CN109154872A - 用于检测和表征表面上的力输入的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测和表征表面上的力输入的方法的一种变形包括：在采样周期的电阻扫描循环期间将布置在电阻式触摸传感器上的屏蔽电极驱动到参考电位，并且读取跨电阻式触摸传感器中的感测电极和驱动电极对的电阻值；在采样周期的处理循环期间将电阻值转换成施加到在屏蔽电极上的触觉表面的力的位置和大小，从参考电位释放屏蔽电极，读取屏蔽电极的电容值，并基于电容值来检测物体到触觉表面的接近；以及基于物体到触觉表面的接近来生成表示在触觉表面上的力的位置和大小的触摸图像。

Description

用于检测和表征表面上的力输入的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年3月25日提交的美国临时申请号62/313,536的利益，该临时申请通过这个引用被全部并入。
本申请涉及于2014年9月26日提交的美国专利申请号14/499,001，其通过引用被全部并入。
技术领域
本发明大体上涉及触摸传感器的领域，并且更具体地涉及一种在触摸传感器的领域中检测和表征表面上的力输入的新的且有用的系统和方法。
附图简述
图1是系统的示意性表示；
图2是系统的一个变形的示意性表示；
图3A、3B和3C是方法的变形的流程图表示。
图4是系统和方法的一个变形的流程图表示；
图5A和5B是系统的变形的示意性表示；
图6A和6B是系统的变形的示意性表示；
图7A和7B是方法的一个变形的流程图表示；
图8是方法的一个变形的流程图表示；以及
图9A、9B、9C和9D是系统的变形的示意性表示。
实施方式的描述
本发明的实施方式的下面的描述并不意欲将本发明限制于这些实施方式，而是更确切地使本领域中的技术人员能够做出并且使用本发明。本文所描述的变形、配置、实现、示例性实现和示例是可选的，并且不是它们所描述的变形、配置、实现、示例实现和示例所独有的。本文所描述的发明可以包括这些变形、配置、实现、示例实现和示例的任何和所有置换。
1.系统和方法
如图1和2所示，用于检测和表征表面上的力输入的系统100包括：基板110；电阻式触摸传感器120，其跨越基板110布置并包括感测电极和驱动电极对121的阵列；力感测层130，其与基板110相对地布置在电阻式触摸传感器120上，并且包括响应于所施加的力的局部变化而展示局部体电阻的变化的力敏材料131；第一屏蔽电极151，其耦合到力感测层130，跨越力感测层130的第一区域延伸，并且电耦合到基板110；以及耦合到基板110的控制器160。控制器160被配置为：在第一采样周期中的第一电阻扫描循环期间将第一屏蔽电极151驱动到虚拟参考电位并且读取跨电阻式触摸传感器120中的感测电极和驱动电极对121的电阻值；以及在第一采样周期内的继第一电阻扫描循环之后的第一处理循环期间从虚拟参考电位释放第一屏蔽电极151并将从力感测层130中的感测电极和驱动电极对121读取的电阻值转换成力触摸图像，其中力触摸图像表示施加在力感测层130上的物体的位置和力大小。
如图3A、3B、3C和4所示，系统100可以执行方法S100，其包括：在第一周期期间，在块S110中将布置在电阻式触摸传感器120上的屏蔽电极保持到虚拟参考电位，并且在块S112中读取跨电阻式触摸传感器120中的感测电极和驱动电极对121的电阻值；在第一时间周期之后的第二时间周期期间，在块S120中将在第一时间周期期间从电阻式触摸传感器120中的感测电极和驱动电极对121读取的电阻值转换成施加到屏蔽电极151上的表面的力的位置和大小，在块S122中从屏蔽电极151读取电容值，并且在块S124中将电容值与团块到表面的接近相关联；以及在块S140中生成触摸图像，该触摸图像定义在包括第一时间周期和第二时间周期的采样周期期间的表面上的力的位置、表面上的力的大小、团块到表面的接近以及屏蔽电极151的位置。
如图3A所示，方法S100的一个变形包括，在第一采样周期的第一电阻扫描循环期间：在块S110中将布置在电阻式触摸传感器120上的第一屏蔽电极151驱动到虚拟参考电位；以及在块S112中读取跨电阻式触摸传感器120中的感测电极和驱动电极对121的第一组电阻值。在该变形中，方法S100还包括，在第一采样周期的继第一电阻扫描循环之后的第一处理循环期间：在块S120中将第一组电阻值转换成施加到屏蔽电极151上的表面的第一力的第一位置和第一大小；在块S122中从虚拟参考电位释放第一屏蔽电极151；在块S122中读取第一屏蔽电极151的第一电容值；以及在块S124中基于第一电容值来检测第一物体到表面的接近。此外，在该变形中，方法S100包括：在块S140中基于第一对象到表面的接近来生成表示在第一采样周期期间的表面上的第一力的第一位置和第一大小的第一触摸图像。
如图3C所示，方法S100的另一变形包括，在第一采样周期的第一电阻扫描循环期间：在块S110中将跨越电阻式触摸传感器120布置的第一屏蔽电极151驱动到虚拟参考电位；以及在块S112中读取跨电阻式触摸传感器120中的感测电极和驱动电极对121的第一组电阻值。在该变形中，方法S100还包括，在第一采样周期的继第一电阻扫描循环之后的第一处理循环期间：在块S120中将第一组电阻值转换成施加到屏蔽电极151上的表面的力的第一位置和第一大小；在块S122中从虚拟参考电位释放第一屏蔽电极151；在块S122中读取第一屏蔽电极151的第一电容值；以及在块S124中基于第一电容值来检测物体到表面的第二接近。此外，在该变形中，方法S100包括在第二采样周期的第二电阻扫描循环期间：在块S110中将第一屏蔽电极151驱动到虚拟参考电位；以及在块S112中读取跨电阻式触摸传感器120中的感测电极和驱动电极对121的第二组电阻值。最后，方法S100的这个变形包括，在第二采样周期的继第二电阻扫描循环之后的第二处理循环期间：在块S120中将第二组电阻值转换成施加到表面的力的第二位置和第二大小；以及在块S140中基于物体到表面的第一接近来生成表示在第二采样周期期间的表面上的力的第二位置和第二大小的第二触摸图像。
2.应用
系统100包括：电阻式触摸传感器120；在电阻式触摸传感器120上的压敏力感测层130；控制器160，其读取跨电阻式触摸传感器120内的驱动电极和感测电极的电阻值(或电压、电流消耗)，并将这些电阻值与力感测层130上的触摸输入的大小相关联；以及屏蔽电极，其跨越力感测层130布置并由控制器160间歇地驱动到虚拟参考电位，以保护电阻式触摸传感器120免受外部电场。通常，该系统可以包括：协作来检测在整个覆盖层141上的输入的位置、接触面积和力大小(或“压力”)的电阻式触摸传感器120和力感测层130；以及屏蔽电极，其起作用来抑制或减少噪声到电阻式触摸传感器120内的注入。例如，系统100可以集成到膝上型计算机、移动计算设备(例如智能手机、平板电脑)、外围键盘或外围触控板设备中。在该示例中，连接到设备或集成到设备中的电池充电器、电源、无线收发装置和/或显示器可以辐射或发射干扰由电阻式触摸传感器120收集的电阻数据的噪声。
因此，系统100可以包括横跨电阻式触摸传感器120的一组(即，一个或多个)屏蔽电极，并且控制器160可以在采样周期的电阻扫描循环期间主动将屏蔽电极150驱动到虚拟参考电位(例如，“地”)，以便抑制或减少从这些其他部件向电阻式触摸传感器120辐射的能量，其否则可能在操作期间在从电阻式触摸传感器120收集的电阻数据中产生噪声。特别是，在合并系统100的设备的操作期间，控制器160可以：在块S110中将屏蔽电极151驱动到虚拟参考电位，并且在块S112中在电阻扫描循环期间记录跨电阻式触摸传感器120内的驱动电极和感测电极的电阻值；在块S120中在随后的处理循环期间将这些电阻值转换成施加到电阻式触摸传感器120上的覆盖层141的一个或多个输入的力的位置、面积、大小和/或压力；在块S140中输出表示在该采样周期期间的这些输入的“触摸图像”；并且在设备的操作期间对每个后续采样周期重复该过程。
在控制器160将电阻数据转换成施加到覆盖层141的力的位置和大小并且电阻式触摸传感器120是不活动的处理循环期间，控制器160还可以实现表面或投影电容感测技术以：对该组屏蔽电极150充电和放电；在块S122中记录跨该组屏蔽电极150的电容值(电流泄漏、充电时间、放电时间或总充电/放电时间)；并且在块S124中基于在该处理循环期间记录的电容值来检测接近——虽然不一定接触——覆盖层141的一个或多个外部团块的存在。例如，电阻式触摸传感器120可以包括多个电阻式传感器位置——每个位置由在驱动电极和感测电极之间的接合点限定，电阻式传感器位置的数量(大大)超过由该组屏蔽电极150限定的电容式传感器位置的数量；因此，当在采样周期的处理循环期间处理相对大的一组(例如，数千)电阻值时，控制器160还可以从该组屏蔽电极150读取相对小数量的(例如，一个、三十二个)电容值，并将这些电容值转换成在同一采样周期期间悬停在覆盖层141上或与之接触的多个离散物体的位置、大小和/或类型的估计。
因此，控制器160可以在采样周期内的电阻扫描循环期间将一个屏蔽电极驱动到虚拟接地电位(例如，虚拟接地电位或“0V”)，以便在该采样周期期间抑制或减少从电阻式触摸传感器120收集的电阻数据中的噪声。当这些电阻数据在随后的处理循环中——并且在随后的采样周期中的下一个电阻扫描循环之前——被处理时，控制器160可以从虚拟参考电位释放屏蔽电极151，且替代地对来自屏蔽电极的电容值采样。然后，控制器160可以基于实质上在电阻扫描循环之后立即记录的该电容值并且在实质上不牺牲电阻式触摸传感器120的采样速率或者当电阻式触摸传感器120被扫描时屏蔽电极151作为有源静电屏蔽(或防护)的有效性的情况下：选择用于表征在采样周期期间由电阻式触摸传感器120在覆盖层141上检测到的一个或多个离散力输入的输入模式；将在电阻式触摸传感器120处检测到的离散力输入的集群分组；和/或丢弃在电阻式触摸传感器120处检测到的选定力输入(例如，手掌但不是指示笔的尖端搁在系统100上)；等等。控制器160还可以：调节它对将电阻值转换成覆盖层141上的力的灵敏度；调节电阻式触摸传感器的扫描分辨率；和/或基于该电容值在随后的电阻扫描循环中选择性地激活和去激活电阻式触摸传感器120。
系统100还可以包括布置在电阻式触摸传感器120上的多个屏蔽电极。控制器160可以在扫描电阻式触摸传感器120时将屏蔽电极共同约束到虚拟参考电位，且然后在电阻数据被处理时连续地扫描屏蔽电极(例如，在“电容扫描周期”中)，以便收集关于在系统100上——但不一定与系统100接触——的外部团块的位置和/或大小的更高分辨率数据。
