本發(fā)明的實施例一般涉及用于操作具有顯示設備的輸入設備的技術，所述顯示設備具有集成的感測設備。

背景技術：

包括接近傳感器設備（通常也被稱為觸摸板或觸摸傳感器設備）的輸入設備被廣泛用在各種各樣的電子系統(tǒng)中。接近傳感器設備典型地包括常常通過表面區(qū)分的感測區(qū)，接近傳感器設備在該感測區(qū)中確定一個或多個輸入對象的存在、位置和/或運動。接近傳感器設備可以被用來為電子系統(tǒng)提供界面。例如，接近傳感器設備常常被用作較大計算系統(tǒng)（諸如集成在筆記本或桌上型計算機中的或者作為筆記本或桌上型計算機外設的不透明觸摸板）的輸入設備。接近傳感器設備還常常在較小的計算系統(tǒng)（諸如集成在蜂窩電話中的觸摸屏）中使用。

技術實現(xiàn)要素：

在此描述的一個實施例是包括多個傳感器電極的輸入設備。輸入設備還包括處理系統(tǒng)，處理系統(tǒng)配置成在第一時間段期間將多個傳感器電極中的第一部分驅(qū)動到第一電壓，第一部分對應于第一數(shù)量的傳感器電極。處理系統(tǒng)還配置成在第一時間段期間將多個傳感器電極中的第二部分驅(qū)動到小于第一電壓的第二電壓。第二部分對應于第二數(shù)量的傳感器電極，并且第一數(shù)量和第二數(shù)量基于用來驅(qū)動第一部分和第二部分的多個數(shù)字碼。處理系統(tǒng)還配置成在第一部分與第二部分之間轉移電荷以將第二部分驅(qū)動到第一電壓與第二電壓之間的中間電壓，并且在第二時間段期間將第二部分中的至少一個傳感器電極從中間電壓驅(qū)動到第一電壓。

在此描述的另一實施例是包括驅(qū)動器電路的處理系統(tǒng)，驅(qū)動器電路配置成在第一時間段期間將多個傳感器電極中的第一部分驅(qū)動到第一電壓，第一部分對應于第一數(shù)量的傳感器電極。驅(qū)動器電路還配置成在第一時間段期間將多個傳感器電極中的第二部分驅(qū)動到小于第一電壓的第二電壓。第二部分對應于第二數(shù)量的傳感器電極，并且第一數(shù)量和第二數(shù)量基于用來驅(qū)動第一部分和第二部分的多個數(shù)字碼。處理系統(tǒng)還包括耦合電路，耦合電路配置成選擇性地耦合第一部分與第二部分，據(jù)此將第二部分驅(qū)動到第一電壓與第二電壓之間的中間電壓。驅(qū)動器電路還配置成在第二時間段期間將第二部分從中間電壓驅(qū)動到第一電壓。

在此描述的另一實施例是一種方法，該方法包括在第一時間段期間并且使用驅(qū)動器電路，將多個傳感器電極中的第一部分驅(qū)動到第一電壓，第一部分對應于第一數(shù)量的傳感器電極。該方法還包括在第一時間段期間并且使用驅(qū)動器電路，將多個傳感器電極中的第二部分驅(qū)動到小于第一電壓的第二電壓。第二部分對應于第二數(shù)量的傳感器電極，并且第一數(shù)量和第二數(shù)量基于用來驅(qū)動第一部分和第二部分的多個數(shù)字碼。該方法還包括在第一部分與第二部分之間轉移電荷以將第二部分驅(qū)動到第一電壓與第二電壓之間的中間電壓，以及在第二時間段期間將第二部分從中間電壓驅(qū)動到第一電壓。

附圖說明

為了本發(fā)明的以上記載的特征可以被詳細地理解所用的方式，可以通過參考實施例來得到以上簡要地概述的本發(fā)明的更具體的描述，所述實施例中的一些實施例在附圖中例示。然而，要注意的是，附圖僅示意本發(fā)明的示例性實施例，并且因此不應被視為對其范圍的限定，因為本發(fā)明可以容許其他同樣有效的實施例。

圖1是根據(jù)一個實施例的輸入設備的示意性框圖。

圖2和3例示根據(jù)一個實施例的示例性傳感器電極布置的部分。

圖4a例示根據(jù)一個實施例的用于發(fā)射多路復用信號的示例性布置。

圖4b和4c例示根據(jù)一個實施例的用于發(fā)射多路復用信號的示例性數(shù)字碼的應用。

圖5例示根據(jù)一個實施例的包括用于電荷共享的耦合電路的示例性輸入設備。

圖6是示出了根據(jù)一個實施例的耦合電路在感測周期內(nèi)的示例性操作的時序圖。

圖7是根據(jù)一個實施例使用電荷共享發(fā)射信號的方法。

為了便于理解，在可能的情況下使用了相同的參考數(shù)字來標明各附圖共有的相同的元件?？梢灶A見的是，在沒有特定記載的情況下在一個實施例中公開的元件可以被有益地用在其他實施例中。在此引用的附圖不應當被理解為按照比例繪制，除非特別說明。此外，為了呈現(xiàn)和解釋的清楚性，附圖通常被簡化并且細節(jié)或組件被省略。附圖和討論用于解釋以下所討論的原理，其中相似的標記表示相似的元件。

具體實施方式

下面的詳細描述本質(zhì)上僅是示例性的，并且不意圖限制本公開內(nèi)容或其應用和使用。此外，不存在由前述技術領域、背景技術、發(fā)明內(nèi)容或者下面的具體實施方式中所給出的任何明示或暗示理論進行約束的意圖。

在此描述的實施例一般包括輸入設備和相關聯(lián)的處理系統(tǒng)、以及用于在由選定的多路復用方案所定義的組中的發(fā)射器電極之間的電荷共享的方法。使用諸如碼分復用（cdm）的技術執(zhí)行信號的多路復用可以通過使用更小組的發(fā)射器電極來傳統(tǒng)地執(zhí)行，以實現(xiàn)降低的功耗和/或?qū)崿F(xiàn)更小的計算開銷。然而，使用更大數(shù)量的傳感器電極可以有益于增加輸入設備的信噪比（snr）以及提升輸入感測性能。增加的snr還可以允許在更短的感測時間段期間完成輸入感測，這可以允許額外的時間用于執(zhí)行其他處理功能（諸如顯示更新）。因此，在此討論的電荷共享技術可以在提升感測性能的同時降低功耗。

示例性輸入設備實現(xiàn)方式

圖1是根據(jù)本技術的實施例的輸入設備100的示意性框圖。在各種實施例中，輸入設備100包括與感測設備集成的顯示設備。輸入設備100可以配置成向電子系統(tǒng)150提供輸入。如本文檔中所使用的，術語“電子系統(tǒng)”（或者“電子設備”）泛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大小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、平板電腦、網(wǎng)絡瀏覽器、電子書閱讀器以及個人數(shù)字助理（pda）。另外的示例電子系統(tǒng)包括復合型輸入設備，諸如包括輸入設備100和獨立操縱桿或按鍵開關的物理鍵盤。其他示例電子系統(tǒng)包括諸如數(shù)據(jù)輸入設備（包括遠程控制器和鼠標）和數(shù)據(jù)輸出設備（包括顯示屏和打印機）之類的外圍設備。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、便攜式游戲設備等等）。其他示例包括通信設備（包括蜂窩式電話，諸如智能電話），以及媒體設備（包括錄音機，編輯器、和諸如電視的播放器、機頂盒、音樂播放器、數(shù)字照片相框和數(shù)字照相機）。另外，電子系統(tǒng)可以是輸入設備的主機或從機。

輸入設備100可以實施為電子系統(tǒng)的物理部分，或者可以與電子系統(tǒng)物理地分開。視情況而定，輸入設備100可以使用以下各項中的任何一個或多個來與電子系統(tǒng)的多個部分通信：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1中，輸入設備100示出為接近傳感器設備（常常也稱為“觸摸板”或“觸摸傳感器設備”），其配置成感測由感測區(qū)170中的一個或多個輸入對象140提供的輸入。示例輸入對象包括手指和觸控筆，如圖1中所示。

感測區(qū)170包圍輸入設備100上方、周圍、之內(nèi)和/或附近的任何空間，在其中輸入設備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)的大小、形狀和位置可能隨著不同實施例變化很大。在一些實施例中，感測區(qū)170在一個或多個方向上從輸入設備100的表面延伸到空間中直到信噪比阻礙足夠準確的對象檢測為止。在各種實施例中，該感測區(qū)170在特定方向上延伸的距離可能是大約小于一毫米、幾毫米、幾厘米或更多，并且可以隨著所使用的感測技術的類型和期望的準確度而顯著變化。因此，一些實施例感測下面這樣的輸入：其包括不與輸入設備100的任何表面的接觸、與輸入設備100的輸入表面（例如觸摸表面）的接觸、與耦合以一定量的外加力或壓力的輸入設備100的輸入表面的接觸、和/或其組合。在各種實施例中，輸入表面可能由傳感器電極存在于其中的殼體的表面、由在傳感器電極或任何殼體上應用的面板來提供等。在一些實施例中，感測區(qū)170在被投影到輸入設備100的輸入表面上時具有矩形形狀。

