CN102902439B - 触摸检测方法及触控装置 - Google Patents

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    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means

Abstract

本发明提出一种触摸检测方法及触控装置。该方法包括:向所述多个感应单元中一个感应单元的第一电极和第二电极施加高电平信号以在感应单元被触摸时对所述感应单元产生的自电容进行充电;将感应单元的第一电极或第二电极接地;分别从第一电极和第二电极进行检测以分别获得第一检测值和第二检测值;根据第一检测值和所述第二检测值分别计算自电容至第一电极之间的第一电阻和自电容至第二电极之间的第二电阻的比例关系;根据第一电阻和第二电阻之间的比例关系确定触摸位置。本发明实施例的结构简单,并且对于一个感应单元来说,在充电或放电时进行检测,不仅能够降低RC常数,节省时间提高效率,并且还能够保证坐标不会偏移。

Description

触摸检测方法及触控装置

技术领域

[0001] 本发明涉及电子设备设计及制造技术领域,特别涉及一种触摸检测方法及触控装 置。

背景技术

[0002] 目前触摸屏的应用范围从以往的银行自动柜员机,工控计算机等小众商用市场, 迅速扩展到手机,PDA(个人数字助理),GPS(全球定位系统),PMP(MP3,MP4等),甚至平板电 脑等大众消费电子领域。用于触摸屏具有触控操作简单、便捷、人性化的优点,因此触摸屏 有望成为人机互动的最佳界面而迅速在便携式设备中得到了广泛应用。

[0003] 电容触摸屏通常被分为自电容和互电容两类。如图1所示,为现有技术中常见的一 种自电容触摸屏的结构图。该自电容触摸屏主要有双层的菱形结构感应单元1〇〇'和200', 其检测原理是对X轴和Y轴分别扫描,如果检测到某个交叉点的电容变化超出了预设范围, 则将该行和列的交叉点做为触摸坐标。虽然该自电容触摸屏的线性度较好,但是经常有鬼 点出现,难以实现多点触摸。此外,由于采用双层屏,也会导致结构及成本大幅增加,并且菱 形结构在电容变化量很小的情况下会出现坐标飘移,受外界干扰影响大。

[0004] 如图2a所示,为现有技术中常见的另一种自电容触摸屏的结构图。该自电容触摸 屏采用三角形图形屏结构。该自电容触摸屏包括基板300'、设置在基板300'之上的多个三 角形感应单元400'、和每个三角形感应单元400'相连的多个电极500',椭圆600'表示用户 的手指。如图2b所示,为三角形自电容触摸屏的检测原理。如图所示,椭圆表示手指,S1、S2 表示手指与两个三角形感应单元的接触面积。假设坐标原点在左下角,则横坐标X = S2/(S1 +S2)*P,其中,P为分辨率。当手指向右移动时,由于S2不是线性增大,所以X坐标存在一个偏 差。从上述原理可以看出,目前的三角形感应单元是单端检测,即只从一个方向检测,然后 通过算法算出两个方向的坐标。虽然该自电容触摸屏结构更为简单,但并没有针对屏幕的 电容感应进行优化,电容变化量小,从而导致信噪比不够。此外,由于该感应单元为三角形, 当手指横向移动时面积不是线性增大,因此线性度较差,导致了坐标计算发生偏移,线性度 不够好。

[0005] 此外,该电容感应单元输出电容变化量很小,达到飞法级,其电缆杂散电容的存 在,对测量电路提出了更高的要求。而且,杂散电容会随温度、位置、内外电场分布等诸多因 素影响而变化,干扰甚至淹没被测电容信号。此外,对于单层电容来说,由于Vcom电平信号 的影响会对感应电容形成严重的干扰,其中,Vcom电平信号是为了防止LCD屏幕液晶老化而 不停翻转的电平信号。

发明内容

[0006] 本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一,特别是解决或避免出现现有自电 容触摸屏中的上述缺点。

[0007] 本发明实施例第一方面提出了一种触摸屏的触摸检测方法,触摸屏包括多个不相 交的感应单元,所述每个感应单元的两端分别具有第一电极和第二电极,所述方法包括以 下步骤:向所述多个感应单元中一个感应单元的第一电极和第二电极施加高电平信号以在 所述感应单元被触摸时对所述感应单元产生的自电容进行充电;将所述感应单元的第一电 极或第二电极接地;分别从所述第一电极和所述第二电极进行检测以分别获得第一检测值 和第二检测值;根据所述第一检测值和所述第二检测值分别计算所述自电容至所述第一电 极之间的第一电阻和所述自电容至所述第二电极之间的第二电阻的比例关系;根据所述第 一电阻和所述第二电阻之间的比例关系确定触摸位置。

