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CN105900045A - 触摸传感器检测器系统及方法 - Google Patents

触摸传感器检测器系统及方法 Download PDF

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CN105900045A
CN105900045A CN201480065162.1A CN201480065162A CN105900045A CN 105900045 A CN105900045 A CN 105900045A CN 201480065162 A CN201480065162 A CN 201480065162A CN 105900045 A CN105900045 A CN 105900045A
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CN
China
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touch sensor
row
sensor detector
tsa
array
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CN201480065162.1A
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伊利亚·丹尼尔·罗森伯格
约翰·亚伦·萨拉加
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Sensel Inc
Original Assignee
Sensel Inc
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Publication date
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Abstract

本申请公开了包含内插传感器阵列的触摸传感器检测器系统和方法。所述系统和方法利用了触摸传感器阵列(TSA)，所述TSA配置为经由电偶联至互连阻抗列(IIC)和互连阻抗行(IIR)的可变阻抗阵列(VIA)，检测接近度/接触/压力(PCP)，其中所述IIC偶联至阵列列驱动器(ACD)，所述IIR偶联至阵列行传感器(ARS)。ACD配置为基于列开关寄存器(CSR)来选择IIC，并使用列驱动源(CDS)来电驱动IIC。VIA将来自被驱动的IIC的电流传输给由ARS感测到的IIC。ARS选择TSA的IIR，并基于行开关寄存器(RSR)对IIR状态进行电子传感。ARS感测电流/电压的内插允许对TSA PCP和/或空间位置进行准确检测。

Description

触摸传感器检测器系统及方法
相关申请的交叉引用
专利继续申请(CPA)
本申请是发明人丹尼尔·罗森伯格·伊利亚和亚伦·萨拉加·约翰于2014年6月25日向美国专利商标局电子提交的美国发明专利申请“触摸传感器检测器系统及方法(TOUCHSENSOR DETECTOR SYSTEM AND METHOD)”(序列号14/314,662,EFSID 19410170,确认号8306,案号JSENS.00002)的专利继续申请(CPA)，所述申请通过引用并入本申请。
发明专利申请
本申请根据35U.S.C.§120要求发明人丹尼尔·罗森伯格·伊利亚和亚伦·萨拉加·约翰于2014年6月25日向美国专利商标局电子提交的美国发明专利申请“触摸传感器检测器系统及方法(TOUCH SENSOR DETECTOR SYSTEM AND METHOD)”(序列号14/314,662,EFSID19410170,确认号8306,案号JSENS.00002)的优先权，所述申请通过引用并入本申请。
临时专利申请
本申请根据35U.S.C.§119要求发明人丹尼尔·罗森伯格·伊利亚于2013年9月27日向美国专利商标局电子提交的美国临时专利申请“内插力敏阵列(INTERPOLATINGFORCE SENSING ARRAY)”(序列号61/883,597,案号P2224)的优先权，所述申请通过引用并入本申请。
本申请根据35U.S.C.§119要求发明人丹尼尔·罗森伯格·伊利亚于2014年1月16日向美国专利商标局电子提交的美国临时专利申请“内插力敏阵列(INTERPOLATING FORCESENSING ARRAY)”(序列号61/928,269，案号P2224.01)的优先权，所述申请通过引用并入本申请。
本申请根据35U.S.C.§119要求发明人丹尼尔·罗森伯格·伊利亚和亚伦·萨拉加·约翰于2014年7月17日向美国专利商标局电子提交的美国临时专利申请“触觉式触摸传感器系统及方法(TACTILE TOUCH SENSOR SYSTEM AND METHOD)”(序列号62/025,589,EFS ID19606351,确认号5185,案号JSENS.00003)的优先权，所述申请通过引用并入本申请。
部分放弃版权声明
本专利申请中的所有材料均受到美国和其他国家的版权法的版权保护。自本申请的第一有效申请日起，本材料作为未发表材料受到保护。
但是，在版权所有人不反对任何人对专利文件或专利公开进行摹真复制的范围内，在此授予对本材料以其在美国专利及商标局存档或记录中所呈现的形式进行复制的许可，但除此之外，保留其他所有版权权利。
联邦资助研究或开发相关声明
不适用
缩微胶片附件引用
不适用
技术领域
本发明总的来说涉及触摸传感装置领域中的系统和方法。具体发明实施例可能特别适用于：用于确定施加在压敏表面上的力的位置和大小的基于触摸的力感测装置。
现有技术及发明背景
在基于触摸的力感测装置领域中，多点触摸传感器已被开发，且常用于向各种通信和计算装置(包括电脑、平板电脑和类似电子装置)添加触摸式用户输入。
对于力感测装置，多点触摸压力或力感测是指计算系统使用基于触摸的传感器来分辨并独立追踪实时施加在感测装置上的多点触摸的能力。所述技术允许计算装置操作者使用多个手和手指和其他物体(例如尖笔)来提供输入，并允许多个用户同时与传感器装置进行交互。
对于现有触摸感测系统的一个问题是对确定施加在感测表面上的力的精确位置和性质的准确性要求。此外，对具有用于输入基于触摸的指令以操作计算程序和应用的较大触屏区域的较大装置，存在着市场需求。对于具有增强的追踪分辨率的小型传感器(例如用于移动设备的触摸传感器)也存在需求。因此，本领域中，有动机寻求保持准确性且对于生产和操作仍然经济可行的触摸感测技术。
因此，显然需要一种力感测装置，其具有较大占用区和较少电子器件，且可以在输入操作的多点触摸序列中，能够感测到每一触摸施加的力的存在、位置及大小。
背景信息
创建用于用户界面应用的多点触摸传感器中的一个最重大的挑战在于，大多数人能够非常精确地移动，并期望触摸传感器也能真实地捕捉他们的输入。为了达到良好的用户体验，用于手指交互的触摸板通常要求达到0.5mm数量级的准确度，而与尖笔的交互则要求达到0.1mm数量级的更高准确度。此外，大多数用户想要更大的装置表面来进行交互。这可以通过智能手机尺寸的增加和具有较大触摸表面的装置(如平板电脑和触控显示器)的日益流行来证明。
此外，消费型电子产品的复杂度倾向于随时间而提高，而价格则降低，这暗示着任何用于消费型电子应用的触摸传感器装置应当低成本生产，且必须具有高性价比。因此，需要能够在大范围上非常精确地追踪触摸且能够以合理价格点进行生产的传感器。最后，用户需要额外的交互维度。该技术不仅提供了价格点合理的在大的表面上精确触摸追踪，还测量了每一触摸的力的额外维度，这能够在许多用户界面应用中提高交互性和控制水平。
现有技术缺陷
上述现有技术中存在以下缺陷：
现有技术的传感器系统需要传感阵列中的每行/列具有单个列驱动和行传感电路。
现有技术的传感器系统，在扫描传感阵列时消耗显著的动态耗电量，因为必须驱动每一列，并感测每一行，以检测感测阵列中指定行/列交叉点的压力/存在。
现有技术的传感器系统需要显著的电子器件集成来支持大范围感测表面。
现有技术的传感器系统无法用同一装置感测接触和压力。
现有技术的传感器系统需要相对复杂的生产过程才能达到高空间感测分辨率。
现有技术的传感器系统通常与标准PCB生产过程和方法不兼容。
现有技术的传感器系统不能适用于非平面格式的结构。
现有技术的传感器系统要求相对复杂的校准过程才能得到准确的传感器定位数据。
现有技术的传感器系统不能产生阵列中的传感器数据和检测到的空间定位之间的线性关系。
现有技术的传感器系统不利于用在非矩形传感器形状的设计中，因为在创建非矩形传感器时会产生非线性。
现有技术的传感器系统不允许在保持线性的前提下以各种分辨率扫描传感器。
虽然某些现有技术可能教导了一些解决上述问题的方案，现有技术系统中的核心缺陷仍未得到解决。
发明目的
因此，本发明的目标在于(但不限于)克服现有技术中的缺陷，并达成以下目标：
(1)提供触摸传感器检测系统和方法，其不需要感测阵列中的每行/列具有单个列驱动和行传感电路。
(2)提供触摸传感器检测系统和方法，其通过减少检测传感阵列中指定行/列交叉点处的压力/存在时必须驱动的列数和必须感测的行数，在扫描传感序列时降低动态功耗。
(3)提供触摸传感器检测系统和方法，其不需要显著的电子器件集成来支持大范围感测表面。
(4)提供触摸传感器检测系统和方法，其能够用同一装置感测接触和压力。
(5)提供触摸传感器检测系统和方法，其不需要相对复杂的生产过程来达到高空间感测分辨率。
(6)提供触摸传感器检测系统和方法，其与标准PCB生产过程和方法兼容。
(7)提供触摸传感器检测系统和方法，其能适用于非平面格式的结构。
(8)提供触摸传感器检测系统和方法，其不需要相对复杂的校准过程来得到准确的传感器定位数据。
(9)提供触摸传感器检测系统和方法，其能产生阵列中的传感器数据和检测到的空间定位之间的线性关系。
(10)提供触摸传感器检测系统和方法，其允许创建非矩形传感器，该非矩形传感器在整个传感器中保持准确度和线性。
(11)提供触摸传感器检测系统和方法，其允许在保持完全准确度和线性的前提下以各种分辨率扫描传感器。
然而所述目标不应理解为限制本发明的教导，但一般而言，通过本公开如下章节所述的发明而部分或完全实现了上述目标。本领域技术人员毫无疑问能够选择所公开的本发明的方面来达到上述目的的任意组合。
发明内容
本发明以下列方式解决了现有技术中的若干缺陷。本发明并不是在触摸传感器阵列(TSA)中使用单个列驱动器来分别驱动TSA列，以传递供各个列传感器进行检测的电流，而是将多组TSA列连接至互连阻抗列(IIC)。这些IIC是使用受到列开关寄存器(CSR)控制的若干电子列驱动源(CDS)中的一个来进行驱动。当TSA内部可变阻抗阵列(VIA)检测到传感器事件时，VIA的单个列和行被电耦接。该事件允许在VIA内将电流从IIC传导至互连阻抗行(IIR)。IIR然后通过行开关寄存器(RSR)来选择IIR并通过模拟数字转换器(ADC)进行感测。
计算机控制装置(CCD)允许使用CSR/RSR状态的不同配置和CDS驱动参数来连续扫描TSA。这些扫描允许CCD在TSA内部的VIA中收集不同传感器数据，并内插该信息以收集当前TSA状态相关的传感器轮廓(profile)的更准确指示。例如，TSA可以配置为以一种分辨率扫描，然后用不同的分辨率再次扫描，以确定与TSA接触的焦点以及该焦点随时间及在每次TSA扫描中的移动。在此情形中，一次扫描通过中的焦点可以用于在与后续扫描通过中的焦点的比较时确定行进矢量。该传感器轮廓可以包括TSA表面上传感器活动的焦点的确切位置的信息，以及TSA表面上或其附近的传感器检测的更精确指示的相关其他信息。
在一些优选的发明实施例中，本发明可以应用于创建低成本、多点触摸、高分辨率、力感测的触摸传感器，其可以使用传统的PCB生产方法及添加印刷技术进行生产。本发明使用了内插阵列的概念，其允许高追踪分辨率而无需向传感器扫描电子器件连接大量驱动和传感线(有源线路)。与其他传感器技术相比，本发明通过相对于有源驱动和传感线的数量而提高追踪分辨率，允许提高传感器性能并降低电子器件复杂度和成本。在此，描述了该传感器的若干个可能实施例，及其如何适用于不同用途情形，例如尖笔交互和将其嵌入显示器上方或下方。
在一个优选的内插力感测阵列(IFSA)实施例中，本发明通过向力感测阵列的输入和输出中添加电阻器网络，将力感测阵列的分辨率从驱动和传感电路的分辨率中解偶联，从而解决了现有技术中的缺陷。该优选实施例以在各个行/列交叉点周围建立双线性内插核的方式，对传感器进行电驱动和感测。这允许以力感测阵列的分辨率重建触摸位置，即使本发明的驱动和感测电路具有低得多的分辨率。有趣的是，该驱动和感测电路的分辨率仅对两个不同触摸对于处理算法开始看上去像一个触摸的距离起作用，而对于追踪单一触摸可达到的准确度没有作用。除内插电阻器网络外，本发明教导了使用已知制作技术来构建本发明的数种方法，且其展示了驱动电路、扫描传感器的算法和解析输出的算法的实现。其还启示了本发明的传感器技术如何与其他感测和显示技术相集成。
附图说明
为了更完整地理解本发明提供的优点，应当结合附图参考以下具体描述，其中：
图1示出了一个优选的示例性系统实施例中的系统框图；
图2示出了一个优选的示例性方法实施例中的流程图；
图3示出了描绘可变阻抗阵列(VIA)、互连阻抗列(IIC)以及互连阻抗行(IIR)的细节的系统框图；
图4示出了描绘CSR、RSR、互连阻抗列(IIC)和互连阻抗行(IIR)的细节的系统框图；
图5示出了一个优选示例性系统实施例中的简化系统框图；
图6示出了一个优选示例性方法实施例中的简化流程图；
图7示出了一个示例性非正交VIA配置；
图8示出了一个示例性径向和椭圆VIA配置；
图9示出了一个示例性电压模式列驱动电路原理图；
图10示出了一个使用堆叠开关设计的示例性电压模式列驱动电路示意图；
图11示出了一个使用非堆叠开关设计的示例性电压模式列驱动电路示意图；
图12示出了一个示例性电压模式行开关电路示意图；
图13示出了一个包含有感测线路接地使能逻辑的示例性电压模式行开关电路示意图；
图14示出了一个示例性电流模式列驱动电路示意图；
图15示出了一个使用叠层开关设计的示例性电流模式列驱动电路示意图；
图16示出了一个示例性电流模式行开关电路示意图；
图17示出了可用作IIC和/或IIR阻抗元件的示例性可变阻抗装置；
图18示出了一个示例性有源可变阻抗阵列(VIA)元件结构；
图19示出了描述在VIA中使用可变频率激励和在行传感元件中使用切换的滤波检测的实施例中，CSR、RSR、互连阻抗列(IIC)和互连阻抗行(IIR)的细节的系统框图；
图20示出了描绘可变频率扫描配置的示例性VIA；
图21示出了示例性VIA全分辨率扫描配置；
图22示出了示例性VIA半分辨率扫描配置；
图23示出了示例性VIA四分之一分辨率扫描配置；
图24示出了示例性VIA混合分辨率扫描配置；
图25示出了描绘使用笔/尖笔输入的优选示例性发明实施例的系统框图；
图26示出了描绘使用笔/尖笔输入的优选示例性发明实施例的透视图；
图27示出了描绘在许多优选发明实施例中使用的优选示例性笔/尖笔电路的示意性框图；
图28示出了在许多优选发明实施例中使用的优选示例性笔/尖笔电路的透视装配图；
图29示出了在许多优选发明实施例中使用的优选示例性笔/尖笔电路的顶视图、底视图和侧视图；
图30示出了使用笔/尖笔的优选发明实施例并描绘了来自手/手指的输入和笔/尖笔输入；
图31示出了图30相关的感测输入的感测区域；
图32示出了图30相关的感测输入的感测区域，分类为压力(P)输入和尖笔(S)输入；
图33示出了具有4个有源列电极和5个有源行电极的代表性IFSA电路，其在每对有源电极之间包含两个内插电极；
图34示出了传感器的3个有源行乘3个有源列的区域中的内插，其中，该传感器在每对有源电极之间具有2个内插电极(由此N值为2)，其中描绘了传感器扫描期间的一个时间点，列-3和+3接地，且列0以电压(Vd)驱动，同时行-3和+3接地，并测量从行0流出的电流(Is)；
图35示出了使用本发明的驱动方案对如图34所示的7x7传感器元件阵列进行扫描时该阵列的灵敏度分布；
图36示出了使用本发明的驱动方案对如图34所示的7x7传感器元件阵列进行扫描时该阵列的灵敏度分布的3D表示，并描绘了传感器元件在沿X轴和Y轴远离位置(0，0)处的交叉点时，传感器元件的灵敏度线性衰减；
图37示出了示例性分路模式力传感器，其中基板以线条表示，驱动/感测电极分别用+/-表示，且FSM以黑色表示；
图38示出了示例性双面直通模式力传感器，其中基板以线条表示，驱动/感测电极分别用+/-表示，且FSM以黑色表示；
图39示出了示例性单面直通模式力传感器，其中基板以线条表示，驱动/感测电极分别用+/-表示，且FSM以黑色表示；
图40示出了示例性夹心式直通模式力传感器，其中基板以线条表示，驱动/感测电极分别用+/-表示，且FSM以黑色表示；
图41示出了具有分段式FSM的直通模式传感器(夹心式直通模式配置)的截面图和俯视图，其中：在俯视图中，顶层的基板和力感测层(以小点图案表示)是透明的，以允许观看内部的列电极、FSM和行电极的图案；虚线表示截面相对于传感器的位置；和对齐于行和列交叉点由此在每行每列电极交叉点处建立力感测元件的力感测材料贴片；
图42示出了具有FSM包覆电极的直通模式传感器的截面图和俯视图，其中：在俯视图中，顶层的基板是透明的，以允许观看内部的列电极、FSM和行电极的图案；虚线表示截面相对于传感器的位置；且行、列或两者可以被FSM包覆(形成单面或双面的直通模式配置的传感器)；
图43示出了具有薄FSM电极的直通模式传感器的截面图和俯视图，其中：在俯视图中，顶层的基板和力感测层(以小点图案表示)是透明的，以允许观看内部的列电极和行电极的图案；虚线表示截面相对于传感器的位置；且薄FSM还可以替换为图案化的FSM或伪随机图案化的FSM，其中所有这些配置均为夹心式直通模式配置的变体；
图44示出了直通模式传感器顶层的细节，其中该图相对于图41(4100)-图43(4300)翻转，以展示电极图案和安装内插电阻的方式；
图45示出了直通模式传感器底层的细节。该图中的层定向与图41(4100)-图43(4300)相同；
图46示出了分段式FSM层的细节，其中FSM材料的节段表示为黑色，固定FSM材料的基板为白色小点图案，且每一节段对齐到单一传感器元件(位于行电极和列电极的交叉点)，保证传感器元件之间没有串音。这是如展示用于直通模式传感器配置中的FSM层的图41(4100)中所示的同一FSM层。此类型的FSM配置还可以用作任何分流模式传感器配置中的力感测层；
图47示出了薄FSM层的细节，其中FSM材料展示为黑色、连续、并覆盖包括行电极和列电极的整个传感器区域。由于材料薄，面内电阻极高，这降低了传感器元件之间串音的可能性。这是如展示用于直通配置中的FSM层的图43(4300)中所示的同一FSM层。此类型的FSM配置还可以用作任何分流模式传感器配置中的力感测层；
图48示出了图案化FSM层的细节，其中FSM材料的贴片展示为黑色，固定FSM材料的基板为白色。由于该图案比各传感器元件要细微，由此令相邻传感器元件之间的串音最小化。其可以用于替代直通模式传感器配置中如图47(4700)中所示的薄FSM层。此类型的FSM配置还可以用作任何分流模式传感器配置中的力感测层；
图49示出了伪随机图案化FSM层的细节，其中FSM材料贴片展示为黑色，固定FSM材料的基板为白色。这与图案化FSM相似，但使用的是随机或伪随机图案，可以比图案化FSM层更易于生产。其可以替代直通模式传感器配置中如图48(4800)中所示的薄FSM层。此类型的FSM配置还可以用作任何分流模式传感器配置中的力感测层；
图50示出了分流模式内插阵列传感器的截面图和俯视图，该传感器由顶部图案化FSM和支持内插电阻器和行电极及列电极的底层组成。在俯视图中，截去图案化FSM层以展示在FSM下形成分流模式传感器元件的暴露的行电极和列电极。虚线指示了截面相对于传感器的位置。底层反面的迹线(俯视图中不可见)使用通孔(以圆圈表示)互连暴露行电极。底层反面的迹线的详情如图52(5200)所示；
图51示出了一个分流模式传感器的截面图和俯视图，其中力传感器元件电极被图案化为相互交叉的指状模式，其旨在提高灵敏度。该设计中的其他元件类似于图50(5000)中所示元件。
图52示出了用于如图50(5000)-图51(5100)所示的传感器的底层反面的细节。条纹图案的区域是互连行电极的导体。以圆圈表示的通孔连接到反面的行电极；
图53示出了分流模式传感器的截面图和俯视图，其具有双倍宽度行电极焊盘，通过在相邻传感器元件之间共享通孔，使得需要的通孔数量减半，还增加了围绕每个通孔的空间，这可以有利于生产。该设计中的其他元件类似于图50(5000)所示的元件。底层反面的迹线的详情如图55(5500)所示；
图54示出了分流模式传感器的截面图和俯视图，其具有双倍宽度行电极焊盘和相互交叉的指状模式行电极图案。该设计具有与前一设计和如图51(5100)所示相类似的相互交叉的指状模式相同的生产优点，且旨在提高灵敏度。该设计中的其他元件类似于图51(5100)所示的元件。底层反面的迹线的详情如图55(5500)所示；
图55示出了如图53(5300)-图54(5400)所示的传感器的底层的反面的详情。线条图案的区域为互连行电极的导体。圆圈表示的通孔连接到对面的行电极；
图56示出了分流模式传感器的截面图和俯视图，其具有菱形行电极和列电极图案。该图案旨在令围绕每个行/列交叉点的灵敏度分布更加对称。其还可以通过降低制造通孔所需的精确度来提高生产力。该设计中的其他元件类似于图50(5000)所示的元件。底层反面的迹线的详情如图57(5700)所示；
图57示出了如图56(5600)所示的传感器的底层的反面的详情。线条图案的区域为互连行电极的导体。圆圈表示的通孔连接到对面的行电极；
图58示出了带有中心孔的分流模式椭圆形传感器的截面图和俯视图。FSM层被去除以露出行电极和列电极的图案。圆圈代表与如图60(6000)所示的底部导体图案互连的通孔。
图59示出了如图58(5800)所示的椭圆形传感器的FSM层的设计。该设计示出了节段式FSM传感器图案，但也可以使用其他类型的FSM图案，包括如图47(4700)–图49(4900)中所示的图案；
图60示出了如图58(5800)所示的椭圆形传感器的底层的反面的详情。线条图案的区域为互连行电极的导体。圆圈表示的通孔连接到对面的行电极；
图61示出了带电桥的菱形图案分流模式IFSA。该图案是通过创造行和列的图案来创造的(这些列是连续的，但行图案有间断)(6101)；将绝缘材料沉积在列在行之间经过的区域中(6102)；和，沉积用于桥接属于各行的焊盘而不会电连接至列的导体材料贴片。
图62示出了如何将设计有切口和折线的IFSA传感器弯成复杂形状。在本例中，左侧图案可以弯折，以形成如右侧所示的用于机器人指尖的传感器；
图63示出了可能的IFSA传感器叠层的4个截面图；
图64示出了包括显示器的可能IFSA传感器叠层的4个截面图；
图65示出了一个优选示例性发明实施例应用于平板外形界面应用环境中的右前俯视图；
图66示出了一个优选示例性发明实施例应用于平板界面应用环境中的右后俯视透视图；
图67示出了一个优选示例性发明实施例的基底元件应用于平板界面应用环境中的右前俯视透视图；
图68示出了一个优选示例性发明实施例的PCB/电池元件应用于平板界面应用环境中的右前俯视透视图；
图69示出了一个优选示例性发明实施例的PCB/电池元件应用于平板界面应用环境中的俯视图；
图70示出了一个优选示例性发明实施例的压力膜元件应用于平板界面应用环境中的右前俯视透视图；
图71示出了一个优选示例性发明实施例的叠加元件应用于平板界面应用环境中的右前俯视透视图。
图72示出了一个优选示例性发明实施例的边框元件应用于平板界面应用环境中的右前俯视透视图。
图73示出了一个优选示例性发明实施例应用于平板界面应用环境中的正面截面图；
图74示出了一个优选示例性发明实施例应用于平板界面应用环境中的USB连接器的细节透视图；
图75示出了一个优选示例性发明实施例应用于平板界面应用环境中的细节透视侧视截面图；
图76示出了一个优选示例性发明实施例应用于平板界面应用环境中的侧视截面图；
图77示出了本发明的一个压敏触摸板实施例的示例性系统方框示意图；
图78示出了本发明的一个压敏触摸板实施例的示例性顶部铜布局；
图79示出了本发明的一个压敏触摸板实施例的示例性底部铜布局；
图80示出了本发明的一个压敏触摸板实施例的示例性通孔布局；
图81示出了一个采用具有桥接的单面菱形图案的本发明的电容传感器布局的示例性实施例的俯视图；
图82示出了一个采用具有桥接的单面菱形图案的本发明的电容传感器布局的示例性实施例的截面图；
图83示出了本发明的一个采用具有直行直列的双面图案的电容传感器布局的示例性实施例的俯视图；
图84示出了一个采用具有直行直列的双面图案的本发明的电容传感器布局的示例性实施例的截面图；
图85示出了接触饮水杯以产生压力分布的示例性触摸传感器平板电脑；
图86示出了由CCD扫描TSA得到的TSM数据，以及检测到的相关压力区域；
图87示出了通过对TSM和检测到的相关压力区域的上采样操作，得到的VIA中的个体力感测元件感测的力的近似重建；
图88示出了CCD基于TSM数据计算的示例性个体检测椭圆形数据；
图89示出了示例性触摸传感器平板电脑接触画笔以产生压力分布；
图90示出了CCD通过扫描TSA得到的TSM数据的压力分布；
图91示出了基于压力分布检测到的相关压力区域；
图92示出了CCD基于TSM数据计算的示例性个体检测椭圆形数据。
当前优选示例性实施例说明
虽然本发明可以具有多种不同形式的实施例，下面将会详细描述如附图所示的本发明优选实施例，应当理解，本公开应当看做是本发明的原理的举例说明，而不旨在将本发明的广泛方面限制在所示实施例中。
下面将具体引用当前优选的实施例，来描述本发明的众多创新教导，其中所述创新教导可以有利地应用在“触摸传感器检测器系统和方法”的具体问题中。但是，应当理解，该实施例仅为本文中的创新教导的众多有利用法的一个示例。一般而言，本申请的说明书中做出的陈述并不一定限制各个要求保护的发明中的任一个。此外，某些陈述可能应用于某些发明特征，而不应用于其他特征。
IIC/IIR级数无限制性
本发明可以采用各种不同配置的互连阻抗列(IIC)和互连阻抗行(IIR)。在许多优选实施例中，具有两个或以上的IIC或两个或以上的IIR，由此允许在行和列的方向上以2或以上的系数减少VIA外部可访问的行数和列数。但是，一些优选发明实施例可以在一个或多个行/列中使用单一列间阻抗元件或单一行间阻抗元件。因此，术语IIC和IIR包括了VIA仅在一个维度中包含互连阻抗元件的情况。
列驱动源(CDS)无限制性
本发明可以采用各种各样的驱动VIA传感器列的源，包括但不限于：DC电压源；AC电压源；任意波形发生器(AWG)电压源；DC电流源；AC电流源；和任意波形发生器(AWG)电流源。要注意的是，在此环境中，AWG源的使用可以包括可以使用电子技术领域众所周知的常规波形生成技术来进行动态限定/生成的各种信号波形。
CSR/RSR源/阱无限制性
本发明可以在列开关寄存器(CSR)和行开关寄存器(RSR)中使用各种的电源和电阱来配置对VIA的刺激和/或感测。在此背景中，本发明预见了使用选自包括以下各项的组中的CSR源：开路；零电位电压源；由所述CSR限定的电压源；由所述CSR限定的电流源；源自所述CDS的电压；和源自所述CDS的电流。在此背景中，本发明预见使用选自包括以下各项的组中的RSR阱：开路；零电位电压源；由所述RSR限定的电压源；由所述RSR限定的电流阱；以及至ADC的输入。
IIC/IIR电阻器无限制性
本文所述的示例性IIC和IIR功能中所示的电阻器可以是固定电阻器(可以有不同的值)，和/或可以包括在一些情况下可基于CSR和/或RSR进行配置的可变电阻器。在此背景中，所示电阻器可以看做是通用阻抗的可能示例，其可以包括电阻、电容和/或电感的任意组合。其他类型的阻抗元件(例如电阻元件或电感元件、有源元件(或有源电路)及其组合)可以替代所示电阻器，而不会损害所要求保护的本发明的范围的广泛性。因此，在IIC和IIR电路的背景中，可以使用任何形式的阻抗来替代所示电阻元件，且可以包括可变阻抗元件，该可变阻抗元件包括有源元件，例如MOSFET和其他半导体装置。
列间/行间阻抗数无限制性
本发明在VIA内使用连同列间内插、行间内插的列间阻抗、行间阻抗，以实现触摸传感器检测器系统和方法。各行和各列之间的阻抗数通常配置为2个或以上，但在一些情况下，VIA可以被直接映射以通过访问系列IIC和IIR阻抗串中的内部节点来实现对所有VIA列/行的常规扫描。
行/列无限制性
在描述将触摸传感器阵列(TSA)配置为传统可变阻抗传感器(VIA)阵列的典型配置时，本发明将以行/列来进行讨论。然而，术语“列”和“行”可以在许多发明实施例中互换，而不会脱离所要求保护的发明的总体精神和范围。
传感器阵列几何结构无限制性
本发明预见了各种传感器阵列几何结构，其可以根据应用背景来使用。虽然可变阻抗元件的矩形结构阵列可能在一些优选的发明实施例中是有利的，但还预见了对其他几何结构的使用，包括多边形、圆形、椭圆形以及其他平面和非平面形状。在此广泛范围的传感器几何结构中，预见本公开的技术可应用于二维和三维形状两者。
传感器VIA填装无限制性
本发明预见了在一些应用中，VIA传感器阵列可以部分填装，使得传感器元件可以仅存在于总体VIA结构的一个子集中。例如，预见了一种传感器配置，在该传感器配置中，VIA还包括物理列，所述物理列通过位于所述物理列和物理行的交叉点处的压敏传感器元件而电偶联至物理行，其中所述压敏传感器元件仅存在于所述交叉点的子集中，以形成成形的传感器阵列。这允许缩减总体的VIA传感器制造，并建立定制传感器应用和形状/物理配置的可能性，其在一些情况下，在VIA阵列上可以具有不同程度的传感器密度。
ADC无限制性
本发明在许多优选实施例中示出了模拟数字转换器(ADC)的使用。该ADC在一些实施例中可以实现为电压模式转换器，而在其他实施例中可以实现为电流模式转换器。此外，一些优选的ADC实施例可以包含频率检测/滤波，以便能够在模拟数字转换过程中进行频率分辨。
传感器元件无限制性
本发明可以应用于各种可变阻抗阵列(VIA)触摸传感器技术中，例如压力传感器、电容传感器、光学传感器、光敏传感器和基于RF的传感器技术。这些技术在一些情况下可以进行组合而形成混合传感器系统。在一些情况下，传感器阵列可以检测不一定接触VIA传感器的感测表面的近场事件。在此背景下，本文件中的单个感测元件还可以称为“传感器元件”。
后处理无限制性
本发明在多个优选实施例中产生了表示从VIA采集的信息的触摸传感器矩阵(TSM)。该TSM数据结构可以由计算控制装置(CCD)发送至数字数据处理器(DDP)，或由CCD本地处理以执行各种特定应用功能。
TSM采集/处理无限制性
表示从VIA采集的信息的触摸传感器矩阵(TSM)可以作为整个实体来采集和/或处理或在一些情况下可以以零散的方式来采集和/或处理。这可能(例如)在扫描触摸传感检测器的一个区域并从该感兴趣的部分区域中采集并处理信息的情况中出现。类似地，该部分信息可以由计算控制装置(CCD)发送至数字数据处理器(DDP)，或由CCD本地处理以执行与检测器的部分扫描区域相关的各种特定应用功能。因此，TSM的任何传输或处理假设还预见了所述矩阵的部分传输或处理。
概念概述
本发明涉及多点触摸触摸传感器领域，其通常用于向计算机、平板电脑和其他电子装置添加触摸输入。多点触摸感测指的是触摸传感器区分和独立追踪多个触摸的能力，这允许用户使用多个手和手指和其他物体(例如尖笔)与传感器进行交互，并允许多个用户同时与传感器装置进行交互。许多触摸传感技术仅允许确定触摸的存在/不存在及其位置，而本发明的技术还具有确定每个触点所施加的力的量的能力。
本发明还涉及压敏阵列领域，其通常用于工业和医学应用中，用于测量区域上的压力分布和检测压力变化，包括压力分布的接触面积、峰值和最小值。
操作目的
