CN106909252B - 触摸屏频点校准装置及其方法、触摸屏和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于显示技术领域，具体涉及触摸屏频点校准装置及其方法、触摸屏和显示装置。该触摸屏频点校准装置，用于对触摸屏中的感应电容在工作频点的容值进行校准，其包括校准模块、比较模块，其中：所述校准模块，与所述感应电容和所述比较模块分别连接，用于向所述触摸屏发射校准激发信号以及根据所述比较模块的比较结果，对所述触摸屏中的感应电容进行校准；所述比较模块，用于比较预设电容与所述触摸屏中各感应电容，得出比较结果，并将所述比较结果反馈至所述校准模块，使得所述校准模块将所述感应电容设置为与频点相匹配的容值。该触摸屏频点校准装置通过设置独立的反馈电容分别进行比较来进行容值补偿，从而达到各频点校准频率一致的效果。

Description

触摸屏频点校准装置及其方法、触摸屏和显示装置

技术领域

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种触摸屏频点校准装置及其方法、触摸屏和显示装置。

背景技术

触摸屏提供了一种新型的人机交互输入方式，尤其是与平板显示结合为人们提供了更优的操控体验。目前最常采用的触摸屏与显示基板的组合模式是In-cell模式，即将触摸电路嵌入到显示基板的像素中。

In-cell模式的触摸屏，包括触控芯片(touch IC)以及与触控芯片连接的发射电极和接收电极，在发射电极和接收电极之间会形成一个感应电容。每颗触控芯片通过感应电容的两极板间的变化量，来判断是否有手指触控。根据触摸屏的应用环境，需要对感应电容进行校准。

在触摸屏的工作过程中，在某一时刻只能工作在一个频点，对于频点的选择通过跳频来实现。作为In-cell模式的触摸屏产品，免不了会受到外界环境的影响，这些影响包括充电(charge)等噪声(noise)，因此在触摸屏调试过程中，跳频的选择成为一个很关键的步骤。当外界环境发生变化而引入噪声时，所处的频点感应电容的容值会变大，跳频即触控芯片会自动在其他两个频点进行选择，从而选择受外界干扰较小的频点工作，来达到抗干扰能力。

目前的触控屏，通常不具备自动校准功能。作为例外，一些高级应用虽然配置了校准功能，但这种自动校准功能是对整个触摸屏不做区分、大一统的校准功能，这种校准通常在模组厂或者在下游的面板整机厂(比如手机厂)进行校准，并不能根据触摸屏在当前工作环境中的噪声实时进行校准。

因此，设计一种能针对不同的环境，对触摸屏的感应电容在某一频点的容值进行校准，以使得触摸屏在各频点校准频率达到一致的方案成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种触摸屏频点校准装置及其方法、触摸屏和显示装置，至少部分解决针对不同的环境，对触摸屏的感应电容的容值进行自动校准的问题。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该触摸屏频点校准装置，用于对触摸屏中的感应电容在工作频点的容值进行校准，包括校准模块、比较模块，其中：

所述校准模块，与所述感应电容和所述比较模块分别连接，用于向所述触摸屏发射校准激发信号以及根据所述比较模块的比较结果，对所述触摸屏中的感应电容进行校准；

所述比较模块，用于比较预设电容与所述触摸屏中各感应电容，得出比较结果，并将所述比较结果反馈至所述校准模块，使得所述校准模块将所述感应电容设置为与频点相匹配的容值。

优选的是，所述比较模块包括并行的多个比较单元，每一所述比较单元均分别与所述触摸屏中的感应电容连接，所述比较单元向所述校准模块返回对应单一频点的所述感应电容的容值差异，以使得所述校准模块对单一频点的所述感应电容的容值进行校准。

优选的是，每一所述比较单元均包括比较器、反馈电容和接地电容，所述比较器的正向输入端分别与所述反馈电容和所述接地电容的一端连接，所述比较器的负向输入端与参考电压连接，所述比较器的输出端与所述感应电容连接。

