CN105122197B - 用于局部力感测的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

用于操作配置成感测输入对象及其在感测区中外加力的电容性输入装置的装置和方法，该装置包括易弯组件，其具有输入表面并且特征为弯曲硬度，以及传感器电极的第一和第二阵列。输入装置还包括传感器电极的第三阵列以及布置在第三阵列之间的间隔层。易弯组件的特征为压缩硬度，并且配置成响应施加到输入表面的力而变形，并且使传感器的第二阵列朝传感器的第三阵列偏转，其中输入表面的变形和传感器电极的第二阵列的偏转是易弯组件的弯曲硬度和间隔层的压缩硬度的比率的函数。

Description

用于局部力感测的装置和方法
优先权信息
本申请要求于2013年3月15日提交的、美国非临时专利申请序号13/838,003以及于2013年2月27日提交的、美国临时专利申请序号61/770,074的优先权。
技术领域
本发明一般涉及电子装置，以及更具体来说，涉及传感器装置并且将传感器装置用于产生用户界面输入。
背景技术
包括接近传感器装置(通常又称作触摸板或触摸传感器装置)的输入装置广泛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来区分的感测区，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来为电子系统提供接口。例如，接近传感器装置常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台式计算机中的不透明触摸板)。接近传感器装置还常常用于较小计算系统(诸如集成在蜂窝电话中的触摸屏)中。
接近传感器装置能够用来实现对关联电子系统的控制。例如，接近传感器装置常常用作较大计算系统的输入装置，较大计算系统包括：笔记本计算机和台式计算机。接近传感器装置也常常用于较小系统中，包括：手持系统，诸如个人数字助理(PDA)、遥控器，以及通信系统，诸如无线电话和文本消息传递系统。接近传感器装置越来越多地用于媒体系统中，诸如CD、DVD、MP3、视频或其他媒体记录器或播放器。接近传感器装置能够是它与其交互的计算系统的整体部分或者外设。
一些输入装置除了确定与输入装置的感测区进行交互的输入对象的位置信息之外，还具有检测外加力的能力。但是，当前已知的力/触摸输入装置在其准确地确定施加力的位置和/或强度的能力方面受到限制。这限制了当前已知的力使能输入装置的灵活性和可用性。因此需要改进的力增强输入装置，其中可准确地确定外加力的位置和/或强度。
发明内容
本发明的实施例提供促进改进的装置可用性的装置和方法。该装置和方法通过使用具有弯曲硬度、覆盖在具有压缩硬度的可压缩层上的易弯组件、由此促进跨电容性输入装置的感测表面均匀分布的局部弯曲区域，来提供改进的用户界面功能性。弯曲硬度与压缩硬度的比率这样进行配置，响应由输入对象施加到输入表面的力，而将所产生的压缩区展开在多个力接收器电极坐标位置之上。因此，可内插与坐标位置关联的力数据，以准确地确定外加力的坐标位置和/或幅值。
附图说明
下面将结合附图来描述本发明的优选示范实施例，其中，相似的标号表示相似的元件，以及附图包括：
图1是按照本发明的一实施例、包括输入装置和处理系统的示范电子系统的框图；
图2是按照本发明的一实施例的、示范处理系统的示意图；
图3A是按照本发明的一实施例的、压力成像传感器堆叠的示意透视图；
图3B是按照本发明的一实施例的、图3A的压力成像传感器堆叠的备选实施例的示意透视图；
图3C是按照本发明的一实施例的、压力成像传感器堆叠的另一实施例的示意透视图；
图3D是包括可压缩层的输入装置堆叠的备选实施例的截面图；
图4是按照本发明的一实施例、图3的堆叠的一部分的示意截面图；
图5是示出按照本发明的一实施例的、变形易弯组件和建模为线性弹簧的可压缩层的图3的堆叠的一部分的示意截面图；
图6A是按照本发明的一实施例的输入装置的顶部俯视图；
图6B是按照本发明的一实施例的、沿图6A的输入装置的线条VI-VI的截面图；
图7A-7C是包括易弯组件、可压缩层和支承层的示范输入装置堆叠的相应截面图；
图8是按照本发明的一实施例的可压缩层的透视图；
图9是按照本发明的一实施例的电极层的透视图；
图10是按照本发明的一实施例的、与图7的电极层结合的、图6的可压缩层的透视图；
图11是按照本发明的另一实施例的示范输入装置的截面图；以及
图12是按照本发明的一实施例的、操作电子系统来接收信号并且将信号驱动到电极上以确定感测区中的输入对象的力和触摸信息的方法的流程图。
具体实施方式
以下详细描述本质上只是示范性的，而非意图限制本发明或者本发明的应用和使用。此外，并不存在由前面的技术领域、背景、概述或者以下详细描述中提供的任何明确表达或暗示的理论进行约束的意图。
现在转向附图，图1是根据本发明实施例的示例输入装置（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。如本文档中所使用的，术语“电子系统”（或者“电子装置”）广义上指任何能够电子地处理信息的系统。电子系统的一些非限制性示例包括所有大小和形状的个人计算机，诸如桌上型计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板电脑、网页浏览器、电子书阅读器、以及个人数字助理（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。进一步的示例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（包括诸如智能电话之类的蜂窝电话）和媒体装置（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）。另外，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可使用下列项的任一个或多个与电子系统的部件通信：总线、网络以及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。
在一优选实施例中，输入装置100实现为力使能触摸板系统(其包括处理系统110和感测区120)。感测区120(又常常称作“触摸板”)配置成感测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示意性地示为矩形，但是，应当理解，感测区可在触摸板的表面上具有任何便利形式并且按照任何期望布置，和/或以其他方式与触摸板集成。
感测区120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，而且可随所使用的感测技术的类型和期望的精度而显著变化。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。
