CN104881186B - 一种电容式触摸屏检测电路及电容式触控设备 - Google Patents

Abstract

本发明适用于触控技术领域，提供了一种电容式触摸屏检测电路，设置于电容式触控设备中，包括核心检测模块及数据处理及通信模块，核心检测模块通过通讯接口与数据处理及通信模块通讯，数据处理及通信模块及通讯接口与系统电路电连接；核心检测模块具有内部电源和内部地，电容式触控设备具有系统电源和系统地，内部电源与系统电源通过第一开关相连，内部地与系统地通过第二开关相连，第一和第二开关于检测过程中断开，于检测结束后闭合。由于进行了电源地隔离，使触摸屏在受重压时不会发生检测不准、误报等情况；并避免了系统电源干扰；又由于数据处理及通信模块与系统电路处于相同的电源域，消除了接口错误或损坏等风险，提高了检测电路的可靠性。

Description

一种电容式触摸屏检测电路及电容式触控设备

技术领域

本发明涉及触控技术领域，尤其涉及一种电容式触摸屏检测电路及电容式触控设备。

背景技术

电容式触控设备是一种带有电容式触摸屏的电子设备，其至少包括电容式触摸屏和显示装置，较为常见的是LCD。如图1，当电容式触摸屏附近有LCD设备时，LCD屏与电容式触摸屏之间会产生寄生电容，如图中的Clm和Cln，会对电容式触摸屏的电场分布产生影响，能够吸走检测电极M和检测电极N上发出的电感应线。如图2，轻微触摸时，电容触摸屏几乎不发生形变，寄生电容变为Clm’和Cln’，其改变量很小，此时Clm’≈Clm，Cln’≈Cln，因此这一影响相对无触摸时几乎不变，对触摸屏检测和计算坐标基本不产生影响。进一步参考图3，当触摸屏受到重压而发生形变时，寄生电容的变化幅度较大，此时，寄生电容Clm”和Cln”相对无触摸时改变很多，从而影响触摸屏检测结果和坐标精度，甚至会发生误报的情况。

针对上述问题，现有技术提出了如下几种解决方案：

第一种，在结构上进行改进，增强触摸屏的硬度，或在触摸屏和LCD之间填充其它固体物质，以减小重压时触摸屏的形变幅度，或增大触摸屏和LCD的距离，减小形变带来的电场变化。该方案在很多结构已经确定的整机应用中是不可实现的，增强盖板硬度的方法也会增加成本，且无法根本解决问题。

第二种，通过数据处理解决，分析触摸屏形变对数据产生影响的特征、趋势和幅度，在软件上进行修复和弥补。该方案也只能在一定程度上改善，对于变形比较严重的仍无法解决，且增加了软件调试的复杂度，还有可能对检测精度带来不良影响。

第三种，采用地隔离方式，该方式具体有以下两种：

1、如中国专利申请201310253774.0，同时参考图4，检测电路401和整机系统402采用不同电源和地，检测电路401的地和系统402的地彼此隔离，检测电路401采用GND1，系统402中其它部件采用GND2，此时LCD对于触摸屏来说将变成不相关的导体，即一块悬浮的导体，通过现有技术（中国专利申请201210212641.4）即可以完全规避LCD带来的不良影响。同时，为了解决检测电路与系统之间无法通讯的问题，可以设置磁耦或光耦器件来实现通讯。

2、如中国专利申请201310253774.0，同时参考图5，检测电路501和整机系统502采用不同电源和地，在检测电路地和系统地之间加一个开关K1，在检测时间段内将K1断开，检测结束后将K1闭合以补充电荷及完成和系统的通讯。

上述方法1需要增设磁耦合或光耦合器件，提高了成本；方法2在开关断开时，通讯接口与系统整机处于不同的电源域，会带来接口错误或损坏等额外的风险，并且需要对接口做特殊处理，也增加了成本。同时，以上两种方法都无法屏蔽一些额外的与系统电源有关的干扰，对检测精度带来一定的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电容式触摸屏检测电路，旨在有效避免重压对触摸检测的影响，同时消除和系统电源相关的干扰，提高检测精度。

本发明是这样实现的，一种电容式触摸屏检测电路，设置于电容式触控设备中，包括：核心检测模块以及数据处理及通信模块，所述核心检测模块通过通讯接口与所述数据处理及通信模块进行通讯，所述数据处理及通信模块以及通讯接口均与所述电容式触控设备的系统电路电连接；

