用於力檢測器的基於拐折的校準方法與流程

2023-09-21 16:16:00 2

本發明的實施例一般地涉及用於觸摸感測的方法和裝置，並且更具體地，涉及處理所接收到的信號。

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中。接近傳感器設備典型地包括常常通過表面劃界的感測區，接近傳感器設備在該感測區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提供界面。例如，接近傳感器設備常常被用作較大型計算系統的輸入設備（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）。接近傳感器設備還常常在較小型的計算系統中使用（諸如集成在蜂窩電話中的觸控螢幕）。

技術實現要素：

在本文中描述的實施例包括一種用於操作輸入設備的方法，其包括獲取電容性傳感器中的多個傳感器電極處的多個電容變化，其中該多個電容變化表示力。該方法還包括識別該多個電容變化中的多個拐點，其中該多個拐點中的每一個都為一個建模區定界。該方法還包括為每個建模區確定一個建模方程，其中該建模方程被用於力感測的校準。

在另一實施例中，一種用於電容性感測設備的處理系統，其包括被配置成獲取電容性傳感器中的多個傳感器電極處的電容變化的觸摸感測模塊。該處理系統還包括被配置成基於電容變化來確定力的力感測模塊。該處理系統還包括校準模塊，其被配置成識別多個電容變化中的多個拐點，其中該多個拐點中的每一個都為一個建模區定界，並且還被配置成為每個建模區確定建模方程，其中該建模方程被用於力感測的校準。

附圖說明

為了本發明的以上記載的特徵所用的方式可以被詳細地理解，可以通過參考實施例來得到以上簡要地概述的本發明的更具體的描述，所述實施例中的一些實施例示意在附圖中。然而，要注意的是，附圖僅示意本發明的典型實施例，並且因此將不被視為限制其範圍，因為本發明可以容許其他等同地有效的實施例。

圖1是根據一個實施例的包括輸入設備的系統的框圖。

圖2是根據一個實施例的示例傳感器電極圖案。

圖3圖示力水平與沿著觸摸傳感器的長軸的位置之間的關係的示例曲線圖。

圖4圖示力水平與沿著觸摸傳感器的短軸的位置之間的關係的示例曲線圖。

圖5圖示非均勻分布的校準點。

圖6圖示沿著長軸的校準點的分段線性近似的曲線圖。

圖7圖示沿著短軸的校準點的分段線性近似的曲線圖。

圖8圖示用於校準電容性力傳感器的示例處理系統。

圖9是圖示用於校準電容性力傳感器的方法的流程圖。

為了便於理解，已經在可能的情況下使用了相同的附圖標記來標明為附圖所共有的相同的元件。要預期到的是，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上。在此提及的附圖不應當被理解為按照比例繪製，除非特別說明。此外，為了呈現和解釋的清楚性，附圖通常被簡化並且細節或組件被省略。附圖和討論用於解釋以下所論述的原理，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上僅是示例性的，並且不意圖限制本發明或這樣的實施例的應用和使用。此外，不意圖受前述技術領域、背景技術、發明內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的約束。

本技術的各種實施例提供用於提高可用性的輸入設備以及方法。特別地，在本文中描述的實施例有利地提供了用於校準觸摸設備的力傳感器的技術。一些先前的解決方案將使用大量校準點來校準力傳感器，由於所需的時間和處理功率（特別當校準大量設備時）這變得不現實。其他先前解決方案將使用觸摸傳感器上均勻間隔開的校準點。然而，因為機械彎曲在觸摸傳感器的不同部分上是不同的，所以校準點的均勻分布可能引入大的錯誤。在本文中描述的實施例測量在觸摸傳感器上的多個位置處的力水平並且然後確定觸摸傳感器上的力水平的拐點。這些拐點然後被用來確定校準點，這導致更準確的力校準。

