CN114424153A - 与交互式显示装置联用的用户输入无源装置 - Google Patents

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M·S·格雷
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Abstract

一种方法，包括通过交互式显示装置的多个驱动感测电路(DSC)在交互式显示装置的多个电极上传输多个信号，通过一组DSC检测一组电极的电气特性变化，通过交互式显示装置的处理模块将电气特性变化解释为由用户输入无源装置靠近交互式显示装置的交互式表面引起。所述方法进一步包括解释以下一项或多项：电气特性变化所指示的运动方向、一组电极的电极数量、一组电极的位置、电气特性变化的变化率、作为一个或多个用户输入功能的电气特性变化的测量值。

Description

与交互式显示装置联用的用户输入无源装置
关于联邦政府赞助研究或发展的声明
不适用。
光盘提交材料的参照纳入
不适用。
技术领域
本发明涉及计算机系统，更具体涉及与计算装置触摸屏进行的交互。
背景技术
计算机包括用于从用户接收数据和向用户输出数据的用户界面。通用用户界面是为各种类型数据输入提供图像或图标的图形用户界面(GUI)(例如，选择文件、编辑文字、打字、绘图、查看图片、格式化文件等)。在一个示例中，用户通过操作鼠标将光标与图标对齐来选择图标，然后“选择”此图标。在另一示例中，用户用手指触摸触摸屏界面或通过用户输入装置来选择图标。用户输入装置可以是无源装置或有源装置。有源装置向电路提供功率增益，而无源器件不向电路提供功率增益，也不传输刺激信号。例如，传统电容笔是一种由导电材料制成的用户输入无源装置，不含电池，与触摸屏的交互方式与用户手指相同。
附图说明
图1是本发明所述的交互式显示装置一个实施例的示意框图；
图2是本发明所述的交互式显示装置一个实施例的示意框图；
图3是本发明所述的交互式显示装置另一实施例的示意框图；
图4A-4B是本发明所述的触摸屏电极图案实施例的示意框图；
图5是本发明所述的触摸屏系统一个实施例的示意框图；
图6A-6B是本发明所述的触摸屏系统实施例的示意框图；
图7A-7B是本发明所述的与用户无源装置无接触的触摸屏电容示例的示意框图；
图8是本发明所述的触摸屏系统电容一个示例的示意框图；
图9是本发明所述的触摸屏系统电容另一示例的示意框图；
图10是本发明所述的触摸屏系统电容另一示例的示意框图；
图11是本发明所述的触摸屏系统电容另一示例的示意框图；
图12是本发明所述的与用户无源装置无接触的触摸屏电容一个示例的示意框图；
图13A-13B是本发明所述的触摸屏系统电容示例的示意框图；
图14A-14B是本发明所述的触摸屏系统电容示例的示意框图；
图15A-15F是本发明所述的阻抗电路示例的示意框图；
图16A-16B是本发明所述的用并联谐振电路作为阻抗电路时电极互电容变化示例的示意框图；
图17A-17B是本发明所述的用串联谐振电路作为阻抗电路时电极互电容变化示例的示意框图；
图18A-18B是本发明所述的检测互电容变化的示例；
图19A-19B是本发明所述的检测电容变化的示例；
图20是本发明所述的触摸屏系统另一实施例的示意框图；
图21是本发明所述的互电容变化梯度一个示例的示意框图；
图22是本发明所述的互电容变化梯度另一示例的示意框图；
图23是本发明所述的触摸屏系统另一实施例的示意框图；
图24是本发明所述的互电容变化梯度另一示例的示意框图；
图25是本发明所述的确定相对阻抗一个示例的示意框图；
图26是本发明所述的与用户输入无源装置接触的触摸屏电容一个示例的示意框图；
图27是本发明所述的与触摸屏交互的用户输入无源装置一个实施例的示意框图；
图27A是本发明所述的与触摸屏交互的用户输入无源装置另一实施例的示意框图；
图28是本发明所述的与触摸屏交互的用户输入无源装置另一实施例的示意框图；
图29是本发明所述的与触摸屏交互的用户输入无源装置另一实施例的示意框图；
图30是本发明所述的与触摸屏交互的用户输入无源装置另一实施例的示意框图；
图31A-31G是本发明所述的用户输入无源装置示例的示意框图；
图32是本发明所述的用于解释用户输入无源装置用户输入的方法一个示例的逻辑图；
图33是本发明所述的交互式显示装置另一实施例的示意框图；
图34A-34B是本发明所述的触摸屏上生成数字触控板示例的示意框图；
图35是本发明所述的用于在交互式显示装置的交互式表面上生成数字触控板以便与用户输入无源装置交互的方法一个示例的逻辑图；
图36是本发明所述的交互式显示装置另一实施例的示意框图；
图37A-37D是本发明所述的调整个性化显示区示例的示意框图；
图38是本发明所述的根据检测到的阻挡对象调整个性化显示区的方法一个示例的逻辑图；
图39是本发明所述的交互式显示装置另一实施例的示意框图；
图40是本发明所述的交互式显示装置另一实施例的示意框图；
图41是本发明所述的交互式显示装置另一实施例的示意框图；
图42是本发明所述的交互式显示装置另一实施例的示意框图；
图43A-43E是本发明所述的调整个性化显示区示例的示意框图；
图44是本发明所述的根据对象的三维形状调整个性化显示区的方法一个示例的逻辑图；
图45是本发明所述的交互式显示装置另一实施例的示意框图；
图46是本发明所述的交互式显示装置另一实施例的示意框图；
图47是本发明所述的交互式显示装置另一实施例的示意框图；
图48是本发明所述的生成个性化显示区的方法一个示例的逻辑图。
具体实施方式
图1是具有触摸屏12的交互式显示装置10一个实施例的示意框图，此示意框图可进一步包括个性化显示区18，形成交互式触摸屏显示(在本发明中也称为交互式表面)。个性化显示区18可以延伸至整个触摸屏12或所示部分。此外，触摸屏12可包括多个个性化显示区18(例如，用于多个用户、功能等)。参考图2-3中一个或多个附图详细说明交互式显示装置10，交互式显示装置10可以是便携式计算装置和/或固定式计算装置。便携式计算装置可以是是社交网络装置、游戏装备、手机、智能手机、数字助理、数字音乐播放器、数字视频播放器、笔记本电脑、手持式计算机、平板电脑、游戏机手柄和/或包括计算核心的任何其他便携式装置。
固定式计算装置可以是计算机(PC)、交互式白板、交互式台面、交互式桌面、交互式显示区、计算机服务器、有线机顶盒、自动贩卖机、自动柜员机(ATM)、汽车、卫星接收机、电视机、打印机、传真机、家庭娱乐设备、电子游戏机和/或任何类型的家庭或办公室计算设备。交互式显示功能向用户提供交互式体验(例如，触摸屏幕获取信息、娱乐等)。例如，商店为顾客提供交互式显示区，使顾客可以找到特定商品、获得优惠券、参加比赛等。
在本发明中，交互式显示装置10具体化为交互式桌面。交互式桌面是具有触摸屏显示的交互式显示装置10，用于与用户交互，但也可作为桌面使用。例如，交互式显示装置10可包括以下一项或多项：咖啡桌、餐桌、吧台、书桌、会议桌、茶几、床头柜、鸡尾酒桌、讲台和产品展示桌。
作为交互式桌面，交互式显示装置10具有交互功能和非交互功能。例如，交互式对象14(例如，手指、用户输入无源装置、用户输入有源装置、笔、标记对象等)与触摸屏12交互，从而与交互式显示装置10进行数据通信。将参考图5-32中一个或多个附图详细说明与交互式显示装置10交互的用户输入无源装置。
此外，在交互式显示装置10上也可放置不与交互式显示装置10进行数据通信的非交互式对象16(例如，咖啡杯、书、杂志、公文包、手肘等)。交互式显示装置10能够识别对象、区分交互式和非交互式对象，并相应调整个性化显示区18。例如，如果咖啡杯放在个性化显示区18的中心，交互式显示装置10识别此对象，将其识别为非交互式对象16，并移动个性化显示区，使咖啡杯不再阻挡用户查看个性化显示区18。将参考图36-44中一个或多个附图详细说明检测交互式显示装置10上的对象并相应调整个性化显示区。
此外，交互式显示装置10支持来自桌面周围具有不同方向的多个用户的交互。例如，交互式显示装置10是一个餐桌，在餐桌周围的每名用户都会触发具有正确方向的个性化显示区18(例如，当用户坐在桌边的椅子上时会产生正弦信号，此信号被传送到交互式显示装置10，用户正在使用/佩戴交互式显示装置10可以检测到的具有特定频率的特殊装置等)。另一示例是，使用游戏部件触发游戏启动，并根据游戏生成正确的个性化显示区18(例如，检测到空气曲棍球和/或击球手将显示区分割成玩家1显示区和玩家2显示区)。将参考图45-48中一个或多个附图详细说明生成个性化显示区18。
图2是交互式显示装置10一个实施例的示意框图，所述装置包括一个核心控制模块40、一个或多个处理模块42、一个或多个主存储器44、一个高速缓冲存储器46、一个视频图像处理模块48、一个显示区50、一个输入-输出(I/O)外围控制模块52、一个或多个输入接口模块、一个或多个输出接口模块、一个或多个网络接口模块60以及一个或多个存储器接口模块62。本发明具体实施方式末尾部分详细描述的处理模块42，在替代实施例中，与主存储器44方向连接。在替代实施例中，所述核心控制模块40和I/O和/或外围控制模块52是一个模块，如芯片组、快速通道互连(QPI)和/或超级通道互连(UPI)。
每个主存储器44包括一个或多个随机存取存储器(RAM)集成电路或芯片。例如，主存储器44包括四个DDR4(第四代双数据速率)RAM芯片，每个芯片的运行速率为2,400MHz。通常，所述主存储器44存储与处理模块42最相关的数据和操作指令。例如，所述核心控制模块40协调来自主存储器44和存储器64-66的数据和/或操作指令的传输。从存储器64-66检索的数据和/或操作指令是处理模块请求的或处理模块最可能需要的数据和/或操作指令。当处理模块处理完主存储器中的数据和/或操作指令后，核心控制模块40协调将更新数据发送到存储器64-66进行存储。
所述存储器64-66包括一个或多个硬盘驱动器、一个或多个固态存储芯片和/或一个或多个其他大容量存储装置，与高速缓冲存储器和主存储装置相比，这些设备在存储数据量的成本方面相对便宜。所述存储器64-66通过I/O和/或外围控制模块52以及通过一个或多个存储接口模块62与核心控制模块40耦合。在一个实施例中，所述I/O和/或外围控制模块52包括一个或多个外围组件接口(PCI)总线，外围组件与核心控制模块40连接。存储接口模块62包括用于将存储装置耦合到I/O和/或外围控制模块52的软件驱动器和硬件连接器。例如，存储接口62符合串行高级技术连接(SATA)端口要求。
所述核心控制模块40通过I/O和/或外围控制模块52、网络接口模块60和网卡68或70协调处理模块42和网络之间的数据通信。网卡68或70包括无线通信单元或有线通信单元。无线通信单元包括无线局域网(WLAN)通信装置、蜂窝通信装置、蓝牙装置和/或ZigBee通信装置。有线通信单元包括千兆LAN连接、Firewire连接和/或专用计算机有线连接。网络接口模块60包括用于将网卡耦合到I/O和/或外围控制模块52的软件驱动器和硬件连接器。例如，所述网络接口模块60符合IEEE 802.11、蜂窝电话协议、10/100/1000千兆LAN协议等一个或多个版本要求。
所述核心控制模块40通过输入接口模块和I/O和/或外围控制模块52协调处理模块42和输入装置之间的数据通信。输入装置包括小键盘、键盘、控制开关、触控板、麦克风、摄像头等。输入接口模块包括用于将输入装置耦合到I/O和/或外围控制模块52的软体驱动器和硬件连接器。在一个实施例中，输入接口模块符合一个或多个通用串行总线(USB)协议要求。
所述核心控制模块40通过输出接口模块和I/O和/或外围控制模块52协调处理模块42和输出装置之间的数据通信。输出装置包括扬声器等。输出接口模块包括用于将输出装置耦合到I/O和/或外围控制模块52的软件驱动器和硬件连接器。在一个实施例中，输出接口模块符合一个或多个音频编解码协议要求。
所述处理模块42直接与视频图形处理模块48通信，在显示区50上显示数据。所述显示区50包括LED(发光二极管)显示区、LCD(液晶显示区)和/或其他类型的显示技术。所述显示区具有分辨率、高宽比和其他影响显示区质量的特征。所述视频图形处理模块48从处理模块42接收数据，对数据进行处理以便根据显示区特性生成渲染数据，并向显示区50提供渲染数据。
所述显示区50包括触摸屏12(以及个性化显示区18)、多个驱动感测电路(DSC)和触摸屏处理模块82。所述触摸屏12包括多个传感器(例如，电极、电容传感单元、电容式传感器、电感式传感器)以检测屏幕的近端触摸。例如，当手指或笔触碰屏幕时，触碰近端的传感器电容会受到影响(例如，阻抗变化)。与受影响传感器耦合的驱动感测电路(DSC)检测到这一变化并向触摸屏处理模块82提供这一变化的表示信号，触摸屏处理模块82可以是单独的处理模块，也可以集成到处理模块42中。