所述核心检测模块具有内部电源和内部地，所述电容式触控设备具有系统电源和系统地，所述内部电源与系统电源之间通过第一开关相连，所述内部地与系统地通过第二开关相连，所述第一开关和第二开关于触摸检测过程中同时断开，于检测结束后同时闭合。

本发明的另一目的在于提供一种电容式触控设备，包括叠层设置的显示屏及电容式触摸屏，还包括所述的电容式触摸屏检测电路。

本发明提供的检测电路在核心检测模块的电源、地和系统的电源、地之间各设一开关，并在检测过程中进行电源地隔离，使触控设备的显示屏相对于电容触摸屏而言仅是一不相关的导体，使电容式触摸屏在受到重压时不会发生检测不准或错报的情况；同时由于进行了电源隔离，避免了系统电源的干扰，进一步提高了检测精度；另外，该方案仅是对核心检测模块进行电源地的隔离，而检测电路的其他部分没有和系统电源和地进行隔离，其中的数据处理及通信模块仍与系统电源和地连接，也就是说数据处理及通信模块与系统电路处于相同的电源域，因此消除了接口错误或损坏等风险，也不需要对接口进行特殊处理，进而提高了检测电路的可靠性，并降低了成本。

附图说明

图1是现有技术中电容触控设备的部分结构示意图；

图2是现有技术中电容触摸屏的轻压状态示意图；

图3是现有技术中电容触摸屏的重压状态示意图；

图4是现有技术中电容触摸屏隔离检测方案一的示意图；

图5是现有技术中电容触摸屏隔离检测方案二的示意图；

图6是本发明实施例提供的电容式触摸屏检测电路示意图；

图7是本发明实施例提供的电容式触摸屏检测电路的部分电路图（一）；

图8是本发明实施例提供的电容式触摸屏检测电路的部分电路图（二）。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图6示出了本发明实施例提供的电容式触摸屏检测电路示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

结合图6，本发明实施例提供的电容式触摸屏检测电路设置于电容式触控设备中，用于对触摸事件进行检测。该电容式触摸屏检测电路包括：核心检测模块1和数据处理及通信模块2，核心检测模块1通过通讯接口3依照预设协议与数据处理及通信模块2进行信息交互，数据处理及通信模块2和通讯接口3均与电容式触控设备4的系统电路电连接。进一步地，核心检测模块1具有内部电源11和内部地12，电容式触控设备4具有系统电源41和系统地42，系统电源41和内部电源11是两个相互独立的电源，同样，系统地42和内部地12也是相互独立的。内部电源11与系统电源41通过第一开关5相连，内部地12与系统地42通过第二开关6相连，在触摸事件检测过程中，第一开关5和第二开关6同时断开，检测结束后，第一开关5和第二开关6同时闭合，保证检测电路和系统正常通讯。

本实施例将整个检测电路分为若干个模块，仅使检测电路的一部分—核心检测模块1的内部电源11和内部地12与整机的系统电源41和地42相连，而检测电路的其他部分如数据处理及通信模块2仍然与整机的系统电路相连，同时，核心检测模块1通过新增的通讯接口3依照新规定的协议与数据处理及通信模块2进行通讯，同时数据处理及通信模块2与系统整机正常通信，进而保证核心检测模块1的电源地被隔离时可以同系统进行正常通讯。

该电容式触摸屏检测电路的工作原理为：在检测过程中，第一开关5和第二开关6同时断开，使核心检测模块1的内部电源11和电容式触控设备4的系统电源41隔离，使核心检测模块1的地和整机系统的地隔离，核心检测模块1由内部电源11供电。核心检测模块1将检测数据通过新定义的通讯接口3依照新定义的协议向数据处理及通信模块2输出，数据处理及通信模块2将该信息通过接口元件向整机的系统电路输出。检测结束后，第一开关5和第二开关6同时闭合，恢复核心检测模块1与系统电路的通信，同时可通过系统电源41为核心检测模块1的内部电源11充电。

