CN105009048B - 力增强输入装置 - Google Patents

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Abstract

描述用于操作包括外罩的电子系统的输入装置的方法和装置。输入装置包括输入表面和第一衬底，第一衬底具有配置成感测接近输入表面的输入对象的第一批多个传感器电极，以及在第一衬底底部的一对力感测电极。输入装置包括具有平面弹性板的第二衬底，平面弹性板包括围绕内部区的周界区，周界区包括耦合至外罩的片弹簧，以及配置成将第二衬底的内部区物理地耦合至第一衬底的间隔层。施加到输入表面的力相对于周界区弯曲第一衬底和内部区，改变形成于力感测电极之间的可变电容。

Description

力增强输入装置
优先权声明
本申请要求于2013年5月22日提出的美国专利申请13/900,298的优先权，并且通过引用结合其全部内容，其要求于2012年5月22日提出的美国临时专利申请61/650,295以及于2012年8月29日提出的美国临时专利申请61/694,700的优先权。
技术领域
本发明一般涉及电子装置，并且更具体地涉及用于产生至电子系统的用户界面输入的力增强接近输入装置。
背景技术
包括接近传感器装置(通常也称为触摸垫或触摸传感器装置)的输入装置广泛应用于多种电子系统中。接近传感器装置典型地包括通常由表面区分的感测区，在其中接近传感器装置确定一个或多个输入对象的存在、位置和/或运动。接近传感器装置可用于为电子系统提供接口。例如，接近传感器装置通常用作较大计算系统的输入装置(诸如集成在或外设于笔记本或桌上型电脑的不透明触摸垫)。接近传感器装置也经常用于较小计算系统中(诸如集成在蜂窝电话中的触摸屏)。
接近传感器装置能够用于使能关联的电子系统的控制。例如，接近传感器装置通常用作包括笔记本电脑和桌上型电脑的较大计算系统的输入装置。接近传感器装置也经常用于较小系统中，包括诸如个人数字助手(PDA)、遥控器的手持系统以及诸如无线电话和文本消息系统的通信系统。接近传感器装置越来越多地用于媒体系统，诸如CD、DVD、MP3、视频或其他媒体记录器或播放器。接近传感器装置可以集成或外设于与其交互的计算系统。
一些输入装置除了确定与输入装置的感测区交互的输入对象的位置信息，也具有检测外加力的能力。然而，由于可疑的精确性，目前已知的力传感器在使用力作为确定用户输入的基础的能力上受限。这限制了接近传感器装置充当输入装置的灵活性。因而，存在对于接近传感器装置中的改进需求，并且特别地，存在对于接近传感器装置确定以及响应外加力指示的能力的改进需求。
发明内容
本发明实施例提供的促进改进的装置可用性的装置和方法。装置和方法通过相对于输入装置在其内操作的电子系统的弹性板或外罩(底盘)的接地区策略性地布置力感测电极而提供改进的用户界面功能性。
具体地，输入装置包括输入表面和具有配置成感测接近输入表面的输入对象的第一批多个传感器电极的第一衬底，以及在第一衬底顶面或者底面上的至少一对力感测电极。输入装置包括第二衬底，其具有包括围绕内部区的周界区的平面弹性板，周界区包括耦合至电子系统外罩的片弹簧，以及配置成物理地将第二衬底内部区耦合至第一衬底的间隔层。施加至输入表面的力弯曲第一衬底和相对于周界区的内部区，从而改变形成于力感测电极之间的可变电容。
从随后的详细描述和所附的权利要求，结合附图和前述的技术领域和背景技术，其他合意的特征和特性将变得显而易见。
附图说明
本发明的优选示例性实施例将在下文中结合附图进行描述，其中类似的标号表示类似的元件，并且：
图1是依照本发明实施例的、包括输入装置和处理系统的示例性电子系统的框图。
图2是依照本发明实施例的、示出配置成在它们相对于相对的接地表面移动时展现可变电容的一对力感测电极的示意图。
图3A是依照本发明实施例的、在没有外加力的标称位置示出的、具有在电路板衬底底面上的一对力感测电极的输入装置层叠结构的截面图。
图3B是依照本发明实施例的、在由外加力引起的弯曲位置示出的、图3A的输入装置层叠结构的截面图。
图4是依照本发明实施例的、图3A和图3B所示的层叠结构的分解图。
图5是依照本发明实施例的、具有单悬臂返回机构的示例性弹性板的顶视平面图。
图6是依照本发明实施例的、具有双折叠悬臂返回机构的示例性弹性板的透视图。
图7是依照本发明备选实施例的、具有多折叠悬臂返回机构的示例性弹性板的顶视平面图。
图8是依照本发明实施例的、在没有外加力的标称位置示出的、在电路板衬底的顶面上具有一对力感测电极的输入装置层叠结构的截面图。
图9是依照本发明实施例的、在由施加在输入表面边缘附近的外加力导致的弯曲位置示出的、图8的输入装置层叠结构的截面图。
图10是依照本发明实施例的、在由施加到输入表面中心附近的外加力导致的弯曲位置示出的、图8和图9的输入装置层叠结构的截面图。
图11是依照本发明实施例的、示出附着至电路板衬底的玻璃硬化层的、输入装置的顶视平面图。
图12是依照本发明实施例的、例示使用玻璃硬化剂的、输入装置层叠结构的截面图。
图13是依照本发明实施例的、例示第一和第二衬底之间的铁氧体层的、输入装置层叠结构的截面图。
图14是依照本发明备选实施例的、例示第一和第二衬底之间的局部化铁氧体层的、输入装置层叠结构的截面图。
图15是依照本发明实施例的、采用两个共面弹性板对称段形式的、弹性板的备选实施例的透视图。以及
图16是依照本发明实施例的，例示玻璃硬化剂和装饰面板的使用的、输入装置层叠结构的截面图。
具体实施方式
下列详细描述本质上仅仅是示范性的，并不意图限制本发明或本发明的应用和使用。而且，不存在由在先技术领域、背景技术、发明内容或下面具体实施方式中提出的、任何表达的或暗示的理论所约束的意图。
本发明的各种实施例提供促进改进的可用性的输入装置和方法。
现在转向附图，图1是依照本发明实施例的、示例性输入装置100的框图。输入装置100可配置成向电子系统(未示出)提供输入。如本文档所使用的术语“电子系统”(或“电子装置”)广义地指能够电子地处理信息的任何系统。电子系统的某些非限制性示例包括各种大小和形状的个人计算机，诸如桌上型电脑、膝上型计算机、上网本电脑、平板电脑、网络浏览器、电子书阅读器和个人数字助理(PDA)。另外的示例电子系统包括复合型输入装置，诸如包括输入装置100和独立操纵杆或按键开关的物理键盘。进一步示例性的电子系统包括诸如数据输入装置(包括遥控器和鼠标)和数据输出装置(包括显示屏幕和打印机)之类的外围设备。其他示例包括远程终端、信息亭、以及视频游戏机(例如，视频游戏控制台、便携式游戏装置等)。其他示例包括通信装置(包括诸如智能手机之类的蜂窝电话)和媒体设备(包括录音机、编辑器和诸如电视机的播放器、机顶盒、音乐播放器、数码相框和数码相机)。此外，电子系统可以是输入装置的主机或从机。
