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KR102260593B1 - 힘 센서 응답 정규화를 갖는 터치 센서, 및 관련 방법 및 장치 - Google Patents

힘 센서 응답 정규화를 갖는 터치 센서, 및 관련 방법 및 장치 Download PDF

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KR102260593B1
KR102260593B1 KR1020197029043A KR20197029043A KR102260593B1 KR 102260593 B1 KR102260593 B1 KR 102260593B1 KR 1020197029043 A KR1020197029043 A KR 1020197029043A KR 20197029043 A KR20197029043 A KR 20197029043A KR 102260593 B1 KR102260593 B1 KR 102260593B1
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force sensing
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칼 칼리
폴 클레멘츠
칼 아트릴
토머스 매튜 벨
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아트멜 코포레이션
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Abstract

일 실시예에서, 터치 스크린 디바이스는 제어기, 힘 감지 층, 쿠션 층, 및 기준 층을 포함한다. 제어기는 힘 감지 층과 기준 층 사이의 거리를 판정하기 위한 프로세서를 포함한다. 쿠션 층은 힘 감지 층과 기준 층 사이에 있다. 쿠션 층은 쿠션 층이 제조되는 재료가 없는 선택된 위치들에서 복수의 구멍들을 포함할 수 있다. 기준 층은 선택된 위치들에서 복수의 융기된 영역들을 포함할 수 있다.

Description

힘 센서 응답 정규화를 갖는 터치 센서, 및 관련 방법 및 장치
우선권 주장
본 출원은 2018년 2월 28일자로 출원된 계류 중인 미국 특허 출원 제15/908,182호의 35 U.S.C. §119(e) 하에서의 이익을 주장하고, 상기 미국 특허 출원은 2017년 3월 3일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/466,785호에 대한 우선권을 주장하며, 그 개시내용은 이로써 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 터치 센서들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 정규화된 힘 센서 응답을 보이는 터치 센서, 및 관련 방법 및 장치에 관한 것이다.
터치 위치 센서 또는 터치 센서는, 예를 들어 디스플레이 스크린 상에 오버레이된 터치 센서의 터치 감응형 영역 내의 물체의 존재 및 위치 또는 물체(예컨대, 사용자의 손가락 또는 스타일러스)의 근접을 검출하는 데 사용될 수 있다. 터치 감응형 디스플레이 애플리케이션에서, 터치 위치 센서는 사용자가 마우스 또는 터치 패드와 간접적으로 상호작용하기보다는 스크린 상에 디스플레이되는 것과 직접적으로 상호작용할 수 있게 할 수 있다. 터치 센서는, 예를 들어, 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 스마트폰, 위성 내비게이션 디바이스, 휴대용 미디어 플레이어, 휴대용 게임 콘솔, 키오스크 컴퓨터, 판매 시점(point-of-sale) 디바이스, 또는 다른 적합한 디바이스와 같은 더 복잡한 장치에 부착되거나 그 일부로서 제공될 수 있다. 가전제품 또는 다른 기기 상의 제어 패널은 터치 센서를 포함할 수 있다.
(예를 들어) 저항성 터치 스크린, 표면 탄성파 터치 스크린, 및 용량성 터치 스크린과 같은 다수의 상이한 타입들의 터치 위치 센서들이 있다. 본 명세서에서, 터치 센서에 대한 언급은 터치 스크린을 포괄할 수 있고, 적절한 경우에는 그 반대도 가능하다. 물체가 용량성 터치 스크린의 표면을 터치하거나 그에 근접할 때, 근접 또는 터치의 위치에서의 터치 스크린 내에서 커패시턴스의 변화가 일어날 수 있다. 제어기는 커패시턴스의 변화를 프로세싱하여 터치 스크린 상의 그의 위치를 판정할 수 있다.
일 실시예에서, 터치 스크린 디바이스는 프로세서를 포함하는 제어기 - 프로세서는 개시된 전압에 응답하여, 힘 감지 층의 위치들과 힘 감지 층으로부터 이격된 기준 층의 대응하는 위치들 사이의 커패시턴스를 검출하도록 구성됨 -; 및 힘 감지 층과 기준 층 사이의 쿠션 층 - 쿠션 층은 인가된 힘 하에서 압축되도록 그리고 인가된 힘이 해제될 때 원래 두께를 향해 팽창되도록 구성된 발포체 재료를 포함함 - 을 포함한다.
다른 실시예에서, 장치는 힘 감지 층, 힘 감지 층으로부터 이격되고 힘 감지 층과 정렬되는 기준 층, 힘 감지 층과 기준 층 사이의 영역 내의 전극 위치들, 및 힘 감지 층과 기준 층 사이의 쿠션 층을 포함한다. 기준 층 및 쿠션 층 중 적어도 하나는, 전압이 전극 위치들에서 인가될 때, 주어진 인가된 가상의 또는 물리적 힘에 응답하여 영역 내의 전극 위치들에서 커패시턴스를 실질적으로 정규화하도록 구성된다.
추가 실시예에서, 터치 스크린 디바이스는 프로세서를 포함하는 제어기 - 프로세서는 개시된 전압에 응답하여, 힘 감지 층의 위치들과 힘 감지 층으로부터 이격된 기준 층의 대응하는 위치들 사이의 커패시턴스를 검출하도록 구성됨 -; 및 힘 감지 층과 기준 층 사이의 쿠션 층을 포함하고, 기준 층은 외주연부 영역 및 중심 영역을 포함하고, 기준 층은 별개의 측방향으로 이격된 융기된 영역들을 포함하고, 각각의 융기된 영역들은 높이를 가지며, 융기된 영역들의 밀도 및 융기된 영역들의 높이 중 하나 이상은 쿠션 층의 중심 영역에 근접해 있는 것과는 상이하게, 쿠션의 외주연부 영역에 근접해 있다.
추가 실시예에서, 터치 스크린 조립체를 동작시키는 방법은 터치 스크린 상의 상이한 위치들에 힘을 인가하는 단계, 및 상이한 위치들에서 인가된 힘에 대한 용량성 응답을 실질적으로 선형화하는 단계를 포함한다.
본 발명 및 그의 이점들의 더 완전한 이해를 위해, 첨부 도면들과 관련하여 취해진 하기의 설명을 참조한다.
도 1은 본 발명의 특정 실시예들에 따른, 제어기를 갖는 터치 센서를 도시한다.
도 2는 본 발명의 특정 실시예들에 따른, 터치 감지 능력들을 갖는 디바이스를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 특정 실시예들에 따른, 터치 감지 능력들을 갖는 디바이스의 쿠션 층을 도시한다.
도 4는 본 발명의 특정 실시예들에 따른, 터치 감지 능력들을 갖는 디바이스의 기준 층을 도시한다.
도 5는 본 발명의 특정 실시예들에 따른, 터치 감지 능력들을 갖는 디바이스의 컴포넌트 스택을 도시한다.
도 6은 본 발명의 특정 실시예들에 따른, 쿠션 층을 생성하기 위한 방법을 도시한다.
도 7은 본 발명의 특정 실시예들에 따른, 기준 층을 생성하기 위한 방법을 도시한다.
도 8은 본 발명의 특정 실시예들에 따른 쿠션 층(208)을 도시한다.
도 9는 본 발명의 특정 실시예들에 따른 기준 층(210)을 도시한다.
일 실시예에서, 터치 스크린 디바이스는 제어기, 힘 감지 층, 쿠션 층, 및 기준 층을 포함한다. 제어기는 힘 감지 층과 기준 층 사이의 커패시턴스를 판정하도록 프로그래밍된 프로세서를 포함하며, 커패시턴스 값은 힘 감지 층과 기준 층 상의 대응하는 위치들 사이의 거리를 나타낸다. 쿠션 층은 힘 감지 층과 기준 층 사이에 위치된다. 쿠션 층은, 가압될 때 압축되고 해제될 때 그의 원래 두께를 향해 복귀하는 발포체 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 쿠션 층은 그의 원래 두께의 적어도 80%까지 복귀한다. 쿠션 층은 쿠션 층이 제조되는 재료가 없는 다수의 구멍들을 포함할 수 있다. 기준 층은 다수의 융기된 영역들을 포함할 수 있다.
본 발명은 여러 기술적 이점들을 제시한다. 일 실시예에서, 힘 감지 층과 기준 층 사이의 거리는 터치 감지 디바이스에 걸쳐서 균일하거나 실질적으로 균일하다. 일 실시예에서, 기준 층에 의해 수용되는 커패시턴스의 양은 디바이스의 터치 센서의 길이 및 폭에 걸쳐서 균일하거나 실질적으로 균일하다.
도 1은 본 발명의 특정 실시예들에 따른, 제어기(110)를 갖는 예시적인 터치 센서(102)를 도시한다. 터치 센서(102) 및 터치 센서 제어기(110)는 터치 센서(102)의 터치 감응형 영역 내의 터치의 존재 및 위치 또는 물체의 근접을 검출하기 위해 조합되어 사용될 수 있다. 본 명세서에서, 터치 센서에 대한 언급은, 적절한 경우에, 터치 센서 및 그의 터치 센서 제어기 양측 모두를 포괄할 수 있다. 유사하게, 터치 센서 제어기에 대한 언급은, 적절한 경우에, 터치 센서 제어기 및 그의 터치 센서 양측 모두를 포괄할 수 있다. 터치 센서(102)는, 적절한 경우에, 하나 이상의 터치 감응형 영역들을 포함할 수 있다. 터치 센서(102)는 유전체 재료로 제조될 수 있는, 하나 이상의 기판들 상에 배치된 구동 및 감지 전극들의 어레이(또는 단일 타입의 전극들의 어레이)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 터치 센서에 대한 언급은, 적절한 경우에, 터치 센서의 전극들 및 이들이 배치되는 기판(들) 양측 모두를 포괄할 수 있다. 대안으로, 적절한 경우에, 터치 센서에 대한 언급은 터치 센서의 전극들을 포괄할 수 있지만, 이들이 배치되는 기판(들)은 포괄하지 않을 수 있다.
