CN113544632A - 力感测触控面板 - Google Patents

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CN113544632A CN202080019978.6A CN202080019978A CN113544632A CN 113544632 A CN113544632 A CN 113544632A CN 202080019978 A CN202080019978 A CN 202080019978A CN 113544632 A CN113544632 A CN 113544632A
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迈克尔·阿斯特莱
李嘉浩
里卡尔多·密炁
康斯坦丁诺斯·特斯安加里德斯
帕里迪·夏尔玛
程翔
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Abstract

本发明描述了一种设备(2、22)，其包括触控面板(1、21)。触控面板(1、21)包括设置在多个感测电极(5、23、24)和至少一个反电极(6)之间的压电材料层(4)。设备(2、22)还包括连接到触控面板(1、21)的触摸控制器(3)。触摸控制器(3)被配置为响应于从感测电极(5、23、24)中的一个或多个感测电极接收压电信号(7)来确定对应于与触控面板(1、21)的用户交互(11)的位置(9)和施加的力(10)。触摸控制器(3)被配置为确定感测电极(5)中的一个或多个感测电极的电容值(20)。触摸控制器被配置为根据所接收的输入的类型在基于力的模式、基于电容的模式或混合力‑电容模式下操作。

Description

力感测触控面板
技术领域
本发明涉及一种用于力感测的触控面板。
背景技术
电阻式和电容式触控面板用作计算机和移动装置的输入装置。一种类型的电容式触控面板，投射式电容触控面板，通常用于移动装置，因为外层可由玻璃制成，从而提供耐刮擦的硬表面。US 2010/0079384 A1中描述了投射式电容触控面板的示例。
已经提出了使用基于压电的力检测的触控面板。例如，JP 2010-026938 A描述了一种触控面板，所述触控面板包括含有聚偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物的压电体层，设置在压电体层的一个表面上的第一电极，以及设置在压电体层的另一个表面上的第二电极。
WO 2016/102975 A1中描述了将电容式感测与基于压电的力检测能力相结合的触摸传感器的示例。WO 2017/109455 A1中描述了将电容式感测与基于压电的力检测能力相结合的触摸传感器的另外示例。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了包括触控面板的设备。触控面板包括设置在多个感测电极和至少一个反电极之间的压电材料层。所述设备还包括连接到触控面板的触摸控制器。触摸控制器被配置为响应于从感测电极中的一个或多个感测电极接收压电信号来确定对应于与触控面板的用户交互的位置和施加的力。
每个感测电极可包括一个或多个感测焊盘。每个感测焊盘可在压电材料层上与反电极的对应反电极焊盘相对。
触摸控制器还可被配置为确定感测电极中的一个或多个感测电极的电容值。
触摸控制器可被配置为确定一个或多个电容值并且并发地接收一个或多个压电信号。
触摸控制器可被配置为确定一个或多个电容值并且顺序地接收一个或多个压电信号。
触摸控制器可被配置为响应于接收压电信号以及确定感测电极中的任一者的电容值没有变化而在基于力的模式下操作，其中触摸控制器被配置为基于压电信号来确定对应于用户交互的位置和施加的力。触摸控制器可被配置为响应于确定一个或多个感测电极的电容值的变化以及不接收压电信号而在基于电容的模式下操作，其中触摸控制器被配置为基于所确定的电容值的变化来确定对应于用户交互的位置。触摸控制器可被配置为响应于确定一个或多个感测电极的电容值的变化以及接收压电信号而在混合力-电容模式下操作，其中触摸控制器被配置为基于所确定的电容值的变化来确定对应于用户交互的位置，并且基于压电信号来确定对应于用户交互的施加的力。
在混合力-电容模式下，触摸控制器可被配置为基于所确定的电容值的变化以及压电信号来确定对应于用户交互的位置。
触摸控制器还可被配置为基于所确定的感测电极的电容值来确定触控面板是否为潮湿的或浸没的。触摸控制器还可被配置为响应于确定触控面板是潮湿的而在基于力的模式下操作。
触摸控制器还可被配置为响应于确定电容值的信噪比小于预校准阈值而在基于力的模式下操作。
所述设备还可包括开关，所述开关被配置为使得当触摸控制器在基于力的模式下操作时，开关将每个感测电极连接到对应的压电信号感测电路。开关可被配置为使得当触摸控制器在混合力-电容模式下操作时，开关将两个或更多个感测电极连接到一个压电信号感测电路。
感测电极可包括多个第一电极和多个第二电极。每个第一电极可在第一方向上延伸，并且第一电极可在垂直于第一方向的第二方向上间隔开。每个第二电极可在第二方向上延伸，并且多个第二电极可在第一方向上间隔开。
第一电极和第二电极可被布置在触控面板内的同一平面上。
第一电极和第二电极可被布置在触控面板内的不同平行平面上。
触控面板可具有圆形或椭圆形周边。触控面板可具有正方形或矩形周边。
触控面板可以是按钮输入面板。按钮输入面板可包括离散按钮电极形式的一个或多个感测电极。按钮输入面板的按钮电极可具有不同的尺寸和/或形状。按钮输入面板的反电极可以是均匀的。按钮输入面板的反电极可被图案化以匹配按钮电极的形状和位置。图案化反电极可以全部彼此电连接。图案化反电极可连接到单独的导电迹线以使得图案化反电极能够被单独寻址。按钮输入面板可包括发光二极管层，所述发光二极管层包括一个或多个发光二极管。每个发光二极管可被设置和配置为照亮对应的按钮电极。
可穿戴装置可包括所述设备。可穿戴装置可采取手表、智能手表、手镯、皮带、带扣、眼镜、眼镜镜片、眼镜框、珠宝等的形式。
根据本发明的第二方面，提供了包括触控面板的设备。触控面板包括设置在多个感测电极和一个或多个反电极之间的压电材料层。所述设备还包括连接到触控面板的触摸控制器。触摸控制器被配置为响应于从感测电极中的一个或多个感测电极和/或反电极中的一个或多个反电极接收压电信号来确定对应于与触控面板的用户交互的位置和施加的力。
根据第二方面的设备可包括与根据第一方面的设备的任何特征相对应的特征。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于处理来自触控面板的信号的方法。触控面板包括设置在多个感测电极和至少一个反电极之间的压电材料层。所述方法包括响应于从感测电极中的一个或多个感测电极接收压电信号，基于压电信号来确定对应于与触控面板的用户交互的位置。
所述方法还可包括确定感测电极中的一个或多个感测电极的电容值。
确定感测电极中的一个或多个感测电极的电容值可与从感测电极中的一个或多个感测电极接收压电信号并发地执行。
