CN104363012B - 一种在电容式触摸屏侧面实现触摸按键的便携终端及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种电容式触摸屏及便携终端，所述触摸屏包括设置于触摸屏侧面的感应图形，以及触摸屏处理器，其与触摸屏配合，实现触摸操作及触摸位置的识别。在触摸屏侧面设置侧面感应图形，其由一根或多根电极形成，该电极与触摸屏处理器连接，触摸屏处理器对电极电容进行感应量化以识别侧面的触摸输入，从而省去了侧面实体功能按键的设计。本发明有效屏蔽来自触摸屏正面输入导致的误触发以及侧面输入等引起的误操作引起的干扰，并通过复用触摸屏处理器简化了系统设计。

Description

一种在电容式触摸屏侧面实现触摸按键的便携终端及实现 方法

技术领域

本发明涉及便携终端按键技术，特别涉及一种电容式触摸屏侧面实现触摸按键的技术及方法。

背景技术

目前市场上随着电容触摸式便携智能终端的普及，电容式触摸按键输入技术应用越来越广。这类智能终端一般没有物理键盘，采用电容式触摸屏作为输入媒介。电容式触摸屏根据扫描原理一般分为自电容式和互电容式。自电容式触摸屏如图1b所示，通过扫描电极S1对地电容值变化确定触摸位置，而互电容式触摸屏如图1a所示，通过扫描电极S1与电极S2之间的互电容值变化确定触摸位置。手指触摸到感应区域时，触摸区域的电容因为手指的介入会发生变化，控制电路量化感应图形的电容，并转换为可检测的电信号(电压或者频率等参数)，以表征感应区域的电容变化，进而判断触摸行为以及触摸位置等信息。

但由于电容式触摸技术容易受到环境温度、湿度变化以及误操作等干扰带来的影响，设计时对结构空间和走线布局要求较高，大多数智能移动便携终端在侧面仍留有实体功能按键，来实现诸如音量控制、静音等功能。

物理功能按键的设计带来了硬件成本的增加，影响输入操作的灵活性和使用体验，并影响外观设计的美感。

发明内容

本发明提出了一种在电容式触摸屏侧面实现触摸按键的便携终端，及触摸按键检测识别方法。

本发明提出了一种电容式触摸屏，其包括设置于触摸屏的感应图形，以及触摸屏处理器，其与触摸屏配合，实现触摸操作及触摸位置的识别。在触摸屏侧面设置侧面感应图形，其由一根或多根电极形成，该电极与触摸屏处理器连接，触摸屏处理器对电极电容进行感应量化以识别侧面的触摸输入，从而省去了侧面实体功能按键的设计。

当触摸屏处理器感测到侧面感应图形电容值变化时，与预设的阈值相比较，当电容的变化超过预设阈值时，触摸屏处理器会判断侧面按键功能生效。

本发明提出的在电容触摸屏侧面实现的触摸按键结构，可以有效识别侧面触摸按键输入，并且有效屏蔽触摸屏正面操作引起的误触发，解决了现有技术的制约。

本发明提出的在电容触摸屏侧面实现触摸按键的识别方法，同时并行检测触摸屏输入和侧面按键输入，设置并行的检测及处理通道，提高了检测精度及响应速度。

本发明提出的在电容触摸屏侧面实现的触摸按键结构，在侧面按键区域制作多个感应图形，基于感应信号时间差异识别按键输入，从而避免侧面触摸按键的误操作。

本发明在不增加触摸屏边框宽度的情况下，实现侧面触摸按键功能，并且复用触摸屏处理器实现输入识别，从而简化设计，降低了系统成本。

附图说明

图1为电容式触摸屏的感应原理示意。

图2为本发明提出的在电容式触摸屏侧面实现触摸按键的便携终端示意图。

图3为本发明提出的电容式触摸屏侧面实现触摸按键的结构示意图。

图4为本发明提出的电容式触摸屏侧面实现触摸按键的局部具体结构示意图。

图5为本发明提出的电容式触摸屏侧面实现触摸按键输入识别的流程示意图。

图6为本发明提出的电容式触摸屏侧面实现触摸按键另一实施例的局部具体结构。

具体实施方式

本发明提出的侧面实现触摸按键的电容式触摸屏，用于市场上常见的任何便携终端，其包括但不限于：各种手机，个人数据助理(PDA)，移动电视接收机，无线设备，手持式或便携计算机，平板电脑，笔记本，GPS接收机或导航设备等任何涉及用户交互或输入的电子设备。

