CN115291745A - 考虑到来自非相邻电极的电容性耦合的跨电容性感测 - Google Patents

Abstract

一种用于电容性感测的方法，包括：由处理系统使用第一多个基函数驱动第一多个发射器电极，其中，第一多个发射器电极是第一组非相交电极的部分，第一组非相交电极在第一取向上彼此相邻地布置；以及由处理系统经由第一组非相交电极中的第一多个接收器电极获得与驱动到第一多个发射器电极上的第一多个基函数相对应的第一多个结果信号。第一多个结果信号包括：第一组非相交电极的最近邻电极对的电容信息；第一组非相交电极的第二最近邻电极对的电容信息；和/或第一组非相交电极的第三最近邻电极对的电容信息。

Description

考虑到来自非相邻电极的电容性耦合的跨电容性感测

技术领域

所描述的实施例一般涉及电子设备，并且更具体地涉及电容性传感器。

背景技术

包括电容性传感器设备（例如，触摸板或触摸传感器设备）的输入设备广泛用于多种电子系统中。电容性传感器设备可以包括通常由表面区分的感测区，其中电容性传感器设备确定一个或多个输入对象的存在、地点和/或运动。电容性传感器设备可以用于为电子系统提供接口。例如，电容性传感器设备可用作较大计算系统（例如，集成在笔记本或台式计算机中或其外围的不透明触摸板）的输入设备。电容性传感器设备也经常用于较小的计算系统（例如，集成在蜂窝电话中的触摸屏）中。电容性传感器设备还可用于检测输入对象（例如，手指、触笔、笔、指纹等）。

如在触摸感测应用中使用的电容性传感器设备能够检测接触感测表面的输入对象的位置、移动和/或特征。除了触摸感测之外，还将期望使用电容性传感器设备用于接近感测—即，在其中输入对象接近感测表面但不与感测表面接触的情况下（例如，当输入对象远离感测表面高达2.5cm时）。然而，传统的绝对电容系统由于高背景耦合而不适用于这种接近感测，并且传统的跨电容性系统由于低信噪比(SNR)也不适用于这种接近感测。

发明内容

在示例性实施例中，本申请提供了一种用于电容性感测的方法。该方法包括：由处理系统使用第一多个基函数驱动第一多个发射器电极，其中，第一多个发射器电极是第一组非相交电极的部分，第一组非相交电极在第一取向上彼此相邻地布置；以及由处理系统经由第一组非相交电极中的第一多个接收器电极获得与驱动到第一多个发射器电极上的第一多个基函数相对应的第一多个结果信号。第一多个结果信号包括第一组非相交电极中的电极对的电容信息，其中，电容信息包括以下中的至少一个：第一组非相交电极的最近邻电极对的电容信息；第一组非相交电极的第二最近邻电极对的电容信息；或第一组非相交电极的第三最近邻电极对的电容信息。

在进一步的示例性实施例中，该方法进一步包括：由处理系统使用第二多个基函数驱动第一组非相交电极中的第二多个发射器电极；以及由处理系统经由第一组非相交电极中的第二多个接收器电极获得与驱动到第二多个发射器电极上的第二多个基函数相对应的第二多个结果信号。第二多个结果信号包括第一组非相交电极中的附加电极对的附加电容信息，附加电容信息不是经由第一多个结果信号获得的。

在进一步的示例性实施例中，第二多个基函数与第一多个基函数相同。

在进一步的示例性实施例中，第一多个结果信号和第二多个结果信号包括以下中的至少两个：第一组非相交电极的所有最近邻电极对的电容信息；第一组非相交电极的所有第二最近邻电极对的电容信息；或第一组非相交电极的所有第三最近邻电极对的电容信息。

在进一步的示例性实施例中，第一组非相交电极的电极彼此平行。

在进一步的示例性实施例中，第一多个基函数是Walsh-Hadamard基函数。

在进一步的示例性实施例中，该方法进一步包括：由处理系统使用第二多个基函数驱动第二组非相交电极的第一多个发射器电极，其中，第二组非相交电极在第二取向上彼此相邻地布置；以及由处理系统经由第二组非相交电极的第一多个接收器电极获得与驱动到第二组非相交电极的第一多个发射器电极上的第二多个基函数相对应的第二多个结果信号。第二多个结果信号包括第二组非相交电极的电极对的电容信息，电容信息包括以下中的至少一个：第一组非相交电极的最近邻电极对的电容信息；第一组非相交电极的第二最近邻电极对的电容信息；或第一组非相交电极的第三最近邻电极对的电容信息。

在另一示例性实施例中，本申请提供了一种用于电容性感测的设备。该设备包括：多个电极，包括在第一取向上彼此相邻地布置的第一组非相交电极；和处理系统，处理系统被配置成：使用第一多个基函数驱动第一组非相交电极中的第一多个发射器电极；以及经由第一组非相交电极的第一多个接收器电极获得与驱动到第一多个发射器电极上的第一多个基函数相对应的第一多个结果信号。第一多个结果信号包括第一组非相交电极的电极对的电容信息，其中，电容信息包括以下中的至少一个：第一组非相交电极的最近邻电极对的电容信息；第一组非相交电极的第二最近邻电极对的电容信息；或第一组非相交电极的第三最近邻电极对的电容信息。

在进一步的示例性实施例中，处理系统进一步被配置成：使用第二多个基函数驱动第一组非相交电极中的第二多个发射器电极；以及经由第一组非相交电极中的第二多个接收器电极获得与驱动到第二多个发射器电极上的第二多个基函数相对应的第二多个结果信号，其中，第二多个结果信号包括第一组非相交电极中的附加电极对的附加电容信息，附加电容信息不是经由第一多个结果信号获得的。

在进一步的示例性实施例中，第二多个基函数与第一多个基函数相同。

在进一步的示例性实施例中，第一多个结果信号和第二多个结果信号包括以下至少两个：第一组非相交电极的所有最近邻电极对的电容信息；第一组非相交电极的所有第二最近邻电极对的电容信息；或第一组非相交电极的所有第三最近邻电极对的电容信息。

在进一步的示例性实施例中，第一组非相交电极的电极彼此平行。

在进一步的示例性实施例中，第一多个基函数是Walsh-Hadamard基函数。

在进一步的示例性实施例中，设备进一步包括在第二取向上彼此相邻地布置的第二组非相交电极；以及处理系统进一步被配置成：使用第二多个基函数驱动第二组非相交电极中的第一多个发射器电极；以及经由第二组非相交电极的第一多个接收器电极获得与驱动到第二组非相交电极的第一多个发射器电极上的第二多个基函数相对应的第二多个结果信号。第二多个结果信号包括第二组非相交电极的电极对的电容信息，电容信息包括以下中的至少一个：第一组电极的最近邻电极对的电容信息；第一组电极的第二最近邻电极对的电容信息；或第一组电极的第三最近邻电极对的电容信息。

在又一示例性实施例中，本申请提供了一种非暂时性计算机可读介质，非暂时性计算机可读介质具有存储于其上的用于电容性感测的处理器可执行指令。处理器可执行指令在执行时促进：使用第一多个基函数驱动第一多个发射器电极，其中，第一多个发射器电极是第一组非相交电极的部分，第一组非相交电极在第一取向上彼此相邻地布置；以及经由第一组非相交电极中的第一多个接收器电极获得与驱动到第一多个发射器电极上的第一多个基函数相对应的第一多个结果信号。第一多个结果信号包括第一组非相交电极中的电极对的电容信息，其中，电容信息包括以下中的至少一个：第一组电极的最近邻电极对的电容信息；第一组电极的第二最近邻电极对的电容信息；或第一组电极的第三最近邻电极对的电容信息。