输入装置适配成通过响应所感测对象的位置以及这类对象所施加的力而促进数据输入，来提供用户界面功能性。具体来说，处理系统配置成确定由感测区中的传感器所感测的对象的位置信息。然后，这个位置信息能够由系统用来提供大范围的用户界面功能性。此外，处理系统配置成从传感器所确定的力的量度来确定对象的力信息。例如通过响应由对象在感测区中的外加力的不同等级而提供不同用户界面功能，这个力信息随后能够也由系统用来提供大范围的用户界面功能性。此外，处理系统可配置成确定在感测区中感测的多于一个对象的输入信息。输入信息能够基于力信息、位置信息、感测区中和/或与输入表面相接触的输入对象的数量、以及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。输入信息随后能够由系统用来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)进行的输入敏感，诸如感测区内输入对象的位置。感测区包含输入装置之上、周围、之中和/或附近的任何空间，在其中输入装置能够检测用户输入(例如由一个或多个输入对象所提供的用户输入)。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，而且可随所使用的感测技术的类型和期望的精度而显著变化。因此，一些实施例感测输入，其包括与输入装置任何表面无接触、与输入装置的输入表面（例如触摸表面）相接触、与耦合一定量外加力的输入装置的输入表面相接触、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。
电子系统100可利用传感器组件和感测技术的任何组合来检测感测区120中或者以其他方式与触摸板关联的用户输入(例如力、接近性)。输入装置102包括用于检测用户输入的一个或多个感测元件。作为若干非限制性示例，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/或光学技术。
在输入装置100的一些电阻性实现中，柔性且导电第一层由一个或多个隔离元件与导电第二层分离。在操作期间，跨层创建一个或多个电压梯度。按压柔性第一层可使其充分弯曲以便在层之间创建电接触，从而导致反映层之间的接触点的电压输出。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由谐振线圈或线圈对所感应的回路电流。电流的幅值、相位和频率的某个组合可然后用来确定位置信息。
在输入装置100的一些电容性实现中，施加电压或电流以创建电场。附近的输入对象引起电场的变化，并且产生电容性耦合的可检测变化，其可作为电压、电流等的变化来被检测。
一些电容性实现利用电容性感测元件的阵列或者其他规则或不规则图案来创建电场。在一些电容性实现中，独立感测元件可欧姆地短接在一起，以便形成更大传感器电极。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，从而改变所测量电容性耦合。在一个实现中，绝对电容感测方法通过相对基准电压(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，从而改变所测量电容性耦合。在一个实现中，跨电容性感测方法通过检测一个或多个发射器传感器电极(又称作“发射器电极”或“发射器”)与一个或多个接收器传感器电极(又称作“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。结果信号可包括与一个或多个发射器信号、和/或与一个或多个环境干扰源(例如其他电磁信号)对应的(一个或多个)影响。传感器电极可以是专用发射器或接收器，或者可配置成既传送又接收。
还应当理解，输入装置可采用多种不同方法来实现，以确定赋予到输入装置的输入表面上的力。例如，输入装置可包括机构，其接近输入表面布置，并且配置成提供表示施加到输入表面上的绝对力或力变化的电信号。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(例如输入表面下面的显示屏幕)的缺陷(defection)来确定力信息。在一些实施例中，输入表面可配置成绕一个或多个轴偏转。在一些实施例中，输入表面可配置成按照大体上均匀或者不均匀方式偏转。在各个实施例中，力传感器可基于电容的变化和/或电阻的变化。
图1中，处理系统110示为输入装置100的一部分。但是，在其他实施例中，处理系统可位于触摸板与其配合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)的部分或全部和/或其他电路组件。(例如，互电容传感器装置的处理系统可包括：发射器电路，配置成采用发射器传感器电极来传送信号；和/或接收器电路，配置成采用接收器传感器电极来接收信号)。在一些实施例中，处理系统110还包括电子可读指令，例如固件代码、软件代码等。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，诸如促进全范围的动作，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、叩击、选择、点击、双击、摇摄、缩放和滚动。可能动作的其他示例包括动作(诸如点击、滚动、缩放或摇摄)的发起和/或速率或速度。
例如，在一些实施例中，处理系统110操作输入装置100的感测元件来产生指示在感测区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，特别有关输入对象在感测区域中的存在。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”位置信息包括在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。
同样，本文所使用的术语“力信息”意在广义地包含与格式无关的力信息。例如，力信息能够对各输入对象作为向量或纯量来提供。作为另一个示例，力信息能够作为关于所确定力已经超过或者尚未超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。如下面将更详细描述，来自处理系统的位置信息和力信息可用来促进全范围的界面输入，包括接近传感器装置用作用于选择、光标控制、滚动和其他功能的指向装置。
同样，本文所使用的术语“输入信息”意在广义地包含对于任何数量的输入对象的时间、位置和力信息，而与格式无关。在一些实施例中，输入信息可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进行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）可放置在感测区120附近并且用于促进使用输入装置102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。
