CN107111393A - 用于局部化的力感测的装置和方法 - Google Patents

Abstract

用于操作被配置为感测输入对象以及它们的被施加在感测区域中的力的电容性输入装置的装置和方法，其包括具有输入表面的柔韧的部件以及包括第一多个传感器电极的第一衬底。所述装置也包括与所述柔韧的部件分隔开的支撑衬底；具有第二多个传感器电极和多个孔的第二衬底；以及被布置在所述柔韧的部件和所述支撑衬底之间并且具有与所述第二衬底的孔对齐且背对所述第二衬底的孔的多个凸起的特征的分隔层。

Description

用于局部化的力感测的装置和方法

技术领域

本发明一般涉及电子装置，并且更特别地，涉及传感器装置以及使用传感器装置来产生用户接口输入。

背景技术

包括接近传感器装置（通常也被称为触摸板或触摸传感器装置）的输入装置被广泛地使用在各种各样的电子系统中。接近传感器装置典型地包括常常由表面区分的感测区域，在其中所述接近传感器装置确定一个或更多输入对象的存在、位置和/或运动。接近传感器装置可以被用于提供针对所述电子系统的接口。例如，接近传感器装置常常被用作针对较大的计算系统的输入装置（诸如被集成在笔记本或台式计算机中或者外接至笔记本或台式计算机的不透明的触摸板）。接近传感器装置也常常被使用在较小的计算系统（诸如被集成在蜂窝电话中的触摸屏）中。

所述接近传感器装置可以被用来实现相关联的电子系统的控制。例如，接近传感器装置常常被用作针对较大的计算系统的输入装置，包括：笔记本计算机和台式计算机。接近传感器装置也常常被用在较小的系统中，包括：手持系统（诸如个人数字助理（PDAs）、远程控制器），以及通信系统（诸如无线电话和文本消息系统）。增进地，接近传感器装置被使用在介质系统中，诸如CD、DVD、MP3、视频或其他媒体记录器或播放器。所述接近传感器装置可以被集成至或外接至该接近传感器装置与其交互的计算系统。

除了确定与所述输入装置的感测区域交互的输入对象的位置信息之外，一些输入装置也具有检测所施加的力的能力。然而，当前已知的力/触摸输入装置在如下这样的它们的能力方面是受限的：准确地、重复地、并且一致地确定在其处施加力的位置和/或强度。这限制了当前已知的力启用的输入装置的灵活性和可用性。因此，需要解决这些限制的经改进的力增强的输入装置。

发明内容

本发明的实施例提供了有助于经改进的装置可用性的装置和方法。通过使用具有通孔的Z-传感器层、以及具有覆盖在所述Z-传感器层上的凸起的结构（小块）的弹性拉伸层（其中所述小块背对所述通孔），所述装置和方法提供了经改进的用户接口功能性。每个小块的中心线与每个通孔的中心线对齐以允许小块在Z方向上移动来实现响应于所施加的力的一致的局部偏转。因此，与坐标定位相关联的力数据可以被内推以准确地确定所述坐标位置和/或施加所述力的输入对象的量值。

附图说明

将结合附图在下文中描述本发明的优选的示例性实施例，在其中同样的标号表示同样的元件，以及：

图1是根据本发明的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是根据本发明的实施例的示例性处理系统的示意图；

图3是根据本发明的实施例的力启用的传感器层叠的示意横截面图；

图4是根据本发明的实施例的小块和通孔对齐的俯视图；以及

图5是根据本发明的实施例的图3的所述输入装置的横截面图，所述输入装置包括用以促进面向上的小块相对于穿过下面的孔的对齐的面向下的小块。

具体实施方式

下面的详细的描述在本质上仅仅是示例性的，并且不是意在限制本发明或本发明的应用和用途。此外，不存在受在前述的技术领域、背景技术、发明内容或下面的详细描述中呈现的任何明示的或暗示的理论的约束的意图。

现在转至附图，图1是根据本发明的实施例的示例性输入装置100的框图。所述输入装置100可以被配置成向电子系统（没有被显示）提供输入。如在此文件中所使用的，术语“电子系统”（或“电子装置”）广义上指的是能够电子地处理信息的任何系统。电子系统的一些非限制性实例包括所有尺寸和形状的个人计算机，诸如台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板电脑、网络浏览器、电子书阅读器和个人数字助理（PDAs）。附加的实例电子系统包括复合输入装置，诸如包括输入装置100和独立的操纵杆或按键开关的物理键盘。另外的实例电子系统包括外围设备，诸如数据输入装置（包括远程控制器和鼠标）和数据输出装置（包括显示屏和打印机）。其它实例包括远程终端、信息站和视频游戏机（例如，视频游戏控制台、便携式游戏装置等等）。其它实例包括通信装置（包括蜂窝电话，诸如智能电话）和媒体装置（包括记录器、编辑器和播放器，诸如电视、机顶盒、音乐播放器、数字相框和数字照相机）。此外，所述电子系统可以是对所述输入装置而言的主机或从属设备。

