CN109857283A - 自参考电容性力传感器 - Google Patents

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Abstract

一种力感测设备包括：第一层，具有设置在其上的第一电极；第二层，具有设置在其上的第二电极；以及隔离件层，配置成将施加于第一层上的输入力传递到第二层。隔离件层响应于输入力而引起第一电极与第二电极之间的分离距离的改变。该力感测设备还包括处理电路，以基于分离距离的改变来检测第一电极与第二电极之间的电容性耦合的改变，以及至少部分基于电容性耦合的所检测改变来确定与输入力有关的力信息。

Description

自参考电容性力传感器
技术领域
这些实施例一般涉及力感测，并且具体涉及自参考电容性力传感器。
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。接近传感器装置通常包括常常通过输入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提供用于电子系统的界面。例如，接近传感器装置常常用作用于较大计算系统的输入装置(例如笔记本或台式计算机中集成的或者作为其外设的不透明触摸板)。接近传感器装置还常常用于较小计算系统中(例如蜂窝电话中集成的触摸屏)。
一些输入装置除了确定与输入表面的感测区进行相互作用的输入对象的位置信息之外，还具有检测施加到输入表面的力的能力。例如，耦合到输入表面的一个或多个力传感器可至少部分基于输入表面在所施加力下的移动或偏转来检测施加于输入表面上的力的量。在过去，电容性力传感器有时依靠显示装置的中间框架或另一层来提供固定参考点，依据所述固定参考点来测量输入表面的偏转。例如，输入表面的下侧可包括电极的第一集合，其与在装置中间框架上提供的电极的第二集合导电地成对。输入表面的偏转可影响(例如，基于电极之间的分离程度)电极的第一集合和电极的第二集合的电容性耦合。因此，力传感器可将电极的第一集合与电极的第二集合之间的所测量电容(或电容的改变)与施加于输入表面上的力的量相关连。
因为常规力传感器要求传感器电极被放置在显示装置的中间框架或者另一结构组件上，所以力传感器的效能可对装置的构造和/或制造公差高度敏感。因此，期望提供一种自参考电容性力传感器，其能够作为单个独立单元来制造并且集成到显示器中。
发明内容
提供本概述来以简化形式介绍概念的选择，下面在具体实施方式中进一步描述这些概念。本概述不意图确定所要求保护主题的关键特征或必不可少的特征，也不意图限制所要求保护主题的范围。
公开了一种自参考力感测设备。该力感测设备包括：第一层，具有设置在其上的第一电极；第二层，具有设置在其上的第二电极；以及隔离件层，配置成将施加于第一层上的输入力传递到第二层。隔离件层响应于输入力而引起第一电极与第二电极之间的分离距离的改变。该力感测设备还包括处理电路，以基于分离距离的改变来检测第一电极与第二电极之间的电容性耦合的改变，以及至少部分基于电容性耦合的所检测改变来确定与输入力有关的力信息。
输入力可引起第一电极和第二电极的位移。在一些实现方式中，隔离件层可配置成响应于输入力而引起第二电极相对于第一电极的偏转。例如，偏转可引起第一电极与第二电极之间的分离距离的增加。在一些方面，隔离件层可配置成在没有外力施加到第一层时维持第一层与第二层之间的阈值分离距离。
在一些实现方式中，第二层可被划分成多个部分。例如，多个部分中的每一个可包括设置在其上的相应电极。隔离件层可配置成通过引起一个或多个部分相对于第一层的偏转来将输入力传递到第二层的多个部分中的一个或多个。在一些方面，处理电路还可配置成至少部分基于第二层中的一个或多个部分的相对位置来确定与输入力有关的位置信息。
附图说明
这些实施例作为示例被图示，而不意图受到附图的各图所限制。
图1示出了其中可实现这些实施例的示例输入装置。
图2A-2C示出了描绘根据一些实施例的自参考力传感器的截面的框图。
图3示出了根据一些实施例的在输入装置的输入表面下面的示例传感器配置。
图4示出了根据一些实施例的具有自参考力感测能力的输入装置的截面图。
图5示出了根据一些其他实施例的具有自参考力感测能力的输入装置的截面图。
图6示出了根据一些其他实施例的具有自参考力感测能力的输入装置的截面图。
图7示出了根据一些实施例的能够操作自参考力传感器的输入装置的框图。
图8示出了描绘根据一些实施例的自参考力传感器的示例操作的说明性流程图。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了许多特定细节，例如特定组件、电路和过程的示例，以提供对本公开的透彻理解。如本文中所使用的术语“耦合”意味着直接连接到或者通过一个或多个中间组件或电路来连接。术语“电子系统”和“电子装置”可以可互换地使用来表示能够电子地处理信息的任何系统。同样地，在以下描述中并且出于解释的目的，阐述了特定术语来提供对本公开的各方面的透彻理解。然而，对本领域的技术人员而言显而易见的是，可以不要求这些特定细节来实践示例实施例。在其他情况下，众所周知的电路和装置以框图形式示出，以免使本公开模糊不清。以下具体实施方式中的一些部分根据对计算机存储器内的数据位的操作的过程、逻辑块、处理和其他符号表示来呈现。
这些描述和表示是由数据处理领域的技术人员用来向本领域的其他技术人员最有效地传达其工作实质的方式。在本公开中，过程、逻辑块、处理等被想象成是引起所期望结果的步骤或指令的前后一致序列。所述步骤是要求物理量的物理操控的那些步骤。这些量通常(尽管不一定)采取电或磁信号的形式，它们能够在计算机系统中被存储、传送、组合、比较以及以其他方式操控。然而应当记住的是，所有这些及类似项均与适当的物理量关联，并且只是应用于这些量的便捷标签。
除非如从以下论述中显而易见以其他方式明确说明，否则要认识到的是，贯穿本申请，利用诸如“访问、”“接收、”“发送、”“使用、”“选择、”“确定、”“归一化、”“相乘、”“求平均、”“监视、”“比较、”“应用、”“更新、”“测量、”“推导”等术语的论述表示计算机系统或类似电子计算装置的动作和过程，该计算机系统或类似电子计算装置操控表示为计算机系统的寄存器和存储器内的物理(电子)量的数据并将其变换成类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或者其他这样的信息存储、传输或显示装置内的物理量的其他数据。
