电容触摸屏干扰检测和操作的制作方法

xiaoxiao2020-7-22  5

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电容触摸屏干扰检测和操作的制作方法
【专利摘要】电容触摸屏的处理系统包括传感器电路和控制逻辑。传感器电路配置成在通信上与电容触摸屏的传感器电极耦合。控制逻辑配置成按照包括输入物体感测和处于第一级的干扰感测的第一模式来操作电容触摸屏。控制逻辑还配置成对下列项进行响应而按照第二模式而不是按照第一模式来操作电容触摸屏:在第一模式所测量的干扰满足干扰条件;以及关于输入处于电容触摸屏的感测区中的确定。当工作在第一模式时,干扰感测在非显示更新时间期间执行。当工作在第二模式时,对电容触摸屏的干扰感测没有被执行或者在保真度比第一级要低的第二级执行。
【专利说明】电容触摸屏干扰检测和操作
相关美国申请的交叉引用
[0001]本申请要求Adam Schwartz的共同待决临时专利申请(序号61/469065,代理人档案号 SYNA-20110209-A2.PR0,提交日期为 2011 年 3 月 29 日,标题为 “NOISE DETECTIONFOR INTEGRATED DISPLAY AND SENSING”,转让给本申请的受让人)的优先权。
[0002]本申请涉及Adam Schwartz等人的美国专利申请(序号13/240377,于2011年9月22 日提交,标题为“CAPACITIVE INPUT DEVICE INTERFERENCE DETECTION AND OPERATION”,代理人档案号SYNA-20101025-A1,并且转让给本发明的受让人)。
【背景技术】
[0003]包括接近传感器装置(通常又称作触摸板或触摸传感器装置)的输入装置广泛用于多种电子系统中。接近传感器装置通常包括常常通过表面来区分的感测区,其中接近传感器装置确定一个或多个输入物体的存在、位置和/或运动。接近传感器装置可用于提供用于电子系统的接口。例如,接近传感器装置常常用作较大计算系统的输入装置(例如笔记本或台式计算机中集成的或者作为其外设的不透明触摸板)。接近传感器装置还常常用于较小计算系统(例如蜂窝电话和平板计算机中集成的触摸屏)中。这类触摸屏输入装置通常叠加在电子装置的显示器上或者以其它方式与其搭配。

【发明内容】

[0004]电容触摸屏的处理系统包括传感器电路和控制逻辑。传感器电路配置成在通信上与电容触摸屏的传感器电极耦合。控制逻辑配置成按照包括输入物体感测和处于第一级的干扰感测的第一模式来操作电容触摸屏。控制逻辑还配置成对下列项进行响应而按照第二模式而不是按照第一模式来操作电容触摸屏:在第一模式所测量的干扰满足干扰条件;以及关于输入处于电容触摸屏的感测区中的确定。当按照第一模式来操作时,干扰感测在非显示更新时间期间执行。当按照第二模式来操作时,对电容触摸屏的干扰感测没有被执行或者在保真度比第一级要低的第二级执行。
【专利附图】

【附图说明】
[0005]【专利附图】

【附图说明】中所参照的附图不应当被理解为按比例绘制,除非另加具体说明。结合在【具体实施方式】中并且形成其组成部分的附图示出各个实施例,并且与【具体实施方式】一起用于说明以下所述的原理,其中相似标号表示相似元件,以及:
[0006]图1是按照实施例的示例输入装置的框图;
[0007]图2A示出按照一些实施例的示例传感器电极图案的一部分,其可在传感器中用于生成诸如触摸屏之类的输入装置的感测区的全部或部分;
[0008]图2B示出按照一些实施例的包括传感器电极图案的输入装置,其中传感器电极图案包括多个公共电极,并且可在传感器中用于生成诸如触摸屏之类的输入装置的感测区的全部或部分;[0009]图3示出按照各个实施例、可与输入装置一起使用的处理系统的示例框图;
[0010]图4-6示出按照各个实施例、操作配置成在感测区中进行感测的电容输入装置的示例方法的流程图;
[0011]图7A-7F示出按照一个实施例的集成触摸屏的示例,其中电容帧速率是显示更新帧速率的两倍;
[0012]图8A-8F示出按照一个实施例的集成触摸屏的另一个示例,其中电容帧速率是显示更新帧速率的两倍;以及
[0013]图9A和图9B示出按照各个实施例、操作配置成在感测区中进行感测的电容输入装置的示例方法的流程图。
【具体实施方式】
[0014]以下的【具体实施方式】只作为举例而不是限制来提供。此外,并不是预计由前面的【技术领域】、背景、概述或以下详细描述中提供的任何明确表达或暗示的理论进行限制。
论述总览
[0015]本文中,描述各个实施例,其提供输入装置(例如触摸屏)、处理系统、显示装置、组合输入装置/显示装置(集成触摸屏)以及促进改进可用性的方法。在本文所述的各个实施例中,输入装置可以是采取触摸屏形式的电容输入装置,触摸屏与显示装置关联,并且可以或者可以不与显示装置集成。本文中描述与电容触摸屏干扰检测和操作关联的实施例。利用本文所述的技术,可通过基于各种因素平衡电容触摸屏的噪声检测和输入检测操作,来取得效率。
[0016]论述开始于描述一种示例输入装置,采用该示例输入装置或者在该示例输入装置之上可实现本文所述的各个实施例。然后描述一些示例传感器电极图案,其中包括传感器电极图案,该传感器电极图案包括用于集成触摸屏中的输入感测操作和显示更新操作两者的公共电极。此后接着描述一个示例处理系统及其部分组件。处理系统可与诸如电容感测触摸屏之类的输入装置一起使用。描述了用于感测和更新的各种帧速率。然后结合操作配置成在感测区中进行感测的电容触摸屏的各种方法的描述来进一步描述电容触摸屏、处理系统及其组件的操作。
示例输入装置
[0017]现在来看附图。图1是按照实施例的示范输入装置100的框图。输入装置100可配置成向电子系统(未示出)提供输入。如本文档所使用的术语“电子系统”(或“电子装置”)广义地表示能够电子地处理信息的任何系统。电子系统的一些非限制性示例包括所有尺寸和形状的个人计算机,例如台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板电脑、万维网浏览器、电子书阅读器和个人数字助理(PDA)。附加示例电子系统包括合成输入装置,例如包括输入装置100和独立操纵杆或按键开关的物理键盘。其它示例电子系统包括诸如数据输入装置(包括遥控装置和鼠标)和数据输出装置(包括显示屏幕和打印机)之类的外围设备。其它示例包括远程终端、广告亭和视频游戏机(例如视频游戏控制台、便携游戏装置等)。其它示例包括通信装置(包括诸如智能电话之类的蜂窝电话)和媒体装置(包括记录器、编辑器和播放器、例如电视机、机顶盒、音乐播放器、数码相框和数码相机)。另夕卜,电子系统可能是输入装置的主机或从机。[0018]输入装置100能够实现为电子系统的物理部分,或者能够与电子系统在物理上分离。适当地,输入装置100可使用下列的任一个或多个与电子系统的部分进行通信--总线、网络和其它有线或无线互连。示例包括但不限于:内部集成电路(I2C)、串行外设接口(SPI)、个人系统2 (PS/2)、通用串行总线(USB)、Bluetooth?、射频(RF)和红外数据协会(IrDA)。
[0019] 图1中,输入装置100示为接近传感器装置(又常常称作“触摸板”或“触摸传感器装置”),其配置成感测由感测区120中的一个或多个输入物体140所提供的输入。示例输入物体包括手指和触指,如图1所示。
[0020]感测区120包含输入装置100之上、周围、之中和/或附近的任何空间,其中输入装置100能够检测用户输入(例如由一个或多个输入物体140所提供的用户输入)。特定感测区的尺寸、形状和位置可以逐个实施例极大地改变。在一些实施例中,感测区120沿一个或多个方向从输入装置100的表面延伸到空间中,直到信噪比阻止充分准确的物体检测。在各个实施例中,这个感测区120沿特定方向所延伸的距离可以是大约小于一毫米、数毫米、数厘米或者以上,并且可随所使用的感测技术的类型和预期的精度而极大地改变。因此,一些实施例感测输入,该输入包括没有与输入装置100的任何表面相接触、与输入装置100的输入表面(例如触摸表面)相接触、与耦合某个量的外加力或压力的输入装置100的输入表面相接触和/或它们的组合。在各个实施例中,输入表面可由传感器电极所在的壳体的表面、由施加在传感器电极或者任何壳体之上的夹层结构面板等来提供。在一些实施例中,感测区120在投影到输入装置100的输入表面时具有矩形形状。
