CN104834419B - 采用薄片传感器及电容式阵列的力确定 - Google Patents

Abstract

本申请涉及采用薄片传感器及电容式阵列的力确定。一种被配置为感测设备表面上的触摸的设备。所述设备包括盖和置于所述盖下方的力感测结构。所述力感测结构可位于显示器下方且与其他力感测元件组合用于估计设备的盖上的触摸力。

Description

采用薄片传感器及电容式阵列的力确定

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年9月8日提交的且名称为“Force Determination EmployingSheet Sensors and Capacitive Array(采用薄片传感器及电容式阵列的力确定)”的美国临时专利申请No.62/047,645，2014年2月19日提交的且名称为“Force DeterminationEmploying Sheet Sensors and Capacitive Array(采用薄片传感器及电容式阵列的力确定)”的美国临时专利申请No.61/941,988，2014年2月12日提交的且名称为“ForceDetermination Employing Multiple Force-Sensing Structures(采用多种力感测结构的力确定)”的美国临时申请No.61/939,252的优先权，其中每个所公开的内容都通过引用被整体结合于此。

技术领域

本申请一般涉及一种感测触摸力的系统和方法，并且具体涉及一种与设备集成的用于检测和测量施加到所述设备表面的触摸的量值或幅度的电容式力传感器。

背景技术

触摸设备通常可被特征化为能够接收设备表面上的触摸输入的设备。输入可包括设备上的一个或多个触摸的位置，所述位置可以被解释为命令、手势或其他类型的用户输入。在一个例子中，触摸设备上的触摸输入可转发至计算系统并用于解释用户与图形用户界面(GUI)之间的交互，例如包括：选择显示器上的元素、重新定向或重新定位显示器上的元素、输入文本、以及用户输入。在另一例子中，触摸设备上的触摸输入可转发至计算系统并且用于解释用户与应用程序的交互。用户的交互可包括例如对音频、视频、照片、演示、文本等的操作。

通常，触摸设备上的触摸输入限于设备上的触摸的位置。但是，在某些情况下，检测和测量施加到所述设备上的触摸力也是有利的。例如，可以有利的是用户能够使用相对轻的触摸以第一方式操作显示器上的计算机生成的对象，并且替代地，使用相对重或更剧烈的触摸以第二方式与所述对象进行交互。以示例的方式，可以有利的是用户用相对轻的触摸移动显示器上的计算机生成的对象，然后替代地，对相同计算机用相对重或更剧烈的触摸选择或调用命令。更一般地，可以有利的是用户能够取决于触摸力以多种方式提供输入。例如，用户可以提供对于轻触摸被解释为第一方式、对于中等触摸被解释为第二方式、以及对于重触摸被解释为第三方式等等的输入。另外，可以是有利的是用户能够使用力的变化的量值来提供模拟输入。这种类型的输入对控制例如仿真汽车的油门踏板或者飞行模拟器的飞机控制面或类似应用是有用的。还可以有利的是用户能够在虚拟现实(VR)仿真中(可能带有触觉反馈)或者在增强现实程序中提供例如模拟人体动作或其他等的输入。还可以有利的是使用触摸力来解释多个触摸的相对程度(例如，力)和位置，所述多个触摸提供给在触摸设备上同时使用的多个用户界面对象或元素。例如，触摸力可用于解释由于用户在弹奏乐器应用时按多于一个元素而产生的多个触摸。特别地，多个触摸力可用于解释用户在钢琴键上的多个触摸。类似的，多个触摸力可用于解释用户在控制机动车(具有用于加速、刹车、发信号及转弯的单独控件)应用中的多个触摸。

发明内容

本申请提供可用于测量或确定由用户接触触摸设备(例如触摸敏感表面，示例之一是触摸显示器)或其他压力敏感输入元件(例如虚拟模拟控件或键盘)或其他输入设备而施加的力的量值或幅度以及施加的力的量值或幅度的改变的技术。这些技术可并入到使用触摸识别、GUI的触摸元素、以及应用程序中的触摸输入或者操作的各种设备中，诸如触摸设备、触摸板、以及触摸屏等。本申请还提供可用于测量和确定由用户接触触摸设备时而施加的力的量值或幅度以及施加的力的量值或幅度的改变，并且响应于此提供触摸设备的用户可用的附加功能的系统和技术。

本文所描述的某些实施例涉及力传感器，力传感器也称为“力感测结构”或“力敏感传感器”。所述力传感器可与电子设备的外壳集成，示例之一是触摸敏感电子设备或简单的触摸设备。示例力传感器可包括通过可压缩元件或气隙分隔的上部和下部。所述上部可包括连接到上电容板的上主体，以及所述下部可包括连接到下电容板的下主体。在某些情况下，所述上部和所述下部形成可用于测量或检测施加的力的量值或幅度的电容器。所述可压缩元件通常由柔性或弹性材料形成。在某些情况下，所述可压缩元件被称为“可形变中间主体”、中间元件、或者“可压缩层”。在某些情况下，所述力传感器包括其他力感测元件，诸如电阻式应变计、压电元件等。

某些示例性实施例涉及一种电子设备，所述电子设备具有盖、位于所述盖下方的显示器、以及置于所述显示器下方的力感测结构。所述力感测结构可包括上电容板、置于所述上电容板一侧上的可压缩元件、以及置于所述可压缩元件与所述上电容板相对的一侧上的下电容板。所述力感测结构还可包括附接于并支撑所述力感测结构的板。在某些实施例中，所述电子设备还包括可操作地耦合到所述力感测结构的感测电路。所述感测电路可被配置为基于力感测结构的上电容板与下电容板之间的电容的改变来估计盖上的触摸力。

在某些实施例中，所述力感测结构与所述显示器通过包括气隙的柔性层分隔。在某些情况下，所述力感测结构与所述显示器通过由可压缩泡沫组成的柔性层分隔。所述力感测结构与所述显示器可通过由柔性柱阵列和光学透明液体组成的柔性层分隔。

在某些实施例中，所述电子设备还包括具有围绕所述盖的边框的外壳和置于所述盖与所述边框之间的间隙中的垫片。所述设备还可包括置于所述间隙的至少一部分上方的疏油涂层。

某些示例性实施例涉及一种电子设备，所述电子设备包括：外壳、置于所述外壳的开口内的盖、以及沿所述盖的周边置于所述盖与所述外壳之间的应变敏感垫片。所述设备还可包括置于所述盖下方的力感测结构。所述设备还可包括相对于所述外壳固定并支撑所述力感测结构的板。在某些情况下，所述应变敏感垫片包括垫片上电容板、垫片下电容板以及置于所述垫片上电容板与所述垫片下电容板之间的垫片可压缩元件。

在某些实施例中，所述电子设备还包括置于所述盖与所述力感测结构之间的显示器，以及包括所述显示器与所述力感测结构之间的气隙的可压缩层。在某些实施方式中，所述可压缩层的气隙被配置为响应于超过第一阈值的触摸力而至少部分地收缩。所述第一阈值可小于第二阈值，所述第二阈值对应于可由所述应变敏感垫片检测到的最大的力。

在某些实施例中，所述电子设备还包括置于所述盖与所述力感测结构之间的显示器，以及在所述显示器与所述力感测结构之间的可压缩层。某些情况下，所述可压缩层可被配置为响应于超过第一阈值的触摸力而至少部分地收缩。所述第一阈值可小于第二阈值，所述第二阈值对应于可由所述应变敏感垫片检测到的最大的力。

在某些实施例中，所述力感测结构包括：上电容板、下电容板、以及置于所述上电容板与所述下电容板之间的可压缩元件。在某些实施例中，所述力感测结构包括应变计和/或压电元件。

某些示例性实施例涉及一种电子设备，所述电子设备包括盖、位于所述盖下方的电容感测层、以及在所述电容感测层下方的可压缩层。在某些实施例中，所述可压缩层包括气隙。所述电子设备还可包括置于所述可压缩层下方的力感测结构，所述力感测结构包括上电容板、置于所述上电容板的一侧上的可压缩元件、以及置于所述可压缩元件与所述上电容板相对的一侧上的下电容板。某些实施例包括位于所述力感测结构下方并支撑所述力感测结构的板。

在某些实施例中，所述电子设备包括位于所述盖下方的显示器。所述电子设备还可包括位于所述显示器下方的背光。所述电容感测层可置于所述显示器与所述背光之间。

在某些实施例中，所述电子设备包括可操作地耦合到所述电容感测层和所述力感测结构的感测电路。所述感测电路可被配置为基于所述电容感测层与所述力感测结构的上电容板之间的互电容的改变来估计所述盖上的触摸力。在某些实施例中，所述感测电路可被配置为获取所述力感测结构的所述上电容板与所述下电容板之间的第一电容。所述感测电路还可被配置为获取所述上电容板与所述电容感测层之间的第二电容。所述感测电路还可被配置为使用所述第一电容和所述第二电容生成所述盖上的触摸力的估计。

虽然公开了包括其变种的多个实施例，从下述详细描述中本公开内容的其他实施例对本领域技术人员来说变得更清晰，以下详细描述示出和描述了本公开内容的示例性实施例。将认识到，本公开内容能够在各个明显方面进行修改，所有这些都不脱离本公开内容的精神和范围。因此，附图和详细描述都被认为在本质上是说明性的而不是限制性的。

附图说明

图1描绘了一种示例触摸设备。

图2A描绘了具有力感测结构的示例触摸设备沿图1的线1-1取得的截面图。

图2B描绘了具有替代的力感测结构的示例触摸设备沿图1的线1-1取得的截面图。

图3描绘了具有力感测结构的示例触摸设备沿图2的线2-2取得的截面图。

图4描绘了具有力感测结构的示例触摸设备沿图2的线2-2取得的截面图。

图5描绘了具有力感测结构的示例触摸设备沿图2的线2-2取得的截面图。

图6描绘了具有电容式力传感器的触摸设备的实施例的截面图。

图7描绘了具有电容式力传感器的触摸设备的另一个实施例。

图8描绘了具有电容式力传感器的触摸设备的另一个实施例的截面图。

图9描绘了触摸I/O设备与计算系统之间的示例性通信。

图10描绘了包括力敏感触摸设备的系统的示意图。

图11A描绘了一种示例操作方法。

图11B描绘了另一示例操作方法。

图12描绘了具有电连接器尾部的力敏感结构。

图13描绘了电连接器尾部的截面图。

图14描绘了制造具有电连接器尾部的力敏感结构的示例方法。

图15A描绘了并入到电子设备的另一力敏感结构的示例截面图。

图15B描绘了并入到电子设备的还有的另一力敏感结构的示例截面图。

图15C描绘了并入到电子设备的又有的另一力敏感结构的示例截面图。

图15D-15E更详细地描绘了图15C截面图的一部分。

图16描绘了合并两个力敏感结构的电子设备的示例截面图。

图17描绘了合并与位于显示器堆叠中的电容感测阵列耦合的多层薄片力传感器的电子设备的示例截面图。

具体实施方式

通常，除了简单的二进制感测电路设备外，实施例还可采取能够感测力且区分多种不同水平的力的电子设备的形式。某些实施例可具有其中合并了力传感器(例如力敏感传感器、力感测元件、或者力感测结构)的外罩。力传感器可并入到例如在所述设备的一个或多个侧壁或其他表面上形成的槽、切口、或者孔中。在某些实施例中，力感测元件可沿整体外围、侧壁或一组侧壁延伸。例如，力传感器可包围设备内形成的内腔，或者以其他方式围绕设备内部延伸。随着力施加到设备外部，例如上表面，所述力传感器可检测所述力并向所述设备生成相应的输入信号。

某些实施例可合并沿电子设备的周边间隔分布的多个力传感器，而不是单个力感测结构或元件。此外，所述多个力传感器不必形成连续的阵列或结构，而是可以离散地彼此分隔。多个实施例之间力传感器的数量随着可能的间距可以不同。每个力传感器可感测施加到设备的某区域内的相邻或相近表面上的力。由此，在两个底层力传感器之间的点处施加的力可被两个力传感器感测到。

通常，力传感器或设备可包括通过可压缩元件(例如柔性部件)分隔的一个或多个电容板、迹线、花线(flex)等。随着力穿过设备外罩传送到力传感器，可压缩元件可以压缩，由此使得电容板彼此靠近。电容板之间距离的改变可增加其间测得的电容。电路可测量电容的这种改变并且输出随电容改变而变化的信号。处理器、集成电路或其他电子元件可将电容的改变与施加到外罩的力相关联，由此有助于对作为电子设备的输入的力的检测、测量、和使用。虽然术语“板”可用来描述所述电容元件，但是应当理解的是，所述电容元件不必是刚性的，而可以是挠性的(例如在迹线或花线的情况下)。

1.术语

以下术语是示例性的，并不旨在以任何方式进行限制。

文本“施加的力”及其变种一般指施加到设备表面的触摸力。一般来说，施加的力的程度、量值、或幅度可使用本文描述的技术来检测和测量。施加的力的程度、量值、或幅度不需要有任何特定的尺度。例如，施加的力的测量可以为线性的、对数的、或者其他方式的非线性的，并且可响应于一个或多个因素而周期性(或者例如非周期性、或者间隔性地)调整，所述因素可与施加的力、或者触摸的位置、时间或其他有关。

