CN110914794B - 具有力传感器响应归一化的触摸传感器，以及相关的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触摸屏设备，该触摸屏设备包括控制器、力感测层、缓冲层和基准层。该控制器包括用于确定力感测层与基准层之间的距离的处理器。该缓冲层在力感测层和基准层之间。该缓冲层可在所选的不具有制成缓冲层的材料的位置处包括多个孔。该基准层可在所选的位置处包括多个凸起区域。

Description

具有力传感器响应归一化的触摸传感器，以及相关的方法和 装置

优先权声明

本专利申请根据35U.S.C.§119(e)要求2018年2月28日提交的美国专利申请序列号15/908,182的权益，该美国专利申请要求2017年3月3日提交的美国临时专利申请序列号62/466,785的优先权，其公开内容据此全文以引用方式并入本文。

技术领域

本公开一般涉及触摸传感器，并且更具体地涉及表现出归一化力传感器响应的触摸传感器，以及相关的方法和装置。

背景技术

触摸位置传感器或触摸传感器可用于检测对象的存在和位置或者对象(诸如用户的手指或触笔)在覆盖在例如显示屏上的触摸传感器的触敏区域内的接近度。在触敏显示器应用程序中，触摸位置传感器可允许用户与屏幕上显示的内容直接进行交互，而不需要通过鼠标或触控板间接地进行交互。触摸传感器可附接到更复杂的装置或被设置为更复杂装置的一部分，该更复杂装置例如为台式计算机、膝上型计算机、平板电脑、个人数字助理(PDA)、智能电话、卫星导航设备、便携式媒体播放器、便携式游戏机、互动式资讯服务站、销售时点情报系统或其他合适的设备。家用或其他设备上的控制面板可包括触摸传感器。

存在多种不同类型的触摸位置传感器，诸如(例如)电阻式触摸屏、表面声波触摸屏和电容式触摸屏。在本文中，提及触摸传感器可涵盖触摸屏，并且在适当的情况下，也可不涵盖触摸屏。当对象触摸或接近电容式触摸屏的表面时，在触摸或接近位置处触摸屏内可出现电容变化。控制器可处理该电容变化以确定其在触摸屏上的位置。

发明内容

在一个实施方案中，触摸屏设备包括：控制器，该控制器包括处理器，该处理器被配置为检测力感测层的位置与响应于启动电压与力感测层间隔开的基准层的对应位置之间的电容；以及缓冲层，该缓冲层在力感测层和基准层之间并且缓冲层包括泡沫材料，该泡沫材料被配置为在所施加的力下压缩并且在释放所施加的力时朝原始厚度膨胀。

在另一个实施方案中，装置包括力感测层、与力感测层间隔开且对齐的基准层、力感测层和基准层之间的区域内的电极位置、以及力感测层和基准层之间的缓冲层。基准层和缓冲层中的至少一者被配置为：当在电极位置处施加电压时，响应于施加的给定虚拟或物理力，基本上归一化在该区域内的电极位置处的电容。

在另一个实施方案中，触摸屏设备包括：控制器，该控制器包括处理器，该处理器被配置为检测力感测层的位置与响应于启动电压与力感测层间隔开的基准层的对应位置之间的电容；以及缓冲层，该缓冲层在力感测层和基准层之间，其中基准层包括外周边区域和中心区域，其中基准层包括离散的、横向间隔的凸起区域，并且其中凸起区域中的每个凸起区域具有高度，并且凸起区域的密度和凸起区域的高度中的一者或多者在靠近缓冲层的外周边区域处与在靠近缓冲层的中心区域处有所不同。

在另一个实施方案中，操作触摸屏组件的方法包括：将力施加到触摸屏上的不同位置；以及基本上线性化对不同位置处施加的力的电容响应。

附图说明

参考以下结合附图进行的描述，以更完整地理解本公开及其优点，在附图中：

图1示出了根据本公开的某些实施方案的具有控制器的触摸传感器；

图2示出了根据本公开的某些实施方案的具有触摸感测能力的设备；

图3A和图3B示出了根据本公开的某些实施方案的具有触摸感测能力的设备的缓冲层；

图4示出了根据本公开的某些实施方案的具有触摸感测能力的设备的基准层；

图5示出了根据本公开的某些实施方案的具有触摸感测能力的设备的部件叠堆；

图6示出了根据本公开的某些实施方案的用于创建缓冲层的方法；并且

图7示出了根据本公开的某些实施方案的用于创建基准层的方法；

图8示出了根据本公开的某些实施方案的缓冲层208；并且

图9示出了根据本公开的某些实施方案的基准层210。

具体实施方式

在一个实施方案中，触摸屏设备包括控制器、力感测层、缓冲层和基准层。控制器包括处理器，该处理器被编程为确定力感测层和基准层之间的电容，电容值指示力感测层和基准层上的对应位置之间的距离。缓冲层位于力感测层与基准层之间。缓冲层可包括泡沫材料，该泡沫材料在被按压时压缩并且在被释放时朝向其原始厚度返回。在一些实施方案中，缓冲层返回到其原始厚度的至少80％。缓冲层可包括不具有制成缓冲层的材料的多个孔。基准层可包括多个凸起区域。

本公开呈现了几个技术优点。在一个实施方案中，力感测层和基准层之间的距离在整个触摸感测设备上是均匀的或基本上均匀的。在一个实施方案中，由基准层接收的电容的量在设备的触摸传感器的整个长度和宽度上是均匀的或基本上均匀的。