屏蔽电极150在这里被描述为在公共屏蔽配置中，其中屏蔽电极151在电阻扫描循环期间被驱动到虚拟参考电位(例如，到系统100内的LO电压端子)。然而，屏蔽电极150可以可选地在驱动保护配置中实现，其中屏蔽电极151在电阻扫描循环期间被缓冲或驱动到测量电路电压(例如，到系统100内的仪器HI电压端子)。
此外，系统100可以集成到膝上型计算机、移动计算设备(例如，平板电脑、智能手机、智能手表)、外围键盘、外围触控板、游戏控制器160或任何其他电子或计算设备中，以检测由用户输入的输入。例如，基板110、电阻式触摸传感器120和力感测层130可以协作来限定集成到膝上型计算机的C侧(即，当膝上型计算机关闭时面向显示器并且当膝上型计算机打开时布置在显示器下方的膝上型计算机的表面)内的不透明触摸板。在另一个示例中，系统100可以布置在显示器下方以形成压敏触摸屏，并且压敏触摸屏可以集成到平板电脑、智能手机或智能手表中。然而，系统100可以定义任何其他形式或格式，并且可以集成到任何其他设备中，以检测相邻物体，记录施加在其上的力的位置和大小，并且在设备的整个操作中将这些数据打包到触摸图像内；然后，该设备可以基于这些触摸图像来控制它的功能。
3.电阻式触摸传感器和力感测层
如图1和2所示，触摸传感器包括：跨基板110(例如玻璃纤维PCB)上图案化的感测电极和驱动电极对121的阵列；以及布置在基板110上与驱动和感测电极对(或“传感器元件”)接触的力感测层130，其限定响应于施加到上面的覆盖层141的力的变化而展示局部体电阻和/或局部接触电阻的变化的力敏材料131。如在美国专利申请号14/499,001中所述的，电阻式触摸传感器120可以包括在跨基板110上图案化的指叉状驱动电极和感测电极的栅格。力感测层130可横跨整个基板110上的每个驱动和感测电极对之间的间隙，使得当局部化的力被施加到覆盖层141时，跨相邻的驱动和感测电极对的电阻随着所施加的力的大小成比例地变化(例如，线性地、相反地、二次地或以其他方式)。如下所述，控制器160可以读取跨触摸传感器内的每个驱动和感测电极对的电阻值，并且可以将这些电阻值转换为施加到覆盖层141的一个或多个离散力输入的位置和大小。
在一个实现中，该系统包括例如以刚性PCB(例如玻璃纤维PCB)或刚性背衬(例如铝背衬板)上的PCB的形式的刚性基板110；并且驱动电极和感测电极的行和列在基板110的整个顶部上被图案化，以形成传感器元件的阵列。力感测层130安装在传感器元件的阵列上，并围绕它的周边连接到基板110。
4.控制器
通常，控制器160起作用来驱动电阻式触摸传感器120，读取在驱动电极和感测电极之间的电阻值，在电阻扫描循环期间将屏蔽电极151约束到虚拟参考电位，以及将来自电阻式触摸传感器120的电阻数据转换成在电阻式触摸传感器120上的力输入的位置和大小。(可选地，控制器160可以将屏蔽电极151驱动到相对于虚拟参考电位的任何其他已知电压电位。)
在一个实现中，控制器160包括：阵列列驱动器(ACD)；列切换寄存器(CSR)；列驱动源(CDS)；阵列行传感器(ARS)；行切换寄存器(RSR)；和模数转换器(ADC)；如在美国专利申请号14/499,001中所述的。在该实现中，电阻式触摸传感器120可以包括可变阻抗阵列(VIA)，其定义：耦合到ACD的互连阻抗列(IIC)和耦合到ARS的互连阻抗行(IIR)。在电阻扫描循环期间：ACD可以通过CSR来选择IIC，并用CDS电驱动IIC；VIA可以将电流从被驱动的IIC传送到由ARS感测的IIC；ARS可以选择在电阻式触摸传感器120内的IIR，并通过RSR电气地感测IIR状态；并且控制器160可以对来自ARS的所感测的电流/电压信号进行插值，以在同一采样周期内的处理循环期间对电阻扫描循环实现在电阻式触摸传感器120上的离散力输入的接近、接触、压力和/或空间位置的实质上准确的检测。
例如，在电阻式触摸传感器中的一行驱动电极可以串联连接，且在电阻式触摸传感器120中的一行感测电极可以类似地串联连接。当在采样周期的电阻扫描循环期间将屏蔽电极150驱动到虚拟参考电位时，控制器160可以：将第一行驱动电极驱动到参考电压，同时使所有其他行驱动电极浮动；记录第一列感测电极的电压，同时使所有其他列感测电极浮动；记录第二列感测电极的电压，同时使所有其他列感测电极浮动；…记录最后一列感测电极的电压，同时使所有其他列感测电极浮动；将第二行驱动电极驱动到参考电压，同时使所有其他行驱动电极浮动；记录第一列感测电极的电压，同时使所有其他列感测电极浮动；记录第二列感测电极的电压，同时使所有其他列感测电极浮动；…记录最后一列感测电极的电压，同时使所有其他列感测电极浮动；…以及最后将最后一行驱动电极驱动到参考电压，同时使所有其他行驱动电极浮动；记录第一列感测电极的电压，同时使所有其他列感测电极浮动；记录第二列感测电极的电压，同时使所有其他列感测电极浮动；…记录最后一列感测电极的电压，同时使所有其他列感测电极浮动。因此，控制器160可以顺序驱动电阻式触摸传感器120中的驱动电极行；并且顺序地从电阻式触摸传感器120中的感测电极行读取电阻值(例如，电压)。
控制器160还可以驱动屏蔽电极151，并在电容扫描周期期间例如在电阻数据的处理循环之前、之后或与电阻数据的处理循环同时对来自屏蔽电极的电容值采样。例如，控制器160可以包括电耦合到屏蔽电极150的单通道或多通道电容式触摸传感器驱动器，其被配置为将屏蔽电极150驱动到目标电压，并且在采样周期的处理循环期间跟踪屏蔽电极150的充电时间、放电时间和/或总充电/放电时间，并且在电阻扫描循环期间将屏蔽电极150驱动到虚拟参考电位。
因此，控制器160可以：在电阻扫描周期期间扫描成数千个驱动和感测电极对(或“传感器元件”)；在处理循环期间处理这些电阻数据的同时，扫描单个或相对少的数量的屏蔽电极(例如32个或更少的屏蔽电极)；以及然后将电阻和电容数据合并到采样周期的单个触摸图像中(或者合并到一对对齐的力和电容触摸图像中)。
5.屏蔽电极
屏蔽电极151布置在力敏材料上，并且电耦合到基板110。通常，屏蔽电极151在被驱动到虚拟参考电位时(或当被驱动到仪器HI电压时)起电阻式触摸传感器120的静电屏蔽(或电磁防护)的作用。
在一个实现中：基板110限定刚性平面结构(例如玻璃纤维PCB)；电阻式触摸传感器120包括跨基板110图案化的驱动和感测电极的阵列(例如，多行驱动电极和多列感测电极)，如图2所示；力感测层130布置在电阻式触摸传感器120上方，并围绕它的周边固定到电阻式触摸传感器120(或直接固定到基板110)；非导电缓冲层140(例如，非导电材料如PET、聚酰亚胺或硅树脂的膜)与电阻式触摸传感器120相对地贴在整个力感测层130上；屏蔽电极151跨越缓冲层140贴附或形成；并且非导电覆盖层142(例如，非导电材料的第二膜)被贴在屏蔽电极151和力感测层130上以包围“叠层”并限定外覆盖层141。在该实现中，控制器160可以例如沿着电阻式触摸传感器120的一个或多个侧面直接安装到基板110上，以形成限定压敏表面并且被配置为输出表示施加到覆盖层141上的力的位置和大小的触摸图像的完全包含的系统。
在前述实现中，触觉覆盖——例如QWERTY键盘覆盖、钢琴键覆盖、MIDI覆盖或调色板覆盖——可以临时安装或放置在覆盖层141上，以向与系统100通过接口连接的用户提供触觉位置指导，以将输入录入到所连接的或集成的计算设备内，如图4所示。
在前述实现中，为了使力感测层130能够变形——并因此展示在变形附近的其体电阻的变化——缓冲层140和覆盖层142可以类似地是弹性的。例如，缓冲层和覆盖层可以每个包括薄的硅树脂、聚氨酯或聚碳酸酯膜。屏蔽电极151也可以是实质上弹性的。例如，屏蔽电极151可以包括粘合到缓冲层和覆盖层并插在缓冲层和覆盖层之间的铜、银或铝箔或膜。在另一示例中，屏蔽电极151可以包括例如通过化学气相沉积或溅射而沉积到缓冲层140上的金属(例如，铜、银或铝)膜。在类似的例子中，屏蔽电极151可以包括在覆盖层142粘合在缓冲层140上之前沉积(或“印刷”)到缓冲层140上或覆盖层142的内表面上的金属化油墨。
在又一示例中，屏蔽电极151包括：沉积在整个缓冲层140上的导电碳膜(例如碳纳米管)；以及沿着导电碳膜的一个或多个侧面延伸的以膜、箔、糊、油墨或其他形式的中间金属(例如铜、银)电极，如图5A和9A所示。在该示例中，屏蔽电极151可以包括：限定矩形周边的导电碳膜；以及中间金属电极，其沿着碳纳米管膜的两个短边延伸，电耦合到控制器160，并与相对的中间金属电极协作以引起跨越碳纳米管膜的实质上均匀的电场。类似地，屏蔽电极151可以包括：限定第一屏蔽电极151的周边的导电金属膜；和横跨力感测层130的由导电金属膜界定的区域的导电碳膜。在其他示例中，屏蔽电极151可以包括沉积到缓冲层140和/或覆盖层142上、印刷在缓冲层140和/或覆盖层142上和/或插在缓冲层140和/或覆盖层142之间的导电油墨、导电聚合物、石墨片或其他导电材料。
在图6A所示的另一实现中，屏蔽电极151与电阻式触摸传感器120相对地安装、贴附或直接形成到力敏材料131上；并且弹性缓冲层140粘合在屏蔽电极151和力敏材料131上，以限定覆盖层141并完成力敏层130。然而，屏蔽电极151可以由任何其他材料形成，并且以任何其他方式合并在缓冲层140和覆盖层142之间。
屏蔽电极151可以限定在力感测层130的力敏感材料131上的连续结构(例如，膜、片或层等)，如图2所示。可选地，屏蔽电极151可以限定穿孔结构，如图6B所示。例如，屏蔽电极151可以限定最大宽度(明显)小于由系统100内的电路和/或由在系统100附近的通常在使用中的其他设备中的电气部件输出的电磁辐射的最小目标波长的正方形或圆形开口的栅格阵列。在另一示例中，系统100可以包括跨越力感测层130的宽度和长度但覆盖力感测层130的小于整个面积(例如，50％)的多个较小的偏移屏蔽电极的栅格阵列。