所述触摸屏处理模块82处理驱动感测电路(DSC)的表示信号，确定触碰位置。将此信息输入到处理模块42作为输入进行处理。例如，触碰代表选择屏幕上的按钮、滚动功能、缩放功能等。
图3是交互式显示装置10另一实施例的示意框图，交互式显示装置10包括触摸屏12、驱动感测电路(DSC)、触摸屏处理模块81、显示区83、电极85、处理模块42、视频图形处理模块48和显示接口93。所述显示屏83可以是小屏幕显示区(例如，用于便携式计算装置)或大屏幕显示区(例如，用于固定式计算装置)。通常，大屏幕显示区的分辨率大于等于全高清(HD)的分辨率、一组高宽比的一个高宽比，屏幕尺寸大于等于32英寸。下表列出了显示区83的分辨率、高宽比和屏幕尺寸的各种组合，但并非详尽的列表。
Figure BDA0003506434780000051
Figure BDA0003506434780000061
所述显示区83是各种类型显示区中的一种，可用于将数据帧87渲染成可见图像。例如，所述显示区是以下一项或多项：发光二极管(LED)显示区、电致发光显示区(ELD)、等离子显示屏(PDP)、液晶显示区(LCD)、LCD高效能寻址(HPA)显示区、LCD薄膜晶体管(TFT)显示区、有机发光二极管(OLED)显示区、数字光处理(DLP)显示区、表面导电电子发射器(SED)显示区、场发射显示区(FED)、激光TV显示区、碳纳米管显示区、量子点显示区、干涉调变器显示区(IMOD)和数字微快门显示区(DMS)。所述显示区在全屏显示模式或多路显示模式下处于活动状态(即，一次只有部分显示处于活动状态)。
所述触摸屏12包括为传感器提供触摸屏显示区触碰感测部分的集成电极85。所述电极85分布在整个显示区或需要触摸屏功能的区域。例如，第一组电极按行排列，第二组电极按列排列。
电极85由透明导电材料组成，并在显示层采用in-cell或on-cell。例如，导电线路通过in-cell或on-cell嵌入触摸屏显示层。透明导电材料基本上是透明的，并且相对于人眼而言，对显示区视频质量的影响可以忽略不计。例如，电极由以下一种或多种材料制成：铟锡氧化物、石墨烯、碳纳米管、金属薄膜、银纳米线杂化材料、铝掺杂氧化锌(AZO)、非晶氧化铟锌、镓掺杂氧化锌(GZO)和聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT)。
在一个操作示例中，所述处理模块42执行操作系统应用程序89以及一个或多个用户应用程序91。所述用户应用程序91包括但不限于视频回放应用程序、电子表格应用程序、文字处理应用程序、计算机辅助绘图应用程序、照片显示应用程序、图像处理应用程序、数据库应用程序、游戏应用程序等。在执行应用程序91时，处理模块生成显示数据(例如，视频数据、图像数据、文本数据等)。处理模块42向视频图像处理模块48发送数据，所述模块将数据转换为视频帧87。
所述视频图像处理模块48向显示接口93发送视频帧87(例如，视频文件的帧、文字处理文档的刷新率、一系列图像等)。所述显示接口93向显示区83提供数据帧87，显示区83将数据帧87渲染成可见图像。
当显示区83将数据帧87渲染成可见图像时，驱动感测电路(DSC)向电极85提供传感器信号。当笔或装置触碰屏幕时，触碰近端(即直接或近距离)电极85的信号发生变化。DSC检测受影响电极的变化，并将检测到的变化提供给触摸屏处理模块81。
所述触摸屏处理模块81处理受影响电极的变化，确定触碰的一个或多个特定位置，并将此信息提供给处理模块42。处理模块42处理一个或多个特定位置，确定应用程序的操作是否需要更改。例如，触碰指示暂停命令、快进命令、反向命令、增大音量命令、减小音量命令、停止命令、选择命令、删除命令等。
如果从装置接收到的信号包括嵌入式数据，触摸屏处理模块81对嵌入式数据进行解释，并将得到的信息提供给处理模块42。如果交互式显示装置10不具备处理嵌入式数据的能力，则所述装置仍利用受影响电极上的信号变化与交互式显示装置10通信(例如，增大幅度、减小幅度、相移等)。
图4A-4B是包括行电极85-r和列电极85-c的触摸屏电极图案实施例的示意框图。每行电极85-r和每列电极85-c包括电耦合在一起的多个独立导电单元(例如，电容感测板)(例如，浅灰色方框表示行电极，深灰色方框表示列电极)。单元格尺寸取决于所需的触感分辨率。例如，单元格尺寸为1毫米×1毫米至5毫米×5毫米，以便为手机和平板电脑提供足够的触感。单元格越小，触摸分辨率越高，通常会降低触摸传感器的误差(例如，触摸“w”显示“e”)。虽然单元格显示为方形，但它们可以是任何多边形、菱形或圆形。
行和列的单元格可以在同一层或不同层。在图4A中，行和列的单元格显示在不同的层上。在图4B中，行和列的单元格显示在同一层上。单元格之间的电耦合是通过在另一层上的过孔和运行轨迹(例如，导线轨迹)完成的。注意，单元格位于触摸屏一层或多层ITO层之上，其中包括触摸屏显示区。
图5是触摸屏系统86一个实施例的示意框图，触摸屏系统86包括一个靠近触摸屏12的用户输入无源装置88(例如，交互式显示装置10的交互式表面)。图5是用户输入无源装置88(在本发明中也称为无源装置88)的正面截面图，用户输入无源装置88包括与阻抗电路96耦合的导电板98-1和98-2。所述用户输入无源装置88可包括多个导电(即导电性)板和阻抗电路。
在无源装置88靠近触摸屏12的交互式表面时(例如，无源装置88靠近触摸屏12或与之直接接触)，阻抗电路96以及导电板98-l和98-2会在电极85上引起触摸屏12可检测到的阻抗和/或频率效应。作为替代方法，导电板98-1和98-2可以是介电材料。介电材料通常会增加互电容，而导电材料通常会降低互电容。触摸屏可检测其中一种或两种效应。将参考图6-25中一个或多个附图详细说明所述用户无源装置88。
图6A-6B是触摸屏系统86实施例的示意框图，其中包括将触摸屏12作为触摸屏电极图案(包括行电极85-r和列电极85-c)的简图以及具有透明外罩方便查看底面的用户输入无源装置88的简图。
所述触摸屏12的行电极85-r(浅灰色方框)和列电极85-c(深灰色方框)位于不同层(例如，行电极位于列电极之上)。在行电极和列电极之间产生互电容。
所述用户无源装置88包括一个外罩，此外罩包括一个导电壳102(例如，导电、非导电、介电等)、一个非导电支撑表面(未示出)、多个阻抗电路和多个导电板。多个导电板安装在非导电支撑表面上，这样导电壳102和多个导电板彼此电隔离并能影响触摸屏12的表面。阻抗电路和导电板可排列成各种图案(例如，等距、交错、对角线等)。导电板的尺寸取决于电极单元格的尺寸和需要检测的所需阻抗和/或频率变化。
当所述用户输入无源装置88靠近触摸屏12的交互式表面时，一个或多个阻抗电路和导电板引起阻抗和/或频率效应(例如，无源装置88放置在触摸屏12之上或附近)。所述触摸屏12检测到的阻抗和/或频率效应可以解释为装置识别、定向、一个或多个用户功能、一个或多个用户指令等。
在图6A中，所述用户输入无源装置88包括阻抗电路Z1-Z3和导电板P1-P6。每个导电板P1-P6均大于触摸屏12的每个电极，以影响每个导电板上的多个触摸屏电极。例如，导电板可能比电极大2-10倍。在此示例中，导电板所示的面积约为电极的四倍(例如，电极约为5毫米×5毫米，导电板约为10毫米×10毫米)。由于每个导电板受多个电极影响，通过触摸屏12可以更好识别由特定导电板引起的阻抗和/或频率效应。
在图6B中，所述用户输入无源装置88包括阻抗电路Z1-Z6和导电板P1-P12。在图6B的示例中，每个导电板的尺寸与电极大致相同。每个导电板的尺寸可以与电极相同，也可以小于电极。虽然与图6A的示例相比，每个导电板受影响的电极较少，但在触摸屏12可识别的特定图案中多个电极受到影响(例如，相对阻抗变化和/或直接阻抗变化)。将参考图7A-25中一个或多个附图详细说明所述用户无源装置88。
图7A-7B是与用户输入无源装置88无接触的触摸屏12电容示例的截面示意框图。电极85s位于介质层92的近端，所述介质层92位于覆盖介质层90和显示基板94之间。在图7A中，行电极85-r1和85-r2位于列电极85-c1和85-c2上一层。在图7B中，行电极85-r和列电极85-c位于同一层。每个电极85具有自电容，此自电容与电极相对于显示区中的其他导体产生的寄生电容(例如，接地、导电层和/或一个或多个其他电极)相对应。
例如，行电极85-r1具有寄生电容Cp2，列电极85-c1具有寄生电容Cp1，行电极85-r2具有寄生电容Cp4，列电极85-c2具有寄生电容Cp3。注意，每个电极包括一个电抗组件，因此产生分布式R-C电路。电极越长，分布式R-C电路的阻抗越大。为简单起见，电极的分布式R-C电路表示为单个寄生自电容。
如图所示，所述触摸屏12包含多个层90-94。每个所示层本身可以包含一个或多个层。例如，介电层90包括表面保护膜、玻璃保护膜和/或一个或多个压敏胶粘剂(PSA)层。在另一示例中，第二个介电层92包括玻璃罩、聚酯(PET)薄膜、支撑板(玻璃或塑料)以支撑或嵌入一个或多个电极85-c1、85-c2、85-r1和85-r2(例如，其中列和行电极位于不同层)、基板(玻璃、塑料或PET)、ITO层和一个或多个PSA层。在另一示例中，显示基板94包括一个或多个LCD层、一个背光层，一个或多个反射层，一个或多个偏振层，和/或一个或多个PSA层。
在行电极和列电极之间存在互电容(Cm_1和Cm_2)。当不存在触摸和/或装置时，所述触摸屏12的自电容和互电容处于标称状态。根据电极的长度、宽度和厚度，与电极和其他导电表面的分离以及各层、自电容和互电容的介电特性可以从几皮可法拉到几十纳法拉不等。
触摸屏12包括多个驱动感测电路(DSC)。DSC与电极耦合并检测受影响电极的变化。DSC的功能如2018年8月27日提交的标题为“带驱动感测线路的驱动感测电路”的第16/113,379号待审专利所述。
图8是触摸屏系统86的电容一个示例的示意框图，所述触摸屏系统86包括触摸屏12和与触摸屏12接触的用户输入无源装置88。在此示例中，所述用户输入无源装置88与触摸屏12的交互式表面接触(或在近距离内)，但用户输入无源装置88上没有人为触碰。
所述用户输入无源装置88包括阻抗电路96、导电板98-1和98-2、非导电支撑表面100和导电壳102。所述导电壳102和非导电支撑表面壳100一起形成用户输入无源装置88的外罩。所述外罩具有与以下至少一项相对应的外部形状：鼠标、游戏部件、杯子、器具、盘子和杯垫。导电壳102可以选择为非导电壳或介电壳。当导电壳102不导电时，人为触碰不能提供接地路径，也不影响传感器电极85的自电容和互电容。在此示例中，当用户输入无源装置88靠近触摸屏12表面时，触摸屏12只检测到导电板的互电容变化。因为当导电壳导电时还存在其他功能，所以壳102在其余示例中称为导电壳102。
所述导电板98-1和98-2以及所述导电壳102与触摸屏12的交互式表面接触。所述非导电支撑表面100与导电壳102、导电板98-1和导电板98-2电隔离。所述阻抗电路96与导电板98-1和导电板98-2连接，并在所需频率下具有所需阻抗。将参考图15A-15F详细说明所述阻抗电路96。
所述用户输入无源装置88与靠近触点的一个或多个传感器电极85电容耦合。参考图7A-7B，所述传感器电极85可以在相同或不同的层上。由于导电板98-1和98-2以及导电壳102电隔离，当人员触碰无源装置88的导电壳102时，即提供了接地路径，使导电壳102影响互电容和自电容。
当所述无源装置88未被人触碰时(如图所示)，没有接地路径，导电壳102仅影响互电容。无论是否触碰，所述导电板98-1和98-2均没有接地路径，因此只有当无源装置被触碰或未触碰时才影响互电容。因为所述导电板98-1和98-2的接触面积远大于导电壳102，所以检测到的互电容变化主要是由于导电板98-1和98-2以及阻抗电路96的影响，而不是导电壳102。
例如，当所述用户输入无源装置88在无人为碰触的情况下放置在触摸屏12上时，用户输入无源装置88通过电容Cdl和Cd2与触摸屏系统86的触摸屏12电容耦合(例如，其中Cd1和Cd2分别对应于行和/列电极)。根据导电板98-1和98-2的面积、阻抗电路96和介电层90-92的影响，Cd1或Cd2的电容在1到2皮可法拉范围内。Cd1和Cd2的值影响互电容Cm_1和Cm_2。例如，Cd1和Cd2可使Cm_1和Cm_2的值升高或降低大约1皮可法拉。将参考图16A-25详细说明无源装置88造成的互电容变化示例。
此截面图显示了两个导电板和一个阻抗电路。但是，所述无源装置88可包括多组导电板，其中每组导电板由阻抗电路连接。不同组的导电板可以对触摸屏的电极产生不同的阻抗效应，此效应可以对应不同的信息和/或无源装置功能。
驱动感测电路(DSC)可用于检测互电容的变化和/或电极的其他变化，并解释其含义。例如，通过检测互电容的变化和/或通过检测阻抗电路96的特性(例如，扫描阻抗电路96的谐振频率)，触摸屏12的DSC确定用户输入无源装置88的存在、识别(例如，特定用户)和定向。
