驱动传感器电极以用于绝对电容性感测的制作方法

实施例一般涉及输入感测，并特别涉及通过驱动传感器电极以用于绝对电容性感测的输入感测。

背景技术：

包括接近传感器设备(通常也称为触摸板或触摸传感器设备)的输入设备被广泛地用在多种电子系统中。接近传感器设备典型地包括常常通过表面来区分的感测区，在其中接近传感器设备确定一个或多个输入对象的存在、位置和/或运动。接近传感器设备可以用于为电子系统提供界面。例如，接近传感器设备常常被用作用于较大计算系统的输入设备(诸如集成在笔记本或台式计算机中或者在其外围的触摸板)。接近传感器设备也常常被用在较小计算系统中(诸如集成在蜂窝电话或平板计算机中的触摸屏)。

输入设备可以采用跨电容(或“互电容”)来确定与感测区中的输入对象的存在相关的电容性耦合的改变。给定感测区的阵列，跨电容感测可以用于生成电容性图像，可以在给定时间从电容性图像解析出多个输入对象(例如，“多触摸”感测)。然而，随着输入对象和感测区之间的距离增加(例如，接近或悬停感测)，跨电容可能产生不太可靠的结果。

技术实现要素：

实施例一般提供一种驱动传感器电极的处理系统、输入设备和方法，其采用绝对电容性感测来生成电容性图像。在一个实施例中，一种处理系统包括传感器模块，其包括传感器电路，传感器模块被配置成：用电容性感测信号驱动传感器电极以获取每一个传感器电极与至少一个输入对象之间的第一电容改变；以及用参考信号驱动传感器电极的第一集合中的至少一个传感器电极并用电容性感测信号驱动传感器电极的第二集合中的至少一个传感器电极以获取第二集合中的该至少一个传感器电极与该至少一个输入对象之间的第二电容改变。处理系统还包括电容性测量器模块，其被配置成至少部分地基于第一电容改变和第二电容改变而确定电容性图像。

在另一个实施例中，一种驱动传感器电极以用于电容性感测的方法包括：用电容性感测信号驱动传感器电极以获取每一个传感器电极与至少一个输入对象之间的第一电容改变；用参考信号驱动传感器电极的第一集合中的至少一个传感器电极并用电容性感测信号驱动传感器电极的第二集合中的至少一个传感器电极以获取第二集合中的该至少一个传感器电极与该至少一个输入对象之间的第二电容改变；以及至少部分地基于第一电容改变和第二电容改变而确定电容性图像。

在另一个实施例中，一种输入设备包括传感器电极以及耦合到传感器电极的处理系统。处理系统被配置成：用电容性感测信号驱动传感器电极以获取每一个传感器电极与至少一个输入对象之间的第一电容改变；以及用参考信号驱动传感器电极的第一集合中的至少一个传感器电极并用电容性感测信号驱动传感器电极的第二集合中的至少一个传感器电极以获取第二集合中的该至少一个传感器电极与该至少一个输入对象之间的第二电容改变；以及至少部分地基于第一电容改变和第二电容改变而确定电容性图像。

附图说明

为了本发明的以上记载的特征所用的方式能够被详细地理解，可以通过参照实施例来得到以上简要地概述的本发明的更详细的描述，实施例中的一些在附图中图示。然而，要注意的是，由于本发明可以容许其它等同有效的实施例，所以附图仅图示本发明的典型实施例，并且因此将不应被认为对其范围的限制。

图1是根据示例实现方式的包括输入设备的系统的框图。

图2是根据示例实现方式的描绘用于输入设备的电容性传感器设备的框图。

图3示出根据示例实现方式的具有两个传感器电极和一个外部对象的传感器的简化模型。

图4是根据示例实现方式的描绘电容性传感器设备的框图。

图5-7示出示例实现方式中描绘驱动传感器电极以用于电容性感测的方法的流程图。

图8描绘根据示例实现方式的电容性感测设备的框图。

图9示出根据示例实现方式的关于示例输入的传感器电极。

为了便于理解，已经在可能的情况下使用了相同的附图标记来标明为附图所共有的相同的元件。要预期到的是，一个实施例中的元件可以被有益地并入其它实施例中。

具体实施方式

以下的具体实施方式在本质上仅仅是示例性的并且不意图限制本发明或本发明的应用和用途。此外，不存在被前面的技术领域、背景技术、发明内容或以下的具体实施方式中呈现的任何明示的或暗示的理论所约束的意图。

各种示例提供促进改进的可靠性的输入设备和方法。在示例中，用于输入设备的处理系统包括具有传感器电路的传感器模块。传感器模块被配置成用电容性感测信号驱动传感器电极以获取每一个传感器电极与输入对象之间的第一电容改变。如本文进一步所讨论的，与单独传感器电极之间的“跨电容”的度量相比，传感器电极与输入对象之间的电容改变是“绝对电容”或“自电容”的度量。因而，由传感器模块所测量的第一电容改变等于绝对电容的改变。传感器模块进一步被配置成用参考信号驱动传感器电极的第一集合中的至少一个传感器电极，并且用电容性感测信号驱动传感器电极的第二集合中的至少一个传感器电极，以获取(一个或多个)传感器电极与输入对象之间的第二电容改变。同样，第二电容改变等于绝对电容的改变。传感器模块进一步被配置成至少部分地基于第一电容改变和第二电容改变而确定电容性图像。

