CN1849615A - 具有非均匀电阻带的接触式传感器 - Google Patents

Abstract

本发明针对接触式传感器(105)，该传感器具有处于等电势空间和笛卡儿空间之间的改进的拓扑等价，且所述等电势空间映射到所述笛卡儿空间上。所述接触式传感器(105)包括一个具有接触区(130)的基板(125)和一组电连接到接触区(130)的电极(135)。该接触式传感器还包括多个框住接触区(130)的电阻带段(140)。所述电极(135)设置在这些电阻带段(140)之间。各电阻带段具有电极电阻率和接触区电阻率之间的电阻率，从而提供了低电阻率的电极和高电阻率的接触区之间的过渡，并改善了接触区角部的拓扑等价。至少一个带段具有非均匀的线性电阻，以进一步改善拓扑等价。

Description

具有非均匀电阻带的接触式传感器

发明领域

本发明涉及接触式传感器技术，更具体地说，涉及电阻性和电容性接触式传感器技术。

发明背景

接触式传感器是用于计算机和其他电子系统的透明或不透明的输入装置。如其名字所表明的，通过用户的手指或触针，或是其他装置的接触来启动接触式传感器。透明的接触式传感器，具体来说是触摸屏，通常配置在显示装置如阴极射线管(CRT)监视器和液晶显示器上。在商业应用如宾馆定制条目系统、工业进程控制应用、交互式博物展览、公共信息亭、传呼机、蜂窝电话、个人数字助理和视频游戏中，这些系统得到了越来越广泛的应用。

目前使用的主流接触传感器技术是电阻性、电容性、红外线和声学接触式传感器技术。采用这些技术的触摸屏能以颇具竞争力的价格提供很高的性能。所有这些触摸屏均是透明装置，它们通过将接触位置坐标传送到主计算机来响应接触。触摸屏性能的一个重要方面是接触式传感器的接触敏感区域(即接触区)内的所有位置的实际接触位置和测得的接触位置之间的近似一致性。

图1a和图1b示出了一种典型的电阻性触摸屏20，在该触摸屏中，通过电激发位于触摸屏上的电极子集将电压梯度在x轴和y轴方向上依次施加到触摸屏表面。这种类型的触摸屏通常称为5线触摸屏(与将x轴和y轴电压梯度施加到不同层的4线触摸屏相对照)。当接触所述电阻性触摸屏时，基于测得的电势，可以确定接触位置的x轴和y轴坐标。如图1a和1b所示，可以将施加到触摸屏的电压梯度用等势线(即沿线电压保持不变的线)表示。这些等势线(以虚线示出)大致延伸于触摸屏的顶部和底部之间(图1a)，以提供确定接触位置的x轴坐标的手段，以及延伸于触摸屏的左侧和右侧之间(图1b)，以提供确定接触位置的y轴坐标的手段。图1a和图1b中还示出了由触摸屏中空间上变化的电势引起的相关电流的方向(实线)。

当以简单易懂的方式将触摸屏上测得的电势关系关联到笛卡儿坐标时，最容易处理的是电阻性触摸屏数据。在数学上最简单的情况下，将在x轴和y轴上测得的电势线性地关联到接触点的坐标上。以这种方式，能将由电压梯度确定的空间直接映射到笛卡儿空间。对于具有理想线性的触摸屏，其等势线，即在其上电压保持不变的线必然是完美的直线，如图1a和1b所示。尽管已经提出了许多方案，电阻性触摸屏的商业实现一般均利用测得的电势与空间坐标之间的线性关系。例如，利用复杂的周边离散电极图的触摸屏，如那些可在Elo TouchSystems’AccuTouch^TM产品中发现并在美国专利5,045,644中公开的触摸屏，一般可以用来提供这样的线性(至少在距所述周边电极图一预定距离处)。

在较简单的触摸屏设计中，在x轴和y轴方向上测得的电势不是线性关系的，即等势线不是直的。其中一种最简单的设计是图2a和图2b中示出的计算机模拟触摸屏10。这种配置包括四个四分之一圆形状的电极12，且这些电极位于一个矩形的均匀导电的触摸屏10的角上。图2a示出了当将一个单位的电势差施加到x轴方向上的左和右电极对之间时，产生的大致在y轴方向上延伸的等势线14。图2b示出了当将y轴方向上的顶部和底部电极对之间的电势差保持不变时，产生的大致在x轴方向上延伸的等势线14。术语“大致”用来强调均匀场或等势线不必与x轴或y轴平行。由于电极12并不设计成用来产生均匀场，因而在所得到的等势线中存在变形(即各等势线并未均匀分隔，而且它们也不平行于x轴或y轴)。

尽管图2a和图2b中示出的等势线14不是线性的，在许多情况下，仍可以将由等势线确定的空间映射到笛卡儿空间。以这种方式，触摸屏表面上的每一个点必须具有相对于该点处的电势对的唯一数值。在拓扑学上，这种唯一性用术语“拓扑等价”来表示。当两个表面中的其中一个表面上的所有各点能映射到另外一个平面上的唯一点时，这两个平面称为拓扑等价。

当在x轴方向上施加电压梯度时，用二维函数v(x，y)来代表任何给定接触位置(x，y)处的电势。同样，当在y轴方向上施加电压梯度时，用w(x，y)来代表此二维函数。注意，一般电势函数v(x，y)和w(x，y)是x和y两者的函数。由于电势在x轴方向和y轴方向上的这种相互依赖，从而不能唯一地用x或y来确定单个电势测量。因此，不可能独立于y来测量x，也不能独立于x来测量y。然而，在特定条件下，电势对[v(x，y)，w(x，y)]唯一地转换为笛卡儿空间内的一个点。因此，利用这种唯一性，可以找到将电势对[v(x，y)，w(x，y)]映射到笛卡儿空间内的一个点的操作。

当在拓扑映射的概念下使用时，在图2a和图2b中示出的电极配置初看上去似乎是令人满意的。与线性触摸屏相比，非线性触摸屏在制造上更加经济，需要的电能也更少。尽管对处理器的计算能力的要求可能会有所提高，以便将测得的电势唯一地映射到笛卡儿表面上，但在电子处理器的成本和性能得到改善的情况下，非线性解决方案变得越来越有吸引力。

