本公开总体涉及触敏装置，尤其是依赖于用户手指或其他触摸工具与触摸装置之间的接触的触敏装置。
背景技术：
触敏装置通过减少或消除对机械按钮、小键盘、键盘和指向装置的需求，而允许用户方便地与电子系统和显示器进行交互。例如，用户只需在以图标识别的位置处触摸屏幕显示触摸屏，即可执行一系列复杂的指令。
技术实现要素：
本公开的实施方案涉及一种触摸传感器，该触摸传感器包括第一图案化导电迹线和第二图案化导电迹线以及光学透明的层，该光学透明的层设置在第一图案化导电迹线和第二图案化导电迹线之间。该触摸传感器被构造成通过确定对该触摸传感器施加的力的特征的各向异性变化来确定所施加力的方向。
多种实施方案涉及一种装置，该装置包括具有触摸表面的触摸传感器。该触摸传感器被构造成响应对触摸位置所施加的力而以电子方式感测在触摸表面的触摸位置处的弹性局部形变，在该触摸位置处的弹性局部形变具有三维形状。处理器耦接到该触摸传感器。该处理器被构造成根据在该触摸位置处的局部形变形状以电子方式确定在该触摸位置处施加的非正交力的方向。
一些实施方案涉及一种装置，该装置包括具有触摸表面的触摸传感器。该触摸传感器被构造成响应对触摸表面所施加的非正交力来感测在触摸位置处的触摸表面的局部下陷和突起。处理器耦接到该触摸传感器。该处理器被构造成根据在该触摸位置处的触摸表面的局部下陷和突起来确定非正交力的方向。
其他实施方案涉及一种方法，该方法包括：感测对触摸传感器的触摸表面施加的非正交力；以及感测所施加力的特征的各向异性变化。该方法还包括：根据所施加力的特征的各向异性变化确定所施加力的方向。
某些实施方案涉及一种方法，该方法包括：感测在对触摸传感器的触摸表面上的触摸位置处施加的触摸力；以及响应所施加的力来感测在触摸位置处的弹性局部形变，该局部形变具有三维形状。该方法还包括根据该局部形变形状以电子方式确定在该触摸位置处施加的非正交力的方向。
另外的实施方案涉及一种方法，该方法包括：感测在对触摸传感器的触摸表面上的触摸位置处施加的触摸力；以及响应在触摸位置处施加的非正交力来感测在触摸位置处的触摸表面的局部下陷和突起。该方法还包括根据在触摸位置处的触摸表面的局部下陷和突起来确定在触摸位置处施加的非正交力的方向。
本申请的这些和其他方面通过下文的具体实施方式将显而易见。然而，在任何情况下都不应将上述发明内容理解为是对要求保护的主题的限制，该主题仅由如在审查期间可以进行修改的所附权利要求书限定。
附图说明
图1示出了根据本公开多种实施方案的一种代表性的触摸传感器，该触摸传感器以通信方式耦接到处理器。
图2至图4为根据本公开多种实施方案的触摸传感器的触摸表面区域的放大视图，该触摸表面区域容易发生弹性局部形变。
图5至图7为根据本公开多种实施方案的用于确定对触摸传感器所施加非正交力的方向的多种方法的流程图。
图8为根据多种实施方案的电容触摸传感器的剖视图。
图9为根据多种实施方案的电阻触摸传感器的剖视图。
图10为根据多种实施方案的包含力感测材料的触摸传感器的剖视图。
图11为根据多种实施方案的压电触摸传感器的剖视图。
图12为根据多种实施方案的包括光学波导的触摸传感器的剖视图，该光学波导被构造成使用受抑全内反射感测非正交力。
图13示出了根据多种实施方案响应施加触摸力的图12所示的可形变光学波导的局部弹性形变区域。
图14示出了根据多种实施方案的触敏显示器上显现的虚拟对象，该触敏显示器可由用户操纵；并且
图15示出了根据多种实施方案的作为滑动条或音量控制器操作的虚拟控件。
具体实施方式
本公开的实施方案涉及感测对触摸传感器施加的力以及确定对该触摸传感器施加的力的方向。一些实施方案涉及确定对触摸传感器施加的力的方向以及所施加力的大小。其他实施方案涉及确定对触摸传感器施加的力的方向、所施加力的大小以及所施加力的位置。本公开的实施方案可包括各种触摸传感器技术中的任一项或其组合，该触摸传感技术包括电容、电阻、力、光学、红外、受抑全内反射、电磁、表面声波、声脉冲、弯曲波、信号散射、以及近场成像等。
图1示出了一种以通信方式耦接到处理器120的代表性的触摸传感器100。触摸传感器100包括触摸表面102和与触摸表面102相邻的传感器104。根据多种实施方案，触摸表面102响应对触摸表面102施加的触摸力FT而在触摸表面102的局部区域108处发生弹性形变。触摸表面102的远离局部形变区域108的部分保持不受在触摸位置处的触摸事件的影响。如图1所示，触摸力FT引起在触摸位置处及其附近的区域108内的触摸表面102发生局部弹性形变，从而导致在触摸位置处的触摸表面102的三维扭曲。由触摸力FT所引起的触摸表面102的这种三维扭曲的形状和尺寸响应触摸力FT的变化而随时间(举例来说，在某手势期间)动态变化。更具体地讲，在触摸表面102的局部区域108处的弹性形变随着时间在面积(触摸表面102平面中的x方向和y方向)和深度/高度(与触摸表面102的平面垂直的z方向)方面发生变化，面积和深度/高度上的变化与所施加的触摸力FT的大小和方向成比例。移开触摸力FT后，触摸表面102的局部形变区域108恢复到其原来的位置、形状和尺寸。
