CN106325591A - 触摸传感器设备中的弯曲效应的避免 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及触摸传感器设备中的弯曲效应的避免。本文中所公开的包括用于触摸感测的输入设备、处理系统和方法。实现方式有利地对当输入设备的膜堆叠响应于输入（触摸）事件而弯曲时减低的性能有抵抗力。在一个实现方式中，提供了一种输入设备，其包括外壳、以图案设置在基板上的多个传感器电极、耦合到传感器电极的多个路由迹线、导电屏蔽物和可压缩层。所述导电屏蔽物具有近似等于或大于传感器电极的图案的展布范围的展布范围。所述导电屏蔽物和所述基板是设置在所述外壳中的显示膜堆叠的部分。所述可压缩层被设置在所述显示膜堆叠与外壳之间。所述可压缩层被配置成允许所述显示膜堆叠朝向所述外壳的底部偏转。

Description

触摸传感器设备中的弯曲效应的避免
技术领域
本发明的实施例总体上涉及一种用于触摸感测的方法和装置，并且更具体地涉及一种具有用于改进的绝对感测的栅格电极的电容性触摸感测设备以及用于使用该电容性触摸感测设备的方法。
背景技术
包括接近传感器设备（通常也称为触摸板或触摸传感器设备）的输入设备被广泛地用在多种电子系统中。接近传感器设备典型地包括常常通过表面来区分的感测区，在其中接近传感器设备确定一个或多个输入对象的存在、位置和/或运动。接近传感器设备可以用于为电子系统提供界面。例如，接近传感器设备常常被用作用于较大计算系统的输入设备（诸如集成在笔记本或台式计算机中或者在其外围的不透明触摸板）。接近传感器设备也常常被用在较小计算系统中（诸如集成在蜂窝电话中的触摸屏）。
许多接近传感器设备利用传感器电极的阵列以测量指示贴近传感器电极的输入对象（诸如手指或触针）的存在的电容的改变。用以将传感器电极的阵列耦合到处理系统的导电路由迹线典型地被布置在设置于传感器电极与传感器设备的导电外壳之间的层中。由于膜堆叠（film stack）可能在受到诸如触摸事件之类的输入力的作用时偏转或弯曲，因此导电路由迹线可能朝向外壳位移。导电路由迹线与外壳之间的距离的作为结果的改变引起本底电容的改变，这产生来自传感器设备的所测量的响应的图像中的失真。该失真使传感器设备的性能降级。
因此，存在对改进的接近传感器设备的需要。
发明内容
本文中所公开的包括用于触摸感测的输入设备、处理系统和方法。实现方式有利地对当输入设备的膜堆叠响应于输入（触摸）事件而弯曲时减低的性能有抵抗力。在一个实现方式中，提供了一种输入设备，其包括外壳、以图案设置在基板上的多个传感器电极、耦合到传感器电极的多个路由迹线、导电屏蔽物和可压缩层。所述导电屏蔽物具有近似等于或大于传感器电极的图案的展布范围的展布范围。所述导电屏蔽物和所述基板是设置在所述外壳中的显示膜堆叠的部分。所述可压缩层被设置在所述显示膜堆叠与外壳之间。所述可压缩层被配置成允许所述显示膜堆叠朝向所述外壳的底部偏转。
在另一实现方式中，提供了一种输入设备，其包括被配置成显示图像的显示膜堆叠。所述显示膜堆叠具有观看侧和非观看侧。所述显示膜堆叠包括导电屏蔽物、多个传感器电极、耦合到传感器电极的多个路由迹线、以及可压缩层。所述多个传感器电极被设置在所述导电屏蔽物的观看侧上，而所述导电屏蔽物被设置在所述路由迹线与所述显示膜堆叠的非观看侧之间。所述可压缩层被设置在所述显示膜堆叠的非观看侧与所述输入设备的接地表面之间。所述可压缩层被配置成允许所述显示膜堆叠响应于垂直于所述显示膜堆叠的观看侧施加的力而朝向所述输入设备的接地表面偏转。
在另一实现方式中，提供了一种输入设备，其包括被配置成显示图像的显示膜堆叠。所述显示膜堆叠被配置成通过顶面显示图像。所述显示膜堆叠包括设置成矩阵阵列的多个传感器电极、耦合到传感器电极的多个路由迹线、以及导电屏蔽物。所述导电屏蔽物具有近似等于或大于所述多个传感器电极的有效面积的展布范围。所述导电屏蔽物相对于所述顶面设置在所述矩阵阵列和路由迹线下面。可压缩层被设置在所述显示膜堆叠下面。所述可压缩层被配置成允许所述显示膜堆叠响应于对显示膜堆叠的顶面施加的垂直力而偏转。处理系统耦合到所述多个路由迹线和所述导电屏蔽物。所述处理系统被配置成操作所述多个传感器电极以用于触摸感测，并利用减轻随着经位移的堆叠弯曲的跨所述多个传感器电极的本底电容的改变的信号来操作所述导电屏蔽物。
在另一实现方式中，提供了一种输入设备，其包括设置成矩阵阵列的多个传感器电极、可压缩层、耦合到传感器电极的多个路由迹线、以及导电屏蔽物。所述多个传感器电极被配置成在利用感测信号加以驱动时提供指示贴近所述矩阵阵列的感测区中输入对象的存在的度量。所述可压缩层与所述感测区相对地设置在膜堆叠下面。所述可压缩层被配置成允许显示膜堆叠响应于沿所述导电屏蔽物的方向对膜堆叠施加的垂直力而偏转。所述导电屏蔽物具有近似等于或大于所述多个传感器电极、所述矩阵阵列、路由迹线和膜堆叠的导电屏蔽物部分的有效面积的展布范围。与所述导电屏蔽物相比，所述矩阵阵列更接近于所述感测区。所述导电屏蔽物被配置成减轻随着膜堆叠弯曲的跨所述多个传感器电极的本底电容的改变。
在另一实现方式中，提供了一种处理系统，其包括触摸控制模块，所述触摸控制模块具有被配置成执行下述操作的电路：操作设置在基板上的多个传感器电极以用于触摸感测；以及利用屏蔽信号来操作设置在所述基板与输入设备的接地表面之间的导电屏蔽物，所述屏蔽信号减轻随着基板响应于在触摸事件期间对传感器电极施加的力而弯曲的跨所述多个传感器电极的本底电容的改变。
附图说明
为了本发明的以上记载的特征能够被详细地理解所用的方式，可以通过参照实施例来得到以上简要地概述的本发明的更详细的描述，所述实施例中的一些实施例在附图中图示。然而，要注意的是，由于本发明可以容许其它等同有效的实施例，所以附图仅图示本发明的典型实施例，并且因此将不被认为限制其范围。
图1是输入设备的示意性框图。
图2图示了可以在图1的输入设备中使用的传感器元件的简化示例性阵列。
图3是图1的传感器元件的传感器电极的简化截面图，图示了经由通孔耦合到传感器电极的导电路由迹线以及设置在导电路由迹线与输入设备的外壳之间的屏蔽电极。
图4是在未描绘通孔的情况下示意性地图示了图3中所示的各个层之间的布置的简化分解等距视图。
图5是可以在图1的输入设备中利用的包括其上设置导电路由迹线、传感器电极和屏蔽电极的层的膜堆叠的简化截面图。
图6是示意性地图示了导电路由迹线在屏蔽电极被移除的情况下响应于对显示膜堆叠施加的输入力而相对于外壳的位移的简化侧视图。
图7和8是示意性地图示了导电路由迹线响应于对显示膜堆叠施加的输入力而相对于屏蔽电极和外壳的位移的简化侧视图。
为了便于理解，已经在可能的情况下使用了相同的附图标记来标明为附图所共有的相同的元件。要预期到的是，一个实施例中公开的元件可以被有益地用在其它实施例上而无需特定记载。这里参照的附图不应被理解为按比例绘制，除非具体指明。而且，为了呈现和解释的清楚性，附图常常被简化并且细节或部件被省略。附图和讨论服务于解释以下讨论的原理，其中相似的标记表示相似的元件。
具体实施方式
以下的具体实施方式在本质上仅仅是示例性的并且不意图限制本发明或本发明的应用和用途。此外，不意图被前面的技术领域、背景技术、发明内容或以下的具体实施方式中呈现的任何明示的或暗示的理论所约束。
本技术的各种实施例提供了用于改进可用性的输入设备和方法。特别地，本文中所描述的实施例有利地对当传感器设备的膜堆叠响应于输入（触摸）事件而弯曲时减低的性能有抵抗力。