只要在等电势表面和笛卡儿表面之间存在拓扑等价，使用非线性结构便仍是一种可行的解决方案。从图2a和图2b中可以看出，在几乎整个电阻性表面区域上，可以将一个等电势对转换成唯一的笛卡儿坐标。然而，在电极12附近，仍然残留着唯一性问题。如果将一个圆形电极在x轴方向上极化，则靠近该圆形电极的等势线基本上是圆形的，且当将该圆形电极在y轴方向上极化时，这些等势线也基本上是圆形的。从而，这两种等势线将基本上是共轴的(即互相平行的)。因为是这两种等势线在单个点处的交点唯一地确定了接触位置，因而，在实际中，在电极12附近的这个小区域内产生的每对等势线将不会唯一地转换成一个笛卡儿坐标。这将导致电极周围的区域不适于作为接触区-在当今高度竞争的触摸屏市场上，这是一种不受欢迎的后果。这将称为“不良相交(poor crossing)”问题，而出现该问题的区域称为“不良相交”区域。

在电势测量过程中的噪声或不确定性将恶化该不良相交问题，因为所述噪声和不确定性将使等势线的交点变得难于确定，从而，不能确定不良相交区域内的唯一位置。因而，即使在等势线以很小的角度相交时，也存在不良相交的问题。例如，图3示出了通过交替在两个方向上向触摸屏加偏压而形成的两条等势线v和w的交点。将该图的比例进行了放大，使得在示出的区域上的等势线近似为直线。在图中也示出了由于噪声和电压测量的不确定性引起的等势线中的偏差δ_v和δ_w。因而，看到的接触位置与实际接触位置之间将有一个偏移。如果将v测成v±δ_v，将w测成w±δ_w，则接触位置上的可能误差由v-w交点的四个径向矢量给定。取决于等势线的方向和电压误差的符号，对于径向误差有两个唯一的量值。可以用以下等式计算径向误差：

$\mathrm{Ec}=\frac{|\mathrm{\δv}\·\stackrel{\‾}{\▿}w\±\mathrm{\δw}\·\stackrel{\‾}{\▿}v|}{|\stackrel{\‾}{\▿}v\×\stackrel{\‾}{\▿}w|}$

此处对于水平和垂直偏压的电场(的负数)可写成

$\stackrel{\‾}{\▿}w=\frac{\∂w}{\∂x}\hat{i}+\frac{\∂w}{\∂y}\hat{j}$

$\stackrel{\‾}{\▿}v=\frac{\∂v}{\∂x}\hat{i}+\frac{\∂v}{\∂y}\hat{j}$

且 和

分别表示x轴和y轴方向上的单位矢量。可以根据固定的δ_v和δ_w的分子来选择最大径向误差。而这与相关误差E_c对应。注意，当误差电压δ_v和δ_w一致相关时，径向误差在简单矩形触摸屏的两个对角象限上较大(如公式中给出的那样)，而在触摸屏的另两个象限上较小。可以通过令δ_v＝δ_w＝ΔV并确定E_c/ΔV(式中分子的符号总是选为使结果成为最大)来估计触摸屏上任何点处的相对的相关误差。上式清楚的表明，如果两条等势线以较小的角度相交或者如果电势梯度较小，则误差比较大，而这正是图2a和图2b中的不良相交区域的情形。在误差电压δ_v和δ_w不相关或部分相关的地方，也可以进行类似的计算。这样的情形一般倾向于呈现与在不良相交区域相同的唯一性问题。

可以设想用各种非圆形的电极配置如L形配置来减小这些不良相交区域的大小，但是该问题却依然存在。在很大程度上已经取得成功的一种解决方案包括将一些具有中间电阻率的带(形成边框)放置在低电阻率的电极之间，并围绕高电阻率的接触区。以这种方式，实现了从处于触摸屏四角的完全导电的电极到接触区的过渡的有效方法。

例如，图1a和1b中所示的触摸屏20包括用以形成接触区24的电阻性基板22，且4个电极26配置在基板22的各个角上，该触摸屏还包括在接触区24和电极26之间形成的中间电阻带28(即边框)。如所示，与电阻带28的电阻相比，当触摸屏24的电阻非常大时，等势线为直线。相反地，与电阻带28的电阻相比，当触摸屏24的电阻不是很大时，等势线不是直线。在设计触摸屏20时，边框电阻与基板电阻之比，此处称为电阻比β，必须在两个对抗因数-低耗电和直线性之间取得平衡。在以下的讨论中，该电阻比β将发挥重要的作用。在继续说明以前，让我们对其进行仔细定义。首先，β是β_X或β_Y的简化符号，而β_X和β_Y分别代表x轴方向和y轴方向激励的电阻比。设R_left、R_right、R_top、R_bottom分别为带段28a、28b、28c、28d的电阻。这些电阻是假设带段28a、28b、28c、28d与接触区24电隔离和它们彼此电隔离时处于电极26之间的带段的电阻。我们将x轴方向上的带电阻定义成r_X＝R_top‖R_bottom＝R_top*R_bottom/(R_top+R_bottom)，将y轴方向上的带电阻定义成r_Y＝R_left‖R_right＝R_left*R_right/(R_left+R_right)。并设被隔离的接触区24在x轴方向上的电阻为R_X，在y轴方向上的电阻为R_Y。例如，如果接触区24具有均匀的电阻率ρ₀，宽度W和高度H，则R_X＝ρ₀*W/H和R_Y＝ρ₀*H/W。在x轴和y轴方向上的电阻比为β_X＝r_X/P_X和β_Y＝r_Y/R_Y。这些电阻比β同时提供了对等势线的功率效率和非直线性程度的定性量度。

具体来说，如果电阻比β非常小(β＜＜1)，则触摸屏上施加了近乎完美的等势线，它们的性能是如此之好，已使得不再需要拓扑映射或非线性映射了。然而，数学上也已表明较小的β带来的局限，β是触摸屏的功率效率，即在触摸屏中的电流所消耗的那部分功率与在带段中消耗的功率之比。除非基板的电阻率非常大(超过一千多欧姆/平方)，这样小的β设计将导致触摸屏仅具有小于几个欧姆的电阻，而这将消耗过多的功率。如果将触摸屏配置到手持的、用电池供电的装置如个人数字助理(PDA)之中，则这个问题尤为严重。一般地，对于任何给定的基板电阻率，随着电阻比β的增大，功率消耗逐渐减小。然而，如果采用了拓扑映射，可能允许等势线发生弯曲，这样便会减小功率消耗。但是，如果电阻比β非常大(β＞＞1)，尽管触摸屏功率效率接近100％，但对于两个方向上的激励，等势线均倾向于环绕电极，如图2a和图2b中所示，从而在电极附近形成了不良相交区域。

即使采用精心设计的拓扑映射方法也难以唯一地确定电极附近的坐标。通过简单地遮掩周边区域的接触面积来增加触摸屏的有效边界宽度，可以解决这个问题。然而，从紧凑性的角度来看，过大的边界宽度是非常不受欢迎的。此外，与十到二十年前相比，一些具有图形用户界面的现代应用软件对沿接触区的边缘和四角的触摸屏性能提出了更高的要求。非常希望提高在这些角落区中的精度，以便减少触摸屏上的最大误差，并使得它的响应更为一致。

