CN108139843A

CN108139843A - 用于共模抵消的有源矩阵电容性传感器

Info

Publication number: CN108139843A
Application number: CN201680057771.1A
Authority: CN
Inventors: A.阿卡文富马尼; P.史密斯
Original assignee: Synaptics Inc
Current assignee: Synaptics Inc
Priority date: 2015-08-05
Filing date: 2016-06-24
Publication date: 2018-06-08
Anticipated expiration: 2036-06-24
Also published as: US9880688B2; US20170038866A1; WO2017023443A1; CN108139843B; KR20180027603A; KR102387850B1

Abstract

本公开总体上提供了一种输入设备，所述输入设备包括被耦合到被布置成矩阵的传感器电极的多个传感器模块，所述传感器模块测量对应于电极的电容性感测信号。为了减轻正在被感测的传感器电极与其在所述矩阵中的近邻之间的电容性耦合的影响，所述输入设备以与所选传感器电极相同的方式驱动所述邻近电极，使得在正被感测的传感器电极与其近邻之间存在很少或不存在电压差。例如，在驱动阶段期间，正在被感测的电极和邻近电极被耦合到相同的充电电压。在读取阶段期间，邻近电极和所选电极可以被耦合到相同的参考电压——例如，接地——因此在这些电极之间也没有电压差。

Description

用于共模抵消的有源矩阵电容性传感器

技术领域

本发明总体上涉及电子设备。

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。在一个示例中，感测区包括感测电极，所述感测电极用于测量由与感测区交互的输入对象（例如，手指或触针）引起的电容的改变。然而，由于感测电极与邻近感测电极之间的电容所造成的共模耦合可能干扰对该感测电极与输入对象之间的电容值的测量。另外，输入设备可能具有与用于在感测电极上驱动信号的输出线对应的寄生电容，所述寄生电容可以是比感测电极与输入对象之间的电容更大的数量级。共模耦合和寄生电容的影响使得测量感测电极与输入对象之间的较小电容更加困难。

发明内容

本文中所描述的一个实施例是用于执行电容性感测的处理系统。所述处理系统包括选择逻辑，所述选择逻辑被配置成在第一时间段期间将充电电压施加到第一传感器电极和第二传感器电极，其中所述第二传感器电极在传感器电极矩阵中邻近所述第一传感器电极。所述处理系统包括传感器电路，所述传感器电路被配置成在第二时间段期间测量由施加充电电压引起的在第一传感器电极上所存储的第一电荷，其中所述选择逻辑被配置成在第二时间段期间将第二传感器电极偏置到参考电压。

本文中所描述的另一实施例是包括被布置成矩阵的多个传感器电极的输入设备。所述输入设备包括处理系统，所述处理系统被配置成在第一时间段期间将充电电压施加到第一传感器电极和在矩阵中邻近所述第一传感器电极的第二传感器电极；在第二时间段期间测量由施加充电电压引起的在第一传感器电极上所存储的第一电荷；以及在第二时间段期间将第二传感器电极偏置到参考电压。

本文中所描述的另一实施例是用于执行电容性感测的方法。所述方法包括在第一时间段期间将充电电压施加到第一传感器电极和在传感器电极矩阵中邻近所述第一传感器电极的第二传感器电极；在第二时间段期间测量由施加充电电压引起的在第一传感器电极上所存储的第一电荷；以及在第二时间段期间将第二传感器电极偏置到参考电压。

本文中所描述的另一实施例是包括被布置成矩阵的多个传感器电极的输入设备。所述输入设备包括将矩阵中的第一传感器电极和第二传感器电极选择性地耦合到第一数据线的第一行选择线和第二行选择线。所述输入设备还包括处理系统，所述处理系统被配置成在第一时间段期间使用第一数据线将充电电压施加到第一传感器电极；在第一时间段期间使用第二数据线将充电电压施加到矩阵中的第三传感器电极；以及在第二时间段期间测量由使用第一数据线施加充电电压引起的在第一传感器电极上所存储的电荷，其中第二传感器电极和第三传感器电极在第二时间段期间电气地浮置。

附图说明

在下文中将结合附图来描述本发明的示例性实施例，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图示了根据本发明的实施例的用于检测输入对象的传感器布局；

图4图示了根据本发明的实施例的用于检测输入对象的传感器模块；

图5是根据本发明的实施例的对应于图3和图4中的电路的时序图；

图6A-6C图示了根据本发明的实施例的图3中的传感器布局的一部分的等效电路图；

图7A-7C图示了根据本发明的实施例的用于操作传感器电极的感测图案；

图8图示了根据本发明的实施例的用于检测输入对象的传感器布局；以及

图9是根据本发明的实施例的图8中的传感器布局的时序图。

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。

本发明的各种实施例提供促进改善的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公共表面或平面上被布置成多行的多个传感器电极。所述输入设备可以包括耦合到传感器电极的多个传感器模块，所述传感器模块测量对应于电极的电容性感测信号。在充电阶段期间，所述输入设备将充电电压施加到矩阵传感器中的电极中的至少一个。在所选传感器电极上累积的电荷的量取决于在传感器电极与输入对象（例如，手指）之间的电容性耦合。在读取阶段期间，所述输入设备测量在充电阶段期间在传感器电极上所累积的电荷的量。在一个实施例中，所测量的电荷可以与输入对象的特定特征相互关联。例如，当被用作指纹传感器时，所述输入设备可以取决于所测量的电荷而检测手指中的谷和脊。

然而，在所选传感器电极与输入对象之间的电容性耦合不是可以影响在充电阶段期间在电极上所存储的电荷的量的唯一电容。当被用作指纹传感器时在矩阵传感器中的所选电极与邻近传感器电极之间的电容性耦合可以处于与手指中的脊到所选电极之间的电容性耦合与手指中的谷到所选电极之间的电容性耦合的差相同的数量级上。由于此电容性耦合可能使得测量可归因于到输入对象的电容性耦合的电荷更加困难，所以本文中的实施例以与所选传感器电极相同的方式驱动邻近电极。在一个实施例中，在充电阶段期间，所选电极和邻近电极被耦合到充电电压。由于在这些电极之间没有电压差，所以到邻近电极的电容性耦合不影响在充电阶段期间在所选电极上所存储的电荷的量。类似地，在读取阶段期间，邻近电极和所选电极可以被耦合到相同的参考电压——例如，接地——因此在这些电极之间也没有电压差。以此方式，所选传感器电极与其近邻之间的寄生电容的影响可以被减轻或移除。

