本發(fā)明總體上涉及電子設(shè)備，并且更具體地涉及力使能的傳感器設(shè)備以及將傳感器設(shè)備用于產(chǎn)生用戶界面輸入。

背景技術(shù)：

包括接近傳感器設(shè)備（通常也被稱為觸摸板或觸摸傳感器設(shè)備）的輸入設(shè)備被廣泛用在各種各樣的電子系統(tǒng)中。接近傳感器設(shè)備典型地包括常常通過表面劃界的感測區(qū)，接近傳感器設(shè)備在該感測區(qū)中確定一個或多個輸入對象的存在、位置和/或運動。接近傳感器設(shè)備可以被用來為電子系統(tǒng)提供界面。例如，接近傳感器設(shè)備常常被用作較大型的計算系統(tǒng)的輸入設(shè)備（諸如集成在筆記本或桌上型計算機(jī)中的或者作為筆記本或桌上型計算機(jī)外圍設(shè)備的不透明觸摸板）。接近傳感器設(shè)備還常常被用在較小型的計算系統(tǒng)中（諸如集成在蜂窩電話中的觸摸屏）。

接近傳感器設(shè)備可以被用于使能對相關(guān)聯(lián)的電子系統(tǒng)的控制。例如，接近傳感器設(shè)備常常被用作較大型的計算系統(tǒng)的輸入設(shè)備，包括筆記本計算機(jī)和桌上型計算機(jī)。接近傳感器設(shè)備還常常被用在較小型的系統(tǒng)中，包括：手持系統(tǒng)，諸如個人數(shù)字助理（pda）、遠(yuǎn)程控制器以及諸如無線電話和文本消息系統(tǒng)的通信系統(tǒng)。接近傳感器設(shè)備越來越多地被用在媒體系統(tǒng)中，諸如cd、dvd、mp3、視頻或其他媒體記錄器或播放器。接近傳感器設(shè)備可以與同它相互作用的計算系統(tǒng)集成或作為同它相互作用的計算系統(tǒng)的外圍設(shè)備。

目前已知的輸入設(shè)備除了確定與輸入設(shè)備的感測區(qū)相互作用的輸入對象的位置信息之外還具有檢測所施加的力的能力。然而，在一些力/觸摸輸入設(shè)備中，在所施加的力期間力感測和觸摸感測電極可相互作用。力接收器與觸摸接收器的這種交叉耦合使得在輸入表面由于所施加的輸入對象而經(jīng)歷偏轉(zhuǎn)的情況下難以準(zhǔn)確地定位輸入對象（例如手指）。這些因素限制目前已知的力使能輸入設(shè)備的靈活性和可用性。因此需要全跨越電容圖像傳感器，在其中觸摸圖像在輸入表面的偏轉(zhuǎn)期間保持與力圖像獨立。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施例提供一種促進(jìn)提高的設(shè)備可用性的設(shè)備和方法。該設(shè)備和方法通過在發(fā)射器和接收器電極層之間安置屏蔽電極層來提供提高的用戶界面功能性。以這種方式，可從觸摸信號有效地移除輸入表面偏轉(zhuǎn)的作用。

更具體地，在一個實施例中，傳感器層疊包括：具有發(fā)射電極和觸摸接收器電極的第一層、具有被配置成使觸摸圖像獨立于所施加的壓力的屏蔽電極的第二層以及具有力接收器電極的第三層，其中在第二層和第三層之間插入可壓縮介電層。通過將屏蔽電極的幾何形狀與觸摸接收器的幾何形狀相匹配，屏蔽電極層：i）阻止觸摸接收器在偏轉(zhuǎn)期間與力接收器相互作用；以及ii）允許公共發(fā)射器電極在偏轉(zhuǎn)期間與力接收器相互作用。

此外，可僅使用單根電線來將屏蔽電極層保持在恒定電壓電位，例如保持在基準(zhǔn)或系統(tǒng)接地。

附圖說明

在下文中將結(jié)合附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選示例性實施例，其中相似的命名表示相似的元件，并且：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括輸入設(shè)備和處理系統(tǒng)的示例性電子系統(tǒng)的框圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的示例性處理系統(tǒng)的示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有頂部電極層、底部電極層以及它們之間的屏蔽電極層的力使能觸摸傳感器的橫截面視圖；

圖4a是圖3的頂部電極層的俯視圖，其示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的觸摸接收器電極的第一子集和發(fā)射器電極的第二子集；

圖4b是圖3的屏蔽電極層的俯視圖，其展示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的總體上類似于圖4a的觸摸接收器電極的幾何結(jié)構(gòu)；

圖4c是圖3的底部電極層的俯視圖，其示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的展示總體上類似于圖4a的發(fā)射器電極的幾何結(jié)構(gòu)的力接收器電極；

圖5是示意性橫截面視圖，其圖示與根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的發(fā)射器電極、觸摸接收器電極、屏蔽電極和力接收器電極相關(guān)聯(lián)的電磁場線；

圖6a-6c圖示圖3和圖4所示的各種電極層的其他實施例；以及

圖7a-7c圖示其中頂部電極層被沉積在單個層中的另一備選實施例。

具體實施方式

下面的詳細(xì)描述本質(zhì)上僅僅是示例性的，并且不意在限制本發(fā)明或本發(fā)明的應(yīng)用和使用。此外，不意在受前述技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、發(fā)明內(nèi)容或者下面的具體實施方式中所給出的任何明示或暗示的理論的限制。

本發(fā)明的各種實施例提供促進(jìn)提高的可用性的輸入設(shè)備和方法。可這樣來增強用戶界面功能性：即通過將觸摸接收器電極和發(fā)射器電極布置在頂層中、將力接收器電極布置在底層中并且將可壓縮層和屏蔽電極層插入頂層與底層之間以由此使得頂層所產(chǎn)生的觸摸圖像基本上或完全地獨立于輸入表面的由所施加的力引起的彎曲或平移。