[0021]输入装置100可利用传感器组件和感测技术的任何组合来检测感测区120中的用户输入。输入装置100包括用于检测用户输入的一个或多个感测元件。作为非限制性示例,输入装置100可使用电容技术。
[0022]一些实现配置成提供跨越一维、二维、三维或更高维的空间的图像。一些实现配置成提供沿特定轴或平面的输入的投影。
[0023]在输入装置100的一些电容实现中,施加电压或电流以创建电场。附近的输入物体引起电场的变化,并且产生电容耦合的可检测变化,该变化可作为电压、电流等的变化来检测。
[0024]一些电容实现利用电容感测元件的阵列或者其它规则或不规则图案来创建电场。在一些电容实现中,独立感测元件可欧姆地短接在一起,以便形成较大传感器电极。一些电容实现利用电阻片,这些电阻片可以是电阻均匀的。
[0025]一些电容实现利用基于传感器电极与输入物体之间的电容耦合的变化的“自电容”(或“绝对电容”)感测方法。在各个实施例中,传感器电极附近的输入物体改变传感器电极附近的电场,因而改变所测量电容耦合。在一个实现中,绝对电容感测方法通过相对参考电压(例如系统地)来调制传感器电极以及通过检测传感器电极与输入物体之间的电容耦合进行操作。
[0026]一些电容实现利用基于传感器电极之间的电容耦合的变化的“互电容”(或者“跨电容”)感测方法。在各个实施例中,传感器电极附近的输入物体改变传感器电极之间的电场,因而改变所测量电容耦合。在一个实现中,跨电容感测方法通过检测一个或多个发射器传感器电极(又称作“发射器电极”或“发射器”)与一个或多个接收器传感器电极(又称作“接收器电极”或“接收器”)之间的电容耦合进行操作。发射器和接收器可统称为传感器电极或者传感器元件。发射器传感器电极可相对于参考电压(例如系统地)来调制,以便传送发射器信号。接收器传感器电极可相对于参考电压基本上保持为恒定,以便促进所产生信号的接收。所产生信号可包括与一个或多个发射器信号和/或与一个或多个环境干扰源(例如其它电磁信号)对应的影响。传感器电极可以是专用发射器或接收器,或者可配置成既传送又接收。在一些实施例中,当没有发射器电极进行传送(例如停用发射器)时,可操作一个或多个接收器电极以接收所产生信号。这样,所产生信号表示在感测区120的操作环境中检测的噪声。
[0027]图1中,处理系统110示为输入装置100的组成部分。处理系统110配置成操作输入装置100的硬件,以便检测感测区120中的输入。处理系统110包括一个或多个集成电路(IC)的部分或全部和/或其它电路组件。(例如,互电容传感器装置的处理系统可包括:发射器电路,配置成采用发射器传感器电极来传送信号;和/或接收器电路,配置成采用接收器传感器电极来接收信号。)在一些实施例中,处理系统110还包括电子可读指令,例如固件代码、软件代码等。在一些实施例中,组成处理系统110的组件共同定位在例如输入装置100的感测元件的附近。在其它实施例中,处理系统110的组件在物理上是独立的,其中一个或多个组件靠近输入装置100的感测元件,而一个或多个组件在其它位置。例如,输入装置100可以是耦合到台式计算机的外设,以及处理系统110可包括配置成运行于台式计算机的中央处理单元以及与中央处理单元分离的一个或多个IC(也许具有关联固件)上的软件。作为另一个示例,输入装置100可在物理上集成到电话中,以及处理系统110可包括作为电话的主处理器的组成部分的电路和固件。在一些实施例中,处理系统110专用于实现输入装置100。在其它实施例中,处理系统110还执行其它功能,例如操作显示屏幕、驱动触觉致动器等。
[0028]处理系统110可实现为一组模块,其处理处理系统110的不同功能。各模块可包括作为处理系统110的一部分的电路、固件、软件或者它们的组合。在各个实施例中,可使用模块的不同组合。示例模块包括:硬件操作模块,用于操作诸如传感器电极和显示屏幕之类的硬件;数据处理模块,用于处理诸如传感器信号和位置信息之类的数据;以及报告模块,用于报告信息。其它示例模块包括:传感器操作模块,配置成操作感测元件以检测输入;识别模块,配置成识别诸如模式变化手势之类的手势;以及模式变更模块,用于变更操作模式。
[0029]在一些实施例中,处理系统110直接通过引起一个或多个动作来响应感测区120中的用户输入(或者没有用户输入)。示例动作包括变更操作模式以及诸如光标移动、选择、菜单导航和其它功能之类的Gn动作。在一些实施例中,处理系统110向电子系统的某个部分(例如向电子系统中与处理系统Iio分离的中央处理系统,若这种独立中央处理系统存在的话)提供与输入(或者没有输入)有关的信息。在一些实施例中,电子系统的某个部分处理从处理系统110所接收的信息,以便对用户输入起作用,例如促进全系列的动作,包括模式变更动作和⑶I动作。
[0030]例如,在一些实施例中,处理系统110操作输入装置100的感测元件,以便产生指示感测区120中的输入(或者没有输入)的电信号。处理系统110可在产生提供给电子系统的信息中对电信号执行任何适当量的处理。例如,处理系统110可数字化从传感器电极所得到的模拟电信号。作为另一个示例,处理系统110可执行滤波或者其它信号调节。作为又一个示例,处理系统110可减去或者以其它方式考虑基准,使得信息反映电信号与基准之间的差。作为又一些示例,处理系统110可确定位置信息,将输入识别为命令,识别笔迹等。
[0031]本文所使用的“位置信息”广义地包含绝对位置、相对位置、速度、加速度和其它类型的空间信息。示范“零维”位置信息包括近/远或者接触/无接触信息。示范“一维”位置信息包括沿轴的位置。示范“二维”位置信息包括平面中的运动。示范“三维”位置信息包括空间中的瞬时或平均速度。其它示例包括空间信息的其它表示。还可确定和/或存储与一种或多种类型的位置信息有关的历史数据,包括例如随时间来跟踪位置、运动或者瞬时速度的历史数据。
[0032]在一些实施例中,输入装置100采用由处理系统110或者由另外某种处理系统所操作的附加输入组件来实现。这些附加输入组件可提供用于感测区120中的输入的冗余功能性或者某种其它功能性。图1示出感测区120附近的能够用于促进使用输入装置100来选择项目的按钮130。其它类型的附加输入组件包括滑块、球、轮、开关等。相反,在一些实施例中,输入装置100可以在没有其它输入组件的情况下实现。
[0033]在一些实施例中,输入装置100可以是触摸屏,以及感测区120重叠显示屏幕160的工作区的至少一部分。例如,输入装置100可包括覆盖显示屏幕160的基本上透明的传感器电极,并且提供用于关联电子系统的触摸屏。显示屏幕160可以是能够向用户显示可视界面的任何类型的动态显示器,并且可包括任何类型的发光二极管(LED)、有机LED (OLED)、阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子体、电致发光(EL)或者其它显示技术。输入装置100和显示屏幕160可共享物理元件。例如,一些实施例可将相同电组件的一部分用于显示和感测。作为另一个示例,显示屏幕160可部分或全部由处理系统110来操作。
[0034]应当理解,虽然在全功能设备的上下文中描述许多实施例,但是机制能够作为多种形式的程序产品(例如软件)来分配。例如,所描述的机制可作为电子处理器可读的信息承载介质(例如,处理系统110可读的非暂时计算机可读和/或可记录/可写信息承载介质)上的软件程序来实现和分配。另外,实施例同样适用,而与用于执行分配的介质的特定类型无关。非暂时的电子可读介质的示例包括各种光盘、存储棒、存储卡、存储模块等。电子可读介质可基于闪速、光、磁、全息或者任何其它有形存储技术。
示例传感器电极图案