因而，仍然需要改善等势空间和靠近电阻性触摸屏的电极的外部坐标系统之间的拓扑等价。

发明内容

本发明针对接触式传感器，该传感器包括具有电阻性接触区的基板。如果接触式传感器是触摸屏，该基板可以是透明的，或者，在不需要显示功能的情况下，该基板可以是不透明的。所述接触式传感器还包括一组电连接到接触区的电极。或者将这些电极直接安装到基板，或者将它们安装到另一结构，如与接触区电接触的盖板。在一个优选的实施例中，对接触式传感器进行了配置，使得电极产生穿越接触区的非线性电压梯度。接触式传感器也可采用电容性结构，在这种情况下，可以在基板的电阻性接触区上附加电介质涂层。

所述接触式传感器还包括框住接触区的电阻带。该电阻带是一种中间电阻带，因为它的电阻率处于电极的电阻率和接触区的电阻率之间。该电阻带在沿其至少一部分长度，最好是其整个长度上是连续的或准连续的。以这种方式，可用接触区的外边缘一直延伸到电阻带或距离电阻带非常近的位置，从而最大化了有效的接触区。

根据本发明的第一方面，接触式传感器包括带段，且至少一个带段具有沿其长度而发生变化的线性电阻。例如，每个带段可以具有在带段的中央最小，而沿朝该带段两端的方向增大的线性电阻。计算机模拟表明，角部的电场强度有所增加，从而减小了在这些角部的误差。

根据本发明的独立的第二方面，提供了一种动态接触式传感器系统。该接触式传感器系统包括响应接触而产生接触信息的接触式传感器。该接触式传感器还产生可测量的、表示了接触式传感器中的给定电气特性的信息。该接触式传感器具有中间电阻带，该电阻带具有基本上非均匀的线性电阻。可以按多种方式中的任何一种方式，包括以上所述的改变一个带段内的线性电阻的方式，来改变电阻带内的线性电阻。

该接触式传感器系统还包括连接到电极上的、用来从接触式传感器接收接触信息和可测量信息的控制器电子装置。所述控制器电子装置使用一种算法(如一种映射算法)来基于所述接触信息确定某个接触在接触区中的坐标，并基于所述可测量信息对算法进行修改。

尽管在其最广泛的形态上说，本发明不应受此限制，但使用合适的中间电阻带，尤其是如果该电阻带包括至少一个具有非均匀线性电阻的带段，则将改善角部区域内的拓扑等价，从而使得算法修改过程更为简单。

根据本发明的独立的第三方面，至少一个带段包括连续的电阻性背衬材料和沿带段的纵向的至少一部分而配置在所述背衬材料上的导电元件阵列。所述导电基元具有比背衬材料的电阻率低的电阻率。尽管在其最广泛的形态上说，本发明不应受此限制，但加入导电基元使得带边的线性电阻更易于控制和制造。

在一优选实施例中，导电基元大致配置成彼此平行，且每个基元垂直于纵向的带边部分而延伸。背衬材料可以拓扑地分成几个电阻性断片。在这种情况下，每个导电基元具有一个分数宽度，该分数宽度由沿各自的纵向部分的导电基元的尺寸与对应的电阻性断片沿所述纵向部分的尺寸和导电基元沿纵向部分的尺寸的和之比定义。为了更好地控制带的线性电阻，导电基元的分数宽度基本小于1，理想情况是小于0.9，更理想的是处于0.2至0.8之间，这取决于背衬材料的电阻率和所要求的电阻比β。导电基元的分数宽度可以是一致的，在这种情况下，带的线性电阻一般不会变化；其分数宽度也可以在导电基元之间发生变化，在这种情况下，带的线性电阻将沿其长度发生变化。此外，也可以通过改变垂直于所述纵向部分的带宽度来控制线性电阻。为保持带的准连续特性，与带段的纵向尺寸相比，导电基元之间的间隔较小，理想情况是小于带段的纵向尺寸的2％，更理想的是小于其1％。

在一优选实施例中，接触区由背衬材料形成，这简化了制造过程。然而，如果电阻比β相对较小，则背衬材料可以具有处于电极电阻率和接触区电阻率之间的电阻率，使得导电基元的分数宽度充分保持在1以下。

根据本发明的独立的第四方面，电阻性接触区具有非矩形的几何形状。所述非矩形几何形状可以为三角形，五边形或六边形。所述非矩形几何形状可以是平面的或是非平面的。一组电极电连接到接触区，以在接触区上产生非线性电压梯度。值得注意，许多非矩形几何形状的接触区会有比矩形几何形状的接触区差的拓扑等价。这样，使用中间电阻带可增强这种拓扑等价。为方便制造，电阻带可以具有基本均匀的线性电阻，或者，如果希望拓扑等价得到较大的改善，则电阻带可以具有基本非均匀的电阻。至于矩形传感器，可通过选择电阻比在对功率效率的需求性和拓扑映射的容易性这二者之间取得平衡。

附图说明

附图说明了本发明的优选实施例的设计和效用，在这些图中，类似的元件用共同的标记来表示。为更好地理解本发明的优点和目标，应参照这些说明优选实施例的附图。这些图仅示出了本发明的一个(或多个)实施例，不应当把它们当成对本发明范围的限制。在作了以上的陈述后，以下将通过使用附图来对优选实施例进行更为具体和详细的说明和解释。

