CN107801415A - 组合力和触摸传感器 - Google Patents

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Abstract

本公开一般提供用于利用组合传感器导体进行触摸和力感测的输入装置、处理系统及方法。组合传感器导体经由处理系统的操作配置为电容传感器导体和力传感器导体。

Description

组合力和触摸传感器
发明领域
本发明的实施例一般涉及用于触摸感测的输入装置，以及更具体来说涉及能够执行触摸和力两种感测的输入装置。
背景技术
包括接近传感器装置(通常又称作触摸板或触摸传感器装置)的输入装置广泛用于多种电子系统中。接近传感器装置通常包括常常通过表面来区分的感测区，其中接近传感器装置确定一个或多个输入物体的存在、位置和/或运动。接近传感器装置可用来提供电子系统的接口。例如，接近传感器装置常常用作较大计算系统的输入装置(例如笔记本或台式计算机中集成的或者作为其外设的不透明触摸板)。接近传感器装置还常常用于较小计算系统(例如蜂窝电话中集成的触摸屏)中。
一些输入装置具有集成力传感器。但是，大多数力传感器集成要求专用力传感器电极和关联布线。传感器电极和关联布线不合需要地对输入装置增加制作和材料成本，并且常常不合需要地增加触摸和/或力感测组件的厚度和/或大小。此外，增加附加力传感器电极的布线不合需要地消耗输入装置中的空间，因而留下可用于其它组件的较小空间，这可降低功能性。
因此，需要一种实现触摸和力两种感测的改进输入装置。
发明内容
本公开一般提供用于利用组合传感器导体进行触摸和力感测的输入装置、处理系统及方法。组合传感器导体经由处理系统的操作可配置为电容传感器导体和力传感器导体。
在一个示例中，提供一种输入装置，其包括输入表面、多个组合传感器导体、配置成经过输入表面来显示图像的显示器以及在通信上耦合到多个组合传感器导体的处理系统。多个组合传感器导体包括第一组合传感器导体和第二组合传感器导体。第一组合传感器导体在作为多个电容传感器导体的第一电容传感器导体与第一力传感器导体之间是可配置的。第一电容传感器导体和第一力传感器导体共用相同的第一导电部分。第二组合传感器导体在作为多个电容传感器导体的第二电容传感器导体与第二力传感器导体之间是可配置的。第二电容传感器导体和第二力传感器导体共用相同的第二导电部分。处理系统配置成至少使用多个电容传感器导体的第一电容传感器导体来确定与输入表面重叠的感测区中存在的输入物体的位置信息，并且基于跨第一力传感器导体的第一电阻的变化和跨第二力传感器导体的第二电阻的变化来确定由输入物体施加到显示器的输入表面的力。
在另一个示例中，提供一种处理系统。该处理系统包括驱动器模块和接收器模块。驱动器模块配置成在第一模式期间驱动多个组合传感器导体以用于电容感测。多个组合传感器导体包括第一组合传感器导体和第二组合传感器导体。第一组合传感器导体在作为多个电容传感器导体的第一电容传感器导体与多个力传感器导体的第一力传感器导体之间是可配置的。第一电容传感器导体和第一力传感器导体共用相同的第一导电部分。第二组合传感器导体在作为多个电容传感器导体的第二电容传感器导体与多个力传感器导体的第二力传感器导体之间是可配置的。第二电容传感器导体和第二力传感器导体共用相同的第二导电部分。驱动器模块还配置成在第二模式期间至少驱动第一和第二力传感器导体。接收器模块配置成在驱动器模块工作在第一模式的同时接收第一所产生信号(其指示与输入装置的输入表面接合的输入物体的位置)，并且在驱动器模块工作在第二模式的同时接收第二所产生信号(其指示与输入表面进行接合的输入物体的力)。
在另一个示例中，提供一种用于使用输入装置来感测力和位置的方法。该方法包括在第一模式期间驱动多个组合传感器导体。多个组合传感器导体包括第一组合传感器导体和第二组合传感器导体。第一组合传感器导体在作为多个电容传感器导体的第一电容传感器导体与多个力传感器导体的第一力传感器导体之间是可配置的。第一电容传感器导体和第一力传感器导体共用相同的第一导电部分。第二组合传感器导体在作为多个电容传感器导体的第二电容传感器导体与多个力传感器导体的第二力传感器导体之间是可配置的。第二电容传感器导体和第二力传感器导体共用相同的第二导电部分。该方法还包括在第二模式期间驱动多个力传感器导体的第一力传感器导体，从所产生信号(其包含第一模式期间所驱动的至少一个信号对多个组合传感器导体的影响)来确定与输入装置的输入表面接合的输入物体的位置，并且基于第二模式期间发生的跨第一力传感器导体的电阻的第一变化和跨第二力传感器导体的电阻的第二变化来确定施加到输入表面的输入物体的力。
附图简述
为了能够详细了解本发明的上述特征的方式，可参照实施例进行以上概述的对本公开的更具体描述，在附图中示出实施例的一部分。但是要注意，附图仅示出本公开的典型实施例，并且因此不是要被理解为限制其范围，因为本公开可容许其它同样有效的实施例。
图1是与显示装置相集成的示范输入装置的示意图；
图2是图1的输入装置的示意平面图，示出具有耦合到处理系统的组合传感器导体的输入装置的传感器导体的示范图案；
图3是输入装置的局部图示，示出可用于图1的输入装置等中的组合传感器导体的示范配置；
图4是输入装置的局部图示，示出可用于图1的输入装置等中的组合传感器导体的示范配置；
图5是输入装置的局部图示，示出可用于图1的输入装置等中的组合传感器导体的示范配置；
图6是可用于图1的输入装置等中、耦合到处理系统的组合传感器导体的示范配置的示意电路框图；
图7和图8是输入装置的截面图，对比地示出对输入表面施加力时的输入表面和力传感器导体的偏转；以及
图9是用于操作输入装置的方法的流程图。
为了便于理解，相同的参考标号在可能的情况下用于表示附图共同的相同元件。预期一个实施例中公开的元件可有利地用于其它实施例而无需具体说明。这里所参照的附图不应当被理解为按比例绘制，除非另加说明。另外，附图通常经过简化，并且为了呈现和说明的清楚起见而省略细节或组件。附图和论述用于说明以下所述的原理，其中相似标号表示相似元件。
具体实施方式
以下详细描述实际上只是示范性的，而不是要限制本公开或者其应用和用途。此外，并不是意在通过前面的技术领域、背景、概述或者以下详细描述中提供的任何明确表达或暗示的理论进行限制。
本公开的各个实施例提供用于利用组合传感器导体进行触摸感测和力感测的输入装置、处理系统及方法。组合传感器导体在用作电容传感器导体和力传感器导体的状态之间是可配置的。组合传感器导体的状态经由处理系统的操作在电容传感器导体和力传感器导体之间是可配置的。组合传感器导体在电容与力感测功能之间进行切换的能力允许包含组合传感器导体的输入装置在无需增加附加专用力传感器电极的情况下执行电容触摸和输入力两种感测，由此增强输入装置的功能性，而无需如常规装置中使用的专用力传感器电极所要求的关联成本和不合需要的附加厚度。如本文所使用，电容感测描述为利用从电容传感器导体(其至少部分是组合传感器导体)所接收的信息的触摸感测技术，而力感测描述为利用从组合传感器导体中包含的力传感器导体所接收的信息来确定输入物体相对输入装置施加的力。一般来说，各组合传感器导体包括至少一个电容传感器导体和至少一个力传感器导体，其共用相同的导电部分。
现在来看附图，图1是按照本发明的实施例的示范输入装置100的框图。输入装置100可配置成向电子系统150提供输入。如本文档所使用的术语“电子系统”或(或“电子装置”)广义地表示能够电子地处理信息的任何系统。电子系统150的一些非限制性示例包括所有尺寸和形状的个人计算机，例如台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板、万维网浏览器、电子书阅读器和个人数字助理(PDA)。附加示例电子系统150包括合成输入装置，例如包括输入装置100和独立操纵杆或按键开关的物理键盘。其它示例电子系统150包括诸如数据输入装置(包括遥控和鼠标)和数据输出装置(包括显示屏幕和打印机)之类的外围设备。其它示例包括远程终端、售货亭和视频游戏机(例如视频游戏控制台、便携游戏装置等)。其它示例包括通信装置(包括蜂窝电话、例如智能电话)和媒体装置(包括记录器、编辑器和播放器、例如电视机、机顶盒、音乐播放器、数码相框和数码相机)。另外，电子系统150可能是输入装置的主机或从机。
