CN109508123A - 一种触控感应单元、触控面板、触控显示装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种触控感应单元、触控面板、触控显示装置及方法，该触控感应单元包括：天线板，触控感应天线阵列，设置在所述天线板上，包括馈电通道及从所述馈电通道一侧延伸出的多个天线单元，所述多个天线单元沿所述馈电通道的长度方向并行排列，且单向并联在所述触控感应控制电路的输入端。本发明提供的技术方案，由于触控感应单元的多个天线单元，一端通过馈电通路相连，另一端单向并联在触控感应控制电路的输入端，所以只需要将任意两个并联的天线单元连通，连通的两个天线单元之间的矩形区域即为触控感应区域，结构简单、触控效率高，部署实施容易，无需布设复杂的电流输入输出电路，布线简单、成本低，用户体验度好，满意度高。
Description
技术领域
本发明涉及触控显示技术领域，具体涉及一种触控感应单元、触控面板、触控显示装置及方法。
背景技术
在日常生活中，我们经常会接触到各种类型的触控屏幕，从个人消费端的手机、平板，到生活和工作的电脑，再到家用的电视机，以及各种应用场景的商用显示屏等。
一般的触控屏幕包含两个部分：触控感应单元和触控感应控制电路。触控感应单元是安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触控位置，并把接收到信息传送到触控感应控制电路；触控感应控制电路的主要作用是从触控感应单元上接收触控信息，并将它转换成触点坐标，再传送给CPU，它同时能接收到CPU发来的命令并加以执行。
现有技术中，触控感应单元主要是有电阻式触控感应单元和电容式触控感应单元，其中，电阻式触控感应单元触控反应不灵敏，对手写或笔写的解析度低，逐渐被市场淘汰；电容式触控感应单元虽然能克服电阻式触控感应单元灵敏度不高的问题，但是需要布设较为密集的阵列结构，该阵列结构需要设置能够输出或输入电流信号的阵列，由此导致电路结构复杂，成本高。
发明内容
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种触控感应单元、触控面板、触控显示装置及方法，以解决现有技术中触控感应单元结构复杂，成本高的问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种触控感应单元，与触控感应控制电路相连，包括：
天线板，
触控感应天线阵列，设置在所述天线板上，包括馈电通道及从所述馈电通道一侧延伸出的多个天线单元，所述多个天线单元沿所述馈电通道的长度方向并行排列，且单向并联在所述触控感应控制电路的输入端。
优选地，所述触控感应天线阵列，包括：第一方向天线阵列，和/或，第二方向天线阵列。
优选地，若所述触控感应天线阵列包括第一方向天线阵列和第二方向天线阵列，
所述第一方向天线阵列和第二方向天线阵列彼此绝缘，相互垂直叠设在所述天线板上。
优选地，所述天线板的基材由不导电材料制成，所述第一方向天线阵列和第二方向天线阵列分别设置在所述天线板的正反面上；或者，
所述天线板的基材由两个单面导电材料层复合而成，所述第一方向天线阵列和第二方向天线阵列分别设置在不同的单面导电材料层上。
优选地，所述天线单元包括：电磁感应天线单元。
优选地，任一所述天线单元的宽度相等。
优选地，每个天线单元的开口端连接有引出线；
所述引出线用于与所述触控感应控制电路相连。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种触控面板，包括：
上述的触控感应单元及触控感应控制电路。
优选地，所述触控感应控制电路，包括：控制器，及与所述控制器相连的信号处理电路，还包括：
第一开关选择电路，其输入端与所述触控感应天线阵列的各天线单元一一对应相连，其输出端与所述信号处理电路相连，其控制端与所述控制器相连；
第二开关选择电路，其输入端与所述触控感应天线阵列的各天线单元一一对应相连，其输出端接地，其控制端与所述控制器相连；
所述第一开关选择电路及第二开关选择电路，用于在所述控制器的控制下从与同一馈电通道相连的多个天线单元中任意选取两个天线单元，分别接入所述信号处理电路和地，以形成天线回路。
