修改解調以避免干擾的制作方法
【專利說明】修改解調以避免干擾 對相關申請的交叉引用
[0001] 本申請要求2010年2月26提交并且轉讓給本非臨時申請的受讓人的共同在審美 國臨時專利申請61/308, 864的優先權和利益，其通過引用被整體結合于此。
[0002] 本申請要求2010年7月30提交并且轉讓給本非臨時申請的受讓人的共同在審美 國臨時專利申請61/369, 617的優先權和利益，其通過引用被整體結合于此。
[0003] 本申請涉及Joseph Kurth Reynolds等人在2011年2月24日提交的，代理人案 件編號為SYNA-20091207-A1 A的名為"修改解調以避免干擾"并且被轉讓給本非臨時申請 的受讓人的美國專利申請。通過引用，在于此并不重復的程度上，該相關的專利申請的內容 被結合于此。
[0004] 本申請涉及Joseph Kurth Reynolds在2011年2月24日提交的，代理人案件編 號為SYNA-20091207-A1 B的名為"轉變載頻以避免干擾"并且被轉讓給本非臨時申請的受 讓人的美國專利申請。通過引用，在于此并不重復的程度上，該相關的專利申請的內容被結 合于此。
[0005] 本申請涉及Jos印h Kurth Reynolds等人在2011年2月24日提交的，代理人案 件編號為SYNA-20091207-A1 C的名為"在非顯示更新期間檢測以避免干擾"并且被轉讓給 本非臨時申請的受讓人的美國專利申請。通過引用，在于此并不重復的程度上，該相關的專 利申請的內容被結合于此。
【背景技術】
[0006] 包括接近式傳感器設備（通常也被稱為觸摸板、觸摸屏、或者觸摸傳感器設備）的 輸入設備被廣泛地使用在各種電子系統中。接近式傳感器設備典型地包括檢測區，其常常 被表面所區分，其中接近式傳感器設備確定一個或者更多的輸入對象的存在、位置和/或 運動。接近式傳感器設備可被用于為電子系統提供界面。例如，接近式傳感器設備常常被 用作對于較大的計算系統（如集成在筆記本或者臺式計算機中或者在其外圍的不透明的 觸摸板）。接近式傳感器設備也常常被用在較小的計算系統中（如集成在蜂窩電話中的不 透明或者透明的觸摸屏）。
【發明內容】
[0007] 在用于電容性傳感器設備的避免干擾的方法中，以電容性傳感器設備的發射器電 極發射發射器信號。以電容性傳感器設備的接收器電極接收結果信號。結果信號對應于發 射器信號。通過以第一方式解調結果信號獲取第一被解調輸出。通過以第二方式解調結 果信號獲取第二被解調輸出，其中第二方式和第一方式不同。作出從使用第一被解調輸出 以確定位置信息到使用第二被解調輸出以確定位置信息的轉變。該轉變至少部分基于干擾 量。
[0008] 在集成的電容性傳感器設備和顯示設備中的避免干擾的方法中，以集成的電容性 傳感器設備和顯示設備的組合電極發射具有第一頻率的第一發射器信號。組合電極被配置 成用于電容性檢測和顯示更新。作出從以組合電極發射第一發射器信號到以組合電極發射 第二發射器信號的轉變。通過改變顯示設備的至少一個非顯示更新時間的持續時間來作出 所述轉變。第二發射器信號具有第二頻率，而且所述轉變至少部分基于干擾量而發生。
[0009] 在使用集成的電容性傳感器設備和顯示設備的電容性檢測的方法中，以集成的電 容性傳感器設備和顯示設備的組合電極發射發射器信號。組合電極被配置成用于電容性檢 測和顯示更新。在和顯示設備的行更新相關的非顯示更新時間時期期間，發射器信號至少 轉換兩次。在更新時間時期期間，顯示設備的顯示被更新。在非顯示更新時間時期期間，以 集成的電容性傳感器設備和顯示設備的接收器電極接收結果信號。結果信號對應于發射器 信號。
【附圖說明】
[0010] 在本【附圖說明】書所涉及的圖，除非被特別標注，不應當被理解為被成比例地繪制。 被結合到【具體實施方式】中并且形成【具體實施方式】的一部分的附圖示出了本發明的各種實 施例，和【具體實施方式】一起，用于解釋下面討論的原理，其中相同的符號指代相同的元件， 并且：
