CN103221906B

CN103221906B - 触摸屏呈现系统及其操作方法

Info

Publication number: CN103221906B
Application number: CN201180037812.8A
Authority: CN
Inventors: 李灏; 魏艺; 史蒂文·杨
Original assignee: Motorola Solutions Inc
Current assignee: Symbol Polytron Technologies Inc.; Symbol Technologies LLC
Priority date: 2010-07-31
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2031-07-15
Also published as: EP2598973A1; US9310920B2; KR101452660B1; CA2806719C; EP2598973B1; US20140211110A1; CN103221906A; JP2013532879A; CA2806719A1; WO2012018504A4; JP5594550B2; KR20130058734A; US20120026124A1; US8963874B2; WO2012018504A1

Abstract

一种触摸屏显示设备，该设备可以包括具有相对主表面和由周边限定的尺寸和形状的第一和第二板。该周边可以由相对端和相对边缘限定。第一和第二板每个都可以具有包括一对相对母线和多个迹线的导电图案，该多个迹线电耦合至相应相对母线对并且在相应相对母线对之间延伸。透明力感测（TFS）板可以具有相对主表面和可变电阻，该可变电阻与施加在其主表面中的一个或多个上的力相关。TFS板可以位于第一和第二板之间。该设备还可以包括位于TFS板和第一或第二板之间的一个或多个分离部分，以使TFS板偏移离开第一或第二板。

Description

触摸屏呈现系统及其操作方法

技术领域

本系统涉及触摸屏呈现系统，并且更特别地，涉及被配置成检测施加至其的接触力的力感测模拟触摸屏呈现装置。

背景技术

通常，诸如由每一个的内容都被结合于此作为参考的、于2010年3月17日提交的美国专利公开No.2009/0237374和美国专利申请No.12/725,699公开的像素化力感测触摸屏显示器采用两组电极，该两组电极被布置成使得一组电极垂直于另一组电极。然后，这些电极布置在透明力感测（TFS）层的相对表面上。当力被施加至触摸屏显示器上的一个或多个位置时，这些力被施加到的位置（例如，在x、y平面中）通过经受力的相应垂直电极的交叉点位置而被数字地确定。力的量值通过每个力交叉点处的电阻值确定。从而，这些显示器能够提供多触摸感测，并且可以对于触摸位置同时感测力。然而，因为它们的复杂性，多触摸显示器在特定应用中是成本不允许的。而且，这些显示器要求对于每帧都需要扫描每个像素的多次扫描，并且同样对于特定应用来说很慢。

发明内容

在此描述的系统、（一个或多个）装置、方法、用户界面、计算机程序等（此后，除非文本另外指出，其中的每一个都将被称为系统）解决了现有技术系统中的问题。

本系统公开了低成本和容易制造的模拟触摸感测显示屏系统，其可以适用于诸如企业应用的单触摸应用。作为进一步优点，本系统提供不昂贵的触摸屏显示系统，并且可以通过位置和力信息提供快速触摸检测。而且，本系统可以不昂贵地适用于在企业系统中将是理想的签名捕捉能力。

根据本系统的实施例，公开了一种触摸面板（TP）显示设备，该设备可以包括：第一和第二板，每个都具有相对主表面以及由相对端和相对边缘限定的周边，第一和第二板每个都可以具有导电图案，该导电图案包括电耦合至第一和第二板中的相应一个的一对相对母线。具有相对主表面和可变电阻的透明力感测（TFS）板可以位于第一和第二板之间。分离部分可以位于TFS板和第一或第二板之间，以使TFS板偏移离开第一或第二板。相对母线对可以通过控制器选择性地耦合至电压表、电压源、模数（A/D）转换器、或数模（D/A）转换器。而且，该设备可以包括控制器，该控制器被配置成确定力（即，由于由用户在TP上施加的力）的位置和力的量值，处理器耦合至电压表、电压源、模数（A/D）转换器、以及数模（D/A）转换器中的一个或多个。从而，该设备可以扫描该板以例如同时确定跨第一和第二板的电阻。而且，该设备可以确定可以与第一和第二板的电阻对应的电压。

进一步预期，透明保护层可以叠加在第一或第二板的主表面上。而且，第一主板的母线可以在相对边缘之间延伸，并且可以邻近第一主板的相对端的相邻端。而且，第一和第二板的多个迹线可以基本相互垂直。而且，该设备可以包括叠加在第一或第二板的主表面上的基板。

根据本系统的一方面，公开了一种形成触摸屏显示器的方法，该方法可以包括以下一个或多个动作：形成第一和第二板，每个都具有相对主表面和由相对端和相对边缘限定的周边，第一和第二板每个都具有导电图案，该导电图案包括电耦合至第一和第二板中的相应一个的一对相对母线，TFS板具有相对主表面和可变电阻；以及使用位于TFS板和第一或第二板之间的分离部分，使第一或第二板偏移离开TFS板。

该方法可以进一步包括：将相对母线对电子地耦合至电压表、电压源、模数（A/D）转换器、或数模（D/A）转换器的动作。进一步预期，该方法可以包括：将处理器耦合至电压表、电压源、模数（A/D）转换器、以及数模（D/A）转换器中的一个或多个的动作，该处理器被配置成确定力的位置和力的量值。该方法可以进一步包括：将透明保护层放置在第二主板的主表面上的动作。而且，第一主板的母线可以在相对边缘之间延伸，并且可以邻近第一主板的相对端中的相邻端。

进一步预期，该方法可以包括基本相互垂直地配置第一和第二板的多个迹线的动作。而且，该方法可以包括将基板叠加至第一或第二板的主表面的动作。

根据本系统的再一方面，公开了一种使用控制器操作触摸面板（TP）的方法，该方法可以包括以下一个或多个动作：跨第一导电图案的第一端和第二导电图案的第二端施加预定电压，第二导电图案经由电阻（Rt）电耦合至第一导电图案，第一导电图案在第一层上具有第一端和第二端，第二导电图案具有第一端和第二端并且位于第二层上；确定跨第一导电图案的第一端和第二端的电阻（Rx）；确定在第一导电图案的第二端处的第一电压（V1）；确定在第二导电图案的第一端处的第二电压（V2）；以及基于V1、V2和Rx确定Rt的值。