文本“手指”及其变种一般指用户的手指、或其他身体部分。例如但不限于，“手指”可包括用户手指的任何部分或者拇指及用户的手的任何部分。“手指”还可包括用户手指、拇指或手上的任何覆盖物。

文本“触摸”及其变种一般指要与设备表面接触的对象的动作。对象可包括用户的手指、触控笔或其他定点对象。示例对象包括硬触控笔、软触控笔、笔、手指、拇指或用户的手的其他部分。“触摸”通常具有可使用本文描述的技术来检测和测量的施加的力和位置。

阅读完本文后，本领域技术人员会意识到这些术语的叙述可适用于技术、方法、物理元件、以及系统(不论是否是现有技术)，包括本领域技术人员阅读本申请后推断的或可推知的它们的引申义。同样，应理解的是在此阐述的各个方面只意在作为示例，且可在实施例之间改变。

2.力敏感设备

在一个实施例中，力敏感设备和系统可包括盖玻璃元件，例如能够将触摸设备的电路或其他内部元件与外部对象隔离的相对透明(大部分或所有位置)的物质。术语“玻璃”指相对硬的片状质量的材料，且盖玻璃元件的材料不只限于玻璃材料。盖玻璃元件可由各种材料制成，包括例如玻璃、处理后的玻璃、塑料、处理后的塑料、以及蓝宝石。多数情况下，盖玻璃是透明的，但盖玻璃不必是完全透明或者甚至不必是部分透明的。盖玻璃可被配置为基本直线形的，以便盖住所述触摸设备的电路并用作用户的触摸板。盖玻璃还可取决于应用以各种其他形状形成。

在某些实施例中，盖玻璃与被配置为检测触摸位置的透明或不透明的触摸传感器集成或与所述触摸传感器附接。透明的触摸传感器可以是由一个或多个透明导电线阵列形成的电容式触摸传感器。例如，透明的触摸传感器可以是由可操作地耦合到触摸感测电路的两个横向透明导电线阵列形成的互电容式触摸传感器。这种透明的触摸传感器可以能够检测和跟踪盖玻璃表面上的多个触摸。所述触摸可包括盖玻璃上的多个手指触摸、多个触控笔触摸、或者不同类型触摸的组合。也可使用其他类型的透明触摸传感器，包括例如自电容式触摸传感器、电阻式触摸传感器等。

在一个实施例中，盖玻璃元件耦合到触摸设备的框架或外壳，例如由金属、弹性体、塑料、它们的组合、或某些其他物质构造的壳体。这种情况下，触摸设备的框架可包括搁板或壁架，其上可放置盖玻璃元件。盖玻璃通常置于触摸设备的电路上方。例如，所述框架可包括搁板，其上可放置所述盖玻璃元件的边缘，而所述盖玻璃元件的剩余部分(或一部分)置于触摸设备的电路的上方。

本文在此描述的许多实施例中，力传感器(例如力感测结构、力感测元件、或力敏感传感器)位于盖玻璃及框架或外壳的搁板或壁架下方。力传感器通常包括可压缩元件且被配置为检测和测量盖玻璃与框架或外壳之间的相对位移。如前所述，盖玻璃的位移的量值可用于估计施加的力。下述实施例涉及检测和测量所述位移的不同的技术和方法。

3.具有力传感器的示例性设备

图1描绘了合并了如本文所述的一个或多个力感测结构的示例性设备100。参照图1，设备100可被描述为平板计算设备，但应理解的是，它也可以是众多的其他设备的任何一种，包括移动电话、便携式计算机、可穿戴设备、触摸屏等。设备100可具有包括多个侧壁及边框106的外罩102。在其他实施例中，设备100可以嵌入安装到较大表面或外壳中，由此所述设备可能缺乏可识别的边框或侧壁。

如图1中所示，电子设备100包括置于盖玻璃104之下的电子显示器，用于向用户传送图形和/或文本信息。电子显示器可包括液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)、或者其他电子显示器器件。在某些实施例中，显示器可省略。例如，盖玻璃可位于未被配置为向用户提供图形和/或文本信息的控制按钮或跟踪板上方。(在这种情况下，盖玻璃可以不是透明的。)

如图1中所示，设备包括用于将所述设备与外部设备或元件电气地或机械地耦合的多个端口和机构。输入机构、端口等可在电子设备100的版本、类型和样式之间不同。同样地，它们在图1中只作为这种设备的示例示出且位置也是示例的。

图2A描绘了沿图1中所示的线1-1取得的截面图。所述截面图描绘了具有一种类型的力感测结构的设备100的内部。外罩102的中间部分可包围电子电路、机械结构、及其他内部元件。如附图所示，边框106围绕设备100的周边形成。

沿边框106周边可形成壁架202。壁架202的精确尺寸在实施例之间可以不同。在本实施例中，壁架202包括被配置为支撑力感测结构200的基底的宽度。在某些实施例中，力感测结构200的基底可邻接并附接于壁架202的顶部。同样的，如图2A中所示，力感测结构200的内边缘可平行于并大体上对齐边框106的内表面。在其他实施例中，力感测结构200的内边缘可偏离边框106的内边缘。

如图2A中所示，单个力感测结构200可包围外壳102的整个内腔。即，力感测结构200可沿设备的整个周边以及沿着壁架202延伸。因此，可以理解，力感测结构200可作为单个单元或元件形成。

图2B描绘了沿如图1中所示的线1-1取得的替代截面图。如图2B中所示，设备100b包括替代的力感测结构200b。在图2B的替代实施例中，多个力感测结构200b可沿边框106的周边位于不同位置。在本例中，力感测结构200b位于电子设备100b的边框106的每个边缘上或边框106的每个边缘的附近。另外，力感测结构200c位于所述边框的每个拐角处。这样，在图2B中所示的示例设备100b中，有8个力感测结构(200b，200c)。

参照图2B，应理解可使用更多或更少的力感测结构200b。例如，可使用三个力感测结构200b且力的位置可以通过比较每个设备的输出进行三角测量。替代地，在设备中可使用多于四个力感测结构200b的阵列。另外，举个例子，图2B中所示的每个力感测结构可代表线性或二维阵列的多个单独的力感测结构。从而，图2B中描绘的各种力感测结构200b的数量和定位仅仅是示例性的并且其他变种也是可能的。

图3描绘了图2A中所示的电子设备100沿2-2取得的截面图。如图3中所示，更详细地示出盖玻璃104、边框106、以及力感测结构300之间的物理关系，但应理解的是，精确的几何形状、尺寸、公差、位置等可以不同。如图3中所示，力感测结构300可被安装或以其他方式位于盖玻璃104的一部分之下。显示器元件304可同样位于盖玻璃104之下。在某些实施例中，力感测结构300可通过盖玻璃104与力感测结构300之间的、沉积于盖玻璃上的墨水或印刷层隐藏，从而从外部看感测结构300是隐藏的。在其他实施例中，墨水或印刷层可略去。

在某些实施例中，显示器元件304可作为屏蔽以将力感测结构与电子设备内部的其他组件电气隔离。同样，壁架202上和外壳102靠近间隙302的一部分可形成屏蔽以将力感测结构300与外部信号电气隔离，或者至少降低外部噪声对力感测结构的影响。作为一个非限制性的示例，屏蔽层可通过物理气相沉积而沉积。进一步地，任意或所有屏蔽层可延伸至电子设备内部以连接到公共接地或系统接地。例如，屏蔽层可从壁架向下沿外壳102内壁延伸到系统接地。

在某些实施例中，壁架和/或外壳的一部分本身可作为屏蔽结构，而非在壁架和/或外壳的一部分上具有任何屏蔽。应理解的是，在某些实施例中，各种屏蔽层/结构的一个或多个可彼此电气连接，虽然这并非必须的。

如图3中所示，边框106与壁架202相邻，所述壁架从边框106的表面凹进并被配置为支撑力感测结构300。如图3中所示，边框106的内部边缘与盖玻璃104的外部边缘之间可存在间隙302。间隙可允许盖玻璃104相对于外罩102自由移动。

在某些实施例中，间隙302的部分或全部表面可由疏油材料涂覆。所述疏油材料可作为防止或抵制油、灰尘、污垢及其他类似材料进入间隙302和/或影响力感测结构300的屏障。随着时间的推移，以这种方式所述涂层可作用以维持所述力感测结构的操作。除疏油涂层之外的其他涂层也是可用的；其他防尘和/或防油和/或防污涂层可用于不同的实施例中。

如图3中所示，力感测结构300包括多层。本例中，力感测结构包括通过可形变中间主体或可压缩元件330分隔的上部310和下部320。上部310包括可由聚酰亚胺柔性材料层形成的上主体311。上部310还包括由铜层结合到或沉积在上主体311形成的上电容板312。同样，下部320包括也由聚酰亚胺柔性材料层形成的下主体321。下部320也包括由铜层结合到或沉积在下主体321形成的下电容板322。本例中，聚酰亚胺柔性材料大约0.05毫米厚。然而，其他厚度和其他材料也可用于形成力感测结构300。

如图3中所示，电容(以电容器符号示出)可在上下电容板312，322之间形成，本例中，上下电容板被可压缩元件330分隔。本例中，可压缩元件330由约0.2毫米厚、公差为正负0.09毫米的硅胶材料形成。在其他实施例中，可压缩元件330可由不同材料形成且具有不同的厚度。

图3中描绘的力感测结构300可用于检测和测量用户施加的力。例如，用户可对盖玻璃104下压(或者电子设备100的上表面，当实施例中没有显示器和/或盖玻璃时)以对设备100施加力。响应于所述力，盖玻璃104可向下移动，压缩所述力感测结构300的可压缩元件330。在某些情况下，可压缩元件330被压缩变扁使得第一和第二电容板312，322靠近。因此，第一与第二电容板312，322之间的电容会改变。如上所述，电容的改变可产生可被相关电路检测和测量的电信号或电信号的改变并且可用于估计用户施加到盖玻璃104上的力。

如图3中所示，上下电容板312，322可分别从上下主体311，321向外延伸。也就是说，沿力感测结构300长度方向上的某些位置上，电容板312，322的一部分可能是赤裸的和暴露的。所述电容板的暴露部分可有助于与电线、导管、或其他电连接件连接，并允许信号在力感测结构300与相关电子电路之间传递以测量电容的改变和估计力。

在某些实施例中，第二辅助结构可在设备100内或所述力感测结构的一段内形成。辅助结构还可包括由可压缩元件分隔的上电容板和下电容板。然而，辅助结构可能未被配置为被盖玻璃104压缩，而是可作为用于计算设备周围环境条件改变的参考电容。例如，可压缩元件(如硅胶材料)的弹性和/或压缩性可能由于水分吸收的量值的改变而变化。这种情况下，使用辅助结构来测量(直接或间接)所述可压缩元件在考虑了水分含量改变的情况下物理特性的变化可以是有利的。一个例子中，辅助结构可形成具有被可压缩元件分隔的上下电容板的电容器。电容器可与第二电子电路连接，所述第二电子电路独立于任何力敏感结构而监测所述辅助结构的板之间的电容。所述辅助结构可位于设备的一部分中，以便当用户下压盖玻璃时所述辅助结构不受任何(或很小的)压缩，而是仍暴露于与力感测结构相同或相似的环境中。这样，辅助结构的板之间的电容的任何改变可以纯粹是因为可压缩元件(如硅胶材料)吸收了水分和/或老化。辅助结构的输出信号可用来调节力敏感结构的读数以补偿影响可压缩元件的物理特性的环境条件的改变。

图4和5描绘了力敏感结构的替代实施例。具体地，图4描绘了具有上部410的力敏感结构400，所述上部410包括附接到上电容板412的上主体411。力敏感结构400还包括下部420，所述下部420包括附接到下电容板422的下主体421。上下部410，420通过可压缩元件430分隔并形成能用于检测施加到盖玻璃104上的力的电容器。图4描绘的示例中，上下电容板412，422不延伸超过上下体411，421。在此情况下，通过位于力敏感结构400轮廓内的电端子或电导管可有助于与力敏感结构400的电通信。

图5描绘了并入力敏感结构500的电子设备100的另一替代实施例。本实施例中，环境密封件550可位于盖玻璃104与力敏感结构500之间以防止水分、灰尘、污垢及其他潜在的环境污物的进入。环境密封件550可由例如挤压柔性材料制成，如布纳橡胶、氟橡胶、三元乙丙橡胶(EPDM)等。某些情况下，环境密封件550形成为在施加到所述设备100的元件后固化的密封材料的圈。