[0011] 圖IA是根據本發明的實施例的與示例電子系統耦合的示例輸入設備的框圖；
[0012] 圖IB示出了根據一實施例的部分的示例傳感器電極結構，其可被用于產生全部 或部分輸入設備的檢測區；
[0013] 圖IC和ID示出了根據各種實施例的組合電極的不同的例子；
[0014] 圖IE不出了根據各種實施例的輸入設備的例子；
[0015] 圖2示出了根據一實施例的被配置成解調接收到的結果信號的樣本以改進電容 性傳感器的干擾敏感性的電容性測量系統的例子；
[0016] 圖3A示出了根據一實施例，使用和被發射的發生器信號的頻率相同的解調頻率 的電容性傳感器的波形；
[0017] 圖3B-3D示出了根據各種實施例的每個具有不同于被發射的發射器信號的頻率 的檢測解調頻率以改進干擾敏感性的示例波形；
[0018] 圖4示出了根據各種實施例的可和輸入設備一起使用的第一示例處理系統；
[0019] 圖5A和5B示出了根據各種實施例的用于電容性傳感器設備的避免干擾的示例方 法的流程圖；
[0020] 圖6示出了根據一實施例的包括具有多個顯示行的顯示的顯示設備；
[0021] 圖7不出了根據各種實施例的可和輸入設備一起使用的第二不例處理系統；
[0022] 圖8示出了根據各種實施例的在集成的電容性傳感器設備和顯示設備中避免干 擾的示例方法的流程圖；
[0023] 圖9示出了根據各種實施例的具有在非顯示更新時間期間的轉換的三個發射器 信號；
[0024] 圖10不出了根據各種實施例的可與輸入設備一起使用的第三不例處理系統；并 且
[0025] 圖11A-11C示出了根據各種實施例的使用集成的電容性傳感器設備和顯示設備 的電容性檢測的示例方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面的【具體實施方式】是以示例而不是限制的方式提供的。此外，沒有意圖被前面 的【背景技術】或者
【發明內容】
，或者后面的【具體實施方式】所展現的明示或者暗示的理論所束 縛。 討論的概要
[0027] 這里，本發明的各種實施例提供了幫助提高可用性的輸入設備和方法。在各種這 里描述的實施例中，輸入設備可以是電容性傳感器設備、結合或者接近顯示設備而使用的 電容性傳感器設備、或者是共享使用一個或者更多的部件的集成的電容性傳感器設備和顯 示設備。
[0028] 討論從示例輸入設備的描述開始，這里描述的各種實施例可以和其一起實施或者 在其上實施。在這之后，討論被分成三個部分。部分一討論修改解調以避免干擾，并且描 述了一些技術用于不同地解調結果信號。在部分一中描述了第一個示例處理系統和其部 件。結合用于電容性傳感器設備的避免干擾的示例方法的說明進一步說明了第一處理系統 和其部件的工作。部分二討論了轉變載頻以避免干擾，并且描述了從具有第一頻率的第一 發射器信號到具有第二頻率的第二發射器信號的轉變。在部分二中描述了第二示例處理系 統和其部件。結合在集成的電容性傳感器和顯示設備中的避免干擾的示例方法的描述進一 步描述了第二處理系統和其部件的工作。部分三討論在非顯示更新時間期間檢測以避免干 擾，并且描述了一些非顯示更新時間時期以及檢測技術。在部分三中也描述了第三示例處 理系統和其部件。結合使用集成的電容性傳感器設備和顯示設備的檢測的示例方法的描述 進一步描述了第三處理系統和其部件的工作。 示例輸入設備
[0029] 圖IA是根據本發明的實施例的示例輸入設備100的框圖。輸入設備100可被配置 成提供對電子系統150的輸入。作為在本文件中所用，術語"電子系統"（或"電子設備"） 廣義地指代能夠電子地處理信息的任何系統。電子系統150的一些非限定性的例子包括所 有尺寸和形狀的個人計算機，如桌面計算機、筆記本計算機、上網本計算機、平板電腦、網頁 瀏覽器、電子書閱讀器、以及個人數字助理（PADs)。額外的示例電子系統150包括組合輸入 設備，如包括輸入設備100和分離的操縱桿或者按鍵開關的物理鍵盤。此外示例電子系統 150包括如數據輸入設備（包括遠程控制器和鼠標）和數據輸出設備（包括顯示屏和打印 機）的外設。其它的例子包括遠程終端、公用電話間、以及視頻游戲機（例如，視頻游戲控 制臺、便攜式游戲設備以及諸如此類）。其它示例包括通信設備（包括蜂窩電話，如智能電 話）以及媒體設備（包括記錄器、編輯器、以及如電視機、機頂盒、音樂播放器、數碼相框、以 及數碼相機的播放器）。此外，電子系統150可以是輸入設備的主機或者從屬機。