在进一步的示例性实施例中，处理器可执行指令在执行时进一步促进：使用第二多个基函数驱动第一组非相交电极中的第二多个发射器电极；以及经由第一组非相交电极中的第二多个接收器电极获得与驱动到第二多个发射器电极上的第二多个基函数相对应的第二多个结果信号，其中，第二多个结果信号包括第一组非相交电极中的附加电极对的附加电容信息，附加电容信息不是经由第一多个结果信号获得的。

在进一步的示例性实施例中，第二多个基函数与第一多个基函数相同。

在进一步的示例性实施例中，第一多个结果信号和第二多个结果信号包括以下中的至少两个：第一组非相交电极的所有最近邻电极对的电容信息；第一组非相交电极的所有第二最近邻电极对的电容信息；或第一组非相交电极的所有第三最近邻电极对的电容信息。

在进一步的示例性实施例中，第一组非相交电极的电极彼此平行。

在进一步的示例性实施例中，第一多个基函数是Walsh-Hadamard基函数。

附图说明

图1描绘了示例性输入设备的示意性框图。

图2A-2B描绘了可用于本公开的示例性实施例的电极的示例性布置。

图3描绘了根据本公开的示例性实施例的用于电极组的驱动方案。

图4A-4E描绘了根据本公开的其他示例性实施例的用于电极组的驱动方案。

图5A-5C描绘了根据本公开的附加示例性实施例的用于电极组的驱动方案。

图6描绘了根据本公开的示例性实施例的扫描过程的示例性流程图。

具体实施方式

附图和下面的详细描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制所公开的技术或所公开的技术的应用和使用。此外，不旨在受前述技术领域、背景技术或以下详细描述中呈现的任何明示或暗示的理论约束。

在示例性实施例的以下详细描述中，阐述了许多细节以便提供对所公开技术的更透彻理解。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是，可以在没有这些特定细节的情况下实践所公开的技术。在其他实例中，没有详细描述公知的特征，以避免不必要地使描述复杂化。

在整个申请中，序数（例如，第一、第二、第三等）可以用作元素（即，申请中的任何名词）的形容词。除非明确地公开，否则序数的使用并不暗示或创建元素的任何特定排序，也不将任何元素限制为仅单个元素，诸如通过使用术语“之前”、“之后”、“单个”和其他这样的术语。相反，序数的使用是要在元素之间进行区分。作为示例，第一元素与第二元素不同，并且第一元素可以涵盖多于一个元素并且在元素的排序方面在第二元素之后（或之前）。

对传感器图案的以下描述依赖于诸如“水平”、“垂直”、“顶部”、“底部”和“在…下方”之类的术语，以清楚地描述传感器图案的特定几何特征。这些术语的使用并不是为了引入限制性的方向性。例如，在不偏离本公开的情况下，几何特征可以旋转到任何程度。此外，尽管在附图中示出了特定尺寸的图案，但在不偏离本公开的情况下，该图案可以延伸和/或重复。例如，术语列和垂直方向的使用分别是为了在行和水平方向之间进行区分。如果输入设备是矩形的，则可以将沿表面的任何方向指定为列通过其延伸的垂直方向，并且可以将沿表面的任何基本上正交的方向指定为行沿其延伸的垂直方向。

本公开的示例性实施例提供了通过使用彼此相邻的多个非相交电极（诸如跨越感测区的多个平行电极）的跨电容性感测的用于触摸感测和接近感测两者的输入设备和方法。根据示例性实施例，通过根据驱动模式的特定序列使用基函数驱动特定电极作为发射器电极，区分相邻电极之间的电容性耦合和非相邻电极之间的电容性耦合（诸如第一电极与其第二最近邻之间以及第一电极与其第三最近邻之间）成为可能。利用合适的驱动模式，这可以提供增加的SNR，该SNR甚至可以足够高，以通过使用跨电容性感测来进行精确的接近感测。本公开的示例性实施例还可用于触摸感测和接近感测之外的应用，诸如湿度感测和低地面质量(LGM)校正（low ground mass (LGM) correction）。在一些实施例中，相邻电极之间的跨电容性感测提供传感器的两个轴线的轮廓，并且可以被视为绝对感测的备选测量。

如根据本公开的实施例的图1中所示的示例输入设备100可以被配置成向电子系统提供输入。如本文档中所使用的，术语“电子系统”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、平板电脑、网络浏览器、电子书阅读器和个人数字助理（PDA）。附加的示例电子系统包括复合输入设备，诸如包括输入设备100和单独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（例如遥控器和鼠标）和数据输出设备（例如显示屏和打印机）。其他示例包括远程终端、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）。其他示例包括通信设备（例如，诸如智能电话的蜂窝电话）以及介质设备（例如，记录器、编辑器），以及诸如电视机、机顶盒、音乐播放器、数字相框和数码相机之类的播放器。另外，电子系统可以是输入设备的主机或从机。电子系统也可称为电子设备。

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物理分离。在一个实施例中，电子系统可称为主机设备。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与电子系统的部分通信：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被示为电容性传感器设备，该电容性传感器设备被配置成感测由感测区120中的一个或多个输入对象140提供的输入。如图1中所示的，示例输入对象140包括手指和触笔。示例性电容性传感器设备可以是触摸板、触摸屏、触摸传感器设备等。

感测区120涵盖输入设备100上方、周围、之中和/或附近的任何空间，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、形状和地点可以随实施例而广泛变化。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，直到信噪比阻止足够精确的对象检测为止。在各种实施例中，该感测区120在特定方向上延伸的距离可以大约小于一毫米、数毫米、数厘米或更多，并且可以随着所使用的感测技术的类型和所期望的精确度而显著变化。因此，一些实施例感测输入包括：不与输入设备100的任何表面接触；与输入设备100的输入表面（例如触摸表面）接触；与耦合有一定量的施加力或压力的输入设备100的输入表面接触；和/或其组合。在各种实施例中，输入表面可以由传感器电极驻留在其中的壳体（casing）的表面、由施加在传感器电极上的表皮或任何壳体等提供。在一些实施例中，感测区120在投射到输入设备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。作为若干非限制性示例，输入设备100可利用电容性感测，并可进一步利用倒介电性、电阻性、电感性、磁性、声学、超声和/或光学技术。

一些实现被配置成提供跨越一维、二维、三维或更高维空间的图像（例如，电容性信号的图像）。一些实现被配置成提供沿特定轴线或平面的输入的投影。

在输入设备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，其可以被检测为电压、电流等的改变。

一些电容性实现利用电容性感测元件的阵列或其他规则或不规则图案来创建电场。在一些电容性实现中，分离的感测元件可以欧姆地短接在一起以形成较大的传感器电极。一些电容性实现利用电阻片，其可以是均匀电阻性的。

一些电容性实现利用基于传感器电极和输入对象之间（例如，系统接地和到用户的自由空间耦合之间）的电容性耦合的变化的“自电容”（也通常称为“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更改传感器电极附近的电场，因此改变测量的电容性耦合。在一个实现中，绝对电容感测方法通过相对于参考电压（例如，系统接地）调制传感器电极并且通过检测传感器电极与输入对象之间的电容性耦合来操作。在一些实现中，感测元件可以由基本上透明的金属网（例如，被图案化以最小化来自显示子像素的可见透射损失的反射或吸收金属膜）形成。此外，传感器电极可以设置在显示设备的显示器上方。感测电极可以形成在显示设备的公共衬底上（例如，在刚性或柔性有机发光二极管(OLED)显示器的封装层上）。具有用于跳线层（jumper layer）的通孔的附加介电层也可以由基本上透明的金属网材料形成（例如，在用户输入和阴极电极之间）。备选地，传感器可以图案化在在活动区域之外具有跨接（cross-over）的显示器活动区域上方的金属网的单层上。跳线层的跳线可以耦合到第一组的电极并跨越第二组的传感器电极。在一个或多个实施例中，第一组和第二组可以彼此轴线正交。此外，在各种实施例中，绝对电容测量可以包括沿一个轴线累积并投影到另一个轴线上的输入对象耦合的轮廓。在各种实施例中，调制的输入对象（例如，供电的活动触笔）可以由正交电极轴线接收，而不需要相应电极（例如，相对于系统接地）的调制。在这样的实施例中，可以同时感测两个轴线并将其组合以估计触笔位置。

