CN107037937B - 用于消除同时显示和触摸感测中的显示噪声的感测帧平均 - Google Patents

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Abstract

提供用于在同时或接近同时执行显示和电容感测时从电容感测信号中去除基于显示的破坏分量的技术。携带显示相关信号(例如用于子像素更新的源信号)的布线可引起破坏电流进入用于携带电容感测信号的布线。这个破坏电流会降低经由感测信号来确定输入物体的存在的能力。因此，通过将来自两个连续帧的感测信号一起求平均来有效地去除破坏信号。因为显示器执行帧反转(其中在每帧反转提供给子像素以用于更新的电压极性)，所以破坏电流的极性在每帧反转。因此，将两个后续帧一起相加抵消了破坏信号。

Description

用于消除同时显示和触摸感测中的显示噪声的感测帧平均
技术领域
实施例一般涉及输入感测，以及具体来说涉及消除同时显示和触摸感测中的显示噪声。
背景技术
包括接近传感器装置(通常又称作触摸板或触摸传感器装置)的输入装置广泛用于多种电子系统中。接近传感器装置通常包括常常通过表面来区分的感测区，其中接近传感器装置确定一个或多个输入物体的存在、位置和/或运动。接近传感器装置可用来提供电子系统的接口。例如，接近传感器装置常常用作较大计算系统的输入装置(例如笔记本或台式计算机中集成的或者作为其外设的不透明触摸板)。接近传感器装置还常常用于较小计算系统(例如蜂窝电话中集成的触摸屏)中。
接近传感器装置可包括显示元件，其与执行接近感测同时被驱动以用于更新。将显示相关信号(例如用于子像素更新的源信号)传送给的显示元件的布线可引起破坏电流进入用于携带接近感测信号的布线。这个破坏电流会降低经由感测信号来确定输入物体的存在的能力。
发明内容
提供一种配置用于同时更新显示并且执行电容感测的处理系统。该处理系统包括源驱动器，其配置成在第一时间周期期间采用第一源驱动器电压来驱动源线，并且在与第一时间周期至少部分重叠的第二时间周期期间接收耦合到传感器电极的布线迹线上的所产生信号，布线迹线和源线相互接近地布线。该处理系统还包括干扰去除器，其配置成在第一显示更新周期期间获取第一所产生信号并且在第二显示更新周期期间获取第二所产生信号，以及通过组合第一所产生信号和第二所产生信号从第二所产生信号中去除显示干扰。为第一显示更新周期期间的显示更新所提供的第一显示信号相对于为第二显示更新周期期间的显示更新所提供的第二显示信号被帧反转。
提供一种配置用于同时更新显示并且执行电容感测的输入装置。该输入装置包括耦合到源线的显示元件。该输入装置还包括耦合到布线迹线的传感器电极，布线迹线和源线相互接近地布线。该输入装置还包括耦合到源线和布线迹线的处理系统。该处理系统包括源驱动器，其配置成在第一时间周期期间采用第一源驱动器电压来驱动源线，并且在与第一时间周期至少部分重叠的第二时间周期期间接收耦合到传感器电极的布线迹线上的所产生信号，布线迹线和源线相互接近地布线。该处理系统还包括干扰去除器，其配置成在第一显示更新周期期间获取第一所产生信号并且在第二显示更新周期期间获取第二所产生信号，以及通过组合第一所产生信号和第二所产生信号从第二所产生信号中去除显示干扰。为第一显示更新周期期间的显示更新所提供的第一显示信号相对于为第二显示更新周期期间的显示更新所提供的第二显示信号被帧反转。
提供一种用于同时更新显示并且执行电容感测的方法。该方法包括在第一时间周期期间采用第一源驱动器电压来驱动源线。该方法还包括在与第一时间周期至少部分重叠的第二时间周期期间接收耦合到传感器电极的布线迹线上的所产生信号，布线迹线和源线相互接近地布线。该方法还包括在第一显示更新周期期间获取第一所产生信号并且在第二显示更新周期期间获取第二所产生信号。该方法还包括通过组合第一所产生信号和第二所产生信号从第二所产生信号中去除显示干扰。为第一显示更新周期期间的显示更新所提供的第一显示信号相对于为第二显示更新周期期间的显示更新所提供的第二显示信号被帧反转。
附图说明
为了能够详细了解实施例的上述特征的方式，可参照实施例进行以上概述的实施例的更具体描述，实施例的一部分在附图中示出。但是要注意，附图仅示出典型实施例，并且因此不是要被理解为限制范围，因为可容许其他有效实施例。
图1是按照一示例、包括输入装置的系统的框图。
图2A是示出按照一示例的电容传感器装置的框图。
图2B是示出按照一示例的另一个电容传感器装置的框图。
图3是按照一示例的布线配置的示意图。
图4是示出按照一示例的帧反转的方面的简图。
图5是示出按照一示例、特定子像素的帧反转的效果的图表。
图6是示出按照一示例、用于破坏电流的消除的帧平均的图表。
图7是按照一示例、用于从感测信号中去除显示元件所生成的破坏份额的方法的流程图。
为了便于理解，相同的参考标号在可能的情况下用于表示附图共同的相同元件。预期一个实施例的元件可有益地结合在其他实施例中。
具体实施方式
以下详细描述实际上只是示范性的，而不是意在限制实施例或者这类实施例的应用和使用。此外，并不是意在通过前面的技术领域、背景、概述或者以下详细描述中提供的任何明确表达或暗示的理论进行限制。
各个实施例提供用于在同时或接近同时执行显示和电容感测时从电容感测信号中去除基于显示的破坏分量的技术。携带显示相关信号(例如用于子像素更新的源信号)的布线可引起破坏电流进入用于携带电容感测信号的布线。这个破坏电流会降低经由感测信号来确定输入物体的存在的能力。因此，通过对于来自两个连续帧的感测信号一起求平均，来有效地去除破坏信号。因为显示器执行帧反转(其中在每帧反转提供给子像素以用于更新的电压极性)，所以破坏电流的极性在每帧反转。因此，将两个后续帧一起相加抵消破坏信号。
