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。其他示例模块包括:传感器操作模块，配置成操作(一个或多个)感测元件124以检测输入；识别模块，配置成识别例如模式变更手势等的手势；以及模式变更模块，用于变更操作模式。
[0043]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170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、菜单导航和其他功能之类的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(例如向电子系统中与处理系统I1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GUI动作。
[0044]例如，在一些实施例中，处理系统110操作输入装置100的(一个或多个)感测元件124，以便产生电信号，该电信号指示感测区170中的输入(或者没有输入)。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可数字化从感测元件124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、解调或者其他信号调节。在各个实施例中，处理系统110直接从采用感测元件124(传感器电极120)所接收的所产生信号来生成电容图像。在其他实施例中，处理系统110在空间上对采用感测元件124 (或传感器电极120)所接收的所产生信号进行滤波(例如取相邻元件的差、加权和)，以生成锐化或平均图像。作为又一个示例，处理系统110可减去或者以其他方式考虑基准，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。
[0045]如本文所使用的“位置信息”广义地包含绝对位置、相对位置、速度、加速度和其他类型的空间信息。示范“零维”位置信息包括近/远或接触/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。其他示例包括空间信息的其他表示。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。
[0046]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170中的输入的冗余功能性或者某种其他功能性。图1示出感测区170附近的按钮130，该按钮能够用来促进使用输入装置100对项目的选择。其他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可以在没有其他输入组件的情况下实现。
[0047]在一些实施例中，输入装置100包括触摸屏界面，并且感测区170重叠显示装置160的显示屏幕的有源区的至少一部分。例如，输入装置100可包括覆盖显示屏幕的基本上透明的感测元件124，并且提供用于关联电子系统的触摸屏界面。显示屏幕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)或者其他显示技术。输入装置100和显示装置160可共享物理元件。例如，一些实施例可将相同电气组件的一部分用于显示和感测(例如配置成控制源、栅和/或Vcom电压的有源矩阵控制电极)。共享组件可包括显示电极、衬底、连接器和/或连接。作为另一个示例，显示装置160可部分或全部由处理系统110来操作。
[0048]应当理解，虽然在全功能设备的上下文中描述本技术的许多实施例，但是本技术的机制能够作为多种形式的程序产品(例如软件)来分配。例如，本技术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，本技术的实施例与用于执行分配的介质的特定类型无关地同等适用。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、全息或者任何其他存储技术。
[0049]图2A示出按照一些实施例、配置成在与图案关联的感测区170中进行感测的感测元件124的示范图案的一部分。为了说明和描述的清楚起见，图2A按照简单矩形的图案示出感测元件124的传感器电极120，其中网格电极222设置在传感器电极之间，并且没有示出各种其他组件。感测元件124的示范图案包括以X列和Y行所设置的传感器电极120χ，γ的阵列(统称为传感器电极120)，其中X和Y为正整数，但是X和Y其中之一可以为零。预期的是，感测元件124的图案可包括具有其他配置(例如极性阵列、重复图案、非重复图案、单行或单列或者其他适当布置)的多个传感器电极120。此外，在各个实施例中，传感器电极的数量可逐行和/或逐列改变。在一个实施例中，至少一行和/或一列传感器电极120相对其他传感器电极偏移，使得它与其他传感器电极相比沿至少一个方向进一步延伸。传感器电极120和网格电极122耦合到处理系统110，并且用来确定感测区170中的输入物体140的存在(或者不存在)。