在附图中，单个块可描述为执行一个或多个功能；但是，在实际实践中，由该块所执行的一个或多个功能可在单个组件中或者跨多个组件来执行，和/或可使用硬件、使用软件或者使用硬件和软件的组合来执行。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，各种说明性组件、块、模块、电路和步骤已经在以下根据其功能性总体地进行了描述。这样的功能性是实现为硬件还是软件取决于特定应用以及对整个系统所施加的设计限制。技术人员可针对每一个特定应用按照各不相同的方式来实现所描述的功能性，但是这样的实现决定不应当被解释为引起与本发明的范围的背离。同样地，示例输入装置可包括除了所示出的组件之外的组件，包括诸如处理器、存储器等的众所周知的组件。
本文中所描述的技术可以硬件、软件、固件或者它们的任何组合来实现，除非具体描述为按照特定方式来实现。描述为模块或组件的任何特征还可在集成逻辑装置中一起实现或者作为分立但彼此协作的逻辑装置分离地实现。如果以软件来实现，则技术可至少部分由包括指令的非瞬态处理器可读存储介质来实现，所述指令在被执行时执行上述方法中的一个或多个。非瞬态处理器可读数据存储介质可形成计算机程序产品的部分，其可包括封装材料。
非瞬态处理器可读存储介质可包括诸如同步动态随机存取存储器(SDRAM)的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、FLASH存储器、其他已知存储介质等。技术可以附加地或可替代地至少部分由处理器可读通信介质来实现，所述处理器可读通信介质携带或传送采取指令或数据结构的形式的代码，并且能够由计算机或另一处理器来访问、读取和/或执行。
结合本文中所公开的实施例所描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和指令可由一个或多个处理器来执行。如本文中所使用的术语“处理器”可表示任何通用处理器、常规处理器、控制器、微控制器和/或状态机，其能够执行存储器中存储的一个或多个软件程序的脚本或指令。
图1示出其中可实现本实施例的示例输入装置100。输入装置100包括处理系统110和感测区120。输入装置100可配置成向电子系统(为了简洁起见而未示出)提供输入。电子系统的示例可包括个人计算装置(例如，台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板、网络浏览器、电子书阅读器和个人数字助理(PDA))、复合输入装置(例如，物理键盘、操纵杆和按键开关)、数据输入装置(例如，遥控器和鼠标)、数据输出装置(例如，显示屏幕和打印机)、远程终端、信息站、视频游戏机(例如，视频游戏控制台、便携游戏装置等)、通信装置(例如，诸如智能电话的蜂窝电话)和媒体装置(例如，记录器、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)。
在一些方面，输入装置100可实现为对应电子系统的物理部分。可替换地，输入装置100可在物理上与电子系统分离。输入装置100可使用各种有线和/或无线互连和通信技术、诸如总线和网络来耦合到电子系统的组件(并且与其通信)。示例技术可包括集成电路间(I2C)、串行外围接口(SPI)、PS/2、通用串行总线(USB)、红外数据协会(IrDA)以及由IEEE 802.11标准所定义的各种射频(RF)通信协议。
在图1的示例中，输入装置100可对应于接近传感器装置(例如，又称作“触摸板”或“触摸传感器装置”)，其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140包括手指、触控笔等。感测区120可涵盖输入装置100之上、周围、之中和/或与之接近的任何空间，在其中输入装置100能够检测(诸如由一个或多个输入对象140所提供的)用户输入。感测区120(例如，相对于电子系统的)的大小、形状和/或位置可取决于实际实现方式而变化。
在一些实施例中，感测区120可沿空间中的一个或多个方向从输入装置100的表面延伸，例如，直到传感器的信噪比(SNR)下降到适合于对象检测的阈值之下。例如，感测区120沿特定方向延伸到的距离可以是大约小于一毫米、数毫米、数厘米或以上，并且可随所使用的感测技术的类型和/或所期望的准确度而变化。在一些实施例中，感测区120可检测输入，所述输入涉及与输入装置100的任何表面没有物理接触、与输入装置100的输入表面(例如，触摸表面和/或屏幕)的接触、以某个量的外加力或压力耦合的与输入装置100的输入表面的接触和/或它们的任何组合。
在一些实施例中，输入表面可由输入装置100的壳体的一个或多个表面来提供和/或投影到其上(例如，作为图像)。例如，感测区120在投影到输入装置100的输入表面上时可具有矩形形状。在一些方面，输入可通过跨感测区120中的一维、二维、三维或更高维空间的图像来提供。在一些其他方面，输入可通过沿感测区120中的特定轴或平面的投影来提供。更进一步，在一些方面，输入可通过感测区120中的图像和投影的组合来提供。
输入装置100可利用各种感测技术来检测用户输入。示例感测技术可包括电容性感测技术、电阻感测技术、电感感测技术、磁感测技术、声感测技术、超声感测技术和光学感测技术。在一些实施例中，输入装置100可利用电容性感测技术来检测用户输入。例如，感测区120可包括一个或多个电容性感测元件(例如，传感器电极)，以创建电场。输入装置100可基于传感器电极的电容的改变来检测输入。例如，与电场相接触(或者非常接近)的对象可引起传感器电极中的电压和/或电流的改变。电压和/或电流的这样的改变可作为指示用户输入的“信号”被检测。传感器电极可布置成阵列或其他配置，以检测感测区120内的多个点处的输入。在一些方面，一些传感器电极可欧姆地短接在一起，以形成更大的传感器电极。一些电容性感测技术可利用电阻片，其提供均匀电阻层。
示例电容性感测技术可基于“自电容”(又称作“绝对电容”)和/或“互电容”(又称作“跨电容”)。绝对电容感测方法检测传感器电极与输入对象之间的电容性耦合的改变。例如，传感器电极附近的输入对象可更改传感器电极附近的电场，因而改变所测量电容性耦合。在一些实施例中，输入装置100可通过相对于参考电压来调制传感器电极并且检测传感器电极与输入对象之间的电容性耦合，来实现绝对电容感测。参考电压可以是基本上恒定的或者可变化。在一些方面，参考电压可对应于接地电位。
跨电容感测方法检测传感器电极之间的电容性耦合的改变。例如，传感器电极附近的输入对象可更改传感器电极之间的电场，因而改变传感器电极的所测量电容性耦合。在一些实施例中，输入装置100可通过检测一个或多个“发射器”传感器电极与一个或多个“接收器”传感器电极之间的电容性耦合，来实现跨电容感测。发射器传感器电极可相对于接收器传感器电极来调制。例如，发射器传感器电极可相对于参考电压来调制以发射信号，而接收器传感器电极可保持在比较恒定的电压以“接收”所发射信号。由接收器传感器电极所接收的信号可受到环境干扰(例如，来自其他电磁信号和/或与传感器电极相接触或非常接近的对象)影响。在一些方面，每一个传感器电极可以是专用发射器或者专用接收器。在其他方面，每一个传感器电极可配置成进行发射和接收。