图1是根据本技术的实施例的输入设备100的示意性框图。在一个实施例中，输入设备100包括显示设备，该显示设备包括集成的感测设备。尽管本公开的所说明的实施例被示出为与显示设备集成，但是要预期的是，本发明可以体现在不与显示设备集成的输入设备中。输入设备100可以被配置成向电子系统150提供输入。如在本文档中所使用的那样，术语“电子系统”（或“电子设备”）宽泛地指能够电子地处理信息的任何系统。电子系统的一些非限制性示例包括所有大小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、网络浏览器、电子书阅读器和个人数字助理（PDA）。附加示例电子系统包括复合输入设备，诸如包括输入设备100和分离的操纵杆或按键开关的物理键盘。另外的示例电子系统包括外围设备，诸如数据输入设备（包括遥控装置和鼠标）、以及数据输出设备（包括显示屏和打印机）。其它示例包括远程终端、信息站和视频游戏机（例如，视频游戏控制台、便携式游戏设备等）。其它示例包括通信设备（包括蜂窝电话，诸如智能电话）、以及媒体设备（包括记录器、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）。另外，电子系统可以是输入设备的主设备或从设备。
输入设备100能够被实现为电子系统的物理部分，或者能够与电子系统在物理上分离。视情况而定，输入设备100可以使用以下中的任何一个或多个来与电子系统的部分通信：总线、网络和其它有线或无线互连件。示例包括I2C、SPI、PS/2、通用串行总线（USB）、蓝牙、RF和IRDA。
在图1中，将输入设备100示出为被配置成在感测区170中感测由一个或多个输入对象140提供的输入的接近传感器设备（常常也称为“触摸板”或“触摸传感器设备”）。示例输入对象包括手指和触针，如图1中所示。
感测区170涵盖输入设备100上方、周围、其中和/或附近的任何空间，在其中输入设备100能够检测用户输入（例如，由一个或多个输入对象140提供的用户输入）。特定感测区的大小、形状和位置可以因实施例而很大地不同。在一些实施例中，感测区170从输入设备100的表面沿一个或多个方向延伸到空间中，直到信噪比阻碍充分准确的对象检测。在各种实施例中，该感测区170沿特定方向延伸到的距离可以在小于一毫米、数毫米、数厘米或更大的数量级上，并且可以随所使用的感测技术的类型和所期望的精度而显著地变化。因此，一些实施例感测输入，其包括没有与输入设备100的任何表面的接触、与输入设备100的输入表面（例如，触摸表面）的接触、以某个量的施加力或压力耦合的与输入设备100的输入表面的接触和/或其组合。在各种实施例中，输入表面可以由传感器电极位于其中的壳体的表面、由应用在传感器电极或任何壳体之上的面板等提供。在一些实施例中，感测区170在被投影到输入设备100的输入表面上时具有矩形形状。
输入设备100可以利用传感器部件和感测技术的任何组合来检测感测区170中的用户输入。输入设备100包括用于检测用户输入的多个感测元件124。感测元件124包括多个传感器电极120，且可以可选地包括一个或多个栅格电极122。作为若干个非限制性示例，输入设备100可以使用电容性技术、弹性技术、电阻性技术、电感性技术、磁性声学技术、超声技术和/或光学技术。
一些实现方式被配置成提供横跨一维、二维、三维或更高维空间的图像。一些实现方式被配置成提供输入沿着特定轴或平面的投影。
在输入设备100的一些电阻性实现方式中，柔性且导电第一层通过一个或多个间隔物元件与导电第二层分离。在操作期间，跨越多层创建一个或多个电压梯度。按压柔性第一层可以使其充分偏转以创建多层之间的电接触，导致反映多层之间的（一个或多个）接触点的电压输出。这些电压输出可以被用于确定位置信息。
在输入设备100的一些电感性实现方式中，一个或多个感测元件124拾取由谐振线圈或线圈对感应出的回路电流。电流的幅度、相位和频率的某个组合然后可以被用于确定位置信息。
在输入设备100的一些电容性实现方式中，施加电压或电流以创建电场。附近的输入对象引起电场的改变，并且产生电容性耦合的可检测改变，其可以作为电压、电流等的改变而被检测。
一些电容性实现方式利用电容性感测元件124的阵列或其它规则或非规则图案来创建电场。在一些电容性实现方式中，分离感测元件124可以欧姆地短接在一起以形成更大的传感器电极。一些电容性实现方式利用电阻片，其可以是均匀电阻性的。
如以上所讨论的那样，一些电容性实现方式利用基于传感器电极120与输入对象之间的电容性耦合的改变的“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120的输入对象更改靠近传感器电极120的电场，从而改变所测量的电容性耦合。在一个实现方式中，绝对电容感测方法通过关于参考电压（例如，系统接地）调制传感器电极120和通过检测传感器电极120与输入对象140之间的电容性耦合来进行操作。
另外，如以上所讨论的那样，一些电容性实现方式利用基于传感器电极120之间的电容性耦合的改变的“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120的输入对象140更改传感器电极120之间的电场，从而改变所测量的电容性耦合。在一个实现方式中，跨电容性感测方法通过检测一个或多个发射器传感器电极（也就是“发射器电极”）与一个或多个接收器传感器电极（也就是“接收器电极”）之间的电容性耦合来进行操作，如以下进一步描述的那样。可以相对于参考电压（例如，系统接地）调制发射器传感器电极以发射发射器信号。接收器传感器电极可以相对于参考电压被保持基本上恒定以促进作为结果的信号的接收。作为结果的信号可以包括对应于一个或多个发射器信号和/或对应于一个或多个环境干扰源（例如，其它电磁信号）的（一种或多种）影响。传感器电极120可以是专用的发射器电极或接收器电极，或者可以被配置成既发射又接收。
在图1中，处理系统110被示出为输入设备100的部分。处理系统110被配置成操作输入设备100的硬件以检测感测区170中的输入。处理系统110包括一个或多个集成电路（IC）和/或其它电路部件中的部分或全部。（例如，用于互电容传感器设备的处理系统可以包括被配置成利用发射器传感器电极发射信号的发射器电路和/或被配置成利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还包括电子可读指令，诸如固件代码、软件代码等等。在一些实施例中，将构成处理系统110的部件定位在一起，诸如靠近输入设备100的（一个或多个）感测元件124。在其它实施例中，处理系统110的部件与接近于输入设备100的（一个或多个）感测元件124的一个或多个部件和在其它位置处的一个或多个部件在物理上分离。例如，输入设备100可以是耦合到台式计算机的外围设备，并且处理系统110可以包括被配置成在台式计算机的中央处理单元上运行的软件以及与该中央处理单元分离的一个或多个IC（可能具有关联的固件）。作为另一示例，输入设备100可以在物理上集成在电话中，并且处理系统110可以包括作为电话的主处理器的部分的电路和固件。在一些实施例中，处理系统110专用于实现输入设备100。在其它实施例中，处理系统110也执行其它功能，诸如操作显示屏、驱动触觉致动器等。
处理系统110可以被实现为处理处理系统110的不同功能的模块集合。每一个模块可以包括作为处理系统110的一部分的电路、固件、软件或其组合。在各种实施例中，可以使用模块的不同组合。示例模块包括用于操作诸如传感器电极和显示屏之类的硬件的硬件操作模块、用于处理诸如传感器信号和位置信息之类的数据的数据处理模块、以及用于报告信息的报告模块。另外的示例模块包括被配置成操作（一个或多个）感测元件124以检测输入的传感器操作模块、被配置成识别诸如模式改变手势之类的手势的识别模块、以及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而直接响应于感测区170中的用户输入（或没有用户输入）。示例动作包括改变操作模式以及诸如光标移动、选择、菜单导航和其它功能之类的GUI动作。在一些实施例中，处理系统110向电子系统的某个部分（例如，向与处理系统110分离的电子系统的中央处理系统，如果这样的分离中央处理系统存在的话）提供关于输入（或没有输入）的信息。在一些实施例中，电子系统的某个部分处理从处理系统110接收的信息以作用于用户输入，诸如促进完整范围的动作，包括模式改变动作和GUI动作。