屏蔽电极151经由基板110电耦合到控制器160。在图5A、5B和6B所示的一个实现中，力感测层130包括从缓冲层140的周边延伸并被配置为接触基板110上的端子的例如以柔性PCB的形式的凸出部155；以及屏蔽电极151包括从屏蔽电极151延伸到凸出部155的端部的迹线154(例如金属化箔)。例如，基板110可以包括电耦合到控制器160的插座112，并且当系统100如图1所示被组装以将屏蔽电极151电耦合到控制器160时，凸出部155可以插入到插座112中。类似地，缓冲层140可以包括在力敏材料的周边之外延伸并且被配置成接合基板110上的插座112的弹性凸出部155；并且屏蔽电极151可以包括电迹线154，其沿着弹性凸出部155延伸并且被配置成与接收器内的电连接器配合，以将屏蔽电极151电耦合到控制器160。此外，在下面描述的系统100包括多个屏蔽电极的变形中，凸出部155可以包括一行迹线，每个迹线154耦合到一个屏蔽电极、一行屏蔽电极或一列屏蔽电极，如图5A所示；因此，电耦合到控制器160的多通道插座112可以被布置在基板110上，并且被配置成接纳凸出部155，如上所述，从而将每个屏蔽电极连接到控制器160。
在图6A所示的另一实现中：基板110包括布置在力感测层130的周边附近并且经由导电迹线电耦合到控制器160上的端口的电焊盘；缓冲层140在力敏材料的周边之外延伸；以及屏蔽电极151跨越缓冲层140的内表面延伸，并且包括延伸到缓冲层140的周边的电迹线154。在该实现中，缓冲层140可以机械地紧固(例如，夹紧)或粘附(例如，粘合)到基板110上，电迹线154与基板110上的电焊盘对准并面向基板110上的电焊盘。因此，从屏蔽电极151沿着缓冲层140的背面延伸的电迹线154可以与基板110上的电焊盘配合，以将屏蔽电极151电耦合到控制器160。例如，缓冲层140的内表面可以被激活以粘合到导电(例如，银和/或碳纳米管)材料，并且导电材料可以被印刷、沉积或以其他方式涂敷在缓冲层140的整个内表面上，以形成一个或多个屏蔽电极和从每个屏蔽电极延伸到在缓冲层140的周边附近的一个或多个电迹线。然后可以掩蔽电迹线，跨越屏蔽电极和缓冲层140的内表面的被暴露区域涂敷粘合剂，且然后力敏材料可以粘合到粘合剂上以完成力感测层130/屏蔽电极组件。然后，该组件可以直接安装在基板110上，以通过在缓冲层140的背面上的迹线和在基板110上的相应导电焊盘将屏蔽电极电耦合到控制器160。
5.1.显示器
在一个变形中，系统100还包括与基板110相对地布置在力感测层130上的显示器；并且屏蔽电极151集成到显示器中。例如，显示器可以包括具有限定覆盖层141的玻璃或聚合物外表面的RGB LCD显示器。当布置在力感测层130和电阻式触摸传感器120上时，显示器可以在力被施加到它的外表面时向内变形，从而使力感测层130局部变形，这产生力敏材料131的局部体电阻的变化，该变化可由电阻式触摸传感器120检测。在该变形中，系统100因此可以限定压敏触摸屏，其可以集成到平板电脑、智能手机、智能手表或其他计算设备中，以向用户输出视觉数据并检测显示器上的手动输入。
在该变形中，屏蔽电极151可以限定贴在显示器的整个背面上的连续导电的不透明膜(或其他结构)，该膜插在显示器和力感测层之间，并且被配置为：阻挡光从显示器的背面出射；并且当主动被驱动到虚拟参考电位时抑制从显示器向电阻式触摸传感器120辐射的噪声。控制器160还可以记录屏蔽电极151的电容值，并基于电容值来检测与覆盖层141接触或靠近覆盖层141的物体，如下所述。
6.作为永久屏蔽的屏蔽电极
在操作期间，控制器160可将屏蔽电极151持续地驱动(例如，约束、拉下)到虚拟参考电位，例如以抑制在电阻式触摸传感器120处的噪声。控制器160还可以使屏蔽电极151在电阻扫描循环之外浮动，以便降低每采样周期的总功耗。
7.作为间歇屏蔽的屏蔽电极和电容感测电极
可选地，控制器160可以执行方法S100的块，以在电阻扫描循环期间将屏蔽电极151驱动到虚拟参考电位，并且在处理循环期间(或之前或之后)从屏蔽电极151读取电容值。
7.1表面电容
在一个变形中，控制器160实现表面电容技术以从屏蔽电极151读取电容值，并基于该电容值来检测在覆盖层141上或附近的物体的接近和/或位置。例如，在处理循环内的电容扫描周期期间，在块S122中，控制器160可以将电压施加到屏蔽电极151的每个角(例如，经由四个电迹线，每个电迹线从屏蔽电极的一个角延伸)，这可以产生跨越屏蔽电极的实质上均匀的静电场。接近或接触覆盖层141的物体(例如，人的手指)可以从屏蔽电极汲取电荷。靠近或接触覆盖层141的该物体的位置可以消耗来屏蔽电极的每个角的不同水平的电流。因此，在块S122和S124中，控制器160可以测量在屏蔽电极151的每个角处的电流消耗的这些水平，并且将这些电流值转换成靠近或接触覆盖层141的物体的位置。可选地，控制器160可以向屏蔽电极的一个角施加电压，测量来自屏蔽电极的电流泄漏，并基于该泄漏电流来确定导电物体是否存在于覆盖层141上或附近。
在该变形中，系统100可以包括多个屏蔽电极，并且控制器160可以实现类似的表面电容技术以从每个屏蔽电极收集电容值，并且基于这些电容值来确定导电物体是否存在于覆盖层141上或附近——例如相邻于在组中的特定屏蔽电极。例如，当测试组中的第一屏蔽电极151时，控制器160可以在块S122中使组中的所有其他屏蔽电极电去耦(或“浮动”)，在块S122中从第一屏蔽电极151读取电容值，且然后对系统100中的每个其他屏蔽电极重复该过程。
然而，控制器160可以实现任何其他表面电容技术以收集表示在覆盖层141上或附近的一个或多个物体的存在和/或位置的电容数据。
7.2投影式自电容：次级电极
在图4和9B所示的一个变形中，系统100还包括布置在基板110上并被配置为电容地耦合到屏蔽电极的次级电极；并且控制器160实现投影式电容技术以从屏蔽电极151读取电容值，并且基于该电容值来检测在覆盖层141上或附近的物体的接近和/或位置。特别是，在该变形中，控制器160可以在块S110中在电阻扫描循环期间在屏蔽配置中将屏蔽电极151驱动到虚拟参考电位(或者在保护配置中驱动到仪器HI电压)，且然后在块S122中通过在随后的电容扫描循环期间对屏蔽电极151(或次级电极)充电和放电来从屏蔽电极151(或次级电极)读取电容值。例如，次级电极可以包括粘合到基板110、面向力感测层130并且从屏蔽电极横向偏移例如沿着屏蔽电极的一个或多个侧面的周边延伸的导电膜。
在电容扫描循环期间，控制器160可以将屏蔽电极151驱动到目标电压电位；次级电极可以电容地耦合到屏蔽电极151，并且可以从屏蔽电极泄漏电荷；并且控制器160可以在使屏蔽电极放电之前在块S122中跟踪屏蔽电极151的充电时间(或放电时间或总充电/放电时间)。特别是，当屏蔽电极151(或次级电极)被驱动时朝着、远离或穿过在接地电极和次级电极之间形成的电场移动的物体可能干扰该电场，从而影响屏蔽电极151(或次级电极)的充电时间(或放电时间或总充电/放电时间)。因此，控制器160可以通过将当前电容扫描周期的充电时间(或放电时间、总充电/放电时间或其他电容值)与前一电容扫描周期的充电时间、一组前面的电容扫描周期的平均充电时间或屏蔽电极的基线充电时间进行比较来检测在覆盖层141上的(导电)物体的存在和/或在覆盖层141上的(导电)物体的尺寸。
在一个实现中，控制器160存储屏蔽电极151的从目标电压HI到目标电压LO的基线放电时间，并且在每个电容扫描周期期间记录屏蔽电极151的从目标电压HI到目标电压LO的放电时间。在该实现中，控制器160可以块S124中确定：如果当前电容扫描周期的所记录的放电时间稍微小于基线放电时间，则小团块当前在覆盖层141上；并且如果当前电容扫描周期的所记录的放电时间明显小于基线放电时间，则更大的团块当前在覆盖层141上。
可选地，控制器160可以：在一个处理循环期间执行多个电容扫描周期；在块S122中在每个电容扫描周期期间记录来自屏蔽电极151(或次级电极)的电容值；并且在块S124中比较在处理循环期间记录的这些电容值，以确定外部物体是否在覆盖层141上方或沿着覆盖层141移动。例如，如果在该处理循环期间记录的电容值的变化率超过阈值率，则控制器160可以确定物体正在接近或越过覆盖层141移动；如果在该处理循环期间记录的电容值的变化率保持低于阈值率，则控制器160可以确定物体没有接近或越过覆盖层141移动。
在该实现中，如图9C所示，系统100还可以包括在力感测层130的整个单个平面上图案化(例如集成到力感测层130的单个平面中)的多个屏蔽电极，并且控制器160可以实现类似的投影式自电容技术以扫描每个屏蔽电极并确定物体是否存在于相邻于每个屏蔽电极的覆盖层141上或附近，和/或确定该物体在覆盖层141上的位置。例如，每个屏蔽电极可以例如经由沿着单个凸出部155延伸的离散迹线独立地耦合到控制器160，凸出部155从缓冲层140延伸并被配置成接合布置在基板110上的插座112，如上所述。在该示例中，在块S122中，控制器160可以实现投影式自电容技术以在电容扫描周期期间从每个屏蔽电极读取电容值(一次或多次)。特别是，控制器160可以：在块S110中在电阻扫描期间将所有屏蔽电极约束到虚拟参考电位；并且在块S122中在电容扫描周期期间顺序地使每个屏蔽电极充电和放电，同时使所有其他屏蔽电极浮动，并记录来自每个屏蔽电极的电容值(例如，充电时间、放电时间或总充电/放电时间)。然后，在块S124中，控制器160可以将这些电容值转换成在覆盖层141上或附近的一个或多个物体的存在和位置。
然而，控制器160可以实现任何其他投影式自电容技术以从一个或多个屏蔽电极(和/或布置在基板110上的次级电极)读取电容值，并将这些电容值转换成在覆盖层141上或附近的物体的检测。
7.3投影式自电容：两个屏蔽电极
在一个变形中，系统100还包括第二屏蔽电极152，该第二屏蔽电极152相邻于第一屏蔽电极151耦合到力感测层130(例如，布置在力感测层130上)，跨越力感测层130的第二区域延伸，并且经由基板110电耦合到控制器160。在该变形中，当在电阻扫描循环期间被驱动到虚拟参考电位时，第一屏蔽电极和第二屏蔽电极协作来形成跨越电阻式触摸传感器120和力感测层130的有源屏蔽，从而抑制或减少辐射到电阻式触摸传感器120的噪声，并提高从电阻式触摸传感器120读取的电阻数据的准确度。在该变形中，控制器160还可以实现投影式自电容技术以：在处理循环期间读取第一电极和第二电极之间的电容值(例如，充电时间、放电时间等)；并且基于该电容值检测在第一采样周期期间与第一屏蔽电极151相邻的物体的接近。
在一个配置中，电阻式触摸传感器120限定直线的触摸区域，并且系统100包括两个直线的屏蔽电极，包括布置在电阻式触摸传感器120的右区域上的右屏蔽电极和布置在电阻式触摸传感器120的左区域上的左屏蔽电极，如图9B所示。在该配置中，控制器160可以：将左屏蔽电极接地；将右屏蔽电极驱动到目标电压电位，使得右屏蔽电极电容地耦合到左屏蔽电极；从左屏蔽电极和右屏蔽电极读取电容值；并且在处理循环期间根据投影式自电容技术基于该电容值来确定(导电)物体是否靠近覆盖层141。
