用于集成设备的同时显示更新和电容感测的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开的实施例总体上涉及用于并行执行电容感测和显示更新的方法和装置，并且更具体地涉及将电容感测信号同步到在更新显示时所使用的行速率(line rate)O
【背景技术】
[0002]包括接近传感器设备(通常还称为触摸板或触摸传感器设备)的输入设备被广泛地用在各种电子系统中。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不透明触摸板)。接近传感器设备还常常被用在较小计算系统(诸如集成在蜂窝电话中的触摸屏)中。
【发明内容】
[0003]本文中所描述的一个实施例是一种输入设备，其包括多个显不电极、多个传感器电极显示器、以及耦合到多个传感器电极和显示电极的处理系统。该处理系统被配置成将电容感测信号驱动到多个传感器电极中的至少一个上并且将显示信号驱动到多个显示电极中的至少一个上以用于更新显示。此外，在至少某个时间段内并行驱动电容感测信号和显示信号，并且将电容感测信号的频率同步到显示模块在更新显示时所使用的行速率。
[0004]本文中所描述的另一实施例是一种处理系统，其包括被配置成将电容感测信号驱动到多个传感器电极中的至少一个上的感测模块和被配置成将显示信号驱动到多个显示电极中的至少一个上以用于更新显示的显示模块。而且，在至少某个时间段内并行驱动电容感测信号和显示信号，并且将电容感测信号的频率同步到显示模块在更新显示时所使用的行速率。
[0005]本文中所描述的另一实施例是一种方法，其将电容感测信号驱动到多个传感器电极中的至少一个上并且将用于更新显示的显示信号驱动到多个显示电极中的至少一个上。此外，在至少某个时间段内并行驱动电容感测信号和显示信号，并且将电容感测信号的频率同步到在更新显示时所使用的行速率。
【附图说明】
[0006]为了本发明的以上记载的特征能够被详细地理解所用的方式，可以通过参考实施例来得到以上简要地概述的本发明的更详细的描述，所述实施例中的一些实施例在附图中图示。然而，要注意的是，由于本发明可以容许其它同样有效的实施例，所以附图仅图示本发明的典型实施例，并且因此将不被认为限制其范围。
[0007]图1是根据本文中所描述的一个实施例的示例性输入设备的框图。
[0008]图2A-2B图示了根据本文中所描述的实施例的感测元件或电容感测像素的示例性图案的部分。
[0009]图3是根据本文中所描述的一个实施例的显示设备的示意性框图。
[0010]图4图示了根据本文中所描述的一个实施例的用于更新显示设备中的源极线的系统。
[0011 ]图5A-5D图示了根据本文中所描述的实施例的用于显示设备的反转(invers1n)方案。
[0012]图6A-6B图示了根据本文中所描述的实施例的用于将电容感测与显示更新同步的时序图。
[0013]图7图示了根据本文中所描述的一个实施例的将电容感测与激活的栅极线空间分离。
[0014]图8A-8D图示了根据本文中所描述的实施例的在与激活的栅极线空间分离的显示器的部分中执行电容感测。
[0015]图9图示了根据本文中所描述的一个实施例的用于并行执行电容感测和显示更新的方法。
[0016]图10图示了根据本文中所描述的实施例的用于将电容感测与显示更新同步的时序图600。
[0017]图11是图示了根据本文中所公开的一个实施例的针对电容感测的噪声敏感性的图 700。
[0018]图12图示了根据一个实施例的针对显示帧的时序图。
[0019]图13是根据一个实施例的用于针对经同步的显示更新和电容感测进行频移的方法。
[0020]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，在没有特定记载的情况下在一个实施例中公开的元件可以被有益地用在其它实施例上。在此引用的附图不应当被理解为按照比例绘制，除非特别说明。此外，为了呈现和解释的清楚性，附图常常被简化并且细节或组件被省略。附图和讨论用来解释以下所讨论的原理，其中相似的标记表示相似的元件。
【具体实施方式】
[0021]以下详细描述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。
[0022]本技术的各种实施例提供了输入设备和用于改进可用性的方法。
[0023]集成显示器(S卩，除了提供电容感测区之外还输出图像的显示器)中的电容感测具有许多挑战，包括布线和信号稳定(settl ing)，其可能引起电容感测性能的恶化(例如，较低的信噪比或SNR)或显示性能的恶化(例如，靠近传感器电极的可见伪像)。例如，集成显示器中的像素的选择和更新可能在电学上与受输入对象影响的电荷耦合的精确测量干扰。一种解决方案是使显示更新稳定时间与触摸感测更新稳定时间不重叠。这样做防止电容触摸感测的电学调制(或阻抗的改变)影响显示像素中的电压或电流(例如，当源极驱动器通过栅极线选择而耦合到像素时)，尤其是在管线化显示更新中。然而，允许同时电容感测和显示更新能够提供显著改进的性能和/或减少面板要求。这些改进是由于能够执行电容感测和显示更新这两者的显著增加的时间所致。同时显示更新和电容感测能够通过选择电容感测信号和显示信号的适当的更新频率、相位和/或位置来实现。