图1示出了根据本公开的某些实施方案的具有控制器110的示例性触摸传感器102。触摸传感器102和触摸传感器控制器110可组合使用以检测触摸的存在和位置或对象在触摸传感器102的触敏区域内的接近度。在本文中，在适当的情况下，提及触摸传感器可涵盖触摸传感器和其触摸传感器控制器两者。类似地，在适当的情况下，提及触摸传感器控制器可涵盖触摸传感器控制器和其触摸传感器两者。在适当的情况下，触摸传感器102可包括一个或多个触敏区域。触摸传感器102可包括设置在一个或多个基板上的驱动电极和感测电极的阵列(或单一类型的电极的阵列)，该一个或多个基板可由介电材料制成。在本文中，在适当的情况下，提及触摸传感器可涵盖触摸传感器的电极以及他们设置在其上的基板。另选地，在适当的情况下，提及触摸传感器可涵盖触摸传感器的电极，但不涵盖它们设置在其上的基板。

电极(无论是驱动电极还是感测电极)可包括具有形状(例如，圆盘状、正方形、矩形、其他合适的形状、或这些形状的适当组合)的导电材料区域。一个或多个导电材料层中的一个或多个切口可(至少部分地)形成电极的形状，并且该形状的区域可(至少部分地)由那些切口界定。在特定实施方案中，电极的导电材料可占据其形状区域的约100％。例如，电极可由氧化铟锡(ITO)制成，并且在适当的情况下，电极的ITO可占据其形状区域的约100％。在特定实施方案中，电极的导电材料占据的区域可显著小于其形状区域的100％。例如，电极可由金属细线或其他导电材料(例如，铜、银、或基于铜的材料、或基于银的材料)制成，并且导电材料细线可以阴影、网格或其他合适图案占据的区域可显著小于其形状区域的100％。尽管本公开描述或示出了由形成具有特定图案的特定填充的特定形状的特定导电材料制成的特定电极，但本公开设想了由形成具有任何合适图案的任何合适填充的任何合适形状的任何合适导电材料制成的任何合适电极。在适当的情况下，触摸传感器的电极(或其他元件)的形状可整体地或部分地构成触摸传感器的一个或多个宏观特征。那些形状的具体实施的一个或多个特性(例如，导电材料、填充、或形状内的图案)可整体地或部分地构成触摸传感器的一个或多个微观特征。触摸传感器的一个或多个宏观特征可确定其功能的一个或多个特性，并且触摸传感器的一个或多个微观特征可确定触摸传感器的一个或多个光学特征，诸如透射、折射或反射。

触摸传感器102的基板的一个或多个部分可包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或另一合适的材料。本公开设想了具有由任何合适材料制成的任何合适部分的任何合适基板。在特定实施方案中，触摸传感器10中的驱动电极或感测电极可包括ITO或由ITO组成。在特定实施方案中，触摸传感器10中的驱动电极或感测电极可包括金属细线或其他导电材料。例如，导电材料的一个或多个部分可以是铜或者可以基于铜，并且具有约5微米(μm)或更小的厚度以及约10μm或更小的宽度。又如，导电材料的一个或多个部分可以是银或者可以基于银，并且类似地具有约5μm或更小的厚度以及约10μm或更小的宽度。本公开设想了由任何合适材料制成的任何合适电极。

触摸传感器102可被配置为实现电容形式的触摸感测。在互电容具体实施中，触摸传感器102可包括形成电容式节点阵列的驱动电极和感测电极阵列。驱动电极和感测电极可形成电容式节点。形成电容式节点的驱动电极和感测电极可彼此靠近，但彼此不会进行电接触。相反，驱动电极和感测电极可在它们之间的整个空间上彼此电容耦合。施加到驱动电极(通过触摸传感器控制器110)的脉冲或交流电压可在感测电极上诱导电荷，并且诱导的电荷的量可易受到外部(诸如触摸或对象的接近)影响。当对象触摸或接近电容节点时，电容节点处可发生电容变化，并且触摸传感器控制器110可测量该电容变化。通过测量整个阵列中的电容变化，触摸传感器控制器110可确定触摸的位置或在触摸传感器102的触敏区域内的接近。

在自电容具体实施中，触摸传感器102可包括可各自形成电容式节点的单个类型的电极的阵列。当对象触摸或接近电容式节点时，电容式节点处可发生自电容变化，并且触摸传感器控制器110可测量电容变化，例如，将电容式节点处的电压升高预先确定的量所需的电荷量的变化。与互电容具体实施一样，通过测量整个阵列中的电容变化，触摸传感器控制器110可确定触摸的位置或在触摸传感器102的触敏区域内的接近。在适当的情况下，本公开设想了任何合适形式的电容式触摸感测。

因此，可引发电容变化的触摸的位置可被表征为物理力的施加，而可引发电容变化的对象(诸如手指或触笔)的接近可被表征为虚拟力的施加。

在特定实施方案中，一个或多个驱动电极可一起形成水平地或竖直地或以任何合适的取向运行的驱动线。类似地，一个或多个感测电极可一起形成水平地或竖直地或以任何合适的取向运行的感测线。在特定实施方案中，驱动线可基本上垂直于感测线运行。在本文中，提及驱动线可涵盖构成驱动线的一个或多个驱动电极，并且在适当的情况下，反之亦然。类似地，提及感测线可涵盖构成感测线的一个或多个感测电极，并且在适当的情况下，反之亦然。