[0035]图2A示出按照各个实施例的示例传感器电极图案200A的一部分,其可在传感器中用于生成输入装置100的感测区的全部或部分。输入装置100在与电容传感器电极图案一起使用时配置为电容输入装置。为了说明和描述的清楚起见,示出非限制性简单矩形传感器电极图案200A。要理解,可采用许多其它传感器电极图案。在这个示例中,所示传感器电极图案由相互覆盖的多个接收器电极270(270-0、270-1、270-2...270-η)和多个发射器电极260(260-0、260-1、260-2...260-η)来组成。在所示示例中,触摸感测像素集中在发射器和接收器电极交叉的位置。电容像素290示出由传感器电极图案200Α所生成的电容像素之一。要理解,在诸如所示示例之类的交叉传感器电极图案中,某种形式的绝缘材料或衬底通常设置在发射器电极260与接收器电极270之间。但是,在一些实施例中,发射器电极260和接收器电极270可通过使用布线技术和/或跳线来设置在彼此相同的层上。此外,在其它实施例中,多个接收器电极270和/或多个发射器电极260可由各种形状来组成,例如分叉或带叉电极、U形电极或者具有独特形状的电极元件(例如H或I形电极元件)。在各个实施例中,触摸感测包括感测感测区120中的任何位置的输入物体,并且可包括:没有与输入装置100的任何表面相接触、与输入装置100的输入表面(例如触摸表面)相接触、与耦合某个量的外加力或压力的输入装置100的输入表面相接触和/或它们的组合。
[0036]电容像素、例如电容像素290是发射器电极260与接收器电极270之间的定域电容耦合的区域。发射器电极260与接收器电极270之间的电容耦合随与发射器电极260和接收器电极270关联的感测区中的输入物体的接近性和运动而发生变化。
[0037]在一些实施例中,“扫描”传感器电极图案200A,以便确定这些电容耦合。也就是说,驱动发射器电极260以传送发射器信号。可操作发射器以使得一次一个发射器电极进行传送,或者多个发射器电极同时进行传送。在多个发射器电极同时进行传送的情况下,这些多个发射器电极可传送相同的发射器信号,并且产生实际上更大的发射器电极,或者这多个发射器电极可传送不同的发射器信号。例如,多个发射器电极可按照使它们对接收器电极270的所产生信号的组合影响能够被单独确定的一个或多个编码方案来传送不同的发射器信号。
[0038]可单一或者多样地操作接收器电极270以获取所产生信号。所产生信号可用于确定电容像素处的电容耦合的测量。
[0039]来自电容像素的一组测量形成表示像素处的电容耦合的“电容图像”(又称作“电容帧”)。可对多个时间周期来获取多个电容图像,以及它们之间的差用于得出与感测区中的输入有关的信息。例如,对连续时间周期所获取的连续电容图像能够用于跟踪进入、退出感测区以及在感测区中的一个或多个输入物体的运动。
[0040]传感器装置的基准电容是与感测区中没有输入物体关联的电容图像。基准电容随环境和操作条件而发生变化,并且可按照多种方式来估计。例如,一些实施例在确定没有输入物体处于感测区中时获取“基准图像”,并且将那些基准图像用作其基准电容的估计。
[0041]可调整电容图像来获得传感器装置的基准电容,以更有效地处理。一些实施例通过对电容像素处的电容耦合的测量进行“基准化”以产生“基准电容图像”,来实现它。也就是说,一些实施例将形成电容图像的测量与关联那些像素的“基准图像”的适当“基准值”进行比较,并且从那个基准图像来确定变化。
[0042]如本文所述,一些实施例配置成在没有发射器信号被传送的时间期间测量环境干扰(例如环境噪声)。这样,由接收器电极所接收的所产生信号将不会包含因发射器信号而造成的任何影响。
[0043]图2B示出按照一些实施例的包括传感器电极图案的输入装置,其中传感器电极图案包括多个公共电极,并且可在传感器中用于生成诸如触摸屏之类的输入装置的感测区的全部或部分。图2B示出输入装置100B,其中具有传感器电极图案200B(包括公共电极260和接收器电极270)和处理系统110 (按照110-1和110-2两个部分示出)。
[0044]图2B中,处理系统部分110-1与接收器电极270耦合,并且配置成接收来自接收器电极270的所产生信号。处理系统部分110-2与公共电极260耦合,并且包括配置用于在组合显示屏幕/触摸屏160/100 -在本文中可称作“集成触摸屏上显示图像的显示电路(未示出)。显示电路配置成通过像素源驱动器(未示出)将一个或多个像素电压施加到显示像素电极。显示电路还配置成将一个或多个公共驱动电压施加到公共电极260,并且将其作为集成触摸屏的显示屏幕部分的V-com电极来操作。(在一些实施例(例如行反相实施例)中,显示电路还配置成与显示屏幕部分上的图像显示器的驱动周期同步地使公共驱动电压反相。)处理系统部分110-2还配置成将公共电极260作为发射器电极来操作,以便对集成触摸屏的触摸屏部分进行电容感测。
[0045]在图2B的实施例中,装置的处理系统(例如,图1的处理系统110的示例)包括两个独立部分110-1和110-2。在其它实施例中,处理系统可实现为更多或更少部分。例如,处理系统部分110-1和处理系统部分110-2的功能可实现为一个集成电路。独立处理系统部分110-1、110-2等之间的同步可通过多个部分之间采用同步机构291进行通信来实现。例如,同步机构291可通过提供同步时钟、与显示更新状态有关的信息、与电容感测状态有关的信息、令显示电路进行更新(或者不更新)的指示、令电容感测电路进行感测(或者不感测)的指示等,来同步显示更新和电容感测。
[0046]在各个实施例中,公共电极在同一时间周期中或者在不同时间周期中传送用于显示更新和电容感测的信号。例如,公共电极可在行更新周期的显示更新时间期间传送用于显示更新的信号,以及在行更新周期的非显示时间(例如,有时称作“水平消隐时间”)期间传送用于电容感测的信号。作为另一个示例,公共电极可在具有实际显示行更新的行更新周期期间传送用于显示更新的信号,以及在没有实际显示行更新的额外“行更新周期”(例如,在对帧的段或者完全帧进行更新之间的非显示时间,有时称作“垂直消隐时间”)期间传送用于电容感测的信号。作为另一示例,公共电极可同时传送用于显示更新和电容感测的信号,但是在空间上将其分离。作为又一示例,公共电极可使用用于显示更新和电容感测两者的相同传输。
[0047]在一些触摸屏实施例中,作为公共电极的补充(或替代),共享其它组件。例如,一个处理系统可用于执行电容感测和显示更新功能两者。
[0048]一些实施例配置成在没有发射器信号被传送的时间期间测量环境干扰(例如环境噪声)。这样,由接收器电极所接收的所产生信号将不会包含因发射器信号而造成的任何影响。
[0049]一些触摸屏实施例还将环境干扰检测与显示屏幕操作同步,使得显示屏幕操作所引起的干扰被部分或者完全回避,按照另外某种方式来预计和适应(例如,以不相似频率或相位进行操作、滤波等)等。
[0050]具有同步电容感测和显示更新的一些触摸屏实施例配置成检测环境干扰,而无需改变显示更新与电容感测之间的同步或者干扰显示更新序列。例如,具有公共电极的一些实施例配置成通过在非显示时间(例如水平消隐时间、垂直消隐时间)期间不驱动公共电极以更新显示或者传送用于电容感测的发射器信号,来检测环境干扰。这些实施例在另一个非显示时间(例如,实施例在水平消隐时间期间感测干扰时的垂直消隐时间或者水平消隐时间的另一个部分,实施例在垂直消隐时间期间感测干扰时的水平消隐时间或者垂直消隐时间的另一个部分)期间可以或者可以不感测输入物体。
[0051]作为另一个示例,一些实施例配置成在对于电容帧周期的一个或多个部分或者甚至对于整个电容帧周期期间检测环境干扰而不感测输入物体,同时显示更新如常进行。在这里,“电容帧周期”用于指示对电容感测所分配的时间周期,其通常与获取(或者在没有测量干扰时已经获取)电容图像的时间一致。对于电容帧周期的部分检测干扰的实施例在那个相同电容帧周期的另一个部分期间可以或者可以不执行任何输入物体检测。在执行输入物体检测的情况下,它可以达到与没有干扰检测的帧相同的分辨率或者比其要低的分辨率。例如,一些这类实施例可配置成检测感测区中的输入物体的存在/不存在,或者在更粗略分辨率下检测位置信息。
[0052]具有同步电容感测和显示更新的一些触摸屏实施例配置成按照不改变显示更新序列的方式来检测环境干扰。例如,一些实施例配置成在感测干扰的同时暂停显示更新。在已经感测干扰之后,显示更新重新开始。
[0053]作为又一个示例,一些实施例通过在继续更新显示的同时暂停与输入物体检测关联的电容感测,来检测干扰。这种方式可改变电容感测和显示更新的同步。为了适应这些变化,这些实施例可配置成跟踪关联输入物体检测的电容扫描与显示更新之间的关系,将不同帧类型的部分映射到电容测量的部分,并且适当地调整电容测量。(下面结合图7A-7F和图8A-8F来进一步论述“帧类型”。)