輸入設備100可以利用傳感器部件和感測技術的任何組合來檢測感測區(qū)170中的用戶輸入。輸入設備100包括用于檢測用戶輸入的多個傳感器電極120。輸入設備100可以包括一個或多個傳感器電極120，將其合并以形成傳感器電極。作為若干個非限制性示例，輸入設備100可以使用電容性、倒介電、電阻性、電感性、磁性、聲學、超聲和/或光學技術。

一些實現(xiàn)方式配置成提供跨越一維、二維、三維或更高維空間的圖像。一些實現(xiàn)方式配置成提供輸入沿著特定軸線或平面的投影。

在輸入設備100的一些電阻性實現(xiàn)方式中，通過一個或多個間隔件元件將柔性且導電的第一層與導電的第二層分開。在操作期間，跨多層產(chǎn)生一個或多個電壓梯度。按壓柔性第一層可能使其足夠偏斜以在各層之間產(chǎn)生電接觸，從而產(chǎn)生反映各層之間的（一個或多個）接觸點的電壓輸出。這些電壓輸出可被用來確定位置信息。

在輸入設備100的一些電感性實現(xiàn)方式中，一個或多個傳感器電極120拾取諧振線圈或線圈對所感應的環(huán)路電流。電流的幅度、相位和頻率的某個組合然后可被用來確定位置信息。

在輸入設備100的一些電容性實現(xiàn)方式中，施加電壓或電流以產(chǎn)生電場。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，其可以作為電壓、電流等的變化被檢測。

一些電容性實現(xiàn)方式利用電容傳感器電極120的陣列或者其他規(guī)則或不規(guī)則圖案來產(chǎn)生電場。在一些電容性實現(xiàn)方式中，獨立的傳感器電極120可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)方式利用電阻片，其可以是均勻電阻性的。

如上面討論的，一些電容性實現(xiàn)方式利用基于傳感器電極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配置成將已知幅度的電壓驅(qū)動到傳感器電極120上并且測量使傳感器電極充電至驅(qū)動電壓所需的電荷量。在其他實施例中，處理系統(tǒng)110配置成驅(qū)動已知的電流并且測量產(chǎn)生的電壓。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，從而改變測得的電容性耦合。在一種實現(xiàn)方式中，絕對電容感測方法通過使用調(diào)制信號關于基準電壓（例如系統(tǒng)地）調(diào)制傳感器電極120、并且通過檢測傳感器電極120和輸入對象140之間的電容性耦合來操作。

另外，如上面討論的，一些電容性實現(xiàn)方式利用基于各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改變各傳感器電極之間的電場，從而改變測得的電容性耦合。在一種實現(xiàn)方式中，跨電容性感測方法通過檢測一個或多個發(fā)射器感測電極（也稱為“發(fā)射器電極”）和一個或多個接收器感測電極（也稱為“接收器電極”）之間的電容性耦合來操作，如下面進一步討論?？梢韵鄬τ诨鶞孰妷海ɡ缦到y(tǒng)地）來調(diào)制發(fā)射器感測電極以發(fā)射發(fā)射器信號。接收器感測電極可以保持相對于基準電壓基本上不變以促進對產(chǎn)生的信號的接收。產(chǎn)生的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（一個或多個）作用。感測電極可以是專用的發(fā)射器電極或接收器電極，或者可以配置成既發(fā)射又接收。

在圖1中，處理系統(tǒng)110示出為輸入設備100的一部分。處理系統(tǒng)110配置成操作輸入設備100的硬件以檢測感測區(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/或其他電路部件中的部分或全部。例如，用于互電容傳感器設備的處理系統(tǒng)可以包括配置成利用發(fā)射器傳感器電極發(fā)射信號的發(fā)射器電路，和/或配置成利用接收器傳感器電極接收信號的接收器電路。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、軟件代碼和/或類似的。在一些實施例中，組成處理系統(tǒng)110的組件放置在一起，諸如在輸入設備100的（一個或多個）傳感器電極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設備100的（一個或多個）傳感器電極120、而一個或多個部件在別處。例如，輸入設備100可以是耦接到臺式計算機的外圍設備，并且處理系統(tǒng)110可以包括配置成在臺式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（可能會具有相關聯(lián)的固件）。作為另一示例，輸入設備100可以物理地集成在電話中，并且處理系統(tǒng)110可以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專用于實施輸入設備100。在其他實施例中，處理系統(tǒng)110還執(zhí)行其他功能，諸如操作顯示屏、驅(qū)動觸覺致動器等等。

處理系統(tǒng)110可以實施為操控處理系統(tǒng)110的不同功能的一組模塊。每個模塊可以包括電路（其是處理系統(tǒng)110的一部分）、固件、軟件或其組合。在各種實施例中，可以使用模塊的不同組合。示例模塊包括用于操作硬件（諸如傳感器電極和顯示屏）的硬件操作模塊、用于處理數(shù)據(jù)（諸如傳感器信號和位置信息）的數(shù)據(jù)處理模塊、以及用于報告信息的報告模塊。其他示例模塊包括配置成操作傳感器電極120來檢測輸入的傳感器操作模塊、配置成識別手勢（諸如模式改變手勢）的識別模塊、以及用于改變操作模式的模式改變模塊。處理系統(tǒng)110還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直接通過導致一個或多個動作來響應感測區(qū)170中的用戶輸入（或用戶輸入的缺失）。示例動作包括改變操作模式以及gui動作（諸如光標移動、選擇、菜單導航和其他功能）。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)，如果這種獨立中央處理系統(tǒng)存在的話）提供關于輸入（或輸入的缺失）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接收到的信息以作用于用戶輸入，諸如促進全方位的動作，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操作輸入設備100的（一個或多個）傳感器電極120以產(chǎn)生指示感測區(qū)170中的輸入（或輸入的缺失）的電信號。處理系統(tǒng)110可以在產(chǎn)生提供給電子系統(tǒng)的信息的過程中對電信號執(zhí)行任何適當量的處理。例如，處理系統(tǒng)110可以對從傳感器電極120獲得的模擬電信號進行數(shù)字化。作為另一示例，處理系統(tǒng)110可以執(zhí)行濾波或其他信號調(diào)節(jié)。作為又一示例，處理系統(tǒng)110可以減去或以另外方式計及基線，以使得信息反映電信號和基線之間的差別。作為再一示例，處理系統(tǒng)110可以確定位置信息、將輸入識別為命令、識別手寫等等。

如此使用的“位置信息”廣泛地包括絕對位置、相對位置、速度、加速度和其他類型的空間信息。示例性“零維”位置信息包括近/遠或者接觸/未接觸信息。示例性“一維”位置信息包括沿著軸線的位置。示例性“二維”位置信息包括平面中的運動。示例性“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。還可以確定和/或存儲關于一種或多種類型的位置信息的歷史數(shù)據(jù)，例如包括隨著時間追蹤位置、運動或瞬時速度的歷史數(shù)據(jù)。

在一些實施例中，利用通過處理系統(tǒng)110或通過某個其他處理系統(tǒng)操作的附加輸入部件來實施輸入設備100。這些附加輸入部件可以提供用于感測區(qū)170中的輸入的冗余功能，或某個其他功能。圖1示出感測區(qū)170附近的按鈕130，其可以用來促進使用輸入設備100選擇項目。其他類型的附加輸入部件包括滑動條、球、輪、開關等等。相反，在一些實施例中，可以在沒有其他輸入部件的情況下實施輸入設備100。

在一些實施例中，輸入設備100包括觸摸屏接口，并且感測區(qū)170覆蓋顯示設備160的顯示屏的有源區(qū)的至少一部分。例如，輸入設備100可以包括覆蓋顯示屏的基本上透明的傳感器電極，并且為相關聯(lián)的電子系統(tǒng)提供觸摸屏接口。顯示屏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，并且可以包括任何類型的發(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。輸入設備100和顯示設備160可以共享物理元件。例如，一些實施例可以將相同電組件中的一些用于顯示和感測。作為另一示例，顯示設備160可以部分或整個地由處理系統(tǒng)110來操作。

應該理解的是，盡管在完全功能裝置的上下文中描述了本公開的許多實施例，但是本公開的各機構能夠被分配為采用多種形式的程序產(chǎn)品（例如軟件）。例如，本技術的各機構可以實施并分配為能夠被電子處理器讀取的信息承載介質(zhì)（例如能夠被處理系統(tǒng)110讀取的非暫時計算機可讀和/或可記錄/可寫信息承載介質(zhì)）上的軟件程序。另外，本技術的實施例等同地適用，而不管用來實施該分配的介質(zhì)的特定類型。非暫時電子可讀介質(zhì)的示例包括各種盤、記憶棒、存儲卡、存儲模塊等等。電子可讀介質(zhì)可以基于閃存、光、磁、全息或任何其他存儲技術。