输入装置100能够实现为电子系统的物理部件，或能够与电子系统物理地分离。视情况而定，输入装置100可使用下列项的一个或多个与电子系统的部件通信：总线、网络或其他有线或无线互连。示例包括I2C、SPI、PS/2、通用串行总线(USB)、蓝牙、RF以及IRDA。
在一个优选例中，输入装置100实现为包括处理系统110和感测区120的力使能触摸垫系统。感测区120(也通常被称为“触摸垫”)配置成感测由一个或多个输入对象140在感测区120中提供的输入。示例输入对象包括手指、拇指、手掌和触控笔。感测区120示意性地例示为矩形；然而，应理解，感测区可以是任何方便的形式并且采用在触摸垫表面上和/或以其他方式与触摸垫集成的任何期望布置。
感测区120可以包含在输入装置100之上(例如，悬浮)、周围、之中和/或附近的任何空间，在其中输入装置100能够检测用户输入(例如，由一个或多个输入对象140提供的用户输入)。特定感测区的尺寸、形状和位置可以逐个实施例极大地改变。在一些实施例中，感测区120从输入装置100的表面沿一个或多个方向延伸到空间中，直至信噪比阻止充分准确的对象检测。这个感测区120沿特定方向延伸的距离，在各种实施例中，可以大约少于一毫米、数毫米、数厘米、或更多，而且可随使用的感测技术的类型和期望精度而显著变化。因此，一些实施例感测输入，其包括与输入装置100任何表面无接触、与输入装置100的输入表面(例如触摸表面)相接触、与耦合一定量外加力或压力的输入装置100的输入表面相接触、和/或它们的组合。在各种实施例中，输入表面可由传感器电极位于其中的壳体的表面来提供，由应用在传感器电极或任何壳体之上的面板来提供等。在一些实施例中，感测区120在投射到输入装置100的输入表面上时具有矩形形状。
输入装置适合于通过促进响应于被感测对象的位置和由这种对象施加的力的数据输入来提供用户界面功能性。具体地，处理系统配置成确定感测区内输入对象的位置信息。这个位置信息可以随后被系统用于提供大范围的用户界面功能性。此外，处理系统配置成确定感测区内输入对象的力信息。这个力信息可以随后被系统用于提供大范围的用户界面功能性，例如，通过响应于由感测区内对象提供的不同水平的外加力提供不同的用户界面功能。此外，处理系统可以配置成确定感测区内多于一个被感测对象的输入信息。输入信息可基于力信息、位置信息、感测区内和/或与输入表面接触的输入对象的数量、和一个或多个输入对象触摸或接近输入表面的持续时间的组合。输入信息可以随后被系统用于提供大范围的用户界面功能性。
输入装置对一个或多个输入对象(例如手指、触控笔等)提供的输入敏感，诸如感测区内输入对象的位置。在各种实施例中，输入表面可由传感器电极位于其中的壳体的表面来提供，由应用在传感器电极或任何壳体之上的面板来提供。
输入装置100可使用传感器组件和感测技术的任何组合来检测感测区120中或以其他方式与触摸垫关联的用户输入(例如，力、接近)。输入装置100包括用于检测用户输入的一个或多个感测元件。作为几个非限定性示例，输入装置100可使用电容性、倒介电、电阻性、电感性、磁、声、超声、和/或光技术。一些实现配置成提供跨越一维、二维、三维或更高维空间的图像。一些实现配置成提供沿特定轴或平面的输入的投影。
在输入装置100的一些电阻性实现中，柔性且导电的第一层通过一个或多个间隔元件与导电的第二层分离。在操作期间，一个或多个电压梯度跨多层产生。按压柔性的第一层可使其充分弯曲而产生多层之间的电接触，导致反映多层间接触的点的电压输出。这些电压输出可用于确定位置信息。
在输入装置100的一些电感性实现中，一个或多个感测元件获得谐振线圈或线圈对引起的环路电流。电流的量值、相位和频率的某种组合可随后用于确定位置信息。
在输入装置100的一些电容性实现中，施加电压或电流以产生电场。附近的输入对象导致电场的变化，并且产生电容性耦合的可检测的变化，其可作为电压、电流等的变化而被检测。
一些电容性实现使用电容性感测元件的阵列或其他规则或不规则的图案来产生电场。在一些电容性实现中，独立感测元件可欧姆地短接在一起以形成更大的传感器电极。一些电容性实现利用电阻片，其可以是电阻均匀的。
一些电容性实现利用基于传感器电极与输入对象之间的电容性耦合的变化的“自电容”(或“绝对电容”)感测方法。在各种实施例中，传感器电极附近的输入对象改变传感器电极附近的电场，从而改变量得的电容性耦合。在一个实现中，绝对电容感测方法通过相对于基准电压(例如，系统地)来调制传感器电极，以及通过检测传感器电极与输入对象之间的电容性耦合，来进行操作。
一些电容性实现利用基于传感器电极之间的电容性耦合的变化的“互电容”(或“跨电容”)感测方法。在各种实施例中，传感器电极附近的输入对象改变传感器电极之间的电场，从而改变量得的电容性耦合。在一个实现中，跨电容性感测方法通过检测在一个或多个发射器传感器电极(也称为“发射器电极”或“发射器”)和一个或多个接收器传感器电极(也称为“接收器电极”或“接收器”)之间的电容性耦合，来进行操作。发射器传感器电极可相对于基准电压(例如，系统地)来调制以传送发射器信号。接收器传感器电极可相对于基准电压保持大体恒定以促进结果信号的接收。结果信号可包括对应于一个或多个发射器信号的影响、和/或对应于一个或多个环境干扰源(例如其他电磁信号)的影响。传感器电极可为专用的发射器或接收器，或可配置成既传送又接收。
应理解，输入装置可采用各种不同的方法来实现以确定给予至输入装置的输入表面上的力。例如，输入装置可包括接近输入表面布置并配置成提供表示施加至输入表面上的绝对力或力变化的电信号的机构。在一些实施例中，输入装置可配置成基于输入表面相对于导体(例如，在输入表面之下的显示屏)的弯曲来确定力信息。在一些实施例中，输入表面可配置成关于一个或多个轴弯曲。在一些实施例中，输入表面可配置成按大体上均匀或非均匀的方式弯曲。