在一些实施例中，电子系统100包括触摸屏界面，并且感测区120与显示屏的主动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。
应当理解，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，不管用于执行分配的介质的特定类型，本发明的实施例同样适用。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。
还应当理解，输入装置可采用多种不同方法来实现，以确定赋予到输入装置的输入表面上的力。例如，输入装置可包括机构，其接近输入表面布置，并且配置成提供表示施加到输入表面上的绝对力或力变化的电信号。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(例如输入表面下面的显示屏幕)的缺陷(defection)来确定力信息。在一些实施例中，输入表面可配置成绕一个或多个轴偏转。在一些实施例中，输入表面可配置成按照大体上均匀或者不均匀方式偏转。
如上所述，在一些实施例中，电子系统的某个部件处理从处理系统所接收的信息，以确定输入信息以及按用户输入进行动作、诸如促进全范围的动作。应当理解，一些唯一输入信息可导致相同或不同的动作。例如，在一些实施例中，输入对象的输入信息(包括力值F、位置X、Y以及接触时间T)可导致第一动作。而输入对象的输入信息(包括力值F’、位置X’、Y’以及接触时间T’)(其中撇号值与非撇号值唯一地不同)也可导致第一动作。此外，输入对象的输入信息(包括力值F、位置X’、Y以及接触时间T’)可导致第一动作。虽然以下示例描述可基于包括力、位置等的值的特定范围的输入信息来执行的动作，但是应当理解，不同输入信息(如上所述)可导致相同动作。此外，相同类型的用户输入可基于输入信息的分量来提供不同功能性。例如，F、X/Y和T的不同值可导致相同类型的动作(例如摇摄、缩放等)，那种类型的动作可基于所述值或其他值以不同方式来表现(例如更快地缩放、更慢地摇摄等)。
如上所述，本发明的实施例能够采用用于检测力和/或位置信息的电容性传感器电极的多种不同类型和布置来实现。列举几个示例，输入装置能够采用在多个衬底层上形成的电极阵列来实现，典型地其中用于沿一个方向(例如“X”方向)进行感测的电极在第一层上形成，而用于沿第二方向(例如“Y”方向)进行感测的电极在第二层上形成。在其他实施例中，用于X和Y感测的传感器电极能够在同一层上形成。在又一些实施例中，传感器电极能够布置成用于仅沿一个方向，例如沿X或Y方向，进行感测。在又一个实施例中，传感器电极能够布置成提供按极坐标的位置信息，诸如“Γ”和“θ”(作为一个示例)。在这些实施例中，传感器电极本身通常布置成圆或者其他环形以提供“θ”，其中个体传感器电极的形状用来提供“r”。
另外，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。最后，多种导电材料和制作技术能够用来形成传感器电极。作为一个示例，通过在衬底上沉积和蚀刻导电墨水来形成传感器电极。
在一些实施例中，输入装置包括传感器装置，其配置成检测与装置进行交互的用户的接触区域和位置。输入传感器装置还可配置成检测与用户有关的位置信息，诸如手和任何手指相对于传感器装置的输入表面(或者感测区)的位置和移动。
在一些实施例中，输入装置用作间接交互装置。间接交互装置可控制显示器上的GUI动作，显示器与输入装置（例如膝上型计算机的触摸板）分离。在一个实施例中，输入装置可作为直接交互装置进行操作。直接交互装置控制显示器上的GUI动作，显示器在接近传感器（例如触摸屏）下面。间接与直接之间存在各种可用性差异，其中许多可混淆或阻止输入装置的完全操作。例如，通过在接近传感器之上移动输入对象，间接输入装置可用来将光标定位在按钮之上。这间接地进行，因为输入的运动没有重叠显示器上的响应。在类似情况下，通过将输入对象直接放置在触摸屏上的期望按钮上方或之上，直接交互装置可用来将光标定位在按钮之上。
现在参照图1和图2，处理系统110包括传感器模块202和确定模块204。传感器模块202配置成操作与输入装置100和感测区120关联的传感器。例如，传感器模块202可配置成从与感测区120关联的传感器传送传感器信号和接收结果信号。确定模块204配置成处理数据(例如结果信号)，并且确定与感测区120进行交互的输入对象的位置信息和力信息。本发明的实施例能够用来实现主机装置上的多种不同能力。具体来说，它能够用来实现光标定位、滚动、拖曳、图标选择、关闭桌面的窗口、使计算机进入睡眠模式或者执行任何其他类型的模式转换或界面动作。
现在参照图3A，输入装置300包括易弯组件301、可压缩层310、传感器电极层312和支承层316。更具体来说，易弯组件301包括其中包含塑料、玻璃或其他适当材料的输入表面302、第一传感器电极层304以及第二传感器电极层308。在一个实施例中，第一传感器电极层304包括传感器电极的第一阵列305，第二传感器电极层308包括传感器电极的第二阵列309，以及传感器电极层312包括传感器电极的第三阵列314。在一些实施例中，第一和第二传感器电极阵列305、309配置成感测输入装置300的感测区中输入对象的位置信息。第一和第二阵列305、309可配置成执行“绝对电容”和/或“跨电容性”感测，以确定感测区中的输入对象。第二和第三阵列309、314配置成感测接触输入表面302的输入对象的力信息。第二和第三阵列309、314可配置成执行“绝对电容”和/或“跨电容性”感测，以检测由施加到表面302的力产生的可压缩层310的局部的压缩。
仍然参照图3A，易弯组件301可建模为合成结构、例如层压结构，使得整个组合件的特征为大体上均匀的弯曲硬度。
可压缩层310，在所示实施例中，包括形成网格的行318和列319的阵列。在其他实施例中，可压缩层310可实现为一系列隔离点、闭室或开室泡沫结构、三角形或其他几何结构的矩阵、或者任何其他化学合成物和/或机械构造，其呈现跨可压缩层310的二维表面和/或三维体积的大体上均匀的压缩硬度。照这样，可压缩层的特征为一阶近似的大体上均匀的压缩硬度。
支承层316可部分、大体上或完全是刚性的，但是无论如何应当是充分刚性的，以用作支承面来耐受向下施加到易弯组件301的顶面的力。支承层可以是输入装置300居于其中的电子系统的一部分。例如，支承层316可以是便携电子装置(例如膝上型、蜂窝电话、平板等)的壳体。