确定感测电极中的一个或多个感测电极的电容值可与从感测电极中的一个或多个感测电极接收压电信号顺序地执行。顺序地可包括在确定电容值和接收压电信号之间交替。
所述方法还可包括响应于接收压电信号以及确定感测电极中的任一者的电容值没有变化而在基于力的模式下基于压电信号来确定对应于用户交互的位置和施加的力。所述方法还可包括响应于确定一个或多个感测电极的电容值的变化以及不接收压电信号而在基于电容的模式下基于所确定的电容值的变化来确定对应于用户交互的位置。所述方法还可包括响应于确定一个或多个感测电极的电容值的变化以及接收压电信号而在混合力-电容模式下基于所确定的电容值的变化来确定对应于用户交互的位置，并且基于压电信号来确定对应于用户交互的施加的力。
在混合力-电容模式下，对应于用户交互的位置可基于所确定的电容值的变化以及压电信号来确定。
所述方法还可包括基于所确定的感测电极的电容值来确定触控面板是否为潮湿的或浸没的。所述方法还可包括响应于确定触控面板是潮湿的而在基于力的模式下操作。
所述方法还可包括响应于确定电容值的信噪比小于预校准阈值而在基于力的模式下操作。
触控面板可以是按钮输入面板。按钮输入面板可包括离散按钮电极形式的一个或多个感测电极。按钮输入面板的按钮电极可具有不同的尺寸和/或形状。按钮输入面板的反电极可以是均匀的。按钮输入面板的反电极可被图案化以匹配按钮电极的形状和位置。图案化反电极可以全部彼此电连接。图案化反电极可连接到单独的导电迹线以使得图案化反电极能够被单独寻址。按钮输入面板可包括发光二极管层，所述发光二极管层包括一个或多个发光二极管。每个发光二极管可被设置和配置为照亮对应的按钮电极。
根据本发明的第四方面，提供了一种被配置为执行所述方法的可穿戴装置。
根据本发明的第五方面，提供了一种存储在非暂时性计算机可读存储介质上的计算机程序。计算机程序被配置为使数据处理设备执行所述方法。
根据本发明的第六方面，提供了一种用于处理来自触控面板的信号的方法。触控面板包括设置在多个感测电极和一个或多个反电极之间的压电材料层。所述方法包括响应于从感测电极中的一个或多个感测电极和/或反电极中的一个或多个反电极接收压电信号，基于压电信号来确定对应于与触控面板的用户交互的位置。
根据第六方面的方法可包括与根据第三方面的方法的任何特征相对应的特征。
附图说明
现在将参考附图以示例的方式描述本发明的某些实施方案，在附图中：
图1是第一触控面板的示意性横截面；
图2示意性地示出了第一设备；
图3是第二触控面板的示意性横截面；
图4示意性地示出了第二设备；
图5是第三触控面板的示意性平面图；
图6是第四触控面板的示意性平面图；
图7是第五触控面板的第一电极和第一图案化反电极的示意性平面图；
图8是第五触控面板的第二电极和第二图案化反电极的示意性平面图；
图9是第五触控面板的示意性平面图；
图10是第五触控面板的示意性横截面；
图11是切换感测模式的第一方法的过程流程图；
图12是切换感测模式的第二方法的过程流程图；
图13和图14示出了第一示例性开关配置；
图15示出了第二示例性开关配置；
图16是第六触控面板的示意性平面图；
图17是第七触控面板的示意性平面图；
图18是按钮输入面板的用户输入表面的示意性平面图；
图19示意性地示出了图18所示的按钮输入面板的感测电极与触摸控制器之间的连接；并且
图20是沿着图19中标记为B-B’的线的示意性横截面。
具体实施方式
在以下描述中，相同的部件由相同的附图标记指示。
投射式电容触控面板通过检测由导电物体的接近引起的电场变化来操作。然而，当投射式电容屏幕是潮湿的或完全浸没的时，水的存在可能导致基于电容值对用户触摸的数量和位置的确定变得不可靠或完全不起作用。
使用组合的力感测和电容感测操作的触控面板可使用电容测量来确定一个或多个触摸的位置。然而，此类测量在潮湿或浸没在水下时遇到与纯电容式触控面板相同的问题。此外，电容测量将不会检测到使用非导电物体或通过大多数常规手套进行的用户触摸。
本说明书涉及可减轻这些问题中的一个或多个问题的设备和方法。
第一设备
参考图1，示出了包括第一触控面板1的显示器层叠的示意性横截面。
还参考图2，示出了第一设备2。
第一设备2包括第一触控面板1和触摸控制器3。一般来讲，触控面板1包括设置在多个感测电极5和至少一个反电极6之间的压电材料层4。触摸控制器3与触控面板1的感测电极5电连接。触摸控制器3被配置为经由对应的导电迹线8从感测电极5中的一个或多个感测电极接收压电信号7。根据所接收的压电信号7，触摸控制器3被配置为确定对应于与触控面板1的用户交互11的位置9和施加的力10。触摸控制器3可被配置为放大和/或过滤压电信号7。触摸控制器3可通过内插压电信号7的值来确定位置9和施加的力10以确定峰值压电信号的隐含位置和幅度，其可以对应于一对感测电极5之间的位置9。可使用校准数据将峰值压电信号7的隐含幅度映射到施加的力，并且映射可取决于用户交互11的位置9。触摸控制器3可被配置为确定对应于两个或更多个同时(或并发)用户交互11的位置9和施加的力10。
通过仅使用施加的力来确定位置9，即使当触控面板1是潮湿的或浸没的时，第一设备2也可以不中断地继续起作用。另外或替代地，即使在经历相对高水平的电磁干扰的环境中，第一设备2也可以继续起作用。这样的功能对于诸如智能手表之类的可穿戴装置可能是特别有利的，所述可穿戴装置更有可能在游泳时被穿戴，或者例如因下雨、湿手指、汗水等而变得潮湿。尽管智能手表和其他装置可被制成防水的，但是在潮湿环境(诸如游泳池)中使用它们的动机很少，因为常规的投射式电容触控面板在潮湿或浸没时不起作用。
第一触控面板1包括在厚度方向z上堆叠的反电极6，包括压电材料层4的第一层结构12，以及感测电极5。第一层结构12具有第一面13和相对的第二面14。第一层结构12包括一个或多个层，至少包括压电材料层4。包括在第一层结构12中的每个层都是大致平面的，并且在垂直于厚度方向z的第一方向x和第二方向y上延伸。第一层结构12的一个或多个层布置在第一面13和第二面14之间，使得第一层结构12的每个层的厚度方向z垂直于第一面13和第二面14。
感测电极5设置在第一层结构12的第一面13上，并且反电极6设置在第一层结构12的第二面14上。每个感测电极5采取导电焊盘15的形式。导电焊盘15以在第一方向x和第二方向y上延伸的阵列设置在第一面13上。导电焊盘15形式的每个感测电极5通过相应的导电迹线8耦合到触摸控制器3的对应输入。反电极6设置在第二面14上，并且延伸以使得反电极6至少部分地位于导电焊盘15形式的每个感测电极5之下。反电极6可与第二面14基本上共同延伸。反电极6经由返回路径(未示出)耦合到共模电压Vcm、系统接地，并且/或者耦合到触摸控制器3。
第一触控面板1可粘结覆盖在电子装置的显示器16上，所述电子装置诸如为移动电话、平板计算机、膝上型计算机、智能手表或其他可穿戴装置等。在此类情境中，第一触控面板1的材料应为基本上透明的。盖板17通常粘结覆盖在第一触控面板1上。盖板17优选地为玻璃，但也可以是任何透明材料，包括透明聚合物。盖板17可使用压敏粘合剂(PSA)材料层18粘结到第一触控面板1。PSA材料层18也可以是基本上透明的。感测电极5的阵列和对应的导电迹线8可以使用折射率匹配技术来制造以最小化对用户的可见性。
