驅動傳感器電極以用于絕對電容性感測的制作方法

實施例一般涉及輸入感測，并特別涉及通過驅動傳感器電極以用于絕對電容性感測的輸入感測。

背景技術：

包括接近傳感器設備(通常也稱為觸摸板或觸摸傳感器設備)的輸入設備被廣泛地用在多種電子系統中。接近傳感器設備典型地包括常常通過表面來區分的感測區，在其中接近傳感器設備確定一個或多個輸入對象的存在、位置和/或運動。接近傳感器設備可以用于為電子系統提供界面。例如，接近傳感器設備常常被用作用于較大計算系統的輸入設備(諸如集成在筆記本或臺式計算機中或者在其外圍的觸摸板)。接近傳感器設備也常常被用在較小計算系統中(諸如集成在蜂窩電話或平板計算機中的觸摸屏)。

輸入設備可以采用跨電容(或“互電容”)來確定與感測區中的輸入對象的存在相關的電容性耦合的改變。給定感測區的陣列，跨電容感測可以用于生成電容性圖像，可以在給定時間從電容性圖像解析出多個輸入對象(例如，“多觸摸”感測)。然而，隨著輸入對象和感測區之間的距離增加(例如，接近或懸停感測)，跨電容可能產生不太可靠的結果。

技術實現要素：

實施例一般提供一種驅動傳感器電極的處理系統、輸入設備和方法，其采用絕對電容性感測來生成電容性圖像。在一個實施例中，一種處理系統包括傳感器模塊，其包括傳感器電路，傳感器模塊被配置成：用電容性感測信號驅動傳感器電極以獲取每一個傳感器電極與至少一個輸入對象之間的第一電容改變；以及用參考信號驅動傳感器電極的第一集合中的至少一個傳感器電極并用電容性感測信號驅動傳感器電極的第二集合中的至少一個傳感器電極以獲取第二集合中的該至少一個傳感器電極與該至少一個輸入對象之間的第二電容改變。處理系統還包括電容性測量器模塊，其被配置成至少部分地基于第一電容改變和第二電容改變而確定電容性圖像。

在另一個實施例中，一種驅動傳感器電極以用于電容性感測的方法包括：用電容性感測信號驅動傳感器電極以獲取每一個傳感器電極與至少一個輸入對象之間的第一電容改變；用參考信號驅動傳感器電極的第一集合中的至少一個傳感器電極并用電容性感測信號驅動傳感器電極的第二集合中的至少一個傳感器電極以獲取第二集合中的該至少一個傳感器電極與該至少一個輸入對象之間的第二電容改變；以及至少部分地基于第一電容改變和第二電容改變而確定電容性圖像。

在另一個實施例中，一種輸入設備包括傳感器電極以及耦合到傳感器電極的處理系統。處理系統被配置成：用電容性感測信號驅動傳感器電極以獲取每一個傳感器電極與至少一個輸入對象之間的第一電容改變；以及用參考信號驅動傳感器電極的第一集合中的至少一個傳感器電極并用電容性感測信號驅動傳感器電極的第二集合中的至少一個傳感器電極以獲取第二集合中的該至少一個傳感器電極與該至少一個輸入對象之間的第二電容改變；以及至少部分地基于第一電容改變和第二電容改變而確定電容性圖像。

附圖說明

為了本發明的以上記載的特征所用的方式能夠被詳細地理解，可以通過參照實施例來得到以上簡要地概述的本發明的更詳細的描述，實施例中的一些在附圖中圖示。然而，要注意的是，由于本發明可以容許其它等同有效的實施例，所以附圖僅圖示本發明的典型實施例，并且因此將不應被認為對其范圍的限制。

圖1是根據示例實現方式的包括輸入設備的系統的框圖。

圖2是根據示例實現方式的描繪用于輸入設備的電容性傳感器設備的框圖。

圖3示出根據示例實現方式的具有兩個傳感器電極和一個外部對象的傳感器的簡化模型。

圖4是根據示例實現方式的描繪電容性傳感器設備的框圖。

圖5-7示出示例實現方式中描繪驅動傳感器電極以用于電容性感測的方法的流程圖。

圖8描繪根據示例實現方式的電容性感測設備的框圖。

圖9示出根據示例實現方式的關于示例輸入的傳感器電極。

為了便于理解，已經在可能的情況下使用了相同的附圖標記來標明為附圖所共有的相同的元件。要預期到的是，一個實施例中的元件可以被有益地并入其它實施例中。

具體實施方式

以下的具體實施方式在本質上僅僅是示例性的并且不意圖限制本發明或本發明的應用和用途。此外，不存在被前面的技術領域、背景技術、發明內容或以下的具體實施方式中呈現的任何明示的或暗示的理論所約束的意圖。

各種示例提供促進改進的可靠性的輸入設備和方法。在示例中，用于輸入設備的處理系統包括具有傳感器電路的傳感器模塊。傳感器模塊被配置成用電容性感測信號驅動傳感器電極以獲取每一個傳感器電極與輸入對象之間的第一電容改變。如本文進一步所討論的，與單獨傳感器電極之間的“跨電容”的度量相比，傳感器電極與輸入對象之間的電容改變是“絕對電容”或“自電容”的度量。因而，由傳感器模塊所測量的第一電容改變等于絕對電容的改變。傳感器模塊進一步被配置成用參考信號驅動傳感器電極的第一集合中的至少一個傳感器電極，并且用電容性感測信號驅動傳感器電極的第二集合中的至少一個傳感器電極，以獲取(一個或多個)傳感器電極與輸入對象之間的第二電容改變。同樣，第二電容改變等于絕對電容的改變。傳感器模塊進一步被配置成至少部分地基于第一電容改變和第二電容改變而確定電容性圖像。

