采用片式傳感器和電容陣列的力確定的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種設(shè)備，該設(shè)備被配置為感測設(shè)備的表面上的觸摸。該設(shè)備包括覆蓋件和被設(shè)置在該覆蓋件下方的力感測結(jié)構(gòu)。該力感測結(jié)構(gòu)可被定位在顯示器下方并與其他力感測元件結(jié)合使用以估計(jì)設(shè)備的覆蓋件上的觸摸的力。
【專利說明】采用片式傳感器和電容陣列的力確定
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本專利合作條約專利申請要求于2 O I 4年9月8日提交的名稱為“F ο r c eDeterminat1n Employing Sheet Sensors and Capacitive Array” 的美國臨時專利申請62/047，645、于2014年2月 19 日提交的名稱為 “Force Determinat1n Employing SheetSensors and Capacitive Array”的美國臨時專利申請61/941，988以及于2014年2月12日提交的名稱為“Force Determinat1n Employing Multiple Force-Sensing Structures，，的美國臨時專利申請61/939，252的優(yōu)先權(quán)，上述每個專利申請的公開內(nèi)容全文以引用方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本專利申請整體涉及感測觸摸的力的系統(tǒng)和方法，并且更具體地涉及與用于檢測并測量施加于設(shè)備表面的觸摸的大小或量值的設(shè)備集成在一起的電容式力傳感器。
【背景技術(shù)】
[0004]觸摸設(shè)備一般可被表征為能夠在設(shè)備的表面上接收觸摸輸入的設(shè)備。該輸入可包括設(shè)備上的一個或多個觸摸的位置，其可被解釋為命令、手勢、或其他類型的用戶輸入。在一個示例中，觸摸設(shè)備上的觸摸輸入可被轉(zhuǎn)發(fā)至計(jì)算系統(tǒng)并用于解釋與圖形用戶界面(GUI)的用戶交互，包括例如選擇顯示器上的元素、在顯示器上重新定向或重新定位元素、輸入文本和用戶輸入。在另一示例中，觸摸設(shè)備上的觸摸輸入可被轉(zhuǎn)發(fā)至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并用于解釋與應(yīng)用程序的用戶交互。用戶的交互可包括例如操縱音頻、視頻、照片、呈現(xiàn)、文本等等。
[0005]通常，觸摸設(shè)備上的觸摸輸入限于觸摸在設(shè)備上的位置。然而，在一些情況下，還檢測和測量施加于設(shè)備的觸摸的力可能是有利的。例如，能夠以使用相對輕的觸摸的第一方式在顯示器上操縱計(jì)算機(jī)生成的對象，并且另選地以使用相對重或更敏銳的觸摸的第二方式與該對象交互對于用戶來說可能是有利的。以舉例的方式，用戶使用相對輕的觸摸移動顯示器上的計(jì)算機(jī)生成的對象，然后另選地使用相對重或更敏銳的觸摸相對于同一計(jì)算機(jī)選擇或調(diào)用命令可能是有利的。更一般地，用戶能夠根據(jù)觸摸的力以多種方式提供輸入可能是有利的。例如，用戶可提供被解釋為輕觸摸的第一方式、中等觸摸的第二方式、以及重觸摸的第三方式等等的輸入。另外，用戶能夠使用不同大小的力提供模擬輸入可能是有利的。這種類型的輸入對于例如控制仿真車輛上的加速踏板或者飛行模擬器中的飛機(jī)的控制表面、或者類似應(yīng)用可能是有用的。用戶能夠提供諸如模擬身體運(yùn)動或換句話說，在虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)仿真(可能具有觸覺反饋)中或在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)程序中的輸入可能也是有利的。使用觸摸的力來解釋提供給同時在觸摸設(shè)備上使用的多個用戶界面對象或元素的多個觸摸的相對程度(例如，力)和位置可能也是有利的。例如，觸摸的力可被用于解釋在彈奏樂器的應(yīng)用中由于用戶按壓多于一個元素而產(chǎn)生的多個觸摸。特別地，多個觸摸的力可被用于解釋用戶在鋼琴琴鍵上的多個觸摸。類似地，多個觸摸的力可被用于解釋在控制機(jī)動車輛(具有用于加速、制動、打信號燈、和轉(zhuǎn)向的單獨(dú)控件)的應(yīng)用中的用戶的多個觸摸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本專利申請?zhí)峁┝思夹g(shù)，該技術(shù)可用于測量或確定用戶接觸觸摸設(shè)備(諸如觸敏表面，觸摸表面的一個示例為觸摸顯示器)或其他壓敏輸入元件(諸如虛擬模擬控件或鍵盤)，或其他輸入設(shè)備所施加的力的大小或量值，以及所施加的力的大小或量值的變化。這些技術(shù)可被結(jié)合到使用觸摸識別、GUI的觸摸元素、以及應(yīng)用程序中的觸摸輸入或操縱的各種設(shè)備(諸如觸摸設(shè)備、觸控板、和觸摸屏)中。本專利申請還提供可被用于測量或確定用戶在接觸觸摸設(shè)備時所施加的力的大小或量值，以及所施加的力的大小或量值的變化，并響應(yīng)于此而提供可供觸摸設(shè)備的用戶使用的附加功能的系統(tǒng)和技術(shù)。
[0007]本文所述的某些實(shí)施方案涉及也被稱為“力感測結(jié)構(gòu)”或“力敏傳感器”的力傳感器。力傳感器可與電子設(shè)備的外殼集成在一起，其一個不例為觸敏電子設(shè)備或簡稱為觸摸設(shè)備。示例性力傳感器可包括通過可壓縮元件或氣隙分開的上部部分和下部部分。上部部分可包括連接至上部電容板的上部主體，并且下部部分可包括連接至下部電容板的下部主體。在一些情況下，上部部分和下部部分形成可用于測量或檢測所施加的力的大小或量值的電容器。可壓縮元件通常由順應(yīng)性材料或彈性材料形成。在一些情況下，可壓縮元件被稱為“可變形中間主體”、中間元件、或“可壓縮層” O在一些情況下，力傳感器包括其他力感測元件，諸如電阻式應(yīng)變儀、壓電元件等。
[0008]一些示例性實(shí)施方案涉及一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備具有覆蓋件、定位在覆蓋件下方的顯示器和定位在顯示器下方的力感測結(jié)構(gòu)。力感測結(jié)構(gòu)可包括上部電容板、設(shè)置在上部電容板的一側(cè)上的可壓縮元件和設(shè)置在可壓縮元件的與上部電容板相對的一側(cè)上的下部電容板。力感測結(jié)構(gòu)還可包括被附連到力感測結(jié)構(gòu)并支撐該力感測結(jié)構(gòu)的板。在一些實(shí)施方案中，電子設(shè)備還包括操作性地耦接到力感測結(jié)構(gòu)的感測電路。感測電路可被配置為基于力感測結(jié)構(gòu)的上部電容板和下部電容板之間的電容的變化來估計(jì)覆蓋件上的觸摸的力。
[0009]在一些實(shí)施方案中，力感測結(jié)構(gòu)通過包括氣隙的順應(yīng)性層與顯示器分開。在一些情況下，力感測結(jié)構(gòu)通過由可壓縮泡沫組成的順應(yīng)性層與顯示器分開。力感測結(jié)構(gòu)通過由順應(yīng)性柱陣列和光學(xué)透明流體組成的順應(yīng)性層與顯示器分開。
[0010]在一些實(shí)施方案中，電子設(shè)備還包括具有圍繞覆蓋件的邊框的外殼，和設(shè)置在覆蓋件和邊框之間的間隙中的襯墊。該設(shè)備還可包括設(shè)置在間隙的至少一部分上的疏油性涂層。
[0011 ] —些不例性實(shí)施方案涉及一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備包括外殼、設(shè)置在外殼的開口內(nèi)的覆蓋件，和沿覆蓋件的周邊設(shè)置在覆蓋件和外殼之間的應(yīng)變敏感襯墊。該設(shè)備還可包括設(shè)置在覆蓋件下方的力感測結(jié)構(gòu)。該設(shè)備還可包括相對于外殼固定并支撐力感測結(jié)構(gòu)的板。在一些情況下，應(yīng)變敏感襯墊包括襯墊上部電容板、襯墊下部電容板和設(shè)置在襯墊上部電容板和襯墊下部電容板之間的襯墊可壓縮元件。
[0012]在一些實(shí)施方案中，電子設(shè)備還包括設(shè)置在覆蓋件和力感測結(jié)構(gòu)之間的顯示器，和位于顯示器和力感測結(jié)構(gòu)之間的包括氣隙的可壓縮層。在一些具體實(shí)施中，可壓縮層的氣隙被配置為響應(yīng)于觸摸的力超過第一閾值而至少部分地塌縮。第一閾值可小于第二閾值，該第二閾值對應(yīng)于能夠由應(yīng)變敏感襯墊檢測到的最大力。
[0013]在一些實(shí)施方案中，電子設(shè)備還包括設(shè)置在覆蓋件和力感測結(jié)構(gòu)之間的顯示器，和位于顯示器和力感測結(jié)構(gòu)之間的可壓縮層。在一些情況下，可壓縮層可被配置為響應(yīng)于觸摸的力超過第一閾值而至少部分地塌縮。第一閾值可小于第二閾值，該第二閾值對應(yīng)于能夠由應(yīng)變敏感襯墊檢測到的最大力。
[0014]在一些實(shí)施方案中，力感測結(jié)構(gòu)包括上部電容板、下部電容板;和設(shè)置在上部電容板和下部電容板之間的可壓縮元件。在一些實(shí)施方案中，力感測結(jié)構(gòu)包括應(yīng)變儀和/或壓電元件。
[0015]—些示例性實(shí)施方案涉及一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備包括覆蓋件、定位在覆蓋件下方的電容感測層，和位于電容感測層下方的可壓縮層。在一些實(shí)施方案中，可壓縮層包括氣隙。該電子設(shè)備還可包括設(shè)置在可壓縮層下方的力感測結(jié)構(gòu)，該力感測結(jié)構(gòu)可包括上部電容板、設(shè)置在上部電容板的一側(cè)上的可壓縮元件和設(shè)置在可壓縮元件的與上部電容板相對的一側(cè)上的下部電容板。一些實(shí)施方案包括定位在力感測結(jié)構(gòu)下方并支撐該力感測結(jié)構(gòu)的板。
[0016]在一些實(shí)施方案中，電子設(shè)備包括定位在覆蓋件下方的顯示器。該設(shè)備還可包括定位在顯示器下方的背光源。電容感測層可設(shè)置在顯示器和背光源之間。
[0017]在一些實(shí)施方案中，電子設(shè)備包括操作性地耦接到電容感測層和力感測結(jié)構(gòu)的感測電路。感測電路可被配置為基于電容感測層和力感測結(jié)構(gòu)的上部電容板之間的互電容的變化來估計(jì)覆蓋件上的觸摸的力。在一些實(shí)施方案中，感測電路可被配置為獲取力感測結(jié)構(gòu)的上部電容板和下部電容板之間的第一電容。該電路還可被配置為獲取上部電容板和電容感測層之間的第二電容。該電路還可被配置為使用第一電容和第二電容來生成對覆蓋件上的觸摸的力的估計(jì)。
[0018]雖然公開了多個實(shí)施方案(包括其變型形式)，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)示出和描述本公開的示例性實(shí)施方案的以下詳細(xì)描述將容易想到本公開的其他實(shí)施方案。如將認(rèn)識到的，本公開能夠在各個明顯的方面作出修改，所有修改均不脫離本公開的實(shí)質(zhì)和范圍。因此，附圖和【具體實(shí)施方式】將被視為在實(shí)質(zhì)上是例示性的而不是限制性的。
【附圖說明】
[0019]圖1示出了示例性觸摸設(shè)備。
[0020]圖2A示出了具有力感測結(jié)構(gòu)的示例性觸摸設(shè)備的沿圖1的線1-1截取的剖視圖。
[0021]圖2B示出了具有另選力感測結(jié)構(gòu)的示例性觸摸設(shè)備的沿圖1的線1-1截取的剖視圖。
[0022]圖3示出了具有力感測結(jié)構(gòu)的示例性觸摸設(shè)備的沿圖2的線2-2截取的剖視圖。
[0023]圖4示出了具有力感測結(jié)構(gòu)的示例性觸摸設(shè)備的沿圖2的線2-2截取的剖視圖。
[0024]圖5示出了具有力感測結(jié)構(gòu)的示例性觸摸設(shè)備的沿圖2的線2-2截取的剖視圖。
[0025]圖6示出了具有電容式力傳感器的觸摸設(shè)備的一個實(shí)施方案的剖視圖。
[0026]圖7示出了具有電容式力傳感器的觸摸設(shè)備的另一個實(shí)施方案。
[0027]圖8示出了具有電容式力傳感器的觸摸設(shè)備的另一個實(shí)施方案的剖視圖。
[0028]圖9示出了觸摸I/O設(shè)備與計(jì)算系統(tǒng)之間的示例性通信。
[0029]圖10示出了包括力敏觸摸設(shè)備的系統(tǒng)的示意圖。
[0030]圖1lA示出了示例性操作方法。
[0031]圖1lB示出了另一示例性操作方法。
[0032]圖12示出了具有電連接器引線的力敏結(jié)構(gòu)。
[0033]圖13示出了電連接器引線的剖視圖。
[0034]圖14示出了制造具有電連接器引線的力敏結(jié)構(gòu)的示例性方法。
[0035]圖15A示出了結(jié)合到電子設(shè)備中的另一力敏結(jié)構(gòu)的示例性橫截面。
[0036]圖15B示出了結(jié)合到電子設(shè)備中的另一力敏結(jié)構(gòu)的示例性橫截面。
[0037]圖15C示出了結(jié)合到電子設(shè)備中的又一力敏結(jié)構(gòu)的示例性橫截面。
[0038]圖15D-15E更詳細(xì)地示出了圖15C的橫截面的一部分。
[0039]圖16示出了結(jié)合有兩個力敏結(jié)構(gòu)的電子設(shè)備的示例性橫截面。
[0040]圖17示出了結(jié)合有與定位在顯示器堆疊中的電容式感測陣列耦接的多層片式力傳感器的電子設(shè)備的示例性橫截面。
【具體實(shí)施方式】
[0041]—般來講，實(shí)施方案可采取除了簡單的二元感測之外還能夠感測力并能夠區(qū)分多個不同力水平的電子設(shè)備的形式。一些實(shí)施方案可具有其中結(jié)合有力傳感器(例如，力敏傳感器、力感測元件或力感測結(jié)構(gòu))的殼體。力傳感器可例如結(jié)合在設(shè)備的一個或多個側(cè)壁或其他表面中形成的溝槽、切口、或孔中。在某些實(shí)施方案中，力感測元件可沿整個外圍、側(cè)壁或一組側(cè)壁延伸。例如，力傳感器可環(huán)繞形成在設(shè)備內(nèi)的內(nèi)部腔，或者可以其他方式圍繞設(shè)備的內(nèi)部延伸。當(dāng)力被施加在設(shè)備的外部(諸如上表面)上時，力傳感器可檢測到該力并生成對應(yīng)的輸入信號至該設(shè)備。
[0042]一些實(shí)施方案可結(jié)合有圍繞電子設(shè)備的周邊隔開的多個力傳感器，而非單個力感測結(jié)構(gòu)或元件。此外，多個力傳感器不需要形成連續(xù)的陣列或結(jié)構(gòu)，而是可以彼此分立地間隔開。力傳感器的數(shù)量在不同實(shí)施方案中可不同，間隔也是如此。每個力傳感器可感測施加在設(shè)備的某個區(qū)域內(nèi)相鄰或附近表面上的力。因此，在兩個下方的力傳感器之間的點(diǎn)處施加的力可能被這兩者感測到。
[0043]—般來講，力傳感器或設(shè)備可包括通過可壓縮元件(例如，順應(yīng)性構(gòu)件)分開的一個或多個電容板、跡線、電線等。在力通過設(shè)備殼體傳輸?shù)搅鞲衅鲿r，可壓縮元件可壓縮，從而使電容板相互更靠近。電容板之間距離的變化可使兩者間測量的電容增大。電路可測量電容值的這個變化，并輸出隨著電容值變化而改變的信號。處理器、集成電路或其他電子元件可將電容值變化與施加在殼體上的力相關(guān)聯(lián)，從而便于檢測、測量、以及使用力作為對電子設(shè)備的輸入。盡管術(shù)語“板”可用于描述電容元件，但應(yīng)當(dāng)理解，電容元件無需為剛性的但相反可為柔性的(如就跡線或電線而言)。
[0044]1.術(shù)語
[0045]以下術(shù)語是示例性的，并且不旨在以任何方式進(jìn)行限制。
