本公開的實施例一般涉及在執(zhí)行電容性感測時管理寄生電容，以及更具體地，涉及使用電極保護技術(shù)執(zhí)行二維絕對電容性感測，來減輕寄生電容。
背景技術(shù)：
包括接近傳感器裝置(通常也稱為觸摸墊或者觸摸傳感器裝置)的輸入裝置被廣泛應用于多種電子系統(tǒng)中。接近傳感器裝置典型地包括感測區(qū)，其通常由表面區(qū)分，在其中接近傳感裝置確定一個或多個輸入對象的存在、位置和/或運動。接近傳感器裝置可用于為電子系統(tǒng)提供接口。例如，接近傳感器裝置經(jīng)常作為輸入裝置用于較大計算系統(tǒng)(諸如集成在或外設于筆記本或桌上型電腦的不透明觸摸墊)中。接近傳感器裝置也經(jīng)常用于較小的計算系統(tǒng)(諸如集成在蜂窩電話中的觸摸屏)中。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本文描述的一個實施例是包括第一批多個傳感器電極的輸入裝置，其中第一批多個傳感器電極的每個包括顯示器的至少一個共用電極，每個共用電極配置成被驅(qū)動用于顯示更新及用于電容性感測。輸入裝置進一步包括第二批多個傳感器電極、多個顯示電極，以及包括保護放大器并且與第一批多個傳感器電極、第二批多個傳感器電極及多個顯示電極相耦合的處理系統(tǒng)。在第一時期期間，處理系統(tǒng)配置成采用第一絕對電容性感測信號驅(qū)動第一批多個傳感器電極來接收第一結(jié)果信號，并且采用來自保護放大器的第一保護信號驅(qū)動第二批多個傳感器電極以及多個顯示電極。
本文描述的另一個實施例是一種處理系統(tǒng)，其包括保護放大器以及包括與保護放大器耦合的電路的傳感器模塊。傳感器模塊配置成與第一批多個傳感器電極、第二批多個傳感器電極、以及多個顯示電極相耦合，其中第一批多個傳感器電極的每個包括顯示器的至少一個共用電極，每個共用電極配置成被驅(qū)動用于顯示更新及用于電容性感測。傳感器模塊進一步配置成，在第一時期期間，采用第一絕對電容性感測信號驅(qū)動第一批多個傳感器電極來接收第一結(jié)果信號，并且采用來自保護放大器的第一保護信號驅(qū)動第二批多個傳感器電極及多個顯示電極。
本文描述的另一個實施例是使用包括第一批多個傳感器電極、第二批多個傳感器電極、以及多個顯示電極的輸入裝置來執(zhí)行電容性感測的方法。該方法包括，在第一時期期間，采用第一絕對電容性感測信號驅(qū)動第一批多個傳感器電極來接收第一結(jié)果信號，并且采用第一保護信號驅(qū)動第二批多個傳感器電極及多個顯示電極。第一批多個傳感器電極的每個包括顯示器的至少一個共用電極，并且其中每個共用電極配置成被驅(qū)動用于顯示更新及用于電容性感測。
附圖說明
為了使本公開的上述特征能夠以詳細的方式來理解，通過參考實施例作出在上面簡要總結(jié)的、本公開的更具體的描述，其中一些實施例在附圖中例示。但要注意，由于本公開可容許其他相等地有效的實施例，這些附圖僅例示本公開的典型實施例并且不應因此被認為對其范圍的限定。
圖1a是依照本文描述的實施例的、集成于示例顯示裝置中的輸入裝置的示意框圖。
圖1b-1g示出依照本文描述的實施例的、輸入裝置中的各種電容。
圖2a-2f示出依照本文描述的實施例的、用于測量電容的電路模型。
圖3a和3b是依照本文描述的實施例的、在電容性感測期間，用于保護顯示電極的顯示系統(tǒng)的示意框圖。
圖4a和圖4b示出依照本文描述的實施例的、用于保護顯示系統(tǒng)中柵極電極的集成觸摸及顯示控制器。
圖5是依照本文描述的實施例的、顯示系統(tǒng)的示意框圖，其中顯示電極用于執(zhí)行電容性感測。
圖6是依照本文描述的實施例的、使用包括第一批多個傳感器電極、第二批多個傳感器電極以及多個顯示電極的輸入裝置來執(zhí)行電容性感測的方法。
圖7a-7d示出依照本文描述的實施例的、輸入裝置的示例操作。
為促進理解，盡可能地使用同樣的參考標號，來標明對附圖而言是共同的同樣元件。應預期到，一個實施例中公開的元件可以獲益地、不用確切說明地用到其他實施例中。這里提到的附圖不應被理解為按比例繪制，除非確切說明。而且，為了呈現(xiàn)與解釋的清晰，時常簡化附圖并且省略細節(jié)或組件。附圖和討論用于解釋以下討論的原理，其中相似的標號表示相似的元件。
具體實施方式
下列詳細描述本質(zhì)上僅僅是示例性的，而非限制本公開或本公開的應用及使用。另外，不存在由在先技術(shù)領域、背景技術(shù)、簡要說明、或以下詳細描述中提出的任何已表達或暗示的理論所約束的意圖。
本技術(shù)的各種實施例提供用于改進可用性的輸入裝置和方法。
輸入裝置可以包括用作感測元件來檢測輸入裝置和輸入對象(例如，觸控筆或用戶手指)之間交互的傳感器電極。為實現(xiàn)這一點，該輸入裝置可以將電容性感測信號驅(qū)動到傳感器電極上?；跍y量與驅(qū)動電容性感測信號相關聯(lián)的電容，該輸入裝置確定用戶與輸入裝置交互的位置。在一個實施例中，傳感器電極可以定位于接近輸入裝置中的其他電極。例如，該輸入裝置可以包括用于向用戶輸出圖像的顯示屏。傳感器電極可以安裝于顯示屏之上，或者集成于該屏幕內(nèi)的一層或多層中。顯示屏用來更新圖像的各種顯示電極(例如，源極電極、柵極電極、共用電極等)，可以與傳感器電極電容性地耦合。在驅(qū)動電容性感測信號到電極上時，該耦合電容可能導致輸入裝置的度量反映與該輸入對象沒有關聯(lián)的電容。該額外電容能夠限制系統(tǒng)的動態(tài)范圍并限制對由輸入對象產(chǎn)生的電容變化的靈敏度。這個非期望的額外電容也能夠基于諸如所顯示圖像內(nèi)容或傳感器電極溫度的環(huán)境因素而變化，使得系統(tǒng)背景電容的變化可能被錯誤地解釋為來自輸入對象的變化并導致錯誤的處理結(jié)果。
將保護信號傳送到顯示電極以及傳送到當前沒有用來進行電容性測量的傳感器電極上，可以在測量與傳感器電極關聯(lián)的電容時減輕這個耦合電容的影響、以及減少功率損耗和/或改進穩(wěn)定時間。在一個實施例中，保護信號(或“告警信號”)可以具有與電容性感測信號(或“所調(diào)制信號”、“發(fā)射器信號”)相似的特征(例如，相似的振幅、頻率和/或相位)。通過將類似于電容性感測信號的保護信號驅(qū)動至顯示電極上，傳感器電極和顯示電極之間的電壓差在某些情況下保持相同，或者電壓差具有能被補償?shù)?、可預測變化。相應地，電極之間的耦合電容不影響在電容性感測期間獲得的電容度量。在一個實施例中，保護信號具有比電容性感測信號(發(fā)射器信號或所調(diào)制信號)的振幅更大的振幅。在另一實施例中，該保護信號具有比電容性感測信號的振幅(發(fā)射器信號或所調(diào)制信號)更小的振幅。
圖1a是依照本技術(shù)的實施例的、包括具有集成感測裝置的顯示裝置的輸入裝置100的示意框圖。盡管以具有集成感測裝置的顯示裝置來示出本公開的所例示實施例，應預期到本公開可在未包括具有感測裝置的顯示裝置的輸入裝置中具體化。輸入裝置100可配置成向電子系統(tǒng)150提供輸入。正如此文檔中使用的，術(shù)語“電子系統(tǒng)”(或“電子裝置”)廣義地指能夠電子地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，諸如桌上型計算機、膝上型計算機、上網(wǎng)本計算機、平板、網(wǎng)頁瀏覽器、電子書籍閱讀器，和個人數(shù)字助手(pda)。另外的示例電子系統(tǒng)包括復合型輸入裝置，諸如包括輸入裝置100和獨立的操縱桿或按鍵開關的物理鍵盤。進一步的示例電子系統(tǒng)包括諸如數(shù)據(jù)輸入裝置(包括遠程控制和鼠標)，和數(shù)據(jù)輸出裝置(包括顯示屏和打印機)的外圍設備。其他示例包括遠程終端、信息亭，和視頻游戲機(例如，視頻游戲控制臺、便攜式游戲裝置等)。其他示例包括通信裝置(包括蜂窩電話，諸如智能電話)，和媒體裝置(包括錄制器、編輯器、和諸如電視的播放器、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)可以是輸入裝置的主機或從機。
輸入裝置100能夠被實現(xiàn)為該電子系統(tǒng)的物理部件，或者能與該電子系統(tǒng)物理地分離。適當情況下，輸入裝置100能使用下列方式的任何一個或多個與電子系統(tǒng)的部件通信：總線、網(wǎng)絡，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。
在圖1a中，輸入裝置100示出為接近傳感器裝置(通常也稱為“觸摸墊”或“觸摸傳感器裝置”)，其配置成感測由一個或多個輸入對象140在感測區(qū)域170中提供的輸入。示例輸入對象包括手指和觸控筆，如圖1a所示。
感測區(qū)域170包含在輸入裝置100之上、周圍、之中和/或附近的任何空間，在其中輸入裝置100能夠檢測用戶輸入(例如，由一個或多個輸入對象140提供的用戶輸入)。特定感測區(qū)域的大小、形狀和位置可能逐個實施例廣泛變化。在一些實施例中，感測區(qū)域170從輸入裝置100的表面沿一個或多個方向延伸至空間中直到信噪比阻止充分準確的對象檢測。該感測區(qū)域170沿特定方向延伸的距離，在各種實施例中，可能為大約小于一毫米、數(shù)毫米、數(shù)厘米或者更多，并且可能隨所用的感測技術(shù)的類型和期望精度而顯著變化。因此，一些實施例感測輸入，其中包括與輸入裝置100任何表面無接觸、與輸入裝置100的輸入表面(例如觸摸表面)接觸、與耦合一定量外加力或壓力的輸入裝置100的輸入表面接觸、和/或它們的組合。在各種實施例中，輸入表面可由傳感器電極位于其中的殼體的表面來提供，由應用在傳感器電極或任何殼體之上的面板來提供等。在一些實施例中，感測區(qū)170在投射到輸入裝置100的輸入表面上時具有矩形形狀。
