用于改进电容性感测检测的方法和设备与流程

本发明的实施例一般涉及用于触摸感测的方法和设备，并且更特别地，涉及改进的绝对感测装置以及用于使用所述改进的绝对感测装置的方法。

背景技术：

包括接近传感器装置(通常也被称为触摸板或触摸传感器装置)的输入装置被广泛地使用在各种各样的电子系统中。接近传感器装置典型地包括常常由表面区分的感测区域，在其中所述接近传感器装置确定一个或更多输入对象的存在、位置和/或运动。接近传感器装置可以被用于提供针对所述电子系统的接口。例如，接近传感器装置常常被用作用于较大的计算系统的输入装置(诸如被集成在笔记本或台式计算机中或者外接至笔记本或台式计算机的不透明的触摸板)。接近传感器装置也常常被使用在较小的计算系统(诸如被集成在蜂窝电话中的触摸屏)中。

许多接近传感器装置利用传感器电极的阵列来测量指示接近所述传感器电极的输入对象(诸如，手指或触笔)的存在的电容的改变。一些电容性实现利用基于传感器电极和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。在各种配置中，所述传感器电极附近的输入对象改变所述传感器电极附近的电场，因此改变所测量的电容性耦合。在一个实现中，绝对电容感测方法通过相对于参考电压(例如系统接地)调制传感器电极并通过检测所述传感器电极和输入对象之间的所述电容性耦合而操作。绝对电容感测方法在检测单个输入对象的存在方面是非常有效的，甚至当远离所述接近传感器装置的表面被定位时，同时仍然准确地检测输入对象与所述接近传感器表面的接触。

其它电容性实现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，所述传感器电极附近的输入对象改变所述传感器电极之间的电场，因此改变所测量的电容性耦合。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(也被称为“发射器电极”)和一个或多个接收器传感器电极(也被称为“接收器电极”)之间的电容性耦合而操作。发射器传感器电极可以相对于参考电压(例如系统接地)而被调制以发送发射器信号。接收器传感器电极可以相对于所述参考电压被保持实质上恒定，以有助于结果信号的接收。结果信号可以包括对应于一个或更多发射器信号和/或对应于一个或更多环境干扰源(例如其它电磁信号)的(一个或多个)影响。传感器电极可以是专用发射器电极或接收器电极，或者可以被配置成发送发射器信号和接收结果信号两者。跨电容感测方法在检测感测区域中的多个输入对象的存在以及处于运动中的输入对象方面是非常有效的。然而，跨电容感测方法一般依赖于紧密的电场，其对于检测与所述接近传感器装置的表面间隔开的对象的存在或接近不是非常有效。跨电容感测方法典型地依赖于与接收器电极的阵列垂直的阵列中的多个发射器电极来形成电容性图像阵列。

尽管接近传感器装置已经被使用若干年了，工程师继续探寻使用降低成本和/或改进传感器性能的这些装置的设计备选方案和方法。特别地，近年来已经对降低由显示屏、电源、电磁干扰、射频干扰和/或被定位在所述接近传感器装置的附近和/或外部的其它源生成的噪声的影响投入了显著的关注。随着不同程度的成功，已经实现了许多的滤波、信号处理、屏蔽和其它噪声降低技术。因此，如下是期望的：提供用于快速地、有效地且高效地检测在噪声存在时对象的基于位置的属性的系统和方法。

因此，存在对解决上面所讨论的问题的改进的接近传感器装置的需要。

技术实现要素：

此处所公开的实施例可以有利地提供装置和使用该装置能够改进在检测过程期间存在一个或多个噪声源时被提供给输入装置的用户输入的检测的方法。所述改进的检测过程包括增加在循环扫描过程的单个循环期间从每个传感器电极测量的结果信号的数量，而不增加系统成本和复杂性。

本公开的实施例可以进一步提供检测输入装置的感测区域内的输入对象的位置的方法，包括：根据从两个或更多传感器电极接收的结果信号的组合生成合成结果信号，在其中所述合成结果信号彼此独立(例如，实质上正交)。在一个实施例中，检测输入装置的感测区域内的输入对象的位置的方法包括：生成第一合成结果信号，其中所述第一合成结果信号包括从传感器电极的阵列中的第一扫描的传感器电极的组中的两个或更多传感器电极接收的电容性感测测量的组合；以及生成第二合成结果信号，其中所述第二合成结果信号包括从所述传感器电极的阵列中的第二扫描的传感器电极的组中的两个或更多传感器电极接收的电容性感测测量的组合。随后分析至少所述第一合成结果信号和所述第二合成结果信号以确定来自所述传感器电极的阵列中的每一个传感器电极的实质上独立的结果信号值(例如，正交)。

本公开的实施例可以进一步提供检测输入装置的感测区域内的输入对象的位置的方法，包括：计算针对传感器电极的第一阵列中的每个传感器电极的结果信号，其中计算所述结果信号包括生成第一合成结果信号，其中所述第一合成结果信号包括从传感器电极的所述第一阵列中的第一扫描的传感器电极的组中的两个或更多传感器电极接收的电容性感测测量的组合；以及生成第二合成结果信号，其中所述第二合成结果信号包括从所述传感器电极的第一阵列中的第二扫描的传感器电极的组中的两个或更多传感器电极接收的电容性感测测量的组合。并且，计算针对传感器电极的第二阵列中的每个传感器电极的结果信号，其中计算所述结果信号包括生成第三合成结果信号，其中所述第三合成结果信号包括从所述传感器电极的第二阵列中的第三扫描的传感器电极的组中的两个或更多传感器电极接收的电容性感测测量的组合；以及生成第四合成结果信号，其中所述第四合成结果信号包括从所述传感器电极的第二阵列中的第四扫描的传感器电极的组中的两个或更多传感器电极接收的电容性感测测量的组合。随后分析所述第一合成结果信号和所述第二合成结果信号以确定来自所述传感器电极的第一阵列中的每一个传感器电极的结果信号值，以及分析所述第三合成结果信号和所述第四合成结果信号以确定来自所述传感器电极的第二阵列中的每一个传感器电极的结果信号值。随后组合针对所述第一阵列和所述第二阵列中的每个传感器电极的所计算的结果信号以形成所述输入装置的所述感测区域的电容性图像的至少一部分。

本公开的实施例可以进一步提供输入装置，包括处理器以及非暂态存储器，所述非暂态存储器已经在其中存储了若干指令，所述指令当由所述处理器执行时致使所述电子装置执行包括如下操作的操作生成第一合成结果信号，其中所述第一合成结果信号包括从传感器电极的阵列中的第一扫描的传感器电极的组中的两个或更多传感器电极接收的电容性感测测量的组合；生成第二合成结果信号，其中所述第二合成结果信号包括从所述传感器电极的阵列中的第二扫描的传感器电极的组中的两个或更多传感器电极接收的电容性感测测量的组合；以及分析所述第一合成结果信号和所述第二合成结果信号以确定来自所述传感器电极的阵列中的每一个传感器电极的结果信号值。

附图说明

为了在其中能够详细地理解本发明的上面所记载的特征的方式，上面简要概述的本发明的更特别的描述可以通过参考实施例而被进行，其中的一些在附图中被示出。然而，要被注意的是：所述附图仅示出了此发明的典型的实施例，并且因此不被视为限制其范围，因为本发明可以允许其它等同有效的实施例。