現(xiàn)轉(zhuǎn)向附圖，圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性輸入設(shè)備100的框圖。輸入設(shè)備100可以被配置成向電子系統(tǒng)（未示出）提供輸入。如在本文檔中所使用的，術(shù)語“電子系統(tǒng)”（或者“電子設(shè)備”）泛指能夠電子地處理信息的任何系統(tǒng)。電子系統(tǒng)的一些非限制性示例包括所有尺寸和形狀的個人計算機(jī)，諸如桌上型計算機(jī)、膝上型計算機(jī)、上網(wǎng)本計算機(jī)、平板電腦、網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、電子書閱讀器以及個人數(shù)字助理（pda）。額外的示例電子系統(tǒng)包括組合的輸入設(shè)備，諸如包括輸入設(shè)備100和分開的操縱桿或按鍵開關(guān)的物理鍵盤。其他示例電子系統(tǒng)包括諸如數(shù)據(jù)輸入設(shè)備（包括遠(yuǎn)程控制器和鼠標(biāo)）以及數(shù)據(jù)輸出設(shè)備（包括顯示屏和打印機(jī)）的外圍設(shè)備。其他示例包括遠(yuǎn)程終端、信息亭和視頻游戲機(jī)（例如視頻游戲控制臺、便攜式游戲設(shè)備以及諸如此類的視頻游戲機(jī)）。其他示例包括通信設(shè)備（包括蜂窩式電話，諸如智能電話）以及媒體設(shè)備（包括錄音機(jī)、編輯器和播放器，諸如電視、機(jī)頂盒、音樂播放器、數(shù)字相框和數(shù)字相機(jī)）。另外，電子系統(tǒng)可以是輸入設(shè)備的主機(jī)或從機(jī)。

輸入設(shè)備100可以被實施為電子系統(tǒng)的物理部分，或者可以與電子系統(tǒng)物理地分開。視情況而定，輸入設(shè)備100可以使用以下各項中的任何一個或多個來與電子系統(tǒng)的部分通信：總線、網(wǎng)絡(luò)及其他有線或無線互連。示例包括i²c、spi、ps/2、通用串行總線（usb）、藍(lán)牙、rf和irda。

在優(yōu)選實施例中，輸入設(shè)備100被實施為包括處理系統(tǒng)110和感測區(qū)120的力使能觸摸板系統(tǒng)。感測區(qū)120（常常也被稱為“觸摸板”）被配置成感測由一個或多個輸入對象140在感測區(qū)120中提供的輸入。示例輸入對象包括手指、拇指、手掌和觸控筆。感測區(qū)120被示意性地圖示為矩形；然而，應(yīng)理解的是感測區(qū)可具有任何便利的形式并且在觸摸板的表面上處于任何期望的布置和/或以其他方式與觸摸板集成。

如下面結(jié)合圖2更詳細(xì)描述的，感測區(qū)120包括用于檢測力和接近性的傳感器。感測區(qū)120可包圍在輸入設(shè)備100上方（例如懸停）、周圍、之內(nèi)和/或附近的任何空間，輸入設(shè)備100能夠在所述空間中檢測用戶輸入（例如由一個或多個輸入對象140提供的用戶輸入）。特定感測區(qū)的尺寸、形狀和位置可能隨著不同實施例而廣泛變化。在一些實施例中，感測區(qū)120在一個或多個方向上從輸入設(shè)備100的表面延伸到空間中直到信噪比阻礙足夠準(zhǔn)確的對象檢測為止。在各種實施例中，該感測區(qū)120在特定方向上延伸的距離可以大約為小于一毫米、數(shù)毫米、數(shù)厘米或更多，并且可以隨著所使用的感測技術(shù)的類型和所期望的準(zhǔn)確度而顯著變化。因此，一些實施例感測下面這樣的輸入：其包括與輸入設(shè)備100的任何表面沒有接觸、與輸入設(shè)備100的輸入表面（例如觸摸表面）的接觸、與某個量的施加力或壓力耦合的與輸入設(shè)備100的輸入表面的接觸和/或它們的組合。在各種實施例中，輸入表面可以由傳感器電極位于其內(nèi)的殼體的表面、由施加在傳感器電極或任何殼體之上的面板等提供。在一些實施例中，感測區(qū)120在被投影到輸入設(shè)備100的輸入表面上時具有矩形形狀。

輸入設(shè)備被適配成通過促進(jìn)響應(yīng)于感測到的對象的位置和由這樣的對象施加的力的數(shù)據(jù)錄入來提供用戶界面功能性。具體來說，處理系統(tǒng)被配置成確定由傳感器在感測區(qū)中感測到的對象的位置信息。該位置信息然后可以被系統(tǒng)用來提供廣泛的用戶界面功能性。此外，處理系統(tǒng)被配置成根據(jù)由傳感器在感測區(qū)中確定的力的測量結(jié)果來確定對象的力信息。該力信息然后也可以被系統(tǒng)用來例如通過響應(yīng)于由對象在感測區(qū)中施加的力的不同水平提供不同用戶界面功能來提供廣泛的用戶界面功能性。此外，處理系統(tǒng)可被配置成確定感測區(qū)中感測到的不止一個對象的輸入信息。輸入信息可以基于力信息、位置信息、感測區(qū)中和/或與輸入表面接觸的輸入對象的數(shù)目以及一個或多個輸入對象接觸或接近輸入表面的持續(xù)時間。輸入信息然后可以被該系統(tǒng)用來提供廣泛的用戶界面功能性。