可选地，如图5中所示，所述设备还可包括位于密封件550与盖玻璃104之间的支撑部552以为环境密封件550提供结合面。本例中，支撑部552附接于盖玻璃104，并且因此可相对于外罩102移动。这样，当力施加到盖玻璃104时，所述盖玻璃104、可选的支撑部552、以及密封件550可全部向下移以压缩力感测结构500。因此，在本实施例中，密封件550能用于将力感测结构500与水分及外部废物隔离的同时仍允许力感测结构500操作。除了或代替密封件550，设备100还可包括位于盖玻璃104的边缘与外罩102的一部分之间的一个或多个摩擦密封件。此外，可在盖玻璃104与外罩102的一部分之间安装挡板密封件或薄膜，所述挡板密封件被配置为防止污物进入设备100的内部。

在某些实施例中，环境密封件550是柔性的，且在其他实施例中，所述环境密封件550不是柔性的且可能是刚性的。刚性密封件的优点在于直接将力传送给力感测结构500，而柔性或挠性的密封件可能在传送任何力之前多少有所压缩。虽然力敏感结构500的输出可能会受挠性密封件压缩的影响，但两种类型的密封件都是可用的。

图6描绘了具有电容式力传感器的设备的另一替代实施例。如图6中所示，触摸设备壳体605(例如外壳)可被成型并定位以保持盖玻璃元件610。例如，触摸设备壳体605可包括直线型框架，例如具有画框形状，且所述盖玻璃元件610具有画盖形状(就像将画置于盖玻璃元件610下方那样)。触摸设备壳体605可包括能使所述触摸设备壳体605稳定以抵抗弯曲、翘曲、或其他物理扭曲的背部(未示出)或者中框元件(未示出)。触摸设备壳体605还能限定所述触摸设备(如本文描述的)的电路可定位的空间。这具有这样的效果，即可保护所述触摸设备的电路免受外部污物或意外的触摸，以及防止弯曲或翘曲，或其他可能引起电路故障或触摸设备其他问题的电气的或物理的影响。

如图6中所示，触摸设备壳体605可包括外边缘615，诸如可由外凸缘或从触摸设备壳体605的基线向上的突出部限定，并且所述外边缘615可被定位以防止盖玻璃元件610在X或Y方向上的过度滑动或其他移动。本文中，Z方向一般指示基本垂直于(约90度角，但这不是必须)盖玻璃元件610的平面及触摸设备的上表面的方向，同时X和Y方向一般指示基本与盖玻璃元件610共面(彼此之间约90度角，但这不是必须)。

如图6中所示，盖玻璃元件610和外边缘615限定了置于它们之间的盖玻璃间隙620同时使盖玻璃元件610不碰撞或不摩擦触摸设备壳体605的效果。在一个实施例中，触摸设备可包括置于盖玻璃元件610与外边缘615之间的可选择的弹性体625或其他对象。这具有当盖玻璃元件610向边缘615方向突然加速时能提供震动吸收的效果，例如当触摸设备掉落、撞击、被踢到或其他灾难性地移动时。例如，弹性体625可置于盖玻璃元件610的边缘周围，形成O-环形状或类似形状的效果。弹性体625还可具有防止或至少缓解可能由灰尘或其他对象在盖玻璃元件610与外边缘615之间滑动而产生的外部对象的伤害。

如图6中所示，触摸设备壳体605包括盖玻璃隔板630，例如可由内凸缘或从触摸设备壳体605的外边缘615向内突出的内部突出部限定，且盖玻璃隔板630可被定位以支撑盖玻璃元件610。例如，盖玻璃元件610可搁在能防止盖玻璃元件610滑落进触摸设备的电路的盖玻璃隔板630上。在替代实施例中，触摸设备壳体605可包括中框(未示出)，例如可由被定位以支撑所述盖玻璃元件610的内部支撑元件限定。例如，所述中框可包括被定位以支撑触摸设备的电路的至少一部分的相对结实(可选的没有洞)的元件。

如图6中所示，所述设备包括力感测结构600。本例中，力感测结构600包括第一上部以及第一柔性电路640，所述第一上部包括具有约100微米的厚度的第一压力敏感粘合剂(PSA)层635。第一柔性电路640包括被配置为传导电信号和/或充当电容板的一组驱动/感测线。力感测结构600还包括下部，所述下部包括例如也具有约100微米的厚度的第二PSA层645，以及也具有用于传导信号和充当电容板的导电驱动/感测线的第二柔性电路650。第一柔性电路640和第二柔性电路650被配置为响应于所述驱动/感测线的控制而操作且能形成电容式传感器。参照之前的实施例所做的上述解释，力感测结构600的上下部之间电容的改变可与第一柔性电路640与第二柔性电路650之间距离的偏移或改变的量相关。(在其他实施例中，一个或多个应变计可用来替代电容式传感器。)在一个例子中，如果盖玻璃元件610是倾斜的(例如由压力或其他施加的力)，第一柔性电路640和第二柔性电路650能变得更靠近或变得更远，这取决于相对于轴的位置及倾斜的位置。如这里进一步描述的，第一柔性电路640及第二柔性电路650可被复制到所述触摸设备壳体605的几个位置上。

力感测结构600通常可操作地与被配置为检测和测量电容改变的力感测电路连接。通过测量电容的改变，所述力感测电路可用于估计一个或多个力感测结构的相对位移，所述力感测结构接着可用于确定盖玻璃元件610的轴和倾斜位置。进一步的，电容的改变可用于估计施加到盖玻璃元件610上的力。在某些实施例中，力感测电路包括处理器或与处理器耦合。

在一个实施例中，第一柔性电路640与第二柔性电路650之间的区域可限定基本上是空的空间(也即，充满空气的)。在替代实施例中，第一柔性电路640与第二柔性电路650之间的区域可包括可压缩层655。对于第一例子，第一和第二柔性电路640，650之间的空间可包括一组散布于所述空间内的弹性元件。在此情况下，第一柔性电路640和第二柔性电路650被弹力分开且一般不接触。对于第二例子，可压缩层655可包括至少部分由硅胶构成的微结构，例如一组硅胶棱锥或一组硅胶弹簧，同样具有第一柔性电路640和第二柔性电路650被弹力分开且一般不接触的效果。

如上一般性描述的，盖玻璃元件610可包括被配置为检测一个或多个触摸的位置的透明触摸传感器。如上所述，透明触摸传感器可由耦合到触摸传感器电路的一个或多个透明导线阵列形成。可集成于盖玻璃元件610的透明触摸传感器的类型包括但不限于，互电容式传感器、自电容式触摸传感器、以及电阻式触摸传感器。

在一个实施例中，盖玻璃元件610在第一柔性电路640和第二柔性电路650上方的区域可被油墨掩膜660覆盖。在一个实施例中，油墨掩膜660置于盖玻璃元件610下方和第一柔性电路640上方。这能达到使触摸设备的用户一般看不到第一柔性电路640或第二柔性电路650或将它们与触摸设备壳体605、盖玻璃元件610或触摸设备的任何电路(未示出)耦合的任何元件的效果。例如，触摸设备可包括表面665，表面665可包括没有油墨掩膜660的盖玻璃元件610的表面，且可包括具有油墨掩膜660的油墨掩膜表面。如上所述，Z方向670可指示基本与触摸设备的表面665垂直的方向。

在一个实施例中，盖玻璃元件610和外边缘615之间的相互作用能够在盖玻璃元件610的外边缘处产生一组力。在某些实施例中，力感测结构600(或替代的应变计)位于盖玻璃元件610的两个或更多个边缘。所述两个或更多个力感测结构中的每个可被可操作地与触摸设备中的力感测电路耦合且能用来检测和测量这些力。另外，通过估计两个或更多个力感测结构中的每个的相对位移，所述电路可用来确定盖玻璃元件610的法向量，所述法向量代表所施加的力的位置(即，法向量的位置)以及施加的力的量值(即，法向量的大小)。

在一个实施例中，法向量可响应于盖玻璃元件的倾斜量或X和Y位置的压力量而确定。例如，使用位于盖玻璃元件周围一个或多个边缘处的两个或更多个力感测结构可测量一组位移。在一个实施例中，位移是与施加的力成比例的或可与一个或多个施加的力相关联。合力Fz可响应于盖玻璃元件边缘处的单独的力而确定，且质心位置(x0，y0)可基于单独的力之间的关联而确定。这样，使用两个或更多个力感测结构，可计算与施加到盖玻璃元件上的实际的力相关的合力Fz及质心位置(x0，y0)。另外，由多个力感测结构产生的信号可与触摸传感器(可能集成于盖玻璃元件中)的输出耦合以为盖玻璃元件上的多指触摸解出(施加的力的)位置和幅度这两者。

图7描绘了具有电容式力传感器的另一示例性实施例。所述设备可包括可能(或可能不)重合于诸如LED、LCD或OLED显示器的显示区域的触摸敏感区域710。本例中，触摸敏感区域710由集成在盖玻璃元件610的透明触摸传感器形成。

图7描绘了从上方看到的触摸设备，且所述触摸设备包括触摸设备壳体605、盖玻璃元件610、以及外边缘615。所述触摸设备还包括主页键705(home button)，以及触摸敏感区域710(在所述触摸敏感区域中，所述触摸设备可使用例如电容式触摸传感器确定一个或多个触摸的位置)。主页键705可部分或全部置于触摸敏感区域710内，或者可位于触摸敏感区域710外。

在一个实施例中，触摸设备的形状可由一对中心线715来指示，例如X方向的中心线715x和Y方向的中心线715y。所述触摸设备可包括沿一个或多个边缘(例如与所述触摸敏感区域710交界)的一组力传感器700。力传感器700可由与参照图3-6所描绘的那些相似的一个或多个电容式力传感器形成。替代的，力传感器700可包括其他能够感测施加的力的装置，例如应变计。

如图7中所示，设备可包括沿触摸敏感区域710的周边的一个或多个边缘定位的多个力传感器700。每个力传感器700包括通过可压缩中间层分隔的至少两个电容板。在一个实施例中，一组力传感器700可大致置于触摸敏感区域710的透明部分以外。例如，力传感器700可位于油墨掩膜660下面(例如与参照图6描述的相似或相同)。这种情况下，力传感器700可如此定位，即力传感器700对之间具有标准间距725，以及力传感器700中的单独一个与触摸设备的边缘之间具有边缘间距730。在替代实施例中，力传感器700可位于显示器堆叠下面或位于与触摸敏感区域710有关的另一位置。力传感器700可彼此以均匀间隔、不均匀间隔、重复间隔、或根据需要来放置。同样，力传感器700可沿触摸敏感区域710的所有侧、在设备的拐角、沿少于触摸敏感区域710的所有侧、或沿触摸敏感区域710的单个边缘定位。因此，图7中所示的传感器分布是指示例的局部分布并且不是限制。

在一个实施例中，每个力传感器700耦合到被配置为测量第一柔性电路与第二柔性电路之间的电容值的力感测电路，这可与估计第一柔性电路和第二柔性电路之间的距离相关。第一和第二柔性电路的相对位置可与如上所讨论的图6描述的配置相似。与上述实施例描述相似的，第一柔性电路中限定的第一感测元件与第二柔性电路中限定的第二感测元件之间的电容值可使用可包括处理器的力检测电路来检测和测量。在这种情况下，施加的力的量值可与第一柔性电路与第二柔性电路之间的距离的相对改变相关联，所述改变是相对于当没有力施加到盖玻璃元件610上时的静止位置。应理解的是，每个力传感器700可由第一和第二柔性电路形成、或可以是单独的元件。

在替代实施例中，每个力传感器700耦合到被配置为测量第一柔性电路与第二柔性电路之间的电阻值的力感测电路。例如，第一和第二柔性电路可通过电阻层耦合。通过测量电阻值或电阻的改变，力感测电路可用来确定第一柔性电路与第二柔性电路之间的电阻。例如，第一柔性电路与第二柔性电路之间的电阻值可与第一柔性电路与第二柔性电路之间的距离相关。例如，当可压缩电阻层由具有取决于厚度或压缩值的可变电阻的材料形成时，这可以发生。在一个这样的情况下，可压缩电阻层包括阻值像弹簧力一样增加的微结构，与应变计类似。力感测电路可通过测量可压缩电阻层的电阻或电阻改变来估计柔性电路之间的距离。

参照图7，力传感器700可被可操作地耦合到被配置为确定对应于该组力传感器700的一组距离(在沿盖玻璃元件110的边缘的不同位置)的力感测电路(包括处理器)。也就是说，力感测电路可基于每个力传感器测得的电容来估计第一柔性电路与第二柔性电路之间的距离。在一个实施例中，每个传感器700的位移与施加到那些力传感器700的位置的力相关。与参照图6所示描述的上述技术相似，合力Fz可基于估计各单独的力来确定，且质心位置(x0，y0)可基于估计各单独的力的权重来确定。在一个实施例中，合力Fz及质心位置(x0，y0)被校准，从而响应于合力Fz和质心位置(x0，y0)的值的一组计算的力和力矩与该组力传感器700中的每个的位移和力的观测值最佳匹配。这样，使用多个力传感器，可计算与施加到设备上的实际力相关的合力Fz和质心位置(x0，y0)。另外，由多个力传感器产生的信号可与触摸传感器(可能集成于盖玻璃元件中)的输出耦合以解出所述设备上的多指触摸的位置和幅度(由于施加的力所产生的)这两者。

