實施例一般涉及輸入感測,以及具體來說涉及消除同時顯示和觸摸感測中的顯示噪聲。
背景技術(shù):
包括接近傳感器裝置(通常又稱作觸摸板或觸摸傳感器裝置)的輸入裝置廣泛用于多種電子系統(tǒng)中。接近傳感器裝置通常包括常常通過表面來區(qū)分的感測區(qū),其中接近傳感器裝置確定一個或多個輸入物體的存在、位置和/或運動。接近傳感器裝置可用來提供電子系統(tǒng)的接口。例如,接近傳感器裝置常常用作較大計算系統(tǒng)的輸入裝置(例如筆記本或臺式計算機中集成的或者作為其外設(shè)的不透明觸摸板)。接近傳感器裝置還常常用于較小計算系統(tǒng)(例如蜂窩電話中集成的觸摸屏)中。
接近傳感器裝置可包括顯示元件,其與執(zhí)行接近感測同時被驅(qū)動以用于更新。將顯示相關(guān)信號(例如用于子像素更新的源信號)傳送給的顯示元件的布線可引起破壞電流進入用于攜帶接近感測信號的布線。這個破壞電流會降低經(jīng)由感測信號來確定輸入物體的存在的能力。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
提供一種配置用于同時更新顯示并且執(zhí)行電容感測的處理系統(tǒng)。該處理系統(tǒng)包括源驅(qū)動器,其配置成在第一時間周期期間采用第一源驅(qū)動器電壓來驅(qū)動源線,并且在與第一時間周期至少部分重疊的第二時間周期期間接收耦合到傳感器電極的布線跡線上的所產(chǎn)生信號,布線跡線和源線相互接近地布線。該處理系統(tǒng)還包括干擾去除器,其配置成在第一顯示更新周期期間獲取第一所產(chǎn)生信號并且在第二顯示更新周期期間獲取第二所產(chǎn)生信號,以及通過組合第一所產(chǎn)生信號和第二所產(chǎn)生信號從第二所產(chǎn)生信號中去除顯示干擾。為第一顯示更新周期期間的顯示更新所提供的第一顯示信號相對于為第二顯示更新周期期間的顯示更新所提供的第二顯示信號被幀反轉(zhuǎn)。
提供一種配置用于同時更新顯示并且執(zhí)行電容感測的輸入裝置。該輸入裝置包括耦合到源線的顯示元件。該輸入裝置還包括耦合到布線跡線的傳感器電極,布線跡線和源線相互接近地布線。該輸入裝置還包括耦合到源線和布線跡線的處理系統(tǒng)。該處理系統(tǒng)包括源驅(qū)動器,其配置成在第一時間周期期間采用第一源驅(qū)動器電壓來驅(qū)動源線,并且在與第一時間周期至少部分重疊的第二時間周期期間接收耦合到傳感器電極的布線跡線上的所產(chǎn)生信號,布線跡線和源線相互接近地布線。該處理系統(tǒng)還包括干擾去除器,其配置成在第一顯示更新周期期間獲取第一所產(chǎn)生信號并且在第二顯示更新周期期間獲取第二所產(chǎn)生信號,以及通過組合第一所產(chǎn)生信號和第二所產(chǎn)生信號從第二所產(chǎn)生信號中去除顯示干擾。為第一顯示更新周期期間的顯示更新所提供的第一顯示信號相對于為第二顯示更新周期期間的顯示更新所提供的第二顯示信號被幀反轉(zhuǎn)。
提供一種用于同時更新顯示并且執(zhí)行電容感測的方法。該方法包括在第一時間周期期間采用第一源驅(qū)動器電壓來驅(qū)動源線。該方法還包括在與第一時間周期至少部分重疊的第二時間周期期間接收耦合到傳感器電極的布線跡線上的所產(chǎn)生信號,布線跡線和源線相互接近地布線。該方法還包括在第一顯示更新周期期間獲取第一所產(chǎn)生信號并且在第二顯示更新周期期間獲取第二所產(chǎn)生信號。該方法還包括通過組合第一所產(chǎn)生信號和第二所產(chǎn)生信號從第二所產(chǎn)生信號中去除顯示干擾。為第一顯示更新周期期間的顯示更新所提供的第一顯示信號相對于為第二顯示更新周期期間的顯示更新所提供的第二顯示信號被幀反轉(zhuǎn)。
附圖說明
為了能夠詳細了解實施例的上述特征的方式,可參照實施例進行以上概述的實施例的更具體描述,實施例的一部分在附圖中示出。但是要注意,附圖僅示出典型實施例,并且因此不是要被理解為限制范圍,因為可容許其他有效實施例。
圖1是按照一示例、包括輸入裝置的系統(tǒng)的框圖。
圖2a是示出按照一示例的電容傳感器裝置的框圖。
圖2b是示出按照一示例的另一個電容傳感器裝置的框圖。
圖3是按照一示例的布線配置的示意圖。
圖4是示出按照一示例的幀反轉(zhuǎn)的方面的簡圖。
圖5是示出按照一示例、特定子像素的幀反轉(zhuǎn)的效果的圖表。
圖6是示出按照一示例、用于破壞電流的消除的幀平均的圖表。
圖7是按照一示例、用于從感測信號中去除顯示元件所生成的破壞份額的方法的流程圖。
為了便于理解,相同的參考標號在可能的情況下用于表示附圖共同的相同元件。預(yù)期一個實施例的元件可有益地結(jié)合在其他實施例中。
具體實施方式
以下詳細描述實際上只是示范性的,而不是意在限制實施例或者這類實施例的應(yīng)用和使用。此外,并不是意在通過前面的技術(shù)領(lǐng)域、背景、概述或者以下詳細描述中提供的任何明確表達或暗示的理論進行限制。
各個實施例提供用于在同時或接近同時執(zhí)行顯示和電容感測時從電容感測信號中去除基于顯示的破壞分量的技術(shù)。攜帶顯示相關(guān)信號(例如用于子像素更新的源信號)的布線可引起破壞電流進入用于攜帶電容感測信號的布線。這個破壞電流會降低經(jīng)由感測信號來確定輸入物體的存在的能力。因此,通過對于來自兩個連續(xù)幀的感測信號一起求平均,來有效地去除破壞信號。因為顯示器執(zhí)行幀反轉(zhuǎn)(其中在每幀反轉(zhuǎn)提供給子像素以用于更新的電壓極性),所以破壞電流的極性在每幀反轉(zhuǎn)。因此,將兩個后續(xù)幀一起相加抵消破壞信號。