触摸传感器102可具有以一定图案设置在单个基板的一侧上的驱动电极和感测电极。在这种配置中，在其间的整个空间上彼此电容耦合的一对驱动电极和感测电极可形成电容式节点。对于自电容具体实施，仅单一类型的电极可以一定图案设置在单个基板上。作为对具有以一定图案设置在单个基板的一侧上的驱动电极和感测电极的补充或替代，触摸传感器102可具有以一定图案设置在基板的一侧上的驱动电极以及以一定图案设置在基板的另一侧上的感测电极。此外，触摸传感器102可具有以一定图案设置在一个基板的一侧上的驱动电极以及以一定图案设置在另一个基板的一侧上的感测电极。在此类配置中，驱动电极和感测电极的交点可形成电容式节点。这种交点可以是驱动电极和感测电极“交叉”或在其各自的平面中彼此最靠近的位置。驱动电极和感测电极彼此不进行电接触，相反，它们在交点处的全部电介质上彼此电容耦合。尽管本公开描述了形成特定节点的特定电极的特定配置，但本公开设想了形成任何合适节点的任何合适电极的任何合适配置。此外，本公开设想了以任何合适图案设置在任何合适数量的任何合适基板上的任何合适电极。

如上所述，触摸传感器102的电容式节点处的电容变化可指示电容式节点的位置处的触摸或接近输入。触摸传感器控制器110可检测并处理该电容变化以确定触摸或接近输入的存在和位置。触摸传感器控制器110然后可将关于触摸或接近输入的信息传送到包括触摸传感器102和触摸传感器控制器110的设备的一个或多个其他部件(诸如，一个或多个中央处理单元(CPU)或数字信号处理器(DSP))，该一个或多个其他部件可通过启动与其相关联的设备的功能(或在设备上运行的应用程序)来响应触摸或接近输入。尽管本公开描述了相对于特定设备和特定触摸传感器具有特定功能的特定触摸传感器控制器，但本公开设想了相对于任何合适设备和任何合适触摸传感器具有任何合适功能的任何合适触摸传感器控制器。

触摸传感器控制器110可包括一个或多个集成电路(IC)，例如通用微处理器、微控制器、可编程逻辑器件或阵列、专用IC(ASIC)。在特定实施方案中，触摸传感器控制器110包括模拟电路、数字逻辑、以及数字非易失性存储器。在特定实施方案中，触摸传感器控制器110设置在与触摸传感器102的基板结合的柔性印刷电路(FPC)上，如下文所述。FPC可以是有源的或无源的。在特定实施方案中，多个触摸传感器控制器110设置在FPC上。触摸传感器控制器110可包括处理器单元、驱动单元、感测单元和存储单元。驱动单元可操作以向触摸传感器102的驱动电极提供驱动信号。感测单元可操作以感测触摸传感器102的电容式节点处的电荷，并且向处理器单元提供表示电容式节点处的电容的测量信号。处理器单元可操作以控制驱动单元向驱动电极提供驱动信号，并且处理来自感测单元的测量信号以检测和处理触摸或接近输入在触摸传感器102的触敏区域内的存在和位置。处理器单元还可操作以跟踪触摸或接近输入在触摸传感器102的触敏区域内的位置的变化。存储单元可操作以存储供处理器单元执行的编程，在合适的情况下，该编程包括用于控制驱动单元向驱动电极提供驱动信号的编程、用于处理来自感测单元的测量信号的编程、以及其他合适的编程。尽管本公开描述了具有具有特定部件的特定具体实施的特定触摸传感器控制器，但本公开设想了具有具有任何合适部件的任何合适具体实施的任何合适触摸传感器控制器。

设置在触摸传感器102的基板上的导电材料的轨道104可将触摸传感器102的驱动电极或感测电极可操作地(即，物理地和电地)耦合到同样设置在触摸传感器102的基板上的连接焊盘106。如下文所述，连接焊盘106有利于轨道104耦合到触摸传感器控制器110。轨道104可延伸到触摸传感器102的触敏区域中或周围(例如，延伸到其边缘处)。特定轨道104可提供用于将触摸传感器控制器110耦合到触摸传感器102的驱动电极的驱动连接，触摸传感器控制器110的驱动单元可通过该驱动连接向驱动电极提供驱动信号。其他轨道104可提供用于将触摸传感器控制器110耦合到触摸传感器102的感测电极的感测连接，触摸传感器控制器110的感测单元可通过该感测连接感测触摸传感器102的电容式节点处的电荷。轨道104可由金属或其他导电材料的细线制成。例如，轨道104的导电材料可以是铜或可以基于铜，并且具有约100μm或更小的宽度。又如，轨道104的导电材料可以是银或可以基于银，并且具有约100μm或更小的宽度。在特定实施方案中，作为对金属或其他导电材料的细线的补充或替代，轨道104可包括ITO或由ITO整体地或部分地组成。尽管本公开描述了由具有特定宽度的特定材料制成的特定轨道，但本公开设想了由具有任何合适宽度的任何合适材料制成的任何合适轨道。除轨道104之外，触摸传感器102还可包括终止于触摸传感器102的基板的边缘处的接地连接器(其可为连接焊盘106)处的一条或多条接地线(类似于轨道104)。