輸入裝置100可以利用傳感器組件和感測技術(shù)的任何組合來檢測在感測區(qū)170中的用戶輸入。該輸入裝置100包括用于檢測用戶輸入的多個感測120。輸入裝置100可包括經(jīng)組合來形成傳感器電極的一個或多個感測元件120。作為幾個非限制性示例，輸入裝置100可以使用電容性、倒介電、電阻性、電感性、磁、聲、超聲，和/或光技術(shù)。
一些實現(xiàn)配置成提供跨一維、二維、三維，或更高維空間的圖像。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的一些電阻性實現(xiàn)中，柔性且導電的第一層通過一個或多個間隔元件與導電的第二層分離。在操作期間，一個或多個電壓梯度跨多層創(chuàng)建。按壓柔性的第一層可使其充分彎曲而產(chǎn)生多層之間的電接觸，導致反映多層間接觸的點的電壓輸出。這些電壓輸出可用于確定位置信息。
在輸入裝置100的一些電感性實現(xiàn)中，一個或多個感測元件120獲得諧振線圈或線圈對引起的環(huán)路電流。電流的量值、相位和頻率的某種組合可隨后用于確定位置信息。
在輸入裝置100的一些電容性實現(xiàn)中，施加電壓或電流以創(chuàng)建電場。附近的輸入對象導致電場的變化，并且產(chǎn)生電容性耦合的可檢測變化，其可作為電壓、電流等的變化而被檢測。
一些電容性實現(xiàn)利用電容性感測元件120的陣列或者其他規(guī)則或不規(guī)則的圖案來創(chuàng)建電場。在一些電容性實現(xiàn)中，獨立的感測元件120可以歐姆地短接在一起以形成更大的傳感器電極。一些電容性實現(xiàn)利用電阻片，其可以是電阻均勻的。
如以上所討論，一些電容性實現(xiàn)利用基于在傳感器電極120和輸入對象之間的電容性耦合的變化的“自電容”(或“絕對電容”)感測方法。在一個實施例中，處理系統(tǒng)110配置成將具有已知振幅的電壓驅(qū)動到傳感器電極120上并測量將傳感器電極充電到所驅(qū)動電壓所需的電荷的量。在其他實施例中，處理系統(tǒng)110配置成驅(qū)動已知電流并測量結(jié)果電壓。在各種實施例中，傳感器電極120附近的輸入對象改變傳感器電極120附近的電場，從而改變量得的電容性耦合。在一個實現(xiàn)中，絕對電容感測方法通過使用所調(diào)制信號相對于參考電壓(例如，系統(tǒng)地)調(diào)制傳感器電極120，以及通過檢測傳感器電極120與輸入對象140之間的電容性耦合，來進行操作。
此外，如以上所討論，一些電容性實現(xiàn)利用基于在傳感器電極之間的電容性耦合的變化的“互電容”(或“跨電容”)感測方法。在各種實施例中，傳感器電極附近的輸入對象140改變傳感器電極之間的電場，從而改變量得的電容性耦合。在一個實現(xiàn)中，跨電容感測方法通過檢測在一個或多個發(fā)射器感測電極(也是“發(fā)射器電極”)與一個或多個接收器感測電極(也是“接收器電極”)之間的電容性耦合，來進行操作，如以下進一步討論。發(fā)射器感測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。接收器感測電極可相對于參考電壓保持大體上恒定以促進結(jié)果信號的接收。結(jié)果信號可以包括對應于一個或多個發(fā)射器信號、和/或?qū)谝粋€或多個環(huán)境干擾源(例如，其他電磁信號)的影響。感測電極可為專用的發(fā)射器電極或接收器電極，或者可配置成既傳送又接收。
在圖1a中，處理系統(tǒng)110示出為輸入裝置100的部件。處理系統(tǒng)110配置成操作輸入裝置100的硬件來檢測感測區(qū)170中的輸入。處理系統(tǒng)110包括一個或多個集成電路(ic)和/或其他電路組件的部分或全部。(例如，用于互電容傳感器裝置的處理系統(tǒng)可包括發(fā)射器模塊，其包括配置成采用發(fā)射器傳感器電極來傳送信號的電路，和/或接收器模塊，其包括配置成采用接收器傳感器電極來接收信號的電路)。在一些實施例中，處理系統(tǒng)110還包括電子可讀指令，諸如固件代碼、軟件代碼等。在一些實施例中，組成處理系統(tǒng)110的組件定位在一起，諸如在輸入裝置100的感測元件120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的感測元件120，而一個或多個組件在別處。例如，輸入裝置100可為耦合到桌上型計算機的外設，并且處理系統(tǒng)110可包括配置成在桌上型計算機的中央處理單元上運行的軟件以及與該中央處理單元分離的一個或多個ic(或許具有關聯(lián)的固件)。作為另一示例，輸入裝置100可物理地集成在電話中，并且處理系統(tǒng)110可包括作為該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也執(zhí)行其他功能，諸如操作顯示屏、驅(qū)動觸覺致動器等。
處理系統(tǒng)110可以作為處理該處理系統(tǒng)110不同功能的一組模塊被實現(xiàn)。每一模塊可包括作為處理系統(tǒng)110的一部分的電路、固件、軟件或它們的組合。在各種實施例中，可使用模塊的不同組合。示例模塊包括用于操作諸如傳感器電極和顯示屏之類硬件的硬件操作模塊，用于處理諸如傳感器信號和位置信息之類數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理模塊，以及用于報告信息的報告模塊。另外的示例模塊包括傳感器操作模塊，其配置成操作感測元件120來檢測輸入；識別模塊，其配置成識別諸如模式變更手勢之類的手勢；以及模式變更模塊，其用于變更操作模式。處理系統(tǒng)110也可以包括一個或多個控制器。
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感測區(qū)域170中的用戶輸入(或缺少用戶輸入)。示例動作包括改變操作模式，以及諸如光標移動、選擇、菜單導航、和其他功能的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，向與處理系統(tǒng)110分離的電子系統(tǒng)的中央處理系統(tǒng)，如果這樣一個獨立的中央處理系統(tǒng)存在的話)提供關于輸入(或缺少輸入)的信息。在一些實施例中，電子系統(tǒng)的某個部分處理從該處理系統(tǒng)110接收到的信息以對用戶輸入采取動作，諸如促進全范圍的動作，包括模式改變動作和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的感測元件120以產(chǎn)生指示感測區(qū)域170中的輸入(或缺少輸入)的電信號。處理系統(tǒng)110在產(chǎn)生提供給電子系統(tǒng)的信息中可對該電信號執(zhí)行任何適量的處理。例如，處理系統(tǒng)110可以數(shù)字化從感測元件120獲得的模擬電信號。作為另一個例子，處理系統(tǒng)110可以執(zhí)行濾波或其他信號調(diào)節(jié)。作為又一個例子，處理系統(tǒng)110可以減去或以其他方式計及基線，以使得信息反映電信號和基線之間的差異。作為另一些示例，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。
本文使用的“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。示例性的“零維”位置信息包括近/遠或接觸/非接觸信息。示例性的“一維”位置信息包括沿軸的位置。示例性的“二維”位置信息包括在平面中的運動。示例性的“三維”位置信息包括在空間中的瞬時或平均速度。進一步的示例包括空間信息的其他表示。也可確定和/或存儲關于一種或多種類型位置信息的歷史數(shù)據(jù)，包括，例如隨時間追蹤位置、運動、或瞬時速度的歷史數(shù)據(jù)。
在一些實施例中，輸入裝置100采用由處理系統(tǒng)110或由某個其他處理系統(tǒng)操作的附加輸入組件來實現(xiàn)。這些附加輸入組件可為感測區(qū)170中的輸入提供冗余的功能性，或某個其他功能性。圖1a示出感測區(qū)170附近的按鈕130，其能夠用于促進使用輸入裝置100的項目的選擇。其他類型的附加輸入組件包括滑塊、球、輪、開關等。相反地，在一些實施例中，輸入裝置100可在沒有其他輸入組件的情況下實現(xiàn)。
一些實施例中，輸入裝置100包括觸摸屏界面，并且感測區(qū)170與輸入裝置100的顯示屏的有源區(qū)的至少一部分重疊。例如，輸入裝置100可包括覆蓋該顯示屏的、大體透明的感測元件120，以及為關聯(lián)的電子系統(tǒng)提供觸摸屏界面。該顯示屏可以是能向用戶顯示可視界面的、任何類型的動態(tài)顯示器，并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)，或其他顯示技術(shù)。輸入裝置100和顯示裝置可共用物理元件。例如，一些實施例可將相同電組件的一些用于顯示及感測。作為另一示例，顯示裝置可部分或整個地由處理系統(tǒng)110操作。