[0008] 本发明实施例第二方面还提出了一种触控装置,包括:基板;多个不相交的感应单 元,所述多个感应单元形成在所述基板之上,且所述多个感应单元的每个均具有第一电极 和第二电极;触摸屏控制芯片,所述触摸屏控制芯片进一步包括:充电模块,所述充电模块 分别与所述多个感应单元中每个的第一电极和第二电极相连,所述充电模块向所述多个感 应单元中一个感应单元的第一电极和第二电极施加高电平信号以在所述感应单元被触摸 时对所述感应单元产生的自电容进行充电;放电模块,所述放电模块分别与所述多个感应 单元中每个的第一电极和第二电极相连,所述放电模块在所述充电模块对所述自电容充电 之后,将所述感应单元的第一电极或第二电极接地;以及第一检测模块和第二检测模块,所 述第一检测模块和第二检测模块分别与所述多个感应单元中每个的第一电极和第二电极 相连,所述第一检测模块和第二检测模块在所述放电模块放电时,分别从所述第一电极和 所述第二电极进行检测以分别获得第一检测值和第二检测值;和控制及计算模块,用于对 所述充电模块、放电模块、第一检测模块和第二检测模块进行控制,并根据所述第一检测值 和所述第二检测值分别计算所述自电容至所述第一电极之间的第一电阻和所述自电容至 所述第二电极之间的第二电阻,并根据所述第一电阻和所述第二电阻之间的比例关系确定 触摸位置。

[0009] 本发明实施例第三方面还提出了一种便携式电子设备,包括如上所述的触控装 置。

[0010]本发明实施例的触摸屏检测设备中的感应单元采用双端检测,即感应单元的两端 均具有电极,且每个电极均与触摸屏控制芯片的对应管脚相连,在进行触摸检测时通过感 应单元自身即可实现对触摸点的定位。

[0011] 更为重要的是,本发明通过计算第一电阻和第二电阻之间比例实现触摸位置的确 定,因此相对于目前的菱形或三角形设计来说,由于在确定触摸位置时,无需计算自电容的 大小,且自电容的大小不会影响触摸位置的精度,从而提高了测量精度,改善了线性度。

[0012] 本发明实施例通过对感应单元两端的电极施加电平信号,如果该感应单元被触 碰,触摸物体(例如手指)则会与该感应单元形成自电容,因此本发明通过施加的电平信号 可对该自电容进行充电,并根据第一电阻和第二电阻之间的比例关系确定触摸屏上的触摸 位置。且通过本发明实施例的先在第一电极和/或第二电极施加高电平信号以对自电容进 行充电,接着将第一电极和第二电极分别接地以对自电容进行放电的检测方式,可以对触 摸屏上的触摸位置进行精确检测,在保证检测速度的前提下,有效地提高检测精度。

[0013] 本发明实施例提出了一种新颖的自电容检测方式,在感应单元被触摸时,触摸点 就可将该感应单元分为两个电阻,从而在进行自电容检测的同时考虑这两个电阻就可以确 定触摸点在该感应单元上的位置。本发明实施例的结构简单,并且对于一个感应单元来说, 在充电或放电时进行检测,不仅能够降低RC常数,节省时间提高效率,并且还能够保证坐标 不会偏移。此外,本发明实施例还可以有效提高电路的性噪比,降低电路噪声,提高感应线 性度。并且,在检测过程中由于对被触摸的感应单元进行充电,因此其中会产生小电流,能 够很好地消除Vcom电平信号对触摸屏中感应单元产生的自电容的影响,因此可以相应地消 除屏幕屏蔽层及相关工序,从而可以在增强了抗干扰能力的同时进一步降低成本。

[0014] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变 得明显,或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0015] 本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得 明显和容易理解,其中:

[0016] 图1为现有技术中常见的一种自电容触摸屏的结构图;

[0017] 图2a为现有技术中常见的另一种自电容触摸屏的结构图;

[0018] 图2b为现有技术中常见的另一种自电容触摸屏的检测原理图;

[0019] 图3为本发明实施例触控装置的检测原理示意图;

[0020] 图4为本发明实施例的触摸检测方法流程图;

[0021 ]图5为本发明实施例的矩形感应单元被触摸的示意图;

[0022]图6a为本发明一个实施例的感应单元结构图;

[0023]图6b为本发明一个实施例的感应单元结构图;

[0024]图7a为本发明另一个实施例触摸屏检测设备结构图;

[0025] 图7b为本发明另一个实施例触摸屏检测装置结构图;

[0026] 图8为本发明实施例的感应单元被触摸时的示意图;

[0027] 图9a为本发明再一个实施例触摸屏检测设备结构图;

[0028] 图9b为本发明再一个实施例触摸屏检测装置结构图;

[0029] 图10为本发明实施例的感应单元被触摸时的示意图;

[0030] 图11为本发明一个实施例的触控装置示意图;

[0031]图12为本发明实施例触摸屏控制芯片的结构图。

具体实施方式

[0032] 下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。

[0033] 本发明实施例提出了一种新颖的自电容检测方式,在感应单元被触摸时,触摸点 可以将该感应单元分为两个电阻,在进行自电容检测的同时考虑这两个电阻就可以确定触 摸点在该感应单元上的位置。如图3所示,为本发明实施例触控装置的检测原理示意图。当 手指触摸该感应单元时,将相当于将该感应单元分割为两个电阻,这两个电阻的阻值与触 摸点的位置相关。例如,如图所述,当触摸点与第一电极较近时,则电阻R1就较小,而电阻R2 就较大;反正,当触摸点与第二电极较近时,则电阻R1就较大,而电阻R2就较小。因此,本发 明通过对电阻R1和R2的检测就可以确定触摸点在该感应单元上的位置。在本发明的实施例 中,可通过多种方式检测电阻R1和R2,例如可通过检测第一电极和第二电极的电流检测值、 自电容检测值、电平信号检测值和电荷变化量中的一种或多种,从而根据这些检测值获得 电阻R1和R2。