连接焊盘106可沿基板的一个或多个边缘定位在触摸传感器102的触敏区域之外。如上所述，触摸传感器控制器110可在FPC上。连接焊盘106可由与轨道104相同的材料制成，并且可利用各向异性导电膜(ACF)结合到FPC。连接108可包括FPC上的导电线，该导电线将触摸传感器控制器110耦合到连接焊盘106，继而将触摸传感器控制器110耦合到轨道104以及触摸传感器102的驱动电极或感测电极。在另一个实施方案中，连接焊盘106可连接到机电式连接器(诸如，零插入力线到板连接器)；在该实施方案中，连接108可不需要包括FPC。本公开设想了在触摸传感器控制器110和触摸传感器102之间使用任何合适的连接108。

图2示出了根据本公开的某些实施方案的具有触摸感测能力的示例性设备200。具体地，图2示出了根据本公开的某些实施方案的设备200的机械叠堆。设备200可以是任何合适类型的电子设备。例如，设备200可以是计算机、膝上型电脑、无线或蜂窝电话、电子笔记本、个人数字助理、平板电脑、触控板或具有触摸感测能力的任何其他设备，该任何其他设备诸如为家用电器、家庭系统控制面板、安全系统面板、机床或其他制造或工业设备、或车辆上的显示器。在例示的实施方案中，设备200包括覆盖层202、触摸传感器102、显示器204、力感测层206、缓冲层208、基准层210(在一些实施方案中，其可被表征为接地层)、控制器110、及电源212。

设备200的部件的机械叠堆可包括基板(或多个基板)以及形成触摸传感器102的驱动电极或感测电极的导电材料。例如，机械叠堆可包括覆盖层202下方的第一光学透明粘合剂(OCA)层。覆盖层202可以是全部或部分透明的，并且由适用于反复触摸的弹性材料制成，该材料例如为玻璃、聚碳酸酯或聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)。本公开设想了由任何合适材料制成的任何合适覆盖层202。第一OCA层可设置在覆盖层202和基板之间，其中导电材料形成驱动电极或感测电极。机械叠堆还可包括第二OCA层和介电层(其可由PET或另一合适材料制成，类似于具有形成驱动电极或感测电极的导电材料的基板)。另选地，在适当的情况下，可施加介电材料的薄涂层，而不是第二OCA层和介电层。第二OCA层可设置在具有构成驱动电极或感测电极的导电材料的基板和介电层之间，并且介电层可设置在第二OCA层和与显示器204的空气间隙之间。仅作为示例，覆盖层202可具有约1毫米(mm)的厚度，第一OCA层可具有约0.05mm的厚度，具有形成驱动电极或感测电极的导电材料的基板可具有约0.05mm的厚度，第二OCA层可具有约0.05mm的厚度，并且介电层可具有约0.05mm的厚度。

显示器204被配置为通常为用户显示图像。显示器204表示用于显示图像的任何合适部件。例如，显示器204可包括发光二极管显示器(LED)、电致发光显示器(ELD)、等离子体显示面板(PDP)、液晶显示器(LCD)、薄膜晶体管显示器(TFT)、有机发光二极管显示器(OLED)、或任何其他合适类型的显示器。

力感测层206被配置为通常有利于确定施加到设备200的表面(诸如覆盖设备200的触敏区域的表面)上的位置的力的量。例如，用户可按压覆盖层202(例如，在适于接收用户输入的覆盖层202的表面上，诸如图2中的覆盖层202的顶部表面上)以向设备200施加力。将力施加到设备200的覆盖层202(例如，由用户抵靠覆盖层202的表面按压手指、触笔或其他对象)通常会导致力感测层206朝向基准层210移动，并且从设备200的覆盖层202释放力(例如，由用户停止抵靠覆盖层202的表面按压手指、触笔或其他对象)通常会导致力感测层206远离基准层210移动。一般来讲，施加到设备200的覆盖层202的表面的力越大，当力感测层206在所施加的力下朝向基准层偏转时，力感测层206和基准层210就会越靠近。

出于本说明书的目的，应当理解，对按压覆盖层202和按压覆盖层202的表面的引用可互换使用，并且在适当的情况下，可指使得力感测层206接近基准层210的对覆盖层202的表面的任何按压。本公开设想了被取向为用于检测施加到设备200的其他表面的力的量的力传感器。例如，覆盖层202可在其边缘处弯曲，使得触摸传感器102和显示器204(以及任何其他合适的层)延伸到设备200的侧表面(例如，右侧表面、左侧表面、顶部表面和/或底部表面)。在此类示例中，本公开设想力感测层206、缓冲层208和基准层210在其相应的边缘处类似地弯曲，使得还可检测施加到侧表面的力的量。

控制器110可被编程为通过确定反映(即，对应于)力感测层206和基准层210之间的距离的值来确定在设备200上的位置处施加到该设备的表面的力的量。例如，控制器110可有利于向力感测层206提供电压。力感测层206和基准层210可电容耦合。例如，力感测层206和基准层210可形成如关于图1所述的互电容具体实施。因此，当力感测层206和基准层210响应于在覆盖层202上的位置处施加到该覆盖层的力而靠得更近时，电容增大。控制器110可用于检测电容变化，该电容变化可反映(即，对应于)力感测层206和基准层210之间的距离。本公开设想使用控制器110和/或任何其他合适的部件以任何合适方式检测力感测层206和基准层210之间的距离和/或距离变化。出于本公开的目的，提及确定力感测层206和基准层210之间的距离可包括确定力感测层206和基准层210之间的实际距离、确定与力感测层206和基准层210之间的距离(除实际距离之外)对应的值(例如，电容或电容变化)、或可用于反映施加到设备200的表面的力的量的任何其他值。

