CN115485652A - 用于检测和表征在人机接口处的触摸输入的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测触摸传感器处的输入的方法的变型，该触摸传感器包括力敏感层和一组驱动电极和感测电极，该力敏感层响应于在触摸传感器表面上施加的力的局部变化而表现出局部电阻的变化，该方法的变型包括：用驱动信号驱动驱动电极；从感测电极读取感测信号；检测感测信号的交流分量和直流分量；响应于感测信号的直流分量的大小下降到阈值大小以下，基于感测信号的交流分量检测在扫描周期期间触摸传感器表面上的输入；以及响应于感测信号的直流分量的大小超过阈值大小，基于感测信号的直流分量检测在扫描周期期间触摸传感器表面上的输入。

Description

用于检测和表征在人机接口处的触摸输入的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年3月9日提交的第62/987,290号美国临时专利申请的权益，该美国临时专利申请通过本引用以其整体并入。
本申请涉及于2014年9月26日提交的美国专利申请第14/499,001号，其通过引用以其整体并入。
技术领域
本发明总体上涉及系统领域，并且更具体地，涉及系统领域中新的且有用的人机接口系统。
附图简述
图1A和图1B是方法和系统的流程图表示；
图2是方法和系统的一个变型的流程图表示；
图3是方法的一个变型的流程图表示；
图4是方法的一个变型的流程图表示；
图5A和图5B是方法的一个变型的流程图表示；
图6A和图6B是方法的一个变型的流程图表示；以及
图7是系统的一个变型的示意表示。
实施例的描述
本发明的实施例的以下描述并非旨在将本发明限制于这些实施例，而是使本领域技术人员能够制造和使用本发明。本文描述的变型、配置、实施方式、示例实施方式和示例是可选的，并且不排除它们描述的变型、配置、实施方式、示例实施方式和示例。本文描述的发明可以包括这些变型、配置、实施方式、示例实施方式和示例的任何组合和所有组合。
1.方法
如图1A、图1B和图3所示，用于检测和表征触摸输入的方法S100包括：在框S110中，检测包括一组驱动电极和感测电极对以及导电力敏感层130的触摸传感器表面140上的输入；在框S120中，将第一驱动电极和感测电极对中的驱动电极驱动到参考电位；在框S130中，在第一驱动电极和感测电极对中的感测电极处对输出信号进行采样；在框S140中，基于输出信号的AC分量计算驱动电极和感测电极之间的电容值；在框S150中，基于输出信号的DC分量计算驱动电极和感测电极之间的电阻值；以及在框S160中，基于电阻值和电容值计算在触摸传感器表面140上的输入的力的大小和位置。
1.1应用
通常，方法S100可以由系统100执行，该系统100包括：横跨基底110布置的一组驱动电极和感测电极对(下文为“压力传感器阵列”)；控制器160；以及力敏感层130，该力敏感层130表现出随局部施加的力的变化而变的相邻的驱动电极和感测电极对两端的接触电阻的变化(或局部体电阻(bulk resistance)的变化)，该力敏感层130被布置在压力传感器阵列上方，并在压力传感器阵列上方形成气隙150；以及力敏感层130上方的触觉表面。控制器160可以执行方法S100的框以用于：将驱动电极和感测电极对之间的电容的变化解释为触觉表面上轻触摸的局部位置和/或重触摸的初始接触，该触摸使力敏感层130朝向压力传感器阵列移位，并且因此局部压缩气隙150；以及将驱动电极和感测电极对之间的电阻变的化解释为触觉表面上触摸的局部位置和力大小。
更具体地，力敏感层130被布置在压力传感器阵列上方，以在压力阵列和力敏感层130的近侧表面之间形成小(例如，5微米高，10微米高)的气隙150。力敏感层130表现出与空气的电容率不同的电容率(例如，介电常数)，使得力敏感层130朝向压力传感器阵列的移位导致驱动电极和感测电极对之间的总电容率的变化，从而影响这些驱动电极和感测电极对之间的内部电容耦合，该内部电容耦合随着气隙150高度的局部变化而(例如，成比例地)变化。在该配置中，即使施加在触觉表面上方的非常轻的力(例如，小于5克的力)也可以使力敏感层130朝向压力传感器阵列移位，并显著减小气隙150的高度，从而改变(例如，增加)邻近该力的驱动电极和感测电极对的子集之间的内部电容。因此，系统100可以在扫描周期期间(和/或在一系列扫描周期内)对压力传感器阵列中的每个驱动电极和感测电极对之间的内部电容耦合进行采样(例如测量、计算)，并且基于这些驱动电极和感测电极对之间的内部电容耦合的导出的变化来检测、表征和跟踪(非常)轻的力在触觉表面上的施加。
同时，控制器160可以：检测驱动电极和感测电极对之间的电阻的变化，该变化是由于在触觉表面上施加较大的力而引起的，该较大的力压缩力敏感层130抵靠压力传感器阵列，并产生力敏感层130的体电阻的局部变化或力敏感层与相邻的驱动电极和感测电极对之间的接触电阻的变化；以及将电阻的这些变化解释为施加到触觉层的较大力的位置和大小。然后，控制器160可以将从驱动电极和感测电极对之间的电阻变化导出的较高力输入(例如，大于5克)的位置和力大小与从驱动电极和感测电极对之间的电容耦合导出的较低力输入(例如，小于5克)的位置合并，以在扫描周期期间生成横跨触觉表面的输入的更全面的表示(例如，力分布、接触图)。
特别地，系统100可以基于驱动电极和感测电极对之间的电阻变化来设置用于检测触摸传感器表面140上的输入的电阻的最小阈值变化，以便抑制噪声并减少对触觉表面上的输入的假阳性检测。然而，系统100还可以用基于驱动电极和感测电极对之间的内部电容耦合的变化的输入检测来代替低于电阻的该最小阈值变化的压力传感器阵列的基于电阻的动态范围。更具体地，系统100被配置为：将压力传感器阵列中的驱动电极驱动到参考电位(例如，利用输入波形)；在采样周期内测量相应的感测电极处的输出信号(例如，电压、电流消耗)；以及解释(例如，分析、消歧)输出信号，以基于输出信号的特性同时导出(例如，计算)驱动电极和感测电极对之间的电容值。例如，控制器160可以导出与感测电极输出信号(例如，输出信号的AC分量)中的振荡幅度成比例的电容值。同时和/或随后，控制器160可以计算电阻值，该电阻值与感测电极输出信号(例如，输出信号的DC分量)的稳态值成比例。对于非常轻的输入力(例如，小于5克)，感测电极输出信号的电容分量占主导地位，因此即使驱动电极和感测电极对表现出电阻耦合几乎没有变化，也使得系统100能够准确地检测在与驱动电极和感测电极对相对应的触觉表面上的位置处的对象。
此外，由于驱动电极和感测电极对之间的内部电容仅取决于压力传感器阵列的几何结构和气隙150的尺寸，因此系统100可以利用采样的电容值以便检测和表征不受系统100中某些缺陷影响的输入，这些缺陷例如为力敏感层130中的不连续性和/或不规则性(例如，死区)、基底110中的印刷缺陷和/或力敏感层130或电极表面上的残留灰尘。类似地，由于导电力敏感层130将由驱动电极生成的电场限制在触觉表面下方，因此系统100可以检测任何类型的对象(例如，戴手套的手指、笔、触笔)与触觉表面之间的接触，以及在触摸传感器表面140上存在水和/或其他材料的情况下检测和表征输入。
1.2系统
如图1A和图1B所示，系统100包括：触摸传感器表面140；横跨基底110(例如，刚性PCB)布置的一组驱动电极和感测电极对120；耦合到该组驱动电极和感测电极的控制器160；以及布置在触摸传感器表面140与该组驱动电极和感测电极对120之间的力敏感层130，该力敏感层130包括导电材料，该导电材料响应于施加在触摸传感器表面140上方(例如，施加在触摸传感器表面140上)的力而表现出局部体电阻和/或局部接触电阻的变化。在一个实施方式中，系统100包括相互交错的驱动电极和感测电极的栅格阵列(或“驱动电极和感测电极的阵列”)，该栅格阵列(或“驱动电极和感测电极的阵列”)横跨刚性基底图案化(例如，沉积在刚性基底上、集成到刚性基底中)，该刚性基底例如为玻璃纤维PCB或刚性背衬上的其他PCB。力敏感层130被布置成连续层(例如，布置在触摸传感器表面140的背面上)，在驱动电极和感测电极对120的阵列上方的小(例如，5微米高、10微米高)的间隔处安装，并围绕其周边连接到基底110，在力敏感层130与传感器元件之间形成薄的气隙150。
在该配置中，向触摸传感器表面140施加局部力(例如，触摸输入)会移位和/或压缩力敏感层130，从而与施加的力的大小成比例地改变局部驱动电极和感测电极对120两端的电阻。此外，施加在触摸传感器表面140上方的力减小了(导电)力敏感层130与驱动电极和感测电极阵列之间的局部间隔，从而改变了相邻驱动电极和感测电极对120之间的内部电容耦合。因此，控制器160被配置为：将一组驱动电极驱动到参考电位；在相应的感测电极处对相应的输出信号(例如，电压)进行采样；以及分析(例如，解释、消歧)输出信号以导出(例如，计算(compute)、计算(calculate))系统100内每个驱动电极和感测电极对120之间的电容值和电阻值。然后，控制器160可以将得到的成组的电阻值和电容值转换成施加在触摸传感器表面140上方的离散力输入的位置和/或大小(例如，力分布)以及表示接触触摸传感器表面140的对象的位置和尺寸的电容(例如，触摸)图像。
系统100可以被集成到膝上型计算机、便携式电子设备(例如，平板计算机、智能手机、可佩戴设备)、外围键盘和/或触控板或任何其他电子设备中，以便检测和表征用户的触摸输入。例如，基底110可以结合到膝上型计算机的机箱(chassis)，使得触摸传感器表面140限定不透明的触摸板和/或键盘表面。在另一示例中，系统100可以被布置在显示器下方以形成用于平板计算机、智能手机或智能手表的压敏触摸屏。然而，这些示例仅仅是说明性的。系统100还可以被集成到任何合适的电子设备中，以便检测和表征输入。
1.3驱动电极和感测电极之间的内部电容