現轉向圖，圖1是根據本發明的實施例的示例性輸入設備100的框圖。輸入設備100可以被配置成向電子系統（未示出）提供輸入。如在該文檔中所使用的，術語「電子系統」（或者「電子設備」）大體上泛指能夠電子地處理信息的任何系統。電子系統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、上網本計算機、平板電腦、網絡瀏覽器、電子書閱讀器以及個人數字助理（pda）。額外的示例電子系統包括組合的輸入設備，諸如包括輸入設備100和單獨的操縱杆或按鍵開關的物理鍵盤。其他示例電子系統包括諸如數據輸入設備（包括遠程控制器和滑鼠）和數據輸出設備（包括顯示屏和印表機）之類的外圍設備。其他示例包括遠程終端、信息亭和視頻遊戲機（例如視頻遊戲控制臺、可攜式遊戲設備以及諸如此類的視頻遊戲機）。其他示例包括通信設備（包括蜂窩式電話，諸如智慧型電話）以及媒體設備（包括錄音機，編輯器和諸如電視、機頂盒、音樂播放器、數字照片相框和數位照相機之類的播放器）。另外，電子系統可以是輸入設備的主機或從機。

輸入設備100可以被實施為電子系統的物理部分，或者可以與電子系統物理地分開。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的多個部分通信：總線、網絡及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被示為接近傳感器設備（常常也被稱為「觸摸板」或「觸摸傳感器設備」），其被配置成感測由一個或多個輸入對象140在感測區120中提供的輸入。示例輸入對象包括手指和觸控筆，如圖1所示。

感測區120包括輸入設備100上方、周圍、之內和/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）。特定感測區的尺寸、形狀和位置可能隨著不同實施例廣泛變化。在一些實施例中，感測區120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120在特定方向上延伸的距離可能是大約小於一毫米、幾毫米、幾釐米或更多，並且可能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：其包括與輸入設備100的任何表面沒有接觸、與輸入設備100的輸入表面（例如觸摸表面）的接觸、與一定量的所施加的力或壓力耦合的與輸入設備100的輸入表面的接觸和/或它們的組合。在各種實施例中，輸入表面可能由其中存在傳感器電極的外殼的表面、施加在傳感器電極上的面板或任何外殼等來提供。在一些實施例中，感測區120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可以利用傳感器組件和感測技術的任何組合來檢測感測區120中的用戶輸入。輸入設備100包括用於檢測用戶輸入的一個或多個感測元件。作為若干個非限制性示例，輸入設備100可以使用電容性、彈性、電阻性、電感性、磁性、聲學、超聲和/或光學技術。一些實施方式被配置成提供跨越一維、二維、三維或更高維空間的圖像。一些實施方式被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的一些電阻性實施方式中，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，產生橫跨多層的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生電氣接觸，從而產生反映該多層之間的（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的一些電感性實施方式中，一個或多個感測元件拾取諧振線圈或線圈對所感應的環路電流。電流的幅度、相位和頻率的一些組合然後可被用來確定位置信息。

在輸入設備100的一些電容性實施方式中，施加電壓或電流以產生電場。附近的輸入對象引起電場的變化，並且產生可以被檢測為電壓、電流或諸如此類的參數的變化的、可檢測的、電容耦合的變化。

一些電容性實施方式利用電容性感測元件的陣列或者其他規則或不規則圖案來產生電場。在一些電容性實施方式中，獨立的感測元件可被一起歐姆短路以形成更大的傳感器電極。一些電容性實施方式利用電阻片，其可以是電阻性均勻的。

一些電容性實施方式利用基於傳感器電極與輸入對象之間的電容耦合的變化的「自電容」（或「絕對電容」）感測方法。在各種實施例中，傳感器電極附近的輸入對象改變傳感器電極附近的電場，改變測得的電容耦合。在一種實施方式中，絕對電容感測方法通過關於基準電壓（例如系統接地）調製傳感器電極以及通過檢測傳感器電極與輸入對象之間的電容耦合來操作。

一些電容性實施方式利用基於各傳感器電極之間的電容耦合的變化的「互電容」（或「跨越電容」）感測方法。在各種實施例中，傳感器電極附近的輸入對象改變各傳感器電極之間的電場，從而改變測得的電容耦合。在一種實施方式中，跨越電容感測方法通過檢測一個或多個發射器傳感器電極（也稱為「發射器電極」或「發射器」）與一個或多個接收器傳感器電極（也稱為「接收器電極」或「接收器」）之間的電容耦合來操作。可以相對於基準電壓（例如系統接地）來調製發射器傳感器電極以發射發射器信號。接收器傳感器電極可以被保持為相對於基準電壓基本上不變以促進對結果得到的信號的接收。結果得到的信號可以包括對應於一個或多個發射器信號和/或環境幹擾（例如其他電磁信號）的一個或多個來源的（一個或多個）作用。傳感器電極可以是專用發射器或接收器，或者傳感器電極可以被配置成既發射又接收。可替代地，可以相對於地來調製接收器電極。