在一些示例實現方式中，本文描述的設備可以利用跨電容與絕對電容感測方法之間的雙重性以僅使用絕對電容感測來確定電容性圖像。迄今為止，使用正交傳感器電極的兩個集合的絕對電容感測已經被用于生成分布(profile)信息，而不是電容性圖像。分布感測足以檢測一個輸入對象，但是可能無法無疑義地檢測多個輸入對象(例如，多觸摸感測)。相比而言，電容性圖像感測能夠無疑義地解析多個輸入對象。迄今為止，電容性圖像感測已經使用跨電容感測來實現。然而，絕對電容感測可以更可靠地并在比跨電容感測更大的距離處檢測接近度(例如，懸停感測)。因此，本文描述的示例性實現方式采用絕對電容感測來產生電容性圖像以用于無疑義地并可靠地感測在接近輸入設備處的多個輸入對象。以下進一步描述這些和另外的方面。

現在轉向附圖，圖1是根據本發明的實施例的示例性輸入設備100的框圖。輸入設備100包括顯示設備160，該顯示設備具有集成的感測設備，諸如電容性感測設備。輸入設備100可以被配置成向電子系統(未示出)提供輸入。如在本文檔中所使用的那樣，術語“電子系統”(或“電子設備”)寬泛地指能夠電子地處理信息的任何系統。電子系統的一些非限制性示例包括所有大小和形狀的個人計算機，諸如臺式計算機、膝上型計算機、上網本計算機、平板電腦、網絡瀏覽器、電子書閱讀器和個人數字助理(PDA)。附加示例電子系統包括復合輸入設備，諸如包括輸入設備100和分離的操縱桿或按鍵開關的物理鍵盤。另外的示例電子系統包括外圍設備，諸如數據輸入設備(包括遙控裝置和鼠標)、以及數據輸出設備(包括顯示屏和打印機)。其它示例包括遠程終端、信息亭和視頻游戲機(例如，視頻游戲控制臺、便攜式游戲設備等)。其它示例包括通信設備(包括蜂窩電話，諸如智能電話)、以及媒體設備(包括記錄器、編輯器、和諸如電視的播放器、機頂盒、音樂播放器、數字相框和數字相機)。另外，電子系統可以是輸入設備的主設備或從設備。

輸入設備100能夠被實現為電子系統的物理部分，或者能夠與電子系統在物理上分離。視情況而定，輸入設備100可以使用以下中的任何一個或多個來與電子系統的部分通信：總線、網絡、以及其它有線或無線互連(包括串聯和或并聯連接)。示例包括I²C、SPI、PS/2、通用串行總線(USB)、藍牙、RF和IRDA。

在圖1所描繪的實施例中，將輸入設備100示出為接近傳感器設備(常常也稱為“觸摸板”或“觸摸傳感器設備”)，接近傳感器設備被配置成在感測區120中感測由一個或多個輸入對象140提供的輸入。示例輸入對象140包括手指和觸針，如圖1中所示。

感測區120覆蓋顯示設備160的顯示屏，并涵蓋輸入設備100上方、周圍、其中和/或附近的任何空間，在其中輸入設備100能夠檢測用戶輸入(例如，由一個或多個輸入對象140提供的用戶輸入)。特定感測區的大小、形狀和位置可以逐個實施例很大地不同。在一些實施例中，感測區120從輸入設備100的表面沿一個或多個方向延伸到空間中，直到信噪比阻礙充分準確的對象檢測。在各種實施例中，該感測區120沿特定方向延伸的距離可以大約小于一毫米、數毫米、數厘米或更多，并且可以隨所使用的感測技術的類型和所期望的精度而顯著地變化。因此，一些實施例感測輸入，其包括與輸入設備100的任何表面無接觸、與輸入設備100的輸入表面(例如，觸摸表面)相接觸、與耦合某個量的外加力或壓力的輸入設備100的輸入表面相接觸，和/或其組合。在各種實施例中，輸入表面可以由傳感器電極位于其中的殼體的表面、由應用在傳感器電極或任何殼體之上的面板等提供。在一些實施例中，感測區120在被投影到輸入設備100的輸入表面上時具有矩形形狀。面板(例如，LCD透鏡)可以為輸入對象提供有用的接觸表面。

輸入設備100可以利用傳感器部件和感測技術的任何組合來檢測感測區120中的用戶輸入。輸入設備100包括用于檢測用戶輸入的一個或多個感測元件。一些實現方式被配置成提供橫跨一維、二維、三維或更高維空間的圖像。一些實現方式被配置成提供輸入沿著特定軸或平面的投影。光標、菜單、列表和項可以被顯示為圖形用戶界面的一部分，并且可以被縮放、定位、選擇、滾動或移動。

在輸入設備100的一些電容性實現方式中，施加電壓或電流以創建電場。附近的輸入對象引起電場的改變，并且產生電容性耦合的可檢測改變，其可以作為電壓、電流等的改變而被檢測。

一些電容性實現方式利用電容性感測元件150(諸如，傳感器電極)的陣列或其它規則或非規則圖案來創建電場。在一些電容性實現方式中，分離感測元件150可以歐姆地短接在一起以形成更大的傳感器電極。一些電容性實現方式利用電阻片(例如，可以包括電阻性材料，諸如ITO等)，其可以是均勻電阻性的。

一些電容性實現方式利用基于傳感器電極與輸入對象之間的電容性耦合的改變的“自電容”(或“絕對電容”)感測方法。在各種實施例中，傳感器電極附近的輸入對象改變傳感器電極附近的電場，從而改變所測量的電容性耦合。在一個實現方式中，絕對電容感測方法通過關于參考電壓(例如，系統地)調制傳感器電極和通過檢測傳感器電極與輸入對象之間的電容性耦合來進行操作。

一些電容性實現方式利用基于傳感器電極之間的電容性耦合的改變的“互電容”(或“跨電容”)感測方法。在各種實施例中，傳感器電極附近的輸入對象改變傳感器電極之間的電場，從而改變所測量的電容性耦合。在一個實現方式中，跨電容性感測方法通過檢測一個或多個發射器傳感器電極(也就是“發射器電極”或“發射器”)與一個或多個接收器傳感器電極(也就是“接收器電極”或“接收器”)之間的電容性耦合來進行操作。可以相對于參考電壓(例如，系統地)調制發射器傳感器電極以傳送發射器信號。接收器傳感器電極可以相對于參考電壓被保持基本上恒定以促進結果信號的接收。結果信號可以包括對應于一個或多個發射器信號和/或對應于一個或多個環境干擾源(例如，其它電磁信號)的(一種或多種)影響。傳感器電極可以是專用的發射器或接收器，或者傳感器電極可以被配置成既傳送又接收。備選地，接收器電極可以相對于地來調制。

