CN105467259B - 检测电容感测线路的检测电路、电容式触摸屏和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种用于检测电容式触摸屏中电容感测线路的检测电路、电容式触摸屏和检测方法，该检测电路包括：信号产生模块，用于产生驱动交流信号并输出；RC振荡模块，与信号产生模块电连接，且与待检测的电容感测线路电连接构成RC桥式谐振电路，RC桥式谐振电路根据RC振荡模块接收到的驱动交流信号生成相应的感测交流信号并通过电容感测线路输出；比较判断模块，分别与待检测的电容感测线路和信号产生模块电连接，用于比较感测交流信号和驱动交流信号并判断比较结果是否在预设阈值范围内，以根据判断结果得出线路检测结果。本发明无需采用电容进行线路检测、也可应用低频发射信号的情况、不会划伤线路，符合IC的面积和成本需求。

Description

检测电容感测线路的检测电路、电容式触摸屏和检测方法

技术领域

本发明实施例涉及触摸屏检测技术，尤其涉及一种用于检测电容式触摸屏中电容感测线路的检测电路、电容式触摸屏和检测方法。

背景技术

电容式触摸屏在生产制备过程中，其感测线路经常会出现划伤、短路、电阻等状况，导致电容式触摸屏的功能不良，其中感测线路包括感测电极和其走线。为了保证电容式触摸屏的优良，生产厂商在电容式触摸屏出厂前会对其感测线路进行检测。现有的检测电容式触摸屏的感测线路的检测技术主要有三种。

第一种检测技术为直接获取每一条感测线路的电容值，并判断该感测线路的电容值是否在预设范围之内，该方法检测过程简单、但检测效果较差。如感测线路中电极或走线被划伤后，划伤线路两端可等效为在原感测线路基础上串联了1个电容，该感测电容仍然可以充放电；若电势或充电时间足够长，该感测电容仍然可以充满电，以致于获得的感测线路的电容值仍然在预设范围内，导致无法检测出该类不良的触摸屏。

第二种检测技术为将探针加压在感测线路上以判断该感测线路特性，该方法的缺陷在于，测试过程中探针加压极易造成线路划伤，增加触摸屏的不良率。

第三种检测技术为LC振荡电路向ITO电路层发送高频信号，以测量各个ITO电路层与外设感测电极之间、以及相邻两个ITO电路层之间的电容场分布情况，根据测量结果判断ITO电极及其银导线的电气特性。LC振荡电路适用于高频发射情况、不适用于低频发射信号的情况，若感测电极异常时电容较小，则高频发射信号无法实现该较小电容的谐振，则该检测技术无法检测出感测电极的异常。此外该LC振荡电路获得感测电容并进行检测，因此检测对象仍然是电容，则仍旧会出现第一种检测技术中的问题，且LC振荡电路占用的面积较大且成本较高，不易于在IC内部集成。

发明内容

本发明实施例提供一种用于检测电容式触摸屏中电容感测线路的检测电路、电容式触摸屏和检测方法，以解决现有技术中检测效果差、增加触摸屏的不良率、不适用于低频发射信号等问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种用于检测电容式触摸屏中电容感测线路的检测电路，包括：

信号产生模块，用于产生驱动交流信号并输出；

RC振荡模块，与所述信号产生模块电连接，且与待检测的电容感测线路电连接构成RC桥式谐振电路，所述RC桥式谐振电路根据所述RC振荡模块接收到的所述驱动交流信号生成相应的感测交流信号并通过所述电容感测线路输出；

比较判断模块，分别与待检测的所述电容感测线路和所述信号产生模块电连接，用于比较接收的所述感测交流信号和所述驱动交流信号并判断比较结果是否在预设阈值范围内，以根据判断结果得出线路检测结果。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电容式触摸屏，包括阵列基板，所述阵列基板的显示区域设置有如第一方面所述的多条电容感测线路，所述阵列基板的非显示区域包括如第一方面所述的检测电路。

