CN106933400B - 单层传感器图案和感测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的名称为单层传感器图案和感测方法。此公开一般提供了用于触摸感测的输入装置、电子系统和处理系统。在一个示例中，用于触摸感测的输入装置包含排列在发射器和接收器电极列中的接收器电极和发射器电极。每个发射器电极列内的每个发射器电极与接收器电极列中第一列的两个毗邻接收器电极配对。第一组多条迹线耦合第一接收器电极列中的第一组接收器电极，第一组多条迹线不通过第一发射器和接收器电极列的发射器电极与接收器电极之间。第二组多条迹线耦合第一接收器电极列中的第二组接收器电极，第二组多条迹线通过第一发射器电极列中的发射器电极之一与第二组接收器电极中的接收器电极之一之间。

Description

单层传感器图案和感测方法
技术领域
本发明实施例一般涉及用于触摸感测的输入装置，并且更确切地说，涉及相对于在第二接收器电极上接收的信号优先校正在第一接收器电极上接收的信号的输入装置。
背景技术
包含接近传感器装置(通常也称为触摸板或触摸传感器装置)的输入装置被广泛用在各种各样的电子系统中。接近传感器装置通常包含经常由表面定界的感测区域，其中接近传感器装置确定一个或多个输入对象的存在、定位和/或移动。接近传感器装置可用于提供电子系统的接口。例如，接近传感器装置经常被用作较大计算系统的输入装置(诸如集成在笔记本或台式计算机中的或在其外围的不透明触摸板)。接近传感器装置也经常用在较小计算系统(诸如集成在蜂窝电话中的触摸屏)中。
接近传感器装置可将传感器电极(诸如接收器电极和发射器电极)布置在单层上，该单层与显示装置(诸如平板电脑、触摸屏或智能电话)集成。连接各种传感器电极的布线迹线易受其它电极与输入装置的寄生耦合的影响，由此增加了准确确定触摸事件所需的复杂性。此类装置的常规解决方案是使用屏蔽电极屏蔽布线迹线。然而，随着输入装置的尺寸和分辨率继续缩小，对于屏蔽电极可用的物理区域也被减小了，从而也使布线迹线与传感器电极之间的空间减少了，这不合需要地增大了寄生电容并降低了装置性能。
这样，存在对于将布线迹线和传感器电极形成在单层上的改进的输入装置的需要。
发明内容
此公开一般提供了用于触摸感测的输入装置、电子系统和处理系统。在一个示例中，用于触摸感测的输入装置包含：衬底；多个接收器电极，布置在所述衬底的第一侧上并排列在多个接收器电极列中；以及多个发射器电极，布置在所述衬底的第一侧上并排列在多个发射器电极列中。每个发射器电极列内的每个发射器电极与多个接收器电极列中第一列的两个毗邻接收器电极配对。第一组多条迹线布置在衬底的第一侧上，并耦合多个接收器电极列中第一接收器电极列中的第一组接收器电极，第一组多条迹线通过第一发射器电极列中的发射器电极之一与第一接收器电极列中的接收器电极之一之间。第二组多条迹线布置在衬底的第一侧上，并耦合第一接收器电极列中的第二组接收器电极，第二组多条迹线通过第一发射器电极列中的发射器电极之一与第二组接收器电极中的接收器电极之一之间。
在另一示例中，提供了具有集成触摸感测的电子系统，其包含输入装置和处理系统。输入装置包含多个接收器电极、多个发射器电极和迹线。每个发射器电极与多个接收器电极中的两个毗邻接收器电极配对，并基本上被它们包围。迹线耦合到与多个接收器电极中的第二接收器电极配对的多个接收器电极中的第一接收器电极。迹线布线在第二接收器电极和与第一发射器电极配对的发射器电极之间。处理系统配置成确定在输入装置的感测区域中存在输入对象。处理系统还配置成将感测信号驱动到与第一接收器电极和第二接收器电极配对的发射器电极上，接收在第二接收器电极上接收的感测信号效应，以及相对于在第一接收器电极上接收的信号优先校正在第二接收器电极上接收的信号。
在另一示例中，提供了用于触摸感测的处理系统。处理系统包含：驱动器模块，其包括驱动器电路，该驱动器电路配置成将感测信号驱动到与第一接收器电极和第二接收器电极配对的发射器电极上；接收器模块；以及校正模块，其配置成相对于第二输出信号优先校正第一输出信号。接收器模块(包含检测电路)被配置成：用第一接收器电极和第二接收器电极接收结果信号，输出与用第一接收器电极接收的结果信号对应的第一输出信号，以及输出与用第二接收器电极接收的结果信号对应的第二输出信号。
附图说明
为了采取能详细地理解本发明的如上阐述特征的方式，可通过参考实施例来获得上面简要概述的本公开的更具体描述，其中一些实施例在附图中例证了。然而，要指出，附图仅例证了此公开的典型实施例，并且因此不视为限制其范围，因为本公开可容许其它同样有效的实施例。
图1是与显示装置集成的示范输入装置的示意图；
图2是图1输入装置的示意平面视图，例证了耦合到处理系统的输入装置的传感器电极的示范图案；
图3是在图2中例证的传感器电极图案的一部分的放大的部分平面视图，例证了排列在列中的发射器电极和接收器电极；
图4是来自在图3中例证的传感器电极图案的列之一的放大的部分平面视图，描绘了发射器电极与接收器电极之间的接口；
图5是在图1输入装置中可利用的一列发射器电极和接收器电极的备选实施例的放大的部分平面视图；
图6是例证在输入对象存在于输入装置的感测区域的第一定位中时输入装置的响应的寄存器图的一部分的示意图；
图7是例证对应于在图6中例证的寄存器图的信号响应与位置的关系的图表；
图8是例证在输入对象存在于输入装置的感测区域的第二定位中时输入装置的响应的寄存器图的一部分的另一示意图；
图9是例证对应于在图8中例证的寄存器图的信号响应与位置的关系的另一图表；以及
图10是用于操作输入装置的方法的流程图。
为了便于理解，在可能的情况下，已经使用了同样的附图标记来标示各图共有的同样的元件。设想，在一个实施例中公开的元件可有益地用在其它实施例中而无需特定阐述。在此参考的附图不应该被理解为按比例绘制，除非明确指出。还有，附图经常被简化，并且为了呈现和说明的清楚起见，省略了细节或组件。附图和论述用来说明在下面论述的原理，其中相似的标示指代相似的元件。