現(xiàn)在來看附圖,圖1是按照本發(fā)明的實施例的示范輸入裝置100的框圖。輸入裝置100可配置成向電子系統(tǒng)(未示出)提供輸入。如本文檔所使用的術(shù)語“電子系統(tǒng)”(或“電子裝置”)廣義地表示能夠以電子方式處理信息的任何系統(tǒng)。電子系統(tǒng)的一些非限制性示例包括所有尺寸和形狀的個人計算機,例如臺式計算機、膝上型計算機、上網(wǎng)本計算機、平板、萬維網(wǎng)瀏覽器、電子書閱讀器和個人數(shù)字助理(pda)。附加示例電子系統(tǒng)包括合成輸入裝置,例如包括輸入裝置100和獨立操縱桿或按鍵開關(guān)的物理鍵盤。其他示例電子系統(tǒng)包括諸如數(shù)據(jù)輸入裝置(包括遙控和鼠標)和數(shù)據(jù)輸出裝置(包括顯示屏幕和打印機)之類的外圍設(shè)備。其他示例包括遠程終端、售貨亭和視頻游戲機(例如視頻游戲控制臺、便攜游戲裝置等)。其他示例包括通信裝置(包括蜂窩電話、例如智能電話)和媒體裝置(包括記錄器、編輯器和播放器、例如電視機、機頂盒、音樂播放器、數(shù)碼相框和數(shù)碼相機)。另外,電子系統(tǒng)可能是輸入裝置的主機或從機。
輸入裝置100能夠?qū)崿F(xiàn)為電子系統(tǒng)的物理部分,或者能夠與電子系統(tǒng)在物理上分隔。適當(dāng)?shù)兀斎胙b置100可使用下列的任一個或多個與電子系統(tǒng)的部分進行通信:總線、網(wǎng)絡(luò)和其他有線或無線互連。示例包括i2c、spi、ps/2、通用串行總線(usb)、藍牙、rf和irda。
圖1中,輸入裝置100示為接近傳感器裝置(又常常稱作“觸摸板”或“觸摸傳感器裝置”),其配置成感測由感測區(qū)120中的一個或多個輸入物體140所提供的輸入。示例輸入物體包括手指和觸控筆,如圖1所示。
感測區(qū)120包含輸入裝置100之上、周圍、之中和/或附近的任何空間,其中輸入裝置100能夠檢測用戶輸入(例如由一個或多個輸入物體140所提供的用戶輸入)。特定感測區(qū)的尺寸、形狀和位置可逐個實施例極大地改變。在一些實施例中,感測區(qū)120沿一個或多個方向從輸入裝置100的表面延伸到空間中,直到信噪比阻止充分準確的物體檢測。在各個實施例中,這個感測區(qū)120沿特定方向所延伸的距離可以是大約小于一毫米、數(shù)毫米、數(shù)厘米或者以上,并且可隨所使用的感測技術(shù)的類型和預(yù)期的精度而極大地改變。因此,一些實施例感測輸入,其包括沒有與輸入裝置100的任何表面相接觸、與輸入裝置100的輸入表面(例如觸摸表面)相接觸、與耦合某個量的所施加力或壓力的輸入裝置100的輸入表面相接觸和/或它們的組合。在各個實施例中,可由傳感器電極所在的殼體的表面、由施加在傳感器電極或者任何殼體之上的夾層結(jié)構(gòu)面板等,來提供輸入表面。在一些實施例中,感測區(qū)120在投影到輸入裝置100的輸入表面時具有矩形形狀。
輸入裝置100可利用傳感器組件和感測技術(shù)的任何組合來檢測感測區(qū)120中的用戶輸入。輸入裝置100包括用于檢測用戶輸入的一個或多個感測元件。作為若干非限制性示例,輸入裝置100可使用電容、倒介電、電阻、電感、磁、聲、超聲和/或光學(xué)技術(shù)。一些實現(xiàn)配置成提供跨越一維、二維、三維或更高維的空間的圖像。一些實現(xiàn)配置成提供沿特定軸或平面的輸入的投影。在輸入裝置100的一些電阻實現(xiàn)中,柔性和導(dǎo)電第一層通過一個或多個隔離元件與導(dǎo)電第二層分隔。在操作期間,跨層創(chuàng)建一個或多個電壓梯度。按壓柔性第一層可使它充分偏轉(zhuǎn),以在層之間創(chuàng)建電接觸,從而產(chǎn)生反映層之間的(一個或多個)接觸點的電壓輸出。這些電壓輸出可用來確定位置信息。
在輸入裝置100的一些電感實現(xiàn)中,一個或多個感測元件拾取由諧振線圈或線圈對所感應(yīng)的回路電流。電流的幅值、相位和頻率的某個組合則可用來確定位置信息。
在輸入裝置100的一些電容實現(xiàn)中,施加電壓或電流以創(chuàng)建電場。附近的輸入物體引起電場的變化,并且產(chǎn)生可作為電壓、電流等的變化來檢測的電容耦合的可檢測變化。
一些電容實現(xiàn)利用電容感測元件的陣列或者其他規(guī)則或不規(guī)則圖案來創(chuàng)建電場。在一些電容實現(xiàn)中,獨立感測元件可歐姆地短接在一起,以形成較大傳感器電極。一些電容實現(xiàn)利用電阻片,其可以是電阻均勻的。
一些電容實現(xiàn)利用基于傳感器電極與輸入物體之間的電容耦合的變化的“自電容”或(或“絕對電容”)感測方法。在各個實施例中,傳感器電極附近的輸入物體改變傳感器電極附近的電場,從而改變所測量電容耦合。在一個實現(xiàn)中,絕對電容感測方法通過相對參考電壓(例如系統(tǒng)地)來調(diào)制傳感器電極以及通過檢測傳感器電極與輸入物體之間的電容耦合進行操作。
一些電容實現(xiàn)利用基于傳感器電極之間的電容耦合的變化的“互電容”(或者“跨電容”)感測方法。在各個實施例中,傳感器電極附近的輸入物體改變傳感器電極之間的電場,從而改變所測量電容耦合。在一個實現(xiàn)中,跨電容感測方法通過下列步驟進行操作:檢測一個或多個發(fā)射器傳感器電極(又稱作“發(fā)射器電極”或“發(fā)射器”)與一個或多個接收器傳感器電極(又稱作“接收器電極”或“接收器”)之間的電容耦合。發(fā)射器傳感器電極可相對于參考電壓(例如系統(tǒng)地)來調(diào)制,以傳送發(fā)射器信號。接收器傳感器電極可相對于參考電壓基本上保持為恒定,以促進所產(chǎn)生信號的接收。所產(chǎn)生信號可包括與一個或多個發(fā)射器信號和/或與一個或多個環(huán)境干擾源(例如其他電磁信號)對應(yīng)的影響。傳感器電極可以是專用發(fā)射器或接收器,或者傳感器電極可配置成既傳送又接收。備選地,接收器電極可相對于地來調(diào)制。