7.4投影式自电容：多个屏蔽电极
在图4和9C所示的另一配置中，系统100包括屏蔽电极的栅格阵列，例如八个矩形屏蔽电极的2x 4栅格阵列、十八个六边形屏蔽电极的3x 6栅格阵列或三十二个圆形屏蔽电极的4x 8栅格阵列，每个屏蔽电极都独立地耦合到控制器160的一个通道。在该配置中，屏蔽电极的栅格阵列可以布置在力感测层130之上(或内)的单个平面中，并且控制器160可以实现如上所述的投影式自电容技术，以在电容扫描周期期间从每个屏蔽电极读取电容值，并且基于分配给每个屏蔽电极或为每个屏蔽电极计算的基线电容值来使这些电容值与在栅格阵列中的一个或多个屏蔽电极上的团块相关联。
例如，相邻屏蔽电极可以被分组为感测电极和传感器接地电极对。在块S110中，在电容扫描周期期间，控制器160可以：将第一传感器接地电极约束到地；将相邻于第一传感器接地电极的第一感测电极驱动到在第一传感器接地电极上的目标电压电位；使所有其他屏蔽电极浮动；以及从感测电极读取表示第一感测电极和第一传感器接地电极之间的寄生电容的电容值。然后，控制器160可以在块S122中使第一感测电极和第一传感器接地电极浮动，并对每个其它对的感测电极和传感器接地电极重复该过程。在该示例中，控制器160还可以将单个传感器接地电极与多个感测电极配对，例如在四个圆形感测电极的集群内居中的单个圆形传感器接地电极。控制器160还可以存储每个电容值以及在电阻式触摸传感器120上的它的相应感测电极的已知位置，并然后如上所述处理每个电容值，以确定物体是否位于每个屏蔽电极的已知位置上或附近。因此，在该配置中，控制器160因此可以在块S122中收集高分辨率电容数据，并且块S124中基于这些屏蔽电极的已知位置在处理循环期间将这些数据转换成是否物体存在于覆盖层141附近以及该物体在覆盖层141上的近似位置。
然而，在电阻扫描循环期间，控制器160可以将所有屏蔽电极——包括所有感测电极和传感器接地电极——驱动到虚拟参考电位；屏蔽电极因此可以协作来形成跨越电阻式触摸传感器120的有源屏蔽，以抑制或减少由外部电子电路向电阻式触摸传感器120辐射的噪声。
7.5投影式互电容：屏蔽电极的栅格阵列
在图9D所示的另一变形中，系统100包括在第一平面中的多行屏蔽电极和在从第一平面垂直偏移(例如，在第一平面上方)的第二平面中的多列屏蔽电极，并且每一行和每一列屏蔽电极电耦合到控制器160。在电容扫描周期期间，控制器160可以在块S124中根据投影式互电容感测技术来使每一行屏蔽电极顺序地浮动和驱动，并且使每一列屏蔽电极顺序地浮动和接地(反之亦然)，以便检测在覆盖层141附近的一个或多个物体的存在、尺寸和/或相对位置。例如，在处理循环内的电容扫描周期期间，控制器160可以：从相邻的行内和列内屏蔽电极对顺序地读取电容值；基于在同一或先前处理循环期间从这些屏蔽电极对读取的电容值和从这些屏蔽电极对读取的基线电容值和/或先前电容值来生成表示在力感测层130附近的物体的位置和尺寸的电容图像；以及然后在块S140中将该电容图像与在同一采样周期期间生成的力触摸图像配对。
然而，在电阻扫描循环期间，在块S110中，控制器160可以将所有行和列的屏蔽电极驱动到虚拟参考电位(例如，或者到仪器LO电位或者到仪器HI电位)；屏蔽电极因此可以协作来形成跨越电阻式触摸传感器120的有源屏蔽，以抑制或减少由外部电子电路向电阻式触摸传感器120辐射的噪声。
7.6多个屏蔽电极层
在又一变形中，系统100包括多层屏蔽电极。例如：系统100可以包括第一层屏蔽电极和第二层屏蔽电极；并且控制器可以在电阻和处理周期期间将第一层电极驱动到虚拟接地电位。然而，在该示例中，控制器可以：在电阻扫描循环期间选择性地将第二层中的感测电极驱动到虚拟接地电位，从而与第一层屏蔽电极协作以抑制在电阻式触摸传感器120中的噪声；并且如上所述在处理循环期间从第二层中的感测电极选择性地读取电容值，以检测在触摸传感器表面附近的团块的存在。
然而，系统100可以包括任何其他数量、几何形状和/或配置的屏蔽电极，并且控制器160可以实现任何其他方法或技术，以在系统100的操作期间在电容扫描周期期间从这些屏蔽电极读取电容值。
8触摸图像
在块S140中(例如，在处理循环期间)，控制器160将在前一电阻扫描循环期间从电阻式触摸传感器120收集的电阻数据和在同时或前面的电容扫描循环期间从屏蔽电极150收集的电容值转换成代表在当前采样周期期间在覆盖层141附近的物体和/或施加到覆盖层141的力的触摸图像，如图4所示。通常，控制器160可以生成触摸图像，该触摸图像包括相应采样周期的时间(例如，采样周期的开始时间或结束时间)、在力被检测到的电阻式触摸传感器120上的每个感测和驱动电极对的地址(例如，位置)和该力的大小以及在覆盖层141上检测到的一个或多个物体(即，团块)的近似位置和/或大小。例如，控制器160可以生成触摸图像，该触摸图像包括表示在电阻式触摸传感器120中的每个感测和驱动电极对上施加到覆盖层141的力大小(高于基线力大小)的第一矩阵以及表示在力感测层130上的每个屏蔽电极附近检测到的团块的接近和/或大小的第二矩阵。特别是，在该示例中，控制器160可以：生成表示跨越覆盖层141施加的力的大小的力图像，该力的大小与在电阻扫描循环期间读取的一组电阻值和电阻式触摸传感器120的基线电阻值之间的差的大小成比例；基于在随后的电容扫描周期期间记录的一组电容值和该组屏蔽电极150的基线(或先前)电容值之间的差大小来生成表示在表面附近检测到的物体的电容图像；将电容图像与力图像对齐；并在当前采样周期期间将电容图像和力图像封装到触摸图像内。
控制器160然后可以实质上实时地通过有线或无线连接来将该触摸图像传递给所连接的设备，例如膝上型计算机或平板电脑。在该示例中，所连接的设备可以例如通过基于在第一矩阵中表示的一个或多个力输入的位置、大小、力大小和/或类型和/或基于在第二矩阵中表示的相邻团块的大小和/或位置重新定位图形模型或操纵在图形用户界面内的虚拟控制表面根据来触摸图像来更新所连接的或集成的图形用户界面。
控制器160可以在系统100的操作期间对每个后续采样周期重复该过程。
8.1合并电阻数据和电容数据
在图3A所示的一个实现中，在第一采样周期期间，控制器160：在块S112中在第一电阻扫描循环期间扫描电阻式触摸传感器120；在完成第一电阻扫描循环后，在块S122中在第一电容扫描周期期间扫描屏蔽电极，同时在块S120中对来自第一电阻扫描循环的电阻数据执行初始处理；以及然后在块S140中从来自第一电阻扫描循环的电阻数据和来自第一电容扫描周期的电容数据生成第一采样周期的第一触摸图像。控制器160然后对第二采样周期重复该过程。
在图3B所示的类似实现中，在第一采样周期期间，控制器160：在块S112中在第一电阻扫描循环期间扫描电阻式触摸传感器120；在块S122中在第一电阻扫描循环完成时在第一电容扫描周期期间扫描屏蔽电极；并且在块S140中在第一处理循环期间从来自第一电阻扫描循环的电阻数据和来自第一电容扫描周期的电容数据生成第一采样周期的第一触摸图像。控制器160然后对第二采样周期重复该过程。
在图3C所示的另一实现中，在第一采样周期期间，控制器160：在块S112中在第一电阻扫描循环期间扫描电阻式触摸传感器120；在完成第一电阻扫描循环后，在块S122中在第一电容扫描周期期间扫描屏蔽电极，同时在块S140中从来自第一电阻扫描循环的电阻数据生成第一采样周期的第一触摸图像。在该实现中，在第二采样周期期间，控制器160：在块S112中在第二电阻扫描循环期间扫描电阻式触摸传感器120；在完成第二电阻扫描循环后，在块S122中在第二电容扫描周期期间扫描屏蔽电极，同时在块S140中从来自第二电阻扫描循环的电阻数据和来自第一电容扫描周期的电容数据生成第一采样周期的第二触摸图像。在第三采样周期期间，在块S140中，控制器160类似地将来自第三电阻扫描循环的电阻数据和来自第二电容扫描周期的电容数据合并到第三采样周期的第三触摸图像内。
8.2每处理循环的多个电容扫描周期
如上所述，在块S122中，控制器160还可以在一个采样周期内执行每个处理循环的多个电容扫描周期。例如，当处理在前一电阻扫描循环期间记录的电阻值时，控制器160可以：在块S122中在第一电容扫描周期期间读取在系统100中的屏蔽电极之间的第一组电容值(例如，充电时间)；在块S122中读取在这些屏蔽电极之间的第二组电容值；以及然后在块S124中基于在第一组电容值和第二组电容值之间的差异来检测物体到覆盖层141的特定区域的接近。特别是，控制器160可以：在电阻扫描循环期间通过在电阻式触摸传感器120中的相对大数量的感测电极和驱动电极对121来收集高分辨率电阻数据(例如，电阻值)；并且通过相对小数量的屏蔽电极来收集表示在覆盖层141上或附近的物体的低(较低)分辨率电容数据，同时还在处理循环期间将电阻数据处理成力(或压力)输入值。因为相对小数量的屏蔽电极被扫描的电容扫描周期可能比处理大量电阻值需要(显著)更少的时间，所以控制器160可以执行多个电容扫描周期，并且在单个处理循环期间将因而产生的电容值处理成电容图像。
8.3标记触摸图像中的力区域
在块S140中，控制器160还可以通过将从屏蔽电极151读取的电容值与从电阻式触摸传感器120收集的电阻值合并来表征与覆盖层141接触的输入或输入对象的类型。
例如，控制器160可以将在电阻扫描循环期间通过电阻式触摸传感器120检测到的小力接触区域和在后续或之前的电容扫描周期中通过电极检测到的在覆盖层141上的相对小的团块与和系统100接触的笔、指示笔或小漆刷相关联。在该示例中，控制器160还可以将宽力接触区域和在覆盖层141上的相对较小的团块与和覆盖层141接触的宽漆刷相关联，并且控制器160可以将宽力接触区域和在覆盖层141上的相对大的团块与和系统100接触的手掌或拳头相关联。