输入装置100能够实现为电子系统150的物理部分，或者能够与电子系统150在物理上分离。适当地，输入装置100可使用下列任一个或多个与电子系统150的部分进行通信：总线、网络和其它有线或无线互连。示例包括I2C、SPI、PS/2、通用串行总线(USB)、蓝牙、RF和IRDA。
图1中，输入装置100示为接近传感器装置(又常常称作“触摸板”或“触摸传感器装置”)，其配置成感测由一个或多个输入物体140在感测区120中提供的输入。示例输入物体包括手指和触控笔，如图1所示。
感测区120包含输入装置100之上、周围、之中和/或附近的任何空间，其中输入装置100能够检测用户输入(例如由一个或多个输入物体140所提供的用户输入)。特定感测区的尺寸、形状和位置可逐个实施例极大地改变。在一些实施例中，感测区120沿一个或多个方向从输入装置100的表面延伸到空间中，直到信噪比阻止充分准确的物体检测。在各个实施例中，这个感测区120沿特定方向所延伸的距离可以是大约小于一毫米、数毫米、数厘米或者以上，并且可随所使用的感测技术的类型和预期的精度而极大地改变。因此，一些实施例感测输入，其包括没有与输入装置100的任何表面相接触、与输入装置100的输入表面(例如触摸表面)相接触、与耦合某个量的所施加力或压力的输入装置100的输入表面相接触和/或它们的组合。在各个实施例中，可通过传感器导体所在的壳体的表面、通过施加在传感器导体或者任何壳体之上的面板等，来提供输入表面。在一些实施例中，感测区120在投影到输入装置100的输入表面时具有矩形形状。
输入装置100可利用传感器组件和感测技术的任何组合来检测感测区120中的用户输入。输入装置100包括用于检测用户输入的一个或多个感测元件。作为若干非限制性示例，输入装置100可使用电容、倒介电、电阻、电感、磁、声、超声和/或光学技术。
一些实现配置成提供跨越一维、二维、三维或更高维的空间的图像。一些实现配置成提供沿特定轴或平面的输入的投影。
在输入装置100的一些电容实现中，施加电压或电流以创建电场。附近的输入物体引起电场的变化，并且产生电容耦合的可检测变化，其可作为电压、电流等的变化来检测。
一些电容实现利用电容感测元件的阵列或者其它规则或不规则图案来创建电场。在一些电容实现中，独立感测元件可欧姆地短接在一起，以形成较大传感器导体。一些电容实现利用电阻片，其可以是电阻均匀的。
一些电容实现利用基于传感器导体与输入物体之间的电容耦合的变化的“自电容”或(或“绝对电容”)感测方法。在各个实施例中，传感器导体附近的输入物体改变传感器导体附近的电场，因而改变所测量电容耦合。在一个实现中，绝对电容感测方法通过相对参考电压(例如系统接地)来调制传感器导体以及通过检测传感器导体与输入物体之间的电容耦合进行操作。
一些电容实现利用基于传感器导体之间的电容耦合的变化的“互电容”(或“跨电容”)感测方法。在各个实施例中，传感器导体附近的输入物体改变传感器导体之间的电场，因而改变所测量电容耦合。在一个实现中，跨电容感测方法通过下列步骤进行操作：检测一个或多个发射器传感器导体(又称作“发射器导体”或“发射器”)与一个或多个接收器传感器导体(又称作“接收器导体”或“接收器”)之间的电容耦合。发射器传感器导体可相对于参考电压(例如系统接地)来调制，以传送发射器信号。接收器传感器导体可相对于参考电压基本上保持为恒定，以促进所产生信号的接收。所产生信号可包括与一个或多个发射器信号和/或与一个或多个环境干扰源(例如其它电磁信号)对应的影响。电容传感器导体可以是专用发射器或接收器，或者可配置成既传送又接收。
图1中，处理系统110示为输入装置100的组成部分。处理系统110配置成操作输入装置100的硬件，以检测感测区120中的输入。处理系统110包括一个或多个集成电路(IC)的部分或全部和/或其它电路组件。(例如，互电容传感器装置的处理系统可包括：发射器电路，配置成采用发射器传感器导体来传送信号；和/或接收器电路，配置成采用接收器传感器导体来接收信号)。在一些实施例中，处理系统110还包括电子可读指令，例如固件代码、软件代码等。在一些实施例中，组成处理系统110的组件共同位于例如输入装置100的(一个或多个)感测元件的附近。在其它实施例中，处理系统110的组件在物理上是独立的，其中一个或多个组件靠近输入装置100的(一个或多个)感测元件，而一个或多个组件在其它位置。例如，输入装置100可以是耦合到台式计算机的外设，并且处理系统110可包括配置成运行于台式计算机的中央处理器上的软件以及与中央处理器分隔的一个或多个IC(也许具有关联固件)。作为另一个示例，输入装置100可在物理上集成到电话中，并且处理系统110可包括作为电话的主处理器的一部分的电路和固件。在一些实施例中，处理系统110专用于实现输入装置100。在其它实施例中，处理系统110还执行其它功能，例如操作显示屏幕、驱动触觉致动器等。
处理系统110可实现为操控处理系统110的不同功能的一组模块。各模块可包括作为处理系统110的一部分的电路、固件、软件或者其组合。在各个实施例中，可使用模块的不同组合。示例模块包括：硬件操作模块，用于操作诸如传感器导体和显示屏幕之类的硬件；数据处理模块，用于处理诸如传感器信号和位置信息之类的数据；以及报告模块，用于报告信息。其它示例模块包括：传感器操作模块，配置成操作感测元件以检测输入；识别模块，配置成识别例如模式变更手势等的手势；以及模式变更模块，用于变更操作模式。
在一些实施例中，处理系统110直接通过引起一个或多个动作，来响应感测区120中的用户输入(或者没有用户输入)。示例动作包括改变操作模式(例如全触摸报告速率模式、低显示功率模式、高干扰模式、低接触功率模式等)以及诸如光标移动、选择、菜单导航之类的GUI动作和其它功能。在一些实施例中，处理系统110向电子系统150的某个部分(例如向电子系统中与处理系统110分离的中央处理系统，若这种独立中央处理系统存在的话)提供与输入(或者没有输入)有关的信息。在一些实施例中，电子系统150的某个部分处理从处理系统110所接收的信息，以便对用户输入起作用，例如促进全系列的动作，包括模式变更动作和GUI动作。
例如，在一些实施例中，处理系统110操作输入装置100的(一个或多个)感测元件，以便产生指示感测区120中的输入(或者没有输入)的电信号。处理系统110可在产生提供给电子系统150的信息中对电信号执行任何适当量的处理。例如，处理系统110可数字化从传感器导体所得到的模拟电信号。作为另一个示例，处理系统110可执行滤波或者其它信号调节。作为又一个示例，处理系统110可减去或者以其它方式考虑基准，使得信息反映电信号与基准之间的差。作为又一些示例，处理系统110可确定位置信息，将输入识别为命令，识别笔迹等。
如本文所使用的“位置信息”广义地包含绝对位置、相对位置、速度、加速度和其它类型的空间信息。示范“零维”位置信息包括近/远或接触/无接触信息。示范“一维”位置信息包括沿轴的位置。示范“二维”位置信息包括平面中的运动。示范“三维”位置信息包括空间中的瞬时或平均速度。其它示例包括空间信息的其它表示。还可确定和/或存储与一种或多种类型的位置信息有关的历史数据，包括例如随时间来跟踪位置、运动或者瞬时速度的历史数据。
在一些实施例中，输入装置100采用由处理系统110或者由另外某种处理系统所操作的附加输入组件来实现。这些附加输入组件可提供用于感测区120中的输入的冗余功能性或者某种其它功能性。图1示出感测区120附近的按钮130，其能够用来促进使用输入装置100对项目的选择。其它类型的附加输入组件包括滑块、球、轮、开关等。相反，在一些实施例中，输入装置100可以在没有其它输入组件的情况下实现。
在一些实施例中，输入装置100包括触摸屏界面，并且感测区120重叠显示器180的显示屏幕的工作区的至少一部分。例如，输入装置100可包括覆盖显示器180的显示屏幕的基本上透明的传感器导体，并且为关联电子系统150提供触摸屏界面，同时仍然使图像能够经由显示屏幕来显示。显示屏幕可以是能够向用户显示可视界面的任何类型的动态显示器，并且可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)或者其它显示技术。输入装置100和显示屏幕可共用物理元件。例如，一些实施例可将相同电气组件的一部分用于显示和感测(例如AMOLED和AMLCD等的薄膜非晶硅晶体管的有源矩阵)。作为另一个示例，显示器180的显示屏幕可部分或全部由处理系统110来操作。
