CN105518596A - 用于局部力和近距离感测的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于操作电子系统的方法、系统和装置，包括：第一多个传感器电极，其设置在第一层中并且构造为检测所述输入装置的输入表面处的输入物体，所述第一多个传感器电极包括发射器电极的第一子集；第二多个传感器电极，其构造为检测对所述输入表面施加的力，并且构造为与所述发射器电极的第一子集电容耦合；以及可压缩介电质，其构造为响应于施加到所述输入表面的力而压缩。所述发射器电极与所述第二多个传感器电极之间的电容耦合响应于所施加的力而变化。

Description

用于局部力和近距离感测的装置和方法
相关申请
本申请要求于2013年3月12日提交的序列号为13/797,669的美国非临时专利申请的优先权，并且其全部公开内容在此以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明大致涉及电子装置，更具体地涉及传感器装置和使用传感器装置来产生用户界面输入。
背景技术
包括近距离传感器装置(通常也称为触摸板或触摸传感装置)的输入装置被广泛地应用在各种各样的电子系统中。近距离传感器装置典型地包括感测区域，通常由表面界定，在该区域中近距离传感器装置确定一个或多个输入物体的存在、位置和/或移动。近距离传感器装置可以被用于为电子系统提供界面。例如，近距离传感器装置经常被用作用于较大计算系统(诸如集成在或外接到笔记本或台式电脑的不透明触摸板)的输入装置。近距离传感器装置也经常被用在较小计算系统(诸如集成在便携式电话上的触摸屏幕)中。
近距离感测装置可用于使得能够控制相关联的电子系统。例如，近距离传感器装置通常被用作用于较大计算系统的输入装置，所述较大计算系统包括：笔记本电脑和台式电脑。近距离传感器装置也经常被用在较小系统中，所述较小系统包括：诸如个人数字助理(PDA)等手持系统、遥控器以及诸如无线电话和手机短信系统等通信系统。越来越多地，近距离传感器装置被用在媒体系统中，诸如CD、DVD、MP3、视频或其他媒体记录器或播放器。近距离传感器装置可以被集成到或外接到与其交互的计算系统上。
一些输入装置除了确定与输入装置的感测区域交互的输入物体的位置信息之外，还具有检测所施加力的能力。然而，在当前已知的力/触摸输入装置中，发射和接收电极被布置在三层。在多层中设置发射器电极和接收器电极需要复杂的几何和电子配置来避免电极的欧姆连接(短路)。此外，力接收器和触摸接收器的交叉耦合使得难以准确地定位输入物体(例如，手指)，其中输入表面由于所施加的输入物体而发生偏转。这些因素限制了当前已知的力启用输入装置的灵活性和可用性。因此需要一种全跨(fulltranscapacitive)电容图像传感器，其中发射和接收电极设置在单层或两层中。
发明内容
本发明的实施例提供了一种有利于提高装置可用性的装置和方法。该装置和方法通过战略性地将发射器电极和接收器电极布置在单层或两层中来提供改进的用户界面功能。此外，通过在发射器电极与接收器电极之间放置地面跟踪电极，可从触摸信号中有效地去除输入表面偏转的影响。
具体而言，与图像传感器相关联的处理系统可构造为切换地面跟踪电极以选择性地充当接地电极和力接收器电极。当地面跟踪电极处于接地状态时，相邻的触摸接收器电极产生指示输入物体的位置的信号，其基本上无关于偏转(例如，输入表面的平移和/或弯曲)。当地面跟踪电极处于接收状态时，它产生包括偏转分量和触摸分量的信号。通过适当处理“触摸”信号和“偏转加接触”信号，可得出基本纯的触摸信号，其无关于偏转；也就是说，可获得至少一个输入物体的位置信息，其未受输入表面偏转的影响。此外，通过适当地处理“触摸”信号和“偏转加触摸”信号，可得出基本纯的偏转信号，其无关于触摸；也就是说，可以得到至少一个输入物体的力信息。
附图说明
在下文中将结合附图描述本发明的优选示例性实施例，其中同样的标记指示同样的元件，并且：
图1是根据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是根据本发明实施例的示例性处理系统的示意图；
图3是根据本发明实施例的单层力和触摸传感器的俯视示意图；
图4是根据本发明实施例的沿着图3的线IV-IV截取的单层力和触摸传感器的一部分的截面图；
图5是根据本发明实施例的包括发射器电极和接收器电极的可压缩介电层的示意性截面图，可压缩介电层示出为夹在透镜与LCD层之间；
图6是根据本发明实施例的进一步包括地面跟踪电极的图5的示意性截面图；
图7是根据本发明选择性实施例的示出电极设置在两层中的力和触摸传感器的示意性截面图；
图8是根据本发明实施例的操作电子系统驱动和接收电极以确定力和触摸信息的方法的流程图；
图9是根据本发明实施例的压力成像传感器层叠结构的示意性透视图；
图10是根据本发明实施例的压力成像传感器层叠结构的另一实施例的示意性透视图；
图11是根据本发明实施例的输入装置的俯视图；以及
图12是根据本发明实施例的沿着图11的输入装置的线XI-XI截取的截面图。
具体实施方式
接下来的详细描述在本质上仅仅是示例性的，而非限制本发明或本发明的应用或者使用。此外，无意于通过前述技术领域、背景技术、发明内容或接下来的详细描述中所呈现的任何明示或暗示的理论限定本发明。
本发明的各种实施例提供了便于改进可用性的输入装置和方法。可以通过下述增强用户界面功能性：在单层(或两层)内布置发射器电极和接收器电极，并且提供地面跟踪电极，其允许接收到纯触摸信号，其基本上或完全无关于输入表面的偏转的电容影响；例如，输入表面和/或传感器电极的弯曲或平移。
现在转到附图，图1是根据本发明实施例的示例性输入装置100的框图。输入装置100可构造为向电子系统(未示出)提供输入。如本文档中所使用的那样，术语“电子系统”(或“电子装置”)广义上是指能够以电子方式处理信息的任何系统。电子系统的一些非限制实例包括各种尺寸和形状的个人电脑，诸如台式计算机、便携式计算机、上网本、平板电脑、网络浏览器、电子书阅读器以及个人数字助理(PDA)等。另外的实例电子系统包括复合输入装置，诸如包括输入装置100和独立的操作杆或键盘开关的物理键盘。其他实例电子系统包括外围设备，诸如数据输入装置(包括遥控器和鼠标)和数据输出装置(包括显示屏和打印机)。其他实例包括远程终端、自助服务终端和视频游戏机(例如，视频游戏控制器、便携式游戏装置等)。其他实例包括通信装置(包括蜂窝电话，诸如智能电话)和媒体设备(包括记录仪、编辑器和播放器诸如电视机、机顶盒、音乐播放器、数码相框以及数码相机)。另外，电子系统可以是主机或输入装置的从属设备。