[0054]按照各个实施例的一些触摸屏和/或输入装置按照包括下列步骤的方法进行操作:工作在干扰感测状态,并且单独工作在输入物体感测状态。在干扰感测状态感测干扰的同时,触摸屏/输入装置可以不传送发射器信号。在输入物体感测状态感测输入物体的同时,触摸屏/输入装置传送发射器信号。
[0055]干扰感测状态和输入物体感测状态各可具有任何适当时长。例如,触摸屏/输入装置可对电容帧的一部分处于干扰感测状态(或者输入物体感测状态),或者在从那种状态进行切换之前持续许多电容帧。作为另一个示例,触摸屏/输入装置可处于干扰感测状态(或者输入物体感测状态),直到满足一个或多个标准。示例标准包括所检测的干扰等级、输入物体的存在(或者不存在)、所检测输入的类型等。
[0056]按照各个实施例的一些触摸屏/输入装置按照还包括下列步骤的方法进行操作:工作在回避干扰状态,其中采取一个或多个回避干扰动作。回避干扰状态可类似地持续任何适当时长。例如,一些触摸屏/输入装置可采用在电容帧之间、对于一个或多个电容帧的一个或多个部分或者对于一个或多个完整电容帧发生的回避干扰状态进行操作。
示例处理系统
[0057]图3示出按照各个实施例、可与输入装置(例如代替作为输入装置100的组成部分的处理系统110) —起使用的示例处理系统IlOA的一些组件的框图。处理系统IlOA可采用一个或多个专用集成电路(ASIC)、一个或多个集成电路(1C)、一个或多个控制器或者它们的某种组合来实现。在一个实施例中,处理系统IlOA在通信上与一个或多个发射器电极和接收器电极-其实现输入装置100的感测区120-耦合。在一些实施例中,处理系统IlOA和输入装置100-处理系统IlOA作为其组成部分-可设置在诸如显示装置、计算机或者其它电子装置之类的电子装置150中或者在通信上与其耦合。
[0058]在输入装置100的一个实施例中,处理系统100A包括下列组件以及其它组件:传感器电路310、控制逻辑320和显示电路330。处理系统IlOA和/或其组件可与诸如传感器电极图案200(200A、200B)之类的传感器电极图案的传感器电极耦合。例如,传感器电路310与传感器电极图案(例如传感器电极图案200A、200B等)的一个或多个传感器电极耦人
口 O
[0059]传感器电路310进行操作,以便与用于生成感测区120的传感器图案的接收器和发射器传感器电极进行交互。这包括将发射器电极操作为“静寂”(例如,不传送所接收的发射器信号)或者传送发射器信号。这还包括利用接收器传感器电极来接收所产生信号以及可能是干扰的其它信号。传感器电路310还可从所接收的所产生信号来确定在感测区120中发生了输入,以及确定输入相对感测区120的位置。传感器电路310还可确定干扰正在发生,和/或确定干扰的性质。如图3所示,传感器电路310可包括发射器电路311、接收器电路312、计算电路313和干扰测量电路314中的一个或多个。
[0060]发射器电路311进行操作以在一个或多个发射器电极260上传送所接收发射器信号。在给定时间间隔中,发射器电路311可在多个发射器电极260的一个或多个上传送或者不传送发射器信号(波形)。发射器电路311还可用于在这种发射器电极上不传送波形时将多个发射器电极260的一个或多个发射器电极260 (和相应发射器通路)耦合到高阻抗、地或者耦合到恒定电压。发射器信号可以是方波、梯形波或者另外某种波形。发射器电路311可例如按照码分复用方案对发射器信号进行编码。可在控制逻辑320的指导下改变代码,例如加长或缩短代码。加长代码是用于回避干扰的一种技术。发射器信号的波形可具有不同频率、相位或幅度。码分可在时间或空间上分割。
[0061]接收器电路312进行操作以经由接收器电极来接收所产生信号。所接收的所产生信号对应于并且包括经由发射器电极所传送的发射器信号的某个形式。但是,这些所传送的发射器信号可能因杂散电容、噪声、干扰和/或电路缺陷以及其它因素而在所产生信号中被改变或变更,并且因而可与其所传送形式略微地或者极大地不同。为了回避干扰,接收器电路312可配备成实现一个或多个滤波操作,其可包括利用线性和非线性滤波技术的任一种或两者。滤波器可以是模拟或数字的。滤波器的一些非限制性示例包括:低通滤波器/解调器、有限脉冲响应(FIR)滤波器和无限脉冲响应(IIR)滤波器。如本文将进一步描述,滤波操作可在控制逻辑320的指导下被实现、不实现和/或修改。所产生信号可在某个时间间隔期间在接收器电极的一个或多个上接收。接收器电路312包括多个放大器,通常每个接收器电极一个。这类放大器在本文中可称作放大器、前端放大器、积分放大器等,以及在第一输入端接收参考电压并且在第二输入端接收所产生信号。所产生信号来自电容传感器装置的接收器电极。
[0062]计算电路313进行操作以计算/确定发射器电极与接收器电极之间的电容耦合的变化的测量。计算电路随后使用这个测量来确定输入物体(若有的话)相对感测区120的位置。计算电路313能够提供所产生信号的质量的指示。例如,考虑输入物体的报告位置以确定它是否表示预计用户动作;因此,看来是“抖动”或者以其它方式重复不实际的用户输入的报告位置能够是所接收的所产生信号中的干扰的指示,并且能够实现回避干扰动作。计算电路313还能够产生关于解调信号的质量的置信指示。
[0063]干扰测量电路314进行操作以测量干扰发生的时间和程度。这能够包括使用接收器传感器电极主动感测和测量干扰,或者感测干扰的影响。这种感测可采用所有接收器传感器电极的一个、一部分或者组合来实现。干扰的主动感测和测量能够在一个或多个发射器电极正传送时发生,或者能够在发射器电极不传送(这能够包括只是不传送或者还耦合到高阻抗)时发生。通常,这种主动感测和测量干扰占用原本可能用于感测来自输入物体的实际输入的时间。指示干扰正在发生的影响包括接收器电路312在发射器电极正在传送(例如削波)时感测所产生信号的困难或者不可能性以及接收器电路312遭遇所接收的所产生信号的破坏(例如,具有已知噪声源的特点的干扰,或者诸如输入物体看来像是在感测区中快速来回跳跃之类的不具有用户输入的特点的所计算位置/运动)。当发射器电极相对用于电容感测的传送信号可以是“断开”或“静寂”时,它们可传送不是用于电容感测的其它信号。例如,发射器电极可传送不能由接收器电极来获得的信号,这类信号是带外的那些信号,其中频带由接收器电极所跟踪、在基本上正交代码上或者低于被感测的阈值。在其它示例中,发射器电极可用于传送屏蔽或地信号,或者可传送与能够采用接收器电极来接收的电容感测信号没有关系的RFID或者其它通信信号。由接收器电极所接收的信号的某些方面能够经过分析,以便确定当发射器是活动时是否存在干扰信号。例如,能够分析所接收信号(响应传送发射器信号)的功率、峰值幅度或频谱其中之一或者组合。通过分析这些或其它方面,能够确定干扰的存在,并且能够确定干扰是在用于电容输入感测的可接受限度之内还是外部。在一些实施例中,在发射器电极没有被发射器信号驱动(为了电容感测的目的)的周期期间测量干扰时,干扰能够直接从在没有干扰时原本是静止的接收器信号来测量和分析。能够被动地测量干扰的许多类型的影响。干扰测量电路314可将与干扰确定有关的信息传递给控制逻辑320,并且在控制逻辑320的指导下还可改变测量干扰和所产生信号如何发生的一个或多个方面。备选地,基于干扰模型或者用户输入使用模型的线性或者非线性滤波器可基于干扰的一个或多个测量来应用于电容图像、位置报告或者中间表示。
[0064]控制逻辑320包括决策制定逻辑,其基于各种输入来指导处理系统IIOA和传感器电路310工作在多种不同操作模式的所选模式。这类输入的一些非限制性不例包括干扰的一个或多个测量和/或在输入装置100的感测区120中感测或者不感测输入的指示。控制逻辑可实现为硬件(例如硬件逻辑和/或其它电路)和/或实现为硬件以及以非暂时的方式存储在计算机可读存储介质中的指令的组合。
[0065]显示电路330在被包含时在组合显示屏幕/触摸屏(例如图1、图2A和图2B的160/100)-其在本文中可称作集成触摸屏-上显示图像。显示电路330通过像素源驱动器(未示出)将一个或多个像素电压或电流施加到显示像素电极。显示电路330将一个或多个公共驱动电压施加到公共电极(例如公共电极260),并且将其作为集成触摸屏的显示屏幕部分的V-com电极来操作。(在一些实施例(例如行反相实施例)中,显示电路330与集成触摸屏的显示屏幕上的图像显示器(例如160)的驱动周期同步地使公共驱动电压反相。)