[0034] 需要说明的是,在本发明的实施例中,上述第一电极和第二电极的功能相同,且二 者可以互换,因此在上述实施例中,既可以从第一电极检测也可以从第二电极检测,只要能 满足在充电、放电或检测时需要有电流经过第一电阻和第二电阻这一要求即可。

[0035] 在本发明的实施例中,可以以扫描的方式依次向多个感应单元施加相应的电压, 同时在检测时也可以以扫描的方式依次进行检测。

[0036] 如图4所示,为本发明实施例的触摸检测方法流程图,该流程图结合图3所示的原 理图一同进行说明。该方法包括以下步骤:

[0037]步骤S401,向多个感应单元中一个感应单元的第一电极和第二电极均施加高电平 信号以在感应单元被触摸时对感应单元产生的自电容进行充电。在该实施例中,可向第一 电极和第二电极施加相同的电平信号,也可施加不同的电平信号。

[0038] 如果此时该感应单元被手指或其他物体触摸,则该感应单元将会产生自电容C1 (参照图3),因此通过施加的高电平信号就可对自电容进行充电。此外,在本发明的实施例 中,通过对自电容的充电,还可以提高自电容的检测精度。

[0039] 在本发明的一个实施例中,如果该感应单元没有被触摸,则后续将无法检测到自 电容的存在,因此可判断其未被触摸。

[0040] 在本发明的一个实施例中,可同时向第一电极和第二电极施加高电平信号。在本 发明的另一个实施例中,也可分别施加。还需要说明的是,第一电极和第二电极施加的高电 平信号的幅值可以相等,也可以不等。在本发明的优选实施例中,第一电极和第二电极施加 的高电平信号的幅值相等,例如Vcc。

[0041] 同样地,在本发明的实施例中,可以以扫描的方式依次向多个感应单元施加相应 的电压,同时在检测时也可以以扫描的方式依次进行检测。

[0042]步骤S402,将感应单元的第一电极或第二电极接地,以对自电容进行放电。

[0043]步骤S403,分别从第一电极和所述第二电极对自电容进行检测以分别获得第一检 测值和第二检测值。在上述例子中,假设第一检测值和第二检测值分别为△ Q1和△ Q2。以下 以第一检测值和第二检测值为电荷变化量为例进行描述,但是能够反应电阻R1和R2之间关 系的其他检测值,例如电平信号、电流等也均可采用。在本发明的实施例中,既可以同时检 测 。

[0044] 需要说明的是,在该实施例中,需要相应的两个CTS(电容检测模块)同时从感应单 元的两端进行检测。

[0045] 步骤S404,根据第一检测值和第二检测值分别计算自电容至第一电极之间的第一 电阻和自电容至第二电极之间的第二电阻的比例关系。根据第一电阻和第二电阻的比例关 系计算触摸位置。在本发明的一个实施例中,通过AQ1与AQ2,即分别从第一电极和第二电 极检测自电容变化量,就可以算出R1与R2的比例关系,由于图形的规则线性关系,则可以算 出触摸点所在的横坐标的位置,及自电容C1所在的位置。同上,C1所在的感应单元上的坐标 即为△ Q2/( △ Q1+ △ Q2)。在本发明的实施例中,如果感应单元为门形感应单元或L形感应单 元,则通过第一电阻和第二电阻之间的比值就可确定在触摸屏上的触摸位置,以下将结合 具体的例子进行详述。但在本发明的其他实施例中,如果感应单元为矩形感应单元或蛇形 (但整体上看相当于矩形)感应单元,则步骤S404只能计算出在触摸屏第一方向上的触摸位 置,该第一方向可以是感应单元的长度方向(例如触摸屏的水平方向)。

[0046] 如果感应单元为矩形感应单元或蛇形(但整体上看相当于矩形)感应单元,则还需 要根据感应单元的位置确定在第二方向上的触摸位置。在本发明的一个实施例中,第一方 向为感应单元的长度方向,第二方向为垂直于感应单元的方向,感应单元水平设置或垂直 设置。

[0047] 在本发明的实施例中,自电容检测模块可为目前已知的自电容检测模块,因此在 此不再赘述。

[0048] 在本发明的一个实施例中,如果采用两个自电容检测模块的话,则由于两个自电 容检测模块可共用多个器件,因此不会增大芯片的整体功耗。

[0049] 在本发明的一个实施例中,感应单元可采用不同的形状。优选地,多个不相交的感 应单元位于同一层,从而在保证检测精度的情况下,能够极大地节省成本。

[0050] 如图5所示,为本发明实施例的矩形感应单元被触摸的示意图。该感应单元为矩 形,且多个感应单元与所述触摸屏的第一方向相互平行,因此触摸位置为在第一方向上的 触摸位置。

[0051]如图6a所示,为本发明一个实施例的感应单元结构图。该感应单元200包括多个第 一部分230和多个平行第二部分240,其中,相邻的第一部分230之间通过第二部分240相连, 以形成多个交替排列的第一凹槽1000和第二凹槽2000,其中,多个第一凹槽1000和多个第 二凹槽2000的开口方向相反。优选地,第二部分240沿第一方向排列。在本发明的一个实施 例中,多个第一部分230可以相互平行,也可以不平行。且,优选地,第二部分240为矩形。在 本发明的其他实施例中,第一部分230也可为矩形,但第一部分230还可为其它多种形状。在 该实施例中,通过第一部分230增加电阻的阻抗,从而增大感应单元200的阻抗,使得第一电 阻和第二电阻更易检测,进一步地提高检测精度。且在该实施例中,优选地,第二部分240之 间的间隔相等,从而能够从感应单元的阻抗进行均匀地提高,以改善检测精度。在本发明的 一个实施例中,第一方向为感应单元200的长度方向,第二方向为垂直于感应单元200的方 向,具体地,感应单元200可水平设置或垂直设置。