具体实施方式
如下具体实施方式实际上仅仅是示范性的，并不意图限制本公开或其应用和使用。更进一步，不意图受在前面技术领域、背景技术、发明内容或如下具体实施方式中呈现的任何明示或暗示的理论限定。
本公开的各种实施例提供了将布线迹线和传感器电极形成在单层上的用于触摸感测的输入装置、处理系统和方法。输入装置的传感器电极包含发射器电极，发射器电极通过一列接收器电极对毗邻列的接收器电极进行屏蔽。在其它实施例中，公开了处理系统，其相对于在第二接收器电极上接收的信号来优先校正在第一接收器电极上接收的信号，从而补偿电极几何形状和迹线布线，它们固有地未向输入对象提供均匀响应。
现在来看附图，图1是按照本发明实施例的示范输入装置100的框图。输入装置100可配置成向电子系统170提供输入。在此文档中所使用的术语“电子系统”(或“电子装置”)广义上是指能够以电子方式处理信息的任何系统。电子系统的一些非限制示例包含所有尺寸和形状的个人计算机，诸如台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板电脑、网页浏览器、电子书阅读器和个人数字助理(PDA)。附加示例电子系统包含复合输入装置，诸如包含输入装置100和单独游戏杆或键开关的物理键盘。另外的示例电子系统包含外围装置，诸如数据输入装置(包含遥控器和鼠标)和数据输出装置(包含显示屏和打印机)。其它示例包含远程终端、信息亭和视频游戏机(例如视频游戏控制台、便携式游戏装置等等)。其它示例包含通信装置(包含蜂窝电话，诸如智能电话)和媒体装置(包含记录器、编辑器和播放器，诸如电视、机顶盒、音乐播放器、数字相框和数字相机)。此外，电子系统可以是输入装置的主机或从属。
输入装置100可实现为电子系统的物理部分，或者可与电子系统物理分开。视情况而定，输入装置100可使用如下所示中的任一项或多项与电子系统的各部分通信：总线、网络和其它有线或无线互连。示例包含I2C、SPI、PS/2、通用串行总线(USB)、蓝牙、RF和IRDA。
在图1中，输入装置100显示为接近传感器装置(也经常被称为“触摸板”或“触摸传感器装置”)，其配置成感测由一个或多个输入对象140在感测区域120中提供的输入。示例输入对象包含手指和触控笔，如图1所示。
感测区域120涵盖输入装置100上面、周围、之中和/或附近的任何空间，在其中输入装置100能够检测到用户输入(例如，由一个或多个输入对象140提供的用户输入)。具体感测区域的尺寸、形状和定位可逐个实施例变化很大。在一些实施例中，感测区域120沿一个或多个方向从输入装置100的表面延伸到空间中，直到信噪比阻止了足够准确的对象检测。在各种实施例中，这个感测区域120沿具体方向延伸的距离可大约小于一毫米、几毫米、几厘米或更大，并且可随着使用的感测技术类型和预期的准确度显著变化。从而，一些实施例感测的输入包括：与输入装置100的任何表面都没有接触、与输入装置100的输入表面(例如触摸表面)接触、与和某一量的施加的力或压力耦合的输入装置100的输入表面接触、和/或它们的组合。在各种实施例中，输入表面可由传感器电极驻留在其中的罩壳的表面提供、由施加在传感器电极上的面板或任何罩壳提供等。在一些实施例中，感测区域120在投影到输入装置100的输入表面上时具有矩形形状。
输入装置100可利用传感器组件和传感技术的任何组合来检测感测区域120中的用户输入。输入装置100包括用于检测用户输入的一个或多个感测元件150。作为几个非限制性示例，输入装置100可使用电容性、弹性、电阻性、电感性、磁性、声学、超声和/或光学技术。
一些实现配置成提供跨越一维、二维、三维或更高维度空间的图像。一些实现配置成沿具体轴或平面提供输入的投影。
在输入装置100的一些电容性实现中，施加电压或电流以产生电场。附近的输入对象引起电场中的改变，并且在电容性耦合中产生可检测的改变，这些改变可被检测为电压、电流等的改变。
一些电容性实现利用电容性感测元件的阵列或其它规则或不规则图案以产生电场。在一些电容性实现中，单独的感测元件可欧姆地短接在一起以形成更大的传感器电极。一些电容性实现利用电阻片，该些电阻片可以是电阻均匀的。
一些电容性实现利用基于传感器电极与输入对象之间电容性耦合上改变的“自电容”(或“绝对电容”)感测方法。在各种实施例中，靠近传感器电极的输入对象更改靠近传感器电极的电场，从而改变测量的电容性耦合。在一个实现中，绝对电容感测方法通过相对于参考电压(例如系统地)调制传感器电极并通过检测传感器电极与输入对象之间的电容性耦合来操作。
一些电容性实现利用基于传感器电极之间电容性耦合上改变的“互电容”(或“跨电容”)感测方法。在各种实施例中，靠近传感器电极的输入对象更改传感器电极之间的电场，从而改变测量的电容性耦合。在一个实现中，跨容式感测方法通过检测一个或多个发射器传感器电极(也称为“发射器电极”或“发射器”)与一个或多个接收器传感器电极(也称为“接收器电极”或“接收器”)之间的电容性耦合来操作。发射器传感器电极可相对参考电压(例如系统地)进行调制以发射发射器信号。接收器传感器电极可相对参考电压保持基本恒定，以便于接收结果信号。结果信号可包括对应于一个或多个发射器信号和/或一个或多个环境干扰源(例如其它电磁信号)的(一个或多个)效应。传感器电极可以是专用发射器或接收器，或者可配置成既发射又接收。
