特許 7462625 ハンドヘルドデバイスのための二次的裏面タッチセンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-28

(45)【発行日】2024-04-05

(54)【発明の名称】ハンドヘルドデバイスのための二次的裏面タッチセンサ

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20240329BHJP

   G06F 3/0488 20220101ALI20240329BHJP

【ＦＩ】

G06F3/041 610

G06F3/0488

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2021521158

(86)(22)【出願日】2019-10-16

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-14

(86)【国際出願番号】 US2019056571

(87)【国際公開番号】W WO2020081709

(87)【国際公開日】2020-04-23

【審査請求日】2022-10-13

(31)【優先権主張番号】16/161,832

(32)【優先日】2018-10-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390020248

【氏名又は名称】日本テキサス・インスツルメンツ合同会社

(73)【特許権者】

【識別番号】507107291

【氏名又は名称】テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド

(74)【上記1名の代理人】

【識別番号】100098497

【弁理士】

【氏名又は名称】片寄 恭三

(72)【発明者】

【氏名】メリル レイ ニューマン

(72)【発明者】

【氏名】イディン ルオ

(72)【発明者】

【氏名】ダビッド ブライアン スミス

(72)【発明者】

【氏名】ミカエル リチャート ディリー

(72)【発明者】

【氏名】マシュー アラン ベアードワース

(72)【発明者】

【氏名】アラン アール マンリック

【審査官】井上 香緒梨

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００５／０１１０７６８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２００７－５３３０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０２４２０５７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１４７７４３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１４７６００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０２２９４７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００５５６９８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－２２４２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１４１０９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ３／０１

Ｇ０６Ｆ３／０３－３／０４８９５

Ｈ０４Ｍ１／００

Ｈ０４Ｍ１／２４－１／８２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子装置であって、
容量性センサであって、
配線回路基板と、
前記配線回路基板上に配置され、曲線形状を有する第１の電極と、
前記配線回路基板上に配置され、曲線形状を有する第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間で前記配線回路基板上に配置される１組の電極であって、
実質的な三角形状を有する第３の電極であって、第１の方向に先細な部分を含む、前記第３の電極と、
実質的な三角形状を有する第４の電極であって、前記第１の方向に反対の第２の方向に先細な部分を含む、前記第４の電極と、
を含む、前記１組の電極と、
を含む、前記容量性センサと、
を含む、電子装置。

【請求項2】

請求項１に記載の電子装置であって、
前記第１の方向が半径方向である、電子装置。

【請求項3】

請求項１に記載の電子装置であって、
前記容量性センサが１組のコンタクトを含むケーブルを更に含む、電子装置。

【請求項4】

請求項３に記載の電子装置であって、
前記ケーブルの１組のコンタクトを介して前記容量性センサに結合されるセンサコントローラを更に含む、電子装置。

【請求項5】

請求項１に記載の電子装置であって、
ディスプレイを含む表側と、
前記表側の反対側に配置され、前記容量性センサを含む、裏側と、
を更に含む、電子装置。

【請求項6】

請求項５に記載の電子装置であって、
前記裏側が、前記容量性センサが配置されるケースを更に含む、電子装置。

【請求項7】

請求項６に記載の電子装置であって、
前記ケースが、反対側の前記ケースの残りの部分から延びて前記容量性センサに整合されるリッジを含む、電子装置。

【請求項8】

請求項６に記載の電子装置であって、
前記ケースが前記容量性センサに整合される窪みを含む、電子装置。

【請求項9】

携帯装置であって、
プロセッサと、
前記プロセッサに結合される第１のタッチセンサであって、
配線回路基板と、
前記配線回路基板の放射状の内側部上に配置され、曲線形状を有する第１の電極と、
前記配線回路基板の放射状の外側部上に配置され、曲線形状を有する第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間で前記配線回路基板上に配置される１組の電極であって、
実質的な三角形状を有する第３の電極であって、第１の方向に先細な部分を含む、前記第３の電極と、
実質的な三角形状を有する第４の電極であって、前記第１の方向に反対の第２の方向に先細な部分を含む、前記第４の電極と、
を含む、前記１組の電極と、
を含む、前記第１のタッチセンサと、
前記プロセッサに結合される第２のタッチセンサと、
を含む、携帯装置。

