CN108139828A - 补偿电容性传感器中的力基准伪影 - Google Patents

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Abstract

一种用于电容性输入装置的示例处理系统包括传感器电路，其配置成随时间推移而采用电容性感测信号来驱动多个传感器电极，以获取多个电容性帧的电容性值。处理系统包括确定模块，其配置成通过检测第一电容性帧中的第一电容性值的变化率超过第一阈值，来分析多个电容性帧的第一电容性帧以识别力事件。确定模块配置成确定第一电容性值与基准值之间的电容的变化，并且分析力事件之后所获取的多个电容性帧的第二电容性帧，以响应基准值与第二电容性帧中的第二电容性值之间的差降低到低于第二阈值而调整基准值。

Description

补偿电容性传感器中的力基准伪影
技术领域
本公开的实施例一般涉及电容性传感器，以及更具体来说涉及补偿电容性传感器中的力基准伪影。
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对象对象的存在、位置和/或运动。接近传感器装置可用来为电子系统提供接口。例如，接近传感器装置常常用作较大计算系统的输入装置(诸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(诸如蜂窝电话中集成的触摸屏)中。
发明内容
描述用于补偿电容性传感器中的力基准伪影的技术。在一实施例中，一种用于电容性输入装置的处理系统包括传感器电路，其配置成随时间推移而采用电容性感测信号来驱动多个传感器电极，以获取多个电容性帧的电容性值。该处理系统还包括确定模块，其耦合到传感器电路，配置成通过检测第一电容性帧中的第一电容性值的变化率超过第一阈值，来分析多个电容性帧的第一电容性帧以识别力事件。确定模块还配置成确定第一电容性值与基准值之间的电容的变化。确定模块还配置成分析力事件之后所获取的多个电容性帧的第二电容性帧，以响应基准值与第二电容性帧中的第二电容性值之间的差下降到低于第二阈值而调整基准值。
在另一个实施例中，一种输入装置包括设置在感测区中的多个传感器电极以及耦合到多个传感器电极的处理系统。处理系统包括传感器电路，其配置成随时间推移而采用电容性感测信号来驱动多个传感器电极，以获取多个电容性帧的电容性值。处理系统还包括确定模块，其耦合到传感器电路，配置成通过检测第一电容性帧中的第一电容性值的变化率超过第一阈值，来分析多个电容性帧的第一电容性帧以识别力事件。确定模块还配置成确定第一电容性值与基准值之间的电容的变化。确定模块还配置成分析力事件之后所获取的多个电容性帧的第二电容性帧，以响应基准值与第二电容性帧中的第二电容性值之间的差下降到低于第二阈值而调整基准值。
一种电容性感测方法包括随时间推移而采用电容性感测信号来驱动多个传感器电极，以获取多个电容性帧的电容性值。该方法还包括通过检测第一电容性帧中的第一电容性值的变化率超过第一阈值，来分析多个电容性帧的第一电容性帧，以识别力事件。该方法还包括确定第一电容性值与基准值之间的电容的变化。该方法还包括分析力事件之后所获取的多个电容性帧的第二电容性帧，以响应基准值与第二电容性帧中的第二电容性值之间的差下降到低于第二阈值而调整基准值。
附图说明
为了能够详细了解本发明的上述特征，可通过参照实施例进行以上概述的本发明的更具体描述，其中一部分在附图中示出。但是要注意，附图仅示出本发明的典型实施例，并且因此不是被看作是对其范围的限制，因为本发明可容许其它同样有效的实施例。
图1是按照本文所述的一个实施例的示范输入装置的框图。
图2是示出按照一些实施例的输入装置的电容性感测装置的框图。
图3是示出按照一实施例、由输入对象对象施加到输入装置的力的示意截面。
图4是示出响应单个力事件而从传感器电极图案所测量的示例响应的图表。
图5示出了示出响应三个力事件而从传感器电极图案所测量的示例响应的图表。
图6是示出按照一实施例、补偿力感测中的基准伪影的方法的流程图。
图7是示出按照一实施例、对响应信号的电容性值进行滤波的方法的流程图。
图8是示出按照一实施例、检测力事件的方法的流程图。
图9是示出按照一实施例、对响应信号的电容性值进行滤波的方法的流程图。
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。预期一个实施例中公开的元件可有利地用于其它实施例而无需具体说明。这里所参照的附图不应当被理解为按比例绘制，除非特别地说明。另外，附图通常经过简化，并且为了呈现和说明的清楚起见而省略细节或组件。附图和论述用于说明以下所述的原理，其中相似标号表示相似元件。
具体实施方式