[0024]在一个实施例中，具有集成显示器的输入设备与将显示信号驱动到显示电极上并行地在传感器电极上驱动电容感测信号(例如，用于执行绝对电容感测和/或跨电容感测的信号)。为了减轻两个信号之间的干扰，输入设备将电容感测信号的频率同步到在执行显示更新时(即，集成显示器用于更新像素行的时间段)所使用的行速率。在一个示例中，电容感测周期包括均包含两个半周期的多个感测周期。半周期的时间段可以与行速率同步。
[0025]另外，在一个实施例中，输入设备可以使电容感测信号与诸如电压转变、电荷共享事件等之类的显示信号中的周期性噪声事件相位对准。在一个示例中，输入设备可以使与电容感测信号相关联的重置时段对准到显示信号中发生的周期性噪声事件。以此方式，由传感器电极上的噪声事件生成的任何噪声被忽略。通过使电容感测信号和显示信号同步和相位对准，在对电容感测信号进行采样和滤波时，输入设备可以防止噪声事件指示电容的改变(其可能被误解释为由最接近于集成显示器的输入对象引起)。
[0026]在另一实施例中，输入设备可以在与当前激活的显示电极空间分离的传感器电极上执行电容感测。在更新显示时，输入设备可以通过激活相应的栅极线来连续地光栅扫描通过每一行。为了避免栅极线上的信号与传感器电极上的电容感测信号之间的干扰，输入设备可以在与其中设备当前正在更新像素的激活的栅极线空间分离的传感器电极上执行电容感测。此外，输入设备可以通过如上所述使电容感测信号同步和相位对准到显示信号来减轻传感器电极与其它显示电极(例如，诸如源极线之类的与激活的栅极线不同的显示电极或Vcom电极)之间的干扰。
[0027]其它实施例总体上包括用于针对经同步的显示更新和电容感测将电容感测信号和显示信号频移的方法、输入设备和处理系统。输入设备将显示信号驱动到至少一个显示电极上以用于更新显示。输入设备还将具有第一频率的第一电容感测信号驱动到至少一个传感器电极上，其中该第一频率被同步到该显示信号。输入设备还将具有第二频率的第二电容感测信号驱动到至少一个传感器电极上，其中该第一频率和该第二频率不同。调节显示信号的定时以维持与第二电容感测信号的同步，并且在至少某个时间段内并行驱动多个电容感测信号中的每一个和显示信号。
[0028]为了改进电容感测性能，输入设备可以将电容感测信号的相位和频率同步到显示信号以便减轻源极线与传感器电极之间的噪声。为了避免干扰噪声源，输入设备可以调节电容感测信号的频率。输入设备可以对应地调节显示信号的定时以便维持同步，并且由此维持对电容感测性能的益处。
[0029]图1是根据本文中所呈现的一个实施例的示例性输入设备100的框图。在各种实施例中，输入设备100包括感测设备并且可选地包括显示设备(未示出)。在其它实施例中，输入设备100包括具有诸如电容感测设备之类的集成感测设备的显示设备。输入设备100可以被配置成向电子系统150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。电子系统的另外的示例包括外围设备，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、信息站和视频游戏机(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、编辑器和播放器，诸如电视、机顶盒、音乐播放器、数码相框和数码相机)。另外，电子系统可以是输入设备的主设备或从设备。
[0030]输入设备100能够被实现为电子系统150的物理部分，或者能够与电子系统150在物理上分离。在适当的情况下，输入设备100可以使用以下各项中的任何一项或多项来与电子系统150的部分通信:总线、网络和其它有线或无线互连件。示例包括12(:、3?1、？3/2、通用串行总线(USB)、蓝牙、RF和IRDA。
[0031]在图1中，将输入设备100示出为被配置成在感测区120中感测由一个或多个输入对象140提供的输入的接近传感器设备(常常还称为“触摸板”或“触摸传感器设备”)。示例输入对象包括手指和触针，如图1中所示。
[0032]感测区120涵盖输入设备100上方、后方、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、形状和位置可以因实施例而很大地不同。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精确的对象检测。在各种实施例中，该感测区120沿特定方向延伸到的距离可以是大约小于一毫米、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，其包括没有与输入设备100的任何表面的接触、与输入设备100的输入表面(例如，触摸表面)的接触、与耦合有某个量的施加力或压力的输入设备100的输入表面的接触和/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。
[0033]输入设备100可以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。输入设备100包括用于检测用户输入的一个或多个感测元件121。作为若干个非限制性示例，输入设备100可以使用电容技术、弹性技术、电阻技术、电感技术、磁性技术、声学技术、超声技术和/或光学技术。