【請求項10】

請求項９に記載の携帯装置であって、
前記第２のタッチセンサを含むタッチスクリーンを更に含み、
前記タッチスクリーンが前記携帯装置の表側上に配置され、
前記第１のタッチセンサが前記表側と反対側の前記携帯装置の裏側上に配置される、携帯装置。

【請求項11】

請求項９に記載の携帯装置であって、
前記第１の方向が半径方向である、携帯装置。

【請求項12】

請求項９に記載の携帯装置であって、
前記第１のタッチセンサが内面上に配置されるケースを更に含む、携帯装置。

【請求項13】

請求項１２に記載の携帯装置であって、
前記ケースが前記ケースの外側面上のリッジを含み、前記リッジが反対側の前記ケースの残りの部分から延びて前記第１のタッチセンサに整合される、携帯装置。

【請求項14】

請求項１２に記載の携帯装置であって、
前記ケースが前記第１のタッチセンサに整合される窪みを含む、携帯装置。

【請求項15】

請求項９に記載の携帯装置であって、
前記プロセッサを含む携帯電話システムオンチップを更に含む、携帯装置。

【請求項16】

携帯電話装置であって、
携帯電話システムオンチップと、
前記携帯電話システムオンチップに結合される前記携帯電話装置の表側上のディスプレイと、
前記携帯電話システムオンチップに結合される前記携帯電話装置の裏側上のタッチセンサであって、
第１の曲線状電極と、
第２の曲線状電極と、
前記第１の曲線状電極と前記第２の曲線状電極との間に配置される１組の電極であって、
実質的な三角形状を有する第３の電極であって、第１の方向に先細な部分を含む、前記第３の電極と、
実質的な三角形状を有する第４の電極であって、前記第１の方向に反対の第２の方向に先細な部分を含む、前記第４の電極と、
を含む、前記１組の電極と、
を含む、前記タッチセンサと、
を含む、携帯電話装置。

【請求項17】

請求項１６に記載の携帯電話装置であって、
前記タッチセンサがアーチ形状を有する、携帯電話装置。

【請求項18】

請求項１６に記載の携帯電話装置であって、
前記第１の方向が半径方向である、携帯電話。

【請求項19】

請求項１６に記載の携帯電話装置であって、
前記携帯電話装置の裏側が前記タッチセンサに整合されるリッジを含む、携帯電話装置。

【請求項20】

請求項１６に記載の携帯電話装置であって、
前記携帯電話装置の裏側が前記タッチセンサに整合される窪みを含む、携帯電話装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、ハンドヘルドデバイスのための入力方法に関する。

【背景技術】

【0002】

携帯電話はここ数年間で飛躍的に発展してきた。多くの携帯電話は、大型のタッチスクリーン前面を有する。この大型タッチスクリーンにより、例えば、仮想キーボードや、複数指でのタッチなど、非常に複雑で精巧な入力方法を用いることが可能となっている。しかしながら、携帯電話での別の一般的なトレンドは更に大型化しようとしている。これにより、携帯電話が保持しにくくなり、片手で電話を操作しようとすることが極めて困難になる。そのため、携帯電話で操作するには、ユーザは両手を使って、片方の手で電話を保持し、もう片方の手で入力する必要がある。これは多くの状況において非常に煩わしいこととなり得る。

【発明の概要】

【0003】

携帯電話が片手で保持されている一方で、人差し指で入力を提供することができるような位置に、第２のタッチエリアが携帯電話の裏側に提供される。この第２のタッチエリアを用いて提供される様々なタイプの入力には、他方の手は必要とされない。これにより、多くの状況において携帯電話を片手操作で用いることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0004】