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。如本文档中所使用的术语“电子系统”(或“电子装置”)广义地表示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，诸如包括输入装置100和独立操纵杆或按键开关的物理键盘。其它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。其它示例包括远程终端、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)。其它示例包括通信装置(包括蜂窝电话，诸如智能电话)和媒体装置(包括记录器、编辑器和播放器，诸如电视机、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。视情况而定，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、网络和其它有线或无线互连。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”)，其配置成感测由一个或多个输入对象对象140在感测区120中提供的输入。示例输入对象对象包括手指和触控笔，如图1中所示。
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对象对象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，直到信噪比充分地阻止准确的对象对象检测。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、与耦合某个量的外加力或压力的输入装置100的输入表面相接触和/或它们的组合的输入。在各个实施例中，可由传感器电极位于其内的壳体的表面、由施加在传感器电极或者任何壳体之上的面板等，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可使用电容性、倒介电、电阻性、电感性、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的一些电容性实现中，施加电压或电流以创建电场。附近的输入对象对象引起电场的变化，并且产生电容性耦合的可检测变化，其可作为电压、电流等的变化来检测。
一些电容性实现利用电容性感测元件的阵列或者其它规则或不规则图案来创建电场。在一些电容性实现中，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。一些电容性实现利用电阻片，其可以是电阻均匀的。
一些电容性实现利用基于传感器电极与输入对象对象之间的电容性耦合的变化的“自电容”(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对象对象改变传感器电极附近的电场，因而改变所测量电容性耦合。在一个实现中，绝对电容感测方法通过相对参考电压(例如系统接地)来调制传感器电极以及通过检测传感器电极与输入对象对象之间的电容性耦合进行操作。
一些电容性实现利用基于传感器电极之间的电容性耦合的变化的“互电容”(或“跨电容”)感测方法。在各个实施例中，传感器电极附近的输入对象对象改变传感器电极之间的电场，因而改变所测量电容性耦合。在一个实现中，跨电容性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”)之间的电容性耦合。发射器传感器电极可相对于参考电压(例如系统接地)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(例如其它电磁信号)对应的(一个或多个)影响。传感器电极可以是专用发射器或接收器，或者可配置成既传送又接收。
图1中，处理系统110示为输入装置100的组成部分。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/或其它电路组件。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，诸如固件代码、软件代码等。在一些实施例中，组成处理系统110的组件共同位于诸如输入装置100的(一个或多个)感测元件的附近。在其它实施例中，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它位置。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离的一个或多个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组成部分的电路和固件。