CN104346009B - 电容触控屏和电容触控屏上的触摸位置检测方法 - Google Patents

电容触控屏和电容触控屏上的触摸位置检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电容触控领域，公开了一种电容触控屏和电容触控屏上的触摸位置检测方法。本发明中，在电容触控屏上分布有包含驱动电极和感应电极的感应单元，驱动电极和感应电极之间形成互电容，通过将驱动电极和感应电极设计成预设的图案，使互电容沿驱动电极和感应电极的长度方向成梯度变化；在驱动电极上施加驱动信号，透过该互电容可以检测到一个测量信号；由于触摸的存在，使触控物与驱动电极和感应电极之间形成的电容会对流经互电容的信号分流，导致感应电极上检测到的信号变化，根据检测信号的变化可以确定触摸点的位置。本发明通过将感应单元设计成渐变图形使得触摸定位的方法简单，精度更高，使得电容触控屏具有成本低廉和高检测精度的优点。

Description

电容触控屏和电容触控屏上的触摸位置检测方法
技术领域
本发明涉及电容触控领域，特别涉及电容触控屏和电容触控屏上的触摸位置检测方法。
背景技术
近年来，随着触控感测技术的发展，触摸屏上网本、触摸屏平板电脑、触摸屏手机已经开始普及，这些平台因其触控式显示面板（简称“触控屏”）具有操控容易的优点，得到了广泛应用。
触控感测技术依其原理可区分为多种，常见的有电阻感应式、电容感应式及电磁感应式等。其中，电容感测是实现电容感应式触控感测技术的关键技术。电容感测能够涉及感测诸如人的手指、触控笔或者某个其他物体之类的输入物体的接近、接触和/或位置。电容感应式触控屏可分为自电容屏和互电容屏两种类型。
在玻璃表面用氧化铟锡（ITO，是一种透明的导电材料)制作成横向与纵向电极阵列，如图1所示，这些横向和纵向的电极分别与地构成电容，这个电容就是通常所说的自电容，也就是电极对地的电容。当手指触摸到电容屏时，手指对地的电容将会叠加到屏体电容上，使屏体电容量增加。在触摸检测时，自电容屏依次分别检测横向与纵向电极阵列，根据触摸前后电容的变化，分别确定横向坐标和纵向坐标，然后组合成平面的触摸坐标。自电容的扫描方式，相当于把触摸屏上的触摸点分别投影到X轴和Y轴方向，然后分别在X轴和Y轴方向计算出坐标，最后组合成触摸点的坐标。如果是单点触摸，则在X轴和Y轴方向的投影都是唯一的，组合出的坐标也是唯一的；如果在触摸屏上有两点触摸并且这两点不在同一X方向或者同一Y方向，则在X和Y方向分别有两个投影，则组合出4个坐标。显然，只有两个坐标是真实的，另外两个就是俗称的“鬼点”。因此，自电容屏无法实现真正的多点触摸，自电容屏也更容易被周边的电磁信号干扰引起误判。
互电容屏也是在玻璃表面用ITO制作横向电极与纵向电极，它与自电容屏的区别在于，两组电极交叉的地方将会形成电容，也即这两组电极分别构成了电容的两极。当手指触摸到电容屏时，影响了触摸点附近两个电极之间的耦合，从而等效改变了这两个电极之间的电容量。检测互电容大小时，横向的电极依次发出激励信号，纵向的所有电极同时接收信号，这样可以得到所有横向和纵向电极交汇点的电容值大小，即整个触摸屏的二维平面的电容大小。根据触摸屏二维电容变化量数据，可以计算出每一个触摸点的坐标。因此，屏上即使有多个触摸点，也能计算出每个触摸点的真实坐标。
根据成本和检测精度的不同，目前市面上出现了各种类型自电容式触控屏和互电容式触控屏，但目前的触控屏很难做到低成本高精度的统一。比如，图1所示是一种驱动电极和感应电极分布在两层上的纵横交错的互电容屏，能实现高精度地检测，但需要两层ITO来分别实现驱动电极和感应电极,成本较高。图2所示是一种电极分布在一层上的自电容屏，其成本低廉，但精度不高，抗干扰能力弱。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电容触控屏和电容触控屏上的触摸位置检测方法，使得电容触控屏具有成本低廉和高检测精度的优点。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种电容触控屏，所述电容触控屏上分布有若干组感应单元，每一组感应单元包含驱动电极和感应电极，所述驱动电极和所述感应电极形成互电容；
所述驱动电极和所述感应电极设计成预设图案，使所述互电容沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向成梯度变化，并且存在触摸时，触摸位置沿所述长度方向变化，所述互电容的变化量沿所述长度方向成梯度变化。
本发明的实施方式还提供了一种电容触控屏上的触摸位置检测方法，包含以下步骤：
S1.在无触摸时，在驱动电极上施加一个驱动信号，在感应电极上检测得到基准信号，计算所述基准信号相对于所述驱动信号的基准变化量；其中，所述电容触控屏上分布有若干组感应单元，每一组感应单元包含驱动电极和感应电极；所述驱动电极和所述感应电极设计成预设的图案，使所述互电容沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向成梯度变化，并且存在触摸时，触摸位置沿所述长度方向变化，所述互电容的变化量沿所述长度方向成梯度变化；