该方法可以进一步包括：基于Rt的值确定施加至TP的第一层或第二层的力的量值的动作。

还预期到，该方法可以包括以下一个或多个动作：跨第一或第二导电图案的第一端和第二端施加电压（Vcc2）；测量在第一或第二导电面板中的另一个的第二端处的电压（V3）；以及基于V3与Vcc2的比率确定施加至TP的第一层或第二层的力的坐标。根据该方法，电阻Rt可以是基本等于跨插入第一层和第二层之间的透明力感测（TFS）板的电阻的可变电阻，并且可以基于施加至板的力改变。

根据本系统的还有的又一方面，公开了一种存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，该计算机程序被配置成操作用户界面（UI）的触摸面板（TP），该计算机程序可以包括：程序部分，被配置成：跨第一导电图案的第一端和第二导电图案的第二端施加预定电压，第二导电图案经由电阻（Rt）电耦合至第一导电图案，第一导电图案在第一层上具有第一端和第二端，第二导电图案具有第一端和第二端并且位于第二层上；确定跨第一导电图案的第一和第二端的电阻（Rx）；确定在第一导电图案的第二端处的第一电压（V1）；确定在第二导电图案的第一端处的第二电压（V2）；和/或基于V1、V2和Rx确定Rt的值。

进一步预期到，程序部分可以被配置成：基于Rt的值确定施加至TP的第一层或第二层的力的量值；跨第一或第二导电图案的第一端和第二端施加另一个电压（Vcc2）；测量在第一或第二导电面板中的另一个的第二端处的电压（V3）；和/或基于V3与Vcc2的比率确定力的坐标。

附图说明

参考附图并且通过实例进一步详细地解释本发明：

图1是根据本系统的实施例的触摸面板（TP）的平面图；

图2是根据本系统的实施例的TP沿着图1的线2-2的一部分的横截面图；

图3是根据本系统的实施例的、在将力施加至上层的情形下的图2的TP的横截面图；

图4是根据本系统的实施例的图2的TP的分解顶部透视图；

图5是根据本系统的实施例的TFS层的一部分的侧视图；

图6是根据本系统的实施例的TFS层的一部分的侧视图；

图7是根据本系统的实施例的、与图4的TP类似的TP的等效电路的分解透视图；

图8示出根据本系统的实施例的TP控制系统的一部分；

图9示出根据本系统的实施例的TP控制系统的一部分；

图10示出说明根据本系统的实施例的处理的流程图；

图10A示出根据本系统的实施例的力-电阻曲线；

图11是根据本系统的实施例的用于获得对于平面的位置的x坐标的等效电路配置的框图；

图12是根据本系统的实施例的用于获得对于y平面的位置的y坐标的等效电路配置的框图；

图13是根据本系统的实施例的获得V1的等效电路配置的框图；

图14是根据本系统的实施例的获得V2的等效电路配置的框图；以及

图15示出根据本系统的实施例的系统的一部分。

具体实施方式

以下是示意性实施例的说明，当结合附图时将示出上述特征和优点、以及进一步特征和优点。在以下说明中，为了解释而不是限制的目的，阐述诸如架构、界面、技术、元件属性等示意性详情。然而，脱离这些详情的其他实施例仍然可以被理解为在所附权利要求的范围内，这对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。而且，为了清楚的目的，众所周知的装置、电路、工具、技术和方法的详细说明被省略，以不模糊本系统的说明。应该明确地理解，包括附图以用于示意性目的，并且不表示本系统的范围。在附图中，不同图中的类似附图标记可以指示类似元件。

在此利用的术语呈现（rendering）及其派生词是指提供诸如数字媒体的内容，使得其可以由诸如视觉感受和/或听觉感受的至少一种用户感受而被感知。例如，本系统可以在显示装置上呈现用户界面（UI），使得其可以被看到并且与用户交互。而且，本系统可以在呈现音频输出的装置（例如，诸如扩音器的扬声器）和呈现视觉输出的装置（例如，显示器）上呈现音频视觉内容。为了简化以下论述，将利用术语内容（content）及其派生词，并且如可以容易想到地，除非特别意指特定内容类型，应该将其理解为包括音频内容、视觉内容、音频视觉内容、文本内容和/或其他内容类型。

利用计算机环境的用户交互和计算机环境的操作使用被可操作地耦合至控制显示环境的处理器的多种类型人-处理器接口装置中的任一种实现。用于诸如图形用户界面（GUI）的用户界面（UI）的公共界面装置是触敏显示器等。例如，输入笔（stylus）或力发送装置（例如，用户的手指）可以由用户在平面（或非平面）工作区中移动，以移动视觉对象，诸如以在用户操作的位置和指针的描述位置之间的直接映射而在例如二维显示表面上示出的指针或像素绘图器（pixelator）（例如，用于指示与GUI的屏幕的用户交互）。这通常被已知为位置控制，其中，所描述的目标的动作与用户操作的动作直接相关。类似配置可以由具有触敏屏幕的装置提供，通过诸如用户的手指的输入装置或诸如输入笔的其他输入装置在该触敏屏幕上操作。在该环境中，可以提供或可以不提供光标，这是因为选择的位置通过与触敏屏幕的交互位置而被直接确定。

本系统还可以提供图形用户界面（GUI），其可以提供包括开窗口环境的典型UI，并且同样可以包括菜单项、子菜单项、下拉菜单项、弹出窗口、选择项、单选框、复选框、框架、签名捕捉框、内容缩放操作（例如，捏（pinch）和/或挤（squeeze）操作）等，其典型地属于在诸如可以在由微软公司提供的WindowsTM操作系统GUI和/或诸如在由苹果公司提供的iPhone^TM、MacBook^TM、iMac^TM、iPad^TM等上提供的OSXTM操作系统GUI和/或硬件（例如，用户装置）、和/或其他操作系统内表现的开窗口环境中提供的操作。GUI的目标和部分可以使用诸如（一个或多个）手指、输入笔、和/或其他适合的用户输入的用户输入装置而被导航。而且，例如响应于触摸屏输入操作、以及如本领域普通技术人员理解的其他普通交互范例，用户输入可以被用于在GUI内做出选择，诸如通过菜单项、子菜单项、窗口项、单选按钮、弹出窗口、签名框、签名选择的选择。

