CN104428739B - 用户界面和方法 - Google Patents

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Abstract

用于控制动态触觉用户界面的方法的一个变化包括：传感跨空腔的一部分的电容值，界定可变形区和周边区的触觉层，周边区毗邻于可变形区，并且可变形区与衬底配合以界定空腔；根据传感到的跨空腔的所述部分的电容值估计在可变形区的触觉表面的垂直位置；操纵空腔内的流体压力以根据在可变形区的触觉表面的被估计的垂直位置和在可变形区的触觉表面的目标垂直位置之间的差来修改在可变形区的触觉表面的垂直位置；以及根据跨空腔的所述部分的电容值中的改变传感在触觉表面上的输入。

Description

用户界面和方法
技术领域
本发明总体涉及触摸灵敏用户界面，并且更具体地涉及用于提供静态的和动态的用户界面的组合的新的并且有用的系统和方法。
背景技术
静态用户输入界面(诸如，在典型的电视遥控器上或者在移动电话上的静态用户输入界面)向用户提供了锁定在装置和用户之间可用的相互作用模式的一个用户界面。因为静态用户输入界面必须与每个应用程序兼容，所以具有可以与各种应用程序一起使用的静态用户输入界面的装置也变得非常复杂。在通用遥控器的情况下，由于可能在装置之间提供双重功能或者对于任何一个特定装置来说不相干的可用的按钮多，用户的相互作用可能变得对于用户来说非常混乱。在移动装置(诸如，使用静态用户输入界面的、具有多个功能的移动电话)的情况下，使可用的静态用户输入界面适应于装置的多个功能也是具有挑战性的。另外，随着移动装置变得更小和更强大，装置的功能可能受到静态用户输入界面严重地阻碍。
触摸灵敏显示器(例如，触摸屏)能够提供动态用户输入界面，并且在其中用户界面被应用于各种用途的应用中(例如，在其中用户界面可以改变以适应正在由用户控制的装置的通用遥控器中或者在具有多个功能的移动电话中)非常有用。然而，不同于具有专用输入装置(诸如，具有分离的界限清楚的按键的小键盘)的静态用户输入界面，大部分触觉灵敏显示器通常是平的。结果，触摸灵敏显示器不提供在静态用户界面中可以看见的触觉引导中的任何触觉引导。
因此，在当前普遍可用的用户界面中存在严重的缺点。在静态用户输入界面的情况下，存在具有触觉引导的益处，但是存在具有不能适应应用类型的严重缺点。在触摸灵敏显示器的情况下，存在具有自适应的显示器和动态用户输入界面的益处，但是存在不具有触觉引导的严重缺点，这导致不正确地输入的击键并且需要用户将他的或者她的眼光保持在显示器上。触觉引导的重要性在苹果iPhone和黑莓8800的竞争中显而易见。另外，采用很多触摸灵敏显示器，由用户做出的每次触摸都被显示于系统，这防止了用户将他的或者她的手指停靠在显示器的表面上。在某些触摸灵敏显示器中，对由于手指在某个位置的存在作为发生用户输入而产生的电容上的改变的依赖，导致在用户戴着手套的时候或者在手指和屏幕之间存在其他障碍物的时候，触摸灵敏显示器不能探测用户的输入。
本发明提供了新的并且有用的用户界面，该用户界面组合了静态用户输入界面的益处中的很多优势以及动态用户输入界面的很多优势。
发明内容
本申请的实施方案包括用于压敏用户界面的系统和设备。据此，在某些实施方案中，用户界面设备包括：衬底；触觉层，其包括触觉表面，触觉层的可变形区与衬底配合以界定空腔，并且触觉层的周边区毗邻于空腔的周界耦合于衬底；一定体积的流体，一定体积的流体被布置在空腔内；位移装置，其被配置为操纵一定体积的流体以使可变形区从收缩的设置过渡至扩展的设置，可变形区在收缩的设置中与触觉表面处的周边区齐平并且在扩展的设置中从触觉表面处的周边区偏移；传感器，其包括一组传感元件，在一组传感元件中的每个传感元件被配置为传感跨触觉层的一部分的电容值；以及处理器，其被配置为根据传感器的输出和收缩的设置传感器输入阈值探测在收缩的设置中的可变形区处的触觉表面上的输入，处理器还被配置为根据传感器的输出和不同于收缩的设置传感器输入阈值的扩展的设置传感器输入阈值探测在扩展的设置中的可变形区处的触觉表面上的输入。
附图说明
图1A和1B分别是根据本发明的一个实施方案的用户界面的平面图表示和正视图表示；
图2A、2B、和2C分别是用户界面的收缩的设置、扩展的设置和输入设置的示意图；
图3是用户界面的一个变化的示意图；
图4是用户界面的一个变化的示意图；
图5A和5B分别是在收缩的设置和扩展的设置中的用户界面的一个变化的示意图；
图6是在收缩的设置中的用户界面的一个变化的示意图；
图7是在收缩的设置中的用户界面的一个变化的示意图；
图8A和8B分别是在收缩的设置和扩展的设置中的用户界面的一个变化的示意图；
图9A、9B、10A、10B、11A、11B、12A、和12B分别是用户界面的变化的按钮变形、滑块变形、滑块环变形、引导器变形和指示杆变形的平面图表示和正视图表示；
图13是在扩展的设置中的用户界面的一个变化的示意图；
图14A、14B、14C、和14D是用户界面的各变化的示意图；
图15A和15B是用户界面的各变化的示意图；
图16A、16B、和16C是用户界面的各变化的示意图；
图17A和17B是用户界面的各变化的示意图；
图18A-18E是用户界面的各变化的示意图；
图19A-19B是用户界面的各变化的示意图；
图20是根据用户界面的一个变化的流程图表示；
图21A-21D是用户界面的各变化的示意图；
图22和23是用户界面的各变化的示意图；
图24A-24D是用户界面的一个变化的示意图；
图25是用户界面的一个变化的流程图表示；
图26是用户界面的一个变化的示意图；
图27A和27B是用户界面的一个变化的示意图；
图28A、28B、和28C是用户界面的一个变化的示意图；
图29是用户界面的一个变化的图形表示；
图30是用户界面的一个变化的示意图；
图31是本发明的一个实施方案的方法的流程图表示；并且
图32是本发明的一个实施方案的方法的流程图表示。
具体实施方式
本发明的实施方案的以下的描述不旨在把本发明限制于这些实施方案，而是使本领域的任何技术人员能够制造并且使用本发明。
1.用户界面
如在图1中示出的，用户界面包括：衬底118；触觉层110，其包括触觉表面111，触觉层110的可变形区113与衬底118配合以界定空腔125，并且触觉层110的周边区115被耦合于邻近空腔125的周界的衬底118；被布置在空腔125内的流体120的体积；位移装置130，其被配置为操纵流体120的体积以把可变形区113从收缩的设置过渡至扩展的设置，可变形区113与在收缩的设置中的在触觉表面111的周边区115齐平并且从在扩展的设置中的在触觉表面111的可变形区113偏移；传感器140，其包括一组传感元件，在该组传感元件中的每个传感元件被配置为传感跨触觉层110的部分的电容值；以及处理器160，其被配置为基于传感器140的输出和收缩的设置传感器输入阈值探测在收缩的设置中的在可变形区113的触觉表面111上的输入，处理器160还被配置为基于传感器140的输出和不同于收缩的设置传感器输入阈值的扩展的设置传感器输入阈值探测在扩展的设置中的在可变形区113的触觉表面111上的输入。
用户界面100可以被应用在计算装置的显示器(例如触摸屏)上，例如被集成到智能电话、移动电话、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、个人数据助理(PDA)、个人音乐播放器、汽车控制台、电视机、照相机、手表中的显示器，以提供触觉引导并且以捕获输入。用户界面100也可以被应用在平坦的或弯曲的非显示器上，例如独立的键盘、计算机鼠标、电视遥控器、汽车方向盘、或用于可移动的计算装置(例如智能电话、平板电脑)的外壳，以提供触觉引导并且以捕获输入。通常，如在图2中示出的，在可变形区113的触觉表面111可以保持与周边区115齐平，直到触觉引导被需要或期望和/或直到输入被在紧邻于可变形区113的触觉表面111上需要或预期，在这种情况下位移装置130操纵毗邻于可变形区113的在空腔125内的流体压力以扩展(或收缩)在可变形区的触觉表面111。位移装置130可以因此扩展空腔125以把可变形区113向外地变形(例如扩展)，由此形成在触觉表面111上的按钮状的形状或引导器。按钮状的形状可以因此当在扩展的可变形的区域上导航时为用户提供触觉引导并且还使针对提供了以在可变形区113上的力的形式的输入的用户的触觉反馈成为可能。传感器140可以传感把可变形区113向内变形的输入、停靠在触觉表面111上但是不使可变形区113变形的输入、和/或在可变形区113上‘悬停’的输入。然而，传感器140可以探测任何其他的输入、输入类型或输入模式，例如手指输入或触针输入。
通常，短语“传感器140可以探测……”可以等效于“传感器140的输出可以被处理器160执行以探测……”。相似地，短语“传感器140可以传感……”可以等效于“传感器140的输出可以被处理器160执行以传感……”，并且短语“传感器140可以测量……”可以等效于“传感器140的输出可以被处理器160执行以测量……”。此外，短语“传感器140传感……”可以等效于“处理器执行传感器140的输出以传感……”，等等。
如在图1和2中示出的，触觉层110界定触觉表面111，与衬底118配合以界定空腔125的可变形区113，和耦合到邻近空气125的周界的衬底118的周边区115。通常，触觉层110起作用以界定与用户以触觉的方式连接的触觉表面111并且以与衬底118配合以界定空腔125。触觉表面111可以是连续的，使得当把手指划动经过触觉表面111时，用户将不感受到任何中断或接缝。可选择地，触觉表面111可以包括帮助帮助用户将触摸表面111的一个区域与另一个区域进行区分的特征。触觉表面111也可以是平面，例如在收缩的设置中界定的平坦的平面，虽然触觉层110可以可替代地布置于弯曲的或翘曲的平面中。在可变形区113的触觉表面111可以在空腔125内的流体压力的改变时变形(例如扩展、收缩)并且可以当空腔125内的流体压力与环境空气压力相等时“松弛”或“解变形”返回至正常的平面状态。
在一个实施中，触觉层110包括弹性的第一部分以及相对地较少的弹性的第二部分。例如，触觉层110可以在特定的区域中(例如在可变形区113)具有相对地较多的弹性并且在其他的区域中(例如在周边区115)具有相对地较少的弹性。在另一个实施中，触觉层110大体上具有跨可变形区和周边区的均匀的弹性。在又另一个实施中，触觉层110包含例如具有选择性的和/或可变的弹性的镍钛(即“镍钛诺”)或电活性聚合物的智能材料或由例如具有选择性的和/或可变的弹性的镍钛(即“镍钛诺”)或电活性聚合物的智能材料制成。
在包括被耦合于衬底118的显示器的用户界面100的变化中，触觉层110可以是光学地透明的或半透明的，使得被从显示器150输出的图像可以被经过触觉层110传送至用户。例如，触觉层110可以展示以下的性质中的任何性质：高的光传输、低的雾度、宽的视角、最小的背反射率、耐擦伤性、耐化学性、耐污染性、对触摸的平滑度(即非粘性的)、最小的出气、当被暴露于紫外光时的相对低的降解、等等。触觉层110可以由合适的弹性材料(例如聚合物、聚氨酯、和/或基于硅树脂的弹性体(例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、RTV硅树脂等等))的一个或多个层制成。在一个其中触觉层110包括弹性的第一部分和相对地非弹性的第二部分的实施中，非弹性的部分可以由包括聚合物或玻璃的材料(例如弹性体、基于硅树脂的有机聚合物(例如聚二甲基硅氧烷(PDMS))、热固性塑料(例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))、可光致固化的抗溶剂的弹性体(例如全氟聚醚)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或任何其他的合适的材料)制成。
触觉层110可以包括相同材料或不同的材料的多重的亚层。例如，触觉层110可以包括界定了触觉表面111的一种材料的第一亚层和附接于衬底118的第二种材料的第二亚层。然而，触觉层110可以具有任何其他的形式和/或材料。
用户界面100的衬底118与触觉层110配合以界定空腔125。衬底118还起作用以界定毗邻于空腔125的附接表面，其中触觉层110的周边区115耦合(例如安装、附接、附着)于附接面以界定可变形区113的周长。如在图2中示出的，空腔125起作用以容纳一定体积的流体120，并且衬底118还可以界定把空腔125流体地耦合到储液器和/或到位移装置130的流体通道。例如，衬底118可以界定微流体通道的流体通道138。
衬底118可以是实质上刚性的(即相对于触觉层110)使得空腔125内的流体压力的增加使可变形区113扩展到扩展的设置中(在图2B中示出的)并且使得空腔125内的流体压力减少使可变形区113收缩到收缩的设置中(在图2A中示出的)。在扩展的设置中，空腔125可以因此把在可变形区113的触觉表面111扩展至在周边区115的触觉表面111上方。例如，当被在可移动的计算装置中实施时，空腔125可以界定2mm的直径并且可变形区113可以在扩展的设置中向外地偏转1mm以界定在触觉表面111上的2mm直径和1mm高的按钮。然而，空腔125可以具有任何其他的合适的尺寸。
一定体积的流体120被布置在空腔125内，其中一定体积的流体120的操纵修改在可变形区113的触觉表面111的高度。一定体积的流体120可以是实质上不可压缩的流体。流体可以是液体，例如水、甘油或乙二醇，或气体，例如空气、氮气或氩气，不过流体可以是任何其他的合适的物质，例如凝胶、气凝胶、油、醇或水。流体也可以是导电性的或实质上非导电性的。
用户界面100的位移装置130被配置为操纵一定体积的流体120以把可变形区113从收缩的设置过渡至扩展的设置，其中可变形区113与在收缩的设置中在触觉表面111的周边区115齐平并且从扩展的设置中在触觉表面111的可变形区113偏移。通常，位移装置130起作用以操纵一定体积的流体120以把空腔125从收缩的设置扩展至扩展的设置，由此把在可变形区113的触觉表面111变形为与在周边区115的触觉表面111触觉地可区分的形成部。在一个示例中，位移装置130通过修改被密封在空腔125内的流体120的体积控制空腔125设置，例如通过加热或冷却流体120的体积。在另一个示例中，位移装置130通过向空腔125添加流体或从空腔125移除流体来控制空腔125设置。然而，位移装置130可以以任何合适的方式操纵一定体积的流体120。在一个其中用户界面100被集成入可移动的计算装置的示例实施中，位移装置130可以把在空腔125内的一定体积的流体120增加约0.1ml。然而，位移装置130可以把在空腔125内的一定体积的流体120修改至任何其他的程度并且以任何其他的方式。
在图5A和5B中示出的一个实施中，一定体积的流体120可以是被密封在空腔125中的可扩展的流体，并且位移装置130可以包括加热一定体积的流体120的加热元件，由此扩展在空腔125中的现有的流体的体积。例如，加热元件可以被布置在空腔125内或毗邻于空腔125以加热流体并且可以包括电阻式加热元件。在本实施中，流体可以可选择地包括可扩展的物质，例如塑料的可扩展的微球，或可以是石蜡。在本实施中，位移装置130可以另外地或可选择地包括冷却一定体积的流体120的冷却元件，由此收缩在空腔125中的现有的流体的体积。
在另一个实施中，位移装置130可以把流体位移到空腔125中或从空腔125中移出。在图6中示出的一个实施例中，位移装置130被流体地耦合于容纳附加的流体的储液器，并且位移装置130包括把流体从储液器132经过如上文描述的流体通道位移至空腔125的泵(例如容积式泵)。储液器132可以因此远离空腔125，但是可以可选择地被布置为毗邻于空腔125并且被经过短的流体通道直接地连接到空腔125。通道的一部分可以是微流体通道(例如界定在1微米至100微米的范围内的横截面尺寸)，虽然通道可以具有任何其他的合适的尺寸。泵134可以是微泵(例如来自德国的Zweibrucken的ThinXXS Microtechnology AG的泵#MDP2205或来自德国的Dortmund的Bartels Mikrotechnik GmbH的泵#mp5)或被配置为位移流体或诱导压力差以使流体移动的任何其他的合适的装置。可选择地，位移装置130可以包括例如在于2012年11月15日提交的第61/727,083号美国临时申请中描述的囊袋和凸轮致动器，该美国临时申请通过引用并入本文。
泵134可以被布置远离空腔125并且可以被经过流体通道138连接于空腔125。为了把空腔125从收缩的设置延伸至扩展的设置，泵134可以从储液器132位移流体经过流体通道138并且进入空腔125中。为了把空腔125从扩展的设置收缩至收缩的设置，泵134可以从空腔125在相反的方向把流体“放出”或泵送到储液器132中。