S2.在进行触摸位置检测时，在驱动电极上施加所述驱动信号，在感应电极上检测得到测量信号，计算所述测量信号相对于所述基准信号的测量变化量；
S3.如果所述测量变化量与所述基准变化量不相等，那么确定所述感应电极在Y方向所处的位置为所述触摸点在Y方向的位置；并根据所述测量变化量的大小，确定所述触摸点在X方向的位置；
其中，所述X方向为所述驱动电极或所述感应电极的长度方向，所述Y方向为所述驱动电极或所述感应电极的长度方向的垂直方向。
本发明实施方式相对于现有技术而言，在电容触控屏上分布有包含驱动电极和感应电极的感应单元，驱动电极和感应电极之间形成互电容，通过将驱动电极和感应电极设计成预设的图案，使互电容沿驱动电极和感应电极的长度方向成梯度变化；在驱动电极上施加驱动信号，透过该互电容可以检测到一个测量信号，互电容越大，感应电极上检测到的信号越大；在电容触控屏上存在触摸时，由于触摸的存在，使触控物与驱动电极和感应电极之间形成的电容会对流经驱动电极与感应电极之间形成的互电容的信号分流，导致感应电极上检测到的信号变化，根据这个检测信号的变化可以确定触摸点的位置；并且，由于驱动电极和感应电极设计成预设的图案，使互电容沿驱动电极和感应电极的长度方向成梯度变化，因此，在感应电极上检测到的信号变化的程度也沿驱动电极和感应电极的长度方向变化，从而可以确定触摸点在X方向的位置。本发明通过将驱动电极和感应电极设计成渐变的图形设计使得触摸位置检测简单，精度更高，使得电容触控屏具有成本低廉和高检测精度的优点。
另外，所述感应单元包含：第一驱动电极、第二驱动电极和感应电极；所述感应电极位于所述第一驱动电极和所述第二驱动电极之间；所述感应电极与所述第一驱动电极形成第一互电容，所述感应电极与所述第二驱动电极形成第二互电容；其中，所述第一互电容和所述第二互电容沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向呈相反的变化趋势。
通过将感应电极放置在两个驱动电极之间，两个驱动电极配合在感应电极上进行信号检测，可以使检测精度更高。
另外，所述感应单元包含：第一感应电极、第二感应电极和驱动电极；所述驱动电极位于所述第一感应电极和所述第二感应电极之间；所述驱动电极与所述第一感应电极形成第三互电容，所述驱动电极与所述第二感应电极形成第四互电容；其中，所述第三互电容和所述第四互电容沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向呈相反的变化趋势。
通过将驱动电极放置在两个感应电极之间，两个感应电极配合在驱动电极上进行信号检测，可以使检测精度更高。
另外，所述预设的图案包含：
所述驱动电极的宽度沿所述驱动电极的长度方向成梯度变化；或者，
所述感应电极的宽度沿所述感应电极的长度方向成梯度变化；或者，
所述驱动电极的宽度沿所述驱动电极的长度方向成梯度变化，并且所述感应电极的宽度沿所述感应电极的长度方向成梯度变化。
通过电极的大小，实现互电容的梯度变化。
另外，所述预设的图案包含：所述驱动电极和所述感应电极在单位电极长度方向上的咬合长度或咬合深度或二者都沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向成梯度变化；其中，所述驱动电极和所述感应电极以预设的形状咬合。
通过驱动电极和感应电极之间的边界线在单位距离内的长度变化，实现互电容的梯度变化。
另外，所述驱动电极和所述感应电极以平滑的圆弧咬合。使得在感应电极上检测信号的变化近似成线性关系，从而提高检测精度。
另外，所述预设的图案包含：所述驱动电极和所述感应电极之间的间距沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向成梯度变化。通过驱动电极和感应电极之间的间距的变化，实现互电容的梯度变化。
另外，所述驱动电极和所述感应电极之间的间隙中设有游离电极；所述游离电极处于悬空状态；
所述游离电极的密度或数量或二者都沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向成梯度变化。
通过在驱动电极和感应电极之间的间隙中设置游离电极，可以使互电容的变化更均匀，从而提高检测精度。
另外，所述感应单元在所述电容触控屏的触摸区域内成组排列。在进行触摸点位置检测时，驱动电极与感应电极对应，使检测更方便。
另外，所述驱动电极和所述感应电极在所述电容触控屏的触摸区域内交叉排列。这种排列方式可以通过在一个驱动电极上施加信号，在相邻的感应电极上进行信号检测，使在Y方向的扫描间隔变小，从而提高Y方向的分辨率。
另外，所述驱动电极和所述感应电极的走线从各自的外端分别引出至外部控制器的不同端口。通过将每一个电极与外部控制器分别相连，使得在进行触摸位置检测时，对每一个端口分别进行控制，实现简单，检测更方便。
另外，至少有两个感应电极连接到所述外部控制器的同一个端口，或者至少有两个驱动电极连接到所述外部控制器的同一个端口。通过复用外部控制器的端口，可以减少从电极到外部控制器的引脚数，降低成本。