类似地，当用户在覆盖层141上拖动实质上不导电的指示笔时，电阻式触摸传感器120可以检测与覆盖层141接触的第一物体的存在和位置。然而，因为指示笔实质上是不导电的，控制器160可能检测不到靠近第一物体的检测位置的第一屏蔽电极151的电容值的(实质性)变化(或“扰动”)。因此，控制器160可以将由电阻式触摸传感器120检测到的第一物体的力输入区域和在第一屏蔽电极151处的电容变化的缺乏与非导电物体(例如指示笔)的输入相关联。在该实现中，电阻式触摸传感器120还可以检测与相邻于第一物体的覆盖层141接触的第二物体的存在和位置，并且控制器160可以检测接近第二物体的检测位置的第二屏蔽电极152的电容值的变化(或“扰动”)。基于由电阻式触摸传感器120检测到的第二物体的输入力区域的大小和位置以及在第二屏蔽电极152处的电容变化，控制器160可以将第二物体与导电物体(例如，用户的手掌)相关联，拒绝第二物体以支持第一物体，并且输出包括第一物体的力输入区域的力大小和位置、不包括第二物体的力大小和位置的触摸图像(下面描述)。可选地，系统100可以输出触摸图像，该触摸图像包括第一物体和第二物体的力输入区域的力大小和位置，但是用物体类型(例如，分别为指示笔和手掌)、导电性或导电性等级(例如，分别为非导电的和导电的)来标记(或“加标签”)。
例如，在处理循环期间，控制器160可以将在电阻扫描循环期间记录的一组电阻值转换成：跨越覆盖层141上的第一接触区域施加的第一力的第一大小；跨越覆盖层141上的第二接触区域施加的第二力的第二大小，其中第二接触区域不同于并且小于第一接触区域；响应于在第一接触区域附近的电容值组中表示的第一扰动超过在第二接触区域附近的电容值组中的第二扰动而将在第一接触区域附近的第一对象识别为不是指示笔，并将在第二接触区域附近的第二对象识别为指示笔；以及然后生成触摸图像，该触摸图像限定作为不是指示笔输入并用第一大小标记的第一接触区域，并限定作为指示笔输入并用第二大小标记的第二接触区域。
9.输入模式
在块S140中，控制器160还可以基于从屏蔽电极150读取的电容值来选择用于表征施加到覆盖层141的力的输入模式。在系统100包括左屏蔽电极和右屏蔽电极的上面所述的实现中，控制器160(或有线或无线地连接到系统100的计算设备)根据主要输入模式处理通过电阻式触摸传感器120感测的单个力输入。然而，在该实现中，当控制器160检测到在电阻式触摸传感器120的右侧上的第一力输入和在电阻式触摸传感器120的左侧上的第二离散力输入时，控制器160可以基于从左屏蔽电极和右屏蔽电极读取的电容值来为第一力输入和第二力输入中的每一个选择输入模式。特别是，控制器160可以：从右屏蔽电极和左屏蔽电极读取电容值(例如，当在处理循环期间处理来自先前电阻扫描的电阻数据时)；将这些电容值转换成在右屏蔽电极上的团块的大小的第一近似值和在左屏蔽电极上的团块的大小的第二近似值；以及然后如果在右屏蔽电极上的团块的尺寸的第一近似值超过在左屏蔽电极上的团块的尺寸的第二近似值，则将主输入模式分配给第一力输入(例如，右手)并将辅输入模式分配给第二力输入(例如，左食指)(反之亦然)。
在前述实现的一个示例中，当用户用他的右手跨越覆盖层141的右侧绘制笔并用他的左食指间歇地扫过覆盖层141的左侧的表面时，控制器160可以通过电阻式触摸传感器120跟踪来自笔和用户的左食指的力输入，并且可以通过左屏蔽电极和右屏蔽电极跟踪对应于用户的右手和左食指的团块的位置。因为用户的右手在右屏蔽电极的电容值中可能引起比用户的左食指在左屏蔽电极的电容值中可能引起的更大的扰动，所以控制器160可以确定在右电极上的团块超过在左电极上的团块。控制器160然后可以将主输入模式分配到在电阻式触摸传感器120的右侧上检测到的力输入，并且辅输入模式分配到在电阻式触摸传感器120的左侧上检测到的力输入，而不考虑在电阻式触摸传感器120的右侧和左侧区域上的力接触区域的大小(这对于用户的食指比对于笔尖可能更大)。例如，连接到系统100的计算设备可以更新图形用户界面，以根据主输入模式描绘顺着在电阻式触摸传感器120的右侧上的力输入的路径前进的线，并且计算设备可以根据辅输入模式基于在电阻式触摸传感器120的左侧上的输入来更新在图形用户界面中描绘的线的宽度和/或颜色。
控制器160可以实现类似的方法和技术，以基于在相邻屏蔽电极附近、朝着相邻屏蔽电极或在相邻屏蔽电极上的团块的接近、接近速率或悬停时间等来将输入模式分配给在电阻式触摸传感器120上检测到的力输入。
此外，在该配置中，控制器160可以检测跨越电阻式触摸传感器120的多个离散力输入，检测在右屏蔽电极和左屏蔽电极中的一个或两个上的团块，以及然后基于在每个屏蔽电极上的团块的所估计的大小来对检测到的力输入的集群进行分组，如图4所示。例如，控制器160可以从在电阻式扫描循环期间电阻式触摸传感器120的扫描中识别出四个不同的力输入存在于覆盖层141的右侧上，并且两个不同的力输入存在于覆盖层141的左侧上。在该示例中，控制器160然后可以从在后续处理循环期间屏蔽电极的扫描中识别出团块存在于覆盖层141的右侧上，团块存在于覆盖层141的左侧上，并且右粗糙电极的电容值的波动从左粗糙电极的电容值的波动解耦(例如，不以与左粗糙电极相同的频率变化)。因此，控制器160可以将在覆盖层141的右侧上的四个力输入分组并将该组映射到用户的右手，并且控制器160可以将在覆盖层141的左侧上的两个力输入分组并将该组映射到用户的左手。
在该配置中，控制器160还可以实现上述方法和技术，以基于团块朝着覆盖层141的接近和团块从覆盖层141的离开来间歇地激活和去激活电阻式触摸传感器120，如从屏蔽电极的电容值的波动所确定的。例如，控制器160可以基于团块朝着覆盖层141的右侧的接近(和离开)，来独立于电阻式触摸传感器120的左侧选择性地激活和去激活电阻式触摸传感器120的右侧，如从右屏蔽电极的电容值的波动确定的，反之亦然。
10.悬停检测和电阻式触摸传感器激活
在一个变形中，在块S112中，控制器160基于在覆盖层141附近的物体的检测到的存在来选择性地激活电阻式触摸传感器120，如从自屏蔽电极150读取的电容值的扰动所确定的。例如，一旦控制器160基于在电阻扫描循环期间收集的电阻数据确定没有力存在于覆盖层141上，并且基于在相邻电容扫描周期期间收集的电容值确定当前没有物体在覆盖层141附近，控制器160就可以在块S110中去激活电阻式触摸传感器120。然而，在块S122中，控制器160可以继续针对接近的物体扫描屏蔽电极，且然后一旦基于从屏蔽电极读取的电容值的扰动检测到接近的团块就重新激活电阻式触摸传感器120，从而减少扫描和处理来自电阻式触摸传感器120的数据所需的功耗，而不牺牲在系统100的操作期间对覆盖层141上的输入的灵敏度。
在一个示例中，在启动时，控制器160扫描电阻式触摸传感器120和屏蔽电极；如果在电阻式触摸传感器120处没有局部力输入被检测到，则控制器160去激活电阻式触摸传感器120，并且仅在基于从一个或多个屏蔽电极读取的电容值的变化在团块的接近被检测到时，才重新激活电阻式触摸传感器120(即，在电阻式扫描循环期间扫描电阻式触摸传感器120)。在该示例中，在第一采样周期的第一电阻扫描循环期间，控制器160可以：将第一屏蔽电极151驱动到虚拟参考电位；并且读取跨电阻式触摸传感器120中的感测电极和驱动电极对121的第一组电阻值。在第一采样周期中的继第一电阻扫描循环之后的第一处理循环期间，控制器160可以：响应于在第一组电阻值中的电阻值保持低于默认阈值电阻值而检测施加到表面的局部力的缺乏；从虚拟参考电位释放第一屏蔽电极151；读取第一屏蔽电极151的第一电容值；并且基于第一电容值在第一采样周期期间检测在覆盖层141附近的物体的不存在。在继第一采样周期之后的第二采样周期的第二电阻扫描循环期间，控制器160可以响应于在第一采样周期期间检测到施加到覆盖层141的力的缺乏以及在表面附近的物体的缺乏而去激活电阻式触摸传感器120。在第二采样周期中的继第二电阻扫描循环之后的第二处理循环期间，控制器160可以：读取第一屏蔽电极151的第二电容值；以及基于第二电容值在第二采样周期期间检测在表面附近的第一物体。在继第二采样周期之后(紧接着)的第三采样周期期间，控制器160可以响应于在第二采样周期期间检测到在表面附近的第一物体而在第三采样周期的第三电阻扫描循环期间将第一屏蔽电极151驱动到虚拟参考电位并读取第三组电阻值。
因此，控制器160可以跟踪屏蔽电极的电容值随时间的过去的变化，以便在块S124中检测接近(但不接触)覆盖层141的团块，并相应地在块S110中选择性地激活和去激活电阻式触摸传感器120。控制器160可以实现类似的方法和技术以跟踪从覆盖层141移除但仍然靠近覆盖层141的团块。例如，控制器160可以被配置为对于相邻团块距覆盖层141多达1”检测屏蔽电极151的电容值的变化。在该示例中，在覆盖层141的表面上的力的施加和随后移除之后，控制器160可以继续扫描和处理来自电阻式触摸传感器120的电阻值，直到从屏蔽电极151读取不到屏蔽电极151的电容值的可检测变化为止，或者直到屏蔽电极151的电容值的变化率在阈值持续时间期间保持低于阈值率为止。
11.局部灵敏度调节
在图7A和7B所示的另一变形中，在块S120中，控制器160基于在前一(或同时)电容扫描周期期间收集的电容数据来选择性地调节施加到在电阻扫描循环期间收集的电阻数据的力输入灵敏度。
例如，如果控制器160基于在前一电阻扫描周期期间收集的电阻值检测到没有在覆盖层141上的力的局部施加，但是基于在前一电容扫描周期期间收集的电容值确实检测到在覆盖层141的特定子区域附近(例如接近)的物体，则控制器160可以：将高输入灵敏度分配到在电阻式触摸传感器120中的相邻于覆盖层141的特定子区域(且在覆盖层141的特定子区域之外稍微延伸)的感测电极和驱动电极对121的第一子集，同时保持对在电阻式触摸传感器120中的所有其它感测电极和驱动电极对121(即，第二子集)的低(较低)输入灵敏度。该示例中，控制器160可以：将在电阻扫描循环期间从感测电极和驱动电极对121的第一子集记录的电阻值与相对小的电阻变化阈值进行比较；以及因此，如果从第一子集中的感测电极和驱动电极对121读取的电阻值与1)基线电阻值或2)在前一采样周期期间从该感测电极和驱动电极对121记录的电阻值相差大于该相对小的高灵敏度电阻变化阈值，则检测到力到在特定子区域内或附近的覆盖层141的施加。然而，控制器160仅当从第二子集中的感测电极和驱动电极对121读取的电阻值与1)基线电阻值或2)在前一采样周期期间从该感测电极和驱动电极对121记录的电阻值相差大于相对大的低(较低)灵敏度电阻变化阈值时才可检测力到在特定子区域之外的覆盖层141的施加。