在一些实施例中，输入装置100还可检测施加于与感测区120重合的输入表面上的力。例如，输入装置100可包括一个或多个力传感器，其配置成生成表示由输入对象140在与感测区120进行接触时所施加的力的力信息。力信息可采取表示施加到输入表面的力的幅度(或者幅度的改变)的电信号的形式。例如，力传感器可至少部分由设置于输入表面的下侧上的导体的多个层来形成。输入表面可配置成当力由输入对象140施加时移动(例如，偏转和/或压缩)。输入表面的移动可引起力传感器的导体之间的位移的改变。力传感器可基于当输入表面变形时的导体之间的电容的改变(例如，作为位移的改变的结果)来产生电信号。因此，电容的改变可与施加于输入表面上的力的量相互关连。
处理系统110可配置成操作输入装置100的硬件，以检测感测区120中的输入。在一些实施例中，处理系统110可控制一个或多个传感器电极和/或力传感器来检测感测区120中的对象。例如，处理系统110可配置成经由一个或多个发射器传感器电极来发射信号，并且经由一个或多个接收器传感器电极来接收信号。处理系统110还可配置成经由一个或多个力传感器来接收力信息。在一些方面，处理系统110的一个或多个组件可位于同一处，例如，非常接近输入装置100的感测元件。在其他方面，处理系统110的一个或多个组件可在物理上与输入装置100的感测元件分离。例如，输入装置100可以是耦合到计算装置的外设，而处理系统110可实现为由计算装置的中央处理单元(CPU)所执行的软件。在另一个示例中，输入装置100可在物理上集成在移动装置中，而处理系统110可至少部分对应于移动装置的CPU。
在一些实施例中，处理系统110可实现为模块的集合，所述模块以固件、软件或者其组合来实现。示例模块包括：硬件操作模块，用于操作诸如传感器电极和显示屏幕之类的硬件；数据处理模块，用于处理诸如传感器信号和位置信息之类的数据；以及报告模块，用于报告信息。在一些实施例中，处理系统110可包括：传感器操作模块，配置成操作感测元件以检测感测区120中的用户输入；识别模块，配置成识别手势，诸如模式改变手势；以及模式改变模块，用于改变输入装置100和/或电子系统的操作模式。
处理系统110可通过触发一个或多个动作来响应于感测区120中的用户输入。示例动作包括改变输入装置110的操作模式和/或诸如光标移动、选择、菜单导航等的图形用户界面(GUI)动作。在一些实施例中，处理系统110可向电子系统(例如，向电子系统的CPU)提供与所检测输入有关的信息。电子系统然后可处理从处理系统110所接收的信息，以执行附加动作(例如，改变电子系统的模式和/或GUI动作)。
处理系统110可操作输入装置100的感测元件，以产生指示感测区120中的输入(或者没有输入)的电信号。处理系统110可对电信号执行任何适当量的处理，以转化或生成提供给电子系统的信息。例如，处理系统110可数字化经由传感器电极所接收的模拟信号和/或对所接收信号执行滤波或调节。在一些方面，处理系统110可减去或者以其他方式计及与传感器电极关联的“基线”。例如，基线可表示在没有检测到用户输入时的传感器电极的状态。因此，由处理系统110提供给电子系统的信息可反映从传感器电极所接收的信号与和每一个传感器电极关联的基线之间的差。
在一些实施例中，处理系统110还可确定所检测输入的位置信息和/或力信息。如本文中所使用的术语“位置信息”表示描述或者以其他方式指示(例如，在感测区120内的)所检测输入的位置或定位的任何信息。示例位置信息可包括绝对位置、相对位置、速度、加速度和/或其他类型的空间信息。同样地，如本文中所使用的术语“力信息”表示描述或者以其他方式指示由与输入装置100的触摸表面相接触的输入对象所施加的力的任何信息。例如，力信息可作为(例如，指示方向和/或幅度的)矢量或标量来提供。作为另一个示例，力信息可包括时间历史分量，和/或可描述由输入对象所施加的力是否超过阈值量。
在一些实施例中，输入装置100可包括触摸屏界面(例如，显示屏幕)，其至少部分重叠感测区120。例如，输入装置100的传感器电极可在显示屏幕上形成基本上透明的覆盖，由此提供用于关联的电子系统的触摸屏界面。显示屏幕可以是能够向用户显示视觉界面的任何类型的动态显示器。适合的显示屏幕技术的示例可包括发光二极管(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)或者其他显示技术。
在一些实施例中，输入装置100可与显示屏幕共享物理元件。例如，传感器电极中的一个或多个可用在显示界面和感测输入中。更具体地，用于感测输入的传感器电极也可作为用于显示界面的至少一部分的显示电极进行操作。在一些实施例中，输入装置100可包括配置用于显示界面的至少一部分以及感测输入的第一传感器电极，并且第二传感器电极可以仅配置用于输入感测。例如，第二传感器电极可设置在显示装置的基板之间，或者可以在显示装置的外部。
在一些方面，显示屏幕可至少部分由处理系统110来控制或操作。处理系统110可配置成执行与感测输入和显示界面相关的指令。例如，处理系统110可驱动显示电极，以同时地显示界面的至少一部分以及感测用户输入。在另一个示例中，处理系统110可驱动第一显示电极以显示界面的至少一部分，而同时地驱动第二显示电极以感测用户输入。
如以上所描述的那样，处理系统110可基于由对应力传感器所提供的电场(或电容)的改变来检测由输入对象140在感测区120中施加的力(例如，“输入力”)。更具体地，处理系统110可连续地(或周期地)检测力传感器的电容，并且将所检测电容相对基线电容电平(例如，对应于当没有外力施加于输入表面上时的力传感器的状态)进行比较。在跨一个或多个力传感器所检测的电容与其相应的基线相差阈值量时，处理系统110可感测到输入力。
由于跨一对导体的电容相对于导体之间的分离距离而变化，所以力传感器的构造应当确保施加于输入表面上的力引起一对力感测导体之间的分离距离的改变。在过去，电容性力感测设备已经使用对应装置(例如，移动电话)的中间框架或另一结构构件作为固定参考点，通过所述固定参考点来测量输入表面的偏转。然而，如以上所指明的那样，力感测导体在装置的中间框架上的放置可使力传感器设备对下层装置的构造和/或制造公差高度敏感。
