力传感器基板的制作方法

本发明的实施例大体上涉及用于操作具有带有集成感测设备的显示设备的输入设备的技术。

背景技术：

包括接近传感器设备（通常也称为触摸板或触摸传感器设备）的输入设备被广泛地用在各种电子系统中。接近传感器设备通常包括通常通过表面划分的感测区，在其中接近传感器设备确定一个或多个输入对象的存在、位置和/或运动。接近传感器设备可以用于为电子系统提供界面。例如，接近传感器设备通常被用作用于较大计算系统的输入设备（诸如集成在笔记本或台式计算机中或者在其外围的不透明触摸板）。接近传感器设备还通常被用在较小计算系统（诸如集成在蜂窝电话中的触摸屏）中。

技术实现要素：

本文所描述的一个实施例是一种包括安装到外壳的第一基板的输入设备，第一基板限定沿第一维度和第二维度延伸的触摸表面。输入设备还包括设置在第一基板的与触摸表面相反的一侧上的外壳内的第二基板。该第二基板包括沿触摸表面在第一维度和第二维度的外围设置的第一传感器电极、以及沿触摸表面的外围设置并且在第一维度和第二维度至少部分地约束第一传感器电极的第二传感器电极。输入设备还包括处理系统，所述处理系统被配置成使用第一传感器电极和第二传感器电极来执行电容感测，以响应于施加到触摸表面的力来确定第一基板相对于外壳的弯曲（deflection）。

本文所描述的另一实施例是一种操作力敏输入设备的方法，所述力敏输入设备包括设置在显示器的非观察侧上的基板，显示器安装到外壳并且具有沿第一维度和第二维度延伸的第一表面。该方法包括在第一时间段期间利用第一感测信号驱动基板的第一传感器电极，第一传感器电极在第一维度和第二维度沿第一表面的外围设置。该方法还包括在第一时间段期间利用保护信号驱动基板的第二传感器电极，第二传感器电极沿第一表面的外围设置并且在第一维度和第二维度至少部分地约束第一传感器电极。该方法还包括使用第一传感器电极接收包括所驱动的第一感测信号的影响和显示器相对于外壳的第一弯曲的影响的第一所得到的信号。该方法还包括基于所接收的第一所得到的信号来确定施加到第一表面的第一力，并且使用显示器基于第一力执行第一用户界面动作。

本文所描述的另一实施例是一种用于力敏输入设备的处理系统，所述力敏输入设备包括设置在显示器的非观察侧上的基板，显示器安装到外壳并且具有沿第一维度和第二维度延伸的第一表面。处理系统包括与基板的第一传感器电极和第二传感器电极通信耦合的力感测模块。力感测模块被配置成在第一时间段期间利用第一感测信号驱动第一传感器电极，第一传感器电极在第一维度和第二维度沿第一表面的外围设置。力感测模块还被配置成在第一时间段期间利用保护信号驱动第二传感器电极，第二传感器电极沿第一表面的外围设置并且在第一维度和第二维度至少部分地约束第一传感器电极。力感测模块还被配置成使用第一传感器电极来接收包括所驱动的第一感测信号的影响和显示器相对于外壳的第一弯曲的影响的第一所得到的信号。力感测模块还被配置成基于所接收的第一所得到的信号来确定施加到第一表面的第一力，并且使用显示器基于第一力执行第一用户界面动作。

附图说明

为了本公开的以上记载的特征可以被详细地理解所用的方式，可以通过参考实施例来得到以上简要地概述的本公开的更详细的描述，所述实施例中的一些实施例示意在附图中。然而，要注意的是，附图仅示意示例性实施例，并且因此将不被视为限制其范围，可以容许其他同样有效的实施例。

图1是根据本文所描述的实施例的输入设备的示意框图。

图2和3示意根据本文所描述的实施例的示例性传感器电极布置的部分。

图4示意根据本文所描述的实施例的包括安装到显示器的力传感器基板的示例性设备。

图5示意根据本文所描述的实施例的包括安装到外壳的力传感器基板的示例性设备。

图6A-6C示意根据本文所描述的实施例的与显示器耦合的力传感器基板的示例性实现方式的操作。

图7A-7C示意根据本文所描述的实施例的与框架构件耦合的力传感器基板的示例性实现方式的操作。

图8示意根据本文所描述的实施例的用于力传感器基板的示例性单层传感器电极布置。

图9示意根据本文所描述的实施例的用于力传感器基板的示例性多层传感器电极布置。

图10是示意根据本文所描述的实施例的示例性力传感器基板的响应的图表。

图11示意根据本文所描述的实施例的用于力传感器基板的示例性传感器电极布置。

图12示意根据本文所描述的实施例的与力传感器基板耦合的示例性处理系统。

图13示意根据本文所描述的实施例的操作包括力传感器基板的力敏输入设备的方法。

为了便于理解，已经在可能的情况下使用了相同的附图标记来标明为附图所共有的相同的元件。要预期到的是，在没有特定记载的情况下在一个实施例中公开的元件可以被有益地用在其他实施例上。在此引用的附图不应当被理解为按照比例绘制，除非特别说明。此外，为了呈现和解释的清楚性，附图通常被简化并且细节或组件被省略。附图和讨论用于解释以下所讨论的原理，其中相似的标记表示相似的元件。

具体实施方式

以下详细描述本质上仅是示例性的，且并非意在限制本公开或限制本公开的应用与用途。此外，不存在被前面的背景技术、发明内容或以下的详细描述中所呈现的任何明示或暗示的理论所约束的意图。

本技术的各种实施例提供了输入设备和用于改进可用性的方法。输入设备可以包括被操作为用以检测输入设备与输入对象（例如，触针或用户的手指）之间的交互的传感器电极的电极。

在输入设备内，可将力感测信息与触摸（或接近）感测信息组合以估计在一个或多个触摸位置处所施加的力，从而向用户提供更健壮、直观且有效的输入。然而，常规的力传感器实现方式可能在附加电路和定线考虑方面是昂贵的。

根据本文所描述的各种实施例，输入设备包括安装到外壳并且限定沿第一维度和第二维度延伸的触摸表面的第一基板。在一些情况下，第一基板被包括在安装到外壳的显示器中。输入设备还包括设置在第一基板的与触摸表面相反的一侧上的外壳内的第二基板。在一些情况下，第一基板的与触摸表面相反的该侧表示显示器的非观察侧。第二基板包括在第一维度和第二维度沿触摸表面的外围设置的第一传感器电极、以及沿触摸表面的外围设置并且在第一维度和第二维度至少部分地约束第一传感器电极的第二传感器电极。处理系统被配置成在绝对电容感测模式和跨电容感测模式中的一者或两者下操作第一传感器电极和第二传感器电极。第二基板可以包括附加的传感器电极和或导电迹线（trace），其由处理系统驱动或以其他方式控制以执行保护或屏蔽（shield）功能。另外，位置补偿可以应用到力测量结果，以便提供跨越输入设备的输入表面的更均匀的力响应。

示例性输入设备实现方式

图1是根据本技术的实施例的输入设备100的示意框图。在各种实施例中，输入设备100包括与感测设备集成的显示设备。输入设备100可以被配置成向电子系统150提供输入。如在本文档中所使用的那样，术语“电子系统”（或“电子设备”）泛指能够电子地处理信息的任何系统。电子系统的一些非限制性示例包括所有大小和形状的个人计算机，诸如台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板电脑、网络浏览器、电子书阅读器和个人数字助理（PDA）。附加示例的电子系统包括复合输入设备，诸如包括输入设备100和分开的操纵杆或按键开关的物理键盘。另外的示例性电子系统包括外围设备，诸如数据输入设备（包括遥控装置和鼠标）及数据输出设备（包括显示屏和打印机）。其他示例包括远程终端、信息站和视频游戏机（例如，视频游戏控制台、便携式游戏设备等）。其他示例包括通信设备（包括蜂窝电话，诸如智能电话）、以及媒体设备（包括记录器、编辑器和诸如电视、机顶盒、音乐播放器、数码相框和数码相机的播放器）。另外，电子系统可以是输入设备的主设备或从设备。

输入设备100可以被实现为电子系统的物理部分，或者可以与电子系统在物理上分离。在适当的情况下，输入设备100可以使用以下各项中的任何一项或多项来与电子系统的部分通信：总线、网络和其他有线或无线互连件。示例包括I²C、SPI、PS/2、通用串行总线（USB）、蓝牙、RF和IRDA。

在图1中，将输入设备100示出为被配置成在感测区170中感测由一个或多个输入对象140提供的输入的接近传感器设备（通常还称为“触摸板”或“触摸传感器设备”）。示例输入对象包括手指和触针，如图1中所示。