输入装置100也可使用近场通信组件来与其他无源或有源装置通信。例如，输入装置100可包括用于产生可被“目标装置”调制的磁场的通信元件。目标装置能够是无源装置，其本质上是无动力的，并调制由输入装置100产生的磁场。例如，标签(包括各种类型的无线射频识别(RFID)标签)、贴纸、钥匙链、或卡不需要电池。除其他信息以外，标签能够用于安全地储存多种不同类型的数据，诸如借记和信用卡信息、忠诚计划数据(loyalty programdata)、PIN以及网络联系。在其他示例中，目标装置能够是有源装置，其能够产生它自己的磁场，从而使能至输入装置100以及来自输入装置100的通信。
在图1中，处理系统110示出为输入装置100的部件。然而，在其他实施例中，处理系统可位于输入装置100在其内操作的主电子装置中。处理系统110配置成操作输入装置100的硬件来检测来自感测区120的各种输入。处理系统110包括一个或多个集成电路(IC)和/或其他电路组件的部分或全部。例如，用于互电容传感器装置的处理系统可以包括配置成以发射器传感器电极来传送信号的发射器电路，和/或配置成以接收器传感器电极来接收信号的接收器电路。在一些实施例中，处理系统110还包括电子可读指令，诸如固件代码、软件代码和/或其他。在一些实施例中，组成处理系统110的组件定位在一起，诸如在输入装置100的感测元件附近。在其他实施例中，处理系统110的组件在物理上是独立的，其中一个或多个组件靠近输入装置100的感测元件，而一个或多个组件在别处。例如，输入装置100可为耦合到桌上型电脑的外设，并且处理系统110可包括配置成在桌上型电脑的中央处理单元上运行的软件以及与该中央处理单元分离的一个或多个IC(或许具有关联的固件)。作为另一示例，输入装置100可物理地集成在电话中，并且处理系统110可包括作为该电话的主处理器的一部分的电路和固件。在一些实施例中，处理系统110专用于实现输入装置100。在其他实施例中，处理系统110也执行其他功能，诸如操作显示屏、驱动触觉制动器等。
处理系统110可实现为处理处理系统110的不同功能的一组模块。每一模块可包括作为处理系统110的一部分的电路、固件、软件或它们的组合。在各种实施例中，可使用模块的不同组合。示例模块包括用于操作诸如传感器电极和显示屏之类硬件的硬件操作模块，用于处理诸如传感器信号和位置信息之类数据的数据处理模块，以及用于报告信息的报告模块。另外的示例模块包括传感器操作模块，其配置成操作感测元件来检测输入；识别模块，其配置成识别诸如模式变更手势之类的手势；以及模式变更模块，其用于变更操作模式。
在一些实施例中，处理系统110直接通过引起一个或多个动作而响应在感测区120中的用户输入(或没有用户输入)。示例动作包括变更操作模式、以及图形用户界面(GUI)动作，诸如光标移动、选择、菜单导航和其他功能。在一些实施例中，处理系统110向电子系统的某个部件(例如，向与处理系统110分离的电子系统的中央处理系统，如果这样一个独立的中央处理系统存在的话)提供关于输入(或没有输入)的信息。在一些实施例中，电子系统的某个部件处理从处理系统110接收的信息以按用户输入进行动作，诸如促进大范围的动作，包括模式变更动作和GUI动作。动作的类型可包括，但不限于，指向、轻击、选择、单击、双击、平移、缩放以及滚动。可能的动作的其他示例包括动作的起始和/或速率或速度，诸如单击、滚动、缩放或者平移。
例如，在一些实施例中，处理系统110操作输入装置100的感测元件来产生表示在感测区120中的输入(或没有输入)的电信号。处理系统110在产生提供给电子系统的信息中，可对该电信号执行任何适量的处理。例如，处理系统110可对从传感器电极获得的模拟电信号进行数字化。作为另一示例，处理系统110可执行滤波或其他信号调节。作为又一示例，处理系统110可减去或以其他方式计及基线，以使得信息反映电信号和基线之间的差异。作为另一些示例，处理系统110可确定位置信息，将输入识别为命令，识别笔迹等。
本文使用的“位置信息”广义地包含绝对位置、相对位置、速度、加速度和其他类型的空间信息，尤其关于感测区内的输入对象的存在。示例性的“零维”位置信息包括近/远或接触/非接触信息。示例性的“一维”位置信息包括沿轴的位置。示例性的“二维”位置信息包括在平面中的运动。示例性的“三维”位置信息包括空间中的瞬时或平均速度。进一步的示例包括空间信息的其他表示。也可确定和/或存储关于一种或多种类型位置信息的历史数据，包括，例如随时间追踪位置、运动、或瞬时速度的历史数据。
在一些实施例中，输入装置采用由处理系统或由某个其他处理系统操作的附加输入组件来实现。这些附加输入组件可为感测区120中的输入提供冗余的功能性，或某个其他功能性。图1示出感测区120附近的按钮130，其能够用于促进使用输入装置100的项目的选择。其他类型的附加输入组件包括滑块、球、轮、开关等。相反地，在一些实施例中，输入装置100可在没有其他输入组件的情况下实现。
下面将更详细地描述，输入装置100也能够以一个或多个力传感器来实现。这些力传感器能够提供各种类型的力信息，并且处理系统110可以基于力信息来仿真各种类型的用户输入。此外，处理系统110能够基于力信息和位置信息的组合来仿真各种类型的用户输入。用户输入的类型可包括，但不限于，指向、轻击、选择、单击、双击、平移、缩放和滚动。例如，处理系统可以仿真左击，如果力和/或位置信息满足预定的输入度量。输入度量可以是，例如，预定的力范围、输入对象接触输入表面的力范围和时间长度的组合、输入对象接触输入表面的力范围和位置的组合、或输入对象接触输入表面的力范围、时间长度以及位置的组合。输入度量也可以取决于接触输入表面的输入对象的数量。
同样地，本文中所用的术语“力信息”意在广义地包含与格式无关的力信息。例如，力信息能够作为向量或纯量为每一输入对象提供。作为另一示例，力信息能够作为所确定力已越过或没有越过阈值量的指示来提供。作为其他示例，力信息还能够包括用于手势识别的时间历史分量。下面将更详细地描述，来自处理系统的位置信息和力信息可用于促进大范围的界面输入，包括将接近传感器装置用作用于选择、光标控制、滚动以及其他功能的指向装置。
同样地，本文中所用的术语“输入信息”意在广义地包含针对任何数量输入对象的、与格式无关的时间的、位置的以及力信息。在一些实施例中，输入信息可针对个体输入对象来确定。在其他实施例中，输入信息包括与输入装置交互的输入对象的数量。
在一些实施例中，输入装置100采用由处理系统110或由某个其他处理系统操作的附加输入组件来实现。这些附加输入组件可为感测区120中的输入提供冗余的功能性，或某个其他功能性。例如，按钮(未示出)可放置于感测区120附近并用于促进使用输入装置100的项目的选择。其他类型的附加输入组件包括滑块、球、轮、开关等。相反地，在一些实施例中，输入装置100可在没有其他输入组件的情况下实现。
