減輕來自電容性傳感器的數據中的空間相關噪聲的製作方法
2023-06-05 15:05:11 1
本發明一般涉及電子裝置以及減輕這些裝置中的噪聲。
背景技術：
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於多種電子系統中。接近傳感器裝置典型地包括感測區，其通常由表面區分，在其中接近傳感器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於為電子系統提供接口。例如，接近傳感器裝置經常作為輸入裝置用於較大計算系統（諸如集成在或外設於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常用於較小的計算系統（諸如集成在蜂窩電話中的觸控螢幕）中。
技術實現要素：
本文描述的一個實施例包括輸入裝置，其包括在輸入裝置的感測區內的多個傳感器電極，其中多個傳感器電極被分類成相應的傳感器電極組，其中組的每個內的傳感器電極受到共同噪聲源影響。輸入裝置也包括耦合於多個傳感器電極的處理系統，其配置成為傳感器電極組的第一組內的傳感器電極確定結果信號，並且將第一組的結果信號與預定義觸摸閾值比較，以確定輸入對象是否接近第一組內的傳感器電極。處理系統配置成基於確定輸入對象未接近第一組內的傳感器電極來使用結果信號計算至少一個偏移量，並且通過使用至少一個偏移量調節結果信號來補償共同噪聲源的影響。
本文描述的另一個實施例是用於執行電容性感測的處理系統，其包括配置成耦合於輸入裝置的感測區內的多個傳感器電極的接口，其中多個傳感器電極被分類成多個傳感器電極組，其中組的每個內的傳感器電極受到共同噪聲源影響。處理系統還包括至少一個傳感器模塊，其配置成為傳感器電極組的第一組內的傳感器電極確定結果信號，並且將結果信號與預定義觸摸閾值比較，以確定輸入對象是否接近第一組內的傳感器電極。此外，傳感器模塊配置成基於確定輸入對象未接近第一組內的傳感器電極來使用結果信號計算至少一個偏移量，並且通過使用至少一個偏移量調節結果信號來補償共同噪聲源的影響。
本文描述的另一個實施例是用於使用輸入裝置的感測區內的多個傳感器電極來執行電容性感測的方法。該方法包括為多個傳感器電極的第一組內的傳感器電極確定結果信號，其中第一組內的傳感器電極受到共同噪聲源影響。該方法包括將第一組的結果信號與預定義觸摸閾值比較，以確定輸入對象是否接近第一組內的傳感器電極，並且基於確定輸入對象未接近第一組內的傳感器電極來使用結果信號計算至少一個偏移量。該方法還包括通過使用至少一個偏移量調節結果信號來補償共同噪聲源的影響。
附圖說明
為了使本發明的上述特徵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，由於本發明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並且不應因此被認為對其範圍的限定。
圖1是依照本發明的實施例的、包括輸入裝置的示例系統的框圖。
圖2是依照本發明的實施例的、包括矩陣傳感器布置的輸入裝置。
圖3是依照本文描述的一個實施例的、例示處理系統與矩陣傳感器電極之間的連接的示意圖。
圖4是依照本文描述的一個實施例的、例示模擬前端與矩陣傳感器電極之間的連接的示意圖。
圖5是依照本文描述的一個實施例的、用於補償引入傳感器電極組的噪聲的流程圖。
為促進理解，在可能的地方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，一個實施方式中公開的元件可以獲益地用到其他實施方式中，而無需明確記載。這裡提到的圖不應被理解為按比例繪製，除非確切說明。而且，為了呈現與解釋的清晰，時常簡化附圖並且省略細節或組件。附圖和討論用於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
下列詳細描述本質上僅僅是示例性的，並且不意圖限制本公開或其應用及使用。另外，不存在由之前技術領域、背景技術、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。
本發明的各種實施例提供促進改進的可用性的輸入裝置和方法。在一個實施例中，輸入裝置包括矩陣傳感器，其採用多個傳感器電極布置在共同表面或平面上。此外，輸入裝置包括將傳感器電極電耦合到處理系統中的一個或多個集成電路的布線跡線。相應地，集成電路包括將傳感器電極耦合至模擬前端（afe）以用於確定對應於傳感器電極的電容性感測量度的內部跡線。
由於布線跡線、集成電路內的內部跡線、和/或模擬前端之間的空間關係，傳感器電極可被分類成多個組，其中組內的傳感器的每個受到共同噪聲源影響。在一個示例中，用於矩陣中的一列傳感器電極的布線跡線可交叉耦合（例如，電容性耦合）。如果噪聲被引入到列中的布線跡線其中一個上，該噪聲由於電容性耦合會被轉移到所有跡線上。在另一個示例中，相同行（或者行的一半）中的傳感器電極可以選擇性地耦合於相同的afe。例如，輸入裝置可使用多路復用器在不同的時間段期間，選擇性地將傳感器電極的每個耦合至相同的afe。如果afe內或附近的電路在測量電容性感測量度時引入了噪聲，該噪聲將被引入到耦合於afe的傳感器電極的每個中，雖然在不同的時間。通過理解輸入裝置的拓撲結構和噪聲源，能夠將傳感器電極邏輯地劃分（即，分類）成組-例如，列、行、或者半行-其中特定組內的每個傳感器電極受到共同噪聲源影響。