[0046]文字“所施加的力”及其變型形式一般是指施加于設(shè)備表面的觸摸的力。一般來講，所施加的力的程度、大小或量值可利用本文所述的技術(shù)來檢測和測量。所施加的力的程度、大小或量值無需具有任何特定標(biāo)度。例如，所施加的力的測量可為線性的、對數(shù)的或以其他方式非線性的，并且可與所施加的力、觸摸的位置、時間相關(guān)或以其他方式響應(yīng)于一個或多個因素來周期性地(或以其他方式諸如非周期性地，或換句話講間隔性地)被調(diào)節(jié)。
[0047]文字“手指”及其變型形式一般是指用戶的手指、或其他身體部分。例如且非限制地，“手指”可包括用戶手指或拇指的任何部分以及用戶手的任何部分?！笆种浮边€可包括用戶手指、拇指、或手上的任何覆蓋物。
[0048]文字“觸摸”及其變型形式一般是指對象接觸設(shè)備表面的動作。對象可包括用戶手指、觸筆或其他指向?qū)ο?。示例性對象包括硬觸筆、軟觸筆、筆、手指、拇指或用戶手的其他部分。“觸摸”通常具有能夠利用本文所述的技術(shù)檢測和測量到的施加的力和位置。
[0049]在閱讀了本文檔之后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，這些術(shù)語的表述將適用于各種技術(shù)、方法、物理元件和系統(tǒng)(無論是當(dāng)前已知的或是其他形式的)，包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀本專利申請之后推斷出或可推斷出的所述各種技術(shù)、方法、物理元件和系統(tǒng)的擴(kuò)展。同樣，應(yīng)當(dāng)理解，本文提出的任何尺寸僅為示例，并且可隨不同實(shí)施方案而不同。
[0050]2.力敏設(shè)備
[0051]在一個實(shí)施方案中，力敏設(shè)備和系統(tǒng)可包括覆蓋玻璃元件，諸如能夠使觸摸設(shè)備的電路或其他內(nèi)部元件與外部對象隔離的相對透明(在大部分或全部位置中)的物質(zhì)。術(shù)語“玻璃”是指材料的相對硬的片狀品質(zhì)，而并不是將覆蓋玻璃元件的材料限制為僅僅是玻璃材料。覆蓋玻璃元件可由多種材料制成，包括例如玻璃、經(jīng)過處理的玻璃、塑料、經(jīng)過處理的塑料、以及藍(lán)寶石。在許多情況下，覆蓋玻璃為透明的，但覆蓋玻璃不必為完全或甚至部分透明的。覆蓋玻璃可以基本上直線形狀被設(shè)置，諸如以覆蓋觸摸設(shè)備的電路以及充當(dāng)用戶的觸摸板。覆蓋玻璃也可根據(jù)應(yīng)用而以多種其他形式形成。
[0052]在一些實(shí)施方案中，覆蓋玻璃與被配置為檢測觸摸位置的透明或非透明觸摸傳感器集成或附接到該觸摸傳感器。透明觸摸傳感器可為由透明導(dǎo)線的一個或多個陣列形成的電容式觸摸傳感器。例如，透明觸摸傳感器可為由操作性地耦接到觸摸感測電路的橫向透明導(dǎo)線的兩個陣列形成的互電容式觸摸傳感器。此類透明觸摸傳感器能夠檢測并跟蹤覆蓋玻璃表面上的多個觸摸。觸摸可包括覆蓋玻璃上的多個手指觸摸、多個觸筆觸摸、或不同類型觸摸的組合。也可使用其他類型的透明觸摸傳感器，包括例如自電容式觸摸傳感器、電阻式觸摸傳感器等。
[0053]在一個示例中，覆蓋玻璃元件耦接到觸摸設(shè)備的框架或外殼，諸如由金屬、彈性體、塑料、它們的組合、或某種其他物質(zhì)構(gòu)造的殼體。在這種情況下，觸摸設(shè)備的框架可包括覆蓋玻璃元件定位在其上的擱架或凸部。覆蓋玻璃通常定位在觸摸設(shè)備的電路上方。例如，框架可包括覆蓋玻璃元件的邊緣定位在其上的擱架，其中覆蓋玻璃元件的其余部分(或一部分)定位在觸摸設(shè)備的電路上方。
[0054]在本文所述的許多實(shí)施方案中，力傳感器(例如，力感測結(jié)構(gòu)、力感測元件或力敏傳感器)定位在覆蓋玻璃下方以及框架或者外殼的擱架或凸部下方。力傳感器通常包括可壓縮元件，并且被配置為檢測和測量覆蓋玻璃與框架或外殼之間的相對位移。如先前所提及的，覆蓋玻璃位移的量可被用于估計(jì)所施加的力。后面的實(shí)施方案涉及檢測和測量該位移的不同技術(shù)和方法。
[0055]3.具有力傳感器的示例性設(shè)備
[0056]圖1示出了結(jié)合有如本文所述的一個或多個力感測結(jié)構(gòu)的示例性設(shè)備100。參考圖I，設(shè)備100被描繪為平板計(jì)算設(shè)備，但應(yīng)當(dāng)理解，其也可以是多種其他設(shè)備中的任何設(shè)備，包括移動電話、便攜式計(jì)算機(jī)、可穿戴設(shè)備、觸摸屏等等。設(shè)備100可具有包括多個側(cè)壁的殼體102和邊框106。在其他實(shí)施方案中，設(shè)備100可齊平安裝到較大表面或殼體中，并且因此設(shè)備可缺少可辨識邊框或側(cè)壁。
[0057]如圖1所示，電子設(shè)備100包括位于覆蓋玻璃104下方的電子顯示器，用于向用戶傳遞圖形和/或文本信息。電子顯示器可包括液晶顯示器(LCD)、有機(jī)發(fā)光二極管(0LED)、或其他電子顯示部件。在一些實(shí)施方案中，可以沒有顯示器。例如，覆蓋玻璃可被放置在不被配置為向用戶傳遞圖形和/或文本信息的控制按鈕或觸控板上方。(在這種情況下，覆蓋玻璃可以不是透明的。)
[0058]如圖1所示，設(shè)備包括多個端口和機(jī)構(gòu)以用于以電的方式和機(jī)械的方式將設(shè)備耦接至外部設(shè)備或元件。輸入機(jī)構(gòu)、端口等對于電子設(shè)備100的不同版本、類型和樣式可能是不同的。因此，它們僅作為此類設(shè)備的示例在示例性位置在圖1中示出。
[0059]圖2A示出了沿圖1所示的線1-1截取的剖視圖。剖視圖示出了設(shè)備100的具有一種類型的力感測結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。殼體102的中心部分可封裝電子電路、機(jī)械結(jié)構(gòu)和其他內(nèi)部元件。如圖所示，邊框106圍繞設(shè)備100的周邊形成。
[0060]凸部202可沿邊框106的周邊形成。凸部202的準(zhǔn)確尺寸在不同實(shí)施方案中可有所變化。在該實(shí)施方案中，凸部202包括被配置為支撐力感測結(jié)構(gòu)200的基部的寬度。在某些實(shí)施方案中，力感測結(jié)構(gòu)200的基部可鄰接并附接到凸部202的頂部。同樣，如圖2A所示，力感測結(jié)構(gòu)200的內(nèi)邊緣可與邊框106的內(nèi)表面平行并且基本上對齊。在其他實(shí)施方案中，力感測結(jié)構(gòu)200的內(nèi)邊緣可與邊框106的內(nèi)邊緣偏移。
[0061 ]如圖2A所示，單個力感測結(jié)構(gòu)200可環(huán)繞殼體102的整個內(nèi)部腔。即，力感測結(jié)構(gòu)200可沿設(shè)備的整個周邊并沿凸部202延伸。因此，應(yīng)理解，力感測結(jié)構(gòu)200可被形成為單個單元或元件。
[0062 ]圖2B示出了沿圖1所示的線1-1截取的另選剖視圖。如圖2B所示，設(shè)備I OOb包括另選的力感測結(jié)構(gòu)200b。在圖2B的另選實(shí)施方案中，多個力感測結(jié)構(gòu)200b可沿邊框106的周邊定位在不同位置處。在該示例中，力感測結(jié)構(gòu)200b定位在電子設(shè)備10b的邊框106的每個邊緣處或附近。另外，力感測結(jié)構(gòu)200c被放置在邊框的每個拐角處。因此，在圖2B所示的示例性設(shè)備10b中存在八個力感測結(jié)構(gòu)(200b，200c)。
[0063]參照圖2B，應(yīng)當(dāng)理解，可使用更多或更少的力感測結(jié)構(gòu)200b。例如，可使用三個力感測結(jié)構(gòu)200b并且力的位置可通過比較每個設(shè)備的輸出來進(jìn)行三角剖分。另選地，可在設(shè)備中使用多于四個力感測結(jié)構(gòu)200b的陣列。另外，圖2B所示的每個力感測結(jié)構(gòu)可表示例如線性或二維陣列中的多個單獨(dú)力感測結(jié)構(gòu)。因此，圖2B所示的各個力感測結(jié)構(gòu)200b的數(shù)量和定位僅僅是示例性的，并且其他變型也是可能的。
[0064]圖3示出了電子設(shè)備100沿圖2A所示的2-2截取的剖視圖。如圖3所示，覆蓋玻璃104、邊框106、和力感測結(jié)構(gòu)300之間的物理關(guān)系被更詳細(xì)地示出，但應(yīng)當(dāng)理解，準(zhǔn)確的幾何結(jié)構(gòu)、尺寸、容差、位置等可不同。如圖3所示，力感測結(jié)構(gòu)300可被安裝或者以其他方式被定位在覆蓋玻璃104的一部分下方。顯示元件304同樣可被定位在覆蓋玻璃104下方。在一些實(shí)施方案中，從外部視圖來看，力感測結(jié)構(gòu)300可由在覆蓋玻璃104和力感測結(jié)構(gòu)300之間沉積于覆蓋玻璃上的油墨層或印刷層來掩蓋。在其他實(shí)施方案中，可不含油墨層或印刷層。
[0065]在一些實(shí)施方案中，顯示元件304可充當(dāng)屏蔽件以使力感測結(jié)構(gòu)與電子設(shè)備內(nèi)的其他部件電隔離。同樣，可在凸部202和外殼102的鄰近間隙302的部分上形成屏蔽件，以使力感測結(jié)構(gòu)300與外部信號電隔離，或者至少降低外部噪聲對力感測結(jié)構(gòu)的影響。作為一個非限制性示例，屏蔽層可通過物理氣相沉積來沉積。另外，屏蔽層中的任一屏蔽層或所有屏蔽層可延伸到電子設(shè)備的內(nèi)部中以連接至公共或系統(tǒng)接地部。例如，屏蔽層可從凸部沿殼體102的內(nèi)壁向下延伸至系統(tǒng)接地部。
[0066]在某些實(shí)施方案中，凸部和/或外殼的部分本身可充當(dāng)屏蔽結(jié)構(gòu)，而不是具有形成于其上的任何屏蔽件。應(yīng)當(dāng)理解，在某些實(shí)施方案中，各種屏蔽層/結(jié)構(gòu)中的一者或多者可以電的方式相互聯(lián)系，但這并非必要的。
[0067]如圖3所示，邊框106與凸部202相鄰，該凸部從邊框106的表面凹進(jìn)并且被配置為支撐力感測結(jié)構(gòu)300。如圖3所示，在邊框106的內(nèi)邊緣與覆蓋玻璃104的外邊緣之間可存在間隙302 ο間隙可允許覆蓋玻璃104相對于殼體102自由移動。
[0068]在某些實(shí)施方案中，間隙302的表面的一部分或全部可涂覆有疏油性材料。該疏油性材料可用作抵抗或防護(hù)油、灰塵、污垢或其他類似材料進(jìn)入間隙302和/或影響力感測結(jié)構(gòu)300的阻隔件。這樣，涂層可用以保持力感測結(jié)構(gòu)隨時間的操作。也可使用疏油性涂層之外的涂層;在不同實(shí)施方案中，可使用其他灰塵和/或油和/或污垢防護(hù)涂層。
[0069]如圖3所示，力感測結(jié)構(gòu)300包括多個層。在該示例中，力感測結(jié)構(gòu)包括通過可變形中間主體或可壓縮元件330分開的上部部分310和下部部分320。上部部分310包括上部主體311，該上部主體可由聚酰亞胺柔性材料層形成。上部部分310還包括由粘結(jié)到或沉積于上部主體311的銅層形成的上部電容板312。同樣，下部部分320包括下部主體321，該下部主體也可由聚酰亞胺柔性材料層形成。下部部分320還包括由粘結(jié)到或沉積于下部主體321的銅層形成的下部電容板322。在該示例中，聚酰亞胺柔性材料為約0.05毫米厚。然而，可使用其他厚度和其他材料來形成力感測結(jié)構(gòu)300。
[0070]如圖3所示，電容(由電容器符號示出)可在上部電容板312和下部電容板322之間形成，在該示例中，上部電容板和下部電容板通過可壓縮元件330分開。在該示例中，可壓縮元件300由約0.2毫米厚的有機(jī)硅材料形成，具有正負(fù)0.09毫米的容差。在其他實(shí)施方案中，可壓縮元件300可由不同材料形成，并具有不同厚度。
[0071]圖3所示的力感測結(jié)構(gòu)300可被用于檢測和測量用戶施加的力。例如，用戶可在覆蓋玻璃104上(或者在沒有顯示器和/或覆蓋玻璃的實(shí)施方案中，在電子設(shè)備100的上表面上)向下按壓以在設(shè)備100上施加力。覆蓋玻璃104可響應(yīng)于該力而向下移動，從而壓縮力感測結(jié)構(gòu)300的可壓縮元件330。在一些情況下，可壓縮元件330受到壓縮而變平，從而致使第一電容板312和第二電容板322相互更靠近。因此，第一電容板312和第二電容板322之間的電容可變化。如先前所提及的，電容的變化可產(chǎn)生電信號或電信號的變化，這可通過相關(guān)聯(lián)電路來檢測和測量并且可用于估計(jì)用戶施加于覆蓋玻璃104上的力。
[0072]如圖3所示，上部電容板312和下部電容板322可分別從上部主體311和下部主體321向外延伸。即，在沿力感測結(jié)構(gòu)300的長度的某些位置處，電容板312,322的一部分可為無遮蔽的并暴露。電容板的暴露部分可有利于與電線、導(dǎo)管或其他電連接件的連接并且允許信號在力感測結(jié)構(gòu)300和相關(guān)聯(lián)電子電路之間發(fā)送以便測量電容變化并估計(jì)力。
[0073]在一些實(shí)施方案中，可在設(shè)備100內(nèi)或在力感測結(jié)構(gòu)的區(qū)段內(nèi)形成第二輔助結(jié)構(gòu)。輔助結(jié)構(gòu)也可包括通過可壓縮元件分開的上部電容板和下部電容板。然而，輔助結(jié)構(gòu)可不被配置為被覆蓋玻璃104壓縮，相反可充當(dāng)用于說明設(shè)備周圍的環(huán)境條件的變化的基準(zhǔn)電容。例如，可壓縮元件(例如，有機(jī)硅材料)的彈性和/或可壓縮性可由于吸收水分量的變化而變化。在這種情況下，可能有利的是使用輔助結(jié)構(gòu)來(直接或間接地)測量可壓縮元件的物理特性變化，以說明含水量的變化。在一個示例中，輔助結(jié)構(gòu)可形成電容器，該電容器具有通過可壓縮元件分開的上部電容板和下部電容板。電容器可連接至第二電路，該第二電路監(jiān)測獨(dú)立于任何力敏結(jié)構(gòu)的輔助結(jié)構(gòu)的板之間的電容。輔助結(jié)構(gòu)可定位在設(shè)備的一部分中，使得其在用戶在覆蓋玻璃上向下按壓時不經(jīng)受任何(或極少)壓縮，而是仍暴露于與力感測結(jié)構(gòu)相同或類似的環(huán)境。因此，輔助結(jié)構(gòu)的板之間的電容的任何變化可能完全是由于可壓縮元件(例如硅材料)所吸收的水分和/或老化。來自輔助結(jié)構(gòu)的輸出信號可被用于調(diào)節(jié)來自力感測結(jié)構(gòu)的讀數(shù)，以補(bǔ)償影響可壓縮元件的物理特性的環(huán)境條件變化。
[0074]圖4和5示出了力敏結(jié)構(gòu)的另選實(shí)施方案。具體地，圖4示出了力敏結(jié)構(gòu)400，其具有包括附接至上部電容板412的上部主體411的上部部分410。力敏結(jié)構(gòu)400還包括下部部分420，該下部部分包括附接至下部電容板422的下部主體421。上部部分410和下部部分420通過可壓縮元件430分開并且形成可用于檢測施加于覆蓋玻璃104的力的電容器。在圖4所示的示例中，上部電容板412和下部電容板422不延伸超過上部主體411和下部主體421。在這種情況下，位于力敏結(jié)構(gòu)400的輪廓內(nèi)的電端子或?qū)Ч芸捎欣谂c力敏結(jié)構(gòu)400的電通信。
[0075]圖5示出了結(jié)合有力敏結(jié)構(gòu)500的電子設(shè)備100的另一另選實(shí)施方案。在該實(shí)施方案中，環(huán)境密封件550可定位在覆蓋玻璃104和力敏結(jié)構(gòu)500之間，以防止水分、灰塵、污垢和其他可能的環(huán)境污染物進(jìn)入。環(huán)境密封件550可例如由擠壓的順應(yīng)性材料(諸如Buna橡膠、Viton、EPDM等)形成。在一些情況下，環(huán)境密封件550被形成為在被施加于設(shè)備100的元件之后固化的密封劑材料珠。