图9是触摸屏系统86的电容另一示例的示意框图，所述触摸屏系统86包括触摸屏12和与触摸屏12接触的用户输入无源装置88。在此示例中，所述用户输入无源装置88与触摸屏12接触(或在近距离内)，并且人为触碰用户输入无源装置88的导电壳102。当人员触碰无源装置88的导电壳102时，即提供了接地路径，使导电壳102影响互电容和自电容。在本发明中，寄生电容Cp1、Cp2、Cp3和Cp4显示为受CHB(人体引起的自电容变化)的影响。
驱动感测电路(DSC)可用于检测自电容的变化和/或电极的其他变化，并解释其含义。例如，通过检测自电容以及互电容的变化，触摸屏12的DSC确定用户输入无源装置88位于触摸屏12上并且由用户使用。当继续触碰所述用户输入无源装置88时(例如，检测到自电容变化)，互电容变化可能指示不同的功能。例如，在没有触碰的情况下，由导电板引起的互电容变化可以识别无源装置。在触碰的情况下，导电板引起的互电容变化可以指示选择、定向和/或任何用户启动的触摸屏功能。
在导电壳102不导电的一个实施例中，触碰无源装置的人员不提供接地路径，并且触碰只对互电容产生最小程度的影响。
图10是触摸屏系统86的电容另一示例的示意框图，所述触摸屏系统86包括触摸屏12和与触摸屏12接触的用户输入无源装置88。在此示例中，所述用户输入无源装置88与触摸屏12接触(或在近距离内)，并且人为触碰用户输入无源装置88的导电壳102。
当人员触碰无源装置88的导电壳102时，即提供了接地路径，使导电壳102影响互电容和自电容。在本发明中，寄生电容Cp1、Cp2、Cp3和Cp4显示为受CHB(人体引起的自电容变化)的影响。
此外，在此示例中，导电壳包括无源装置88外罩导电壳102上的开关机构(例如，开关104)。当用户按下(或以其他方式接合/关闭)开关104时会调整阻抗电路(例如，阻抗电路Zx与z1并联连接)。调整阻抗电路引起Cd1和Cd2的变化，从而影响互电容Cm_1和Cm_2。阻抗变化可以指示任何数量的功能，例如选择、右键单击、擦除、突出显示、选择等。
虽然此图显示了一个开关，但装置可以包括多个开关，其中由打开和关闭开关引起的每个阻抗代表不同的用户功能。此外，可以通过与不同功能相对应的阻抗变化来检测手势或运动模式。例如，快速触碰开关两次可指示双极。在另一示例中，长按开关可以指示其他功能(例如，缩放)。从一个开关移动到另一个开关的模式可以指示滚动等功能。
图11是触摸屏系统86的电容另一示例的示意框图，所述触摸屏系统86包括触摸屏12和与触摸屏12接触的用户输入无源装置75。所述用户输入无源装置75包括导电板98-1和98-2以及非导电层77。非导电层77将导电板98-1和98-2彼此电隔离。
在此示例中，所述用户输入无源装置75与触摸屏12接触(或在近距离内)，并且在用户输入无源装置75的导电板98-1上存在直接人为触碰。当人员触碰无源装置75的导电板时，即提供了接地路径，使导电板影响传感器电极85的互电容和自电容。当导电板98-1和98-2与传感器电极85电耦合时(例如，Cd1和Cd2)，互电容Cm_1和Cm_2受到影响，寄生电容Cp1、Cp2、Cp3和Cp4受到CHB(人体引起的自电容变化)的影响。
驱动感测电路(DSC)可用于检测自电容和互电容的变化和/或电极的其他变化，并解释其含义。例如，通过检测自电容以及互电容的变化，触摸屏12的DSC确定用户输入无源装置75位于触摸屏12上并且由用户使用。当继续触碰所述用户输入无源装置75时(例如，检测到自电容变化)，互电容变化可能指示不同的功能。例如，在没有触碰的情况下，由导电板引起的互电容变化可以识别无源装置。在触碰的情况下，导电板引起的互电容变化可以指示选择、定向和/或任何用户启动的触摸屏功能。
虽然此图显示了两个导电板，但用户输入无源装置75可包括一个或多个导电板，其中触碰一个或多个导电板可指示多个功能。例如，触碰导电板98-1和98-2可指示选择，触碰导电板98-1可指示右键单击，以特定模式和/或顺序触碰导电板可指示滚动等。用户输入无源装置75可进一步包括与一个或多个导电板接触的滚轮、位于装置一个或多个表面上的导电垫、用于指示各种功能的导电区等。因此，可以无源实现任何数量的用户功能，包括鼠标和/或触控板的传统功能。
图12是与用户输入无源装置88无接触的触摸屏12电容一个示例的截面示意框图。图12与图7B的示例相似，除了触摸屏12的一行电极85-r和一列电极85-c显示在同一层上。电极85s位于介质层92的近端，所述介质层92位于覆盖介质层90和显示基板94之间。
每个电极85具有自电容，此自电容与电极相对于显示区中的其他导体产生的寄生电容(例如，接地、导电层和/或一个或多个其他电极)相对应。
例如，行电极85-r具有寄生电容Cp2，列电极85-c具有寄生电容Cp1。注意，每个电极包括一个电抗组件，因此产生分布式R-C电路。电极越长，分布式R-C电路的阻抗越大。为简单起见，电极的分布式R-C电路表示为单个寄生自电容。
如图所示，所述触摸屏12包含多个层90-94。每个所示层本身可以包含一个或多个层例如，介电层90包括表面保护膜、玻璃保护膜和/或一个或多个压敏胶粘剂(PSA)层。在另一示例中，第二个介电层92包括玻璃罩、聚酯(PET)薄膜、支撑板(玻璃或塑料)以支撑或嵌入一个或多个电极85-c和85-r((例如，其中列和行电极位于不同层)、基板(玻璃、塑料或PET)、ITO层和一个或多个PSA层。在另一示例中，显示基板94包括一个或多个LCD层、一个背光层，一个或多个反射层，一个或多个偏振层，和/或一个或多个PSA层。
在行电极和列电极之间存在互电容(Cm_0)。当不存在触摸和/或装置时，所述触摸屏12的自电容和互电容处于标称状态。根据电极的长度、宽度和厚度，与电极和其他导电表面的分离以及各层、自电容和互电容的介电特性可以从几皮可法拉到几十纳法拉不等。
触摸屏12包括多个驱动感测电路(DSC)。DSC与电极耦合并检测受影响电极的变化。
图13A-13B是触摸屏系统86的电容示例的示意框图，所述触摸屏系统86包括触摸屏12和与触摸屏12接触的用户输入无源装置88。在此示例中，所述用户输入无源装置88与触摸屏12的交互式表面接触(或在近距离内)，但用户输入无源装置88上没有人为触碰。图13A-13B的操作与图8的示例相似，除了只有一行电极85-r和一列电极85-c显示在触摸屏12的同一层上。
如图13A所示，用户输入无源装置88包括阻抗电路96(z1)、导电板98-1和98-2(P1和P2)、非导电支撑表面100和导电壳102。所述导电壳102和非导电支撑表面壳100一起形成用户输入无源装置88的外罩。所述外罩具有与以下至少一项相对应的外部形状：鼠标、游戏部件、杯子、器具、盘子和杯垫。
所述导电板98-1和98-2以及所述导电壳102与触摸屏12的交互式表面接触。所述非导电支撑表面100与导电壳102、导电板98-1和导电板98-2电隔离。所述阻抗电路96与导电板98-1和导电板98-2连接，并在所需频率下具有所需阻抗。将参考图15A-15F详细说明所述阻抗电路96。
所述用户输入无源装置88与靠近触点的一个或多个行电极和/或列电极电容耦合。由于导电板98-1和98-2以及导电壳102电隔离，当人员触碰无源装置88的导电壳102时，即提供了接地路径，使导电壳102影响互电容和自电容。
当所述无源装置88未被人触碰时(如图所示)，没有接地路径，导电壳102仅影响互电容。无论是否触碰，所述导电板98-1和98-2均没有接地路径，因此只有当无源装置被触碰或未触碰时才影响互电容。因为所述导电板98-1和98-2的接触面积远大于导电壳102，所以检测到的互电容变化主要是由于导电板98-1和98-2以及阻抗电路96的影响，而不是导电壳102。
例如，当所述用户输入无源装置88在无人为碰触的情况下放置在触摸屏12上时，用户输入无源装置88通过电容Cd1和Cd2与触摸屏系统86的触摸屏12电容耦合(例如，其中Cd1和Cd2分别与行和/列电极相对应)。根据导电板98-1和98-2的面积、阻抗电路96和介电层90-92的影响，Cd1或Cd2的电容在1到2皮可法拉范围内。Cd1和Cd2的值影响互电容Cm_0(在同一层的列电极和行电极之间产生)。例如，Cd1和Cd2可使Cm_0的值升高或降低大约1皮可法拉。
此截面图显示了两个导电板和一个阻抗电路。但是，所述无源装置88可包括多组导电板，其中每组导电板由阻抗电路连接。不同组的导电板可以对触摸屏的电极产生不同的阻抗效应，此效应可以对应不同的信息和/或无源装置功能。
驱动感测电路(DSC 1-2)可用于检测互电容的变化和/或电极的其他变化，并解释其含义。在此示例中，每行一个DSC和每列一个DSC受到影响。例如，通过检测互电容的变化和/或通过检测阻抗电路96的特性(例如，扫描阻抗电路96的谐振频率)，触摸屏12的DSC确定用户输入无源装置88的存在、识别(例如，特定用户)和定向。
图13B是图13A的简化电路图表示。用户无源装置88的电容Cd1和Cd2与触摸屏12耦合，从而影响列电极和行电极85之间的互电容Cm_0。但是，在没有人为触碰的情况下，没有接地路径。因此，集体寄生电容Cp2和Cp1基本保持不变。DSC 1可检测到一行的变化，DSC 2可检测到一列的变化。因此，DSC 1和DSC 2可用于感测Cm_0的互电容变化。
图14A-14B是触摸屏系统86的电容另一示例的示意框图，所述触摸屏系统86包括触摸屏12和与触摸屏12接触的用户输入无源装置88。在此示例中，所述用户输入无源装置88与触摸屏12接触(或在近距离内)，并且人为触碰用户输入无源装置88的导电壳102。图14A和14B的操作与图9的示例相似，除了电极85-r和85-c显示在触摸屏12的同一层上。
当人员触碰无源装置88的导电壳102时，即提供了接地路径，使导电壳102影响互电容和自电容。在本发明中，寄生电容Cp1和Cp2显示为受CHB(人体引起的自电容变化)的影响。
驱动感测电路(DSC 1-2)可用于检测自电容的变化和/或电极的其他变化，并解释其含义。例如，通过检测自电容以及互电容的变化，触摸屏12的DSC确定用户输入无源装置88位于触摸屏12上并且由用户使用。当继续触碰所述用户输入无源装置88时(例如，检测到自电容变化)，互电容变化可能指示不同的功能。例如，在没有触碰的情况下，互电容变化可以识别无源装置。在触碰的情况下，互电容变化可以指示选择、定向和/或任何用户启动的触摸屏功能。
图14B是图14A的简化电路图表示。用户无源装置88的电容Cd1和Cd2与触摸屏12耦合，从而影响列电极和行电极85之间的互电容Cm_0。在没有人为触碰的情况下没有接地路径。因此，集体寄生电容Cp2和Cp1显示为受CHB(人体引起的自电容变化)的影响。DSC 1可检测到一行的变化，DSC 2可检测到一列的变化。因此，DSC 1和DSC 2可用于感测Cm_0的互电容变化以及CHB对Cp2和Cp1的影响。
图15A-15F是阻抗电路示例的示意框图。在图15A中，阻抗电路96是并联储能(LC)电路(例如，一个电感器和一个电容器并联连接)。在谐振时(即，在谐振频率上运行)，并联谐振电路96出现高阻抗，并像开路一样允许最小电流流动。
在图15B中，阻抗电路96是串联储能(LC)电路(例如，一个电感器和一个电容器串联连接)。在谐振时，串联谐振电路出现低阻抗，并像短路一样允许最大电流流动。
在图15C中，阻抗电路是一根导线(即短路)。在图15D中，阻抗电路96是一个电阻器。在图15E中，阻抗电路96是一个电容器。在图15F中，阻抗电路96是一个电感器。阻抗电路96可包括串联和/或并联连接的任何组合和/或数量的电阻器，电容器和/或电感器(例如，任何RLC电路)。
图16A-16B是用并联谐振电路作为阻抗电路96时电极85互电容变化示例的示意框图。并联谐振电路96包括并联连接的电感器和电容器。用户无源装置通过电容Cd1和Cd2与触摸屏系统86的触摸屏12电容耦合。在此示例中，行电极和列电极位于不同层上，每个Cd1和Cd2的电容为2皮可法拉。Cd1和Cd2的值影响互电容Cm_1和Cm_2。在不触碰的情况下，此示例中每个Cm_1和Cm_2的电容为2皮可法拉。
如图16A所示，当并联谐振电路96缺少谐振时(即，在谐振频率以外的任何频率上工作)，并联谐振电路96具有允许电流流动的低阻抗。因此，缺少谐振时，Cm_1与Cd1和Cd2的串联组合并联，Cm_2与Cdl和Cd2的串联组合并联。因此，缺少谐振时，Cm_1和Cm_2从2皮可法拉变为3皮可法拉。
如图16B所示，当并联谐振电路96谐振时(即，在谐振频率上工作)，并联谐振电路96具有限制电流流动的高阻抗。因此，在谐振状态下，Cd1和Cd2的Cm_1和Cm_2变化最小。因此，在谐振状态下，Cm_1和Cm_2保持2皮可法拉。