在圖1中，處理系統110被示出為輸入設備100的一部分。處理系統110被配置成操作輸入設備100的硬體以檢測感測區120中的輸入。處理系統110包括一個或多個集成電路（ic）和/或其他電路部件的部分或全部。例如，用於互電容傳感器設備的處理系統可以包括被配置成利用發射器傳感器電極發射信號的發射器電路和/或被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110還包括電子可讀指令，諸如固件代碼、軟體代碼和/或諸如此類的電子可讀指令。在一些實施例中，組成處理系統110的部件被設置在一起，諸如在輸入設備100的（一個或多個）感測元件附近。在其他實施例中，處理系統110的部件與靠近輸入設備100的（一個或多個）感測元件的一個或多個部件以及別處的一個或多個部件物理上分開。例如，輸入設備100可以是耦合到桌上型計算機的外圍設備，並且處理系統110可以包括被配置成在桌上型計算機的中央處理單元以及與該中央處理單元單獨的一個或多個ic（可能具有相關聯的固件）上運行的軟體。作為另一示例，輸入設備100可以物理地集成在電話中，並且處理系統110可以包括作為電話的主處理器的部分的電路和固件。在一些實施例中，處理系統110專用於實施輸入設備100。在其他實施例中，處理系統110還執行其他功能，諸如操作顯示屏，驅動觸覺致動器等等。

處理系統110可以被實施為操控處理系統110的不同功能的一組模塊。每個模塊可以包括電路、固件、軟體或其組合，其中所述電路是處理系統110的一部分。在各種實施例中，可以使用模塊的不同組合。示例模塊包括用於操作諸如傳感器電極和顯示屏之類的硬體的硬體操作模塊、用於處理諸如傳感器信號和位置信息之類的數據的數據處理模塊以及用於報告信息的報告模塊。其他示例模塊包括被配置成操作（一個或多個）感測元件以檢測輸入的傳感器操作模塊、被配置成識別諸如模式改變手勢之類的手勢的識別模塊以及用於改變操作模式的模式改變模塊。

在一些實施例中，處理系統110直接通過引起一個或多個動作來響應於感測區120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，以及諸如光標移動、選擇、菜單導航及其他功能的gui動作。在一些實施例中，處理系統110向電子系統的某個部分（例如向電子系統的與處理系統110單獨的中央處理系統，如果這樣的單獨的中央處理系統存在的話）提供關於輸入（或輸入的缺失）的信息。在一些實施例中，電子系統的某個部件處理從處理系統110接收到的信息以作用於用戶輸入，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110操作輸入設備100的（一個或多個）感測元件以產生指示感測區120中的輸入（或輸入的缺失）的電信號。處理系統110可以在產生提供給電子系統的信息的過程中對電信號執行任何適當量的處理。例如，處理系統110可以對從傳感器電極獲得的模擬電信號進行數位化。作為另一示例，處理系統110可以執行濾波或其他信號調節。作為又一示例，處理系統110可以去掉或以其他方式計及基線，使得信息反映電信號與基線之間的差別。作為再一示例，處理系統110可以確定位置信息、將輸入識別為命令、識別手寫以及進行諸如此類的處理。

如在本文中使用的「位置信息」廣泛地包括絕對位置、相對位置、速度、加速度及其他類型的空間信息。示例性的「零維」位置信息包括近/遠或者接觸/無接觸信息。示例性的「一維」位置信息包括沿著軸的位置。示例性的「二維」位置信息包括平面中的運動。示例性的「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。關於一種或多種類型的位置信息的歷史數據也可以被確定和/或存儲，例如包括隨著時間追蹤位置、運動或瞬時速度的歷史數據。

在一些實施例中，利用通過處理系統110或通過一些其他處理系統操作的額外輸入部件來實施輸入設備100。這些額外輸入部件可以提供用於感測區120中的輸入的冗餘功能或一些其他功能。圖1示出感測區120附近可以被用來促進使用輸入設備100選擇條目的按鈕130。其他類型的額外輸入部件包括滑動條、滾珠、輪盤、開關以及諸如此類的輸入部件。反過來，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包括觸控螢幕接口，並且感測區120覆蓋顯示屏的有效面積的至少一部分。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並且為相關聯的電子系統提供觸控螢幕接口。顯示屏可以是能夠向用戶顯示視覺界面的任何類型的動態顯示器，並且可以包括任何類型的發光二極體（led）、有機led（oled）、陰極射線管（crt）、液晶顯示器（lcd）、等離子體、電致發光（el）或其他顯示技術。輸入設備100和顯示屏可以共享物理元件。例如，一些實施例可以利用一些用於顯示和感測的相同電子部件。作為另一示例，顯示屏可以部分或整體地由處理系統110來操作。

