器電路，配置成采用發(fā)射器傳感器電極來(lái)傳送信號(hào)；和/或接收器電路，配置成采用接收 器傳感器電極來(lái)接收信號(hào)。在一些實(shí)施例中，處理系統(tǒng)110還包括電子可讀指令，例如固件 代碼、軟件代碼等。在一些實(shí)施例中，組成處理系統(tǒng)Iio的組件共同位于例如輸入裝置100 的（一個(gè)或多個(gè)）感測(cè)元件的附近。在其他實(shí)施例中，處理系統(tǒng)Iio的組件在物理上是獨(dú) 立的，其中一個(gè)或多個(gè)組件靠近輸入裝置100的（一個(gè)或多個(gè)）感測(cè)元件，而一個(gè)或多個(gè)組 件在其他位置。例如，輸入裝置100可以是耦合到臺(tái)式計(jì)算機(jī)的外設(shè)，并且處理系統(tǒng)Iio可 包括配置成運(yùn)行于臺(tái)式計(jì)算機(jī)的中央處理器上的軟件以及與中央處理器分隔的一個(gè)或多 個(gè)IC(也許具有關(guān)聯(lián)固件）。作為另一個(gè)示例，輸入裝置100可在物理上集成到電話中，并 且處理系統(tǒng)110可包括作為電話的主處理器的一部分的電路和固件。在一些實(shí)施例中，處 理系統(tǒng)110專用于實(shí)現(xiàn)輸入裝置100。在其他實(shí)施例中，處理系統(tǒng)110還執(zhí)行其他功能，例 如操作顯示屏幕、驅(qū)動(dòng)觸覺致動(dòng)器等。
[0033] 處理系統(tǒng)110可實(shí)現(xiàn)為操控處理系統(tǒng)110的不同功能的一組模塊。各模塊可包括 作為處理系統(tǒng)110的一部分的電路、固件、軟件或者它們的組合。在各個(gè)實(shí)施例中，可使用 模塊的不同組合。示例模塊包括：硬件操作模塊，用于操作諸如傳感器電極和顯示屏幕之類 的硬件；數(shù)據(jù)處理模塊，用于處理諸如傳感器信號(hào)和位置信息之類的數(shù)據(jù)；以及報(bào)告模塊， 用于報(bào)告信息。其他示例模塊包括：傳感器操作模塊，配置成操作（一個(gè)或多個(gè)）感測(cè)元件 以檢測(cè)輸入；識(shí)別模塊，配置成識(shí)別例如模式變更手勢(shì)等的手勢(shì)；以及模式變更模塊，用于 變更操作模式。
[0034] 在一些實(shí)施例中，處理系統(tǒng)110直接通過引起一個(gè)或多個(gè)動(dòng)作，來(lái)響應(yīng)感測(cè)區(qū)120 中的用戶輸入（或者沒有用戶輸入）。示例動(dòng)作包括變更操作模式以及諸如光標(biāo)移動(dòng)、選 擇、菜單導(dǎo)航和其他功能之類的GUI動(dòng)作。在一些實(shí)施例中，處理系統(tǒng)110向電子系統(tǒng)的某 個(gè)部分（例如向電子系統(tǒng)中與處理系統(tǒng)110分隔的中央處理系統(tǒng)，若這種獨(dú)立中央處理系 統(tǒng)存在的話）提供與輸入（或者沒有輸入）有關(guān)的信息。在一些實(shí)施例中，電子系統(tǒng)的某個(gè) 部分處理從處理系統(tǒng)110所接收的信息，以便對(duì)用戶輸入起作用，例如促進(jìn)全系列的動(dòng)作， 包括模式變更動(dòng)作和GUI動(dòng)作。
[0035] 例如，在一些實(shí)施例中，處理系統(tǒng)110操作輸入裝置100的（一個(gè)或多個(gè)）感測(cè)元 件，以便產(chǎn)生指示感測(cè)區(qū)120中的輸入（或者沒有輸入）的電信號(hào)。處理系統(tǒng)110可在產(chǎn) 生提供給電子系統(tǒng)的信息中對(duì)電信號(hào)執(zhí)行任何適當(dāng)量的處理。例如，處理系統(tǒng)110可數(shù)字 化從傳感器電極所得到的模擬電信號(hào)。作為另一個(gè)示例，處理系統(tǒng)110可執(zhí)行濾波或者其 他信號(hào)調(diào)節(jié)。作為又一個(gè)示例，處理系統(tǒng)Iio可減去或者以其他方式考慮基準(zhǔn)，使得信息反 映電信號(hào)與基準(zhǔn)之間的差。作為又一些示例，處理系統(tǒng)Iio可確定位置信息，將輸入識(shí)別為 命令，識(shí)別筆跡等。
