CN103324365A - 电容式触控系统、触控装置及触控方法 - Google Patents

电容式触控系统、触控装置及触控方法 Download PDF

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罗碧青
黄仁文
刘华林
钟表耿
陆欣
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Abstract

本发明涉及一种电容式触控系统、触控装置与触控方法。电容式触控系统包括主触控屏、主触控感应单元、干扰检测单元、控制单元及触控执行单元，主触控屏依据触碰体的触摸操作产生对应的电荷的变化，该主触控感应单元感测该电荷的变化量并对应输出主感测信号。干扰检测单元用于检测仅由外界环境引起该主触控屏上电荷的变化量并输出辅感测信号。控制单元依据该辅感测信号补偿该主感测信号，获得该因触摸操作直接导致的电荷的变化量，并控制触控执行单元执行对应主触控屏上触控位置的触摸操作。

Description

电容式触控系统、触控装置及触控方法
技术领域
本发明涉及一种电容式触控系统与触控装置，以及触控方法。
背景技术
目前，触控式电子装置已较为广泛地应用于人们的生产生活中，例如常用的触控式手机、平板电脑。通常，触控式电子装置又分为电容触控装置、电阻触控装置、光学（红外线）触控装置等。对于电容触控装置而言，是通过感测由于触碰体，如手指等，接触电容触控屏引起电荷的变化，从而通过感测该电荷量的变化来确定触碰位置。
然而，电容触控屏对周围环境的影响较为敏感，例如触控屏较长时间处于较高温度或/与较高湿度的情况下，均能够引起电容触控屏上电电荷量的变化。也就是说，在较长时间处于高温、高湿环境下，电容触控屏未受到用户的触摸操作时也会产生一定电荷的变化。此时，当电容式触控屏受到轻微碰触就会导致产生一变化量较大的电荷变化量，造成该电容触控屏的误触发。故此，目前的触控式电子装置的抗干扰能力较弱，给用户的使用带来不便。
发明内容
为解决现有技术中电容式触控装置抗干扰能力较弱的问题，提供一种能够滤除环境对触控装置的影响，以提高抗干扰能力的电容式触控系统与触控装置。
进一步，提供一种电容式触控系统的触控方法。
一种电容式触控系统，其包括一主触控屏与一主触控感应单元，该主触控屏用于依据触碰体的触摸操作产生对应的电荷的变化，该主触控感应单元用于感测该电荷的变化量，并对应输出一主感测信号。该电容式触控系统还包括干扰检测单元与控制单元，该干扰检测单元用于检测仅由外界环境引起该主触控屏上电荷的变化量，并且依据该仅由外界环境引起的电荷的变化量输出一辅感测信号，该控制单元接收并处理该主感测信号与该辅感测信号，并依据该辅感测信号对该主感测信号进行补偿，以获得该因触摸操作直接导致的电荷的变化量，且将该因触摸操作导致的电荷的变化量与一触控阈值进行比较，当该因触摸操作导致的电荷的变化量大于或者等于该触控阈值，该控制单元输出一控制信号，以表征该触摸操作有效且依据该控制信号执行对应该触摸操作的动作；当该因触摸操作导致的电荷的变化量小于该触控阈值，该控制单元并不输出该控制信号。
一种触控方法，包括以下步骤：
主触控屏接受触碰物触控，并产生相应的电荷的变化，且对应该电荷的变化输出一主感测信号；
干扰检测单元检测仅由外界环境引起该主触控屏上电荷的变化，并且对应该电荷的变化量输出一辅感测信号；
依据该辅感测信号对该主感测信号进行补偿，以获得补偿后的主感测信号；及
比较该补偿后的主感测信号与一预设的触控阈值，当该补偿后的主感测信号大于或者等于该预设的触控阈值时，输出一控制信号以表征该触摸操作有效并执行对应该触摸操作的动作；当该补偿后的主感测信号小于该触控阈值时，并不输出该控制信号。