优选的是，所述反馈电容的大小为多个工作频点的电容的平均值。

优选的是，所述触摸屏的工作频点包括两个至六个处于不同频段的频点。

优选的是，所述触摸屏的工作频点为三个频点，三个频点分别位于低频、中频和高频。

优选的是，所述校准模块向所述触摸屏发射的校准激发信号为具有不同时序的多个方波信号，每一方波信号的脉宽与对应的频点相适。

一种触摸屏频点校准方法，包括步骤：

采集触摸屏中感应电容的容值；

针对不同的校准频点对所述触摸屏中感应电容的容值进行预校准；

建立校准频点与预设电容的对应关系；

根据所述预设电容与单一频点的所述感应电容的容值差异对所述感应电容进行补偿，以使得所述感应电容设置为与频点相匹配的容值。

优选的是，向所述触摸屏发射的校准激发信号为具有不同时序的多个方波信号，每一方波信号的脉宽与对应的频点相适。

一种触摸屏，其中包括多个感应电容，还包括上述的触摸屏频点校准装置。

一种显示装置，包括上述的触摸屏。

本发明的有益效果是：该触摸屏频点校准装置及其相应的校准方法，针对不同频点的感应电容的容值差异，以及触控芯片对于不同频点的感应电容的容值校准不一致的情况，通过设置独立的反馈电容分别进行比较来进行容值补偿，从而达到各频点校准频率(calibration frequency)一致的效果。

附图说明

图1为本发明实施例1中触摸屏频点校准装置的结构示意图；

图2为本发明实施例2中触摸屏的结构示意图；

附图标示中：

1－校准模块；

2－比较模块；21－比较器；22－反馈电容；23－接地电容；

3－系统模块。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明触摸屏频点校准装置及其方法、触摸屏和显示装置作进一步详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种触摸屏频点校准装置及其相应的触摸屏频点校准方法，能针对目前的触摸屏无校准功能或校准功能大一统的情况，针对不同的环境，对触摸屏的感应电容的容值进行校准，从而提供一种根据不同频点有区别性的校准功能，以使得触摸屏在各频点校准频率达到一致。

一般情况下，触摸屏通过设置触控芯片(touch IC)实现触控，由于考虑到不同外部电源干扰，每颗触控芯片均会有自己的FW(Firmware，固件)并预设不同的频点，在触控过程中根据不同模组厂的显示基板(panel)特性选择进行跳频，而一般跳频的频率也会根据不同模组厂的显示基板特性进行选择。关于跳频，一种比较直观的理解是，触摸屏中每一层，厚度不同，每一层的介电常数不一样，因此导致容值会有差异，电容的容值大小也会有差异；因此在触控扫描前预设多个扫描频率，当遇到干扰时则在这些频段上进行选择，以达到抗噪最好的频点工作。为了提高抗干扰能力，绝大多数情况下，每颗触控芯片的跳频都会包括三个频率，这三个频率可以满足全频段100Hz-400kHz之间的噪声干扰。

如图1所示，一种触摸屏频点校准装置，用于对触摸屏中的感应电容在工作频点的容值进行校准，其包括校准模块1、比较模块2，其中：

校准模块1，与感应电容和比较模块2分别连接，用于向触摸屏发射校准激发信号以及根据比较模块2的比较结果，对触摸屏中的感应电容进行校准；

比较模块2，用于比较预设电容与触摸屏中各感应电容，得出比较结果，并将比较结果反馈至校准模块1，使得校准模块1将感应电容设置为与频点相匹配的容值。

该触摸屏频点校准装置提供一种根据不同频点有区别性的校准功能。其中，比较模块2包括并行的多个比较单元，每一比较单元均分别与触摸屏中的感应电容连接，比较单元向校准模块1返回对应单一频点的感应电容的容值差异，以使得校准模块1对单一频点的感应电容的容值进行校准。通常情况下，形成感应电容的电极板都会连接到触控芯片的输入端，因此可以将比较模块2与触控芯片的每一个输入端相连接。通过将比较模块2分化为比较单元，每一比较单元对一个频点的感应电容的容值对应进行校准，从而提供一种根据不同频点有区别性的校准功能。