优选地，所述信号处理电路，包括：
依次相连的信号放大电路、滤波电路、信号检波电路、频率相位检测电路；
所述信号放大电路的输入端与所述第一开关选择电路的输出端相连；
所述频率相位检测电路的输出端与所述控制器相连。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种触控显示装置，包括：
上述的触控面板。
根据本发明实施例的第四方面，提供一种触控显示方法，包括：
步骤S1、接通不同触控感应区域所对应的天线单元，以形成不同的天线回路；
步骤S2、接收不同的天线回路所检测到的触控信号；
步骤S3、提取所述触控信号的特征值；
步骤S4、根据所述特征值，确定触控信号的生成位置。
优选地，所述特征值包括以下项中的至少一项：
幅值、相位、频率。
优选地，所述触控信号，包括：电磁触控信号。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
由于触控感应单元的多个天线单元，一端通过馈电通路相连，另一端单向并联在触控感应控制电路的输入端，所以只需要将任意两个并联的天线单元连通，连通的两个天线单元之间的矩形区域即为触控感应区域，结构简单、触控效率高，部署实施容易，无需布设复杂的电流输入输出电路，布线简单、成本低，用户体验度好，满意度高。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的触控感应单元的结构示意图；
图2是根据另一示例性实施例示出的触控感应单元的结构示意图；
图3是根据另一示例性实施例示出的触控感应单元的结构示意图；
图4是根据一示例性实施例示出的触控感应控制电路的示意框图；
图5是根据一示例性实施例示出的一种触控显示方法的流程图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是根据一示例性实施例示出的一种触控感应单元，与触控感应控制电路相连，如图1所示，该触控感应单元包括：
天线板(附图中未示出)，
触控感应天线阵列，设置在所述天线板上，包括馈电通道100及从所述馈电通道100一侧延伸出的多个天线单元101，所述多个天线单元101沿所述馈电通道100的长度方向并行排列，且单向并联在所述触控感应控制电路的输入端。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，由于触控感应单元的多个天线单元，一端通过馈电通路相连，另一端单向并联在触控感应控制电路的输入端，所以只需要将任意两个并联的天线单元连通，连通的两个天线单元之间的矩形区域即为触控感应区域，结构简单、触控效率高，部署实施容易，无需布设复杂的电流输入输出电路，布线简单、成本低，用户体验度好，满意度高。
优选地，所述天线单元101包括：电磁感应天线单元。
可以理解的是，若天线单元采用传统的电容式感应天线单元，则触控感应天线阵列需要部署两层天线阵列，上下两层天线阵列中间用绝缘材料隔开，当上下两层天线阵列中的天线单元通电后，上下两层天线阵列相互交叉的地方会形成电容，当用户触控屏幕的时候，触控点处的电容会发生改变，从而生成包含触控点位置信息的触控信号，触控感应控制电路根据触控信号解析出触控点的位置坐标信息。
而本实施例采用电磁感应天线单元，电磁触控装置，例如，电磁笔、电磁杆在移动的过程中会发射电磁信号，电磁感应天线单元通过判断与所述电磁触控装置之间磁场的变化生成包含触控点位置信息的触控信号，因此触控感应天线阵列即使只布设一层天线阵列，也是可以感应到电磁信号，电路结构更简单、触控效率更高，用户体验度好。
优选地，每个天线单元101的开口端连接有引出线；
所述引出线用于与所述触控感应控制电路相连。
可以理解的是，引出线的设置，便于天线单元与触控感应控制电路相连，便于接线和焊接，降低安装难度。
优选地，所述触控感应天线阵列，包括：第一方向天线阵列1，和/或，第二方向天线阵列2。
参见图1、图2和图3，图1是触控感应天线阵列为第一方向天线阵列的结构示意图；图2是触控感应天线阵列为第二方向天线阵列的结构示意图；图3是触控感应天线阵列包括第一方向天线阵列和第二方向天线阵列的结构示意图。