[0052]在本发明的实施例中,感应单元200长度方向的尺寸与基板的尺寸基本一致,因此 触控装置结构简单,容易制造,且制造成本低。

[0053] 在本发明的一个实施例中,第一电极210和第二电极220分别与多个第一部分230 中的两个第一部分相连。但是在本发明的另一个实施例中,第一电极210和第二电极220分 别与多个第二部分240中的两个第二部分相连,如图6b所示。

[0054]并且,在本发明的实施例中,第二部分240和第一部分230之间相互垂直,二者之间 的角度优选为90度,当然也可选择其他角度。如图6a所示,该感应单元200通过多个第二部 分240将多个第一部分230首尾相连,感应单元200的第一电极210和第二电极220分别与两 端的第一部分230相连。从整体结构上看,该感应单元200为具有较大长宽比的矩形。该需要 说明的是,虽然在图6a中将感应单元200沿X轴设置,但是本领域技术人员应该理解的是,该 感应单元200也可沿Y轴设置。通过该感应单元的结构可以有效地减少噪声,提高感应的线 性度。

[0055] 如图7a所示,为本发明另一个实施例的感应单元结构图。在该实施例中,该感应单 元200可为门形,且多个感应单元200中每个感应单元200的长度不同,多个感应单元200之 间相互嵌套。其中,每个所述感应单元包括第三部分250、不相交的第四部分260和第五部分 270。优选地,第三部分250与基板100的第一边110平行,第四部分260和第五部分270与基板 100的第二边120平行,且第四部分260-端与第三部分250的一端相连,第五部分270的一端 与第三部分250的另一端相连。感应单元200的第四部分260的另一端具有第一电极210,第 五部分270的另一端具有第二电极220,其中,每个第一电极210和第二电极220均与触摸屏 控制芯片的对应的管脚相连。

[0056] 在本发明的实施例中,所谓相互嵌套是指外侧的感应单元部分地包围内侧的感应 单元,例如如图7a所示,这样能够在保证精度的同时达到较大的覆盖率,并且降低运算的复 杂度,提高触摸屏的响应速度。当然本领域技术人员还可根据图7a的思想采用其他相互嵌 套的方式排列感应单元。在本发明的一个实施例中,每个感应单元200的第三部分250与其 他感应单元200的第三部分250平行,每个感应单元200的第四部分260与其他感应单元200 的第四部分260平行,每个感应单元200的第五部分270与其他感应单元200的第五部分270 平行。在本发明的一个实施例中,感应单元200的第三部分250、第四部分260和第五部分270 中至少一个为矩形,优选地,第三部分250、第四部分260和第五部分270均为矩形。在该实施 例中,由于矩形结构图形规则,因此在手指横向或纵向移动时线性度好,此外,两个矩形结 构之间的间距相同,便于计算,从而提高计算速度。

[0057]在本发明的一个实施例中,每个感应单元200的第四部分260与第五部分270长度 相等。

[0058]在本发明的一个实施例中,基板100为矩形,第一边110和第二边120之间相互垂 直,且第四部分260和第三部分250之间相互垂直,第五部分270和第三部分250之间相互垂 直。

[0059]在本发明的一个实施例中,相邻两个感应单元200的第三部分250之间的间距相 等,相邻两个感应单元200的第四部分260之间的间距相等,相邻两个感应单元200的第五部 分270之间的间距相等。这样就可以通过多个感应单元200对触摸屏的第一边110和第二边 120均匀划分,从而提高运算速度。当然在本发明的其他实施例中,相邻两个感应单元200的 第三部分250之间的间距也可不相等,或者,相邻两个感应单元200的第四部分260之间的间 距也可不相等,如图7b所示。例如,由于用户往往触摸触摸屏的中心部位,因此可以将触摸 屏中心部位的感应单元之间的间距减小,从而提高中心部位的检测精度。

[0060] 在本发明的一个实施例中,多个感应单元200相对于基板100的中心轴Y对称,如图 7a所示,中心轴Y垂直于第三部分250,从而更有利于提高精度。

[0061] 如图7a所示,在该实施例中,感应单元200的第一电极210和第二电极220均位于基 板100的第一边110上。在该实施例中,检测到在感应单元上的触摸位置之后,即可获得在触 摸屏之上的触摸位置。

[0062]需要说明的是,上述图7a为本发明较优的实施例,其能够获得较大的覆盖率,但是 本发明的其他实施例可对图7a进行一些等同的变化,例如第四部分260和第五部分270可以 是不平行的。

[0063]本发明实施例中的感应单元采用类似门形的结构,不仅结构简单,便于制作,所有 引线都在同一边,设计方便,减少银浆成本并且制作容易,对减少生产成本有很大帮助。