在一個實施例中，將組的每個內的傳感器電極的電容性感測量度與觸摸閾值比較，來確定輸入對象（例如，手指或觸控筆）是否接近傳感器電極。典型地，由手指或觸控筆引起的電容性量度遠遠大於由顯示面板或集成電路內的噪聲源引起的量度。因此，可將觸摸閾值設置在某水平，其確保超過閾值的量度是由輸入裝置引起，而低於閾值的量度是由噪聲、而不是輸入對象引起。假設一組傳感器電極的電容性量度低於觸摸閾值（即，傳感器電極未接近輸入對象），輸入裝置計算補償噪聲的偏移量值。例如，輸入裝置可以取量度的平均值，並且隨後從組內的傳感器電極的電容性量度中減去該平均值（即，偏移量），以便從電容性量度中移除噪聲。經補償的電容性量度隨後可用於生成電容性圖像用於進一步處理。
現在轉向附圖，圖1是依照本發明的實施例的、示例輸入裝置100的框圖。輸入裝置100可配置成向電子系統（未示出）提供輸入。如本文檔中使用的，術語「電子系統」（或「電子裝置」）廣義地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、網頁瀏覽器、電子書籍閱讀器，和個人數字助手（pda）。另外的示例電子系統包括複合輸入裝置，諸如包括輸入裝置100和獨立的操縱杆或按鍵開關的物理鍵盤。進一步的示例電子系統包括諸如數據輸入裝置（包括遙控裝置和滑鼠），和數據輸出裝置（包括顯示屏和印表機）的外部設備。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、可攜式遊戲裝置等）。其他示例包括通信裝置（包括蜂窩電話，諸如智慧型電話），和媒體裝置（包括錄製器、編輯器、和諸如電視的播放器、機頂盒、音樂播放器、數碼相框和數位相機）。另外，電子系統可以是輸入裝置的主機或從機。
輸入裝置100能夠被實現為該電子系統的物理部件，或者能與該電子系統物理地分離。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的部件通信：總線、網絡，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120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精確的對象檢測。該感測區120沿特定方向延伸的距離，在各種實施例中，可能為大約小於一毫米、數毫米、數釐米或者更多，並且可能隨所用的感測技術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於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120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的任何組合來檢測在感測區120中的用戶輸入。該輸入裝置100包括一個或多個用於檢測用戶輸入的感測元件。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。
一些實現配置成提供跨一維、二維、三維，或更高維度空間的圖像。一些實現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建。按壓柔性的第一層可使其充分彎曲而產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。這些電壓輸出可用於確定位置信息。
在輸入裝置100的一些電感性實現中，一個或多個感測元件獲得諧振線圈或線圈對引起的環路電流。電流的量值、相位和頻率的某種組合可隨後用於確定位置信息。
在輸入裝置100的一些電容性實現中，施加電壓或電流以創建電場。附近的輸入對象140導致電場的變化，並且產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。
一些電容性實現利用電容性感測元件的陣列或者其他規則或不規則的圖案來創建電場。在一些電容性實現中，獨立的感測元件可以歐姆地短接在一起以形成更大的傳感器電極。一些電容性實現利用電阻片，其可以是電阻均勻的。
一些電容性實現利用基於在傳感器電極和輸入對象140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，從而改變量得的電容性耦合。在一個實現中，絕對電容感測方法通過相對於參考電壓（例如，系統地）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性耦合，來進行操作。
一些電容性實現利用基於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。在一個實現中，跨電容性感測方法通過檢測一個或多個發射器傳感器電極（也是「發射器電極」或「發射器」）與一個或多個接收器傳感器電極（也是「接收器電極」或「接收器」）之間的電容性耦合，來進行操作。發射器傳感器電極可相對於參考電壓（例如，系統地）來調製以傳送發射器信號。接收器傳感器電極可相對於參考電壓保持大體上穩定以促進結果信號的接收。結果信號可以包括對應於一個或多個發射器信號、和/或一個或多個環境幹擾源（例如，其他電磁信號）的影響。傳感器電極可為專用的發射器或接收器，或者可配置成既傳送又接收。