感测区170涵盖输入设备100上方、周围、内和/或附近的输入设备100在其中能够检测用户输入（例如，由一个或多个输入对象140提供的用户输入）的任何空间。特定感测区的大小、形状和位置可以因实施例而很大地不同。在一些实施例中，感测区170从输入设备100的表面在一个或多个方向延伸到空间中，直到信噪比阻碍充分精确的对象检测。在各种实施例中，该感测区170沿特定方向延伸到的距离可以是大约小于一毫米、数毫米、数厘米或更多，并且可以随所使用的感测技术的类型和所期望的精度而显著地变化。因此，一些实施例感测输入，其中，所述输入包括没有与输入设备100的任何表面的接触、与输入设备100的输入表面（例如，触摸表面）的接触、与耦合有某个量的施加力或压力的输入设备100的输入表面的接触、和/或其组合。在各种实施例中，输入表面可以由传感器电极位于其中的壳体的表面、由应用在传感器电极或任何壳体之上的面板等提供。在一些实施例中，感测区170在被投影到输入设备100的输入表面上时具有矩形形状。

输入设备100可以利用传感器组件和感测技术的任何组合来检测感测区170中的用户输入。输入设备100包括用于检测用户输入的多个传感器电极120。输入设备100可以包括被组合以形成传感器电极的一个或多个传感器电极120。作为若干个非限制性示例，输入设备100可以使用电容技术、弹性技术、电阻技术、电感技术、磁声技术、超声技术和/或光学技术。

一些实现方式被配置成提供横跨一维、二维、三维或更高维空间的图像。一些实现方式被配置成提供沿特定轴或平面的输入的投影。

在输入设备100的一些电阻实现方式中，柔性且导电的第一层通过一个或多个间隔物元件与导电的第二层分开。在操作期间，跨越多层创建一个或多个电压梯度。按压柔性的第一层可以使其充分弯曲以创建多层之间的电接触，产生反映多层之间的接触点（一个或多个）的电压输出。这些电压输出可以被用于确定位置信息。

在输入设备100的一些电感实现方式中，一个或多个传感器电极120拾取由谐振线圈或线圈对感应出的回路电流。电流的幅度、相位和频率的某个组合然后可以被用于确定位置信息。

在输入设备100的一些电容实现方式中，施加电压或电流以创建电场。附近的输入对象引起电场的改变，并且产生可以作为电压、电流等的改变而被检测的电容耦合的可检测改变。

一些电容实现方式利用电容传感器电极120的阵列或其他规则或非规则图案来创建电场。在一些电容实现方式中，分开的传感器电极120可以欧姆地短接在一起以形成更大的传感器电极。一些电容实现方式利用电阻片，其可以是电阻均匀的。

如以上所讨论的，一些电容实现方式利用基于传感器电极120与输入对象之间的电容耦合的改变的“自电容”（或“绝对电容”）感测方法。在一个实施例中，处理系统100被配置成将具有已知幅度的电压驱动到传感器电极120上并测量对于将传感器电极充电到驱动电压而言所需要的电荷量。在其他实施例中，处理系统110被配置成驱动已知的电流并测量所得到的电压。在各种实施例中，靠近传感器电极120的输入对象改变靠近传感器电极120的电场，因此改变所测量的电容耦合。在一个实现方式中，绝对电容感测方法通过关于参考电压（例如，系统接地）使用调制信号调制传感器电极120和通过检测传感器电极120与输入对象140之间的电容耦合来进行操作。

另外，如以上所讨论的，一些电容实现方式利用基于感测电极之间的电容耦合的改变的“互电容”（或“跨电容”）感测方法。在各种实施例中，靠近感测电极的输入对象140改变感测电极之间的电场，因此改变所测量的电容耦合。在一个实现方式中，跨电容感测方法通过检测一个或多个发射器感测电极（也就是“发射器电极”）与一个或多个接收器感测电极（也就是“接收器电极”）之间的电容耦合而进行操作，如以下进一步描述的。可以相对于参考电压（例如，系统接地）调制发射器感测电极以发射发射器信号。接收器感测电极可以相对于参考电压保持基本恒定以促进对所得到的信号的接收。所得到的信号可以包括对应于一个或多个发射器信号和/或一个或多个环境干扰源（例如，其他电磁信号）的影响（一种或多种）。感测电极可以是专用的发射器电极或接收器电极，或者可以被配置成既发射又接收。

在图1中，处理系统110被示出为输入设备100的部分。处理系统110被配置成操作输入设备100的硬件以检测感测区170中的输入。处理系统110包括一个或多个集成电路（IC）和/或其他电路组件中的部分或全部。例如，用于互电容传感器设备的处理系统可以包括被配置成利用发射器传感器电极发射信号的发射器电路和/或被配置成利用接收器传感器电极接收信号的接收器电路。在一些实施例中，处理系统110还包括电子可读指令，诸如固件代码、软件代码和／或类似的。在一些实施例中，将构成处理系统110的组件设置在一起，诸如靠近输入设备100的（一个或多个）传感器电极120。在其他实施例中，处理系统110的组件与接近于输入设备100的（一个或多个）传感器电极120的一个或多个组件和其他位置的一个或多个组件在物理上分离。例如，输入设备100可以是耦合到台式计算机的外围设备，并且处理系统110可以包括被配置成在台式计算机的中央处理单元上运行的软件以及与该中央处理单元分离的一个或多个IC（可能具有相关联的固件）。作为另一示例，输入设备100可以在物理上集成在电话中，并且处理系统110可以包括作为电话的主处理器的部分的电路和固件。在一些实施例中，处理系统110专用于实现输入设备100。在其他实施例中，处理系统110还执行其他功能，诸如操作显示屏、驱动触觉致动器等。

处理系统110可以被实现为处理处理系统110的不同功能的模块集合。每一个模块可以包括电路、固件、软件或其组合，其中，所述电路是处理系统110的一部分。在各种实施例中，可以使用模块的不同组合。示例性模块包括用于操作诸如传感器电极和显示屏之类的硬件的硬件操作模块、用于处理诸如传感器信号和位置信息之类的数据的数据处理模块、以及用于报告信息的报告模块。另外的示例性模块包括被配置成操作传感器电极120以检测输入的传感器操作模块、被配置成识别诸如模式改变手势之类的手势的识别模块、以及用于改变操作模式的模式改变模块。处理系统110也可以包括一个或多个控制器。

在一些实施例中，处理系统110通过引起一个或多个动作来直接响应于感测区170中的用户输入（或缺乏用户输入）。示例性动作包括改变操作模式以及诸如光标移动、选择、菜单导航和其他功能之类的GUI动作。在一些实施例中，处理系统110向电子系统的某个部分（例如，向与处理系统110分离的电子系统的中央处理系统，如果这样的分离中央处理系统存在的话）提供关于输入（或缺乏输入）的信息。在一些实施例中，电子系统的某个部分处理从处理系统110接收的信息以作用于用户输入，诸如促进完整范围的动作，包括模式改变动作和GUI动作。

例如，在一些实施例中，处理系统110操作输入设备100的（一个或多个）传感器电极120以产生指示感测区170中的输入（或缺乏输入）的电信号。处理系统110可以在产生提供给电子系统的信息时对电信号执行任何适当量的处理。例如，处理系统110可以对从传感器电极120获得的模拟电信号进行数字化。作为另一示例，处理系统110可以执行滤波或其他信号调整。作为又一示例，处理系统110可以减去或以其他方式计及基线，使得信息反映电信号与基线之间的差。作为又另外的示例，处理系统110可以确定位置信息、识别作为命令的输入、识别笔迹等。

如本文中所使用的“位置信息”宽泛地涵盖绝对位置、相对位置、速度、加速度和其他类型的空间信息。示例性“零维”位置信息包括近/远或接触/无接触信息。示例性“一维”位置信息包括沿轴的位置。示例性“二维”位置信息包括平面中的运动。示例性“三维”位置信息包括空间中的瞬时或平均速度。另外的示例包括空间信息的其他表示。还可以确定和/或存储关于一个或多个类型的位置信息的历史数据，包括例如随时间追踪位置、运动或瞬时速度的历史数据。

在一些实施例中，利用由处理系统110或由某个其他处理系统操作的附加输入组件来实现输入设备100。这些附加输入组件可以提供用于感测区170中的输入的冗余功能性，或可以提供某个其他功能性。图1示出了可以被用于促进使用输入设备100来选择项目的靠近感测区170的按钮130。其他类型的附加输入组件包括滑块、球、轮、开关等。相反地，在一些实施例中，可以在没有其他输入组件的情况下，实现输入设备100。