應該理解，儘管在全功能的裝置的背景下描述了本發明的許多實施例，但是本發明的各機構能夠被分配為各種形式的程序產品（例如軟體）。例如，本發明的各機構可以被實施並且分配為能夠被電子處理器讀取的信息承載介質（例如能夠被處理系統110讀取的非瞬時計算機可讀和/或可記錄/可寫信息承載介質）上的軟體程序。另外，本發明的實施例等同地適用，不管被用來實施該分配的特定介質類型是什麼。非瞬時電子可讀介質的示例包括各種盤、記憶棒、存儲卡、存儲模塊以及諸如此類的非瞬時電子可讀介質。電子可讀介質可以基於快閃記憶體、光、磁、全息或任何其他存儲技術。

圖2是根據一些實施例的包括處理系統110和示例傳感器電極圖案的一部分的系統200，該示例傳感器電極圖案被配置成在與該圖案相關聯的感測區中進行感測。為了清楚地說明和描述，圖2示出圖示傳感器電極的簡單矩形的圖案並且沒有示出各種部件。該傳感器電極圖案包括第一多個傳感器電極160（160-1、160-2、160-3、…160-n）以及安置在多個傳感器電極160上的第二多個傳感器電極170（170-1、170-2、170-3、…170-n）。

儘管圖2中沒有圖示，但是通過在顯示屏下面安置力感測電極來在那裡放置單獨的力傳感器。在本文中描述的實施例可以使用這樣的單獨的力傳感器來感測力。在其他實施例中，在本文中關於圖2所描述的傳感器電極被用來感測力。

傳感器電極160和傳感器電極170通常彼此歐姆隔離。也就是說，一個或多個隔離件將傳感器電極160與傳感器電極170分開並且防止它們彼此電氣短路。在一些實施例中，傳感器電極160和傳感器電極170被交叉區域處安置在它們之間的絕緣材料分開；在這樣的構造中，可以在跨接線連接同一電極的不同部分的情況下形成傳感器電極160和/或傳感器電極170。在一些實施例中，通過絕緣材料的一個或多個層來將傳感器電極160與傳感器電極170分開。在一些其他實施例中，通過一個或多個襯底來將傳感器電極160與傳感器電極170分開；例如它們可以被安置在同一襯底的相對側或者被安置在層壓在一起的不同襯底上。

在其他實施例中，傳感器電極160或170中的一個或多個被安置在共用襯底的同一側或表面上並且在感測區120中彼此隔離開。傳感器電極160和170可以被安置在矩陣陣列中，其中每個傳感器電極可以被稱為矩陣傳感器電極。每個傳感器電極可以具有基本上相似的尺寸和/或形狀。在一個實施例中，傳感器電極160和170的矩陣陣列的傳感器電極中的一個或多個可以在尺寸和形狀中的至少一個上變化。矩陣陣列的每一個傳感器電極都可以對應於電容圖像的一個像素。此外，矩陣陣列的兩個或更多傳感器電極可以對應於電容圖像的一個像素。在各種實施例中，矩陣陣列的每個傳感器電極可以被耦合到多個電容布線跡線中的一個單獨的電容布線跡線。在各種實施例中，傳感器電極160或170包括安置在至少兩個傳感器電極之間的一個或多個網格電極。該網格電極和至少一個傳感器電極可以被安置在襯底的共用側、共用襯底的不同側和/或不同襯底上。在一個或多個實施例中，傳感器電極和（一個或多個）網格電極可以包括顯示設備的整個電壓電極。儘管傳感器電極可以在襯底上被電氣隔離，但是電極可以在感測區120之外-例如在連接區中被耦合在一起。在一個實施例中，浮動電極可以被安置在網格電極和傳感器電極之間。在一個特定的實施例中，浮動電極、網格電極和傳感器電極包括顯示設備的整個共用電極。