示例性傳感器電極布置

圖2和3例示根據(jù)在此描述的實施例的示例性傳感器電極布置的部分。具體地說，布置200（圖2）例示傳感器電極圖案的一部分，根據(jù)若干實施例，傳感器電極配置成在與圖案相關聯(lián)的感測區(qū)170中感測。為了示意和描述的清楚起見，圖2示出了簡單矩形圖案的傳感器電極，并且沒有示出各種相關聯(lián)的組件。該傳感器電極的圖案包括第一批多個傳感器電極205（例如，205-1、205-2、205-3、205-4）和第二批多個傳感器電極215（例如，215-1、215-2、215-3、215-4）。傳感器電極205、215各自是上面討論的傳感器電極120的示例。在一個實施例中，處理系統(tǒng)110將第一批多個傳感器電極205作為多個發(fā)射器電極來操作，并且將第二批多個傳感器電極215作為多個接收器電極來操作。在另一實施例中，處理系統(tǒng)將第一批多個傳感器電極205和第二批多個傳感器電極215作為絕對電容性感測電極來操作。

第一批多個傳感器電極205和第二批多個傳感器電極215通常彼此歐姆地絕緣。也就是說，一個或多個絕緣體將第一批多個傳感器電極205與第二批多個傳感器電極215分開，并且阻止它們彼此電短接。在一些實施例中，第一批多個傳感器電極205和第二批多個傳感器電極215可以布置在公共層上。多個傳感器電極205、215可以被安置在它們之間交叉區(qū)域處的絕緣材料電性地分開；在這樣的結構中，第一批多個傳感器電極205和/或第二批多個傳感器電極215可以利用連接相同電極的不同部分的跳線形成。在一些實施例中，第一批多個傳感器電極205和第二批多個傳感器電極215被一個或多個絕緣材料層分開。在一些實施例中，第一批多個傳感器電極205和第二批多個傳感器電極215被一個或多個基板分開；例如，它們可以布置在相同基板的相對面上，或者在層壓在一起的不同基板上。

多個傳感器電極205、215可以形成為任何需要的形狀。此外，傳感器電極205的大小和/或形狀可以不同于傳感器電極215的大小和/或形狀。另外，位于基板的相同面上的傳感器電極205、215可以具有不同的形狀和/或大小。在一個實施例中，第一批多個傳感器電極205可以比第二批多個傳感器電極215更大（例如，具有更大的表面積），雖然這不是必要條件。在其他實施例中，第一和第二批多個傳感器電極205、215可以具有相似的大小和/或形狀。

在一個實施例中，第一批多個傳感器電極205基本上在第一方向上延伸，而第二批多個傳感器電極215基本上在第二方向上延伸。例如，并且如圖2中示出的，第一批多個傳感器電極205在一個方向上延伸，而第二批多個傳感器電極在基本上正交于傳感器電極205的方向上延伸。其他定向也是可能的（例如，平行或其他相對定向）。

在一些實施例中，第一和第二批多個傳感器電極205、215都位于多個層（或顯示疊層）外部，所述多個層一起形成顯示設備160。顯示疊層的一個示例可以包括多個層，諸如透鏡層、一個或多個偏振器層、濾色器層、一個或多個顯示電極層、顯示材料層、薄膜晶體管（tft）玻璃層、以及背光層。然而，顯示疊層的其他布置是可能的。在其他實施例中，第一和第二批多個傳感器電極205、215中的一個或兩者都位于顯示疊層內(nèi)，要么作為顯示相關層的一部分要么作為單獨層來包含。例如，特定顯示電極層中的vcom電極可以配置成既執(zhí)行顯示更新又執(zhí)行電容性感測。

圖3的布置300例示根據(jù)若干實施例配置成在感測區(qū)170中感測的傳感器電極的圖案的一部分。為了示意和描述的清楚起見，圖3示出了簡單矩形圖案的傳感器電極120，并且沒有示出其他相關聯(lián)的組件。示例性圖案包括以x列和y行排列的傳感器電極120x,y的陣列，其中x和y是正整數(shù)，雖然x和y中的一個可以是零?？梢灶A見的是，傳感器電極120的圖案可以具有其他配置，諸如極陣列、重復圖案、非重復圖案、單行或單列、或者其他適合的布置。另外，在各種實施例中，傳感器電極120的數(shù)量可以逐行和/或逐列而改變。在一個實施例中，傳感器電極120中的至少一行和/或一列與其他行和/或列偏離，這樣它在至少一個方向上比其他行和/或列的延伸得更遠。傳感器電極120耦接到處理系統(tǒng)110，并且用來確定感測區(qū)170中輸入對象的存在（或其缺失）。

在第一操作模式中，傳感器電極120（1201,1、1202,1、1203,1…、120x,y）的布置可以用來經(jīng)由絕對感測技術檢測輸入對象的存在。也就是說，處理系統(tǒng)110配置成調(diào)制傳感器電極120來獲取經(jīng)調(diào)制傳感器電極120與輸入對象之間的電容性耦合的變化的測量值以確定輸入對象的位置。處理系統(tǒng)110還配置成基于利用被調(diào)制的傳感器電極120接收的所產(chǎn)生信號的測量值來確定絕對電容的變化。

在一些實施例中，布置300包括布置在傳感器電極120中的至少兩個之間的一個或多個柵電極（未示出）。（一個或多個）柵電極可以作為一組至少部分地確定多個傳感器電極120的界限，并且也可以，或作為備選，完全地或部分地確定傳感器電極120的一個或多個的界限。在一個實施例中，柵電極是具有多個孔徑的平面體，其中每個孔徑確定傳感器電極120中相應的一個的界限。在其他實施例中，（一個或多個）柵電極包括多個分段，這些分段可以單獨地或者成組地或者按兩個或多個分段來被驅(qū)動?？梢韵嗨朴趥鞲衅麟姌O120制造（一個或多個）柵電極。（一個或多個）柵電極，與傳感器電極120一起，可以利用導電布線跡線耦接到處理系統(tǒng)110，并且用于輸入對象檢測。

傳感器電極120典型地彼此歐姆絕緣，并且還與（一個或多個）柵電極歐姆絕緣。也就是說，一個或多個絕緣體將傳感器電極120與（一個或多個）柵電極分開，并且阻止它們彼此電短接。在一些實施例中，傳感器電極120和（一個或多個）柵電極被絕緣間隙分開，所述絕緣間隙可以利用電絕緣材料填充或者可以是空氣間隙。在一些實施例中，傳感器電極120和（一個或多個）柵電極被一個或多個絕緣材料層垂直地分開。在一些其他實施例中，傳感器電極120和（一個或多個）柵電極被一個或多個基板分開；例如，它們可以布置在相同基板的相對面上、或者在不同基板上。在另外其他實施例中，（一個或多個）柵電極可以由相同基板或不同基板上的多個層組成。在一個實施例中，第一柵電極可以在第一基板（或者基板的第一面）上形成，而第二柵電極可以在第二基板（或基板的第二面）上形成。例如，第一柵電極包括布置在顯示設備160的薄膜晶體管（tft）層上的一個或多個公共電極（圖1），而第二柵電極布置在顯示設備160的濾色器玻璃上。第一和第二柵電極的尺寸可以是相等的或在至少一個維度上不同。

在第二操作模式下，當發(fā)射器信號被驅(qū)動到（一個或多個）柵電極上時，傳感器電極120（1201,1、1202,1、1203,1…、120x,y）可以用來經(jīng)由跨越電容性感測技術檢測輸入對象的存在。也就是說，處理系統(tǒng)110配置成利用發(fā)射器信號驅(qū)動（一個或多個）柵電極并且利用各傳感器電極120接收所產(chǎn)生信號，其中所產(chǎn)生信號包括對應于發(fā)射器信號的作用，其可以被處理系統(tǒng)110或其他處理器用來確定輸入對象的位置。

在第三操作模式下，傳感器電極120可以分成用來經(jīng)由跨電容性感測技術檢測輸入對象的存在的發(fā)射器和接收器電極組。也就是說，處理系統(tǒng)110可以利用發(fā)射器信號驅(qū)動第一組傳感器電極120，并且利用第二組傳感器電極120接收所產(chǎn)生信號，其中所產(chǎn)生信號包括對應于發(fā)射器信號的作用。處理系統(tǒng)110或其他處理器利用所產(chǎn)生信號來確定輸入對象的位置。

輸入對象100可以配置成按上面描述模式的任何一種來操作。輸入設備100還可以配置成在上面描述模式的任何兩種或多種之間切換。

電容性耦合的局部化電容性感測的區(qū)域可以稱為“電容性像素”、“觸摸像素”、“像素”等。第一操作模式下，電容性像素可以在個體傳感器電極120與基準電壓之間形成；在第二操作模式下，電容性像素可以在傳感器電極120與（一個或多個）柵電極之間形成；并且電容性像素可以在用作發(fā)射器電極和接收器電極的傳感器電極120的組之間形成（例如，圖2的布置200）。電容性耦合隨著與傳感器電極120相關聯(lián)的感測區(qū)170中的輸入對象的接近和運動而變化，并且因此可以用作輸入設備100的感測區(qū)中的輸入對象存在的指示器。