在圖1中，處理系統110被示出為輸入設備100的部分。處理系統110被配置成操作輸入設備100的硬件以檢測感測區120中的輸入。感測區120包括感測元件150的陣列。處理系統110包括一個或多個集成電路(IC)和/或其它電路部件的部分或全部。例如，用于互電容傳感器設備的處理系統可以包括被配置成利用發射器傳感器電極來傳送信號的發射器電路和/或被配置成利用接收器傳感器電極來接收信號的接收器電路。在一些實施例中，處理系統110還包括電子可讀指令，諸如固件代碼、軟件代碼等等。在一些實施例中，處理系統110的部件定位于一起，諸如靠近輸入設備100的(一個或多個)感測元件。在其它實施例中，處理系統110的部件在物理上是獨立的，其中一個或多個部件接近于輸入設備100的(一個或多個)感測元件而一個或多個部件在其它位置處。例如，輸入設備100可以是耦合到臺式計算機的外圍設備，并且處理系統110可以包括被配置成在臺式計算機的中央處理單元上運行的軟件以及與該中央處理單元分離的一個或多個IC(可能具有關聯的固件)。作為另一示例，輸入設備100可以在物理上集成在電話中，并且處理系統110可以包括作為電話的主處理器的部分的電路和固件。在一些實施例中，處理系統110專用于實現輸入設備100。在其它實施例中，處理系統110也執行其它功能，諸如操作顯示屏、驅動觸覺致動器等。

處理系統110可以被實現為對處理系統110的不同功能進行處理的模塊集合。每一個模塊可以包括作為處理系統110的一部分的電路、固件、軟件或其組合。在各種實施例中，可以使用模塊的不同組合。示例模塊包括用于操作諸如傳感器電極和顯示屏之類的硬件的硬件操作模塊、用于處理諸如傳感器信號和位置信息之類的數據的數據處理模塊、以及用于報告信息的報告模塊。另外的示例模塊包括被配置成操作(一個或多個)感測元件以檢測輸入的傳感器操作模塊、被配置成識別諸如模式改變手勢之類的手勢的識別模塊、以及用于改變操作模式的模式改變模塊。

在一些實施例中，處理系統110通過引起一個或多個動作而直接響應于感測區120中的用戶輸入(或沒有用戶輸入)。示例動作包括改變操作模式以及諸如光標移動、選擇、菜單導航和其它功能之類的GUI動作。在一些實施例中，處理系統110向電子系統的某個部分(例如，向與處理系統110分離的電子系統的中央處理系統，如果這樣的分離中央處理系統存在的話)提供關于輸入(或沒有輸入)的信息。在一些實施例中，電子系統的某個部分處理從處理系統110接收的信息以作用于用戶輸入，諸如促進全范圍的動作，包括模式改變動作和GUI動作。

例如，在一些實施例中，處理系統110操作輸入設備100的(一個或多個)感測元件以產生指示感測區120中的輸入(或沒有輸入)的電信號。處理系統110可以在產生提供給電子系統的信息中對電信號執行任何適當量的處理。例如，處理系統110可以對從傳感器電極獲得的模擬電信號進行數字化。作為另一示例，處理系統110可以執行濾波、或其它信號調節。作為又一示例，處理系統110可以減去或以其它方式計及基線，使得信息反映電信號與基線之間的差。作為另外的示例，處理系統110可以確定位置信息、識別作為命令的輸入、識別筆跡等。

如本文中所使用的“位置信息”寬泛地涵蓋絕對位置、相對位置、速度、加速度和其它類型的空間信息。示例性“零維”位置信息包括近/遠或接觸/無接觸信息。示例性“一維”位置信息包括沿軸的位置。示例性“二維”位置信息包括平面中的運動。示例性“三維”位置信息包括空間中的瞬時或平均速度。另外的示例包括空間信息的其它表示。也可以確定和/或存儲關于一個或多個類型的位置信息的歷史數據，包括例如隨時間追蹤位置、運動或瞬時速度的歷史數據。

在一些實施例中，利用由處理系統110或由某個其它處理系統操作的附加輸入部件來實現輸入設備100。這些附加輸入部件可以提供用于感測區120中的輸入的冗余功能性或某個其它功能性。圖1示出了靠近感測區120的按鈕130，其能夠被用于促進使用輸入設備100的項目的選擇。其它類型的附加輸入部件包括滑塊、球、輪、開關等。相反地，在一些實施例中，可以在不利用其它輸入部件的情況下實現輸入設備100。

在一些實施例中，輸入設備100包括觸摸屏界面，并且感測設備的感測區120重疊顯示設備160的顯示屏的有源區的至少一部分。例如，輸入設備100可以包括覆蓋顯示屏的基本上透明的傳感器電極并且為關聯的電子系統提供觸摸屏界面。顯示屏可以是能夠向用戶顯示視覺界面的任何類型的動態顯示器，并且可以包括任何類型的發光二極管(LED)、有機LED(OLED)、陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)、等離子體、電致發光(EL)或其它顯示技術。輸入設備100和顯示屏幕可以共享物理元件。例如，一些實施例可以利用相同的電學部件中的一些用于顯示和感測。作為另一示例，顯示屏可以由處理系統110部分地或整個地操作。