在常规触摸传感器阵列的背景中，可变阻抗阵列(VIA)以特定分辨率(以传感器元件的分辨率)感测触摸。如果VIA的每行每列均各自连接至驱动/感测电子器件，则这就是数据的最大可能分辨率。在本发明的背景中，内插块(互连阻抗列(IIC)和互连阻抗行(IIR))允许以较低分辨率扫描VIA传感器。由于IIC和IIR的配置，传感器硬件可以适当地对VIA中的信号进行下采样(以线性形式)。因此，从该VIA传感器数据中提取的低分辨率阵列(触摸传感器矩阵(TSM)数据结构)中的扫描值类似于线性下采样的传感器响应。该下采样允许在软件中以VIA的分辨率(甚至可能以高于VIA的分辨率)重建触摸的位置、力、形状以及其他特征。
作为示例，在以节距为1.25mm的177列电极和97行电极所构建的VIA传感器阵列中，理论上可能构建具有177列驱动线和97行感测线的电子器件来支持所述整个VIA的感测。但是，其成本可能过高，且难以把如此多的行线和感测线以空间高效的形式排布到传统印刷电路板(PCB)上。此外，该177×97VIA传感器配置可能需要扫描177×97＝17169个交叉点，而这利用低功率微控制器(例如ARM M3)可能产生最大扫描速率约10hz(这对典型的触屏用户交互而言，缓慢得不可接受)。最后，假设用16位ADC值，则存储这些触屏值对于单一帧可能需要存储量为17169×2＝34KB，这对可能仅配置了32KB RAM的小微控制器而言，是一种过度的存储量要求。因此，在此背景中，使用常规行/列触摸传感器技术需要更强大的处理器和多得多的RAM，这可能使得该方案过于昂贵和复杂以致于对消费者电子应用而言无法实施。
本发明的要旨在于，本系统配置为以较低的分辨率进行扫描，但保持好像以177×97进行扫描时的信号准确度和质量，而不是以177×97全分辨率扫描上述的示例性传感器阵列。为了继续对上述示例传感器阵列的讨论，在该传感器阵列的一个典型的本发明实施例中，其驱动电子器件可能仅需要45个列驱动器和25个行驱动器。该内插电路允许系统使用仅45×25个电子器件的补集来扫描该177×97阵列。这将必须扫描的交叉点的数量减少16倍至45×25＝1125。该配置允许以150Hz扫描传感器，并在具有RAM限制的微控制器应用背景中降低存储器消耗。虽然失去了解析一共1.25mm的两个触摸(或感知每个单独传感器元件处确切发生了什么)的能力，但由于使用IIC和IIR执行行/列内插的线性，仍可能以VIA传感器的全分辨率来追踪触摸。
系统概述(0100)
图1描绘了对典型应用环境中的优选示例性系统实施例的总图(0100)，其中用户(0101)与图形用户界面(GUI)(0102)交互，该GUI包含了用于执行从计算机可用介质(0104)读取的机器指令的计算机(通常包括移动或非移动计算装置，且此处通常表述为数字数据处理器(DDP))(0103)。在此应用背景中，所述优选示例性触摸传感检测器(0110)系统实施例包括了具有可变阻抗阵列(VIA)(0112)的触摸传感器阵列(0111)。
VIA(0112)可以采用电阻阵列或电容阵列，该阵列包括传感器元件的行和列，该元件可以以常规的正交方向来布置，或在一些情况下，VIA(0112)可以配置为行/列并非相互正交(如图7(0700)所示的实施例所示)。VIA(0112)在其边缘处具有互连阻抗列(IIC)(0113)和互连阻抗行(IIR)(0114)，该互连阻抗列(IIC)和互连阻抗行可以配置为电连接、刺激或感测以各种连接配置的两个或以上列/行(通过(IIC)(0113)和(IIR)(0114)内的内部电子列/行节点)。
IIC(0113)和IIR(0114)由阵列列驱动器(ACD)(0115)和阵列行感测器(ARS)(0116)控制。ACD(0115)负责选择IIC(0113)、用于驱动IIC(0113)的电源以及选择IIC(0113)内受到电驱动的列的配置。ARS(0116)负责选择IIR(0114)、连接至IIR(0114)的电阱以及选择在IIR(0114)内受到电感测的行的配置。ACD(0115)和ARS(0116)利用驱动/感测控制电路(0117)来控制，所述控制电路(0117)可以包括单独的列开关寄存器(CSR)和行开关寄存器(RSR)，以及用于通过ACD(0115)驱动IIC(0113)的数字模拟转换器(DAC)和/或用于通过ARS(0116)感测所配置的IIR(0114)状态的模拟数字(ADC)转换器。
对于在计算机(0103)上运行应用软件的环境，从ARS(0116)读取模拟信号的感测结果可以通过驱动/感测控制电路(0117)转换为数字并呈送给数字接口(0118)以发送给计算系统(0103)，并通过操作系统软件来编译。在该系统环境中，可以预见各种计算机系统(0103)和相关的应用。
所描绘的系统不同于现有技术之处在于通过ACD(0115)和ARS(0116)所确定的IIC(0113)和IIR(0114)的配置允许VIA(0112)感测元件以复杂度较低的电子器件(列驱动器和行驱动器更少)进行交互，同时仍提供与VIA(0112)中存在的物理行/列间距可比的空间粒度。通过操纵IIC(0113)和IIR(0114)的配置，并在驱动/感测控制电路(0117)中使用适当的软件，VIA(0112)感测元件可以通过不需要支持VIA(0112)内的单个行和列的有源电路的较粗糙硬件接口来进行内插。该内插能力是IIC(0113)和IIR(0114)的各种硬件配置与可用于对ARS(0116)采集的原始数据进行精细化的驱动/感测控制电路(0117)内的各种软件技术相结合的组合。
在此背景中，可以预见电驱动VIA(0112)列和感测VIA(0112)行的各种方法，包括DC和AC信号，以及使用电压模式和电流模式驱动/感测方法。
方法概述(0200)
本发明的示例性方法可以在如图2(0200)中的流程图中大致描述，其中包含以下步骤：
(1)在可变阻抗阵列(VIA)中配置互连阻抗列(IIC)(0201)；
(2)在VIA内配置互连阻抗行(IIR)(0202)；
(3)利用列驱动电源(CDS)电刺激IIC(0203)；
(4)利用ADC感测IIR中的电响应，并转换为数字格式(0204)；
(5)将IIR转换的数字格式响应存储在触摸传感器矩阵(TSM)数据结构中(0205)；
(6)确定预定CDR/IIC/IIR变化是否已经录入TSM，若是，则进行至步骤(8)(0206)；
(7)为下一个VIA感测变体重新配置CDR/IIC/IIR，并进行至步骤(3)(0207)；
(8)内插TSM值，以确定VIA内的活动焦点(0208)；
(9)将焦点活动信息转换为用户界面输入指令序列(0209)；以及
(10)将用户界面输入指令序列发送给计算机系统以运行，并进行至步骤(1)(0210)。
该通用方法可以很大程度上根据若干因素进行改进，其中有本发明的范围所预期的步骤的重新排列和/或添加/删除。本发明的总体范围预见了本实施例和其他优选示例性实施例方法与此述的各种优选示例性实施例系统的组合。
VIA/IIC/IIR详情(0300)
可变阻抗阵列(VIA)(0310)、互连阻抗列(IIC)(0320)和互连阻抗行(IIR)(0330)的其他细节大致如图3(0300)所示。在此，VIA(0310)包括阵列中的列(0312)和行(0313)，所述阵列中，单个可变阻抗阵列元件(0319)可以在阵列的行/列交叉点内互连。所述单个可变阻抗阵列元件(0319)基于应用环境可以包括有源和/或无源部件，且包括电阻部件、电容部件和电感部件的任意组合。由此，VIA(0310)阵列阻抗元件(0319)在该图中一般表示为一般化的阻抗值Z。
应当注意的是，物理VIA列(0312)和VIA行(0313)分别通过互连阻抗列(IIC)(0320)和互连阻抗行(IIR)(0330)相互连接在一起。IIC(0320)和IIR(0330)配置为降低连接至列驱动源(0321,0323,0325)和行感测阱(0331,0333,0335)的行数和列数。同样地，IIC(0320)和IIR(0330)的组合将减少与VIA列(0312)和VIA行(0313)交互所需的外部部件。在本发明的背景中，IIC(0320)互连的数量配置为允许将列驱动源(0321,0323,0325)的数量降低到少于物理VIA列(0312)的数量(由此外部IIC列的数量通常少于内部IIC列的数量)，且IIR(0330)互连的数量配置为允许将行感测阱(0331,0333,0335)的数量降低到少于物理VIA行(0313)的数量(由此外部IIR列的数量通常少于IIR列的数量)。这个减少是通过在每个VIA物理列(0312)之间串联一个或多个IIC(0320)元件(0329)和在每个VIA物理行(0313)之间串联一个或多个IIR(0330)元件(0339)来实现。由此，仅需要P列驱动器和Q行传感器即可将X×Y VIA传感器(0310)转化为电接口。本发明包括：
P≤X (1)
和
Q≤Y (2)
其具有满足如下关系的多个优选实施例
X P ≥ 2 - - - ( 3 )
或
Y Q ≥ 2 - - - ( 4 )
注意的是，在所述优选实施例的背景中，可能存在IIC可以包含多个互连阻抗而IIR包括单一互连阻抗元件的情况，和IIC可以包括单一互连阻抗元件而IIR包括多个互连阻抗元件的情况。
IIC(0320)阻抗元件(0329)配置为连接单个VIA列(0312)。基于应用背景，该IIC(0320)阻抗元件(0329)可以包括有源和/或无源元件，并包括电阻部件、电容部件和电感部件的任意组合。由此，IIC(0320)阻抗元件(0329)在该图中一般表示为一般化的阻抗值X。如图所示，单个VIA列可以使用单个列驱动源(0321,0323,0325)直接驱动，或内插在所述直接驱动列之间(0322，0324)。
IIR(0330)阻抗元件(0339)配置为连接单个VIA行(0313)。基于应用环境，该IIR(0330)阻抗元件(0339)可以包括有源和/或无源元件，并包括电阻部件、电容部件和电感元件的任意组合。由此，IIR(0330)阻抗元件(0339)在该图中一般表示为一般化的阻抗值Y。如图所示，单个VIA行可以使用单个行感测阱(0331,0333,0335)直接感测，或内插在所述直接感测行之间(0332,0334)。
列驱动源(0321,0323,0325)在所述附图中一般显示为独立的，但在某些配置中可以使用由列开关寄存器(CSR)控制的一系列开关来组合，所述CSR限定了要电偶联至可由外部接入VIA传感器(0310)的每一列的列驱动源类型。可以使用AC/DC激励、电压源、开路、电流源和其他电源驱动器组合的各种变型来作为列驱动源(0321,0323,0325)的切换的配置。CSR可以配置为既选择施加到VIA传感器(0310)的电源类型也选择其相对幅度/量级。
行感测阱(0331,0333,0335)在所述附图中一般显示为独立的，但在某些配置中可以使用由行开关寄存器(RSR)控制的一系列开关来组合，所述RSR限定了要电偶联至可由外部接入VIA传感器(0310)的每一行的行感测阱的类型。可以使用AC/DC激励、电压源、开路、电流源和其他电感测阱组合的各种变型来作为行感测阱(0331,0333,0335)的切换的配置。RSR可以配置为既选择施加到VIA传感器(0310)的电阱类型也选择其相对幅度/量级。
列/行开关逻辑(0400)
CSR和RSR列/行、源/阱操作的进一步细节如图4(0400)所示，其中VIA(0410)通过使用IIC(0412)和IIR(0413)阻抗网络而分别与列驱动源(0421,0423,0425)和行感测阱(0431,0433,0435)接口连接。列开关寄存器(CSR)(0420)可以包括一组锁存器线路或其他存储元件，以配置控制与每个列驱动源(0421,0423,0425)关联的驱动源类型的开关、驱动源的幅度/量级，以及是否启动所述驱动源。类似地，行开关寄存器(RSR)(0430)可以包括一组锁存器线路或其他存储元件，以配置控制与每个行传感阱(0431,0433,0435)关联的感测阱类型的开关、感测阱的幅度/量级，以及是否启动所述阱。
如上所述，IIC(0412)和IIR(0413)阻抗网络可以包括各种阻抗，该阻抗可以是静态的，或分别通过CSR(0420)和RSR(0430)的配置来主动配合。由此，在一些优选实施例中，CSR(0420)和RSR(0430)可以配置为不仅刺激/感测VIA(0410)行为，还通过重新配置内部列交叉连接和内部行交叉连接来内部配置VIA(0410)的互连性质。所有这些行为可以通过控制逻辑(0440)来动态确定，控制逻辑(0440)可以包括微控制器或执行从计算机可读介质(0444)读取的机器指令的其他计算装置。在此环境中，模拟数字(ADC)转换器(0450)的行为可以部分通过配置CSR(0420)和/或RSR(0430)以及控制逻辑(0440)来控制。例如，基于CSR(0420)和RSR(0430)的配置，ADC(0450)可以配置用于与CSR(0420)/RSR(0430)设置相关的感测类型相兼容的特定操作模式。
简化系统实施例(0500)
如图1(0100)–图4(0400)中所示的概括化的概念可以在一些系统设计中，简化为如图5所示(0500)。在此，示出了VIA传感器(0510)，其中互连阻抗列(0520)形成了对包括VIA传感器阵列(0510)的物理VIA传感器列(0512)的缩简电接口。类似地，互连阻抗行(0530)形成了对包括VIA传感器阵列(0510)的物理VIA传感器行(0513)的减少的电接口。注意的是，在此示例中，物理VIA列(0512)的数量无需与物理VIA行(0513)的数量相同。此外，串联VIA(0510)的每列的列内插阻抗元件(X)的数量无需与串联VIA(0510)的每行的行内插阻抗元件(Y)的数量相同。亦即，内插列(0522,0524)的数量无需与内插行(0532,0534)的数量相同。
控制逻辑(0540)提供信息以控制列开关(0521,0523,0525)和行开关(0531,0533,0535)的状态。列开关(0521,0523,0525)限定了单个VIA列是否接地，或被驱动至来自电压源(0527)的电压电位，电压源(0527)在一些实施例中可以由控制逻辑(0540)调节，以允许即时(on-the-fly)调整(0541)，即时调整(0541)可用于补偿驱动电子器件中的潜在非线性。类似地，行开关(0531,0533,0535)限定了单个VIA行是否接地，或电偶联至信号调整器(0560)和关联的ADC(0550)。
在如图5(0500)所示的配置中，VIA传感器(0510)均匀地包括在每列(X)之间的2个内插阻抗和在每行(Y)之间的3个内插阻抗。这表明的事实在于，在指定的VIA中，内插列的数量无需等于内插行的数量。此外，应当注意的是，整个VIA中的内插列的数量无需一致，整个VIA中的内插行的数量也无需一致。整个VIA中，所述参数的每一个参数的数量可以变化。
还应注意的是，VIA传感器(0510)在内插阻抗的列内或行内无需具有一致性，且在一些情况下，这些阻抗的数量和/或数值可以使用MOSFET或其他跨导体来动态定义。在此示例性VIA传感器节段中，可以看出，阵列的一列(0523)受到有源驱动，而剩余的两列(0521，0525)则保持在接地电位。所述行被配置使得一行(0533)由信号调整器(0560)/ADC组合(0550)感测，而剩余的行(0531,0535)则保持在接地电位。
简化方法(0600)
与如图5(0500)所示的简化原理图相关的方法如图6(0600)所示。在此，列驱动器、列源和行阱均简化如图5(0500)所示，相应地降低了总体方法复杂性。所述经过简化的示例性本发明方法可以大致如图6(0600)的流程图所示，包含如下步骤：
(1)控制逻辑在时间驱动一个有源列电极(0601)，同时令所有其他有源列电极接地(0602)。
(2)对于每个电源驱动的电极，控制逻辑一次连接一个感测电极至调节电路(0603)，同时令所有其他有源行电极接地(0604)。这在电源驱动的电极和连接至调节电路的感测电极之间的交叉点附近创造了多个穿过力感测元件的可能电流路径。施加至传感器的力生成了与力和力到交叉点之间的距离成比例的信号。
(3)信号穿过调节电路，调节电路可能执行电流到电源的转换(0605)、可选滤波和/或放大，并产生模拟输出信号(0606)。
(4)ADC将来自信号调节电路的信号输出转换为数字值，并将其存储在存储器(0607)的阵列中。对有源行电极和有源列电极之间的每个交叉点(步骤(0601)-(0607))重复这个步骤(0608)。
(5)扫描整个传感器之后，控制电路可选地处理存储器中的阵列，以进一步对信号进行滤波，将信号归一化至已知单位，提取例如触摸等特征，并随时间追踪触摸(0609)。
(6)控制电路可以与外部元件交互以交换数据。其还可以选择改变扫描参数，以优化后续扫描的功率、速度或延迟。其还可以响应用户请求或决定而在扫描(0610)之间关机或休眠。
该通用方法可以很大程度上根据若干因素进行改进，其中有本发明的范围所预见的步骤的重新排列和/或添加/删除。本发明的整体范围预见了本实施例和其他优选示例性实施例方法与此述的各种优选示例性实施例系统的组合。
示例性非正交VIA(0700)
如图7(0700)所示，在一些优选实施例中，VIA可以配置为非正交配置，而不会失去本发明教导中的普遍性。该图展示了一个广义概念，即各种各样的VIA传感器元件布局均可能使用本发明的教导，且就此而言，本文中所教导的内插技术不限于特定的VIA布局或坐标系。
示例性径向/椭圆VIA(0800)
如图8(0800)所示，在一些优选实施例中，VIA可以配置为径向配置，而不会失去本发明教导中的普遍性。虽然所示的径向配置是相对于VIA原点而圆形对称，但在一些所示的优选发明实施例中，其可以通过拉伸/收缩/旋转VIA阵列的一个或多个轴而成为椭圆阵列。
示例性电压模式列驱动电路(0900)-(1100)
列驱动电路可以采用与本发明教导相一致的各种形式，但一种示例性形式大致如图9(0900)所示。在此，激活列(ACTIVATE COLUMN)信号(0910)被提供给反相器链(0901,0902)，然后以三相连通性通过传输门(0903)提供给与VIA内的IIC内插结构相连接的IIC列驱动信号(0920)。所述传输门(0903)被设计为在使能开关(ENABLE SWITCH)信号(0930)激活时，将所述反相器链(0902)的输出有源地偶联至IIC列驱动(0920)。三相反相器(0904)提供必要的信号倒相，以保证传输门(0903)能够进行双向电流流动。注意的是，列驱动电压(0940)可以不同于施加给所示反相器的其他电压，因为P2MOSFET可以根据反相器链(0901,0902)的列应用特定配置来配置为功率驱动器。
应当注意，如图10(1000)所示，所述三相开关配置的其他实施例也是可能的，其中堆叠的MOSFET开关可以组合用于如图9(0900)所示的激活和三相驱动控制功能两者。在此实施例中，为简明起见，省略了用于激活(ACTIVATE)信号和使能(ENABLE)信号的反相器电路。图10(1000)的实施例的主要区别在于，需要额外的净空(headroom)电压要求(供给电压必须更高)和对所有开关操作使用统一化的供给电压。图9(0900)所示的配置在许多应用中是优选的，因为VIA开关切换相关的动态功耗符合如下数量级：
P = 1 2 CV 2 f - - - ( 5 )
其中P代表动态功耗，C代表电抗VIA负载电容，V代表切换的电压差，且f代表开关(扫描)频率。因此，降低VIA传感器两端的切换电压，可以显著降低触摸传感器扫描操作所消耗的功率量。通过使用在如图9(0900)所示的实施例中的不同驱动电压(即，降低列驱动电压(0940))，可以实现总体功耗的大幅降低。
如图10(1000)所示的堆叠驱动方法可以改进为形成大致如图11(1100)所示的非堆叠式IIC列驱动器。在此，添加驱动输出CMOS反相器的逻辑允许降低系统整体电压操作。该逻辑配置常常包含在微控制器三相GPIO电路中。
示例性电压模式行感测电路(1200)-(1300)
行感测电路可以采用与本发明的教导相一致的各种形式，但其中一个示例性形式大致如图12(1200)所示。在此，IIR行感测信号线(1210)通过与传输门(1202)相连接的MOSFET切换的接地分路(1201)电偶联至ADC输入(1220)。当使能开关(ENABLE SWITCH)信号(1230)激活时，MOSFET分路(1201)被停用，且通过反相器(1203)激活传输门(1202)，这将选定的IIR行感测信号线(1210)连接至ADC(1220)。当使能开关(ENABLE SWITCH)信号(1230)未激活时，MOSFET分路(1201)启动，其令IIR行感测信号线(1210)接地，并停用传输门(1202)，这将选定的IIR行感测信号线(1210)从ADC(1220)解偶联。
应当注意，在一些情况下，该开关电路可以不仅涉及简单无源信号开关，且可以包括有源放大/滤波装置，以在IIR行感测信号线(1210)被传递给ADC(1220)前对其进行调节。电子技术领域中的技术人员能够实现此类切换的主动缓冲。
如图12(1200)所示的电路可以如图13(1300)所示增强并改进，以包含接地使能(GROUND ENABLE)信号(1340)和相关逻辑门(1341)，以允许在行感测线未受到感测或接地(例如在多分辨率扫描操作中)时，允许对IIR行感测线接地的可选停用。该实施例中的电路元件(1301,1302,1303,1310,1320,1330)大致对应于图12(1200)中的元件(1201,1202,1203,1210,1220,1230)。
示例性电流模式列驱动电路(1400)-(1500)
在一些发明实施例中，大致如图9(0900)–图12(1200)所示的示例性电压模式列驱动电路还可以使用大致如图14(1400)和图15(1500)所示的电流模式方式来实现。所示示意图大致展示了与图9(0900)–图12(1200)相似的结构和功能，但其包括电流模式方式，其中P5/P6装置形成了电流镜，该电流镜在N6被使能(ENABLE)信号(1430)激活时对R1消耗的电流进行镜像。
大致如图15(1500)所示，可以使用各种方法来令IIC列线接地，可通过使用单个MOSFET(作为非理想电流阱)，或通过使用更常规的基于电流镜的电流阱。注意，由于所述配置(1450,1550)中的强制电流可以使用计算机控制的装置(R1)来“拨号接入”(大致如图17(1700)所示)，该实施例可以用于必须令功耗最小化的情形中。
示例性电流模行传感电路(1600)
大致如图12(1200)-图13(1300)所示的示例性电压模式行感测电路在一些发明实施例中还可以使用大致如图16(1600)所示的电流模式形式来实现。该示意图所示结构大致与图12(1200)-图13(1300)相似，但是包含电流模式感测形式。在此，IIR行感测信号(1610)供应由开关N1(1601)所分流，或者被N2、N4和N5的组合所镜像(1602)的电流以提供阱电流，所述阱电流由电流模式ADC(1620)转换。所述使能(ENABLE)信号(1630)用于通过反相器(1603)对分路开关(1603)进行门控，并通过N2对电流镜(1602)提供启动。
示例性可变内插电阻(1700)
用于互连单个列(IIC)和单个行(IIR)的阻抗可以配置为固定电阻器(在各行和/或列内可以有不同的值)，但也可以通过使用配置为电压调制传输门的线性导体的MOSFET配置为可变电阻(如图17(1700)所示)。在此，DACs可以用于在微控制器或其他计算装置的控制下调制X和/或Y阻抗元件的有效电阻。本领域技术人员熟悉与该设计方法兼容的各种各样DAC硬件实施方式。
有源电路可变阻抗阵列元件(1800)
可变阻抗阵列(VIA)通常包含无源构造的阻抗元件，例如电阻器、电容器、电感器或其他涉及这些基本元件的无源装置组合。但是，一些优选发明实施例可以利用所述无源VIA部件相关的有源电路。该有源电路结构的示例如图18(1800)所示，其中VIA有源传感器元件(1810)包括利用有源电路(1812)增强的无源VIA传感器元件(1811)，所述有源电路(1812)互连VIA/IIC列(1813)和VIA/IIR行(1814)。
该概念的一种可能的示例性实施例利用如VIA有源传感器元件(1820)来示出，VIA有源传感器元件(1820)包括以MOSFET(1822)增强的无源VIA传感器元件(1821)，MOSFET(1822)互连VIA列(1823)和VIA行(1824)。本领域技术人员知晓，VIA单元(1811,1821)可以包括各种各样的可变阻抗元件，且有源电路(1812,1822)可以包括与偶联个体VIA列(1813,1823)和VIA行(1814,1824)一致的各种有源电路。
示例性可变频率激励/检测(1900)-(2000)
大致如图19(1900)所示，本发明可以利用CSR(1920)中的可选频率发生来激励VIA(1910)。虽然该结构大致与如图4(0400)所示相似，但添加可选滤波元件(1960)允许对来自VIA(1910)的各激励频率进行滤波，然后在由控制逻辑(1940)来处理之前由ADC(1950)进行检测。在一些情况下，可选滤波元件(1960)可以包含在ADC(1950)内。在此实施例中，CSR(1920)AC激励的形式可以是一种或多种单一频率，或多种频率。在一些实施例中，预见可在此结构中使用任意波形发生器(AWG)来产生CSR(1920)。
注意，在CSR(1920)中与通过可编程的滤波器(1960)的并行多个频率检测一起的多个激励频率的使用可以允许VIA(1910)的多个区域同时被检测。这与适当的控制逻辑(1940)软件/固件联用可以允许对多个触摸区域进行适当检测，并还允许使用变化频率来检测VIA(1910)内的手指定位。该多频率方法还可以用在某些情况中，以降低操作触摸传感器检测系统所需的功率。
基于多区域频率的方法如图20(2000)所示，其中VIA沿列以各种频率激励，且通过对行传感器上的频率信息进行选择性过滤，除了单个VIA传感器元件阻抗的变型外还可以基于频率来感测VIA。注意的是，在一些情况下，这可以允许VIA表面的多个区域与不同感测机构相关联，例如压力、接近度、利用电容偶联尖笔的交互等。
可变扫描分辨率(2100)-(2400)
本发明预见了通过改变IIC列激励和IIR行感测IIR配置，可以从指定的发明实施例中获得各种扫描分辨率。该可变扫描分辨能力的若干实施例在图21(2100)–图24(2400)中示出。在这些实施例中，水平/垂直实线代表VIA中的有源行/列，且虚线代表VIA内的内插行/列。每一行/列可以看作是处于有源状态(列被驱动/接地且行被感测/接地)或未连接状态(高阻抗状态)。
图21(2100)示出了配置全分辨率扫描且在扫描期间驱动所有列并感测所有行的场景。图22(2200)所示为半分辨率扫描，其中在扫描期间每隔一行/列进行连接和驱动/扫描。图23(2300)所示为四分之一分辨率扫描，其中在扫描中每四行/列进行连接和驱动/扫描。最后，图24(2400)示出了混合模式扫描的概念，其中VIA的一部分以全分辨率扫描，而VIA的其余部分以较低分辨率扫描。改变扫描分辨率的能力通过降低与扫描VIA每一列/行的相关动态功耗，极大地有助于整个触摸传感器系统的功率节省。本领域技术人员知晓，图24(2400)所示实施例可以配置为在整个VIA结构中的若干离散区域处进行全分辨率扫描。
笔/尖笔实施例(2500)-(3200)
概述(2500)
大致如图25(2500)-图32(3200)所示，除触摸传感检测器外，本发明还可以包括使用用户(2501)笔/尖笔(2520)作为GUI(2502)输入。如图25(2500)的框图所示，该可选实施例提供了类似于图1(0100)的功能性，但是添加了可以在读取自计算机可读介质(2504)的机器指令的控制下，与触摸传感检测器(TSD)/触摸传感器阵列(TSA)(2510)和/或计算机系统(2503)通信的笔/尖笔(2520)。
有源电容尖笔(2600)
大致如图26(2600)所示，在该结构中有源电容尖笔(2620)的使用允许尖笔(2620)发出信号(例如选定AC频率)(2621)，该信号随后由TSA(2610)检测并用于一维扫描途径中以分别确定尖笔的X和Y位置。如该图所示，计算机系统(2601)可以配置为与TSA(2610)无线通信(2602)以及与该配置中的尖笔(2620)无线通信(2603)。
如图所示，在一些情况下，有源电容尖笔(2620)可以配置为接收来自单个VIA传感器元件(2623)的无线传输(2622)，并将该信息无线传送给计算机系统(2601)。以此形式，VIA可以用于向尖笔(2620)传送信息(位置、压力、检测到的电容、接近度等)，该信息随后中继至计算机系统(2601)。
示例性尖笔原理图(2700)
图27(2700)描绘了示例性有源电容尖笔的方框原理图，其中电源(通常为1.5V电池)(2700)在低功率微控制器(2703)的控制下通过功率控制模块(2702)进行升压转换，以向系统提供功率。该微控制器运行以控制振荡器(2704)，振荡器(2704)通过设计为由尖笔笔尖(2706)传输后供TSA接收的信号来驱动PCB天线(2705)。振荡器(2704)和尖笔笔尖(2706)之间的辐射耦合通常是电容性的，但可以由板载PCB天线(2705)协助。振荡器(2704)发出的信号的类型在一些情况下通过可选的用户输入(2707)可以由微控制器(2703)控制，，该可选的用户输入(2707)可以采用尖笔笔身内的TSA或包含在尖笔笔身内的可选的键盘开关或电容性传感器的形式。该用户输入(2707)可以将尖笔置于通过尖笔笔尖(2706)向TSA传输不同信息的不同操作模式中。由此，尖笔笔尖(2706)可以向TSA传输信息，例如压力/位置，但也能基于振荡器(2704)输出状态提供更多模式指示器。
所述尖笔与尖笔(2706)向TSA的通信模式相结合，还可以配置有无线接口(WiFi,等等)，其可以利用振荡器(2704)和/或PCB天线(2705)，以与TSA电子器件和/或TSA电子器件如图26(2600)所示地与其通信的计算装置通信。
示例性尖笔结构(2800)-(2900)
示例性尖笔结构的细节提供于图28(2800)-图29(2900)中，其中尖笔包括顶部(2801)和底部(2802)罩壳，所述罩壳配置有用于组装的匹配螺纹(2803)。供应电力的电池(2804)和包含有源电子器件的PCB(2805)与设计为与覆盖TSA的保护罩层接触的尖笔笔尖(2806)一起包含在该两件式(two-piece)外壳结构中。可以包括可选的机械开关(2807)来支持对尖笔的电力控制，或作为改变尖笔操作模式的装置。可以包括弹簧(2808,2809)来影响电池(2804)接触以及允许尖笔笔尖(2806)在与平坦表面(例如TSA保护罩层的表面)接触时自由移动。
与尖笔中的微控制器(2703)相关联，还可以有各种用户输入机构(例如开关或其他输入)(2807)，其可以允许对尖笔的操作模式进行修改。这个的示例如图28(2800)所示，其中，底部罩壳(2802)的外表面上的带(2811,2812,2813,2814,2815)通过电容偶联被感测，以确定用户至微控制器的开关输入，由此设定尖笔的操作模式。虽然其他模式选择方法也是可能的，这只是尖笔以各种模式与TSA进行操作的能力的一个示例。
图29(2900)提供了尖笔的内部构件的附加细节，包括PCB、与尖笔笔尖的弹簧负载的接触，以及提供了PCB追踪天线以协助与TSA和/或使用TSA作为输入装置的计算系统的通信。
示例性输入数据图(3000)-(3200)
如图30(3000)–图32(3200)所示,本发明可以整合手/手指手势在平板电脑表面(3110,3210)的使用以及笔/尖笔的输入，以产生如图31(3100)和图32(3200)所示的压力/存在分布图。如图30(3000)所示，所述系统可用于从各种用户手指(或用户的手的其他部分)以及尖笔/笔输入来采集压力信息。如图31(3100)所示，所述输入可以形成压力地图，其中每一手/手指/尖笔输入关联着TSA中的压力分布图。如图32(3200)所示，所述压力分布图可以区分来自用户手/手指(P)或尖笔(S)，因为该例中的尖笔是如前所述的有源电容尖笔，且在操作中向TSA发出无线信息。注意的是，在图32(3200)中，系统可以配置为在压力输入(在所述图表中定义为椭圆形)(P)和尖笔输入(S)之间区分，由此允许对同一TSA进行不同维度平面的输入。该附加的信息平面可以通过远程计算机系统上运行的应用软件用于影响应用软件中的各种操作模式或控制。