[0050]在第一操作模式中，传感器电极120(120-1、120-2、120-3、…、120_η)的布置可用来经由绝对感测技术来检测输入物体的存在。也就是说，处理系统110配置成调制传感器电极120，以获取调制传感器电极120与输入物体之间的电容耦合的变化的测量，从而确定输入物体的位置。处理系统110还配置成基于采用传感器电极120 (其经过调制)所接收的所产生信号的测量来确定绝对电容的变化。
[0051]传感器电极120通常相互欧姆地隔离，并且还与网格电极122欧姆地隔离。也就是说，一个或多个绝缘体分隔传感器电极120 (和网格电极122)，并且防止它们相互电短接。在一些实施例中，传感器电极120和网格电极122通过绝缘间隙202来分隔。分隔传感器电极120和网格电极122的绝缘间隙202可填充有电绝缘材料，或者可以是空气隙。在一些实施例中，传感器电极120和网格电极122通过一层或多层绝缘材料垂直地分隔。在另外某些实施例中，传感器电极120和网格电极122通过一个或多个衬底来分隔；例如，它们可设置在同一衬底的相对侧上或者在不同衬底上。在又一些其他实施例中，网格电极122可由同一衬底上或者不同衬底上的多层来组成。在一个实施例中，第一网格电极可在第一衬底或者衬底的第一侧上形成，以及第二网格电极可在第二衬底或者衬底的第二侧上形成。例如，第一网格包括设置在显示装置160的TFT层上的一个或多个公共电极，以及第二网格电极设置在显示装置160的滤色器玻璃上。在一个实施例中，第一网格电极的尺寸等于第二网格电极的尺寸。在一个实施例中，第一网格电极的至少一个尺寸与第二网格电极的尺寸有所不同。例如，第一网格电极可配置成使得其设置在第一与第二传感器电极120之间，以及第二网格电极可配置成使得它重叠第一和第二传感器电极120的至少一个以及第一网格电极。此外，第一网格电极可配置成使得它设置在第一与第二传感器电极120之间，以及第二网格电极可配置成使得它仅重叠第一网格电极，并且小于第一网格电极。
[0052]在第二操作模式中，传感器电极120 (120-1、120-2、120-3、…、120_η)可用来在发射器信号被驱动到网格电极122上时经由跨电容感测技术来检测输入物体的存在。也就是说，处理系统110配置成采用发射器信号来驱动网格电极122，并且采用各传感器电极120来接收所产生信号，其中所产生信号包含与发射器信号对应的影响，所产生信号由处理系统110或者另一处理器用来确定输入物体的位置。
[0053]在第三操作模式中，传感器电极120可划分为发射器和接收器电极的编组，用来经由跨电容感测技术来检测输入物体的存在。也就是说，处理系统110可采用发射器信号来驱动第一组传感器电极120，并且采用第二组传感器电极120来接收所产生信号，其中所产生信号包含与发射器信号对应的影响。所产生信号由处理系统110或者另一处理器用来确定输入物体的位置。
[0054]输入装置100可配置成工作在上述模式的任一种。输入装置100还可配置成在上述模式的任何两个或更多之间进行切换。
[0055]电容耦合的局部电容感测的区域可称作“电容像素”。电容像素可在第一操作模式中形成在单独传感器电极120与参考电压之间、在第二操作模式中形成在传感器电极120与网格电极122之间以及形成在用作发射器和接收器电极的传感器电极120的编组之间。电容耦合随着与感测元件124关联的感测区170中的输入物体140的接近和运动而变化，并且因而可用作输入装置100的感测区中的输入物体的存在的指示符。
[0056]在一些实施例中，“扫描”传感器电极120，以确定这些电容耦合。也就是说，在一个实施例中，传感器电极120的一个或多个被驱动，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，多个发射器电极可传送相同发射器信号，并且实际上产生实际更大的发射器电极。备选地，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一个或多个编码方案来传送不同的发射器信号，该一个或多个编码方案使发射器信号对接收器电极的所产生信号的组合影响能够被单独确定。在一个实施例中，多个发射器电极可同时传送相同发射器信号，而接收器电极采用扫描方案用以接收。
[0057]可单一或者多个地操作配置为接收器传感器电极的传感器电极120，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。处理系统110可配置成按照扫描方式和/或复用方式采用传感器电极120进行接收，以减少要进行的同时测量的数量以及支持电气结构的尺寸。在一个实施例中，一个或多个传感器电极经由切换元件、例如复用器等耦合到处理系统110的接收器。在这种实施例中，切换元件可以是处理系统110内部的或者是处理系统110外部的。在一个或多个实施例中，切换元件还可配置成将传感器电极与发射器或其他信号和/或电压电位耦合。在一个实施例中，切换元件可配置成将多于一个接收器电极同时耦合到公共接收器。