在另一实施例中，代替在充电和读取阶段期间将相同的电压施加到所选电极和邻近电极，所述输入设备使邻近电极浮置。在充电阶段期间，由于所选电极与邻近电极之间的电容耦合，电荷在所选电极上累积；然而，在读取阶段期间不读出该电荷，因为所选电极和邻近电极被偏置在零处。因此，相同大小但是相反极性的电荷被转移到邻近像素。因而，如果邻近电荷是浮置的，则在充电和读取阶段期间流进和流出所选电极的净电荷是零。

现在转至附图，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可以被配置成提供到电子系统（未示出）的输入。如本文档中所使用的那样，术语“电子系统”（或“电子设备”）宽泛地指代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可以被实现为电子系统的物理部分，或者可以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进行通信：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120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中所示出的那样。在一个实施例中，输入设备100是指纹传感器，所述指纹传感器感测手指中诸如脊和谷之类的可以用于形成指纹的不同特征。指纹传感器可以是扫刷传感器，其中当用户在该传感器或放置传感器上方移动他们的手指时，从一系列扫描重构指纹图像，其中当用户将她的手指保持在感测区120中的固定位置处时，可以从单个扫描捕获足够的指纹区域。

感测区120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120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120沿特定方向延伸到的距离可以是大约小于一毫米、数毫米、数厘米或更多，并且可以随所使用的感测技术的类型和所期望的准确度而显著地变化。因而，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内的壳体的表面、由被施加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120在被投影到输入设备100的输入表面上时具有矩形形状。在另一实施例中，感测区120具有与指尖形状相符的圆形形状。

输入设备100可以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。输入设备100包括用于检测用户输入的一个或多个感测元件。

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的改变，其可以作为电压、电流等等的改变而被检测。

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，分离的感测元件可以被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，所述电阻片可以是均匀电阻性的。

一些电容性实现方式利用基于传感器电极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，靠近传感器电极的输入对象更改靠近传感器电极的电场，因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）调制传感器电极以及通过检测传感器电极与输入对象之间的电容性耦合来进行操作。

一些电容性实现方式利用基于传感器电极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，靠近传感器电极的输入对象更改传感器电极之间的电场，因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”或“发射器”）与一个或多个接收器传感器电极（也就是“接收器电极”或“接收器”）之间的电容性耦合来进行操作。可以相对于参考电压（例如，系统接地）来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对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。传感器电极可以是专用的发射器或接收器，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120中的输入。处理系统110包括一个或多个集成电路（IC）中的部分或全部和/或其它电路组件。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的组件定位在一起，诸如靠近输入设备100的（一个或多个）感测元件。在其它实施例中，处理系统110的组件在物理上分离，其中一个或多个组件接近于输入设备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（或许具有相关联的固件）。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的不同功能的模块的集合。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、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）感测元件以检测输入的传感器操作模块、被配置成识别手势（诸如模式改变手势）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120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（例如，使用所检测的指纹来解锁用户设备或提供对安全数据的访问）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，如果这样的分离的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）感测元件以产生指示感测区120中的输入（或没有输入）的电信号。处理系统110可以在产生被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可以执行滤波或其它信号调整。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异。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”位置信息包括沿着轴的位置。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。还可以确定和/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组件来实现输入设备100。这些附加输入组件可以提供用于感测区120中的输入的冗余功能性或某个其它功能性。图1示出了可以被用于促进使用输入设备100来选择项目的靠近感测区120的按钮130。其它类型的附加输入组件包括滑块、球、轮、开关等。相反地，在一些实施例中，可以不利用其它输入组件来实现输入设备100。

在一些实施例中，输入设备100包括触摸屏接口，并且感测区120重叠显示屏的激活区域的至少部分。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）或其它显示技术。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的电学组件中的一些以用于显示和感测。作为另一示例，显示屏可以由处理系统110部分地或整体地操作。

应当理解的是，尽管在完全起作用的装置的上下文中描述了本发明的许多实施例，但是本发明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，本发明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，不管被用于执行该分发的介质的特定类型如何，本发明的实施例同样适用。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被配置成在与图案相关联的感测区120中进行感测的电容性感测像素205（在本文中也被称为电容性像素或感测像素）的示例性图案的一部分。每一个电容性像素205可以包括上述的感测元件中的多个中的一个。为了图示和描述的清楚性，图2呈现了按照简单矩形图案的电容性像素205的区并且未示出电容性像素205内的各种其它组件。在一个实施例中，电容性感测像素205是局部化电容（电容性耦合）的区域。在第一操作模式中可以在单独的传感器电极与接地之间形成电容性像素205，并且在第二操作模式中可以在用作发射器电极和接收器电极的传感器电极的组之间形成电容性像素205。电容性耦合随着与电容性像素205相关联的感测区120中的输入对象的接近度和运动而改变，并且因而可以被用作输入对象在输入设备的感测区120中的存在的指示符或者当被用作指纹传感器时检测脊和谷。

示例性图案包括在公共平面中被布置成X列和Y行的电容性感测像素205X,Y（统称为像素205）的阵列，其中X和Y是正整数，尽管X和Y之一可以是零。预期到的是，感测像素205的图案可以包括具有其它配置的多个感测像素205，所述其它配置诸如是环形阵列、重复图案、非重复图案、非均匀阵列、单行或列、或其它合适的布置。此外，如下面将更详细地讨论的那样，感测像素205中的传感器电极可以是任何形状，诸如圆形、矩形、菱形、星形、方形、非凸形、凸形、非凹形、凹形等。如此处所示出的那样，感测像素205被耦合到处理系统110。

在第一操作模式中，电容性感测像素205内的至少一个传感器电极可以被利用来经由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（例如，传感器电路）被配置成使用每一个像素205中的迹线240利用电容性感测信号（其可以被调制或未被调制）来驱动传感器电极、以及基于所述电容性感测信号来测量传感器电极与输入对象（例如，自由空间或大地接地）之间的电容，所述电容由处理系统110或其它处理器利用来确定手指中的特征或输入对象的位置。

电容性像素205的各种电极典型地与其它电容性像素205的电极欧姆地隔离。另外，在像素205包括多个电极的情况下，电极可以与彼此欧姆地隔离。也就是说，一个或多个绝缘体使传感器电极分离并且防止它们电气地短接到彼此。

在第二操作模式中，电容性像素205中的传感器电极被利用来经由跨电容感测技术检测输入对象的存在。也就是说，处理系统110可以利用发射器信号来驱动像素205中的至少一个传感器电极以及使用像素205中的其它传感器电极中的一个或多个来接收作为结果的信号，其中作为结果的信号包括对应于发射器信号的影响。所述作为结果的信号由处理系统110或其它处理器利用以确定输入对象的位置。