[0076]任選地，如圖5所示，設(shè)備還可包括定位在密封件550和覆蓋玻璃104之間的支撐件552，以提供用于環(huán)境密封件550的粘結(jié)表面。在該示例中，支撐件552附接至覆蓋玻璃104，從而能夠相對于殼體102移動。因此，在力施加于覆蓋玻璃104時，覆蓋玻璃104、可選的支撐件552和密封件550均可向下移動以壓縮力感測結(jié)構(gòu)500。因此，在本實(shí)施方案中，密封件550可用于將力感測結(jié)構(gòu)500與水分和外部碎肩隔離，同時仍然允許操作力感測結(jié)構(gòu)500。除了密封件550之外或者取代密封件550，設(shè)備100還可包括位于覆蓋玻璃104的邊緣與殼體102的一部分之間的一個或多個滑觸密封件。此外，可將擋板密封件或隔膜安裝在覆蓋玻璃104和殼體102的一部分之間，該擋板密封件可被配置為防止污染物進(jìn)入設(shè)備100的內(nèi)部部分。
[0077]在一些實(shí)施方案中，環(huán)境密封件550為順應(yīng)性的，并且在其他實(shí)施方案中，環(huán)境密封件550不是順應(yīng)性的并且可為剛性的。剛性密封件的優(yōu)點(diǎn)在于將力直接傳送至力感測結(jié)構(gòu)500，而順應(yīng)性或柔性密封件在傳送任何力之前可一定程度地壓縮。可使用任一類型的密封件，但力敏結(jié)構(gòu)500的輸出可受到柔性密封件壓縮的影響。
[0078]圖6示出了具有電容式力傳感器的設(shè)備的另一另選實(shí)施方案。如圖6所示，觸摸設(shè)備殼體605(例如，外殼)可被成型并定位以保持覆蓋玻璃元件610。例如，觸摸設(shè)備殼體605可包括直線框架，諸如具有照片框的形狀，其中覆蓋玻璃元件610具有照片覆蓋件的形狀(就像如果照片被放置在覆蓋玻璃元件610下方會發(fā)生的那樣)。觸摸設(shè)備殼體605可包括背襯(未示出)或中間框架元件(未示出)，它們可穩(wěn)定該觸摸設(shè)備殼體605抵抗彎曲、翹曲或其他物理變形。觸摸設(shè)備殼體605還可限定觸摸設(shè)備的電路(如本文所述)可定位于其中的空間。這具有以下效果:觸摸設(shè)備的電路可免于受到外來污染物或不必要觸摸，并且免于受到彎曲、翹曲或可能導(dǎo)致觸摸設(shè)備的電路錯誤或其他問題的其他電氣或物理影響。
[0079]如圖6所不，觸摸設(shè)備殼體605可包括外邊緣615，諸如可由從觸摸設(shè)備殼體605的基線向上的外唇緣或凸起限定的，并且其可被定位為阻止覆蓋玻璃元件610在X或Y方向上的過度滑移或其他移動。在這種情境下，Z方向通常指示大體上垂直(可能為成90度角度，但這并非必需的)于覆蓋玻璃元件610的平面和觸摸設(shè)備的頂表面的方向，而X和Y方向通常指示大體上在覆蓋玻璃元件610的同一平面內(nèi)的方向(可能為相對于彼此成90度角度，但這并非必需的)。
[0080]如圖6所示，覆蓋玻璃元件610和外邊緣615限定它們之間的覆蓋玻璃間隙620，其具有覆蓋玻璃元件610不撞擊或摩擦觸摸設(shè)備殼體605的效果。在一個實(shí)施方案中，觸摸設(shè)備可包括定位在覆蓋玻璃元件610和外邊緣615之間的可選彈性體625或其他物質(zhì)。這可具有以下效果:在覆蓋玻璃元件610在外邊緣615的方向上突然加速的情況下(諸如在觸摸設(shè)備掉落、碰撞、被踢踹、或以其他方式災(zāi)難性地移動的情況下)提供減震。例如，彈性體625可圍繞覆蓋玻璃元件610的邊緣設(shè)置，具有形成O形環(huán)形狀或類似形狀的效果。彈性體625還可具有以下效果:阻止或至少阻礙由于粉塵或其他物體在覆蓋玻璃元件610和外邊緣615之間滑動而可能導(dǎo)致的異物損壞。
[0081]如圖6所示，觸摸設(shè)備殼體605包括覆蓋玻璃擱架630，諸如可由從觸摸設(shè)備殼體605的外邊緣615向內(nèi)的內(nèi)唇緣或內(nèi)部凸起限定的，并且其可被定位成支撐覆蓋玻璃元件610。例如，覆蓋玻璃元件610可位于覆蓋玻璃擱架630上，該覆蓋玻璃擱架可阻止覆蓋玻璃元件610下滑到觸摸設(shè)備的電路中。在另選的實(shí)施方案中，觸摸設(shè)備605可包括中間框架(未示出)，諸如可由被定位成支撐覆蓋玻璃元件610的內(nèi)部支撐元件限定的。例如，中間框架可包括被定位成支撐觸摸設(shè)備的電路的至少一部分的相對實(shí)心(沒有可選的孔)元件。
[0082I如圖6所示，設(shè)備包括力感測結(jié)構(gòu)600。在該示例中，力感測結(jié)構(gòu)600包括第一上部部分，該第一上部部分包括具有約100微米厚度的第一壓敏粘合劑(PSA)層635和第一柔性電路640。該第一柔性電路640包括被配置為傳導(dǎo)電信號和/或充當(dāng)電容板的一組驅(qū)動/感測線。力感測結(jié)構(gòu)600還包括下部部分，該下部部分包括諸如也具有約100微米厚度的第二 PSA層645和第二柔性電路650，該第二柔性電路也具有用于傳導(dǎo)電信號和/或充當(dāng)電容板的導(dǎo)電驅(qū)動/感測線。第一柔性電路640和第二柔性電路650被配置為響應(yīng)于驅(qū)動/感測線的控制而操作并且可形成電容傳感器。如上文相對于前面的實(shí)施方案所述，力感測結(jié)構(gòu)600的上部部分和下部部分之間的電容改變可與第一柔性電路640和第二柔性電路650之間的撓曲量或距離變化相關(guān)。(在其他實(shí)施方案中，可使用一個或多個應(yīng)變儀來代替電容傳感器。)在一個示例中，如果覆蓋玻璃元件610傾斜(諸如受到壓力或其他施加的力)，則第一柔性電路640和第二柔性電路650可根據(jù)相對于軸的位置和傾斜位置變得更靠近或變得更遠(yuǎn)離。如本文進(jìn)一步描述的，第一柔性電路640和第二柔性電路650可在觸摸設(shè)備殼體605上的若干位置被復(fù)制。
[0083]力感測結(jié)構(gòu)600通常操作性地連接到被配置為檢測和測量電容變化的力感測電路。通過測量電容變化，力感測電路可用于估計(jì)一個或多個力感測結(jié)構(gòu)的相對位移，該相對位移可繼而用于確定覆蓋玻璃元件610的傾斜軸和位置。此外，電容變化可被用于估計(jì)施加到覆蓋玻璃元件610的力。在一些實(shí)施方案中，力感測電路可包括處理器或耦接到處理器。
[0084]在一個實(shí)施方案中，第一柔性電路640和第二柔性電路650之間的區(qū)域可限定大體上空的空間(即，填充有空氣)。在另選的實(shí)施方案中，第一柔性電路640和第二柔性電路650之間的區(qū)域可包括可壓縮層655。對于第一示例，第一柔性電路640和第二柔性電路650之間的空間可包括散布在空間內(nèi)的一組彈簧元件。在這種情況下，第一柔性電路640和第二柔性電路650通過彈簧力被保持分開，并且一般不接觸。對于第二示例，可壓縮層655可包括至少部分地由有機(jī)硅構(gòu)造的微結(jié)構(gòu)，諸如一組有機(jī)硅椎體或一組有機(jī)硅彈簧，其效果也在于第一柔性電路640和第二柔性電路650通過彈簧力被保持分開并且一般不接觸。
[0085]如上文中一般性地所述，覆蓋玻璃元件610可包括被配置為檢測一個或多個觸摸的位置的透明觸摸傳感器。如先前所提及的，透明觸摸傳感器可由耦接至觸摸傳感器電路的透明導(dǎo)線的一個或多個陣列形成?？杉傻礁采w玻璃元件610中的透明觸摸傳感器的類型包括但不限于互電容傳感器、自電容觸摸傳感器、和電阻式觸摸傳感器。
[0086]在一個實(shí)施方案中，位于第一柔性電路640和第二柔性電路650上方的覆蓋玻璃元件610區(qū)域可覆蓋有油墨掩膜660。在一個實(shí)施方案中，油墨掩膜660設(shè)置在覆蓋玻璃610下方以及第一柔性電路640上方。這具有以下效果:觸摸設(shè)備的用戶一般看不到第一柔性電路640或第二柔性電路650，或者將它們耦接到觸摸設(shè)備殼體605、覆蓋玻璃元件610或觸摸設(shè)備的任何電路(未示出)的任何元件。例如，觸摸設(shè)備可包括表面665，該表面可包括覆蓋玻璃元件610的不存在油墨掩膜660的位置處的表面并且可包括存在油墨掩膜660的油墨掩膜表面。如上所述，Z方向670可指示基本上垂直于觸摸設(shè)備的表面665的方向。
[0087]在一個實(shí)施方案中，覆蓋玻璃元件610和外邊緣615之間的相互作用可導(dǎo)致覆蓋玻璃元件610的外邊緣處的一組力。在一些實(shí)施方案中，力感測結(jié)構(gòu)600(或者應(yīng)變儀)被放置在覆蓋玻璃元件610的兩個或更多個邊緣處。兩個或更多個力感測結(jié)構(gòu)中的每個力感測結(jié)構(gòu)能夠操作地性耦接到觸摸設(shè)備中的力感測電路并且可用于檢測和測量這些力。另外，通過估計(jì)兩個或更多個力感測結(jié)構(gòu)中的每個力感測結(jié)構(gòu)的相對位移，電路可用于確定覆蓋玻璃元件610的法向量，該法向量表示所施加的力的位置(即，法向量的位置)以及所施加的力的大小(即，法向量的量值)。
[0088]在一個實(shí)施方案中，法向量可響應(yīng)于覆蓋玻璃元件的傾斜量或X和Y位置處的壓力大小來確定。例如，可使用位于覆蓋玻璃元件的周邊上的一個或多個邊緣處的兩個或更多個力感測結(jié)構(gòu)來測量一組位移。在一個實(shí)施方案中，位移與一個或多個所施加的力成正比或可與其相關(guān)聯(lián)?？偟牧z可響應(yīng)于覆蓋玻璃元件的邊緣處的各個力來確定，并且可基于各個力之間的相關(guān)性來確定質(zhì)心位置(x0，y0)。因此，利用兩個或更多個力感測結(jié)構(gòu)，可計(jì)算與施加于覆蓋玻璃元件上的實(shí)際力相關(guān)的總的力Fz和中心位置(x0，y0)。另外，多個力感測結(jié)構(gòu)所生成的信號可與觸摸傳感器的輸出耦合(可能集成到覆蓋玻璃元件中)以解析覆蓋玻璃元件上多個手指觸摸的位置和量值(所施加的力)。
[0089]圖7示出了具有電容式力傳感器的設(shè)備的另一示例性實(shí)施方案。該設(shè)備可包括觸敏區(qū)域710，其可以(或者可以不)與顯示區(qū)域(諸如LED、LCD或OLED顯示器)重合。在該示例中，觸敏區(qū)域710由與覆蓋玻璃元件610集成在一起的透明觸摸傳感器形成。
[0090]圖7示出了從上方查看的觸摸設(shè)備，并且包括觸摸設(shè)備殼體605、覆蓋玻璃元件610和外邊緣615ο觸摸設(shè)備還包括主按鈕705和觸敏區(qū)域710(在該觸敏區(qū)域中，觸摸設(shè)備可使用例如電容式觸摸傳感器來確定一個或多個觸摸的位置)。主按鈕705可部分地或完全地在觸敏區(qū)域710內(nèi)，或者可位于觸敏區(qū)域710的外部。
[0091]在一個實(shí)施方案中，觸摸設(shè)備的形狀可由一對中心線715(諸如X方向中心線715x和Y方向中心線715y)指示。觸摸設(shè)備沿一個或多個邊緣(諸如環(huán)繞觸敏區(qū)域710)可包括一組力傳感器700。力傳感器700可由類似相對于圖3-6所述的一個或多個電容式力傳感器形成。另選地，力傳感器700可包括能夠感測所施加的力的其他設(shè)備，諸如應(yīng)變儀。
[0092]如圖7所示，設(shè)備可包括沿觸敏區(qū)域710的周邊的一個或多個邊緣定位的多個力傳感器700。每個力傳感器700包括通過可壓縮中間層分開的至少兩個電容板。在一個實(shí)施方案中，一組力傳感器700可大體上設(shè)置在觸敏區(qū)域710的透明部分的外部。例如，力傳感器700可定位在油墨掩膜660下方(諸如類似于或如同相對于圖6所述的)。在這種情況下，力傳感器700可以一對力傳感器700之間的標(biāo)準(zhǔn)間距725并以力傳感器700中的各個力傳感器和觸摸設(shè)備的邊緣之間的邊緣間距730來定位。在另選的實(shí)施方案中，力傳感器700可定位在顯示器堆疊下方或定位在相對于觸敏區(qū)域710的另一位置中。力傳感器700可彼此均勻間隔開、以非均勻間距間隔開、以重復(fù)間距間隔開，或者按需間隔開。同樣，力傳感器700可沿觸敏區(qū)域710的所有側(cè)面、在設(shè)備的拐角處、沿觸敏區(qū)域710的少于所有側(cè)面、或沿觸敏區(qū)域710的單個邊緣定位。因此，圖7所示的傳感器分布意在是示例性的局部分布，并且不是限制性的。
[0093]在一個實(shí)施方案中，每個力傳感器700耦接至被配置為測量第一柔性電路和第二柔性電路之間的電容量的力感測電路，該電容量可被相關(guān)聯(lián)以估計(jì)第一柔性電路和第二柔性電路之間的距離。第一柔性電路和第二柔性電路的相對位置可類似于上述圖6所示的配置。類似于上述實(shí)施方案，可使用力檢測電路(其可包括處理器)檢測并測量第一柔性電路上限定的第一感測元件和第二柔性電路上限定的第二感測元件之間的電容量。在這種情況下，所施加的力的大小可與相對于在沒有力施加于覆蓋玻璃元件610時的靜止位置，第一柔性電路和第二柔性電路之間距離的相對變化相關(guān)聯(lián)。應(yīng)當(dāng)理解，每個力傳感器700可由第一柔性電路和第二柔性電路形成，或者可為獨(dú)立元件。
[0094]在另選的實(shí)施方案中，每個力傳感器700耦接至被配置為測量第一柔性電路和第二柔性電路之間的電阻量的力感測電路。例如，第一柔性電路和第二柔性電路可通過電阻層耦接。通過測量電阻或電阻的變化，力感測電路可用于確定第一柔性電路和第二柔性電路之間的距離。例如，第一柔性電路和第二柔性電路之間的電阻量可與第一柔性電路和第二柔性電路之間的距離相關(guān)聯(lián)。這可能發(fā)生在例如可壓縮電阻層由具有取決于其厚度或壓縮量的可變電阻率的材料形成的情況下。在一個此類情況下，可壓縮電阻層包括具有像彈簧力一樣增大的電阻的微結(jié)構(gòu)，類似于應(yīng)變儀。力感測電路可通過測量可壓縮電阻層中電阻或電阻的變化來估計(jì)柔性電路之間的距離。
[0095]參考圖7，力傳感器700能夠操作性地耦接到力感測電路(包括處理器)，該力感測電路被配置為確定對應(yīng)于一組力傳感器700的一組距離(在沿覆蓋玻璃元件110邊緣的不同位置處)。即，力感測電路可基于在每個力傳感器處所測量的電容來估計(jì)第一柔性電路和第二柔性電路之間的距離。在一個實(shí)施方案中，每個傳感器700處的位移與在這些力傳感器700的位置處所施加的力相關(guān)聯(lián)。類似于參考圖6的上述技術(shù)，總的力Fz可基于對各個力的估計(jì)來確定，并且質(zhì)心位置(x0，y0)可基于對各個力的估計(jì)的加權(quán)來確定。在一個實(shí)施方案中，總的力Fz和質(zhì)心位置(xO，yO)被校準(zhǔn)，使得一組經(jīng)計(jì)算的力和力矩響應(yīng)于總的力Fz和質(zhì)心位置(xO，yO)的值與針對在該組力傳感器700中的每個力傳感器處的位移和力的所觀察值最佳匹配。因此，利用多個力傳感器，可計(jì)算與施加于設(shè)備上的實(shí)際力相關(guān)的總的力Fz和中心位置(x0，y0)。另外，多個力傳感器所生成的信號可與觸摸傳感器的輸出耦合在一起(可能集成到覆蓋玻璃元件中)以解析設(shè)備上的多個手指觸摸的位置和量值(由于所施加的力)。
[0096]圖8示出了具有電容式力傳感器的設(shè)備的另一示例性實(shí)施方案。具體地，圖8中所示的設(shè)備包括可變形的覆蓋玻璃元件。
[0097]如圖8中所示，覆蓋玻璃元件805可耦接到框架元件810，該框架元件可耦接到觸摸設(shè)備框架815 ο在一個實(shí)施方案中，在覆蓋玻璃元件805和框架元件810之間存在空間分離。對于第一示例，覆蓋玻璃元件805可具有約0.90mm的厚度，但該特定厚度僅為示例性的而并非必需的。對于第二示例，框架元件810可包括彈性體、塑料或包括由其他物質(zhì)形成的結(jié)構(gòu)。覆蓋玻璃元件805也可定位在顯示器堆疊820上方，該顯示器堆疊諸如來自觸摸設(shè)備并被適配為提供圖形或文本顯示的顯示器堆疊。
[0098]在一個實(shí)施方案中，顯示器堆疊820可定位在包括電極圖案的反射片825上方，該電極圖案諸如可用于直線電容陣列中的驅(qū)動線和感測線或陣列中的各個傳感器結(jié)構(gòu)。反射片825可定位在氣隙830上方，該氣隙諸如可用于反射片825和另一元件之間的電容。例如，氣隙830可具有約0.1Omm的厚度，但該特定厚度僅為示例性的而并非必需的。