应当理解，虽然在全功能设备的上下文中描述本发明的许多实施例，但是本发明的机制能够作为各种形式的程序产品(例如软件)来分发。例如，本发明的机制可作为电子处理器可读的信息承载介质上的软件程序来实现和分发(例如处理系统110可读的非暂时计算机可读和/或可记录/可写信息承载介质)。另外，本发明的实施例同样适用，而与用于执行分发的介质的特定类型无关。非暂时的电子可读介质的示例包括各种光盘、存储棒、存储卡、存储模块等。电子可读介质可基于闪速、光、磁、全息或者任何其它存储技术。
图2示出按照一些实施例的感测元件的示范图案的一部分。为了说明和描述的清楚起见，图2示出按照简单矩形图案的感测元件，而没有示出各种组件、例如感测元件与处理系统110之间的所有各种互连。设置在感测区120下方的感测元件可按照输入传感器导体200的图案来排列。输入传感器导体200的图案包括多个电容传感器导体202和多个组合传感器导体204。组合传感器导体204的一部分可包括电容传感器导体202的一部分。例如，组合传感器导体204可配置成经由处理系统110的操作来用作电容传感器导体202或者用作力传感器导体206，如下面进一步描述。一般来说，各组合传感器导体204包括电容传感器导体202的至少一个和力传感器导体206的至少一个，其共用相同的导电部分。力传感器导体206排列成提供度量、例如电阻，其指示由输入物体140施加到感测区120的力。组合传感器导体204可工作在第一模式以用于电容感测。当工作在第一模式时，组合传感器导体204的部分或全部作为电容传感器导体202来操作。组合传感器导体204还可工作在第二模式以用于力感测。当工作在第二模式时，组合传感器导体204的部分或全部作为力传感器导体206来操作。
在图2所示的示例中，电容传感器导体202包括第一批多个电容传感器导体202和第二批多个电容传感器导体230。电容传感器导体230可垂直地设置在第一批多个电容传感器导体220之上。预期输入传感器导体200的图案可采用按照其它适当图案所排列的电容传感器导体220、230来配置。此外，电容传感器导体230的形状可以不限制为矩形形状，而可以是镶嵌的或者近似为空间填充重复阵列的结构。在各个实施例中，第一批多个电容传感器导体220作为多个发射器导体工作在第一模式(具体称作“发射器导体220”)，以及第二批多个电容传感器导体230作为多个接收器导体来操作(具体称作“接收器导体230”)。在另一个实施例中，一批多个电容传感器导体可配置成传送和接收，而另一批多个电容传感器导体当工作在第一模式时也可配置成传送和接收，例如以执行绝对感测。此外，处理系统110采用第一批和/或第二批多个电容传感器导体的一个或多个电容传感器导体来接收所产生信号，而一个或多个电容传感器导体采用绝对电容感测信号来调制。第一批多个电容传感器导体220、第二批多个电容传感器导体230或者两者能够设置在感测区120中。输入传感器导体200的图案的电容传感器导体220、230能够耦合到处理系统110。
第一批多个电容传感器导体220和第二批多个电容传感器导体230通常相互欧姆地隔离。也就是说，一个或多个绝缘体分隔第一批多个电容传感器导体220和第二批多个电容传感器导体230，并且防止它们相互电短接。在一些实施例中，第一批多个电容传感器导体220和第二批多个电容传感器导体230通过设置在它们之间的跨接区的绝缘材料来分隔；在这类构造中，第一批多个电容传感器导体220和/或第二批多个电容传感器导体230能够采用连接相同传感器导体的不同部分的跳线和/或通孔来形成。在一些实施例中，第一批多个电容传感器导体220和第二批多个电容传感器导体230通过一层或多层绝缘材料来分隔。在这类实施例中，第一批多个电容传感器导体220和第二批多个电容传感器导体230能够设置在公共衬底的独立层上。在一些其它实施例中，第一批多个电容传感器导体220和第二批多个电容传感器导体230通过一个或多个衬底来分隔；例如，第一批多个电容传感器导体220和第二批多个电容传感器导体230能够设置在同一衬底的相对侧上或者层压在一起的不同衬底上。在一些实施例中，第一批多个电容传感器导体220和第二批多个电容传感器导体230能够设置在单个衬底的同一侧。
第一批多个电容传感器导体220和第二批多个电容传感器导体230之间的定域电容耦合的区域可形成“电容图像”的“电容像素”。第一批多个电容传感器导体220和第二批多个电容传感器导体230的电容传感器导体之间的电容耦合随感测区120中的输入物体的接近和运动而变化。此外，在各个实施例中，第一批多个电容传感器导体220和第二批多个电容传感器导体230的每个与输入物体之间的定域电容耦合可称作“电容图像”的“电容像素”(例如作为感测测量图像帧的组成部分等)。在一些实施例中，第一批多个电容传感器导体220和第二批多个电容传感器导体230的每个与输入物体之间的定域电容耦合可称作“电容剖面”的“电容测量”(例如，在剖面可以是导体的阵列的线性投影等的情况下)。
处理系统110能够包括具有传感器电路的传感器模块208。传感器模块208的组件可包含在一个或多个集成电路芯片中。
传感器模块208可包括驱动器模块250和一个或多个源驱动器(例如玻璃上芯片COG或覆晶薄膜COF ASIC等)252。驱动器模块250使用传感器电路来操作输入传感器导体200的传感器图案，以便当工作在第一模式时使用具有感测频率(例如方波、正弦波或其它窄带载波等)的电容感测信号从传感器导体图案中的电容传感器导体202来接收所产生信号。处理系统110还可包括一个或多个复用器，其耦合到电容传感器导体220、230。来自电容传感器导体220或230的一个或多个传感器导体可耦合到各复用器，其中复用器将一个或多个传感器导体耦合到感测电路和源驱动器252。此外，复用器可设置在传感器模块208之内或者传感器模块208外部。处理系统110可包括定时控制器、同步模块和门控模块(未示出)。门控模块在由定时控制器和/或同步模块所控制的帧期间向门逻辑(例如COG-门IC或TFT-面板内)提供按照每行(例如显示帧的第一行、显示帧的最后一行、垂直消隐时间、显示行-非显示行过渡、非显示行-显示行过渡、显示行-显示行过渡和非显示行-非显示行过渡、重复同一行等)的适当顺序的门时钟和配置信号(例如Clock1、Clock2、Clock3、Clock4、重置、起始脉冲、方向、输出启用、门电压控制等)。
传感器模块208还可包括接收器模块254。接收器模块254使用传感器电路来操作输入传感器导体200的传感器图案，以便从传感器导体图案中的电容传感器导体202来接收所产生信号。接收器模块254的传感器电路可包括多个模拟前端(AFE)。模拟前端可包括积分器和其它电路，其配置成对驱动到电容传感器导体202上的电荷量进行积分。模拟测量通常由模数转换器(例如连续近似ADC、∑-Δ ADC或其它ADC等)来转换为数字数据，使得数字处理可在确定模块256中进行。
确定模块256可以是传感器模块208的组成部分，或者可作为电子系统150的组成部分与传感器模块208远程接口。确定模块256包括固件和/或电路，并且配置成从所产生信号来确定电容测量。确定模块256能够跟踪电容测量的变化，以便从电容测量的变化来检测感测区120中的(一个或多个)输入物体，并且提供指示感测区120中的(一个或多个)输入物体的位置的信号。
处理系统110能够包括其它模块化配置，以及由传感器模块208所执行的功能一般能够由处理系统110中的一个或多个模块来执行。处理系统110能够包括模块，并且能够执行如以下一些实施例中所述的其它功能。
如上所述，处理系统110的传感器模块208能够工作在第一模式以用于电容感测以及工作在第二模式以用于力感测。用于电容感测的第一模式还可工作在绝对电容感测模式或者跨电容感测模式。在绝对电容感测模式中，接收器模块254的传感器电路中的(一个或多个)接收器测量输入传感器导体200的图案中的(一个或多个)传感器导体上的电压、电流或电荷，同时(一个或多个)传感器导体由驱动器模块250采用绝对电容感测信号来调制，以生成所产生信号。确定模块256从所产生信号来生成绝对电容测量。确定模块256能够跟踪绝对电容测量的变化，以检测感测区120中的(一个或多个)输入物体。