图1a是现有技术的触摸屏的平面图，该触摸屏用来提在x轴方向上的电压梯度；

图1b是现有技术的触摸屏的平面图，该触摸屏用来提供y轴方向上的电压梯度；

图2a是现有技术的触摸屏的计算机模拟图，对该触摸屏施加了偏压，以得到大致在y轴方向上延伸的、提供了变形的x轴坐标测量的等势线；

图2b是现有技术的触摸屏的计算机模拟图，该触摸屏施加了偏压，以得到大致在x轴方向上延伸的、提供了变形的y轴坐标测量的等势线；

图3是关于两条等势线相交的图，它考虑了测量误差；

图4是根据本发明一实施例制造的触摸屏系统的方框图；

图5是在图4的触摸屏系统中使用的触摸屏的平面图。

图6a是现有技术的触摸屏的计算机模拟图，对该触摸屏施加了偏压而得到大致在y轴方向上延伸的等势线；

图6b是现有技术的触摸屏的计算机模拟图，对该触摸屏施加了偏压而得到大致在x轴方向上延伸的等势线；

图7a是图5中的触摸屏的计算机模拟图，对该触摸屏施加了偏压而得到大致在y轴方向上延伸的等势线；

图7b是图5中的触摸屏的计算机模拟图，对该触摸屏施加了偏压而得到大致在x轴方向上延伸的等势线；

图8是示出了映射误差的三维图，所述映射误差是图6a和图6b中的计算机模拟的触摸屏的x-y坐标的函数；

图9是示出了映射误差的三维图，所述映射误差是图7a和图7b中的计算机模拟的触摸屏的x-y坐标的函数；

图10是另一种可用于图4中的触摸屏系统的触摸屏的平面图；

图11是一个示例电阻带的局部平面图；

图12是图10中触摸屏的计算机模拟图，对该触摸屏在水平和垂直方向上施加了偏压而得到大致在x轴和y轴方向上延伸的等势线；

图13是另一种可用于图4中的触摸屏系统的触摸屏的平面图；

图14是另一种可用于图4中的触摸屏系统的触摸屏的平面图；

图15是另一种可用于图4中的触摸屏系统的触摸屏的平面图；

图16是一种铺排了许多接触式传感器的球体的透视图。

具体实施方式

参阅图4，其中说明了一种根据本发明的一个优选实施例制造的电阻性触摸屏系统100。触摸屏系统100一般包括触摸屏105(即具有透明基板的接触式传感器)、控制器电子装置110和显示器(未示出)。触摸屏系统100一般连接到主计算机115上。一般地，控制器电子装置110发送激励信号给触摸屏105，并从触摸屏105接收载有接触信息的模拟信号。具体来说，控制器电子装置110建立了横越触摸屏105的电压梯度。接触点处的电压代表了接触位置。控制器电子装置110将这些电压数字化，并将这些数字化信号或基于这些数字化信号的数字形式的接触信息传送至主计算机115，以供其处理。

现在参看图5，触摸屏105包括具有接触区130的基板125，该接触区是通过将均匀的电阻性层永久地配置到基板125的表面形成的。一般地，通过电极135，将相互正交的电压梯度轮流施加到触摸屏105的接触区130。在示出的实施例中，触摸屏系统100了5线结构，从而，导线(未示出)将处于4个角落的电极135与控制器电子装置110连接，而第5条导线(未示出)将盖板与控制器电子装置110连接。

作为任选的方式，如图5所示，触摸屏105可以包括盖板。该盖板(未示出)放置在电极上和基板的接触区的上方。该盖板包括弹性的绝缘板(如聚酯)，在其与电极和基板的接触区相对和接近的一侧，该绝缘板具有内导电涂层。最好是，如美国专利3,911,215所述，将较小的、透明的绝缘隔片插入到盖板的内部导电涂层和基板之间，该专利通过引用而作为本说明书的内容。在与具有导电涂层的一侧相对的一侧，所述盖板还可以包括坚硬耐磨的外涂层。对于触摸屏105具有导电盖板的电阻性触摸屏的情形，包括如图5中所示的5线结构，电能可以直流电流(DC)的形式加到电极。

触摸屏105还包括由电阻性材料制成的带140，该电阻带配置在电阻性基板125的周边，以框住接触区130。电阻带140具有处于电极135的低电阻率和接触区130的高电阻率之间的中间电阻率，从而减少了由电极附近的不良相交区域引起的不利影响。带140和此后说明的带选择电阻性材料最好选择为使得电阻比β处于0.1和10之间。

电阻带140最好沿接触区130的周边连续地延伸。在电阻带140的角部，将电极135以合适的方式电连接到基板125。以这种方式，电极135将电阻带140在功能上分成了四个带段145a-d(左，右，上，下)，每个段均是连续的，且与矩形接触区130的一边相邻。在美国专利申请序列号为No.09/262,909的文献中说明了关于使用具有中间电阻率的导电带的其他细节，该文献通过引用而包含于本文。如以下将要进一步详细说明的一样，电阻带140具有额外的独特性质，具有进一步减轻不良相交的作用。

根据典型的5线结构，通过电极135交替地向触摸屏基板125施加x轴和y轴方向的激励。具体来说，通过让电流穿越接触区130来产生x轴方向的激励，在右边的带段145b处注入所述电流，而在左边的带段145a处收集该电流。结果，大致沿x轴产生了电压梯度(与图2a中所示相类似)。通过让电流穿越接触区130来产生y轴方向的激励，在上方的带段145c处注入所述电流，而在下方的带段145d处收集该电流。结果，大致沿y轴产生了电压梯度(与图2b中所示相类似)。尽管控制器电子装置110能通过上述的电压激励从5线电阻性触摸屏得到接触信息，但用电流注入的方法也能得到类似的结果。在美国专利4,220,815，4,661,665，4,731,508，4,822,957，5,045,644和5,220,136中可以找到关于5线电阻性触摸屏的另外一些细节。另外，触摸屏系统100也可采用9线或电容性结构。在美国专利申请序列号为No.09/705,383的文献中说明了这些技术和其他一些技术，该文献通过引用而明确地包含到本文中。

控制器电子装置110能以各种不同方式中的任一种方式将非线性等电势空间映射到笛卡儿空间。例如，可以表明，构建两个多项式便可将等势线的交点准确地映射到唯一一个坐标上。给定用之前所述的方法测量的两个电势(v和w)，可以用以下的映射多项式将一个电势对[v(x，y)，w(x，y)]转换成笛卡儿坐标：

式中，将多项式的所有具有系数A_k和B_k的项k进行相加。对于特定的精确度，多项式的次数取决于等势线分布的均匀性。此外，还可采用查找表(LUT)，该表储存了与由点[v(x，y)，w(x，y)]形成的场对应的庞大阵列，且该阵列由预先确定的x，y点组成。另外，还可采用插值映射法。在美国专利申请序列号为09/262,909的文献中公开了这些和其他一些映射技术的具体细节。

不管采用何种类型的映射，已经发现，具有沿其长度的均匀线性电阻的电阻带，尽管一般能改善等势线在接触区的角落处(即电极附近)的相交情形，但仍然会导致等势线在这些角部区域中以很小的角度相交的不利局面。如前所述，等势线以很小的角度相交将对该区域内的坐标分辨率产生不利影响。

已经发现，通过提供具有沿至少一个带段145变化的线性电阻的带可以改善不良相交的问题。在图5所示的实施例中，每个带段145具有沿其长度发生变化的宽度(即处于同一平面中的、但垂直于各自带段的长度的尺寸)。具体来说，每个带段145均逐渐变细，因为它具有均匀宽度的中央区域150，和彼此相对的渐缩的区域155，从中央区域150的边缘开始，直到接触区130的角部，这些区域155具有逐渐渐缩的宽度。与具有均匀宽度的电阻带的触摸屏相比，改善了等势线在角部区域的分辨率。

