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非顯示更新時間期間的電容性感測.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510387213.9

申請日:

2012.09.06

公開號:

CN105022542A

公開日:

2015.11.04

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G06F 3/044申請日:20120906|||公開
IPC分類號: G06F3/044 主分類號: G06F3/044
申請人: 辛納普蒂克斯公司
發明人: P.舍佩列夫; A.施瓦茨
地址: 美國加利福尼亞州
優先權: 61/532042 2011.09.07 US
專利代理機構: 中國專利代理(香港)有限公司72001 代理人: 俞華梁; 劉春元
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510387213.9

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.06.01|||2015.12.02|||2015.11.04

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明的實施例一般提供具有顯示屏的輸入設備,該顯示屏通過選擇性地驅動對應于顯示線中的像素的共用電極來周期性地更新(刷新)屏幕。一般來說,輸入設備驅動每個電極直至顯示幀的每條顯示線(以及每個像素)被更新。除了更新顯示之外,所述輸入設備還將所述顯示屏用作接近感測區而執行電容感測。為做到這一點,輸入設備可將電容感測的期間交錯在基于顯示幀來更新顯示的期間之間。例如,輸入設備可更新顯示屏的顯示線的第一半部,暫停顯示更新,執行電容感測,并且完成更新顯示線的其余部分。又進一步地,輸入設備可使用共用電極來既更新顯示又執行電容感測。

權利要求書

權利要求書
1.  一種用于包括顯示裝置的輸入裝置的處理系統,所述處理系統包括:
包括驅動器電路的顯示驅動器模塊,所述驅動器模塊耦合到所述顯示裝置的多個公共電極,其中所述多個公共電極配置用于顯示更新和電容感測,并且其中所述驅動器模塊配置成接收顯示幀更新并且在第一顯示幀的第一時間段期間基于所述顯示幀更新的至少第一部分來驅動所述公共電極的第一公共電極以進行顯示更新;以及
耦合到多個傳感器電極的觸摸驅動器模塊,其中所述觸摸驅動器模塊配置成在所述第一顯示幀的第二時間段期間驅動所述多個傳感器電極的第一傳感器電極以進行電容感測,所述傳感器電極包括所述多個公共電極的至少一個公共電極,其中所述第二時間段在所述第一時間段之后但在更新與所述第一顯示幀關聯的所有顯示行之前發生,
其中所述驅動器模塊在接收所述顯示幀更新時還配置成控制所述顯示幀更新的接收,以在所述第二時間段期間暫停所述顯示裝置的更新。

2.  如權利要求1所述的處理系統,其中,所述觸摸驅動器模塊在驅動所述第一傳感器電極以進行電容感測時還配置成調制所述第一傳感器電極,以檢測所述傳感器電極與輸入物體之間的電容耦合。

3.  如權利要求1所述的處理系統,其中,所述觸摸驅動器模塊在驅動所述第一傳感器電極以進行電容感測時還配置成采用發射器信號來驅動所述第一傳感器電極。

4.  如權利要求3所述的處理系統,還包括:
耦合到第二傳感器電極的接收器模塊,所述接收器模塊配置成采用所述第二電極來接收所產生信號,其中所述所產生信號包括與所述發射器信號對應的效果。

5.  如權利要求1所述的處理系統,其中,所述顯示驅動器模塊的至少一部分和所述觸摸驅動器模塊的至少一部分集成到單個集成控制器中。

6.  如權利要求1所述的處理系統,其中,所述第二時間段至少與所述第一時間段一樣長。

7.  如權利要求1所述的處理系統,其中,所述顯示驅動器模塊在控制所述顯示幀更新的接收時還配置成使用控制信號與視頻源進行通信,所述控制信號配置成暫停由所述視頻源對所述顯示幀更新的傳輸。

8.  如權利要求7所述的處理系統,其中,所述顯示驅動器模塊在使用所述控制信號與所述視頻源進行通信時還配置成在所述第二時間段之前將所述控制信號從所述處理系統傳送給所述視頻源,以及其中暫停所述視頻源對所述顯示幀更新的傳輸包括對于所述發射器電極被驅動以進行電容感測時的至少某個時間段暫停所述第一顯示幀的附加部分的傳輸。

9.  如權利要求7所述的處理系統,其中,所述驅動器模塊還配置成向所述視頻源傳送指示所述驅動器模塊準備好接收所述第一顯示幀的第二部分的恢復信號。

10.  如權利要求1所述的處理系統,其中,所述顯示驅動器模塊在控制所述顯示幀更新的接收時還配置成基于所述驅動器模塊從視頻源所接收的控制信號從所述第一時間段期間更新所述顯示裝置切換到所述第二時間段期間執行電容感測。

11.  如權利要求1所述的處理系統,其中,所述顯示驅動器模塊在控制所述顯示幀更新的接收時還配置成在驅動所述發射器電極以進行電容感測的同時緩沖所述第一顯示幀的第二部分。

12.  一種用于操作輸入裝置的方法,包括:
接收顯示幀更新以用于更新所述顯示裝置;
驅動多個公共電極的第一公共電極以用于在第一顯示幀的第一時間段期間基于所述第一顯示幀的至少第一部分來更新所述顯示裝置;
在所述第一顯示幀的第二時間段期間驅動傳感器電極以進行電容感測,所述傳感器電極包括所述多個公共電極的至少一個,其中所述第二時間段在所述第一時間段之后但在與所述第一顯示幀關聯的所有顯示行被更新之前發生;以及
控制所述顯示幀更新的接收,以在所述第二時間段期間暫停更新所述顯示裝置。

13.  如權利要求12所述的方法,其中,驅動所述第一傳感器電極以進行電容感測包括調制所述第一傳感器電極,以檢測所述傳感器電極與輸入物體之間的電容耦合。

14.  如權利要求12所述的方法,其中,驅動所述傳感器電極以進行電容感測包括采用發射器信號來驅動所述第一傳感器電極,并且其中所述方法還包括采用第二傳感器接收器電極來接收所產生信號,其中所述所產生信號包括與所述發射器信號對應的效果。

15.  如權利要求12所述的方法,其中,所述第二時間段至少與所述第一時間段一樣長。

16.  如權利要求12所述的方法,其中,控制所述顯示幀更新的接收還包括使用控制信號來與視頻源進行通信,所述控制信號配置成暫停由所述視頻源對所述顯示幀更新的傳輸。

17.  如權利要求12所述的方法,還包括向所述視頻源傳送指示所述驅動器模塊準備好接收所述第一顯示幀的第二部分的恢復信號。

18.  如權利要求12所述的方法,其中,控制所述顯示幀更新的接收以暫停所述顯示裝置的更新還包括在驅動所述傳感器電極以進行電容感測的同時緩沖所述第一顯示幀的第二部分。

19.  一種輸入裝置,包括:
多個傳感器電極,其中,所述多個傳感器電極的每個包括多個公共電極的至少一個公共電極,其中所述多個公共電極配置成被操作以進行電容感測并且更新所述顯示裝置;以及
處理系統,耦合到所述多個公共電極,并且配置成:
接收顯示幀更新以用于更新所述顯示裝置;
驅動多個公共電極的第一公共電極以用于在第一顯示幀的第一時間段期間基于所述第一顯示幀的至少第一部分來更新所述顯示裝置。
在所述第一顯示幀的第二時間段期間驅動傳感器電極以進行電容感測,所述傳感器電極包括所述多個公共電極的至少一個,其中所述第二時間段在所述第一時間段之后但在與所述第一顯示幀關聯的所有顯示行被更新之前發生;以及
控制所述顯示幀更新的接收,以在所述第二時間段期間暫停更新所述顯示裝置。

20.  如權利要求19所述的輸入裝置,其中,處理系統在控制所述顯示幀更新的接收時配置成:
使用控制信號來與所述視頻源進行通信,所述控制信號配置成暫停由所述視頻源對所述顯示幀更新數據的傳輸。

21.  如權利要求19所述的顯示裝置,還包括:
存儲器元件;以及
其中所述處理系統在控制所述顯示幀更新的接收以暫停所述顯示裝置的更新時配置成在驅動所述發射器電極以進行電容感測的同時在所述存儲器元件中緩沖所述第一顯示幀的第二部分。