虽然被用于支持触敏输入的GUI可以在某些程度上与被用于支持例如计算机鼠标输入的GUI不同，然而，对于本系统的目的，操作是类似的。从而，为了简化以上说明的目的，所论述的交互意图被应用至这些系统或可以被适当应用的其他系统中的任意一种。

为了简化本系统的说明的目的，在此利用的术语“可操作地耦合”、“耦合”及其派生词是指能够根据本系统使能操作的装置和/或其部分之间的连接。例如，操作耦合可以包括两个或更多装置之间的有线连接和/或无线连接中的一个或多个，其使能装置和/或其部分之间的单向和/或双向通信路径。

图1是根据本系统的实施例的触摸面板（TP）100的平面图。TP100可以具有相对端122和相对边缘120，其可以限定TP100的周边和TP100的主表面的周边（与TP100的厚度/深度相对）。TP100可以是透明的，使得其可以显示诸如例如可以由显示部分呈现的项101的内容。从而，TP100可以包括显示部分（例如，液晶显示器（LCD）、电泳显示器等）。进一步预期，TP100可以具有任何期望形状和/或尺寸（例如，圆形、椭圆形、正方形、矩形等）。

图2是根据本系统的实施例的TP100沿着图1的线2-2的一部分的横截面图。TP100可以包括一个或多个基板102、导电膜层104和110、透明力感测（TFS）部分106、隔离物层108、以及上层112。为了方便用户，层104至112可以是透明的，使得它们可以被放置在可以呈现内容的显示器上。然而，当期望时，层104至112和/或基板中的一个或多个还可以包括半透明的图形、文本等。

基板102可以是由适合的材料形成的平坦表面，该适合的材料可以包括例如聚合物（例如，丙烯酸等）、玻璃等。基板100可以装配在任何适合的显示部分上或包括任何适合的显示部分，诸如，液晶显示器（LCD）、电泳显示器等。从而，基板102以及其他层可以基本是透明的，并且使用一种或多种基本透明材料形成。

TFS层106可以包括透明膜，该透明膜可以包括透明矩阵以及分散在透明矩阵中的多个透明导电微粒，该透明矩阵可以包括适合的聚合物材料。适合的聚合物材料可以包括例如苯氧基树脂、聚酯、硅橡胶、聚酰亚胺等。导电微粒可以包括氧化铟锡、氧化锌、氧化锡等，其可以具有小于可见范围内的光波长的尺寸，以在使用期间最小化光散射，并且可以被分散在透明矩阵中。当经受直接和/或间接施加至TFS层106的表面的力时，TFS层106可能改变电阻。根据本系统的实施例，通过检测TFS层106的电阻的改变，可以确定力的量值。

导电层104和110可以分别与x和y平面对应，并且可以包括诸如导电膜的适合的导电材料，该导电膜可以包括诸如例如氧化铟锡（ITO）膜的透明导电膜。

隔离物层108可以包括可以使TFS层106与导电层104和110之一分离的任何适合的层。例如，隔离物层108可以包括绝缘隔离物部分和岛114（点、隔离物等）中的一个或多个，该绝缘隔离物部分沿着层的周边定位（例如，参见图4的127），岛114包括当导电层110由图3中所示的力而移位时可以使TFS层106的部分与导电层110分离。岛114可以分散在TP100的内部中，并且可以由隔离物部分围绕。岛114每个都可以与相邻岛114分离预定距离或者可以与相邻岛114等距离。

上层112可以使用适合的聚合物形成，其可以提供保护层，诸如，可以防止对位于上层112下面的其他层的损害。从而，上层可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜，其可以被沉积在诸如导电层110的相邻层上。然而，还预期到，其他层可以位于导电层110和上层112之间。

图3是根据本系统的实施例的、在将力施加至上层112的情形下的图2的TP100的横截面图。当如箭头116所示，将力施加至TP100时，例如，在克服隔离物层108中的任何相反偏移力之后，上层112和导电层110可以响应于力而变形，并且朝向TFS层106移动。根据本系统的实施例，导电层110可以根据（例如，取决于）力的量值接触TFS层106和/或导致TFS层106中的变形。

图4是根据本系统的图2的TP100的分解顶部透视图。根据本系统的实施例，导电层104和110是覆盖层（blanketlayer）（例如，固体导电层），诸如，固体ITO层。作为例子，导电层104和110可以被建模为具有跨相应导电层104延伸的导电迹线，以提供用于导电层104、110的等效电路，如关于图7描述的。导电层104和110在包括正导线126（x+）和负导线128（x-）的“母线”对之间电延伸。根据本系统的实施例，导电层110可以在包括正导线132（y+）和负导线136（y-）的“母线”对之间电延伸。以下将更详细地论述包括导线（例如，x+、x-、y+、y-）的这些“母线”对。为了清楚起见，包括x+和x-导线的“母线”对将被已知为x-母线对，并且包括y+和y-导线的“母线”对将被已知为y-母线对。x+、x-、y+和y-导线中的每个都可以具有相对于TP100的相应坐标，诸如分别为左、右、顶部、底部。母线对的一个或多个母线可以被图案化，以形成到相应导电层的连接点。

导电层104和110可以位于相应层的主表面上，使得导电层面对TFS层106或相互面对。例如，导电层104可以位于上主表面上，并且导电层110可以位于下主表面上。从而，施加至上层112（例如，在位置或区域144处）的力可能导致导电层110的变形，并且导致导电层110接触TFS层106。TFS层106可以直接接触导电层104。根据本系统的实施例，导电层104、110在电地位于x+和x-导线以及y+和y-导线之间的那些区域中可以每单位长度具有预定电阻。