详细描述——IFSA实施例(3300)-(6400)
概述
虽然本发明可以使用VIA中的各种各样的传感器技术来实现，一组优选的示范性实施例采用了压敏传感器，来形成内插力感测阵列(IFSA)。以下讨论细化了该压敏类优选实施例，并提供了详细示范性结构的环境。注意的是，虽然以下详细描述了IFSA的实施例，在其构造中所用的技术可以同样应用于其他类型的传感器技术，例如电容性、电磁性等。
根据以上的总体描述，本发明IFSA实施例描述了用于构建高分辨率力感测阵列、允许驱动和感测电路具有比力感测阵列低的分辨率的内插电路、用于扫描传感器和处理所得信号的电路和附属算法的系统和方法，以及将该传感器合并到各种装置的方法。
IFSA传感器通常包括以下部件。在以下详细描述中，可以找到对每个部件的进一步的细节和阐明。
传感区域。包括行电极和列电极以及力感测元件栅格的传感区域，其中每个元件连接在一个行电极和一个列电极之间。
内插电阻器。连接到行电极和列电极和驱动/感测电路的一系列内插电阻器，。
驱动电路。驱动电路，其包括一系列数字和/或模拟开关和连接有源列的相关控制逻辑。
传感电路。传感电路，其包括一系列数字和/或模拟开关和连接有源行的相关控制逻辑。
电压/电流源。电压或电流源，其向驱动电路提供驱动电压/电流。
信号调节。可选的信号调节部件，其调节、滤波或转化来自传感电路的信号。
控制电路。控制电路，通常为微控制器或ASIC，其产生扫描传感器所需的控制信号序列。所述控制电路还可以包含用于将传感器信号从模拟转化为数字格式的内部或外部ADC，用于处理和编译信号的处理器和存储器，和用于与外部部件(例如主处理器)通信的IO逻辑。
注意，电路中的行和列可以互换，但出于说明目的，本发明将驱动电路与列相连，将感测电路与行相连。还应注意的是，为了说明目的，该部件单独地示出。所述部件的功能可以在实际实施中合并和/或分离。其一些实施例可以包括将内插电阻器与感测区域合并，将电压源包括在驱动电路内，将ADC置于控制电路外部，等等。为清楚起见，本发明将直接连接驱动和感测电路的列电极和行电极称为有源列电极和有源行电极，而通过内插电阻器与驱动电路和感测电路连接的则称为内插列电极和内插行电极。
在操作中，控制电路重复地扫描传感器，以提取传感器上的力分布的二维“图像”。每一扫描周期称为一帧。如下是每一帧期间发生的步骤的概述。详细描述中可以找到对每一步骤的进一步的细节和阐明。
(1)控制逻辑一次驱动一个有源列电极，同时使其他所有有源列电极接地。
(2)对于每个电力驱动的驱动电极，控制逻辑一次将一个感测电极连接至调节电路，同时使所有其他有源行电极接地。这在电力驱动电极和连接至调节电路的传感电极之间的交叉点附近创建了多个穿过力感测元件的可能电流路径。施加至传感器的力创建了与力和力与交叉点之间的距离成正比的信号。
(3)信号穿过调节电路，调节电路可能执行电流到电源的转换、滤波和/或放大，并产生模拟输出信号。
(4)ADC将来自信号调节电路的信号输出转换为数字值，并将其储存在存储器的阵列中。对有源行电极和有源列电极之间的每个交叉点重复步骤。
(5)扫描整个传感器之后，控制电路可以处理存储器中的阵列，以进一步对信号滤波，将信号归一化至已知单位，提取例如触摸等特征，并随时间追踪触摸。
(6)控制电路可以与外部元件交互以交换数据。其还可以选择改变扫描参数，以优化后续扫描的功率、速度或延迟。其还可以响应用户请求或决定以在扫描之间关机或休眠。
(7)发送到外部电路的信号通过特定于IFSA用于执行期望的任务的产品的硬件和/或软件来使用。
所述的部件和过程协同运作，以使传感器能够捕捉压力分布、处理数据、并输出有意义的信息，以允许各种各样的应用。本发明的上述目的、特征和优点，以及本发明的详细设计、实施和制作，将在此处提供的本发明详细叙述中进行更详细的阐明和讨论。
工作原理(3300)-(3600)
介绍
以下讨论将从概念上描述如何构建IFSA传感器和所述结构如何允许内插。如上所述，IFSA传感器具有一组有源行电极和列电极，其连接到驱动和感测电路。在每对有源行电极和列电极之间，具有一个或多个内插电极。虽然每个行列对之间的内插电极数目可以变化，大多数IFSA传感器设计将保持该数目恒定，并将其称为数目N。
图33(3300)所示为具有4个有源列电极、5个有源行电极且每对行电极和列电极之间2个内插电极的IFSA电路的示例。由此，通过正常情况下仅能读取4x5传感器的电路，本发明能够从10x13力感测元件阵列中读取力。使用该配置，与连接读出电子器件的行数和列数相比，本发明将X和Y维度上的传感器的有效追踪分辨率翻了三倍。此外，通过增加内插行电极和列电极的数目N，本发明能够在用于创建传感器的生产过程的能力的唯一限制的情况下进一步增加传感器的追踪分辨率。
力感测元件
每对行电极和列电极的交点处是在本发明的原理图中表示为可变电阻器的力感测元件。可以使用各种不同材料、配置和制造方法来创建下文中将对其进行描述的力感测元件。IFSA传感器中可能使用的大多数力感测元件以类似的方式响应于所施加的力——随着力被施加，电阻降低。但是，电阻和力之间的关系通常是非线性的。为此，优选测量传感器的电导而非测量电阻，电导电阻的倒数。随着压力的施加，电导以线性或接近线性的方式增加。若将比例常数(对应于灵敏度)设为变量k，施加在特定传感器元件的力的量F和传感器元件的电导C，则本发明可以通过下式，对传感器相对于力F的电导C进行建模：
C＝kF (6)
如果在力感测元件两端施加电压，则欧姆定律表明将流过力感测元件的电流的量I将与力乘以电压V成正比：
I＝kFV (7)
内插电阻器
每对相邻电极(有源且内插)之间连接有内插电阻器。虽然一些传感器实施例中，内插电阻器的电阻值可以具有变化值，但在本例中，假设所有内插电阻器具有相同的电阻值Ri。这些电阻器形成了一系列电阻分压器电路，可以看到，所述电阻分压器电路激活传感器的内插特性。
运行中的内插
下面将详细描述本发明扫描IFSA传感器交叉点时发生的活动。在扫描传感器期间的任一点上，一个有源列电极被驱动至已知电压Vd，而其相邻列电极接地。同时，测量从一个有源列电极流出的电流Is，而相邻行电极接地。如先前所述，一对指定的有源列电极或行电极之间的内插电极的数量在整个传感器中可以变化，但为了说明目的，假设本发明的传感器实施例构建有在每对有源列电极和行电极之间具有恒定数量的内插电极。这个数量本文中称为N。
当驱动电子器件施加电压Vd时，两个接地列电极和两个接地行电极之间的区域中的每个力感测元件以相对于施加在元件上的力和与行列交叉点的距离为线性的方式向总感测输出电流Is贡献了部分电流。为了理解这些力感测元件中的每个力感测元件对最终输出值的贡献，参考图34(3400)，其描绘了IFSA传感器(例如图33(3300)中的传感器)在对图中央的行/列交叉点进行扫描的传感器扫描的时间段期间的一个分段。该传感器在每对有源列电极和行电极之间具有2个内插电极(N＝2)。该图中，本发明基于每个列电极与以电流驱动的电极(本例中为列电极0)之间的距离向每个列电极(无论其为有源或内插列电极)分配x坐标。该图中，最左侧、中间和最右侧的电极为有源电极。其分别编号为-3、0和3(对于具有不同的N的一般传感器，可以编号为-(N+1),0和(N+1))。在其之间的是两组内插电极。这些电极被编号为-2和-1(通常为-N至-1)和1和2(通常为1至N)。基于与以当前的电极(本例中为行电极0)之间的距离，以类似的方式向每个行电极分配y坐标。最后，本发明向列X和行Y的交叉点处的每个力感测元件分配坐标(X，Y)。
要记住的是，在所述驱动电极和感测电极周围的所有相邻行电极和列电极均被驱动至接地。因此，列电极-3和3接地，并且行电极-3和3也接地。在本部分的其余部分中，本发明显示了这设定了在列0和行0的交叉点周围的灵敏度分布，其沿X和Y方向均以线性方式降低。
在驱动侧，在驱动有源电极和被接地的相邻有源电极之间互连内插电极的该组内插电阻器形成一系列分压器。这些电阻器均具有相同的电阻值Ri。由此，本发明可以将这些列电极的每一列电极处的电压Vc表达为x的函数如下：
V c ( x ) = V d [ ( N + 1 - | x | ) N + 1 ] - - - ( 8 )
每个列电极和行电极之间的是如先前所述的力感测元件。流经力感测元件的电流与所施加的力和所施加的电压成比例地变化。如果指定列电极处于如上所述的电压Vc(X)，则力感测元件的比例常数为k，而如果本发明假设力感测元件的感测侧的在为0伏(下文中将描述此为合理假设的原因)，则流经位置(X，Y)处的力感测元件的电流If(X，Y)为：
If(x,y)＝Vc(x)×kF(x,y) (9)
在读出侧，每对有源电极之间的内插电阻器还充当着一系列电阻分压器(除本例中外)，其将通过都处于接地电位的相邻有源电极之间的力感测元件流入电极的电流分开。本例中，感测这些电极中的一个，而相邻有源电极接地。力感测元件(X，Y)对有源传感电极处的电流贡献可以表达为：
I C ( x , y ) = I f ( x , y ) [ ( N + 1 - | y | ) N + 1 ] - - - ( 10 )
现在，将If(X,Y)的等式替换到上式，然后将Vc(X)的等式替换到所得等式，得到Ic(X,Y)的如下等式：
I C ( x , y ) = kF ( x , y ) × V d [ ( N + 1 - | x | ) N + 1 ] × [ ( N + 1 - | y | ) N + 1 ] - - - ( 11 )
由于k,Vd,和N均为常数，可以看到，对从有源行电极和列电极的交叉点读出的输出电流的贡献与向位置(X，Y)施加的力F(X，Y)和力感测元件与行列交叉点之间的距离X和Y成比例。
由于列间的分压器电路和行间的分流器均表现为线性，来自每个感测元件的电流贡献具有相加性，由此指定行列交叉点上的最终的传感电流Is可以表达为：
I S = k V ( N + 1 ) 2 Σ x = - N + N Σ y = - N + N F ( x , y ) × ( N + 1 - | x | ) × ( N + 1 - | y | ) - - - ( 12 )
该公式模拟了每个行/列交叉点相对于施加至交叉点周围的感测元件的力的分布的行为性质(注意的是，存在本公式并未模拟的一些非线性，但其影响通常可以忽略，如下文所述)。为了更清楚地理解发生了什么，本发明可以计算每个感测元件相对于(0，0)处的元件对有源行和列交叉点的读数的贡献的贡献百分比。我们为图34(3400)中的传感器的每个行/列交叉点处的49个力感测元件进行了该计算。图35(3500)示出了计算结果，其为如图34(3400)所示的力感测元件7x7阵列的相对贡献。该灵敏度分布在图36(3600)中三维可视化显示。
由于每个有源行和列交叉点的扫描交叉点处具有相同分布，每个感测元件以有源行/列电极与所述交叉点的距离线性相关的方式向其周围的有源行/列电极交叉点贡献信号，。由于X和Y中的贡献的下降是线性的，本发明可以使用线性内插，将其应用于从有源行和列的每个交叉点读出的力值的阵列，以准确地计算施加至传感器上的力分布的几何中心。
此外，本发明能够追踪该几何中心的分辨率不与有源感测线的分辨率成比例，但与内插线的分辨率成比例。由此，仅通过增加N，本发明能够增加本发明传感器的追踪分辨率。
经过力感测元件的电流造成的非线性
在对如上公式的推导中，并没有考虑经过力感测元件的电流的影响。该电流在力感测元件的驱动侧造成了电压Vc的下降，以及在力感测元件的传感侧造成高于接地电势的电压的增加。由此，比该方程式预计的更少电流将流经传感器，造成灵敏性的轻微降低。
更成问题的是，流经内插电阻器的所得电流使它们的电压偏离并影响了其他附近力感测元件的响应。幸运的是，可以通过挑选内插电阻器的低电阻值和设计力感测元件具有在有用工作范围内的显著较高的电阻值，来缓解该问题。这保证了该影响的范围相对小，且不会显著影响传感器的准确度。有利地，提高力感测元件的电阻还降低了整体功耗。
力感测计算
总览
各种优选发明实施例使用了压敏阵列作为VIA结构的一部分。在本申请的上下文中，各种力学计算可以与应用于VIA的多个行和列的总内插功能一起包含在控制逻辑中。下文详细讨论了所述计算，并使用该种形式的VIA结构作为内插过程基础提供了用于实施各种本发明实施例的参考点。
通过数学运算对从传感器读出的传感器值的二维阵列计算触摸的力和位置。在力感测元件中，传感器值对应于力，而在电容性传感器中，其可以对应于电容信号。这些计算对于熟悉触摸传感器信号处理的技术人员是已知的。
虽然本发明在以较低分辨率(例如有源电极分辨率)执行扫描后，无法重建单个传感器元件上的力，但是本发明能够重建较高层次的信息，例如以传感器全分辨率(例如VIA分辨率)的触摸的力和位置。本发明实现此结果的数个理由如下：
内插网络允许传感器以线性方式下采样；和
用于计算触摸的力和位置的计算方法具有线性性质。
如以上的工作原理(THEORY OF OPERATION)部分，通过数学展示描述了本发明的第一能力，即本发明的方法创建了传感器信号的线性下采样。所述部分的剩余部分将通过提供用于计算触摸的力和位置的方法的更多细节，来解释第二方面。
由于下采样在硬件中进行，且用于计算的数学为线性，本发明以低分辨率扫描传感器所得到的准确度与如同本发明以传感器元件的全分辨率进行扫描相同。此外，无论触摸多大或多小(无论其覆盖单一传感器元件或多个传感器元件)，亦均如此。本发明仅损失的是分辨相互靠近到小于本发明扫描的“尼奎斯特间隔(Nyquist period)”的两个触摸的能力。
这一点的重要性在于，其意味着，本发明可以使用低分辨率扫描电子器件来以高分辨率进行感测，而不会牺牲准确度。或者，本发明能够在不引入额外电子器件的情况下提升低分辨率传感器的准确度。
无法数学上保存的唯一计算是面积(因为内插之后，无法得知确切多少传感器元件被激活)。但是，这通常不成为问题，因为存在使面积计算近似的方法。
虽然可能使用例如样条插值等方法来近似重建传感器元件中的每个传感器元件感测到的力值，本发明可以不选择在固件中如此执行。理由在于，这可能在计算上耗费很大，且可以在很多方面超过以较低分辨率扫描传感器带来的益处。替代性地，本发明通常对低分辨率扫描图像执行如下所述的数学运算，且由于其线性特性，本发明可以达到如同在全分辨率扫描图像上执行数学运算的相同结果。
注意，一些优选发明实施例可以在固件中进行二维力阵列上采样，以更好地估计触摸的位置，或实施多分辨率扫描。但是，在PC侧，本发明可以利用样条插值来将低分辨率力图像上采样，以回到传感器元件的分辨率，以达到VIA数据的审美可视化。下面是本发明如何计算触摸的力和位置的概要。
计算触摸的力
触摸的力是触摸的所有力值之和。注意，在本部分中，描述的是对从传感器读出的TSM数据的数学运算。N,X,Y指代TSM矩阵的维度和矩阵中的数据的(X,Y)坐标，且F(X,Y)指代TSM中坐标(X,Y)处的数据。其不指代内插电极。
总力在本申请中称为Ftotal。
计算触摸位置
触摸在X维度上的位置是触摸的X位置的力加权平均数。类似地，触摸在Y维度上的位置是触摸的Y位置的力加权平均数。
其中X和Y位置在本文件其他部分中称为μx和μy。
计算触摸形状
触摸的形状以围绕触摸的椭圆形进行估计。椭圆形的计算类似于高斯分布的标准偏差计算，但在二维中执行。该计算始于计算2x2协方差矩阵：
X X X Y X Y Y Y - - - ( 16 )
该矩阵中，XX,YY,和XY为沿X,Y和XY对角线的矩阵的方差。从该矩阵中，我们可以计算特征向量，其确定了矩阵的主要轴和次要轴，以及确定了主要轴和次要轴的长度的特征值。
X X = 1 F t o t a l Σ x = 0 N Σ y = 0 N xF ( x , y ) ( x - μ x ) 2 - - - ( 17 )
Y Y = 1 F t o t a l Σ x = 0 N Σ y = 0 N F ( x , y ) ( y - μ y ) 2 - - - ( 18 )
X Y = 1 F t o t a l Σ x = 0 N Σ y = 0 N F ( x , y ) ( x - μ x ) ( y - μ y ) - - - ( 19 )
在此，协方差矩阵的特征向量和特征值可以使用任何线性代数教科书中就能找到的简单数学运算确定。重要的是，应当注意，主要轴和次要轴的长度可以通过第一和第二特征值开平方后乘以一个系数来计算。该系数确定了所述触摸中有多少百分比被椭圆形包围(通常使用系数2-3来包围沿X,Y维度的椭圆形的95％至99％)。
计算结果中的平方根，得到了算法输入和输出值之间的近似线性关系，保留了本发明的传感器的线性关系的益处。最后，可以将主要轴和次要轴的长度相乘，以估计面积。
如上所述，用于计算触摸的力、位置和形状的数学运算，不会受到施加在传感器上的内插程度的影响。
多点触摸
当发生多点触摸时，使用分水岭算法来将传感器面积分段为单独的区域，每个区域包含单一触摸。理论上说，上述算法分别在每个区域中执行，以计算每一触摸的统计数据。
触摸面积计算
触摸的面积即为大于某阈值t的力值的数量。
触摸的面积将会受到内插水平的影响，因为大于阈值的读数数量将随着内插水平升高而减少。这主要影响的是小面积的触摸，其中没有足够的数据点可用于准确重建触摸面积。为了改善这一点，可以使用在此称为“软面积(soft area)”的计算，其对t利用了软边界值而不是硬性阈值。这为面积提供了比如上计算更好的估计。一般而言，触摸面积对于用户界面应用的重要性不如力和位置，由此面积计算准确度因下采样而降低，对用户而言是可接受的。
优点总结
总而言之，本发明的压力感测方法的优点可以从两个不同方面看出：
对于以高分辨率传感器开始的传感器设计，本发明的方法允许传感器以较低分辨率电子器件进行扫描，同时保留(X,Y)位置、力和形状计算的准确度。在此情况下，系统的成本、复杂度和功耗均降低，而不会牺牲触摸追踪性能。
本发明的方法的另一考虑角度是针对以低分辨率传感器开始的传感器设计。在此情况下，本发明的方法允许提高传感器的分辨率，而同时保持该感测元件的分辨率不变。因此，提高了传感器的准确度，而无需增加电子器件的成本、复杂度和功耗。
结构详情(3700)-(5800)
力感测材料
各种不同材料均可用于制作力感测材料(FSM)，包括导电橡胶、导电泡沫、导电塑料(例如)、导电油墨。这些材料通常是通过混合绝缘颗粒(例如聚合物)和导电颗粒(例如碳颗粒)制成的。导电颗粒可以包括例如金属颗粒(包括银、金和镍)，和例如石墨烯、碳纳米管、银纳米丝和金属纳米颗粒等材料。
透明FSM可以通过将透明导电材料混合到透明非导电载体中来制成。透明导电材料包括氧化锡(ITO)、透明有机导电颗粒或肉眼不可见的材料，例如石墨烯、碳纳米管、银纳米丝或金属纳米颗粒(包括银、金和镍)。用于制备透明FSM的透明非导体材料包括PET、聚酰亚胺、聚碳酸酯或透明橡胶，例如硅胶。可替换地，透明导电材料可以沉积在透明基底(例如聚合物、玻璃或超薄柔性玻璃)的表面上。
这些材料的共同特征在于高体电阻(介于导体和绝缘体之间的水平)、粗糙表面(微观尺度)和一定的柔韧性。由此一来，当所述材料接触导体时，其界面的电阻随着将力感测材料朝导体推的力的增加而减小。
在力作为导电颗粒更加靠拢的结果被施加时，这些材料中的一部分还可能经历体电阻的变化。但是，该影响相对于表面电阻的变化通常相对较小。为了本公开的目的，本发明将把所有具有上述性质的材料称为力感测材料(FSM)，且本发明将把包括/载有力感测材料的层叫做力感测层(FSL)。
力感测元件
每个行/列电极交叉点之间是造成了可变电阻的力感测元件。可能用于力感测元件的数种不同的配置如图37(3700)–图40(4000)所示。两个最常见的配置在本发明中称为分路模式和直通模式。
在分路模式中，有两种基板。顶部基板涂覆有FSM，而底部基板由两个电极(图37(3700))组成。随着两个基板挤压在一起，FSM允许电流在两个电极之间流动，造成电阻的可变下降。本质上说，FSM充当了两个电极之间的分路器。要提高灵敏度，可以将两个电极图案化以形成一组相互交叉的导电指。
第二个常见配置称为直通模式，其中两个电极图案化为两个单独的基板，且FSM居于其间。该配置有三个变体。我们将第一种变体称为双面直通模式。该配置中，顶部和底部基板的电极涂覆有FSM(图38(3800))。力敏表面形成于两层FSM之间。将两层挤压在一起造成了电阻的可变下降。
单面直通模式变体类似于双面直通模式，除了在两个电极中仅有一个涂覆有FSM(图39(3900))之外。典型地，两个电极之中任一个涂覆FSM均可，无论是顶部或底部。最后一种变体称为夹心式直通模式。在该变体中，电极上并不沉积FSM。
相反，其在两个电极之间形成一层(图40(4000))。因此，顶部电极与FSM之间和底部电极与FSM之间，形成了两个力感测界面。但是，从传感器电路的角度而言，这两个力感测元件的行为和单一力感测元件相同。
力感测阵列结构(3700)-(4000)
IFS传感器通常构建为一组行电极和列电极的交叉点上的力感测元件的二维阵列。每对相邻列电极和每对相邻行电极之间连接有内插电阻器。有源的行电极和列电极随后连接到驱动和感测电路(图33(3300))。
可以使用各种不同的直通模式或分路模式配置来构建传感器元件(图37(3700)–图40(4000))。因为传感器阵列具有相互靠近的多个传感器元件，其可能需要使所述传感器元件电隔离，由此每个元件处产生的信号对相邻元件具有最小影响。
可能的传感器配置之间的差异，主要在于电极形状，向电极或电极之间应用力感测材料的方式，和将力感测材料图案化以避免/降低相邻传感器元件之间的交互的方式。传感器元件设计的选择，对整体传感器结构具有影响，反之亦然。
直通模式配置(4100)-(4300)
一些可能的直通模式配置如图41(4100)–图43(4300)所示。如图41(4100)所示的阵列是以夹心式直通模式配置构建的，其中力感测层夹在载有向内朝向力感测层的行电极和列电极的两个基板之间。力感测元件形成于行电极和列电极的每个交叉点。在这些附图中，力感测材料被分段化，使得每个力感测元件具有其自己的电绝缘力感测材料贴片。图43(4300)所示为可选布置，其中一层极薄的连续力感测材料夹在行电极和列电极之间。可替代地，具有图案(图48(4800))的材料或伪随机图案(图49(4900))的力感测材料可以加载如图43(4300)所示的行电极和列电极之间。如图42(4200)所示的阵列构建为双面直通模式配置，其中每一行电极和列电极涂覆有力感测材料。其可能的一个变体(未显示)是以力感测材料仅涂覆顶部电极或仅涂覆底部电极。
分路模式配置(5000)-(5700)
一些可能的分路模式配置如图50(5000)–图57(5700)所示。所有这些配置均包括双面电路板，所述电路板具有顶侧暴露电极和位于暴露电极顶部的力感测层。在分路模式配置中，行电极和列电极无法都完全居于同一层中，因其可能相互交叉并电短路。为了解决这一问题，在所述示例中，行电极与PCB背面的水平迹线互连。背面的迹线可以如图52(5200),图55(5500),图57(5700)中所示。使用通孔来将PCB正面的所得“焊盘”与背面的迹线相连接。这令每个行电极的一部分与前面的每个列电极搭配，构成了分路模式力感测元件的两个电气端子。由此一来，通过电路板上表面的电极图案和沉积到图案顶部的力感测材料层，形成了传感器元件阵列。各种力感测材料和FSM图案可以用于制作如下所述的力感测层。而且，电极图案自身可以如图50(5000)–图57(5700)所示地改变。
图50(5000)所示为一种简单图案，其中每个感测元件包括2个矩形区域暴露导体(力感测层被切去以展示导体图案和对齐到图案的力感测材料贴片)。图51(5100)是其变体，其中向2个矩形区域添加了相互交叉指，以提高每个力感测元件的灵敏度。图52(5200)所示为所述2个设计的背面上的行导体图案。图53(5300)示出了图50(5000)的变体，其中每隔一个传感器元件被水平翻转。其作用在于，将制作电路所需的通孔数量减少一半，并增加了通孔之间的空间，这降低了生产成本，并可有助于提高传感器密度。图54(5400)所示为一种设计，其结合了如图51(5100)所示的相互交叉指设计和如图53(5300)所示的翻转列设计。图55(5500)所示为两种设计的背面。图56(5600)所示为如图50(5000)的设计的变体，其中围绕每个通孔的面积被加宽为菱形。该设计可以通过加宽每个通孔周围的导体面积，减少生产成本，并增加传感器密度。其还可以有助于传感器相对于触摸位置更为准确/线性。图57(5700)所示为该设计的背面。
力感测层(FSL)设计
力感测层(FSL)载有力感测材料或由其组成。对该层的直通模式和分路模式配置，存在各种可能设计。所述设计之间的主要差别在于其在相邻传感器元件之间提供电绝缘的方式。在每个所述设计中，对于困难度/生产成本、与其他传感器层的对齐/组装和相邻元件之间的电绝缘水平，存在着权衡折衷。
使力感测元件电隔离的一种方法是制造分段化力感测层(图46(4600))。在该布置中，具有与每个感测元件对齐的单个FSM衬片。贴片之间的间隙防止了电气互连。该方法提供了最佳的绝缘，但需要传感器层之间的准确对齐。使传感器元件电隔离的另一种方法，是使用具有FSM衬片的精细图案的图案化力感测层(图48(4800))。该图案的尺度小于力感测元件的自身尺度。由此，多个FSM衬片将有助于每个传感器元件的灵敏度。该配置排除了对传感器的FSL和力感测元件之间准确对齐的要求。在该配置中，隔离并不完全，因为部分FSM衬片可以与相邻传感器元件形成电气连接，但足以防止相邻传感器元件之间的显著串扰。
另一种相似的配置中，使用了伪随机图案的FSM衬片(图49(4900))，其尺度小于传感器元件尺度。该图案向图案化FSM方法中引入了一些随机性，这可以有助于提高传感器一致性。还有一种方法能够制造力感测元件阵列而无须图案化力感测层。该方法使用了极薄的FSM层。由于该层非常薄，相对于垂直于该层的方向上的电阻，其在材料平面上相对于具有高电阻。由此，虽然FSM允许传感器元件之间的电流路径，在传感器元件之间的电阻极高以至于该电流的影响可以忽略不计。由于FSM并未图案化，其无需与其他传感器层对齐。
使传感器元件隔离的又一方法，是以力传感材料涂覆行电极和/或列电极。图42(4200)所示为该方法应用于直通模式传感器的情形。注意，所述设计无需在行电极和列电极之间的一层。力感测材料的涂覆可以是分段化、图案化或伪随机图案化的。可替代地，可以在导体整个图案上，沉积一层极薄的、平面内电阻可忽略不计的力感测材料。对于分路模式传感器，一种类似途径可以是在PCB的上层的电极上涂覆FSM。在此情形中，顶层可以使用上述的FSM图案之一，或其可以仅使用图案化的导电层，因为力敏性可以由底层提供。
最后，可以制造一种传感器，其中电极自身具有力感测性质。例如，从碳纳米管图案化得到的电极可以具有极佳导电性，但可以具有引起模拟压力响应粗糙表面结构。
行和列的可交换性
从电学角度而言，行电极或列电极中的任一个均可用作驱动侧，而另一侧则作为传感侧。类似地，从传感器结构的角度而言，可以调换行电极和列电极。因此，在直通模式配置中，所述行可以在顶层上，而列可以在底层上，且类似地，在分路模式配置中，列可以通过背面布线，而行可以图案化在电路板的前侧。虽然这些选择可能对传感器性能具有一些影响，但其通常基于例如易于传感器布局、机械结构上的考虑和与外部元件的电交互等因素。例如，有利的是令驱动侧放置于更接近电噪音源(例如显示器)且令传感器远离电噪音源。
非矩形传感器序列(5800)-(6000)
利用IFSA技术，可以创建例如如图58(5800)–图60(6000)所示的非矩形阵列。如图58(5800)–图60(6000)所示的阵列为圆形，其中心具有圆形开口。为了制造所述非矩形阵列，本发明开始于如上所述的正常矩形阵列，并去掉落在期望的最终形状以外的传感器元件。同时，所有行电极和列电极必须保持电连接；但是，在传感器元件被去掉的区域中，本发明可以压缩行电极和列电极，以紧抱所述形状的轮廓，因为此处无传感器元件。非矩形直通模式可以以相同方式制作。所得的非正方形传感器以跟原始正方形传感器同样的方式电扫描，且其执行方式与正方形传感器相同，因此，从电子器件和软件的角度而言，并无区别。仅有的区别在于，该新传感器在去掉了传感器元件的区域内，无法感测到触摸。
内插电阻器
为了减少生产成本的目的，相邻行电极和列电极之间的该组固定内插电阻器通常位于与感测区域相同的基板上。但是，一些实施例中，内插电阻器可以位于单独的位置。
可以通过若干已知的制造电阻器的方法中的任一种来提供电阻，包括电阻器元件、印刷碳条或其他类型的电阻材料。所有电阻器的值优选为良好地控制且在已知目标范围内。这尤其容易通过离散表面贴装电阻器(具有各种各样的尺寸且具有1％或更佳的准确度水平)达成。所述行和列内插电阻器的电阻水平可以相同或不同，且根据驱动和读出电路的要求来选择。通常，内插电阻器的值越高，则功耗越低，但会造成准确度损失(因为之前提到过的非线性)，且反之亦然。
当使用碳条时，其可以跨相邻电极而印刷。只要电极之间的间距比较恒定，且碳条的宽度和高度一致，则电极之间的所得电阻值就会一致。电阻水平可以通过改变电阻油墨的成分或印刷条的宽度/高度来控制。可以通过在生产步骤后修整电阻器，例如激光修整等方法，来进一步提高一致性。
在附图中，内插电阻器置于感测区域和驱动/传感电子器件之间的区域中。在实践中，内插电阻器可以置于任何地方，只要其能够电互连相邻行电极和相邻列电极即可。例如，其可以置于远离驱动/传感电子器件的传感器的相对侧。其还可以置于PCB的背面(使用通孔进行连接)、散置在感测元件之间的感测区域内，甚至埋入PCB自身内部。最后，其可以位于单一传感器上的不同位置的组合。例如，用于行电极的一些内插电阻器可以靠近感测区域的左侧，而其他的则可以位于右侧。
生产过程(6100)
用于传感器的导电层可以通过各种各样的生产过程进行生产。包括FSM的所有材料，被选择为耐受指定应用中的预期环境和机械条件，例如反复屈曲、热、湿度。
可证明地，最直接的方法是使用标准刚性和/或柔性PCB生产过程来在基板上形成电极。所述过程通常始于涂覆有连续铜层的FR4(刚性)或(柔性)基底材料。然后，蚀刻铜以制造铜导体图案。通常，其需要以惰性材料镀层，例如金，以防止氧化。
可选的镀层工艺，例如ENIG(无电镀镍浸金)或一层丝网印刷的碳，可用于降低镀层成本。在所述电路中，标准表面贴装(SMT)过程可用于连接内插电阻器。对于分路模式传感器，可以通过标准过程形成通孔，其涉及钻孔及镀层以在两层之间形成连接。通孔填充可用于填充所得的孔并得到光滑表面。
另一种方法是使用印刷电子器件(PE)方法，其中导电颗粒以添加形式沉积在例如PET或聚酰亚胺()的基板上，。所述应用中使用的一些常见导电材料包括碳纳米管、银纳米丝和填充有导电颗粒的聚合物油墨。用于印刷电子器件的一种常用材料包括载有银颗粒的聚合物油墨，其通常通过丝网印刷过程沉积。由于此类材料可能因机械应力、氧化或与其他气体/化合物反应而降解，其可以通过以碳或力感测材料进行高光泽涂布来钝化。此外，由于其难以焊接到所述电路上，可以使用印刷碳条来制造内插电阻器。对于以印刷电子器件(PE)过程来制造的直通式传感器，可以使用与刚性/柔性PCB传感器非常相似的结构。对于分路模式传感器，可以制造通孔，其形式类似于在PCB上制造通孔的形式，——通过用钻头或激光在基板上钻孔，随后叠印(overprint)导电材料。可替代地，印刷底部导体层，随后印刷有孔的绝缘体层，其中孔的位置与刚性/柔性PCB传感器上的通孔应有位置等同。接下来，印刷顶部导体层。绝缘体层中的孔，允许顶部导电层中的焊盘与底层上的导电迹线电桥连接。这制造了相同的电结构，但两个导体层最终位于基板的顶侧，由薄绝缘体层分隔开(在通孔位置处有孔)。
还有一种制作分路模式传感器的方法是，先印刷传感器图案顶侧，其可以类似于如上所述的图案的任一种，以制作分路模式传感器。如上类似，连接图案自身内部的列。但是，通过小电桥连接行。可以通过在行电极的两个部分之间的列电极所在的每个区域中，沉积小面积的绝缘体材料，从而制造电桥。接下来，可以在绝缘体上沉积小导电“桥”，连接行电极的两个相邻部分。该序列(6101,6102,6103)一般如图61(6100)所示。