输入设备100可以被配置成以上述的模式中的任何一种进行操作。输入设备100还可以被配置成在上述的模式中的任何两种或更多种模式之间进行切换。

在一些实施例中，电容性像素205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。发射器可以被操作使得一次一个发射器电极进行发射或多个发射器电极同时进行发射。在多个发射器电极同时进行发射的情况下，所述多个发射器电极可以发射相同的发射器信号并且有效地产生实际上更大的发射器电极。可替换地，所述多个发射器电极可以发射不同的发射器信号。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的发射器信号，所述编码方案使得能够独立地确定它们对接收器电极的作为结果的信号的组合影响。

被配置为接收器传感器电极的传感器电极可以被单个地或多个地操作以获取作为结果的信号。所述作为结果的信号可以用于确定在电容性像素205处的电容性耦合的测量结果。

在其它实施例中，“扫描”像素205以确定这些电容性耦合包括利用经调制的信号来进行驱动以及测量传感器电极中的一个或多个的绝对电容。在另一实施例中，传感器电极可以被操作使得经调制的信号在多个电容性像素205中的传感器电极上同时被驱动。在这样的实施例中，可以同时从所述一个或多个像素205中的每一个获得绝对电容性测量结果。在一个实施例中，在相同的感测循环中，输入设备100同时驱动多个电容性像素205中的传感器电极以及测量针对像素205中的每一个的绝对电容性测量结果。在各种实施例中，处理系统110可以被配置成选择性地利用传感器电极的一部分来进行驱动和接收。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、感测设备的操作模式以及所确定的输入对象的位置来选择传感器电极。在另一实施例中，输入对象（例如，手指）是利用经调制的信号被驱动的发射器，而传感器电极是接收器。

来自电容性像素205的测量结果的集合形成电容性图像（也就是电容性帧），其表示如以上所讨论的像素205处的电容性耦合。可以在多个时间段内获取多个电容性图像，并且它们之间的差异用于导出关于感测区中的输入的信息。例如，在连续的时间段内获取的连续的电容性图像可以用于追踪进入感测区、离开感测区以及处于感测区内的一个或多个输入对象的（一个或多个）运动。

在一些实施例中，电容性像素205中的传感器电极中的一个或多个包括在更新显示屏的显示中所使用的一个或多个显示电极。在一个或多个实施例中，所述显示电极包括Vcom电极（公共电极）的一个或多个段、源极驱动线、栅极线、阳极电极或阴极电极、或任何其它显示元件。这些显示电极可以被设置在适当的显示屏基板上。例如，电极可以被设置在一些显示屏（例如，面内切换（IPS）或面线切换（PLS）有机发光二极管（OLED））中的透明基板（玻璃基板、TFT玻璃、塑料基板或任何其它透明材料）上、在一些显示屏（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、在发射层（OLED）之上等等。在这样的实施例中，被用作传感器和显示电极二者的电极还可以被称为组合电极，因为它执行多个功能。

继续参考图2，耦合到感测电极的处理系统110包括传感器模块204以及可选地包括显示驱动器模块208。在一个实施例中，传感器模块包括被配置成在其中期望输入感测的时段期间将发射器信号驱动到感测电极上以及利用作为结果的信号感测电极接收作为结果的信号的电路。在一个实施例中，传感器模块204包括发射器模块，所述发射器模块包括被配置成在其中期望输入感测的时段期间将发射器信号驱动到感测电极上的电路。发射器信号通常被调制并且在被分配用于输入感测的时间段内包含一个或多个突发。发射器信号可以具有幅度、频率和电压，所述幅度、频率和电压可以被改变以获得感测区中的输入对象的更鲁棒的位置信息。在绝对电容性感测中所使用的经调制的信号可以与在跨电容感测中所使用的发射器信号相同或不同。传感器模块204可以被选择性地耦合到电容性像素205中的传感器电极中的一个或多个。例如，传感器模块204可以被耦合到传感器电极的所选部分并且以绝对感测模式或跨电容感测模式进行操作。在另一示例中，在以绝对感测模式进行操作时，传感器模块204可以被耦合到与在以跨电容感测模式进行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，所述接收器模块包括被配置成在其中期望输入感测的时段期间利用感测电极接收作为结果的信号的电路，所述作为结果的信号包括对应于发射器信号的影响。在一个或多个实施例中，所述接收器模块被配置成将经调制的信号驱动到像素205之一中的第一传感器电极上并且接收与所述经调制的信号对应的作为结果的信号以确定传感器电极的绝对电容的改变。所述接收器模块可以确定输入对象在感测区120中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，例如确定模块或电子设备的处理器（即，主机处理器），以用于确定输入对象在感测区120中的位置。在一个或多个实施例中，所述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，电容性感测（或输入感测）和显示更新可以发生在至少部分重叠的时段期间。例如，当组合电极被驱动用于显示更新时，所述组合电极还可以被驱动用于电容性感测。或者重叠的电容性感测和显示更新可以包括：调制显示设备的（一个或多个）参考电压和/或调制至少一个显示电极以用于在与传感器电极被配置用于电容性感测的时候至少部分重叠的时间段中的显示。在另一实施例中，电容性感测和显示更新可以发生在非重叠时段期间，所述非重叠时段也被称为非显示更新时段。在各种实施例中，所述非显示更新时段可以发生在用于显示帧的两个显示行的显示行更新时段之间，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，所述非显示更新时段可以被称为长水平消隐时段、长h-消隐时段或分布式消隐时段。在其它实施例中，所述非显示更新时段可以包括水平消隐时段和垂直消隐时段。处理系统110可以被配置成在不同的非显示更新时间中的任何一个或多个或者任何组合期间驱动传感器电极以用于电容性感测。

显示驱动器模块208包括被确认为在非感测（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的显示器的电路。显示驱动器模块208可以被包括在传感器模块204内或与传感器模块204分离。在一个实施例中，所述处理系统包括第一集成控制器，所述第一集成控制器包括传感器模块204（即，发射器模块和/或接收器模块）的至少一部分和显示驱动器模块208。在另一实施例中，所述处理系统包括第一集成控制器和第二集成控制器，所述第一集成控制器包括显示驱动器模块208，所述第二集成控制器包括传感器模块204。在又一实施例中，所述处理系统包括第一集成控制器和第二集成控制器，所述第一集成控制器包括发射器模块或接收器模块之一以及显示驱动器模块208，所述第二集成控制器包括所述发射器模块和接收器模块中的另一个。

图3图示了根据本发明的实施例的用于检测输入对象的指纹传感器300的传感器布局。尽管随后的讨论描述在指纹传感器300中所使用的传感器布局，但是实施例不限于这样。在其它实施例中，图3中所图示的组件可以被用在用于检测输入对象在感测区中的位置的电容性感测传感器中，无论输入对象是悬停在触摸表面之上、是掌纹还是手的几何结构。