應理解，盡管本技術(shù)的諸多實施例在完全功能設備的上下文中描述，本技術(shù)的機制能夠作為采用多種形式的程序產(chǎn)品(例如軟件)來被分配。例如，本技術(shù)的機制可作為電子處理器可讀取的信息承載介質(zhì)(例如，可由處理系統(tǒng)110讀取的、非暫時性計算機可讀和/或可記錄/可寫的信息承載介質(zhì))之上的軟件程序來實現(xiàn)及分配。另外，無論用于執(zhí)行分配的介質(zhì)的特定類型，本技術(shù)的實施例同樣地適用。非暫時性、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、或任何其他存儲技術(shù)。
保護信號
絕對電容性感測可以通過測量從傳感器電極到大體上恒定的電壓(例如，系統(tǒng)地或任何其他大體上恒定的電壓)的電容來執(zhí)行。圖1b-1g示出包括四個節(jié)點-a、b、c以及gnd的網(wǎng)絡-其可在執(zhí)行電容性感測時使用。例如，圖1b示出可在包含這四個節(jié)點的網(wǎng)絡中存在的各種電容。如所示，在這四節(jié)點網(wǎng)絡中示出六個電容。盡管在圖1b中節(jié)點a在本文中被稱為傳感器電極(因為其由所調(diào)制信號驅(qū)動)，節(jié)點a、b或c的任一個可用作傳感器電極。在圖1b中，傳感器電極(節(jié)點a)具有到gnd的電容cf，其與ca并聯(lián)。電容cf基于輸入對象到傳感器電極的接近性而改變。從而通過測量cf，接近輸入對象的位置可以被確定。貫穿本說明書，節(jié)點a和傳感器電極可互換地使用。
在一個實施例中，通過將所調(diào)制信號(示出為v(t))驅(qū)動到該傳感器電極上并且隨后測量采用傳感器電極接收的結(jié)果信號，測量從傳感器電極到接近的輸入對象的變化電容。在一個實施例中，結(jié)果信號對應于結(jié)果電流i(t)。通過測量結(jié)果信號，可以確定輸入對象的位置。然而，在圖1b中示出的電容ca、cab、cca、cb、cbc和/或cc可能對對象檢測具有若干有害的影響。例如，傳感器電極對地的總電容增加，這增加該傳感器電極的穩(wěn)定時間。影響結(jié)果信號的電容的量值也增加，其增加感測電路所需的動態(tài)范圍。在各種實施例中，電容的一些是可變的(因過程、溫度、所施加dc電壓等)，這使對該變化進行補償(變得)困難。在許多實施例中，減少或移除其他電容將改進輸入裝置的性能，并且可使輸入對象與傳感器電極之間的電容的變化更容易確定。
在一個實施例中，并進一步參考圖1b，可以通過采用所調(diào)制信號驅(qū)動節(jié)點a(傳感器電極)以及測量接收到的結(jié)果信號，來確定電容cf。在該驅(qū)動及測量階段期間，節(jié)點b(例如，另一電極)可以被置為浮動的、以大體恒定的電壓(例如，地等)驅(qū)動或以保護信號驅(qū)動。類似地，節(jié)點c可以被置為浮動的、以大體恒定的電壓(地)驅(qū)動或以保護信號驅(qū)動。由此，在測量期間對于節(jié)點/電極b和c有九種可能的組合，如下表1所示出。
表1
考慮到寄生電阻的存在，其未在圖1b-1g中示出，減少或消除寄生電容的影響，改進了傳感器電極(圖1b中的節(jié)點a)的穩(wěn)定時間，允許每單位時間更多的測量，并且增加信噪比。電容ca、cb、cc、cab、cbc和cca中的一些或全部也可作為溫度、過程、所施加電壓或其他狀態(tài)的函數(shù)而變化。為了準確地檢測由輸入對象產(chǎn)生的電容的變化，這個可變性的減輕是重要的。
在圖1b的另一實施例中，可以通過在cf的測量期間使節(jié)點b和c開放(電浮動節(jié)點b和c)，而改進cf的測量。如果ca、cb和cc的值相對于耦合電容cbc和cca小(例如，小一個數(shù)量級)，那么保護一個節(jié)點并浮動其他節(jié)點變得更有效。然而，如果從節(jié)點至地的電容的值相對于耦合電容大，那么浮動該節(jié)點變得不那么有效。
在圖1c所示的實施例中，可以通過在以所調(diào)制信號驅(qū)動節(jié)點a并且測量結(jié)果信號同時使節(jié)點b和c接地，來確定電容cf。因為節(jié)點b和c接地，當cb、cbc和cc從電路中有效地移除時(如虛線框所示)，電容cab和cca有效地與電容cf和ca并聯(lián)。電容cab和ccb相對于cf典型地大，這增加了接收器模塊所需的動態(tài)范圍，因為在測量cf時cab和ccb被檢測。此外，由于電容cab和ccb是沿著電阻性傳感器電極的分布式電容，傳感器電極的穩(wěn)定時間也增加了。
備選地，如圖1d所示，節(jié)點b和c(電極b和c)兩者都通過在兩個v(t)電壓發(fā)生器所示的節(jié)點驅(qū)動保護信號而被“保護”。保護信號可在振幅、形狀、相位和/或頻率的至少一個中與所調(diào)制信號v(t)相等。在這樣的實施例中，跨圖1d中示出的全部耦合電容cab、cbc以及cca(它們連接到節(jié)點b和c)的電壓不改變，并且從而，這些電容有效地從電路中移除。量得的電容是cf與單個電容ca的和。在許多實施例中，ca處于與cf相同數(shù)量級，并且照這樣接收器模塊的動態(tài)范圍不需要被增加和/或傳感器電極的穩(wěn)定時間由于ca僅被稍微增加，這允許更高的頻率被用于所調(diào)制信號或發(fā)射器信號。該保護還具有移除因過程、溫度、電壓等所致的電容cab、cbc和cca的可變性的重要次要益處。
在一些實施例中，如圖1e所例示，保護信號施加到節(jié)點b和c其中之一，而節(jié)點b或c的另一個電浮動。在這個特定的實施例中，保護信號施加到如v(t)電壓發(fā)生器所示的節(jié)點b。電容cc假定為相比于cbc和cca??；節(jié)點c因此由施加到節(jié)點b的保護信號有效地驅(qū)動。這有效地將cca從電路中移除。進一步，由于所調(diào)制信號和保護信號施加到cbc和cca的串聯(lián)組合的兩端，電容cbc和cca也可以大體上從等效電路中消除。由此，當cc相比于cbc和cca小時，在浮動節(jié)點(電極)c同時僅保護節(jié)點(電極)b可大體等效于保護節(jié)點(電極)b和c兩者。
在圖1f示出的實施例中，告警信號被驅(qū)動至節(jié)點b和節(jié)點c其中之一上，而節(jié)點b或節(jié)點c的另一個由大體恒定電壓(例如，接地的)驅(qū)動。由于節(jié)點b被驅(qū)動，電容cb大體不影響結(jié)果信號，以及因為cbc的一端被驅(qū)動而另一端接地，cbc大體不影響結(jié)果信號。進一步地，因為節(jié)點c接地，電容cc大體不影響結(jié)果信號。進一步地，由于cab的兩端由類似的信號驅(qū)動，其不影響結(jié)果信號。然而，因為節(jié)點c以大體恒定電壓驅(qū)動以及因為節(jié)點a以所調(diào)制信號驅(qū)動，節(jié)點c和節(jié)點a之間的電容(cca)可能影響結(jié)果信號。這個實施例與圖1d和1e不同之處在于，例如，節(jié)點和地之間的電容值(例如，cc)被移除，而耦合電容(例如，cca)則沒有。
圖1g示出一實施例，其中，節(jié)點b和節(jié)點c其中之一接地而節(jié)點的另一個浮動。在所例示實施例中，因為節(jié)點b接地，電容cb不影響結(jié)果信號。進一步地，因為cc和cbc并聯(lián)而cc，在許多實施例中，小于cbc，cc的電容性影響可被忽略。這導致附加電容cab、ca、以及cca與cbc的串聯(lián)組合，其可能會影響結(jié)果信號。
在顯示裝置的一個實施例中，典型地存在為像素所共用的三個電極，例如：vcom電極(共用電極)、柵極電極(柵極線)和源極電極(源極線)。正如以下將更詳細討論，在各種實施例中，這些電極中的任何一個可以配置為傳感器電極。在一個實施例中，圖1b-1g所描述的四節(jié)點網(wǎng)絡可對應于單個子像素；然而，類似的論述可被擴展到子像素的集合組。例如，節(jié)點a可以是也用于更新顯示的傳感器電極(例如，vcom電極)。節(jié)點b和c可以是其他類型的顯示電極(例如，柵極和源極電極)。進一步地，與傳感器電極關聯(lián)的電容也可包括關聯(lián)線路或其他布線的電容。與子像素關聯(lián)的電容可包括包含四個節(jié)點的網(wǎng)絡：ac系統(tǒng)地(也被稱為“gnd”，并在各種附圖中由符號
在一個實施例中，傳感器電極的每個包括共用電極層的一個或多個分段(vcom電極分段)、源極線和柵極線，其中在以上討論中傳感器電極對應于節(jié)點a并且源極線對應于節(jié)點b并且柵極線對應于節(jié)點c。源極線和/或柵極線可以以保護信號來驅(qū)動或電浮動以至少部分地減輕它們的寄生電容影響。進一步地，其他共用電極也可以以保護信號來驅(qū)動，使得它們的電容不會影響正被驅(qū)動用于電容性感測的傳感器電極。相對照地，典型的顯示裝置在觸摸測量時間間隔期間可驅(qū)動dc電壓至源極和柵極線上，例如，如圖1c所示，其中節(jié)點b和節(jié)點c接地。相對照地，圖1d-1f例示驅(qū)動保護信號至顯示電極的至少一個上以便移除耦合電容的一個或多個。
在另一實施例中，傳感器電極與vcom電極(共用電極)分離，其中vcom電極以保護信號來驅(qū)動以減少vcom電極和傳感器電極之間的寄生電容性耦合的影響。進一步地，所有柵極線和/或源極線也可以以保護信號來驅(qū)動或電浮動以減少柵極線和傳感器電極之間以及源極線與傳感器電極之間的寄生電容影響。