在上文的实施中，用户界面100还可以包括被布置在泵134和空腔125之间的第一阀门和位于空腔125和第二泵之间的第二阀门。为了把空腔125从收缩的设置延伸至扩展的设置，第一阀门可以被打开并且第二阀门可以被关闭，并且第一泵可以从储液器132位移流体，经过流体通道138，并且进入空腔125中。为了把空腔125从被延伸的位置收缩至被收缩的位置，第一阀门可以被关闭并且第二阀门可以被打开，并且第二泵可以从空腔125位移流体，经过流体通道138，并且进入储液器132中。用户界面100可以可选择地通过打开第二阀门并且允许空腔125放出或“排水”入储液器132中把空腔125从扩展的设置收缩至收缩的设置，这可以被返回至不变形的状态的触觉层110的弹性辅助。在另一个示例中，如在图8A和8B中示出的，位移装置130可以包括把流体位移入空腔125和把流体位移出空腔125的致动器(例如线性致动器)。为了把空腔125从收缩的设置延伸至扩展的设置(在图8A中示出的)，线性致动器把流体位移经过通道并且进入空腔125中，并且为了把空腔125从扩展的设置收缩至收缩的设置(在图8B中示出的)，线性致动器把流体从空腔125在相反的方向抽到储液器132。
位移装置130可以因此起作用以修改空腔125内的流体压力以扩展和收缩空腔125。例如，当被在可移动的计算装置中实施时，位移装置130可以把空腔125内的流体压力增加0.1-10.0psi以使在可变形区113的触觉表面111变形。然而，位移装置130可以是实施任何其他的方法以把空腔125在收缩的设置和扩展的设置之间过渡的任何其他的合适的泵或其他的位移装置。
通常，可变形区113的变形(即有动力的扩展或收缩)起作用以使在触觉表面111的触觉反馈和触觉引导成为可能。可变形区113的变形也可以起作用以指示与触觉表面111的区域相关联的输入或命令的类型。在扩展的设置中的可变形区113可以界定：(1)当被用户按下时把输入信号发送至传感器140的凸形的按钮，(2)可以被用户在沿着变形部的多个点处按下并且发送在传感器140上的多个输入处的位置的信号的凸形的滑块，和/或(3)发送在传感器上的多个输入的位置的信号的凸形的指示杆。在收缩的设置中可变形区113可以相似地界定：(1)凹形的按钮，(2)凹形的滑块，和/或(3)凹形的指示杆。如在图9A和9B中示出的凸形的按钮可以界定圆顶形状、圆柱形的形状(即具有平坦的顶部表面)、棱锥的或截头圆锥的形状、立方体的形状(即具有平坦的顶部)、或任何其他的合适的按钮形状。如下文描述的，传感器140可以被识别作为在界定按钮的可变形区113的在触觉表面111上的输入部(例如在图9A、10A、11A和12A中示出的输入部145)。凸形的滑块可以界定细长的脊部(在图10A和10B中示出的)、环(在图11A和11B中示出的)、十字形状的脊部或任何其他的合适的形状的脊部或滑块。如下文描述的，传感器140可以识别在跨滑块的各种位置的用户输入并且区分在这些位置使用不同的类型的输入的输入。在一个示例中，界定环形的形状的滑块可以用作第二代Apple iPod的“点击式转盘”。指示杆(或指示对象)，相似于按钮，可以界定圆顶的形状(如在图12A和12B中示出的)圆柱形的形状(即具有平坦的顶部表面)、棱锥状形状、立方体状形状(即具有平坦的顶部)、或任何其他的合适的形状。传感器140可以识别在沿着指示杆的各种位置的用户输入并且把这些用户输入区分为不同的命令或功能。在一个示例中，在在其中指示杆界定圆顶的指示杆的实施中，紧邻于右上象限的指示杆的凹陷部可以被解释不同于紧邻于右下象限的指示杆的凹陷部。传感器140也可以探测在扫描运动中的指示杆的凹陷部，例如从右上象限至右下象限的“扫描”，其可以被解释作为类似于第二代Apple iPod的“点击式转盘”的运动输入的运动输入。
用户界面100的传感器140包括一组传感元件，该组传感元件中的每个传感元件被配置为传感跨触觉层110的部分的电容值。通常，传感器140实施电容性传感技术以探测在触觉表面111(包括在可变形区113的触觉表面111)上的各种位置的输入。传感器140可以探测在触觉表面111上的手指或触针触摸的存在、在扩展的设置中的可变形区113的凹陷、和/或任何其他的合适的类型的输入。传感器140可以也探测输入的方向、输入的位置、速率(在该速率输入被施用于可变形区113)、输入使可变形区113向内变形到的水平、用户输入的类型(例如通过手指的输入，通过触针的输入)，等等。
传感器140可以是包括配合以探测跨触觉层110的一部分的电(或电磁)场中的波动的至少两个导体的电容性传感器，电场从传感器140的至少两个导体(即导电性衬垫)发出。电场中的波动可以是使用手指或触针的触摸、可变形区113的变形、在衬底118和/或空腔内的流体体积或位置的改变等等的结果。
传感器140可以包括任何数量的被配置为探测在触觉表面111上的各种位置的输入的传感元件。每个传感元件可以是包括单个导电性衬垫的表面电容传感元件，其中紧邻于触觉表面111的输入实施(例如手指)从导电性衬垫吸收电荷。可选择地，每个传感元件可以是包括被随时间推移的波动的电压驱动的两个或更多个毗邻的导电性衬垫的投射式电容传感器以产生随时间推移的跨导电性衬垫两端的上升电压和衰减电压，电压的上升和/或衰减时间被与导电性衬垫之间的电容性耦合相关，其中在触觉表面111上的输入影响导电性衬垫之间的电容性耦合。然而，每个传感元件可以是任何其他的类型的传感元件、电极、导体等等。
在一个实施中，传感器140包括包含第一组平行的电极的第一层和第二组平行的电极的第二层的投射式电容触摸传感器，其中第二层被从第一层偏移垂直距离，并且其中第二组电极等分第一组电极。在本示例实施中，在第一组平行的电极中的每个电极和第二组平行的电极中的每个电极可以界定多个导电性衬垫，其中第一组平行的电极中的一个导电性衬垫和第二组平行的电极中的毗邻的导电性衬垫配合以界定传感元件。导电性衬垫可以是正方形的、直线的或具有任何其他的形状并且被在均匀的分布中跨穿过衬底118、触觉层110、毗邻于衬底118的显示器、或用户界面100的任何其他的部件或相关联的装置图案化。可选择地，导电性衬垫可以被在非均匀的分布中图案化，例如具有紧邻于可变形区113的较大的导电性衬垫分布和紧邻于周边区115的相对较低的导电性衬垫分布。相似地，导电性衬垫可以被在非均匀的分布中图案化，具有紧邻于可变形区113的较大的总的导电性衬垫表面积和紧邻于周边区115的相对较低的总的导电性衬垫表面积。在一个实施例实施中，传感器140包括被耦合于衬底118的第一传感元件和第二传感元件，其中第一传感元件传感跨空腔125的一部分的两端电容值并且第二传感元件传感跨周边区115的一部分的两端的电容值。例如，第一传感元件可以传感包括跨被布置在紧邻于可变形区113的衬底118上的第一导电性衬垫和第二导电性衬垫的两端的充电电压、充电电流、充电时间、放电时间和传输频率中的至少一个的电容值。然而，传感器140可以包括以任何其他的方式紧邻于触觉表面111图案化的并且被配置为以任何其他的方式传感任何其他的电容值的任何其他的数量的导电性衬垫。
传感器140(即电容性触摸传感器)的导电性衬垫(例如第一导体)可以是铜、微米或纳米线、或透明的导体(例如氧化铟锡(ITO))。例如，衬底118可以被遮蔽跨宽的面二者，并且ITO可以被喷镀跨宽的面二者以创造包括均匀密度或变化密度的导电性衬垫的垂直的电极。然而，传感器140的该导电性衬垫可以包括任何类型的导电性材料(或导电性流体)。
除了传感手指、触针的存在或在触觉表面111上或邻近触觉表面111的其它实施之外，包括电容性触摸传感器的传感器140可以还起作用以传感在可变形区113的触觉表面111的高度。如在图14A中示出的，第一导体(例如第一导电性衬垫)可以被布置在空腔125内或毗邻于空腔125，使得可变形区113的向内的变形改变在空腔125内的流体的相对于第一导体的高度，由此影响被电容性传感器传感到的电容。例如，第一导体可以被布置在与触觉表面111相对的空腔125的底部上，由此使电容性传感器能够当可变形区113响应于输入扩展、收缩和/或向内地变形时传感流体的高度改变。可选择地，第一导体可以被布置在触觉层110的背表面内或背表面上，使得当可变形区113扩展、收缩和/或被输入变形时第一导体与特定的表面变形，由此使空腔125中的流体高度改变的探测成为可能。然而，第一导体可以被布置在空腔125、衬底118或触觉层110内的任何合适的位置中或毗邻于空腔125、衬底118或触觉层110的任何合适的位置中。
如在图14B中示出的，电容性触摸可以还包括被布置在空腔125内的第二导体。第二导体144可以探测当输入被施加于可变形区113时的跨第一导体和第二导体144两端的电容中的改变。例如，当用户使可变形区113向内地变形时，在第一导体和第二导体144之间中的流体的量和/或流体的高度可以改变，产生在第一导体和第二导体144之间的传感到的电容中的改变。第一导体和第二导体144之间的高度差异的梯度还可以产生在第一导体和第二导体144之间的电容中的可测量的改变。例如，在可变形区113上的输入可以减少第一导体和第二导体之间的距离，由此改变根据第二导体144的电容读数。这种改变可以帮助确定相对于可变形区113的几何构型的输入的位置。
第二导体144也可以与第一导体合作传感在第二导体144上方的区域中的流体的高度改变以产生在空腔125内的高度改变的更多的局部电容性测量结果。使用两个传感元件测量空腔125内的局部的电容性改变可以使流体中的相对高度差能够被测量。例如，当输入使可变形区113变形时，在第一导体上的流体的高度可以与在第二导体144上的流体的高度不同，导致第一导体的传感到的电容值和第二导体144的传感到的电容值中的差。在第一导体和第二导体144的第一部分之间的电容也可以与在第一导体和第二导体144的第二部分之间的电容进行比较以确定流体的高度中的相对差。在两个导体之间的电容值中的相对差可以因此帮助确定相对于可变形区113的几何构型的输入的位置。第二导体144的第一部分和第二部分可以是沿着第二导体144的连续的节段，但是可以可选择地被与第一部分和第二部分不同的材料的第三部分或第二导体144中的断裂分隔。第二导体144也可以与第一导体在材料和制造工艺上相同，虽然第一导电性衬垫和第二导电性衬垫可以具有任何其他的相似的或不相似的材料、几何构型或布置。
如在图14C和图14D中示出的，包括电容性触摸传感器的传感器140可以还包括第三导体和/或第四导体。第三导体和/或第四导体可以也被布置为紧邻于可变形区113并且因此使紧邻于可变形区113的更精确的输入探测成为可能。例如，对于包括紧邻于可变形区113的四个导体的传感器140(在图14D中示出的)，可变形区113可以被划分为经过X和Y轴的具有紧邻于可变形区113的中心的原点的四象限坐标系。在本示例中，相对于可变形区113的几何构型的输入的位置可以被以多种方式测量。在图15A中示出的一个示例实施中，在第一导体和第三导体146之间的电容和/或相对电容被测量以确定沿着X轴的输入的位置，并且在第二导体144和第四导体148之间的电容和/或相对电容被测量以确定沿着Y轴的输入的位置。测量到的X轴输入位置和Y轴输入位置可以然后被用于确定在四象限坐标系内的输入的位置。在图15中示出的另一个示例实施中，包括在第一导体和第二导体144之间、在第一导体和第三导体146之间、和在第一导体和第四导体148之间的三个电容和/或相对电容值被测量。三个电容值可以然后被用于确定在四象限坐标系(其可以被叠加在“三象限”坐标系上)内的输入的位置。然而，传感器140可以包括任何其他的数量的紧邻于或远离可变形区113的导体以以任何其他的合适的方式探测紧邻于可变形区和/或周边区的输入。
如在图16A中示出的，第一导体、第二导体144、第三导体等等可以被布置在相对于空腔125的第一水平面。可选择地，如在图16B中示出的，第一导体可以被布置在相对于空腔125的第一水平面并且第二导体144可以被布置在相对于空腔125的第二水平面。第三导体、第四导体和/或任何其他的合适的数量的导体可以也被布置在相对于空腔125的第二水平面或其他的水平面。相对于空腔125的在各种高度的在空腔125内导体的放置可以帮助探测输入位置和大小。另外地或可选择地，第一导体可以被布置在衬底118上或内并且第二导体144可以被布置在触觉层110上或内，如在图16C中示出的。然而，传感器140可以包括导体的任何其他的组合或布置。
如在图17A和17B中示出的，包括电容性触摸传感器的传感器140可以传感经过第一导体和第二导体的可变形区高度改变。在本实施中，第一导体可以被布置在当用户使可变形区113向内地变形时运动的位置中并且第二导体144可以被布置在当用户使可变形区113向内地变形时保持相对静止的位置中。第二导体144可以也被布置在空腔125内，如在图17A中示出的，或被布置在在用户界面100内的相对静止的位置中，如在图17B中示出的。在本实施中，指示了输入的第一导体和第二导体之间的距离中的改变可以改变在第一导体和第二导体之间的测量到的电容。第一导体可以也是柔性导体，使得可变形区113的向内的变形引起第一导体相似地变形。可以通过测量在第一导体和第二导体144之间的电容值和在第一导体和第三导体146之间的电容值来探测第一导体的运动。这些电容值之间的差可以因此指示相对于可变形区113的输入的位置。可选择地，在第一导体和第二导体144的第一部分之间的电容值也可以与在第一导体和第二导体144的第二部分之间的电容值进行比较以确定流体的高度中的相对差。在两个导体之间的电容值中的相对差可以因此帮助确定相对于可变形区113的输入的位置。第二导体144可以被布置为邻近可变形区113的周界，邻近可变形区113的中心，或在任何其他的合适的地点中。可选择地，如在图18D和18E中示出的，第二导体144可以被布置为垂直于第一导体以使变形能够被沿着第一导体的轴线并且沿着第二导体144的轴线两者探测到，由此增加传感器灵敏度。
如在图18中示出的，包括电容性触摸传感器的传感器140可以因此包括多个导体，例如以跨衬底118图案化、跨触觉层110图案化和/或被布置在空腔125上或内的导电性衬垫的形式。如在图18A中示出的，导电性衬垫可以具有相同的或相似的大小和/或形状。可选择地，如在图18B-18E中示出的，导电性衬垫可以具有不同的或不相似的大小、形状和/或几何构型，例如基于到可变形区113的接近度。例如，一个导电性衬垫可以界定依从空腔125和/或可变形区113的几何构型的几何构型，如在图18B和18C中示出的。然而，可以使用第一导体和第二导体的任何合适的布置或几何构型。
如上文描述的，传感器140可以包括包含第一组平行的电极140X的第一层和第二组平行的电极140Y的第二层的投射式电容触摸传感器，其中第二层被从第一层偏移某些垂直距离，并且其中第二组电极例如以直角等分第一组电极，如在图26中示出的。在本实施中，电极可以被布置在触觉层110下方并且可以被配置为产生延伸经过触觉层110的电场，如在图24A-24D中示出的。通常，在本实施中，场电极(例如第一导体)可以产生电场并且成对的传感器电极(例如第二导体)可以通过电容性耦合探测电场，并且处理器160可以把在场电极和成对的传感器电极之间的电容性耦合的大小中的改变表征作为在触觉表面111上的输入。电极可以被布置为毗邻于与触觉层110相对的衬底118、被布置在衬底118内(例如，在流体通道138内和/或在空腔125内，如在图24A中示出的)、或被布置在用户界面100内的其他地方。触觉层110和/或流体的体积可以具有与空气的介电不同的介电，使得触觉层110和/或流体可以在扩展的设置中增强电场穿过空腔125和/或触觉层110。因此，流体、触觉层材料和/或衬底材料可以基于其磁和/或电性质进行选择以优化在收缩的设置和扩展的设置中的经过触觉层110的电场分布。另外地或可选择地，传感器140可以包括电荷转移器或表面电容性触摸传感器，其中电荷(即电子)被在电极(例如导电性衬垫)和手指、触针或接触触觉层110的其他的触摸实施之间转移。然而，传感器140可以是任何其他的合适的类型的电容性触摸传感器。
此外，如在图24A-24D中示出的，触觉层110和/或一定体积的流体120可以含有进一步把电场集中经过空腔125和/或触觉层的磁性的、金属的或被极化的元素或离子117，这可以增加传感器140对在扩展的设置中的触觉表面111上的输入的灵敏度。在一个实施例中，一定体积的流体120含有在溶液中的微米尺度的或纳米尺度的金属颗粒。在另一个示例中，触觉层110包括延伸入空腔125中并且结合有磁性的、金属的或被极化的元素或离子的列。在又一个示例中，触觉层110在厚度上实质上均匀的并且包括被植入触觉层110内的磁性的、金属的或被极化的元素或离子117。在本示例中，磁性的、金属的或被极化的元素或离子117可以被局部化于可变形区113(实质上均匀地跨触觉层110分布)，如在图24A中示出的，跨接或被以任何其他的方式布置在触觉层110内。在又一个实施例中，触觉层110可以包括跨触觉层110的背表面和触觉表面111中的至少一个的磁性的、金属的或被极化的长条。然而，磁性的、金属的或被极化的元素或离子可以被以另一个方式布置在用户界面100内。
