CN107045394B - 输入装置、处理系统以及电容感测方法 - Google Patents

输入装置、处理系统以及电容感测方法 Download PDF

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Abstract

本公开一般提供了包括矩阵传感器的输入设备，所述矩阵传感器包括在共有表面或平面上排列成行的多个传感器电极。输入设备可以包括耦接于所述传感器电极的多个传感器模块，所述传感器电极测量对应于电极的电容感测信号。在此的实施例同时在相同行中的至少两个传感器电极上测量电容感测信号，而不是测量相同列中的传感器电极。在一个示例中，行中的正在被测量的传感器电极被间隔距将电极耦接于传感器模块的基板的边相同的距离，并且具有近似相同的电气时间常数。

Description

输入装置、处理系统以及电容感测方法
技术领域
本发明的一般涉及电子设备。
背景技术
包括接近传感器设备(通常也被称为触摸板或触摸传感器设备)的输入设备被广泛用在各种各样的电子系统中。接近传感器设备典型地包括常常通过表面划界的感测区，接近传感器设备在该感测区中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被用来为电子系统提供界面。例如，接近传感器设备常常被用作较大计算系统(诸如集成在笔记本或桌上型计算机中的或者作为笔记本或桌上型计算机外设的不透明触摸板)的输入设备。接近传感器设备还常常在较小的计算系统(诸如集成在蜂窝电话中的触摸屏)中使用。
发明内容
在此描述的一个实施例是输入设备，其包括在基板的共有表面上布置成多行的多个传感器电极，其中所述行中的每一行包括所述传感器电极中的至少两个。输入设备还包括处理系统，其包括选择性耦接于多个传感器电极的多个传感器模块，其中传感器模块被配置成在第一时间段期间使用多行中的第一行测量第一电容感测信号，并且在第二时间段期间使用多行中的第二行测量第二电容感测信号。此外，第一电容感测信号的频率不同于第二电容感测信号的频率，并且所述行中的每一行都与用来将传感器电极电耦接于传感器模块的基板的边平行。
在此公开的另一实施例是处理系统，其包括被配置成选择性地耦接于在基板的共有表面上布置成多行的多个传感器电极的选择逻辑，以及通过选择逻辑选择性地耦接于多个传感器电极的多个传感器模块。传感器模块被配置成在第一时间段期间使用所述多行中的第一行测量第一电容感测信号，并且在第二时间段期间使用所述多行中的第二行测量第二电容感测信号。此外，第一电容感测信号的频率不同于第二电容感测信号的频率，并且所述行中的每一行都与用来将传感器电极电耦接于传感器模块的基板的边平行。
在此公开的另一实施例是方法，其包括在第一时间段期间使用安置在基板的共有表面上的多行传感器电极的第一行测量第一电容感测信号，并且在第二时间段期间使用多行中的第二行测量第二电容感测信号，其中第一行和第二行各包括至少两个传感器电极。此外，第一电容感测信号的频率不同于第二电容感测信号的频率，并且所述多行中的每一行都与用来将传感器电极电耦接于多个传感器模块的基板的边平行。
附图说明
下文中将结合附图描述本发明优选的示例性实施例，其中相似的标记表示相似的元件，并且：
图1是根据本发明的实施例的包括输入设备的示例性系统的框图；
图2是根据本发明的实施例的包括矩阵传感器布置的输入设备；
图3是根据本发明的实施例的通过矩阵传感器中的行来执行电容感测的输入设备的框图；
图4是根据本发明的实施例的用于沿着矩阵传感器中的行电容感测的输入设备；
图5是根据本发明的实施例示意与矩阵传感器中的不同行的传感器电极相关联的不同的感测频率的图表；
图6是根据本发明的实施例示意矩阵传感器中的一行传感器电极的预加强设置的图表；
图7是根据本发明的实施例的用于沿着矩阵传感器中的行执行跨越电容感测的输入设备；并且
图8是根据本发明的实施例的用于在矩阵传感器中的行上执行电容感测的流程图。
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，在一个实施例中公开的元件在没有具体描述的情况下可以被有益地用在其他实施例上。在此引用的附图不应当被理解为按照比例绘制，除非特别说明。此外，为了呈现和解释的清楚性，附图通常被简化并且细节或组件被省略。附图和讨论用于解释以下所讨论的原理，其中相似的标记表示相似的元件。
具体实施方式
下面的详细描述本质上仅是示例性的，并且不意图限制本发明或其应用和使用。此外，不意图受前述技术领域、背景技术、发明内容或者下面的具体实施方式中所给出的任何明示或暗示理论的限制。
本发明的各种实施例提供了提高可用性的输入设备和方法。在一个实施例中，输入设备包括矩阵传感器，所述矩阵传感器包括在共有表面或平面上布置成行的多个传感器电极。输入设备可以包括耦接于传感器电极的多个传感器模块，所述传感器电极测量对应于电极的电容感测信号。本文的实施例同时在相同行中的至少两个传感器电极上测量电容感测信号，而不是测量相同列中的传感器电极。在一个示例中，在正被测量的行中的传感器电极被隔开距基板的边相同的距离，所述基板的边将电极耦接于传感器模块。
在一个实施例中，行中的传感器电极具有近似相同的电气时间常数，这意味着用来在行中的传感器电极上执行电容感测的电容感测信号的频率可以是相同的。然而，随着输入设备在更远离基板的边的行上执行电容感测，所述基板的边将传感器电极耦接于传感器模块，传感器电极的电气时间常数增加。因此，输入设备可以使用对于更远离传感器模块的行来说比用于更靠近传感器模块的行的电容感测信号更慢的电容感测信号。尽管如此，在逐行基础上执行电容感测比在逐列基础上执行电容感测是有优势的，因为使用逐列技术电容感测信号受列中具有最长时间常数的传感器电极限制（例如，最远离传感器模块的传感器电极）。因此，当沿着行感测时，行中传感器模块的时间常数基本上是相同的，这意味着最靠近传感器模块的行可以使用比最远离传感器模块的行更高的频率被感测。
在一个示例中，传感器模块执行绝对电容感测，其中电容感测信号被驱动到由传感器模块测量的传感器电极上。在另一个示例中，矩阵传感器可以对于每一行传感器电极包括发送器电极。在该实施例中，传感器电极被用作接收器电极以执行跨越电容感测。由于发送器将调制信号驱动到发送器电极上，调制信号在由接收器（即传感器模块）测量的传感器电极上生成电容感测信号（也称为产生的信号）。
现在转看附图，图1是根据本发明的实施例的示例性输入设备100的框图。输入设备100可以被配置成向电子系统（未示出）提供输入。如在本文档中所使用的，术语“电子系统”（或者“电子设备”）大体上泛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尺寸和形状的个人计算机，诸如桌上型计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板电脑、网络浏览器、电子书阅读器以及个人数字助理（PDA）。额外示例的电子系统包括组合的输入设备，诸如包括输入设备100和独立操纵杆或按键开关的物理键盘。另外示例电子系统包括诸如数据输入设备（包括远程控制器和鼠标）和数据输出设备（包括显示屏和打印机）的外围设备。其他示例包括远程终端、信息亭、和视频游戏机（例如视频游戏控制台、便携式游戏设备等等）。其他示例包括通信设备（包括蜂窝式电话，诸如智能电话），以及媒体设备（包括录音机，编辑器和诸如电视、机顶盒、音乐播放器、数字照片相框和数字照相机之类的播放器）。另外，电子系统可以是输入设备的主机或从机。