图17A-17B是用串联谐振电路作为阻抗电路96时电极85互电容变化示例的示意框图。串联谐振电路96包括串联连接的电感器和电容器。用户无源装置通过电容Cd1和Cd2与触摸屏系统86的触摸屏12电容耦合。在此示例中，行电极和列电极位于不同层上，每个Cd1和Cd2的电容为2皮可法拉。Cd1和Cd2的值影响互电容Cm_1和Cm_2。在不触碰的情况下，此示例中每个Cm_1和Cm_2的电容为2皮可法拉。
如图17A所示，当串联谐振电路96缺少谐振时(即，在谐振频率以外的任何频率上工作)，串联谐振电路96具有限制电流流动的高阻抗。因此，缺少谐振时，Cd1和Cd2的Cm_1和Cm_2变化最小。因此，缺少谐振时，Cm_1和Cm_2保持2皮可法拉。
如图17B所示，当串联谐振电路96谐振时(即，在谐振频率上工作)，串联谐振电路96具有允许电流流动的低阻抗。因此，Cm_1与Cd1和Cd2的串联组合并联，Cm_2与Cd1和Cd2的串联组合并联。因此，在谐振状态下，Cm_1和Cm_2从2皮可法拉变为3皮可法拉。
图18A-18B是检测互电容变化的示例。图18A是图16A-16B中示例的频率与互电容Cm_1和Cm_2的关系图，其中阻抗电路是并联谐振电路。在此示例中，触摸屏12进行了一次频率扫描。在并联谐振电路谐振频率以外的所有频率下，当接触无源装置时，Cm_1和Cm_2将为3皮可法拉。在谐振频率下(例如1MHz)，可以检测到从3皮可法拉变为2皮可法拉。
图18B是图17A-17B中示例的频率与互电容Cm_1和Cm_2的关系图，其中阻抗电路是串联谐振电路。在此示例中，触摸屏12进行了一次频率扫描。在串联谐振电路谐振频率以外的所有频率下，当接触无源装置时，Cm_1和Cm_2将为2皮可法拉。在谐振频率下(例如1MHz)，可以检测到从2皮可法拉变为3皮可法拉。
图19A-19B是检测电容变化的示例。图19A是频道间隔为100KHz时频率与电容的关系图。在此示例中，无源装置与触摸屏接触，并由用户触碰。在此示例中，使用频率扫描，可以在100Khz频率下检测到用户触碰导电壳的自电容变化。根据先前所述的谐振电路阻抗电路的示例，可以在谐振电路的谐振频率下(例如1MHz)检测到阻抗电路和导电板的互电容变化。因此，当可检测阻抗变化的频率已知时，触摸屏能够扫描这些频率，以确定无源装置的存在和各种功能。
图19B是频道间隔为100KHz时频率与电容的关系图。在此示例中，无源装置与触摸屏接触，并由用户触碰。此外，无源装置包括影响阻抗电路阻抗的开关机构。例如，当开关机构关闭时，阻抗电路的谐振频率增加。使用频率扫描，可以在100Khz频率下检测到用户触碰导电壳的自电容变化。
根据先前所述的谐振电路阻抗电路的示例，当开关打开时，可以在第一谐振频率下(例如1MHz)检测到阻抗电路和导电板的互电容变化。当开关关闭时，可以在第二谐振频率下(例如2MHz)检测到阻抗电路和导电板的互电容变化。因此，检测用户触碰装置的自电容变化以及检测第二频率(2MHz)指示特定用户功能(例如，选择、缩放、突出显示、擦除、滚动等)。
触摸屏的驱动感测电路可用于传输用于感测每个频道的自电容和互电容频率，但也具有在每个频道传输多个其他频率的能力。作为执行频率扫描的另一示例，除了标准自电容和互电容频率外，每个频道还可以传输一个或多个频率。一个或多个附加频率在每个刷新周期都会改变，并且可以帮助检测装置/对象和/或用户功能。例如，每个刷新周期可以传输一组已知频率，检测到的频率响应可指示各种功能。例如，一个对象响应特定频率，而触摸屏将此对象解释为与触摸屏交互的擦除器。
图20是触摸屏系统86一个实施例的示意框图，所述触摸屏系统86包括与触摸屏12接触的用户输入无源装置88。图20与图6A中的示例相似，但只显示了用户输入无源装置88的导电板(P1-P6)和阻抗电路(Z1-z3)。图20是触摸屏12作为触摸屏电极图案(包括行电极85-r和列电极85-c)的简图。在本发明中，行电极(浅灰色方框)和列电极(深灰色方框))的导电单元格位于不同层(例如，行电极位于列电极之上)。或者，行和列可以在同一层上。在行电极和列电极之间产生互电容。根据分辨率，电极单元格可以为1毫米×1毫米至5毫米×5毫米。
在此示例中，导电板P1-P6的面积约为电极单元格面积的四倍(例如，电极单元格为5毫米×5毫米，导电板为10毫米×10毫米)，以影响每个导电板上的多个电极。导电板的尺寸可以根据电极单元格的尺寸和需要检测的所需阻抗变化而变化。例如，导电板可以大体上与电极单元格的尺寸相同。
当无源装置88靠近触摸屏12的交互式表面时(例如，无源装置88放置在触摸屏12之上)，一个或多个阻抗电路和导电板会引起可由触摸屏12检测到的阻抗和/或频率效应。如图所示，用户输入无源装置88的导电板与触摸屏12的导电单元格对齐，这样每个导电板的四行电极和四列电极的互电容均受到充分影响。
图21是参考图20示例(例如，导电板与触摸屏12的导电单元格对齐)所述的由触摸屏12上用户输入无源装置88引起的互电容变化梯度110一个示例的示意框图。为简单起见，只显示行电极的导电单元格(浅灰色方框)。在行电极和列电极之间产生互电容效应。
当用户输入无源装置88的导电板与触摸屏12的导电单元格在理想情况下对齐时，每个导电板的四行电极和四列电极的互电容均受到影响。在用户输入无源装置区域中的每个互电容变化108产生可由触摸屏12检测到的互电容变化梯度110。
无论是自电容、互电容或是两者的变化检测，均取决于触摸屏传感器的频段宽度、护罩玻璃的厚度以及其他触摸屏传感器特性。例如，较高分辨率频道宽度间隔允许更灵敏的电容变化检测。
图22是参考图20示例(例如，导电板与触摸屏12的导电单元格对齐)所述的由触摸屏12上用户输入无源装置88引起的互电容变化梯度110另一示例的示意框图。为简单起见，只显示行电极的导电单元格(浅灰色方框)。在行电极和列电极之间产生互电容效应。
当用户输入无源装置88的导电板与触摸屏12的导电单元格在理想情况下对齐时，每个导电板的四行电极和四列电极的互电容均受到影响。在用户输入无源装置区域中的每个互电容变化108产生可由触摸屏12检测到的互电容变化梯度110。
在此示例中，用户输入无源装置的两个下导电板产生不同于其他四个导电板的互电容变化。例如，阻抗电路Z1和Z2(参见图20)为串联谐振电路，导致电极的互电容在谐振频率扫描期间升高。阻抗电路z3可以是与串联谐振电路相同谐振频率的并联谐振电路，导致电极的互电容在谐振频率扫描期间降低。互电容变化梯度110上的互电容变化108的差异可以指示用户输入无源装置的方向。
图23是触摸屏系统86一个实施例的示意框图，所述触摸屏系统86包括与触摸屏12接触的用户输入无源装置88。图23与图20相似，除了用户输入无源装置88的导电板没有与触摸屏12的电极单元格对齐。例如，所述无源装置88的一个导电板完全覆盖一个电极单元格，并且仅覆盖周围八个电极单元格的部分。
图24是参考图23示例(例如，导电板没有与触摸屏12的电极单元格对齐)所述的由触摸屏12上用户输入无源装置88引起的互电容变化梯度110另一示例的示意框图。
当用户输入无源装置88的一个导电板完全覆盖一个导电单元格时，从完全覆盖的电极中可检测到最大的互电容变化112(例如，由深灰色方框和最大的白色箭头表示)。每个导电板还覆盖周围八个电极单元格的部分，从而产生互电容变化较小的区域(例如，由浅灰色方框和较小白色箭头表示)。
因此，触摸屏12可用于从完全对齐的梯度(如图21和图22所示)到部分对齐的梯度的互电容变化梯度110(即互电容变化模式)范围内检测用户输入无源装置88。
触摸屏12可用于识别互电容变化模式，并在互电容变化梯度110范围内检测总互电容变化。例如，触摸屏12可以识别特定区域内总互电容变化的范围，从而识别用户输入无源装置(例如，在30毫米x 30毫米区域内总互电容变化为12pF-24pF可以代表用户输入无源装置)。
图25是确定相对阻抗一个示例的示意框图，包括与触摸屏12接触的用户输入无源装置88。为简单起见，触摸屏12显示为包括行电极85-r和列电极85-c的触摸屏电极图案的简图。在本发明中，行电极(白色方框)和列电极(深灰色方框))的导电单元格位于同一层，但如前所述，也可位于不同层上。
当所述用户无源装置88与触摸屏12表面接触时，阻抗电路Z1-Z3和相应导电板P1-P6引起触摸屏12的互电容发生变化。由于较小的电容变化和触摸屏的其他电容可能改变测量值，检测准确的互电容变化以识别用户输入无源装置88和用户输入无源装置88功能可能具有挑战性。因此，在此示例中，可检测到相对阻抗效应，因此不需要精确的阻抗测量。
例如，Z1、z2和z3(以及相应的导电板)的阻抗效应关系已知且恒定。分别确定z1、Z2和Z3的阻抗效应，并根据这些效应的关系，识别用户输入无源装置88(例如，是否存在和/或识别用户功能)。例如，计算Z1/Z2、Z2/Z3和Z1/Z3，以便分别确定第一常数、第二常数和第三常数。将第一常数、第二常数和第三常数的组合识别为与用户输入无源装置88相关联的阻抗模式。检测用户输入无源装置和解释用户输入无源装置功能的上述方法可单独或组合使用。
图26是与用户输入无源装置95接触的触摸屏12电容一个示例的示意框图。在此示例中，所述用户输入无源装置95包括导电材料。用户输入无源装置95可包括具有空心导电壳、实心导电材料、导电和非导电材料的组合等。用户输入无源装置95可包括球形、半球形和/或其他圆形以便与触摸屏12进行用户交互。将参考图27-31进一步说明所述用户输入无源装置95示例。
所述用户输入无源装置95与靠近触点的一个或多个行电极和/或列电极电容耦合(例如，Cd1和Cd2)。图中是一个放大视图，说明用户输入无源装置95和触摸屏12的两个电极之间的接触，但是，当用户输入无源装置95与触摸屏12接触时(或在近距离内)，更多电极会受到影响，因为用户输入无源装置95与电极相比要大得多。在此示例中，用户输入无源装置95的导电材料上存在人为触碰(例如，通过手掌和/或手指97)。
当人员触碰无源装置95的导电材料时，即提供了接地路径，使导电材料影响互电容(Cm_0)和自电容。在本发明中，寄生电容Cp1和Cp2显示为受CHB(人体引起的自电容变化)的影响。
驱动感测电路(DSC)可用于检测自电容的变化和/或电极的其他变化，并解释其含义。例如，当一个人移动用户输入无源装置95时，触摸屏12的DSC将受影响电极的电气特性变化解释为移动方向。然后可以将移动方向解释为特定用户输入功能(例如，选择、滚动、游戏移动/功能等)。
图27是与触摸屏12交互的用户输入无源装置95一个实施例的示意框图。在此示例中，所述用户输入无源装置95是具有平坦顶面的半球形状。用户输入无源装置95由刚性导电材料制成，这样在施压时用户输入无源装置95可以保持其形状。用户可将手掌和/或手指放在平坦顶面上，以便在一个位置和/或在触摸屏12表面上从不同方向操纵球形。
如左图所示，在直立位置使用所述用户输入无源装置95，并影响触摸屏12表面上的多个电极。如右图所示，当所述用户输入无源装置95倾斜时，会移动多个受影响电极的位置。受影响的电极数量、受影响的电极位置、受影响电极位置变化的速率等可以通过触摸屏12解释为各种用户功能。例如，用户输入无源装置95可用作游戏应用程序中的操纵杆。
图27A是与触摸屏12交互的用户输入无源装置95另一实施例的示意框图。在此示例中，所述用户输入无源装置95是具有平坦顶面的半球形状。与图27相比，此处所示的半球形状更短更小，使平坦顶面(例如，触摸板)延伸至半球形之外。用户输入无源装置95由刚性导电材料制成，这样在施压时用户输入无源装置95可以保持其形状。用户可将手掌和/或手指放在平坦顶面上，以便在一个位置和/或在触摸屏12表面上从不同方向操纵球形。
如上图27A所示，在直立位置使用所述用户输入无源装置95，并影响触摸屏12表面上的多个电极。如下图所示，当所述用户输入无源装置95倾斜时，会移动多个受影响的电极位置并影响具有平坦顶面的附加电极。
所述用户输入无源装置95的平坦顶面为导电材料。当用户输入无源装置95倾斜时，平坦顶面对触摸屏12电极的影响随着其接近触摸屏12的表面而增加(例如，平坦顶面越靠近，电容的变化就越大)。因此，装置的角度/倾斜可以通过此信息来解释。此外，靠近触摸屏12的平坦顶面(例如，触碰)可以通过触摸屏指示多种用户功能中的任何一种(例如，选择等)。
图28是与触摸屏12交互的用户输入无源装置95另一实施例的示意框图。在此例子中，用户可以将手掌和/或一根手指放在用户输入无源装置95上，也可以将两根手指直接放在触摸屏12表面上。例如，用户将手掌和三根手指放在用户输入无源装置95的顶面上，将拇指和小拇指直接放在用户输入无源装置95的触摸屏12上。当检测到与用户输入无源装置95交互时(例如，通过检测受影响的电极区域、受影响的电极类型等(如在某个区域上检测到某个自电容变化等))，检测到附近的手指触碰可以指示进一步的用户功能。