[0064] 如图8所示,为本发明实施例的感应单元被触摸时的示意图。从图8可知,第一电极 为210,第二电极为220,触摸位置接近于第二电极,假设感应单元的长度为10个单位长度, 且将感应单元均匀地分为10份,其中,感应单元第三部分250的长度为4个单位长度,感应单 元第四部分260和第五部分270的长度为3个单位长度。经过检测,获知第一电阻和第二电阻 之比为4:1,即第一电极210至触摸位置的长度(由第一电阻体现)为全部感应单元长度的 80%。换句话说,触摸点位于距离第一电极210处8个单位长度的位置,获知,触摸点位于距 离第二电极220处2个单位长度的位置。当手指移动时,触摸位置会相应移动,因此通过触摸 位置的变换就可判断手指相应的移动轨迹,从而判断用户的输入指令。

[0065] 从图8的以上例子可以看出,本发明的计算方式非常简单,因此能够极大地提高触 摸屏检测的反应速度。在本发明的实施例中,通常手指或其他物体会触摸多个感应单元,此 时可以先获得在这被触摸的多个感应单元中每个的触摸位置,然后通过求平均的方式计算 最终在触摸屏上的触摸位置。

[0066] 如图9a所示,为本发明再一个实施例触摸屏检测设备结构图。在本发明的一个实 施例中,多个感应单元的长度逐渐增加,且每个所述感应单元包括第六部分280和第七部分 290。第六部分280的一端具有第一电极210,第七部分290的一端与第六部分280的另一端相 连,且第七部分290的另一端具有第二电极220。

[0067]具体地,第六部分280与基板100的第一边110平行,第七部分290与基板100的第二 边120平行,且第一边110和第二边120相邻。且每个第一电极210和第二电极220均与触摸屏 控制芯片的对应管脚相连。

[0068]在本发明的优选实施例中,每个感应单元200的第六部分280与其他感应单元200 的第六部分280平行,每个感应单元200的第七部分290与其他感应单元200的第七部分290 平行。通过这样的设置能够有效地提高感应单元对触摸屏的覆盖率。在本发明的一个实施 例中,感应单元200的第六部分280、第七部分290中至少一个为矩形,优选地,第六部分280、 第七部分290均为矩形。在该实施例中,由于矩形结构图形规则,因此在手指横向或纵向移 动时线性度好,此外,两个矩形结构之间的间距相同,便于计算。

[0069]本发明实施例的触摸屏检测装置中的感应单元采用双端检测,即感应单元的两端 均具有电极,且每个电极均与触摸屏控制芯片的对应管脚相连,在进行触摸检测时通过感 应单元自身即可实现对触摸点的定位。

[0070] 更为重要的是,本发明通过计算第一电阻和第二电阻之间比例实现触摸位置的确 定,因此相对于目前的菱形或三角形设计来说,由于在确定触摸位置时,无需计算自电容的 大小,且自电容的大小不会影响触摸位置的精度,对自电容检测精度的依赖降低,从而提高 了测量精度,改善了线性度。此外,由于本发明实施例的第五部分270、第六部分280和第七 部分290中任意一个均可为形状规则的矩形,因此相对于目前的菱形或三角形等不规则的 形状来说,也可以进一步地提高线性度。

[0071] 在本发明的一个实施例中,每个感应单元的第六部分280与第七部分290长度相 等,从而能够提高运算速度。优选地,基板100为矩形,第一边110和第二边120之间相互垂 直。第一边110和第二边120相互垂直,不仅使得感应单元设计更加规则,例如使得感应单元 的第六部分280和第七部分290之间也相互垂直,从而提高对触摸屏的覆盖率,而且第六部 分280和第七部分290之间相互垂直也可以提高检测的线性度。

[0072]在本发明的一个实施例中,相邻两个感应单元200之间的间距相等。这样就可以通 过多个感应单元200对触摸屏的第一边110和第二边120均匀划分,从而提高运算速度。 [0073]当然在本发明的另一个实施例中,相邻两个感应单元200之间的间距也可以不等, 如图9b所示,例如由于用户往往触摸触摸屏的中心部位,因此可以将触摸屏中心部位的感 应单元之间的间距减小,从而提高中心部位的检测精度。

[0074] 如图9a所示,在该实施例中,感应单元200的第一电极210位于基板100的第一边 110上,第二电极220位于基板100的第二边120上,且第一边110和第二边120相互垂直。在该 实施例中,检测到在感应单元上的触摸位置之后,即可获得在触摸屏之上的触摸位置。

[0075] 如图10所示,为本发明实施例的感应单元被触摸时的示意图。从图10可知,第一电 极为210,第二电极为220,触摸位置接近于第二电极220,假设感应单元的长度为10个单位 长度,且将感应单元均匀地分为10份,其中,感应单元的第六部分280的长度为5个单位长 度,感应单元的第七部分290的长度为5个单位长度。经过检测,获知第一电阻和第二电阻之 比为9:1,即第一电极210至触摸位置的长度(由第一电阻体现)为全部感应单元长度的 90%。换句话说,触摸点位于距离第一电极210处9个单位长度的位置,获知,触摸点位于距 离第二电极220处1个单位长度的位置。

[0076] 从图10的以上例子可以看出,本发明的计算方式非常简单,因此能够极大地提高 触摸屏检测的反应速度。

[0077] 在本发明的一个实施例中,多个感应单元200位于同一层,因此只需要一层ΙΤ0即 可,从而在保证精度的同时,极大地降低制造成本。

[0078]本发明实施例的触摸屏检测装置中的感应单元采用双端检测,即感应单元的两端 均具有电极,且每个电极均与触摸屏控制芯片的对应管脚相连,在进行触摸检测时通过感 应单元自身即可实现对触摸点的定位。

