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▶ シェンチェン グディックス テクノロジー カンパニー，リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023159852
(43)【公開日】2023-11-01
(54)【発明の名称】タッチパッド、感圧タッチ装置及び電子機器
(51)【国際特許分類】
G06F 3/041 20060101AFI20231025BHJP
G06F 3/044 20060101ALI20231025BHJP
G01L 1/14 20060101ALI20231025BHJP
【ＦＩ】
G06F3/041 600
G06F3/044 140
G06F3/044 128
G06F3/041 400
G06F3/041 512
G06F3/041 480
G01L1/14 J
【審査請求】有
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022198307
(22)【出願日】2022-12-13
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-03-23
(31)【優先権主張番号】202220915218.X
(32)【優先日】2022-04-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(71)【出願人】
【識別番号】518295185
【氏名又は名称】シェンチェン グディックス テクノロジー カンパニー，リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100095407
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 満
(74)【代理人】
【識別番号】100132883
【弁理士】
【氏名又は名称】森川 泰司
(74)【代理人】
【識別番号】100148633
【弁理士】
【氏名又は名称】桜田 圭
(74)【代理人】
【識別番号】100147924
【弁理士】
【氏名又は名称】美恵 英樹
(72)【発明者】
【氏名】劉 武
(72)【発明者】
【氏名】張 栄
(72)【発明者】
【氏名】張 勝斌
(57)【要約】 （修正有）
【課題】コストが低く、また、厚さが薄く、圧力検出の感度が高いタッチパッド、感圧タッチ装置及び電子機器を提供する。
【解決手段】タッチパッド２００は、タッチセンサ２０２、力センサ２０３、プリント回路基板２０４及びタッチコントローラ２０９を含む。タッチセンサは、第１タッチ電極層２０２１、第２タッチ電極層２０２３及び第１基材２０２２を含む。第１タッチ電極層は、第１基材を介して第２タッチ電極層の上方に設けられ、第２タッチ電極層と複数のタッチ検知静電容量を形成する。力センサは、タッチセンサの下方に設けられ、支持構造２０３２及び少なくとも１つの圧力電極層２０３１を含む。支持構造は、変形可能な構造であり、指がタッチパッドを押圧するときに印加する圧力の作用下で変形することで、指押圧領域の感圧静電容量を変え、少なくとも１つの圧力電極層を介して対応する感圧信号を出力する。
【選択図】図２
【解決手段】タッチパッド２００は、タッチセンサ２０２、力センサ２０３、プリント回路基板２０４及びタッチコントローラ２０９を含む。タッチセンサは、第１タッチ電極層２０２１、第２タッチ電極層２０２３及び第１基材２０２２を含む。第１タッチ電極層は、第１基材を介して第２タッチ電極層の上方に設けられ、第２タッチ電極層と複数のタッチ検知静電容量を形成する。力センサは、タッチセンサの下方に設けられ、支持構造２０３２及び少なくとも１つの圧力電極層２０３１を含む。支持構造は、変形可能な構造であり、指がタッチパッドを押圧するときに印加する圧力の作用下で変形することで、指押圧領域の感圧静電容量を変え、少なくとも１つの圧力電極層を介して対応する感圧信号を出力する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
タッチパッドであって、
タッチセンサと、力センサと、プリント回路基板と、タッチコントローラとを含み、
前記タッチセンサは、第１タッチ電極層と、第２タッチ電極層と、第１基材とを含み、前記第１タッチ電極層は前記第１基材を介して前記第２タッチ電極層の上方に設けられ、前記第２タッチ電極層と複数のタッチ検知静電容量を形成し、前記タッチ検知静電容量は、指が前記タッチパッドをタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置を検知し、対応するタッチ感知信号を出力し、
前記力センサは前記タッチセンサの下方に設けられ、支持構造と少なくとも１つの圧力電極層を含み、前記少なくとも１つの圧力電極層は前記タッチセンサの下方に複数の感圧静電容量を形成し、前記支持構造は変形可能な構造であり、前記指が前記タッチパッドを押圧するときに印加する圧力の作用下で変形することで、指押圧領域の感圧静電容量を変え、前記少なくとも１つの圧力電極層を介して対応する感圧信号を出力し、
前記プリント回路基板は前記力センサの下方に設けられ、前記力センサ及び前記タッチセンサを載置、支持し、
前記タッチコントローラは前記プリント回路基板に固定装着され、前記タッチセンサ及び前記力センサに電気的に接続され、前記タッチセンサ及び前記力センサからタッチ感知信号及び感圧信号を受信し、前記指の前記タッチパッドでのタッチ位置及び前記指により印加される圧力の大きさを決定することを特徴とするタッチパッド。
タッチセンサと、力センサと、プリント回路基板と、タッチコントローラとを含み、
前記タッチセンサは、第１タッチ電極層と、第２タッチ電極層と、第１基材とを含み、前記第１タッチ電極層は前記第１基材を介して前記第２タッチ電極層の上方に設けられ、前記第２タッチ電極層と複数のタッチ検知静電容量を形成し、前記タッチ検知静電容量は、指が前記タッチパッドをタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置を検知し、対応するタッチ感知信号を出力し、
前記力センサは前記タッチセンサの下方に設けられ、支持構造と少なくとも１つの圧力電極層を含み、前記少なくとも１つの圧力電極層は前記タッチセンサの下方に複数の感圧静電容量を形成し、前記支持構造は変形可能な構造であり、前記指が前記タッチパッドを押圧するときに印加する圧力の作用下で変形することで、指押圧領域の感圧静電容量を変え、前記少なくとも１つの圧力電極層を介して対応する感圧信号を出力し、
前記プリント回路基板は前記力センサの下方に設けられ、前記力センサ及び前記タッチセンサを載置、支持し、
前記タッチコントローラは前記プリント回路基板に固定装着され、前記タッチセンサ及び前記力センサに電気的に接続され、前記タッチセンサ及び前記力センサからタッチ感知信号及び感圧信号を受信し、前記指の前記タッチパッドでのタッチ位置及び前記指により印加される圧力の大きさを決定することを特徴とするタッチパッド。
【請求項2】
前記力センサは前記タッチセンサの第２タッチ電極層を共通電極層として共用し、前記少なくとも１つの圧力電極層は前記支持構造の下方に位置する第２圧力電極層であり、前記第２圧力電極層は前記共通電極層と互いに重なって前記複数の感圧静電容量を形成することを特徴とする請求項１に記載のタッチパッド。
【請求項3】
前記第２圧力電極層は、前記プリント回路基板の上面に直接形成される下部電極副層を含み、又は、
前記第２圧力電極層は下部電極副層と下部基材副層を含み、前記下部電極副層は前記下部基材副層の上面に形成され、かつ前記下部基材副層は前記プリント回路基板の表面に設けられることを特徴とする請求項２に記載のタッチパッド。
前記第２圧力電極層は下部電極副層と下部基材副層を含み、前記下部電極副層は前記下部基材副層の上面に形成され、かつ前記下部基材副層は前記プリント回路基板の表面に設けられることを特徴とする請求項２に記載のタッチパッド。
【請求項4】
前記支持構造は前記第２タッチ電極層と前記第２圧力電極層との間に設けられ、前記第２タッチ電極層と前記第２圧力電極層との間で可変隙間を形成し、前記可変隙間の幅が前記指により印加される圧力の作用下で変化することにより、前記指押圧領域の感圧静電容量が変わることを特徴とする請求項２に記載のタッチパッド。
【請求項5】
前記支持構造は第１支持体と、ソフトフィルム層と、第２支持体とを含み、前記第１支持体及び前記第２支持体はそれぞれ前記ソフトフィルム層の上面及び下面に配設され、前記第１支持体は前記共通電極層を支持し、前記第２支持体は前記第２圧力電極層に接続されることで、前記ソフトフィルム層を前記第２圧力電極層の上方に支持し、
前記第２支持体と前記第２圧力電極層は粘着剤で直接接続され、又は前記第２支持体は平坦層を介して前記第２圧力電極層に間接的に接続されることを特徴とする請求項４に記載のタッチパッド。
前記第２支持体と前記第２圧力電極層は粘着剤で直接接続され、又は前記第２支持体は平坦層を介して前記第２圧力電極層に間接的に接続されることを特徴とする請求項４に記載のタッチパッド。
【請求項6】
前記第１支持体は前記ソフトフィルム層の上面にアレイ状に均一に分布している第１硬質粒子であり、前記第２支持体は前記ソフトフィルム層の下面にアレイ状に均一に分布している第２硬質粒子であり、かつ、前記第１支持体及び前記第２支持体は前記ソフトフィルム層の水平投影において千鳥状に設けられることを特徴とする請求項５に記載のタッチパッド。
【請求項7】
前記第１硬質粒子及び前記第２硬質粒子は両方ともに球状粒子であり、かつ直径が異なり、
前記第１支持体の直径は少なくとも前記第２支持体の直径の３倍であり、又は、前記第１支持体の直径は第２支持体の直径の２／１～３／１であることを特徴とする請求項６に記載のタッチパッド。
前記第１支持体の直径は少なくとも前記第２支持体の直径の３倍であり、又は、前記第１支持体の直径は第２支持体の直径の２／１～３／１であることを特徴とする請求項６に記載のタッチパッド。
【請求項8】
前記第１支持体及び前記第２支持体は前記ソフトフィルム層に一体成形されるか、又は粘着剤で前記ソフトフィルム層の上面及び下面に密着して固定され、任意の４つの隣接する第２支持体により画定された領域のそれぞれの中心に１つの第１支持体が設けられ、かつ前記第１支持体のサイズが、前記第２支持体のサイズよりも大きいことを特徴とする請求項６に記載のタッチパッド。
【請求項9】
前記共通電極層は前記タッチセンサ及び前記力センサの共通駆動電極層として機能し、複数の共通駆動電極を含み、
前記第１タッチ電極層は、前記共通電極層の上方に設けられる複数のタッチ感知電極を含み、前記第２圧力電極層は前記共通電極層の下方に設けられる複数の感圧電極であり、
前記共通駆動電極は前記タッチコントローラから駆動信号を受信し、前記タッチ感知電極及び前記感圧電極はそれぞれ、前記駆動信号に応答して前記タッチ感知信号及び前記感圧信号を出力することを特徴とする請求項２に記載のタッチパッド。
前記第１タッチ電極層は、前記共通電極層の上方に設けられる複数のタッチ感知電極を含み、前記第２圧力電極層は前記共通電極層の下方に設けられる複数の感圧電極であり、
前記共通駆動電極は前記タッチコントローラから駆動信号を受信し、前記タッチ感知電極及び前記感圧電極はそれぞれ、前記駆動信号に応答して前記タッチ感知信号及び前記感圧信号を出力することを特徴とする請求項２に記載のタッチパッド。
【請求項10】
前記タッチ感知電極及び前記感圧電極は、前記タッチコントローラが同一時刻に送信する共通駆動信号に応答して、前記タッチ感知信号及び感圧信号をそれぞれ出力することを特徴とする請求項９に記載のタッチパッド。
【請求項11】
前記タッチコントローラが前記共通駆動電極に出力する駆動信号は第１時刻に出力するタッチ駆動信号と第２時刻に出力する圧力駆動信号を含み、かつ前記タッチ感知電極は前記タッチ駆動信号に応答して、タッチコントローラに前記タッチ感知信号を出力し、前記感圧電極は前記圧力駆動信号に応答して、前記タッチコントローラに前記感圧信号を出力することを特徴とする請求項９に記載のタッチパッド。
【請求項12】
前記プリント回路基板の下面に装着され、前記タッチコントローラに電気的に接続され、前記指により印加される圧力の大きさに応答して振動フィードバックを行い、それぞれ前記プリント回路基板の下面の４つの隅領域に設けられ、前記プリント回路基板に垂直な方向に振動する４つの圧電セラミックスアクチュエータを含むアクチュエータと、
前記プリント回路基板を支持し、タッチパッドを外部ケースに装着するブラケットであって、前記プリント回路基板の下面に覆われかつ複数の開口を有し、前記複数の開口がそれぞれ前記タッチコントローラ及び前記アクチュエータを収容し、また、前記タッチコントローラ及び前記アクチュエータの逃し空間を提供するブラケットとをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のタッチパッド。
前記プリント回路基板を支持し、タッチパッドを外部ケースに装着するブラケットであって、前記プリント回路基板の下面に覆われかつ複数の開口を有し、前記複数の開口がそれぞれ前記タッチコントローラ及び前記アクチュエータを収容し、また、前記タッチコントローラ及び前記アクチュエータの逃し空間を提供するブラケットとをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のタッチパッド。
【請求項13】
タッチパッドであって、
互いに間隔を空けて設けられる複数のタッチ感知電極を含むタッチ感知電極層と、
前記タッチ感知電極層の下方に設けられ、互いに間隔を空けて設けられる複数の共通駆動電極を含む共通電極層であって、前記共通駆動電極と前記タッチ感知電極との間で複数のタッチ検知静電容量が形成され、前記複数のタッチ検知静電容量はタッチセンサとして機能し、指が前記タッチパッドをタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置を検知し、対応するタッチ感知信号を出力する共通電極層と、
前記共通電極層の下方に設けられ、互いに間隔を空けて設けられる複数の感圧電極を含む感圧電極層であって、前記感圧電極と前記共通駆動電極との間で複数の感圧静電容量が形成され、前記複数の感圧静電容量は力センサとして機能し、前記指が前記タッチパッドを押圧するときに印加する圧力の大きさを検出する感圧電極層と、
その表面に形成される前記感圧電極層を載置するプリント回路基板とを含み、