在一些實施例中，“掃描”傳感器電極120來確定這些電容性耦合。也就是說，在一個實施例中，驅(qū)動傳感器電極120的一個或多個以發(fā)射發(fā)射器信號。可以操作發(fā)射器使得一次只有一個發(fā)射器電極進行發(fā)射、或者使得多個發(fā)射器電極同時進行發(fā)射。在多個發(fā)射器電極同時發(fā)射的情況下，多個發(fā)射器電極可以發(fā)射相同的發(fā)射器信號并且由此產(chǎn)生實際上更大的發(fā)射器電極。備選地，多個發(fā)射器電極可以發(fā)射不同的發(fā)射器信號。例如，多個發(fā)射器電極可以根據(jù)一個或多個編碼方案發(fā)射不同的發(fā)射器信號，所述編碼方案使它們對接收器電極的所產(chǎn)生信號的組合作用能夠被獨立地確定。在一個實施例中，多個發(fā)射器電極可以同時發(fā)射相同的發(fā)射器信號，而接收器電極接收該作用并且根據(jù)掃描方案被測量。

可以單一地或多個地操作配置為接收器傳感器電極的傳感器電極120以獲取所產(chǎn)生信號。所產(chǎn)生信號可以用來確定電容性像素處的電容性耦合的測量值。處理系統(tǒng)110可以配置成以掃描方式和/或多路復用方式利用傳感器電極120接收，以降低待進行的同時測量的數(shù)量、以及支撐電結構的尺寸。在一個實施例中，一個或多個傳感器電極經(jīng)由切換元件（諸如多路復用器等）耦接到處理系統(tǒng)110的接收器。在這樣的實施例中，切換元件可以內(nèi)置于處理系統(tǒng)110或者外置于處理系統(tǒng)110。在一個或多個實施例中，切換元件可以進一步配置成利用發(fā)射器信號或其他信號和/或電壓勢來耦接傳感器電極120。在一個實施例中，切換元件可以配置成將多于一個接收器電極同時耦接到公共接收器。

在其他實施例中，“掃描”傳感器電極120來確定這些電容性耦合包括調(diào)制傳感器電極的一個或多個并且測量該一個或多個傳感器電極的絕對電容。在另一實施例中，可以操作傳感器電極使得每次驅(qū)動多于一個傳感器電極并且利用它們來接收。在這樣的實施例中，可以同時從一個或多個傳感器電極120中的每一個獲得絕對電容性測量值。在一個實施例中，同時驅(qū)動傳感器電極120的每個并且利用它們來接收，從而同時從傳感器電極120的每個獲得絕對電容性測量值。在各種實施例中，處理系統(tǒng)110可以配置成選擇性地調(diào)制傳感器電極120中的一部分。例如，可以基于，但不限于，在主處理器上運行的應用、輸入設備的狀態(tài)、以及感測設備的操作模式來選擇傳感器電極。在各種實施例中，處理系統(tǒng)110可以配置成選擇性地屏蔽傳感器電極120中的至少一部分，以及選擇性地屏蔽（一個或多個）柵電極122或利用（一個或多個）柵電極122來發(fā)射，同時選擇性地利用其他傳感器電極120來接收和/或發(fā)射。

來自電容性像素的一組測量值形成代表像素處的電容性耦合的“電容性圖像”（也稱為“電容性幀”）。可以在多個時間段內(nèi)獲取多個電容性圖像，并且它們之間的差異用來導出關于感測區(qū)中的輸入的信息。例如，在連續(xù)的時間段內(nèi)獲取的連續(xù)電容性圖像可以用來追蹤一個或多個輸入對象進入、離開以及在感測區(qū)內(nèi)的（一個或多個）運動。

在上面的實施例中的任何一個中，多個傳感器電極120可以組合在一起使得同時調(diào)制傳感器電極120或者同時利用傳感器電極120來接收。與上面描述的方法比較，將多個傳感器電極組合在一起可以產(chǎn)生粗糙電容性圖像，其可能不適用于識別精確的位置信息。然而，粗糙電容性圖像可以用來感測輸入對象的存在。在一個實施例中，粗糙電容性圖像可以用來將處理系統(tǒng)110或者輸入對象100移出“休眠”模式或低功率模式。在一個實施例中，粗糙電容性圖像可以用來將電容性感測ic移出“休眠”模式或低功率模式。在另一實施例中，粗糙電容性圖像可以用來將主ic和顯示驅(qū)動器的至少一個移出“休眠”模式或低功率模式。粗糙電容性圖像可以對應于整個傳感器區(qū)域或者只對應于傳感器區(qū)域的一部分。

輸入對象100的背景電容是與感測區(qū)170中沒有輸入對象相關聯(lián)的電容性圖像。背景電容隨著環(huán)境和操作條件而變化，并且可以以各種方式估計。例如，當確定沒有輸入對象在感測區(qū)170中時，一些實施例獲取“基線圖像”，并且使用那些基線圖像作為它們的背景電容的估計。由于兩個傳感器電極之間的雜散電容性耦合（其中一個傳感器電極利用調(diào)制信號來驅(qū)動，而另一個相對于系統(tǒng)地保持不變）、或者由于接收器電極與附近的經(jīng)調(diào)制電極之間的雜散電容性耦合，可以存在背景電容或基線電容。在很多實施例中，背景或基線電容可以在用戶輸入手勢的時間段內(nèi)是相對不變的。

為了更有效的處理，可以針對輸入設備100的背景電容來調(diào)節(jié)電容性圖像。一些實施例通過“基線化”電容性像素處的電容性耦合的測量值以產(chǎn)生“基線化電容性圖像”來完成這一點。也就是說，一些實施例將形成電容性圖像的測量值與關聯(lián)那些像素的“基線圖像”的適當“基線值”進行比較，并且從該基線圖像中確定變化。

在一些觸摸屏實施例中，傳感器電極120的一個或多個包括用于更新顯示屏的顯示的一個或多個顯示電極。顯示電極可以包括有源矩陣顯示器的一個或多個元件，諸如分段vcom電極（公共電極）的一個或多個分段、源驅(qū)動線、柵極線、陽極子像素電極或陰極像素電極、或者任何其他適合的顯示元件。這些顯示電極可以布置在適當?shù)娘@示屏基板上。例如，公共電極可以布置在一些顯示屏（例如，平面內(nèi)轉換（ips）、邊緣場轉換（ffs）、或面線轉換（pls）、有機發(fā)光二極管（oled））中的透明基板（玻璃基板、tft玻璃、或任何其他透明材料）上、在一些顯示屏（例如，圖案垂直配向（pva）或多域垂直配向（mva））的濾色器玻璃的底部上、在發(fā)射層（oled）上方等。在這樣的實施例中，顯示電極還可以稱為“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的每個包括一個或多個公共電極。在其他實施例中，至少兩個傳感器電極120可以共享至少一個公共電極。盡管以下說明可以描述傳感器電極120和/或（一個或多個）柵電極包括一個或多個公共電極，如上面描述的各種其他顯示電極也可以聯(lián)合公共電極使用或者作為公共電極的備選使用。在各種實施例中，傳感器電極120和（一個或多個）柵電極包括整個公共電極層（vcom電極）。

在各種觸摸屏實施例中，“電容性幀率”（獲取連續(xù)電容性圖像的速率）可以與“顯示幀率”（顯示圖像被更新的速率，包括刷新屏幕以重顯示相同的圖像）相同或不同。在各種實施例中，電容性幀率是顯示幀率的整數(shù)倍。在其他實施例中，電容性幀率是顯示幀率的分數(shù)倍。在另外的實施例中，電容性幀率可以是顯示幀率的任何分數(shù)或整數(shù)倍。在一個或多個實施例中，顯示幀率可以改變（例如，以降低功率或以提供諸如3d顯示信息的額外圖像數(shù)據(jù)），而觸摸幀率保持不變。在其他實施例中，顯示幀率可以保持不變，而觸摸幀率增加或減少。

繼續(xù)參考圖3，耦接到傳感器電極120的處理系統(tǒng)110包括傳感器電極310，以及可選地包括顯示驅(qū)動器電路320。傳感器電路310包括配置成在需要輸入感測的時間段期間驅(qū)動傳感器電極120中的至少一個用于電容性感測的電路。在一個實施例中，傳感器電路310配置成將調(diào)制信號驅(qū)動到至少一個傳感器電極120上以檢測該至少一個傳感器電極與輸入對象之間的絕對電容的變化。在另一實施例中，傳感器電路310配置成將發(fā)射器信號驅(qū)動到至少一個傳感器電極120上以檢測該至少一個傳感器電極與另一傳感器電極120之間的跨電容的變化。調(diào)制信號和發(fā)射器信號一般是變化的電壓信號，其包括在分配用于輸入感測的時間段內(nèi)的多個電壓轉變。在各種實施例中，可以以不同的操作模式不同地驅(qū)動傳感器電極120和/或（一個或多個）柵電極。在一個實施例中，可以利用信號（調(diào)制信號、發(fā)射器信號、和/或屏蔽信號）驅(qū)動傳感器電極120和/或（一個或多個）柵電極，所述信號可以在相位、幅度、和/或形狀中的任何一項上不同。在各種實施例中，調(diào)制信號和發(fā)射器信號在形狀、頻率、幅度、和/或相位中的至少一項上是相似的。在其他實施例中，調(diào)制信號和發(fā)射器信號在頻率、形狀、相位、幅度、和相位上是不同的。傳感器電路310可以選擇性地耦接于傳感器電極120和/或（一個或多個）柵電極中的一個或多個。例如，傳感器電路310可以耦接于傳感器電極120的選定部分，并且按絕對或跨電容性感測模式來操作。在另一示例中，傳感器電路310可以是傳感器電極120的不同部分，并且按絕對或跨電容性感測模式來操作。在又一實施例中，傳感器電路310可以耦接于所有傳感器電極120，并且按絕對或跨電容性感測模式來操作。