例如，在一些实施例中，处理系统110操作输入设备100的（一个或多个）感测元件124以产生指示感测区170中的输入（或没有输入）的电信号。处理系统110可以在产生提供给电子系统的信息中对电信号执行任何适当量的处理。例如，处理系统110可以对从感测元件124获得的模拟电信号进行数字化。作为另一示例，处理系统110可以执行滤波、解调或其它信号调整。在各种实施例中，处理系统110直接从利用感测元件124（传感器电极120）接收的作为结果的信号生成电容性图像。在其它实施例中，处理系统110对利用感测元件124（或传感器电极120）接收的作为结果的信号在空间上进行滤波（例如，取相邻元件的差、加权和），以生成经锐化或平均的图像。作为又一示例，处理系统110可以减去或以其它方式计及基线，使得信息反映电信号与基线之间的差。作为又另外的示例，处理系统110可以确定位置信息、识别作为命令的输入、识别笔迹等。
如本文中所使用的“位置信息”宽泛地涵盖绝对位置、相对位置、速度、加速度和其它类型的空间信息。示例性“零维”位置信息包括近/远或接触/无接触信息。示例性“一维”位置信息包括沿轴的位置。示例性“二维”位置信息包括平面中的运动。示例性“三维”位置信息包括空间中的瞬时或平均速度。另外的示例包括空间信息的其它表示。也可以确定和/或存储关于一个或多个类型的位置信息的历史数据，包括例如随时间追踪位置、运动或瞬时速度的历史数据。
在一些实施例中，利用由处理系统110或由某个其它处理系统操作的附加输入部件来实现输入设备100。这些附加输入部件可以提供用于感测区170中的输入的冗余功能性或某个其它功能性。图1示出了能够被用于促进使用输入设备100来选择项目的靠近感测区170的按钮130。其它类型的附加输入部件包括滑块、球、轮、开关等。相反地，在一些实施例中，可以不利用其它输入部件来实现输入设备100。
在一些实施例中，输入设备100包括触摸屏界面，并且感测区170重叠显示设备160的显示屏的激活区域的至少一部分。例如，输入设备100可以包括覆盖显示屏的基本上透明的感测元件124并且为关联的电子系统提供触摸屏界面。显示屏可以是能够向用户显示视觉界面的任何类型的动态显示器，并且可以包括任何类型的发光二极管（LED）、有机LED（OLED）、阴极射线管（CRT）、液晶显示器（LCD）、等离子体、电致发光（EL）或其它显示技术。输入设备100和显示设备160可以共享物理元件。例如，一些实施例可以利用相同的电学部件中的一些以用于显示和感测（例如，被配置成控制源极、栅极和/或Vcom电压的有源矩阵控制电极）。共享的部件可以包括显示电极、基板、连接器和/或连接。作为另一示例，显示设备160可以由处理系统110部分地或全部地操作。
应当理解的是，尽管在完全发挥作用的装置的上下文中描述了本技术的许多实施例，但是本技术的机制能够以多种形式作为程序产品（例如，软件）被分发。例如，本技术的机制可以被实现和分发为可被电子处理器读取的信息承载介质（例如，可被处理系统110读取的非瞬态计算机可读和/或可记录/可写信息承载介质）上的软件程序。另外，本技术的实施例同样适用，不管被用于执行该分发的介质的特定类型如何。非瞬态、电子可读介质的示例包括各种盘、存储棒、存储卡、存储模块等。电子可读介质可以基于闪速存储技术、光学存储技术、磁性存储技术、全息存储技术、或任何其它存储技术。
图2示出了根据一些实施例的感测元件124的示例性图案的部分，该感测元件124被配置成在与该图案相关联的感测区170中进行感测。为了图示和描述的清楚性，图2示出了在其间设置有栅格电极222的按照简单矩形图案的感测元件124的传感器电极120，而未示出各种其它部件。感测元件124的示例性图案包括被布置成X列和Y行的传感器电极120X,Y的阵列（统称为传感器电极120），其中X和Y是正整数，尽管X和Y之一可以是零。要预期到的是，感测元件124的图案可以包括具有其它配置（诸如环形阵列（polar array）、重复图案、非重复图案、单个行或列、或者其它合适布置）的多个传感器电极120。此外，在各种实施例中，传感器电极的数目可以因行和/或因列而不同。在一个实施例中，传感器电极120的至少一个行和/或列从其它行和/或列偏移，使得其沿至少一个方向比沿其它方向延伸得更远。传感器电极120和栅格电极122耦合到处理系统110且被用以确定感测区170中输入对象140的存在（或其不存在）。
在第一操作模式中，传感器电极120（120-1、120-2、120-3、……120-n）的布置可以被用以经由绝对感测技术来检测输入对象的存在。也就是说，处理系统110被配置成调制传感器电极120以获取经调制的传感器电极120与输入对象之间的电容性耦合的改变的测量，以便确定输入对象的位置。处理系统110进一步被配置成基于利用被调制的传感器电极120接收的作为结果的信号的测量来确定绝对电容的改变。
传感器电极120典型地彼此欧姆地隔离，且还与栅格电极122欧姆地隔离。也就是说，一个或多个绝缘体将传感器电极120（和栅格电极122）分离并防止它们彼此电短接。在一些实施例中，传感器电极120和栅格电极122被绝缘间隙206分离。将传感器电极120和栅格电极122分离的绝缘间隙206可以被填充有电绝缘材料，或者可以是气隙。在一些实施例中，传感器电极120和栅格电极122被绝缘材料的一个或多个层垂直地分离。在一些其它实施例中，传感器电极120和栅格电极122被一个或多个基板分离；例如，它们可以设置在相同基板的相对侧上或者设置在不同基板上。在又其它实施例中，栅格电极122可以由相同基板上或不同基板上的多个层组成。在一个实施例中，第一栅格电极可以被形成在第一基板或基板的第一侧上，并且，第二栅格电极可以被形成在第二基板或基板的第二侧上。例如，第一栅格包括设置在显示设备160的薄膜晶体管（TFT）层上的一个或多个公共电极，并且，第二栅格电极设置在显示设备160的滤色玻璃上。在一个实施例中，第一栅格电极的尺寸等于第二栅格电极的尺寸。在一个实施例中，第一栅格电极的至少一个尺寸不同于第二栅格电极的尺寸。例如，第一栅格电极可以被配置成使得其设置在第一和第二传感器电极120之间，并且第二栅格电极可以被配置成使得其重叠第一和第二传感器电极120以及第一栅格电极中的至少一个。此外，第一栅格电极可以被配置成使得其设置在第一和第二传感器电极120之间，并且第二栅格电极可以被配置成使得其仅重叠第一栅格电极且小于第一栅格电极。
在第二操作模式中，传感器电极120（120-1、120-2、120-3、……120-n）可以被用以当发射器信号被驱动到栅格电极122上时经由跨电容性感测技术来检测输入对象的存在。也就是说，处理系统110被配置成利用发射器信号驱动栅格电极122并利用每一个传感器电极120接收作为结果的信号，其中作为结果的信号包括与发射器信号相对应的效应，所述作为结果的信号被处理系统110或其它处理器利用以确定输入对象的位置。
在第三操作模式中，传感器电极120可以被分割成被用以经由跨电容性感测技术检测输入对象的存在的发射器和接收器电极的组。也就是说，处理系统110可以利用发射器信号驱动第一组传感器电极120并利用第二组传感器电极120接收作为结果的信号，其中作为结果的信号包括与发射器信号相对应的效应。作为结果的信号被处理系统110或其它处理器利用以确定输入对象的位置。
输入设备100可以被配置成操作于以上描述的模式中的任何一个中。输入设备100还可以被配置成操作切换于以上描述的模式中的任何两个或更多个之间。