圖1中,處理系統(tǒng)110示為輸入裝置100的一部分。處理系統(tǒng)110配置成操作輸入裝置100的硬件,以檢測感測區(qū)120中的輸入。處理系統(tǒng)110包括一個或多個集成電路(ic)的部分或全部和/或其他電路組件。例如,互電容傳感器裝置的處理系統(tǒng)可包括:發(fā)射器電路,配置成采用發(fā)射器傳感器電極來傳送信號;和/或接收器電路,配置成采用接收器傳感器電極來接收信號。在一些實施例中,處理系統(tǒng)110還包括電子可讀指令,例如固件代碼、軟件代碼等。在一些實施例中,組成處理系統(tǒng)110的組件共同位于例如輸入裝置100的(一個或多個)感測元件的附近。在其他實施例中,處理系統(tǒng)110的組件在物理上是獨立的,其中一個或多個組件靠近輸入裝置100的(一個或多個)感測元件,而一個或多個組件在其他位置。例如,輸入裝置100可以是耦合到臺式計算機的外設(shè),并且處理系統(tǒng)110可包括配置成運行于臺式計算機的中央處理器上的軟件以及與中央處理器分隔的一個或多個ic(也許具有關(guān)聯(lián)固件)。作為另一個示例,輸入裝置100可在物理上集成到電話中,并且處理系統(tǒng)110可包括作為電話的主處理器的一部分的電路和固件。在一些實施例中,處理系統(tǒng)110專用于實現(xiàn)輸入裝置100。在其他實施例中,處理系統(tǒng)110還執(zhí)行其他功能,例如操作顯示屏幕、驅(qū)動觸覺致動器等。
處理系統(tǒng)110可實現(xiàn)為操控處理系統(tǒng)110的不同功能的一組模塊。各模塊可包括作為處理系統(tǒng)110的一部分的電路、固件、軟件或者其組合。在各個實施例中,可使用模塊的不同組合。示例模塊包括:硬件操作模塊,用于操作諸如傳感器電極和顯示屏幕之類的硬件;數(shù)據(jù)處理模塊,用于處理諸如傳感器信號和位置信息之類的數(shù)據(jù);以及報告模塊,用于報告信息。其他示例模塊包括:傳感器操作模塊,配置成操作感測元件以檢測輸入;識別模塊,配置成識別例如模式變更手勢等的手勢;以及模式變更模塊,用于變更操作模式。
在一些實施例中,處理系統(tǒng)110直接通過引起一個或多個動作,來響應(yīng)感測區(qū)120中的用戶輸入(或者沒有用戶輸入)。示例動作包括變更操作模式以及諸如光標移動、選擇、菜單導(dǎo)航和其他功能之類的gui動作。在一些實施例中,處理系統(tǒng)110向電子系統(tǒng)的某個部分(例如向電子系統(tǒng)中與處理系統(tǒng)110分離的中央處理系統(tǒng),若這種獨立中央處理系統(tǒng)存在的話)提供與輸入(或者沒有輸入)有關(guān)的信息。在一些實施例中,電子系統(tǒng)的某個部分處理從處理系統(tǒng)110所接收的信息,以便對用戶輸入起作用,例如促進全系列的動作,包括模式變更動作和gui動作。
例如,在一些實施例中,處理系統(tǒng)110操作輸入裝置100的(一個或多個)感測元件,以便產(chǎn)生指示感測區(qū)120中的輸入(或者沒有輸入)的電信號。處理系統(tǒng)110可在產(chǎn)生提供給電子系統(tǒng)的信息中對電信號執(zhí)行任何適當(dāng)量的處理。例如,處理系統(tǒng)110可數(shù)字化從傳感器電極所得到的模擬電信號。作為另一個示例,處理系統(tǒng)110可執(zhí)行濾波或者其他信號調(diào)節(jié)。作為又一個示例,處理系統(tǒng)110可減去或者以其他方式考慮基準,使得信息反映電信號與基準之間的差。作為又一些示例,處理系統(tǒng)110可確定位置信息,將輸入識別為命令,識別筆跡等。
如本文所使用的“位置信息”廣義地包含絕對位置、相對位置、速度、加速度和其他類型的空間信息。示范“零維”位置信息包括近/遠或者接觸/無接觸信息。示范“一維”位置信息包括沿軸的位置。示范“二維”位置信息包括平面中的運動。示范“三維”位置信息包括空間中的瞬時或平均速度。其他示例包括空間信息的其他表示。還可確定和/或存儲與一種或多種類型的位置信息有關(guān)的歷史數(shù)據(jù),包括例如隨時間來跟蹤位置、運動或者瞬時速度的歷史數(shù)據(jù)。
在一些實施例中,輸入裝置100采用由處理系統(tǒng)110或者由另外某種處理系統(tǒng)所操作的附加輸入組件來實現(xiàn)。這些附加輸入組件可提供用于感測區(qū)120中的輸入的冗余功能性或者某種其他功能性。圖1示出感測區(qū)120附近的按鈕130,其能夠用來促進使用輸入裝置100對項目的選擇。其他類型的附加輸入組件包括滑塊、球、輪、開關(guān)等。相反,在一些實施例中,輸入裝置100可以在沒有其他輸入組件的情況下實現(xiàn)。
在一些實施例中,輸入裝置100包括觸摸屏界面,并且感測區(qū)120重疊顯示屏幕的工作區(qū)的至少一部分。例如,輸入裝置100可包括覆蓋顯示屏幕、基本上透明的傳感器電極,并且提供用于關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)的觸摸屏界面。顯示屏幕可以是能夠向用戶顯示可視界面的任何類型的動態(tài)顯示器,并且可包括任何類型的發(fā)光二極管(led)、有機led(oled)、陰極射線管(crt)、液晶顯示器(lcd)、等離子體、電致發(fā)光(el)或者其他顯示技術(shù)。輸入裝置100和顯示屏幕可共享物理元件。例如,一些實施例可將相同電組件的一部分用于顯示和感測。作為另一個示例,顯示屏幕可部分或全部由處理系統(tǒng)110來操作。