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。其它示例模块包括：传感器操作模块，配置成操作(一个或多个)感测元件以检测输入；识别模块，配置成识别诸如模式变更手势之类的手势；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(例如向电子系统中与处理系统110分隔的中央处理系统，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，诸如促进全范围的动作，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可执行滤波或者其它信号调节。作为又一个示例，处理系统110可减去或者以其它方式计入基准的影响，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、加速度和其它类型的空间信息。示范“零维”位置信息包括近/远或接触/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。其它示例包括空间信息的其它表示。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，包括例如随时间推移而跟踪位置、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它功能性。图1示出感测区120附近的能够用于促进使用输入装置100来选择项目的按钮130。其它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，并且提供用于关联的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)或者其它显示技术。输入装置100和显示屏幕可共用物理元件。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(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)上的软件程序来实现和分配。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盘、存储棒、存储卡、存储模块等。电子可读介质可基于闪存、光、磁、全息或者任何其它存储技术。
图2是示出按照一些实施例的输入装置100的电容性感测装置200的框图。为了说明和描述的清楚起见，图2示出按照简单矩形图案的电容性感测装置200的感测元件，而没有示出各种组件，诸如感测元件与处理系统110之间的各种互连。电极图案250包括第一批多个传感器电极260(260-1、260-2、260-3、…260-n)以及设置在第一批多个电极260之上的第二批多个传感器电极270(270-1、270-2、270-3、…270-m)。在所示的示例中，n＝m＝4，但是一般来说，n和m各为正整数，并且不一定彼此相等。在各个实施例中，第一批多个传感器电极260作为多个发射器电极(具体称作“发射器电极260”)来操作，以及第二批多个传感器电极270作为多个接收器电极(具体称作“接收器电极270”)来操作。在另一个实施例中，一批多个传感器电极可配置成进行传送和接收，并且另一批多个传感器电极也可配置成进行传送和接收。此外，处理系统110能够采用第一批和/或第二批多个传感器电极的一个或多个传感器电极来接收所产生信号，而一个或多个传感器电极采用绝对电容性感测信号来调制。第一批多个传感器电极260、第二批多个传感器电极270或者两者能够设置在感测区120中。电极图案250经过布线迹线来耦合到处理系统110(下面论述)。虽然作为示例描述“条状和带状”类型电极图案，但是要理解，本文所述的实施例能够与其它类型的传感器电极图案(诸如“矩阵”图案等)配合使用。
第一批多个电极260和第二批多个电极270通常相互欧姆地隔离。也就是说，一个或多个绝缘体分隔第一批多个电极260和第二批多个电极270，并且防止它们相互电短接。在一些实施例中，第一批多个电极260和第二批多个电极270通过设置在它们之间的在跨接区的绝缘材料来分隔；在这类构造中，第一批多个电极260和/或第二批多个电极270能够采用连接同一电极的不同部分的跳线来形成。在一些实施例中，第一批多个电极260和第二批多个电极270通过一层或多层绝缘材料来分隔。在这类实施例中，第一批多个电极260和第二批多个电极270能够设置在公共衬底的独立层上。在一些其它实施例中，第一批多个电极260和第二批多个电极270通过一个或多个衬底来分隔；例如，第一批多个电极260和第二批多个电极270能够设置在同一衬底的相对侧上或者层压在一起的不同衬底上。在一些实施例中，第一批多个电极260和第二批多个电极270能够设置在单个衬底的同一侧上。