前記共通電極層と前記感圧電極層との間に支持構造が設けられ、前記支持構造は変形可能な構造であり、前記指により印加される圧力の作用下で変形することで、指押圧領域の感圧静電容量を変えることを特徴とするタッチパッド。
互いに間隔を空けて設けられる複数のタッチ感知電極を含むタッチ感知電極層と、
前記タッチ感知電極層の下方に設けられ、互いに間隔を空けて設けられる複数の共通駆動電極を含む共通電極層であって、前記共通駆動電極と前記タッチ感知電極との間で複数のタッチ検知静電容量が形成され、前記複数のタッチ検知静電容量はタッチセンサとして機能し、指が前記タッチパッドをタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置を検知し、対応するタッチ感知信号を出力する共通電極層と、
前記共通電極層の下方に設けられ、互いに間隔を空けて設けられる複数の感圧電極を含む感圧電極層であって、前記感圧電極と前記共通駆動電極との間で複数の感圧静電容量が形成され、前記複数の感圧静電容量は力センサとして機能し、前記指が前記タッチパッドを押圧するときに印加する圧力の大きさを検出する感圧電極層と、
その表面に形成される前記感圧電極層を載置するプリント回路基板とを含み、
前記共通電極層と前記感圧電極層との間に支持構造が設けられ、前記支持構造は変形可能な構造であり、前記指により印加される圧力の作用下で変形することで、指押圧領域の感圧静電容量を変えることを特徴とするタッチパッド。
【請求項14】
前記支持構造は第１支持体と、ソフトフィルム層と、第２支持体とを含み、前記第１支持体は前記ソフトフィルム層の上面に配設され、前記共通電極層を支持し、前記第２支持体は前記ソフトフィルム層の下面に配設され、前記ソフトフィルム層を前記感圧電極層の上方に支持することを特徴とする請求項１３に記載のタッチパッド。
【請求項15】
前記第１支持体は前記ソフトフィルム層の上面にアレイ状に均一に分布している第１硬質粒子であり、前記第２支持体は前記ソフトフィルム層の下面にアレイ状に均一に分布している第２硬質粒子であり、前記第１硬質粒子と前記第２硬質粒子のサイズが異なり、かつ、前記第１支持体及び前記第２支持体は前記ソフトフィルム層の水平投影において千鳥状に設けられることを特徴とする請求項１４に記載のタッチパッド。
【請求項16】
前記第１支持体の中心点から隣り合う第１支持体の中心点までの距離が、前記第２支持体の中心点から隣り合う第２支持体の中心点までの距離に等しいことを特徴とする請求項１５に記載のタッチパッド。
【請求項17】
タッチコントローラをさらに含み、前記タッチコントローラは前記プリント回路基板の下面に装着され、前記共通駆動電極に駆動信号を出力し、前記タッチ感知電極及び前記感圧電極がそれぞれ前記駆動信号に応答して出力するタッチ感知信号及び感圧信号を受信し、前記タッチ感知信号は前記指のタッチ位置を検出し、前記感圧信号は前記指により印加される圧力の大きさを検出し、
前記駆動信号は前記タッチコントローラが同一時刻に出力する共通駆動信号であり、前記タッチ感知電極及び前記感圧電極は前記共通駆動信号に応答して前記タッチ感知信号及び前記感圧信号をそれぞれ出力し、又は、
前記タッチコントローラが前記共通駆動電極に出力する駆動信号は第１時刻に出力するタッチ駆動信号と第２時刻に出力する圧力駆動信号を含み、かつ前記タッチ感知電極は前記タッチ駆動信号に応答して、タッチコントローラに前記タッチ感知信号を出力し、前記感圧電極は前記圧力駆動信号に応答して、前記タッチコントローラに前記感圧信号を出力することを特徴とする請求項１６に記載のタッチパッド。
前記駆動信号は前記タッチコントローラが同一時刻に出力する共通駆動信号であり、前記タッチ感知電極及び前記感圧電極は前記共通駆動信号に応答して前記タッチ感知信号及び前記感圧信号をそれぞれ出力し、又は、
前記タッチコントローラが前記共通駆動電極に出力する駆動信号は第１時刻に出力するタッチ駆動信号と第２時刻に出力する圧力駆動信号を含み、かつ前記タッチ感知電極は前記タッチ駆動信号に応答して、タッチコントローラに前記タッチ感知信号を出力し、前記感圧電極は前記圧力駆動信号に応答して、前記タッチコントローラに前記感圧信号を出力することを特徴とする請求項１６に記載のタッチパッド。
【請求項18】
前記プリント回路基板の下面に装着され、前記タッチコントローラに電気的に接続され、前記指により印加される圧力の大きさに応答して振動フィードバックを行うアクチュエータと、
前記プリント回路基板を支持し、タッチパッドを外部ケースに装着するブラケットであって、前記プリント回路基板の下面に覆われかつ複数の開口を有し、前記複数の開口がそれぞれ前記タッチコントローラ及び前記アクチュエータを収容し、前記タッチコントローラ及び前記アクチュエータの逃し空間を提供するブラケットとをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載のタッチパッド。
前記プリント回路基板を支持し、タッチパッドを外部ケースに装着するブラケットであって、前記プリント回路基板の下面に覆われかつ複数の開口を有し、前記複数の開口がそれぞれ前記タッチコントローラ及び前記アクチュエータを収容し、前記タッチコントローラ及び前記アクチュエータの逃し空間を提供するブラケットとをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載のタッチパッド。
【請求項19】
感圧タッチ装置であって、
指がタッチ又は押圧する入力インターフェースを提供するカバーと、
カバーの下方に設けられ、前記指が前記カバーをタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置を検知し、対応するタッチ感知信号を出力するタッチセンサと、
前記タッチセンサの下方に設けられ、支持構造と少なくとも１つの圧力電極層を含み、前記少なくとも１つの圧力電極層は前記タッチセンサの下方に複数の感圧静電容量を形成し、前記支持構造は変形可能な構造であり、前記指が前記感圧タッチ装置を押圧するときに印加する圧力の作用下で変形することで、指押圧領域の感圧静電容量を変える力センサと、
前記力センサの下方に設けられ、前記力センサ及び前記タッチセンサを載置、支持するプリント回路基板と、
前記プリント回路基板に固定装着され、前記タッチセンサ及び前記力センサに電気的に接続され、前記タッチセンサ及び前記力センサからタッチ感知信号及び感圧信号を受信し、前記指の前記感圧タッチ装置でのタッチ位置及び前記指により印加される圧力の大きさを決定するタッチコントローラとを含むことを特徴とする感圧タッチ装置。
指がタッチ又は押圧する入力インターフェースを提供するカバーと、
カバーの下方に設けられ、前記指が前記カバーをタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置を検知し、対応するタッチ感知信号を出力するタッチセンサと、
前記タッチセンサの下方に設けられ、支持構造と少なくとも１つの圧力電極層を含み、前記少なくとも１つの圧力電極層は前記タッチセンサの下方に複数の感圧静電容量を形成し、前記支持構造は変形可能な構造であり、前記指が前記感圧タッチ装置を押圧するときに印加する圧力の作用下で変形することで、指押圧領域の感圧静電容量を変える力センサと、
前記力センサの下方に設けられ、前記力センサ及び前記タッチセンサを載置、支持するプリント回路基板と、
前記プリント回路基板に固定装着され、前記タッチセンサ及び前記力センサに電気的に接続され、前記タッチセンサ及び前記力センサからタッチ感知信号及び感圧信号を受信し、前記指の前記感圧タッチ装置でのタッチ位置及び前記指により印加される圧力の大きさを決定するタッチコントローラとを含むことを特徴とする感圧タッチ装置。
【請求項20】
電子機器であって、
ディスプレイと、請求項１～１８のいずれか１項に記載のタッチパッドとを含み、
前記タッチパッドは指がタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置及び印加される圧力の大きさを検出し、前記ディスプレイは前記指によるタッチ又は押圧に関連する操作を表示することを特徴とする電子機器。
ディスプレイと、請求項１～１８のいずれか１項に記載のタッチパッドとを含み、
前記タッチパッドは指がタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置及び印加される圧力の大きさを検出し、前記ディスプレイは前記指によるタッチ又は押圧に関連する操作を表示することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は電子の技術分野に関し、特にタッチパッド、感圧タッチ装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
タッチパッドは一般的にラップトップなどの電子機器に使用され、主にタッチセンサによって使用者の指の位置や移動を検知し、電子機器の表示インターフェースにおいてポインタの移動を制御するものである。従来のタッチパッドは物理ドームキーを介して使用者の押圧動作を検出し、確認やメニュー呼び出しなどの機能を発揮する。しかし、使用者の押圧動作が、タッチパッドの物理ドームキーが位置する局所的な領域にしか実行できず、タッチパッド全体にわたって任意の領域に押圧動作を実行することができない。
【0003】
圧力タッチパッドは物理ドームキー検出の代わりに圧力検出を利用して確認やメニュー呼び出しなどの操作を行うことにより、従来のタッチパッドでは局所的な押圧しかできないという問題を解決する。圧力タッチパッドは、使用者の使用癖に応じて、使用者の押圧動作に対する応答の程度や振動フィードバックの強度を調整することができ、より簡便で快適な操作エクスペリエンスを使用者に付与する。ここでは、使用者エクスペリエンスの優劣はタッチパッド構造の設計に大きく依存している。
文献１（中国特許出願公開第１０７１６８５８４号明細書）は、第１基材と、駆動電極層と、圧電フィルムと、第１支持体と、タッチセンシング電極層と、感圧電極層と、を含む感圧タッチスクリーンを開示している。第１基材は対向設置される第１面及び第２面を含む。駆動電極層は第１基材の第１面に設けられる。駆動電極層は、第１方向に延在しており、第２方向に間隔を空けて配列される複数の駆動電極を含む。圧電フィルムは駆動電極層の第１基材から離れた側に設けられる。第１支持体は、対向設置される第３面及び第４面を含み、第３面は圧電フィルムに向かっている。タッチセンシング電極層は第１支持体の第３面に設けられ、第２方向に延在しており、第１方向に間隔を空けて配置される複数のタッチセンシング電極を含む。感圧電極層は第１支持体の第３面に設けられ、第２方向に延在しており、第１方向に間隔を空けて配列される複数の感圧電極を含み、タッチセンシング電極と感圧電極は交互に設けられる。駆動電極層は時分割の方式によって、即ち、タッチ駆動電極層としてタッチセンシング電極層とともに、ユーザのタッチ位置の情報を取得し得るタッチ構造を構成し、駆動電極は、また、圧力駆動電極層として感圧電極層とともに圧力の大きさを感知し得る感圧構造を構成する。指が感圧タッチスクリーンのタッチ面を押すと、圧電フィルムは圧力の作用の下で変形し、圧電フィルムの上面と下面に分極電荷が生じ、駆動電極層及び感圧電極層はこの活性化された電荷を受け取って圧力信号や圧力の大きさを生成する。この文献１では、タッチ構造のタッチセンシング電極層と感圧構造の感圧電極層とは同一面に交互に設けられ、しかも、感圧構造は駆動電極層と感圧電極層との間の圧電フィルムが押圧力の作用の下で変形することにより生じた分極電荷を受け取ることで圧力信号を生成する。
文献２（特開２０１５－０９７０６８号公報）は、タッチパネルに印加する静的圧力負荷を高精で検出できるタッチ入力装置を開示する、このタッチ入力装置は、圧電素子を有するタッチパネルと、タッチパネルに印加する静的圧力負荷を検出する圧力検出部と、を含む。この圧力検出部は、圧電素子を押すときに発生する電気信号の積分値に基づいて、静的圧力負荷を検出する。
文献１（中国特許出願公開第１０７１６８５８４号明細書）は、第１基材と、駆動電極層と、圧電フィルムと、第１支持体と、タッチセンシング電極層と、感圧電極層と、を含む感圧タッチスクリーンを開示している。第１基材は対向設置される第１面及び第２面を含む。駆動電極層は第１基材の第１面に設けられる。駆動電極層は、第１方向に延在しており、第２方向に間隔を空けて配列される複数の駆動電極を含む。圧電フィルムは駆動電極層の第１基材から離れた側に設けられる。第１支持体は、対向設置される第３面及び第４面を含み、第３面は圧電フィルムに向かっている。タッチセンシング電極層は第１支持体の第３面に設けられ、第２方向に延在しており、第１方向に間隔を空けて配置される複数のタッチセンシング電極を含む。感圧電極層は第１支持体の第３面に設けられ、第２方向に延在しており、第１方向に間隔を空けて配列される複数の感圧電極を含み、タッチセンシング電極と感圧電極は交互に設けられる。駆動電極層は時分割の方式によって、即ち、タッチ駆動電極層としてタッチセンシング電極層とともに、ユーザのタッチ位置の情報を取得し得るタッチ構造を構成し、駆動電極は、また、圧力駆動電極層として感圧電極層とともに圧力の大きさを感知し得る感圧構造を構成する。指が感圧タッチスクリーンのタッチ面を押すと、圧電フィルムは圧力の作用の下で変形し、圧電フィルムの上面と下面に分極電荷が生じ、駆動電極層及び感圧電極層はこの活性化された電荷を受け取って圧力信号や圧力の大きさを生成する。この文献１では、タッチ構造のタッチセンシング電極層と感圧構造の感圧電極層とは同一面に交互に設けられ、しかも、感圧構造は駆動電極層と感圧電極層との間の圧電フィルムが押圧力の作用の下で変形することにより生じた分極電荷を受け取ることで圧力信号を生成する。
文献２（特開２０１５－０９７０６８号公報）は、タッチパネルに印加する静的圧力負荷を高精で検出できるタッチ入力装置を開示する、このタッチ入力装置は、圧電素子を有するタッチパネルと、タッチパネルに印加する静的圧力負荷を検出する圧力検出部と、を含む。この圧力検出部は、圧電素子を押すときに発生する電気信号の積分値に基づいて、静的圧力負荷を検出する。
【0004】
このため、如何にタッチパッドの圧力検出性能を改善して、使用者のエクスペリエンスを向上させるかは、早急に解決しなければならない課題となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
以上に鑑み、本開示は、コストが低く、また、厚さが薄く、圧力検出の感度が高いという性能を備えるタッチパッド、感圧タッチ装置及び電子機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