应当理解，在一些实施例中，可对图3A所示堆叠300添加或去除一个或多个层，而没有损害其功能。例如，在图3B的所示实施例中，传感器电极的第一阵列305和传感器电极的第二阵列309可布置在单层344上。在所示实施例中，易弯组件301包括输入表面302以及单层344，其中包括第一和第二传感器电极阵列305、309。在另一个实施例中，传感器电极的第一和第二阵列可布置在输入表面302上(例如与预计用户输入和接触相对的一侧上)；在这个示例中，易弯组件将包括输入表面302以及传感器电极的第一阵列305和第二阵列309。
仍然参照图3B，输入装置还可包括布置在衬底312上的传感器电极的第三阵列314。输入装置还包括可压缩层(与可压缩层310相似)，其采取布置在衬底312上的可压缩结构329的阵列的形式。在一些实施例中，第三阵列314的每一个体电极布置在一个或多个个体可压缩结构329“之间”。在其他实施例中，第三阵列314的每一个体电极可配置成与至少一个可压缩结构329重叠。在图3B所示的实施例中，传感器电极的第三阵列314沿与传感器电极的第一阵列305大体上平行的方向来排列。在一些实施例中，传感器电极的第三阵列314沿与传感器电极的第一阵列305和第二阵列309其中之一的方向大体上平行的方向来排列。此外，在图3B的实施例中，传感器电极的第三阵列314大体上与传感器电极的第一阵列305重叠(当从输入装置300的顶部查看时)。衬底312还可配置成用作支承面，来耐受向下施加在易弯组件301的顶面上的力(与图3A的支承层316的功能相似)。
现在参照图3C，输入装置300的易弯组件301的另一个实施例可包括柔性显示器306。在输入装置300包括显示器的一些实施例中，用于感测位置信息的同一传感器电极阵列也可用于更新显示器。在一些实施例中，传感器电极阵列311可布置在显示器306的非查看侧上。传感器电极阵列311配置成感测接触输入表面302的输入对象的力信息。具体来说，阵列309的至少一个电极配置成，响应对输入表面302所赋予的力，而朝布置在衬底312上的传感器电极阵列314偏转。
现在参照图3D，示出可压缩层310的另一个实施例。可压缩层310示为在易弯组件301与传感器电极的第三阵列312之间形成的可压缩结构329的矩阵。虽然图示不是按比例，然而图3D意在示出比图3A-C所示更精细的可压缩结构329的间距。此外，可压缩结构329布置到传感器衬底312(其包括传感器电极的第三阵列314)上。如在图3D中还能够看到，传感器电极314在可压缩结构329之间没有留间隔(这在图3B-C中示出)。
图4是图3的堆叠300的一部分的示意截面图。更具体来说，图4示出包括易弯组件404、可压缩层408和支承层410的叠层400。易弯组件404与图3A-C的易弯组件301一般相似，并且其特征为大体上均匀的弯曲硬度。可压缩层408与图3A-C的可压缩层310一般相似。照这样，由输入对象所施加的力402创建作为易弯组件404的弯曲硬度以及可压缩层408的压缩硬度和物理布置的函数的局部偏转区域(由箭头406所表示)。在一个实施例中，该函数与易弯组件404的弯曲硬度与压缩层408的压缩硬度的比率成比例。
叠层400还包括传感器电极的第一阵列(未示出)、传感器电极的第二阵列412和传感器电极的第三阵列414。在一个实施例中，传感器电极的第二阵列412采用感测信号来驱动，以及结果信号在传感器电极的第三阵列414上接收，以便基于两个阵列中对应感测电极之间的可变电容来确定赋予输入表面的力。在一个实施例中，传感器电极的第二阵列412是由处理系统驱动的发射器电极，而传感器电极的第三阵列414是在其上由处理系统来接收与外加力相关的信号的力接收器电极。在另一个实施例中，第三阵列414可作为发射器电极来驱动，而第二阵列412可用作力接收器电极。
继续参照图4，外加力402使易弯组件404局部变形和偏转，从而减小变形的局部区域406中的传感器电极的第二阵列412与传感器电极的第三阵列414之间的距离411。具体来说，在局部弯曲区域406（其作为易弯组件404的弯曲硬度与可压缩层408的压缩硬度的比率以及也可存在于可压缩层408中的任何可压缩结构的物理布置的函数）附近，外加力402使易弯组件404弯曲，并且使可压缩层408压缩。通过使用已知建模和模拟技术适当地配置前述组件的各种机械特性和尺寸，外加“点”力可使易弯组件408在覆盖第三传感器电极阵列414的单个或多个传感器电极的区域中偏转。在一实施例中，外加力402可导致大约三个力接收器电极414之上的局部弯曲，如在图4和5的横截面视图中所示。在其他实施例中，外加力可散布在任何数量的期望力接收器电极之上，这允许处理系统内插力信息，以准确地确定外加力的坐标位置。这不仅在输入对象是非导电触控笔、笔等时是特别有用的，而且还实现对施加到输入表面的多个力的准确检测。
继续参照图4并且现在还参照图5，图5是包括易弯组件504的叠层500的示意透视图，其中易弯组件504包括感测电极的第二阵列512、包括感测电极的第三阵列514的固定支承层、以及设置在其之间并且建模为弹簧508的连续体的可压缩层。在一个实施例中，可压缩层包括，至第一近似度，均匀可压缩体积，使得各局部区域符合虎克定律：F = -k · X；其中F是外加力或负荷，k是由可压缩层的材料和机械特性所确定的弹簧常数，以及X是由外加力产生的偏转距离。在这点上，术语“变形”和“弯曲”表示易弯组件(404、504)的形状响应外加力的变化，而术语“偏转”和“平移”表示电极412的位置(例如沿距离411)响应外加力的变化。
图6A和图6B分别是按照本发明的各个实施例的输入装置600的顶视图和截面图。装置600包括易弯组件601、可压缩层610和支承层612。易弯组件包括输入表面602、具有多个传感器电极的第一层605以及具有多个传感器电极的第二层609。第一和第二传感器电极层605、609配置成感测输入装置的感测区中的输入对象。例如，在一个实施例中，第二批多个传感器电极609配置成传送感测信号，而第一批多个传感器电极605配置成接收结果信号。虽然第一和第二传感器电极阵列605、609示出为布置在传感器衬底604的相对侧上，但是在各个其他实施例中，第一和第二传感器电极阵列605、609可布置在传感器衬底604的任一侧上的或输入表面602上的单层或多层中。
传感器电极的第三阵列614布置在支承层612上，传感器电极的第三阵列与传感器电极的第一阵列605大体上重叠。第二和第三批多个传感器电极609、614配置成感测易弯组件601(和传感器电极609)响应施加到输入装置600的输入表面602的力而朝支承层612(和传感器电极614)的偏转。
第二批多个传感器电极609和第三批多个传感器电极614相互电容性耦合，从而形成两个阵列之间的交叉/重叠的区域中的多个相应可变电容。一个示范可变电容在图6A中示出，并且称作力像素(或“像素”)630。如本文所使用的，术语“力像素”表示第二传感器电极阵列609的传感器电极与第三传感器电极阵列614的对应传感器电极之间的重叠的区域。术语“力像素”还可表示传感器电极的第二阵列609与传感器电极的第三阵列614的个体传感器电极之间的局部电容的区域。如以上参照图5-6所述，施加到输入表面602的力使易弯组件601局部变形和偏转，从而减小变形的局部区域中的感测电极的第二阵列609的一个或多个电极与感测电极的第三阵列614的一个或多个电极之间的距离。