根据一些实施方案，传感器104被构造成响应对触摸表面102所施加的力而以电子方式感测在触摸表面102的触摸位置处的触摸表面102弹性局部形变。在触摸位置处的这种弹性局部形变具有三维形状。耦接到触摸传感器100的处理器120被构造成根据在触摸位置处的局部形变区域108的形状以电子方式确定对在触摸位置处施加的非正交力的方向。例如，处理器120被构造成接收来自传感器104的信号，并且响应触摸表面102的局部形变生成局部形变剖面130，该局部形变由于施加触摸力FT所造成。处理器120使用局部形变剖面130确定对触摸表面102施加的触摸力FT102的方向。处理器120也可被构造成确定触摸力FT的大小，并且还可被构造成确定在触摸表面102上的触摸位置。
根据多种实施方案，由于施加触摸力FT所造成的形变涉及触摸传感器100的至少两个基本平行的主表面(在其他图中示出)的弹性局部形变。在其他实施方案中，由于施加触摸力FT所造成的形变涉及触摸传感器100的仅一个主表面的弹性局部形变。如将参考图2至图4并且根据一些实施方案所详细讨论的，触摸传感器100可被构造成感测第一分力和第二分力，第一分力被引导进入在触摸位置处的触摸表面102中或该处附近，第二分力被引导离开在触摸位置处的触摸表面102或该处附近。处理器120可被构造成使用第一分力和第二分力确定对触摸表面102施加的非正交力的方向。
根据一些实施方案，触摸传感器100包括电容传感器104，电容传感器104被构造成绘出在触摸位置处的弹性局部形变108的形状。在其他实施方案中，触摸传感器100包括电阻传感器104，电阻传感器104被构造成绘出在触摸位置处的弹性局部形变108的形状。在另外的实施方案中，触摸传感器100包括光学传感器104，光学传感器104被构造成绘出在触摸位置处的弹性局部形变108的形状。在某些实施方案中，触摸传感器100包括压电传感器104，压电传感器104被构造成绘出在触摸位置处的弹性形变108的形状。
根据一些实施方案，触摸传感器100包括第一图案化导电迹线和第二图案化导电迹线(在其他图中示出)以及光学透明的层，该光学透明的层设置在第一图案化导电迹线和第二图案化导电迹线之间。触摸传感器100被构造成通过确定对触摸表面102施加的力FT的特征的各向异性变化来确定所施加力的方向。例如，处理器120可被构造成确定传感器104与所施加力FT之间的接触面积的各向异性变化。通过进一步举例来说，随着力FT沿着与触摸表面102的平面斜交的方向施加到触摸表面102，接触面积沿着投射到触摸表面102上的斜交方向各向异性地变化，而这可由处理器120确定。处理器120可根据确定的接触面积的各向异性变化来确定对触摸表面102施加的力FT的方向。
根据一些实施方案，处理器120被构造成通过确定传感器104的电容的各向异性变化来确定对触摸表面102施加的力FT的方向，该电容的各向异性变化与所施加力FT成比例。例如，随着力FT沿着斜交方向施加到触摸表面102，传感器104的电容沿着投射到触摸表面102上的斜交方向增加。处理器120可根据确定的电容的各向异性变化来确定对触摸表面102施加的力FT的方向。
在一些实施方案中，处理器120被构造成通过确定对触摸表面102施加的力FT的特征的各向异性变化来确定所施加力的大小。在其他实施方案中，处理器120被构造成通过确定触摸传感器100的光学透明的层的特征的各向异性变化来确定对触摸表面102施加的力FT的方向。例如，处理器120可被构造成响应所施加力FT，通过确定触摸传感器100的光学透明的层的局部厚度的各向异性变化来确定对触摸表面102施加的力FT的方向。
图2至图4为根据本公开多种实施方案的触摸传感器的触摸表面区域的放大视图，该触摸表面区域容易发生弹性局部形变。图2示出了触摸传感器的触摸表面202以及由施加到触摸表面的触摸力FT所造成的触摸表面202的形变。在图2中，触摸力FT沿着垂直于触摸表面202的方向施加。向触摸表面202施加触摸力FT引起在触摸位置处发生弹性局部形变208。尽管如图2中的横截面所示，局部形变208具有三维形状。因为触摸力FT沿着垂直于触摸表面202的方向施加，所以弹性局部形变208具有相对一致的碗形。同样，形变208的体积A和体积B相对于图2所示的虚线基本上对称。基于局部形变208的相对对称性，传感器204确定触摸力FT的方向垂直于触摸表面202。
传感器204被构造成确定局部形变208的形状或剖面。在传感器204与局部形变208边缘之间纵向延伸的每条虚线表示由传感器204所作的测量。测量类型取决于传感器204的技术。例如，传感器204所作的测量可基于电容、电阻、电压或电流变化、力、光强度、或任意这些参数的组合。可调整测量次数和传感器204所作测量之间的间隔时间以实现期望的感测分辨率。
图3示出了对触摸传感器的触摸表面302施加的非正交触摸力FT。向触摸表面302施加触摸力FT引起在触摸位置处的触摸表面302发生非对称弹性局部形变308。具体地讲，以斜角向触摸表面302施加触摸力FT引起在触摸位置处的触摸表面302发生局部下陷B和局部突起A。传感器304在触摸表面302的触摸位置处进行测量，以确定局部下陷B和突起A的形状或剖面。基于该测量，传感器304或耦接到传感器304的处理器可确定非正交力FT的方向。根据图3所示的简化示例，传感器304可确定，相对于局部突起A，局部下陷B在虚线右侧。根据局部下陷B和突起A在触摸位置处的相对位置，传感器304或耦接到传感器304的处理器可确定：非正交触摸力FT被取向为朝向局部下陷B的底部但是远离局部突起A的顶部的方向。对在触摸位置处的形变剖面形貌更具体的分析(举例来说，计算局部形变区域308的形貌图的梯度)可由触摸传感器或耦接到触摸传感器的处理器执行，以便更准确地确定以斜角对触摸表面302施加的触摸力FT的方向。
