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本发明提供一种传感装置，包括：基底；印刷至该基底上的传感器油墨；印刷至该传感器油墨上的导电聚合物油墨；形成于该聚合物油墨上的导电碳糊；及印刷至该导电碳糊上的导电银墨。本发明还提供一种用于处理由该输入装置产生的信号的传感装置，该传感装置包括：放大该信号的运算放大器；过滤来自该信号的信号噪声的滤波器；应用抵消和衰弱至所述信号的加法器；包括模数转换器的微控制器，该模数转换器将所述信号转换为数字输出信号。

1.  一种传感装置，包括：
基底；
铁电传感器油墨，印刷于该基底上而形成第一传感器层；
至少一层形成在该第一传感器层上的导电层。

2.  根据权利要求1所述的传感装置，其中该至少一层导电层包括至少下述之一：
导电油墨，印刷于该第一传感器层上而形成第一导电层，该导电油墨包括聚合物、碳、银、铜和/或金属纳米线；
碳墨，印刷于该第一导电层上而形成第二导电层；及
导电油墨，如银墨，印刷于该碳层上而形成第三导电层。

3.  根据权利要求1所述的传感装置，其中该至少一层导电层包括导电油墨，特别是包括印刷在位于该第一传感器层下方的该基底上以于该基底上形成第一导电层的聚合物、碳、银、铜、金属纳米线和/或碳纳米管的导电油墨。

4.  根据任一前述权利要求所述的传感装置，其中该传感器油墨包括热电和压电聚合物，特别是由共聚物P(VDF-TrFE)或由弛豫铁电三元共聚物P(VDF-TrFE-CFE)形成的聚合物，和/或其中该传感器油墨由嵌入该热电和压电聚合物的无机铁电纳米颗粒的纳米复合材料形成。

5.  根据任一前述权利要求所述的传感装置，其还包括多个连接的第一电极和多个连接的第二电极，该第一传感器层设置于该第一电极和第二电极之间，其中，成对重叠的第一和第二电极形成电容器，每个电容器对应于一传感器点以在响应于该第一传感器层中产生的电荷中产生可测量的电压。

6.  根据任一前述权利要求所述的传感装置，其还包括第二传感器层，其中，该第二传感器层设置于该基底的背面，特别是通过印刷设置于该基底的背面；或者该第二传感器层设置于该第一传感器层之上，特别是层合于该第一传感器层之上。

7.  根据权利要求6所述的传感装置，其中，该第一传感器层包括多条基本平行的第一导电线，该第二传感器层包括多条基本平行的第二导电线，其中，所述多条第一导电线和第二导电线相对彼此绕垂直于所述多条第一导电线和第二导电线的纵向延伸的轴旋转一预定的角度，例如为45°。

8.  根据任一前述权利要求所述的传感装置，其包括含纳米晶的偶极。

9.  根据权利要求5或8所述的传感装置，其中含纳米晶的偶极垂直对齐于所述多个第二电极。

10.  根据任一前述权利要求所述的传感装置，其中所述铁电传感器油墨于透明电极或红外吸收电极之间形成一个印刷铁电传感器电容器组，较佳地所述铁电传感器油墨包括半结晶铁电聚合物PVDF-TrFE。

11.  根据权利要求10所述的传感装置，其中所述电极包括PEDOT:PSS、可印刷的金属纳米线、碳和/或银。

12.  根据权利要求10或11所述的传感装置，其中该基底包括一结构化的基底，如打孔薄膜或具有空腔的聚合物薄膜，该聚合物薄膜例如由热压印或印刷制造而成。

13.  根据权利要求10-12任一项所述的传感装置，其还包括印刷的圆顶状传感器，特别是PVDF传感器。

14.  根据权利要求13所述的传感装置，其中所述圆顶状传感器适应于在预先确定的频率和/或声级产生声波。

15.  根据权利要求10-14任一项所述的传感装置，其中所述电极包括第一和第二电极组，其中所述第一和第二电极组相对彼此倾斜，倾斜角度优选为45°。

16.  根据权利要求15所述的传感装置，其包括为确认触摸位置而减去来自于所述第一和第二电极组的传感器信号的处理装置。

17.  根据权利要求10-14任一项所述的传感装置，其中所述电极包括低导电层状电极。

18.  根据权利要求17所述的传感装置，其包括基于三角测量确认触摸位置的处理机构。

19.  前述任一权利要求所述的传感装置，该传感装置包含于一激光器防护壁内。

20.  根据权利要求19所述的传感装置，该传感装置被附于一无源激光器壳体上。

21.  根据权利要求19或20所述的传感装置，该传感装置与用于处理该传感装置的输出信号的处理机构相结合；及与在对表示一事件的输出信号作出响应时，用于产生触发一预定响应的信号的处理机构相结合，所述预定响应例如为警报或相关激光系统的关闭。