关于隔离物层108，岛114可以位于隔离物层108的内部部分中的一个或多个位置，以使导电层110和TFS层106的相邻部分相互分离。而且，绝缘隔离物部分127可以定位在导电层110的相邻表面之间的位置中与隔离物层108的周边（例如，外周边）相邻，以使得当不施加外力（例如，手指、输入笔等）时，使导电层104和TFS层106的一个或多个部分相互分离。

图5是根据本系统的实施例的TFS层106的一部分的侧视图。在图5中，TFS层106被示出为未压缩配置（例如，没有力被施加至TFS层106），并且可以包括位于TP100的一个或多个区域中的压阻材料。TFS层106可以提供作为跨TFS层106的相对主表面的电阻信息的、关于被施加至TFS层106的力的信息。例如，当TFS层106不被压缩（例如，处于自由状态）时，可以在跨TFS层106的相对主表面106A和106B的路径中具有接触电阻R_Touch（例如，例如在此示意性地称为Rt）。换句话说，R_Touch可以被确定为跨TFS层106的电阻，并且可以与由于由用户施加至触摸屏的保护层的力而在力的宽范围上施加至TFS层106的力对数性地成比例。然而，根据本系统的实施例的R_Touch可以仅与触摸的面积（例如，单位mm²）线性成比例。例如，R_Touch可以由于所施加的力而极大地改变（例如，电阻的几十倍），并且可以由于面积而仅非常小地改变。例如，R_Touch可以从在~5克的力时的~1MOhm改变为在~500克的力时的约10kOhm，改变约100X，然而接触面积的改变可以仅为2x或更少。从而，由于面积改变导致的R_Touch的改变可以被忽略。TFS层106还可以包括在可以接触相邻导电层的一个或多个主表面（例如，每个主表面）上的一个或多个电极。

图6是根据本系统的实施例的TFS层106的一部分的侧视图。示意性地以由于施加至TFS层106的面的力（例如，力616）而导致的半压缩配置来示出TFS层106。力616使经受力的区域中的TFS层106变形（例如，通过压缩TFS层106），并且从而根据本系统的实施例，降低了在将力施加到的该区域（例如，参见区域617）中的R_Touch。从而，R_Touch可以用于确定经由例如在上层112上的用户施加力（例如，使用输入笔、手指等）而施加至TFS层106的力的量值。

图7是根据本系统的实施例的、与图4的TP100类似的TP700的等效电路的分解透视图。被示出为模拟电路的TP700可以分别包括第一和第二导电层704和710、包括x+母线726和x-母线728的x母线对（跨x平面）、包括y+母线732和y-母线736的y母线对（跨y平面）、在x母线对之间延伸的x导电迹线738、在y母线对之间延伸的y导电迹线740、以及位于x导电平面738和y导电平面740之间的电阻元件R_Touch中的一个或多个。

在本实例中，将假设等效电路表示与在具有给定x和y坐标的点或位置744（为了清楚起见，此后称为“点744”，但是清楚地，力可以被施加在除了单个点之外的更大表面面积之上，如本领域普通技术人员可以容易想到的）处施加力的TP对应的电路。根据示意性实施例，在诸如沿着x-导电平面738的点744的力坐标的相对侧上，x导电平面738可以包括等效串联电阻Rx+和Rx-。根据本系统的实施例，x导电平面738可以具有已知电阻-长度比率和Rx+加上Rx-的总等效电阻，Rx+和Rx-每个都单独和/或共同地根据沿着x导电平面738的被施加力的位置改变。从而，通过确定Rx+和Rx-中的一个或多个，可以确定沿着x导电平面738的被施加力的相应位置。例如，Rx+可以是250ohm，并且Rx-可以是100Ohm，总电阻350ohm。如可以容易地想到的，在此提供的电阻意图用于说明目的，并且可以根据本系统的实施例实现取决于导电层组成的其他电阻。

在诸如沿着y-导电迹线740的点744的力点的相对侧上，y导电平面740可以包括等效串联电阻Ry+和Ry-。y导电平面740具有已知电阻-长度比率和Ry+加上Ry-的总等效电阻，Ry+和Ry-每个都可以单独和/或共同根据沿着y导电平面740的位置而改变。从而，通过确定Ry+和Ry-中的一个或多个，可以确定沿着y导电平面740的被施加力的相应位置。例如，Ry+可以是300ohm，并且Ry-可以是200ohm，总电阻500ohm。

R_Touch可以与路径电阻的至少一部分对应（例如，等效于），该路径在诸如点744处的TFS层106的TFS层的相对主表面106A和106B之间，并且R_Touch可以与在点744处对TP的保护层施加的力成比例。根据本系统的实施例，R_Touch可以用作分别在第一和第二导电层704和710之间的连接电阻器。

在本实例中，示意性地提供4线（例如，x-和y-母线对）TSM，其分别与在第一和第二导电层中的每一个上的单对电极结合（例如，参见母线对）。母线中的每一个都可以具有一个或多个相应导线，诸如，例如上述x+、x-、y+和y-导线。从而，根据一些传统触摸屏系统要求，可以对于每个平行导电迹线使用与一对导线相反的约4个导线来将控制系统连接至TP。从而，例如，可以使用四线柔性电缆或四迹线柔性印刷电路（FPC）等将控制系统电子地耦合至TP。当使用四线柔性电缆或四迹线FPC时，第一、第二、第三、以及第四电线（或迹线）中的每一个可以分别电子地耦合至x+、x-、y+和y-导线。

图8示出根据本系统的实施例的TP控制系统800的一部分。TP控制系统800可以包括TP控制部分850和TP856中的一个或多个。TP856可以类似于诸如TP100的TP，并且可以包括输入/输出（IO）接口，该输入/输出（IO）接口可以包括诸如x+、x-、y+和y-导线的母线对。用户可以经由用户界面（UI）857与TP856交互，用户界面857为了方便用户可以包括用于呈现内容（例如，签名内容，诸如“在此签名x__”等）的触摸屏以及显示装置中的一个或多个。用户的输入（例如，x、y位置和/或接触力（CF））可以由TP控制部分850读取，并且相应信息（例如，签名信息）可以被存储在TP控制系统800的一个或多个存储器中。存储器可以是本地的和/或被相互远程地定位。