例如，图6a和图6b示出了某触摸屏(具有均匀的电阻带段)内的等势线的分布，通过在角部的电极上施加电压，对该触摸屏交替地施加了水平(图6a)和垂直方向(图6b)的偏压。图7a和图7b示出了某触摸屏(具有渐缩的电阻带段)内的等势线的分布，通过在角部的电极上施加电压，对该触摸屏交替地施加了水平(图7a)和垂直(图7b)方向的偏压。使用计算机模拟方法产生了如图6和图7所示的等势线分布，所述计算机模拟具有对规定边界条件的拉普拉斯方程进行求解的程序。在图6和图7所示的两例中，触摸屏的外部尺寸是2.7×3.6英寸，且触摸屏具有1000欧姆/平方的电阻率。可将图6中的模拟触摸屏视为均匀的，就沿其每个带段的线性电阻是均匀的而言。可将图7中的模拟触摸屏视为非均匀的，就沿其每个带段的线性电阻是非均匀的而言。

为进行比较，标出了各个均匀和非均匀触摸屏的带的尺寸，并给定了它们的电阻率，使它们具有相同的平均功率消耗。具体来说，均匀触摸屏的电阻带为0.2英寸宽，并具有214欧姆/平方的电阻率。而非均匀触摸屏的电阻带具有139欧姆/平方的电阻率。对于非均匀触摸屏中的每个带段，中央区域为0.2英寸宽，而其收窄区域的最小宽度为0.1英寸。对于左和右带段，每个收窄区域的长度是1.714英寸，而对于上和下带段，每个收窄区域的长度是1.286英寸。

尽管均匀和非均匀触摸屏消耗相同的平均功率(相差在0.1％范围内)，从图8和图9中示出的图可以看出，在角部处的相对误差Ec/ΔV得到了改善。(如图8和图9所示，相对误差E_c/ΔV是相对于具有完美的直线等势线的触摸屏的相关误差的相关误差)。即图6的均匀触摸屏具有最大相对误差2.62，而图7的非均匀触摸屏的减小后的最大相对误差为2.1。

表1说明了均匀和非均匀触摸屏相对于具有完美的直线等势线的触摸屏的相关误差的相关误差。表1也说明了对于其他情况下没有误差的触摸屏，在使用5项和9项映射多项式时的以英寸计量的拟合误差。更小的拟合误差表明等势线得到了更好的拟合，也表明在触摸屏的至少某个区域中非线性程度更小。尽管各触摸屏的外部电阻相同，因而功率消耗也相同，但最大相关误差却得到了20％的改善。而且，5项和9项多项式映射的最大和RMS拟合误差也在很大程度上得到了改善。

表1：图6和图7的均匀和非均匀触摸屏的经计算得出的特性

	电阻		电阻比		Ec/ΔV		5项		9项
											X	Y	βx	βy	Max	RMS	Max	RMS	Max	RMS
	均匀(图6)	583	850	1.712	1.231	2.62	1.71	0.077	0.013	0.015											0.002
非均匀(图7)											593	834	1.46	1.049	2.10	1.72	0.054	0.011	0.008	0.001

可以按不同于沿带段的长度改变其宽度的方式来改变触摸屏的每个带段的线性电阻。例如，每个带段可能具有均匀的宽度，但在其中央具有较高的导电率，且该导电率在朝该带段的相对两端，即靠近接触区的角部的方向上逐渐减小到较低的导电率。而这可以通过沿带段的长度调节其厚度(即垂直于触摸屏基板125所在平面的尺寸)来实现。

此外，也可通过在带段上配置高导电性元件阵列和调节导电基元的尺寸和间隔而提供所希望的导电变化来改变每个带段的至少沿长度的部分的线性电阻。例如，图10示出了一种触摸屏305，该触摸屏包括具有接触区315的电阻性基板310，以及配置在电阻性基板310的周边来框住接触区315的电阻带320。触摸屏305还包括电极325，这些电极将电阻带320在功能上分成围绕电阻性基板310的周边的四个带段330a-d。每个带段330包括一个由高导电性元件335构成的排列，且带段330的电阻性材料为导电基元335形成了一个电阻性背衬。此例中，覆盖于基板310的电阻性材料(例如铟-锡氧化物(ITO))提供了电阻带320的部分导电路径。可以通过改变导电基元335的宽度、长度、厚度和/或间隔来控制每个带段330的线性电阻。此外，也可以不改变带段内的线性电阻而用导电基元来提供带段之间的不同的均匀线性电阻。

使用导电基元335来控制电阻带320的线性电阻简化了生产和生产控制。因为，极大地降低了对基板或带材料的电阻率精度进行控制的要求。在接触区的基板电阻性涂层中和导电基元335之间共同发生的电阻率改变可导致触摸屏305的电阻的整体改变，但不会改变等势线的形状。基本要求是，应当对在触摸屏上沉淀的高导电材料(如光刻)进行精确的控制，以便为接触位置提供可预测的电场。

在给定导电基元的选定尺寸和间隔以及基板涂层材料的电阻率的条件下，为得到电阻带320的理想电阻，须知晓电阻带320的电性能。值得注意的是，因为沿导电基元335的长度的有效导电率较高，而垂直于导电基元335的长度的有效导电率较为适中，从而电阻带320呈现出各向异性的电性能。

为说明这一点参照图11，该图示出了电阻带340的一段示例长度，该电阻带具有在电阻性背衬350上的导电基元排列。此例中，为简单起见，图中显示导电基元335之间是均匀间隔的。每个导电基元335具有沿x轴方向延伸的尺寸d1(代表导电基元的宽度)，和沿y轴方向延伸的尺寸d2(代表导电基元的长度)。可以将电阻性背衬350在功能上分成电阻性断片355，每个断片具有在x轴方向上延伸的尺寸d3(代表各个断片355的宽度)。假设与其间隔相比，导电基元的长度较长，则可以用

$\mathrm{\ρx}=\mathrm{f\ρc}+(1-f)\mathrm{\ρ};\mathrm{\ρy}=\frac{1}{\frac{1}{\mathrm{\ρc}}+\frac{1-f}{\mathrm{\ρ}}}$

来近似地表示在每个方向上的单位长度的带电阻，此处f是导电基元335的分数宽度(即导电基元335的尺寸d1除以与其相邻的电阻性断片355的d3尺寸与导电基元335的尺寸d1之和所得的结果)，ρ_c是导电基元335的电阻率，ρ是电阻性背衬350的电阻率。如果f的值非常接近于1(如同ρ_c的理想值远小于ρ时一样)，并使尺寸d1和d3之和足够小，以至接近于准连续介质，则电阻性断片355的宽度可变得非常小，并能较大程度地经受生产过程中的变化。重要的是，导电基元335的分数宽度f的合理数值使得更容易控制沿电阻带340的电阻。从而，最好将分数宽度f保持在充分小于1的水平上，如小于0.95的水平上，最好是处于0.1至0.9的范围内。在图11中示出的电阻带340中，分数宽度f接近于0.35。