在圖1中，處理系統110示出為輸入裝置100的部件。處理系統110配置成操作輸入裝置100的硬體來檢測感測區120中的輸入。處理系統110包括一個或多個集成電路（ic）和/或其他電路組件的部分或全部。例如，用於互電容傳感器裝置的處理系統110可包括配置成採用發射器傳感器電極來傳送信號的發射器電路，和/或配置成採用接收器傳感器電極來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、軟體代碼等。在一些實施例中，組成處理系統110的組件定位在一起，諸如在輸入裝置100的感測元件附近。在其他實施例中，處理系統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，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，並且處理系統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體以及與該中央處理單元分離的一個或多個ic（或許具有關聯的固件）。作為另一示例，輸入裝置100可物理地集成在電話中，並且處理系統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110專用於實現輸入裝置100。在其他實施例中，處理系統110也執行其他功能，諸如操作顯示屏、驅動觸覺致動器等。
處理系統110可以作為處理該處理系統110不同功能的一組模塊來實現。每一模塊可包括作為處理系統110的一部分的電路、固件、軟體或它們的組合。在各種實施例中，可使用模塊的不同組合。示例模塊包括用於操作諸如傳感器電極和顯示屏之類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數據的數據處理模塊、以及用於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，其用於變更操作模式。
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感測區120中的用戶輸入（或缺少用戶輸入）。示例動作包括變更操作模式，以及諸如光標移動、選擇、菜單導航、和其他功能的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，向獨立於處理系統110的電子系統的中央處理系統，如果這樣一個獨立的中央處理系統存在的話）提供關於輸入（或缺少輸入）的信息。在一些實施例中，電子系統的某個部分處理從該處理系統110接收到的信息以對用戶輸入採取動作，諸如促進全範圍的動作，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110操作輸入裝置100的感測元件以產生指示感測區120中的輸入（或缺少輸入）的電信號。處理系統110在產生提供給電子系統的信息中可對該電信號執行任何適量的處理。例如，處理系統110可以數位化從傳感器電極獲得的模擬電信號。作為另一個例子，處理系統110可以執行濾波或其他信號調節。作為又一個例子，處理系統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110可確定位置信息，識別作為命令的輸入，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/或存儲關於一種或多種類型位置信息的歷史數據，包括，例如隨時間追蹤位置、運動、或瞬時速度的歷史數據。
在一些實施例中，輸入裝置100採用由處理系統110或由某個其他處理系統操作的附加輸入組件來實現。這些附加輸入組件可為感測區120中的輸入提供冗餘的功能性，或某個其他功能性。圖1示出感測區120附近的按鈕130，其能夠用於促進使用輸入裝置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。
一些實施例中，輸入裝置100包括觸控螢幕界面，並且感測區120與顯示屏的有源區的至少一部分重疊。例如，輸入裝置100可包括覆蓋該顯示屏的、大體透明的傳感器電極，以及為關聯的電子系統提供觸控螢幕界面。該顯示屏可以是能向用戶顯示可視界面的、任何類型的動態顯示器，並可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。輸入裝置100和顯示屏可共用物理元件。例如，一些實施例可將相同電組件的一些用於顯示及感測。作為另一示例，顯示屏可部分或整個地由處理系統110操作。
應理解，儘管本發明的諸多實施例在完全功能設備的上下文中描述，本發明的機制能夠作為採用多種形式的程序產品（例如軟體）來被分配。例如，本發明的機制可作為電子處理器可讀取的信息承載介質（例如，可由處理系統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）之上的軟體程序來實現及分配。另外，無論用於執行分配的介質的特定類型，本發明的實施例同樣地適用。非暫時性、電子可讀介質的示例包括各種光碟、存儲棒、存儲卡、存儲模塊等。電子可讀介質可基於閃速、光、磁、全息、或任何其他存儲技術。