一些电容性实现利用基于传感器电极之间电容性耦合变化的“互电容”（也通常称为“跨电容”）感测方法。在各种实施例中，传感器电极附近的输入对象更改传感器电极之间的电场，因此改变测量的电容性耦合。在一个实现中，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（在本文中也称为“发射器电极”或“发射器”）与一个或多个接收器传感器电极（在本文中也称为“接收器电极”或“接收器”）之间的电容性耦合来操作。当耦合到系统接地的输入对象接近传感器电极时，可以减少耦合。发射器传感器电极可相对于参考电压（例如，系统接地）被调制以发射发射器信号。接收器传感器电极可以相对于参考电压保持基本恒定，或者相对于发射器传感器电极进行调制，以促进结果信号的接收。结果信号可包括对应于一个或多个发射器信号和/或一个或多个环境干扰源（例如，其他电磁信号）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）芯片和/或其他电路部件的部分或全部。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。在一些实施例中，构成处理系统110的部件定位在一起，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位于别处的一个或多个部件物理分离。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可以包括被配置成运行在台式计算机的中央处理单元和与中央处理单元分离的一个或多个IC（在另一实施例中，具有相关联的固件）上的软件。作为另一示例，输入设备100可以物理地集成在电话中，并且处理系统110可以包括作为电话的主处理器（例如，移动设备应用处理器或任何其他中央处理单元）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。在其他实施例中，处理系统110还执行其他用户输入功能，诸如操作显示屏、测量输入力、测量触觉切换状态、驱动触觉致动器等。

处理系统110可以被实现为操控处理系统110的不同功能的模块组。每个模块可以包括作为处理系统110的部分的电路、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直接通过引起一个或多个动作来响应感测区120中的用户输入（或缺少用户输入）。示例动作包括改变操作模式，以及GUI动作，诸如光标移动、选择、菜单导航和其他功能。在一些实施例中，处理系统110向电子系统的某个部分（例如，如果这样的分离的中央处理系统存在的话，则向与处理系统110分离的电子系统的中央处理系统）提供关于输入（或缺少输入）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，诸如以促进全范围的动作，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（或缺少输入）的电信号。在产生提供给电子系统的信息中，处理系统110可以对电信号执行任何适当量的处理。例如，处理系统110可将从传感器电极获得的模拟电信号数字化。作为另一示例，处理系统110可执行滤波或其他信号调节。滤波可以包括在适当的感测时间对模拟或数字转换信号的解调、采样、加权和累加（例如，用于FIR数字滤波或IIR切换电容器滤波）中的一个或多个。感测时间可以相对于显示输出周期（例如，显示行更新周期或消隐周期）。作为又一示例，处理系统110可以减去或以其他方式计及基线，使得信息反映来自用户输入的电信号与基线信号之间的差。基线可以计及显示器更新信号（例如，子像素数据信号、门选择和取消选择信号或发射控制信号），这些信号被空间滤波（例如，解调和累加）并从较低的空间频率感测基线移除。此外，基线可补偿传感器电极与一个或多个附近电极之间的电容性耦合。附近电极可以是显示器电极、未使用的传感器电极和或任何邻近的导电对象。另外，基线可以通过使用数字或模拟手段进行补偿。作为又一示例，处理系统110可以确定位置信息、将输入识别为命令、识别笔迹等。

如本文中所使用的“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/远或接触/无接触信息。示例性“一维”位置信息包括沿轴线的位置。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。还可以确定和/或存储关于一种或多种类型的位置信息的历史数据，包括例如跟踪位置、运动或随时间变化的瞬时速度的历史数据。

在一些实施例中，输入设备100利用由处理系统110或由某个其他处理系统操作的附加输入部件来实现。这些附加输入部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他功能性。图1示出了感测区120附近的按钮130，其能够用于促进使用输入设备100来选择项目。其他类型的附加输入部件包括滑块、球、轮、开关等。相反，在一些实施例中，输入设备100可以在没有其他输入部件的情况下实现。

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与显示屏的至少一部分重叠。例如，感测区120可以重叠显示屏（或显示面板）的活动区域的至少一部分。显示面板的活动区域可以对应于显示面板中更新图像的部分。在一个或多个实施例中，输入设备100可包括覆盖显示屏的基本上透明的传感器电极（例如，ITO、金属网等），并为相关联的电子系统提供触摸屏界面。显示面板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）、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和显示面板可以共享物理元件。例如，一些实施例可以利用相同的电气部件中的一些以用于显示和感测。作为另一示例，显示面板可以部分或全部由处理系统110操作。

OLED显示器的阴极电极可在由薄封装层隔开的一个或多个显示器电极与传感器电极之间提供低阻抗屏幕。例如，封装层可以是大约10um。备选地，封装层可以小于10um或大于10um。此外，所述封装层可由共形有机和无机介电层的无针孔堆叠构成。

应当理解，虽然本公开的许多实施例是在全功能（fully functioning）装置的上下文中描述的，但本公开的机制能够以各种形式作为程序产品（例如软件）分发。例如，本公开的机制可以作为软件程序在可由电子处理器读取的信息承载介质（例如，可由处理系统110读取的非暂时计算机可读和/或可记录/可写的信息承载介质）上实现和分发。附加地，本公开的实施例平等适用，而不论用于执行分发的特定类型的介质。非暂时性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。电子可读介质可以基于闪存、光学、磁、全息或任何其他存储技术。

图2A-2B描绘了可用于本公开的示例性实施例的电极的示例性布置。将理解，图2A-2B中所示的矩形电极的布置仅是说明性示例，并且许多其他类型的电极布置可以结合本文中讨论的原理使用。

在利用矩形电极的正交阵列（诸如图2A-2B中所示的布置）的传统的跨电容性感测系统中，在第一取向上的第一组电极（例如，设置在衬底201下面的水平电极221-229）用作发射器电极，在所述发射器电极上处理系统（例如，图1的处理系统110）提供驱动信号，以及在第二取向上的第二组电极（例如，设置在衬底201上面的垂直电极211-219）用作接收器电极，通过所述接收器电极基于驱动信号而获得结果信号，由此将结果信号输出到处理系统。

在本公开的示例性实施例中，第二组电极自身以跨电容性方式操作（例如，其中垂直非相交电极211-219中的一些被操作为发射器电极，而其他被操作为接收器电极），和/或第一组电极自身以跨电容性方式操作（例如，其中水平非相交电极221-229中的一些被操作为发射器电极，而其他被操作为接收器电极）。在一个示例性实施例中，首先以跨电容性方式操作电极组中的一组以获得对应于一个取向的感测信息，然后以跨电容性方式操作另一组电极以获得对应于另一取向的感测信息。在备选实施例中，以跨电容性方式操作电极组中仅一组以获得对应于相应取向的感测信息，这对于特定应用可能是足够的。

尽管本公开的示例性实施例利用涉及发射器电极和接收器电极的跨电容性感测，但跨电容性感测用于确定彼此相邻（例如，在矩形电极或菱形电极的情况下彼此平行）而彼此不相交的同一层中的（例如，同一平面中的）相邻电极、作为第二最近邻的非相交电极、作为第三最近邻的非相交电极等之间的电容。因此，在本公开的示例性实施例中使用的跨电容性感测不同于传统的跨电容性感测，传统的跨电容性感测通常测量设置在不同层上的相交发射器电极和接收器电极之间的电容。如在本公开的示例性实施例中使用的跨电容性感测可以被概念化或认为是执行绝对电容感测的备选方式—例如，在利用绝对电容感测和传统的跨电容性感测两者的混合感测系统中，示例性实施例的跨电容性感测可用作混合感测系统的绝对电容感测部分的替代，因为其提供了与绝对电容感测相关联的优点（例如，相对高的SNR)，同时避免了将绝对电容感测用于接近感测的缺点（例如，在特定应用中避免高背景耦合的问题）。