一种触控装置，包括一主触控屏与一主触控感应单元，该主触控屏用于依据触碰体的触摸操作产生对应的电荷的变化，该主触控感应单元用于感测该电荷的变化量，并对应输出一主感测信号。该触控装置还包括干扰检测单元、控制单元以及触控执行单元，该干扰检测单元用于检测仅由外界环境引起该主触控屏上电荷的变化量，并且依据该仅由外界环境引起的电荷的变化量输出一辅感测信号，该控制单元接收并处理该主感测信号与该辅感测信号，并依据该辅感测信号对该主感测信号进行补偿，以获得该因触摸操作直接导致的电荷的变化量，且将该因触摸操作导致的电荷的变化量与一触控阈值进行比较，当该因触摸操作导致的电荷的变化量大于或者等于该触控阈值，该控制单元输出一控制信号至该触控执行单元，以表征该触摸操作有效且该触摸执行单元执行对该触摸操作的动作；当该因触摸操作导致的电荷的变化量小于该触控阈值，该控制单元并不输出该控制信号。
相较于现有技术，该电容式触控系统通过检测周围环境对主触控屏产生的影响，并且经过信号处理和运算滤去对应该环境影响而产生的变化，准确获得主触控屏由于触控操作而产生的变化，避免了主触控屏由于环境影响而产生误操作，提高了主触控屏的抗干扰能力。
附图说明
图1是本发明电容式触控系统的一实施方式的方框示意图。
图2是图1所示电容式触控系统中主感测信号与辅感测信号接收处理的时序示意图。
图3是本发明触控方法一实施方式流程图。
图4是本发明电容式触控系统一应用实施方式的结构示意图。
主要元件符号说明
电容式触控系统 10
主触控屏 101
主触控感应单元 110
干扰检测单元 103
电容感测屏 102
辅触控感应单元 120
控制单元 104
选择导通单元 141
信号处理单元 143
控制器 145
触控执行单元 105
触控装置 20
主感测信号 A
主处理信号 A1
辅感测信号 B
辅处理信号 B1
运算结果 A’
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，其为本发明电容式触控系统10一实施方式的功能方框示意图，该电容式触控系统10包括主触控屏101、主触控感应单元110、干扰检测单元103与控制单元104。
主触控屏101用于感应由于触碰体，如手指等，的触摸操作，并产生相应电荷的变化。该主触控感应单元110检测该电荷的变化，并依据该电荷的变化产生相应的电信号，如电流或者电压信号等，该电信号作为主感测信号A。当然，主触控屏101上产生的电荷的变化包括主触控屏101受外界环境影响所产生的电荷的变化。
干扰检测单元103用于检测主触控屏101周围环境对主触控屏101产生的干扰影响，获得仅由外界环境引起的主触控屏101上电荷的变化量。该干扰检测单元103包括电容感测屏102及辅触控感应单元120。电容感测屏102与主触控屏101具有相同的触控特性，包括具有相同的检测灵敏度与精度、相同的构造及相同的制作材料。电容感测屏102与主触控屏101处在同一环境下工作，用于接受外界环境，如温度、湿度对电容式触控屏的影响，并对应该环境影响产生相应的电荷的变化。辅触控感应单元120用于电容感测屏102上的该电荷的变化量，并且对应电容感测屏102上电荷的变化量输出相应的电信号，该电信号作为辅感测信号B。
控制单元104接收并处理该主感测信号A与辅感测信号B，并依据辅感测信号B对该主感测信号A进行补偿，获得补偿后的主感测信号，从而滤除外界环境对主感测信号A的影响，得到因触摸操作直接导致的电荷的变化量，且依据补偿后的主感测信号选择性地输出一控制信号。其中，输出该控制信号则表征该触摸操作有效，则电容式触控系统10依据该控制信号执行对应该触摸操作的动作。
进一步，本实施方式中，电容式触控系统10还进一步包括一触控执行单元105，触控执行单元105接受该控制信号，并且在该控制信号的控制下执行对应该主触控屏101上触控位置的触摸操作，例如打开文件、运行可执行程序等。
具体地，控制单元104包括选择导通单元141、信号处理单元143以及控制器145。
选择导通单元141分别连接于主触控感应单元110与辅触控感应单元120，并在控制器145的控制下分时地将主触控感应单元110或者辅触控感应单元120与信号处理单元143连接，从而使得主感测信号A和辅感测信号B分时地输入至信号处理单元143。