通过使用已知建模和模拟技术适当地配置易弯组件601和可压缩层610的各种机械特性和尺寸，使易弯组件601偏转的外加力导致传感器电极的第二和第三阵列之间形成的可变电容阵列的至少一个可变电容(力像素)的变化。(一个或多个)可变电容的变化的度量能够用来确定施加到与偏转对应的局部区域中的输入表面的力的幅值。在各个实施例中，外加力可基于多个可变电容来确定，这允许处理系统在多个毗连力像素之间内插力信息。
如图6A和图6B的实施例所示，可压缩层可形成个体可压缩结构629的阵列。虽然可压缩结构的阵列示为布置在支承衬底612上，但是在其他实施例中，可压缩结构可布置在独立衬底上，独立衬底然后在物理上耦合到支承衬底612或传感器衬底604。同样，在各个实施例中，可压缩层可包括可压缩结构的网格(如图3A所示)，或其他适当形状。可压缩层配置成促进易弯组件601响应施加到输入表面602的力而朝传感器电极的第三层614的局部偏转。“力像素”的度量用来确定在至少一个位置对输入表面所赋予的局部力的量(幅值)。
现在来看图7A-C，示出图6的输入装置600的简化侧视图。易弯组件601包括电容性传感器电极的相应第一和第二阵列(为了清楚起见而未示出)，其配置成检测输入装置600的感测区中的输入对象。仍然在图7A-C中示出的是可压缩结构629和传感器电极的第三阵列614。如上所述，施加到输入表面602的力在外加力附近使易弯组件601弯曲并且使可压缩层610压缩。弯曲和压缩是易弯组件601的弯曲硬度与可压缩层610的压缩硬度的比率、以及可存在于可压缩层610中的任何可压缩结构层629的物理布置的函数和/或基于其。
例如，如在图7A中最好地看到，点力F1和F2施加到输入表面602，从而引起易弯组件601朝传感器电极的第三阵列614的偏转。点力F1示出为施加在可压缩结构629之间；点力F2示出为直接施加在可压缩结构629其中之一上面。图7B和图7C还包括示范输入对象730(例如指尖)，示出为下压在输入装置的顶面上。
易弯组件601响应施加到输入表面的力的所产生偏转能够描述为可压缩结构629的压缩以及可压缩结构629之间的空间的压缩。例如，易弯组件至可压缩结构629之间的空间中的局部偏转与施加到输入表面602的局部压力(例如图7A中的F1)和结构629的三维布置成比例。此外，局部偏转与易弯组件601的弯曲硬度成反比。例如，在一个实施例中，易弯组件601具有300 μm的厚度、4 GPa的杨氏模量和0.38的泊松比。可压缩层610包括按照5 mm间距的均匀方形阵列布置的多个可压缩结构629，其中可压缩结构的每个呈现500 MPa的杨氏模量(例如聚氨酯材料)。
响应处于0至50 MPa的范围的、从输入对象对输入表面的所施加压力，易弯组件将大约在0至数十微米的范围中在可压缩结构之间偏转，并且将在0至数百纳米的范围中压缩可压缩结构。传感器电极的第三阵列614与布置在易弯组件610中的至少一个传感器电极(未示出)之间的可变电容的度量用来确定偏转量。如通过可变电容的变化所测量的、易弯组件的偏转指示由输入对象对输入表面602所施加的局部力。多个这类局部力度量可用来确定由输入对象施加到输入表面上的总力。如在图7B中看到，输入对象730(即，手指)将力施加到输入表面602，从而引起易弯组件601的多个局部偏转，其可使用传感器电极614来测量。
在各个实施例中，易弯组件包括大约数十微米至数百微米的厚度以及大约0.1MPa至70 Gpa的杨氏模量。易弯组件可包括诸如玻璃、塑料、金属、聚合物和粘合剂之类的材料的各种层的组合。可压缩层包括大约数微米至数百微米的厚度以及大约0.1 MPa至1 Gpa的杨氏模量。可压缩层可包括材料的组合，这些材料可以是大体上均匀的(例如泡沫、凝胶、液体或固体)或者是大体上不均匀的，诸如上述可压缩结构的阵列，其可包括布置在其之间的液体或气体。
图8是与图3A-C的可压缩层310和/或图6的可压缩层610一般对应的示范可压缩层800的透视图。在所示实施例中，可压缩层800包括可压缩结构802的规则阵列或矩阵，其在衬底804的上表面上形成并且具有间距或周期P。在其他实施例中，可压缩层800可包括任何适当可压缩材料的均匀体积或者不规则或随机系列的形式或结构，其平均产生用于将外加力散布于围绕外加力的位置的局部区域上的、大体上均匀可压缩的介质。
图9是与图3A-D的力传感器电极层312一般对应的电极层900的透视图。在所示实施例中，电极层900包括在电极衬底904上形成的传感器电极906的规则阵列以及具有间距或周期P的孔径902。在一实施例中，传感器电极906沿阵列的一侧在相应连接器908处(其在尾部910结合在一起以供连接到处理系统)终止。在其他实施例中，电极可包括任何期望形状、布置或配置。
图10是包括与图9的电极层900相结合的、图8的可压缩层800的组合件或叠层1000的透视图。电极层900的孔径902可配置成在各坐标位置1002(也具有周期P)与衬底层800的可压缩结构802对齐，使得结构802向上贯穿孔径902延伸；也就是说，电极层衬底904插入衬底804的上表面与结构802所形成的可压缩层之间。在所示实施例中，电极衬底层904和可压缩层衬底层804被覆盖以形成层压结构1004。在其他实施例中，电极和可压缩层结构或材料可在单个衬底层的相同侧或相对侧上形成。
图11是按照本发明的示范输入装置的截面图。输入装置1100包括易弯组件1101、可压缩间隔层1110和支承层1112。易弯组件1101包括输入表面1102，配置成由输入对象来触摸；以及多个传感器电极，配置成检测输入对象。在一个实施例中，易弯组件包括布置在传感器衬底1104上的电容性传感器电极的至少一层。电容性传感器电极可包括至少一个发射器传感器电极1109，配置成传送感测信号；以及至少一个接收器传感器电极1105，配置成接收结果信号，结果信号包括输入装置的感测区中存在的任何输入对象的影响。
在图11所示的实施例中，易弯组件1101包括粘合剂层1131，其配置成在物理上耦合输入表面1102和电容性传感器衬底1104。应当注意，在一些实施例中，电容性传感器电极(诸如传感器电极1105和1109)可直接布置到输入表面1102的底侧上。在一些实施例中，易弯组件1101可包括多个传感器衬底(与传感器衬底1104的那个相似)。
继续参照图11，易弯组件布置在可压缩间隔层1110之上。可压缩间隔层1110配置成提供布置在易弯组件1101中的电容性传感器电极与电容性传感器电极1114的附加阵列之间的间隔。可压缩间隔层1110与叠层1000相似，其中可压缩间隔层1110包括在顶面(面向易弯组件)上形成的多个凸起结构1122。在所示实施例中，多个凸起结构1122具有间距或周期P。电容性传感器电极1114插入多个凸起结构1122之间。电容性传感器电极的阵列1114可布置在与图9的层900相似的层中。