用于形成电极的其他方法，可以包括金属或导电材料(例如碳纳米管)的气相沉积。可以通过各种方法来完成图案化，包括通过漏字板沉积、胶板印刷、激光蚀刻，或转印法。IFSA传感器也能够使用制作织物的方式来制造。可以使用涂覆有FSM的导电线来创造行电极和列电极。可以令行电极在一个方向上，列电极在另一方向上，形成织物的经纬线。可以在每个行电极和列电极的交叉点形成力感测元件，其仅是涂覆有FSM的两条或三条线呈直角相互接触的结果。在织物的边缘，电阻元件互连行电极和列电极，且使用导电材料以规则间隙连接力传感阵列的边缘，建立与电子器件的连接。在该设计中，电阻元件可以通常以印刷电阻橡胶/涂料或在行线和列线上紧密缠绕或打结以形成电连接的电阻线制成。
传感器阵列的透明性
为了制造完全透明的传感器，可以用透明材料作为传感器阵列的力感测材料、导体和各种基板层。
如上所述为透明力感测材料。透明导体可以包括的材料例如铟锡氧化物(ITO)、碳纳米管、石墨烯、银纳米丝、细目铜和有机导体。基板可以包括玻璃、柔性玻璃和聚合物，例PET、聚酰亚胺和聚碳酸酯。
分路模式和直通模式配置可以制作为与其非透明对应物相同，但所有所含材料均为透明。以可用生产过程进行生产中的一个直观的显著配置是分路模式菱形传感器，其具有沿行连接所述菱形的电桥。参见图61(6100)。为了制造IFSA传感器，该图案顶上可以叠加透明力感测材料。
还有一个选项是制作部分透明传感器。这可以使用更为标准的材料和技术来完成。例如，利用分路模式传感器，光线可以照过通孔，且可以在力感测层中提供开口，以供光线通过。直通模式传感器可以通过透明基板上的不透明电极来制作，其中力感测材料上具有空隙以允许光透射。光可以照射通过电极和力感测材料中的空隙。
组装
IFSA传感器的最终组装包括将各层层压或夹持在一起。通常，在各层的周界上应用压敏粘合剂。有源区域通常不用粘合剂，因为有源区域中需要存在空气或其他一些非导电流体(例如矿物油)才能进行力感测材料操作。但是，在传感器的有源区域中可以设有小粘合区域，来保持顶层和底层之间分层。通常提供有空气间隙/空气通道，以允许传感器的内部和外部气压相等。可以向空气-间隙/空气-通道添加过滤器，以防止颗粒或水分进入有源区域。传感器可以气封，以在恶劣环境中操作。顶层和/或底层可以层压至其他层，例如显示器、中框或其他传感器。传感器组装应当在干净环境中进行，例如净室，以防止颗粒或其他污染物进入传感器，造成性能不稳定。
弯曲或柔性传感器
IFSA技术可用于以若干不同方法制作弯曲或柔性传感器。柔性传感器可以通过使用柔性基板，如聚酰亚胺(也被称为)，PET，或用于电路的聚碳酸酯，以及使用用于FSM的柔性材料来构建。
要制作永久弯曲的传感器，可以将柔性传感器层压到弯曲刚性表面上，或也可以从扁平传感器开始，并将其模塑到非扁平表面上/中。还可以使用已知技术，例如激光直接成型(LDS)或使用导电和绝缘材料进行3D打印，直接在弯曲表面上制作传感器电极。在分路模式传感器的情形中，力感测层可以预先模塑为弯曲形状，且可以用可变形材料(例如模塑硅胶)制作。在该情形中，力感测材料可以直接沉积到力感测层上，或模塑沉积到力感测层中。可替代地，可以用柔性/可变形FSM来制作整个力感测层。
还有许多应用，其中期望传感器保持柔性。例如，可能希望将传感器置于柔性电话/平板电脑上、手表或手环腕带上、鞋底中或衣物上。在所述情形中，构建在柔性基板上的传感器可以直接埋入应用中。其还可以通过类似于如上所述的生产织物的方式进行生产。
传感器还可以设计为，令其可以弯曲/切割(而不会损坏迹线)，以允许其卷绕或折叠为复杂形状。例如，通过在传感器图案中切出两个切口，并连接边缘，可以将机器人指尖包裹在IFSA传感器中(图62(6200))。该形状可以随后层压或粘合到机器人指尖表面。外侧可以涂覆橡胶罩壳来分散力并提供更柔软的触感。在分路模式传感器的情形中，橡胶罩壳内部可以涂覆FSM，令其可以直接用作力感测元件的一部分，或整个橡胶罩壳可以浸渍导电颗粒从而令其行为类似于FSM。
电子器件详情
用于扫描IFSA的电子器件由若干器件组成。所述器件旨在展示本发明的一个实施例。读者应当明白，可以在保持本公开的思路的前提下，使用器件的可替代变型和组合。此外，一些器件可以整合在一起(例如，通过集成电路或ASIC)，在软件中实现，或一起移除，而不会实质限制扫描传感器的能力。
电压源
电压源的目的在于提供用于驱动IFSA传感器的恒定电压。有源电子器件，例如扩大器或线性/开关稳压器可以用于提供恒定电压。电压源可以是独立于用于驱动电路的数字部分的电压源的单独电压源，或其可以是同一电压源。还可以在电压源中构建某些限流能力，以避免传感器的过量电流消耗。该限流能力可以简单地通过固定电阻器实施，可以是设计在电压源电路内的软限制，或可以实现为达到某一电流水平时的硬性切断。限流能力还可以使用数字电路来实现。当微控制器检测到过电流的情况时，其可以决定关闭扫描，或改进扫描硬件的状态，来减少电流消耗。
可以提供模拟线，其可以用于监控电压源产生的电压。这可以用于检测和/或补偿因过量电流消耗引起的电压降。该补偿可以通过模拟电路完成。一种执行方式为将该电压输入至用于扫描传感器的ADC基准电压。可替换地，该补偿可以数字完成，通过使用ADC测量电压源产生的电压，然后将从传感器的读取的数值乘以期望驱动电压，除以测得电压。
驱动电路
驱动电路的任务为，驱动每一个有源列电极接地或达到电压源提供的电压水平。其使用了连接至每一有源列电极的模拟/数字开关来完成这一任务。列开关还可以设置为，具有断开一个或多个列的能力(令其进入高阻抗状态)。这可以用于多分辨率扫描。驱动电路内的列开关的控制由控制逻辑执行，虽然控制序列的一些方面可以是自动化/预编程的。通常，在运行中，一次仅驱动一列至电压源提供的电压，而所有其他列均接地或断开(高阻抗状态)。在一个实施例中，驱动电路使用模拟开关来连接需驱动升压至电压源电压的列。在又一实施例中，驱动电路可以使用数字开关来执行相同功能。在又一实施例中，驱动电路可以包括集成电压源。集成电压源可以由所有列电极共享，或可以由多个电压源(多至每列一个)。
感测电路
感测电路类似于驱动电路，但其并不驱动行至特定电压，而是将需测量的行连接至外部电路，或将行接地。类似于列开关，行开关也可以具有断开一个或多个行的能力(令其进入高阻抗状态)。可以用于多分辨率扫描。感测电路内的行开关的控制由控制逻辑执行，虽然控制序列的一些方面可以是自动化/预编程的。通常，在运行中，一次仅将一列连接至外部电路。但是，为了允许更快的扫描，一些实施例可以具有信号调节电路和/或ADCs的多个拷贝。在此情况下，感测电路还可以允许多个行同时连接至外部电路。所有其他行通常接地或者断开(高阻抗状态)。
感测电路可以具有其他特征，以支持通过触摸进行低功率唤醒(如下一部分所述)。而且，由于驱动电路和感测电路功能如此相似，其可以使用同一设计来实施。亦即，同样的芯片、ASIC或电路可以同时用作驱动电路和感测电路。驱动和/或感测电路还可以设计为能够支持某一固定数量的有源行/列电极的模块。在一个指定实施例中，可以简单地通过增加所述模块的数量，来支持更大数量的行/列电极。
信号调节电路
信号调节电路从感测电路获取原始信号，对其进行处理以供ADC读取。为了提高传感器产生的信号的线性，需要驱动读取中的行至接地电位。因此，最具有线性的信号调节电路将包括互阻抗放大器，其将驱动输入至接地电位，同时测量这样做所需的电流量，并将该值输入至外部ADC。一种准确性较低但更简单的电流测量方法，是仅使用接地的低电阻值下拉电阻，并测量电阻器两端的电压。在该电压过低无法由ADC读取的情形中，可以放大该电压以将输出范围匹配到ADC范围并降噪。由于传感器自身已经具有电阻路径接地(通过内插电阻器)，甚至可以去掉接地电阻器，但所得输出信号的线性会更低。
信号调节电路还可以包括滤波以减少高频噪音。其形式可以是无源滤波器(例如RC低通量滤波器)、有源滤波器(例如运算放大器低通量过滤器)或仅是接地电容器(因为传感器自身可以提供RC滤波器的R部分)。
放大器还可以用于从传感器接受相对高阻抗的信号，并将其转换为用于ADC的低阻抗信号，或提升来自传感器的低电压。可以使用可编程增益放大器来动态调节感测电路的灵敏性，且若电压对于ADC过高，可以使用电阻分压器来降低电压。
所有所述不同方法，均是用于信号输入ADC前进行预处理的已知方法。所述元素的特定选择和排列，取决于所需的传感器准确度，和准确度、复杂性、功耗、电路大小和价格之间的权衡。所述信号调理器件可以省略，但这可能引起传感器性能下降。注意，信号调节电路可以是独立电路，或可以包含在感测电路内、ADC内，或其部分可以在不同器件之间分解。
ADC
ADC(模拟数字转换器)接收信号调节电路产生的电压水平，并将其转换为适合微控制器处理的数字表示。通常，使用具有至少8比特分辨率的逐次逼近寄存器(SAR)ADC。ADC分辨率越大，得到的位置和力测量越准确。ADC的转换速度也具有重要性，因为其通常是传感器的扫描可以进行多快的限制因素。如上所述，多个ADCs(连同多个调节电路)可以并行使用以增加扫描速度。影响传感器扫描速度的另一因素，是传感器、驱动/感测电路和调节电路的稳定时间。必须在切换驱动或感测电路后，给予足够时间，用于令对ADC的模拟输入电压稳定。此外，ADC本身可以载有来自此前测量的电压的残留电荷。必须给予ADC足够的采集时间，来对输入电压进行采样，尤其是当对ADC的输入阻抗高的时候。可替换地，ADC采样电容器可以在每次采样后重置到一致状态，以避免任何来自前次采样的残留电荷。
可以使用数字滤波技术来提高ADC读取的信号的信噪比(SNR)。例如，多个ADC读数可以通过例如平均值方法相结合，或通过中值滤波器等方法过滤来降低噪音。可以使用进入频率范围的转换来检测期望频率或抑制多余频率。
而且，来自ADC的数字电压输出可以使用查询表或数学计算重新绘制为不同的值，从而将信号转化为更有用的范围，或补偿电子系统的非线性。
控制器
控制器是执行扫描序列、采集来自ADC的数字值、可选地处理所述值并可选地通过IO界面(例如I2C,SPI,UART,USB,蓝牙,Wi-Fi等)将信息发送到外部系统的器件。包括电压源、驱动电路、扫描电路、信号调理和/或ADC的部分扫描电路，可以包含在控制器中。控制器可以具有程序存储器，其允许加载不同控制序列/算法的代码，以改变系统的行为。此外，控制器可以使用固定功能逻辑来自动化/加速常用操作，例如扫描或处理读取自传感器的数值。
扫描详情
除如上所述的传感器基础全分辨率扫描以外，还有若干其他扫描IFSA传感器的方法，其允许在扫描速度、分辨率、精确度、功率和面积之间做出权衡。所述其他方法中的一部分，还可以用于实现低功率唤醒模式，其中传感器可以处于极低功率状态，但仍可以检测触摸的存在，其可以用于唤醒系统或触发向快速/高分辨率扫描速度的过渡。该部分描述了一些不同方法，其中可以扫描IFSA传感器，并提及了一些所述方法相关的权衡。
基础扫描
扫描传感器的最常用方法为如上所述的方法。其由一次驱动一列，且对于驱动升压的每一列，一次感测每行上的一个数值组成。其渐进式地扫描每个有源行电极和每个有源列电极的交叉点。当扫描特定行/列交叉点的传感器元件时，所有其他有源列电极和行电极均接地，形成围绕所述行电极和列电极的内插面积，其比相邻有源列和相邻有源行之间的距离大两倍(图34(3400))。基础扫描所需时间与有源行电极数量与有源列电极数量的乘积成比例。
平行扫描
平行扫描是基础扫描的变体，其提高了扫描速度而未牺牲分辨率。扫描速度通过在多于一行上同时执行ADC转换来提高。为此，需要在多行上并行多于一个信号调理和ADC电路操作。
为了保存该内插性质，每对被感测电极之间必须有至少一个接地有源电极。但是，在传感电子器件令所述被感测电极接地(如上所述，这可以通过以互阻抗放大器将电极下拉，或使用具有低电阻值的下拉阻抗器来达成)的实施例中，每个电极均在其被扫描时有效接地。这允许在极限情况下同时扫描所有行。
平行扫描的优点在于，其可以极大地提高扫描速度，并降低功耗，因为扫描可以在较短的时间段内发生，允许传感器加电时间更短。其负面在于，可能需要更多电子器件来支持。平行扫描所需的时间与有源行电极数量与有源列电极数量的乘积除以可以平行感测的行数量成比例。
扫描速度
传感器扫描速度可以动态降低以减少功耗或动态升高以减少输入延迟。降低功耗的一种策略为，以低速率执行扫描，例如，10帧每秒，直至检测到触摸，然后将扫描速率增加至较高速度，例如在检测到触摸后60帧每秒，并继续以较高速度继续扫描，直到去除所有触摸。
降低分辨率扫描
可用于降低功率或提高扫描速度的另一策略，是通过令部分有源电极进入高阻抗状态，有效地将其从驱动和传感电路电断开，动态降低有源行电极和/或有源列电极的分辨率。这不会显著降低感测触摸的分辨率，因为断开的电极有效地充当了额外的内插电极，但降低了可以区分多个触摸的距离。
例如，通过每隔一个有源行和有源列电极进入高阻抗状态，沿X和Y轴的分辨率可以减半。可以通过将更多数量的行电极和列电极进入高阻抗状态，进一步降低分辨率。例如，为了将X和Y分辨率降低四分之一，可以保持每四个有源电极电连接，且其之间的每组三个有源电极可以进入高阻抗状态。随着分辨率降低，必须扫描的行/列交叉点数量也降低。这减少了功耗并提高了扫描速度。在一些情况下，可能期望设定不同的行和列分辨率，或者甚至在不同传感器区域中使用不同的行和/或列分辨率。在该方法的极限情况下，其结果最后得到最低分辨率扫描，其中所有列(除了第一列和最后一列)和所有行(除了第一行和最后一行)均进入高阻抗状态。在扫描期间，本发明可以驱动第一列，然后是最后一列，同时感测第一行和最后一行上每个接电的列。总共可以采集到仅4个ADC值。使用这些值，本发明能够计算所有触摸的X和Y位置的平均值和所有触摸的总力。
虽然本发明通过执行此类扫描，放弃了多点触摸感测能力，本发明得到了极快扫描的能力，且功耗极低，这可以用于需要检测极快事件的情况，或节约功率的情况，例如电池供电装置中。
多分辨率扫描
由于扫描分辨率可以动态变化，因此可以以有趣的方式组合多分辨率扫描。例如，可以叠加多个低分辨率扫描(以X和Y中的不同量抵消)来建立更高分辨率的最终力图。低分辨率扫描还可以用于允许唤醒模式，其中传感器以低分辨率扫描，直到检测到触摸，随后可以提升分辨率以准确确定触摸位置。还可以执行低分辨率扫描，然后通过在检测到触摸的区域中执行更高分辨率的扫描来对其进行精细化。该方法的优点在于将低分辨率扫描的功率效率及高速与全分辨率扫描的精确度相结合。
窗口区域扫描
当触摸位置提前已知时，或仅对部分传感器区域中的触摸感兴趣时，可以通过仅重复感兴趣的行和列，执行小窗口扫描，而不是扫描整个传感器。该窗口可以动态地移动和/或调整大小，以追踪触摸，且还可以在传感器上的不同位置(可能是重叠位置)上具有多个同时扫描的窗口。
一维扫描和零维扫描
所有上述扫描方法均扫描了传感器行/列交叉点的栅格。但是，当仅需检测是否发生触摸，而无视位置时，或当需要仅在一维上追踪触摸时，可以执行更快的扫描。达成该目的的一种方法为，给所有列通电，然后一次感测一行。这仅可以提供触摸的Y位置，但会将需要的读数数量减少到传感器中的有源行数量。这还可以与前述的降低分辨率扫描思路相结合，以减少需感测的有源行数量，代价为降低Y分辨率。
达成此目的的可替代的另一方法为，令所有行接地，并一次给一列通电。通电有源列电极上或附近的触摸，将使得来自电压源的电流增加。测量该电流增加的一种方法，是通过将小数值电阻器接入到电压源和驱动电子器件之间，并对该电阻器两端的电压的压差进行测量。
可替代地，在电压源的电压随着其供应电流增加而下降时，本发明可以测量电压源的电压输出的降低。这样做仅能提供触摸的X位置，且可能将需要的读数数量减少到传感器中的有源列数量。这还可以与前述的降低分辨率扫描思路相结合，以减少需感测的有源列数量，代价为降低X分辨率。
此外，可能令整个传感器成为一个巨大的压敏按钮。达成此目的的一种方法是，改进感测电子器件，以允许所有行与单一模拟输入电连接。通过同时给所有列通电并感测所有行，整个传感器成为一个大压敏按钮。可替代地，本发明可以给所有列通电，并接地所有行，并仅测量对列电极的电流增量，或通电列的电压中的电压降。达成此目的的另一方法是，电连接至力感测材料(这在力感测材料为连续的设计中效果最好)。这随后形成一个电极，而所有行和所有列形成第二个电极。在此情况下，本发明可以令所有行电极和列电极接地，令FSM通电，并测量流经与FSM的连接中的电流，或与FSM的电连接上的电压降。
所述三种方案的许多其他变型也是可能的。例如，在所有这些方法中，本发明可以反转极性(给接地者通电且令通电者接地)，而仍能达到相同结果。还可能在所述任一电路的任一侧测量电流/电压变化，且本发明可以在接地线而不是通电线上测量电流/电压变化，反之亦然。
一般来说，所有所述方法令传感器变为线性位置传感器或单一压敏按钮，其极大地减少了扫描时间，增加了扫描速度，同时牺牲了获取二维力图的能力。这些方法，尤其是将整个传感器变成单一压敏按钮的方法，可以用于当需要低功率唤醒时。例如，在电池供电装置上，本发明可以要求所述装置在持续一段时间未受到触摸时即进入低功率状态。在此状态下，本发明可以配置电路，使得本发明可以读取单一电子线路或少量电子线路的数值来确定传感器上任何地方是否发生触摸。此外，该信号可以输入到硬件唤醒/比较线，由此可以无需任何软件干涉即可发生唤醒，允许处理单元在传感器一段时间未使用时完全关闭，并在发生触摸时立刻重新唤醒。
处理详情
在需要触摸追踪的应用中，在采集力图后，控制器通常处理该图像以检测和追踪接触(传感器上的力的局部区域)。下列步骤组可以用于检测和追踪接触。
归一化
基线减法步骤(下文所述)之前或之后，可能希望将输入值重新调节比例至一个已知比例。例如，可能希望从传感器获取原始ADC数值，并将其映射到已知力，例如克。这可以通过查询表来完成，或使用数学等式。可以在生产时或请求时使用校准步骤来重新校准映射。该校准可以是全局的(应用于整个传感器)或可以在传感器上的多个位置上完成。在后者的情形中，校准值可以顺利地内插到整个传感器，其假设方差在传感器表面上是渐进的。
基线减法
基线减法步骤的目的是，消除因传感器瑕疵、装置组件瑕疵或持续压力点(例如将物体置于传感器上)而造成的非零压力区域。基线减法算法一次处理力图数据的一个像素。对于每个所述像素，其存储基线值，将基线值从每一帧的力图中减去。通常，基线是从传感器启动后的第一次扫描中读出的值。基线随后可以根据特定传感器位置的当前基线值和当前力传感器读数，不时进行更新。一般地，基线被更新至位于当前基线值和当前传感器读数之间的某个值。若基线值每帧的增加/降低量是固定的，则基线将以固定速率随时间改变。可替换地，每帧的增加/降低速率可以设定为当前压力读数和当前基线值之间的差异百分比。在此情形中，若差异较大，则基线的变化较快，若差异较小，则较慢。变化率可以设定为，用以控制力分布中的变化的消除速率。
在一些应用中，本发明可以要求每个传感器元件处的基线值的变化率不同，取决于基线是在增加或降低。这是因为通常希望基线较慢上升而较快降低，由此若用户在传感器上按下一段时间，基线会缓慢上升，避免未来测量偏离的可能性。此外，若基线下降比其上升快，则基线能够在用户释放在传感器上的触摸时，更快地回复正常。
点检测
通常，压力分布处理中，基线减法后的下一步为点检测。点检测使用的算法，逐行或逐列处理力分布，以找寻具有非零压力的压力点的连通域，并向其分配唯一标识符。对于每个点，计算统计数据，例如几何中心(X,Y)位置、面积、总力、压力和匹配椭圆形的形状。
峰分离
峰分离是一个可选步骤，其可用于进一步细分具有多于一个压力峰的点。峰分离开始于，在每一点中查找峰。接下来，对每个峰周围的像素执行宽度优先检索或算法，例如分水岭算法，其中仅针对具有较低力值且不属于其他点的一部分的的像素采取步骤。这有效地分离了每个峰周围的区域，并允许发现相邻峰。可以对峰执行与对点所定义的相似统计计算。
根据需要，可以使用算法来适应性地分离或合并峰。例如，通常想要分离由两个相互靠近的手指形成的峰，由此可以分别追踪所述手指。同时，通常想要合并由用户的手掌上的不同隆起形成的峰，以允许对整个手掌作为一个物体进行追踪。
根据应用和情况，本发明可以选择执行点检测、峰分离或两种算法共同执行，以检测触摸。在一些情况下，本发明并不旨在追踪触摸，则本发明可以两个步骤都不执行，仅将读取自传感器的力读数阵列报告给用户。
位置补偿
因为传感器中可能有一些固有的非线性，一旦本发明拥有了点、峰或接触的坐标，可能希望能对该非线性进行补偿，以提高追踪准确性。该补偿基本是一系列(X,Y)位置偏移值，其变化取决于在传感器上的位置。
所述偏移值可以实验测量，或在设计或生产传感器时进行数学预计算，并存储在传感器的存储器中。该补偿将取一个输入(X,Y)位置，并将其重新映射到附近的输出(X,Y)位置。该补偿还可以考虑其它因素，例如接触的力或面积，以令调整更准确。还可以将其应用在部分接触中，而不用于其它接触中。例如，若用户用尖笔在传感器上书写，本发明可能想要应用补偿以达到最高可能准确性。但是，若用户用手掌触摸传感器，则本发明可以选择不应用补偿，因为本发明可能不在意手掌位置的准确度，因为此类触摸相对较大且不精确。
接触追踪
为了允许软件理解随时间的触摸，需要追踪连续帧之间的触摸。在接触追踪步骤中，本发明用来自新帧的接触迭代匹配旧帧的接触。通常，接触几何中心之间的(X,Y)距离是用于执行匹配的关键度量。每次匹配一对接触，新帧中的接触即被给予旧帧接触的ID，并产生“接触已移动(contact moved)”事件。新帧中检测到的(不存在于旧帧中的)任何接触均作为新接触对待，并给予新ID，产生“接触开始(contact start)”事件。任何存在于旧帧中但新帧中未发现的接触，则产生“接触终止(contact end)”事件，则随后回收其ID。
该触摸追踪算法的结果可以反馈给峰分离算法。如此一来，本发明可以防止接触因为噪音而出现伪峰的结果、传感器的变化和/或触摸力分布中的非平滑性，在不存在出现/消失时不合逻辑地出现/消失。该信息还可以帮助峰分离算法确定哪些峰应当分离或合并。例如，在峰分离算法中，若本发明已在前一帧中检测到触摸，则本发明可以令峰分离算法在下一帧中，偏向于试图寻找对应于该触摸的峰，且若前一帧中的特定位置上没有触摸，则本发明可能令峰分离算法在下一帧中不在该位置寻找峰，或将其合并到其他峰。但是，该反馈步骤应当谨慎实施，以避免继续追踪已消失触摸的情形，或新触摸因此前未被发现而不予检测的情形。
与外部器件的通信
通常，外部硬件和/或软件器件有意于接收力图、接触事件或这两者。该通信界面处理传感器配置，并发送力图和/或接触事件。通常，通信始于握手信号，其向外部器件给予传感器相关信息，例如传感器版本、大小、感测到的力的范围、权限等等，并建立传感器的操作参数。外部器件随后确立想要请求的信息内容。接下来，建立数据流，以特定帧速或在发生预定事件时，从传感器发送信息流。该配置继续，直到外部硬件和/或软件请求终止数据流或改变数据流性质，例如帧速、分辨率、发送数据内容等，或连接断开。
其他实施例
有源内插电子器件
可以使用有源电子器件(由晶体管、运算放大器等组成)来在驱动侧创建电压线性衰减和传感侧的线性分流，而不是使用电阻器来沿行和/或列来建立内插性质。有源电子器件的优点在于，降低或消除如上所述的非线性内插行为的能力，该非线性来自于流经传感器元件的电流造成的驱动电极和传感电极的电位变化。有源电子器件可以在每列/行的基础上具现化，或可以创建专门电路，用于执行一系列行或列的内插。例如，可以设计一种IC，其可以连接到每对相邻有源电子器件，且还可以连接到该对有源电子器件之间的每个内插电阻器，并在所述电极组上建立内插性质(电压衰减或分流)。
用于在驱动侧建立内插性质的有源电子器件，可以用电阻分压器电路(类似于内插电阻器)和一系列操作放大器(配置为电压输出器，以在其输出产生相同电压)来制成。操作放大器的输出连接到驱动电极(有源且内插)。电阻分压器电路可以由此与传感器阵列的输出相互电绝缘，消除了由流经传感器元件的电流造成的非线性。
用于在传感侧建立内插性质的有源电子器件，可以用一系列连接至传感电极(有源且内插)的互阻抗放大器组成。每个互阻抗放大器将试图将其连接的传感电极保持在接地电位。在其输出中，所产生的电压与流经传感电极的电流成比例。连接至传感电极的互阻抗放大器的输出电压，可以使用平均电路来求平均值，其中不同电极的贡献具有不同权重，以得到灵敏度的线性衰减。实现传感侧的另一方法，是使用在每个传感电极接入传导放大器的互阻抗放大器。传导放大器的输出随后可以接入一系列内插电阻器(类似于常规IFSA传感器中的内插电阻器)。该组合，可称为电流镜，将在两个放大器的输出处产生与流经所连接的传感电极的电流成比例的电流，但传感电极将保持接地电位，由此消除非线性。
部分内插力传感器阵列
虽然目前所述实施例允许在每对行电极和列电极之间进行内插，在一些应用中，可以优选地混合具有内插的区域和其他没有内插的传感器区域，或沿一条传感器轴线具有内插而另一条则不然。
在一个实施例中，可以仅在行上或仅在列上具有内插电阻器。这可以沿一条轴线建立内插，但另一条则没有，用于仅在一条轴线上需要以内插为驱动/传感电子器件提高感测准确度或减少驱动/传感电子器件的应用中。
在又一实施例中，可以省去一些相邻列电极对或一些相邻行电极对之间的内插电阻器。这可以具有分离间断内插发生区域的效果，建立彼此接近的分离内插传感器。在该设计中，内插电阻器中的“间断”的两侧电极优选为有源电子器件，由此可以从头到尾扫描每个分离内插区域，直到其边缘。
非内插力感测阵列
对于所有所述分路模式和直通模式的传感器结构，还可以允许非内插扫描。在此情形中，不存在任何内插电阻器。相反，多路电路可以允许驱动和传感电子器件连接任一电极。亦即，所有电极均为非内插。多路电子器件还可以允许同时连接多个电极(用于低分辨率和多分辨率扫描模式)。
利用此方法，还可以更准确地测量接触的位置，以更好地执行多点触摸的排歧，且更好地计算触摸面积。对于涉及尖笔和手指的应用，可以通过仅测量触摸面积，来区分尖笔和手指对传感器的触摸。
此外，多路电子器件的设计方式，可以令其能够在内插模式和非内插模式之间切换。在内插模式中，仅一个电极的子集可以连接到驱动/传感电子器件，而其余电极可以通过内插电阻器连接，如在正常IFSA中。在非内插模式中，所有电极可以连接到驱动/传感电子器件。这可以允许应用来利用内插传感器的功率、性能和速度优点，以及非内插传感器的分辨率提升。
IFSA与其他器件的集成(6300)-(6400)
柔性覆层和底层
IFSA传感器的内插性质，允许我们提高传感器相对于驱动电子器件的分辨率。对于追踪通常比传感元件/电极之间的距离大得多的对象，例如手指，该方法得到非常准确的追踪。但是，对于例如尖笔等对象，接触面积的大小可能远小于传感电极之间的距离。在此情形中，随着尖笔移动经过IFSA传感器，可能存在尖笔追踪变得不连续的区域(传感器元件中心附近)。
为了提高对所述物体的追踪性能，本发明可以在传感器上增加一个薄柔性/可压缩层。该层可以允许对象轻微压入层内，增加接触表面积，由此建立更连续的追踪响应。为了进一步阐明，假设本发明意图使用笔尖直径为1.25mm的尖笔，且本发明使用的传感器在相邻传感器元件之间的距离为1mm。若通过传感器与尖笔直接进行接触，则传感器仅能够分辨传感器元件收到触摸，但不能分辨尖笔在传感器元件之间的位置。现在，若本发明在传感器上添加厚度为0.625mm的柔性材料，并用尖笔对齐进行触摸，则尖笔能够稍微压入柔性材料内。随着其压入材料，接触表面积直径将增加到约1.25mm。现在，随着尖笔移动越过传感器，其总是激活多于一个传感器元件。由此一来，本发明能够以显著大于传感器元件之间的1mm间距的分辨率，对其进行追踪。
该方法的唯一不利方面，在于柔性层由于摩擦力增加而可能难于书写。为了克服该问题，本发明可以将另一薄纹理层置于柔性层之上，以改善表面触觉。在又一实施例中，本发明还可以将柔性层添加到传感器下方，并达到增加尖笔接触面积的相同效果。
与显示器的集成
IFSA传感器可以与显示器集成，以制作触摸显示器。透明版本的传感器可以覆盖在显示器之上。不透明版本的传感器则可以置于显示器之下。可能的显示器类型包括OLED、电泳显示器(例如电子纸显示器)、LCD和反射式LCD。在所有这些组合中，必须小心避免各层之间卡入凸起或颗粒，因为这些可以可能产生降低传感器准确度的压力集中点。
如今，大多数显示器都建立在刚性基板上，例如玻璃。但是，刚性显示器可能无法足够好地传输力，以允许准确触摸。因此，优选地，使用柔性显示器。有利地，所述显示器技术还可以在柔性基板上制作，例如柔性聚合物薄膜或柔性玻璃，以创造柔性显示器。用所述柔性显示器覆盖在IFSA传感器上时，对IFSA传感器的性能影响最小。
还可以将IFSA传感技术集成在显示器自身的层中。例如，可以将IFSA电极与显示器(例如LCD显示器)电极并置，并将FSM与显示器的一些其他层并置，例如颜色过滤器/偏振镜。在又一实施例中，可能在LCD的TFT面板和背光照明源之间，置入透明IFSA传感器。
在想要在分路模式IFSA传感器顶上直接设置显示器的情形中，可能使用显示器作为顶层。为此，显示器的底侧可以直接涂覆任何已经提到过的FSM材料，例如印刷碳油墨。可替换地，FSM材料，例如碳浸渍膜可以覆膜、粘合或熔合在显示器的背侧上。而且，还可能制作已经在底层中浸渍有FSM的显示器基板，由此无需额外的步骤印刷/层叠到显示器底部。在所有这些情形中，显示器可以充当IFSA的顶层，且其可以仅需被置于具有分路模式电极图案的一层之上，以制作显示器+IFSA传感器组合。可替代地，显示器底板的底部可以充当直通模式传感器的顶层或分路模式传感器的底层(含有电极)。所有所述选项的优点在于，可能提高产出、降低成本和降低总厚度。
显示器叠层中的各层还可以设计为柔性，以提高如前面部分中所述的尖笔追踪的分辨率。例如，在显示器具有前光或背光的情形中，可能可以选择柔性且透明的光传递材料，例如硅胶。在此情形中，前光/背光可以帮助在传感器上创造更好的力分布，提高追踪准确性。此外，该方法可以通过软化意外冲击，帮助提高显示器和传感器的可靠性。
与其他传感技术的集成
IFSA传感器可以与许多其他类型的传感技术集成，包括电容性、电磁共振(EMR)、光学、声学等。一些可能的传感器和显示器组合如图63(6300)–图64(6400)所示。如下详细叙述了IFSA可以与所述传感技术集成的一些方式。
电容式触摸
电容式触摸传感器可以叠加在IFSA传感器顶上。IFSA传感器的行和/或列可以甚至两用，作为电容式传感器上行/列线路。该配置可用于将系统灵敏性提高到非常轻微的触摸。电容式传感器还可以用于检测IFSA传感器上的手指“悬停”/“接近”(其还可以用于检测手掌、手、脸或其他身体部位/导电物体与传感器的接近度)。该配置的又一优点在于，其可能用于分辨导电物体(例如手指)和非导电物体(例如塑料尖笔)。
这是因为，导电物体可以同时具有力特征(通过IFSA传感器)和电容特征(通过电容式传感器)，而非导电物体仅可能具有力特征，而对电容式传感器而言不可见。此外，可能使用电容式传感器和IFSA的结合信号，来提高整体传感准确度和/或性能。
由于IFSA传感器可以处理精确的触摸追踪，电容式传感器的复杂性和成本可以得到降低，且电容式传感器可以进行微调以用于悬停/接近度检测，而非触摸检测，从而允许对悬停(通过电容式传感器)和触摸及力感测(通过IFSA力传感器)。
由于电容式传感器可以限于IFSA传感器感测到触摸，IFSA传感器还可以用作唤醒源。这可以在每当启动电容式传感器时关闭IFSA传感器，允许系统节省能源。反过来，IFSA传感器可用于校准电容式传感器。每当在IFSA上登录“接触开始”或“接触结束”的事件时，电容式传感器可以使用所述事件来校准其触摸灵敏度。由此一来，电容式传感器测量悬停距离/接近度的能力可以实时动态微调。
互电容式和自电容式电容传感器都可以使用。互电容式传感器由一组行电极和列电极组成，其每行每列的交叉点处形成电容器。每个所述电容器可以由电容式传感电子器件进行测量，以创建电容值栅格。手指的存在创造了与地面的电容偶联，其使得行电极和列电极之间的测量电容下降。自电容式传感器由一个或多个电容“焊盘”组成，各与感测电子器件连接。在自电容传感器中，测量每个焊盘的接地电容。该电容随着手指接近而提高。互电容式传感器通常更为准确，但操作范围更短，且更容易遭受电噪音。自电容式传感器通常准确性较低(因难以建立高分辨率栅格)，但可以在较大范围内操作，且通常较不易遭受电噪音。任一个都可以与IFSA联用。