输入装置100可以被实施为电子系统的物理部分，或者可以与电子系统在物理上分离。视情况而定，输入装置100可以利用下述的任何一项或多项与电子系统的某些部分通信：总线、网络以及其他有线或无线互连。实例包括I2C、SPI、PS/2，通用串联总线(USB)、蓝牙、RF以及IRDA。
在优选实施例中，输入装置100被实施为力启用触摸板系统，包括处理系统110和感测区域120。感测区域120(通常也称为“触摸板”)构造为感测在感测区域120中由一个或多个输入物体140提供的输入。输入物体实例包括手指、拇指、手掌以及触控笔。感测区域120被示意性地示出为矩形；然而，应当理解，感测区域可以具有任何方便的形式并且在触摸板的表面上和/或与触摸板集成的表面上具有任意期望的布置。
感测区域120包括用于检测力和接近度的传感器，如以下结合图2更详细描述的那样。感测区域120可包含输入装置100上方(例如，悬停)、周围、内部和/或附近的任何空间，在感测区域120中输入装置100能够检测用户输入(例如，由一个或多个输入物体140提供的用户输入)。特定感测区域的尺寸、形状和位置可随着实施例的不同而大不相同。在某些实施例中，感测区域120从输入装置100的表面沿一个或多个方向延伸到直到信噪比足够阻止精确物体检测的空间。在各种实施例中，此感测区域120沿特定方向延伸到的距离可以为小于毫米、数毫米、数厘米或更大的数量级，并且可以随着所应用的感测技术的类型和期望的精确度而显著变化。因此，某些实施例感测输入，该输入包括未与输入装置100的任何表面接触、与输入装置100的输入表面(例如，触摸表面)接触、与以某些量的作用力或压力耦合于输入装置100的输入表面接触和/或上述的组合。在各种实施例中，可以由安置传感器电极的壳体的表面、在传感器电极上施加的面板或任何壳体等提供输入表面。在某些实施例中，感测区域120当投射到输入装置100的输入表面上时具有矩形形状。
输入装置适于通过促进响应于被感测物体的位置和由这些物体施加的力的数据输入来提供用户界面功能。具体而言，处理系统构造为确定由传感器在感测区域中感测到的物体的位置信息。此位置信息然后可以被系统用于提供广泛的用户界面功能。此外，该处理系统构造为从由传感器在感测区域中确定的力的大小来确定物体的力信息。此力信息然后也可以被系统用于提供广泛的用户界面功能，例如，通过响应于物体在感测区域中施加的不同等级的力来提供不同的用户界面功能。此外，该处理系统可构造为对于在感测区域中感测到的多于一个的物体确定输入信息。输入信息可以基于下述的组合：力信息、位置信息、感测区域中和/或与输入表面接触的输入物体的数量以及一个或多个输入物体正触及或接近输入表面的持续时间。输入信息然后可以被系统用于提供广泛的用户界面功能。
输入装置对一个或多个输入物体(例如，手指、触控笔等)的输入，诸如感测区域内的输入物体的位置敏感。感测区域包含输入装置上方、周围、内部和/或附近的任何空间，在感测区域中输入装置能够检测用户输入(例如，由一个或多个输入物体提供的用户输入)。特定感测区域的尺寸、形状和位置可随着实施例的不同而大不相同。在某些实施例中，感测区域从输入装置的表面沿一个或多个方向延伸到直到信噪比足够阻止精确物体检测的空间。在各种实施例中，此感测区域沿特定方向延伸到的距离可以为小于毫米、数毫米、数厘米或更大的数量级，并且可以随着所应用的感测技术的类型和期望的精确度而显著变化。因此，某些实施例感测输入，该输入包括未与输入装置的任何表面接触、与输入装置的输入表面(例如，触摸表面)接触、与以某些量的作用力或压力耦合于输入装置的输入表面接触和/或上述的组合。在各种实施例中，可以由安置传感器电极的壳体的表面、在传感器电极上施加的面板或任何壳体等提供输入表面。
电子系统100可以利用传感器器件和感测技术的任意组合来检测感测区域120中或与触摸板相关联的用户输入(例如，力、接近度)。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。作为若干个非限制性的实例，输入装置100可以使用电容性的、介电性的、电阻性的、电感的、磁性的、声学的、超声的和/或光学的技术。
在输入装置100的某些电阻性实施方式中，可弯曲且导电的第一层被一个或多个间隔元件而与导电的第二层分离。在操作过程中，穿过这些层产生一个或多个电压梯度。按压可弯曲的第一层可以使它充分偏转以在各层之间产生电接触，得到反映各层之间接触点(数个点)的电压输出。这些电压输出可以被用于确定位置信息。
在输入装置100的某些电感性实施方式中，一个或多个感测元件收集由谐振线圈或一对线圈感应的回路电流。那么电流的振幅、相位和频率的某些组合可以被用于确定位置信息。
在输入装置100的某些电容性实施方式中，电压或电流被施加以产生电场。附近的输入物体引起电场的改变，并且产生电容耦合的可检测的改变，其可以被检测为电压、电流等的改变。
某些电容性实施方式利用电容性感测元件的阵列或其他规则的或不规则的图案产生电场。在某些电容性实施方式中，单独的感测元件可以一起被欧姆短接以形成较大的传感器电极。某些电容性实施方式利用电阻性的片材，其可以一致为电阻性的。
某些电容性实施方式基于传感器电极与输入物体之间的电容耦合的变化而采用“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物体改变传感器电极附近的电场，从而改变所测量的电容耦合。在一个实施方式中，绝对电容感测方法通过相对于参考电压(例如，系统地极)调制传感器电极，并且检测传感器电极与输入物体之间的电容耦合来进行操作。
某些电容性实施方式基于传感器电极之间的电容耦合的变化而采用“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物体改变传感器电极之间的电场，从而改变所测量的电容耦合。在一个实施方式中，跨电容感测方法通过检测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”)与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”)之间的电容耦合来进行操作。发射器传感器电极可以被相对于参考电压(例如，系统地极)调制以发送发射器信号。接收器传感器电极可相对于参考电压大体保持恒定以便于结果信号的接收。结果信号可包括相应于一个或多个发射器信号和/或一个或多个环境干扰源(例如，其他电磁信号)的影响(数个影响)。传感器电极可以是专用的发射器或接收器，或者可以构造为既可发送又可接收。