缓冲层208通常位于力感测层206和基准层210之间。缓冲层208可用于有利于使得在接收到的施加到覆盖层202的给定压力下，力感测层206和基准层210之间的距离在设备200的整个表面或基本上整个表面上是均匀的或基本上均匀的。缓冲层208可有利于提供对施加到设备200的表面的压力的阻力。在某些实施方案中，缓冲层208可包括泡沫材料。仅作为一个特定示例，缓冲层可由通过ΟΟ硬度计比例尺得到硬度等级为10至80的材料制成。缓冲层208可包括粘弹性材料。在某些实施方案中，缓冲层208可以是可压缩的。例如，当将压力施加到设备200的覆盖层202的表面时，缓冲层208可从原始厚度压缩到较小厚度。一旦从设备200的表面移除压力，则缓冲层208可返回到其原始形式或基本上接近其原始形式。例如，当覆盖层202上的压力被释放时，缓冲层208可返回到其原始形式的70％、80％或90％。缓冲层208可包括聚合物泡沫或任何其他合适的材料。例如，缓冲层208可包括聚氨酯泡沫、低弹性聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚酰亚胺泡沫、硅氧烷泡沫、或微孔泡沫。在一些实施方案中，缓冲层208具有在20千克/立方米至100千克/立方米范围内的密度。缓冲层208可具有在30牛顿至180牛顿范围内的硬度。例如，缓冲层208可具有100牛顿的硬度。

关于图3A和图3B更详细地描述了缓冲层208。尽管缓冲层208被描述为由具有特定特性的特定材料制成，但本公开设想了由任何合适材料制成(并且具有任何合适的相关特性)的缓冲层208，其倾向于吸收力并且在移除所施加的力时完全(或基本上)返回到其原始形状(例如，其是弹性的)。另外，仅作为非限制性示例提供与缓冲层208的特性相关的任何特定值。

基准层210通常包括导电的任何材料，并且可以是不透明的或透明的。例如，基准层210可包括铜、银、铝、基于铜的材料或基于银的材料。在一些实施方案中，基准层210是平坦的。在其他实施方案中，基准层210包括一个或多个凹坑。基准层210可包括凸起区域，诸如楼梯台阶设计。在一些实施方案中，基准层210可朝向其外周边逐渐变高。关于图4和图5更详细地描述基准层210的示例。

在一些实施方案中，控制器110被编程为利用触摸传感器102来确定触摸是否存在，如前所述。在一些实施方案中，控制器110可用于确定力感测层206与基准层210之间的距离，如前所述。例如，控制器110可包括处理器，该处理器用于通过确定力感测层206和基准层210之间的电容来确定这两层之间的距离。例如，控制器110可使得电压被施加到力感测层206并从基准层210感测得到的值，该值可用于确定例如两个层206和210之间的电容或电容变化。又如，控制器110可使得电压被施加到基准层210并从力感测层206感测得到的值，该值可用于确定例如两个层之间的电容或电容变化。尽管本公开描述了用于确定力感测层206和基准层210之间的距离的特定技术，但本公开设想根据特定需要以任何合适方式来确定力感测层206和基准层210之间的距离。

再次参见图2，电源212通常向设备200提供电能。在一些实施方案中，电源212可包括可再充电电池或不可再充电电池。本公开设想了包括任何合适类型的电池或其他电源的电源212。例如，电源212可包括碱性电池、铅酸电池、锂离子电池、镍金属氢化物(NiMH)电池、或任何其他合适类型的电池或电源中的一者或多者。本公开设想了包括单个电池或任何其他合适数量的电池的电源212。在一些实施方案中，电源212可从外部源接收电力。例如，电源212可被配置为具有例如变压器以有利于接收交流电(AC)。电源212可有利于接收120伏交流电力、240伏交流电力或任何其他合适类型的电力源。在替代性方案中，120伏、240伏或其他AC电源可从在线路电压插座处的接收修改为不同的电压类型、量值和电流强度。

尽管本公开描述了具有特定数量的由特定材料制成且具有特定厚度的特定部件层的特定机械叠堆，但本公开设想了具有任何合适数量的由任何合适材料制成且具有任何合适厚度的任何合适部件层的任何合适机械叠堆。例如，在特定实施方案中，粘合剂或介电层可替代上述的介电层、第二OCA层和空气间隙，其中与显示器之间不存在空气间隙。尽管被示出为以特定顺序排列的层，但设备200的任何部件均可处于任何合适的位置。

图3A和图3B示出了根据本公开的某些实施方案的设备200的示例性缓冲层208。如图所示，缓冲层208可包括外周边区域302、中心区域304以及一个或多个孔304。在不存在缓冲层208(和/或基准层210，根据本公开的某些实施方案，如下所述)的情况下，将给定力施加到覆盖层202的中心区域使得力感测层206和基准层210之间的距离减小一定量，该量大于将相同量的力施加到覆盖层202的外周边区域使得该力感测层和该基准层之间的距离减小的量。在某些实施方案中，在力感测层206和基准层210之间添加根据本公开的缓冲层208减少或消除了这些差异，从而允许力感测层206和基准层210在给定压力下在覆盖层202的表面的所有或基本上所有部分上更均匀的距离内移动。例如，可向缓冲层208添加材料或从该缓冲层移除材料，以允许力感测层206和基准层210响应于施加到覆盖层202的给定压力在整个或基本上整个覆盖层202上更均匀的距离内移动。