所述输入装置100可以被实现为所述电子系统的物理部分，或者可以与所述电子系统在物理上分离。视情况而定，所述输入装置100可以使用下列中的任何一个或多个与所述电子系统的多个部分通信：总线、网络和其它有线或无线互连。实例包括I²C、SPI、PS/2、通用串行总线（USB）、蓝牙、RF和IRDA。

在优选的实施例中，所述输入装置100被实现为包括处理系统110和感测区域120的力启用的触摸板系统。感测区域120（也常常被称为“触摸板”）被配置为感测由所述感测区域120中的一个或多个输入对象140提供的输入。实例输入对象包括手指、拇指、手掌、以及触笔。所述感测区域120被示意性地示出为矩形；然而，应被理解的是：所述感测区域可以具有任何方便的形式并且按照在所述触摸板的表面上和/或否则与所述触摸板相集成的任何所期望的布置。

感测区域120可以包括所述输入装置100之上（例如，悬浮）、周围、之中和/或附近的任何空间，在其中所述输入装置100能够检测用户输入（例如，由一个或更多输入对象140提供的用户输入）。特定的感测区域的大小、形状和位置可以随实施例的不同而显著地变化。在一些实施例中，所述感测区域120沿一个或更多方向从所述输入装置100的表面延伸到空间中，直至信噪比阻止了足够准确的对象检测。在各种实施例中，此感测区域120沿特定的方向延伸至其的距离可以是大约小于一毫米、数毫米、数厘米或更大，并且可以随着所使用的感测技术的类型和所期望的精确度而显著地变化。因此，一些实施例感测输入，其包括：与所述输入装置100的任何表面不接触、与所述输入装置100的输入表面（例如，触摸表面）接触、与和一些量的作用力或压力相耦合的所述输入装置100的输入表面接触、和/或其组合。在各种实施例中，输入表面可以由所述传感器电极驻留在其内的壳体的表面、由被施加在所述传感器电极或任何壳体之上的面板等等提供。在一些实施例中，所述感测区域120在被投影到所述输入装置100的输入表面上时具有矩形形状。

所述输入装置适合于通过促进响应于所感测的对象的位置和由这样的对象所施加的力的数据录入来提供用户接口功能性。特别地，所述处理系统被配置为确定由所述感测区域中的传感器感测的针对对象的位置信息。此位置信息随后可以由所述系统使用以提供用户接口功能性的宽的范围。此外，所述处理系统被配置为根据由（一个或多个）传感器确定的力的测量值而确定针对对象的力信息。此力信息随后也可以由所述系统使用以提供用户接口功能性的宽的范围，例如，通过响应于由所述感测区域中的对象施加的力的不同等级而提供不同的用户接口功能。此外，所述处理系统可以被配置为确定针对在所述感测区域中感测到的多于一个对象的输入信息。输入信息可以基于下列的组合：力信息、位置信息、所述感测区域中的和/或与所述输入表面接触的输入对象的数量、以及所述一个或多个输入对象接触或接近所述输入表面的持续时间。输入信息随后可以由所述系统使用以提供用户接口功能性的宽的范围。

所述输入装置对由一个或多个输入对象（例如，手指、触笔等等）进行的输入是敏感的，诸如在所述感测区域内的输入对象的位置。所述感测区域包括所述输入装置之上、周围、之中和/或附近的任何空间，在其中所述输入装置能够检测用户输入（例如，由一个或多个输入对象提供的用户输入）。特定的感测区域的大小、形状和位置可以随实施例的不同而显著地变化。在一些实施例中，所述感测区域沿一个或更多方向从所述输入装置的表面延伸到空间中，直至信噪比阻止了足够准确的对象检测。在各种实施例中，此感测区域沿特定的方向延伸至其的距离可以是大约小于一毫米、数毫米、数厘米或更大，并且可以随着所使用的感测技术的类型和所期望的精确度而显著地变化。因此，一些实施例感测输入，其包括：与所述输入装置的任何表面不接触、与所述输入装置的输入表面（例如，触摸表面）接触、与和一些量的作用力相耦合的所述输入装置的输入表面接触、和/或其组合。在各种实施例中，输入表面可以由所述传感器电极驻留在其内的壳体的表面、由被施加在所述传感器电极或任何壳体之上的面板提供。

所述电子系统100可以利用传感器组件和感测技术的任何组合以检测所述感测区域120中的用户输入（例如，力、接近）或者否则与所述触摸板相关联的用户输入（例如，力、接近）。所述输入装置102包括用于检测用户输入的一个或多个感测元件。作为若干非限制性实例，所述输入装置100可以使用电容性、倒电容、电阻性、电感性、磁性、声学、超声和/或光学技术。