[0099]在一個實(shí)施方案中，氣隙830可定位在具有電容跡線或元件的電路835上方，該電路可包括一組驅(qū)動和感測跡線/元件或由單個感測跡線/元件的陣列形成。例如，電路835可具有約0.1Omm的厚度，但該特定厚度僅為示例性的而并非必需的。
[0100]在一個實(shí)施方案中，電路835可定位在壓敏粘合劑(PSA)元件840上方。例如，PSA元件840可具有約0.03mm的厚度，但該特定厚度僅為示例性的而并非必需的。另外，可在PSA和外殼之間使用底漆以使結(jié)構(gòu)附連到外殼。在粘結(jié)之前，結(jié)構(gòu)可與外殼光學(xué)地對準(zhǔn)。
[0101]在一個實(shí)施方案中，PSA元件840可定位在中間板元件845上方。對于第一示例，中間板元件845可具有約0.25mm的厚度，但該特定厚度僅為示例性的而并非必需的。對于第一示例，中間板元件845可支撐與其耦接并位于氣隙830下方的元件。
[0102]在一個實(shí)施方案中，覆蓋玻璃元件805、顯示器堆疊820和相關(guān)元件可為相對可變形的。這可具有以下效果:對觸摸設(shè)備的表面所施加的力可致使氣隙830附近的元件之間的距離改變并致使位于氣隙830附近的電路所測量的電容改變。例如，一組驅(qū)動和感測線或單個感測元件的陣列可定位在反射片825中或電路835中，其能夠測量氣隙830兩端的電容。
[0103]在這種情況下，氣隙830兩端的電容會響應(yīng)于覆蓋玻璃元件805、顯示器堆疊820、和相關(guān)元件的變形而改變。這將具有以下效果:位于氣隙830附近的元件將能夠測量電容變化，并且將響應(yīng)于該變化來確定所施加的力的大小或量值。
[0104]在一些實(shí)施方案中，多個力傳感器可形成在覆蓋玻璃元件805的區(qū)域上方。在一個實(shí)施方案中，一組力傳感器可定位在直線陣列中，諸如其中力傳感器中的每個力傳感器定位在覆蓋玻璃元件805的區(qū)域上的[X，Y]位置處的陣列。例如，力傳感器中的每個力傳感器可包括在驅(qū)動器和傳感器元件之間表現(xiàn)出互電容或表現(xiàn)出自電容的電容式力傳感器。在另一示例中，傳感器中的每個傳感器可包括響應(yīng)于所施加的力而表現(xiàn)出電阻變化的電阻式應(yīng)變儀，諸如參考圖6如上所述的電阻式應(yīng)變儀。
[0?05]在一個實(shí)施方案中，所施加的力可影響充分靠近所施加的力的每個力傳感器。根據(jù)所施加的力的大小和所施加的力的[Χ，γ]位置與受影響力傳感器的[Χ，γ]位置之間的距離，所施加的力對每個此類力傳感器產(chǎn)生不同影響。這具有以下效果:觸摸設(shè)備中的處理器或其他電路可確定所施加的力的映射，以及響應(yīng)于該映射的一組[X，Y]位置和覆蓋玻璃元件805的Z位移。例如，沿覆蓋玻璃元件805邊緣(或在觸敏區(qū)域內(nèi))的點(diǎn)的特定Z位移可用于確定所施加的力的[X，Y]位置。在一個實(shí)施方案中，覆蓋玻璃元件805可為約700微米厚，但該厚度在不同實(shí)施方案中可不同。
[0106]在一個實(shí)施方案中，相同或類似信息可用于確定不止一個此類施加力的[Χ，Υ]位置和Z位移。在施加多個力的此類情況下，觸摸設(shè)備中的處理器或其他電路可確定所施加的力的質(zhì)心，觸摸設(shè)備可根據(jù)所施加的力的質(zhì)心來確定一個或多個單獨(dú)的力。例如，根據(jù)該信息，處理器或其他電路可確定正施加力的一個或多個[Χ，Υ]位置，以及在每個此類位置處正施加的力的大小或量值。
[0107]在一個實(shí)施方案中，覆蓋玻璃元件805和氣隙830之間的相互作用限定在所施加的力的每個位置處的一組力。觸摸設(shè)備中的處理器或其他電路可諸如使用分布在整個覆蓋玻璃元件805的各位置處的一個或多個電容式感測元件(如本文所述)或使用一個或多個應(yīng)變儀來測量這些力。響應(yīng)于這些力，電路可確定覆蓋玻璃元件805的表示所施加的力的一個或多個位置和所施加的力的一個或多個大小或量值的一組法向量。
[0108]在一個實(shí)施方案中，所施加的力的位置可響應(yīng)于在覆蓋玻璃元件805上的每個位置處(如上所述，在每個X和Y位置處)所感測到的施加的力的分布來確定，從而分配所施加的力的每個此類位置和Z量。對于第一示例，所施加的力的總質(zhì)心可響應(yīng)于所感測到的施加的力的分布來確定。處理器或其他電路繼而可定位每個單獨(dú)可能施加的力，識別該力的大小，并且從在每個位置處所感測到的施加的力中減去所識別的力。這可具有以下效果:向處理器或其他電路提供單獨(dú)識別每個所施加的力的方式，直到找出所有此類單獨(dú)施加的力。
[0109]在一個實(shí)施方案中，可確定在一組不同位置中的每個位置處的力的大小或量值，在這些位置處不同力傳感器設(shè)置在覆蓋玻璃元件805下方。例如，在一個實(shí)施方案中，力傳感器可按柵格設(shè)置在覆蓋玻璃元件805下方。得到每個此類位置處力的大小，可使用測量每個所施加的力的位置的加權(quán)和來計(jì)算該組力大小的加權(quán)質(zhì)心。確定出此類質(zhì)心，處理器可響應(yīng)于最近最大力傳感器或響應(yīng)于觸摸位置傳感器或該兩者來確定最近局部最大力。確定出最近局部最大力，處理器可減去該力及其對每個力傳感器的預(yù)期影響，并重復(fù)該過程直到確定每個單獨(dú)施加的力。在另選的實(shí)施方案中，可附加地或替代地使用其他和另外的技術(shù)。
[0110]4.力敏設(shè)備系統(tǒng)
[0111]圖9示出了觸摸I/O設(shè)備與計(jì)算系統(tǒng)之間的示例性通信。在該示例中，觸摸I/O設(shè)備901包括用于檢測操作者或用戶的觸摸的一個或多個傳感器。觸摸設(shè)備901經(jīng)由通信信道902從一個或多個傳感器向計(jì)算系統(tǒng)903傳輸電子信號。下文參考圖10描述了示例性計(jì)算系統(tǒng)903，其包括一個或多個計(jì)算機(jī)處理器和用于存儲計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲器。觸摸I/O設(shè)備、通信信道902和計(jì)算系統(tǒng)903可全部一起集成為同一觸摸設(shè)備的一部分。
[0112]如圖9中所示，實(shí)施方案可包括觸摸I/O設(shè)備901，該觸摸I/O設(shè)備可接收用于經(jīng)由有線或無線通信信道902來與計(jì)算系統(tǒng)903進(jìn)行交互的觸摸輸入和力輸入(諸如可能包括觸摸位置和在那些位置處所施加的力)。觸摸I/O設(shè)備901可用于代替或結(jié)合其他輸入設(shè)備諸如鍵盤、鼠標(biāo)或可能的其他設(shè)備來向計(jì)算系統(tǒng)903提供用戶輸入。在另選的實(shí)施方案中，觸摸I/O設(shè)備901可與其他輸入設(shè)備(諸如除了或代替鼠標(biāo)、觸控板或可能的其他指向設(shè)備)一起使用。一個或多個觸摸I/O設(shè)備901可用于向計(jì)算系統(tǒng)903提供用戶輸入。觸摸I/O設(shè)備901可以是計(jì)算系統(tǒng)903的整體部分(例如，膝上型電腦上的觸摸屏)或可以與計(jì)算系統(tǒng)903分開。
[0113]觸摸I/O設(shè)備901可包括觸敏面板和/或力敏面板，該觸敏面板和/或力敏面板是完全或部分透明的、半透明的、非透明的、不透明的或它們的任何組合。觸摸I/0設(shè)備901可被實(shí)現(xiàn)為觸摸屏、觸摸板、起觸摸板作用的觸摸屏(例如，代替膝上型電腦的觸摸板的觸摸屏)、與任何其他輸入設(shè)備組合或結(jié)合的觸摸屏或觸摸板(例如，設(shè)置在鍵盤上、設(shè)置在觸控板或其他指向設(shè)備上的觸摸屏或觸摸板)、具有用于接收觸摸輸入的觸敏表面的任何多維對象、或其他類型的輸入設(shè)備或輸入/輸出設(shè)備。
[0114]在一個示例中，觸摸I/O設(shè)備901為可包括至少部分地或完全地定位在顯示器的至少一部分上方的透明的和/或半透明的觸敏和力敏面板的觸摸屏。(盡管將觸敏和力敏面板描述成至少部分地或完全地定位在顯示器的至少一部分上方，但在另選的實(shí)施方案中，用于觸敏和力敏面板的實(shí)施方案中的電路或其他元件的至少一部分可至少部分地或完全地定位在顯示器的至少一部分下方、與電路交織，該電路與顯示器的至少一部分一起使用，或與之相反。)根據(jù)該實(shí)施方案，觸摸I/o設(shè)備901用于顯示從計(jì)算系統(tǒng)903(和/或另一個來源)傳輸?shù)膱D形數(shù)據(jù)，并且還用于接收用戶輸入。在其他實(shí)施方案中，觸摸I/O設(shè)備901可被實(shí)現(xiàn)為集成觸摸屏，其中觸敏和力敏部件/設(shè)備與顯示部件/設(shè)備是一體的。在其他實(shí)施方案中，觸摸屏可被用作用于顯示補(bǔ)充的圖形數(shù)據(jù)或與主顯示器相同的圖形數(shù)據(jù)并接收觸摸輸入的補(bǔ)充顯示屏或附加顯示屏，該觸摸輸入包括可能的觸摸位置和在那些位置處所施加的力。
[0115]觸摸I/O設(shè)備901可被配置為代替或者組合或結(jié)合可相對于靠近觸摸I/O設(shè)備901的一個或多個觸摸或近似觸摸以及在適用情況下的那些觸摸的力的出現(xiàn)進(jìn)行測量的任何現(xiàn)象，基于電容性、電阻性、光學(xué)、聲學(xué)、感應(yīng)、機(jī)械、化學(xué)、或電磁測量來檢測設(shè)備901上的一個或多個觸摸或近似觸摸的位置以及在適用情況下的那些觸摸的力?？墒褂密浖?、硬件、固件或它們的任何組合來處理所檢測的觸摸以及在適用情況下的那些觸摸的力的測量，以識別并跟蹤一個或多個手勢。手勢可對應(yīng)于觸摸I/O設(shè)備901上的靜態(tài)或非靜態(tài)的單個或多個觸摸或近似觸摸以及在適用情況下的那些觸摸的力?？赏ㄟ^基本上同時、連續(xù)地、依次地或以其他方式在觸摸I/O設(shè)備901上移動一個或多個手指或其他物體來執(zhí)行手勢，該手勢諸如輕擊、按壓、搖擺、洗擦、扭轉(zhuǎn)、改變?nèi)∠?、以不同的壓力進(jìn)行按壓等?？赏ㄟ^但不限于擠壓、滑動、輕掃、旋轉(zhuǎn)、彎曲、拖動、輕擊、推動和/或釋放、或其他動作來表征手勢，該其他動作介于任何其他一個或多個手指或者身體或其他對象的任何其他部分之間或利用這些部位。單個手勢可由一個或多個用戶利用一個或多個手、或身體或其他對象的任何其他部分或它們的任何組合來執(zhí)行。
[0116]計(jì)算系統(tǒng)903可利用圖形數(shù)據(jù)來驅(qū)動顯示器以顯示圖形用戶界面(GUI)AUI可被配置為經(jīng)由觸摸I/o設(shè)備901來接收觸摸輸入以及在適用情況下該觸摸輸入的力。被實(shí)現(xiàn)為觸摸屏，觸摸I/O設(shè)備901可顯示⑶I。另選地，⑶I可被顯示在與觸控I/O設(shè)備901分開的顯示器上。GUI可包括在界面內(nèi)的特定位置處顯示的圖形元素。圖形元素可包括但不限于多種所顯示的虛擬輸入設(shè)備，包括虛擬滾輪、虛擬鍵盤、虛擬旋鈕或撥號盤、虛擬按鈕、虛擬桿件、任何虛擬UI，等等。用戶可在觸摸I/O設(shè)備901上的可能與GUI的圖形元素相關(guān)聯(lián)的一個或多個特定位置處執(zhí)行手勢。在其他實(shí)施方案中，用戶可在與GUI的圖形元素的位置無關(guān)的一個或多個位置處執(zhí)行手勢。在觸摸I/O設(shè)備901上執(zhí)行的手勢可直接或間接地操縱、控制、修改、移動、致動、啟動或一般性地影響GUI內(nèi)的圖形元素，該圖形元素諸如是光標(biāo)、圖標(biāo)、媒體文件、列表、文本、所有或部分圖像等。例如，就觸摸屏而言，用戶可通過在觸摸屏上的圖形元素上方執(zhí)行手勢來與圖形元素直接進(jìn)行交互?；蛘?，觸控板一般提供間接交互。手勢還可影響未被顯示的GUI元素(例如，使得用戶界面顯現(xiàn))或可影響計(jì)算系統(tǒng)903內(nèi)的其他動作(例如，影響GUI的狀態(tài)或模式、應(yīng)用程序或操作系統(tǒng))。與所顯示的光標(biāo)結(jié)合，手勢可在或可不在觸摸I/O設(shè)備901上執(zhí)行。例如，在觸控板上執(zhí)行手勢的情況下，可在顯示屏或觸摸屏上顯示光標(biāo)(或指針)，并且可經(jīng)由觸控板上的觸摸輸入以及在適用情況下該觸摸輸入的力來控制光標(biāo)以與顯示屏上的圖形對象進(jìn)行交互。在直接在觸摸屏上執(zhí)行手勢的其他實(shí)施方案中，不管是否有光標(biāo)或指針被顯示在觸摸屏上，用戶都可與觸摸屏上的對象直接進(jìn)行交互。
[0117]可響應(yīng)于或基于觸摸I/O設(shè)備901上的觸摸或近似觸摸以及在適用情況下的那些觸摸的力經(jīng)由通信信道902來將反饋提供給用戶?？赏ㄟ^光學(xué)、機(jī)械、電氣、嗅覺、聲學(xué)、觸覺方式等或它們的任何組合并且以可變或不可變的方式來任選地傳輸反饋。
[0118]如先前所提及的，觸摸I/O設(shè)備、通信信道902、和計(jì)算系統(tǒng)903可全部集成到觸摸設(shè)備或其他系統(tǒng)中。觸摸設(shè)備或系統(tǒng)可以是便攜式或非便攜式設(shè)備，包括但不限于通信設(shè)備(例如移動電話、智能電話)、多媒體設(shè)備(例如，MP3播放器、電視、收音機(jī))、便攜式或手持式電腦(例如，平板電腦、上網(wǎng)本、膝上型電腦)、臺式計(jì)算機(jī)、一體臺式計(jì)算機(jī)、外圍設(shè)備，或適于包括圖10中所示系統(tǒng)架構(gòu)的任何其他(便攜式或非便攜式)系統(tǒng)或設(shè)備，包括這些類型的設(shè)備中的兩個或更多個設(shè)備的組合。
[0119]圖10示出了系統(tǒng)1000的一個實(shí)施方案的框圖，該系統(tǒng)大體包括一個或多個計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)1001、處理系統(tǒng)1004、輸入/輸出(I/O)子系統(tǒng)1006、電磁頻率電路諸如可能的射頻(RF)或其他頻率電路1008以及音頻電路1010。這些部件可通過一根或多根通信總線或信號線1003來耦接。每根此類總線或信號線均可以形式1003-X表示，其中X可為唯一編號。總線或信號線可在部件之間傳送適當(dāng)類型的數(shù)據(jù);每個總線或信號線可與其他總線/線不同，但可執(zhí)行大體類似的操作。
[0120]應(yīng)當(dāng)理解，圖10中所示的架構(gòu)僅為系統(tǒng)1000的一個示例性架構(gòu)，并且系統(tǒng)1000可具有比圖示更多或更少的部件、或部件的不同配置。圖10中所示的各種部件可在硬件、軟件、固件或它們的任何組合(包括一個或多個信號處理和/或?qū)Ｓ眉呻娐?中實(shí)施。
[0121]如圖10所示，射頻電路1008用于通過無線鏈路或網(wǎng)絡(luò)向一個或多個其他設(shè)備發(fā)送和接收信息，并且包括用于執(zhí)行該功能的熟知的電路。射頻電路1008和音頻電路1010經(jīng)由外圍設(shè)備接口 1016被耦接到處理系統(tǒng)1004。接口 1016包括用于在外圍設(shè)備和處理系統(tǒng)1004之間建立并維持通信的各種已知部件。音頻電路1010耦接到音頻揚(yáng)聲器1050和麥克風(fēng)1052，并且包括用于處理從接口 1016接收的語音信號的已知電路以使用戶能夠與其他用戶進(jìn)行實(shí)時通信。在一些實(shí)施方案中，音頻電路11包括耳機(jī)接口(未示出)。