外周边区域302通常表示缓冲层208的靠近缓冲层208的外周边的区域。外周边区域302可包括任何合适的区域。外周边区域302可包括缓冲层208的表面区域的5％至95％。例如，外周边区域302可包括缓冲层208的表面区域的10％、40％、60％或90％。中心区域304表示缓冲层208的靠近缓冲层208的中心的区域。中心区域304可包括缓冲层208的表面区域的5％至95％。例如，中心区域可包括缓冲层208的表面区域的10％、40％、60％或90％。尽管被示出为跨越缓冲层208的表面区域的100％的外周边区域302和中心区304，但外周边区域302和中心区域304可跨越小于缓冲层208的整个表面区域的区域。在这些实施方案中，缓冲层208可包括任何合适数量的区域，例如，可包括位于外周边区域302和中心区域304之间的中间区域。这样，并且特别是对于具有相对较大的表面区域的触摸传感器而言，所施加的力(其也可被表征为所施加的负载)可更均匀地分布在各种位置。

孔306通常为不具有制成缓冲层208的材料的区域。可通过按压尖锐物体使其穿过缓冲层208、钻穿缓冲层208、使用模塑形式、或任何其他合适的方法来形成孔306。孔306可具有任何合适的尺寸。每个孔306可具有相同的尺寸。又如，孔306的尺寸可变化。例如，外周边区域302中的一个或多个孔306可大于中心区域304中的孔。另外，孔306可根据情况在每个区域内具有变化的尺寸和/或形状。此外，孔306之间的间距可根据情况在每个区域内或两个区域之间变化。另外，孔306可包括延伸穿过缓冲层208的厚度的仅一部分的盲孔。例如，孔306或它们中的一些可仅延伸穿过缓冲层208的约70％和99％之间。本领域的技术人员或普通技术人员将理解，除修改缓冲层208的不同部分的回弹力之外，孔306的存在或不存在以及它们的尺寸和形状还会改变特定位置处缓冲层208的介电常数，这进一步增强了该实施方案微调给定位置对力的施加的电容响应的能力。因此，可通过选择性地修改缓冲层208的回弹力以及选择性地修改缓冲层的材料的介电常数，针对触摸传感器202上的不同位置，基本上线性化对力的施加的响应。

如上所述，缓冲层208可具有特定的硬度。因此，在相同的压力施加的情况下，向构成缓冲层208的材料施加压力使得力感测层206和基准层210移动比在不具有缓冲层208的情况下将会达到的距离大的距离。然而，孔306可减轻(或消除)缓冲层208在孔306所在的区域中的这种效应。例如，包括一个或多个孔306的区域可具有小于不具有孔306的区域的硬度。因此，通过选择性地定位并形成孔306，缓冲层308可允许力感测层206和基准层210响应于给定压力以在覆盖层202的任何部分上均匀或基本上均匀的方式移动。在某些实施方案中，可优化构成外周边区域302和中心区域304的区域的尺寸、以及每个区域内的相关孔306的放置、形状和间距，以允许力感测层206和基准层210在给定压力下根据特定需要在覆盖层202的所有或基本上所有部分上更均匀的距离内移动。

尽管被描述为从缓冲层308移除材料，但可通过将材料添加到缓冲层308实现增大均匀性的相同有益效果。例如，中心区域304可包括比外周边区域302更多的材料。例如，中心区域304可具有比外周边区域302更大的密度。又如，中心区域304可具有比外周边区域302更大的厚度。

图4示出了根据本公开的某些实施方案的设备200的基准层210。如图所示，基准层210可包括外周边区域402、中心区域404以及多个凹坑406，这些凹坑也可被表征为突出部。凹坑406可为基准层210的一个表面上的凸起区域以及基准层210的相对表面上的凹面区域。在所示的取向中，示出了其中凹坑406为凸起区域的基准层210的表面。在某些实施方案中，包括凹坑406的凸起区域的基准层210的表面朝向力感测层206和缓冲层208(如果同一实施方案中包括这两者的话)取向。

一个或多个凹坑406通常包括与基准层210的其余部分相同或基本上相同的材料。在一些实施方案中，一个或多个凹坑406可具有与基准层210的其余部分不同的材料。一个或多个凹坑406中的每一者均可具有高度和尺寸。在一些实施方案中，该尺寸可指示凹坑406的表面积。

如上所述，在不存在根据本公开的某些实施方案修改的基准层210(和/或缓冲层208)的情况下，将给定力施加到覆盖层202的中心区域使得力感测层206和基准层210之间的距离减小一定量，该量大于将相同量的力施加到覆盖层202的外周边区域使得该力感测层和该基准层之间的距离减小的量。在某些实施方案中，添加根据本公开的某些实施方案修改的基准层210(例如，具有凹坑406)减少或消除了这些差异，从而允许力感测层206在给定压力下在整个或基本上整个覆盖层202上朝向基准层210移动更均匀的距离。例如，可向基准层210添加或以其他方式在该基准层中形成凹坑以允许力感测层206在特定压力下在整个或基本上整个覆盖层202上朝向基准层210移动更均匀的距离。