图1是输入装置的示意性框图。

图2示出了可以在图1的输入装置中被使用的传感器元件的简化的示例性阵列。

图3a示出了被耦合至处理系统的一部分的传感器电极的简化的阵列以及它们的相关联的布线迹线。

图3b示出了被耦合至所述处理系统的一部分的传感器电极的简化的阵列以及它们的相关联的布线迹线的另一实例。

图4示出了在若干时间间隔之上在传感器电极的阵列上执行的常规的电容性感测扫描过程。

图5a示出了在若干时间间隔之上在传感器电极的线性阵列上执行的电容性感测扫描过程。

图5b示出了在若干时间间隔之上在传感器电极的线性阵列上执行的电容性感测扫描过程。

图6a示出了在若干时间间隔之上在传感器电极的阵列上执行的电容性感测扫描过程。

图6b示出了在若干时间间隔之上在传感器电极的阵列上执行的另一电容性感测扫描过程。

图6c示出了在若干时间间隔之上在传感器电极的阵列上执行的另一电容性感测扫描过程。

图6d示出了在若干时间间隔之上在传感器电极的阵列上执行的另一电容性感测扫描过程。

图6e示出了在若干时间间隔之上在传感器电极的阵列上执行的另一电容性感测扫描过程。

图7示出了被用于在传感器电极的阵列上执行扫描过程的一系列方法步骤。

为了便于理解，在可能之处，已经使用了同样的参考标号来标示对所述图而言是共有的同样的元件。如下被预期：在一个实施例中公开的元件可以被有益地使用在其它实施例上，而无需特别的记载。此处所参考的附图不应被理解为是按比例绘制的，除非被特别地记注。并且，所述附图常常被简化，并且为了呈现和解释的清晰，细节或组件被省略。所述附图和讨论用来解释下面所讨论的原理，在其中同样的标记指示同样的元件。

具体实施方式

下面的详细描述实质上仅仅是示例性的，并且不是意在限制本发明或本发明的应用和用途。此外，不存在受前述的技术领域、背景技术、发明内容或下面的详细描述中所呈现的任何明示或暗示的理论约束的意图。

此处所提供的本公开的实施例包括输入装置和用于改进输入装置的可用性的方法。特别地，此处所描述的实施例有利地提供了装置和使用该装置能够在检测过程期间存在一个或多个噪声源时改进被提供给输入装置的用户输入的检测的方法。此处所公开的实施例中的一个或多个可以包括扫描过程和信号处理技术，其能够通过处理所接收的在电容性感测过程期间生成的结果信号来更可靠地检测输入对象的存在和位置，以降低噪声对检测过程的影响(例如，手指耦合的干扰、内部传感器噪声、电源耦合的干扰等等)。在一些配置中，此处所公开的扫描和信号处理技术可以通过经由改进在电容性感测过程期间收集的数据的信噪比来增大电容性感测装置的用以检测输入对象的存在的能力而被改进。例如，一些技术包括用以提供窄带信号的载波信号调制以及用以将所述载波信号偏移至具有较低干扰的频率的能力。

图1是根据本技术的实施例的输入装置100的示意性框图。在一个实施例中，输入装置100包括显示装置，所述显示装置包括集成的感测装置。尽管所示出的本公开的实施例被显示为集成有显示装置，被考虑的是：本发明可以被实施在没有与显示装置集成的输入装置中。所述输入装置100可以被配置成向电子系统150提供输入。如在此文档中所使用的，术语“电子系统”(或“电子装置”)广义上指的是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实例包括所有尺寸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(pdas)。附加的实例电子系统包括复合输入装置，诸如包括输入装置100和独立的操纵杆或按键开关的物理键盘。另外的实例电子系统包括外围设备，诸如数据输入装置(包括远程控制器和鼠标)和数据输出装置(包括显示屏和打印机)。其它实例包括远程终端、信息站和视频游戏机(例如，视频游戏控制台、便携式游戏装置等等)。其它实例包括通信装置(包括蜂窝电话，诸如智能电话)和媒体装置(包括记录器、编辑器和播放器，诸如电视、机顶盒、音乐播放器、数字相框和数字照相机)。此外，所述电子系统可以是主机或对所述输入装置而言的从属设备。

所述输入装置100可以被实现为所述电子系统的物理部分，或者可以与所述电子系统在物理上分离。视情况而定，所述输入装置100可以使用下列中的任何一个或多个与所述电子系统的多个部分通信：总线、网络、以及其它有线或无线互连。实例包括i²c、spi、ps/2、通用串行总线(usb)、蓝牙、rf和irda。

在图1中，所述输入装置100被显示为接近传感器装置(也常常被称为“触摸板”或“触摸传感器装置”)，其被配置成感测由感测区域170中的一个或更多输入对象140提供的输入。实例输入对象包括手指和触笔，如在图1中所显示的。

感测区域170包括在所述输入装置100的上面、周围、之内和/或附近的任何空间，在其中所述输入装置100能够检测用户输入(例如，由一个或更多输入对象140提供的用户输入)。特定的感测区域的尺寸、形状和位置可以随实施例的不同而显著地变化。在一些实施例中，所述感测区域170在一个或更多方向上从所述输入装置100的表面延伸到在所述表面的上面或下面的空间中，直至信噪比阻碍足够准确的对象检测。在各种实施例中，此感测区域170在特定的方向上延伸至其的距离可以大约小于一毫米、数毫米、数厘米或更大，并且可以随所使用的感测技术的类型和所期望的准确度而显著地变化。因此，一些实施例感测输入，其包括：与所述输入装置100的任何表面不接触、与所述输入装置100的输入表面(例如触摸表面)接触、与和一些量的作用力或压力耦合的所述输入装置100的输入表面接触、和/或其组合。在各种实施例中，输入表面可以由所述传感器电极驻留在其内的壳体的表面、由被施加在所述传感器电极或任何壳体之上的面板等等提供。在一些实施例中，所述感测区域170在被投影到所述输入装置100的输入表面上时具有矩形形状。

所述输入装置100可以利用传感器组件和感测技术的任何组合来检测所述感测区域170中的用户输入。所述输入装置100包括用于检测用户输入的多个感测元件124。所述感测元件124包括多个传感器电极120，并且可以可选地包括一个或更多栅电极122。作为若干非限制性实例，所述输入装置100可以使用电容性、倒电容、电阻性、电感性、磁声、超声、和/或光学技术。在一些实施例中，已知频率的已调制的输入(例如，起作用的触笔)可以与干扰相区分，并且所述输入装置可以确定由所述已调制的输入传送至所述输入装置的位置和/或数字数据(例如，力、按钮状态、倾斜、电池状态等等)。

一些实现被配置成提供跨越一维、二维、三维或更高维空间的图像。一些实现被配置成提供沿特定的轴或平面的输入的投影。这样的投影可以被用于确定关于所述感测区域中的输入对象的位置信息。

在所述输入装置100的一些电阻性实现中，柔性的且导电的第一层通过一个或更多间隔器元件而与导电的第二层分离。在操作期间，跨越所述层产生一个或更多电压梯度。按压所述柔性的第一层可以将其充分偏转以在所述层之间产生电接触，导致反映所述层之间的(一个或多个)接触点的电压输出。这些电压输出可以被用于确定位置信息。

在所述输入装置100的一些电感性实现中，一个或更多感测元件124拾取由谐振线圈或线圈对感应的回路电流。所述电流的幅度、相位和频率的一些组合随后可以被用于确定位置信息。

在所述输入装置100的一些电容性实现中，电压或电流被施加以产生电场。附近的输入对象引起所述电场的改变，并且产生电容性耦合中的可检测的改变，其可以被检测为电压、电流等等的改变。

一些电容性实现利用电容类型感测元件124的阵列或其它规则的或不规则的图案来产生电场。在一些电容性实现中，独立的感测元件124可以被欧姆地短接在一起，以形成更大的传感器电极。一些电容性实现利用电阻片，其可以是均匀电阻的。

如上面所讨论的，一些电容性实现利用基于传感器电极120和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，所述传感器电极120附近的输入对象改变所述传感器电极120附近的所述电场，因此改变所测量的电容性耦合。在一个实现中，绝对电容感测方法通过相对于参考电压(例如系统接地)调制传感器电极120并且通过检测所述传感器电极120和输入对象140之间的电容性耦合而操作。

此外，如上面所讨论的，一些电容性实现利用基于传感器电极120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，所述传感器电极120附近的输入对象140改变所述传感器电极120之间的所述电场，因此改变所测量的电容性耦合。在一个实现中，跨电容感测方法通过检测一个或更多发射器传感器电极(也被称为“发射器电极”)和一个或更多接收器传感器电极(也被称为“接收器电极”)之间的电容性耦合而操作，如在下面被进一步描述的。发射器传感器电极可以相对于参考电压(例如系统接地)而被调制以发送发射器信号。接收器传感器电极可以相对于所述参考电压而被保持实质上恒定，以有助于结果信号的接收。结果信号可以包括对应于一个或更多发射器信号和/或对应于一个或更多环境干扰源(例如其它电磁信号)的(一个或多个)影响。传感器电极120可以是专用发射器电极或接收器电极，或者可以被配置成发送和接收两者。