在一个示例实施中，传感器140探测由于手指、触针或紧邻于触觉表面111的其他的触摸实施的存在引起的经过触觉层110的电场分布中的改变的输入。例如，传感器140可以探测到电场中的改变，例如在图24B和24C中描绘的。在另一个示例实施中，传感器140探测到当触觉层110或一定体积的流体120中的磁性的、金属的或被极化的元素或离子中断电场分布同时运动经过电场时触觉层110的位置中的改变，例如在图24A和24B中描绘的。在本示例实施中，传感器140可以因此探测触觉层110和/或流体的运动，而不是直接地探测手指、触针或其他的触摸实施的存在。
在其中传感器140是投射式电容传感器的实施中，传感器140可以在各种模式中起作用。当可变形区113在收缩的设置中时，传感器140在第一模式中通过产生跨触觉层110的实质上均匀的电场进行操作。当可变形区113在扩展的设置中时，传感器140可以在第二模式中通过产生跨触觉层110的非均匀的电场进行操作。在第二模式中，传感器元件之间的电容性耦合可以当紧邻于可变形区113时是更强的，但是否则在第一模式和第二模式之间跨触觉层110的其它地方时不改变。例如，在可变形区113的电场的大小可以被增加，例如通过增加跨紧邻于可变形区113的两个毗邻的电极两端的电势。可选择地，大小可以减少在触觉层110的其他的部分的电场的大小，这可以减少在触觉层110的其他的部分的输入灵敏度，同时实质上保持在可变形区113的输入灵敏度。相似地，传感器140可以抑制在可变形区113的外侧的触觉层110的部分产生电场，使得输入仅在可变形区113处被传感到。
在上文的实施中，传感器140可以在不同的模式中操作，其中每个模式被与可变形区113的特定的垂直位置或设置相关联。可选择地，传感器140可以在界定了关于在被完全地收缩的设置和被完全地扩展的设置之间的连续的可变形区位置的连续的传感器设置的各种模式中操作。然而，包括投射式电容传感器的传感器140可以在收缩的设置和扩展的设置中以任何其他的方式起作用。此外，传感器140可以是任何其他的合适的类型的传感器。
传感器140还可以输出跨触觉表面111的电容值的电容映射(即被存储的初始的电容值和差值)。例如，电容映射可以包括指示跨触觉表面111的全部或一部分的电场分布的数据。在触觉表面111上的输入的位置(即X-Y坐标)可以然后通过分析电容映射进行确定(在图26中示出的)。输入的大小、速率、计时等等可以被相似地从电容映射确定，例如通过把电容映射与之前的电容映射比较。通常，处理器160可以分析电容映射以确定电容映射中的改变的形心(例如‘质心’)并且因此使改变的形心与输入相关。因此，输入的位置、大小、计时和/或速率中的任何可以与在一个或多个给定的时间的电容性映射相关和/或与在给定的时间周期内的电容性映射的改变或改变的速率相关。
传感器140可以可选择地包括电阻传感器。相似于电容性传感器，电阻传感器可以包括至少两个导体并且可以起作用以传感两个导体之间的电阻。在一个实施例中，两个导体可以被布置在空腔125内的两个不同的位置中。两个导体之间的电阻可以具有在收缩的设置中的第一值并且具有在扩展的设置中的第二值。响应于把可变形区113向内地变形的输入，两个导体之间的电阻可以调整至在第一值和第二值之间的第三值。通过读取该电阻值，传感器140可以探测输入、已扩展的可变形区的向内的变形、和/或可变形区113的向内的变形的程度。
横跨可变形区113和毗邻的不可变形区的电阻传感器可以是均匀地灵敏的。例如，传感器电极的大小和密度可以在整个传感器140(例如跨衬底118和/或触觉层110)是恒定的。可选择地，传感器140可以展示非均匀的灵敏度，例如具有变化的电极大小和/或密度。传感器140可以实施非均匀的灵敏度以能够探测在各种设置中的在可变形区113上的输入。通常，因为在可变形区113的触觉层110的有效的厚度可以在扩展的设置中比在收缩的设置中实质上更大的，所以在扩展的设置中在可变形区113的在触觉表面111上的输入可以被分散跨传感器140的更大的面积，从而限制在毗邻于可变形区113的任何特定的电极的传感器信号的大小，从而使紧邻于可变形区113的增加的输入灵敏度成为必要。
另外地或可选择地，为了限制在可变形区113的跨更宽的传感器区域的输入的分散，触觉层110和/或衬底的弹性可以是非均匀的。例如，触觉层110可以在紧邻于可变形区113的中心时是更有弹性的(即柔性的)。在本示例中，触觉层110可以在紧邻于可变形区113的中心的横截面中比紧邻于其周界的横截面中更薄。可选择地，触觉层110的材料性质可以跨可变形区113变化，触觉层110的最弹性的或柔性的部分紧邻于可变形区113的中心。在本实施中，在可变形区113的触觉层110的一部分的增加的弹性可以把输入力集中跨传感器140的较小的区域，从而增加对紧邻于可变形区113的输入的灵敏度。此外，触觉层110的变化的弹性可以使传感器140的特定的电极的有序的激活成为可能，其中已激活的电极的数量或顺序可以指示来源于输入的可变形区113的位移的大小。被与时间分量耦合的已激活的电极的数量或顺序还可以表明来源于输入的可变形区113的变形的速率。然而，电阻性传感器可以以任何其他的方式起作用并且触觉层110和衬底可以具有任何其他的几何构型或材料以使上文的功能成为可能。
传感器140可以另外地或可选择地包括压力传感器，如在图19A中示出的。在本实施中，一定体积的流体120可以实质上填充空腔125并且可以具有实质上可压缩的流体并且空腔125可以被密封，使得压力传感器可以响应于可变形区113的向内的变形传感空腔内的压力的增加。压力传感器可以是绝对压力传感器、差压传感器或任何其他的合适的类型的压力传感器。压力传感器可以可选择地是被安装在空腔125内并且部分地界定空腔125的应变仪，其响应于可变形区113的向内的变形而变形。然而，压力传感器可以具有被配置为传感由于可变形区113的向内的变形引起的空腔125内的压力改变的任何合适的类型。
如在图19B中示出的，传感器140可以另外地或可选择地包括流动传感器。流动传感器可以传感响应于在可变形区113上的输入的流体的方向性的流动。在本实施中，空腔125可以被耦合于流体通道。响应于可变形区113的向内的变形，空腔125的总的容积可以减少，把流体从通道推动出来。流动传感器可以因此探测到和/或传感经过流体通道138的流体的流动以识别可变形区113的变形和/或可变形区113的变形的大小。流动传感器可以被流体地耦合于流体通道138。在一个示例中，通道可以还包括被正常地关闭以保持在空腔125内的恒定的流体的体积的阀门。当存在可变形区113的向内的变形时，阀门被打开，使向通道的其余部分的回流成为可能。流动传感器可以是传感流体的流速的流速传感器。流动经过通道的一定体积的流体120可以根据通道的已知的横截面面积和流速进行计算。例如，阀门和/或传感器可以邻近空腔125进行布置，如在图19B中示出的，虽然阀门和/或传感器可以被布置在相对于空腔125的任何其他的合适的位置中。压力传感器可以可选择地是霍耳效应传感器或传感由于流体的回流引起的阀门的打开的任何其他的类型的传感器。然而，流动传感器可以是被配置为探测和/或传感流入空腔125和/或流出空腔125的流体的流动的任何其他的类型的流体传感器。
在一个实施中，体积流体可以包括流体悬浮液或溶液，例如包括金属的、磁性的、被极化的或离子的微粒，并且传感器140可以包括一个或多个被配置为基于与微粒的相互作用传感流体流动的电极。在一个示例中，流体通道138是微流体通道，其中经过流体通道138的流体流动以离子的位移为特征，其中离子影响围绕流体通道138的电场分布。传感器140可以探测跨流体通道138的电场中的改变，并且处理器160可以使电场改变与输入相关。在示例中，传感器140包括毗邻于流体通道138的一部分布置的电极，其中电极跟踪通过流体通道138的一部分的被离子化的、被极化的和/或磁性的微粒的运动，并且其中微粒的数量或体积指示流体流量或速率，其可以与输入相关。然而，传感器140(即流体流动传感器)可以以任何其他的方式起作用。
传感器140可以另外地或可选择地包括被配置为传感跨触觉表面111的可变形区113的应变的应变传感器。通过探测在收缩的设置中和在扩展的设置中的跨触觉表面111的可变形区113的公称应变，应变传感器可以识别在扩展的设置中表面的可变形区113何时被按压。多个应变传感器可以还帮助确定相对于可变形区113的输入的位置。多个应变传感器可以例如在触觉层110上、下或内被电耦合。
传感器140还可以包括任何数量的电容性传感器、电阻传感器、压力传感器、流动传感器和/或应变传感器以探测和/或验证在触觉表面111上的输入。传感器140可以被布置在衬底118、显示器或触觉层110内，可以被布置在衬底118、显示器和/或触觉层之间，或被整体地或部分地布置在用户界面100的任何其他的部件中或用户界面100的任何其他的部件之间。另外地或可选择地，传感器140的全部或一部分(例如用于传感器140(即电容性传感器)的电极)可以被直接地在触觉层110或衬底118上或内蚀刻、印刷或以其他方式制造。传感器140或电极的布置、形式或分布也可以与触觉层110的一个或多个可变形区匹配或配对、与衬底118中的流体通道匹配或配对、与毗邻于可变形区的支持构件112(在图13中示出的)匹配或配对、与空腔匹配或配对、或与用户界面100的任何其他的特征或元件匹配。例如，传感器140可以相对于可变形区113、空腔125、流体通道138、或用户界面100的任何其他的特征或部件取向、对准或定位，以最小化在被包括电容性触摸传感器的传感器140输出的电场上的元件的影响。然而，传感器140可以具有任何其他的类型、布置、形式或取向。
用户界面100的一个变化包括被耦合于与触觉层110相对的衬底118并且被配置为通过触觉表面111视觉地输出图像的显示器150。显示器150可以起作用以显示被与可变形区113实质上对准的视觉引导或输入键的图像。
用户界面100的处理器160被配置为基于传感器140的输出和收缩的设置传感器输入阈值探测在收缩的设置中的在可变形区113的在触觉表面111上的输入并且被配置为基于传感器140的输出和不同于收缩的设置传感器输入阈值的扩展的设置传感器输入阈值探测在扩展的设置中的在可变形区113的在触觉表面111上的输入。
处理器160可以接收来自传感器140的输入数据并且控制位移装置130以把可变形区113在设置之间过渡。例如，如在图20中示出的，处理器160可以把被施加于可变形区113的第一程度或大小的力识别作为第一类型的输入，并且处理器160可以把被施加于可变形区113的第二程度或大小的力识别作为第二类型的输入，其中第二程度小于第一程度。在本示例中，如果第二程度的输入是用户把他的或她的手指停靠在可变形区113上的结果，那么处理器160可以忽略第二类型的输入。处理器160可以因此通过选择性地忽略小于阈值输入值的输入使用户能够把手指停靠在触觉表面111的部分上而不致动输入。可选择地，如果第二程度的输入是用户轻地把力施加于可变形区113的结果，那么处理器160可以把第二类型的输入解释作为比第一类型的输入的大小低的输入。然而，处理器160可以实施第一类型的输入和第二类型的输入之间的任何其他的合适的关系，并且这种关系可以被制造商、处理器160和/或用户设置或修改。当可变形区113在收缩的设置中时，处理器160可以把在可变形区113的输入识别作为与第一类型的输入和第二类型的输入可区分的第三类型的输入。例如，处理器160可以忽略第三类型的输入。处理器160可以把任何程度的被施加于可变形区113的力识别作为任何合适的类型的输入并且据此对输入做出响应。
处理器160可以还起作用以探测速率，在该速率用户把力施加于可变形区113。当可变形区113在扩展的设置中时，处理器160可以把被以改变的第一速率施加至已变形的可变形区上的力识别作为第一类型的输入。处理器160可以把在已变形的可变形区上的改变的第二速率的被施加的力识别作为第二类型的输入，其中第二速率高于第一速率。例如，处理器160可以把可变形区113的向内的变形解释作为滚动网页的命令。当力被以第一速率施加时，处理器160可以因此以第一速度滚动网页。当力被以第二速率施加时，处理器160可以以第二速度股东网站，其中第二速度比第一速度快。因此，传感器140和处理器160可以确定在可变形区113上的各种类型和大小的输入。然而，处理器160可以实施第一类型的输入和第二类型的输入之间的任何其他的合适的关系。处理器160如何操纵被施加于可变形区113的力可以被制造商、处理器160或用户设置或修改。此外，当可变形区113在收缩的设置中时，处理器160可以把在可变形区113的输入识别作为与第一类型的输入和第二类型的输入可区分的第三类型的输入。例如，处理器160可以忽略第三类型的输入。然而，处理器160可以以任何其他的合适的方式处理在可变形区113上的输入。
在一个实施中，处理器160基于可变形区113的垂直位置调整传感器140的设置。如上文描述的，处理器160可以修改传感器140的模式以调整跨触觉层110的例如紧邻于可变形区113的电子场的大小和/或分布。例如，对于包括第一组平行的电极和垂直于第一组平行的电极的第二组平行的电极的传感器140，处理器160可以设置响应于在收缩的设置中的可变形区113的跨传感器电极的子集两端的第一驱动电压并且可以设置响应于在扩展的设置中的可变形区113的电极的子集两端的第二驱动电压。另外地或可选择地，处理器160可以停机或关闭传感器140的部分以消除来自与在一个或多个感兴趣的区的外侧的触觉表面111的特定的部分相关联的传感器140的部分的信号。例如，当可变形区113在扩展的设置中并且被指定作为毗邻于指定的非输入区(例如‘死区’)的输入区时，紧邻于死区的传感器140的一部分可以被停机和/或紧邻于可变形区113的电场的大小可以被增加。这可以获得改进系统的信噪比(SNR)的益处，其中与在触觉表面111上的输入相关的传感器信号的产生通过修改传感器140的控制或操作被限制于特定的输入区。然而，处理器160可以通过传感器输出的信号分析实施相似的功能。
在另一个实施中，处理器160忽略在指定的输入区的外侧的触觉表面111的部分的输入。例如，当可变形区113在扩展的设置中并且界定特定的输入区时，处理器160可以接受在可变形区113的输入但是忽略在可变形区113的外侧的输入。此外，在本实施例中，触觉层110的第一部分可以包括多个可变形区，并且处理器160可以忽略在第一部分内并且在可变形区的外侧的输入，但是接受跨毗邻于触觉层110的第一部分的触觉层110的第二部分的输入。因此，触觉层110的输入区可以与传感器140的分立的部分相关联和/或被在处理器160离散化，例如对于具有均匀的传感元件分布的传感器140。这可以获得改进系统的SNR的益处，从而减少输入捕获中的类型I(假阴性)错误和类型II(假阳性)错误。
在上文的实施中并且如在图28A、28B和28C中示出的，处理器160可以接受在比可变形区113大或小的触觉表面111的特定的部分的输入。在一个示例中，处理器160忽略在可变形区113的子区的外侧的输入。在本示例中，子区可以是在面积上更小的并且被完全地容纳在可变形区113内，使得输入必须接触子区以显示为输入，尽管整个的可变形区的外观作为输入区。相似地，触觉表面111的子区可以与针对与输入的相关性的特定的置信水平相关联。例如，如在图28A中示出的，在面积上比可变形区113小的并且在可变形区113上居中心的第一子区可以需要与手指、触针或其他的有资格作为输入的输入实施的最小的接触面积(或时间)，而在可变形区113的边界上的第二子区可以需要与手指、触针或其他的有资格作为输入的输入实施的更大的接触面积(或时间)(如与第一子区相比)。在又一个实施例中并且如在图28中示出的，由于其中电子装置以其被用户保持的模式(例如，使左手在肖像中，使右手在风景中)，处理器160可以设置典型的输入接触轮廓以包括紧邻于可变形区113的中心并且向下地延伸至实质上在可变形区113的周界外侧的区域，如在图28B中示出的。为了区分在第一可变形区A上的输入以及在在第一可变形区A下方的第二可变形区B上的输入，接触紧邻于可变形区的中心的触觉表面111并且在可变形区113下方延伸的输入有资格作为在该可变形区上的输入(在图28B中示出的)，而接触紧邻于可变形区的中心但是不在可变形区113下方延伸的输入没有资格作为在该可变形区上的输入(在图28C中示出的)。然而，处理器160可以根据任何其他的规则或方案过滤出在触觉表面111的任何其他的部分上的输入。