电容输入装置干扰源的论述
[0066]通常,电容输入装置、例如触摸屏遭遇两种不同类型的干扰:在输入区中没有手指(或其它物体)触摸或者以其它方式接近电容输入装置的情况下存在的噪声干扰以及仅当在输入区中手指(或其它物体)正触摸或者以其它方式接近输入装置时才存在的噪声干扰。
[0067]第一种情况与来自接近电容输入装置的电子装置的噪声干扰关联。例如,来自传感器电极图案下面或者结合传感器电极图案所设置的LCD的反馈耦合噪声是噪声干扰的共同源。这类干扰源在其频率分量随时间是相当恒定的意义上通常是静止的。[0068]当输入装置的环境中的噪声干扰从输入物体耦合到传感器中时,第二种情况能够发生。这通常称作“输入物体耦合干扰”。当来自电源充电器的干扰引起传感器电极图案(或者其一个或多个传感器)的电位相对地球地而改变并且耦合到地球地的输入物体触摸输入装置时,第二种情况也能够发生。在任一种情况下,常规策略是设法快速检测输入物体耦合干扰并且适当地进行响应。
[0069]按常规存在两类固件算法,其已被提出以检测输入物体耦合干扰。在一种方式中,对于从接收器电极所接收的电容测量来执行线性或者非线性滤波操作。滤波预计将预期输入物体信号分量与非预期干扰分量分离。这种方式具有与快速准确假设测试(即,及时地确定信号是表示输入物体还是干扰)有关的若干缺点。在第二种方式中,在发射器被关断的情况下,扫描输入装置的传感器电极图案的每帧的专用部分花费在测量噪声。当发射器关断时,没有输入物体信号,并且更易于检测干扰分量。虽然这种第二方式产生准确干扰检测,但是它耗尽原本可用于输入物体检测的时间,并且因而降低用以扫描传感器电极图案的帧速率或者降低SNR。在具有缓慢传感器稳定时间的大传感器电极图案以及许多发射器电极在传送信号时进行扫描的情况下,这会是特别不适宜的。因此,这类大传感器电极图案不能轻松地提供扫描帧的大部分期间的专用噪声扫描所需的额外时间。
[0070]本文中采取的用于操作电容输入装置的方式依靠两个观察:1)输入物体耦合干扰仅当输入物体存在并且以某种方式与输入装置进行交互时才存在;以及2)如果存在输入物体耦合干扰,则它在输入物体在感测区中正触摸电容输入装置的整个时间期间存在。
[0071]具体来说,第二观察提出,如果存在干扰,则它将在输入物体首次在感测区中触摸输入装置时存在。相反的也成立:如果干扰在输入物体首次在感测区中触摸输入装置时不存在,则它在输入物体在输入装置的感测区中保持为接触的时间期间通常将不会自发地出现。
[0072]由于本文所述的这些观察,因此足以检查输入物体耦合噪声,仅直到检测到输入物体的时间为止。一旦检测到输入物体,如果满足干扰条件(例如,没有超过干扰阈值或者干扰试探没有发生,因而指示干扰不认为过高),则不再需要花费大量时间检测输入物体耦合干扰,只要输入物体在感测区中与输入装置持续接触。
检测干扰、回避干扰和感测的示例操作方法
[0073]图4示出按照各个实施例、操作配置成在感测区中进行感测的电容输入装置的示例方法的流程图400。在流程图400所示的方法中,噪声检测将不会遭受从输入物体信号所引起的错误肯定的影响,帧速率或者信噪比也将不会遭受将正常帧处理的一部分专用于噪声处理的影响。
[0074]在过程410,发射器没有传送发射器信号,以及干扰被感测。例如,控制逻辑320可指示发射器电路311不在电容输入装置100的发射器(例如发射器电极260)上进行传送。在发射器没有传送时,电容输入装置100的接收器能够用于感测存在的任何干扰。在发射器电极260是触摸屏和显示装置中使用的公共电极的一个实施例中,在非显示更新时间期间感测干扰,使得将不会有用于感测或者显示更新的传输对公共电极发生。
[0075]在过程420中,干扰测量电路314测量干扰,并且基于这些测量控制逻辑320来确定干扰是在适当参数之内或者适当参数之外(例如,是否存在有效输入物体感测的过多干扰)。例如,控制逻辑320确定是否已满足指示干扰处于可接受限度之内的干扰条件。这个确定能够按照各种方式进行,例如通过与一个或多个干扰阈值进行比较、分析各种试探和/或分析与干扰关联的频谱或直方图和/或其它技术。如果不满足干扰条件,则干扰被认为在输入感测的可接受行为的限度之外。在过程420,作为补充或替代,控制逻辑320进行的关于是否已满足干扰条件的确定可涉及使用功率检测器(例如平方律检测器)来检测与干扰关联的功率、对干扰信号进行滤波(例如采用绝对差之和)或者其它干扰确定技术中的一个或多个。
[0076]如果尚未满足干扰条件(例如,如果干扰被认为高于预先确立参数),则控制逻辑320指示传感器电路310在过程430执行一个或多个回避干扰动作,以及系统在回避干扰动作已被执行之后返回到过程410。可在过程430采取的校正动作的一些非限制性示例包括改变感测频率、改变所应用的滤波器的顺序、改变所使用的滤波器的频率响应、降低报告帧速率、改变发射器信号的代码或者代码长度等。在一些实施例中,在过程430中执行回避干扰动作之后,系统进行到在过程440感测输入物体。
[0077]如果满足干扰条件,并且因此干扰被认为不是过高,则控制逻辑320指示发射器电路311传送发射器信号,以及电容输入装置100在过程440中扫描感测区中的输入。
[0078]计算电路313在过程450确定是否检测到来自输入物体的输入。这个确定能够按照任何适当方式来实现。例如,处理系统IlOA可以仅使用在过程440刚获取的信号、使用在过程440刚获取的信号连同在过程440的先前执行中获取的信号、使用信号400连同在过程410的执行中先前获取的信号等。作为另一个示例,处理系统IlOA的计算电路313可使用在过程440的任何执行中获取的信号的部分或全部。如果检测到一个或多个输入,则处理系统IlOA返回到过程440。在一个实施例中,在没有检测到输入时,处理系统IlOA则从过程450返回到过程410。这在流程图400中通过过程450与过程410之间的返回回路示出,该返回回路响应没有检测到输入物体而发生。
[0079]流程图400所示的过程的许多变化是可能的。各个实施例可具有附加过程、更少过程或者除了流程图400所示之外的其它过程。实施例还可具有过程的不同排序。例如,一些实施例可配置成在完成关于干扰条件是否处于可接受限度之内的确定之前来感测来自输入物体的输入。在这种情况下,扫描输入物体可与用于评估干扰量的处理并行地发生,以及诸如采取回避干扰动作之类的过程可按照不同方式与其它过程相链接。在一些实施例中,干扰感测可与感测周期来交织。在一些实施例中,一些干扰感测可在过程440期间执行,但是,这种感测以比在过程410中实现的干扰感测要低的保真度来实现。例如,在过程440中感测输入物体之后,可实现一些较低保真度干扰感测,然后过程440重复进行而没有转到过程450。如果以较低保真度干扰感测来检测到干扰,则可实现一些回避干扰动作(例如应用滤波)。在另一个示例中,一些实施例可配置成在输入物体检测440期间检测到输入物体时,执行回避干扰动作430。一些实施例可配置成在输入物体检测440期间检测到输入物体时,在非显示更新时间410期间感测干扰。
[0080]图5示出按照各个实施例、操作配置成在感测区中进行感测的电容输入装置的示例方法的流程图500。流程图500示出对流程图400所示的方法的变化。例如,流程图500示出基于最后N帧来检测输入物体(在过程550)。流程图500的过程410-440与流程图400的过程410-440相似,而过程550是过程450的变化。