22.  根据前述任一权利要求所述的传感装置，其中该传感器装置被设置为对振动、声波和/或热波动的探测进行响应而产生信号，较佳地，该传感器装置被设置以储存由振动、声波和/或热波动产生的能量。

23.  根据权利要求22所述的传感装置，其中所述能量用于对无线网络内的无线传感器节点加偏压。

24.  根据权利要求22或23所述的传感装置，其中所述传感装置用作麦克风、立体骨传感器、或加速传感器。

25.  根据权利要求22-24任一项所述的传感装置，该传感装置与处理机构相结合，以探测所述振动、声波和/或热波动的频率、振幅和/或其他参数，探测与所述参数相关的事件，并可选地触发与各个的所探测事件对应的响应，例如警报。

26.  根据权利要求22-24任一项所述的传感装置，其中该传感装置被附于一建筑物的表面或被结合至一地板中。

27.  一种用于处理由前述任一权利要求所述的传感装置产生的信号的处理装置，该处理装置包括至少：
一个放大所述信号的运算放大器；
一个过滤来自所述信号的信号噪声的滤波器；
一个应用抵消和/或衰减至所述信号的加法器；
一个包括模数转换器的微控制器，该模数转换器用于将所述信号转换为数字输出信号。

28.  根据权利要求27所述的处理装置，其中该运算放大器具有一小于10fA的输入电流，优选为1pA，且/或该运算放大器具有一50-150MΩ的输入内阻，优选为100MΩ。

29.  根据权利要求27或28所述的处理装置，其中该运算放大器由阻抗变换器形成。

30.  根据权利要求27-29任一项所述的处理装置，其中该滤波器为陷波滤波器，优选为50Hz的陷波滤波器。

31.  根据权利要求27-30任一项所述的处理装置，其用于处理由权利要求5所述的输入装置产生的信号，其中，每对重叠的第一和第二电极连接至多个阻抗变换器电路中的对应的阻抗变换器电路。

32.  根据权利要求31所述的处理装置，其还包括一多路调制器，以有选择地连接所述多个阻抗变换器电路的输出端至该模数转换器。

33.  根据权利要求31或32所述的处理装置，其还包括处理机构，用于通过测定表示对应于一传感器点的一对第一和第二电极间的电压放电的函数来预测一传感器值。

34.  根据权利要求33所述的处理装置，其中该处理机构用于通过检测对应于一传感器点的所述第一和第二电极对间的测量电压与预测值的偏差来测定该传感器上的压力变化。

35.  根据权利要求27-34任一项所述的处理装置，其还包括处理机构，用于：
接收表示笔和触摸操作的输入数据；
探测并分离表示笔和触摸操作的输入数据；及
当在一传感器点探测到一触摸操作时，等待在相同的传感器点探测笔 操作的一预定的时间，如果探测到笔操作，传送笔操作数据而不传送触摸操作数据用于进一步的处理，否则传送触摸操作数据。