圖2示出依照一些實施例的、電容性感測像素205（本文也稱為電容性像素或感測像素）的示例圖案的部分，電容性感測像素配置成在關聯於圖案的感測區120內感測。每個電容性像素205可包括以上描述的感測元件的一個或多個。為了闡釋和描述的清晰，圖2以簡單矩形的圖案呈現電容性像素205的區域，並且不示出電容性像素205內的各種其他組件。在一個實施例中，電容性感測像素205為局部化電容（電容性耦合）的區域。電容性像素205可在第一操作模式中在個體傳感器電極和地面之間形成，並且在第二操作模式中在用作發射器和接收器電極的傳感器電極組之間形成。電容性耦合隨著與電容性像素205關聯的感測區120內的輸入對象的接近度和運動而改變，因此可用作輸入裝置的感測區120內的輸入對象的存在的指示器。
示例圖案包括電容性感測像素205x,y（統稱為像素205）的陣列，其在共同平面內按x列和y行布置，其中x和y是正整數，儘管x和y中的一個可能為零。應預期到，感測像素205的圖案可包括多個感測像素205，其具有其他配置，諸如極陣列、重複圖案、非重複圖案、非均勻陣列、單行或單列、或其他適合的布置。此外，正如以下將更詳細地討論，感測像素205內的傳感器電極可以為諸如圓形、矩形、菱形、星形、正方形、非凸、凸、非凹、凹等的任何形狀。如這裡所示，感測像素205耦合於處理系統110，且用於確定感測區120內的輸入對象的存在（或缺少其存在）。
在第一操作模式中，電容性感測像素205內的至少一個傳感器電極可用於通過絕對感測技術來檢測輸入對象的存在。處理系統110內的傳感器模塊204配置成以調製信號（即，電容性感測信號）驅動每個像素205內使用跡線240的傳感器電極，並且基於調製信號測量傳感器電極和輸入對象（例如，自由空間或地面）之間的電容，其可被處理系統110或其他處理器用來確定輸入對象的位置。
電容性像素205的各種電極典型地與其他電容性像素205的電極歐姆絕緣。此外，當像素205包括多個電極時，電極可相互歐姆絕緣。即，一個或多個絕緣體將傳感器電極分離，並且阻止其互相電短接。
在第二操作模式中，電容性像素205中的傳感器電極用於通過跨電容感測技術來檢測輸入對象的存在。即，處理系統110可採用發射器信號驅動像素205內的至少一個傳感器電極，並且使用像素205內的其他傳感器電極的一個或多個來接收結果信號，其中結果信號包括對應於發射器信號的影響。處理系統110或其他處理器利用結果信號來確定輸入對象的位置。
輸入裝置100可配置成按以上描述模式的任何一個操作。輸入裝置100也可配置成在以上描述模式的任何兩種或更多種之間切換。
在一些實施例中，「掃描」電容性像素205以確定這些電容性耦合。即，在一個實施例中，驅動傳感器電極的一個或多個來傳送發射器信號。可以這樣操作發射器，即：一次一個發射器電極進行傳送，或者多個發射器電極在相同時間傳送。在多個發射器電極同時傳送的場合，這多個發射器電極可傳送相同的發射器信號，並且有效地產生實際上更大的發射器電極。備選地，多個發射器電極可能傳送不同的發射器信號。例如，多個發射器電極可依照使得它們對接收器電極的結果信號的組合影響能夠被獨立地確定的一個或多個編碼方案來傳送不同的發射器信號。
可單個或多個地操作配置為接收器傳感器電極的傳感器電極，以獲取結果信號。結果信號可用於確定電容性像素205處的電容性耦合的量度。
在其他實施例中，「掃描」像素205來確定這些電容性耦合，包括採用調製信號驅動及測量傳感器電極的一個或多個的絕對電容。在另一個實施例中，可以這樣操作傳感器電極，即：將調製信號同時驅動至多個電容性像素205中的傳感器電極上。在諸如此類的實施例中，可同時從一個或多個像素205的每個獲得絕對電容性量度。在一個實施例中，輸入裝置100同時驅動多個電容性像素205中的傳感器電極，以及在相同的感測周期內測量像素205的每個的絕對電容性量度。在各種實施例中，處理系統110可配置成採用傳感器電極的部分選擇性地驅動和接收。例如，可基於、但不限於在主處理器上運行的應用、輸入裝置的狀態、感測裝置的操作模式、和輸入裝置的所確定位置，來選擇傳感器電極。
來自電容性像素205的量度集合形成代表上述像素205處的電容性耦合的「電容性圖像」（也稱為電容性幀）。可在多個時間段內獲得多個電容性圖像，並且它們之間的差異用來導出關於感測區內輸入的信息。例如，在連續時間段內獲得的連續電容性圖像可用來追蹤進入、退出、以及在感測區內的一個或多個輸入對象的運動。
在一些實施例中，電容性像素205內的傳感器電極的一個或多個包括用於更新顯示屏的顯示的一個或多個顯示電極。在一個或多個實施例中，顯示電極包括vcom電極（共用電極）、源極驅動線、柵極線、陽極電極或陰極電極的一個或多個分段，或者任何其他顯示元件。這些顯示電極可布置於合適的顯示屏襯底上。例如，電極可布置在一些顯示屏（例如，平面內轉換（ips）或平面至線轉換（pls）、有機發光二級管（oled））中的透明襯底（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，圖案垂直調整（pva）或多域垂直調整（mva））的色彩過濾玻璃的底部上；在發射層（oled）上等。在諸如此類的實施例中，既用作傳感器又用作顯示電極的電極也可稱為組合電極，因為其執行多個功能。