如图2所示，力敏感层130可以被布置在驱动电极和感测电极阵列的上方，并沿着其边缘连接(例如，结合、固定)到基底110，从而包围驱动电极和感测电极阵列中的电极与力敏感层的近侧表面之间的薄的(例如，5微米至10微米高的)气隙150。当被在参考电位驱动时(例如，在扫描周期期间)，每个驱动电极和感测电极对120中的驱动电极生成可以通过气隙150(例如，电介质)传播到相应的感测电极的电场，导致驱动电极和感测电极对120之间的内部电容耦合。然而，(导电)力敏感层130防止电场线通过力敏感层130传播，并将由驱动电极生成的电场限制到驱动电极和感测电极阵列与力敏感层130之间的气隙150。因此，力敏感层130朝向驱动电极和感测电极阵列的移位(例如，由施加在触摸传感器表面140上方的力引起)增加了(例如，在恒定参考电位下)允许通过气隙150的电通量和/或中间电介质(例如，空气)的竖直尺寸，从而增加了邻近触摸传感器表面140上的对象或输入的驱动电极和感测电极对120之间的内部电容。
通常，驱动电极和感测电极阵列与力敏感层130之间的小间隔(例如，小于10微米)防止由第一驱动电极和感测电极对120中的驱动电极发射的电场传播到其他邻近的驱动电极和感测电极对120中的感测电极。此外，即使在施加在触摸传感器表面140上方的轻力(例如，小于5克，0.05牛顿)下，力敏感层130也可以经历与气隙150的z高度显著成比例的移位。因此，靠近输入区域的驱动电极和感测电极对120可能经历内部电容耦合相对较大的变化，而(例如，响应于力的非常轻的施加的)电阻耦合没有变化。因此，控制器160可以顺序地将驱动电极和感测电极阵列中的每个驱动电极驱动到参考电位，并从在相应的感测电极处接收的输出信号中提取每个驱动电极和感测电极对120两端的电容值，以便检测和跟踪限定大范围的施加力的触摸传感器表面140上的输入(例如，在一系列扫描周期内)。
1.4信号处理和输入特性
如图4所示，方法S100的框列举如下：在框S110中检测触摸传感器表面140上的输入，该触摸传感器表面140包括一组驱动电极和感测电极对120以及导电力敏感层130。通常，控制器160被配置为：对系统100中的驱动电极和感测电极对120两端的一组电阻值进行采样；将该组电阻值和/或基于该组电阻值计算的力大小与阈值进行比较；以及响应于电阻值或力大小超过阈值检测输入(例如，对象的存在)和/或力的施加。例如，在初始扫描周期期间，控制器160可以：顺序地将驱动电极和感测电极阵列中的每列驱动电极驱动到参考电位(例如，同时浮动所有其他行的驱动电极)；顺序地对相应列的感测电极处的稳态(例如，DC)电压和/或电流消耗进行采样；以及将在这些列的感测电极处采样的电压转换成一组电阻值和/或施加在触摸传感器表面140上方的力的大小和位置。然后，控制器160可以将该组电阻值和/或力大小与预定阈值进行比较，以便检测对触摸传感器表面140的输入的施加。因此，在一个实施方式中，控制器160可以基于在初始电阻扫描周期期间采样的电阻值来检测触摸传感器表面140上的输入或接触的初始施加。
方法S100的框还列举如下：在框S120中，将第一驱动电极和感测电极对120中的驱动电极驱动到参考电位；以及在框S130中，对第一驱动电极和感测电极对120中的感测电极处的输出信号进行采样。通常，控制器160配置为在随后的扫描周期期间：用输入电压(例如，输入波形)驱动驱动电极；以及在采样周期内对相应的感测电极处的一系列输出值和/或输出波形进行采样。特别地，控制器160可以向驱动电极输出固定的参考电位(例如，方波输入)或时变电位(例如，正弦波输入)。在一个实施方式中，控制器160可以基于输入波形的特性(例如，幅度、频率)以及驱动电极和感测电极对120的几何结构为控制器160内的一组ADC选择(例如，事先选择、同时选择)采样窗口。然后，控制器160可以在一系列采样周期(例如，10个采样、50个采样、100个采样)内对感测电极处的电压进行采样，并构建包括与驱动电位相对应的感测电极电压和/或电流消耗的时间序列的输出信号。在另一实施方式中，控制器160可以在采样周期内对来自感测电极的电压和/或电流消耗进行连续采样，并构建限定连续波形(例如，电压曲线、电流曲线)的输出信号。
方法S100的框还列举如下：在框S140中，基于输出信号的AC分量计算驱动电极和感测电极之间的电容值；以及在框S150中，基于输出信号的DC分量计算驱动电极和感测电极之间的电阻值。通常，控制器160被配置为：分析(例如，解释、分解、消歧)感测电极输出(例如，电位曲线)；基于输出信号的第一分量测量(例如，导出、确定、计算)驱动电极和感测电极对120之间的电容耦合；并且基于输出信号的第二分量同时和/或随后测量(例如，导出、确定、计算)驱动电极和感测电极对120之间的电阻耦合。更具体地，控制器160可以将感测电极输出(例如，感测电极电压的时间序列、电压曲线)解释为电容信号分量和电阻信号分量的叠加。然后，控制器160可以基于电容信号分量的特性导出驱动电极和感测电极对120之间的电容值，并且随后或同时基于电阻信号分量的特性导出驱动电极和感测电极对120两端的电阻值。
在一个实施方式中，控制器160可以将驱动电极驱动到固定的参考电位(例如，方波输入)以生成诸如图3所示的输出信号的感测电极输出。通常，感测电极输出(例如，电压曲线)是阻尼的AC信号(例如，围绕接地电位振荡)和逻辑电位曲线(例如，DC电阻信号)的叠加，该阻尼的AC信号(例如，围绕地电位振荡)的幅度和/或频率与驱动电极和感测电极对之间的电容成比例，该逻辑电位曲线(例如，DC电阻信号)具有与驱动电极和感测电极对之间的电阻成比例的稳态值。因此，控制器160可以被配置为：测量AC信号分量的幅度(例如，通过计算电压曲线上的全局最大值与稳态/DC电位之间的差值)；测量AC信号分量的频率(例如，通过测量AC信号分量的局部最大值之间的持续时间)；以及基于导出的相关性和/或校准数据将AC信号分量的测量幅度和/或频率转换为驱动电极和感测电极之间的电容值。类似地，控制器160可以被配置为对输出信号的稳态值(例如，DC信号分量，稳态电压)进行采样，并将稳态电压转换为驱动电极和感测电极对120之间的电阻值。
在另一实施方式中，控制器160可以用振荡的参考电位(例如，正弦波输入)驱动驱动电极以生成感测信号。特别地，由正弦驱动信号生成的感测信号是无阻尼的AC振荡(例如，电阻信号分量)与第二阻尼的AC振荡(例如，电容信号分量)的叠加，该无阻尼的AC振荡(例如电阻信号分量)具有与驱动电极和感测电极之间的电阻成比例的幅度，该第二阻尼的AC振荡(例如，电容信号分量)具有与驱动电极和感测电极之间的电容成比例的幅度和/或频率，该第二阻尼的AC振荡(例如，电容信号分量)相对于电阻信号分量有相移。通常，控制器160可以被配置为基于相对于驱动信号的相位的两个AC信号分量之间的相位差和/或感测信号的电容区域和电阻区域之间的幅度增加来区分(例如，消歧、解析)电阻AC信号分量和电容AC信号分量。在一个变型中，控制器160可以：用振荡的驱动信号驱动驱动电极并记录第一感测信号；随后将驱动电极驱动到固定(例如，静态)的参考电位并记录第二感测信号；基于第二感测信号计算驱动电极和感测电极之间的电阻值；通过从第一感测信号中减去第二感测信号来生成电容输出信号；以及基于电容输出信号相对于振荡的驱动信号的幅度、频率和/或相位来计算驱动电极和感测电极之间的电容值。
然而，这些示例仅仅是说明性的。控制器160还可以被配置为用任何合适的时间相关的输入信号驱动驱动电极，并执行相应的处理以从相同的感测信号导出(例如，测量、计算(calculate)、计算(compute))驱动电极和感测电极对120之间的内部电容和电阻，从而使得控制器160能够在单个扫描周期期间同时对驱动电极和感测电极对120两端的电阻数据和电容数据进行采样。
方法S100的框还列举如下：在框S160中，基于电阻值和电容值计算触摸传感器触摸传感器表面140上的输入的力大小和位置。通常，控制器160被配置为：将计算的驱动电极和感测电极对120之间的电阻值转换为在驱动电极和感测电极对120的位置处施加在触摸传感器表面140上方的力的大小和/或位置；并且将计算的驱动电极和感测电极对120之间的电容值解释为在驱动电极和感测电极对120的位置处接触触摸传感器表面140的对象(例如，输入)的存在。因此，如图4所示，控制器160可以通过在扫描周期期间对驱动电极和感测电极阵列中的每个驱动电极和感测电极对120顺序地执行方法S100的框S120、框S130、框S140和框S150来对一组电阻值和一组电容值进行采样。然后，控制器160可以将该组电阻转换为压力图像(例如，电阻图像、力图像)，该压力图像(例如，电阻图像、力图像)表示在扫描周期期间横跨触摸传感器表面140的区域的力分布(例如，对应于输入的施加)。附加地和/或可替代地，控制器160可以将该组电容值转换为电容图像，该电容图像表示在扫描周期期间接触触摸传感器表面140的对象的位置和尺寸。然后，控制器160可以基于电容图像导出(例如，确定、计算)触摸传感器表面140上的输入的位置和/或触摸传感器表面140上的多个同时输入(例如，多指手势)的位置。例如，控制器160可以计算电容图像的高电容(或低电容)区域的质心的(x，y)位置，并将质心的位置与触摸传感器表面140上的输入的位置相关联。因此，控制器160可以仅基于测量的驱动电极和感测电极阵列中的驱动电极和感测电极对120之间的内部电容的变化(例如，独立于电阻数据)来计算(例如，确定)触摸传感器表面140上的输入的位置，从而使得系统100能够准确地检测和跟踪触摸传感器表面140上的低的力大小(例如，小于5克，0.05牛顿)输入。
在一个实施方式中，控制器160还被配置为将压力图像与电容图像组合(例如，合并、叠加)，并输出触摸图像(例如，注释的触摸图像)，该触摸图像(例如，注释的触摸图像)包括施加在触摸传感器表面140上方的总力和/或横跨触摸传感器表面140的力分布，以及在每个扫描周期期间接触触摸传感器表面140的对象的位置、尺寸和/或类型。通常，控制器160被配置为以预定的或可配置的扫描频率(例如，10Hz、50Hz、100Hz)顺序地执行扫描周期(例如，方法的框S120、框S130、框S140、框S150和框S160)，以便连续地检测、表征和/或跟踪触摸传感器表面140上的对象和力的移动。因此，当系统100被集成到电子设备(例如，膝上型计算机、智能手机)中时，该设备然后可以基于由控制器160输出的触摸图像执行命令功能(例如，更新光标的位置)。
1.5基线和冗余