在一些实施例中，输入装置100的力传感器可包括一个或多个自参考电容性力传感器。如本文中所使用的那样，术语“自参考”表示力传感器使用其自己的结构作为用于检测电容(例如，相对于输入装置100的中间框架或另一组件)的改变的一种参考的能力。例如，每一个力传感器可包括设置在力传感器的相应层上的一对电极(例如，导体)。电极在工作于静态时(例如，在没有外力施加于输入表面上时)可按某个分离距离(D)被分离。施加到输入表面的力可引起电极之间的分离距离的改变(Δd)，从而引起电容的对应改变。在示例实施例中，自参考力传感器的每一层可耦合到输入表面的下侧，而不是依靠装置中间框架作为用于力感测的固定参考点。因此，电极中的至少一个可响应于施加于输入表面上的力而弯曲和/或偏转。然而，本文中所描述的实施例可确保电极之一的移动与另一电极的移动是不同的，使得能够检测电极之间的分离距离的相对改变Δd(例如，以及能够测量电容的对应改变)。
除了其他优点之外，本公开的方面还允许有自参考力感测设备，所述自参考力感测设备能够作为独立单元或设备来制造并且集成到输入装置100中。例如，因为自参考力传感器不取决于导体或电极在输入装置100的中间框架(或其他结构组件)上的放置，所以本实施例的力传感器可独立于输入装置100的其他组件来制造、测试和校准。作为独立单元，将自参考力感测设备集成到输入装置100中可对输入装置100的其他组件的设计和/或放置具有极少或没有影响，因而提供输入装置100的总体设计和/或配置方面的更大灵活性。
图2A示出了描绘根据一些实施例的自参考力传感器200的截面的框图。力传感器200可以是设置在图1的输入装置100中的力传感器的示例实施例。具体地，力传感器200包括上层210、下层220和隔离件层230。
上层210可包括基板214和一个或多个电极212。类似地，下层220可包括基板224和一个或多个电极222。例如，基板214和/或224中的每一个可由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、玻璃、聚酰亚胺或其他类似材料来形成。电极212中的每一个可包括导体或导电迹线，其形成在基板214的下侧(或顶侧)上。电极222中的每一个可包括导体或导电迹线，其形成在基板224的顶侧(或下侧)上。在一些实现方式中，基板214和/或224中的一个或多个可由导电材料(诸如钢)来形成。
在一些实施例中，上层210可包括基板214的一个连续(或邻接)层。然而，下层220可被划分成多个部分或区(A-E)。下层220的单独部分/区A-E可称作力传感器200的相应力感测“像素”。力感测像素A-E中的每一个可经由隔离件层230的相应构件来耦合到上层。例如，隔离件层230可包括粘性材料，其附连到下层220的每一个力感测像素A-E上的小的表面面积。隔离件层230可确保(例如，当力传感器200处于静态时)电极212与222之间的最小或阈值分离距离(D)，并且当一个或多个外力施加于对应输入表面(为了简洁起见而未示出)上时可将上层210的位移传递到下层220。
在一些实施例中，隔离件层230配置成当外力施加于输入表面上时，在远离上层210移动的同时使力感测像素能够保持为与偏转的下层220相切。例如，如图2B中所示出的那样，某力由输入对象140在上层210上的某个位置来施加。在图2B的示例中，力的位置与力感测像素C重合。由输入对象140所施加的力使上层210和下层220均弯曲，而隔离件层230维持力感测像素A-E之间的切向关系和下层220的弯曲。更具体地，如图2C中所示出的那样，由输入对象140所施加的力引起力感测像素C的垂直位移。然而，因为力感测像素保持与下层220的弯折线201(例如，弯曲角度)相切，所以力感测像素C的移动引起电极222相对于电极212的偏转。偏转程度引起电极212与222之间的分离距离的对应改变(Δd)。
分离距离的改变Δd可引起跨电极212和222的电容的改变。在一些实施例中，电容的改变可使用跨电容感测技术来测量。例如，电极212(或222)可用作发射器电极以发射信号和/或生成电场，并且电极222(或212)可用作接收器电极以接收所发射信号和/或感测电场。跨电极212和222的电容的改变可基于由接收器电极所接收的信号的改变来测量。例如，在由输入对象140所施加的力的量增加时，电极212与222之间的分离距离也可增加(或减少，这取决于所施加力的位置)。分离距离的增加(或减少)可引起所测量的跨电极212和222的电容的对应减少(或增加)。
在其他实施例中，电容的改变可使用绝对电容感测技术来测量。例如，电极222(或212)可用作发射器和接收器电极，以检测到电极212(或222)的电容性耦合的改变。例如，(例如，由输入对象140的力所引起的)力感测像素C的移动可更改电极222(或212)附近的电场，因而改变所测量的电容性耦合。更进一步，在一些实施例中，电容性耦合的改变可在设置于同一层上的两个或更多电极之间来检测。例如，在一些方面，设置在第一层210(或第二层220)上的电极212(或222)可包括发射器电极和接收器电极。力感测像素C的移动可基于一个或多个电极222(或212)与邻近层220(或210)的接近度来更改电极212(或222)之间的电容性耦合。在一些其他方面，一个或多个附加电极(为了简洁起见而未示出)可印制在基板214的顶侧和/或基板224的下侧上。力感测像素的移动可基于邻近基板(224或214)上的一个或多个电极的接近度来更改设置在同一基板(214或224)的任一侧上的电极之间的电容性耦合。
应当指明的是，力传感器200可以有能力(例如，使用跨电容或绝对电容感测技术)检测力感测像素A-E的电容性耦合的改变，即使力感测像素A-E偏转非常小的量。
图3示出了根据一些实施例的输入装置的输入表面下面的示例传感器配置300。图3中所描绘的传感器配置300可以是图2A-2C的力传感器200的示例实施例。传感器配置300包括电极312的第一集合、电极322的第二集合以及电极322的第二集合下面的基板324。例如，电极312的第一集合、电极322的第二集合和基板324可分别对应于图2A-2C的电极212、电极222和基板224。基板214和隔离件层230为了简洁起见而未在图3中示出。
在一些实施例中，基板324可包括多个剪下的图案(cut-out)，其上形成电极322。在图3的示例中，剪下的图案在形状上被描绘为矩形。然而，在实际实现方式中，剪下的图案可具有各种形状和/或大小。如上所述，剪下的图案可允许电极322当外力施加于对应输入表面(为了简洁起见而未示出)上时偏转(例如，相对于电极312)。在图3的示例中，电极312按照水平配置来设置，使得电极312中的每一个重叠对应的一行电极322。然而，在实际实现方式中，电极312和/或322可按照各种其他配置来设置。例如，在一些方面，电极312可按照垂直配置来设置。在其他方面，电极312和/或322可被各自地寻址(例如，不基于行/列配置)。