本发明实施例提供的检测电路由于在检测过程中进行了电源和地隔离，使触控设备的显示屏（如LCD）相对于电容触摸屏而言仅是一不相关的导体，使电容式触摸屏在受到重压时不会发生检测不准或错报的情况；同时由于进行了电源隔离，避免了系统电源的干扰，进一步提高了检测精度；另外，该方案仅是对核心检测模块进行电源地的隔离，而检测电路的其他部分没有和系统电源和地进行隔离，其中的数据处理及通信模块仍与系统电源和地连接，也就是说数据处理及通信模块与系统电路处于相同的电源域，因此消除了接口错误或损坏等风险，也不需要对接口进行特殊处理，进而提高了检测电路的可靠性，并降低了成本。

进一步地，该检测电路通过并联开关实现核心检测模块1和电容式触控设备4的电源地的连接和断开。具体参考图7，上述的第一开关5包括于系统电源41和核心检测模块1的内部电源11之间并联连接的第一系统控制开关51和第一检测电路控制开关52，上述的第二开关6包括于系统地42和核心检测模块1的内部地12之间并联连接的第二系统控制开关61和第二检测电路控制开关62。其中，系统控制第一系统控制开关51和第二系统控制开关61闭合，实现系统电源41和地42与核心检测模块1的内部电源11和内部地12的连接，为检测电路上电，上电完成后，在触摸检测阶段，系统将第一系统控制开关51和第二系统控制开关61断开，由检测电路根据触摸情况控制第一检测电路控制开关52和第二检测电路控制开关62的断开与连接。即通过系统为检测电路上电，通过检测电路控制第一开关和第二开关的断开与连接。通过并联开关可使检测电路快速有效的完成上电并进入正常工作状态，电路结构简单，可靠性好，易于实施。

进一步参考图7，系统地42还可以通过第三开关7与一驱动电路的输出端相连，该驱动电路的输出端电位与电容式触摸屏检测电路中的电容充电电路的输出端电位相等，第三开关7于第一开关5和第二开关6同时断开时闭合。进一步参考图8，在电源、地隔离的时候，通过闭合第三开关7，将触摸屏系统整机的系统地GND_S连接接到电容触摸屏检测电路中的电容Ctm充电电路的输出端，该输出端输出相对内部地的电压为Vch，即电容Ctm的电压为Vch，系统地同时连接寄生电容Clm和检测电路电容Ctm的一个极板，当系统地连接到Ctm充电电路的输出端时，通过检测电路的电压信号Vch驱动系统地，此时寄生电容Clm上下极板的电压也为Vch，相当于使图1中检测电极M和LCD电压相等，△V=0，即相当于屏蔽掉了Clm的影响，进一步提高了检测精度。

本发明提供的电容式触摸屏检测电路适用于各种电容式触控设备中，因此设有该检测电路的电容式触控设备也在本发明的保护范围内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电容式触摸屏检测电路，设置于电容式触控设备中，其特征在于，包括：核心检测模块以及数据处理及通信模块，所述核心检测模块通过通讯接口与所述数据处理及通信模块进行通讯，所述数据处理及通信模块以及通讯接口均与所述电容式触控设备的系统电路电连接；

所述核心检测模块具有内部电源和内部地，所述电容式触控设备具有系统电源和系统地，所述内部电源与系统电源通过第一开关相连，所述内部地与系统地通过第二开关相连，所述第一开关和所述第二开关于触摸检测过程中同时断开，于触摸检测结束后同时闭合。

2.如权利要求1所述的电容式触摸屏检测电路，其特征在于，所述系统地还通过第三开关与一驱动电路的输出端相连，所述驱动电路的输出端电位与所述电容式触摸屏检测电路中的电容充电电路的输出端电位相等，所述第三开关于所述第一开关和第二开关同时断开时闭合。

3.如权利要求1所述的电容式触摸屏检测电路，其特征在于，所述内部电源为电容式储能器件。

4.如权利要求1、2或3所述的电容式触摸屏检测电路，其特征在于，所述第一开关包括相互并联的第一系统控制开关和第一检测电路控制开关；所述第二开关包括相互并联的第二系统控制开关和第二检测电路控制开关。

5.一种电容式触控设备，包括叠层设置的显示屏及电容式触摸屏，其特征在于，还包括权利要求1至4任一项所述的电容式触摸屏检测电路。

6.如权利要求5所述的电容式触控设备，其特征在于，所述显示屏为液晶显示屏。