输入设备100可以被实施为电子系统的物理部分，或者可以与电子系统物理地分开。视情况而定，输入设备100可以使用以下各项中的任何一个或多个来与电子系统的多个部分通信：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。
在图1中，输入设备100被示为接近传感器设备（常常也被称为“触摸板”或“触摸传感器设备”），其被配置成感测由一个或多个输入对象140在感测区120中提供的输入。示例输入对象包括手指和触控笔，如图1中所示。
感测区120包围输入设备100上方、周围、之内和/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）。特定感测区的尺寸、形状和位置可能随着不同实施例变化很大。在一些实施例中，感测区120在一个或多个方向上从输入设备100的表面延伸到空间中直到信噪比阻碍足够准确的对象检测为止。在各种实施例中，该感测区120在特定方向上延伸的距离可能是小于一毫米、几毫米、几厘米或更多的量级，并且可能随着所使用的感测技术的类型和期望的准确度而显著变化。因此，一些实施例感测下面这样的输入：其包括不与输入设备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、与利用一定量的所施加的力或压力而耦合的输入设备100的输入表面的接触、和/或其组合。在各种实施例中，输入表面可能由其中存在传感器电极的壳的表面、在传感器电极上应用的面板或任何壳来提供等。在一些实施例中，感测区120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120中的用户输入。输入设备100包括用于检测用户输入的一个或多个感测元件。作为若干个非限制性示例，输入设备100可以使用电容性、弹性、电阻性、电感性、磁性、声学、超声和/或光学技术。
一些实施方式被配置成提供跨越一维、二维、三维或更高维空间的图像。一些实施方式被配置成提供输入沿着特定轴线或平面的投影。
在输入设备100的一些电阻性实施方式中，通过一个或多个间隔件元件将柔性且导电的第一层与导电的第二层分开。在操作期间，产生横跨多层的一个或多个电压梯度。按压柔性第一层可能使其足够偏斜以在各层之间产生电性接触，从而产生反映各层之间的接触的（一个或多个）点的电压输出。这些电压输出可被用来确定位置信息。
在输入设备100的一些电感性实施方式中，一个或多个感测元件拾取谐振线圈或线圈对所感应的环路电流。电流的幅度、相位和频率的一些组合然后可被用来确定位置信息。
在输入设备100的一些电容性实施方式中，施加电压或电流以产生电场。附近的输入对象导致电场的变化，并且产生可以被检测为电压、电流或等等的变化的可检测到的电容耦合的变化。
一些电容性实施方式利用电容感测元件的阵列或者其他规则或不规则图案来产生电场。在一些电容性实施方式中，独立的感测元件可被一起欧姆短路以形成较大的传感器电极。一些电容性实施方式利用电阻薄膜，其可以是均匀电阻性的。
一些电容性实施方式利用基于传感器电极和输入对象之间的电容耦合的变化的“自电容”（或“绝对电容”）感测方法。在各种实施例中，传感器电极附近的输入对象改变传感器电极附近的电场，由此改变测得的电容耦合。在一种实施方式中，绝对电容感测方法通过关于基准电压（例如系统接地）调制传感器电极，以及通过检测传感器电极和输入对象之间的电容耦合来操作。
一些电容性实施方式利用基于传感器电极之间的电容耦合的变化的“互电容”（或“跨越电容”）感测方法。在各种实施例中，传感器电极附近的输入对象改变传感器电极之间的电场，由此改变测得的电容耦合。在一种实施方式中，跨越电容感测方法通过检测一个或多个发送器传感器电极（也称为“发送器电极”或“发送器”）和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”）之间的电容耦合来操作。可以相对于基准电压（例如系统接地）来调制发送器传感器电极以发送发送器信号。接收器传感器电极可以保持相对于基准电压基本上不变以促进对产生的信号的接收。产生的信号可以包括对应于一个或多个发送器信号、和/或对应于一个或多个环境干扰（例如其他电磁信号）源的（一个或多个）作用。传感器电极可以是专用发送器或接收器，或者可以被配置成既发送又接收。
在图1中，处理系统110被示出为输入设备100的一部分。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/或其他电路部件的部分或所有。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送器传感器电极发送信号的发送器电路，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、软件代码和/或诸如此类的。在一些实施例中，组成处理系统110的部件被设置在一起，诸如在输入设备100的（一个或多个）感测元件附近。在其他实施例中，处理系统110的部件与靠近输入设备100的（一个或多个）感测元件的一个或多个部件、以及别处的一个或多个部件物理上分开。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以及与该中央处理单元分开的一个或多个IC（可能会具有相关联的固件）上运行的软件。作为另一示例，输入设备100可以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专用于实施输入设备100。在其他实施例中，处理系统110还执行其他功能，诸如操作显示屏，驱动触觉致动器等等。
处理系统110可以被实施为操控处理系统110的不同功能的一组模块。每个模块可以包括电路、固件、软件或其组合，其中，该电路是处理系统110的一部分。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。其他示例模块包括被配置成操作（一个或多个）感测元件以检测输入的传感器操作模块、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直接通过导致一个或多个动作来响应于感测区120中的用户输入（或用户输入的缺失）。示例动作包括改变操作模式，以及诸如光标移动、选择、菜单导航和其他功能的GUI动作。在一些实施例中，处理系统110向电子系统的一些部分（例如向电子系统的与处理系统110分开的中央处理系统，如果这样的独立中央处理系统存在的话）提供关于输入（或输入的缺失）的信息。在一些实施例中，电子系统的一些部分处理从处理系统110接收到的信息以作用于用户输入，诸如促进全方位的动作，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）感测元件以产生指示感测区120中的输入（或输入的缺失）的电信号。处理系统110可以在产生提供给电子系统的信息的过程中对电信号执行任何适当数量的处理。例如，处理系统110可以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可以执行滤波或其他信号调节。作为又一示例，处理系统110可以去掉或者另外计及基线，从而信息反映出电信号和基线之间的差别。作为再一示例，处理系统110可以确定位置信息、将输入识别为命令、识别手写等等。