如上所述，每一个力传感器可由电极312的第一集合其中之一和电极322的第二集合其中之一的交点(例如，对应于力感测像素)来形成。在一些实施例中，施加于输入表面上的力的量可基于传感器电极312和322的电容性耦合的改变(例如，使用跨电容和/或绝对电容感测技术)来测量。更具体地，施加于输入表面上的力可使电极322中的一个或多个相对于电极312中的对应电极312偏转，从而引起电极312和322的对应对之间的电容性耦合的改变。电容性耦合的改变然后可与施加于输入表面的特定区上的力的量相互关连。
在一些实施例中，力感测像素的数量和/或位置可被配置使得施加于输入表面上的局部化的力可(例如，通过弯曲)跨更宽的区域或区分布。例如，力传感器300可设置在对应输入装置(例如，诸如如图4中所示出的保护玻璃和/或显示器)的一个或多个层下面。因此，施加于输入表面上的局部化的力可经由输入装置或显示器的中间层跨更宽区域来扩散和/或分布。因此，力感测像素的布置和/或密度可确保电极322中的至少一个在输入力被施加于输入表面上的任何位置时被致动(例如，偏转)。
在图3的示例中，高度局部化的力330可由输入对象在输入表面的右下区处来施加。虽然实际输入力330可施加在四个周围力感测像素之间的区处，但是输入装置的中间层可将力传感器300的一个或多个层的弯曲(例如，响应于输入力330)跨更宽区域340分布，所述更宽区域340至少部分覆盖周围力感测像素中的每一个。因此，传感器配置300的右下角中的四个电极322可响应于输入力330而偏转，因而引起其与传感器配置300的下部中的两个电极312的电容性耦合的相应改变。
在一些实施例中，耦合到传感器配置300的处理系统(例如，图1的处理系统110)可基于被致动的力感测像素的相对位置来确定与输入力有关的位置信息。例如，处理系统可检测由传感器配置300的右下角中的四个电极322的偏转引起的电容的对应改变。处理系统然后可基于所致动电极322的位置以及所检测的电容改变来确定输入力的位置。
图4示出了根据一些实施例的具有自参考力感测能力的输入装置400的截面图。输入装置400可以是图1的输入装置100的示例实施例。输入装置400包括保护玻璃410、显示器420、中间框架430和力感测层440。在一些实施例中，保护玻璃410可经由密封粘合剂402来安装到中间框架。保护玻璃410和/或显示器420的至少部分可为输入装置400提供输入表面401。
力感测层440可以是以上关于图2A-2C所描述的自参考力传感器200的示例实施例。在图4的示例中，力感测层440可作为完全独立单元被耦合到显示器420的下侧。在一些实施例中，施加到输入表面401的力可使力感测层440中的力感测像素偏转，从而引起力感测层440中的电极对之间的电容的改变，其能够被测量和/或与有关输入力的力信息相互关连。因此，力感测层440不取决于中间框架430(或者输入装置400上的其他位置)上的任何电路或组件来检测施加于输入表面401上的力。
应当指明的是，静电力可使力感测像素“粘”到力感测层440的上层，因而在力施加于输入表面401上时妨碍像素的移动/偏转。因此，在一些实施例中，隔离件点可印制在力感测层440的上层上(例如，与力感测像素的位置重合)，以防止力感测像素粘到上层。这可确保施加于输入表面401上的力将引起一个或多个力感测像素相对于力感测层440的上层的位移的改变，因而创建对应的一对电极之间的电容性耦合的可测量改变。
图5示出了根据一些实施例的具有自参考力感测能力的输入装置500的截面图。输入装置500可以是图1的输入装置100的示例实施例。输入装置500包括保护玻璃510、显示器520、中间框架530和力感测层540。在一些实施例中，保护玻璃510可经由密封粘合剂502来安装到中间框架。保护玻璃510和/或显示器520的至少部分可为输入装置500提供输入表面501。
力感测层540可以是以上关于图2A-2C所描述的自参考力传感器200的示例实施例。在图5的示例中，力感测层540的至少部分可与显示器520集成。例如，力感测层540的一个或多个电极(诸如图2A的电极212)可印制在显示器520的一个或多个层(诸如显示器520的下侧)上。因此，在一些方面，力感测层540可利用显示器520的一个或多个组件来检测输入表面上的力。在一些实施例中，施加到输入表面501的力可使力感测层540中的力感测像素偏转，从而引起力感测层540中的电极对之间的电容的改变，其能够被测量和/或与有关输入力的力信息相互关连。
应当指明的是，静电力可使力感测像素粘到显示器520的底面，因而在力施加于输入表面501上时妨碍像素的移动/偏转。因此，在一些实施例中，隔离件点可印制在显示器520的底面上(例如，与力感测像素的位置重合)，以防止力感测像素粘到显示器520。这可确保施加于输入表面501上的力将引起一个或多个力感测像素相对于显示器520的底面的位移的改变，因而创建对应的一对电极之间的电容性耦合的可测量改变。
图6示出了根据一些实施例的具有自参考力感测能力的输入装置600的截面图。输入装置600可以是图1的输入装置100的示例实施例。输入装置600包括保护玻璃610、显示器620、中间框架630和力感测层640。在一些实施例中，保护玻璃610可经由密封粘合剂602来安装到中间框架。保护玻璃610和/或显示器620的至少部分可为输入装置600提供输入表面601。
力感测层640可以是以上关于图2所描述的自参考力传感器200的示例实施例。在图6的示例中，力感测层640的上部被示出为与显示器620集成(例如，如关于图5所描述的那样)。然而，在其他实施例中，力感测层640的上部可耦合到显示器620的下侧(例如，如关于图4所描述的那样)。此外，在图6的示例中，力感测层640的下部可包括电缆或互连(例如，FPC或另一类型的柔性/扁平电缆)，其用来连接输入装置600(诸如显示器620、触摸传感器等)和/或电子系统(诸如主板)的各种组件。例如，电缆的部分可被剪下，以形成力感测层640的力感测像素(例如，图3中所示出的剪下的图案)。在一些实施例中，施加到输入表面601的力可使力感测层640中的力感测像素偏转，从而引起力感测层600中的电极对之间的电容的改变，其能够被测量和/或与有关输入力的力信息相互关连。