在跨电容感测模式中，驱动器模块250的传感器电路中的源驱动器252采用电容感测信号(在跨电容感测模式中又称作发射器信号或调制信号)来驱动第一批多个电容传感器导体220的一个或多个。接收器模块254的传感器电路中的(一个或多个)接收器测量第二批多个电容传感器导体230的一个或多个上的电压、电流或电荷，以生成所产生信号。所产生信号包括电容感测信号和感测区120中的(一个或多个)输入物体的影响。确定模块256从所产生信号来生成跨电容测量。确定模块256能够跟踪跨电容测量的变化，以检测感测区120中的(一个或多个)输入物体。在各个实施例中，一个或多个导体可采用屏蔽信号来调制，以降低导体之间的外来电荷耦合。这些导体可以是其它传感器导体、显示导体或者输入装置100中的任何其它电极。此外，已调制的屏蔽信号可称作保护信号，并且具有的幅度、频率和/或相位中的至少一个可与驱动到传感器导体上的感测信号一样。
在处理系统110所设置的第二操作模式中，组合传感器导体204设置成用作力传感器导体206。在第二模式中，驱动器模块250耦合到力传感器导体206的第一端210，并且驱动力传感器导体206的所选一个或多个上的信号。驱动到力传感器导体206上的信号可以是方波、正弦波或其它波形。力传感器导体206的第二端212耦合到接收器模块254。接收器模块254测量力传感器导体206上的电阻，以得到指示由输入物体140施加到输入物体140的力的值。
在一个示例中，在力传感器导体206上测量电阻以得到力传感器导体206的电阻与基准电阻值相比的变化，该基准电阻值存储在传感器模块208的存储器中或者对于传感器模块208是可访问的。电阻的变化归因于力传感器导体206响应由输入物体140对输入装置100的输入表面所施加的力而弯曲。在另一个示例中，电阻在同一力传感器导体206上测量至少两次，以得到因力传感器导体206响应由输入物体140对输入装置100的输入表面所施加的力而弯曲所引起的力传感器导体206的电阻的变化。在又一个示例中，电阻在两个空间分隔的力传感器导体206来测量，以得到因力传感器导体206响应由输入物体140对输入装置100的输入表面所施加的力而弯曲所引起的力传感器导体206其中之一的电阻的变化。空间分隔的力传感器导体206可选地可紧靠，但是，将位于输入装置100的边缘附近的一个力传感器导体206用作与空间上位于输入装置100的末端内(例如在中心附近)的另一个力传感器导体206的比较的基准将提供更准确的力信息。下面参照图7-9来描述与力感测有关的附加信息。
继续参照图2，在一些实施例中，处理系统110“扫描”输入传感器导体200的图案，以便在第一和第二操作模式(即，电容感测和力感测模式)期间分别确定电容和电阻测量。输入传感器导体200的图案的所扫描的每行可称作感测事件。在跨电容感测模式中，处理系统110的驱动器模块250能够驱动第一批多个电容传感器导体220，以传送(一个或多个)发射器信号。电容传感器导体的图案的一行可表示电容传感器导体的编组。该行可以是电容传感器导体的行、列或者任何其它编组。行速率表示用来对关于更新或电容感测的行进行更新的周期。复用器可用来定义扫描电容传感器导体的顺序。复用器可有选择地配置将哪一个或者哪些电容传感器导体耦合到接收器模块254的感测电路。传感器电路、例如AFE可包括积分器和其它电路，其配置成对驱动到电容传感器导体202上的电荷量进行积分。从驱动到电容传感器导体202上的电荷量，确定模块256中的传感器电路可按照操作模式来确定电容或电阻的变化。处理系统110的驱动器模块250能够操作第一批多个电容传感器导体220，使得一个发射器传感器导体一次进行传送，或者多个发射器传感器导体同时进行传送。在多个发射器传感器导体同时进行传送的情况下，这些多个发射器传感器导体可传送相同的发射器信号，并且实际上产生更大的发射器传感器导体，或者这些多个发射器传感器导体可传送不同的发射器信号。例如，多个发射器传感器导体可按照使它们对第二批多个电容传感器导体230的所产生信号的组合影响能够被单独确定的一个或多个编码方案来传送不同的发射器信号。在绝对电容感测模式中，处理系统110的接收器模块254能够每次从一个电容传感器导体220、230或者每次从多个电容传感器导体220、230来接收所产生信号。在任一种模式中，处理系统110的驱动器模块250能够单独地或共同地操作第二批多个电容传感器导体230，以获取所产生信号。在绝对电容感测模式中，处理系统110的驱动器模块250能够同时驱动沿一个或多个轴的所有电容传感器导体。在一些示例中，处理系统110能够驱动沿一个轴(例如沿第一批多个电容传感器导体220)的电容传感器导体，而沿另一个轴的电容传感器导体采用屏蔽信号、保护信号等驱动。在一些示例中，能够同时驱动沿一个轴的一些电容传感器导体以及沿另一轴的一些电容传感器导体。在绝对电容感测模式中，源驱动器或电源管理集成电路(PMIC)的电源可与系统接地隔离，并且相对于系统接地来调制。主显示数据接口可保持为参照系统接地，而源驱动器处理显示数据和/或门控信号相对于系统接地来调制。
在跨电容感测模式中，处理系统110的确定模块256能够使用所产生信号来确定电容像素处的电容测量。来自电容像素的一组测量形成“电容图像”(又称作“电容帧”)，其表示像素处的电容测量。处理系统110的确定模块256能够在多个时间周期内获取多个电容图像(即感测事件)，并且能够确定电容图像之间的差，以得出与感测区120中的输入有关的信息。例如，处理系统110的确定模块256能够使用在连续时间周期内所获取的连续电容图像来跟踪进入、退出感测区120以及在感测区120中的一个或多个输入物体的(一个或多个)运动。
在绝对电容感测模式中，处理系统110的确定模块256能够使用所产生信号来确定沿电容传感器导体220的轴和/或电容传感器导体230的轴(例如沿一个或多个列或行)的电容测量。一组这类测量形成“电容剖面”，其代表沿该轴的电容测量。处理系统110的确定模块256能够在多个时间周期内获取沿轴的其中之一或两者的多个电容剖面，并且能够确定电容剖面之间的差，以得出与感测区120中的输入有关的信息。例如，处理系统110的确定模块256能够使用对连续时间周期所获取的连续电容剖面来跟踪感测区120中的输入物体的位置或接近。在其它实施例中，各电容传感器导体能够是电容图像的电容像素，以及绝对电容感测模式能够用来生成(一个或多个)电容图像，作为电容剖面的补充或替代。
输入装置100的基准电容是与感测区120中没有输入物体关联的电容图像或电容剖面。基准电容随环境和操作条件而变化，以及处理系统110的确定模块256能够按照各种方式来估计基准电容。例如，在一些实施例中，处理系统110的确定模块256获取当没有输入物体被确定为处于感测区120中时的“基准图像”或“基准剖面”，并且使用那些基准图像或基准剖面作为基准电容的估计。确定模块256能够在电容测量中考虑基准电容，并且因而电容测量能够称作“增量电容测量”。因此，如本文所使用的术语“电容测量”包含关于所确定基准的增量测量。
通过扫描跨感测区120的全部电容像素来得到完整电容帧所要求的时间除以离散电容扫描事件的数量定义电容感测帧率。电容感测帧报告速率基于传感器模块208的占空比以及由与输入装置100进行通信的电子系统150的主机装置所指示的占空比。如上所述，甚至当改变显示刷新率和/或感测频率时也使电容感测帧率保持为基本上恒定是有利的。下面进一步详述保持相当恒定的电容感测帧率的方法论。
在力感测模式中，处理系统110的确定模块256能够使用所产生信号来确定力传感器导体206的电阻测量。一组这类测量形成“电阻剖面”，其代表跨输入装置100的输入表面的电阻测量。处理系统110的确定模块256能够在多个时间周期内获取多个电阻剖面，并且能够确定力传感器导体206的电阻剖面之间的差，以得出与施加到感测区120的输入表面的力有关的信息。例如，处理系统110的确定模块256能够使用对连续时间周期所获取的连续电阻剖面来跟踪由输入物体对感测区120的输入表面所施加的力的大小。
输入装置100的每个力传感器导体206的基准电阻是与感测区120中没有输入物体关联的电阻图像或电阻剖面。基准电阻可随环境和操作条件而变化，以及处理系统110的确定模块256能够按照各种方式来估计基准电阻。例如，在一些实施例中，处理系统110的确定模块256获取当没有输入物体被确定为处于感测区120中时的“基准图像”或“基准剖面”，并且使用那些基准图像或基准剖面作为每个力传感器导体的基准电阻的估计或者生成跨全部力传感器导体的基准或映射。确定模块256能够在电阻测量中考虑基准电阻，并且因而电阻测量能够称作“增量电阻测量”。因此，如本文所使用的术语“电阻测量”包含关于所确定基准的增量测量。