如在此使用的“位置信息”广泛地包括绝对位置、相对位置、速度、加速度和其他类型的空间信息。示例性“零维”位置信息包括近/远或者接触/没有接触信息。示例性“一维”位置信息包括沿着轴线的位置。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。其他示例包括空间信息的其他表示。关于一种或多种类型的位置信息的历史数据也可以被确定和/或存储，例如包括随着时间追踪位置、运动或瞬时速度的历史数据。
在一些实施例中，利用通过处理系统110或通过一些其他处理系统操作的额外输入部件来实施输入设备100。这些额外输入部件可以提供用于感测区120中的输入的冗余功能或一些其他功能。图1示出感测区120附近可以被用来便于使用输入设备100选择条目的按钮130。其他类型的额外输入部件包括滑动条、滚珠、轮盘、开关等等。反过来，在一些实施例中，可以在没有其他输入部件的情况下实施输入设备100。
在一些实施例中，输入设备100包括触摸屏接口，并且感测区120覆盖显示屏的至少一部分激活区域。例如，输入设备100可以包括覆盖显示屏的基本上透明的传感器电极，并且为相关联的电子系统提供触摸屏接口。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）、或其他显示技术。输入设备100和显示屏可以共享物理元件。例如，一些实施例可以利用相同电子部件中的一些用于显示和感测。作为另一示例，显示屏可以部分或整体地由处理系统110来操作。
应该理解，尽管在功能完备的装置的背景中描述了本发明的许多实施例，但是本发明的各机构能够被分配为各种形式的程序产品（例如软件）。例如，本发明的各机构可以被实施并分配为能够被电子处理器读取的信息承载介质（例如能够被处理系统110读取的非瞬时计算机可读和/或可记录/可写信息承载介质）上的软件程序。另外，本发明的实施例等同地适用，不管被用来实施该分配的特定类型的介质是什么。非瞬时电子可读介质的示例包括各种盘、记忆棒、存储卡、存储模块等等。电子可读介质可以基于闪存、光、磁、全息或任何其他存储技术。
图2示出了根据一些实施例的电容感测像素205（在此也称为电容像素或感测像素）的一部分示例性图案，所述电容感测像素205被配置成在与图案相关联的感测区120中感测。每一个电容像素205可以包括上面描述的感测元件中的多个中的一个。为了清晰的示意和描述，图2展示了在简单矩形图案中电容像素205的区域，并且未示出电容像素205内的各种其他部件。在一个实施例中，电容感测像素205是局部电容（电容耦合）的区域。电容像素205可以在第一模式的操作中在单独的传感器电极和接地之间形成，并且在第二模式的操作中在被用作发送器和接收器电极的传感器电极组之间形成。电容耦合随着与电容像素205相关联的感测区120中输入对象的接近和运动而变化，并且因此可以被用作在输入设备的感测区120中输入对象存在的指示器。
示例性图案包括在共有平面中布置成X列和Y行的电容感测像素205X,Y的阵列（合称为像素205），其中X和Y是正整数，尽管X和Y中的一个可以是0。可预见的是感测像素205的图案可以包括具有其他配置的多个感测像素205，诸如极性阵列、重复图案、非重复图案、非均匀阵列、单行或单列、或者其他合适的布置。进一步地，如将在下面更详细讨论的，感测像素205中的传感器电极可以是任何形状的，诸如圆形、矩形、菱形、星形、方形、非凸形、凸形、非凹形、凹形等。如在此示出的，感测像素205耦接于处理系统110并且用于确定感测区120中输入对象的存在（或其缺失）。
在第一模式的操作中，电容感测像素205内的至少一个传感器电极可以用于通过绝对感测技术检测输入对象的存在。处理系统110中的传感器模块204被配置成使用每一个像素205中的迹线240通过调制信号（即电容感测信号）来驱动传感器电极，并且基于调制信号测量传感器电极和输入对象之间的电容（例如，自由空间或接地），所述调制信号被处理系统110或其他处理器用来确定输入对象的位置。
电容像素205的各种电极通常与其他电容像素205的电极欧姆隔离。另外，在电容像素205包括多个电极的情况下，电极可以彼此欧姆隔离。也就是说，一个或多个绝缘体将传感器电极分开并且防止它们彼此电短路。
在第二模式的操作中，电容像素205中的传感器电极用来通过跨越电容感测技术检测输入对象的存在。也就是说，处理系统110可以利用发送器信号驱动像素205中的至少一个传感器电极，并且使用像素205中的一个或多个其他传感器电极来接收产生的信号，其中产生的信号包括对应于发送器信号的作用。产生的信号被处理系统110或其他处理器用来确定输入对象的位置。
输入设备100可以被配置成以上面描述的任何一种模式操作。输入设备100还可以被配置成在上面描述的任何两种或多种模式之间切换。
在一些实施例中，电容像素205被“扫描”以确定这些电容耦合。也就是说，在一个实施例中，一个或多个传感器电极被驱动以发送发送器信号。发送器可以被操作以便每次只有一个发送器电极发送，或者多个发送器电极同时发送。在多个发送器电极同时发送的情况下，多个发送器电极可以发送相同的发送器信号并且有效地产生事实上更大的发送器电极。替选地，多个发送器电极可以发送不同的发送器信号。例如，多个发送器电极可以根据一个或多个编码方案发送不同的发送器信号，所述编码方案使它们对于接收器电极的产生的信号的混合作用能够被独立地确定。
被配置为接收器传感器电极的传感器电极可以逐一地或多重地被操作以获得产生的信号。产生的信号可以用来确定在电容像素205处电容耦合的测量结果。
在其他实施例中，“扫描”像素205去确定这些电容耦合包括利用调制信号驱动以及测量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以便调制信号同时被驱动到多个电容像素205中的传感器电极上。在这样的实施例中，绝对电容测量结果可以从一个或多个像素205中的每一个同时获得。在一个实施例中，输入设备100在相同的感测周期中同时驱动多个电容像素205中的传感器电极并测量每一个像素205的绝对电容测量结果。在各种实施例中，处理系统110可以被配置成选择性地利用部分传感器电极驱动和接收。例如，可以基于但不限于主处理器上运行的应用、输入设备的状态、感测设备的操作模式以及输入设备被确定的位置来选择传感器电极。
来自电容像素205的一组测量结果形成了表示在如上面讨论的电容像素205处的电容耦合的“电容图像”（也叫“电容帧”）。多个电容图像可以在多个时间段被获得，并且它们之间的差异用来推导关于感测区中的输入的信息。例如，在连续时间段内获得的连续的电容图像可以用来追踪一个或多个输入对象进入、离开和在感测区内的（一种或多种）运动。
在一些实施例中，电容像素205中的一个或多个传感器电极可以包括用于更新显示屏的显示的一个或多个显示电极。在一个或多个实施例中，显示电极包括一个或多个Vcom电极（公共电极）、源驱动线、栅极线、阳极电极或阴极电极、或者任何其他显示元件的区段。这些显示电极可以安置在适当的显示屏基板上。例如，电极可以安置在一些显示屏（例如平面转换（IPS）、或面线转换（PLS）、有机发光二极管（OLED））中的透明基板（玻璃基板、TFT玻璃、或任何其他透明材料）上，在一些显示屏（例如图案垂直配向（PVA）或多域垂直配向（MVA）等）的彩色滤光器玻璃的底部上，在辐射层（OLED）上方等。在这样的实施例中，既被用作传感器又被用作显示电极的电极也可以称为联合电极，因为它执行多种功能。