(구동 전극이든 감지 전극이든) 전극은, 예를 들어 디스크, 정사각형, 직사각형, 다른 적합한 형상, 또는 이들의 적합한 조합과 같은 형상을 형성하는 전도성 재료의 영역을 포함할 수 있다. 전도성 재료의 하나 이상의 층들에서의 하나 이상의 절단부들은 전극의 형상을 (적어도 부분적으로) 생성할 수 있고, 그 형상의 영역은 그러한 절단부들에 의해 (적어도 부분적으로) 경계지어질 수 있다. 특정 실시예들에서, 전극의 전도성 재료는 그의 형상의 면적의 대략 100%를 차지할 수 있다. 일례로서, 전극은 인듐 주석 산화물(ITO)로 제조될 수 있고, 전극의 ITO는, 적절한 경우에, 그의 형상의 면적의 대략 100%를 차지할 수 있다. 특정 실시예들에서, 전극의 전도성 재료는 그의 형상의 면적의 실질적으로 100% 미만을 차지할 수 있다. 일례로서, 전극은 (예를 들어, 구리, 은, 또는 구리 기반 또는 은 기반 재료와 같은) 금속 또는 다른 전도성 재료의 미세 라인들로 제조될 수 있고, 전도성 재료의 미세 라인들은 해칭된, 메시, 또는 다른 적합한 패턴으로 그의 형상의 면적의 실질적으로 100% 미만을 차지할 수 있다. 본 발명이, 특정 패턴들을 갖는 특정 충전물들로 특정 형상들을 형성하는 특정 전도성 재료로 제조된 특정 전극들을 기술 또는 예시하고 있지만, 본 발명은 임의의 적합한 패턴들을 갖는 임의의 적합한 충전물들로 임의의 적합한 형상들을 형성하는 임의의 적합한 전도성 재료로 제조된 임의의 적합한 전극들을 고려한다. 적절한 경우에, 터치 센서의 전극들(또는 다른 요소들)의 형상들은 전체적으로 또는 부분적으로 터치 센서의 하나 이상의 매크로-특징부들을 구성할 수 있다. 그러한 형상들의 구현예의 (예를 들어, 그 형상들 내의 전도성 재료들, 충전물들, 또는 패턴들과 같은) 하나 이상의 특성들은 전체적으로 또는 부분적으로 터치 센서의 하나 이상의 마이크로 특징부들을 구성할 수 있다. 터치 센서의 하나 이상의 매크로 특징부들은 그의 기능의 하나 이상의 특성들을 결정할 수 있고, 터치 센서의 하나 이상의 마이크로 특징부들은 터치 센서의 하나 이상의 광학 특징들, 예컨대 투과, 굴절, 또는 반사를 결정할 수 있다.
터치 센서(102)의 기판의 하나 이상의 부분들은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 다른 적합한 재료를 포함할 수 있다. 본 발명은 임의의 적합한 재료로 제조된 임의의 적합한 부분들을 갖는 임의의 적합한 기판을 고려한다. 특정 실시예들에서, 터치 센서(10) 내의 구동 또는 감지 전극들은 ITO를 포함하거나 그로 이루어질 수 있다. 특정 실시예들에서, 터치 센서(10) 내의 구동 또는 감지 전극들은 금속 또는 다른 전도성 재료의 미세 라인들을 포함할 수 있다. 일례로서, 전도성 재료의 하나 이상의 부분들은 구리 또는 구리 기반일 수 있고, 대략 5 마이크로미터(μm) 이하의 두께 및 대략 10 μm 이하의 폭을 가질 수 있다. 다른 예로서, 전도성 재료의 하나 이상의 부분들은 은 또는 은 기반일 수 있고, 유사하게, 대략 5 μm 이하의 두께 및 대략 10 μm 이하의 폭을 가질 수 있다. 본 발명은 임의의 적합한 재료로 제조된 임의의 적합한 전극들을 고려한다.
터치 센서(102)는 용량성 형태의 터치 감지를 구현하도록 구성될 수 있다. 상호 커패시턴스 구현예에서, 터치 센서(102)는 용량성 노드들의 어레이를 형성하는 구동 및 감지 전극들의 어레이를 포함할 수 있다. 구동 전극 및 감지 전극은 용량성 노드를 형성할 수 있다. 용량성 노드를 형성하는 구동 및 감지 전극들은 서로 가까이 올 수 있지만, 서로 전기적 접촉을 이루지 않을 수도 있다. 대신에, 구동 및 감지 전극들은 그들 사이의 공간을 가로질러서 서로에게 용량성으로 커플링될 수 있다. (터치 센서 제어기(110)에 의해) 구동 전극에 인가되는 펄스형 또는 교류 전압은 감지 전극 상에 전하를 유도할 수 있고, 유도된 전하의 양은 외부 영향(예컨대, 터치 또는 물체의 근접)에 민감할 수 있다. 물체가 용량성 노드를 터치하거나 그에 근접할 때, 용량성 노드에서 커패시턴스의 변화가 발생할 수 있고, 터치 센서 제어기(110)는 커패시턴스의 변화를 측정할 수 있다. 어레이 전체에 걸쳐서 커패시턴스의 변화들을 측정함으로써, 터치 센서 제어기(110)는 터치 센서(102)의 터치 감응형 영역(들) 내에서의 근접 또는 터치의 위치를 판정할 수 있다.
자가-커패시턴스 구현예에서, 터치 센서(102)는 용량성 노드를 각각 형성할 수 있는 단일 타입의 전극들의 어레이를 포함할 수 있다. 물체가 용량성 노드를 터치하거나 그에 근접할 때, 용량성 노드에서 자가-커패시턴스의 변화가 발생할 수 있고, 터치 센서 제어기(110)는, 예를 들어 용량성 노드에서 전압을 사전결정된 양만큼 상승시키는 데 필요한 전하량의 변화로서, 커패시턴스의 변화를 측정할 수 있다. 상호-커패시턴스 구현예와 같이, 어레이 전체에 걸쳐서 커패시턴스의 변화들을 측정함으로써, 터치 센서 제어기(110)는 터치 센서(102)의 터치 감응형 영역(들) 내에서의 근접 또는 터치의 위치를 판정할 수 있다. 본 발명은, 적절한 경우에, 임의의 적합한 형태의 용량성 터치 감지를 고려한다.
따라서, 커패시턴스 변화를 개시할 수 있는 터치의 위치는 물리적 힘의 인가로서 특징지어질 수 있는 반면, 커패시턴스 변화를 개시할 수 있는 손가락 또는 스타일러스와 같은 물체의 근접은 가상 힘의 인가로서 특징지어질 수 있다.
특정 실시예들에서, 하나 이상의 구동 전극들이 수평 또는 수직으로 또는 임의의 적합한 배향으로 이어지는 구동 라인을 함께 형성할 수 있다. 유사하게, 하나 이상의 감지 전극들이 수평 또는 수직으로 또는 임의의 적합한 배향으로 이어지는 감지 라인을 함께 형성할 수 있다. 특정 실시예들에서, 구동 라인들은 감지 라인들에 실질적으로 수직으로 이어질 수 있다. 본 명세서에서, 구동 라인에 대한 언급은 구동 라인을 구성하는 하나 이상의 구동 전극들을 포괄할 수 있고, 적절한 경우에는 그 반대도 가능하다. 유사하게, 감지 라인에 대한 언급은 감지 라인을 구성하는 하나 이상의 감지 전극들을 포괄할 수 있고, 적절한 경우에는 그 반대도 가능하다.
터치 센서(102)는 단일 기판의 일 면 상에 일정 패턴으로 배치되는 구동 및 감지 전극들을 가질 수 있다. 그러한 구성에서, 사이의 공간에 걸쳐서 서로에게 용량성으로 커플링되는 한 쌍의 구동 및 감지 전극들이 용량성 노드를 형성할 수 있다. 자가-커패시턴스 구현예의 경우, 단일 타입의 전극들만이 단일 기판 상에 일정 패턴으로 배치될 수 있다. 단일 기판의 일 면 상에 일정 패턴으로 배치되는 구동 및 감지 전극들을 갖는 것에 더하여 또는 그에 대한 대안으로서, 터치 센서(102)는 기판의 일 면 상에 일정 패턴으로 배치되는 구동 전극들 및 기판의 다른 면 상에 일정 패턴으로 배치되는 감지 전극들을 가질 수 있다. 또한, 터치 센서(102)는 하나의 기판의 일 면 상에 일정 패턴으로 배치되는 구동 전극들 및 다른 기판의 일 면 상에 일정 패턴으로 배치되는 감지 전극들을 가질 수 있다. 그러한 구성들에서, 구동 전극과 감지 전극의 교차부는 용량성 노드를 형성할 수 있다. 그러한 교차부는 구동 전극과 감지 전극이 그들의 각자의 평면들에서 "교차"하거나 서로 가장 가깝게 되는 위치일 수 있다. 구동 및 감지 전극들은 서로 전기적 접촉을 이루지 않는다 - 대신에, 이들은 교차부에서 유전체에 걸쳐서 서로 용량성으로 커플링된다. 본 발명이 특정 노드들을 형성하는 특정 전극들의 특정 구성들을 기술하고 있지만, 본 발명은 임의의 적합한 노드들을 형성하는 임의의 적합한 전극들의 임의의 적합한 구성을 고려한다. 더욱이, 본 발명은 임의의 적합한 개수의 임의의 적합한 기판들 상에 임의의 적합한 패턴들로 배치되는 임의의 적합한 전극들을 고려한다.