繼續參考圖2，耦合於感測電極的處理系統110包括傳感器模塊204，以及可選地，顯示驅動器模塊208。在一個實施例中，傳感器模塊包括電路，其配置成將發射器信號或調製信號驅動至感測電極上，以及在期望輸入感測的時間段期間採用感測電極接收結果信號。在一個實施例中，傳感器模塊204包括發射器模塊，其包括配置成在期望輸入感測的時間段期間將發射器信號驅動至感測電極上的電路。發射器信號一般被調製，並且包含在分配用於輸入感測的時間段內的一個或多個脈衝。發射器信號可具有振幅、頻率和電壓，其可以被改變以獲得感測區內輸入對象的更魯棒的位置信息。用於絕對電容性感測的調製信號可與用於跨電容感測的發射器信號相同或不同。傳感器模塊204可以選擇性地耦合於電容性像素205內的傳感器電極的一個或多個。例如，傳感器模塊204可以耦合於傳感器電極的選出部分，並且或按絕對或按跨電容感測模式操作。在另一個示例中，傳感器模塊204在按絕對感測模式操作時，相比於按跨電容感測模式操作時，可耦合於不同的傳感器電極。
在各種實施例中，傳感器模塊204可包括接收器模塊，其包括配置成在期望輸入感測的時間段期間採用感測電極來接收結果信號的電路，其中結果信號包括對應於發射器信號的影響。在一個或多個實施例中，接收器模塊配置成將調製信號驅動至像素205其中之一中的第一傳感器電極上，並且接收對應於調製信號的結果信號，以確定傳感器電極的絕對電容的變化。接收器模塊可確定感測區120內的輸入對象的位置，或者可向另一個模塊或處理器，例如，電子裝置的確定模塊或處理器（即，主處理器），提供包括指示結果信號的信息的信號，以用於確定感測區120內的輸入對象的位置。在一個或多個實施例中，接收器模塊包括多個接收器，其中每個接收器可以為一模擬前端（afe）。
在一個或多個實施例中，電容性感測（或輸入感測）及顯示更新可在至少部分重疊的時間段期間發生。例如，當組合電極被驅動用於顯示更新時，該組合電極也可被驅動用於電容性感測。或者重疊的電容性感測和顯示更新可包括調製顯示裝置的參考電壓和/或調製至少一個顯示電極以用於在與傳感器電極被配置用於電容性感測之時至少部分重疊的時間段內的顯示。在另一個實施例中，電容性感測和顯示更新可在非重疊時間段，也稱為非顯示更新時間段期間發生。在各種實施例中，非顯示更新時間段可在用於顯示幀的兩個顯示線的顯示線更新時間段之間發生，並且可能與顯示更新時間段在時間上至少一樣長。在諸如此類的實施例中，非顯示更新時間段可稱為長水平消隱期、長h-消隱期、或分布的消隱期。在其他實施例中，非顯示更新時間段可包括水平消隱期和垂直消隱期。處理系統110可配置成在不同的非顯示更新時間的任一個或多個或任何組合期間，驅動傳感器電極用於電容性感測。
顯示驅動器模塊208包括在非感測（例如，顯示更新）時間段期間確認為向顯示裝置的顯示提供顯示圖像更新信息的電路。顯示驅動器模塊208可以包括在傳感器模塊204內或者獨立於傳感器模塊204。在一個實施例中，處理系統包括第一集成控制器，其包括顯示驅動器模塊208及傳感器模塊204的至少部分（即，發射器模塊和/或接收器模塊）。在另一個實施例中，處理系統包括有包括顯示驅動器模塊208的第一集成控制器，和包括傳感器模塊204的第二集成控制器。在還有一個實施例中，處理系統包括第一集成控制器，其包括顯示驅動器模塊208和發射器模塊或接收器模塊其中之一，以及第二集成控制器，其包括發射器模塊和接收器模塊的另一個。
圖3是依照本文描述的一個實施例的、示出使用跡線315的、處理系統110和傳感器電極310之間的連接的輸入裝置300的示意圖。輸入裝置300包括建立電容性感測區120的電極矩陣陣列。在一個實施例中，用於建立感測區120的傳感器電極集成到顯示器中。然而，出於簡潔的目的，源極線（和其他顯示組件）未在圖3中示出。
使用跡線315中的一個，傳感器電極310各自耦合於處理系統110（其可能包括一個或多個集成電路）。處理系統110包括耦合於跡線315的一個或多個接口，其允許處理系統110從傳感器電極310接收信號以及將信號傳送至傳感器電極310。在這個實施例中，跡線315的每個恰好耦合於傳感器電極310的一個。此外，跡線315示出為虛線，以表示跡線315在與傳感器電極310布置於其上的平面相不同的平面上布線。例如，跡線315可布置於與傳感器電極310不同的襯底（或相同襯底的不同面）上。儘管未示出，輸入裝置300包括相應的通孔，其將第一平面上的傳感器電極310電連接至第二平面上的跡線315其中之一。此外，處理系統110包括將跡線315耦合於afe305的集成電路內的內部跡線。換句話說，處理系統既使用內部跡線又使用外部跡線315來將傳感器電極310耦合到afe305中的一個。