在图1中，处理系统110被显示为输入装置100的一部分。处理系统110配置成操作输入装置100的硬件以检测感测区域120中的输入。处理系统110包括一个或多个集成电路(IC)和/或其它电路组件中的部分或所有。例如，互容传感器装置的处理系统可包括配置成用发射器传感器电极发射信号的发射器电路和/或配置成用接收器传感器电极接收信号的接收器电路。在一些实施例中，处理系统110还包括电可读指令，诸如固件代码、软件代码等等。在一些实施例中，组成处理系统110的组件定位在一起，诸如靠近输入装置100的(一个或多个)感测元件。在其它实施例中，处理系统110的组件在物理上分开，其中一个或多个组件靠近输入装置100的(一个或多个)感测元件，并且一个或多个组件在别处。例如，输入装置100可以是耦合到台式计算机的外围装置，并且处理系统110可包括配置成运行在台式计算机的中央处理单元和与该中央处理单元分开的一个或多个IC(可能具有关联的固件)上的软件。作为另一示例，输入装置100可物理上集成在电话中，并且处理系统110可包括作为电话主处理器一部分的电路和固件。在一些实施例中，处理系统110专用于实现输入装置100。在其它实施例中，处理系统110还执行其它功能，诸如操作显示屏、驱动触觉执行机构等。
处理系统110可实现为处置处理系统110不同功能的模块集合。每个模块可包括作为处理系统110一部分的电路、固件、软件或它们的组合。在各种实施例中，可使用模块的不同组合。示例模块包含用于操作硬件(诸如传感器电极和显示屏)的硬件操作模块、用于处理数据(诸如传感器信号和位置信息)的数据处理模块和用于报告信息的报告模块。另外的示例模块包含配置成操作(一个或多个)感测元件以检测输入的传感器操作模块、配置成标识手势(诸如模式改变手势)的标识模块和用于改变操作模式的模式改变模块。
在一些实施例中，处理系统110通过引起一个或多个动作直接对感测区域120中的用户输入(或缺乏用户输入)做出响应。示例动作包含改变操作模式以及GUI动作，诸如光标移动、选择、菜单导航和其它功能。在一些实施例中，处理系统110向电子系统的某一部分(例如向与处理系统110分开的电子系统的中央处理系统，如果此类单独的中央处理系统存在的话)提供有关输入(或缺乏输入)的信息。在一些实施例中，电子系统的某一部分处理从处理系统110接收的信息，以对用户输入起作用，诸如促进全方位的动作，包含模式改变动作和GUI动作。
例如，在一些实施例中，处理系统110操作输入装置100的(一个或多个)感测元件以产生指示感测区域120中输入(或缺乏输入)的电信号。处理系统110可在产生提供给电子系统的信息时对电信号执行任何适当量的处理。例如，处理系统110可对从传感器电极获得的模拟电信号进行数字化。作为另一示例，处理系统110可执行滤波或其它信号调节。作为又一示例，处理系统110可减去或者以其他方式将基线考虑进去，使得该信息反映电信号与基线之间的差。作为又一些示例，处理系统110可确定位置信息，将输入识别为命令，识别手写等等。
本文所广泛使用的“位置信息”涵盖绝对位置、相对位置、速度、加速度和其它类型的空间信息。示范“零维”位置信息包含靠近/远离或接触/没有接触信息。示范“一维”位置信息包含沿轴的位置。示范“二维”位置信息包含在平面中的移动。示范“三维”位置信息包含在空间中的瞬时或平均速度。另外的示例包含空间信息的其它表示。还可确定和/或存储有关一种或多种类型的位置信息的历史数据，例如包含随时间跟踪位置、移动或瞬时速度的历史数据。
在一些实施例中，输入装置100用由处理系统110或由某一其它处理系统操作的附加输入组件实现。这些附加输入组件可提供感测区域120中的输入的冗余功能或某一其它功能。图1示出了靠近感测区域120的按钮130，该些按钮可用于便于使用输入装置100选择条目。其它类型的附加输入组件包含滑动条、球、轮、开关等等。相反，在一些实施例中，输入装置100可在没有其它输入组件的情况下实现。
在一些实施例中，输入装置100包括触摸屏界面，并且感测区域120交叠显示屏的活动区的至少一部分。例如，输入装置100可包括覆盖显示屏的基本上透明的传感器电极，并提供关联的电子系统的触摸屏界面。显示屏可以是能够向用户显示视觉界面的任何类型动态显示器，并且可包含任何类型发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子、电致发光(EL)或其它显示技术。输入装置100和显示屏可共享物理元件。例如，一些实施例可利用相同电气组件中的一些进行显示和感测。作为另一示例，显示屏可部分或总体由处理系统110操作。
应该理解到，虽然本发明的许多实施例在全功能设备的上下文中描述，但本发明的机制能够以各种各样的形式分布为程序产品(例如软件)。例如，本发明的机制可被实现并分布为由电子处理器可读的信息承载介质(例如，由处理系统110可读的非暂态计算机可读和/或可记录/可写信息承载介质)上的软件程序。此外，本发明的实施例同样适用，不管用于执行分布的介质的具体类型如何。非暂态电可读介质的示例包含各种盘、存储条、存储卡、存储模块等等。电可读介质可基于闪存、光学、磁性、全息或任何其它存储技术。
图2例证了根据一些实施例的感测元件150的示范图案的一部分。为了例证和描述的清楚起见，图2示出了简单矩形图案的感测元件150，并未示出各种组件，诸如感测元件150与处理系统110之间的各种互连。布置在感测区域120下面的感测元件150可排列在电极图案210中。电极图案210包括第一组多个传感器电极220和第二组多个传感器电极230，两组都形成在布置在衬底212上的单层上。传感器电极230可排列在多列214中。包括每列214的传感器电极230可线性对准，或者具有非线性排列，诸如Z字形排列。第一组多个传感器电极220也排列在多列216中，其中传感器电极220的每列216都布置在传感器电极230的对应列214内。在图2中描绘的实施例中，组成列214、216的传感器电极220、230是矩形的，并具有共线排列。可以预见的是，电极图案210可用排列成其它适合图案的电极220、230配置。进一步说，传感器电极230的形状可不限于矩形尺寸，并且可以是棋盘格形的(tessellated)或者近似填空的重复阵列结构(space filling repeating array structure)。在各种实施例中，第一组多个传感器电极220作为多个发射器电极(确切地说称为“发射器电极220”)操作，并且第二组多个传感器电极230作为多个接收器电极(确切地说称为“接收器电极230”)操作。在另一实施例中，一组多个传感器电极可配置成发射和接收，而另一组多个传感器电极也可配置成发射和接收。进一步说，处理系统110用第一组和/或第二组多个传感器电极中的一个或多个传感器电极接收结果信号，同时该一个或多个传感器电极用绝对电容性感测信号进行调制。第一组多个传感器电极220、第二组多个传感器电极230或二者都可布置在感测区域120内。电极图案210的传感器电极220、230可耦合到处理系统110。