例如，用户输入无源装置95直接位于文件列表上方，并且可以用手指在触摸屏上启动滚动功能。在另一示例中，用户输入无源装置95直接位于图片上方，并且将一根或两根手指放在屏幕上启动缩放功能。
图29是与触摸屏12交互的用户输入无源装置95另一实施例的示意框图。在此示例中，用户输入无源装置95包括弹性导电材料，这样在触碰和/或施加压力时，用户输入无源装置95可以改变形状。例如，当在用户输入无源装置95的顶部中心施加压力时，与触摸屏12接触的面积增加，从而影响更多电极。因此，施加压力可以指示任何数量的用户输入功能(例如，选择、缩放等)。
图30是与触摸屏12交互的用户输入无源装置95另一实施例的示意框图。图30与图29中的示例相似，其中用户输入无源装置95包括弹性导电材料，这样在触碰和/或施加压力时，用户输入无源装置95可以改变形状。
在此示例中，在用户输入无源装置95的顶部偏中心施加压力。压力增加并移动与触摸屏12接触的区域，从而影响更多不同位置的电极。因此，位置的移动以及受影响电极数量的增加可以指示任何数量的用户输入功能。例如，用户输入无源装置95可以向前倾斜来指示移动，并且可以施加压力指示选择。
图31A-31G是所述用户输入无源装置95示例的示意框图。在图31A中，所述用户输入无源装置95是一个具有平坦顶面的半球形状，其中包括与触摸屏交互的多个突出的凸起或凹陷。整个表面可以导电，凹陷可以导电，和/或其组合可以导电。凹陷的模式和尺寸可以帮助触摸屏12检测用户输入无源装置95和解释用户输入功能。
在图31B中，所述用户输入无源装置95是一个具有平坦顶面的光滑半球形状，其中包括便于用户使用的顶部把手。用户输入无源装置95的顶部形状可以与游戏部件(例如，空气曲棍球击球手)相对应或类似于游戏操纵杆，允许直观方便地用于各种应用程序和功能。
在图31C中，所述用户输入无源装置95是一个球形，其中包括与触摸屏交互的多个突出的凸起或凹陷。整个表面可以导电，凹陷可以导电，和/或其组合可以导电。凹陷的模式和尺寸可以帮助触摸屏12检测用户输入无源装置95和解释用户输入功能。对于完整的球形，用户可以用手掌在触摸屏上滚动用户输入无源装置95。
在图31D中，所述用户输入无源装置95是一个光滑球形。在图31E中，所述用户输入无源装置95是一个具有平坦顶面的光滑半球形状，带有导电壳，空心。
在图31F中，所述用户输入无源装置95是一个具有平坦顶面的光滑半球形状，其中包括非导电材料和呈放射图案的导线。在图31G中，所述用户输入无源装置95是一个具有平坦顶面的光滑半球形状，其中包括非导电材料和呈圆形图案的导线。图31F和图31G的示例与图31A和31C相似，其中导线以独特的方式和/或模式与触摸屏12交互。独特模式可以增强用户输入无源装置95检测和用户功能识别。
图31A-31G所示的任何示例可包括如前所述的刚性或柔性导电材料。
图32是用于解释用户输入无源装置用户输入的方法一个示例的逻辑图。用户输入无源装置可包括具有空心导电壳、实心导电材料、导电和非导电材料的组合等。用户输入无源装置可包括球形、半球形和/或其他圆形以便与触摸屏进行用户交互。参考图27-31进一步说明所述用户输入无源装置95示例。
所述方法在步骤117开始，其中交互式显示装置的多个驱动感测电路(DSC)在交互式显示装置的多个电极上传输多个信号。交互式显示装置包括触摸屏，触摸屏可进一步包括个性化显示区，以形成交互式触摸屏。
所述方法在步骤119继续，其中多个DSC中的一组DSC检测到多个电极中一组电极的电气特性变化。例如，当用户输入无源装置与交互式显示装置电耦合时，电极的自电容和互电容受到影响。
所述方法在步骤121继续，其中交互式显示装置的处理模块将电气特性的变化解释为由用户输入无源装置靠近交互式显示装置的交互式表面引起的移动方向。例如，电气特性的变化是指对一定数量的电极的自电容和/或互电容增加或减少一定的量，表明用户输入无源装置的运动。
所述方法在步骤123继续，其中交互显示装置的处理模块将移动方向解释为特定的用户输入功能。例如，移动方向可以指示移动(例如，在游戏中、使用光标等)、选择、滚动等。
图33是包括触摸屏12的交互式显示装置10(例如，在本发明中显示为交互式桌面)的另一实施例的示意框图，其可进一步包括个性化显示区18，形成交互式触摸屏显示(在本发明中也称为交互式表面115)。所述个性化显示区18可以延伸至整个触摸屏12或所示部分。当用户输入无源装置88与交互式表面接触时，生成与用户输入无源装置88一起使用的数字触控板114。
交互式显示装置10可用于将从用户输入无源装置88的数字触控板114区域内接收的用户输入解释为操作交互式显示装置10的个性化显示区18上的数据的功能。例如，在数字触控板114内移动用户输入无源装置88会映射到个性化显示区18上的移动，这样用户就可以在个性化显示区18内执行各种功能，而无需将用户输入无源装置88移动到个性化显示区18上。当个性化显示区18较大且用户无法轻易访问整个个性化显示区时，这一点尤其有用。
数字触控板114随用户输入无源装置88移动并具有预定的尺寸和形状、用户定义的尺寸和形状，和/或根据交互式显示装置88确定的尺寸和形状。此外，数字触控板114的尺寸可以根据交互式显示装置10的可用空间来确定并进行动态调整(例如，根据一个或多个个性化显示区、检测对象等确定可用空间)。将数字触控板114移动到个性化显示区18上可以调整个性化显示区18，使数字触控板114不会阻挡个性化显示区18。或者，当用户打算直接在个性化显示区18上使用用户输入无源装置88时，将数字触控板114移动到个性化显示区18上可以禁用数字触控板114。参考图36-44中一个或多个附图详细说明根据阻挡对象调整个性化显示区。
当用户输入无源装置88与交互式表面接触时，还可以生成供用户使用的虚拟键盘116。所述虚拟键盘116根据用户输入无源装置88的位置显示在触摸屏的区域中。例如，虚拟键盘116显示在用户输入无源装置88位置几英寸的范围内。用户输入无源装置提供的用户信息(例如，桌上的位置、左撇子或右撇子等)和/或虚拟键盘116上显示的用户输入帮助。例如，与用户输入无源装置88相关联的用户标识(ID)(例如，根据特定阻抗魔石)指示用户为右撇子。因此，虚拟键盘116显示在用户输入无源装置88的左侧。
因此，使用用户输入无源装置88触发一个或多个数字触控板114和虚拟键盘116的生成。或者，用户输入触发一个或多个数字触控板114和虚拟键盘116的生成。例如，用户在触摸屏上手绘一个区域(例如，或输入一个命令或选择以指示生成所需的数字触控板114和/或虚拟键盘116)，所述区域将用作一个或多个数字触控板114和虚拟键盘116。当在没有用户输入无源装置的情况下触发数字触控板114区域时，用户可以选择用手指和/或其他电容装置在数字触控板114范围内输入命令。与用户输入无源装置88一样，交互式显示装置10可用于将在数字触控板114区域内接收到的用户输入解释为操作交互式显示装置10的个性化显示区18上的数据的功能。
在另一示例中，键盘具有物理结构(例如，模制硅膜、透明板等)。交互式显示装置可使用不同技术(例如，频率扫描、电容变化、标签等)将物理结构识别为键盘并，也可以知道其方向(例如，通过前面说明的无源装置识别技术)。当识别物理键盘时，触摸屏可在透明结构下方显示虚拟键盘以供用户使用。
物理键盘包括导电元件(例如，导电涂料、全导电机械键结构等)，这样用户与导电元件的交互可以解释为键盘功能。例如，键盘是一个模制硅膜，每个键上都有导电涂料。用户手动按下按键，使导电涂料接触触摸屏。每个键可能具有不同的导电涂料模式，以便触摸屏可将每个模式解释为不同功能(即，按键选择、装置ID等)。
交互式显示装置10的触摸屏可进一步包括来自用户的生物识别输入(例如，指纹)的高分辨率部分。生物识别输入可解锁交互式显示装置10的一个或多个功能。例如，将指纹输入高分辨率部分可以根据用户偏好自动显示一个或多个数字触控板114、虚拟键盘116和个性化显示区。
图34A-34B是在交互式显示装置的交互式表面115上生成数字触控板114示例的示意框图。交互式表面115包括触摸屏12和个性化显示区18。图34A是使用交互式表面115上的用户输入无源装置88触发数字触控板114的生成以便使用交互式表面115上的用户输入无源装置88的示例。例如，在交互式表面115上设置用户输入无源装置88会生成数字触控板114。或者，用户通过用户输入无源装置88解释的输入或其他用户输入生成数字触控板114。
交互式显示装置10可用于将从用户输入无源装置88的数字触控板114区域内接收的用户输入解释为操作交互式显示装置10的个性化显示区18上的数据的功能。例如，在数字触控板114周围移动用户输入无源装置88会映射到个性化显示区18上的移动，这样用户就可以在个性化显示区18周围执行各种功能，而无需将用户输入无源装置88移动到个性化显示区18上。数字触控板114随用户输入无源装置88移动并具有预定的形状和尺寸、用户定义的尺寸和形状，和/或根据交互式显示装置88确定的尺寸和形状。
图34B是用户输入触发数字触控板114的生成以便在有或没有用户输入无源装置88的情况下使用的示例。例如，用户可以手绘一个区域和/或输入一个命令或选择来指示需要在交互式115上生成数字触控板114。当在没有用户输入无源装置的情况下触发数字触控板114区域时，用户可以选择用手指或其他电容装置在数字触控板114范围内输入命令。与用户输入无源装置88一样，交互式显示装置10可用于将在数字触控板114区域内接收到的用户输入解释为操作交互式显示装置10的个性化显示区18上的数据的功能。
图35是用于在交互式显示装置的交互式表面上生成数字触控板以便与用户输入无源装置交互的方法一个示例的逻辑图。所述方法在步骤118开始，其中交互式显示装置的多个驱动感测电路(DSC)在交互式显示装置的多个电极上传输多个信号。
所述方法在步骤120继续，其中多个DSC检测到多个电极中一组电极的电气特性变化。例如，多个DSC检测一组电极的互电容变化。所述方法在步骤122继续，其中交互式显示装置的处理模块将一组电极的电气特性变化解释为由用户输入无源装置靠近交互式显示装置的交互式表面引起的移动方向。例如，在一组电极中检测到的互电容变化是与特定用户输入无源装置相对应的阻抗模式。将参考图5-32中一个或多个附图详细说明用户无源装置检测。
所述方法在步骤124继续，其中处理模块在交互式表面生成数字触控板以便与用户输入无源装置进行交互。数字触控板可能会也可能不会在视觉上显示给用户(例如，视觉显示可包括指定数字触控板区域的照明区域、数字触控板的轮廓、数字触控板的完整呈现等)。当用户输入无源装置在交互式显示装置的交互式表面上移动时，数字触控板随着用户输入无源装置移动。数字触控板可以是预定的尺寸和形状、根据用户输入无源装置的尺寸和形状确定的尺寸和形状、根据用户选择确定的尺寸和形状，和/或根据交互式显示装置的可用区域确定的尺寸和形状。
例如，由于交互式显示装置的尺寸、个性化显示区的数量和尺寸以及可能放在交互式显示装置上和/或与交互式显示装置交互的各种对象，交互式显示装置的可用区域可能会受到限制。交互式显示装置检测可用空间的数量并缩放数字触控板以适应，同时保持用户输入无源装置可工作的尺寸。根据交互式显示装置上可用显示区的可用性动态调整数字触控板的尺寸。
将数字触控板移动到个性化显示区上可以调整个性化显示区，使数字触控板不会阻挡个性化显示区。参考图36-44中一个或多个附图公开了根据阻挡对象调整个性化显示区的详细说明。或者，将数字触控板移动到个性化显示区可以禁用数字触控板，以便用户输入无源装置可以直接在个性化显示区上使用。
所述方法在步骤126继续，其中处理模块将从用户输入无源装置的数字触控板内接收的用户输入解释为操作交互式显示装置显示区上的数据的功能。例如，在数字触控板周围移动用户输入无源装置会映射到交互式显示装置的个性化显示区周围的移动，这样用户就可以在个性化显示区内执行各种功能，而无需将用户输入无源装置直接移动到个性化显示区上。
数字触控板还可能具有用于用户交互的附加功能。例如，数字触控板可以由不同区域组成，其中在一个区域中使用用户输入无源装置实现一种功能(例如，滚动)，而在另一个区域中使用用户输入无源装置实现另一种功能(例如，选择)。数字触控板也可用于接受多个输入。例如，用户输入无源装置以及用户的手指可直接在数字触控板上使用以实现附加功能。
在替代示例中，用户输入可以触发数字触控板的生成，而不是使用用户输入无源装置触发数字触控板的生成。例如，用户可以手绘一个区域和/或输入一个命令或选择来指示在交互式显示装置的交互式表面上生成数字触控板。当在没有用户输入无源装置的情况下触发数字触控板时，用户可以选择用手指或其他电容装置在数字触控板范围内输入命令。与用户输入无源装置一样，交互式显示装置可用于将在数字触控板区域内接收到的用户输入解释为操作交互式显示装置个性化显示区上的数据的功能。