图8描绘了具有电容式力传感器的设备的另一示例性实施例。特别地，图8中描绘的设备包括可形变的盖玻璃元件。

如图8中所示，盖玻璃元件805可耦合到框架元件810，所述框架元件可耦合到触摸设备框架815。在一个实施例中，盖玻璃元件805与框架元件810之间具有空间间隔。对于第一示例，盖玻璃元件805可具有约0.90mm的厚度，而该特定的厚度仅为示例性的且不是必须的。对于第二示例，框架元件810可包括弹性体、塑料或包括其他物质的构造。盖玻璃元件805还可位于显示器堆叠820上方，例如来自触摸设备并且适于提供图像或文本显示的显示器堆叠。

在一个实施例中，显示器堆叠820可位于包括电极图案的反射片825上方，例如可用于直线电容阵列或阵列中的单独的传感器结构的驱动线和感测线。反射片825可位于气隙830上方，如可用于反射片825与另一元件之间的电容。例如，气隙830可具有约0.10mm的厚度，尽管该特定的厚度仅为示例性的且不是必须的。

在一个实施例中，气隙830可位于具有电容迹线或元件的电路835上方，所述电容迹线或元件可包括一组驱动和感测迹线/元件或由单独的感测迹线/元件阵列所形成。例如，电路835可具有大约0.10mm的厚度，尽管该特定的厚度仅是示例性的且不是必须的。

在一个实施例中，电路835可位于压力敏感粘合剂(PSA)元件840上方。例如，PSA元件840可具有大约0.03mm的厚度，尽管该特定的厚度仅是示例性的且不是必须的。进一步地，PSA与外壳之间可使用引物(primer)以将所述结构与外壳粘接。所述结构在结合之前可与外壳光学对齐。

在一个实施例中，PSA元件840可位于中板元件845上方。对于第一示例，中板元件845可具有大约0.25mm的厚度，尽管该特定的厚度仅是示例性的且不是必须的。对于第二示例，中板元件845可被与之耦合的且置于气隙830下方的元件支撑。

在一个实施例中，盖玻璃元件805、显示器堆叠820、以及相关元件可相对地形变。这可具有施加到触摸设备表面的力能引起气隙830附近的元件之间距离的变化，以及由置于气隙830附近的电路测得的电容的变化的效果。例如，一组驱动和感测线、或独立感测元件的阵列，可位于反射片825或电路835中，能测量穿过气隙830的电容。

在这种情况下，穿过气隙830的电容会响应于盖玻璃元件805、显示器堆叠820及相关元件的形变而服从改变。这会具有位于气隙830附近的元件能够测量电容的变化的效果，以及能够确定响应于施加的力的量值或幅度的效果。

在某些实施例中，多个力传感器可在盖玻璃元件805的区域上方形成。在一个实施例中，该组力传感器可被放置为直线阵列，例如每个力传感器都置于盖玻璃元件805区域上方的[X，Y]位置的阵列。例如，每个力传感器可包括表现为驱动与传感元件之间的互电容、或表现为自电容的电容式力传感器。另一示例中，每个传感器可包括表现为响应于施加的力的电阻变化的电阻式应变计，例如以上参照图6描述的电阻式应变计。

在一个实施例中，施加的力能影响大致在所述施加的力附近的每个力传感器。取决于施加的力的量值以及施加的力的[X，Y]位置与受影响的力传感器的[X，Y]位置之间的距离，所述施加的力对每个这种力传感器的影响是不同的。这具有这样的效果，即触摸设备中的处理器或其他电路可确定所施加的力的映射，并且响应于此，确定盖玻璃元件805的一组[X，Y]位置和Z位移。例如，点沿盖玻璃元件805(或触摸敏感区域内)的边缘的特定Z位移可用于确定施加的力的[X，Y]位置。在一个实施例中，盖玻璃元件805可为大约700微米厚，尽管在实施例之间所述厚度可以改变。

在一个实施例中，相同或相似的信息可用于确定多于一个这种施加的力的[X，Y]位置及Z位移。在这种施加了多个力的情况下，触摸设备中的处理器或其他电路可确定施加的力的质心，据此所述触摸设备可确定一个或多个单独的力。例如，从所述信息中，处理器或其他电路可确定施加了力的一个或多个[X，Y]位置，以及在每个这种位置处施加的力的量值或幅度。

在一个实施例中，盖玻璃元件805与气隙830之间的相互作用在施加的力的每个位置限定了一组力。触摸设备中的处理器或其他电路可测量这些力，例如使用分布在盖玻璃元件805的各处位置的一个或多个电容式感测元件(如本文所述的)或者使用一个或多个应变计。响应于那些力，所述电路可确定代表施加的力的一个或多个位置以及施加的力的一个或多个量值或幅度的所述盖玻璃元件805的一组法向量。

在一个实施例中，施加的力的位置可响应于盖玻璃元件805上每个位置感应到的施加的力的分布而确定，如上所述的在每个X和Y位置处，从而对每个此位置分配施加的力的Z分量。对第一示例，施加的力的总的质心可响应于感测到的施加的力的分布而确定。然后处理器或其他电路可定位每个独立的相似的施加的力，识别力的量值，并从每个位置上感测到的施加的力中减去识别的力。这能具有这样的效果，即向处理器或其他电路提供了一种单独识别每个施加的力直到发现所有此类单独的施加的力为止的方式。

在一个实施例中，可在每组不同的位置确定力的量值和幅度，在所述位置处不同的力传感器被置于盖玻璃元件805下方。例如，在一个实施例中，力传感器可置于盖玻璃元件805下方的网格中。得到在每个这种位置处的力的量值后，可使用在其处测量每个施加的力的位置的加权和计算该组力的量值的加权质心。在确定质心后，所述处理器或者响应于最近的最大力传感器、或者响应于触摸位置传感器、或者响应于二者，可确定最近的局部最大的力。在确定最近的局部最大的力后，所述处理器可减去所述力及其在每个力传感器上的预期效果，并重复所述过程直至确定每个独立的施加的力。在替代实施例中，可兼用或替代使用其他或者更多的技术。

4.力敏感设备系统

图9描绘了触摸I/O设备与计算系统之间的示例性通信。本例中，触摸I/O设备901包括用于检测操作者或用户的触摸的一个或多个传感器。触摸设备901通过通信信道902从所述一个或多个传感器传送电信号给计算系统903。以下参照图10描述一个示例计算系统903，所述计算系统903包括一个或多个计算机处理器以及用来存储计算机可执行指令的计算机可读存储器。触摸I/O设备、通信信道902和计算系统903可全部集成在一起作为同一个触摸设备的一部分。

如图9中所示，实施例可包括能接收触摸输入和力输入(例如可能包括触摸位置及在那些位置所施加的力)以通过有线或无线通信信道902与计算系统903交互的触摸I/O设备901。触摸I/O设备901可用于提供用户输入给计算系统903以代替诸如键盘、鼠标或可能的其他设备之类的其他输入设备或与之组合。在替代实施例中，触摸I/O设备901可用于与其他输入设备结合，诸如除鼠标、触控板或者可能的另一定点设备之外或是它们的替代品。一个或多个触摸I/O设备901可用于提供用户输入给计算系统903。触摸I/O设备901可为计算系统903(例如，笔记本电脑上的触摸屏)的集成部分或者可以与计算系统903分开。

触摸I/O设备901可包括全部或部分透明、半透明、非透明、不透明或上述各项的任意组合的触摸敏感和/或力敏感板。触摸I/O设备901可具体化为触摸屏、触摸板、作为触摸板的触摸屏(例如，代替笔记本电脑的触摸板的触摸屏)、与任何其他输入设备合并或组合的触摸屏或触摸板(例如，置于键盘上的触摸屏或触摸板、置于触控板上或其他定点设备上)、任何具有用于接收触摸输入的触摸敏感表面的多维对象、或者另一类型的输入设备或输入/输出设备。

在一个实施例中，触摸I/O设备901为触摸屏，所述触摸屏可包括至少部分或全部置于显示器的至少一部分之上的透明和/或半透明触摸敏感和力敏感板。(尽管所述触摸敏感和力敏感板被描述为至少部分或全部置于显示器的至少一部分之上，但是在替代实施例中，用于触摸敏感和力敏感板的实施例中的至少一部分电路或其他元件可部分或全部位于显示器的至少一部分以下，与显示器的至少一部分使用的电路交错，或其他方式)。根据本实施例，触摸I/O设备901用作显示从计算系统903(和/或其他来源)传送的图像数据并且也用作接收用户输入。在其他实施例中，触摸I/O设备901可具体化为集成的触摸屏，其中触摸敏感和力敏感组件/设备与显示器组件/设备集成。其他另外的实施例中，触摸屏可用做补充的或附加的显示屏，用于显示补充的或与主显示器相同的图像数据并接收可能包括触摸位置及在那些位置施加的力的触摸输入。

触摸I/O设备901可被配置为检测设备901上的一个或多个触摸或接近触摸的位置，且在适用的情况下，基于电容、电阻、光学、声音、电感、机械、化学或电磁测量结果，替代或组合或结合针对所述一个或多个触摸或接近触摸可被测量的任意现象，检测这些触摸的力，且在适用的情况下，检测接近所述触摸I/O设备901的这些触摸的力。软件、硬件、固件或任何他们的组合可用来处理检测到的触摸的测量结果，且在适用的情况下，处理这些触摸力以识别并追踪一个或多个手势。手势可对应于触摸I/O设备901上的静止的或非静止的、单个的或多个的触摸或接近触摸，且在适用的情况下，对应于这些触摸的力。手势可通过以特定的方式在触摸I/O设备901上移动一个或多个手指或其他对象来执行，例如在基本相同的时间、持续地、连续地、或其他形式敲击、按压、晃动、摩擦、扭、变换方向，以不同压力按压等。手势的特征可在于，但不限于，在手指间或使用任何其他手指或身体的任何其他部分或其他对象的捏、滑动、挥动、转动、弯曲、拖动、敲击、推和/或松开、或其他动作。单个手势可由一个或多个用户的一只或更多手、或身体的任何其他部分或其他对象或上述任何组合来执行。

计算系统903通过图形数据驱动显示器以显示图形用户界面(GUI)。所述GUI可被配置为经由触摸I/O设备901接收触摸输入，且在适用的情况下，接收所述触摸输入的力。具体化为触摸屏，触摸I/O设备可显示所述GUI。替代地，所述GUI可在与触摸I/O设备901分离的显示器上显示。所述GUI可包括在界面内特定位置处显示的图形元素。图形元素可包括但不限于各种显示的虚拟输入设备，包括虚拟滚轮、虚拟键盘、虚拟旋钮或拨号键盘、虚拟按键、虚拟控制杆、任何虚拟UI等等。用户可在触摸I/O设备901上的可与GUI的图形元素相关联的一个或多个特定位置处执行手势。在其他实施例中，用户可在独立于GUI的图形元素的位置的一个或多个位置处执行手势。触摸I/O设备901上执行的手势可直接或间接操纵、控制、修改、移动、致动、初始化、或一般化地影响图形元素，诸GUI内的光标、图标、媒体文件、目录、文本、全部或部分图片等等。比如，在触摸屏的情况下，用户可直接通过在触摸屏上的图形元素上执行手势来与图形元素交互。替代地，触摸板通常提供间接交互。手势也可影响未显示的GUI元素(例如，导致用户界面出现)或可以影响计算系统903内的其他动作(例如，影响GUI、应用、或操作系统的状态或模式)。手势可以或可以不与显示的光标结合以在触摸I/O设备901上执行。比如，在手势在触摸板上执行的情况下，光标(或指针)可以显示在显示屏或触摸屏上，且所述光标可通过触摸输入受到控制，且在适用的情况下，所述触摸板上的触摸输入的力受到控制，以与显示屏上的图形对象进行交互。在手势直接在触摸屏上执行的其他实施例中，用户可通过或不通过在触摸屏上显示的光标或指针直接与触摸屏上的对象交互。

可通过通信信道902响应于或基于触摸I/O设备901上的触摸或接近触摸，且在适用的情况下，响应于这些触摸的力，反馈可以提供给用户。反馈可光学地、机械地、电气地、嗅觉地、声学地、触觉地等等或其任意组合进行传送，且以可变或不变的方式传送。

如上所述，触摸I/O设备、通信信道902、以及计算系统903可全部集成于触摸设备或其他系统。触摸设备或系统可为便携式或非便携式设备，包括但不限于，通信设备(例如，移动电话、智能手机)、多媒体设备(例如MP3播放器、电视、收音机)、便携或手提计算机(例如平板计算机、上网本、笔记本计算机)、桌面计算机、一体式台式机、外围设备、或任何其他(便携或非便携的)适于包含在图10描述的系统架构中的系统或设备，包括两个或更多个这些类型的设备的组合。

图10描绘了系统1000的一个实施例的框图，系统1000一般包括一个或多个计算机可读介质1001、处理系统1004、输入/输出(I/O)子系统1006、电磁频率电路(例如可能是射频(RF)或其他频率电路1008及音频电路1010)。这些组件可通过一个或多个通信总线或信号线1003耦合。每个这样的总线或信号线可以用1003-X的形式表示，其中X可为唯一数字。总线或信号线可携带组件之间的合适类型的数据；每个总线或信号线可与其他总线/信号线不同，但可执行大体相似的操作。