傳感器電路310配置成將（一個或多個）柵電極作為可以屏蔽傳感器電極120不受附近導體的電性作用的屏蔽電極來操作。在一個實施例中，處理系統(tǒng)配置成將（一個或多個）柵電極作為可以“屏蔽”傳感器電極120不受附近導體的電性作用的屏蔽電極來操作，并且保護傳感器電極120不受（一個或多個）柵電極影響，從而至少部分地降低（一個或多個）柵電極與傳感器電極120之間的寄生電容。在一個實施例中，將屏蔽信號驅(qū)動到（一個或多個）柵電極上。屏蔽信號可以是接地信號（諸如系統(tǒng)地或其他地）或者任何其他不變的電壓（即，非調(diào)制的）信號。在另一實施例中，將（一個或多個）柵電極作為屏蔽電極來操作可以包括將柵電極電浮動。在一個實施例中，（一個或多個）柵電極能夠作為有效的屏蔽電極來操作，同時由于其與其他傳感器電極的較大耦合而被電極浮動。在其他實施例中，屏蔽信號可以稱為“保護信號”，其中保護信號是具有與被驅(qū)動到傳感器電極上的調(diào)制信號相似的相位、頻率和幅度中的至少一項的變化電壓信號。在一個或多個實施例中，布線跡線可以被屏蔽以免因在（一個或多個）柵電極和/或傳感器電極120下方的布線而響應輸入對象，因此可以不是有源傳感器電極（示出為傳感器電極120）的一部分。

在一個或多個實施例中，電容性感測（或輸入感測）和顯示更新可以在至少部分重疊的時間段期間發(fā)生。例如，在驅(qū)動公共電極用于顯示更新時，也可以驅(qū)動公共電極用于電容性感測。在另一實施例中，電容性感測和顯示更新可以在不重疊的時間段（也稱為非顯示更新時間段）期間發(fā)生。在各種實施例中，非顯示更新時間段可以在顯示幀的兩個顯示行的顯示行更新時間段之間發(fā)生，并且可以至少在時間上和顯示更新時間段一樣長。在這樣的實施例中，非顯示更新時間段可以稱為“長水平消隱期”、“長h-消隱期”或“分布式消隱期”，其中消隱期發(fā)生在兩個顯示更新時間段之間，并且至少和顯示更新時間段一樣長。在一個實施例中，非顯示更新時間段發(fā)生在幀的顯示行更新時間段之間，并且足夠長以允許待驅(qū)動到傳感器電極120上的發(fā)射器信號的多個轉變。在其他實施例中，非顯示更新時間段可以包括水平消隱期和垂直消隱期。處理系統(tǒng)110可以配置成在不同的非顯示更新時間的任何組合中的任何一個或多個期間驅(qū)動傳感器電極120用于電容性感測。同步信號可以在傳感器電路310與顯示驅(qū)動器電路320之間共享以提供對利用可重復相干頻率和相位將顯示更新時間段與電容性感測時間段重疊的準確控制。在一個實施例中，這些同步信號可以配置成在輸入感測時間段的開始和結束允許相對穩(wěn)定的電壓與具有相對穩(wěn)定電壓的顯示更新時間段重合（例如，在輸入積分器復位時間的結束附近、以及在顯示電荷共享時間的結束附近）。調(diào)制信號或發(fā)射器信號的調(diào)制頻率可以在顯示行更新速率的諧波處，其中相位確定為從顯示元件向接收器電極提供幾乎不變的電荷耦合，從而允許該耦合成為基線圖像的一部分。

傳感器電路310包括配置成利用傳感器電極120和/或（一個或多個）柵電極接收所產(chǎn)生信號的電路，所產(chǎn)生信號包括在需要輸入感測的時間段期間對應于調(diào)制信號或發(fā)射器信號的作用。傳感器電路310可以確定感測區(qū)170中的輸入對象的位置，或者可以向另一模塊或處理器（例如，輸入設備或相關聯(lián)的電子設備150的處理器（即，主處理器））提供包含指示所產(chǎn)生信號的信息的信號，以用于確定感測區(qū)170中的輸入對象的位置。

顯示驅(qū)動器電路320可以包含在處理系統(tǒng)110中或者與處理系統(tǒng)110分離。顯示驅(qū)動器電路320包括配置成在非感測（例如，顯示更新）時間期間內(nèi)向顯示設備160的顯示器提供顯示圖像更新信息的電路。

在一個實施例中，處理系統(tǒng)110包括第一集成控制器，第一集成控制器包括顯示驅(qū)動器電路320和傳感器電路310的至少一部分（即，發(fā)射器模塊和/或接收器模塊）。在另一實施例中，處理系統(tǒng)110包括第一集成控制器，第一集成控制器包括顯示驅(qū)動器電路320和第二集成控制器，第二集成控制器包括傳感器電路310。在另一實施例中，處理系統(tǒng)包括第一集成控制器，第一集成控制器包括顯示驅(qū)動器電路320和傳感器電路310的第一部分（例如，發(fā)射器模塊和接收器模塊中的一個）以及第二集成控制器，第二集成控制器包括傳感器電路310的第二部分（例如，發(fā)射器和接收器模塊中的另一個）。在包括多個集成電路的那些實施例中，同步機構可以耦接在它們之間，配置成同步顯示更新時間段、感測時間段、發(fā)射器信號、顯示更新信號、以及諸如此類。

在一些實施例中，處理系統(tǒng)110的處理器可以配置成確定感測區(qū)170中的輸入對象的位置。處理器還可以配置成執(zhí)行與協(xié)調(diào)處理系統(tǒng)110的各種組件的操作有關的其他功能。在備選的實施例中，可以由外置于處理系統(tǒng)110的處理器（例如，相關聯(lián)的電子系統(tǒng)的主處理器）提供屬于處理器的功能中的一些或全部。

用于發(fā)射多路復用信號的示例性布置

圖4a例示根據(jù)一個實施例用于發(fā)射多路復用信號的示例性布置。更具體地說，由布置400發(fā)射的多路復用信號適合于使用多個傳感器電極（例如，在上面討論的布置200、300內(nèi)的傳感器電極）執(zhí)行電容性感測。

布置400包括與多個發(fā)射器電極445-1、445-2、…445-n（共同或一般地稱為“發(fā)射器電極445”）耦接的處理系統(tǒng)110。一般地，不管是在跨電容性感測方案下還是在絕對電容性感測方案下操作，發(fā)射器電極445-1、445-2、…445-n都可以表示利用發(fā)射器信號455被驅(qū)動用于執(zhí)行電容性感測的傳感器電極。在絕對電容性感測方案下，發(fā)射器電極445電極還可以稱為絕對電容性傳感器電極。

處理系統(tǒng)110包括調(diào)制電路410、驅(qū)動器電路415、和接收器電路420。調(diào)制電路410配置成基于選定的多路復用方案425來調(diào)制載波信號405。更具體地說，調(diào)制電路410將多個數(shù)字碼430應用于載波信號405以生成多個調(diào)制信號440（或“多路復用信號440”）。轉而，調(diào)制信號440作為發(fā)射器信號455由驅(qū)動器電路415驅(qū)動到發(fā)射器電極445-1、…、445-n上。所產(chǎn)生信號450由接收器電路通過與發(fā)射器電極445的（一個或多個）電容性耦合被接收。

多個調(diào)制信號440中的每個分量信號是基于根據(jù)預定義的多路復用方案425定義的獨立數(shù)字碼430。在一些實施例中，多路復用方案425是碼分復用（cdm）方案。在一些實施例中，特定的多路復用方案425的數(shù)字碼430相對于彼此基本上正交并且數(shù)學上獨立。在其他實施例中，數(shù)字碼430具有適當?shù)偷幕ハ嚓P。

當應用于調(diào)制電路410時，數(shù)字碼430配置成控制調(diào)制信號440的一個或多個屬性。例如，數(shù)字碼430可以控制特定的多路復用方案425中的分量信號的幅度、形狀、頻率、相位、和極性中的一個或多個。如在此使用的，“極性”描述分量信號相對于多路復用信號440中的其他分量信號的相位。更具體地說，極性可以表示180度相移，使得一個或多個分量信號相對于其他分量信號反轉。應注意到的是，極性與分量信號的邏輯電平有關，使得任何體制(regime)的電壓電平都是適合的。