[0030] 輸入設備100可被實施為電子系統150的物理部分，或者可和電子系統150物理 分離。只要合適，輸入設備100可使用以下的任何一種或多種和電子系統150的各部分通 信：總線、網絡、以及其它有線或者無線的互連。示例包括但不限于內部集成電路（I 2C)、串 行外設接口（SPI)、個人系統2(PS/2)，通用串行總線（USB)、藍牙?、射頻（RF)、以及紅外 數據組織（IrDA)。
[0031] 在圖1中，輸入設備100被示為接近式傳感器設備（也常常被稱為"觸摸板"或"觸 摸傳感器設備"），其被配置為檢測在檢測區120中的一個或更多的輸入對象140提供的輸 入。示例輸入對象包括手指和筆尖，如圖IA中所示。
[0032] 檢測區120包括輸入設備100的上部、周邊、其中和/或附近的任何空間，其中輸 入設備100能探測用戶輸入（例如一個或更多的輸入對象140提供的用戶輸入）。特定檢測 區的大小、形狀、以及位置可隨實施例的不同而變化很大。在一些實施例中，檢測區120從 輸入設備100的表面沿著一個或更多的方向延伸到空間中直到信噪比妨礙了充分準確的 對象探測。在各實施例中，檢測區120在特定方向上延伸的距離可在小于一毫米、毫米、厘 米、或者更多的量級上，并且可隨著使用的檢測技術的類型和希望的準確性而顯著地變動。 因此，一些實施例檢測輸入，其包含和輸入設備100的任何表面沒有接觸、和輸入設備100 的輸入表面（例如觸摸表面）有接觸、和輸入設備100的輸入表面耦合了一些量的施加力 或壓迫的接觸，和/或其組合。在各個實施例中，輸入表面可以通過其中存在傳感器電極的 外殼的表面，通過在傳感器電極或任何外殼等上施加的面板，用于顯示的鏡片窗口等等提 供。在各種實施例中，在面板和傳感器電極之間可存在空隙。在一些實施例中，檢測區120 在被投影到輸入設備100的輸入表面上時具有矩形形狀。在一些實施例中，傳感器區可包 括多個子區，其可被用于對至少一個輸入對象確定二維位置信息，對至少一個輸入對象確 定一維位置信息以及對至少一個輸入對象的零維位置信息。檢測區的配置和響應可以是動 態的和/或取決于用戶輸入、外部通信或者基于處理系統110。
[0033] 輸入設備100可使用傳感器部件和檢測技術的任何組合來探測在檢測區120中的 用戶輸入。輸入設備100包括用于探測用戶輸入的一個或者更多的檢測元件。作為幾個非 限定性的例子，輸入設備100可使用電容性、倒介電常數性（elastive)、電阻性、電感性、表 面聲波、和/或光學技術。
[0034] -些實施被配置成提供跨越一、二、三或更高維空間的圖像。一些實施被配置成提 供沿著特定軸或平面的輸入的投影。
[0035] 在一些輸入設備100的電容性實施中，施加電壓或電流來創建電場。附近的輸入 對象引起在電場中的改變，并且產生在電容性耦合中可探測的改變，其可被探測為電壓、電 流或者諸如此類中的改變。
[0036] -些電容性實施使用電容性檢測元件的陣列或者其它規則或不規則的結構來創 建電場。在一些電容性實施中，分離的檢測元件可被電阻性短接到一起來形成更大的傳感 器電極。一些電容性實施使用電阻性片，其可具有統一的電阻性。
[0037] -些電容性實施使用基于在傳感器電極和輸入對象之間的電容性耦合中的改變 的"自電容"（或"絕對電容"）檢測方法。在各實施例中，靠近傳感器電極的輸入對象變更 靠近傳感器電極的電場，從而改變測量到的電容性耦合。在一個實施中，絕對電容檢測方法 通過相對于參考電壓（例如，系統地）調制傳感器電極，并且通過探測在傳感器電極和輸入 對象之間的電容性耦合來工作。