压电材料层4是诸如聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚乳酸(PLLA)之类的压电聚合物。然而，压电材料层4可替代地为诸如锆钛酸铅(PZT)之类的压电陶瓷层。感测电极5和反电极6可由氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)形成。感测电极5和反电极6可由金属膜形成，例如铝、铜、银或其他适合沉积和图案化为薄膜的金属。感测电极5和反电极6可由诸如聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯或聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)之类的导电聚合物形成。感测电极5和反电极6可由以下各项形成：金属网；纳米线，例如银纳米线；石墨烯；和/或碳纳米管。
第一层结构12可仅包括压电材料层4，使得相对的第一面13和第二面14是压电材料层4的面。替代地，第一层结构12可包括堆叠在压电材料层4和第一层结构12的第一面13之间的一个或多个介电层19(图3)。第一层结构12可包括堆叠在第一层结构12的第二面14和压电材料层4之间的一个或多个介电层19(图3)。一个或多个介电层19(图3)可包括诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)之类的聚合物介电材料层，或压敏粘合剂(PSA)材料层。然而，一个或多个介电层19(图3)可包括诸如氧化铝之类的陶瓷绝缘材料层。
导电迹线8可由与感测电极5相同的材料制成。替代地，导电迹线8可由比用于感测电极5的材料具有更高电导率的材料制成。导电迹线8在由第一方向x和第二方向y限定的平面中通常比对应的感测电极5细得多。
在图1和图2所示的第一触控面板1的示例中，第一面13和第二面14以及第一层结构12的层被示出为沿着标记为x和y的正交轴线延伸，并且第一层结构12的每个层的厚度方向与标记为z的与x轴和y轴正交的轴线对齐。然而，第一方向、第二方向和厚度方向不需要形成如图所示的右手正交组。例如，第一方向x和第二方向y可以以30度或45度或大于0度且小于90度的任何其他角度相交。
在一些示例中，触摸控制器3还可被配置为确定一个或多个电容值20，每个电容值20对应于感测电极5中的一个感测电极或感测电极5的配对。触摸控制器3可确定对应于每个感测电极5和/或感测电极5的每个配对的电容值20。
触摸控制器3可并发地接收和测量压电信号7和电容值20。例如，如WO 2017/109455 A1中所述，或如WO 2016/102975 A2中所述，并且两篇文献的全部内容据此以引用方式并入。具体地，参见在WO 2016/102975 A2的图15至图20中示出并参考其描述的组合的力和电容触控面板系统。此外，合适的组合的力和电容触控面板系统在WO 2017/109455 A1的图22和图23中示出并参考其描述。
替代地，触摸控制器3可顺序地接收和测量压电信号7和电容值20，例如，如WO2014/005218 A1中所述，所述文献的全部内容据此以引用方式并入。具体地，参见在WO2014/005218的图4至图6中示出并参考其描述的组合的力和电容触控面板系统。
第二设备
参考图3，示出了第二触控面板21的示意性横截面。
还参考图4，示出了第二设备22。
第二设备22包括第二触控面板21和触摸控制器3。触摸控制器3与第一设备2基本上相同。
与第一触控面板1相比，第二触控面板21的感测电极5被分为第一电极23和第二电极24。另外，第二触控面板21还包括第二层结构25。第二触控面板21包括在厚度方向上堆叠的反电极6，第一层结构12，第一电极23形式的感测电极5、第二层结构25以及第二电极24形式的感测电极5。
第二层结构25具有第三面26和相对的第四面27。第二层结构25包括一个或多个介电层19。每个介电层19都是大致平面的，并且在垂直于厚度方向z的第一方向x和第二方向y上延伸。第二层结构25的一个或多个介电层19布置在第三面26和第四面27之间，使得第二层结构25的每个介电层18的厚度方向z垂直于第三面26和第四面27。
第一电极23各自沿第一方向x延伸，并且第一电极23以在第二方向y上均匀地间隔开的阵列设置。第二电极24各自沿第二方向y延伸，并且第二电极24以在第一方向x上均匀地间隔开的阵列设置。每个第一电极23和每个第二电极24通过相应的导电迹线8耦合到触摸控制器3的对应输入。第一电极23可设置在第一层结构12的第一表面13上，或者设置在第二层结构25的第四表面27上。第二电极24可设置在第二层结构25的第三表面26上，或者设置在粘结在第二触控面板21上的盖板17的下侧上。反电极6设置在第二面14上，并且延伸以使得反电极6至少部分地位于每个第一电极23和每个第二电极24之下。反电极6可与第二面14基本上共同延伸。反电极6耦合到共模电压Vcm、系统接地和/或触摸控制器3。
触摸控制器3可根据预先确定或动态确定的顺序对每个感测电极5、23、34进行寻址，以便执行对第一电极23和第二电极24的光栅扫描。这可使触摸控制器3能够确定对应于一个或多个用户交互11的位置9和施加的力10。
通过仅使用施加的力来确定位置9，即使当第二触控面板21是潮湿的或浸没的时，第一设备也可以不中断地继续起作用。另外或替代地，即使在经历相对高水平的电磁干扰的环境中，第一设备2也可以继续起作用。这样的功能对于诸如智能手表之类的可穿戴装置可能是特别有利的，所述可穿戴装置更有可能在游泳时被穿戴，或者例如因下雨、湿手指、汗水等而变得潮湿。尽管智能手表和其他装置可被制成防水的，但是在潮湿环境(诸如游泳池)中使用它们的动机很少，因为常规的投射式电容触控面板在潮湿或浸没时不起作用。
介电层19可包括诸如PET之类的聚合物介电材料层或PSA材料层。然而，介电层19可包括诸如氧化铝之类的陶瓷绝缘材料层。
第二层结构25可仅包括单个介电层19，使得相对的第三面26和第四面27是单个介电层19的面。替代地，不需要使用第二层结构25，并且第二电极24可以与第一电极23一起设置在第一面13上(图6)。
在图3和图4中，第三面26和第四面27以及第二层结构25的介电层19被示出为沿着标记为x和y的正交轴线延伸，并且第二层结构25的每个介电层19的厚度方向与标记为z的与x轴和y轴正交的轴线对齐。然而，第一方向x、第二方向y和厚度方向z不需要形成如图所示的右手正交组。
以与第一设备2相同的方式，第二设备22的触摸控制器3也可确定电容值20。对于第一设备2，由触摸控制器3测量的电容值20对应于导电焊盘15的自电容。对于第二设备22，由触摸控制器3测量的电容值20可对应于第一电极23和第二电极24的自电容和/或第一电极23和第二电极24的配对之间的互电容。