现在来看附图，图1是按照本发明的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(未示出)提供输入。如本文档所使用的术语“电子系统”(或“电子装置”)广义地表示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性示例包括所有尺寸和形状的个人计算机，例如台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板、万维网浏览器、电子书阅读器和个人数字助理(PDA)。附加示例电子系统包括合成输入装置，例如包括输入装置100和独立操纵杆或按键开关的物理键盘。其他示例电子系统包括诸如数据输入装置(包括遥控和鼠标)和数据输出装置(包括显示屏幕和打印机)之类的外围设备。其他示例包括远程终端、售货亭和视频游戏机(例如视频游戏控制台、便携游戏装置等)。其他示例包括通信装置(包括蜂窝电话、例如智能电话)和媒体装置(包括记录器、编辑器和播放器、例如电视机、机顶盒、音乐播放器、数码相框和数码相机)。另外，电子系统可能是输入装置的主机或从机。
输入装置100能够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隔。适当地，输入装置100可使用下列的任一个或多个与电子系统的部分进行通信：总线、网络和其他有线或无线互连。示例包括I2C、SPI、PS/2、通用串行总线(USB)、蓝牙、RF和IRDA。
图1中，输入装置100示为接近传感器装置(又常常称作“触摸板”或“触摸传感器装置”)，其配置成感测由感测区120中的一个或多个输入物体140所提供的输入。示例输入物体包括手指和触控笔，如图1所示。
感测区120包含输入装置100之上、周围、之中和/或附近的任何空间，其中输入装置100能够检测用户输入(例如由一个或多个输入物体140所提供的用户输入)。特定感测区的尺寸、形状和位置可逐个实施例极大地改变。在一些实施例中，感测区120沿一个或多个方向从输入装置100的表面延伸到空间中，直到信噪比阻止充分准确的物体检测。在各个实施例中，这个感测区120沿特定方向所延伸的距离可以是大约小于一毫米、数毫米、数厘米或者以上，并且可随所使用的感测技术的类型和预期的精度而极大地改变。因此，一些实施例感测输入，其包括没有与输入装置100的任何表面相接触、与输入装置100的输入表面(例如触摸表面)相接触、与耦合某个量的所施加力或压力的输入装置100的输入表面相接触和/或它们的组合。在各个实施例中，可由传感器电极所在的壳体的表面、由施加在传感器电极或者任何壳体之上的夹层结构面板等，来提供输入表面。在一些实施例中，感测区120在投影到输入装置100的输入表面时具有矩形形状。
输入装置100可利用传感器组件和感测技术的任何组合来检测感测区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。作为若干非限制性示例，输入装置100可使用电容、倒介电、电阻、电感、磁、声、超声和/或光学技术。一些实现配置成提供跨越一维、二维、三维或更高维的空间的图像。一些实现配置成提供沿特定轴或平面的输入的投影。在输入装置100的一些电阻实现中，柔性和导电第一层通过一个或多个隔离元件与导电第二层分隔。在操作期间，跨层创建一个或多个电压梯度。按压柔性第一层可使它充分偏转，以在层之间创建电接触，从而产生反映层之间的(一个或多个)接触点的电压输出。这些电压输出可用来确定位置信息。
在输入装置100的一些电感实现中，一个或多个感测元件拾取由谐振线圈或线圈对所感应的回路电流。电流的幅值、相位和频率的某个组合则可用来确定位置信息。
在输入装置100的一些电容实现中，施加电压或电流以创建电场。附近的输入物体引起电场的变化，并且产生可作为电压、电流等的变化来检测的电容耦合的可检测变化。
一些电容实现利用电容感测元件的阵列或者其他规则或不规则图案来创建电场。在一些电容实现中，独立感测元件可欧姆地短接在一起，以形成较大传感器电极。一些电容实现利用电阻片，其可以是电阻均匀的。
一些电容实现利用基于传感器电极与输入物体之间的电容耦合的变化的“自电容”或(或“绝对电容”)感测方法。在各个实施例中，传感器电极附近的输入物体改变传感器电极附近的电场，从而改变所测量电容耦合。在一个实现中，绝对电容感测方法通过相对参考电压(例如系统地)来调制传感器电极以及通过检测传感器电极与输入物体之间的电容耦合进行操作。
一些电容实现利用基于传感器电极之间的电容耦合的变化的“互电容”(或者“跨电容”)感测方法。在各个实施例中，传感器电极附近的输入物体改变传感器电极之间的电场，从而改变所测量电容耦合。在一个实现中，跨电容感测方法通过下列步骤进行操作：检测一个或多个发射器传感器电极(又称作“发射器电极”或“发射器”)与一个或多个接收器传感器电极(又称作“接收器电极”或“接收器”)之间的电容耦合。发射器传感器电极可相对于参考电压(例如系统地)来调制，以传送发射器信号。接收器传感器电极可相对于参考电压基本上保持为恒定，以促进所产生信号的接收。所产生信号可包括与一个或多个发射器信号和/或与一个或多个环境干扰源(例如其他电磁信号)对应的影响。传感器电极可以是专用发射器或接收器，或者传感器电极可配置成既传送又接收。备选地，接收器电极可相对于地来调制。