数字触控板的生成还可以触发虚拟键盘的生成。当用户输入无源装置触发数字触控板时，根据用户输入无源装置的位置，在交互式表面的一个区域显示虚拟键盘。例如，虚拟键盘显示在用户输入无源装置位置几英寸的范围内。用户输入无源装置提供的用户信息(例如，桌上的用户位置、左撇子或右撇子等)或虚拟键盘上显示的用户输入帮助。例如，与用户输入无源装置相关联的用户标识(ID)(例如，根据特定阻抗魔石)指示用户为右撇子。因此，虚拟键盘显示在用户输入无源装置的左侧。
或者，用户输入触发虚拟键盘生成。例如，用户手绘数字触控板，数字触控板触发虚拟键盘的生成，或者用户手绘和/或输入一个命令或选择来指示在交互式表面上生成虚拟键盘。
图36是包括触摸屏12的交互式显示装置10的另一实施例的示意框图，其可进一步包括个性化显示区18以形成交互式表面115。所述个性化显示区18可以延伸至整个触摸屏12或所示部分。图中所示的交互式显示装置10是具有交互功能(即，用户可以通过交互式表面115与桌面交互)和非交互功能(即，交互式桌面用作支撑各种对象的标准桌面)的交互式桌面。
在此示例中，所述交互式显示装置10在其表面上有三个对象：非交互式阻挡对象128(例如，咖啡杯)、非交互式非阻挡对象130(例如，水瓶)和用户输入无源装置88。如前所述，与交互式显示装置10识别为交互式对象的用户输入无源装置88相比(例如，通过检测到的阻抗模式等)，不能将非交互式对象128和130识别为交互式显示装置10应该与之交互的项目。非交互式阻挡对象128是一种阻挡对象，因为其阻挡至少一部分个性化显示区18。非交互式非阻挡对象130是一种非阻挡阻挡对象，因为其不会阻挡至少一部分个性化显示区18。
交互式显示装置10通过各种方法检测非交互式对象。例如，交互式显示装置10根据电容成像检测对象的二维(2D)形状(例如，对象导致交互式表面115中电极的互电容发生变化，而自电容没有变化，因为没有接地路径)。例如，交互式显示装置10的处理模块识别交互式表面115中一组电极的互电容变化，并指示对象存在的一组电极的定位(例如，一组电极在圆形区域受到影响)。
在另一示例中，交互式显示装置10执行频率扫描技术，以识别对象和/或对象材料的特定频率，并进一步感测对象的三维(3D)形状。交互式显示装置10可执行深度学习和分类技术，以便根据已知形状、频率和/或电容成像特性识别对象。
在另一示例中，交互式显示装置10检测标记对象。例如，射频识别(RFID)标签可用于将对象的信息传输给交互式显示装置10。例如，对象是待售产品，交互式显示装置10是零售店的产品展示台。零售商对产品进行标记，这样将产品放在桌子上时桌子就可以识别此对象，并进一步显示此产品的信息。一个或多个传感器可以结合到一个RFID标签中，以便将各种信息传送到交互式显示装置10(例如，温度、重量、湿度等)。例如，交互式显示装置10是饭店的餐桌，在盘子、咖啡杯等上使用温度和/或重量传感器RFID标签，以提醒员工冷藏和/或已完成的食物和饮料等。
在另一示例中，阻抗模式标签可用于识别对象和/或将对象的信息传送到交互显示装置10。例如，阻抗模式标签具有导电垫模式，当放置在对象底部时，交互式显示装置10可以检测到这些导电垫(例如，导电垫以可识别的模式影响交互式显示装置10中电极的互电容)。阻抗模式可提醒交互式显示装置10存在一个对象和/或传送有关此对象的其他信息(例如，对象的物理特性、对象识别(ID)等)。因此，标记(例如，通过RFID、阻抗模式等)可以将非交互式对象变为交互式对象。
在交互式对象的另一示例中，光管是一种实现光学和电容耦合的无源装置，以便将交互式显示装置的触碰和显示特性扩展到其表面之外。例如，光管是一种交互式显示装置可识别(例如，通过标签、电容成像、介电传感等)的圆柱形玻璃，并进一步包括导电和/或介电特性，以便用户可以触碰光管表面并将功能传送到触摸屏。当放置在交互式显示装备上用于显示的图像上方时，光管可以显示具有投影图像/三维效果的图像。然后用户可以通过光管使用触摸屏的触觉特性与投影图像进行交互。
当交互式显示装置10检测到非交互式阻挡对象128时，交互式显示装置10可以根据用户位置调整个性化显示区18，以便对象不再阻挡个性化显示区18。参考图37A-37D说明了调整个性化显示区18使阻挡对象不再阻挡个性化显示区18的示例。
图37A-37D是调整个性化显示区18使阻挡对象128不再阻挡个性化显示区18的示例的示意框图。交互式显示装置10的交互式表面115(例如，图36)通过参考图36所示的一种方法检测对象的二维形状。例如，一个对象改变交互式表面115中电极的互电容，使交互式表面115产生对象的电容图像。因为个性化显示区18面向特定用户，所以使用这一已知方向根据用户视野调整个性化显示区。在图37A-37D的示例中，假设用户直视或向下直视个性化显示区18来进行调整。参考图45-48详细说明根据用户方向生成个性化显示区。
在图37A中，检测到阻挡对象128(例如，图36中的咖啡杯)，移动个性化显示区18以创建经调整的显示区132，使阻挡对象128不在阻挡个性化显示区18。调整个性化显示区18还包括确定交互式显示装置10的可用显示空间。例如，当可用空间有限时(例如，检测到其他对象和个性化显示区)，可以调整个性化显示区18，使经调整的个性化显示区18占用更少空间。
例如，在图37B中，检测到阻挡对象128，个性化显示区18环绕阻挡对象128以创建经调整的显示区132。这种类型的调整可取决于在个性化显示区18中显示的数据类型。例如，如果个性化显示区18显示由文本组成的word文档，则最好的调整可能是图37A中的示例，以便正确显示文本。
在图37C中，检测到阻挡对象128，将个性化显示区18分成三个显示窗口，其中显示窗口2的移动使阻挡对象128不再阻挡个性化显示区18。在图37D中，检测到阻挡对象128，将个性化显示区18分成三个显示窗口以创建经调整的显示区132，其中显示窗口2和3的移动使阻挡对象128不再阻挡个性化显示区18。
图38是根据检测到的阻挡对象调整个性化显示区的方法一个示例的逻辑图。所述方法在步骤134继续，其中交互式显示装置(即，交互式桌面，如餐桌、咖啡桌、茶几等)的多个驱动感测电路(DSC)在交互式显示装置(即，其中电极包括一个或多个导线轨迹、菱形模式、电容感测板等)的多个电极上传输多个信号。
所述方法在步骤136继续，其中多个DSC中的一组DSC检测到多个电极中一组电极的电气特性变化。所述方法在步骤138继续，其中交互式显示装置的处理模块确定一组电极的电气特性变化为互电容的变化。所述方法在步骤140继续，其中处理模块根据一组电极的互电容变化和一组电极的定位(例如，一组电极在圆形区域受到影响)确定对象的二维形状。
所述方法在步骤142继续，其中处理模块确定对象的二维形状是否阻挡交互式显示装置的至少一部分个性化显示区。当对象阻挡交互式显示装置的至少一部分个性化显示区时，所述方法在步骤144继续，其中处理模块确定个性化显示区的用户位置。例如，个性化显示区面向特定用户。因此，处理模块假设用户正从已知方向直视或向下直视个性化显示区。
所述方法在步骤146继续，其中处理模块根据用户位置和二维形状调整至少一部分个性化显示区的定位，这样对象不再阻挡至少一部分个性化显示区。例如，如图37A-37D所示的一个或多个示例，调整个性化显示区以创建经调整的显示区。
在另一个实施例中，如果检测到的阻挡对象大于或小于一定的尺寸，处理模块可以选择忽略此项目(例如，在一定时间内)，不调整个性化显示区。例如，将公文包放置在交互式显示装置上，完全阻挡了个性化显示区18。当检测到对象时，用户有一定的时间去移动项目，而不是调整个性化显示区18。
图39是包括触摸屏12的交互式显示装置10的另一实施例的示意框图，其可进一步包括个性化显示区18以形成交互式表面115。所述个性化显示区18可以延伸至整个触摸屏12或所示部分。图中所示的交互式显示装置10是具有交互功能(即，用户可以通过交互式表面115与桌面交互)和非交互功能(即，交互式桌面用作支撑各种对象的标准桌面)的交互式桌面。交互式显示装置10进一步包括从交互式显示装置10的边界向外与交互式表面115分离的嵌入式摄像头154阵列(例如，未包括在交互式显示装置10的顶面或底面)。
在此示例中，用户坐在交互时显示装置10旁，这样用户的视线148可以到达交互式表面115上的个性化显示区18。参考图36所示的任何方法，交互式显示装置10检测到非交互式阻挡对象128(例如，咖啡杯)。检测提供了阻挡对象的二维(2D)阻挡区150。参考图36所示的方法可以确定对象的三维(3D)特性(例如，通过频率扫描、分类、深度学习和/或标记等)。但是，阻挡对象的3D阻挡区152根据用户到个性化显示区18的视线148而改变。用户的视线148根据用户的高度(无论用户是坐着还是站着)和用户的位置(例如，无论用户是靠在桌面上还是靠在椅子上)等而变化。
如图所示，用户笔直地坐在椅子上，直视下方的个性化显示区18，这样阻挡对象128位于视线148和个性化显示区18之间。因此，阻挡对象的3D阻挡区152是阻挡对象128后面的小阴影。为了获得关于用户视线的信息，交互式显示装置10包括嵌入式摄像头154阵列。分析嵌入式摄像头154的图像数据，以确定用户相对于个性化显示区18的位置、用户的预计高度、用户是坐着还是站立等。然后使用图像数据确定阻挡对象的3D阻挡区152，以便相应调整个性化显示区18。
图40是所述交互式显示装置10另一实施例的示意框图，所述交互式显示装置10包括核心控制模块40、一个或多个处理模块42、一个或多个主存储器44、高速缓冲存储器46、视频图像处理模块48、显示区50、输入-输出(I/O)外围控制模块52、一个或多个输入接口模块、一个或多个输出接口模块、一个或多个网络接口模块60、一个或多个存储器接口模块62、图像处理模块158以及摄像头阵列156。
交互式显示装置10的操作类似于图2的示例，除了图40的交互式显示装置10包括图像处理模块158和摄像头阵列156。所述摄像头阵列156包括多个嵌入式摄像头。摄像头嵌入到交互式显示装置10的一部分中以捕捉交互式显示装置10周围的图像。例如，交互式显示装置10是一个交互式桌面(例如，咖啡桌、餐桌等)，摄像头嵌入到桌子的结构边沿/边界(例如，未嵌入到交互式显示装置10的交互式表面)。
摄像头阵列156的摄像头较小且可以通过运动激活，这样用户在靠近交互式显示装置10时，由运动激活的摄像头捕捉用户的一系列图像。或者，摄像头阵列156的摄像头可以按预定间隔和/或响应命令捕捉图像。摄像头阵列156与图像处理模块158耦合，并将捕捉到的图像传送到图像处理模块158。图像处理模块158处理捕捉的图像，以确定交互式显示装置10上的用户特性(例如，高度等)和位置信息(例如，坐、站、距离等)并将信息发送至核心模块40进行进一步处理。
图像处理模块158与核心模块40耦合，其中核心模块40处理图像处理模块158、处理模块42和视频图像处理模块48之间的数据通信。例如，处理模块42检测到二维对象正在阻挡交互式显示装置10的个性化显示区18。从图像处理模块158获取的用户特性和/或位置信息用于进一步确定个性化显示区18的三维阻挡区，其中处理模块42和视频图像处理模块48可以根据三维阻挡区生成经调整的个性化显示区，并相应地显示给用户。
图41是包括触摸屏12的交互式显示装置10的另一实施例的示意框图，其可进一步包括个性化显示区18以形成交互式表面115。图4l与图39中的示例相似，除了在交互式表面115上描述了更高的非交互式阻挡对象160(例如，水瓶)。与图39相比，阻挡对象的二维(2D)阻挡区162大致相同，但由于阻挡对象160的高度，阻挡对象的三维(3D)阻挡区164要大得多。
参考图36所示的对象检测方法可以确定对象160的3D特性(例如，通过频率扫描、分类、深度学习和/或标记等)。一旦确定了3D特性，就可以根据对个性化显示区18预测的用户方向来确定阻挡对象的3D阻挡区164的估计。但是，根据嵌入式摄像头154捕捉的图像数据确定用户到个性化显示区18的视线148，可以确定更准确的阻挡对象3D阻挡区164。例如，图像数据可以显示用户坐在个性化显示区18的一侧向下看，这样阻挡对象160直接位于用户视线148和个性化显示区18之间。
图42是包括触摸屏12的交互式显示装置10的另一实施例的示意框图，其可进一步包括个性化显示区18以形成交互式表面115。图42与图41相似，除了用户站在而不是坐在交互式显示装置10旁边。与图41相比，阻挡对象的二维(2D)阻挡区162大致相同，但由于提高了用户到个性化显示区18的视线148，阻挡对象的三维(3D)阻挡区164要小得多。
因此，图42说明为了确定准确的阻挡对象3D阻挡区164，需要确定用户到个性化显示区18的视线148(例如，通过分析嵌入式摄像头154捕捉的图像数据)。
图43A-43E是调整个性化显示区18使阻挡对象的二维(2D)阻挡区和三维(3D)阻挡区(例如，图42中阻挡对象的2D阻挡区162和阻挡对象的3D阻挡区164)不再阻挡个性化显示区18的示例的示意框图。