图4示出了对触摸传感器的触摸表面402施加的非正交触摸力FT。向触摸表面402施加触摸力FT引起在触摸位置处发生非对称弹性局部形变408。以斜角向触摸表面402施加触摸力FT引起在触摸位置处的触摸表面402发生局部下陷A和局部突起B。传感器404进行测量以确定局部下陷A和突起B的形状或剖面，根据该形状或剖面可确定非正交力FT的方向。在此说明性示例中，传感器404可确定：相对于局部突起B，局部下陷A在虚线左侧，这与图3所示的场景相反。根据局部下陷A和突起B在触摸位置处的相对位置，传感器404或耦接到传感器404的处理器可确定：非正交触摸力FT取向为朝向局部下陷A的底部但是远离局部突起B的顶部的方向。应当理解非正交触摸力FT的方向可通过以三维或二维切片方式测量或测绘局部形变208,308,408的轮廓(举例来说，形貌图)来决定。
再次参考图1，并且根据图2至图4所示的局部形变区域208,308,408，触摸传感器100可被构造成，根据本公开的多种实施方案，响应在触摸位置处施加的非正交力来感测在触摸位置处的触摸表面102的局部下陷和突起。处理器120可被构造成根据在触摸位置处的触摸表面102的局部下陷和突起来确定非正交力的方向。处理器120可被构造成确定在触摸位置处施加的非正交力的大小。该处理器也可被构造成确定在触摸位置处施加的非正交力的位置。
根据多种实施方案，传感器104被构造成感测第一分力和第二分力，第一分力被引导进入在触摸位置处的触摸表面102中，第二分力被引导离开在触摸位置处的触摸表面102。处理器120被构造成使用第一分力和第二分力确定非正交力的方向。局部下陷响应第一分力而形成，局部突起响应第二分力而形成。传感器104可包括电容传感器、电阻传感器、光学传感器、压电传感器、或任意这些传感器的组合。例如，触摸传感器100可包括第一类传感器和不同于第一类传感器的第二类传感器。处理器120可被构造成：使用第一类传感器的输出确定非正交力FT的触摸位置；以及使用第二类传感器的输出确定该非正交力的大小和方向。
图5为根据多种实施方案的示出了由触摸传感器感测触摸力的多个过程的流程图。图5所示的方法包括：502感测对触摸传感器的触摸表面施加的非正交力；以及504感测所施加力的特征的各向异性变化。该方法还涉及：506根据所施加力特征的各向异性变化确定所施加力的方向。该方法可任选地涉及：508确定在触摸表面处施加的力的位置。该方法也可任选地涉及：510确定在触摸表面处施加的力的大小。
图6为根据其他实施方案的示出了由触摸传感器感测触摸力的多个过程的流程图。图6所示的方法涉及：602感测在触摸表面的触摸位置处施加的触摸力。该方法还涉及：604响应所施加的力来感测在触摸位置处的弹性局部形变，该局部形变具有三维形状。该方法还涉及根据该局部形变形状以电子方式确定在触摸位置处施加的非正交力的方向。该方法可任选地涉及：608确定在触摸表面处施加的力的位置。该方法也可任选地涉及：610确定在触摸表面处施加的力的大小。
图7为根据多种实施方案的示出了由触摸传感器感测触摸力的多个过程的流程图。图7所示的方法涉及：702感测在触摸表面的触摸位置处施加的触摸力。该方法还涉及：704响应在触摸位置处施加的非正交力来感测在触摸位置处的触摸表面的局部下陷和突起。该方法还涉及：706根据在触摸位置处的触摸表面的局部下陷和突起来确定在触摸位置处施加的非正交力的方向。该方法可任选地涉及：708确定在触摸表面处施加的力的位置。该方法也可任选地涉及：710确定在触摸表面处施加的力的大小。
图8为根据多种实施方案的电容触摸传感器800的剖视图。触摸传感器800包括第一可弹性形变透明材料层802。触摸传感器800包括电极层804，电极层804包含第一透明导电迹线集806，第一透明导电迹线集806沿着第一平面中的第一方向延伸，并且响应所施加的非正交力而经历弹性形变。与透明导电迹线806相邻的是第二可弹性形变透明材料层808。在一些实施方案中，第二层808比第一层802更具柔性或适形性(举例来说，弹性模量更小)。与第二层802相邻的是电极层810，电极层810包含第二透明导电迹线集812，第二透明导线迹线集812沿着第二平面中的第二方向延伸，第二平面与第一平面间隔开。触摸传感器800还可包括支持第二电极层810的透明层或基片814。在一些实施方案中，透明层或基片814为显示器的外表面，触摸传感器800连接至该显示器。