通过扫描跨感测区120的全部力传感器导体206来得到完整电阻帧所要求的时间除以离散电阻扫描事件的数量定义电阻感测帧率。电阻感测帧报告速率基于传感器模块208的占空比以及由与输入装置100进行通信的电子系统150的主机装置所指示的占空比。使电阻感测帧率保持为基本上等于电容帧率是有利的，因为位置信息可用来增强对输入装置100所施加的力的确定。
在一些触摸屏实施例中，第一批多个电容传感器导体220和第二批多个电容传感器导体230的至少一个包括更新显示屏幕的显示中使用的显示器180的一个或多个显示导体，例如“Vcom”电极(公共电极)、栅电极、源电极、阳电极和/或阴电极的一段或多段。显示器180的面板的每行的更新或刷新可称作显示行更新事件。这些显示导体可设置在适当显示屏幕衬底上。例如，显示导体可设置在一些显示屏幕(例如共面转换(IPS)、边缘场转换(FFS)或面行转换(PLS)有机发光二极管(OLED))中的透明或柔性衬底(玻璃衬底、TFT(例如非晶硅、氧化铟镓锌、低温多晶硅或者其它薄膜晶体管)玻璃、聚酰亚胺柔性衬底或者任何其它透明和/或柔性材料)上、一些显示屏幕(例如图案垂直配向(PVA)或多域垂直配向(MVA))的滤色器玻璃的底部、发射层(OLED)之上等。耦合到传感器导体的导电布线迹线可设置在显示层叠的金属层中，而传感器导体可设置在独立层上并且由透明材料(例如氧化铟锡、其它金属氧化物等)来组成。备选地，传感器导体可完全由不透明金属材料(例如钼、铝、钛等)来组成。显示导体又能够称作“组合传感器导体”，因为显示导体执行显示更新和电容感测的功能。在各个实施例中，第一批多个电容传感器导体220和第二批多个电容传感器导体230的各传感器导体包括一个或多个组合传感器导体。在其它实施例中，第一批多个电容传感器导体220的至少两个电容传感器导体或者第二批多个电容传感器导体230的至少两个电容传感器导体可共用至少一个组合电极。此外，在一个实施例中，第一批多个电容传感器导体220和第二批多个电容传感器导体230均设置在显示屏幕衬底上的显示叠层中。另外，显示叠层中的电容传感器导体220、230的至少一个可包括组合电极。但是，在其它实施例中，只有第一批多个电容传感器导体220或者第二批多个电容传感器导体230(但不是两者)设置在显示叠层中，而其它电容传感器导体处于显示叠层外部(例如设置在滤色器玻璃的相对侧)。
在一实施例中，处理系统110包括单个集成控制器、例如专用集成电路(ASIC)，其至少具有在单个IC芯片上形成的驱动器模块250、源驱动器252、接收器模块254和确定模块256。在另一个实施例中，处理系统110能够包括多个集成电路(IC)芯片，其中驱动器模块250、源驱动器252和接收器模块254(以及可选的确定模块256)能够在两个或更多IC芯片之间划分。例如，至少驱动器模块250和接收器模块254能够配置为一个集成电路芯片。在一些实施例中，传感器模块208的第一部分能够处于一个集成电路上，以及传感器模块208的第二部分能够处于第二集成电路上。在这类实施例中，第一和第二集成电路的至少一个包括其它模块(例如触摸驱动器模块和/或显示(即，源)驱动器模块)的至少部分。在各个实施例中，处理系统110包括多个集成电路(其包括定时控制器(例如TCON IC)和源驱动器(例如COG)集成电路)。定时控制器通常配置成从与输入装置100进行通信的电子系统150的主机装置来接收显示更新数据和感测配置数据。显示数据还可由驱动器模块250内部生成，以便使用户输入与用户界面(UI)更新之间的等待时间为最小，但是通常这是主显示图像(例如渲染视频、电子邮件应用、网页等)之上的覆盖(例如弹出按钮、移动滑块、光标文本选择等)。对用户输入(例如用户触摸输入位置或运动)的覆盖显示图像内容(即，独立于刷新率)和驱动器模块250显示覆盖响应也可由电子系统150来控制。定时控制处理所接收显示更新数据和感测配置数据，并且将经处理的显示数据传递给每个源驱动器集成电路。TCON IC可包含显示数据缓冲器(例如帧或行缓冲器)，并且可处理(例如压缩)和重新同步主机与源驱动器之间的显示数据。源驱动器集成电路包括一个或多个源驱动器，其各耦合到并且配置成驱动显示装置的源线以用于显示更新。此外，源驱动器集成电路可包括感测电路，其配置成调制电容传感器导体，和/或从电容传感器导体接收所产生信号以用于电容感测。TCONIC、源驱动器IC或主机可包括确定模块256，其配置成处理所产生信号以确定位置信息。源驱动器集成电路可配置成向定时控制器传递原始感测数据、部分处理的感测数据或位置信息以供进一步处理，或者定时控制器可直接向主机传递这个信息。在其它实施例中，定时控制可配置成处理从源驱动器集成电路所接收的感测数据，以确定一个或多个输入物体的位置信息。在各个实施例中，每个源驱动器集成电路可包括多个数模转换器(DAC)、伽马控制、源缓冲器、Vcom参考、数据接收器、缓冲器、调制器、AFE等的一个或多个。定时控制器可包括帧缓冲器(完全或部分)、主数据接收器、门控、确定模块等的一个或多个。包含帧缓冲器的RAM(例如静态或动态随机存取存储器)的独立管芯可作为管芯(例如采用连接它们的丝焊)或者作为晶圆(例如采用连接它们的透硅通孔)堆叠在TCON上。电源管理集成电路(PMIC)可耦合到定时控制器和每个源驱动器集成电路的至少一个，并且可配置成提供(例如由电感或电容升压电路等从另一个电源电压来生成)高栅电压、低栅电压、Vcom电压、显示电压供应调制等。
传感器模块208通过布线耦合到输入装置100的输入传感器导体200。例如，包括电容传感器导体202的接收器传感器导体220可通过布线218耦合到接收器模块254的接收器通道，而组合传感器导体204的第一端210通过布线214耦合到传感器模块208的发射器通道。组合传感器导体204的第二端212经过开关258通过布线216耦合到传感器模块208的发射器通道。
开关258具有至少两种状态。当处理系统110工作在第一模式以用于电容感测的同时，开关258设置成第一状态。在第一状态，开关258没有将组合传感器导体204的第二端212耦合到另一个电路或地，即，布线216处于开路状态。备选地，当处理系统110工作在第一模式的同时，开关258的第一状态将组合传感器导体204的第二端212耦合到驱动器模块250。因此，当开关258处于第一状态的同时，组合传感器导体204配置用于电容感测，并且因而组合传感器导体204配置为电容传感器导体202其中之一。
当处理系统110工作在第二模式以用于力感测时，开关258设置成第二状态。开关258在处于第二状态的同时将连接到组合传感器导体204的第二端212耦合到接收器模块254。连接到开关258的接收器模块254可以是耦合到接收器导体230的同一接收器模块254，或者可通过布线262连接到如模体所示主要用于力感测的独立接收器模块254。在处于第二状态的同时，开关258使组合传感器导体204能够配置用于力感测，因而将组合传感器导体204配置为力传感器导体206其中之一。
图3是按照一些实施例的输入装置100的局部图示，示出可用于上述输入装置100中的组合传感器导体204的示范配置。如图3所示，组合传感器导体204按照多列来排列。除了其它因素之外，还可以选择列数以提供预期的电极间距和性能。在图3的示例中，组合传感器导体204示为设置在衬底302上。组合传感器导体2041设置在衬底302的第一边缘，其中附加组合传感器导体204i跨衬底304沿一维(例如1行)阵列延伸。阵列中的最后一个组合传感器导体204N设置成接近衬底302的第二边缘，第二边缘设置在相对于第一边缘的衬底302的相对侧。在图3的图示中，N是小于或等于组合传感器导体204(其能够固定安装在衬底302上)的最大数量的正整数，其中i是范围2至N-1中的整数。各组合传感器导体204与输入装置100中的位置关联，例如在图3的图示中，与沿X方向的输入装置100的特定坐标关联。
输入装置100的坐标系内的列中的组合传感器导体204的几何布局允许各组合传感器导体204在用作电容传感器导体202其中之一的同时沿X方向被扫描，或者在用作力传感器导体206其中之一的同时沿X方向被扫描。如下面进一步论述，力传感器导体206的两个或更多可例如经过复用、切换等在其第一和第二端210、212耦合在一起，以形成更大力传感器导体，以便改进测量分辨率，如下面进一步论述。