在一些示例实现方式中，本文描述的设备可以利用跨电容与绝对电容感测方法之间的双重性以仅使用绝对电容感测来确定电容性图像。迄今为止，使用正交传感器电极的两个集合的绝对电容感测已经被用于生成分布(profile)信息，而不是电容性图像。分布感测足以检测一个输入对象，但是可能无法无疑义地检测多个输入对象(例如，多触摸感测)。相比而言，电容性图像感测能够无疑义地解析多个输入对象。迄今为止，电容性图像感测已经使用跨电容感测来实现。然而，绝对电容感测可以更可靠地并在比跨电容感测更大的距离处检测接近度(例如，悬停感测)。因此，本文描述的示例性实现方式采用绝对电容感测来产生电容性图像以用于无疑义地并可靠地感测在接近输入设备处的多个输入对象。以下进一步描述这些和另外的方面。

现在转向附图，图1是根据本发明的实施例的示例性输入设备100的框图。输入设备100包括显示设备160，该显示设备具有集成的感测设备，诸如电容性感测设备。输入设备100可以被配置成向电子系统(未示出)提供输入。如在本文档中所使用的那样，术语“电子系统”(或“电子设备”)宽泛地指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大小和形状的个人计算机，诸如台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板电脑、网络浏览器、电子书阅读器和个人数字助理(PDA)。附加示例电子系统包括复合输入设备，诸如包括输入设备100和分离的操纵杆或按键开关的物理键盘。另外的示例电子系统包括外围设备，诸如数据输入设备(包括遥控装置和鼠标)、以及数据输出设备(包括显示屏和打印机)。其它示例包括远程终端、信息亭和视频游戏机(例如，视频游戏控制台、便携式游戏设备等)。其它示例包括通信设备(包括蜂窝电话，诸如智能电话)、以及媒体设备(包括记录器、编辑器、和诸如电视的播放器、机顶盒、音乐播放器、数字相框和数字相机)。另外，电子系统可以是输入设备的主设备或从设备。

输入设备100能够被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。视情况而定，输入设备100可以使用以下中的任何一个或多个来与电子系统的部分通信：总线、网络、以及其它有线或无线互连(包括串联和或并联连接)。示例包括I²C、SPI、PS/2、通用串行总线(USB)、蓝牙、RF和IRDA。

在图1所描绘的实施例中，将输入设备100示出为接近传感器设备(常常也称为“触摸板”或“触摸传感器设备”)，接近传感器设备被配置成在感测区120中感测由一个或多个输入对象140提供的输入。示例输入对象140包括手指和触针，如图1中所示。

感测区120覆盖显示设备160的显示屏，并涵盖输入设备100上方、周围、其中和/或附近的任何空间，在其中输入设备100能够检测用户输入(例如，由一个或多个输入对象140提供的用户输入)。特定感测区的大小、形状和位置可以逐个实施例很大地不同。在一些实施例中，感测区120从输入设备100的表面沿一个或多个方向延伸到空间中，直到信噪比阻碍充分准确的对象检测。在各种实施例中，该感测区120沿特定方向延伸的距离可以大约小于一毫米、数毫米、数厘米或更多，并且可以随所使用的感测技术的类型和所期望的精度而显著地变化。因此，一些实施例感测输入，其包括与输入设备100的任何表面无接触、与输入设备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设备100的输入表面相接触，和/或其组合。在各种实施例中，输入表面可以由传感器电极位于其中的壳体的表面、由应用在传感器电极或任何壳体之上的面板等提供。在一些实施例中，感测区120在被投影到输入设备100的输入表面上时具有矩形形状。面板(例如，LCD透镜)可以为输入对象提供有用的接触表面。

输入设备100可以利用传感器部件和感测技术的任何组合来检测感测区120中的用户输入。输入设备100包括用于检测用户输入的一个或多个感测元件。一些实现方式被配置成提供横跨一维、二维、三维或更高维空间的图像。一些实现方式被配置成提供输入沿着特定轴或平面的投影。光标、菜单、列表和项可以被显示为图形用户界面的一部分，并且可以被缩放、定位、选择、滚动或移动。

在输入设备100的一些电容性实现方式中，施加电压或电流以创建电场。附近的输入对象引起电场的改变，并且产生电容性耦合的可检测改变，其可以作为电压、电流等的改变而被检测。

一些电容性实现方式利用电容性感测元件150(诸如，传感器电极)的阵列或其它规则或非规则图案来创建电场。在一些电容性实现方式中，分离感测元件150可以欧姆地短接在一起以形成更大的传感器电极。一些电容性实现方式利用电阻片(例如，可以包括电阻性材料，诸如ITO等)，其可以是均匀电阻性的。

一些电容性实现方式利用基于传感器电极与输入对象之间的电容性耦合的改变的“自电容”(或“绝对电容”)感测方法。在各种实施例中，传感器电极附近的输入对象改变传感器电极附近的电场，从而改变所测量的电容性耦合。在一个实现方式中，绝对电容感测方法通过关于参考电压(例如，系统地)调制传感器电极和通过检测传感器电极与输入对象之间的电容性耦合来进行操作。

一些电容性实现方式利用基于传感器电极之间的电容性耦合的改变的“互电容”(或“跨电容”)感测方法。在各种实施例中，传感器电极附近的输入对象改变传感器电极之间的电场，从而改变所测量的电容性耦合。在一个实现方式中，跨电容性感测方法通过检测一个或多个发射器传感器电极(也就是“发射器电极”或“发射器”)与一个或多个接收器传感器电极(也就是“接收器电极”或“接收器”)之间的电容性耦合来进行操作。可以相对于参考电压(例如，系统地)调制发射器传感器电极以传送发射器信号。接收器传感器电极可以相对于参考电压被保持基本上恒定以促进结果信号的接收。结果信号可以包括对应于一个或多个发射器信号和/或对应于一个或多个环境干扰源(例如，其它电磁信号)的(一种或多种)影响。传感器电极可以是专用的发射器或接收器，或者传感器电极可以被配置成既传送又接收。备选地，接收器电极可以相对于地来调制。