【図1】例示の携帯電話のブロック図である。

【0005】

【図2】容量性タッチシステムのブロック図である。

【0006】

【図3】例示の容量性タッチセンサの例示の位置を図示する携帯電話の背面図である。

【0007】

【図4】図３の容量性タッチセンサの上面図である。

【0008】

【図5】図３の携帯電話のバックカバーの内側の図を示す図である。

【0009】

【図6A】図３の携帯電話のバックカバーの断面図である。

【0010】

【図6B】第１の例示のケースが携帯電話に取り付けられた、図６Ａの携帯電話の断面図である。

【0011】

【図6C】第２の例示のケースが携帯電話に取り付けられた、図６Ａの携帯電話の断面図である。

【0012】

【図6D】図６Ｃの携帯電話及び第２の例示のケースの背面図である。

【0013】

【図6E】第３の例示のケースが携帯電話に取り付けられた、図６Ａの携帯電話の断面図である。

【0014】

【図7】右手及び左手操作を可能にする、第２の例示の容量性タッチセンサの例示の位置を図示する携帯電話の背面図である。

【0015】

【図8】第３の例示の容量性タッチセンサの例示の位置を図示する携帯電話の背面図である。

【0016】

【図9】右手及び左手操作を可能にする、第４の例示の容量性タッチセンサの例示の位置を図示する携帯電話の背面図である。

【0017】

【図10】裏側タッチセンサを較正するための動作のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１は、例示の携帯電話１００のブロック図を図示する。携帯電話１００は、電話システムオンチップ（ＳＯＣ）１０２を含み得る。電話ＳＯＣ１０２は、複数のプロセッサ１０４、大容量ＲＡＭ１０６、及び、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）モデム１０８を含む。これは、例示の電話ＳＯＣの非常にシンプルな図であり、モデムがオフボードであるものなど、他の多くの変形を構成要素の幾つかと共に利用し得る。電力サブシステム１１０が、電話ＳＯＣ１０２に電力を供給する。バッテリー１１２が、電力サブシステム１１０に電力を供給する。電話ＳＯＣ１０２との外部有線通信のためにＵＳＢポート１１４が設けられている。大容量ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）１１６が、一次メモリ記憶装置として提供され、内部ＲＡＭ１０６は、様々なプロセッサ１０４の動作メモリとして動作することが多い。ディスプレイ１１８が、携帯電話１００の一次前面ビューを提供するために電話ＳＯＣ１０２に接続される。前面タッチセンサシステム１２０が、電話ＳＯＣ１０２に接続され、ディスプレイ１１８に重なり、タッチセンサを動作させる別個のプロセッサを備えている。スピーカー１２２が携帯電話１００に音声出力を提供し、マイクロホン１２４が電話ＳＯＣ１０２に音声入力を提供する。加入者識別モジュール１２６が、電話ＳＯＣ１０２に接続されて、個人情報を提供する。無線周波数（ＲＦ）セクション１２８が電話ＳＯＣ１０２に接続されて、携帯電話において用いられる実際のワイヤレス伝送を行う。フラッシュ又は不揮発性メモリが電話ＳＯＣ１０２に接続されて、プロセッサ１０４によって実行されるプログラムを格納する。電源ボタン、音量ボタン等の一連のボタン１３０が、必要に応じて電話ＳＯＣ１０２に接続される。裏側タッチセンサシステム１３２が電話ＳＯＣ１０２に接続されて、携帯電話１００上に裏側タッチシステムを提供する。

【0019】

図２は、裏側タッチセンサシステム１３２のブロック図である。タッチセンサコントローラ２００が、裏側タッチセンサシステム１３２の演算セクションである。タッチセンサコントローラ２００には、必要な演算を行うためのプロセッサ又はＣＰＵ２０２２０２が設けられている。ＣＰＵ２０２によって実行されるプログラムを格納する不揮発性メモリ２０４が、ＣＰＵ２０２に接続されている。ワーキングメモリとして機能するように、ＲＡＭ２０６もＣＰＵ２０２に接続されている。裏側タッチセンサシステム１３２のアナログ動作を可能にするために、アナログ・デジタルコンバータ（ＡＤＣ）セクション２０８が設けられている。入力出力（Ｉ／Ｏ）ポート２１０が設けられ、ＣＰＵ２０２に接続されて、ＣＰＵ２０２が電話ＳＯＣ１０２とインターフェースできるようにする。本記載に最も関連があるのは、容量性タッチインタフェース２１２がＣＰＵ２０２に接続されて、容量性タッチ感知において用いられるアナログ動作を実施することである。裏側タッチセンサエリア２１４が、容量性タッチインタフェース２１２に接続される。通常動作において、タッチセンサコントローラ２００は、携帯電話１００の制御を可能にするために、裏側タッチセンサエリア２１４の上の又は裏側タッチセンサエリア２１４に関連する、ユーザの人差し指の位置を電話ＳＯＣ１０２に提供する。テキサス インスツルメンツから入手可能なＭＳＰ４３０ＦＲ２６３３容量性タッチ感知ミックスドシグナルマイクロコントローラは、裏側タッチセンサコントローラ２００の一例である。