在一个示例中，力传感器导体206的长度可基本上相等。使力传感器导体206的长度基本上相等降低复杂度，特别是将一个力传感器导体206的电阻与另一个相比时。
图4是按照一些实施例的输入装置100的局部图示，示出可用于上述输入装置100中的组合传感器导体204的另一个示范配置。为了说明和描述的清楚起见，图4将各组合传感器导体204示为通过通孔402耦合到力传感器导体206的电容传感器导体202。力传感器导体206采取跨衬底404(其设置在衬底302下方，在衬底302上形成电容传感器导体202)延伸的导电布线迹线的形式。因此，力传感器导体206一般跨输入装置100的输入表面延伸。力传感器导体206的第一端210设置在衬底404的一个边缘，而力传感器导体206的第二端212设置在衬底404的相对边缘。备选地，力传感器导体206可设置在衬底302(其上形成电容传感器导体202)的相对侧。
电容传感器导体202按照跨衬底404的图案来排列。图4所示的电容传感器导体202按照矩形矩阵(例如笛卡尔矩形阵列)或者其它适当镶嵌或者近似为填充重复阵列结构的空间来设置。电容传感器导体202的图案包括按照M行和N列所排列的电容传感器导体202M,N(统称为电容传感器导体202)，其中M和N为正整数。虽然图4示出电容传感器导体202的M等于4行，但是可利用其它数量的电容传感器导体行。预期输入传感器导体200的图案可包括电容传感器导体202的其它图案，例如极阵、重复图案、非重复图案、不均匀阵列、单行或列或者其它适当布置。此外，电容传感器导体202可以是任何形状，例如圆形、矩形、菱形、星形、正方形、非凸、凸面、非凹、凹面、交错、互锁等。此外，电容传感器导体202可细分为多个不同的子导体。电容传感器导体202的图案经由衬底404上设置的导电布线来耦合到处理系统110，当处理系统110工作在第二力感测模式时，导电布线用作力传感器导体206。
电容传感器导体202通常相互欧姆地隔离。另外，在电容传感器导体202包括多个子导体的情况下，子导体可相互欧姆地隔离。此外，在一个实施例中，电容传感器导体202可与处于同一衬底302上的电容传感器导体202之间的可选网格电极(未示出)欧姆地隔离。网格电极218可用作屏蔽或者携带保护信号，以供采用电容传感器导体202执行电容感测时使用。
如上所述，第一操作模式可执行绝对或者跨电容技术。例如，处理系统110能够使用至少一个电容传感器导体202经由绝对电容感测来检测输入物体的存在。传感器模块208能够测量(一个或多个)电容传感器导体202上的电压、电荷或电流，以得到指示(一个或多个)电容传感器导体202与输入物体140之间的电容的所产生信号。确定模块256使用接收器模块254所得到的所产生信号来确定绝对电容测量。当输入传感器导体200的电容传感器导体202的图案按照矩阵阵列来排列时，绝对电容测量能够用来形成电容图像。
在另一个示例中，处理系统110能够使用电容传感器导体202的编组经由跨电容感测来检测输入物体的存在。传感器模块208的驱动器模块250能够采用发射器信号来驱动电容传感器导体202(或网格电极)的至少一个，并且能够从电容传感器导体202的至少另一个来接收所产生信号。确定模块256使用接收器模块254所得到的所产生信号来确定绝对电容测量，并且形成电容图像(或剖面等)。
如图4所示，力传感器导体206的第一和第二端210、212耦合到传感器模块208。力传感器导体206跨衬底404的宽度按照列来排列。与电容传感器导体202的一列关联的力传感器导体206分组排列，并且能够在位置上设计为力传感器导体206(M,N)，其中M和N为正整数，以及M指示特定列中的电容传感器导体202的数量。预期可在衬底404上可用的空间的限度之内根据需要利用力传感器导体206的其它数量的列。
如上所述，当处理系统110工作在第二模式时，组合传感器导体204(M,N)可设置成用作力传感器导体206(M,N)。在第二模式中，驱动器模块250的发射器通道耦合到力传感器导体206的第一端210，并且驱动力传感器导体206(M,N)的所选一个或多个上的信号。力传感器导体206(M,N)的第二端212耦合到接收器模块254的接收器通道。接收器模块254能够测量力传感器导体206(M,N)上的电阻，以得到指示由输入物体140施加到输入物体140的力的值。确定模块256使用指示接收器模块254所得到的力的值来确定对输入装置100所施加的力。
图5是按照一些实施例的输入装置100的局部图示，示出可用于上述输入装置100中的组合传感器导体204的又一个示范配置。在图5所示的实施例中，包括每个力传感器导体206(M,N)的布线迹线包括按照延长U形配置耦合到第二段506的第一段504。段504、506的每个基本上完全跨衬底402延伸，因而允许每个力传感器导体206(M,N)的末端210、212被设置在衬底402的同一侧，这有利地简化到传感器模块208的布线。另外，具有跨衬底402延伸的两段504、506增加每个力传感器导体206(M,N)的电阻，这在力传感器导体206(M,N)由于随着输入装置100的衬底402因输入物体对输入装置100的表面所施加的力而偏转而伸展所以改变电阻时使感测电路进入用于测量特定配置的电阻的更适合范围中能够是有用的。
图6是按照一些实施例、可用于输入装置100中、耦合到处理系统110的组合传感器导体204的示范配置的示意电路框图。组合传感器导体204中包含的力传感器导体206的配置与图2-5所述基本上相同，并且一般表示力传感器导体206的其它布置，其中力传感器导体206的几何结构能够建模为一系列的列等等。图6中，组合传感器导体204和力传感器导体206被指配下标N，其中N为正整数。力传感器导体2061和206N表示定位成最靠近衬底(其上形成力传感器导体206)的相对边缘的力传感器导体206，其中力传感器导体2062至力传感器导体206N-1依次排列在它们之间。在一些实施例中，力传感器导体206N在相应端210N、212N按照参照图2所述的方式耦合到传感器模型208。在其它实施例中，例如当使用例如图4和图5所示所配置的电容传感器导体202N来执行跨电容感测时，力传感器导体206N的末端210N耦合到传感器模型208的接收器模块254。另外，如上所述，各组合传感器导体204N具有关联电容传感器导体202N(图6中未示出，但是如以上参照图2-5所示和所述)。
图6还示出的是可选开关电路602、604、608。开关电路602与将力传感器导体206N的第一端210N连接到驱动器模块250的布线214进行接口。开关电路602包括一个或多个复用器或其它开关逻辑，其可操作以便将力传感器导体206N的一个或多个耦合到驱动器模块250。当处理系统110工作在第二模式以用于力感测的同时，开关电路602复用所选力传感器导体206N分组，以形成更大力传感器导体206，其上驱动力感测信号。并联分组的力传感器导体206具有比力传感器导体206的单个力传感器导体的电阻要小的电阻，这在使感测电路进入用于测量特定配置的电阻的更适当范围中能够是有用的。另外，当处理系统110工作在第一模式的同时，当组合传感器导体204N的电容传感器导体202N包含有力传感器导体206N时，开关电路602还可操作以分组所选电容传感器导体202N，以便使更大导体能够用于电容感测。用于电容感测的更大导体一般改进信号响应，并且提供触摸感测技术的改进灵活性。备选地，例如通过利用开关602将驱动器250连接到(例如)导体206N，进一步利用开关258N、604和258N-1将导体206N连接到导体206N-1，并且最后利用开关602将导体206N-1连接到接收器254，两个或更多力传感器导体206(M,N)可按照串联连接来分组。由于串联分组两个或更多力传感器导体206(M,N)与力传感器导体206的单个力传感器导体的电阻相比增加电阻，所以串联分组在使感测电路进入用于测量特定配置的电阻的更适当范围中能够是有用的。
在开关258N的第二状态将组合传感器导体204N的第二端212N有选择地连接到驱动器模块250的实施例中利用可选开关电路608。当组合传感器导体204N的末端210N、212N均耦合到驱动器模块250而处理系统110工作在用于电容感测的第一模式时，这时作为电容传感器导体202N或者作为其组成部分进行操作的组合传感器导体204N能够快速采用电容感测信号来驱动，因而改进调整时间并且允许更快的触摸感测被执行。开关电路608与布线260进行接口，并且包括一个或多个复用器或另一开关逻辑，其可操作以便将组合传感器导体204N的电容传感器导体202N的一个或多个耦合到驱动器模块250。开关电路608与开关电路602结合用来复用来自组合传感器导体204N的两端210N、212N的所选电容传感器导体202N分组，以形成用于上述有益效果的更大电容传感器导体202。