如上所提到的，图2A-2B中所示的布置仅仅是说明性示例，并且许多其他电极布置可以结合本文中所讨论的原理使用。例如，在另一示例性实施例中可以使用任何电极图案（诸如菱形、条纹传感器的多个尖头（multiple-prongs of bars-and-stripes sensor）、交错传感器图案、矩阵垫（matrix pad）传感器等）。在其他实施例中，电极可以沉积在同一层上，并且需要连接的适当电极通过跳线电连接在一起。在还有其他实施例中，所有电极沉积在同一层中，但没有跳线，在这种情况下，路由行进穿过传感器的2D区域的内部，并且因此，所有电极被设计成彼此平行地延续。

另外，将理解，如图2A-2B中所描绘的，在每个取向上提供的电极的数量不是限制，因为在实践中，可以使用许多不同的阵列尺寸。例如，许多电话中使用的传感器阵列可能有15-20个之间的发射器和30-40个之间的接收器。在具有较大屏幕的设备中，可能存在25-35个发射器和60-70个接收器。通道的数量可以基于限制可用通道量的ASIC设计，和/或可以基于传感器设计。例如，驱动更大的屏幕花费更长的时间，这意味着对于给定的帧速率可以执行更少的测量，这继而导致更低的SNR。因此，潜在的RC时间常数对所支持的传感器尺寸提出了另一个实际限制。在电容性指纹传感器中，通道计数在更长的轴线上可能是256左右。

此外，将理解，本公开的示例性实施例可应用于采用电容性感测的多种多样的设备。例如，本公开的示例性实施例可以在单元上（on-cell）触摸屏显示设备、单元内（in-cell）触摸屏显示设备、触摸板设备、独立指纹传感器、设备集成指纹传感器、显示器集成指纹传感器等中实现，并且这样的示例性实施例可以实现各种优点，例如关于触摸感测、接近感测（诸如用于面部检测）、湿度感测、LGM校正，以及在除传统的跨电容性感测之外可能需要绝对感测的任何其他情况下（例如，无论何时混合跨电容性感测和绝对感测将可适用）。

图3描绘了根据本公开的示例性实施例的用于一组电极的驱动方案。该组电极可以是，例如，设置在一组水平平行矩形电极之上的一组垂直平行矩形电极301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、311、312…，使得图3中所示的垂直平行矩形电极是传感器电极阵列的部分，该传感器电极阵列类似于图2A-2B中所示的配置类型。

如图3中所示，每个奇数电极作为发射器电极（即，电极301、303、305、307、309、311)操作，并且每个偶数电极作为接收器电极（即，电极302、304、306、308、310、312)操作。发射器电极利用具有周期T的两个基函数

驱动。这两个基函数可以取自跨越时域[0,T]的更大的基函数组。特别感兴趣的是正交基函数，因为其容易求逆（inversion）的性质，但也可以使用非正交基。两个基函数的使用允许分别确定电极301和电极302之间的电容性耦合与电极302和电极303之间的电容性耦合。

除了最近邻之间的电容性耦合效应之外，忽视电容性耦合效应（例如，假设电极306仅从电极305接收电压信号

，并且因此，仅考虑电极306和305之间的电容

，其中假设被驱动到发射器电极301和309上的信号

太弱而无法到达接收器306，使得电极306和309之间的电容以及306和301之间的电容被忽略；同样地，假设电极306仅从发射器电极307接收信号

，并且因此，仅考虑电极306和307之间的电容

，而忽视电极306和303之间以及电极306和311之间的电容），对接收器电极306产生电荷贡献的电容性耦合可以表示为：

。

可以然后通过将电荷Q₃₀₆分别乘以V₁和V₂，在周期T上积分，并利用正交性关系确定电容C_306,305和C_306,307以得到：

和

。

将理解，如果V₁和V₂不是正交的，则变分公式化（variational formulation）导致线性系统，并且2x2矩阵被求逆以获得两个电容。

基于操作图3中所示的电极组的前述方式，最近邻之间的电容（不考虑来自非最近邻的少量剩余电荷）可以利用减少的噪声量（相对于利用相同波形驱动所有发射器电极）来确定。在其中将两个2阶Walsh-Hadamard基函数用于

和

的示例性实现中，通过以下来定义：

，

噪声减小可以是l2-模方（norm）中的

。为了在噪声减小方面实现进一步的改进，可以使用更多的基函数。为了适应较高频率基函数的适当分辨率，可能需要增加周期T。例如，可以以周期

使用以下四个Walsh-Hadamard基函数中的两个，而不是上面介绍的具有周期

的两个的Walsh-Hadamard基函数：

。

更一般地，使用N个条目的序列，利用

的持续时间驱动该序列的每个条目，然后周期变成

并且N个基函数中的任何基函数都可以用来定义V₁和V₂。将利用上述同样的公式计算电容的解。然后在l2-模方中的噪声减小将为

。更长的驱动时间意味着更多的移动伪影可以潜入（creep in），这只是在需要检测非常快的对象移动时才会引起关注。在其他示例性实现中，也可以使用其他类型的基函数（例如，正弦、余弦、多项式、切比雪夫（Chebyshev）、勒让德（Legendre）等）。将理解，与不同类型的基函数相关联的噪声减小是不同的。

在不忽视不是最近邻的电极之间的电容的情况下，上述

的方程变成：

。

因此，针对对应于第一基函数

的电极306的所确定的电容实际上可以包括电极306和305之间、电极306和309之间以及电极306和301之间的电容（即

）。类似地，针对对应于第二基函数

的电极306的所确定的电容实际上可以包括电极306和307之间、电极306和303之间以及电极306和311之间的电容（即

）。如果只使用两个基函数，则系统只能确定电容

和

的和。

将理解，上面结合电极306讨论的原理也分别可适用于电极302、304、308、310和312，以及所描绘的电极组中的任何其他电极（其可包括电极312之外的其他电极）。当第一基函数被驱动到发射器电极301、305和309上时，接收器电极302、304、306、308、310和312中的每个可以获得指示与相应接收器电极相关联的相应电容的对应结果信号，而当第二基函数被驱动到发射器电极303、307和311上时，接收器电极302、304、306、308、310和312中的每个可以获得指示与相应接收器电极相关联的相应电容的对应结果信号。

在进一步的示例性实施例中，可以使用更多数量的基函数来避免或减轻其中由相应接收器电极检测到的电容包括来自多个发射器电极的影响的情况。图4A描绘了根据本公开的另一示例性实施例的用于电极组的驱动方案。图4A类似于图3，除了六个基函数

（具有6阶或更大阶数）用于驱动六个描绘的发射器电极301、303、305、307、309、311。通过利用这六个基函数，可以单独确定诸如电极302之类的接收器电极与各个发射器电极301、303、305、307、309和311中的每个之间的相应电容。例如，对接收器电极306产生电荷贡献的电容性耦合可表示为：

。

然后可以通过将电荷Q₃₀₆分别乘以V₁到V₆、在周期T内积分、并利用正交基来确定电容C_306,301、C_306,303、C_306,305、C_306,307、C_306,309和C_306,3011以得到：

。

因此，图4A中所示的驱动方案能够获得图4A中所描绘的每个接收器和每个发射器电极之间的相应电容。如果基组不是正交的，则得到6个方程组的线性系统，并且通过对系统矩阵求逆可以恢复电容。