在一些实施例中，输入设备100包括触摸屏界面，并且感测区170重叠显示设备160的显示屏的激活区域的至少一部分。例如，输入设备100可以包括重叠显示屏的基本上透明的传感器电极120并且为相关联的电子系统提供触摸屏界面。显示屏可以是能够向用户显示视觉界面的任何类型的动态显示器，并且可以包括任何类型的发光二极管（LED）、有机LED（OLED）、阴极射线管（CRT）、液晶显示器（LCD）、等离子体、电致发光（EL）、或其他显示技术。输入设备100和显示设备160可以共享物理元件。例如，一些实施例可以利用相同的电组件中的一些用于显示和感测。作为另一示例，显示设备160可以由处理系统110部分或全部地操作。

应当理解的是，虽然在全功能装置的上下文中描述了本技术的许多实施例，但是本技术的机制能够以各种形式作为程序产品（例如，软件）被分配。例如，本技术的机制可以被实现和分配为电子处理器可读的信息承载介质（例如，处理系统110可读的非瞬态计算机可读和/或可记录/可写信息承载介质）上的软件程序。另外，不管被用于执行分配的介质的特定类型如何，本技术的实施例同样适用。非瞬态、电子可读介质的示例包括各种盘、存储棒、存储卡、存储模块等。电子可读介质可以基于闪速、光学、磁性、全息或任何其他存储技术。

示例性传感器电极布置

图2和3示意根据本文所描述的实施例的示例性传感器电极布置的部分。具体地，布置200（图2）示意了根据若干实施例的被配置成在与图案相关联的感测区170中进行感测的传感器电极的图案的部分。为了示意和描述的清楚性，图2示出了采用简单矩形图案的传感器电极，并且未示出各种相关联的组件。感测电极的该图案包括第一多个传感器电极205（例如205-1、205-2、205-3、205-4）和第二多个传感器电极215（例如215-1、215-2、215-3、215-4）。传感器电极205、215均是以上所讨论的传感器电极120的示例。在一个实施例中，处理系统110将第一多个传感器电极205操作为多个发射器电极，并且将第二多个传感器电极215操作为多个接收器电极。在另一实施例中，处理系统110将第一多个传感器电极205和第二多个传感器电极215操作为绝对电容感测电极。

第一多个传感器电极205和第二多个传感器电极215通常彼此欧姆地隔离。也就是说，一个或多个绝缘体将第一多个传感器电极205和第二多个传感器电极215分离并且防止它们彼此电短接。在一些实施例中，第一多个传感器电极205和第二多个传感器电极215可以设置在公共层上。多个传感器电极205、215可以被在交叉区域处设置于它们之间的绝缘材料电性分开；在这样的构造中，第一多个传感器电极205和/或第二多个传感器电极215可以利用连接相同电极的不同部分的跳线形成。在一些实施例中，第一多个传感器电极205和第二多个传感器电极215被一层或多层绝缘材料分离。在一些实施例中，第一多个传感器电极205和第二多个传感器电极215被一个或多个基板分离；例如，它们可以被设置在相同基板的相反侧上，或者被设置在层压在一起的不同基板上。

多个传感器电极205、215可以形成为任何期望的形状。此外，传感器电极205的大小和/或形状可以与传感器电极215的大小和/或形状不同。另外，位于基板的相同侧上的传感器电极205、215可以具有不同的形状和/或大小。在一个实施例中，第一多个传感器电极205可以比第二多个传感器电极215大（例如，具有更大的表面区域），尽管这不是要求。在其他实施例中，第一和第二多个传感器电极205、215可以具有类似的大小和/或形状。

在一个实施例中，第一多个传感器电极205基本上在第一方向延伸，而第二多个传感器电极215基本上在第二方向延伸。例如并且如图2中所示，第一多个传感器电极205在一个方向上延伸，而第二多个传感器电极215在与传感器电极205基本上正交的方向上延伸。其他定向也是可能的（例如，平行或其他相对定向）。

在一些实施例中，第一和第二多个传感器电极205、215二者均位于一起形成显示设备160的多个层（或层的显示堆叠）之外。显示堆叠的一个示例可以包括诸如透镜层、一个或多个偏光器层、滤色器层、一个或多个显示电极层、显示材料层、薄膜晶体管（TFT）玻璃层和背光层之类的层。然而，显示堆叠的其他布置是可能的。在其他实施例中，第一和第二多个传感器电极205、215中的一者或两者位于显示堆叠内，不管是被包括为显示相关层的部分还是分离层的部分。例如，特定显示电极层内的Vcom电极可以被配置成执行显示更新和电容感测二者。

图3的布置300示意根据若干实施例的被配置成在感测区170中进行感测的传感器电极的图案的部分。为了示意和描述的清楚性，图3示出了采用简单矩形图案的传感器电极120，并且未示出其他相关联的组件。示例性图案包括以X列和Y行布置的传感器电极120_X,Y的阵列，其中X和Y是正整数，尽管X和Y之一可以为零。预期的是，传感器电极120的图案可以具有其他配置，诸如极线阵列、重复图案、非重复图案、单个行或列、或其他合适的布置。进而，在各种实施例中，传感器电极120的数目可以因行和/或列而不同。在一个实施例中，传感器电极120的至少一个行和/或列与其他偏离，使得其在至少一个方向上延伸得比其他更远。传感器电极120耦合到处理系统110并且用于确定感测区170中的输入对象的存在（或其缺乏）。

在操作的第一模式下，传感器电极120（120_1,1、120_2,1、120_3,1、……、120_X,Y）的布置可以用于经由绝对感测技术检测输入对象的存在。也就是说，处理系统110被配置成调制传感器电极120来获取调制后的传感器电极120和输入对象之间的电容耦合的改变的测量结果，以确定输入对象的位置。处理系统110还被配置成基于利用被调制的传感器电极120所接收的所得到的信号的测量结果来确定绝对电容的改变。

在一些实施例中，布置300包括设置在传感器电极120中的至少两个之间的一个或多个栅网电极（未示出）。该（一个或多个）栅网电极可以至少部分地将多个传感器电极120约束（circumscribe）为群组，并且还可以或者作为替代可以完全地或部分地约束传感器电极120中的一个或多个。在一个实施例中，栅网电极是具有多个孔的平面体，其中每一个孔约束传感器电极120中的相应一个。在其他实施例中，（一个或多个）栅网电极包括可以单独地或以群组或两个或更多分段驱动的多个分段。（一个或多个）栅网电极可以类似于传感器电极120制造。（一个或多个）栅网电极以及传感器电极120可以利用导电定线迹线耦合到处理系统110并且被用于输入对象检测。

传感器电极120通常彼此欧姆地隔离，并且也与（一个或多个）栅网电极欧姆地隔离。也就是说，一个或多个绝缘体将传感器电极120和（一个或多个）栅网电极分离并且防止它们彼此电短接。在一些实施例中，传感器电极120和（一个或多个）栅网电极被绝缘间隙分离，所述绝缘间隙可以填充有电绝缘材料或者可以是空气间隙。在一些实施例中，传感器电极120和（一个或多个）栅网电极被一层或多层绝缘材料垂直地分离。在一些其他实施例中，传感器电极120和（一个或多个）栅网电极被一个或多个基板分离；例如它们可以设置在相同基板的相反侧上或者在不同基板上。在又其他实施例中，（一个或多个）栅网电极可以由相同基板上或不同基板上的多个层构成。在一个实施例中，第一栅网电极可以形成在第一基板（或基板的第一侧）上，并且第二栅网电极可以形成在第二基板（或基板的第二侧）上。例如，第一栅网电极包括设置在显示设备160（图1）的薄膜晶体管（TFT）层上的一个或多个公共电极，并且第二栅网电极设置在显示设备160的滤色玻璃上。第一栅网电极和第二栅网电极的尺寸可以相等或者至少一个尺寸不同。

在操作的第二模式下，传感器电极120（120_1,1、120_2,1、120_3,1、……、120_X,Y）可以用于在发射器信号被驱动到（一个或多个）栅网电极上时经由跨电容感测技术检测输入对象的存在。也就是说，处理系统110被配置成利用发射器信号驱动（一个或多个）栅网电极并且利用每一个传感器电极120接收所得到的信号，其中所得到信号包括与发射器信号对应的影响，所得到的信号被处理系统110或其他处理器使用以确定输入对象的位置。