第１態様では、
タッチパッドであって、
タッチセンサと、力センサと、プリント回路基板と、タッチコントローラとを含み、
前記タッチセンサは、第１タッチ電極層と、第２タッチ電極層と、第１基材とを含み、前記第１タッチ電極層は前記第１基材を介して前記第２タッチ電極層の上方に設けられ、前記第２タッチ電極層と複数のタッチ検知静電容量を形成し、前記タッチ検知静電容量は、指が前記タッチパッドをタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置を検知し、対応するタッチ感知信号を出力し、
前記力センサは、前記タッチセンサの下方に設けられ、支持構造と少なくとも１つの圧力電極層を含み、前記少なくとも１つの圧力電極層は前記タッチセンサの下方に複数の感圧静電容量を形成し、前記支持構造は変形可能な構造であり、前記指が前記タッチパッドを押圧するときに印加する圧力の作用下で変形することで、指押圧領域の感圧静電容量を変え、前記少なくとも１つの圧力電極層を介して対応する感圧信号を出力し、
前記プリント回路基板は、前記力センサの下方に設けられ、前記力センサ及び前記タッチセンサを載置、支持し、
前記タッチコントローラは、前記プリント回路基板に固定装着され、前記タッチセンサ及び前記力センサに電気的に接続され、前記タッチセンサ及び前記力センサからタッチ感知信号及び感圧信号を受信し、前記指の前記タッチパッドでのタッチ位置及び前記指により印加される圧力の大きさを決定するタッチパッドを提供する。
タッチパッドであって、
タッチセンサと、力センサと、プリント回路基板と、タッチコントローラとを含み、
前記タッチセンサは、第１タッチ電極層と、第２タッチ電極層と、第１基材とを含み、前記第１タッチ電極層は前記第１基材を介して前記第２タッチ電極層の上方に設けられ、前記第２タッチ電極層と複数のタッチ検知静電容量を形成し、前記タッチ検知静電容量は、指が前記タッチパッドをタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置を検知し、対応するタッチ感知信号を出力し、
前記力センサは、前記タッチセンサの下方に設けられ、支持構造と少なくとも１つの圧力電極層を含み、前記少なくとも１つの圧力電極層は前記タッチセンサの下方に複数の感圧静電容量を形成し、前記支持構造は変形可能な構造であり、前記指が前記タッチパッドを押圧するときに印加する圧力の作用下で変形することで、指押圧領域の感圧静電容量を変え、前記少なくとも１つの圧力電極層を介して対応する感圧信号を出力し、
前記プリント回路基板は、前記力センサの下方に設けられ、前記力センサ及び前記タッチセンサを載置、支持し、
前記タッチコントローラは、前記プリント回路基板に固定装着され、前記タッチセンサ及び前記力センサに電気的に接続され、前記タッチセンサ及び前記力センサからタッチ感知信号及び感圧信号を受信し、前記指の前記タッチパッドでのタッチ位置及び前記指により印加される圧力の大きさを決定するタッチパッドを提供する。
【0007】
本開示に係るタッチパッドでは、タッチセンサの下方に力センサが設けられ、かつ力センサは支持構造を利用して圧力電極層の間で感圧静電容量を形成し、これによって、圧力容量方式によって指がタッチパッドを押圧するときに印加する圧力の大きさを検出する。圧電抵抗力センサを用いた従来のタッチパッドに比べて、本実施例に係るタッチパッドは、構造がシンプルであり、かつコストが低く、かつ、厚さが薄く、圧力検出感度が高い効果があり、さまざまな適用シーンの電子機器に適用できる。
【0008】
１つの可能な実施形態では、前記第１タッチ電極層及び前記第２タッチ電極層はそれぞれ前記第１基材の上面及び下面に形成され、又は、前記タッチセンサは第２基材をさらに含み、前記第１タッチ電極層は前記第１基材の上面に形成され、前記第２タッチ電極層は前記第２基材の上面に形成され、前記第１基材と前記第２基材は粘着剤で固定接着される。
【0009】
１つの可能な実施形態では、前記少なくとも１つの圧力電極層は第１圧力電極層と第２圧力電極層を含み、前記第１圧力電極層及び前記第２圧力電極層は前記支持構造の両側に設けられて前記複数の感圧静電容量を形成し、前記支持構造は前記第１圧力電極層と前記第２圧力電極層との間で可変隙間を形成し、かつ前記可変隙間の幅が、前記指により印加される圧力の作用下で変化することにより、前記指押圧領域の感圧静電容量が変わる。
【0010】
１つの可能な実施形態では、前記第１圧力電極層は前記支持構造の上方に設けられ、上部電極副層と上部基材副層を含み、前記上部電極副層は前記上部基材副層の上面に載置され、間隔を空けて設けられる複数の圧力駆動電極を有し、前記第２圧力電極層は前記支持構造の下方に設けられ、下部電極副層と下部基材副層を含み、前記下部電極副層は前記下部基材副層の上面に載置され、間隔を空けて設けられる複数の感圧電極を含む。
【0011】
１つの可能な実施形態では、前記支持構造は第１支持体と、ソフトフィルム層と、第２支持体とを含み、前記第１支持体及び前記第２支持体はそれぞれ前記ソフトフィルム層の上面及び下面に配設され、前記第１支持体は前記第１圧力電極層を支持し、前記第２支持体は前記第２圧力電極層に接続され、前記第１支持体及び前記第２支持体は前記ソフトフィルム層の水平投影において千鳥状に設けられる。
【0012】
１つの可能な実施形態では、前記力センサは前記タッチセンサの第２タッチ電極層を共通電極層として共用し、前記少なくとも１つの圧力電極層は前記支持構造の下方に位置する第２圧力電極層であり、前記第２圧力電極層は前記共通電極層と互いに重なって前記複数の感圧静電容量を形成する。
【0013】
１つの可能な実施形態では、前記第２圧力電極層は、前記プリント回路基板の上面に直接形成される下部電極副層を含み、又は、前記第２圧力電極層は下部電極副層と下部基材副層を含み、前記下部電極副層は前記下部基材副層の上面に形成され、かつ前記下部基材副層は前記プリント回路基板の表面に設けられる。
【0014】
１つの可能な実施形態では、前記支持構造は前記第２タッチ電極層と前記第２圧力電極層との間に設けられ、前記第２タッチ電極層と前記第２圧力電極層との間で可変隙間を形成し、前記可変隙間の幅が前記指により印加される圧力の作用下で変化することにより、前記指押圧領域の感圧静電容量が変わる。
【0015】
１つの可能な実施形態では、前記支持構造は第１支持体と、ソフトフィルム層と、第２支持体とを含み、前記第１支持体及び前記第２支持体はそれぞれ前記ソフトフィルム層の上面及び下面に配設され、前記第１支持体は前記共通電極層を支持し、前記第２支持体は前記第２圧力電極層に接続されることで、前記ソフトフィルム層を前記第２圧力電極層の上方に支持し、前記第２支持体と前記第２圧力電極層は粘着剤で直接接続され、又は前記第２支持体は平坦層を介して前記第２圧力電極層に間接的に接続される。
【0016】
１つの可能な実施形態では、前記第１支持体は前記ソフトフィルム層の上面にアレイ状に均一に分布している第１硬質粒子であり、前記第２支持体は前記ソフトフィルム層の下面にアレイ状に均一に分布している第２硬質粒子であり、かつ、前記第１支持体及び前記第２支持体は前記ソフトフィルム層の水平投影において千鳥状に設けられる。
【0017】
１つの可能な実施形態では、前記第１硬質粒子及び前記第２硬質粒子は両方ともに球状粒子であり、かつ直径が異なり、前記第１支持体の直径は少なくとも前記第２支持体の直径の３倍であり、又は、前記第１支持体の直径は第２支持体の直径の２／１～３／１である。
【0018】
１つの可能な実施形態では、前記第１支持体及び前記第２支持体は前記ソフトフィルム層に一体成形されるか、又は粘着剤で前記ソフトフィルム層の上面及び下面に密着して固定され、任意４つの隣接する第２支持体により画定された領域のそれぞれの中心に１つの第１支持体が設けられ、かつ前記第１支持体のサイズが、前記第２支持体のサイズよりも大きい。
【0019】
１つの可能な実施形態では、前記共通電極層は前記タッチセンサ及び前記力センサの共通駆動電極層として機能し、複数の共通駆動電極を含み、前記第１タッチ電極層は、前記共通電極層の上方に設けられる複数のタッチ感知電極を含み、前記第２圧力電極層は前記共通電極層の下方に設けられる複数の感圧電極であり、前記共通駆動電極は前記タッチコントローラから駆動信号を受信し、前記タッチ感知電極及び前記感圧電極はそれぞれ、前記駆動信号に応答して前記タッチ感知信号及び前記感圧信号を出力する。
【0020】
１つの可能な実施形態では、前記タッチ感知電極及び前記感圧電極は、前記タッチコントローラが同一時刻に送信する共通駆動信号に応答して、前記タッチ感知信号及び感圧信号をそれぞれ出力する。
【0021】
１つの可能な実施形態では、前記タッチコントローラが前記共通駆動電極に出力する駆動信号は第１時刻に出力するタッチ駆動信号と第２時刻に出力する圧力駆動信号を含み、かつ前記タッチ感知電極は前記タッチ駆動信号に応答して、タッチコントローラに前記タッチ感知信号を出力し、前記感圧電極は前記圧力駆動信号に応答して、前記タッチコントローラに前記感圧信号を出力する。
【0022】
１つの可能な実施形態では、前記タッチパッドは、前記プリント回路基板の下面に装着され、前記タッチコントローラに電気的に接続され、前記指により印加される圧力の大きさに応答して振動フィードバックを行うアクチュエータと、前記プリント回路基板を支持し、タッチパッドを外部ケースに装着するブラケットであって、前記プリント回路基板の下面に覆われかつ複数の開口を有し、前記複数の開口がそれぞれ前記タッチコントローラ及び前記アクチュエータを収容し、また、前記タッチコントローラ及び前記アクチュエータの逃し空間を提供するブラケットとをさらに含む。
【0023】
１つの可能な実施形態では、前記アクチュエータは、それぞれ前記プリント回路基板の下面の４つの隅領域に設けられ、前記プリント回路基板に垂直な方向に振動する４つの圧電セラミックスアクチュエータを含み、前記ブラケットは前記４つの圧電セラミックスアクチュエータを収容するための４つの開口をその４つの隅領域に形成するとともに、前記タッチコントローラを収容するための中心開口を中央領域に形成し、又は、前記アクチュエータは前記プリント回路基板の下面の中央領域に設けられるリニアモータを含み、前記リニアモータは前記プリント回路基板に平行する方向に振動し、前記ブラケットは、前記リニアモータを収容するための中間開口を中央領域に形成するとともに、前記タッチコントローラ及び他の電子部品を収容するための第１開口及び第２開口をそれぞれ前記中間開口の両側に形成する。
【0024】
第２態様では、
タッチパッドであって、
互いに間隔を空けて設けられる複数のタッチ感知電極を含むタッチ感知電極層と、
前記タッチ感知電極層の下方に設けられ、互いに間隔を空けて設けられる複数の共通駆動電極を含む共通電極層であって、前記共通駆動電極と前記タッチ感知電極との間で複数のタッチ検知静電容量が形成され、前記複数のタッチ検知静電容量はタッチセンサとして機能し、前記指が前記タッチパッドをタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置を検知し、対応するタッチ感知信号を出力する共通電極層と、
前記共通電極層の下方に設けられ、互いに間隔を空けて設けられる複数の感圧電極を含む感圧電極層であって、前記感圧電極と前記共通駆動電極との間で複数の感圧静電容量が形成され、前記複数の感圧静電容量は力センサとして機能し、前記指が前記タッチパッドを押圧するときに印加する圧力の大きさを検出する感圧電極層と、
その表面に形成される前記感圧電極層を載置するプリント回路基板とを含み、
前記共通電極層と前記感圧電極層との間に支持構造が設けられ、前記支持構造は変形可能な構造であり、前記指により印加される圧力の作用下で変形することで、指押圧領域の感圧静電容量を変えるタッチパッドを提供する。
タッチパッドであって、
互いに間隔を空けて設けられる複数のタッチ感知電極を含むタッチ感知電極層と、
前記タッチ感知電極層の下方に設けられ、互いに間隔を空けて設けられる複数の共通駆動電極を含む共通電極層であって、前記共通駆動電極と前記タッチ感知電極との間で複数のタッチ検知静電容量が形成され、前記複数のタッチ検知静電容量はタッチセンサとして機能し、前記指が前記タッチパッドをタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置を検知し、対応するタッチ感知信号を出力する共通電極層と、
前記共通電極層の下方に設けられ、互いに間隔を空けて設けられる複数の感圧電極を含む感圧電極層であって、前記感圧電極と前記共通駆動電極との間で複数の感圧静電容量が形成され、前記複数の感圧静電容量は力センサとして機能し、前記指が前記タッチパッドを押圧するときに印加する圧力の大きさを検出する感圧電極層と、
その表面に形成される前記感圧電極層を載置するプリント回路基板とを含み、
前記共通電極層と前記感圧電極層との間に支持構造が設けられ、前記支持構造は変形可能な構造であり、前記指により印加される圧力の作用下で変形することで、指押圧領域の感圧静電容量を変えるタッチパッドを提供する。
【0025】
１つの可能な実施形態では、前記支持構造は第１支持体と、ソフトフィルム層と、第２支持体とを含み、前記第１支持体は前記ソフトフィルム層の上面に配設され、前記共通電極層を支持し、前記第２支持体は前記ソフトフィルム層の下面に配設され、前記ソフトフィルム層を前記感圧電極層の上方に支持する。
【0026】
１つの可能な実施形態では、前記第１支持体は前記ソフトフィルム層の上面にアレイ状に均一に分布している第１硬質粒子であり、前記第２支持体は前記ソフトフィルム層の下面にアレイ状に均一に分布している第２硬質粒子であり、前記第１硬質粒子と前記第２硬質粒子のサイズが異なり、かつ、前記第１支持体及び前記第２支持体は前記ソフトフィルム層の水平投影において千鳥状に設けられる。
【0027】
１つの可能な実施形態では、前記タッチパッドはタッチコントローラをさらに含み、前記タッチコントローラは前記プリント回路基板の下面に装着され、前記共通駆動電極に駆動信号を出力し、前記タッチ感知電極及び前記感圧電極がそれぞれ前記駆動信号に応答して出力するタッチ感知信号及び感圧信号を受信し、前記タッチ感知信号は前記指のタッチ位置を検出し、前記感圧信号は前記指により印加される圧力の大きさを検出する。
【0028】
１つの可能な実施形態では、前記駆動信号は前記タッチコントローラが同一時刻に出力する共通駆動信号であり、前記タッチ感知電極及び前記感圧電極は前記共通駆動信号に応答して前記タッチ感知信号及び前記感圧信号をそれぞれ出力し、又は、前記タッチコントローラが前記共通駆動電極に出力する駆動信号は第１時刻に出力するタッチ駆動信号と第２時刻に出力する圧力駆動信号を含み、かつ前記タッチ感知電極は前記タッチ駆動信号に応答して、タッチコントローラに前記タッチ感知信号を出力し、前記感圧電極は前記圧力駆動信号に応答して、前記タッチコントローラに前記感圧信号を出力する。