图1中，处理系统110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120中的输入。处理系统110包括一个或多个集成电路(IC)的部分或全部和/或其他电路组件。例如，互电容传感器装置的处理系统可包括：发射器电路，配置成采用发射器传感器电极来传送信号；和/或接收器电路，配置成采用接收器传感器电极来接收信号。在一些实施例中，处理系统110还包括电子可读指令，例如固件代码、软件代码等。在一些实施例中，组成处理系统110的组件共同位于例如输入装置100的(一个或多个)感测元件的附近。在其他实施例中，处理系统110的组件在物理上是独立的，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，而一个或多个组件在其他位置。例如，输入装置100可以是耦合到台式计算机的外设，并且处理系统110可包括配置成运行于台式计算机的中央处理器上的软件以及与中央处理器分隔的一个或多个IC(也许具有关联固件)。作为另一个示例，输入装置100可在物理上集成到电话中，并且处理系统110可包括作为电话的主处理器的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。在其他实施例中，处理系统110还执行其他功能，例如操作显示屏幕、驱动触觉致动器等。
处理系统110可实现为操控处理系统110的不同功能的一组模块。各模块可包括作为处理系统110的一部分的电路、固件、软件或者其组合。在各个实施例中，可使用模块的不同组合。示例模块包括：硬件操作模块，用于操作诸如传感器电极和显示屏幕之类的硬件；数据处理模块，用于处理诸如传感器信号和位置信息之类的数据；以及报告模块，用于报告信息。其他示例模块包括：传感器操作模块，配置成操作感测元件以检测输入；识别模块，配置成识别例如模式变更手势等的手势；以及模式变更模块，用于变更操作模式。
在一些实施例中，处理系统110直接通过引起一个或多个动作，来响应感测区120中的用户输入(或者没有用户输入)。示例动作包括变更操作模式以及诸如光标移动、选择、菜单导航和其他功能之类的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(例如向电子系统中与处理系统110分离的中央处理系统，若这种独立中央处理系统存在的话)提供与输入(或者没有输入)有关的信息。在一些实施例中，电子系统的某个部分处理从处理系统110所接收的信息，以便对用户输入起作用，例如促进全系列的动作，包括模式变更动作和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，以便产生指示感测区120中的输入(或者没有输入)的电信号。处理系统110可在产生提供给电子系统的信息中对电信号执行任何适当量的处理。例如，处理系统110可数字化从传感器电极所得到的模拟电信号。作为另一个示例，处理系统110可执行滤波或者其他信号调节。作为又一个示例，处理系统110可减去或者以其他方式考虑基准，使得信息反映电信号与基准之间的差。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，识别笔迹等。
如本文所使用的“位置信息”广义地包含绝对位置、相对位置、速度、加速度和其他类型的空间信息。示范“零维”位置信息包括近/远或者接触/无接触信息。示范“一维”位置信息包括沿轴的位置。示范“二维”位置信息包括平面中的运动。示范“三维”位置信息包括空间中的瞬时或平均速度。其他示例包括空间信息的其他表示。还可确定和/或存储与一种或多种类型的位置信息有关的历史数据，包括例如随时间来跟踪位置、运动或者瞬时速度的历史数据。
在一些实施例中，输入装置100采用由处理系统110或者由另外某种处理系统所操作的附加输入组件来实现。这些附加输入组件可提供用于感测区120中的输入的冗余功能性或者某种其他功能性。图1示出感测区120附近的按钮130，其能够用来促进使用输入装置100对项目的选择。其他类型的附加输入组件包括滑块、球、轮、开关等。相反，在一些实施例中，输入装置100可以在没有其他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120重叠显示屏幕的工作区的至少一部分。例如，输入装置100可包括覆盖显示屏幕、基本上透明的传感器电极，并且提供用于关联电子系统的触摸屏界面。显示屏幕可以是能够向用户显示可视界面的任何类型的动态显示器，并且可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)或者其他显示技术。输入装置100和显示屏幕可共享物理元件。例如，一些实施例可将相同电组件的一部分用于显示和感测。作为另一个示例，显示屏幕可部分或全部由处理系统110来操作。
应当理解，虽然在全功能设备的上下文中描述本发明的许多实施例，但是本发明的机制能够作为各种形式的程序产品(例如软件)来分配。例如，本发明的机制可作为电子处理器可读的信息承载介质上的软件程序来实现和分配(例如，处理系统110可读的非暂时计算机可读和/或可记录/可写信息承载介质)。另外，本发明的实施例同样适用，而与用于执行分配的介质的特定类型无关。非暂时的电子可读介质的示例包括各种光盘、存储棒、存储卡、存储模块等。电子可读介质可基于闪速、光、磁、全息或者任何其他存储技术。
图2A是示出按照一示例的电容传感器装置200A的框图。电容传感器装置200A包括图1所示输入装置100的示例实现。电容传感器装置200A包括传感器电极集合208，其耦合到处理系统(称作“处理系统110A”)的示例实现。如本文所使用，一般提到处理系统110指的是图1所述的处理系统或者本文所述的它的任何其他实施例(例如处理系统110A、110B等)。