当开关258在处理系统110工作在第二模式的同时处于第二状态以用于力感测时，可选开关电路604与将力传感器导体206N的第二端212N连接到接收器模块254的布线216进行接口。开关电路604包括一个或多个复用器或其它开关逻辑，其可操作以便将力传感器导体206N的一个或多个耦合到驱动器模块250。开关电路604与开关电路602结合用来复用来自两端210N、212N的所选力传感器导体206分组，以形成用于上述有益效果的更大力传感器导体206。
输入装置100的操作在图6中示意示出，而以上一般论述了处理系统110。在第一操作模式，处理系统110有选择地工作在至少第一模式以用于电容感测和第二模式以用于力感测。处理系统110的操作模式使组合传感器导体204的配置在电容传感器导体202与力传感器导体206之间切换。如上所述，组合传感器导体204在用作电容传感器导体202时可工作在跨电容、绝对或其它电容触摸感测技术。组合传感器导体204在用作力传感器导体206时可通过感测力传感器导体260的电阻因输入装置的弯曲引起的变化以检测指示对输入装置100所施加的力的度量进行操作，这参照以下描述的图7和图8更清楚地示出。
图7和图8是输入装置100的示意截面图，示出在由输入物体(140)对输入表面720施加力时的覆盖透镜700的输入表面720和力传感器导体206的偏转。感测区120在图7和图8的图示中一般与输入装置100的输入表面720重叠。由输入物体对输入表面720所施加的力通过图8中的参考标号800所表示的箭头示出。
继续参照图7和图8二者，显示器180的覆盖透镜700一般通过安装结构706支承在覆盖透镜700的边缘702、704。安装结构706可以是输入装置100的底板的组成部分。虽然只有覆盖透镜700的边缘702、704在图7和图8的X-Z截面图中是可见的，但是会在Y-Z截面示出的覆盖透镜700的边缘也通过安装结构706来支承。因此，覆盖透镜700通过安装结构706支承于覆盖透镜700的周边边缘周围。当没有力施加到覆盖透镜700时，输入表面720是基本上平面的，并且与表示虚平面710的虚线共面。
当力800施加到覆盖透镜700的输入表面720时，覆盖透镜700和定位在其之下的力传感器导体206沿力的方向位移。例如，对覆盖透镜700的输入表面720施加力800使覆盖透镜700的输入表面和下面的力传感器导体206从虚平面710位移距离802。力传感器导体206因弯曲引起的位移增加力传感器导体206的长度，这引起力传感器导体206的电阻的变化。由于力传感器导体206在处理系统110工作在第二模式的同时耦合到接收器模块254，所以能够测量电阻的变化的度量。例如，力传感器导体206的电阻的变化的度量能够是通过对驱动器模块250使用接收器模块254的AFE驱动到力传感器导体206上的电荷进行积分的测量距离。
确定模块256能够利用接收器模块254所提供的信息来将测量电荷换算为电阻的变化并且因而换算成对覆盖透镜700的输入表面720所施加的力。确定模块256能够利用查找表、模型、映射、算法或其它适当技术来得出与接收器模块254所提供的信息关联的力。
利用覆盖透镜700和下面的结构（例如力传感器导体206）的弯曲特性来得出对输入表面720所施加的力能够通过将关于对输入表面720施加力800的位置的信息加入力的确定来改进。例如，覆盖透镜700和下面的力传感器导体206的弯曲量是被施加力800的输入表面720上的位置的函数。例如，如图8所示，偏移输入表面720的中心线708而施加力800。由于覆盖透镜700通过安装结构706支承在其边缘702、704，所以输入表面720因给定力量引起的位移距离802将改变并且一般变小，因为力施加的位置(通过距离804所示)移动到更远离覆盖透镜700的中心线708。虽然距离804仅在图8中沿X方向示出，但是对位移的影响由于相同原因也是沿Y方向的力施加的位置的函数。相应地，确定模块256可配置成确定作为偏转(如第二模式的力感测所确定)和力800的施加的X-Y位置(如通过第一模式的电容感测的输入物体的感测接触所确定)的函数的力。
在一个示例中，作为偏转和位置的函数的力可利用经验数据来创建查找表，其将力换算成覆盖透镜700的偏转量(如通过力传感器导体206的电阻的变化所确定)和对输入表面720施加力800的输入物体140的X-Y位置(如通过利用电容传感器导体202的电容感测所确定)。由于组合传感器导体204能够通过处理系统110的操作来配置为力传感器导体206和电容传感器导体202，所以所需导体的数量连同输入装置100中的空间与常规装置(其利用专用力感测电极或者不是电容感测电极布置的组成部分的其它电极)相比有利地为最小。
在另一个示例中，作为偏转和X-Y位置的函数的力可利用模型、算法或映射技术，其将力换算成覆盖透镜700的偏转量。模型、算法或映射技术利用力传感器导体206的电阻的变化作为一个变量并且利用对输入表面720施加力800的输入物体140的位置作为第二变量。备选地，模型或映射技术可将建模力与位置偏转模型之间的最佳拟合比较用于利用组合传感器导体204所得到的力和位置信息。
在另一个示例中， 力测量的检测部分可通过比较两个空间分隔的力传感器导体206之间的电阻的变化来确定。空间分隔的力传感器导体206可选地可紧靠，但是将位于输入装置100的边缘(即周边)附近的一个力传感器导体206用作与空间上位于输入装置100的末端内(例如在中心附近)的另一个力传感器导体206的比较的基准将提供更准确的力信息。例如并且除了图7-8之外还参照图6，位于衬底402(其上形成力传感器导体206)的边缘680、682附近的力传感器导体2061和206N将一般比设置在衬底402的中心处或附近的力传感器导体206、例如力传感器导体206N/2更少地偏转。在一些情况下，位于衬底402的边缘680、682附近的力传感器导体2061和206N与在空间上远离衬底402的边缘680、682的力传感器导体206N/2或者其它力传感器导体206相比可具有极少的电阻变化或没有电阻变化。因此，位于衬底402的边缘680、682附近的力传感器导体2061和206N的电阻可用作与另一个力传感器导体206的电阻的比较的基准，以提供偏转指标。
在一些力感测实现期间，两个力传感器导体206可由驱动器模块250采用具有相反极性的相同波形的力感测信号来驱动。当两个力传感器导体206在“无力”条件下完全匹配时，来自每个力传感器导体206的所产生信号相互抵消，并且因而接收器模块254检测不到净差异。当施加力800时，力传感器导体206其中之一的电阻相对另一力传感器导体206的电阻发生变化，从而产生接收器模块254所接收的所产生信号的非零总和。差异可由接收器模块254或确定模块256中的传感器电路来放大，以及所产生信号由确定模块256用来推断外加力的幅值。如上所述，与力施加位置相关的信息的添加可用来进一步改进力确定的精度。在一个示例中，组合传感器导体204包括用来测量电阻的变化的相同力传感器导体206以及用来检测由输入物体140对覆盖透镜700施加力的位置的相同电容传感器导体202。(优选地)是二维阵列的最顶或最底力传感器导体2061/206N的每对中的力传感器导体206其中之一可用作与第二力传感器导体206(其位于更靠近输入表面720中间，其中偏转距离802和关联应变是明显的并且因而经受电阻的变化)的比较的基准。
另外，确定模块256可利用使用电容传感器导体202所得到的位置信息来补偿对输入表面720施加力800的输入物体的位置信息。例如，输入表面720的最大偏转常常在位置上不是处于力800的施加位置之下。因此，位置信息能够用来更准确地确定对输入表面720所施加的实际力800。
在另一个示例中，位置信息可由确定模块256用来选择面部与关联输入物体140的特定位置的偏转的映射。确定模块256确定因力800而引起的输入表面720的偏转。确定模块256然后通过使用与施加力800的位置关联的映射将所确定偏转映射到力来确定对输入表面720所施加的力量。