本文所述类型的电容触摸传感器可并入美国专利No.7,148,882和No.7,538,760以及美国专利公布No.2002/0149572、No.2007/0063876和No.2006/0227114中所述的特性和功能，这些专利中的每一者均以引用方式并入本文。根据一些实施方案，图8和其他图所示的组件(或其子组件)定义了一种可形变基片组件，该可形变基片组件包括其表面上的一个或多个可延展金属导电迹线阵列。该可形变基片组件在制造触摸传感器期间连接至其他微电子元件。当电子元件以粘结方式粘合至基片组件并且微电子元件的粘结元件接触迹线时，该基片可具有让单个粘结元件使迹线局部形变直到迹线渗透到基片表面中的材质属性。合适的可形变基片组件的详细内容可见于PCT公布NO.WO1997008749A1，该专利以引用方式并入本文。
图9为根据多种实施方案的电阻触摸传感器900的剖视图。触摸传感器900包括第一可弹性形变透明材料层902。触摸传感器900包括第一电阻图案层904和第二电阻图案层910，第一电阻图案层904和第二电阻图案层910被视窗化隔离片908隔开。第一电阻图案层904和第二电阻图案层910中的每一者包括多个图案化电极元件906和912。电极元件906和912示出为具有条形形状，但是这仅仅是示例而已。视窗化隔离片908的尺寸被设计成在没有对第一层902施加触摸力的情况下，在相对的电阻图案层904和910之间提供隔离。视窗化隔离片908的视窗部分响应第一层909形变而允许在电阻图案层904和910之间的接触，第一层909由于受到对其施加的触摸力而形变。触摸传感器900还可包括支持第二电阻图案层910的透明层或基片914。在一些实施方案中，透明层或基片914为显示器的外表面，触摸传感器800连接至该显示器。电阻触摸传感器的多种实施方案可并入美国专利公布No.2009/0237374和No.2010/0141604以及美国专利No.8,446,388所公开的特性和功能(例如，多点、多次触摸能力)，这些专利中的每一者均以引用方式并入本文。
图10为根据多种实施方案的采用力感测材料的触摸传感器1000的剖视图。触摸传感器1000包括第一可弹性形变材料层1002和第一电极层1004，第一电极层1004包含第一导电迹线集1006，第一导电迹线集1006沿着第一方向延伸并且响应非正交力而经历弹性形变。触摸传感器1000还包括第二层1010，第二层1010包含力感测材料1008。第二层1010还包括第二导电迹线集1012，第二导电迹线集1012沿着第二方向延伸，使得第一导电迹线集1006通过力感测材料1008而与第二导电迹线集1012隔开。在一些实施方案中，力感测材料1008包括压敏薄膜，该压敏薄膜响应作用于该薄膜上的压缩力的变化而改变电阻率。该压敏薄膜可(例如)包含原纤维化聚四氟乙烯(PTFE)、碳以及可膨胀微球体。在一些实施方案中，力感测材料1008包括力敏电阻材料。例如，力敏电阻材料可包括具有可膨胀微球体的导电基体。采用力感测材料的触摸传感器的多种实施方案可并入美国专利No.5,209,967、No.5,302,936和No.7,260,999以及美国专利公布No.2011/0273394中所述的特性和功能，这些专利中的每一者均以引用方式并入本文。
图11为根据多种实施方案的采用压电聚合物材料的触摸传感器1100的剖视图。触摸传感器1100包括第一可弹性形变透明材料层1102和与第一层1102相邻的第一压电聚合物透明层1104。第一透明导电迹线集1106设置在第一压电聚合物透明层1104上方，沿着第一方向延伸，并且响应非正交力而经历弹性形变。触摸传感器1100还包括第二压电聚合物透明层1110。透明聚合物介电芯1108设置在第一压电聚合物层1104与第二压电聚合物层1110之间。第二透明导电迹线集1112设置在第二压电聚合物层1110上方，并且沿着不同于第一导电迹线集1106的方向的第二方向延伸。
根据另一个实施方案，图11所示的触摸传感器1100包括单一的压电聚合物透明层，诸如压电聚合物层1104(举例来说，不包括第二压电聚合物透明层，诸如压电聚合物层1110)。在此类实施方案中，第二透明导电迹线集1112设置在第二透明材料层1114上方。在一些实施方案中，第一压电聚合物层1104和第二压电聚合物层1110包含极化聚偏二氟乙烯(PVDF)，芯层包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。压电触摸传感器的多种实施方案可并入于2013年11月21日提交的共有美国专利申请No.61/907354中公开的特性和功能，该专利以引用方式并入本文。压电触摸传感器的多种实施方案可并入美国专利公布No.2009/0309616中公开的特性和功能，该专利以引用方式并入本文。
图12为根据多种实施方案的触摸传感器1200的剖视图，触摸传感器1200采用可形变光学波导和受抑全内反射(FTIR)检测触摸力以及该触摸力的方向。触摸传感器1200包括第一可弹性形变透明材料层1202。与第一层1202相邻的是可形变光学波导1204。在一些实施方案中，可形变光学波导1204的表面构成触摸传感器1200的触摸表面1202。光源1203被构造成引导入射光穿过波导1204的侧边，使得在波导1204没有形变时，光经由全内反射包含于波导1204内。触摸传感器1200还包括光学传感器1208，光学传感器1208被构造成在形变的位置处感测从波导1204射出的光，该形变由于对触摸表面1202施加非正交力所造成。在一些实施方案中，光学传感器1208包括像素化光学传感器1206。在其他实施方案中，光学传感器1208为电荷耦合器件1206。在某些实施方案中，光学传感器1208包含半导体光电探测器阵列1206。触摸传感器1200可任选地包括用来支撑光学传感器1208的基片1210。