值得注意的是，如果导电基元335具有较小的电阻，则电阻性背衬350的有效电阻率减小了一个因数1-f。假设电阻性背衬350与接触区315的电阻性材料是共同扩展的，则对于触摸屏宽度与带断片宽度之比为0.1和β_x处于0.5至2的范围内的情形，分数宽度f从0.9减小到0.6。如果电阻性背衬350具有比形成接触区315的电阻性材料的电阻率低的电阻率，优选的分数宽度f将进一步减小，如以下详细说明所述。

当将等势线加到触摸屏时，如果导电基元335的数目增加，同时保持相同的分数宽度f，则可以在一个连续区域计算触摸屏上的等势线。在这种情况下，尽管电阻带340为各向异性的，但是它实际上变成了均质的。虽然电阻带具有这种各向异性，但仍可以用标准的有限元差分方法来计算等势线。(一种有用的计算技巧是将各向异性的电阻带340的尺寸转化成等价的各向同性的情形，其中等价带宽度减小了一个系数√(ρ_y/ρ_x)，而等价的各向异性电阻带的有效导电率成为√(ρ_yρ_x)。

应当注意，尽管导电基元335在技术上来说是分立元件，但与带段330的长度相比，导电基元335之间的间隔相对较小，结果便导致了在电气上准连续的电阻带。为进行本说明，如果部分电阻带段330内的电阻性断片355的宽度(即相邻导电基元335之间的间隔)小于对应的带段330长度的2％，则电阻性断片330的这一部分是准连续的。在优选实施例中，电阻性断片355的宽度小于对应的带段330的长度的1％。

触摸屏中具有准连续的带的重要性在于，可用接触区的边缘与电阻带将隔开非常小的距离，该距离近似等于导电基元之间的周期间隔(d1+d3)或可能为1mm，从而，与具有分立的周边电阻器的尺寸相等的触摸屏相比，提供了更大的可用接触区。当然，使用连续的电阻带，如前述的触摸屏105和205的电阻带，以及如美国专利申请序列号为No.09/262,909的文献中所述的触摸屏的电阻带，将导致具有一直延伸到所述电阻带的可用接触区的触摸屏，从而提供了最大化的接触区。

如果电阻带具有非均匀的线性电阻，如图10中所示的电阻带320一样，则与图11中示出的电阻带相比，导电基元335的分数宽度f将不一致。相反，为控制电阻带320的局部有效电阻率和各向异性，导电基元335的分数宽度f将沿电阻带320的长度发生变化。因此，当计算沿电阻带320的电阻时，必须考虑这种变化。

对于具有均匀线性电阻的电阻带，通过电阻性背衬的电阻率ρ，在假设ρ＞＞ρ_c的前提下，确定了在实现理想的触摸屏线性度(用电阻比β衡量)时需要的分数宽度f。对于低功率(高电阻)的触摸屏，可以将导电基元直接配置到具有相对较高的电阻率ρ的电阻性基板上。只要电阻比β相对较高，便可以将分数宽度f保持在较低的数值水平上，从而允许更精确地控制电阻带的电阻。

例如，图12示出了通过计算机模拟得出的施加了水平和垂直偏压的触摸屏的等势线分布。这些等势线分布是用计算机模拟生成的，所述模拟采用求解规定边界条件的拉普拉斯方程式的程序。该触摸屏尺寸为2.7”×3.6”，电阻性基板具有1000Ω/平方的电阻率，其电阻比β为2.8。其电阻带具有0.2”的宽度，由均匀间隔的、彼此平行的、沿电阻性基板的周边配置的导电基元构成。若使用等价的连续各向异性的电阻带的、电阻为588Ω×858Ω的触摸屏，则其导电基元的分数宽度f是0.8。

应注意，对于希望具有非常窄的边沿的触摸屏，通过将导电基元配置到构成电阻性基板的材料上难以实现较小的电阻比β，因为导电基元的分数宽度f将接近于1，从而使得精确控制其电阻变得困难。在这种情况下，电阻带还可以包括某种连续材料，该材料具有处于电极的电阻率和接触区的电阻率之间的中间电阻率，这与触摸屏105中示出的电阻带，以及在美国专利申请序列号为No.09/262,909的文献中所述的电阻带类似。通过提供下层的中间电阻性材料，便允许将导电基元的分数宽度减小到处于0.2至0.8范围内的值。

还应注意，导电基元本身不必是连续的，即它们不必由直线形成。此外，导电基元也可以由一系列的点、短划或其他任何形状构成，只要所述形状沿带的宽度提供的导电率大于沿带的长度的导电率。同样，尽管图中示出每个带段330在其整个长度上是准连续的，但不是所有带段330是准连续的(如只有上方和下方的带段330c和330d是准连续的)，或者可以是小于带段330的整个长度的局部是准连续的。

由中间电阻率材料制成的电阻带使得该带非常适用于具有非矩形几何形状的触摸屏。特别地，很难将在笛卡儿空间中开发的当前的电阻性触摸屏技术推广到具有任意几何形状的表面，因后者不能方便地放置于笛卡儿空间之中。例如，施加均匀的电压梯度(即线性的等势线)局限于矩形触摸屏，在这种情况下，设计非矩形触摸屏必然会导致非线性的结构。由于它们的非常规几何形状，在许多情况下，这些非矩形触摸屏将存在比矩形触摸屏更为严重的非线性问题。对于非矩形几何形状，定义每一侧或每个带段的电阻比β等于该侧或该带段的电阻除以接触区的电阻(欧姆/平方)的所得值。

图13示出了具有三角形几何形状的触摸屏405。触摸屏405包括具有等边三角形边界的电阻性基板410和接触区415，且电阻带420配置在基板410的周边，以框住接触区415。触摸屏405还包括3个电极425a-c，这些电极分别配置在基板410的3个角部，并与接触区415电耦合。通过3个电极425a-c，将电阻带420分成了3个带段430a-c。类似于前述的电阻带，电阻带420具有处于电极425a-c的低电阻率和接触区415的高电阻率之间的中间电阻率。