在另外的實施例中，第一傳感器電容可以以發(fā)射器信號來驅(qū)動，而包括對應于該發(fā)射器信號的影響的結(jié)果信號以第二傳感器電極來接收。與上述類似的方案可以應用至接近第一傳感器電極和/或第二傳感器電極的顯示電極。通過減少或消除從發(fā)射器電極(第一傳感器電極)和接收器電極(第二傳感器電極)到地的電容，發(fā)射器電極和/或接收器電極的穩(wěn)定時間可被改善。進一步地，發(fā)射器和接收器電極之間的電容值的任何變化(其基于發(fā)射器和/或接收器電極與顯示電極之間的電容的變化)可被減少或消除。
以上論述可以進一步應用到在即將到來的描述中具體化的各種配置。
傳感器電極布置
回到圖1a，在一個實施例中，傳感器電極120可以布置到同一襯底的不同側(cè)。例如，傳感器電極120的每個可以跨襯底的表面之一縱向延伸。還進一步地，在襯底的一側(cè)，傳感器電極120可沿第一方向延伸，但在襯底的另一側(cè)，傳感器電極120可沿第二方向延伸，其中第二方向與第一方向或者平行或者垂直。例如，傳感器電極120可以成形為條或條紋，其中在襯底的一側(cè)的傳感器電極120沿垂直于在襯底相對側(cè)的傳感器電極120的方向延伸。
傳感器電極120可在襯底側(cè)面上形成為任何期望的形狀。此外，在襯底一側(cè)的傳感器電極120的大小和/或形狀可不同于在襯底另一側(cè)的傳感器電極120的大小和/或形狀。另外，同一側(cè)的傳感器電極120可以具有不同的形狀和/或大小。
在另一實施例中，傳感器電極120可以在隨后層壓在一起的不同襯底上形成。在一個示例中，布置于襯底其中之一上的第一批多個傳感器電極120可以用于傳送感測信號(即，發(fā)射器電極)，而布置于另一襯底上的第二批多個傳感器電極120用于接收結(jié)果信號(即，接收器電極)。在其他實施例中，第一和/或第二批多個傳感器120可作為絕對電容性傳感器電極被驅(qū)動。在一個實施例中，盡管不是必需的，第一批多個傳感器電極可相比于第二批多個傳感器電極更大(更大的表面面積)。在其他實施例中，第一批多個和第二批多個傳感器電極可具有類似的大小和/或形狀。因而，在襯底其中之一上的傳感器電極120的大小和/或形狀可與另一襯底上的電極120的大小和/或形狀不同。盡管如此，傳感器電極120可在它們相應的襯底上形成為任何期望的形狀。另外，同一襯底上的傳感器電極120可以具有不同的形狀和大小。
在另一個實施例中，傳感器電極120全部位于共用襯底的同一側(cè)或表面。在一個示例中，第一批多個傳感器電極包括該第一批多個傳感器電極與第二批多個傳感器電極交叉所在區(qū)域中的跳線，其中跳線與第二批多個傳感器電極絕緣。如上，傳感器電極120可各自具有相同的大小或形狀，或者不同的大小和形狀。
在另一實施例中，傳感器電極120全部位于共用襯底的同一側(cè)或表面，并在感測區(qū)170中彼此絕緣。在這種實施例中，傳感器電極120彼此電絕緣。在一個實施例中，電極120按矩陣陣列來布置，其中每一傳感器電極120大體上是相同大小和/或形狀。在這樣的實施例中，傳感器電極120可稱為矩陣傳感器電極。在一個實施例中，傳感器電極120的矩陣陣列的傳感器電極的一個或多個可在大小和形狀至少一個中改變。矩陣陣列的每一傳感器電極120可以對應于電容性圖像的像素。在一個實施例中，處理系統(tǒng)110配置成以所調(diào)制信號驅(qū)動傳感器電極120來確定絕對電容的變化。在其他實施例中，處理系統(tǒng)110配置成驅(qū)動發(fā)射器信號至傳感器電極120的第一個上并且以傳感器電極120的第二個來接收結(jié)果信號。發(fā)射器信號與所調(diào)制信號可以在形狀、振幅、頻率和相位中的至少一個中類似。在各個實施例中，發(fā)射器信號和所調(diào)制信號是相同信號。進一步地，發(fā)射器信號是用于跨電容性感測的所調(diào)制信號。在各種實施例中，一個或多個網(wǎng)格電極可布置于共用襯底上、在傳感器電極120之間，其中網(wǎng)格電極可用于屏蔽和/或保護傳感器電極。
如本文所使用的，“屏蔽”指將恒定電壓驅(qū)動至電極上，而“保護”指將可變電壓信號驅(qū)動至第二電極上，其中可變電壓信號與調(diào)制第一電極的信號在振幅、頻率和/或相位上大體上相似，以便測量第一電極的電容。電浮動電極在某些情況下可以被理解為保護的形式，在其中，通過浮動，第二電極經(jīng)由來自輸入裝置100中第一或第三電極的電容性耦合來接收期望的保護波形。在各種實施例中，保護可被認為是屏蔽的子集，使得保護傳感器電極會操作成屏蔽那個傳感器電極。網(wǎng)格電極可以以可變電壓、大體恒定電壓來驅(qū)動，或者電浮動。當它以發(fā)射器信號來驅(qū)動時，網(wǎng)格電極也可以用作發(fā)射器電極，使得網(wǎng)格電極與一個或多個傳感器電極之間的電容性耦合可被確定。在一個實施例中，浮動電極可以布置于網(wǎng)格電極和傳感器電極之間。在一個特定實施例中，浮動電極、網(wǎng)格電極以及傳感器電極組成顯示裝置的共用電極的整體。在其他實施例中，網(wǎng)格電極，而不是傳感器電極120或兩者，可以布置于獨立的襯底或者襯底的表面上。盡管傳感器電極120可在襯底上電絕緣，電極可以在感測區(qū)170外-例如，在連接區(qū)(其傳送或接收在傳感器電極120上的電容性感測信號)中，耦合在一起。在各種實施例中，傳感器電極120可以按照使用各種圖案的陣列來布置，其中電極120并不都是同一大小和形狀。此外，陣列中的電極120之間的距離可能不是等距的。
在以上討論的傳感器電極布置的任一個中，傳感器電極120和/或網(wǎng)格電極可以形成于在顯示裝置外部的襯底上。例如，電極120和/或網(wǎng)格電極可布置于輸入裝置100中的透鏡的外表面上。在其他實施例中，傳感器電極120和/或網(wǎng)格電極布置于顯示裝置的濾色玻璃和輸入裝置的透鏡之間。在其他實施例中，布置傳感器電極120和/或網(wǎng)格電極的至少一部分，使得它們位于薄膜晶體管襯底(tft襯底)和顯示裝置的濾色玻璃之間。在一個實施例中，第一批多個傳感器電極120和/或網(wǎng)格電極布置在tft襯底和顯示裝置的濾色玻璃之間，而第二批多個傳感器電極120和/或第二網(wǎng)格電極布置于濾色玻璃與輸入裝置100的透鏡之間。在一個實施例中，第二批多個傳感器電極120布置在濾色玻璃、透鏡以及輸入裝置100的偏振器其中之一上。在又一些實施例中，所有傳感器電極120和/或網(wǎng)格電極布置于tft襯底和顯示裝置的濾色玻璃之間，其中傳感器電極120可布置于同一襯底或不同的襯底上，如上所述。
在一個或多個實施例中，至少第一批多個傳感器電極120包括顯示裝置的一個或多個顯示電極(其在更新顯示中使用)。例如，傳感器電極120可以包括諸如vcom電極的一個或多個分段的共用電極、源極驅(qū)動線、柵極線、陽極子像素電極或陰極像素電極、或任何其他顯示元件。這些共用電極可布置于適當?shù)娘@示屏襯底上。例如，共用電極可以布置于一些顯示屏(例如，平面內(nèi)切換(ips)、邊緣場切換(ffs)、平面至線切換(pls)、有機發(fā)光二極管(oled))中的透明襯底(例如，玻璃襯底、tft玻璃或任何其他透明材料)上，在一些顯示屏(例如，圖案垂直調(diào)整(pva)、多域垂直調(diào)整(mva)、ips和ffs)的濾色玻璃的底部上、在陰極層(例如，oled)上等。在這種實施例中，共用電極也可以稱為“組合電極”，因為它執(zhí)行多種功能。在各種實施例中，傳感器電極120的每個包括與像素或子像素關聯(lián)的一個或多個共用電極。在其他實施例中，至少兩個傳感器電極120可共用與像素或子像素關聯(lián)的至少一個共用電極。盡管第一批多個傳感器電極可包括配置用于顯示更新和電容性感測的一個或多個共用電極，第二批多個傳感器電極可配置用于電容性感測且不用于顯示更新。進一步地，在一個或多個實施例中，網(wǎng)格電極和/或浮動電極，當存在時，包括一個或多個共用電極。
備選地，所有傳感器電極120可以布置于tft襯底和顯示裝置的濾色玻璃之間。在一個實施例中，第一批多個傳感器電極布置于tft襯底上，其中每個包括一個或多個共用電極，而第二批多個傳感器電極可以布置于濾色玻璃和tft襯底之間。具體地，接收器電極可以在濾色玻璃上的黑色掩膜內(nèi)布線。在另一實施例中，所有傳感器電極120包括一個或多個共用電極。傳感器電極120可以作為電極的陣列完全地定位于tft襯底或者濾色玻璃上。如上所述，傳感器電極120的一些可使用跳線在陣列中耦合在一起，或者所有電極120可在陣列中電絕緣并使用網(wǎng)格電極來屏蔽或保護傳感器電極120。在一個或多個實施例中，網(wǎng)格電極，當存在時，包括一個或多個共用電極。
在上述傳感器電極布置的任何一個中，可通過將傳感器電極120劃分為發(fā)射器和接收器電極而在跨電容感測模式下、在絕對電容感測模式下、或在兩者的某種混合下在輸入裝置100中操作傳感器電極120。以下將更詳細地討論的是，傳感器電極120或顯示電極的一個或多個(例如，源極、柵極、或基準(共用)線)可以用于執(zhí)行屏蔽或保護。
繼續(xù)參考圖1a，與傳感器電極120耦合的處理系統(tǒng)110包括傳感器模塊，并且在各種實施例中，處理系統(tǒng)110也可以附加地或備選地包括顯示驅(qū)動器模塊(或“顯示模塊”)。傳感器模塊包括配置成驅(qū)動傳感器電極120的至少一個在輸入感測被期望的時期期間用于電容性感測的電路。在一個實施例中，傳感器模塊配置成驅(qū)動所調(diào)制信號到該至少一個傳感器電極上以檢測該至少一個傳感器電極和輸入對象之間的絕對電容的變化。在另一實施例中，傳感器模塊配置成驅(qū)動發(fā)射器信號到該至少一個傳感器電極上以檢測該至少一個傳感器電極和另一傳感器電極之間的跨電容的變化。所調(diào)制信號和發(fā)射器信號一般是包括在分派用于輸入感測的一時間段上的多個電壓轉(zhuǎn)變的可變電壓信號，并且也可以稱為電容性感測信號。在各種實施例中，所調(diào)制信號與發(fā)射器信號在形狀、頻率、振幅和/或相位的至少一個上類似。在其他實施例中，所調(diào)制信號和發(fā)射器信號在頻率、形狀、相位、振幅和相位上不同。傳感器模塊可以選擇性地耦合到傳感器電極120的一個或多個。例如，傳感器模塊可以耦合到傳感器電極120的至少一個，并在絕對電容和/或跨電容感測模式中操作。