第一批多个传感器电极260和第二批多个传感器电极270之间的定域电容性耦合的区域可形成“电容性图像”(又称作“电容性帧”)的“电容性像素”。第一批多个传感器电极260与第二批多个传感器电极270之间的电容性耦合随感测区120中的输入对象对象的接近和运动而变化。此外，在各个实施例中，第一批多个传感器电极260和第二批多个传感器电极270的每个与输入对象对象之间的定域电容性耦合可称作“电容性图像”的“电容性像素”。在一些实施例中，第一批多个传感器电极260和第二批多个传感器电极270的每个与输入对象对象之间的定域电容性耦合可称作“电容性剖面”的“电容性测量”。
处理系统110能够包括具有传感器电路204的传感器模块208。传感器电路204操作电极图案250以便从使用具有感测频率的电容性感测信号的传感器电极来接收所产生信号。处理系统110能够包括确定模块220，其配置成从所产生信号来确定电容性测量。确定模块220能够包括处理器电路226，诸如数字信号处理器(DSP)、微处理器等。确定模块220能够包括存储器228，其配置成存储软件和/或固件(其配置用于供处理器电路226执行，以实现各种功能，诸如从所产生信号来确定对象对象位置)。备选地，确定模块220的功能的部分或全部能够完全采用硬件(例如使用集成电路)来实现。确定模块220能够跟踪电容性测量的变化，以检测感测区120中的(一个或多个)输入对象对象。处理系统110能够包括其它模块化配置，以及由传感器模块端208和确定模块220所执行的功能一般能够由处理系统110中的一个或多个模块或电路来执行。处理系统110能够包括其它模块和电路，并且能够执行如以下一些实施例中所述的其它功能。
处理系统110能够操作在绝对电容性感测模式或者跨电容性感测模式。在绝对电容性感测模式中，传感器电路204中的(一个或多个)接收器测量电极图案250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)传感器电极采用绝对电容性感测信号来调制，以生成所产生信号。处理模块220从所产生信号来生成绝对电容性测量。处理模块220能够跟踪绝对电容性测量的变化，以检测感测区120中的(一个或多个)输入对象对象。
在跨电容性感测模式中，传感器电路204中的(一个或多个)发射器采用电容性感测信号(在跨电容性感测模式中又称作发射器信号或调制信号)来驱动第一批多个电极260的一个或多个。传感器电路204中的(一个或多个)接收器测量第二批多个电极270的一个或多个上的电压、电流或电荷，以生成所产生信号。所产生信号包括电容性感测信号和感测区120中的(一个或多个)输入对象对象的影响。处理模块220从所产生信号来生成跨电容性测量。处理模块220能够跟踪跨电容性测量的变化，以检测感测区120中的(一个或多个)输入对象对象。
在一些实施例中，处理系统110“扫描”电极图案250，以确定电容性测量。在跨电容性感测模式中，处理系统110能够驱动第一批多个电极260，以传送(一个或多个)发射器信号。处理系统110能够操作第一批多个电极260，使得一个发射器电极一次进行传送，或者多个发射器电极同时进行传送。在多个发射器电极同时进行传送的情况下，这些多个发射器电极可传送相同的发射器信号，并且实际上产生更大的发射器电极，或者这些多个发射器电极可传送不同的发射器信号。例如，多个发射器电极可按照使它们对第二批多个电极270的所产生信号的组合影响能够被单独确定的一个或多个编码方案来传送不同的发射器信号。在绝对电容性感测模式中，处理系统110能够每次从一个传感器电极260、270或者每次从多个传感器电极260、270来接收所产生信号。在任一种模式中，处理系统110能够单独地或共同地操作第二批多个电极270，以获取所产生信号。在绝对电容性感测模式中，处理系统110能够并发地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能够驱动沿一个轴(例如沿第一批多个传感器电极260)的电极，而沿另一个轴的电极采用屏蔽信号、保护信号等驱动。在一些示例中，能够并发地驱动沿一个轴的一些电极以及沿另一轴的一些电极。