图4A中所示的单个相应扫描的驱动方案能够确定两侧最近邻之间（例如，电极306和305之间以及电极306和307之间）、两侧第三最近邻之间（例如，电极306和303之间以及电极306和309之间）和两侧第五最近邻之间（例如，电极306和301之间以及电极306和311之间）的电容。将理解，对于具有多于12个电极的非相交电极组中的附加电极，图4A中的省略号指示图4A中所示的V₁-V₆图案可以继续。

将理解，在其中存在良好接地的特定实现中，彼此相对较远的电极之间（例如，作为第五最近邻对的电极306和301之间以及电极306和311之间）的电容性耦合可以低到可以可忽略不计。因此，在这样的实现中，处理系统可以仅确定和/或使用最近邻和第三最近邻之间的电容，而让第五最近邻之间的电容处于未确定或处于确定但忽视。然而，在其他实现中，例如对于LGM应用，遥远平行电极的耦合可能是感兴趣的，使得所有获得的耦合正被考虑。

另外，在不涉及第五最近邻（及更远）之间的电容性耦合的示例性实施例中，图4A的驱动方案可以被修改成使用四个基函数（具有4阶或更大的阶数）而不是六个基函数，因为四个基函数将在相应的接收器电极与其两侧最近邻和第三最近邻之间提供单独的电容（例如，对于接收器电极306，四个不同的基函数可以被驱动到发射器电极303、305、307和309上）。这在图4D中示出，并且将理解，对于具有多于12个电极的非相交电极组中的附加电极，图4D中的省略号指示图4D中所示的V₁-V₄图案可以继续。

将理解，根据图4D，特定电极对之间的所确定的电容（诸如在接收器电极306处的所确定的电容对应于驱动到发射器电极303上的基函数V₂）在技术上还可以包括来自其他电极的影响（诸如驱动到发射器电极311上的基函数V₂影响电极303和306之间的所确定的电容）。然而，在图4D的情况中的更远电极（将会是第五最近邻或更远的最近邻）将通常具有如此小的影响，以至于在良好的接地情况下其可以被认为是可以可忽略的（并可以被假定为0）。类似地，例如在图4A中，如果传感器阵列包括位于接收器电极312右侧的第十三电极，其中基函数V₁被驱动到第十三电极上，则在接收器电极306处确定的对应于基函数V₁的电容可能包括来自电极301（第五最近邻）和第十三电极（第七最近邻）两者的影响。在这种情况下，在良好的接地条件下，来自较远电极（即第七最近邻）的影响可以被认为是可忽略的（并且可以被假定为0）。在进一步的示例性实施例中，如果不对多个发射器电极使用单个基函数，则可以确定所有接收器-发射器对之间的单独的电容，而不必假定任何贡献是可忽略的或者是0-例如，如果存在包括22个发射器和22个接收器电极的44个电极，则可以使用22个基函数来获得每个接收器-发射器电极对之间的单独的电容。

对于特定感测应用（诸如接近感测或对象检测），如果不需要第二最近邻之间（例如，电极301和303之间、302和304之间、303和305之间等）的电容，则根据图4A中所示的驱动方案的单个扫描可能是足够的。然而，对于其他感测应用（诸如用于湿度和LGM校正算法、显示噪声去除等），可能期望进一步获得第二最近邻之间的电容和/或第四最近邻之间的电容，并且这种电容可以使用根据图4B-4C中所描绘的示例性驱动方案的进一步扫描来获得。

图4B描绘了用于除了利用图4A中所描绘的驱动方案的扫描之外还可以进行的扫描的驱动方案。在图4B中，该组电极的不同子集被操作为发射器电极（相对于图4A不同），并且该组电极的不同子集被操作为接收器电极（相对于图4A不同）。在图4B中所示的示例性驱动方案中，由于在利用六个基函数的情况下电极301、302、305、306、309和310现在被操作为发射器电极，因此可以进一步确定第二最近邻之间（例如，电极306和308之间，以及电极306和304之间）的电容性耦合（除了从图4A中所示的驱动方案可确定的电容性耦合之外）。将理解，对于具有多于12个电极的非相交电极组中的附加电极，图4B中的省略号指示图4B中所示的V₁-V₆图案可以继续。

另外，在备选的示例性实施例中，图4B中所描绘的驱动方案可以被修改为使用四个基函数（具有4阶或更大的阶数）而不是六个基函数。这在图4E中示出，并且将理解，对于具有多于12个电极的非相交电极组中的附加电极，图4E中的省略号指示图4E中所示的V₁-V₄图案可以继续。四个基函数的使用仍将在相应的接收器电极及其两侧的第二最近邻之间提供单独的电容（例如，对于接收器电极307，不同的基函数可以被驱动到发射器电极305和309上）。然而，图4E和图4B之间在避免相对远的电极的影响的阈值方面存在差异。例如在图4E中，接收器电极303经由其第二最近邻（发射器电极301）受到左侧的基函数V₁的影响，并且可以经由其第六最近邻（发射器电极309）受到右侧的基函数V₁的影响，其中第六最近邻的影响被认为是可忽略的。例如在图4B中，接收器电极303经由其第二最近邻（发射器电极301）受到左侧的基函数V₁的影响，并且可以经由第八最近邻受到右侧的基函数V₁的影响，其中第八最近邻的影响被认为是可忽略的。

图4C描绘了用于扫描的驱动方案，其中该组电极的另一个不同子集被操作为发射器电极（相对于图4A-4B不同），并且该组电极的另一个不同子集被操作为接收器电极（相对于图4A-4B不同)。在图4C中所示的示例性驱动方案中，由于在利用六个基函数的情况下电极305、306、307、308、313、314、315和316现在被操作为发射器电极，可以确定第四最近邻之间（例如，电极301和305之间、电极302和306之间、电极303和307之间、电极304和308之间、电极305和309之间、电极306和310之间、电极307和311之间、电极308和312之间、电极309和313之间、电极310和314之间、电极311和315之间、电极312和316之间等）的电容性耦合（除了从图4A-4B中所示的驱动方案可确定的电容性耦合之外）。将理解，扩展图4C中所示的图案，例如，对于一组24个电极，将包括被布置为RRRRTTTTRRRRTTTTRRRRTTTT的接收器电极和发射器电极（其中每个R表示接收器电极以及每个T表示发射器电极，并且其中六个基函数可以按照V₁V₂V₃V₄-V₅V₆V₁V₂-V₃V₄V₅V₆的顺序被驱动到12个T上）。

将理解，如果分别根据图4A、图4B和图4C执行三个扫描，则能够确定从最近邻对直到第四最近邻对的电极对之间的电容性耦合。如果要确定所有第五最近邻对或甚至更远的近邻对之间的电容性耦合，则可根据上面讨论的原理执行附加扫描和/或可添加附加基函数。

实际上，对于连接到传感器阵列的处理系统来说，在良好的接地条件下确定和利用最近邻之间的电容性耦合、第二最近邻之间的电容性耦合和/或第三最近邻之间的电容性耦合通常可以是足够的。因此，在许多实现中，执行单个扫描（例如，根据图4A或图4D的用于接近感测或对象检测的单个扫描）或两个扫描（例如，根据图4A或图4D的第一扫描和根据图4B或图4E的第二扫描）可以是足够的。例如，在其中处理系统利用最近邻之间的电容性耦合、第二最近邻之间的电容性耦合和第三最近邻之间的电容性耦合的示例性实施例中，可以首先执行使用图4D的驱动方案的第一扫描，然后执行使用图4E的驱动方案的扫描。第一扫描提供最近邻和第三最近邻之间的相应电容性耦合，并且第二扫描提供第二最近邻之间的相应电容性耦合。