전술된 바와 같이, 터치 센서(102)의 용량성 노드에서의 커패시턴스의 변화는 용량성 노드의 위치에서의 터치 또는 근접 입력을 나타낼 수 있다. 터치 센서 제어기(110)는 커패시턴스의 변화를 검출 및 프로세싱하여 터치 또는 근접 입력의 존재 및 위치를 판정할 수 있다. 터치 센서 제어기(110)는, 이어서, 터치 또는 근접 입력과 연관된 디바이스의 기능(또는 디바이스 상에서 실행되는 애플리케이션)을 개시함으로써 터치 또는 근접 입력에 응답할 수 있는 터치 센서(102) 및 터치 센서 제어기(110)를 포함하는 디바이스의 하나 이상의 다른 컴포넌트들(예컨대, 하나 이상의 중앙 프로세싱 유닛(central processing unit, CPU)들 또는 디지털 신호 프로세서(digital signal processor, DSP)들)에 터치 또는 근접 입력에 관한 정보를 통신할 수 있다. 본 발명이 특정 디바이스 및 특정 터치 센서와 관련하여 특정 기능을 갖는 특정 터치 센서 제어기를 기술하고 있지만, 본 발명은 임의의 적합한 디바이스 및 임의의 적합한 터치 센서와 관련하여 임의의 적합한 기능을 갖는 임의의 적합한 터치 센서 제어기를 고려한다.
터치 센서 제어기(110)는, 예를 들어 범용 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 프로그래밍가능 로직 디바이스 또는 어레이, 주문형 반도체(application-specific integrated circuit, ASIC)와 같은 하나 이상의 집적 회로(integrated circuit, IC)들을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 터치 센서 제어기(110)는 아날로그 회로부, 디지털 로직, 및 디지털 비휘발성 메모리를 포함한다. 특정 실시예들에서, 터치 센서 제어기(110)는, 후술되는 바와 같이, 터치 센서(102)의 기판에 접합된 연성 인쇄 회로(flexible printed circuit, FPC) 상에 배치된다. FPC는 능동적일 수 있거나 또는 수동적일 수 있다. 특정 실시예들에서, 다수의 터치 센서 제어기들(110)이 FPC 상에 배치된다. 터치 센서 제어기(110)는 프로세서 유닛, 구동 유닛, 감지 유닛, 및 저장 유닛을 포함할 수 있다. 구동 유닛은 터치 센서(102)의 구동 전극들에 구동 신호들을 공급하도록 동작할 수 있다. 감지 유닛은, 터치 센서(102)의 용량성 노드들에서의 전하를 감지하도록 그리고 용량성 노드들에서의 커패시턴스들을 표현하는 측정 신호들을 프로세서 유닛에 제공하도록 동작할 수 있다. 프로세서 유닛은, 구동 유닛에 의한 구동 전극들로의 구동 신호들의 공급을 제어하도록 그리고 감지 유닛으로부터의 측정 신호들을 프로세싱하여 터치 센서(102)의 터치 감응형 영역(들) 내에서의 터치 또는 근접 입력의 존재 및 위치를 검출 및 프로세싱하도록 동작할 수 있다. 프로세서 유닛은, 또한, 터치 센서(102)의 터치 감응형 영역(들) 내에서의 터치 또는 근접 입력의 위치의 변화들을 추적하도록 동작할 수 있다. 저장 유닛은, 구동 유닛을 제어하여 구동 신호들을 구동 전극들로 공급하기 위한 프로그래밍, 감지 유닛으로부터의 측정 신호들을 프로세싱하기 위한 프로그래밍, 및 적절한 경우에 다른 적합한 프로그래밍을 포함한, 프로세서 유닛에 의한 실행을 위한 프로그래밍을 저장하도록 동작할 수 있다. 본 발명이 특정 컴포넌트들을 갖는 특정 구현예를 갖는 특정 터치 센서 제어기를 기술하고 있지만, 본 발명은 임의의 적합한 컴포넌트들을 갖는 임의의 적합한 구현예를 갖는 임의의 적합한 터치 센서 제어기를 고려한다.
터치 센서(102)의 기판 상에 배치된 전도성 재료의 트랙들(104)은 터치 센서(102)의 구동 또는 감지 전극들을, 터치 센서(102)의 기판 상에 또한 배치된 접속 패드들(106)에 동작가능하게(즉, 물리적으로 그리고 전기적으로) 커플링시킬 수 있다. 후술되는 바와 같이, 접속 패드들(106)은 터치 센서 제어기(110)에 대한 트랙들(104)의 커플링을 용이하게 한다. 트랙들(104)은 터치 센서(102)의 터치 감응형 영역(들) 내로 또는 그 둘레로(예컨대, 그의 에지들에서) 연장될 수 있다. 특정 트랙들(104)은 터치 센서 제어기(110)를 터치 센서(102)의 구동 전극들에 커플링시키기 위한 구동 접속부들을 제공할 수 있는데, 이들을 통해 터치 센서 제어기(110)의 구동 유닛이 구동 신호들을 구동 전극들로 공급할 수 있다. 다른 트랙들(104)은 터치 센서 제어기(110)를 터치 센서(102)의 감지 전극들에 커플링시키기 위한 감지 접속부들을 제공할 수 있는데, 이들을 통해 터치 센서 제어기(110)의 감지 유닛이 터치 센서(102)의 용량성 노드들에서의 전하를 감지할 수 있다. 트랙들(104)은 금속 또는 다른 전도성 재료의 미세 라인들로 제조될 수 있다. 일례로서, 트랙들(104)의 전도성 재료는 구리 또는 구리 기반일 수 있고, 대략 100 μm 이하의 폭을 가질 수 있다. 다른 예로서, 트랙들(104)의 전도성 재료는 은 또는 은 기반일 수 있고, 대략 100 μm 이하의 폭을 가질 수 있다. 특정 실시예들에서, 트랙들(104)은 금속 또는 다른 전도성 재료의 미세 라인들에 더하여 또는 그에 대한 대안으로서 전체적으로 또는 부분적으로 ITO를 포함할 수 있거나 그로 이루어질 수 있다. 본 발명이 특정 폭들을 갖는 특정 재료들로 제조된 특정 트랙들을 기술하고 있지만, 본 발명은 임의의 적합한 폭들을 갖는 임의의 적합한 재료들로 제조된 임의의 적합한 트랙들을 고려한다. 트랙들(104)에 더하여, 터치 센서(102)는 (트랙들(104)과 유사한) 터치 센서(102)의 기판의 에지에서 접지 커넥터(이는 접속 패드(106)일 수 있음)에서 종단되는 하나 이상의 접지 라인들을 포함할 수 있다.
접속 패드들(106)은 터치 센서(102)의 터치 감응형 영역(들) 외부에서 기판의 하나 이상의 에지들을 따라서 위치될 수 있다. 전술된 바와 같이, 터치 센서 제어기(110)는 FPC 상에 있을 수 있다. 접속 패드들(106)은 트랙들(104)과 동일한 재료로 제조될 수 있고, 이방성 전도성 필름(anisotropic conductive film, ACF)을 사용하여 FPC에 접합될 수 있다. 접속부(108)는, 터치 센서 제어기(110)를 접속 패드들(106)에 커플링시키고, 이어서, 터치 센서 제어기(110)를 트랙들(104)에 그리고 터치 센서(102)의 구동 또는 감지 전극들에 커플링시키는 FPC 상의 전도성 라인들을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 접속 패드들(106)은 전기기계적 커넥터(예컨대, 제로 삽입력 와이어-보드 커넥터)에 접속될 수 있고; 이 실시예에서, 접속부(108)는 FPC를 포함할 필요가 없을 수 있다. 본 발명은 터치 센서 제어기(110)와 터치 센서(102) 사이의 임의의 적합한 접속부(108)의 사용을 고려한다.
도 2는 본 발명의 특정 실시예들에 따른, 터치 감지 능력들을 갖는 예시적인 디바이스(200)를 도시한다. 특히, 도 2는 본 발명의 특정 실시예들에 따른 디바이스(200)의 기계적 스택을 도시한다. 디바이스(200)는 임의의 적합한 타입의 전자 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 디바이스(200)는 컴퓨터, 랩톱, 무선 또는 셀룰러 전화기, 전자 노트북, 개인 휴대 정보 단말기, 태블릿, 터치 패드, 또는 터치 감지 능력들을 포함하는 임의의 다른 디바이스, 예를 들어 가전제품, 홈 시스템 제어 패널, 보안 시스템 패널, 기계 도구 또는 다른 제조용 또는 산업용 장비, 또는 차량 상의 디스플레이일 수 있다. 도시된 실시예에서, 디바이스(200)는 커버 층(202), 터치 센서(102), 디스플레이(204), 힘 감지 층(206), 쿠션 층(208), 기준 층(210)(이는, 일부 실시예들에서, 접지 층으로서 특징지어질 수 있음), 제어기(110), 및 전원 공급장치(212)를 포함한다.