第三方面，本发明实施例还提供了一种基于第一方面所述的检测电路的检测方法，包括：

信号产生模块产生驱动交流信号，并分别输出给RC振荡模块和比较判断模块；

所述RC振荡模块与待检测的电容感测线路电连接构成的RC桥式谐振电路，根据所述RC振荡模块接收到的所述驱动交流信号生成相应的感测交流信号并通过所述电容感测线路输出给所述比较判断模块；

所述比较判断模块从所述电容感测线路上获取所述感测交流信号以及从所述信号产生模块获取所述驱动交流信号，比较所述感测交流信号与所述驱动交流信号并判断比较结果是否在预设阈值范围内，以根据判断结果得出线路检测结果。

本发明实施例提供的一种用于检测电容式触摸屏中电容感测线路的检测电路、电容式触摸屏和检测方法，信号产生模块产生检测电容感测线路的驱动交流信号，RC振荡模块和电容感测线路组成的RC桥式谐振电路根据驱动交流信号生成相应的感测交流信号并通过电容感测线路输出，比较判断模块判断感测交流信号和驱动交流信号的比较结构是否在预设阈值范围内，并根据判断结果得出线路检测结果。本实施例通过比较输入的驱动交流信号和经RC桥式谐振电路低频谐振后的感测交流信号，能够快速准确的检测出感测线路的状况；与现有技术相比，无需采用电容进行线路检测，也可应用与当前电容式触摸屏低频发射信号的情况，具有设计简单、检测效果好、不会划伤线路的优势，还符合实际IC的面积和成本需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例提供的一种检测电路的示意图；

图2A是本发明一个实施例提供的另一种检测电路的示意图；

图2B是图2A所示RC桥式谐振电路的幅频特性的示意图；

图2C是图2A所示RC桥式谐振电路的相频特性的示意图；

图3是本发明另一个实施例提供的一种电容式触摸屏的示意图。

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，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明一个实施例提供的一种检测电路的示意图，该检测电路用于检测电容式触摸屏中的电容感测线路，以检测触摸屏为良品或不良品。如图所示，该用于检测电容式触摸屏中电容感测线路的检测电路100包括：信号产生模块110、RC振荡模块120和比较判断模块130，该检测电路100的检测对象为电容感测线路200。

信号产生模块110用于产生驱动交流信号并输出。具体地，信号产生模块110将产生的驱动交流信号传输至RC振荡模块120，以用于对每一条电容感测线路200进行检测，以及信号产生模块110还将产生的驱动交流信号传输至比较判断模块130，以用于作为比较判断模块130的输入基准信号进行比较过程。

RC振荡模块120与信号产生模块110电连接，且与待检测的电容感测线路200电连接构成RC桥式谐振电路140，RC桥式谐振电路140根据RC振荡模块120接收到的驱动交流信号生成相应的感测交流信号并通过电容感测线路200输出。具体地，RC振荡模块120分别与每一条电容感测线路200电连接，用于产生低频率信号以及将驱动交流信号传输至待检测的电容感测线路200；电容感测线路200接收驱动交流信号。RC桥式谐振电路140通过低频振荡产生稳定的共振波形，以根据输入的驱动交流信号生成感测交流信号，并通过电容感测线路200输出感测交流信号至比较判断模块130。在此电容感测线路200是指感测电极和其导电走线组成的线路，RC振荡模块120与任意一条电容感测线路200都构成RC桥式谐振电路140。

比较判断模块130，分别与待检测的电容感测线路200和信号产生模块110电连接，用于比较接收的感测交流信号和驱动交流信号并判断比较结果是否在预设阈值范围内，以根据判断结果得出线路检测结果。具体地，比较判断模块130从信号产生模块110接收输入的驱动交流信号，以及从电容感测线路200接收输入的感测交流信号。由于RC桥式振荡电路根据驱动交流信号生成感测交流信号并通过电容感测线路200输出，因此比较判断模块130可根据原始输入的驱动交流信号比较电容感测线路200输出的感测交流信号以得出比较结果，并判断比较结果是否在预设阈值范围内，以根据判断结果得出线路检测结果，由此达到检测该电容感测线路200的目的。若比较结果在预设阈值范围内，则线路检测结果为正常；若比较结构不在预设阈值范围内，则线路比较结果为异常，说明该电容感测线路200可能出现划伤、短路、电阻等状况。依次类推，该检测电路100实现对每一条电容感测线路200进行检测。