控制器160还配置为基于在扫描周期期间或在先前扫描周期期间生成的压力图像(例如，电阻图像、力图像)来修改在扫描周期期间生成的电容图像。通常，电容图像可以表现出在向触摸传感器表面140施加力期间或之后由力敏感层130和压力之间的间隙内的空气运动产生的次级效应，这可能降低基于电容图像的位置计算的准确度。例如，电容图像可以包括与横跨触摸传感器表面140的输入的移动相对应的轨迹，该轨迹人为地移位(例如，转移、拉回)输入区域的质心。因此，在一个实施方式中，控制器160可以基于在先前扫描周期中生成的压力图像来确定触摸传感器表面140(例如，统计上显著的、非零力施加的区域)上的输入区域和/或输入尺寸，并且减去、忽略或以其他方式排除在输入区域之外的驱动电极和感测电极对120处测量的电容值，以便减少或消除电容图像中的伪影。例如，控制器160可以登记(例如，确定、计算)以相应的力分布中的局部最大值(例如，基于来自先前扫描周期的压力图像)为中心的电容图像的圆形区域，并减去在当前的扫描周期和随后的扫描周期期间从圆形区域(例如，输入区域)之外的驱动电极和感测电极对120测量的(例如，基线)电容值。因此，控制器160可以排除从输入区域之外的远端驱动电极和感测电极对120测量的电容值，以便从电容图像中消除气隙150内的波纹、轨迹和其他次级效应，从而提高基于电容图像的位置计算的准确度。
控制器160还被配置为基于在随后的扫描周期期间生成的电容图像连续更新输入区域的位置。例如，控制器160可以在整个一系列扫描周期中跟踪与触摸传感器表面140上的输入或对象相关联的电容图像的特征。因此，控制器160可以基于在一系列扫描周期内生成的电容图像或电容图像的差异(例如，独立于相应的电阻数据)来检测和跟踪(例如，测量、记录)横跨触摸传感器表面140的输入的移动，使得系统100能够检测和跟踪非常轻(例如，小于5克，0.05牛顿)的施加的力的位置。附加地，控制器160可以比较来自驱动电极和感测电极阵列中的每个驱动电极和感测电极对120的电阻值和电容值，和/或将压力图像与相应的电容图像进行比较，以便识别和跟踪通过系统100中的任何缺陷区域(例如，由于力敏感层130中的小的不连续性/死区、基底110中的印刷缺陷和/或力敏感层130或电极表面上的灰尘或其他微颗粒)的输入。
2.变型
如图1A、图1B、图6A和图6B所示，方法S100的一个变型用于检测系统100处的输入，该系统100包括：力敏感层130，该力敏感层130响应于触摸传感器表面140上的施加的力的局部变化，表现出相邻的驱动电极和感测电极对两端的接触电阻的变化(或局部体电阻的变化)；一组驱动电极；和一组感测电极，该方法S100的一个变型包括：在框S120中，在第一扫描周期期间用驱动信号驱动该组驱动电极中的第一驱动电极；在框S130中，在第一扫描周期期间从该组感测电极中并与第一驱动电极配对的第一感测电极读取第一感测信号；在框S140中，检测第一感测信号的第一交流分量；在框S150中，检测第一感测信号的第一直流分量；在框S162中，响应于第一感测信号的第一直流分量的大小下降到阈值大小以下(below)，基于第一感测信号的第一交流分量检测在第一扫描周期期间触摸传感器表面140上的第一输入；并且在框S164中，响应于第一感测信号的第一直流分量的大小超过阈值大小，基于第一感测信号的第一直流分量检测在第一扫描周期期间触摸传感器表面140上的第一输入。
方法S100的一个变型5A和5B包括，在第一扫描周期期间：在框S130中，从一组驱动电极和感测电极对120中读取第一组感测信号，第一组感测信号中的每个感测信号表示在第一扫描周期期间在该组驱动电极和感测电极对120中的驱动电极和感测电极对120之间的电阻；以及在框S164中，基于第一组感测信号中的第一感测信号的第一直流分量检测在第一扫描周期期间触摸传感器表面140上的第一位置处的第一输入，该第一直流分量指示该组驱动电极和感测电极对120中的位于第一位置附近的第一驱动电极和感测电极对120之间的电阻的第一变化。方法S100的这个变型还包括，在第一扫描周期之后的第二扫描周期期间：在框S130中，从该组驱动电极和感测电极对120中读取第二组感测信号；以及在框S164中，基于第二组感测信号中的第二感测信号的第二直流分量，跟踪在第二扫描周期期间从触摸传感器表面140上的第一位置到触摸传感器表面140上的第二位置的第一输入，该第二直流分量指示该组驱动电极和感测电极对120中的位于第二位置附近的第二驱动电极和感测电极对120之间的电阻的第二变化。方法S100的这个变型还包括，在第二扫描周期之后的第三扫描周期期间：在框S130中，从该组驱动电极和感测电极对120中读取第三组感测信号；在框S150中，检测从该组驱动电极和感测电极对120中的位于触摸传感器表面140上的第三位置附近的第三驱动电极和感测电极对120中读取的第三感测信号的第三直流分量；在框S140中，检测第三感测信号的第三交流分量；以及在框S162中，响应于第三直流分量的第三大小下降到阈值大小以下，基于第三感测信号的第三交流分量的第三幅度，跟踪在第三扫描周期期间从触摸传感器表面140上的第二位置到第三位置的第一输入，该第三交流分量的第三幅度指示在第三驱动电极和感测电极对120之间的电容的第三变化。
2.1应用
通常，在该变型中，系统100可以包括：基底110；横跨基底110布置的驱动电极和感测电极对120的阵列(下文称为“传感器阵列”)；力敏感层130，其被布置在驱动电极和感测电极对120的阵列上方，并包含材料(例如，聚合物粘合剂中的导电颗粒)，该材料(例如，聚合物粘合剂中的导电颗粒)表现出相邻的驱动电极和感测电极对两端的接触电阻随施加的力的变化而变的局部变化(或局部体电阻或阻抗的局部变化)；以及力敏感层130上方的触摸传感器表面140。
2.2作为可变电阻器的驱动电极和感测电极对
系统100还包括控制器160，该控制器160执行方法S100的框以：用(例如，相对于参考电压电位的)驱动信号驱动传感器阵列中的驱动电极；从传感器阵列中的感测电极读取感测信号(例如，电压时间序列)；从这些感测信号(例如，稳态电压)中提取直流(或“DC”)分量；以及在扫描周期期间基于这些DC感测信号分量来解释横跨触摸传感器表面140的输入的力大小，如图1B、图5A、图5B、图6A和图6B所示。
更具体地，力敏感层130横跨驱动电极和感测电极对120之间的间隙，并且表现出与相邻的驱动电极和感测电极对120的接触电阻的变化(或局部体电阻的变化)，其随着施加到该驱动电极和感测电极对120上方的触摸传感器表面140的力的变化而变化。因此，随着该施加的力的增加，在该驱动电极和感测电极对120之间的力敏感层130的接触电阻(或局部体电阻)减小，从而当控制器160将相邻的驱动电极驱动到参考电压电位时，在感测电极处产生更大的电压。因此，在扫描周期期间由控制器160读取的感测电极处的电压表示邻近驱动电极和感测电极对120的力敏感层130的局部接触电阻(或体电阻)，该局部接触电阻(或体电阻)表示施加到驱动电极和感测电极对120上方的触摸传感器表面140的力的大小。因此，控制器160可以：基于从感测电极读取的感测信号(例如，电压)和力敏感层130的已知电气特性，解释在扫描周期期间施加到驱动电极和感测电极对120上方的触摸传感器表面140的力的大小；并且基于该力，例如响应于该力超过驱动力敏感层130与驱动电极和感测电极对120接触的最小接触力阈值(例如，5克，0.5牛顿)，检测驱动电极和感测电极对120上方的触摸传感器表面140上的输入。更具体地，驱动电极和感测电极对120以及力敏感层130的邻近区域可以形成可变电阻器，(当力敏感层130与驱动电极和感测电极两者接触时)，该可变电阻器表现出随施加的力的变化而变的特性电阻，如图1A和1B所示，并且控制器160可以从可变电阻器读取感测信号(例如，电压、电阻)，并基于该感测信号解释驱动电极和感测电极对120上方的触摸传感器表面140上的输入的存在和力大小。
此外，控制器160可以在一个扫描周期期间对传感器阵列中的所有驱动电极和感测电极对120同时执行该过程以：基于从每个感测电极读取的感测信号和力敏感层130的已知电气特性来解释施加在触摸传感器表面140上的力的大小；基于这些力检测触摸传感器表面140上的输入；和/或生成触摸图像，该触摸图像表示在每个驱动电极和感测电极对120位置处检测的力和/或在触摸传感器表面140上的输入的指定横向和纵向位置及其检测的力大小。
2.3非预期的气隙
在一个应用中，将力敏感层130组装在基底110上方会在力敏感层130和基底110之间产生不完全层压的区域，从而导致在传感器阵列中的驱动电极和感测电极对120的子集上方在力敏感层130和基底110之间有捕获的空气体积(图1A)。类似地，在组装期间在力敏感层130和基底110之间捕获的微粒和/或基底110上的电极的上升边缘可以防止基底110和力敏感层130之间的完全层压并因此防止在其间产生相似的空气体积。
每个捕获的空气体积可以将力敏感层130与相邻的驱动电极和感测电极对120分离，使得这些驱动电极和感测电极对120之间的电导率为零值或接近零值(即，使得这些驱动电极和感测电极对120两端的电阻接近无穷大值)。此外，对捕获的空气体积上方的触摸传感器表面140施加力可以横向移位该空气，但是力敏感层130可以保持与驱动电极和感测电极对120不接触，直到对捕获的空气体积上方的触摸传感器表面140施加超过接触力阈值的更大的力(例如，大于5克，0.5牛顿)以驱动力敏感层130与驱动电极和感测电极对120完全接触。因为对于小于接触力阈值的输入，力敏感层130保持与驱动电极和感测电极对120不接触，所以驱动电极和感测电极对120两端的电阻(以及因此针对感测电极读取的DC感测信号分量)可以在触摸传感器表面140上的轻到非常轻的输入的范围内(例如，1克到5克之间，0.01牛顿到0.05牛顿之间)有效地保持不变，从而防止控制器160仅基于驱动电极和感测电极对120两端的电阻(即，仅基于从驱动电极和感测电极对120读取的感测信号的DC分量)来检测这种轻到非常轻的输入的存在和力大小两者。
此外，控制器160可以以其它方式将在驱动电极和感测电极对120上方施加等于接触力阈值的力解释为基线(或标称、零)力大小。因此，假定仅从驱动电极和感测电极对120读取感测信号的DC分量的情况下，控制器160可能无法检测到捕获的空气体积上方的力大小小于接触力阈值的输入。在检测到捕获的空气体积上方的输入时，假定仅从驱动电极和感测电极对120读取感测信号的DC分量的情况下，控制器160还可以计算该输入的力大小，该输入的力大小与输入的真实力大小相差了接触力阈值且小于该输入的真实力大小。