应该清楚的是，如图10中所示的架构只是系统1000的一个示例性架构，并且系统1000可具有比示出的更多或更少的组件、或具有不同的组件配置。图10中所示的各种组件可以以硬件、软件、固件或它们的任何组合来实施，包括一个或多个信号处理和/或专用集成电路。

如图10中所示，RF电路1008用于通过无线链路或网络向一个或多个其他设备发送和接收信息，且包括用于执行所述功能的公知电路。RF电路1008及音频电路1010通过外围接口1016耦合到处理系统1004。接口1016包括用于建立和维持外围设备与处理系统1004之间的通信的各种已知的组件。音频电路1010与音频扬声器1050和麦克风1052耦合，且包括用于处理从接口1016接收到的声音信号的已知的电路，以使用户能够与其他用户实时通信。在某些实施例中，音频电路1010包括耳机插孔(未示出)。

外围设备接口1016将系统的输入及输出外围设备耦合到处理器1018以及计算机可读介质1001。一个或多个处理器1018通过控制器1020与一个或多个计算机可读介质1001通信。计算机可读介质1001可以是能够存储由一个或多个处理器1018使用的代码和/或数据的任何设备或介质。介质1001可包括存储器层次结构，包括但不限于高速缓存、主存储器及辅助存储器。存储器层次结构可使用RAM(例如SRAM、DRAM、DDRAM)、ROM、FLASH、磁和/或光存储设备、例如磁盘驱动、磁带、CD(压缩磁盘)及DVD(数字化视频光盘)的任意组合来实施。介质1001还可包括传输介质，用于携带指示计算机指令或数据的信息承载信号(使用或不使用其上信号被调制的载波)。例如，传输介质可包括通信网络，包括但不限于因特网(也被称为万维网)、内联网、局域网(LAN)、广域网(WLAN)、存储区域网(SAN)、城域网(MAN)等。

一个或多个处理器1018运行存储在介质1001中的各种软件组件以执行系统1000的各种功能。在某些实施例中，软件组件包括操作系统1022、通信模块(或指令集)1024、触摸及施加的力处理模块(或指令集)1026、图形模块(或指令集)1028、以及一个或多个应用(或指令集)1030。这些模块中的每一个以及上述应用对应于用于执行一个或多个上述功能及本申请描述的方法(例如，本文描述的计算机实施方法及其他信息处理方法)的指令集。这些模块(即，指令集)不必以单独的软件程序、过程或模块来实现，因此在各实施例中这些模块的各个子集可组合或以其他方式重排。在某些实施例中，介质1001可存储上述的模块和数据结构的子集。进一步的，介质1001可存储以上未描述的附加模块和数据结构。

操作系统1022包括用于控制和管理一般系统任务(例如，存储管理、存储设备控制、电源管理等)的各种过程、指令集、软件组件和/或驱动并且有助于各种硬件与软件组件之间的通信。

通信模块1024有助于通过一个或多个外部端口1036或通过RF电路1008与其他设备通信，并且包括用于处理从RF电路1008和/或外部端口1036接收到的数据的各种软件组件。

图形模块1028包括用于在显示器表面上渲染、动画演示及显示图形对象的各种公知的软件组件。在触摸I/O设备1012是触摸敏感和力敏感传感器(例如触摸屏)的实施例中，图形模块1028包括用于在触摸敏感和力敏感显示器上渲染、显示和动画演示对象的组件。

一个或多个应用1030可包括安装在系统1000上的任何应用，包括但不限于，浏览器、地址簿、联系人列表、电子邮件、即时通讯、文字处理、键盘仿真、小工具、启用JAVA的应用、加密、数字权利管理、语音识别、语音复制、位置确定能力(例如由全球定位系统提供的，这里有时也称作“GPS”)、音乐播放器、及其他应用。

触摸处理模块1026包括用于执行与触摸I/O设备1012相关联的各种任务的各种软件组件，包括但不限于通过触摸I/O设备控制器1032接收和处理从触摸I/O设备1012接收到的触摸输入和施加的力输入。在某些情况下，触摸处理模块1026包括用于操作力传感器1060的计算机指令。例如，触摸处理模块1026可包括用于执行以下关于图11A-B的过程1100和1150描述的一个或多个操作的指令。在某些情况下，触摸处理模块1026包括可以在力传感器1060的运行中实施的参数或设置。

I/O子系统1006耦合到触摸I/O设备1012以及用于控制或执行各种功能的一个或多个其他I/O设备1014。触摸I/O设备1012通过触摸I/O设备控制器1032与处理系统1004通信，触摸I/O设备控制器包括用于处理用户触摸输入和施加的力输入的各种组件(例如，扫描硬件)。一个或多个其他输入控制器1034从其他I/O设备1014接收电信号或向其发送电信号。其他I/O设备1014可包括物理按键、拨号盘、滑动开关、控制杆、键盘、触摸板、附加显示屏、或它们的任何组合。

如果具体化为触摸屏，则触摸I/O设备1012在GUI中向用户显示可视化输出。所述可视化输出可包括文本、图形、视频以及它们的任何组合。部分或全部所述可视化输出可对应于用户界面对象。触摸I/O设备1012形成接受用户的触摸输入和施加的力输入的触摸敏感和力敏感表面。触摸I/O设备1012和触摸屏控制器1032(与介质1001中的任何相关联的模块和/或指令集一起)检测和跟踪触摸I/O设备1012上的触摸或接近触摸，以及在适用的情况下，检测和跟踪这些触摸的力(以及触摸的任何移动或释放，及触摸力的任何改变)并将检测到的触摸输入和施加的力输入转换成与图形对象(例如一个或多个用户界面对象)的相互作用。在设备1012具体化为触摸屏的情况下，用户可直接与显示于触摸屏上的图形对象交互。替代地，在设备1012具体化为触摸设备而非触摸屏(例如触摸板或触控板)的情况下，用户可与显示在单独的显示屏上的图形对象间接地进行交互，所述单独的显示屏具体化为另一I/O设备1014。

在触摸I/O设备1012是触摸屏的实施例中，所述触摸屏可使用LCD(液晶显示器)技术、LPD(发光聚合物显示器)技术、OLED(有机LED)或OEL(有机电致发光)，尽管在其他实施例中也可使用其他显示技术。

触摸I/O设备2012可基于用户触摸以及施加的力、输入以及显示内容和/或计算系统的一个或多个状态来提供反馈。可通过光学地(例如光信号或显示的图像)、机械地(例如触觉反馈、触摸反馈、力反馈等)、电气地(例如电气仿真)、嗅觉地、声学地(例如嘟嘟声等)等或上述任何组合并且以可变或非可变方式传输反馈。

系统1000还包括用于向各种硬件组件供电的电源系统1044，且可包括电源管理系统、一个或多个电源、充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或逆变器、电源状态指示器以及通常与便携设备中电源的产生、管理及分配相关联的任何其他组件。

在某些实施例中，外围设备接口1016、一个或多个处理器1018、以及存储器控制器1020可在单个的芯片上实现，例如处理系统1004。在某些其他的实施例中，它们可在单个芯片上实现。

在一个实施例中，一个示例系统包括与触摸I/O设备2012集成的力传感器1060。力传感器1060可包括以上关于任一示例性实施例所描述的一个或多个力敏感结构。一般地，力传感器1060被配置为产生可被解释或处理作为触摸I/O设备1012上的触摸力的幅度的电信号或响应。在某些情况下，力传感器1060通过信号线1003-10直接向触摸I/O设备传送电信号。所述信号可转送至I/O子系统1006中的力传感器控制器1061。在某些情况下，力传感器1060通过信号线1003-11直接向力传感器控制器1061传送信号而不通过所述触摸I/O设备1012。

力传感器控制器1061或单独地或与一个或多个处理器(例如处理器1018或安全处理器1040)组合，可作为用于力传感器1060的力感测电路。特别地，力传感器控制器1061可耦接到处理器或其他计算设备，例如处理器1018或安全处理器1040。在一个例子中，力传感器控制器1061被配置为基于力传感器1060产生的电信号来计算和估计所述力。有关估计的力的数据可传送给处理器1018或安全处理器1040以与系统1000的其他方面一起使用，例如触摸处理模块1026。在一个示例中，力传感器控制器1061对力传感器1060产生的电信号执行信号处理，包括例如模拟到数字转换、滤波、以及采样操作。在某些情况下，系统1000中的其他处理器(例如处理器1018或安全处理器1040)基于处理过的信号计算估计的力。因此，系统1000能利用力传感器控制器1061产生的可被测量、计算、估算或以其他方式操纵的信号或数据。在一个实施例中，力传感器1060的输出由耦合到或可由力传感器控制器1061或触摸I/O设备访问的一个或多个处理器或其他计算设备(例如处理器1018、安全处理器1040等)使用。另外，力传感器1060的输出可由耦合到或可由力传感器控制器1061或触摸I/O设备1012访问的一个或多个模拟电路或其他专用电路使用。

在阅读了本申请之后，本领域技术人员会了解：用于获取关于触摸I/O设备上施加的力及接触的信息并且使用那些相关信息来确定触摸I/O设备上施加的力及接触的幅度和位置的技术，是对真实世界的数据的响应和转化，所述真实世界的数据诸如是从通过用户手指施加的力或接触接收到的衰减反射和电容式传感器数据，并且所述技术在检测和使用针对触摸I/O设备施加的力和接触的服务中提供有用的和有形的结果。而且，在阅读本申请之后，本领域技术人员会了解由计算设备处理施加的力及接触传感器信息包括大量的计算机控制和编程、涉及大量的施加的力及接触传感器信息的记录、并涉及与施加的力及接触传感器硬件以及可选的使用施加的力及接触传感器信息的用户界面的交互。

本公开内容中描述的实施例的某些方面可作为可包括例如计算机可读存储介质或其中存有指令的非暂时性机器可读介质的计算机程序产品、或软件来提供，所述指令可用于编程计算机系统(或其他电子设备)以执行根据本公开内容的处理。非暂时性机器可读介质包括用于以机器(例如计算机)可读的形式(例如软件，处理应用)存储信息的任何机构。所述非暂时性机器可读介质可以采用以下形式，但不限于磁存储介质(例如，软盘、录像带等)、光学存储介质(例如，CD-ROM)、磁光存储介质、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、可擦可编程存储器(例如，EPROM和EEPROM)、闪存等。

虽然本公开内容已参照各实施例进行了描述，但应理解这些实施例是说明性的且本公开内容的范围并不限于此。多种变种、修改、附加、及改进都是可能的。更普遍的，根据本公开内容的实施例以特定的实施例为背景进行了描述。在本公开内容或用不同术语描述的各实施例中的各不同的步骤中，功能可以是单独的或组合的。这些以及其他的变种、修改、附加、以及改进可落入如随后权利要求中限定的本公开内容的范围内。

5.操作方法

图11A描绘了用于操作具有力传感器的设备的示例性过程。可使用以上关于图2A、2B、3-8所描述的上述力传感器来应用所述过程。

图11A描绘了包括流程点和可操作步骤或功能的过程1100的示例性流程图。尽管这些流程点及操作以特定顺序示出，但在更普遍的技术的上下文中，并没有必须遵循所示的操作顺序的特定要求。例如，流程点和操作可以不同的顺序、同时、并行或其他方式来执行。类似的，虽然示出这些流程点和操作由设备中的通用处理器在更普遍的方案的上下文中执行，但是没有对任何这种限制的特定要求。例如，一个或多个这种操作可通过特定处理器、另一电路或分担给其他设备中的其他处理器或其他电路执行，例如使用无线技术将那些功能分担给附近设备或将那些功能分担给云计算功能。在某些情况下，在执行过程1100的操作之前，电子设备已被打开并且操作系统已被加载并运行。同时，相关硬件，包括例如触摸屏传感器、显示器设备、以及力传感器设备可已经被供电并初始化。

在操作1105中，力施加到设备的盖玻璃上的位置[X，Y]。所述力可通过或者手指或者其他定点设备(例如触控笔或笔)来施加。在某些情况下，设备的盖玻璃上可施加多个触摸。例如，多触摸手势或命令可以是盖玻璃上的输入，导致净的施加力。

在操作1110中，响应于所述施加的力检测及测量电信号。在一个例子中，设备中的力感测电路(可包括处理器)响应于所述施加的力从一个或多个力传感器中测量值。在一个实施例中，如以上关于图2A、2B及3-5所描述的，力感测电路检测一个或多个力感测结构处的电容改变。所述电容改变可关联或用于估计所述盖玻璃中由施加的力导致的形变。在另一实施例中，如关于图6所描述的，力感测电路基于从一个或多个力传感器接收的一个或多个信号来估计施加到盖玻璃的倾斜量。在又一个实施例中，如关于图7所描述的，力感测电路用于检测在盖玻璃下方的一组不同位置处的电容式传感器之间(或在自电容模式中关于单个传感器)的电容改变。所述电容改变可用于估计所述盖玻璃上由施加的力导致的位移。