还应理解的是，输入装置可以用各种不同的方法来实现以确定对输入装置的输入表面施加的力。例如，输入装置可以包括设置在靠近输入表面并且构造为提供表示对输入表面施加的力的绝对值或变化的电信号的机构。在某些实施例中，输入装置可构造为基于输入表面相对于导体(例如，输入表面下面的显示屏)的输入表面的凹陷来确定力信息。在某些实施例中，输入表面可构造为围绕一个或多个轴偏转。在某些实施例中，输入表面可构造为以大体均匀或不均匀的方式偏转。
在图1中，处理系统110被示为输入装置100的一部分。然而，在其他实施例中，处理系统可位于触摸板用其操作的主电子装置内。处理系统110构造为操作输入装置100的硬件来检测从感测区域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/或其他电路器件。例如，对于互电容传感器装置的处理系统可以包括构造为用发射器传感器电极发送信号的发射器电路，和/或构造为用接收器传感器电极接收信号的接收器电路)。在某些实施例中，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/或其他等等。在某些实施例中，组成处理系统110的器件被定位在一起，诸如靠近输入装置100的感测元件(数个感测元件)。在其他实施例中，处理系统110的器件在物理上分离，其中一个或多个器件靠近输入装置100的感测元件(数个感测元件)，并且一个或多个器件在别处。例如，输入装置100可以是耦接到台式计算机的外围设备，并且处理系统110可以包括构造为在台式计算机的中央处理单元上运行的软件和与中央处理单元分离的一个或多个IC(也许带有关联的固件)。作为另一实例，输入装置100可以在物理上被集成在电话中，并且处理系统110可以包括电路和固件，其是电话的主机处理器的一部分。在某些实施例中，处理系统110专用于实施输入装置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、驱动触觉致动器等。
处理系统110可以被实施为一组模块，其操纵处理系统110的不同功能。每个模块可以包括作为处理系统110的一部分的电路、固件、软件或其组合。在各种实施例中，可以使用模块的不同组合。模块实例包括用于操作诸如传感电极和显示屏等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等数据的数据处理模块以及用于报告信息的报告模块。其他模块实例包括构造为操作感测元件(数个感测元件)来检测输入的传感器操作模块、构造为识别诸如模式改变手势等手势的识别模块以及用于改变操作模式的模式改变模块。
在某些实施例中，处理系统110通过引起一个或多个动作而直接响应于感测区域120中的用户输入(或缺乏用户输入)。动作实例包括改变操作模式以及图形用户界面(GUI)动作，诸如光标移动、选定、菜单导航和其他功能。在某些实施例中，处理系统110将关于输入(或缺乏输入)的信息提供给电子系统的某部分(例如，提供给与处理系统110分离的电子系统的中央处理系统，如果存在这样独立的中央处理系统的话)。在某些实施例中，电子系统的某部分处理从处理系统110接收到的信息以对用户输入起作用，诸如促进全范围的动作，包括模式改变动作和GUI动作。动作的类型可包括，但不限于，指向、轻敲、选择、单击、双击、拍摄、缩放、滚动。其他可能的动作实例包括动作的启动和/或速率或速度，诸如点击、滚动、缩放或拍摄。
例如，在某些实施例中，处理系统110操作输入装置100的感测元件(数个感测元件)来产生指示感测区域120中的输入(或缺乏输入)的电信号。处理系统110在产生被提供给电子系统的信息时可以对电信号进行任何适当量的处理。例如，处理系统110可以将从传感器电极获得的模拟电信号数字化。作为另一实例，处理系统110可以进行滤波或其他信号调节。作为另外一个实施例，处理系统110可以减去基线或对基线解释(accountfor)，使得信息反映电信号与基线之间的差值。作为其他的实例，处理系统110可以确定位置信息、识别作为命令的输入、识别手写等等。
这里所使用的“位置信息”广义上包含绝对位置、相对位置、速度、加速度以及其他类型的空间信息，特别是关于感测区域中有无输入物体。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”位置信息包括沿着轴线的位置。示例性的“二维”位置信息包括平面中的运动。示例性的“三维”位置信息包括在空间中的瞬时或平均速度。其他实例包括空间信息的其他表示。关于一个或多个类型的位置信息的历史数据也可以被确定和/或存储，例如包括跟踪随着时间变化的位置、运动或瞬时速度的历史数据。
同样地，如文中所使用的术语“力信息”旨在广义地包含无论任何格式的力信息。例如，可以为每个输入物体提供作为矢量或标量的力信息。作为另一实例，该力信息可以被提供作为指示：所确定的力已经超越或未越过阈值量。作为其他实例，力信息还可以包括用于手势识别的时间历史分量。如将在下文更详细描述的，来自处理系统的位置信息和力信息可以被用来便于全范围的界面输入，包括使用作为指针设备的近距离传感器装置用于选择、光标控制、滚动以及其他功能。
同样地，如文中所使用的术语“输入信息”旨在广义地包含对于任意数量的输入物体的无论任何形式的时间、位置和力信息。在一些实施例中，可对单个输入物体确定输入信息。在其他实施例中，输入信息包括与输入装置交互的输入物体的数量。
在某些实施例中，用由输入系统110或某些其他处理系统操作的附加输入器件来实现输入装置100。这些附加输入器件可以对感测区域120中的输入提供多余的功能或某些其他功能。例如，按钮(未示出)可置于感测区域120的附近并且以被用于便于利用输入装置102选定项目。其他类型的附加输入器件包括滑块、球、飞轮、开关等等。相反，在某些实施例中，可不用其他输入器件来实现输入装置100。
在某些实施例中，电子系统100包括触摸屏界面，并且感测区域120与显示屏的有效区域的至少一部分重叠。例如，输入装置100可以包括覆盖显示屏的大致透明的传感器电极并且为关联的电子系统提供触摸屏界面。显示屏可以是能够对用户显示可视界面的任何类型的动态显示器，并且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和显示屏可以共享物理元件。例如，某些实施例可以利用一些相同的电器件来显示和感测。作为另一实例，可以由处理系统110部分或完全操作显示屏。