TP控制部分850可以包括处理器部分858、电压控制部分（VCNTRL）854、以及模数（A/D）转换器部分852（A/D852）中的一个或多个。处理器部分858可以包括一个或多个逻辑部分，诸如，控制器、处理器、专用集成电路（ASIC）等，其可以控制控制部分850的总体操作。从而，处理器部分858可以控制VCNTRL584和A/D852，以根据本系统的实施例执行一个或多个动作。

VCNTRL854可以被选择性地电子地耦合至x+、x-、y+和y-导线，并且可以在处理器部分858的控制下将一个或多个电压施加至x+、x-、y+和y-中的一个或多个，和/或可以使这些导线（x+、x-、y+和y-导线）浮置，使得可以由例如诸如A/D852的电压表准确地确定跨这些导线的电压，其可以具有被电子地耦合至x+、x-、y+和y-导线的相应输入。VCNTRL854可以从处理器部分858接收电压和/或导线选择信息，并且可以根据相应电压（例如，VCC）和/或来自处理器部分858的导线选择（例如，选择性地耦合至x+和x-对）信息选择导线和/或输出电压。

A/D852可以选择性地确定跨x+、x-、y+和y-导线中的一个或多个的电压，形成相应电压信息，并且将电压信息转发至处理器部分858用于处理。A/D852可以具有期望分辨率，并且可以在处理器部分858的控制下操作。从而，根据期望，处理器部分858可以控制A/D852，以读取跨一个或多个x+、x-、y+和y-导线的电压。返回参考VCNTRL部分854，该部分可以在处理器部分858的控制下操作，并且可以在处理器部分858的控制下，将一个或多个所选择的电压施加至一个或多个所选择的x+、x-、y+和y-导线。VCNTRL854可以包括数模D/A转换器，其可以从处理器部分858接收电压（例如VCC）信息，并且可以根据从处理器部分858接收的导线选择信息和/或地址信息将相应模拟电压输出到期望导线。处理器部分858可以将导线选择信息发送至VCNTRL854、和/或A/D852和VCNTRL854，和/或A/D852可以根据导线选择信息将输入或输出电子地耦合至所选择的x+、x-、y+和y-导线中的一个或多个。

VCNTRL854和/或A/D852可以具有期望分辨率。可以使用任何适合的方法将导线电子地耦合至诸如晶体管电路、中继、多路复用器（MUX）、多路分用器（DEMUX）等，其可以选择性地将x+、x-、y+和y-导线中的一个或多个电子地耦合至VCNTRL部分854和/或A/D852的所选择的导线，或者反之亦然。VCNTRL854和/或A/D852可以内部地包括MUX和/或DEMUX。

然而，还可以预期，也可以使用在处理器部分858控制下的地址矩阵用于将x+、x-、y+和y-导线中的一个或多个耦合至VCNTRL854和/或A/D852的所选择的导线。

图9示出根据本系统的实施例的TP控制系统900的一部分。TP控制系统900可以类似于TP控制系统800，并且为了清楚起见，使用类似附图标记。然而，TP控制系统900示出了MUX859，MUX859可以包括一个或多个MUX和/或DEMUX，并且可以包括输入/输出I/O导线lx+、lx-、ly+和ly-，其可以分别耦合至TP856的x+、x-、y+和y-。MUX859然后可以在处理器部分858的控制下将导线lx+、lx-、ly+和ly-的所选择导线中的一个或多个选择性地电子地耦合至I/O导线l0至l3中的一个或多个所选择的导线。从而，处理器部分658可以发送导线选择信息（LSI）（其可以类似于地址选择信息），其可以包括指示哪些导线应该相互电子地耦合的信息。从而，MUX859可以包括地址选择线（SEL），以从处理器部分858接收LSI。处理器部分858还可以将使能信号发送至MUX859，以使能MUX。关于A/D852，可以提供AD0和AD1，以读取跨电路的电压。为了清楚起见，在本实例中，将假设AD1在为Vcc的负端子（Vcc-）时将处于地电势。

图10示出说明根据本系统的实施例的处理1000的流程图。处理1000可以使用通过网络通信的一个或多个计算机执行，并且可以使用一个或多个存储器获得信息和/或存储信息，该存储器可以为本地的和/或相互远离。处理1000可以包括以下动作中的一个或多个。而且，如果期望，这些动作中的一个或多个可以被结合和/或被分开为子动作。在操作中，处理可以在动作1001期间开始，并且然后进行至动作1003。以下将描述参考图11至图14示出图10中所示的处理的操作动作的电路模拟。

在动作1003期间，处理可以对触摸面板（TP）进行配置。从而，处理可以从系统的存储器和/或通过校准TP获得关于TP的信息。例如，处理可以获得关于尺寸、形状、纵横比、电阻、校准信息（例如，Vx-/Vcc和Vy-/Vcc极限、力/电阻信息、Rx等）等中的一个或多个的信息。关于Rx，Rx可以与跨x平面（例如，跨x总线对）的电阻对应，并且可以使用任何适合的方法获得。例如，Rx可以从系统的存储器获得，或者可以使用例如如本领域技术人员可以容易想到的电学方法而在配置处理期间测量。例如，处理可以使已知电流通过x总线对，并且然后测量跨x总线对（即，跨x+和x-）的电压。然后，例如，已知R=V/I（R=电阻、V=电压、I=电流），处理可以从已知电流计算Rx。在完成动作1003之后，处理可以继续至动作1005。

在动作1005期间，处理可以确定是否扫描当前帧。处理可以通过确定控制器是否已经要求扫描帧来确定是否扫描帧。而且，处理可以在每个预定时间间隔（例如，每1/60秒）来扫描帧，或者可以当跨被图案化的导电层（例如，被图案化的导电层104、110）感测到电压的改变时扫描帧。在任何情况中，当确定扫描帧时，处理可以继续至动作1007。在处理确定不需要扫描帧（例如，在动作1005期间为否）的情况中，处理可以重复动作1005。如可以容易想到的，当处理可以简单地在由处理器确定的时间扫描帧，以致确定是否扫描帧的动作可能不是期望的时，动作1005可以被删除。