在上述技术方案的基础上，优选比较判断模块130得出线路检测结果的具体过程为：比较感测交流信号和驱动交流信号以得到输出幅频值和输出相频值，判断输出幅频值是否在预设幅频阈值内、同时判断输出相频值是否在预设相频阈值内，若是，则判定检测的电容感测线路200正常。具体地，输入电容感测线路200的驱动交流信号经过RC桥式谐振电路140的谐振之后产生感测交流信号，感测交流信号的频率相对于驱动交流信号的频率发生了改变，通过比较感测交流信号的频率和驱动交流信号的频率，可得到感测交流信号的频率特性，即其输出幅频值和输出相频值。当感测交流信号的输出幅频值和输出相频值在预设阈值范围内时，说明电容感测线路200正常，若感测交流信号的频率特性超出预设阈值范围，说明电容感测线路200异常。

在上述技术方案的基础上，优选驱动交流信号为频率小于或等于300KHz的交流信号。具体地，RC桥式谐振电路140可以对低频交流信号进行低频谐振，因此信号产生模块110可以产生低频发射信号作为驱动交流信号，RC桥式谐振电路140根据驱动交流信号生成感测交流信号后，比较判断模块130再对低频发射信号和感测交流信号进行比较和判断以得出检测结果。由此可知，本实施例可适用于低频发射信号的情况，由此可对感测电极的较小的异常电容进行谐振，实现对小电容感测电极的检测，相应的解决了现有技术中LC振荡电路不使用于低频发射信号的问题。

需要说明的是，本实施例中所述的电容感测线路200包括同层绝缘设置或层叠绝缘设置的触控电极和感应电极；或者，电容感测线路200包括触控电极，触控电极复用为感应电极。具体地，若电容感测线路200包括同层绝缘设置或层叠绝缘设置的触控电极和感应电极，则检测电路100需要对每一条触控电极线路和每一条感应电极线路分别进行检测，若至少一条电极线路出现异常，则确定触摸屏为不良品。若电容感测线路200包括触控电极，触控电极复用为感应电极，则检测电路100需要对每一条触控电极线路分别进行检测，若至少一条触控电极线路出现异常，则确定触摸屏为不良品。

本发明实施例提供的一种用于检测电容式触摸屏中电容感测线路200的检测电路100，信号产生模块110产生检测电容感测线路200的驱动交流信号，RC振荡模块120和电容感测线路200组成的RC桥式谐振电路140根据驱动交流信号生成相应的感测交流信号并通过电容感测线路200输出，比较判断模块130判断感测交流信号和驱动交流信号的比较结构是否在预设阈值范围内，并根据判断结果得出线路检测结果。本实施例通过比较驱动交流信号和经RC桥式谐振电路140低频谐振后的感测交流信号，能够快速准确的检测出感测线路的状况；与现有技术相比，无需采用电容进行线路检测，也可应用与当前电容式触摸屏低频发射信号的情况，具有设计简单、检测效果好、不会划伤线路的优势，还符合实际IC的面积和成本需求。

如图2A所示，为本发明一个实施例提供的另一种检测电路的示意图。如图所示，与上述实施例所述的检测电路100的区别在于，该检测电路100的RC振荡模块120包括：第一电阻R1121、第一电容C1122、第一反馈电阻R_f1123、第二反馈电阻R_f2124和放大器125。其中，第一电阻121的第一端、第一电容122的第一端分别与电容感测线路200的第一端电连接、还分别与放大器125的同相输入端电连接、还分别与信号产生模块110的输出端电连接，第一电阻121的第二端、第一电容122的第二端分别接地；第一反馈电阻123的第一端、第二反馈电阻124的第一端分别与放大器125的反相输入端电连接，第一反馈电阻123的第二端与放大器125的输出端电连接，第二反馈电阻124的第二端接地；放大器125的输出端与电容感测线路200的第二端电连接、还与比较判断模块130电连接。