将理解，当执行多个扫描时，可以存在获得的重叠的信息。例如，图4D的驱动方案和图4E的驱动方案两者都能够提供关于特定最近邻（例如，电极306和307）之间的电容的电容信息。类似地，图4D的驱动方案和图4E的驱动方案两者都能够提供关于特定第三最近邻（例如，电极305和308）之间的电容的电容信息。在这种情况下，处理系统可以被配置成利用两段信息（例如，通过平均），或者可以被配置成选择一个而不是另一个（例如，选择较早接收到的信息或较晚接收到的信息）。

在其中第四最近邻（或更远）之间的电容性耦合是感兴趣的示例性实施例中，可以执行如上所讨论的一个或多个附加扫描。例如，在其中处理系统利用最近邻之间的电容性耦合、第二最近邻之间的电容性耦合、第三最近邻之间的电容性耦合和第四最近邻之间的电容性耦合的示例性实施例中，可以首先执行使用图4A的驱动方案的第一扫描，接着执行使用图4B的驱动方案的第二扫描，接着执行使用图4C的驱动方案的第三扫描。第一扫描提供最近邻和第三最近邻之间的相应电容性耦合，第二扫描提供第二最近邻之间的相应电容性耦合，并且第三扫描提供第四最近邻之间的相应电容性耦合。

图5A-5C描绘了根据本公开的附加示例性实施例的电极组的驱动方案。图5A-5C中所示的驱动方案提供了能够通过三个相应的扫描来确定一组平行电极中所有电极的最近邻电容、第二最近邻电容和第三最近邻电容，其中仅使用两个基函数。例如，对于给定的电极（电极308），图5A中的驱动方案提供相对于电极309和305的电容信息，图5B中的驱动方案提供相对于电极310和306的电极308的电容信息，以及图5C中的驱动方案提供相对于电极311和307的电极308的电容信息，从而提供电极308两侧的最近邻、电极308两侧的第二最近邻和电极308两侧的第三最近邻的电容信息。

将理解，本公开的原理不限于图3、4A-4E和5A-5C中描绘的上述示例。相反，根据上面的讨论，可以看到扫描过程可以基于以下参数灵活地配置：

·扫描的数量（每个扫描具有相应的驱动方案）

·每次扫描使用的基函数的数量（以及基函数对应的阶参数）

·每次扫描的电极布置（包括操作为发射器电极的电极的数量以及基函数如何分布在发射器电极上）

所使用的扫描的数量、每次扫描所使用的基函数的数量和每次扫描的电极的布置相对于要从整个扫描过程中获得的信息而相互联系。例如，为了获得对于一组平行电极中的所有电极的最近邻电容最近邻电容、第二最近邻电容和第三最近邻电容，扫描过程可以利用更多的扫描和更少的基函数来建立（例如，如图5A-5C中所示，每次扫描使用两个基函数进行三个扫描），或者可以利用更少的扫描和更多的基函数来建立（例如，如图4D-4E中所示，每次扫描使用四个基函数进行两个扫描，或如图4A-4B中所示，每次扫描使用六个基函数进行两个扫描）。

使用相对较大数量的扫描将减少与对应的感测操作相关联的总帧速率或降低要执行的平均操作（和/或其他滤波操作）的量。在许多示例性实施例中，有利的是使用相对较小的扫描数量以避免与移动相关的伪影并最小化扫描时间-例如，使用两个扫描代替三个扫描，或者甚至在特定应用中（诸如用于接近感测或对象检测）仅使用单个扫描。

使用较小或较大数量的基函数以及使用较小或较大的阶参数会带来一定的折衷。将理解，使用较大数量的基函数意味着可能需要对应较大的阶参数，因为阶参数在最低程度上至少应与基函数的数量一样大（例如，在使用两个基函数的情况下，阶参数大于或等于二，在使用四个基函数的情况下，阶参数大于或等于四，等等）。如上所讨论的，阶参数越大，可以实现的噪声减小越大，但是更大的阶参数也引入更大的复杂性，并且可能需要更长的周期T（由此增加扫描时间并降低帧速率和/或允许更少的滤波操作）。另外，也如上所讨论的，通过使用较大数量的基函数，可以实现来自共享基函数的远距离电极的更少干扰，但是使用较大数量的基函数可以在建立驱动信号和处理结果信号方面引入更大的复杂性。

操作更大比例的电极作为发射器电极（高达该电极组的总数的一半是发射器电极）可以允许执行更少的扫描，但可以相应地要求更多数量的基函数用于相应的期望结果（例如，将图5A-5C的3-扫描过程与图4A-4B或图4D-4E的2-扫描过程进行比较，其用于获得最近邻电容、第二最近邻电容和第三最近邻电容）。

发射器电极的布置和每个扫描的基函数可以基于要获得的期望信息灵活地配置。例如，在其中最近邻电容和第三最近邻电容被期望但不需要确定第二最近邻电容的实施例中，使用如图4D或4A中所示的四个或六个基函数以“TRTR……”交替配置执行单个扫描可以是可能的。在其中最近邻电容、第二最近邻电容和第三最近邻电容都被期望的另一实现中，可以根据图4A-4B或图4D-4E执行两个扫描。此外，将理解扫描可以以任何顺序或以其他配置执行。例如，可以首先执行根据图4E的驱动方案的扫描以获得第二最近邻电容和第三最近邻电容，然后执行根据图4D的驱动方案的扫描以获得最近邻电容。在另一示例中，首先执行根据图4D的驱动方案的扫描以获得最近邻电容和第三最近邻电容，并且执行图4E的驱动方案的修改版本以获得第二最近邻电容（诸如使用具有四个基函数的“TRRT……”重复图案、“RRTT……”重复图案或“RTTR……”重复图案，代替图4E中所示的“TTRR……”重复图案）。

本公开的示例性实施例应用于具有一组或多组非相交电极的电容性传感器，其中根据特定的取向或轴线布置的每个相应的非相交电极组彼此相邻。每个相应的非相交电极组可以是平行的和/或可以包括矩形电极和/或可以布置在相同的设备层中。在图2A-2B中所示的示例性布置中，布置在一个设备层中的第一组平行矩形电极是垂直取向的，并且布置在另一个设备层中的第二组平行矩形电极是水平取向的。上面结合图3、4A-4E和5A-5C讨论的示例性驱动方案例如可应用于第一组电极或第二组电极，而不使用其他组电极。未使用的电极组可以例如被浮置，或者可以被接地以提供屏蔽（例如，如果顶层正在被扫描并且下层被接地）。

在一些示例性实施例中，仅相对于一个取向确定电容信息可以是足够的。在这样的实施例中，相对于对应于一个取向的一组电极执行单个扫描或单组扫描（例如，根据图3、4A-4E和5A-5C中的一个或多个）可以是足够的。例如，关于图2A-2B中所示的示例性布置，可以仅相对于垂直电极组执行单个扫描或单组扫描。然后由处理系统获得关于对应于一个取向的电极组的电极之间的电容的对应的结果信号。

在一些示例性实施例中，可能期望确定关于多个取向的电容信息。在这样的实施例中，第一扫描或扫描组（例如，根据图3、4A-4E和5A-5C中的一个或多个）可以相对于对应于第一取向的一组电极执行，随后第二扫描或扫描组（例如，根据图3、4A-4E和5A-5C中的一个或多个类似地应用于不同取向的电极）相对于对应于第二取向的另一组电极执行。例如，关于图2A-2B中所示的示例性布置，可仅相对于垂直电极组执行第一扫描或扫描组，随后仅相对于水平电极组执行第二扫描或扫描组。因此，将由处理系统可获得关于第一取向和第二取向两者上的电容信息的结果信号。

图6描绘了根据本公开的示例性实施例的扫描过程的示例性流程图。阶段601和603以及可选的阶段605、607、609和611对应于相对于第一组电极执行的第一扫描或可选的扫描组。