通过向电极425中的其中一个电极施加电压，同时将其余两个电极接地，可以将3个电压激励施加到触摸屏405。具体来说，可以通过向电极425a施加电压，同时将电极425b和425c接地来产生第一个电压梯度。可以通过向电极425b施加电压，同时将电极425a和425c接地来产生第二个电压梯度。可以通过向电极425c施加电压，同时将电极425a和425b接地来产生第三个电压梯度。以与上述和触摸屏105相关的方式类似的方式，可以将两条等势线的交点映射到唯一的坐标上，而第三条相交等势线提供了冗余，用以改善映射过程的精确度。

此外，也可以仅将两个电压激励施加到触摸屏405，就是通过向电极425中的其中一个电极施加电压，同时将其余两个电极接地，然后向电极425中的另一个电极施加电压，同时将其余两个电极接地，。除此之外，也可以将三个电压激励施加到触摸屏405，但仅使用这三个电压梯度中的其中两个，选择使用哪两个电压梯度将取决于要映射哪个角部区域。换言之，将会选择在某角部区域中提供最佳精度的两个电压梯度来映射所述角部区域。对于其余两个角部区域中的每一个，可以选择两个电压梯度，其中一个可能不是用来映射第一角部区域的电压梯度。当然，其余未选中的电压梯度可用来提供冗余，以提高映射过程的精确度。

图14示出了具有六边形形状的触摸屏505。触摸屏505包括具有等边六边形周界的基板510和接触区515，以及配置在基板510的周边框住接触区515的电阻带520。触摸屏505还包括6个分别配置在基板510的6个角部，且与接触区电耦合的电极525a-f。6个电极525a-f将电阻带520分成6个带段530a-f。电阻带520具有处于电极525的较低电阻率和接触区515的较高电阻率之间的中间电阻率。

通过向三个选定的电极对中的一个电极对施加电压，同时将与选定的电极对相对的电极对接地，并将剩下的电极对浮置，可以将3个电压激励施加到触摸屏505。例如，可以通过向电极525a和525b施加电压，同时将电极525d和525e接地以及将电极525c和525f浮置来产生第一个电压梯度。可以通过向电极525a和525f施加电压，同时将电极525c和525d接地以及将电极525b和525e浮置来产生第二个电压梯度。可以通过向电极525e和525f施加电压，同时将电极525b和525c接地以及将电极525a和525d浮置来产生第三个电压梯度。可以将两条等势线的交点映射到唯一的坐标上，而第三条相交的等势线则用来提高映射过程的精确度。

与三角形触摸屏405类似，可以仅将两个电压激励施加到触摸屏505，或者，可以将三个电压激励施加到触摸屏505，但是，根据将要映射哪个角部区域，仅选择其中两个电压激励。当然，可以产生多于三个的电压激励，以给映射过程提供更多的冗余。

图15示出了一种具有扭曲的五边形几何形状的触摸屏605。触摸屏605包括具有扭曲的五边形边界的电阻性基板610和接触区615，以及放置在基板610的周边以框住接触区615的电阻带620。触摸屏605还包括5个分别配置在基板610的5个角部，并与接触区615电耦合的电极625a-e。5个电极625a-e将电阻带620分成5个扭曲的带段630a-e。电阻带620具有处于电极625的较低电阻率和接触区615的较高电阻率之间的中间电阻率。

不难理解，带段630a-e的扭曲几何形状导致了非线性程度更为严重的等势线。电阻带620具有处于电极625的较低电阻率和接触区615的较高电阻率之间的中间电阻率。

可以向触摸屏605施加许多种可能的电压激励，例如，可以用电压激励每个电极，也可以将其接地或浮置，从而为N个电极提供了3N种可能的组合。通常，在实际中仅使用这些组合的某个子集。例如，可以通过向电极625a和625e施加电压，同时将电极625b和625c接地以及将电极625d浮置来产生第一个电压梯度。可以通过向电极625a和625b施加电压，同时将电极625d和625e接地以及将电极625c浮置来产生第二个电压梯度。可以通过向电极625a和625b施加一个电压，同时将电极625c和625d接地以及将电极625e浮置来产生第三个电压梯度。可以将两条等势线的交点映射到唯一的坐标上，而第三条相交的等势线则用来提高映射过程的精确度。

与三角形触摸屏405类似，可以仅将两个电压激励施加到触摸屏505，或者，可以将三个电压激励施加到触摸屏505，但是，根据将要映射哪个角部区域，仅选择其中的两个电压激励。还是一样，可以产生多于三个的电压激励，以给映射过程提供更多的冗余。

图16示出了一种铺排了8个相同的接触式传感器705的球体700，其中每个接触式传感器具有非平面的三角形形状。球体705可以是某个机器人或任何其他设备的一部分，在球体700被触摸后，所述设备需要计算出接触位置。每个接触式传感器705包括具有三角形轮廓的电阻性基板710，该基板配置在非平面表面上，更具体地说是在球面上。电阻性基板710也具有接触区715。在示出的实施例中，球体700不显示任何图像，从而，接触区715可以是不透明的。如前述的平面三角形触摸屏405一样，每个接触式传感器705还包括配置在基板710的周边而框住接触区715的电阻带720。每个接触式传感器705还包括3个分别放置在基板710的3个角部、与接触区715电耦合的电极725a-c。3个电极725a-c将电阻带720分成了3个带段730a-c。

可以理解，在上述非矩形触摸屏中使用电阻带将改善各自的触摸屏的角部的拓扑等价。通过提供具有非均匀线性电阻的电阻带，例如，通过设计每个带段，使得它具有沿其长度变化的线性电阻(与触摸屏105和305类似)，可实现进一步的改进。

在触摸屏和接触式传感器中使用电阻带，特别是那些具有非均匀线性电阻的电阻带，还可提供除了改善等电势空间和笛卡儿空间(或其他坐标系统)之间的拓扑等价之外的好处。例如，当使用映射多项式时，在不导致不合理的精度损失的情况下，可以减少使用的项数，例如，从9项减少到5项。或者，如果用LUT来映射等势线时，可以减少LUT中储存的点的数量。以这种方式，可以减小处理量和/或LUT的大小。

这种做法还具有简化动态修正技术的附带的好处，使用所述动态修正技术来修正在顾客使用期间触摸屏在材料和生产方面的差异和变化。发生变化的材料特性和生产细节的例子包括触摸屏平均导电率、触摸屏导电率梯度、电阻带导电率、电阻带宽度，等等。对于触摸屏精度而言，这些问题是令人关注的，并可以严格地进行控制，但其后果是增加了生产成本。然而，希望能自动地修正这些差异，从而可以生产较低成本的触摸屏，并且，尽管存在老化效应，仍然可以在较长时间内保持触摸屏的精度。