[0079] 更为重要的是,本发明通过计算第一电阻和第二电阻之间比例实现触摸位置的确 定,因此相对于目前的菱形或三角形设计来说,由于在确定触摸位置时,无需计算自电容的 大小,且自电容的大小不会影响触摸位置的精度,对自电容检测精度的依赖降低,从而提高 了测量精度,改善了线性度。此外,由于本发明实施例的第五部分270、第六部分280和第七 部分290中任意一个均可为形状规则的矩形,因此相对于目前的菱形或三角形等不规则的 形状来说,也可以进一步地提高线性度。

[0080] 综上所述,本发明实施例通过对感应单元两端的电极施加电平信号,如果该感应 单元被触碰,则会该感应单元会形成自电容,因此本发明通过施加的电平信号可对该自电 容进行充电,并根据第一电阻和第二电阻之间的比例关系确定在第一方向上的触摸位置。 例如在本发明的一个实施例中,第一电阻和第二电阻之间的比例关系根据在对所述自电容 充电/放电时,从所述第一电极和/或第二电极进行检测获得的第一检测值和第二检测值之 间的比例关系计算得到。因此从第一电极和/或第二电极检测该自电容充电/放电时产生的 第一检测值和第二检测值。这样,通过第一检测值和第二检测值就能够反应触摸点位于该 感应单元的位置,从而进一步确定触摸点在触摸屏的位置。

[0081] 对于图5和图6的感应单元来说,在确定了第一方向上的触摸位置之后,还需要进 一步根据被触摸的感应单元的位置确定在第二方向上的触摸位置。在本发明的实施例中, 可参照图5和6所示,如果检测到某个感应单元的第一检测值或第二检测值大于预设阈值, 则说明该感应单元被触摸。假设第二个感应单元(其纵坐标为M)被触摸,则在第二方向上的 触摸位置就为第二个感应单元的坐标M。之后,再根据第一方向上的触摸位置和第二方向上 的触摸位置确定触摸点在触摸屏上的位置。

[0082] 具体地,可采用质心算法计算触摸点在第二方向上的触摸位置,以下对质心算法 进行简单介绍。

[0083] 在滑条和触摸板应用中,经常有必要在具体感应单元的本质间距以上确定出手指 (或其他电容性物体)的位置。手指在滑条或触摸板上的接触面板通常大于任何个感应单 元。为了采用一个中心来计算触摸后的位置,对这个阵列进行扫描以验证所给定的传感器 位置是有效的,对于一定数量的相邻感应单元信号的要求是要大于预设触摸阈值。在找到 最为强烈的信号后,此信号和那些大于触摸阈值的临近信号均用于计算中心:

Figure CN102902439BD00131

[0085]其中,Ncent为中心处感应单元的标号,η为检测到被触摸的感应单元的个数,i为 被触摸感应单元的序号,其中i大于等于2。

[0086]例如,当手指触摸在第一条通道,其电容变化量为yl,第二条通道上的电容变化量 为y2和第三条通道上的电容变化量为y3时。其中第二通道y2电容变化量最大。Y坐标就可以 算是:

Figure CN102902439BD00132

[0088] 如图11所示,为本发明一个实施例的触控装置示意图。该触控装置包括由基板100 和多个不相交的感应单元200所构成的触摸屏检测装置、触摸屏控制芯片300。其中,触摸屏 控制芯片300中的一部分管脚与多个感应单元200的第一电极210相连,触摸屏控制芯片300 中的另一部分管脚与多个感应单元200的第二电极220相连,且触摸屏控制芯片300向多个 感应单元200的第一电极210和/或第二电极220施加电平信号,该电平信号在感应单元200 被触摸时向感应单元200产生的自电容充电。

[0089] 如图12所示,为本发明实施例触摸屏控制芯片的结构图。触摸屏控制芯片300包括 充电模块310、放电模块320、第一检测模块330、第二检测模块340和控制及计算模块350。其 中,充电模块310分别与多个感应单元200中每个的第一电极210和第二电极220相连,充电 模块310向多个感应单元中一个感应单元200的第一电极210和第二电极220均施加高电平 信号以在感应单元200被触摸时对感应单元200产生的自电容进行充电。放电模块320分别 与多个感应单元200中每个的第一电极210和第二电极220相连,放电模块320在充电模块 310对自电容充电之后,将感应单元200的第一电极210或第二电极220接地以对自电容进行 放电。第一检测模块330和第二检测模块340分别与多个感应单元200中每个的第一电极210 和第二电极220相连,第一检测模块330和第二检测模块340在放电模块320放电时,分别从 第一电极210和第二电极220进行检测以分别获得第一检测值和第二检测值。控制及计算模 块350用于对充电模块310、放电模块320、第一检测模块330和第二检测模块340进行控制, 并根据第一检测值和第二检测值分别计算自电容至第一电极之间的第一电阻和自电容至 所述第二电极之间的第二电阻,并根据第一电阻和第二电阻之间的比例关系确定触摸位 置。在本发明的实施例中,控制及计算模块350可以以扫描的方式控制充电模块310依次向 多个感应单元施加相应的电压,同时在检测时也可以以扫描的方式依次进行检测,或者,也 可以扫描的方式控制放电模块320依次对多个感应单元中被触摸的感应单元所产生的自电 容进行放电。