第一组多个电极220和第二组多个电极230通常彼此欧姆隔离。也就是，一个或多个绝缘体分开第一组多个电极220和第二组多个电极230，并防止它们彼此电短接。在一些实施例中，第一组多个电极220和第二组多个电极230通过布置在它们之间的绝缘材料分开，绝缘材料可包含空气。如上面所论述的，第一组多个电极220和第二组多个电极230布置在单个衬底212的同一侧上。
在第一组多个传感器电极220与第二组多个传感器电极230之间的局部化电容性耦合区域可形成“电容性图像”的“电容性像素”。第一组多个传感器电极220和第二组多个传感器电极230之间的电容性耦合随着感测区域120中输入对象的接近和运动而改变。进一步说，在各种实施例中，在第一组多个传感器电极220与第二组多个传感器电极230的每个与输入对象之间的局部化电容性耦合可被称为“电容性图像”的“电容性像素”。在一些实施例中，在第一组多个传感器电极220与第二组多个传感器电极230的每个与输入对象之间的局部化电容性耦合可被称为“电容性剖面”的“电容性测量”。
处理系统110可包含具有传感器电路的传感器模块208。传感器模块208可包含感测控制器250以及一个或多个源驱动器252。感测控制器250使用传感器电路来通过使用具有一感测频率的电容性感测信号操作传感器电极图案210，从而从传感器电极图案中的传感器电极接收结果信号。处理系统110还可包括耦合到传感器电极220、230的一个或多个复用器。来自传感器电极220或230的一个或多个传感器电极可耦合到每个复用器，其中复用器将一个或多个传感器电极中的至少一个耦合到感测电路和源驱动器252。进一步说，复用器可布置在传感器模块208内或传感器模块208外部。
确定模块256包含固件和/或电路，并配置成根据结果信号确定电容性测量。确定模块256可跟踪电容性测量的改变，以检测感测区域120中的(一个或多个)输入对象，并根据电容性测量的改变，提供指示感测区域120中(一个或多个)输入对象的定位的信号。处理系统110可包含其它模块配置，并且由传感器模块208执行的功能一般可由处理系统110中的一个或多个模块执行。处理系统110可包含多个模块，并且可执行在下面的一些实施例中所描述的其它功能。
处理系统110的传感器模块208可操作在绝对电容性感测模式或跨容式感测模式。在绝对电容性感测模式，传感器电路中的(一个或多个)接收器测量电极图案210中的(一个或多个)传感器电极上的电压、电流或电荷，同时(一个或多个)传感器电极用绝对电容性感测信号进行调制以生成结果信号。确定模块256根据结果信号生成绝对电容性测量。确定模块256可跟踪绝对电容性测量的改变，以检测感测区域120中的(一个或多个)输入对象。
在跨容式感测模式中，传感器模块208的传感器电路中的(一个或多个)发射器用电容性感测信号(在跨容式感测模式中也称为发射器信号或已调制信号)驱动第一组多个电极220中的一个或多个。确定模块256的传感器电路中的(一个或多个)接收器测量第二组多个电极230中的一个或多个电极上的电压、电流或电荷以生成结果信号。结果信号包括感测区域120中(一个或多个)输入对象和电容性感测信号的效应。确定模块256根据结果信号生成跨容式测量。确定模块256可跟踪跨容式测量的改变，以检测感测区域120中的(一个或多个)输入对象。如下面进一步论述的，确定模块256相对于在第二接收器电极230上接收的信号来优先校正在第一接收器电极230上接收的信号，从而补偿电极几何形状和迹线布线，它们固有地未向输入对象提供均匀响应。
在一些实施例中，处理系统110“扫描”电极图案210以确定电容性测量。电极图案210的每个线扫描可被称为感测事件。在跨容式感测模式，处理系统110的感测控制器250可驱动第一组多个电极220发射(一个或多个)发射器信号。传感器电极图案的线可被称为传感器电极的分组。线可以是行、列或传感器电极的任何其它分组。线率指的是更新线所利用的周期，要么用于显示更新要么用于电容性感测。复用器可用于定义扫描传感器电极的次序。复用器可有选择地配置哪个传感器电极或哪些传感器电极耦合到确定模块256的感测电路。传感器电路可包括多个模拟前端(AFE)，每个模拟前端都耦合到复用器。模拟前端可包括积分器和配置成对驱动到传感器电极上的电荷量进行积分的其它电路。处理系统110的感测控制器250可操作第一组多个电极220，使得一次一个发射器电极发射，或者多个发射器电极同时发射。在多个发射器电极同时发射的情况下，这多个发射器电极可发射同一发射器信号，并有效地产生更大的发射器电极，或者这多个发射器电极可发射不同发射器信号。例如，多个发射器电极可根据一个或多个编码方案发射不同发射器信号，这些编码方案使能够独立确定它们对第二组多个电极230的结果信号的组合影响。在绝对电容性感测模式，处理系统110的确定模块256可一次从一个传感器电极220、230接收结果信号，或者一次从多个传感器电极220、230接收结果信号。在任一模式下，处理系统110的感测控制器250可单个或共同操作第二组多个电极230，以获取结果信号。在绝对电容性感测模式，处理系统110的感测控制器250可同时驱动沿一个或多个轴的所有电极。在一些示例中，处理系统110可驱动沿一个轴的电极(例如沿第一组多个传感器电极220)，同时沿另一轴的电极用屏蔽信号、防护信号等来进行驱动。在一些示例中，沿一个轴的一些电极和沿另一轴的一些电极可被同时驱动。