디바이스(200)의 컴포넌트들의 기계적 스택은 기판(또는 다수의 기판들), 및 터치 센서(102)의 구동 또는 감지 전극들을 형성하는 전도성 재료를 포함할 수 있다. 일례로서, 기계적 스택은 커버 층(202) 아래에 광학적으로 투명한 접착제(OCA)의 제1 층을 포함할 수 있다. 커버 층(202)은, 전체적으로 또는 부분적으로 투명할 수 있고, 예를 들어 유리, 폴리카보네이트, 또는 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA)와 같은, 반복 터치에 적합한 탄성 재료로 제조될 수 있다. 본 발명은 임의의 적합한 재료로 제조된 임의의 적합한 커버 층(202)을 고려한다. OCA의 제1 층은 구동 또는 감지 전극들을 형성하는 전도성 재료를 갖는 기판과 커버 층(202) 사이에 배치될 수 있다. 기계적 스택은, 또한, OCA의 제2 층 및 유전체 층(이는, 구동 또는 감지 전극들을 형성하는 전도성 재료를 갖는 기판과 유사하게, PET 또는 다른 적합한 재료로 제조될 수 있음)을 포함할 수 있다. 대안으로서, 적절한 경우에, 유전체 재료의 얇은 코팅이 OCA의 제2 층 및 유전체 층 대신에 적용될 수 있다. OCA의 제2 층은 구동 또는 감지 전극들을 구성하는 전도성 재료를 갖는 기판과 유전체 층 사이에 배치될 수 있고, 유전체 층은 OCA의 제2 층과 디스플레이(204)에 대한 에어 갭 사이에 배치될 수 있다. 단지 일례로서, 커버 층(202)은 대략 1 밀리미터(mm)의 두께를 가질 수 있고, OCA의 제1 층은 대략 0.05 mm의 두께를 가질 수 있고, 구동 또는 감지 전극들을 형성하는 전도성 재료를 갖는 기판은 대략 0.05 mm의 두께를 가질 수 있고, OCA의 제2 층은 대략 0.05 mm의 두께를 가질 수 있고, 유전체 층은 대략 0.05 mm의 두께를 가질 수 있다.
디스플레이(204)는 사용자를 위해 이미지들을 일반적으로 디스플레이하도록 구성된다. 디스플레이(204)는 이미지들을 디스플레이하기 위한 임의의 적합한 컴포넌트를 표현한다. 예를 들어, 디스플레이(204)는 발광 다이오드 디스플레이(light-emitting diode display, LED), 전계발광 디스플레이(electroluminescent display, ELD), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP), 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 디스플레이(thin-film transistor display, TFT), 유기 발광 다이오드 디스플레이(organic light-emitting diode display, OLED), 또는 임의의 다른 적합한 타입의 디스플레이를 포함할 수 있다.
힘 감지 층(206)은 디바이스(200)의 터치 감응형 영역 위에 놓이는 표면과 같은 디바이스(200)의 표면 상의 일정 위치에 인가되는 힘의 양을 판정하는 것을 일반적으로 용이하게 하도록 구성된다. 예를 들어, 사용자는 커버 층(202)을 (예컨대, 예를 들어 도 2에서의 커버 층(202)의 상단 표면과 같은, 사용자 입력을 수신하도록 적응된 커버 층(202)의 표면 상을) 가압하여 디바이스(200)에 힘을 인가할 수 있다. (예컨대, 사용자가 손가락, 스타일러스, 또는 다른 물체를 커버 층(202)의 표면에 대해 가압하는 것에 의해) 디바이스(200)의 커버 층(202)에 힘을 인가하는 것은 일반적으로 힘 감지 층(206)이 기준 층(210)을 향해 이동하게 하고, (예컨대, 사용자가 손가락, 스타일러스, 또는 다른 물체를 커버 층(202)의 표면에 대해 가압하는 것을 중지하는 것에 의해) 디바이스(200)의 커버 층(202)으로부터의 힘을 해제하는 것은 일반적으로 힘 감지 층(206)이 기준 층(210)으로부터 멀리 이동하게 한다. 일반적으로, 디바이스(200)의 커버 층(202)의 표면에 인가되는 힘이 클수록, 힘 감지 층(206) 및 기준 층(210)이 서로 더 가까워지게 되는데, 이는 힘 감지 층(206)이 인가되는 힘 하에서 기준 층을 향해 편향되기 때문이다.
이러한 설명의 목적을 위해, 커버 층(202)을 가압하고 커버 층(202)의 표면을 가압하는 것에 대한 언급이 상호교환가능하게 사용될 수 있고, 적절한 경우에, 힘 감지 층(206)이 기준 층(210)에 접근하게 하는 커버 층(202)의 표면의 임의의 가압을 지칭할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명은 디바이스(200)의 다른 표면들에 인가되는 힘의 양의 검출을 위해 배향되는 힘 센서들을 고려한다. 예를 들어, 커버 층(202)은 터치 센서(102) 및 디스플레이(204)(및 임의의 다른 적합한 층들)가 디바이스(200)의 측부 표면들(예컨대, 우측, 좌측, 상단, 및/또는 저부 표면들)까지 연장되도록 그의 에지들에서 만곡될 수 있다. 그러한 예에서, 본 발명은 힘 감지 층(206), 쿠션 층(208), 및 기준 층(210)이 그들의 각자의 에지들에서 유사하게 만곡되어, 측부 표면들에 인가되는 힘의 양이 또한 검출될 수 있게 하는 것을 고려한다.
제어기(110)는 힘 감지 층(206)과 기준 층(210) 사이의 거리를 반영하는 - 이에 대응하는 - 값을 결정함으로써 디바이스(200)의 표면 상의 일정 위치에서 그 표면에 인가되는 힘의 양을 판정하도록 프로그래밍될 수 있다. 예를 들어, 제어기(110)는 힘 감지 층(206)에 전압을 제공하는 것을 용이하게 할 수 있다. 힘 감지 층(206) 및 기준 층(210)은 용량성으로 커플링될 수 있다. 예를 들어, 힘 감지 층(206) 및 기준 층(210)은 도 1과 관련하여 기술된 바와 같이 상호-커패시턴스 구현예를 형성할 수 있다. 따라서, 힘 감지 층(206) 및 기준 층(210)이 커버 층(202) 상의 일정 위치에서 커버 층에 인가되는 힘에 응답하여 서로 더 가까워짐에 따라, 커패시턴스가 증가한다. 제어기(110)는 힘 감지 층(206)과 기준 층(210) 사이의 거리를 반영할 수 있는 - 그에 대응하는 - 커패시턴스의 변화를 검출하는 데 사용될 수 있다. 본 발명은 임의의 적합한 방식으로 힘 감지 층(206)과 기준 층(210) 사이의 거리 및/또는 거리의 변화를 검출하는, 제어기(110) 및/또는 임의의 다른 적합한 컴포넌트의 사용을 고려한다. 본 발명의 목적을 위해, 힘 감지 층(206)과 기준 층(210) 사이의 거리를 판정하는 것에 대한 언급은 힘 감지 층(206)과 기준 층(210) 사이의 실제 거리를 판정하는 것, 힘 감지 층(206)과 기준 층(210) 사이의 거리에 대응하는 (실제 거리 이외의) 값(예컨대, 커패시턴스 또는 커패시턴스의 변화)을 판정하는 것, 또는 디바이스(200)의 표면에 인가되는 힘의 양을 반영하는 데 이용될 수 있는 임의의 다른 값을 판정하는 것을 포함할 수 있다.
쿠션 층(208)은 일반적으로 힘 감지 층(206)과 기준 층(210) 사이에 위치된다. 쿠션 층(208)은, 커버 층(202)에 적용되는 바와 같이, 주어진 수신된 압력에 대해 힘 감지 층(206)과 기준 층(210) 사이의 거리를 디바이스(200)의 모든 또는 실질적으로 모든 표면에 걸쳐서 균일하거나 실질적으로 균일하게 만드는 것을 용이하게 하는 데 사용될 수 있다. 쿠션 층(208)은 디바이스(200)의 표면에 적용되는 압력에 대한 저항을 제공하는 것을 용이하게 할 수 있다. 특정 실시예들에서, 쿠션 층(208)은 발포체 재료를 포함할 수 있다. 단지 하나의 특정 예로서, 쿠션 층은 ΟΟ 경도계(durometer scale)를 사용하여 10 내지 80의 경도 등급을 갖는 재료로 제조될 수 있다. 쿠션 층(208)은 점탄성 재료를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 쿠션 층(208)은 압축가능할 수 있다. 예를 들어, 쿠션 층(208)은 압력이 디바이스(200)의 커버 층(202)의 표면에 인가될 때 원래의 두께로부터 더 작은 두께로 압축될 수 있다. 일단 디바이스(200)의 표면으로부터 압력이 제거되면, 쿠션 층(208)은 그의 원래 형태로 또는 실질적으로 그의 원래 형태 가까이로 복귀할 수 있다. 예를 들어, 쿠션 층(208)은 커버 층(202) 상의 압력이 해제될 때 그의 원래 형태의 70%, 80%, 또는 90%로 복귀할 수 있다. 쿠션 층(208)은 중합 발포체 또는 임의의 다른 적합한 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 쿠션 층(208)은 폴리우레탄 발포체, 저탄성 폴리우레탄 발포체 폴리비닐 클로라이드 발포체, 스티로폼, 폴리이미드 발포체, 실리콘 발포체, 또는 미세 발포체를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 쿠션 층(208)은 20 내지 100 킬로그램/세제곱미터 범위에 있는 밀도를 갖는다. 쿠션 층(208)은 30 내지 180 뉴턴의 범위에 있는 경도를 가질 수 있다. 예를 들어, 쿠션 층(208)은 100 뉴턴의 경도를 가질 수 있다.