[0036] 如本文所使用的"位置信息"廣義地包含絕對(duì)位置、相對(duì)位置、速度、加速度和其他 類型的空間信息。示范"零維"位置信息包括近/遠(yuǎn)或接觸/無(wú)接觸信息。示范"一維"位 置信息包括沿軸的位置。示范"二維"位置信息包括平面中的運(yùn)動(dòng)。示范"三維"位置信息 包括空間中的瞬時(shí)或平均速度。其他示例包括空間信息的其他表示。還可確定和/或存儲(chǔ) 與一種或多種類型的位置信息有關(guān)的歷史數(shù)據(jù)，包括例如隨時(shí)間來(lái)跟蹤位置、運(yùn)動(dòng)或者瞬 時(shí)速度的歷史數(shù)據(jù)。
[0037] 同樣，如本文所使用的術(shù)語(yǔ)"力信息"預(yù)計(jì)廣義地包含與格式無(wú)關(guān)的力信息。例如， 力信息能夠?qū)Ω魑矬w、作為向量或純量來(lái)提供。具體來(lái)說(shuō)，力信息可包括施加到輸入表面的 法向、切向和旋轉(zhuǎn)力。作為另一個(gè)示例，力信息能夠作為關(guān)于所確定力已經(jīng)超過或者尚未超 過閾值量的指示來(lái)提供。作為其他示例，力信息還能夠包括用于手勢(shì)識(shí)別的時(shí)間歷史分量。 如下面將更詳細(xì)描述，來(lái)自處理系統(tǒng)的位置信息和力信息可用來(lái)促進(jìn)全范圍的界面輸入， 包括接近傳感器裝置用作用于選擇、光標(biāo)控制、滾動(dòng)、GUI導(dǎo)航和其他功能的指針裝置。
[0038] 在一些實(shí)施例中，輸入裝置100采用由處理系統(tǒng)110或者由另外某種處理系統(tǒng)所 操作的附加輸入組件來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些附加輸入組件可提供用于感測(cè)區(qū)120中的輸入的冗余功 能性或者某種其他功能性。雖然圖1中未示出，但是感測(cè)區(qū)120附近按鈕能夠用來(lái)促進(jìn)使 用輸入裝置100對(duì)項(xiàng)目的選擇。其他類型的附加輸入組件包括滑塊、球、輪、開關(guān)等。相反， 在一些實(shí)施例中，輸入裝置100可以在沒有其他輸入組件的情況下實(shí)現(xiàn)。
[0039] 在一些實(shí)施例中，輸入裝置100包括觸摸屏界面，并且感測(cè)區(qū)120重疊顯示屏幕的 有效區(qū)的至少一部分。例如，輸入裝置100可包括覆蓋顯示屏幕、基本上透明的傳感器電 極，并且提供用于關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)的觸摸屏界面。顯示屏幕可以是能夠向用戶顯示可視界面 的任何類型的動(dòng)態(tài)顯示器，并且可包括任何類型的發(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)或者其他顯示技術(shù)。輸入裝 置100和顯示屏幕可共享物理元件。例如，一些實(shí)施例可將相同電組件的一部分用于顯示 和感測(cè)。作為另一個(gè)示例，顯示屏幕可部分或全部由處理系統(tǒng)Iio來(lái)操作。
[0040] 應(yīng)當(dāng)理解，雖然在全功能設(shè)備的上下文中描述本發(fā)明的許多實(shí)施例，但是本發(fā)明 的機(jī)制能夠作為各種形式的程序產(chǎn)品（例如軟件）來(lái)分配。例如，本發(fā)明的機(jī)制可作為電 子處理器可讀的信息承載介質(zhì)上的軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)和分配（例如，處理系統(tǒng)110可讀的非 暫時(shí)計(jì)算機(jī)可讀和/或可記錄/可寫信息承載介質(zhì)）。另外，本發(fā)明的實(shí)施例同等地適用， 而與用于執(zhí)行分配的介質(zhì)的特定類型無(wú)關(guān)。非暫時(shí)的電子可讀介質(zhì)的示例包括各種光盤、 存儲(chǔ)棒、存儲(chǔ)卡、存儲(chǔ)模塊等。電子可讀介質(zhì)可基于閃速、光、磁、全息或者任何其他存儲(chǔ)技 術(shù)。