应当理解的是，尽管本发明的许多实施例被描述为功能完备的设备，但本发明的机制也能够以各种形式被分发为程序产品(例如，软件)。例如，本发明的机制可被实施和分发为电子处理器可读的信息承载介质(例如，处理系统110可读的非临时性计算机可读和/或可记录/可写的信息承载介质)上的软件程序。另外，无论用于实施分发的介质是何特定类型，本发明的实施例同等适用。非临时性的电子可读的介质的实例包括各种光盘、记忆棒、存储卡、存储模块等等。电子可读的介质可以基于闪存、光学、磁性、全息或任何其他存储技术。
还应理解的是，输入装置可以用各种不同的方法来实现，以确定对输入装置的输入表面上施加的力。例如，输入装置可以包括设置在靠近输入表面并且构造为提供表示对输入表面施加的力的绝对值或变化的电信号。在某些实施例中，输入装置可构造为基于输入表面相对于导体(例如，输入表面下面的显示屏)的凹陷来确定力信息。在某些实施例中，输入表面可构造为围绕一个或多个轴偏转。在某些实施例中，输入表面可构造为以大体均匀或不均匀的方式偏转。
如上所述，在某些实施例中，电子系统的某部分处理从处理系统接收到的信息，以确定输入信息并且作用于用户输入，诸如便于全范围的动作。应该理解的是，一些唯一的输入信息可导致相同或不同的动作。例如，在某些实施例中，包括力值F、位置X,Y以及接触时间T的输入物体的输入信息可导致第一动作。尽管包括力值F’、位置X’、Y’以及接触时间T’的输入物体的输入信息(其中质数值唯一不同于非质数值)也可导致第一动作。此外，包括力值F、位置X’,Y以及接触时间T’的输入物体的输入信息可导致第一动作。尽管下面的实例描述了可基于包括特定范围值的力、位置等等的输入信息进行的动作，但应该理解的是，不同的输入信息(如上所述)可导致相同的动作。此外，同一类型的用户输入可基于输入信息的分量提供不同的功能。例如，不同值的F、X/Y和T可导致相同类型的作作(例如，拍摄、缩放等)，这类动作会基于所述数值或其他数值而表现不同(例如，快速缩放、慢速拍摄等)。
如上所注意到的，本发明的实施例可以用用于检测力和/或位置信息的各种不同类型和布置的电容传感器电极来实现。为了列举若干实例，输入装置可以用形成在多个基地层上的电极阵列来实现，其通常具有形成在第一层上的沿一个方向(例如，“X”方向)感测的传感器，而沿第二方向(例如，“Y”方向)感测的电极形成在第二层上。在其他实施例中，用于X和Y感测的传感器电极可形成在同一层上。在另外的实施例中，传感器电极可以被布置成仅沿一个方向感测，例如，沿X方向或Y方向。在又一个实施例中，传感器电极可以被布置成提供沿极坐标的位置信息，诸如以“г”和“θ”为例。在这些实施例中，传感器电极本身通常被布置成圆圈或其他环状形状以提供“θ”，其中各个传感器电极的现状用来提供“r”。
此外，可使用各种不同的传感器电极，包括形如细线、矩形、钻石、楔块等的电极。最后，各种导电材料和制造技术可用于形成传感器电极。作为一个实例，通过在基板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，其构造为检测与该装置交互的用户的接触区域和位置。输入传感器装置可以进一步构造为检测关于用户的位置信息，诸如手或任何手指相对于传感器装置的输入表面(或感测区域)的位置和移动。
在某些实施例中，输入装置被用作间接交互装置。间接交互装置可以控制显示器上的GUI动作，该显示器与输入装置分离，例如笔记本电脑的触摸板。在一个实施例中，输入装置可以作为直接交互装置来操作。直接交互装置控制显示器上的GUI动作，该显示器在近距离传感器的下方，例如为触摸屏。间接交互装置与直接交互装置之间存在更多的可能会混淆或阻止输入装置的完全操作的各种可用性差异。例如，间接输入装置可以用来通过在近距离传感器上方移动输入物体来定位按钮上方的光标。这被间接完成，因为输入的运动不会覆盖显示器上的响应。在类似的情况下，直接交互装置可以用来通过将输入物体直接放置在触摸屏上的期望按钮的正上方或上部来定位按钮上方的光标。
现在参考图1和图2，处理系统110包括传感器模块202和判断模块204。传感器模块202构造为接收来自与感测区域120相关联的传感器的结果信号。判断模块204构造为处理数据，并且确定位置信息和力信息。本发明的实施例可用于使得能够在主机设备上启用各种不同的功能。具体而言，其可以用来启用光标定位、滚动、拖动、图标选择、关闭桌面上的窗口、将计算机置于睡眠模式、或进行任何其他类型的模式切换或界面动作。
现在参考图3，示出了单层力和触摸传感器300的俯视示意图。传感器300示出了感测区域120的一部分302。在一个实施例中，部分302包括多个发射器电极(例如310、312、314、316、318)、力接收器电极306(也称为地面跟踪电极)以及触摸接收器电极308。如图所示，每个发射器电极和每个接收器电极构造为形成局部电容的区域，称为“像素”的“触摸像素”。例如，发射器电极310构造为与接收器电极308形成跨电容，示出为第一像素309。力接收器电极306跨越像素309并且电连接到力接收器导线Rf0；同样地，触摸接收器电极308跨越像素309并且连接到触摸接收器导线Rx0，其中力接收器电极306平行于并且设置在发射器电极304与触摸接收器电极308之间。
其他实施例可包括任何数量和类型的构造为形成任意数量的像素的传感器电极。在另一实施例中，力接收器电极和触摸接收器电极的一个或两个可被细分为多个各自的区段或像素，以增强从触摸和力接收器电极得出的接触和力感测信息的分辨率。
图4是沿着图3的线IV-IV截取的单层力和触摸传感器的一部分的截面图。截面图400的实施例示出了电极层401、可压缩介电层420以及液晶二极管(LCD)显示层(或地面层)422。如所实现的，横截面400可以包括附加层，举例来讲诸如为透镜、盖板和/或电极基板(从图4省略以提高清晰度)。可压缩介电层420可以包括空气、光学透明胶(OCA)或特征是可以具有弯曲或可压缩刚度的任何其他可压缩介质。
更为特别地，电极层401在横截面包括发射器电极404、力接收器(或地面跟踪)电极406以及触摸接收器电极408，其分别对应于图3的电极310、306和308。