将FTIR现象用于触摸力检测的触摸传感器的多种实施方案可并入美国专利No.8,441,467和美国专利公布No.2006/0227120和No.2008/0060854中公开的特性和功能，这些专利中的每一者均以引用方式并入本文。
图13示出了可形变光学波导1204响应触摸力FT的施加而发生的局部弹性形变区域1205。向波导1204施加非正交触摸力FT造成波导1204以在触摸位置处波导1204局部下陷和突起的形式发生形变1205。结果，由于FTIR现象，光从波导1204中在受触摸力FT影响的位置处射出。因为波导1204以已知图案(举例来说，局部下陷和突起)进行形变，从波导1204中射出的光具有照明分布1207，照明分布1207随着波导1204在触摸位置处的形变图案而变。该照明分布1204可由光学传感器1208检测，并且由触摸传感器或耦接到触摸传感器的处理器分析。照明分布1207的强度变动，例如，可用于确定对波导1204施加的非正交触摸力FT的方向。
本公开的实施方案涉及上文中结合显示器所描述类型的传感器。在多种实施方案中，触摸传感器由光学透明的层制成，从而使触摸传感器能够集成到显示器前面。在其他实施方案中，触摸传感器由一个或多个不透明层制成，并且集成在显示器后面。在这样的实施方案中，在触摸传感器前面的显示器是可弹性形变的，使得对显示器的表面施加的触摸力(例如，非正交触摸力)耦接到触摸传感器。
根据一些实施方案，触敏显示器包括将触摸感测元件与显示器电路集成的液晶显示器(LCD)触摸屏。在一些具体实施中，触摸感测元件可全部实现于LCD堆叠组件内，但是在彩色滤光片基板和阵列基板之外而非在彩色滤光片基板和阵列基板之间。在其他具体实施中，一些触摸感测元件可设置在彩色滤光片基板与阵列基板之间，其他触摸感测元件则位于别处。在另外的具体实施中，所有触摸感测元件均可设置在彩色滤光片基板与阵列基板之间。本文公开的多种实施方案可并入美国专利No.8,243,027中所述的特性和功能，该专利以引用方式并入本文。
根据本公开的触摸传感器通过将触摸力方向用作控制输入增强了与显示器的虚拟对象之间的交互。根据多种实施方案，除了触摸力大小和/或触摸力位置，本公开的触摸传感器还根据触摸力方向增强了用户对显示器的虚拟对象和其他方面的控制。例如，触摸传感器可被构造成显示虚拟对象，耦接到触摸传感器的处理器可被构造成根据对触摸传感器施加的非正交力的方向和大小沿着某方向移动虚拟对象。通过进一步举例来说，处理器可被构造成根据对触摸传感器施加的非正交力的方向和大小以一定速度移动显示器上显现的虚拟对象。
图14示出了根据多种实施方案的触敏显示器上显现的虚拟对象，该触敏显示器可由用户操纵。在显示器1402上显现的虚拟对象中的至少一个根据对显示器1402施加的触摸力的方向进行控制。在显示器1402上显现的一个或多个虚拟对象可经由用户与虚拟控件1410的交互进行控制或操纵。在图14所示的代表性示例中，虚拟控件1410可由用户操纵以改变在显示器1402上显现的图像1404的显示情况。更具体地，夜空的区域在显示器1402上显现为图像1404，用户致动虚拟控件1410可致使夜空的不同区域移入和移出显示器1402的显示区域。
根据一个说明性示例，用户用手指1430(诸如通过轻触旋钮1412)激活虚拟控件1410。响应对旋钮1412施加轻触，虚拟控件1410以某种方式变化(举例来说，发亮和/或改变颜色)以指示虚拟控件1410已经激活待用。虚拟控件1410被激活时让用户可以划过夜空在东方与西方之间扫视。例如，向东方移动方向箭头1414致使夜空图像1404朝东扫视。例如，向西方移动方向箭头1414致使夜空图像1404朝西扫视。在一种方式中，用户可将手指1430放置在方向箭头1414上，并且通过拱形动作或从左到右滑动动作使方向箭头1414分别在东西标志E和W之间移动。
胜于通过滑动手势致使方向箭头1414在东西标志E和W之间做所需移动，通过本公开的触摸力确定方法，无需明显平移用户手指1430的位置即可实现方向箭头1414的所需移动。如图14所示，用户可将手指1430放置在旋钮1412处，并且改变对旋钮1412施加的触摸力以根据需要移动方向箭头1414。在一种方式中，用户的手指1430放置在旋钮1412上，用户向左向右枢转手部1420，同时使手指1430在旋钮1412处保持相对静止。尽管触摸力的位置保持相对静止，但是以这种方式枢转手部1420改变了在旋钮1412处施加的触摸力的方向。
保持手指1430在旋钮1412上的同时向右枢转手部1422致使方向箭头1414朝左(例如，朝东方)移动。保持手指1430在旋钮1412上的同时向左枢转手部1422致使方向箭头1414朝右(例如，朝西方)移动。随着手指1430围绕显示器的相对静止位置(例如，旋钮1412)枢转或旋转，触敏显示器感测到触摸力方向的改变，并且致使方向箭头1414做出相应移动。在一些实施方案中，触摸力方向变化和触摸力方向变化率均被确定。这让用户可以控制虚拟控件的方向和方向变化率(例如，速度)两者，因此虚拟控件对虚拟对象起作用。