在阶段601，连接到多个传感器电极的处理系统通过使用第一多个基函数驱动第一多个电极来将第一组电极中的第一多个电极（即，彼此相邻并根据特定取向或轴线布置的第一组非相交电极）操作为发射器电极。阶段601的示例包括例如图3、4A、4D和5A中所描绘的驱动方案。使用第一多个基函数驱动第一多个电极可以包括以重复方式将基函数序列应用于发射器电极，使得例如在四个基函数的情况下，第一基函数被应用于发射器电极序列中的第一、第五、第九等发射器电极，第二基函数被应用于发射器电极序列中的第二、第六、第十等发射器电极，第三基函数被应用于发射器电极序列中的第三、第七、第十一等发射器电极，并且第四基函数被应用于发射器电极序列中的第四、第八、第十二等发射器电极。

在阶段603，处理系统经由第一组电极中的第一多个接收器电极获得对应于驱动到第一多个发射器电极上的第一多个基函数的第一多个结果信号。用于相应接收器的结果信号提供关于相应接收器和利用相应基函数驱动的发射器电极之间的检测到的电容的信息，该结果信号允许处理系统确定电极对之间的电容。与第一多个结果信号相对应的所确定的电容可以包括例如最近邻电极对的所确定的电容、第二最近邻电极对的所确定的电容和/或第三最近邻电极对的所确定的电容。例如，如果在阶段601中使用的驱动方案对应于图4A或图4D，则在阶段603中获得的结果信号可以提供所有最近邻电极对和所有第三最近邻电极对的电容信息，但将不包括第二最近邻电极对的任何电容信息。在另一示例中，如果在阶段601中使用的驱动方案对应于图5A，则在阶段603中获得的结果信号可以提供一些（但不是所有）最近邻电极对、一些（但不是所有）第二最近邻电极对和一些（但不是所有）第三最近邻电极对的电容信息。

在一些示例性实施例中，一旦阶段603完成，图6的扫描过程可以结束（例如，在其中仅扫描一组电极且仅对该组电极执行一个扫描的实施例中，诸如在特定接近感测或对象检测应用中）。在其他示例性实施例中，可以执行一个或多个附加扫描（例如，根据阶段605和607的第二扫描，和/或根据阶段609和611的第三扫描）。另外，在一些示例性实施例中，图6关于阶段601-603、关于阶段601-607或关于阶段601-611的扫描过程可以利用第二组电极（即，彼此相邻并根据不同于第一组非相交电极的取向或轴线的特定取向或轴线布置的第二组非相交电极）在阶段613重复。

在阶段605，处理系统通过使用第二多个基函数驱动第二多个电极来将第一组电极中的第二多个电极操作为发射器电极。阶段605的示例包括例如图4B、4E和5B中描绘的驱动方案。阶段605的第二多个发射器电极不同于阶段601的第一多个发射器电极，但可以包括某个重叠（例如，将图4A与图4B进行比较，其中电极301在两个驱动方案中都是发射器电极，但电极302在图4B而非图4A中是发射器电极）。第二多个基函数可以是与阶段601中使用的基函数相同的基函数组，除了其被应用于不同的电极组之外，或者第二多个基函数可以不同于阶段601中使用的基函数组（例如，使用不同数量的基函数、不同阶的基函数或不同类型的基函数）。

在阶段607，处理系统经由第一组电极中的第二多个接收器电极获得对应于被驱动到第二多个发射器电极上的第二多个基函数的第二多个结果信号。阶段607的第二多个接收器电极不同于阶段603的第一多个发射器电极，但可以包括某个重叠。与第二多个结果信号相对应的所确定的电容可以包括例如最近邻电极对的所确定的电容、第二最近邻电极对的所确定的电容和/或第三最近邻电极对的所确定的电容。例如，如果在阶段605中使用的驱动方案对应于图4B或图4E，则在阶段607中获得的结果信号可以提供一些（但不是所有）最近邻电极对、所有第二最近邻电极对和一些（但不是所有）第三最近邻电极对的电容信息。在另一示例中，如果在阶段605中使用的驱动方案对应于图5B，则在阶段607中获得的结果信号可以提供一些（但不是所有）最近邻电极对、一些（但不是所有）第二最近邻电极对和一些（但不是所有）第三最近邻电极对的电容信息。

在阶段609，处理系统通过使用第三多个基函数驱动第三多个电极来将第一组电极中的第三多个电极操作为发射器电极。阶段609的示例包括例如图4C和5C中描绘的驱动方案。阶段609的第三多个发射器电极不同于阶段601的第一多个发射器电极和阶段605的第二多个发射器电极，但可以包括某个重叠。第三多个基函数可以是与阶段601和/或阶段605中使用的基函数相同的基函数组，除了其被应用于不同的电极组之外，或者第三多个基函数可以不同于阶段601和/或阶段605中使用的基函数组（例如，使用不同数量的基函数、不同阶的基函数或不同类型的基函数）。

在阶段611，处理系统经由第一组电极中的第三多个接收器电极获得对应于被驱动到第三多个发射器电极上的第三多个基函数的第三多个结果信号。阶段611的第三多个接收器电极不同于阶段603的第一多个发射器电极和阶段607的第二多个发射器电极，但可以包括某个重叠。与第三多个结果信号相对应的所确定的电容可以包括例如最近邻电极对的所确定的电容、第二最近邻电极对的所确定的电容、第三最近邻电极对的所确定的电容和/或第四最近邻电极对的所确定的电容。例如，如果在阶段609中使用的驱动方案对应于图4C，则在阶段607中获得的结果信号可以提供一些（但不是所有）最近邻电极对、一些（但不是所有）第二最近邻电极对、一些（但不是所有）第三最近邻电极对和所有第四最近邻电极对的电容信息。在另一示例中，如果在阶段609中使用的驱动方案对应于图5C，则在阶段611中获得的结果信号可以提供一些（但不是所有）最近邻电极对、一些（但不是所有）第二最近邻电极对和一些（但不是所有）第三最近邻电极对的电容信息。

在阶段613，针对第二组非相交电极，可以重复以上关于阶段601和603（以及可选地，阶段605、607、609和611）讨论的上述操作。例如，返回参考图2B，如果首先相对于垂直电极211-219执行阶段601至611，那么在阶段613，可针对水平电极221-229重复阶段601至611。

如上所讨论的，图6中描绘的过程的示例性实施例可用于各种应用中，包括触摸感测、接近感测（诸如面部检测）、对象检测、LGM校正、湿度感测，以及在其中本申请的示例性实施例中利用感测方案获得的轮廓可替代绝对电容性测量的其他情况中。本文中讨论的过程和驱动方案能够在噪声减小和改善SNR方面实现相对于传统电容性感测系统的各种优点，并且优于有时由于非常大的背景电容而遭受差的SNR的传统绝对测量。

本文中引用的所有参考文献（包括出版物、专利申请和专利）在此通过引用合并，其程度与就像每个参考文献单独且明确表示通过引用合并并且在本文中完整阐述的程度相同。

在描述本发明的上下文中（特别是在所附权利要求书的上下文中），术语“一”和“一个”和“所述”和“至少一个”以及类似的指代物的使用应被解释为包括单数和复数两者，除非本文中另有指示或与上下文明显矛盾。后面跟着一个或多个项目的列表的术语“至少一个”的使用（例如，“A和B中的至少一个”）应被解释为意味着从所列出的项目（A或B）中选择的一个项目或所列出的项目（A和B）中的两个或更多个项目的任何组合，除非本文中另有指示或与上下文明显矛盾。除非另有说明，否则术语“包括”、“具有”、“含有”和“包含”应解释为开放式术语（即意味着“包括但不限于”）。除非本文中另有指示，否则本文中值的范围的列举仅仅旨在作为用于单独引用落在该范围内的每个单独值的一种简写方法，并且每个单独值被合并到说明书中，就像其在本文中单独列举一样。本文中描述的所有方法可以以任何合适的顺序执行，除非本文中另有指示或上下文另有明显矛盾。本文中提供的任何和所有示例或示例性语言（例如，“诸如”）的使用仅仅是为了更好地说明本发明，并且不对本发明的范围构成限制，除非另有要求保护。说明书中的语言不应被解释为指示任何非要求保护的元素对本发明的实践是必要的。