쿠션 층(208)은 도 3a 및 도 3b와 관련하여 더 상세히 기술된다. 쿠션 층(208)이 특정 특성들을 갖는 특정 재료들로 제조되는 것으로 기술되어 있지만, 본 발명은 쿠션 층(208)이 인가되는 힘이 제거될 때(예컨대, 탄성일 때) 힘을 흡수하고 완전히 (또는 실질적으로) 그의 원래 형상으로 복귀하려는 경향이 있는 임의의 적합한 재료로 제조되는 것(그리고 임의의 적합한 연관된 특성들을 갖는 것)을 고려한다. 또한, 쿠션 층(208)의 특성들과 관련된 임의의 특정 값들은 단지 비제한적인 예들로서 제공된다.
기준 층(210)은, 일반적으로, 전기를 전도하는 임의의 재료를 포함하고, 불투명하거나 투명할 수 있다. 예를 들어, 기준 층(210)은 구리, 은, 알루미늄, 구리 기반, 또는 은 기반 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기준 층(210)은 평평하다. 다른 실시예들에서, 기준 층(210)은 하나 이상의 딤플(dimple)들을 포함한다. 기준 층(210)은 계단 설계(stair-step design)와 같은 융기된 영역들을 포함할 수 있다. 기준 층(210)은, 일부 실시예들에서, 그의 외주연부를 향해 점진적으로 더 높아질 수 있다. 기준 층(210)의 예들이 도 4 및 도 5와 관련하여 더 상세히 기술된다.
일부 실시예들에서, 제어기(110)는, 전술된 바와 같이, 터치 센서(102)를 사용하여 터치가 존재하는지의 여부를 판정하도록 프로그래밍된다. 일부 실시예들에서, 제어기(110)는, 기술된 바와 같이, 힘 감지 층(206)과 기준 층(210) 사이의 거리를 판정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어기(110)는 이러한 2개의 층들 사이의 커패시턴스를 판정함으로써 힘 감지 층(206)과 기준 층(210) 사이의 거리를 판정하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어기(110)는 전압이 전압 감지 층(206)에 인가되게 하고 기준 층(210)으로부터의 생성된 값을 감지하게 할 수 있으며, 이는, 예를 들어, 2개의 층들(206, 210) 사이의 커패시턴스 또는 커패시턴스의 변화를 판정하는 데 이용될 수 있다. 다른 예로서, 제어기(110)는 전압이 기준 층(210)에 인가되게 하고 힘 감지 층(206)으로부터의 생성된 값을 감지하게 할 수 있으며, 이는, 예를 들어, 2개의 층들 사이의 커패시턴스 또는 커패시턴스의 변화를 판정하는 데 이용될 수 있다. 본 발명이 힘 감지 층(206)과 기준 층(210) 사이의 거리를 판정하기 위한 특정 기법들을 기술하고 있지만, 본 발명은 특정 요구에 따라 임의의 적합한 방식으로 힘 감지 층(206)과 기준 층(210) 사이의 거리를 판정하는 것을 고려한다.
다시 도 2를 참조하면, 전원 공급장치(212)는, 일반적으로, 디바이스(200)에 전기 에너지를 제공한다. 전원 공급장치(212)는, 일부 실시예들에서, 재충전가능 또는 재충전불가능 배터리를 포함할 수 있다. 본 발명은 임의의 적합한 타입의 배터리 또는 다른 전원 공급장치를 포함하는 전원 공급장치(212)를 고려한다. 예를 들어, 전원 공급장치(212)는 알칼리 배터리, 납산 배터리, 리튬 이온 배터리, 니켈 금속 수소화물(NiMH) 배터리, 또는 임의의 다른 적합한 타입의 배터리 또는 전원 공급장치 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 본 발명은 단일 배터리 또는 임의의 다른 적합한 수의 배터리들을 포함하는 전원 공급장치(212)를 고려한다. 일부 실시예들에서, 전원 공급장치(212)는 외부 소스로부터 전력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급장치(212)는, 예를 들어 교류(AC)를 수신하는 것을 용이하게 하는 변압기로 구성될 수 있다. 전원 공급장치(212)는 120 볼트 AC 전력, 240 볼트 AC 전력, 또는 임의의 다른 적합한 타입의 전기원(electricity source)을 수용하는 것을 용이하게 할 수 있다. 대안예에서, 120 볼트, 240 볼트 또는 다른 AC 전력원(power source)은 라인 전압 리셉터클에서의 수신으로부터 상이한 전압 타입, 크기 및 전류세기(amperage)로 수정될 수 있다.
본 발명이 특정 재료들로 제조되고 특정 두께들을 갖는 특정 개수의 특정 컴포넌트 층들을 갖는 특정 기계적 스택을 기술하고 있지만, 본 발명은 임의의 적합한 재료들로 제조되고 임의의 적합한 두께들을 갖는 임의의 적합한 개수의 임의의 적합한 컴포넌트 층들을 갖는 임의의 적합한 기계적 스택을 고려한다. 일례로서, 특정 실시예들에서, 접착제 또는 유전체의 층이 전술된 유전체 층, OCA의 제2 층, 및 에어 갭을 대체할 수 있으며, 이때 디스플레이에는 공기 갭이 없다. 층들이 특정 순서로 있는 것으로 도시되어 있지만, 디바이스(200)의 임의의 컴포넌트는 임의의 적합한 위치에 있을 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 특정 실시예들에 따른, 디바이스(200)의 예시적인 쿠션 층(208)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 쿠션 층(208)은 외주연부 영역(302), 중심 영역(304), 및 하나 이상의 구멍들(304)을 포함할 수 있다. 쿠션 층(208)(및/또는, 후술되는 바와 같은, 본 발명의 특정 실시예들에 따르면, 기준 층(210))의 부재 시, 커버 층(202)의 중심 영역에 주어진 힘을 인가하는 것은 힘 감지 층(206)과 기준 층(210) 사이의 거리가 커버 층(202)의 외주연부 영역에 동일한 양의 힘을 인가하는 것보다 더 큰 양만큼 감소하게 한다. 특정 실시예들에서, 본 발명에 따르면, 쿠션 층(208)을 힘 감지 층(206)과 기준 층(210) 사이에 추가하는 것은 이러한 차이들을 감소시키거나 제거하여, 힘 감지 층(206) 및 기준 층(210)이 주어진 압력에서 커버 층(202)의 표면의 모든 또는 실질적으로 모든 부분들에 걸쳐서 더 균일한 거리 내에서 이동하게 한다. 예를 들어, 재료가 쿠션 층(208)에 추가되거나 그로부터 제거되어, 힘 감지 층(206) 및 기준 층(210)이 커버 층(202)에 인가되는 주어진 압력에 응답하여 모든 또는 실질적으로 모든 커버 층(202)에 걸쳐서 더 균일한 거리 내에서 이동하게 할 수 있다.
외주연부 영역(302)은, 일반적으로, 쿠션 층(208)의 외주연부에 가까운 쿠션 층(208)의 영역을 표현한다. 외주연부 영역(302)은 임의의 적합한 영역을 포함할 수 있다. 외주연부 영역(302)은 쿠션 층(208)의 표면적의 5 내지 95%를 포함할 수 있다. 예를 들어, 외주연부 영역(302)은 쿠션 층(208)의 표면적들의 10%, 40%, 60%, 또는 90%를 포함할 수 있다. 중심 영역(304)은 쿠션 층(208)의 중심에 가까운 쿠션 층(208)의 영역을 표현한다. 중심 영역(304)은 쿠션 층(208)의 표면적의 5 내지 95%를 포함할 수 있다. 예를 들어, 중심 영역은 쿠션 층(208)의 표면적들의 10%, 40%, 60%, 또는 90%를 포함할 수 있다. 외주연부 영역(302) 및 중심 영역(304)이 쿠션 층(208)의 표면적의 100%에 걸쳐 있는 것으로 도시되어 있지만, 외주연부 영역(302) 및 중심 영역(304)은 쿠션 층(208)의 전체 표면적보다 더 적게 걸쳐 있을 수 있다. 이러한 실시예들에서, 쿠션 층(208)은 임의의 적합한 수의 영역들을 포함할 수 있는데, 예를 들어 외주연부 영역(302)과 중심 영역(304) 사이에 위치된 중간 영역이 포함될 수 있다. 그러한 방식으로, 그리고 특히 비교적 더 넓은 표면적들을 갖는 터치 센서들과 관련하여, 적용되는 부하로서 또한 특징지어질 수 있는 인가된 힘은 매우 다양한 위치들 사이에서 보다 균일하게 분포될 수 있다.