在操作的第三模式下，传感器电极120可以被分成用于经由跨电容感测技术检测输入对象的存在的发射器电极和接收器电极的群组。也就是说，处理系统110可以利用发射器信号驱动传感器电极120的第一群组并且利用传感器电极120的第二群组接收所得到的信号，其中所得到的信号包括与发射器信号对应的影响。所得到的信号被处理系统110或其他处理器用于确定输入对象的位置。

输入设备100可以被配置成在以上所描述的模式中的任何一个下进行操作。输入设备100也可以被配置成在以上所描述的模式中的任何两个或更多个之间进行切换。

电容耦合的局部化电容感测的区域可以被称为“电容像素”、“触摸像素”、“像素（tixel）”等。电容像素可以在操作的第一模式下形成在单独的传感器电极120与参考电压之间，在操作的第二模式下形成在传感器电极120与（一个或多个）栅网电极之间，以及形成在用作发射器电极和接收器电极的传感器电极120的群组之间（例如，图2的布置200）。电容耦合随输入对象在与传感器电极120相关联的感测区170中的接近和运动而改变，并且因此可以用作输入对象在输入设备100的感测区中的存在的指标。

在一些实施例中，“扫描”传感器电极120以确定这些电容耦合。也就是说，在一个实施例中，驱动传感器电极120中的一个或多个以发射发射器信号。发射器可以被操作成使得一次一个发射器电极进行发射或者使得同时多个发射器电极进行发射。在多个发射器电极同时进行发射的情况下，多个发射器电极可以发射相同发射器信号并且由此产生实际上更大的发射器电极。可替代地，多个发射器电极可以发射不同发射器信号。例如，多个发射器电极可以根据一个或多个使它们的对接收器电极的所得到的结果的组合影响能够被独立地确定的 编码方案来发射不同发射器信号。在一个实施例中，多个发射器电极可以同时发射相同发射器信号，而接收器电极接收影响并且根据扫描方案而被测量。

配置为接收器传感器电极的传感器电极120可以单个地或多个地进行操作以获取所得到的信号。可以使用所得到的信号来确定电容像素处的电容耦合的测量结果。处理系统110可以被配置成以扫描方式和/或复用方式利用传感器电极120进行接收以减少要被进行的同时测量的数目以及减少进行支持的电结构的大小。在一个实施例中，一个或多个传感器电极经由诸如复用器或这类的切换元件耦合到处理系统110的接收器。在这样的实施例中，切换元件可以在处理系统110内部或在处理系统110外部。在一个或多个实施例中，切换元件还可以被配置成将传感器电极120与发射器或其他信号和/或电压电势耦合。在一个实施例中，切换元件可以被配置成将不止一个接收器电极同时耦合到公共接收器。

在其他实施例中，“扫描”传感器电极120以确定这些电容耦合包括调制传感器电极中的一个或多个以及测量一个或传感器电极的绝对电容。在另一实施例中，传感器电极可以被操作成使得一次驱动多于一个传感器电极并利用其进行接收。在这样的实施例中，绝对电容测量结果可以从一个或多个传感器电极120的每一个同时获得。在一个实施例中，同时驱动每一个传感器电极120并利用其进行接收，从而同时从每一个传感器电极120获得绝对电容测量结果。在各种实施例中，处理系统110可以被配置成选择性地调制传感器电极120的部分。例如，传感器电极可以基于但不限于运行在主机处理器上的应用、输入设备的状态、以及感测设备的操作模式来选择。在各种实施例中，处理系统110可以被配置成选择性地屏蔽传感器电极120的至少部分并且选择性地利用（一个或多个）栅网电极122进行屏蔽或发射而同时选择性地利用其他传感器电极120进行接收和/或发射。

来自电容像素的测量结果集合形成表示像素处的电容耦合的“电容图像”（也就是“电容帧”）。可以在多个时间段之上获取多个电容图像，并且它们之间的差异用于导出关于感测区中的输入的信息。例如，在连续时间段之上获取的连续电容图像可以被用于追踪进入感测区、离开感测区和处于感测区内的一个或多个输入对象的（一个或多个）运动。

在以上实施例中的任何一个中，多个传感器电极120可以成组在一起，使得同时调制传感器电极120或同时利用其进行接收。当与以上所描述的方法进行比较时，成组在一起的多个传感器电极可以产生粗电容图像，其对于辨明准确的位置信息可能不是可用的。然而，粗电容图像可以被用于感测输入对象的存在。在一个实施例中，粗电容图像可以被用于将处理系统110或输入设备100移出“打盹”模式或低功率模式。在一个实施例中，粗电容图像可以被用于将电容感测IC移出“打盹”模式或低功率模式。在另一实施例中，粗电容图像可以被用于将主机IC和显示驱动器中的至少一个移出“打盹”模式或低功率模式。粗电容图像可以对应于整个传感器区域或仅对应于传感器区域的部分。

输入设备100的背景电容是与感测区170中没有输入对象相关联的电容图像。背景电容随环境和操作条件而改变，并且可以以各种方式估计并且可被以各种方式估计。例如，一些实施例在确定没有输入对象处于感测区170中时取得“基线图像”，并且使用那些基线图像作为它们的背景电容的估计。背景电容或基线电容可能由于两个传感器电极之间的杂散电容耦合（其中以调制信号驱动一个传感器电极而其他传感器电极相对于系统接地保持固定），或者由于接收器电极和附近的调制电极之间的杂散电容耦合而存在。在许多实施例中，背景或基线电容可以在用户输入手势的时间段内可以是是相对固定的的。

可以针对输入设备100的背景电容调节电容图像以便进行更加高效的处理。一些实施例通过电容像素处的电容耦合的“基线化”测量来完成这一点以产生“基线化电容图像”。也就是说，一些实施例将形成电容图像的测量结果与关联于那些像素的“基线图像”的适当的“基线值”进行比较，并且根据该基线图像确定改变。

在一些触摸屏实施例中，传感器电极120中的一个或多个包括在更新显示屏的显示中使用的一个或多个显示电极。显示电极可以包括激活矩阵显示的一个或多个元件，诸如分段的Vcom电极（（一个或多个）公共电极）中的一个或多个分段、源极驱动线、栅极线、阳极子像素电极或阴极像素电极、或任何其他合适的显示元件。这些显示电极可以被设置在适当的显示屏基板上。例如，公共电极可以被设置在一些显示屏（例如，面内切换（IPS）、边缘场开关（FFS）或面线切换（PLS）有机电致发光二极管（OLED））中的透明基板（玻璃基板、TFT玻璃或任何其他透明材料）上、在一些显示屏（例如，图案化垂直对准（PVA）或多域垂直对准（MVA））的彩色滤色玻璃的底部上、在发射层（OLED）之上等。在这样的实施例中，显示电极还可以被称为“组合电极”，因为其执行多个功能。在各种实施例中，每一个传感器电极120包括一个或多个公共电极。在其他实施例中，至少两个传感器电极120可以共享至少一个公共电极。虽然以下描述可以描述传感器电极120和/或（一个或多个）栅网电极包括一个或多个公共电极，但是如以上所描述的各种其他显示电极也可以结合公共电极来使用或者作为公共电极的替代。在各种实施例中，传感器电极120和/或（一个或多个）栅网电极包括整个公共电极层（Vcom电极）。

在各种触摸屏实施例中，“电容帧速率”（获取连续电容图像的速率）可以与“显示帧速率”（更新显示图像（包括刷新屏幕以重新显示相同图像）的速率）相同或者可以与其不同。在各种实施例中，电容帧速率是显示帧速率的整数倍。在其他实施例中，电容帧速率是显示帧速率的分数倍。在又一另外的实施例中，电容帧速率可以是显示帧速率的任何分数或整数倍。在一个或多个实施例中，显示帧速率可以改变（例如，以减小功率或者以提供诸如3D显示信息之类的附加图像数据）而触摸帧速率维持恒定。在其他实施例中，显示帧速率可以保持恒定而触摸帧速率增大或减小。