2.3.1作为可变电容器的驱动电极和感测电极对
然而，与力敏感层130分离的驱动电极和感测电极对120可以形成平行板气隙电容器，该平行板气隙电容器与如上所述的由驱动电极和感测电极对120与力敏感层130形成的可变电阻器并联。更具体地，并且如图1A和图1B所示，驱动电极和感测电极对120、力敏感层130以及捕获的空气体积可以协作以形成：可变电容器，其表现出随力敏感层130在捕获的空气体积上方被压下的距离(以及因此施加到捕获的空气体积上方的触摸传感器表面140的力)的变化而变的特性电容；以及可变电阻器，其并联连接到可变电容并且表现出随施加到触摸传感器表面140的局部力的变化而变的特性电阻。
可变电容和可变电阻器可以协作以形成高通滤波器，该高通滤波器仅将(在扫描周期期间输入到驱动电极的)驱动信号的高频分量传递到感测信号。特别地，当控制器160在扫描周期期间用驱动信号(例如，方波上升到参考电压电位的单个上升沿)驱动驱动电极时，由驱动电极和感测电极对120形成的气隙电容器可以将该驱动信号的高频分量传递到感测电极，这在感测电极处产生振荡的电压分量。当将输入施加到驱动电极和感测电极对120上方的触摸传感器表面140时，捕获的空气体积随着力敏感层130朝向驱动电极和感测电极对120移动而横向移位，从而：减小驱动电极和感测电极对120之间的气隙150的高度；增加气隙电容器的特性电容；将驱动信号的更多高频分量传递到感测电极；以及增加从感测电极读取的感测信号的振荡的电压分量的幅度。因此，按压捕获的空气体积上方的触摸传感器表面140可以：减小捕获的空气体积的高度；减小该驱动电极和感测电极对120之间的气隙150；增加由该驱动电极和感测电极对120形成的气隙电容器的电容；以及将驱动信号的更大幅度的高频分量传递到感测电极，这导致在扫描周期期间从感测电极读取的感测信号中的更大幅度的AC分量。
2.3.2DC感测信号分量和AC感测信号分量
此外，由于驱动电极和感测电极对120、力敏感层130的邻近区域以及在其间捕获的空气体积协作以形成并联连接的可变电阻器和可变电容器，所以驱动电极和感测电极对120可以将(在扫描周期期间输入到驱动电极的)驱动信号的DC分量和AC分量两者传递到感测电极，产生包含DC分量和AC分量两者的感测信号，如图1A、图1B和图3所示。然而，可变电阻器排他地传递驱动信号的DC分量，而可变电容器排他地传递驱动信号的AC分量。因此，控制器160可以分别基于感测信号的DC分量和AC分量来消歧直接由可变电阻器和可变电容器传递的感测电极的分量。
2.3.3输入和施加的力检测
因此，控制器160可以：从感测电极提取DC分量(例如，DC电压)；计算DC感测信号分量(其表示力敏感层130的相邻区域两端的电阻)的大小；基于DC感测信号分量的大小来解释施加在驱动电极和感测电极对120上方的第一基于电阻的力值；从感测电极提取AC分量；计算AC感测信号分量(其表示驱动电极和感测电极对120两端的电容)的幅度(例如，峰-峰幅度)；以及基于AC感测信号分量的幅度来解释施加在驱动电极和感测电极对120上方的第二基于电容的力值，如图1A、图1B、图6A和图6B所示。
例如，如果第一基于电阻的力值为零(例如，如果DC感测信号分量的幅度近似为零)，则控制器160可以基于(例如，等于)第二基于电容的力值(即，基于感测)信号的AC分量的幅度)估计施加到驱动电极和感测电极对120上方的触摸传感器表面140的总力。如果第二基于电容的力值(以及因此感测信号的AC分量的幅度)超过阈值，则控制器160因此可以：基于(例如，等于)第二基于电容的力值，检测驱动电极和感测电极对120上方的触摸传感器表面140上的输入的存在和力大小；并相应地输出该输入的位置和力大小。
类似地，如果第一基于电阻的力值超过低力阈值(例如，10克，0.1牛顿)，则控制器160可以基于(例如，等于)第一基于分辨率的力值来估计施加到驱动电极和感测电极对120上方的触摸传感器表面140的总力，并且忽略基于第二电容的力值，因为假定该总施加的力的情况下，力敏感层130很可能与驱动电极和感测电极对120适当接触。如果第一基于电阻的力值(以及因此感测信号的DC分量的大小)超过阈值，则控制器160因此可以：基于(例如，等于)第一基于电阻的力值，检测驱动电极和感测电极对120上方的触摸传感器表面140上的输入的存在和力大小；并相应地输出该输入的位置和力大小。
然而，如果第一基于电阻的力值是非零但小于低力阈值(例如，10克，0.1牛顿)，则控制器160可以基于第一基于分辨率的力值和第二基于电容的力值的组合(例如，平均值、总和)来估计施加到驱动电极和感测电极对120上方的触摸传感器表面140的总力(例如，因为力敏感层130可能尚未与驱动电极和感测电极对120适当接触，并且力敏感层130与驱动电极和感测电极对120之间的不一致接触可能在感测信号中产生感应噪声)。因此，控制器160可以：基于第一基于电阻的力值和第二基于电容的力值(例如，基于第一基于电阻的力值和第二基于电容的力值的组合)，检测驱动电极和感测电极对120上方的触摸传感器表面140上的输入的存在和力大小；并相应地输出该输入的位置和力大小。
2.3.4作为电气屏蔽的力敏感层
此外，由于力敏感层130包含导电材料，所以力敏感层130还可以电气屏蔽这些气隙电容器，使其免受触摸传感器表面140上方的电气噪声的影响，从而在该感测信号的AC分量中保持高信噪比。
2.3.5整个传感器
控制器160可以执行前述过程以：从在扫描周期期间读取自所有驱动电极和感测电极对120的感测信号中导出DC分量和AC分量；基于从其相应的感测信号导出的DC分量和AC分量，解释在扫描周期期间施加在这些驱动电极和感测电极对120上方的输入的基于电阻和基于电容的力大小；以及集合这些数据以预测横跨整个触摸传感器表面140的输入的位置和力大小。
例如，控制器160可以执行方法S100的框以：在扫描周期期间从传感器阵列中的驱动电极和感测电极对120读取感测信号；从感测信号提取DC分量；识别DC感测信号分量的第一子集，该第一子集落在指示力敏感层130与相应的驱动电极和感测电极对120之间的适当局部接触的值范围内(例如，驱动信号的参考电压电位的1％至100％之间的电压)；并且识别落在该值范围之外的DC感测信号分量的第二子集，并因此指示在力敏感层130与相应的驱动电极和感测电极对120之间捕获的空气体积的存在。基于DC感测信号分量的第一子集，控制器160然后可以：识别在扫描周期期间与力敏感层130接触的驱动电极和感测电极对120的第一子集；然后解释施加到驱动电极和感测电极对120的该第一子集上方的触摸传感器表面140的力大小(例如，基于在扫描周期期间从这些驱动电极和感测电极对120读取的感测信号的DC分量中表示的电阻)。
相反，控制器160可以基于AC感测信号分量的第二子集来识别在扫描周期期间不与力敏感层130接触的驱动电极和感测电极对120的第二子集。因此，控制器160可以：从感测信号的该第二子集导出AC分量；以及基于在扫描周期期间从这些驱动电极和感测电极对120读取的AC感测信号分量的大小，检测施加到这些驱动电极和感测电极对120上方的触摸传感器表面140的(轻)力。
因此，控制器160可以执行方法S100的框以：基于从这些驱动电极和感测电极对120读取的感测信号的DC分量，检测施加到与力敏感层130适当接触的驱动电极和感测电极对120的第一子集上方的触摸传感器表面140的输入的存在和力大小；以及基于从这些驱动电极和感测电极对120读取的感测信号的AC分量，检测施加到未与力敏感层130接触(例如，由于制造缺陷)的驱动电极和感测电极对120的第二子集上方的触摸传感器表面140的输入(例如，低力输入)的存在和力大小。
2.3.6输入跟踪
此外，控制器160可以执行方法S100的框，以分别基于AC感测信号分量和DC感测信号分量来跟踪在包含缺陷(例如，捕获的空气体积)的区域与不包含缺陷(例如，捕获的空气体积)的区域之间横跨触摸传感器表面140移动的输入，以便：保持对连续输入的检测；以及避免提早解释输入从触摸传感器表面140的移除，例如特别是对于触摸传感器表面140上的轻力输入。
2.3.6.1第一扫描周期
在如图5A和图5B所示的一个实施方式中，在第一扫描周期期间，控制器160可以：在框S120中，用驱动信号串行驱动该组驱动电极；以及在框S130中，从每个感测电极串行读取感测信号。例如，控制器160可以：用方波的上升到参考电压电位的单个上升沿驱动驱动电极；在大于由该驱动电极和感测电极对120形成的气隙电容器的多个时间常数(例如，5微秒)的持续时间内，从相应的感测电极同时读取电压(即，感测信号)的时间序列；以及对传感器阵列中的每个感测电极重复该过程。然后，控制器160可以：在框S150中，从在第一扫描周期期间读取自每个驱动电极和感测电极对120的感测信号导出DC分量(例如，稳态电压)；在框S150中，生成第一DC图像(或“电阻图像”)，该第一DC图像(或“电阻图像”)包含表示在该第一扫描周期期间从每个感测电极读取的感测信号的DC分量的大小的像素阵列；以及扫描该第一DC图像以获取指示在触摸传感器表面140上施加非零力的DC大小。
例如，控制器160可以：当没有输入被施加到触摸传感器表面140时，检索表示感测电极的基线DC电压(或驱动电极和感测电极对120两端的基线电阻)的基线DC图像；从当前扫描周期的第一DC图像中减去基线DC图像，以便生成第一标准化DC图像；基于力函数(例如，标量值或非线性模型)将第一标准化DC图像中的每个像素中的标准化DC分量值转换为力值；生成第一DC力图像，该第一DC力图像包含表示在该第一扫描周期期间由每个相应的驱动电极和感测电极对120承载的力的像素阵列；以及实施平滑滤波器以减少第一DC力图像中的噪声。
然后，控制器160可以：在框S164中，识别指示第一DC力图像中的非零(即，升高的)力的第一像素集群；基于该像素集群的质心，计算在第一扫描周期期间在触摸传感器表面140上的第一输入的第一位置；以及基于由第一DC力图像中的该像素集群中的像素所表示的单独的力大小的组合(例如，总和)来解释在第一扫描周期期间该第一输入的总力大小。
2.3.6.2第二扫描周期