如上所述，静电力可使力感测像素粘到显示器620的底面(或者粘到力感测层640的上层)，因而在力施加于输入表面601上时妨碍像素的移动/偏转。因此，在一些实施例中，隔离件点可印制在显示器620的底面上(例如，与力感测像素的位置重合)，以防止力感测像素粘到显示器620。这可确保施加于输入表面601上的力将引起一个或多个力感测像素相对于显示器620的底面的位移的改变，因而创建对应的一对电极之间的电容性耦合的可测量改变。
图7示出了根据一些实施例的能够操作自参考力传感器的输入装置700的框图。输入装置700可以是图1中描绘的输入装置100的示例实施例。在一些实施例中，输入装置700可包括传感器接口710、处理器720和存储器730。
传感器接口710可耦合到配置用于力感测的多个电极(诸如图2的电极212和222)以及多个电容性感测电极(例如，用于触摸和/或接近感测)。传感器接口710可包括力感测(FS)接口(I/F)712和电容性感测(CS)接口714。例如，力感测接口712可向一个或多个力感测电极发射信号以及从一个或多个力感测电极接收所产生信号。类似地，电容性感测接口714可向一个或多个电容性感测电极发射信号以及从一个或多个电容性感测电极接收所产生信号。在一些实施例中，传感器接口710可耦合到附加的传感器电路(诸如配置用于触摸感测的传感器电极)。
存储器730可包括非瞬态计算机可读介质(例如，一个或多个非易失性存储器元件，例如EPROM、EEPROM、Flash存储器、硬盘驱动器等)，其可存储至少以下软件(SW)模块：
●力感测SW模块731，以检测施加于输入装置700的输入表面上的一个或多个输入力，力感测SW模块731包括：
○电容检测子模块732，以测量两个或更多力感测电极之间的电容性耦合(和/或电容性耦合的改变)；
○力信息子模块733，以基于所测量电容性耦合来确定与输入力有关的力信息(诸如由输入对象所施加的压力的量)；以及
○位置信息子模块734，以基于力感测电极的电容性耦合来确定与输入力有关的位置信息(诸如检测到输入力所在的输入表面上的位置)；
●电容性感测SW模块735，以检测与输入装置700的输入表面相接触或接近的一个或多个输入对象，电容性感测SW模块735包括：
○电容检测子模块736，以测量两个或更多电容性感测电极之间的电容性耦合(和/或电容性耦合的改变)；以及
○位置信息子模块737，以基于电容性感测电极的电容性耦合来确定与输入对象有关的位置信息；以及
●输入分析SW模块738，以至少部分基于来自力感测SW模块731的力感测信息以及来自电容性感测SW模块735的电容性感测信息的组合来处理用户输入。
每一个软件模块包括指令，所述指令在由处理器720执行时使输入装置700执行对应功能。因此，存储器730的非瞬态计算机可读介质包括用于执行以下关于图8所描述的操作中的全部或者一部分的指令。
处理器720可以是能够执行输入装置700中(例如，存储器730内)存储的一个或多个软件程序的脚本或指令的任何适合的一个或多个处理器。例如，处理器720可执行力感测SW模块731，以检测施加于输入装置700的输入表面上的一个或多个输入力。在执行力感测SW模块731的过程中，处理器720还可执行电容检测子模块732、力信息子模块733和/或位置信息子模块734中的至少一个。
处理器720可执行电容检测子模块732，以测量两个或更多力感测电极之间的电容性耦合(和/或电容性耦合的改变)。此外，处理器720可执行力信息子模块733，以基于所测量电容性耦合来确定与输入力有关的力信息。更进一步，处理器720可执行位置信息子模块734，以基于所测量电容性耦合来确定与输入力有关的位置信息。
处理器720还可执行电容性感测SW模块735，以检测与输入装置700的输入表面相接触或接近的一个或多个输入对象。在执行电容性感测SW模块735的过程中，处理器720还可执行电容检测子模块736和/或位置信息子模块737。例如，处理器720可执行电容检测子模块736，以测量两个或更多电容性感测电极之间的电容性耦合(和/或电容性耦合的改变)。此外，处理器720可执行位置信息子模块737，以基于电容性感测电极的电容性耦合来确定与输入对象有关的位置信息。
更进一步，在一些实施例中，处理器720可执行输入分析SW模块738，以至少部分基于来自力感测SW模块731的力感测信息以及来自电容性感测SW模块735的电容性感测信息的组合来处理用户输入。例如，在一些方面，输入分析SW模块738可将使用力感测电极所检测的力信息与使用电容性感测电极所检测的位置信息相互关连，以确定输入力的位置或定位。在一些其他方面，输入分析SW模块738可将使用力感测电极所检测的位置信息与使用电容性感测电极所检测的对应位置信息相匹配，以将输入力与输入表面中所检测到的每一个输入对象关联。
在特定示例中，电容性感测SW模块735可检测与输入表面相接触的多个用户的手指。力感测SW模块731可检测由用户的手指中的每一个施加于输入表面上的力的量。输入分析子模块738可通过将来自力感测电极的位置信息与来自电容性感测电极的位置信息相互关连来将用户的手指的位置与所检测的力相互关连，以确定由用户的手指中的每一个施加多大的力。
图8示出了根据一些实施例的自参考力传感器的示例操作800的说明性流程图。参考例如图2A-2C，操作800可由自参考力传感器200和/或耦合到自参考力传感器200的处理系统(诸如图7的输入装置700)来执行。
力传感器200可确定按某个分离距离分离的第一电极与第二电极之间的电容性耦合(810)。例如，第一电极可对应于设置于自参考力传感器200的上层210上的电极212，而第二电极可对应于设置于自参考力传感器200的下层220上的电极222。在一些实施例中，隔离件层230在力传感器200处于静态时(例如，在没有外力施加到与力传感器200关联的输入表面时)可维持电极212与214之间的阈值(或最小)分离距离。在一些方面，耦合到力传感器200或者以其他方式与力传感器200关联的处理系统可使用跨电容感测技术来测量电极212与214之间的电容性耦合。在其他方面，处理系统可使用绝对电容感测技术来测量电极212与214之间的电容性耦合。
力传感器200可检测电容性耦合的改变，其响应于施加于第一电极和第二电极上从而引起分离距离的改变的力(820)。例如，输入力可使自参考力传感器200的上层210和下层220移动(例如，弯曲)。然而，隔离件层230可以以允许力感测像素保持与偏转下层220相切的方式来将力传递到力感测像素，从而引起电极222中的一个或多个相对于电极212的偏转。偏转的程度引起对应电极212与222之间的分离距离的对应改变(Δd)。因此，虽然输入力可引起用于力感测的一对电极(例如，包括发射器电极和接收器电极)的位移或移动，但是自参考力传感器200的配置确保电极之一的移动不同于另一电极的移动，使得能够检测电极之间的分离距离的相对改变。