[0122]外圍設(shè)備接口1016將系統(tǒng)的輸入外圍設(shè)備和輸出外圍設(shè)備耦接到處理器1018和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)1001。一個或多個處理器1018經(jīng)由控制器1020與一個或多個計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)1001進(jìn)行通信。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)1001可以是可存儲供一個或多個處理器1018使用的代碼和/或數(shù)據(jù)的任何設(shè)備或介質(zhì)。介質(zhì)1001可包括存儲器分級結(jié)構(gòu)，包括但不限于高速緩存、主存儲器和輔助存儲器?？墒褂肦AM(例如SRAM、DRAM、DDRAM)、ROM、閃存、磁存儲設(shè)備和/或光學(xué)存儲設(shè)備(諸如磁盤驅(qū)動器、磁帶、CD(光盤)和DVD(數(shù)字視頻光盤))的任何組合來實(shí)現(xiàn)該存儲器分級結(jié)構(gòu)。介質(zhì)1001還可包括用于傳送指示計(jì)算機(jī)指令或數(shù)據(jù)的信息承載信號的傳輸介質(zhì)(具有或不具有在其上調(diào)制信號的載波)。例如，傳輸介質(zhì)可包括通信網(wǎng)絡(luò)，該通信網(wǎng)絡(luò)包括但不限于互聯(lián)網(wǎng)(也稱為萬維網(wǎng))、一個或多個內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)(LAN)、寬局域網(wǎng)(WLAN)、存儲區(qū)域網(wǎng)(SAN)、城域網(wǎng)(MAN)等。
[0123]一個或多個處理器1018運(yùn)行存儲于介質(zhì)1001上的各種軟件部件以執(zhí)行系統(tǒng)1000的各種功能。在一些實(shí)施方案中，軟件部件包括操作系統(tǒng)1022、通信模塊(或指令集)1024、觸摸和施力處理模塊(或指令集)1026、圖形模塊(或指令集)1028和一個或多個應(yīng)用程序(或指令集)1030。這些模塊和以上提及的應(yīng)用程序中的每一者對應(yīng)于用于執(zhí)行上述一種或多種功能以及在本專利申請中所述的方法(例如，本文所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法和其他信息處理方法)的指令集。這些模塊(即指令集)不必被實(shí)現(xiàn)為獨(dú)立的軟件程序、過程或模塊，并因此在各種實(shí)施方案中可組合或以其他方式重新布置這些模塊的各種子集。在一些實(shí)施方案中，介質(zhì)1001可以存儲以上所識別的模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的子集。此外，介質(zhì)1001可存儲上面未描述的附加模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
[0124]操作系統(tǒng)1022包括各種過程、指令集、軟件部件和/或驅(qū)動器以用于控制和管理一般系統(tǒng)任務(wù)(例如，存儲器管理、存儲設(shè)備控制、電源管理等)，并且有利于各個硬件和軟件部件之間的通信。
[0125]通信模塊1024有利于通過一個或多個外部端口1036或經(jīng)由射頻電路1008來與其他設(shè)備進(jìn)行通信，并且包括各種軟件部件以用于處理從射頻電路1008和/或外部端口 1036接收的數(shù)據(jù)。
[0126]圖形模塊1028包括各種已知的軟件部件以用于在顯示表面上呈現(xiàn)、以動畫方式呈現(xiàn)和顯示圖形對象。在觸摸I/O設(shè)備1012為觸敏和力敏顯示器(例如觸摸屏)的實(shí)施方案中，圖形模塊1028包括用于在觸敏和力敏顯示器上呈現(xiàn)、顯示和以動畫方式顯示對象的部件。
[0127]一種或多種應(yīng)用程序1030可包括安裝在系統(tǒng)1000上的任何應(yīng)用程序，包括但不限于瀏覽器、通訊錄、聯(lián)系人列表、電子郵件、即時消息、文字處理、鍵盤仿真、桌面小部件、支持JAVA的應(yīng)用程序、加密、數(shù)字權(quán)限管理、語音識別、語音復(fù)制、位置確定能力(諸如由在本文中有時也稱為“GPS”的全球定位系統(tǒng)所提供的位置確定能力)、音樂播放器等。
[0128]觸摸處理模塊1026包括用于執(zhí)行與觸摸I/O設(shè)備1012相關(guān)聯(lián)的各種任務(wù)的各種軟件部件，該各種任務(wù)包括但不限于經(jīng)由觸摸I/o設(shè)備控制器1032來接收和處理來自I/O設(shè)備1012的觸摸輸入和施力輸入。在一些情況下，觸摸處理模塊1026包括用于操作力傳感器1060的計(jì)算機(jī)指令。例如，觸摸處理模塊1026可包括用于執(zhí)行下文中參考圖1lA-B的過程1100和1150所述的一個或多個操作的指令。在一些情況下，觸摸處理模塊1026包括可在力傳感器1060的操作中實(shí)現(xiàn)的參數(shù)或設(shè)置。
[0129]I/O子系統(tǒng)1006耦接到觸摸I/O設(shè)備1012和一個或多個其他I/O設(shè)備1014以用于控制或執(zhí)行各種功能。觸摸I/O設(shè)備1012經(jīng)由觸摸I/O設(shè)備控制器1032來與處理系統(tǒng)1004進(jìn)行通信，該觸摸I/O設(shè)備控制器包括用于處理用戶觸摸輸入和施力輸入的各種部件(例如，掃描硬件)。一個或多個其他輸入控制器1034從/向其他I/O設(shè)備1014接收/發(fā)送電信號。其他I/O設(shè)備1014可包括物理按鈕、撥號盤、滑動開關(guān)、操作桿、鍵盤、觸控板、附加顯示屏或它們的任何組合。
[0130]如果被實(shí)現(xiàn)觸摸屏，那么觸摸I/O設(shè)備1012在GUI中向用戶顯示視覺輸出。視覺輸出可包括文本、圖形、視頻以及它們的任何組合。一些或全部視覺輸出可對應(yīng)于用戶界面對象。觸摸I/o設(shè)備1012形成接受來自用戶的觸摸輸入和施力輸入的觸敏和力敏表面。觸摸I/O設(shè)備1012和觸摸屏控制器1032(連同介質(zhì)1001中的任何相關(guān)聯(lián)的模塊和/或指令集)檢測并跟蹤觸摸I/O設(shè)備1012上的觸摸或近似觸摸以及在適用情況下的那些觸摸的力(以及對觸摸的任何移動或釋放，和觸摸的力的任何改變)并且將所檢測到的觸摸輸入和施力輸入轉(zhuǎn)變成與圖形對象諸如一個或多個用戶界面對象的交互。在將設(shè)備1012實(shí)現(xiàn)為觸摸屏的情況下，用戶可與顯示在觸摸屏上的圖形對象直接進(jìn)行交互。另選地，在將設(shè)備1012實(shí)現(xiàn)為觸摸屏之外的觸摸設(shè)備(例如，觸摸板或觸控板)的情況下，用戶可與在被實(shí)現(xiàn)為另一 I/O設(shè)備1014的獨(dú)立顯示屏上顯示的圖形對象間接進(jìn)行交互。
[0131]在觸摸I/O設(shè)備1012為觸摸屏的實(shí)施方案中，觸摸屏可以使用LCD(液晶顯示器)技術(shù)、LPD(發(fā)光聚合體顯示器)技術(shù)、OLED(有機(jī)LED)或OEL(有機(jī)電致發(fā)光)，但在其他實(shí)施方案中可以使用其他顯示技術(shù)。
[0132]觸摸I/O設(shè)備2012可基于用戶的觸摸輸入和施力輸入以及正被顯示的內(nèi)容和/或計(jì)算系統(tǒng)的一種或多種狀態(tài)來提供反饋?？赏ㄟ^光學(xué)(例如光信號或所顯示的圖像)、機(jī)械(例如觸覺反饋、觸摸反饋、力反饋等)、電氣(例如電刺激)、嗅覺、聲學(xué)(例如嘟嘟聲等)等或它們的任何組合方式并且以可變或不可變的方式來傳輸反饋。
[0133]系統(tǒng)1000還包括用于為各種硬件部件供電的電力系統(tǒng)1044，并且可包括電源管理系統(tǒng)、一個或多個電源、再充電系統(tǒng)、電源故障檢測電路、功率轉(zhuǎn)換器或逆變器、電源狀態(tài)指示器以及通常與便攜式設(shè)備中的電力的生成、管理和分配相關(guān)聯(lián)的任何其他部件。
[0134]在一些實(shí)施方案中，外圍設(shè)備接口 1016、一個或多個處理器1018和存儲器控制器1020可在單個芯片諸如處理系統(tǒng)1004上實(shí)施。在一些其他實(shí)施方案中，它們可在單獨(dú)的芯片上實(shí)現(xiàn)。
[0135]在一個實(shí)施方案中，示例性系統(tǒng)包括與觸摸I/O設(shè)備2012集成的力傳感器1060。力傳感器1060可包括以上相對于示例性實(shí)施方案中的任一實(shí)施方案所述的力敏結(jié)構(gòu)中的一者或多者。一般來講，力傳感器1060被配置為生成可被解釋或處理為觸摸0/1設(shè)備1012上觸摸的力的量值的電子信號或響應(yīng)。在一些情況下，力傳感器1060經(jīng)由信號線1003-10直接向觸摸0/1設(shè)備傳輸電子信號。信號可被轉(zhuǎn)發(fā)到I / O子系統(tǒng)1006中的力傳感器控制器1061。在一些情況下，力傳感器1060經(jīng)由信號線1003-11將信號直接傳輸?shù)搅鞲衅骺刂破?061，而不經(jīng)過觸摸I/O設(shè)備1012。
[0136]力傳感器控制器1061可單獨(dú)地或與一個或多個處理器(例如，處理器1018或安全處理器1040)相結(jié)合地用作力傳感器1060的力感測電路。特別地，力傳感器控制器1061可耦接到處理器或其他計(jì)算設(shè)備，諸如處理器1018或安全處理器1040。在一個示例中，力傳感器控制器1061被配置為基于由力傳感器1060所生成的電子信號來計(jì)算并估計(jì)力。關(guān)于所估計(jì)的力的數(shù)據(jù)可被傳輸?shù)教幚砥?018或安全處理器1040，以與系統(tǒng)1000的其他方面(諸如觸摸處理模塊1026)—起使用。在一個不例中，力傳感器控制器1061對由力傳感器1060所產(chǎn)生的電子信號執(zhí)行信號處理，包括例如模數(shù)轉(zhuǎn)換、濾波和米樣操作。在一些情況下，系統(tǒng)1000中的其他處理器(例如處理器1018或安全處理器1040)基于處理后的信號來計(jì)算估計(jì)的力。因此，系統(tǒng)1000可使用由力傳感器控制器1061所產(chǎn)生的信號或數(shù)據(jù)，該信號或數(shù)據(jù)可被測量、計(jì)算、估算、或以其他方式操縱。在一個實(shí)施方案中，力傳感器1060的輸出可被耦接至或可訪問力感測控制器1061或觸摸I/O設(shè)備的一個或多個處理器或其他計(jì)算設(shè)備(諸如處理器1018、安全處理器1040或其他設(shè)備)使用。另外，來自力傳感器1060的輸出可被耦接至或可訪問力感測控制器1061或觸摸I/O設(shè)備1012的一個或多個模擬電路或其他專用電路使用。
[0137]在閱讀本專利申請之后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，用于相對于在觸摸I/O設(shè)備上所施加的力和接觸來獲取信息，以及使用該相關(guān)聯(lián)的信息來確定在觸摸I/O設(shè)備上所施加的力和接觸的量值和位置的技術(shù)響應(yīng)于并變化于真實(shí)數(shù)據(jù)諸如從用戶的手指的所施加的力或接觸所接收的衰減反射和電容傳感器數(shù)據(jù)，并且在利用觸摸I/O設(shè)備檢測和使用所施加的力和接觸的服務(wù)中提供可用且切實(shí)的結(jié)果。此外，在閱讀本專利申請之后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，計(jì)算設(shè)備對所施加的力和接觸傳感器信息的處理包括基本的計(jì)算機(jī)控制和編程，涉及所施加的力和接觸傳感器信息的基本記錄，并且涉及與所施加的力和接觸傳感器硬件以及任選地供所施加的力和接觸傳感器信息使用的用戶界面的交互。
[0138]本公開中描述的實(shí)施方案的某些方面可被提供為可包括例如在其上存儲有指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)或非暫態(tài)機(jī)器可讀介質(zhì)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品或軟件，其可用于對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(或其他電子設(shè)備)進(jìn)行編程以執(zhí)行根據(jù)本公開的過程。非暫態(tài)機(jī)器可讀介質(zhì)包括用于以機(jī)器(例如計(jì)算機(jī))可讀的形式(例如軟件、處理應(yīng)用程序)存儲信息的任何機(jī)制。非暫態(tài)機(jī)器可讀介質(zhì)可呈現(xiàn)以下形式但不限于:磁性存儲介質(zhì)(例如，軟盤、錄影帶等等)；光學(xué)存儲介質(zhì)(例如，CD-ROM);磁光存儲介質(zhì)；只讀存儲器(ROM);隨機(jī)存取存儲器(RAM);可擦除可編程存儲器(例如，EPROi^PEEPROM);閃存存儲器;等等。
[0139]雖然參照各種實(shí)施方案描述了本公開，但應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施方案為示例性的，并且本發(fā)明的范圍并不限于這些實(shí)施方案。許多變型、修改、添加和改進(jìn)是可能的。更一般地，已在特定實(shí)施方案的上下文中描述了根據(jù)本公開的實(shí)施方案。在本公開的各種實(shí)施方案中可以不同方式在過程中將功能分開或組合在一起，或以不同術(shù)語加以描述。這些和其他變型、修改、添加和改進(jìn)可落在以下權(quán)利要求所限定的本公開的范圍內(nèi)。
[0140]5.操作方法
[0141]圖1lA示出了用于操作具有力傳感器的設(shè)備的示例性過程。該過程可利用上文參照圖2A、2B、3-8所述的力傳感器來應(yīng)用。
[0142]圖1lA示出了包括流程點(diǎn)和操作步驟或功能的過程1100的示例性流程圖。雖然這些流程點(diǎn)和操作以特定次序被顯示，但在更一般性技術(shù)的上下文中，沒有特別地要求操作順序必須按照圖中所示。例如，流程點(diǎn)和操作可以不同的次序、同時地、并行地、或以其他方式來執(zhí)行。類似地，雖然這些流程點(diǎn)和操作被顯示為由設(shè)備中的通用處理器執(zhí)行，但在更一般性方法的上下文中，沒有特別地要求任何這樣的限制。例如，一個或多個此類操作可由專用處理器或由另一電路來執(zhí)行，或者被轉(zhuǎn)移至其他設(shè)備中的其他處理器或其他電路，諸如通過使用無線技術(shù)將這些功能轉(zhuǎn)移至鄰近設(shè)備或?qū)⑦@些功能轉(zhuǎn)移至云計(jì)算功能。在一些情況下，在執(zhí)行過程1100的操作之前，電子設(shè)備已被打開并且操作系統(tǒng)已被加載并正在運(yùn)行。另外，包括例如觸摸屏傳感器、顯示設(shè)備和力傳感器設(shè)備的相關(guān)硬件可被供電并且可被初始化。
[0143]在操作1105處，將力施加到設(shè)備的覆蓋玻璃上的位置[X，Y]。可使用手指或其他指向設(shè)備諸如觸筆或筆來施加力。在一些情況下，多個觸摸可被施加到設(shè)備的覆蓋玻璃。例如，多點(diǎn)觸摸手勢或命令可輸入到覆蓋玻璃上，從而導(dǎo)致凈施力。
[0144]在操作1110處，響應(yīng)于所施加的力而檢測并測量到電信號。在一個示例中，設(shè)備中的力感測電路(其可包括處理器)響應(yīng)于所施加的力來測量來自一個或多個力傳感器的值。在一個實(shí)施方案中，如上參考圖2Α、2Β和3-5所述，力感測電路檢測一個或多個力感測結(jié)構(gòu)處的電容變化。電容變化可關(guān)聯(lián)于或用于估計(jì)由所施加的力導(dǎo)致的覆蓋玻璃的撓曲。在另一個實(shí)施方案中，如參考圖6所述，力感測電路基于從一個或多個力傳感器接收的信號來估計(jì)施加于覆蓋玻璃的傾斜量。在另一個實(shí)施方案中，如參考圖7所述，力感測電路用于檢測位于覆蓋玻璃下方的一組不同位置處的電容傳感器之間(或在自電容模式下，相對于單個傳感器)的電容變化。電容變化可用于估計(jì)由所施加的力導(dǎo)致的覆蓋玻璃上的位移。
[0145]在操作1115處，確定一個或多個觸摸的位置。在一個示例中，力感測電路基于從一個或多個力傳感器所接收的一個或多個信號來確定將力施加于覆蓋玻璃元件上的一個或多個位置?？赏ㄟ^例如將來自多個力傳感器的輸出進(jìn)行比較并使用該輸出來進(jìn)行三角剖分或估計(jì)所施加的力的位置來確定位置。