基准层210的凸起区域(例如，凹坑406的凸起区域)接收比基准层210的未凸起区域更高的电容，因为凸起区域更靠近力感测层206。本公开设想利用由凹坑406提供的增大的电容，以向力感测层206的基本上所有部分提供电容修改的均匀性。尽管与中心区域404相比，在外周边区域402中，可能需要更大的压力来减小力感测层206与基准层210之间的距离(例如，在不存在根据本公开的某些实施方案修改的缓冲层208和/或基准层210的情况下)，但凹坑406允许基准层210的凸起区域接收量比不具有凹坑406的区域更大的电容。因此，凹坑406可位于外周边区域402中，以补偿原本由施加到中心区域和外部区域中的覆盖层202的给定压力引起的(力感测层206和基准层210之间)的距离的相对差异。在给定压力下，将凹坑406置于外周边区域402中允许力感测层208和外周边区域402处的基准层210之间生成相比于该力感测层和中心区域404处的该基准层之间生成的电容增大的电容。在某些实施方案中，这可允许在给定压力下力感测层208和基准层210之间形成在整个或基本上整个覆盖层202上均匀或接近均匀的电容，从而使得能够基本上归一化对在覆盖层202上的任何给定位置处施加的压力的响应。例如，基准层210的外周边区域402可包括具有比基准层210的中心区域404中的凹坑更高的密度的凹坑406或具有比该凹坑更大的尺寸的凹坑406。因此，尽管响应于覆盖层202的相应区域中的给定特定压力，力感测层206和基准层210在外周边区域402附近可能不会移动如在中心区域404附近那么大的距离，但凹坑406可允许响应于覆盖层202的对应区域处的给定压力，因在整个或基本上整个覆盖层202的不同区域中的触摸，在力感测层208和基准层210之间产生均匀或接近均匀的电容。在一些实施方案中，基准层210的中心区域可不包括任何凹坑406。

图5示出了根据本公开的某些实施方案的设备200的部件叠堆。所示的非限制性示例性叠堆包括力传感器206、缓冲层208和基准层210。在某些实施方案中，凹坑406可各自具有单个高度。又如，凹坑406的高度可变化。如图所示，在一个示例中，凹坑406在外周边区域402的外周边处可最大，并且其高度朝向中心区域404逐渐减小。如上所述，在某些实施方案中，可对在基准层210的特定位置处的凹坑406的高度进行优化，以允许在覆盖层202上的给定压力下在整个基准层210上的电容均匀。在一些实施方案中，中心区域404可不具有任何凹坑。

尽管将凹坑406示出并描述为凸面凹坑，但凹坑406可为凹面凹坑，也就是说，凹坑远离力感测层206。在该实施方案中，中心区域404可具有相比于外周边区域402的凹坑密度更高的凹坑406。

图5示出了用于设备202的示例性机械叠堆，其包括根据本公开的某些实施方案修改(例如，具有浅凹406)的缓冲层208和基准层210。然而，应当理解，本公开设想了一种设备202，其包括根据本公开的某些实施方案根据特定需要单独地或组合地修改(例如，具有凹坑406)的缓冲层208和基准层210。

图6示出了根据本公开的某些实施方案的用于创建缓冲层208的示例性方法600。该方法在动作602处通过接收缓冲层208开始。在动作604处，确定是否在缓冲层208中形成孔306。如果未形成孔306，则方法600结束。

否则，方法600前进至动作606和608，在这些动作中，分别确定孔306的尺寸和孔306的位置。如上所述，孔306可减小缓冲层208的区域的硬度，从而允许缓冲层208在存在孔306的区域处具有减小的硬度。相比于较小的孔306和密度较小的孔306，较大的孔306和密度较大的孔306通常会以更大的速率降低缓冲层208的硬度。

可测试设备200以确定孔306的尺寸和孔306的位置。例如，可在设备200的整个或基本上整个表面上施加均匀的压力，以确定在设备200的不同部分处力感测层206和基准层208之间的距离。可利用每个部分处的距离来确定孔306的尺寸和位置。例如，力感测层206和基准层210之间的较大距离可能需要较大的孔306和/或密度较大的孔306。可计算孔306的尺寸和位置，使得响应于基准层210和力感测层206之间施加给定力而压缩缓冲层208的距离在合适的百分比范围内是均匀的。例如，给定压力下的距离可在设备200的基本上整个表面区域上的1％、5％或10％内，使得在设备200的基本上整个触摸屏表面区域上基本上归一化对所施加的力的电容响应。一旦确定孔306的位置和孔306的尺寸，则在方法结束之前，在动作310处，在缓冲层208中形成孔。如上所述，可以切割、钻孔或模塑的方式使缓冲层208中形成孔306。

可对图6中所描绘的方法600进行修改、添加或省略。方法600可包括更多动作、更少动作或其他动作。例如，可并行地或以任何合适的顺序执行动作。

图7示出了根据本公开的某些实施方案的用于创建基准层210的示例性方法700。该方法以动作702开始，在该动作处，确定是否在基准层210中形成凹坑406。如果未形成凹坑406，则方法700结束。

否则，方法700前进至动作704和706，在该动作处，分别确定凹坑406的位置和凹坑406的尺寸。如上所述，凹坑406可增大基准层210的区域接收的电容，从而允许基准层210在给定压力下接收更均匀的电容。具有较大高度和/或密度的凹坑406通常响应于所施加的力以比具有较小高度和/或密度的凹坑406更大的速率增大基准层210接收的电容。