图5是显示代表发射器电极和接收器电极之间的电容耦合的示意性场力线的单层传感器组件500的截面图。组件500包括导电层506、可压缩介电层504以及可由玻璃、塑料、丙烯酸或类似材料制成的透镜502。电极基板(为了清晰未显示)支持发射器电极508和接收器电极510。对于发射器电极508施加的驱动信号会导致对接收器电极510的电容耦合。这种电容耦合至少部分地基于周围层的介电值、驱动信号的幅值以及电极之间的距离522。发射器电极508与接收器电极501之间的电容耦合(即，像素)由上部场力线509和下部场力线511以图形方式表示。
继续参考图5，上部场力线509向上延伸穿过透镜502。当导电输入物体(例如，手指)540与透镜502的表面处或上方的感测区域交互时，输入物体“吸收”一些场力线，否则这些场力线将电容性耦合发射器电极508和接收器电极510。这是传统的电容位置(触摸)感测的本质。相反，下部场力线511被导电层506(例如，LCD)电吸引(吸收)。由输入物体540施加到透镜502的力引起透镜的偏转并且发射器电极508和接收器电极510朝向导电层506偏转。由于施加的力减小了导电层506与电极之间的距离，因此发射器电极508和接收器电极510之间的电容耦合降低。因此，可以说，与输入物体540相关联的位置信息可能由于输入物体在存在输入表面的足够偏转时而被破坏。
图6是进一步包括地面跟踪电极的类似于图5所示的单层力/触摸传感器组件600的示意性截面图。根据各种实施例，在存在适当构造的地面跟踪电极时触摸信号可能表现为基本上或完全对弯曲不敏感。
更特别地，组件600包括导电层606、可压缩介电层604和透镜602。电极基板(为了清晰未显示)支撑发射器电极608、接收器电极610以及地面跟踪电极(也被称为力接收器电极)630。对于发射器电极608施加的驱动信号会导致发射器电极608与接收器电极610之间的电容耦合以及发射器电极608与地面跟踪电极630之间的电容耦合。发射器电极608和接收器电极630之间的电容耦合由上部场力线609和下部场力线632以图形方式表示。发射器电极608与地面跟踪电极610之间的电容耦合由上部场力线632和下部场力线634以图形方式表示。如图所示，不然将从发射器电极608延伸至接收器电极610并且不被导体606吸收的场力线634，在发射器电极608与地面跟踪电极630之间延伸。
继续参考图6，由于施加的力减小了导电层606与电极之间的距离，因此发射器电极608和接收器电极610之间的电容耦合基本或完全不受弯曲的影响。也就是说，发源于发射器电极608的场力线632、634被地面跟踪电极630“拦截”，并且当地面跟踪电极630接地或保持在适当的恒定电压时发源于发射器电极608的场力线611被导电层606吸收。因此，可以说，与感测区域交互的输入物体所关联的位置信息在存在地面跟踪电极630时基本上或完全对弯曲不敏感。
再次参考图4，与本发明的力和触摸传感器相关联的处理系统可以构造为在第一和第二状态之间选择性地切换地面跟踪电极406。更特别地，在第一状态下，地面跟踪电极406可以接地，或者选择性地保持在所需的恒定电压。当地面跟踪电极(Rf)406在此“接地”状态时，触摸接收器电极(Rx)408(专门地或主要地)仅对触摸敏感；也就是说，当Rf406接地时Rx408对弯曲敏感。在第二状态下，Rf406用作力接收器电极并且产生具有触摸分量和弯曲分量的信号，尽管因为在Tx404与Rf406之间没有电极或导体，而导致弯曲分量是主要的。在某些实施例中，第一和第二状态可能同时发生。具体而言，如果地面跟踪电极(Rf)406处在基本恒定的电位，地面跟踪电极构造为同时实现第一状态(即，由于输入表面的任意变形而导致对接收器电极610提供“屏蔽”效应)和第二状态(即，提供输入表面的局部偏转量的测量值)的功能。
在部分的总结和一阶近似中，可以说，当Rf电极406处于第一(接地)状态时从Rx电极408得出的触摸信号对弯曲不敏感，并且当Rf电极406处于第二(接收器)状态时从Rf电极406得出的复合信号对弯曲非常敏感。
从电极Tx404、Rf406以及Rx408得出的信号之间的电磁与数学关系涉及Maxwell(麦克斯韦)方程并且非常复杂。然而，为了此目的，下面的一阶线性近似在概念上是有用的：
(1)Rx＝K[touch](当Rf＝ground时)；以及
(2)Rf＝α[touch]+β[force](当Rx＝ground时)；
其中，K、α和β是常数，其可通过仿真和建模以及实验技术而得出以确定适当的比例、尺寸(例如，厚度、宽度)和图中所示各器件的各种电气属性和机械属性。在一个实施例中，主要设计目标是将各种电极布置在单层中，并且配置前述参数以呈现出当Rf＝ground时让Rx408对弯曲不敏感，并且呈现出当Rx＝ground时让Rf对弯曲非常敏感。在其他实施例中，这些参数可被操作来实现其他设计目标，举例来讲诸如为将电极布置在两层，如下面结合图7所述的。
图7是根据本发明选择性实施例的大致类似于图4中但电极设置在两层中的力和触摸传感器700的示意性截面图。传感器700包括第一电极层702、非可压缩介电层704、第二电极层706、可压缩介电层708以及基本或完全刚性的支撑层710。实施时，传感器700可包括较少层或附加层，举例来讲诸如为透镜、盖片和/或一个或多个电极基板(为了清晰未显示)。可压缩介电层708可包括空气、光学透明胶(OCA)或特征是可以具有弯曲或可压缩刚度的任何其他可压缩介质。
第一电极层702包括多个发射器电极712、接地电极714以及触摸接收器电极716。第二电极层706包括多个力接收器电极718和接地电极720。应用上面所讨论的原理，可以看到，例如正在测量对发射器电极712的跨电容的触摸接收器电极716对触摸敏感但对弯曲不敏感(在很大程度上是由于存在非可压缩层704的缘故)。例如正在测量对发射器电极712的跨电容的力接收器电极718对触摸不敏感(在很大程度上是由于发射器电极712的屏蔽作用的缘故)，但对力敏感，这是因为所测量的电容随着介电层708被压缩而改变。
图8是根据各种实施例的操作电子系统驱动和接收来自图3、图4以及图6所示的电极的信号以确定力和触摸信息的方法800的流程图。方法800包括如上所述的在第一(接地)状态与第二(接收器)状态之间切换地面跟踪电极406。更特别地，处理系统构造为驱动发射器电极404(任务802)并且将地面跟踪电极406保持在地极或恒定电压(任务804)。在地面跟踪电极406处于第一(接地)状态的情况下，处理系统读取(任务806)触摸接收器电极408上的信号以获得触摸信息(见以上方程(1))。