應當理解的是，盡管在完全功能設備的上下文中描述了本發明的許多實施例，但是本發明的機制能夠以多種形式作為程序產品(例如，軟件)來被分發。例如，本發明的機制可以被實現和分發為可被電子處理器讀取的信息承載介質(例如，可被處理系統110讀取的非瞬態計算機可讀和/或可記錄/可寫信息承載介質)之上的軟件程序。另外，本發明的實施例同樣適用，而不管被用于執行該分發的介質的特定類型。非瞬態、電子可讀介質的示例包括各種盤、存儲棒、存儲卡、存儲模塊等。電子可讀介質可以基于閃速、光學、磁性、全息、或任何其它存儲技術。

圖2是描繪根據示例實現方式的電容性傳感器設備200的框圖。電容性傳感器設備200包括布置在襯底202上的感測設備208。感測設備208包括布置在襯底202上的傳感器電極。傳感器電極充當感測設備208的感測元件。在本示例中，感測設備208包括兩批多個傳感器電極220-1到220-n(統稱“傳感器電極220”)和230-1到230-m(統稱“傳感器電極230”)，其中m和n是大于零的整數。感測設備208還可以包括多個電極210。傳感器電極220和230被電介質(未示出)所分離。在一些示例中，傳感器電極220和傳感器電極230可以被布置在襯底202的分離層上。在其他示例中，傳感器電極220和傳感器電極230可以被布置在襯底202的單個層上。電極210可以處于與傳感器電極220和傳感器電極230相同和/或不同的層上。為了清楚性的目的，通過示例，傳感器電極被示出為布置在單個襯底202上。在一些實施例中，傳感器電極可以被布置在多于一個襯底上。例如，一些傳感器電極可以被布置在第一襯底上，并且其他傳感器電極可以被布置在附著到第一襯底的第二襯底上。

傳感器電極220和230通過導電布線跡線204、206耦合到處理系統110的示例實現方式(稱為“處理系統110A”)。如本文所使用的，對處理系統110的一般引用是對圖1中所描述的處理系統110或本文描述的其任何其他實施例(例如，處理系統110A、110B等)的引用。當在操作中時，處理系統110A通過導電布線跡線204、206耦合到傳感器電極220、230以實現用于感測輸入的感測區。如本文所使用的“感測區”涵蓋在輸入設備上方、周圍、其中和/或附近的任何空間，在其中感測設備208能夠檢測用戶輸入。例如，輸入設備的感測區可以從其表面沿一個或多個方向延伸到空間中，直到信噪比阻礙充分準確的對象檢測。該感測區沿特定方向延伸的距離可以大約小于一毫米、數毫米、數厘米或更多，并且可以隨所使用的感測技術的類型和所期望的精度而顯著地變化。為了清楚性的目的，通過示例，感測設備208被示出具有布置在x/y網格中的傳感器電極220、230。要理解的是，感測設備208不限于這樣的x/y布置，而是可以包括許多傳感器圖案。盡管感測設備208被描繪為矩形的，但感測設備208可以具有其他形狀，諸如圓形形狀。

電極210可以被耦合以接收參考電壓，諸如系統地或其他基本上恒定的電壓。在該方面，電極210可以稱為“地跡線”。“系統地”可以指示系統部件所共享的共同電壓。例如，移動電話的電容性感測系統，有時，可以被引用到電話的電源(例如，充電器或電池)所提供的系統地。在許多系統中，系統地可以連接到系統中的最大面積電極，或由系統中的最大面積電極提供。電容性傳感器設備200可以定位成接近這樣的系統地電極(例如，位于地平面或背板上方)。除了系統地電極之外，電容性傳感器設備200還可以包括電極210，其可以被至少部分地布置在傳感器電極220、230周圍。

電容性傳感器設備200可以被利用以將用戶輸入(例如，用戶的手指、諸如觸針之類的探測器和/或某個其他外部輸入對象)傳達到電子系統(例如，計算設備或其他電子設備)。例如，電容性傳感器設備200可以被實現為電容性觸摸屏設備，其可以被放置在底層圖像或信息顯示設備(未示出)上方。以此方式，用戶將通過看穿感測設備208中的基本上透明的元件來查看底層圖像或信息顯示。當實現在觸摸屏中時，襯底202可以包括至少一個基本上透明的層(未示出)。傳感器電極220、230和導電布線跡線204、206可以由基本上透明的導電材料形成。氧化銦錫(ITO)和/或薄的幾乎不可見的導線是可以用于形成傳感器電極220、230和/或導電布線跡線204、206的基本上透明的材料的許多可能示例的僅僅兩個。在其他示例中，導電布線跡線204、206可以由非透明材料形成，然后被隱藏在感測設備208的邊界區域(未示出)中。

在另一個示例中，電容性傳感器設備200可以被實現為電容性觸摸板、滑塊、按鈕或其他電容傳感器。例如，可以用，但不限于，一個或多個清澈或不透明材料實現襯底202。同樣地，清澈或不透明導電材料可以被利用以形成用于感測設備208的傳感器電極和/或導電布線跡線。

通常，處理系統110A用電容性感測信號驅動感測設備208的(一個或多個)傳感器電極以獲得電容標記(indicia)。如本文所使用的術語“驅動”涵蓋控制所驅動元件的某個電學方面。例如，驅動電流通過導線、將電荷驅動到導體中、將基本上恒定或變化的電壓波形驅動到電極上等是可能的。在示例中，處理系統110A用電壓驅動感測設備208的(一個或多個)傳感器電極，并感測(一個或多個)傳感器電極上的所產生的相應電荷。處理系統110從感測到的電荷獲得電容的(一個或多個)測量結果。在另一個示例中，處理系統110A用電荷驅動感測設備208的(一個或多個)傳感器電極，并感測(一個或多個)傳感器電極上的所產生的相應電壓。處理系統110A從感測到的電壓獲得電容的(一個或多個)測量結果。通常，術語“電容性感測信號”意在涵蓋驅動電壓以感測電荷以及驅動電荷以感測電壓二者，以及可以被用于獲得電容標記的任何其他類型的信號。“電容標記”包括電荷、電壓等的測量結果以及電荷、電壓等相對于基線的改變的測量結果。