印刷压电式压力传感箔
背景技术
近些年来，触摸式传感装置已变得越来越重要。触摸式传感装置可分为三种不同的类型：光学式跟踪装置、电阻式跟踪装置和电容式跟踪装置。
光学触摸方法高度依赖于环境照明和跟踪物体的材质，并且，很难实现“触摸”输入和“笔”输入的分开。
电阻式阵列传感器通常包含两层导电材料，一层具有水平的线，另一层具有垂直的线。当用户触摸其表面时，交替连接的水平线和垂直线产生电流流动。虽然该方法便宜且节能，但其跟踪仅限于传感线之间的空间。或者，使用具有定义明确的电阻率的平面型导体作为顶层及底层的电极，通过对其中一个电极施加电压并检测与此电极相对的另一个电极的电阻来测量触摸信号，其类似于将这些电极作为一分压器来处理。此方法主要受读出电子器件的灵敏度、电极间间隔(间隔区)和电极导电率的均匀性影响。然而，标准电阻式触控面板概念不适用于压力传感。
从US 20090256817 A1可知晓一种基于内插式力感应电阻(IFSR)的电阻式压敏触摸输入装置，用于跟踪触摸和笔。在此设置中，传感材料安装于极薄的柔性/可弯曲材料上，且能够检测压力输入。
电容式触摸传感器包含置于一绝缘体(如玻璃)上的薄导电层，该层作为一电容器的电极，作用于其表面上的一触摸将导致此面板静电场的变形，且此触摸可测量作为电容的变化。然而，电容式传感仅能够测量触摸的位置(其分辨率受限于触摸面积)，其不适用于压力传感。该技术的另一个主要缺点是它依赖于人体的介电性能；因此，不能跟踪触控笔或者物体。
最尖端的压电式传感装置借由置于装置拐角处的压电换能器，仅间接通过探测触摸感应表面(声)波来利用压电效应。由于所需无机压电材料的费用及所涉及的高成本的装配工艺，此类装置昂贵。此类装置仅提供有限的用户交互，例如不能探测到静止不动的手指。
WO 2012/025412 A1描述了一种生产压电和热电涂层的方法。
US 8,138,882 B2描述了一传感装置在“智能地板”中的应用。
虽然一些上述的传感器概念提供了多点触控检测能力，但往往不可能高效且精确跟踪输入的压力。而且分别跟踪笔和触摸操作是人们期望的，另外，用压力跟踪来结合笔和触摸操作的跟踪更是满足人们需要的。
本发明的目的在于克服这些及其他问题。
发明内容
本发明被限定于权利要求中。
附图说明
图1显示压电压力传感效应。左侧显示正、负电荷的分布及中心；右侧显示在压力/力状态下电荷中心的转移。
图2显示当用户触摸表面(左)和提起手指(右)时的一压电输出电压。
图3显示来自一结合的压电、热电传感器的输出信号，该信号为无热电效应的压电响应(左)和结合的压电、热电响应(右)。
图4显示一典型传感器的结构。
图5显示根据本发明一实施例的以方块图表示的传感电子器件。
图6显示根据本发明一实施例的一传感器矩阵的电极。
图7显示根据本发明一实施例的通过一传感器矩阵插入一阶跃响应。
图8显示在响应触摸操作时探测到的数据的处理，包括一外加压力曲线(顶部)；产生的压电传感器信号(第二个)；估计与测量信号值之间的偏差(第三个)；及通过整合偏差曲线得到的一估计压力信号(第四个)。
图9为借由坚固平坦的印模的印刷工艺(左手侧)、位于结构化的基底上的传感器(中部)及一组圆顶状袖珍键盘(右手侧)的图解说明。
图10显示根据本发明一实施例实触摸点与鬼点的识别。
具体实施方式
现参考附图对本发明的典型实施例进行描述。
引言
在本发明的一实施例中，提供一基于铁电材料的压力传感输入装置，该铁电材料支持热电和压电效应。铁电材料用于检测大、平且/或弯曲表面上的压力变化。该输入装置具有四层的夹层结构，其能被轻易地印刷在任何材料上，该材料可用于结合一高分辨率的光学基传感箔，如US 2011/0310066 A1所述，或结合一如US 2012/0127110 A1所述的光针。
该输入装置支持手和笔输入跟踪，实现该装置的箔可弯曲、节能，且容易在印刷工艺中制成。
该输入装置还支持基于热电效应的悬停模式。
压电效应
压电材料就像湿海绵，当对其进行挤压时，水就会涌出。信号的振幅和频率正比于压电材料的机械形变，压电元件的感应形变引起材料表面电荷密度的变化，导致在电极间产生一电压(图1)。压电系数表示每单位外加力产生的电荷数量。