구멍들(306)은, 일반적으로, 쿠션 층(208)을 제조하게 되는 재료가 없는 영역들이다. 구멍들(306)은 쿠션 층(208)을 통과하여 날카로운 물체를 가압하는 것, 쿠션 층(208)을 통과하여 드릴링하는 것, 몰드 형태를 이용하는 것, 또는 임의의 다른 적합한 방법에 의해 생성될 수 있다. 구멍들(306)은 임의의 적합한 크기일 수 있다. 각각의 구멍(306)은 동일한 크기일 수 있다. 다른 예로서, 구멍들(306)은 크기가 변할 수 있다. 예를 들어, 외주연부 영역(302) 내의 하나 이상의 구멍들(306)이 중심 영역(304) 내의 구멍들보다 클 수 있다. 또한, 구멍들(306)은 적절하게 각각의 영역 내에 다양한 크기들 및/또는 형상들을 가질 수 있다. 또한, 구멍들(306) 사이의 간격은 적절하게 각각의 영역 내에서 또는 두 영역들 사이에서 변할 수 있다. 또한, 구멍들(306)은 쿠션 층(208)의 두께의 단지 일부분만을 통과하여 연장되는 블라인드 구멍들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 구멍들(306) 또는 이들 중 일부는 쿠션 층(208)의 약 70% 내지 99%만을 통과하여 연장될 수 있다. 쿠션 층(208)의 상이한 부분들의 탄성을 수정하는 것에 더하여, 구멍(306)의 존재 또는 부재뿐 아니라 그의 크기들 및 형상들이, 또한, 특정 위치들에서 쿠션 층(208)의 유전 상수를 변화시켜서, 힘의 인가에 대한 주어진 위치의 용량성 응답을 미세 조정하는 이러한 실시예의 능력을 추가로 향상시킨다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 따라서, 힘의 인가에 대한 응답은 쿠션 층(208)의 탄성의 선택적 수정뿐만 아니라 쿠션 층의 재료의 유전 상수의 선택적 수정 양측 모두에 의해 터치 센서(202) 상의 상이한 위치들에 대해 실질적으로 선형화될 수 있다.
기술된 바와 같이, 쿠션 층(208)은 특정 경도를 가질 수 있다. 따라서, 압력이 동일하게 인가되면, 쿠션 층(208)을 구성하는 재료에 압력을 가하는 것은, 힘 감지 층(206) 및 기준 층(210)이, 달리 쿠션 층(208) 없이 도달하는 것보다 더 멀리 떨어진 거리로 이동하게 한다. 그러나, 구멍들(306)은 구멍(306)이 위치되는 영역에서의 쿠션 층(208)의 이러한 효과를 감소(또는 제거)할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 구멍들(306)을 포함하는 영역은 구멍(306)이 없는 영역보다 작은 경도를 가질 수 있다. 따라서, 구멍들(306)을 선택적으로 위치시키고 형성함으로써, 쿠션 층(308)은 힘 감지 층(206) 및 기준 층(210)이 주어진 압력에 응답하여 커버 층(202)의 임의의 부분을 가로질러서 균일한 또는 실질적으로 균일한 방식으로 이동하게 할 수 있다. 특정 실시예들에서, 외주연부 영역(302) 및 중심 영역(304)을 구성하는 영역들의 크기, 및 각각의 영역 내의 연관된 구멍들(306)의 배치, 형상, 및 간격은, 특정 요구에 따라, 힘 감지 층(206) 및 기준 층(210)이 주어진 압력에서 커버 층(202)의 모든 또는 실질적으로 모든 부분들에 걸쳐서 더 균일한 거리 내에서 이동하게 하도록 최적화될 수 있다.
쿠션 층(308)으로부터 재료를 제거하는 것으로 기술되어 있지만, 균일성을 증가시킨다는 동일한 이점이 쿠션 층(308)에 재료를 추가함으로써 실현될 수 있다. 예를 들어, 중심 영역(304)은 외주연부 영역(302)보다 더 많은 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 중심 영역(304)은 외주연부 영역(302)보다 더 큰 밀도를 가질 수 있다. 다른 예로서, 중심 영역(304)은 외주연부 영역(302)보다 더 큰 두께를 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 특정 실시예들에 따른, 디바이스(200)의 기준 층(210)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 기준 층(210)은 외주연부 영역(402), 중심 영역(404), 및 돌출부들로도 특징지어질 수 있는 복수의 딤플들(406)을 포함할 수 있다. 딤플들(406)은 기준 층(210)의 일 표면 상의 융기된 영역들 및 기준 층(210)의 반대편 표면 상의 오목한 영역들일 수 있다. 예시된 배향에서, 딤플들(406)이 융기된 영역들인 기준 층(210)의 표면이 도시되어 있다. 특정 실시예들에서, 딤플들(406)의 융기된 영역들을 포함하는 기준 층(210)의 표면은 힘 감지 층(206) 및 쿠션 층(208)(동일한 실시예에 포함되는 경우)을 향해 배향된다.
하나 이상의 딤플들(406)은, 일반적으로, 기준 층(210)의 나머지 부분들과 동일한 또는 실질적으로 동일한 재료를 포함한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 딤플들(406)은 기준 층(210)의 나머지와는 상이한 재료의 것일 수 있다. 하나 이상의 딤플들(406) 각각은 일정 높이 및 크기를 가질 수 있다. 크기는, 일부 실시예들에서, 딤플(406)의 표면적을 나타낼 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 특정 실시예들에 따라 수정된 기준 층(210)(및/또는 쿠션 층(208))의 부재 시, 커버 층(202)의 중심 영역에 주어진 힘을 인가하는 것은 힘 감지 층(206)과 기준 층(210) 사이의 거리가 커버 층(202)의 외주연부 영역에 동일한 양의 힘을 인가하는 것보다 더 큰 양만큼 감소하게 한다. 특정 실시예들에서, 본 발명의 특정 실시예들에 따라 수정된 (예컨대, 딤플들(406)을 갖는) 기준 층(210)을 추가하는 것은 이러한 차이들을 감소시키거나 제거하여, 힘 감지 층(206)이 기준 층(210)을 향해 주어진 압력에서 모든 또는 실질적으로 모든 커버 층(202)에 걸쳐서 더 균일한 거리를 이동하게 한다. 예를 들어, 딤플들은 기준 층(210)에 추가되거나 달리 형성되어, 힘 감지 층(206)이 특정 압력에서 모든 또는 실질적으로 모든 커버 층(202)에 걸쳐서 기준 층(210)을 향해 더 균일한 거리를 이동하게 할 수 있다.
기준 층(210)의 융기된 영역(예컨대, 딤플(406)의 융기된 영역)은 기준 층(210)의 융기되지 않은 영역보다 더 높은 커패시턴스를 수용하는데, 그 이유는 융기된 영역이 힘 감지 층(206)에 더 가깝기 때문이다. 본 발명은 힘 감지 층(206)의 실질적으로 모든 부분에 커패시턴스 변경의 균일성을 제공하기 위해 딤플(406)에 의해 제공되는 증가된 커패시턴스를 이용하는 것을 고려한다. (예컨대, 본 발명의 특정 실시예들에 따라 수정된 쿠션 층(208) 및/또는 기준 층(210)의 부재 시에) 중심 영역(404)에 비해 외주연부 영역(402) 내의 힘 감지 층(206)과 기준 층(210) 사이의 거리를 감소시키기 위해 더 큰 압력을 필요로 할 수 있지만, 딤플들(406)은 기준 층(210)의 융기된 영역이 딤플(406)이 없는 영역보다 더 많은 양의 커패시턴스를 수용하게 한다. 따라서, 딤플들(406)은 외주연부 영역(402)에 위치되어, 주어진 압력이 중심 및 외부 영역들 내의 커버 층(202)에 인가되는 것으로부터 달리 비롯된 (힘 감지 층(206)과 기준 층(210) 사이의) 거리의 상대적 차이들을 보상하게 할 수 있다. 외주연부 영역(402) 내에 딤플들(406)을 배치하는 것은 증가된 커패시턴스가, 주어진 압력에서 중심 영역(404)에 비해 외주연부 영역(402)에서 힘 감지 층(208)과 기준 층(210) 사이에 생성되게 한다. 특정 실시예들에서, 이는 주어진 압력에서 모든 또는 실질적으로 모든 커버 층(202)에 걸쳐서 힘 감지 층(208)과 기준 층(210) 사이의 균일한 또는 거의 균일한 커패시턴스를 허용하여, 이에 따라, 커버 층(202) 상의 임의의 주어진 위치에서의 인가된 압력에 대한 응답의 실질적인 정규화를 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 기준 층(210)의 외주연부 영역(402)은 기준 층(210)의 중심 영역(404)보다 더 큰 크기의 딤플들(406) 또는 더 높은 밀도의 딤플들(406)을 포함할 수 있다. 따라서, 힘 감지 층(206) 및 기준 층(210)이 커버 층(202)의 각자의 영역에서 주어진 특정 압력에 응답하여 중심 영역(404)에 비해 외주연부 영역(402)에 가까운 거리의 대부분에서 이동하지 않을 수도 있지만, 딤플들(406)은 힘 감지 층(208)과 기준 층(210) 사이의 균일한 또는 거의 균일한 커패시턴스가 커버 층(202)의 대응하는 영역에서 주어진 압력에 응답하여 모든 또는 실질적으로 모든 커버 층(202)에 걸쳐서 상이한 영역들에서의 터치들로부터 비롯되게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기준 층(210)의 중심 영역은 어떠한 딤플들(406)도 포함하지 않을 수 있다.