如所示出的那样，指纹传感器300包括可以均形成如上所述的电容性感测像素205的多个传感器电极315。传感器电极315被布置成形成指纹传感器阵列。如所示出的那样，传感器电极300被布置成矩阵图案并且可以是共平面的并且被设置在公共平面或基板上。在一个实施例中，传感器电极315的宽度和高度的范围可以从5微米到70微米。此外，传感器电极315之间的节距被设定成使得传感器300能够检测手指中的特征，诸如谷和脊。例如，传感器315之间的节距的范围可以从5到100微米。

每一个传感器电极315被耦合到相应的开关320、325（例如，晶体管）。由行选择线305和行选择线310控制（即，激活和解除激活）开关320、325。如所示出的那样，传感器300中的每一行包括相应的一对选择线305和310。例如，上部行中的开关320和325中的每一个被分别耦合到选择线305A和310A。中间行中的开关320和325被分别耦合到选择线305B和310B，等等。

在一个实施例中，传感器电极315被设置在指纹传感器300中与开关320、325和选择线305、310不同的基板上。例如，电极315可以被设置在第二基板上方的第一基板上，在所述第二基板上开关320、325被设置在显示堆栈中。所述第一基板可以包括通孔以将电极315电气地耦合到开关320、325。在另一实施例中，传感器电极315、开关320、325和选择线305、310被设置在公共基板上。例如，这些组件可以被设置在公共基板的相同侧上。然而，在另一示例中，传感器电极315可以被设置在公共基板的第一侧上而开关320、325和选择线305、310被设置在公共基板的第二、相对侧上。

在一个实施例中，使用薄膜晶体管（TFT）来形成开关320、325。然而，在另一实施例中，可以使用CMOS晶体管来实现开关320、325。因此，指纹传感器300可以被用在其中使用透明材料（例如，TFT）来形成开关320、325和传感器电极315的显示堆栈中或者传感器300可以被用在其中开关320、325或传感器电极315是不透明的（例如，CMOS技术）的显示堆栈外部。

选择线305、310激活开关320、325，由此将传感器电极315连接到数据线330或连接到接地（GND）网络。当电极315的相同行中的开关320、325被全部耦合到相同对的选择线305、310时，电极315的相同列中的开关320被全部耦合到相同的数据线330（也被称为输出线）。当选择线305A激活上部行中的开关320时，上部行中的电极315（即，电极315A、315B和315C）中的每一个被耦合到它们相应的数据线330。如果在任何给定时间选择线305中的仅仅一个是激活的，则每一列中的仅仅一个电极315被耦合到数据线330。例如，如果选择线305A是高的但是选择线305B和305C是低的，则仅仅传感器电极315A-C被耦合到数据线330，而电极315D-I不被耦合到数据线330。

在选择线310是激活的时，对应行中的所有传感器电极315被耦合到GND。在一个实施例中，选择线305和310的定时被同步，使得对应于相同电极315的选择线305、310不同时是激活的。换言之，在一个实施例中，没有电极315被同时耦合到GND网络和数据线330二者。下面详细描述用于控制开关320、325以及使用传感器电极315执行电容性感测的特定定时。

每一个数据线330被耦合到相应的选择逻辑335，所述选择逻辑335准许不同的电压被驱动到数据线330上。所述选择逻辑335转而被耦合到传感器模块204。在一个实施例中，传感器模块204是电路，所述电路包括用于测量传感器电极315上的电荷以便执行电容性感测的接收器。尽管指纹传感器300包括数据线330与传感器模块204之间的一对一相互关联，但是在其它实施例中，多个数据线330可以被多路复用到相同的传感器模块204。换言之，传感器电极315的多个列可以被选择性地耦合到相同的传感器模块204，这可以节省空间并且降低成本。

图4图示了被选择性地耦合到传感器电极315A的传感器模块204A。此处所示出的相同布置可以针对传感器300中的传感器电极315中的每一个重现。如所示出的那样，数据线330A被耦合到选择逻辑335A中的三个开关，其使用开关信号405、开关信号410和开关信号415被激活。在一个实施例中，所述处理系统控制开关信号405、410和415，使得在任何给定时间所述信号中的至多一个是激活的。如果开关信号405是激活的，则数据线330A被耦合到充电电压（V_CH）。如果开关信号410是激活的，则数据线330A被耦合到GND。如果开关信号415是激活的，则数据线330A被耦合到传感器模块204A。而且，如果选择线305A激活开关320，则被驱动到数据线330A上的任何电压还被驱动到传感器电极315A上。此外，在测量传感器电极315A上的电荷时，数据线330A和耦合到开关信号415的晶体管提供从传感器电极315A到传感器模块204A的传导路径。尽管电压源V_CH和GND被示出为选择逻辑335A的部分，但是在其它实施例中，这些电压网络可以是传感器模块204A的部分。

传感器模块204A包括运算放大器425、反馈电容器（C_FB）、以及使用重置开关信号420激活的重置开关。在测量传感器电极315A上的电荷时，重置开关信号420是“低”，以防止放大器425的输入和输出被短路。在操作中，传感器电极315A上的电荷被转移到C_FB，其可以被测量和使用例如耦合到传感器模块204A的确定模块而被处理。

在一个实施例中，传感器电极315A上的电荷的量取决于传感器电极315A与输入对象（例如，手指）之间的电容性耦合而变化。例如，在第一时间段期间，传感器电极315A经由数据线330A和选择逻辑335A被耦合到充电电压V_CH。在第一时间段期间在传感器电极315A上累积的电荷的量取决于手指与电极315A之间的电容性耦合。在第二时间段期间，选择逻辑335将传感器电极315A耦合到传感器模块204A，所述传感器模块204A测量在第一时间段期间在传感器电极315A上所累积的电荷的量。一旦确定了该电荷（或电荷的改变），指纹传感器300就可以确定电极315A与手指之间的电容性耦合，其可以指示例如是手指的脊还是谷被设置在电极315A之上。

然而，电极315A与输入对象（手指）之间的电容不是指纹传感器300中的唯一电容。还有在传感器电极315A与邻近电极（图4中未示出）之间的电容性耦合。事实上，该电容性耦合可以是比手指中的脊到电极315A之间的电容性耦合与手指中的谷到电极315A之间的电容性耦合的差更大的数量级。而且，从数据线330A（以及其它邻近数据线330）到传感器电极315A的电容性耦合还可以影响在第一时间段期间在传感器电极315A上累积了多少电荷。这些电容性耦合在本文中被统称为寄生电容，其使得检测输入对象与传感器电极315A之间的电容性耦合更加难以测量。