在備選的實施例中，基于選定的多路復用方案425來控制分量信號的其他屬性，這可以作為對控制分量信號的極性的補充或備選。例如，調(diào)制電路410可以控制特定的多路復用方案425中的分量信號的幅度、形狀、頻率和相位中的一個或多個。此外，調(diào)制信號440不需要受限于將分量信號的不同屬性控制在二進制級別之間，而是在一些情況下分量信號屬性可以對應于用于多路復用該分量信號的三個或更多的可選擇級別。

在一些實施例中，處理系統(tǒng)110選擇多個預定義的組435中的一個用于發(fā)射多路復用發(fā)射器信號452。每個預定義的組435包括多個發(fā)射器電極445-1、…、445-n。此外，可以基于對應的多路復用方案425來定義不同的組435，并且個體發(fā)射器電極445-1、…、445-n可以包含在不同的組435內(nèi)。例如，相對低功率的多路復用方案425可以具有比更高功率多路復用方案425更小的組大小（即，每組435更少的發(fā)射器電極445）。另外，在操作期間，處理系統(tǒng)110可以為了實現(xiàn)所需水平的感測性能、降低的功耗等等而動態(tài)地選擇多路復用方案425和/或適應性地更新組435。例如，處理系統(tǒng)110可以動態(tài)地從使用具有第一數(shù)量的發(fā)射器電極445的組435來發(fā)射轉變?yōu)槭褂镁哂械诙?shù)量的發(fā)射器電極445的組435來發(fā)射，其中第二數(shù)量的發(fā)射器電極445比第一數(shù)量的發(fā)射器電極445更多或更少。

每個組435的發(fā)射器電極445可以具有適合的空間布置。在一個實施例中，組435中的發(fā)射器電極445是相鄰的，這可以對應于處理感測數(shù)據(jù)和形成電容性圖像的降低的復雜度。在另一實施例中，組435內(nèi)發(fā)射器電極445的至少一些是不相鄰的。在一個非限制性示例中，組435內(nèi)的發(fā)射器電極445可以通過與未包含在組435中的其他發(fā)射器電極445交錯來提供“低分辨率”感測模式。

如所示出的，選定的組435包含四個發(fā)射器電極445-1到445-4，該四個發(fā)射器電極配置成在信道tx0-tx3上發(fā)射發(fā)射器信號452。也就是說，發(fā)射器電極445-1、…、445-4中的每一個提供用來發(fā)射多路復用發(fā)射器信號452的特定分量信號的相應信道tx0、…、tx3。一般地，包含在選定的組435中的發(fā)射器電極445的數(shù)量（如所示出的，四個）對應于具有用于生成多路復用發(fā)射器信號452的四個截然不同的數(shù)字碼430的多路復用方案425。

在一個實施例中，在圖4b的圖表455中例示示例性多路復用方案425的不同數(shù)字碼。圖表455的每個元素表示在特定驅(qū)動時間段（即，一個或多個時鐘周期）期間對應的分量信號的極性。圖表455的每一行表示在對應的信道tx0-tx3上發(fā)射的數(shù)字碼430-1、…、430-4。

在第一時間段a期間，在信道tx0、tx1、和tx2上驅(qū)動具有第一極性（對應于“-1”值）的分量信號，同時在信道tx3上同時地驅(qū)動具有第二極性（對應于“1”值）的分量信號。在第二時間段b期間，在信道tx0、tx1、和tx3上驅(qū)動具有第一極性的分量信號，同時在信道tx2上驅(qū)動具有第二極性的分量信號，等等。以這種方式，處理系統(tǒng)110在至少四個時間段a-d期間發(fā)射多路復用信號（如在圖表455的每一列中看到的）。在一個實施例中，數(shù)字碼430（如在圖表445的每一行中看到的）相對于彼此基本上是正交的并且在數(shù)學上獨立。

使用發(fā)射器電極455發(fā)射分量信號可以作為跨電容性感測方案和/或絕對電容性感測方案的一部分來執(zhí)行。如上面討論的，在跨電容性感測方案中，在不同于所驅(qū)動的發(fā)射器電極455的傳感器電極處接收所產(chǎn)生信號。在絕對電容性感測方案中，在相同的發(fā)射器電極455處接收所產(chǎn)生信號。因為發(fā)射器電極455的每個與相同的或其他傳感器電極形成電容性耦合，可以在接收器電路420的四個不同的接收器接口處接收所產(chǎn)生信號450，其基于根據(jù)圖表455在信道tx0-tx3上發(fā)射的分量信號。

接收器電路420使用應用的數(shù)字碼430解調(diào)（或多路分配）接收到的所產(chǎn)生信號450以產(chǎn)生多個輸出信號。一般地，在兩個相位中執(zhí)行解調(diào)。在第一相位中，已知的數(shù)字碼430用來恢復包括輸入對象的作用的載波信號。在第二相位中，移除載波信號并且在多個輸出信號中分離輸入對象的作用。因為數(shù)字碼430是正交的，可以過濾掉由同時發(fā)射四個分量信號引起的任何干擾（或泄露）。也就是說，正交的分量信號在評估與發(fā)射器電極445-1、…、445-4的各個電容性耦合時允許接收器電路420消除其他信號的貢獻。

在一個實施例中，由接收器電路420產(chǎn)生的輸出信號可以用來基于發(fā)射器電極445的定位來確定位置信息。在一些實施例中，可以基于輸出信號確定電容性圖像。一旦確定輸出信號，就可以基于輸出信號來確定每個發(fā)射器電極445與多個接收器電極中的每一個之間（不管是在跨電容性還是絕對電容性感測方案中）的電容性耦合的變化的測量值。備選地，在絕對電容性感測模式下，電容性耦合的變化對應于所驅(qū)動的發(fā)射器電極445（在該模式下，備選地稱為“絕對電容性感測電極”）。在絕對電容性感測模式下，處理系統(tǒng)110可以操作特定驅(qū)動器415和接收器電路420的特定接收器，或者可以操作接收器來使用傳感器電極調(diào)制和接收信號。例如，可以基于數(shù)字設計利用調(diào)制信號來驅(qū)動模擬前端（afe）的正端子。

在一些實施例中，在時間、頻率等方面，分量信號基本上是正交的——即，分量信號展示出非常低的互相關，這是現(xiàn)有技術中已知的。在這樣的實施例中，分量信號基于基本上正交的碼。也就是說，兩個信號可以被認為是基本上正交的，甚至在那些信號沒有展示出嚴格的、零互相關時。

在一個實施例中，例如，所發(fā)射信號包括偽隨機序列碼。在其他實施例中，使用walsh碼、gold碼、hadamard碼或其他合適的準正交碼或正交碼。不管這些碼是正交的還是基本上正交的，這些碼都生成提供數(shù)學上獨立的結果的多路復用信號。此外，正交碼可以生成不相關的所產(chǎn)生信號。所發(fā)射信號在數(shù)學上的獨立允許輸入設備檢測對應于同時傳輸?shù)拿總€的結果。在上面矩陣中示出的示例中，四個同時傳輸生成四個結果，并且因此對于給定的時間量可以使吞吐量成四倍。

此外，在此討論的實施例的許多公開了基于cdm方案中的編碼來發(fā)射正交的（或基本上正交的）信號，然而，本公開內(nèi)容不受限于此。一般來說，實現(xiàn)在多個發(fā)射器電極上同時地發(fā)射多個分量信號的任何多路復用方案都在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。例如，處理系統(tǒng)110可以發(fā)射具有四個分量信號（其具有正交的頻率）的多路復用信號，而不是使用數(shù)字碼來改變所發(fā)射信號的極性。也就是說，處理系統(tǒng)110可以使用正交頻分多路復用（ofdm）方案，其使用多個正交的子載波信號作為分量信號。在該實施例中，組中的每個傳感器電極120發(fā)射具有不同頻率的分量信號，其中頻率在不同的驅(qū)動時間段期間變化。在ofdm中，每個接收傳感器電極將連接到接口，接口配置成以不同頻率的每個檢測信號、以及接收最高達由所有發(fā)射器電極的組提供的最大電壓量。相似于cdm實現(xiàn)方式，ofdm多路分配器能夠過濾掉其他信號對發(fā)射器和接收器電極的特定交叉的貢獻（即，結果是在數(shù)學上獨立的），從而允許輸入設備推導位置信息。