像所有压电材料一样，PVDF膜是一种动态材料，使电荷与机械压力的变化成比例。因此，由于压电材料的内电阻，其本身不适于静态测量。在该聚合物薄膜中产生的电荷会随着一时间常数衰减，该时间常数受介电常数、该膜的内电阻和与该膜连接的界面电子器件的输入阻抗影响(图2)。
热电效应
热电传感器材料通常是具有随温度而变的分子偶极矩的介电材料。随着这些材料吸收热能，它们会扩张(或收缩)，由于扩张，会产生一间接的压电信号。加热，偶极的随机运动引起膜的平均极化度(分子偶极矩的总和)减小；这将在该膜表面上产生电荷。类似于压电和压力，热电输出电流与温度变化速率成比例。热电电荷系数表示每度温度变化产生的电荷的数量。
根据本发明的一实施例，基于前述材料的性能，使用压电和热电聚合物薄膜测定大面积上的压力和温度变化。特别地，通过使用一种可印刷的压电和热电聚合物油墨制剂，并结合传感器的合理布局，使通过丝网印刷工艺制造低成本、大面积的传感器变为可能。这些传感器能够实现压力检测和跟踪(触摸和/或笔输入)、及探测红外发射体(如人手)的接近或靠近(悬停交互)。
图3中比较了压电和热电效应，其显示一持续约500ms触摸。如图3右侧所示，从触摸信号来区分变暖和变冷效应是相对复杂的。在一些情况下，这些效应会变得更加混杂。一般来说，压电箔对任何外部光(热)源都是极其敏感的。
这些问题可通过增加一红外光线发射层/叠片(其也可以作为一散热部件，由此减少热电响应)、或者通过提供一如下所述的箔设计来得到解决。
箔设计
在一实施例中，传感箔是基于一16×8阵列的丝网印刷的、柔性的、电容式的、具有一10mm直径的圆形传感器点。该触摸箔的底部是一透明的塑料基底，其作为印刷材料的载体。下一步，将128个圆形点(电极)印刷至该载体材料上，该些圆形点于水平方向连接。之后，用一铁电材料涂布该塑料基底的全部。其后，印刷第二层于垂直方向连接的电极。这两 层电极形成一电容。该铁电传感器层上的电荷变化产生电极间的可测量的电压。
图4显示包含以下材料的箔结构的夹层设计：
○由透明聚对苯二甲酸乙二酯基底(PET)形成的第一层；
○由半透明导电聚合物材料形成的第二层中的电极；
○由聚偏氟乙烯(PVDF)和三氟乙烯(TrFE)形成的压电和热电传感器材料，其具有约85％的透明度；及
○由不透明的碳或导电聚合物形成的顶层电极。
对于分开使用尖笔和触摸的应用(例如，如果笔用于注释，触摸用于操作)，这两种输入的稳定的分开是必要的。为实现此目的，在一实施例中，所述传感器箔与如US 2011/0310066 A1所述类型的箔结合，以提供稳定的笔和触摸的跟踪，此类额外的箔作为温度吸收层来减少热电响应。
多点触摸
使用前述多点触摸检测的设计，由于该传感器箔的设计可能会产生所谓的鬼点。为了避免多点触摸输入中的鬼点，在一实施例，使用一特别类型的传感器箔。该传感器箔包括两层传感器层，其具有应用至基底的两个面的网状结构的正交的顶层和底层电极，这两个传感器网格的顶层和底层电极的方向旋转45°，由此在两个传感器层的相同位置上显示实触摸点，而在不同位置产生鬼点。通过减去两个箔的输入信号，剩余的信号必然是由鬼点引起的，因此，在多点触摸应用中显示出真实的触摸位置。
一较佳实施例
传感器组的制造
使用四种功能性油墨，通过智能的有源矩阵传感器组的低成本印刷可完成其制造，所述四种功能性油墨为：
○含氟聚合物传感器油墨；
○导电聚合物油墨；
○导电碳糊；及
○导电银墨。
该传感器油墨可由P(VDF-TrFE)(偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物)形成；该聚合物油墨可由PEDOT:PSS(聚3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐)油墨形成。