此外，位移的测量(经由电阻变化)和电容响应可通过使用内部过程偏置校正和基准减法进一步补偿。因温度变化引起的缓慢漂移(其可能引起力基准漂移)能够通过与按常规用来考虑电容感测基准中的驱动相似的已知算法来消除。
图9是使用输入装置等（例如上述输入装置100）感测力和位置的方法900的框图。方法900包括在操作902在第一模式期间在多个组合传感器导体上驱动第一信号以用于电容感测。组合传感器导体包括多个电容传感器导体和至少一个力传感器导体。
在操作902，在第二模式期间在至少两个力传感器导体上驱动第二信号以用于力感测。在操作904，当工作在第一模式的同时，从所产生信号来确定输入物体相对于输入表面的位置。在操作906，当工作在第二模式的同时，基于位于第一力传感器导体和第二力传感器导体两端的电阻的变化来确定与输入表面接合的输入物体的力。
在以下权利要求书中提供所公开技术的某些示例。预期所公开技术也可在其它实施例中表达，包括但不限于以下所提供的示例。
在第一示例中，提供一种输入装置，其包括：输入表面；多个组合传感器导体，组合传感器导体包括电容传感器导体和至少两个力传感器导体；触摸驱动器，耦合到每个力传感器导体的第一端；接收器；以及第一开关电路，可操作以便将每个力传感器导体的第二端耦合到接收器。
在第二示例中，第一示例的输入装置的多个电容传感器导体的电容传感器导体还包括：多个接收器传感器导体；以及多个发射器传感器导体，其中发射器传感器导体包括力传感器导体。
在第三示例中，第一示例的输入装置还包括将每个力传感器导体耦合到多个电容传感器导体中的唯一的电容传感器导体的迹线。
在第四示例中，第一示例的输入装置的力传感器导体还包括：第一力传感器导体，设置成接近输入表面的边缘；以及第二力传感器导体，设置成接近输入表面的中心区域。
在第五示例中，第一示例的输入装置的力传感器导体的长度基本上相等。
在第六示例中，第一示例的输入装置还包括第二开关电路，其可操作以便经过公共布线将两个或更多力传感器导体的至少两个的第一端同时耦合到触摸驱动器。
因此，提供本文中提出的实施例和示例，以便最好地说明按照本技术及其特定应用的实施例，并且由此使本领域的技术人员能够实施和使用本技术。但是，本领域的技术人员将会知道，仅为了便于说明和举例而提供以上描述和示例。所提出的描述不是意在穷举本公开或者将本公开局限于所公开的精确形式。
鉴于以上所述，本公开的范围通过以下权利要求书来确定。

Claims (20)

1.一种输入装置，包括
输入表面；
多个组合传感器导体，包括：
第一组合传感器导体，其在作为多个电容传感器导体的第一电容传感器导体与第一力传感器导体之间是可配置的，所述第一电容传感器导体和所述第一力传感器导体共用相同的第一导电部分；以及
第二组合传感器导体，其在作为所述多个电容传感器导体的第二电容传感器导体与第二力传感器导体之间是可配置的，所述第二电容传感器导体和所述第二力传感器导体共用相同的第二导电部分；
显示器，其配置成经过所述输入表面来显示图像；以及
处理系统，其在通信上耦合到所述多个组合传感器导体，所述处理系统配置成：
至少使用所述多个电容传感器导体的所述第一电容传感器导体来确定与所述输入表面重叠的感测区中存在的输入物体的位置信息；以及
基于跨所述第一力传感器导体的第一电阻的变化和跨所述第二力传感器导体的第二电阻的变化来确定由所述输入物体对所述显示器的所述输入表面所施加的力。
2.如权利要求1所述的输入装置，其中，所述处理系统在确定对所述输入表面所施加的力时配置成进一步基于所述输入物体的所述位置信息来确定力。
3.如权利要求1所述的输入装置，其中，所述处理系统在确定对所述输入表面所施加的力时配置成当处理跨所述第二力传感器导体的电阻的所述变化时，利用跨所述第一力传感器导体的电阻作为基准。
4.如权利要求1所述的输入装置，其中，所述多个电容传感器导体按照平行取向跨所述输入表面延伸。
5.如权利要求1所述的输入装置，其中，所述第一和第二力传感器导体的长度基本上相等。
6.如权利要求1所述的输入装置，其中，所述第一力传感器导体包括：
跨所述输入表面延伸的布线迹线。
7.如权利要求1所述的输入装置，其中，所述第二力传感器导体设置成接近所述输入表面的中心，并且其中所述第一力传感器导体设置成接近所述输入表面的周边。
8.一种用于输入装置的处理系统，包括：
驱动器模块，配置成：
在第一模式期间驱动多个组合传感器导体以用于电容感测，所述多个组合传感器导体包括：
第一组合传感器导体，其在作为多个电容传感器导体的第一电容传感器导体与多个力传感器导体的第一力传感器导体之间是可配置的，所述第一电容传感器导体和所述第一力传感器导体共用相同的第一导电部分；以及
第二组合传感器导体，其在作为所述多个电容传感器导体的第二电容传感器导体与所述多个力传感器导体的第二力传感器导体之间是可配置的，所述第二电容传感器导体和所述第二力传感器导体共用相同的第二导电部分；以及
在第二模式期间至少驱动所述第一和第二力传感器导体；以及
接收器模块，配置成：
在所述驱动器模块工作在所述第一模式的同时，接收指示与所述输入装置的输入表面接合的所述输入物体的位置的第一所产生信号，以及
当所述驱动器模块工作在所述第二模式的同时，接收指示与所述输入表面接合的所述输入物体的力的第二所产生信号。
9.如权利要求8所述的处理系统，还包括：
确定模块，其配置成基于所述第二所产生信号来确定与所述输入表面接合的所述输入物体的所述力，所述第二所产生信号指示跨所述第一力传感器导体的电阻的第一变化和跨所述第二力传感器导体的电阻的第二变化。
10.如权利要求9所述的处理系统，其中，所述确定模块在确定对所述输入表面所施加的力时配置成进一步基于与所述输入表面接合的所述输入物体的所述位置来确定力。
11.如权利要求9所述的处理系统，其中，所述确定模块在确定对所述输入表面所施加的力时配置成基于下列项来确定力：
力与位移的映射；以及
所述多个组合传感器导体的电容响应。
12.如权利要求9所述的处理系统，其中，所述确定模块在确定对所述输入表面所施加的力时配置成利用跨所述第一力传感器导体的电阻作为处理跨所述第二力传感器导体的电阻的基准。
13.如权利要求8所述的处理系统，还包括：
开关电路，可操作以便将所述第一和第二力传感器导体的每个的端部有选择地耦合到所述接收器模块。
14.如权利要求8所述的处理系统，还包括：
开关电路，可操作以便经过公共布线将所述多个力传感器导体的所述第二力传感器导体和另一个力传感器导体同时耦合到所述驱动器模块。
15.如权利要求14所述的处理系统，其中，所述第二力传感器导体和所述另一个力传感器导体并联耦合。
16.一种用于使用输入装置来感测力和位置的方法，包括：
在第一模式期间驱动多个组合传感器导体，所述多个组合传感器导体包括：
第一组合传感器导体，在作为多个电容传感器导体的第一电容传感器导体与多个力传感器导体的第一力传感器导体之间是可配置的，所述第一电容传感器导体和所述第一力传感器导体共用相同的第一导电部分；以及
第二组合传感器导体，在作为所述多个电容传感器导体的第二电容传感器导体与所述多个力传感器导体的第二力传感器导体之间是可配置的，所述第二电容传感器导体和所述第二力传感器导体共用相同的第二导电部分；以及
在第二模式期间驱动所述多个力传感器导体的所述第一力传感器导体；
从所产生信号来确定与所述输入装置的输入表面接合的输入物体的位置，所述所产生信号包含在所述第一模式期间所驱动的至少一个信号对所述多个组合传感器导体的影响；以及
基于在所述第二模式期间发生的跨所述第一力传感器导体的电阻的第一变化和跨所述第二力传感器导体的电阻的第二变化来确定所述输入物体对所述输入表面所施加的力。
17.如权利要求16所述的方法，其中，确定所述输入物体对所述输入表面所施加的力包括：
补偿所述输入物体相对于所述输入表面的所述位置。
18.如权利要求16所述的方法，其中，确定所述输入物体对所述输入表面所施加的力包括：
处理跨所述第二力传感器导体的电阻相对于所述第一力传感器导体的基准电阻的第二变化。
19.如权利要求16所述的方法，还包括：
将所述多个力传感器导体的每个的端部有选择地耦合到接收器模块。
20.如权利要求16所述的方法，还包括：
经过公共布线将所述多个力传感器导体的所述第二力传感器导体和另一个力传感器导体同时耦合到驱动器模块。
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