在图1中，所述处理系统110被显示为所述输入装置100的一部分。所述处理系统110被配置成操作所述输入装置100的硬件以检测所述感测区域170中的输入。所述处理系统110包括一个或更多集成电路(ics)和/或其它电路组件中的部分或全部。(例如，用于互电容传感器装置的处理系统可以包括被配置成用发射器传感器电极发送信号的发射器电路和/或被配置成用接收器传感器电极接收信号的接收器电路)。在一些实施例中，所述处理系统110也包括电可读指令，诸如固件代码、软件代码、和/或类似物。在一些实施例中，构成所述处理系统110的组件被定位在一起，诸如所述输入装置100的(一个或多个)感测元件124附近。在其它实施例中，处理系统110的组件在物理上分离，其中一个或更多组件靠近输入装置100的(一个或多个)感测元件124，并且一个或更多组件在别处。例如，所述输入装置100可以是被耦合至台式计算机的外围设备，并且所述处理系统110可以包括被配置成在所述台式计算机的中央处理单元和与所述中央处理单元分离的一个或更多ics(可能具有相关联的固件)上运行的软件。作为另一实例，所述输入装置100可以被物理地集成在电话中，并且所述处理系统110可以包括是所述电话的主处理器的一部分的电路和固件。在一些实施例中，所述处理系统110专用于实现所述输入装置100。在其它实施例中，所述处理系统110也执行其它功能，诸如操作显示屏、驱动触觉致动器等等。

所述处理系统110可以被实现为处理所述处理系统110的不同的功能的模块的集合。每个模块可以包括是所述处理系统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的组合。实例模块包括用于操作硬件(诸如传感器电极和显示屏)的硬件操作模块、用于处理数据(诸如传感器信号和位置信息)的数据处理模块、以及用于报告信息的报告模块。另外的实例模块包括被配置成操作(一个或多个)感测元件124以检测输入的传感器操作模块、被配置成识别手势(诸如模式改变手势)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，所述处理系统110通过引起一个或更多动作而直接响应于所述感测区域170中的用户输入(或用户输入的缺乏)。实例动作包括改变操作模式以及gui动作，诸如光标移动、选择、菜单导航和其它功能。在一些实施例中，所述处理系统110向所述电子系统的一些部分(例如向与所述处理系统110分离的所述电子系统的中央处理系统，如果这样的独立的中央处理系统存在)提供关于所述输入(或输入的缺乏)的信息。在一些实施例中，所述电子系统的一些部分处理从所述处理系统110接收的信息，以对用户输入起作用，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，所述处理系统110操作所述输入装置100的所述(一个或多个)感测元件124以产生指示所述感测区域170中的输入(或输入的缺乏)的电信号。所述处理系统110可以在产生被提供给所述电子系统的所述信息时对所述电信号执行任何适当量的处理。例如，所述处理系统110可以数字化从所述感测元件124获得的模拟电信号。作为另一实例，所述处理系统110可以执行滤波、载波信号的解调或其它信号调节。在各种实施例中，所述处理系统110直接根据用感测元件124(例如传感器电极120)接收的所述结果信号生成电容性图像。在其它实施例中，处理系统110在空间上滤波(例如，取相邻元件的差、加权和)用感测元件124(例如传感器电极120)接收的所述结果信号以生成锐化的或平均的图像。作为又另一实例，所述处理系统110可以减去或者否则虑及基线，以致该信息反映所述电信号和所述基线之间的差异。当贯穿所述电子装置和所述处理系统的操作始终没有用户输入存在于所述传感器上或附近时(例如，在开始时的快照、滤波所述结果信号、跟踪热变化)，所述基线可以被生成并被调整，以估计所接收的电信号。作为又另外的实例，所述处理系统110可以确定位置信息，将输入识别为命令，识别笔迹、等等。

如此处所使用的“位置信息”广义上涵盖绝对位置、相对位置、速度、加速度、以及其它类型的空间信息。示例性的“零维”位置信息包括近/远或接触/非接触信息。示例性的“一维”位置信息包括沿轴的位置。示例性的“二维”位置信息包括平面中的运动。示例性的“三维”位置信息包括在所述传感器的表面上面和下面的瞬时或平均速度。另外的实例包括空间信息的其它表示。关于一个或多个类型的位置信息的历史数据也可以被确定和/或被存储，例如包括随时间跟踪位置、运动或瞬时速度的历史数据。这样的信息可以被报告给主机系统以影响被呈现给所述用户的用户接口(ui)。

在一些实施例中，所述输入装置100被实现具有由所述处理系统110或由一些其它处理系统操作的附加的输入组件。这些附加的输入组件可以提供针对所述感测区域170中的输入的冗余的功能性，或者一些其它功能性。图1显示了所述感测区域170附近的按钮130，其可以被用于促进使用所述输入装置100选择项目。其它类型的附加的输入组件包括滑块、球、轮、开关等等。相反地，在一些实施例中，所述输入装置100可以在没有其它输入组件的情况下被实现。

在一些实施例中，所述输入装置100包括触摸屏接口，并且所述感测区域170与所述显示装置160的显示屏的有效区域的至少一部分重叠。例如，所述输入装置100可以包括叠盖所述显示屏的实质上透明的感测元件124，并且提供用于所关联的电子系统的触摸屏接口。所述显示屏可以是能够向用户显示可视接口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。所述输入装置100和所述显示装置160可以共享物理元件。例如，一些实施例可以利用相同的电组件中的一些，用于显示和感测(例如，所述有源矩阵控制电极被配置成控制源极、栅极、阳极、阴极、和/或vcom电压)。共享组件可以包括显示电极、衬底、连接器和/或连接。作为另一实例，所述显示装置160可以部分地或全部地由所述处理系统110操作。

应被理解的是：尽管本技术的许多实施例在全功能设备的上下文中被描述，本技术的机制能够以各种各样的形式被分发为程序产品(例如软件)。例如，本技术的机制可以被实现并分发为可由电子处理器读取的信息承载介质(例如，可由所述处理系统110读取的非暂态计算机可读和/或可记录/可写的信息承载介质)上的软件程序。此外，本技术的实施例同等适用，不管被用于执行所述分发的介质的特定的类型。非暂态电可读的介质的实例包括各种盘、记忆棒、存储卡、存储模块等等。电可读的介质可以基于闪存、光学、磁性、全息、或任何其它存储技术。

图2是根据此处所提供的公开在图1中示出的所述输入装置100的一部分的示意性框图。所述输入装置100的所示出的部分包括经由连接240被耦合至在所述处理系统110内形成的集成控制系统201的感测电极感测元件124(诸如传感器电极120)的阵列。尽管下面的讨论主要使用传感器电极120作为所述感测元件124的实例，此配置不是意在限制此处所提供的公开的范围。

图2示出了根据一些实施例的传感器电极120的示例性图案的一部分，其被配置成在与该图案相关联的感测区域170中进行感测。为了例示和描述的清晰，所述传感器电极120以简单矩形的图案被示出，并且没有显示各种其它组件。所述示例性图案包括被布置在x列和y行中的传感器电极的阵列120x,y(被统称为传感器电极120或传感器电极的全阵列)，其中x和y是正整数。被考虑的是：所述传感器电极120的图案可以包括具有其它配置的多个传感器电极120，诸如极性阵列、重复图案、六边形阵列、非重复图案、非均匀阵列、单行或单列、或者其它适合的布置。此外，所述传感器电极120可以是任何形状，诸如圆形、矩形、菱形、星形、正方形、非凸形、凸形、非凹形、凹形等等。所述传感器电极120被耦合至所述处理系统110并且被用于确定所述感测区域170中的输入对象140的存在(或不存在)。所述传感器电极120典型地被彼此欧姆地绝缘。换句话说，一个或多个绝缘体将所述传感器电极120分开，并且防止它们彼此电短接。