在跨容式感测模式中，处理系统110的确定模块256可使用结果信号来确定在电容性像素处的电容性测量。来自电容性像素的一组测量形成表示在像素处的电容性测量的“电容性图像”(也称为“电容性帧”)。处理系统110的确定模块256可在多个时段上获取多个电容性图像(即，感测事件)，并且可确定电容性图像之间的差异，以导出有关感测区域120中输入的信息。例如，处理系统110的确定模块256可使用在连续时段上获取的连续电容性图像来跟踪一个或多个输入对象进入、退出感测区域120和在感测区域120内的(一个或多个)运动。
在绝对电容性感测模式中，处理系统110的确定模块256可使用结果信号来确定沿传感器电极220的轴和/或传感器电极230的轴(例如，沿一个或多个列或行)的电容性测量。一组此类测量形成表示沿该轴的电容性测量的“电容性剖面”。处理系统110的确定模块256可在多个时段上获取沿一个轴或两个轴的多个电容性剖面，并且可确定电容性剖面之间的差异，以导出有关感测区域120中输入的信息。例如，处理系统110的确定模块256可使用在连续时段上获取的连续电容性剖面来跟踪感测区域120内输入对象的定位或接近。在其它实施例中，每个传感器电极可以是电容性图像的电容性像素，并且绝对电容性感测模式可用于生成(一个或多个)电容性图像，作为电容性剖面的补充或替换。
输入装置100的基线电容是与感测区域120中没有输入对象关联的电容性图像或电容性剖面。基线电容随环境和操作条件改变，并且处理系统110的确定模块256能以各种方式估计基线电容。例如，在一些实施例中，当确定在感测区域120中没有输入对象时，处理系统110的确定模块256获取“基线图像”或“基线剖面”，并使用那些基线图像或基线剖面作为基线电容的估计。确定模块256可在电容性测量中将基线电容考虑进去，并且从而，电容性测量可被称为“Δ电容性测量”。从而，本文所使用的术语“电容性测量”涵盖相对于所确定基线的Δ测量。
通过扫描感测区域120上的所有电容性像素来获得完整电容性帧所需的时间除以考虑周到的(discreet)电容性扫描事件的数量定义了电容性感测帧率。电容性感测帧报告率基于传感器模块208的工作周期(duty cycle)以及由与输入装置100通信的电子系统的主机装置所指示的工作周期。如上面所论述的，对于电容性感测帧率而言，有利的是保持基本上恒定，即使在显示刷新率改变时。下面进一步详述保持相当恒定电容性感测帧率的方法。
在一些触摸屏实施例中，第一组多个传感器电极220和第二组多个传感器电极230中的至少一个包括在更新显示屏的显示器时使用的显示装置280的一个或多个显示电极，诸如“Vcom”电极(公共电极)、栅电极、源电极、阳极电极和/或阴极电极的一段或多段。显示装置280的面板的每条线的更新或刷新可被称为显示线更新事件。这些显示电极可布置在适当显示屏衬底上。例如，显示电极在一些显示屏(例如，平面内切换(IPS)、边缘场切换(FFS)或平面到线切换(PLS)有机发光二极管(OLED))中可布置在透明衬底(玻璃衬底、TFT玻璃或任何其它透明材料)上、布置在一些显示屏(例如，图案垂直对准(PVA)或多域垂直对准(MVA))的滤色器玻璃的底部、布置在发射层(OLED)之上等。耦合到传感器电极220、230的导电布线迹线240可布置在与传感器电极220、230相同的衬底212层上。显示电极也可被称为“组合电极”，因为显示电极执行显示更新和电容性感测的功能。在各种实施例中，第一组多个传感器电极220和第二组多个传感器电极230中的每个传感器电极都包括一个或多个组合电极。在其它实施例中，第一组多个传感器电极220中的至少两个传感器电极或第二组多个传感器电极230中的至少两个传感器电极可共享至少一个组合电极。更进一步，在一个实施例中，第一组多个传感器电极220和第二组多个传感器电极230二者都布置在显示屏衬底上的显示堆栈内。此外，显示堆栈中的传感器电极220、230中的至少一个可包括组合电极。然而，在其它实施例中，仅第一组多个传感器电极220或第二组多个传感器电极230(而非二者)布置在显示堆栈内，同时其它传感器电极在显示堆栈外侧(例如，布置在滤色器玻璃的相对侧)。
在一实施例中，处理系统110包括单个集成控制器(诸如专用集成电路(ASIC))，其至少将感测控制器250、源驱动器252、同步模块254和确定模块256形成在单个IC芯片上。在另一实施例中，处理系统110可包含多个集成电路(IC)芯片，其中感测控制器250、源驱动器252和同步模块254(以及可选地确定模块256)可被划分在两个或更多IC芯片之间。例如，至少感测控制器250和同步模块254可被配置为一个集成电路芯片。在一些实施例中，传感器模块208的第一部分可在一个集成电路上，而传感器模块208的第二部分可在第二集成电路上。在此类实施例中，第一集成电路和第二集成电路中的至少一个至少包括其它模块(诸如，触摸驱动器模块和/或显示器(即源)驱动器模块)的部分。在各种实施例中，其中处理系统110包括多个集成电路，该多个集成电路包括定时控制器(TCON)和源驱动器集成电路。定时控制器配置成从与输入装置100通信的电子系统的主机装置接收显示更新数据和感测配置数据。定时控制处理接收的显示更新数据和感测配置数据，并将处理的数据传递到每一个源驱动器集成电路。源驱动器集成电路包括一个或多个源驱动器，每个源驱动器都耦合显示装置的源线并配置成驱动显示装置的源线以进行显示更新。进一步说，源驱动器集成电路可包括配置成调制传感器电极和/或从传感器电极接收结果信号以进行电容性感测的感测电路。定时控制器、源驱动器或主机可包括配置成处理结果信号以确定位置信息的确定模块256。源驱动器集成电路可配置成向定时控制器传递原始感测数据、部分处理的感测数据或位置信息以便进一步处理，或者定时控制器可将这个信息直接传递到主机。在其它实施例中，定时控制可配置成处理从源驱动器集成电路接收的感测数据以确定一个或多个输入对象的位置信息。在各种实施例中，每个源驱动器集成电路可包括多个数模转换器(DAC)、图像灰度控制、源缓冲器、Vcom参考、数据接收器、缓冲器、调制器、AFE等中的一个或多个。定时控制器可包括帧缓冲器(全部或部分)、主机数据接收器、门控、确定模块等中的一个或多个。功率管理集成电路可耦合到定时控制器和每个源驱动集成电路中的至少一个，并且可配置成提供高门电压、低门电压、Vcom电压、显示电压供给调制等。