在动作1007期间，处理可以通过跨在相应平面中的母线对施加电压来确定在第一平面（例如，本实例中的x位置）中的力的坐标（例如，由于用户对TP施加力导致的在x平面中的坐标）。在本实例中，第一平面可以与x平面对应，并且可以获得源自触摸的所施加力的x坐标。从而，处理可以配置系统的电路，使得可以跨x母线对（例如，包括x+和x-母线）施加已知电压（例如，Vcc，其可以由系统控制），并且可以从y+母线获得由于跨x+和x-母线对施加Vcc导致的相应电压。

图11中示出根据本系统的实施例的用于获得对于平面的力的x坐标的等效电路配置的框图。如所示地，电压源（例如，VCNTRL854）跨x+和x-母线对施加Vcc，同时电压表（例如，A/D852）测量跨y+母线的电压。然后，电压表可以输出用于由一个或多个处理器处理的相应电压（例如，参见Vout）信息。当电阻Rt（即，R_Touch）的值足够高（例如，由于相应TFS层的横向电阻）时，流过Rx+的电流（例如，参见i）中的大部分被Rt阻挡，并且从而作为在x+和x-母线之间跨x-平面通过的电流而流过Rx-。从而，在y+母线处的电压基本等于跨Rx-的电压（即，Vx-）。从而，Vx-基本等于Vy+（即，在Y+母线处的电压），并且可以用Vy+的值代替。然后，处理可以基于Vx-/Vcc的比率确定x位置。例如，对于10位系统（在触摸面板内在每个方向上存在1024个像素），X像素位置可以由1024*Vx-/Vcc确定。

返回参考Rt，如在别处论述的，Rt可以与由于由用户施加至触摸屏的保护层的力导致的、在力的宽范围上施加至TFS层106的力对数地成比例，并且可以仅与触摸面积（例如，单位mm²）线性地成比例。从而，Rt可以由于力（例如，电阻的几十倍）而极大地改变，并且可以由于在其上施加力的面积而仅非常少地改变。为此并且根据本系统的实施例，由于将力施加到的面积导致的Rt改变可以被忽略。在完成动作1007之后，处理可以继续至动作1009。

在动作1009期间，处理可以确定在第二平面中的（例如，触摸TP的输入笔或用户的）力的坐标。从而，当处理已经确定x平面中的力的坐标时，现在可以类似地确定对于y平面的力的坐标（即，y坐标）。该处理可以类似于以上关于动作1007描述的处理。然而，处理现在跨y平面施加电压（例如，Vcc），而非跨x平面施加电压。从而，处理可以配置系统的电路，使得可以跨y母线对（例如，包括y+和y-母线）施加已知电压（例如，可以由系统控制的当前实例中的Vcc），并且可以从x+母线获取电压。

图12中示出根据本系统的实施例的用于获得对于y平面的位置的y坐标的等效电路配置的框图。电压源（例如，VCNTRL854）跨y+和y-母线对施加Vcc，同时电压表（例如，A/D852）测量跨x+母线的电压。然后，电压表可以输出用于由一个或多个处理器处理的相应电压（例如，参见Vout）信息。当电阻R_Touch（即，Rt）的值足够高（例如，由于相应TFS层的横向电阻）时，流过Ry+的电流（例如，参见i）中的大部分被R_Touch阻挡，并且从而作为在y+和y-母线之间跨y-平面时通过的电流而流过Ry-。从而，在x+母线处的电压基本等于跨Ry-的电压（即，Vy-）。从而，Vy-基本等于Vx+（即，在x+母线处的电压），并且可以用Vx+的值代替。然后，处理可以基于Vy-/Vcc的比率确定y位置。例如，对于10位系统，（在触摸面板内在每个方向上存在1024个像素），Y像素位置可以由1024*Vy-/Vcc确定。由于图12的电路本质上是图11的电路的镜像，为了清楚起见，不提供其进一步说明。在完成动作1009之后，处理可以继续至动作1011。

现在将参考动作1011至1017提供确定作为TFS层的接触电阻的R_Touch的方法。为了根据本系统的实施例计算R_Touch，处理可以分别在动作1011和1013期间确定V1和V2，并且然后计算R_Touch，如以下描述地。

在动作1011期间，当跨y+总线施加电压Vcc，同时x-总线接地时，处理可以确定在x+总线处的电压V1，如由图13所示，图13是根据本系统的实施例的获得V1的等效电路配置的框图。从而，处理可以配置VCNTRL854，使得跨y+总线提供Vcc，同时将地电压（例如，0伏）提供给x-总线。而且，处理可以配置A/D852，以获得对应于在x+总线处的V1的电压信息。在获得与V1（例如，其电压）相关的电压信息之后，A/D852可以将V1的数字表示输出到处理器用于进一步处理。在完成动作1011之后，处理可以继续至动作1013。

在动作1013期间，当跨y+总线施加电压Vcc，同时x-总线接地时，处理可以确定在y-总线处的电压V2，如由图14所示，图14是根据本系统的实施例的获得V2的等效电路配置的框图。从而，处理可以配置VCNTRL854，使得跨y+总线提供Vcc，并且将地电压施加至x-总线。而且，处理可以配置A/D852，以获得关于在y-总线处的V2的电压信息。在获得关于V2（例如，其电压）的电压信息之后，A/D852可以将V2的数字表示输出到处理器用于进一步处理。在完成动作1013之后，处理可以继续至动作1015。

参考图13的电路，V1可以表示为如在以下等式（1）中所述。

V1=I*Rx-……………………………Eq.(1)

关于I，这是流过Ry+的电流，如所示地。

类似地，参考图14的电路，V2可以如等式（2）中所述。

V2=I*Rx-+I*R_Touch…………………Eq.(2)

然后，由于在图12和图13中所示的电路的电流I在这些图中的每一个中是相同的，然后可以通过结合等式1和2获得R_Touch（即，Rt），如等式（3）所示。

R_Touch=(V2-V1)/I……………………Eq.(3)