可选电容感测线路200可等效为包括：感测电阻Rs210和感测电容Cs220。感测电阻210的第一端分别与第一电阻121的第一端、第一电容122的第一端电连接，感测电容220的第一端与放大器125的输出端电连接，感测电阻210的第二端与感测电容220的第二端电连接。

如上图所示，RC振荡模块120和电容感测线路200组成RC桥式谐振电路140的串并联选频网络，并接在放大器125的输出端与同相输入端之间，构成正反馈，以产生正弦自激振荡。第一反馈电阻123和第二反馈电阻124组成负反馈网络，调节第一反馈电阻123可改变负反馈的反馈系数，从而调节放大器125的电压增益，使电压增益满足振荡的幅度条件，其中，放大器125输出端输出的交流信号U₀为感测交流信号，传输至放大器125输入端的交流信号U_f为驱动交流信号。

该RC桥式谐振电路140的RC串并联选频网络的选频特性为：

由上述(1)式可知，在放大器125的输出端想要得到与输入端相频位移为0的交流信号，则需U_f＝U₀，此时该放大器125的输入端的频率需如下式(2)所示：

如上所述，通过调节输入的驱动交流信号的频率，可使整个RC桥式谐振电路140产生谐振，由此可得到RC振荡模块120的幅频和相频。

如图2B和2C分别示出了图2A所示RC桥式谐振电路的幅频特性和相频特性。若调节放大器125的输入端的频率固定如上式(2)，且已知电容感测线路200中等效电容的面积和距离为固定值，则电容感测线路200在正常情况下，检测电容感测线路200得到的放大器125输出端的交流信号与输入端的交流信号的相频位移理想为0，幅频位移理想为若电容感测线路200发生损伤，则等效为在电容感测线路200中串联了一个电阻，此时R_S阻值发生变化并导致得到的幅频值偏移理想幅频以及相频值偏移理想相频。综上线路电阻的变化导致得出的幅频值和相频值发生偏移，以幅频值和相频值与理想值之间的差异判断电容感测线路200的状况，由此RC桥式谐振电路140是将现有的电容检测转化为电阻检测，可避免电容检测出现的问题。

然而在实际检测中，由于产品制造过程的差异，电容感测线路200即使在正常情况下，其放大器125输出端的交流信号与输入端的交流信号的相频值和幅频值也可能不为理想值，而是与理想值有误差但误差较小，检测为异常的电容感测线路200的相频和幅频则与理想相频和幅频的误差较大。由此可设置预设幅频阈值和预设相频阈值，当检测出的电容感测线路200的幅频特性处于预设幅频阈值内以及相频特性处于预设相频阈值范围内，判定电容感测线路200正常，否则判定电容感测线路200异常。因此本实施例实际上是对电容感测线路200的电阻进行检测，以及根据该电阻得到的幅频值和相频值是否处于预设阈值范围内来判断电容感测线路200的状况。

需要说明的是，不同产品的预设幅频阈值和预设相频阈值可能不同。在此作业人员可统计同一类中多个检测为正常的电容感测线路200的幅频值，以分析得出幅频值的范围并将该范围设定为预设幅频阈值，以及根据同类多个正常的电容感测线路200的相频值确定预设相频阈值。由此将预设相频阈值和预设幅频阈值作为判断电容感测线路200正常或异常的依据，只有当一条电容感测线路200的相频值和幅频值均在对应的阈值范围内时才判定该线路正常，否则该线路异常。