力传感器200然后可基于电容性耦合的所检测改变来确定与输入力有关的力信息(830)。例如，在施加于输入表面上的力的量增加时，电极212与222之间的分离距离也可增加(或减少，这取决于外加力的位置)。分离距离的增加(或减少)可引起所测量的跨电极212和222的电容的对应减少(或增加)。耦合到力传感器200或者以其他方式与力传感器200关联的处理系统可将电容的改变与施加于输入表面上的力的量相互关连。在一些实施例中，处理系统还可基于电极212和222的相对位置来确定与输入力有关的位置信息，其中为了获知所述相对位置而检测电容性耦合的改变。
在一些实施例中，力传感器200还可将力信息与来自多个电容性感测电极的电容性感测信息关联(840)。例如，在一些方面，力传感器200可将使用力感测电极所检测的力信息与使用电容性感测电极所检测的位置信息相互关连，以确定输入力的位置或定位。在一些其他方面，力传感器200可基于力感测电极本身(例如，基于所致动电极的位置和电容性耦合的所检测改变)来确定输入力的位置。更进一步，在一些实施例中，力传感器200可将使用力感测电极所检测的位置信息与使用电容性感测电极所检测的对应位置信息相匹配，以将输入力与输入表面中所检测到的每一个输入对象关联(例如，如以上关于图7所描述的那样)。
本领域的技术人员将认识到的是，信息和信号可使用多种不同科技和技术中的任一种来表示。例如，贯穿以上描述可引用的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和芯片可由电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者它们的任何组合来表示。
此外，本领域的技术人员将认识到的是，结合本文中所公开的方面所描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，各种说明性组件、块、模块、电路和步骤已经在以上根据其功能性总体地进行了描述。这样的功能性是实现为硬件还是软件取决于特定应用以及对整个系统所施加的设计限制。技术人员可针对每一个特定应用按照不同的方式来实现所描述的功能性，但是这样的实现决定不应当被解释为引起与本公开的范围的背离。
结合本文中所公开的方面所描述的方法、序列或算法可直接体现在硬件、由处理器所执行的软件模块或者这两者的组合中。软件模块可位于RAM存储器、闪速存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或者本领域中已知的任何其他形式的存储介质中。示例性的存储介质耦合到处理器，使得处理器能够从存储介质读信息以及向存储介质写信息。在替换方案中，存储介质可以是处理器整体的部分。
在前面的说明书中，已经参考实施例的特定示例描述了实施例。然而将显而易见的是，在不背离如所附权利要求中所阐述的本公开的更宽泛的范围的情况下，可对其进行各种修改和改变。说明书和附图因此要以说明性观念而不是限制性观念来看待。

Claims (20)

1.一种力感测设备，包括：
第一层，包括设置在其上的第一电极；
第二层，包括设置在其上的第二电极，其中所述第二电极按某个分离距离与所述第一电极分离；
隔离件层，配置成通过引起所述第一电极与所述第二电极之间的所述分离距离的改变来将施加于所述第一层上的输入力传递到所述第二层；以及
处理电路，配置成：
基于所述分离距离的改变来检测所述第一电极与所述第二电极之间的电容性耦合的改变；以及
至少部分基于电容性耦合的所检测改变来确定与所述输入力有关的力信息。
2.如权利要求1所述的力感测设备，其中，所述输入力引起所述第一电极和所述第二电极的位移。
3.如权利要求1所述的力感测设备，其中，所述隔离件层配置成响应于所述输入力而引起所述第二电极相对于所述第一电极的偏转。
4.如权利要求3所述的力感测设备，其中，所述偏转引起所述第一电极与所述第二电极之间的所述分离距离的改变。
5.如权利要求1所述的力感测设备，其中，所述隔离件层配置成在没有外力施加到所述第一层时维持所述第一层与所述第二层之间的阈值分离距离。
6.如权利要求1所述的力感测设备，其中，所述第二层被划分成多个部分，并且其中所述多个部分中的每一个包括设置在其上的相应电极。
7.如权利要求6所述的力感测设备，其中，所述隔离件层配置成通过引起所述多个部分中的一个或多个部分相对于所述第一层的偏转来将所述输入力传递到所述一个或多个部分。
8.如权利要求7所述的力感测设备，其中，所述处理电路还配置成：
至少部分基于所述第二层中的所述一个或多个部分的相对位置来确定与所述输入力有关的位置信息。
9.一种输入装置，包括：
输入表面；
第一电极，耦合到所述输入表面；
第二电极，按某个分离距离与所述第一电极分离；
隔离件层，配置成通过改变所述第一电极与所述第二电极之间的所述分离距离来将施加于所述输入表面上的输入力传递到所述第一电极和所述第二电极；以及
处理电路，配置成：
基于所述分离距离的改变来检测所述第一电极与所述第二电极之间的电容性耦合的改变；以及
至少部分基于电容性耦合的所检测改变来确定与所述输入力有关的力信息。
10.如权利要求9所述的输入装置，其中，所述输入力引起所述第一电极和所述第二电极的位移。
11.如权利要求9所述的输入装置，其中，所述隔离件层配置成响应于所述输入力而引起所述第二电极相对于所述第一电极的偏转。
12.如权利要求11所述的输入装置，其中，所述偏转引起所述第一电极与所述第二电极之间的所述分离距离的改变。
13.如权利要求9所述的输入装置，其中，所述输入表面包括显示器的顶面。
14.如权利要求13所述的输入装置，其中，所述第一电极设置在所述显示器的一个或多个层上。
15.如权利要求13所述的输入装置，其中，所述第二电极至少部分设置在耦合到所述输入装置的一个或多个组件的互连上。
16.一种方法，包括：
确定第一电极与第二电极之间的电容性耦合，其中所述第一电极和所述第二电极按某个分离距离被分离；
检测所述电容性耦合响应于施加于所述第一电极和所述第二电极上的输入力的改变，其中所述输入力引起所述第一电极与所述第二电极之间的所述分离距离的改变；以及
至少部分基于所述电容性耦合的所检测改变来确定与所述输入力有关的力信息。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述输入力引起所述第一电极和所述第二电极的位移。
18.如权利要求16所述的方法，其中，所述第二电极配置成响应于所述输入力而相对于所述第一电极偏转，并且其中所述偏转引起所述第一电极与所述第二电极之间的所述分离距离的改变。