如图2-4所示，本发明提出了一种采用电容式触摸屏的便携终端，其包括设置于触摸屏侧面的侧面感应图形，以及触摸屏处理器，其与触摸屏配合，实现触摸操作及触摸位置的识别。侧面感应图形位于触摸屏侧面的按键区域，包括一根或多根电极，该电极通过导线与触摸屏处理器连接，触摸屏处理器对电极电容进行感应量化，从而对侧面按键区域的触摸或手势进行识别，产生触摸输入，从而省去了便携终端侧面实体功能按键的设计。

侧面按键区域位于电容触摸屏的侧面区域，采用一根或者多根电极制作感应图形，其可以采用常用的电极材料如氧化铟锡ITO，感应图形通过柔性电路板FPC连接到触摸屏处理器电路，触摸屏处理器通常实现为集成电路芯片。

当手指触摸侧面按键区域时，侧面感应图形的电极电容会发生变化，触摸屏处理器感测该电容变化，并与某预设阈值比较，当超过阈值时，触摸屏处理器会判断侧面输入生效。

图3所示的便携终端中，盖板玻璃或其它薄膜形成的第一透明基板(1)位于最上方，屏蔽层(2)位于第一透明基板(1)下方，在有些应用中，屏蔽层(2)可以省去。第二透明基板(3)位于屏蔽层(2)下方，并集成有多根由ITO电极排列形成的感应图形，第二透明基板(3)的侧面设置侧面感应图形，侧面感应图形包括多个感应电极和/或驱动电极，它们利用电极导线(32)从第二透明基板(3)的侧边区域引出并通过柔性电路板FPC连接至触摸屏处理器。(33)为屏蔽地线，通常环绕在感应电极/驱动电极导线(32)的外围。通过将屏蔽地线(33)在侧面按键区域断开，制作得到侧面感应图形，其可以为长条形或其它图案。

侧面触摸按键区域局部具体结构如图4所示，其基于感应图形(31)电极对地电容的检测实现按键识别，多个感应电极导线(32)Sensor Line连接至触摸屏处理器，地线(33)位于电极导线外围。感应图形的电极导线位于屏蔽地线(33)内侧，从而有效的屏蔽误操作。当手指接触或靠近侧面非按键感应区域时，由于手指与导线之间的耦合而引起的电容变化可能形成干扰，通过上述结构可以有效识别触摸，防止误操作。

正常工作时，触摸屏正面作为输入区域感应触摸操作，正面的按键及触摸有可能影响到触摸屏侧面按键区域的侧面感应图形，这时屏蔽层(2)可以有效的屏蔽来自正面上方的触摸时引起的误触发。屏蔽层(2)与系统地GND相连，正面上方的触摸引起的电容的变化量由于屏蔽层(2)的隔离作用大大减小。而从侧面触摸侧面按键区域时，电容变化量远大于正面触摸引起的电容变化，经过大量工程试验得到一个合理的阈值，通过设置合理阈值可以有效的避免上述误触发及误操作。

由于侧面按键在侧面触摸时可能会隔着较厚的边框，所以电容的变化量相对于正常的触摸屏区域会小很多。在本发明中，侧面按键的识别检测和触摸屏的识别检测复用一颗驱动控制芯片，即触摸屏处理器驱动控制芯片。驱动控制芯片通常采用积分、累加等方式提高检测的信号量以及系统的信噪比，累加、积分时间越长，得到的信号量越大，信噪比越高，系统抗噪声及干扰的性能就越好，但是累加、积分时间会影响系统的报点率，影响响应速度和用户体验。本发明中侧面按键输入识别的流程图如图5所示，触摸屏处理器首先激活触摸屏检测功能和侧面按键检测功能，然后分别激活触摸屏检测通路和侧面按键检测通路，来自触摸屏的检测信号和/或来自侧面按键的检测信号分别传送至模数转换器ADC，转换成相应的数字信号传送至数字处理单元，数字处理单元对检测信号进行处理，通过累加、积分等计算以提高检测信号的精度，并分别得出触摸屏位置信号和侧面按键信息。通过设置上述并行的检测通道及处理路径，使得触摸屏检测和侧面按键检测两种功能在芯片内部完全独立，互不影响。侧面按键的识别检测由于没有报点率的要求，从而触摸屏处理器可以采用比触摸屏识别检测更长的积分及累加时间进行积分、累加计算来获得更高的检测精度。