控制器160可以：在框150中，在第二扫描周期期间重复该过程，以生成第二DC力图像；以及扫描第二DC图像的子区域(包括在第一扫描周期期间检测的第一输入的位置)以获取包含非零力值的第二DC像素集群。响应于在第二DC力图像中检测到该第二DC像素集群，控制器160可以：实施输入跟踪技术以将第二DC像素集群链接到第一输入；基于该第二DC像素集群的质心，计算在第二扫描周期期间在触摸传感器表面140上的第一输入的第二位置；以及基于由第二DC力图像中的该第二DC像素集群中的像素所表示的单独的力大小的组合来解释在第二扫描周期期间该第一输入的总力大小。
2.3.6.3第二DC力图像中的输入丢失
然而，响应于在第二DC力图像中(或在第二标准化DC图像中)的第一输入的第一位置附近不存在第二DC像素集群，控制器160可以：在框S140中，从在第二扫描周期期间读取自每个驱动电极和感测电极对120的感测信号中导出AC分量；以及在框S140中，生成第二AC图像(或“电容图像”)，该第二AC图像(或“电容图像”)包含表示在该第二扫描周期期间从每个感测电极读取的感测信号的AC分量的幅度的像素阵列。然后，控制器160可以扫描第二AC图像的子区域(包括在第一扫描周期期间检测的第一输入的位置)以获取包含非零AC幅度的第二AC像素集群。
响应于在框S162中在第二AC图像中检测到该第二AC像素集群，控制器160可以：实施输入跟踪技术以将第二AC像素集群链接到第一输入；以及基于该第二AC像素集群的质心计算在第二扫描周期期间在触摸传感器表面140上的第一输入的第二位置。因此，控制器160可以随着第一输入从以下的第一位置移动到以下的第二位置保持对该第一输入的检测：该第一位置在没有通过缺陷(例如，捕获的空气体积)与力敏感层130分离的驱动电极和感测电极对120的第一集群上方的触摸传感器表面140上，并且该驱动电极和感测电极对120的第一集群呈现响应于所施加的力的可行的DC信号；该第二位置在通过缺陷与力敏感层130分离的驱动电极和感测电极对120的第二集群上方的触摸传感器表面140上，并且该驱动电极和感测电极对120的第二集群不呈现响应于所施加的力(其具有有限的力大小)的可行的DC信号。
控制器160还可以基于在第二AC图像中的第二像素集群中表示的组合AC幅度来估计在第二位置上方的第一输入的力大小。(附加地或可替代地，控制器160可以以基于电容的力函数为基础将第二AC图像转换为第二AC力图像，例如通过将第二AC图像乘以标量值或通过非线性力模型传递第二AC图像中的AC大小。然后，控制器160然后可以基于第二AC力图像而不是第二AC图像来实施前述过程。)
2.3.6.4第三扫描周期
此外，控制器160可以在下一个扫描周期期间重复该过程，以：在框S150中，基于从感测电极读取的DC感测信号分量生成第三DC力图像；扫描第三DC图像的子区域(包括在第二扫描周期期间检测的第一输入的位置)以获取包含非零力值的第二DC像素集群；以及在框S164中，如果第三DC像素集群存在于第三DC力图像中，则实施输入跟踪技术以将该第三DC像素集群链接到第一输入。类似地，如果第三DC像素集群不存在于第三DC力图像中，则控制器160可以：在框S140中，生成并扫描第三AC图像，以获得包含非零AC幅度的第三AC像素集群；在框S162中，响应于检测到第一输入的最后检测位置附近的第三AC图像中的该第三AC像素集群，保持对第一输入的检测；或者响应于第三AC图像中不存在诸如AC像素集群而结束第一输入，如下所述。
因此，控制器160可以基于在第三扫描周期期间捕获的DC或AC感测信号分量而将触摸传感器表面140上的第二位置处的第一输入链接到触摸传感器表面140上的第三位置，以便连续跟踪横跨触摸传感器表面140移动的第一输入，例如接近第二位置附近的力敏感层130和基底110之间的缺陷(例如，捕获的空气体积)、在该缺陷(例如，捕获的空气体积)上方移动，然后移动经过该缺陷(例如，捕获的空气体积)。
2.3.6.5第二AC力图像中不存在输入
然而，响应于检测到在第二DC力图像中不存在第二DC像素集群且在第二AC图像中不存在第二AC像素集群，这指示在第一输入的最后检测的位置附近的触摸传感器表面140上存在输入，控制器160可以：确认第一输入被从触摸传感器表面140移除(或“释放”)；并且在框S170中，相应地结束(或“关闭”)第一输入。
附加地或可替代地，控制器160可以在多个后续扫描周期内重复该过程，以扫描DC图像和AC图像以获取靠近其最后检测位置的第一输入的指示符，并且仅响应于在多个(例如，两个、五个)连续扫描周期内在DC图像和AC图像两者中不存在这种指示符而结束第一输入。
2.3.6.6DC/AC感测信号分量转换
因此，通过在DC感测信号分量和AC感测信号分量之间转换以检测和跟踪第一输入(在最初经由DC感测信号分量检测第一输入之后)，控制器160可以：防止横跨触摸传感器表面140移动的输入(例如，“手势”)提早丢失；跟踪第一输入的完整路径(以及沿着该路径的第一输入的力大小)；并且仅当从传感器阵列读取的DC感测信号分量和AC感测信号分量两者都指示在第一输入的最后检测位置附近不存在施加的力时结束(或“关闭”)第一输入，如图5A和5B所示。
在该实施方式中，控制器160还可以执行该过程，以在多个扫描周期内同时跟踪触摸传感器表面140上的多个离散输入，以及
2.3.7缺陷检测
在前述实施方式中，在操作期间，控制器160可以执行前述过程以：基于在第一DC力图像中的第一DC像素集群中包含的力值，检测触摸传感器表面140上的第一位置处的第一输入；基于在第一DC像素集群中表示的力大小来解释在第一位置处的第一输入的第一力大小；检测在稍后的第二DC力图像中的第一位置处及其附近不存在第一输入的表示；然后响应于在第二DC力图像中不存在第一输入的表示，生成并扫描第二AC图像，以获得指示第一位置附近存在输入的AC幅度。
然后，响应于在第一位置附近的第二位置处检测到第二AC图像中的第一输入，控制器160可以：将对第一输入的检测从第一扫描周期期间的第一位置保持到第二扫描周期期间的第二位置；以及如上所述，基于表示第二AC图像中的第一的AC像素的幅度来估计在第二位置处的第一输入的第二力大小。控制器160还可以将第二位置标记为系统100内的可能缺陷的位置，例如，如果从这些AC感测信号分量导出的第二力大小大于或类似于第一位置处的输入的第一力大小，如图5B所示。
2.3.7.1缺陷图
此外，计算机系统100然后可以针对后续扫描周期重复上述方法和技术，以检测和跟踪第一输入。然后，如果控制器160可以基于稍后的第三DC力图像而不是稍后的第三AC图像对第一输入跟踪到第三位置，则控制器160可以预测或确认第二位置处的缺陷，并为系统100注释缺陷图以指示第二位置处的缺陷。
然后，在未来的扫描周期期间，控制器160可以：基于从在缺陷图中指示的第二位置处(及其周围)的驱动电极和感测电极对120读取的感测信号的AC分量生成AC子图像；并且扫描这些子图像以获取指示在第二位置处施加到触摸传感器表面140的力的AC幅度，例如而不是扫描DC力图像的相应区域以获取输入或者除此之外。因此，由于第二位置处的缺陷可能抑制力敏感层130与在第二位置处及其附近的驱动电极和感测电极对120之间的接触，所以控制器160可以基于包含在表示第二位置周围区域的AC子图像中的AC幅度而不是基于在DC力图像中表示的DC感测信号分量来检测和激活触摸传感器表面140上的第二位置处的输入。
此外，这种捕获的空气体积的大小、频率和分布可以变化，并且在系统100的许多单元中可能是不可预测的。因此，在稍后基于从相邻的驱动电极和感测电极对120读取的AC感测信号分量检测到第二位置处的输入时，控制器160还可以扫描并发的DC力图像以获取也指示第二位置处的该输入的DC感测信号分量。然后，在检测到DC力图像中的该输入时，控制器160可以从缺陷图中清除第二位置处的缺陷，并且恢复到第一扫描DC力图像以获取第二位置附近的输入。
因此，控制器160可以随着时间的推移重复该过程，以形成和保持力敏感层130和基底110之间的准确的缺陷图，并且可以根据该缺陷图中指示的缺陷基于DC感测信号分量或AC感测信号分量在检测触摸传感器表面140上的输入的初始施加之间选择性地转换。
2.3.8动态范围扩展
在另一示例中，控制器160还可以从a)在框S162中，基于在第一扫描周期期间从驱动电极和感测电极对120读取的AC感测信号分量，检测和跟踪捕获的空气体积上方的触摸传感器表面140上的输入，转换到b)在框S164中，基于响应于该输入的力大小增加到足以驱动触摸传感器表面140与相邻的驱动电极和感测电极对120接触(其在驱动电极和感测电极对120处产生非零DC感测信号分量)在稍后的扫描周期期间从该驱动电极和感测电极对120读取的DC感测信号分量，检测和跟踪触摸传感器表面140上的相同位置处的该输入。
在类似的示例中，控制器160可以从a)在框S164中，基于在第一扫描周期期间从驱动电极和感测电极对120读取的DC感测信号分量，检测和跟踪触摸传感器表面140上的输入，转换到b)基于在框S162中响应于该输入的力大小减小到足以使得力敏感层130能够与驱动电极和感测电极对120分离(从而在感测电极处产生(接近)零的DC感测信号分量)在稍后的扫描周期期间从该驱动电极和感测电极对120读取的AC感测信号分量，检测和跟踪该相同位置处的该输入。
因此，通过执行方法S100的框，控制器160可以检测和跟踪整个触摸传感器表面140上方的大范围的力大小的输入，包括：基于AC感测信号分量，检测和跟踪捕获的空气体积上方的低力输入(例如，小于10克或0.1牛顿)；基于DC感测信号分量和AC感测信号分量的组合，检测和跟踪在力敏感层130的与基底110接触的区域上方的非常低的力输入(小于5克或0.05牛顿)；基于DC感测信号分量，检测和跟踪更高的力输入(例如，大于10克或0.1牛顿)，该更高的力输入(例如，大于10克或0.1牛顿)移位捕获的空气体积以使力敏感层130与相邻的驱动电极和感测电极对120接触；以及基于DC感测信号分量，检测和跟踪更高的力(例如，大于5克或0.05牛顿)输入，该更高的力(例如，大于5克或0.05牛顿)输入将力敏感层130压靠到驱动电极和感测电极对120上(在不包括空隙或制造缺陷的基底110的区域上方)。
2.3.9传感器范围