在图1中，处理系统110被示出为输入设备100的部分。处理系统110被配置成操作输入设备100的硬件以检测感测区120中的输入。感测区120包括感测元件150的阵列。处理系统110包括一个或多个集成电路(IC)和/或其它电路部件的部分或全部。例如，用于互电容传感器设备的处理系统可以包括被配置成利用发射器传感器电极来传送信号的发射器电路和/或被配置成利用接收器传感器电极来接收信号的接收器电路。在一些实施例中，处理系统110还包括电子可读指令，诸如固件代码、软件代码等等。在一些实施例中，处理系统110的部件定位于一起，诸如靠近输入设备100的(一个或多个)感测元件。在其它实施例中，处理系统110的部件在物理上是独立的，其中一个或多个部件接近于输入设备100的(一个或多个)感测元件而一个或多个部件在其它位置处。例如，输入设备100可以是耦合到台式计算机的外围设备，并且处理系统110可以包括被配置成在台式计算机的中央处理单元上运行的软件以及与该中央处理单元分离的一个或多个IC(可能具有关联的固件)。作为另一示例，输入设备100可以在物理上集成在电话中，并且处理系统110可以包括作为电话的主处理器的部分的电路和固件。在一些实施例中，处理系统110专用于实现输入设备100。在其它实施例中，处理系统110也执行其它功能，诸如操作显示屏、驱动触觉致动器等。

处理系统110可以被实现为对处理系统110的不同功能进行处理的模块集合。每一个模块可以包括作为处理系统110的一部分的电路、固件、软件或其组合。在各种实施例中，可以使用模块的不同组合。示例模块包括用于操作诸如传感器电极和显示屏之类的硬件的硬件操作模块、用于处理诸如传感器信号和位置信息之类的数据的数据处理模块、以及用于报告信息的报告模块。另外的示例模块包括被配置成操作(一个或多个)感测元件以检测输入的传感器操作模块、被配置成识别诸如模式改变手势之类的手势的识别模块、以及用于改变操作模式的模式改变模块。

在一些实施例中，处理系统110通过引起一个或多个动作而直接响应于感测区120中的用户输入(或没有用户输入)。示例动作包括改变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GUI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，向与处理系统110分离的电子系统的中央处理系统，如果这样的分离中央处理系统存在的话)提供关于输入(或没有输入)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接收的信息以作用于用户输入，诸如促进全范围的动作，包括模式改变动作和GUI动作。

例如，在一些实施例中，处理系统110操作输入设备100的(一个或多个)感测元件以产生指示感测区120中的输入(或没有输入)的电信号。处理系统110可以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可以对从传感器电极获得的模拟电信号进行数字化。作为另一示例，处理系统110可以执行滤波、或其它信号调节。作为又一示例，处理系统110可以减去或以其它方式计及基线，使得信息反映电信号与基线之间的差。作为另外的示例，处理系统110可以确定位置信息、识别作为命令的输入、识别笔迹等。

如本文中所使用的“位置信息”宽泛地涵盖绝对位置、相对位置、速度、加速度和其它类型的空间信息。示例性“零维”位置信息包括近/远或接触/无接触信息。示例性“一维”位置信息包括沿轴的位置。示例性“二维”位置信息包括平面中的运动。示例性“三维”位置信息包括空间中的瞬时或平均速度。另外的示例包括空间信息的其它表示。也可以确定和/或存储关于一个或多个类型的位置信息的历史数据，包括例如随时间追踪位置、运动或瞬时速度的历史数据。

在一些实施例中，利用由处理系统110或由某个其它处理系统操作的附加输入部件来实现输入设备100。这些附加输入部件可以提供用于感测区120中的输入的冗余功能性或某个其它功能性。图1示出了靠近感测区120的按钮130，其能够被用于促进使用输入设备100的项目的选择。其它类型的附加输入部件包括滑块、球、轮、开关等。相反地，在一些实施例中，可以在不利用其它输入部件的情况下实现输入设备100。

在一些实施例中，输入设备100包括触摸屏界面，并且感测设备的感测区120重叠显示设备160的显示屏的有源区的至少一部分。例如，输入设备100可以包括覆盖显示屏的基本上透明的传感器电极并且为关联的电子系统提供触摸屏界面。显示屏可以是能够向用户显示视觉界面的任何类型的动态显示器，并且可以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)或其它显示技术。输入设备100和显示屏幕可以共享物理元件。例如，一些实施例可以利用相同的电学部件中的一些用于显示和感测。作为另一示例，显示屏可以由处理系统110部分地或整个地操作。

应当理解的是，尽管在完全功能设备的上下文中描述了本发明的许多实施例，但是本发明的机制能够以多种形式作为程序产品(例如，软件)来被分发。例如，本发明的机制可以被实现和分发为可被电子处理器读取的信息承载介质(例如，可被处理系统110读取的非瞬态计算机可读和/或可记录/可写信息承载介质)之上的软件程序。另外，本发明的实施例同样适用，而不管被用于执行该分发的介质的特定类型。非瞬态、电子可读介质的示例包括各种盘、存储棒、存储卡、存储模块等。电子可读介质可以基于闪速、光学、磁性、全息、或任何其它存储技术。