此外，作为本发明的另一种实施方式，触摸屏侧面按键感应图形也可以使用多根感应电极和驱动电极形成的阵列，基于电极间互电容的量化检测实现按键识别。

正常工作时，手指或其它触碰物体分仍有可能频繁接触到触摸屏侧面按键的便携终端边框区域，从而引起侧面触摸按键的误触发。因此，本发明提出一种优选实施例，在侧面按键区域制作多个感应图形，这些感应图形的多个感应电极通过导线分别连接到触摸屏处理器，如图6所示。当输入产生时，多个感应图形由于物理位置的差别，感应时间会有所差别。例如当手指自下向上滑动时，感应图形T3首先感应到触摸输入，之后感应图形T2、T1随后顺序感应到触摸输入。而当手指自上向下滑动时，感应图形T1首先感应到触摸输入，之后感应图形T2、T3随后顺序感应到触摸输入。利用这一原理可以设计手势控制的方法避免触摸按键的误触发。例如触摸按键设置为音量控制按键时，当手指在侧边向上滑动时，即感应图形以T3-＞T2-＞T1的顺序感应到用户接触侧面按键时，系统才会触发音量增大功能；当用户手指在侧边向下滑动时，即感应图形以T3-＞T2-＞T1的顺序感应到用户接触侧面按键时，系统才会触发音量减小功能。

从上述描述和附图中受益的工程师，本领域技术人员可以想到本发明的多种改型和其他实施方式。因此，可以理解，本发明并不限定于公开的具体实施方式，并且改型和实施方式应该包括在本申请要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种电容式触摸屏，其包括一个透明基板，透明基板集成有由电极阵列形成的感应图形，用于感测触摸屏的触摸输入以生成第一感测信号，并将第一感测信号经由触摸屏检测通道提供给触摸屏处理器，其特征在于:

透明基板侧面还另外设置一个或多个侧面感应图形，触摸屏侧面设置一个或多个相应的按键区域，侧面感应图形包括多个电极，用于感测来自触摸屏侧面按键区域的触摸输入以生成第二感测信号，侧面感应图形的电极经由电极导线从透明基板引出，以将第二感测信号经由与所述触摸屏检测通道并行的侧面按键检测通道提供给触摸屏处理器，触摸屏处理器采用比触摸屏识别检测更长的积分和累加时间对所述侧面按键区域的触摸输入感测信号进行积分、累加计算；并且

环绕所述电极导线的外围设置地线，地线在侧面感应图形处断开。

2.根据权利要求1所述的电容式触摸屏，其特征在于，所述透明基板上设置屏蔽层，其与地线相连，用于屏蔽从电容触摸屏正面靠近所述侧面感应图形时引起的电容变化。

3.根据权利要求1或2所述的电容式触摸屏，其特征在于，所述侧面感应图形的电容变化超过预设阈值时，与侧面感应图形电连接的触摸屏处理器判断来自触摸屏侧面按键区域的触摸输入为有效输入。

4.根据权利要求1或2所述的电容式触摸屏，其特征在于，透明基板侧面设置多个侧面感应图形，所述多个侧面感应图形配置成使触摸屏处理器能基于所述多个侧面感应图形的感测顺序识别触摸滑动的方向。

5.一种便携终端，其特征在于:采用如权利要求1-4任一项所述的电容式触摸屏。

6.一种电容触摸屏的侧面按键识别方法，其特征在于，采用如权利要求1-4任一项所述的电容式触摸屏，所述电容触摸屏的侧面按键识别方法包括：

触摸屏处理器激活触摸屏检测功能和侧面按键检测功能；

触摸屏处理器分别激活触摸屏检测通道和侧面按键检测通道，使得第一感测信号通过触摸屏检测通道传输至触摸屏处理器，第二感测信号通过侧面按键检测通道传送至触摸屏处理器；以及

触摸屏处理器采用比触摸屏识别检测更长的积分和累加时间对所述侧面按键区域的触摸输入感测信号进行积分、累加计算。