处理器160可以另外地或可选择地基于可变形区113的位置修改关于在可变形区113的在触觉表面111上的输入的触发阈值。例如，在扩展的设置中的在可变形区113的触觉表面111的凸形的曲率可以导致比当手指、触针或其他的输入装置接触在收缩的设置中的可变形区113时小的关于手指、触针或其他的输入装置的印迹。因此，处理器160可以设置关于在扩展的设置中的可变形区113的输入触发阈值，其小于关于在收缩的设置中的可变形区113的输入触发阈值。在另一个实施例中，在扩展的设置中的可变形区113可以把电场分布跨在空腔125上方的已扩展的触觉层，因此集中跨可变形区113的电场分布并且当手指、触针或其他的输入装置紧邻于其时把电容性梯度集中在可变形区113。因此，处理器160可以基于设置或高度修改关于可变形区113的输入触发阈值。在又一个实施例中，处理器160可以当可变形区113在收缩的设置中时隔离在触觉表面111上的在特定的位置的输入，并且处理器160可以当可变形区113在扩展的设置中时隔离在一般位置(即可变形区113)的输入。在本示例中，在扩展的设置中的可变形区113可以界定其中处理器160把实质上在可变形区113的任何部分上的任何输入资格化作为合适的输入的一般的输入区，并且一旦输入被确定为在一般的可变形区上或紧邻于一般的可变形区时，则输入的特定的位置可以是实质上不相关的。这可以获得当可变形区113在扩展的设置中时减少必要的传感器分辨率的益处。处理器160可以还根据可变形区113的垂直位置或X-Y位置、传感器模式或任何其他的有关的变量改变噪声消除、输入灵敏度或任何其他的信号分析方案。
在上文描述的其中一定体积的流体120和/或触觉层110包含磁性的、金属的或被极化的元素或离子的实施中，处理器160可以基于响应于相对于电场的磁性的、金属的或被极化的元素或离子的运动的跨空腔125、衬底118和/或触觉层110的一部分的电场的扰动(例如修改)隔离在可变形区113的输入。在本实施中，处理器160可以记录随时间推移的在可变形区113的输入，其中可变形区113的随时间推移的变形告知处理器160输入类型。例如，输入的速度(依赖于时间的量)可以指示包含该系统的电子装置的期望的功能的大小或速度。因此，处理器160可以基于输入的时间、速率或持续时间把对可变形区113的位置和/或形状的动态改变与特定的输入类型和/或用户命令相关联。
在另一个示例中，处理器160可以通过实施闭环反馈来控制并且保持可变形区113的垂直位置以基于传感器输出探测可变形区113的垂直位置并且通过控制例如上文描述的并且在图25中示出的位移装置130来修改可变形区113的垂直位置。此外，处理器160可以估计跟随输入的可变形区113的位置，其中可变形区113的向内的变形的大小(即从初始的估计的位置至新的估计的已变形的位置)告知电子装置的期望的功能的大小。因此，处理器160可以把可变形区113的变形的各种大小与特定的输入类型和/或用户命令相关联。另外地或可选择地，处理器160可以基于由于紧邻于可变形区113的手指、触针或其他的输入装置的存在引起的磁场的中断隔离在可变形区113的输入。然而，处理器160可以以任何其他的方式起作用以识别在触觉表面111的输入。
在另一个实施中，传感器140包括两个或多个传感元件，例如电容性触摸传感器和压力传感器。在一个示例中，处理器160基于电容性触摸传感器的输出确定在触觉表面111上的输入的位置，并且处理器160基于压力传感器的输出确定输入的速度和/或大小。在另一个示例中，处理器160基于电容性触摸传感器的输出确定在触觉层110上的输入的位置、大小和/或速度，并且处理器160处理压力传感器的输出以验证输入的被确定的位置、大小和/或速度。然而，传感器140可以包括传感器类型的任何其他的组合，并且处理器160可以以任何其他的方式处理传感器140的输出以估计和/或验证输入的位置、大小和/或速度。
处理器160还可以当把传感器140的输出与在触觉表面111上的输入相关时对触觉层110的有效的厚度中的改变进行补偿。处理器160可以当可变形区113在收缩的设置中时存取第一设置，当可变形区113在扩展的设置中时存取第二设置，处理器160可以存取取决于任何一个或多个其他的可变形区的状态的任何其他的数量的设置，和/或取决于可变形区113的“中间”状态的任何其他的数量的设置。处理器160可以另外地或可选择地存取关于各种类型的输入实施(例如触针或手指)的各种设置。每个设置可以被以下因素进行定义：被处理器160实施以隔离输入的位置、大小、速率等等的不同的查找表格、被处理器160实施以减少传感器输出噪声或忽略触觉表面111的部分的不同的过滤器设置、被处理器160实施以把传感器140的输出转换为有含义的输入位置、大小、速率等等的不同的算法或校正系数。设置可以例如在工厂被预设置，或可以随时间推移学习、更新和/或改进。例如，处理器160可以实施被监督的、被半监督的或不被监督的机器学习以针对特定的用户的输入风格调整处理器设置。然而，处理器160可以以任何其他的方式起作用并且实施任何其他的算法、设置、机器学习或工艺以使传感器输出与输入的位置、大小、速率等等相关。另外地或可选择地并且如上文描述的，层厚度改变补偿可以被在传感器140水平执行，例如通过把传感器140在预配置的设置之间切换或通过根据可变形区113的位置实时地调整传感器设置。
处理器160还可以控制位移装置130。如在图25中示出的，处理器160可以实施闭环反馈以通过与传感器140和/或任何其他的数量的传感元件连接来控制位移装置130以及可变形区113的垂直位置。通常，通过存取传感器140的输出，处理器160可以估计可变形区113的实际的垂直位置(即可变形区113)，其可以被与可变形区113的期望的垂直位置进行比较。处理器160可以因此控制位移装置130以减少可变形区113的实际的(即估计的)垂直位置和期望的垂直位置之间的差异。在其中传感器140是包括产生和传感紧邻于可变形区113的电场中的改变的电极的电容性触摸传感器的一个实施中，如在图24A中示出的，一定体积的流体120和/或触觉层110可以具有不同于空气的介电常数的介电常数，使得可变形区113的每个位置可以被与紧邻于可变形区113的不同的电场分布相关联。在其中传感器140是压力传感器的另一个实施中，处理器160可以控制到空腔125中的流体的位移以保持在期望的流体压力(例如相对于环境空气压力)，其中期望的流体压力被与可变形区113的期望的位置相关联。在本实施中，流体压力可以也被与紧邻于系统的流体的温度和/或环境空气温度相关。在其中传感器140是应变传感器的又一个实施中，可变形区113的每个位置被与特定的应变(例如在触觉表面111或紧邻于触觉表面111)相关联。在其中传感器140是电阻式触摸传感器的另一个实施中，可变形区113的每个位置(或位置的范围)与特定的数量和/或布置的传感器电极之间的接触相关联。
在一个示例中，在极端低的温度中，把可变形区113在设置之间过渡可能是不可能的或需要过度的功耗，并且处理器160接收来自温度传感器的温度数据并且因此在这样的温度条件下停用位移装置130。在另一个示例中，在高海拔高度条件中(或在减少了空气压力的飞机中)，把可变形区113在设置之间过渡可能是不可能的或需要过度的功耗，并且处理器160接收来自压力传感器的环境压力数据并且也可以停用位移装置130。可选择地，在本示例中，处理器160可以控制位移装置130以满足测量到的环境压力和空腔125内的流体压力之间的特定的压力差。然而，传感器140可以是任何其他的类型的产生任何其他的输出的传感器，并且处理器160可以处理传感器140输出以创造用于调节可变形区113的位置的闭环反馈系统。
如在图21A-21D中示出的，处理器160可以还控制被在紧邻于可变形区113(例如在下方)的显示器150上显示的各种输入图形。例如，当可变形区113在扩展的设置中时(在图21A中示出的)，显示器150可以输出被与可变形区113对准的第一类型的输入图形(例如字母)，传感器140可以探测在可变形区113上的输入，并且处理器160可以识别被与输入图形相关联的输入(例如以输入字母的命令)。在本示例中，显示器150可以输出与第二可变形区对准的第二类型的输入图形(例如数字)，传感器140可以探测在第二可变形区上的输入，并且处理器160可以识别被与第二输入图形相关联的输入(例如以输入数字的命令)。显示器150可以相似地输出被与在收缩的设置中的可变形区113对准和/或被与周边区115对准的输入图形，并且处理器160可以基于被显示器150输出的输入图形使在可变形区和周边区115上的输入与各种输入类型相关联。
处理器160可以还起作用以改变显示器150的输出，例如以校正或调整被可变形区113的变形导致的光学畸变。例如，可变形区113的向扩展的设置中的扩展可以导致对于察看显示器150的用户的“鱼眼”效应。处理器160通过经验数据可以因此调整显示器150的输出以适应(即减少)鱼眼效应。
处理器160可以因此包括触摸屏处理单元、触觉处理和主机处理单元。触摸屏处理单元可以被配置为控制显示器150并且被配置为通过与传感器140连接探测在触觉表面111上的输入。触觉处理单元可以被配置为控制位移装置130，例如通过实施闭环反馈控制以保持可变形区113的期望的高度。主机处理单元可以被配置为基于被触觉处理单元识别的输入实施命令。然而，处理器160可以包括任何其他的处理单元并且可以以任何其他的方式起作用以识别在可变形区113的触觉表面111上的输入。
如在图1中示出的，衬底118可以与触觉层110配合以进一步界定第二空腔和/或任何数量的另外的空腔。第二空腔和/或另外的空腔可以在构造、几何构型、大小、形状等等上与空腔125实质上相同或略微地不同或显著不同。空腔125中的每个空腔可以被独立地控制以把各种可变形区在扩展的设置、收缩的设置和中间的设置之间选择性地过渡，由此使用户界面100能够适应于多种用户输入方案。可选择地，各种空腔可以被分组，其中成组的空腔共同地向外地变形。例如，成组的空腔中的每个空腔可以被指派于移动电话上的拨号盘的一个字符或作为字母数字的QWERTY键盘。处理器160可以因此选择性地控制与每个空腔相关联的可变形区113的扩展和收缩。
处理器160可以还选择性地接收和/或解释指示被施加以选择可变形区的输入的传感器信号。响应于每个空腔的传感元件可以被布置在阵列网络中，阵列网络可以把分别的传感元件的位置传送至处理器160以使处理器160能够选择性地接收和/或解释与每个可变形区相关联的信号。在传感器140(即电容性触摸传感器)的实施中(在图22和23中示出的)，传感器140可以包括包含第一数量的X导体和第二数量的Y导体的导体的阵列。例如，X导体的第一数量可以等于空腔的数量，其中每个X导体相应于一个空腔，并且Y导体的第二数量可以等于空腔的列的数量，其中每个Y导体对应于在空腔的一个列内的所有的空腔。在本示例中，输入的地点可以通过探测在对于特定的空腔的一个X导体和对应的Y导体之间的传感到的电容值中的改变来进行确定。在本示例中，因为每个空腔被与一个X导体相关联，所以处理器160可以探测用户把力施加在其上的空腔125的位置。处理器160可以相似地探测用户把手指、触针或其他的实施悬停(即不触摸)在其上的空腔125的位置。处理器160可以进一步通过比较跨针对两个或更多空腔的跨X导体和对应的Y导体的传感到的电容值在触觉表面的周边区(例如在可变形区之间)上内插用户触摸。
在另一个示例中(在图23中示出的)，X导体的第一数量可以等于空腔的行的数量，其中每个X导体对应于在空腔的一个行内的所有的空腔，并且Y导体的第二数量可以等于空腔的列的数量，其中每个Y导体对应于在空腔的一个列内的所有的空腔。在本示例中，输入的位置可以通过探测在一个X导体和一个Y导体之间的传感到的电容值中的改变来进行确定。因为每个空腔对应于X导体和Y导体的不同的交叉部，所以处理器160可以探测对应于在触觉表面111上的输入的空腔的位置。在又一个实施例中，X导体的第一数量和Y导体的第二数量可以等于空腔的数量，其中一个X导体和一个Y导体对应于一个空腔。在本示例中，输入的位置可以通过探测在一个X导体和一个Y导体之间的传感到的电容值中的改变来进行确定，例如基于被存储在先前的电容映射中的先前的传感到的电容值。因为每个空腔对应于不同的成对的X导体和Y导体，所以处理器160可以因此探测对应于在触觉表面111上的用户输入的空腔的位置。
可选择地，传感器140可以包括传感元件的阵列网络，传感元件的阵列中的每个传感元件被耦合于空腔，其中每个传感元件输出特定的信号到相应的空腔。例如，对应于第一空腔的传感元件可以当输入被探测到时输出0.5nF的信号，并且当没有用户输入被探测到时输出1nF的信号，对应于第二空腔的传感元件可以当输入被探测到时输出5nF的信号并且当没有用户输入被探测到时输出10nF的信号，并且对应于第三空腔的传感元件可以当输入被探测到时输出50nF的信号，并且当没有用户输入被探测到时输出100nF的信号等等。因为每个传感元件输出唯一的信号，所以处理器160可以因此基于从各种传感元件接收的信号的类型和/或值来探测输入的位置。传感元件可以也被布置在并联的关系中(例如，使得对于多个并联的电容器的总的电容值等于单独的电容值的总和)以帮助处理器传感元件输出以确定输入位置。例如，使用上文提到的关于来自第一空腔、第二空腔和第三空腔的传感元件的信号的示例值，处理器160当输入被探测到来自全部的第一空腔、第二空腔、第三空腔和第四空腔时可以接收来自传感元件的55.5nF的组合的信号，并且当没有用户输入被探测到来自第一空腔、第二空腔、第三空腔和第四空腔中的任何时接收来自传感元件的111nF的信号，。当输入被检测到来自第三空腔并且不是来自第一空腔、第二空腔和第四空腔时，那么到处理器160的组合的信号可以是61nF。相似地，当输入被检测到来自第二空腔和第三空腔二者时，那么到处理器160的组合的信号可以是56nF。处理器160可以因此根据被从毗邻于各种空腔的各种传感元件接收的聚合的信号的值直接解释输入的位置。传感元件也可以被串联布置或在任何其他的合适的电气布置中布置。
然而，到第一可变形区上的输入可以影响关于第二可变形区的传感器读数。因此，处理器160可以随时间推移循环地产生传感元件输出的电容映射并且将新的电容映射和先前的电容映射进行比较以识别在触觉表面111上的输入。例如，处理器160可以把跨越横跨衬底118图案化的在纵向阵列中的第一组的电耦合的导电性衬垫(例如144，图23)和在横向阵列中的第二组的电耦合的导电性衬垫(例如142，图23)的电容性放电时间绘制成映射。在本示例中，处理器160可以以对应于传感器140的刷新速率的频率构建新的电容映射或修改现有的电容映射。在每个传感周期期间，处理器160可以记录第一电容值和第二电容值，其中第一电容值包括在紧邻于空腔125的、第一阵列中的第一导电性衬垫和第二阵列中的第一导电性衬垫之间的电容性放电时间，并且其中第二电容值包括在紧邻于周边区115的、第一阵列中的第二导电性衬垫和第二阵列中的第二导电性衬垫之间的电容性放电时间(虽然传感器140的刷新速率可以界定在传感元件的导电性衬垫之间的电容性放电时间上的范围)。处理器160可以因此循环地产生包括关于紧邻于在收缩的设置和扩展的设置中的可变形区113、在合适的设置中的周边区115、和/或触觉层110的任何其他的区的传感元件的电容性放电时间的电容映射。处理器160可以实施另外地或可选择地包括跨两个或多个导电性衬垫的充电电压、充电电流、充电时间、电场分布和/或传输频率的电容映射。
如上文描述的，处理器160可以把最近的电容映射与先前的电容映射进行比较(例如，在最近的电容映射之前产生的一个周期)以识别在指示了在触觉表面111上的输入的两个或多个导电性衬垫之间的电容值中的改变。可选择地，处理器160可以选择针对其以比较最近的电容映射以识别指示了在触觉表面111上的输入的两个或多个导电性衬垫之间的电容性值的库存或静态电容映射。例如，处理器160可以基于可变形区113的估计的或测量到的垂直位置和/或触觉层110的一个或多个其他的可变形区的估计的或测量到的垂直位置从一组库存电容映射选择库存电容映射，其中每个库存电容映射与可变形区位置的特定的配置相关联。处理器160还可以基于环境空气温度、环境或大气压力或环境湿度选择库存电容映射，其中每个库存电容映射被与环境空气温度、环境或大气压力或环境湿度的特定的范围相关联。
一个类型的输入实施(例如手指、触针)可以相似地影响关于各种可变形区的传感器读数。处理器160可以还预测输入模式(即输入实施的类型)，基于被预测的输入模式选择输入模型，并且还基于对应于电容映射和跨触觉表面111和/或空腔125的一部分的传感到的电容值之间的差异的输入模型的输出识别在触觉表面111上的输入。可选择地，如上文描述的，处理器160可以基于被预测的输入模式选择库存电容映射，其中每个库存电容映射与特定的类型的实施的输入相关联。
因此，通过共同地分析来自多个传感元件的读数，处理器160探测到在在收缩的设置、扩展的设置和中间的设置中的周边区115和可变形区113二者的在触觉表面111上的输入。处理器160还可以与传感元件配合以识别在触觉表面111上的多重的同时的输入，例如变化的大小和/或速率的多个依赖于时间的输入。然而，处理器160和传感器140可以以任何其他的方式起作用以探测在触觉表面111上的一个或多个输入。
2.触觉触摸屏系统：
触觉触摸屏系统包括：用户界面143；电容性触摸屏(例如传感器140)，其被耦合于用户界面143并且包括被配置为探测紧邻于用户界面的触觉表面的接地的导电性物体的触摸屏电子设备(例如触摸屏处理单元)。