傳感器模塊包括配置成以傳感器電極120接收結(jié)果信號的電路，其中結(jié)果信號包括在輸入感測被期望的時期期間與所調(diào)制信號或發(fā)射器信號對應的影響。傳感器模塊可確定感測區(qū)170中輸入對象140的位置或可向另一模塊或處理器(例如，確定模塊或電子裝置的處理器(即，主處理器))提供包括指示結(jié)果信號的信息的信號，以用于確定感測區(qū)170中輸入對象140的位置。
顯示驅(qū)動器模塊包括配置成在顯示更新時期期間向顯示裝置的顯示器提供顯示圖像更新信息的電路。在一個實施例中，顯示驅(qū)動器耦合至顯示電極(源極電極、柵極電極和vcom電極)并且配置成驅(qū)動至少一個顯示電極來設定與顯示裝置的像素關聯(lián)的電壓，并且在保護模式中操作該至少一個顯示電極來減輕多個傳感器電極中的第一傳感器電極和該至少一個顯示電極之間的耦合電容的影響。在各種實施例中，顯示電極是驅(qū)動電壓至與像素關聯(lián)的存儲元件上的源極電極、設定與像素關聯(lián)的晶體管上的柵極電壓的柵極電極、以及向存儲元件提供基準電壓的共用電極中的至少一個。
在一個實施例中，傳感器模塊和顯示驅(qū)動器模塊可包括在共用集成電路(第一控制器)內(nèi)。在另一個實施例中，傳感器模塊和顯示驅(qū)動器模塊包括在兩個獨立集成電路中。在那些包括多個集成電路的實施例中，同步機制可以耦合至它們之間，其配置成使顯示更新時期、感測時期、發(fā)射器信號、顯示更新信號等同步。
保護顯示電極
圖2a-2f是根據(jù)本文描述的實施例的、例示用于測量電容的電路的電路圖。具體地，圖2a-2f可以表示在執(zhí)行如上所述的絕對電容感測時圖1a中的輸入裝置100的電路模型。盡管本實施例討論在絕對電容感測的上下文中使用保護信號，但本公開并不限定于此。替代地，在跨電容感測期間，保護信號(即，與發(fā)射器信號類似的信號)可被傳送至下面所述的顯示電極(其在電容性感測期間沒有使用)上。這樣做可以減少功率消耗并一般地改進傳感器電極120的穩(wěn)定時間。
如圖2a中圖示200所示，在節(jié)點d，感測電壓耦合至傳感器電極120的一個或多個。圖示200包括積分器210，其包括具有反饋電容器cfb的運算放大器(op-amp)。積分器210測量傳感器電極120和自由空間(或地面)之間的電容，該電容在圖2a中由電容cabs表示。當輸入對象出現(xiàn)在輸入裝置中感測區(qū)附近的范圍內(nèi)時，這個電容變化。在一個實施例中，在節(jié)點e所調(diào)制信號可在低電壓和高電壓間切換。由于節(jié)點e上的電壓變化，積分器210驅(qū)動負端到同一電壓。基于積分器210的輸出電壓，輸入裝置能夠確定多少電荷必須流動以便對電容cabs和cp充電，并從而確定這些電容的值。在其他實施例中，調(diào)制電壓可以替代地施加到節(jié)點d以便測量cabs。還進一步地，代替驅(qū)動電壓以便測量電流以確定如圖2a-2f所示的cabs的值，備選地，輸入裝置能夠驅(qū)動電流并測量電壓。無論用于測量cabs的具體技術(shù)，如下所述保護傳感器電極120和/或顯示電極可改進感測性能。保護技術(shù)可以一般地減少包括用于背景電容補償?shù)碾娐返男枨蟆１Ｗo技術(shù)也可以減輕模數(shù)轉(zhuǎn)換(adc)基線值的變化，其通常在電容性感測信號的頻率變化時經(jīng)歷(例如，來避免干擾)?？绺袦y信號頻率變化保持同一adc基線可以在電路的速度和簡化方面改進總體感測性能。
圖示200還例示寄生電容cp，其可能影響積分器210獲得的度量。如以上關于圖1b-1g所述，由于寄生電容可能比電容cabs的變化大得多，積分器210在沒有利用技術(shù)來處理高寄生電容cp的情況下可能無法有效地識別電容cabs的變化。圖2b中的圖示250例示電路模型，其中保護信號215被施加，保護信號使積分器210能夠有效地識別電容cabs的變化，甚至在高寄生電容cp存在的情況下。
在圖示250中，以及如上所述，寄生電容cp表示傳感器電極120和輸入裝置中任何其他電極205之間的耦合電容。照這樣，其他電極205可以是當前沒有被感測的另一傳感器電極120、或者接近傳感器電極120的顯示電極—例如，用于更新輸入裝置中顯示圖像的源極、vcom、陰極或柵極電極。為了防止其他電極205和傳感器電極120之間的寄生電容干擾積分器210所執(zhí)行的絕對電容度量，保護信號可直接或間接地施加至電極205。具體地，保護信號可與驅(qū)動至電極120上的調(diào)制信號相同或大體類似。因而，如果跨寄生電容cp的電壓沒有變化(即，如果在電容cp一側(cè)的電壓改變了與另一側(cè)的電壓相同的量)，那么寄生電容cp不影響積分器210所獲得的度量。例如，如果在節(jié)點e，調(diào)制信號由在低和高感測電壓之間進行切換來定義，相同的電壓變化可作為保護信號施加至電極205。
在一個實施例中，節(jié)點d或者節(jié)點e可以電耦合至電極205，使得驅(qū)動至電極120上的同一所調(diào)制信號作為保護信號被驅(qū)動至電極205上，但這不是必需的。例如，被同步化的其他驅(qū)動電路，可以用于驅(qū)動保護信號至電極205上，該保護信號與驅(qū)動至電極120上的所調(diào)制信號大體上類似(即，相同相位和/或頻率和/或振幅)。
圖2c例示圖示260，其中傳感器電極與顯示電極(例如，源極、柵極、或vcom(或陰極)電極)分離。由于各種電極之間的緊密接近，在傳感器電極(圖2c中示出為“第一傳感器電極”)和輸入裝置中的其他電極之間可能存在寄生電容。換言之，圖2c中的寄生電容是第一傳感器電極和第二傳感器電極之間的耦合電容(cse)、第一傳感器電極和vcom電極之間的耦合電容(cvcom)、第一傳感器電極和源極電極之間的耦合電容(cs)、第一傳感器電極和柵極電極之間的耦合電容(cg)的組合。為了在測量絕對電容時減輕這些寄生電容的影響，電極以一個或多個保護信號來直接或間接地驅(qū)動。
在一個實施例中，第一傳感器電極可以是多個接收器電極中的一個或多個，而第二傳感器電極可以是多個發(fā)射器電極中的一個或多個。在其他實施例中，第一和第二傳感器電極是共用的多個傳感器電極(例如，發(fā)射器電極、接收器電極或矩陣傳感器電極)中的相應第一和第二傳感器電極。在另一實施例中，第一傳感器電極可以是多個發(fā)射器電極中的一個或多個，而第二傳感器電極可以是多個接收器電極中的一個或多個。在另外的實施例中，第一傳感器電極是一種類型的矩陣傳感器電極，而第二傳感器電極是同一類型的矩陣傳感器電極。在另外的實施例中，第一傳感器電極是多個矩陣傳感器電極中的一個或多個，而第二傳感器電極是一個或多個網(wǎng)格電極。進一步地，第一傳感器電極是一種類型的矩陣傳感器電極，而第二傳感器電極是第二、不同類型的矩陣傳感器電極。盡管在圖2c中沒有例示，第二傳感器電極、vcom電極、源極電極和柵極電極其中之一可進一步電容性耦合至另一傳感器電極，這可能增加傳感器電極的寄生電容。
圖2d例示圖示270，其中傳感器電極中的第二傳感器電極包括用于顯示更新的顯示裝置的一個或多個共用電極(這里示出為vcom/傳感器電極)以及輸入傳感器以及沒有用于更新顯示裝置的第一傳感器電極。如所例示，第一傳感器電極電容性耦合至顯示裝置的vcom/傳感器電極、源極電極和柵極電極。因而，當所調(diào)制信號被驅(qū)動至第一傳感器電極上，保護信號也可以被驅(qū)動至vcom/傳感器電極、源極和柵極電極上，從而在測量絕對電容cabs時減輕寄生電容的影響。雖然在圖2d中沒有例示，另一寄生電容可能存在于第一傳感器電極和第二傳感器電極之間，其中第一和第二傳感器電極可能屬于共用的多個傳感器電極，或存在于第一傳感器電極和網(wǎng)格電極之間。進一步地，第二傳感器電極、vcom電極、源極電極和柵極電極其中之一可進一步地電容性耦合至另一傳感器電極，這可能增加傳感器電極的寄生電容。
在一個實施例中，輸入裝置還可以測量第二傳感器電極(vcom/傳感器電極)和地面之間的絕對電容。在這種情況下，所調(diào)制信號被驅(qū)動至第二傳感器電極上，而保護信號可被驅(qū)動至第一傳感器電極上。換言之，代替同時驅(qū)動所調(diào)制信號至所有傳感器電極上，電路在一個感測周期期間在驅(qū)動保護信號至第一傳感器電極上的同時僅在第二傳感器電極上執(zhí)行絕對電容性感測，但然后在隨后的感測周期期間反轉(zhuǎn)并且在傳送保護信號至第二傳感器電極上的同時測量與第一傳感器電極關聯(lián)的絕對電容。
圖2e例示電路280，其中所有傳感器電極包括顯示裝置的一個或多個共用電極。然而，在其他實施例中，傳感器電極可以包括源極或者柵極電極。例如，傳感器電極可以作為電極的陣列位于同一襯底(或表面)上，或者跨顯示裝置中多個表面分布。第一傳感器電極(即，共用電極或vcom/傳感器電極)之間的寄生電容可以包括共用電極和沒有采用與第一傳感器電極相同的方式來驅(qū)動的源極、柵極以及相鄰傳感器電極之間的耦合電容。為了確?？邕@些寄生電容的電壓不改變，保護信號可被直接或間接地驅(qū)動至源極、柵極以及相鄰電極上。相鄰傳感器電極可以包括網(wǎng)格電極或第二傳感器電極。另外，傳感器電極和附加的相鄰傳感器電極之間的寄生電容也可能存在，其中第一相鄰傳感器電極可以是另一傳感器電極，而第二相鄰傳感器電極可以是網(wǎng)格電極。進一步地，相鄰傳感器電極、源極電極和柵極電極其中之一可以進一步地電容性耦合至另一傳感器電極，并且這可能影響傳感器電極的寄生電容。