[0090] 在本发明的一个实施例中,第一检测值和第二检测值可为电流检测值、自电容检 测值、电平信号检测值和电荷变化量中的一种或多种。

[0091] 在本发明的一个实施例中,第一检测模块330和第二检测模块340为CTS(电容检测 模块)。

[0092]在本发明的一个实施例中,控制及计算模块350还用于根据被触摸的感应单元200 的位置确定在第二方向上的触摸位置,并根据第一方向上的触摸位置和第二方向上的触摸 位置确定所述触摸点在触摸屏上的位置。具体地,控制及计算模块350通过质心算法确定所 述第二方向上的触摸位置。

[0093]在本发明的一个实施例中,第一方向为感应单元200的长度方向,第二方向为垂直 于感应单元200长度方向的方向,感应单元水平平行设置或垂直平行设置。

[0094]在本发明的一个优选实施例中,多个不相交的感应单元位于同一层,从而在保证 检测精度的前提下,有效地降低制造成本。

[0095] 本发明还提出了一种便携式电子设备,包括如上所述的触控装置。

[0096] 本发明实施例通过对感应单元两端的电极施加电平信号,如果该感应单元被触 碰,则会该感应单元会形成自电容,因此本发明通过施加的电平信号可对该自电容进行充 电,并根据第一电阻和第二电阻之间的比例关系确定触摸屏上的触摸位置。且通过本发明 实施例的先在第一电极和/或第二电极施加高电平信号以对自电容进行充电,接着将第一 电极和第二电极分别接地以对自电容进行放电的检测方式,可以对触摸屏上的触摸位置进 行精确检测,在保证检测速度的前提下,有效地提高检测精度。

[0097] 本发明实施例提出了一种新颖的自电容检测方式,在感应单元被触摸时,触摸点 就可将该感应单元分为两个电阻,从而在进行自电容检测的同时考虑这两个电阻就可以确 定触摸点在该感应单元上的位置。本发明实施例的结构简单,并且对于一个感应单元来说, 可从其的第一电极和/或第二电极进行充电或放电,并在充电或放电时进行检测,不仅能够 降低RC常数,节省时间提高效率,并且还能够保证坐标不会偏移。此外,本发明实施例还可 以有效提高电路的性噪比,降低电路噪声,提高感应线性度。并且,在检测过程中由于对被 触摸的感应单元进行充电,因此其中会产生小电流,能够很好地消除Vcom电平信号对触摸 屏中感应单元产生的自电容的影响,因此可以相应地消除屏幕屏蔽层及相关工序,从而可 以在增强了抗干扰能力的同时进一步降低成本。

[0098] 在本说明书的描述中,参考术语"一个实施例"、"一些实施例"、"示例"、"具体示 例"、或"一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不 一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何 的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0099] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换 和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (18)