电容性传感器电极的层可包括具有配置成匹配凸起结构1122的周期的孔径(或其他自对齐特征)的衬底。电容性传感器电极1114配置成耦合到传感器电极1105和1109的至少一个传感器电极。具体来说，电容性传感器电极1114可配置成接收包含电极1109先前所传送的信号的结果信号。这个结果信号是易弯组件1101(包括传感器电极1105和1109)朝传感器电极1114的位移的函数。传感器电极1114的结果信号的度量可用来确定将力施加到输入表面1102的输入对象的力信息。
图12是按照各个实施例、操作与图1-11所示装置关联的类型的电子系统的方法1200的流程图。方法1200包括将发射器信号驱动(任务1202)到一个或多个发射器感测电极上，并且操作(任务1204)传感器电极的第一和第二阵列来接收第一结果信号。
方法1200还涉及操作(任务1206)传感器电极的第二和第三阵列来接收第二结果信号，并且确定感测区中的输入对象的位置信息(任务1208)和力信息(任务1210)。
最后，方法1200考虑内插或者以其他方式处理(任务1212)力信息，以便基于易弯组件的弯曲硬度和可压缩层的压缩硬度的比率和其他信息准确地确定外加力的位置。
因此提供一种电容性输入装置，其配置成感测一感测区中的输入对象。该电容性输入装置包括具有输入表面、传感器电极的第一阵列和传感器电极的第二阵列的易弯组件，易弯组件的特征为弯曲硬度。该电容性输入装置还包括传感器电极的第三阵列以及布置在传感器电极的第三阵列与易弯组件之间的间隔层，该间隔层的特征为压缩硬度。易弯组件配置成响应施加到输入表面的力而变形，并且使传感器电极的第二阵列朝传感器电极的第三阵列偏转，其中输入表面的变形和传感器电极的第二阵列的偏转是易弯组件的弯曲硬度和间隔层的压缩硬度，诸如易弯组件的弯曲硬度与间隔层的压缩硬度的比率，的函数和/或基于其。
在一实施例中，施加到输入表面的力使传感器电极的第二阵列的子集朝第三阵列偏转。
在另一个实施例中，易弯组件配置成响应施加到输入表面的力而变形，使得传感器电极的第二阵列的至少一个传感器电极朝传感器电极的第三阵列偏转，而传感器电极的第二阵列的至少一个传感器电极相对于传感器电极的第一阵列保持为大体上静止。
在一实施例中，间隔层包括下列至少一个：闭室多孔材料；开室多孔材料；粘合剂；均匀或不同大小和刚度的金字塔形状结构、圆顶形状结构、锥形结构、以及圆柱或沙漏形状结构；网格结构；以及可压缩材料。此外，第一、第二和第三阵列可包括多个电极，其中第一阵列的电极与第三阵列的电极大体上垂直。另外，间隔层可包括具有大体上均匀的弹簧常数的可压缩结构的阵列。间隔层中的可压缩结构的阵列可在衬底上形成，其中传感器电极的第三阵列布置在衬底与间隔层之间。
输入装置还可包括处理系统，其在通信上耦合到传感器电极的第一、第二和第三阵列。该处理系统可配置成测量下列至少两个之间的第一电容性耦合：传感器电极的第一阵列；传感器电极的第二阵列；以及感测区中的输入对象。处理系统还可配置成测量传感器电极的第三阵列与传感器电极的第二阵列之间的第二电容性耦合；基于第一和第二电容性耦合的至少一个的变化来确定感测区中输入对象的位置信息；以及基于第二电容性耦合的变化来确定与输入表面进行交互的输入对象的力信息。
在一实施例中，处理系统还配置成基于第一和第二电容性耦合来区分导电输入对象与非导电输入对象。
提供一种电子系统，其包括：易弯组件，其特征为弯曲硬度，易弯组件包括输入表面、传感器电极的第一阵列和传感器电极的第二阵列；传感器电极的第三阵列；间隔层，其特征为压缩硬度，并且布置在易弯组件与传感器电极的第三阵列之间，其中易弯组件配置成响应对输入表面的外加力而朝第三阵列偏转，该偏转是易弯组件的弯曲硬度和间隔层的压缩硬度的函数；以及处理系统，在通信上耦合到该第一、第二和第三阵列。该处理系统可配置成：将发射器信号驱动到第二阵列的传感器电极上；从第一阵列的传感器电极接收第一结果信号，其中第一结果信号包括第二阵列的传感器电极与第一阵列的传感器电极之间的电容性耦合的影响；从第三阵列的传感器电极接收第二结果信号，其中第二结果信号包括第三阵列的传感器电极与第二阵列的传感器电极之间的电容性耦合的影响；以及基于第一和第二结果信号来确定与输入表面进行交互的输入对象的位置和力信息。
提供一种用于电容性输入装置的处理系统，其包括易弯组件，易弯组件包括输入表面和传感器电极的第一和第二阵列，易弯组件布置在间隔层上面；以及该间隔层，布置在传感器电极的第三阵列上面。该处理系统可在通信上耦合到传感器电极的第一、第二和第三阵列，并且配置成：操作传感器电极的第一和第二阵列来形成传感器电极的第一和第二阵列之间的可变电容；操作传感器电极的第二和第三阵列来形成传感器电极的第二和第三阵列之间的可变电容；基于传感器电极的第一和第二阵列之间的可变电容的变化来确定与输入表面相接触的输入对象的位置信息；以及基于传感器电极的第二和第三阵列之间的可变电容的变化来确定与输入表面相接触的输入对象的位置和力信息。
在一实施例中，该处理系统还配置成基于传感器电极的第一和第二阵列的至少一个的绝对电容来确定处于感测区中但是没有与输入表面相接触的输入对象的位置信息。该处理系统还可配置成通过将第一发射器信号驱动到第二阵列的至少一个传感器电极上，以及从第一阵列的至少一个传感器电极接收第一类型的结果信号，来形成传感器电极的第一和第二阵列之间的可变电容，第一类型的结果信号对应于第一发射器信号以及因与输入表面相接触的输入对象所引起的影响；并且其中处理配置成通过从第三阵列的至少一个传感器电极接收第二类型的结果信号，来形成传感器电极的第二和第三阵列之间的可变电容，第二结果信号对应于第一发射器信号以及因与输入表面相接触的输入对象所引起的输入表面的偏转的影响。
此外，传感器电极的第一和第二阵列可配置成电屏蔽传感器电极的第三阵列免受感测区中的输入对象影响；以及传感器电极的第二阵列可配置成屏蔽传感器电极的第一和第三阵列免受彼此影响。
在一实施例中，由来自传感器电极的第一阵列的至少一个传感器电极所接收的第一类型的结果信号以及由传感器电极的第三阵列的至少一个传感器电极所接收的第二类型的结果信号是在第二发射器信号被驱动到第二阵列的至少一个传感器电极上之前被接收。
该处理系统还可配置成基于第一和第二类型的结果信号来确定电容性交互图像，电容性交互图像包括感测区中的输入对象的影响以及因输入对象引起的输入表面的偏转。
该处理系统还可配置成基于所确定的位置和力信息来确定电容性输入装置的感测区中的输入对象的类型。
提供本文阐述的实施例和示例，以便最好地解释本发明及其特定应用，并且由此使本领域的技术人员能够实施和使用本发明。但是，本领域的技术人员将会知道，前述描述和示例仅为了说明和示例的目的而提供。所阐述的描述并非意在是穷举性的或者将本发明限定于所公开的精确形式。通过所公开发明的说明和实施，本领域的技术人员将会清楚地知道本发明的其他实施例、使用和优点。