传感器电极集合208设置在衬底202上，以提供感测区120。传感器电极集合208包括设置在衬底202上的传感器电极。在本例中，传感器电极集合208包括两批多个传感器电极220-1至220-N(统称为“传感器电极220”)以及230-1至230-M(统称为“传感器电极230”)，其中M和N为大于零的整数。传感器电极220和230通过电介质(未示出)来分隔。传感器电极220和传感器电极230能够是非平行的。在一示例中，传感器电极220与传感器电极230正交地设置。
在一些示例中，传感器电极220和传感器电极230能够设置在衬底202的分离层上。在其他示例中，传感器电极220和传感器电极230能够设置在衬底202的单个层上。虽然传感器电极示为设置在单个衬底202上，但是在一些实施例中，传感器电极能够设置在多于一个衬底上。例如，一些传感器电极能够设置在第一衬底上，而其他传感器电极能够设置在附于第一衬底的第二衬底上。
在本例中，传感器电极集合208示为具有传感器电极220、230，其一般按照正交传感器电极的交叉的矩形网格来设置。要理解，传感器电极集合208并不局限于这种布置，而是能够包括许多传感器图案。虽然传感器电极集合208示为矩形，但是传感器电极集合208能够具有其他形状、例如圆形形状。
如以下所述，处理系统110A能够按照多种激励方案来操作传感器电极220、230，包括用于互电容感测(“跨电容感测”)和/或自电容感测(“绝对电容感测”)的(一个或多个)激励方案。在跨电容激励方案中，处理系统110A采用发射器信号来驱动传感器电极230(传感器电极230是“发射器电极”)，并且从传感器电极220(传感器电极220是“接收器电极”)来接收所产生信号。在一些实施例中，传感器电极220可以是发射器电极，以及传感器电极230可以是接收器电极。传感器电极230能够具有与传感器电极220相同或不同的几何结构。在一示例中，传感器电极230比传感器电极220(其更薄并且更稀疏地分布)更宽并且更紧密地分布。类似地，在一实施例中，传感器电极220可以更宽和/或更稀疏地分布。备选地，传感器电极220、230能够具有相同宽度和/或相同分布。
传感器电极220和传感器电极230分别通过导电布线迹线204和导电布线迹线206来耦合到处理系统110A。处理系统110A经过导电布线迹线204、206来耦合到传感器电极220、230，以实现用于感测输入的感测区120。传感器电极220的每个能够耦合到布线迹线206的至少一个布线迹线。同样，传感器电极230的每个能够耦合到布线迹线204的至少一个布线迹线。
图2B是示出按照一示例的电容传感器装置200B的框图。电容传感器装置200B包括图1所示输入装置100的另一个示例实现。在本例中，传感器电极集合208包括多个传感器电极2101,1至210J,K，其中J和K为整数(统称为“传感器电极210”)。传感器电极210相互并且与网格电极214欧姆地隔离。传感器电极210能够通过间隙216与网格电极214分隔。在本例中，传感器电极210按照矩形矩阵图案来设置，其中J或K的至少一个大于零。传感器电极210能够按照其他图案来设置，例如极阵、重复图案、非重复图案等类型的布置。在各个实施例中，(一个或多个)网格电极是可选的，并且可以不被包括。与电容传感器装置200A相似，处理系统110A能够按照多个激励方案来操作传感器电极210和网格电极214，包括用于跨电容感测和/或绝对电容感测的(一个或多个)激励方案。
在一些示例中，传感器电极210和网格电极214能够设置在衬底202的分离层上。在其他示例中，传感器电极210和网格电极214能够设置在衬底202的单个层上。传感器电极210能够处于与传感器电极220和传感器电极230相同和/或不同的层上。虽然传感器电极示为设置在单个衬底202上，但是在一些实施例中，传感器电极能够设置在多于一个衬底上。例如，一些传感器电极能够设置在第一衬底上，而其他传感器电极能够设置在附于第一衬底的第二衬底上。
传感器电极210通过导电布线迹线212来耦合到处理系统110A。处理系统110A还能够经过一个或多个布线迹线(为了清楚起见而未示出)来耦合到网格电极214。处理系统110A经过导电布线迹线212来耦合到传感器电极210，以实现用于感测输入的感测区120。
参照图2A和图2B，电容传感器装置200A或200B能够用来向电子系统(例如计算装置或其他电子装置)传递用户输入(例如用户的手指、诸如触控笔之类的探头和/或一些其他外部输入物体)。例如，电容传感器装置200A或200B能够实现为电容触摸屏装置，其能够放置在基本图像或信息显示装置(未示出)之上。这样，用户通过经过传感器电极集合208中的基本上透明的元件进行查看来查看基本图像或信息显示。在触摸屏中实现时，衬底202能够包括至少一个基本上透明的层(未示出)。传感器电极和导电布线迹线能够由基本上透明的导电材料来形成。氧化铟锡(ITO)和/或几乎不可见的细导线只是能够用来形成传感器电极和/或导电布线迹线的实际上透明的材料的许多可能示例中的两个。在其他示例中，导电布线迹线能够由非透明材料来形成，并且然后在传感器电极集合208的边界区域(未示出)中隐藏。
在另一个示例中，电容传感器装置200A或200B能够实现为电容触摸板、滑块、按钮或另一电容传感器。例如，衬底202能够非限制性地采用一个或多个透明或不透明材料来实现。同样，透明或不透明导电材料能够用来形成传感器电极集合208的传感器电极和/或导电布线迹线。