輸入設(shè)備對通過一個或多個輸入對象（例如手指、觸控筆等等）的輸入敏感，諸如對輸入對象在感測區(qū)內(nèi)的位置敏感。感測區(qū)包圍輸入設(shè)備上方、周圍、之內(nèi)和/或附近的任何空間，輸入設(shè)備在所述空間中能夠檢測用戶輸入（例如由一個或多個輸入對象提供的用戶輸入）。特定感測區(qū)的尺寸、形狀和位置可能隨著不同實施例而廣泛變化。在一些實施例中，感測區(qū)120在一個或多個方向上從輸入設(shè)備的表面延伸到空間中直到信噪比阻礙足夠準(zhǔn)確的對象檢測為止。在各種實施例中，該感測區(qū)在特定方向上延伸的距離可以大約為小于一毫米、數(shù)毫米、數(shù)厘米或更多，并且可以隨著所使用的感測技術(shù)的類型和所期望的準(zhǔn)確度而顯著變化。因此，一些實施例感測下面這樣的輸入：其包括與輸入設(shè)備的任何表面沒有接觸、與輸入設(shè)備的輸入表面（例如觸摸表面）的接觸、與某個量的施加力耦合的與輸入設(shè)備的輸入表面的接觸和/或它們的組合。在各種實施例中，輸入表面可以由傳感器電極位于其內(nèi)的殼體的表面、由施加在傳感器電極或任何殼體之上的面板提供。

電子系統(tǒng)100可以利用傳感器組件和感測技術(shù)的任何組合來檢測感測區(qū)120中或以其他方式與觸摸板相關(guān)聯(lián)的用戶輸入（例如力、接近性）。輸入設(shè)備102包括用于檢測用戶輸入的一個或多個感測元件。作為若干非限制性示例，輸入設(shè)備100可以使用電容性、彈性、電阻性、電感性、磁性、聲學(xué)、超聲和/或光學(xué)技術(shù)。

在輸入設(shè)備100的一些電阻性實施方式中，通過一個或多個間隔件元件將柔性且導(dǎo)電的第一層與導(dǎo)電的第二層分開。在操作期間，產(chǎn)生跨多層的一個或多個電壓梯度。按壓柔性第一層可以使其充分偏轉(zhuǎn)以創(chuàng)建多層之間的電接觸，導(dǎo)致反映多層之間的（一個或多個）接觸點的電壓輸出。這些電壓輸出可以被用于確定位置信息。

在輸入設(shè)備100的一些電感性實施方式中，一個或多個感測元件拾取由諧振線圈或線圈對感應(yīng)的環(huán)路電流。電流的幅度、相位和頻率的一些組合然后可以被用來確定位置信息。

在輸入設(shè)備100的一些電容性實施方式中，施加電壓或電流以產(chǎn)生電場。附近的輸入對象引起電場的變化，并且產(chǎn)生電容性耦合的可檢測變化，其可以作為電壓、電流或諸如此類的參數(shù)的變化而被檢測。

一些電容性實施方式利用電容性感測元件的陣列或者其他規(guī)則或不規(guī)則圖案來產(chǎn)生電場。在一些電容性實施方式中，分開的感測元件可以被歐姆地短接在一起以形成更大的傳感器電極。一些電容性實施方式利用電阻片，其可以是電阻性均勻的。

一些電容性實施方式利用基于傳感器電極與輸入對象之間的電容性耦合的變化的“自電容”（或“絕對電容”）感測方法。在各種實施例中，傳感器電極附近的輸入對象改變傳感器電極附近的電場，由此改變所測得的電容性耦合。在一種實施方式中，絕對電容感測方法通過關(guān)于基準(zhǔn)電壓（例如系統(tǒng)接地）調(diào)制傳感器電極以及通過檢測傳感器電極與輸入對象之間的電容性耦合來操作。

一些電容性實施方式利用基于傳感器電極之間的電容性耦合的變化的“互電容”（或“跨越電容”）感測方法。在各種實施例中，傳感器電極附近的輸入對象改變傳感器電極之間的電場，由此改變所測得的電容性耦合。在一種實施方式中，跨越電容感測方法通過檢測一個或多個發(fā)射器傳感器電極（也稱為“發(fā)射器電極”或“發(fā)射器”）和一個或多個接收器傳感器電極（也稱為“接收器電極”或“接收器”）之間的電容性耦合來操作。可以相對于基準(zhǔn)電壓（例如系統(tǒng)接地）來調(diào)制發(fā)射器傳感器電極以發(fā)射發(fā)射器信號。接收器傳感器電極可以保持相對于基準(zhǔn)電壓基本上恒定以促進(jìn)對所產(chǎn)生的信號的接收。所產(chǎn)生的信號可包括對應(yīng)于一個或多個發(fā)射器信號和/或?qū)?yīng)于一個或多個環(huán)境干擾源（例如其他電磁信號）的（一個或多個）作用。傳感器電極可以是專用發(fā)射器或接收器，或者可以被配置成既發(fā)射又接收。

還應(yīng)該理解，輸入設(shè)備可利用各種各樣的不同方法來實現(xiàn)以確定傳遞到輸入設(shè)備的輸入表面上的力。例如，輸入設(shè)備可包括安置成接近輸入表面并且配置成提供表示施加到輸入表面上的力的絕對值或變化的電信號的機(jī)構(gòu)。在一些實施例中，輸入設(shè)備可被配置成基于輸入表面相對于導(dǎo)體（例如位于輸入表面下方的顯示屏）的偏轉(zhuǎn)來確定力信息。在一些實施例中，輸入表面可被配置成關(guān)于一個或多個軸偏轉(zhuǎn)。在一些實施例中，輸入表面可被配置成以基本均勻或非均勻的方式偏轉(zhuǎn)。