一些实施例中，电子系统100包括触摸屏界面，并且感测区120与显示屏的有源区的至少一部分重叠。例如，输入装置100可包括覆盖该显示屏的、大体透明的传感器电极，以及为关联的电子系统提供触摸屏界面。该显示屏可以是能向用户显示可视界面的、任何类型的动态显示器，并可包括任何类型的发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子体、电致发光(EL)，或其他显示技术。输入装置100和显示屏可共用物理元件。例如，一些实施例可将相同电组件的一些用于显示及感测。作为另一示例，显示屏可部分或整个地由处理系统110操作。
应理解，尽管本发明的许多实施例在完全功能设备的上下文中描述，本发明的机理能够作为采用多种形式的程序产品(例如软件)来被分配。例如，本发明的机理可作为电子处理器可读取的信息承载介质(例如，可由处理系统110读取的、非暂时性计算机可读和/或可记录/可写的信息承载介质)之上的软件程序来实现及分配。另外，无论用于执行分配的介质的特定类型，本发明的实施例同样地适用。非暂时性、电子可读介质的示例包括各种光碟、存储棒、存储卡、存储模块等。电子可读介质可基于闪速、光、磁、全息、或任何其他存储技术。
应理解，输入装置可采用多种不同的方法来实现以确定给予至输入装置的输入表面上的力。例如，输入装置可包括接近输入表面布置并配置成提供表示施加至输入表面上的绝对力或力变化的电信号的机构。在一些实施例中，输入装置可配置成基于输入表面相对于导体(例如，在输入表面之下的显示屏)的弯曲来确定力信息。在一些实施例中，输入表面可配置成关于一个或多个轴弯曲。在一些实施例中，输入表面可配置成按大体均匀或非均匀的方式弯曲。
如上所述，在一些实施例中，电子系统的某个部分处理接收自处理系统的信息来确定输入信息，并按用户输入动作，诸如促进大范围的动作。应理解，某些唯一的输入信息可导致相同或不同的动作。例如，在一些实施例中，包括力值F、位置X，Y以及接触的时间T的输入对象的输入信息可导致第一动作。而包括力值F’、位置X’，Y’以及接触的时间T’(其中，符号值唯一地不同于非符号值)的输入对象的输入信息也可导致第一动作。此外，包括力值F、位置X’，Y以及接触的时间T’的输入对象的输入信息可导致第一动作。尽管下面的示例描述可基于输入信息来执行的动作，其中输入信息包括特定范围的力、位置等的值，应理解不同的输入信息(如上所述)可导致相同的动作。此外，相同类型的用户输入可基于输入信息的分量而提供不同的功能性。例如，F，X/Y和T的不同值可导致相同类型的动作(例如，平移、缩放等)，那种类型的动作可基于所述值或其他值而表现不同(例如，更快缩放、更慢平移等)。
如上所述，本发明实施例可采用多种不同类型和布置的电容性传感器电极来实现，以检测力和/或位置信息。列举数个示例，输入装置可采用形成于多衬底层上的电极阵列来实现，其中典型地，用于在一个方向(例如，“X”方向)感测的电极形成于第一层上，而用于在第二方向(例如，“Y”方向)感测的电极形成于第二层上。在其他实施例中，用于X和Y感测两者的传感器电极能够形成于同一层上。在又一些实施例中，传感器电极能够被布置只在一个方向感测，例如，要么在X方向要么在Y方向。在又另一个实施例中，传感器电极能够被布置按极坐标来提供位置信息，诸如“Г”和“θ”作为一个示例。在这些实施例中，传感器电极自身通常按圆形或其他成环的形状来布置以提供“θ”，个体传感器电极的形状用于提供“Г”。
同样，能够使用多种不同的传感器电极形状，包括成形为细线、矩形、菱形、楔形等的电极。最终，多种导电材料和制造技术能够用于形成传感器电极。作为一个示例，传感器电极通过衬底上导电油墨的沉积和刻蚀形成。
在一些实施例中，输入装置包括配置成检测用户与装置交互的接触面积和位置的传感器装置。输入传感器装置可进一步配置成检测关于用户的位置信息，诸如手和任意手指相对于传感器装置的输入表面(或感测区)的位置和移动。
在一些实施例中，输入装置作为间接交互装置使用。间接交互装置可控制与输入装置分离的显示器上的GUI动作，其中输入装置例如膝上型计算机的接触垫。在一个实施例中，输入装置可作为直接交互装置来操作。直接交互装置控制位于接近传感器之下的显示器上GUI动作，其中接近传感器例如触摸屏。在间接的与直接的之间存在各种适用性差异，其许多可以混淆或阻止输入装置的完全操作。例如，间接输入装置可用来通过在接近传感器上移动输入对象来将光标定位在按钮之上。由于输入的运动并未与显示器上的响应重叠，这是间接地完成的。在相似的例子中，直接交互装置可用来通过将输入对象直接置于触摸屏上的期望按钮之上或上面来将光标定位在按钮之上。
提供促进改进的输入装置性能的装置和方法。装置和方法使用具有接近传感器电极的第一衬底以及布置于第一衬底上的至少一对力传感器电极。第二衬底物理地耦合至第一衬底，其中第二衬底包括电极区和耦合第二衬底内部和外部区的弹性元件。电极区至少部分地与第一力传感器电极重叠，以定义第一力传感器电极和第二衬底间的可变电容。弹性元件配置成促进电极区相对于第一力传感器电极的弯曲，来改变可变电容。可变电容的度量可被计算并用于确定关于偏置于输入装置的力的力信息。
在另一实施例中，装置和方法使用布置于第一衬底上的第一力传感器电极(包括发射器力电极)和接收器力电极。第二衬底的电极区与发射器电极和接收器电极的至少一部分重叠，以定义发射器电极和传感器电极之间的可变电容，其随着第二衬底的弯曲而变化。
在一些实施例中，第二衬底包括导电层，其被图形化来定义弹性元件和电极区。在其他实施例中，导电层可进一步被图形化来定义用于耦合至电子系统的壳体(外罩)的附加组件。
在一些实施例中，处理系统可通信地耦合至第一力传感器电极，并配置成确定可变电容的电容值以及从电容值确定力信息。在其他实施例中，处理系统进一步通信地耦合至接近传感器电极，并配置成使用接近传感器电极来确定感测区内对象的位置信息。这些实现提供在输入装置中的接近传感器和力传感器之间共用组件的潜在优势。换言之，这些实现允许力感测以相对低的额外成本和复杂性被添加至接近传感器。
在另一实施例中，提供形成输入装置的方法，其包括提供第一衬底并将多个传感器电极和第一力传感器布置在第一衬底上。图形化第二衬底来定义弹性元件和内部及外部区，其中弹性元件配置成促进内部区相对于外部区的弯曲。第二衬底物理地耦合至第一衬底，使得电极外部区至少部分地与第一力传感器电极重叠，以定义第一力传感器电极和电极组件之间的可变电容。当这样耦合时，外部区相对于第一传感器电极的弯曲改变可变电容。可变电容的度量可被计算并用于确定关于偏置于输入装置的力的力信息。