电容性耦合的局部化电容性感测的区域可以被称为“电容性像素”。电容性像素可以在第一操作模式中被形成在个体传感器电极120与参考电压之间，在第二操作模式中被形成在传感器电极120与栅格电极122之间，以及被形成在被用作发射器和接收器电极的传感器电极120的组之间。电容性耦合随着与感测元件124相关联的感测区170中输入对象140的接近度和运动而改变，并且因而可以被用作输入设备100的感测区中输入对象的存在的指示符。
在一些实施例中，传感器电极120被“扫描”以确定这些电容性耦合。也就是说，在一个实施例中，传感器电极120中的一个或多个被驱动以发射发射器信号。发射器可以被操作成使得一个发射器电极在一个时间处发射或者多个发射器电极在相同时间处发射。在多个发射器电极同时发射的情况下，该多个发射器电极可以发射相同发射器信号并有效地产生有效地更大的发射器电极。可替换地，该多个发射器电极可以发射不同发射器信号。例如，多个发射器电极可以根据一个或多个编码方案来发射不同发射器信号，所述一个或多个编码方案使它们对接收器电极的作为结果的信号的组合影响能够被独立地确定。在一个实施例中，多个发射器电极可以同时发射相同发射器信号，而使用扫描方案、利用接收器电极进行接收。
被配置为接收器传感器电极的传感器电极120可以被单个地或多个地操作以获取作为结果的信号。作为结果的信号可以用于确定电容性像素处的电容性耦合的测量。处理系统110可以被配置成利用传感器电极120以扫描方式和/或复用方式进行接收，以减少要做出的同时测量的数目以及减小支持电气结构的大小。在一个实施例中，一个或多个传感器电极经由诸如复用器等之类的切换元件耦合到处理系统110的接收器。在这样的实施例中，切换元件可以处于处理系统110内部或处于处理系统110外部。在一个或多个实施例中，切换元件可以进一步被配置成将传感器电极与发射器或其它信号和/或电压电势耦合。在一个实施例中，切换元件可以被配置成将多于一个接收器电极同时耦合到公共接收器。
在其它实施例中，“扫描”传感器电极120来确定这些电容性耦合包括调制传感器电极中的一个或多个以及测量该一个或多个传感器电极的绝对电容。在另一实施例中，传感器电极可以被操作成使得一次驱动多于一个传感器电极并利用多于一个传感器电极进行接收。在这样的实施例中，可以同时从该一个或多个传感器电极120中的每一个获得绝对电容性测量。在一个实施例中，同时驱动传感器电极120中的每一个并利用传感器电极120中的每一个进行接收，从而同时从传感器电极120中的每一个获得绝对电容性测量。在各种实施例中，处理系统110可以被配置成选择性地调制传感器电极120的一部分。例如，可以基于但不限于在主机处理器上运行的应用、输入设备的状态和感测设备的操作模式来选择传感器电极。在各种实施例中，处理系统110可以被配置成选择性地屏蔽传感器电极120的至少部分以及选择性地屏蔽（一个或多个）栅格电极122或利用（一个或多个）栅格电极122进行发射而同时选择性地利用其它传感器电极120进行接收和/或发射。
来自电容性像素的测量的集合形成表示像素处的电容性耦合的“电容性图像”（也就是“电容性帧”）。可以在多个时间段内获取多个电容性图像，并且可以使用它们之间的差异来导出与感测区中的输入有关的信息。例如，能够使用在连续时间段内获取的连续电容性图像来追踪进入感测区、退出感测区和处于感测区内的一个或多个输入对象的（一个或多个）运动。
在以上实施例中的任一个中，多个传感器电极120可以被成群在一起，使得同时调制传感器电极120或同时利用传感器电极120进行接收。与以上描述的方法相比，将多个传感器电极成群在一起可以产生可能不可用于辨别精确位置信息的过程电容性图像。然而，过程电容性图像可以被用于感测输入对象的存在。在一个实施例中，过程电容性图像可以被用于将处理系统110或输入设备100移出瞌睡或低功率模式。在一个实施例中，过程电容性图像可以被用于将电容性传感器集成电路移出瞌睡模式或低功率模式。在另一实施例中，过程电容性图像可以被用于将主机集成电路移出瞌睡模式或低功率模式。过程电容性图像可以对应于整个传感器区域或仅对应于传感器区域的一部分。
输入设备100的本底电容是与感测区170中无输入对象相关联的电容性图像。本底电容随着环境和操作条件而改变，且可以以各种方式加以估计。例如，一些实施例当确定没有输入对象处于感测区170中时取得“基线图像”，并且将那些基线图像用作其本底电容的估计。本底电容或基线电容可以因两个传感器电极之间的杂散电容性耦合或由于接收器电极与附近的经调制的电极之间的杂散电容性耦合而存在，在两个传感器电极之间的杂散电容性耦合中，一个传感器电极是利用经调制的信号来被驱动的而另一个传感器电极被保持为相对于系统接地静止。在许多实施例中，本底或基线电容可以在用户输入手势的时间段内相对静止。
能够针对输入设备100的本底电容调整电容性图像以用于更高效的处理。一些实施例通过下述操作来实现这一点：对电容性像素处的电容性耦合的测量“定基线”以产生“经定基线的电容性图像”。也就是说，一些实施例将形成电容图像的测量与和那些像素相关联的“基线图像”的适当“基线值”进行比较，并确定从该基线图像的改变。
在一些触摸屏实施例中，传感器电极120中的一个或多个包括在更新显示屏的显示时使用的一个或多个显示电极。显示电极可以包括诸如分段Vcom电极（（一个或多个）公共电极）的一个或多个段、源极驱动线、栅极线、阳极子像素电极或阴极像素电极、或者任何其它显示元件之类的有源矩阵显示器的一个或多个元件。这些显示电极可以设置在适当的显示屏基板上。例如，公共电极可以设置在一些显示屏（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））中的透明基板（玻璃基板、TFT玻璃、或任何其它透明材料）上、一些显示屏（例如，图案化垂直对准（PVA）或多域垂直对准（MVA））的滤色玻璃的底部上、发射层（OLED）之上等等。在这样的实施例中，显示电极还能够称为“组合电极”，这是由于其执行多个功能。在各种实施例中，传感器电极120中的每一个包括一个或多个公共电极。在其它实施例中，至少两个传感器电极120可以共享至少一个公共电极。尽管以下描述可能描述传感器电极120和/或栅格电极122包括一个或多个公共电极，但是如以上描述的各种其它显示电极也可以与公共电极结合使用或者作为公共电极的替换方案而使用。在各种实施例中，传感器电极120和栅格电极122包括整个公共电极层（Vcom电极）。
在各种触摸屏实施例中，“电容性帧速率”（连续电容性图像被获取的速率）可以与“显示帧速率”（显示图像被更新（包括刷新屏幕以重新显示相同图像）的速率）的速率相同或不同。在各种实施例中，电容性帧速率是显示帧速率的整数倍。在其它实施例中，电容性帧速率是显示帧速率的分数倍。在又另外的实施例中，电容性帧速率可以是显示帧速率的任何分数或整数。在一个或多个实施例中，显示帧速率可以改变（例如，以降低功率或提供诸如3D显示信息之类的附加图像数据），而触摸帧速率维持恒定。在其它实施例中，显示帧速率可以保持恒定，而触摸帧速率被增大或减小。