方法800还包括驱动发射器电极404(任务808)并且将地面跟踪电极406切换至第二(接收器)状态(任务810)。在地面跟踪电极406处于第二状态的情况下，处理系统读取(任务812)力接收器电极406上的信号以获得力加触摸信息(见以上方程(2))。
在某些实施例中，力接收器电极406可以保持为基本恒定的电位。在这样一个实施例中，步骤804和810可以被省略或在一个步骤中完成。在这样的实施例中，方法800包括驱动发射器电极(任务802)，读取触摸接收器电极上的结果信号(任务806)，驱动发射器电极(任务808)并且读取力接收器电极上的结果信号(任务812)。
此外，在方法800的某些实施例中，步骤802和808可以只执行一次。在这样的实施例中，处理系统构造为驱动发射器电极(任务802)，读取触摸接收器电极上的结果信号(806)并且读取力接收器电极406上的结果信号(任务812)。
现在参考图9-12，应该理解的是，在一些实施例中，一个或多个层在不影响其功能的情况下可以被添加到图4中所示的层叠结构400或者从层叠结构400上去除。例如，在图9中示出的实施例中，层叠结构900包括第一阵列的传感器电极905和第二阵列的传感器电极909，其可设置在基板944上的单层中。在所示实施例中，柔韧的组件901包括输入表面902和基板944，基板944包括第一和第二传感器电极阵列905和909。在另一个实施例中，第一和第二阵列的传感器电极可设置在输入表面基板902上(例如，在预期的用户输入和接触的对面侧)；在这个实例中，柔韧的组件将包括输入表面902和第一和第二阵列的传感器电极905和909。
仍然参考图9，输入装置还可包括设置在基板912上的第三阵列的传感器电极914。该输入装置进一步包括可压缩层(类似于可压缩层910)，其具有设置在基板912上的可压缩结构929的阵列的形式。在某些实施例中，第三阵列914的每个单个电极设置在一个或多个单个可压缩结构929“之间”。在一些实施例中，可压缩结构可以设置在基板944的一侧(例如，与第一阵列的传感器电极905和第二阵列的传感器电极909相对的一侧)。在一些实施例中，可在两个基板944和912上设置可压缩结构。在图9中所示的实施例中，第三阵列的传感器电极914沿与第一阵列的传感器电极905大致平行的方向布置。在一些实施例中，第三阵列的传感器电极914沿与第一阵列的传感器电极905和第二阵列的传感器电极909中之一的方向大致平行的方向布置。此外，在图9的实施例中，第三阵列的传感器电极914基本上与第一阵列的传感器电极905重叠(当从输入装置900的顶部看去时)。基板312也可构造成用作背板以抵抗向下施加在柔韧组件顶面上的力。
现在参考图10，输入装置900的柔韧组件901的另一实施例可包括挠性显示器906。在一些实施例中，输入装置900包括显示器，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，传感器电极的阵列911可以设置在显示器906的非观看侧。传感器电极阵列911构造为感测输入物体与输入表面902接触的力信息。具体而言，阵列909的至少一个电极构造为响应于对输入表面902施加的力，朝向设置于基板912上的传感器电极阵列914偏转。
图11和图12分别是根据本发明各种实施例的输入装置1100的俯视图和截面图。装置1100包括柔韧组件1101、可压缩层1110以及支撑层1112。柔韧组件包括输入表面1102、具有多个传感器电极的第一层1105以及具有多个传感器电极的第二层1109。第一和第二传感器电极层1105和1109构造为感测输入装置的感测区域中的输入物体。例如，在一个实施例中，第二多个传感器电极1109构造为发送感测信号，并且第一多个传感器电极1105构造为接收结果信号。尽管第一和第二传感器电极阵列1105和1109被显示为设置在传感器基板1104的相对侧上，但在各种其他实施例中，第一和第二传感器电极阵列1105和1109可以设置在传感器基板1104或输入表面1102的任何一侧的单层或多个层中。
第三阵列的传感器电极1114设置在支撑层1112上，第三阵列的传感器电极基本上与第一阵列的传感器电极1105重叠。第二和第三多个传感器电极1109和1114构造为感测柔韧组件1101(和传感器电极1109)响应于施加到输入装置1100的输入表面1102的力而朝向支撑层1112(和传感器电极1114)的偏转。
第二多个传感器电极1109和第三多个传感器电极1114彼此电容耦合，在两个阵列之间交叉/重叠的区域中形成多个相应的可变电容。一个示例性的可变电容如图11所示，并且被称力像素(或“fixel”)1130。如文中所使用的，术语“力像素”是指第二传感器电极阵列1109的传感器电极和第三传感器电极阵列1114的相应传感器电极之间的重叠区域。术语“力像素”也可指第二阵列的传感器电极1109和第三阵列的传感器电极1114各自的传感器电极之间的局部电容的区域。如上所述，对于输入表面1102施加的力使得柔韧组件1101发生局部变形和偏转，减小在变形的局部区域中第二阵列的传感器电极1109的一个或多个电极与第三阵列的传感器电极1114的一个或多个电极之间的距离。
通过使用已知的建模与仿真技术合理配置柔韧组件1101和可压缩层1110的各种机械性能和尺寸，使柔韧组件1101偏转的所施加的力导致形成在第二和第三阵列的传感器电极之间的可变电容阵列的至少一个可变电容(力像素)的变化。可变电容(数个可变电容)的变化的测量值可用于确定在对应于偏转的局部区域中对输入表面施加的力的大小。在不同的实施例中，所施加的力可以基于多个可变电容来确定，使处理系统在多个相邻力像素间插入力信息。
如图11和图12的实施例所示，可压缩层可以形成单个可压缩结构1129的阵列。尽管可压缩结构的阵列被显示为设置在支撑基板1112上，但在其他实施例中，可在一个单独的基板上设置可压缩结构，然后将基板物理耦合到支撑基板1112或传感器基板1104上。此外，在各种实施例中，可压缩层可以包括可压缩结构的网格，或其他合适的形状。可压缩层构造为方便柔韧组件1101响应于施加到输入表面1102的力而朝向第三阵列的传感器电极1114发生局部偏转。“力像素”的测量值被用来确定在至少一个位置上对输入表面施加的局部力的量(大小)。