在一个实现中，控制器160可以将该组屏蔽电极150驱动到虚拟参考电位，并且在第一采样周期的第一电阻扫描循环期间读取跨电阻式触摸传感器120中的感测电极和驱动电极对121的第一组电阻值。控制器160然后可以响应于在第一组电阻值中的电阻值保持低于默认阈值电阻值而检测到施加到表面的局部力的缺乏；从虚拟参考电位释放该组屏蔽电极150；读取该组屏蔽电极150的第一组电容值；并且在第一采样周期中的继第一电阻扫描循环之后的第一处理循环期间基于第一组电容值在第一采样周期期间检测在覆盖层141附近的物体的缺乏。在继第一采样周期之后的第二采样周期的第二电阻扫描循环期间，控制器160可以：将该组屏蔽电极150驱动到虚拟参考电位；并且读取跨电阻式触摸传感器120中的感测电极和驱动电极对121的第二组电阻值。在第二采样周期中的继第二电阻扫描循环之后的第二处理循环期间，控制器160可以：响应于第二组电阻值中的电阻值保持低于默认阈值电阻值而检测到施加到覆盖层141的局部力的缺乏；从虚拟参考电位释放屏蔽电极组150；读取该组屏蔽电极150的第二组电容值；并且基于第二组电容值在第二采样周期期间检测在覆盖层141上的特定位置附近的第一物体。在继第二采样周期之后的第三采样周期的第三电阻扫描循环期间，控制器160可以：将该组屏蔽电极组驱动到虚拟参考电位；并且读取跨电阻式触摸传感器120中的感测电极和驱动电极对121的第三组电阻值。在第三采样周期中的继第三电阻扫描循环之后的第三处理循环期间并且响应于在第二采样周期期间检测到在覆盖层141上的特定位置附近的第一物体，控制器160可以：选择小于默认电阻变化阈值的第二(即，高灵敏度)电阻变化阈值；以及根据在第三组电阻值中的并且对应于第一位置的特定电阻值超过第二阈值电阻值来检测施加到在第一物体的特定位置附近的第一位置处的表面的第一力。
因此，控制器160可以在系统100的整个操作中的处理循环期间基于从屏蔽电极150读取的电容值基于在覆盖层141附近检测到的物体的存在来跨越在电阻式触摸传感器120中的感测电极和驱动电极对121的全部或特定子集实现对从电阻式触摸传感器120读取的电阻值的变化的更大灵敏度，该电阻值的变化与施加到覆盖层141的局部力的变化相关。
控制器160可以实现类似的方法和技术以调节对覆盖层141上的力输入的灵敏度，该力输入的灵敏度与接近覆盖层141的物体的检测到的尺寸成比例。例如，控制器160可以：检测在第一屏蔽电极151处的电容值的相对小的扰动；将这个小扰动与相对小团块的物体朝着相邻于第一屏蔽电极151的覆盖层141的第一区域的接近相关联；并且选择性地将较低的电阻变化阈值应用于从相邻于该第一区域的感测电极和驱动电极对121的第一子集读取的电阻值，以便实现对用小物体(例如用指示笔或手指)施加到覆盖层141的力输入的更大灵敏度。相反，控制器160可以：检测在第二屏蔽电极152处的电容值的相对大的扰动；将这个大扰动与相对大团块的物体朝着相邻于第二屏蔽电极152的覆盖层141的第二区域的接近相关联；并且选择性地将较高的电阻变化阈值应用于从相邻于该第二区域的感测电极和驱动电极对121的第二子集读取的电阻值，以便降低对用较大物体例如用手掌或前臂施加到的覆盖层141的力输入的敏感性。
控制器160可以实现类似的方法和技术以调节对覆盖层141上的力输入的灵敏度，该力输入的灵敏度与物体接近覆盖层141的速度成比例。例如，控制器160可以：基于在一序列采样周期期间从相邻屏蔽电极读取的电容值的变化率来估计物体接近覆盖层141的区域的速率；以及然后对于从相邻于该区域的感测电极和驱动电极对121的子集读取的电阻值，与物体的接近速度成反比地调节电阻变化阈值。因此，控制器160可以实现对缓慢接近覆盖层141的输入力的高灵敏度和对快速接近覆盖层141的输入力的低灵敏度。
12.局部分辨率调节
在图7A和7B所示的另一变形中，在块S110中，控制器160基于在前一(或同时)电容扫描周期期间收集的电容数据来选择性地调节控制器160在当前电阻扫描循环期间扫描在电阻式触摸传感器120中的感测电极和驱动电极对121时的分辨率。例如，如果控制器160基于在前面的电阻扫描循环期间收集的电阻值检测到没有在覆盖层141上的力的局部施加，但是确实基于在前一电容扫描周期期间收集的电容值检测到在覆盖层141的特定子区域附近(例如，接近)的物体，则控制器160可以：将高扫描分辨率分配给相邻于覆盖层141的该特定子区域的在电阻式触摸传感器120中的感测电极和驱动电极对121的第一子集；同时保持在电阻式触摸传感器120中的所有其他感测电极和驱动电极对121(即，第二子集)当中的低(较低)扫描分辨率。在该示例中，控制器160可以根据分配给第一子集的高扫描分辨率来扫描在第一子集中的每个感测电极和驱动电极对121，但是根据分配给第二子集的低扫描分辨率来仅扫描在第二子集中的每个第四感测电极和驱动电极对121。
因此，控制器160可以从在接近或靠近覆盖层141的团块附近的感测电极和驱动电极对121收集比实质上远离这种外部团块的其他感测电极和驱动电极对121更大密度的电阻数据。因此，通过在每个电阻扫描循环收集更少的总数据，控制器160可以在更短的时间内处理这些数据，并实现更高的刷新率(例如，每单位时间输出的触摸图像的速率)，而不(实质上)牺牲在电阻式触摸传感器120的输入最可能出现的区域当中的分辨率。此外，一旦基于在电阻扫描循环期间收集的电阻数据在覆盖层141上检测到输入，控制器160就可以继续实现该方法，以基于在邻近电容扫描周期期间从屏蔽电极150读取的电容值来选择性地增加或减少在电阻式触摸传感器120的选定区域中的扫描分辨率。
控制器160还可以实现类似于上述方法和技术的方法和技术，以与接近覆盖层141的物体的检测到的尺寸成比例地调节在电阻式触摸传感器120的选定区域中的扫描分辨率。例如，控制器160可以响应于检测到接近覆盖层141的相邻区域的相对小的物体而增加在电阻式触摸传感器120的特定区域中的扫描分辨率；反之亦然。因此，控制器160可以将电阻式触摸传感器120的区域的扫描分辨率与接近电阻式触摸传感器120的该区域的物体的尺寸相匹配，以便限制在扫描循环期间收集的电阻值的总量，并且减少这些电阻数据的处理时间，而不(实质上)牺牲在物体和覆盖层141之间的接触点的检测和位置。
控制器160可以实现类似的方法和技术，以与物体接近覆盖层141的速度成比例地调节在电阻式触摸传感器120的选定区域中的扫描分辨率。例如，控制器160可以响应于检测到快速接近覆盖层141的相邻区域的物体而增加在电阻式触摸传感器120的特定区域中的扫描分辨率；反之亦然。因此，控制器160可以将电阻式触摸传感器120的区域的扫描分辨率与物体接近电阻式触摸传感器120的该区域的速度相匹配。
然而，控制器160可以实现任何其他方法或技术以基于从屏蔽电极150读取的电容值和/或基于根据这些电容值检测到的在覆盖层141附近的物体来激活电阻式触摸传感器120、调节电阻式触摸传感器120的扫描分辨率、调节对由电阻式触摸传感器120检测到的输入的灵敏度等。
13.水分检测
在一个变形中，控制器160还被配置成检测覆盖层141上的水分并相应地修改它的操作。例如，在块S140中，控制器160可以：在采样周期内的电容扫描周期期间读取屏蔽电极的电容值；基于电容值来检测覆盖层141上的水分；以及然后响应于检测到表面上的水分而对在采样周期期间产生的触摸图像清除施加到表面的力和在表面附近的物体的任何表示。
在系统100包括在力感测层130上的屏蔽电极阵列的一个实现中，控制器160基于在少量采样周期内跨越很大比例的(例如，所有)屏蔽电极的泄漏电流的快速增加、充电时间的快速增加和/或放电时间的快速减小来检测跨越表面流动的流体。在另一个实现中，控制器160在一序列采样周期内检测对覆盖层141的多个轻的瞬态影响，且然后实现模式匹配(或类似)技术以将这些瞬态影响表征为落在覆盖层141上的雨。在该实现中，控制器160还可以响应于在相同采样周期内从屏蔽电极150读取的电容值的变化来确认作为降雨的结果的在覆盖层141上的水的存在。一旦检测到这种水分的存在，控制器160就可以停止扫描电阻式触摸传感器120和/或屏蔽电极150，并替代地输出空触摸图像。在另一示例中，响应于检测到表面上的水分，控制器160可以停止触摸图像的输出，并且在预设的持续时间内转变到非活动(或“睡眠”)模式。在该示例中，响应于检测到表面上的水分，控制器160还可以向所连接的计算设备输出命令，以例如在预设的持续时间内且在这样的水分从覆盖层141移除以前类似地转变到非活动状态。
然而，控制器160可以实现任何其他方法或技术以基于在系统100的操作期间收集的电阻和/或电容值来检测和响应于覆盖层141上的水分。
14.校准
在图8所示的一个变形中，控制器160在块S150中基于从电阻式触摸传感器120收集的电阻数据来校准屏蔽电极150的电容传感器模型。例如，当在覆盖层141上安装新的或不同的覆盖层时或者偶尔(每三分钟间隔一次)在系统100的操作期间，控制器160可以在启动时在块S150中校准电容传感器模型。
在该变形中，控制器160可以：在第一时间，将跨电阻式触摸传感器120中的感测电极和驱动电极对121的电阻的第一变化与团块到电阻式触摸传感器120的表面(例如，覆盖层141，安装在覆盖层141上的覆盖物)的施加相关联；在继第一时间之后的第二时间，将跨感测电极和驱动电极对121的电阻的第二变化与团块从电阻式触摸传感器120的表面的释放相关联；大约在第二时间，读取在与感测电极和驱动电极对121重合的屏蔽电极处的电容值；并且将在接地/感测电极处的电容值与团块到电阻式触摸传感器120但不接触覆盖层141(或覆盖物)的接近相关联。例如，控制器160可以基于检测到在阈值时间段内跨电阻式触摸传感器120中的所有驱动和感测电极对121的所施加的力的近似均匀的上升来检测在覆盖层141上的覆盖物的施加，并且控制器160然后可以实现前述方法以重新校准屏蔽电极150的基线电容值(“电容传感器模型”)。
此外，在该变形中，控制器160可以：计算在第一时间和第二时间之间的第一时间段内跨感测电极和驱动电极对121的电阻的变化率；基于跨感测电极和驱动电极对121的电阻的变化率来估计团块从电阻式触摸传感器120的表面缩回的速率；在继第二时间之后的第二时间段内读取在与接触位置重合的屏蔽电极151处的一序列电容值；并且基于团块从表面缩回的估计速率来将在该序列电容值中的电容值与在触摸电阻传感器的表面和团块之间的估计距离相关联。因此，控制器160可以基于由电阻式触摸传感器120检测到的力输入的大小的变化率来估计团块从电阻式触摸传感器120上方的表面(例如，从覆盖层141，从安装在覆盖层141上方的覆盖物)离开的速率，并且控制器160可以基于在团块从表面释放后的估计离开速率(例如，基于在该位置处的检测到的力大小到基线力大小的返回)来估计在力输入的位置之上的团块的位置。控制器160随后可以将团块从表面释放后随时间的过去的估计位置映射到在相应时间从相邻于力输入的位置(即，在力输入的位置下面)的屏蔽电极读取的电容值以生成屏蔽电极的基于电容值的团块位置模型。