具体地，请参阅图2，其为主感测信号A和辅感测信号B分时输入信号处理单元143及控制器145的时序图，选择导通单元141在控制器145的控制下，在第一时间段T1时，将主感测信号A至信号处理单元143；在第二时间段T2时，将辅感测信号B输出信号处理单元143。在本实施方式中，选择导通单元141可以为一多路选择开关或者定时开关。
信号处理单元143对该主感测信号A和辅感测信号B进行信号处理。具体地，信号处理单元143将接收到的主感测信号A和辅感测信号B进行滤波及A/D转换（模数转换）等处理，以获得表示该主感测信号A幅值大小的主处理信号A1，以及表示该辅感测信号B幅值大小的辅处理信号B1，在本实施方式中，主处理信号A1和辅处理信号B1均为数字信号。
控制器145分时接受并对经信号处理单元143处理后的主处理信号A1和辅处理信号B1进行运算，依据运算结果输出控制信号至触控执行单元105。
具体地，请再次参阅图2，控制器145在第一时间段T1内接收主处理信号A1，在第二时间段T2内接收辅处理信号B1，然后对主处理信号A1和辅处理信号B1进行求差运算，获得运算结果A’，也即是经补偿后的主感测信号，运算结果A’表示了自主处理信号A1中消除代表环境干扰成分的辅处理信号B1，同时也代表了主触控屏101上仅由使用者的触摸操作而产生的实际电荷的变化量。应当能够理解，在第一时间段T1接收到的主处理信号A1可以暂存于一存储单元内，在接收到辅处理信号B1后再读取该主处理信号A1。
进一步，控制器145将运算结果A’与一预设的触控阈值进行比较，以判定是否输出该控制信号，当该运算结果A’大于或者等于该触控阈值时，控制器145输出该控制信号；当该运算结果A’小于该触控阈值时，控制器145并不输出该控制信号。该触控阈值为该主触控屏101在不受环境因素的影响下，触控执行单元105执行对应该触摸操作的动作的门槛电荷变化量。即，若该电荷的变化量达到了该触控阈值，则电容式触控系统10执行对应该触碰操作的动作，若该电荷的变化量未达到该触控阈值，则电容式触控系统10不执行任何动作。
优选地，控制器145将多个连续或则间隔的主处理信号A1进行求均值处理，获得该多个主处理信号A1的平均值；以及将多个连续或者间隔的辅处理信号B1进行求均值处理，获得多个辅处理信号B1的平均值，并且将该多个主处理信号A1的平均值与该多个辅处理信号B1的平均值进行求差运算，将运算结果作为A’。
相较于现有技术，该电容式触控系统10通过检测并滤去周围环境对主触控屏101产生的影响，准确获得主触控屏101由于触控操作而产生的实际的电荷的变化量，避免了主触控屏101由于环境影响而产生误操作，提高了主触控屏101的抗干扰能力。
请参阅图3，其为本发明电容式触控系统10中触控方法的流程图，该触控方法包括以下步骤：
步骤S101，触碰物触控该主触控屏101，从而产生相应的电荷变化，该电荷的变化包括主触控屏101受外界环境影响所产生的电荷的变化。该主触控感应单元110用于感测该主触控屏101的该电荷的变化量，并对应输出主感测信号A。
步骤S102，检测仅由外界环境对主触控屏101产生的影响，从而对应该外界环境的影响输出相应的辅感测信号B，该步骤由干扰检测单元103来实现。
具体地，利用该电容感测屏102感测外界环境的影响并产生对应的电荷的变化，利用辅触控感应单元120依据该电容感测屏102上电荷的变化量对应输出该辅感测信号B。
步骤S103，依据该辅感测信号对该主感测信号进行补偿，以获得该因触摸操作直接导致的电荷的变化量，也即是消除了外界环境影响而产生的电荷的变化量。
具体地，分时滤波及A/D转换处理该主感测信号A与辅感测信号B，分别获得表示主感测信号A幅值大小的主处理信号A1与表示辅感测信号B幅值大小的辅处理信号B1，并对该主处理信号A1与辅处理信号B1进行求差运算，获得运算结果A’，该运算结果A’表示因使用者的触摸操作直接导致的电荷的变化量。