Claims (39)

1.一种配置成感测一感测区中的输入对象的电容性输入装置，所述电容性输入装置包括：
包括输入表面、传感器电极的第一阵列和传感器电极的第二阵列的易弯组件，所述易弯组件的特征为弯曲硬度；
传感器电极的第三阵列；以及
设置在所述传感器电极的第三阵列与所述易弯组件之间的间隔层，所述间隔层的特征为压缩硬度；
其中，响应由所述输入对象施加到所述输入表面的力，所述输入表面配置成变形并且所述易弯组件配置成使至少一个所述传感器电极的第二阵列朝所述传感器电极的第三阵列偏转；以及
所述输入表面的所述变形和所述传感器电极的第二阵列的所述偏转是所述易弯组件的所述弯曲硬度和所述间隔层的所述压缩硬度的函数，
其中所述传感器电极的第一阵列和所述传感器电极的第二阵列配置成执行绝对电容感测和/或跨电容性感测，以感测所述感测区中的输入对象的位置信息，并且，所述传感器电极的第二阵列和所述传感器电极的第三阵列配置成执行绝对电容感测和/或跨电容性感测以感测接触所述输入表面的输入对象的力信息。
2.如权利要求1所述的输入装置，其中所述输入表面的所述变形和所述传感器电极的第二阵列的所述偏转基于所述易弯组件的所述弯曲硬度与所述间隔层的所述压缩硬度的比率。
3.如权利要求1所述的输入装置，其中施加到所述输入表面的所述力使所述传感器电极的第二阵列的子集朝所述第三阵列偏转。
4.如权利要求1所述的输入装置，其中所述易弯组件配置成响应施加到所述输入表面的力而变形，使得所述传感器电极的第二阵列的至少一个传感器电极朝所述传感器电极的第三阵列偏转，而所述传感器电极的第二阵列的至少一个传感器电极相对于所述传感器电极的第三阵列保持大体上静止。
5.如权利要求1、2、3或4所述的输入装置，其中所述间隔层包括下列至少一个：闭室多孔材料；开室多孔材料；粘合剂；金字塔形状结构；以及网格结构。
6.如权利要求1、2、3、或4所述的输入装置，其中所述第一、第二和第三阵列的每个包括多个电极，并且所述第一阵列的电极与所述第三阵列的电极大体上平行。
7.如权利要求1所述的输入装置，其中所述间隔层包括具有大体上均匀的弹簧常数的可压缩结构的阵列。
8.如权利要求7所述的输入装置，其中所述间隔层中的所述可压缩结构的阵列在衬底上形成，其中所述传感器电极的第三阵列设置在所述衬底与所述间隔层之间。
9.如权利要求1、2、3、4或7所述的输入装置，还包括处理系统，其在通信上耦合到所述传感器电极的第一、第二和第三阵列，所述处理系统配置成：
测量下列至少两个之间的第一电容性耦合：所述传感器电极的第一阵列；所述传感器电极的第二阵列；以及所述感测区中的输入对象；
测量所述传感器电极的第三阵列与所述传感器电极的第二阵列之间的第二电容性耦合；
基于所述第一和第二电容性耦合的至少一个的变化来确定所述感测区中所述输入对象的位置信息；以及
基于所述第二电容性耦合的变化来确定与所述输入表面进行交互的输入对象的力信息。
10.如权利要求9所述的输入装置，其中所述处理系统还配置成基于所述第一和第二电容性耦合来区分导电输入对象与非导电输入对象。
11.一种用于检测用户输入的电子系统，包括：
易弯组件，其特征为弯曲硬度，所述易弯组件包括配置成由用户触摸的输入表面、传感器电极的第一阵列和传感器电极的第二阵列；
传感器电极的第三阵列；
间隔层，其特征为压缩硬度，并且其设置在所述易弯组件与所述传感器电极的第三阵列之间；
其中，响应由输入对象对所述输入表面所施加的力，所述输入表面配置成变形并且所述易弯组件配置成朝所述第三阵列偏转，作为所述易弯组件的所述弯曲硬度和所述间隔层的所述压缩硬度的函数；以及
处理系统，在通信上耦合到所述第一、第二和第三阵列，所述处理系统配置成：
将发射器信号驱动到所述第二阵列的传感器电极上；
从所述第一阵列的传感器电极接收第一结果信号，其中所述第一结果信号包括所述第二阵列的所述传感器电极与所述第一阵列的所述传感器电极之间的电容性耦合的影响；
从所述第三阵列的传感器电极接收第二结果信号，其中所述第二结果信号包括所述第三阵列的所述传感器电极与所述第二阵列的所述传感器电极之间的电容性耦合的影响；以及
基于所述第一结果信号来确定与所述输入表面进行交互的所述输入对象的位置信息，并基于所述第二结果信号来确定与所述输入表面进行交互的所述输入对象的力信息。
12.如权利要求11所述的电子系统，其中所述间隔层包括下列至少一个：闭室多孔材料；开室多孔材料；粘合剂；金字塔形状结构；以及网格结构。
13.如权利要求12所述的电子系统，其中所述间隔层包括具有大体上均匀的弹簧常数的可压缩结构的阵列。
14.一种用于电容性输入装置的处理系统，所述电容性输入装置包括易弯组件，所述易弯组件包括配置成由用户触摸的输入表面以及传感器电极的第一和第二阵列，所述易弯组件设置在间隔层上方，并且所述间隔层布置在传感器电极的第三阵列上方；所述处理系统在通信上耦合到所述传感器电极的第一、第二和第三阵列，并且配置成：
操作所述传感器电极的第一和第二阵列来形成所述传感器电极的第一和第二阵列之间的可变电容；
操作所述传感器电极的第二和第三阵列来形成所述传感器电极的第二和第三阵列之间的可变电容；
基于所述传感器电极的第一和第二阵列之间的所述可变电容的变化来确定与所述输入表面相接触的输入对象的位置信息；以及
基于所述传感器电极的第二和第三阵列之间的可变电容的变化来确定导致所述输入表面局部变形的输入对象的力信息，其中所述输入表面的变形是所述易弯组件的弯曲硬度和所述间隔层的压缩硬度的函数。
15.如权利要求14所述的处理系统，还配置成基于所述传感器电极的第一和第二阵列的至少一个的绝对电容来确定处于感测区中但是没有与所述输入表面相接触的输入对象的位置信息。
16.如权利要求14或15所述的处理系统，其中所述处理系统配置成通过下列步骤来形成所述传感器电极的第一和第二阵列之间的可变电容：
将第一发射器信号驱动到所述第二阵列的至少一个传感器电极上，以及
从所述第一阵列的至少一个传感器电极接收第一类型的结果信号，所述第一类型的结果信号对应于所述第一发射器信号以及因与所述输入表面相接触的所述输入对象引起的影响；以及
其中所述处理配置成通过下列步骤来形成所述传感器电极的第二和第三阵列之间的可变电容：
从所述第三阵列的至少一个传感器电极接收第二类型的结果信号，所述第二类型的结果信号对应于所述第一发射器信号以及来自因与所述输入表面相接触的所述输入对象引起的所述输入表面的偏转的影响。
17.如权利要求14所述的处理系统，其中：
所述传感器电极的第一或第二阵列配置成电屏蔽所述传感器电极的第三阵列免受感测区中输入对象影响；以及
所述传感器电极的第二阵列配置成屏蔽所述传感器电极的第一和第三阵列免受彼此影响。
18.如权利要求16所述的处理系统，其中：