触摸控制器3可并发地接收和测量压电信号7和电容值20。例如，如WO 2017/109455 A1中所述，或如WO 2016/102975 A2中所述，并且两篇文献的全部内容据此以引用方式并入。具体地，参见在WO 2016/102975 A2的图21至图26中示出并参考其描述的组合的力和电容触控面板系统。此外，合适的组合的力和电容触控面板系统在WO 2017/109455 A1的图4至图21中示出并参考其描述。
替代地，触摸控制器3可顺序地接收和测量压电信号7和电容值20，例如，如WO2014/005218 A1中所述，所述文献的全部内容据此以引用方式并入。具体地，参见在WO2014/005218的图5至图8中示出并参考其描述的组合的力和电容触控面板系统。
第二触控面板21可粘结覆盖在电子装置的显示器16上，并且盖板17可粘结覆盖在第二触控面板21上，方式与第一触控面板1相同。
第三触控面板
尽管第一电极23和第二电极24已被示出为基本上是矩形的，但也可以使用其他形状。
例如，还参考图5，示出了具有第一电极23和第二电极24的替代布置的第三触控面板28。
代替矩形，每个第一电极23可包括若干第一焊盘段29，这些第一焊盘段在第一方向x上均匀地间隔开，并且通过相对较窄的第一桥接段30在第一方向x上彼此连接。类似地，每个第二电极24可包括若干第二焊盘段31，这些第二焊盘段在第二方向y上均匀地间隔开，并且通过相对较窄的第二桥接段32在第二方向y上彼此连接。第一焊盘段29是在第二方向y上具有第一宽度W1的菱形，并且第一桥接段30在第二方向y上具有第二宽度W2。第二电极24的第二焊盘段31和第二桥接段32具有与第一电极23相同的相应形状和宽度W1、W2。
第一电极23和第二电极24被布置成使得第二桥接段32覆盖在第一桥接段30上。替代地，第一电极23和第二电极24可被布置成使得第二焊盘段31覆盖在第一焊盘段29上。焊盘段29、31不必是菱形的，而是可以是圆形的。焊盘段29、31可采取正多边形的形式，诸如三角形、正方形、五边形或六边形。焊盘段29、31可以是I形或Z形。第一电极23和第二电极24可采取叉指、梳状、雪花或曼哈顿布局的形式。
在第二设备22中，第二触控面板21可被第三触控面板28更换。
第四触控面板
在第二触控面板21和第三触控面板28中，第一电极23和第二电极24被布置在触控面板21、28内的不同平行平面上。然而，在一些示例中，第一电极23和第二电极24可被设置在基本上相同的平面上。
例如，还参考图6，示出了第四触控面板33。
第四触控面板33与第三触控面板28基本上相同，不同之处在于第四触控面板33不包括第二层结构25，并且除了第一电极23之外，第二电极24设置在第一层结构12的第一面13上。每个第一电极23是以与第三触控面板28相同的方式沿第一方向x延伸的连续导电区域。例如，每个第一电极23可包括若干第一焊盘段34，这些第一焊盘段在第一方向x上均匀地间隔开，并且通过相对较窄的第一桥接段35在第一方向x上彼此连接。每个第二电极24可包括以与第三触控面板28相同的方式在第二方向y上均匀地间隔开的若干第二焊盘段36。然而，与第三触控面板28不同的是，第四触控面板33的第二焊盘段36设置在第一层结构12的第一面13上，而且与第一电极23穿插并被所述第一电极分离。第二焊盘段36通过导电跳线37连接在一起。跳线37各自跨越第一电极23的一部分，并且跳线37通过薄的介电材料层(未示出)与第一电极23绝缘，所述介电材料层可局限于跳线37和第一电极23的交叉点周围的区域。
替代地，薄介电层(未示出)可覆盖在第一层结构12的第一面13以及第一电极23和第二电极24上。沿第二方向y延伸的导电区域(未示出)可被设置在介电层(未示出)上方，每个导电区域(未示出)覆盖在构成一个第二电极24的第二焊盘段36上。上覆导电区域(未示出)可使用穿过介电层(未示出)形成的通孔(未示出)连接构成每个第二电极24的第二焊盘段36。
在第二设备中，第二触控面板21可被第四触控面板33更换。
第五触控面板
在第一触控面板1、第二触控面板21、第三触控面板28和第四触控面板33中，反电极6设置在第一层结构12的第二表面14上并且与其基本上共同延伸。然而，在一些示例中，反电极6可被一个或多个图案化反电极代替。
例如，还参考图7至图10，示出了第五触控面板38。
触控面板38的每个感测电极5、23、24采取一个或多个感测焊盘40、45的形式，并且每个感测焊盘40、45在第一层结构12上与图案化反电极39a、39b的对应反电极焊盘43a、43b相对。
特别参考图7，示出了第一电极23和第一图案化反电极39a的布置。
第一电极23和第一图案化反电极39a设置在第一层结构12的第二表面14上。每个第一电极23包括若干第一感测焊盘40，这些第一感测焊盘在第一方向x上均匀地间隔开，并且通过相对较窄的第一桥接段41在第一方向x上彼此连接。第一图案化反电极39a包括多个第一分支42a。第一分支42a各自沿第一方向x延伸，并且第一分支42a在第二方向y上间隔开并且与第一电极23相互交叉。第一分支42a全部电连接在一起，例如，第一分支42a可沿着第五触控面板38的一个或多个外围边缘全部连接到单个导电迹线8。每个第一分支42a包括若干第一反电极焊盘43a，这些第一反电极焊盘在第一方向x上均匀地间隔开，并且通过相对较窄的第一桥接反电极段44a在第一方向x上彼此连接。
特别参考图8，示出了第二电极24和第二图案化反电极39b的布置。
第二电极24和第二图案化反电极39b设置在第一层结构12的第一表面13上。每个第二电极24包括若干第二感测焊盘45，这些第二感测焊盘在第二方向y上均匀地间隔开，并且通过相对较窄的第二桥接段46在第二方向y上彼此连接。第二图案化反电极39b包括多个第二分支42b。第二分支42b各自沿第二方向y延伸，并且第二分支42b在第一方向x上间隔开并且与第二电极24相互交叉。第二分支42b全部电连接在一起，例如，第二分支42b可沿着第五触控面板38的一个或多个外围边缘全部连接到单个导电迹线8。每个第二分支42b包括若干第二反电极焊盘43b，这些第二反电极焊盘在第二方向y上均匀地间隔开，并且通过相对较窄的第二桥接反电极段44b在第二方向y上彼此连接。
特别参考图9，示出了第五触控面板38的平面图。
第二电极24与第二图案化反电极39b被布置在第一电极23和第一图案化反电极39a上方。第一层结构12在图9中未示出，以有助于电极23、24、39a、39b的相对定位的可视化。每个第一感测焊盘40在第一层结构12上与第二反电极焊盘43b相对。类似地，每个第二感测焊盘45在第一层结构12上与第一反电极焊盘43a相对。
这样，第五触控面板38可针对仅使用压电信号7的位置感测进行优化，因为感测焊盘40、45与对应的反电极焊盘43a、43b之间的电容可被最大化。与第二触控面板21、第三触控面板28或第四触控面板33相比，这可增加压电信号7的相对大小。通过使用仅包括压电材料层4的第一层结构12，可以进一步增加压电信号7的相对强度。