一般来说，处理系统110A采用感测信号来激励或驱动传感器电极集合208的感测元件，并且测量包括感测信号的所感应或者所产生信号以及感测区120中的输入的影响。如本文所使用的术语“激励”和“驱动”包含控制被驱动元件的某个电气方面。例如，有可能通过导线来驱动电流、将电荷驱动到导体中、将基本上恒定或变化电压波形驱动到电极上，等等。感测信号能够是恒定、基本上恒定或者随时间变化的，并且一般包括形状、频率、幅度和相位。感测信号能够称作“有源信号”，与诸如地信号或另一参考信号之类的“无源信号”相对。感测信号在用于跨电容感测时又能够称作“发射器信号”，或者在用于绝对感测时称作“绝对感测信号”或“调制信号”。
在一示例中，处理系统110A采用电压来驱动传感器电极集合208的(一个或多个)感测元件，并且感测(一个或多个)感测元件上的相应所产生电荷。也就是说，感测信号是电压信号，以及所产生信号是电荷信号(例如，指示积聚电荷的信号、例如积分电流信号)。电容与所施加电压成正比而与积聚电荷成反比。处理系统110A能够从所感测电荷来确定电容的(一个或多个)测量。在另一个示例中，处理系统110A采用电荷来驱动传感器电极集合208的(一个或多个)感测元件，并且感测(一个或多个)感测元件上的相应所产生电压。也就是说，感测信号是引起电荷的积聚的信号(例如电流信号)，以及所产生信号是电压信号。处理系统110A能够从所感测电压来确定电容的(一个或多个)测量。一般来说，术语“感测信号”表示包含感测电荷的驱动电压和感测电压的驱动电荷以及能够用来得到电容的标记的任何其他类型的信号。“电容的标记”包括电荷、电流、电压等的测量，从其中能够得出电容。
处理系统110A能够包括传感器模块240和确定模块260。传感器模块240和确定模块260包括执行处理系统110A的不同功能的模块。在其他示例中，一个或多个模块的不同配置能够执行本文所述的功能。传感器模块240和确定模块260能够包括电路275，并且还能够包括固件、软件或者它们与电路275协作操作的组合。
传感器模块240有选择地按照一个或多个方案(“激励方案”)对一个或多个周期(“激励周期”)来驱动传感器电极集合208的一个或多个感测元件上的(一个或多个)感测信号。在各激励周期期间，传感器模块240有选择地从传感器电极集合208的一个或多个感测元件来感测(一个或多个)所产生信号。各激励周期具有关联时间周期，在此期间，驱动感测信号并且测量所产生信号。
在一种类型的激励方案中，传感器模块240能够有选择地驱动传感器电极集合208的感测元件以进行绝对电容感测。在绝对电容感测中，传感器模块240采用绝对感测信号来驱动所选(一个或多个)感测元件，并且从所选(一个或多个)感测元件来感测(一个或多个)所产生信号。在这种激励方案中，从(一个或多个)所产生信号来确定所选的(一个或多个)感测元件与(一个或多个)输入物体之间的绝对电容的测量。在一示例中，传感器模块240能够采用绝对感测信号来驱动所选传感器电极220和/或所选传感器电极230。在另一个示例中，传感器模块240能够采用绝对感测信号来驱动所选传感器电极210。
在另一种类型的激励方案中，传感器模块240能够有选择地驱动传感器电极集合208的感测元件以进行跨电容感测。在跨电容感测中，传感器模块240采用(一个或多个)发射器信号来驱动所选发射器传感器电极，并且从所选接收器传感器电极来感测所产生信号。在这种激励方案中，从所产生信号来确定发射器与接收器电极之间的跨电容的测量。在一示例中，传感器模块240能够采用(一个或多个)发射器信号来驱动传感器电极230，并且接收传感器电极220上的所产生信号。在另一个示例中，传感器模块240能够采用(一个或多个)发射器信号来驱动所选传感器电极210，并且从传感器电极210的其他传感器电极来接收所产生信号。
在任何激励周期中，传感器模块240能够采用其他信号(包括参考信号和保护信号)来驱动传感器电极集合208的感测元件。也就是说，没有采用感测信号来驱动或者被感测以接收所产生信号的传感器电极集合208的那些感测元件能够采用参考信号、保护信号来驱动或者保持为浮动(即，没有采用任何信号来驱动)。参考信号能够是地信号(例如系统地)或者任何其他恒定或基本上恒定的电压信号。保护信号能够是在发射器信号或绝对电容感测信号的形状、幅度、频率或相位的至少一个方面相似或相同的信号。
“系统地”可指示系统组件所共享的公共电压。例如，移动电话的电容感测系统有时能够称作电话的电源(例如充电器或电池)所提供的系统地。系统地可相对每个或任何其他参考不是固定的。例如，台面上的移动电话通常具有浮动系统地。由经过自由空间与地球地强耦合的人所持有的移动电话可相对此人接地，但是，人-地可相对于地球地而改变。在许多系统中，系统地连接到系统中的最大面积电极或者由其来提供。电容传感器装置200A或200B能够位于接近这种系统地电极(例如，位于地平面或底板上方)。
确定模块260基于传感器模块240所得到的所产生信号来执行电容测量。电容测量能够包括元件之间的电容耦合的变化(又称作“电容的变化”)。例如，确定模块260能够在没有(一个或多个)输入物体存在的情况下确定元件之间的电容耦合的基准测量。确定模块260然后能够将电容耦合的基准测量与(一个或多个)输入物体存在时的电容耦合的测量相组合，以确定电容耦合的变化。
在一示例中，确定模块260能够将与感测区120的特定部分关联的多个电容测量作为“电容像素”来执行，以创建“电容图像”或“电容帧”。电容图像的电容像素表示感测区120中的位置，其中电容耦合能够使用传感器电极集合208的感测元件来测量。例如，电容像素能够对应于传感器电极220与传感器电极230之间通过(一个或多个)输入物体所影响的跨电容耦合。在另一个示例中，电容像素能够对应于传感器电极210的绝对电容。确定模块260能够使用传感器模块240所得到的所产生信号来确定电容耦合变化的阵列，以产生形成电容图像的电容像素的x×y阵列。电容图像能够使用跨电容感测来得到(例如跨电容图像)，或者使用绝对电容感测来得到(例如绝对电容图像)。这样，处理系统110A能够捕获作为相对感测区域120中的(一个或多个)输入物体所测量的响应的快照的电容图像。给定电容图像能够包括感测区中的全部电容像素，或者仅包括电容像素的子集。