在跨电容性感测模式中，处理系统110能够使用所产生信号来确定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“电容性图像”(又称作“电容性帧”)，其表示像素处的电容性测量。处理系统110能够对多个时间周期获取多个电容性图像，并且能够确定电容性图像之间的差，以得出与感测区120中的输入有关的信息。例如，处理系统110能够使用对连续时间周期所获取的连续电容性图像来跟踪进入、退出感测区120以及在感测区120中的一个或多个输入对象对象的(一个或多个)运动。
在绝对电容性感测模式中，处理系统110能够使用所产生信号来确定沿传感器电极260的轴和/或传感器电极270的轴的电容性测量。一组这类测量形成“电容性剖面”，其表示沿该轴的电容性测量。处理系统110能够对多个时间周期获取沿轴其中之一或两者的多个电容性剖面，并且能够确定电容性剖面之间的差，以得出与感测区120中的输入有关的信息。例如，处理系统110能够使用对连续时间周期所获取的连续电容性剖面来跟踪感测区120中的输入对象对象的位置或接近。在其它实施例中，各传感器能够是电容性图像的电容性像素，以及绝对电容性感测模式能够用来生成(一个或多个)电容性图像，作为电容性剖面的补充或替代。
输入装置100的基准电容是与感测区120中没有输入对象对象关联的电容性图像或电容性剖面。基准电容随环境和操作条件而变化，以及处理系统110能够按照各种方式来估计基准电容。例如，在一些实施例中，处理系统110获取没有输入对象对象被确定为处于感测区120中时的“基准图像”或“基准剖面”，并且使用那些基准图像或基准剖面作为基准电容的估计。处理模块220能够在电容性测量中计入基准电容的影响，并且因而电容性测量能够称作“增量电容性测量”。因此，如本文所使用的术语“电容性测量”包含针对所确定基准的增量测量。
在一些触摸屏实施例中，第一批多个传感器电极260和第二批多个传感器电极270的至少一个包括更新显示屏幕的显示中使用的显示装置280的一个或多个显示电极，诸如“Vcom”电极(公共电极)、栅极电极、源极电极、阳极电极和/或阴极电极的一段或多段。这些显示电极可设置在适当显示屏幕衬底上。例如，显示电极可设置在一些显示屏幕(例如共面转换(IPS)或面线转换(PLS)有机发光二极管(OLED))中的透明衬底(玻璃衬底、TFT玻璃或者任何其它透明材料)上、一些显示屏幕(例如图案垂直配向(PVA)或多域垂直配向(MVA))的滤色器玻璃的底部、发射层(OLED)之上等。显示电极又能够称作“公共电极”，因为显示电极执行显示更新和电容性感测的功能。在各个实施例中，第一批多个传感器电极260和/或第二批多个传感器电极270的各传感器电极包括一个或多个公共电极。在其它实施例中，第一批多个传感器电极260的至少两个传感器电极或者第二批多个传感器电极270的至少两个传感器电极可共享至少一个公共电极。此外，在一个实施例中，第一批多个传感器电极260和第二批多个电极270均设置在显示屏幕衬底上的显示叠层中。下面针对图3描述示例显示叠层。另外，显示叠层中的传感器电极260、270的至少一个可包括公共电极。但是，在其它实施例中，只有第一批多个传感器电极260或者第二批多个传感器电极270(但不是两者)设置在显示叠层中，而其它传感器电极处于显示叠层外部(例如设置在滤色器玻璃的相对侧上)。
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)，其具有传感器模块208、确定模块220和任何其它(一个或多个)模块和/或(一个或多个)电路。在另一个实施例中，处理系统110能够包括多个集成电路，其中传感器模块208、确定模块220和任何其它(一个或多个)模块和/或(一个或多个)电路能够在集成电路之间划分。例如，传感器模块208能够处于一个集成电路上，以及确定模块220和任何其它(一个或多个)模块和/或(一个或多个)电路能够是一个或多个其它集成电路。在一些实施例中，传感器模块208的第一部分能够处于一个集成电路上，以及传感器模块208的第二部分能够处于第二集成电路上。在这类实施例中，第一和第二集成电路的至少一个包括其它模块(诸如显示驱动器模块和/或显示驱动器模块)的至少部分。
在一些实施例中，处理系统110还配置成确定输入对象对象的力信息。处理系统110能够响应从集成于显示装置中的传感器电极所得到的电容性测量而确定力信息。如以下进一步描述，输入装置100的输入表面能够响应输入对象对象所施加的力而弯曲。输入表面的弯曲引起从传感器电极的至少一部分的均衡的偏转。(一个或多个)传感器电极因外加力引起的偏转引起电容性测量的变化。力信息能够包括“力图像”、“力剖面”或标量力值，这取决于传感器电极的配置。例如，从传感器电极图案250所得出的电容性测量能够用来生成力图像或力标量值。力信息能够与位置信息相结合，以确定输入对象对象的位置以及输入对象对象所施加的力两者。在另一个实施例中，能够测量力的幅值，以确定标量力值。标量力值能够与位置信息相结合，以生成力图像或力剖面。