如本文中所使用的那样，邻近传感器电极是这样一种传感器电极：其到待感测的电极的电容性耦合干扰传感器模块测量在所选电极与输入对象之间的所期望的电容的能力。例如，在被用作指纹传感器时，邻近传感器电极可以是这样一种传感器电极：其到所选电极的电容性耦合至少在与手指中的脊到所选电极之间的电容性耦合与手指中的谷到所选电极之间的电容性耦合的差相同的数量级上。而且，相邻传感器电极是以沿着行或列的角度直接与矩阵中的被感测的电极邻接的电极。例如，参考图3，传感器电极315C可以是与传感器电极315A邻近的电极，即使电极315C不直接相邻于传感器电极315A。

在一个实施例中，指纹传感器300通过感测由于手指与传感器电极315A之间的电压差而在传感器电极315A上累积的电荷来进行操作。然而，如以上所提及的那样，寄生电容、尤其是到邻近传感器电极315的耦合电容也影响在传感器电极315A上所累积的电荷的量。等式1说明了这些电容与在电极315A上累积的电荷的量之间的关系：

在等式1中，Q_315A是在电极315A上累积的电荷，C_neighbor是在电极315A与传感器300中的邻近电极之一之间的电容性耦合（并且将取决于邻近电极到电极315A的空间关系而变化），V_315A是在传感器电极315A上的电压，V_neighbor是在邻近电极上的电压，并且C_F是在传感器电极315A与手指之间的电容性耦合。如所示出的那样，电极315A上的电荷（Q）取决于传感器电极315A与它被电容性地耦合到的所有邻近电极之间的电压差。换言之，如果在传感器电极315A与邻近电极之间有电压差，则在传感器电极315A邻近电极之间的电容性耦合的和影响电极315A上的电荷累积。

本公开使用共模抵消来移除或减轻传感器电极315A与其近邻——即，电极315A被电容性地耦合到的传感器电极——之间的寄生电容的影响。为了这样做，指纹传感器300确保在传感器电极315A与其邻近电极之间没有电压差。如果电压差是零，则等式1的求和（Σ）部分等于零，从而意味着在传感器电极315A上累积的电荷仅受到输入对象的电容耦合——即，C_F——所影响。共模抵消的影响通过等式2来说明：

如由等式2所示出的那样，共模电压的显著降低可以通过降低或消除传感器电极315A（即，正在被感测的电极）与邻近电极之间的电压差来实现。

图5是与用于减轻在被感测的电极与邻近电极之间的共模电压的图3和图4中的电路相对应的时序图500。具体地，所述时序图500图示了被耦合到在图3中所示出的指纹传感器300中处于相同列但是相邻行中的传感器电极315A和传感器电极315D的信号线的定时。而且，传感器电极315A在本文中还被称为“被感测的电极”，而传感器电极315D还被称为“邻近电极”。

在时间T1处，耦合到传感器电极315A-C的选择线305A与耦合到传感器电极315D-F的选择线305B二者都变为“高”，这激活在传感器300的上部行和中间行中的开关320。因此，传感器电极315A和第二电极315D二者都耦合到数据线330A。而且，选择逻辑335A中的开关信号405也变为“高”，这使得充电电压V_CH被驱动到数据线330A以及传感器电极315A和传感器电极315D二者上。因而，从时间T1到T2（即，“充电”阶段），被感测的电极和邻近电极被驱动到充电电压V_CH。因而，到“充电”阶段结束之时，在被感测的电极与其邻近电极之间没有电压差。

由于选择线305A和305B控制上部行和中间行中的所有开关320，所以，在时间T1处，这些行中的所有传感器电极315被耦合到它们相应的数据线330。如果期望，则用于这些数据线330的对应的开关信号405还可以将上部行和中间行中的其余的传感器电极315耦合到充电电压V_CH。因而，以此方式，至少到T2结束之时，在被感测的电极与其邻近电极之间没有电压差。返回参考等式1，由于在被感测的电极和邻近电极上的电压是相同的，于是在被感测的电极（即，电极315A）与邻近电极之间的寄生电容对在时间T1到T2期间在被感测的电极上累积的电荷的影响被减轻或移除。

在一个实施例中，代替使用开关信号405和充电电压源来存储电荷，电极可以代替地被耦合到运算放大器425，所述运算放大器425被配置成将电压V_CH驱动到电极上。

在时间T2处，“充电”阶段结束并且“行预充电”阶段开始。在该时间段期间，选择线305A和305B变为“低”，由此将电极315A和315D从数据线330A断开。然而，从时间T2到T3，开关信号405继续为“高”，这意味着数据线330A保持耦合到充电电压V_CH。如果V_CH被切断，则该时间间隔防止使电极放电。如果V_CH是恒定的，则可以不需要该时间间隔。而且，在“预充电”阶段期间，传感器电极315A和315D是电气地浮置的，这意味着它们基本上保持在“充电”阶段期间累积的电荷（减去通过开关320、325的任何泄漏电流）。

在时间T3处，开关信号405变为“低”，由此将数据线330A从充电电压V_CH断开。同时，开关信号410变为“高”，由此将数据线330A连接到GND。这样做移除在时间T1-T3期间在数据线330A上建立的任何电荷。在时间T4处，开关信号410变为“低”，由此将数据线330A从GND断开。因而，从时间T4到T5，数据线330A以及电极315A和315D是电气地浮置的。“预充电”阶段的该部分可以用于允许信号在测量被感测的电极上的电荷之前稳定下来。

在时间T5处，选择线305A变为“高”，这将传感器电极315A连接到数据线330A。然而，选择线305B保持“低”，这意味着传感器电极315D未被连接到数据线330A。在一个实施例中，除了与包含被感测的电极的行对应的选择线之外的所有选择线305在T5处是低的，使得一列中的传感器电极中的仅仅一个被耦合到用于该列的数据线330。换言之，在T5处，传感器电极315A被耦合到数据线330A，而相同列中的其它传感器电极——即，传感器电极315D和315G——从数据线330A断开。

除了将传感器电极315A连接到数据线330A之外，开关信号415变为“高”，由此将传感器电极315A连接到传感器模块204A中的运算放大器425。由于放大器425的正输入被耦合到GND，所以放大器将传感器电极315A上的电压驱动到接地（或其它参考电压），由此将在时间T1-T2处的“充电”阶段期间在电极315A上累积的电荷耗尽。如以上所讨论的那样，由于重置开关信号420（未示出）是高的，所以传感器电极315A上的电荷转移到反馈电容器C_FB并且更改传感器模块204A的输出电压（V_OUT）。而且，由于在“预充电”阶段期间耗尽了数据线330A上的任何电荷，所以仅仅测量传感器电极315A上的电荷。使用V_OUT，确定模块可以标识输入对象的存在或输入对象上的特定特征——例如，手指上的脊和谷。