處理系統110A可以包括傳感器模塊240、電容性測量器模塊250和位置確定器模塊260。傳感器模塊240、電容性測量器模塊250和位置確定器模塊260包括執行處理系統110A的不同功能的模塊。在其他示例中，模塊的不同配置可以執行本文所述的功能。傳感器模塊240、電容性測量器模塊250和位置確定器模塊260可以包括傳感器電路270，并且可以包括與傳感器電路270協作操作的固件、軟件或其組合。

傳感器模塊240在感測設備208的一個或多個傳感器電極上選擇性地驅動(一個或多個)信號。傳感器模塊240還選擇性地感測來自感測設備208的一個或多個傳感器電極的電容標記。例如，傳感器模塊240可以選擇性地用電容性感測信號驅動感測設備208的傳感器電極，并且感測所產生的電容標記。在這樣的方案中，所產生的電容標記包括絕對電容的測量結果。當感測電容標記時，傳感器模塊240可以用其他信號驅動感測設備208的傳感器電極，其他信號包括保護信號和參考信號，如下所討論。通過用特定信號驅動感測設備208的傳感器電極中的特定傳感器電極，傳感器模塊240可以實現從中能夠獲得電容標記的感測區。

在一些實施例中，傳感器模塊240還可以選擇性地接收感測設備208的一個或多個傳感器電極上的(一個或多個)信號。例如，傳感器模塊240可以在一些電極上驅動信號并在其他電極上接收那些信號以獲得電容標記。在這樣的方案中，所產生的電容標記包括跨電容的測量結果。

電容性測量器模塊250執行基于由傳感器模塊240獲得的電容標記的電容測量。電容測量結果可以包括元件之間的電容性耦合的改變(也稱為“電容的改變”)。例如，電容性測量器模塊250可以確定在不存在(一個或多個)外部輸入對象的情況下元件之間的電容性耦合的基線測量結果。電容性測量器模塊250然后可以將電容性耦合的基線測量結果與存在(一個或多個)外部輸入對象的情況下的電容性耦合的測量結果組合以確定電容性耦合的改變。在另一個示例中，來自傳感器模塊240的電容標記已經計及基線，并從而電容性測量器模塊250可以直接從電容標記確定電容的改變。

在示例中，電容性測量器模塊250可以執行與感測區的特定部分關聯的多個電容測量作為“像素”以創建“電容性圖像”。電容性圖像的像素可以被稱為感測設備208的感測區內的位置，在其中電容性耦合可以使用感測設備208的(一個或多個)傳感器電極來測量。例如，像素可以對應于傳感器電極的交叉。電容性測量器模塊250可以使用傳感器電極220、230來確定電容性耦合改變的陣列以產生形成電容性圖像的像素的x/y陣列。以此方式，處理系統110可以捕獲電容性圖像，電容性圖像是關于感測設備208的感測區中的一個或多個輸入對象所測量的響應的快照。給定電容性圖像可以包括感測區中的所有像素、或僅像素的子集。

傳感器模塊240和電容性測量器模塊250可以協作以獲得絕對電容、跨電容或其組合的測量結果。在以下進一步討論的示例中，傳感器模塊240和電容性測量器模塊250協作以僅使用絕對電容的測量結果來獲得電容性圖像。要理解的是，處理系統110A可以被配置成以至少一個模式操作，包括其中僅采用絕對電容感測的第一模式，以及可選地采用跨電容感測或者絕對和跨電容感測的組合的第二模式。

通過處理系統110A得到的電容的(一個或多個)測量結果(諸如，(一個或多個)電容性圖像)使能由感測設備208進行的關于所形成的感測區的接觸、懸停或其他用戶輸入的感測。位置確定器模塊260可以利用電容的(一個或多個)測量結果來確定相對于由感測設備208所形成的感測區的關于用戶輸入的位置信息。位置確定器模塊260可以附加地或備選地使用(一個或多個)這樣的測量結果來確定輸入對象大小和/或輸入對象類型。

圖3示出根據示例實現方式的具有兩個傳感器電極和一個外部對象的傳感器的簡化模型300。模型300包括外部對象315和標明為“k”和“l”的傳感器電極。通常，傳感器電極k和l是從感測設備208上的電極的全域(例如，傳感器電極220、230以及電極210)選擇的。在特定操作模式中，傳感器電極k和l是從感測設備208上的電極的子集選擇的。為了通過示例的清楚性的目的，模型300已經被簡化。在實際應用中，存在附加的外部對象(其可以或可以不意圖作為輸入對象)、其他傳感器電極、噪聲等。在模型300中，C_Fk示出傳感器電極k和外部對象315之間的電容性耦合；C_Fl示出傳感器電極l和外部對象315之間的電容性耦合；并且C_kl示出傳感器電極k和l之間的電容性耦合。

處理系統110可以用信號驅動傳感器電極k和l(連同未示出的(一個或多個)其他傳感器電極)以確定在存在外部對象315的情況下的電容性耦合的改變。考慮一般操作模式，其中處理系統110用電壓V_k驅動傳感器電極k以及用電壓V_l驅動傳感器電極l。在傳感器電極k處(相對于基線的)感生電荷差可以由以下來描述：

其中E是電極的集合，ΔC_t(l,k)是傳感器電極k和l之間的跨電容，并且C_LGM(l,k)是由低接地體(LGM)條件而引起的寄生跨電容。當輸入設備或電子系統的接地條件較低或以其他方式非最優時(例如，當輸入設備平放于桌上，而不是被用戶手持時)，就說該設備/系統是處于LGM條件。LGM項可以取決于輸入設備或電子系統的接地條件而變化。

為了獲得更好的洞察以供使用絕對電容測量結果來確定電容性圖像，電極可以被劃分成三個組：K表示以電位V_K驅動的傳感器電極的集合，B是耦合到參考電位V_B的電極的子集，并且P是以電位V_P驅動的傳感器電極的子集。因而，電極的集合E是集合K、B和P的并集。