附图说明
图1是根据现有技术的高成本高精度的感应单元的分布图；
图2是根据现有技术的低成本低精度的感应单元的分布图；
图3是根据本发明第一实施方式的电容触控屏的感应单元的示意图；
图4是根据本发明第二实施方式的电容触控屏的感应单元的组成示意图；
图5是根据有触摸和无触摸时检测到的信号的差值与X方向的坐标一一对应的示意图；
图6是根据本发明第二实施方式的电容触控屏的感应单元的另一种组成示意图；
图7是感应单元在电容触控屏的触摸区域内成组排列的示意图；
图8是驱动电极和感应电极在电容触控屏的触摸区域内交叉排列的示意图；
图9A至图9C是根据本发明第三实施方式的电容触控屏的感应单元的示意图；
图10是根据本发明第三实施方式的电容触控屏的感应单元的平滑圆弧咬合示意图；
图11是根据本发明第四实施方式的电容触控屏的感应单元的示意图；
图12是根据本发明第五实施方式的电容触控屏的感应单元的示意图；
图13是根据本发明第六实施方式的电容触控屏上的触摸位置检测方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种电容触控屏，该电容触控屏上分布有若干组感应单元，每一组感应单元包含驱动电极和感应电极，驱动电极和感应电极形成互电容；驱动电极和感应电极设计成预设图案，使互电容沿驱动电极或感应电极的长度方向成梯度变化，并且存在触摸时，触摸位置沿长度方向变化，互电容的变化量沿该长度方向成梯度变化。
具体地说，驱动电极和感应电极可以用一层ITO实现，驱动电极和感应电极之间形成一个电容，称为互电容。当在驱动电极上施加一个驱动信号时,透过互电容，在感应电极上可以检测到该驱动信号。互电容越大,感应电极上检测到的信号越大。当人体手指或其他导性材料隔着盖板触摸感应单元时,手指会与驱动电极和感应电极形成电容,驱动电极或感应电极宽度越大,其和手指之间的电容越大。手指与驱动电极和感应电极之间的电容会对流经互电容的信号分流,导致感应电极上检测到的信号变小。
假定定义感应单元梯度变化的方向为X方向,与X垂直的方向,即多组感应单元排列的方向为Y方向。X方向和Y方向的位置检测思路为:
当手指沿着X方向,即驱动电极和感应电极梯度变化方向移动时,感应电极上检测到的信号随着手指的移动而变化，从而可以识别出X坐标手指位置。当手指沿着Y方向移动时,只有靠近手指的感应单元能检测出信号变化,从而检测出Y坐标位置。
目前，互电容式触控屏一般通过一个驱动电极和一个感应电极之间形成的互电容，如图1所示，在无触摸时，在驱动电极上施加驱动信号，在感应电极上检测信号；在存在触摸时，在感应电极上检测到信号会发生变化，通过该信号的变化可以确定触摸点的位置。比如，如果横向的为驱动电极，纵向为感应电极，通过逐行施加驱动信号，并逐列进行检测，可以很容易确定触摸点的位置。在本实施方式中，由于驱动电极和感应电极之间不存在交叉，其检测方式会有所变化，如图3所示，图中驱动电极D的宽度沿驱动电极的长度方向成梯度变化，从而使驱动电极D和感应电极S之间形成的互电容也随之成梯度变化，该互电容可以看成是沿电极长度方向的很多分布互电容并联而成。
在驱动电极上施加驱动信号，透过该互电容可以检测到一个测量信号，互电容越大，感应电极上检测到的信号越大；在电容触控屏上存在触摸时，由于触摸的存在，使触控物与驱动电极和感应电极之间形成的电容会对流经驱动电极与感应电极之间形成的互电容的信号分流，导致感应电极上检测到的信号变化，根据这个检测信号的变化可以确定触摸点的位置。由于将驱动电极或感应电极设计成渐变的图案，使两个电极之间的互电容沿X方向成梯度变化，从而使得存在触摸时，互电容的变化量也沿X方向变化，并且与X方向的位置一一对应，因此，只要在存在触摸时，检测到这个变化量，即可确定触摸点的X坐标。也就是说，当手指进行触摸时，在驱动电极沿长度方向的不同位置，手指与驱动电极的接触面积不同，使互电容的改变不同，从而使信号变小的程度不同，据此，可以确定触摸点在驱动电极长度方向的位置。在实际触摸位置的检测中，一般通过在驱动电极上施加驱动信号，在感应电极上检测感应信号，并根据无触摸和存在触摸两种情况下感应信号的变化量来确定X坐标。
此外，值得一提的是，驱动电极和感应电极的走线可以从各自的外端分别引出至外部控制器的不同端口，通过将每一个电极与外部控制器分别相连，使得在进行触摸位置检测时，对每一个端口分别进行控制，实现简单，检测更方便。
或者，通过复用外部控制器的端口，可以减少从电极到外部控制器的引脚数，降低成本。具体地说，至少有两个感应电极连接到外部控制器的同一个端口，或至少有两个驱动电极连接到外部控制器的同一个端口，或者，至少有两个感应电极连接到外部控制器的同一个端口，并且至少有两个驱动电极连接到外部控制器的同一个端口。在这种情况下，为了保证触摸的准确性，一个感应电极和它相邻的两个驱动电极之间的对应关系和另一个复用的感应电极和它相邻的两个驱动电极之间的对应关系不能相同。