在另外的實施例中，如圖2f中例示，第一傳感器電極(發(fā)射器電極)可以發(fā)射器信號來驅(qū)動，而包括對應于發(fā)射器信號的影響的結(jié)果信號以第二傳感器電極(接收器電極)來接收。在電路290中，發(fā)射器電極包括至少一個共用電極。進一步地，接收器電極可以包括至少一個共用電極，但在各種實施例中，接收器電極可以與共用電極分離。通過減少或消除從發(fā)射器電極(第一傳感器電極)至源極電極/柵極電極的電容，發(fā)射器電極的穩(wěn)定時間可被改進。如所示，源極電極和/或柵極電極可以保護信號來驅(qū)動，使得發(fā)射器電極與源極電極和/或柵極電極之間的寄生電容cts和ctg被減少或消除。雖然在圖2f中沒有例示，當發(fā)射器電極與vcom電極分離時，附加的寄生電容可能存在于接收器電極與vcom電極之間。
盡管圖2c-2f例示跨各種顯示和傳感器電極驅(qū)動同一保護信號，這是為了便于說明。在其他實施例中，跨顯示和傳感器電極的dc電壓可能是唯一的。因而，驅(qū)動保護信號至電極上僅采用相同的方式改變電極上的dc電壓，但并未使它們成為等效電壓。例如，保護信號可以使源極、柵極和vcom電極上的每一電壓提高4v，但電極上的結(jié)果電壓可能是不同的，例如，分別為-1v、3v和5v。因而，減輕寄生電容的影響并不取決于各種電極的絕對電壓，而是跨寄生電容的電壓保持大體上不變。
另外，保護信號可使用電容性耦合在不同電極間轉(zhuǎn)移。例如，vcom和柵極電極可以位于顯示裝置中的相鄰層上。照這樣，保護信號可被驅(qū)動至這些電極中的僅一組上，并依靠電極間的電容性耦合來使保護信號傳播至電極的兩組上。
進一步地，在圖2b-2f的實施例的任一個中，貢獻寄生電容性耦合的顯示和傳感器電極其中之一可以以大體恒定信號來驅(qū)動，而其他電極以保護信號來驅(qū)動，這在圖1b-1g中描述。又進一步地，在圖2b-2f的實施例的任一個中，貢獻寄生電容性耦合的顯示和傳感器電極的至少一個可以電浮動，而其他電極以保護信號來驅(qū)動或者電浮動，這在圖1b-1g中描述。
圖3a-3b是根據(jù)本文所述的實施例的、用于在電容性感測期間保護顯示電極的顯示系統(tǒng)的示意性框圖。具體地，顯示系統(tǒng)300包括門選擇邏輯305和與像素315耦合的多個源極驅(qū)動器310。例如，系統(tǒng)300可以是在圖1a中討論的輸入裝置100中顯示裝置的一部分。門選擇邏輯305(也被稱為行選擇邏輯)可通過激活像素315中相應的晶體管開關來選擇柵極電極325其中之一(或行)。當開啟時，這些開關使能導電通路，通過其源極驅(qū)動器310可以驅(qū)動跨電容器320的期望電壓。電容器320上的電壓由連接到源極驅(qū)動器310的源極電極330(或列線)上的電壓與共用電極350上的基準電壓(例如vcom)之間的電壓差來定義。在一個實施例中，電容器320上的電容可以基于，至少部分地，用于設定與像素315關聯(lián)的顏色的液晶材料。然而，本文所述的實施例并非限定到任何特定的顯示技術(shù)，并且可以，例如，與led、oled、crt、等離子體、el或其他顯示技術(shù)一起使用。
門選擇邏輯305可以在顯示屏幕的個體行中掃描(raster)，直到所有像素已被更新(在本文中被稱為顯示幀更新)。例如，門選擇邏輯305可以激活單個柵極電極325或行。作為響應，源極驅(qū)動器310可以驅(qū)動相應電壓至源極電極330上，其在所激活行中生成跨電容器320的期望電壓(相對于基準電壓)。門選擇邏輯305然后可在激活隨后行之前解除激活這個行。通過這種方式，門選擇邏輯305和源極驅(qū)動器310可由，例如，處理系統(tǒng)的顯示驅(qū)動器模塊來控制，使得源極驅(qū)動器310在門選擇邏輯305激活每一行時為像素315提供正確的電壓。
當執(zhí)行電容性感測時，或更具體地，當執(zhí)行絕對電容感測時，柵極、源極和共用電極325、330、350可以傳送保護信號。系統(tǒng)300包括多路復用器340(即，mux)，其可以用于傳送保護信號215至顯示電極上。例如，當執(zhí)行電容性感測時，顯示裝置可以切換控制多路復用器340的選擇信號，使得保護信號被傳送至顯示電極上—即，柵極、源極和共用(或陰極)電極325、330、350。盡管系統(tǒng)300例示傳送保護信號215至所有顯示電極上，在其他實施例中，電極的僅一個或多個可被選擇以攜帶保護信號215，而其他顯示電極可選地電浮動。例如，如果傳感器電極與源極電極330之間的耦合電容遠大于傳感器電極與柵極電極325之間的耦合電容，保護信號可僅被驅(qū)動至源極電極330上而柵極電極可被驅(qū)動或電浮動。
圖3b例示使用顯示系統(tǒng)390，其使用電荷共享系統(tǒng)來驅(qū)動保護信號至源極電極330和共用電極350上。當執(zhí)行電容性感測時，顯示系統(tǒng)390可以使用邏輯—例如，控制邏輯345和開關元件335—其已經(jīng)包括在諸如電荷共享系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)390內(nèi)。為了在電容性感測期間使用這個邏輯，控制邏輯345可禁能源極驅(qū)動器310并且激活開關元件335，使得共用電極350連接到源極電極330。另外，控制邏輯345指示開關340(這里示出為mux)來驅(qū)動保護信號215至共用電極350上。也就是說，代替將共用電極350耦合至基準電壓vcom，共用電極350替代地傳送保護信號。由于共用電極350和源極電極330經(jīng)由開關元件335來連接，保護信號也被驅(qū)動至源極線330上。通過這種方式，當執(zhí)行電容性感測時，顯示系統(tǒng)390中的開關元件335使能保護信號至源極和共用電極330、350的傳輸，以便移除這些電極和傳感器電極(未示出)之間的寄生電容。
盡管圖3b例示使用開關340在基準電壓和保護信號之間切換，這僅用于例示性目的。在其他實施例中，共用電極350可耦合至能夠驅(qū)動基準電壓或者保護信號至共用電極350上的驅(qū)動器。因而，附加硬件可不必添加至顯示系統(tǒng)390，以便傳送保護信號至基準和源極電極330上。此外，圖3b例示傳送保護信號至源極和共用電極330、350上的僅一個示例，其中顯示系統(tǒng)390包括，例如，電荷共享系統(tǒng)。在另一實施例中，即使顯示系統(tǒng)缺少電荷共享系統(tǒng)，源極驅(qū)動器310可以用于驅(qū)動保護信號至源極電極330的每個上，而獨立驅(qū)動器(未示出)傳送保護信號至共用電極350上。也就是說，即使源極電極330沒有彼此耦合或者沒有耦合至共用電極350，顯示系統(tǒng)可配置成傳送保護信號至顯示電極上。
例如，當共用電極350以保護信號來驅(qū)動時，柵極電極325和/或源極電極330可電浮動以有效地從傳感器電極移除它們的電容。在另一示例中，共用電極350和柵極電極325可以保護信號來驅(qū)動而源極電極330可以電浮動。在其他示例中，共用電極350和源極電極330以保護信號來驅(qū)動而柵極電極325可電浮動。在又一示例中，柵極電極325可以保護信號來驅(qū)動而源極電極330和/或共用電極350電浮動。在另一示例中，柵極電極325和源極電極330可以保護信號來驅(qū)動而共用電極350可電浮動。在另外的示例中，源極電極330可以所調(diào)制信號來驅(qū)動而柵極電極325和/或共用電極350可電浮動。在以上示例中，電浮動電極以經(jīng)由浮動電極和所驅(qū)動電極之間的耦合電容的保護信號來調(diào)制。在其他示例中，當電極(共用電極350、柵極電極325和源極電極330)其中之一以告警信號來驅(qū)動時，至少一個其他電極以大體恒定的電壓來驅(qū)動。
在一個實施例中，傳感器電極的一個或多個布置于圖3a和3b所示的顯示系統(tǒng)所用的濾色玻璃與輸入裝置的輸入表面之間。在一個實施例中，一組傳感器電極布置于顯示裝置的濾色玻璃和輸入裝置的輸入表面之間。在顯示裝置內(nèi)的電極可以包括顯示裝置的一個或多個顯示電極—即，電極在更新顯示器時和在執(zhí)行電容性感測時被使用。在又一實施例中，傳感器電極的一個或多個布置于顯示裝置的有源層和濾色玻璃之間，其中傳感器電極也用作顯示裝置的顯示電極。在板內(nèi)柵極(gate-in-panel)系統(tǒng)中，輸入裝置在電容性感測期間能夠切換柵極電極至高阻抗狀態(tài)。
圖4a-4b根據(jù)本文所述的實施例、例示用于保護顯示系統(tǒng)中柵極電極的集成觸摸和顯示控制器400。具體地，控制器400可耦合到圖3a中的顯示系統(tǒng)300，以驅(qū)動保護信號至耦合到門選擇邏輯305的柵極電極325上。在一個實施例中，控制器400可以是圖1a所示的處理系統(tǒng)110。此外，控制器400可以包括在輸入裝置中執(zhí)行電容性感測和顯示更新兩者所需的邏輯。例如，控制器400可以是單個ic芯片。盡管未示出，控制器400可以包括圖3a所示的控制邏輯345，其發(fā)布控制信號以用于如上所述驅(qū)動保護信號至源極以及共用電極上。