22.  如權利要求19所述的顯示裝置,其中,所述第二時間段至少與所述第一時間段一樣長。

說明書

說明書非顯示更新時間期間的電容性感測
技術領域
本發明的實施例一般涉及在更新顯示時執行電容感測,或更具體地,涉及在顯示更新暫停時執行電容感測。
背景技術
包括接近傳感器設備(通常也被稱為觸摸墊或觸摸傳感器設備)的輸入設備廣泛地用在多種電子系統中。接近傳感器設備典型地包括通常由表面區分的感測區,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。接近傳感器設備可被用于為電子系統提供接口。例如,接近傳感器設備通常被用作較大計算系統的輸入設備(諸如集成在或外設于筆記本或桌上型電腦的不透明觸摸墊)。接近傳感器設備通常也被用于較小計算系統中(諸如集成在便攜式電話中的觸摸屏)。
發明內容
本發明的實施例一般提供一種處理系統,其用于包括集成的電容感測設備的顯示設備。該處理系統包括驅動器模塊,該驅動器模塊包括驅動器電路,其中該驅動器模塊耦合到多個共用電極,該多個共用電極配置為被驅動以用于更新該顯示設備的顯示屏中的多條顯示線以及執行電容感測。該驅動器模塊配置為驅動該共用電極的第一個以在第一顯示幀的第一時間段期間更新該顯示線的第一個以及驅動該共用電極的第二個以在該第一顯示幀的第二時間段期間更新該顯示線的第二個。該驅動器模塊還配置為驅動第一發射器電極以在該第一顯示幀的第三時間段期間進行電容感測,其中該第一發射器電極包括該多個共用電極的至少一個。而且,該第三時間段至少與該第一時間段一樣長并且在該第一時間段之后、該第二時間段之前發生。該處理系統也包括接收器模塊,該接收器模塊耦合到多個接收器電極并且配置為在該第三時間段期間驅動該第一發射器電極時接收所產生信號。該處理系統包括確定模塊,該確定模塊配置為基于該所產生信號來確定輸入對象的位置信息。
本發明的實施例一般提供一種用于操作包括集成的電容感測設備的顯示設備的方法。該方法包括:驅動多個共用電極的第一共用電極以用于在第一時間段期間更新第一顯示幀的第一顯示線,并且驅動該多個共用電極的第二共用電極以用于在第二時間段期間更新該第一顯示幀的第二顯示線。該方法包括驅動第一發射器電極以用于在該第一顯示幀的第三時間段期間內進行電容感測。該第一發射器電極包括該多個共用電極的至少一個,并且該第三時間段至少與該第一時間段一樣長并且在該第一時間段之后、該第二時間段之前發生。該方 法包括在該第三時間段期間驅動該第一發射器電極的同時在多個接收器電極上接收所產生信號,并且基于所產生信號確定輸入對象的位置信息。
本發明的實施例還可提供一種顯示設備,該顯示設備具有集成的電容感測設備。該顯示設備包括多個共用電極(該共用電極配置為被驅動以用于更新該顯示設備的顯示屏中的多條顯示線以及執行電容感測)以及多個接收器電極。該顯示設備包括處理器,該處理器耦合到該多個共用電極以及該多個接收器電極。該處理器配置為驅動該共用電極的第一個以在第一顯示幀的第一時間段期間更新該顯示線的第一個以及驅動第二共用電極以在該第一顯示幀的第二時間段期間更新該顯示線的第二個。該處理器配置為驅動第一發射器電極以在該第一顯示幀的第三時間段期間進行電容感測,其中該第一發射器電極包括該多個共用電極的至少一個,并且該第三時間段至少與該第一時間段一樣長并且在該第一時間段之后、該第二時間段之前發生。該處理器配置為在該第三時間段期間驅動該第一發射器電極時在該多個接收器電極的至少一個上接收所產生信號并且基于該所產生信號來確定輸入對象的位置信息。
附圖說明
為了使上面描述的本發明的特征能夠以詳細的方式來理解,通過參考實施例作出在上面簡要總結的、本發明的更具體的描述,其中一些實施例在附圖中例示。但要注意,因本發明可容許其他相等地有效的實施例,這些附圖僅例示本發明典型的實施例,不應因此被認為限定本發明的范圍。
圖1是根據本文描述的實施例,一示例輸入設備的示意性框圖。
圖2根據本文描述的實施例,例示傳感器集合的堆疊,其可用于輸入設備中來感測輸入對象。
圖3是根據本文公開的一個實施例,用于以交錯的電容感測期處理顯示幀的定時示意圖。
圖4是根據本文公開的一個實施例,用于將電容感測期交錯插入顯示幀更新的定時圖示。
圖5是根據本文公開的一個實施例,用于以交錯的電容感測期處理顯示幀的定時示意圖。
圖6是根據本文公開的一個實施例,例示在顯示更新和電容感測之間切換時噪聲敏感性的圖。
圖7A-7C是根據本文公開的實施例,用于以交錯的電容感測期處理顯示幀的定時示意圖。
圖8根據本文公開的一個實施例,例示將電容感測的期間與顯示更新進行交錯的方法。
圖9根據本文公開的一個實施例,例示用于在電子系統和輸入設備之間通信的系統,該系統將電容感測期與顯示更新期間進行交錯。
為促進理解,盡可能使用同樣的標號來標明,對附圖是共同的,同樣的元件。應預期到,在一個實施例中公開的元件可不經明確的敘述、而在其他實施例中可獲益地使用。這里所指的附圖不應被理解為按比例繪制,除非特別說明。同樣,通常簡化附圖,并且省略細節或元件以便陳述和解釋的清楚。附圖及討論服務于解釋下面討論的原理,其中類似的標注表示類似的元件。
具體實施方式
下列詳細描述本質上僅僅是示范性的,并不意圖限制本發明或本發明的應用和使用。而且,不存在由在先技術領域、背景技術、發明內容或下面具體實施方式中提出的、任何表達的或暗示的理論所約束的意圖。
本技術的各種實施例提供用于改善可用性的輸入設備及方法。具有顯示屏的輸入設備通過選擇性地驅動對應于屏幕顯示線中的像素的共用電極來周期性地更新(刷新)顯示屏。一般來說,輸入設備驅動每個電極直至顯示幀的每條顯示線(以及每個像素)被更新。如本文中所使用的,顯示幀包括用于至少一次更新顯示屏中顯示線的所定義部分的必需信息。例如,在輸入設備每秒60次更新顯示屏時,輸入設備接收60個顯示幀,輸入設備使用該些顯示幀來更新每條顯示線60次。而且,顯示幀可不包括顯示屏中的全部顯示線。例如,僅顯示屏的部分可有源地顯示圖像,并且因此,顯示幀可僅包含更新該有源部分中的顯示線所需的數據。
除了更新顯示之外,輸入設備還可通過將顯示屏用作接近感測區域而執行電容感測。而且,輸入設備可將電容感測的期間交錯在基于顯示幀來更新顯示的期間之間。例如,輸入設備可更新顯示屏的顯示線的第一半部,暫停顯示更新,執行電容感測,并且完成更新顯示線的其余部分。以這種方式,基于單個顯示幀來更新顯示屏必需的時間段包括一個或多個交錯的電容感測期。進一步地,輸入設備可使用共用電極來既更新顯示又執行電容感測。
在一個實施例中,電容感測的期間可至少與更新單條顯示線所需的時間段一樣長。例如,輸入設備可使用一個或多個共用電極來更新單條顯示線。在顯示線被更新后,但在開始執行下一條顯示線之前,輸入設備可使用相同的共用電極進行相似時間量的電容感測。執行至少與更新顯示線所需的時間相等的時間段的電容感測可允許輸入設備使用連續感測周期 來測量與一個或多個共用電極關聯的電容值或電容值變化。也就是說,能夠不中斷感測周期而獲得電容值測量。
圖1是按照本技術的實施例的、示例輸入設備100的框圖。盡管本公開的實施例可用在輸入設備100中,輸入設備100包括與感測設備集成的顯示設備,應預期本發明可具體化在不具有集成的感測設備的顯示設備中。輸入設備100可配置為向電子系統150提供輸入。如這篇文檔所使用的,術語“電子系統”(或“電子設備”)廣義地指能夠電子地處理信息的任何系統。電子系統150的一些非限定性的示例包括所有尺寸和形狀的個人電腦、例如桌上型電腦、膝上型電腦、上網本電腦、平板電腦、網頁瀏覽器、電子書閱讀器以及個人數字助手(PDAs)。其他示例電子系統150包括合成輸入設備,例如包括輸入設備100和獨立操縱桿或鍵開關的物理鍵盤。進一步的示例電子系統150包括外圍設備,例如數據輸入設備(例如遠程控件和鼠標)和數據輸出設備(例如顯示屏和打印機)。其他示例包括遠程端、廣告亭和視頻游戲機(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、例如智能電話),以及媒體設備(包括錄音機、編輯器和播放器,例如電視、機頂盒、音樂播放器、數字相片框和數碼相機)。此外,電子系統可能為輸入設備的主機或從機。