在一个操作的模式或者第一操作模式中，传感器电极120的所述布置的至少一部分(例如，传感器电极1201-1、1201-2、1201-3、...120x-y)可以被用于经由绝对感测技术来检测输入对象的存在。换句话说，处理系统110被配置成用已调制的信号驱动每个传感器电极120，并且基于所述已调制的信号测量所述传感器电极120和所述输入对象之间的电容(例如，自由空间或地球接地)，其被所述处理系统110或其它处理器利用以确定所述输入对象的位置。

在另一操作的模式或者第二操作模式中，至少一部分所述传感器电极120可以被分成发射器和接收器电极的组，其被用于经由跨电容感测技术来检测输入对象的存在。换句话说，处理系统110可以用发射器信号驱动第一组传感器电极120，并且用第二组传感器电极120接收结果信号，其中结果信号包括对应于所述发射器信号的影响。所述结果信号被所述处理系统110或其它处理器利用以确定所述输入对象的位置。所述传感器电极120的组因此形成多个感测元件121，其包括可以被布置在所述显示装置160的一个或更多层内的一个或更多发射器电极和一个或更多接收器电极。为了绘图的清晰的原因，图2中仅示出了感测元件121的一个实例。例如，对角线或棋盘式图案被使用。在所述显示装置160的一个配置中，所述感测元件121中的每个包括被布置为接近一个或更多接收器电极的一个或更多发射器电极。在一个实例中，使用单层传感器电极设计的跨电容感测方法可以通过检测所驱动的发射器传感器电极中的一个或多个和所述接收器电极中的一个或多个之间的电容性耦合的改变而操作，与上面所讨论的相似。

所述输入装置100可以被配置成在上面所描述的模式中的任何一个模式中操作。所述输入装置100也可以被配置成在上面所描述的模式中的任何两个或更多模式之间切换操作。

局部化的检测区域(电容性感测区域)的区域可以被称为“电容性像素”。电容性像素可以在所述第一操作的模式中被形成在感测元件121内的各个传感器电极120和接地之间，以及在所述第二操作的模式中被形成在被用作发射器和接收器电极的感测元件121内的传感器电极120的组之间。所述电容性耦合随着与所述感测元件121相关联的所述感测区域170中的输入对象140的接近和运动而改变，并且因此可以被用作所述输入装置100的感测区域中的输入对象的存在的指示器。来自所述电容性像素的测量的集合形成表示所述像素处的电容性耦合的“电容性图像”(也被称为“电容性帧”)。

在一些实施例中，所述传感器电极120被“扫描”以确定这些电容性耦合。换句话说，在一个实施例中，在特定的时间间隔中，所述传感器电极120的一个子集被驱动，并且在不同的时间间隔中，所述传感器电极120的第二子集被驱动。在所述第二操作的模式中，所述发射器可以被操作以致在一个时间一个发射器电极发送，或者多个发射器电极同时发送。在多个发射器电极同时发送之处，所述多个发射器电极可以发送相同的发射器信号，并且有效地产生实际上更大的发射器电极。可替代地，所述多个发射器电极可以发送不同的发射器信号。例如，多个发射器电极可以根据一个或多个编码方案发送不同的发射器信号，所述一个或多个编码方案使得它们对接收器电极的结果信号的组合的影响能够被独立地确定。此外，所述传感器电极可以被分段以致它们被欧姆地绝缘，而又形成跨越所述感测区域的单个有效电极。在这样的实施例中，所述接收器电极可以被分段以形成接收器电极栅极，或者所述发射器电极可以被分段以形成发射器电极栅极。

被配置为接收器传感器电极的所述传感器电极120可以被单个操作或多个操作，以获取结果信号。所述结果信号可以被用于确定在所述电容性像素处的电容性耦合的测量。

在其它实施例中，“扫描”传感器电极120以确定这些电容性耦合包括：用已调制的信号驱动并且测量所述传感器电极中的一个或多个的绝对电容。在另一实施例中，所述传感器电极可以被操作以致在一个时间驱动多于一个的传感器电极。在这样的实施例中，可以同时从所述一个或多个传感器电极120中的每个获得绝对电容测量。在一个实施例中，所述输入装置100同时驱动多个传感器电极120，并且在同一感测循环中测量针对所驱动的电极120中的每个的绝对电容测量。在各种实施例中，处理系统110可以被配置成用传感器电极120的一部分选择性地驱动和接收。例如，可以基于但不限于运行在所述主处理器上的应用、所述输入装置的状态、所述感测装置的操作模式、另一传感器电极上的测量以及所确定的输入对象的位置来选择所述传感器电极。

图3a是根据本公开的另一实施例的包括被配置成使用上面所描述的电容性感测模式中的一个或组合来检测输入对象的位置的多个传感器电极120的输入装置的部分300的简化的示意性平面图。所述部分300的传感器电极120(其被标识为a0至a4，b0至b4，…，e0至e4)被配置成使用多路复用器组件302被选择性地耦合至所述电容性感测电路204的一个或多个接收器信道303。所述多路复用器组件302可以包含多个多路复用器304，所述多个多路复用器304各自被耦合至传感器电极120的集合(例如，传感器电极a0-e0，a1-e1，…a4-e4的行)。尽管在图3a中示出的所述实例中描绘了单个多路复用器组件302，被认识到的是：多于一个的多路复用器也可以被使用，例如，在一些配置中，多个多路复用器可以被串联地或者并联地耦合以形成至少一个多路复用器组件。所述多路复用器组件302可以在所述处理系统110的所述电容性感测电路204的内部，或者在其它实施例中，在所述处理系统110的所述电容性感测电路204的外部，或者在又其它实施例中，在所述处理系统110的外部。在一个或多个实施例中，所述电容性感测电路204选择通过使用所述多路复用器组件302中的每个多路复用器304中的组件中的一个或多个而被同时驱动的若干传感器电极120，用于绝对电容感测以执行下面所描述的扫描过程中的一个或多个。在一个实施例中，每个多路复用器304被耦合至所述感测区域170内的传感器电极的特定集合。在图3a中所显示的实例中，每个多路复用器304被耦合至四个传感器电极的组(即4：1比率)，其被用于检测从传感器电极120的所述组接收的结果信号，尽管其它布置被考虑。从所述传感器电极120接收的所述结果信号被相应的多路复用器304组合到输入中，所述输入被提供给对应的(一个或多个)接收器模块305。根据一个或多个实施例，所述电容性感测电路204被配置成通过将从所述传感器电极接收的结果信号求和并递送至所述接收器模块305而以编程的方式将传感器电极120加入到传感器电极的组中，用于绝对电容感测。在一个实施例中，来自多路复用的输入的电流可能通过将它们累积到滤波器电容(例如，电容性感测电路204)上而被求和。

在一些实施例中，所述电容性感测电路204包括多个接收器模块305，其各自被配置成从所述多路复用器304中的每个接收输入信号(例如电流)，并且将信号递送至所述电子系统150。在各种实施例中，所述接收器模块305将包括数字信号处理元件和/或其它有用的数字和模拟电路元件，其被连接在一起以处理从所述多路复用器304接收的(一个或多个)信号，并且也将所处理的(一个或多个)信号提供给所述电子系统150的其它部分。所述电子系统150随后可以使用所处理的信号来控制所述处理系统110的一些方面，诸如向所述显示器发送消息，基于由正被所述电子系统运行的一个或多个软件程序产生的指令执行一些计算或软件相关的任务，和/或执行一些其它功能。在一些实施例中，所述接收器模块305可以包含电流输送器310和模拟前端320。在在其中传感器电极的可能的集合的数量超过可用的接收器信道(例如模拟前端)的数量的情况下，此配置可能是特别有用的，与在更大的传感器图案的情况中一样。

电流输送器310包括被配置成将输入电流转换成一个或多个缩放的输出电流的电组件，尽管电流输送器的其它配置或实现可以被使用。在一些配置中，所述电流输送器310包括被配置成将输入电流或电压转换成一个或多个缩放的输出电流或电压或者它们的反向(即负vs正)电流或电压的电组件。在一些配置中，所述电流输送器310包括被配置成将电流路由至滤波器电容的相对侧和/或分离差分电流的电组件。在另一配置中，电流输送器的输出可以被电流镜反向。

