CN102508105A - 一种采用近场检测电容触摸屏的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用近场检测电容触摸屏的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)在待测的感测电极上施加一个测试驱动信号；(2)采用一探针悬置在待测感测电极上方，并配合电压检测电路进行电压探测；(3)检测电路检测到的测试信号远弱于正常情况的电压信号或检测不到电压，则判断该感测电极与其他位置之间发生断路。该方法中只需设置一些引脚与电容触摸屏的外接端连接，大量减少检测线的数量，避免大面积占据制造电容触摸屏的玻璃基板，提高了电容触摸屏玻璃基板的利用率，也不存在检测线自身发生的断路导致的误判的问题，降低电容触摸屏的制造成本。

Description

一种采用近场检测电容触摸屏的方法

技术领域

本发明涉及一种电路检测方法，尤其涉及一种采用近场检测电容触摸屏的方法。

背景技术

近年来，随着信息技术、无线行动通讯和信息家电的快速发展与应用，人们对电子产品的依赖性与日俱增。为了达到更便利，体积更轻巧化以及更人性化的目的，许多电子产品已由传统的键盘或鼠标作为输入装置，转变为使用设置在显示屏幕前的触摸屏作为输入装置。现有的触摸屏大致可分为电容式、电阻式、感光式等类型。其中，电容触摸屏已经广泛应用到各类电子产品，例如手机、平板中。电容触摸屏的特点是透过率高且触摸施压不必用力，工作时还可以实现多个触摸点的同时探测，操作使用更为人性化。

电容触摸屏一般包含多个沿着第一方向延伸的条状第一感测电极，以及多个沿着第二方向延伸的条状第二感测电极，各个第一感测电极之间互相电性不连接，各个第二感测电极之间互相电性不连接，任何第一感测电极、第二感测电极之间电性不连接。第一感测电极、第二感测电极相互交错形成感应阵列，当使用者的手指接触电容触摸屏表面时，接触点处的第一感测电极、第二感测电极的电容发生变化，从而可以根据这种电容变化来检测触摸的发生。

第一感测电极、第二感测电极存在交叉并在交叉处重叠，使得第一感测电极、第二感测电极存在着寄生电容，这种寄生电容不会受到手指接触的影响而发生变化，因此不利于触摸信号的提高，为了减少这种寄生电容，需要在交叉点上将第一感测电极、第二感测电极设计得非常窄，导致在该交叉位置上，第一感测电极、第二感测电极极其容易发生断路。因此，在电容触摸屏的制造过程中，一般需要检测第一感测电极、第二感测电极及相关连线是否发生断路，如图1所示，在现有的检测技术中，为了检测第一感测电极、第二感测电极及相关连线的断路，需要在每个感测电极及其线路的两端采用检测线连出，通过对两个检测线的通断来检测感测电极是否发生断路，这种检测方法，需要在电容触摸屏的切割线之外设计大量的检测线，这些检测线需要占据了制造电容触摸屏的玻璃基板的部分面积，从而使得电容触摸屏玻璃基板的利用率难以提高，另一方面，当这些检测线本身发生断路时，则同样也会被认为是感测电极发生断路，从而导致发生误判，使得一些良品也被报废。因此，采用这种检测方法制作的电容触摸屏，成本一般都较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用近场检测电容触摸屏的方法，这种采用近场检测电容触摸屏的方法能够大量减少检测线的数量，避免大面积占据制造电容触摸屏的玻璃基板，提高了电容触摸屏玻璃基板的利用率，降低电容触摸屏的制造成本。采用的技术方案如下：

一种采用近场检测电容触摸屏的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、在待测的感测电极上施加一个测试驱动信号；

(2)、采用一探针悬置在待测感测电极上方，并配合电压检测电路进行电压探测；

(3)、检测电路检测到的测试信号远弱于正常情况的电压信号或检测不到电压，则判断该感测电极与其他位置之间发生断路。

通过对感测电极施加测试驱动信号，然后利用近场检测原理，即是采用探针配合电压检测电路对感测电极进行电压探测，如果检测到的测试信号远弱于正常情况的电压信号或检测不到电压，则判断该感测电极与其他位置之间发生断路。该方法中只需设置一些引脚与电容触摸屏的外接端连接，大量减少检测线的数量，避免大面积占据制造电容触摸屏的玻璃基板，提高了电容触摸屏玻璃基板的利用率，也不存在检测线自身发生的断路导致的误判的问题，降低电容触摸屏的制造成本。

