触摸传感器检测器系统及方法技术方案

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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用专利继续申请(CPA)本申请是专利技术人丹尼尔·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专利技术专利申请“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。专利技术专利申请本申请根据35U.S.C.§120要求专利技术人丹尼尔·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专利技术专利申请“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要求专利技术人丹尼尔·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要求专利技术人丹尼尔·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要求专利技术人丹尼尔·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
本专利技术总的来说涉及触摸传感装置领域中的系统和方法。具体专利技术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。现有技术及专利技术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。专利技术目的因此，本专利技术的目标在于(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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.27 US 61/883,597;2014.01.16 US 61/928,269;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
\t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
\t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
\t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
\t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
\t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
\t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
\t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
\t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...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊利亚·丹尼尔·罗森伯格，约翰·亚伦·萨拉加，
申请(专利权)人：森赛尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US