在操作1115中，确定一个或多个触摸的位置。在一个例子中，力感测电路基于从一个或多个力传感器接收到的一个或多个信号来确定在所述盖玻璃元件上施加了力的一个或多个位置。可例如通过比较多个力传感器的输出以及使用所述输出来三角测量或估计所述施加的力的位置来确定所述位置。

在操作1120中，估计施加到每个位置上的力的量值或幅度。例如，力感测电路可用于确定施加到每个所测量的位置上的力的量值或幅度，例如使用关于图8描述的加权质心技术。在某些实施例中，方法1100的操作可重复多次。在某些实施例中，只要所述力敏感设备上电便重复方法1100的操作。

图11B描绘了用于操作具有力传感器的设备的另一过程。所述过程可通过上面讨论过的，如上参照图2A，2B，3-8所描述的力传感器来应用。

图11B描绘了包括流程点和可操作步骤或功能的过程1150的另一示例性流程图。尽管这些流程点及操作以特定顺序示出，但在更普遍的技术的上下文中，并没有必须遵循所示的操作顺序的特定要求。类似的，虽然示出这些流程点和操作由设备中的通用处理器在更普遍的方案的上下文中执行，但是没有对任何这种限制的特定要求。在某些情况下，在执行过程1150的操作之前，电子设备已被打开并且操作系统已被加载并运行。同时，相关硬件，包括例如触摸屏传感器、显示器设备、以及力传感器设备可已经被供电并初始化。

在操作1155中，电荷信号传送至力敏感结构。在一个典型的实施例中，包括一系列电荷脉冲的所述电荷信号传送至力敏感结构中的一个电容板。每个电荷脉冲包括施加到力敏感结构的电容板的瞬时电压改变，从而产生横跨电容板的感应电流。在某些示例中，电荷信号为横跨电容感测结构的电容板而施加的交流电(AC)。多数情况下，如果电荷信号为离散电荷脉冲，则所述电荷脉冲在设备的操作过程中以固定时间间隔传送。如果电荷信号为交流电，则所述电荷信号可在操作过程中持续传送。不管在哪种情况下，操作1155通常以如下描述的操作1160、1165和1170来同时执行。

在操作1160中，为力敏感结构测量第一电容。通常，在力敏感结构处于未压缩或未激活的状态下测量所述电容。例如，当设备静止时未被操作者触摸时可获取操作1160的测量结果。在某些情况下，在一段时间内获取多个测量结果并确定合成的或平均的电容值。

在操作1165中，力施加到所述设备。根据以上关于图2A、2B、3-8所描述的实施例，用户可触摸设备的盖玻璃以在盖玻璃上的一个位置施加力。用户可通过手指、触控笔、笔等来触摸所述设备。在某些情况下，多个触摸根据多触摸手势或用户输入同时施加到所述盖玻璃。根据以上关于图2A、2B、3-8描述的实施例，施加的力通常导致力敏感结构的压缩或形变，从而导致两个电容板的相对位置改变。

在操作1170中，为力敏感结构测量第二电容。通常，在力敏感结构由于上述操作1165中的施加的力而处于压缩或形变的状态下测量所述电容。在某些情况下，在一段时间内获取多个测量结果并确定合成的或代表性的电容值。

在操作1175中，使用第一和第二电容测量结果来估计力。根据以上关于图2A、2B、3-8所描述的实施例，施加的力导致两个电容板的位置改变，从而改变力敏感结构的电容。在操作1175中，所述电容改变关联于或用于计算估计的力。例如，如果力敏感结构中的可压缩元件表现为线性的力弹性，则所述电容改变(与电容板之间的位移改变成比例)将会与力改变成比例。由于可压缩元件材料的特性例如回弹率(spring rate)是已知的，因此所述力的量值可被估计成第一和第二电容测量结果的差值乘以常数。在某些实施例中，方法1150的操作可重复多次。在某些实施例中，只要所述力敏感设备上电便重复方法1150的操作。

6.与力传感器的电气连接及制造方法

根据上述某些实施例，电容式力传感器通常包括具有通过中间可压缩元件分隔的两个电容板的力敏感堆叠。在典型的实施例中，电荷信号施加到至少一个电容板并获取电容测量结果。为传送所述电荷信号(驱动信号)以及从电容板接收电容测量结果(感应信号)，所述力敏感结构通常通过电气连接与所述系统的其他元件连接。为有助于制造过程中的组装，所述电气连接是由柔性导管形成的可拆卸的电气连接可能是有利的。

图12描绘了具有位于显示器元件1202周边或其一部分周围的两个力感测结构1210，1220的示例触摸设备1200。所述两个力感测结构1210，1220与电连接器尾部1250电气连接。本例中，两个力感测结构(1210，1220)中的每一个由通过中间可压缩元件分隔的第一和第二电容板形成。一般来说，力感测结构1210和1220能用于确定所述设备的表面上的触摸的幅度。如以上关于图3-5解释的，施加到所述设备上的力压缩所述可压缩元件或使所述可压缩元件形变，由此改变第一与第二电容板之间的距离。可使用力感测电路根据两个电容板之间的电容改变来测量距离改变。因此，两个结构1210，1220协作以感测力；以此方式，它们可单独地或一起被称作“力感测结构”。

电连接器尾部1250能用于将两个力感测结构1210，1220与力感测电路电耦合，力感测电路可位于所述设备内的单独电路组件上。在某些情况下，电连接器尾部1250由柔性导管形成以有助于与力感测电路连接可能是有利的。例如，电连接器尾部1250可由已经印刷有或形成有导电迹线的层压的聚酰亚胺材料制成。在某些情况下，柔性导管被配置为容易弯曲的以有助于在所述设备外罩的有限空间内布线可能是更有利的。为改善电连接器尾部1250的柔性或弯曲半径，在电连接器尾部1250的至少一个端部消除或移除中间可压缩元件可能是有利的。移除中间可压缩元件也可有助于与电连接器尾部1250的一个或多个内部表面电连接。

图13描绘了电连接器尾部1250沿线3-3的截面图。如图13中所示，电连接器尾部1250由四个电路层1211、1212、1221、1222形成。本例中，每个电路层包括至少一个柔性电介质层以及至少一个柔性导电层。所述柔性电介质层可由聚酰亚胺片形成且所述导电层可由金属膜或金属化迹线材料形成。进一步地，本例中，每个电路层与力敏感结构1210、1220(图12中描述的)中的一个的电容板电连接。例如，电路层1211的导电层可与力敏感结构1210的第一(上)电容板电连接。类似的，电路层1212的导电层可与力敏感结构1210的第二(下)电容板电连接。类似的，电路层1221和1222分别与力敏感结构1220的第一(上)和第二(下)电容板电连接。本例中，电路层1211、1221、1222和1212中的每个与相应的端子1213、1223、1224及1214电连接。

替代地，电路层1211、1221、1222和1212中的一个或多个可作为力敏感结构1250的接地层。在一个实施例中，两个外部电路层1211或1212中的每个在传感器的操作过程中都保持在恒定电压以作为电磁屏蔽。在某些情况下，外部电路层1211或1212可在传感器操作过程中连接到接地以有助于电磁屏蔽。取决于干扰源的位置，一个或多个外部电路层可作为接地屏蔽。在某些情况下，一个或多个附加的接地屏蔽电路层被添加到力敏感结构中。这些附加的接地屏蔽层可附加至例如外部电路层1211和1212的外表面。在一个例子中，任何接地屏蔽层中的导电迹线可大体上延伸穿过电路层的整个表面以最大化由接地屏蔽层屏蔽的面积。

如图13中所示，两个电路层1211和1221与另两个电路层1212和1222通过中间可压缩层1230分隔。本例中，可压缩层1230用作力传感器1210，1220中的可压缩元件。同样如图13中所示，可压缩层1230未延伸到电连接器尾部1250的端部1255。如图13中所示，在电路层对之间形成空白区域1350。在某些实施例中，尾部可省略任何中间可压缩层。

如上所述，这样的配置从几个方面来说可能是有利的。首先，由于在上下电路层对之间没有材料连接，提高了电连接器尾部1250的可弯曲性，这可有助于形成较小的弯曲半径。另外，由于电路层对之间没有材料，附加的内部电气端子1223和1224可用于电气连接。这降低了当可能要求将内部电路层1221，1222的导电层与外部端子电连接时对电路通孔或附加的电气布线的需求。

尾部1250可从力感测结构1210，1220延伸并且弯曲一次或多次以连接到设备内的花线或其他电连接。例如一个非限定性的例子，尾部1250或者更合适地柔性电介质和柔性导电层可以蛇形方式弯曲来彼此互连。两个分离的结构可形成所述尾部；每个这样的结构可由一个柔性电介质和一个柔性导电层形成。一般来说，两个尾部结构可遵循不同的路径，只要一个从上部力感测结构1210延伸，以及一个下部力感测结构1220延伸。尽管如此，尾部1250的构成结构通常以不受到任何施加到盖玻璃、外壳或其他外部力敏感表面上的力的方式布线。这样，尾部1250可不存在使施加的力绕过力传感器的第二路径，这从而可增加力传感器的准确性。同样，电子设备的其他组件可如此构造以便它们不吸收或不转移对所述电子设备的力敏感表面施加的力。

虽然图12中描述的设备1200包括围绕显示元件1202周边放置的两个力感测结构，但替代实施例可只包括单个的力感测结构。在此情况下，所述电连接器尾部可只包括两个导电层(在两个电路层上)。在其他替代实施例中，设备可包括多于两个的力感测结构，并且电连接器尾部可具有多个导电层以有助于与每个力感测结构连接。

图14描绘了用于制造具有电连接器尾部的力传感器的示例过程1400。过程1400能用来制造具有根据图12和13的实施例的电连接器尾部1250的力传感器1210，1220。过程1400还可用于制造具有包括具有单个导电层对的配置的各种配置的力传感器。

在操作1405中，获得第一电路层。本例中，第一电路层包括至少一个第一柔性导电层及第一柔性电介质层。参照图13，第一电路层可包括两个电路层对1211，1221或1222，1212中的任一对。在某些情况下，第一电路层可通过在第一电介质层上形成第一导电层来获得。导电层可例如通过将金属箔结合到第一电介质层表面来形成。在某些情况下，导电层可通过将导电材料沉积到所述电介质层上的沉积或溅射工艺来形成。在一个例子中，导电层还形成用于力传感器的一个或多个电容板。在某些情况下，第一电路层作为片材或模切组件来预制及获得。

在操作1410中，获得第二电路层。本例中，第二电路层也包括至少一个第二柔性导电层及第二柔性电介质层。参照图13，第二电路层也可包括两个电路层对1211，1221或1222，1212中的任一对(同样通过中间可压缩层1230与第一电路层分隔)。如上所述，第一电路层可通过在第一电介质层的表面上层压金属箔或在其上沉积导电材料从而在第一电介质层上形成第一导电层来获得。第二电路层也可作为片材或模切组件来预制。

在操作1415中，形成层压结构。特别地，层压结构被形成以便可压缩层置于第一与第二电路层之间。参照图13，示例性的层压结构包括四个电路层1211，1221，1222，1212以及可压缩层1230。在许多情况下，其他层被形成作为层压结构的一部分。例如，附加电路层、粘接层、以及涂层可形成作为层压结构的一部分。特别地，粘接层通常被用于将中间可压缩层与所述层压结构的其他附近组件结合。没有必要将第一或第二电路层(在操作1405和1410中获得的)紧邻或直接结合到可压缩层。

操作1415可例如通过将压力敏感粘合剂(PSA)层置于所述层压结构的组件之间来执行。然后层压结构可受到按压操作以结合这些层。在某些情况下，加热或其他固化技术可用来将这些层结合到一起。在某些实施例中，可施加PSA层、结合所有层、然后将所述结构模切至其最终形式。

操作1415还可使用注入或插入模制工艺来执行。这种情况下，第一和第二电路层可与其他层或组件一起被层压或预成形。然后这些层可位于注入模具腔的相对的两半中，且通过向注入模具中注入熔融的或液体材料在多层之间形成所述中间可压缩层。在一个例子中，在第一与第二电路层之间放置间隔元件以相对于注入模具的相应的两半保持所述第一和第二电路层。所述间隔元件可以与可压缩层的最终尺寸的厚度基本相同。在一个例子中，间隔元件是可压缩的，且略大于将在第一与第二电路层之间注入成型的可压缩层的最终尺寸。在此情况下，间隔元件对第一和第二电路层施加力，第一和第二电路层被压靠在所述注入模具的相应腔壁上。通过对着腔壁按压电路层，注入成型材料更有可能填充电路层之间的区域而不是填充电路层与腔壁之间的区域。在一个示例中，使用多个间隔元件，每个间隔元件均由半圆环形成。间隔元件可置于模具的注入点附近，注入点通常在所述部件的中心附近。间隔元件接着可通过模切所述部件的中心部分而被移除，这也有助于建立显示器的可视区域。