图2是描绘根据示例实现方式的电容性传感器设备200的框图。电容性传感器设备200包括布置在衬底202上的感测设备208。感测设备208包括布置在衬底202上的传感器电极。传感器电极充当感测设备208的感测元件。在本示例中，感测设备208包括两批多个传感器电极220-1到220-n(统称“传感器电极220”)和230-1到230-m(统称“传感器电极230”)，其中m和n是大于零的整数。感测设备208还可以包括多个电极210。传感器电极220和230被电介质(未示出)所分离。在一些示例中，传感器电极220和传感器电极230可以被布置在衬底202的分离层上。在其他示例中，传感器电极220和传感器电极230可以被布置在衬底202的单个层上。电极210可以处于与传感器电极220和传感器电极230相同和/或不同的层上。为了清楚性的目的，通过示例，传感器电极被示出为布置在单个衬底202上。在一些实施例中，传感器电极可以被布置在多于一个衬底上。例如，一些传感器电极可以被布置在第一衬底上，并且其他传感器电极可以被布置在附着到第一衬底的第二衬底上。

传感器电极220和230通过导电布线迹线204、206耦合到处理系统110的示例实现方式(称为“处理系统110A”)。如本文所使用的，对处理系统110的一般引用是对图1中所描述的处理系统110或本文描述的其任何其他实施例(例如，处理系统110A、110B等)的引用。当在操作中时，处理系统110A通过导电布线迹线204、206耦合到传感器电极220、230以实现用于感测输入的感测区。如本文所使用的“感测区”涵盖在输入设备上方、周围、其中和/或附近的任何空间，在其中感测设备208能够检测用户输入。例如，输入设备的感测区可以从其表面沿一个或多个方向延伸到空间中，直到信噪比阻碍充分准确的对象检测。该感测区沿特定方向延伸的距离可以大约小于一毫米、数毫米、数厘米或更多，并且可以随所使用的感测技术的类型和所期望的精度而显著地变化。为了清楚性的目的，通过示例，感测设备208被示出具有布置在x/y网格中的传感器电极220、230。要理解的是，感测设备208不限于这样的x/y布置，而是可以包括许多传感器图案。尽管感测设备208被描绘为矩形的，但感测设备208可以具有其他形状，诸如圆形形状。

电极210可以被耦合以接收参考电压，诸如系统地或其他基本上恒定的电压。在该方面，电极210可以称为“地迹线”。“系统地”可以指示系统部件所共享的共同电压。例如，移动电话的电容性感测系统，有时，可以被引用到电话的电源(例如，充电器或电池)所提供的系统地。在许多系统中，系统地可以连接到系统中的最大面积电极，或由系统中的最大面积电极提供。电容性传感器设备200可以定位成接近这样的系统地电极(例如，位于地平面或背板上方)。除了系统地电极之外，电容性传感器设备200还可以包括电极210，其可以被至少部分地布置在传感器电极220、230周围。

电容性传感器设备200可以被利用以将用户输入(例如，用户的手指、诸如触针之类的探测器和/或某个其他外部输入对象)传达到电子系统(例如，计算设备或其他电子设备)。例如，电容性传感器设备200可以被实现为电容性触摸屏设备，其可以被放置在底层图像或信息显示设备(未示出)上方。以此方式，用户将通过看穿感测设备208中的基本上透明的元件来查看底层图像或信息显示。当实现在触摸屏中时，衬底202可以包括至少一个基本上透明的层(未示出)。传感器电极220、230和导电布线迹线204、206可以由基本上透明的导电材料形成。氧化铟锡(ITO)和/或薄的几乎不可见的导线是可以用于形成传感器电极220、230和/或导电布线迹线204、206的基本上透明的材料的许多可能示例的仅仅两个。在其他示例中，导电布线迹线204、206可以由非透明材料形成，然后被隐藏在感测设备208的边界区域(未示出)中。

在另一个示例中，电容性传感器设备200可以被实现为电容性触摸板、滑块、按钮或其他电容传感器。例如，可以用，但不限于，一个或多个清澈或不透明材料实现衬底202。同样地，清澈或不透明导电材料可以被利用以形成用于感测设备208的传感器电极和/或导电布线迹线。

通常，处理系统110A用电容性感测信号驱动感测设备208的(一个或多个)传感器电极以获得电容标记(indicia)。如本文所使用的术语“驱动”涵盖控制所驱动元件的某个电学方面。例如，驱动电流通过导线、将电荷驱动到导体中、将基本上恒定或变化的电压波形驱动到电极上等是可能的。在示例中，处理系统110A用电压驱动感测设备208的(一个或多个)传感器电极，并感测(一个或多个)传感器电极上的所产生的相应电荷。处理系统110从感测到的电荷获得电容的(一个或多个)测量结果。在另一个示例中，处理系统110A用电荷驱动感测设备208的(一个或多个)传感器电极，并感测(一个或多个)传感器电极上的所产生的相应电压。处理系统110A从感测到的电压获得电容的(一个或多个)测量结果。通常，术语“电容性感测信号”意在涵盖驱动电压以感测电荷以及驱动电荷以感测电压二者，以及可以被用于获得电容标记的任何其他类型的信号。“电容标记”包括电荷、电压等的测量结果以及电荷、电压等相对于基线的改变的测量结果。

处理系统110A可以包括传感器模块240、电容性测量器模块250和位置确定器模块260。传感器模块240、电容性测量器模块250和位置确定器模块260包括执行处理系统110A的不同功能的模块。在其他示例中，模块的不同配置可以执行本文所述的功能。传感器模块240、电容性测量器模块250和位置确定器模块260可以包括传感器电路270，并且可以包括与传感器电路270协作操作的固件、软件或其组合。