輸入設備100能夠實現為電子系統150的一物理部件,或能夠物理地與該電子系統150分離。在恰當時,輸入設備100可使用下列任意一個或多個與電子系統的部件通信:總線、網絡、以及其他有線或無線互連。示例包括I2C、SPI、PS/2、通用串行總線(USB)、Bluetooth,RF以及IRDA。
在圖1中,輸入設備100示出為接近傳感器設備(通常也被稱為“觸摸墊”或“觸摸傳感器設備”),其配置為感測由位于感測區120的一個或多個輸入對象140提供的輸入。示例輸入對象包括手指和觸筆,如圖1所示。
感測區120包含輸入設備100上面的、周圍的、內部和/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,通過一個或多個輸入對象140所提供的用戶輸入)。特定感測區的尺寸、形狀和位置可逐個實施例地大范圍地變化。在一些實施例中,感測區120從輸入設備100的一表面沿一個或多個方向延伸到空間中,直至信噪比防止充分準確的對象檢測。這個感測區120沿一特定方向延伸的距離,在不同的實施例中,可以大約少于一毫米、數毫米、數厘米、或更多,而且該距離可隨使用的感測技術的類型和期望精度而極大地變化。因此,一些實施例感測輸入,該輸入包括不與該輸入設備100任何表面接觸、與該輸入設備100的輸入表面(例如觸摸表面)接觸、與輸入設備100的輸入表面接觸并外 加一定量外加力或壓力、和/或它們的組合。在不同實施例中,輸入表面可由感測電極位于其中的殼體的表面來提供,可由施加在感測電極或任何殼體之上的面板來提供等。在一些實施例中,感測區120在投射到該輸入設備100的輸入表面之上時具有矩形形狀。
輸入設備100可使用傳感器組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包括一個或多個用于檢測用戶輸入的感測元件121。作為幾個非限定性示例,輸入設備100可使用電容性、倒介電、電阻性、電感性、磁聲、超聲、和/或光技術。
一些實現配置為提供跨越一、二、三或更高維空間的圖像。一些實現配置為提供沿特定軸或平面的輸入投影。
在輸入設備100的一些電阻實現中,柔性且導電的第一層被一個或多個間隔元件從導電的第二層分開。在操作期間,一個或多個電壓分量被跨層創建。按壓柔性第一層可使其充分地彎曲以產生層間的電接觸,導致反映層間接觸點的電壓輸出。這些電壓輸出可被用于確定位置信息。
在輸入設備100的一些電感的實現中,一個或多個感測元件121獲得由諧振線圈或線圈對所感生的回路電流。電流的量值、相位和頻率的一些組合隨后可被用于確定位置信息。
在輸入設備100的一些電容的實現中,應用電壓或電流來創建電場。附近的輸入對象導致電場的變化,并產生可檢測的電容耦合的變化,該變化可作為電壓、電流等的變化而被檢測。
一些電容實現利用電容感測元件121的陣列或其他規則或不規則圖案來創建電場。在一些電容實現中,獨立的感測元件121可歐姆地短接在一起以形成較大的傳感器電極。一些電容實現利用電阻片,這些電阻片可以是電阻均勻的。
一些電容實現使用(基于傳感器電極和輸入對象之間的電容耦合變化的)“自電容”(或“絕對電容”)感測方法。在各種實施例中,位于傳感器電極附近的輸入對象改變了該傳感器電極附近的電場,從而改變了量得的電容耦合。在一種實現中,一種絕對電容感測方法,通過相對基準電壓(例如系統地)調節傳感器電極,以及通過檢測該傳感器電極和輸入對象間的電容耦合,來進行操作。
一些電容實現使用(基于傳感器電極之間的電容耦合的變化的)“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,從而改變了量得的電容耦合。在一種實現中,跨電容感測方法,通過檢測在一個或多個 發射器傳感器電極(也稱為“發射器電極”)與一個或多個接收器傳感器電極(也稱為“接收器電極”)之間的電容耦合,來進行操作。發射器傳感器電極可相對于一基準電壓(例如系統地)來調節以傳送發射器信號。接收器傳感器電極可相對于基準電壓保持大體上恒定以促進所產生信號的接收。所生成信號可包括與一個或多個發射器信號對應的效果、和/或與一個或多個環境干擾源(例如其他電磁信號)對應的效果。傳感器電極可為專用的發射器電極或接收器電極,或可配置為既發射又接收。
圖1中,處理系統110示出為輸入設備100的部件。處理系統110配置為操作輸入設備100的硬件來檢測感測區120中的輸入。處理系統110包括一個或多個集成電路(IC)和/或其他電路組件的部分或全部。(例如,用于互電容傳感器設備的處理系統可包括發射器電路和/或接收器電路,該發射器電路配置為以發射器傳感器電極傳送信號,該接收器電路以接收器傳感器電極接收信號)。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、軟件代碼和/或其他。在一些實施例中,組成處理系統110的組件被放置在一起,諸如在輸入設備100的感測元件附近。在其他實施例中,處理系統110的組件在物理上分離,其中一個或多個組件靠近輸入設備100的感測元件,并且一個或多個組件在別處。例如,輸入設備100可為耦合到桌上型電腦的外設,并且處理系統110可包括配置為在桌上型電腦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可物理地集成在電話中,并且處理系統110可包括作為該電話的主處理器的一部分的電路和固件。在一些實施例中,處理系統110專用于實現輸入設備100。在其他實施例中,該處理系統110也執行其他功能,例如操作顯示屏、驅動觸覺制動器等。
處理系統110可實現為處理處理系統110的不同功能的一組模塊。每一模塊可包括作為該處理系統110的一部分的電路,固件、軟件或它們的組合。在各種實施例中,可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硬件的硬件操作模塊;用于處理諸如傳感器信號以及位置信息之類數據的數據處理模塊;以及用于報告信息的報告模塊。進一步的示例模塊包括傳感器操作模塊,其配置為操作感測元件來檢測輸入;識別模塊,其配置為識別諸如模式變更手勢之類的手勢;以及模式變更模塊,用于變更操作模式。
在一些實施例中,處理系統110直接通過引起一個或多個動作而響應在感測區120中的用戶輸入(或沒有用戶輸入)。示例動作包括變更操作模式、以及GUI動作,例如指針移動、選擇、菜單導航以及其他功能。在一些實施例中,處理系統110向電子系統的一些部分(例如向與處理系統110分離的電子系統的中央處理系統,如果這樣一個獨立的中央處理系 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,電子系統的一些部分處理自處理系統110接收的信息,用于按用戶輸入進行動作,例如促進大范圍的動作、包括模式變更動作和GUI動作。
例如,在一些實施例中,處理系統110操作輸入設備100的感測元件來產生表示在感測區120中的輸入(或沒有輸入)的電信號。處理系統110在產生提供給電子系統的信息中,可執行對該電信號的任何適量的處理。例如,處理系統110可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可執行濾波或其他信號調整。作為再一示例,處理系統110可減去或以其它方式考慮基線,以使信息反映電信號和基線之間的差異。作為進一步的示例,處理系統110可確定位置信息,將輸入識別為命令,識別手寫等。
這里使用的“位置信息”廣義地包含絕對位置、相對位置、速度、加速度和其他類型的空間信息。示例性的“0維”位置信息包括近/遠或接觸/非接觸信息。示例性的“一維”位置信息包括沿一軸的位置。示例性的“二維”位置信息包括在平面上的運動。示例性的“三維”位置信息包括空間中的即時或平均速度。進一步的示例包括空間信息的其他表示。也可確定和/或存儲關于一種或多種類型位置信息的歷史數據,包括例如隨時間追蹤位置、運動、或即時速度的歷史數據。