继续参照图3，耦合到传感器电极120的处理系统110包括传感器模块310以及可选地包括显示驱动器模块320。传感器模块310包括电路，该电路被配置成驱动至少一个传感器电极120以便在输入感测被期望的时段期间进行电容感测。在一个实施例中，传感器模块310被配置成将调制信号驱动到至少一个传感器电极120上以检测至少一个传感器电极和输入对象之间的绝对电容的改变。在另一实施例中，传感器模块310被配置成将发射器信号驱动到至少一个传感器电极120上以检测至少一个传感器电极和另一传感器电极120之间的跨电容的改变。调制信号和发射器信号通常改变包括在针对输入感测所分配的时间段之上的多个电压转变的电压信号。在各种实施例中，可以在不同的操作模式下不同地驱动传感器电极120和/或（一个或多个）栅网电极。在一个实施例中，可以利用可在相位、幅度和/或形状中的任何一个方面不同的信号（调制信号、发射器信号和/或屏蔽信号）来驱动传感器电极120和/或（一个或多个）栅网电极。在各种实施例中，调制信号和发射器信号在至少一个形状、频率、幅度和/或相位方面是类似的。在其他实施例中，调制信号和发射器信号在频率、形状、相位、幅度和相位方面是不同的。传感器模块310可以选择性地耦合（一个或多个）栅网电极和/或传感器电极120中的一个或多个。例如，传感器模块310可以被耦合传感器电极120的所选择的部分并可操作在或绝对感测模式或跨电容感测模式。在另一示例中，传感器模块310可以是传感器电极120的不同部分并操作在或绝对感测模式或跨电容感测模式。在又另一示例中，传感器模块310可以被耦合到所有传感器电极120并操作在或绝对感测模式或跨电容感测模式。

传感器模块310被配置成将（一个或多个）栅网电极操作为屏蔽电极，其可以屏蔽传感器电极120使传感器电极120免受附近导体的电效应。在一个实施例中，处理系统被配置成将（一个或多个）栅网电极操作为可以“屏蔽”传感器电极120使传感器电极120免受附近导体的电效应的屏蔽电极，以及被配置成保护传感器电极120免遭（一个或多个）栅网电极的影响，从而至少部分地减小（一个或多个）栅网电极和传感器电极120之间的寄生电容。在一个实施例中，将屏蔽信号驱动到（一个或多个）栅网电极上。屏蔽信号可以是接地信号，诸如系统接地或其他接地，或者任何其他恒定电压（即，非调制）信号。在另一实施例中，将（一个或多个）栅网电极操作为屏蔽电极可以包括使栅网电极电浮动。在一个实施例中，（一个或多个）栅网电极能够操作为有效的屏蔽电极同时由于其到其他传感器电极的大耦合而被电浮动。在其他实施例中，屏蔽信号可以被称为“保护信号”，其中保护信号是具有与被驱动到传感器电极上的调制信号类似的相位、频率和幅度中的至少一个的变化的电压信号。在一个或多个实施例中，可以屏蔽定线迹线以免由于在（一个或多个）栅网电极和/或传感器电极120之下的定线而对输入对象做出响应，并且因此可能不是示出为传感器电极120的激活传感器电极的部分。

在一个或多个实施例中，电容感测（或输入感测）和显示更新可以发生在至少部分重叠的时段期间。例如，当公共电极被驱动以用于显示更新时，公共电极也可以被驱动用于电容感测。在另一实施例中，电容感测和显示更新可以发生在非重叠时段（也被称为非显示更新时段）期间。在各种实施例中，非显示更新时段可以发生在用于显示帧的两个显示线的显示线更新时段之间，并且可以与显示更新时段在时间上至少一样长。在这样的实施例中，非显示更新时段可以被称为“长水平空白时段”、“长h-空白时段”或者“分配空白时段”，其中空白时段发生在两个显示更新时段之间并且与显示更新时段至少一样长。在一个实施例中，非显示更新时段发生在帧的显示线更新时段之间，并且足够长以虑及要被驱动到传感器电极120上的发射器信号的多个转变。在其他实施例中，非显示更新时段可以包括水平空白时段和垂直空白时段。处理系统110可以被配置成驱动传感器电极120以用于在不同的非显示更新时间中的一个或多个或者任何组合期间进行电容感测。可以在传感器模块310和显示驱动器模块320之间共享同步信号以利用可重复相干频率和相位提供对重叠显示更新和电容感测时段的精确控制。在一个实施例中，这些同步信号可以被配置成允许输入感测时段的开始和结束处的相对稳定电压与在显示更新时段情况下的相对稳定电压一致（例如，输入积分器重置时间的结束附近和显示充电共享时间的结束附近）。调制信号或发射器信号的调制频率可能在显示线更新速率的谐波处，其中相位被确定为提供从显示元件向接收器电极的几乎恒定的电荷耦合，从而允许该耦合是基线图像的一部分。

传感器模块310包括被配置成在其中期望输入感测的时段期间利用传感器电极120和/或（一个或多个）栅网电极接收包括对应于调制信号或发射器信号的影响的所得到的信号的电路。传感器模块310可以确定感测区170中的输入对象的位置或可以将包括指示所得到的信号的信息的信号提供给另一模块或处理器（例如，确定模块330或相关联的电子设备150的处理器（即，主机处理器）），以用于确定输入对象在感测区170中的位置。

显示驱动器模块320可以包括在处理系统110中或与处理系统110分离。显示驱动器模块320包括被配置成在非感测（例如，显示更新）时段期间将显示图像更新信息提供给显示设备160的显示器的电路。

在一个实施例中，处理系统110包括第一集成控制器，其包括显示驱动器模块320和传感器模块310的至少部分（即，发射器模块和/或接收器模块）。在另一实施例中，处理系统110包括：包括显示驱动器模块320的第一集成控制器以及包括传感器模块310的第二集成控制器。在又另一实施例中，处理系统包括：包括显示驱动器模块320和传感器模块310的第一部分（即，发射器模块和接收器模块中的一个）的第一集成控制器以及包括传感器模块310的第二部分（即，发射器模块和接收器模块中的另一个）的第二集成控制器。在包括多个集成电路的那些实施例中，同步机制可以耦合在它们之间，其被配置成同步显示更新时段、感测时段、发射器信号、显示更新信号等。

示例性力感测布置

图4示意根据本文所描述的实施例的包括显示器和力传感器的示例性设备。具体地，图4示意示例性设备400的截面视图。设备400的一些非限制性示例包括智能电话、平板电脑、和其他移动计算设备。设备400的组件未按比例绘制。

设备400包括被配置成将显示组装件407（或“显示器”）支持和/或保持在设备400内的外壳402。在一些示例中，外壳402包括至少部分地约束显示器407的前盖构件405。前盖构件405可以具有用于约束显示器407的任何合适的形状。在另一实施例中，前盖构件405由当连接时约束显示器407的多个构件形成。

显示器407可以坐靠着和/或附接于前盖构件405的一个或多个表面，诸如垂直部分（即，沿Z方向对齐）和水平部分（即，沿X和/或Y方向对齐）。在一些实施例中，显示器407通过一个或多个间隔器构件435附接于前盖构件405的水平部分。外壳402还包括后盖410。在一个实施例中并且如所示出的，外壳402的前盖构件405和后盖410被形成为单个组件。前盖构件405与后盖410的附接或被集成组合、以及使显示组装件407坐靠着前盖构件405操作成将设备400的其他组件围起来并通常提供完整组装的设备400的外观。

如所示出的，框架构件415沿X-Y平面延伸并且设置在前盖构件405和后盖410之间。框架构件415可以向组装后的设备400提供附加的刚性，向设备400的组件提供用于物理附接的附加耦合点等。框架构件415可以具有基本上连续的平面形状，或者可以限定一个或多个开口，布线延伸通过所述开口以连接框架构件415的相反侧上的组件。框架构件415可以完全地或部分地由金属材料构造。在一些实施例中，框架构件415包括与接地或另一电压参考的电流连接。

显示器407包括用于护罩玻璃420且用于LCD 430的分离层（或基板）。将要注意的是，许多其他合适的显示器架构可以用作LCD 430的替代。出于简单性，未示出其他显示器相关的层或基板。进而，在一些实施例中，显示器407包括被配置成执行相对于设备400的输入表面425的触摸感测的显示器407的一个或多个层内的多个传感器电极。如以上关于图1-3所讨论的，多个传感器电极可以包括在一个或多个基板上并且设置在显示器407的观察侧上。

LCD 430的底面445、框架构件415的顶面465以及前盖构件405的部分限定第一体积460。第一体积460可以是空气间隙或包括适于针对力传感器440的电容测量的其他电介质材料（例如，凝胶体或泡沫）。在一些实施例中，力传感器基板440（“基板440”）设置在显示器407的非观察侧上并且至少部分地在第一体积460内。如所示出的，力传感器基板440与LCD 430耦合。通常，力传感器基板440包括配置成被驱动的一个或多个电极，并且所得到的信号可以被测量以确定施加力的量。当力被施加到输入表面425（例如，输入对象140在负Z方向上按压护罩玻璃420）时，显示器407向下弯曲（由于护罩玻璃420的弯曲和/或间隔器构件435的压缩或者粘性耦合护罩玻璃420与前盖构件405），从而使得力传感器基板440在第一体积460内移位。通常，移位导致力传感器基板440内的（一个或多个）电极和与框架构件415之间的电容的改变。电容的改变可以被测量并用于确定施加到输入表面425的力的量。在图5中示出了设备400的替代实施例，尤其包括第一体积460的设备400的部段485。