在圖1中，處理系統(tǒng)110被示出為輸入設(shè)備100的部分。然而，在其他實施例中，處理系統(tǒng)可被定位在觸摸板利用其來操作的主機(jī)電子設(shè)備中。處理系統(tǒng)110被配置成操作輸入設(shè)備100的硬件以檢測來自感測區(qū)120的各種輸入。處理系統(tǒng)110包括一個或多個集成電路（ic）和/或其他電路部件的部分或全部。例如，用于互電容傳感器設(shè)備的處理系統(tǒng)可包括被配置成利用發(fā)射器傳感器電極發(fā)射信號的發(fā)射器電路，和/或被配置成利用接收器傳感器電極接收信號的接收器電路）。在一些實施例中，處理系統(tǒng)110還包括電子可讀指令，諸如固件代碼、軟件代碼和/或諸如此類的電子可讀指令。在一些實施例中，組成處理系統(tǒng)110的部件被設(shè)置在一起，諸如在輸入設(shè)備100的（一個或多個）感測元件附近。在其他實施例中，處理系統(tǒng)110的部件與靠近輸入設(shè)備100的（一個或多個）感測元件的一個或多個部件以及別處的一個或多個部件物理上分開。例如，輸入設(shè)備100可以是耦合到桌上型計算機(jī)的外圍設(shè)備，并且處理系統(tǒng)110可以包括被配置成在桌上型計算機(jī)的中央處理單元上運行的軟件以及與中央處理單元分開的一個或多個ic（可能具有相關(guān)聯(lián)的固件）。作為另一示例，輸入設(shè)備100可以物理地集成在電話中，并且處理系統(tǒng)110可以包括作為電話的主處理器的部分的電路和固件。在一些實施例中，處理系統(tǒng)110專用于實現(xiàn)輸入設(shè)備100。在其他實施例中，處理系統(tǒng)110還執(zhí)行其他功能，諸如操作顯示屏、驅(qū)動觸覺致動器等等。

處理系統(tǒng)110可以被實施為操控處理系統(tǒng)110的不同功能的一組模塊。每個模塊可以包括電路、固件、軟件或其組合，其中電路是處理系統(tǒng)110的一部分。在各個實施例中，可以使用模塊的不同組合。示例模塊包括用于操作諸如傳感器電極和顯示屏的硬件的硬件操作模塊、用于處理諸如傳感器信號和位置信息的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理模塊以及用于報告信息的報告模塊。其他示例模塊包括被配置成操作（一個或多個）感測元件以檢測輸入的傳感器操作模塊、被配置成識別諸如模式改變手勢的手勢的識別模塊以及用于改變操作模式的模式改變模塊。

在一些實施例中，處理系統(tǒng)110直接通過引起一個或多個動作來響應(yīng)于感測區(qū)120中的用戶輸入（或用戶輸入的缺失）。示例動作包括改變操作模式以及諸如光標(biāo)移動、選擇、菜單導(dǎo)航及其他功能的圖形用戶界面（gui）動作。在一些實施例中，處理系統(tǒng)110向電子系統(tǒng)的某個部分（例如向電子系統(tǒng)的與處理系統(tǒng)110分開的中央處理系統(tǒng)，如果這樣的分開的中央處理系統(tǒng)存在的話）提供關(guān)于輸入（或輸入的缺失）的信息。在一些實施例中，電子系統(tǒng)的某個部分處理從處理系統(tǒng)110接收的信息以作用于用戶輸入，諸如促進(jìn)全范圍的動作，包括模式改變動作和gui動作。動作的類型可包括但不限于；指向、輕敲、選擇、點擊、雙擊、平移、縮放和滾動?？赡艿膭幼鞯钠渌纠ㄖT如點擊、滾動、縮放或平移之類的動作的發(fā)起以及/或者速率或速度。

例如，在一些實施例中，處理系統(tǒng)110操作輸入設(shè)備100的（一個或多個）感測元件以產(chǎn)生指示感測區(qū)120中的輸入（或輸入的缺失）的電信號。處理系統(tǒng)110可以在產(chǎn)生提供給電子系統(tǒng)的信息時對電信號執(zhí)行任何適當(dāng)量的處理。例如，處理系統(tǒng)110可以對從傳感器電極獲得的模擬電信號進(jìn)行數(shù)字化。作為另一示例，處理系統(tǒng)110可以執(zhí)行濾波或其他信號調(diào)節(jié)。作為又一示例，處理系統(tǒng)110可以去掉或以其他方式計及基線，使得信息反映電信號與基線之間的差別。作為再一示例，處理系統(tǒng)110可以確定位置信息、將輸入識別為命令、識別手寫以及諸如此類的操作。

如在這里使用的“位置信息”廣泛地包括特別關(guān)于感測區(qū)中輸入對象的存在的絕對位置、相對位置、速度、加速度及其他類型的空間信息。示例性的“零維”位置信息包括近/遠(yuǎn)或者接觸/沒有接觸的信息。示例性的“一維”位置信息包括沿軸線的位置。示例性的“二維”位置信息包括平面中的運動。示例性的“三維”位置信息包括空間中的瞬時或平均速度。其他示例包括空間信息的其他表示。關(guān)于一種或多種類型的位置信息的歷史數(shù)據(jù)也可以被確定和/或存儲，例如包括隨著時間追蹤位置、運動或瞬時速度的歷史數(shù)據(jù)。

同樣地，如本文中所使用的術(shù)語“力信息”意在廣泛地包括力信息，不管形式如何。例如，力信息可以作為矢量或標(biāo)量被提供給每個輸入對象。作為另一示例，力信息可以被提供為所確定的力已超越或未超越閾值量的指示。作為其他示例，力信息還可以包括用于手勢識別的時間歷史分量。如下面將更詳細(xì)描述的，來自處理系統(tǒng)的位置信息和力信息可被用于促進(jìn)全范圍的界面輸入，包括接近傳感器設(shè)備作為用于選擇、光標(biāo)控制、滾動及其他功能的指向設(shè)備的使用。

同樣地，如本文中所使用的術(shù)語“輸入信息”意在廣泛地包括對于任何數(shù)目的輸入對象的時間、位置和力信息，不管形式如何。在一些實施例中，可為單獨的輸入對象確定輸入信息。在其他實施例中，輸入信息包括與輸入設(shè)備相互作用的輸入對象的數(shù)目。