19.如权利要求16所述的方法，其中，所述第一电极设置在力感测设备的第一层上，而所述第二电极设置在所述力感测设备的第二层上，并且其中所述第二层被划分成各自具有设置在其上的相应电极的多个部分。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述隔离件层配置成通过引起所述多个部分中的一个或多个部分相对于所述第一层的偏转来将所述输入力传递到所述一个或多个部分，所述方法还包括：
至少部分基于所述第二层中的所述一个或多个部分的相对位置来确定与所述输入力有关的位置信息。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120127112A1 (en) * 2010-11-22 2012-05-24 Industrial Technology Research Institute Flexible projective capacitive touch sensor structure
CN105122197A (zh) * 2013-02-27 2015-12-02 辛纳普蒂克斯公司 用于局部力感测的装置和方法
US20160062500A1 (en) * 2014-08-28 2016-03-03 Apple Inc. Force Sensor with Capacitive Gap Sensing
CN105988653A (zh) * 2015-03-23 2016-10-05 乐金显示有限公司 触摸屏装置及其驱动方法和包括该装置的便携式电子装置
US20160334903A1 (en) * 2015-05-12 2016-11-17 Synaptics Incorporated Sensing force using transcapacitance with dedicated force receiver electrodes
CN106445097A (zh) * 2015-08-10 2017-02-22 苹果公司 带有剪切力感测的电子设备
US20170249049A1 (en) * 2016-02-29 2017-08-31 Synaptics Incorporated Adaptive mechanical change compensation for force detector

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5323650A (en) * 1993-01-14 1994-06-28 Fullen Systems, Inc. System for continuously measuring forces applied to the foot
JP4176849B2 (ja) 1997-05-08 2008-11-05 株式会社ワコー センサの製造方法
US8488308B2 (en) * 2003-02-12 2013-07-16 3M Innovative Properties Company Sealed force-based touch sensor
US9024907B2 (en) 2009-04-03 2015-05-05 Synaptics Incorporated Input device with capacitive force sensor and method for constructing the same
US9557857B2 (en) 2011-04-26 2017-01-31 Synaptics Incorporated Input device with force sensing and haptic response
AU2015100011B4 (en) 2014-01-13 2015-07-16 Apple Inc. Temperature compensating transparent force sensor
US9841850B2 (en) * 2014-06-16 2017-12-12 Synaptics Incorporated Device and method for proximity sensing with force imaging
US9471173B2 (en) * 2014-06-30 2016-10-18 Synaptics Incorporated Capacitive input sensing in the presence of a uniform conductor
CN105487703A (zh) * 2015-07-22 2016-04-13 敦泰电子有限公司 压力检测器及其相关的显示模组

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120127112A1 (en) * 2010-11-22 2012-05-24 Industrial Technology Research Institute Flexible projective capacitive touch sensor structure
CN105122197A (zh) * 2013-02-27 2015-12-02 辛纳普蒂克斯公司 用于局部力感测的装置和方法
US20160062500A1 (en) * 2014-08-28 2016-03-03 Apple Inc. Force Sensor with Capacitive Gap Sensing
CN105988653A (zh) * 2015-03-23 2016-10-05 乐金显示有限公司 触摸屏装置及其驱动方法和包括该装置的便携式电子装置
US20160334903A1 (en) * 2015-05-12 2016-11-17 Synaptics Incorporated Sensing force using transcapacitance with dedicated force receiver electrodes
CN106445097A (zh) * 2015-08-10 2017-02-22 苹果公司 带有剪切力感测的电子设备
US20170249049A1 (en) * 2016-02-29 2017-08-31 Synaptics Incorporated Adaptive mechanical change compensation for force detector

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