在傳感器電極160與傳感器電極170之間的局部化電容耦合的區域可以被稱為「電容像素」。傳感器電極160與傳感器電極170之間的電容耦合隨著與傳感器電極160和傳感器電極170相關聯的感測區中的輸入對象的接近度和運動改變。

在一些實施例中，傳感器圖案被「掃描」以確定這些電容耦合。也就是說，傳感器電極160被驅動以發射發射器信號。發射器可以被操作以使得一個傳感器電極在一個時間發射，或者多個傳感器電極同時發射。在多個傳感器電極同時發射的情況下，這些多個傳感器電極可以發射相同的發射器信號並且有效地產生有效更大的傳感器電極，或者這些多個傳感器電極可以發射不同的發射器信號。例如，多個傳感器電極可以根據一個或多個編碼方案發射不同的發射器信號，這使它們對傳感器電極170的結果得到的信號的組合作用能夠被獨立確定。

接收器傳感器電極170可以被單個或多個地操作以獲取結果得到的信號。結果得到的信號可以被用來確定電容像素處的電容耦合的測量結果。

來自電容像素的一組測量結果形成表示像素處的電容耦合的「電容圖像」（也叫「電容幀」）。可以在多個時間段內獲取多個電容圖像，並且它們之間的差被用來導出關於感測區中的輸入的信息。例如，在連續的時間段內獲取的連續電容圖像可以被用來跟蹤一個或多個輸入對象進入感測區、離開感測區以及在感測區之內的（一個或多個）運動。

傳感器設備的背景電容是不與感測區中的輸入對象相關聯的電容圖像。背景電容隨著環境和操作狀況改變，並且可以以各種方式來估計。例如，當確定在感測區中沒有輸入對象時，一些實施例採用「基線圖像」，並且使用這些基線圖像作為它們的背景電容的估計。

為了更高效的處理，可以針對傳感器設備的背景電容來調整電容圖像。一些實施例通過「基線化」電容像素處的電容耦合的測量結果以產生「基線化的」電容圖像來完成這一點。也就是說，一些實施例將形成電容圖像的測量結果和與那些像素相關聯的「基線圖像」的適當「基線值」進行比較，並且確定從該基線圖像的變化。

在一個觸控螢幕實施例中，傳感器電極160包括在更新顯示屏的顯示器時使用的一個或多個共用電極（例如「v-com電極」）。這些共用電極可以被安置在適當的顯示屏襯底上。例如，共用電極可以被安置在一些顯示屏中的tft玻璃上（例如面內切換（ips）或面至線切換（pls））、在一些顯示屏的濾色玻璃的底部上（例如圖案化的垂直對齊（pva）或多域垂直對齊（mva））等等。在這樣的實施例中，共用電極還可以被稱為「組合電極」，因為它執行多個功能。在各種實施例中，每個傳感器電極160都包括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160可以共享至少一個共用電極。

在各種觸控螢幕實施例中，「電容幀速率」（以其來獲取連續電容圖像的速率）可以與「顯示幀速率」（以其來更新顯示圖像的速率，包括刷新屏幕來重新顯示同一圖像）相同或不同。在這兩個速率不同的一些實施例中，以不同的顯示更新狀態來獲取連續電容圖像，並且不同的顯示更新狀態可能影響被獲取的電容圖像。也就是說，顯示更新特別影響背景電容圖像。因此，如果當顯示更新在第一狀態時獲取第一電容圖像，並且當顯示更新在第二狀態時獲取第二電容圖像，則第一和第二電容圖像可能不同，這歸因於與顯示更新狀態相關聯的背景電容圖像中的差別，而不是歸因於感測區中的變化。在電容感測和顯示更新電極彼此靠得很近的情況下或者當它們被共享（例如組合電極）時，這更有可能。

為了便於解釋，在特定顯示更新狀況期間取得的電容圖像被視為具有特定幀類型。也就是說，特定幀類型與特定電容感測順序與特定顯示順序的映射相關聯。因此，在第一顯示更新狀態期間取得的第一電容圖像被視為具有第一幀類型、在第二顯示更新狀態期間取得的第二電容圖像被視為具有第二幀類型、在第一顯示更新狀態期間取得的第三電容圖像被視為具有第三幀類型等等。在顯示更新狀態與電容圖像獲取的關係是周期性的情況下，所獲取的電容圖像將循環通過各幀類型並且然後重複。