afe305可以為配置成接收電容性感測信號並且生成電容性感測量度的任何電路。在一個實施例中，每個afe305是測量絕對電容（如果執行絕對電容感測）或接收結果信號（如果執行跨電容感測）、並且生成電容性感測量度的感測模塊（例如，傳感器模塊204）。在一個示例中，afe305包括積分器，其測量因輸入裝置300和感測區120內的輸入對象之間的電容性耦合引起的電容性感測信號的變化。每個afe305可包括模擬-至-數字轉換器（adc），用於將由積分器輸出的模擬信號轉換為數字電容性感測量度。儘管此處實施例明確地提出使用afe來生成電容性感測量度，其他硬體也可被包括，諸如驅動信號用於跨電容性感測的發射器/驅動器。驅動器也可用於絕對電容感測。
此外，多個傳感器電極310可耦合於相同的afe305。在一個實施例中，使用多路復用器（mux）將一列中的所有傳感器電極310耦合於相同的afe305。使用四個不同的時間段，相同的afe305可使用，例如，或者絕對電容性感測或者跨電容性感測，得到該列中傳感器電極310的每個的電容性感測量度。在一個實施例中，耦合於第一列傳感器電極310（例如，組a）的afe305可確定傳感器電極310中的一個的電容性感測量度，同時其他afe305確定其他列（例如，組b-d）中的傳感器電極310的電容性感測量度。可採用屏蔽信號驅動當前未被感測的列中的傳感器電極310。屏蔽信號可包括大體上恆定的電壓或調製電壓。在屏蔽信號包括調製電壓的情況中，屏蔽信號可稱為保護信號。當執行跨電容性感測時，可將發射器信號驅動至一列中的電極310中的三個上，而將afe305耦合於剩下的傳感器電極310，以測量由發射器信號生成的結果信號。使用多個非重疊時間段，afe305可通過改變哪個傳感器電極310電耦合於afe305，來確定該組內傳感器電極310的每個的電容性感測量度。
當在傳感器電極310和處理系統110之間布線跡線315時，跡線315相互緊密靠近，如跡線組320所示出。由於這樣的空間關係，跡線315交叉耦合（即，電容性耦合），使得引入到跡線315中的一個上的噪聲被轉移到組320內剩餘跡線315上。例如，如果切換顯示器內的柵極線將噪聲引入最左端的跡線315上，該噪聲也被轉移到組320內其他三個跡線315上。結果，每次切換柵極線時，噪聲被引入到在執行電容性感測時可能被afe305測量的跡線315上。在一個實施例中，噪聲源是瞬態的或周期性的，使得該源影響組a內傳感器電極310的所有電容性感測量度。例如，每次處理系統110捕獲該組內傳感器電極310的電容性感測量度時，lcd顯示面板內的瞬態信號可在組a中最頂端的傳感器電極310內生成噪聲。由於最頂端的傳感器電極電容性耦合於組a中其他傳感器電極，作為布線平面或層內的跡線315緊密靠近的結果，引入到最頂端傳感器電極310的噪聲會影響在使用組a內其他三個傳感器電極310執行電容性感測時量得的電容性量度。因此，通過識別瞬態噪聲源，系統設計者可識別感測區120內的傳感器電極310的組（例如，組a、組b、組c等），它們作為裝置300內組件的空間排列的結果而受到噪聲源影響。例如，當組a中所有傳感器電極310受到瞬態噪聲源（其影響最左列中傳感器電極310中的一個）影響時，組b、c和d中的傳感器電極310未受影響。
在另一個實施例中，跡線315的每個和一列中的傳感器電極310可耦合於不同的afe305。結果，afe305可並行地得到該列中的電極310的電容性感測量度。由於一列中的電極310被並行地感測以及跡線315交叉耦合，引入到跡線其中一個上的任何噪聲將在該列中所有電極310的電容性感測量度中被反映。結果，傳感器電極310的（多個）列可如所示被分組。
在另一個實施例中，傳感器電極310可依照處理系統110內的布線被分組。例如，處理系統110內的集成電路可將跡線緊密靠近地布線，使得跡線類似於組320中的跡線315那樣交叉耦合。因此，如果集成電路內的跡線其中一個受到瞬態噪聲源影響，該噪聲會被轉移到剩餘的交叉耦合的跡線。例如，即使跡線315未在布線層交叉耦合（即，未電容性耦合），處理系統110內、將跡線315耦合於afe305的內部布線可以交叉耦合。由於這種空間關係，電耦合於處理系統110內的內部跡線的傳感器電極310可以被分組在一起。因此，由於內部跡線之間的交叉耦合，影響內部跡線其中一個的、任何周期性噪聲源（例如，集成電路內的電路、afe、電源、顯示驅動器、其他電容性感測電路等）可以影響使用組內所有傳感器電極310所獲得的電容性量度。通過識別處理系統110內交叉耦合的跡線，傳感器電極310可被分類成（多個）組，以便補償周期性（或瞬態）噪聲源，如下詳細描述。
在另一個實施例中，傳感器電極310依照電極310本身之間的電容性耦合被分組。例如，相鄰的電極（即，直接毗鄰的電極）之間的間隔可能意味著這些電極被電容性耦合，使得引入到電極310其中一個上的噪聲被轉移到所有其相鄰電極310上。如果噪聲源是周期性的、且在得到所有相鄰電極的電容性感測量度時出現，如以下所描述，該噪聲可被識別並且移除。
圖3僅僅是輸入裝置300的一個示例配置。在其他實施例中，裝置300可包括，相比示出示例，列或行中更多或更少的傳感器電極310。例如，一列可包括按列布置的八個傳感器電極310，在這個情況下，處理系統110可使用兩個4：1多路復用器來將八個傳感器電極310中的四個耦合至一個afe305，而另外四個傳感器電極310耦合到另一個afe305。