传感器模块240在感测设备208的一个或多个传感器电极上选择性地驱动(一个或多个)信号。传感器模块240还选择性地感测来自感测设备208的一个或多个传感器电极的电容标记。例如，传感器模块240可以选择性地用电容性感测信号驱动感测设备208的传感器电极，并且感测所产生的电容标记。在这样的方案中，所产生的电容标记包括绝对电容的测量结果。当感测电容标记时，传感器模块240可以用其他信号驱动感测设备208的传感器电极，其他信号包括保护信号和参考信号，如下所讨论。通过用特定信号驱动感测设备208的传感器电极中的特定传感器电极，传感器模块240可以实现从中能够获得电容标记的感测区。

在一些实施例中，传感器模块240还可以选择性地接收感测设备208的一个或多个传感器电极上的(一个或多个)信号。例如，传感器模块240可以在一些电极上驱动信号并在其他电极上接收那些信号以获得电容标记。在这样的方案中，所产生的电容标记包括跨电容的测量结果。

电容性测量器模块250执行基于由传感器模块240获得的电容标记的电容测量。电容测量结果可以包括元件之间的电容性耦合的改变(也称为“电容的改变”)。例如，电容性测量器模块250可以确定在不存在(一个或多个)外部输入对象的情况下元件之间的电容性耦合的基线测量结果。电容性测量器模块250然后可以将电容性耦合的基线测量结果与存在(一个或多个)外部输入对象的情况下的电容性耦合的测量结果组合以确定电容性耦合的改变。在另一个示例中，来自传感器模块240的电容标记已经计及基线，并从而电容性测量器模块250可以直接从电容标记确定电容的改变。

在示例中，电容性测量器模块250可以执行与感测区的特定部分关联的多个电容测量作为“像素”以创建“电容性图像”。电容性图像的像素可以被称为感测设备208的感测区内的位置，在其中电容性耦合可以使用感测设备208的(一个或多个)传感器电极来测量。例如，像素可以对应于传感器电极的交叉。电容性测量器模块250可以使用传感器电极220、230来确定电容性耦合改变的阵列以产生形成电容性图像的像素的x/y阵列。以此方式，处理系统110可以捕获电容性图像，电容性图像是关于感测设备208的感测区中的一个或多个输入对象所测量的响应的快照。给定电容性图像可以包括感测区中的所有像素、或仅像素的子集。

传感器模块240和电容性测量器模块250可以协作以获得绝对电容、跨电容或其组合的测量结果。在以下进一步讨论的示例中，传感器模块240和电容性测量器模块250协作以仅使用绝对电容的测量结果来获得电容性图像。要理解的是，处理系统110A可以被配置成以至少一个模式操作，包括其中仅采用绝对电容感测的第一模式，以及可选地采用跨电容感测或者绝对和跨电容感测的组合的第二模式。

通过处理系统110A得到的电容的(一个或多个)测量结果(诸如，(一个或多个)电容性图像)使能由感测设备208进行的关于所形成的感测区的接触、悬停或其他用户输入的感测。位置确定器模块260可以利用电容的(一个或多个)测量结果来确定相对于由感测设备208所形成的感测区的关于用户输入的位置信息。位置确定器模块260可以附加地或备选地使用(一个或多个)这样的测量结果来确定输入对象大小和/或输入对象类型。

图3示出根据示例实现方式的具有两个传感器电极和一个外部对象的传感器的简化模型300。模型300包括外部对象315和标明为“k”和“l”的传感器电极。通常，传感器电极k和l是从感测设备208上的电极的全域(例如，传感器电极220、230以及电极210)选择的。在特定操作模式中，传感器电极k和l是从感测设备208上的电极的子集选择的。为了通过示例的清楚性的目的，模型300已经被简化。在实际应用中，存在附加的外部对象(其可以或可以不意图作为输入对象)、其他传感器电极、噪声等。在模型300中，C_Fk示出传感器电极k和外部对象315之间的电容性耦合；C_Fl示出传感器电极l和外部对象315之间的电容性耦合；并且C_kl示出传感器电极k和l之间的电容性耦合。

处理系统110可以用信号驱动传感器电极k和l(连同未示出的(一个或多个)其他传感器电极)以确定在存在外部对象315的情况下的电容性耦合的改变。考虑一般操作模式，其中处理系统110用电压V_k驱动传感器电极k以及用电压V_l驱动传感器电极l。在传感器电极k处(相对于基线的)感生电荷差可以由以下来描述：

其中E是电极的集合，ΔC_t(l,k)是传感器电极k和l之间的跨电容，并且C_LGM(l,k)是由低接地体(LGM)条件而引起的寄生跨电容。当输入设备或电子系统的接地条件较低或以其他方式非最优时(例如，当输入设备平放于桌上，而不是被用户手持时)，就说该设备/系统是处于LGM条件。LGM项可以取决于输入设备或电子系统的接地条件而变化。

为了获得更好的洞察以供使用绝对电容测量结果来确定电容性图像，电极可以被划分成三个组：K表示以电位V_K驱动的传感器电极的集合，B是耦合到参考电位V_B的电极的子集，并且P是以电位V_P驱动的传感器电极的子集。因而，电极的集合E是集合K、B和P的并集。

在第一模式(称为“α模式”)中，用与子集K相同的电位激励子集P。也就是说，用相同的电位驱动子集P和K中的所有传感器电极，以使得V_P＝V_K。只有电极的子集B耦合到参考电位V_B(例如，背景平面和/或其他接地迹线)。α模式还称为“受保护的绝对电容”模式。在α模式中，感生电荷差的集合(标明为ΔQ_k^(a(α)))可以针对多个传感器电极而获得。在α模式中获得的电容标记(例如，感生电荷差ΔQ_k^(a(α)))可以被称为“α测量结果”。