用户界面可以是上文描述的用户界面100的变化。特别地，用户界面可以包括具有动态地改变形状以选择性地界定在触摸屏上方的被升高的表面、由此向用户提供触觉反馈的可变形区(“触觉元件”)的触觉层。例如，触觉触摸屏系统可以被应用于电子装置以辅助用户触觉地辨别界定关于装置的输入机构的按钮、滑块或滚轮。触觉触摸屏系统可以也被应用于电子装置以辅助用户触觉地辨别电子装置的系统事件的条件，例如通过升高触摸屏表面的区域以指示装置接通。触觉触摸屏系统可以包括作为主机CPU起作用以执行电子装置的操作系统的处理器以及传送至系统电子设备(例如用户界面)的低水平软件驱动器。主机CPU可以还控制触觉触摸屏系统的操作，例如各种触觉元件的垂直位置。
触觉触摸屏系统可以探测触摸用户界面的触觉表面111或进入与用户界面的触觉表面111紧邻的最小的预定义的直径的接地的导电性物体的存在。用户界面包括一个或多个衬底层(例如玻璃、PET膜)，其中透明的、半透明的或实质上视觉地不可感知的导电性材料(例如ITO)以界定了多个电容性传感元件的图案沉积在其的一个或多个层上。例如，电容性传感元件可以被在衬底118上创造，其中透明的导电性材料沉积在衬底的单侧上并且与触觉元件大小相同。可选择地，电容性传感元件可以通过透明的导电性膜(例如氧化铟钨或‘ITO’)进行界定，透明的导电性膜包括用邻接的和连接的拐角旋转的线状型式倾斜(例如以45度)的正方形的衬垫从而形成跨接在衬底的一个层上的多行和跨接在衬底118的第二层或可选择的侧部上的多列的正方形的衬垫的链条。在本实施例中，ITO膜可以界定X-Y栅格型式，其中ITO衬垫的行和列在毗邻的衬垫的交叉部重叠。然而，透明的导电性材料可以以任何其他的合适的型式(例如雪花型式)沉积跨接衬底118。
此外，在本示例中，电容性传感元件可以成对的单独的正方形，单独的正方形在每个行和每个列中，虽然有在在每个行中和在每个列中的衬垫之间的串联的连接。例如，具有沉积在使用连接正方形的行和列的20×10X-Y栅格型式中的ITO的传感器可以包括200个电容性传感元件，但是仅使到触摸屏处理单元的三十个连接部成为必要(如上文描述的)，包括对于每个行中的一个和对于每个列中的一个，而不是针对每个被直接地连接于触摸屏处理单元的电容性传感元件200个连接部。为了把导电图形连接于触摸屏处理单元，在传感器140(例如触觉触摸屏)上的每个行和列可以被路由(例如围绕在传感器140的有效面积的外侧的传感器140的边界(在图29中示出的))到在使用银墨、金属或任何其他的导电性材料的传感器140衬底的边缘的共用的区域。柔性印制电路(FPC)可以使用导电性粘合剂被粘合于该共用的区域以把导电性传感器型式连接于触摸屏处理单元。在传感器140的操作期间，触摸屏处理单元可以传感(例如使用张弛振荡器或使用被切换的电容前端部)每个电容性传感元件的电容。
为了探测经过触觉触摸屏系统的触摸所需要的电容性传感元件的数量可以是基于以下情况：必要的传感器分辨率、电容性传感元件的有效面积的物理大小、待被探测的最小的导电性物体的大小、和/或被沉积在衬底118上的导电性衬垫的型式。被沉积在衬底118上的导电性材料的型式可以被设计以探测具有预定义的大小和/或形状的导电性物体，例如直径为～7mm的人的手指。然而，被沉积的导电性材料的型式可以被配置为探测具有任何其他的大小或类型的导电性物体，例如具有2mm端头的由导电性材料制造的触针。通常，界定了电容性传感元件的导电性材料的表面积还可以影响传感器140(和/或触觉触摸屏电子设备或触摸屏处理单元)精确地探测接地的导电性物体的能力以及确定触摸位置的能力。增加每个电容性传感元件的表面积可以还增加对接地的导电性物体的灵敏度，从而使较小的物体的探测成为可能，尽管这可以减少传感器分辨率和/或减少触摸地点精确度。可选择地，减少电容性传感元件的表面积可以增加传感器分辨率以及触摸地点精确度，但是可以减少电容性传感元件的对接地的导电性物体的灵敏度，从而限制可以被探测的接地的导电性物体的大小。例如，可以期望仅探测大的手指并且忽略在触觉表面111上的小的手指。每个电容性传感元件的表面积可以因此被控制大小以把这样的系统要求考虑在内。
用户界面的触觉元件可以界定在扩展的设置中的三维触觉元件。在衬底118堆叠内的流体通道可以把非导电性的流体连通至触觉元件以升高触觉元件的触觉表面111。当被升高时，触觉元件可以界定三维按钮、滑块和/或滚轮。每个触觉元件可以也具有共用的或唯一的形状、大小和/或在触觉表面111上方的被升高的高度。
如上文描述的，触觉元件的高度可以被控制。在一个示例中，触觉元件被升高至其的最大高度的25％并且然后在某个时间时期之后被迁移至其的最大高度的100％。在另一个示例中，触觉元件在系统加电时被初始化至其的被升高的高度的100％，但是由于缺乏在某个时间时期内的用户输入缓慢地降低至0％高度(即与触觉表面111的周边区齐平)。
触觉表面111的区域可以包含具有各种影响触觉触摸屏系统的探测紧邻于电容性传感元件的接地的导电性物体的能力的物理性质的材料。例如，被在电容性传感元件测量到的电容的响应于手指触摸触觉元件的触觉表面111的改变可以小于当手指压动触觉元件时被测量到的电容的改变。因此，电容性传感元件可以被指派于传感器140的被触觉元件划界的特定的物理区域。
在图30中示出的一个实施例中，传感器140可以界定区域1、区域2、区域3、区域4和/或区域5。区域1可以被定义为不具有用户界面的传感器区域，其中电容性传感元件位于区域1内，如果没有用户界面被附接于毗邻于在电容性传感元件上的触摸屏表面的传感器140的话。区域2可以被定义为包括用户界面的不包括引导通道或触觉元件的一部分的传感器区域，其中电容性传感元件位于区域2中，如果不具有引导通道或触觉元件的用户界面的一部分毗邻于(例如在正上方)电容性传感元件的表面的话。区域3可以被定义为包括包含容纳(导电性的或非导电性的)流体的路由通道但是不包含触觉元件的用户界面的一部分的传感器区域，其中电容性传感元件位于区域3中，如果具有路由通道并且不具有触觉元件的用户界面的一部分毗邻于电容性传感元件的表面的话。区域4可以被定义为被附接于包括在被收缩的位置中的触觉元件的用户界面的传感器区域；电容性传感元件被定义为位于区域4中，如果电容性传感元件的区域的中心被与被收缩的触觉元件的中心实质上对准的话或如果电容性传感元件的表面被收缩的触觉元件的边界实质上划界的话。区域5可以被定义为被附接于包括在被升高的(例如UP)位置中的触觉元件的用户界面的传感器区域，其中电容性传感元件被定义为在区域5中，如果电容性传感元件的表面的中心与毗邻的被升高的触觉元件的中心对准的话或如果电容性传感元件的表面被升高的触觉元件完全地划界的话。
通常，触觉元件的大小可以小于、大于或等于毗邻的电容性传感元件的表面积。毗邻的触觉元件的节距(中心之间的距离)也可以大于待被传感器140探测到的最小的导电性物体的大小。触觉元件的中心可以被与其的成对的毗邻的电容性传感元件的中心对准。例如，对于是在表面积上比其的成对的电容性传感元件大的触觉元件，直径为10mm的单一的触觉元件可以与7mm直径的电容性传感元件配对并且完全地覆盖在其上。可选择地，触觉元件可以与多于一个的电容性传感元件配对，并且触觉元件的中心可以与至少一个电容性传感元件的中心对准。例如，如上文描述的，位移装置130可以把流体位移入空腔中以扩展空腔，由此把可变形区过渡入扩展的设置中。在本示例中，传感元件可以包括被布置在空腔内或毗邻于空腔的第一部件以及被耦合于紧邻于可变形区的触觉层的第二部件和第三部件，使得传感元件的第二部件和第三部件当可变形区扩展入扩展的设置中时分散(即扩散间隔开)。这可以增加传感元件的有效的表面积，这可以增加传感元件的对触摸或紧邻于触觉表面111的接地的导电性物体的灵敏度。
此外，通过把某个量的透明的导电性材料(例如ITO)加入至与在触觉元件的触觉表面111相对的触觉层110的背表面，可以进一步增加电容性传感元件的灵敏度。这可以改进电容性传感电路141的探测手指停靠在在扩展的设置中的触觉元件上的能力。
在另一个实施中，用户界面容纳界定能够探测用户输入的多个的独特的传感位置的复合传感器。例如，复合传感器可以定义要求在多个不同的位置的用户输入的滚轮、滑块、旋转或光标控制。在复合传感器内的这些位置的节距(即中心之间的距离)可以大于待被传感器140探测到的最小的导电性物体的大小。例如，光标控制触觉元件可以以具有上、下、左和右鼠标指针控制功能的加号(“+”)符号的形状。在本示例中，触觉触摸屏系统可以当触觉“+”符号被升高时区分上、下、左或右触摸。“+”触觉元件的大小可以是使得上、下、左或右位置之间的节距不小于待被触觉触摸屏系统探测到的最小的导电性物体的大小。传感元件(例如毗邻于滑块元件或滚屏元件的传感元件)可以探测到如上文描述的在传感器140表面上的触摸的高度和跨传感器140表面的触摸的运动的方向二者。
3.触摸屏处理单元：
如在图29中示出的，触觉触摸屏处理单元包括：电容性传感电路141(例如传感器140)、触觉中央处理单元(CPU)145、和触摸屏CPU 147。触觉触摸屏处理单元可以使用多个分立的部件实施和/或被组合为单一的电路部件。触觉触摸屏系统可以结合有触摸屏处理单元，并且主机CPU可以作为实施触觉元件的触觉触摸屏系统的主计算机处理器起作用。主机CPU可以进一步根据从触觉CPU 145接收的数据来计算触摸位置。此外，触摸屏CPU可以集成或组合触觉CPU 145和主机CPU的元件中的一个或多个元件。
电容性传感电路141可以传感每个电容性传感元件的(例如传感器140的)电容。每个电容性传感元件可以包括唯一的电容测量值。触觉触摸屏系统的操作环境的改变可以改变在正常的操作模式期间对于每个电容性传感元件测量到的电容值。例如，定义电容性传感元件型式的导电性材料的物理状态中的改变、环境改变、或触觉触摸屏系统内的电性质中的改变可以导致被电容性传感电路141测量到的电容中的改变。此外，当接地的导电性物体接触或进入与电容性传感电路141紧邻时，接地的导电性物体可以影响被电容性传感电路141传感到的电容值。
电容性传感电路141因此可以包括可调整的电路元件，可调整的电路元件在触觉触摸屏系统的正常的操作模式期间是可再配置的以控制触觉触摸屏的操作。这可以使触觉触摸屏处理单元能够精确地传感跨电容性传感元件的电容值，例如依赖于被指派于每个电容性传感元件的区域的类型、毗邻的触觉元件的模式或位置、或触觉触摸屏系统的操作模式。在电容性传感电路141内的可调整的电路元件的示例包括充电电压、充电电流、充电时间、放电时间、和传输频率。在一个实施例中，用于对电容性传感元件进行充电的电压或电流被调整。在另一个示例中，对电容性传感元件进行充电压或充电流或从电容性传感元件放电压或放电流的时间量被调整。
唯一一组的可调整的电路元件可以被与电容性传感元件中的每个电容性传感元件或电容性传感元件的子集合相关联。例如，在区域3中的电容性传感元件可以被以比在区域5中的电容性传感元件低的电压或电流驱动。另外地或可选择地，在区域2中的电容性传感元件可以需要与在同一个区域2中的第二电容性传感元件不同的充电时间。取决于电容性传感元件位于其中的区域，电容性传感元件可以与关于可调整的电路元件一组以上的值相关联。例如，毗邻于在被升高的位置中(即在区域5中)的触觉元件的电容性传感元件可以要求比当触觉元件在被收缩的位置(即区域4)中时大的充电电压。用于探测在用户界面上的触摸的该组值可以因此取决于被指派于电容性传感元件的区域的类型、毗邻于电容性传感元件的触觉元件的使用模式、和/或触觉触摸屏系统的操作模式。
在触觉触摸屏处理单元中，触摸屏CPU 147可以控制电容性传感电路141以及用户界面的状态。通常，触摸屏CPU 147可以控制电容性传感电路141的可调整的电路元件以传感每个电容性传感元件的电容值，处理从电容性传感电路141接收的数据，并且计算任何在用户界面和/或传感器表面上的探测到的触摸的位置。触摸屏CPU 147可以经过标准的通信接口或协议(例如i2C、USB、SPI、RF、数字I/O、或任何其他的合适的接口或协议)与触摸屏CPU 147和/或触觉CPU 145进行通信。
在触觉触摸屏处理单元中，触摸屏CPU 147可以进一步控制电机、泵或被配置为把流体位移入触觉元件中以把触觉元件在被升高的(UP)、被收缩的(DOWN)和/或被部分地升高的(PE)状态之间过渡的其他的位移装置。例如，触摸屏CPU 147可以把命令传输至触觉CPU 145以把元件设置在UP、DOWN或被部分地升高的(PE)状态中。当在PE状态中时，触摸屏CPU 147可以设置触觉元件的高度。触摸屏CPU 147可以从电容性传感电路141读取触觉元件的状态并且把状态存储在存储器中以用于后续的向主机CPU的传输。主机CPU可以然后从触摸屏CPU 147读取每个触觉元件的状态，例如以计算关于实施触觉特征的系统应用程序的触摸手势或用户事件。在某些应用中，触摸屏CPU 147可以计算关于系统应用程序的手势和用户事件并且把该信息传输至主机CPU。
主机CPU可以被经过标准的通信接口(例如i2C、USB、SPI、RF或其他的被用户定义的接口)物理地连接于触摸屏CPU 147。在其中通信接口定义了主/从通信协议的实施中，主机CPU可以是主要的并且触摸屏CPU 147可以是从属的。主机CPU可以控制触摸屏CPU 147的操作。主机CPU可以因此也经过触摸屏CPU 147通过实施被经过通信接口发送的命令控制电容性传感电路141和触觉CPU 145。例如，主机CPU可以当将初始化触觉触摸屏系统时通知触摸屏CPU 147、把触觉触摸屏系统复位于默认状态或初始的工厂设置、或命令触觉触摸屏系统以抬升和降低触觉元件。主机CPU还可以通过被经过通信接口发送的软件命令检索毗邻于电容性传感电路141或触觉层的任何一个或多个手指或触摸的位置。主机CPU可以另外地或可选择地检索从先前记录为触摸的邻近的电容性传感电路141或触觉层移除的任何手指或触摸的位置。主机CPU可以分析手指位置数据以计算手势，例如通过比较随时间推移的触觉元件的状态以辨别在用户界面上的用户手势。
4.触觉元件：
在触觉触摸屏系统中，触觉元件可以以二进制模式、具有可变高度的二进制控制模式、力模式或具有可变的高度的力模式中的任何一个或多个进行操作。
在二进制模式中，被升高的触觉元件的高度是实质上静态的，使得触觉元件可以定义标准的接通/断开按钮。例如，当在UP状态中时触觉元件可以被认为是“断开”，并且当在DOWN状态中时触觉元件可以被认为是“接通”。在电容性传感电路141的调谐期间，关于可调整的电路元件的参数可以被确定以使以下的手指或接地的导电性物体的精确的探测成为可能：触摸(或擦过)触觉元件的触觉表面111、紧邻于但是不触摸触觉元件的表面、或在触觉元件上向下按下至大于阈值“接通”水平的水平。这些参数可以被存储在触摸屏CPU存储器中。
在具有可变高度的二进制控制模式中，触觉元件可以实施两个高度模式(即扩展的设置和收缩的设置)但是具有可调整的被升高的触觉元件高度。例如，某些应用可以要求触觉元件被升高至最大高度的50％，而另一个应用可以要求按钮被升高至最大高度。主机CPU可以把识别触觉元件并且指示触觉元件的期望的高度的数据经过触摸屏CPU 147发送至触觉CPU 145。电容性传感电路141可以然后把该数据转发至触觉CPU 145，其中触觉CPU145基于被从电容性传感电路141接收的数据把触觉元件升高或降低至期望的高度。在电容性传感电路141的调谐期间，关于可调整的电路元件的参数可以被确定使以下的手指或接地的导电性物体的精确的探测成为可能：紧邻于或触摸触觉元件的触觉表面111、不触摸触觉元件的表面、或在触觉元件上向下按下至被认为针对在触觉元件的一组预定义的高度中的每个预定义的高度是“接通”的水平。这些参数可以被存储在触摸屏CPU 147存储器中。
在力模式中，被升高的触觉元件的高度可以是静态的。然而，触觉触摸屏处理单元可以也报告被手指或接地的导电性物体施加于被升高的触觉元件的向下的力。在电容性传感电路141的调谐期间，关于可调整的电路元件的参数可以被确定以使手指或接地的导电性物体把其施加在被升高的触觉元件上的力的精确的探测成为可能。
在具有可变高度的力控制模式中，触觉触摸屏处理单元可以控制触觉元件的被升高的高度并且报告被手指或接地的导电性物体施加于在被升高的位置中的触觉元件的向下的力。主机CPU可以把识别触觉元件并且指示触觉元件的期望的高度的数据发送至触觉触摸屏CPU 147。电容性传感电路141可以把该数据转发至触觉CPU 145，其中触觉CPU 145把触觉元件升高或降低至期望的高度。在电容性传感电路141的调谐期间，关于可调整的电路元件的参数可以被确定以使被手指或接地的导电性物体施加于一组预定义的高度中的每个预定义高度中的被升高的触觉元件的力的精确的探测成为可能。这些参数可以被存储在触觉CPU 145的存储器中。