【0020】

図３は、例示の携帯電話３００の背面図を示す。携帯電話３００は、頂部３０４、底部３０６、右側部３０８（正面から見た場合）、及び左側部３１０を有する。カメラ及び関連する光学的構成要素のために、バックカバー又はプレート３０１に開口３０２が設けられる。電源ボタン又は指紋センサなどのために、他の開口を設けてもよい。破線で示されているのは、携帯電話３００の裏側タッチセンサ３１４である。裏側タッチセンサ３１４は、点線で示されており、携帯電話３００のバックカバー３０１の背後に位置する。図３を見直すと、携帯電話３００が携帯電話３００の頂部３０４を上方にしてユーザの右手に保持される場合、そのユーザの人差し指が裏側タッチセンサ３１４の上を容易にスワイプし得るように、裏側タッチセンサ３１４が配置されている。裏側タッチセンサ３１４の弓形形状は、ユーザの指先が通る経路に適合する。これにより、電話が片手で保持された状態で、もう一方の手を使う必要なく、ユーザが利用し得る二次的入力が提供される。

【0021】

図４は、裏側タッチセンサ３１４をより詳細に図示する。印刷回路基板４０２が、印刷回路基板４０２の表面上に一連の電極又はトレース４０４、４０６、４０８、４１０、４１２、４１４、４１６、４１８、及び４２０を有する。トレース４０６～４２０は、図示した例では相互容量性タッチ感知構成のために構成されている。自己静電容量感知構成を利用することも可能である。一連のコンタクト４２４を有する可撓性ケーブル４２２が印刷回路基板４０２に接続されて、タッチセンサコントローラ２００と印刷回路基板４０２との間の電気的接続を可能にする。

【0022】

図５は、容量性センサＰＣＢ４０２及びケーブル４２２がバックカバー３０１に取り付けられたときに容易に見ることができるように、携帯電話３００のバックカバー３０１を携帯電話３００の内側から見た図である。

【0023】

図６Ａは、印刷回路基板４０２を備えるバックカバー３０１の断面図を図示し、種々のトレース４０６～４２０がバックカバー３０１に取り付けられているように示されている。この配置では、トレース４０６～４２０は、携帯電話３００の外側又は裏側に非常に近く、そのため、構成の感度が一層高いため、より少ない利得で動作する。図６Ｂでは、ケース６００が携帯電話３００に付加されており、ケース６００は携帯電話３００を全体的に保護するためにバックカバー３０１を覆っている。図示のように、これにより、トレース４０６～４２０からユーザの指までの距離が増大する。ケース６００の保護材料の厚み及び電気的特性に応じて、裏側タッチセンサシステム１３２の感度は、変換利得又は変換回数を増加するなどして、図６Ａのケースなしの例から変更されてもよい。図６Ｃは代替のケース６０２を示す。ケース６０２は、図６Ｄに示されるような、外側隆起又は湾曲したフィンガーガイド６０４を含み、図６Ｄは、ユーザが裏側タッチセンサ３１４との容易な人差し指登録ができるようにするための裏側タッチセンサ６０４が概して示され又は概略で描かれている。図６Ｅに第３の例示のケース６０６が図示されている。ケース６０６では、６０２のケースで用いられる外部隆起６０４の代わりに、ケース６０６は開口又は切り欠きエリア６０８を有し、開口又は切り欠きエリア６０８は概して、裏側タッチセンサ３１４を示すか又は裏側タッチセンサ３１４に適合する。これにより、この場合はカバーの厚みと材料が容量性センサを阻んでいないため、ユーザの人差し指の登録と、感度の増加又は利得の減少との両方が可能になる。