在第一模式(稱為“α模式”)中，用與子集K相同的電位激勵子集P。也就是說，用相同的電位驅動子集P和K中的所有傳感器電極，以使得V_P＝V_K。只有電極的子集B耦合到參考電位V_B(例如，背景平面和/或其他接地跡線)。α模式還稱為“受保護的絕對電容”模式。在α模式中，感生電荷差的集合(標明為ΔQ_k^(a(α)))可以針對多個傳感器電極而獲得。在α模式中獲得的電容標記(例如，感生電荷差ΔQ_k^(a(α)))可以被稱為“α測量結果”。

在第二模式(稱為“β模式”)中，用參考電位驅動子集P，例如，V_P＝V_B。用電位V_K驅動子集K。子集P表示特殊選擇的電極，其可以基于α測量結果來選擇，如以下進一步討論。在β模式中，感生電荷差的集合(標明為ΔQ_k^(a(β)))可以針對多個傳感器電極而獲得。在β模式中獲得的電容標記(例如，感生電荷差ΔQ_k^(a(β)))可以被稱為“β測量結果”。

從α測量結果中減去β測量結果導致以下：

當以電位V_K驅動P傳感器電極并且在處于電位V_B的傳感器電極k處測量電荷時，公式2的右手側對應于跨電容測量結果ΔQ_k^t(k，P)。上標“t”表示跨電容的測量結果。電容性圖像由以下給出：

其中在跨電容方案中，N_rx是接收器傳感器電極的數目，并且N_tx是發射器傳感器電極的數目。由于一系列跨電容測量產生電容性圖像，那么從公式2的左手側，β測量結果距α測量結果的一系列差異產生相同的電容性圖像。因而，處理系統110可以通過α和β模式的操作僅使用絕對電容測量結果而產生電容性圖像，如下所述。

圖4是根據示例實現方式的描繪電容性傳感器設備400的框圖。電容性傳感器設備400包括耦合到處理系統110的示例實現方式(“處理系統110B”)的傳感器電極405。處理系統110B的與處理系統110A的那些相同或類似的元件用完全一致的參考數字來標明。傳感器電極405包括傳感器電極的第一集合470和傳感器電極的第二集合480。在示例中，傳感器電極的第一集合470可以沿第一軸布置，并且傳感器電極的第二集合480可以沿第二軸布置。在示例中，第一軸正交于第二軸，以使得傳感器電極470正交于傳感器電極480。

傳感器模塊240包括用于在α模式中驅動傳感器電極405的模塊410和用于在β模式中驅動傳感器電極405的模塊420。在α模式中，模塊410用電容性感測信號驅動傳感器電極405以獲得電容標記(α測量結果)。例如，模塊410可以用電位V_K驅動每一個傳感器電極405并測量每一個傳感器電極405上的感生電荷的改變。也就是說，對于傳感器電極405中的每一個傳感器電極k，模塊410可以測量ΔQ_k^(a(α))。在一個示例中，模塊410可以同時驅動所有傳感器電極405。電容性測量器模塊250基于由模塊410所確定的電容標記而獲取第一電容改變430。第一電容改變430表示每一個傳感器電極405與輸入對象(其可以包括對象的集合)之間的電容耦合的改變。第一電容改變430還提供分布信息。分布信息可以包括沿第一軸(例如，傳感器電極的第一集合470的軸)的第一電容性分布，以及沿第二軸(例如，傳感器電極的第二集合480的軸)的第二電容性分布。

在另一個示例中，不是同時驅動所有傳感器電極，而是模塊410在多個階段(諸如第一階段和第二階段)中實現α模式。在第一階段中，模塊410用電容性感測信號驅動傳感器電極405的第一部分并且用保護信號驅動傳感器電極405的第二部分。在第二階段中，模塊410用電容性感測信號驅動傳感器電極405的第二部分，并且用保護信號驅動第一部分。保護信號可以是具有與電容性感測信號相同電位、但不用于感測電容標記的信號。在兩個階段之后，電容性測量器模塊250可以獲取第一電容改變430。

在β模式中，模塊420用參考信號驅動傳感器電極的第一集合470中的至少一個傳感器電極并且用電容性感測信號驅動傳感器電極的第二集合480中的至少一個傳感器電極，以獲得電容標記(β測量結果)。例如，模塊420可以獲得針對第二集合480中的(一個或多個傳感器電極)的測量結果ΔQ_k^(a(β))。參考信號可以是基本上恒定的電壓信號，諸如系統地或與系統地的任何偏移。用參考信號驅動的(一個或多個)傳感器電極表示以上討論的子集P中的特殊選擇的電極。在一個示例中，模塊420可以選擇電極的第一集合470中的每個電極以用參考信號來驅動。在另一個示例中，模塊420可以從第一集合470中選擇電極的子集。在β模式中驅動參考信號至其上的電極的選擇可以使用來自α模式的分布信息(例如，從第一電容改變430得出的分布信息)來確定。例如，模塊420可以識別沿第一集合470的軸的電容性分布中的局部最大值，并選擇對應于局部最大值的(一個或多個)電極以用參考信號來驅動。

對于選擇來用參考信號驅動的第一集合470中的每一個電極，模塊420可以按順序(例如，第二集合480中的電極能夠被掃描)用電容性感測信號來驅動第二集合480中的一些或所有電極。要掃描的第二集合480中的電極的選擇可以使用來自α模式的分布信息來確定。例如，模塊420可以識別沿第二集合480的軸的電容性分布中的局部最大值，并且選擇對應于局部最大值的(一個或多個)電極以按順序用電容性感測信號來驅動。也就是說，模塊420可以選擇第一集合470中的電極，用參考信號驅動所選擇的電極，從頭至尾掃描第二集合480中的一些或所有電極以獲得感生電荷的改變，選擇第一集合470中的另一個電極，并重復該過程。在一些示例中，模塊420可以選擇第一集合470中的多于一個電極以同時用參考信號來驅動。也就是說，模塊420可以選擇第一集合470中的多個電極，用參考信號驅動所選擇的電極，從頭至尾掃描第二集合480中的一些或所有電極以獲得感生電荷的改變，選擇第一集合470中的另一批多個電極，并重復該過程。