此外，这种捕获的空气体积的大小、频率和分布可以变化，并且在系统100的许多单元中可能是不可预测的。在触摸传感器表面140上施加输入和/或横跨触摸传感器表面140施加手势可能以不可预测的方式横跨基底110重新分布(或“移动”)捕获的空气体积。因此，控制器160可以执行方法S100的框，以基于从传感器阵列读取的DC感测信号分量和AC感测信号分量在检测横跨触摸传感器表面140的输入之间自动转换，以便补偿基底110和力敏感层130之间的捕获的空气体积的大小、频率和/或分布随时间的变化。
2.4预期的气隙
在如图6A和图6B所示的一个变型中，系统100在力敏感层130和基底110之间组装有预期的气隙150。例如，在系统100的组装期间，在力敏感层130和基底110之间注入足以形成高度为10微米的均匀气隙150的空气(或气体，例如氮氩)体积。在另一示例中，力敏感层130选择性地粘附或结合到在驱动电极和感测电极对120周围的基底110，以在单独的驱动电极和感测电极对120或驱动电极和感测电极对120集群周围形成气隙150的开孔(open-cell)或闭孔(closed-cell)网络。
因此，在该变型中，控制器160可以执行方法S100的框：以基于AC感测信号分量检测触摸传感器表面140上的非常轻的输入(例如，小于5克或0.05牛顿的力大小的输入)，该AC感测信号分量表示由相邻气隙150的高度变化(例如，从10微米到1微米)引起的驱动电极和感测电极对120之间的电容的变化；以及基于DC感测信号检测触摸传感器表面140上的较重输入(例如，大于10克或0.1牛顿的力大小的输入)，该DC感测信号表示由力敏感层130的邻近区域的压缩引起的驱动电极和感测电极对120之间的电阻的变化，如图6B所示。在该变型中，控制器160还可以执行方法S100的框，以基于从感测电极读取的AC感测信号分量和DC感测信号分量的组合(例如，总和、平均值)来检测轻的输入(例如，在5克至10克之间或在0.05牛顿至0.1牛顿之间的力大小的输入)，如图6B所示。
例如，控制器160可以实施上述方法和技术，以：在框S120中，在扫描周期期间用驱动信号驱动驱动电极阵列；以及在框S130中，在该扫描周期期间从感测电极阵列读取时间序列感测信号。
然后，控制器160可以：从每个感测信号中提取DC信号分量；计算每个DC分量的大小(例如，从0伏到峰值电压的大小)；并且在框S150中表示该扫描周期内的DC图像中的相应像素中的每个DC大小。控制器160还可以：从该DC图像中减去存储的基线DC图像以生成标准化DC图像；或者通过将电阻力模型(例如，标量值)应用于DC图像，将DC图像转换为DC力图像，然后从该DC力图像中减去基线DC力图像，以生成标准化DC力图像。
同时，控制器160可以：从每个感测信号中提取AC信号分量；计算每个AC分量的幅度(例如，峰-峰电压)；并且在框S140中表示该扫描周期内的AC图像中的相应像素中的每个AC幅度。控制器160还可以：从该AC图像中减去基线AC图像以生成标准化AC图像；或者通过将电容力模型(例如，标量值)应用于AC图像，将AC图像转换为AC力图像，然后减去基线AC力图像以生成标准化AC力图像。
然后，控制器160可以扫描DC图像(或标准化DC图像、DC力图像)以获取指示触摸传感器表面140上的输入的DC大小集群。对于这样在DC图像中检测的每个输入，控制器160可以基于DC图像中相应的像素集群中表示的单独的力大小来导出输入的第一总基于电阻的力。
类似地，控制器160可以扫描AC图像(或标准化AC图像、AC力图像)以获取指示触摸传感器表面140上的输入的AC幅度集群。对于这样在AC图像中检测的每个输入，控制器160可以基于在AC图像中的相应像素集群中表示的单独的力大小来导出输入的第二总基于电容的力。
然后，控制器160可以链接在该扫描周期期间从这些DC感测信号分量和AC感测信号分量检测的基于共空间(cospatial)DC和AC的输入。
然后，对于与超过高的基于电阻的力阈值(例如，10克，0.1牛顿)的第一总基于电阻的力相关联的每个检测的输入，控制器160可以在框S164中用其相应的第一总基于电阻的力来标记输入。
类似地，对于与在高的基于电阻的力阈值和低的基于电阻的力阈值(例如，5克，0.05牛顿)之间的第一总基于电阻的力相关联的每个检测的输入，控制器160可以：计算其相应的第一总基于电阻的力和第二总基于电容的力的组合(例如，总和、平均值、加权平均值)；并在框S160中用该力组合标记输入。
此外，对于与非零的第二总基于电容的力和小于低的基于电阻的力阈值的第一总基于电阻的力(例如，在0克至5克之间，在0牛顿至0.05牛顿之间)相关联的每个输入，控制器160可以在框S1562中用其相应的第二总基于电容的力标记输入。
然后，控制器160可以将这些输入的位置和力大小编译成当前扫描周期内的力图像，并将该力图像输出到连接的或集成的计算设备(例如，膝上型计算机、台式计算机)，该计算设备(例如，膝上型计算机、台式计算机)然后可以用在该力图像中表示的手势、光标移动和/或点击来操纵图形用户界面。然后，控制器160可以针对每个后续扫描周期重复这些过程。
因此，控制器160可以执行方法S100的框以融合DC感测信号分量和AC感测信号分量(其表示传感器阵列中的驱动电极和感测电极对120的电阻特性和电容特性)，以分别检测a)触摸传感器表面140上的低到高的力大小输入和b)触摸传感器表面140上的低到非常低的力大小输入。因此，控制器160可以实现了用于在操作期间检测触摸传感器表面140上的输入的存在和力大小两者的宽动态范围。
此外，在前述实施方式中，控制器160可以实施类似的方法和技术，以分别基于DC图像和AC图像中的单独的DC像素和AC像素中包含的值来检测传感器阵列中的单独的驱动电极和感测电极对120上方的输入的存在和力大小，而不是基于DC图像和AC图像中的DC像素和AC像素的集群来检测指示施加到触摸传感器表面140的较大范围输入的存在和力大小。
2.5传感器阵列系统
因此，如上所述并如图1A和图1B中所示，系统100可以包括：基底110；布置在基底110上的驱动电极和感测电极对120的阵列；力敏感层130，该力敏感层130耦合到基底110，邻接驱动电极和感测电极对120的阵列，并且响应于施加的力的变化而表现出局部接触(或体电阻)的变化；以及布置在基底110上方的触摸传感器表面140。系统100还可以包括控制器160，控制器160被配置为在第一扫描周期期间：从驱动电极和感测电极对120的阵列中的第一驱动电极和感测电极对120读取第一感测信号；检测第一感测信号的第一交流分量；检测第一感测信号的第一直流分量；以及响应于第一感测信号的第一直流分量的第一大小下降到阈值大小以下，基于第一感测信号的第一交流分量，在靠近第一驱动电极和感测电极对120的第一位置处检测触摸传感器表面140上的第一输入。控制器160还可以被配置为在第二扫描周期期间：从驱动电极和感测电极对120的阵列中的第二驱动电极和感测电极对120读取第二感测信号；检测第二感测信号的第二直流分量；以及响应于第二感测信号的第二直流分量的第二大小超过阈值大小，基于第二感测信号的第二直流分量，在靠近第二驱动电极和感测电极对120的第二位置处检测触摸传感器表面140上的第二输入。
在该实施方式中：驱动电极和感测电极对120的阵列可以被布置在基底110的顶层上方；力敏感层130可被布置在基底110上方，并包括第一区域，该第一区域捕获第一驱动电极和感测电极对120上方的空气体积；第一驱动电极和感测电极对120以及力敏感层130的邻近第一驱动电极和感测电极对120的第一区域可以协作以形成第一可变电阻器，该第一可变电阻器将输入到第一驱动电极的驱动信号的直流分量传递到第一驱动电极和感测电极对120中的第一感测电极；并且第一驱动电极和感测电极对120以及空气体积可以协作以形成第一可变气隙电容器，该第一可变气隙电容器与第一可变电阻器并联连接，并且将驱动信号的高频分量传递到第一感测电极。
此外，在该实施方式中，力敏感层130的第一区域可以：在触摸传感器表面140上不存在输入期间，在标称状态下捕获第一驱动电极和感测电极对120上方的标称高度的空气体积；以及响应于在靠近第一驱动电极和感测电极对120的第一位置处在触摸传感器表面140上施加第一输入，横跨基底110横向移位空气体积并且朝向第一驱动电极和感测电极对120移动，以增加可变气隙电容器的特性电容。因此，控制器160可以解释在第一扫描周期期间触摸传感器表面140上的第一输入的第一力大小，该第一力大小与第一感测信号的第一交流分量的第一幅度成比例。
(控制器160还可以从第一驱动电极和感测电极对120读取第三感测信号，并检测第三感测信号的第三直流分量。然后，响应于第三感测信号的第三直流分量的第三大小超过阈值大小，控制器160可以：在靠近第一驱动电极和感测电极对120的第一位置处检测触摸传感器表面140上的第三输入；基于第二感测信号的第三直流分量的第三大小，计算在第三扫描周期期间第一驱动电极和感测电极对120两端的电阻的第三变化；并且解释在第三扫描周期期间触摸传感器表面140上的第三输入的第三力大小，该第三力大小与第一驱动电极和感测电极对120两端的电阻的第三变化成比例。)
附加地或可替代地，力敏感层130的第一区域可以：在触摸传感器表面140上不存在输入期间，在标称状态下捕获第一驱动电极和感测电极对120上方的标称高度约10微米的空气体积；包括导电材料，该导电材料电气屏蔽第一驱动电极和感测电极对120，使其免受触摸传感器表面140上方的电气噪声的影响；以及响应于在靠近第一驱动电极和感测电极对120的第一位置处在触摸传感器表面140上施加第一输入，横跨基底110横向移动空气并且朝向第一驱动电极和感测电极对120移动，以增加第一驱动电极和感测电极对120的电容。因此，控制器160可以：解释在第一扫描周期期间空气体积的高度从标称高度的降低，该高度的降低与第一感测信号的第一交流分量的幅度成比例；检索表示力敏感层130和在力敏感层130与基底110之间横向移动的空气体积的组合弹簧常数的弹簧模型；以及基于空气体积的高度的降低和弹簧常数来解释触摸传感器上的第一输入的第一力大小。
2.6驱动电极和感测电极的离散阵列
在如图7所示的一个变型中，系统100包括控制器160和布置在触摸传感器表面140下方的离散(例如，不连续)压力传感器元件的阵列，其各自包括：形成在基底110(例如，跨越离散压力传感器阵列的公共PCB)上的驱动电极和感测电极对120(例如，一对交叉指形电极)；力敏感层130，其布置在驱动电极和感测电极对120上方；偏转间隔物(例如，硅酮垫)或弹簧，其将离散压力传感器和基底110耦合到电子设备的机箱。