在另一实施例中，提供输入装置，其包括布置于衬底上的、多个接近传感器电极和第一力传感器，其中第一力传感器包括发射器力传感器电极和接收器力传感器电极。图形化导电层来定义至少一个附加组件、至少一个弹性元件、内部及外部区、以及至少一个电极区。图形化的导电层物理地耦合至第一衬底，使得电极区至少部分地与第一力传感器重叠，以定义力传感器电极和电极区之间的可变电容。弹性特征配置成促进电极区相对于力传感器电极的弯曲以改变可变电容。提供壳体，其包括配置成耦合至输入装置的配合特征。
具有减少的垂直层叠结构高度的各种力增强输入装置将结合图2-10进行描述。通过将硬化层与配置成耦合至电子系统(例如，膝上型计算机、笔记本电脑、平板电脑)的外罩或底架的弹性机构进行集成，促进这种减少。在一些实施例中，集成的硬化层也包括弹性元件，其允许电容性传感器衬底相对于电子系统底架弯曲，以响应于施加至输入表面的力。硬化板也包括导电电极区，其相对于电容性传感器衬底的力感测电极弯曲，产生用于确定外加力的量值的可变电容。
图2是一对力感测电极204和206的示意图200，其配置成在力感测电极相对于相对表面208的导电区210在Z方向214移动时展现可变电容212。在一个实施例中，力感测电极204是发射器电极而力感测电极206是接收器电极，尽管其他实施例是预期的。
图3A和3B是具有与图2所示的力感测电极类似的一对力感测电极的输入装置层叠结构的截面图。图3A和3B分别例示输入装置的非弯曲和弯曲状态。输入装置包括覆盖层101、第一衬底102、耦合(例如，粘合)层103、以及第二衬底104。第一衬底102在本文中也称为电路板层，并且可以是印刷电路板(PCB)，例如，诸如FR4板的玻璃增强环氧树脂层压板，或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。第二衬底104包括周界区308、弹性机构310、以及内部区312。在例示的实施例中，第一衬底102经由耦合层103物理地耦合至第二衬底104的内部区312。第一衬底102包括在其底面上的至少一对力感测电极，如下更详细地描述。
继续参考图3A和3B，至少一对力感测电极(为清楚起见未在图3A和3B中示出)可按照如下位置的一个或多个布置于第一衬底102的底面上：i)在与第二衬底104的内部312相对的第一位置306；ii)在与第二衬底104的返回机构相对的第二位置304；以及iii)在与第二衬底104的周界308相对的第三位置302。当力给予至输入装置的输入表面上，第一衬底102上的力感测电极相对于第二衬底弯曲。该对力感测电极之间的可变电容(跨电容)的度量可用于确定与输入表面交互的一个或多个对象的力信息。备选地，绝对可变电容可在第二衬底和力感测电极的任一个或两者之间测量。
图4是图3A和3B所示的层叠结构的分解图，其示出覆盖层101、包括多个接近传感器电极(未示出)和至少一对力感测电极(为清楚起见也未在图4中示出)的第一衬底102。第一衬底102可包括多个个体层的接近传感器电极和传感器衬底。在一些实施例中，带有铜制接近/力传感器电极的FR4的层可以被使用。在其他实施例中，玻璃、PET、聚酰亚胺等可被用作传感器衬底，其中金属或ITO(以及其他导电材料)用于形成接近/力传感器电极。
第一衬底102典型地使用粘合剂耦合至第二衬底104的内部区。在一些实施例中，第二衬底104被称为“硬化层”使得第二衬底配置成提供增强的硬度至第一衬底和输入装置。耦合层103具有厚度，其提供第二衬底104与布置于第一衬底102底面上的任意力传感器电极之间的间隔。在一些实施例中，耦合层103被称为“间隔层”。在一些实施例中，耦合层103被图形化以不与第一衬底上的力传感器电极重叠，并且可以包括在一个或多个衬底上的焊接/焊料、粘合剂、PSEA、胶带的层等。在一些实施例中，耦合层103布置于第二衬底104的内部表面之上，并提供力传感器电极和第二衬底之间的最大间隔。
第二衬底104的外部区(在本文也被称为周界区)配置成与输入装置在其内操作的电子系统的底架或外罩物理地耦合。在这样一种实施例中，施加至输入装置的力导致第一衬底102的至少一部分相对于第二衬底104弯曲。由于第二衬底104至少部分地与力传感器电极重叠，可变电容在力传感器电极和第二衬底104之间定义。如上所述，可变电容的度量可被计算并用于确定关于偏置于输入装置的力的力信息。
在一个实施例中，第二衬底104包括电极区，其至少部分地与布置于第一衬底102上的力传感器电极重叠。第二衬底104进一步包括弹性元件，其配置成允许内部区相对于外部区的可重复弯曲。图5-7例示第二衬底104的弹性区和电极区的各种实施例。
在一些实施例中，覆盖层101是第一衬底102的一部分。在其他实施例中，覆盖层能够提供附加的硬度至输入装置。例如，玻璃或陶瓷覆盖层可配置成提供增强的硬度至输入装置。例如，玻璃或陶瓷覆盖层可用于“硬化”完全的组合件。此外，覆盖层可包括各种触觉和视觉特性，以供用于用户的满意交互。在一个实施例中，覆盖层101包括玻璃衬底和由硬化PET或聚碳酸酯制成的面板。
图5是具有单悬臂返回机构的示例性弹性板510的顶视平面图。更特别地，弹性板510包括片弹簧502、503、504、512、513、514、515、516，其集成于弹性板的周界内。周界和整体片弹簧一起被称为返回机构。与每个片弹簧关联的孔用于将弹性板刚性地安装至电子系统外罩。通过这种方式，弹性板的内部部分(被周界部分围绕)可相对于周界部分向上或向下弯曲以响应外加力，外加力可基于力传感器的可变电容来确定。
传感器板(第一衬底102)被安装至其上的、弹性板的内部区，在没有外加力时与弹性板的周界共面(见图3A)。响应于外加力(图3B)，内部区相对于固定的周界向下弯曲。当力停止，周界和内部区恢复他们共面的定向。
图6是具有双折叠悬臂返回机构的示例性弹性板600的透视图。更特别地，第二衬底104的周界区包括在每面和/或角上的附加元件602，其配置成将弹性板物理地耦合至电子系统的壳体。例如，硬化层(弹性板)的外部区可采用螺丝、铆钉、模内成型(in-molding)或类似物物理地耦合至膝上型计算机的掌托下侧。在一个实施例中，弹性板600由材料的一个集成片制成并且内部区配置成相对于外部区弯曲。这可通过在内部区和外部区之间产生集成的弹簧来完成，诸如在弹性板的四个角的弹性元件604。弹性元件(其中可能存在各种数量的配置、以及各种设计配置)可配置成具有期望的力-位移功能以及最大位移距离。例如，可使用3、4、6、8或更多片或其他弹簧。弹簧能够是如图5所示的单悬臂、如图6所示的双折叠悬臂、或多折叠悬臂(如图7所示)。