【0029】
１つの可能な実施形態では、前記タッチパッドは、前記プリント回路基板の下面に装着され、前記タッチコントローラに電気的に接続され、前記指により印加される圧力の大きさに応答して振動フィードバックを行うアクチュエータと、前記プリント回路基板を支持し、タッチパッドを外部ケースに装着するブラケットであって、前記プリント回路基板の下面に覆われかつ複数の開口を有し、前記複数の開口がそれぞれ前記タッチコントローラ及び前記アクチュエータを収容し、前記タッチコントローラ及び前記アクチュエータの逃し空間を提供するブラケットとをさらに含む。
【0030】
第３態様では、
指がタッチ又は押圧する入力インターフェースを提供するカバーと、
カバーの下方に設けられ、前記指が前記カバーをタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置を検知し、対応するタッチ感知信号を出力するタッチセンサと、
前記タッチセンサの下方に設けられ、支持構造と少なくとも１つの圧力電極層を含み、前記少なくとも１つの圧力電極層は前記タッチセンサの下方に複数の感圧静電容量を形成し、前記支持構造は変形可能な構造であり、前記指が前記感圧タッチ装置を押圧するときに印加する圧力の作用下で変形することで、指押圧領域の感圧静電容量を変える力センサと、
前記力センサの下方に設けられ、前記力センサ及び前記タッチセンサを載置、支持するプリント回路基板と、
前記プリント回路基板に固定装着され、前記タッチセンサ及び前記力センサに電気的に接続され、前記タッチセンサ及び前記力センサからタッチ感知信号及び感圧信号を受信し、前記指の前記感圧タッチ装置でのタッチ位置及び前記指により印加される圧力の大きさを決定するタッチコントローラとを含む感圧タッチ装置を提供する。
指がタッチ又は押圧する入力インターフェースを提供するカバーと、
カバーの下方に設けられ、前記指が前記カバーをタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置を検知し、対応するタッチ感知信号を出力するタッチセンサと、
前記タッチセンサの下方に設けられ、支持構造と少なくとも１つの圧力電極層を含み、前記少なくとも１つの圧力電極層は前記タッチセンサの下方に複数の感圧静電容量を形成し、前記支持構造は変形可能な構造であり、前記指が前記感圧タッチ装置を押圧するときに印加する圧力の作用下で変形することで、指押圧領域の感圧静電容量を変える力センサと、
前記力センサの下方に設けられ、前記力センサ及び前記タッチセンサを載置、支持するプリント回路基板と、
前記プリント回路基板に固定装着され、前記タッチセンサ及び前記力センサに電気的に接続され、前記タッチセンサ及び前記力センサからタッチ感知信号及び感圧信号を受信し、前記指の前記感圧タッチ装置でのタッチ位置及び前記指により印加される圧力の大きさを決定するタッチコントローラとを含む感圧タッチ装置を提供する。
【0031】
第４態様では、
ディスプレイと、第１態様、第１態様の可能な実施形態、第２態様又は第２態様の可能な実施形態に記載のタッチパッドとを含み、前記タッチパッドは指がタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置及び印加される圧力の大きさを検出し、前記ディスプレイは前記指によるタッチ又は押圧に関連する操作を表示する電子機器を提供する。
ディスプレイと、第１態様、第１態様の可能な実施形態、第２態様又は第２態様の可能な実施形態に記載のタッチパッドとを含み、前記タッチパッドは指がタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置及び印加される圧力の大きさを検出し、前記ディスプレイは前記指によるタッチ又は押圧に関連する操作を表示する電子機器を提供する。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【発明を実施するための形態】
【0033】
以下、図面を参照しながら、本開示の実施例の技術的解決手段について説明する。
タッチパッドは一般的な指のタッチによる入力装置として、ラップトップや他の電子機器に広く適用されており、従来のタッチパッドは、通常、指タッチ機能だけをサポートし、ノートパソコンのタッチパッドの代表的な積層構造は、図１に示すように、上から下へ順次設けられる、カバー１０１、タッチセンサ１０２、ブラケット１０３を含む。カバー１０１は保護の役割を果たし、タッチセンサ１０２は指のタッチ位置を検出し、ブラケット１０３はタッチパッドをノートパソコン全体に固定する。ここでは、カバー１０１、タッチセンサ１０２及びブラケット１０３は固定用接着剤で粘着される。タッチセンサ１０２の下方にドームキー（ｄｏｍｅ ｋｅｙ）１０４が貼り付けられ、ドームキー１０４は、カバー１０１の上面への指による押し動作を検出する物理ドームキーであり、このドームキー１０４の機能はマウスの左キーや右キーと類似している。
タッチパッドは一般的な指のタッチによる入力装置として、ラップトップや他の電子機器に広く適用されており、従来のタッチパッドは、通常、指タッチ機能だけをサポートし、ノートパソコンのタッチパッドの代表的な積層構造は、図１に示すように、上から下へ順次設けられる、カバー１０１、タッチセンサ１０２、ブラケット１０３を含む。カバー１０１は保護の役割を果たし、タッチセンサ１０２は指のタッチ位置を検出し、ブラケット１０３はタッチパッドをノートパソコン全体に固定する。ここでは、カバー１０１、タッチセンサ１０２及びブラケット１０３は固定用接着剤で粘着される。タッチセンサ１０２の下方にドームキー（ｄｏｍｅ ｋｅｙ）１０４が貼り付けられ、ドームキー１０４は、カバー１０１の上面への指による押し動作を検出する物理ドームキーであり、このドームキー１０４の機能はマウスの左キーや右キーと類似している。
【0034】
ノートパソコンタッチパッドの適用シーンを多くするために、別の代表的なノートパソコンタッチパッドは、圧力検出機能によって上記の物理ドームキーを押すことを検出し、振動フィードバックによって押圧を解除したときの触感を提供する。物理ドームキーに比べて、圧力検出及び触覚フィードバックは押圧ストロークが極めて小さく、フィードバックがより明確であり、また、適用シーンを増加させることができる。
【0035】
圧力検出は圧電抵抗力センサによって実現されてもよいが、圧電抵抗力センサは歪みシートとカンチレバービーム構造を採用してもよく、指がタッチパッドを押圧するときに印加する圧力が、カンチレバービームを介して歪みシートに伝達され、歪みシートが変形し、電気抵抗値が変わり、圧力の大きさが電気抵抗値の変化から算出され得る。ただし、圧電抵抗力センサの形態は、全体の厚さが大きく、しかも、プロセスが難しく、これらにより、適用シーンが制限されてしまう。
【0036】
本開示の実施例は、ラップトップに適用されて、圧力検出をサポートするタッチパッドを提供し、このタッチパッドは、主に電極間の静電容量の変化を通じて圧力の大きさを検出するものであり、コストが低く、また、厚さが薄く、圧力検出感度が高いという性能を有し、さらに、本開示の実施例によるタッチパッドは触覚フィードバック機能も有する。
【0037】
なお、本開示の実施例の技術的解決手段は、ラップトップに加えて、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ゲーム機器などの携帯用計算装置や他の電子機器にも適用できる。
【0038】
図２は本開示の実施例のタッチパッドの構造概略図である。このタッチパッド２００は電子機器の感圧タッチ装置として機能してもよく、上から下へ順次設けられる、カバー２０１、タッチセンサ２０２、力センサ２０３、プリント回路基板（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）２０４及びブラケット２０５を含む。
【0039】
これらのうち、カバー２０１はガラスカバーや他の保護カバーであってもよく、主に指がタッチ又は押圧するための入力面を提供しつつ、下方のタッチセンサ２０２や力センサ２０３を保護する。実際に操作する際には、使用者は指がカバー２０１による入力面上をタッチ又は移動することで、電子機器を制御してタッチ操作に関連する指令を実行させたり、電子機器の表示インターフェースのポインタを移動させたりし、また、指がカバー２０１上をタッチ又は移動しながら、カバー２０１を押圧してタッチパッド２００へ下向きの圧力を印加することで、電子機器を制御して押圧操作に関連する指令を実行させてもよい。なお、本実施例では、ガラスカバー又は保護カバーが例示されているが、いくつかの特定の適用シーンでは、カバー２０１は、表示機能を有する部材など、電子機器の他の機能性部材としてもよい。
【0040】
タッチセンサ２０２は、主に、指のカバー２０１でのタッチ位置及びカバー２０１での移動を検出し、電子機器のメインコントローラに指のタッチ位置の座標情報又は指の移動によるベクトル情報を出力する。一実施例では、タッチセンサ２０２は、上から下へ第１タッチ電極層２０２１、第１基材２０２２、第２タッチ電極層２０２３及び第２基材２０２４をこの順で含み、これらのうち、第１タッチ電極層２０２１は第１基材２０２２の上面に設けられる横電極を含んでもよく、第２タッチ電極層２０３３は第２基材２０２４の上面に設けられる縦電極を含んでもよい。本実施例では、もしタッチパッドが矩形タッチパッドであるなら、横方向及び縦方向はそれぞれ矩形タッチパッド２００の長手方向及び短手方向として定義されてもよく、即ち、第１タッチ電極層２０２１は全体として矩形タッチパッド２００の長手方向に延在している電極層であり、一方、第２タッチ電極層２０２３は全体として矩形タッチパッド２００の短手方向に延在している電極層である。
【0041】
第１タッチ電極層２０２１がカバー２０１と第１基材２０２２との間に位置するとともに、第２タッチ電極層２０２３が第１基材２０２２と第２基材２０２４との間に位置し、かつ、第１基材２０２２及び第２基材２０２４がそれぞれ第１タッチ電極層２０２１及び第２タッチ電極層２０２３に対して支持の役割を果たすように、カバー２０１、第１基材２０２２及び第２基材２０２４は粘着剤で固定接着される。特定の実施例では、第１基材２０２２及び第２基材２０２４は、フィルム、例えばＰＥＴ基材、ＰＣ基材又は両方の基材を混合した基材などで形成されるフィルムであってもよい。タッチセンサ２０２の基材としてフィルムが使用されることによって、タッチパッドの薄型化に有利である。別の代替実施例では、第１基材２０２２及び第２基材２０２４は、フレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）、ＰＣＢ基板や金属片などとしてもよい。
【0042】
図３ａ及び図３ｂはそれぞれ、タッチセンサ２０２の第１タッチ電極層２０２１及び第２タッチ電極層２０２３を示しており、例えば第１タッチ電極層２０２１は互いに間隔を空けて設けられる複数の感知電極を含んでもよく、第２タッチ電極層２０２３は互いに間隔を空けて設けられる複数の駆動電極を含んでもよく、或いは、第１タッチ電極層２０２１は複数の駆動電極を含んでもよく、第２タッチ電極層２０２３は複数の感知電極を含んでもよい。ここでは、複数の感知電極及び複数の駆動電極は全て帯状電極であり、複数の感知電極の延在方向が複数の駆動電極の延在方向にほぼ垂直であり、かつ、複数の感知電極は第１基材２０２２を介して複数の駆動電極の上方に設けられ、これによって、タッチセンサ２０２の第１タッチ電極層２０２１と第２タッチ電極層２０２３との間にアレイ状に分布している複数のタッチ検知静電容量が形成され、第１基材２０２２は第１タッチ電極層２０２１と第２タッチ電極層２０２３との間に位置し、上記複数のタッチ検知静電容量の誘電体層となる。指がカバー２０１上をタッチ又は移動するときに、指のタッチ位置にあるタッチ検知静電容量の静電容量値の大きさが変わり、対応するタッチ感知信号が出力され、第１タッチ電極層２０２１又は第２タッチ電極層２０２３に互容又は自容駆動信号が印加されることによって、指のタッチ又は移動によるタッチ検知静電容量の静電容量変化が検出され、これによって、指のタッチ位置の座標情報又は指の移動による動的ベクトル情報（以下、指位置情報と総称する）が得られる。
【0043】
力センサ２０３は、具体的には、静電容量式圧力センサであり、圧力容量センサとも呼ばれ、タッチセンサ２０２とＰＣＢ基板２０４との間に設けられる。一実施例では、図２及び図４に示すように、力センサ２０３は上から下へ第１圧力電極層２０３１、支持構造２０３２及び第２圧力電極層２０３３をこの順で含み、第１圧力電極層２０３１と第２圧力電極層２０３３は支持構造２０３２によって互いに隔てられて、指がタッチパッド２００を押圧するときに印加する圧力を検出するための感圧静電容量を形成する。
【0044】
第１圧力電極層２０３１は上部電極副層２０３１１と上部基材副層２０３１２を含み、上部電極副層２０３１１は上部基材副層２０３１２の上面に設けられ、上部基材副層２０３１２は主に上部電極副層２０３１１を載置し、また、第１圧力電極層２０３１とタッチパッド２００の他の層との電気的分離や粘着固定にも利用される。第２圧力電極層２０３３は下部電極副層２０３３１と下部基材副層２０３３２を含み、下部電極副層２０３３１は下部基材副層２０３３２の上面に設けられ、同様に、下部基材副層２０３３２は主に下部電極副層２０３３１を載置し、また、第２圧力電極層２０３３とタッチパッド２００の他の層との電気的分離や粘着固定にも利用される。
【0045】
図５ａ及び図５ｂはそれぞれ、第１圧力電極層２０３１の上部電極副層２０３１１及び第２圧力電極層２０３３の下部電極副層２０３３１を示しており、これらのうち、図５ａに示される第１圧力電極層２０３１の上部電極副層２０３１１と図３ｂに示されるタッチセンサ２０２の第２タッチ電極層２０２３は構造がほぼ同じであり、また、図５ｂに示される第２圧力電極層２０３３の下部電極副層２０３３１と図３ａに示されるタッチセンサ２０２の第１タッチ電極層２０２１は構造がほぼ同じである。さらに、図３ａ及び図３ｂに示される第１タッチ電極層２０２１及び第２タッチ電極層２０２３と同様に、上部電極副層２０３１１及び下部電極副層２０３３１もそれぞれ複数の圧力駆動電極及び複数の感圧電極を含んでもよく、ここでは、複数の圧力駆動電極及び複数の感圧電極は全て帯状電極であり、かつ、支持構造２０３を介して互いに重なり、第１圧力電極層２０３１と第２圧力電極層２０３３との間にアレイ状に分布している複数の感圧静電容量が形成される。実際に実施する際には、第１圧力電極層２０３１に駆動信号が供給されることにより、指押圧位置にある感圧静電容量は対応する感圧信号を出力し、このため、第２圧力電極層２０３３によって収集される感圧信号によって、指がタッチパッド２００を押圧するときに印加する圧力の大きさが検出される。