图3是示出按照一实施例、由输入对象对象施加到输入装置100的力的示意截面。输入对象对象(例如手指)将力施加到输入表面(图3中未示出)，其相应地使具有传感器电极图案250的至少一部分的衬底302弯曲。传感器电极朝(一个或多个)导电电极304偏转。(一个或多个)导电电极304能够采用参考电压(诸如电气接地)来驱动。当传感器电极的一部分移动成更靠近(一个或多个)导电电极304时，测量电容发生变化。处理系统110能够测量电容的变化，以感测输入对象对象所施加的力。
图4是示出响应单个力事件而从传感器电极图案250所测量的示例响应的图表400。该响应能够从单个传感器电极来测量，或者是来自多个传感器电极的测量的某个组合。图表400包括表示电容的变化的Y轴以及表示时间的X轴。当施加力时，响应增加(即，电容的测量变化增加)，如响应中的峰值所示。在去除力时，响应下降到低于外加力之前的等级，并且然后又沉降到其静态值(例如接近0)。置位时间比力事件的时长要长许多。例如，力事件的时长能够为大约数秒，而置位时间的时长能够为大约数分钟。
图5示出了示出响应三个力事件而从传感器电极图案250所测量的示例响应的图表500。该响应能够从单个传感器电极来测量，或者是来自多个传感器电极的测量的某个组合。图表500包括表示电容的变化的Y轴以及表示时间的X轴。如所示，响应的静态等级在力事件之后发生变化。在点A所示的时间，静态等级大约为0。在下一个力事件开始时，在点B所示的时间，静态等级小于0。在第三力事件开始时，在点C所示的时间，静态等级小于在点B的静态等级。因此，检测力事件的发生的固定阈值方式会失败。第二和第三力事件的幅值可比第一响应更大，但是这因变化静态等级而没有在响应中反映。
回到图2，确定模块220包括滤波器，以补偿力感测中的基准伪影。在一实施例中，滤波器230A使用软件或固件(其存储在存储器228中并且由处理器226运行)来实现。在另一个实施例中，滤波器230B包括电路。一般来说，确定模块220包括滤波器230，以用于补偿力感测中的基准伪影。
图6是示出按照一实施例、补偿力感测中的基准伪影的方法600的流程图。方法600能够由处理系统110来执行。方法600开始于步骤602，其中传感器模块208随时间推移而采用电容性感测信号来驱动传感器电极，以获取电容性帧的电容性值。传感器模块208能够采用使用上述技术的或者跨电容性或者绝对电容性感测。
在步骤604，确定模块220使用滤波器230来分析电容性帧，并且确定从传感器电极所得到的电容性值的变化率。滤波器230能够对从传感器电极所得到的所产生信号进行微分，以确定变化率。
在步骤606，确定模块220使用滤波器230以将阈值应用于变化率，以便对电容性值进行滤波。滤波器230响应该响应中的快速正跃迁而识别力事件(步骤608)。滤波器230能够对于来自各传感器电极的响应或者对来自多个传感器电极的组合响应单独操作。例如，滤波器230能够包括阈值时间和/或阈值幅值，以将跃迁指定为快速正跃迁。快速正跃迁指示力事件。滤波器230还能够应用阈值数量的传感器电极，以确定力事件是否发生。
滤波器230调整基准，以抑制每个力事件之后的响应中的快速负跃迁和慢增加。滤波器230能够对于来自各传感器电极的响应或者对来自多个传感器电极的组合响应单独操作。例如，滤波器230能够包括阈值时间和/或阈值幅值，以将跃迁指定为快速负跃迁。滤波器230能够包括阈值时间和/或阈值幅值，以将跃迁指定为慢增加。快速负跃迁和慢增加指示力事件之后的机械松弛。滤波器230调整基准，以补偿机械松弛。
在一实施例中，滤波器230响应快速负跃迁，并且抑制力事件期间的慢减小(步骤612)。力事件期间的快速负跃迁指示双重力事件(例如快速双按)。力事件期间的慢减小在施加恒定压力时能够发生。响应中的慢减小的抑制避免力事件的错误检测。
图5示出了示出响应三个力事件而从传感器电极图案250所测量的示例经滤波响应的图表501。经滤波响应能够从单个传感器电极来测量，或者是来自多个传感器电极的测量的某个组合。图表501包括表示电容的变化的Y轴以及表示时间的X轴。如所示，经滤波响应的静态等级从一个力事件到下一个力事件保持为恒定。力事件的增加幅值在图表501所示的经滤波响应中变为显然，与图表500所示的未滤波响应相反。
图7是示出按照一实施例、对响应信号的电容性值进行滤波的方法700的流程图。方法700能够使用确定模块220的滤波器230中的泄漏最小检测器来实现。方法700开始于步骤702，其中滤波器230得到电容性值。在步骤702，滤波器确定电容性值是否小于或等于基准值。如果是的话，则方法700进入步骤706，其中滤波器230将基准设置成等于电容性值。如果电容性值大于基准，则方法700进入步骤708。在步骤708，滤波器230确定电容性值是否小于基准加阈值。如果是的话，则方法700进入步骤710，其中滤波器230基于基准与电容性值之间的差的函数来增加基准。如果电容性值大于基准加阈值，则方法700进入步骤712，其中滤波器230保持基准值。