继续参见图2，耦接于感测电极的处理系统110包括传感器模块204，并且可选地包括显示驱动器模块208。在一个实施例中，传感器模块包括电路，其被配置成在需要输入感测的时段期间将发送器信号或调制信号驱动到感测电极上并在感测电极上接收产生的信号。在一个实施例中，传感器模块204包括发送器模块，其包括被配置成在需要输入感测的时段期间将发送器信号驱动到感测电极上的电路。发送器信号一般被调制并且在被分配用于输入感测的一段时间内包含一个或多个脉冲。发送器信号可以具有振幅、频率和电压，其可以改变以得到感测区中输入对象的更多鲁棒性位置信息。用在绝对电容感测中的调制信号可以是与用在跨越电容感测中的发送器信号相同的或不同的。传感器模块204可以选择性地耦接于电容像素205中的一个或多个传感器电极。例如，传感器模块204可以耦接于传感器电极的所选择的部分，并且以或者绝对感测模式或者跨越电容感测模式操作。在另一个示例中，当以绝对感测模式操作时，传感器模块204可以耦接于与当以跨越电容感测模式操作时不同的传感器电极。
在各种实施例中，传感器模块204可以包括接收器模块，其包括被配置成利用感测电极接收产生的信号的电路，所述产生的信号包括在需要输入感测的时段期间对应于发送器信号的作用。在一个或多个实施例中，接收器模块被配置成将调制信号驱动到电容像素205的一个像素的第一传感器电极上，并且接收对应于调制信号的产生的信号以确定传感器电极的绝对电容的变化。接收器模块可以确定感测区120中输入对象的位置，或者可以向另一个模块或处理器提供信号用于确定感测区120中输入对象的位置，其中，所述信号包括指示产生的信号的信息，所述另一个模块或处理器例如为电子设备的确定模块或处理器（即主处理器）。在一个或多个实施例中，接收器模块包括多个接收器，其中每一个接收器可以是模拟前端（AFE）。
在一个或多个实施例中，电容感测（或输入感测）和显示更新可以发生在至少部分重叠时段期间。例如，当联合电极被驱动用于显示更新时，联合电极也可以被驱动用于电容感测。或者，将电容感测和显示更新重叠可以包括调制显示设备的（一个或多个）基准电压，和/或在与当传感器电极被配置成用于电容感测时至少部分重叠的时间段内调制显示器的至少一个显示电极。在另一实施例中，电容感测和显示更新可以发生在非重叠时段内，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条显示线的显示线更新时段之间，并且可以在时间上至少和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。在其他实施例中，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可以被配置成在任何一个或多个、或者任何组合的不同的非显示更新时间期间驱动传感器电极用于电容感测。
显示驱动器模块208包括被确认成在非感测（例如显示更新）时段期间向显示设备的显示提供显示图像更新信息的电路。显示驱动器模块208可以被包括有传感器模块204或者与传感器模块204分开。在一个实施例中，处理系统包括第一集成控制器，其包括显示驱动器模块208和至少一部分传感器模块204（即发送器模块和/或接收器模块）。在另一实施例中，处理系统包括第一集成控制器和第二集成控制器，第一集成控制器包括显示驱动器模块208而第二集成控制器包括传感器模块204。在另外又一个实施例中，处理系统包括第一集成控制器与第二集成控制器，其中，第一集成控制器包括显示驱动器模块208、以及发送器模块或接收器模块中的一个，且第二集成控制器包括发送器模块和接收器模块中的另一个。
图3 是根据本发明的实施例的通过矩阵传感器中的行执行电容感测的输入设备300的框图。在图3中，使用绝对电容感测技术来执行电容感测，其中调制的电容感测信号被驱动到感测区120中的传感器电极的行上。通过测量电容感测信号的变化，传感器模块305可以检测输入对象。在一个实施例中，传感器模块305是单独的AFE，其可以包括用于测量电容感测信号由于电容耦合的变化的积分器。
传感器模块305耦接于选择逻辑310，其选择性地将传感器模块305连接到感测区120中的一个或多个行。在一个实施例中，传感器模块305可以耦接于感测区120的一行中的传感器电极的子集。行被布置成平行于感测区120的边330，其将电信号从感测区路由到处理系统110。在一个实施例中，感测区120的边界可以对应于包括边330的基板的边界，其将电连接从传感器电极路由到处理系统110。如该示例实施例中所示出的，各行中的传感器电极从边330（也称为接口）被等距地隔开。如此，将行中的传感器电极耦接于边330的电连接的长度近似相同。此外，第一行315中的传感器电极距边330（以及距处理系统110中的元件）之间的距离比第二行320中的传感器电极距边330之间的距离更短，从第二行320到边330的距离比从第三行到边330的距离更短，依次类推。从第N行325（即最后一行）到边330的距离是最长的。
随着从行到边330的距离增加，传感器电极的行与处理系统110之间的电连接的RC时间常数也可以增加。因为第一行315和边330之间的电连接比第二行320和边330之间的电连接更短，更短的电连接提供了较小的电阻，因此与第二行320的RC时间常数相比，对应于第一行315的RC时间常数降低。在一个示例中，第一行315的电连接的电阻可以是几十或几百欧姆，而第N行325中的电连接的电阻可以是几千或好几万欧姆。因此，假设恒定电容，第一行315的RC时间常数可以是比第N行325的RC时间常数小的数量的两阶或三阶量级。当然，行的时间常数的准确的差异将取决于具体实施方式，诸如电连接的长度、电连接的材料和横截面尺寸、行之间的间隔、行的数量等等。
因为各行具有不同的RC时间常数，当在传感器电极上执行电容感测时，输入设备300可以使用不同频率的电容感测信号。例如，因为第一行315比第二行320更靠近边330，所以第一行315具有更小的RC时间常数。因此，当在第一行315上感测时可以比在第二行320上感测时使用更快的电容感测信号。例如，传感器模块305可以将700kHz的电容感测信号驱动到第一行上，但是将只有690kHz的电容感测信号驱动到第二行320上。因为时间常数一般随着行与边330之间的距离增加而增加，所以传感器模块305可以将最慢的电容感测信号驱动到第N行325中的传感器电极上。
在一个实施例中，选择逻辑320在不同的时间段期间将传感器模块305耦接于每一行。例如，在第一时间段期间，选择逻辑320将传感器模块305耦接于第一行315中的传感器电极。在第二时间段期间，选择逻辑320将传感器模块305耦接于第二行320中的电极，依次类推。以这种方式，传感器模块305在任何给定的时间只耦接于一行中的传感器电极。此外，随着选择逻辑320将传感器模块305耦接于离边330更远的行，传感器模块305可以使用逐渐更慢的电容感测信号。例如，传感器模块305可以将700kHz的电容感测信号驱动到第一行315中的电极上，将690kHz的电容感测信号驱动到第二行320上，将665kHz的电容感测信号驱动到第三行上，将650kHzx的电容感测信号驱动到第四行上等。虽然电容感测信号的频率可以随着行数增加而降低，那并不意味着输入设备300必须按特定顺序感测行。也就是说，选择逻辑310并不需要将传感器模块305耦接到第一行，然后到第二行，然后到第三行，依次类推。相反，传感器模块305可以按任何顺序执行电容感测——例如模块305可以首先使用第四行执行电容感测，然后第一行，然后第五行，然后第二行等。