在第二模式(称为“β模式”)中，用参考电位驱动子集P，例如，V_P＝V_B。用电位V_K驱动子集K。子集P表示特殊选择的电极，其可以基于α测量结果来选择，如以下进一步讨论。在β模式中，感生电荷差的集合(标明为ΔQ_k^(a(β)))可以针对多个传感器电极而获得。在β模式中获得的电容标记(例如，感生电荷差ΔQ_k^(a(β)))可以被称为“β测量结果”。

从α测量结果中减去β测量结果导致以下：

当以电位V_K驱动P传感器电极并且在处于电位V_B的传感器电极k处测量电荷时，公式2的右手侧对应于跨电容测量结果ΔQ_k^t(k，P)。上标“t”表示跨电容的测量结果。电容性图像由以下给出：

其中在跨电容方案中，N_rx是接收器传感器电极的数目，并且N_tx是发射器传感器电极的数目。由于一系列跨电容测量产生电容性图像，那么从公式2的左手侧，β测量结果距α测量结果的一系列差异产生相同的电容性图像。因而，处理系统110可以通过α和β模式的操作仅使用绝对电容测量结果而产生电容性图像，如下所述。

图4是根据示例实现方式的描绘电容性传感器设备400的框图。电容性传感器设备400包括耦合到处理系统110的示例实现方式(“处理系统110B”)的传感器电极405。处理系统110B的与处理系统110A的那些相同或类似的元件用完全一致的参考数字来标明。传感器电极405包括传感器电极的第一集合470和传感器电极的第二集合480。在示例中，传感器电极的第一集合470可以沿第一轴布置，并且传感器电极的第二集合480可以沿第二轴布置。在示例中，第一轴正交于第二轴，以使得传感器电极470正交于传感器电极480。

传感器模块240包括用于在α模式中驱动传感器电极405的模块410和用于在β模式中驱动传感器电极405的模块420。在α模式中，模块410用电容性感测信号驱动传感器电极405以获得电容标记(α测量结果)。例如，模块410可以用电位V_K驱动每一个传感器电极405并测量每一个传感器电极405上的感生电荷的改变。也就是说，对于传感器电极405中的每一个传感器电极k，模块410可以测量ΔQ_k^(a(α))。在一个示例中，模块410可以同时驱动所有传感器电极405。电容性测量器模块250基于由模块410所确定的电容标记而获取第一电容改变430。第一电容改变430表示每一个传感器电极405与输入对象(其可以包括对象的集合)之间的电容耦合的改变。第一电容改变430还提供分布信息。分布信息可以包括沿第一轴(例如，传感器电极的第一集合470的轴)的第一电容性分布，以及沿第二轴(例如，传感器电极的第二集合480的轴)的第二电容性分布。

在另一个示例中，不是同时驱动所有传感器电极，而是模块410在多个阶段(诸如第一阶段和第二阶段)中实现α模式。在第一阶段中，模块410用电容性感测信号驱动传感器电极405的第一部分并且用保护信号驱动传感器电极405的第二部分。在第二阶段中，模块410用电容性感测信号驱动传感器电极405的第二部分，并且用保护信号驱动第一部分。保护信号可以是具有与电容性感测信号相同电位、但不用于感测电容标记的信号。在两个阶段之后，电容性测量器模块250可以获取第一电容改变430。

在β模式中，模块420用参考信号驱动传感器电极的第一集合470中的至少一个传感器电极并且用电容性感测信号驱动传感器电极的第二集合480中的至少一个传感器电极，以获得电容标记(β测量结果)。例如，模块420可以获得针对第二集合480中的(一个或多个传感器电极)的测量结果ΔQ_k^(a(β))。参考信号可以是基本上恒定的电压信号，诸如系统地或与系统地的任何偏移。用参考信号驱动的(一个或多个)传感器电极表示以上讨论的子集P中的特殊选择的电极。在一个示例中，模块420可以选择电极的第一集合470中的每个电极以用参考信号来驱动。在另一个示例中，模块420可以从第一集合470中选择电极的子集。在β模式中驱动参考信号至其上的电极的选择可以使用来自α模式的分布信息(例如，从第一电容改变430得出的分布信息)来确定。例如，模块420可以识别沿第一集合470的轴的电容性分布中的局部最大值，并选择对应于局部最大值的(一个或多个)电极以用参考信号来驱动。

对于选择来用参考信号驱动的第一集合470中的每一个电极，模块420可以按顺序(例如，第二集合480中的电极能够被扫描)用电容性感测信号来驱动第二集合480中的一些或所有电极。要扫描的第二集合480中的电极的选择可以使用来自α模式的分布信息来确定。例如，模块420可以识别沿第二集合480的轴的电容性分布中的局部最大值，并且选择对应于局部最大值的(一个或多个)电极以按顺序用电容性感测信号来驱动。也就是说，模块420可以选择第一集合470中的电极，用参考信号驱动所选择的电极，从头至尾扫描第二集合480中的一些或所有电极以获得感生电荷的改变，选择第一集合470中的另一个电极，并重复该过程。在一些示例中，模块420可以选择第一集合470中的多于一个电极以同时用参考信号来驱动。也就是说，模块420可以选择第一集合470中的多个电极，用参考信号驱动所选择的电极，从头至尾扫描第二集合480中的一些或所有电极以获得感生电荷的改变，选择第一集合470中的另一批多个电极，并重复该过程。