在一些實施例中,輸入設備100采用由處理系統110或由一些其他處理系統操作的附加輸入組件來實現。這些附加輸入組件可為感測區120中的輸入提供冗余的功能性,或一些其他功能性。圖1示出感測區120附近的按鈕130,其可被用于促進使用輸入設備100的項目的選擇。其他類型的附加輸入組件包括滑塊、球、輪、開關等。相反地,在一些實施例中,輸入設備100可在沒有其他輸入組件的情況下實現。
在一些實施例中,輸入設備100包括一觸摸屏界面,且感測區120與顯示設備101的顯示屏的有源區的至少部分重疊。例如,輸入設備100可包括覆蓋該顯示屏的、大體透明的傳感器電極,以及為關聯的電子系統提供觸摸屏界面。該顯示屏可以是能向用戶顯示一可視界面的、任何類型的動態顯示器,并可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、電致發光(EL),或其他顯示技術。輸入設備100和顯示設備101可共用物理元件。例如,一些實施例可使用相同電組件中的一些用于顯示及感測。作為另一示例,顯示設備101可部分或整個地由處理系統110操作。
應理解,盡管本技術的許多實施例在完全功能設備的上下文中描述,本技術的機理能夠作為多種樣式的程序產品(例如軟件)來被分配。例如,本技術的機理可作為由電子處 理器(例如可由處理系統110讀取的、非暫時性計算機可讀和/或可記錄/可寫的信息承載介質)讀取的信息承載介質之上的軟件程序而被實現及分配。此外,本技術的實施例同樣地適用,而與用于進行分配的介質的特定類型無關。非暫時性、電子可讀介質的示例包括多種光碟、存儲棒、存儲卡、存儲模塊等。電子可讀介質可基于閃速、光、磁、全息、或任何其他存儲技術。
圖2示出根據一些實施例的、感測元件121的示例圖案的部分,感測元件121配置為在與該圖案關聯的感測區中進行感測。為了例示及描述的清楚起見,圖2以簡單矩形圖案示出感測元件121,并且沒有示出各種組件。感測元件121的這種圖案包括第一批多個傳感器電極160(160-1,160-2,160-3,…160-n)和第二批多個傳感器電極170(170-1,170-2,170-3,…170-n),該第二批多個傳感器電極170布置于多個發射器電極160之上。在一個實施例中,感測元件121的這種圖案包括多個發射器電極160(160-1,160-2,160-3,…160-n)和多個接收器電極170(170-1,170-2,170-3,…170-n),該多個接收器電極170布置于多個發射器電極160之上。在另一實施例中,第一批多個傳感器電極可配置為既發射又接收,并且第二批多個傳感器電極也可配置為既發射又接收。
發射器電極160和接收器電極170典型地歐姆地彼此隔離。也就是說,一個或多個絕緣體分離發射器電極160和接收器電極170,并防止它們彼此電短接。在一些實施例中,發射器電極160和接收器電極170被布置于它們之間的交叉區處的絕緣材料隔離。在這種結構中,可以跳線連接相同電極的不同部分來形成發射器電極160和/或接收器電極170。在一些實施例中,發射器電極160和接收器電極170被一層或多層絕緣材料分離。在一些其他實施例中,發射器電極160和接收器電極170被一層或多層襯底分離,例如,它們可被布置于同一襯底的相對側,或布置在壓合在一起的不同襯底上。
發射器電極160和接收器電極170之間局部化電容耦合的區域可被稱為“電容像素”。發射器電極160和接收器電極170之間的電容耦合隨著與發射器電極160和接收器電極170關聯的感測區中輸入對象的接近和運動而變化。
在一些實施例中,“掃描”傳感器圖案以確定這些電容耦合。也就是說,發射器電極160被驅動以傳送發射器信號。發射器可被操作成使得一次一個發射器電極進行傳送,或者多個發射器電極同時傳送。在多個發射器電極同時傳送的場合,這些多個發射器電極可傳送同樣的發射器信號并有效地產生一個有效地更大的發射器電極,或者這些多個發射器電極可傳送不同的發射器信號。例如,多個發射器電極可根據一個或多個編碼方案而傳送不同的發射器信號,這些編碼方案使得它們在接收器電極170的所產生信號上的組合效果被獨立地確 定。
接收器傳感器電極170可被個別地或多個地操作以獲得所產生信號。該所產生信號可被用于確定在電容性像素處的電容耦合的測量。
來自電容像素的測量集形成表示像素處電容耦合的“電容圖像”(也稱為“電容幀”)。可隨多個時間段獲得多個電容圖像,并且它們之間的差異用于導出關于感測區中輸入的信息。例如,隨連續的時間段獲得的連續的電容圖像能夠用于跟蹤進入、退出以及處于感測區內的一個或多個輸入對象的運動。
傳感器設備的背景電容是與感測區中沒有輸入對象關聯的電容圖像。背景電容隨著環境和操作條件而變化,并且可以各種方式估計。例如,一些實施例在確定沒有輸入對象位于感測區時采用“基線圖像”,并且使用那些基線圖像作為它們的背景電容的估值。
能夠針對傳感器設備的背景電容調整電容圖像以用于更有效的處理。一些實施例通過將電容像素處電容耦合的測量定為基線以產生“基線電容圖像”而來實現這一點。也就是說,一些實施例將形成電容圖像的測量與關聯于那些像素的“基線圖像”的適當“基線值”進行比較,并且確定來自那個基線圖像的變化。
在一些觸摸屏實施例中,發射器電極160包括用于更新顯示屏的顯示中的一個或多個共用電極(例如,“V-com”電極或源驅動電極)。這些共用電極可被布置在適當的顯示屏襯底上。例如,共用電極可布置在一些顯示屏(例如面內轉換(IPS)或面線轉換(PLS))的TFT玻璃上、在一些顯示屏(例如圖案化垂直對齊(PVA)或多域垂直對齊(MVA))的濾色玻璃底部上等。在這類實施例中,因共用電極完成了多項功能,共用電極也能夠被稱為“聯合電極”。在各種實施例中,每個發射器電極160包括一個或多個共用電極。在其他實施例中,至少兩個發射器電極160可共享至少一個共用電極。
在各種觸摸屏實施例中,“電容幀速率”(獲得連續電容圖像的速率)可與“顯示幀速率”(更新顯示圖像的速率,包括刷新屏幕以重新顯示相同圖像)的速率相同或者不同。在該兩個速率不同的一些實施例中,在不同的顯示更新狀態獲得連續的電容圖像,并且這些不同顯示更新狀態可影響所獲得的電容圖像。也就是說,顯示更新特別地影響背景電容圖像。因此,如果在顯示更新處于第一狀態時獲取第一電容圖像,并且在顯示更新處于第二狀態時獲取第二電容圖像,該第一和第二電容圖像則可能由于與顯示更新狀態關聯的背景電容圖像的差異、而非由于感測區中變化而不同。這在電容感測及顯示更新電極互相緊鄰的場合、或是在它們被共享(例如聯合電極)時可能性更高。在各種實施例中,電容幀速率為顯示幀速率的整數倍。在其他實施例中,電容幀速率為顯示幀速率的小數倍。在另一些實施例 中,電容幀速率可為顯示幀速率的任何小數或整數(倍)。
為了便于闡述,在特定顯示更新狀態所獲取的電容圖像被認為屬于特定的幀類型。也就是說,特定幀類型與采用特定顯示序列來映射特定電容感測序列關聯。因此,在第一顯示更新狀態期間所獲取的第一電容圖像被認為屬于第一幀類型,在第二顯示更新狀態期間所獲取的第二電容圖像被認為屬于第二幀類型,在第一顯示更新狀態期間所獲取的第三電容圖像被認為屬于第三幀類型,等等。在顯示更新狀態和電容圖像獲取的關系是周期性的情況下,所獲取的電容圖像在該些幀類型內循環并且隨后重復。在一些實施例中,針對每個顯示更新狀態可能有n個電容圖像。
在顯示線更新之間執行電容感測