【0046】
さらに、図３ａ、図３ｂ、図５ａ及び図５ｂに示される帯状電極以外、タッチセンサ２０２の第１タッチ電極層２０２１と第２電極層２０２３及び力センサ２０３の上部電極副層２０３１１と下部電極副層２０３３１は他の非帯状電極構造、例えば異形電極構造としてもよい。さらに、実際に実施する際には、タッチセンサ２０２の第２タッチ電極層２０２３と力センサ２０３の上部電極副層２０３１１は同じ電極構造を採用してもよく（いくつかの特定の実施形態では、両方は同一層電極構造を共用してもよい）、この電極構造をタッチセンサ２０２及び力センサ２０３の共通駆動電極としてもよく、一方、タッチセンサ２０２の第１タッチ電極層２０２１と力センサ２０３の下部電極副層２０３３１の電極構造も、同じでかつ第２タッチ電極層２０２３及び上部電極副層２０３１１にほぼ垂直であり（例えば、両方はタッチセンサ２０３の第２タッチ電極層２０２３を９０度回転させた電極構造としてもよい）、タッチセンサ２０２及び力センサ２０３の感知電極として機能するようにしてもよい。
【0047】
支持構造２０３２は第１圧力電極層２０３１と第２圧力電極層２０３３との間に位置するスペーサ層であり、第２圧力電極層２０３３の上方に固定されて第１圧力電極層２０３１を支持し、第１圧力電極層２０３１と第２圧力電極層２０３３との間で可変隙間を形成し、例えば、支持構造２０３２は外力の作用下で弾性的に変形してもよく、即ち、支持構造２０３２は変形可能な構造であり、これにより、上記外力が作用する領域にある第１圧力電極層２０３１と第２圧力電極層２０３３との間隙の幅が変わる。より具体的には、指がカバー２０１の上面を押圧して下向きの圧力を印加するときに、圧力はカバー２０１及びタッチセンサ２０２を介して力センサ２０３に伝達され、さらに第１圧力電極層２０３１を介して支持構造２０３２に印加されてもよく、この支持構造２０３２は第１圧力電極層２０３１と第２圧力電極層２０３３との間の距離を可変なものとし、これにより、指押圧位置にある第１圧力電極層２０２１と第２圧力電極層２０３３との間での感圧静電容量が変わり、この感圧静電容量の変化から、指がカバー２０１を押圧するときにカバー２０１へ印加する圧力が検出される。
【0048】
図４に示すように、支持構造２０３２は第１支持体２０３２１と、ソフトフィルム層２０３２２と、第２支持体２０３２３とを含む。第１支持体２０３２１はソフトフィルム層２０３２２の上面に設けられ、上部基材副層２０３１２に接続されて第１圧力電極層２０３１を支持し、第２支持体２０３２３はソフトフィルム２０３２２の下面に設けられ、粘着剤で下部電極副層２０３３１に接続されることで、ソフトフィルム層２０３２２を第２圧力電極層２０３３の上方に支持する。
【0049】
第１支持体２０３２１及び第２支持体２０３２３はそれぞれ、ソフトフィルム層２０３２２の上面及び下面に均一に分布している硬質粒子であり、かつ第１支持体２０３２１と第２支持体２０３２３は千鳥状に設けられ、即ち、第１支持体２０３２１と第２支持体２０３２３はソフトフィルム層２０３２２の表面に垂直な方向に交互に分布している。特定の実施例では、第１支持体２０３２１及び第２支持体２０３２３は硬質材料であり、例えばはんだ、硬質接着剤や他の硬質材料であってもよい。力センサ２０３の支持構造２０３２は一体射出成形により第１支持体２０３２１及び第２支持体２０３２３をソフトフィルム層２０３２２と一体にしてもよいし、第１支持体２０３２１及び第２支持体２０３２３は、それぞれ粘着剤でソフトフィルム層２０３２２の上面及び下面に密着してもよい。
【0050】
上記構造に基づいて、第１支持体２０３２１の高さは第１圧力電極層２０３１とソフトフィルム層２０３２２との間の距離Ｄ１となり、第２支持体２０３２３の高さは第２圧力電極層２０３３とソフトフィルム層２０３２２との間の距離Ｄ２となる。指がカバー２０１を押圧し、タッチセンサ２０２を介して力センサ２０３に作用するときに、支持構造２０３２は指により印加される圧力の作用下で変形し、具体的には、指押圧位置の第１支持体２０３２１の受力方向が下向きであるので、第１支持体２０３２１の下方のソフトフィルム層２０３２２が下へ移動し、このように、力センサ２０３の第２圧力電極層２０３３とソフトフィルム層２０３２２との間の距離Ｄ２が小さくなる。また、ソフトフィルム層２０３２２が第２支持体２０３２３による支持作用を受け、即ち第２支持体２０３２３がソフトフィルム層２０３２２へ上向きの支持力を付与し、第２支持体２０３２３の上方のソフトフィルム層２０３２２を上へ移動させ、このように、力センサ２０３の第１電極層２０３１とソフトフィルム層２０３２との間の距離Ｄ１が小さくなる。Ｄ１とＤ２が両方ともに小さくなるので、力センサ２０３の第１圧力電極層２０３１と第２圧力電極層２０３２との間の間隙の幅が小さくなり、指押圧位置での感圧静電容量が増大し、これによって、圧力の大きさはこの感圧静電容量の変化量を検出することによって算出され得る。
【0051】
圧力の検出精度を向上させるために、支持構造２０３２の下方に平坦層（図示せず）がさらに設けられてもよく、この平坦層は力センサ２０３の可変隙間の幅をより正確にし、圧力検出精度の向上に有利である。この平坦層はフィルムであってもよく、フィルムは、例えばＰＥＴ基材、ＰＣ基材又は両方の基材の混合基材などであってもよい。
【0052】
本開示の実施例は、力センサ２０３の支持構造２０３２の好ましい設計形態をさらに提供し、第１支持体２０３２１及び第２支持体２０３２３のいずれも力センサ２０３へ可変隙間の幅を付与できるようにし、力センサ２０３の可変隙間の幅が十分であるので、圧力検出精度の向上にも有利である。
【0053】
図６ａ及び図６ｂはそれぞれ、ソフトフィルム層２０３２２の上面の正面図及び下面の正面図を示しており、第１支持体２０３２１はソフトフィルム層２０３２２の上面にアレイ状に配列され、第２支持体２０３２３はソフトフィルム層２０３２２の下面にアレイ状に配列され、かつ、第１支持体２０３２１のサイズが第２支持体２０３２３のサイズよりも大きい。１つの特定の実施例としては、第１支持体２０３２１及び第２支持体２０３２３は全て球状硬質粒子であり、かつ第１支持体２０３２１の直径が第２支持体２０３２３の２倍以上であり、好ましくは、第１支持体２０３２１の直径が少なくとも第２支持体２０３２３の直径の３倍である。図６ｃは第１支持体２０３２１及び第２支持体２０３２３のソフトフィルム層２０３２２における分布の概略図を示しており、第１支持体２０３２１及び第２支持体２０３２３はソフトフィルム層２０３２２の水平投影において千鳥状に設けられ、具体的には、図６ｃに示すように、任意の４つの隣り合う第２支持体２０３２３によって画定される領域のそれぞれの中心に１つの第１支持体２０３２１が設けられ、また、さらに、第１支持体２０３２１の中心点から隣り合う第１支持体２０３２１の中心点までの距離Ｄ４が、第２支持体２０３２３の中心点から隣り合う第２支持体２０３２３の中心点までの距離Ｄ３に等しく、これにより、第１支持体２０３２１及び第２支持体２０３２３は均一に分布しており、かつ千鳥状に設けられる。第１支持体２０３２１と第２支持体２０３２３が上記のようにアレイ状に配置されるとともに、前記のような特定のサイズ関係が使用されることによって、ソフトフィルム層２０３２２がカバー２０１の表面を指が押圧して印加する圧力を受けて変形したときに、第１支持体２０３２１及び第２支持体２０３２３はいずれもソフトフィルム層２０３２２の上面及び下面を均一に支持することができ、このようにして、ソフトフィルム層２０３２２が十分に変形して、感圧静電容量の変化を十分にすることを確保しながら、ソフトフィルム層２０３２２が均一に変形し、ソフトフィルム層２０３２２を保護することを確保し、このため、力センサ２０３は十分な感度を有し、また、タッチパッド２００の表面の指による圧力の大きさを均一に検知することができる。
【0054】
代替実施形態では、第１支持体２０３２１のサイズは第２支持体２０３２３のサイズよりも小さくしてもよく、例えば、第１支持体２０３２１及び第２支持体２０３２３は同様に球状硬質粒子であるが、第１支持体２０３２１の直径が第２支持体２０３２３の２／１以下であり、例えば、第１支持体２０３２１の直径が第２支持体２０３２３の直径の２／１～３／１であってもよく、このようにすると、圧力検出感度を確保しつつ、ソフトフィルム層２０３２２に対する変形制御を容易にし、使用者の指がタッチパッド２００を押圧するときの手触りを改善し、圧力を検出しやすくする。
【0055】
また、図２に示すように、ＰＣＢ基板２０４は力センサ２０３の下方に設けられ、タッチセンサ２０２及び力センサ２０３を載置、支持する上に、タッチパッド２００の電子部品や回路を搭載してもよい。電子部品は、例えばタッチコントローラ２０９や複数のアクチュエータ２０６を含む。タッチコントローラ２０９はＰＣＢ基板２０４の下面に装着され、ＰＣＢ基板２０４の接続配線を介してタッチセンサ２０２及び力センサ２０３に電気的に接続され、タッチセンサ２０２及び力センサ２０３に駆動信号を供給し、両方を駆動して静電容量式タッチ検出及び圧力検出をそれぞれ実行させる一方、指がタッチパッド２００を押圧するときにタッチセンサ２０２及び力センサ２０３によって出力されるタッチ感知信号及び感圧信号を受信し、上記タッチ感知信号及び感圧信号に基づいて指位置情報及び指により印加される圧力の大きさを決定する。さらに、タッチコントローラ２０９はまた、複数のアクチュエータ２０６に接続され、検出された圧力の大きさに応答してアクチュエータ２０６を駆動して振動フィードバックを実行させるようにしてもよい。特定の実施例では、タッチコントローラ２０９は圧力検出とタッチ位置検出を統合したタッチチップであってもよいし、個別に設けられた、圧力検出用の圧力検出チップとタッチ位置検出用のタッチチップであってもよい。アクチュエータ２０６はフォームでＰＣＢ基板２０４の下方に貼り付けられてもよく、このフォームはアクチュエータ２０６の振動に対して緩衝作用を果たし、ここでは、アクチュエータ２０６はリニアモータ又は圧電セラミックスであってもよい。
【0056】
ブラケット２０５は、ステンレス鋼材質の補強板であり、タッチパッド２００の硬度を向上させ、押圧によるタッチパッド２００のくぼみを防止するとともに、タッチパッド２００を支持する役割を果たす。このブラケット２０５はＰＣＢ基板２０４の下面に覆われ、複数の開口を有し、前記開口はＰＣＢ基板２０４の下面に設けられるタッチセンサ２０９やアクチュエータ２０６などの電子部品の逃し空間を提供する。
【0057】
１つの好適な実施例では、アクチュエータ２０６は圧電セラミックスであり、より具体的には、タッチパッド２００は、それぞれＰＣＢ基板２０４の下面の４つの隅領域に設けられ、ＰＣＢ基板２０４に垂直な方向に振動可能な４つの圧電セラミックスアクチュエータを含む。このような場合、図７ａに示すように、ブラケット２０５は、第１圧電セラミックス収容部２０５１、第２圧電セラミックス収容部２０５２、第３圧電セラミックス収容部２０５３及び第４圧電セラミックス収容部２０５４として４つの隅領域のそれぞれに開口を形成してある。これらのうち、圧電セラミックス収容部２０５１～２０５４はそれぞれブラケット２０５の左上隅領域、左下隅領域、右上隅領域及び右下隅領域に位置し、４つの圧電セラミックスアクチュエータを収容する。さらに、ブラケット２０５はタッチコントローラ収容部２０５５として中央領域にも１つの開口を形成し、タッチコントローラ収容部２０５５はＰＣＢ基板２０４の下面の中央領域に位置するタッチコントローラ２０９や他の電子部品を収容する。タッチパッド２００の４つの隅に圧電セラミックスが設けられることによって、タッチパッドの振動の一致性が向上する。
【0058】
別の代替実施例としては、アクチュエータ２０６はリニアモータであってもよく、より具体的には、リニアモータはＰＣＢ基板２０４の下面の中央領域に設けられてもよく、また、ＰＣＢ基板２０４に平行な方向に沿って横方向に振動してもよい。このような場合、図７ｂに示すように、ブラケット２０５は、リニアモータを収容するリニアモータ収容部２０５７として中央領域に開口を形成していてもよい。また、ブラケット２０５は、リニアモータ収容部２０５７の両側に第１開口２０５６及び第２開口２０５８が形成されてもよく、この両方はそれぞれブラケット２０５の両側縁部に接近して設けられ、ＰＣＢ基板２０４のタッチコントローラ２０９や他の電子部品を収容する。タッチパッド２００の中心位置にリニアモータが設けられることによって、タッチパッド２００の振動効果が高まる。
【0059】
ブラケット上２０５には、アクチュエータのタイプに応じて、異なる開口が設けられることにより、振動効果に影響を与えることなく、タッチパッドの厚さを小さくする。
【0060】
図２においては、タッチパッド２００は、タッチパッド２００を電子機器のハウジングに固定するための固定部材２０７をさらに含み、具体的には、ブラケット２０５は固定部材２０７の箇所に固定部材２０７を収容する孔が設けられ、ブラケット２０５は固定部材２０７を介してタッチパッド２００を電子ボードのハウジングに固定し、例えば、該電子機器のハウジングはノートパソコンのＣシェルであり、固定部材２０７はスクリューであるようにしてもよい。
【0061】
本開示の実施例に係るタッチパッド２００では、タッチセンサ２０２の下方に力センサ２０３が設けられ、力センサ２０３は支持構造２０３２を利用して両側の圧力電極層２０３１及び２０３３で感圧静電容量を形成し、これによって、指がタッチパッド２００を押圧するときに印加する圧力の大きさは圧力容量方式によって検出され、また、触覚フィードバックも提供される。圧電抵抗力センサを用いた従来のタッチパッドに比べて、本実施例に係るタッチパッド２００は、構造がシンプルであり、コストが低く、また、厚さが薄く、圧力検出感度が高いという効果があり、さまざまな適用シーンの電子機器に適用できる。
【0062】