基底由一透明的柔性(175μm厚)塑料箔形成，由此提供应用于丝网印刷工艺中的功能性材料(油墨)的高柔软性和好的附着力。该传感器油 墨是基于热电和压电共聚物P(VDF-TrFE)，其具有半结晶结构，且可印刷至该箔上形成5μm厚的透明层。印刷上银导电线以将传感器电极连接至Molex 1.00mm Pitch FFC/FPC连接器，印刷步骤结束后，每层经过一仅在100℃下做的短暂的热处理。此煅烧可使溶剂完全蒸发，由此提高每层的功能特性(电导率、压电和热电响应)。由于其很小的热需求，整个工艺可被认为是低温制造。
为提供改进的肉眼可见的压电和热电响应，随机顺序及包含嵌入无定形基体中的纳米晶的偶极垂直地对齐传感器电极，其可使用Sawyer-Tower-Circuit通过滞后极性调整实现。为实现充分且持续的偶极对齐，施加140MV/m范围内的电场，其是矫顽磁场强度的2倍。该程序引起很高的剩余极化：10Hz极化调整频率下的剩余极化为70mC/m2。
产生的传感器箔提供了印刷的、大面积的、柔性且耐用的聚合物传感器，其室温下的压电系数d₃₃为20-30pC/N，热电系数p₃₃为40μC/m²K，其居里温度为125℃。
传感电子器件
压电传感器的等效电路为一具有内阻R_s(1GΩ)和内部电容C_s(1nF)的电源，如图5a所示。该传感器的内阻和内部电容依赖于所用材料的实际尺寸、导电率和介电常数。触摸该箔仅产生一小部分的电荷，其很难被测量。因此，使用阻抗变换器放大该传感器信号(图5b)，它将输入电压传送至输出电压而放大该信号功率。较佳的，该输入电流趋于零安培，因此优选支持超低输入电流(小于10fA)的运算放大器。此类型的运算放大器的缺点是其温度依存性。因此，使用一具有1pA输入电流的较少依赖温度的运算放大器，同时增加一额外的100MΩ的输入电阻。此外，已知的输入电阻可提供从信号到触摸力(牛顿)的反算。
下一个步骤中，减少信号噪声。根据周围电压电源，在信号频谱中的电气噪声约为50Hz。因此，使用一50Hz陷波滤波器来去除噪声(图5c)。在最后一步中，应用抵消和衰减至信号中以满足微控制器内部的模数转换器的测量范围(0-3.3V)(图5d)。
在所述实施例中，使用产自ATMEL的超节能32位Cortex-M3微控制器(图5e)。与其他普通的微控制器相比，在此面板上可以更高效地完成信号处理，这是因为其数据类型高达32位，且支持高效的乘法运算。并且，使用一12位模数转换器(每秒一百万个样本)和一集成的USB核单元。
扫描传感器矩阵
在一实施例中，该传感器矩阵具有128个传感器点，覆盖210×130mm²的面积，底部电极于水平方向上连接，顶部电极于垂直方向上连接。使用一超低漏电模拟多路调制器连接水平行至地面。同时，所有其他的行位于高阻抗。
每列连接至一阻抗变换器电路，额外的模拟多路调制器用于打开/关闭该阻抗变换器输出至该微控制器的其中一个模拟数字转换器的输入。
测量所有传感器点，将它们的输出电压每10ms发送至一处理机构(电脑)。所有128个传感器的扫描需要4.352ms(128×34μs)。总结起来，启动该模拟多路调制器花费约1μs，等待该多路调制器且过滤电路以着手新的传感器输出花费25μs，及最后用于A/D转换的8μs。扫描完所有的传感器，还需要额外的2μs来配置该USB核的DMA控制器以将结果发给电脑(PC)。由于处理时间短，剩余了足够的用于更大的箔或更高的触摸点密度的容量。
处理触摸
传感器点上每个压力变化会产生一电荷，最终产生一可测量的电压。如果没有进一步的压力变化发生，该电压会通过压电膜的内电阻和测量电路的输入电阻放电。此放电过程遵循一指数函数，如果知道该指数函数的参数，那么可预测该放电。
每个预测值的偏差必须是由该传感器上一新的压力变化产生的，其可用于处理来自于该传感器信号的压力变化。在另一额外的步骤中，可通过整合所有的压力变化计算此压力进展。
当采用100Hz的采样速率时，t为10ms。该指数函数的时间常数τ取决于该传感器的内电阻和电容，以及该测量电路的输入阻抗。可使用一气动测量机构来对一传感器点施加可重复的力，该机构有助于测量一个传感器点的阶跃响应。可使用一拟合工具用一指数函数插入该阶跃响应(图7)。