电容性测量器模块250基于由模块420确定的电容标记而获取第二电容改变440。第二电容改变440表示第二集合480中的一些或所有电极与(一个或多个)输入对象之间的电容性耦合的改变。电容性测量器模块250至少部分地基于第一电容改变和第二电容改变430、440而确定电容性图像450。例如，电容性测量器模块250可以对第一电容改变和第二电容改变430、440求差以获得电容性图像，如以上公式2中所示。在其他示例中，电容性测量器模块250可以执行附加于或代替第一电容改变和第二电容改变430、440之间的差异的其他操作以获得电容性图像。确定器260可以处理电容性图像450以获得位置信息460。

传感器电极的第一集合和第二集合470和480独立于传感器电极805内的物理布置和取向。例如，如以下所讨论，第一批多个传感器电极可以沿x轴布置，而第二批多个传感器电极可以沿y轴布置。在一些传感器中，一批多个电极可以被称为“发射器电极”，而另一批多个可以被称为“接收器电极”。然而，术语“发射器”和“接收器”仅仅是当采用绝对电容感测时的标签。模块420可以选择一批多个传感器电极成为第一集合470(例如，发射器)，并且选择另一批多个传感器电极为第二集合480(例如，接收器)。在示例中，模块420可以基于沿两个轴的电容性分布中的局部最大值的数目(从第一电容改变430获得)而将传感器电极分派到集合470、480中。模块420可以选择具有较低数目的局部最大值的多个传感器电极成为第二集合480。以此方式，较小数目的电极将在特殊选择的集合P中以用参考信号来驱动。集合P中的电极越少，处理系统110B能够越快地确定电容性图像450。

在一个示例中，在模块420执行如上所述的β模式之后，模块420可以交换传感器电极的第一集合和第二集合470、480，并重复该过程。也就是说，模块420用参考信号驱动第二集合480中的至少一个传感器电极，并且用电容性感测信号驱动第一集合470中的至少一个传感器电极。在交换传感器电极集合之后，电容性测量器模块250基于来自模块420的电容标记而获取第三电容改变490。然后，电容性测量器模块250至少部分地基于第一电容改变430以及第二和第三电容改变440、490的平均来确定电容性图像450。虽然在理论上在交换第一集合和第二集合470、480之后模块420产生相同的结果，但在减法精度和/或噪声源中可能存在小的差异，其引起不同结果。求平均可以被采用以平滑β模式的结果。

图5-7描绘了示出根据示例实现方式的驱动传感器电极以用于电容性感测的方法的流程图。图8和9示出示例电容性感测设备连同示例输入。图5-7中的方法的方面可以通过示例而非限制的方式参考图8和9的示例来理解。

图8描绘了根据示例实现方式的电容性感测设备800的框图。电容性感测设备800包括沿第一轴830对准的传感器电极810a到810f(统称“传感器电极810”)、沿与第一轴830不平行的第二轴815的传感器电极825a到825e(统称“传感器电极825”)。在示例中，第一轴830与第二轴815正交。为了描述的方便，第一轴830可以被称为“x轴”，而第二轴815可以被称为“y轴”。传感器电极810、825耦合到处理系统110的示例实现方式(“处理系统110C”)。为了通过示例的清楚性的目的，所有传感器电极810、825被图示为具有类似大小。在其他示例中，传感器电极825可以具有比传感器电极810实际上更大的表面面积，或者传感器电极810可以具有比传感器电极825实际上更大的表面面积。

处理系统110C包括之前已经针对处理器110、110A、110B描述的类似的特征，包括电路270、传感器模块240、电容性测量器模块250和确定器260。处理系统110C还可以包括模式选择模块820。模式选择模块820确定处理系统110c是操作于绝对电容感测模式还是跨电容感测模式。在绝对电容感测模式中，电路270如上所述进行操作(例如，采用α模式和β模式来确定电容性图像)。在跨电容感测模式中，电路270以使用跨电容获得电容性图像的方式进行操作。因此，传感器电极810、825可以按发射器/接收器方案被配置。例如，电极810可以是接收器电极，而电极825可以是发射器电极。在绝对电容感测模式中，发射器和接收器电极仅仅是两批多个电极。为了易于描述，传感器电极810可以被称为接收器电极，而传感器电极825可以被称为发射器电极，即使在绝对电容感测模式中。模式选择模块820是可选的，并且在其他示例中，处理系统110c仅操作于绝对电容感测模式。另外，在一些示例中，描述为由模式选择模块820执行的功能可以代替地由上述一个或多个其他模块来执行。

图5是描绘在示例实现方式中驱动传感器电极以用于电容性感测的方法500的流程图。方法500开始于步骤502，其中用电容性感测信号来驱动传感器电极以获取每一个传感器电极与(一个或多个)输入对象之间的第一电容改变。例如，传感器模块240可以采用α模式来用电容性感测信号驱动传感器电极820、825以获取α测量结果和第一电容改变。在一个示例中，在步骤504，用电容性感测信号同时驱动传感器电极。在另一个示例中，步骤504被省略，并且在可选的步骤506处，用电容性感测信号顺序地驱动传感器电极的部分而同时用保护信号驱动相应的剩余部分。第一电容改变可以包括电容性分布信息。电容性分布信息可以包括沿x轴830的电容性分布和沿y轴815的电容性分布。

例如，图9示出根据示例实现方式的关于示例输入的传感器电极810、825。示例输入包括输入对象905a到905d(统称“输入对象905”)。在存在输入对象905的情况下执行α模式可以产生沿x轴830的电容性分布930和沿y轴815的电容性分布920。轴910表示针对电容性分布930的电容的量值(表示为“Cx”)，而轴915表示针对电容性分布920的电容的量值(表示为“Cy”)。电容性分布可以包括沿其相应轴的任何数目的局部最小值和最大值。例如，电容性分布930包括单个局部最大值，表示为Mx1。电容性分布920包括五个局部最大值，表示为My1到My5。