電容性測量器模塊250基于由模塊420確定的電容標記而獲取第二電容改變440。第二電容改變440表示第二集合480中的一些或所有電極與(一個或多個)輸入對象之間的電容性耦合的改變。電容性測量器模塊250至少部分地基于第一電容改變和第二電容改變430、440而確定電容性圖像450。例如，電容性測量器模塊250可以對第一電容改變和第二電容改變430、440求差以獲得電容性圖像，如以上公式2中所示。在其他示例中，電容性測量器模塊250可以執行附加于或代替第一電容改變和第二電容改變430、440之間的差異的其他操作以獲得電容性圖像。確定器260可以處理電容性圖像450以獲得位置信息460。

傳感器電極的第一集合和第二集合470和480獨立于傳感器電極805內的物理布置和取向。例如，如以下所討論，第一批多個傳感器電極可以沿x軸布置，而第二批多個傳感器電極可以沿y軸布置。在一些傳感器中，一批多個電極可以被稱為“發射器電極”，而另一批多個可以被稱為“接收器電極”。然而，術語“發射器”和“接收器”僅僅是當采用絕對電容感測時的標簽。模塊420可以選擇一批多個傳感器電極成為第一集合470(例如，發射器)，并且選擇另一批多個傳感器電極為第二集合480(例如，接收器)。在示例中，模塊420可以基于沿兩個軸的電容性分布中的局部最大值的數目(從第一電容改變430獲得)而將傳感器電極分派到集合470、480中。模塊420可以選擇具有較低數目的局部最大值的多個傳感器電極成為第二集合480。以此方式，較小數目的電極將在特殊選擇的集合P中以用參考信號來驅動。集合P中的電極越少，處理系統110B能夠越快地確定電容性圖像450。

在一個示例中，在模塊420執行如上所述的β模式之后，模塊420可以交換傳感器電極的第一集合和第二集合470、480，并重復該過程。也就是說，模塊420用參考信號驅動第二集合480中的至少一個傳感器電極，并且用電容性感測信號驅動第一集合470中的至少一個傳感器電極。在交換傳感器電極集合之后，電容性測量器模塊250基于來自模塊420的電容標記而獲取第三電容改變490。然后，電容性測量器模塊250至少部分地基于第一電容改變430以及第二和第三電容改變440、490的平均來確定電容性圖像450。雖然在理論上在交換第一集合和第二集合470、480之后模塊420產生相同的結果，但在減法精度和/或噪聲源中可能存在小的差異，其引起不同結果。求平均可以被采用以平滑β模式的結果。

圖5-7描繪了示出根據示例實現方式的驅動傳感器電極以用于電容性感測的方法的流程圖。圖8和9示出示例電容性感測設備連同示例輸入。圖5-7中的方法的方面可以通過示例而非限制的方式參考圖8和9的示例來理解。

圖8描繪了根據示例實現方式的電容性感測設備800的框圖。電容性感測設備800包括沿第一軸830對準的傳感器電極810a到810f(統稱“傳感器電極810”)、沿與第一軸830不平行的第二軸815的傳感器電極825a到825e(統稱“傳感器電極825”)。在示例中，第一軸830與第二軸815正交。為了描述的方便，第一軸830可以被稱為“x軸”，而第二軸815可以被稱為“y軸”。傳感器電極810、825耦合到處理系統110的示例實現方式(“處理系統110C”)。為了通過示例的清楚性的目的，所有傳感器電極810、825被圖示為具有類似大小。在其他示例中，傳感器電極825可以具有比傳感器電極810實際上更大的表面面積，或者傳感器電極810可以具有比傳感器電極825實際上更大的表面面積。

處理系統110C包括之前已經針對處理器110、110A、110B描述的類似的特征，包括電路270、傳感器模塊240、電容性測量器模塊250和確定器260。處理系統110C還可以包括模式選擇模塊820。模式選擇模塊820確定處理系統110c是操作于絕對電容感測模式還是跨電容感測模式。在絕對電容感測模式中，電路270如上所述進行操作(例如，采用α模式和β模式來確定電容性圖像)。在跨電容感測模式中，電路270以使用跨電容獲得電容性圖像的方式進行操作。因此，傳感器電極810、825可以按發射器/接收器方案被配置。例如，電極810可以是接收器電極，而電極825可以是發射器電極。在絕對電容感測模式中，發射器和接收器電極僅僅是兩批多個電極。為了易于描述，傳感器電極810可以被稱為接收器電極，而傳感器電極825可以被稱為發射器電極，即使在絕對電容感測模式中。模式選擇模塊820是可選的，并且在其他示例中，處理系統110c僅操作于絕對電容感測模式。另外，在一些示例中，描述為由模式選擇模塊820執行的功能可以代替地由上述一個或多個其他模塊來執行。

圖5是描繪在示例實現方式中驅動傳感器電極以用于電容性感測的方法500的流程圖。方法500開始于步驟502，其中用電容性感測信號來驅動傳感器電極以獲取每一個傳感器電極與(一個或多個)輸入對象之間的第一電容改變。例如，傳感器模塊240可以采用α模式來用電容性感測信號驅動傳感器電極820、825以獲取α測量結果和第一電容改變。在一個示例中，在步驟504，用電容性感測信號同時驅動傳感器電極。在另一個示例中，步驟504被省略，并且在可選的步驟506處，用電容性感測信號順序地驅動傳感器電極的部分而同時用保護信號驅動相應的剩余部分。第一電容改變可以包括電容性分布信息。電容性分布信息可以包括沿x軸830的電容性分布和沿y軸815的電容性分布。

例如，圖9示出根據示例實現方式的關于示例輸入的傳感器電極810、825。示例輸入包括輸入對象905a到905d(統稱“輸入對象905”)。在存在輸入對象905的情況下執行α模式可以產生沿x軸830的電容性分布930和沿y軸815的電容性分布920。軸910表示針對電容性分布930的電容的量值(表示為“Cx”)，而軸915表示針對電容性分布920的電容的量值(表示為“Cy”)。電容性分布可以包括沿其相應軸的任何數目的局部最小值和最大值。例如，電容性分布930包括單個局部最大值，表示為Mx1。電容性分布920包括五個局部最大值，表示為My1到My5。