[0058]在其他实施例中，“扫描”传感器电极120以确定这些电容耦合包括调制传感器电极的一个或多个，并且测量一个或多个传感器电极的绝对电容。在另一个实施例中，可操作传感器电极，使得多于一个传感器电极同时被驱动和用以接收。在这类实施例中，绝对电容测量可同时从一个或多个传感器电极120的每个来得到。
在一个实施例中，传感器电极120的每个同时被驱动并且用以接收，从而同时从传感器电极120的每个得到绝对电容测量。在各个实施例中，处理系统110可配置成有选择地调制传感器电极120的一部分。例如，传感器电极可基于(但不限于)运行于主处理器上的应用、输入装置的状态和感测装置的操作模式来选择。在各个实施例中，处理系统110可配置成有选择地屏蔽传感器电极120的至少一部分，以及有选择地屏蔽或(一个或多个)网格电极122或者采用(一个或多个)网格电极122进行传送，同时有选择地采用其他传感器电极120进行接收和/或传送。
[0059]来自电容像素的一组测量形成“电容图像”(又称作“电容帧”)，其表示像素处的电容耦合。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来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来跟踪进入、退出感测区以及处于感测区中的一个或多个输入物体的运动。
[0060]在上述实施例的任一个中，多个传感器电极120可结合在一起，使得传感器电极120同时被调制或者同时用以接收。如与以上所述方法相比，将多个传感器电极结合在一起可产生过程(course)电容图像，该图像不可用来辨别准确位置信息。但是，过程电容图像可用来感测输入物体的存在。在一个实施例中，过程电容图像可用来使处理系统110或输入装置100脱离休眠或低功率模式。在一个实施例中，过程电容图像可用来使电容传感器集成电路脱离休眠模式或低功率模式。在另一个实施例中，过程电容图像可用来使主集成电路脱离休眠模式或低功率模式。过程电容图像可对应于整个传感器区域，或者仅对应于传感器区域的一部分。
[0061]输入装置100的本底电容是与感测区170中没有输入物体关联的电容图像。本底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170中时获取“基准图像”，并且将那些基准图像用作其本底电容的估计。本底电容或基准电容可因两个传感器电极之间的杂散电容耦合而存在(其中一个传感器电极采用调制信号来驱动，而另一个传感器电极相对于系统地保持为固定)或者来源于接收器电极和附近调制电极之间的杂散电容耦合。在许多实施例中，本底或基准电容对于用户输入手势的时间周期而言可以是相对固定的。
[0062]能够对于输入装置100的本底电容来调整电容图像，以获得更有效处理。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“基准化电容图像”，来实现这个方面。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，并且根据那个基准图像来确定变化。
[0063]在一些触摸屏实施例中，传感器电极120的一个或多个包括在更新显示屏幕的显示中使用的一个或多个显示电极。显示电极可包括有源矩阵显示器的一个或多个元件，例如分段Vcom电极((一个或多个)公共电极)的一段或多段、源驱动线、栅线、阳极子像素电极或阴极像素电极或者任何其他显示元件。这些显示电极可设置在适当显示屏幕衬底上。例如，公共电极可设置在一些显示屏幕(例如共面转换(IPS)、边缘场转换(FFS)或面线转换(PLS)有机发光二极管(OLED))中的透明衬底(玻璃衬底、TFT玻璃或者任何其他透明材料)上、一些显示屏幕(例如图案化垂直配向(PVA)或多域垂直配向(MVA))的滤色器玻璃的底部、发射层(OLED)之上等。在这类实施例中，显示电极又能够称作“组合电极”，因为它执行多个功能。在各个实施例中，传感器电极120的每个包括一个或多个公共电极。在其他实施例中，至少两个传感器电极120可共享至少一个公共电极。虽然以下描述可描述传感器电极120和/或网格电极122包括一个或多个公共电极，但是如上所述的各种其他显示电极也可与公共电极结合使用或者作为公共电极的替代。在各个实施例中，传感器电极120和网格电极122包括整个公共电极层(Vcom电极)。
[0064]在各个触摸屏实施例中，“电容帧率”(获取连续电容图像的速率)与“显示帧率”(更新显示图像(包括刷新屏幕以重新显示相同图像)的速率)可以是相同或者不同的。在各个实施例中，电容帧率是显示帧率的整数倍。在其他实施例中，电容帧率是显示帧率的分数倍。在又一些实施例中，电容帧率可以是显示帧率的任何分数或整数。在一个或多个实施例中，显示帧率可在触摸帧率保持恒定的同时发生变化(例如，以降低功率或者提供附加图像数据、例如3D显示信