继续参照图2，耦合到传感器电极120的处理系统110包括传感器模块244以及可选地包括显示模块248。传感器模块244包括被配置成驱动传感器电极120中的至少一个以用于在期望输入感测的时段期间进行电容性感测的电路。在一个实施例中，传感器模块被配置成将经调制的信号驱动到该至少一个传感器电极上，以检测该至少一个传感器电极与输入对象之间的绝对电容的改变。在另一实施例中，传感器模块被配置成将发射器信号驱动到该至少一个传感器电极上，以检测该至少一个传感器电极与另一传感器电极之间的跨电容的改变。经调制的信号和发射器信号一般是在针对输入感测而分配的时间段内包括多个电压转变的变化的电压信号。在各种实施例中，可以在不同操作模式中以不同方式驱动传感器电极120和/或栅格电极122。在一个实施例中，可以利用可在相位、幅度和/或形状中的任一个方面不同的信号（经调制的信号、发射器信号和/或屏蔽信号）来驱动传感器电极120和/或栅格电极122。在各种实施例中，三个经调制的信号和发射器信号在至少一个形状、频率、幅度和/或相位方面类似。在其它实施例中，经调制的信号和发射器信号在频率、形状、相位、幅度和相位方面不同。传感器模块244可以被选择性地耦合到传感器电极120和/或栅格电极122中的一个或多个。例如，传感器模块244可以耦合到传感器电极120的所选部分，并操作于绝对或跨电容性感测模式中。在另一示例中，传感器模块244可以是传感器电极120的不同的部分，并操作于绝对或跨电容性感测模式中。在又一示例中，传感器模块244可以耦合到所有传感器电极120，并操作于绝对或跨电容性感测模式中。传感器模块244还被配置成将栅格电极122操作为屏蔽电极。处理系统110被配置成将栅格电极122操作为可屏蔽传感器电极120以免于附近导体的电气效应的屏蔽电极。在一个实施例中，处理系统被配置成将栅格电极122操作为这样的屏蔽电极，该屏蔽电极可以屏蔽传感器电极120以免于附近导体的电气效应且保护传感器电极120以免受栅格电极122影响，从而至少部分地减小栅格电极122与传感器电极120之间的寄生电容。在一个实施例中，屏蔽信号被驱动到栅格电极122上。屏蔽信号可以是接地信号（诸如系统接地或其它接地）或任何其它恒定电压（即，非调制的）信号。在另一实施例中，将栅格电极122操作为屏蔽电极可以包括使栅格电极电气浮动。在实施例中，栅格电极122能够操作为有效的屏蔽电极，同时是由于其与其它传感器电极的大耦合而浮动的电极。在其它实施例中，屏蔽信号可以称为保护信号，其中该保护信号是变化的电压信号。在一些实现方式中，该保护信号具有与被驱动到传感器电极上的经调制的信号类似的相位、频率和幅度中的至少一个。在一个或多个实施例中，路由（例如，迹线240和/或242）可以被屏蔽以免于因栅格电极122和/或传感器电极120之下的路由而对输入对象做出响应，并且因此可以不是被示出为传感器电极120的有源传感器电极的一部分。
在一个或多个实施例中，电容性感测（或输入感测）和显示更新可以在至少部分重叠的时段期间发生。例如，当公共电极被驱动以用于显示更新时，公共电极还可以被驱动以用于电容性感测。在另一实施例中，电容性感测和显示更新可以在非重叠时段期间发生，该非重叠时段也称为非显示更新时段。在各种实施例中，非显示更新时段可以发生在显示帧的两个显示线的显示线更新时段之间，并且可以在时间上至少与显示更新时段一样长。在这样的实施例中，非显示更新时段可以称为长水平空白时段、长h空白时段或分布式空白时段，其中该空白时段发生在两个显示更新时段之间且至少与显示更新时段一样长。在一个实施例中，非显示更新时段发生在帧的显示线更新时段之间且足够长以允许要被驱动到传感器电极120上的发射器信号的多个转变。在其它实施例中，非显示更新时段可以包括水平空白时段和垂直空白时段。处理系统110可以被配置成在不同非显示更新时间中的任何一个或多个或任何组合期间驱动传感器电极120以用于电容性感测。可以在传感器模块244与显示模块248之间共享同步信号，以提供以可重复地相干的频率和相位重叠显示更新和电容性感测时段的准确控制。在一个实施例中，这些同步信号可以被配置成允许输入感测时段的开始和结尾处的相对稳定的电压与具有相对稳定的电压的显示更新时段（例如，靠近输入积分器重置时间的结尾以及靠近显示充电共享时间的结尾）重合。经调制的信号或发射器信号的调制频率可以在显示线更新速率的谐波处，其中相位被确定以提供从显示元件到接收器电极的几乎恒定的电荷耦合，从而允许该耦合是基线图像的部分。
传感器模块244包括被配置成在期望输入感测的时段期间利用感测元件124接收作为结果的信号的电路，所述作为结果的信号包括与经调制的信号或发射器信号相对应的效应。传感器模块244可以确定感测区170中输入对象140的位置，或者可以将包括指示作为结果的信号的信息的信号提供给另一模块或处理器，例如，电子系统150的确定模块或处理器（即，主机处理器），以用于确定感测区170中输入对象140的位置。
显示模块248可以被包括在处理系统110中或与处理系统110分离。显示模块248包括被确认以在非感测（例如，显示更新）时段期间将显示图像更新信息提供给显示设备160的显示器的电路。在一个实施例中，传感器模块244和显示模块248可以被包括在公共集成电路（第一控制器）内。在另一实施例中，传感器模块244、传感器模块244和显示模块248中的两个被包括在第一集成电路中，并且这三个模块中的另一个被包括在第二集成电路中。在包括多个集成电路的那些实施例中，同步机构可以耦合在它们之间，被配置成同步显示更新时段、感测时段、发射器信号、显示更新信号等。
如以上所讨论的那样，感测元件124的传感器电极120可以被形成为分立的几何形状、多边形、条、板、线或其它形状，这些彼此欧姆地隔离。在各种实施例中，欧姆地隔离包括无源隔离，其中有源开关可以被配置成在一个时间段期间将不同传感器电极耦合到相同的信号。传感器电极120可以通过电路而被电耦合，以形成具有相对于传感器电极120中分立的一个传感器电极更大的规划区域的电极。传感器电极120可以由不透明或非不透明导电材料或者这两者的组合制造。在其中传感器电极120与显示设备一起利用的实施例中，可以期望针对传感器电极120利用非不透明导电材料。在其中传感器电极120不与显示设备一起利用的实施例中，可以期望针对传感器电极120利用具有更低电阻率的不透明导电材料以改进传感器性能。除了其它以外，适于制造传感器电极120的材料包括ITO、铝、银、铜、钼和导电碳材料，并且各种传感器电极可以由不同导电材料的沉积堆叠形成。传感器电极120可以被形成为几乎不具有或不具有开放区域（即，具有未被孔中断的平坦表面）的导电材料的邻接主体，或者可以可替换地被制造以形成具有穿过其中形成的开口的材料的主体。例如，传感器电极120可以由导电材料的网状物（诸如，多个互连薄金属线）形成。在一个实施例中，传感器电极120的长度和宽度中的至少一个可以处于大约1 mm到大约2 mm的范围内。在其它实施例中，传感器电极的长度和宽度中的至少一个可以小于大约1 mm或大于大约2mm。在其它实施例中，长度和宽度可以不类似，并且长度和宽度之一可以处于大约1 mm到大约2 mm的范围内。此外，在各种实施例中，传感器电极120可以包括处于大约4 mm到大约5mm的范围内的中心到中心节距；然而，在其它实施例中，节距可以小于大约4 mm或大于大约5 mm。
栅格电极122可以是与传感器电极120类似地制造的。可以利用导电路由迹线240、242（以虚影示出）将传感器电极120和栅格电极122耦合到处理系统110。导电路由迹线240、242可以与传感器电极120和栅格电极122中的至少一个形成在相同平面中，或者可以形成在一个或多个分离的基板上且经由通孔（未示出）连接到相应电极120、122。导电路由迹线240和242可以被形成在金属层上，该金属层被设置成使得传感器电极120处于金属层与输入对象之间。在一个实施例中，金属层包括显示设备的源极驱动器线和/或栅极线。导电路由迹线240、242和它们之间的通孔可以通过设置在它们与显示设备的用户之间的黑色掩蔽层而对用户遮蔽。导电路由迹线240和242中的至少一个可以包括源极驱动器金属层中的一个或多个路由迹线（导体）。在一个或多个实施例中，这样的层可以称为金属互连层二。此外，导电路由迹线240和/或242可以设置在源极驱动器线之间的金属层上。可替换地，导电路由迹线240和242中的至少一个可以包括未被配置用于显示更新的栅极驱动器金属层或栅极驱动器线中的一个或多个导体。此外，导电路由迹线240和/或242可以设置在栅极驱动器线之间的金属层上。在另一实施例中，导电路由迹线240和242中的至少一个可以包括未被以其它方式配置用于显示更新的Vcom跳线金属层或Vcom线中的一个或多个导体。此外，导电路由迹线240和/或242可以设置在栅极电极之间的金属层上。在其它实施例中，除包括源极驱动器线和/或栅极线的层外，还包括金属层。导电迹线140、142的部分还可以被横向地形成在感测元件124的展布边界外。在各种实施例中，导电路由迹线240和/或242可以设置在Vcom电极跳线层中。Vcom电极跳线层可以称为金属层三或金属互连层三。在一个实施例中，导电迹线可以设置在源极驱动层和Vcom电极跳线层二者上。在各种实施例中，显示设备可以包括“双栅极”或“半源极驱动器”配置，从而允许导电路由迹线240和/或242设置在源极驱动器层上的源极驱动器之间。在一个或多个实施例中，在导电路由迹线240和242之间的连接的正交方向上，它们可以被放置在以它们之间的通孔分离的层上。