此外，驱动电极和感应电极可以为透明导电介质（俗称ITO），布置在透明材料的基板上。而电容屏边缘部分的走线为方阻小于感应电极方阻的透明材料或非透明材料。在本发明中，驱动电极和感应电极组分布在触摸区域，一方面可以通过减少单个电极的宽度来增加电极的个数，从而提高触摸屏的分辨率和线性度；另一方面，由于感应电极的走线都由各自的外端引出，可以适当增加走线宽度或选用方阻较小的透明材料或非透明材料来满足导电性能的要求。
此外，值得说明的是，为了实现互电容沿驱动电极或感应电极的长度方向成梯度变化，通过电极的大小，实现互电容的梯度变化。驱动电极和感应电极的预设图案可以包含以下几种情况：
（1）驱动电极的宽度沿驱动电极的长度方向成梯度变化；
（2）感应电极的宽度沿感应电极的长度方向成梯度变化；
（3）驱动电极的宽度沿驱动电极的长度方向成梯度变化，并且感应电极的宽度沿感应电极的长度方向成梯度变化。
本发明实施方式相对于现有技术而言，在电容触控屏上分布有包含驱动电极和感应电极的感应单元，驱动电极和感应电极之间形成互电容，通过将驱动电极和感应电极设计成预设的图案，使互电容沿驱动电极和感应电极的长度方向成梯度变化；在驱动电极上施加驱动信号，透过该互电容可以检测到一个测量信号，互电容越大，感应电极上检测到的信号越大；在电容触控屏上存在触摸时，由于触摸的存在，使触控物与驱动电极和感应电极之间形成的电容会对流经驱动电极与感应电极之间形成的互电容的信号分流，导致感应电极上检测到的信号变小，根据这个检测信号的变化可以确定触摸点的位置；并且，由于驱动电极和感应电极设计成预设的图案，使互电容沿驱动电极和感应电极的长度方向成梯度变化，因此，在感应电极上检测到的信号变小的程度也沿驱动电极和感应电极的长度方向变化，从而可以确定触摸点在X方向的位置。本发明通过将驱动电极和感应电极设计成渐变的图形设计使得触摸精度更高，使得电容触控屏具有成本低廉和高检测精度的优点。
本发明的第二实施方式涉及一种电容触控屏。第二实施方式在第一实施方式基础上做了进一步改进，主要改进之处在于：本发明第二实施方式中，每组感应单元中包含两个驱动电极或两个感应电极，通过将感应电极放置在两个驱动电极之间，两个驱动电极配合在感应电极上进行信号检测，或者通过将驱动电极放置在两个感应电极之间，两个感应电极配合在驱动电极上进行信号检测，可以使检测精度更高。
具体地说，如图4所示，感应单元包含：第一驱动电极D1、第二驱动电极D2和感应电极S；感应电极位于第一驱动电极和第二驱动电极之间；感应电极与第一驱动电极形成第一互电容，感应电极与第二驱动电极形成第二互电容；其中，第一互电容和第二互电容沿驱动电极或感应电极的长度方向呈相反的变化趋势。也就是说，第一互电容沿驱动电极或感应电极的长度方向从大到小变化，第二互电容沿驱动电极或感应电极的长度方向从小到大变化；或者相反：第一互电容沿驱动电极或感应电极的长度方向从小到大变化，第二互电容沿驱动电极或感应电极的长度方向从大到小变化。在第一驱动电极上施加第一驱动信号Vin1，在感应电极上检测到信号Vout1；在第二驱动电极上施加第二驱动信号Vin2，在感应电极上检测到信号Vout2；当进行触摸位置检测时，在第一驱动电极上施加第一驱动信号Vin1，在感应电极上检测到信号V′out1；在第二驱动电极上施加第二驱动信号Vin2，在感应电极上检测到信号V′out2；如果Vout1≠V′out1或者Vout2≠V′out2，那么检测到这个变化的感应电极所处位置为触摸点的Y方向的位置。然后根据有触摸时和无触摸时检测到的信号的差值△V1=V′out1-Vout1、△V2=V′out2-Vout2，可以确定X方向的位置。比如说，△V1-△V2或者与X方向的坐标一一对应。以图4中感应单元为例，△V1-△V2与X方向的坐标的对应关系示意图如图5所示。
此外，值得说明的是，在实际应用中，需根据分辨率具体确定坐标。举例来说，对于有多组驱动感应的情况，可以通过求平均或加权平均，来提高检测准确度。
假设：在第一组感应单元中，第一驱动电极D1与感应电极S之间测得的变化量为V11，第二驱动电极D2与感应电极S之间测得的变化量为V12，以此类推，第二组中分别是V21和V22，第三组中分别是V31和V32……检测并计算得到所有的变化量，如果其中的最大值大于预先设定的阈值，就认为此帧检测到有触摸。
假设V31最大，那么就是触摸点出现在第三组，可以通过如下公式计算得到X坐标和Y坐标：
其中，K1是与X方向的分辨率有关的系数，K2是与Y方向的分辨率有关的系数；
VR=V21+V31+V41，即最大值和相邻两组的和。
VL=V22+V32+V42
Vn=Vn1+Vn2，n=1,2,3,……
上述公式中，计算VR，也可以采用所有感应单元组中第一驱动电极与感应电极之间的变化量之和，即，n=1,2,3,……，相应地，VL也可以采用所有感应单元组中第二驱动电极与感应电极之间的变化量之和，这样求和会更方便。