図２に示されるタッチパッド構造に基づいて改良した形態として、図８に示すように、力センサ２０３の第１圧力電極層２０３１はタッチセンサ２０２の第２タッチ電極層２０２３及び第２基材２０２４を共用してもよく、これは、図２に示される第１圧力電極層２０３１の上部電極副層２０３１１及び上部基材副層２０３１２が省略されてもよいことに相当し、このように、タッチパッド２００の厚さが効果的に減少する。より具体的には、タッチセンサ２０２の第２タッチ電極層２０２３及び第２基材２０２４は、それぞれ、第１圧力電極層２０３１の上部電極副層２０３１１及び上部基材副層２０３１２としても機能してもよく、つまり、タッチセンサ２０２の第２タッチ電極層２０２３はタッチセンサ２０２と力センサ２０３の共通電極層として機能してもよく、これらの上方の第１タッチ電極層２０２１とタッチ検知静電容量を形成するに加えて、支持構造２０３２の下方の第２圧力電極層２０３３と感圧静電容量を形成する。
【0063】
任意選択的に、タッチパッド２００の厚さをさらに小さくするために、力センサ２０３の第２圧力電極層２０３３の下部基材副層２０３３２はＰＣＢ基板２０４を直接共用してもよく、つまり、第２圧力電極層２０３３の下部電極副層２０３３１はＰＣＢ基板２０４の表面に直接形成されてもよく、このような場合、図２に示される第２圧力電極層２０３３の下部基材副層２０３３２が省略され、ＰＣＢ基板２０４は第２圧力電極層２０３３の下部電極副層２０３３１の基材としても利用されることに相当する。
【0064】
さらに、図８に示される実施例では、好ましくは、第２タッチ電極層２０２３は、具体的には、図３ｂ又は５ａに示すように、タッチセンサ２０２及び力センサ２０３の共通駆動電極層とし、複数の共通駆動電極を含み、一方、第１タッチ電極層２０２１は、具体的には、図３ａに示すように、タッチセンサ２０２のタッチ感知電極層とし、複数のタッチ感知電極を含み、そして、力センサ２０３の第２圧力電極層２０３３は、具体的には、図５ｂに示すように、力センサ２０３の感圧電極層とし、複数の感圧電極を含んでもよい。上記共用構造に基づいて、作動過程では、第２タッチ電極層２０２３に駆動信号を１回送信すると、タッチセンサ２０２の第１タッチ電極層２０２１及び力センサ２０３の第２圧力電極層２０３３は、それぞれ、指によるタッチ／押圧により引き起こされるタッチ感知信号及び感圧信号を検出することができ、両方の信号は指のタッチ位置や圧力の大きさの計算に用いられ、これにより、タッチパッド２００の応答速度が高まり、タッチパッド２００の消費電力が効果的に低下する。
【0065】
別の実施形態では、タッチセンサ２０２及び力センサ２０３の駆動信号は第２タッチ電極層２０２３に時分割で供給されてもよく、例えば、第１時刻には、タッチコントローラ２０９は、まず、第２タッチ電極層２０２３にタッチ駆動信号を供給し、タッチセンサ２０２の第１タッチ電極層２０２１によって出力されたタッチ感知信号を受信し、指のタッチ位置情報を算出し、第２時刻には、タッチコントローラ２０９は、第２タッチ電極層２０２３に圧力駆動信号を供給し、力センサ２０３の第２圧力電極層２０３３によって出力された感圧信号を受信し、指が押圧するときに印加する圧力の大きさを算出するようにしてもよい。
【0066】
図２に示される実施例と比較して、図８に示されるタッチパッド２００では、上記積層共用構造によって、力センサ２０３の第１圧力電極層２０３１及び下部基材副層２０３３２はそれぞれタッチセンサ２０２の一部の構造及びＰＣＢ基板２０４を共用し、このように、圧力検出精度に影響を与えることなくタッチパッド２００の厚さを小さくするとともに、タッチパッド２００のコストを削減させる。また、１回の駆動によってタッチ検出と圧力検出が行われることにより、タッチパッド２００の応答速度が高まり、消費電力が低下する。
【0067】
図９に示すように、別の代替実施形態では、図９に示されるタッチパッド２００は図８に示される実施例とほぼ類似しており、ただし、図９に示されるタッチパッド２００のタッチセンサ２０２は、第１タッチ電極層２０２１と第２タッチ電極層２０２３を同一層基材２０２２で載置する点が相違する。具体的には、タッチセンサ２０２は、上から下へ第１タッチ電極層２０２１、第１基材２０２２及び第２タッチ電極層２０２３をこの順で含み、第１タッチ電極層２０２１は第１基材２０２２の上面に設けられ、第２タッチ電極層２０２３は第１基材２０２２の下面に設けられる。第１基材２０２２は第１タッチ電極層２０２１と第２タッチ電極層２０２３を支持する役割を果たす。該第１タッチ電極層２０２１は感知電極であってもよく、第２タッチ電極層２０２３は駆動電極であってもよい。
【0068】
図８に示される実施例と比較して、図９に示されるタッチパッド２００では、タッチセンサ２０２の基材の一層がさらに省略されており、このため、タッチパッド２００全体の厚さがさらに小さくなり、これによって、タッチパッドの厚さに対してさらなる制限がある適用シーンに適用できる。
【0069】
図２に示されるタッチパッド構造に基づいて改良した形態として、図１０及び図１１に示すように、力センサ２０３は複数の力センサユニット２０３０を含み、力センサユニット２０３０はタッチセンサ２０２とＰＣＢ基板２０４との間に設けられる。一実施例として、力センサユニット２０３０は、上から下へ第１圧力電極層２０３１、支持構造２０３２及び第２圧力電極層２０３３をこの順で含み、第１圧力電極層２０３１と第２圧力電極層２０３２は支持構造２０３２によって互いに隔てられて、指がタッチパッド２００を押圧するときに印加する圧力を検出するための感圧静電容量を形成する。
【0070】
第１圧力電極層２０３１は上部電極副層２０３１１と上部基材副層２０３１２を含み、上部電極副層２０３１１は上部基材副層２０３１２の下面に設けられ、上部基材副層２０３１２は主に上部電極副層２０３１１を載置し、また、第１圧力電極層２０３１とタッチパッド２００の他の層との電気的分離や粘着固定にも利用される。第２圧力電極層２０３３は下部電極副層２０３３１と下部基材副層２０３３２を含み、下部電極副層２０３３１は下部基材副層２０３３２の上面に設けられ、同様に、下部基材副層２０３３２は主に下部電極副層２０３３１を載置し、また、第２圧力電極層２０３２とタッチパッド２００の他の層との電気的分離や粘着固定にも利用される。
【0071】
支持構造２０３２は第１圧力電極層２０３１と第２圧力電極層２０３３との間に位置するスペーサ層であり、第２圧力電極層２０３３の上方に固定されて第１圧力電極層２０３１を支持し、第１圧力電極層２０３１と第２圧力電極層２０３３との間で可変隙間を形成し、例えば、支持構造２０３２は外力の作用下で弾性的に変形してもよく、即ち、支持構造２０３２は変形可能な構造であり、これにより、上記外力が作用する領域にある第１圧力電極層２０３１と第２圧力電極層２０３３との間隙の幅が変わる。より具体的には、指がカバー２０１の上面を押圧して下向きの圧力を印加するときに、圧力はカバー２０１及びタッチセンサ２０２を介して力センサ２０３に伝達され、さらに第１圧力電極層２０３を介して支持構造２０３に印加されてもよく、この支持構造２０３２は第１圧力電極層２０３１と第２圧力電極層２０３３との間の距離を可変なものとし、これにより、指押圧位置にある第１圧力電極層２０２１と第２圧力電極層２０３３との間での感圧静電容量が変わり、この感圧静電容量の変化から指がカバー２０１を押圧するときにカバー２０１へ印加する圧力が検出される。
【0072】
該支持構造２０３２は変形構造であり、具体的には、例えばシリコーン、フォームや他の圧縮可能な弾性材料である弾性媒体であってもよい。
【0073】
本開示の実施例に係るタッチパッド２００では、タッチセンサ２０２の下方に力センサ２０３が設けられ、力センサ２０３が複数の力センサユニット２０３０として構成されることにより、圧力による検出はタッチパッドの異なる位置で行われる必要があり、支持構造２０３２を弾性媒体とし、支持構造２０３２によって両側の圧力電極層２０３１及び２０３３で感圧静電容量が形成されることにより、力検出に影響を与えずにタッチパッド２００のコストを低下させる。
【0074】
図１２に示すように、別の代替実施形態では、力センサ２０３の第１圧力電極層２０３１の上部基材副層２０３１２はタッチセンサ２０２の第２基材２０２４を共用してもよく、これは、図１１に示される第１圧力電極層２０３１の上部基材副層２０３１２が省略されてもよいことに相当し、これは、タッチパッド２００の厚さを効果的に小さくする。
【0075】
任意選択的に、タッチパッド２００の厚さをさらに小さくするために、力センサ２０３の第２圧力電極層２０３３の下部基材副層２０３３２はＰＣＢ基板２０４を直接共用してもよく、つまり、第２圧力電極層２０３３の下部電極副層２０３３１はＰＣＢ基板２０４の表面に直接形成されてもよく、このような場合、図１０及び図１１に示される第２圧力電極層２０３３の下部基材副層２０３３２が省略され、ＰＣＢ基板２０４は第２圧力電極層２０３３の下部電極副層２０３３１の基材としても利用されることに相当する。
【0076】
図１３に示すように、別の代替実施形態では、図１３に示されるタッチパッド２００は図１２に示される実施例とほぼ類似しており、ただし、図１３に示されるタッチパッド２００では、力センサユニット２０３の支持構造２０３２がタッチセンサ２０２とＰＣＢ基板２０４との間に設けられ、該支持構造２０３２は変形構造、具体的には弾性媒体であってもよく、指がカバー２０１を押圧して、タッチセンサ２０２を介して力センサ２０３に作用するときに、支持構造２０３２は指により印加される圧力の作用下で変形し、これにより、力センサ２０３の２層の電極層間の間隙の幅が小さくなり、指押圧位置の感圧静電容量が増大し、このように、圧力の大きさは該感圧静電容量の変化量を検出することによって算出され得る点は相違する。支持構造２０３２がタッチセンサ２０２とＰＣＢ基板２０４との間に設けられることによって、力センサ２０３の圧力検出精度が確保される。
【0077】
図１４に示すように、別の代替実施形態では、図１４に示されるタッチパッド２００は図１３に示される実施例とほぼ類似しており、ただし、図１４に示されるタッチパッド２００では、力センサユニット２０３の支持構造２０３２はタッチセンサ２０２とＰＣＢ基板２０４との間の全体に亘って設けられ、指がタッチパッド２００の任意の位置を押圧し、この指の下方にある支持構造２０３２がより明らかに変形し、これは、圧力検出精度の向上に有利である。
【0078】
図１５に示すように、別の代替実施形態では、図１５に示されるタッチパッド２００は図１３に示される実施例とほぼ類似しており、ただし、タッチセンサ２０２とＰＣＢ基板２０４との間の支持構造２０３２が全体に亘って設けられるのではなく、タッチパッド２００の周辺にのみ設けられてもよい点が相違する。圧力検出精度に影響を与えずにタッチパッド２００のコストを低下させる。
【0079】
図２に示されるタッチパッド構造に基づいて改良した形態として、図１６及び図１７に示すように、力センサ２０３は複数の力センサユニット２０３０を含み、力センサユニット２０３０はタッチセンサ２０２とＰＣＢ基板２０４との間に設けられる。一実施例として、力センサユニット２０３０は第１圧力電極層２０３１と、支持構造２０３２と、第２圧力電極層２０３３とを含み、第１圧力電極層２０３１と第２圧力電極層２０３２は支持構造２０３２によって互いに隔てられて、指がタッチパッド２００を押圧するときに印加する圧力を検出するための感圧静電容量を形成する。
【0080】
第１圧力電極層２０３１は上部電極副層２０３１１と上部基材副層２０３１２を含み、上部電極副層２０３１１は上部基材副層２０３１２の下面に設けられ、上部基材副層２０３１２は主に上部電極副層２０３１１を載置し、また、第１圧力電極層２０３１とタッチパッド２００の他の層との電気的分離や粘着固定にも利用される。第２圧力電極層２０３３は下部電極副層２０３３１と下部基材副層２０３３２を含み、下部電極副層２０３３１は下部基材副層２０３３２の上面に設けられ、同様に、下部基材副層２０３３２は主に下部電極副層２０３３１を載置し、また、第２圧力電極層２０３２とタッチパッド２００の他の層との電気的分離や粘着固定にも利用される。
【0081】
支持構造２０３２は第１支持体２０３２１と第２支持体２０３２３を含み、第１支持体２０３２１は第１圧力電極層２０３１と第２圧力電極層２０３３との間に位置し、第２圧力電極層２０３３の上方に固定されて第１圧力電極層２０３１を支持し、第１圧力電極層２０３１と第２圧力電極層２０３３との間で可変隙間を形成し、第２支持体２０３２３は第２圧力電極層２０３３とＰＣＢ基板２０４との間に位置し、ＰＣＢ基板２０４の上方に固定されて第２圧力電極層２０３３を支持する。支持構造２０３２は外力の作用下で弾性的に変形してもよく、即ち、支持構造２０３２は変形可能な構造であり、これにより、上記外力が作用する領域にある第１圧力電極層２０３１と第２圧力電極層２０３３との間隙の幅が変わる。より具体的には、指がカバー２０１の上面を押圧して下向きの圧力を印加するときに、圧力はカバー２０１及びタッチセンサ２０２を介して力センサ２０３に伝達され、さらに第１圧力電極層２０３１を介して第１支持体２０３２１に印加されてもよく、第１圧力電極層２０３１及び第１支持体２０３２１の受力方向が下向きであり、また、第２支持体２０３２３は第２圧力電極層２０３３へ上向きの支持力を付与し、第２支持体２０３２３の上方の第２圧力電極層２０３３を上へ移動させ、このように、第１圧力電極層２０３１と第２圧力電極層２０３３との間の間隙の幅が小さくなり、指押圧位置の感圧静電容量が増大し、これによって、圧力の大きさは該感圧静電容量の変化量を検出することによって算出され得る。
【0082】
特定の実施例では、第１支持体２０３２１及び第２支持体２０３２３は硬質材料であり、例えば、はんだ、硬質接着剤や他の硬質材料であってもよい。
【0083】
図２に示される実施例と比較して、図１６に示されるタッチパッド２００では、力センサ２０３が複数の力センサユニット２０３０としてタッチパッドの異なる位置に分布するように構成されることによって、力センサ２０３の圧力検出精度が確保される。
【0084】
図１８に示すように、別の代替実施形態では、力センサ２０３の第１圧力電極層２０３１の上部基材副層２０３１２はタッチセンサ２０２の第２基材２０２４を共用してもよく、これは、図１７に示される第１圧力電極層２０３１の上部基材副層２０３１２が省略されてもよいことに相当し、これは、タッチパッド２００の厚さを効果的に小さくする。
【0085】
一実施形態では、下部基材副層２０３３２及び第２支持部材２０３２３は図１９に示すようにしてもよく、下部基材副層２０３３２は彫り込み形状であってもよく、具体的には非彫り込み矩形基材２０３３３と彫り込み矩形基材２０３３４を含み、非彫り込み矩形基材２０３３３と彫り込み矩形基材２０３３４は曲線基材２０３３５を介して接続され、４つの彫り込み領域２０３３６となり、指が押圧すると、非彫り込み矩形基材２０３３３は力を受けて上へ移動し、曲線基材２０３３５によってより大きな可変隙間の幅が発生し、第１圧力電極層２０３１と第２圧力電極層２０３３との間の距離がより小さくなり、圧力検出感度が向上する。