在另一个实施例中，传感器模块305可以在不同的时间段期间在一行上执行电容感测。例如，输入设备300可以只包括足够在每一行中的一半传感器电极上执行电容感测的传感器模块305。在第一时间段内，选择逻辑310将传感器模块305耦接于行中的一半传感器电极以执行电容感测。在第二时间段期间，选择逻辑310将传感器模块305耦接于行中的另一半传感器电极以在行中剩余的传感器电极上执行电容感测。
在另一实施例中，传感器模块305可以同时在多个行上的传感器电极上执行电容感测。例如，在第一时间段期间，选择逻辑310可以将传感器模块305耦接于第一和第二行315、320中的传感器电极用于执行电容感测。在第二时间段期间，选择逻辑310将传感器模块305耦接于第三和第四行。此外，传感器模块305可以使用对于不同行的组具有不同速度的电容感测信号。例如，传感器模块305可以将比第三和第四行更高速的电容感测信号驱动到第一和第二行315、320中的电极上。另外，在一个或多个实施例中，即使多个行可以被耦接于传感器模块305并且被同时驱动，不同的感测频率可以被传感器模块305使用，这取决于传感器模块305被耦接于哪一行。
图4是根据本发明的实施例的用于沿着矩阵传感器中的行电容感测的输入设备400。像图3一样，输入设备400示意了矩阵传感器，其包括用于执行绝对电容感测的多个行。矩阵传感器中的每一行315、320、和325都包括多个单独的传感器电极425。如上面所描述的，这些传感器电极425可以具有任何不同的形状或设计。
每一个传感器电极425耦接于多路复用器405（例如选择逻辑），其选择性地将传感器电极425耦接于传感器模块305。在实施例中，如果传感器电极425和传感器模块305的数量相等，那么并不需要多路复用器405。然而，为了节省成本和空间，可能有利的是包含多路复用器405以便输入设备400可以包含比传感器电极425更少的传感器模块305（例如AFE）。为了执行电容感测，多路复用器405选择性地将每一个传感器模块305耦接于一个传感器电极425。如上面所描述的，多路复用器405可以反复地将传感器模块305耦接于传感器电极425的每一行。在这种情况下，输入设备400可以包括与一行中的电极425相同数量的传感器模块305。替代地，输入设备400可以包括比每一行中的电极425更少的传感器模块305，在这种情况下，输入设备400可以使用多个感测脉冲或时间段来在每一行上执行电容感测。举例来说，对于第一脉冲，多路复用器可以将传感器模块305耦接于一行中传感器电极425的一半并且进而对于第二脉冲耦接于传感器电极425的另一半。在另一实施例中，输入设备400可以包括比一行中的传感器电极425更多的传感器模块305。在这种场景下，传感器模块305可以同时在多个行中的传感器电极425上执行电容感测——即，在相同的脉冲期间。
传感器电极425使用电连接410、415、和420耦接于多路复用器405。特别地，电连接410将传感器电极425的第一行315耦接于多路复用器405，电连接415将传感器电极425的第二行320耦接于多路复用器405，并且电连接420将传感器电极425的第N行325耦接于多路复用器405。在一个实施例中，传感器电极425的各行在基板的相同表面或平面上——即传感器电极425是共面的。电连接410、415、和420可以在与传感器电极425相同的表面上或在不同的表面上被路由。
在输入设备400中，电连接410、415、和420包括将传感器电极425电连接到多路复用器405的通孔和迹线。通孔可以在垂直于传感器电极425被安置于其上的表面的方向上延伸（即，向图4的页面内或页面外）。通孔在一端耦接于传感器电极425，而另一端耦接于向多路复用器405延伸的迹线。因此，在该实施例中，迹线处于与传感器电极425不同的表面或平面上。然而，在其他实施例中，通孔可以被省略，并且将传感器电极425耦接于多路复用器405的迹线可以在传感器电极425的列之间的区域中被路由。在该示例中，电连接410、415、和420是与传感器电极425共面的。
如所示出的，电连接410、415、和420在相同的方向上延伸，即向着多路复用器405。在输入设备400中，电连接410、415、和420穿过在基板相同边上的接口，其在第一行315和多路复用器405之间。第一行315的电连接410可以近似是相同的长度，并且具有基本上相同的RC时间常数。如在此所使用的，术语“近似”和“基本上”意思是相关的术语在彼此50%范围内。因此，虽然电连接与行中的传感器电极的距离或RC时间常数可以是不同的，在此的实施例还是可以被使用。换句话说，当将电容感测信号驱动到传感器电极425的至少两行上时，传感器模块305可以使用不同频率，即使每一行中的传感器电极的RC时间常数是或不是完全相同。
在一个实施例中，电连接可以不终结于如图4中所示的传感器电极。相反，每一个电连接都可以延伸穿过所有行并且穿过感测区。虽然在该实施例中电连接从感测区的顶部延伸到底部，但是每一个连接都耦接于传感器电极中的仅一个。例如，虽然最左边的连接410可以从第一行315一路延伸到第N行325，但是该连接410只电连接于第一行中最左边的传感器电极425。也就是说，连接410并不连接到任何其他传感器电极425。在所有行下面延伸电连接可以改进显示更新并且减轻显示伪影。
图5是根据本发明的实施例示意与矩阵传感器中的不同行的传感器电极相关联的不同的感测频率的图表500。特别地，图表500示意了被驱动到图4中所示意的第一、第二、和第N行中的传感器电极上的电容感测信号。在该实施例中，传感器模块对于每一行使用不同的频率，尽管这并不是必要的。例如，可以使用相同的电容感测信号驱动第一和第二行，而使用具有不同频率的电容感测信号驱动第N行。
图表500示意了被驱动到第一行中的电极上的电容感测信号的周期505，被驱动到第二行上的电容感测信号的周期510，和被驱动到第N行上的电容感测信号的周期515。周期505、510和515直接与相应的电容感测信号的频率相关，并且同样地，第一行的电容感测信号比第二行的感测信号快，第二行的感测信号比第N行的感测信号快。
为了执行电容感测，传感器模块可以在一脉冲内驱动多个周期。例如，每一个脉冲可以包括4-20个电容感测信号的周期。在一个实施例中，脉冲可以是足够传感器模块去捕捉电容感测测量结果的预定长度的时间。通过使用一个或多个脉冲，输入设备确定输入对象是否与传感器区交互（例如手写笔或手指正在悬停或接触输入设备）。虽然图5示意方波为电容感测信号，诸如正弦波、锯齿形等等的其他形状可以被使用。