虚拟控件1410可为单模或多模控件。在单模操作中，虚拟控件1410可以上文所讨论的方式操作。在多模操作中，可将触摸力大小变化用作额外的用户输入，以增强对显示器1402上显现的虚拟对象的控制。例如，用户可通过以上文所讨论的方式操纵虚拟控件1410来控制夜空在东西标志E与W之间的扫视。可通过改变对旋钮1412施加的触摸力控制扫视速率或速度。例如，手指1430轻轻按压旋钮1412产生缓慢的扫视动作，而增加手指1430在旋钮1412处施加的压力产生逐渐变快的扫视响应。在此说明性示例中，触摸力大小变化对应于虚拟对象在显示器1402上改变的速率的成比例变化。
图15示出了根据多种实施方案的作为滑动条或音量控制器操作的虚拟控件。图15所示的虚拟控件1502可用于调整(例如)左右扬声器声道之间声音的振幅。虚拟控件1502的上图表示左右声道之间的平衡输出，如虚拟控件1502的显示区域1504内没有着色或阴影所指示的。在此说明性示例中，虚拟控件1502通过如下方式操纵：用户将手指1520放置在控件1502的中心或零刻度位置处，并且在将手指1520保持在零刻度位置处的同时向左或向右滑动手指1520。向右滑动手指1520(例如)造成右扬声器输出相对于左扬声器输出而增加，如显示区域1504'内的着色或阴影所指示的。向左滑动手指1522(例如)造成左扬声器输出相对于右扬声器输出而增加，如显示区域1504\"内的着色或阴影所指示的。向左向右滑动手指1522被检测为触敏显示器的触摸力方向的变化。图15所示的虚拟控件1504可实现为单模控件(例如，所检测到的方向)或多模控件(例如，所检测到的方向和方向变化率)。
可实现本文公开的多种触摸传感器实施方案以提供多点或多次触摸检测能力。多点触摸传感器可被构造成确定可同时或基本同时发生的多次触摸的位置。根据一些实施方案，多点感测配置能够同时检测并监测对在整个触摸传感器的触敏表面上的不同点处的触摸以及这些触摸的大小和方向。多点感测布置可提供多个透明传感器坐标或节点，这些坐标或节点彼此独立起作用并且代表触摸传感器上的不同点。当将多个对象压贴到触摸传感器时，对于每个触摸点均激活了一个或多个传感器坐标。与每个触摸点相关的传感器坐标产生相应的跟踪信号，处理器使用跟踪信号来确定同时触摸中每个触摸的位置、大小和方向。本文公开的多种实施方案可并入美国专利No.8,416,209和No.8,441,467，以及美国专利公布No.2012/0188189、No.2010/0141604和No.2006/0279548中所述的特性和功能，这些专利中的每一者均以引用方式并入本文。
以下为本公开的项目：
项目1是一种触摸传感器，包括：
第一图案化导电迹线和第二图案化导电迹线；以及
光学透明的层，该光学透明的层设置在第一图案化导电迹线和第二图案化导电迹线之间，该触摸传感器被构造成通过确定对该触摸传感器施加的力的特征的各向异性变化来确定所施加力的方向。
项目2是根据项目1所述的触摸传感器，其中所施加力的特征包括该触摸传感器与所施加力之间的接触面积。
项目3是根据项目2所述的触摸传感器，其中随着力沿着与该传感器的平面斜交的方向施加到该触摸传感器，该接触面积沿着投射到该触摸传感器上的斜交方向各向异性地变化。
项目4是根据项目1所述的触摸传感器，其中所施加力的特征包括与所施加力成比例的触摸传感器的电容变化。
项目5是根据项目1所述的触摸传感器，其中随着力沿着斜交方向施加到该触摸传感器，传感器电容沿着投射到该触摸传感器上的斜交方向增加。
项目6是根据项目1所述的触摸传感器，其还被构造成通过确定对该触摸传感器施加的力的特征的各向异性变化来确定所施加力的大小。
项目7是根据项目1所述的触摸传感器，其还被构造成通过确定该光学透明的层的特征的各向异性变化来确定对该触摸传感器施加的力的方向。
项目8是根据项目7所述的触摸传感器，其中该光学透明的层的特征是该层的局部厚度。
项目9是根据项目1所述的触摸传感器，其还被构造成确定触摸传感器上所施加力的位置。
项目10是一种装置，包括：
具有触摸表面的触摸传感器，该触摸传感器被构造成响应对触摸位置施加的力而以电子方式感测在该触摸表面的触摸位置处的弹性局部形变，在该触摸位置处的弹性局部形变具有三维形状；以及
耦接到该触摸传感器的处理器，该处理器被构造成根据在该触摸位置处的局部形变形状以电子方式确定在该触摸位置处施加的非正交力的方向。
项目11是根据项目10所述的装置，其中该处理器被构造成以电子方式确定在触摸位置处施加的非正交力的大小。
项目12是根据项目10所述的装置，其中该处理器被构造成以电子方式确定在触摸位置处施加的非正交力的位置。
项目13是根据项目10所述的装置，其中弹性局部形变包括该触摸传感器的至少两个基本平行的主表面的弹性局部形变。
项目14是根据项目10所述的装置，其中弹性局部形变包括该触摸传感器的仅一个主表面的弹性局部形变。
项目15是根据项目10所述的装置，其中：
触摸传感器被构造成显示虚拟对象；以及
处理器被构造成分别根据所施加的非正交力的方向和大小沿着一定方向移动该虚拟对象。
项目16是根据项目10所述的装置，其中：