在所述示例中，感测焊盘40、45和反电极焊盘43a、43b是菱形的。然而，第一感测焊盘40、45和反电极焊盘43a、43b可替代地为正方形、圆形或任何其他规则或不规则形状。优选地，感测焊盘40、45和对应的反电极焊盘43a、43b是相同的形状。在图7至图10所示的示例中，为了可视化的目的，反电极焊盘43a、43b与感测焊盘40、45相比以略微减小的面积绘制。在没有获得电容值20的示例中，每个反电极焊盘43a、43b可具有与对应的感测焊盘40、45匹配的形状和面积，以便最大化压电感应电荷的收集。在获得电容值20的示例中，在使用中将最靠近输入表面的反电极焊盘43a、43b可被制造得相对较小，以便减小屏蔽第一电极23和第二电极24之间的电边缘场的效应。
在第二设备22中，第二触控面板21可被第五触控面板38更换。
在第五触控面板38的修改(未示出)中，图案化反电极的分支42a、42b不需要全部连接到单个导电迹线8。相反，每个分支42a、42b可使用单独的导电迹线8连接到触摸控制器3。在这样的修改(未示出)中，代替仅从感测电极5测量施加的力10，施加的力10可另外或替代地使用可单独寻址的图案化反电极分支42a、42b来测量。在使用第五触控面板38的这样的修改(未示出)的一个示例中，如果第一面13更靠近用户，则支撑在第一面13上的第二电极24和分支42b可连接到系统接地或共模(以提供静电屏蔽)，同时使用支撑在第二面14上的第一电极23和分支42a来测量施加的力10。
切换感测模式的第一方法
还参考图11，示出了切换感测模式的第一方法。
第一方法适用于并发地或顺序地实现力感测和电容感测的设备2、22。第一方法可与可用于力和电容的测量的任何触控面板1、21、28、33、38结合使用。
施加的力10和电容值20的测量值由触摸控制器获得(步骤S1)。当设备2、22并发地测量力和电容时，可以测量单组施加的力10和电容值20。当设备2、22顺序地测量力和电容时，可以测量一个或多个施加的力10，然后测量电容值20，反之亦然。
响应于接收压电信号7(步骤S2，是)，检查电容值20是否存在变化ΔC(步骤S3)。压电信号7的接收可对应于超过预校准的最小压电信号阈值的压电信号7。由于压电信号7通常是瞬态的，因此检查是否接收到压电信号7(步骤S2)可对应于检查自压电信号7上次超过最小压电信号以来经过的时间。所述条件检查对触控面板1、21、28、33、38的可检测力的施加。电容值20的变化ΔC可对应于电容值20与超过最小电容变化阈值的一组基线电容值之间的差值。最小电容变化阈值可在设备2、22启动后确定，或者可被预校准。所述第二条件检查靠近或接触触控面板1、21、28、33、38的导电物体的存在。
如果还检测到电容值20的变化ΔC(步骤S3，是)，则触摸控制器3在混合力-电容模式(步骤S4)下操作。在混合力-电容模式(步骤S4)下，触摸控制器3被配置为基于所确定的电容值20的变化ΔC来确定对应于用户交互11的位置9(步骤S5)，并且基于压电信号来确定对应于用户交互11的施加的力10。混合力-电容模式(步骤S4)对应于用户交互11，所述用户交互使用诸如用户的手指或导电触笔之类的导电物体向触控面板1、21、28、33、38施加力。
在第一方法继续的同时(步骤S7，是)，获得另一组测量值(步骤S1)。
其他结果也是可能的。例如，响应于接收压电信号(步骤S2，是)并且确定感测电极5中的任一者的电容值20都没有变化ΔC(至少没有显著变化ΔC)(步骤S3，否)，触摸控制器3在基于力的模式(步骤S8)下操作。在基于力的模式(步骤S8)下，触摸控制器3被配置为基于压电信号7来确定对应于用户交互11的位置9(步骤S9)和施加的力10(步骤S10)，而无需来自电容值20的任何输入。基于力的模式(步骤S8)对应于用户交互11，所述用户交互使用诸如用户的戴着手套的手指或非导电触笔之类的非导电物体向触控面板1、21、28、33、38施加力。
响应于不接收压电信号7(步骤S2，否)，以及还确定一个或多个感测电极5的电容值20的变化ΔC(步骤S11，是)，触摸控制器2在基于电容的模式(步骤S12)下操作。在基于电容的模式(步骤S12)下，触摸控制器3被配置为基于所确定的电容值20的变化ΔC来确定对应于用户交互11的位置9(步骤S13)。基于电容的模式(步骤S12)对应于用户交互11，所述用户交互不使用诸如用户的手指或导电触笔之类的导电物体向触控面板1、21、28、33、38施加力，或者施加可忽略不计的力。
响应于不接收压电信号7(步骤S2，否)，以及还确定电容值20没有变化ΔC(步骤S11，否)，不存在可检测的用户交互11并且获得下一组测量值(步骤S1)。
通过在这些不同模式(步骤S4、S8或S12)之间进行区分，触摸控制器3可针对正在进行的用户交互11的条件优化信号处理。例如，在混合力-电容模式(步骤S4)下，为了确定施加的力10的最大准确度，可以优化对压电信号7的处理。这可包括聚集来自一组或多组感测电极5的压电信号7。然而，在基于力的模式(步骤S8)下，为了确定一个或多个用户交互11的位置9的准确度，可以优化对压电信号7的处理，例如通过单独处理来自每个感测电极5的压电信号7。在基于电容的模式下(步骤S12)，可以忽略压电信号7以节省处理循环/功率。
在一些示例中，当触摸控制器3在混合力-电容模式(步骤S4)下操作时，触摸控制器3可被配置为基于所确定的电容值20的变化ΔC来确定对应于一个或多个用户交互9的位置9，所述变化另外由压电信号7增加。
切换感测模式的第一方法
还参考图12，示出了切换感测模式的第二方法。
第二方法与第一方法相同，不同之处在于在触摸控制器3在混合力-电容模式(步骤S4)下操作之前进行另外检查(步骤S14)。
具体地，响应于接收压电信号7(步骤S2，是)以及测量电容值20的变化ΔC(步骤S3，是)，触摸控制器3也检查触控面板1、21、28、33、38是否为潮湿的或浸没的(步骤S14)。触摸控制器3可基于所测量的电容值20的变化ΔC来确定触控面板1、21、28、33、38是否为潮湿的或浸没的。例如，当触控面板1、21、28、33、38为潮湿的或浸没的时，感测电极5记录的变化ΔC的分数以及这些变化ΔC的量值甚至可能与多个用户交互11不一致。可以基于通过将更多的水滴逐渐施加到触控面板1、21、28、33、38进行的校准实验来确定适当的阈值。替代地，所测量的对应于潮湿和干燥触控面板1、21、28、33、38的电容值20的变化ΔC可用于训练基于神经网络的分类器。
如果触控面板1、21、28、33、38为潮湿的或浸没的(步骤S14，是)，则触摸控制器3在基于力的模式(步骤S8)下操作，而不管存在所测量电容值20的变化ΔC。如果触控面板1、21、28、33、38不是潮湿的或浸没的(步骤S14，否)，则触摸控制器3在混合力-电容模式下操作(步骤S4)。
这样，除了上文关于第一方法描述的效果之外，当触控面板1、21、28、33、38为潮湿的或浸没的时，执行第二方法的触摸控制器3可通过使用基于力的模式确定一个或多个用户交互11的位置9而不依赖于所测量的电容值20的变化ΔC来避免不可靠的输入。
