ４０６が外周のより近くに配置されるべきであることを示す場合がある。くぼみ４０６のサイズ及び場所は、基準層２１０にわたって受け取られたキャパシタンスが好適なパーセンテージの範囲内で均一であるように、計算され得る。例えば、所与の圧力で基準層２１０にわたって受け取られたキャパシタンスは、基準層２１０の実質的に全ての全てにわたって１％、５％、又は１０％以内であり得る。いったんくぼみ４０６の場所及び穴３０６のサイズが判定されると、本方法が終了する前に、くぼみ４０６がアクト４０６で緩衝層２１０内に形成される。例えば、くぼみ４０６は、材料を基準層２１０に追加すること、及び／又は射出成形プロセスにおいて基準層２１０の基材にくぼみを形成するために成形デバイスを使用することによって形成され得る。
【００５５】
図７に示される方法７００に対する修正、追加、又は省略を行うことができる。方法７００は、より多くのアクト、より少ないアクト、又は他のアクトを含み得る。例えば、アクトは、並列に又は任意の好適な順序で実施され得る。
【００５６】
図８及び図９は、本開示のある特定の実施形態による、緩衝層２０８及び基準層２１０の更なる例をそれぞれ示している。
【００５７】
図８は、本開示のある特定の実施形態による緩衝層２０８を示している。図８に示される緩衝層２０８は、緩衝層２０８全体にわたって分散された（図３Ａ〜図３Ｂの例に示される円形の穴ではなく）正方形の穴を含む。例示される例では、より暗い領域は緩衝層２０８の材料の存在を表し、より明るい領域は緩衝層２０８内の穴を表す。示されるように、正方形の穴は、緩衝層２０８の外周に向かって特定かつ比較的一貫したサイズを有し、次いで、中央エリアに穴が存在しなくなるまで、緩衝層２０８の中央エリアに近づくにつれて徐々にサイズが減少する。図３Ａ〜図３Ｂに示される例示的な緩衝層２０８に示される穴３０６には、同じタイプの徐々にサイズが減少する穴が適用され得る。図８に示される例示的な緩衝層２０８は、特定の形状、配置、間隔、及び他の特性を有する穴を含むが、本開示は、特定の必要性に応じて、任意の好適な形状、配置、間隔、及び他の特性を有する穴を企図する。
【００５８】
図９は、本開示のある特定の実施形態による基準層２１０を示している。図９は、ある特定の実施形態において、基準層２１０の底面（例えば、デバイス２００の被覆層２０２から離れる方向に面する表面）と考慮され得るものを示している。くぼみ（例えば、図４及び図５のくぼみ４０６）の凹状エリアをこの視野から見ることができる。図９に示される例示的な基準層２１０は、特定の形状、配置、間隔、深さ、及び他の特性を有するくぼみを含むが、本開示は、特定の必要性に応じて、任意の好適な形状、配置、間隔、深さ、及び他の特性を有するくぼみを企図する。
【００５９】
本明細書において、コンピュータ可読記憶媒体に対する言及は、半導体ベース若しくは他のＩＣ（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（field-programmable gate array、ＦＰＧＡ）若しくはＡＳＩＣなど）、ハードディスクドライブ（hard disk drive、ＨＤＤ）、ハイブリッドハードディスク（hybrid hard drive、ＨＨＤ）、光ディスク、光ディスクドライブ（optical disc drive、ＯＤＤ）、光磁気ディスク、光磁気ドライブ、フロッピーディスク、フロッピーディスクドライブ（floppy disk drive、ＦＤＤ）、磁気テープ、ホログラフィック記憶媒体、ソリッドステートドライブ（solid-state drive、ＳＳＤ）、ＲＡＭドライブ、ＳＥＣＵＲＥ  ＤＩＧＩＴＡＬカード、ＳＥＣＵＲＥ  ＤＩＧＩＴＡＬドライブ、別の好適なコンピュータ可読記憶媒体、又は適切な場合にはこれらのうちの２つ以上の好適な組み合わせを含み得る。コンピュータ可読非一時的記憶媒体は、揮発性、不揮発性、又は適切な場合には揮発性及び不揮発性の組み合わせであり得る。
【００６０】
本明細書において、「又は」は、別様にはっきりと示されていないか、又は文脈によって別様に示されていない限り、包括的であり、排他的ではない。したがって、本明細書において、「Ａ又はＢ」は、別様にはっきりと示されていないか、又は文脈によって別様に示されていない限り、「Ａ、Ｂ、又は両方」を意味する。更に、「及び」は、別様にはっきりと示されていないか、又は文脈によって別様に示されていない限り、共同及び別々の両方である。したがって、本明細書において、「Ａ及びＢ」は、別様にはっきりと示されていないか、又は文脈によって別様に示されていない限り、「共同して又は別々にＡ及びＢ」を意味する。
【００６１】
本開示は、当業者が理解するであろう、本明細書に記載及び例示される実施形態に対する全ての変更、置換、偏差、改変、及び修正を包含する。同様に、適切な場合には、添付の特許請求の範囲及び法的な均等物は、当業者が理解するであろう、本明細書の例示的実施形態に対する全ての変更、置換、偏差、改変、及び修正を包含する。更に、添付の特許請求の範囲における装置若しくはシステム、又は装置若しくはシステムの構成要素に対する参照は、その装置、システム、構成要素を包含する特定の機能を、それ又はその特定の機能が起動されるか、オンにされる、又はロック解除されるかどうかにかかわらず、その装置、システム、又は構成要素がそのように適合されているか、そのように配設されているか、そうすることができるか、そのように構成されているか、そうするように有効化されているか、そうするように動作可能であるか、又はそのように動作する限り、実施するように適合されているか、実施するように配設されているか、実施することができるか、実施するように構成されているか、実施するように有効化されているか、実施するように動作可能であるか、又は実施するように動作する。
【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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【国際調査報告】
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