在一个实施例中，所述模拟前端320包括具有第一输入端口的接收器信道，所述第一输入端口被配置成接收从至少一个传感器电极和电流输送器310接收的结果信号，并将输出提供给所述电子系统150。所述多个模拟前端320中的每个可以包括电荷累积器、滤波器电容以及其它支持组件，诸如解调器电路、低通滤波器、采样和保持电路、其它有用的电子组件、滤波器和模拟/数字转换器(adcs)等等。所述模拟/数字转换器(adc)例如可以包括标准的8位、12位或16位adc或者逐次近似adc、σ-δadc、算法adc等等，其适合于接收模拟信号并将数字信号(接收器信道输出信号)递送至所述电子系统150。在一个配置中，每个电荷累积器包括积分器类型运算放大器，其具有被耦合在所述装置的所述反相输入和输出之间的积分电容(例如滤波器电容)。所述电荷累积器在输入和/或输出中也可以是差分的。

图3b示出了具有被配置成使用上面所描述的电容性感测模式中的一个或组合检测输入对象的位置的多个传感器电极120的输入装置的部分300的另一简化的示意性平面图。图3b相似于图3a，除了所述多路复用器304中的每个被配置成分割所接收的结果信号的多个部分，并且将所接收的结果信号的多个部分递送至两个或更多电流输送器，其被配置成改变所接收的信号，以致它们能够被使用在下面所描述的扫描过程中的一个或多个中，诸如结合图6b描述的扫描过程。在一个实施例中，所述多路复用器304各自被配置成分割被用于形成所述复合结果信号的所述结果信号的一部分并将其递送至反相电流输送器310a，并且将被用于形成所述复合结果信号的一部分的所述结果信号的另一部分递送至非反相电流输送器310b。从所述反相电流输送器310a和非反相电流输送器310b接收的信号随后被递送至所述模拟前端320，并且随后至所述电子系统150，用于例如在确定所述感测区域170内的输入对象140的位置时使用。

信号处理方法和设备实例

如上面所讨论的，此处所提供的公开的实施例有利地提供了一种装置和使用该装置的方法，其能够改进在存在一个或多个噪声源时被提供给输入装置的用户输入的检测。此处所提供的所述装置以及扫描和信号处理技术能够通过降低噪声对所述输入对象的确定的位置的影响来更可靠地检测输入对象的存在和位置。此处所提供的公开的实施例可能对于使用被配置成使用电容感测技术(诸如绝对电容感测技术)的感测电极的全阵列来检测输入对象的位置是有用的，然而，此配置不是意在限制此处所提供的公开的范围。

一般而言，此处所公开的技术包括定义被使用定义的扫描图案顺序地扫描的传感器电极120的阵列的过程，并且在所述顺序扫描过程期间被检测的所生成的结果信号随后被处理以更可靠地确定所述感测区域170之上的输入对象140的当前位置。在一些实施例中，所述顺序扫描过程包括循环扫描图案，其包括检测根据在连续的扫描过程时间间隔中的每个期间在一个时间感测来自多个传感器电极的所测量的电容而形成的结果信号。如下已被发现：可以使用此处所描述的技术增加输入对象的相对于所述感测区域170中的一个或多个传感器电极的位置的检测，而不增加硬件组件(例如接收器模块305组件)的数量或者增加系统成本和复杂性。

一般而言，本领域技术人员将注意的是：可以通过增加被测量的信号的样本的数量(例如，滤波以使噪声或干扰易感性带宽变窄和/或通过增加在所述易感带宽中所接收的信号功率)来改进检测的信号的信噪比。然而，为了改进常规的电容感测过程的信噪比，通过增加被用于确定输入对象的位置的样本的数量由于若干原因是不实际的。第一，对于在每个传感器电极处取得的每个附加的样本，检测所感测的输入对象的位置所花的时间量成比例的增加。例如，如果所述感测区域170中的所有传感器电极120的全扫描花费第一时间段(例如，5至17毫秒)，并且希望是将所述样本的数量从单个样本增加到两个样本，则所述感测电极将需要被扫描两次，这将花费两倍的时间来检测所述输入对象的位置，但是如果存在所需的最小报告速率则可能被禁止。第二，由于常规的电容性感测过程使用顺序扫描处理技术，收集和处理所述数据以确定所述输入对象的位置(无需调整扫描速率)将花费的时间一般没有快到足以准确地确定快速移动的输入对象的位置。

图4示出了扫描传感器电极120的全阵列(例如，36个传感器电极)以形成所述感测区域170的至少一部分的电容性图像的常规的电容性感测过程。如在图4中所显示的，所述电容性图像通过在感测间隔t1-t6之上连续地扫描传感器电极的行r1至r6而被形成，如由在所述时间间隔t1至t6之上每行中的加阴影线的传感器电极所显示的。在一个实例中，所述行r1中的传感器电极120中的每个的结果信号使用在所述电容性感测电路中发现的组件在时间间隔t1中被单独地感测(例如，参见行r1中的加阴影线部分)。接下来，在时间间隔t2处，所述行r2中的传感器电极120中的每个的结果信号使用在所述电容性感测电路中发现的组件被单独地感测。随后分别针对连续的时间间隔t3、t4、t5和t6中的每个执行针对每个连续行(诸如行r3、r4、r5和r6)的扫描过程。所述扫描过程随后将再次从行r1开始循环重复，并且将继续连续地扫描每行，只要所述输入装置100期望。在此常规的电容性感测过程中，在传感器电极的所述全阵列的一个扫描循环期间仅检测一次来自每个单独的传感器元件120的结果信号。例如，在所述扫描过程的单个循环的间隔t1期间，仅感测来自在位置行r1和列c1处的传感器电极的结果信号。在另一实例中，在间隔t3期间仅感测在位置行r3和列c4处的传感器电极。

然而，本公开的实施例一般通过增加在循环扫描过程的单个循环期间从每个传感器电极测量的结果信号的数量来提供改进的电容性感测过程。所述扫描过程一般包括：在每个扫描间隔从多个传感器电极接收复合结果信号，并且随后施加一个或处理步骤以确定针对所扫描的传感器电极中的每个的改进的结果信号。所述复合结果信号一般包括从在每个时间间隔期间被连接在一组传感器电极中的多个传感器电极接收的结果信号之和。该组传感器电极可以通过使用包括所述接收器模块305中的多路复用器304的所述处理系统110的各种元件而被选择和控制。因此，针对每个传感器电极确定的结果信号的信噪比可以被改进，同时在被要求执行所扫描的传感器电极的一个扫描循环的同一时间帧中被执行。一般而言(例如对于白高斯噪声)，可以根据下面的(一个或多个)等式确定信噪比(s/n)：

其中“n”是每个传感器电极的测量的数量，si是针对每个传感器电极“i”的结果信号，并且σi是针对用于电极“i”的每个测量的相关联的误差。本领域技术人员将从这些等式注意到：如果所述信号检测方法没有改变(例如，si和σi保持不变)，则所述信噪比被改进了所取得的样本的数量的平方根倍。因此，例如，如果在单个扫描循环对单个样本期间取得四个样本，则所述信噪比将被改进两倍。

此处所提供的装置以及扫描和信号处理技术包括：将被布置在所述感测区域170中的传感器电极的全阵列分割成传感器电极120的更小的阵列，或者在此处也被称为电极的阵列，其以期望的扫描图案在较小的组中被顺序地扫描。所述期望的扫描图案将包括：每个接收器模块305组件在一个时间从所扫描的组中的两个或更多传感器电极接收复合结果信号。在一个实例中，所述传感器电极的阵列包括至少三个传感器电极，并且所述三个传感器电极中的至少两个在每个顺序扫描间隔期间在一组中被扫描。在另一实例中，所述传感器电极的阵列包括至少四个传感器电极，并且所述四个传感器电极中的至少两个在每个顺序扫描间隔期间被扫描。在一个实施例中，所述传感器电极的阵列包括至少四个传感器电极，并且该组传感器电极包括比所述传感器电极的较小阵列中的传感器电极的总数少的至少一个传感器电极。在另一实施例中，所述传感器电极的阵列包括至少四个传感器电极，并且该组传感器电极等于在所述阵列中发现的相同数量的传感器电极。然而，在此情况下，，在其被与来自该组中的其它传感器电极的结果信号组合以形成所述复合结果信号(其随后被所述处理系统110处理以确定所述输入对象的位置)之前，从该组中的传感器电极中的至少一个生成的结果信号被改变(例如被反向)。

