[發明專利]用于檢測和表征表面上的力輸入的系統和方法

有效

• 申請號: 201780032310.3
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN109154872B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 伊利亞·丹尼爾·羅森伯格;約翰·亞倫·薩拉加;查爾斯·沃森
• 申請（專利權）人: 森賽爾股份有限公司
• 主分類號: G06F3/041
• 分類號: G06F3/041;B25J13/00;B25J13/08;B25J19/00;B25J19/02;G06F3/00;G06F3/01
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 李薇;楊明釗

1.一種用于檢測和表征表面上的力輸入的系統，所述系統包括：

基板；

電阻式觸摸傳感器，其跨越所述基板布置并包括感測電極和驅動電極對的陣列；

力感測層，其與所述基板相對地布置在所述電阻式觸摸傳感器上，并且包括響應于施加的力的局部變化而展示局部體電阻的變化的力敏材料；

第一屏蔽電極，其耦合到所述力感測層，跨越所述力感測層的第一區域延伸，并且電耦合到所述基板；以及

控制器，其耦合到所述基板并被配置為：

在第一采樣周期中的第一電阻掃描循環期間：

將所述第一屏蔽電極驅動到虛擬參考電位；以及

讀取跨所述電阻式觸摸傳感器中的感測電極和驅動電極對的電阻值；以及

在所述第一采樣周期內的繼所述第一電阻掃描循環之后的第一處理循環期間：

從所述虛擬參考電位釋放所述第一屏蔽電極；

將從感測電極和驅動電極對讀取的電阻值轉換成力觸摸圖像，所述力觸摸圖像表示施加在所述力感測層上的物體的位置和力大小；以及

讀取所述第一屏蔽電極的電容值；以及

基于所述電容值解譯在所述第一采樣周期期間團塊到所述第一屏蔽電極的接近。

2.根據權利要求1所述的系統：

還包括第二屏蔽電極，其相鄰于所述第一屏蔽電極耦合到所述力感測層，跨越所述力感測層的第二區域延伸，并且電耦合到所述基板；以及

其中所述控制器被配置為：

在所述第一采樣周期的所述第一處理循環期間讀取在所述第一屏蔽電極和所述第二屏蔽電極之間的所述電容值；以及

基于所述電容值檢測在所述第一采樣周期期間相鄰于所述第一屏蔽電極的所述團塊的接近。

3.根據權利要求2所述的系統：

還包括屏蔽電極的柵格陣列，其在第一平面中的一組行和從所述第一平面偏移的第二平面中的一組列中跨越所述力感測層被圖案化，所述屏蔽電極的柵格陣列包括所述第一屏蔽電極和所述第二屏蔽電極；

其中所述控制器被配置為：

在所述第一采樣周期的所述第一處理循環期間從所述屏蔽電極的柵格陣列中的屏蔽電極順序地讀取電容值；

生成表示在所述力感測層附近的物體的位置和尺寸的電容圖像；以及

將所述電容圖像與所述第一采樣周期的所述力觸摸圖像配對。

4.根據權利要求1所述的系統，其中所述控制器被配置為：

在所述第一采樣周期中的所述第一處理循環期間：

基于默認電阻變化閾值來將在所述第一電阻掃描循環期間從感測電極和驅動電極對讀取的電阻值轉換成所述力觸摸圖像；

在繼所述第一采樣周期之后的第二采樣周期中的第二電阻掃描循環期間：

將所述第一屏蔽電極驅動到所述虛擬參考電位；以及

讀取跨所述電阻式觸摸傳感器中的感測電極和驅動電極對的第二組電阻值；在所述第二采樣周期中的第二處理循環期間：

從所述虛擬參考電位釋放所述第一屏蔽電極；以及

響應于在所述第一采樣周期期間檢測到相鄰于所述第一屏蔽電極的團塊的接近而選擇小于所述默認電阻變化閾值的第二電阻變化閾值；以及

基于所述第二電阻變化閾值來將從感測電極和驅動電極對讀取的所述第二組電阻值轉換成第二力觸摸圖像。

5.根據權利要求1所述的系統：

其中所述力感測層包括彈性緩沖層；

其中所述力敏材料跨越所述彈性緩沖層的第一側并面向所述電阻式觸摸傳感器被涂敷；

其中所述第一屏蔽電極置于所述彈性緩沖層和所述力敏材料之間；以及

還包括電跡線，所述電跡線從所述第一屏蔽電極延伸到所述彈性緩沖層的周邊，并被配置成與所述基板上的電焊盤配合以將所述第一屏蔽電極電耦合到所述控制器。

6.根據權利要求1所述的系統，其中所述第一屏蔽電極包括：

導電金屬膜，其限定所述第一屏蔽電極的周邊；以及

導電碳膜，其橫跨由所述導電金屬膜界定的所述力感測層的所述第一區域。