處理系統110可以包括驅動器模塊230、傳感器模塊240、確定模塊250和可選存儲器260。處理系統110通過多個導電布線跡線（圖2中未示出）被耦合到傳感器電極170和傳感器電極160。

包括傳感器電路的傳感器模塊240被耦合到多個傳感器電極170並且被配置成接收指示感測區120中的輸入（或輸入的缺失）和/或環境幹擾的結果得到的信號。傳感器模塊240還可以被配置成將結果得到的信號傳遞給確定模塊250以用於確定輸入對象的存在和/或將結果得到的信號傳遞給可選存儲器260以用於存儲。傳感器模塊240還可以驅動傳感器電極。在各種實施例中，處理系統110的ic可以被耦合到用於驅動傳感器電極160的驅動器。驅動器可以是使用薄膜電晶體（tft）製造的，並且可以包括開關、組合邏輯、多路復用器及其他選擇和控制邏輯。

被包括在處理系統110中的驅動器模塊230（其包括驅動器電路）可以被配置成更新顯示設備（未示出）的顯示屏上的圖像。例如，驅動器電路可以包括顯示電路和/或傳感器電路，該顯示電路和/或傳感器電路被配置成通過像素源驅動器將一個或多個像素電壓施加到顯示像素電極。顯示器和/或傳感器電路還可以被配置成將一個或多個共用驅動電壓施加到共用電極以更新顯示屏。此外，處理系統110被配置成通過將發射器信號驅動到共用電極上來將共用電極操作為發射器電極以用於輸入感測。

處理系統110可以被實施為具有一個或多個ic以控制輸入設備中的各種部件。例如，可以在多於一個集成電路中實施處理系統110的ic的功能，該集成電路可以控制顯示模塊元件（例如共用電極）並且驅動發射器信號和/或接收從感測元件陣列接收到的結果得到的信號。在其中處理系統110存在多於一個ic的實施例中，可以通過同步機構來實現單獨的處理系統ic之間的通信，該同步機構對提供給傳感器電極160的信號排序。可替代地，同步機構可以在各ic中的任何一個的內部。

處理系統110還可以包括接收器270，其將傳感器接合到其他部件。接收器270在一些實施例中可以包括模擬前端（afe），並且為了方便在該示例實施例中將被稱為afe270。可以在其他實施例中使用其他接收器實施方式。afe270可以被嵌入在傳感器模塊240中或處理系統110的一個或多個其他部件中。

在本文中描述的實施例提供用於校準觸摸設備上的力檢測的技術。當將已知力被施加到觸摸傳感器時，歸因於傳感器的彎曲及其他機械作用，觸摸傳感器的不同部分檢測到不同力水平。為了使力水平在觸摸傳感器上的不同位置處均勻，引入位置補償來校準該設備。因為被製造的每個設備與同一型號的其他設備相比可能具有細微的機械差別，所以在製造期間校準每個設備。

在先前的解決方案中，在跨觸摸傳感器的均勻位置處確定力水平以生成查找表。在各均勻位置之間進行線性內插以便為每個位置生成補償。然而，因為力水平在觸摸傳感器上的不同位置處變化，所以線性內插可以在觸摸傳感器上的一些位置處的校準之後導致大的誤差。在另一解決方案中，更大數量的均勻位置被用來生成更準確的查找表。然而，當位置的數目增加時複雜性和校準時間也會增加。在本文中描述的實施例基於觸摸傳感器上的力水平的拐點來確定校準點。基於拐折的校準在沒有顯著增加複雜性的情況下提供比先前的解決方案更高的準確性。

一般來說，因為型號線上的每個設備都具有相同的硬體設計，同一型號的觸摸設備具有類似的拐折位置。然而，歸因於製造容差、材料中的細微差別或其他機械變化，可能會發生一些波動。

圖3圖示力水平與沿著觸摸傳感器的長軸的位置之間的關係的示例曲線圖300。如上文所論述的，觸摸傳感器電極以行和列的網格來布置。沿著觸摸傳感器的長軸的位置被圖示在曲線圖300的x軸上。在觸摸傳感器上施加多個已知力，並且在每個電極處測量力水平（被圖示在曲線圖300的y軸上）。作為一個示例，沿著每個長軸施加多個已知力。如圖3所示，施加了31個已知力，每個力位於在x軸上表示的一個位置處，並且得到力測量結果。「力水平」是基於這些力測量結果的計算，諸如該軸上所有力電極的總和、任一力電極處的峰值力水平等等。在曲線圖300上將針對每一行電極計算的力水平圖示為曲線圖上的單獨曲線。針對每一行的曲線被歸一化，如可以在曲線圖300上看到的那樣（曲線中的每一條都在位置16、力水平1000處相交）。在歸一化之後，在曲線圖300中可以看到，針對每一行的曲線都具有粗略類似的形狀。