可测试设备200以确定凹坑406的高度和凹坑406的位置。例如，可在设备200的整个或基本上整个触摸屏表面区域上施加均匀的压力，以确定响应于固定施加的力在设备200的不同部分处力感测层206和基准层208之间的距离减小的量值。可利用该距离来确定凹坑406的尺寸和位置。例如，力感测层206和基准层210之间的较大距离可能需要较大的凹坑406和/或密度较大的凹坑406。另一方面，对于施加的相同的力，力感测层206在设备200的中心处朝向基准层208的偏转可显著大于在周边处的偏转，这指示较大的凹坑406应该置于更靠近周边的位置处，如图5所示。可以计算凹坑406的尺寸和位置，使得在整个基准层210上接收的电容在合适的百分比范围内是均匀的。例如，给定压力下在基准层210上接收的电容可在整个或基本上整个基准层210的1％、5％或10％内。一旦确定凹坑406的位置和孔306的尺寸，则在方法结束之前，在动作406处，在基准层210中形成凹坑406。例如，可通过将材料添加到基准层210和/或利用模塑设备以注塑工艺在基准层210的基底中形成凹坑来形成凹坑406。

可对图7中所描绘的方法700进行修改、添加或省略。方法700可包括更多动作、更少动作或其他动作。例如，可并行地或以任何合适的顺序执行动作。

图8和图9分别示出了根据本公开的某些实施方案的缓冲层208和基准层210的附加示例。

图8示出了根据本公开的某些实施方案的缓冲层208。图8中所示的缓冲层208包括分散在整个缓冲层208中的方孔(而不是图3A至图3B的示例中所示的圆孔)。在例示的示例中，较暗的区域表示存在缓冲层208的材料，并且较浅的区域表示缓冲层208中的孔。如图所示，朝向缓冲层208的周边，方孔具有特定且相对一致的尺寸；然后随着方孔接近缓冲层208的中心区域，方孔的尺寸逐渐减小，直到中心区域中不存在孔。相同类型的逐渐减小的孔尺寸可以应用于图3A至图3B中所示的示例性缓冲层208中所示的孔306。尽管图8中所示的示例性缓冲层208包括具有特定形状、布置、间隔和其他特性的孔，但本公开设想了根据特定需求具有任何合适形状、布置、间隔和其他特性的孔。

图9示出了根据本公开的某些实施方案的基准层210。图9示出了在某些实施方案中可被认为是基准层210的底部表面(例如，背离设备200的覆盖层202的表面)的内容。从该视图中，可以看到凹坑的凹面区域(例如，图4和图5的凹坑406)。尽管图9中所示的基准层210包括具有特定形状、布置、间隔、深度和其他特性的凹坑，但本公开设想了根据特定需求具有任何合适形状、布置、间隔、深度和其他特性的凹坑。

在本文中，在适当的情况下，提及计算机可读存储介质可包括基于半导体的IC或其他IC(例如，现场可编程门阵列(FPGA)或ASIC)、硬盘驱动器(HDD)、混合式硬盘驱动器(HHD)、光盘、光盘驱动器(ODD)、磁光盘、磁光驱动器、软盘、软盘驱动器(FDD)、磁带、全息存储介质、固态驱动器(SSD)、RAM驱动器、安全数码卡、安全数码驱动器、另一种合适的计算机可读存储介质、或这些项中两者或更多者的适当组合。在适当的情况下，计算机可读非暂态存储介质可以是易失性的、非易失性的、或易失性和非易失性的组合。

在本文中，除非另外明确指明或在上下文中另外指明，否则“或”是包含性的而非排他性的。因此，除非另外明确指明或在上下文中另外指明，否则本文中“A或B”是指“A、B、或这两者”。此外，除非另外明确指明或在上下文中另外指明，否则“和”是指共同的和各自的。因此，除非另外明确指明或在上下文中另外指明，否则在本文中，“A和B”是指“A和B，共同地或各自地”。

本公开涵盖本领域普通技术人员将理解的对本文描述和示出的实施方案的所有改变、替换、变化、更改和修改。类似地，在适当的情况下，所附权利要求和法律等同物涵盖本领域普通技术人员将理解的对本文示例性实施方案的所有改变、替换、变化、更改和修改。此外，在所附权利要求中提及适于、被布置成、能够、被配置为、使得能够、可操作地或操作性地执行特定功能的装置或系统或者装置或系统的部件包括该装置、系统、部件，无论该特定功能是否被激活、打开或解锁，只要该装置、系统或部件如此适于、被布置成、能够、被配置为、使得能够、可操作地或操作性地执行该特定功能。

Claims (6)

1.一种装置，包括：

力感测层；

基准层，所述基准层与所述力感测层间隔开并对齐；

电极位置，所述电极位置在所述力感测层和所述基准层之间的区域内；

和

缓冲层，所述缓冲层在所述力感测层和所述基准层之间，

其中所述缓冲层被配置为：相比于向对靠近所述力感测层的外周边区域的所述力感测层施加的物理力提供的阻力，向对靠近所述力感测层的中心区域的所述力感测层施加的物理力提供更大的阻力，其中所述缓冲层包括孔的图案，所述孔的位置和相对尺寸被配置为允许所述力感测层在所述电极位置处基本上均匀地偏转；

其中所述基准层和所述缓冲层中的至少一者被配置为：当在所述电极位置处施加电压时，响应于施加的给定物理力，基本上归一化在所述区域内的电极位置处的电容。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述缓冲层在所述中心区域中不具有孔。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述缓冲层被配置为在不同的电极位置处呈现出不同的介电常数。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述基准层被配置为具有与至少在其外周边区域内的电极位置对应的突出部。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述突出部具有各种高度，所述基准层的所述外周边区域内的更靠近所述基准层的外部范围处的所述突出部的高度大于靠近其中心区域的突出部的高度。

6.根据权利要求4所述的装置，其中在所述基准层的中心区域中不存在突出部。