도 5는 본 발명의 특정 실시예들에 따른 디바이스(200)의 컴포넌트 스택을 도시한다. 도시된 비제한적인 예시적인 스택은 힘 센서(206), 쿠션 층(208), 및 기준 층(210)을 포함한다. 특정 실시예들에서, 딤플들(406)은 각각 단일 높이의 것일 수 있다. 다른 예에서, 딤플들(406)은 높이가 변할 수 있다. 도시된 바와 같이, 일례에서, 딤플들(406)은 외주연부 영역(402)의 외주연부에서 최대일 수 있고 중심 영역(404)을 향해 높이가 점진적으로 감소될 수 있다. 기술된 바와 같이, 특정 실시예들에서, 기준 층(210)의 특정 위치들에서의 딤플(406)의 높이는 커버 층(202) 상의 주어진 압력에서 기준 층(210)에 걸친 커패시턴스의 균일성을 허용하도록 최적화될 수 있다. 중심 영역(404)은, 일부 실시예들에서, 어떠한 딤플들도 갖지 않을 수 있다.
딤플들(406)이 볼록한 딤플들인 것으로서 예시되고 기술되어 있지만, 딤플들(406)은 오목한 딤플들, 즉, 힘 감지 층(206)으로부터 떨어져서 대면하는 딤플들일 수 있다. 이 실시예에서, 중심 영역(404)은 외주연부 영역(402)보다 더 높은 밀도의 딤플들(406)을 가질 수 있다.
도 5는 본 발명의 특정 실시예들에 따라 수정된 기준 층(210)(예컨대, 딤플들(406)을 가짐) 및 쿠션 층(208) 양측 모두를 포함하는 디바이스(202)에 대한 예시적인 기계적 스택을 도시한다. 그러나, 본 발명은 특정 요구에 따라, 본 발명의 특정 실시예들에 따라 수정된 기준 층(210)(예컨대, 딤플들(406)을 가짐) 및 쿠션 층(208)을 단독으로 또는 조합하여 포함하는 디바이스(202)를 고려한다는 것이 이해되어야 한다.
도 6은 본 발명의 특정 실시예들에 따른, 쿠션 층(208)을 생성하기 위한 예시적인 방법(600)을 도시한다. 방법은 쿠션 층(208)을 수용함으로써 동작(602)에서 시작된다. 동작(604)에서, 쿠션 층(208) 내에 구멍들(306)을 형성할지의 여부가 결정된다. 구멍들(306)이 형성되지 않는 경우에, 방법(600)이 종료된다.
그렇지 않으면, 방법(600)은 구멍(306)의 크기들 및 구멍(306)의 위치들이 각자 결정되는 동작들(606, 608)로 진행한다. 기술된 바와 같이, 구멍들(306)은 쿠션 층(208)의 영역들의 경도를 감소시켜서, 쿠션 층(208)이 구멍들(306)이 존재하는 영역들에서 감소된 경도를 갖게 할 수 있다. 더 큰 구멍들(306) 및 더 높은 밀도의 구멍들(306)은, 일반적으로, 더 작은 구멍들(306) 및 더 작은 밀도의 구멍들(306)보다 더 큰 비율로 쿠션 층(208)의 경도를 감소시킨다.
디바이스(200)는 구멍(306)의 크기들 및 구멍(306)의 위치들을 결정하기 위해 테스트될 수 있다. 예를 들어, 디바이스(200)의 모든 또는 실질적으로 모든 표면에 걸쳐서 균일한 압력이 인가되어, 디바이스(200)의 상이한 부분들에서의 힘 감지 층(206)과 기준 층(208) 사이의 거리를 판정하게 할 수 있다. 구멍(306)의 크기들 및 위치들은 각각의 부분에서의 거리를 사용하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 힘 감지 층(206)과 기준 층(210) 사이의 더 큰 거리는 더 큰 구멍(306) 및/또는 더 큰 밀도의 구멍들(306)을 필요로 할 수 있다. 구멍(306)의 크기 및 위치들은, 기준 층(210)과 힘 감지 층(206) 사이에서의 주어진 힘의 인가에 응답하여 쿠션 층(208)이 압축된 거리가 적합한 백분율 범위 내에서 균일하도록 계산될 수 있다. 예를 들어, 거리는, 압력이 주어지면, 디바이스(200)의 실질적으로 모든 표면적들에 걸쳐서 1%, 5%, 또는 10% 내에 있어서, 인가된 힘에 대한 커패시턴스 응답이 디바이스(200)의 실질적으로 모든 터치 스크린 표면적에 걸쳐서 실질적으로 정규화되게 할 수 있다. 일단 구멍(306)의 위치들 및 구멍(306)의 크기들이 결정되면, 구멍들은 방법이 종료되기 전에 동작(310)에서 쿠션 층(208) 내에 형성된다. 기술된 바와 같이, 구멍들(306)은 쿠션 층(208) 내로 절단, 드릴링, 또는 몰딩될 수 있다.
도 6에 도시된 방법(600)에 대한 수정, 추가, 또는 생략이 이루어질 수 있다. 방법(600)은 더 많은, 더 적은, 또는 다른 동작들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 동작들은 동시에 또는 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다.
도 7은 본 발명의 특정 실시예들에 따른, 기준 층(210)을 생성하기 위한 예시적인 방법(700)을 도시한다. 방법은 동작(702)에서 시작되며, 여기서 기준 층(210) 내에 딤플들(406)을 형성할지의 여부가 결정된다. 딤플들(406)이 형성되지 않는 경우에, 방법(700)이 종료된다.
그렇지 않으면, 방법(700)은 딤플(406)의 위치들 및 심플(406)의 크기들이 각자 결정되는 동작들(704, 706)로 진행한다. 기술된 바와 같이, 딤플들(406)은 기준 층(210)의 영역들의 수용된 커패시턴스를 증가시켜서, 기준 층(210)이 주어진 압력에서 더 균일한 커패시턴스를 수용하게 할 수 있다. 더 큰 높이 및/또는 밀도의 딤플들(406)은, 일반적으로, 더 작은 높이 및/또는 밀도의 딤플들(406)보다 큰 비율로 인가된 힘에 응답하여 기준 층(210)에 의해 수용되는 커패시턴스를 증가시킨다.
디바이스(200)는 딤플(406)의 높이들 및 딤플(406)의 위치들을 결정하기 위해 테스트될 수 있다. 예를 들어, 디바이스(200)의 모든 또는 실질적으로 모든 터치 스크린 표면적에 걸쳐서 균일한 압력이 인가되어, 고정 인가되는 힘에 응답하여 디바이스(200)의 상이한 부분들에서의 힘 감지 층(206)과 기준 층(208) 사이의 거리 감소의 크기를 판정하게 할 수 있다. 딤플(406)의 크기들 및 위치들은 거리를 사용하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 힘 감지 층(206)과 기준 층(210) 사이의 더 큰 거리는 더 큰 딤플(406) 및/또는 더 큰 밀도의 딤플들(406)을 필요로 할 수 있다. 반면에, 디바이스(200)의 중심에서 기준 층(208)을 향한 힘 감지 층(206)의 편향은 동일한 인가된 힘에 대해 주변부에서보다 현저히 더 클 수 있어서, 이는, 도 5에 도시된 바와 같이, 보다 큰 딤플들(406)이 주연부에 더 가깝게 배치될 것임을 나타낸다. 딤플(406)의 크기 및 위치들은 기준 층(210)을 가로질러서 수용되는 커패시턴스가 적합한 백분율 범위 내에서 균일하도록 계산될 수 있다. 예를 들어, 압력을 고려하여 기준 층(210)을 가로질러서 수용되는 커패시턴스는 모든 또는 실질적으로 모든 기준 층(210)에 걸쳐서 1%, 5%, 또는 10% 이내일 수 있다. 일단 딤플(406)의 위치들 및 구멍(306)의 크기들이 결정되면, 딤플들(406)은 방법이 종료되기 전에 동작(406)에서 기준 층(210)에 형성된다. 예를 들어, 딤플들(406)은 재료를 기준 층(210)에 추가하고/하거나 몰딩 디바이스를 사용하여 사출 성형 프로세스에서 기준 층(210)의 기판에 딤플들을 형성함으로써 형성될 수 있다.
도 7에 도시된 방법(700)에 대한 수정, 추가, 또는 생략이 이루어질 수 있다. 방법(700)은 더 많은, 더 적은, 또는 다른 동작들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 동작들은 동시에 또는 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 특정 실시예들에 따른, 쿠션 층(208) 및 기준 층(210)의 추가 예들을 각자 도시한다.
도 8은 본 발명의 특정 실시예들에 따른 쿠션 층(208)을 도시한다. 도 8에 도시된 쿠션 층(208)은 쿠션 층(208) 전체에 걸쳐서 분산된 (도 3a 및 도 3b의 예들에 도시된 둥근 구멍들이 아니라) 정사각형 구멍들을 포함한다. 도시된 예에서, 더 어두운 영역들은 쿠션 층(208)의 재료의 존재를 표현하고, 더 밝은 영역들은 쿠션 층(208) 내의 구멍들을 표현한다. 도시된 바와 같이, 정사각형 구멍들은 쿠션 층(208)의 주연부를 향해 특정한 그리고 비교적 일관된 크기를 가지며, 이어서, 중심 영역에 구멍들이 존재하지 않을 때까지 그들이 쿠션 층(208)의 중심 영역에 접근함에 따라 크기가 점진적으로 감소한다. 동일한 타입의 점진적으로 감소하는 크기의 구멍들이 도 3a 및 도 3b에 도시된 예시적인 쿠션 층(208)에 도시된 구멍들(306)에 적용될 수 있다. 도 8에 도시된 예시적인 쿠션 층(208)이 특정 형상, 배치, 간격 및 다른 특성들을 갖는 구멍들을 포함하지만, 본 발명은 특정 요구에 따라 임의의 적합한 형상, 배치, 간격 및 다른 특성들을 갖는 구멍들을 고려한다.