集成控制器400包括電源405和電能轉(zhuǎn)換器410。電源405，其也可在控制器400外部，向電能轉(zhuǎn)換器410提供電能信號以生成用于圖3a所示的柵極電極325的電壓。這里，電能轉(zhuǎn)換器410生成高柵極電壓vgh和低柵極電壓vgl，圖3a中的門選擇邏輯305可然后使用其來激活或者解除激活像素315的行。在一個實施例中，集成控制器400可以包括源極驅(qū)動器310。從而，集成控制器400可以向顯示屏提供源極電壓(vs)以及柵極電壓vgh和vgl。在一個實施例中，保護信號可以直接或間接地通過調(diào)制傳送到驅(qū)動顯示電極的電路的電源電壓來生成。
圖4b例示控制器400的更詳細的電路模型。具體地，電荷泵420生成柵極電壓vgh和vgl。例如，電源405向生成柵極電壓vgh和vgl的電荷泵420提供電能。在一個實施例中，vgh可能大約為15v，而vgl是-10v。為將保護信號215插入至柵極電壓上，電能轉(zhuǎn)換器410包括耦合在儲蓄電容器c1和c2之間的節(jié)點。這些電容器將保護信號215耦合到由電能轉(zhuǎn)換器410生成的dc柵極電源電壓中。在一個實施例中，該節(jié)點可被耦合至共用電極。從而，通過這種方式，保護信號215可被驅(qū)動至柵極電壓vgh和vgl上。當保護信號215沒有傳送時，電容器c1和c2之間的節(jié)點可以替代地連接至dc電壓。在一個實施例中，電路(例如，電平移位器415)可設計成確保個體組件能夠容忍由保護信號215引入的電壓擺動。此外，電平移位器415，其可用于將來自顯示驅(qū)動器模塊的時鐘和控制信號電平移動至門選擇邏輯305，被耦合至電源以確?？刂菩盘柊凑张c電能信號(vgh和vgl)相同的方式來被調(diào)制。這樣做也自動地保護控制信號。
如圖3a、3b、4a及4b所示，顯示電極(即，源極、柵極和共用電極)可以驅(qū)動保護信號215從而移除這些電極與傳感器電極之間的寄生電容。此外，適當?shù)仳?qū)動保護信號至顯示電極上不影響儲存在像素電容器320中的電壓，并且因而，不改變當前顯示在集成顯示屏上的圖像。換言之，由于保護信號按照相同的方式改變顯示電極上的電壓—即，顯示電極上的電壓擺動是相同的—像素晶體管保持關斷，這阻止像素上的電壓被惡化。從而，跨電容器320的電壓電勢保持相同從而保持所顯示圖像。在一個示例實施例中，柵極-關斷電壓vgl可以從-10v至-6v擺動，而vcom/源極線基于4v的峰至峰保護信號從0v至4v擺動。
如果保護信號選擇性地施加至顯示電極—例如，僅至共用電極—保護信號可被設計使得該信號不惡化由像素顯示的圖像。例如，如果共用電極被驅(qū)動成相對于柵極電極上的電壓太過負性，開關可激活并導致電荷從像素中遺失。遺失像素上的電荷也可通過僅沿正向驅(qū)動保護信號或者通過降低柵極-關斷電壓而被阻止，以阻止晶體管的激活。
圖5是根據(jù)本文所述的實施例的、顯示系統(tǒng)500的示意性框圖，其中顯示電極用于執(zhí)行電容性感測。具體地，顯示系統(tǒng)500例示在更新顯示時使用的電極也可以在執(zhí)行電容性感測時用作傳感器電極。在一個實施例中，耦合至電容器320的共用電極350可用作圖1a所示的傳感器電極120的一個或多個。也就是說，代替將傳感器電極布置于顯示屏上，共用電極350可以充當傳感器電極的一個或多個。為了選擇性地驅(qū)動所調(diào)制信號至共用電極350上，顯示系統(tǒng)500包括耦合至相應的共用電極350的多個發(fā)射器505。使用開關元件510，每個共用電極350可以與其他電極350電絕緣，這允許發(fā)射器505驅(qū)動唯一信號至共用電極350上，而其他發(fā)射器505可以驅(qū)動不同的信號至其他電極上。
例如，如果共用電極350當前正用作用于絕對電容性感測的傳感器電極，發(fā)射器505可以傳送所調(diào)制信號至共用電極350上。為了驅(qū)動保護信號至源極電極330上，顯示系統(tǒng)500仍可使用開關335來將源極電極330電連接至從多路復用器輸出的保護信號。使用開關元件510，保護信號可被選擇性地驅(qū)動至共用電極350上。例如，保護信號可被驅(qū)動至當前沒有被感測的所有共用電極350(即，沒有使用發(fā)射器信號來被驅(qū)動的所有電極350)上。當不執(zhí)行電容性感測時，源極電極330可以使用開關335與共用電極350斷開連接，并且多路復用器可以使用開關510輸出vcom至電極350上。
盡管沒有在圖3a、3b和5中示出，切換機構(gòu)可以耦合至一個或多個顯示電極以三態(tài)化或者電浮動顯示電極。這可以耦合至顯示電極的每個或僅耦合至顯示電極的子集。例如，共用電極、源極電極和柵極電極的一個或多個可以耦合至切換機構(gòu)以電浮動那些電極。
為了形成電容性概圖或者電容性圖像，輸入裝置可以使用相應的發(fā)射器505按序地驅(qū)動所有共用電極350或者從頭到尾地掃描每一共用電極350以測量與電極350關聯(lián)的電容值。在一個實施例中，輸入裝置可然后從頭到尾地按序驅(qū)動處于顯示屏外部的傳感器電極的集合。照這樣，保護信號可被驅(qū)動至共用電極350上，而所調(diào)制信號被驅(qū)動至外部傳感器電極上。
兩維絕對電容性感測
如上所述，通過減輕組件之間的一個或許多寄生電容而根據(jù)各種實施例執(zhí)行顯示和/或傳感器電極的保護減少輸入裝置的背景電容。背景電容的減少可使能更先進的電容性感測技術(shù)，諸如同步或近同步兩維絕對電容性感測，在許多先前絕對電容性感測實現(xiàn)中，背景電容對于某些傳感器電極(諸如用于顯示更新和電容性感測的共用電極)而言相對大。盡管諸如粗背景補償?shù)钠渌夹g(shù)(coarse)可部分地減輕這些例子中的背景電容，背景電容可以足夠大使得這些技術(shù)不可行。因而，若布置共用電極來沿輸入裝置的感測區(qū)中的一個軸進行感測，輸入裝置本質(zhì)上不能沿該軸感測，從而限制整體感測性能。例如，輸入裝置可以配置成執(zhí)行僅沿一維的絕對電容性感測。
圖6是依照本文所述的實施例的、采用包括第一批多個傳感器電極、第二批多個傳感器電極及多個顯示電極的輸入裝置執(zhí)行電容性感測的方法。一般而言，采用諸如在圖7a中描繪的處理系統(tǒng)110(其包括保護放大器720和/或感測模塊和/或顯示模塊710)的處理系統(tǒng)執(zhí)行方法600。
方法600在框605開始，其中處理系統(tǒng)以第一絕對電容性感測信號驅(qū)動第一批多個傳感器電極來接收第一結(jié)果信號。第一批多個傳感器電極的每個包括顯示器的至少一個共用電極(vcom電極)，其在一些例子中可以是分段的。驅(qū)動到第一批多個傳感器電極上的第一絕對電容性感測信號可以具有任何合適的特征，諸如具有期望振幅和頻率的正弦或方波，盡管其他波形是可能的。采用與第一批多個傳感器電極耦合的處理系統(tǒng)的一個或多個模擬前端(afe)來接收第一結(jié)果信號。
在框610，處理系統(tǒng)以第一保護信號驅(qū)動第二批多個傳感器電極以及多個顯示電極?？?10與框605部分或完全重疊。第一保護信號與第一絕對電容性感測信號在振幅、頻率及相位中的一個或多個上相似，以便減少第一批多個傳感器電極與第二批多個傳感器電極以及多個顯示電極的電容性耦合。在一些例子中，第一保護信號與第一絕對電容性感測信號相同。在一些例子中，第一保護信號是不同的。例如，取決于所驅(qū)動電極對第一批多個傳感器電極的位置，所驅(qū)動保護信號的振幅可以是不同的。在一些例子中，不同保護信號被傳送到第二批多個傳感器電極和/或多個顯示電極上。
框605和610在第一時期615內(nèi)發(fā)生，并且在第一時期615期間輸入裝置的操作在圖7a的布置700中描繪。處理系統(tǒng)110用于執(zhí)行電容性感測并且包括傳感器模塊705、顯示模塊715和保護放大器720。傳感器模塊705一般地對應于在上面關于圖1a所描述的傳感器模塊。傳感器模塊705包括諸如多個模擬前端(afe)710的電路，其中模擬前端(afe)的每個包括模數(shù)轉(zhuǎn)換(adc)電路并且可以包括附加模擬或數(shù)字信號調(diào)節(jié)(conditioning)電路。在一些實施例中，afe710可以被指派成執(zhí)行沿第一軸(x軸afe710x)或沿第二軸(y軸afe710y)的測量。在其他實施例中，afe710沒有被具體地指派，并且可以采用多路復用或另一方案在不同的時間與不同的傳感器電極耦合。
顯示模塊715對應于在上面關于圖1a所描述的顯示模塊。顯示模塊715包括處理硬件組件，諸如門選擇邏輯305和源極驅(qū)動器310。保護放大器720包括配置成產(chǎn)生具有與電容性感測信號相似特征的保護信號215的電路。描繪單個保護信號215；然而，在一些實施例中，保護放大器720配合成產(chǎn)生許多不同的保護信號215，以用于保護輸入裝置的不同傳感器和/或顯示電極。例如，不同傳感器電極可以布置在離輸入裝置的輸入表面的不同深度，并且所驅(qū)動保護信號的振幅被改變，以提供無論不同深度的一致的感測性能(例如，相似的信噪比(snr))。此外，如上所述，一些傳感器電極可以通過驅(qū)動保護信號215來保護，而其他的則通過電浮動來保護。
布置700描繪源極電極330、柵極電極325以及共用電極350。為了簡單起見，未描繪對應于這些電極的顯示像素。布置700也包括大體上垂直于多個共用電極350來布置的多個傳感器電極702。在一些實施例中，共用電極350表示以第一絕對電容性感測信號驅(qū)動的第一批多個傳感器電極，并且傳感器電極702表示以第一保護信號驅(qū)動的第二批多個傳感器電極。在一些實施例中，多個傳感器電極702的每個傳感器電極可以包括一個或多個共用電極，并且盡管針對每個共用電極350例示單個線條，每個共用電極350可以表示被共同驅(qū)動來作為傳感器電極的一個或多個共用電極。