框架构件415的底面和后盖410的表面限定设备400内的第二体积470。在一些实施例中，印刷电路板组装件（PCBA）475和电池480设置在第二体积470内。尽管未示出，但是PCBA 475和/或电池480可以安装在包括在第二体积470内的一个或多个结构组件上。PCBA 475通常由电池480供电并且通常包括处理系统110的一些或所有（例如，图3中所示的传感器模块310、显示驱动器模块320和/或确定模块330）。

在其他实施例中，力传感器440设置在第一体积460内的显示器407的非观察侧上的替代位置中。在图5中示出一个非限制性示例，其中布置500对应于设备400的部段485。在布置500中，力传感器基板440安装在框架构件415上。在具有设置在第一体积460内的电介质材料的替代实施例中，力传感器基板440可以设置在电介质材料上或内而不安装在显示器407和/或框架构件415上。

在布置500中，基于LCD 430内的一个或多个导电层505来测量电容。在一些实施例中，导电层505可以表示LCD 430的公共电极（VCOM）层。导电层505可以包括替代的层，其包括显示电极和/或传感器电极。在一些实施例中，导电层505与诸如接地或电源轨之类的参考电压耦合。

图6A-6C示意根据本文所描述的实施例的与显示器耦合的力传感器基板的示例性实现方式的操作。具体地，布置600、625示意力传感器基板440的示例性跨电容实现方式，并且布置625示意力传感器基板440的示例性绝对电容实现方式。

力传感器基板440包括具有任何合适布置的多个传感器电极605-1、605-2、……、605-6。任何其他数目的传感器电极是可能的。传感器电极605-1、605-2、……、605-6可以以共面配置进行布置（布置600、650）或者分配在多个平面内（布置625）。在布置625中，包括在每一对610-1、610-2、610-3中的传感器电极在Z方向上具有重叠的定向。

在每一对610-1、610-2、610-3内，一个传感器电极被配置成操作为发射器电极，并且另一个传感器电极被配置成操作为接收器电极。例如，传感器电极605-1、605-3、605-5被配置成驱动为发射器电极，而传感器电极605-2、605-4、605-6被配置成从所驱动的发射器电极接收包括影响的所得到的信号（由电场线615所示意）。

然而，框架构件415的顶面465使得在传感器电极的每一对610-1、610-2、610-3中的传感器电极之间转移的电荷的量减小。框架构件415可以与接地或其他电压电势连接，但这不是要求。当框架构件415和传感器电极605-1、605-2、……、605-6之间的距离减小时（例如，在按压期间），框架构件415和传感器电极605-1、605-2、……、605-6之间的电容耦合增大并且更多电荷耦合到框架构件415中。耦合到接收器电极中的不同的电荷量被测量并且与施加力的量有关。

图7A-7C示意了根据本文所描述的实施例的与框架构件耦合的力传感器基板的示例性实现方式的操作。具体地，布置600、625和650示意了安装在框架构件415上的力传感器基板440。

布置700示意了力传感器基板440的示例性跨电容实现方式。力传感器基板440包括具有任何合适的布置的多个传感器电极605-1、605-2。尽管传感器电极605-1、605-2被描绘为包括在力传感器基板440内，但是传感器电极605-1、605-2可以具有替代的部署，诸如在力传感器基板440的一个或多个表面上。如所示出的，传感器电极605-1被配置成驱动为发射器电极，并且传感器电极605-2被配置成从所驱动的发射器电极接收包括影响的所得到的信号（由电场线610所示意）。然而，LCD 430的导电层505使得在传感器电极605-1和605-2之间转移的电荷量减少。布置700中的导电层505被示出为与接地连接，但这不是要求。当导电层505和传感器电极605-1、605-2之间的距离减小时（例如，在按压期间），导电层505和传感器电极605-1、605-2之间的电容耦合增大，并且更多的电荷耦合到导电层505中。耦合到传感器电极605-2中的不同的电荷量可以被测量并且与施加力的量有关。

通常，当与绝对电容感测实现方式相比较时，图6A-6C和7A-7C的跨电容力感测实现方式可能对寄生电容和其他环境因素较不灵敏。然而，在充足的施加力的情况下，第一体积460的空气间隙可以变得非常薄，或者可以完全消除。如所示出的，当空气间隙被消除时，LCD 430物理地接触力传感器基板440。在其他实施例中，诸如导电框架构件之类的另一表面物理地接触力传感器基板440。如果空气间隙被消除，并且接触力传感器基板440的表面的接地是不完善的，则电荷将从发射器电极（例如，传感器电极605-1）通过欠佳接地的表面而转移切进入到接收器电极（例如，传感器电极605-2）中。因此，在按压期间在传感器电极605-2处接收到的电荷可以减少或在一些情况下可以增加，从而影响所得到的信号的精度并潜在地产生假的结果。

布置725示意了力传感器基板440的示例性绝对电容实现方式。如所示出的，传感器电极605-1被配置成以感测信号驱动，并且还配置成测量包括所驱动的感测信号的影响的所得到的信号。通常，传感器电极605-1与导电层505（由电场线610示出）以及框架构件415（由电场线730示出）之间的电容耦合影响耦合离开传感器电极605-1的电荷量，其可以被测量并与施加力的量有关。

以上关于跨电容实现方式所讨论的欠佳接地的影响通过在至少部分时间内使用绝对电容方案而较大地减轻。在绝对电容方案中，耦合到表面中的电荷量随着表面接近力传感器基板440而增加;然而，电荷量将不减少。然而，绝对电容测量结果可以由于力表面的弯曲之外的因素而变化。因此，在一些实施例中，力传感器基板440被配置成以混合模式操作，其中绝对电容技术和跨电容技术被用于测量施加到输入表面的力。

布置750示出了力传感器基板440的示例性in-cell（内嵌式）实现方式。在布置750中，力传感器440测量与包括被用于显示更新和/或电容触摸感测的电极的LCD 430的导电层505的电容耦合。在一些实施例中，导电层505包括VCOM层（或“公共电极”层）。在一些实施例中，传感器电极还被用于感测输入对象在输入表面处或上的接近。在一个实施例中，在非显示更新时段（诸如，水平空白时段、垂直空白时段、长水平空白时段等）期间执行传感器电极605-1上的测量。因此，传感器电极605-1不需要屏蔽以防止由显示更新过程所引起的噪声和不想要的耦合。例如，VCOM层通常在显示更新期间保持在恒定电压处，并且在感测操作期间利用感测信号来调制VCOM层。

在其中力传感器电极未被安装到LCD 430的实现方式中，传感器电极605-1可以被配置成测量与LCD 430的公共电极的电容耦合。公共电极可以在执行传感器电极605-1的测量时被以感测波形驱动。在这样的实施例中，跨电容感测避免了可以在欠佳接地的情况下发生的信号反相。

示例性力传感器基板布置

图8示意了根据本文所描述的实施例的用于力传感器基板的示例性单层传感器电极布置。更具体地，布置800和840对应于在力传感器基板440上具有共面部署的传感器电极的示例性布局。

在上下平面图中示出了布置800。力传感器基板440在X-Y平面中的部署相对于在一些情况下由护罩玻璃420的范围所限定的第一表面425而示出。虚线表示显示器的激活区域805。

第一传感器电极和第二传感器电极815、820被包括在基板440中，并且通常由处理系统110操作以执行电容感测来确定力输入。第一传感器电极和第二传感器电极815、820中的每一个被设置成围绕第一面425的外围812。在一些实施例中并且如所示出的，第一传感器电极和第二传感器电极815、820在空间上与X-Y平面中的激活区域805重叠，但这不是要求。如所示出的，第一传感器电极和第二传感器电极815、820中的每一个以基本上连续的图案围绕外围812而形成。第一传感器电极和第二传感器电极815、820的更复杂的布置也是可能的，诸如用于第一传感器电极和/或第二传感器电极815、820的分段图案。

外围812表示第一表面425的最外部分。在一些实施例中，外围812被限定在第一表面425的（一个或多个）外边缘811和内边界810之间。如以上所讨论的，例如由于护罩玻璃420或其他显示组件与结构构件的机械安装，越靠近第一表面425的外边缘811，第一表面425处的力输入的感测可能具有减小的灵敏度。