[0041] 如上所述，輸入裝置100可采用電容感測(cè)電極的多種不同類型和布置來(lái)實(shí)現(xiàn)。列 舉幾個(gè)示例，電容感測(cè)裝置可采用電極陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中電極陣列在多個(gè)襯底層上形成，包 括用來(lái)形成力傳感器的相同層的部分。作為一個(gè)具體實(shí)施例，用于沿一個(gè)方向（例如"X"方 向）進(jìn)行感測(cè)的電極可在第一層上（例如在第一襯底或者任何其他適當(dāng)襯底的第一側(cè)上） 形成，而用于沿第二方向（例如"Y"方向）進(jìn)行感測(cè)的電極在第二層上（例如在第一襯底 或者任何其他適當(dāng)襯底的另一側(cè)上）形成，。
[0042] 在其他實(shí)施例中，用于X和Y感測(cè)的電極可在同一層上形成，其中那個(gè)同一層包 括以下所述襯底的任一個(gè)。在又一些實(shí)施例中，電極可設(shè)置成用于僅沿一個(gè)方向、例如沿X 或者Y方向進(jìn)行感測(cè)。在又一個(gè)實(shí)施例中，電極可設(shè)置成通過極坐標(biāo)來(lái)提供位置信息，例如 " Γ "和" Θ "（作為一個(gè)示例）。在這些實(shí)施例中，電極本身通常設(shè)置成圓或者其他環(huán)形以 提供" Θ "，其中單獨(dú)電極的形狀用來(lái)提供"r"。另外，可使用多種不同的電極形狀，包括成 形為細(xì)線、矩形、菱形、楔形等的電極。最后，多種導(dǎo)電材料和制作技術(shù)可用來(lái)形成電極。作 為一個(gè)示例，電極通過在襯底上的銅或ITO的沉積和蝕刻來(lái)形成。
[0043] 現(xiàn)在來(lái)看圖2,示出輸入裝置200的頂視圖和剖面圖。輸入裝置采用第一襯底241、 第二襯底242以及兩個(gè)力傳感器250-1和250-2來(lái)實(shí)現(xiàn)。第一襯底241在物理上耦合到第 二襯底242,并且配置成響應(yīng)施加到輸入表面220的力而相對(duì)于第二襯底242移動(dòng)。輸入 裝置還配置成例如使用設(shè)置在第一襯底242上的電容感測(cè)電極來(lái)感測(cè)感測(cè)區(qū)（感測(cè)區(qū)未示 出）中的輸入物體。
[0044] 第一襯底241配置成沿多個(gè)方向和/或維度相對(duì)于第二襯底242移動(dòng)。施加到輸 入表面220的力能夠在具有沿箭頭262的分量的第一方向以及在具有沿箭頭264的分量的 第二方向移動(dòng)第一襯底241。例如，第一襯底241沿第一方向262相對(duì)于第二襯底242的移 動(dòng)響應(yīng)沿與輸入表面220平行的第一方向所施加的力而發(fā)生。同樣，沿與輸入表面220平 行的第二方向所施加的力引起第一襯底241沿第二方向264的移動(dòng)。施加到輸入表面220 的力（其具有沿第一和第二方向所定向的力分量）將產(chǎn)生沿第一 262和第二264兩個(gè)方向 的移動(dòng)的組合。此外，沿與輸入表面220垂直的方向所施加的力引起第一襯底241沿正交 方向260相對(duì)第二襯底242的移動(dòng)。
[0045] 在所示實(shí)施例中，第一和第二襯底經(jīng)由彈簧290在物理上耦合。但是，這只是可用 來(lái)允許第一襯底241沿第一方向262和/或第二方向262相對(duì)于襯底242移動(dòng)的耦合機(jī)制 的一個(gè)示例。用于耦合第一和第二襯底、允許沿第一和/或第二方向的移動(dòng)的各種方法是 可能的，并且是本發(fā)明所考慮的。例如，第一和第二襯底可采用粘合劑或機(jī)械鏈接在物理上 耦合。