在一个实施方式中，在该变型中：基底110可以限定3.5英寸乘4.5英寸的面积；触摸传感器表面140可以布置在基底110的顶层上方以形成3.5英寸乘4.5英寸的有效输入面积；每个压力传感器可以包括耦合到驱动电极和感测电极对120的0.25英寸直径的力敏感层130，该驱动电极和感测电极对120跨越基底110的底层上的0.25英寸直径的区域；并且系统100可以包括支撑计算设备机箱上的基底110的周边的十个压力传感器。
在该实施方式的一个示例中，在触摸传感器表面140上的空载条件下，力敏感层130可以在每个压力传感器位置处结合到基底110，其中力敏感层130与驱动电极和感测电极对120之间有预期接触。然而，在该示例中，力敏感层130中的缺陷、基底110中的缺陷或触摸传感器表面140远离该压力传感器的凹陷可以在该压力传感器中形成气隙150，该气隙150在驱动电极和感测电极对120与力敏感层130之间或以其它方式使驱动电极和感测电极对120与力敏感层130分离。因此，在该示例中，控制器160可以实施上述方法和技术，以在假定从压力传感器读取的感测信号中不存在DC感测信号分量的情况下，基于该感测信号的AC分量来检测和表征由压力传感器承载的力。
在该实施方式的另一示例中，压力传感器中的力敏感层130围绕其周边并围绕相邻的驱动电极和感测电极对120结合(例如，粘贴)到基底110，以密封压力传感器内部的空气体积，该空气体积在触摸传感器表面140上的空载条件下在力敏感层130与驱动电极和感测电极对120之间形成目标高度(例如，10微米)的气隙150。在该示例中，控制器160可以实施上述方法和技术以：a)基于从驱动电极和感测电极对120读取的DC感测信号分量来检测和表征由压力传感器承载的低到高的力大小(例如，10克-250克，0.1牛顿至2.5牛顿)；基于从驱动电极和感测电极对120读取的AC感测信号分量来检测和表征由压力传感器承载的非常低的力大小(例如，小于5克，小于0.05牛顿)；以及基于从驱动电极和感测电极对120读取的DC感测信号分量和AC感测信号分量的组合来检测和表征由压力传感器承载的非常低到低的力大小(例如，在5克到10克之间，在0.05牛顿到0.1牛顿之间)。
本文描述的系统和方法可以至少部分地体现和/或实施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/软件元素、腕带、智能电话或它们的任何合适的组合集成的计算机可执行部件来执行。实施例的其他系统和方法可以至少部分地体现和/或实施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。指令可以由通过与上述类型的装置和网络集成的计算机可执行部件集成的计算机可执行部件执行。可以将计算机可读介质存储在任何合适的计算机可读介质上，诸如存储在RAM、ROM、闪存、EEPROM、光学装置(CD或DVD)、硬盘驱动器、软盘驱动器或任何合适的装置上。计算机可执行部件可以是处理器，但是任何合适的专用硬件设备都可以(替代地或另外)执行指令。
如本领域技术人员将从先前的详细描述以及从附图和权利要求书中认识到的，可以在不脱离如所附权利要求书中限定的本发明的范围的情况下，对本发明的实施例进行修改和改变。

Claims (20)

1.一种用于检测触摸传感器处的输入的方法，所述触摸传感器包括力敏感层、一组驱动电极和一组感测电极，所述力敏感层响应于在触摸传感器表面上施加的力的局部变化而表现出局部电阻的变化，所述方法包括：
在第一扫描周期期间，用驱动信号驱动所述一组驱动电极中的第一驱动电极；
在所述第一扫描周期期间，从所述一组感测电极中的并与所述第一驱动电极配对的第一感测电极读取第一感测信号；
检测所述第一感测信号的第一交流分量；
检测所述第一感测信号的第一直流分量；
响应于所述第一感测信号的所述第一直流分量的大小下降到阈值大小以下，基于所述第一感测信号的所述第一交流分量检测在所述第一扫描周期期间所述触摸传感器表面上的第一输入；以及
响应于所述第一感测信号的所述第一直流分量的大小超过所述阈值大小，基于所述第一感测信号的所述第一直流分量检测在所述第一扫描周期期间所述触摸传感器表面上的所述第一输入。
2.根据权利要求1所述的方法：
其中，检测所述第一感测信号的所述第一直流分量包括检测表示以下直流分量的所述第一感测信号的所述第一直流分量：由所述第一驱动电极、所述第一感测电极和所述力敏感层形成的可变电阻器传递的所述驱动信号的直流分量；
其中，检测所述第一感测信号的所述第一交流分量包括检测表示由可变气隙电容器传递的所述驱动信号的高频分量的所述第一感测信号的交流分量：
所述可变气隙电容器由所述第一驱动电极、所述第一感测电极和在所述力敏感层与支撑所述第一驱动电极和所述第一感测电极的基底之间捕获的空气体积形成；
所述可变气隙电容器与所述可变电阻器并联连接；并且
所述可变气隙电容器通过所述力敏感层与所述触摸传感器表面上的所述第一输入电气屏蔽。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述第一感测信号的所述第一交流分量检测所述触摸传感器表面上的所述第一输入包括：
解释所述触摸传感器表面上的所述第一输入的力大小，所述力大小与所述第一交流分量的第一幅度成比例；以及
响应于所述力大小超过阈值力大小，检测所述触摸传感器表面上的所述第一输入。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，解释所述触摸传感器上的所述第一输入的所述力大小包括：
解释所述力敏感层与支撑所述第一驱动电极和所述第一感测电极的基底之间的气隙的高度的降低，所述高度的降低与所述第一交流分量的所述第一幅度成比例；
检索所述力敏感层和所述气隙的弹簧常数；以及
基于所述气隙的高度的所述降低和所述弹簧常数来解释所述触摸传感器上的所述第一输入的所述力大小。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，基于所述第一感测信号的所述第一直流分量检测所述触摸传感器表面上的所述第一输入包括：
基于所述第一感测信号的所述第一直流分量的大小来计算所述第一驱动电极和所述第一感测电极两端的电阻；以及
解释所述触摸传感器表面上的所述第一输入的所述力大小，所述力大小与所述电阻和基线电阻之间的差成比例，所述基线电阻在所述第一驱动电极和所述第一感测电极之间的电阻。
6.根据权利要求1所述的方法：
还包括基于所述第一感测信号的所述第一直流分量的大小来计算所述第一驱动电极和所述第一感测电极两端的电阻；
其中，基于所述第一感测信号的所述第一直流分量来检测所述触摸传感器表面上的所述第一输入包括响应于所述电阻超过高阈值电阻：
解释所述触摸传感器表面上的所述第一输入的力大小，所述力大小与所述第一感测信号的所述第一交流分量的第一幅度成比例；和
检测所述触摸传感器表面上的具有所述第一力大小的所述第一输入；
其中，基于所述第一感测信号的所述第一交流分量检测所述触摸传感器表面上的所述第一输入包括响应于所述电阻下降到低阈值电阻以下：
解释所述触摸传感器表面上的所述第一输入的第二力大小，所述第二力大小与所述电阻和基线电阻之间的差成比例，所述基线电阻是所述第一驱动电极和所述第一感测电极之间的电阻；和
检测所述触摸传感器表面上的具有所述第二力大小的所述第一输入；以及
还包括响应于所述电阻下降到所述高阈值电阻以下并超过所述低阈值电阻：
基于所述第一力大小和所述第二力大小的组合来计算合力大小；和
检测所述触摸传感器上的具有所述合力大小的所述第一输入。
7.根据权利要求1所述的方法：
其中，在所述第一扫描周期期间用所述驱动信号驱动所述第一驱动电极包括在所述第一扫描周期期间用所述驱动信号顺序地驱动一组驱动通道，所述一组驱动通道限定传感器阵列内的所述一组驱动电极；
其中，从所述第一感测电极读取所述第一感测信号包括在所述第一扫描周期期间从一组感测通道顺序地读取一组感测信号，所述一组感测通道限定所述传感器阵列内的所述一组感测电极；
其中，检测所述触摸传感器表面上的所述第一输入包括基于所述第一感测信号检测在所述第一扫描周期期间所述触摸传感器表面上的第一位置处的所述第一输入，所述第一位置靠近所述第一驱动电极和所述第一感测电极；并且
所述方法还包括：
检测从所述一组感测电极中的第二感测电极读取的所述一组感测信号中的第二感测信号的第二交流分量；
检测所述第二感测信号的第二直流分量；和
响应于所述第二交流分量的第二幅度下降到阈值幅度以下并且响应于所述第二直流分量的第二大小下降到所述阈值大小以下，检测在所述第一扫描周期期间在所述触摸传感器表面上的第二位置处不存在第二输入，所述第二位置靠近所述第二驱动电极和所述第二感测电极；和
将所述第一输入的所述第一位置和在所述第二位置处所述第二输入的不存在编译成表示在所述第一扫描周期期间所述触摸传感器表面上的输入的第一触摸图像。
8.根据权利要求1所述的方法：
其中，检测所述触摸传感器表面上的所述第一输入包括基于所述第一感测信号检测在所述第一扫描周期期间所述触摸传感器表面上的第一位置处的所述第一输入，所述第一位置靠近所述第一驱动电极和所述第一感测电极；并且
所述方法还包括：
在第二扫描周期期间用所述驱动信号驱动所述第一驱动电极；
在所述第二扫描周期期间从所述第一感测电极读取第二感测信号；
检测所述第二感测信号的第二交流分量；
检测所述第二感测信号的第二直流分量；以及
响应于所述第二交流分量的第二幅度下降到阈值幅度以下并且响应于所述第二直流分量的第二大小下降到所述阈值大小以下，检测在所述第二扫描周期期间所述触摸传感器表面上的所述第一位置处不存在所述第一输入，所述第二位置靠近所述第二驱动电极和所述第二感测电极。
9.一种方法，包括：
在第一扫描周期期间：
从一组驱动电极和感测电极对读取第一组感测信号，所述第一组感测信号中的每个感测信号表示在所述第一扫描周期期间在所述一组驱动电极和感测电极对中的驱动电极和感测电极对之间的电阻；和
基于所述第一组感测信号中的第一感测信号的第一直流分量，检测在所述第一扫描周期期间触摸传感器表面上的第一位置处的第一输入，所述第一直流分量指示所述一组驱动电极和感测电极对中的位于所述第一位置附近的第一驱动电极和感测电极对之间的电阻的第一变化；