由来自所述传感器电极的第一阵列的至少一个传感器电极所接收的所述第一类型的结果信号以及由所述传感器电极的第三阵列的至少一个传感器电极所接收的所述第二类型的结果信号在第二发射器信号被驱动到所述第二阵列的所述至少一个传感器电极上之前被接收。
19.如权利要求16所述的处理系统，其中所述处理系统还配置成基于所述第一和第二类型的结果信号来确定电容性交互图像，所述电容性交互图像包括感测区中输入对象的影响以及因输入对象引起的所述输入表面的偏转。
20.如权利要求14所述的处理系统，还配置成：
基于所确定的位置信息和所确定的力信息，来确定所述电容性输入装置的感测区中输入对象的类型。
21.一种用于检测用户输入的电子系统，包括电容性触摸屏输入装置，所述电容性触摸屏输入装置包括：
易弯组件，其包括配置成由用户触摸的输入表面、传感器电极的第一阵列、以及传感器电极的第二阵列、所述易弯组件特征为弯曲硬度；
传感器电极的第三阵列；
间隔层，设置在所述传感器电极的第三阵列与所述易弯组件之间，所述间隔层特征为压缩硬度；以及
显示器；
其中响应由用户施加到所述输入表面的力，所述输入表面配置成变形并且所述易弯组件配置成使所述传感器电极的第二阵列的至少一个朝所述传感器电极的第三阵列偏转；以及
其中所述输入表面的所述变形和所述传感器电极的第二阵列的所述偏转是所述易弯组件的所述弯曲硬度和所述间隔层的所述压缩硬度的函数，
其中所述传感器电极的第一阵列和所述传感器电极的第二阵列配置成执行绝对电容感测和/或跨电容性感测，以感测关于所述用户的位置信息，并且所述传感器电极的第二阵列和所述传感器电极的第三阵列配置成执行绝对电容感测和/或跨电容性感测，以感测关于所述用户的力信息。
22.如权利要求21所述的电子系统，其中所述间隔层的所述压缩硬度是大体均匀的。
23.如权利要求21所述的电子系统，其中所述间隔层由大体均匀的体积组成。
24.如权利要求21、22或23所述电子系统，其中所述间隔层包括可压缩结构的阵列，所述结构的阵列包括金字塔形状结构、圆顶形状结构、锥形结构、圆柱形状结构以及沙漏形状结构。
25.如权利要求21、22或23所述的电子系统，其中所述输入表面包括玻璃和塑料。
26.如权利要求21、22或23所述的电子系统，其中所述易弯组件包括第一和第二传感器衬底并且所述传感器电极的第一阵列设置在所述第一传感器衬底上而所述传感器电极的第二阵列设置在所述第二传感器衬底上。
27.如权利要求21、22或23所述的电子系统，其中所述易弯组件包括一传感器衬底并且所述传感器电极的第一阵列设置在所述传感器衬底的第一侧上而所述传感器电极的第二阵列设置在所述传感器衬底的第二相对侧上。
28.如权利要求21、22或23所述的电子系统，其中所述易弯组件包括一传感器衬底并且所述传感器电极的第一阵列和所述传感器电极的第二阵列设置在所述传感器衬底的单个侧上。
29.如权利要求21、22或23所述的电子系统，还包括处理系统，其在通信上耦合到所述传感器电极的第一、第二和第三阵列，所述处理系统配置成：
测量下列至少两个之间的第一电容性耦合：所述传感器电极的第一阵列；所述传感器电极的第二阵列；以及感测区中的输入对象；
测量所述传感器电极的第三阵列与所述传感器电极的第二阵列之间的第二电容性耦合；
从所述第一和第二电容性耦合的至少一个来确定所述感测区中所述输入对象的位置信息和力信息；
基于所确定位置信息、所确定力信息、所述感测区中的输入对象的数量、以及接触所述输入装置的输入表面的输入对象的数量中的至少一个来控制所述电子系统的用户界面动作。
30.如权利要求29所述的电子系统，其中所述用户界面动作包括：光标移动、选择、菜单导航、指向、叩击、单击、双击、摇摄、缩放和滚动。
31.如权利要求29所述的电子系统，其中所述用户界面动作由基于所述所确定力信息的发起和速率的至少一个来修改。
32.如权利要求21、22或23所述的电子系统，其中所述电容性触摸屏的显示器是柔性的。
33.一种用于电容性输入装置的处理系统，所述电容性输入装置包括易弯组件，所述易弯组件具有配置成由用户触摸的输入表面以及传感器电极的第一和第二阵列，所述易弯组件布置在间隔层上面，并且所述间隔层布置在传感器电极的第三阵列上面；所述处理系统在通信上耦合到所述传感器电极的第一、第二和第三阵列并且配置成：
在绝对电容感测模式和/或互电容感测模式中操作所述传感器电极的第一、第二阵列来确定第一类型的结果信号，以及在绝对电容感测模式和/或互电容感测模式中操作所述传感器电极的第二、第三阵列来确定第二类型的结果信号；
基于所述第一类型的结果信号来确定位置信息，并基于所述第二类型的结果信号来确定力信息，其中：
所述第一类型的结果信号对应于与所述输入表面相接触的所述输入对象的影响，以及所述第二类型的结果信号对应于因与所述输入表面相接触的所述输入对象所引起的所述输入表面的偏转的影响，其中所述偏转是所述易弯组件的弯曲硬度和所述间隔层的压缩硬度的函数。
34.如权利要求33所述的处理系统，其中所述处理系统配置成通过以下方式来形成所述传感器电极的第一阵列和第二阵列之间的可变电容：
将第一发射器信号驱动到所述第二阵列的至少一个传感器电极上，以及
从所述第一阵列的至少一个传感器电极接收所述第一类型的结果信号，所述第一类型的结果信号对应于所述第一发射器信号以及所述输入装置的感测区中输入对象的影响；以及
其中所述处理系统配置成通过以下方式形成所述传感器电极的第二和第三阵列之间的可变电容：
从所述第三阵列的至少一个传感器电极接收所述第二类型的结果信号，所述第二类型的结果信号对应于所述第一发射器信号以及来自因向所述输入表面施加力的所述输入对象所引起的所述输入表面的偏转的影响。
35.如权利要求33所述的处理系统，其中所述传感器电极的第一和第二阵列中的至少一个配置成屏蔽所述传感器电极的第三阵列免受感测区中的输入对象影响；以及
所述传感器电极的第二阵列配置成屏蔽所述传感器电极的第一和第三阵列免受彼此影响。
36.如权利要求33所述的处理系统，其中：
由来自所述传感器电极的第一阵列的至少一个传感器电极所接收的所述第一类型的结果信号以及由所述传感器电极的第三阵列的至少一个传感器电极所接收的所述第二类型的结果信号是在第二发射器信号被驱动到所述第二阵列的至少一个传感器电极上之前被接收。
37.如权利要求33或36所述的处理系统，其中所述处理系统还配置成基于所述第一和第二类型的结果信号来确定电容性交互图像，所述电容性交互图像包括感测区中的输入对象的影响以及因输入对象引起的所述输入表面的偏转。
38.如权利要求33或36所述的处理系统，还配置成基于所述第一和第二类型的结果信号确定所述电容性输入装置的感测区中的输入对象的类型。
39.如权利要求33或36所述的处理系统，还配置成更新所述电容性输入装置的显示器，其中所述易弯组件包括所述显示器并且用于确定所述第一和第二类型的结果信号的所述传感器电极的阵列中的至少一个被用于更新所述显示器。
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