栅格电极122设置在传感器电极120中的至少两个之间。栅格电极122可以至少部分地将多个传感器电极120包围成一组，并且还可以或在替换方案中完全或部分地包围传感器电极120中的一个或多个。在一个实施例中，栅格电极122是具有多个孔隙210的平坦主体212，每一个孔隙210包围传感器电极120中相应的一个。相应地，栅格电极122分离并包围传感器电极120中的至少3个或更多个，并且在该示例中分离和包围所有传感器电极120。间隙206将主体212与设置在孔隙210中的传感器电极120间隔开。在一个或多个实施例中，栅格电极122被配置成基本上填充由间隙206限定的空间。在一个实施例中，第二栅格电极可以被设置在栅格电极122与触摸输入层之间的基板上。第二栅格电极可以是与栅格电极122相同的大小，或大于栅格电极122以使得其重叠一个或多个传感器电极120和栅格电极，或小于栅格电极122以使得其重叠栅格电极122的一部分。在各种实施例中，栅格电极122被设置在传感器电极120中的至少两个之间，使得栅格电极122处于不同的层（即，不同的基板或相同基板的不同侧）上且重叠至少两个传感器电极的一部分以及传感器电极之间的间隙。在其中传感器电极120包括一个或多个公共电极的实施例中，传感器电极可以包括公共电极层的全部。
栅格电极122还可以被分段。栅格电极122的分段可以允许栅格电极122的段不太可见。段可以使用迹线或通孔而互连，使得可以利用公共信号来同时驱动栅格电极122的所有段。可替换地，可以独立地驱动栅格电极122的段中的一个或多个，以促进传感器电极120当在某些操作模式中被配置为接收器电极时的扫描，如以下进一步讨论的那样。
可以在图1的输入设备100中使用的可替换的栅格电极122可以包括基本上比传感器电极120大的表面积。例如，栅格电极122可以至少部分地包围一个或多个传感器电极120。另外或在替换方案中，栅格电极122可以完全地包围至少一个传感器电极120且仅部分地包围其它传感器电极120。在其它实施例中，栅格电极122可以完全地包围所有传感器电极120。还要预期到的是，栅格电极122可以被分段。
在另一示例中，每一个传感器电极120可以耦合到不同的导电路由迹线240和处理系统110的公共管脚。例如，复用器（或类似电路元件）可以耦合到一个或多个导电路由迹线240，使得当共享导电路由迹线240时，传感器电极120可以个体地耦合到处理系统110。在一个其它示例中，每一个传感器电极120可以耦合到不同的导电路由迹线240，其中每一个导电路由迹线240耦合到处理系统110的不同的管脚。处理系统110可以被配置成利用多个传感器电极120同时进行接收或利用每一个传感器电极120独立地进行接收。在一个实施例中，处理系统110可以被配置成当利用发射器信号驱动多于一个栅格电极时使用扫描时间复用方案、利用多个传感器电极120进行接收。栅格电极可以邻近于彼此或不邻近于彼此。在一个实施例中，可以同时利用两个传感器电极进行接收，而利用发射器信号驱动与传感器电极之一相对应的栅格电极。
处理系统110可以被配置成同时将发射器信号驱动到每一个栅格电极122上并利用传感器电极120接收作为结果的信号。在这样的实施例中，可以利用基于多个数字码中的不同的一个数字码的发射器信号来驱动每一个栅格电极122。数字码可以是任何码，使得它们提供数学独立结果。在一个实施例中，针对发射器的集合的数字码是基本上正交的，即，展现出非常低的互相关，如本领域中公知。注意，两个码可以被视为甚至当那些码未展现出严格零互相关时也是基本上正交的。在特定实施例中，例如，数字码是伪随机顺序码。在其它实施例中，使用沃尔什（Walsh）码、金氏（Gold）码或另一适当准正交或正交码。在另一实施例中，处理系统110被配置成同时利用相同发射器信号来驱动栅格电极122而利用传感器电极120独立地进行接收。一些基本上正交的码可以被选择，其具有靠近零的和，该和减小了到显示元件的码耦合的影响，这样的码的一个集合是循环行列式码，其中每一个码向量是其它向量的旋转。
处理系统110可以被配置成扫描通过栅格电极122，从而一次一个地将发射器信号驱动到栅格电极122上，同时利用传感器电极120进行接收。在一个实施例中，仅利用正在被驱动的栅格电极122所包围的那些传感器电极120进行接收。在其它实施例中，可以利用正在被驱动的栅格电极122接收传感器电极120的全部或某个部分。
处理系统110可以被配置成基于输入对象140的位置信息来选择性地配置栅格电极122或传感器电极120。例如，在一个实施例中，处理系统110可以将发射器信号驱动到栅格电极122上，使得栅格电极作为一个大栅格电极122而被驱动。处理系统110可以选择性地仅驱动贴近所检测到的一个或多个输入对象140的栅格电极122的一部分。在另一实施例中，例如，在一个实施例中，处理系统110可以将屏蔽信号驱动到栅格电极122上，使得栅格电极作为一个大栅格电极122而被驱动。此外，处理系统110可以利用屏蔽信号选择性地仅驱动贴近所检测到的一个或多个输入对象140的栅格电极122的一部分。在一个实施例中，用于驱动栅格电极122的驱动方案（如以上所讨论）可以基于一个或多个输入对象140的位置信息而变化。
图3是图1的感测元件124的传感器电极120的简化截面图，图示了具有设置在与其中形成屏蔽电极304的层平行的层中的导电路由迹线240的输入设备100的膜堆叠的部分。膜堆叠内的屏蔽电极304和导电路由迹线240的定向在图3中是示例性的，这是由于要预期到导电路由迹线240和屏蔽电极304可以被设置在膜堆叠内的层中的任一个上，例如，如被形成在显示膜堆叠的现有层上或在向显示膜堆叠添加的新层上，如以下进一步描述的那样。
传感器电极120被设置在基板200上。基板200可以是作为输入设备100或显示设备160的部分的任何合适基板。基板200一般由介电材料制造、利用介电材料来覆盖或利用介电材料来涂覆，以防止传感器电极120之间的串扰。在图3中描绘的实施例中，至少一个通孔202被利用以通过基板200将传感器电极120耦合到导电路由迹线240。
图4是在未描绘图3中所示的通孔202的情况下示意性地图示了导电路由迹线240、传感器电极120和屏蔽电极304之间的布置的一个示例的简化分解等距视图。传感器电极120和导电路由迹线240被示出为在平行层中堆叠。由于导电路由迹线240被设置在与传感器电极120的层不同的层上，因此耦合到距处理系统110最远的传感器电极120的导电路由迹线240在其它传感器电极120下面被路由，从而形成横跨传感器电极120的阵列的宽度的导体层，其中该导体层包括具有与包括传感器电极120的层的展布范围大约相同的展布范围的导电路由迹线240。
导电路由迹线240还设置在与屏蔽电极304的层不同的层上。导电路由迹线240的层一般平行于包括屏蔽电极304的层。
屏蔽电极304一般可以具有至少与感测元件120的阵列的展布范围一样大的展布范围。感测元件120的阵列的展布范围可以被定义为阵列的宽度402和深度404的乘积。
返回到图3，传感器电极120和导电路由迹线240被示出在设置于基板200的相对侧上。然而，在其它实施例中，传感器电极120和导电路由迹线240可以被设置在基板200的相同侧上。在又其它实施例中，传感器电极120和导电路由迹线240可以被与基板200堆叠的一个或多个附加基板（或层）分离。