滤波器230能够对各通道(例如对于来自各传感器电极的所产生信号)执行方法700。滤波器230能够对于从传感器模块208所得到的各电容性帧来执行方法700。在步骤706和710，滤波器230调整基准，以抑制力事件发生之后的快速负跃迁和慢增加。在力事件期间，滤波器230保持基准的值(步骤712)。下面示出方法700的示例伪代码：
其中s[i]是来自第i电极的电容性值，m[i]是第i电极的基准值，Nf是传感器电极的数量，以及k是蠕变率。在这个示例中，步骤710中使用的函数是k乘以电容性值与基准的前一值之间的差。对各电容性帧执行该算法。
图8是示出按照一实施例、检测力事件的方法800的流程图。方法800能够由确定模块220来执行。方法800开始于步骤802，其中确定模块220对来自传感器电极的所产生信号进行微分。在步骤804，确定模块确定导数是否大于边沿阈值。如果是的话，则方法800进入步骤806，其中确定模块220确定检测到力事件的上升沿。否则，方法800进入步骤808。在步骤808，确定模块220确定导数是否小于负边沿阈值。如果是的话，则方法800进入步骤810，其中确定模块220确定检测到力事件的下降沿。否则，方法800进入步骤812。在步骤812，确定模块220更新用来在步骤802确定导数的历史。
在步骤814，确定模块220确定附加通道是否需要对电容性帧来处理。如果是的话，则方法800进入步骤816，其中确定模块220选择下一个信号。方法800返回到步骤802，并且重复进行。如果不存在更多通道要对这个电容性帧来处理，则方法800进入步骤818。在步骤818，确定模块220确定是否对阈值数量的通道检测到力事件。如果不是的话，则方法800进入步骤820，其中确定模块220指示没有检测到力事件。否则，方法800进入步骤822，其中确定模块指示检测到力事件。
确定模块220能够对各电容性帧执行方法800，以检测力事件的发生。确定模块220然后能够将信号施加到滤波器230，如上所述。下面描述方法800的示例伪代码：
其中，s[i]是来自第i电极的电容性值，h[i]是第i电极的历史(前一值)，e[i]是指示第i电极的力事件的存在或者不存在的布尔，以及w是指示传感器图案整体上的力事件的存在或者不存在的布尔。在本例中，通道阈值为50％，但是一般来说，通道阈值能够具有其它值。对各电容性帧执行该算法。
图9是示出按照一实施例、对响应信号的电容性值进行滤波的方法900的流程图。方法900能够在确定模块220的滤波器230中实现。方法900开始于步骤902，其中滤波器230确定是否检测到力事件。例如，滤波器230能够从确定模块220来得到如以上在图8中确定的力事件的指示。如果没有检测到力事件，则方法900进入步骤904。在步骤904，滤波器230将硬性最大值设置成电容性值和基准值的最大数。如果检测到力事件，则方法900进入步骤906。在步骤906，滤波器230将硬性最大值设置成硬性最大值和电容性值的最大数。在步骤908，滤波器230将经滤波电容性值设置成硬性最大值与基准值之间的差。
滤波器230能够对各通道(例如对于来自各传感器电极的所产生信号)执行方法900。滤波器230能够对于从传感器模块208所得到的各电容性帧来执行方法900。滤波器230能够执行方法900，以抑制力事件期间的信号中的慢减小。下面示出方法900的示例伪代码：
其中，s[i]是来自第i电极的电容性值，w是指示传感器图案整体上的力事件的存在或者不存在的布尔，v[i]是第i电极的硬性最大值，以及c[i]是第i电极的经滤波值。对各电容性帧执行该算法。
提供本文中提出的实施例和示例，以便最好地说明按照本技术及其特定应用的实施例，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或者将本发明局限于所公开的精确形式。
鉴于以上所述，本公开的范围通过以下权利要求来确定。

Claims (20)

1.一种用于电容性输入装置的处理系统，包括：
传感器电路，配置成随时间推移而采用电容性感测信号来驱动多个传感器电极，以获取多个电容性帧的电容性值；
确定模块，耦合到所述传感器电路，配置成：
通过检测所述第一电容性帧中的第一电容性值的变化率超过第一阈值，来分析所述多个电容性帧的第一电容性帧，以识别力事件；
确定所述第一电容性值与基准值之间的电容的变化；以及