在一个实施例中，当在每一行上感测时，脉冲中周期的数量是相同的。也就是说，传感器模块对于每一个脉冲可以执行七个电容感测信号的周期，无论传感器模块是否耦接于第一行或是第N行。因此，因为当在第一行上执行电容感测时传感器模块使用更快的电容感测信号，所以脉冲的持续时间比当在第N行上感测时脉冲的持续时间更短。如图表500中所示出的，因为第N行的周期515是第一行的周期505的三倍，所以第N行的脉冲持续时间比第一行的脉冲持续时间长三倍。然而，当与按列感测相比时，使用不同的脉冲持续时间（和电容感测信号的不同频率）可以减少执行电容感测需要的总时间。也就是说，在通过感测布置成列而不是行的多个传感器电极执行电容感测的输入设备中，电容感测信号的频率被在给定列中具有最高RC时间常数的传感器电极封顶。换句话说，信号最快只能以最慢的RC常数将允许的速度行进。通常，第N行中的传感器电极将具有最慢的RC常数。因此，当使用逐列方法执行电容感测时，电容感测信号受限于第N行325中传感器电极的RC常数。与此相比，当按行执行电容感测时，最靠近处理系统的行可以利用更快的电容感测信号驱动。如图表500中所示出的，捕捉电容测量结果所需要的相同数量的感测周期能被以其在第N行上执行该相同数量的感测周期所花费的时间的三分之一来执行。
在另一实施例中，当对各行执行电容感测时，传感器模块可以使用相同的脉冲持续时间。这里，当在第一行上感测时脉冲持续时间与当在第N行上感测时相同。然而，因为当在第一行上感测时所使用的电容感测信号快三倍，这意味着在脉冲期间三倍数量的感测周期可以被执行。执行额外的周期可以增加电容感测测量结果的准确度。虽然该实施例可以使用和逐列方法相同数量的时间来执行触摸感测，其提高了由更快的电容感测信号被使用的行的传感器模块所获得的测量结果的准确度。此外，很多干扰源处于更低的频率（即小于电容感测信号的频率）。在脉冲内执行额外的周期使电容感测信号的带宽变窄，这可以帮助避免更低频率的噪声源。
在一个实施例中，传感器模块使用并不谐波相关的电容感测信号。例如，传感器模块可以在第一行中的电极上驱动500kHz的电容感测信号，在第二行中的电极上驱动490kHz的电容感测信号，在第三行中的电极上驱动485kHz的电容感测信号，依次类推。在非谐波相关信号的另一示例中，传感器模块可以在第一和第二行中的电极上同时驱动500kHz的电容感测信号，在第三和第四行中的电极上同时驱动490kHz的电容感测信号，在第五和第六行中的电极上同时驱动485kHz的电容感测信号，依次类推。
替选地，传感器模块可以使用谐波相关的电容感测信号，信号可以是彼此的奇数谐波或偶数谐波。例如，传感器模块可以在第一行中的电极上驱动700kHz的电容感测信号，在第二行中的电极上驱动500kHz的电容感测信号，在第三行中的电极上驱动300kHz的电容感测信号，在第四行中的电极上驱动100kHz的电容感测信号。在另一示例中，传感器模块可以在第一到第八行中的电极上同时驱动700kHz的电容感测信号，在第九到第十六行中的电极上同时驱动500kHz的电容感测信号，在第十七到第二十四行中的电极上同时驱动300kHz的电容感测信号，在第二十五到第三十二行中的电极上同时驱动100kHz的电容感测信号。
对于电容感测信号使用谐波相关频率的一个优点是，如果该干扰测量结果是易受在干扰脉冲频率的谐波频率处的干扰影响的，那么单个干扰脉冲可以为所有不同的频率提供干扰信息。继续先前的示例，当电容感测不被执行时，以100kHz执行干扰脉冲能够使输入设备去检测100kHz的谐波处的噪声源。如果当在行上感测时全部或一些所使用的电容感测频率是与100kHz谐波相关的，那么输入设备可以使用被干扰脉冲收集的信息以确定是否存在谐波频率的噪声。如果是的话，输入设备可以将电容感测频率的频率平移一定量——例如110kHz、330kHz、550kHz、770kHz——以在仍然保持谐波关系时避免噪声。
如果用于行的不同的电容感测信号并不谐波相关，输入设备可以对于每一种不同的频率执行干扰脉冲。这些干扰脉冲可以在相同的电容帧中执行，或者不同的干扰脉冲可以被生成用于各个电容帧。如后面的示例，在第一电容帧期间，输入设备生成检测在100kHz处的噪声的干扰脉冲，但是在第二和第三电容帧期间，输入设备生成分别检测在110kHz和120kHz处的噪声的干扰脉冲。假设只有这三个频率被使用，输入设备可以在第四电容帧期间通过生成用于检测在100kHz的噪声处的干扰脉冲来重复所述过程。
在一个实施例中，传感器模块可以在后续电容帧期间改变一行或多行的电容感测信号。也就是说，在第一电容帧期间，传感器模块将500kHz的电容感测信号驱动到第一行电极上，但是在第二帧期间，模块将510kHz或490kHz的信号驱动到第一行电极上。此外，传感器模块可以对于两个电容帧使用相同的基线测量结果。因为以逐行为基础感测意味着可以使用相对于逐列方法更快的电容感测信号感测第一行（以及其他行）。这为在帧之间降低或加速电容感测信号提供了灵活性。通过改变帧之间电容感测信号的频率，输入设备可以能够检测噪声。例如，如果相同的基线被用来比较在两个帧期间捕捉到的电容测量结果，那么电容测量结果之间的大的差异可以用作噪声的指示器。换句话说，如果驱动500kHz的信号时测量结果远高于驱动490kHz的信号时，输入设备可以确定存在导致差异的在500kHz处的干扰信号。
虽然上面讨论的示例改变了第一行中所使用的电容感测信号的频率，对于其他行频率也可以被改变。例如，假设传感器模块并不像RC时间常数和触摸时序约束将允许的那样快地驱动传感器电极，最后一行上的频率可以被改变以检测干扰信号。换句话说，如果最后一行中的传感器的RC时间常数允许最大100kHz的电容感测信号（即更快的频率不可以被使用）并且执行电容感测的时序约束不允许使用更慢的频率信号，那么最后一行的电容感测信号不可以被改变。然而，因为更靠近处理系统的行具有更小的RC时间常数，被驱动到这些行上的电容感测信号可以被改变（例如加速或减速）并且仍然在执行触摸感测的时序约束内。
在一个实施例中，输入设备可以在多个电容帧之间改变多行传感器电极的电容感测频率。例如，改变第一行的频率可以识别一般影响输入设备的噪声信号（例如，影响矩阵中的全部传感器电极的噪声信号），而不检测只影响其他行的局部噪声源。例如，在帧之间改变第一行的频率无法检测只影响第三行的噪声源。通过在后续电容帧期间改变多个行的电容感测频率（假设这样做并不超出RC时间常数和时序约束），输入设备既可以检测影响全部传感器电极的噪声源也可以检测可以影响特定行的局部噪声源。例如，如果在所有行上使用的电容感测信号的频率都在帧之间被改变，输入设备可以检测影响全部传感器电极的噪声源以及可以只影响一行的局部噪声源。
图6是根据本发明的实施例示意矩阵传感器中的一行传感器电极的预加强阶段的图表600。在图表600中，实线表示将电压驱动到传感器电极上的传感器模块的输出，而虚线表示正在被传感器模块驱动的传感器电极上的电压。在时间A之前，传感器模块的输出和传感器电极上的电压都是零。然而，在时间A，传感器模块输出电压VRAMP。在该实施例中，VRAMP表示在从时间A到时间B的预加强阶段期间用于增加传感器电极上的电压的斜升（ramp）速率的预加强电压。在这种情况下，VRAMP比所需要的传感器电极的电压（VHIGH）更大。换句话说，传感器模块输出VRAMP以便导致传感器电极上的电压更快地达到所需要的电压VHIGH。
由于RC时间常数，由传感器模块生成的电压并不立刻出现在传感器电极上。因此，在时间A，传感器模块输出VRAMP但是传感器电极上的电压还是零。在时间A和时间B之间，传感器电极上的电压开始朝着VRAMP斜升605。因为VRAMP大于VHIGH，斜升605的速率比如果传感器模块的输出是VHIGH大。因此，传感器电极更快地达到所需要的电压VHIGH。当传感器电极上的电压在时间B达到VHIGH时（或者之前某个时刻），传感器模块的输出下降到VHIGH。以这种方式，传感器电极上的电压不超过所需要的电压VHIGH。