在一些實施例中，利用由處理系統(tǒng)110或由一些其他處理系統(tǒng)操作的額外輸入部件來實現(xiàn)輸入設(shè)備100。這些額外輸入部件可以提供用于感測區(qū)120中的輸入的冗余功能性或某個其他功能。例如，按鈕（未示出）可被放置在感測區(qū)120附近并且被用來促進(jìn)使用輸入設(shè)備100來選擇項目。其他類型的附加輸入部件包括滑動條、滾珠、輪盤、開關(guān)以及諸如此類的輸入部件。相反地，在一些實施例中，可以不利用其他輸入部件來實現(xiàn)輸入設(shè)備100。

在一些實施例中，電子系統(tǒng)100包括觸摸屏界面，并且感測區(qū)120與顯示屏的有效區(qū)域的至少一部分重疊。例如，輸入設(shè)備100可以包括覆蓋顯示屏的基本上透明的傳感器電極并且為相關(guān)聯(lián)的電子系統(tǒng)提供觸摸屏界面。顯示屏可以是能夠向用戶顯示視覺界面的任何類型的動態(tài)顯示器，并且可以包括任何類型的發(fā)光二極管（led）、有機(jī)led（oled）、陰極射線管（crt）、液晶顯示器（lcd）、等離子體、電致發(fā)光（el）或其他顯示技術(shù)。輸入設(shè)備100和顯示屏可以共享物理元件。例如，一些實施例可以將相同電子部件中的一些用于顯示和感測。作為另一示例，顯示屏可以部分或完全由處理系統(tǒng)110來操作。

應(yīng)該理解，盡管在全功能的裝置的背景下描述了本發(fā)明的許多實施例，但是本發(fā)明的機(jī)制能夠以多種形式被分布成程序產(chǎn)品（例如軟件）。例如，本發(fā)明術(shù)的機(jī)制可以被實現(xiàn)和分布成可被電子處理器讀取的信息承載介質(zhì)（例如可被處理系統(tǒng)110讀取的非瞬態(tài)計算機(jī)可讀和/或可記錄/可寫信息承載介質(zhì)）上的軟件程序。另外，本發(fā)明的實施例等同地適用，不管被用于執(zhí)行所述分布的介質(zhì)的特定類型如何。非瞬態(tài)電子可讀介質(zhì)的示例包括各種盤、記憶棒、存儲卡、存儲模塊以及諸如此類的非瞬態(tài)電子可讀介質(zhì)。電子可讀介質(zhì)可以基于閃存、光、磁、全息或任何其他存儲技術(shù)。

還應(yīng)該理解，輸入設(shè)備可利用各種各樣的不同方法來實現(xiàn)以確定傳遞到輸入設(shè)備的輸入表面上的力。例如，輸入設(shè)備可包括安置成接近輸入表面并且配置成提供表示施加到輸入表面上的力的絕對值或變化的電信號的機(jī)構(gòu)。在一些實施例中，輸入設(shè)備可被配置成基于輸入表面相對于導(dǎo)體（例如位于輸入表面下方的顯示屏）的偏轉(zhuǎn)來確定力信息。在一些實施例中，輸入表面可被配置成關(guān)于一個或多個軸偏轉(zhuǎn)。在一些實施例中，輸入表面可被配置成以基本均勻或非均勻的方式偏轉(zhuǎn)。

如上文所述，在一些實施例中，電子系統(tǒng)的某個部分處理從處理系統(tǒng)接收的信息以確定輸入信息以及作用于用戶輸入，諸如促進(jìn)全范圍的動作。應(yīng)該認(rèn)識到，某些獨特地輸入的信息可導(dǎo)致相同或不同的動作。例如，在一些實施例中，包括力值f、位置x、y以及接觸時間t的針對輸入對象的輸入信息可導(dǎo)致第一動作。同時，包括力值f’、位置x’、y’以及接觸時間t’的針對輸入對象的輸入信息（其中帶撇號的值獨特地不同于不帶撇號的值）也可導(dǎo)致第一動作。此外，包括力值f、位置x’、y’以及接觸時間t’的針對輸入對象的輸入信息也可導(dǎo)致第一動作。盡管下面的示例描述了可基于包括對于力、位置以及諸如此類的參數(shù)的具體范圍值的輸入信息執(zhí)行的動作，但是應(yīng)該認(rèn)識到不同的輸入信息（如上文所述）可導(dǎo)致相同的動作。此外，基于輸入信息的分量，相同類型的輸入可提供不同的功能性。例如，f、x/y和t的不同值可導(dǎo)致相同類型的動作（例如平移、縮放等等），該類型的動作可基于所述值或其他值來不同地表現(xiàn)（例如更快地縮放、更慢地平移以及諸如此類的表現(xiàn)）。

如上文所指出的，可以利用用于檢測力和位置信息的各種各樣不同類型和布置的電容性傳感器電極來實現(xiàn)本發(fā)明的實施例。以下列舉若干示例，可以利用形成在多個襯底層上的電極陣列來實現(xiàn)輸入設(shè)備，典型地其中用于在一個方向（例如“x”方向）上進(jìn)行感測的電極形成在第一層上，而用于在第二方向（例如“y”方向）上進(jìn)行感測的電極形成在第二層上。在其他實施例中，用于x感測和y感測二者的傳感器電極可以被形成在同一層上。在又一些其他實施例中，傳感器電極可以被布置用于在僅一個方向上進(jìn)行感測，例如或者在x方向上或者在y方向上。在還有其他實施例中，傳感器電極可以被布置成按極坐標(biāo)提供位置信息，諸如作為一個示例的“г”和“θ”。在這些實施例中，傳感器電極自身通常以環(huán)形或其他成環(huán)的形狀來布置以提供“θ”，同時單獨的傳感器電極的形狀被用來提供“г”。