[0038] -些電容性實施使用基于在傳感器電極之間的電容性耦合中的改變的"互電 容"（或"跨越電容"）檢測方法。在各實施例中，在傳感器電極附近的輸入對象變更在傳感 器電極之間的電場，從而改變測量到的電容性耦合。在一個實施中，跨越電容檢測方法通過 探測在一個或更多的發射器傳感器電極（也作"發射器電極"或者"發射器"）和一個或更多 的接收器傳感器電極（也作"接收器電極"或者"接收器"）之間的電容性耦合而工作。發 射器傳感器電極可相對于參考電壓（例如系統地）而被調制以發射發射器信號。接收傳感 器電極可相對于參考電壓被基本上維持不變以幫助接收結果信號。結果信號可包括對應于 一個或者更多的發射器信號和/或一個或者更多的環境干擾源（例如，其它電磁信號）的 效果。傳感器電極可以是專用發射器或者接收器，或者可以被配置成既發射又接收。
[0039] 在圖1中，處理系統（或"處理器")110被示為輸入設備100的一部分。處理系統 110被配置成操作輸入設備100的硬件來探測在檢測區120中的輸入。處理系統110包括 一個或者更多的集成電路（ICs)和/或其它電路部件的部分或者全部；在一些實施例中， 處理系統110也包括電子可閱讀指令，如固件代碼、軟件代碼、和/或諸如此類。在一些實 施例中，組成處理系統110的部件被置于一起，如靠近輸入設備100的檢測元件。在其它實 施例中，處理系統110的部件和接近輸入設備100的檢測元件的一個或更多的部件，以及其 它地方的一個或更多的部件物理分離。例如，輸入設備100可以是和臺式計算機耦合的外 設，而處理系統110可包括被配置成在臺式計算機的中央處理單元和與中央處理單元分離 的一個或更多的IC(可能和相關的固件一起）上運行的軟件。作為另一個例子，輸入設備 100可被物理集成到電話中，并且處理系統Iio可包括是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是專用于實施輸入設備100。在其它實施例中，處理 系統110也實施其它功能，例如操作顯示屏，驅動觸覺制動器等。在一些實施例中，處理系 統110的電子可閱讀指令可由電子系統150更新，其中電子系統150可通過有線和無線通 信更新處理系統110的電子可閱讀指令。
[0040] 處理系統110可被實施為處理處理系統110的不同功能的模塊的集合。每個模塊 可包括是處理系統110、固件、軟件或者其組合的一部分的電路。在各實施例中，可以使用模 塊的不同組合。示例模塊包括用于操作如傳感器電極和顯示屏的硬件的硬件操作模塊，用 于處理如傳感器信號和位置信息的數據的數據處理模塊，以及用于報告信息的報告模塊。 其它示例模塊包括傳感器操作模塊，其被配置來操作檢測元件來探測輸入，識別模塊，其被 配置來識別如模式改變手勢的手勢，以及用于改變操作模式的模式改變模塊。在一個實施 例中，處理系統110包括用于處理系統110的電子可閱讀指令的被控制的更新的模塊。
[0041] 在一些實施例中，處理系統110直接通過引起一個或更多的動作來響應于檢測區 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，以及如光標移動、選 擇、菜單導航以及其它功能的GUI動作。在一些實施例中，處理系統110提供關于輸入（或 沒有輸入）的信息給電子系統150的某部分（例如，給和處理系統110分尚的電子系統的 中央處理系統，如果這樣分離的中央處理系統存在的話）。在一些實施例中，電子系統150 的某部分處理從處理系統110接收的信息來根據用戶輸入而動作，如幫助全方位的動作， 包括模式改變動作和GUI動作。在一個實施例中，處理系統可以被配置成在具有降低的測 量速率和/或報告速率的低功率模式中運行。在各種實施例中，低功率模式可包括，但不限 于降低的發射器掃描速率、降低的幀速率、降低的背光功率、以相似的發射器信號同時驅動 多個發射器，等等。