[0034]—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沿着特定轴或平面的输入投影。
[0035]在输入设备100的一些电阻实现方式中，柔性且导电第一层通过一个或多个间隔物元件与导电第二层分离。在操作期间，跨越多层创建一个或多个电压梯度。按压柔性第一层可以使其充分弯曲以创建多层之间的电接触，产生反映多层之间的(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。
[0036]在输入设备100的一些电感实现方式中，一个或多个感测元件121检测由谐振线圈或线圈对感应出的回路电流。电流的幅度、相位和频率的某个组合然后可以被用于确定位置信息。
[0037]在输入设备100的一些电容实现方式中，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。
[0038]—些电容实现方式利用电容感测元件121的阵列或其它规则或非规则图案来创建电场。在一些电容实现方式中，分离感测元件121可以欧姆地耦合在一起以形成更大的传感器电极。一些电容实现方式利用电阻片，其可以是电阻均匀的。尽管未示出，但是感测元件121可以是包括一个或多个传感器或其它电极的电容感测像素。
[0039]—些电容实现方式利用基于传感器电极与输入对象之间的电容耦合的改变的“自电容”(或“绝对电容”)感测方法。在各种实施例中，靠近传感器电极的输入对象改变靠近传感器电极的电场，因此改变所测量的电容耦合。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，系统接地)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耦合来进行操作。
[0040]—些电容实现方式利用基于传感器电极之间的电容耦合的改变的“互电容”(或“跨电容”)感测方法。电容耦合的改变可以在两个不同感测元件121中的传感器电极之间或者在相同感测元件121中的两个不同传感器电极之间。在各种实施例中，靠近传感器电极的输入对象改变传感器电极之间的电场，因此改变所测量的电容耦合。在一个实现方式中，跨电容感测方法通过检测一个或多个发射器传感器电极(也就是“发射器电极”)与一个或多个接收器传感器电极(也就是“接收器电极”)之间的电容耦合而进行操作。可以相对于参考电压(例如，系统接地)调制发射器传感器电极以发射发射器信号。接收器传感器电极可以相对于参考电压保持基本恒定以促进作为结果的信号的接收。作为结果的信号可以包括对应于一个或多个发射器信号和/或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电极或接收器电极，或者可以被配置成既发射又接收。
[0041 ] 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。处理系统110包括一个或多个集成电路(IC)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发射信号的发射器电路和/或被配置成利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，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，将构成处理系统110的组件定位在一起，诸如靠近输入设备100的(一个或多个)感测元件121。在其它实施例中，处理系统110的组件与接近于输入设备100的(一个或多个)感测元件的一个或多个组件和其它位置的一个或多个组件在物理上分离。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(可能具有相关联的固件)。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还执行其它功能，诸如操作显示屏、驱动触觉致动器等。
[0042]处理系统110可以被实现为处理处理系统110的不同功能的模块集合。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。
[0043]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，诸如促进完整范围的动作，包括模式改变动作和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整。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。作为又另外的示例，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。
[0045]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