根据电路原理，电容与电压具有确定的对应关系，某一频点对应的感应电容的容值其实质为电压的另一种表现形式，因此可通过对电压的校准来实现对容值的校准。该触摸屏频点校准装置中，即相当于通过预设期望容值(即预设电容)的某一频点的感应电容的参考电压Vref(参考电压Vref即预设电容对应的电压)，再通过校准模块1初步校准后的感应电容的容值电压，和预设的参考电压Verf进行比较，进而补偿得到最终期望容值的感应电容。

其中，每一比较单元均包括比较器21(图1中的B1、B2、B3)、反馈电容22(图1中的C1、C2、C3)和接地电容23(图1中的C4、C5、C6)，比较器21的正向输入端分别与反馈电容22和接地电容23的一端连接，比较器21的负向输入端与参考电压Vref连接，比较器21的输出端与感应电容连接。通过配置多个比较单元，从而实现对感应电容的容值有区别的校准。

根据触摸屏的应用环境，触摸屏的工作频点包括两个至六个处于不同频段的频点，这样可提供根据不同频点有区别性的校准功能。优选的是，触摸屏的工作频点为三个频点，三个频点分别位于低频、中频和高频，针对这三个频点的感应电容的容值进行校准，可实现在不同频率区域的较准确的校准和协调。

究其原因，在现有的触摸屏中，由于考虑要覆盖全频段扫描，即使在高级应用中自带校准功能却不区分不同频段感应电容的差异，由于不同频点相对来说比较分散，当对三个频点的感应电容的容值同时进行补偿时，对三个频点的感应电容的补偿值是一致的，若在校准过程中出现突发状况(例如某一频点频率与外界频率形成干扰)，采用同时使用同一个补偿值进行校准的方案，导致有问题的频点的感应电容的容值在补偿的时候出现偏高或者偏低，会使得其中某一个或者某几个频点的感应电容的容值出现异常，导致校准结果不能完全保证各频段的设定频点的校准容值的一致性。

在图1提供的解决不同频点容值差异的触摸屏频点校准装置电路中，通过对三个频点的感应电容的容值和校准后期望的感应电容的容值分别进行比较，对校准后没有满足要求的容值通过补偿电路(即比较器21+反馈电容22)分别进行补偿，从而达到三个频点处的感应电容的容值一致的效果。当校准后的感应电容的容值大于对应的参考电压，通过C1、C2、C3作为反馈电容22(feed back capacitance)进行调节，达到的预期的感应电容的容值，这里C1、C2、C3的值为根据触摸屏自身的RC loading以及叠层结构计算得出或仿真得到，所有比较单元中的反馈电容22的大小可以设定为相同。这里统一说明的是，比较单元中的电容均为反馈电容，触摸屏实现触控的发射电极和接收电极形成的为感应电容。

优选的是，反馈电容22的大小为多个工作频点的电容的平均值，本实施例触摸屏频点校准装置中三个反馈电容22的大小可设定为同样大小。这里的工作频点的反馈电容22与感应电容的电容有关，通过设置反馈电容22的大小，从而实现对感应电容有区别的校准。通常情况下，触摸屏中存在三个不同频率，这三个不同频率不能同时被选中，不同频率下希望触摸屏整面的感应电容的电容一致性较好。本实施例的触摸屏频点校准装置中，三个反馈电容22均为可变电容，当接收到的感应电容的容值与参考电压Vref对应的预设电容的标准容值存在差异，则根据容值差异分别调节反馈电容22。