圖3是根據本文公開的一個實施例,用于以交錯的電容感測期處理顯示幀的定時示意圖300。具體地,定時示意圖300例示顯示幀中不同的時間段。時間段A-D以及F-H每個表示用于更新輸入設備中顯示屏的單條顯示線的時間。該顯示線更新時間進一步被劃分為用于更新顯示線的像素310的時間段以及發生在每次顯示線更新305之間的緩沖時間315。緩沖時間315也可被稱為水平消隱期315。驅動器模塊可使用水平消隱期315來例如檢索所需數據以更新下一條顯示線,驅動電壓至對應于該顯示線的共用電極,或允許信號安定(settle)以在更新后續顯示線時減少干擾。然而,本文公開的實施例并不限定于具有水平消隱期315的輸入設備并且可用于在像素更新期間310和下一顯示線更新305之間沒有緩沖時間的系統中。在各種實施例中,水平消隱期315的時長減少以使得其基本上不存在。在其他實施例中,水平消隱時間315的時長減少以使得其不長于配置共用電極來更新顯示線所需的時間。
而且,共用電極0-N可被驅動用于以任何順序的顯示更新。例如,驅動器模塊可更新顯示屏頂部的顯示線,并且在后續的顯示線更新305中,更新屏幕底部的顯示線。作為結果,輸入設備可順序地驅動兩個共用電極,該兩個共用電極不是順序地位于顯示屏中。進一步地,如果例如僅顯示屏的一部分有源地顯示信息時,顯示幀可不更新顯示屏的每條顯示線。因此,示意圖300中的共用電極0-N可僅表示輸入設備中共用電極的一部分。
在一個實施例中,時間段E表示用于電容感測的時間或電容感測期。時間段E可能至少與用來更新顯示屏的單條線的時間一樣長。在另一實施例中,時間段E比用來更新顯示屏的單條線的時間更長。而且,輸入設備可使用用于更新顯示屏像素的、相同的共用電極來驅動發射器信號。也就是說,共用電極可服務于兩種目的。在顯示更新期間,共用電極更新顯示中的像素,但在電容感測期期間,共用電極用作發射器電極。
在一個實施例中,在時間段A-D期間更新顯示線之后,驅動器模塊可暫停顯示更新 并且使用時間段E來執行電容感測。在該時間段期間,驅動器模塊可不更新顯示屏中的像素的任一個。另外,驅動器模塊可驅動在顯示屏中至少一個(電極)發射器電極(例如至少一個共用電極)上的發射器信號。基于收到的所產生信號(其包括對應于發射器信號的效果),輸入設備導出接近于設備的感測區的輸入對象的位置信息。在一個實施例中,輸入設備測量驅動發射器信號的共用電極和接收器電極之間電容耦合的變化。此電容變化隨后用于導出輸入對象的位置信息。盡管本文提供的實施例討論使用共用電極以供傳送發射器信號,在其他實施例中共用電極可被用作接收器電極以供接收所產生信號,而不是用作驅動發射器信號的電極。例如,輸入設備可包括驅動發射器信號的電極的獨立集合,該發射器信號在共用電極上生成所產生信號。進一步地,在另一實施例中,第一共用電極集合可配置為傳送發射器信號并且第二共用電極集合可配置為接收所產生信號。在各種實施例中,在時間段E期間,發射器電極可被驅動用于電容感測,其中發射器電極與共用電極分離。
在一個實施例中,驅動器模塊在多個連續的水平消隱期315期間(例如,在針對時間段A-D的水平消隱期315期間)執行電容感測。在每一單個水平消隱期315期間,僅一部分獲得電容測量所需的信息可被捕獲。水平消隱期315對于輸入設備導出針對特定發射電極的、準確的電容測量而言可能過短。然而,在多個水平消隱期315期間執行電容感測之后,輸入設備可導出所選電極的電容耦合變化的準確的測量。因為用于獲得特定電極的電容測量的感測周期在每一連續水平消隱期315期間被間歇地傳送,這種在水平消隱時間315期間電容感測的方法在本文中被稱為非連續電容感測。換言之,非連續電容感測可能在針對單個電極(或一組所選電極)的電容感測遍布兩個或多個間斷的時間段時發生。
備選地或另外地,驅動器模塊可暫停更新顯示以便執行電容感測。如示意圖300所示,驅動器模塊在時間段A-D期間更新與共用電極0-3關聯的像素。然而,在時間段E,在執行電容感測同時顯示更新被暫停(即,驅動器模塊不持續更新該幀中的下一條顯示線)。具體地,電容感測期320與顯示幀的顯示線更新相交錯。因而,電容感測期也可被稱為幀內(in-frame)消隱期、長水平消隱期或長h-空白期,在電容感測期顯示更新被暫停,同時驅動器模塊執行電容感測。在電容感測期320完成后,驅動器模塊繼續對相同顯示幀的顯示更新。在一個實施例中,電容感測期320長于水平消隱期315,并且在一些實施例中,至少與像素更新期310或顯示線更新305一樣長。盡管示出為與顯示更新期305一樣長,在各種實施例中,電容感測期320可能長于顯示更新期305。如所示,時間段E為示意圖300中其他時間段(即時間段A-D以及F-H)的3倍長(如由水平及垂直箭頭所示)。然而,電容感測期320的持續時間可按照輸入設備的特定設計而被調整。除了在期間320期間執行電容感測 之外,在一個實施例中驅動器模塊還在顯示線更新305的一個或多個水平消隱期315執行電容感測。
允許電容感測在電容感測期320期間發生可允許輸入設備沒有中斷地精確測量所選電極(即驅動發射器信號的電極)的電容變化,或允許輸入設備改善干擾敏感性。因而,由于在一連續的時間段內對所選電極或電極組測量電容耦合變化,在電容感測期320期間執行電容感測在本文中被稱為連續電容感測。
而且,驅動器模塊可使用用于先前顯示更新期中的電極來執行電容感測。例如,在時間段E期間,驅動器模塊可在共用電極0-3上同時地驅動發射器信號。以這種方法,驅動器模塊可使用一個或多個共用電極來更新顯示線中的像素,并且在繼續更新顯示幀中的其他顯示線之前,使用那些相同的電極執行電容感測。
當顯示更新暫停時,驅動器模塊可仍驅動沒有在驅動發射器信號的共用電極上的信號。例如,當發射器信號在一個或多個電極上傳送時,驅動器模塊可能將基準電壓(或又一其他信號)施加到顯示屏的其他共用電極上。對當前未用于電容感測的共用電極固定一基準電壓可改善輸入設備的能力以導出輸入對象的準確位置信息。因此,當顯示更新暫停時,驅動器模塊可停止更新顯示屏中的像素但仍將共用電極用于電容感測。
垂直消隱期325是在顯示幀的最后顯示線更新期和隨后顯示幀的行更新期的開端之間的期間。盡管未在圖3中示出,定時示意圖300在基于所接收的顯示幀進行更新顯示之初(即在時間段A之前)也可包括第二垂直消隱期。因為輸入設備在這些垂直消隱期期間沒有更新顯示,在一些實施例中,驅動器模塊也可使用要么第一垂直消隱期要么第二垂直消隱期(或兩者一起)來執行電容感測。與電容感測期320相似,由于這些消隱期兩者都可提供充分時長來測量與所選共用電極關聯的電容變化、而沒有重大中斷,垂直消隱期325促進連續的電容感測。然而,由于垂直消隱期325落在顯示幀更新之初或顯示幀更新末尾,而電容感測期320被插在相同顯示幀的顯示線更新之間,垂直消隱期325區別于電容感測期320。
在許多實施例中,水平消隱期315、電容感測期320和/或垂直消隱期325的長度可被改變。然而,顯示幀率可能不能被改變。因此,隨著這些非顯示更新期的一個的長度被改變,其他非顯示更新期的至少一個也可改變。例如,在其中電容感測期320包括在顯示幀中的實施例中,水平消隱期315和/或垂直消隱期325的持續時間可相應地減少。通過減少對應于第一組共用電極的顯示線更新期305的水平消隱期315,電容感測期320可被插入在顯示幀中。給定水平消隱期315為“T”微秒長,將“M”個對應的共用電極的水平消隱期315減少至“N”微妙意味著可創建長度為“(T-N)*M”微秒的幀內消隱期320。在一個實施 例中,可減少T-N以使得水平消隱期315仍為必要的顯示更新過程提供足夠的時間。電容感測期320的持續時間可基于每一水平消隱期315的縮減量的總和。在其他實施例中,幀內消隱期315的持續時間可基于改變垂直消隱期325,或基于改變水平消隱期315以及垂直消隱期325兩者。
電容感測期320的持續時間可例如按照針對對應的共用電極組執行連續電容感測所需的時間量來設定,以減輕來自在電容感測和顯示更新之間切換的噪聲,或執行電容感測幀率的變化或頻率跳變來減少噪聲干擾。例如,對一組共用電極而言,100微秒可能為連續電容感測所需的。因此,確定對應的電容感測期320為至少100微秒長。為空出100微秒但仍維持期望的幀率,可減少水平消隱期315或垂直消隱期325的一個或多個。