圖4是依照本文描述的一個實施例的、示出afe305到傳感器電極310之間的連接的輸入裝置400的示意圖。在裝置400中，一行中（而不是一列中）的傳感器電極310選擇性地耦合於相同的afe305。在這個示例中，傳感器電極310a和310b（例如，頂端行的左半側）通過跡線315a和315b耦合於afe305a。相對照，傳感器電極310c和310d（即，頂端行的右半側）通過跡線315c和315d耦合於afe305c。底端行以類似的方式排列，其中左半側中的傳感器電極310耦合於afe305b，而右半側中的電極310耦合於afe305d。使用多路復用器405，處理系統110可以控制傳感器電極310中的哪一個當前耦合於afe305。
在一個實施例中，耦合於這些行左側中傳感器電極310的afe305（即，afe305a和305b）布置於處理系統110的左側-例如，在集成電路的左側-而耦合於這些行右側中的傳感器電極310的afe305（即，afe305c和305d）布置於處理系統110的右側。在一個實施例中，afe305a和305b可布置於與afe305c和305d不同的集成電路中。此外，儘管跡線315示出為按垂直方向布線，在一個示例中，afe305a和305b布置於傳感器電極310的左側，而afe305c和305d布置於電極310的右側。跡線315可水平地布線而不是垂直布線，以將電極310耦合於afe305。例如，耦合於這些行左側中的傳感器電極310的跡線315布線到輸入裝置400的左側，而耦合於這些行右側中的傳感器電極310的跡線315布線到輸入裝置400的右側。如同在輸入裝置300中，跡線315可在獨立的層或平面上布線，而不在包含傳感器電極310的層上。
如所示，傳感器電極310依照電極310耦合於哪個模擬前端305、被分類成邏輯組（例如，組a、b、c和d）。例如，在執行電容性感測時，每個afe305可能將噪聲引入電容性感測量度。由於噪聲的振幅或頻率對於每個afe305可能是獨特的，傳感器電極310依照傳感器電極310與哪個afe305連接來分組。例如，每次afe305a得到電極310a和310b的電容性感測量度時，afe305a中的電路將相同的噪聲引入量度。由於該噪聲是周期性的，處理系統110可如以下描述來補償噪聲（即，將噪聲從電容性感測量度中移除）。
如圖4所示，除了圖3中描述的因素（諸如感測區和/或處理系統110內的交叉耦合的電組件），電極310可依照其電耦合於哪個電路（例如，afe305）來分組。在這個示例中，由於行的一半中的傳感器電極310的每個選擇性地耦合於相同的afe305，電極分組成多個半行。但是，如果整行選擇性地耦合於相同的afe305，則電極310可分組成多個整行。備選地，如果每行中的三分之一傳感器電極310耦合於相同的afe305，則每行可細分成三組。
一般地，圖3和圖4示出，通過識別影響該組內所有傳感器電極310的電容感測量度的周期性噪聲源，傳感器電極310可被分類成邏輯分組。但是，周期性噪聲源不需要相等地影響電容感測量度。例如，回過來參考圖3，由於關聯於組320內跡線315的不同電容，耦合於組320內的跡線315的噪聲源可能不同地影響組a內的傳感器電極的電容性感測量度。換言之，由於組320內跡線315具有不同長度，每個跡線315具有相應的電容和/或電阻值，其改變噪聲如何影響對應傳感器電極310的電容感測量度。結果，由於相應跡線315的不同長度，噪聲源可對於最頂端的傳感器電極310的電容感測量度具有，與組a中最底端的傳感器電極310相比，不同的影響。相對照，在其他的布置中，噪聲源可對組內傳感器電極310的電容性感測量度具有大體上相同的影響。例如，在圖4中，afe305a與傳感器電極310a和310b之間的電連接的電特徵可以大體上相同。因此，如果afe305a（或者在處理系統110中的近旁電路）是噪聲源，所產生噪聲以大體上相同的方式影響針對電極310a和310b的電容性感測量度。
圖5是依照本文描述的一個實施例的、用於補償引入傳感器電極組的噪聲的方法500的流程圖。在框505，處理系統識別受到共同噪聲源影響的、空間相關的傳感器電極的組。傳感器電極可使用以上描述技術的任一個，諸如在顯示面板內的交叉耦合跡線、集成電路內部的交叉耦合布線、交叉耦合的傳感器電極、至相同電路（例如，afe）的耦合等，來分組。在一個實施例中，傳感器電極的分組可由系統設計者提供。例如，通過測試輸入裝置，系統設計者可識別周期性噪聲源，諸如lcd面板內的瞬態信號、或將噪聲注入電容性感測量度的處理系統內的驅動器電路。使用輸入裝置的拓撲，系統設計者可識別哪個傳感器電極直接或間接地（例如，通過電容性耦合）耦合於噪聲源。系統設計者可將噪聲源及受到該源影響的傳感器電極組告知處理系統。
在框510，處理系統確定組內傳感器電極的結果信號。例如，使用絕對或跨電容性感測，處理系統內的一個或多個afe生成用作結果信號的電容性感測量度。在一個實施例中，結果信號為表示相對於基準量度的電容變化的數字值。在一個示例中，結果信號指示在沒有輸入對象與輸入裝置交互時捕獲到的、來自基準量度的變化。此外，結果信號可受到噪聲源影響。在另一個實施例中，結果信號被處理以確定由輸入裝置中的噪聲導致的幹擾量，並且可能未被用來追蹤輸入對象。