共用電極350和傳感器電極702的每個可以通過多路復用器340和/或其他合適開關裝置選擇性地與不同組件耦合。多路復用器340可以交替地將共用電極350與afe710y-1至710y-n以及與由保護放大器720產(chǎn)生的保護信號215相連接。同樣地，多路復用器340可以交替地將傳感器電極702與afe710x-1至710x-m以及與由保護放大器720產(chǎn)生的保護信號215相連接。在一些實施例中，多路復用器340接收電容性感測信號作為獨特的輸入，其可以采用合適的控制信號來被選擇，以被驅(qū)動到共用電極350和/或傳感器電極702的所選的多個上。在其他實施例中，采用在多路復用器340外部的其他電路將電容性感測信號驅(qū)動到共用電極350和/或傳感器電極702上。
在一些實施例中，afe710的數(shù)量(n+m)與輸入裝置中共用電極350和傳感器電極702的數(shù)量相匹配，使得每個共用電極350和傳感器電極700按1:1的比例對應于afe710。在這個例子中，整個軸或整個感測區(qū)可以同時被測量。然而，由于處理系統(tǒng)110的大小和/或功率約束，可能是這樣的情況，即，相比共用電極350和傳感器電極702的數(shù)量，更少的afe710包括在處理系統(tǒng)110內(nèi)。例如，afe710x-1至710x-m以及710y-1至710y-n可以對應于輸入裝置的感測區(qū)的一部分。在另一示例中，用于沿x軸進行感測的afe710x-1至710x-m的至少一部分也用于沿y軸進行感測。在任一例子中，afe710可以被多路復用成在不同的時間對應于不同的共用電極350和/或傳感器電極702，并且可以根據(jù)掃描圖案等按序測量輸入裝置的感測區(qū)。
多路復用器340可以交替地將源極電極330與源極驅(qū)動器310(例如在顯示更新期間)以及與由保護放大器產(chǎn)生的保護信號215(例如在電容性感測期間)相連接。同樣地，多路復用器340可以交替地將柵極電極325與門選擇邏輯305以及與保護信號215相連接。
在第一時期615期間，共用電極350可以以第一電容性感測信號725(由粗的、實線指示)驅(qū)動，并且由afe710y-1至710y-n接收第一結(jié)果信號。這一般對應于沿輸入裝置的第一軸(這里，y軸)進行感測。柵極電極325、源極電極330以及傳感器電極702各自由保護信號215(由細的、虛線指示)來驅(qū)動。
返回圖6，并且在第二時期630內(nèi)，在框620處理系統(tǒng)以第二絕對電容性感測信號驅(qū)動第二批多個傳感器電極來接收第二結(jié)果信號。在框625，其與框620至少部分重疊，處理系統(tǒng)以第二保護信號驅(qū)動第一批多個傳感器電極和多個顯示電極。第二絕對電容性感測信號和第二保護信號可以與上面討論的第一絕對電容性感測信號和第一保護信號相同或不同。
在一些實施例中，第二時期630與第一時期615不重疊，并且在非重疊的第二時期630期間，輸入裝置的對應操作在圖7b的布置730中描繪。在第二時期630期間，各種顯示電極(柵極電極325和源極電極330)與保護放大器連接，并且由保護信號215(細的、虛線)驅(qū)動。共用電極350也由保護信號215(細的、虛線)驅(qū)動，并且傳感器電極702由第二電容性感測信號735(粗的、實線)驅(qū)動。afe710x-1至710x-m接收第二結(jié)果信號。
圖7a和7b涉及其中通過沿第一軸感測，隨后沿第二軸感測而發(fā)生兩維絕對電容性感測的實施例。在其他實施例中，可以同時感測整個感測區(qū)(或整個其部分)。換言之，第一批和第二批多個傳感器電極均能夠在同一時期期間被感測。這樣的實施例在圖7c的布置740中描繪，其中具有較小的對方法600的適應性改變。
在布置740中，顯示電極(柵極電極325和源極電極330)與保護放大器連接并且由保護信號215(細的、虛線)驅(qū)動。以第一電容性感測信號725(粗的、實線)驅(qū)動共用電極350，并且afe710y-1至710y-n接收第一結(jié)果信號。以第二電容性感測信號735(粗的、實線)驅(qū)動傳感器電極702，并且afe710x-1至710x-m接收第二結(jié)果信號。
無論兩維絕對電容性感測同步執(zhí)行(圖7c)還是按序執(zhí)行(圖7a、7b)，電容性感測可以在顯示定時(timing)周期內(nèi)任何合適的部分期間發(fā)生。在一些實施例中，電容性感測和顯示更新在非重疊時期期間發(fā)生，也被稱為非顯示更新時期。在各種實施例中，非顯示更新時期可以在顯示幀的兩條顯示線的顯示線更新時期之間發(fā)生，并且可以在時間上至少與顯示線更新時期一樣長。在這樣的實施例中，非顯示更新時期可以被稱為長水平消隱時期、長h消隱時期或分布式消隱時期，其中消隱時期在兩個顯示更新時期之間發(fā)生，并且至少與顯示更新時期一樣長。在一個實施例中，非顯示更新時期在幀的顯示線更新時期之間發(fā)生，并且足夠長以允許要被驅(qū)動到傳感器電極上的發(fā)射器信號的多個轉(zhuǎn)變。在其他實施例中，非顯示更新時期可以包括水平消隱時期及垂直消隱時期。
此外，兩維絕對電容性感測可以隨一些感測類型提供改進的感測性能。例如，跨電容性感測期間，許多發(fā)射器(n)可以按序傳送感測信號，每個具有對應的脈沖持續(xù)時間或時期(t)。因而，為了感測輸入裝置的整個感測區(qū)的電容性像素的每個需要時間(n×t)。然而，假定相似的脈沖時期(t)時間，采用兩維絕對電容性感測來感測整個感測區(qū)可以被降低至近似于用于同步感測的t或用于按序軸感測的2t(t+t)。取決于組合或融合沿不同軸感測的數(shù)據(jù)所需的處理，按序軸感測可以需要略大于2t的時間。然而，在任一例子中，兩維絕對電容性感測可以提供顯著降低的穩(wěn)定時間，從而允許更好的感測性能(例如，每個顯示幀更多感測周期，降低的用于感測的電能消耗)。
返回到圖6，在框635處理系統(tǒng)使用多個顯示電極以及第一批多個傳感器電極(vcom電極)執(zhí)行顯示更新。一般而言，在顯示更新期間多路復用器340將柵極電極325與門選擇邏輯305耦合，將源極電極330與源極驅(qū)動器310耦合，以及將共用電極350與vcom耦合。
處理系統(tǒng)一般地在第一和第二時期615、630期間執(zhí)行兩維絕對電容性感測。在第三時期655期間，處理系統(tǒng)配置成執(zhí)行跨電容性感測。在一些實施例中，在絕對電容性感測或跨電容性感測期間獲得的結(jié)果可以用作執(zhí)行其他類型的電容性感測的觸發(fā)器。例如，處理系統(tǒng)可以執(zhí)行對應于低電能檢測模式的一維絕對電容性感測?；诮Y(jié)果，處理系統(tǒng)可以開始執(zhí)行兩維絕對電容性感測和/或跨電容性感測。
在框640，處理系統(tǒng)以跨電容性感測信號驅(qū)動第一批多個傳感器電極?？珉娙菪愿袦y信號可以與第一和/或第二絕對電容性感測信號相同，或者可以在振幅、頻率及相位中的一個或多個上不同。在框645，處理系統(tǒng)將第二批多個傳感器電極作為接收器電極操作來接收第三結(jié)果信號。在框650，處理系統(tǒng)以第三保護信號驅(qū)動多個顯示電極，第三保護信號可以與其他保護信號相同，或基于跨電容性感測信號而不同?？?50與框640、645至少部分重疊。方法600在框650之后結(jié)束，但方法600的部分可以在輸入裝置的操作期間執(zhí)行任何次數(shù)。例如，框635的顯示更新可以采用某個規(guī)律性來重復，其中不同類型的電容性感測在非顯示更新時期期間發(fā)生。
圖7d的布置750描繪對應于第三時期655的、由輸入裝置執(zhí)行的跨電容性感測。在布置750中，顯示電極(柵極電極325和源極電極330)與保護放大器連接并以保護信號215驅(qū)動(細的、虛線)。以跨電容性感測信號755(粗的、實線)驅(qū)動共用電極350(即發(fā)射器電極)，而第三結(jié)果信號760(粗的、點劃線)以傳感器電極702(即接收器電極)接收，并由afe710x-1至710x-m測量。
結(jié)論
驅(qū)動保護信號至顯示電極、以及沒有用于進行電容性測量的那些傳感器電極上，可以在測量與傳感器電極關聯(lián)的電容時減輕耦合電容的影響、減少電能損耗、或改進穩(wěn)定時間。在一些實施例中，保護信號可以具有與電容性感測信號類似的特征(例如，類似的振幅、頻率和/或相位)。通過驅(qū)動與電容性感測信號大體類似的保護信號至其他電極上，正測量的傳感器電極和其他電極之間的電壓差保持相同，并且減輕其之間的耦合電容。
保護輸入裝置的各種電極可以顯著減少背景電容，采用快速兩維絕對電容性感測對于使共用電極用于顯示更新和電容性感測兩者的實現(xiàn)而言是可行的。
從而，提出本文闡述的實施例和示例以便最好地解釋按照本技術(shù)和其特定應用的實施例以及從而使得本領域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并使用本公開。但是，本領域技術(shù)人員將認識到前述描述和示例僅為了例示和示例的目的而提出。所闡述的描述并不意在是窮舉性的或?qū)⒈竟_限定到所公開的精確形式。
綜上所述，本公開的范圍由附隨的權(quán)利要求來確定。
syna/140296cn01-附圖標記