另外，在时间T5处，选择线310B变为高，由此激活中间行中的开关325并且将中间行中的所有电极（即，传感器电极315D-F）耦合到GND。因而，被感测的电极和邻近电极二者在“读取”阶段期间被耦合到相同的参考电压——即，GND。因此，当传感器模块204A测量传感器电极315A上的电荷时，传感器电极315A和315D至少到T6处的“读取”阶段结束之时都处于相同的电压——即，在被感测的电极与其邻近电极之间没有电压差。再次参考等式1，由于在被感测的电极与邻近电极之间的电压差为零（即，两个电极都被驱动到GND），所以电荷Q_315A从传感器电极315A到反馈电容器C_FB的转移不受电极315A与315D之间的寄生电容所影响。代替地，该电荷转移主要受传感器电极315A与手指之间的耦合电容C_F影响。换言之，在该时间期间将电极315A和315D驱动到相同的参考电压意味着由电极315A与315D之间的寄生电容对运算放大器425的输出电压V_OUT引起的任何影响被减轻或移除。

图6A-6C图示了图3中的传感器布局的一部分的等效电路图。具体地，图6A图示了在执行“充电”阶段时图4中所示出的电路的状态。如所示出的那样，开关320是闭合的（即，激活的），而开关325是断开的，这意味着传感器电极315A被耦合到数据线330A。而且，开关信号405为“高”，这将数据线330A和传感器电极315A二者连接到充电电压V_CH。输出线的寄生电容被集中到电容C_P中。另外，开关信号410和415为“低”，由此防止数据线330A被耦合到GND。

在一个实施例中，放大器425的增益被设定成减轻电容C_P对传感器电极上所存储的电荷的影响。随着放大器425的增益增加，在“读取”阶段期间从传感器电极转移到寄生电容C_P的电荷与被转移到反馈电容器C_FB的电荷相比变得可忽略。因此，由数据线与接地之间的寄生电容引起的任何影响可以通过具有带有足够高的增益的运算放大器425而被减轻或移除。

图6B图示了在执行“预充电”阶段时在图4中所示出的电路的状态。此处，开关320和325是断开的，这将数据线330A从充电电压断开。代替地，开关信号410为“高”，由此将数据线330A连接到GND，这耗尽数据线330A上的电荷，但是留下传感器电极315A上的电荷。

图6C图示了在执行“读取”阶段时在图4中所示出的电路的状态。在该场景中，将传感器电极315A耦合到数据线330A的开关320再次是激活的，这欧姆地耦合这两个元件。然而，开关信号410为“低”，由此将数据线330A从GND断开，但是开关信号415为“高”，这将数据线330A连接到运算放大器425。如以上所讨论的那样，使用电容C_FB，放大器425输出电压，所述电压根据在“充电”阶段期间在传感器电极315A上所累积的电荷的量而变化。

图7A-7C图示了根据本发明的实施例的用于操作传感器电极的感测图案。图7A图示了感测图案705，其中在“读取”阶段期间感测仅仅一个被感测的电极720。换言之，对于由指纹传感器执行的每一个“读取”阶段，测量在传感器电极中仅仅一个（即，被感测的电极720）上存储的电荷。指纹传感器可以重复“充电”、“预充电”和“读取”阶段以从传感器电极中的每一个进行读取。也就是说，指纹传感器可以光栅扫描尽（raster through）传感器电极并且针对传感器电极中的每一个执行相应的“充电”、“预充电”和“读取”阶段以便执行电容性感测。

指纹传感器中的其它传感器电极（即，未被感测的电极725或邻近电极）被驱动到与被感测的电极720相同的电压以减轻或防止被感测的电极720与未被感测的电极725之间的耦合电容影响如上所述的在被感测的电极720上执行的电荷测量。在该实施例中，在指纹传感器中被感测的所有传感器电极被驱动到与被感测的电极720相同的电压。

图7B图示了与图7A中的图案705类似的感测图案710。在感测图案710中，在“充电”、“预充电”和“读取”阶段的每一个循环期间感测仅一个传感器电极。然而，感测图案710不同于图案705之处在于，不是指纹传感器中的所有传感器电极都被驱动到与被感测的电极720相同的电压。如所示出的那样，仅仅与被感测的电极720相邻的传感器电极（即，未被感测的电极725）被驱动到与被感测的电极720相同的电压，如图5中所示出的时序图中所描述的那样。然而，围绕未被感测的电极725的传感器电极（即，未被驱动的电极730）未被驱动到与被感测的电极720相同的电压。代替地，在被感测的电极720和未被感测的电极725上执行“充电”、“预充电”和“读取”阶段时，未被驱动的电极730可以是电气地浮置的。例如，在这些阶段期间可以解除激活开关320和325，使得未被驱动的电极730不被连接到数据线或GND网络。在另一示例中，未被驱动的电极730在“充电”、“预充电”和“读取”阶段期间可以保持被耦合到GND。

使用感测图案710而不是705的一个理由是节省功率。也就是说，通过将比被感测的电极720的相邻行和列更远的传感器电极保持在浮置状态中，指纹可以使用较少功率（并且延长电池寿命）。尽管这可能导致未被驱动的电极730与被感测的电极720之间的电容耦合影响在被感测的电极720上所存储的电荷，但是这些电容的值可能太小而不能对在被感测的电极720上累积的电荷具有大的影响。然而，在另一实施例中，指纹传感器可以将围绕被感测的电极720的前两个或三个同心圆中的、而不是如图7B中所示出的仅仅第一个同心圆中的传感器电极驱动到与被感测的电极720相同的电压。在这前两个或三个同心圆外部的任何传感器电极将是未被驱动的电极730。

图7C图示了感测图案715，其中在“充电”、“预充电”和“读取”阶段的每一个循环期间感测一行传感器电极。如所示出的那样，行735中的传感器电极中的每一个都是被感测的电极720，其中在相同“充电”阶段期间在这些电极720上累积的电荷并行地被相应的传感器模块测量。换言之，指纹传感器包括用于指纹传感器中的每一列的传感器模块（例如，图4中所示出的传感器模块204A）。由于相同行中的传感器电极被相同的选择线（例如，选择线305）激活，所以指纹传感器可以并行地对行735中的所有传感器电极进行充电、预充电并且从所述传感器电极进行读取。例如，返回参考图5中的时序图500，在T5-T6期间，指纹传感器可以使用相应的传感器模块204来并行地从与传感器电极315A相同的行中的所有传感器电极进行读取。

然而，在一个实施例中，指纹传感器可以从行735中的传感器电极的子集而不是如图7C中所示出的所有传感器电极进行读取。例如，为了降低成本，多个列可以被多路复用到相同的传感器模块。例如，前两列可以被多路复用到第一传感器模块，接下来两列被多路复用到第二传感器模块，等等。由于传感器模块一次可以从仅仅一个传感器电极进行读取，所以指纹传感器在“充电”、“预充电”和“读取”阶段的每一个循环期间可以从行735中的传感器电极中的仅仅一半进行读取。例如，在第一循环期间，行735中的奇数传感器电极被耦合到多路复用的传感器模块，但是在第二循环期间，行735中的偶数传感器电极被耦合到传感器模块。当然，在其它实施例中，传感器模块可以通过多路复用器而被选择性地耦合到传感器电极的三列、四列、五列等等。