[0146]在操作1120處，估計(jì)在每個位置處施加的力的大小或量值。例如，力感測電路可被用于確定在每個測量位置處施加的力的大小或量值，諸如利用參考圖8所述的加權(quán)質(zhì)心技術(shù)。在一些實(shí)施方案中，重復(fù)多次進(jìn)行方法1100的操作。在一些實(shí)施方案中，只要力敏設(shè)備接通電源，就重復(fù)進(jìn)行方法1100的操作。
[0147]圖1lB示出了用于操作具有力傳感器的設(shè)備的另一過程。該過程可利用上文參照圖2Α、2Β、3-8所述的力傳感器來應(yīng)用。
[0148]圖1lB示出了包括流程點(diǎn)和操作步驟或功能的過程1150的另一示例性流程圖。雖然這些流程點(diǎn)和操作以特定次序被顯示，但在更一般性技術(shù)的上下文中，沒有特別地要求操作順序必須按照圖中所示。類似地，雖然這些流程點(diǎn)和操作被顯示為由設(shè)備中的通用處理器執(zhí)行，但在更一般性方法的上下文中，沒有特別地要求任何這樣的限制。在一些情況下，在執(zhí)行過程1150的操作之前，電子設(shè)備已被打開并且操作系統(tǒng)已被加載并正在運(yùn)行。另夕卜，包括例如觸摸屏傳感器、顯示設(shè)備和力傳感器設(shè)備的相關(guān)硬件可被供電并且可被初始化。
[0149]在操作1155處，將電荷信號傳輸至力敏結(jié)構(gòu)。在典型的具體實(shí)施中，包括一系列電荷脈沖的電荷信號被傳輸至力敏結(jié)構(gòu)中的一個電容板。每個電荷脈沖包括施加于力敏結(jié)構(gòu)的電容板的電壓的瞬態(tài)變化，其導(dǎo)致板兩端的感應(yīng)電流。在一些情況下，電荷信號為施加于力感測結(jié)構(gòu)的電容板兩端的交流電(AC)。在很多情況下，如果電荷信號是離散電荷脈沖，則電荷脈沖在設(shè)備工作期間以規(guī)則的間隔被傳輸。如果電荷信號是交流電，則電荷信號可在操作期間連續(xù)地被傳輸。在任一種情況下，操作1155通常與操作1160 ,1165和1170同時執(zhí)行，如下文中所述。
[0150]在操作1160處，測量力敏結(jié)構(gòu)的第一電容。通常，在力敏結(jié)構(gòu)處于未壓縮或未致動狀態(tài)下時，測量該電容。例如，可在設(shè)備處于靜止并且未被操作者觸摸的情況下進(jìn)行操作Il60的測量。在一些情況下，在一時間段內(nèi)進(jìn)行多次測量并確定復(fù)合或平均電容值。
[0151]在操作1165處，力被施加于設(shè)備。根據(jù)上文參考圖2A、2B、3-8所述的實(shí)施方案，用戶可觸摸設(shè)備的覆蓋玻璃，在覆蓋玻璃上的位置處施加力。用戶可用手指、觸筆、筆等來觸摸設(shè)備。在一些情況下，根據(jù)多觸摸手勢或用戶輸入，同時將多個觸摸施加到覆蓋玻璃。根據(jù)上文參考圖2A、2B、3-8所述的實(shí)施方案，所施加的力通常導(dǎo)致力敏結(jié)構(gòu)壓縮或撓曲，從而造成兩個電容板位置的相對變化。
[0152]在操作1170處，測量力敏結(jié)構(gòu)的第二電容。通常，在由于操作1165中所施加的力而使力敏結(jié)構(gòu)處于壓縮或撓曲狀態(tài)下時，測量該電容。在一些情況下，在一時間段內(nèi)進(jìn)行多次測量并確定復(fù)合或代表性電容值。
[0153]在操作1175處，使用第一電容測量和第二電容測量來估計(jì)力。根據(jù)上文參考圖2A、2B、3-8所述的實(shí)施方案，所施加的力導(dǎo)致兩個電容板的位置變化，從而改變力敏結(jié)構(gòu)的電容。在操作1175中，電容變化關(guān)聯(lián)于或用于計(jì)算所估計(jì)的力。例如，如果力敏結(jié)構(gòu)的可壓縮元件表現(xiàn)為線性力彈簧，則電容變化(其正比于電容板之間距離的變化)將正比于力的變化。由于可壓縮元件的材料特性諸如彈性比率是已知的，因此力的大小可被估計(jì)為第一電容測量和第二電容測量之間的差值乘以常數(shù)。在一些實(shí)施方案中，重復(fù)多次進(jìn)行方法1150的操作。在一些實(shí)施方案中，只要力敏設(shè)備接通電源，就重復(fù)進(jìn)行方法1150的操作。
[0154]6.力傳感器的電連接件和制造方法
[0155]根據(jù)上述某些實(shí)施方案，電容式力傳感器通常包括具有通過中間可壓縮元件分開的兩個電容板的力敏堆疊。在典型的具體實(shí)施中，將電荷信號施加于電容板中的至少一個電容板并進(jìn)行電容測量。為了遞送電荷信號(驅(qū)動信號)并接收來自電容板的電容測量(感測信號)，力敏結(jié)構(gòu)通常通過電連接件而連接至系統(tǒng)的其他元件。為了在制造期間便于裝配，電連接件為由柔性導(dǎo)管形成的可拆卸電連接件可能是有利的。
[0156]圖12示出了示例性觸摸設(shè)備1200，其具有圍繞顯示元件1202或其一部分的周邊定位的兩個力感測結(jié)構(gòu)1210,1220。兩個力感測結(jié)構(gòu)1210,1220電連接到電連接器引線1250。在該示例中，兩個力感測結(jié)構(gòu)(1210，1220)中的每個力感測結(jié)構(gòu)由通過中間可壓縮元件分開的第一電容板和第二電容板形成。一般來講，力感測結(jié)構(gòu)1210和1220可被用于確定設(shè)備表面上的觸摸的量值。如上參考圖3-5所述，施加于設(shè)備的力使可壓縮元件受到壓縮或變形，從而改變了第一電容板和第二電容板之間的距離?？墒褂昧Ω袦y電路以兩個板之間的電容變化來測量距離變化。因此，兩個結(jié)構(gòu)1210，1220配合以感測力;這樣，它們可單獨(dú)地或共同地稱為“力感測結(jié)構(gòu)”。
[0157]電連接器引線1250可用于將兩個力感測結(jié)構(gòu)1210，1220與力感測電路電耦接，力感測電路可定位于設(shè)備內(nèi)的單獨(dú)電路部件上。在一些情況下，可能有利的是電連接器引線1250由柔性導(dǎo)管形成，以有利于與力感測電路的連接。例如，電連接器引線1250可由已印刷有或形成有導(dǎo)電跡線的聚酰亞胺材料的層合體形成。在一些情況下，還可能有利的是柔性導(dǎo)管被配置為易于彎曲，以有利于在設(shè)備殼體的有限空間內(nèi)布線。為了提高連接器引線1250的柔韌性或彎曲半徑，可能有利的是至少在連接器引線1250的末端部分中消除或移除中間的可壓縮元件。移除中間的可壓縮元件還可有利于與電連接器引線1250的一個或多個內(nèi)表面的電連接。
[0158]圖13示出了電連接器引線1250沿線3-3的剖視圖。如圖13所示，電連接器引線1250由四個電路層1211，1212，1221，1222形成。在該示例中，每個電路層包括至少一個柔性電介質(zhì)層和至少一個柔性導(dǎo)電層。柔性電介質(zhì)層可由聚酰亞胺片形成，并且導(dǎo)電層可由金屬膜或金屬化跡線材料形成。另外，在該示例中，每個電路層與力敏結(jié)構(gòu)1210，1220(圖12所示)之一的電容板電連接。例如，電路層1211的導(dǎo)電層可電連接到力敏結(jié)構(gòu)1210的第一(上部)電容板。類似地，電路層1212的導(dǎo)電層可電連接到力敏結(jié)構(gòu)1210的第二 (下部)電容板。類似地，電路層1221和1222分別電連接到力敏結(jié)構(gòu)1220的第一(上部)和第二(下部)電容板。在該示例中，電路層1211,1221,1222和1212中的每個電路層電耦接至相應(yīng)端子1213 ,1223，1224和1214。
[0159]另選地，電路層1211，1221，1222和1212中的一個或多個電路層可用作力敏結(jié)構(gòu)1250的接地層。在一個示例中，外電路層1211或1212中的任一者或兩者在傳感器工作期間保持在恒定電壓，以充當(dāng)電磁屏蔽。在一些情況下，外電路層1211或1212在傳感器工作期間接地，以有利于電磁屏蔽。外電路層中的一者或多者可根據(jù)干擾源的位置而用作接地屏蔽。在一些情況下，一個或多個附加接地屏蔽電路層被添加到力敏結(jié)構(gòu)。這些附加接地屏蔽層可例如被添加到外電路層1211和1212的外表面。在一個示例中，任何接地屏蔽層中的導(dǎo)電跡線可大體上跨電路層的整個表面延伸以使被接地屏蔽層所屏蔽的區(qū)域最大化。
[0160]如圖13中所示，這兩個電路層1211和1221通過中間的可壓縮層1230與另外兩個電路層1212和1222分開。在該示例中，可壓縮層1230用作力傳感器1210,1220中的可壓縮元件。還如圖13所示，可壓縮層1230不延伸到電連接器引線1250的末端部分1255中。如圖13中所示，在電路層對之間形成空隙區(qū)1350。在一些實(shí)施方案中，引線可不包括任何中間可壓縮層。
[0161]如上所述，從幾個方面來看，該構(gòu)型可為有利的。第一，由于在上部和下部的電路層對之間不存在材料連接，因此改善了電連接器引線1250的可彎曲性，這可有利于更小的彎曲半徑。另外，由于在電路層對之間不存在材料，因此附加的內(nèi)部電端子1223和1224可用于電連接。這減少了對電路通路或附加電氣布線的需要，否則可能另外需要將內(nèi)部電路層1221，1222的導(dǎo)電層電連接到外部端子。
[0162]引線1250可從力感測結(jié)構(gòu)1210,1220延伸并彎曲一次或多次以連接到設(shè)備內(nèi)的柔性電連接件或其他電連接件。作為一個非限制性示例，引線1250，或者更適當(dāng)?shù)?，柔性電介質(zhì)層和柔性導(dǎo)電層可以螺線形方式彎曲至每個互連件。兩個獨(dú)立結(jié)構(gòu)可形成引線;每個此類機(jī)構(gòu)可由一個柔性電介質(zhì)層和一個柔性導(dǎo)電層形成。一般來講，兩個引線結(jié)構(gòu)可在以下范圍內(nèi)沿循不同路徑:一個引線結(jié)構(gòu)從上部力感測結(jié)構(gòu)1210延伸并且另一引線結(jié)構(gòu)從下部力感測結(jié)構(gòu)1220延伸。然而，引線1250的組成結(jié)構(gòu)通常被布線成它們不經(jīng)受施加于覆蓋玻璃、外殼或其他外部力敏表面的任何力。因此，引線1250可以不提供施加的力繞過力傳感器的輔助路徑，繼而可提高力傳感器的準(zhǔn)確性。同樣，電子設(shè)備的其他部件可被構(gòu)造成它們不吸收或轉(zhuǎn)移向電子設(shè)備的力敏表面施加的力。
[0163]盡管圖12中所示設(shè)備1200包括圍繞顯示元件1202周邊定位的兩個力感測結(jié)構(gòu)，但另選實(shí)施方案可僅包括單個力感測結(jié)構(gòu)。在這種情況下，電連接器引線可僅包括兩個導(dǎo)電層(在兩個電路層上)。在其他另選的實(shí)施方案中，設(shè)備可包括兩個以上力感測結(jié)構(gòu)并且電連接器引線可具有多個導(dǎo)電層以有利于與每個力感測結(jié)構(gòu)連接。
[0164]圖14示出了用于制造具有電連接器引線的力傳感器的示例性過程1400。過程1400可用于根據(jù)圖12和13的實(shí)施方案制造具有電連接器引線1250的力傳感器1210，1220。過程1400也可用于制造具有多種構(gòu)型的力傳感器，包括具有單對導(dǎo)電層的構(gòu)型。
[0165]在操作1405處，獲取第一電路層。在該示例中，第一電路層至少包括第一柔性導(dǎo)電層和第一柔性電介質(zhì)層。參考圖13，第一電路層可包括電路層對1211，1221或1222，1212中的任一者。在一些情況下，第一電路層可通過在第一電介質(zhì)層上形成第一導(dǎo)電層來獲取。導(dǎo)電層可通過例如使金屬箔粘結(jié)到第一電介質(zhì)層的表面來形成。在一些情況下，導(dǎo)電層可通過將導(dǎo)電材料沉積到電介質(zhì)層上的沉積或?yàn)R射工藝來形成。在一個示例中，導(dǎo)電層還形成用于力傳感器的一個或多個電容板。在一些情況下，第一電路層作為片材或沖切部件預(yù)先制造并獲取。
[0166]在操作1410處，獲取第二電路層。在該示例中，第二電路層也至少包括第二柔性導(dǎo)電層和第二柔性電介質(zhì)層。參考圖13，第二電路層也可包括電路層對1211,1221或1222，1212中的任一者(也通過中間可壓縮層1230與第一電路層分開)。如上所述，第一電路層可通過層合金屬箔或?qū)?dǎo)電材料沉積到電介質(zhì)層的表面上來在第一電介質(zhì)層上形成第一導(dǎo)電層而獲取。第二電路層也可被預(yù)制造為片材或沖切部件。
[0167]在操作1415中，形成層合結(jié)構(gòu)。具體地，形成層合結(jié)構(gòu)，使得可壓縮層設(shè)置在第一電路層和第二電路層之間。參考圖13，示例性層合結(jié)構(gòu)包括四個電路層1211,1221,1222，1212和可壓縮層1230。在很多情況下，形成其他層作為層合結(jié)構(gòu)的一部分。例如，可形成附加電路層、粘合劑層、和涂層作為層合結(jié)構(gòu)的一部分。特別地，粘合劑層通常被用于將中間的可壓縮層與層合結(jié)構(gòu)的其他相鄰部件粘結(jié)。(在操作1405和1410中獲取的)第一電路層或第二電路層直接鄰接或直接粘結(jié)到可壓縮層是不必要的。
[0168]操作1415可通過例如在層合結(jié)構(gòu)的部件之間放置壓敏粘合劑(PSA)層來執(zhí)行。層合體繼而可經(jīng)受壓制操作以粘結(jié)各層。在一些情況下，可采用加熱或其他固化技術(shù)來使各層粘結(jié)在一起。在一些實(shí)施方案中，可施加PSA，使所有層粘結(jié)，然后該結(jié)構(gòu)沖切成其最終形式。
[0169]操作1415也可利用注塑或注模工藝來執(zhí)行。在這種情況下，第一電路層和第二電路層可與其他層或部件層合或預(yù)成形在一起。這些層然后可被放置在注塑模具腔的相對半部中，并且通過將熔融或液態(tài)材料注入到注塑模具中來在這些層之間形成中間的可壓縮層。在一個示例中，間隔元件被放置在第一電路層和第二電路層之間以保持第一電路層和第二電路層緊貼注塑模具的相應(yīng)半部。間隔元件可具有與可壓縮層的最終尺寸大致相同的厚度。在一個示例中，間隔元件為可壓縮的并且略大于注塑在第一電路層和第二電路層之間的可壓縮層的最終尺寸。在這種情況下，間隔元件向第一電路層和第二電路層施加力，該第一電路層和第二電路層壓貼注塑模具的相應(yīng)腔壁。通過使電路層壓貼腔壁，注射成型的材料更有可能填充兩個電路層之間的區(qū)域，而不是填充電路層與腔壁之間的區(qū)域。在一個示例中，使用多個間隔元件，每個間隔元件由半圓形環(huán)形成。間隔元件可被放置在靠近模具的注塑點(diǎn)的位置處，其通常靠近部件的中心。然后可通過沖切部件的中心部分來將間隔元件移除，這也可有利于創(chuàng)建用于顯示器的查看區(qū)域。
[0170]作為操作1415的一部分，可在層合結(jié)構(gòu)的各層之間形成一個或多個電氣通路。在一些情況下，電氣通路穿過可壓縮層形成以連接設(shè)置在可壓縮層的相對側(cè)上的電路層。通路可通過例如添加與不同電路層的導(dǎo)電層電連接的導(dǎo)電柱元件來形成。除此之外或另選地，可壓縮層內(nèi)的導(dǎo)電區(qū)域可形成，然后回流或以其他方式與層合結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電層電連接。
[0171]在一些情況下，形成于操作1415中的層合結(jié)構(gòu)被切割以形成具有電連接器引線的力傳感器。例如，如果(在操作1405和1410中獲取的)第一電路層和第二電路層被形成為實(shí)心材料片，則層合結(jié)構(gòu)可被沖切以形成力傳感器的期望幾何輪廓特征。具體地，可從層合結(jié)構(gòu)的中間切掉中心部分，以有利于安裝顯示元件。因此，通過在層合結(jié)構(gòu)的中間創(chuàng)建的孔將可看到顯示元件。如上所述，如果層合結(jié)構(gòu)包括用于注塑過程的間隔元件，則可通過該沖切操作將它們移除?？蓤?zhí)行附加的切割來形成力傳感器的連接器引線部分。
[0172]如果例如(在操作1405和1410中獲取的)第一電路層和第二電路層已被預(yù)切割或已形成為期望幾何輪廓形狀，則切割操作可為任選的。在這種情況下，操作1415也可包括標(biāo)引操作以對齊層合結(jié)構(gòu)的層。