图3是在图2中例证的传感器电极220、230的图案的放大部分，例证了传感器电极220、230的共线列214、216的三个毗邻对。为了便于说明，共线列214、216的三个毗邻对在下文称为传感器列302、传感器列304和传感器列306。传感器列302、304、306一般平行，或者备选地，一般彼此偏移对准，从而作为传感器电极的重复图案的一部分。传感器列304布置在传感器列302与传感器列306之间。
现在将详细描述组成传感器列304的传感器电极220、230。传感器列302、306类似地排列。
包括传感器列304的列214内的毗邻传感器电极220具有定义发射器电极接收袋308的几何形状。发射器电极接收袋308的尺寸定成允许作为传感器列304一部分的列216的发射器电极230之一被布置在发射器电极接收袋308中。发射器电极接收袋308可大体上定义在毗邻传感器电极220之一内，或部分定义在毗邻传感器电极220二者内。
此外参考在图4中描绘的列304的放大部分，毗邻传感器电极220具有对立面402、404。每个面402、404都包含凹槽406、408。布置在毗邻传感器电极220之间的发射器电极230的一部分延伸到每个凹槽406、408中。
传感器列304内的传感器电极220、230之间的排列也可被描述为：列216内的每个发射器电极230与传感器列304的毗邻接收器电极220交错。以此方式，传感器列304的发射器电极230通过传感器列304的接收器电极220屏蔽毗邻传感器列302、306的接收器电极220。在此公开的上下文中，术语“屏蔽”意图暗指：主体发射器电极230的传感器列304的接收器电极220物理上存在于该主体发射器电极230与毗邻传感器列302、306的接收器电极220之间，除了提供用于对电迹线224进行布线的相对小间隙之外，如下面进一步论述。通过公共列内的接收器电极220屏蔽发射器电极230减少了到布置在毗邻列内的其它接收器电极220的寄生电容耦合。
如上面所论述的，在毗邻传感器列302、304、306的发射器电极230与接收器电极220之间或在感测元件150与电迹线224之间没有布置接地或屏蔽电极。与其它单层传感器相比较，省略接地或屏蔽电极显著增加了发射器电极230与接收器电极220之间的电容性耦合的总体敏感性。
图5是在图1输入装置100中可利用的发射器电极230和接收器电极220的列304的备选实施例的放大的部分平面视图。在图5中描绘的实施例中，一个接收器电极220的面402可包含将发射器电极230与毗邻传感器列(例如在图3中例证的传感器列302、306)之一屏蔽的突起或手指502，而列214的毗邻接收器电极220的面404可包含将发射器电极230与另一毗邻传感器列屏蔽的突起或手指504。用不同方式描述，手指502、504以隔开的方式交叠，以在毗邻接收器电极220的对立面402、404之间形成发射器电极接收袋308。预期的是可利用其它几何形状的电极220、230来屏蔽发射器电极230与毗邻传感器列之一，而无需使用在常规装置中共有的接地或屏蔽电极。
返回到图3和图4，在传感器列304的接收器电极220的列214内，接收器电极220被电耦合以形成多个电分开组。在图3中描绘的实施例中，第一组多个接收器电极220可耦合在一起以形成包括传感器列304的列214内的第一组360，而第二组多个接收器电极220可耦合在一起以形成包括传感器列304的列214内的第二组362。
通过布线迹线240耦合到处理系统110的第一组360的接收器电极220可通过布线迹线364串联耦合在一起。在一个示例中，迹线364串联耦合第一组360的接收器电极220。通过布线迹线240耦合到处理系统110的第二组362的接收器电极220可通过布线迹线366串联耦合在一起。在一个示例中，迹线366串联耦合第二组362的接收器电极220。迹线364、366形成在与感测元件150(即，电极220、230)相同的衬底212上，这降低了制造成本。迹线364、366布线在毗邻接收器电极220的面402、404之间，其中一个接收器电极属于第一组360和第二组362中的每组。在一个示例中，迹线364、366通过发射器电极接收袋308布线，并且在一些实施例中，布线到至少一个凹槽406、408中。在组360、362内的接收器电极对内的迹线364、366的蛇形布线增加了感测期间的电容性耦合，这通过响应于在感测区域120中存在输入对象140而提供更鲁棒信号来改进了传感器性能。
由于迹线和耦合到迹线的接收器电极220基本上围绕发射器电极230，因此与接收器电极220(所述接收器电极220具有耦合到布置在驱动发射器电极230与接收器电极220之间的不同组接收器电极220的迹线)接收的信号形成对比，在第一组360的发射器电极230与接收器电极220之间存在迹线364以及类似地在第二组362的发射器电极230与接收器电极220之间存在迹线364可使一些接收器电极220响应于驱动到那个发射器电极230上的信号而接收更强的结果信号。从而，某些行的接收器电极220与其它行的接收器电极220相比较将具有更强的信号响应。例如，每个发射器电极230具有一个毗邻的“强”接收器电极220和耦合到该电极的基本上围绕该发射器电极230的迹线之一，以及通过强接收器电极220的迹线与发射器电极230分开的一个毗邻的“弱”接收器电极220。在下面论述的图6-7中，示意性例证了接收器电极220的“强”行与“较弱”行之间的响应差异。