在一个示例实施中，触觉触摸屏处理单元追踪被手指或接地的导电性物体施加于被升高的触觉元件的力的大小。CapNorm被定义为没有手指或接地的导电性物体触摸触觉元件的情况下毗邻于触觉元件的中心的电容性传感元件的传感到的电容值。CapForce被定义为当手指或接地的导电性物体触摸触觉元件或在触觉元件上向下按下时的毗邻于触觉元件的中心的电容性传感元件的传感到的电容值。TactileForce被定义为CapNorm和CapForce之间的差并且是由于被手指或接地的导电性物体施加于触觉元件的力来自扩展的设置的触觉元件的向内的位移的传感。TactileForce可以当触觉元件被完全地压动时是最大的并且当手指或接地的导电性物体正在轻微地停靠在触觉元件上时是实质上较小的。
为了探测在触觉触摸屏系统的正常的操作模式期间被手指或接地的导电性物体施加于触觉元件的力，关于TactileForce的基准值可以在针对在区域5中的毗邻于力类型触觉元件的电容性传感元件对触觉触摸屏处理单元进行调谐之后建立。在触觉触摸屏系统的调谐期间，CapNorm值和CapForce值可以被在针对每个触觉元件的多个(例如四个)偏转距离进行测量。预定义的偏转距离可以是实质上精确的偏转距离的测量值或最大偏转距离的百分比，例如从0-99％，其中99％偏转定义触觉元件为与触觉表面111齐平并且其中0％偏转定义手指或接地的导电性物体轻地触摸或停靠在触觉元件上的情况。TactileForce可以然后被针对每个偏转距离进行计算并且实质上与触觉元件偏转距离相关联。每个TactileForce值和相关联的偏转距离可以被存储在触摸屏CPU 147的非易失性存储器中作为TactileForcexx，其中xx是偏转百分数。在触觉触摸屏系统的正常的操作期间，触摸屏CPU 147可以计算新的TactileForce值并且把它们与被保存的TactileForce值比较以确定关于每个触觉元件的偏转值。偏转值可以被触摸屏CPU 147使用或被传输至如被使用用于用户反馈或系统控制的触觉元件的本地应用所要求的主机CPU。例如，在使能触觉元件高度控制的用户界面中，触摸屏CPU 147可以使用来自一个触觉元件的偏转数据抬升或降低第二触觉元件的高度。在另一个示例中，主机CPU可以在要求用户反馈的应用程序中使用触觉元件的偏转数据以控制在在结合有触觉触摸屏系统的数字装置上执行的图形艺术应用程序中使用的调色板的亮度水平。
5.用于调谐传感器的方法：
当(触觉)用户界面被应用于触觉触摸屏系统时，应当当为了最优的灵敏度调谐电容性传感电路141时以及当处理电容性触摸数据以确定触摸的存在时被考虑在内的新的条件可以存在。例如，在手指停靠在被升高的触觉按钮上或把力施加于被升高的触觉按钮之间进行区分可能是重要的。在某些应用中，可以是进一步有用的是，辨别手指或物体正在把多少力施加在被升高的触觉元件的表面上。通常，触觉元件的状态可以影响电容性传感电路141、在触摸屏CPU 147中运行的固件、触摸屏CPU 147、和/或在主机CPU上执行的应用程序。触觉触摸屏处理单元可以把由在传感器上的用户界面的应用程序引起这些和/或其他的效果考虑在内。在触觉触摸屏系统和触觉触摸屏处理单元中，电容性传感元件可以针对待被探测到的每个触觉元件和每个导电性物体的每个状态进行调谐，这可以至少部分地基于每个触觉元件的模式(例如，具有成对的电容性传感元件)。
关于电容性传感电路141的可调整的电路元件的设置可以被以各种方式并且使用各种技术确定、设置和/或指定。对于位于区域4中或区域5中的电容性传感元件，用于调谐电容性传感电路141的技术可以包括第一步骤、第二步骤、第三步骤、第四步骤和第五步骤，其中的任何可以被有技术的操作者和/或机器实施。
在第一步骤中，传感电容性传感元件的电容值，没有任何导电性物体触摸触觉表面并且不足够地靠近于触觉表面以最小地影响被从电容性传感元件测量的电容值。把该值称为CapValue1。
在第二步骤中，传感与在特定的电容性传感元件正上方的触摸触觉表面111的接地的导电性物体的电容值。导电性物体的大小可以针对系统使用指定大小。例如，如果人的手指被用于系统输入，那么使用与系统被指定以探测的最小的手指相同的直径的实心的金属块。把该值称为CapValue2。
在第三步骤中，计算CapValue1和CapValue2之间的差。把该值称为DiffCount。
在第四步骤中，修改电容性传感电路141的可调整的电路元件并且重复步骤1-3，直到DiffCount达到其最大值。
在第五步骤中，把关于电容性传感电路141的可调整的电路元件的设置存储在触摸屏CPU 147的存储器中。触摸屏CPU 147可以根据电容性传感电路141的状态和操作模式在触觉触摸屏系统的正常的操作期间检索被存储的值。
6.设置初始的电容性传感元件条件：
在以正常的操作模式操作触觉触摸屏系统之前，每个电容性传感元件的电容值的初始的状态可以被确定。通常，初始的电容性传感元件电容性值和手指差异计数可以被存储在触摸屏CPU 147存储器中。该数据可以然后在电容性传感电路141的正常的操作期间被触摸屏CPU 147使用以确定触摸是否被探测到以及触摸的位置：
在其中用户界面被附接的区域的外侧的电容性传感电路141的区域被称为TSA1。对于在TSA1内的每个电容性传感元件，电容性传感电路141可以传感在没有手指或其他的导电性物体触摸用户界面或传感器表面的任何部分的情况下的电容值并且实质上远离用户界面或传感器表面以最小地影响紧邻于电容性传感元件的电场。触摸屏CPU 147可以从电容性传感电路141检索电容值并且把该值使用名称CVxA1D保存在存储器中，其中x是特定的电容性传感元件的数量。该电容值可以被触摸屏CPU 147使用以确定是否以及在何处在TSA1中已经发生触摸。
对于在TSA1内的每个电容性传感元件，电容性传感电路141可以用正在触摸毗邻于特定的电容性传感元件的触觉表面的指定的最小的大小的手指或接地的导电性物体传感电容值。触摸屏CPU 147可以从电容性传感电路141检索电容值并且把该值使用名称FCVxA1保存在存储器中，其中x是特定的电容性传感元件的数量。该电容值可以被触摸屏CPU 147使用以确定是否以及在何处已经在TSA1中发生触摸。如果触觉触摸屏系统已经被设计以探测不同的大小和介电材料的接地的导电性物体，那么对于每个指定的物体重复该测量。在每次测量之前，触摸屏CPU 147可以使用在使用期望的导电性物体对每个电容性传感元件进行调谐期间被存储的值初始化电容性传感电路141的可配置的元件。
触摸屏CPU 147可以针对TSA1中的每个电容性传感元件计算CVxA1和FCVxA1之间的差。该值是电容性手指差阈值并且可以被存储在触摸屏CPU 147存储器中作为FDxA1，其中x是特定的电容性传感元件的数量。该值可以代表当手指触摸毗邻于电容性传感元件的触觉表面111时关于特定的电容性传感元件的电容中的改变。该值可以被触摸屏CPU 147使用以确定是否以及在何处已经在TSA1中发生触摸。
不包括路由通道或触觉元件的其中用户界面被附接的电容性传感电路141区域被称为TSA2。对于在TSA2内的每个电容性传感元件，电容性传感电路141可以传感在没有手指或其他的导电性物体触摸用户界面或传感器表面的任何部分的情况下的电容值并且实质上远离用户界面或传感器表面以最小地影响紧邻于电容性传感元件的电场。触摸屏CPU147可以从电容性传感电路141检索电容值并且把该值使用名称CVxA2保存在存储器中，其中x是特定的电容性传感元件的数量。该电容值可以被触摸屏CPU 147使用以确定是否以及在何处已经在TSA2中发生触摸。
对于在TSA2内的每个电容性传感元件，电容性传感电路141可以传感在指定的最小的大小的手指或接地的导电性物体触摸毗邻于特定的电容性传感元件的触觉表面的情况下的电容值。触摸屏CPU 147可以从电容性传感电路141检索电容值并且把该值使用名称FCVxA2保存在存储器中，其中x是特定的电容性传感元件的数量。该电容值可以被触摸屏CPU 147使用以确定是否以及在何处已经在TSA2中发生触摸。
触摸屏CPU 147可以针对TSA2中的每个电容性传感元件计算CVxA2和FCVxA2之间的差。该值是电容性手指差阈值并且可以被存储在触摸屏CPU 147存储器中作为FDxA2，其中x是特定的电容性传感元件的数量。该值可以代表当手指触摸毗邻于电容性传感元件的触觉表面111时测量的关于电容性传感元件的电容中的改变。该值可以被触摸屏CPU 147使用以确定是否以及在何处已经在TSA2中发生触摸。
附接于用户界面并且包括容纳非导电性的流体的路由通道并且没有触觉元件的电容性传感电路141的区域被称为TSA3。对于在TSA3内的每个电容性传感元件，电容性传感电路141可以传感在没有手指或其他的导电性物体触摸用户界面或传感器表面的任何部分的情况下的电容值并且实质上远离用户界面或传感器表面以最小地影响紧邻于电容性传感元件的电场。触摸屏CPU 147可以从电容性传感电路141检索电容值并且把该值使用名称CVxA3保存在存储器中，其中x是特定的电容性传感元件的数量。该电容值可以被触摸屏CPU147使用以确定是否以及在何处已经在TSA3中发生触摸。
对于在TSA3内的每个电容性传感元件，电容性传感电路141可以传感在指定的最小的大小的手指或接地的导电性物体触摸毗邻于该特定的电容性传感元件的用户界面的情况下的电容值。触摸屏CPU 147可以从电容性传感电路141检索电容值并且把该值使用名称FCVxA3保存在存储器中，其中x是特定的电容性传感元件的数量。该电容值可以被触摸屏CPU 147使用以确定是否以及在何处已经在TSA3中发生触摸。
触摸屏CPU 147可以针对TSA3中的每个电容性传感元件计算CVxA3和FCVxA3之间的差。该值是电容性手指差异阈值并且可以被存储在触摸屏CPU 147中作为FDxA3，其中x是特定的电容性传感元件的数量。该值可以代表当手指触摸位于电容性传感元件上方的用户界面时的电容性传感元件的电容中的改变。该值可以被触摸屏CPU 147使用以确定是否以及在何处已经在TSA3中发生触摸。
附接于用户界面并且包括在被收缩的位置中的触觉元件的电容性传感电路141的区域被称为TSA4。对于在TSA4内的每个电容性传感元件，电容性传感电路141可以传感在没有手指或其他的导电性物体触摸用户界面或传感器表面的情况下的电容值并且实质上远离用户界面或传感器表面以最小地影响紧邻于电容性传感元件的电场。触摸屏CPU 147可以从电容性传感电路141检索电容值并且把该值使用名称CVxA4保存在存储器中，其中x是特定的电容性传感元件的数量。该电容值被触摸屏CPU 147使用以确定是否以及在何处已经在TSA4中发生触摸。
对于在TSA4内的每个电容性传感元件，电容性传感电路141可以传感在指定的最小的大小的手指或接地的导电性物体触摸毗邻于电容性传感元件的收缩的触觉元件的表面的情况下的元件电容值。触摸屏CPU 147可以从电容性传感电路141检索电容值并且把该值使用名称FCVxA4保存在存储器中，其中x是特定的电容性传感元件的数量。该电容值可以被触摸屏CPU 147使用以确定是否以及在何处已经在TSA4中发生触摸。
触摸屏CPU 147可以针对TSA4中的每个电容性传感元件计算CVxA4和FCVxA4之间的差。该值是电容性手指差阈值并且可以被存储在触摸屏CPU 147存储器中作为FDxA4，其中x是特定的电容性传感元件的数量。该值可以代表当手指触摸毗邻于电容性传感元件的收缩的触觉元件的表面时的电容性传感元件的电容中的改变。该值可以被触摸屏CPU 147使用以确定是否以及在何处已经在TSA4中发生触摸。
附接于用户界面并且包括在被升高的(UP)位置中的触觉元件的电容性传感电路141的区域被称为TSA5。对于在TSA5内的每个电容性传感元件，电容性传感电路141可以传感在没有手指或其他的导电性物体触摸用户界面或传感器表面的情况下的电容值并且实质上远离用户界面或传感器表面以最小地影响紧邻于电容性传感元件的电场。触摸屏CPU147可以从电容性传感电路141检索电容值并且把该值使用名称CVxA5保存在存储器中，其中x是特定的电容性传感元件的数量。该电容值可以被触摸屏CPU 147使用以确定是否以及在何处已经在TSA5中发生触摸。
对于在TSA5内的每个电容性传感元件，电容性传感电路141可以传感在指定的最小的大小的手指或接地的导电性物体触摸但是不把压力施加于毗邻于电容性传感元件的升高的触觉元件的情况下的电容值。触摸屏CPU 147可以从电容性传感电路141检索电容值并且把该值使用名称FRCVxA5保存在存储器中，其中x是特定的电容性传感元件的数量。该电容值可以被触摸屏CPU 147使用以确定手指是否正在停靠在被升高的触觉元件上以及触摸的位置。
触摸屏CPU 147可以针对TSA5中的每个电容性传感元件计算CVxA5和FRCVxA5之间的差。该值是电容性手指差阈值并且可以被存储在触摸屏CPU 147存储器中作为FRDxA5，其中x是特定的电容性传感元件的数量。该值可以代表当手指触摸但是不压动被升高的触觉元件时(即当手指“停靠”在触觉元件上时)的电容性传感元件的电容中的改变。该值可以被触摸屏CPU 147使用以确定手指是否正在停靠在在UP位置中的触觉元件上以及触摸的位置。
对于在TSA5内的每个电容性传感元件，电容性传感电路141可以传感在指定的最小的大小的手指或接地的导电性物体触摸并且把触觉元件压动到触觉表面111中的情况下的电容值。触摸屏CPU 147可以从电容性传感电路141检索电容值并且把该值使用名称FDCVxA5保存在存储器中，其中x是特定的电容性传感元件的数量。该电容值可以被触摸屏CPU 147使用以确定手指是否正在压动在UP位置中的触觉元件。
触摸屏CPU 147可以针对TSA5中的每个电容性传感元件计算CVxA5和FDCVxA5之间的差。该值是电容性手指差阈值并且可以被存储在触摸屏CPU 147存储器中作为FDDxA5，其中x是特定的电容性传感元件的数量。该值可以代表当手指正在在在UP位置中的触觉元件上向下按下时的电容性传感元件的电容中的改变并且可以被触摸屏CPU 147使用以确定手指是否正在UP位置中的触觉元件上向下按下。
在应用中，触觉元件的状态可以影响在区域1、区域2和区域3中的电容性传感元件的电容测量值。因此，上文的方法或技术可以使用在升高的区域5中的触觉元件针对触觉元件区域1、区域2和区域3进行重复。这些值可以被存储在触摸屏CPU 147存储器中在被标记为TactileUp_x的表格内，其中x代表其中电容性传感元件所处的区域。
7.操作
在包括触觉触摸屏系统的电子装置通电之后，主机CPU可以把命令发送至触摸屏CPU 147以初始化触觉触摸屏系统，例如以设置触觉元件的初始的扩展的设置和/或收缩的设置。触摸屏CPU 147可以把命令发送至触摸屏CPU 147以抬升或降低如被主机CPU指导的触觉元件。触摸屏CPU 147可以控制升高和降低触觉元件的流体位移。电容性传感电路141可以经过各种通信方法(例如i2C接口、串联接口、SPI或数字I/O)与触摸屏CPU 147进行通信。触摸屏CPU 147可以把触觉元件的状态(例如扩展的、收缩的)传送至电容性传感电路141。电容性传感电路141可以使用触觉元件的状态以选择电容性传感电路141的区域以当处理传感器数据(例如确定在升高的触觉元件上触摸或压动的存在和/或位置)时进行扫描。
触摸屏CPU 147可以设置关于被电容性传感电路141使用的电容性传感电路141的传感元件(例如可程序控制的传感元件)的初始的条件以传感每个电容性传感元件的电容值。在正常的操作模式下并且依赖于触觉元件的状态，电容性传感电路141可以调整电路元件以控制用于传感电容性传感元件电容值的电容性传感电子设备的灵敏度。这些电路元件可以包括被驱动至电容性传感元件上的电压和电流、每个电容性传感元件的扫描时间、或被电容性传感电路141的模拟的和/或数字的电子设备使用的基准电压。这些调整可以针对可能在触觉触摸屏系统的正常的操作期间影响系统性能的某些物理和/或环境条件改变电容性传感电路141的灵敏度、信噪比和/或扫描时间。
触摸屏CPU 147可以把命令发送至电容性传感电路141以扫描在电容性传感电路141上的电容性传感元件的电容性值。位于区域4中的电容性传感元件可以仅当触觉元件在DOWN位置中时被扫描并且位于区域5中的电容性传感元件可以仅当触觉元件在UP位置中时被扫描。一旦在传感器140的有效传感器面积中的每个电容性传感元件已经被扫描，则电容性传感电路141可以中止操作。在电容性传感电路141完成传感器140中的每个电容性传感元件的扫描之后，电容性传感电路141可以从电容性传感电路141检索电容值并且处理该数据。在该数据处理阶段期间，电容性传感元件电容性值可以被电容性传感电路141滤波(例如与在之前保存的电容值比较)以除去电噪声、探测ESD事件、和/或针对影响传感器性能的温度效应或其他的物理条件进行调整。这可以导致关于每个电容性传感元件的新的电容值。电容性传感电路141可以把新的电容性传感元件电容性值使用名称New_CVxAy保存在存储器中，其中x是电容性传感元件数量并且y是其中的电容性传感电路141所处的电容性传感元件区域。因为电容性传感电路141可以把新的电容性传感元件电容值与来自之前的扫描的被存储在存储器中的电容值进行比较，所以电容性传感电路141可以在改变触觉元件的状态之后扫描传感器区域4和区域5两次。