在所述输入装置100的一些电阻性实现中，柔性的并且导电的第一层被一个或多个间隔元件与导电的第二层分开。在操作期间，跨越所述层产生一个或多个电压梯度。按压所述柔性的第一层可以使其充分地偏转以建立所述层之间的电接触，导致反映所述层之间的（一个或多个）接触点的电压输出。这些电压输出可以被用来确定位置信息。

在所述输入装置100的一些电感性实现中，一个或多个感测元件拾取由谐振线圈或线圈对感应的回路电流。所述电流的幅度、相位和频率的一些组合随后可以被用于确定位置信息。

在所述输入装置100的一些电容性实现中，电压或电流被施加以产生电场。附近的输入对象引起所述电场的改变，并且在电容性耦合中产生可检测的改变，其可以被检测为电压、电流等等的改变。

一些电容性实现利用电容性感测元件的阵列或者其它规则的或不规则的图案以产生电场。在一些电容性实现中，独立的感测元件可以被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，其可以是均匀电阻的。

一些电容性实现利用基于传感器电极和输入对象之间的电容性耦合的改变的“自电容”（或“绝对电容”）感测方法。在各种实施例中，所述传感器电极附近的输入对象改变所述传感器电极附近的电场，因此改变所测量的电容性耦合。在一个实现中，绝对电容感测方法通过相对于参考电压（例如，系统接地）调制传感器电极并且通过检测所述传感器电极和输入对象之间的所述电容性耦合而操作。

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改变的“互电容”（或“跨电容”）感测方法。在各种实施例中，所述传感器电极附近的输入对象改变所述传感器电极之间的所述电场，因此改变所测量的电容性耦合。在一个实现中，跨电容感测方法通过检测一个或更多发射器传感器电极（也被称为“发射器电极”或“发射器”）和一个或更多接收器传感器电极（也被称为“接收器电极”或“接收器”）之间的电容性耦合而操作。发射器传感器电极可以相对于参考电压（例如，系统接地）而被调制以发送发射器信号。接收器传感器电极可以相对于所述参考电压而被保持实质上恒定，以有助于结果信号的接收。结果信号可以包括对应于一个或更多发射器信号和/或对应于一个或更多环境干扰源（例如，其它电磁信号）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，或者可以被配置成发送和接收两者。

也应被理解的是：可以以各种不同的方法实现所述输入装置以确定被给予至所述输入装置的输入表面上的力。例如，所述输入装置可以包括被布置为接近所述输入表面并且被配置为提供表示被施加至所述输入表面上的力的绝对值或变化的电信号的机制。在一些实施例中，所述输入装置可以被配置为基于相对于导体（例如，在所述输入表面下面的显示屏）的所述输入表面的偏转来确定力信息。在一些实施例中，所述输入表面可以被配置为关于一个或多个轴偏转。在一些实施例中，所述输入表面可以被配置为以实质上一致的或非一致的方式偏转。在各种实施例中，所述力传感器可以基于电容的改变和/或电阻的改变。

在图1中，处理系统110被显示为所述输入装置100的一部分。然而，在其他实施例中，所述处理系统可以位于主电子装置中，所述触摸板用其进行操作。所述处理系统110被配置成操作所述输入装置100的硬件以检测来自所述感测区域120的各种输入。所述处理系统110包括一个或更多集成电路（ICs）和/或其它电路部件中的部分或全部。例如，用于互电容传感器装置的处理系统可以包括被配置成用发射器传感器电极发送信号的发射器电路，和/或被配置成用接收器传感器电极接收信号的接收器电路。在一些实施例中，所述处理系统110也包括电可读的指令，诸如固件代码、软件代码、和/或类似物。在一些实施例中，组成所述处理系统110的部件被定位在一起，诸如所述输入装置100的（一个或多个）感测元件附近。在其它实施例中，处理系统110的部件在物理上分离，其中一个或更多部件靠近输入装置100的（一个或多个）感测元件，并且一个或更多部件在别处。例如，所述输入装置100可以是被耦合至台式计算机的外围设备，并且所述处理系统110可以包括被配置成在所述台式计算机的中央处理单元上运行的软件和与所述中央处理单元分离的一个或更多ICs（可能具有关联的固件）。作为另一实例，所述输入装置100可以在物理上被集成在电话中，并且所述处理系统110可以包括是所述电话的主处理器的一部分的电路和固件。在一些实施例中，所述处理系统110专用于实现所述输入装置100。在其它实施例中，所述处理系统110也执行其它功能，诸如操作显示屏、驱动触觉致动器等等。