图6是当输入对象140存在于输入装置100的感测区域120的第一定位中时例证输入装置100的响应的寄存器图600的一部分的示意图。图7是例证对应于在图6中例证的寄存器图600的信号响应与位置关系的图表。信号响应的幅度被绘制在Y轴上，而列内的行位置被绘制在X轴上。
部分寄存器图600例证了包括感测元件150的许多列中的三(3)列的一部分。在图6中表示的3列可以是列302、304、306，或者感测元件150的任何其它列。寄存器图600中的每个正方形表示与在输入装置100的接收器电极220与发射器电极230之间定义的电容性感测像素之一对应的感测区域120中的定位。布置在寄存器图600的每个正方形中的数字值表示与感测区域120中的那个定位对应的接收器电极220接收的信号。在图6中示出的示例中，输入对象140基本上在接收器电极220上面与输入装置100对接，如寄存器图600的位置602中示出的高信号63所例证的。输入对象140不在毗邻位置602的位置604、606上面。因为对应于位置602的接收器电极220是弱接收器电极220，因此正好在对应于寄存器图600的位置602的接收器电极220上面和下面的列的多行中的接收器电极220也将具有相对强的信号。例如，对应于正好在寄存器图600的位置602上面的位置604的接收器电极220可具有30的信号幅度，而对应于正好在寄存器图600的位置602下面的位置606的接收器电极220可具有31的信号幅度。在位置604、606相对于输入装置100的其它定位的相对高的信号导致相对平的信号响应，如在图8中例证的对应信号迹线700所看到的。因为在位置602的信号实际上对应于输入对象140在位置602的实际存在，因此对应于位置602的信号可被称为真信号。因为在位置604、606的相对高的信号不对应于输入装置在位置604、606的实际存在，因此对应于位置604、606的信号可被称为假信号。
由寄存器图600和信号迹线700例证的平信号响应可通过利用处理系统110处理信号来解耦强行和弱行的信号从而进行改进。解耦强行和弱行的信号提供了恢复真实触摸剖面的更鲁棒触摸信号。信号可由处理系统110处理来利用算法解耦由强行和弱行接收的信号，以便执行如下所列至少一项或多项：(1)移除或减少假信号；和(2)增强真信号。
图8是在信号已经由处理系统110处理以解耦强行和弱行之后例证当输入对象140存在于输入装置100的感测区域120的第一定位中时输入装置100的响应的寄存器图800的一部分的示意图。图9是例证对应于在图8中例证的寄存器图800的信号响应与位置关系的图表。信号响应的幅度被绘制在Y轴上，而列内的行位置被绘制在X轴上。
图8中例证的寄存器图800的部分对应于图6中例证的寄存器图600的部分。在图8中示出的示例中，在位置602的信号幅度已经从在寄存器图600的位置602示出的幅度63增强到107。此外，在位置604的信号幅度已经从在寄存器图600的位置604示出的幅度30减小到26，而在位置606的信号已经从在寄存器图600的位置606示出的幅度31减小到幅度6。从而，如图9中示出的迹线900所例证的，由寄存器图800和信号迹线900例证的响应清晰示出了在位置602的波浪峰值，其指示输入对象140在感测区域120内的实际位置。通过比较，由在图9中示出的迹线900例证的校正信号与在图7中示出的迹线700相比较提供了基本上改进的位置准确性，以减少假信号并增强真信号。
返回到图2，处理系统110的传感器模块208将感测信号驱动到发射器电极230。传感器模块208然后从接收器电极220接收结果信号。当接收器电极220被扫描以接收结果信号时，传感器模块208确定结果信号是正在从强接收器电极220还是正在从弱接收器电极220接收。传感器模块208可根据与正在扫描哪个接收器电极220相关的信息以及迹线、发射器和接收器电极的对应几何配置的知识来进行强还是弱的确定。
如果正在从强电极220接收结果信号，则结果信号使用积分器进行处理，并随后提供给确定模块256。结果信号可以模拟形式或数字形式提供。
如果正在从弱电极220接收结果信号，则结果信号被提供给校正模块248，校正模块如上所述校正信号。校正模块248可布置在与传感器模块208相同的集成电路芯片中、包含在另一集成电路芯片中或实现为驻留在确定模块256或其它定位中的软件和/或固件。在一个示例中，校正模块248可包含滤波器258，滤波器258具有执行如下所列至少一项或二者的电路：(1)移除或减少假信号，和(2)增强真信号。滤波器258可被设置成将假信号减少预定量。滤波器258减少假信号的预定量可在初始过程中(例如在制造时)设置。初始过程可包含经由测试协议确定假信号的量，然后响应于该量设置滤波器。在另一示例中，滤波器258减少假信号的预定量可使用调谐因子设置。调谐因子可在制造期间、在初始过程期间或在使用输入装置期间设置。调谐因子可选自校正模块248访问的查找表。调谐因子可被提供给校正模块248的滤波器258、主机处理器260或耦合到处理系统110的电子系统170内的其它源。调谐因子可设置一次，可定期设置，或根据需要更新。
在确定模块256的处理器254中执行校正模块248的滤波功能的实施例中，来自弱接收器电极220的合成信号可在传感器模块208中转换，并以数字形式提供给处理器254。例如，处理器254可接收合成信号的数字转换，该数字转换包含假信号和真信号中的至少一个或二者；处理器254可处理数字转换信号，生成执行如下所列至少一项或二者的校正信号：(1)移除或减少与假信号相关的信息和(2)增强与真信号相关的信息；以及处理器254可根据校正信号确定位置信息。