[0081]过程550与过程450的差异在于,其配置成确定是否在感测区120中对于所获取的最后一帧、对于所获取的所选数量帧、对于所获取的最后N帧、在某个时间段之内等感测到与输入物体关联的输入。在一个实施例中,在最后N帧中没有检测到输入时,处理系统IlOA则从过程550返回到过程410。这在流程图500中通过过程550与过程410之间的返回回路示出,该返回回路响应在最后N帧中没有检测到输入物体而发生。在一个实施例中,控制逻辑320进行确定。在确定是基于较短时间周期/更少和更多最近帧的情况下,从过程550转变到过程410 —般是更即时的,并且与流程图400的过程450与410之间的变化极为相似。在确定是基于历史(例如,较长时间周期;选择来自当前时间之前的时间周期的中贞;或者包括或不包括最近样本,例如最后N巾贞,其中N>1)的情况下,处理系统IlOA—般比从过程450改变到过程410要更缓慢地从过程550改变到过程410。变化更缓慢是因为处理系统IlOA—般不是响应关于感测区120中没有输入物体的确定而立即开始感测干扰。两种方式均具有优点。例如,在过程550中具有基于历史的输入物体检测周期的处理系统100A在感测和处理涉及输入物体的多个依次叩击的某些手势方面可更为有效,因为噪声检测不是在提起输入物体之后立即开始。例如,如果N>1,则在检测第一叩击之后更有效地处理快速手指叩击。
[0082]作为另一个变化示例,与在感测区中没有检测到输入物体时相比,一些实施例配置成即使在感测区中检测到输入物体时也以更缓慢速率来感测干扰。例如,一些实施例配置成在感测区中检测到输入物体时,每隔M帧来感测干扰。作为又一示例,一些实施例配置成响应关于所获取的输入物体数据满足或者不满足某些标准或者附加干扰条件(例如,所接收的所产生信号因试探模型而看来被破坏,例如所计算的输入物体位置在预计使用模型外部,或者传感器电路检测对接收器的非线性度情形)的确定而感测干扰。试探模型可基于总体图像或者感测输入物体附近的图像的部分。作为又一个变化示例,如果在感测区中所检测的输入被确定为已经改变(例如,输入没有与输入表面相接触,悬浮在输入表面上方,和/或加入和/或从感测区移开),则各个实施例可感测干扰。
[0083]应当理解,存在对于如何实现过程410和440的感测的定时的选择。一个选项是选择定时以使得过程440在输入物体存在时具有预期帧速率,但是在没有输入物体存在时允许附加时间以用于噪声检测。在这种情况下,在检测输入物体中将存在等待时间的少许增加。例如,如果输入物体处理帧速率为IOOHz并且附加25%的时间花费在噪声检测,则输入物体检测等待时间能够增加2.5mS。但是,一旦检测到输入物体,则帧速率达到其全速率。在第二种情况下,当没有输入物体存在时,在过程440中花费更少时间量,使得帧速率相同,无论噪声检测是否为活动的。在这种情况下,可能存在初始输入物体位置的位置精度的少许降低,以及因为滤波器稳定(filter settling)在过程410和440所执行的感测中将是不同的,所以能够引起一些复杂化。
[0084]图6示出按照各个实施例、操作配置成在感测区中进行感测的电容输入装置的示例方法的流程图600。流程图600示出对流程图500所示方法的一些示例变化和适配。在流程图600中,过程410-440和550与流程图500的过程410-440和550相似。在流程图600中,响应在最后N帧(其中N可等于I)期间在感测区中没有检测到输入,控制逻辑320在过程660检查自输入物体已经移动或者已经移开以来是否经过了 P帧(其中P大于或等于N)。如果在最后P帧检测到输入,则控制逻辑320使处理系统IlOA返回到过程410,并且指导处理系统IlOA来感测干扰。如果在最后P帧没有检测到输入,则控制逻辑320使处理系统IIOA和输入装置100在过程670进入低功率状态(例如睡眠模式,其中由电容输入装置100所使用的功率比电容输入装置100的正常操作时要低)。在这种低功率状态中,处理系统IlOA可由控制逻辑320配置成使用任何适当方法周期地感测在感测区120中的输入。响应感测这种输入,控制逻辑320可将处理系统IlOA导向过程410。在P等于N的情况下,过程550和660可收缩为同一过程。输入信号(或干扰)的较长时间(例如多个或者较窄带宽)测量能够改进那个测量中的保真度或置信度。
[0085]一些实施例配置成以相同保真度来获取全电容帧,而不管来自一个或多个输入物体的输入是否被确定为处于感测区120中。这可通过控制逻辑320指导传感器电路310改变帧速率进行。例如,如果在前一帧(或最近历史)在感测区120中检测到与一个或多个输入物体关联的输入,则控制逻辑320指导传感器电路310对感测干扰花费较少或者不花费时间(这是按照上述两个观察);因此,输入装置100以较高电容帧速率来感测与输入物体关联的输入。相比之下,如果没有输入物体在前一帧(或最近历史)被确定为处于感测区中,则控制逻辑320指导传感器电路310对感测干扰花费更多时间,并且因此输入装置100以较低电容帧速率或者以较低保真度在较少时间来感测输入物体。本文中,术语“帧速率”指的是电容帧速率,并且表示由处理系统IlOA提供新物体检测报告的频度(报告速率)。帧时间的部分可专用于触摸感测,以及帧时间的部分可专用于噪声或干扰检测。输入条件(例如低/没有干扰)中的置信度可允许所产生信号和干扰的测量基于所遇到的所计算当前干扰条件来折衷,以便改进性能。也就是说,能够实现较小或没有干扰或者能够降低干扰感测的保真度;这使输入物体感测的保真度对应地增加。在一些实施例中,控制逻辑320指导传感器电路310以相同电容帧速率进行感测,而不管输入物体是否被确定为处于感测区中。这可按照各种方式来实现。例如,在一些实施例中,指导传感器电路310在与一个或多个输入物体关联的输入被确定为处于感测区120中时获取全电容帧(例如以全保真度),以及在没有与输入物体关联的输入被确定为处于感测区120中时获取少于全电容帧(例如以小于全保真度并且具有减少的扫描时间)。作为另一个示例,在一些实施例中,控制逻辑320可指导传感器电路310在与一个或多个输入物体关联的输入被确定为处于感测区120中时在每个扫描花费更多时间(以相同帧速率),以及在没有与输入物体关联的输入被确定为处于感测区120中时在每个扫描花费较少时间。但是,应当注意,通过减少扫描时间,控制逻辑320可增加误差(例如,减少用于稳定的时间量、测量数量和/或所选的带宽)。因降低的稳定时间引起的增加误差的可能性在某种程度上是所使用的传感器电极图案才有的,并且因此需要被纳入(factor in)特定传感器电极图案的扫描时间的任何减少。降低的保真度可对应于较小空间分辨率、较低频率选择性、较低动态范围、较少测量、降低的置信度等。
[0086]在一些实施例中,控制逻辑320配置成指导传感器电路310响应在感测区120中检测到与输入物体关联的输入而改变电容帧速率和感测保真度。诸如频率、动态范围和分辨率之类的量度能够用于测量所采用的感测保真度等级。
帧速率的论述
[0087]在各个触摸屏实施例中,“电容帧速率”(获取连续电容图像的速率)与“显示帧速率”(更新显示图像的速率,包括刷新屏幕以重新显示相同图像)可以相同或者不同。在两个速率有所不同的一些实施例中,连续电容图像以不同显示更新状态来获取,以及不同显示更新状态可影响获取的电容图像。也就是说,显示更新具体来说影响基准电容图像。因此,如果在显示更新处于第一状态时获取第一电容图像,并且在显示更新处于第二状态时获取第二电容图像,则第一和第二电容图像可能因与显示更新状态关联的基准电容图像的差而不是因感测区中的用户输入变化而有所不同。这在电容感测和显示更新电极相互接近的情况下或者在它们被共享(例如公共电极)时更有可能。
[0088]为了便于说明,在特定显示更新状态期间获取的电容图像被认为具有特定帧类型。也就是说,特定帧类型关联特定电容感测序列(例如发射器帧扫描)与特定显示序列(例如所更新的显示行的一半)的映射。因此,在第一显示更新状态(例如快速扫描所有发射器电极并且更新显示行的顶部一半)期间所获取的第一电容图像被认为具有第一帧类型,在第二显示更新状态(例如快速扫描所有发射器电极并且更新显示行的底部一半)期间所获取的第二电容图像被认为具有第二帧类型,在第一显示更新状态(例如缓慢扫描发射器电极的顶部一半并且更新显示行的顶部一半)期间所获取的第三电容图像被认为具有第三帧类型,依此类推。在显示更新状态和电容图像获取的关系为周期性时,所获取的电容图像通过帧类型循环并且然后重复进行。
[0089]虽然这里的论述集中于具有公共电极的实施例,但是如果显示操作充分影响电容感测,则它也适用于没有公共电极的实施例。另外,以下论述通常表示具有2:1电容帧速率与显示帧速率比和两种帧类型(并且因而两种基准图像)的示例。这是为了便于进行说明。各个实施例可具有各种比率。例如,一些实施例具有三电容感测帧与一显示帧比率以及三种帧类型。作为另一个示例,一些实施例具有五电容感测帧与三显示帧比率以及15种帧类型。