由于电容式触摸传感器可以在与IFSA传感器相类似的底板上制作，其可能可以将所有或部分电容式触摸传感器层，图案化到IFSA传感器的未使用侧上。例如，在直通式IFSA传感器中，可能将一组电容式触摸传感电极，图案化到顶部底板的顶侧，并使用顶部底板的底侧电极同时作为IFSA和电容式触摸驱动电极。在分路模式IFSA传感器中，可以将一组电容式触摸电极或区域，图案化到力感测层的顶部。
在一种配置中，IFSA传感器自身的FSM可以用作电容式触摸传感器。在该配置中，可以与FSM具有一个或多个连接，且可选地，传感器可以在电容式感测模式和力感测模式之间切换。这可以有效地将FSM转变为自电容式传感器，可能有利于检测悬停/接近度。在电容式感测模式中，IFSA电极可以接地/浮置，允许测量FSM的电容，而不会受到IFSA行/列电极的影响。在力感测模式中，FSM可以断开(或进入高阻抗状态)，而IFSA可以如常扫描。
在又一配置中，IFSA的电极可以用于创建互电容式传感器。在此情形中，可以使用相同传感器进行电容式和电阻式感测。该方法可以通过电容式扫描模式，允许轻触和悬停/接近度感测，且更为准确，通过电阻式IFSA扫描模式，进行较高压力的力感测。该配置的主要挑战在于，FSM可能阻挡某些电场。为了避免该问题，FSM可以设计为，对于传感器的电容电场而言透明。可替代地，在分路模式IFSA中，整个传感器可以上下翻转，由此带有电极的一侧成为离用户较近的一侧，由此完全防止了该问题。
使用电极用于电容式和电阻式感测的又一困难在于，内插电阻器可能干扰电容式测量。为了避免该问题，本发明可以将内插电阻器替换为感应器件(例如铁氧磁体晶片电感器)，其在低频率(力感测扫描)下可用作电阻器。在高频率(电容式扫描)下，其可以提高阻抗并阻碍电容信号通过。另一种达成此目的的方法可以是，在相邻有源线路之间使用小ICs，而非电阻网络。ICs可以在电阻模式(其中内插线路通过电阻器相互连接)和电容模式(其中内插线路相互断开或其中每个有源线路连接数条相邻内插线路)之间切换。在所有这些情形中，本发明可以保存电阻式扫描的高分辨率和内插。在电容式扫描模式中，扫描分辨率可以下降回到有源线路分辨率。该方法的又一挑战在于，FSM的存在可能干扰电容式扫描。幸运的是，当用户未触摸或仅轻微触摸时，FSM的电阻高。因此，对电容式扫描模式的影响可以最小。此外，在传感器的不同区域中，本发明可以在电阻式和电容式扫描模式之间切换。在未检测到触摸的区域中，扫描可以切换到电容模式。在检测到触摸的区域中，扫描模式可以切换到电阻式。
在想要组合电容式触摸、IFSA和显示器的情形中，还可以将显示器置于透明电容式触摸传感器和非透明IFSA传感器之间，创造出具有电容式触控的悬停和轻微触摸能力以及IFSA的精确度和力灵敏性的触摸显示器。
使用透明IFSAs的其他配置也是可能的，其中电容式传感器和IFSA传感器(或结合两种元素的传感器)置于显示器之上。
磁性/电磁感测
因为IFSA传感器对于磁场而言是透明的，因此可能将电磁传感器，例如电磁共振(EMR)传感器(常用于尖笔追踪)置于IFSA传感器之下，并通过其进行感测。还可能将RFID/NFC阅读器/书写器线圈置于传感器之下，因为RFID/NFC具有类似的工作方式，即向RFID/NFC标记/收发器发送电磁脉冲。由于磁场可用于传递能量，还可以使用IFSA传感器下的线圈来传递能量到附近装置。事实上，所述这些技术(EMR,RFID,NFC,和无线供电)可以组合，因其均使用一个或多个导电线圈来产生磁场。在本部分的剩余内容中，本发明将涉及允许EMR/RFID/NFC感测的技术，如EMR感测。
通过结合EMR感测和IFSA，可能不仅检测传感器上的对象的位置和力，还可能唯一识别具有EMR/RFID/NFC标记/收发器的对象。其还可以在对象和传感器之间传递能量或数据。所述对象可以包括如键盘、电脑鼠标、按钮、滑块、旋钮、尖笔，甚至移动电话和平板电脑。通过将多个EMR/RFID/NFC收发器置于所述对象上，可能感测不仅对象的位置，且还可能感受其方向(例如，使用尖笔，若收发器置于笔尖侧和橡皮侧，则可能分辨用户是否在书写或擦除)。
而且，可能组合来自IFSA传感器和EMR传感器的信息，以提取额外信息。在尖笔的情形中，例如，通过比较尖笔触摸的位置和EMR发射器的位置，可能确定尖笔的倾斜角度。还可以可能组合EMR传感器和IFSA传感器的信号，以提高整体准确度和/或性能。其成为可能，是因为EMR传感器可以具有较好的“相对”追踪性能(亦即，其可以更好地测量位置的小变化)，而IFSA传感器可以具有更好的“绝对”追踪性能(亦即，其可以对对象位置具有更准确的估计，但可能无法准确测量小移动)。这是因为EMR传感器可能受到含铁对象和外部磁场的存在的影响，而这通常不会影响IFSA传感器。
由于EMR传感器通常在PCB层上生产，因此可以将用于IFSA传感器的底层PCB与用于EMR传感器的PCB结合，形成具有两者功能的3-4层PCB。另一种将IFSA传感器与EMR传感器结合的方法，是将EMR传感器的一部分(包含行或列磁性线圈)图案化到IFSA传感器的未使用的一侧，并将EMR传感器的其他部分图案化到IFSA传感器的另一未使用侧上。这在顶部和底部底板均具有一个未使用侧的直通模式IFSA传感器上最容易完成。
IFSA和EMR的传感器组合，还可以置于显示器之下，以创造具有EMR传感器所赋予的附加能力的触摸屏，因为EMR信号和IFSA信号均不受显示器阻挡。可选地，可能将透明IFSA传感器置于显示器顶上，同时将EMR传感器置于显示器下方。
光学感测
已经证实，光学感测技术可以对手指或对象进行光学追踪。部分所述技术的运作，是通过发射光束穿过表面，并在一个或多个光束被阻断时进行检测。其他技术使用发射器和接收器阵列，并检测用户反弹的光线。此类传感器甚至可以集成到显示器中，例如OLED或LCD显示器。其他技术使用摄像头来查看用户的手的位置。而且，各种独创性设计已经展示，可以将此类传感器的光学路径压缩到薄膜中，甚至是显示器背灯中。
可以通过将IFSA置于光学传感器下方，或将透明IFSA置于光学传感器上方，来令IFSA感测技术与许多所述光学感测技术集成。所述部分光学感测技术利于感测悬停和接近度，但无法准确检测触摸实际接触表面的时间或触摸的力。这在明亮的日光可能干扰光学传感器操作的户外环境中尤为真实。IFSA传感器和光学传感器的输出可以进行组合，以创造更为稳健，能够在触摸表面上追踪对象，准确检测表面接触并测量施加在表面上的力的组合。
电容式、电磁式和光学传感器的组合
所有4种技术(IFSA、EMR、电容式和光学触控)可以组合在一起，以在单一传感器中得到所述技术(力感测、悬停和光触控、EMR/NFC/RFID收发器的追踪/供电)的所有特征。如上所述，所述传感器可以在叠层中共享各个层，以降低成本和厚度。其还可以与显示器相组合，以创造新用户界面、硬件装置和独特的用户体验。
特征和优点
除了具有高准确度、大尺寸可扩展性和每次触摸的力灵敏性，本发明还具有许多其他合意的特征。首先，基于本发明的传感器对电噪音不敏感，因此无需显著的电子屏蔽，且可以在许多环境中稳定运行。这还降低了必须对信号进行的过滤和后处理的量，从而降低了模拟电路和过滤算法的复杂性，由此降低了功耗。
本发明的传感器提供了高动态的力敏感度范围，从每触摸点数克到数千克力。不像电容式传感器，本发明的传感器可以感测任何对象，例如塑料尖笔，而不只限于导电对象，例如人的手指。其还可以感测戴手套或皮肤非常粗糙的用户的手指。
本发明极大地简化了设计过程。本发明的传感器的触摸分离分辨率和触摸追踪分辨率可以分别控制，且可以容易地根据特定应用的需求进行微调。可以增加或减小指定传感器配置的尺寸，而不会改变传感器特征，由此可以将特定传感器设计应用到广泛范围的产品中，降低设计成本和市场推广时间。此外，甚至可以在不改变传感器性能的前提下，改变本发明的传感器的形状。例如，可以容易地改进矩形传感器设计，以生产圆形、椭圆形、圆环形、花生形传感器和任何其他可以映射到二维表面上的形状。改进的传感器的性能(包括触摸追踪准确度和力敏感性)与原始矩形传感器设计相同。
本发明的传感器可以包裹在非扁平表面周围，且甚至可以使用各种不同生产方法，直接在装置外表面上制作。所述传感器甚至可以包含在织物和软材料中。
本发明的传感器可以使用简单直接的生产过程来生产，包括标准刚性或标准柔性印刷电路板(PCB)的生产方法，其中通常涉及减成法或印刷电子(PE)方法，所述方法涉及使用加成工艺印刷导电油墨。在刚性或柔性PCB上建立传感器的能力的一种重大优势在于，所有感测电子器件(以及其他电子器件)可以使用例如SMT(表面贴装)等标准工艺，直接连接到与传感器自身相同的PCB基板上。所述电子器件可以置于与传感器的同一表面上，或可以安装在传感器表面的背侧。而且，一些器件(例如电阻器)甚至可以嵌入传感器基板中。可替代地，传感器可以被添加到可以具有除传感器以外的其他功能性的已有电路板设计上。例如，可以取电视遥控器或游戏控制器PCB(已经具有带离散按钮的PCB)、微控制器、发射器和其他电路，并通过最小化的设计改变，在同一PCB上添加IFSA传感器区域。
扫描电子器件无需任何外来器件，且可以用现成的零件或特定用途集成电路(ASIC)来构建。在许多情况下，所述扫描电子器件可以用单一微控制器和一些小而廉价的离散器件(例如电阻器和电容器)来实现。
与其他触控技术相比，本发明的技术本质为低功耗，且支持许多进一步降低功耗的方式。例如，本发明支持多分辨率扫描，这允许用户或使用传感器的软件降低扫描分辨率，而同时提高速度并降低实时功耗。该传感器设计还甚至支持功能性降低的较低功率模式，其可以检测单一或多点触摸的存在和/或粗略位置，而无需执行传感器完全扫描。对于要求快速反馈或应答的应用，例如乐器，本发明支持极快的帧速。
最后，本发明稳定，且可以设计为，能够耐受消费者、军用、汽车和工业电子的严格环境要求。由于其感测的是力而非电容变化，其可以在存在水或其他流体的情况下运行，且可以气密封，允许其在水下和最恶劣的环境中运行。
示范性应用环境
本发明所述的传感器可以用于多种不同应用。所述应用的种类划分可以包括通用多点触摸输入、替代较简单的离散控制(例如按钮或滑块)和测量压力分布。在第一种类中的应用例如为电话、平板电脑、笔记本电脑、显示器触控面板，以及书写板、数字转换器、签字板、跟踪板和游戏控制器。在第二种类中的是玩具、乐器(例如电子钢琴、鼓、吉他和键盘乐器)、数码相机、手用工具，以及取代汽车和其他车辆中的仪表控制中的应用。在第三类中的应用为科学/工业测量(例如测量表面的形状和扁平度)、医学测量(例如测量人足部的压力分布或其在床上的运动)和机器人应用(例如以传感器涂覆机器人，以给予其感知触摸和接触的能力)。
此外，除所述列举之外，还有许多其他应用，且许多应用可以使用所述传感器的不同形式。例如，在一些应用中，传感器可以用作通用输入、一组简单控制(例如按钮或滑块)，以及作为面积压力传感器。所述不同用途可以是同时的，可以是时间上分离的，或可以是空间上分离的(传感器的不同区域具有不同行为方式)。更重要的是，所述传感器的不同用途可以都以软件实现，在使用传感器的方式方面给予设计者/开发者不可思议的灵活水平。
在用户界面应用中，本发明的传感器极为有用，因为其可以分辨轻触和按压。在直接的操作界面，例如智能电话或平板电脑中，用户在将手指从一处移到另一处、滚动、滑动或需要屏幕上的物项的更多信息时，通常使用轻触。重触可以用于拖动、选择、激活和启用控制。此外，不同水平的重触可以用于调节互动的强度/幅度。在间接操控应用，例如追踪板、书写板和数位板中，轻触可以用于移动屏幕光标和悬停在物项上以获得更多信息，而重触(抓取)可用于拖动、选择、激活或操纵。最后，可以使用压力来估计用户的意图。例如，在模拟物理控制(例如按钮、滑块和旋钮)的应用中(例如，在键盘、录音混音器或一般控制面板仿真中)，所述控制可以忽略轻触，以允许用户舒适地将手放在界面上，而不会意外激活什么。
由于本发明的传感器的高准确度，其可以用于捉取细微动作。这在例如以高精确度追踪尖笔以允许书写、画图、素描、油画、书法和其他涉及尖笔的交互。可以在传感器上方或下方添加软层，以创造更佳的表面触感，以及进一步提高追踪准确度。本发明的传感器可以与显示器组合。这可以通过创造透明传感器并将其铺在显示器顶上，通过将所述技术包含在显示器自身的基板上，或通过将传感器铺设在显示器后并通过显示器感知力，来完成。这在柔性显示器中的操作效果尤佳。
本发明的传感器还可以与其他感测技术组合。例如，可以将电容式触摸传感器置于本发明的传感器上，以允许检测表面上方的悬停和极轻的触摸。
由于本发明的传感器对于磁场是透明的，可以将磁性/电磁传感器，例如EMR传感器，置于本发明的传感器下方，以允许使用有源或无源磁性/电磁标记，检测/追踪尖笔或其他装置。还可以将显示器层叠在所述底层中的任一层。所述不同传感器技术的组合可以允许更丰富的交互。
由于本发明的传感器感知压力，且压力容易通过大多数可变形表面来传递，本发明的传感器还可以埋入各种可变形表面下。例如，其可以埋入柔性/可变形地板下，柔性机器人皮肤下，或墙上的涂料下。其可以埋入桌面中，或铺设在桌面上的垫中。
本发明的传感器还可以用于向未使用表面添加感测。例如，其可以置于电话、平板电脑或游戏控制器背面，以允许通过触摸装置背面来达到额外的交互度。
可以使用屏幕上的视觉反馈来向用户提供关于其触摸的位置和轻重的认知。
传感器还可以置于用于用户界面装置的空间非常有限的数码手表或其他小装置的背面，由此增加可用触摸面积，而不会增加装置尺寸。
本发明的传感器可以制作在柔性基板上，允许其埋入柔性装置中。
一些示例实施例包括，制作柔性电话或柔性平板，将所述传感器用于数码手表的腕带或手环，及将所述传感器置于鞋或运动鞋的鞋底中或衣物中以追踪用户动作，检测冲击或提供便携式用户界面。
本发明的传感器还可以设计为，可以剪切或折叠从而卷绕复杂表面，例如机器人的指尖。或者，其可以直接在复杂表面上生产。简而言之，在几乎任何表面上，均可以通过在其上方、背面或内部铺设本发明的传感器之一，来给予所述表面触摸灵敏性。
示范性平板电脑界面实施例(6500)-(8000)
平板电脑形状系数总览(6500)-(7600)
本发明可以基于应用环境而实现为各种各样的形式，但一个优选的示范性发明实施例中，应用于平板电脑形状系数。该用户界面环境一般如图65(6500)–图76(7600)所示。在此，平板电脑用户界面(如图65(6500)装配并如图66(6600)中的组装视图所示)由支承印刷电路板(PCB)(包括VIA和相关控制电子器件)(图68(6800)–图69(6900))的平板电脑基底(图76(7600))、压力膜(图70(7000))、覆层(图71(7100))和具有背光LOGO标记的覆盖边框(图72(7200))。
如图65(6500)–图66(6600)所示的本发明的该实施例，其设计的目标应用在于台式电脑/笔记本电脑或平板电脑用户界面。对于在台式电脑/笔记本电脑中的用途，其使用通常是将其经由USB接口连接至电脑。对于在平板电脑中的用途，其通常经由USB接口进行充电和/或配置，但经由蓝牙/蓝牙LE发送数据。该装置可以设计为磁力锁定在平板电脑/平板电脑盖上，且可以具有可互换且可能背光的覆层。
组件视图(6600)
如图66(6600)大致所示，该优选示范性实施例的所述组件堆叠，包括基底(图67(6700))、PCB/电池(图68(6800)–图69(6900))、膜(图70(7000))、覆层(图71(7100))和边框(图72(7200))。
基底(6700)
如图67(6700)大致所示，该优选示范性实施例的基底，优选地由例如铝的刚性材料制成，且具有用于辅助对齐包括平板电脑系统的叠层的定位销(6701,6702,6703,6704)。
PCB/电池(6800)–(6900)
如图68(6800)–图69(6900))大致所示，所述PCB(6910)/电池(6920)层包括以下各项：
用于微控制器、模拟传感电路、电源/电池管理、蓝牙无线电、USB TX/RX和其他电子器件的区域(6911)；
微USB连接器(6912)；
传感器有效区域(6913)；
电池(锂电池或类似电源)(6920)；以及
定位孔(x4)(6931,6932,6933,6934)。
力感测膜(7000)
如图70(7000)大致所示，该力感测膜层包括以下各项：
基板(例如PET或)；
基板底侧的力感测材料，例如FSR；以及
定位孔(x4)。
覆层(7100)
如图71(7100)大致所示，覆层可以是柔韧的，具有光滑上表面。根据预期，覆层可以是可替换的，具有不同图形或触觉凹凸图案。也预期一些配置中的覆层具有背光或侧光。
边框(7200)
如图72(7200)大致所示，遮盖边框可以包括以下各项：
图形/标志，其可以是光导管，且可以以恒定或变化的照明图案打背光；
用于覆层的开口；以及
用于USB接口或其他通信接口的开口。
机械特性(7300)-(7600)
如图73(7300)-图76(7600)的截面图和细节图大致所示，虽然机械结构可能变化广泛，但可以预见，一些优选发明实施例可以配置为具有约4.25mm的厚度。由于监测VIA结果所需的电子器件复杂度减小，电子器件和电池容量所需的面积亦减小，由此，可以得到一些显著薄于竞争技术的结构。
该装置可以用基底和边框之间的扣，以及基底和PCB之间、PCB和膜之间、膜和面板之间的粘合层来固定在一起。该覆层可以配置为简单放入基底腔中，或可以具有某些与基底腔配合的方式(可以包括磁铁或扣)。
示范性触摸板示意图/布局图(7700)-(8000)
如示范性图65(6500)-76(7600)所述的示例结构应用环境，可以利用如图77(7700)的示意框图所描述的微控制器和PCB以及图78(7800)(顶部铜)、79(7900)(底部铜)和80(8000)(通过焊盘)的PCB布局来实施。这种布局概括地描述了典型VIA阵列，其与压敏材料匹配并嵌入如图65(6500)-76(7600)概括所示的平板电脑外形中。图77(7700)所示的原理图使用具有集成的主计算机通信(USB、I2C、SPI、无线( 其他2.4GHz接口等),UART)的传统微控制器技术、ADC输入、通用数字I/O(GPIOs)与GPIO扩展器和多路复用器结合，以实施本文中所述的列驱动器和行感测电路。
电容性内插传感器(8100)-(8800)
概述
在如图81(8100)-88(8800)所示的电容式传感器阵列的背景下，本发明的另一个实施例可以利用与FSA相关的内插概念。这些图中描述的设计描述了两种示例配置：
具有桥的单侧菱形图案(如图81(8100)-82(8200)所概括描述的)；和
具有直线行和列的双侧图案(如图83(8300)-84(8400)所概括描述的)。
这两种设计都特别指向透明电容式传感器。这种类型的传感器通常放置在显示器和上保护层(例如塑料膜或玻璃层)之间。在传感器和显示器之间还可以存在透明屏蔽层。注意到，在菱形图案传感器的情况下，它可以翻转倒置，然后层压至显示器上。在这种情况中，基板可以变成用户接触的层。在双侧传感器的情况中，可将双侧(行和列)印刷至独立的基板，然后将基板层压在一起。在这种情况下，我们可以同样地进行将传感器翻转倒置的技巧，以使一个基板作为接触表面。
具有电桥的单面菱形图案(8100)-(8200)
如图81(8100)-82(8200)所概括描述的，示出了使用单侧菱形图案的电容式传感器，其在基板(8101)，例如玻璃或塑料上形成。在这个优选实施例中，在透明导体(8103)(例如ITO、碳纳米管、导电聚合物、纳米线、图案化的导体等)之间形成导电桥(8102)(下方具有电介质，以防止与列短路)，以形成VIA。该阵列连接至列(8104)和行(8105)内插电阻器，列和行内插电阻器通过在基板(8101)表面沉积电阻材料或简单通过留下透明导体的薄桥来形成。这些IIC和IIR电阻器(8104，8105)经由列(8106)和行(8107)连接点电连接至有源列迹线(8108)和有源行迹线(8109)。这些列(8108)和行(8109)迹线导入用于连接导电软线的区(8110)，该导电软线使驱动和感测电子器件互连(或者在一些情况下配置为用于直接将电子器件连接至基板(8101))。
参考图82(8200)的剖视图，可以看出基板(8201)支撑列透明导体(8203)和行透明导体(8213)。介电层(8212)将列透明导体(8203)和行透明导体(8213)，并支撑导电桥(8202)分隔开。在剖视图中还描述了行迹线连接部(8207)和行迹线(8209)，行迹线可以由蚀刻或印刷导电材料形成。
具有直行/列的双面图案(8300)-8400)
如图83(8300)-84(8400)中所概括描述的，示出了使用具有直线行和列的双侧图案的电容式传感器，其在基板(8301)，例如玻璃或塑料上形成。在这个优选实施例中，列(8302)和行(8303)位于传感器的相对侧(从而它们不会短路)，并可以交替沉积在单独的基板上(一个用于行，一个用于列)。列(8302)和行(8303)由透明导体(例如ITO、碳纳米管、导电聚合物、纳米线、图案化的导体等)形成，以形成VIA。该阵列连接至列(8304)和行(8305)内插电阻器，列和行内插电阻器通过在基板(8301)表面沉积电阻材料或简单通过留下透明导体的薄桥来形成。这些IIC和IIR电阻器(8304，8305)经由列(8306)和行(8307)连接部电连接至有源列迹线(8308)和有源行迹线(8309)。这些列(8308)和行(8309)迹线导入用于结合导电软线的区(8310)，该导电软线使驱动和感测电子器件互连(或者在一些情况下配置为用于直接将电子器件结合至基板(8301))。
参考图84(8400)的剖视图，可以看出基板(8401)支撑列透明导体(8402)和行透明导体(8403)。在剖视图中还描述了行迹线连接部(8407)和行迹线(8409)，行迹线可以由蚀刻或印刷导电材料形成。
传感器生产
这两种设计的优点在于它们通过目前用于制备电容式触觉传感器的完全相同的过程制造。主要区别在于本发明的实施例添加了中间(内插)行和列，改变了用于透明导电材料(通常为ITO)的掩模图案，以创建少量的导电线，其作为内插电阻器起作用。可以通过改变这些线的宽度调节电阻。除了改变掩模图案之外(可能对测试程序做一些修改)，没有涉及额外制造这些电容式传感器的步骤。
电容式传感器的优点
基于公开的设计的内插电容式传感器的优点是比传统电容式传感器具有更好的线性。这导致：
更好地接触和尖笔追踪，而不需要校准传感器；
更好地评估接触的形状和面积；
更好的信号；和
在用户手指和传感器之间能使用更薄的玻璃盖/塑料，允许更薄的装置。
最后一点在构建移动/便携式装置，例如平板电脑、蜂窝手机、智能手机等非常重要。
对于不透明电容式传感器，能够使用这些设计中的一个，并结合如前所述的一个IFSA导体图案，并仅移除力感测材料。力感测材料通常用电介质替换，例如在该应用中的薄塑料膜或玻璃。
示例性杯子压力分布(8500)-(8800)
图85(8500)描述了施加至压力传感器的平板电脑外形的本发明的例子，其中饮水杯与压力传感器平板电脑表面接触。图86(8600)描述了感测的压力的轮廓，和检测的压力区，而没有与从TSA读取的TSM相关的内插和网格。图87(8700)描述了通过进行TSM的上采样操作由VIA中的各力感测元件看到的力的大致重建。图88(8800)描述了基于图86(8600)所示的TSM数据，由CCD计算的各检测椭圆数据。注意到，如图86(8600)所示的TSM数据可用于重建如图87(8700)所示的上采样数据的细节，并产生如图87(8700)中的分离的检测区和图88(8800)中的椭圆。
示例性笔刷压力分布(8900)-(9200)
图89(8900)描述了施加至压力传感器的平板电脑外形的本发明的例子，其中笔刷与压力传感器平板电脑表面接触。图90(9000)描述了通过扫描TSA由CCD获得的TSM的压力分布。图91(9100)描述了基于压力分布，检测的相关压力区。图92(9200)描述了基于图90(9000)所示的TSM数据，由CCD计算的各检测椭圆数据。
从这个实施例可以看出，压力传感器VIA是灵敏的，并能够检测与接触区的各个区相关的形状/椭圆数据。这个实施例还描述了利用本发明教导的内插技术的系统的极高的灵敏度。
系统概要
本发明的系统预见了对基础结构主题的各种各样的变化，但是可以概括为一种触摸传感器检测器系统，所述系统包括：
触摸传感器检测系统，包括：
(a)触摸传感器阵列(TSA)；
(b)阵列列驱动器(ACD)；
(c)列开关寄存器(CSR)；
(d)列驱动源(CDS)；
(e)阵列行传感器(ARS)；
(f)行开关寄存器(RSR)；
(g)模拟数字转换器(ADC)；以及
(h)计算控制装置(CCD)；
其中
所述TSA包括可变阻抗阵列(VIA)，所述阵列包含VIA列和VIA行；
所述VIA配置为令所述TSA内的多个互连阻抗列(IIC)与所述TSA内的多个互连阻抗行(IIR)电偶联；
所述IIC进一步包括串联电连接在所述VIA列之间的一个或多个单独的列阻抗元件(ICIE)；
所述IIR进一步包括串联电连接在所述VIA行之间的一个或多个单独的行阻抗元件(IRIE)；
所述ACD配置为基于所述CSR在所述TSA内选择所述IIC；
所述ACD配置为使用所述CDS电驱动所述选定的IIC；
所述ARS配置为基于所述RSR在所述TSA内选择所述IIR；
所述ADC配置为感测所述选定的IIR的电状态并将所述电状态转换为感测数字值(SDV)；
所述CCD配置为在所述TSA内的多个位置，从所述ADC对所述SDV进行采样，以形成触摸传感器矩阵(TSM)数据结构。
该通用系统概要，可以通过此述的各种元素来进行扩大，而产生各种与该整体设计描述相一致的发明实施例。
方法概述
本发明的方法预见了对基础结构主题的各种各样的变化，但是可以概括为触摸传感器检测器方法，其中所述方法在触摸传感器检测器系统上执行，所述系统包括：
(a)触摸传感器阵列(TSA)；
(b)阵列列驱动器(ACD)；
(c)列开关寄存器(CSR)；
(d)列驱动源(CDS)；
(e)阵列行传感器(ARS)；
(f)行开关寄存器(RSR)；
(g)模拟数字转换器(ADC)；以及
(h)计算控制装置(CCD)；
其中
所述TSA包括可变阻抗阵列(VIA)，所述阵列包含VIA列和VIA行；
所述VIA配置为令所述TSA内的多个互连阻抗列(IIC)与所述TSA内的多个互连阻抗行(IIR)电偶联；
所述IIC进一步包括串联电连接的一个或多个单独的列阻抗元件(ICIE)；
所述IIR进一步包括串联电连接的一个或多个单独的行阻抗元件(IRIE)；
所述ACD配置为基于所述CSR在所述TSA内选择所述IIC；
所述ACD配置为使用所述CDS电驱动所述选定的IIC；
所述ARS配置为基于所述RSR在所述TSA内选择所述IIR；
所述ADC配置为感测所述选定的IIR的电状态并将所述电状态转换为感测数字值(SDV)；
所述CCD配置为在所述TSA内的多个位置，从所述ADC对所述SDV进行采样，以形成触摸传感器矩阵(TSM)数据结构；
其中，所述方法包括以下步骤：
(1)在所述CCD的控制下，在所述VIA内配置所述IIC；
(2)在所述CCD的控制下，在所述VIA内配置所述IIR；
(3)在所述CCD的控制下，以所述CDS对所述IIC进行电刺激；
(4)在所述CCD的控制下，以所述ADC感测所述IIR中的电响应，并将所述电响应转换为数字数据；
(5)在所述CCD的控制下，将所述数字数据存储在所述TSM中；
(6)在所述CCD的控制下，判定所述CDR、所述IIC和所述IIR中的预定变化是否已经输入到所述TSM中，若是，则前进至步骤(8)；
(7)在所述CCD的控制下，为新VIA感测变体重新配置所述CDR、所述IIC和所述IIR，并前进至步骤(3)；
(8)在所述CCD的控制下，内插所述TSM值以确定所述VIA内的活动焦点；
(9)在所述CCD的控制下，将所述焦点活动信息转换为用户界面输入指令序列；和
(10)在所述CCD的控制下，将所述户界面输入指令序列传输到电脑系统上运行，并前进至步骤(1)。
该通用方法概要，可以通过此述的各种元素来进行扩大，而产生各种与该整体设计描述相一致的发明实施例。
系统/方法变化
本发明预见了对基础结构主题的各种各样的变化。以上呈现的实施例并不代表可能用法的全部范围，而是旨在引证若干几乎无限制性的可能性。
该基础系统和方法可以通过各种从属实施例来扩大，包括但不限于：
在一个实施例中，所述CDS包括选自包括以下各项的组中的电源：DC电压源；AC电压源；任意波形发生器(AWG)电压源；DC电流源；AC电流源；和任意波形发生器(AWG)电流源。
在一个实施例中，所述CSR配置为将所述IIC的每个单独的外部列电偶联至选自包括以下各项的组中的电源类型：开路；零电位电压源；由所述CSR定义的电压源；由所述CSR定义的电流源；源自所述CDS的电压；和源自所述CDS的电流。
在一个实施例中，所述RSR配置为将所述IIR的每个单独的外部行电偶联至选自包括以下各项的组中的电阱类型：开路；零电位电压源；由所述RSR定义的电压源；由所述RSR定义的电流阱；和所述ADC。
在一个实施例中，所述IIC包括与相邻的所述VIA的列电偶联的多个电阻器，且所述IIR包括与相邻的所述VIA的行电偶联的多个电阻器。
在一个实施例中，所述VIA包括配置为电偶联所述阵列中的行和所述阵列中的列的压敏电阻元件阵列，其中所述电偶联根据施加于所述TSA上的压力而变化。
在一个实施例中，所述CCD配置为通过动态改变所述CRS和所述RSR的配置，改变所述ADC采样的所述TSA有效面积。
在一个实施例中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生选自包括以下各项的组中的数字指针值(DPV)的矢量：所述TSA上的多个内插位置；所述TSA上的多个内插最大压力位置；所述TSA上的多个内插施加总力；所述TSA上的多个内插总感测区域；所述TSA上的多个内插压力位置；所述TSA上的多个检测形状；所述TSA上的多个检测的椭圆形的内插位置，其中每个所述椭圆形包括主要轴、次要轴和转动方向。
在一个实施例中，所述ADC包括选自包括以下各项的组中的信号转换器：电压数字转换器；电流数字转换器；放大器；和低通滤波器。
在一个实施例中，所述ADC包括含有电压数字转换器或电流数字转换器的信号转换器，其中所述信号转换器电偶联至选自包括以下各项的组中的信号调节电路：放大器；低通滤波器；和低通滤波器和放大器的组合。
在一个实施例中，所述VIA还包括经由位于所述物理列和物理行的交叉点处的压敏传感元件而电偶联至物理行的物理列，其中所述压敏传感元件仅存在于所述交叉点的子集中，以形成成形的传感器阵列。
在一个实施例中，所述CCD配置为基于CDS、CSR和RSR的状态，将TSM转换为内插触摸状态(ITS)。
在一个实施例中，所述CCD配置为将TSM传输到数字数据处理器(DDP)。
在一个实施例中，所述CSR配置为将所述IIC的多个外部列电偶联至选自包括以下各项的组中的单一电源类型：开路；零电位电压源；由所述CSR定义的电压源；由所述CSR定义的电流源；源自所述CDS的电压；以及源自所述CDS的电流。
在一个实施例中，所述CSR配置为将所述IIC的一个外部列电偶联至选自包括以下各项的组中的单一电源类型：开路；零电位电压源；由所述CSR定义的电压源；由所述CSR定义的电流源；源自所述CDS的电压；和源自所述CDS的电流。
在一个实施例中，所述RSR配置为将所述IIR的多个外部行电偶联至选自包括以下各项的组中的单一电阱类型：开路；零电位电压源；由所述RSR定义的电压源；由所述RSR定义的电流阱；以及所述ADC。
在一个实施例中，所述RSR配置为将所述IIR的一个外部行电偶联至选自包括以下各项的组中的单一电阱类型：开路；零电位电压源；由所述RSR定义的电压源；由所述RSR定义的电流阱；以及所述ADC。
在一个实施例中，所述IIC包括可变电阻器，其将所述VIA的列与所述CSR所限定的所述可变电阻器的电阻互连。
在一个实施例中，所述IIR包括可变电阻器，其将所述VIA的行与所述RSR所限定的所述可变电阻器的电阻互连。
在一个实施例中，所述IIC包括电偶联所述VIA的相邻列的多个阻抗。
在一个实施例中，所述IIC包括电偶联所述VIA的相邻列的多个电阻器。
在一个实施例中，所述IIC包括电偶联所述VIA的相邻列的有源电路。
在一个实施例中，所述IIR包括电偶联所述VIA的相邻行的多个阻抗。
在一个实施例中，所述IIR包括电偶联所述VIA的相邻行的多个电阻器。