为了提高测试的准确度，作为本发明的优选方案，其特征在于：所述步骤(2)中采用的探针的端部为平面。当探针悬置在被测的感测电极上方时，探针的端部与被测的感测电极构成一电容，也就是说，探针构成一电容的极板。

为了提高探针的分辨率，并且保证探针的信号强度，作为本发明进一步的优选方案，其特征在于：所述探针的端部为直径0.4～0.6mm的圆面。将端部设置为直径0.4～0.6mm的圆面，一般小于电容触摸屏的感测电极大小，因此可以保证探针的分辨率。

作为本发明的优选方案，其特征在于：所述步骤(1)中，所施加的测试驱动信号为直流电压。当施加的测试驱动信号为直流电压信号时，被测的感测电极在周边形成电场，使得被测的感测电极上方的电位发生变化并被探针所探测，通过电压检测电路检测到的电压，判断被测的感测电极上方的电位是否变化，就可以判断被该检测的感测电极与其他位置之间是否发生断路。

在施加的测试驱动信号为直流电压的情况下，优先所述电压检测电路具有大于1MΩ的高阻特性。电压检测电路的高阻特性保证其检测到的测试信号具有足够的强电压信号，因此可以检测到被测的感测电极是否带有电压，如果检测不到电压，则可以判断被测的感测电极与其他位置之间发生断路。

作为本发明的另一种优选方案，其特征在于：所述步骤(1)中，所施加的测试驱动信号为一交流电压信号。当所施加的测试驱动信号为交流电压时，可以使得其与探针之间构成的电容可以导通，探针上的电压与感测电极上的电压进一步接近，因此可以进一步提高测试的准确度。

为了遏制检测过程中的各种噪声，作为本发明进一步的优选方案，其特征在于：所述交流电压信号的频率为500Hz～1MHz，并且在所述步骤(1)中，交流电压信号在施加到被测的感测电极的同时也作为参考信号输入到电压检测电路上；所述步骤(3)中，电压检测电路将所检测到的测试信号与参考信号进行比较，只有在测试信号与参考信号的频率相同、相位差稳定时才被进一步放大、并作为最终的输出信号。

作为本发明更进一步的优选方案，其特征在于：所述测试信号与参考信号进行比较，是通过将测试信号与参考信号同时输入一乘法器中进行乘法运算，并对乘法运算的结果进行积分，积分结果用于表示测试信号的强弱。

为了进一步提高上述信号的强度，作为本发明再更进一步的优选方案，其特征在于：在测试信号与参考信号进行乘法运算之前，参考信号的相位在0～π的范围内做移相扫描，并选取能够使测试信号与参考信号的乘法运算结果达到最大值的移相值，将该移相值加入到参考信号中进行后续的运算。

作为本发明的优选方案，其特征在于：所述步骤(2)中，探针在被测感测电极上保持固定的高度进行探测；在步骤(3)中根据测试信号的强弱来判断该感测电极是否与其它位置之间发生断路。

作为本发明的另一种优选方案，其特征在于：所述步骤(2)中，预先设定测试信号的目标值，并且探针在被测感测电极上方自上而下移动，在测试信号达到目标值时停止移动，并且在步骤(3)中判断该被测感测电极与其它位置之间连通。

附图说明

图1是在电容触摸屏上设置引脚，以及探针在电容触摸屏上进行探测的示意图；

图2是本发明实施例一中，所用检测设备的构成及位置关系的结构示意图；

图3是本发明实施例一中，电压检测电路的电路方框原理图；

图4是本发明实施例二中，所用检测设备的构成及位置关系的结构示意图；

图5是本发明实施例二中，电压检测电路的电路方原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和本发明的优选实施方式做进一步的说明。

实施例一

如图1、图2和图3所示，这种采用近场检测电容触摸屏的方法，包括：

先构建电压检测电路1：电压检测电路1包括高阻输入器101以及电压放大器102，高阻输入器101的输入端与探针2进行连接，高阻输入器101的输出端与电压放大器102连接。

高阻输入器101中包含有电压跟随器等运算放大电路，其输入阻值为5MΩ，可以使得探针2在探测时，探针2上的电压主要由待感测电极3附近的电位决定，而不会受到后端电路的影响。因此，高阻输入器101可以将探针2上的微弱电位提取出来，并且通过其输出端输出到电压放大器102，通过电压放大器102的放大，最终输出为容易辨认的信号。