请参阅图6，感应单元还可以包含：第一感应电极、第二感应电极和驱动电极；驱动电极位于第一感应电极和第二感应电极之间；驱动电极与第一感应电极形成第三互电容，驱动电极与第二感应电极形成第四互电容；其中，第三互电容和第四互电容沿驱动电极或感应电极的长度方向呈相反的变化趋势。与上述感应电极位于两个驱动电极之间的方式类似，在驱动电极上施加驱动信号Vin，在第一感应电极上检测到信号Vout3，在第二感应电极上检测到信号Vout4；当进行触摸位置检测时，在驱动电极上施加驱动信号Vin，在第一感应电极上检测到信号V′out3，在第二感应电极上检测到信号V′out4；如果Vout3≠V′out3或者Vout4≠V′out4，那么检测到这个变化的感应电极所处位置为触摸点的Y方向的位置。然后根据有触摸和无触摸时检测到的信号的差值△V3=V′out3-Vout3、△V4=V′out4-Vout4，可以确定X方向的位置。比如说，△V3-△V4或者与X方向的坐标一一对应。
此外，值得一提的是，感应单元的排列方式不同，对检测方法、检测复杂度和检测精度有不同的影响。比如说，感应单元在电容触控屏的触摸区域内成组排列，如图7所示，图中，驱动电极D1、D2和感应电极S1构成一组感应单元，驱动电极D3、D4和感应电极S2构成另一组感应单元，依次类推，感应单元在触摸区域一组一组排列。在进行触摸点位置检测时，驱动电极与感应电极对应，使检测更方便。
或者，驱动电极和感应电极在电容触控屏的触摸区域内交叉排列，如图8所示，图中，驱动电极D1、D2、D3、D4和感应电极S1、S2、S3交叉排列。这种排列方式可以通过在一个驱动电极上施加信号，在相邻的感应电极上进行信号检测，使在Y方向的扫描间隔变小，从而提高Y方向的分辨率。
本发明的第三实施方式涉及一种电容触控屏。第三实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，通过将预设图案中电极的大小，实现互电容的梯度变化。而在本发明第三实施方式中，通过驱动电极和感应电极之间相邻边界线的长度成梯度变化，实现互电容的梯度变化。
具体地说，预设的图案包含：驱动电极和感应电极在单位电极长度方向上的咬合长度沿驱动电极或感应电极的长度方向成梯度变化，如图9A所示；或者，驱动电极和感应电极在单位电极长度方向上的咬合深度沿驱动电极或感应电极的长度方向成梯度变化，如图9C所示；或者，驱动电极和感应电极在单位电极长度方向上的咬合长度沿驱动电极或感应电极的长度方向成梯度变化，并且驱动电极和感应电极在单位电极长度方向上的咬合深度沿驱动电极或感应电极的长度方向成梯度变化；其中，驱动电极和感应电极以预设的形状咬合。在实际应用中，可以根据需要灵活选择上述咬合方式，但其目的都是使两个电极的相邻边长沿电极长度方向成梯度变化，从而使两个电极的分布互电容大小也成梯度变化，具体地说，驱动电极和感应电极沿电极长度方向单位距离的互电容与该单位距离内的驱动电极和感应电极的相邻边界长度成正比。每一个电极与上面电极的相邻边界长度从大到小变化，与下面电极的相邻边界长度从小到大变化，或相反。
此外，值得一提的是，驱动电极和感应电极之间的咬合可以是任何形状的，比如锯齿咬合（如图9A所示）、矩形咬合（如图9B、9C所示，图中D为驱动电极，S为感应电极）、圆弧咬合（如图10所示）等。其中，如图10所示是驱动电极和感应电极以平滑的圆弧咬合的示意图。通过平滑的圆弧咬合，使电极之间的相邻边界长度的变化比较平滑，从而使两个电极之间的互电容变化也比较平滑，在感应电极上检测信号的变化近似成线性关系，从而提高检测精度。
本发明的第四实施方式涉及一种电容触控屏。第四实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，通过将预设图案中电极的大小，实现互电容的梯度变化。而在本发明第四实施方式中，通过驱动电极和感应电极之间的间距成梯度变化，实现互电容的梯度变化。
具体地说，图11所示，预设的图案包含：驱动电极和感应电极之间的间距沿驱动电极或感应电极的长度方向成梯度变化。图中，第一驱动电极D1和感应电极S之间的间距从大到小变化，第二驱动电极D2和感应电极S之间的间距从小到大变化，从而使第一驱动电极D1和感应电极S之间的互电容从小到大变化，第二驱动电极D2和感应电极S之间的互电容从大小到小变化。也可以正好相反，无论采用何种具体实现方式，都需确定在感应电极上的检测信号与X方向的位置之间的对应关系，从而最终确定触摸点的位置。
本发明的第五实施方式涉及一种电容触控屏。第五实施方式在第一实施方式、第二实施方式、第三实施方式或第四实施方式基础上做了进一步改进，主要改进之处在于：在本发明第五实施方式中，通过在电极之间增加游离电极，使互电容的变化更均匀，提高检测精度。
具体地说，如图12所示，驱动电极D和感应电极S之间的间隙中设有游离电极F，该游离电极处于悬空状态；并且游离电极的密度沿驱动电极或感应电极的长度方向成梯度变化；或者，游离电极的数量沿驱动电极或感应电极的长度方向成梯度变化；或者，游离电极的密度沿驱动电极或感应电极的长度方向成梯度变化，并且游离电极的数量沿驱动电极或感应电极的长度方向成梯度变化。图中，在驱动电极D和感应电极S之间，单位面积内游离电极的数量从大到小变化，与驱动电极和感应电极之间的间距相配合，使互电容的变化更均匀，从而提高检测精度。
本发明第六实施方式涉及一种电容触控屏上的触摸位置检测方法，如图13所示，包含以下步骤：
步骤1301，在无触摸时，在驱动电极上施加一个驱动信号，在感应电极上检测得到基准信号。