도 9는 본 발명의 특정 실시예들에 따른 기준 층(210)을 도시한다. 도 9는 특정 실시예들에서, 기준 층(210)의 저부 표면(예컨대, 디바이스(200)의 커버 층(202)으로부터 떨어져서 대면하는 표면)으로 간주될 수 있는 것을 도시한다. 딤플들(예컨대, 도 4 및 도 5의 딤플들(406))의 오목한 영역들을 본 도면으로부터 볼 수 있다. 도 9에 도시된 기준 층(210)이 특정 형상, 배치, 간격, 깊이, 및 다른 특성들을 갖는 딤플들을 포함하지만, 본 발명은 특정 요구에 따라 임의의 적합한 형상, 배치, 간격, 깊이, 및 다른 특성들을 갖는 딤플들을 고려한다.
본 명세서에서, 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 대한 언급은, 적절한 경우에, (예를 들어, 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 ASIC와 같은) 반도체 기반 또는 다른 IC, 하드 디스크 드라이브(HDD), 하이브리드 하드 드라이브(HHD), 광 디스크, 광 디스크 드라이브(ODD), 광 자기 디스크, 광 자기 드라이브, 플로피 디스크, 플로피 디스크 드라이브(FDD), 자기 테이프, 홀로그래픽 저장 매체, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD), RAM 드라이브, SD 카드, SD 드라이브, 다른 적합한 컴퓨터 판독가능 저장 매체, 또는 이들 중 둘 이상 것들의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 비일시적 저장 매체는, 적절한 경우에, 휘발성, 비휘발성, 또는 휘발성 및 비휘발성의 조합일 수 있다.
본 명세서에서, "또는"은, 명백히 달리 나타내지거나 문맥에 의해 달리 나타내지지 않는 한, 포괄적이고, 배타적이지 않다. 따라서, 본 명세서에서, "A 또는 B"는, 명백히 달리 나타내지거나 문맥에 의해 달리 나타내지지 않는 한, "A, B, 또는 양측 모두"를 의미한다. 더욱이, "및(그리고)"는, 명백히 달리 나타내지거나 문맥에 의해 달리 나타내지지 않는 한, 연대적이고 개별적인 둘 모두이다. 따라서, 본 명세서에서, "A 및 B"는, 명백히 달리 나타내지거나 문맥에 의해 달리 나타내지지 않는 한, "공동으로 또는 개별적으로, A 및 B"를 의미한다.
본 발명은 본 명세서에 기술되고 도시된 실시예들에 대한 모든 변화, 치환, 변형, 변경, 및 수정을 포괄하는데, 이는 당업자가 이해할 것이다. 유사하게, 적절한 경우, 첨부된 청구범위 및 법적 등가물들은 본 명세서의 예시적인 실시예들에 대한 모든 변화, 치환, 변형, 변경, 및 수정을 포괄하는데, 이는 당업자가 이해할 것이다. 또한, 첨부된 청구범위에서 장치 또는 시스템, 또는 장치 또는 시스템의 컴포넌트가 특정 기능을 수행하도록 적응되거나, 수행하도록 배열되거나, 수행하는 것이 가능하거나, 수행하도록 구성되거나, 수행하도록 인에이블되거나, 수행하도록 동작가능하거나, 수행하도록 동작 중이라는 것에 대한 언급은, 그 장치, 시스템, 또는 컴포넌트가 그렇게 적응되거나 배열되거나 가능하거나 구성되거나 인에이블되거나 동작가능하거나 또는 동작 중인 한, 그것 또는 그 특정 기능이 기동되거나 턴온되거나 잠금해제되어 있든 아니든간에 그 장치, 시스템, 컴포넌트를 포괄한다.

Claims (20)

  1. 터치 스크린 디바이스로서,
    프로세서를 포함하는 제어기 - 상기 프로세서는 개시된 전압에 응답하여, 힘 감지 층의 위치들과 상기 힘 감지 층으로부터 이격된 기준 층의 대응하는 위치들 사이의 커패시턴스를 검출하도록 구성됨 -; 및
    상기 힘 감지 층과 상기 기준 층 사이의 쿠션 층 - 상기 쿠션 층은 상이한 위치들에 인가되는 동일한 힘 하에서 상이한 정도로 압축되도록 그리고 상기 상이한 위치들에서 상이한 유전 상수를 제공하도록 구성된 발포체 재료를 포함함 - 을 포함하는, 터치 스크린 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발포체 재료는 상기 인가된 힘의 해제 시에 원래의 두께의 적어도 80%로 복귀하도록 구성되는, 터치 스크린 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 힘 감지 층의 특정 위치에서의 커패시턴스의 사전결정된 크기 변화에 응답하여 상기 힘 감지 층의 특정 위치에 인가되는 물리적 또는 가상의 힘의 위치를 판정하도록 구성된, 터치 스크린 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 쿠션 층은:
    외주연부 영역 및 중심 영역 - 상기 쿠션 층은 이들을 적어도 부분적으로 관통하는 구멍들을 포함함 -; 및
    상기 쿠션 층의 상기 중심 영역에 근접해 있는 것보다 상기 쿠션 층의 상기 외주연부 영역에 더 크게 근접해 있는 밀도의 구멍들을 포함하는,
    터치 스크린 디바이스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 쿠션 층의 상기 중심 영역에는 구멍들이 없는, 터치 스크린 디바이스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 쿠션 층 및 상기 기준 층 중 적어도 하나는 물리적 힘의 인가에 응답하여 상기 기준 층의 각자의 대응하는 위치들과 함께 상기 힘 감지 층의 다양한 위치들에서 커패시턴스 값을 실질적으로 정규화하도록 구성된, 터치 스크린 디바이스.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 장치로서,
    힘 감지 층;
    상기 힘 감지 층으로부터 이격되고 상기 힘 감지 층과 정렬되는 기준 층;
    상기 힘 감지 층과 상기 기준 층 사이의 영역 내의 전극 위치들;
    및
    상기 힘 감지 층과 상기 기준 층 사이의 쿠션 층 - 상기 쿠션 층은 그의 외주연부 영역에 근접한 것보다, 그의 중심 영역에 근접해 있는 상기 힘 감지 층으로의 물리적 힘의 인가에 대해 더 큰 저항을 제공하도록 구성됨 - 을 포함하고,
    상기 기준 층 및 상기 쿠션 층 중 적어도 하나는, 전압이 상기 전극 위치들에서 인가될 때, 주어진 인가된 물리적 힘에 응답하여 상기 영역 내의 전극 위치들에서 커패시턴스를 실질적으로 정규화하도록 구성된, 장치.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서, 상기 쿠션 층은 일정 패턴의 구멍들을 포함하며, 상기 구멍들의 위치들 및 상대적 크기들은 상기 전극 위치들에서의 상기 힘 감지 층의 실질적으로 균일한 편향을 허용하도록 구성된, 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 쿠션 층은 상기 중심 영역에 구멍들을 갖지 않는, 장치.
  13. 장치로서,
    힘 감지 층;
    상기 힘 감지 층으로부터 이격되고 상기 힘 감지 층과 정렬되는 기준 층;
    상기 힘 감지 층과 상기 기준 층 사이의 영역 내의 전극 위치들;
    및
    상기 힘 감지 층과 상기 기준 층 사이의 쿠션 층을 포함하고,
    상기 쿠션 층은 상이한 전극 위치들에서 상이한 유전 상수를 나타내도록 구성되며,
    상기 기준 층 및 상기 쿠션 층 중 적어도 하나는, 전압이 상기 전극 위치들에서 인가될 때, 주어진 인가된 물리적 힘에 응답하여 상기 영역 내의 전극 위치들에서 커패시턴스를 실질적으로 정규화하도록 구성된, 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 터치 스크린 조립체를 동작시키는 방법으로서,
    터치 스크린 상의 상이한 위치들에 힘을 인가하는 단계; 및
    상기 상이한 위치들에서 상기 인가된 힘에 대한 용량성 응답을 실질적으로 선형화하는 단계를 포함하고,
    상기 상이한 위치들에서 상기 용량성 응답을 실질적으로 선형화하는 단계는 상이한 위치들에서 힘의 인가에 대해 상이한 탄성을 나타내는 쿠션 층을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 터치 스크린 조립체를 동작시키는 방법으로서,
    터치 스크린 상의 상이한 위치들에 힘을 인가하는 단계; 및
    상기 상이한 위치들에서 상기 인가된 힘에 대한 용량성 응답을 실질적으로 선형화하는 단계를 포함하고,
    상기 상이한 위치들에서 상기 용량성 응답을 실질적으로 선형화하는 단계는 상이한 위치들에서 상이한 유전 상수를 나타내는 쿠션 층을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
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