外围812可以具有任何合适的定尺寸，以包括减小力灵敏度的区域。在一些实施例中，外围812在X维度和Y维度上的范围可以是相同的（例如，围绕第一表面425形成均匀宽的带）。在其他实施例中，外围812的范围可以基于其他因素，诸如第一表面425的相对尺寸、减小和/或增强的力灵敏度区的（一个或多个）位置（例如，基于布置800的机械构造，等等。在一个非限制性示例中，外围812在每一个维度包括小于约三分之一（33％）的范围。例如，对于在X维度上延伸约6英寸并且在Y维度上延伸约4英寸的第一表面425，外围712在X维度上包括小于2英寸并且在Y维度上包括小于1.33英寸。其他值是可能的。

外围812内的第一传感器电极和第二传感器电极815、820的相对部署可以基于力感测的期望灵敏度级别、减小和/或增强的力灵敏度区的（一个或多个）位置等等而变化。例如，使第一传感器电极和/或第二传感器电极815、820与金属框465中的开口重叠（图4、图5）可以产生跨越整个第一表面425的不可接受的力测量性能。另外，第一传感器电极和第二传感器电极815、820的性质可以基于期望的力灵敏度来选择。可选择的性质的一些非限制性示例包括尺寸（例如，长度和宽度）、图案、形状等等。

在本文所描述的各种实施例中，第一传感器电极815在X-Y平面中（即，在第一维度和第二维度）至少部分地由第二传感器电极820所约束。如在布置800的共面配置中所示出的，第一传感器电极和第二传感器电极815、820在X-Y平面中不重叠，以便维持电流隔离。第一传感器电极和第二传感器电极815、820通过一个或多个导电迹线725与处理系统110耦合。在其中导电迹线825与第一传感器电极和/或第二传感器电极815、820基本上共面的情况下，可以通过形成在第一传感器电极和/或第二传感器电极815、820中的一个或多个开口830来对导电迹线825进行定线。用于将第一传感器电极和第二传感器电极815、820与处理系统110连接的替代实施例可以包括通过力传感器基板440延伸的导电通孔、跳线等等。

如所示出的，第一传感器电极815被配置成操作为接收器电极，并且第二传感器电极820被配置成操作为用于跨电容感测的发射器电极和用于绝对电容感测的保护电极。在绝对电容感测操作期间，第一传感器电极815被操作为接收器电极并且第二传感器电极820被操作为保护电极。第一传感器电极815在某一时间段期间以第一感测信号驱动，并且第二传感器电极820在该时间段期间操作为保护电极。在随后的时间段期间，基于在第一传感器电极815处接收到的所得到的信号来进行电容测量，该所得到的信号包括所驱动的第一感测信号的影响。通常，通过被以保护（或进行保护）信号驱动来操作保护电极，该保护（或进行保护）信号可以是与被驱动到传感器电极（例如，第一传感器电极815）上的调制信号具有类似的相位、频率和幅度中的至少一个的变化的电压信号。与驱动第一传感器电极同时地驱动保护电极操作以减少对被用于力感测的电容测量的外部影响（诸如，对其他导电表面的寄生电容或噪声）。基于保护电极相对于第一传感器电极815的相对位置，操作保护电极因此趋于整形或定向力传感器基板440在至少X维度和Y维度上的力灵敏度。

在跨电容感测操作期间，第一传感器电极815被操作为接收器电极并且第二传感器电极820被操作为发射器电极。在某一时间段期间以第二感测信号来驱动第二传感器电极820，并且第一传感器电极815接收包括所驱动的第二感测信号的影响的所得到的信号。

所示意的布置800有益地提供了零维（“0D”）力传感器基板440，其具有降低的复杂度，从而仅需要与处理系统110的两个连接。在一个替代实施例中，力传感器基板440可以包括沿第一表面425的外围设置的单个传感器电极815，从而使用与处理系统110的单个连接来执行绝对电容感测。在一些情况下，较少的所需要的连接可以允许包括在处理系统110中的现有接近感测电路也接收力感测信息（例如，通过接近感测IC的只有一个或两个的引脚）;以此方式，将不需要专用的力感测IC。

在一些实施例中，力传感器基板440包括不止两个传感器电极815、820。布置840被示出为包括第一传感器电极和第二传感器电极815、820以及沿第一表面425的外围812设置并配置成操作为发射器电极和保护电极的第三传感器电极745的上下平面图。第三传感器电极845在X-Y平面中被第一传感器电极和第二传感器电极815、820所约束。在一些实施例中，第三传感器电极745被以与第二传感器电极820相同的信号（例如，感测信号或保护信号）操作，不管信号是被独立地驱动还是第二传感器电极和第三传感器电极820、845电流耦合。在第一传感器电极815的相反侧上的第二传感器电极和第三传感器电极820、845的操作通常改进或绝对电容感测模式或跨电容感测模式下的电容感测性能，从而将相对更多的电荷从所驱动的感测信号耦合到第一传感器电极815中并向导电表面提供针对寄生电容的更好屏蔽，其并不意在作为属于力测量设计以及针对噪声的更好屏蔽。

图8还包括与布置800、840的截面A-A对应的力感测基板440的部分截面视图850。如所示出的，第一、第二和（可选的）第三传感器电极815、820、845具有由线860所指示的共面布置。第一、第二和第三传感器电极815、820、845被示出为设置在力传感器基板440的顶面450上;替代实现方式可以具有其他共面部署，诸如在力传感器基板440内的公共层处或在底面455上。

在部分截面视图850中，力传感器基板440还包括被配置成与接地耦合和/或利用保护信号驱动的导电迹线855。通常，导电迹线855可以对应于被包括在力传感器基板440内的一个或多个其他导电元件。在一些情况下，导电迹线855也可以沿外围812设置，并至少部分地约束第一、第二和/或第三传感器电极815、820、845。在一些实施例中，当处理系统110在跨电容感测模式中操作第一、第二和第三传感器电极815、820、845时，导电迹线755提供对第三传感器电极845的屏蔽或保护，以减轻与感测区之外的对象的不期望的耦合。

导电迹线855被示出为设置在力传感器基板440的顶面450上并且沿线860与第一、第二和第三传感器电极815、820、845共面，但这不是要求。在一些实施例中，第一、第二和第三传感器电极815、820、845是共面的，而导电迹线855被布置在力传感器基板440的分离的非共面层中。

此外，在布置800、840中描绘的各种单层实现方式中的任何一个可以交替地实现在基板440内的多个层中。在一个非限制性示例中，第二传感器电极和/或第三传感器电极820、845设置在力传感器基板440的底面455上，而第一传感器电极815设置在顶面450上。更进一步地，在替代实施例中，处理系统110被配置成在执行绝对电容感测和/或跨电容感测时不同地操作第一、第二、第三传感器电极815、820、845和/或导电迹线855。预期第一、第二、第三传感器电极815、820、845和导电迹线855的任何合适的操作。在使用布置840的一个非限制性示例中，处理系统110在绝对电容感测期间交替地将第三传感器电极845操作为接收器电极，并利用保护信号驱动第一传感器电极和第二传感器电极815、820中的一个或两个。在另一非限制性示例中，第一、第二和第三传感器电极815、820、845中的多个被操作为接收器电极。在一些实施例中，处理系统110被配置成例如基于所测量的噪声针对绝对电容感测和/或跨电容感测确定用于操作第一、第二和第三传感器电极815、820、845的最佳配置。在一些情况下，处理系统110可以动态地重新配置第一、第二和第三传感器电极815、820、845的操作。

图9示意了根据本文所描述的实施例的用于力传感器基板的示例性多层传感器电极布置。在布置900中，第一传感器电极和第二传感器电极815、820被包括在基板440中，并且通常由处理系统110操作以执行电容感测来确定力输入。第一传感器电极和第二传感器电极815、820中的每一个被设置成围绕第一表面425的外围812。

图9还包括与布置900的截面B-B对应的力感测基板440的部分截面视图920。如所示出的，第一传感器电极815设置在力传感器基板440的顶面450上，并且第二传感器电极820设置在力传感器基板440的底面455上。第一传感器电极和第二传感器电极815、820在X-Y平面中在空间上重叠，这通常对于单层（共面）布置中的基本上连续的第一传感器电极和第二传感器电极815、820而言将不是可能的。如所示出的，沿外围812，第二传感器电极820在正和负的X维度上并且在正和负的Y维度上延伸越过第一传感器电极。然而，其他重叠量是可能的，诸如第二传感器电极820在一个维度上在第一传感器电极815下方部分地或全部地延伸，但不在所述维度上延伸超过第一传感器电极815。例如，第二传感器电极820在负X维度上延伸超过第一传感器电极815，但不在正X维度上延伸超过。与其中发射器电极或保护电极设置在接收器电极的相反侧上的布置840类似，使第二传感器电极820与第一传感器电极815至少部分地重叠（其可以包括在某一维度上在正和负方向二者上延伸超过第一传感器电极815）通常改进绝对电容感测或跨电容感测任一模式下的电容感测性能。