其中，电容触控屏上分布有若干组感应单元，每一组感应单元包含驱动电极和感应电极；驱动电极和感应电极设计成预设的图案，使互电容沿驱动电极或感应电极的长度方向成梯度变化，并且存在触摸时，触摸位置沿长度方向变化，互电容的变化量沿该长度方向成梯度变化。
在进行触摸位置检测时，执行步骤1302至1304，确定触摸点在X方向和Y方向的位置：
步骤1302，在驱动电极上施加驱动信号，在感应电极上检测得到测量信号。
在此步骤中，可以依次在每一个驱动电极上施加驱动信号，在驱动电极对应的感应电极上进行检测；或者，同时在所有驱动电极上施加驱动信号，依次在每一个感应电极上进行检测。
步骤1303，判断测量信号与基准信号是否相等，如果相等，则返回执行步骤1302；如果不相等，则执行步骤1304。
步骤1304，确定驱动电极，或感应电极或二者所在的感应单元在Y方向所处的位置为触摸点在Y方向的位置；并根据测量信号相对于基准信号的变化量的大小，确定触摸点在X方向的位置；其中，X方向为驱动电极或感应电极的长度方向，Y方向为驱动电极或感应电极的长度方向的垂直方向（也就是，多组感应单元排列的方向）。
此外，值得说明的是，如果至少有两个感应电极连接到外部控制器的同一个端口或至少有两个驱动电极连接到外部控制器的同一个端口，那么依次在每一个驱动电极上施加驱动信号，在与驱动电极对应的感应电极上检测基准信号。在进行触摸位置检测时，也依次在每一个驱动电极上施加驱动信号，在对应的感应电极上检测得到测量信号。如果测量信号相对于基准信号发生变化，那么确定被施加驱动信号的驱动电极对应的感应电极在Y方向所处位置为触摸点在Y方向的位置。触摸点在X方向的位置的确定与上述确定方法一样，在此不再赘述。
本发明第七实施方式涉及一种电容触控屏上的触摸位置检测方法。第七实施方式在第六实施方式基础上做了进一步改进，主要改进之处在于：在本发明第七实施方式中，每组感应单元中包含两个驱动电极或两个感应电极，通过将感应电极放置在两个驱动电极之间，两个驱动电极配合在感应电极上进行信号检测，或者通过将驱动电极放置在两个感应电极之间，两个感应电极配合在驱动电极上进行信号检测，可以使检测精度更高。
具体地说，感应单元包含：第一驱动电极、第二驱动电极和感应电极；感应电极位于第一驱动电极和第二驱动电极之间；感应电极与第一驱动电极形成第一互电容，感应电极与第二驱动电极形成第二互电容；其中，第一互电容和第二互电容沿驱动电极或感应电极的长度方向呈相反的变化趋势。
在无触摸时，在第一驱动电极上施加第一驱动信号Vin1，透过第一互电容，在感应电极上检测得到第一基准信号Vout1；在第二驱动电极上施加第二驱动信号Vin2，透过第二互电容，在感应电极上检测得到第二基准信号Vout2。
在进行触摸位置检测时，在第一驱动电极上施加第一驱动信号Vin1，在感应电极上检测得到第一测量信号V′out1；在第二驱动电极上施加第二驱动信号，在感应电极上检测得到第二测量信号V′out2。
判断V′out1、V′out2是否分别与Vout1、Vout2相等，如果Vout1≠V′out1或者Vout2≠V′out2，那么确定驱动电极，或感应电极或二者所在的感应单元在Y方向所处的位置为触摸点在Y方向的位置；
计算第一测量信号相对于第一基准信号的第一测量变化量△V1=V′out1-Vout1和第二测量信号相对于第二基准信号的第二测量变化量△V2=V′out2-Vout2之间的差值△V1-△V2或比值确定触摸点在X方向的位置；其中，差值或比值与X方向的位置之间一一对应。
或者，感应单元包含：第一感应电极、第二感应电极和驱动电极；驱动电极位于第一感应电极和第二感应电极之间；驱动电极与第一感应电极形成第三互电容，驱动电极与第二感应电极形成第四互电容；其中，第三互电容和第四互电容沿驱动电极或感应电极的长度方向呈相反的变化趋势。
在驱动电极上施加一个驱动信号Vin，透过第三互电容，在第一感应电极上检测得到第三基准信号Vout3；透过第四互电容，在第二感应电极上检测得到第四基准信号Vout4。
在进行触摸位置检测时，在驱动电极上施加驱动信号Vin，在第一感应电极上检测得到第三测量信号V′out3；在第二感应电极上检测得到第四测量信号V′out4。
如果Vout3≠V′out3或者Vout4≠V′out4，那么确定驱动电极，或感应电极或二者所在的感应单元在Y方向所处的位置为触摸点在Y方向的位置；
计算第三测量信号相对于第三基准信号的第三测量变化量△V3=V′out3-Vout3和第四测量信号相对于第四基准信号的第四测量变化量△V4=V′out4-Vout4之间的差值△V3-△V4或比值确定触摸点在X方向的位置；其中，差值或比值与X方向的位置之间一一对应。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (16)

1.一种电容触控屏，其特征在于，所述电容触控屏上分布有若干组感应单元，每一组感应单元包含驱动电极和感应电极，所述驱动电极和所述感应电极形成互电容；