图5a示出了在垂直方位中被对准并且经由所述迹线501而被选择性地连接至单个接收器模块305的传感器电极120的单个线性阵列。在此实例中，在所述时间间隔t1至t6的每个中使用各种不同组的传感器电极120扫描六个传感器电极的单个线性阵列。本领域技术人员将注意到：在单个循环期间执行的扫描过程将包括对来自每个传感器电极e1至e6的结果信号采样四次。例如，所述电极e2(例如从上面数第二个)在时间间隔t1、t2、t4和t6期间被采样，如由加阴影线的框所示出的，并且因此是在这些时间间隔中测量的所述复合结果信号的一部分。本领域技术人员将注意到：此实例中的四个传感器电极的组在一个扫描循环内不重复，该一个扫描循环是开始于t1处并结束于时间间隔t6的末端处的时间间隔。

一般而言，所述扫描过程能够检测通过在传感器电极的阵列内选择非重复的多组传感器电极而形成的结果信号，以在每个时间间隔形成复合结果信号，并且因此将满足如下等式：

m＝a·e，

其中m是包含所测量的复合结果信号值的矩阵，a是在每个时间间隔中取得的样本的矩阵，并且e是包含从每个传感器电极接收的各个信号的矩阵。针对在图5a中被显示的实例的矩阵方程的实例如下。

测量的信号

用以确定来自所述传感器的结果信号的方法正在找到矩阵a的逆矩阵(或a^-1)以便满足如下等式：

e＝a^-1·m。

针对在图5a中显示的实例的此矩阵方程的实例如下。

重构

在一个实施例中，为了满足和求解此等式，所选择的被用于定义所述样本矩阵a的扫描过程需要生成形成可逆的方阵(或nxn矩阵)的传感器电极扫描图案。本领域技术人员将注意到：如果确定所述矩阵是非零的(例如，det(a)≠0)或者否则是数学上独立的，则矩阵一般是可逆的。然而，在一些实施例中，如下可能是有可能的：定义使用当对其“求逆”时得出非唯一解的不可逆类型的样本矩阵a(例如，伪可逆矩阵)的扫描过程。如下可能是有可能的：使用此“伪可逆矩阵”来确定所述各个信号矩阵e，只要所述非唯一解不从一个到另一个显著地变化，并且因此，在各个信号的计算中关联的固有误差是可接受的。在一个实例中，生成扫描过程的所述“伪可逆矩阵”可以被用于对各个采样的信号内的未确定的偏移进行校正，或者在需要奇异值分解(svd)类型的解的情况下有帮助。所述“伪可逆矩阵”扫描过程在样本/测量的数量超过未知(例如变量)的数量(诸如非方形样本矩阵)的情况下可能也是有用的。

在图5a中所显示的实例中，所述扫描过程包括：在所述六个时间间隔中的每个期间扫描六个电极的阵列以生成并测量来自四个电极的组的复合结果信号以形成样本矩阵a，其是6x6矩阵。

图5b示出了在图5a中显示的传感器电极120的同一单个线性阵列上执行的扫描过程，但是使用与上面结合图5a讨论的组大小不同的采样组大小。在此实例中，在时间间隔t1至t6的每个中使用两个传感器电极120的组扫描六个传感器电极的单个线性阵列。例如，所述电极e2(例如从上面数第二个)在时间间隔t1和t2期间被采样，并且因此是在这些时间间隔中测量的复合结果信号的一部分。此实例中的两个传感器电极的组不需要在所有传感器电极的一个扫描循环(即感测帧)内重复。针对在图5b中显示的实例的矩阵方程的实例如下。

本领域技术人员将注意到：使用在图5b中示出的技术重构的所分析的结果的信噪比会将所述信噪比改进2的平方根倍(例如，～1.4的改进)，相对在图5a中描述的技术中看到的优于常规的扫描过程的潜在的两倍的改进。

图6a示出了相似于在图4中显示的传感器电极的全阵列的被定位在矩形阵列中的传感器电极120的全阵列。然而，为了改进被放置在所述传感器电极的阵列之上的输入对象的位置的检测，此处所描述的改进的扫描技术被执行。在此实例中，所述传感器电极的全阵列被划分成更小的感测电极的阵列，以致所述检测过程可以被改进。在此配置中，所述“较小阵列”或小阵列中的传感器电极的每个集合包括六个传感器电极，其在垂直方位中被对准，并且被选择性地连接至单个接收器模块(没有被显示)，如结合图5a相似地显示和讨论的。换句话说，所述传感器电极的全阵列包括传感器电极的更小阵列的六个集合，其被一起连接在列配置中，以致列c1包括传感器电极的一个小阵列，列c2包括传感器电极的另一小阵列，等等。在此实例中，在时间间隔t1至t6的每个中使用各种不同组的传感器电极120各自顺序地扫描传感器电极的六个阵列中的每个。本领域技术人员将注意到：在单个循环期间执行的扫描过程将包括对来自感测电极的所述六个阵列中的每个的行r1至r6中的每个传感器电极的结果信号采样四次。例如，传感器电极的所述六个阵列中的每个的行r2(例如，从上面数第二个)中的电极在时间间隔t1、t2、t4和t6期间被采样，并且因此是在每个时间间隔期间从所述六个小阵列中的每个单独测量的复合结果信号的一部分。

图6b示出了被用于改进被放置在传感器电极的阵列之上的输入对象的位置的检测的可替代的扫描过程。在此实例中，传感器电极的所述全阵列被划分成感测电极的更小的阵列，相似于在图6a中所显示的所述扫描过程的版本。然而，在所述扫描过程的一个实施例中，被用于形成所述复合结果信号的该组传感器电极包括使用传感器电极的所述小阵列中的所有传感器电极(例如，每个列c1、c2、c3...c6中的六个传感器电极)。然而，在使用此处所描述的技术确定传感器电极的所述小阵列中的每个传感器电极的结果信号的努力中，在它们合并到由所述接收器模块305接收的所述复合结果信号中之前，被用于在每个时间间隔期间形成针对所定义的传感器电极的组的所述复合结果信号的各个结果信号中的一些被改变。在一个实施例中，来自所述组中的传感器电极中的一个或多个的结果信号中的一些通过在其合并到所述复合结果信号中之前反相和/或缩放各个测量的结果信号而被改变。在一些配置中，所述改变过程包括使用电流输送器310a和310b，其被配置并定位成在其与来自所述小阵列中的传感器电极的其它接收的结果信号组合之前单独地拦截由所述小阵列中的每个传感器电极生成的一个或多个结果信号。在一个实例中，如在图6b中所显示的，所述处理系统110致使所述电流输送器310a在时间间隔期间使来自每组传感器电极中的两个传感器电极的信号反向。为了例示的目的，在一个时间间隔内使它们的结果信号反向的传感器电极在图6b中由“左斜”交叉阴影线(即在时间间隔t1处的行r4和r6)示出，并且未使它们的信号反向的传感器电极由“右斜”交叉阴影线(即在时间间隔t1处的行r1-r3和r5)示出。相似于上面结合图6a描述的所述扫描过程，在所述时间间隔t1至t6中的每个中使用各种不同的组配置顺序地扫描传感器电极的六个阵列中的每个。然而，本领域技术人员将注意到：在单个扫描循环(例如感测帧)期间执行的扫描过程将包括对来自感测电极的所述六个阵列中的每个中的行r1至r6中的每个传感器电极的结果信号采样六次，这可以将针对每个小阵列中的每个传感器电极的所计算的结果信号的信噪比改进六的平方根的比率，优于相对在图6a中示出的扫描过程的四的平方根。例如，传感器电极的所述六个阵列中的每个的行r2(例如，从上面数第二个)中的电极在所述时间间隔期间被采样，并且因此是在每个时间间隔期间从所述六个小阵列中的每个单独测量的复合结果信号的一部分。