优选地，在该步骤S103中，分时获得多个主处理信号A1与多个辅处理信号B1，将多个主处理信号A1进行均值处理，获得该多个主处理信号A1的平均值；以及将多个辅处理信号B1进行均值处理，获得该多个辅处理信号B1的平均值，然后再将该主处理信号的平均值与辅处理信号的平均值进行求差运算，并获得运算结果A’。
步骤S104，依据运算结果A’选择性地输出一控制信号，以表征该触摸操作是否有效，触控执行单元则依据该控制信号执行该主触控屏上对应触控点的触摸操作。
具体地，比较运算结果A’与预定的该触控阈值，当该运算结果A’大于或者等于该的触控阈值时，输出该控制信号，表征该触摸操作有效，触控执行单元105在该控制信号的控制下执行该主触控屏101上对应触控点的触摸操作，例如打开文件、运行可执行文件等；当该运算结果A’小于该触控阈值时，并不输出该控制信号。该触控阈值为该主触控屏在不受外界环境的影响下，该触控执行单元执行触控动作的门槛电荷变化量。
请参阅图4，其为本发明电容式触控系统10作为一触控装置20的结构示意图。触控装置20在本实施方式中为一手机，当然在本发明其他实施方式中，触控装置20也可以为平板电脑或者其他触控设备。
触控装置20包括一壳体（未标示），该壳体开设有一开口，该主触控屏101与电容感测屏102相邻设置且收容于触控装置20中壳体内，并将该主触控屏101与电容感测屏102的触控面经由开口显露于壳体外。电容感测屏102的面积远小于主触控屏101的面积，位于主触控屏101一侧的边缘，以不影响使用者对主触控屏101的操作产生不便为宜，且不易观察到。
可变更地，电容感测屏102也可以为主触控屏101邻近其边缘的一部分，可以与电容感测屏102也可以是与主触控屏101采用相同的制程一体成型而成。

Claims (12)

1.一种电容式触控系统，其包括一主触控屏与一主触控感应单元，该主触控屏用于依据触碰体的触摸操作产生对应的电荷的变化，该主触控感应单元用于感测该电荷的变化量，并对应输出一主感测信号，其特征在于，该电容式触控系统还包括干扰检测单元与控制单元，该干扰检测单元用于检测仅由外界环境引起该主触控屏上电荷的变化量，并且依据该仅由外界环境引起的电荷的变化量输出一辅感测信号，该控制单元接收并处理该主感测信号与该辅感测信号，并依据该辅感测信号对该主感测信号进行补偿，以获得该因触摸操作直接导致的电荷的变化量，且将该因触摸操作导致的电荷的变化量与一触控阈值进行比较，当该因触摸操作导致的电荷的变化量大于或者等于该触控阈值，该控制单元输出一控制信号，以表征该触摸操作有效且依据该控制信号执行对应该触摸操作的动作；当该因触摸操作导致的电荷的变化量小于该触控阈值，该控制单元并不输出该控制信号。
2.根据权利要求1所述的电容式触控系统，其特征在于，干扰检测单元包括一电容感测屏与一辅触控感测单元，该电容感测屏用于仅在外界环境的影响而产生电荷的变化，该辅触控感应单元用于感测该电容感测屏上的电荷的变化量，且对应该电容感测屏产生的电荷的变化量输出相应的电信号，该电信号作为该辅感测信号。
3.根据权利要求1所述的电容式触控系统，其特征在于，该电容感测屏与该主触控屏具有相同的检测灵敏度和精度以及相同的制作材料，且该电容感测屏与该电容感测屏处于相同环境下，用于仅在外界环境的影响下对应产生电荷的变化。
4.根据权利要求1所述的电容式触控系统，其特征在于，该控制单元包括一选择导通单元、一信号处理单元与一控制器，该选择导通单元在该控制器的控制下将该主触控感测单元与该辅触控感测单元分时选择性地与信号处理单元连接，以分时将该主感测信号与该辅感测信号输出至该信号处理单元，该信号处理单元用于将该主感测信号与辅感测信号进行滤波及数模转换处理，分别获得表示该主感测信号幅值大小的主处理信号与表示该辅感测信号幅值大小的辅处理信号，该控制器分时接收该主处理信号与辅处理信号，并且对该主处理信号与辅处理信号进行求差运算并获得一运算结果，该运算结果表示该因触摸操作直接导致的电荷的变化量。