在框515，處理系統將結果信號（例如，電容性感測信號）與觸摸閾值比較，以確定輸入對象（例如，手指或觸控筆）是否接近傳感器電極。典型地，由手指導致的電容性量度遠遠大於僅由顯示面板或集成電路內的噪聲源影響的量度。因此，在一個實施例中，將觸摸閾值設置到某個值，其確保超出閾值的結果信號是由輸入裝置導致的，而低於閾值的信號是由噪聲而非任何輸入對象導致的。
如果傳感器電極組的結果信號的任一個高於閾值，方法500前進到框520，其中處理系統確定輸入對象與組內傳感器電極其中一個交互。例如，參考圖3，組a中最頂端電極的結果信號可能滿足觸摸閾值，而組a中其他電極的量度不滿足。由於電極的至少一個超出了閾值，處理系統跳過以下描述的噪聲補償過程。即，方法500前進到框540，其中處理系統使用電極組的結果信號來生成電容性圖像，而不補償可能已經由共同噪聲源引入的噪聲。但是，以下描述的噪聲補償技術也可用於改變在高於觸摸閾值的傳感器電極上量得的結果信號。
如果結果信號低於閾值，方法500從框515前進到框525，其中處理系統確定輸入對象未與組內傳感器電極的任一個交互。換句話說，在框525，由於結果信號沒有超出預確定觸摸閾值，處理系統確定輸入對象未接近組內的傳感器電極。
在框530，處理系統使用傳感器電極組的結果信號計算至少一個偏移量。由於處理系統已經確定輸入對象未與傳感器電極交互，則基準量度與結果信號之間差異的大部分歸因於周期性噪聲源。即，要不是噪聲源，結果信號應該接近於零，從而指示沒有或者極少的相對基準量度的變化。但是，輸入對象可能仍然是結果信號相對基準量度的某一變化的原因。因此，在一個實施例中，偏移量指示有多少相對於基準量度的變化歸因於噪聲源。
在一個實施例中，處理系統對組內傳感器電極的結果信號取平均值，來確定偏移量。例如，如果噪聲源相等地影響結果信號，則對結果信號取平均值可識別偏移量，其估計引入結果信號的噪聲量。對偏移量取平均值可用於如圖4示出的布置中，其中由耦合於相同組內的電極310的afe305所引入的噪聲對結果信號具有大體上相同的影響。一般地，對結果信號取平均值可估計隨時間從噪聲源注入afe的功率量。
如果噪聲源不相等地影響結果信號，可使用用於測量偏移量的其他技術。例如，如圖3所示，引入到跡線315（其具有變化的長度）上的噪聲可對該列中傳感器電極的結果信號具有變化的影響。即，即使同時捕獲結果信號，噪聲源可能會對結果信號其中一個注入比另一個更多的功率。結果，處理系統可使用線性或非線性方程來計算針對組內傳感器電極的每個的定製偏移量。方程可建模噪聲源如何，取決於組內傳感器電極和afe（或多個afe）之間的電連接的特定電屬性，影響結果信號。因此，處理系統取決於對應於傳感器電極的特定電容或電阻，計算多個偏移量，而不是只有一個偏移量。
在一個實施例中，偏移量可用於改變組外的傳感器電極的結果信號。例如，共同噪聲源可影響多個傳感器電極，但是用於生成偏移量的電極組可能僅僅是多個傳感器電極中的子集。雖然如此，輸入裝置可使用偏移量來調節受到相同噪聲源影響的所有傳感器電極的結果信號。
此外，在一個實施例中，向滿足（例如，高於）在框515處使用的觸摸閾值的結果信號施加偏移量。即，傳感器電極也可能受到與用於生成偏移量的電極組相同的噪聲源影響。因此，輸入裝置可使用偏移量來調節組外電極（其可能當前接近輸入對象）的結果信號。
在框535，處理系統通過從傳感器電極的每個的結果信號中減去偏移量，來補償噪聲。如果偏移量對於組內所有電極是相同的，處理系統從所有結果信號中減去相同偏移量。但是，如果針對不同的傳感器電極而言偏移量是不同的，處理系統從對應的結果信號中減去定製偏移量。在補償噪聲源的影響之後，結果信號的剩餘值代表輸入對象在對應於組內傳感器電極的位置處的影響。
方法500隨後前進到框540，其中處理系統使用經補償的（以及未補償的，如果有的話）結果信號來生成電容性圖像。移除或減輕未與輸入對象交互的傳感器電極的位置處的噪聲，相對於單獨使用未補償量度，提供了更乾淨的電容性圖像。例如，一些電容性感測算法評估由輸入對象施加力的量、或者識別與感測區交互的多個輸入對象之間的間隔，而不僅僅是尋找輸入對象接近傳感器電極的位置。這些算法可處理電容性圖像，來識別傳感器電極未接近輸入對象的位置。換句話說，這些算法確定輸入對象在感測區中何處、以及輸入對象不在感測區中何處可能是重要的。此外，算法可處理電容性圖像來確定結果信號的峰和谷。
使用方法500，所產生電容性圖像提供未接近輸入對象的感測區內位置以及接近輸入對象的感測區內位置的、更精確的結果信號。例如，如果電極組在同時被兩個手指接觸的感測區中的兩個位置之間，從電極組得到的結果信號中移除噪聲提供了更精確的指示，即，輸入裝置在兩個不同的點被接觸，而不是由一個較大輸入對象（例如，手的手掌）接觸。類似地，如果處理系統（或其他硬體或軟體應用）使用圖像內電容性量度之間的差值來確定用於相對於輸入裝置按壓輸入對象的力的量，可通過使用方法500在輸入對象未觸摸之處移除來自結果信號的噪聲，來改進該力量度，從而提供在輸入對象觸摸位置處捕獲的結果信號與輸入對象未觸摸位置處捕獲的結果信號之間的、更精確的對比。
因此，提出本文闡述的實施例和示例以便最好地解釋依照本技術的實施例及其特定應用，從而使得本領域技術人員能夠實現並使用本發明。但是，本領域技術人員將認識到，前述描述和示例僅為了例示和示例的目的而提出。所闡述的描述並不意在是窮舉性的或將本發明限定到所公開的精確形式。