可以從曲線圖300確定力曲線的拐點的位置。拐點在曲線的導數（或斜率）改變符號的情況下出現。描述拐點的另一方式是曲線中的峰和谷。第一拐點302位於x軸上的位置9附近。在位置1與位置9之間的區中，曲線穩步上升。在位置9處，曲線開始向下移動。曲線繼續向下直到位置18附近的第二拐點304為止。在位置9與位置18之間的區中，曲線向下傾斜。

第三拐點306位於位置23處。在位置18與位置23之間，曲線向上傾斜。在位置23處，曲線開始向下傾斜。曲線在位置23與位置31之間的區中向下傾斜。

在該示例中位置1被標記為點310並且位置31被標記為點312。儘管點310和312不是拐點，但是在一些實施例中這些點也被用作校準點。這些點在觸摸傳感器的邊緣附近並且對邊緣附近的校準調整有用。在一些實施例中，作為對位置1和位置31的替代或者在位置1和位置31之外，根據正被校準的設備的具體特性可以使用邊緣附近的其他位置（諸如位置2和位置30）以提供更高的準確性。

在上述示例中，已識別沿著長軸的五個校準點，位於位置1、9、18、23和31處。這些點可以結合以類似方式確定的沿著短軸的校準點來使用，以便為觸摸傳感器上的校準點提供x和y坐標位置。

在一些實施例中，來自不同設備的力曲線可以被用來確定拐點。從同一型號的多個設備獲取多個電容變化。電容變化表示力測量結果，並且來自不同設備的力曲線被歸一化並且被繪製在一曲線圖上。然後，如關於圖3和圖4所描述的那樣確定拐點。使用來自不同設備的力曲線可以消除跨具體型號的各設備的任何變化。

圖4圖示力水平與沿著觸摸傳感器的短軸的位置之間的關係的示例曲線圖400。如上面關於圖3所描述的那樣，在觸摸傳感器上施加多個已知力，並且在每個傳感器電極處測量力水平（被圖示在曲線圖400的y軸上）。沿著觸摸傳感器的短軸的位置被圖示在曲線圖400的x軸上。在曲線圖400上將針對每一列電極測量或計算的力水平圖示為曲線圖上的單獨曲線。針對每一列的曲線被歸一化，如可以在曲線圖400上看到的那樣（曲線中的每一條都在位置9、力水平1000處相交）。在歸一化之後，在曲線圖400中可以看到，針對每一列的曲線都具有粗略類似的形狀。

圖4中的拐點的位置可以被確定為如它們在上面關於圖3那樣。在曲線圖400中，僅拐點402粗略地位於位置9處。曲線的斜率在位置9處改變符號。邊緣附近的位置（諸如位置1和位置18）可以被分別用作其他校準點404和406。這三個校準點與上面關於圖3找到的五個校準點一起用來確定觸摸傳感器的十五個x-y坐標，這在下面的表1中圖示：

表1。

上面表1中的坐標被用作校準點來生成查找表，其轉而被用來校準類似型號的設備。在一些實施例中，可以通過移動校準點遠離觸摸傳感器的邊緣來獲得更好的結果。作為對使用位置1的代替，對於行和列二者使用位置3。作為對使用如在圖4中確定的位置18的代替，使用位置16。最後，作為對使用如在圖3中確定的位置31的代替，使用位置29。使用這些調整，校準點看起來像下面的表2中的點：

表2。

基於表2中的那十五個x-y坐標來執行力傳感器校準。如上面所提到的，使用幾百個點來校準力傳感器太昂貴且耗時了，特別當每個電話在製造期間都經歷校準時。因此，作為代替必須使用校準點的採樣。這十五個坐標提供了比利用十五個均勻間隔開的校準點的先前的方法更準確的校準。

在圖5中示出了非均勻分布的校準點的示意圖。在圖5中，校準點500被示出在短軸上的位置3、9.5和16以及長軸上的位置3、8、16、24和29處。在該示例中，根據上述方法確定的這十五個校準點位於拐點處。