5.根据权利要求1所述的电容式触控系统，其特征在于，该控制单元包括一选择导通单元、一信号处理单元与一控制器，该选择导通单元在该控制器的控制下将该主触控感测单元与该辅触控感测单元分时选择性地与信号处理单元连接，以分时将该主感测信号与该辅感测信号输出至该信号处理单元，该信号处理单元用于将该主感测信号与辅感测信号进行滤波及数模转换处理，分别获得表示该主感测信号幅值大小的主处理信号与表示该辅感测信号幅值大小的辅处理信号，该控制器分时接收该主处理信号与辅处理信号，该控制器对接收到的多个该主处理信号进行均值处理，获得该多个主处理信号的平均值；该控制器对接收到的多个辅处理信号进行均值处理，获得该多个辅处理信号的平均值，将该主处理信号的平均值与该辅处理信号的平均值进行求差运算并获得一运算结果，该运算结果表示该因触摸操作直接导致的电荷的变化量。
6.一种触控方法，其特征在于，包括以下步骤：
主触控屏接受触碰物触控，并产生相应的电荷的变化，且对应该电荷的变化输出一主感测信号；
干扰检测单元检测仅由外界环境引起该主触控屏上电荷的变化，并且对应该电荷的变化量输出一辅感测信号；
依据该辅感测信号对该主感测信号进行补偿，以获得补偿后的主感测信号；及
比较该补偿后的主感测信号与一预设的触控阈值，当该补偿后的主感测信号大于或者等于该预设的触控阈值时，输出一控制信号以表征该触摸操作有效并执行对应该触摸操作的动作；当该补偿后的主感测信号小于该触控阈值时，并不输出该控制信号。
7.根据权利要求6所述的触控方法，其特征在于，提供一电容感测屏与一辅触控感测单元，该电容感测屏与该主触控屏具有相同的结构以及制作材料，该电容感测屏与该主触控屏处于相同环境下，用于仅在外界环境的影响产生电荷的变化，该辅触控感应单元用于感测该电容感测屏上的该电荷的变化量，且对应该辅电容感测屏产生的电荷的变化量输出相应的电信号，该电信号作为该辅感测信号。
8.根据权利要求6所述的触控方法，其特征在于，分时滤波及模数转换处理该主感测信号与该辅感测信号，分别获得表示该主感测信号幅值大小的主处理信号与表示该辅感测信号幅值大小的辅处理信号，对该主处理信号与该辅处理信号进行求差运算，获得一运算结果，该运算结果表示该因触摸操作直接导致的电荷的变化量。
9.根据权利要求6所述的触控方法，其特征在于，在所述的求差步骤中，其还包括分时获得多个主处理信号与多个辅处理信号，将多个主处理信号进行均值处理，获得该多个主处理信号的平均值；以及将多个辅处理信号进行均值处理，获得该多个辅处理信号的平均值，然后再将该主处理信号的平均值与辅处理信号的平均值进行求差运算。
10.一种触控装置，包括一主触控屏与一主触控感应单元，该主触控屏用于依据触碰体的触摸操作产生对应的电荷的变化，该主触控感应单元用于感测该电荷的变化量，并对应输出一主感测信号，其特征在于，该触控装置还包括干扰检测单元、控制单元以及触控执行单元，该干扰检测单元用于检测仅由外界环境引起该主触控屏上电荷的变化量，并且依据该仅由外界环境引起的电荷的变化量输出一辅感测信号，该控制单元接收并处理该主感测信号与该辅感测信号，并依据该辅感测信号对该主感测信号进行补偿，以获得该因触摸操作直接导致的电荷的变化量，且将该因触摸操作导致的电荷的变化量与一触控阈值进行比较，当该因触摸操作导致的电荷的变化量大于或者等于该触控阈值，该控制单元输出一控制信号至该触控执行单元，以表征该触摸操作有效且该触摸执行单元执行对该触摸操作的动作；当该因触摸操作导致的电荷的变化量小于该触控阈值，该控制单元并不输出该控制信号。
11.根据权利要求10所述的触控装置，其特征在于，干扰检测单元包括一电容感测屏与一辅触控感测单元，该电容感测屏用于仅在外界环境的影响而产生电荷的变化，该辅触控感应单元用于感测该电容感测屏上的电荷的变化量，且对应该电容感测屏产生的电荷的变化量输出相应的电信号，该电信号作为该辅感测信号。
12.根据权利要求10所述的触控装置，其特征在于，该电容感测屏设置于该主触控屏一侧，且该电容感测屏与该主触控屏具有相同的结构以及制作材料，该电容感测屏与该主触控屏处于相同环境下。
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