在所述第一扫描周期之后的第二扫描周期期间：
从所述一组驱动电极和感测电极对读取第二组感测信号；和
基于所述第二组感测信号中的第二感测信号的第二直流分量，跟踪在所述第二扫描周期期间从所述触摸传感器表面上的所述第一位置到所述触摸传感器表面上的第二位置的所述第一输入，所述第二直流分量指示所述一组驱动电极和感测电极对中的位于所述第二位置附近的第二驱动电极和感测电极对之间的电阻的第二变化；以及
在所述第二扫描周期之后的第三扫描周期期间：
从所述一组驱动电极和感测电极对读取第三组感测信号；
检测从所述一组驱动电极和感测电极对中的位于所述触摸传感器表面上的第三位置附近的第三驱动电极和感测电极对读取的第三感测信号的第三直流分量；
检测所述第三感测信号的第三交流分量；和
响应于所述第三直流分量的第三大小下降到阈值大小以下，基于所述第三感测信号的所述第三交流分量的第三幅度，跟踪在所述第三扫描周期期间从所述触摸传感器表面上的所述第二位置到所述触摸传感器表面上的所述第三位置的所述第一输入，所述第三交流分量的第三幅度指示所述第三驱动电极和感测电极对之间的电容的第三变化。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括在所述第三扫描周期期间，响应于所述第三感测信号的所述第三交流分量的所述第三幅度下降到阈值幅度以下，检测所述第一输入从所述触摸传感器表面的释放。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括在所述第三扫描周期之后的第四扫描周期期间：
从所述一组驱动电极和感测电极对读取第四组感测信号；以及
基于所述第四组感测信号中的第四感测信号的第四直流分量，跟踪在所述第四扫描周期期间从所述触摸传感器表面上的所述第三位置到所述触摸传感器表面上的第四位置的所述第一输入，所述第四直流分量指示所述一组驱动电极和感测电极对中的位于所述第四位置附近的第四驱动电极和感测电极对之间的电阻的第四变化。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括：
在所述第三扫描周期期间，用驱动信号驱动所述一组驱动电极和感测电极对中的驱动电极；
从所述第三感测信号中提取所述第三感测信号的所述第三直流分量，所述第三直流分量表示在所述第三扫描周期期间由可变电阻器传递的所述驱动信号的直流分量，所述可变电阻器由所述第三驱动电极和感测电极对以及所述力敏感层的邻近区域形成；以及
从所述第三感测信号中提取所述第三感测信号的所述第三交流分量，所述第三交流分量表示在所述第三扫描周期期间由可变气隙电容器传递的所述驱动信号的高频分量，所述可变气隙电容器：
由所述第三驱动电极和感测电极对以及在所述力敏感层与支撑所述一组驱动电极和感测电极对的基底之间捕获的空气体积形成；
与所述第三可变电阻器并联连接；和
通过所述力敏感层与所述触摸传感器表面上的所述第一输入电气屏蔽。
13.根据权利要求9所述的方法，还包括：
在所述第一扫描周期期间：
基于所述第一感测信号的所述第一直流分量的大小，计算所述第一驱动电极和感测电极对两端的第一电阻；
解释所述触摸传感器表面上的所述第一输入的第一力大小，所述第一力大小与所述第一电阻和基线电阻之间的差成比例，所述基线电阻是所述第一驱动电极和感测电极对之间的电阻；和
输出所述第一输入的所述第一位置和所述第一力大小；以及在所述第三扫描周期期间：
解释所述触摸传感器表面上的所述第一输入的第三力大小，所述第三力大小与所述第三感测信号的所述第三交流分量的所述第三幅度成比例；和
输出所述第一输入的所述第三位置和所述第三力大小。
14.根据权利要求13所述的方法：
其中，计算所述第一驱动电极和感测电极对两端的所述第一电阻包括基于所述第一感测信号的所述第一直流分量的大小来计算布置在所述第一驱动电极和感测电极对上方的力敏感层的第一区域的局部接触电阻，所述力敏感层响应于所述触摸传感器表面上的施加的力的局部变化而表现出局部接触电阻的变化；并且
其中，解释所述第一输入的所述第三力大小包括：
解释所述力敏感层与支撑所述第三驱动电极和感测电极对的基底之间的气隙的高度的第三降低，所述高度的第三降低与所述第三感测信号的所述第三交流分量的所述第三幅度成比例；
检索所述力敏感层和所述气隙的弹簧常数；和
基于所述气隙的高度的所述第三降低和所述弹簧常数，解释在所述第三扫描周期期间所述触摸传感器上的所述第一输入的所述第三力大小。
15.根据权利要求9所述的方法：
其中，跟踪从所述触摸传感器表面上的所述第一位置到所述触摸传感器表面上的所述第二位置的所述第一输入包括基于所述第二感测信号的所述第二直流分量的第二大小检测所述触摸传感器表面上的所述第二位置处的所述第一输入，所述第二直流分量的所述第二大小指示根据布置在所述第二驱动电极和感测电极对上方的力敏感层的第二区域的压缩而在所述第二驱动电极和感测电极对之间的电阻的减小，所述力敏感层响应于所述触摸传感器表面上的施加的力的局部变化而表现出局部接触电阻的变化；并且
其中，基于所述第三感测信号的所述第三交流分量的所述第三幅度跟踪在所述第三扫描周期期间从所述触摸传感器表面上的所述第二位置到所述触摸传感器表面上的所述第三位置的所述第一输入包括：
响应于所述第三感测信号的所述第三直流分量的所述第三大小，预测所述第三驱动电极和感测电极对与布置在所述第三驱动电极和感测电极对上方的所述力敏感层的第三区域之间的气隙，所述第三直流分量的所述第三大小指示在所述第三驱动电极和感测电极对之间不存在变化电阻；
响应于所述第三感测信号的所述第三交流分量的所述第三幅度超过阈值幅度，在所述第三位置处检测所述触摸传感器表面上的第三输入；和
基于所述第三驱动电极和感测电极对与所述第二驱动电极和感测电极对的接近度，将所述第三输入链接到所述第一输入。
16.一种系统，包括：
基底；
布置在所述基底上的驱动电极和感测电极对的阵列；
力敏感层，其耦合到所述基底，邻接所述驱动电极和感测电极对的阵列，并且响应于施加的力的变化而表现出局部电阻的变化；
布置在所述基底上方的触摸传感器表面；和
控制器，其配置为：
在第一扫描周期期间：
从所述驱动电极和感测电极对的阵列中的第一驱动电极和感测电极对读取第一感测信号；
检测所述第一感测信号的第一交流分量；
检测所述第一感测信号的第一直流分量；和
响应于所述第一感测信号的所述第一直流分量的第一大小下降到阈值大小以下，基于所述第一感测信号的所述第一交流分量，在靠近所述第一驱动电极和感测电极对的第一位置处检测所述触摸传感器表面上的第一输入；以及
在第二扫描周期期间：
从所述驱动电极和感测电极对的阵列中的第二驱动电极和感测电极对读取第二感测信号；
检测所述第二感测信号的第二直流分量；和
响应于所述第二感测信号的所述第二直流分量的第二大小超过所述阈值大小，基于所述第二感测信号的所述第二直流分量，在靠近所述第二驱动电极和感测电极对的第二位置处检测所述触摸传感器表面上的第二输入。
17.根据权利要求16所述的系统：
其中，所述驱动电极和感测电极对的阵列被布置在所述基底的顶层上方；
其中，所述力敏感层被布置在所述基底上方，并包括在所述第一驱动电极和感测电极对上方捕获空气体积的第一区域；
其中，所述第一驱动电极和感测电极对以及邻近所述第一驱动电极和感测电极对的所述力敏感层的第一区域协作以形成第一可变电阻器，所述第一可变电阻器将输入到第一驱动电极的驱动信号的直流分量传递到所述第一驱动电极和感测电极对中的第一感测电极；并且
其中，所述第一驱动电极和感测电极对以及所述空气体积协作以形成第一可变气隙电容器，所述第一可变气隙电容器与所述第一可变电阻器并联连接，并且将所述驱动信号的高频分量传递到所述第一感测电极。
18.根据权利要求17所述的系统：
其中，所述力敏感层的第一区域：
在所述触摸传感器表面上不存在输入期间，在标称状态下捕获在所述第一驱动电极和感测电极对上方的标称高度的所述空气体积；和
响应于在靠近所述第一驱动电极和感测电极对的所述第一位置处在所述触摸传感器表面上施加所述第一输入，横跨所述基底横向移位所述空气体积并且朝向所述第一驱动电极和感测电极对移动以增加所述可变气隙电容器的特性电容；并且
其中，所述控制器被配置为：
解释在所述第一扫描周期期间所述触摸传感器表面上的所述第一输入的第一力大小，所述第一力大小与所述第一感测信号的所述第一交流分量的第一幅度成比例。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述控制器还被配置为在第三扫描周期期间：
从所述第一驱动电极和感测电极对读取第三感测信号；
检测所述第三感测信号的第三直流分量；
响应于所述第三感测信号的所述第三直流分量的第三大小超过所述阈值大小：
在靠近所述第一驱动电极和感测电极对的所述第一位置处检测所述触摸传感器表面上的第三输入；
基于所述第二感测信号的所述第三直流分量的所述第三大小，计算在所述第三扫描周期期间所述第一驱动电极和感测电极对两端的电阻的第三变化；和
解释在所述第三扫描周期期间所述触摸传感器表面上的所述第三输入的第三力大小，所述第三力大小与所述第一驱动电极和感测电极对两端的电阻的所述第三变化成比例。
20.根据权利要求17所述的系统：
其中，所述力敏感层的所述第一区域：
在所述触摸传感器表面上不存在输入期间，在标称状态下捕获在所述第一驱动电极和感测电极对上方的标称高度约10微米的所述空气体积；
包括导电材料，所述导电材料电气屏蔽所述第一驱动电极和感测电极对，使其免受所述触摸传感器表面上方的电气噪声的影响；和
响应于在靠近所述第一驱动电极和感测电极对的所述第一位置处在所述触摸传感器表面上施加所述第一输入，横跨所述基底横向移位空气并且朝向所述第一驱动电极和感测电极对移动以增加所述第一驱动电极和感测电极对的电容；
其中，所述处理器被配置为：
解释在所述第一扫描周期期间所述空气体积的高度从所述标称高度的降低，所述高度的降低与所述第一感测信号的所述第一交流分量的幅度成比例；
检索表示所述力敏感层和所述空气体积的组合弹簧常数的弹簧模型，所述空气体积在所述力敏感层与所述基底之间横向移动；和
基于所述空气体积的高度的所述降低和所述弹簧常数来解释所述触摸传感器上的所述第一输入的第一力大小。
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