本发明实施例提供的一种用于检测电容式触摸屏中电容感测线路200的检测电路100，检测得出相频值处于预设相频阈值内以及幅频值处于预设幅频阈值内时判定电容感测线路200正常，检测得出的相频值超出预设相频阈值内和/或幅频值超出预设幅频阈值内判定电容感测线路200异常。本实施例的RC桥式谐振电路140将现有的电容检测转化为电阻检测，避免了现有的电容检测技术的缺陷，以及RC桥式谐振电路140中的RC振荡模块120符合当前电容式触摸屏低频发射信号的实际设计状况，且设计简单，符合实际IC的面积和成本需求。

如图3所示，为本发明另一个实施例提供的一种电容式触摸屏的示意图。如图所示，该电容式触摸屏包括阵列基板300，其中，阵列基板300的显示区域310设置有如上述任一实施例所述的多条电容感测线路200，阵列基板300的非显示区域320包括如上述任一实施例所述的检测电路100。可选地，阵列基板300的非显示区域320还设置有驱动芯片330，检测电路100的信号产生模块、RC振荡模块、比较判断模块中的至少一个模块集成在驱动芯片330上。在此以检测电路100集成在驱动芯片330上为例。

如上所述，驱动芯片330控制信号产生模块产生检测每一条电容感测线路200的特定频率交流信号，在此优选该特定频率小于或等于300KHz。RC振荡模块与每一条电容感测线路200均共同组成RC桥式谐振电路，并产生稳定的共振波形。比较判断模块比较感测交流信号和驱动交流信号以得到输出幅频值和输出相频值，并判断输出幅频值是否在预设幅频阈值内、同时判断输出相频值是否在预设相频阈值内，若是，则判定检测的电容感测线路200正常，反之则异常。由此检测电路100准确判断出每一条电容感测线路200的状态为异常或正常。

在此驱动芯片330控制检测电路100对任意一条电容感测线路200进行检测，即驱动芯片330选址，并控制检测电路100对选址的一条电容感测线路200进行检测，因此检测电路100的输出端与任意一条电容感测线路200电连接，以及其输入端与任意一条电容感测线路200电连接。

本发明再一个实施例还基于上述任一实施例所述的检测电路提供一种检测方法。该检测方法包括：

步骤一、信号产生模块产生驱动交流信号，并分别输出给RC振荡模块和比较判断模块；

步骤二、RC振荡模块与待检测的电容感测线路电连接构成的RC桥式谐振电路，根据RC振荡模块接收到的驱动交流信号生成相应的感测交流信号并通过电容感测线路输出给比较判断模块；

步骤三、比较判断模块从电容感测线路上获取感测交流信号以及从信号产生模块获取驱动交流信号，比较感测交流信号与驱动交流信号并判断比较结果是否在预设阈值范围内，以根据判断结果得出线路检测结果。

如上所述该检测方法的检测过程与检测电路的检测过程类似，在此不再赘述。在上述技术方案的基础上，步骤一中的驱动交流信号优选为低频交流信号，以及该驱动交流信号为频率低于300KHz的交流信号。步骤三中比较判断模块优选通过以下步骤得出线路检测结果，具体包括：比较感测交流信号与驱动交流信号，以得到输出幅频值和输出相频值；判断输出幅频值是否在预设幅频阈值内，同时判断输出相频值是否在预设相频阈值内；若是，则判定检测的电容感测线路正常；若输出幅频值不在预设幅频阈值内，和/或，输出相频值不在预设相频阈值内，则判定检测的电容感测线路出现异常。

本发明实施例提供的检测方法通过RC谐振电路转化为对电容感测线路中电阻的检测，取代了现有技术中的电容检测，不仅能够快速准确的判断出电容感测线路的短断路状况，而且还避免了电容检测技术出现的问题，并且符合当前电容式触摸屏低频发射信号的实际设计状况。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种用于检测电容式触摸屏中电容感测线路的检测电路，其特征在于，包括：

信号产生模块，用于产生驱动交流信号并输出；

RC振荡模块，与所述信号产生模块电连接，且与待检测的电容感测线路电连接构成RC桥式谐振电路，所述RC桥式谐振电路根据所述RC振荡模块接收到的所述驱动交流信号生成相应的感测交流信号并通过所述电容感测线路输出；