继续参考图6，一个或多个接地区(在本文中也被称为电极区)接近弹簧的一个或多个来定位。这些电极区对应于以上关于图3B所述的位置308、310以及312。每个电极区配置成相对于布置在第一衬底上的对应的力感测电极弯曲，其中电极区至少部分地重叠力感测电极。力感测电极与电极区的重叠布置形成可变电容。作为力感测电极和电极区之间弯曲的结果，可变电容的度量可用于确定在输入表面上的多对象的力信息。
弹性板也可包括在内部区中的加固结构元件。结构元件配置成提供结构硬度至第二衬底并且从而至组装的输入装置。
图7是在每个角具有多折叠悬臂返回机构702的示例性弹性板700的顶视平面图。弹性板700例示备选的接地电极安置位置，即，周界安置位置704、以及接近弹性机构的中间位置706。
多种弹性元件配置，连同在第一衬底上的力感测电极的对应位置，可用于提供第二衬底的电极区和布置于第一衬底102上的力感测电极之间的不同的电交互。类似地，多种弹性元件配置以及至少部分地通过弹性元件连接的、第二衬底104的内部和外部区的图形化，可用于提供第一和第二衬底102和104之间不同的物理交互。
例如，在一个布置中(与对应于电极区704的力感测电极的布置相似)，X毫米的内部区的位移导致电极区和力感测电极之间大体上相等的X毫米的位移。在另一布置中(与对应于电极区706的力感测电极的布置相似)，X毫米的内部区的位移导致在第二衬底上重叠的力感测电极和电极区之间的Y毫米的位移(其中，Y＝(1/2)X；Y＝(1/3)X；Y＝(1/4)X；等等)。弹性元件的多种不同的配置，连同力感测电极的不同位置使能灵活的设计，其中内部区相对于外部区以及电极元件的弯曲可以是相同或不同的。因而，各种布置可以理想地适合电子系统的物理特性以及需求(例如，最大位移、位移所需的力)，同时也允许适当的可变电容被测量。
图8是在没有外加力的标称位置示出的、包括覆盖层801、电路板衬底802以及弹性板804的输入装置层叠结构800的备选配置的截面图。示出层叠结构800安装于电子系统的底架或外罩810中，其下表面被指定为表面元件808。电路板衬底802包括在电路板衬底802的顶面805上的一对力感测电极806。表面808的接地区相对于力感测电极806布置以与其形成可变电容。表面元件808的接地区可由任意适合的导电材料制成，例如，金属嵌入件或导电薄膜、涂料等。
作为施加至输入表面(覆盖层)801的力的结果，电路板衬底802附接的、弹性板的内部区向下弯曲，引起力感测电极806远离(接地的)下侧表面808向下弯曲，导致与力感测电极806关联的可变电容的变化。
图9是在弯曲位置示出的、图8的输入装置层叠结构的截面图，其中弯曲位置由在输入表面边缘附近施加的外加力导致。图10是在弯曲位置示出的、图8和图9的输入装置层叠结构的截面图，其中弯曲位置由在输入表面中心附近施加的外加力导致。图9和10例示响应于给予至输入表面的边缘902(图9)和中部1002(图10)的力的、第一衬底(电路板)802相对于电子系统壳体的示例性弯曲，其中给予的力两者都例示为“下按”元件。形成于布置于第一衬底802上的力传感器电极806之间的可变电容的度量可用于确定导致这样的“下按”的、感测区内对象的力信息，包括感测区内的多对象。弯曲限制器(例如，挡销)可用于限定第二衬底的最大弯曲。弯曲限制器可以是电子系统或输入装置的一部分。
图11是示出附着于电路板衬底1102的玻璃硬化层1101的输入装置1100的顶视平面图。第二衬底的弹性元件1106与电子系统壳体部分地重叠。玻璃硬化层1101耦合至第一衬底并为输入装置提供输入表面。在例示的实施例中，电路板衬底1102包括柔性电路(例如PET薄膜)，其中力传感器电极和接近电极布置于其上。此外，柔性电路可经由引脚输出尾端(pin out tail)1108延伸，以耦合至独立衬底(例如，子板1112)来连接处理电路。
在各种实施例中，输入装置包括覆盖层、第一衬底(例如电路板层)、耦合层(例如粘合剂)、以及第二衬底(例如弹性板)。覆盖层可包括具有0.5-1.2毫米组合厚度的玻璃衬底和面板。第一衬底可包括具有03-1.0毫米厚度的FR4或聚酰亚胺。耦合层可包括具有0.1-0.4毫米厚度的粘合剂。第二衬底可包括具有0.3-1.00毫米厚度的集成导电材料。在这些各种实施例中，输入装置可包括1.3-3.6毫米的总厚度。
在图12所示的一个实施例中，覆盖层(例如玻璃面板)1201具有大约1.0毫米的厚度，第一衬底1202(例如FR4-PCB)具有大约0.5毫米的厚度，并且第二衬底(例如弹性板)具有大约0.5毫米的厚度。在第二和第一衬底之间的耦合层1203(例如粘合剂)具有大约0.1毫米的厚度。
在一些实施例中，力使能输入装置包括近场通信组件；也就是说，输入装置的第一衬底包括通信元件，其配置成通过磁感应与其他装置通信。例如，第一衬底可包括用于生成磁场的两个环形天线。在这种实施例中，耦合至第一衬底的导电层可干涉由近场通信生成的磁场。图13是例示第一和第二衬底之间的铁氧体层的输入装置层叠结构1300的截面图。更特别地，层叠结构1300包括第一衬底1302、第二衬底1304、位于其间的粘合层1303、以及邻近于第一衬底的铁氧体层1301。图13所示的实施例使用铁氧体层来屏蔽导电层(例如，第二衬底的全部或部分)防止其干涉磁场。
更一般地，图13例示输入装置，其包括布置于第一和第二衬底之间的铁氧体层。铁氧体层可包括锰锌铁氧体、镍锌铁氧体、锶铁氧体、钡铁氧体、钴铁氧体等。在一些实施例中，铁氧体层作为耦合层的一部分来布置，其中耦合层可包括粘合剂或诸如塑料的其他材料等。与粘合剂相似，铁氧体层可布置在第二衬底的内部区和/或在布置于第一衬底上的近场通信组件(例如环形天线)区域之下。在一些实施例中，铁氧体层提供第一和第二衬底之间的附加间隔。图13是这样一种实施例的示例。
铁氧体层也可包括间隔层的一部分。在这样的实施例中，铁氧体层可作为间隔层的一部分来集成或形成，例如，通过移除与布置于第一衬底上的近场通信组件重叠的间隔层的一部分。图14是这样一种实施例的示例。特别地，图14是例示第一衬底和第二衬底之间的局部铁氧体层的、输入装置层叠结构1400的截面图。