由于对应于行的不同的RC时间常数，假设相同的斜升电压被使用——例如VRAMP，图表600中所示意的斜升605的速率对于行变化。例如，假设图表600示意了第一行的斜升605，当电压VRAMP某一时刻应用于最后一行时，斜升605更慢，并且因此在时间B之后达到所需要的电压VRAMP。由于不同的RC时间常数，每一行可以具有不同的保持时间（即当传感器模块的输出处于预加强电压VRAMP时的时间长度）。第一行的保持时间可以是最短的，而最后一行的保持时间是最长的。
在另一实施例中，行可以具有相同的保持时间，而输入设备可以对于不同的行分配不同的预加强电压。例如，虽然第一行和最后一行的保持时间是相同的，当驱动最后一行以补偿其更大的RC时间常数时传感器模块可以输出比驱动第一行时所使用的电压更大的电压。因此，第一行和最后一行的斜升速率将是相同的。在其他实施例中，输入设备可以对于不同的行使用改变保持时间和预加强电压的结合。以这种方式，输入设备可以对于不同的行或行的组设置预加强设置（即，保持时间和/或预加强电压级别）。
此外，虽然未示出，但是当执行负斜升时输入设备也可以使用预加强阶段，即当将传感器电极上的电压从VHIGH驱动到所需要的低电压时。假设零电压是电容感测周期所需要的低电压，传感器模块可以输出导致传感器电极上的电压从VHIGH缓降的负电压。使用时序设置，一旦传感器电极上的电压达到零伏（或之前某个时刻），传感器模块的输出就可以从负电压切换到零伏。以这种方式，正和负的预加强电压可以用来增加传感器电极上的电压的斜升速率。此外，预加强设置在逐行基础上是可定制的。
图7是根据本发明的实施例的用于沿着矩阵传感器中的行执行跨越电容感测的输入设备700。不像示意了执行绝对电容感测的图3和4，输入设备700执行跨越电容感测。输入设备700包括耦接于相应的发送器电极710的发送器705。在图7中，发送器电极710与接收器电极715是共面的，并且每一个发送器电极710围绕特定行中的所有接收器电极715。然而，发送器电极710是与行中的接收器电极715以及与其他发送器电极710电隔离的。
当执行跨越电容感测时，发送器705中的一个将调制信号驱动到发送器电极710上，这导致了相同行中的接收器电极715中的产生的信号。输入设备700包括选择逻辑720，其选择性地将接收器725（例如传感器模块或AFE）耦接于一行中的接收器电极715从而接收器725可以测量产生的信号。例如，在第一时间段内，发送器705A在发送器电极710A上驱动调制信号，其在被接收器725测量的第一行中的接收器电极715上生成产生的信号。在第二时间段内，选择逻辑将接收器725耦接于第二行中的接收器电极715，并且发送器705B在发送器电极710B上驱动调制信号，其生成被接收器725测量的产生的信号。该过程可以按任何顺序反复贯穿各行直到所有行已经被感测为止。此外，因为每一行接收器电极715的RC时间常数不同，被发送器705驱动的调制信号可以改变。例如，被发送器705A驱动的调制信号可以比被发送器705C输出的调制信号更快。此外，上面描述的其中电容感测信号是谐波相关的、或者感测信号对于特定行在电容帧之间变化以检测干扰信号的实施例也可以在执行如图7中所示的跨越电容感测时应用。
此外，虽然图7示意了每一行的发送器705，在另一实施例中，输入设备可以只具有一个耦接于选择逻辑的发送器705，所述选择逻辑选择性地将发送器705耦接于特定的正在被驱动的发送器电极710。
在另一个实施例中，发送器705可以在多个行上同时驱动调制信号。这里，假定的是输入设备700包括足够数量的接收器725从而选择逻辑720可以将接收器725耦接于多个行中的接收器电极715。例如，输入设备700可以既使用发送器电极705A又使用发送器电极705B以同时将调制信号驱动到发送器电极710A和710B上从而第一和第二行中的接收器电极715可以并行地被感测。此外，发送器705A和705B可以驱动比最后一行被感测时被发送器705C驱动的调制信号更快的调制信号。在另一示例中，单个发送器电极710可以围绕多个行中的接收器电极715，而不是每一个发送器电极710围绕只一行中的接收器电极715，这使得一个发送器705能够将调制信号驱动到感测区的多个行上。
在一个实施例中，输入设备700还可以执行绝对电容感测。例如，在第一电容帧期间，输入设备700执行如上面描述的跨越电容感测，而在第二电容帧期间，输入设备700执行绝对电容感测。当这样做的时候，发送器705和发送器电极710可以被去激活并且不被使用。如图3和4中描述的，接收器725可以用来将电容感测信号驱动到接收器电极715上。使用相同的输入设备700既执行绝对感测又执行跨越电容感测的一个优点是，一种电容感测技术可能在感测特定类型的输入设备（例如手指或手写笔）或者相对于触摸检测悬停时，比其他技术更好。
图8是根据本发明的实施例的用于在矩阵传感器中的行上执行电容感测的方法800的流程图。方法800开始于方框805，其中输入设备在第一时间段内使用矩阵传感器中多行传感器电极的第一行测量第一电容感测信号。如上所述，传感器电极的行可以是共面的，并且以距接口不同的距离间隔，所述接口将传感器电极耦接于包括传感器模块的处理系统。由于行与接口之间变化的距离，将传感器电极耦接于接口的电连接可以具有不同的电气时间常数，取决于哪一行电极被定位。例如，更靠近接口的行可以具有更短的连接，并且因此具有比更远离接口的行更小的时间常数。
在方框810，输入设备在第二时间段期间使用多行中的第二行测量第二电容感测信号，其中第一电容感测信号的频率不同于第二电容感测信号的频率。例如，第一行可以比第二行更靠近接口，并且具有更小的RC时间常数。同样地，第一电容感测信号可以具有比第二电容感测信号更高的频率。
在一个实施例中，输入设备包括选择逻辑，其在第二时间段内将传感器模块从传感器电极的第一行断开连接，并且将传感器模块连接到传感器电极的第二行。相似地，在方框805，选择逻辑将传感器模块连接到传感器电极的第一行，同时传感器电极的第二行并不连接到传感器模块。
方法800可以用于绝对电容感测或跨越电容感测。在绝对电容感测中，使用捕捉电容感测测量结果的相同的传感器模块将第一和第二电容感测信号驱动到感测电极上。在跨越电容感测中，输入设备将调制信号驱动到分离的发送器电极上，其在被传感器模块测量的传感器电极上生成第一和第二电容感测信号（即产生的信号）。
因此，为了更好地解释根据本技术及其特定应用的实施例以及由此使得本领域技术人员能够完成和使用本技术，给出这里阐述的实施例和示例。然而，本领域技术人员将会认识到，仅为了说明和示例目的给出了前述描述和示例。所阐述的描述并不意在是穷举的或者将本公开限于所公开的精确形式。
鉴于上述内容，由下面的权利要求来确定本公开的范围。
附图标记列表
100 示例性输入设备
110 处理系统
120 感测区
130 按钮
140 输入对象
204 传感器模块
205x 电容感测像素
205 电容像素
208 显示驱动器模块
240 迹线
300 输入设备
305 传感器模块
310 选择逻辑
315 第一行
320 行
325 第n行
400 输入设备
405 多路复用器
410 连接