比较判断模块，分别与待检测的所述电容感测线路和所述信号产生模块电连接，用于比较接收的所述感测交流信号和所述驱动交流信号并判断比较结果是否在预设阈值范围内，以根据判断结果得出线路检测结果。

2.根据权利要求1所述的用于检测电容式触摸屏中电容感测线路的检测电路，其特征在于，所述驱动交流信号为频率小于或等于300KHz的交流信号。

3.根据权利要求1所述的用于检测电容式触摸屏中电容感测线路的检测电路，其特征在于，所述比较判断模块得出线路检测结果的具体过程为：

比较所述感测交流信号和所述驱动交流信号以得到输出幅频值和输出相频值，判断所述输出幅频值是否在预设幅频阈值内、同时判断所述输出相频值是否在预设相频阈值内，若是，则判定检测的所述电容感测线路正常。

4.根据权利要求1所述的用于检测电容式触摸屏中电容感测线路的检测电路，其特征在于，所述电容感测线路包括同层绝缘设置或层叠绝缘设置的触控电极和感应电极；或者，

所述电容感测线路包括触控电极，所述触控电极复用为感应电极。

5.根据权利要求1所述的用于检测电容式触摸屏中电容感测线路的检测电路，其特征在于，所述RC振荡模块包括：第一电阻、第一电容、第一反馈电阻、第二反馈电阻和放大器；

所述第一电阻的第一端、所述第一电容的第一端分别与所述电容感测线路的第一端电连接、还分别与所述放大器的同相输入端电连接、还分别与所述信号产生模块的输出端电连接，所述第一电阻的第二端、所述第一电容的第二端分别接地；

所述第一反馈电阻的第一端、所述第二反馈电阻的第一端分别与所述放大器的反相输入端电连接，所述第一反馈电阻的第二端与所述放大器的输出端电连接，所述第二反馈电阻的第二端接地；

所述放大器的输出端与所述电容感测线路的第二端电连接、还与所述比较判断模块电连接。

6.一种电容式触摸屏，包括阵列基板，其特征在于，所述阵列基板的显示区域设置有多条如权利要求1-5任一所述的电容感测线路，所述阵列基板的非显示区域包括如权利要求1-5任一所述的检测电路。

7.根据权利要求6所述的电容式触摸屏，其特征在于，所述阵列基板的非显示区域还设置有驱动芯片，所述信号产生模块、所述RC振荡模块、所述比较判断模块中的至少一个模块集成在所述驱动芯片上。

8.一种基于权利要求1-5任一所述的用于检测电容式触摸屏中电容感测线路的检测电路的检测方法，其特征在于，包括：

信号产生模块产生驱动交流信号，并分别输出给RC振荡模块和比较判断模块；

所述RC振荡模块与待检测的电容感测线路电连接构成的RC桥式谐振电路，根据所述RC振荡模块接收到的所述驱动交流信号生成相应的感测交流信号并通过所述电容感测线路输出给所述比较判断模块；

所述比较判断模块从所述电容感测线路上获取所述感测交流信号以及从所述信号产生模块获取所述驱动交流信号，比较所述感测交流信号与所述驱动交流信号并判断比较结果是否在预设阈值范围内，以根据判断结果得出线路检测结果。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述驱动交流信号为低频交流信号。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述驱动交流信号为频率低于300KHz的交流信号。

11.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，得出线路检测结果的具体过程包括：

比较所述感测交流信号与所述驱动交流信号，以得到输出幅频值和输出相频值；

判断所述输出幅频值是否在预设幅频阈值内，同时判断所述输出相频值是否在预设相频阈值内；

若是，则判定检测的所述电容感测线路正常；若所述输出幅频值不在所述预设幅频阈值内，和/或，所述输出相频值不在所述预设相频阈值内，则判定检测的所述电容感测线路出现异常。