應(yīng)當(dāng)理解,雖然在全功能設(shè)備的上下文中描述本發(fā)明的許多實施例,但是本發(fā)明的機制能夠作為各種形式的程序產(chǎn)品(例如軟件)來分配。例如,本發(fā)明的機制可作為電子處理器可讀的信息承載介質(zhì)上的軟件程序來實現(xiàn)和分配(例如,處理系統(tǒng)110可讀的非暫時計算機可讀和/或可記錄/可寫信息承載介質(zhì))。另外,本發(fā)明的實施例同樣適用,而與用于執(zhí)行分配的介質(zhì)的特定類型無關(guān)。非暫時的電子可讀介質(zhì)的示例包括各種光盤、存儲棒、存儲卡、存儲模塊等。電子可讀介質(zhì)可基于閃速、光、磁、全息或者任何其他存儲技術(shù)。
圖2a是示出按照一示例的電容傳感器裝置200a的框圖。電容傳感器裝置200a包括圖1所示輸入裝置100的示例實現(xiàn)。電容傳感器裝置200a包括傳感器電極集合208,其耦合到處理系統(tǒng)(稱作“處理系統(tǒng)110a”)的示例實現(xiàn)。如本文所使用,一般提到處理系統(tǒng)110指的是圖1所述的處理系統(tǒng)或者本文所述的它的任何其他實施例(例如處理系統(tǒng)110a、110b等)。
傳感器電極集合208設(shè)置在襯底202上,以提供感測區(qū)120。傳感器電極集合208包括設(shè)置在襯底202上的傳感器電極。在本例中,傳感器電極集合208包括兩批多個傳感器電極220-1至220-n(統(tǒng)稱為“傳感器電極220”)以及230-1至230-m(統(tǒng)稱為“傳感器電極230”),其中m和n為大于零的整數(shù)。傳感器電極220和230通過電介質(zhì)(未示出)來分隔。傳感器電極220和傳感器電極230能夠是非平行的。在一示例中,傳感器電極220與傳感器電極230正交地設(shè)置。
在一些示例中,傳感器電極220和傳感器電極230能夠設(shè)置在襯底202的分離層上。在其他示例中,傳感器電極220和傳感器電極230能夠設(shè)置在襯底202的單個層上。雖然傳感器電極示為設(shè)置在單個襯底202上,但是在一些實施例中,傳感器電極能夠設(shè)置在多于一個襯底上。例如,一些傳感器電極能夠設(shè)置在第一襯底上,而其他傳感器電極能夠設(shè)置在附于第一襯底的第二襯底上。
在本例中,傳感器電極集合208示為具有傳感器電極220、230,其一般按照正交傳感器電極的交叉的矩形網(wǎng)格來設(shè)置。要理解,傳感器電極集合208并不局限于這種布置,而是能夠包括許多傳感器圖案。雖然傳感器電極集合208示為矩形,但是傳感器電極集合208能夠具有其他形狀、例如圓形形狀。
如以下所述,處理系統(tǒng)110a能夠按照多種激勵方案來操作傳感器電極220、230,包括用于互電容感測(“跨電容感測”)和/或自電容感測(“絕對電容感測”)的(一個或多個)激勵方案。在跨電容激勵方案中,處理系統(tǒng)110a采用發(fā)射器信號來驅(qū)動傳感器電極230(傳感器電極230是“發(fā)射器電極”),并且從傳感器電極220(傳感器電極220是“接收器電極”)來接收所產(chǎn)生信號。在一些實施例中,傳感器電極220可以是發(fā)射器電極,以及傳感器電極230可以是接收器電極。傳感器電極230能夠具有與傳感器電極220相同或不同的幾何結(jié)構(gòu)。在一示例中,傳感器電極230比傳感器電極220(其更薄并且更稀疏地分布)更寬并且更緊密地分布。類似地,在一實施例中,傳感器電極220可以更寬和/或更稀疏地分布。備選地,傳感器電極220、230能夠具有相同寬度和/或相同分布。
傳感器電極220和傳感器電極230分別通過導(dǎo)電布線跡線204和導(dǎo)電布線跡線206來耦合到處理系統(tǒng)110a。處理系統(tǒng)110a經(jīng)過導(dǎo)電布線跡線204、206來耦合到傳感器電極220、230,以實現(xiàn)用于感測輸入的感測區(qū)120。傳感器電極220的每個能夠耦合到布線跡線206的至少一個布線跡線。同樣,傳感器電極230的每個能夠耦合到布線跡線204的至少一個布線跡線。
圖2b是示出按照一示例的電容傳感器裝置200b的框圖。電容傳感器裝置200b包括圖1所示輸入裝置100的另一個示例實現(xiàn)。在本例中,傳感器電極集合208包括多個傳感器電極2101,1至210j,k,其中j和k為整數(shù)(統(tǒng)稱為“傳感器電極210”)。傳感器電極210相互并且與網(wǎng)格電極214歐姆地隔離。傳感器電極210能夠通過間隙216與網(wǎng)格電極214分隔。在本例中,傳感器電極210按照矩形矩陣圖案來設(shè)置,其中j或k的至少一個大于零。傳感器電極210能夠按照其他圖案來設(shè)置,例如極陣、重復(fù)圖案、非重復(fù)圖案等類型的布置。在各個實施例中,(一個或多個)網(wǎng)格電極是可選的,并且可以不被包括。與電容傳感器裝置200a相似,處理系統(tǒng)110a能夠按照多個激勵方案來操作傳感器電極210和網(wǎng)格電極214,包括用于跨電容感測和/或絕對電容感測的(一個或多個)激勵方案。