【0086】
任意選択的に、図２０に示すように、力センサユニット２０３０はタッチパッド２００の４つの隅位置に設けられてもよく、このような構成とすることにより、圧力検出精度に影響を与えずにタッチパッド２００のコストを削減させる。
【0087】
本開示の実施例は、互いに間隔を空けて設けられる複数のタッチ感知電極を含むタッチ感知電極層と、タッチ感知電極層の下方に設けられ、互いに間隔を空けて設けられる複数の共通駆動電極を含む共通電極層であって、共通駆動電極とタッチ感知電極との間で複数のタッチ検知静電容量が形成され、複数のタッチ検知静電容量はタッチセンサとして機能し、指がタッチパッドをタッチ又は押圧するときに指のタッチ位置を検知し、対応するタッチ感知信号を出力する共通電極層と、共通電極層の下方に設けられ、互いに間隔を空けて設けられる複数の感圧電極を含む感圧電極層であって、感圧電極と共通駆動電極との間で複数の感圧静電容量が形成され、複数の感圧静電容量は力センサとして機能し、指がタッチパッドを押圧するときに印加する圧力の大きさを検出する感圧電極層と、プリント回路基板の表面に形成される複数の感圧電極層を載置するプリント回路基板とを含み、共通電極層と感圧電極層との間に支持構造が設けられ、支持構造は変形可能な構造であり、指により印加される圧力の作用下で変形することで、指押圧領域の感圧静電容量を変えるタッチパッドをさらに提供する。
【0088】
本実施例に係るタッチパッドでは、共通電極層が設けられ、それぞれタッチ感知電極と指のタッチ位置を検出するための複数のタッチ検知静電容量を形成し、感圧電極との間で複数の感圧静電容量を形成し、支持構造を利用して両側の圧力電極層に感圧静電容量を形成することによって、圧力容量方式によって指がタッチパッドを押圧するときに印加する圧力の大きさを検出する。圧電抵抗力センサを用いた従来のタッチパッドに比べて、本実施例に係るタッチパッドは、構造がシンプルであり、コストが低く、また、厚さが薄く、圧力検出感度が高いという効果があり、さまざまな適用シーンの電子機器に適用できる。本開示の実施例は、指がタッチ又は押圧する入力インターフェースを提供するカバーと、カバーの下方に設けられ、指がカバーをタッチ又は押圧するときに指のタッチ位置を検知し、対応するタッチ感知信号を出力するタッチセンサと、タッチセンサの下方に設けられ、支持構造と少なくとも１つの圧力電極層を含み、少なくとも１つの圧力電極層はタッチセンサの下方に複数の感圧静電容量を形成し、支持構造は変形可能な構造であり、指が感圧タッチ装置を押圧するときに印加する圧力の作用下で変形することで、指押圧領域の感圧静電容量を変える力センサと、力センサの下方に設けられ、力センサ及びタッチセンサを載置、支持するプリント回路基板と、プリント回路基板に固定装着され、タッチセンサ及び力センサに電気的に接続され、タッチセンサ及び力センサからタッチ感知信号及び感圧信号を受信し、指の感圧タッチ装置でのタッチ位置及び指により印加される圧力の大きさを決定するタッチコントローラとを含む、感圧タッチ装置をさらに提供する。
【0089】
本実施例に係る感圧タッチ装置では、タッチセンサの下方に力センサが設けられ、かつ力センサは支持構造を利用して両側の圧力電極層間で感圧静電容量を形成することによって、圧力容量方式によって指がカバーの表面を押圧するときに印加する圧力の大きさを検出する。圧電抵抗力センサを用いた従来の感圧タッチ装置に比べて、本実施例に係る感圧タッチ装置は、構造がシンプルであり、コストが低く、また、厚さが薄く、圧力検出感度が高いという効果があり、さまざまな適用シーンの電子機器に適用できる。
【0090】
本開示の実施例は、ディスプレイと上記した各実施例におけるタッチパッドとを含み、タッチパッドは指がタッチ又は押圧するときに指のタッチ位置及び印加される圧力の大きさを検出し、ディスプレイは指によるタッチ又は押圧に関連する操作を表示する電子機器をさらに提供する。
【0091】
なお、矛盾しない限り、本開示に記載の各実施形態及び／又は各実施例の技術的特徴は任意に互いに組み合わせられてもよく、組み合わせによる技術的解決手段も本開示の請求範囲に含まれるものとする。
【0092】
本開示の実施例で開示された構造又は機器は他の形態で実現されてもよい。上記した装置の実施例は例示的なものに過ぎず、ユニットの区分はロジック機能の区分に過ぎず、実際に実装するときには、別の区分形態を取ってもよく、複数のユニット又はユニットは、組み合わせられたり、別のシステムに総合されたりしてもよい。また、ユニット同士の結合又は各ユニット同士の結合は直接結合であってもよいし、間接的な結合であってもよく、上記の結合は電気的、機械的又は他の形態の接続を含む。
【0093】
なお、本開示の実施例における具体例は当業者が本開示の実施例をよりよく理解できるようにするために過ぎず、本開示の実施例の範囲を制限するものではなく、当業者であれば、上記実施例に基づいてさまざまな改良や変形を行うことができ、これらの改良や変形は全て本開示の請求範囲に含まれるものとする。
【0094】
以上は、本開示の具体的な実施形態に過ぎず、本開示の請求範囲はこれらに限定されるものではなく、当業者が本開示で開示された技術範囲内で容易に想到し得る変化や置換であれば、本開示の請求範囲に含まれる。このため、本開示の請求範囲は、特許請求の範囲による請求範囲に準じるべきである。
【0095】
（付記）
（付記１）
タッチパッドであって、
タッチセンサと、力センサと、プリント回路基板と、タッチコントローラとを含み、
前記タッチセンサは、第１タッチ電極層と、第２タッチ電極層と、第１基材とを含み、前記第１タッチ電極層は前記第１基材を介して前記第２タッチ電極層の上方に設けられ、前記第２タッチ電極層と複数のタッチ検知静電容量を形成し、前記タッチ検知静電容量は、指が前記タッチパッドをタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置を検知し、対応するタッチ感知信号を出力し、
前記力センサは前記タッチセンサの下方に設けられ、支持構造と少なくとも１つの圧力電極層を含み、前記少なくとも１つの圧力電極層は前記タッチセンサの下方に複数の感圧静電容量を形成し、前記支持構造は変形可能な構造であり、前記指が前記タッチパッドを押圧するときに印加する圧力の作用下で変形することで、指押圧領域の感圧静電容量を変え、前記少なくとも１つの圧力電極層を介して対応する感圧信号を出力し、
前記プリント回路基板は前記力センサの下方に設けられ、前記力センサ及び前記タッチセンサを載置、支持し、
前記タッチコントローラは前記プリント回路基板に固定装着され、前記タッチセンサ及び前記力センサに電気的に接続され、前記タッチセンサ及び前記力センサからタッチ感知信号及び感圧信号を受信し、前記指の前記タッチパッドでのタッチ位置及び前記指により印加される圧力の大きさを決定することを特徴とするタッチパッド。
（付記１）
タッチパッドであって、
タッチセンサと、力センサと、プリント回路基板と、タッチコントローラとを含み、
前記タッチセンサは、第１タッチ電極層と、第２タッチ電極層と、第１基材とを含み、前記第１タッチ電極層は前記第１基材を介して前記第２タッチ電極層の上方に設けられ、前記第２タッチ電極層と複数のタッチ検知静電容量を形成し、前記タッチ検知静電容量は、指が前記タッチパッドをタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置を検知し、対応するタッチ感知信号を出力し、
前記力センサは前記タッチセンサの下方に設けられ、支持構造と少なくとも１つの圧力電極層を含み、前記少なくとも１つの圧力電極層は前記タッチセンサの下方に複数の感圧静電容量を形成し、前記支持構造は変形可能な構造であり、前記指が前記タッチパッドを押圧するときに印加する圧力の作用下で変形することで、指押圧領域の感圧静電容量を変え、前記少なくとも１つの圧力電極層を介して対応する感圧信号を出力し、
前記プリント回路基板は前記力センサの下方に設けられ、前記力センサ及び前記タッチセンサを載置、支持し、
前記タッチコントローラは前記プリント回路基板に固定装着され、前記タッチセンサ及び前記力センサに電気的に接続され、前記タッチセンサ及び前記力センサからタッチ感知信号及び感圧信号を受信し、前記指の前記タッチパッドでのタッチ位置及び前記指により印加される圧力の大きさを決定することを特徴とするタッチパッド。
【0096】
（付記２）
前記力センサは前記タッチセンサの第２タッチ電極層を共通電極層として共用し、前記少なくとも１つの圧力電極層は前記支持構造の下方に位置する第２圧力電極層であり、前記第２圧力電極層は前記共通電極層と互いに重なって前記複数の感圧静電容量を形成することを特徴とする付記１に記載のタッチパッド。
前記力センサは前記タッチセンサの第２タッチ電極層を共通電極層として共用し、前記少なくとも１つの圧力電極層は前記支持構造の下方に位置する第２圧力電極層であり、前記第２圧力電極層は前記共通電極層と互いに重なって前記複数の感圧静電容量を形成することを特徴とする付記１に記載のタッチパッド。
【0097】
（付記３）
前記第２圧力電極層は、前記プリント回路基板の上面に直接形成される下部電極副層を含み、又は、
前記第２圧力電極層は下部電極副層と下部基材副層を含み、前記下部電極副層は前記下部基材副層の上面に形成され、かつ前記下部基材副層は前記プリント回路基板の表面に設けられることを特徴とする付記２に記載のタッチパッド。
前記第２圧力電極層は、前記プリント回路基板の上面に直接形成される下部電極副層を含み、又は、
前記第２圧力電極層は下部電極副層と下部基材副層を含み、前記下部電極副層は前記下部基材副層の上面に形成され、かつ前記下部基材副層は前記プリント回路基板の表面に設けられることを特徴とする付記２に記載のタッチパッド。
【0098】
（付記４）
前記支持構造は前記第２タッチ電極層と前記第２圧力電極層との間に設けられ、前記第２タッチ電極層と前記第２圧力電極層との間で可変隙間を形成し、前記可変隙間の幅が前記指により印加される圧力の作用下で変化することにより、前記指押圧領域の感圧静電容量が変わることを特徴とする付記２に記載のタッチパッド。
前記支持構造は前記第２タッチ電極層と前記第２圧力電極層との間に設けられ、前記第２タッチ電極層と前記第２圧力電極層との間で可変隙間を形成し、前記可変隙間の幅が前記指により印加される圧力の作用下で変化することにより、前記指押圧領域の感圧静電容量が変わることを特徴とする付記２に記載のタッチパッド。
【0099】
（付記５）
前記支持構造は第１支持体と、ソフトフィルム層と、第２支持体とを含み、前記第１支持体及び前記第２支持体はそれぞれ前記ソフトフィルム層の上面及び下面に配設され、前記第１支持体は前記共通電極層を支持し、前記第２支持体は前記第２圧力電極層に接続されることで、前記ソフトフィルム層を前記第２圧力電極層の上方に支持し、
前記第２支持体と前記第２圧力電極層は粘着剤で直接接続され、又は前記第２支持体は平坦層を介して前記第２圧力電極層に間接的に接続されることを特徴とする付記４に記載のタッチパッド。
前記支持構造は第１支持体と、ソフトフィルム層と、第２支持体とを含み、前記第１支持体及び前記第２支持体はそれぞれ前記ソフトフィルム層の上面及び下面に配設され、前記第１支持体は前記共通電極層を支持し、前記第２支持体は前記第２圧力電極層に接続されることで、前記ソフトフィルム層を前記第２圧力電極層の上方に支持し、
前記第２支持体と前記第２圧力電極層は粘着剤で直接接続され、又は前記第２支持体は平坦層を介して前記第２圧力電極層に間接的に接続されることを特徴とする付記４に記載のタッチパッド。
【0100】
（付記６）
前記第１支持体は前記ソフトフィルム層の上面にアレイ状に均一に分布している第１硬質粒子であり、前記第２支持体は前記ソフトフィルム層の下面にアレイ状に均一に分布している第２硬質粒子であり、かつ、前記第１支持体及び前記第２支持体は前記ソフトフィルム層の水平投影において千鳥状に設けられることを特徴とする付記５に記載のタッチパッド。
前記第１支持体は前記ソフトフィルム層の上面にアレイ状に均一に分布している第１硬質粒子であり、前記第２支持体は前記ソフトフィルム層の下面にアレイ状に均一に分布している第２硬質粒子であり、かつ、前記第１支持体及び前記第２支持体は前記ソフトフィルム層の水平投影において千鳥状に設けられることを特徴とする付記５に記載のタッチパッド。
【0101】
（付記７）
前記第１硬質粒子及び前記第２硬質粒子は両方ともに球状粒子であり、かつ直径が異なり、
前記第１支持体の直径は少なくとも前記第２支持体の直径の３倍であり、又は、前記第１支持体の直径は第２支持体の直径の２／１～３／１であることを特徴とする付記６に記載のタッチパッド。
前記第１硬質粒子及び前記第２硬質粒子は両方ともに球状粒子であり、かつ直径が異なり、
前記第１支持体の直径は少なくとも前記第２支持体の直径の３倍であり、又は、前記第１支持体の直径は第２支持体の直径の２／１～３／１であることを特徴とする付記６に記載のタッチパッド。
【0102】
（付記８）
前記第１支持体及び前記第２支持体は前記ソフトフィルム層に一体成形されるか、又は粘着剤で前記ソフトフィルム層の上面及び下面に密着して固定され、任意の４つの隣接する第２支持体により画定された領域のそれぞれの中心に１つの第１支持体が設けられ、かつ前記第１支持体のサイズが、前記第２支持体のサイズよりも大きいことを特徴とする付記６に記載のタッチパッド。
前記第１支持体及び前記第２支持体は前記ソフトフィルム層に一体成形されるか、又は粘着剤で前記ソフトフィルム層の上面及び下面に密着して固定され、任意の４つの隣接する第２支持体により画定された領域のそれぞれの中心に１つの第１支持体が設けられ、かつ前記第１支持体のサイズが、前記第２支持体のサイズよりも大きいことを特徴とする付記６に記載のタッチパッド。
【0103】
（付記９）
前記共通電極層は前記タッチセンサ及び前記力センサの共通駆動電極層として機能し、複数の共通駆動電極を含み、
前記第１タッチ電極層は、前記共通電極層の上方に設けられる複数のタッチ感知電極を含み、前記第２圧力電極層は前記共通電極層の下方に設けられる複数の感圧電極であり、
前記共通駆動電極は前記タッチコントローラから駆動信号を受信し、前記タッチ感知電極及び前記感圧電極はそれぞれ、前記駆動信号に応答して前記タッチ感知信号及び前記感圧信号を出力することを特徴とする付記２に記載のタッチパッド。
前記共通電極層は前記タッチセンサ及び前記力センサの共通駆動電極層として機能し、複数の共通駆動電極を含み、