然后，由于I=V1/Rx-，我们可以用V1/Rx-代替等式（3）中的I，并且获得等式（4）。

R_Touch=(V2/V1-1)Rx-………………Eq.(4)

然后，返回参考第一x位置测量，使用Vx=(Vcc/Rx)*Rx-，其中，Rx是跨x平面的x+和x-总线的电阻（或通常是跨x平面的电阻），我们以下可以如等式5中所示地表示Rx-。

Rx-=(Vx/Vcc)Rx…………………………Eq.(5)

从而，我们可以用等式5代替等式4中的Rx-，并且获得以下等式6，其可以由处理使用以容易地确定R_Touch的值。

R_Touch=(V2/V1-1)(Vx/Vcc)*Rx………Eq.(6)

从而，在动作1015期间，处理可以根据等式（6）计算R_Touch的值。在完成动作1015之后，处理可以继续至动作1017。

在动作1017期间，处理可以使用任何适合的方法使用R_Touch的计算值来确定被施加在本系统的TP的主表面（例如，保护层）上的相应力的量值。例如，处理可以将R_Touch的计算值与查找表中的相应值比较，该查找表包括来自诸如在图10A中示意性示出的力-电阻曲线的值，其值可以被存储在系统的存储器中。处理还可以插值R_Touch的值，以获得相应力。处理还可以使用例如一个或多个数学等式计算与R_Touch的值对应的力。在完成动作1017之后，处理可以继续至动作1019。

在动作1019期间，处理可以将所确定的位置（x，y）和在所确定位置处的相应力存储在系统的存储器中。从而，处理可以更新位置、力信息，可以结合多个位置（x，y）和相应力（例如，与输入签名和/或字母、数字等的用户对应），并且可以存储该信息，例如，作为触摸历史信息（例如，包括（x，y，触摸）信息）用于随后使用（例如，在签名文件中等）。与（一个或多个）位置和（一个或多个）相应力相关的信息可以称为触摸历史信息。处理还可以在系统的显示器上呈现触摸历史信息。在完成动作1019之后，处理可以继续至动作1021，其中，处理可以结束。

例如，可以收集力信息，以记录和验证人的签名，诸如，人多么用力地在其签名的每个位置处按压。

在传统电阻触摸屏中，接触电阻与接触力和面积相关。从而，这两个因素相关并且很难分开。而且，现有技术系统中接触电阻随力的改变在施加的力低的情况下不稳定，但是一旦力超过阈值，则接触电阻失去与所施加力的关联。结果，接触电阻不承担与所施加力的可容易辨别的关系。然而，根据本系统的实施例，因为TFS层，接触电阻R_Touch可以在力的宽范围上与施加至触摸面板表面的力对数地成比例。牢记的是，本实施例中的R_Touch仅与面积线性地成比例。与由于力导致的超过电阻的几十倍的R_Touch急剧改变相比，根据本系统的实施例可以忽略R_Touch随着面积非常缓和的改变。

最后，虽然为了清楚起见，使用单点手势示出本系统的实施例，但是将预想到，与现有技术系统要求硬件改变相反，根据本系统的实施例，本系统可以使用基于算法的检测系统来支持诸如捏和缩放功能的多触摸手势。

总之并且如上所述，在本系统的示意性实施例中，可以利用总计仅四次测量来确定用于每帧的触摸位置坐标（x，y）及其力Rt。由于与分开地扫描每帧的每个像素的传统触摸屏显示器（例如，矩阵多触摸系统（MMS））相反，该处理仅要求几个处理动作，本系统可以比这些传统触摸屏显示器快一个数量级。而且，本系统的位置准确度也可以被提高超过传统触摸屏显示器。例如，根据本系统的实施例，TP可以在4英尺屏幕中获得10位分辨率。与传统数字矩阵型屏幕中的~1mm的最大分辨率（例如，可以被分解的最小尺寸）相比，其可以转化为~0.1mm的分辨率。从而，本系统可以提供用于诸如签名捕捉等的不同触摸面板显示处理。而且，由于根据本系统的实施例的TP的固有简单性（例如，可以不需要ITO图案化，驱动器电子装置可以被简化，使得需要少很多的连接和开关/多路复用器等），制造成本比相等大小的传统矩阵型触摸屏显示器（例如，电容性的或数字电阻性的）显著降低。另外，因为本系统的触摸屏显示器的固有简单性，驱动这些显示器的控制系统（例如，控制驱动器电子器件）也可以更简单。

图15示出根据本系统的实施例的系统1500（例如，对等体、服务器、用户装置等）的一部分。例如，本系统的一部分可以包括处理器1510，其可操作地耦合至存储器1520、显示器1530、触摸面板1550、以及用户输入装置1570。存储器1520可以是用于以非暂时方式存储应用数据以及诸如查找表（例如，力-电阻表等）的、与所描述操作相关的其他数据的任何类型的装置。应用数据和其他数据由处理器1510接收，用于配置（例如，编程）处理器1510，以根据本系统执行操作动作。这样配置的处理器1510变为特别适用于根据本系统执行的专用机器。

操作动作可以包括内容的请求、提供、和/或呈现。用户输入1570可以包括键盘、鼠标、跟踪球或其他装置，其包括TP1550（例如，触敏显示器等），TP1550可以是独立的或者是系统的一部分，诸如，个人计算机、个人数字助理、移动电话、机顶盒、电视、智能手机、或用于经由任何可操作链路与处理器1510通信的其他装置（例如，用户装置）的一部分。用户输入装置1570可以是可操作的以用于与处理器1510交互，包括使能UI内的交互，诸如，确定（一个或多个）位置和（一个或多个）所施加的力，如在此描述地。清楚地，处理器1510、存储器1520、显示器1530和/或用户输入装置1570可以全部或部分地为计算机系统或诸如客户端装置、服务器、用户装置等的其他装置的一部分，如在此描述地。