在一个示例实施中，电容性传感电路141通过计算NewCVxAy和CVxAy之间的差确定在电容性传感电路141上的手指触摸的存在。该结果可以被存储为DIFFCVxAy，其中x是电容性传感元件数量并且y是其中电容性传感元件所处的电容性传感电路区域。电容性传感电路141可以然后确定对于在区域1、区域2或区域3中的特定的电容性传感元件的触摸存在，如果DIFFCVxAy大于或等于关于电容性传感元件的先前在存储器中被存储为FDxA1、FDxA2、FDxA3的电容性手指差阈值的话。如果触觉元件在DOWN状态中的话并且如果DIFFCVxA4大于FDxA4的话，其中x是电容性传感元件数量，则电容性传感电路141可以可选择地确定对于在区域4中的任何电容性传感元件的触摸存在。如果触觉元件在UP状态中的话并且如果DIFFCVxA5大于FRDxA5或FDDxA5的话，则电容性传感电路141可以可选择地确定对于在区域5中的任何电容性传感元件的触摸存在。如果触觉元件在UP状态中的话并且如果DIFFCVxA5大于FRDxA5但是小于FDDxA5的话，则电容性传感电路141还可以确定手指正在停靠在触觉元件上。如果触觉元件在UP状态中的话并且如果DIFFCVxA5大于FDDxA5的话，则电容性传感电路141可以还确定手指正在触觉元件上按下。如果没有触摸被探测到，那么电容性传感电路141可以使用最新的电容值(NewCVxAy)更新被存储在存储器中的电容性传感元件电容值(CVxAy)。对于其中触摸被探测到的每个电容性传感元件，电容性传感电路141可以计算触摸的X-Y位置并且把位置数据使用名称TOUCH_x_y保存在存储器中，其中x和y分别是触摸的X坐标和Y坐标。x和y的范围可以是取决于系统的并且被电容性传感电路141的大小和所要求的触摸分辨率限定。
在允许到主机CPU上的中断引脚的直接h/w连接的实施中，电容性传感电路141可以包括被连接于主机CPU上的中断引脚的数字输出引脚。在探测触摸事件或移除先前报告的触摸时，电容性传感电路141可以把输出引脚设置为主机CPU所需要的状态以触发中断。主机CPU可以然后识别中断并且从电容性传感电路141读取已更新的触摸数据。主机CPU可以进一步把命令发送至电容性传感电路141以再启动电容性传感元件扫描过程。
在不允许到主机CPU上的中断引脚的直接的连接的实施中，基于软件的消息传送协议可以被在主机CPU和电容性传感电路141之间使用以把触摸数据从电容性传感电路141转送至主机CPU。该消息传送协议可以允许主机CPU开始电容性传感元件扫描过程，通过从电容性传感电路141读取扫描的状态等待扫描完成，以及从电容性传感电路141检索任何新的触摸数据。然而，这些方法或技术中的任何一个或多个可以被实施，而不干涉电容性传感电路141的操作。
上文的技术和方法可以被系统和方法实施以定义和存储用于在触觉表面上的精确的并且可重复的触摸探测的手指阈值。然而，上文的技术和方法可以被系统和方法实施以定义和存储在从电极输出滤波不想要的噪声和/或从在触觉表面上的潜在的触摸区分噪声中有用的噪声阈值。系统和方法可以相似地实施数据处理算法以补偿例如由于温度改变或其他的环境影响引起的手指或噪声阈值漂移。系统和方法可以实施自动调谐、手动调谐、滤波(在硬件或软件中)、补偿算法、资格测试要求等等中的任何一个或多个以克服传感元件中的噪声。
上文的系统和方法可以通过三角测量、取平均值或计算在多个电极或传感元件的电容性传感电路141(例如传感器140)输出的形心将触摸的位置内插在触觉表面上。系统和方法可以进一步实施以下方式中的任何一个或多个：取样滤波(例如，收集以及把数据取平均值)、积分滤波(例如，调整测量到的电容的时间)、触摸探测滤波(例如，手指阈值)、坐标滤波(例如，把一组相继的触摸坐标值取平均值)、或任何其他的合适的滤波方法或技术以识别和/或定位在电容性传感电路141上的触觉表面上的触摸。系统和方法可以还基于在触觉表面上的即将发生的、正在发生的或最近的触摸调整触摸传感器灵敏度，并且系统和方法可以还实施多路复用以最小化读取多个行或列的电极状态所必需的处理器或CPU输入的数量。然而，系统和方法可以另外地或可选择地实施任何其他的合适的元件、部件、技术或方法以探测和定位在触觉表面上的触摸。
在上文的实施中，系统和方法可以被配置为探测不被接地的手指或触针。此外，电容性传感元件可以被布置在电容性传感电路141或触觉触摸屏系统的其他的区域中。例如，电容性传感元件可以被布置在液晶显示器(LCD)的一部分(例如LCD像素之间的电子驱动线)内或形成液晶显示器(LCD)的一部分(例如LCD像素之间的电子驱动线)。可选择地，电容性传感元件可以位于毗邻于与触觉表面111相对的液晶显示器或被集成入显示器150系统中。电容性传感元件可以因此实施内嵌式、外挂式、混合式、或任何其他的合适的类型的电容性传感。
此外，电容性传感元件可以是‘按下电容性’传感器，其探测当由于用户输入引起的一组电极之间的距离改变时的电容中的改变。上文的系统和方法(例如对于投射式电容传感器)可以因此相似地被应用于按下的电容传感器，其中通过触觉层110传输的压力中的差(升高的按钮与收缩的按钮进行比较)可以与不同的类型的用户输入相关联。上文的系统和方法(例如对于投射式电容传感器)可以相似地被应用于电容性传感元件(即电阻性触摸传感器)(其依赖于传感层之间的距离中的改变以探测用户输入)或任何其他的合适的类型的电阻性或电容性触摸传感器。
然而，电容性传感元件可以可选择地是任何其他的合适的类型的触摸传感器。例如，电容性传感元件可以是被布置在结合有触觉表面的基于像素的显示器内的光传感传感器。在本示例中，光传感电容性传感元件可以通过监视在电容性传感元件的光传感栅格上的反射的或传输的光图案来探测在触觉表面上的手指高度中的改变(例如对于停靠手指和压动手指)。电容性传感元件可以可选择地包括电阻性触摸传感器元件、电磁传感元件、表面声波触摸传感器、光学触摸传感器、或任何其他的合适的类型的触摸传感器，并且上文的系统和方法中的任何可以相似地被应用于或适应于任何合适的类型的电容性传感元件或传感器。
8.第一方法
如在图31中示出的，用于控制动态触觉用户界面(包括触觉层和衬底)的方法S100包括：传感跨空腔的一部分的电容值，触觉层界定可变形区和周边区，周边区毗邻于可变形区并且被耦合于与触觉表面相对的衬底，并且可变形区与衬底配合以界定在块S110中的空腔；基于跨在块S120中空腔的该部分的传感到的电容值估计在可变形区的触觉表面的垂直位置；操纵空腔内的流体压力以根据在可变形区的触觉表面的估计的垂直位置和在块S130中的可变形区的触觉表面的目标垂直位置之间的差修改在可变形区的触觉表面的垂直位置；以及基于跨在块S140中的空腔的该部分测量到的电容值中的改变传感在可变形区的触觉表面上的输入。
通常，方法S100起作用以实施闭环反馈以控制上文描述的动态触觉用户界面的可变形区(即触觉元件)的高度。
方法S100的块S110列举了传感跨空腔的一部分的电容值，触觉层界定可变形区和周边区，周边区毗邻于可变形区并且被耦合于与触觉表面相对的衬底，并且可变形区与衬底配合以界定空腔。触觉用户界面、空腔、衬底、触觉层、传感器等等可以是上文描述的任何配置或配置的组合。例如，传感器可以包括电耦合于跨衬底的图案化的纵向阵列的导电性衬垫的第一导电性衬垫和电耦合于跨如上文描述的衬底的图案化的横向阵列的导电性衬垫的第二导电性衬垫。在本示例中，块S110可以因此传感跨第一导电性衬垫和毗邻于空腔的第二导电性衬垫的电容值。块S110可以还例如通过毗邻于空腔的多个传感器元件同时地传感跨空腔(和/或触觉层)的各种部分的多个电容值。然而，块S110可以以任何其他的合适的方式并且通过任何其他的一个或多个传感器元件传感跨空腔的任何一个或多个部分的一个或多个电容值。如上文描述的，块S110可以还传感跨空腔(例如被布置在紧邻于可变形区的衬底上的第一导电性衬垫和第二导电性衬垫)的充电电压、充电电流、充电时间、放电时间、传输频率等等中的任何一个或多个。然而，块S110可以以任何其他的合适的方式传感跨空腔的一个或多个部分的一个或多个电容值。
方法S100的块S120列举了基于传感到的跨空腔的该部分的电容值估计在可变形区的触觉表面的垂直位置。块S120可以实施上文的技术或方法中的任何以使来自传感器元件的电容值输出与可变形区的垂直位置相关。在一个实施中，块S120基于传感的跨空腔的该部分的电容值和指定了触觉层的各个可变形区的触觉表面的垂直位置的存储的电容映射之间的比较估计在可变形区的触觉表面的垂直位置。在本示例中，电容映射可以是静态电容映射，例如特定于如上文描述的触觉用户界面的各种触觉元件的预测的位置、大气压力和/或环境温度等等。例如，块S120可以基于跨衬底的一部分的电场分布的电容映射估计在可变形区的触觉表面的垂直位置。因此，块S120可以还包括基于如上文描述的触觉层的一组可变形区的估计的垂直位置从一组电容映射选择电容映射。
块S120可以还与流体地耦合于空腔的压力传感器连接以验证或确定可变形区的垂直位置。例如，块S120可以使用空腔内的流体压力验证触觉表面的被估计的垂直位置，其中流体压力被与在可变形区的触觉表面的垂直位置相关。然而，块S120可以以任何其他的方式起作用以估计在可变形区的触觉表面的垂直位置。
方法S100的块S130列举了操纵空腔内的流体压力以根据在可变形区的触觉表面的估计的垂直位置和在可变形区的触觉表面的目标垂直位置之间的差修改在可变形区的触觉表面的垂直位置。通常，块S130与如上文描述的位移装置连接以通过空腔内的流体压力的操纵来调整可变形区的高度。例如，如上文描述的，块S130可以控制包括泵的位移装置以位移流体经过流体通道并且进入空腔中以扩展可变形区。块S130可以因此实施被块S120输出的估计的垂直位置以控制可变形区的垂直位置并且因此实现在触觉表面上的特定的大小和/或形状的特定的触觉形成部。
在一个实施中，块S130修改在可变形区的触觉表面的垂直位置以近似于界定了扩展的设置的目标垂直位置。如上文描述的，在可变形区的触觉表面在扩展的设置中的周边区的触觉表面上方被升高。可选择地，块S130可以控制空腔内的流体压力以近似于定义了从0％扩展的(即完全地收缩的设置)至100％扩展的(即完全地扩展的设置)的扩展的百分比的目标垂直位置。然而，块S130可以以任何其他的方式起作用以修改在可变形区的触觉表面的垂直位置。
块S130还可以基于可变形区的被估计的垂直位置调整电容性触摸传感器的一部分两端的驱动电压。在本示例中，电容性触摸传感器可以包括跨衬底并且配合以传感跨触觉层的部分的电容值的图案化的一组导电性衬垫，并且块S130可以调整传感器驱动电压以基于可变形区的垂直位置调节被电容性触摸传感器(即电容性传感元件)输出的并且通过空腔的电场。例如，块S130可以实施上文描述的一个或多个技术以修改驱动电压、驱动频率和/或刷新速率等等以调节毗邻于空腔的电容性传感元件的输出，由此使在各种可变形区位置中的在触觉表面上的输入的探测成为可能。然而，块S130可以以任何其他的方式起作用以基于可变形区的被估计的垂直位置修改毗邻于可变形区的电容性触摸传感器的功能。
块S110、S120、和S130还可以循环地重复以实施例如通过上文描述的主机CPU设置的可变形区的当前的目标垂直位置的各自的可变形区的位置的比例(P)、比例-微分(PD)、比例-积分-微分(PID)、或其他的闭环反馈控制(即通过位移装置)。
方法S100的块S140列举了基于测量到的跨空腔的该部分电容值中的改变传感在可变形区的触觉表面上的输入。通常，块S140起作用以使测量到的跨空腔的该部分的电容值中的改变与在触觉表面上的输入相关。在一个实施中，块S140基于被耦合于衬底的电容性传感器的输出和指定了与在扩展的设置中的可变形区上的输入相关联的最小电容性值改变的扩展的设置传感器输入阈值来探测输入。例如，块S140可以基于传感器的传感元件的最近的输出产生当前的电容映射，把最近的电容映射与先前的电容映射进行比较，并且基于超过阈值电容值改变的电容映射之间的差识别在与特定的传感器元件相关联的在特定的区的输入。块S140可以因此存取静态阈值电容值改变、特定于一个可变形区或可变形区的子集的阈值电容值改变或关于一个或多个可变形区的动态阈值电容值改变(例如与一个或多个可变形区的位置相关)。
块S140可以还基于测量到的跨空腔的该部分电容值中的改变的大小来区分在可变形区的触觉表面上的触摸和可变形区的向内的变形。例如，块S140可以基于大于阈值软输入电容值改变并且小于阈值硬输入电容值改变的阈值电容中的改变来识别软输入(例如不使可变形区向内变形的输入)。块S140可以还基于大于阈值硬输入电容值改变的阈值电容中的改变来识别硬输入(例如使可变形区向内地变形的输入)。然而，块S140可以以任何其他的方式起作用以传感在可变形区的触觉表面上的输入。
9.第二方法
如在图32中示出的，用于控制动态触觉界面(包括触觉层和衬底)的方法S200包括：传感跨在收缩的设置中的空腔的一部分的第一电容值，触觉层界定在块S210中的可变形区和周边区，周边区毗邻于可变形区并且被耦合于与触觉表面相对的衬底，可变形区与衬底配合以界定空腔；传感跨在块S220中的周边区的第二电容值；根据在块S230中的第一电容和第二电容产生电容映射；修改空腔内的流体压力以把空腔过渡到在块S240中的扩展的设置中，可变形区在扩展的设置中周边区上方被升高；传感跨在在块S250中的扩展的设置中的空腔的该部分的第三电容值；基于在块S260中的第三电容更新电容映射；以及基于跨空腔的该部分的传感到的电容值和在块S270中的电容映射之间的比较来探测在可变形区的触觉表面上的输入。
通常，方法S200起作用以实施电容映射以识别在上文描述的动态触觉用户界面的触觉表面上的输入。
方法S200的块S210列举了传感跨在收缩的设置中的空腔的一部分的第一电容值，其中触觉层界定可变形区和周边区，周边区毗邻于可变形区并且被耦合于与触觉表面相对的衬底，并且可变形区与衬底配合以界定空腔。通常，块S210起作用以收集来自毗邻于或紧邻于如上文描述的触觉层的可变形区的传感元件的输出。例如，块S210可以探测在电容性传感元件的两个导电性衬垫之间的电容性衰减时间(或速率)中的改变。如上文描述的，电容性传感元件的导电性衬垫可以被电容性地耦合并且驱动至峰值驱动电压，并且块S210可以传感从峰值驱动电压的第一百分数至峰值驱动电压的第二(较低的)百分数的电容性衰减时间。在本示例中，块S210可以因此传感包括在改变跨空腔的该部分的电场时的中断的大小的第一电容值。然而，块S210可以以任何其他的方式起作用以传感跨在收缩的设置中的空腔的该部分的第一电容值。
方法S200的块S220列举了传感跨周边区的第二电容值。通常，块S220可以实施相似于块S210的技术的技术以传感跨周边区的一个或多个部分的电容值。然而，块S220可以以任何其他的方式起作用以传感跨周边区的电容值。
方法S200的块S230列举了根据第一电容和第二电容产生电容映射。通常，块S230起作用以输出包括测量到的跨如上文描述的可变形区和周边区的电容值的电容映射。块S230可以聚集被任何数量的传感元件在实质上相同的时间输出的任何数量的电容值以创造定义了在特定的时间的传感器的导电性衬垫之间的电容性耦合的图像的电容映射。
在一个实施中，块S230映射跨越横跨衬底图案化的在纵向阵列中的第一组电耦合的导电性衬垫和在横向阵列中的第二组电耦合的导电性衬垫的电容性放电时间，其中第一电容值包括在紧邻于空腔的、第一阵列中的第一导电性衬垫和第二阵列中的第一导电性衬垫之间的电容性放电时间，并且第二电容值包括在紧邻于如上文描述的周边区的、第一阵列中的第二导电性衬垫和第二阵列中的第二导电性衬垫之间的电容性放电时间。然而，块S230可以以任何其他的方式起作用以产生电容映射。
方法S200的块S240列举了修改空腔内的流体压力以把空腔过渡到扩展的设置中，可变形区在扩展的设置中的周边区上方被升高。通常，块S240可以实施方法S100的块S130的技术和/或任何其他的上文的或其他的技术以控制触觉层的可变形区的垂直位置。例如，块S240可以控制位移装置以从储液器位移流体经过流体通道并且进入空腔中以把可变形区从收缩的设置过渡至扩展的设置。然而，块S240可以以任何其他的方式起作用以把空腔过渡到扩展的设置中。
块S240可以还响应于把空腔过渡到扩展的设置中修改跨在第一阵列中的第一导电性衬垫和在紧邻于空腔的第二阵列中的第一导电性衬垫的驱动电压。通常，块S240可以相似于上文描述的块S130起作用，虽然块S240可以以任何其他的方式起作用以调谐或修改传感器的一个或多个电容性传感元件的功能。
方法S200的块S250列举了传感跨在扩展的设置中的空腔的部分的第三电容值。通常，块S250起作用以实施上文描述的一个或多个技术以探测当可变形区在扩展的设置中并且因此在周边区上升高时的空腔的一部分的电容值。块S250还可以实施闭环反馈以基于在可变形区的触觉表面的高度控制空腔内的流体压力，其中在可变形区的触觉表面的高度被与分测量到的跨如上文描述的空腔的该部电容值相关。然而，块S250可以以任何其他的方式起作用以传感跨在扩展的设置中的空腔的该部分的第三电容值。