圖4c例示對應于布置400的操作的時序圖460。特別地，時序圖460例示在圖表455中提供的數(shù)字碼430的應用?；跀?shù)字碼430，在第一驅(qū)動時間段（時間a）期間，將載波信號405驅(qū)動到信道tx0-tx2的每個上，并且基于極性值“1”將載波信號405的反轉（即，相反極性）驅(qū)動到信道tx3上。然而，在第二驅(qū)動時間段（時間b）期間，將載波信號405的反轉驅(qū)動到信道tx2上，同時信道tx0、tx1、和tx3發(fā)射載波信號405。該過程一般繼續(xù)進行直到每個信道tx0-tx3已經(jīng)在特定的時間段期間發(fā)射了載波信號405的反轉。接收器電路420在時間a-d期間接收多路復用信號的分量信號的每個。在解調(diào)信號之后，接收器電路420（或者其他下游處理邏輯）使用數(shù)字碼來解碼信號。也就是說，在四個驅(qū)動時間段期間發(fā)射的信號是相關的，以識別例如對應于特定發(fā)射器電極445的電容值或電容變化。

為了簡潔起見，在每個時間段a、…、d期間，載波信號405描繪為驅(qū)動包括兩個半周期的一個感測周期。在每個感測周期內(nèi)，載波信號405在第一半周期期間處于第一電壓電平，并且在第二半周期期間處于第二電壓。然而，在一些實施例中，在每個時間段a、…、d期間驅(qū)動多個感測周期的“突發(fā)(burst)”。在一個非限制性示例中，每個突發(fā)對應于十個（10）感測周期。

只出于示意目的呈現(xiàn)出時序圖460中使用的cdm數(shù)字碼。也就是說，只要由發(fā)射器電極455發(fā)射的不同數(shù)字碼是數(shù)學上獨立的，接收器電路420就能夠過濾掉其他信道對感興趣信道的作用。此外，cdm可以與任何大小的組（即，每組發(fā)射器電極445的數(shù)量）一起使用。例如，一組可以包括少達兩個傳感器電極但是可以包括任何更大的數(shù)量。一般地，增加組的成員也增加了數(shù)字碼的長度，這可以要求更復雜的邏輯和更多的計算開銷來解調(diào)接收到的多路復用信號。

當與更大的分組比較時，使用相對更少的發(fā)射器電極來執(zhí)行諸如cdm的多路復用，對于與驅(qū)動發(fā)射器電極相關聯(lián)的降低的功耗并且由于更小的計算開銷，可以是優(yōu)選的。然而，使用更大數(shù)量的發(fā)射器電極趨向于增加snr并且改進輸入感測性能。增加的snr還可以允許輸入感測在更短的感測時間段期間完成，這可以允許額外的時間用于執(zhí)行其他處理功能（諸如顯示更新）。因此，在此討論的電荷共享技術可以降低功耗，同時改進感測性能。

示例性電荷共享實現(xiàn)方式

圖5例示根據(jù)一個實施例的、包括用于電荷共享的耦合電路的示例性輸入設備。一般地，輸入設備500可以用于結合上面討論的各種電容性感測布置中的任何一個來降低功耗。

輸入設備500包括處理系統(tǒng)110和多個發(fā)射器電極445。處理系統(tǒng)110包括驅(qū)動器電路415、耦合電路510、多個數(shù)字碼430、以及一個或多個操作模式520。對于定義用于選定的多路復用方案的發(fā)射器電極445的特定組525，驅(qū)動器電路415基于選定的數(shù)字碼430利用具有不同極性、相位、頻率、幅度等的信號來驅(qū)動組525的不同部分。

如所示出的，選定的多路復用方案對應于包含在組525中的多個（a+b）發(fā)射器電極445。組525的發(fā)射器電極445沒有單獨地描繪，但是表示為（a）發(fā)射器電極445的第一部分和（b）發(fā)射器電極445的第二部分。更具體地說，第一部分的發(fā)射器電極445表示為（a）乘以發(fā)射電極與接收電極之間的電容性耦合ctx（也就是actx）。actx值轉而與（a）乘以與第一部分的發(fā)射器電極445相關聯(lián)的背景電容性耦合cb并聯(lián)地布置。相似地，第二部分的發(fā)射器電極445表示為（b）乘以電容性耦合ctx（即bctx），其與（b）乘以背景電容性耦合cb并聯(lián)地布置。應注意到的是，第一和第二部分中的個體傳感器電極120不需要具有完全一致值的電容性耦合值ctx或背景電容性耦合cb。相反，術語actx、bctx、acb、bcb意圖為在多路復用方案中定義的傳感器電極120的各部分的相對電容性耦合的近似值。

在選定的多路復用方案中，在特定的驅(qū)動時間段期間將第一部分的（a）發(fā)射器電極445驅(qū)動到第一電壓，并且將第二部分的（b）發(fā)射器電極445驅(qū)動到小于第一電壓的第二電壓。在一些實施例中，每個驅(qū)動時間段對應于多個感測周期的感測半周期。在特定的驅(qū)動時間段期間，向驅(qū)動器電路415的開關sw1、sw2、sw3、sw4提供驅(qū)動信號φ1、φ2。開關sw1、sw2表示配置成在輸入信號處于“高”值時導電的任何適合的切換元件。開關sw3、sw4表示配置成在輸入信號處于“低”值時導電的任何適合的切換元件。開關sw1、…、sw4的一個非限制性示例是金屬氧化物半導體場效應晶體管（mosfet）。

一般地，在非重疊的時間段期間將驅(qū)動信號φ1、φ2驅(qū)動到“高”邏輯值?？梢栽谥丿B的或非重疊的時間段期間將驅(qū)動信號φ1、φ2驅(qū)動到“低”邏輯值。因此，當驅(qū)動信號φ1驅(qū)動為高時，驅(qū)動信號φ2驅(qū)動為低。例如，當驅(qū)動信號φ1驅(qū)動為高時，開關sw1導電并且將正電壓軌耦合到第一部分的（a）發(fā)射器電極445。開關sw3在該時間期間不導電。因為驅(qū)動信號φ2驅(qū)動為低，開關sw2不導電，但是開關sw4導電并且將第一部分的（b）發(fā)射器電極445耦合到地。

驅(qū)動器電路415示出為選擇性地驅(qū)動發(fā)射器電極445（actx、bctx）至第一軌電壓（諸如vdd）與地之間。然而，備選的實施例可以驅(qū)動發(fā)射器電極445至適合于執(zhí)行電容性感測的任何其他不同的電壓電平之間，不管是在第一與第二正電壓之間、正電壓與負電壓之間、地與負電壓之間、第一與第二負電壓之間、以及諸如此類。

耦合電路510可以包括適合于選擇性地耦合發(fā)射器電極445的第一部分與第二部分用于引導它們之間的電荷的任何電路。如所示出的，耦合電路510包括由切換信號φs控制的開關sw5。開關sw5表示配置成在切換信號φs處于“高”值時導電的切換元件（例如n型mosfet），雖然這不是必要條件。

在一些實施例中，耦合電路510配置成在驅(qū)動時間段之后導電以將組525的發(fā)射器電極445驅(qū)動到第一電壓與（更小的）第二電壓之間的中間電壓。以這種方式，在后續(xù)驅(qū)動時間段期間需要更少的電荷來將發(fā)射器電極445驅(qū)動到更高的第一電壓電平，從而降低了需要的驅(qū)動時間以及驅(qū)動器電路415的功耗。為了使用圖表455（圖4b）和時序圖460（圖4c）中提供的示例來例示，以及在特定的多路復用方案中，在任何特定的時間段a、b、c、或d期間，三個（3）發(fā)射器電極445對應于第一極性并且一個（1）發(fā)射器電極445對應于第二極性。因此，值（a）（即，第一部分的發(fā)射器電極445的大?。┛梢远x為三，而值（b）可以定義為一，反之亦然。

注意到的是，雖然相對數(shù)量（a）和（b）在每個時間段a、b、c、和d期間保持一致，由于多路復用方案，不同部分的組成可以對于不同的時間段而改變。換句話說，在一個時間段包含在第一部分中的（一個或多個）個體發(fā)射器電極445（對應于第一極性）將在另一時間段包含在第二部分中（對應于第二極性）。例如，在時間段a期間，第一部分530a包括對應于信道tx0、tx1、和tx2的（a）發(fā)射器電極445，這對應于第一極性，而第二部分535a包括對應于信道tx3的（b）發(fā)射器電極445，這對應于第二極性。在時間段b期間，第一部分530b包括對應于信道tx0、tx1和tx3的（a）發(fā)射器電極445，而第二部分535b包括對應于信道tx2的（b）發(fā)射器電極445。因此，在時間段a和b之間，對應于信道tx2的發(fā)射器電極445從第一部分530a轉變到第二部分535b，對應于信道tx3的發(fā)射器電極445從第二部分535a轉變到第一部分530b。