即使圖3以其中共用電極0-N用于既更新顯示又執行電容感測的實施例進行描述,但本公開并不限定于此類。在一個實施例中,即使在更新顯示時未使用的電極上驅動發射器信號,輸入設備可使用幀內消隱期來執行電容感測。由于用于顯示更新的電極和用于電容感測的電極可在輸入設備中緊鄰,在彼此排他的時間段執行該兩個功能可減少不同電極組之間的電干擾量。
圖4是根據本文公開的一個實施例,用于將電容感測期交錯插入顯示幀更新的定時圖示。定時圖示400包括在圖3中所示的時間段A-F期間在共用電極0-5上傳播的波形。在時間段A-D期間,驅動器模塊激活共用電極的一個并且更新與對應的顯示線關聯的像素。當一個電極被激活時,可保持其他電極為恒定電壓。而且,共用電極在每一時間段可不如所示立刻切換(例如,在電極1接通時電極0切斷)。代替地,可能存在一些延時(例如,水平消隱期),在其中電極斜升(ramp up)或斜降(ramp down)。在各種實施例中,可以以延時的方式驅動多個共用電極,其中第一共用電極被激活,隨后在一些延時后第二共用電極被驅動。
在時間段E期間,驅動器模塊暫停顯示更新并切換至電容感測。在圖4中,一個或多個共用電極被編組成發射器電極,其中在分配給發射器電極的每一共用電極上同時傳送發射器信號(例如方波)。例如,顯示設備可包括成百上千的共用電極,但在執行電容感測時,設備可將該些共用電極分段成其中每一發射器電極被視作單個發射器電極的發射器電極(例如,每40個共用電極中大約20個發射器電極)。在另一實施例中,共用電壓電極可被分段成多個共用電極,其中發射器電極包括單個共用電極。進一步地,在其他實施例中,共用電壓電極可被分段成任意數量的共用電極,其中任意數量的共用電極可被組合形成發射器電極。為簡單起見,圖4例示一實施例,其中共用電極0-3被分配給一個發射器電極并且每 個由相同發射器信號所驅動。備選地,在其他顯示設備中,共用電極可為由多個共用電極分段(共用電極)組成的單個電極“平面”,該多個共用電極分段在顯示更新期間被驅動至相同的基準電壓。然而在電容感測期間,電極平面的不同共用電極分段(即共用電極)用于在不同的時間傳送發射器信號,從而作為一個或多個發射器電極來執行。
電容感測期可進一步被劃分為多個感測周期410(或觸摸周期)。有利地,使用幀內消隱期可允許驅動器模塊驅動足夠用于導出電極塊和一個或多個接收器電極間的電容變化的、多個連續感測周期。例如,假定輸入設備執行6次感測周期410以便準確地測量電容變化,但在水平消隱期315期間僅能執行2次感測周期410,驅動器模塊必須針對每個電極塊使用至少三個水平消隱期315。相反地,在如圖4所示的幀內消隱期320的情況下,輸入設備持續地測量該6次感測周期410而在感測周期410間沒有更新顯示。
當然,輸入設備可配置為在電容感測期320期間執行多于或少于6個周期。而且,輸入設備可在單個電容感測期320期間在多個發射器電極上執行電容感測。例如,驅動器模塊可在共用電極0-3上驅動必需的感測周期410并且隨后在共用電極4-7上驅動必需的感測周期。進一步地,驅動器模塊也可在幀內消隱期320期間在未用于電容感測的其他共用電極上驅動電壓。也就是說,作為允許其他共用電極(例如共用電極4和5)上的電壓浮置的替代,驅動器模塊可在這些電極上驅動大體恒定的電壓(例如基準電壓)。
在一個實施例中,輸入設備在電容感測期320期間同時在多個發射器電極上傳送發射器信號。盡管未示出,驅動器模塊可基于諸如碼分復用和正交頻分復用之類的復用計劃而在每一發射器電極上輸出不同的發射器信號。因此,本文公開的實施例并不限定于在共用電極的子集上傳送相同發射器信號,而可同時在多個發射器電極上傳送不同的發射器信號以便測量發射器電極和接收器電極間的電容變化。
圖5是根據本文公開的一個實施例,用于以交錯的電容感測期處理顯示幀的定時示意圖。對照圖3,定時示意圖500例示用于更新具有多個電容感測期320的信號顯示幀的定時。如本文中所使用的,多個順序顯示線更新被稱為顯示更新簇505。從而,參考圖3,在時間段A-D期間執行的顯示線更新可被描述為單個顯示更新簇505。顯示幀更新中每一顯示更新簇505(或電容感測期)可在持續時間上近似或具有不同的持續時間。而且,顯示更新簇505中共用電極數量可與每一電容感測期320中用于電容感測的共用電極數量相同或所用電極的數量可不同。
圖6是根據本文公開的一個實施例,例示在顯示更新和電容感測之間切換時噪聲敏感性的圖。輸入設備的干擾敏感性可通過在幀內消隱期期間執行電容感測而減少。在幀內消 隱期期間的電容感測允許以持續的方式確定在一組共用電極和接收器電極間的電容耦合。在一個實施例中,干擾敏感性在頻率上減少至低于屬于輸入對象響應的那些。進一步地,在幀內更新期期間的電容感測可以為具有較寬波瓣(lobe)的頻率響應提供較少的諧波。在一個實施例中,主波瓣緊接輸入對象的頻率響應。圖6例示非連續電容感測的頻率敏感性和連續電容感測之間的對比。如所示,非連續電容感測的頻率敏感性包括更多的峰值,其可增加接近那些峰值的輸入設備的干擾敏感性。例如,對于低頻而言,連續電容感測大體不受較低頻干擾的影響,然而非連續電容感測在75kHZ、140kHz和210kHz時易受由波瓣例示的此類干擾的影響。在一個實施例中,外部電源可引入低頻干擾(例如低于200kHz)。在這樣一實施例中,在幀內消隱期(連續電容感測)期間以共用電極傳送信號以供電容感測減少對此類干擾的敏感性。
在一個實施例中,輸入設備可切換其在共用電極上傳送發射器信號使用的頻率。例如,共用電極配置為傳送第一發射器信號以用于在幀內消隱期期間進行電容感測,該第一發射器信號具有第一發射器頻率。響應第一發射器頻率下測量干擾,驅動器模塊可在共用電極上驅動具有不同于第一發射器頻率的第二頻率的第二發射器信號。輸入設備可將所檢測的干擾與一個或多個閾值比較,并且在干擾滿足或超出閾值中的一個時從第一頻率切換到第二頻率(或從第二頻率切回到第一頻率)。而且,第二發射器信號可包括與第一發射器信號不同的幅度、相位、極性、頻率和波形的至少一個。第一發射器信號或第二發射器信號的波形可為方波、三角波、鋸齒波、正弦波等中的一個。而且,可調節(幀)內消隱期的長度來適應頻率跳變。也就是說,用于幀內消隱期和顯示更新之間顯示幀的時間比率可變化以便切換至不同的發射器信號。在一個實施例中,幀內消隱期需要被延長以切換至不同頻率的發射器信號,處理系統可將消隱期移動至后續幀以保持最小的顯示屏刷新率。
在一個實施例中,接收器電極可配置為在至少部分幀內消隱期期間接收所產生的干擾信號。在這個時間期間,共用電極可為浮置或被約束至特定直流電壓。這些干擾信號可隨后用于確定傳送哪一發射器信號(即哪一頻率)。基于所產生干擾信號來選擇發射器信號使得干擾可被減少。
圖7A-7C是根據本文公開的實施例,用于以交錯的電容感測期處理顯示幀的定時示意圖。具體地,圖7A例示用于第一顯示幀的定時示意圖701。與圖5中的定時示意圖相似,示意圖701包括多個顯示線更新期305,每個顯示線更新期包括像素更新期310和水平消隱期315,該多個顯示線更新期305編組形成多個顯示更新簇505。多個電容感測期320與這些簇505交錯。簇505的持續時間可與電容感測期320的持續時間相關或無關。例如, 輸入設備可基于預定義的比率設定簇505以及電容感測期320的持續時間(通過調節垂直或水平消隱期)。備選地,電容感測期320的持續時間可與簇505的持續時間無關地獨立地設定,或單獨地基于可由執行非連續電容感測而發生的減輕的噪聲。
通過在顯示更新簇505A-D期間更新顯示線來基于顯示幀更新顯示屏。然而,驅動器模塊在每一簇505A-C之后暫停更新顯示以在電容感測期320A-C期間執行電容感測。例如,輸入設備可更新與顯示更新簇505A中電極關聯的像素并且隨后在電容感測期320A期間在那些相同的電極上執行電容感測。備選地,驅動器模塊可在至少一個電極(其在早先顯示更新簇505中沒有被更新)上執行電容感測。為減少干擾,在一個實施例中,驅動器模塊在與最近被更新的顯示線不同的顯示屏部分之上的電極上執行電容感測。這甚至在更新顯示暫停以及電容感測開始之后可避免臨時影響共用電極的電干擾(電容、電感等)。