而且，可以使用各種各樣的不同傳感器電極形狀，包括被定形為細(xì)線、矩形、菱形、楔形等等的電極。最后，可以使用各種各樣的導(dǎo)電材料和制造技術(shù)來形成傳感器電極。作為一個示例，通過將導(dǎo)電墨水沉積和蝕刻在沉淀上來形成傳感器電極。

在一些實施例中，輸入設(shè)備包括被配置成檢測與設(shè)備相互作用的用戶的接觸區(qū)域和位置的傳感器設(shè)備。輸入傳感器設(shè)備可被進(jìn)一步配置成檢測關(guān)于用戶的位置信息，諸如手和其他手指相對于傳感器設(shè)備的輸入表面（或感測區(qū)）的位置和運動。

在一些實施例中，輸入設(shè)備被用作間接互動設(shè)備。間接互動設(shè)備可控制與輸入設(shè)備分開的顯示器（例如膝上型計算機(jī)的觸摸板）上的gui動作。在一個實施例中，輸入設(shè)備可操作為直接交互設(shè)備。直接交互設(shè)備控制位于接近傳感器下方的顯示器（例如觸摸屏）上的gui動作。在間接與直接之間存在各種可用性差異，其中更多的可能混淆或阻止輸入設(shè)備的充分操作。例如，間接輸入設(shè)備可被用于通過在接近傳感器上移動輸入對象來將光標(biāo)定位在按鈕上。這可以間接地來完成，因為輸入的運動與顯示器上的響應(yīng)不重疊。在類似的情況中，直接互動設(shè)備可被用來通過將輸入對象直接放置在觸摸屏上的所期望的按鈕上方或放置到觸摸屏上的所期望的按鈕上來將光標(biāo)定位在按鈕上。

現(xiàn)在參考圖1和2，處理系統(tǒng)110包括傳感器模塊202和確定模塊204。傳感器模塊202被配置成從與感測區(qū)120相關(guān)聯(lián)的傳感器接收所產(chǎn)生的信號。確定模塊204被配置成處理數(shù)據(jù)，并且確定位置信息和力信息。本發(fā)明的實施例可以被用于在主機(jī)設(shè)備上使能各種各樣的不同能力。具體來說，它可以被用于實現(xiàn)光標(biāo)定位、滾動、拖動、圖標(biāo)選擇、關(guān)閉桌面上的窗口、使計算機(jī)進(jìn)入休眠模式或者執(zhí)行任何其他類型的模式切換或界面動作。

圖3是包括柔性絕緣面板302、頂部電極層304和包括力接收器電極的底部電極層306的力使能觸摸傳感器層疊300的橫截面視圖。頂部電極層304包括觸摸接收器電極的第一子集314和發(fā)射器電極的第二子集316。柔性絕緣襯底層308和可壓縮介電層310被安置在頂部電極層304與底部電極層306之間。剛性絕緣襯底312位于層疊300的下方并且支撐層疊300。在所圖示的實施例中，襯底層308包括夾在相應(yīng)的絕緣層318之間的屏蔽電極層320。

在各種實施例中，可壓縮介電層310可包括硅膠片、泡沫材料或橡膠材料，其可以是均勻的、模制的和/或包含孔徑。備選地，可壓縮介電層310可包括空氣、光學(xué)透明膠粘劑（oca）或可通過彎曲或可壓縮剛度來表征的任何其他可壓縮介質(zhì)。此外，可壓縮層可形成單獨的可壓縮結(jié)構(gòu)的陣列；在其他實施例中，可壓縮結(jié)構(gòu)可被安置在分開的襯底上，然后將該分開的襯底耦合至柔性絕緣襯底308或底部電極層306。而且，在各種實施例中，可壓縮層可包括可壓縮結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格或其他適當(dāng)?shù)男螤?。在任何情況下，可壓縮層都被配置成響應(yīng)于施加到輸入表面的力來促進(jìn)頂部電極層304朝向底部電極層306的局部偏轉(zhuǎn)。

圖4a是頂部電極層404（總體上類似于圖3的頂部電極層304）的俯視圖，其示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的觸摸接收器電極的第一子集414和發(fā)射器電極的第二子集416。

圖4b是屏蔽電極層420（總體上類似于圖3的屏蔽電極層320）的俯視圖。注意到，屏蔽電極層420的幾何形狀和布局總體上對應(yīng)于觸摸接收器電極層414并且與觸摸接收器電極層414基本對準(zhǔn)，除了在一個實施例中，屏蔽電極稍大于對應(yīng)的觸摸接收器電極之外，如在下面結(jié)合圖5更詳細(xì)描述的那樣。

圖4c是底部電極層406（總體上類似于圖3的底部電極層306）的俯視圖。力接收器電極406展示總體上類似圖4a的發(fā)射器電極層416的幾何形狀。在圖6-7中示出力接收器電極幾何形狀的其他示例。

盡管圖4a-4c描繪了菱形形狀的電極，但是將要理解，假如屏蔽電極層被配置用于以下各項則可采用任何期望的電極配置：i）在由從輸入對象施加的壓力引起的層疊300的偏轉(zhuǎn)期間提供觸摸接收器電極層414與力接收器電極層406之間的電屏蔽；以及ii）在偏轉(zhuǎn)期間允許場線通過屏蔽層420內(nèi)的空隙并且與力接收器層406相互作用。