所述驱动电极和所述感应电极设计成预设图案，使所述互电容沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向成梯度变化，并且存在触摸时，触摸位置沿所述长度方向变化，所述互电容的变化量沿所述长度方向成梯度变化；
所述驱动电极和所述感应电极之间的间隙中设有游离电极；所述游离电极处于悬空状态；
所述游离电极的密度沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向成梯度变化；或者，
所述游离电极的数量沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向成梯度变化；或者，
所述游离电极的密度沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向成梯度变化，并且所述游离电极的数量沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向成梯度变化。
2.根据权利要求1所述的电容触控屏，其特征在于，所述感应单元包含：第一驱动电极、第二驱动电极和感应电极；所述感应电极位于所述第一驱动电极和所述第二驱动电极之间；所述感应电极与所述第一驱动电极形成第一互电容，所述感应电极与所述第二驱动电极形成第二互电容；其中，所述第一互电容和所述第二互电容沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向呈相反的变化趋势。
3.根据权利要求1所述的电容触控屏，其特征在于，所述感应单元包含：第一感应电极、第二感应电极和驱动电极；所述驱动电极位于所述第一感应电极和所述第二感应电极之间；所述驱动电极与所述第一感应电极形成第三互电容，所述驱动电极与所述第二感应电极形成第四互电容；其中，所述第三互电容和所述第四互电容沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向呈相反的变化趋势。
4.根据权利要求1所述的电容触控屏，其特征在于，所述预设的图案包含：
所述驱动电极的宽度沿所述驱动电极的长度方向成梯度变化；或者，
所述感应电极的宽度沿所述感应电极的长度方向成梯度变化；或者，
所述驱动电极的宽度沿所述驱动电极的长度方向成梯度变化，并且所述感应电极的宽度沿所述感应电极的长度方向成梯度变化。
5.根据权利要求1所述的电容触控屏，其特征在于，所述预设的图案包含：
所述驱动电极和所述感应电极在单位电极长度方向上的咬合长度沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向成梯度变化；或者，
所述驱动电极和所述感应电极在单位电极长度方向上的咬合深度沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向成梯度变化；或者，
所述驱动电极和所述感应电极在单位电极长度方向上的咬合长度沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向成梯度变化，并且所述驱动电极和所述感应电极在单位电极长度方向上的咬合深度沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向成梯度变化；
其中，所述驱动电极和所述感应电极以预设的形状咬合。
6.根据权利要求5所述的电容触控屏，其特征在于，所述驱动电极和所述感应电极以平滑的圆弧咬合。
7.根据权利要求1所述的电容触控屏，其特征在于，所述预设的图案包含：所述驱动电极和所述感应电极之间的间距沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向成梯度变化。
8.根据权利要求1所述的电容触控屏，其特征在于，所述感应单元在所述电容触控屏的触摸区域内成组排列。
9.根据权利要求1所述的电容触控屏，其特征在于，所述驱动电极和所述感应电极在所述电容触控屏的触摸区域内交叉排列。
10.根据权利要求1所述的电容触控屏，其特征在于，所述驱动电极和所述感应电极的走线从各自的外端分别引出至外部控制器的不同端口。
11.根据权利要求10所述的电容触控屏，其特征在于，
至少有两个感应电极连接到所述外部控制器的同一个端口；或者，
至少有两个驱动电极连接到所述外部控制器的同一个端口；或者，
至少有两个感应电极连接到所述外部控制器的同一个端口，并且至少有两个驱动电极连接到所述外部控制器的同一个端口。
12.一种电容触控屏上的触摸位置检测方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1.在无触摸时，在驱动电极上施加一个驱动信号，在感应电极上检测得到基准信号；其中，所述电容触控屏上分布有若干组感应单元，每一组感应单元包含驱动电极和感应电极；所述驱动电极和所述感应电极设计成预设的图案，使互电容沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向成梯度变化，并且存在触摸时，所述互电容的变化量沿所述长度方向成梯度变化；所述驱动电极和所述感应电极之间的间隙中设有游离电极；所述游离电极处于悬空状态；