该插入的指数函数的τ为17.72ms。其后，处理来自该传感器输出端的压力进展所需的所有参数都是已知的了。图8显示从该传感器输出端计算该压力的反算。所施加的压力如第一个图所示。第二个图显示测量的该传感器的输出电压。从该指数函数获得的预测值与测量值(由压力变化引起)间的偏差如第三个图所示。最后，将这些偏差的整合绘制在最后一个图中。可以看出，电压进展与施加的压力是成比例的。
笔和触摸跟踪
为提供一种稳定的笔和触摸跟踪方法，结合上述箔设计与一额外的点 模式(例如由ANOTO(RTM)所提供)是较佳选择。
通过基于软件的处理方法实现了笔和触摸的分开。一结合的输入驱动可同时分析笔和触摸输入数据。无论何时执行一新的触摸时，该输入驱动会等待在相同的点(在一小的阈值内)笔输入约50ms，在此期间，所有的触摸数据被临时储存在该输入驱动里。无论何时注意到笔输入时，该输入驱动会仅传送该笔输入而忽略该触摸输入。否则，该临时储存的触摸数据会被定期传送去应用。
应用
具触觉/声反馈的人机界面(HMI)
在一实施例中，传感装置或本发明用于实现HMI。基于PyzoFlex技术的该HMI技术具有于低成本工艺中通过在柔性基底上印刷过大的面积提供触摸输入功能的潜能，视需要该基底可具有几乎透明的电极。借由印刷，该活性铁电材料的3D图案能够将无源触觉反馈与声反馈结合在一个功能层上。
在一实施例中，该HMI技术的基本元件是一组基于半结晶铁电聚合物PVDF-TrFE的印刷铁电传感器电容器，该半结晶铁电聚合物PVDF-TrFE作为电介质，夹在透明电极或红外吸收电极之间。该传感器或由于其压电性质对压力变化敏感，或由于其热电性质对温度变化敏感。这样的印刷电容式传感器组可与有机晶体管和显示元件实现单片集成，进而用作为一柔性、易加工、低成本用户界面，该界面可通过触摸或者接近(非接触)进行控制。
所有的层可通过丝网印刷堆积起来，如果需要透明及光滑层，用作电极的潜在材料为(i)PEDOT:PSS或者(ii)可印刷的金属纳米线，作为当前ITO技术的替代物。如果低电阻率和/或好的红外吸收很重要，则碳和银为选择的材料。
在一实施例中，提出一新的膜按钮概念。特别地，该印刷压电聚合物可作为一用于输入的压力传感器及作为一用于触觉反馈的执行器，还可以作为一实现声反馈的扬声器。
由于本发明的输入装置是印刷的，与该印刷PVDF-TrFE的粘附结合的基底的硬度影响该传感器装置的振动输出。在一实施例中，为了扩大用于触觉和/或声用户反馈的振动振幅，或使用一结构化的基底，如一打孔薄膜，或使用由热压印/印刷制造而成的具有空腔的聚合物薄膜和一印刷圆顶状传感器电容器。如图9所示。
结果是形成一简单的具无源触觉反馈的输入键，该无源触觉回馈是基 于袖珍键盘的压致变形，该压致变形会引发附于该活性聚合物上的电极上的电荷。完成该键的信号探测后，通过产生任一定义的频率和振幅(用于触觉传感或声传感或二者)的电压信号，与该输入装置连接的处理机构可在一执行器/扬声器上产生一主动反馈。该反馈给予用户的最终印象可随意地为任何目的和环境而设计。反馈信号的密度可受基底的设计、袖珍键盘的大小和发送给传感器的信号影响。而且，优化扬声器的声音响应和声压不影响整体的键设计和功能是人们期望的。一较佳的实施例包括具有优化刚度的圆顶状PVDF传感器的制造，该传感器用于在规定的频率和声级发射声波。
多点触控面板
对于一压电式多点触控面板，根据本发明一实施例的电极模式为一个具有受限于印刷工艺的分辨率的阵列式，或为基于具有较高分辨率的低导电层状电极的三角形类型。
阵列式(多点)触控面板
在本发明的一实施例中，提供一基于真实压电传感器的(多点)触控面板，特别是通过低成本、可印刷聚合物浆液形成的压电传感器。上述实施例可用于制造用于不同类型的用户交互的大面积、印刷(多点)触摸传感器。由于该铁电材料在可见光范围内是透明的，其还可以用于借由透明电极材料的机构制造触摸屏。为实现单个触摸点的可靠触发，提供一正交顺序的底部和顶部电极(这些电极在重叠区形成压电活跃电容区域)的类阵列结构。