返回到圖5，在步驟508處，用參考信號驅動第一集合中的(一個或多個)傳感器電極而用電容性感測信號驅動第二集合中的(一個或多個)傳感器電極以獲取第二集合中的(一個或多個)傳感器電極與(一個或多個)輸入對象之間的第二電容改變。例如，傳感器模塊240可以采用β模式來用電容性感測信號驅動傳感器電極810、825中的一些以及用參考信號驅動傳感器電極810、825中的一些以獲取β測量結果和第二電容改變。

在圖9中，傳感器電極810可以被選擇為電極的第一集合，而傳感器電極825可以被選擇為電極的第二集合。如以下所討論，傳感器電極810、825可以基于電容性分布信息而在第一集合和第二集合之間分派。傳感器模塊240可以用參考信號驅動傳感器電極810中的一個或多個而同時順序地(例如，掃描)用電容性感測信號驅動傳感器電極825中的一些或全部以獲得β測量結果。傳感器模塊240可以通過用參考信號驅動(一個或多個)附加電極810而同時掃描傳感器電極825中的一些或全部以獲得附加的β測量結果而來重復該過程。例如，傳感器模塊240可以用參考信號驅動傳感器電極810d并掃描傳感器電極825a到825e以獲得五個β測量結果。傳感器模塊240可以用參考信號驅動相鄰傳感器電極810c和810e而同時掃描傳感器電極825a到825e以獲得五個β測量結果的兩個更多集合。

返回到圖5，在步驟512，至少部分地基于第一和第二電容改變而確定電容性圖像。可以通過取得第一電容改變與第二電容改變之間的差來確定電容性圖像。例如，電容性測量器模塊250可以確定β測量結果距α測量結果的一系列差異以產生電容性圖像。

在一個示例中，在可選的步驟510，用參考信號驅動第二集合中的(一個或多個)傳感器電極而同時用電容性感測信號驅動第一集合中的(一個或多個)傳感器電極以獲取第一集合中的(一個或多個)傳感器電極與(一個或多個)輸入對象之間的第三電容改變。在步驟512處，可以至少部分地基于第一電容改變以及第二和第三電容改變的組合(諸如，第二和第三改變的平均)來確定電容性圖像。例如，電容性測量器模塊250可以將來自步驟508的β測量結果與來自步驟510的β測量結果進行平均以獲得平均β測量結果。電容性測量器模塊250然后可以確定平均β測量結果距α測量結果的一系列差異以產生電容性圖像。

圖6是描繪根據示例實現方式的驅動傳感器電極以用于電容性感測的方法600的流程圖。方法600可以在方法500的步驟508或步驟510期間使用以獲得第二電容改變(例如，β測量結果)。方法600開始于步驟604處，其中從第一集合中選擇(一個或多個)傳感器電極。在示例中，在可選的步驟602處，沿電極的第一集合的軸獲得電容性分布。然后在步驟604處基于電容性分布來選擇(一個或多個)傳感器電極。

例如，如圖9中所示，電極810可以是電極的第一集合。電容性分布930包含靠近傳感器電極810d的局部最大值。在步驟604處，傳感器模塊240可以至少選擇傳感器電極810d。

在步驟606，用參考信號驅動(一個或多個)所選電極。在步驟610，用電容性感測信號掃描第二集合中的(一個或多個)電極以獲得絕對電容標記(例如，β測量結果)。在示例中，在可選的步驟608，沿電極的第二集合的軸獲得電容性分布。然后在步驟610基于電容性分布來選擇要被掃描的(一個或多個)傳感器電極。

例如，如圖9中所示，電極825可以是電極的第二集合。電容性分布920包含沿五個電極825a到825e的五個局部最大值。傳感器模塊240可以基于電容性分布920在步驟610中選擇要被掃描的傳感器電極825a到825e。

在步驟612，做出是否存在將要從第一集合中選擇以用參考信號來驅動的(一個或多個)附加電極的確定。如果是這樣的話，則方法600返回到步驟604并重復。否則，方法600在步驟699結束。例如，如圖9中所示，傳感器模塊240可以選擇相鄰傳感器電極(例如，傳感器電極810c)并重復該過程以獲得附加的絕對電容標記。傳感器模塊240然后可以選擇另一個相鄰傳感器電極(例如，傳感器電極810e)并仍獲得附加的絕對電容標記。

圖7是描繪根據示例實現方式的驅動傳感器電極以用于電容性感測的方法700的流程圖。方法700開始于步驟702，其中通過在α模式中驅動傳感器電極來獲得α測量結果。在步驟704，在從α測量結果獲得的x和y電容性分布中識別局部最大值。在步驟706，做出是在x電容性分布還是y電容性分布中存在較少局部最大值的確定。如果在x電容性分布中存在較少局部最大值，則方法700繼續到步驟708。如果在y電容性分布中存在較少局部最大值，則方法700繼續到步驟710。在步驟708，用參考信號驅動沿x軸的(一個或多個)電極，并且掃描沿y軸的(一個或多個)電極，以獲得β測量結果。在步驟710，用參考信號驅動沿y軸的(一個或多個)電極，并掃描沿x軸的(一個或多個)電極，以獲得β測量結果。

在圖9的示例中，沿x軸的電容性分布930包含比沿y軸的電容性分布920更少的局部最大值。傳感器模塊240可以選擇電極825中的一些或全部以在用參考信號驅動(一個或多個)電極810中的至少一個(例如，傳感器電極810d)的同時進行掃描以獲得β測量結果。

因而，提出本文中所闡述的實施例和示例以便最佳地解釋本發明及其特定應用并且由此使得本領域技術人員能夠實施和使用本發明。然而，本領域技術人員將認識到的是，僅僅出于說明和示例的目的，已經提出了前述說明和示例。所闡述的描述并非意在是窮盡的或者將本發明限制于所公開的精確形式。