[0090]图7A-7F示出这种集成触摸屏实施例的示例,其中电容巾贞速率是显示更新巾贞速率的两倍。
[0091]在这个示例中,图7A-7F的每个表示一个行更新周期期间的操作,以及图7A-7F的组合跨越更新显示帧所需的时间。显示屏幕710中的浅灰水平虚线表示公共电极(例如V-com电极),其用于显示更新和电容感测两者;这些公共电极可按照与图2A和图2B中的发射器电极260相同的方式并且与其可互换地实现。水平粗黑线720(720a-720f)表示公共电极,这些公共电极在行更新周期期间用于更新关联行,以及灰色矩形760 (760a — 760c)表示多个公共电极,这些公共电极在那些行更新周期期间用于传送用于电容感测的发射器信号。在这个不例中,由单个灰色矩形760a、760b、760c所表不的多个公共电极被共同驱动,以便产生更大的有效电极。如在图7A-7F中能够看到,在显示更新周期的第一半期间获取第一全电容帧,以及在显示更新周期的第二半期间获取第二全电容帧。
[0092]图8A-8F示出集成触摸屏实施例的另一个具体示例,其中电容巾贞速率是显示更新帧速率的两倍。在该示例中,图8A-8F的每个表示一个行更新周期期间的操作,以及图8A-8F跨越更新显示巾贞所需的时间的一半。
[0093]显示屏幕810中的浅灰水平线表示公共电极(例如V-com电极),这些公共电极用于显示更新和电容感测两者;这些公共电极可按照与图2A和图2B中的发射器电极260相同的方式并且与其可互换地实现。水平粗黑线820(820a-820c)表示公共电极,这些公共电极在那个行更新周期期间用于更新关联行,以及灰色矩形860 (860a — 860c)表示多个公共电极,这些公共电极在那些行更新周期期间用于传送用于电容感测的发射器信号。在这个示例中,由单个灰色矩形860a-c所表示的多个公共电极被共同驱动,以便产生更大的有效电极。图8A-8C中,仅对于显示更新来驱动公共电极,以及显示的一半到SC结束时更新。然后,在图8A-8F中,仅对于电容感测来驱动公共电极,以及获取整个电容帧。未示出的是步骤的其余部分,其中公共电极再次仅对于显示的另一半的显示更新来驱动,并且然后再次仅对于电容感测来驱动,以及获取另一个电容帧。通过这种方式,可将得到电容帧时的非显示时间与用于将显示行更新速率在不同显示帧速率(有时又称作“消除时间”)之间保持为基本上相同的非显示时间的部分或全部进行匹配。这样,图8A-8F的示例在显示更新周期的第一半期间获取第一全电容帧,以及在显示更新周期的第二半期间获取第二全电容帧。
[0094]图7A-7F和图8A-8F的示例按照“光栅扫描”类型方式来采集电容图像。也就是说,电容图像由上至下逐行来捕获。但是,其它实施例可按照其它方式来扫描电容图像,包括从中间向外进行扫描、按顺序扫描非相邻段、扫描多个同时的单独编码序列或者暂时的单独序列(例如不同相位、频率或幅度代码)等。类似地,图7A-7F和图8A-8F的示例按照光栅扫描类型方式来更新显示,以及其它实施例可按照其它方式来扫描显示。
[0095]在图7A-7F和图8A-8F的示例中,电容图像扫描与显示更新扫描之间的关系是周期性的。具体来说,在显示更新周期的第一部分期间所获取的电容图像面临与在显示更新周期的第二部分期间所获取的电容图像所面临的不同的显示操作条件。但是,在显示更新周期的第一部分期间所获取的电容图像全部面临相似的第一显示操作条件集合,以及在显示更新周期的第二部分期间所获取的电容图像全部面临相似的第二显示操作条件集合。因此,在显示更新周期的第一部分期间所获取的电容图像具有第一帧类型,以及在显示更新周期的第二部分期间所获取的电容图像具有第二帧类型。
[0096]在一些实施例中,不同帧类型之间的差引起干扰测量的变化。在这类情况下,将不同帧类型中获取的干扰测量相互进行比较或者将相同标准应用于在不同帧类型中获取的干扰测量引起干扰的不准确计量。
[0097]面临这个难题的一些实施例仅在一种帧类型中进行干扰测量。例如,一些实施例仅在第一帧类型中进行干扰测量,并且将其它帧类型用于在感测区中进行感测、回避干扰操作等。一些实施例对于不同的帧类型保持不同的干扰测量和标准;例如,一些实施例对于不同的帧类型保持可接受干扰的独立阈值水平。一些实施例将不同帧类型的干扰测量偏移、归一化或者以其它方式调整到相似参考和标度。
[0098]一些触摸屏实施例采用如下假设来配置:因与输入物体的耦合引起的干扰仅在感测区中感测输入物体时才是显著的。因此,如果输入物体在没有显著干扰的情况下到达感测区中,则这些实施例将以如下假设进行操作:没有来自这个输入物体的显著干扰对于这个输入物体保持在感测区中的时间周期将发生。
操作电容触摸屏的示例方法
[0099]图9A和图9B示出按照各个实施例、操作配置成在感测区中进行感测的电容触摸屏的示例方法的流程图900。为了便于说明,在描述流程图700期间,将参照图1的输入装置100的组件、图2A、图2B和图3的传感器电极、如图3所示(并且又如图1、图2A和图2B所示)的处理系统110的组件以及流程图400、500和600所示的过程。在一些实施例中,并非实现流程图900中所述的全部过程。在一些实施例中,还可实现除了所述之外的其它过程。在一些实施例中,流程图900中所述的过程可按照与所示和/或所述的不同顺序来实现。
[0100]在流程图900的910,在一个实施例中,可实现为触摸屏的电容输入装置100工作在第一模式。例如,控制逻辑320可指导传感器电路310工作在这种第一模式。结合流程图400、500和600的过程410和420来描述这种第一模式的操作。第一模式包括在第一等级的干扰感测,并且还包括输入感测。干扰感测在与触摸屏100关联的显示器(例如显示器160)的非显示更新时间期间实现。第一模式可包括控制逻辑320指导传感器电路310利用第一帧速率,其中帧的某个部分专用于干扰感测以及帧的某个部分专用于输入感测。在一个实施例中,控制逻辑320指导在第一操作模式中执行的干扰感测的部分或全部采用非传送状态的电容输入装置100的发射器电极来执行。当发射器电极是触摸屏/显示装置的公共电极时,干扰感测在没有进行传送时实现,并且因此没有输入感测或显示更新发生。
[0101]在处于这种第一操作模式时,如果感测到不满足干扰条件(并且因而被认为过高)的干扰,则可实现一个或多个回避干扰动作。在流程图400、500和600的过程430中描述处于第一操作模式时进行这种回避干扰。可单独地或者按照各种组合来实现的回避干扰动作的一些非限制性示例包括:修改感测频率、修改滤波操作、增加码分复用感测方案中使用的代码长度以及实现非线性滤波技术。还有可能通过降低有效报告速率或者增加等待时间(例如,缩小接收器带宽、应用无限脉冲响应滤波、有限脉冲响应滤波或者Kaiser滤波),来增加总信号质量。
[0102]在流程图900的920,在一个实施例中,将电容输入装置切换到工作在第二模式而不是第一模式。在流程图400、500和600的过程420和440中描述这种第二模式以及切换到这种第二模式。在一个实施例中,控制逻辑320指导传感器电路310工作在第二模式。切换到第二模式响应两个条件发生而发生。第一条件在于,在处于第一模式时对电容输入装置100所测量的干扰已经满足干扰条件,并且因而被认为不在输入感测的有效范围之内(例如干扰不太高)。第二条件是关于输入处于电容输入装置100的感测区中的确定。当处于第二模式时,对电容输入装置100的干扰感测没有被执行或者在保真度比干扰感测的第一级要低的第二级执行。较低保真度可归因于多种因素。这类因素的一些非限制性示例包括:使用不同干扰检测技术、帧速率的改变以及帧的较小部分专用于干扰感测,其中该部分用于第一模式的干扰感测。
[0103]在流程图900的930,在一个实施例中,如910和920中所述的方法还包括响应第二确定而退出第二模式,其中第二确定包括确定在感测区120中没有感测到输入。在流程图400的过程450中描述这个第二确定以及在流程图500和600的过程550中按照修改方式来描述这个第二确定。在一个实施例中,控制逻辑利用来自计算电路313的信息来进行这个第二确定,并且指导传感器电路310退出第二模式。