作为操作1415的一部分，在层压结构的各层之间可形成一个或多个电气通孔。某些情况下，电气通孔形成为穿过可压缩层以连接置于可压缩层相对侧上的电路层。通孔可例如通过添加与不同电路层的导电层电连接的导电柱元件来形成。附加的或替代的，可在可压缩层内形成导电区域，并且所述导电区域进而回流或以其他方式电连接层压结构的导电层。

某些情况下，在操作1415中形成的层压结构被裁切以形成具有电连接器尾部的力传感器。例如，如果第一和第二电路层(在操作1405和1410中获得的)形成为固体材料片材，则所述层压结构可被模切以形成所需的力传感器的几何轮廓特征。特别地，层压结构中间的中心部分可被切除以有助于显示器元件的安装。这样，显示器元件将可通过在层压结构中间产生的孔可见。如上所述，如果层压结构包括用于注入成型工艺的间隔元件，则它们可通过这样的模切操作移除。可执行附加的模切工艺来形成力传感器的电连接器尾部部分。

例如，如果第一和第二电路层(在操作1405和1410中获得的)已经预裁切或已经形成所需的集合轮廓形状时，所述裁切工艺是可选的。在此情况下，操作1415还可包括索引操作以对齐层压结构中的各种层。

在操作1420中，可压缩层的一部分被从层压结构中移除。在本例中，可压缩层位于电连接器尾部的端部的部分被从层压结构中移除，从而在第一与第二电路元件之间留下空白区域。如以上关于图12和13所解释的，可压缩层的移除可提高层压结构的柔性或可弯曲性。这也为层压结构内的各电路层上的端子或电连接提供了通道。

移除可压缩层可通过使用一种或多种技术来实现。在第一示例中，可压缩层于电连接器尾部的端部附近被穿孔或预裁切。同样，在电连接器尾部的端部内，所述压力敏感粘合剂层或其他结合层可在层压结构的可压缩层与附近的层之间被省略。在此情况下，预裁切或穿孔以及不使用结合层允许可压缩层在电连接器尾部的端部中的部分被移除。

在第二示例中，层压结构的一个或多个层被从可压缩层中分离或剥离，从而暴露所述可压缩层。在此情况下，可执行二次裁切操作以移除可压缩层在电连接器尾部的端部中的部分。

在第三示例中，可压缩层可从电连接器尾部的端部裁切而不需要首先分离或剥离层压结构中的各层。例如，可压缩层在连接器尾部的端部内的部分可通过使刀或裁切工具在层压结构的各层之间经过来移除。

作为操作1420的替代，层压结构可被形成为使得电连接器尾部的端部不包括可压缩层。例如，如果层压结构使用注入或插入成型工艺形成，插入成型元件可位于电连接器尾部的端部，以免在所述区域形成可压缩层。在此情况下，层压结构形成为在第一和第二电路层中具有空白区域。

如上所述，过程1400还可用于制造具有各种配置的力传感器，所述配置包括具有单个导电层对的配置。例如，只有两个电路层(中间可压缩层的每一面上具有一个)的力传感器可使用过程1400形成。替代的，具有在中间可压缩层任一面上形成的多个电路层的力传感器也可使用过程1400形成。

过程1400的操作可作为一个示例提供。然而，力传感器也可通过省略一个或多个以上描述的操作来形成。例如，取决于层压结构如何形成，可以不必执行移除可压缩层的一部分的操作1420。

在某些实施例中，尾部可连接到花线、电路板或其他电触点。在某些实施例中，整个力感测结构可位于炉内以将尾部与电触点结合，例如通过表面贴装技术(SMT)工艺。在某些实施例中，SMT工艺可加热尾部(或其一部分)和/或电触点至200度或更高。然而该高温可对力感测结构的硅胶材料产生有害影响。因此，力传感构可位于耐热外套、袋或其他容器中并将尾部从其向外暴露。这样，当加热炉以进行SMT工艺时，尾部可被加热至合适的温度，同时力感测结构的硅胶材料和其它层可维持在不产生损坏的温度。进一步的，应理解的是力感测结构在炉内加热前可不必单一化或裁切成它的最终形式。

图15A描绘了力感测电子设备的另一实施例1500。与本文所述其他实施例类似，实施例1500可包括具有位于显示器堆叠1515之上的盖1505的电子设备，所述电子设备可被配置为检测盖1505表面上的触摸力。盖1505可由各种材料形成，例如包括玻璃、聚碳酸酯或其他塑料、蓝宝石等。显示器堆叠1515可包括液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)、或其他电子显示器组件。

在某些实施例中，盖1505可相对于外壳1510移动。当力通过例如用户的触摸而施加到盖1505上时，盖1505可向下行进。应理解的是，整个的盖1505可以这样的方式行进，而不是只有局部偏移而盖1505的边缘基本不动。盖1505是否局部偏移可以取决于盖1505的相对刚度以及位于盖1505下方的组件/元件。

在某些实施例中，盖1505的向下行进同样使显示器堆叠1515下移，其从而可能碰到和/或挤压位于显示器堆叠1515之下的薄片传感器1520。薄片传感器1520可包括电容板型力传感器、应变计传感器、或其他力敏感传感器，且总体上可称为力感测结构、传感器、或薄片传感器。一般来说，薄片传感器1520可延伸到显示器堆叠1515的相当大一部分之上。某些情况下，薄片传感器1520由置于薄片传感器1520各处区域的力感测元件阵列或系列形成。

如图15A中所示，薄片传感器1520可基本邻接显示器堆叠1515。在某些实施例中，薄片传感器1520通过某些实施例中的气隙和/或其他组件或层分隔。在某些实施例中，薄片传感器1520可直接附接于显示器堆叠1515的元件。

薄片传感器1520可由位于传感器1520下方与面向显示器堆叠1515的一侧相对的板1525来支撑。在某些实施例中，板1525可为刚性的或基本刚性的，而在其他实施例中，板1525可为柔性的。虽然不是必须的，但通常薄片传感器1520附接于板1525。在某些实施例中，板1525可相对于设备的外壳1510固定。在某些实施例中，板1525可以是向电子设备1500的外壳1510提供结构性支撑和/或刚度的中板，而在其他实施例中，板1525可主要或只用来支撑薄片传感器1520。在又一实施例中，其他电子组件(未示出)可与薄片传感器1520共享板1525。

随着盖1505和显示器堆叠1515下移，薄片传感器1520可被压缩。该压缩可被薄片传感器1520感测并产生相应输出。例如，薄片传感器1502可具有第一和第二电容板或阵列1530，1535(如本文所使用的，术语“板”也意在涵盖阵列)，所述板或阵列限定薄片传感器的上表面和下表面，或者以其他方式位于传感器的上下区域中。第一和第二电容板1530，1535可通过例如硅胶或柔性胶或聚合物的可压缩内层1540彼此分隔。

在某些实施例中，第一和第二电容板1530，1535可操作地耦合到感测电路，所述感测电路被配置为基于第一和第二电容板1530，1535之间的电容改变来估计盖上的触摸力。在某些实施例中，感测电路被配置为产生用于检测和测量第一和第二电容板1530，1535之间的电容改变的驱动信号或电流。随着第一电容板1530向第二电容板1535移动，距离的减小可对应于两板间的电容改变，所述改变可与施加到盖1505上的力相关。

应理解的是，薄片传感器1520可作为自电容或互电容式传感器操作来以上述方式测量力。因此，在互电容配置中，第一和第二电容板中的一个可以是驱动板而另一个可以是感测板。在自电容配置中，第一和第二板中的一个可以是接地或屏蔽层而另一个是感测板。进一步的，薄片传感器1520的一个或两个板可形成为像素图案(可能作为薄片传感器1520本身)以局部记录力的施加并提供施加力的局部区域。

在柔性或可卷曲的板1525支撑薄片传感器1520的实施例中，只要薄片传感器1520的各层压缩，即使板1525本身弯曲，电容的改变也能被测量。类似的，在薄片传感器1520和显示器堆叠1515之间具有气隙的实施例中，只有显示器堆叠移动足够远以压缩或碰到薄片传感器时，才可以感测到触摸力。

应理解的是，薄片传感器1520，如图15A中所示，只要位于显示器堆叠1515下方就不必是透明的。进一步的，这样的配置不仅适于具有LED或LCD显示屏的显示器堆叠使用，也适于并入OLED显示层的显示器堆叠使用。

图15B描绘了图15A所示实施例的替代实施例1500B。在实施例1500B中，泡沫1545或其他柔性材料或柔性层可置于显示器堆叠1515与薄片传感器1520之间。泡沫1545通常使显示器堆叠1515和/或盖1505变硬，从而避免整个堆叠/玻璃下移。相反的，当力施加到盖1505上时，泡沫1545可局部形变且因此将形变和/或力集聚在局部区域，这可进而增强实施例1500B的力感测能力。应理解的是，任何合适的材料可置于显示器堆叠1515与薄片传感器1520之间；泡沫只是一种示例性的材料。

在某些实施例中，柔性环保垫片1550或密封件可位于盖1505与外壳1510之间。柔性垫片可防止污物、灰尘等进入电子设备1500B的内部，但仍能允许盖1505和显示器堆叠1515的向下行进。在替代实施例中，垫片1550可为相对刚性的且可与泡沫1545协作(或者在没有泡沫1545的情况下操作)以约束盖1505在一个或多个边缘的向下移动，带来的净结果是盖可局部偏移而不是整体行进。在所述实施例中力仍然可通过薄片传感器1520的局部挤压而被感测。

在某些实施例中，被垫片1550占据的一部分或全部区域可涂覆疏油材料。疏油材料可作为屏障对抗或抵制油、灰尘、污垢和其他类似材料进入外壳1510和/或影响力感测结构1520。以此方式，涂层可用于随时间维持力感测结构的操作。也可使用除疏油涂层以外的涂层；在不同的实施例中可以使用其他防尘和/或防油和/或防污涂层。

图15C描绘了力敏感电子设备1500的又一个实施例。该实施例除了薄片传感器1520C的结构外基本上类似于图15B。这里，薄片传感器1520C可以从一个或多个应变计被图案化而不是采用电容式传感器形式。单独的应变计可以以阵列、网格或其他图案布置以形成薄片传感器1520C。应变计可由因为薄片传感器1520C的偏移而改变电气特性或产生电气响应的材料形成。应变计可例如由电阻性材料、压电电阻性材料、压电性材料等形成。应变计还可形成为应变计元件阵列，每个元件包括可被配置为检测局部应变或偏移的一系列迹线或样式。

随着力施加到盖1505上，力转移穿过显示器堆叠1515，穿过泡沫1545(或其他柔性层)，且到达薄片传感器1520C的应变计。应变计可承受由于施加的力导致的应变的增加；该应变的增加可与如本文其他处一般描述的确定施加的力的幅度相关。在某些实施例中，薄片传感器1520C可操作地耦合到感测电路，所述感测电路被配置为监视和检测薄片传感器1520C的应变计的电气特性或测量的改变以及电气响应。例如，感测电路可被配置为检测由于薄片传感器1520C的偏移而造成的电阻和/或电荷的改变。

在图15A-15C所示的实施例中，盖和显示器堆叠大体上可相对于外壳自由平移。在某些实施例中，盖和/或显示器堆叠可粘接到外壳或者以其他方式相对于外壳固定，以便施加到盖上的力引起盖的局部形变而不是平移。在这样的实施例中，只要盖的边界条件防止移动，力可相对地被局部化。由于盖仍可局部偏移，因此力仍然可以传送穿过各种层且被力传感器(例如薄片传感器)感测。

图15D描绘了图15C中区域15D的特写，示出了位于薄片传感器1520与显示器堆叠1515的基底之间的柔性层1545D的一个实施例。在图1所示的电子设备1500的截面图中，柔性层1545D由夹在上柔性基板1555与玻璃等制成的下刚性基板1565之间的柱形结构系列或阵列1560形成。(在某些实施例中，下基板也可以是柔性的)。在某些实施例中，上片1555可由硅胶形成，柱形结构1560也可以。薄片传感器1520C位于下基板1565之下。本实施例中，薄片传感器1520C由一个或多个应变计形成，如以上关于图15C所论述的。薄片传感器1520C可被感测板1525支撑，大体上如上所述。

在某些实施方式中，在由显示器堆叠1515向柔性层1545C施加向下按压，或者电子设备1500C的任何其他元件向柔性层1545D施加按压时，柱形结构1555可形变。围绕柱形结构1555和/或在柱形结构1555之间可以限定一个或多个空白空间1550。例如，相邻的柱形结构1550可被空白空间1560分开，且每个空白空间1560可为分离且不同的。作为另一选项，单个空白空间1560可能包围所有的柱形结构1555。这样可考虑空白空间和柱形结构的不同配置。

随着柱形结构1560的形变，上片1555移动靠近下片1565，且柱形结构进一步收缩的阻力增加。进一步的，通过柔性层1545D施加到薄片传感器1520C上的应变总体增加，导致应变计的输出增加。输出的增加可与施加到外壳外部的力相关。