[0046] 在圖2的實(shí)施例中，示出第一和第二力傳感器250-1和250-2。力傳感器250-1包 括第一力傳感器電極251，以及力傳感器250-2包括第一力傳感器電極252,兩種第一力傳 感器電極均設(shè)置在第一襯底241上。力傳感器250-1和250-2還包括第二襯底的導(dǎo)電部分、 示為項(xiàng)256和257,其分別電容地耦合到第一力傳感器電極251和第二力傳感器電極252。 因此，第一力傳感器電極251和第一導(dǎo)電部分256形成第一可變電容（未不出），以及第二 力傳感器電極252和第二導(dǎo)電部分257形成第二可變電容（未不出）。
[0047] 第一襯底241響應(yīng)施加到輸入表面220的力的移動(dòng)引起第一可變電容256和第二 可變電容257的至少一個(gè)的變化。可變電容的變化的測(cè)量用來(lái)確定施加到輸入表面220的 力。例如，第一襯底241沿第一方向262相對(duì)于第二襯底242的移動(dòng)基于沿第一方向262 的移動(dòng)方向以不同方式來(lái)改變第一可變電容256和第二可變電容257。在沿第一方向262 的向上方向的移動(dòng)將增加第一力傳感器250-1的可變電容，而降低第二力傳感器250-2的 可變電容。相反，在沿第一方向262的向下方向的移動(dòng)將降低第一力傳感器250-1的可變 電容，而增加第二力傳感器250-2的可變電容。
[0048] 可變電容的變化部分地通過力傳感器電極與每個(gè)力傳感器250-1和250-2的導(dǎo)電 部分之間的重疊的距離和/或面積的變化來(lái)確定。因此，每個(gè)力傳感器的（一個(gè)或多個(gè)） 可變電容的測(cè)量能夠用來(lái)確定將力施加到輸入表面220的（一個(gè)或多個(gè)）物體的力信息。 在一些實(shí)現(xiàn)中，力傳感器的可變電容能夠具有對(duì)力的相對(duì)線性響應(yīng)。也就是說(shuō)，當(dāng)力施加到 輸入表面從而引起第一襯底241相對(duì)于第二襯底242的移動(dòng)時(shí)，電容的所產(chǎn)生變化是第一 襯底241與第二襯底242之間的相對(duì)移動(dòng)量的函數(shù)。同樣，移動(dòng)量也可以是施加到輸入表 面220的力的函數(shù)。通過適當(dāng)選擇力傳感器250-1和250-2的材料和幾何結(jié)構(gòu)，輸入裝置 200可提供外加力的準(zhǔn)確有用量度。在圖3的實(shí)施例中描述更詳細(xì)示例。
[0049] 如以下將更詳細(xì)描述，由每個(gè)力傳感器所形成的可變電容的測(cè)量可包括絕對(duì)或 "自電容"測(cè)量。在這種實(shí)施例中，力傳感器電極相對(duì)參考電壓來(lái)調(diào)制，以及力傳感器電極與 導(dǎo)電物體（例如，導(dǎo)電部分、例如可變電容256和257)之間的電容耦合的變化指示力傳感 器電極相對(duì)于導(dǎo)電物體的移動(dòng)。在其他實(shí)施例中，由每個(gè)力傳感器所形成的可變電容的測(cè) 量可包括互電容或"跨電容"測(cè)量。在這種實(shí)施例中，力傳感器的至少兩個(gè)力傳感器電極形 成相互之間的電容耦合，以及導(dǎo)電物體（例如，導(dǎo)電部分、例如256和257)的存在能夠改變 電容耦合的幅值。
[0050] 在本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例中，力傳感器包括設(shè)置在第二襯底上的導(dǎo)電部分（例如圖 2中的導(dǎo)電部分256和257)，第二襯底至少部分重疊每個(gè)力傳感器的力傳感器電極。每個(gè) 力傳感器的導(dǎo)電部分的位移和/或平移改