可以理解的是，具体实践中，若采用图3所示的触控感应天线阵列，触控感应控制电路能够得到两个方向的触控信号，通过对这两个方向的触控信号的分析，可以精准解析出触控点的二维位置坐标，相比图1和图2所示的方案，图3所示的方案，可以有效提高触控感应单元感应信号的强度，提高触控点位置信息的检测精准度，降低对电磁触控装置(例如，电磁笔、电磁杆等)发射信号强度的依赖性，减少电磁触控装置的能量消耗，提高电磁触控装置的使用寿命。
可以理解的是，具体实践中，若采用图1和图2所示的触控感应天线阵列，相比图3所示的方案，能够在量产过程中减少制造工序、提高生产效率，节省人力、降低制造成本。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，提供了多种触控感应天线阵列结构，用户选择多，可以满足多种使用需求，用户体验度好，满意度高。
优选地，若所述触控感应天线阵列包括第一方向天线阵列1和第二方向天线阵列2，
所述第一方向天线阵列1和第二方向天线阵列2彼此绝缘，相互垂直叠设在所述天线板上。
可以理解的是，所述第一方向天线阵列和第二方向天线阵列彼此绝缘，是为了防止第一方向天线阵列和第二方向天线阵列之间信号相互干扰，影响触控感应控制电路触控点位置信息的判断精准度。
所述第一方向天线阵列和第二方向天线阵列相互垂直叠设在所述天线板上，是为了更精细更规整地将触控感应区域进行划分，从而实现触控点位置信息的精准定位，进一步提高触控感应控制电路触控点位置的判断精准度。
优选地，任一所述天线单元101的宽度相等。
可以理解的是，若所述天线单元的宽度不相等，会导致即使当前触控感应区没有被触控，当前触控感应区所对应的天线回路的电信号也会和其他触控感应区的电信号不同，导致触控感应控制电路出现错误判断。因此，本实施例限定任一所述天线单元的宽度相等，可以防止触控感应控制电路出现误判，提高触控点位置信息定位的精准度。
优选地，所述天线板的基材由不导电材料制成，所述第一方向天线阵列1和第二方向天线阵列2分别设置在所述天线板的正反面上；或者，
所述天线板的基材由两个单面导电材料层复合而成，所述第一方向天线阵列1和第二方向天线阵列2分别设置在不同的单面导电材料层上。
可以理解的是，所述第一方向天线阵列和第二方向天线阵列彼此绝缘，是为了防止第一方向天线阵列和第二方向天线阵列之间信号相互干扰，影响触控感应控制电路触控点位置信息的判断精准度。
在基材用料上无论厚薄，PCB、FPC、PI、PET均可做为天线板的基材使用，之所以在基材上的范围广泛，是因为本实施例提供的技术方案，天线板上的天线单元是没有任何过孔的，在量产过程中不会产生制程难点。
本实施例给出了不同的天线板结构，可以供用户根据需要进行选择，用户选择多、适用场景广，用户体验度好、满意度高。
根据一示例性实施例示出的一种触控面板，包括：
上述的触控感应单元及触控感应控制电路。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，由于触控感应单元的多个天线单元，一端通过馈电通路相连，另一端单向并联在触控感应控制电路的输入端，所以只需要将任意两个并联的天线单元连通，连通的两个天线单元之间的矩形区域即为触控感应区域，结构简单、触控效率高，部署实施容易，无需布设复杂的电流输入输出电路，布线简单、成本低，用户体验度好，满意度高。
参见图4，优选地，所述触控感应控制电路，包括：控制器201，及与所述控制器相连的信号处理电路，还包括：
第一开关选择电路202，其输入端与所述触控感应天线阵列的各天线单元101一一对应相连，其输出端与所述信号处理电路相连，其控制端与所述控制器201相连；
第二开关选择电路203，其输入端与所述触控感应天线阵列的各天线单元101一一对应相连，其输出端接地，其控制端与所述控制器201相连；
所述第一开关选择电路202及第二开关选择电路203，用于在所述控制器201的控制下从与同一馈电通道相连的多个天线单元中任意选取两个天线单元，分别接入所述信号处理电路和地，以形成天线回路。