[0173]在操作1420中，從層合結(jié)構(gòu)移除可壓縮層的一部分。在該示例中，從層合結(jié)構(gòu)移除可壓縮層的位于電連接器引線的末端部分的一部分，從而留下第一電路元件和第二電路元件之間的空隙區(qū)。如上文中參考圖12和13所述，移除可壓縮層可提高層合結(jié)構(gòu)的柔韌性或可彎曲性。還可提供到層合結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電路層上的端子或電連接件的訪問。
[0174]可利用一個或多個技術(shù)來實(shí)現(xiàn)移除可壓縮層。在第一示例中，靠近電連接器引線的末端部分的可壓縮層被穿孔或預(yù)切割。另外，在電連接器引線的末端部分內(nèi)，可省略可壓縮層和層合結(jié)構(gòu)的相鄰層之間的壓敏粘合劑或其他粘合層。在這種情況下，預(yù)切割或穿孔以及沒有粘合層允許可壓縮層的位于電連接器引線的末端部分的一部分被移除。
[0175]在第二示例中，從可壓縮層對層合結(jié)構(gòu)的一個或多個層進(jìn)行分層或剝離，從而暴露該可壓縮層。在這種情況下，可執(zhí)行二次切割操作以移除可壓縮層的位于電連接器引線的末端部分的一部分。
[0176]在第三示例中，可從電連接器引線的末端部分切割可壓縮層，而并未首先對層合結(jié)構(gòu)的層進(jìn)行分層或剝離。例如，可壓縮層的位于連接器引線的末端部分內(nèi)的一部分可通過使刀或切割工具在層合結(jié)構(gòu)的層之間穿過來移除。
[0177]作為操作1420的替代形式，層合結(jié)構(gòu)可形成為使得電連接器引線的末端部分不包括可壓縮層。例如，如果利用注塑或注模工藝來形成層合結(jié)構(gòu)，則可將注模元件置于電連接器引線的末端部分中，以避免可壓縮層在該區(qū)域形成。在這種情況下，層合結(jié)構(gòu)由第一電路層和第二電路層之間的空隙區(qū)形成。
[0178]如上所述，過程1400也可用于制造具有多種構(gòu)型的力傳感器，包括具有單對導(dǎo)電層的構(gòu)型。例如，可利用過程1400形成只具有兩個電路層(中間的可壓縮層的每一側(cè)上各一個)的力傳感器?；蛘?，也可利用過程1400形成力傳感器，該力傳感器具有在中間的可壓縮層的任一側(cè)上形成的多個電路層。
[0179]過程1400的操作作為一個示例來提供。然而，力傳感器也可通過省略上述操作中的一個或多個操作來形成。例如，根據(jù)層合結(jié)構(gòu)是如何創(chuàng)建的，可能不是必須執(zhí)行操作1420來移除可壓縮層的一部分。
[0180]在某些實(shí)施方案中，引線可連接至柔性電路板或其他電接觸件。在一些實(shí)施方案中，可將整個力感測結(jié)構(gòu)置于烘箱中以通過例如表面貼裝技術(shù)(SMT)工藝來將引線粘結(jié)到電接觸件。在一些實(shí)施方案中，SMT工藝可將引線(或其一部分)和/或電接觸件加熱至200度或更高。然而，這一升高的溫度可能對力感測結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅具有有害影響。因此，可將力感測結(jié)構(gòu)置于耐熱包封件、袋或其他容器中，引線從這些容器向外延伸。因此，當(dāng)烘箱被加熱用于SMT工藝時，引線可被加熱至適當(dāng)溫度，而力感測結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅和其他層可被保持在不造成損壞的溫度下。另外，應(yīng)當(dāng)理解，力感測結(jié)構(gòu)在烘箱中加熱之前可以不被分離或切割成其最終形式。
[0181]圖15A示出了力感測電子設(shè)備的另一實(shí)施方案1500。類似于本文所述其他實(shí)施方案，實(shí)施方案1500可包括電子設(shè)備，該電子設(shè)備具有定位于顯示器堆疊1515上方的覆蓋件1505，其被配置為檢測覆蓋件1505的表面上的力的觸摸。覆蓋件1505可由多種材料形成，包括例如玻璃、聚碳酸酯或其他塑料、藍(lán)寶石等。顯示器堆疊1515可包括液晶顯示器(LCD)、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、或其他電子顯示部件。
[0182]在一些實(shí)施方案中，覆蓋件1505可相對于外殼1510移動。當(dāng)通過用戶的觸摸在覆蓋件1505上施加力時，覆蓋件1505可向下運(yùn)動。應(yīng)當(dāng)理解，整個覆蓋件1505可以這種形式行進(jìn)，而不只是局部地偏轉(zhuǎn)，而覆蓋件1505的邊緣大體上保持不動。覆蓋件1505是否局部地偏轉(zhuǎn)可取決于覆蓋件1505和定位于覆蓋件1505下方的部件/元件的相對剛度。
[0183]在一些實(shí)施方案中，覆蓋件1505的向下行進(jìn)同樣使顯示器堆疊1515向下移動，繼而可使定位在顯示器堆疊1515下方的片式傳感器1520受到?jīng)_擊和/或壓縮。片式傳感器1520可包括電容板類型的力傳感器、應(yīng)變儀傳感器或其他力敏傳感器，并且通?？杀环Q為力感測結(jié)構(gòu)、傳感器或片式傳感器。一般來講，片式傳感器1520可在顯示器堆疊1515的主要部分上方延伸。在一些情況下，片式傳感器1520由設(shè)置在整個片式傳感器1520區(qū)域上的力感測元件的陣列或系列形成。
[0184]如圖15A所示，片式傳感器1520可大體上鄰接顯示器堆疊1515。在一些實(shí)施方案中，片式傳感器1520可通過氣隙和/或(在某些實(shí)施方案中的)其他部件或?qū)优c其分開。在一些實(shí)施方案中，片式傳感器1520可直接被附連到顯示器堆疊1515的元件。
[0185]片式傳感器1520可由定位于傳感器1520下方、與面向顯示器堆疊1515的一側(cè)相對的板1525支撐。在一些實(shí)施方案中，板1525可為剛性的或大體剛性的，而在其他實(shí)施方案中，板1525可為柔性的。通常，盡管不必如此，但片式傳感器1520也被附連到板1525。在一些實(shí)施方案中，板1525可相對于設(shè)備的外殼1510固定。在一些實(shí)施方案中，板1525可為向電子設(shè)備1500的外殼1510提供結(jié)構(gòu)支撐和/或剛度的中板，而在其他實(shí)施方案中，板1525可主要或僅僅用于支撐片式傳感器1520。在其他實(shí)施方案中，其他電子部件(未示出)可與片式傳感器1520共享板1525。
[0186]在覆蓋件1505和顯不器堆疊1515向下移動時，片式傳感器1520可被壓縮。該壓縮可通過片式傳感器1520來感測并生成對應(yīng)輸出。例如，片式傳感器1502可具有第一電容板或陣列1530和第二電容板或陣列1535(如本文所用，術(shù)語“板”也旨在涵蓋陣列)，從而限定片式傳感器的上表面和下表面，或以其他方式定位在傳感器的上部區(qū)域和下部區(qū)域中。第一電容板1530和第二電容板1535可通過可壓縮內(nèi)層1540諸如有機(jī)硅或順應(yīng)性凝膠或聚合物彼此分開。
[0187]在一些實(shí)施方案中，第一電容板1530和第二電容板1535操作性地耦接到感測電路，該感測電路被配置為基于第一電容板1530和第二電容板1535之間的電容變化來估計(jì)覆蓋件上的觸摸的力。在一些具體實(shí)施中，感測電路被配置為生成用于檢測和測量第一電容板1530和第二電容板1535之間的電容變化的驅(qū)動信號或電流。在第一電容板1530朝向第二電容板1535移動時，距離的減小可對應(yīng)于板之間的電容變化，其可與施加于覆蓋件1505的力相關(guān)聯(lián)。
[0188]應(yīng)當(dāng)理解，通過這種方式，片式傳感器1520可作為自電容或互電容傳感器來測量力。因此，在互電容配置中，第一電容板和第二電容板中的一者可為驅(qū)動板并且另一者可為感測板。在自電容配置中，第一電容板和第二電容板中的一者可為接地層或屏蔽層并且另一者可為感測板。另外，片式傳感器1520的板中的一者或兩者可以像素圖案形成(如片式傳感器1520自身)以便局部地記錄力的施加并提供力所施加的局部區(qū)域。
[0189]在具有用于支撐片式傳感器1520的柔性或可偏轉(zhuǎn)板1525的實(shí)施方案中，只要片式傳感器1520的層被壓縮，電容變化就可被測量，即使板1525自身彎曲。類似地，在片式傳感器1520和顯示器堆疊1515之間具有氣隙的實(shí)施方案中，直到顯示器堆疊移動得足夠遠(yuǎn)以壓縮或影響片式傳感器，觸摸的力才可被感測。
[0190]應(yīng)當(dāng)理解，在圖15A中所示的片式傳感器1520定位在顯示器堆疊1515下方的情況下，其無需為透明的。另外，此類配置不僅可適于與具有LED或LCD顯示器的顯示器堆疊一起使用，而且可適于與結(jié)合有OLED顯示層的顯示器堆疊一起使用。
[0191 ]圖15B示出了圖15A所示實(shí)施方案的另選實(shí)施方案1500B。在該實(shí)施方案1500B中，泡沫1545或其他順應(yīng)性材料或順應(yīng)性層可被置于顯示器堆疊1515和片式傳感器1520之間。泡沫1545通?？墒癸@示器堆疊1515和/或覆蓋件1505變硬，從而防止整個堆疊/玻璃向下移動。相反，當(dāng)在覆蓋件1505上施加力時，泡沫1545可能局部變形，從而使局部區(qū)域中的變形和/或力集中，這繼而可增強(qiáng)實(shí)施方案1500B的力感測能力。應(yīng)當(dāng)理解，可將任何合適的材料置于顯示器堆疊1515和片式傳感器1520之間；泡沫只是一種示例性材料。
[0192]在一些實(shí)施方案中，順應(yīng)性環(huán)境襯墊1550或密封件可被定位在覆蓋件1505和外殼1510之間。順應(yīng)性襯墊可防止污垢、灰塵等進(jìn)入電子設(shè)備1500B的內(nèi)部，但仍可允許覆蓋件1505和顯示器堆疊1515向下行進(jìn)。在另選的實(shí)施方案中，襯墊1550可為相對剛性的，并且可與泡沫1545配合(或在不存在泡沫1545的情況下操作)以限制覆蓋件1505在一個或多個邊緣處向下運(yùn)動，最終結(jié)果是覆蓋件可局部偏轉(zhuǎn)而不是整體行進(jìn)。在此類實(shí)施方案中，通過片式傳感器1520的局部壓縮仍可感測到力。
[0193]在一些實(shí)施方案中，由襯墊1550占據(jù)的區(qū)域的一部分或全部可涂覆有疏油性材料。疏油性材料可用作抵抗或防護(hù)油、灰塵、污垢和其他類似材料進(jìn)入外殼1510并且/或者影響力感測結(jié)構(gòu)1520的阻隔件。這樣，涂層可用以保持力感測結(jié)構(gòu)隨時間的操作。也可使用疏油性涂層之外的涂層;在不同實(shí)施方案中，可使用其他灰塵和/或油和/或污垢防護(hù)涂層。
[0194]圖15C示出了力感測電子設(shè)備1500的另一個實(shí)施方案。該實(shí)施方案通常類似于圖15B的實(shí)施方案，除了片式傳感器1520C的結(jié)構(gòu)。這里，片式傳感器1520C可由一個或多個應(yīng)變儀進(jìn)行圖案化而不是采取電容傳感器的形式。各個應(yīng)變儀可以陣列、網(wǎng)格或其他圖案來布置以形成片式傳感器1520C。應(yīng)變儀可由由于片式傳感器1520C的撓曲而改變電氣特性或產(chǎn)生電氣響應(yīng)的材料形成。應(yīng)變儀例如可由電阻材料、壓電電阻材料、壓電材料等形成。應(yīng)變儀還可被形成為應(yīng)變儀元件的陣列，每個元件由可被配置為檢測局部應(yīng)變或撓曲的一系列跡線或圖案組成。
[0195]在力被施加于覆蓋件1505上時，其可通過顯示器堆疊1515、通過泡沫1545(或其他順應(yīng)性層)轉(zhuǎn)移到片式傳感器1520C的一個或多個應(yīng)變儀。應(yīng)變儀可經(jīng)受由于所施加的力導(dǎo)致的應(yīng)變增大;該應(yīng)變增大可與確定所施加的力的量值相關(guān)聯(lián)，如本文其他地方一般描述的。在一些實(shí)施方案中，片式傳感器1520C操作性地耦接到被配置為監(jiān)測并檢測電氣特性變化或測量片式傳感器1520C的應(yīng)變儀的電氣響應(yīng)的感測電路。例如，感測電路可被配置為檢測由于片式傳感器1520C撓曲所致的電阻變化和/或電荷變化。
[0196]在圖15A-15C所示的實(shí)施方案中，覆蓋件和顯示器堆疊通常相對于外殼自由平移。在一些實(shí)施方案中，覆蓋件和/或顯示器堆疊可附著到外殼或以其他方式相對于外殼固定，使得施加于覆蓋件的力導(dǎo)致覆蓋件局部變形而非平移。在此類實(shí)施方案中，在覆蓋件的邊界條件阻止運(yùn)動的情況下，力可為相對局部的。由于覆蓋件仍可局部地?fù)锨?，因此力仍可通過各層傳輸并由力傳感器(例如，片式傳感器)感測。
[0197]圖15D示出了圖15C中區(qū)域15D的特寫，其示出了定位在片式傳感器1520和顯示器堆疊1515的基部之間的順應(yīng)性層154?的一個實(shí)施方案。在圖1所示的電子設(shè)備1500的剖視圖中，順應(yīng)性層1545D由夾置在由玻璃等制成的上部順應(yīng)性基板1555和下部剛性基板1565之間的類似柱結(jié)構(gòu)1560的系列或陣列形成。(在一些實(shí)施方案中，下部基板也可為順應(yīng)性的)。在某些實(shí)施方案中，上部片材1555可由有機(jī)硅形成，柱狀結(jié)構(gòu)1555也可如此。片式傳感器1520C定位在下部基板1565下方。在本實(shí)施方案中，片式傳感器1520C由一個或多個應(yīng)變儀形成，如上文參考圖15C所述的。片式傳感器1520C可由感測板1525支撐，如上文一般論述的。
[0198]在一些具體實(shí)施中，在顯示器堆疊1515或者電子設(shè)備1500C的對順應(yīng)性層1545D施加壓力的任何其他元件對順應(yīng)性層1545C所施加的向下壓力下，柱狀結(jié)構(gòu)1555可能變形。在柱1555之間和/或圍繞柱1555可限定一個或多個空隙空間1550。例如，相鄰柱1550可通過空隙空間1560分開并且每個空隙空間1560可為獨(dú)立而不同的。作為另一種選擇，單個空隙空間1560可包含所有柱1555。因此，可設(shè)想空隙空間和柱狀結(jié)構(gòu)的不同構(gòu)型。
[0199]隨著柱狀結(jié)構(gòu)1555變形，頂部片材1555更靠近底部片材1565移動，并且柱狀結(jié)構(gòu)對進(jìn)一步塌縮的抵抗增強(qiáng)。另外，通過順應(yīng)性層1545D施加于片式傳感器1520C的應(yīng)變通常增大，從而致使應(yīng)變儀輸出增大。輸出的增大可與施加于外殼外部的力相關(guān)聯(lián)。
[0200]在一些實(shí)施方案中，一個或多個空隙空間1550可填充有光學(xué)透明的或近似透明的流體、凝膠等(統(tǒng)稱為“流體”)。在一些實(shí)施方案中，流體可在光學(xué)指數(shù)上匹配于柱狀結(jié)構(gòu)的光學(xué)指數(shù)。即，在某些實(shí)施方案中，流體的折射率可匹配或近似于柱狀結(jié)構(gòu)1555的折射率。在此類實(shí)施方案中，空隙空間1550和柱狀結(jié)構(gòu)1560中流體的組合可使得順應(yīng)性層1545D為光學(xué)透明的和/或近似不可見的。在顯示器為例如OLED顯示器的情況下，這可為有用的。
[0201]在另一個實(shí)施方案中并且如圖15E所示，順應(yīng)性層1545D可將下部電容感測陣列1570與上部電容感測陣列1575分開。在此類實(shí)施方案1500E中，電容感測陣列1570,1575可如本文其他地方所述那樣操作，使得一個陣列為驅(qū)動陣列(或參考陣列)，并且另一陣列為感測陣列。順應(yīng)性層1545D可用來防止兩個層彼此過于靠近，從而防止或至少減少兩個層之間接觸和/或兩個層之間過量電容耦合的可能性，這可能導(dǎo)致不準(zhǔn)確的力測量。