在某些实施例中，一个或多个空白空间1550可被光学透明或接近透明的液体、凝胶等(统称“液体”)填充。在某些实施例中，液体的光学指标可与柱形结构的光学指标相匹配。也即，在某些实施例中，液体的折射率可与柱形结构1555的折射率相匹配或近似。在这样的实施例中，空白空间1550中的液体和柱形结构1560的组合可使柔性层1545D光学透明和/或接近可见。例如，当显示器是OLED显示器时这可以是有用的。

在如图15E所示的又一实施例中，柔性层1545D可将下电容传感阵列1570与上电容传感阵列1575分隔。在这样的实施例1500E中，电容传感阵列1570，1575可如本文其他处描述的那样操作，例如一个阵列是驱动阵列(或参考阵列)而一个是感测阵列。柔性层1545D可用来防止两层彼此靠的过近从而防止或至少降低两层之间接触的可能性和/或两层之间过度的电容耦合，接触或过度耦合可导致不准确的力测量结果。

图16描绘了力感测电子设备1630的另一实施例的部分截面图。该实施例可包括与本文其他处描述的图2A和3所示类似的力感测结构1600。例如，力感测结构1500可被配置为具有通过可形变中体分隔的多个电容层，如大体上参照图3和/或图4-6所示的变种所讨论的。力感测结构1600可采用任意的位于盖1505与外壳1510之间的垫片的形式。在一个实施例中，外壳1510邻接盖1505的部分可包括边框或边框部分。

力感测结构1600可部分或全部沿电子设备、盖和/或他们之中的一部分的周边延伸。替代地，多个力感测结构1600可协作以部分或全部沿电子设备1630、盖和/或他们之中的一部分的周边延伸。在某些实施例中，力感测结构1600可被配置为防止污物进入外壳1510的内部并且因此也可具有垫片的功能。在某些情况下，垫片和传感器的组合被称为应变敏感垫片或垫片力感测结构。

如之前的实施例，力感测结构1600可电容地感测第一与第二板1620，1625之间或其他传感器结构的距离；力感测结构1600的输出通过感测电路、处理器或力传感电子设备1630中的其他电子组件与力相关。在某些实施例中，力感测结构1600可操作地耦合到被配置为检测和测量力感测结构1600的电气特性改变的感测电路，所述改变可与盖1505上的触摸力相关。

除了通常位于盖1505与边框或外壳1510之间的力感测结构1600之外，本实施例还可并入力敏感薄片传感器1520。薄片传感器1520在配置和操作上大体类似于如以上关于图15A-15D所描述的任何薄片传感器。

如图16中所示，薄片传感器1520可通过小的气隙与显示器堆叠分隔。附加的或替代的，薄片传感器1520可通过类似于以上参照图15B-E所描述的可压缩层的可压缩层与显示器堆叠分隔。当盖1505和显示器堆叠1515响应于力而偏移时，垫片力感测结构1600可压缩并感测力，大体如本文所描述的。当远离盖的边缘施加力时为防止盖和显示器堆叠降到最低点，可包括薄片传感器1520。当显示器堆叠和盖充分形变时，它们可以接触薄片传感器1520并向其传送力。两个力传感器1600和1520可协作来确定力。例如，可获得并操纵两个力传感器的输出以确定施加到盖上的力。以此方式，设备1500的动态力感测范围可被扩展，以感测可能足够大而使得盖降到最低点并且使得单个垫片传感器1600记录最大值的力并对力作出反应。在某些实施例中，气隙被配置为响应于超过第一阈值的触摸力而至少部分地收缩。在某些实施例中，第一阈值小于第二阈值，所述第二阈值对应于能被垫片力感测结构1600实际或可靠地检测到的最大的力。

图17描绘了电子设备1700的又一个实施例，电子设备1700可采用用于电容式测量施加到盖1505(或者，在其他实施例中，外壳的一部分或不同类型的输入表面)上的力的薄片或焊盘传感器1520。一般来说，薄片传感器1520的结构和操作类似于本文中关于之前附图所描述的。

除了薄片传感器1520的上下电容阵列之外，第二电容感测层/阵列1705还可位于显示器堆叠1515内。在一个实施例中，第二电容感测层1705可由铟锡氧化物、银纳米线、PEDOT或任何其他合适的导电材料形成。在某些实施例中，可期望第二电容感应层1705是透明的。

在图17的实施例1700中，第二电容感测层1705可相对于显示器堆叠1515放置。在某些情况下，电容感测层1705可作用为用于感测盖1505上的触摸位置的电容触摸传感器。在某些实施例中，电容感测层1705位于背光单元1710上方。如果第二电容感测层1705是透明或接近透明的，它可能不会干扰背光单元1710和/或其余显示器堆叠1515的操作。

如图17中所示，气隙可位于电容感测层1705与薄片传感器1520之间。附加的或替代的，薄片传感器1520可通过类似于如上关于图15B-E所描述的可压缩层的可压缩层与电容感测层1705分隔。

随着力施加到盖1505(或在某些实施例中施加到外壳或输入表面)上，盖和显示器堆叠1515移动靠近薄片传感器1520。这样，第二电容感测层1705类似地移动靠近薄片传感器1520。因此，第二电容感测层1705的至少一部分与薄片传感器1520的上电容阵列1530之间的电容在此动作下会增加。进一步的，由于盖1505、显示器堆叠1515及第二电容感测层1705可响应于所述力而局部形变，对应于施加的力的一般区域中的电容可增加(或进一步增加)。这种电容改变可用于估计施加的力，大体如本文其他处所描述的那样。

在施加了足够的力的情况下，背光单元1710(或显示器堆叠的其他基底)将接触薄片传感器1520的上表面。一旦这种情况发生，第二电容感测层1705与薄片传感器1520的上电容阵列1530之间的电容一般将达到最大值。附加的力可能会引起薄片传感器1520压缩，从而上电容阵列1530的至少一部分移动靠近下电容阵列1535，并增大这两个元件之间至少一个给定区域内的电容。这样，尽管第二电容感测层1705和上电容阵列1530之间的电容可能为最大值或接近最大值，薄片传感器1520的阵列1530，1535之间的电容的增大可用来确定施加的力的估计。

在某些实施例中，感测电路可操作地耦合到电容感测层1705及薄片传感器1520。感测电路可被配置为基于电容感测层1705与薄片传感器1520的上和/或下电容板之间的互电容改变来估计盖上的触摸力。在某些实施例中，感测电路可被配置以获得薄片传感器的上电容板与下电容板之间的第一电容，以及也获得上电容板与电容感测层之间的第二电容。可以使用通过感测电路测量的第一和第二电容来计算或生成盖上的触摸力的估计。

然后可以考虑，第二电容感测层1705与上电容阵列1530之间的电容可用于确定或估计零与某第一阈值之间的施加的力，并且薄片传感器1520的上下电容阵列1530、1535之间的电容可用于确定第一阈值与第二阈值之间的施加的力。感测结构的组合可提供大约比使用单个传感器所能达到的值范围更宽的力感测。

应理解的是，本文描述的实施例可测量力的改变，从而向相关联的电子设备提供非二进制或甚至基本连续的输入，该输入对应于两个电容结构或阵列之间的距离改变或小于2微米的改变。这样，尽管一个或两个电容结构或阵列可能相对于彼此移动，但移动可能是与设备交互的人不可察觉的。如一个非限制性的例子，纳米级测量的距离改变可对应于施加在表面上的大约1克的力。

虽然参照各种实施例描述了本公开内容，但应理解这些实施例是说明性的，并且本公开内容的范围并不限于此。多种变种、修改、附加、以及改进都是可能的。更一般的，按照本公开内容的实施例已在具体实施例的上下文中进行了描述。功能在本公开内容的各种实施例中不同的程序中可分开或组合，或以不同的术语进行描述。这些或其他的变种、修改、附加、以及改进可落入如以下权利要求所限定的本公开范围内。

Claims (17)

1.一种电子设备，包括：

盖；

置于所述电子设备内并通过所述盖可见的显示器；

置于所述电子设备内在所述盖的一侧上的力感测结构，其中所述力感测结构包括：

第一电容板；

第二电容板；以及

置于所述第一电容板与所述第二电容板之间的可压缩元件；以及

薄片传感器，所述薄片传感器位于所述显示器的与所述盖相对的一侧上并被配置成当在所述盖的远离所述盖的边缘的区域施加足够的力时被所述显示器接合，

其中：

所述力感测结构和薄片传感器具有不同的力感测范围；

至少在所述显示器和所述薄片传感器接合之前，所述力感测结构被配置成产生对应于施加到所述盖上的力的量的第一输出；以及

在所述显示器和所述薄片传感器接合之后，所述薄片传感器被配置成产生对应于施加到所述盖上的力的量的第二输出。

2.如权利要求1所述的电子设备，还包括：

可操作地耦合到所述力感测结构和所述薄片传感器的感测电路，其中所述感测电路被配置为使用所述第一输出和所述第二输出估计所述盖上的触摸力的量。

3.如权利要求1所述的电子设备，其中所述薄片传感器与所述显示器通过包括气隙的柔性层分隔。

4.如权利要求1所述的电子设备，其中所述薄片传感器与所述显示器通过由可压缩泡沫组成的柔性层分隔。

5.如权利要求1所述的电子设备，其中所述薄片传感器与所述显示器通过由柔性柱阵列和光学透明液体组成的柔性层分隔。

6.如权利要求1所述的电子设备，还包括：

具有围绕所述盖的边框的外壳；

置于所述盖与所述边框之间的间隙中的垫片；以及

置于所述间隙的至少一部分上方的疏油涂层。

7.一种电子设备，包括：

外壳；

置于所述外壳的开口内的盖；

至少置于所述盖的第一边缘下方并且包括由可压缩层分隔的第一对电容元件的第一力感测结构；

至少置于所述盖的第二边缘下方并且包括由所述可压缩层分隔的第二对电容元件的第二力感测结构；以及

置于所述第一力感测结构和所述第二力感测结构之间的所述盖下方并且被配置为检测所述第一力感测结构和所述第二力感测结构之间的电子设备的区域中的力的薄片传感器；其中：

所述第一力感测结构和所述第二力感测结构具有与所述薄片传感器不同的力感测范围；

至少在所述薄片传感器被接合之前，所述第一力感测结构和所述第二力感测结构被配置成产生对应于施加到所述盖上的力的量的第一输出；以及

在所述薄片传感器被接合之后，所述薄片传感器被配置成产生对应于施加到所述盖上的力的量的第二输出。

8.如权利要求7所述的电子设备，还包括相对于所述外壳固定并支撑所述薄片传感器的板。

9.如权利要求7所述的电子设备，还包括：

置于所述盖与所述薄片传感器之间的显示器；以及

包括所述显示器与所述薄片传感器之间的气隙的可压缩层。

10.如权利要求9所述的电子设备，其中：

所述可压缩层的所述气隙被配置为响应于超过第一阈值的触摸力而至少部分地收缩；以及

所述第一阈值小于第二阈值，所述第二阈值对应于可由所述第一力感测结构和所述第二力感测结构检测到的最大的力。

11.如权利要求7所述的电子设备，还包括：

置于所述盖与所述薄片传感器之间的显示器；以及

在所述显示器与所述薄片传感器之间的可压缩层，其中

所述可压缩层被配置为响应于超过第一阈值的触摸力而至少部分地收缩，以及

所述第一阈值小于第二阈值，所述第二阈值对应于可由所述第一力感测结构和所述第二力感测结构检测到的最大的力。

12.如权利要求7所述的电子设备，其中所述薄片传感器包括：

第一电容层；

第二电容层；以及

置于所述第一电容层与所述第二电容层之间的可压缩元件。

13.一种电子设备，包括：

限定开口的外壳；

置于所述开口之上的盖；

置于所述电子设备内在所述盖的一侧上的电容感测层；

置于所述电容感测层的与所述盖相对一侧上的可压缩层；以及

置于所述可压缩层与所述电容感测层相对一侧上的力感测结构；其中：

所述力感测结构包括由可压缩元件分隔的第一电容层和第二电容层，

所述电容感测层和所述力感测结构的所述第一电容层形成第二力感测结构；

所述力感测结构被配置成当在所述盖远离所述盖的边缘的区域施加足够的力时被接合，所述足够的力使得所述可压缩层收缩；

至少在所述可压缩层响应于所述盖上的触摸力的量而收缩之前，所述第二力感测结构被配置成产生对应于力的量的第一输出；以及

在所述可压缩层响应于力的量而收缩之后，所述力感测结构被配置成产生对应于力的量的第二输出。

14.如权利要求13所述的电子设备，还包括：

位于所述力感测结构下方并支撑所述力感测结构的板。

15.如权利要求13所述的电子设备，其中所述可压缩层包括气隙。

16.如权利要求13所述的电子设备，还包括：

位于所述盖下方的显示器；以及

位于所述显示器下方的背光，其中所述电容感测层置于所述显示器与所述背光之间。

17.如权利要求13所述的电子设备，还包括：

可操作地耦合到所述力感测结构和所述第二力感测结构的感测电路，其中所述感测电路被配置为使用所述第一输出和所述第二输出估计所述盖上的触摸力的量。