可以理解的是，第一开关选择电路和第二开关选择电路的设置，使得控制器可以根据需要接通不同的天线回路，从而在触控面板上形成不同的触控感应区域，通过对这些触控感应区域的电信号进行测量，从而逐步定位出触控点所在的触控区域，本实施例提供的这种触控感应控制电路，结构简单、部署实施容易，触控效率高，用户体验度好、满意度高。
优选地，所述信号处理电路，包括：
依次相连的信号放大电路204、滤波电路205、信号检波电路206、频率相位检测电路207；
所述信号放大电路204的输入端与所述第一开关选择电路202的输出端相连；
所述频率相位检测电路207的输出端与所述控制器201相连。
可以理解的是，所述信号检波电路用于对接收到的触控信号(电磁信号)进行解调，从而得到低频的电信号；所述频率相位检测电路用于对所述信号检波电路输出的低频电信号进行频率和相位检测，从而提取出触控信号的特征信息(包括幅值、相位和频率)，并对所述特征信息进行分析，从而解析出触控点的位置信息。
可以理解的是，本实施例提供的这种信号处理电路，结构简单、部署实施容易，触控效率高，用户体验度好、满意度高。
根据一示例性实施例示出的一种触控显示装置，包括：
上述的触控面板。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，由于触控感应单元的多个天线单元，一端通过馈电通路相连，另一端单向并联在触控感应控制电路的输入端，所以只需要将任意两个并联的天线单元连通，连通的两个天线单元之间的矩形区域即为触控感应区域，结构简单、触控效率高，部署实施容易，无需布设复杂的电流输入输出电路，布线简单、成本低，用户体验度好，满意度高。
图5是根据一示例性实施例示出的一种触控显示方法，参见图5，该方法包括：
步骤S1、接通不同触控感应区域所对应的天线单元，以形成不同的天线回路；
步骤S2、接收不同的天线回路所检测到的触控信号；
步骤S3、提取所述触控信号的特征值；
步骤S4、根据所述特征值，确定触控信号的生成位置。
优选地，所述特征值包括以下项中的至少一项：
幅值、相位、频率。
优选地，所述触控信号，包括：电磁触控信号。
可以理解的是，本实施例提供的技术方案，通过接通不同触控感应区域所对应的天线单元，从而形成不同的天线回路，通过测量不同的天线回路的触控信号的特征值，从而确定出触控信号的生成位置，方法简单、部署实施容易，触控判断效率高，用户体验度好、满意度高。
为了便于理解，以所述特征值为幅值为例，对所述步骤S1～S4具体解释说明如下：
步骤S1、接通触控感应区域所对应的第i天线单元和第j天线单元，形成天线回路，其中，j＞i，i，j为正整数；
步骤S2、接收所述天线回路所检测到的触控信号；
步骤S3、提取所述触控信号的幅值Vn，1≤n≤j-i；
步骤S4、将第i+1天线单元和第j+1天线单元接通，形成天线回路，返回步骤S2；当i＝j-2时，跳转到步骤S5；
步骤S5、比较V1～Vj-i的大小，确定触控信号的位置坐标。
再例如，以所述触控信号为电磁触控信号为例，图4中的第一开关选择电路选择S1，第二开关选择电路选择S4，这样就形成矩形的天线回路，电磁笔在矩形的天线回路中心位置处信号最强，距离中心位置处越远，信号强度越小。当有电磁笔在S1和S4区域内滑动时，电磁触控面板就生成触控信号，通过触控感应控制电路可以测得一个电压值V1，然后再通过选择S2和S5再测得一个电压值V2，然后再通过选择S3和S6再测得一个电压值V3。通过对比V1、V2、V3的大小可以确定电磁笔信号在S1和S4之间的精确位置，例如，V1为10V，V2为20V，V3为5V，可以确定触控信号的生成位置在S1和S2之间。
优选地，所述步骤S1具体包括：
接通触控感应区域在第一方向所对应的第1i天线单元和第1j天线单元，形成第一方向天线回路；
接通触控感应区域在第二方向所对应的第2i天线单元和第2j天线单元，形成第二方向天线回路，其中，j＞i，i，j为正整数；
所述步骤S3具体包括：
分别提取第一方向天线回路接收到的触控信号的幅值V1n和第二方向天线回路接收到的触控信号的幅值V2n；
所述步骤S5具体包括：
比较V11～V1(j-i)的大小，确定触控信号在第二方向的位置坐标；
比较V21～V2(j-i)的大小，确定触控信号在第一方向的位置坐标；
其中，第二方向与第一方向垂直。