如此提供了一种输入装置，包括：第一多个传感器电极，其设置在第一层中并且构造为检测所述输入装置的输入表面处的输入物体，所述第一多个传感器电极包括发射器电极的第一子集；第二多个传感器电极，其构造为检测对所述输入表面施加的力，并且构造为与所述发射器电极的第一子集电容耦合；以及可压缩介电质，其构造为响应于施加到所述输入表面的力而压缩；其中，所述发射器电极与所述第二多个传感器电极之间的电容耦合响应于所施加的力而变化。
在一个实施例中，所述第二多个传感器电极可设置在第二层中，使得所述第一层设置在所述输入表面与所述第二层之间，并且所述可压缩介电质可设置在所述第一层和所述第二层之间。
在另一实施例中，所述第二多个传感器电极可设置在所述第一层中，并且所述可压缩介电质可设置在所述第一层和导体之间。此外，所述第一多个传感器电极可包括接收器电极的第二子集，所述接收器电极的第二子集可电容耦合到所述发射器电极的第一子集并且构造为检测在所述输入表面中或所述输入表面处的输入物体；并且所述第二多个传感器电极中的每个电极可设置在发射器电极与来自所述第二子集中的电极之间。
在一个实施例中，所述输入装置还可包括处理系统，其以通信的方式耦合到所述第一和第二多个电极并且构造为：将感测信号驱动到所述发射器电极的第一子集上；从所述第二多个电极接收第一类型的结果信号；以及从所述第一多个电极的第二子集接收第二类型的结果信号；其中，所述处理系统构造为基于所述第一和第二类型的结果信号确定输入物体的位置和力信息。
在一个实施例中，所述第一类型的结果信号包括施加于所述输入表面的力的影响，并且所述第二类型的结果信号包括所述感测区域中的输入物体的影响。此外，在所述电极的第二子集处于预定恒定电压的同时可以从所述第二多个电极接收所述第一类型的结果信号，并且在所述第二多个电极处于预定恒定电压的同时可以从所述电极的第二子集接收所述第二类型的结果信号。
在一个实施例中，所述处理系统进一步构造为接收来自所述第二多个电极的第一类型的结果信号并且接收来自所述第一多个电极的第二子集的第二类型的结果信号，其中，所述第一和第二类型的结果信号对应于在所述发射器电极的第一子集上驱动的单个感测信号。
提供了一种输入装置，包括：第一多个感测电极，其设置在第一层中并且构造为检测所述输入装置的感测区域中的输入物体，所述第一多个传感器电极包括发射器电极的第一子集；第二多个传感器电极，其设置在第二层中使得所述第一层设置在所述输入表面与所述第二层之间，所述第二多个传感器电极构造为检测对所述输入表面施加的力并且构造为与所述发射器电极的第一子集电容耦合；可压缩介电质，其构造为响应于施加到所述输入表面的力而压缩使得所述发射器电极与所述第二多个传感器电极之间的电容耦合响应于所施加的力而变化；以及处理系统，其以通信的方式耦合到所述第一和第二多个电极并且构造为：将感测信号驱动到所述发射器电极的第一子集上；从所述第二多个感测电极接收第一类型的结果信号，所述第一类型的结果信号包括施加于所述输入表面的力的影响；从所述第一多个电极的第二子集接收第二类型的结果信号，所述第二类型的结果信号包括接近于所述输入表面的输入物体的影响；以及基于所述第一和第二类型的结果信号确定输入物体的位置和力信息。
在一个实施例中，所述可压缩介电质可设置在所述第一层和所述第二层之间。选择性地，所述可压缩介电质可设置在所述第二层和刚性基板之间。
还提供了一种输入装置，包括：第一多个传感器电极、第二多个传感器电极和第三多个传感器电极，其设置在传感器基板的单层中；可压缩介电质，其设置在所述传感器基板与导体之间；以及处理系统，其以通信的方式耦合到所述第一、第二和第三多个传感器电极上。所述处理系统可构造为：将感测信号驱动到所述第一多个传感器电极上；从所述第二多个电极接收第一类型的结果信号，所述第一类型的结果信号包括所述第一多个和第二多个电极之间的电容耦合的影响；从所述第三多个电极接收第二类型的结果信号，所述第二类型的结果信号包括所述第一多个和第三多个电极之间的电容耦合的影响。此外，所述处理系统可构造为从所述第一和第二类型的结果信号确定位置和力信息。
在另一实施例中，所述处理系统构造为利用来自所述第三多个电极的电极控制所述第一多个电极和所述第二多个电极之间的电容耦合，使得所述电容耦合响应于所述传感器基板相对于所述导体的偏转基本保持恒定。所述处理系统还可构造为利用所接收到的第一和第二类型的结果信号中的一个调节所接收到的第一和第二类型的结果信号中的另一个。
在另一实施例中，所述第二多个电极的每个电极的宽度至少与所述第一多个传感器电极和所述导体之间的间距一样大，其中所述间距对应于所述可压缩介电质。
在另一实施例中，由于所述第二多个电极选择性地保持在预定的恒定电压，因此所述第一类型的结果信号基本上不受所述基板的偏转的影响。
还提供了一种用于下述类型的输入装置的处理系统，所述类型的输入装置包括：多个发射器电极；第一多个传感器电极，其构造为检测输入表面处的输入物体；第二多个传感器电极，其构造为检测对所述输入表面施加的力；以及可压缩介电质，其构造为响应于施加到所述输入表面的力而压缩，其中所述发射器电极与所述第二多个传感器电极之间的电容耦合响应于所施加的力而变化。所述处理系统可以通信的方式耦合到所述发射器电极、所述第一和第二多个传感器电极上，并且构造为：将感测信号驱动到所述发射器电极上；从所述第一多个传感器电极接收第一类型的结果信号；以及从所述第二多个传感器电极接收第二类型的结果信号。此外，所述处理系统可构造为基于所述第一和第二类型的结果信号确定输入物体的位置和力信息。
在另一实施例中，所述处理系统可构造为接收来自所述第二多个电极的第一类型的结果信号并且接收来自所述第一多个电极的第二子集的第二类型的结果信号，其中，所述第一和第二类型的结果信号对应于在所述发射器电极的第一子集上驱动的单个感测信号。
在另外一个实施例中，所述处理系统进一步构造为，在将所述感测信号驱动到所述发射器电极上之后，重复：接收所述第一类型的结果信号；之后接收所述第二类型的结果信号。
因此，呈现了文中所述的实施例和实例以便最佳地解释根据本技术方案及其特定应用的实施例，从而使得本领域技术人员可以实现并使用本技术方案。然而，本领域技术人员会认识到，以上的描述和实例仅仅为了例示和举例说明而呈现。所阐明的描述目的不是要穷尽或限制本公开于所披露的精确形式。从所披露的本发明的说明书和实践，本发明的其他实施例、用途和优势对于本领域技术人员而言将显而易见。

Claims (21)

1.一种输入装置，包括：
第一多个传感器电极，其设置在第一层中并且构造为检测所述输入装置的输入表面处的输入物体，所述第一多个传感器电极包括发射器电极的第一子集；