图10是用于操作输入装置(诸如上面描述的输入装置100以及其它装置)的方法1000的流程图。方法1000开始于操作1002：在非显示更新周期期间将感测信号驱动到多个传感器电极220、230上进行电容性感测。感测信号可被提供给传感器电极220、230中的一个或多个，以便操作在跨容式感测或绝对感测技术下。在操作1002，传感器模块208选择一个或多个第一发射器电极230，将感测信号驱动到选择的第一发射器电极230上，选择另一组一个或多个第二发射器电极230，将感测信号驱动到选择的第二发射器电极230上，并重复选择和驱动操作，直到已经扫描过组成预先定义列的感测元件的所有行的发射器电极230为止。
在操作1004，传感器模块208确定输入装置100是正在利用弱接收器电极230还是强接收器电极230接收信号。
如果输入装置100正利用强接收器电极230接收信号，则在操作1006，传感器模块208将接收信号(或其数字转换)提供给确定模块256，以便确定模块256确定输入对象140的位置，而没有校正在强接收器电极230上接收的信号。在一个实施例中，确定模块256通过不使合成信号通过传感器模块208的滤波器258来处理信号而无需校正信号。
如果输入装置100正利用弱接收器电极230接收信号，则在操作1008，传感器模块208校正在弱接收器电极230上接收的信号。在操作1008校正信号可包含处理使用弱接收器电极220获取的合成信号，以实现如下所列至少一项或二者：(1)移除或减少假信号和(2)增强真信号。校正信号可包含在操作1008引导信号通过滤波器258以便如上所述处理信号。备选地，校正信号可包含在操作1008在确定模块256中数字化处理信号以按如上所述校正信号。
在可选的操作1010，在显示更新周期期间更新与输入装置集成的显示器，以便进行电容感测。在一个示例中，显示更新周期可在时间上与非显示更新分开。在另一示例中，显示更新周期可在时间上与非显示更新交叠。在另一示例中，显示更新周期可与非显示更新同时发生。
从而，呈现了本文阐述的实施例和示例，以便最佳地说明按照本技术的实施例及其具体应用，并且由此使本领域技术人员能够制作和使用本技术。然而，本领域技术人员将认识到，已经仅为了例证和示例的目的呈现了前述描述和示例。所阐述的描述并不打算是穷尽的，或将本公开限制于所公开的精确形式。
鉴于上述内容，本公开的范围由附随的权利要求书确定。

Claims (11)

1.一种用于触摸感测的输入装置，所述输入装置包括：
衬底，具有第一侧；
多个接收器电极，布置在所述衬底的所述第一侧上并排列在多个接收器电极列中；
多个发射器电极，布置在所述衬底的所述第一侧上并排列在多个发射器电极列中，每个发射器电极列内的每个发射器电极与所述多个接收器电极列中第一接收器电极列的两个毗邻接收器电极配对；
第一组多条迹线，布置在所述衬底的所述第一侧上，并耦合所述第一接收器电极列中的第一组接收器电极，所述第一组多条迹线通过所述多个发射器电极列中第一发射器电极列中的所述发射器电极之一与所述第一接收器电极列中的所述接收器电极之一之间；以及
第二组多条迹线，布置在所述衬底的所述第一侧上，并耦合所述第一接收器电极列中的第二组接收器电极，所述第二组多条迹线通过所述第一发射器电极列中的所述发射器电极之一与所述第一组接收器电极中的所述接收器电极之一之间。
2.如权利要求1所述的输入装置，其中组成所述多个接收器电极列中所述第一接收器电极列的所述接收器电极中的每一个包括：
具有两个凹槽的接收器电极体，每个凹槽形成在所述接收器电极体的相对侧中，所述凹槽具有基本上与所述第一接收器电极列被定向的方向对准的定向。
3.如权利要求2所述的输入装置，其中多个发射器电极列中所述第一发射器电极列的所述发射器电极包括：
具有第一端和第二端的发射器电极体，所述第一端和第二端延伸到所述接收器电极的毗邻接收器电极体中的凹槽中，所述接收器电极排列在所述第一接收器电极列中。
4.如权利要求1所述的输入装置，进一步包括：
多条发射器电极迹线，其布线到组成所述第一发射器电极列的发射器电极，所述第一发射器电极列与所述第一接收器电极列配对，其中所述发射器电极迹线从所述第一发射器电极列的相对侧连接到毗邻发射器电极。
5.如权利要求4所述的输入装置，进一步包括：
多条接收器电极迹线，其布线在组成所述第一接收器电极列的接收器电极之间，所述接收器电极迹线布线在所述发射器电极迹线与所述接收器电极之间。
6.如权利要求1所述的输入装置，其中在所述发射器电极列之间不存在接地电极。
7.如权利要求1所述的输入装置，其中所述第一接收器电极列包括：
第一组多条接收器电极迹线，其串联电连接所述第一组的所述接收器电极。
8.如权利要求7所述的输入装置，其中所述第一接收器电极列包括：
第二组多条接收器电极迹线，其串联电连接第二组的所述接收器电极。
9.如权利要求8所述的输入装置，其中所述第一组的所述接收器电极中的毗邻接收器电极通过所述第二组的接收器电极分开。
10.如权利要求7所述的输入装置，其中电连接所述第一组的所述接收器电极的所述接收器电极迹线布线在毗邻接收器电极之间。
11.如权利要求1所述的输入装置，进一步包括：
处理系统，配置成：
将感测信号顺序驱动到布置在所述第一发射器电极列中的发射器电极上，所述第一发射器电极列与所述第一接收器电极列配对；
接收布置在所述第一接收器电极列中的所述第一组接收器电极上的所述感测信号的效应；以及
接收布置在所述第一接收器电极列中的所述第二组接收器电极上的所述感测信号的效应，其中所述第一组和第二组的所述接收器电极交错。
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