本文中描述了示例性实施例。在阅读前述描述时，那些示例性实施例的变型对于本领域普通技术人员来说可以变得显而易见。应理解，本领域的技术人员能够视情况而定采用这样的变型，并且本发明可以以与如本文中的具体描述不同的方式实践。因此，本发明包括如由可适用法律允许的对本文所附权利要求中记载的本主题的所有修改和等同方案。此外，本发明涵盖上述元素在其所有可能变型中的任何组合，除非本文中另有指示或上下文另有明显矛盾。

Claims (20)

1.一种用于电容性感测的方法，包括：

由处理系统使用第一多个基函数驱动第一多个发射器电极，其中，所述第一多个发射器电极是第一组非相交电极的部分，所述第一组非相交电极在第一取向上彼此相邻地布置；以及

由所述处理系统经由所述第一组非相交电极中的第一多个接收器电极获得与驱动到所述第一多个发射器电极上的所述第一多个基函数相对应的第一多个结果信号，其中，所述第一多个结果信号包括所述第一组非相交电极中的电极对的电容信息，其中，所述电容信息包括以下中的至少一个：

所述第一组非相交电极的最近邻电极对的电容信息；

所述第一组非相交电极的第二最近邻电极对的电容信息；或

所述第一组非相交电极的第三最近邻电极对的电容信息。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

由所述处理系统使用第二多个基函数驱动所述第一组非相交电极中的第二多个发射器电极；以及

由所述处理系统经由所述第一组非相交电极中的第二多个接收器电极获得与驱动到所述第二多个发射器电极上的所述第二多个基函数相对应的第二多个结果信号，其中，所述第二多个结果信号包括所述第一组非相交电极中的附加电极对的附加电容信息，所述附加电容信息不是经由所述第一多个结果信号获得的。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第二多个基函数与所述第一多个基函数相同。

4.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一多个结果信号和所述第二多个结果信号包括以下中的至少两个：

所述第一组非相交电极的所有最近邻电极对的电容信息；

所述第一组非相交电极的所有第二最近邻电极对的电容信息；或

所述第一组非相交电极的所有第三最近邻电极对的电容信息。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一组非相交电极的电极彼此平行。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一多个基函数是Walsh-Hadamard基函数。

7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

由所述处理系统使用第二多个基函数驱动第二组非相交电极的第一多个发射器电极，其中，所述第二组非相交电极在第二取向上彼此相邻地布置；以及

由所述处理系统经由所述第二组非相交电极的第一多个接收器电极获得与驱动到所述第二组非相交电极的所述第一多个发射器电极上的所述第二多个基函数相对应的第二多个结果信号，其中，所述第二多个结果信号包括所述第二组非相交电极中的电极对的电容信息，所述电容信息包括以下中的至少一个：

所述第一组非相交电极的最近邻电极对的电容信息；

所述第一组非相交电极的第二最近邻电极对的电容信息；或

所述第一组非相交电极的第三最近邻电极对的电容信息。

8.一种用于电容性感测的设备，包括：

多个电极，所述多个电极包括在第一取向上彼此相邻地布置的第一组非相交电极；和

处理系统，所述处理系统被配置成：

使用第一多个基函数驱动所述第一组非相交电极中的第一多个发射器电极；以及

经由所述第一组非相交电极中的第一多个接收器电极获得与驱动到所述第一多个发射器电极上的所述第一多个基函数相对应的第一多个结果信号，其中所述第一多个结果信号包括所述第一组非相交电极中的电极对的电容信息，其中，所述电容信息包括以下中的至少一个：

所述第一组非相交电极的最近邻电极对的电容信息；

所述第一组非相交电极的第二最近邻电极对的电容信息；或

所述第一组非相交电极的第三最近邻电极对的电容信息。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述处理系统进一步被配置成：

使用第二多个基函数驱动所述第一组非相交电极中的第二多个发射器电极；以及

经由所述第一组非相交电极中的第二多个接收器电极获得与驱动到所述第二多个发射器电极上的所述第二多个基函数相对应的第二多个结果信号，其中，所述第二多个结果信号包括所述第一组非相交电极中的附加电极对的附加电容信息，所述附加电容信息不是经由所述第一多个结果信号获得的。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述第二多个基函数与所述第一多个基函数相同。

11.根据权利要求9所述的设备，其中所述第一多个结果信号和所述第二多个结果信号包括以下中的至少两个：

所述第一组非相交电极的所有最近邻电极对的电容信息；

所述第一组非相交电极的所有第二最近邻电极对的电容信息；或

所述第一组非相交电极的所有第三最近邻电极对的电容信息。

12.根据权利要求8所述的设备，其中，所述第一组非相交电极的电极彼此平行。

13.根据权利要求8所述的设备，其中，所述第一多个基函数是Walsh-Hadamard基函数。

14.根据权利要求8所述的设备，其中，所述设备进一步包括在第二取向上彼此相邻地布置的第二组非相交电极；以及

其中，所述处理系统进一步被配置成：

使用第二多个基函数驱动所述第二组非相交电极中的第一多个发射器电极；以及

经由所述第二组非相交电极的第一多个接收器电极获得与驱动到所述第二组非相交电极的所述第一多个发射器电极上的所述第二多个基函数相对应的第二多个结果信号，其中，所述第二多个结果信号包括所述第二组非相交电极中的电极对的电容信息，所述电容信息包括以下中的至少一个：

所述第一组电极的最近邻电极对的电容信息；

所述第一组电极的第二最近邻电极对的电容信息；或

所述第一组电极的第三最近邻电极对的电容信息。

15.一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质具有存储于其上的用于电容性感测的处理器可执行指令，其中，所述处理器可执行指令在执行时促进：

使用第一多个基函数驱动第一多个发射器电极，其中，所述第一多个发射器电极是第一组非相交电极的部分，所述第一组非相交电极在第一取向上彼此相邻地布置；以及

经由所述第一组非相交电极中的第一多个接收器电极获得与驱动到所述第一多个发射器电极上的所述第一多个基函数相对应的第一多个结果信号，其中，所述第一多个结果信号包括所述第一组非相交电极中的电极对的电容信息，其中，所述电容信息包括以下中的至少一个：

所述第一组电极的最近邻电极对的电容信息；

所述第一组电极的第二最近邻电极对的电容信息；或

所述第一组电极的第三最近邻电极对的电容信息。

16.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述处理器可执行指令在执行时进一步促进：

使用第二多个基函数驱动所述第一组非相交电极中的第二多个发射器电极；以及

经由所述第一组非相交电极中的第二多个接收器电极获得与驱动到所述第二多个发射器电极上的所述第二多个基函数相对应的第二多个结果信号，其中，所述第二多个结果信号包括所述第一组非相交电极中的附加电极对的附加电容信息，所述附加电容信息不是经由所述第一多个结果信号获得的。

17.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述第二多个基函数与所述第一多个基函数相同。

18.根据权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述第一多个结果信号和所述第二多个结果信号包括以下中的至少两个：

所述第一组非相交电极的所有最近邻电极对的电容信息；

所述第一组非相交电极的所有第二最近邻电极对的电容信息；或

所述第一组非相交电极的所有第三最近邻电极对的电容信息。

19.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述第一组非相交电极的电极彼此平行。

20.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述第一多个基函数是Walsh-Hadamard基函数。

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