在一些示例中,傳感器電極210和網(wǎng)格電極214能夠設(shè)置在襯底202的分離層上。在其他示例中,傳感器電極210和網(wǎng)格電極214能夠設(shè)置在襯底202的單個層上。傳感器電極210能夠處于與傳感器電極220和傳感器電極230相同和/或不同的層上。雖然傳感器電極示為設(shè)置在單個襯底202上,但是在一些實施例中,傳感器電極能夠設(shè)置在多于一個襯底上。例如,一些傳感器電極能夠設(shè)置在第一襯底上,而其他傳感器電極能夠設(shè)置在附于第一襯底的第二襯底上。
傳感器電極210通過導(dǎo)電布線跡線212來耦合到處理系統(tǒng)110a。處理系統(tǒng)110a還能夠經(jīng)過一個或多個布線跡線(為了清楚起見而未示出)來耦合到網(wǎng)格電極214。處理系統(tǒng)110a經(jīng)過導(dǎo)電布線跡線212來耦合到傳感器電極210,以實現(xiàn)用于感測輸入的感測區(qū)120。
參照圖2a和圖2b,電容傳感器裝置200a或200b能夠用來向電子系統(tǒng)(例如計算裝置或其他電子裝置)傳遞用戶輸入(例如用戶的手指、諸如觸控筆之類的探頭和/或一些其他外部輸入物體)。例如,電容傳感器裝置200a或200b能夠?qū)崿F(xiàn)為電容觸摸屏裝置,其能夠放置在基本圖像或信息顯示裝置(未示出)之上。這樣,用戶通過經(jīng)過傳感器電極集合208中的基本上透明的元件進行查看來查看基本圖像或信息顯示。在觸摸屏中實現(xiàn)時,襯底202能夠包括至少一個基本上透明的層(未示出)。傳感器電極和導(dǎo)電布線跡線能夠由基本上透明的導(dǎo)電材料來形成。氧化銦錫(ito)和/或幾乎不可見的細導(dǎo)線只是能夠用來形成傳感器電極和/或?qū)щ姴季€跡線的實際上透明的材料的許多可能示例中的兩個。在其他示例中,導(dǎo)電布線跡線能夠由非透明材料來形成,并且然后在傳感器電極集合208的邊界區(qū)域(未示出)中隱藏。
在另一個示例中,電容傳感器裝置200a或200b能夠?qū)崿F(xiàn)為電容觸摸板、滑塊、按鈕或另一電容傳感器。例如,襯底202能夠非限制性地采用一個或多個透明或不透明材料來實現(xiàn)。同樣,透明或不透明導(dǎo)電材料能夠用來形成傳感器電極集合208的傳感器電極和/或?qū)щ姴季€跡線。
一般來說,處理系統(tǒng)110a采用感測信號來激勵或驅(qū)動傳感器電極集合208的感測元件,并且測量包括感測信號的所感應(yīng)或者所產(chǎn)生信號以及感測區(qū)120中的輸入的影響。如本文所使用的術(shù)語“激勵”和“驅(qū)動”包含控制被驅(qū)動元件的某個電氣方面。例如,有可能通過導(dǎo)線來驅(qū)動電流、將電荷驅(qū)動到導(dǎo)體中、將基本上恒定或變化電壓波形驅(qū)動到電極上,等等。感測信號能夠是恒定、基本上恒定或者隨時間變化的,并且一般包括形狀、頻率、幅度和相位。感測信號能夠稱作“有源信號”,與諸如地信號或另一參考信號之類的“無源信號”相對。感測信號在用于跨電容感測時又能夠稱作“發(fā)射器信號”,或者在用于絕對感測時稱作“絕對感測信號”或“調(diào)制信號”。
在一示例中,處理系統(tǒng)110a采用電壓來驅(qū)動傳感器電極集合208的(一個或多個)感測元件,并且感測(一個或多個)感測元件上的相應(yīng)所產(chǎn)生電荷。也就是說,感測信號是電壓信號,以及所產(chǎn)生信號是電荷信號(例如,指示積聚電荷的信號、例如積分電流信號)。電容與所施加電壓成正比而與積聚電荷成反比。處理系統(tǒng)110a能夠從所感測電荷來確定電容的(一個或多個)測量。在另一個示例中,處理系統(tǒng)110a采用電荷來驅(qū)動傳感器電極集合208的(一個或多個)感測元件,并且感測(一個或多個)感測元件上的相應(yīng)所產(chǎn)生電壓。也就是說,感測信號是引起電荷的積聚的信號(例如電流信號),以及所產(chǎn)生信號是電壓信號。處理系統(tǒng)110a能夠從所感測電壓來確定電容的(一個或多個)測量。一般來說,術(shù)語“感測信號”表示包含感測電荷的驅(qū)動電壓和感測電壓的驅(qū)動電荷以及能夠用來得到電容的標記的任何其他類型的信號?!半娙莸臉擞洝卑姾?、電流、電壓等的測量,從其中能夠得出電容。
處理系統(tǒng)110a能夠包括傳感器模塊240和確定模塊260。傳感器模塊240和確定模塊260包括執(zhí)行處理系統(tǒng)110a的不同功能的模塊。在其他示例中,一個或多個模塊的不同配置能夠執(zhí)行本文所述的功能。傳感器模塊240和確定模塊260能夠包括電路275,并且還能夠包括固件、軟件或者它們與電路275協(xié)作操作的組合。
傳感器模塊240有選擇地按照一個或多個方案(“激勵方案”)對一個或多個周期(“激勵周期”)來驅(qū)動傳感器電極集合208的一個或多個感測元件上的(一個或多個)感測信號。在各激勵周期期間,傳感器模塊240有選擇地從傳感器電極集合208的一個或多個感測元件來感測(一個或多個)所產(chǎn)生信號。各激勵周期具有關(guān)聯(lián)時間周期,在此期間,驅(qū)動感測信號并且測量所產(chǎn)生信號。
在一種類型的激勵方案中,傳感器模塊240能夠有選擇地驅(qū)動傳感器電極集合208的感測元件以進行絕對電容感測。在絕對電容感測中,傳感器模塊240采用絕對感測信號來驅(qū)動所選(一個或多個)感測元件,并且從所選(一個或多個)感測元件來感測(一個或多個)所產(chǎn)生信號。在這種激勵方案中,從(一個或多個)所產(chǎn)生信號來確定所選的(一個或多個)感測元件與(一個或多個)輸入物體之間的絕對電容的測量。在一示例中,傳感器模塊240能夠采用絕對感測信號來驅(qū)動所選傳感器電極220和/或所選傳感器電極230。在另一個示例中,傳感器模塊240能夠采用絕對感測信號來驅(qū)動所選傳感器電極210。