圖5是圖3的層疊的一部分500的近視圖。更特別地，該部分500包括發(fā)射器電極516、觸摸接收器電極514、力接收器電極506、屏蔽電極520和可壓縮介電層510。在所圖示的實施例中，電磁場線530從發(fā)射器電極516延伸到觸摸接收器電極514，這兩根線都在發(fā)射器電極516和觸摸接收器電極514的公共平面的上方和下方。在該平面下方，將以其他方式與力接收器電極相互作用的場線534被屏蔽電極520捕捉。因此，發(fā)射器電極516與接收器電極514之間的電容性耦合保持與由所施加的力引起的電極層的偏轉(zhuǎn)無關(guān)并且不受所述偏轉(zhuǎn)破壞。此外，場線532被允許在偏轉(zhuǎn)期間自由地從發(fā)射器電極516通過并且耦合至力接收器電極532。

繼續(xù)參考圖5，注意到發(fā)射器電極516的幾何形狀（例如尺寸、形狀或間隔）總體上對應(yīng)于力接收器電極506的幾何形狀以及對應(yīng)于相應(yīng)的觸摸接收器電極514之間的間隔。以這種方式，發(fā)射器電極516與力接收器電極506之間的電容性耦合在偏轉(zhuǎn)期間基本上不受屏蔽電極520影響。此外，觸摸接收器電極514的幾何形狀（例如尺寸、形狀或間隔）總體上對應(yīng)于屏蔽電極520并且與屏蔽電極520對準(zhǔn)。因此，觸摸接收器電極在偏轉(zhuǎn)期間保持與力接收器電極電隔離，其結(jié)果是發(fā)射器電極與觸摸接收器電極之間的電容性耦合在偏轉(zhuǎn)期間基本上不受位于下方的力接收器電極的存在影響。

此外，因為屏蔽電極層包括單個電壓節(jié)點，所以可僅使用單根電線521來將它保持在恒定電壓電位（例如接地），從而降低實現(xiàn)的成本和復(fù)雜性。

圖6a-6c圖示本發(fā)明的另一實施例，其中頂部電極層（未示出）總體上分別類似于圖3和圖4a的頂部電極層304和404，這在于其包括基本上填充空間的傳感器電極陣列。

圖6a是頂部電極層604（總體上類似于圖3的頂部電極層304）的俯視圖，其示出根據(jù)一個實施例的觸摸接收器電極的第一子集614和發(fā)射器電極的第二子集616。

圖6b是屏蔽電極層620（總體上類似于圖3的屏蔽電極層420）的俯視圖。注意到，屏蔽電極層620的幾何形狀和布局總體上對應(yīng)于觸摸接收器電極層614并且與觸摸接收器電極層614基本對準(zhǔn)，除了在一個實施例中屏蔽電極稍大于對應(yīng)的觸摸接收器電極之外。

圖6c是底部電極層606（總體上類似于圖3的底部電極層306）的俯視圖。力接收器電極606展示總體上類似圖6a的發(fā)射器電極層616的幾何形狀。

圖7a-7c圖示另一備選實施例，其中頂部電極層704被沉積在單個層中。具體來說，盡管電極陣列404和604包括使來自第一子集和第二子集的單獨的電極歐姆隔離的“跨接器”元件，但是圖7a中的傳感器電極不需要跨接器電極來確定輸入對象在設(shè)備的感測區(qū)中的位置信息。頂部電極層704就是沒有跨接器的單層傳感器配置的一個示例?？稍诒晦D(zhuǎn)讓給辛納普蒂克斯公司的題為“單層電容性成像傳感器”的共同待審的序列號為13/740,122的美國專利申請（us2013/0181943a1）中找到其他實施例，在此通過引用將該美國專利的整體內(nèi)容合并于此。

圖7a是頂部電極層704（總體上類似于圖3的頂部電極層304）的俯視圖，其示出根據(jù)一個實施例的觸摸接收器電極的第一子集714和發(fā)射器電極的第二子集716。

圖7b是屏蔽電極層720（總體上類似于圖4的屏蔽電極層420）的俯視圖。注意到，屏蔽電極層720的幾何形狀和布局總體上對應(yīng)于觸摸接收器電極層714并且與觸摸接收器電極層714基本對準(zhǔn)，除了在一個實施例中屏蔽電極稍大于對應(yīng)的觸摸接收器電極之外。

圖7c是底部電極層706（總體上類似于圖3的底部電極層306）的俯視圖。力接收器電極706展示不同于圖7a的發(fā)射器電極層716的幾何形狀。底部電極層706包括被布置成與傳感器電極716基本上正交的多個傳感器電極，但盡管如此仍然針對與發(fā)射器電極716的電容性耦合被配置。

繼續(xù)參考圖6-7并且再次參考圖5，注意到發(fā)射器電極616和716的幾何形狀（例如尺寸、形狀和間隔）以及相應(yīng)的觸摸接收器電極614與714之間的間隔導(dǎo)致發(fā)射器電極與力接收器電極之間的電容性耦合在偏轉(zhuǎn)期間基本上不受屏蔽電極層620和720影響。因此，觸摸接收器電極在偏轉(zhuǎn)期間保持與力接收器電極電隔離，其結(jié)果是發(fā)射器電極與觸摸接收器電極之間的電容性耦合在偏轉(zhuǎn)期間基本上不受位于下方的力接收器電極的存在影響。

由此提供一種用于電子系統(tǒng)的輸入設(shè)備，其包括：具有輸入表面和第一多個傳感器電極的可彎曲部件；與所述可彎曲部件間隔開的支撐襯底；安置在第二襯底上的第二多個傳感器電極；安置在所述可彎曲部件與所述支撐襯底之間的間隔層，所述間隔層被配置成響應(yīng)于施加到所述輸入表面的力而局部變形；以及安置在所述第一多個傳感器電極與所述第二多個傳感器電極之間的屏蔽電極層。

在一個實施例中，所述屏蔽電極層被配置成選擇性地使所述第一多個傳感器電極與所述第二多個傳感器電極電隔離。

在一個實施例中，所述第一多個傳感器電極包括通過第一幾何形狀圖案表征的第一子集和通過第二幾何形狀圖案表征的第二子集；并且所述屏蔽電極層包括覆蓋所述第一幾何形狀圖案的導(dǎo)電分段陣列以及覆蓋所述第二幾何形狀圖案的空隙陣列。