在图43A中，交互式表面115通过如前所述的方法检测到对象的2D和/或3D形状。例如，一个对象改变交互式表面115中电极的互电容，使交互式表面115产生对象的2D电容图像。交互式表面115还处理摄像头阵列捕捉的数据图像，以便根据用户视线、用户特性和/或其他用户位置信息确定准确的3D阻挡区。然后相应调整个性化显示区18。
在图43B中，检测到阻挡对象的2D阻挡区162和阻挡对象的3D阻挡区164，移动个性化显示区18以创建经调整的显示区132，使阻挡对象的2D阻挡区162和阻挡对象的3D阻挡区164不再阻挡个性化显示区18。调整个性化显示区18还包括确定交互式显示装置10的可用显示空间。例如，当可用空间有限时(例如，检测到其他对象和个性化显示区)，可以调整个性化显示区18，使其在交互式表面115上占用更少的空间。
例如，在图43C中，检测到阻挡对象的2D阻挡区162和阻挡对象的3D阻挡区164，个性化显示区18环绕阻挡对象的2D阻挡区162和阻挡对象的3D阻挡区164，以创建经调整的显示区132。这种类型的调整可取决于在个性化显示区18中显示的数据类型。例如，如果个性化显示区18显示由文本组成的Word文档，则最好的调整可能是图43B中的示例，以便正确显示文本。
在图43D中，检测到阻挡对象的2D阻挡区162和阻挡对象的3D阻挡区164，将个性化显示区18分成三个显示窗口，其中显示窗口2的移动使阻挡对象的2D阻挡区162和阻挡对象的3D阻挡区164不再阻挡个性化显示区18。
在图43E中，检测到阻挡对象的2D阻挡区162和阻挡对象的3D阻挡区164，将个性化显示区18分成三个显示窗口以创建经调整的显示区132，其中显示窗口2和3的移动使阻挡对象的2D阻挡区162和阻挡对象的3D阻挡区164不再阻挡个性化显示区18。
图44是根据对象三维形状调整个性化显示区的方法一个示例的逻辑图。所述方法在步骤166继续，其中交互式显示装置(即，交互式桌面，如餐桌、咖啡桌、茶几等)的多个驱动感测电路(DSC)在交互式显示装置(即，其中电极可以是导线轨迹、菱形模式、电容感测板等)的多个电极上传输多个信号。
所述方法在步骤168继续，其中多个DSC中的一组DSC检测到多个电极中一组电极的电气特性变化。所述方法在步骤170继续，其中交互式显示装置的处理模块确定一组电极的电气特性变化为互电容的变化。
所述方法在步骤172继续，其中处理模块根据一组电极的互电容变化(例如，2D电容成像)、一组电极的定位(例如，一组电极在圆形区域受到影响)以及一个或多个三维形状识别技术来确定对象的三维形状。
一个或多个三维形状识别技术包括以下一项或多项：频率扫描、分类和深度学习、从指示用户视线到个性化显示区的交互式显示装置的摄像头阵列收集的图像数据(例如，根据位置、距离、用户高度等)以及识别标签(例如，RFID标签、阻抗模式标签等)。
所述方法在步骤174继续，其中处理模块确定对象的三维形状是否阻挡交互式显示装置的至少一部分个性化显示区。当对象的三维形状阻挡交互式显示装置的至少一部分个性化显示区时，所述方法在步骤176继续，其中处理模块确定个性化显示区的用户位置。例如，个性化显示区面向已知方向的特定用户。因此，处理模块假设用户直视或向下直视个性化显示区。在另一示例中，交互式显示装置的摄像头阵列收集的图像数据指示用户更准确的位置，包括用户到个性化显示区的视线(例如，根据用户位置、距离、高度等)。
所述方法在步骤178继续，其中处理模块根据用户位置和三维形状调整至少一部分个性化显示区的定位，这样对象不再阻挡至少一部分个性化显示区。例如，如图43A-43E所示的一个或多个示例，调整个性化显示区以创建经调整的显示区。
在另一个实施例中，如果检测到的三维阻挡对象大于或小于一定的尺寸，处理模块可以选择忽略该项目(例如，在一定时间内)，不调整个性化显示区。例如，将公文包放置在交互式显示装置上，完全阻挡了个性化显示区18。当检测到对象时，用户有一定的时间去移动项目，而不是调整个性化显示区18。
图45是包括触摸屏12的交互式显示装置10的另一实施例的示意框图，其可进一步包括与多个用户(例如，用户1-4)相对应的多个个性化显示区18(例如，显示区1-4)以形成交互式表面115。在此示例中，交互式显示装置10是一个交互式桌面(例如，餐桌、咖啡桌、大型游戏桌等)。
用户1-4分别与一个特定频率相关(例如，f1-f4)。例如，用户1-4坐在交互式显示装置10周围的椅子上，其中每个椅子包括一个用于感测椅子被占用的压力传感器。当检测到占用时，向交互式显示装置10发送一个带有频率(例如，f1-f4)的正弦信号。椅子可以处于固定位置(例如，餐厅卡位)，这样信号与交互式显示装置10上的特定位置相对应，此位置具有相对于用户的具有特定方向。当检测到f1-f4时，交互式显示装置10可根据用户1-4的检测位置和方向自动生成适当尺寸的个性化显示区(例如，显示区1-4)。或者，当检测到f1-t4时，交互式显示装置10可用于向用户1-4提供不同个性化显示区选项(例如，每名用户能够选择其需要的显示区的方向、尺寸等)。
在另一示例中，用户1-4中一个或多个可以与发送频率的用户装置(例如，用户输入无源装置、有源装置、游戏部件、腕带、卡片、可附在衣物/配件上的装置等)相关联，或者在交互式显示装置10上和/或附近使用时与频率(例如，可检测到用户输入无源装置的谐振频率)相关联。当检测到特定频率时，交互式显示装置10可根据相应用户检测的位置和方向自动生成个性化显示区。例如，根据检测到的用户装置位置来假设用户的位置和方向。
在另一示例中，交互式显示装置10包括一个或多个摄像头、天线和/或其他传感器(例如，红外、超声波等)，用于感测用户在交互式显示装置上的存在。。根据用户图像数据和/或来自感测数据的假设(例如，通过一个或多个天线)，交互式显示装置10向用户分配频率，并为每名用户自动生成适当尺寸、位置和方向的个性化显示区。
在另一示例中，交互式显示装置10根据指示需要生成个性化显示区的用户输入(例如，特定手势、命令、手绘区域等)来生成具有适当尺寸、位置和方向的个性化显示区。或者，交互式显示装置10可用于跟踪用户的触碰范围，以估计和显示适当的个性化显示区和/或对用户做出其他假设(例如，尺寸、位置、优势手等)。个性化显示区可根据持续的用户触碰跟踪自动调整。
在上述所有示例中，交互式显示装置10可用于确定交互式显示装置10的整体可用显示区，并相应地生成和/或调整个性化显示区。作为具体示例，如果另一名用户(例如，用户5)想要在用户1右侧的椅子上加入交互式显示装置10，由于显示区1向显示区2移动，并且添加的显示区5向显示区4移动，用户2和4的个性化显示区的高度可能会降低。或者，可以移动用户2和4的个性化显示区以适应额外的显示区，而无需降低高度。
图46是包括触摸屏12的交互式显示装置10的另一实施例的示意框图，此示意框图可进一步包括与多个用户(例如，用户1和2)相对应的多个个性化显示区18(例如，显示区1和2)以形成交互式表面115。在此示例中，交互式显示装置10是一个交互式桌面(例如，餐桌、咖啡桌、大型游戏桌等)。
在此示例中，用户1与发送频率f1的用户装置(例如，识别游戏部件1)相关联，或者在交互式显示装置10上和/或附近使用时通过交互式显示装置10检测到的频率f1(例如，可检测到用户输入无源装置的谐振频率)相关联。用户2与发送频率f2的用户装置(例如，识别游戏部件2)相关联，或者在交互式显示装置10上和/或附近使用时通过交互式显示装置10检测到的频率f2(例如，可检测到用户输入无源装置的谐振频率)相关联。
当检测到频率f1和f2时，交互式显示装置10根据用户1的检测位置和方向自动生成个性化显示区(显示区1)，根据用户2的检测位置和方向自动生成个性化显示区(显示区2)。例如，根据检测到的每个用户装置的位置来假设用户1和2的位置和方向。除了根据感测频率f1和f2生成适当尺寸和方向的个性化显示区外，交互式显示装置10可根据游戏或频率f1和f2触发的其他应用程序进一步生成个性化显示区。例如，在交互式显示装置10上使用时，识别游戏部件1和2为空气曲棍球击球手可以生成供两名玩家(用户1和2)使用的空气曲棍球桌。
图47是包括触摸屏12的交互式显示装置10的另一实施例的示意框图，其可进一步包括与多个用户(例如，用户1-3)相对应的多个个性化显示区18(例如，显示区1、1-1、2和3)以形成交互式表面115。在此示例中，交互式显示装置10是一个交互式桌面(例如，餐桌、咖啡桌、大型游戏桌等)。
用户1和3位于交互式显示装置10的同一侧。根据检测到的与用户1和3相关的特定频率(例如，通过坐在椅子上生成，与特定用户装置相关等)以及通过交互式显示装置10中的摄像头、天线和传感器感测的用户1和/或用户2的存在，生成个性化显示区1和显示区3。交互式显示装置10根据在交互式显示装置10上检测到的可用空间来缩放和定位显示区1和显示区2。
用户2在交互式显示装置的可用空间的一部分上手绘的手绘显示区180(显示区2)，用户1在靠近显示区1的交互式显示装置的一部分上手绘的手绘显示区182(显示区1-1)。用户1具有一个自动生成的个性化显示区(显示区1)和一个用户输入生成的个性化显示区(显示区1-1)。用户2的手绘显示区180描述了一个示例，其中显示区是用户创建的独特形状。根据如何手绘显示区，确定方向。例如，右撇子用户可以从左下角启动绘图。或者，用户选择为手绘显示区选择正确方向。在另一示例中，根据交互式显示装置10中一个或多个摄像头、天线和/或传感器的成像或感测数据来确定用户方向。
如果用户生成的显示区与交互式显示装置的不可用空间重叠，则显示区可以被拒绝、自动缩放至可用空间，和/或不可用空间上的显示区可以缩放以适应新的显示区。
图48是在交互式显示装置上生成个性化显示区的方法一个示例的逻辑图。所述方法在步骤184继续，其中交互式显示装置(即，交互式桌面，如餐桌、咖啡桌、茶几、游戏桌等)的多个驱动感测电路(DSC)在交互式显示装置的多个电极(即，导线轨迹、菱形模式、电容感测板等)上传输多个信号。
所述方法在步骤186继续，其中多个DSC中的一组DSC检测到多个电极中一组电极的电气特性变化。所述方法在步骤188继续，其中交互式显示装置的处理模块将一组电极的电气特性变化确定为由用户输入无源装置的用户在靠近(即，接触或附近)交互式显示装置的交互式表面时引起。
例如，用户坐在交互式显示装置周围的椅子上，其中所述椅子包括一个用于感测椅子被占用的压力传感器。在占用时，椅子向交互式显示装置发送一个带有频率的正弦信号，提醒交互式显示装置用户的存在、位置和可能的方向。椅子可以处于固定位置(例如，餐厅卡位)，这样信号与交互式显示装置上的特定位置相对应，该位置具有相对于用户的具有特定方向。
在另一示例中，用户可以与发送频率的用户装置(例如，用户输入无源装置、有源装置、游戏部件等)相关联，或者在交互式显示装置上和/或附近使用时与交互式显示装置检测到的频率(例如，可检测到用户输入无源装置的谐振频率)相关联。
在另一示例中，交互式显示装置包括一个或多个摄像头和/或天线，用于感测用户在交互式显示装置上的存在。在另一示例中，用户向交互式显示装置输入命令以提醒交互式显示装置用户的存在、位置等。
所述方法在步骤190继续，其中处理模块根据一组电极的电气特性变化确定用户位置。例如，发送频率的椅子处于固定位置(例如，餐厅卡位)，此固定位置与交互式显示装置上的特定位置相对应，此位置具有相对于用户的具有特定方向。在另一示例中，根据检测到的用户装置位置来假设用户的位置和方向。在另一示例中，通过交互式显示装置中一个或多个摄像头、天线和/或传感器的成像和/或感测数据来检测用户的位置和方向。在另一示例中，用户输入指示个性化显示区的位置和/或方向(例如，直接命令、从显示区手绘方式中获取的信息、用户输入的位置等)。
所述方法在步骤192继续，其中处理模块确定交互式显示装置的可用显示区。例如，处理模块检测是否有对象和/或个性化显示区占用交互式显示装置的交互式表面上的空间。
所述方法在步骤194继续，其中处理模块根据用户位置在可用显示区内生成个性化显示区。例如，交互式显示装置可根据用户的位置(例如，由特定频率、装置、用户输入、感测数据、图像数据等确定)和可用空间自动生成适当尺寸、位置和方向的个性化显示区。或者，当检测到用户时，处理模块可用于向用户提供不同的个性化显示区选项(例如，每名用户能够选择其需要的个性化显示区的方向、尺寸等)。
应注意，本发明可能使用的术语(如比特流、流、信号序列等或其对应词)可互换使用描述数据信息，其内容与任何所需类型的内容相对应，例如，数据、视频、语言、文本、图形、音频等，其中任何一项通常均可称为“数据”。