在另一種類型的激勵方案中,傳感器模塊240能夠有選擇地驅(qū)動傳感器電極集合208的感測元件以進行跨電容感測。在跨電容感測中,傳感器模塊240采用(一個或多個)發(fā)射器信號來驅(qū)動所選發(fā)射器傳感器電極,并且從所選接收器傳感器電極來感測所產(chǎn)生信號。在這種激勵方案中,從所產(chǎn)生信號來確定發(fā)射器與接收器電極之間的跨電容的測量。在一示例中,傳感器模塊240能夠采用(一個或多個)發(fā)射器信號來驅(qū)動傳感器電極230,并且接收傳感器電極220上的所產(chǎn)生信號。在另一個示例中,傳感器模塊240能夠采用(一個或多個)發(fā)射器信號來驅(qū)動所選傳感器電極210,并且從傳感器電極210的其他傳感器電極來接收所產(chǎn)生信號。
在任何激勵周期中,傳感器模塊240能夠采用其他信號(包括參考信號和保護信號)來驅(qū)動傳感器電極集合208的感測元件。也就是說,沒有采用感測信號來驅(qū)動或者被感測以接收所產(chǎn)生信號的傳感器電極集合208的那些感測元件能夠采用參考信號、保護信號來驅(qū)動或者保持為浮動(即,沒有采用任何信號來驅(qū)動)。參考信號能夠是地信號(例如系統(tǒng)地)或者任何其他恒定或基本上恒定的電壓信號。保護信號能夠是在發(fā)射器信號或絕對電容感測信號的形狀、幅度、頻率或相位的至少一個方面相似或相同的信號。
“系統(tǒng)地”可指示系統(tǒng)組件所共享的公共電壓。例如,移動電話的電容感測系統(tǒng)有時能夠稱作電話的電源(例如充電器或電池)所提供的系統(tǒng)地。系統(tǒng)地可相對每個或任何其他參考不是固定的。例如,臺面上的移動電話通常具有浮動系統(tǒng)地。由經(jīng)過自由空間與地球地強耦合的人所持有的移動電話可相對此人接地,但是,人-地可相對于地球地而改變。在許多系統(tǒng)中,系統(tǒng)地連接到系統(tǒng)中的最大面積電極或者由其來提供。電容傳感器裝置200a或200b能夠位于接近這種系統(tǒng)地電極(例如,位于地平面或底板上方)。
確定模塊260基于傳感器模塊240所得到的所產(chǎn)生信號來執(zhí)行電容測量。電容測量能夠包括元件之間的電容耦合的變化(又稱作“電容的變化”)。例如,確定模塊260能夠在沒有(一個或多個)輸入物體存在的情況下確定元件之間的電容耦合的基準測量。確定模塊260然后能夠?qū)㈦娙蓠詈系幕鶞蕼y量與(一個或多個)輸入物體存在時的電容耦合的測量相組合,以確定電容耦合的變化。
在一示例中,確定模塊260能夠?qū)⑴c感測區(qū)120的特定部分關(guān)聯(lián)的多個電容測量作為“電容像素”來執(zhí)行,以創(chuàng)建“電容圖像”或“電容幀”。電容圖像的電容像素表示感測區(qū)120中的位置,其中電容耦合能夠使用傳感器電極集合208的感測元件來測量。例如,電容像素能夠?qū)?yīng)于傳感器電極220與傳感器電極230之間通過(一個或多個)輸入物體所影響的跨電容耦合。在另一個示例中,電容像素能夠?qū)?yīng)于傳感器電極210的絕對電容。確定模塊260能夠使用傳感器模塊240所得到的所產(chǎn)生信號來確定電容耦合變化的陣列,以產(chǎn)生形成電容圖像的電容像素的x×y陣列。電容圖像能夠使用跨電容感測來得到(例如跨電容圖像),或者使用絕對電容感測來得到(例如絕對電容圖像)。這樣,處理系統(tǒng)110a能夠捕獲作為相對感測區(qū)域120中的(一個或多個)輸入物體所測量的響應(yīng)的快照的電容圖像。給定電容圖像能夠包括感測區(qū)中的全部電容像素,或者僅包括電容像素的子集。
在另一個示例中,確定模塊260能夠執(zhí)行與感測區(qū)120的特定軸關(guān)聯(lián)的多個電容測量,以創(chuàng)建沿那個軸的“電容剖面”。例如,確定模塊260能夠確定沿傳感器電極220和/或傳感器電極230所定義的軸的絕對電容耦合變化的陣列,以產(chǎn)生(一個或多個)電容剖面。電容耦合變化的陣列能夠包括少于或等于沿給定軸的傳感器電極的數(shù)量的多個點。
由處理系統(tǒng)110a進行的電容的(一個或多個)測量、例如(一個或多個)電容圖像或者(一個或多個)電容剖面實現(xiàn)由傳感器電極集合208進行的相對所形成感測區(qū)的接觸、懸浮或其他用戶輸入的感測。確定模塊260能夠利用電容的測量來確定針對相對于傳感器電極集合208所形成的感測區(qū)的用戶輸入的位置信息。作為補充或替代,確定模塊260使用這種(這類)測量來確定輸入物體大小和/或輸入物體類型。
圖3是按照一示例的布線配置300的示意圖。如所示,布線配置300包括用于傳感器電極302(其例如可以是諸如圖2a的傳感器電極220或傳感器電極230或者圖2b的傳感器電極210之類的傳感器電極)的布線304和用于子像素的布線312以及傳感器電極。處理系統(tǒng)110耦合到傳感器電極布線304和子像素布線312。
傳感器電極布線304將傳感器電極302電耦合到信號處理單元306(其可以是處理系統(tǒng)110的一部分)。子像素布線312將顯示子像素(未示出)電耦合到源驅(qū)動器(也未示出),其可以是圖1的處理系統(tǒng)110的一部分。耦合阻抗310表示傳感器電極布線304與子像素布線312之間的電容耦合。耦合阻抗310因這兩個元件相互接近而存在。