返回到图5，在步骤508处，用参考信号驱动第一集合中的(一个或多个)传感器电极而用电容性感测信号驱动第二集合中的(一个或多个)传感器电极以获取第二集合中的(一个或多个)传感器电极与(一个或多个)输入对象之间的第二电容改变。例如，传感器模块240可以采用β模式来用电容性感测信号驱动传感器电极810、825中的一些以及用参考信号驱动传感器电极810、825中的一些以获取β测量结果和第二电容改变。

在图9中，传感器电极810可以被选择为电极的第一集合，而传感器电极825可以被选择为电极的第二集合。如以下所讨论，传感器电极810、825可以基于电容性分布信息而在第一集合和第二集合之间分派。传感器模块240可以用参考信号驱动传感器电极810中的一个或多个而同时顺序地(例如，扫描)用电容性感测信号驱动传感器电极825中的一些或全部以获得β测量结果。传感器模块240可以通过用参考信号驱动(一个或多个)附加电极810而同时扫描传感器电极825中的一些或全部以获得附加的β测量结果而来重复该过程。例如，传感器模块240可以用参考信号驱动传感器电极810d并扫描传感器电极825a到825e以获得五个β测量结果。传感器模块240可以用参考信号驱动相邻传感器电极810c和810e而同时扫描传感器电极825a到825e以获得五个β测量结果的两个更多集合。

返回到图5，在步骤512，至少部分地基于第一和第二电容改变而确定电容性图像。可以通过取得第一电容改变与第二电容改变之间的差来确定电容性图像。例如，电容性测量器模块250可以确定β测量结果距α测量结果的一系列差异以产生电容性图像。

在一个示例中，在可选的步骤510，用参考信号驱动第二集合中的(一个或多个)传感器电极而同时用电容性感测信号驱动第一集合中的(一个或多个)传感器电极以获取第一集合中的(一个或多个)传感器电极与(一个或多个)输入对象之间的第三电容改变。在步骤512处，可以至少部分地基于第一电容改变以及第二和第三电容改变的组合(诸如，第二和第三改变的平均)来确定电容性图像。例如，电容性测量器模块250可以将来自步骤508的β测量结果与来自步骤510的β测量结果进行平均以获得平均β测量结果。电容性测量器模块250然后可以确定平均β测量结果距α测量结果的一系列差异以产生电容性图像。

图6是描绘根据示例实现方式的驱动传感器电极以用于电容性感测的方法600的流程图。方法600可以在方法500的步骤508或步骤510期间使用以获得第二电容改变(例如，β测量结果)。方法600开始于步骤604处，其中从第一集合中选择(一个或多个)传感器电极。在示例中，在可选的步骤602处，沿电极的第一集合的轴获得电容性分布。然后在步骤604处基于电容性分布来选择(一个或多个)传感器电极。

例如，如图9中所示，电极810可以是电极的第一集合。电容性分布930包含靠近传感器电极810d的局部最大值。在步骤604处，传感器模块240可以至少选择传感器电极810d。

在步骤606，用参考信号驱动(一个或多个)所选电极。在步骤610，用电容性感测信号扫描第二集合中的(一个或多个)电极以获得绝对电容标记(例如，β测量结果)。在示例中，在可选的步骤608，沿电极的第二集合的轴获得电容性分布。然后在步骤610基于电容性分布来选择要被扫描的(一个或多个)传感器电极。

例如，如图9中所示，电极825可以是电极的第二集合。电容性分布920包含沿五个电极825a到825e的五个局部最大值。传感器模块240可以基于电容性分布920在步骤610中选择要被扫描的传感器电极825a到825e。

在步骤612，做出是否存在将要从第一集合中选择以用参考信号来驱动的(一个或多个)附加电极的确定。如果是这样的话，则方法600返回到步骤604并重复。否则，方法600在步骤699结束。例如，如图9中所示，传感器模块240可以选择相邻传感器电极(例如，传感器电极810c)并重复该过程以获得附加的绝对电容标记。传感器模块240然后可以选择另一个相邻传感器电极(例如，传感器电极810e)并仍获得附加的绝对电容标记。

图7是描绘根据示例实现方式的驱动传感器电极以用于电容性感测的方法700的流程图。方法700开始于步骤702，其中通过在α模式中驱动传感器电极来获得α测量结果。在步骤704，在从α测量结果获得的x和y电容性分布中识别局部最大值。在步骤706，做出是在x电容性分布还是y电容性分布中存在较少局部最大值的确定。如果在x电容性分布中存在较少局部最大值，则方法700继续到步骤708。如果在y电容性分布中存在较少局部最大值，则方法700继续到步骤710。在步骤708，用参考信号驱动沿x轴的(一个或多个)电极，并且扫描沿y轴的(一个或多个)电极，以获得β测量结果。在步骤710，用参考信号驱动沿y轴的(一个或多个)电极，并扫描沿x轴的(一个或多个)电极，以获得β测量结果。

在图9的示例中，沿x轴的电容性分布930包含比沿y轴的电容性分布920更少的局部最大值。传感器模块240可以选择电极825中的一些或全部以在用参考信号驱动(一个或多个)电极810中的至少一个(例如，传感器电极810d)的同时进行扫描以获得β测量结果。

因而，提出本文中所阐述的实施例和示例以便最佳地解释本发明及其特定应用并且由此使得本领域技术人员能够实施和使用本发明。然而，本领域技术人员将认识到的是，仅仅出于说明和示例的目的，已经提出了前述说明和示例。所阐述的描述并非意在是穷尽的或者将本发明限制于所公开的精确形式。