在本发明中，术语“大体上”和“大约”为其相应术语和/或零件之间的相关性提供了行业认可公差。对于一些行业，行业认可公差小于1％，对于其他行业，行业认可公差为10％或更大。行业认可公差的其他示例从小于1％到50％不等。行业认可公差对应但不限于组件值、集成电路工艺变化、温度变化、上升和下降时间、热噪声、尺寸、信号错误、丢包、温度、压力、材料成分和/或性能指标。在一个行业内，认可公差的公差差异可能大于或小于一个百分比水平(例如尺寸公差小于+/-1％)。零件之间的相关性可能从小于一个百分比水平的差异到几个百分比不等。零件之间的其他相关性可能从几个百分比的差异到各量级差异不等。
此外，在本发明中，术语“配置为(configured to)”、“可操作耦合到(operablycoupled to)”、“耦合到(coupled to)”和/或“耦合(coupling)”包括直接耦合和/或通过中间件间接耦合(例如，零件包括但不限于组件、元件、电路和/或模块)，其中，对于间接耦合，中间件不会修改信号信息，但可能调整其电流水平、电压水平和/或功率水平。在本发明中，推断耦合(即根据推断，一个元件与另一个元件耦合)包括在两个零件之间以“耦合到(coupled to)”相同的方式直接耦合和间接耦合。
在本发明中，术语“配置为(configured to)”、“可操作(operable to)”、“耦合到(coupled to)”或“可操作耦合到(operably coupled to)”表明一个零件包括一个或多个电源连接、输入、输出，当它们激活时，可执行其一个或多个相应功能，还进一步包括推断耦合到一个或多个其他零件。在本发明中，术语“与……有关(associated with)”包括直接和/或间接耦合独立零件和/或一个零件嵌入另一个零件中。
在本发明中，术语“有利比较(compares favorably)”表明两个或多个零件、信号等之间的比较提供了所需关系。例如，如果所需关系为信号1的量级大于信号2，当信号1的量级大于信号2或信号2的量级小于信号1时，可实现有利比较。在本发明中，术语“不利比较(compares unfavorably)”表明两个或多个零件、信号等之间的比较未能提供所需关系。
在本发明中，一项或多项权利要求可能以通用形式的一种特定形式包括短语“a、b和c中至少一个”或“a、b或c中至少一个”，其中的要素可能多于或少于“a”、“b”和“c”。在任何一种措辞中，短语的解释均应相同。特别是，“a、b和c中至少一个”等同于“a、b或c中至少一个”，并且应指a、b和/或c。例如，它是指：仅“a”、仅“b”、仅“c”、“a”和“b”、“a”和“c”、“b”和“c”和/或“a”、“b”和“c”。
此外，在本发明中，术语“处理模块”、“处理电路”、“处理器”和/或“处理单元”可能是一个处理装置或多个处理装置。此类处理装置可能包括麦克风、微控制器、数字信号处理器、微型计算机、中央处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑装置、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路和/或根据电路硬编码和/或操作指令操纵信号(模拟和/或数字)的任何装置。所述处理模块、模块、处理电路和/或处理单元可能是或进一步包括存储器和/或集成存储元件，其可能是一个存储装置、多个存储装置和/或另一个处理模块、模块、处理电路和/或处理单元的嵌入电路。此类存储装置可能包括只读存储器、随机存取存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静态存储器、动态存储器、闪存存储器、高速缓冲存储器和/或存储数字信息的任何装置。请注意，如果所述处理模块、模块、处理电路和/或处理单元包括一个以上的处理装置，则所述处理装置可能位于中心(例如，通过有线和/或无线总线结构直接耦合在一起)或可能分布式放置(例如通过局域网和/或广域网间接耦合的云计算)。应进一步注意，如果处理模块、模块、处理电路和/或处理单元通过状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路实现其一个或多个功能，则存储相应操作指令的存储器和/或存储元件可能嵌入由状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路组成的电路内，也可能在此电路之外。还应进一步注意，所述存储元件可存储，并且所述处理模块、模块、处理电路和/或处理单元执行与一个或多个图中所示至少一些步骤和/或功能相对应的硬编码和/或操作指令。此类存储装置或存储元件可能包括在一件制造品中。
借助于说明特定功能的性能及其关系的方法步骤，上文对一个或多个实施例进行了说明。为便于描述，本发明对这些功能构建块和方法步骤的边界和序列进行了任意定义。只要适当执行特定功能和关系，就可以定义替代边界和序列。因此，任何此类替代边界或序列均在权利要求书的范围和精神之内。此外，为便于描述，对这些功能构建块的边界进行了任意定义。只要适当执行某些重要功能，就可以定义替代边界。同样，也可以对流程图块进行任意定义，以说明某些重要功能。
在使用的程度上，也可以采用其他方式定义流程图块边界和序列，并且仍可执行某些重要功能。因此，功能构建块和流程图块的此类替代定义均在权利要求书的范围和精神之内。本领域的一般技术人员还将认识到，所述功能构建块以及本文中的其他说明性块、模块和组件可按图示或通过分立组件、应用特定集成电路、执行适当软件的处理器等或其任何组合来实现。
此外，流程图可能包括“开始”和/或“继续”指示。“开始”和“继续”指示表明所示步骤可纳入一个或多个其他程序中或与其结合使用。此外，流程图可能包括“结束”和/或“继续”指示。“结束”和/或“继续”指示表明所示步骤可按图示结束，或纳入一个或多个其他程序中或与其一起使用。在这种情况下，“开始”表明所示第一个步骤开始，在此之前可执行未明确显示的其他活动。此外，“继续”指示表明所示步骤可多次执行，和/或在此之后可执行未明确显示的其他活动。此外，虽然流程图表明了特定步骤顺序，但是，只要保持因果关系原则，同样也可以采用其他顺序。
在本发明中，所述一个或多个实施例用于说明一个或多个方面、一个或多个特征、一个或多个概念和/或一个或多个示例。一个装置、一件制造品、一台机器和/或一个过程的物理实施例可能包括参照本文所述的一个或多个实施例说明的一个或多个方面、特征、概念、示例等。此外，在各图之间，所述实施例可能包括名称相同或相似的功能、步骤和模块等，它们可能使用相同或不同的参考编号，因此，这些功能、步骤和模块等可能是相同、相似或不同的功能、步骤、模块等。
虽然上图中的晶体管显示为场效应晶体管(FET)，但本领域的普通技术人员理解，晶体管可以是任何类型的晶体管结构，包括但不限于双极、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、N阱晶体管、P阱晶体管、增强型、耗尽型和零电压阈值(VT)晶体管。
除非另有明确的相反规定，否则，在本文所示的任意一个附图中，进出元件和/或元件之间的信号可能是模拟信号或数字信号、连续时间信号或离散时间信号以及单端信号或差分信号。例如，如果信号路径显示为单端路径，则它也代表差分信号路径。同样，如果信号路径显示为差分路径，则它也代表单端信号路径。虽然本文描述了一种或多种特殊架构，但其他架构也可以实现，此类架构可使用未明确显示的一种或多种数据总线，元件之间可直接连接，和/或其他元件之间可间接耦合，这是本领域的一般技术人员均已认识到的事实。
术语“模块”用于一个或多个实施例说明中。模块通过处理器或其他处理装置等设备或可能包括一个存储操作指令的存储器或与其一起运行的其他硬件实现一个或多个功能。模块可独立运行和/或与软件和/或固件一起运行。在本发明中，模块可能包括一个或多个子模块，每个子模块可能是一个或多个模块。
此外，在本文中，计算机可读存储器包括一个或多个存储元件。存储元件可能是一个独立存储装置、多个存储装置或存储装置内部的一组存储位置。此类存储装置可能包括只读存储器、随机存取存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静态存储器、动态存储器、闪存存储器、高速缓冲存储器和/或存储数字信息的任何装置。所述存储装置可能为固态存储器、硬盘存储器、云存储器、拇指驱动器、服务器存储器、计算装置存储器和/或其他用于存储数字信息的物理媒体中。
虽然本文明确描述了一个或多个实施例的各个功能和特征的特定组合，也可以使用这些功能和特征的其他组合。本发明不受本文所公开的特定示例的限制，并明确包含此类其他组合。

Claims (15)

1.一种方法，包括：
通过交互式显示装置的多个驱动感测电路(DSC)在所述交互式显示装置的多个电极上传输多个信号；
通过多个DSC中的一组DSC检测由用户输入无源装置靠近所述交互式显示装置的交互式表面引起的多个电极中一组电极的电气特性变化；以及
通过处理模块解释以下一项或多项：电气特性变化所指示的运动方向、一组电极的电极数量、一组电极的位置、电气特性变化的变化率、作为一个或多个用户输入功能的电气特性变化的测量值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述用户输入无源装置包括非平面导电表面。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述非平面导电表面包括导电和非导电材料的组合。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述用户输入无源装置包括：
一个与非平面导电表面耦合的导电平面，其中，所述导电平面延伸到非平面导电表面以外，其中，当所述用户输入无源装置与交互式表面成第一角度时，所述非平面导电表面靠近所述交互表面；其中，所述用户输入无源装置与交互式表面成第二角度时，所述导电平面和非平面导电表面靠近交互式表面。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述用户输入无源装置包括以下任意一项：
一种刚性导电材料，其中，所述用户输入无源装置在靠近交互式表面时保持其形状；以及
一种柔性导电材料，其中，所述用户输入无源装置在靠近交互式表面时改变其形状。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述用户输入无源装置包括以下任意一项：
空心；以及
实心。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电气特性变化包括以下一项或多项：
一组电极的自电容增加；
一组电极的互电容增加；
一组电极的自电容下降；以及
一组电极的互电容下降。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个用户输入功能包括：
滚动功能；
缩放功能；
选择功能；以及
突出显示功能。
9.一种用户输入功能感测系统，包括：
一个交互式显示装置，包括：
一个交互式表面，包括用于将数据帧渲染成一系列可见图像的显示区；
集成到所述交互式表面的多个电极；
耦合到所述多个电极的多个驱动感测电路(DSC)
一个处理模块；以及
一个用户输入无源装置，其中，当所述用户输入无源装置靠近交互式显示装置的交互式表面时：
多个DSC中的一组DSC用于检测由所述用户输入无源装置引起的多个电极中一组电极的电气特性变化；以及
所述处理模块用于解释以下一项或多项：电气特性变化所指示的运动方向、一组电极的电极数量、一组电极的位置、电气特性变化的变化率、作为一个或多个用户输入功能的电气特性变化的测量值。
10.根据权利要求9所述的用户输入功能感测系统，其中，所述用户输入无源装置包括一个非平面导电表面。
11.根据权利要求10所述的用户输入功能感测系统，其中，所述非平面导电表面包括导电和非导电材料的组合。
12.根据权利要求10所述的用户输入功能感测系统，其中，所述用户输入无源装置包括：
一个与非平面导电表面耦合的导电平面，其中，所述导电平面延伸到非平面导电表面以外，其中，当所述用户输入无源装置与交互式表面成第一角度时，所述非平面导电表面靠近所述交互表面；其中，所述用户输入无源装置与交互式表面成第二角度时，所述导电平面和非平面导电表面靠近交互式表面。
13.根据权利要求9所述的用户输入功能感测系统，其中，所述用户输入无源装置包括以下任意一项：
一种刚性导电材料，其中，所述用户输入无源装置在靠近交互式表面时保持其形状；以及
一种柔性导电材料，其中，所述用户输入无源装置在靠近交互式表面时改变其形状。
14.根据权利要求9所述的用户输入功能感测系统，其中，所述电气特性变化包括以下一项或多项：
一组电极的自电容增加；
一组电极的互电容增加；
一组电极的自电容下降；以及
一组电极的互电容下降。
15.根据权利要求9所述的用户输入功能感测系统，其中，所述一种或多种用户输入功能包括：
滚动功能；
缩放功能；
选择功能；以及
突出显示功能。
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