在另一个示例中，确定模块260能够执行与感测区120的特定轴关联的多个电容测量，以创建沿那个轴的“电容剖面”。例如，确定模块260能够确定沿传感器电极220和/或传感器电极230所定义的轴的绝对电容耦合变化的阵列，以产生(一个或多个)电容剖面。电容耦合变化的阵列能够包括少于或等于沿给定轴的传感器电极的数量的多个点。
由处理系统110A进行的电容的(一个或多个)测量、例如(一个或多个)电容图像或者(一个或多个)电容剖面实现由传感器电极集合208进行的相对所形成感测区的接触、悬浮或其他用户输入的感测。确定模块260能够利用电容的测量来确定针对相对于传感器电极集合208所形成的感测区的用户输入的位置信息。作为补充或替代，确定模块260使用这种(这类)测量来确定输入物体大小和/或输入物体类型。
图3是按照一示例的布线配置300的示意图。如所示，布线配置300包括用于传感器电极302(其例如可以是诸如图2A的传感器电极220或传感器电极230或者图2B的传感器电极210之类的传感器电极)的布线304和用于子像素的布线312以及传感器电极。处理系统110耦合到传感器电极布线304和子像素布线312。
传感器电极布线304将传感器电极302电耦合到信号处理单元306(其可以是处理系统110的一部分)。子像素布线312将显示子像素(未示出)电耦合到源驱动器(也未示出)，其可以是图1的处理系统110的一部分。耦合阻抗310表示传感器电极布线304与子像素布线312之间的电容耦合。耦合阻抗310因这两个元件相互接近而存在。
在操作中，处理系统110驱动传感器电极302以进行感测。作为响应，传感器电极302将信号提供给信号处理单元306，其处理该信号以生成经处理的感测信号308，经处理的感测信号308可由处理系统110中的其他元件来处理，以确定接近传感器电极302的输入物体140的存在。驱动传感器电极302可包括改变传感器电极302处相对输入物体140的电压，使得在传感器电极布线304上引起电流，其取决于输入物体140(若存在和/或电容耦合到传感器电极302)与传感器电极302之间的电容耦合程度。传感器电极布线304中响应驱动传感器电极302而引起的电流在图3中标记为“it”。注意，驱动相对输入物体140的传感器电极302处的电压可通过将传感器电极402保持在相对系统地的固定电压进行。这可通过提供调制电源进行，该调制电源相对外部电压（例如与输入物体140关联的电压）来调制输入装置100的电源电压和地电压。
信号处理系统306处理在传感器电极布线304上接收的电流信号，以生成经处理的感测信号308供进一步处理、包括输入物体140的存在的确定。信号处理系统306包括各种元件，其执行诸如经过电荷积分进行取样、信号滤波、解调等的功能，并且能够包括诸如具有电容反馈的运算放大器、解调器、滤波器和其他机构之类的元件。
提供用于更新显示元件(未示出)的信号的子像素布线312可在传感器电极布线304附近。在信号由源驱动器来驱动到子像素布线312上时，某个电流因耦合阻抗310而被驱动到传感器电极布线304上。这个电流称作“破坏电流”ic，并且流到传感器电极布线304。
到达信号处理单元306的电流因而是来自子像素布线312的破坏电流“ic”和来自传感器电极的电流“it”的组合。(注意，破坏电流可来自最邻近的子像素布线迹线以及来自邻近的其他迹线。)因此，经处理的感测信号308受到与传感器电极302附近的输入物体140无关的显示更新所引起的电流所影响。通过影响信号处理单元306所处理的信号，破坏电流阻碍处理系统110检测输入物体140的存在的能力。
为了改进检测输入物体140的存在的能力，本文提供用于去除破坏电流的技术。这些技术帮助使经处理信号准确反映传感器电极302附近的输入物体140。一般来说，技术涉及对连续感测帧一起求平均，以抵消破坏电流，从而利用显示器通常执行帧反转的事实。帧反转通常涉及相对于中间的“零”电压来改变源驱动器所驱动电压的极性，以便阻止引起显示元件的失灵。显示元件(例如液晶材料)可能通过相同极性的电压的重复施加而弄脏。处理系统110的干扰去除器320可执行用于去除破坏电流的技术的至少一部分。干扰去除器320可包括例如配置成执行本文所述功能性的专门设计的干扰去除器电路或者编程为执行本文所述功能性的可编程电路(例如微控制器)。其他技术上可行的实施例也是可能的。下面描述用于去除破坏电流的技术。
图4是示出按照一示例的帧反转的方面的简图。图4示出第一帧部分402和第二帧部分404。每个帧部分与特定帧关联，并且仅呈现显示器的四个子像素，但是应当理解，帧反转一般适用于显示器中的基本上每个子像素。第二帧部分404的帧紧随第一部分402的帧。
对于第一帧部分402，所示子像素406的每个采用具有第一极性(即，高于或低于中间“零”电压)的电压来驱动，采用“X”所指示。对于第二帧部分404，子像素406的每个采用具有与第一极性相反的第二极性的电压来驱动，采用“O”所指示。按照帧反转，显示的帧在例如第一帧402和第二帧404等的状态之间交替。换言之，在每帧，子像素采用极性与在前一帧驱动子像素的电压相反的电压来驱动。
注意，虽然子像素在每一帧改变极性，但是不需要任何特定帧反转方案的所有子像素(或者甚至相邻子像素)从相同极性改变和改变成相同极性。因此，虽然四个相邻子像素406在图4中示为各具有相同极性，但是应当理解，相邻子像素可在任何特定帧具有不同极性。诸如线反转、点反转和其他更复杂方案之类的方案是已知和可能的。每个这种方案被认为是“帧反转”方案，因为任何特定子像素的极性在每帧反转。