在其他示例中，触控面板1、21、28、33、38为潮湿的或浸没的(步骤S14)测试可被扩展以涵盖另外的标准。例如，触摸控制器3可另外或替代地被配置为响应于确定电容值20的信噪比小于预校准阈值而在基于力的模式(步骤S8)下操作。在存在高频(10kHz至1MHz)电噪声环境的情况下可能会遇到此类相对较高的噪声环境，例如由靠近屏蔽不良的开关模式电源引起。
压电信号处理
如上文所述，触摸控制器3可在基于力的模式和混合力-电容模式下不同地处理所接收的压电信号7。处理的差异可以是数字信号的处理的差异，但可以另外或替代地对应于感测电极5和触摸控制器3之间的一个或多个物理连接的变化。
触摸控制器3可包括开关47(图13)，所述开关被配置为使得：
1.当触摸控制器3在基于力的模式(步骤S8)下操作时，开关47(图13)将每个感测电极5连接到对应的压电信号感测电路48；
2.当触摸控制器3在混合力-电容模式(步骤S4)下操作时，开关47(图13)将两个或更多个感测电极5连接到一个压电信号感测电路48。
每个感测电极5始终保持耦合到对应的电容测量通道49(图13)。感测电极5可经由高通滤波器例如电容耦合到电容测量通道49(图13)。
这样，来自各个感测电极5的压电信号7可在基于力的模式(步骤S8)下单独处理以在确定对应于用户交互11的位置9时提供最佳可能的准确度。然而，压电信号7对应于相对低的电流，并且通常要求放大为重要的增益因子。高增益放大可能相对嘈杂并且易受到来自外部电场的干扰的影响。相比之下，在混合力-电容模式(步骤S4)中，电容值20的变化ΔC可用于确定位置9。因此，可以组合来自两个或更多个感测电极5(通常彼此相邻)的压电信号7以便增加信号的相对强度。潜在地，所使用的放大增益也可减小。
还参考图13和图14，示出了第一示例性开关配置。
第一开关配置包括数量为N的感测电极51、52、...、5N，它们可通过开关47连接到对应的数量为N的压电信号感测电路481、482、...、48N，或连接到总压电信号感测电路50。开关47包括数量为N的单独开关元件SW1、SW2、...、SWN。N个开关元件中的第n开关元件SWn可将对应的第n感测电极5n连接到第n压电信号感测电路48n或连接到总压电信号感测电路50。每个感测电极51、52、...、5N与对应电容测量通道491、492、...、49N的电容耦合在图13中示出以供参考，但未在图14中绘出，因为电容耦合不随触摸控制器3的模式而变化。在基于力的模式(步骤S8)下不使用电容测量通道491、492、...、49N。
特别参考图13，当触摸控制器3在基于力的模式(步骤S8)下操作时，根据第一示例性开关配置的开关47将每个感测电极5n连接到对应的压电信号感测电路48n。
特别参考图14，当触摸控制器3在混合力-电容模式(步骤S4)下操作时，根据第一示例性开关配置的开关47将所有感测电极51、52、...、5N连接到总压电信号感测电路50。
优选地，还应在每个电容测量通道491、492、...、49N与对应的开关元件SW1、SW2、SWN之间串联地提供在约10kΩ至约100kΩ范围内的显著电阻R(图13中未示出)。这些电阻R可用于抑制或阻止电容测量通道491、492、...、49N之间的信号经由开关元件SW1、SW2、SWN的高频耦合。作为另外电阻的替代，每当读取特定的电容测量通道49n时，对应的开关元件SWn可被暂时打开以在测量电容值20的持续时间内隔离电极5n。当触摸控制器3执行互电容测量时，发射电极5n和接收电极5k(k是整数，1≤k≤N)可使用对应开关元件SWn、SWk在测量的持续时间被暂时隔离。
还参考图15，示出了第二示例性开关配置。
第二开关配置包括数量为N的感测电极51、52、...、5N，它们可通过开关47单独地或成对地连接到对应的数量为N的压电信号感测电路481、482、...、48N。开关47包括数量为N/2的单独开关元件SW1,2、SW3,4、...、SWN-1,N。开关元件SWn-1,n可将N个感测电极中的第n-1感测电极5n-1和第n感测电极5n连接到对应的压电信号感测电路48n-1、48n，或者开关元件SWn-1,n可将两个感测电极5n-1、5n连接到第n-1压电信号感测电路48n-1。图15中未绘出每个感测电极51、52、...、5N与对应电容测量通道491、492、...、49N的电容耦合。
在图15中，开关47被示出为对应于触摸控制器3的基于力的模式(步骤S8)。对应于混合力-电容模式(步骤S4)的开关元件SW1,2、SW3,4、…、SWN-1,N的配置在图15中由虚线指示。
第六触控面板
上文描述的触控面板1、21、28、33、38的示例已经以大致正方形形状(正方形周边)示出。然而，触控面板1、21、28、33、38可具有其他形状的周边，例如矩形、圆形、椭圆形或任何其他规则或不规则的周边形状。
例如，还参考图16，示出了第六触控面板51。
第六触控面板51与第二触控面板21相同，不同之处在于第二触控面板51具有圆形周边52。图16中未绘出第二层结构25。第一感测电极23和第二感测电极24在一端处被第六触控面板51的圆形周边52截断。
尽管示出为第二触控面板21的修改，但任何上文所述的触控面板1、21、28、33、38都可被修改为使用圆形周边52或其他形状的周边。
第七触控面板
不需要使用沿第一垂直方向和第二垂直方向延伸的第一电极23和第二电极24。感测电极5可根据用于确定与触控面板1、21、28、33、38、51的用户交互11的位置9的任何合适的坐标系来设置。
例如，还参考图17，示出了第七触控面板53。
第七触控面板53与第二触控面板21、第三触控面板28、第四触控面板33或第六触控面板51相同，不同之处在于限定笛卡尔网格的第一电极23和第二电极24已被限定圆极坐标系(θ,r)的径向第一电极54和周向第二电极55代替。径向第一电极54测量位置9相对于第七触控面板53的中心的角度θ，而周向第二电极55测量位置9相对于第七触控面板53的中心的半径r。第七触控面板53具有圆形周边52。
通过对第一图案化反电极39a和第二图案化反电极39b的适当修改，第五触控面板38可被修改为采用径向第一电极54和周向第二电极55。
修改
应理解，可以对上文描述的实施方案进行许多修改。此类修改可涉及在触控面板的设计、制造和使用中已知，并且可替代本文已经描述的特征或除本文已经描述的特征之外使用的等效和其他特征。一个实施方案的特征可由另一个实施方案的特征替代或补充。
根据本说明书的设备2、22和触控面板1、21、28、33、38、51、53在被结合到可穿戴装置(未示出)中时可能特别有利。例如，因为根据本说明书的设备2、22和触控面板1、21、28、33、38、51、53可在水下或在被雨、湿手指等弄湿时操作。可穿戴装置(未示出)可采取手表、智能手表、手镯、皮带、带扣、眼镜、眼镜镜片、眼镜框、珠宝等的形式。当使用时，切换感测模式的第一方法和第二方法可允许可穿戴装置更好地处理各种输入方法和/或具有挑战性的环境条件，诸如潮湿或浸没的触控面板1、21、28、33、38、51、53等。
例如，智能手表(未示出)可结合第六触控面板51或第七触控面板53，并且可包括实现切换感测模式的第二方法的触摸控制器3。
按钮输入面板