前記第１タッチ電極層は、前記共通電極層の上方に設けられる複数のタッチ感知電極を含み、前記第２圧力電極層は前記共通電極層の下方に設けられる複数の感圧電極であり、
前記共通駆動電極は前記タッチコントローラから駆動信号を受信し、前記タッチ感知電極及び前記感圧電極はそれぞれ、前記駆動信号に応答して前記タッチ感知信号及び前記感圧信号を出力することを特徴とする付記２に記載のタッチパッド。
【0104】
（付記１０）
前記タッチ感知電極及び前記感圧電極は、前記タッチコントローラが同一時刻に送信する共通駆動信号に応答して、前記タッチ感知信号及び感圧信号をそれぞれ出力することを特徴とする付記９に記載のタッチパッド。
前記タッチ感知電極及び前記感圧電極は、前記タッチコントローラが同一時刻に送信する共通駆動信号に応答して、前記タッチ感知信号及び感圧信号をそれぞれ出力することを特徴とする付記９に記載のタッチパッド。
【0105】
（付記１１）
前記タッチコントローラが前記共通駆動電極に出力する駆動信号は第１時刻に出力するタッチ駆動信号と第２時刻に出力する圧力駆動信号を含み、かつ前記タッチ感知電極は前記タッチ駆動信号に応答して、タッチコントローラに前記タッチ感知信号を出力し、前記感圧電極は前記圧力駆動信号に応答して、前記タッチコントローラに前記感圧信号を出力することを特徴とする付記９に記載のタッチパッド。
前記タッチコントローラが前記共通駆動電極に出力する駆動信号は第１時刻に出力するタッチ駆動信号と第２時刻に出力する圧力駆動信号を含み、かつ前記タッチ感知電極は前記タッチ駆動信号に応答して、タッチコントローラに前記タッチ感知信号を出力し、前記感圧電極は前記圧力駆動信号に応答して、前記タッチコントローラに前記感圧信号を出力することを特徴とする付記９に記載のタッチパッド。
【0106】
（付記１２）
前記プリント回路基板の下面に装着され、前記タッチコントローラに電気的に接続され、前記指により印加される圧力の大きさに応答して振動フィードバックを行い、それぞれ前記プリント回路基板の下面の４つの隅領域に設けられ、前記プリント回路基板に垂直な方向に振動する４つの圧電セラミックスアクチュエータを含むアクチュエータと、
前記プリント回路基板を支持し、タッチパッドを外部ケースに装着するブラケットであって、前記プリント回路基板の下面に覆われかつ複数の開口を有し、前記複数の開口がそれぞれ前記タッチコントローラ及び前記アクチュエータを収容し、また、前記タッチコントローラ及び前記アクチュエータの逃し空間を提供するブラケットとをさらに含むことを特徴とする付記１に記載のタッチパッド。
前記プリント回路基板の下面に装着され、前記タッチコントローラに電気的に接続され、前記指により印加される圧力の大きさに応答して振動フィードバックを行い、それぞれ前記プリント回路基板の下面の４つの隅領域に設けられ、前記プリント回路基板に垂直な方向に振動する４つの圧電セラミックスアクチュエータを含むアクチュエータと、
前記プリント回路基板を支持し、タッチパッドを外部ケースに装着するブラケットであって、前記プリント回路基板の下面に覆われかつ複数の開口を有し、前記複数の開口がそれぞれ前記タッチコントローラ及び前記アクチュエータを収容し、また、前記タッチコントローラ及び前記アクチュエータの逃し空間を提供するブラケットとをさらに含むことを特徴とする付記１に記載のタッチパッド。
【0107】
（付記１３）
タッチパッドであって、
互いに間隔を空けて設けられる複数のタッチ感知電極を含むタッチ感知電極層と、
前記タッチ感知電極層の下方に設けられ、互いに間隔を空けて設けられる複数の共通駆動電極を含む共通電極層であって、前記共通駆動電極と前記タッチ感知電極との間で複数のタッチ検知静電容量が形成され、前記複数のタッチ検知静電容量はタッチセンサとして機能し、指が前記タッチパッドをタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置を検知し、対応するタッチ感知信号を出力する共通電極層と、
前記共通電極層の下方に設けられ、互いに間隔を空けて設けられる複数の感圧電極を含む感圧電極層であって、前記感圧電極と前記共通駆動電極との間で複数の感圧静電容量が形成され、前記複数の感圧静電容量は力センサとして機能し、前記指が前記タッチパッドを押圧するときに印加する圧力の大きさを検出する感圧電極層と、
その表面に形成される前記感圧電極層を載置するプリント回路基板とを含み、
前記共通電極層と前記感圧電極層との間に支持構造が設けられ、前記支持構造は変形可能な構造であり、前記指により印加される圧力の作用下で変形することで、指押圧領域の感圧静電容量を変えることを特徴とするタッチパッド。
タッチパッドであって、
互いに間隔を空けて設けられる複数のタッチ感知電極を含むタッチ感知電極層と、
前記タッチ感知電極層の下方に設けられ、互いに間隔を空けて設けられる複数の共通駆動電極を含む共通電極層であって、前記共通駆動電極と前記タッチ感知電極との間で複数のタッチ検知静電容量が形成され、前記複数のタッチ検知静電容量はタッチセンサとして機能し、指が前記タッチパッドをタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置を検知し、対応するタッチ感知信号を出力する共通電極層と、
前記共通電極層の下方に設けられ、互いに間隔を空けて設けられる複数の感圧電極を含む感圧電極層であって、前記感圧電極と前記共通駆動電極との間で複数の感圧静電容量が形成され、前記複数の感圧静電容量は力センサとして機能し、前記指が前記タッチパッドを押圧するときに印加する圧力の大きさを検出する感圧電極層と、
その表面に形成される前記感圧電極層を載置するプリント回路基板とを含み、
前記共通電極層と前記感圧電極層との間に支持構造が設けられ、前記支持構造は変形可能な構造であり、前記指により印加される圧力の作用下で変形することで、指押圧領域の感圧静電容量を変えることを特徴とするタッチパッド。
【0108】
（付記１４）
前記支持構造は第１支持体と、ソフトフィルム層と、第２支持体とを含み、前記第１支持体は前記ソフトフィルム層の上面に配設され、前記共通電極層を支持し、前記第２支持体は前記ソフトフィルム層の下面に配設され、前記ソフトフィルム層を前記感圧電極層の上方に支持することを特徴とする付記１３に記載のタッチパッド。
前記支持構造は第１支持体と、ソフトフィルム層と、第２支持体とを含み、前記第１支持体は前記ソフトフィルム層の上面に配設され、前記共通電極層を支持し、前記第２支持体は前記ソフトフィルム層の下面に配設され、前記ソフトフィルム層を前記感圧電極層の上方に支持することを特徴とする付記１３に記載のタッチパッド。
【0109】
（付記１５）
前記第１支持体は前記ソフトフィルム層の上面にアレイ状に均一に分布している第１硬質粒子であり、前記第２支持体は前記ソフトフィルム層の下面にアレイ状に均一に分布している第２硬質粒子であり、前記第１硬質粒子と前記第２硬質粒子のサイズが異なり、かつ、前記第１支持体及び前記第２支持体は前記ソフトフィルム層の水平投影において千鳥状に設けられることを特徴とする付記１４に記載のタッチパッド。
前記第１支持体は前記ソフトフィルム層の上面にアレイ状に均一に分布している第１硬質粒子であり、前記第２支持体は前記ソフトフィルム層の下面にアレイ状に均一に分布している第２硬質粒子であり、前記第１硬質粒子と前記第２硬質粒子のサイズが異なり、かつ、前記第１支持体及び前記第２支持体は前記ソフトフィルム層の水平投影において千鳥状に設けられることを特徴とする付記１４に記載のタッチパッド。
【0110】
（付記１６）
前記第１支持体の中心点から隣り合う第１支持体の中心点までの距離が、前記第２支持体の中心点から隣り合う第２支持体の中心点までの距離に等しいことを特徴とする付記１５に記載のタッチパッド。
前記第１支持体の中心点から隣り合う第１支持体の中心点までの距離が、前記第２支持体の中心点から隣り合う第２支持体の中心点までの距離に等しいことを特徴とする付記１５に記載のタッチパッド。
【0111】
（付記１７）
タッチコントローラをさらに含み、前記タッチコントローラは前記プリント回路基板の下面に装着され、前記共通駆動電極に駆動信号を出力し、前記タッチ感知電極及び前記感圧電極がそれぞれ前記駆動信号に応答して出力するタッチ感知信号及び感圧信号を受信し、前記タッチ感知信号は前記指のタッチ位置を検出し、前記感圧信号は前記指により印加される圧力の大きさを検出し、
前記駆動信号は前記タッチコントローラが同一時刻に出力する共通駆動信号であり、前記タッチ感知電極及び前記感圧電極は前記共通駆動信号に応答して前記タッチ感知信号及び前記感圧信号をそれぞれ出力し、又は、
前記タッチコントローラが前記共通駆動電極に出力する駆動信号は第１時刻に出力するタッチ駆動信号と第２時刻に出力する圧力駆動信号を含み、かつ前記タッチ感知電極は前記タッチ駆動信号に応答して、タッチコントローラに前記タッチ感知信号を出力し、前記感圧電極は前記圧力駆動信号に応答して、前記タッチコントローラに前記感圧信号を出力することを特徴とする付記１６に記載のタッチパッド。
タッチコントローラをさらに含み、前記タッチコントローラは前記プリント回路基板の下面に装着され、前記共通駆動電極に駆動信号を出力し、前記タッチ感知電極及び前記感圧電極がそれぞれ前記駆動信号に応答して出力するタッチ感知信号及び感圧信号を受信し、前記タッチ感知信号は前記指のタッチ位置を検出し、前記感圧信号は前記指により印加される圧力の大きさを検出し、
前記駆動信号は前記タッチコントローラが同一時刻に出力する共通駆動信号であり、前記タッチ感知電極及び前記感圧電極は前記共通駆動信号に応答して前記タッチ感知信号及び前記感圧信号をそれぞれ出力し、又は、
前記タッチコントローラが前記共通駆動電極に出力する駆動信号は第１時刻に出力するタッチ駆動信号と第２時刻に出力する圧力駆動信号を含み、かつ前記タッチ感知電極は前記タッチ駆動信号に応答して、タッチコントローラに前記タッチ感知信号を出力し、前記感圧電極は前記圧力駆動信号に応答して、前記タッチコントローラに前記感圧信号を出力することを特徴とする付記１６に記載のタッチパッド。
【0112】
（付記１８）
前記プリント回路基板の下面に装着され、前記タッチコントローラに電気的に接続され、前記指により印加される圧力の大きさに応答して振動フィードバックを行うアクチュエータと、
前記プリント回路基板を支持し、タッチパッドを外部ケースに装着するブラケットであって、前記プリント回路基板の下面に覆われかつ複数の開口を有し、前記複数の開口がそれぞれ前記タッチコントローラ及び前記アクチュエータを収容し、前記タッチコントローラ及び前記アクチュエータの逃し空間を提供するブラケットとをさらに含むことを特徴とする付記１７に記載のタッチパッド。
前記プリント回路基板の下面に装着され、前記タッチコントローラに電気的に接続され、前記指により印加される圧力の大きさに応答して振動フィードバックを行うアクチュエータと、
前記プリント回路基板を支持し、タッチパッドを外部ケースに装着するブラケットであって、前記プリント回路基板の下面に覆われかつ複数の開口を有し、前記複数の開口がそれぞれ前記タッチコントローラ及び前記アクチュエータを収容し、前記タッチコントローラ及び前記アクチュエータの逃し空間を提供するブラケットとをさらに含むことを特徴とする付記１７に記載のタッチパッド。
【0113】
（付記１９）
感圧タッチ装置であって、
指がタッチ又は押圧する入力インターフェースを提供するカバーと、
カバーの下方に設けられ、前記指が前記カバーをタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置を検知し、対応するタッチ感知信号を出力するタッチセンサと、
前記タッチセンサの下方に設けられ、支持構造と少なくとも１つの圧力電極層を含み、前記少なくとも１つの圧力電極層は前記タッチセンサの下方に複数の感圧静電容量を形成し、前記支持構造は変形可能な構造であり、前記指が前記感圧タッチ装置を押圧するときに印加する圧力の作用下で変形することで、指押圧領域の感圧静電容量を変える力センサと、
前記力センサの下方に設けられ、前記力センサ及び前記タッチセンサを載置、支持するプリント回路基板と、
前記プリント回路基板に固定装着され、前記タッチセンサ及び前記力センサに電気的に接続され、前記タッチセンサ及び前記力センサからタッチ感知信号及び感圧信号を受信し、前記指の前記感圧タッチ装置でのタッチ位置及び前記指により印加される圧力の大きさを決定するタッチコントローラとを含むことを特徴とする感圧タッチ装置。
感圧タッチ装置であって、
指がタッチ又は押圧する入力インターフェースを提供するカバーと、
カバーの下方に設けられ、前記指が前記カバーをタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置を検知し、対応するタッチ感知信号を出力するタッチセンサと、
前記タッチセンサの下方に設けられ、支持構造と少なくとも１つの圧力電極層を含み、前記少なくとも１つの圧力電極層は前記タッチセンサの下方に複数の感圧静電容量を形成し、前記支持構造は変形可能な構造であり、前記指が前記感圧タッチ装置を押圧するときに印加する圧力の作用下で変形することで、指押圧領域の感圧静電容量を変える力センサと、
前記力センサの下方に設けられ、前記力センサ及び前記タッチセンサを載置、支持するプリント回路基板と、
前記プリント回路基板に固定装着され、前記タッチセンサ及び前記力センサに電気的に接続され、前記タッチセンサ及び前記力センサからタッチ感知信号及び感圧信号を受信し、前記指の前記感圧タッチ装置でのタッチ位置及び前記指により印加される圧力の大きさを決定するタッチコントローラとを含むことを特徴とする感圧タッチ装置。
【0114】
（付記２０）
電子機器であって、
ディスプレイと、付記１～１８のいずれか１つに記載のタッチパッドとを含み、
前記タッチパッドは指がタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置及び印加される圧力の大きさを検出し、前記ディスプレイは前記指によるタッチ又は押圧に関連する操作を表示することを特徴とする電子機器。
電子機器であって、
ディスプレイと、付記１～１８のいずれか１つに記載のタッチパッドとを含み、
前記タッチパッドは指がタッチ又は押圧するときに前記指のタッチ位置及び印加される圧力の大きさを検出し、前記ディスプレイは前記指によるタッチ又は押圧に関連する操作を表示することを特徴とする電子機器。
【図1】
【図2】
【図3a】
【図3b】
【図4】
【図5a】
【図5b】
【図6a】
【図6b】
【図6c】
【図7a】
【図7b】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