1. 一种触摸屏的触摸检测方法,其特征在于,触摸屏包括多个不相交的感应单元,其 中,所述感应单元包括第三部分、不相交的第四部分和第五部分,所述第四部分一端与所述 第三部分的一端相连,所述第五部分的一端与所述第三部分的另一端相连,所述第四部分 的另一端具有第一电极,且所述第五部分的另一端具有第二电极,所述多个感应单元中每 个感应单元的长度不同,所述多个感应单元之间相互嵌套,所述方法包括以下步骤: 向所述多个感应单元中一个感应单元的第一电极和第二电极施加高电平信号,以在所 述感应单元被触摸时对所述感应单元产生的自电容进行充电; 将所述感应单元的第一电极或第二电极接地,以对所述自电容进行放电; 分别从所述第一电极和所述第二电极进行检测以分别获得第一检测值和第二检测值; 根据所述第一检测值和所述第二检测值分别计算所述自电容至所述第一电极之间的 第一电阻和所述自电容至所述第二电极之间的第二电阻的比例关系;以及 根据所述第一电阻和所述第二电阻之间的比例关系确定触摸位置。
2. 如权利要求1所述的触摸屏的触摸检测方法,其特征在于,所述第一检测值和所述第 二检测值为电流检测值、自电容检测值、电平信号检测值和电荷变化量中的一种或多种。
3. 如权利要求1所述的触摸屏的触摸检测方法,其特征在于,所述感应单元为矩形,且 所述多个感应单元与所述触摸屏的第一方向相互平行,所述触摸位置为触摸物体在所述第 一方向上的触摸位置。
4. 一种触摸屏的触摸检测方法,其特征在于,触摸屏包括多个不相交的感应单元,其 中,所述多个感应单元的长度逐渐增加,且所述多个感应单元的每个感应单元包括第六部 分和第七部分,所述第六部分的一端具有第一电极,所述第七部分的一端与所述第六部分 的另一端相连,所述第七部分的另一端具有第二电极,所述方法包括以下步骤: 向所述多个感应单元中一个感应单元的第一电极和第二电极施加高电平信号,以在所 述感应单元被触摸时对所述感应单元产生的自电容进行充电; 将所述感应单元的第一电极或第二电极接地,以对所述自电容进行放电; 分别从所述第一电极和所述第二电极进行检测以分别获得第一检测值和第二检测值; 根据所述第一检测值和所述第二检测值分别计算所述自电容至所述第一电极之间的 第一电阻和所述自电容至所述第二电极之间的第二电阻的比例关系;以及 根据所述第一电阻和所述第二电阻之间的比例关系确定触摸位置。
5. 如权利要求4所述的触摸屏的触摸检测方法,其特征在于,所述第一检测值和所述第 二检测值为电流检测值、自电容检测值、电平信号检测值和电荷变化量中的一种或多种。
6. 如权利要求4所述的触摸屏的触摸检测方法,其特征在于,所述感应单元为矩形,且 所述多个感应单元与所述触摸屏的第一方向相互平行,所述触摸位置为触摸物体在所述第 一方向上的触摸位置。
7. -种触控装置,其特征在于,包括: 基板; 多个不相交的感应单元,所述多个感应单元形成在所述基板之上,且所述多个感应单 元的每个感应单元包括第三部分、不相交的第四部分和第五部分,所述第四部分一端与所 述第三部分的一端相连,所述第五部分的一端与所述第三部分的另一端相连,所述第四部 分的另一端具有第一电极,且所述第五部分的另一端具有第二电极,所述多个感应单元中 每个感应单元的长度不同,所述多个感应单元之间相互嵌套; 触摸屏控制芯片,所述触摸屏控制芯片进一步包括: 充电模块,所述充电模块分别与所述多个感应单元中每个的第一电极和第二电极相 连,所述充电模块向所述多个感应单元中一个感应单元的第一电极和第二电极施加高电平 信号以在所述感应单元被触摸时对所述感应单元产生的自电容进行充电; 放电模块,所述放电模块分别与所述多个感应单元中每个的第一电极和第二电极相 连,所述放电模块在所述充电模块对所述自电容充电之后,将所述感应单元的第一电极或 第二电极接地,以对所述自电容进行放电;以及 第一检测模块和第二检测模块,所述第一检测模块和第二检测模块分别与所述多个感 应单元中每个的第一电极和第二电极相连,所述第一检测模块和第二检测模块在所述放电 模块放电时,分别从所述第一电极和所述第二电极进行检测以分别获得第一检测值和第二 检测值;和 控制及计算模块,用于对所述充电模块、放电模块、第一检测模块和第二检测模块进行 控制,并根据所述第一检测值和所述第二检测值分别计算所述自电容至所述第一电极之间 的第一电阻和所述自电容至所述第二电极之间的第二电阻之间的比例关系,并根据所述第 一电阻和所述第二电阻之间的比例关系确定触摸位置。
8. 如权利要求7所述的触控装置,其特征在于,所述第一检测值和所述第二检测值为电 流检测值、自电容检测值、电平信号检测值和电荷变化量中的一种或多种。
9. 如权利要求8所述的触控装置,其特征在于,所述第一检测模块和第二检测模块为电 容检测模块CTS。
10. 如权利要求8所述的触控装置,其特征在于,所述感应单元为矩形,且所述多个感应 单元与所述触摸屏的第一方向相互平行,所述触摸位置为在所述第一方向上的触摸位置。
11. 如权利要求7所述的触控装置,其特征在于,所述多个不相交的感应单元位于同一 层。
12. -种触控装置,其特征在于,包括: 基板; 多个不相交的感应单元,所述多个感应单元形成在所述基板之上,所述多个感应单元 的长度逐渐增加,且所述多个感应单元的每个感应单元包括第六部分和第七部分,所述第 六部分的一端具有第一电极,所述第七部分的一端与所述第六部分的另一端相连,所述第 七部分的另一端具有第二电极; 触摸屏控制芯片,所述触摸屏控制芯片进一步包括: 充电模块,所述充电模块分别与所述多个感应单元中每个的第一电极和第二电极相 连,所述充电模块向所述多个感应单元中一个感应单元的第一电极和第二电极施加高电平 信号以在所述感应单元被触摸时对所述感应单元产生的自电容进行充电; 放电模块,所述放电模块分别与所述多个感应单元中每个的第一电极和第二电极相 连,所述放电模块在所述充电模块对所述自电容充电之后,将所述感应单元的第一电极或 第二电极接地,以对所述自电容进行放电;以及 第一检测模块和第二检测模块,所述第一检测模块和第二检测模块分别与所述多个感 应单元中每个的第一电极和第二电极相连,所述第一检测模块和第二检测模块在所述放电 模块放电时,分别从所述第一电极和所述第二电极进行检测以分别获得第一检测值和第二 检测值;和 控制及计算模块,用于对所述充电模块、放电模块、第一检测模块和第二检测模块进行 控制,并根据所述第一检测值和所述第二检测值分别计算所述自电容至所述第一电极之间 的第一电阻和所述自电容至所述第二电极之间的第二电阻之间的比例关系,并根据所述第 一电阻和所述第二电阻之间的比例关系确定触摸位置。
13. 如权利要求12所述的触控装置,其特征在于,所述第一检测值和所述第二检测值为 电流检测值、自电容检测值、电平信号检测值和电荷变化量中的一种或多种。
14. 如权利要求13所述的触控装置,其特征在于,所述第一检测模块和第二检测模块为 电容检测模块CTS。
15. 如权利要求13所述的触控装置,其特征在于,所述感应单元为矩形,且所述多个感 应单元与所述触摸屏的第一方向相互平行,所述触摸位置为在所述第一方向上的触摸位 置。
16. 如权利要求12所述的触控装置,其特征在于,所述多个不相交的感应单元位于同一 层。
17. -种便携式电子设备,其特征在于,包括如权利要求7-11任一项所述的触控装置。
18. -种便携式电子设备,其特征在于,包括如权利要求12-16任一项所述的触控装置。
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