图8图示了指纹传感器800中用于检测输入对象的传感器布局。不像图3中的指纹传感器300，此处，每一个传感器电极315由仅一个选择线805控制。换言之，如果特定的行是非激活的（即，选择线805为“低”），则传感器电极不能被耦合到GND，不像在选择线305B可以将一行中的传感器电极315耦合到GND网络的指纹传感器300中。如所示出的那样，一行中的每一个传感器电极315经由开关810被耦合到相应的数据线830。如果选择线805为“高”，则该行中的开关810是激活的并且传感器电极315中的每一个电极被耦合到相应的数据线830。如果选择线805为“低”，则开关810是非激活的并且该行中的电极315是电气地浮置的。

如果感测上部行（即，包含传感器电极315A和315B的行），则选择线805A是激活的，而选择线805B是非激活的。因而，当在上部行上感测时，下部行中的邻近电极315C和315D是电气地浮置的——即，从数据线330A和330B断开。

图9是根据本发明的实施例的图8中的传感器布局的时序图900。具体地，时序图900图示了针对指纹传感器800的上部行中的传感器电极315A和315B的“放电”、“充电”、“行预充电”和“读取”阶段。

在时间T1处，移除传感器电极315A和315B以及数据线830上的任何电荷，这是通过将这些组件耦合到GND。为了这样做，选择线805A为“高”，这将传感器电极315A和315B耦合到它们相应的数据线830A和830B。而且，开关信号820A和820B也为“高”，这将这些组件耦合到GND。

尽管在时序图900中未示出，但是用于下部行的选择线805B可以为“高”，这也将传感器电极815C和815D耦合到数据线830A和830B以及耦合到接地。因而，这些电极上的任何电荷也被耗尽。

在时间T2处，选择线805A保持“高”，但是开关信号820A和830B为“低”，由此将数据线830A和830B从GND断开。而且，开关信号835A和835B为“高”，这将数据线830A和830B以及传感器电极315A和315B耦合到充电电压V_CH。因而，在T2-T3期间，传感器电极315A和315B被充电，而邻近行中的传感器电极——例如，传感器电极315C和315D——保持浮置。然而，将传感器电极815耦合到数据线830的开关810可能是泄漏的。也就是说，即使针对下部行的选择线805B为“低”，由此解除激活该行中的开关810，开关810也还是可以准许某些电流流到传感器电极315C和315D中，这使得电荷被存储在这些传感器电极上。

而且，开关810的泄漏可以取决于以其制造开关810的工艺角而变化。也就是说，与其它开关相比，一些开关810可能泄漏得更多，这取决于它们在指纹传感器上的位置。由于这些工艺变化可能是不可预测的，所以指纹传感器800可能不能预测有多少电荷通过泄漏电流被存储在“浮置的”传感器电极上。而且，该泄漏电流和作为结果的累积的电荷可能引起上部行的电极（即，被感测的电极）与下部行的电极（即，邻近电极）之间的耦合电容以影响在“充电”阶段期间在被感测的电极上所存储的电荷的量。也就是说，不像在邻近行中的电极被驱动到相同的电压的时序图500中，此处，下部行中的电极315C和315D可以具有与上部行中的电极315A和315B不同的电压，这是由于可能影响在电极315A和315B上所累积的电荷的开关810的泄漏电流。

在另一实施例中，代替在时间T2期间使邻近电极电气地浮置，这些电极还可以被驱动到充电电压或被耦合到参考电压（即，GND）。例如，如果仅一个电极正在被感测（例如，电极315A），则被耦合到与被感测的电极相同的行上的邻近电极的数据线830可以被附连到GND或充电电压。对于不同行中的邻近电极（例如，电极315C和315D），选择线805B可以为“高”，由此在T2-T3期间将这些电极耦合到GND或充电电压而不是使这些电极浮置。

在时间T3处，选择线805A变为“低”，而数据线830保持被耦合到充电电压。在时间T4处，开关信号835A和835B被切换成“低”，由此将数据线830从充电电压断开。并行地，开关信号820A和820B变为“高”，从而将数据线830A和830B耦合到GND，这耗尽在数据线830上所存储的任何电荷。然而，由于电极315A和315B从数据线830断开，所以它们继续存储在“充电”阶段期间所累积的电荷。在时间T5处，开关信号820A和820B变为“低”，这使得数据线830和传感器电极315A和315B是电气地浮置的。这样做可以给出让信号在“读取”阶段开始之前稳定下来的时间。

在时间T6处，选择线805A变为“高”，由此将传感器电极315A和315B耦合到它们相应的数据线830A和830B。开关信号825A和825B也变为“高”并且分别将传感器电极315A和315B连接到传感器模块204A和204B。如上所述，传感器模块204测量在“充电”阶段期间在传感器电极315A和315B上所累积的电荷的量。然而，由于开关810中的泄漏电流，在上部行中的传感器电极315与邻近电极（其不是正在被感测）之间可能有某个电压差，这可能影响从上部行上的传感器电极转移到传感器模块204中的反馈电容器C_FB的电荷。尽管指纹传感器800中的被感测的电极与邻近电极之间的寄生电容可能影响在被感测的电极上所存储的电荷，但是传感器800可能比图3中所图示的指纹传感器300制造起来更便宜，并且因而，在某些情况下可能是优选的。

尽管时序图900图示了并行地测量来自多个传感器电极（即，传感器电极315A和315B二者）的电荷，但是指纹传感器900还可以在“充电”、“预充电”和“读取”阶段的每一个循环期间感测仅一个传感器电极。例如，代替在“读取”阶段期间将传感器电极315B耦合到传感器模块204B，可以使用开关信号820B将该电极耦合到GND。因而，传感器电极315B在“放电”、“充电”、“预充电”和“读取”阶段期间将会被驱动到与传感器电极315A相同的电压，并且因而，在不必测量在传感器电极315B上所累积的电荷的情况下将不会影响在传感器电极315A上所存储的电荷。例如，代替传感器电极315A和315B具有相应的传感器模块204A和204B，这些电极可以共享相同的传感器模块204。传感器电极315A和315B可以以与时序图900中所示出的方式相同的方式被驱动，除了在“读取”阶段期间，数据线830B使用开关820B被耦合到GND，而数据线830A被耦合到传感器模块204，因此可以测量传感器电极315A上的电荷。在后续的“充电”、“预充电”和“读取”阶段的循环期间，数据线830B被耦合到共享的传感器模块204，因此传感器电极315B上的电荷可以被测量，而数据线830A使用开关信号820A被耦合到GND。以此方式，指纹传感器800可以在“充电”、“预充电”和“读取”阶段的单个循环期间测量在一行中的单个传感器电极或该行中的传感器电极的子集上所存储的电荷。