圖7B-7C例示定時示意圖702、703的兩種不同的實施例,該兩個實施例用于基于第二顯示幀來更新顯示屏,其中第二顯示幀在圖7A所示的第一顯示幀之后被接收。也就是說,圖7B和7C例示定時示意圖可針對每一后續幀而改變。在一個實施例中,可通過逐個顯示幀地改變電容感測期的屬性而減少歸因于電容感測與顯示更新交錯而引起的顯示圖像中的視覺假象。這種改變可以隨機或非隨機的方式實現。
圖7B例示相對于圖7A中的簇505A-D和電容感測期320A-C而轉換顯示更新簇505E-G和電容感測期320E-H。定時示意圖701和702的總持續時間相同,但該時間是如何被分成不同的段卻改變了。例如,代替以顯示更新簇505開始,定時示意圖702將垂直消隱期325(或僅其一部分)移至顯示幀更新的開始。如早先所討論,輸入設備可在垂直消隱期325期間執行電容感測。然而,在不同顯示更新簇505E-G間的定時可維持為相同。也就是說,分離顯示更新簇505的電容感測期320E-G的持續時間相對于電容感測期320A-C的持續時間被保存。這樣做可維持驅動器模塊和將顯示幀傳送至驅動器的視頻源之間的定時,但仍防止或移除視覺假象。
圖7C例示個體顯示更新簇505和電容感測期320的持續時間可在后續幀間改變—即,在圖7A所示的第一幀和圖7C所示的第二幀之間改變。例如,顯示更新簇505I在定時示意圖702中以與定時示意圖701中顯示簇505A相同的位置開始,但電容感測期320I的持續時間相對于消隱期320A增加了。在一個實施例中。電容感測期320I的所增加的長度可來自于縮短一個或多個水平消隱期315、垂直消隱期325或增加對應的水平消隱期315的數量。備選地,如圖7C所示,輸入設備使用僅兩個電容感測期320I和320J來代替定時示意圖701中所示的三個電容感測期320A-C。通過消除幀內消隱期的一個而節省的額外時間可 用于擴展剩余的電容感測期320的一個或兩者。而且,增加消隱期320固有地增加了顯示更新簇505間的時間間隔。改變該間距可幫助防止或去除視覺假象。
定時示意圖703也例示通過消除圖7A所示的簇中的一個并且向剩余的顯示更新簇505I-K增加額外時間而增長顯示更新簇505的持續時間。在這里,簇505J的持續時間被擴展至其他簇505I和505K的持續時間的兩倍。以這種方式,輸入設備可進一步相對于用于早先顯示幀中的顯示更新簇505A-D來重新排列顯示更新簇505I-K。
除了減輕相對于執行非連續電容感測的輸入設備的噪聲之外,圖7A-C還例示用于重新排列或改變顯示更新簇和電容感測期320來防止或去除視覺假象的不同技術;然而,本公開并不僅限定于這些技術并且可依賴用于防止視覺假象的其他技術。在進一步的實施例中,幀內消隱期的位置可逐個顯示幀地隨機變化。而且,在電容感測期開始前被驅動用于更新顯示的共用電極或在電容感測期之后被驅動的共用電極可逐個顯示幀地變化。進一步地,電容感測期320的長度可在顯示幀內變化使得顯示幀的所有電容感測期并不是相同長度。
圖8根據本文公開的一個實施例,例示將電容感測的期間與顯示更新進行交錯的方法。該方法800在步驟805以視頻源傳送顯示幀至基于幀數據更新顯示屏像素的處理系統開始。該視頻源可要么作為一大塊地(即全部數據在同一時間)傳送顯示幀,要么間斷地(即間隔地傳送顯示幀的小塊)傳送顯示幀。
在步驟810,處理系統的驅動器模塊基于所接收的顯示幀數據來更新顯示屏的一條或多條顯示線。驅動器模塊例如可使用一組電極,該組電極包括用于生成更新顯示屏中像素的電場的共用電極。在顯示線更新期間,驅動器模塊選擇至少一個共用電極并且更新與那個電極關聯的像素。在一些實施例中,顯示屏可將不同顏色像素與每一共用電極關聯。因而,驅動器模塊可使用單個共用電極執行多次顯示更新-例如針對紅色、綠色和藍色像素的更新。
在步驟815,在幀內消隱期期間顯示更新可暫停。在一個實施例中,暫停顯示更新導致驅動器模塊停止更新顯示屏中的像素。在步驟820,驅動器模塊(或不同的電路模塊)可使用共用電極來執行電容感測以代替更新顯示。驅動器模塊在共用電極(或發射器電極)的至少一個上驅動發射器信號。發射器信號在一個或多個接收器電極上生成所產生信號。觸摸檢測模塊可使用所產生信號來導出輸入設備的觸摸敏感區附近的輸入對象的位置信息。在一個實施例中,觸摸檢測模塊測量共用電極和接收器電極間的電容或電容變化。
在一個實施例中,電容感測期的持續時間可至少與像素更新期或顯示線更新期一樣長。例如,可根據確定一個或多個共用電極和接收器電極的電容變化所需的感測周期的數量來設定電容感測期的持續時間。換言之,輸入設備可設定幀內消隱期的持續時間使得可通過 連續地(即沒有實質的中斷)傳送感測周期而獲得共用電極的電容的準確測量。例如,如果驅動器模塊需要10個感測周期來準確地獲得電容測量,電容感測期的持續時間至少長至足夠執行10個周期。
在步驟825,處理系統可繼續更新顯示。具體地,處理系統基于顯示幀數據更新附加的顯示線。而且,處理系統在其中全部顯示幀不在同一時間傳送的實施例中可接收顯示幀的附加部分。
示例顯示設備
圖9根據本文公開的一個實施例,例示用于在電子系統和輸入設備之間通信的系統,該系統將電容感測期與顯示更新期進行交錯。輸入設備100包括電子系統150和包括集成的感測設備的顯示設備101。如參照圖1所提到,電子系統150廣義上指能夠電子地處理信息的任何系統。電子系統150的一些非限定性的示例包括所有尺寸和形狀的個人電腦、例如桌上型電腦、膝上型電腦、上網本電腦、平板電腦、網頁瀏覽器、電子書閱讀器以及個人數字助手(PDA)。電子系統150包括圖形處理器905,其傳送數據至輸入設備100以供顯示。具體地,圖形處理器905傳送顯示幀至輸入設備100并且因此可被稱為視頻源。處理器905是用于生成顯示數據的任何適合的處理器并且可包括多個處理器、多核處理器等。圖形處理器905可為用于執行圖形處理的專用處理器或為通用處理器。
輸入設備100在一個實施例中可配置為向電子系統150提供輸入以及接收并處理從電子系統150傳送來的顯示數據。輸入設備100包括顯示屏930和處理系統110。顯示屏930包括被安排作為一條或多條顯示線的多個像素,該一條或多條顯示線基于從圖形處理器905收到的顯示幀來更新。電子系統150可在顯示幀中包括用于水平及垂直消隱期的內置期間。處理系統110可改變或重新分配這些內置定時期間以生成上面討論的幀內消隱期。例如,如果顯示幀為每一水平消隱期指派100μs,處理系統110可從每一水平消隱期中使用90μs來將一個或多個幀內消隱期插入至顯示幀更新中。
處理系統110配置為操作輸入設備100的硬件來檢測感測區(例如顯示屏930的一些部分)中的輸入。處理系統110包括一個或多個集成電路(IC)和/或其他電路組件的部分或全部。如所示,在一個實施例中,處理系統110至少包括顯示驅動器模塊910、緩沖器915、觸摸驅動器模塊920和通信接口925。通信接口通信地耦合至電子系統150,并且更具體地,經由連接940耦合至圖形處理器905。通信接口925從圖形處理器905接收儲存在緩沖器915中的顯示幀。然而,在一些實施例中,輸入設備可能不需要臨時存儲器來存儲所接收的顯示幀部分(即幀數據以與其被接收一樣快地被處理),并且因而緩沖器915可省略。 接口925可使用一個或多個不同的控制信號與電子系統150通信,該控制信號將在下面更詳細地討論。在一個實施例中,通信接口925可使用總線、網絡、或其他有線或無線互連沿著連接940傳送數據至電子系統以及從電子系統接收數據。
處理系統110可使用緩沖器915來臨時存儲從圖形處理器905接收的顯示幀。緩沖器915可為任何記憶存儲元件,諸如隨機存取存儲器(RAM)、多個雙穩態鎖存存儲元件、可擦可編程只讀存儲器(EPROM或閃存)等。進一步地,緩沖器915可與處理系統110的所有其他元件一起集成在單個集成電路中或可位于“晶片外”并且通信地耦合至處理系統110的其他元件。在其他實施例中,緩沖器915可被集成為電子系統120的部件和/或圖形處理器905的部件。緩沖器915可以足夠的存儲容量制造以存儲至少一個顯示幀。換言之,緩沖器915能夠存儲足夠的數據來更新顯示屏930的每一像素。隨著處理系統110基于顯示緩沖器完成更新顯示屏930,緩沖器915可被從圖形處理器905傳來的另一顯示幀清除或替換。