在一個實施例中，所述第二多個傳感器電極通過與所述空隙陣列基本重疊的第三幾何形狀圖案來表征，所述導(dǎo)電分段陣列包括公共電壓節(jié)點。

在一個實施例中，所述屏蔽電極層被歐姆耦合至恒定電壓電位的源。

在一個實施例中，響應(yīng)于施加到所述輸入表面的力，來自所述第一多個傳感器電極的第二子集的至少一個電極與來自所述第二多個傳感器電極的電極之間的距離被減小。

在一個實施例中，所述第一多個傳感器電極包括布置在單個層中的第一子集和第二子集，所述單個層包括被配置成使所述第一子集與所述第二子集歐姆隔離的跨接器。

在一個實施例中，所述第一多個傳感器電極包括在不使用跨接器的情況下布置在單個層中的第一子集和第二子集。

在一個實施例中，所述輸入設(shè)備進(jìn)一步包括柔性印刷電路板（pcb），所述柔性印刷電路板（pcb）被電連接至所述第一多個傳感器電極和所述第二多個傳感器電極并且不被電連接至所述屏蔽電極層。

在一個實施例中，所述第一多個傳感器電極被配置成檢測輸入對象在所述輸入設(shè)備的感測區(qū)中的位置信息。

在一個實施例中，所述第一多個傳感器電極包括安置在以下各項之一上的第一子集和第二子集：第一襯底的相對側(cè)；以及第一襯底的同一側(cè)。

在一個實施例中，所述第二多個傳感器電極和所述第一多個傳感器電極的第二子集被配置成檢測傳遞到輸入表面的力。

在一個實施例中，所述屏蔽電極層被配置成使所述第一所產(chǎn)生的信號免受所述第二所產(chǎn)生的信號的影響，其中所述第一所產(chǎn)生的信號響應(yīng)于施加到所述輸入表面的力而保持基本恒定，并且所述第二所產(chǎn)生的信號響應(yīng)于感測區(qū)中的輸入對象存在而保持基本恒定。

還提供一種供與一種類型的輸入設(shè)備一起使用的處理系統(tǒng)，所述一種類型的輸入設(shè)備包括：可彎曲部件，所述可彎曲部件具有輸入表面和第一多個傳感器電極；與所述可彎曲部件間隔開的支撐襯底；安置在第二襯底上的第二多個傳感器電極；安置在所述可彎曲部件與所述支撐襯底之間的間隔層，所述間隔層被配置成響應(yīng)于施加到所述輸入表面的力而局部變形；以及安置在所述第一多個傳感器電極與所述第二多個傳感器電極之間的屏蔽電極層。所述處理系統(tǒng)被通信耦合至所述第一多個傳感器電極和所述第二多個傳感器電極，并且被配置成：確定來自所述第一多個傳感器電極的第一子集的第一類型的所產(chǎn)生的信號以及來自所述第二多個傳感器電極的第二類型的所產(chǎn)生的信號，其中所述第一類型的所產(chǎn)生的信號包括接近所述輸入表面的輸入對象的作用，并且進(jìn)一步地其中所述第二類型的所產(chǎn)生的信號包括施加到所述輸入表面的力的作用。

在一個實施例中，所述處理系統(tǒng)進(jìn)一步被配置成：根據(jù)所述第一類型的所產(chǎn)生的信號和所述第二類型的所產(chǎn)生的信號來確定接近性圖像和力圖像；以及基于所述接近性圖像和所述力圖像中的至少一個來確定用戶界面動作。

在一個實施例中，所述處理系統(tǒng)進(jìn)一步被配置成將所述屏蔽電極層保持在恒定電壓電位。

在一個實施例中，所述處理系統(tǒng)進(jìn)一步被配置成：將感測信號驅(qū)動至所述第一多個傳感器電極的第二子集上；從所述第一多個傳感器電極的第一子集接收第一類型的所產(chǎn)生的信號；以及從所述第二多個傳感器電極接收第二類型的所產(chǎn)生的信號；其中所述處理系統(tǒng)被配置成基于所述第一類型的所產(chǎn)生的信號和所述第二類型的所產(chǎn)生的信號來確定輸入對象的位置信息和力信息。

在一個實施例中，所述第一類型的所產(chǎn)生的信號包括輸入對象在感測區(qū)中的作用，并且所述第二類型的所產(chǎn)生的信號包括施加到所述輸入表面的力的作用。

還提供了一種輸入設(shè)備，其包括：可彎曲部件，其具有輸入表面和第一多個傳感器電極；安置在第二襯底上的第二多個傳感器電極；間隔層，其包括安置在第一多個傳感器電極與第二多個傳感器電極之間的屏蔽電極層，該間隔層被配置成響應(yīng)于施加到輸入表面的力而局部變形；以及處理系統(tǒng)，其被通信耦合至第一多個傳感器電極和第二多個傳感器電極并且被配置成：確定來自第一多個傳感器電極的第一子集的第一類型的所產(chǎn)生的信號以及來自第二多個傳感器電極的第二類型的所產(chǎn)生的信號，其中第一類型的所產(chǎn)生的信號包括接近輸入表面的輸入對象的作用，并且第二類型的所產(chǎn)生的信號包括施加到輸入表面的力的作用。

因此，為了最佳地解釋本發(fā)明及其特定應(yīng)用以及由此使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出和使用本發(fā)明，給出這里闡述的實施例和示例。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，僅為了說明和示例目的給出了以上的描述和示例。所闡述的描述并不意在是窮舉的或者將本發(fā)明限于所公開的精確形式。根據(jù)所公開的發(fā)明的說明書和實踐，本發(fā)明的其他實施例、用途和優(yōu)點對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的。