然而，当要捕捉多个触摸动作时，由Kirchhoff定律描述的由于电荷分布引起的鬼点的产生在单个层的方法中就变得困难。在本发明的一实施例中，此问题不是通过结合复杂且昂贵的电子器件与软件解决的，例如正如将软件与现有技术中的电容式触摸屏结合起来。相反，在此实施例中，通过将电极的方向倾斜45°，增加第二传感器层至该单个触控面板来实现可靠的多点触摸确认。此设计通过减去来自两个传感器面板的压电传感器信号允许触摸输入的测定，由此排除实触摸点，显露由电荷分布引起的鬼点。如图10所示。
层状电极三角面板
在本发明的另一实施例中，提供一三角基压电触控面板，其利用了电极材料电阻率的不同。在此实施例中，于传感器箔的拐角处探测信号，由 于传感器信号的与低导电电极的串联电阻相关的受距离的制约性减小，可计算刺激点的准确位置。
激光器防护壁
在本发明的一实施例中，用于传感器装置的活性聚合物为压电和热电聚合物(PVDF-TrFE)，或者可调整为PVDF-TrFE和纳米复合材料之一，不仅可以检测到由压力变化引起的触摸输入，而且可以检测由温度变化引起的触摸输入。
借由使用与上述(多点)触控面板相关的传感器结构，还可以检测热的局部变化。结合合适的处理机构，可记录和分析热的空间变化。此技术可用于低成本地制造有源激光器防护壁，例如用于自动激光焊接系统或临近超过一特定激光级的自动激光制造系统。对于这些应用，将包括在本发明的传感装置内的热敏传感器箔附至一无源激光器壳体(通常由一具适宜厚度的金属板组成)上，用于将由散焦或分散的激光束产生的热直接传送至传感器组。提供处理结构以判断是否有危险事件发生以及是何种危险事件，以启动警报或必要时关闭激光系统，这取决于信号的分布和振幅。
采用此实施例，使通过将合适数量的传感器板合并/缝合起来制造大面积的有源激光器防护壁变为可能，其还实现了在一危险事件过后破损部分的简易替换。并且，由于可借由处理机构显示温升的强度和位置，所以传感器板的空间分辨率为简单的误诊留有余地。
能量采集器
在本发明的一实施例中，传感装置包括一无源电容式传感器，当发生压力和/或温度变化时，其可将电极上的电荷分离开。因为这些特性，该传感器可作为一能量转换器，将机械能和热能转化为电能。在一实施例中，该传感装置可用作一临近振动变化和/或热波动的能量收集器。
在响应机械能探测过程中产生的电荷依赖于振动的振幅和频率、和/或热变化及传感器面积。较佳的，该电容式能量收集器的设计适合于现有的环境。特别地，活性聚合物的厚度影响电流电压比，且被激起电流的活性面积的大小与产生的电荷的数量有关。例如，使用一个具0.7cm²面积的HMI传感器，在一次触摸事件中可产生3nC。通过改适该传感器设计，产生的能量可被使用，例如用于对工业自动化环境中的一无线传感器网络内的一无线传感器节点加偏压，或用于对任一辅助改变周围环境的合适的装置加偏压。
智能地板
本发明的传感装置能够检测在宽频频谱上的振动。相应地，该传感装置可用作麦克风、立体骨声音传感器或加速传感器。
在辅助改变周围环境(如智能地板)和安全应用(如检测破坏财产的行为)的情况下，特有的声音模式表示特定的事件。在本发明的一实施例中，将传感装置附至一表面，例如建筑物内房间的墙壁或地板，根据传感装置可检测各种频率的能力，可检测和分析该表面的振动。
通过改变传感装置的大小、形状及厚度，可将其声音敏感性调整为一特定的频段。在安全应用领域，通过将记录的信号与存储表示特定事件的数据的参考数据库进行比较，可探测特定事件(如毁坏玻璃)，以实现对特定事件的探测(如破坏财产的行为、交通事故或其他与安全相关的事件)。
日常生活(辅助改变周围环境)里，处于发展中的无处不在的计算领域，越来越感兴趣的一个方面就是“智能地板”(US 8,138,882 B2)。
在本发明的一实施例中，将传感装置应用于地板结构中/上。由于传感器装置的坚固性、形状及用作压力/温度变化传感器、加速传感器和/或立体骨声音传感器的能力，该传感器装置可以实现例如对活动的人/动物、声音事件、温度变化(如火)及其他的探测和跟踪。
应理解的是上述实施例仅作为例子进行描述，对这些实施例所做的任何改变都应包括在所附权利要求的范围内。