在一个实施例中，所述IIR包括电偶联所述VIA的相邻行的有源电路。
在一个实施例中，所述IIC包括电偶联所述VIA的相邻列的多个MOSFET。
在一个实施例中，所述IIR包括电偶联所述VIA的相邻行的多个MOSFET。
在一个实施例中，配置为互连所述IIC的阻抗基于所述CSR而动态配置。
在一个实施例中，配置为互连所述IIR的阻抗基于所述RSR而动态配置。
在一个实施例中，所述TSM包括的列数小于或等于所述VIA中的列数。
在一个实施例中，所述TSM包括的行数小于或等于所述VIA中的行数。
在一个实施例中，基于所述CSR的状态而改变所述CDS。
在一个实施例中，基于所述RSR的状态而改变所述CDS。
在一个实施例中，所述VIA包括配置为将所述阵列的行和所述阵列的列电偶联的阻抗元件阵列，其中各个所述VIA阻抗元件的阻抗幅度大于所述IIC内的单独的列阻抗的阻抗幅度。
在一个实施例中，所述VIA包括配置为将所述阵列的行和所述阵列的列电偶联的阻抗元件阵列，其中所述VIA阻抗元件的阻抗幅度大于所述IIR内的单独的行阻抗的阻抗幅度。
在一个实施例中，所述VIA包括配置为电偶联所述阵列的行和所述阵列的列的阻抗元件阵列，其中各个所述VIA阻抗元件的阻抗幅度同时大于所述IIC内的单独的列阻抗的阻抗幅度和所述IIR内的单独的行阻抗的阻抗幅度。
在一个实施例中，所述VIA包括配置为电偶联所述阵列的行和所述阵列的列的电容敏感元件阵列，其中所述电偶联基于所述TSA感测到的电容而变化。
在一个实施例中，所述VIA包括配置为共同电偶联所述阵列的行和所述阵列的列的电容敏感元件和压敏元件阵列，其中所述电偶联基于所述TSA在所述阵列的行和所述阵列的列的交叉点处感测到的电容和压力而变化。
在一个实施例中，所述ADC包括配置为基于所述IIR的所述电状态的历史平均值而激活的动态调节阈值检测器。
在一个实施例中，所述CCD配置为改变所述CSR和所述RSR的调整速率和所述ADC的采样速率。
在一个实施例中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA的内插位置的数字指针值(DPV)。
在一个实施例中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA的内插最大压力位置的数字指针值(DPV)。
在一个实施例中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于施加至所述TSA的内插总力的数字指针值(DPV)。
在一个实施例中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上感测到的内插总面积的数字指针值(DPV)。
在一个实施例中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的检测形状的内插位置的数字指针值(DPV)。
在一个实施例中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于包括主要轴、次要轴和旋转方向的检测椭圆形的内插位置的数字指针值(DPV)。
在一个实施例中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的多个内插位置的数字指针值(DPV)矢量。
在一个实施例中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的多个内插最大压力位置的数字指针值(DPV)矢量。
在一个实施例中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于施加至所述TSA的多个内插总力的数字指针值(DPV)矢量。
在一个实施例中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上感测到的多个内插总面积的数字指针值(DPV)矢量。
在一个实施例中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的多个内插压力位置的数字指针值(DPV)矢量。
在一个实施例中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的多个检测形状的内插位置的数字指针值(DPV)矢量。
在一个实施例中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上多个检测到的椭圆形的内插位置的数字指针值(DPV)的矢量，其中每个所述椭圆形包括主要轴、次要轴和旋转方向。
在一个实施例中，所述TSM依序存储在三维矩阵中，以提供施加到所述TSA上的基于时间的压差的时间性表示。
在一个实施例中，所述IIR的电状态在被所述ADC感测之前，由信号调节器进行处理。
在一个实施例中，所述ADC包括电压数字转换器。
在一个实施例中，所述ADC包括电流数字转换器。
在一个实施例中，所述CDS包括在不同频率下操作的多个AC电源。
在一个实施例中，所述ADC配置为分辨多个AC频率。
在一个实施例中，所述VIA的多个列，通过使用在不同频率下操作的多个AC电源对所述CDS进行激活，而在所述CCD的控制下驱动；和所述VIA的多个行，通过所述ADC在所述CCD的控制下被感测。
在一个实施例中，所述ADC配置为在所述选定的IIR中同时分辨多个AC频率，并为每个所述分辨的AC频率产生所述SDV。
在一个实施例中，所述VIA包括非矩形阵列结构。
在一个实施例中，所述VIA还包括通过位于所述物理列和物理行的交叉点处的电容敏感传感器元件而电偶联至物理行的物理列，其中所述电容敏感传感器元件仅存在于所述交叉点的子集中。
在一个实施例中，所述VIA包括正交的行传感元件和列传感元件的阵列。
在一个实施例中，所述VIA包括非正交的行传感元件和列传感元件的阵列。
在一个实施例中，所述VIA包括行传感元件和列传感元件的径向阵列。
在一个实施例中，所述VIA包括行传感元件和列传感元件的椭圆阵列。
在一个实施例中，所述IIC内的所述阻抗基于所述CSR的状态而可动态配置。
在一个实施例中，所述IIR内的所述阻抗基于所述RSR的状态而可动态配置。
在一个实施例中，所述VIA包括力传感器，所述力传感器还包括保护性顶层和支持性底层之间的透明层。
在一个实施例中，所述VIA包括力传感器，所述力传感器还包括保护性顶层和支持性底层之间的中间层。
在一个实施例中，所述VIA包括力传感器，所述力传感器还包括透明保护性顶层和支持性底层之间的中间层。
在一个实施例中，所述VIA包括力传感器，所述力传感器还包括保护性顶层和支持性底层之间的中间层，其中所述保护性顶层和支持性底层之中的一个或两个为柔性。
在一个实施例中，所述VIA包括力传感器，所述力传感器还包括透明保护性顶层和支持性底层之间的中间层，其中所述顶层和底层之中的一个或两个为柔性。
在一个实施例中，所述VIA包括力传感器，所述力传感器还包括电容触摸传感器层、电磁共振(EMR)传感器层和光学触摸传感器层中的一个或多个。
在一个实施例中，所述VIA包括力传感器，所述力传感器还包括配置为在接触所述VIA前检测接近度的电容触摸传感器层。
在一个实施例中，所述VIA包括力传感器，所述力传感器还包括配置为在接触所述VIA前检测接近度的光学传感器层。
在一个实施例中，所述CCD配置为采集VIA力和压力感测数据和VIA电容触摸感测数据，并将其储存在所述TSM中。
在一个实施例中，所述系统还包括配置为接收从所述IIC或所述IIR发送的无线信号的有源电容尖笔(ACS)。
在一个实施例中，所述系统还包括配置为发射供所述IIC和所述IIR检测的无线信号的有源电容尖笔(ACS)。
在一个实施例中，所述系统还包括配置为发射供所述IIC和所述IIR检测的无线信号的有源电容尖笔(ACS)，其中所述无线信号基于对所述ACS的用户输入而改变。
本领域技术人员可以理解，基于上述发明描述内教导的元素的组合，还可能产生其他实施例。
广义计算机可用介质
在各种可选实施例中，本发明可以实现为用于计算机化计算系统中的计算机程序产品。本领域技术人员容易理解，可以用任何合适的编程语言来编写本发明所定义的功能的程序，包括但不限于：(a)永久储藏在不可写存储介质(例如，只读存储装置，例如ROMs或CD-ROM光盘)中的信息；(b)可改动存储在可写入存储介质(例如磁盘和硬盘)中的信息；和/或(c)通过通信介质向计算机传输的信息，例如局域网、电话网络或公开网络如因特网。当载有可实现本发明的方法的计算机可读指令时，所述计算机可读介质代表了本发明的可选实施例。
一般地，如本文所述，本发明系统的实施例可以包含各种包括具有计算机可读代码方法的计算机可用介质的计算机可读介质。本领域技术人员可以理解，本文所述的各种方法相关的软件，可以实现在各种各样的计算机可访问介质中，将软件载入其中并激活。根据In re Beauregard,35USPQ2d 1383(美国专利号5,710,578)，本发明预见此类计算机可读介质并将其包括在本发明的范围中。根据In re Nuijten,500F.3d 1346(Fed.Cir.2007)(美国专利申请序列号09/211,928)，本发明的范围所限制的计算机可读介质，其中所述介质是有形且非临时性的。
结论
本申请公开了包含内插传感器阵列的触摸传感器检测器系统和方法。所述系统和方法利用了触摸传感器阵列(TSA)，所述TSA配置为通过电偶联至互连阻抗列(IIC)和互连阻抗行(IIR)的可变阻抗阵列(VIA)，检测接近度/接触/压力(PCP)，其中所述IIC偶联至阵列列驱动器(ACD)，所述IIR偶联至阵列行传感器(ARS)。ACD配置为基于列开关寄存器(CSR)来选择IIC，并使用列驱动源(CDS)来电驱动IIC。VIA将来自被驱动的IIC的电流传输给由ARS感测到的IIC。ARS选择TSA的IIR，并基于行开关寄存器(RSR)对IIR状态进行电子感测。ARS感测电流/电压的内插，允许对TSA PCP和/或空间位置进行准确检测。
权利要求解释
解读本发明的权利要求书时，适用以下规则：
权利要求前序部分应当看作是对要求保护的发明的范围的限制。
“其中(WHEREIN)”短语应当看作是对要求保护的发明的范围的限制。
“由此/从而(WHEREBY)”短语应当看作是对要求保护的发明的范围的限制。
“适于/适用于(ADAPTED TO)”短语应当看作是对要求保护的发明的范围的限制。
“用作/适用作(ADAPTED FOR)”短语应当看作是对要求保护的发明的范围的限制。
表达“X和/或Y”中的短语“和/或(AND/OR)”，应当如Ex Parte Gross(USPTO专利审查和上诉委员会,上诉2011-004811,序列号11/565,411(““和/或”涵盖单独具有元素A、单独具有元素B或同时具有元素A和B的实施例”))的解读，理解为集合“(X和Y)”和集合“(X或Y)”的并集。
权利要求书
虽然本发明的优选实施例已经展示在附图中且描述在上述详细说明书中，应当理解，本发明不限于所公开的实施例，但能够在不脱离如下权利要求所述的本发明的精神的前提下，进行多种重组、改进和替换。
所主张的权利要求如下：

Claims (357)

1.一种触摸传感器检测器系统，包括：
(a)触摸传感器阵列(TSA)；
(b)阵列列驱动器(ACD)；
(c)列开关寄存器(CSR)；
(d)列驱动源(CDS)；
(e)阵列行传感器(ARS)；
(f)行开关寄存器(RSR)；
(g)模拟数字转换器(ADC)；以及
(h)计算控制装置(CCD)；
其中
所述TSA包括可变阻抗阵列(VIA)，所述VIA包含VIA列和VIA行；
所述VIA配置为使所述TSA内的多个互连阻抗列(IIC)与所述TSA内的多个互连阻抗行(IIR)电偶联；
所述IIC进一步包括在所述VIA列之间串联电连接的多个单独的列阻抗元件(ICIE)；
所述IIR进一步包括在所述VIA行之间串联电连接的多个单独的行阻抗元件(IRIE)；
所述ACD配置为基于所述CSR在所述TSA内选择所述IIC；
所述ACD配置为使用所述CDS电驱动所述选定的IIC；
所述ARS配置为基于所述RSR在所述TSA内选择所述IIR；
所述ADC配置为感测所述选定的IIR的电状态并将所述电状态转换为感测的数字值(SDV)；
所述电状态由所述VIA内的可变阻抗元件的电流贡献的总和确定，其中每个元件的所述电流贡献由所述VIA列之间形成的分压器、所述VIA行之间形成的电流分路以及所述阻抗元件的状态确定，从而对与所述VIA的指定行-列交叉点产生感测电流；以及
所述CCD配置为在所述TSA内的多个位置，从所述ADC对所述SDV进行采样，以形成触摸传感器矩阵(TSM)数据结构。
2.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述CDS包括选自包括以下各项的组中的电源：DC电压源；AC电压源；任意波形发生器(AWG)电压源；DC电流源；AC电流源；以及任意波形发生器(AWG)电流源。
3.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述CSR配置为将所述IIC的每个单独的外部列电偶联至选自包括以下各项的组中的电源类型：开路；零电位电压源；由所述CSR定义的电压源；由所述CSR定义的电流源；源自所述CDS的电压；以及源自所述CDS的电流。
4.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述RSR配置为将所述IIR的每个单独的外部行电偶联至选自包括以下各项的组中的电阱类型：开路；零电位电压源；由所述RSR定义的电压源；由所述RSR定义的电流阱；以及所述ADC。
5.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述ICIE包括多个与相邻的所述VIA的列电偶联的电阻器，且所述IRIE包括多个与相邻的所述VIA的行电偶联的电阻器。
6.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA包括配置为将所述阵列中的行与所述阵列中的列电偶联的压敏电阻元件阵列，其中所述电偶联根据施加于所述TSA上的压力而变化。
7.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述CCD配置为通过动态地改变所述CSR和所述RSR的配置来改变由所述ADC所采样的所述TSA有效面积。
8.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生选自包括以下各项的组中的数字指针值(DPV)矢量：所述TSA上的多个内插位置；所述TSA上的多个内插最大压力位置；施加至所述TSA的多个内插总力；所述TSA上被感测的多个内插总区域；所述TSA上的多个内插压力位置；所述TSA上的多个检测形状；所述TSA上的多个检测的椭圆形的内插位置，其中每个所述椭圆形包括主要轴、次要轴和转动方向。
9.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述ADC包括含有电压数字转换器或电流数字转换器的信号转换器，其中所述信号转换器电偶联至选自包括以下各项的组中的信号调节电路：放大器；低通滤波器；以及低通滤波器和放大器的组合。
10.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA还包括通过位于所述物理列和物理行的交叉点处的压敏传感元件而电偶联至物理行的物理列，其中所述压敏传感元件仅存在于所述交叉点的子集中，以形成成形的传感器阵列。
11.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述IIC包括可变电阻器，其将所述VIA的列与所述CSR所限定的所述可变电阻器的电阻互连。
12.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述IIR包括可变电阻器，其将所述VIA的行与所述RSR所限定的所述可变电阻器的电阻互连。
13.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述IIC包括电偶联所述VIA的相邻列的多个电阻器。
14.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述IIR包括电偶联所述VIA的相邻行的多个电阻器。
15.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述IIC包括电偶联所述VIA的相邻列的多个MOSFET。
16.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述IIR包括电偶联所述VIA的相邻行的多个MOSFET。
17.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，用于互连所述IIC的阻抗基于所述CSR而动态配置。
18.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述用于互连所述IIR的阻抗基于所述RSR而动态配置。
19.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，基于所述CSR的状态而改变所述CDS。
20.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，基于所述RSR的状态而改变所述CDS。
21.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA包括配置为将所述阵列的行与所述阵列的列电偶联的阻抗元件阵列，其中各个所述VIA阻抗元件具有比所述ICIE的阻抗幅度大的阻抗幅度。
22.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA包括配置为将所述阵列的行与所述阵列的列电偶联的阻抗元件阵列，其中各个所述VIA阻抗元件具有比所述IRIE的阻抗幅度大的阻抗幅度。
23.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA包括配置为将所述阵列的行与所述阵列的列电偶联的阻抗元件阵列，其中各个所述VIA阻抗元件具有比所述ICIE和所述IRIE两者的阻抗幅度大的阻抗幅度。
24.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述ADC包括配置为基于所述IIR的所述电状态的历史平均值而激活的动态可调节的阈值检测器。
25.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述CCD配置为改变所述CSR和所述RSR的调整速率和所述ADC的采样速率。
26.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSM依序存储在三维矩阵中，以提供施加到所述TSA的基于时间的压差的时间性表示。
27.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述CDS包括在不同频率下操作的多个AC电源。
28.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述ADC用于分辨多个AC频率。
29.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，
所述VIA的多个列经由使用在不同频率下操作的多个AC电源对所述CDS进行激活在所述CCD的控制下驱动；和
所述VIA的多个行经由所述ADC在所述CCD的控制下被感测。
30.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述ADC配置为在所述选定的IIR中同时分辨多个AC频率，并为每个所述经分辨的AC频率产生所述SDV。
31.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA包括配置为将所述阵列的行和所述阵列的列电偶联的电容敏感元件阵列，其中所述电偶联基于所述TSA感测到的电容而变化。
32.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA包括共同配置为将所述阵列的行和所述阵列的列电偶联的电容敏感元件和压敏元件阵列，其中所述电偶联基于所述TSA在所述阵列的行和所述阵列的列的交叉点处感测到的电容和压力而变化。
33.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述CCD配置为采集VIA力和压力传感数据和VIA电容触摸感测数据，并将其储存在所述TSM中。
34.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述系统还包括配置为接收从所述IIC或所述IIR发送的无线信号的有源电容尖笔(ACS)。
35.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述系统还包括配置为发射供所述IIC和所述IIR检测的无线信号的有源电容尖笔(ACS)。
36.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述系统还包括配置为发射供所述IIC或所述IIR检测的无线信号的有源电容尖笔(ACS)，其中所述无线信号基于对所述ACS的用户输入而改变。
37.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA包括非矩形阵列结构。
38.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA包括正交的行感测元件和列感测元件的阵列。
39.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA包括非正交的行感测元件和列感测元件的阵列。
40.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA包括行感测元件和列感测元件的径向阵列。
41.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA包括行感测元件和列感测元件的椭圆阵列。
42.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述CCD配置为将所述TSM发送到数字数据处理器(DDP)。
43.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述CSR配置为将所述IIC的外部列电偶联至选自包括以下各项的组中的单一电源：开路；零电位电压源；由所述CSR定义的电压源；由所述CSR定义的电流源；源自所述CDS的电压；以及源自所述CDS的电流。
44.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述RSR配置为将所述IIR的外部行电偶联至选自包括以下各项的组中的单一电阱：开路；零电位电压源；由所述RSR定义的电压源；由所述RSR定义的电流阱；以及所述ADC。
45.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述IIC包括电偶联所述VIA的相邻列的多个阻抗。
46.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述IIC包括电偶联所述VIA的相邻列的多个有源电路。
47.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述IIR包括电偶联所述VIA的相邻行的多个阻抗。
48.根据权利要求1所述的触摸传感器检测系统，其中，所述IIR包括电偶联所述VIA的相邻行的多个有源电路。
49.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSM包括的列数小于或等于所述VIA中的列数。
50.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSM包括的行数小于或等于所述VIA中的行数。
51.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的内插位置的数字指针值(DPV)。
52.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的内插最大压力位置的数字指针值(DPV)。
53.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于施加至所述TSA的内插总力的数字指针值(DPV)。
54.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于在所述TSA上感测到的内插总面积的数字指针值(DPV)。
55.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于在所述TSA上的检测形状的内插位置的数字指针值(DPV)。
56.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于包括主要轴、次要轴和旋转方向的所检测的椭圆形的内插位置的数字指针值(DPV)。
57.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的多个内插位置的数字指针值(DPV)的矢量。
58.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的多个内插最大压力位置的数字指针值(DPV)的矢量。
59.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于施加至所述TSA的多个内插总力的数字指针值(DPV)的矢量。
60.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上感测到的多个内插总面积的数字指针值(DPV)的矢量。
61.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的多个内插压力位置的数字指针值(DPV)的矢量。
62.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的多个检测形状的内插位置的数字指针值(DPV)的矢量。
63.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上多个检测到的椭圆形的内插位置的数字指针值(DPV)的矢量，其中所述椭圆形的每一个包括主要轴、次要轴和旋转方向。
64.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述IIR的电状态在被所述ADC感测之前，由信号调节器进行处理。
65.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述ADC包括电压数字转换器。
66.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述ADC包括电流数字转换器。
67.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA还包括经由位于所述物理列和所述物理行的交叉点处的电容传感元件而电偶联至物理行的物理列，其中所述电容传感元件仅存在于所述交叉点的子集中，以形成成形的传感器阵列。
68.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述IIC内的所述阻抗基于所述CSR的状态而可动态配置。
69.根据权利要求1所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述IIR内的所述阻抗基于所述RSR的状态而可动态配置。
70.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA包括力传感器，所述力传感器基于向所述力传感器施加的压力而改变电阻。
71.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA包括力传感器，所述力传感器包括电容触摸传感器层、电磁共振(EMR)传感器层以及光学触摸传感器层中的一个或多个。
72.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA包括力传感器，所述力传感器还包括配置为在接触所述VIA前检测接近度的电容触摸传感器层。
73.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA包括力传感器，所述力传感器还包括配置为在接触所述VIA前检测接近度的光学传感器层。
74.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA还包括在所述VIA上方的柔性层。
75.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA还包括层叠在所述VIA上方的柔性层。
76.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA还包括在所述VIA上方的可压缩层。
77.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA还包括层叠在所述VIA上方的可压缩层。
78.根据权利要求70所述的触摸传感器检测系统，其中，所述TSA还包括含有凹凸图案的触觉覆层。
79.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA还包括具有光滑上表面的柔韧覆层。
80.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA附接在包含刚性材料的基底上。
81.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA包括柔性印刷电路板(PCB)。
82.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA包括层叠在弯曲刚性表面上的柔性传感器。
83.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA包括层叠到与指尖形状相符的弯曲刚性表面上的柔性传感器。
84.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA包括位于所述VIA上方的柔性显示器。
85.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA包括显示器，其中所述显示器的底层上形成一层所述VIA。
86.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA包括显示器，其中所述VIA形成于所述显示器的内层中。
87.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA包括选自包括以下各项的组中的透明材料：铟锡氧化物(ITO)；透明有机导电颗粒；石墨烯；碳纳米管；银纳米丝；以及金属纳米颗粒。
88.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA包括置于所述显示器之上的透明VIA。