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技术。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公开限制于所公开的确切形式。

鉴于前面的内容，本公开的范围由随后的权利要求确定。

Claims

1.一种用于执行电容性感测的处理系统，所述处理系统包括：

选择逻辑，所述选择逻辑被配置成在第一时间段期间将充电电压施加到第一传感器电极和第二传感器电极，其中所述第二传感器电极在传感器电极矩阵中邻近所述第一传感器电极；以及

传感器电路，所述传感器电路被配置成在第二时间段期间测量由施加所述充电电压引起的在第一传感器电极上所存储的第一电荷，其中所述选择逻辑被配置成在第二时间段期间将所述第二传感器电极偏置到参考电压。

2.根据权利要求1所述的处理系统，其中由在第一时间段期间施加所述充电电压引起的在第二传感器电极上所存储的第二电荷在第二时间段期间不被所述处理系统测量。

3.根据权利要求1所述的处理系统，其中在所述第一时间段和所述第二时间段结束之时，在所述第一传感器电极与所述第二传感器电极之间没有电压差。

4.根据权利要求1所述的处理系统，其中在所述第一传感器电极上所存储的所述第一电荷的量基于所述第一传感器电极与输入对象之间的耦合电容。

5.根据权利要求1所述的处理系统，其中所述传感器电极矩阵中的传感器电极具有适于辨别指纹的特征的节距。

6.根据权利要求1所述的处理系统，其中所述第一传感器电极和所述第二传感器电极处于所述传感器电极矩阵中的相同行中。

7.根据权利要求1所述的处理系统，其中所述选择逻辑被配置成在所述第一时间段期间将所述充电电压施加到在所述传感器电极矩阵中邻近所述第一传感器电极的第三传感器电极，其中所述处理系统还包括：

不同的传感器电路，其被配置成在所述第二时间段期间测量由施加所述充电电压引起的在所述第三传感器电极上所存储的第三电荷，其中所述第一传感器电极和所述第三传感器电极处于所述传感器电极矩阵中的相同行中。

8.根据权利要求7所述的处理系统，其中所述传感器电路被选择性地耦合到所述传感器电极矩阵中的至少两列中的传感器电极，其中所述第一传感器电极被选择性地耦合到所述传感器电路，而所述第三传感器电极被选择性地耦合到所述不同的传感器电路，并且所述第一传感器电极和所述第三传感器电极中的所述第一电荷和所述第三电荷被并行地测量。

9.根据权利要求1所述的处理系统，其中所述选择逻辑被配置成：

在第三时间段期间将数据线偏置到所述参考电压，其中所述第三时间段发生在所述第一时间段与所述第二时间段之间，其中所述数据线分别将所述第一传感器电极和所述第二传感器电极耦合到所述选择逻辑。

10.一种输入设备，包括：

多个传感器电极，其被布置成矩阵；

处理系统，其被配置成：

在第一时间段期间将充电电压施加到第一传感器电极和在所述矩阵中邻近所述第一传感器电极的第二传感器电极，

在第二时间段期间测量由施加所述充电电压引起的在所述第一传感器电极上所存储的第一电荷，以及

在所述第二时间段期间将所述第二传感器电极偏置到参考电压。

11.根据权利要求10所述的输入设备，其中由在所述第一时间段期间施加所述充电电压引起的在所述第二传感器电极上所存储的第二电荷在所述第二时间段期间不被所述处理系统测量。

12.根据权利要求10所述的输入设备，其中在所述第一时间段和所述第二时间段结束之时，在所述第一传感器电极与所述第二传感器电极之间没有电压差。

13.根据权利要求10所述的输入设备，其中所述多个传感器电极形成指纹传感器阵列。

14.根据权利要求10所述的输入设备，还包括：

第一行选择线，其被配置成激活将所述第二传感器电极耦合到所述充电电压的第一开关；以及

第二行选择线，其被配置成激活将所述第二传感器电极耦合到所述参考电压的第二开关。

15.根据权利要求14所述的输入设备，其中所述第一开关和所述第二开关包括相应的薄膜晶体管（TFT）。

16.根据权利要求14所述的输入设备，还包括：

第三行选择线，其被配置成激活将所述第一传感器电极耦合到所述充电电压和所述传感器电路的第三开关；以及

第四行选择线，其被配置成激活将所述第一传感器电极耦合到所述参考电压的第四开关，其中所述第一传感器电极和所述第二传感器电极被设置在所述矩阵中的不同的行中。

17.一种用于执行电容性感测的方法，所述方法包括：

在第一时间段期间将充电电压施加到第一传感器电极和在传感器电极矩阵中邻近所述第一传感器电极的第二传感器电极；

在第二时间段期间测量由施加所述充电电压引起的在所述第一传感器电极上所存储的第一电荷；以及

18.根据权利要求17所述的方法，其中由在所述第一时间段期间施加所述充电电压引起的在所述第二传感器电极上所存储的第二电荷在所述第二时间段期间不被测量。

19.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将所述充电电压施加到在所述传感器电极矩阵中邻近所述第一传感器电极的第三传感器电极；以及

在所述第二时间段期间测量由施加所述充电电压引起的在所述第三传感器电极上所存储的第三电荷，其中所述第一传感器电极和所述第三传感器电极处于所述传感器电极矩阵中的相同行中。

20.根据权利要求17所述的方法，还包括：

在第三时间段期间将所述第一传感器电极和所述第二传感器电极从将所述第一传感器电极和所述第二传感器电极耦合到提供所述充电电压的电压源的相应的数据线断开，其中所述第三时间段发生在所述第一时间段与所述第二时间段之间，并且其中所述第一传感器电极和所述第二传感器电极在所述第三时间段期间是电气地浮置的；以及

在所述第三时间段期间将所述相应的数据线偏置到所述参考电压。

21.一种输入设备，包括：

多个传感器电极，其被布置成矩阵；

第一行选择线和第二行选择线，其将所述矩阵中的第一传感器电极和第二传感器电极选择性地耦合到第一数据线；

处理系统，其被配置成：

在第一时间段期间使用所述第一数据线来将充电电压施加到所述第一传感器电极，

在所述第一时间段期间使用第二数据线将所述充电电压施加到所述矩阵中的第三传感器电极；以及

在第二时间段期间测量由使用所述第一数据线来施加所述充电电压引起的在所述第一传感器电极上所存储的电荷，其中所述第二传感器电极和所述第三传感器电极在所述第二时间段期间是电气地浮置的。