计算机模拟表明，可以确定材料和生产方面的差异的通常类型，并可以将映射参数定制成当前的触摸屏特性。可以进行人工或自动的测量，以提供关于偏离标准的触摸屏性能的差异的特性和程度方面的信息。例如，通过使用控制器电子装置将各种电压加到电极上，可以测量流入那些电极的电流或测量在未施加偏压的电极上测得的电势。此外，在已知位置上的接触也可以提供信息。之后，可以用这些测量来产生对标准的映射算法的修正。重要之处在于，使用非均匀的电阻带可以通过减少多项式映射中的项数，或是在用LUT来提供映射功能时，减少其中所储存的点的数目来简化修正过程。在美国专利申请10/246,059的文献中公开了关于动态修正技术的另外一些细节，该文献通过引用而结合于本文。

尽管已经示出并说明了本发明的一些特定实施例，应当懂得，以上讨论并不是为了将本发明限制于这些实施例所界定的范围内。本领域技术人员将理解，可以对这些实施例进行各种不同的变动和修改而不背离本发明的精神和范围。从而，本发明试图包括那些可纳入由后附的权利要求书规定的本发明的精神和范围内的其他方案、修改和等同物。

Claims (27)

1.一种接触式传感器，包括：

一个具有电阻性接触区的基板；

一组电连接到所述接触区的电极；

一个设置在所述电极之上且靠近电极的盖板，该盖板包含面向所述接触区的导电层；

多个框住所述接触区的、具有处于所述电极的电阻率和所述接触区的电阻率之间的中间电阻率的带段，其中，所述电极配置在带段之间，且其中至少一个带段具有沿其长度发生变化的线性电阻，且各带段沿其长度的至少一部分是连续或准连续的；并且

所述电极连接到DC电源。

2.权利要求1中所述的接触式传感器，其中，由所述带段的复合电阻与所述接触区的电阻之比所定义的电阻比大于0.05。

3.权利要求1中所述的接触式传感器，其中，至少一个带段具有沿其长度而变化的厚度或宽度。

4.一种接触式传感器，包括：

一个具有电阻性接触区的基板；

一组电连接到所述接触区的电极；以及

多个框住所述接触区的、具有处于所述电极的电阻率和所述接触区的电阻率之间的中间电阻率的带段，其中，所述电极配置在带段之间，且其中至少一个带段具有沿其长度发生变化的线性电阻并包含一个导电基元的排列，所述导电基元具有沿至少一个带段的长度而变化的间隔或尺寸，且各带段沿其长度的至少一部分是连续或准连续的。

5.权利要求4中所述的接触式传感器，其中，由所述带段的复合电阻与所述接触区的电阻之比所定义的电阻比大于0.05。

6.权利要求4中所述的接触式传感器，其中，至少一个带段具有沿其长度而变化的宽度或厚度。

7.一种动态接触式传感器系统，包括：

接触式传感器，该传感器响应接触而产生接触信息，并产生指明该接触式传感器中的给定电气特性的可测量信息，该传感器包含一个具有电阻性接触区的基板、一组电连接到所述接触区的电极以及一个框住接触区的具有处于所述电极的电阻率和所述接触区的电阻率之间的电阻率的带，其中，所述带具有基本上非均匀的线性电阻，所述带沿其长度的至少一部分是连续或准连续的；以及

连接到所述电极的、从素数接触式传感器接收所述接触信息和可测量信息的控制器电子装置，其中，所述控制器电子装置根据接触信息用算法来确定所述接触区中的接触位置的坐标并基于所述可测量信息修改所述算法。

8.权利要求7中所述的接触式传感器，其中，所述算法是一种映射算法。

9.权利要求7中所述的接触式传感器，其中，由所述带的电阻与所述接触区的电阻之比所定义的电阻比大于0.05。

10.权利要求7中所述的接触式传感器，其中，所述带具有沿其长度而变化的宽度或厚度。

11.权利要求7中所述的接触式传感器，其中，所述带包含配置在基板上的导电基元排列，所述导电基元具有沿带的长度而变化的间隔或尺寸。

12.权利要求7中所述的接触式传感器，其中，所述带包含多个带段，电极配置在所述带段之间，且其中至少一个带段具有沿其长度而变化的线性电阻。

13.一种接触式传感器，包括：

一个具有电阻性接触区的基板；

一组与所述接触区电连接的电极；以及

多个框住接触区的、具有处于所述电极的电阻率和所述接触区的电阻率之间的中间电阻率的带段，其中，所述电极配置在所述带段之间，且至少一个带段包括连续的电阻性背衬材料和配置成基本与沿所述至少一个带段的至少一个纵向部分垂直的、并与所述背衬材料接触的导电基元排列，所述导电基元具有比所述背衬材料的电阻率低的电阻率，而所述带的纵向部分沿其长度准连续。

14.权利要求13中所述的接触式传感器，其中，所述电阻性接触区在所述背衬材料上形成。

15.权利要求13中所述的接触式传感器，其中，所述背衬材料具有与所述接触区的电阻率不同的电阻率。

16.权利要求13中所述的接触式传感器，其中，所述导电基元垂直于所述带的纵向部分而延伸。

17.权利要求13中所述的接触式传感器，其中，所述导电基元一般相互平行地布置。

18.权利要求13中所述的接触式传感器，其中，所述导电基元包括线性线。

19.权利要求13中所述的接触式传感器，其中，所述背衬材料包含一系列交错配置在所述导电基元之间的电阻性断片。

20.权利要求19中所述的接触式传感器，其中，各导电基元具有分数宽度，它定义为该导电基元沿所述带的纵向部分的尺寸同对应的电阻性断片沿所述带的纵向部分的尺寸与该导电基元沿所述带的纵向部分的尺寸之和的比值。

21.权利要求20中所述的接触式传感器，其中，所述导电基元之间的分数宽度不相一致。

22.权利要求20中所述的接触式传感器，其中，所述导电基元之间的分数宽度互相一致。

23.权利要求20中所述的接触式传感器，其中，各电阻性断片沿所述带的纵向部分的尺寸小于所述至少一个带段的长度的1％。

24.权利要求20中所述的接触式传感器，其中，所述至少一个带段包括多个带段。

25.一种接触式传感器，包括：

一个具有非矩形几何形状的电阻性接触区的基板；

一组电连接到接触区的电极，用以在接触区上产生非线性电压梯度；以及

一个框住接触区的、具有处于所述电极的电阻率和所述接触区的电阻率之间的电阻率的电阻带，所述电阻带沿其长度的至少一部分是连续或准连续的。

26.权利要求25中所述的接触式传感器，其中，所述非矩形几何形状是非平面。

27.权利要求25中所述的接触式传感器，其中，所述带包含多个带段，所述电极配置在带段之间，且至少一个带段具有沿其长度改变的线性电阻。

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