已经描述了第一触控面板1、第二触控面板21、第三触控面板28、第四触控面板33、第五触控面板38、第六触控面板51和第七触控面板53，其中感测电极5以规则图案或阵列设置。然而，触摸控制器3和相关联的方法也可与感测电极5不以规则图案或阵列设置在其中的触控面板一起使用。相反，感测电极5可用于提供一个或多个离散按钮以供在装置的控制面板上使用。
还参考图18至图20，示出了按钮输入面板57。
按钮输入面板57包括提供用户输入表面59的外层58，并且堆叠在外层58后面的是感测电极5、第一层结构12、反电极层6和发光二极管(LED)层60。按钮输入面板57是一种类型的触控面板，并且除非明显不兼容，否则上文关于触控面板的任何描述同样适用于按钮输入面板57。
特别参考图18，示出了用户输入表面59的示例。图18中所示的用户输入表面59用于洗衣机(未示出)，但按钮输入面板57可容易地适应并应用于需要或接收用户输入的任何装置或机器。图形、文本或其他标记被印刷或以其他方式应用于用户输入表面59(或外层58的另一侧，如果是透明的话)以限定用户可与按钮输入面板57交互的区域。限定了“程序”输入区域61，其包括与洗衣机可运行的不同类型的洗涤循环相对应的文本。文本的每一段以属于第一组按钮63的第一按钮电极62的形式定位在对应感测电极5上方。
类似地，限定了“温度”输入区域64，其包含对应于不同洗涤温度并且以属于第二组按钮66的第二按钮电极65的形式覆盖在感测电极5上的文本。另外，限定了“旋转”输入区域67，其包含对应于不同旋转速度并且以属于第三组按钮69的第三按钮电极68的形式覆盖在感测电极5上的文本。电源按钮电极70被合适的图形覆盖，如开始按钮电极71和暂停按钮电极72一样。
用户输入表面59可以大体上是不透明的，除了被提供用于查看下面的显示器74的透明窗口73之外。显示器74可作为LED层60的一部分提供，例如使用一个或多个有机发光二极管(OLED)，或者显示器74可以是安装到按钮输入面板57的下侧的单独装置，例如液晶显示器或OLED显示器。优选地，对应于每个按钮电极62、65、68、70、71、72的区域至少部分地是半透明的，以允许使用LED层60单独照亮特定按钮。这可允许按钮电极62、65、68、70、71、72的致动状态被可视地指示，例如，如果当前选择的温度是60℃，则文本“60℃”下面的第二按钮电极65可以被照亮，同时第二组66的所有其他按钮电极65不被照亮。为了提供这些功能，外层58可以是透明的，并且可以使用不透明墨水印刷除了透明窗口73之外的区域(例如在用户输入表面的相对侧上)。覆盖在按钮电极62、65、68、70、71、72上的文本或其他标记可以通过省略不透明墨水或通过使用不同的半透明墨水来限定。
特别参考图19，示出了在外层58下面的第一层结构12的第一面13。按钮电极62、65、68、70、71、72中的每一者经由对应的导电迹线8连接到触摸控制器3。触摸控制器3的操作与上文所述相同。特别地，触摸控制器3测量施加到按钮电极62、65、68、70、71、72的力10，任何致动按钮电极62、65、68、70、71、72的身份形式的位置9，以及任选按钮电极62、65、68、70、71、72的自电容。
特别参考图20，按钮输入面板57的横截面被示出为对应于图19中标记为B-B’的线。按钮输入面板57具有与第一触控面板1类似的结构，不同之处在于盖板17由外层58代替，显示器16由LED层60代替，并且感测电极5具有不同的图案。LED层60包括发光二极管(LED)75，其被布置成位于按钮电极62、65、68、70、71、72中的每一者之下以便提供指示致动按钮电极62、65、68、70、71、72的照亮。因此，反电极6、第一层结构12、按钮电极62、65、68、70、71、72和压敏粘合剂18的中间层应是透明的或至少是半透明的。在不需要按钮可照亮的其他示例中，可以省略LED层60。在另外的示例中，背光(未示出)可与液晶阵列(未示出)组合以提供按钮电极62、65、68、70、71、72以及任选显示器74的选择性照亮。
每个LED 75可以是单色或多色的。当使用多色LED 75时，来自触摸控制器3的力值10的反馈可用于根据对应的施加的力10的量值来改变发射的颜色以照亮对应按钮电极62、65、68、70、71、72。
按钮输入面板57可采用在基于电容的模式、基于力的模式和混合力电容模式之间切换输入模式的上文所述方法中的任一种方法。这在洗衣机的情境中可能是有利的，因为用户的手可能经常是潮湿的，并且周围环境可能经常是湿润的而且易于冷凝(例如，来自滚筒式烘干机)。在这种环境中，仅用电容式按钮替换机械按钮可能是不实际的。本说明书的装置和方法可以在这种环境中使用，因为即使用户的手是潮湿的并且/或者在用户输入表面上方形成了冷凝水蒸气的薄膜，力感测模式仍然可以可靠地检测用户输入。
尽管示出为使用单个连续的反电极6，但在其他示例中，反电极层可以被图案化以对应于按钮电极62、65、68、70、71、72，例如第二面14可以被图案化为具有多个图案化反电极，其具有与图19中所示的布局相同的布局。当使用此类图案化反电极(与图19相同的布局)时，它们可以全部连接在一起，使得可以测量任何按钮电极62、65、68、70、71、72和图案化反电极(与图19相同的布局)之间的力。
替代地，每个图案化反电极(与图19相同的布局)可连接到单独的导电迹线8，从而使得能够针对每个单独按钮电极62、65、68、70、71、72获得差动力测量值。在另外的示例中，触摸控制器3可以使用图案化反电极(与图19相同的布局)测量施加的力10，同时将对应按钮电极62、65、68、70、71、72连接到系统接地或共模电压以提供静电屏蔽。力值10的反电极测量可在基于力的模式下执行，并且/或者与混合力-电容中的电容测量时间复用
反电极层的其他配置是可能的，例如，反电极层可包括与电源按钮电极70、开始按钮电极71和暂停按钮电极72中的每一者相对应的单独电极(未示出)，以及另外的电极(未示出)，这些电极中的每一者与第一组电极63、第二组电极66和第三组电极69中的一者共同延伸。后一种方法代表混合方法，其中一些按钮电极70、71、72与匹配的反电极(未示出)相对，而每组电极63、66、69与公共反电极(未示出)相对。使用这样的混合方法，反电极6对施加的力10的测量将是可能的。例如，虽然使用用于“旋转”输入区域67的公共反电极(未示出)进行的施加的力10测量不能在各种选项之间进行区分，但是触摸控制器3可被配置为每当公共反电极(未示出)被致动时循环通过选项。当前选择的选项可由来自LED层60的照亮指示。
按钮输入面板57的显示器74是任选的，并且在其他示例中可被省略。
按钮输入面板57不限于洗衣机，并且通过适当定制按钮电极62、65、68、70、71、72和上覆标记的数量和形状，可与需要或接收用户输入的任何装置结合使用。合适用途的示例包括厨房或其他家用电器、车内按钮控件和/或安装到汽车仪表板的信息娱乐屏幕、工业设备接口、医疗设备接口、坚固的户外平板电脑、膝上型电脑、销售点单元等、停车票机接口、户外可穿戴用具(例如，健身手表)、船用设备接口等。所有这些应用的共同点在于，用户可戴着防护手套(例如，工业环境中的防护手套、临床环境中的乳胶/腈手套)，这可能会干扰电容式感测，并且/或者输入面板可变得潮湿或完全/部分浸没。