导电路由迹线240一般被设置在传感器电极120的与屏蔽电极304相同的侧上。设置在导电路由迹线240与屏蔽电极304之间的空间310可以由输入设备100的一个或多个其它层填充，如以下参照图5进一步描述的那样。跨空间310的距离一般保持恒定，甚至当输入设备100响应于沿从基板200朝向屏蔽电极304垂直地限定的方向对输入设备100施加的力而偏转或弯曲时。
屏蔽电极304一般被设置在导电路由迹线240与外壳300之间。屏蔽电极304一般是与外壳300成间隔开的关系设置的。屏蔽电极304被布置成维持距导电路由迹线240基本上均匀的距离（沿垂直于屏蔽电极304的平面的方向），甚至当屏蔽电极304朝向外壳300的底部偏转（例如，弯曲）时。
屏蔽电极304由导电材料（诸如透明导电氧化物（TCO））、金属层或金属合金层制造。在一个实施例中，屏蔽电极304由氧化铟锡（ITO）层制造。屏蔽电极304可以被制造为固体层或箔片，或者被制造为导电金属网状物。如以上所讨论的那样，屏蔽电极304可以具有与（由传感器电极120组成的）感测元件124的展布范围基本上相等的展布范围，如图4中所示。
屏蔽电极304耦合到处理系统110，然而，在一些实施例中，屏蔽电极304可以被接地。例如在一些实施例中，特别是在其中外壳300由导电材料制造的实施例中，连同输入设备100的其它层一道，屏蔽电极304可以被接地以提供对导电路由迹线240和传感器电极120的有效屏蔽。
当耦合到屏蔽电极304时，处理系统110可以将屏蔽信号驱动到屏蔽电极304上，所述屏蔽电极304起作用以减小至少导电路由迹线240与外壳300之间的本底电容的改变。在一些实施例中，连同输入设备100的其它层一道，被驱动到屏蔽电极304上的屏蔽信号提供对导电路由迹线240和传感器电极120的有效屏蔽。在一个实施例中，屏蔽信号可以是接地信号，诸如系统接地或其它接地信号。在另一实施例中，处理系统110可以将具有恒定（即，非调制的）电压信号的屏蔽信号驱动到屏蔽电极304上。在其它实施例中，处理系统110可以将具有经调制的电压信号的保护信号驱动到屏蔽电极304上。在这样的实施例中，屏蔽信号可以称为保护信号。在一些实施例中，被驱动到屏蔽电极304上的经调制的电压信号可以是具有与被驱动到传感器电极上以用于电容性感测的经调制的信号类似的相位、频率和幅度中的至少一个的变化的电压信号。可替换地，屏蔽电极304可以电气浮动的。
可压缩层302被设置在屏蔽电极304与外壳300之间。可压缩层302包括介电材料。在一个实施例中，可压缩层302是气隙。可压缩层302一般允许输入设备100响应于由输入对象140施加的力而相对于外壳300位移或弯折，使得输入设备100的部件在正常使用期间不被损坏。
图5是包括其上设置导电路由迹线240、传感器电极120和屏蔽电极304的层的膜堆叠500的一个实施例的简化截面图。膜堆叠500被稍微分解以允许各个层被更清楚地描绘。膜堆叠500的层的相对厚度在图5中不是按比例绘制的。尽管以下描述的膜堆叠500被配置为液晶显示器（LCD），但是可以利用其它类型的显示器，诸如但不限于发光二极管（LED）、有机LED（OLED）、阴极射线管（CRT）、等离子体、电致发光（EL）或其它显示技术。
膜堆叠500被设置在外壳300中。外壳300包括顶部508、侧部506和底部504。可选的支撑构件512可以从底部504延伸以支撑在底部504上面间隔的膜堆叠500。顶部508包括开口510，通过开口510，膜堆叠500可以是可见的且由诸如图1中所示的输入对象140访问以用于触摸感测。
膜堆叠500一般包括通过外壳300的开口510暴露的盖透镜520。因而，盖透镜520处于膜堆叠500的观看侧上。盖透镜520一般限定或贴近于膜堆叠500的顶部。膜堆叠500包括设置在盖透镜520下面的偏振膜524。偏振膜524可以通过光学透明粘合剂522而被紧固到盖透镜520。
膜堆叠500还包括设置在偏振膜524下面的滤色玻璃526。滤色玻璃526可以被设置在偏振膜524与包括感测元件124的层之间。包括感测元件124的层可以包括传感器电极120和栅格电极122。如以上所讨论的那样，基板200可以被设置在感测元件124与包含导电路由迹线240的层之间。滤色层528可以被设置在包含导电路由迹线240的层与液晶材料（LCD）层530之间。薄膜晶体管（TFT）层532可以被设置在LCD层530与包含屏蔽电极304的层之间。TFT层532也被称作TFT基板。偏振膜层534可以被设置在包含屏蔽电极304的层与背面照明模块536之间。背面照明模块536可以包括一个或多个层。可压缩层302被设置在背面照明模块536与外壳300的底部504之间。因而，背面照明模块536处于膜堆叠500的非观看侧上。
尽管在图5中在膜堆叠500内的某些位置处图示了传感器电极120、导电路由迹线240、屏蔽电极304和可压缩层302，但是传感器电极120、导电路由迹线240、屏蔽电极304和可压缩层302中的一个或多个可以被设置在其它层之间，只要屏蔽电极304被设置在可压缩层302与导电路由迹线240之间即可。例如，连同其它位置一道，屏蔽电极304可以被形成在偏振膜层534上或被形成为偏振膜层534、被形成在TFT层532下面、或者被形成为背面照明模块536中或上的导电反射层。
图6是示意性地图示了导电路由迹线240响应于对膜堆叠500（在图6中由导电路由迹线240表示）施加的输入力而相对于外壳300的位移的简化侧视图。在图6中未图示屏蔽电极304。输入力一般由输入对象140（诸如手指、触针、笔等等）施加。
在图6中，当没有力被施加时，包括导电路由迹线240的层一般是平坦的，如实线所描绘的那样。当力（诸如，垂直于表面（即，导电路由迹线240的平面）的力）被施加时，导电路由迹线240偏转或弯曲到由可压缩层302占据的空间中，如附图标记240D所标识的虚线所示。在非偏转位置中，导电路由迹线240与外壳300的底部504间隔开距离610N。在响应于所施加的力的偏转位置中，导电路由迹线240D与外壳300的底部504间隔开距离610D，其小于距离610N。在不具有屏蔽电极的传统设备中，距离610D和610N之间的差将引起本底电容的改变，这可能导致由输入设备100测量的响应的图像的失真。对应地，触摸性能（即，感测精度）被降级。
屏蔽电极304减轻了因膜堆叠500的弯曲而引起的本底电容的这种改变，并因而增强了设备性能。由于屏蔽电极304是膜堆叠500的部分，因此屏蔽电极304随膜堆叠500的包括导电路由迹线240和传感器电极120的其它部件均匀地弯曲和位移。由于当膜堆叠500在平坦和弯曲定向之间弯折时，屏蔽电极304和导电路由迹线240和传感器电极120之间的距离保持基本上相等，因此导电路由迹线240、传感器电极120和膜堆叠的其它部件（诸如栅极和源极线（未示出））之间的本底电容保持基本上恒定，这又降低了失真的概率并改进了设备性能。
图7和8是示意性地图示了导电路由迹线240响应于由输入对象140对膜堆叠500施加的输入力而相对于屏蔽电极304和外壳300的位移的简化侧视图。图7描绘了在未从输入对象140施加垂直于膜堆叠500的力的情况下处于基本上平坦状态中的膜堆叠500，而图8描绘了因从输入对象140施加垂直于膜堆叠500的力而处于弯曲状态中的膜堆叠500。
首先参照图7，以平行、间隔开的关系示出了导电路由迹线240、屏蔽电极304和外壳300，而膜堆叠500不具有施加于其的外力。导电路由迹线240与外壳300之间的距离610N被示出以供参考。在导电路由迹线240与屏蔽电极304之间（例如，在贴近感测元件124的阵列的边缘的位置处）限定距离700。在导电路由迹线240与屏蔽电极304之间（例如，在贴近感测元件124的阵列的中心的位置处）限定距离702。当膜堆叠500不具有施加于其的外力时，距离700近似等于距离702。