圖6圖示曲線圖600，其示出沿著長軸的校準點的分段線性近似。曲線圖600中示出的分段（610、620、630和640）為曲線提供線性「最佳匹配」。該實施例的一個目的是以儘可能少的分段找出曲線的分段線性近似。當然，其他實施例可以包括額外的分段來增加準確性。可以連同邊緣附近的點一起使用拐點來創建這些分段。各分段可以被稱為建模方程，其表示各建模區。建模方程被用來生成查找表。線性內插然後被用來為觸摸傳感器設備上的每個位置生成補償量。使用由如上所述的校準點生成的查找表生成補償量提供比先前的方法更準確的校準。

如圖6所示，分段610提供位置3與位置8之間的線性近似。位置3與位置8之間的區因此可以被建模為線性方程，並且可以針對位置3與位置8之間的點生成查找表。同樣地，分段620提供位置8與位置16之間的線性近似。分段630提供位置16與位置23之間的線性近似，並且分段640提供位置23與位置29之間的線性近似。圖6中的各分段中的每一個都表示針對曲線圖的一部分的一個建模區。在其他實施例中，力與位置之間的關係的曲線圖可以具有不同形狀並且建模方程不一定是線性方程。然而，更複雜的建模方程在校準過程期間會導致準確性與複雜性之間的折衷。

圖7圖示曲線圖700，其示出沿著短軸的校準點的分段線性近似。分段（710、720和730）為曲線提供最佳匹配。分段710提供位置2與位置5之間的線性近似。分段730提供位置14與位置17之間的線性近似。點6與點13之間的分段720類似於二階多項式。因此，可以通過使用兩個線性分段和一個二階多項式來近似曲線圖700。這些方程也表示各建模區，並且被用來為校準生成查找表。

圖8圖示用於校準電容性力傳感器的示例處理系統800。將力施加到觸摸表面810並且觸摸感測模塊820獲取電容性傳感器中的多個傳感器電極處的電容變化。觸摸感測模塊820識別力的坐標位置。力感測模塊830被配置成基於電容變化來確定力的數量。

校準模塊840被配置成實施在本文中描述的實施例的各方面。校準模塊840包括適當的電路和/或邏輯來實施這些實施例。校準模塊840從觸摸感測模塊820接收表示坐標位置的電容變化並且從力感測模塊830接收表示力讀數的電容變化。校準模塊840然後根據電容變化來識別多個拐點。如上所述，拐點為各建模區定界。校準模塊840還被配置成為每個建模區確定一個建模方程。建模方程可以是在兩個校準點之間的、力與位置之間的關係的曲線的近似。建模方程被用於力感測的校準。

在一些實施例中，校準模塊840從同一型號的多個設備接收電容變化並且然後為力校準確定拐點。一旦拐點被校準模塊840確定，就可以生成查找表並且將其用於該型號的一個生產批次的設備的力校準。

圖9是圖示用於校準電容性力傳感器的方法900的流程圖。儘管結合圖1-8的系統描述了方法步驟，但是本領域技術人員將會理解被配置成以任何可行順序執行方法步驟的任何系統均落入本發明的範圍內。在各種實施例中，上面在圖1-8中描述的硬體和/或軟體元件可以被配置成執行圖9的方法步驟。在一些實施例中，圖1-2和圖8所示的部件（諸如傳感器電極和校準模塊）可以利用硬體和/或軟體來執行圖9中的一些或所有步驟。

方法在步驟910處開始，其中傳感器電極獲取電容性傳感器中的多個電容變化。該多個電容變化表示施加到電容性傳感器的力。

方法在步驟920處繼續，其中校準模塊識別該多個電容變化中的多個拐點。拐點中的每一個都為一個建模區定界。拐點指示電容變化的導數的符號的變化。

該方法在步驟930處繼續，其中校準模塊針對每個建模區確定一個建模方程。該建模方程被用於力感測的校準。利用建模方程，生成查找表來為觸摸傳感器的每個位置提供力補償。

因此，為了更好地解釋根據本技術及其特定應用的實施例以及由此使本領域技術人員能夠完成和使用本發明，給出在本文中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給出了前述描述和示例。所闡述的描述並不意在是窮舉的或者將本發明限於所公開的精確形式。

鑑於上述內容，由下面的權利要求來確定本公開的範圍。