在操作中,處理系統(tǒng)110驅(qū)動傳感器電極302以進行感測。作為響應(yīng),傳感器電極302將信號提供給信號處理單元306,其處理該信號以生成經(jīng)處理的感測信號308,經(jīng)處理的感測信號308可由處理系統(tǒng)110中的其他元件來處理,以確定接近傳感器電極302的輸入物體140的存在。驅(qū)動傳感器電極302可包括改變傳感器電極302處相對輸入物體140的電壓,使得在傳感器電極布線304上引起電流,其取決于輸入物體140(若存在和/或電容耦合到傳感器電極302)與傳感器電極302之間的電容耦合程度。傳感器電極布線304中響應(yīng)驅(qū)動傳感器電極302而引起的電流在圖3中標記為“it”。注意,驅(qū)動相對輸入物體140的傳感器電極302處的電壓可通過將傳感器電極402保持在相對系統(tǒng)地的固定電壓進行。這可通過提供調(diào)制電源進行,該調(diào)制電源相對外部電壓(例如與輸入物體140關(guān)聯(lián)的電壓)來調(diào)制輸入裝置100的電源電壓和地電壓。
信號處理系統(tǒng)306處理在傳感器電極布線304上接收的電流信號,以生成經(jīng)處理的感測信號308供進一步處理、包括輸入物體140的存在的確定。信號處理系統(tǒng)306包括各種元件,其執(zhí)行諸如經(jīng)過電荷積分進行取樣、信號濾波、解調(diào)等的功能,并且能夠包括諸如具有電容反饋的運算放大器、解調(diào)器、濾波器和其他機構(gòu)之類的元件。
提供用于更新顯示元件(未示出)的信號的子像素布線312可在傳感器電極布線304附近。在信號由源驅(qū)動器來驅(qū)動到子像素布線312上時,某個電流因耦合阻抗310而被驅(qū)動到傳感器電極布線304上。這個電流稱作“破壞電流”ic,并且流到傳感器電極布線304。
到達信號處理單元306的電流因而是來自子像素布線312的破壞電流“ic”和來自傳感器電極的電流“it”的組合。(注意,破壞電流可來自最鄰近的子像素布線跡線以及來自鄰近的其他跡線。)因此,經(jīng)處理的感測信號308受到與傳感器電極302附近的輸入物體140無關(guān)的顯示更新所引起的電流所影響。通過影響信號處理單元306所處理的信號,破壞電流阻礙處理系統(tǒng)110檢測輸入物體140的存在的能力。
為了改進檢測輸入物體140的存在的能力,本文提供用于去除破壞電流的技術(shù)。這些技術(shù)幫助使經(jīng)處理信號準確反映傳感器電極302附近的輸入物體140。一般來說,技術(shù)涉及對連續(xù)感測幀一起求平均,以抵消破壞電流,從而利用顯示器通常執(zhí)行幀反轉(zhuǎn)的事實。幀反轉(zhuǎn)通常涉及相對于中間的“零”電壓來改變源驅(qū)動器所驅(qū)動電壓的極性,以便阻止引起顯示元件的失靈。顯示元件(例如液晶材料)可能通過相同極性的電壓的重復(fù)施加而弄臟。處理系統(tǒng)110的干擾去除器320可執(zhí)行用于去除破壞電流的技術(shù)的至少一部分。干擾去除器320可包括例如配置成執(zhí)行本文所述功能性的專門設(shè)計的干擾去除器電路或者編程為執(zhí)行本文所述功能性的可編程電路(例如微控制器)。其他技術(shù)上可行的實施例也是可能的。下面描述用于去除破壞電流的技術(shù)。
圖4是示出按照一示例的幀反轉(zhuǎn)的方面的簡圖。圖4示出第一幀部分402和第二幀部分404。每個幀部分與特定幀關(guān)聯(lián),并且僅呈現(xiàn)顯示器的四個子像素,但是應(yīng)當(dāng)理解,幀反轉(zhuǎn)一般適用于顯示器中的基本上每個子像素。第二幀部分404的幀緊隨第一部分402的幀。
對于第一幀部分402,所示子像素406的每個采用具有第一極性(即,高于或低于中間“零”電壓)的電壓來驅(qū)動,采用“x”所指示。對于第二幀部分404,子像素406的每個采用具有與第一極性相反的第二極性的電壓來驅(qū)動,采用“o”所指示。按照幀反轉(zhuǎn),顯示的幀在例如第一幀402和第二幀404等的狀態(tài)之間交替。換言之,在每幀,子像素采用極性與在前一幀驅(qū)動子像素的電壓相反的電壓來驅(qū)動。
注意,雖然子像素在每一幀改變極性,但是不需要任何特定幀反轉(zhuǎn)方案的所有子像素(或者甚至相鄰子像素)從相同極性改變和改變成相同極性。因此,雖然四個相鄰子像素406在圖4中示為各具有相同極性,但是應(yīng)當(dāng)理解,相鄰子像素可在任何特定幀具有不同極性。諸如線反轉(zhuǎn)、點反轉(zhuǎn)和其他更復(fù)雜方案之類的方案是已知和可能的。每個這種方案被認為是“幀反轉(zhuǎn)”方案,因為任何特定子像素的極性在每幀反轉(zhuǎn)。
圖5是示出按照一示例、特定子像素的幀反轉(zhuǎn)的效果的圖表500。如能夠看到,子像素的電壓處于正電壓(通過“+”所表示),然后轉(zhuǎn)變成負電壓(通過“+”所表示),并且然后轉(zhuǎn)變回正電壓(“+”)。
當(dāng)電壓轉(zhuǎn)變成特定子像素的正電壓時,到那個子像素的子像素布線312引起傳感器電極布線304中等于
圖6是示出按照一示例、用于破壞電流的消除的幀平均的圖表600。圖表600示出標記為f1、f2、f3和f4的四幀。這些幀是感測和顯示更新幀,其中一個“感測幀”(或電容幀)和一個“顯示幀”或“顯示更新幀”發(fā)生。
暫時參照圖3,要注意,信號處理單元306可將從傳感器電極302所接收的電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。數(shù)字信號值一般取決于在信號處理單元306所接收的電流信號,并且因而可說成是具有與其關(guān)聯(lián)的分量以及與ic關(guān)聯(lián)的分量。處理系統(tǒng)110的數(shù)字組件可接收數(shù)字信號,并還且處理數(shù)字信號以確定輸入物體140的位置。