時間段a、b、c、d的每個示出為對應于相應的感測周期。如上面討論的，在一些實施例中，在每個時間段a、…、d期間驅(qū)動多個感測周期的“突發(fā)”。在時間段a的第一感測半周期期間，將第一部分530a的、并且對應于信道tx0、tx1、tx2的發(fā)射器電極445驅(qū)動到第一電壓電平，并且將第二部分535a的、并且對應于信道tx3的發(fā)射器電極445驅(qū)動到更低的第二電壓電平。在時間段a的第二感測半周期之前，耦合電路510在一時間段內(nèi)導電，并且在對應于信道tx0-tx2的與對應于信道tx3的發(fā)射器電極445之間共享電荷，以將對應于信道tx3的發(fā)射器電極445驅(qū)動到大于第二電壓電平的中間電壓。在一些實施例中，將對應于信道tx0-tx2的與對應于tx3的發(fā)射器電極445全部驅(qū)動到相同的中間電壓，但這不是必要條件。在時間段a的第二感測半周期期間，將第二部分535a的、并且對應于信道tx3的發(fā)射器電極445從中間電壓驅(qū)動到更高的第二電壓電平。在一些實施例中，將對應于信道tx0、tx1、和tx2的第一部分530a的發(fā)射器電極445從中間電壓驅(qū)動到更低的第二電壓電平。盡管電荷共享示出為發(fā)生在特定感測周期的后續(xù)感測半周期之間，可以跨不同的感測周期應用相似的技術以降低需要的驅(qū)動時間和功耗。

在一些實施例中，操作模式520包括低功率“休眠”模式。在休眠模式中，組525包括輸入設備500的全部發(fā)射器電極445，并且第一部分和第二部分各自包括發(fā)射器電極445的一半。在這種情況下，第一數(shù)量（a）的發(fā)射器電極445等于第二數(shù)量（b）的發(fā)射器電極445。在一個實施例中，第一部分和第二部分定義由鄰近的發(fā)射器電極445形成的非重疊區(qū)域。休眠模式一般可以用于執(zhí)行低功率、低分辨率感測（諸如面部檢測或者接近感測）。在休眠模式下執(zhí)行電荷共享還降低了處理系統(tǒng)110的功耗。

在一些實施例中，一旦在休眠模式中檢測到輸入對象和/或預定義的手勢，處理系統(tǒng)110就轉變?yōu)榱硪徊僮髂Ｊ?20。例如，一旦檢測到輸入對象和/或預定義手勢，處理系統(tǒng)110就可以使用（一個或多個）其他多路復用方案操作。此外，在操作期間，處理系統(tǒng)可以基于感測性能要求、功耗限制等等動態(tài)地在不同的多路復用方案之間轉變。在一個非限制性示例中，處理系統(tǒng)110基于增加的感測性能要求從組大小為四個（4）發(fā)射器電極轉變?yōu)榻M大小為十個（10）發(fā)射器電極。

圖6是示出了根據(jù)一個實施例的耦合電路在一感測周期內(nèi)的示例性操作的時序圖。更具體地說，時序圖600例示包括第一和第二半周期625-1、625-2的感測周期630。在第一半周期625-1期間，將驅(qū)動信號φ1（示出為曲線610）驅(qū)動到“高”邏輯電平，并且將驅(qū)動信號φ2（示出為曲線615）驅(qū)動到“低”邏輯電平。在第二半周期625-2期間，將驅(qū)動信號φ1驅(qū)動到“低”邏輯電平，并且將驅(qū)動信號φ2驅(qū)動到“高”邏輯電平。

在一些實施例中，驅(qū)動信號φ1、φ2具有50%的占空比，使得驅(qū)動信號φ1在整個第一感測半周期625-1期間被驅(qū)動到高邏輯電平，以及驅(qū)動信號φ2在整個第二感測半周期625-2期間被驅(qū)動到高邏輯電平。在其他實施例中，驅(qū)動信號φ1、φ2具有小于50%的占空比。

在每個感測半周期625-1、625-2內(nèi)，處理系統(tǒng)在由曲線605指示的不同感測狀態(tài)中操作。在時間t0和t1之間，處理系統(tǒng)在第一復位時間段606-1期間在復位狀態(tài)中操作，在該復位時間段內(nèi)用于測量接收到的信號的電路一般在后續(xù)測量之前返回到已知狀態(tài)。在時間t1和t2之間，處理系統(tǒng)在積分時間段607-1期間在積分狀態(tài)中操作，在該積分時間段期間測量對應于驅(qū)動驅(qū)動信號φ1、φ2的作用的、接收到的信號。

在一些實施例中，處理系統(tǒng)包括在時間t2和t3之間的感測半周期625-1內(nèi)的可選時間段608-1。時間段608-1可以被提供以確保一致的基線測量值，這幫助提供增加的感測準確度。第二感測半周期625-2包括對應的復位時間段606-2、積分時間段607-2、以及可選地包括時間段608-2。

切換信號φs選擇性地耦合傳感器電極的不同部分以在每個感測半周期625-1、625-2期間執(zhí)行電荷共享。使用曲線620-1、620-2、620-3示出了幾個示例實施例的切換信號φs的時序。一般地，在發(fā)射器電極組的各部分之間的電荷共享時間段期間，驅(qū)動器電路415的全部開關sw1-sw4處于非導電狀態(tài)。在曲線620-1內(nèi)，將切換信號驅(qū)動到高邏輯值，從而在時間段608-1、608-2期間耦合傳感器電極的各部分。在曲線620-2內(nèi)，切換信號在復位時間段606-1、606-2的開始附近耦合傳感器電極的各部分。在這種情況下，驅(qū)動信號φ1可以在復位時間段606-1、606-2的至少對應部分內(nèi)處于邏輯“低”狀態(tài)。一般地，該時序可以用于其中通過將電荷從積分器及耦合的傳感器電極移除來執(zhí)行復位的實施例。另外，通過在復位時間段的開始附近耦合各部分，允許足夠的時間以使得背景電容上的電壓在執(zhí)行后續(xù)測量之前很好地穩(wěn)定。在曲線620-3內(nèi)，切換信號在積分時間段607-1、607-2的開始附近耦合傳感器電極的各部分。在這種情況下，驅(qū)動信號φ1可以在積分時間段607-1、607-2的至少對應部分內(nèi)處于邏輯“低”狀態(tài)。一般地，該時序可以用于其中通過處理系統(tǒng)的模擬前端內(nèi)的復位電路來執(zhí)行復位的實施例。有利地，這些實施例可以復位接收器電路的反饋電容和其他下游元件以允許測量下一個信號。

圖7是根據(jù)一個實施例、使用電荷共享來發(fā)射信號的方法。一般地，方法700可以利用在此討論的輸入設備和/或處理系統(tǒng)實施例中的任何一個來使用。

方法700開始于可選的方框705，其中基于處理系統(tǒng)的預定義操作模式來選擇數(shù)字碼。在一個實施例中，預定義的操作模式是處理系統(tǒng)的低功率（或“休眠”）模式。數(shù)字碼對應于應用于輸入設備的多個傳感器電極的第一組的第一多路復用方案。

在方框715，將多個傳感器電極中的第一部分驅(qū)動到第一電壓。第一部分對應于從第一組中選擇的第一數(shù)量的傳感器電極。在方框725，將多個傳感器電極中的第二部分驅(qū)動到小于第一電壓的第二電壓。第二部分對應于從第一組中選擇的第二數(shù)量的傳感器電極。一般地，在每個部分中第一和第二數(shù)量的傳感器電極基于選定的數(shù)字碼。方框715、725在第一時間段期間執(zhí)行，并且可以同時地執(zhí)行。在一些實施例中，第一時間段包括感測周期的第一感測半周期。

在方框735，電荷在第一組內(nèi)的多個傳感器電極的第一與第二部分之間轉移，以將第二部分驅(qū)動到中間電壓。在一些實施例中，通過將切換信號發(fā)射到與多個傳感器電極的第一和第二部分相耦合的耦合電路，來執(zhí)行轉移電荷。

在方框745，將多個傳感器電極中的第二部分從中間電壓驅(qū)動到第一電壓。一般地，從中間電壓驅(qū)動多個傳感器電極降低了達到第一電壓所需要的電荷量和/或時間。在方框755，將多個傳感器電極的部分的第一部分可選地從中間電壓驅(qū)動到第二電壓。方框745、755在第二時間段期間執(zhí)行，并且可以同時地執(zhí)行。在一些實施例中，第二時間段包括感測周期的第二感測半周期。

在方框765，應用對應于不同數(shù)量的傳感器電極的第二數(shù)字碼。第二數(shù)字碼的應用一般在不同于第一和第二時間段的第三時間段期間執(zhí)行。第二數(shù)字碼對應于應用于輸入設備的多個傳感器電極的第二組的第二多路復用方案。在一個實施例中，一旦從處理系統(tǒng)的低功率（或“休眠”）模式轉變出來就執(zhí)行第二數(shù)字碼的應用。在另一實施例中，基于感測執(zhí)行要求和/或功耗限制的變化來執(zhí)行第二數(shù)字碼的應用。方法700隨著方框765的完成而結束。

因此，為了更好地解釋根據(jù)本技術及其特定應用的實施例以及由此使得本領域技術人員能夠完成和使用本公開，提出在此闡述的實施例和示例。然而，本領域技術人員將會認識到，僅為了說明和示例目的而提出前述描述和示例。所闡述的描述并不意在是窮舉的或者將本公開限定于所公開的精確形式。

鑒于上述內(nèi)容，本公開內(nèi)容的范圍由所附權利要求確定。