在电容触摸屏4的分割线5外侧设置一排引脚6；

将探针2的端部设置为直径0.5mm的圆面；

然后进行如下步骤：

(1)、采用驱动信号发生器7通过引脚6在待测的感测电极3上施加一个直流电压信号作为测试驱动信号；

(2)、将探针2悬置在待测感测电极3上方，保持高度不变，探针2的端部与高阻输入器101的输入端连接，将检测到的微弱电位输入到高阻输入器101中，并且通过其输出端输出到电压放大器102，通过电压放大器102的放大，最终输出为容易辨认的测试信号；

(3)、测试信号远弱于正常情况的电压信号或检测不到电压，则判断该感测电极与其他位置之间发生断路。

实施例二

如图1、图4和图5所示，这种采用近场检测电容触摸屏的方法，包括：

先构建电压检测电路1：电压检测电路1包括移相器111、放大器112、乘法器113和积分器114；移相器111和放大器112的输出端均与乘法器113的相应输入端分别连接；乘法器113的输出端与积分器114的输入端连接；

在电容触摸屏4的分割线5外侧设置一排引脚6；

将探针2的端部设置为直径0.5mm的圆面；

然后进行如下步骤：

(1)、采用驱动信号发生器7通过引脚6在待测的感测电极3上施加一个频率为10kHz的交流电压信号作为测试驱动信号；同时，将该交流电压信号作为参考信号输入到移相器111中；

(2)、采用一探针2悬置在待测感测电极3上方，保持高度不变，探针2的上端与放大器112的输入端连接，将检测到的测试信号输入到放大器112中；通过移相器111，参考信号的相位在0～π的范围内做移相扫描，并选取能够使测试信号与参考信号的乘法运算结果达到最大值的移相值；测试信号与参考信号(移相后)同时输入一乘法器113中进行乘法运算，并且乘法运算的结果通过积分器114进行积分，积分结果用于表示测试信号的强弱；

(3)、积分结果远弱于正常情况的电压信号或检测不到电压，则判断该感测电极与其他位置之间发生断路。

Claims (10)

1.一种采用近场检测电容触摸屏的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、在待测的感测电极上施加一个测试驱动信号；

(2)、采用一探针悬置在待测感测电极上方，并配合电压检测电路进行电压探测；

(3)、检测电路检测到的测试信号远弱于正常情况的电压信号或检测不到电压，则判断该感测电极与其他位置之间发生断路。

2.如权利要求1所述的检测电容触摸屏的方法，其特征在于：所述步骤（2）中采用的探针的端部为平面。

3.如权利要求2所述的检测电容触摸屏的方法，其特征在于：所述探针的端部为直径0.4～0.6mm的圆面。

4.如权利要求1～3任一项所述的检测电容触摸屏的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，所施加的测试驱动信号为直流电压。

5.如权利要求1～3任一项所述的检测电容触摸屏的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，所施加的测试驱动信号为一交流电压信号。

6.如权利要求5所述的检测电容触摸屏的方法，其特征在于：所述交流电压信号的频率为500Hz～1MHz，并且在所述步骤（1）中，交流电压信号在施加到被测的感测电极的同时也作为参考信号输入到电压检测电路上；所述步骤（3）中，电压检测电路将所检测到的测试信号与参考信号进行比较，只有在测试信号与参考信号的频率相同、相位差稳定时才被进一步放大、并作为最终的输出信号。

7.如权利要求6所述的检测电容触摸屏的方法，其特征在于：所述测试信号与参考信号进行比较，是通过将测试信号与参考信号同时输入一乘法器中进行乘法运算，并对乘法运算的结果进行积分，积分结果用于表示测试信号的强弱。

8.如权利要求7所述的检测电容触摸屏的方法，其特征在于：在测试信号与参考信号进行乘法运算之前，参考信号的相位在0～π的范围内做移相扫描，并选取能够使测试信号与参考信号的乘法运算结果达到最大值的移相值，将该移相值加入到参考信号中进行后续的运算。

9.如权利要求1所述的检测电容触摸屏的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，探针在被测感测电极上保持固定的高度进行探测；在步骤（3）中根据测试信号的强弱来判断该感测电极是否与其它位置之间发生断路。

10.如权利要求1所述的检测电容触摸屏的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，预先设定测试信号的目标值，并且探针在被测感测电极上方自上而下移动，在测试信号达到目标值时停止移动，并且在步骤（3）中判断该被测感测电极与其它位置之间连通。

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