针对在图6b中显示的实例的矩阵方程的实例如下。

测量的信号

重构

本领域技术人员将注意到：在此处所定义的扫描过程中被扫描的传感器电极的小阵列不需要以线性阵列被形成，并且因此可以按任何期望的图案(诸如方形阵列、极阵列(例如辐射状的)、对角线阵列、棋盘式阵列或其它有用的图案)被形成。如下是一般期望的：选择所述小阵列的传感器电极图案，以致其将所述感测区域170中的感测电极的较大的全阵列划分成规则的非重叠阵列，其利用形成所述电容性图像所需的所有传感器电极。在一些实施例中，所述非重叠阵列中的每一个电极被耦合在多路复用连接配置中(相似于在图3a或3b中显示的配置)，其允许每一个电极在所述扫描过程中的每个时间间隔期间生成所述复合结果信号期间被加入在期望大小的组中，如上面所讨论的。

图6c示出了被用于改进被放置在传感器电极的阵列之上的输入对象的位置的检测的可替代的扫描过程。在此实例中，传感器电极的阵列(相似于在图6a和6b中显示的阵列)以在空间上不规则的图案被扫描，但是在时间之上按循环重复的图案。在此实例中，传感器电极的阵列中的传感器电极的小阵列(例如，在每个列c1、c2、c3...c6中的六个传感器电极)被用于形成在每个时间间隔(例如，时间t1、t2、t3...t6)处被采样的复合结果信号。在此实例中，在所述时间间隔t1至t6的每个中使用各种不同的不规则的传感器电极120的组各自顺序地扫描传感器电极的六个阵列中的每个。本领域技术人员将注意到：在此实例中，在单个感测循环期间执行的所述扫描过程将包括对来自感测电极的阵列中的每个传感器电极的结果信号采样至少四次。例如，第一列c1的行r2(例如，从上面数第二行)中的电极在所述时间间隔t1、t2、t3和t6期间使用未反向的信号被采样，并且在所述时间间隔t4和t5期间使用反向的信号被采样，并且因此是在这些时间间隔的每个期间测量的所述复合结果信号的一部分。因此，通过选择在一个循环内对每一个电极采样期望次数的扫描图案，但是不一定以在空间上均匀的方式，被放置在传感器电极的阵列之上的输入对象的位置的检测可以使用此处所描述的分析技术而被改进。使用此技术可能对移除通过在每个时间间隔处以空间上规则的图案扫描传感器电极的阵列而产生的任何系统误差是有用的。例如，针对接近扫描速度(即，触摸电极节距乘以顺序扫描速率)移动的用户输入的位置中的误差可以通过选择所述电极阵列接收器解调的适当排序(排列)和相对相位而被最小化。

图6d示出了被用于改进被放置在传感器电极的阵列之上的输入对象的位置的检测的可替代的扫描过程。在此实例中，在所述时间间隔t1至t4的每个中使用各种不同组的传感器电极120扫描四个传感器电极的单个线性阵列。本领域技术人员将注意到：在单个循环期间执行的扫描过程将包括对来自每个传感器电极r1至r4的结果信号采样三次或更多次。例如，所述电极r2(例如，从上面数第二个)具有在所述时间间隔t1、t2和t4期间提供的非反向的信号，并且反向的信号在所述时间间隔t3期间被提供，如由以不同的方式加阴影线的框所示出的。因此，被提供给每一个电极的每个信号将是在这些时间间隔的每个中测量的复合结果信号的一部分。因此，在此类型的传感器电极配置上被使用的扫描图案也可以被用于使用此处所描述的分析技术改进被放置在传感器电极的阵列之上的输入对象的位置的检测。

图6e示出了被用于改进被放置在传感器电极的阵列之上的输入对象的位置的检测的另一可替代扫描过程。在此实例中，在两个不同的时间间隔t1和t2期间扫描两个传感器电极的单个线性阵列。本领域技术人员将注意到：在单个循环期间执行的所述扫描过程将包括对来自行r1至r2中的每个传感器电极的结果信号采样一次或更多次。例如，所述电极r2具有在所述时间间隔t1期间提供的非反向的信号，并且反向的信号在所述时间间隔t2期间被提供，如由以不同的方式加阴影线的框所示出的。因此，被提供给每一个电极的每个信号将是在这些时间间隔的每个中使用所述两个传感器电极r1和r2测量的复合结果信号的一部分。因此，相似于上面所讨论的其它配置，在此类型的传感器电极配置上被使用的扫描过程也可以被用于使用此处所描述的分析技术改进被放置在传感器电极的阵列之上的输入对象的位置的检测。

尽管在图6a-6e中显示的扫描过程各自示出了包括所述传感器电极在每个时间间隔期间处于两个状态中的一个中(例如，提供未反向的结果信号和不提供信号，或者未反向的结果信号和反向的结果信号)的扫描过程，这些所示出的扫描过程不是意在限制此处所提供的公开的范围，因为此处所描述的扫描过程中的任何一个可以在所述扫描循环内的每个不同的时间间隔处在所述传感器电极中的一个或多个处利用所述三个可能的结果信号状态中的任何一个(例如，反向的、非反向的和“没有提供信号的”传感器电极状态)，以检测被放置在所述传感器电极的阵列之上的输入对象的位置。

图7示出了根据本公开的一个实施例的被用于扫描传感器电极的全阵列以更准确地检测所述传感器电极的全阵列之上的输入对象140的位置的检测过程700。然而，所述检测过程可以在包括所述感测区域170的子集的所有感测元件120的子集上被执行。所述传感器电极的阵列可以是列、行、块，或者以均匀或变化的密度跨越所述感测区域170分布(例如棋盘式或伪随机分布)。由不同的传感器电极120构成的所述感测区域170内的不同的阵列可以使用所述电极信号的不同的多路复用配置、激励、反相和缩放，以致所测量的结果信号的处理虑及在不同的感测电极处以改进的信噪比重构多个独立的测量。此外，可以用不同的载波频率和/或不同的相位的载波频率(例如，i/q、正弦/余弦)测量不同的传感器区域。在一些实施例中，所述载波频率以及其任何调制(例如，振幅、相位等等)在扫描循环期间可以是恒定的。所述过程700开始于扫描过程配置701步骤，其被用于定义扫描过程711随后要如何在步骤701中定义的传感器电极配置上被执行。所述扫描过程配置701步骤一般包括定义全阵列传感器电极图案(即步骤702)以及使用所定义的传感器电极的全阵列定义要被执行的扫描过程(即步骤704)的过程。

步骤702一般包括如下过程：在所述感测区域170内的图案中定义和/或布置传感器电极的全阵列，以致所形成的传感器电极的全阵列可以被相等地分割成传感器电极的更小的阵列，其各自在步骤711中执行的扫描过程期间被扫描。如上面简要讨论的，在一些实施例中，所述传感器电极的全阵列的图案一般要求所述全阵列被分割成传感器电极的非重叠的较小的阵列，其在所述扫描过程的单个扫描循环期间利用形成电容性图像所需的所有传感器电极。所述较小的阵列配置典型地以如下这样的方式被定义：所执行的扫描过程能够收集期望数量的复合结果信号样本，以改进从所述过程700获得的所述结果的信噪比，如由上面讨论的等式所定义的。在一些实施例中，所述较小的阵列被定义成和/或所述处理系统110被配置成允许所述传感器电极的较小的阵列的每个中的传感器电极以群组方式被采样，并且将根据每一个所采样的群组生成的复合结果信号递送至接收器模块305。所述传感器电极的较小的阵列包括期望数量的传感器电极，以允许在所述扫描过程的扫描循环(例如711)期间对所有传感器电极采样相同次数。例如，返回参考图5a和6a，所述传感器电极的较小的阵列包括六个传感器电极，其使得能够使用四个传感器电极生成复合结果信号，所述四个传感器电极在每个时间间隔处被连接在不同的组中，以在所述六个时间间隔扫描循环期间对来自每个传感器电极的输出相等地采样四次。在另一实例中，返回参考图6b，所述传感器电极的较小的阵列包括六个传感器电极，其使得能够使用六个传感器电极生成复合结果信号，所述六个传感器电极在每个时间间隔处被连接在不同的组中，以在所述六个时间间隔扫描循环期间对来自每个传感器电极的输出相等地采样六次。