图5是示出按照一示例、特定子像素的帧反转的效果的图表500。如能够看到，子像素的电压处于正电压(通过“+”所表示)，然后转变成负电压(通过“+”所表示)，并且然后转变回正电压(“+”)。
当电压转变成特定子像素的正电压时，到那个子像素的子像素布线312引起传感器电极布线304中等于的电流，其中C是电容耦合(耦合阻抗310)的电容，以及V是子像素布线312与传感器布线304处的电压之间的电压差。然后，当电压转变成对下一帧的同一子像素的负电压时，到那个子像素的子像素布线312引起传感器电极布线304中等于的电流。如果子像素的亮度值是相同或基本上相同的(即，如果显示图像没有快速变化)，则电压V对两个连续帧是相同或基本上相同的。这意味着，由显示元件所注入的破坏电流量在连续帧大致相等但是具有相反极性。
图6是示出按照一示例、用于破坏电流的消除的帧平均的图表600。图表600示出标记为F1、F2、F3和F4的四帧。这些帧是感测和显示更新帧，其中一个“感测帧”(或电容帧)和一个“显示帧”或“显示更新帧”发生。
暂时参照图3，要注意，信号处理单元306可将从传感器电极302所接收的电流信号转换成数字信号。数字信号值一般取决于在信号处理单元306所接收的电流信号，并且因而可说成是具有与其关联的分量以及与ic关联的分量。处理系统110的数字组件可接收数字信号，并还且处理数字信号以确定输入物体140的位置。
又参照图6，为了从数字信号中去除电流，处理系统110(具体来说是干扰去除器320)对两个感测帧一起求平均。对两个感测帧求平均包括对各电容像素相加表示所接收电流的输出值，并且除以二。因为破坏电流在每帧改变符号，所以来自连续帧的破坏电流在被合计时相加为0。按数学方式，两个连续帧的电容像素的平均值为：，其等于，其等于it，没有来自显示起源破坏电流的份额。为了确定输入物体140的存在，平均帧用来代替帧中一起求平均的后来帧。例如，如果先前帧F1与后一帧F2求平均，则平均帧用来代替后一帧F2，以便确定输入物体140的存在。
要注意，感测数据的第一电容帧没有与其求平均的先前电容感测帧，因此在一些实施例中，当感测开始时，一帧滞后，其中没有输出感测数据—第一帧被丢弃而没有用于确定输入物体的存在(除了直接经过与下一帧求平均之外)。在其他实施例中，第一帧没有被丢弃，而是用来确定输入物体的存在，尽管可能包括来自噪声的分量。
还要注意，感测和显示更新可“同时”执行。术语“同时”表示输入装置100的一个或多个传感器电极的触摸感测与借助输入装置100的显示元件的一个或多个的显示更新同时地执行。感测和显示更新备选地可在不同时间执行，但是在执行显示更新和感测的单个共同帧中执行。感测和显示更新备选地可在独立的但是至少部分重叠的周期中执行。换言之，显示更新可在第一周期期间执行，而感测可在第二周期期间执行，其中第一周期和第二周期至少部分重叠。
感测电极可与显示元件集成。例如，显示元件可包括形成电容器的两个电极，其中具有两个电极之间的材料，其基于跨那个材料的电压来改变与经过那个材料所透射的光相关的特性。那些电极之一提供参考电压，针对其，另一电极可施加电压以设置透射材料的可变特性(例如光偏振方向)。设置透射材料的可变特性在本文中可称作“更新显示元件”。
感测和显示更新可涉及更新显示元件，同时还采用与那些显示元件相集成的感测元件进行感测。作为替代或补充，感测可涉及在采用除了与显示元件相集成的那些感测元件之外的感测元件进行感测的同时更新显示元件，以及在更新除了与感测元件相集成的那些显示元件之外的显示元件的同时采用感测元件进行感测。
图7是按照一示例、用于从感测信号中去除显示元件所生成的破坏份额的方法700的流程图。虽然针对图1-3的系统来描述，但是本领域的技术人员将会理解，配置成按照各种备选顺序来执行步骤的任何系统处于本公开的范围之内。
如所示，方法700开始于步骤702，其中处理系统110在第一帧中执行电容感测并且执行显示更新。电容感测包括采用信号来驱动电极并且反过来又接收信号。显示更新包括将电压驱动到显示元件，并且可引起携带所接收感测相关信号的传感器电极布线上的破坏电流。因此，感测相关信号可包括指示被驱动传感器电极附近的输入物体140的数据，并且还包括与显示信号相关的破坏电流。
在步骤702，处理系统110在第二帧中执行电容感测和显示更新。第二帧与第一帧相似地执行，但是对于显示更新，帧反转发生。这意味着各显示子像素的电压极性与先前(第一)帧中的子像素的电压极性是相反的。
在步骤704，处理系统110对两个感测帧求平均，以抵消破坏电流。对两个感测帧求平均涉及对于各电容像素将第一帧的对应值与第二帧的值相加起来并且除以二。要注意，也可使用近似等于这个平均值的值。由于对显示数据的极性的反转，这个求平均抵消破坏信号。
要注意，在一些实施例中，对两个感测帧求平均可涉及从另一帧的对应像素值中减去一帧的像素值，并且使用平均差、最大差或最小差或者最大差与最小差之间的差作为对任一帧的像素值的调整，以去除噪声。在一些实施例中，对两个感测帧求平均可作为加权平均进行，其中不是合计像素并且除以二，平均数而是根据权值(其在像素位置之间可以(或者可以不)有所不同)偏向于一帧或另一帧的值。另外，在一些实施例中，不是单独校正各像素，所有像素的校正值而是可基于对一个或一组像素所确定的校正值来确定。注意，虽然本文描述用于对感测帧求平均的一些技术，但是其他技术是可能的。
方法700可持续执行，表示第一帧可与第二帧求平均，以得到第二帧的数据。第二帧然后可与第三帧求平均，以得到第三帧的数据，依此类推。