触摸传感器被构造成显示虚拟对象；以及
处理器被构造成分别根据所施加的非正交力的方向和大小以一定速度移动该虚拟对象。
项目17是根据项目10所述的装置，其中触摸传感器包括电容传感器，该电容传感器被构造成绘出在触摸位置处的弹性局部形变的形状。
项目18是根据项目10所述的装置，其中触摸传感器包括电阻传感器，该电阻传感器被构造成绘出在触摸位置处的弹性局部形变的形状。
项目19是根据项目10所述的装置，其中触摸传感器包括光学传感器，该光学传感器被构造成绘出在触摸位置处的弹性局部形变的形状。
项目20是根据项目10所述的装置，其中触摸传感器包括压电传感器，该压电传感器被构造成绘出在触摸位置处的弹性形变的形状。
项目21是根据项目10所述的装置，其中：
触摸传感器被构造成感测第一分力和第二分力，该第一分力被引导进入在触摸位置处或其附近的触摸表面，该第二分力被引导离开在触摸位置处或其附近的触摸表面；以及
处理器被构造成使用第一分力和第二分力来确定非正交力的方向。
项目22是根据项目21所述的装置，其中局部形变响应第一分力和第二分力而形成。
项目23是根据项目10所述的装置，其中触摸传感器包括：
第一类传感器和不同于第一类传感器的第二类传感器；以及
处理器，该处理器被构造成使用第一类传感器的输出来确定触摸位置，以及使用第二类传感器的输出来确定非正交力的大小和方向。
项目24是一种装置，包括：
具有触摸表面的触摸传感器，该触摸传感器被构造成响应对触摸表面所施加的非正交力来感测在触摸位置处的触摸表面的局部下陷和突起；以及
耦接到该触摸传感器的处理器，该处理器被构造成根据在该触摸位置处的触摸表面的局部下陷和突起来确定非正交力的方向。
项目25是根据项目24所述的装置，其中该处理器被构造成以电子方式确定在触摸位置处施加的非正交力的大小。
项目26是根据项目25所述的装置，其中该处理器被构造成以电子方式确定在触摸位置处施加的非正交力的位置。
项目27是根据项目24所述的装置，其中：
触摸传感器被构造成感测第一分力和第二分力，该第一分力被引导进入在触摸位置处的触摸表面中，该第二分力被引导离开在触摸位置处的触摸表面；以及
处理器被构造成使用第一分力和第二分力来确定非正交力的方向。
项目28是根据项目27所述的装置，其中局部下陷响应第一分力而形成，局部突起响应第二分力而形成。
项目29是根据项目24所述的装置，其中弹性局部形变包括该触摸传感器的至少两个基本平行的主表面的弹性局部形变。
项目30是根据项目24所述的装置，其中弹性局部形变包括该触摸传感器的仅一个主表面的弹性局部形变。
项目31是根据项目24所述的装置，其中：
触摸传感器被构造成显示虚拟对象；以及
处理器被构造成分别根据所施加的非正交力的方向和大小沿着一定方向移动该虚拟对象。
项目32是权利要求24所述的装置，其中：
触摸传感器被构造成显示虚拟对象；以及
处理器被构造成分别根据所施加的非正交力的方向和大小以一定速度移动该虚拟对象。
项目33是根据项目24所述的装置，其中触摸传感器包括电容传感器。
项目34是根据项目24所述的装置，其中触摸传感器包括电阻传感器。
项目35是根据项目24所述的装置，其中触摸传感器包括光学传感器。
项目36是根据项目24所述的装置，其中触摸传感器包括压电传感器。
项目37是根据项目24所述的装置，其中触摸传感器包括：
第一类传感器和不同于第一类传感器的第二类传感器；以及
处理器，该处理器被构造成使用第一类传感器的输出来确定触摸位置，以及使用第二类传感器的输出来确定非正交力的大小和方向。
项目38是根据项目24所述的装置，其中触摸传感器包括：
第一更易于弹性形变的透明材料层；
第一透明导电迹线集，该第一透明导电迹线集沿着第一平面中的第一方向延伸，并与第一层相邻，并且响应非正交力而经历弹性形变；
第二透明材料层，该第二透明材料层相对于第一层更难于弹性成形；以及
第二透明导电迹线集，该第二透明导线迹线集沿着第二平面中的第二方向延伸，第二平面与第一平面间隔开；
其中局部下陷主要根据第一层的弹性形变来感测，局部突起主要根据第二层的弹性形变来感测。
项目39是根据项目10或项目24所述的装置，其中触摸传感器包括：
第一更易于弹性形变的透明材料层；
第一透明导电迹线集，该第一透明导电迹线集沿着第一平面中的第一方向延伸，并与第一层相邻，并且响应非正交力而经历弹性形变；
第二透明材料层，该第二透明材料层相对于第一层更难于弹性成形；以及
第二透明导电迹线集，该第二透明导线迹线集沿着第二平面中的第二方向延伸，第二平面与第一平面间隔开。
项目40是根据项目38所述的装置，其中该处理器被构造成根据第一层和第二层的弹性局部形变确定非正交力的大小和方向。
项目41是根据项目39所述的装置，其中第一迹线集和第二迹线集由透明弹性体电阻材料的连续层隔开。
项目42是根据项目39所述的装置，其中第一迹线集和第二迹线集由透明弹性体电阻材料的不连续段隔开。
项目43是根据项目42所述的装置，其中不连续段包括可独立寻址柱阵列，该可独立寻址柱阵列具有取向为与第一层和第二层垂直的纵向轴线。
项目44是根据项目42所述的装置，其中不连续段包括可独立寻址点阵列，该可独立寻址点阵列具有取向为与第一层和第二层垂直的纵向轴线。