分析所述力事件之后所获取的所述多个电容性帧的第二电容性帧，以响应所述基准值与所述第二电容性帧中的第二电容性值之间的差下降到低于第二阈值而调整所述基准值。
2.如权利要求1所述的处理系统，其中，所述确定模块配置成通过检测包括所述第一电容性值的多个电容性值的变化率超过所述第一阈值，来分析所述第一电容性帧以识别所述力事件，所述多个电容性值从阈值数量的所述多个传感器电极来获取。
3.如权利要求1所述的处理系统，其中，所述确定模块配置成通过基于所述基准值与所述第二电容性值之间的差的函数来增加所述基准值，从而调整所述基准值。
4.如权利要求1所述的处理系统，其中，所述确定模块配置成分析所述力事件之后的所述第二电容性帧，以通过进一步抑制所述第二电容性帧中小于所述基准值的电容性值来调整所述基准值。
5.如权利要求4所述的处理系统，其中，所述确定模块配置成通过将所述基准值设置成所述负电容性值来抑制所述电容性值。
6.如权利要求1所述的处理系统，其中，所述确定模块配置成分析在所述力事件期间所获取的所述多个电容性帧的第三电容性帧，以抑制所述第三电容性帧的第三电容性值的减小。
7.如权利要求6所述的处理系统，其中，所述确定模块配置成通过将所述第三电容性值增加到所述力事件期间所获取的最大电容性值，来抑制所述第三电容性值的所述减小。
8.一种输入装置，包括：
设置在感测区中的多个传感器电极；
处理系统，耦合到所述多个传感器电极，所述处理系统包括：
传感器电路，配置成随时间推移而采用电容性感测信号来驱动所述多个传感器电极，以获取多个电容性帧的电容性值；
确定模块，耦合到所述传感器电路，配置成：
通过检测所述第一电容性帧中的第一电容性值的变化率超过第一阈值，来分析所述多个电容性帧的第一电容性帧，以识别力事件；
确定所述第一电容性值与基准值之间的电容的变化；以及
分析所述力事件之后所获取的所述多个电容性帧的第二电容性帧，以响应所述基准值与所述第二电容性帧中的第二电容性值之间的差下降到低于第二阈值而调整所述基准值。
9.如权利要求8所述的输入装置，其中，所述确定模块配置成通过检测包括所述第一电容性值的多个电容性值的变化率超过所述第一阈值，来分析所述第一电容性帧以识别所述力事件，所述多个电容性值从阈值数量的所述多个传感器电极来获取。
10.如权利要求8所述的输入装置，其中，所述确定模块配置成通过基于所述基准值与所述第二电容性值之间的差的函数来增加所述基准值，从而调整所述基准值。
11.如权利要求8所述的输入装置，其中，所述确定模块配置成分析所述力事件之后的所述第二电容性帧，以通过进一步抑制所述第二电容性帧中小于所述基准值的电容性值来调整所述基准值。
12.如权利要求11所述的输入装置，其中，所述确定模块配置成通过将所述基准值设置成所述负电容性值来抑制所述电容性值。
13.如权利要求8所述的输入装置，其中，所述确定模块配置成分析在所述力事件期间所获取的所述多个电容性帧的第三电容性帧，以抑制所述第三电容性帧的第三电容性值的减小。
14.如权利要求13所述的输入装置，其中，所述确定模块配置成通过将所述第三电容性值增加到所述力事件期间所获取的最大电容性值，来抑制所述第三电容性值的所述减小。
15.一种电容性感测的方法，包括：
随时间推移而采用电容性感测信号来驱动多个传感器电极，以获取多个电容性帧的电容性值；
通过检测所述第一电容性帧中的第一电容性值的变化率超过第一阈值，来分析所述多个电容性帧的第一电容性帧，以识别力事件；
确定所述第一电容性值与基准值之间的电容的变化；以及
分析所述力事件之后所获取的所述多个电容性帧的第二电容性帧，以响应所述基准值与所述第二电容性帧中的第二电容性值之间的差下降到低于第二阈值而调整所述基准值。
16.如权利要求15所述的方法，其中，通过检测包括所述第一电容性值的多个电容性值的变化率超过所述第一阈值，来分析所述第一电容性帧以识别所述力事件，所述多个电容性值从阈值数量的所述多个传感器电极来获取。
17.如权利要求15所述的方法，其中，通过基于所述基准值与所述第二电容性值之间的差的函数来增加所述基准值，从而调整所述基准值。
18.如权利要求15所述的方法，其中，所述力事件之后分析所述第二电容性帧，以通过进一步抑制所述第二电容性帧中小于所述基准值的电容性值来调整所述基准值。
19.如权利要求15所述的方法，还包括：
分析在所述力事件期间所获取的所述多个电容性帧的第三电容性帧，以抑制所述第三电容性帧的第三电容性值的减小。
20.如权利要求19所述的方法，其中，通过将所述第三电容性值增加到所述力事件期间所获取的最大电容性值，来抑制所述第三电容性值的所述减小。
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