第二多个传感器电极，其构造为检测对所述输入表面施加的力，并且构造为与所述发射器电极的第一子集电容耦合；以及
可压缩介电质，其构造为响应于施加到所述输入表面的力而压缩；
其中，所述发射器电极与所述第二多个传感器电极之间的电容耦合响应于所施加的力而变化。
2.根据权利要求1所述的输入装置，其中，所述第二多个传感器电极设置在第二层中，使得所述第一层设置在所述输入表面与所述第二层之间。
3.根据权利要求2所述的输入装置，其中，所述可压缩介电质设置在所述第一层和所述第二层之间。
4.根据权利要求1所述的输入装置，其中，所述第二多个传感器电极设置在所述第一层中。
5.根据权利要求1所述的输入装置，其中，所述可压缩介电质设置在所述第一层和导体之间。
6.根据权利要求4所述的输入装置，其中，
所述第一多个传感器电极进一步包括接收器电极的第二子集，所述接收器电极的第二子集电容耦合到发射器电极的第一子集并且构造为检测在所述输入表面中或所述输入表面处的输入物体；并且
所述第二多个传感器电极中的每个电极设置在发射器电极与来自所述第二子集中的电极之间。
7.根据权利要求1所述的输入装置，还包括：处理系统，其以通信的方式耦合到所述第一和第二多个电极并且构造为：
将感测信号驱动到所述发射器电极的第一子集上；
从所述第二多个电极接收第一类型的结果信号；以及
从所述第一多个电极的第二子集接收第二类型的结果信号；
其中，所述处理系统构造为基于所述第一和第二类型的结果信号确定输入物体的位置和力信息。
8.根据权利要求7所述的输入装置，其中，所述第一类型的结果信号包括施加于所述输入表面的力的影响，并且所述第二类型的结果信号包括所述感测区域中的输入物体的影响。
9.根据权利要求7所述的输入装置，其中，在所述电极的第二子集处于预定恒定电压的同时从所述第二多个电极接收所述第一类型的结果信号，并且在所述第二多个电极处于预定恒定电压的同时从所述电极的第二子集接收所述第二类型的结果信号。
10.根据权利要求7所述的输入装置，其中，所述处理系统进一步构造为：
接收来自所述第二多个电极的第一类型的结果信号并且接收来自所述第一多个电极的第二子集的第二类型的结果信号，其中，所述第一和第二类型的结果信号对应于在所述发射器电极的第一子集上驱动的单个感测信号。
11.一种输入装置，包括：
第一多个感测电极，其设置在第一层中并且构造为检测所述输入装置的感测区域中的输入物体，所述第一多个传感器电极包括发射器电极的第一子集；
第二多个传感器电极，其设置在第二层中使得所述第一层设置在所述输入表面与所述第二层之间，所述第二多个传感器电极构造为检测对所述输入表面施加的力并且构造为与所述发射器电极的第一子集电容耦合；
可压缩介电质，其构造为响应于施加到所述输入表面的力而压缩使得所述发射器电极与所述第二多个传感器电极之间的电容耦合响应于所施加的力而变化；以及
处理系统，其以通信的方式耦合到所述第一和第二多个电极并且构造为：
将感测信号驱动到所述发射器电极的第一子集上；
从所述第二多个感测电极接收第一类型的结果信号，所述第一类型的结果信号包括施加于所述输入表面的力的影响；
从所述第一多个电极的第二子集接收第二类型的结果信号，所述第二类型的结果信号包括接近于所述输入表面的输入物体的影响；以及
基于所述第一和第二类型的结果信号确定输入物体的位置和力信息。
12.根据权利要求10所述的输入装置，其中，所述可压缩介电质设置在所述第一层和所述第二层之间。
13.根据权利要求9所述的输入装置，其中，所述可压缩介电质设置在所述第二层和刚性基板之间。
14.一种输入装置，包括：
第一多个传感器电极、第二多个传感器电极和第三多个传感器电极，其设置在传感器基板的单层中；
可压缩介电质，其设置在所述传感器基板与导体之间；以及
处理系统，其以通信的方式耦合到所述第一、第二和第三多个传感器电极上，并且构造为：
将感测信号驱动到所述第一多个传感器电极上；
从所述第二多个电极接收第一类型的结果信号，所述第一类型的结果信号包括所述第一多个和第二多个电极之间的电容耦合的影响；以及
从所述第三多个电极接收第二类型的结果信号，所述第二类型的结果信号包括所述第一多个和第三多个电极之间的电容耦合的影响；
其中，所述处理系统构造为从所述第一和第二类型的结果信号确定位置和力信息。
15.根据权利要求16所述的输入装置，其中，所述处理系统构造为利用来自所述第三多个电极的电极控制所述第一多个电极和所述第二多个电极之间的电容耦合，使得所述电容耦合响应于所述传感器基板相对于所述导体的偏转基本保持恒定。
16.根据权利要求16所述的输入装置，其中，所述处理系统构造为利用所接收到的第一和第二类型的结果信号中的一个调节所接收到的第一和第二类型的结果信号中的另一个。
17.根据权利要求15所述的输入装置，其中，包括所述第二多个电极的每个电极的宽度至少与所述第一多个传感器电极和所述导体之间的间距一样大，所述间距包括所述可压缩介电质。
18.根据权利要求15所述的输入装置，其中，由于所述第二多个电极选择性地保持在预定的恒定电压，因此所述第一类型的结果信号基本上不受所述基板的偏转的影响。
19.一种用于下述类型的输入装置的处理系统，所述类型的输入装置包括：多个发射器电极；第一多个传感器电极，其构造为检测输入表面处的输入物体；第二多个传感器电极，其构造为检测对所述输入表面施加的力；以及可压缩介电质，其构造为响应于施加于所述输入表面的力而压缩，其中所述发射器电极与所述第二多个传感器电极之间的电容耦合响应于所施加的力而变化，所述处理系统以通信的方式耦合到所述发射器电极、所述第一和第二多个传感器电极上，并且构造为：
将感测信号驱动到所述发射器电极上；
从所述第一多个传感器电极接收第一类型的结果信号；以及
从所述第二多个传感器电极接收第二类型的结果信号；
其中，所述处理系统构造为基于所述第一和第二类型的结果信号确定输入物体的位置和力信息。
20.根据权利要求19所述的处理系统，进一步构造为：
接收来自所述第二多个电极的第一类型的结果信号并且接收来自所述第一多个电极的第二子集的第二类型的结果信号，其中，所述第一和第二类型的结果信号对应于在所述发射器电极的第一子集上驱动的单个感测信号。
21.根据权利要求19所述的处理系统，其中，所述处理系统进一步构造为，在将所述感测信号驱动到所述发射器电极上之后，重复：
接收所述第一类型的结果信号；
之后接收所述第二类型的结果信号。
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