?0202] 圖16不出了力感測電子設(shè)備1630的另一實(shí)施方案的部分橫截面。該實(shí)施方案可包括類似于圖2Α和3所示并且在本文其他地方描述的力感測結(jié)構(gòu)1600。例如，力感測結(jié)構(gòu)1500可被配置為具有通過可變形中間體分開的多個電容層，如參考圖4-6中所示變型和/或圖3一般論述的。力感測結(jié)構(gòu)1600可采取定位在覆蓋件1505和外殼1510之間的任何襯墊形式。在一個實(shí)施方案中，外殼1510的鄰近覆蓋件1505的一部分可包括邊框或邊框部分。
[0203]力感測結(jié)構(gòu)1600可圍繞電子設(shè)備、覆蓋件的周邊和/或任一者的一部分部分地或完全地延伸。另選地，多個力感測結(jié)構(gòu)1600可配合以圍繞電子設(shè)備1630、覆蓋件的周邊和/或任一者的一部分部分地或完全地延伸。在一些實(shí)施方案中，力感測結(jié)構(gòu)1600可被配置為阻止污染物進(jìn)入外殼1510的內(nèi)部中，從而也可用作襯墊。在一些情況下，組合襯墊和傳感器被稱為應(yīng)變敏感襯墊或襯墊式力感測結(jié)構(gòu)。
[0204]正如之前的實(shí)施方案，力感測結(jié)構(gòu)1600可電容性地感測第一板1620和第二板1625或其他傳感器結(jié)構(gòu)之間的距離;力感測結(jié)構(gòu)1600的輸出可與力感測電子設(shè)備1630的感測電路、處理器或其他電子部件所感測的力相關(guān)聯(lián)。在一些實(shí)施方案中，力感測結(jié)構(gòu)1600操作性地耦接到被配置為檢測并測量力感測結(jié)構(gòu)1600的電氣特性變化的感測電路，其可與覆蓋件1505上的觸摸的力相關(guān)聯(lián)。
[0205]除了通常定位在覆蓋件1505和邊框或外殼1510的力感測結(jié)構(gòu)1600，本實(shí)施方案還可結(jié)合有力敏片式傳感器1520。片式傳感器1520在構(gòu)型和操作上通常類似于上文參考圖15A_lf5D所述的片式傳感器中的任一者。
[0206]如圖16所示，片式傳感器1520可通過小氣隙與顯示器堆疊分開。除此之外或另選地，片式傳感器1520可通過與上文參考圖15B-E所述可壓縮層類似的可壓縮層與顯示器堆疊分開。在覆蓋件1505和顯示器堆疊1515響應(yīng)于力而撓曲的情況下，襯墊式力感測結(jié)構(gòu)1600可壓縮并感測力，如本文一般描述的。在遠(yuǎn)離覆蓋件的邊緣施加力的情況下，為了防止覆蓋件和顯示器堆疊降到最低，可包括片式傳感器1520。在顯示器堆疊和覆蓋件充分變形的情況下，它們可能接觸片式傳感器1520并將力傳輸至該片式傳感器。兩個力傳感器1600和1520可配合以確定力。例如，可獲取并操作兩個力傳感器的輸出以確定施加于覆蓋件上的力。這樣，設(shè)備1500的動態(tài)力感測范圍可被擴(kuò)大以感測本將大到足以導(dǎo)致覆蓋件降到最低并使單個襯墊傳感器1600記錄最大值的力并對該力作出反應(yīng)。在一些實(shí)施方案中，氣隙被配置為響應(yīng)于觸摸的力超過第一閾值而至少部分地塌縮。在一些具體實(shí)施中，第一閾值小于第二閾值，該第二閾值對應(yīng)于可由襯墊式力感測結(jié)構(gòu)1600實(shí)際地或可靠地檢測到的最大力。
[0207]圖17示出了可采用用于電容性地測量施加于覆蓋件1505(或者，在其他實(shí)施方案中，外殼或不同類型的輸入表面的一部分)上的力的片式或墊式傳感器1520的電子設(shè)備1700的另一個實(shí)施方案。一般來講，片式傳感器1520的結(jié)構(gòu)和操作類似于本文參考前面附圖所述的結(jié)構(gòu)和操作。
[0208]除片式傳感器1520的上部和下部電容陣列之外，第二電容感測層/陣列1705也可被置于顯示器堆疊1515內(nèi)。在一個實(shí)施方案中，第二電容感測層1705可由氧化銦錫、銀納米線、PEDOT或任何其他合適的導(dǎo)電材料形成。在某些實(shí)施方案中，期望第二電容感測層1705為透明的。
[0209]在圖17的實(shí)施方案1700中，第二電容感測層1705可相對于顯示器堆疊1515放置。在一些情況下，電容感測層1705可用作電容觸摸傳感器以感測覆蓋件1505上的觸摸的位置。在一些實(shí)施方案中，電容感測層1705定位在背光單元1710上方。如果第二電容感測層1705為透明的或近似透明的，其可能不干擾背光單元1710和/或顯示器堆疊1515的其余部分的操作。
[0210]如圖17所示，氣隙可定位在電容感測層1705和片式傳感器1520之間。除此之外或另選地，片式傳感器1520可通過與上文參考圖15B-E所述可壓縮層類似的可壓縮層與電容感測層1705分開。
[0211]在力被施加于覆蓋件1505(或在一些實(shí)施方案中，外殼或輸入表面)上時，覆蓋件和顯示器堆疊1515移動得更靠近片式傳感器1520。因此，第二電容感測層1705同樣移動得更靠近片式傳感器1520。因此，第二電容感測層1705的至少一部分和片式傳感器1520的上部電容陣列1530之間的電容可隨此類運(yùn)動而增大。另外，由于覆蓋件1505、顯示器堆疊1515和第二電容感測層1705可響應(yīng)于力而局部地變形，因此電容可在對應(yīng)于所施加的力的一般區(qū)域中增大(或增大更多)。電容的這一變化可用于估計(jì)所施加的力，如本文其他地方一般描述的。
[0212]在足夠的力下，背光單元1710(或顯示器堆疊的其他基部)將接觸片式傳感器1520的上表面。一旦這種情況發(fā)生，第二電容感測層1705和片式傳感器1520的上部電容陣列1530之間的電容通常將達(dá)到最大值。附加力可使片式傳感器1520壓縮，從而使上部電容陣列1530的至少一部分移動得更靠近下部電容陣列1535并且使這兩個元件之間的電容至少在給定區(qū)域內(nèi)增大。因此，即使第二電容感測層1705和上部電容陣列1530之間的電容可為最大值或接近最大值，但片式傳感器1520的陣列1530，1535之間的電容增大也可用于確定所施加的力的估計(jì)。
[0213]在一些實(shí)施方案中，感測電路操作性地耦接到電容感測層1705和片式傳感器1520。感測電路可被配置為基于電容感測層1705和片式傳感器1520的上部電容板和/或下部電容板之間的互電容的變化來估計(jì)覆蓋件上的觸摸的力。在一些實(shí)施方案中，感測電路可被配置為獲取片式傳感器的上部電容板和下部電容板之間的第一電容，并且還獲取上部電容板和電容感測層之間的第二電容?？墒褂美酶袦y電路測量的第一電容和第二電容來計(jì)算或生成對覆蓋件上的觸摸的力的估計(jì)。
[0214]然后可以認(rèn)為，第二電容感測層1705和上部電容陣列1530之間的電容可用于確定或估計(jì)在零值和某第一閾值之間的所施加的力，并且片式傳感器1520的上部電容陣列1530和下部電容陣列1535之間的電容可用于確定在第一閾值和第二閾值之間的所施加的力。感測結(jié)構(gòu)的這一組合可提供比使用單個傳感器可實(shí)現(xiàn)的更大范圍值的力感測。
[0215]應(yīng)當(dāng)理解，本文所述實(shí)施方案可測量力的變化，從而向相關(guān)聯(lián)的電子設(shè)備提供對應(yīng)于兩個電容結(jié)構(gòu)或陣列之間的距離變化或小于2微米的非二元的或基本上連續(xù)的輸入。因此，盡管電容結(jié)構(gòu)或陣列中的一者或兩者可相對于彼此移動，但該運(yùn)動是與設(shè)備交互的人覺察不到的。作為一個非限制性示例，以納米度量的距離變化可對應(yīng)于施加于表面上的約一克的力。
[0216]雖然參照各種實(shí)施方案描述了本公開，但應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施方案為示例性的，并且本發(fā)明的范圍并不限于這些實(shí)施方案。許多變型、修改、添加和改進(jìn)是可能的。更一般地，已在特定實(shí)施方案的上下文中描述了根據(jù)本公開的實(shí)施方案。在本公開的各種實(shí)施方案中可以不同方式在過程中將功能分開或組合在一起，或以不同術(shù)語進(jìn)行描述。這些和其他變型、修改、添加和改進(jìn)可落在以下權(quán)利要求所限定的本公開的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電子設(shè)備，包括: 覆蓋件； 顯示器，所述顯示器被定位在所述覆蓋件下方； 力感測結(jié)構(gòu)，所述力感測結(jié)構(gòu)被設(shè)置在所述顯示器下方，其中所述力感測結(jié)構(gòu)包括: 上部電容板； 下部電容板，所述下部電容板被設(shè)置在所述上部電容板下方;和 可壓縮元件，所述可壓縮元件被設(shè)置在所述上部電容板和所述下部電容板之間;和 板，所述板被附連到所述力感測結(jié)構(gòu)并支撐所述力感測結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，還包括: 感測電路，所述感測電路操作性地耦接到所述力感測結(jié)構(gòu)，其中所述感測電路被配置為基于所述上部電容板和所述下部電容板之間的電容變化來估計(jì)所述覆蓋件上的觸摸的力。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其中所述力感測結(jié)構(gòu)通過包括氣隙的順應(yīng)性層而與所述顯示器分開。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其中所述力感測結(jié)構(gòu)通過由可壓縮泡沫組成的順應(yīng)性層而與所述顯示器分開。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，其中所述力感測結(jié)構(gòu)通過由順應(yīng)性柱陣列和光學(xué)透明流體組成的順應(yīng)性層而與所述顯示器分開。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子設(shè)備，還包括: 外殼，所述外殼具有圍繞所述覆蓋件的邊框； 襯墊，所述襯墊被設(shè)置在所述覆蓋件和所述邊框之間的間隙中；和 疏油性涂層，所述疏油性涂層被設(shè)置在所述間隙的至少一部分上方。7.—種電子設(shè)備，包括: 夕卜殼； 覆蓋件，所述覆蓋件被設(shè)置在所述外殼的開口內(nèi)； 應(yīng)變敏感襯墊，所述應(yīng)變敏感襯墊沿所述覆蓋件的周邊被設(shè)置在所述覆蓋件和所述外殼之間；和 力感測結(jié)構(gòu)，所述力感測結(jié)構(gòu)被設(shè)置在所述覆蓋件下方。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子設(shè)備，還包括相對于所述外殼固定并支撐所述力感測結(jié)構(gòu)的板。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子設(shè)備，其中所述應(yīng)變敏感襯墊包括: 襯墊上部電容板； 襯墊下部電容板;和 襯墊可壓縮元件，所述襯墊可壓縮元件被設(shè)置在所述襯墊上部電容板和所述襯墊下部電容板之間。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子設(shè)備，還包括: 顯示器，所述顯示器被設(shè)置在所述覆蓋件和所述力感測結(jié)構(gòu)之間；和 包括氣隙的可壓縮層，所述可壓縮層位于所述顯示器和所述力感測結(jié)構(gòu)之間。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子設(shè)備，其中: 所述可壓縮層的所述氣隙被配置為響應(yīng)于觸摸的力超過第一閾值而至少部分地塌縮；并且 所述第一閾值小于第二閾值，所述第二閾值對應(yīng)于可由所述應(yīng)變敏感襯墊檢測到的最大力。12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子設(shè)備，還包括: 顯示器，所述顯示器被設(shè)置在所述覆蓋件和所述力感測結(jié)構(gòu)之間；和可壓縮層，所述可壓縮層位于所述顯示器和所述力感測結(jié)構(gòu)之間，其中所述可壓縮層被配置為響應(yīng)于觸摸的力超過第一閾值而至少部分地塌縮;并且所述第一閾值小于第二閾值，所述第二閾值對應(yīng)于可由所述應(yīng)變敏感襯墊檢測到的最大力。13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子設(shè)備，其中所述力感測結(jié)構(gòu)包括: 上部電容板； 下部電容板;和 可壓縮元件，所述可壓縮元件被設(shè)置在所述上部電容板和所述下部電容板之間。14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子設(shè)備，其中所述力感測結(jié)構(gòu)包括應(yīng)變儀。15.—種電子設(shè)備，包括: 覆蓋件； 電容感測層，所述電容感測層被定位在所述覆蓋件下方； 可壓縮層，所述可壓縮層位于所述電容感測層下方;和 力感測結(jié)構(gòu)，所述力感測結(jié)構(gòu)被設(shè)置在所述可壓縮層下方，其中所述力感測結(jié)構(gòu)包括: 上部電容板； 可壓縮元件，所述可壓縮元件被設(shè)置在所述上部電容板的一側(cè)上;和下部電容板，所述下部電容板被設(shè)置在所述可壓縮元件的與所述上部電容板相對的一側(cè)上。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子設(shè)備，還包括: 被定位在所述力感測結(jié)構(gòu)下方并支撐所述力感測結(jié)構(gòu)的板。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子設(shè)備，其中所述可壓縮層包括氣隙。18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子設(shè)備，還包括: 被定位在所述覆蓋件下方的顯示器;和 被定位在所述顯示器下方的背光源，其中所述電容感測層被設(shè)置在所述顯示器和所述背光源之間。19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電子設(shè)備，還包括: 感測電路，所述感測電路操作性地耦接到所述電容感測層和所述力感測結(jié)構(gòu)，其中所述感測電路被配置為基于所述電容感測層和所述力感測結(jié)構(gòu)的所述上部電容板之間的互電容的變化來估計(jì)所述覆蓋件上的觸摸的力。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電子設(shè)備，其中所述感測電路被配置為: 獲取所述力感測結(jié)構(gòu)的所述上部電容板和所述下部電容板之間的第一電容； 獲取所述上部電容板和所述電容感測層之間的第二電容;并且 使用所述第一電容和所述第二電容來生成對所述覆蓋件上的觸摸的力的估計(jì)。
【文檔編號】G06F3/041GK106068490SQ201580007899
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2015年2月11日 公開號201580007899.2, CN 106068490 A, CN 106068490A, CN 201580007899, CN-A-106068490, CN106068490 A, CN106068490A, CN201580007899, CN201580007899.2, PCT/2015/15451, PCT/US/15/015451, PCT/US/15/15451, PCT/US/2015/015451, PCT/US/2015/15451, PCT/US15/015451, PCT/US15/15451, PCT/US15015451, PCT/US1515451, PCT/US2015/015451, PCT/US2015/15451, PCT/US2015015451, PCT/US201515451
【發(fā)明人】S·費(fèi)利茲, M·P·格倫特哈納, J·S·史密斯, C·T·奧加塔, C·M·薩爾, S·J·喬伊, C·J·布特勒, S·J·馬蒂薩斯卡斯
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