方法S200的块S260列举了基于第三电容更新电容映射。通常，块S260起作用以基于最当前的传感器输出(例如从跨衬底图案化的各种电容性传感元件实质上同时地捕获的电容值)产生新的或修改的电容映射。例如，块S260可以基于当可变形区在扩展的设置中时关于可变形区和周边区二者的电容值更新电容映射，并且块S260可以还基于关于被触觉层界定的一组另外的周边区和被衬底界定的空腔的电容值更新电容映射。然而，块S260可以以任何其他的方式起作用以基于一个或多个最近地传感到的电容值更新电容映射。
方法S200的块S270列举了基于测量到的跨空腔的该部分的传感到的电容值和电容映射之间的比较来探测在可变形区的触觉表面上的输入。通常，块S270起作用以实施多个(例如相继的)电容映射以识别测量到的跨触觉表面的一部分电容值中的改变并且以使电容值的改变与在紧邻于触觉表面的该部分的触觉表面上的输入相关。块S270可以因此实施上文描述的一个或多个技术以探测在触觉表面上的输入。
块S270可以探测在扩展的设置中的可变形区的在触觉表面上的输入的位置、大小和/或速率中的任何一个或多个。在一个实施中，块S270计算毗邻于空腔的一组电容性传感元件的输出的形心以确定输入的位置。在本实施中，传感器可以因此包括紧邻于可变形区的多个电容性传感元件。在一个实施例中，块S270基于跨空腔的多个部分的传感到的电容值识别在触觉表面上的输入接触点，识别接触点的形心，并且基于接触点的形心和在紧邻于可变形区的已知的位置的触觉表面上的输入区域之间的比较来探测在可变形区的触觉表面上的输入，其中每个输入区域界定了输入置信区间。如上文描述的，块S270可以因此针对一个区内的输入或跨越在触觉表面上的多个区的输入应用置信水平，其中每个区的置信水平可以基于到被预测的输入区或输入中心的相对位置。
另外地或可选择地，块S270可以基于针对大于时间的阈值周期的时间的周期的在触觉表面上的特定的输入区内的接触点的识别的形心来检测在可变形区的触觉表面上的输入，其中时间的阈值周期基于与该特定的输入区相关联的输入置信区间。块S270还可以基于传感到的跨空腔的该部分的电容值中的依赖于时间的改变来计算输入的速度。在本实施中，块S270还可以使装置命令与输入的速度相关联。例如，块S270可以使输入的速度与体积输出或滚屏速度中的大小改变相关。
块S270还可以预测输入模式(例如手指、触针)，基于被预测的输入模式选择输入模型，以及基于相应于传感到的跨空腔的该部分的电容值和如上文描述的电容映射之间的差的输入模型的输出来探测在可变形区的触觉表面上的输入。例如，块S270可以预测输入模式(即手指输入和触针输入中的一个)并且可以选择相应于输入模式和可变形区的和被触觉层界定的第二可变形区的当前的垂直位置的输入模型。然而，块S270可以以任何其他的方式起作用以探测在可变形区的触觉表面上的输入。
实施方案的系统和方法可以被至少部分地体现和/或实施为被配置为接收存储计算机可读的指令的计算机可读的介质。指令可以被与系统集成的计算机可执行的部件、光学传感器、处理器、显示器、系统的硬件/固件/软件元件或手持的电子装置、或其任何合适的组合执行。实施方案的其他的系统和方法可以被至少部分体现和/或实施为为被配置为接收存储计算机可读的指令的计算机可读的介质的机器。指令可以被被与上文描述的类型的设备和网络集成的计算机可执行的部件集成的计算机可执行的部件执行。计算机可读的介质可以被存储在任何合适的计算机可读的介质上，例如RAM、ROM、闪存、EEPROM、光学设备(CD或DVD)、硬盘驱动器、软盘驱动器或任何合适的装置。计算机可执行的部件可以是处理器，但是任何合适的专用的硬件装置可以(可选择地或另外地)执行指令。
如本领域的技术人员将N先前的详细描述以及从附图和权利要求意识到的，可以对本发明的实施方案做出修改和改变而不偏离在所附权利要求中限定的本发明的范围。

Claims (38)

1.一种用户界面，包括：
·衬底；
·触觉层，其包括触觉表面，所述触觉层的可变形区与所述衬底配合以界定空腔，并且所述触觉层的周边区毗邻于所述空腔的周界耦合于所述衬底；
·一定体积的流体，所述一定体积的流体被布置在所述空腔内；
·位移装置，其被配置为操纵所述一定体积的流体以使所述可变形区从收缩的设置过渡至扩展的设置，所述可变形区在所述收缩的设置中与所述触觉表面处的所述周边区齐平并且在所述扩展的设置中从所述触觉表面处的所述周边区偏移；
·传感器，其包括一组传感元件，在所述一组传感元件中的每个传感元件被配置为传感跨所述触觉层的一部分的电容值，其中所述传感器包括包含第一组平行的电极的第一层和第二组平行的电极的第二层的投射式电容触摸传感器，其中所述第二层从所述第一层偏移垂直距离，其中所述第二组平行的电极等分所述第一组平行的电极；以及
·处理器，其被配置为根据所述传感器的输出和收缩的设置传感器输入阈值探测在所述收缩的设置中的所述可变形区处的所述触觉表面上的输入，所述处理器还被配置为根据所述传感器的输出和不同于所述收缩的设置传感器输入阈值的扩展的设置传感器输入阈值探测在所述扩展的设置中的所述可变形区处的所述触觉表面上的输入。
2.根据权利要求1所述的用户界面，其中所述一定体积的流体包括导电性微粒的流体悬浮液。
3.根据权利要求1所述的用户界面，其中所述触觉层包括跨所述可变形区和所述周边区的实质上均匀的厚度的层并且还包括在所述可变形区内的内嵌的导电性元件。
4.根据权利要求1所述的用户界面，其中所述位移装置包括被配置为经过被所述衬底界定的流体通道在所述空腔和储液器之间位移流体的容积式泵。
5.根据权利要求1所述的用户界面，其中所述传感器包括耦合于所述衬底的第一传感元件和第二传感元件，所述第一传感元件被配置为传感跨所述空腔的一部分的电容值并且所述第二传感元件被配置为传感跨所述周边区的一部分的电容值。
6.根据权利要求1所述的用户界面，其中在所述第一组平行的电极中的每个电极和在所述第二组平行的电极中的每个电极界定多个导电性衬垫，并且其中在所述第一组平行的电极中的导电性衬垫和在所述第二组平行的电极中的毗邻的导电性衬垫配合以界定传感元件。
7.根据权利要求6所述的用户界面，其中在所述第一组平行的电极中的电极和在所述第二组平行的电极中的电极配合以界定紧邻于所述周边区的第一密度的导电性衬垫和紧邻于所述可变形区的第二密度的可变形的衬垫，所述第二密度大于所述第一密度。
8.根据权利要求6所述的用户界面，其中所述处理器被配置为响应于在所述收缩的设置中的所述可变形区设置跨电极的子集合的第一驱动电压并且被配置为响应于在所述扩展的设置中的所述可变形区设置跨电极的所述子集合的第二驱动电压。
9.根据权利要求1所述的用户界面，其中在所述一组传感元件中的特定的传感元件被配置为传感跨所述空腔的一部分的电容值，并且其中所述处理器被配置为根据所述特定的传感元件的电容值输出来估计在所述可变形区处的所述触觉表面的垂直位置并且被配置为与所述位移装置和所述特定的传感元件配合以根据目标垂直位置实施对所述可变形区的垂直位置的闭环反馈控制。
10.根据权利要求1所述的用户界面，还包括显示器，所述显示器与所述触觉层相对地耦合于所述衬底并且被配置为输出包含与所述可变形区实质上对准的输入按键图像的图像，其中所述处理器包括被配置为探测在所述触觉表面上的输入的触摸屏处理单元，被配置为控制所述位移装置的触觉处理单元，以及被配置为根据由所述触觉处理单元探测到的输入实施命令的主机处理单元。
11.根据权利要求1所述的用户界面，其中所述处理器被配置为根据在所述扩展的设置中在第一时间由所述一组传感元件输出的电容值产生第一电容映射，根据在所述扩展的设置中在第二时间由所述一组传感元件输出的电容值产生第二电容映射，并且根据相应于所述可变形区的所述第一电容映射的一部分和所述第二电容映射的一部分之间的差探测在所述扩展的设置中的所述可变形区处的所述触觉表面上的输入，所述差超过所述扩展的设置传感器输入阈值。
12.一种用于控制包括触觉层和衬底的动态触觉用户界面的方法，所述方法包括：
·使用传感器传感跨在收缩的设置中的空腔的一部分的第一电容值，所述触觉层包括触觉表面且界定可变形区和周边区，所述周边区毗邻于所述可变形区并且与所述触觉表面相对地耦合于所述衬底，所述可变形区与所述衬底配合以界定所述空腔；
·传感跨所述周边区的第二电容值；
·根据所述第一电容值和所述第二电容值产生电容映射；
·修改所述空腔内的流体压力以把所述空腔过渡到扩展的设置，在所述扩展的设置中，所述可变形区被升高为高于所述周边区；
·传感跨所述扩展的设置中的所述空腔的所述部分的第三电容值；
·根据所述第三电容值更新所述电容映射；以及
·根据在传感到的跨所述空腔的所述部分的电容值和所述电容映射之间的比较来探测在所述可变形区处的所述触觉表面上的输入。
13.根据权利要求12所述的方法，其中传感所述第一电容值包括传感在跨所述空腔的所述部分的变化电场中的扰动的大小。
14.根据权利要求12所述的方法，其中产生所述电容映射包括映射跨越横跨所述衬底图案化的纵向阵列中的第一组电耦合的导电性衬垫和横向阵列中的第二组电耦合的导电性衬垫的电容性放电时间，所述第一电容值包括在紧邻于所述空腔的、第一阵列中的第一导电性衬垫和第二阵列中的第一导电性衬垫之间的电容性放电时间，并且所述第二电容值包括在紧邻于所述周边区的、所述第一阵列中的第二导电性衬垫和所述第二阵列中的第二导电性衬垫之间的电容性放电时间。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括响应于把所述空腔过渡到所述扩展的设置中修改跨紧邻于所述空腔的、所述第一阵列中的所述第一导电性衬垫和所述第二阵列中的所述第一导电性衬垫的驱动电压。
16.根据权利要求12所述的方法，其中修改所述空腔内的所述流体压力以把所述空腔过渡到所述扩展的设置包括从储液器位移流体经过由所述衬底界定的流体通道并且进入所述空腔中。
17.根据权利要求12所述的方法，其中传感所述第三电容值包括实施闭环反馈以根据在与跨所述空腔的所述部分的电容值相关的、所述可变形区处的所述触觉表面的高度来控制所述空腔内的流体压力。
18.根据权利要求12所述的方法，其中更新所述电容映射包括还根据传感到的跨在所述扩展的设置中的所述周边区的电容值和传感到的跨由所述触觉层界定的一组另外的可变形区和由所述衬底界定的空腔的电容值更新所述电容映射。
19.根据权利要求12所述的方法，其中探测在所述可变形区处的所述触觉表面上的输入包括根据跨所述空腔的所述部分的传感到的电容值中的依赖于时间的改变计算所述输入的速度，并且还包括使装置命令与所述输入的所述速度相关联。
20.根据权利要求12所述的方法，其中探测在所述可变形区处的所述触觉表面上的所述输入包括预测输入模式，根据所预测的输入模式选择输入模型，并且根据所述输入模型的输出探测在所述可变形区处的所述触觉表面上的所述输入，所述输入模型的输出对应于跨所述空腔的所述部分测量的所述传感到的电容值和所述电容映射之间的差。
21.根据权利要求20所述的方法，其中预测所述输入模式包括预测手指输入和触针输入中的一个，并且其中选择所述输入模型包括选择对应于所述输入模式和所述可变形区的以及由所述触觉层界定的第二可变形区的当前的垂直位置的输入模型。
22.根据权利要求12所述的方法，其中探测在所述触觉表面上的所述输入包括计算毗邻于所述空腔的一组电容性传感元件的输出的形心以确定所述输入的位置，所述传感器包括所述一组电容性传感元件。
23.根据权利要求12所述的方法，其中探测在所述可变形区处的所述触觉表面上的所述输入包括根据传感到的跨所述空腔的部分的电容值识别所述触觉表面上的输入接触点，识别所述接触点的形心，并且根据所述接触点的所述形心和在紧邻于所述可变形区的已知的位置的所述触觉表面上的输入区之间的比较来探测在所述可变形区处的所述触觉表面上的所述输入，每个输入区与输入置信区间相关联。
24.根据权利要求12所述的方法，其中探测在所述可变形区处的所述触觉表面上的所述输入包括探测在所述扩展的设置中的在所述可变形区处的所述触觉表面上的所述输入的位置、大小和速率。
25.一种用于控制包括触觉层和衬底的动态触觉用户界面的方法，所述方法包括：
·传感跨空腔的一部分的电容值，所述触觉层包括触觉表面且界定可变形区和周边区，所述周边区毗邻于所述可变形区并且与所述触觉表面相对地耦合于所述衬底，并且所述可变形区与所述衬底配合以界定所述空腔；
·根据传感到的跨所述空腔的所述部分的电容值估计在所述可变形区处的所述触觉表面的垂直位置；
·根据在所述可变形区处的所述触觉表面的估计的垂直位置和在所述可变形区处的所述触觉表面的目标垂直位置之间的差来操纵所述空腔内的流体压力，以修改在所述可变形区处的所述触觉表面的垂直位置；以及
·根据跨所述空腔的所述部分的电容值中的改变传感在所述可变形区处的所述触觉表面上的输入。
26.根据权利要求25所述的方法，其中传感所述电容值包括传感跨毗邻于所述空腔的、第一导电性衬垫和第二导电性衬垫的电容值，所述第一导电性衬垫电耦合于跨所述衬底图案化的纵向阵列的导电性衬垫，所述第二导电性衬垫电耦合于跨所述衬底图案化的横向阵列的导电性衬垫。
27.根据权利要求25所述的方法，其中传感跨所述空腔的所述部分的所述电容值包括测量跨布置在紧邻于所述可变形区的所述衬底上的第一导电性衬垫和第二导电性衬垫的充电电压、充电电流、充电时间、放电时间和传输频率中的至少一个。
28.根据权利要求25所述的方法，其中估计在所述可变形区处的所述触觉表面的所述垂直位置包括根据传感到的跨所述空腔的所述部分的电容值和指定了所述触觉层的各种可变形区的触觉表面的垂直位置的、存储的电容映射之间的比较来估计在所述可变形区处的所述触觉表面的所述垂直位置。
29.根据权利要求25所述的方法，其中估计在所述可变形区处的所述触觉表面的所述垂直位置包括使用所述空腔内的流体压力验证所述触觉表面的估计的垂直位置，所述空腔内的所述流体压力与在所述可变形区处的所述触觉表面的垂直位置相关。
30.根据权利要求25所述的方法，其中估计在所述可变形区处的所述触觉表面的所述垂直位置包括根据跨所述衬底的一部分的电场分布的电容映射来估计在所述可变形区处的所述触觉表面的所述垂直位置。
31.根据权利要求30所述的方法，其中估计所述触觉表面的所述垂直位置包括根据所述触觉层的一组可变形区的估计的垂直位置从一组电容映射选择电容映射。
32.根据权利要求25所述的方法，其中操纵所述空腔内的所述流体压力包括位移流体经过由所述衬底界定的流体通道并且进入所述空腔中以扩展所述可变形区。
33.根据权利要求25所述的方法，其中操纵所述空腔内的所述流体压力包括修改在所述可变形区处的所述触觉表面的所述垂直位置以近似于界定了扩展的设置的所述目标垂直位置，在所述扩展的设置中，在所述可变形区处的所述触觉表面被升高为高于所述周边区处的所述触觉表面。
34.根据权利要求33所述的方法，其中传感在所述可变形区处的所述触觉表面上的所述输入包括根据耦合于所述衬底的电容性传感器的输出和指定了与在所述扩展的设置中的在所述可变形区上的输入相关联的最小电容性值改变的扩展的设置传感器输入阈值来探测所述输入。
35.根据权利要求25所述的方法，其中传感在所述可变形区处的所述触觉表面上的所述输入包括根据跨所述空腔的所述部分的电容值中的所述改变的大小区分在所述可变形区处的所述触觉表面上的触摸和所述可变形区的向内的变形。
36.根据权利要求25所述的方法，还包括根据所述可变形区的所述估计的垂直位置调整跨电容性触摸传感器的一部分的驱动电压，所述电容性触摸传感器包括跨所述衬底图案化的并且配合以传感跨所述触觉层的部分的电容值的一组导电性衬垫。
37.一种用户界面，包括：
·衬底；
·触觉层，其包括触觉表面，所述触觉层的可变形区与所述衬底配合以界定空腔，并且所述触觉层的周边区耦合于毗邻于所述空腔的周界的所述衬底；
·一定体积的流体，所述一定体积的流体被布置在所述空腔内；
·位移装置，其被配置为操纵所述一定体积的流体以把所述可变形区从收缩的设置过渡至扩展的设置，所述可变形区在所述收缩的设置中与在所述触觉表面处的所述周边区齐平，并且在所述扩展的设置中从所述触觉表面的所述周边区偏移；
·传感器，其包括一组传感元件，所述一组传感元件中的每个传感元件被配置为传感跨所述触觉层的一部分的电磁值，并且在所述一组传感元件中的特定的传感元件被配置为传感跨所述空腔的一部分的电磁值，其中所述传感器包括包含第一组平行的电极的第一层和第二组平行的电极的第二层的投射式电容触摸传感器，其中所述第二层从所述第一层偏移垂直距离，其中所述第二组平行的电极等分所述第一组平行的电极；以及
·处理器，其被配置为根据由所述特定的传感元件输出的所述电磁值来估计在所述可变形区处的所述触觉表面的垂直位置，并且与所述位移装置和所述特定的传感元件配合以实施闭环反馈，以根据目标垂直位置控制所述可变形区的垂直位置。
38.根据权利要求37所述的用户界面，其中所述一组传感元件中的每个传感元件被配置为传感跨所述触觉层的一部分的电容值，并且其中在所述一组传感元件中的所述特定的传感元件被配置为传感跨所述空腔的所述部分的电容值。
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