備選地,緩沖器915可具有僅存儲一部分顯示幀的容量-即,僅足夠的數據來執行顯示幀中的顯示線更新的一部分。在該實施例中,圖形處理器905可傳送顯示幀的各個塊至處理系統110。圖形處理器905例如可轉移存儲在緩沖器915中的顯示幀的塊(例如對應于十個顯示線更新的數據),等待處理系統110基于該數據來更新顯示,并且在處理系統110請求附加數據之后傳送附加塊(例如再多十個顯示線)。然而,這假定連接940能夠比處理系統110能夠更新顯示屏930更快地傳送數據。如果不能,緩沖器915可不斷地以從電子系統150接收的新數據換出已被用于更新顯示930的數據。也就是說,連接940不斷地發送數據而不是突發地傳送數據。
顯示驅動器模塊910可包括驅動共用電極935的電路。處理系統110可控制顯示驅動器模塊910以使得基于來自圖形處理器905的所接收顯示幀來更新顯示屏930。也就是說,顯示驅動器模塊910使用存儲在緩沖器915中的信息來更新顯示屏930的像素。盡管在輸入設備100中,顯示驅動器模塊910僅連接至共用電極,模塊910也可被耦合至電極或晶體管的第二對應組(其同共用電極935一前一后地(in tandem)被驅動以更新像素)。
處理系統110包括用于執行電容感測的觸摸驅動器模塊920。處理系統也具有在顯示驅動器模塊910和觸摸驅動器模塊920之間切換共用電極935的控制的能力。盡管示出為兩個分離的元件,顯示驅動器模塊910的電路或固件以及觸摸驅動器模塊920的電路或固件可被結合至單個元件或集成至單個處理系統集成電路。一旦處理系統110暫停顯示更新,觸摸驅動器模塊920驅動發射器信號至共用電極935上以供檢測共用電極和接收器電極(未示出)間的電容變化。如果電容感測發生在幀內消隱期期間,一旦電容感測(或其一部分)完 成,處理系統110使用顯示驅動器模塊910基于所接收的顯示幀來繼續更新顯示屏930。
處理系統110和電子系統150可使用一個或多個控制信號來通信并且調節如何或何時傳送顯示幀。可設計顯示驅動器101以使得連接940以其最快數據比特率傳送顯示幀至處理系統110,即使處理系統110不能以相同速率更新顯示。傳送盡可能多的數據可使連接940被使用的時間最小化,從而延長輸入設備100的電池壽命。
在一個實施例中,處理系統110可使用控制信號來暫停來自電子系統150和處理系統110的顯示幀數據流。電子系統150可從處理系統110接收狀態指示器信號,該狀態指示器信號包括來自緩沖器915的已被處理的數據的量。例如,處理系統110可使用狀態信號來通知電子系統150已處理緩沖器915中的多少數據。例如,如果緩沖器915持有足夠更新20條顯示線的數據,處理系統110可在19條顯示線已被更新時使用狀態信號發送警報。電子系統150可使用該警報來推斷預測的顯示幀率。也就是說,如果警報以可預測的時間間隔抵達,電子系統150可推斷傳送顯示幀至處理系統110的速率—例如,每100μs傳送顯示幀的20條線。因而,即使不再傳送狀態信號,電子系統150可使用推斷的速率來繼續發送所更新的顯示數據。備選地,電子系統150或處理系統110可預先配置為以某種速率操作并且因而狀態信號不是必需的。
然而,所推斷的速率在幀內消隱期期間暫停顯示更新來執行電容感測時可導致緩沖器915中的下溢或上溢。例如,圖7B和7C示出重新排列后續顯示幀中的顯示更新簇505和電容感測期320。參考圖7B,由于顯示幀沒有以顯示更新簇開始,電子系統150可使用連接940傳送附加的幀數據,即使處理系統110尚未處理已在緩沖器915中的幀數據(這可導致上溢)。備選地,參考圖7C,顯示更新簇505J具有比第一幀中其他簇505A-D更長的持續時間。從而,處理系統110仍可嘗試在顯示更新簇505J期間更新顯示屏,即使在顯示驅動器模塊910已耗盡緩沖器915中的數據(這導致下溢)時。因而,處理系統110和電子器件150可能需要改變推斷的速率或使用不同通信技術來減輕或防止緩沖器下溢和上溢。
在一個實施例中,處理信號110可通過使用狀態信號暫停顯示更新來防止下溢或上溢。例如,處理系統110可包括用于確定何時在顯示更新簇期間和幀內消隱期之間切換的邏輯。一旦確定開始電容感測,處理系統停止響應狀態信號來發送更新。在該實施例中,電子系統150不依賴推斷的速率來確定何時發送顯示幀,并且電子系統150替代地傳送顯示幀以響應接收關于狀態信號的警報。在一個實施例中,處理系統110通過將共用電極935的控制切換至觸摸驅動器模塊920并且停止在狀態信號上發送緩沖器使用的更新而暫停顯示更新。在圖形處理器905沒有接收更新或警報的情況下,其臨時停止向處理系統110發送顯示幀或 顯示幀的部分。一旦處理系統110確定繼續更新顯示—即幀內消隱期已經或將要完成—狀態信號可傳送警報至電子系統150,電子系統150通過傳送顯示幀的一部分(或全部)至處理系統110而響應。由于等待時間或其他處理時間,處理系統110可指導電子系統150開始在幀內消隱期結束前發送更多顯示幀數據以確保一旦消隱期完成顯示線更新就能夠開始。注意,處理系統110可使用不同的或獨立的控制信號來指示電子系統150暫停傳送幀數據。例如,處理系統110能夠繼續使用狀態信號發送緩沖器的使用的更新但防止電子系統150通過使用第二控制信號傳送更多數據。壓制來自電子系統150的幀數據流可即使在顯示更新簇和幀內消隱期的布置和持續時間可在后續幀間變化時使緩沖器915的尺寸最小化。
在另一實施例中,電子系統150可控制何時暫停更新顯示—即,何時插入幀內消隱期。例如,圖形處理器905可具有用于控制處理系統110何時在使用顯示驅動器模塊910更新顯示和使用觸摸驅動器模塊920執行電容感測間切換的必要的邏輯。因為在該實施例中電子系統150控制顯示更新簇和幀內消隱期中的布置,可不再需要狀態信號。例如,處理器905可預配置以使得處理系統110更新顯示幀的部分(例如單條顯示線)所需的時間長度以及緩沖器915的大小被存儲在存儲器中。基于該知識,電子系統150可以以防止緩沖器經歷下溢或上溢的方式傳送顯示幀(要么以單塊要么以間斷的部分)至處理系統110。而且,為防止視覺假象,圖形處理器905的邏輯可改變顯示幀中顯示更新簇和幀內消隱期的布置和/或持續時間。基于選定的用來阻止假象的技術,圖形處理器905使用控制信號來暫停更新顯示。也就是說,控制信號指示處理系統110從顯示驅動器模塊910向觸摸驅動器模塊920切換共用電極935的控制。
結論
具有顯示屏的輸入設備通過選擇性地驅動對應于顯示線中像素的共用電極來周期性地更新(刷新)顯示屏。一般來說,輸入設備驅動每一電極直至顯示幀的每條顯示線(以及每個像素)被更新。除了更新顯示之外,輸入設備還可將顯示屏用作接近感測區來執行電容感測。為做到這一點,輸入設備可將電容感測的期間交錯在基于顯示幀更新顯示的期間之間。例如,輸入設備可更新顯示屏的顯示線的第一半部,暫停顯示更新,執行電容感測,以及完成更新顯示線的其余部分。以這種方式,基于單個顯示幀更新屏幕必需的時間段包括一個或多個交錯的電容感測期間。又進一步地,輸入設備可使用共用電極來既更新顯示又執行電容感測。
提出本文闡述的實施例和示例以便最好地解釋按照本技術和其特定應用的實施例以及從而使得本領域技術人員能夠實現并使用本發明。然而,本領域技術人員將認識到前述描 述和示例僅為了例示和示例的目的而提出。所闡述的描述并不意在窮舉性的或意在將本發明限定到所公開的精確形式。
鑒于前述,本公開的范圍由附隨的權利要求所確定。

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顯示 更新 時間 期間 電容 性感
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