尽管在本申请中已针对特征的特定组合表述了权利要求，但应理解，本发明的公开内容的范围还包括任何新颖特征或本文明确或隐含地公开的特征的任何新颖组合或它们的任何概括，无论其是否涉及如当前在任何权利要求中要求保护的相同发明，并且无论其是否减轻任何或所有与本发明所解决相同的技术问题。申请人特此通知，在本申请或从其衍生的任何进一步申请的审查期间，可针对此类特征和/或此类特征的组合来表述新的权利要求。

Claims (22)

1.设备，其包括：
触控面板，所述触控面板包括设置在多个感测电极和至少一个反电极之间的压电材料层；
触摸控制器，所述触摸控制器连接到所述触控面板，并且被配置为响应于从所述感测电极中的一个或多个感测电极接收压电信号来确定对应于与所述触控面板的用户交互的位置和施加的力；
其中所述触摸控制器还被配置为确定所述感测电极中的一个或多个感测电极的电容值；
其中所述触摸控制器被配置为：
响应于接收压电信号以及确定所述感测电极中的任一者的所述电容值没有变化而在基于力的模式下操作，其中所述触摸控制器被配置为基于所述压电信号来确定对应于用户交互的位置和施加的力；
响应于确定一个或多个感测电极的所述电容值的变化以及不接收压电信号而在基于电容的模式下操作，其中所述触摸控制器被配置为基于所述确定的所述电容值的变化来确定对应于用户交互的位置；
响应于确定一个或多个感测电极的所述电容值的变化以及接收压电信号而在混合力-电容模式下操作，其中所述触摸控制器被配置为基于所述确定的所述电容值的变化来确定对应于用户交互的位置，并且基于所述压电信号来确定对应于所述用户交互的施加的力。
2.根据权利要求1所述的设备，其中每个感测电极包括一个或多个感测焊盘，并且其中每个感测焊盘在所述压电材料层上与反电极的对应反电极焊盘相对。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述触摸控制器被配置为确定一个或多个电容值并且并发地接收一个或多个压电信号。
4.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述触摸控制器被配置为确定一个或多个电容值并且顺序地接收一个或多个压电信号。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中在所述混合力-电容模式下，所述触摸控制器被配置为基于所述确定的所述电容值的变化以及所述压电信号来确定对应于用户交互的位置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中所述触摸控制器还被配置为：
基于所述感测电极的所述确定的所述电容值的变化来确定所述触控面板是否为潮湿的或浸没的；
响应于确定所述触控面板是潮湿的而在所述基于力的模式下操作。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其还包括开关，所述开关被配置为使得：
当所述触摸控制器在所述基于力的模式下操作时，所述开关将每个感测电极连接到对应的压电信号感测电路；
当所述触摸控制器在所述混合力-电容模式下操作时，所述开关将两个或更多个感测电极连接到一个压电信号感测电路。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中所述多个感测电极包括多个第一电极和多个第二电极，其中：
每个第一电极在第一方向上延伸，并且所述多个第一电极在垂直于所述第一方向的第二方向上间隔开；
每个第二电极在所述第二方向上延伸，并且所述多个第二电极在所述第一方向上间隔开。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述第一电极和所述第二电极被布置在所述触控面板内的同一平面上。
10.根据权利要求8所述的设备，其中所述第一电极和所述第二电极被布置在所述触控面板内的不同平行平面上。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，其中所述触控面板具有圆形或椭圆形周边。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的设备，其中所述触控面板具有正方形或矩形周边。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的设备，其中所述触控面板是按钮输入面板。
14.一种包括根据权利要求1至13中任一项所述的设备的可穿戴装置。
15.一种用于处理来自触控面板的信号的方法，所述触控面板包括设置在多个感测电极和至少一个反电极之间的压电材料层，所述方法包括：
响应于从所述感测电极中的一个或多个感测电极接收压电信号，基于所述压电信号来确定对应于与所述触控面板的用户交互的位置；
确定所述感测电极中的一个或多个感测电极的电容值；
响应于接收压电信号以及确定所述感测电极中的任一者的所述电容值没有变化而在基于力的模式下基于所述压电信号来确定对应于用户交互的位置和施加的力；
响应于确定一个或多个感测电极的所述电容值的变化以及不接收压电信号而在基于电容的模式下基于所述确定的所述电容值的变化来确定对应于用户交互的位置；
响应于确定一个或多个感测电极的所述电容值的变化以及接收压电信号而在混合力-电容模式下基于所述确定的所述电容值的变化来确定对应于用户交互的位置，并且基于所述压电信号来确定对应于所述用户交互的施加的力。
16.根据权利要求15所述的方法，其中确定所述感测电极中的一个或多个感测电极的所述电容值与从所述感测电极中的一个或多个感测电极接收压电信号并发地进行。
17.根据权利要求15所述的方法，其中确定所述感测电极中的一个或多个感测电极的所述电容值与从所述感测电极中的一个或多个感测电极接收压电信号顺序地进行。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其中在所述混合力-电容模式下，对应于用户交互的所述位置基于所述确定的所述电容值的变化以及所述压电信号来确定。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其还包括基于所述感测电极的所述确定的所述电容值的变化来确定所述触控面板是否为潮湿的或浸没的；
响应于确定所述触控面板是潮湿的而在所述基于力的模式下操作。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，其中所述触控面板是按钮输入面板。
21.一种被配置为执行根据权利要求15至19中任一项所述的方法的可穿戴装置。
22.一种存储在非暂时性计算机可读存储介质上的计算机程序，其中所述计算机程序被配置为使数据处理设备执行根据权利要求15至19中任一项所述的方法。
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