又參照圖6,為了從數(shù)字信號中去除電流,處理系統(tǒng)110(具體來說是干擾去除器320)對兩個感測幀一起求平均。對兩個感測幀求平均包括對各電容像素相加表示所接收電流的輸出值,并且除以二。因為破壞電流在每幀改變符號,所以來自連續(xù)幀的破壞電流在被合計時相加為0。按數(shù)學(xué)方式,兩個連續(xù)幀的電容像素的平均值為:
要注意,感測數(shù)據(jù)的第一電容幀沒有與其求平均的先前電容感測幀,因此在一些實施例中,當(dāng)感測開始時,一幀滯后,其中沒有輸出感測數(shù)據(jù)—第一幀被丟棄而沒有用于確定輸入物體的存在(除了直接經(jīng)過與下一幀求平均之外)。在其他實施例中,第一幀沒有被丟棄,而是用來確定輸入物體的存在,盡管可能包括來自噪聲的分量。
還要注意,感測和顯示更新可“同時”執(zhí)行。術(shù)語“同時”表示輸入裝置100的一個或多個傳感器電極的觸摸感測與借助輸入裝置100的顯示元件的一個或多個的顯示更新同時地執(zhí)行。感測和顯示更新備選地可在不同時間執(zhí)行,但是在執(zhí)行顯示更新和感測的單個共同幀中執(zhí)行。感測和顯示更新備選地可在獨立的但是至少部分重疊的周期中執(zhí)行。換言之,顯示更新可在第一周期期間執(zhí)行,而感測可在第二周期期間執(zhí)行,其中第一周期和第二周期至少部分重疊。
感測電極可與顯示元件集成。例如,顯示元件可包括形成電容器的兩個電極,其中具有兩個電極之間的材料,其基于跨那個材料的電壓來改變與經(jīng)過那個材料所透射的光相關(guān)的特性。那些電極之一提供參考電壓,針對其,另一電極可施加電壓以設(shè)置透射材料的可變特性(例如光偏振方向)。設(shè)置透射材料的可變特性在本文中可稱作“更新顯示元件”。
感測和顯示更新可涉及更新顯示元件,同時還采用與那些顯示元件相集成的感測元件進行感測。作為替代或補充,感測可涉及在采用除了與顯示元件相集成的那些感測元件之外的感測元件進行感測的同時更新顯示元件,以及在更新除了與感測元件相集成的那些顯示元件之外的顯示元件的同時采用感測元件進行感測。
圖7是按照一示例、用于從感測信號中去除顯示元件所生成的破壞份額的方法700的流程圖。雖然針對圖1-3的系統(tǒng)來描述,但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解,配置成按照各種備選順序來執(zhí)行步驟的任何系統(tǒng)處于本公開的范圍之內(nèi)。
如所示,方法700開始于步驟702,其中處理系統(tǒng)110在第一幀中執(zhí)行電容感測并且執(zhí)行顯示更新。電容感測包括采用信號來驅(qū)動電極并且反過來又接收信號。顯示更新包括將電壓驅(qū)動到顯示元件,并且可引起攜帶所接收感測相關(guān)信號的傳感器電極布線上的破壞電流。因此,感測相關(guān)信號可包括指示被驅(qū)動傳感器電極附近的輸入物體140的數(shù)據(jù),并且還包括與顯示信號相關(guān)的破壞電流。
在步驟702,處理系統(tǒng)110在第二幀中執(zhí)行電容感測和顯示更新。第二幀與第一幀相似地執(zhí)行,但是對于顯示更新,幀反轉(zhuǎn)發(fā)生。這意味著各顯示子像素的電壓極性與先前(第一)幀中的子像素的電壓極性是相反的。
在步驟704,處理系統(tǒng)110對兩個感測幀求平均,以抵消破壞電流。對兩個感測幀求平均涉及對于各電容像素將第一幀的對應(yīng)值與第二幀的值相加起來并且除以二。要注意,也可使用近似等于這個平均值的值。由于對顯示數(shù)據(jù)的極性的反轉(zhuǎn),這個求平均抵消破壞信號。
要注意,在一些實施例中,對兩個感測幀求平均可涉及從另一幀的對應(yīng)像素值中減去一幀的像素值,并且使用平均差、最大差或最小差或者最大差與最小差之間的差作為對任一幀的像素值的調(diào)整,以去除噪聲。在一些實施例中,對兩個感測幀求平均可作為加權(quán)平均進行,其中不是合計像素并且除以二,平均數(shù)而是根據(jù)權(quán)值(其在像素位置之間可以(或者可以不)有所不同)偏向于一幀或另一幀的值。另外,在一些實施例中,不是單獨校正各像素,所有像素的校正值而是可基于對一個或一組像素所確定的校正值來確定。注意,雖然本文描述用于對感測幀求平均的一些技術(shù),但是其他技術(shù)是可能的。
方法700可持續(xù)執(zhí)行,表示第一幀可與第二幀求平均,以得到第二幀的數(shù)據(jù)。第二幀然后可與第三幀求平均,以得到第三幀的數(shù)據(jù),依此類推。
有利地,提供技術(shù),由此去除感測信號中的破壞信號。技術(shù)一般包括對感測數(shù)據(jù)的兩幀一起求平均。因為幀反轉(zhuǎn)通常對顯示數(shù)據(jù)來執(zhí)行,所以通過顯示更新所促成的破壞電流的極性在每幀從負改變到正并且返回。因此,破壞電流在每幀在正與負之間改變并返回。因此,對連續(xù)感測幀一起求平均抵消破壞電流。這些技術(shù)表示簡單操作,其能夠以數(shù)字方式并且無需添加組件來執(zhí)行,并且用來去除來自顯示元件的破壞信號。
因此,提供本文中提出的實施例和示例,以便最好地說明本發(fā)明及其特定應(yīng)用,并且由此使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┖褪褂帽景l(fā)明。但是,本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會知道,僅為了便于說明和舉例而提供以上描述和示例。所提出的描述不是意在涵蓋本發(fā)明的各個方面或者將本發(fā)明局限于所公開的精確形式。