本系统的方法特别适于由计算机软件程序执行，这样的程序包含对应于由本系统描述和/或预想的各个步骤或动作中的一个或多个的模块。当然，这样的程序可以在非暂时性计算机可读介质中实施，诸如，集成芯片、外围装置或存储器，诸如存储器1520或耦合至处理器1510的其他存储器。

包含在存储器1520中的程序和/或程序部分配置处理器1510，以实现在此公开的方法、操作动作、以及功能。存储器可以分布在例如客户端和/或服务器之间，或者是本地的，并且可以提供额外处理器的处理器1510也可以是分布式的或可以是单独的。存储器可以被实现为电、磁或光存储器、或者这些或其他类型的存储装置的任何结合。而且，术语“存储器”应该被足够广泛地解释，以包含能够从由处理器1510可存取的可寻址空间中的地址读取或被写入该地址中的任何信息。通过该限定，通过可操作地耦合至处理器1510的网络1580可存取的信息仍然在存储器内，例如，因为处理器1510可以从网络1580检索信息，以用于根据本系统的操作。

处理器1510可操作地用于响应于来自用户输入装置1570的输入信号并且响应于网络的其他装置来提供控制信号和/或执行操作，并且执行存储在存储器1520中的指令以及从存储器检索信息，诸如查找表信息。处理器1510可以是（一个或多个）专用或通用集成电路。而且，处理器1510可以是用于根据本系统执行的专用处理器或者可以是仅多个功能中的一个功能操作以用于根据本系统执行的通用处理器。处理器1510可以利用程序部分、多个程序片段来操作，或者可以是利用专用或多用途集成电路的硬件装置。本系统的进一步改变对于本领域技术人员来说很容易发生，并且由以下权利要求包括。

最后，以上论述仅旨在示出本系统，并且不被解释为将所附权利要求限制到任何特定实施例或实施例的组。从而，虽然已经参考示例性实施例描述了本系统，但是还应该想到，可以由本领域普通技术人员做出大量修改和和替代实施例，而不脱离如在以下权利要求中阐述的本系统的更广泛和意图的精神和范围。另外，在此包括的节标题旨在便于回顾而不旨在限制本系统的范围。从而，说明书和附图将被看作说明方式，并且不旨在限制所附权利要求的范围。

在解释所附权利要求时，应该理解：

a）词语“包括”不排除除了在给定权利要求中列出的那些之外存在其他元件或动作；

b）在元件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件；

c）权利要求中的任何附图标记不限制它们的范围；

d）多个“装置”可以由相同项或硬件或软件实现的结构或功能表示；

e）任何所公开的元件都可以包括硬件部分（例如，包括离散和集成的电子电路）、软件部分（例如，计算机编程）、及其任何组合；

f）硬件部分可以包括模拟和数字部分中的一个或两者；

g）除非另外特别指出，任何所公开的装置或其部分可以被结合到一起或者被分开为更多部分；

h）除非特别指出，不意图要求动作或步骤的特定顺序；以及

i）术语“多个”元件包括两个或更多所要求保护的元件，并且不暗示元件数量的任何特定范围；即，多个元件可以是最小两个元件，并且可以包括不可度量的数量的元件。

Claims

1.一种使用控制器(850)操作触摸面板(100)的方法，所述触摸面板(100)包括：

在第一层(104)上具有第一端(1110)和第二端(1120)的第一导电图案；

在第二层(110)上具有第一端(1130)和第二端(1140)的第二导电图案；

所述第二导电图案经由接触电阻Rt电耦合至所述第一导电图案，其中所述接触电阻Rt根据施加至所述触摸面板的力而改变并且远大于所述第一导电图案或所述第二导电图的电阻；

所述方法包括以下动作：

确定跨所述第一导电图案的所述第一端(1110)和所述第二端(1120)的第二电阻Rx；

跨所述第一导电图案的所述第一端(1110)和所述第二导电图案的所述第二端(1140)施加第一预定电压Vcc；

确定在所述第一导电图案的所述第二端(1120)处的第一电压V1；

确定在所述第二导电图案的所述第一端(1130)处的第二电压V2；

跨所述第一导电图案的所述第一端(1110)和所述第二端(1120)施加第二预定电压Vcc2，测量在所述第二导电图案的所述第二端(1140)处的第三电压Vx-；

作为所述第一电压V1、所述第二电压V2、所述第三电压Vx-和所述第二电阻Rx的函数来确定所述接触电阻Rt的值；以及

基于所确定的所述接触电阻Rt的值产生控制信号。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：基于所述接触电阻Rt的值确定施加至所述触摸面板(100)的所述第一层(104)或所述第二层(110)的力的量值的动作。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

基于所述第三电压Vx-与所述第二预定电压Vcc2的比率确定施加至所述触摸面板(100)的所述第一层(104)或所述第二层(110)的力的坐标。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接触电阻Rt包括跨插入在所述第一层(104)和所述第二层(110)之间的透明力感测板(106)的可变电阻。

5.一种用于使用控制器(850)操作用户界面的触摸面板(100)的系统，所述系统包括：

用于确定跨第一导电图案的第一端(1110)和第二端(1120)的第二电阻Rx的装置；

用于跨所述第一导电图案的所述第一端(1110)和第二导电图案的第二端(1140)施加第一预定电压Vcc的装置；

用于确定在所述第一导电图案的所述第二端(1120)处的第一电压V1的装置；

用于确定在所述第二导电图案的第一端(1130)处的第二电压V2的装置；

用于跨所述第一导电图案的所述第一端(1110)和所述第二端(1120)施加第二预定电压Vcc2、以及测量在所述第二导电图案的所述第二端(1140)处的第三电压Vx-的装置；

用于作为所述第一电压V1、所述第二电压V2、所述第三电压Vx-和所述第二电阻Rx的函数来确定接触电阻Rt的值的装置；以及

用于基于所确定的所述接触电阻Rt的值产生控制信号的装置。

6.根据权利要求5所述的系统，进一步包括：

用于基于所述接触电阻Rt的值确定施加至所述触摸面板(100)的第一层(104)或第二层(110)的力的量值的装置；以及

用于基于所述第三电压Vx-与所述第二预定电压Vcc2的比率确定所述力的坐标的装置。