这里应该理解的是，为提高效率，通常情况下由于校准过程只执行一次，而且由于是通过搭建硬件电路实现的，故不同频点的感应电容的容值一定不会完全一致，只能是相对一致。经模拟测定，经该触摸屏频点校准装置补偿完成后，根据实际情况，感应电容的容值差异大致在20(无单位，为量化数值)以内就算校准完成。

为了实现校准，校准模块1向触摸屏发射的校准激发信号为具有不同时序的多个方波信号，每一方波信号的脉宽与对应的频点相适。通过触控芯片向校准模块1发送的激发信号，启动不同频点的校准功能测试。首先选取频点为f(0)的整面容值，然后将每一个触控芯片上的电容与补偿电路匹配，调整每一个触控芯片的电容满足条件；采用上述的方法同理依次调整补偿频点f(1)的电容和频点f(2)的电容容值，直至均满足条件。图1中，函数f(i)(i＝0，1，2)代表校准模块1初步校准之后的三个频点的感应电容的容值，函数f1(i)(i＝0，1，2)代表经比较模块2比较并反馈校准模块1补偿后的感应电容的容值(为原校准感应电容的容值与反馈电容的容值之和)。函数f(i)与相应的f1(i)一般来说相差80-100。

当有校准需求时，例如触摸屏与显示基板组装后首次上机时或者是在无触控动作的实时校准补偿时，校准模块1会对三个频点依次按照不同的补偿值进行第一遍补偿，然后校准模块1内部会进行判断，是否补偿到位；如果补偿到位，则停止校准；如果没有补偿到位，则继续执行第二遍补偿过程，由比较模块2再次进行判断，直到三个频点的感应电容的电压一致(一般情况下，两次校准过程即可达成校准效果)。最后当校准完成后，校准模块1反馈给触控芯片完成校准，则三个频点校准最终完成。

通过该触摸屏频点校准装置，可以将三个频点的感应电容的容值校准到一个较接近的水平，这样，当外部有噪声时，触控芯片可以根据需求，选择或匹配较小噪声的频点进行触控工作，而不会出现由于某些频点的感应电容的容值异常导致的无法跳频，进而避免造成频点浪费和出现触控鬼手等不良。

相应的，本实施例还提供一种触摸屏频点校准方法，能根据不同频点提供一种有区别性的校准功能。该触摸屏频点校准方法包括步骤：

采集触摸屏中感应电容的容值；

针对不同的校准频点对触摸屏中感应电容的容值进行预校准；

建立校准频点与预设电容的对应关系；

根据预设电容与单一频点的感应电容的容值差异对感应电容进行补偿，以使得感应电容设置为与频点相匹配的容值。

该触摸屏频点校准方法针对不同的环境，对感应电容的容值进行校准，从而提供一种根据不同频点有区别性的校准功能。

其中，向触摸屏发射的校准激发信号为具有不同时序的多个方波信号，每一方波信号的脉宽与对应的频点相适。通过向触摸屏发射激发信号，启动不同频点的校准功能测试。

在本实施例中的触摸屏频点校准装置及其相应的校准方法，针对即使在校准过程出现突发状况(例如异常掉电或者有静电释放(Electro-Static Discharge，简称ESD)，再或者人手误触摸)可能导致三个频点的感应电容的容值差异大，而造成无法跳频的情况，有针对性的将每一个频点的感应电容的电压与预设的参考电压Vref进行比较，当某一频点的容值的电压高于或低于预设的参考电压Vref，会对该频点的感应电容的电压值进行调整补偿，从而达到三个频点的感应电容的容值基本一致的状态。

综上，本实施例中的触摸屏频点校准装置及其相应的校准方法，针对不同频点的感应电容的容值差异，以及触控芯片对于不同频点的感应电容的容值校准不一致的情况，通过设置独立的反馈电容分别进行比较来进行容值补偿，从而达到各频点校准频率(calibration frequency)一致的效果。