在图8所示的一个示例中，在第一采样周期期间，控制器160可以：在块S112中从电阻式触摸传感器120收集电阻数据；以及然后在块S120中将电阻式触摸传感器120中的特定感测电极和驱动电极对121之间的电阻的第一变化转换成施加到覆盖层141上的第一位置(相邻于特定感测电极和驱动电极对)的力的第一大小。在继第一采样周期之后的第二采样周期期间，控制器160可以：在块S110中将该组屏蔽电极150驱动到虚拟参考电位；在块S112中读取跨感测电极和驱动电极对121的第二组电阻值；并且在块S120中将在特定感测电极和驱动电极对121之间的电阻的第二变化转换成施加到靠近第一位置的覆盖层141的力的第二大小。此外，在继第二采样周期之后的第三采样周期期间，控制器160可以：在块S110中将该组屏蔽电极150驱动到虚拟参考电位；在块S112中读取跨感测电极和驱动电极对121的第三组电阻值；在块S120中基于在特定感测电极和驱动电极对121之间的电阻值组中的第三变化来检测力从覆盖层141的移除；以及然后读取相邻于在覆盖层141上的第一位置(例如，在第一位置下方)的屏蔽电极的第三电容值。因此，控制器160可以基于在力的第一大小和第二大小之间的差以及基于从第一采样周期到第二采样周期的时间差来计算从覆盖层141移除第一物体的速度。一旦第三采样周期检测到在覆盖层141上的物体在第一位置上的移除，控制器160就也可以基于物体从覆盖层141移除的速度和从第二采样周期到第三采样周期的时间差来在第三采样周期在覆盖层141和物体之间内插特定距离。最后，控制器160可以将从相邻于第一位置的第一屏蔽电极151读取的第三电容值与特定距离相关联，从而校准第一屏蔽电极151离接近但不接触覆盖层141的物体的距离。在该示例中，控制器160可以在电容传感器模型中存储该特定距离和第三电容值(或者电容变化率或从前一采样周期到第三采样周期的相对电容差，等等)。控制器160还可以：在块150中，基于在前一采样周期(例如，第一采样周期)期间在第一位置处的力接触面积来估计物体的尺寸；如上所述，预测物体的类型；以及在电容传感器模型中使物体的所估计的尺寸、物体的预测类型和/或第三电容值与该特定距离相关联。
可选地，控制器160可以对于系统100中的每个屏蔽电极存储静态电容传感器模型，例如包括基线电容值、基线或阈值电容变化率和/或基于电容值的团块位置模型等。
15.误差减小
在一个变形中，在电阻扫描循环期间，控制器160可以读取在电阻式触摸传感器120中的驱动和感测电极对121处的仪器LO电压和仪器HI电压之间的模拟电压值。为了在电阻扫描循环期间最小化由于在屏蔽电极150和电阻式触摸传感器120之间的电容耦合而导致的误差，控制器160可以：将屏蔽电极150保持到仪器LO电压(例如，虚拟参考电位)，并且在电阻扫描循环的第一段期间扫描电阻式触摸传感器120；将屏蔽电极150向上拉至仪器HI电压，并在电阻扫描循环的第二段期间扫描电阻式触摸传感器120；以及然后在随后的电阻处理循环期间处理这些电阻数据之前对在电阻扫描循环的第一段和第二段期间从电阻式触摸传感器120扫描的电阻值取平均。类似地，控制器160可以在随后的电阻扫描循环期间将屏蔽电极150向下拉至仪器LO电压和向上拉至仪器HI电压之间振荡，并对来自当前和上次一个电阻扫描循环的电阻数据取平均，以便抑制或减少由于在电阻式触摸传感器120和屏蔽电极150之间的电容耦合而导致的这些电阻数据中的噪声。
本文描述的系统和方法可至少部分地被体现和/或实现为被配置成接收存储计算机可读指令的计算机可读介质的机器。指令可以由与应用、小应用程序、主机、服务器、网络、网站、通信服务、通信接口、用户计算机或移动设备的硬件/固件/软件元件、腕带、智能电话或其任何适当的组合集成的计算机可执行部件执行。实施方式的其他系统及方法可以至少部分地被体现和/或实现为被配置为接收存储计算机可读指令的计算机可读介质的机器。这些指令可由与以上所述的类型的装置和网络集成的计算机可执行部件所集成的计算机可执行部件执行。计算机可读介质可存储在任何合适的计算机可读介质例如RAM、ROM、闪存、EEPROM、光学设备(CD或DVD)、硬盘驱动器、软盘驱动器或任何合适的设备上。计算机可执行部件可以是处理器，但任何适当的专用硬件设备可以(可选地或此外)执行指令。
本领域中的技术人员从前面的详细描述以及从附图和权利要求中将认识到，可以对本发明的实施方式作出修改和改变，而不偏离如在所附权利要求中限定的本发明的范围。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
·基板；
·电阻式触摸传感器，其跨越所述基板布置并包括感测电极和驱动电极对的阵列；
·力感测层，其与所述基板相对地布置在所述电阻式触摸传感器上，并且包括响应于所施加的力的局部变化而展示局部体电阻的变化的力敏材料；
·第一屏蔽电极，其耦合到所述力感测层，跨越所述力感测层的第一区域延伸，并且电耦合到所述基板；以及
·控制器，其耦合到所述基板并被配置为：
o在第一采样周期中的第一电阻扫描循环期间：
■将所述第一屏蔽电极驱动到虚拟参考电位；以及
■读取跨所述电阻式触摸传感器中的感测电极和驱动电极对的电阻值；以及
o在所述第一采样周期内的继所述第一电阻扫描循环之后的第一处理循环期间：
■从所述虚拟参考电位释放所述第一屏蔽电极；以及
■将从所述力感测层中的感测电极和驱动电极对读取的电阻值转换成力触摸图像，所述力触摸图像表示施加在所述力感测层上的物体的位置和力大小。
2.根据权利要求1所述的系统：
·还包括第二屏蔽电极，其相邻于所述第一屏蔽电极耦合到所述力感测层，跨越所述力感测层的第二区域延伸，并且电耦合到所述基板；
·其中所述控制器被配置为：
o在所述第一采样周期的处理循环期间读取在所述第一电极和所述第二电极之间的电容值；
o基于所述电容值在所述第一采样周期期间检测相邻于所述第一屏蔽电极的团块的接近。
3.根据权利要求2所述的系统：
·还包括屏蔽电极的栅格阵列，其在第一平面中的一组行和从所述第一平面偏移的第二平面中的一组列中跨越所述力感测层被图案化，所述屏蔽电极的栅格阵列包括所述第一屏蔽电极和所述第二屏蔽电极；
·其中所述控制器被配置为：
o在所述第一采样周期的所述处理循环期间从所述屏蔽电极的栅格阵列中的屏蔽电极顺序地读取电容值；
o生成表示在所述力感测层附近的物体的位置和尺寸的电容图像；以及
o将所述电容图像与所述第一采样周期的所述力触摸图像配对。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被配置为：
·在所述第一采样周期中的所述第一处理循环期间：
o基于默认电阻变化阈值来将在所述第一电阻扫描循环期间从感测电极和驱动电极对读取的电阻值转换成所述力触摸图像；
·在继所述第一采样周期之后的第二采样周期中的第二电阻扫描循环期间：
o将所述第一屏蔽电极驱动到所述虚拟参考电位；以及
o读取跨所述电阻式触摸传感器中的感测电极和驱动电极对的第二组电阻值；
·在所述第二采样周期中的第二处理循环期间：
o从所述虚拟参考电位释放所述第一屏蔽电极；以及
o响应于在所述第一采样周期期间检测到相邻于所述第一屏蔽电极的所述团块的接近而选择小于所述默认电阻变化阈值的第二电阻变化阈值；以及
o基于所述第二电阻变化阈值来将从感测电极和驱动电极对读取的所述第二组电阻值转换成第二力触摸图像。
5.根据权利要求1所述的系统：
·其中所述力感测层包括弹性缓冲层；
·其中所述力敏材料跨越所述弹性缓冲层的第一侧被涂敷并面向所述电阻式触摸传感器；
·其中所述第一屏蔽电极插在所述弹性缓冲层和所述力敏材料之间；以及
·还包括电迹线，所述电迹线从所述第一屏蔽电极延伸到所述弹性缓冲层的周边，并被配置成与所述基板上的电焊盘配合以将所述第一屏蔽电极电耦合到所述控制器。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一屏蔽电极包括：
·导电金属膜，其限定所述第一屏蔽电极的周边；以及
·导电碳膜，其横跨由所述导电金属膜界定的所述力感测层的所述第一区域。
7.根据权利要求1所述的系统，
·其中所述力感测层包括弹性缓冲层；
·其中所述力敏材料跨越所述弹性缓冲层的第一侧被涂敷并面向所述电阻式触摸传感器；
·其中所述第一屏蔽电极跨越所述弹性缓冲层的与所述力敏材料相对的第二侧延伸；以及
·还包括：
o覆盖层，其粘附到在所述第一屏蔽电极上方的所述弹性缓冲层的所述第二侧；以及
o插头，其电耦合到所述屏蔽电极，在所述力感测层的周边之外延伸，并且被配置成接合安装到所述基板的插座以将所述第一屏蔽电极电耦合到所述控制器。
8.根据权利要求1所述的系统：
·还包括与所述基板相对地布置在所述力感测层上的显示器；以及
·其中所述第一屏蔽电极插在所述显示器和所述力感测层之间。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述基板、所述电阻式触摸传感器和所述力感测层协作来限定集成到计算设备的C侧中的不透明触摸板。
10.一种用于检测和表征表面上的力输入的方法，所述方法包括：
·在第一采样周期的第一电阻扫描循环期间：
o将布置在电阻式触摸传感器上的第一屏蔽电极驱动到虚拟参考电位；以及
o读取跨所述电阻式触摸传感器中的感测电极和驱动电极对的第一组电阻值；
·在所述第一采样周期的继所述第一电阻扫描循环之后的第一处理循环期间：
o将所述第一组电阻值转换成施加到所述屏蔽电极上的触觉表面上的第一力的第一位置和第一大小；
o从所述虚拟参考电位释放所述第一屏蔽电极；
o读取所述第一屏蔽电极的第一电容值；以及
o基于所述第一电容值来检测第一物体到所述触觉表面的接近；以及
·基于所述第一物体到所述触觉表面的所述接近来生成表示在所述第一采样周期内在所述触觉表面上的所述第一力的所述第一位置和所述第一大小的第一触摸图像。
11.根据权利要求10所述的方法，
·其中在所述第一采样周期的所述第一电阻扫描循环期间将所述第一屏蔽电极驱动到所述虚拟参考电位包括将一组屏蔽电极驱动到虚拟接地电位，所述一组屏蔽电极包括所述第一屏蔽电极并布置在力感测层上方的已知位置上，所述力感测层布置在所述电阻式触摸传感器上方并包括力敏材料，所述力敏材料响应于所施加的力的局部变化而展示局部体电阻的变化；以及
·其中在所述第一采样周期的所述处理循环期间从所述虚拟参考电位释放所述第一屏蔽电极并读取所述第一屏蔽电极的所述第一电容值包括读取在所述一组屏蔽电极中的屏蔽电极之间的第一组电容值。