[0042] 例如，在一些實施例中，處理系統110操作輸入設備100的檢測元件來產生指示在 檢測區120中的輸入（或沒有輸入）的電信號。處理系統110可對在產生被提供給電子系 統150的信息中的電信號實施任何合適的量的處理。例如，處理系統110可數字化從傳感 器電極獲得的模擬電信號。作為另一個例子，處理系統Iio可實施濾波或者其它信號調整。 作為再一個例子，處理系統Iio可減去或者否則解決基線，使得信息反映出電信號和基線 之間的區別。作為再一個例子，處理系統110可確定位置信息，識別作為命令的輸入，識別 手寫，以及諸如此類。
[0043] 如被用在這里的"位置信息"廣義地包括絕對位置、相對位置、速度、加速度、以及 其它類型的空間信息。示例的"零維"位置信息包括近/遠或接觸/不接觸信息。示例的 "一維"位置信息包括沿著軸的位置。示例的"二維"位置信息包括在平面中的運動。示例 的"三維"位置信息包括空間中即時或者平均速度。其它的例子包括空間信息的其它的表 示。關于一個或更多的類型的位置信息的歷史數據也可被確定和/或存儲，包括，例如，隨 時間跟蹤位置、運動、或即時速度的歷史數據。
[0044] 在一些實施例中，輸入設備100以另外的輸入部件來實施，其由處理系統110或某 其它處理系統操作。這些其它的輸入部件可對在檢測區120中的輸入提供冗余的功能性， 或者某其它功能性。圖IA示出了靠近檢測區120的按鈕130,其可以被用于使用輸入設備 100幫助選擇項目。其它的輸入部件的其它類型包括滑動器、球、輪、開關、光學接近式傳感 器以及諸如此類。在一些實施例中，也可通過在顯示上的指示幀功能或者通過使用來自輸 入設備的位置信息拒絕意外的用戶輸入來幫助使用其它的輸入部件。相反地，在一些實施 例中，輸入設備100可以沒有以其它輸入部件而被實施。
[0045] 在一些實施例中，輸入設備100包括觸摸屏界面，而且檢測區120至少部分重疊 顯示屏的有效區。例如，輸入設備100可包括重疊顯示屏的基本透明的傳感器電極并且給 相關的電子系統150提供觸摸屏界面。顯示屏可以是能夠向用戶顯示可視界面的任何類 型的動態顯示器，并且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)、等離子體、場致發光（EL)、或者其它顯示技術。在一個實施例中， 顯示可包括點反轉、線反轉、幀反轉或者其它方法。在各種實施例中，顯示可包括DC Vcom信 號或者AC Vcom信號。在另外的實施例中，顯示可包括圖像垂直調整（patterned vertical alignment)，平板開關（in plane switching)，面線切換（plan to line switching)或者 其它廣視角改進。輸入設備100和顯示屏可共享物理元件。例如，一些實施例可使用用于 顯示和檢測的一些同樣的電氣部件。作為另一個例子，顯示屏可以部分或全部由處理系統 110操作。在各種實施例中，對顯示設備的完全的像素更新可被稱為一顯示幀。顯示幀可逐 行（例如，以逐一方式更新每一顯示像素行）或者交叉（例如，在第一時期期間更新顯示的 第一半并且在第二時期期間更新顯示的第二半）更新。在各種實施例中，用于電容性檢測 的顯示更新時間的部分可通過信噪比或者干擾，通過組合電極的設定時間來限定。在一個 實施例中，該時間可基于設定時間和任何容限。該設定時間可被建模為RC時間常數。降低 組合電極的任何變量可降低設定時間。此外，降低容限也可降低設定時間。在各種實施例 中，通過在不同的層上布置電極，使用較厚的層、較寬或者較窄的電極或者不同的連接方法 (例如，多個連接或者額外的高傳導性跳線），RC時間常數可以被降低。
[0046] 應當被理解，雖然本發明的許多實施例是在全功能裝置的上下文中被描述的，本 發明的機制能夠被分布作為各種形式的程序產品（例如軟件）。例如，本發明的機制可以被 實施并且被分布作為在信息承載介質上的軟件程序，其由電子處理器可讀（例如處理系統 110可讀的非暫時性計算機可讀和/或可記錄/可寫信息承載介質）。另外，本發明的實施 例不論用于實施分布的介質的特定類型而同樣適用。非暫時性的電子