有利地，提供技术，由此去除感测信号中的破坏信号。技术一般包括对感测数据的两帧一起求平均。因为帧反转通常对显示数据来执行，所以通过显示更新所促成的破坏电流的极性在每帧从负改变到正并且返回。因此，破坏电流在每帧在正与负之间改变并返回。因此，对连续感测帧一起求平均抵消破坏电流。这些技术表示简单操作，其能够以数字方式并且无需添加组件来执行，并且用来去除来自显示元件的破坏信号。
因此，提供本文中提出的实施例和示例，以便最好地说明本发明及其特定应用，并且由此使本领域的技术人员能够实施和使用本发明。但是，本领域的技术人员将会知道，仅为了便于说明和举例而提供以上描述和示例。所提出的描述不是意在涵盖本发明的各个方面或者将本发明局限于所公开的精确形式。

Claims (20)

1.一种配置用于同时更新显示并且执行电容感测的处理系统，所述处理系统包括：
源驱动器，配置成在第一时间周期期间采用第一源驱动器电压来驱动源线，并且在与所述第一时间周期至少部分重叠的第二时间周期期间接收耦合到传感器电极的布线迹线上的所产生信号，所述布线迹线和所述源线相互接近地布线；以及
干扰去除器，配置成在第一显示更新周期期间获取第一所产生信号并且在第二显示更新周期期间获取第二所产生信号，以及通过组合所述第一所产生信号和所述第二所产生信号从所述第二所产生信号中去除显示干扰，
其中为所述第一显示更新周期期间的显示更新所提供的第一显示信号相对于为所述第二显示更新周期期间的显示更新所提供的第二显示信号被帧反转。
2.如权利要求1所述的处理系统，其中，所述干扰去除器配置成通过下列方式来组合所述第一所产生信号和所述第二所产生信号：
将所述第一所产生信号与所述第二所产生信号相加。
3.如权利要求1所述的处理系统，其中，所述干扰去除器配置成通过下列方式来组合所述第一所产生信号和所述第二所产生信号：
将所述第一所产生信号与所述第二所产生信号求平均。
4.如权利要求1所述的处理系统，其中：
所述第一所产生信号包括第一感测帧的所产生信号；以及
所述第二所产生信号包括与所述第一感测帧接续的第二感测帧的所产生信号。
5.如权利要求4所述的处理系统，其中，从所述第二所产生信号中去除所述显示干扰包括：
产生与所述第二感测帧对应的所产生信号的干扰滤除集合。
6.如权利要求4所述的处理系统，其中：
所述第二感测帧在所述第一感测帧之后。
7.如权利要求1所述的处理系统，其中：
所述源线和所述布线迹线设置在共同层中。
8.如权利要求1所述的处理系统，其中：
所述源线和所述布线迹线设置在分离层中；并且
所述源线与所述布线迹线平行。
9.如权利要求1所述的处理系统，其中，所述干扰去除器还配置成：
丢弃初始感测帧。
10.一种配置用于同时更新显示并且执行电容感测的输入装置，所述输入装置包括：
耦合到源线的显示元件；
耦合到布线迹线的传感器电极，所述布线迹线和所述源线相互接近地布线；以及
处理系统，耦合到所述源线和所述布线迹线，所述处理系统包括：
源驱动器，配置成在第一时间周期期间采用第一源驱动器电压来驱动所述源线，并且在与所述第一时间周期至少部分重叠的第二时间周期期间接收所述布线迹线上的所产生信号；以及
干扰去除器，配置成在第一显示更新周期期间获取第一所产生信号并且在第二显示更新周期期间获取第二所产生信号，以及通过组合所述第一所产生信号和所述第二所产生信号从所述第二所产生信号中去除显示干扰，
其中为所述第一显示更新周期期间的显示更新所提供的第一显示信号相对于为所述第二显示更新周期期间的显示更新所提供的第二显示信号被帧反转。
11.如权利要求10所述的输入装置，其中，所述干扰去除器配置成通过下列方式来组合所述第一所产生信号和所述第二所产生信号：
将所述第一所产生信号与所述第二所产生信号相加。
12.如权利要求10所述的输入装置，其中，所述干扰去除器配置成通过下列方式来组合所述第一所产生信号和所述第二所产生信号：
将所述第一所产生信号与所述第二所产生信号求平均。
13.如权利要求10所述的输入装置，其中：
所述第一所产生信号包括第一感测帧的所产生信号；以及
所述第二所产生信号包括与所述第一感测帧接续的第二感测帧的所产生信号。
14.如权利要求13所述的输入装置，其中，从所述第二所产生信号中去除所述显示干扰包括；
产生与所述第二感测帧对应的所产生信号的干扰滤除集合。
15.如权利要求13所述的输入装置，其中：
所述第二感测帧在所述第一感测帧之后。
16.如权利要求10所述的输入装置，其中：
所述源线和所述布线迹线设置在共同层中。
17.如权利要求10所述的输入装置，其中：
所述源线和所述布线迹线设置在分离层中；以及
所述源线与所述布线迹线平行。
18.如权利要求10所述的输入装置，其中，所述干扰去除器还配置成：
丢弃初始感测帧。
19.一种用于同时更新显示并且执行电容感测的方法，所述方法包括：
在第一时间周期期间采用第一源驱动器电压来驱动源线；
在与所述第一时间周期至少部分重叠的第二时间周期期间接收耦合到传感器电极的布线迹线上的所产生信号，所述布线迹线和所述源线相互接近地布线；
在第一显示更新周期期间获取第一所产生信号并且在第二显示更新周期期间获取第二所产生信号；
通过组合所述第一所产生信号和所述第二所产生信号从所述第二所产生信号中去除显示干扰，
其中为所述第一显示更新周期期间的显示更新所提供的第一显示信号相对于为所述第二显示更新周期期间的显示更新所提供的第二显示信号被帧反转。
20.如权利要求19所述的方法，其中，组合所述第一所产生信号和所述第二所产生信号包括：
将所述第一所产生信号与所述第二所产生信号求平均。
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