89.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；内插力感测阵列(IFSA)传感器；以及刚性衬垫。
90.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；电容触摸传感器；内插力感测阵列(IFSA)传感器；以及刚性衬垫。
91.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；内插力感测阵列(IFSA)传感器；EMR传感器；以及刚性衬垫。
92.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；电容触摸传感器；内插力感测阵列(IFSA)传感器；以及刚性衬垫。
93.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；柔性显示器；内插力感测阵列(IFSA)传感器；以及刚性衬垫。
94.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；电容触摸传感器；柔性显示器；内插力感测阵列(IFSA)传感器；以及刚性衬垫。
95.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；柔性显示器；内插力感测阵列(IFSA)传感器；EMR传感器；以及刚性衬垫。
96.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；电容触摸传感器；柔性显示器；内插力感测阵列(IFSA)传感器；EMR传感器；以及刚性衬垫。
97.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA、所述ACD、所述CSR、所述CDS、所述ARS、所述RSR、所述ADC以及所述CCD电偶联在单一印刷电路板(PCB)上，所述PCB构成供所述VIA形成的基板。
98.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA、所述ACD、所述CSR、所述CDS、所述ARS、所述RS、所述ADC以及所述CCD电偶联在单一印刷电路板(PCB)上，所述PCB构成供所述VIA形成的基板，所述VIA含有内嵌式的基板电阻器。
99.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且在传感器元件之间包括1mm节距。
100.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且每个行电极和列电极涂覆有力感测材料。
101.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括位于两层暴露的迹线之间的力感测材料。
102.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括具有每平方电阻与体电阻的高比值的薄层。
103.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且具有比所述IIR的阻抗和所述IIC的阻抗的传感器元件的电阻大的电阻。
104.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括利用与所述VIA内的力感测元件对准的节段来分段的力感测层。
105.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括装载有导电颗粒的聚合物。
106.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括图案化的力感测层。
107.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括利用随机图案或伪随机图案进行图案化的力感测层。
108.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括还具有力感测材料的迹线。
109.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括具有选自以下各项的组中的材料的力感测层：导电橡胶；导电泡沫；导电塑料；装载有导电颗粒的导电油墨；导电颗粒和绝缘颗粒的混合物；以及混合有聚合物的碳颗粒。
110.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括涂覆有镀金层的导电迹线。
111.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括涂覆有无电镀镍金(ENIG)镀层的导电迹线。
112.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括涂覆有丝网印刷碳镀层的导电迹线。
113.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括刚性印刷电路板(PCB)。
114.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括含有FR4材料的刚性印刷电路板(PCB)。
115.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括柔性印刷电路板(PCB)。
116.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括使用添加剂印刷电子工艺形成的印刷电路板(PCB)。
117.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA使用直通模式结构来配置，且包括进一步含有离散表面安装的电阻器的内插电阻器。
118.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA使用直通模式结构来配置，并包括进一步含有准确率为1％或以上的离散表面贴装的电阻器的内插电阻器。
119.根据权利要求70所述的触摸传感器检测器系统，其中，所述TSA使用直通模式结构来配置，且包括进一步含有经激光修整的电阻器的内插电阻器。
120.一种配置为在触摸传感器检测系统中操作的触摸传感器检测器方法，所述系统包括：
(a)触摸传感器阵列(TSA)；
(b)阵列列驱动器(ACD)；
(c)列开关寄存器(CSR)；
(d)列驱动源(CDS)；
(e)阵列行传感器(ARS)；
(f)行开关寄存器(RSR)；
(g)模拟数字转换器(ADC)；以及
(h)计算控制装置(CCD)；
其中
所述TSA包括可变阻抗阵列(VIA)，所述可变阻抗阵列包含VIA列和VIA行；
所述VIA配置为令所述TSA内的多个互连阻抗列(IIC)与所述TSA内的多个互连阻抗行(IIR)电偶联；
所述IIC还包括串联电连接在所述VIA列之间的多个单独的列阻抗元件(ICIE)；
所述IIR还包括串联电连接在所述VIA行之间的多个单独的行阻抗元件(IRIE)；
所述ACD配置为基于所述CSR在所述TSA内选择所述IIC；
所述ACD配置为使用所述CDS电驱动所述选定的IIC；
所述ARS配置为基于所述RSR在所述TSA内选择所述IIR；
所述ADC配置为感测所述选定的IIR的电状态并将所述电状态转换为感测的数字值(SDV)；
所述电状态由所述VIA内的可变阻抗元件的电流贡献的总和确定，其中每个元件的所述电流贡献由所述VIA列之间形成的分压器、所述VIA行之间形成的电流分路器和所述阻抗元件的状态确定，从而为与所述VIA内的指定行-列交叉点产生感测电流；和
所述CCD配置为在所述TSA内的多个位置从所述ADC对所述SDV进行采样，以形成触摸传感器矩阵(TSM)数据结构；
其中，所述方法包括以下步骤：
(1)在所述CCD的控制下，在所述VIA内配置所述IIC；
(2)在所述CCD的控制下，在所述VIA内配置所述IIR；
(3)在所述CCD的控制下，利用所述CDS对所述IIC进行电刺激；
(4)在所述CCD的控制下，利用所述ADC将所述IIR中的所述电状态感测为所述VIA内的指定行-列交叉点的感测电流，并将所述电状态转换为数字数据；
(5)在所述CCD的控制下，将所述数字数据储存在所述TSM中；
(6)在所述CCD的控制下，确定所述CDR、所述IIC和所述IIR中的预定变化是否已经记录到所述TSM中，若是，则进行至步骤(8)；
(7)在所述CCD的控制下，为新VIA感测变体重新配置所述CDR、所述IIC和所述IIR，并进行至步骤(3)；
(8)在所述CCD的控制下，对所述TSM值内插以确定所述VIA内的活动焦点；
(9)在所述CCD的控制下，将所述焦点活动信息转换为用户界面输入指令序列；以及
(10)在所述CCD的控制下，将所述用户界面输入指令序列发送到计算机系统上运行，并进行至步骤(1)。
121.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述CDS包括选自包含以下各项的组中的电源：DC电压源；AC电压源；任意波形发生器(AWG)电压源；DC电流源；AC电流源；以及任意波形发生器(AWG)电流源。
122.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述CSR配置为将所述IIC的每个单独的外部列电偶联至选自包括以下各项的组中的电源类型：开路；零电位电压源；由所述CSR定义的电压源；由所述CSR定义的电流源；源自所述CDS的电压；以及源自所述CDS的电流。
123.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述RSR配置为将所述IIR的每个单独的外部行电偶联至选自包括以下各项的组中的电阱类型：开路；零电位电压源；由所述RSR定义的电压源；由所述RSR定义的电流阱；以及所述ADC。
124.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述ICIE包括与相邻的所述VIA的列电偶联的多个电阻器，且所述IRIE包括与相邻的所述VIA的行电偶联的多个电阻器。
125.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA包括配置为将所述阵列中的行与所述阵列中的列电偶联的压敏电阻元件阵列，其中所述电偶联基于施加于所述TSA的压力而变化。
126.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述CCD配置为通过动态地改变所述CRS和所述RSR的配置来改变所述ADC采样的所述TSA有效面积。
127.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生选自包括以下各项的组中的数字指针值(DPV)矢量：所述TSA上的多个内插位置；所述TSA上的多个内插最大压力位置；施加至所述TSA上的多个内插总力；所述TSA上感测的多个内插总传感区域；所述TSA上的多个内插压力位置；所述TSA上的多个检测形状；所述TSA上的多个检测的椭圆形的内插位置，其中每个所述椭圆形包括主要轴、次要轴和转动方向。
128.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述ADC包括含有电压数字转换器或电流数字转换器的信号转换器，其中所述信号转换器电偶联至选自包括以下各项的组中的信号调节电路：放大器；低通滤波器；和低通滤波器和放大器的组合。
129.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA还包括经由位于所述物理列和物理行的交叉点处的压敏传感元件而电偶联至物理行的物理列，其中所述压敏传感元件仅存在于所述交叉点的子集中，以形成成形的传感器阵列。
130.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述IIC包括可变电阻器，所述可变电阻器将所述VIA的列与所述CSR所限定的所述可变电阻器的电阻互连。
131.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述IIR包括可变电阻器，所述可变电阻器将所述VIA的行与所述RSR所限定的所述可变电阻器的电阻互连。
132.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述IIC包括电偶联所述VIA的相邻列的多个电阻器。
133.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述IIR包括电偶联所述VIA的相邻行的多个电阻器。
134.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述IIC包括电偶联所述VIA的相邻列的多个MOSFET。
135.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述IIR包括电偶联所述VIA的相邻行的多个MOSFET。
136.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，互连所述IIC的阻抗基于所述CSR而动态配置。
137.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，互连所述IIR的阻抗基于所述CSR而动态配置。
138.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，基于所述CSR的状态而改变所述CDS。
139.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，基于所述RSR的状态而改变所述CDS。
140.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA包括配置为电偶联所述阵列的行和所述阵列的列的阻抗元件阵列，其中各个所述VIA阻抗元件的阻抗幅度大于所述ICIE的阻抗幅度。
141.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA包括配置为将所述阵列的行和所述阵列的列电偶联的阻抗元件阵列，其中所述VIA阻抗元件的阻抗幅度均大于所述IRIE的阻抗幅度。
142.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA包括配置为将所述阵列的行和所述阵列的列电偶联的阻抗元件阵列，其中所述VIA阻抗元件的阻抗幅度均大于所述ICIE的阻抗幅度和所述IRIE的阻抗幅度两者。
143.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述ADC包括配置为基于所述IIR的所述电状态的历史平均值而激活的动态可调节阈值检测器。
144.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述CCD配置为改变所述CSR和所述RSR的调整速率和所述ADC的采样速率。
145.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSM依序储存在三维矩阵中，以提供施加到所述TSA的基于时间的压差的时间性表示。
146.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述CDS包括在不同频率下操作的多个AC电源。
147.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述ADC配置为分辨多个AC频率。
148.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，
所述VIA的多个列通过使用在不同频率下操作的多个AC电源对所述CDS进行激活而在所述CCD的控制下被驱动；和
所述VIA的多个行通过所述ADC在所述CCD的控制下被感测。
149.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述ADC配置为在所述选定的IIR中同时分辨多个AC频率，并为每个所述经分辨的AC频率产生所述SDV。
150.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA包括配置为将所述阵列的行和所述阵列的列电偶联的电容敏感元件阵列，其中所述电偶联基于所述TSA感测到的电容而变化。
151.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA包括共同配置为将所述阵列的行和所述阵列的列电偶联的电容敏感元件和压敏元件阵列，其中所述电偶联基于由所述TSA在所述阵列的行和所述阵列的列的交叉点处感测到的电容和压力而变化。
152.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述CCD配置为采集VIA力和压力传感数据和VIA电容触摸感测数据，并将其储存在所述TSM中。
153.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述系统还包括配置为接收从所述IIC或所述IIR发送的无线信号的有源电容尖笔(ACS)。
154.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述系统还包括配置为发射供所述IIC和所述IIR检测的无线信号的有源电容尖笔(ACS)。
155.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述系统还包括配置为发射供所述IIC和所述IIR检测的无线信号的有源电容尖笔(ACS)，其中所述无线信号基于对所述ACS的用户输入而改变。
156.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA包括非矩形阵列结构。
157.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA包括正交的行感测元件和列感测元件的阵列。
158.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA包括非正交的行感测元件和列感测元件的阵列。
159.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA包括行感测元件和列感测元件的径向阵列。
160.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA包括行感测元件和列感测元件的椭圆阵列。
161.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述CCD配置为将所述TSM发送到数字数据处理器(DDP)。
162.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述CSR配置为将所述IIC的外部列电偶联至选自包括以下各项的组中的单一电源：开路；零电位电压源；由所述CSR定义的电压源；由所述CSR定义的电流源；源自所述CDS的电压；以及源自所述CDS的电流。
163.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述RSR配置为将所述IIR的外部行电偶联至选自包括以下各项的组中的单一电阱：开路；零电位电压源；由所述RSR定义的电压源；由所述RSR定义的电流阱；以及所述ADC。
164.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述IIC包括电偶联所述VIA的相邻列的多个阻抗。
165.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述IIC包括电偶联所述VIA的相邻列的有源电路。
166.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述IIR包括电偶联所述VIA的相邻行的多个阻抗。
167.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述IIR包括电偶联所述VIA的相邻行的有源电路。
168.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSM包括的列数小于或等于所述VIA中的列数。
169.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSM包括的行数小于或等于所述VIA中的行数。
170.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的内插位置的数字指针值(DPV)。
171.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的内插最大压力位置的数字指针值(DPV)。
172.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于施加到所述TSA的内插总力的数字指针值(DPV)。
173.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上感测到的内插总面积的数字指针值(DPV)。
174.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的检测形状的内插位置的数字指针值(DPV)。
175.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于检测的椭圆形的内插位置的数字指针值(DPV)，所述检测的椭圆形包括主要轴、次要轴和旋转方向。
176.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的多个内插位置的数字指针值(DPV)矢量。
177.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的多个内插最大压力位置的数字指针值(DPV)矢量。
178.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于施加至所述TSA的多个内插总力的数字指针值(DPV)的矢量。
179.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上感测到的多个内插总面积的数字指针值(DPV)的矢量。
180.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的多个内插压力位置的数字指针值(DPV)的矢量。
181.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的多个检测形状的内插位置的数字指针值(DPV)的矢量。
182.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上检测到的多个椭圆形的内插位置的数字指针值(DPV)的矢量，其中所述椭圆形中的每个包括主要轴、次要轴和旋转方向。
183.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述IIR的电状态在被所述ADC感测之前由信号调节器进行处理。
184.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述ADC包括电压数字转换器。
185.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述ADC包括电流数字转换器。
186.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA还包括经由位于所述物理列和所述物理行的交叉点处的电容传感元件而电偶联至物理行的物理列，其中所述电容传感元件仅存在于所述交叉点的子集中，以形成成形的传感器阵列。
187.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述IIC内的所述阻抗基于所述CSR的状态而可动态配置。
188.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述IIR内的所述阻抗基于所述RSR的状态而可动态配置。
189.根据权利要求120所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA包括力传感器，所述力传感器基于向所述力传感器施加的压力而改变电阻。
190.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA包括力传感器，所述力传感器包括电容触摸传感器层、电磁共振(EMR)传感器层以及光学触摸传感器层中的一个或多个。
191.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA包括力传感器，所述力传感器还包括配置为在接触所述VIA前检测接近度的电容触摸传感器层。
192.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA包括力传感器，所述力传感器还包括配置为在接触所述VIA前检测接近度的光学传感器层。
193.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA还包括在所述VIA上方的柔性层。
194.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA还包括层叠在所述VIA上方的柔性层。
195.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA还包括在所述VIA上方的可压缩层。
196.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA还包括层叠在所述VIA上方的可压缩层。
197.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA还包括含有凹凸图案的触觉覆层。
198.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA还包括具有光滑上表面的柔韧覆层。
199.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA附接在包含刚性材料的基底上。
200.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA包括柔性印刷电路板(PCB)。
201.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA包括层叠在弯曲刚性表面上的柔性传感器。
202.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA包括层叠到与指尖形状相符的弯曲刚性表面上的柔性传感器。
203.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA包括位于所述VIA上方的柔性显示器。
204.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA包括显示器，其中在所述显示器的底层上形成一层所述VIA。
205.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA包括显示器，其中所述VIA形成于所述显示器的内层中。
206.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA包括选自包括以下各项的组中的透明材料：铟锡氧化物(ITO)；透明有机导电颗粒；石墨烯；碳纳米管；银纳米丝；以及金属纳米颗粒。
207.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA包括置于所述显示器顶部的透明VIA。
208.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；内插力感测阵列(IFSA)传感器；以及刚性衬垫。
209.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；电容触摸传感器；内插力感测阵列(IFSA)传感器；以及刚性衬垫。
210.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；内插力感测阵列(IFSA)传感器；EMR传感器；以及刚性衬垫。
211.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；电容触摸传感器；内插力感测阵列(IFSA)传感器；EMR传感器；以及刚性衬垫。
212.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；柔性显示器；内插力传感阵列(IFSA)传感器；以及刚性衬垫。
213.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；电容触摸传感器；柔性显示器；内插力感测阵列(IFSA)传感器；以及刚性衬垫。
214.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；柔性显示器；内插力感测阵列(IFSA)传感器；EMR传感器；以及刚性衬垫。
215.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；电容触摸传感器；柔性显示器；内插力感测阵列(IFSA)传感器；EMR传感器；以及刚性衬垫。
216.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA、所述ACD、所述CSR、所述CDS、所述ARS、所述RSR、所述ADC以及所述CCD电偶联在单一印刷电路板(PCB)上，所述PCB构成供所述VIA形成的基板。
217.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA、所述ACD、所述CSR、所述CDS、所述ARS、所述RSR、所述ADC以及所述CCD电偶联在单一印刷电路板(PCB)上，所述PCB构成供所述VIA形成的基板，所述VIA含有内嵌式的基板电阻器。
218.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且在传感器元件之间包括1mm节距。
219.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且每个行电极和列电极涂覆有力感测材料。
220.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括位于两层暴露的迹线之间的力感测材料。
221.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括具有每平方电阻与体电阻的高比值的薄层。
222.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括电阻大于所述IIR的阻抗和所述IIC的阻抗的传感器元件。
223.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括具有利用与所述VIA内的力感测元件对准的节段来分段的力感测层。