【0024】

図７は、裏側タッチセンサ３１４が、９０°の円弧ではなく、概して１８０°の円弧に形成される容量性タッチセンサエリア７０２を有する携帯電話７００を図示する。これにより、左利き又は右利きのどちらの操作でもタッチセンサエリアを利用できるため、開発、生産、在庫に必要とされる電話機の台数を減らすことができる。

【0025】

図８は、弧状の背面タッチセンサ３１４が面状の(areal)又はエリアセンサ８０２で置換された、例示の電話８００を示す。エリアセンサ８０２を用いることによって、裏側タッチセンサ３１４の湾曲した一次元操作と比較して、ユーザの人差し指の二次元の動きを容易に検出することができる。これにより、前面タッチシステムを使用しているかのように細かく詳細にとはいかないまでも、ユーザ制御を改善することができる。図９は、左利き及び右利き操作に適したエリアセンサ９０２を備えた携帯電話９００を示す。

【0026】

図１０は、裏側タッチセンサシステム１３２を較正するための動作のフローチャート１０００である。上述したように、場合によっては、携帯電話には、携帯電話を保護するためにケースが取り付けられていることがある。ケースの保護材料やケースバックカバーの近接（又はケースバックカバーがないこと）によって、裏側タッチセンサシステム１３２の容量性特性が変化するため、再較正が必要である。工程１００２において、較正プロセスのためのユーザ命令を提供するため、ユーザインタフェース（ＵＩ）が表示される。工程１００４において、ユーザは、裏側タッチセンサの上に自分の指を置くように指示される。工程１００６において、ユーザは、裏側タッチセンサに沿って自分の指を動かし始めるように指示される。工程１００８において、タッチ感度パラメータの初期的な調節が行われる。こういったパラメータには、変換利得及び変換回数が含まれる。工程１０１０において、ユーザの指の充分な動きが検出されたかどうかの判定が成される。検出されない場合、工程１０１２において、パラメータ調節が最大感度であるかどうかの判定が成される。最大感度である場合、工程１０１４において、較正が失敗したことを示すために、エラーメッセージがユーザに表示される。パラメータ調節が最大感度でない場合、感度パラメータの次の調節のため、動作は工程１００８に戻る。

【0027】

工程１０１０において充分な動きが検出された場合、工程１０１６において、継続的な使用のため、その感度パラメータが格納される。工程１０１８において、ユーザに、指の動きを止めてよく、キャリブレーションが完了したことが通知される。

【0028】

図示された容量性タッチセンサ構成は例であり、他の特定の設計のために種々の変形を用いることもできる。例えば、自己静電容量又は相互容量性構成を用いることもできる。異なる構成や異なるＰＣＢトレースを用いてもよい。代替のセンサエリア及び形状を用いることもできる。例えば、図示されている９０°の円弧ではなく、異なる位置で円弧が開始又は停止する、より大きな又はより小さな円弧を用いることもできる。

【0029】

本記載では、例示のタッチ行為としてユーザの指の動きを用いてきた。二度タップすること又は複数の指による所作など他のタッチ行為を認識することもできる。例えば、呼び出しに応えるため又は前面スクリーン上に提供される要求の肯定応答として、ユーザの指がバックタッチセンサ上を二度タップすることを用いることもできる。また、本記載では、タッチセンサと相互作用するために用いられる例示の指として人差し指を用いてきた。他の指や親指（本願では指として考える）も、とりわけ、許容される行為が完全な動きではなく単なるタップである場合に、同じ様に用いられ得る。

【0030】

本記載は、より完全な説明を提供するためにテキサス インスツルメンツから入手可能なマイクロコントローラ及びＣａｐＴＩｖａｔｅ（商標）技術に基づいているが、他のタッチ感知マイクロコントローラ及び技術を用いることもできる。また、ハンドヘルドデバイス内のプロセッサの１つが、埋め込みプロセッサの代わりに処理機能を提供する、埋め込みプロセッサを備えるタッチセンサを用いることもできる。

【0031】

例示のハンドヘルドデバイスとして携帯電話が用いられているが、裏側タッチセンサは、他のハンドヘルドデバイス上で用いることもできる。

【0032】

本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施例に改変が成され得、他の実施例が可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】