实施例2：

本实施例提供一种触摸屏，该触摸屏包括多个由发射电极和接收电极形成的感应电容，还包括实施例1中的触摸屏频点校准装置。

如图2所示，触摸屏包括用来将模组点亮的系统模块3，系统模块3将触摸屏点亮，然后执行校准以及后续工作。在触摸屏内感应电容充电的过程中，利用实施例1中的触摸屏频点校准装置，通过发射校准激发信号到触摸屏并接收反馈电压信号，将不同频点的感应电容的对应的电压值进行比较，当与预设的参考电压值产生差异后，通过反馈电容对感应电容的电压行补偿，从而对感应电容起到校准作用。

这里的触摸屏，只需保证能正确接收触摸屏频点校准装置发射的信号，并接收到经触摸屏内部的感应电容反馈的电压信号即可，并不需要根据触摸屏的结构来设置触摸屏频点校准装置的结构，因此具有较好的通用性。

该触摸屏采用上述的触摸屏频点校准装置，能针对不同频点的感应电容的电容进行校准，从而达到较优的触控效果，提供更好的触控体验。

实施例3：

本实施例提供一种显示装置，其包括实施例2的触摸屏。

该显示装置可以为液晶面板、电子纸、OLED面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

该显示装置在提供优质显示的同时，能提供较优的触控体验。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种触摸屏频点校准装置，用于对触摸屏中的感应电容在工作频点的容值进行校准，其特征在于，包括校准模块、比较模块，其中：

所述校准模块，与所述感应电容和所述比较模块分别连接，用于向所述触摸屏发射校准激发信号以及根据所述比较模块的比较结果，对所述触摸屏中的感应电容进行校准；

所述比较模块，用于比较预设电容与所述触摸屏中各感应电容，得出比较结果，并将所述比较结果反馈至所述校准模块，使得所述校准模块将所述感应电容设置为与频点相匹配的容值；

所述比较模块包括并行的多个比较单元，每一所述比较单元均分别与所述触摸屏中的感应电容连接，所述比较单元向所述校准模块返回对应单一频点的所述感应电容的容值差异，以使得所述校准模块对单一频点的所述感应电容的容值进行校准；

每一所述比较单元均包括比较器、反馈电容和接地电容，所述比较器的正向输入端分别与所述反馈电容和所述接地电容的一端连接，所述比较器的负向输入端与参考电压连接，所述比较器的输出端与所述感应电容连接。

2.根据权利要求1所述触摸屏频点校准装置，其特征在于，所述反馈电容的大小为多个工作频点的电容的平均值。

3.根据权利要求1所述触摸屏频点校准装置，其特征在于，所述触摸屏的工作频点包括两个至六个处于不同频段的频点。

4.根据权利要求3所述触摸屏频点校准装置，其特征在于，所述触摸屏的工作频点为三个频点，三个频点分别位于低频、中频和高频。

5.根据权利要求1所述触摸屏频点校准装置，其特征在于，所述校准模块向所述触摸屏发射的校准激发信号为具有不同时序的多个方波信号，每一方波信号的脉宽与对应的频点相适。

6.一种触摸屏频点校准方法，其特征在于，应用于根据权利要求1-5任意一项所述的触摸屏频点校准装置，所述触摸屏频点校准方法包括步骤：

采集触摸屏中感应电容的容值；

针对不同的校准频点对所述触摸屏中感应电容的容值进行预校准；

建立校准频点与预设电容的对应关系；

根据所述预设电容与单一频点的所述感应电容的容值差异对所述感应电容进行补偿，以使得所述感应电容设置为与频点相匹配的容值。

7.根据权利要求6所述触摸屏频点校准方法，其特征在于，向所述触摸屏发射的校准激发信号为具有不同时序的多个方波信号，每一方波信号的脉宽与对应的频点相适。

8.一种触摸屏，其中包括多个感应电容，其特征在于，还包括权利要求1-5任一项所述的触摸屏频点校准装置。

9.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求8所述的触摸屏。