所述处理系统110可以被实现为处理所述处理系统110的不同功能的一组模块。每个模块可以包括是所述处理系统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。实例模块包括用于操作硬件（诸如传感器电极和显示屏）的硬件操作模块、用于处理数据（诸如传感器信号和位置信息）的数据处理模块、以及用于报告信息的报告模块。另外的实例模块包括被配置成操作（一个或多个）感测元件来检测输入的传感器操作模块、被配置成识别手势（诸如模式改变手势）的识别模块、以及用于改变操作模式的模式改变模块。

在一些实施例中，所述处理系统110通过引起一个或更多动作直接响应于所述感测区域120中的用户输入（或者用户输入的缺乏）。实例动作包括改变操作模式以及图形用户接口（GUI）动作，诸如光标移动、选择、菜单导航和其它功能。在一些实施例中，所述处理系统110向所述电子系统的一些部分（例如，如果这样的独立的中央处理系统存在，则向与所述处理系统110分离的所述电子系统的中央处理系统）提供关于所述输入（或输入的缺乏）的信息。在一些实施例中，所述电子系统的一些部分处理从所述处理系统110接收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。该类型的动作可以包括但不限于指向、轻敲、选择、单击、双击、扫视、缩放、以及滚动。可能的动作的其他实例包括动作（诸如单击、滚动、缩放、或扫视）的开始和/或速率或速度。

例如，在一些实施例中，所述处理系统110操作所述输入装置100的（一个或多个）感测元件以产生指示在所述感测区域120中的输入（或输入的缺乏）的电信号。所述处理系统110可以在产生被提供给所述电子系统的所述信息时对所述电信号执行任何适当量的处理。例如，所述处理系统110可以数字化从所述传感器电极获得的模拟电信号。作为另一实例，所述处理系统110可以执行滤波或其它信号调节。作为又另一实例，所述处理系统110可以减去或者否则虑及基线，以致所述信息反映所述电信号和所述基线之间的差异。作为又另外的实例，所述处理系统110可以确定位置信息，将输入识别为命令，识别笔迹等等。

如此处所使用的“位置信息”广义地包括绝对位置、相对位置、速度、加速度和其它类型的空间信息，尤其关于所述感测区域中的输入对象的存在。示例性“零维”位置信息包括近/远或接触/非接触信息。示例性“一维”位置信息包括沿轴的位置。示例性“二维”位置信息包括平面中的运动。示例性“三维”位置信息包括空间中的瞬时或平均速度。另外的实例包括空间信息的其它表示。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/或被存储，包括例如随时间跟踪位置、运动或瞬时速度的历史数据。

同样地，如此处所使用的术语“力信息”意在广义地包括不管格式的力信息。例如，所述力信息可以作为矢量或标量被提供给每个输入对象。作为另一实例，所述力信息可以被提供作为所确定的力已越过或没有越过阈值量的指示。作为其他实例，所述力信息也可以包括被用于手势识别的时间历史分量。如将在下面被更详细地描述的，来自所述处理系统的位置信息和力信息可以被用于促进全范围的接口输入，包括使用所述接近传感器装置作为用于选择、光标控制、滚动、以及其他功能的指向装置。

同样地，如此处所使用的术语“输入信息”意在广义地包括针对任何数量的输入对象的无论格式的时间、位置和力信息。在一些实施例中，输入信息可以针对各个输入对象而被确定。在其他实施例中，输入信息包括与所述输入装置交互的输入对象的数量。

在一些实施例中，所述输入装置100被实现有附加的输入部件，所述附加的输入部件由所述处理系统110或由一些其它处理系统操作。这些附加的输入部件可以提供针对所述感测区域120中的输入的冗余的功能性或一些其它功能性。例如，按钮（没有被显示）可以被放置在所述感测区域120的附近，并且被用于促进使用所述输入装置102选择项目。其它类型的附加的输入部件包括滑块、球、轮、开关等等。相反地，在一些实施例中，所述输入装置100可以在没有其它输入部件的情况下被实现。

在一些实施例中，所述电子系统100包括触摸屏接口，并且所述感测区域120与显示屏的有效区域的至少一部分重叠。例如，所述输入装置100可以包括叠盖所述显示屏的实质上透明的传感器电极，并且提供用于相关联的电子系统的触摸屏接口。所述显示屏可以是能够向用户显示可视接口的任何类型的动态显示器，并且可以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）、或其它显示技术。所述输入装置100和所述显示屏可以共享物理元件。例如，一些实施例可以利用相同的电气组件中的一些，用于显示和感测。作为另一实例，所述显示屏可以部分地或全部地由所述处理系统110操作。

应被理解的是：尽管本发明的许多实施例在全功能设备的上下文中被描述，本发明的机制能够以各种各样的形式被分发为程序产品（例如，软件）。例如，本发明的机制可以被实现并且分发为可由电子处理器读取的信息承载介质（例如，可由所述处理系统110读取的非瞬时计算机可读和/或可记录/可写的信息承载介质）上的软件程序。此外，本发明的实施例同等适用，无论被用于执行所述分发的介质的特定的类型。非瞬时的电可读介质的实例包括各种盘、记忆棒、存储卡、存储模块等等。电可读介质可以是基于闪存、光学、磁性、全息或任何其它存储技术。