类似地，在外壳300与屏蔽电极304之间（例如，在贴近屏蔽电极304的边缘的位置处）限定距离704。在外壳300与屏蔽电极304之间（例如，在贴近屏蔽电极304的中心的位置处）限定距离706。再一次，当膜堆叠500不具有施加于其的外力时，距离704近似等于距离706。
现在参照图8，在因由输入对象140沿垂直于屏蔽电极304（和膜堆叠500的其它层）且朝向外壳300的底部504的方向对膜堆叠500施加外力而引起的偏转状态中示出导电路由迹线240、屏蔽电极304和外壳300。导电路由迹线240与外壳300之间的距离610D被示出以供参考。在偏转状态中，在导电路由迹线240与屏蔽电极304之间限定的距离700和702保持与图7中所示的非偏转状态近似相等且基本上不变。
然而，由于膜堆叠500相对于非偏转外壳300的偏转，在外壳300与屏蔽电极304之间限定的距离704减小到距离704’，而在外壳300与屏蔽电极304之间限定的距离706减小到706’。有利地，外壳300与屏蔽电极304之间的距离的改变对因屏蔽电极304的存在而引起的本底电容几乎没有影响。但是，由于在导电路由迹线240与屏蔽电极304之间限定的距离700和702保持近似相等，因此屏蔽电极304减小或防止了因膜堆叠的弯曲而引起的对导电路由迹线240和传感器电极120的本底电容的改变，这增强了设备性能。
有利地，屏蔽电极304的使用减轻了导电路由迹线240和传感器电极120的本底电容的改变。屏蔽电极304可以位于膜堆叠内的各种位置中。在一些实施例中，特别是在外壳300由导电材料制造的情况下，屏蔽电极304可以被接地，而在其它实施例中，屏蔽电极304可以被处理系统110利用屏蔽信号驱动，以连同包括输入设备100的膜堆叠500的其它层一道提供对导电路由迹线240和传感器电极120的有效屏蔽。
因而，呈现了本文中所阐述的实施例和示例以便最佳地解释根据本技术及其特定应用的实施例并且由此使得本领域技术人员能够做出和使用本发明。然而，本领域技术人员将认识到的是，仅仅出于说明和示例的目的，已经呈现了前面的描述和示例。如所阐述的描述不意在是详尽的或者将本发明限制于所公开的确切形式。
鉴于以上内容，本公开的范围由所附权利要求确定。

Claims (25)

1.一种输入设备，包括：
具有底部的外壳；
以图案设置在基板上的多个传感器电极；
耦合到所述传感器电极的多个路由迹线；
导电屏蔽物，其具有近似等于或大于传感器电极的图案的展布范围的展布范围，所述导电屏蔽物和所述基板是设置在所述外壳中的显示膜堆叠的部分；以及
可压缩层，其设置在所述显示膜堆叠与外壳之间，所述可压缩层被配置成允许所述显示膜堆叠朝向所述外壳的底部偏转。
2.如权利要求1所述的输入设备，其中所述导电屏蔽物是电气浮动的。
3.如权利要求1所述的输入设备，进一步包括：
处理系统，其耦合到所述导电屏蔽物。
4.如权利要求3所述的输入设备，其中所述处理系统被配置成将屏蔽信号驱动到所述导电屏蔽物上。
5.如权利要求3所述的输入设备，其中所述处理系统被配置成：
将经调制的屏蔽信号驱动到所述导电屏蔽物上。
6.如权利要求3所述的输入设备，其中所述处理系统被配置成：
将恒定电压驱动到所述导电屏蔽物上。
7.如权利要求1所述的输入设备，其中所述显示膜堆叠包括：
偏振膜层，其上设置有所述导电屏蔽物。
8.如权利要求1所述的输入设备，其中所述显示膜堆叠包括：
背面照明模块，其被设置在所述多个路由迹线与所述外壳的底部之间，其中所述导电屏蔽物被设置在所述背面照明模块的层上。
9.如权利要求1所述的输入设备，其中所述显示膜堆叠包括：
TFT基板，其上设置有所述导电屏蔽物。
10.如权利要求1所述的输入设备，其中传感器电极的图案被布置成矩阵阵列。
11.如权利要求1所述的输入设备，其中所述可压缩层包括：
气隙，其被限定在所述显示膜堆叠与所述外壳的底部之间。
12.一种输入设备，包括：
显示膜堆叠，其被配置成显示图像，所述显示膜堆叠具有观看侧和非观看侧，所述显示膜堆叠包括：
导电屏蔽物；
多个传感器电极，其被设置在所述导电屏蔽物的观看侧上；以及
耦合到所述传感器电极的多个路由迹线，所述导电屏蔽物被设置在所述路由迹线与所述显示膜堆叠的非观看侧之间；以及
可压缩层，其被设置在所述显示膜堆叠的非观看侧与所述输入设备的接地表面之间，所述可压缩层被配置成允许所述显示膜堆叠响应于垂直于所述显示膜堆叠的观看侧施加的力而朝向所述输入设备的接地表面偏转。
13.如权利要求12所述的输入设备，其中所述导电屏蔽物是电气浮动的。
14.如权利要求12所述的输入设备，其中所述导电屏蔽物具有近似等于或大于多个传感器电极的展布范围的展布范围。
15.如权利要求12所述的输入设备，进一步包括：
处理系统，其耦合到所述导电屏蔽物且被配置成将经调制的保护信号驱动到所述导电屏蔽物上。
16.如权利要求12所述的输入设备，进一步包括：
处理系统，其耦合到所述导电屏蔽物且被配置成将非调制的屏蔽信号驱动到所述导电屏蔽物上。
17.如权利要求12所述的输入设备，其中所述显示膜堆叠包括：
偏振膜层，其上设置有所述导电屏蔽物。
18.如权利要求12所述的输入设备，其中所述显示膜堆叠包括：
背面照明模块，其中所述导电屏蔽物被设置在所述背面照明模块的层上。
19.如权利要求12所述的输入设备，其中所述显示膜堆叠包括：
TFT基板，其上设置有所述导电屏蔽物。
20.如权利要求12所述的输入设备，其中所述多个传感器电极被布置成矩阵阵列。
21.一种输入设备，包括：
被配置成通过顶面显示图像的显示膜堆叠，所述显示膜堆叠包括：
设置成矩阵阵列的多个传感器电极；以及
耦合到传感器电极的多个路由迹线；以及
导电屏蔽物，其具有近似等于或大于所述多个传感器电极的有效面积的展布范围，所述导电屏蔽物相对于所述顶面设置在所述矩阵阵列和路由迹线下面；
可压缩层，其被设置在所述显示膜堆叠下面，所述可压缩层被配置成允许所述显示膜堆叠响应于对显示膜堆叠的顶面施加的垂直力而偏转；以及
处理系统，其耦合到所述多个路由迹线和所述导电屏蔽物，所述处理系统被配置成操作所述多个传感器电极以用于触摸感测，并利用减轻随着经位移的堆叠弯曲的跨所述多个传感器电极的本底电容的改变的信号来操作所述导电屏蔽物。
22.一种输入设备，包括：
被设置成矩阵阵列的多个传感器电极，所述多个传感器电极被配置成当利用感测信号加以驱动时提供指示贴近所述矩阵阵列的感测区中输入对象的存在的度量；
可压缩层，其与所述感测区相对地设置在膜堆叠下面，所述可压缩层被配置成允许显示膜堆叠响应于沿导电屏蔽物的方向对膜堆叠施加的垂直力而偏转；
耦合到传感器电极的多个路由迹线；以及
导电屏蔽物，其具有近似等于或大于所述多个传感器电极、所述矩阵阵列、路由迹线和膜堆叠的导电屏蔽物部分的有效面积的展布范围，其中与所述导电屏蔽物相比，所述矩阵阵列更接近于所述感测区，其中所述导电屏蔽物被配置成减轻随着膜堆叠弯曲的跨所述多个传感器电极的本底电容的改变。
23.一种处理系统，包括：
触摸控制模块，其具有被配置成执行下述操作的电路：
操作设置在基板上的多个传感器电极以用于触摸感测；以及
利用屏蔽信号来操作设置在所述基板与输入设备的接地表面之间的导电屏蔽物，所述屏蔽信号减轻随着基板响应于在触摸事件期间对传感器电极施加的力而弯曲的跨所述多个传感器电极的本底电容的改变。
24.如权利要求23所述的处理系统，其中所述触摸控制模块的电路当利用屏蔽信号来操作导电屏蔽物时被配置成：
将被调制的屏蔽信号驱动到所述导电屏蔽物上。
25.如权利要求23所述的处理系统，其中所述触摸控制模块的电路当利用信号来操作导电屏蔽物时被配置成：
将恒定的屏蔽信号驱动到所述导电屏蔽物上。
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