力感测基板440还可以包括第三传感器电极845和/或导电迹线855，其操作在以上讨论了。在一些情况下，第三传感器电极845和/或导电迹线855可以沿线760与第一传感器电极815是共面的。在其他情况下，第三传感器电极845和导电迹线855中的一个或多个与第二传感器电极820是共面的。

图10是示意根据本文所描述的实施例的示例性力传感器基板的响应的图表。横轴（位置）表示沿触摸表面的单个维度（诸如图8和9中示出的X维度或Y维度）的位置值。纵轴（响应）表示各种响应值。尽管出于清楚起见响应值被示出为相对于触摸表面的单个维度，但是要注意的是，响应值可以相对于触摸表面的两个维度（例如，X-Y平面上的位置）而绘制。

图表1000包括表示位置值P1和P7之间的基板的最大物理弯曲（响应）的基板弯曲绘图1005。对于图8和9中示出的布置800、840、900，位置值P1和P7可以表示沿特定维度（例如，在X维度或Y维度上）的基板的最左和最右的范围。在位置值P1和P7处，将基板安装到外壳，例如，前盖构件至少部分地约束基板。基板弯曲绘图1005在位置值P1和P7处的值近似为零。基板弯曲的最大量随着值接近在位置值P1和P7之间的近似中心位置处的位置值P5而逐渐增加。因此，基板在更靠近位置值P1和P7的位置处的物理响应小于更靠近位置值P5的位置。

然而，在各种实施例中，沿触摸表面的外围812的传感器电极的放置（如所示出的，在位置值P1-P3和P5-P7之间）趋于改进局部电容响应，并由此减轻了基板沿外围的减小的物理响应。假定传感器电极（例如，接收器电极）设置在位置值P2和P6附近，电容绘图1010的改变指示在位置值P2和P6附近发生的电容响应的相对峰值。

另外，沿触摸表面的外围812的传感器电极的放置可以操作以减少针对具有较大的物理响应的基板的那些部分（即，更靠近位置值P4）的电容响应。例如，电容绘图1010的改变指示靠近位置值P4的电容响应性的相对低谷。因此，传感器电极的放置可以“强调”基板的沿外围812的物理响应并且“削弱”远离外围812的物理响应，使得针对基板的复合响应绘图1015跨越整个基板更均匀。均匀（或更均匀）的响应允许力测量结果能被更容易地按照跨越触摸表面所施加的力校准。另外，更均匀的响应简化了位置补偿子模块1220（图12）的复杂度，这在以下讨论。

虽然讨论了通过沿外围的传感器电极的放置来强调边缘安装的基板的物理响应，但是本领域普通技术人员将认识到，本文所讨论的技术可以应用到具有减小的物理响应性的区域的基板。例如，假定基板在位置值P4处与中心支持构件耦合，使得基板弯曲绘图1005的对应值在位置值P4处近似为零。在这样的情况下，传感器电极可以另外地或替代地设置在位置值P4的范围内，以增强基板的物理响应。

图11示意了根据本文所描述的实施例的用于力传感器基板的示例性传感器电极布置。在布置1100中，第一传感器电极815沿第一表面425的外围812布置。第一传感器电极815包括设置在X-Y平面的拐角中的四个形状部1105-1至1105-4。使用导电迹线1110连接四个形状部1105-1至1105-4。形状部1105-1至1105-4的形状和／或大小被设计成提供跨越第一表面425的更线性的力响应。如所示出的，形状部1105-1至1105-4在形状上是三角形，但是任何合适的替代形状是可能的。第一传感器电极815使用导电迹线825耦合到处理系统。

图12示意根据本文所描述的实施例的与力传感器基板耦合的示例性处理系统。在布置1200中，处理系统110的传感器模块310包括力感测子模块1205和触摸感测子模块1225（或接近感测子模块）。每一个模块和/或子模块可以包括电路、固件、软件、或其组合，其中，该电路是处理系统110的一部分。

力感测子模块1205包括多个不同的操作模式——绝对电容感测模式1210和跨电容感测模式1215（统称为模式）。在不同模式内，力感测子模块1205利用感测信号、保护信号、屏蔽信号等等来驱动各种耦合的传感器电极。力感测子模块1205还可以被配置为将传感器电极与固定电压参考（例如，接地）耦合或使传感器电极电浮动。力感测子模块1205可以例如基于所测量的噪声来选择用于驱动传感器电极的特定配置和/或模式中的一个。在其他实施例中，力感测子模块被配置成执行绝对电容感测模式1210和跨电容感测模式1215中的仅一个。

力感测子模块1205还包括位置补偿子模块1220。返回参照图4，响应于施加到输入表面的力，当与向边缘（即，前盖构件405附近）施加的压力相比时，护罩玻璃420的弯曲响应模式对于施加在输入表面的中心附近的压力灵敏得多。

返回图12，力测量结果可以与由触摸感测子模块1225（或“触摸感测模块”）所获取的位置信息1230相关，以改进输入表面的那些较不灵敏区中的力感测性能。例如，力测量结果可以是零维的，在没有任何位置信息的情况下表示力的量。在这样的情况下，单独的力测量结果不能解析多个并发输入。然而，触摸感测子模块1225可以提供与力测量结果相关的一维、二维、或三维输入位置信息1230。

图13示意根据本文所描述的实施例的操作包括力传感器基板的力敏输入设备的方法。方法1300通常结合本文所讨论的处理系统110和力传感器基板440的各种实施例来执行。

方法1300开始于框1305，其中，处理系统在第一时间段期间利用第一感测信号驱动第一传感器电极。第一传感器电极可以沿输入设备的输入表面的外围设置。在框1315处并在第一时间段期间，处理系统利用保护信号驱动第二传感器电极。第二传感器电极也可以沿外围设置，并可以在与输入表面相关联的第一维度和第二维度上至少部分地约束第一传感器电极。在框1325处并在第一时间段期间，处理系统利用保护信号可选地驱动第三传感器电极。第三传感器电极也可以沿外围设置，并可以在第一维度和第二维度上至少部分地约束第一传感器电极和第二传感器电极。

在框1335处，处理系统使用第一传感器电极接收第一所得到的信号，所述信号包括所驱动的第一感测信号的影响。在一些实施例中，第一所得到的信号被用于确定（一个或多个）传感器电极与输入设备的外壳或其他导电层之间的电容的改变。在框1345处，处理系统基于第一所得到的信号来确定显示器相对于外壳的弯曲。

通常，框1305-1345表示在绝对电容感测模式1310下的处理系统的操作，并且框1355-1375表示在跨电容感测模式1360下的处理系统的操作。在方法1300的一些实施例中，处理系统被配置成在绝对电容感测模式1310和跨电容感测模式1360中的每一个下操作。然而，在替代实施例中，处理系统被配置为仅在绝对电容感测模式1310和跨电容感测模式1360中的一个下操作。进而，框的顺序可以以任何合适的顺序进行重新布置，例如，在框绝对电容感测模式1110之前执行跨电容感测模式1360的框。

在框1355处，处理系统利用第二感测信号驱动第二传感器电极（在此，操作为发射器电极）。在框1365处，处理系统使用第一传感器电极（操作为接收器电极）接收第二所得到的信号，所述信号包括所驱动的第二感测信号的影响。在框1375处，处理系统基于所接收的第二所得到的信号来确定显示器相对于外壳的弯曲。

在方法1300的一些实施例中，处理系统在框1385处确定与施加力对应的一个或多个位置。通常使用接近或触摸感测模块来执行该确定。处理系统在框1395处基于所确定的一个或多个位置来补偿所检测的施加力的量。补偿通常使跨越输入表面的输入设备的力灵敏度变平。可结合绝对电容感测模式1310和跨电容感测模式1360中的一个或两个来执行框1385和1395，并且通常可以在任何合适的时间执行。方法1300在框1395的完成之后结束。

因此，呈现了本文中所阐述的实施例和示例以便最佳地解释根据本技术的实施例及其特定应用并且由此使得本领域技术人员可以做出和使用本公开。然而，本领域技术人员将认识到的是，仅仅出于说明和示例的目的，已经呈现了前面的描述和示例。如所阐述的描述不意在是详尽的或者将本公开限制于所公开的确切形式。

鉴于前文，本公开的范围由随后的权利要求确定。