也应被理解的是：可以用各种各样不同的方法实现所述输入装置，以确定被给予至所述输入装置的输入表面上的力。例如，所述输入装置可以包括被布置为接近所述输入表面并且被配置为提供表示被施加至所述输入表面上的力的绝对值或变化的电信号的机制。在一些实施例中，所述输入装置可以被配置为基于相对于导体（例如，在所述输入表面下面的显示屏）的所述输入表面的偏转来确定力信息。在一些实施例中，所述输入表面可以被配置为关于一个或多个轴偏转。在一些实施例中，所述输入表面可以被配置为以实质上一致的或非一致的方式偏转。

如上面所描述的，在一些实施例中，所述电子系统的一些部分处理从所述处理系统接收的信息以确定输入信息并对用户输入起作用，诸如有助于全范围的动作。应被理解的是：一些独特地输入的信息可以导致相同的或不同的动作。例如，在一些实施例中，包括力值F、位置X，Y、以及接触时间T的针对输入对象的输入信息可以导致第一动作。然而，包括力值F’、位置X’，Y’、以及接触时间T’（在其中该初始的值完全不同于该非初始的值）的针对输入对象的输入信息也可以导致所述第一动作。此外，包括力值F、位置X’,Y、以及接触时间T’的针对输入对象的输入信息可以导致第一动作。尽管下面的实例描述了可以基于包括针对力、位置等等的特定范围的值的输入信息而被执行的动作，应被理解的是：该不同的输入信息（如上面所描述的）可能导致相同的动作。此外，相同类型的用户输入可以基于所述输入信息的分量而提供不同的功能性。例如，F、X/Y以及T的不同的值可以导致相同类型的动作（例如，扫视、缩放等等），该类型的动作可以基于所述值或其他值而不同地表现（例如，更快地缩放、更慢地扫视等等）。

如上面所注意到的，本发明的实施例可以被实现有各种不同类型和布置的电容性传感器电极，用于检测力和/或位置信息。为了列举若干实例，所述输入装置可以被实现有被形成在多个衬底层上的电极阵列，典型地具有被形成在第一层上的用于在一个方向（例如，所述“X”方向）上进行感测的电极，以及被形成在第二层上用于在第二方向（例如，所述“Y”方向）上进行感测的电极。在其他实施例中，用于所述X和Y感测两者的传感器电极可以被形成在相同的层上。在又另外的实施例中，所述传感器电极可以被布置用于仅在一个方向上进行感测，例如，在所述X方向或所述Y方向上。在又另一实施例中，所述传感器电极可以被布置为提供极坐标中的位置信息，作为一个实例，诸如“г”和“θ”。在这些实施例中，所述传感器电极自身通常以圆或其他环形形状被布置以提供“θ”，其具有被用来提供“г”的各个传感器电极的形状。

同样地，各种不同的传感器电极形状可以被使用，包括被成型为细线、矩形、菱形、楔形等等的电极。最后，各种导电材料和制造技术可以被用于形成所述传感器电极。作为一个实例，通过在衬底上沉积和蚀刻导电油墨而形成所述传感器电极。

在一些实施例中，所述输入装置包括被配置成检测与所述装置交互的用户的接触区域和位置的传感器装置。所述输入传感器装置可以进一步被配置成检测关于所述用户的位置信息，诸如相对于所述传感器装置的输入表面（或感测区域）的手和任何手指的位置和移动。

在一些实施例中，所述输入装置被用作间接交互装置。间接交互装置可以控制与所述输入装置分离的显示器（例如，膝上型计算机的触摸板）上的GUI动作。在一个实施例中，所述输入装置可以作为直接交互装置操作。直接交互装置控制在接近传感器下面的显示器（例如，触摸屏）上的GUI动作。在间接和直接装置之间存在各种可用性差异，其可能扰乱或阻止所述输入装置的全操作。例如，间接输入装置可以被用来通过在接近传感器之上移动输入对象而将光标定位在按钮之上。因为所述输入的运动不与所述显示器上的响应重叠，这被间接地进行。在相似的情境中，直接交互装置可以被用来通过将输入对象直接放置在触摸屏上的所期望的按钮之上或者直接放置到触摸屏上的所期望的按钮上而将光标定位在按钮之上。