图13和14的输入装置的第一衬底可包括接近传感器电极、近场通信组件和传感器衬底的多个个体层。在一些实施例中，具有铜制接近/力传感器电极的FR4层可以被使用。在其他实施例中，玻璃、PET、聚酰亚胺等可用作传感器衬底，其中金属或ITO(和其它材料)用于形成接近/力传感器电极或近场通信组件。
图15是包括弹性板1504的输入装置的备选实施例的透视图，其中弹性板1504采用由距离1503分离的两个共面弹性板部分1506、1508的形式。通过这种方式，弹性板的导电区1515，其形成可变电容的一部分(见图2)，可与弹性机构绝缘，同时也在Z方向产生充分移动(因外加力引起)以测量稳健的可变电容。
在本文描述的各种实施例的上下文中，输入装置展现高度的硬度是合意的。在这点上，玻璃已用于提供硬化。然而，给玻璃提供适当的纹理化和着色以供用作触摸表面能够是非常昂贵的。因而，在一实施例中，未装饰的玻璃用于提供硬化，其与相对便宜的面板(例如，PET/聚碳酸酯薄膜)耦合以供装饰的目的。
图16是例示使用玻璃硬化剂以及装饰面板的、输入装置层叠结构1600的截面图。更特别地，层叠结构1600包括基板1605(如果期望其可以省略)、弹性板1601、印刷电路板(PCB)或者柔性印刷电路板(FPC)层1602、玻璃硬化剂板1603、以及装饰面板(例如，聚酯薄膜或合适的装饰薄膜)1604。相应的粘合层1608可用于将各种层粘合在一起。
本领域技术人员应该领会，层叠结构1600主要意在例示上述组件的相关布置。也为了适应于上述各种力感测技术，如下方案可能是合意的：要么i)将弹性板1601(以及优选地与其关联的返回机构1606)在图中向左或者向右延伸；要么ii)相对于弹性板1602缩短电路板层1602的左至右尺寸，以由此促进电路板相对于弹性板周界的位移来响应外加力。
为具有外罩的电子系统提供输入装置，输入装置包括输入表面和第一衬底，第一衬底包括：第一批多个传感器电极，其配置成感测接近输入表面的输入对象；以及至少一对力感测电极，其布置于第一衬底的底面。输入装置进一步包括第二衬底，其具有包括围绕内部区的周界区的平面弹性板，周界区包括返回机构，其配置成物理地耦合至外罩，以及间隔层，其配置成物理地耦合第二衬底的内部区和第一衬底并布置于其间，其中施加至输入表面的力导致第一衬底和第二衬底内部区相对于第二衬底的周界区弯曲，改变形成于该至少一对力感测电极之间的可变电容。
在一个实施例中，第二衬底包括至少一个导电区，其中可变电容形成于该至少一个导电区和该对力感测电极之间。该至少一个导电区可布置于弹性板的周界上或弹性板的返回机构上。
依照各种实施例，平面弹性板可以采用连续金属片的形式，并且返回机构可以采用多个片弹簧的形式，其中该多个片弹簧中的每个可以包括单折叠悬臂设计或多折叠悬臂设计。
在一个实施例中，第二衬底大体上是矩形的，并且返回机构包括分别布置于第二衬底四个角上的四个平面片弹簧。此外，第一衬底可包括微电子组件，并且间隔层可包括与微电子组件大体上对齐的孔。
在一实施例中，间隔层包括导电层，其配置成将第二衬底的至少一个导电部分欧姆地耦合至第一衬底的导电部分。
在进一步的实施例中，该至少一对力感测电极包括配置成传送感测信号的第一力感测电极以及配置成接收结果信号的第二力感测电极，其中可变电容包括第一和第二力传感器电极之间的跨电容性耦合。
在另一实施例中，输入表面是玻璃，并且第一衬底包括印刷电路板(PCB)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜中的一个。
在另一实施例中，输入装置进一步包括与第二衬底共面的第三衬底，第三衬底也包括平面弹性板，其包括围绕内部区的周界区，第三衬底也物理地耦合至第一衬底；其中第二和第三衬底进行配置以使得施加至输入表面的力导致第二和第三衬底相应的内部区相对于第二和第三衬底相应的周界区的弯曲，由此改变形成于第二衬底和第一对力感测电极之间的第一可变电容，以及形成于第三衬底和第二对力感测电极之间的第二可变电容。
在又一个实施例中，第一衬底包括配置用于近场通信的导电线圈，并且铁氧体材料布置于第一衬底和第二衬底之间，其大体上与导电线圈重叠。
在另一实施例中，处理系统通信地耦合至并配置成操作第一批多个传感器电极来确定接近输入表面的输入对象的位置信息。处理系统进一步配置成操作至少一对力感测电极来基于可变电容的变化确定输入对象的力信息。
处理系统也可配置成基于位置信息和力信息确定由多个对象施加至输入表面的、相应的个体力。
在另一实施例中，输入表面包括覆盖有装饰聚酯薄膜面板的、未加工的玻璃硬化剂层。
为具有外罩的电子系统提供输入装置，输入装置包括输入表面和第一衬底，第一衬底包括：配置成感测接近输入表面的输入对象的第一批多个传感器电极；以及布置在第一衬底顶面的至少一个力感测电极。输入装置也包括第二衬底，其具有包括围绕内部区的周界区的平面弹性板；内部区配置成物理地耦合至第一衬底，其中间隔层布置在第二衬底的内部区和第一衬底之间，周界区包括配置成耦合至外罩的返回机构。施加至输入表面的力导致内部区相对于周界区的弯曲从而改变形成于至少一个力感测电极和外罩的导电区之间的可变电容。
处理系统通信地耦合至并配置成操作第一批多个传感器电极来确定接近输入表面的输入对象的位置信息，处理系统进一步配置成操作至少一个力感测电极来基于可变电容的变化确定输入对象的力信息。
也为具有包括导电区的外罩的电子系统提供输入装置，输入装置包括输入表面和第一衬底，第一衬底包括：配置成感测接近输入表面的输入对象的第一批多个传感器电极；布置于第一衬底的底面的一对跨电容性力感测电极；以及配置用于近场通信的导电线圈。输入装置也包括第二衬底，其包括平面弹性板，平面弹性板包括围绕内部区的周界区，内部区配置成机械地耦合至第一衬底，其中间隔层布置于内部区和第一衬底之间，周界区包括配置成耦合至外罩的返回机构，其中铁氧体材料布置于第一衬底和大体上与导电线圈重叠的第二衬底之间。
在一实施例中，施加至输入表面的力导致内部区相对于周界区的弯曲，由此改变形成于第二衬底和该对跨电容性力感测电极之间的可变电容。
因此，提出本文阐述的实施例和示例以便最好地解释本发明和其特定应用，从而使得本领域技术人员能够实现并使用本发明。但是，本领域技术人员将认识到，前述描述和示例仅为了例示和示例的目的而提出。所阐述的描述并不意在是穷举性的或将本发明限定到所公开的精确形式。基于所公开发明的说明书以及实践，本发明的其他实施例、用途以及益处对本领域技术人员而言是显而易见的。