接下来，在步骤704处，扫描过程序列或扫描过程被定义成使得来自所述传感器电极的全阵列中的每个传感器电极的输出能够被测量多次并且被滤波(例如，求平均和/或抽取)，以改进从每个传感器电极接收的所检测的信号的信噪比。在步骤704期间，在扫描循环期间要被连接在组中的传感器电极的期望的数量被定义，以确保在所述扫描过程的单个扫描循环(例如711)期间对每个传感器电极采样相同次数。在步骤704期间，所述样本(例如，多路复用器和/或信号缩放)矩阵a和重构(例如，逆)样本矩阵a^-1被选择用于在所述扫描过程配置701期间定义的扫描过程，其中所述样本矩阵a扫描图案在所述扫描过程中的每个时间间隔期间被执行。如上面所注意到的：如下是一般优选的：所述样本矩阵a是可逆的，并且因此，所述样本矩阵a的行列式一般将是非零的(例如，det(a)≠0)。

一旦已经使用在步骤701期间接收的输入形成了所述输入装置100，并且所述扫描过程已经被定义、编码和准备由所述处理系统110使用，就可以执行所述扫描过程711。所述扫描过程711一般包括生成复合结果信号，所述复合结果信号在所述扫描过程711的每个时间间隔期间由所述全阵列内的所述传感器电极的较小的阵列中的至少一个中的传感器电极120的所连接的组生成。

所述扫描过程711开始于步骤7121，其包括生成来自在所述传感器电极的全阵列内定义的所述传感器电极的阵列中的一个内的至少第一组传感器电极的复合结果信号。生成所述复合结果信号一般将包括：多路复用器304选择所述第一组中的期望的传感器电极以允许所述处理系统110中的组件驱动所选择的传感器电极120，以致所述第一复合结果信号可以由接收器模块305检测。所接收的第一复合结果信号随后可以被存储在所述处理系统110内的存储器中(即步骤715)。

所述扫描过程711随后可以继续至步骤7122，其包括生成来自所述传感器电极的阵列中的一个内的至少第二组传感器电极的第二复合结果信号。生成所述第二复合结果信号一般将包括：多路复用器304选择第二组中的期望的传感器电极以允许所述处理系统110中的组件驱动所选择的传感器电极120，以致所述第二复合结果信号可以由所连接的接收器模块305检测。所接收的第二复合结果信号随后可以被存储在所述处理系统110内的存储器中(即步骤715)。

所述扫描过程711随后将继续，直至所定义的扫描过程的循环中的所述传感器电极的组中的最后一个被使用以生成复合结果信号(例如，步骤712n)。在所述最后一个复合结果信号已经被生成并且被可选地存储在存储器中之后，所述扫描过程可以在步骤7121处再次重新开始。

本领域技术人员将注意到：在所述检测过程700中定义的扫描过程711可以形成被用于使用所述感测区域170中的传感器电极120的所述全阵列中的全部形成电容性图像的更大的扫描过程的一部分。所述扫描过程711可以在传感器电极120的多个较小的阵列上以并行的方式、以串行的方式、或者串行和并行两者的组合的方式被执行。换句话说，所述扫描过程711可以在传感器电极120的所述较小的阵列中的两个或更多个上被同时执行，如结合图6a中示出的实例所讨论的，和/或所述扫描过程711可以在传感器电极120的所述较小的阵列中的至少两个上以串行的方式被执行(例如，一个扫描过程701不开始，直至另一个结束)。本领域技术人员将注意到：在传感器电极120的一个较小的阵列上被使用的扫描过程711可以仅形成在感测区域170中发现的传感器电极120上执行的完整扫描循环的一部分，以形成用于确定输入对象信息(例如位置)的电容性图像。

接下来，在步骤721处，所生成的复合结果信号被分析，以确定针对传感器电极的所述较小的阵列中的每个传感器电极的改进的结果信号，并且最终经由所述感测区域170中的所有传感器电极。在步骤721期间执行的过程将包括：在所述扫描过程711的一个循环内分析所接收的所述生成的复合结果信号。在步骤721期间执行的所述分析过程将包括：在所述扫描过程配置701步骤期间分析为所述扫描过程711创建的逆矩阵(即矩阵a^-1)。可替代地，在一些实施例中，在步骤721期间执行的所述分析过程将包括：在所述扫描过程配置701步骤期间分析为所述扫描过程711创建的“伪逆矩阵”。并且，在一些实施例中，在步骤721中执行的所述过程将包括所述复合结果信号(即矩阵m)与逆样本矩阵a^-1(或伪逆矩阵)的矩阵相乘除以归一化因子。针对所述感测区域170内的传感器电极的所有扫描的小阵列完成在步骤721期间执行的所述过程，以确定针对所述感测区域170中的所有传感器电极的改进的结果信号。当最后的改进的结果信号正被确定时，或者在最后一个结果信号已经被确定之后，所述扫描过程可以在该过程的开始处(步骤7121)继续。在步骤721期间获得的结果可以被可选地存储在存储器中，用于以后使用，或者可以被实时地使用。

接下来，在步骤731处，在步骤721期间确定的所分析的(即重构的)结果随后由所述处理系统110使用以确定所述感测区域170中的输入对象位置。在一些实施例中，为传感器电极的所述较小的阵列中的每个创建的传感器电极矩阵e被比较、合并或联结在一起，以形成完整的感测区域170(或感测区域170的子集)的电容性图像，以致在步骤721期间获得的该感测区域中的每个感测电极的电容可以被用于确定所述输入对象的位置。

此外，在一些实施例中，所述扫描过程711包括使用被提供给所述传感器电极120中的一个或多个的编码的电容性感测信号来进一步改进所述信噪比(s/n)，并且因此改进确定输入对象的位置的准确性和/或可重复性。当集成的显示器和传感器电极120的阵列正被并行地更新时此过程可能是有用的。在一个实施例中，处理系统110将被用于执行电容性感测(例如，绝对电容感测或跨电容感测)的编码的电容性感测信号的频率与被用于更新集成的显示器的线速率同步。在一个实施例中，所述电容感测信号包括多个感测循环，其各自包含两个半循环。所述半循环可以被同步至当更新所述显示器时使用的线速率。例如，所述半循环的时间段可以是被用于执行线更新的时间段的整数倍。例如，所述半循环的时间段可以是所述线更新的时间段的四倍长，或者反之亦然。

所述处理系统110可以将所述电容感测信号相位对准至由显示信号生成的一个或多个周期性噪声事件。在此情况下，所述电容感测信号可以与源驱动器输出对准，以致电荷共享事件、源极线启用和/或栅极线驱动可以与所解调的电容感测信号中的重置周期对准。特别地，因为所述噪声事件(例如，所述电荷共享事件、源极线启用和/或栅极线驱动)典型地落在所述重置周期内，来自此事件的任何噪声不被记录在所采样的解调的电容感测信号中。在这样的实施例中，所述重置时间的开始和结束处于稳定的电压。尽管如此，其它相位对准是可能的，并且仍然减轻或防止所述噪声事件影响电容性感测。在一个实例中，所述噪声可以被减轻，只要所述噪声事件始终落入所述解调信号的相同周期内。

因此，此处所提出的所述实施例和实例被呈现，以便最佳地解释根据本技术的实施例及其特定的应用，并且由此使本领域技术人员能够制作和使用本发明。然而，本领域技术人员将认识到：已经仅为了例示和实例的目的呈现了前面的描述和实例。如所提出的描述不是意在是穷尽的，或者将本发明限制于所公开的精确的形式。

鉴于前面所述,本公开的范围由随附的权利要求确定。

100输入装置

110处理系统

120传感器电极

121感测元件

122栅电极

124电容性感测元件

130按钮

140输入对象

150电子系统

160显示装置

170感测区域

201集成的控制系统

204电容性感测电路

240连接

300部分

302多路复用器组件

303接收器信道

304多路复用器

305接收器模块

310a电流输送器

310b电流输送器

310电流输送器

320模拟前端

700检测过程

701扫描过程

702步骤

704步骤

711步骤

712n步骤

715步骤

721步骤

731步骤