可以理解的是，触控感应控制电路能够得到两个方向的触控信号，通过对这两个方向的触控信号的分析，可以精准解析出触控点的二维位置坐标，可以有效提高触控感应单元感应信号的强度，提高触控点位置信息的检测精准度，降低对电磁触控装置(例如，电磁笔、电磁杆等)发射信号强度的依赖性，减少电磁触控装置的能量消耗，提高电磁触控装置的使用寿命。
需要补充说明的是，天线分为横向走线和竖向走线，一般将横向走线叫做X轴方向(简称X方向)，把竖向走线叫做Y轴方向(简称Y方向)。若电磁笔在触控感应区X方向移动的时候，接收到的信号强度不变化，在同样的区域内沿Y方向移动的时候，信号幅度就会发生变化，可以通过测量X方向的信号来确定电磁笔在Y方向的坐标，同理，通过测量Y方向的信号大小来确定X方向的坐标，形成一个二维坐标信息。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (14)
1.一种触控感应单元，与触控感应控制电路相连，其特征在于，包括：
天线板，
触控感应天线阵列，设置在所述天线板上，包括馈电通道及从所述馈电通道一侧延伸出的多个天线单元，所述多个天线单元沿所述馈电通道的长度方向并行排列，且单向并联在所述触控感应控制电路的输入端。
2.根据权利要求1所述的触控感应单元，其特征在于，
所述触控感应天线阵列，包括：第一方向天线阵列，和/或，第二方向天线阵列。
3.根据权利要求2所述的触控感应单元，其特征在于，若所述触控感应天线阵列包括第一方向天线阵列和第二方向天线阵列，
所述第一方向天线阵列和第二方向天线阵列彼此绝缘，相互垂直叠设在所述天线板上。
4.根据权利要求3所述的触控感应单元，其特征在于，
所述天线板的基材由不导电材料制成，所述第一方向天线阵列和第二方向天线阵列分别设置在所述天线板的正反面上；或者，
所述天线板的基材由两个单面导电材料层复合而成，所述第一方向天线阵列和第二方向天线阵列分别设置在不同的单面导电材料层上。
5.根据权利要求1所述的触控感应单元，其特征在于，
所述天线单元包括：电磁感应天线单元。
6.根据权利要求1所述的触控感应单元，其特征在于，
任一所述天线单元的宽度相等。
7.根据权利要求1～6所述的触控感应单元，其特征在于，
每个天线单元的开口端连接有引出线；
所述引出线用于与所述触控感应控制电路相连。
8.一种触控面板，其特征在于，包括：
权利要求1～7任一项所述的触控感应单元及触控感应控制电路。
9.根据权利要求8所述的触控面板，其特征在于，所述触控感应控制电路，包括：控制器，及与所述控制器相连的信号处理电路，还包括：
第一开关选择电路，其输入端与所述触控感应天线阵列的各天线单元一一对应相连，其输出端与所述信号处理电路相连，其控制端与所述控制器相连；
第二开关选择电路，其输入端与所述触控感应天线阵列的各天线单元一一对应相连，其输出端接地，其控制端与所述控制器相连；
所述第一开关选择电路及第二开关选择电路，用于在所述控制器的控制下从与同一馈电通道相连的多个天线单元中任意选取两个天线单元，分别接入所述信号处理电路和地，以形成天线回路。
10.根据权利要求9所述的触控面板，其特征在于，所述信号处理电路，包括：
依次相连的信号放大电路、滤波电路、信号检波电路、频率相位检测电路；
所述信号放大电路的输入端与所述第一开关选择电路的输出端相连；
所述频率相位检测电路的输出端与所述控制器相连。
11.一种触控显示装置，其特征在于，包括：
权利要求8～10任一项所述的触控面板。
12.一种触控显示方法，其特征在于，包括：
步骤S1、接通不同触控感应区域所对应的天线单元，以形成不同的天线回路；
步骤S2、接收不同的天线回路所检测到的触控信号；
步骤S3、提取所述触控信号的特征值；
步骤S4、根据所述特征值，确定触控信号的生成位置。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述特征值包括以下项中的至少一项：
幅值、相位、频率。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，
所述触控信号，包括：电磁触控信号。
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