现在参考图1和图2，所述处理系统110包括传感器模块202和确定模块204。传感器模块202被配置为操作与所述输入装置100和感测区域120相关联的传感器。例如，所述传感器模块202可以被配置为发送传感器信号，并且从与感测区域120相关联的所述传感器接收结果信号。确定模块204被配置为处理数据（例如，所述结果信号）并且确定针对与所述感测区域120交互的输入对象的位置信息和力信息。本发明的实施例可以被用来启用所述主装置上的各种不同的能力。特别地，其能够被用来启用光标定位、滚动、拖拽、图标选择、关闭桌面上的窗口、将计算机置于睡眠模式中、或者执行任何其他类型的模式切换或接口动作。

图3是力启用的传感器层叠300的示意性横截面视图，其包括面板302（例如，聚脂薄膜）、PET传感器层304（其包括触摸接收器电极层306和发射器电极层308）、可变形层310（其包括多个凸起的结构（小块）312）、Z-传感器层314（其包括在多个力接收器电极316之间插入的通孔318的阵列）、以及刚性的（例如，金属）加固层322。如在下面被更详细地描述的，所述面板302和所述可变形层310被配置为响应于被施加至所述输入表面的力而局部地向下偏转，由此将所述发射器电极308中的至少一个朝向力接收器电极316移动。所述面板302可以被粘合层324固定至所述PET传感器层304上；所述Z-传感器层314可以被粘合层320固定至所述加固层322上；以及所述PET传感器层304的周边可以被粘合层324固定至所述加固层322的周边上。

本领域技术人员将理解：所述触摸接收器电极层306和发射器电极层308电容性地耦合以产生指示导电的输入对象的位置的触摸图像。

通过将每个小块312与相应的通孔（孔）318对齐，由输入对象（例如手指）沿箭头340施加的压力致使在每个小块下面的区域将被推进到相应的通孔318中，以便当所施加的力被移除时由所述可变形层310的有弹性的“鼓面（drumhead）”动作恢复。作为所施加的力的结果，在所述所施加的力附近的至少一个发射器电极308和至少一个力接收器电极316之间的距离减小，产生一般与所施加的力的量成比例的电容信号。在各种实施例中，所述窄的局部偏转区域产生一致的和可重复的力测量值。

图4是根据实施例的示出了所述小块和通孔的对齐的透明可变形层的俯视图，所述透明可变形层具有多个面向上凸起的结构（小块）412，叠盖Z-传感器层414（其包括在多个水平延伸的力接收器电极416之中插入的通孔418的阵列）。更特别地，尽管小块的数量可以可替代地大于或小于通孔的数量，每个小块412被显示为与每个通孔414 对齐。

图5是根据本发明的实施例的一般地类似于图3中所显示的输入装置传感器层叠500的横截面视图，其进一步包括面向下的小块以有助于所述可变形层上的所述小块相对于所述下面的通孔的对齐。更特别地，所述传感器层叠500包括面板502、PET传感器层、可变形层510（其包括多个凸起的结构（小块）512）、Z-传感器层514（其包括在多个力接收器电极516之间插入的通孔518的阵列）、以及刚性的（例如，金属）加固层522。此外，所述可变形层510也包括被配置用于与相应的通孔518匹配的一个或多个面向下的结构（诸如小块517、519），优选地在所述感测区域的周边（例如，拐角）处或在所述感测区域的周边（例如，拐角）附近。以此方式，在制造期间，所述可变形层可以与所述下面的传感器层精确地对齐，并且特别地，面向上的小块512的中心线可以与它们的相应的通孔518的中心线对齐。

因此，输入装置被提供用于电子系统，所述输入装置包括：柔韧的部件，其具有：i）输入表面，以及ii）包括第一多个传感器电极的第一衬底；与所述柔韧的部件隔离开的支撑衬底；具有第二多个传感器电极和多个孔的第二衬底；以及被布置在所述柔韧的部件和所述支撑衬底之间并且具有与所述第二衬底的孔对齐且背对所述第二衬底的孔的多个凸起的特征的间隔层。

在实施例中，所述间隔层被配置为响应于被施加至所述输入表面的力而局部地变形，并且响应于被施加至所述输入表面的力，所述间隔层的一部分被偏转到由所述第二衬底的孔限定的体积中。

在实施例中，所述第一多个传感器电极被配置为检测针对所述输入装置的感测区域中的输入对象的位置信息。

在实施例中，所述第一多个传感器电极的第一子集被布置在所述第一多个传感器电极的第二子集之上。

在实施例中，所述第一子集和所述第二子集被布置在所述第一衬底的相对侧上或所述第一衬底的相同侧上。

在实施例中，所述第二多个传感器电极和所述第一多个传感器电极的第二子集被配置为检测被给予至所述柔韧的部件的输入表面的力。

在实施例中，所述第一多个传感器电极的第二子集被配置为电子地屏蔽所述第二多个传感器电极免受所述第一多个传感器电极的第一子集的干扰。

在实施例中，所述多个孔包括延伸通过所述第二衬底的规律地间隔的孔的第一阵列，并且所述第二多个传感器电极的第一子集包括沿第一方向延伸并且被插入在所述孔的第一阵列之中的电极的第二阵列。