224.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括载有导电颗粒的聚合物。
225.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括图案化的力感测层。
226.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括利用随机或伪随机图案进行图案化的力感测层。
227.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括还包含力感测材料的迹线。
228.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括具有选自以下各项的组中的材料的力传感层：导电橡胶；导电泡沫；导电塑料；装入导电颗粒的导电油墨；导电颗粒和绝缘颗粒的混合物；以及混合有聚合物的碳颗粒。
229.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括涂覆有镀金层的导电迹线。
230.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括涂覆有无电镀镍金(ENIG)镀层的导电迹线。
231.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括涂覆有丝网印刷碳镀层的导电迹线。
232.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括刚性印刷电路板(PCB)。
233.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括含有FR4材料的刚性印刷电路板(PCB)。
234.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括柔性印刷电路板(PCB)。
235.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括使用添加剂印刷电子工艺来形成的刚性印刷电路板(PCB)。
236.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA使用直通模式结构来配置，且包括进一步含有离散表面贴装的电阻器的内插电阻器。
237.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA使用直通模式结构来配置，并包括进一步含有准确率为1％或以上的离散表面贴装的电阻器的内插电阻器。
238.根据权利要求189所述的触摸传感器检测器方法，其中，所述TSA使用直通模式结构来配置，且包括进一步含有经激光修整的电阻器的内插电阻器。
239.一种有形的非瞬时计算机可用介质，其具有包含配置为在触摸传感器检测器系统上操作的触摸传感检测方法的计算机可读程序代码方法，所述系统包括：
(a)触摸传感器阵列(TSA)；
(b)阵列列驱动器(ACD)；
(c)列开关寄存器(CSR)；
(d)列驱动源(CDS)；
(e)阵列行传感器(ARS)；
(f)行开关寄存器(RSR)；
(g)模拟数字转换器(ADC)；以及
(h)计算控制装置(CCD)；
其中
所述TSA包括可变阻抗阵列(VIA)，所述可变阻抗阵列包含VIA列和VIA行；
所述VIA配置为令所述TSA内的多个互连阻抗列(IIC)与所述TSA内的多个互连阻抗行(IIR)电偶联；
所述IIC进一步包括串联电连接在所述VIA列之间的多个单独的列阻抗元件(ICIE)；
所述IIR进一步包括串联电连接在所述VIA行之间的多个单独的行阻抗元件(IRIE)；
所述ACD配置为基于所述CSR在所述TSA内选择所述IIC；
所述ACD配置为使用所述CDS电驱动所述选定的IIC；
所述ARS配置为基于所述RSR在所述TSA内选择所述IIR；
所述ADC配置为感测所述选定的IIR的电状态并将所述电状态转换为感测的数字值(SDV)；
所述电状态由所述VIA内的可变阻抗元件的电流贡献的总和决定，其中每个元件的所述电流贡献由所述VIA列之间形成的电压分路器、所述VIA行之间形成的电流分路器和所述阻抗元件的状态决定，从而对与所述VIA的指定行-列交叉点产生感测电流；和
所述CCD配置为在所述TSA内的多个位置处从所述ADC对所述SDV进行采样，以形成触摸传感器矩阵(TSM)数据结构；
其中，所述方法包括以下步骤：
(1)在所述CCD的控制下，在所述VIA内配置所述IIC；
(2)在所述CCD的控制下，在所述VIA内配置所述IIR；
(3)在所述CCD的控制下，利用所述CDS对所述IIC进行电刺激；
(4)在所述CCD的控制下，利用所述ADC将所述IIR中的所述电状态感测为所述VIA内的指定行-列交叉点的感测电流，并将所述电状态转换为数字数据；
(5)在所述CCD的控制下，将所述数字数据储存在所述TSM中；
(6)在所述CCD的控制下，判定所述CDR、所述IIC和所述IIR中的预定变化是否已经记录到所述TSM中，若是，则进行至步骤(8)；
(7)在所述CCD的控制下，为新VIA感测变体来重新配置所述CDS、所述IIC和所述IIR，并进行至步骤(3)；
(8)在所述CCD的控制下，内插所述TSM值以确定所述VIA内的活动焦点；
(9)在所述CCD的控制下，将所述焦点活动信息转换为用户界面输入指令序列；以及
(10)在所述CCD的控制下，将所述用户界面输入指令序列发送到计算机系统上运行，并进行至步骤(1)。
240.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述CDS包括选自包括以下各项的组中的电源：DC电压源；AC电压源；任意波形发生器(AWG)电压源；DC电流源；AC电流源；以及任意波形发生器(AWG)电流源。
241.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述CSR配置为将所述IIC的每个单独的外部列电偶联至选自包括以下各项的组中的电源类型：开路；零电位电压源；由所述CSR定义的电压源；由所述CSR定义的电流源；源自所述CDS的电压；以及源自所述CDS的电流。
242.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述RSR配置为将所述IIR的每个单独的外部行电偶联至选自以下各项的电阱类型：开路；零电位电压源；由所述RSR定义的电压源；由所述RSR定义的电流阱；以及所述ADC。
243.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述ICIE包括与相邻的所述VIA的列电偶联的多个电阻器，且所述IRIE包括与相邻的所述VIA的行电偶联的多个电阻器。
244.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述VIA包括配置为将所述阵列中的行与所述阵列中的列电偶联的压敏电阻元件阵列，其中所述电偶联根据施加到所述TSA的压力而变化。
245.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述CCD配置为通过动态地改变所述CRS和所述RSR的配置来改变所述ADC采样的所述TSA有效面积。
246.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生选自以下各项的数字指针值(DPV)的矢量：所述TSA上的多个内插位置；所述TSA上的多个内插最大压力位置；所述TSA上的多个内插施加总力；所述TSA上的多个内插总感测区域；所述TSA上的多个内插压力位置；所述TSA上的多个检测形状；所述TSA上的多个检测的椭圆形的内插位置，其中所述椭圆形的每个包括主要轴、次要轴和转动方向。
247.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述ADC包括含有电压数字转换器或电流数字转换器的信号转换器，其中所述信号转换器电偶联至选自包括以下各项的组中的信号调节电路：放大器；低通滤波器；以及低通滤波器和放大器的组合。
248.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述VIA还包括经由位于所述物理列和物理行的交叉点处的压敏传感元件而电偶联至物理行的物理列，其中所述压敏传感元件仅存在于所述交叉点的子集中，以形成成形的传感器阵列
249.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述IIC包括可变电阻器，所述可变电阻器将所述VIA的列与所述CSR所限定的所述可变电阻器的电阻互连。
250.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述IIR包括可变电阻器，所述可变电阻器将所述VIA的行与所述RSR所定义的所述可变电阻器的电阻互连。
251.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述IIC包括电偶联所述VIA的相邻列的多个电阻器。
252.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述IIR包括电偶联所述VIA的相邻行的多个电阻器。
253.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述IIC包括电偶联所述VIA的相邻列的多个MOSFET。
254.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述IIR包括电偶联所述VIA的相邻行的多个MOSFET。
255.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，基于所述CSR动态配置互连所述IIC的阻抗。
256.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，基于所述RSR动态配置互连所述IIR的阻抗。
257.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，基于所述CSR的状态而改变所述CDS。
258.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，基于所述RSR的状态而改变所述CDS。
259.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述VIA包括配置为将所述阵列的行与所述阵列的列电偶联的阻抗元件阵列，其中各个所述VIA阻抗元件的阻抗幅度大于所述ICIE的阻抗幅度。
260.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述VIA包括配置为将所述阵列的行与所述阵列的列电偶联的阻抗元件阵列，其中各个所述VIA阻抗元件的阻抗幅度大于所述IRIE的阻抗幅度。
261.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述VIA包括配置为将所述阵列的行与所述阵列的列电偶联的阻抗元件阵列，其中各个所述VIA阻抗元件的阻抗幅度大于所述ICIE的阻抗幅度和所述IRIE的阻抗幅度。
262.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述ADC包括配置为基于所述IIR的所述电状态的历史平均值而激活的动态可调节阈值检测器。
263.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述CCD配置为改变所述CSR和所述RSR的调整速率和所述ADC的采样速率。
264.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述TSM依序储存在三维矩阵中，以提供施加到所述TSA的基于时间的压差的时间性表示。
265.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述CDS包括在不同频率下操作的多个AC电源。
266.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述ADC配置为分辨多个AC频率。
267.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，
所述VIA的多个列经由使用在不同频率下操作的多个AC电源对所述CDS进行激活，而在所述CCD的控制下被驱动；以及
所述VIA的多个行经由所述ADC在所述CCD的控制下进行被感测。
268.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述ADC配置为在所述选定的IIR中同时分辨多个AC频率，并为每个所述分辨的AC频率产生所述SDV。
269.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述VIA包括配置为将所述阵列的行与所述阵列的列电偶联的电容敏感元件阵列，其中所述电偶联基于所述TSA感测到的电容而变化。
270.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述VIA包括共同配置为将所述阵列的行与所述阵列的列电偶联的电容敏感元件和压敏元件阵列，其中所述电偶联基于所述TSA在所述阵列的行和所述阵列的列的交叉点处感测到的电容和压力而变化。
271.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述CCD配置为采集VIA力和压力传感数据和VIA电容触摸感测数据，并将其储存在所述TSM中。
272.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述系统还包括配置为接收从所述IIC或所述IIR传输的无线信号的有源电容尖笔(ACS)。
273.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述系统还包括配置为发射供所述IIC和所述IIR检测的无线信号的有源电容尖笔(ACS)。
274.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述系统还包括配置为发射供所述IIC或所述IIR检测的无线信号的有源电容尖笔(ACS)，其中所述无线信号基于对所述ACS的用户输入而改变。
275.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述VIA包括非矩形阵列结构。
276.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述VIA包括正交的行感测元件和列感测元件的阵列。
277.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述VIA包括非正交的行感测元件和列感测元件的阵列。
278.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述VIA包括行感测元件和列感测元件的径向阵列。
279.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述VIA包括行感测元件和列感测元件的椭圆阵列。
280.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述CCD配置为将所述TSM发送到数字数据处理器(DDP)。
281.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述CSR配置为将所述IIC的外部列电偶联至选自包括以下各项的组中的单一电源：开路；零电位电压源；由所述CSR定义的电压源；由所述CSR定义的电流源；源自所述CDS的电压；以及源自所述CDS的电流。
282.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述RSR配置为将所述IIR的外部行电偶联至选自包括以下各项的组中的单一电阱：开路；零电位电压源；由所述RSR定义的电压源；由所述RSR定义的电流阱；以及所述ADC。
283.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述IIC包括电偶联所述VIA的相邻列的多个阻抗。
284.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述IIC包括电偶联所述VIA的相邻列的有源电路。
285.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述IIR包括电偶联所述VIA的相邻行的多个阻抗。
286.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述IIR包括电偶联所述VIA的相邻行的有源电路。
287.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述TSM包括的列数小于或等于所述VIA中的列数。
288.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述TSM包括的行数小于或等于所述VIA中的行数。
289.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的内插位置的数字指针值(DPV)。
290.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的内插最大压力位置的数字指针值(DPV)。
291.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于施加至所述TSA的内插总力的数字指针值(DPV)。
292.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上感测到的内插总面积的数字指针值(DPV)。
293.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的检测形状的内插位置的数字指针值(DPV)。
294.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于包括主要轴、次要轴和旋转方向的检测椭圆形的内插位置的数字指针值(DPV)。
295.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的多个内插位置的数字指针值(DPV)的矢量。
296.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的多个内插最大压力位置的数字指针值(DPV)的矢量。
297.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于施加至所述TSA的多个内插总力的数字指针值(DPV)的矢量。
298.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上感测到的多个内插总面积的数字指针值(DPV)的矢量。
299.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的多个内插压力位置的数字指针值(DPV)的矢量。
300.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上的多个检测形状的内插位置的数字指针值(DPV)的矢量。
301.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述CCD配置为分析所述TSM并产生对应于所述TSA上多个检测到的椭圆形的内插位置的数字指针值(DPV)的矢量，其中所述椭圆形的每个包括主要轴、次要轴和旋转方向。
302.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述IIR的电状态在被所述ADC感测之前，由信号调节器进行处理。
303.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述ADC包括电压数字转换器。
304.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述ADC包括电流数字转换器。
305.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述VIA还包括经由位于所述物理列和物理行的交叉点处的电容传感元件而电偶联至物理行的物理列，其中所述电容传感元件仅存在于所述交叉点的子集中，以形成成形的传感器阵列。
306.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述IIC内的所述阻抗基于所述CSR的状态而可动态配置。
307.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述IIR内的所述阻抗基于所述RSR的状态而可动态配置。
308.根据权利要求239所述的计算机可用介质，其中，所述VIA包括力传感器，所述力传感器基于向所述力传感器施加的压力而改变电阻。
309.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述VIA包括力传感器，所述力传感器包括电容触摸传感器层、电磁共振(EMR)传感器层以及光学触摸传感器层中的一个或多个。
310.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述VIA包括力传感器，所述力传感器还包括配置为在接触所述VIA前检测接近度的电容触摸传感器层。
311.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述VIA包括力传感器，所述力传感器还包括配置为在接触所述VIA前检测接近度的光学传感器层。
312.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA还包括在所述VIA上方的柔性层。
313.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA还包括层叠在所述VIA上方的柔性层。
314.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA还包括在所述VIA上方的可压缩层。
315.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA还包括层叠在所述VIA上方的可压缩层。
316.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA还包括含有凹凸图案的触觉覆层。
317.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA还包括具有光滑上表面的柔韧覆层。
318.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA附着在包含刚性材料的基底上。
319.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA包括柔性印刷电路板(PCB)。
320.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA包括层叠到弯曲刚性表面上的柔性传感器。
321.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA包括层叠到符合指尖形状的弯曲刚性表面上的柔性传感器。
322.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA包括位于所述VIA上方的柔性显示器。
323.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA包括显示器，其中所述显示器的底层上形成一层所述VIA。
324.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA包括显示器，其中所述VIA形成于所述显示器的内层中。
325.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述VIA包括选自包括以下各项的组中的透明材料：铟锡氧化物(ITO)；透明有机导电颗粒；石墨烯；碳纳米管；银纳米丝；以及金属纳米颗粒。
326.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA包括置于所述显示器顶部的透明VIA。
327.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；内插力感测阵列(IFSA)传感器；以及刚性衬垫。
328.根据权利要求308所述的计算机可用介质系统，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；电容触摸传感器；内插力传感阵列(IFSA)传感器；以及刚性衬垫。
329.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；内插力感测阵列(IFSA)传感器；EMR传感器；以及刚性衬垫。
330.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；电容触摸传感器；内插力传感阵列(IFSA)传感器；以及刚性衬垫。
331.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；柔性显示器；内插力感测阵列(IFSA)传感器；以及刚性衬垫。
332.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；电容触摸传感器；柔性显示器；内插力感测阵列(IFSA)传感器；以及刚性衬垫。
333.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；柔性显示器；内插力感测阵列(IFSA)传感器；EMR传感器；以及刚性衬垫。
334.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA包括由以下各项组成的层状结构序列：顶表面；电容触摸传感器；柔性显示器；内插力感测阵列(IFSA)传感器；EMR传感器；以及刚性衬垫。
335.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述VIA，所述ACD，所述CSR，所述CDS，所述ARS，所述RSR，所述ADC和所述CCD电偶联在单一印刷电路板(PCB)上，所述PCB构成供所述VIA形成的基板。
336.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述VIA、所述ACD、所述CSR、所述CDS、所述ARS、所述RSR、所述ADC以及所述CCD电偶联在单一印刷电路板(PCB)上，所述PCB构成供所述VIA形成的基板，所述VIA含有内嵌式的基板电阻器。
337.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且在传感器元件之间包括1mm节距。
338.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且每个行电极和列电极涂覆有力感测材料。
339.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括位于两层暴露的迹线之间的力感测材料。
340.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括具有每平方电阻与体电阻的高比值的薄层。
341.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括电阻大于所述IIR的阻抗和所述IIC的阻抗的传感器元件。
342.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括具有与所述VIA内的力感测元件对准的节段来分段的力感测层。
343.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括载有导电颗粒的聚合物。
344.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括图案化的力感测层。
345.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括以随机或伪随机图案进行图案化的力感测层。
346.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括还包含力感测材料的迹线。
347.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括具有包括以下各项的组中的材料的力感测层：导电橡胶；导电泡沫；导电塑料；装入导电颗粒的导电油墨；导电颗粒和绝缘颗粒的混合物；以及混合有聚合物的碳颗粒。
348.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括涂覆有镀金层的导电迹线。
349.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括涂覆有无电镀镍金(ENIG)镀层的导电迹线。
350.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括涂覆有丝网印刷碳镀层的导电迹线。
351.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括刚性印刷电路板(PCB)。
352.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括含有FR4材料的刚性印刷电路板(PCB)。
353.根据权利要求308所述的计算机可用介质系统，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括柔性印刷电路板(PCB)。
354.根据权利要求308所述的计算机可用介质系统，其中，所述VIA使用直通模式结构来配置，且包括使用添加剂印刷电子工艺形成的印刷电路板(PCB)。
355.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA使用直通模式结构来配置，且包括进一步含有离散表面贴装的电阻器的内插电阻器。
356.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA使用直通模式结构来配置，并包括进一步含有准确率为1％或以上的离散表面贴装的电阻器的内插电阻器。
357.根据权利要求308所述的计算机可用介质，其中，所述TSA使用直通模式结构来配置，且包括进一步含有经激光修整的电阻器的内插电阻器。
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