12.根据权利要求11所述的方法：
·其中将所述一组屏蔽电极驱动到所述虚拟接地电位包括在所述第一采样周期的所述第一电阻扫描循环期间将所述一组屏蔽电极中的每个屏蔽电极驱动到所述虚拟接地电位以保护所述电阻式触摸传感器免受外部辐射的电磁功率；
·其中读取所述第一组电容值包括在所述第一采样周期的所述第一处理循环期间顺序地对所述一组屏蔽电极中的屏蔽电极充电并记录所述一组屏蔽电极中的屏蔽电极的第一组充电时间；以及
·其中生成所述第一触摸图像包括：
o生成表示跨越所述触觉表面施加的力的大小的第一力图像，所述力的大小与在所述电阻式触摸传感器的所述第一组电阻值和基线电阻值之间的差的大小成比例；以及
o基于在所述一组屏蔽电极的所述第一组电容值和基线电容值之间的差的大小来生成表示在所述触觉表面附近检测到的物体的第一电容图像，所述第一电容图像与所述第一力图像对齐。
13.根据权利要求12所述的方法：
·还包括通过在所述第一采样周期的所述第一处理循环期间顺序地对所述一组屏蔽电极中的屏蔽电极充电并记录所述一组屏蔽电极中的屏蔽电极的第二组充电时间来读取在所述一组屏蔽电极中的屏蔽电极之间的第二组电容值；以及
·其中检测所述第一物体到所述触觉表面的接近包括基于所述第一组充电时间和所述第二组充电时间来检测所述第一物体到所述触觉表面的特定区域的接近。
14.根据权利要求11所述的方法，
·其中将所述第一组电阻值转换成所述第一力的所述位置和所述大小包括将所述第一组电阻值转换成：
o跨越在所述触觉表面上的第一接触区域施加的所述第一力的所述第一大小；
o跨越在所述触觉表面上的第二接触区域施加的第二力的第二大小，所述第二接触区域不同于且小于所述第一接触区域，
·其中检测所述第一物体到所述触觉表面的接近包括响应于在所述第一接触区域附近的所述第一组电容值中表示的第一扰动超过在所述第二接触区域附近的所述第一组电容值中的第二扰动：
o将在所述第一接触区域附近的所述第一物体识别为不是指示笔；以及
o将在所述第二接触区域附近的第二物体识别为指示笔；以及
·其中生成所述第一触摸图像包括生成限定下列项的所述第一触摸图像：
o作为不是指示笔输入并用所述第一大小标记的所述第一接触区域；以及
o作为指示笔输入并用所述第二大小标记的所述第二接触区域。
15.根据权利要求10所述的方法，
·还包括：
o在所述第一采样周期之前的第三采样周期的第三电阻扫描循环期间：
■将所述第一屏蔽电极驱动到所述虚拟参考电位；
■在默认分辨率下读取跨所述电阻式触摸传感器中的感测电极和驱动电极对的第三组电阻值；
o在所述第三采样周期中的继所述第三电阻扫描循环之后的第三处理循环期间：
■基于所述第三组电阻值来检测施加到所述触觉表面的局部力的缺乏；
■从所述虚拟参考电位释放所述第一屏蔽电极；
■读取所述第一屏蔽电极的第三电容值；以及
■基于所述第三电容值检测在所述第三采样周期期间在所述触觉表面附近的物体的缺乏；
o在所述第一采样周期之前和所述第三采样周期之后的第二采样周期的第二电阻扫描循环期间：
■将所述第一屏蔽电极驱动到所述虚拟参考电位；
■在默认分辨率下读取跨所述电阻式触摸传感器中的感测电极和驱动电极对的第二组电阻值；
o在所述第二采样周期中的继所述第二电阻扫描循环之后的第二处理循环期间：
■基于所述第二组电阻值来检测施加到所述触觉表面的局部力的缺乏；
■从所述虚拟参考电位释放所述第一屏蔽电极；
■读取所述第一屏蔽电极的第二电容值；以及
■基于所述第二电容值检测在所述第二采样周期期间从所述触觉表面上的特定位置偏移并在所述特定位置附近的所述第一物体；以及
·其中在所述第一采样周期的所述第一电阻扫描循环期间读取跨感测电极和驱动电极对的所述第一组电阻值包括响应于检测到在所述触觉表面上的所述特定位置附近的所述第一物体：
o在所述默认分辨率下对远离所述特定位置的所述感测电极和驱动电极对的第一子集采样；以及
o在大于所述默认分辨率的第二分辨率下对所述特定位置附近的所述感测电极和驱动电极对的第二子集采样。
16.根据权利要求10所述的方法，
·还包括：
o在所述第一采样周期之前的第三采样周期的第三电阻扫描循环期间：
■将所述第一屏蔽电极驱动到所述虚拟参考电位；
■读取跨所述电阻式触摸传感器中的感测电极和驱动电极对的第三组电阻值；
o在所述第三采样周期中的继所述第三电阻扫描循环之后的第三处理循环期间：
■响应于所述第三组电阻值中的电阻值保持低于默认阈值电阻值而检测到施加到所述触觉表面的局部力的缺乏；
■从所述虚拟参考电位释放所述第一屏蔽电极；
■读取所述第一屏蔽电极的第三电容值；以及
■基于所述第三电容值检测在所述第三采样周期期间在所述触觉表面附近的物体的缺乏；
o在所述第一采样周期之前和继所述第三采样周期之后的第二采样周期的第二电阻扫描循环期间：
■将所述第一屏蔽电极驱动到所述虚拟参考电位；
■读取跨所述电阻式触摸传感器中的感测电极和驱动电极对的第二组电阻值；
o在所述第二采样周期中的继所述第二电阻扫描循环之后的第二处理循环期间：
■响应于所述第二组电阻值中的电阻值保持低于所述默认阈值电阻值而检测到施加到所述触觉表面的局部力的缺乏；
■从所述虚拟参考电位释放所述第一屏蔽电极；
■读取所述第一屏蔽电极的第二电容值；以及
■基于所述第二电容值检测在所述第二采样周期期间在所述触觉表面上的特定位置附近的所述第一物体；以及
·其中将所述第一组电阻值转换成施加到所述触觉表面的所述第一力的所述第一位置和所述第一大小包括响应于在所述第二采样周期期间检测到在所述触觉表面上的所述特定位置附近的所述第一物体：
o根据在所述第一组电阻值中的并对应于所述第一位置的特定电阻值超过第二阈值电阻值来检测施加到在所述特定位置附近的所述第一位置处的所述触觉表面的所述第一力，所述第二阈值电阻值小于所述默认阈值电阻值。
17.根据权利要求10所述的方法，
·还包括：
o在所述第一采样周期之前的第三采样周期的第三电阻扫描循环期间：
■将所述第一屏蔽电极驱动到所述虚拟参考电位；
■读取跨所述电阻式触摸传感器中的感测电极和驱动电极对的第三组电阻值；
o在所述第三采样周期中的继所述第三电阻扫描循环之后的第三处理循环期间：
■响应于所述第三组电阻值中的电阻值保持低于默认阈值电阻值而检测到施加到所述触觉表面的局部力的缺乏；
■从所述虚拟参考电位释放所述第一屏蔽电极；
■读取所述第一屏蔽电极的第三电容值；以及
■基于所述第三电容值检测在所述第三采样周期期间在所述触觉表面附近的物体的缺乏；
o在所述第一采样周期之前和继所述第三采样周期之后的第二采样周期的第二电阻扫描循环期间：
■响应于在所述第三采样周期期间检测到施加到所述触觉表面的力的缺乏和在所述触觉表面附近的物体的缺乏而去激活所述电阻式触摸传感器；
o在所述第二采样周期中的继所述第二电阻扫描循环之后的第二处理循环期间：
■读取所述第一屏蔽电极的第二电容值；以及
■基于所述第二电容值在所述第二采样周期期间检测在所述触觉表面附近的所述第一物体；以及
·其中在所述第一采样周期的所述第一电阻扫描循环期间将所述第一屏蔽电极驱动到所述虚拟参考电位并读取所述第一组电阻值包括响应于在所述第二采样周期期间检测到在所述触觉表面附近的所述第一物体而在所述第一采样周期的所述第一电阻扫描循环期间将所述第一屏蔽电极驱动到所述虚拟参考电位并读取所述第一组电阻值。
18.根据权利要求10所述的方法，还包括在继所述第一采样周期之后的第二采样周期期间：
·读取所述第一屏蔽电极的第二电容值；
·基于所述第二电容值来检测在所述触觉表面上的水分；以及
·响应于检测到在所述触觉表面上的水分而对在所述第二采样周期期间产生的第二触摸图像清除施加到所述触觉表面的力和在所述触觉表面附近的物体的表示。
19.根据权利要求10所述的方法：
·其中将所述第一组电阻值转换成施加到所述触觉表面的所述第一力的所述第一位置和所述第一大小包括将在所述电阻式触摸传感器中的特定感测电极和驱动电极对之间的电阻的第一变化转换成在所述第一位置处施加到所述触觉表面的所述第一力的所述第一大小，所述特定感测电极和驱动电极对相邻于所述第一位置；
·还包括：
o在继所述第一采样周期之后的第二采样周期期间：
■将所述第一屏蔽电极驱动到所述虚拟参考电位；
■读取跨所述电阻式触摸传感器中的感测电极和驱动电极对的第二组电阻值；
■将在所述特定感测电极和驱动电极对之间的电阻的第二变化转换为在所述第一位置处施加到所述触觉表面的所述第一力的第二大小；
o在继所述第二采样周期之后的第三采样周期的第三电阻扫描循环期间：
■将所述第一屏蔽电极驱动到所述虚拟参考电位；
■读取跨所述电阻式触摸传感器中的感测电极和驱动电极对的第三组电阻值；
o在所述第三采样周期的继所述第三电阻扫描循环之后的第三处理循环期间：
■基于在所述特定感测电极和驱动电极对之间的在所述一组电阻值中的电阻的第三变化来检测所述第一力从所述触觉表面的移除；
■从所述虚拟参考电位释放所述第一屏蔽电极；
■读取所述第一屏蔽电极的第三电容值；
o基于在所述第一力的所述第一大小和所述第二大小之间的差以及基于从所述第一采样周期到所述第二采样周期的时间差来计算从所述触觉表面移除所述第一物体的速度；
o基于从所述触觉表面移除所述第一物体的速度和从所述第二采样周期到所述第三采样周期的时间差来在所述第三采样周期期间在所述触觉表面和所述第一物体之间内插特定距离；以及
o将所述第三电容值与所述特定距离相关联。
20.一种用于检测和表征表面上的力输入的方法，所述方法包括：
·在第一采样周期的第一电阻扫描循环期间：
o将布置在电阻式触摸传感器上的第一屏蔽电极驱动到虚拟参考电位；以及
o读取跨所述电阻式触摸传感器中的感测电极和驱动电极对的第一组电阻值；
·在所述第一采样周期的继所述第一电阻扫描循环之后的第一处理循环期间：
o将所述第一组电阻值转换成施加到在所述屏蔽电极上的触觉表面上的力的第一位置和第一大小；
o从所述虚拟参考电位释放所述第一屏蔽电极；
o读取所述第一屏蔽电极的第一电容值；以及
o基于所述第一电容值来检测物体到所述触觉表面的第二接近；
·在第二采样周期的第二电阻扫描循环期间：
o将所述第一屏蔽电极驱动到所述虚拟参考电位；以及
o读取跨所述电阻式触摸传感器中的感测电极和驱动电极对的第二组电阻值；以及
·在所述第二采样周期的继所述第二电阻扫描循环之后的第二处理循环期间：
o将所述第二组电阻值转换成施加到所述触觉表面的所述力的第二位置和第二大小；以及
o基于所述物体到所述触觉表面的所述第一接近来生成表示在所述第二采样周期内在所述触觉表面上的所述力的所述第二位置和所述第二大小的第二触摸图像。
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