在实施例中，所述多个凸起的特征包括被布置为与所述孔的第一阵列对齐的实质上刚性的小块。

在实施例中，所述刚性的小块与所述孔的第一阵列重叠。

处理系统也被提供用于与包括下列元素的类型的输入装置一起使用：柔韧的部件（其具有输入表面和第一多个传感器电极）、与所述柔韧的部件隔离开的支撑衬底、具有第二多个传感器电极和多个孔的第二衬底、被布置在所述柔韧的部件和所述支撑衬底之间并且具有与所述第二衬底的孔对齐并且背对所述第二衬底的孔的多个凸起的特征的间隔层。所述处理系统被通信地耦接至所述第一和第二多个传感器电极，并且被配置为确定来自所述第一多个传感器电极的第一子集的第一类型的结果信号，以及来自所述第二多个传感器电极的第二类型的结果信号，其中所述第一类型的结果信号包括接近所述输入表面的输入对象的影响，以及进一步其中所述第二类型的结果信号包括被施加至所述输入表面的力的影响。

在实施例中，所述处理系统进一步被配置为：确定来自所述第一和第二类型的结果信号的接近图像和力图像；以及基于所述接近图像和所述力图像中的至少一个确定用户接口动作。

在实施例中，所述处理系统进一步被配置为：将感测信号驱动到所述第一多个传感器电极的第二子集上；从所述第一多个传感器电极的所述第一子集接收所述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所述第二类型的结果信号。

在实施例中，所述第一类型的结果信号包括所述第一多个传感器电极的所述第一和第二子集之间的电容性耦合的影响，并且所述第二类型的结果信号包括所述第一多个传感器电极的第二子集和所述第二多个传感器电极之间的电容性耦合的影响。

在实施例中，所述第一多个传感器电极的第二子集被配置为电子地屏蔽所述第二多个传感器电极免受所述第一多个传感器电极的第一子集的干扰。

输入装置被提供，其包括：柔韧的输入表面；具有第一多个传感器电极的第一衬底；具有第二多个传感器电极和多个孔的第二衬底；被布置在所述第一衬底和所述第二衬底之间并且具有与所述第二衬底的孔对齐且背对所述第二衬底的孔的多个凸起的特征的间隔层；以及处理系统，所述处理系统被通信地耦接至所述第一和第二多个传感器电极并且被配置为确定来自所述第一多个传感器电极的第一子集的第一类型的结果信号和来自所述第二多个传感器电极的第二类型的结果信号，其中所述第一类型的结果信号包括接近所述输入表面的输入对象的影响，并且所述第二类型的结果信号包括被施加至所述输入表面的力的影响。

在实施例中，响应于被施加至所述输入表面的力，所述间隔层局部地变形，并且所述间隔层的一部分被偏转到由所述第二衬底的孔限定的体积中。

在实施例中，所述多个孔包括延伸通过所述第二衬底的被规律地间隔的孔的阵列；所述第二多个传感器电极的第一子集包括沿第一方向延伸并且被插入在所述孔的阵列之中的电极的阵列；以及所述第二多个传感器电极包括沿实质上垂直于所述第一方向的第二方向延伸的电极的阵列。

在实施例中，所述处理系统被配置为：将感测信号驱动到所述第一多个传感器电极的第二子集上；从所述第一多个传感器电极的第一子集接收所述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所述第二类型的结果信号。

此处所提出的实施例和实例被呈现，以便最佳地解释本发明及其特定的应用，并且由此使得本领域技术人员能够制造和使用本发明。然而，本领域技术人员将认识到：已经仅为了例示和实例的目的呈现了前面的描述和实例。如所提出的描述不是意在是穷尽的，或者将本发明限制于所公开的精确的形式。根据所公开的发明的说明书和实现，本发明的其他实施例、用途以及优点将对本领域技术人员而言是显而易见的。

Claims (20)

1.一种用于电子系统的输入装置，包括：

柔韧的部件，其具有：i）输入表面；以及ii）包括第一多个传感器电极的第一衬底；

支撑衬底，所述支撑衬底与所述柔韧的部件分隔开；

第二衬底，其具有第二多个传感器电极和多个孔；以及

分隔层，其被布置在所述柔韧的部件和所述支撑衬底之间并且具有与所述第二衬底的孔对齐且背对所述第二衬底的孔的多个凸起的特征。

2.根据权利要求1所述的输入装置，其中，所述间隔层被配置为响应于被施加至所述输入表面的力而局部地变形。

3.根据权利要求1所述的输入装置，其中，响应于被施加至所述输入表面的力，所述间隔层的一部分被偏转到由所述第二衬底的孔限定的体积中。

4.根据权利要求1所述的输入装置，其中，所述第一多个传感器电极被配置为检测针对所述输入装置的感测区域中的输入对象的位置信息。

5.根据权利要求1所述的输入装置，其中，所述第一多个传感器电极的第一子集被布置在所述第一多个传感器电极的第二子集之上。

6.根据权利要求5所述的输入装置，其中，所述第一子集和所述第二子集被布置在下列中的一个上：所述第一衬底的相对侧；以及所述第一衬底的相同侧。

7.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和所述第一多个传感器电极的第二子集被配置为检测被给予至所述柔韧的部件的所述输入表面的力。