415 电连接
420 电连接
425 电极
485 第二行
490 第一行
500 图表
505 周期
510 周期
515 周期
600 图表
605 斜升
700 设备
705A 发送器
705B 发送器
705C 发送器
705 发送器
710A 发送器电极
710B 发送器电极
710 发送器电极
715 接收器电极
720 选择逻辑
725 接收器
800 方法
805 方框
810 方框

Claims (21)

1.一种输入设备，包括：
在基板的共有表面上布置成多行的多个传感器电极，其中所述行的每一行包括所述传感器电极中的至少两个；以及
处理系统，包括：
选择性耦接于所述多个传感器电极的多个传感器模块，其中所述传感器模块被配置成在第一时间段期间使用所述多行中的第一行测量第一电容感测信号，并且在第二时间段期间使用所述多行中的第二行测量第二电容感测信号，
其中所述第一电容感测信号的频率不同于所述第二电容感测信号的频率，并且其中所述行的每一行与用来将所述传感器电极电耦接于所述传感器模块的所述基板的边平行。
2.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述传感器模块被配置成在所述第一时间段期间使用所述多行中的至少两行来测量所述第一电容感测信号，并且在所述第二时间段期间使用不同于在所述第一时间段期间测量的所述至少两行的所述多行中的至少两行来测量所述第二电容感测信号。
3.根据权利要求1所述的输入设备，其中与所述第二行相比，所述第一行在所述共有表面中被间隔更靠近于所述基板的所述边，其中所述第一电容感测信号的所述频率比所述第二电容感测信号的所述频率快。
4.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述第一行和所述传感器模块之间的电连接的平均时间常数小于所述第二行和所述传感器模块之间的电连接的平均时间常数，其中所述第一电容感测信号的所述频率比所述第二电容感测信号的所述频率快。
5.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述传感器模块被配置成在第三时间段期间使用所述多行中的第三行测量第三电容感测信号，其中所述第三电容感测信号的频率不同于所述第一和第二电容感测信号的所述频率。
6.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述第一电容感测信号的所述频率是所述第二电容感测信号的所述频率的谐波。
7.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述处理系统还包括：
选择逻辑模块，其被配置成在所述第一时间段期间将所述传感器模块耦接于所述第一行；并且
在所述第二时间段期间将所述第一行从所述传感器模块断开连接并且将所述第二行耦接于所述传感器模块。
8.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述传感器模块被配置成在所述第一和第二时间段期间将所述第一和第二电容感测信号驱动到所述第一和第二行上以执行绝对电容感测。
9.根据权利要求8所述的输入设备，其中所述第一和第二电容感测信号包括相应的预加强阶段，所述相应的预加强阶段由对于所述第一和第二行不同的设置所定义。
10.根据权利要求8所述的输入设备，其中所述传感器模块被配置成在后续电容感测帧期间改变在所述第一行上驱动的所述第一电容感测信号的所述频率以执行噪声检测，其中在所述第二行上驱动的所述第二电容感测信号的所述频率在连续的电容感测帧期间保持恒定。
11.根据权利要求1所述的输入设备，其中用于测量所述第一电容感测信号的脉冲持续时间与用于测量所述第二电容感测信号的脉冲持续时间相同。
12.根据权利要求1所述的输入设备，还包括：
对应于所述第一行的第一发送器电极；以及
对应于所述第二行的第二发送器电极，
其中所述处理系统被配置成在所述第一时间段期间将第一发送信号驱动到所述第一发送器电极上，其导致了在所述第一行上的所述第一电容感测信号，并且在所述第二时间段期间将第二发送信号驱动到所述第二行上，其导致了在所述第二行上的所述第二电容感测信号。
13.一种处理系统，包括：
选择逻辑模块，其被配置成选择性地耦接于在基板的共有表面上布置成多行的多个传感器电极；以及
多个传感器模块，其通过所述选择逻辑模块选择性地耦接于所述多个传感器电极，其中所述传感器模块被配置成：
在第一时间段期间，使用所述多行中的第一行测量第一电容感测信号；并且
在第二时间段期间，使用所述多行中的第二行测量第二电容感测信号，其中所述第一电容感测信号的频率不同于所述第二电容感测信号的频率，并且其中所述行的每一行与用来将所述传感器电极电耦接于所述传感器模块的所述基板的边平行。
14.根据权利要求13所述的处理系统，其中所述选择逻辑模块被配置成在所述第一时间段期间将所述传感器模块从所述第二行断开连接，以及在所述第二时间段期间将所述传感器模块从所述第一行断开连接。
15.根据权利要求13所述的处理系统，其中与所述第二行相比，所述第一行在所述共有表面上被间隔更靠近于所述基板的所述边，其中所述第一电容感测信号的所述频率比所述第二电容感测信号的所述频率快。
16.根据权利要求13所述的处理系统，其中所述传感器模块被配置成在第三时间段期间使用所述多行中的第三行测量第三电容感测信号，其中所述第三电容感测信号的频率不同于所述第一和第二电容感测信号的所述频率。
17.一种电容感测方法，包括：
在第一时间段期间使用安置在基板的共有表面上的多行传感器电极中的第一行测量第一电容感测信号；并且
在第二时间段期间使用所述多行中的第二行测量第二电容感测信号，其中所述第一行和第二行各自包括至少两个传感器电极，
其中所述第一电容感测信号的频率不同于所述第二电容感测信号的频率，并且其中所述多行中的每一行与用来将所述传感器电极电耦接于多个传感器模块的所述基板的边平行。
18.根据权利要求17所述的方法，其中在所述第一时间段期间测量所述第一电容感测信号还包括：
将所述第一行通过选择逻辑模块耦接于所述传感器模块，其中所述第二行从所述传感器模块被断开连接；并且
其中在所述第二时间段期间测量所述第二电容感测信号包括：
将所述第二行通过选择逻辑模块耦接于所述传感器模块，其中将所述第一行从所述传感器模块断开连接。
19.根据权利要求18所述的方法，其中与所述第二行相比，所述第一行在所述共有表面中被间隔更靠近于所述基板的所述边，其中所述第一电容感测信号的所述频率比所述第二电容感测信号的所述频率更快。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述第一行和所述传感器模块之间的电连接的平均时间常数小于所述第二行和所述传感器模块之间的电连接的平均时间常数，其中所述第一电容感测信号的所述频率比所述第二电容感测信号的所述频率快。
21.根据权利要求17所述的方法，还包括：
在所述第一时间段期间使用所述多行中的多个行测量所述第一电容感测信号；并且
在所述第二时间段期间使用所述多行中的多个行测量所述第二电容感测信号，其中在所述第一时间段期间进行测量的所述多个行每个都不同于在所述第二时间段期间测量的多个行。
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