项目45是根据项目39所述的装置，其中第一迹线集和第二迹线集由透明弹性体介电材料的连续层隔开。
项目46是根据项目45所述的装置，其中透明弹性体介电材料包括有机硅。
项目47是根据项目10或项目24所述的装置，其中触摸传感器包括：
第一可弹性形变材料层；
第一导电迹线集，该第一导电迹线集沿着第一方向延伸，并且响应非正交力而经历弹性形变；
第二力感测材料层；以及
第二导电迹线集，该第二导电迹线集沿着第二方向延伸，第一迹线集和第二迹线集由第二层隔开。
项目48是根据项目47所述的装置，其中力感测材料包括压敏薄膜，该压敏薄膜响应作用于该薄膜上的压缩力的变化而改变电阻率。
项目49是根据项目48所述的装置，其中该压敏薄膜包含原纤维化PTFE、碳以及可膨胀微球体。
项目50是根据项目47所述的装置，其中该力感测材料包括力敏电阻材料。
项目51是根据项目50所述的装置，其中该力敏电阻材料包括具有可膨胀微球体的导电基体。
项目52是根据项目10或项目24所述的装置，其中触摸传感器包括：
第一可弹性形变透明材料层；
与第一层相邻的第一透明压电聚合物层；
第一透明导电迹线集，该第一透明导电迹线集设置在第一压电聚合物层上方，沿着第一方向延伸，并且响应非正交力而经历弹性形变；
第二透明压电聚合物层；
透明聚合物介电芯层，该透明聚合物介电芯层设置在第一压电聚合物层与第二压电聚合物层之间；
第二透明材料层；以及
第二透明导电迹线集，该第二透明导电迹线集设置在第二压电聚合物层上方，并且沿着不同于第一导电迹线集的方向的第二方向延伸。
项目53是根据项目10或项目24所述的装置，其中触摸传感器包括：
第一可弹性形变透明材料层；
与第一层相邻的透明压电聚合物层；
第一透明导电迹线集，该第一透明导电迹线集设置在第一压电聚合物层上方，沿着第一方向延伸，并且响应非正交力而经历弹性形变；
第二透明材料层；
透明聚合物介电芯层，该透明聚合物介电芯层在压电聚合物层与第二层之间；以及
第二透明导电迹线集，该第二透明导电迹线集设置在第二压电聚合物层上方，并且沿着不同于第一导电迹线集的方向的第二方向延伸。
项目54是根据项目52或项目53所述的装置，其中第一和第二压电聚合物层包含极化聚偏二氟乙烯(PVDF)。
项目55是根据项目52或项目53所述的装置，其中芯层包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
项目56是根据项目10或项目24所述的装置，其中：
触摸表面包括可形变光学波导；以及
触摸传感器包括：
光源，该光源被布置成引导光穿过波导的侧边，使得在波导没有形变时，光经由全内反射包含于波导内；以及
光学传感器，该光学传感器被构造成在形变的位置处感测从波导射出的光，该形变由于非正交力所造成。
项目57是根据项目56所述的装置，其中光学传感器为像素化光学传感器。
项目58是根据项目56所述的装置，其中光学传感器为电荷耦合器件。
项目59是根据项目56所述的装置，其中光学传感器包含半导体光电探测器阵列。
项目60是根据项目1至59中任一项所述的装置，其中处理器被构造成确定同时对多个触摸表面位置施加的多个非正交力中每个非正交力的位置、大小和方向。
项目61是一种系统，该系统包括显示器以及根据项目1至59中任一项所述的装置。
项目62是一种个人移动设备，该个人移动设备包括根据项目1至59中任一项所述的装置。
项目63是一种计算机，该计算机包括根据项目1至59中任一项所述的装置。
项目64是一种平板电脑，该平板电脑包括根据项目1至59中任一项所述的装置。
项目65是一种笔记本电脑，该笔记本电脑包括根据项目1至59中任一项所述的装置。
项目66是一种移动通信设备，该移动通信设备包括根据项目1至59中任一项所述的装置。
项目67是一种移动电话，该移动电话包括根据项目1至59中任一项所述的装置。
项目68是一种智能电话，该智能电话包括根据项目1至59中任一项所述的装置。
项目69是一种便携式电子系统，该便携式电子系统包括根据项目1至59中任一项所述的装置。
项目70是一种方法，包括：
感测对触摸传感器的触摸表面施加的非正交力；
感测所施加力的特征的各向异性变化；以及
根据所施加力特征的各向异性变化来确定所施加力的方向。
项目71是一种方法，包括：
感测在对触摸传感器的触摸表面上的触摸位置处施加的触摸力；
响应所施加的力来感测在触摸位置处的弹性局部形变，该局部形变具有三维形状；以及
根据局部形变形状以电子方式确定在触摸位置处施加的非正交力的方向。
项目72是一种方法，包括：
感测在对触摸传感器的触摸表面上的触摸位置处施加的触摸力；
响应在触摸位置处施加的非正交力来感测在触摸位置处的触摸表面的局部下陷和突起；以及
根据在触摸位置处的触摸表面的局部下陷和突起来确定在触摸位置处施加的非正交力的方向。
项目73是根据项目70至72中任一项所述的方法，还包括确定在触摸表面处施加的力的大小。
项目74是根据项目70至73中任一项所述的方法，还包括确定在触摸表面处施加的力的位置。
对于本领域技术人员而言，本文所公开的实施方案的多种修改将显而易见。例如，本文读者应当认为一个公开的实施方案中的特征同样可以适用于所有其他的公开实施方案中，除非另外指明。