8.根据权利要求5所述的输入装置，其中，所述第一多个传感器电极的所述第二子集被配置为电子地屏蔽所述第二多个传感器电极免受所述第一多个传感器电极的所述第一子集的干扰。

9.根据权利要求1所述的输入装置，其中所述多个孔包括延伸通过所述第二衬底的被规律地间隔的孔的第一阵列，并且所述第二多个传感器电极的第一子集包括沿第一方向延伸并且被插入在所述孔的第一阵列之中的电极的第二阵列。

10.根据权利要求9所述的输入装置，其中，所述多个凸起的特征包括被布置为与所述孔的第一阵列对齐的实质上刚性的小块。

11.根据权利要求10所述的输入装置，其中，所述刚性的小块与所述孔的第一阵列重叠。

12.一种处理系统，用于与包括下列元素的类型的输入装置一起使用：具有输入表面和第一多个传感器电极的柔韧的部件、与所述柔韧的部件分隔开的支撑衬底、具有第二多个传感器电极和多个孔的第二衬底、被布置在所述柔韧的部件和所述支撑衬底之间并且具有与所述第二衬底的孔对齐且背对所述第二衬底的孔的多个凸起的特征的分隔层，所述处理系统被通信地耦接至所述第一和第二多个传感器电极并且被配置为：

确定来自所述第一多个传感器电极的第一子集的第一类型的结果信号，以及来自所述第二多个传感器电极的第二类型的结果信号，其中所述第一类型的结果信号包括接近所述输入表面的输入对象的影响，并且进一步其中所述第二类型的结果信号包括被施加至所述输入表面的力的影响。

13. 根据权利要求12所述的处理系统，进一步被配置为：

根据所述第一和第二类型的结果信号确定接近图像和力图像；以及

基于所述接近图像和所述力图像中的至少一个确定用户接口动作。

14.根据权利要求12所述的处理系统，进一步被配置为：

将感测信号驱动到所述第一多个传感器电极的第二子集上；

从所述第一多个传感器电极的所述第一子集接收所述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所述第二类型的结果信号。

15.根据权利要求14所述的处理系统，其中，所述第一类型的结果信号包括在所述第一多个传感器电极的所述第一和第二子集之间的电容性耦合的影响，并且所述第二类型的结果信号包括在所述第一多个传感器电极的所述第二子集和所述第二多个传感器电极之间的电容性耦合的影响。

16.根据权利要求14所述的处理系统，其中，所述第一多个传感器电极的所述第二子集被配置为电子地屏蔽所述第二多个传感器电极免受所述第一多个传感器电极的所述第一子集的干扰。

17.一种输入装置，包括：

柔韧的输入表面；

第一衬底，其具有第一多个传感器电极；

第二衬底，其具有第二多个传感器电极和多个孔；

分隔层，其被布置在所述第一衬底和所述第二衬底之间并且具有与所述第二衬底的孔对齐且背对所述第二衬底的孔的多个凸起的特征；以及

处理系统，其被通信地耦接至所述第一和第二多个传感器电极并且被配置为确定来自所述第一多个传感器电极的第一子集的第一类型的结果信号以及来自所述第二多个传感器电极的第二类型的结果信号，其中所述第一类型的结果信号包括接近所述输入表面的输入对象的影响，并且所述第二类型的结果信号包括被施加至所述输入表面的力的影响。

18.根据权利要求17所述的输入装置，其中，响应于被施加至所述输入表面的力，所述分隔层局部地变形，并且所述分隔层的一部分被偏转到由所述第二衬底的孔限定的体积中。

19.根据权利要求17所述的输入装置，其中：

所述多个孔包括延伸通过所述第二衬底的被规律地间隔的孔的阵列；

所述第二多个传感器电极的第一子集包括沿第一方向延伸并且被插入在所述孔的阵列之中的电极的阵列；以及

所述第二多个传感器电极包括沿实质上垂直于所述第一方向的第二方向延伸的电极的阵列。

20.根据权利要求17所述的输入装置，其中，所述处理系统被配置为：

将感测信号驱动到所述第一多个传感器电极的第二子集上；

从所述第一多个传感器电极的所述第一子集接收所述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所述第二类型的结果信号。