所述游离电极的密度沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向成梯度变化；或者，
所述游离电极的数量沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向成梯度变化；或者，
所述游离电极的密度沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向成梯度变化，并且所述游离电极的数量沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向成梯度变化；
S2.在进行触摸位置检测时，在驱动电极上施加所述驱动信号，在感应电极上检测得到测量信号；
S3.如果所述测量信号与所述基准信号不相等，那么确定所述驱动电极，或感应电极或二者所在的感应单元在Y方向所处的位置为触摸点在Y方向的位置；并根据所述测量信号相对于所述基准信号的变化量的大小，确定所述触摸点在X方向的位置；
其中，所述X方向为所述驱动电极或所述感应电极的长度方向，所述Y方向为所述驱动电极或所述感应电极的长度方向的垂直方向。
13.根据权利要求12所述的电容触控屏上的触摸位置检测方法，其特征在于，在所述步骤S1中，包含以下子步骤：
所述感应单元包含：第一驱动电极、第二驱动电极和感应电极；所述感应电极位于所述第一驱动电极和所述第二驱动电极之间；所述感应电极与所述第一驱动电极形成第一互电容，所述感应电极与所述第二驱动电极形成第二互电容；其中，所述第一互电容和所述第二互电容沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向呈相反的变化趋势；
在无触摸时，在所述第一驱动电极上施加第一驱动信号，透过第一互电容，在感应电极上检测得到第一基准信号；
在无触摸时，在所述第二驱动电极上施加第二驱动信号，透过第二互电容，在感应电极上检测得到第二基准信号；
在所述步骤S2中，包含以下子步骤：
在第一驱动电极上施加第一驱动信号，在感应电极上检测得到第一测量信号；
第二驱动电极上施加第二驱动信号，在感应电极上检测得到第二测量信号；
在所述步骤S3中，包含以下子步骤：
如果所述第一测量信号不等于所述第一基准信号或者所述第二测量信号不等于所述第二基准信号，那么确定所述驱动电极，或感应电极或二者所在的感应单元在Y方向所处的位置为所述触摸点在Y方向的位置；
计算所述第一测量信号相对于所述第一基准信号的第一测量变化量和所述第二测量信号相对于所述第二基准信号的第二测量变化量之间的差值或比值，确定所述触摸点在X方向的位置；
其中，所述差值或比值与所述X方向的位置之间一一对应。
14.根据权利要求12所述的电容触控屏上的触摸位置检测方法，其特征在于，在所述步骤S1中，包含以下子步骤：
所述感应单元包含：第一感应电极、第二感应电极和驱动电极；所述驱动电极位于所述第一感应电极和所述第二感应电极之间；所述驱动电极与所述第一感应电极形成第三互电容，所述驱动电极与所述第二感应电极形成第四互电容；其中，所述第三互电容和所述第四互电容沿所述驱动电极或所述感应电极的长度方向呈相反的变化趋势；
在无触摸时，在驱动电极上施加一个驱动信号，透过第三互电容，在第一感应电极上检测得到第三基准信号；透过第四互电容，在第二感应电极上检测得到第四基准信号；
在所述步骤S2中，包含以下子步骤：
在驱动电极上施加所述驱动信号，在第一感应电极上检测得到第三测量信号；在第二感应电极上检测得到第四测量信号；
在所述步骤S3中，包含以下子步骤：
如果所述第三测量信号不等于所述第三基准信号或者所述第四测量信号不等于所述第四基准信号，那么确定所述驱动电极，或感应电极或二者所在的感应单元在Y方向所处的位置为所述触摸点在Y方向的位置；
计算所述第三测量信号相对于所述第三基准信号的第三测量变化量和所述第四测量信号相对于所述第四基准信号的第四测量变化量之间的差值或比值，确定所述触摸点在X方向的位置；
其中，所述差值或比值与所述X方向的位置之间一一对应。
15.根据权利要求12所述的电容触控屏上的触摸位置检测方法，其特征在于，在所述步骤S2中，依次在每一个驱动电极上施加驱动信号，在所述驱动电极对应的感应电极上进行检测；或者，
同时在所有驱动电极上施加驱动信号，依次在每一个感应电极上进行检测。
16.根据权利要求12所述的电容触控屏上的触摸位置检测方法，其特征在于，在所述步骤S1中，如果至少有两个感应电极连接到外部控制器的同一个端口，那么在无触摸时，依次在每一个驱动电极上施加所述驱动信号，在与所述驱动电极对应的感应电极上检测所述基准信号；
在所述步骤S2中，包含以下子步骤：
依次在每一个驱动电极上施加所述驱动信号，在对应的感应电极上检测得到所述测量信号；
在所述步骤S3中，如果所述测量信号相对于所述基准信号发生变化，那么确定被施加驱动信号的驱动电极对应的感应电极在Y方向所处位置为所述触摸点在Y方向的位置。
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