[0104]在流程图900的940,在一个实施例中,如910和920中所述的方法还包括响应第二确定而进入第一模式,其中第二确定包括确定在感测区120中没有感测到输入。在流程图400的过程450中描述这个第二确定以及在流程图500和600的过程550中按照修改方式来描述这个第二确定。在一个实施例中,控制逻辑320利用来自计算电路313的信息来进行这个第二确定,以及指导传感器电路310退出第二模式并且进入第一模式。这种进入第一模式能够是初始进入第一操作模式,或者能够是离开另一种操作模式、例如第二模式,并且再进入第一操作模式。[0105]在流程图900的950,在一个实施例中,如910和920中所述的方法还包括响应在处于第二模式时遇到信号破坏而进入第一模式。这种破坏检测在上文作为流程图500和600的过程550的一个方面来描述。在一个实施例中,控制逻辑320利用来自计算电路313的信息来确定信号破坏是否正发生,并且因此应当离开第二模式并且应当进入第一模式。这种进入第一模式能够是初始进入第一操作模式,或者能够是离开另一种操作模式、例如第二模式,并且重新进入第一操作模式。
[0106]在流程图900的960,在一个实施例中,如910和920中所述的方法还包括响应第二确定而进入第三操作模式。以上结合流程图600的过程550、660和670的描述来描述这种第三模式和第二确定。在一些实施例中,第二确定由控制逻辑320进行,并且包括关于在感测区120中对于预定周期尚未检测到输入的确定。该周期可以是某个时间周期或者电容输入装置100的多个帧。在这种第三模式中,输入感测以比第二模式要低的保真度来执行。较低保真度可能是一个或多个因素的结果。可引起较低保真度的一些因素包括但不限于:使用更少传感器电极、不太频繁地进行感测、以不同速率进行感测以及将帧的较小段用于进行输入感测。
[0107]在一个实施例中,响应第三确定而离开第三模式并且进入第一模式。在一个实施例中,这个第三确定由控制逻辑230基于来自计算电路313的输入进行。第三确定包括当电容输入装置100工作在第三模式时在感测区120中感测到输入。在流程图600中从过程670转变到过程410中示出这种从第三低功率模式转移回到第一模式。
[0108]因此,提供本文中提出的示例,以便最好地说明、描述具体应用,并且由此使本领域的技术人员能够实施和使用所述示例的实施例。但是,本领域的技术人员将会知道,上述说明和示例只是用于说明和举例。所提出的描述预计不是详尽的或者将实施例局限于所公开的精确形式。
【权利要求】
1.一种用于电容触摸屏的处理系统,所述处理系统包括: 传感器电路,配置成在通信上与所述电容触摸屏的传感器电极耦合;以及 控制逻辑,配置成: 按照包括输入物体感测和处于第一等级的干扰感测的第一模式来操作所述电容触摸屏;以及 响应下列情况而按照第二模式而不是所述第一模式来操作所述电容触摸屏: 在所述第一模式所测量的干扰满足干扰条件;以及 关于输入处于所述电容触摸屏的感测区中的确定, 其中,处于所述第一模式时的干扰感测在非显示更新时间期间执行,以及在处于所述第二模式时,干扰感测没有执行或者以保真度比所述第一等级要低的第二等级来执行。
2.如权利要求1所述的处理系统,其中,所述处理系统还包括配置成更新所述电容触摸屏的显示器的显示电路,并且其中所述电容触摸屏的传感器电极包括用于更新所述显示器和电容感测的公共电极。
3.如权利要求2所述的处理系统,其中,所述公共电极在所述第一模式的干扰感测期间保持在非传送状态。
4.如权利要求1所述的处理系统,其中,所述控制逻辑还配置成: 响应处于所述第二模式时关于没有输入处于所述感测区中的第二确定而退出所述第二模式。
5.如权利要求1所述的处理系统,其中,所述控制逻辑还配置成: 响应关于在所述感测区中对于预定周期尚未感测到输入的第二确定而进入所述第一模式。
6.如权利要求1所述的处理系统,其中,所述控制逻辑还配置成: 响应在处于所述第二模式时遇到信号破坏而进入所述第一模式。
7.如权利要求1所述的处理系统,其中,所述控制逻辑还配置成: 响应第二确定而按照第三模式来操作所述电容触摸屏,所述第二确定包括在所述感测区中对于预定周期尚未感测到输入,其中输入感测在所述第三模式以比在所述第一模式要低的保真度来执行。
8.如权利要求7所述的处理系统,其中,所述控制逻辑还配置成: 响应第三确定而按照所述第一模式来操作所述电容触摸屏,所述第三确定包括在处于所述第三模式时在所述感测区中感测输入。
9.如权利要求1所述的处理系统,其中,所述控制逻辑还配置成: 在处于所述第一模式时响应不满足所述干扰条件而实现回避干扰动作。
10.如权利要求9所述的处理系统,其中,所述回避干扰动作从由下列项所组成的回避干扰动作的编组中选取:修改感测频率、修改滤波操作、增加码分复用感测方案中使用的代码长度以及实现非线性滤波技术。
11.一种电容触摸屏,包括: 多个传感器电极;以及 处理系统,与所述多个传感器电极耦合,所述处理系统配置成: 按照包括输入物体感测和处于第一等级的干扰感测的第一模式来操作所述电容触摸屏;以及 响应下列情况而按照第二模式而不是所述第一模式来操作所述电容触摸屏: 在所述第一模式所测量的干扰满足干扰条件;以及 关于输入处于所述电容触摸屏的感测区中的确定, 其中,处于所述第一模式时的干扰感测在非显示更新时间期间执行,以及在处于所述第二模式时,干扰感测没有执行或者以保真度比所述第一等级要低的第二等级来执行。
12.如权利要求11所述的电容触摸屏,其中,所述处理系统包括配置成更新所述电容触摸屏的显示器的显示电路,并且其中所述电容触摸屏的传感器电极包括用于更新所述显示器和电容感测的公共电极。
13.如权利要求12所述的电容触摸屏,其中,所述公共电极在所述第一模式的干扰感测期间保持在非传送状态。
14.如权利要求11所述的电容触摸屏,其中,所述处理系统还配置成: 响应处于所述第二模式时关于没有输入处于所述感测区中的第二确定而退出所述第二模式。
15.如权利要求11所述的电容触摸屏,其中,所述处理系统还配置成: 响应关于在所述感测区中对于预定周期尚未感测到输入的第二确定而进入所述第一模式。
16.如权利要求11所述的 电容触摸屏,其中,所述处理系统还配置成: 响应在处于所述第二模式时遇到信号破坏而进入所述第一模式。
17.如权利要求11所述的电容触摸屏,其中,所述处理系统还配置成: 响应第二确定而按照第三模式来操作所述电容触摸屏,所述第二确定包括在所述感测区中对于预定周期尚未感测到输入,其中输入感测在所述第三模式以比在所述第一模式要低的保真度来执行。
18.一种操作配置成在感测区中进行感测的电容触摸屏的方法,所述方法包括: 按照第一模式来操作,所述第一模式包括输入感测和处于第一等级的干扰感测;以及 响应下列情况而切换到按照第二模式来操作: 处于所述第一模式时所测量的干扰满足干扰条件;以及 关于输入处于所述感测区中的确定, 其中,处于所述第一模式时的干扰感测在非显示更新时间期间执行,以及在处于所述第二模式时,干扰感测没有执行或者以保真度比所述第一等级要低的第二等级来执行。
19.如权利要求18所述的方法,还包括: 响应第二确定而退出所述第二模式,所述第二确定包括在所述感测区中没有感测到输入。
20.如权利要求18所述的方法,还包括: 响应第二确定而进入所述第一模式,所述第二确定包括在所述感测区中对于预定周期没有感测到输入。
21.如权利要求18所述的方法,还包括: 响应在处于所述第二模式时遇到信号破坏而进入所述第一模式。
22.如权利要求18所述的方法,还包括:响应第二确定而进入第三操作模式,所述第二确定包括在所述感测区中对于预定周期尚未感测到输入,其中输入感测在所述第三模式以比在所述第二模式要低的保真度来执行。
23.如权利要求18所述的方法,其中,所述按照包括以第一速率的干扰感测的第一模式来操作包括: 对非传送状态的所述电容触摸屏的发射器电极以所述第一等级来执行所述干扰感测。
【文档编号】G06F3/044GK103562829SQ201280025364
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2012年3月29日 优先权日:2011年3月29日
【发明者】A.施瓦茨, T.S.达塔洛, R.霍奇森, J.K.雷诺 申请人:辛纳普蒂克斯公司

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