Claims (18)

1.一种用于具有外罩的电子系统的输入装置，所述输入装置包括：
输入表面；
第一衬底，其包括：
第一批多个传感器电极，其配置成感测接近所述输入表面的输入对象；以及
至少一对力传感器电极，其布置于所述第一衬底的底面上，
其中所述至少一对力传感器电极包括配置成传送感测信号的第一力传感器电极和配置成接收结果信号的第二力传感器电极；
平面第二衬底，其包括导电区和平面弹性板，所述平面弹性板包括围绕内部区的周界区，所述周界区包括配置成物理地耦合至所述外罩的返回机构；以及
间隔层，其配置成物理地耦合所述第二衬底的所述内部区和所述第一衬底并布置于其间，
其中施加至所述输入表面的力导致所述第一衬底和所述第二衬底的所述内部区相对于所述第二衬底的所述周界区的弯曲，
其中所述弯曲改变形成于所述导电区和所述至少一对力传感器电极之间的可变电容，
其中所述可变电容包括所述第一力传感器电极和所述第二力传感器电极之间的跨电容性耦合，以及
其中所述第二衬底的所述周界区为所述第二衬底的区域，所述区域耦合到所述外罩并且在所述力被施加至所述输入表面时被限制关于所述外罩的相对移动。
2.如权利要求1所述的输入装置，其中所述导电区处于所述第二衬底的所述周界区并且布置于所述弹性板的所述周界和所述弹性板的所述返回机构中的一个上。
3.如权利要求1所述的输入装置，其中所述返回机构包括多个片弹簧。
4.如权利要求3所述的输入装置，其中所述多个片弹簧中的每个包括单折叠悬臂设计。
5.如权利要求3所述的输入装置，其中所述多个片弹簧中的每个包括多折叠悬臂设计。
6.如权利要求1所述的输入装置，其中所述平面弹性板包括连续的金属片。
7.如权利要求1所述的输入装置，其中所述第二衬底大体上是矩形并且所述返回机构包括分别布置于所述第二衬底四个角上的四个平面片弹簧。
8.如权利要求1所述的输入装置，其中所述第一衬底还包括微电子组件并且所述间隔层包括与所述微电子组件大体上对齐的孔。
9.如权利要求1所述的输入装置，其中所述间隔层包括配置成将所述第二衬底的至少一个导电部分欧姆地耦合至所述第一衬底的导电部分的导电通孔。
10.如权利要求1所述的输入装置，其中所述输入表面是玻璃，并且所述第一衬底包括印刷电路板(PCB)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜中的一个。
11.如权利要求1所述的输入装置，还包括与所述第二衬底共面的第三衬底，所述第三衬底也包括平面弹性板，所述平面弹性板包括围绕内部区的周界区，所述第三衬底也物理地耦合至所述第一衬底；
其中所述第二衬底和所述第三衬底进行配置使得施加至所述输入表面的力导致所述第二衬底和所述第三衬底相应的内部区相对于所述第二衬底和所述第三衬底相应的周界区的弯曲，从而改变形成于所述第二衬底和第一对力传感器电极之间的第一可变电容，以及形成于所述第三衬底和第二对力传感器电极之间的第二可变电容。
12.如权利要求1所述的输入装置，其中所述第一衬底还包括配置用于近场通信的导电线圈，并且其中铁氧体材料布置于所述第一衬底和与所述导电线圈大体重叠的所述第二衬底之间。
13.如权利要求1所述的输入装置，还包括处理系统，其通信地耦合至并配置成操作所述第一批多个传感器电极，以确定接近所述输入表面的输入对象的位置信息，所述处理系统还配置成操作所述至少一对力传感器电极来基于所述可变电容确定所述输入对象的力信息。
14.如权利要求13所述的输入装置，其中所述处理系统还配置成基于所述位置信息和所述力信息确定由多个输入对象施加至所述输入表面的相应的个体的力。
15.如权利要求1所述的输入装置，其中所述输入表面包括覆盖有装饰聚脂薄膜面板的未加工的玻璃硬化剂层。
16.一种用于电子系统的输入装置，所述输入装置包括：
输入表面；
包括导电区的外罩；
第一衬底，其包括：
第一批多个传感器电极，其配置成感测接近所述输入表面的输入对象；以及
至少一对力传感器电极，其布置于所述第一衬底的顶面，
其中所述至少一对力传感器电极包括配置成传送感测信号的第一力传感器电极和配置成接收结果信号的第二力传感器电极；以及
平面第二衬底，其包括：包括围绕内部区的周界区的平面弹性板，所述内部区配置成物理地耦合至所述第一衬底，其中间隔层布置于所述第二衬底的所述内部区和所述第一衬底之间，所述周界区包括配置成耦合至所述外罩的返回机构，
其中施加至所述输入表面的力导致所述内部区相对于所述周界区的弯曲，
其中所述弯曲改变形成于所述导电区和所述至少一对力传感器电极之间的可变电容，
其中所述可变电容包括所述第一力传感器电极和所述第二力传感器电极之间的跨电容性耦合，以及
其中所述第二衬底的所述周界区为所述第二衬底的区域，所述区域耦合到所述外罩并且在所述力被施加至所述输入表面时被限制关于所述外罩的相对移动。
17.如权利要求16所述的输入装置，还包括处理系统，其通信地耦合至并配置成操作所述第一批多个传感器电极，以确定接近所述输入表面的所述输入对象的位置信息，所述处理系统还配置成操作所述至少一对力传感器电极，以基于所述可变电容的变化确定所述输入对象的力信息。
18.一种用于具有包括导电区的外罩的电子系统的输入装置，所述输入装置包括：
输入表面；
第一衬底，其包括：
第一批多个传感器电极，其配置成感测接近所述输入表面的输入对象；
一对跨电容性力传感器电极，其布置于所述第一衬底的底面，
其中所述一对跨电容性力传感器电极包括配置成传送感测信号的第一力传感器电极和配置成接收结果信号的第二力传感器电极；以及
导电线圈，其配置用于近场通信；以及
平面第二衬底，其包括导电区和平面弹性板，所述平面弹性板包括围绕内部区的周界区，所述内部区配置成机械地耦合所述第一衬底，其中间隔层布置于所述内部区和所述第一衬底之间，所述周界区包括配置成耦合至所述外罩的返回机构，其中铁氧体材料布置于所述第一衬底和与所述导电线圈大体重叠的所述第二衬底之间，
其中施加至所述输入表面的力导致所述内部区相对于所述周界区的弯曲，
其中所述弯曲改变形成于所述导电区和所述一对跨电容性力传感器电极之间的可变电容，
其中所述可变电容包括所述第一力传感器电极和所述第二力传感器电极之间的跨电容性耦合，以及
其中所述第二衬底的所述周界区为所述第二衬底的区域，所述区域耦合到所述外罩并且在所述力被施加至所述输入表面时被限制关于所述外罩的相对移动。
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