CN114201078A - 一种提升led显示性能的触摸装置、设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提升LED显示性能的触摸装置、设备及方法，涉及电容触控技术领域，解决了触摸按键扫描和LED扫描的分时复用技术导致LED的扫描时间较短，直接影响其显示性能的技术问题。该装置包括触摸按键和显示模块；所述触摸按键为M路，所述显示模块包括N个COM端口、M个SEG端口和M个LED；每一个所述COM端口与M/N个所述SEG端口控制M/N个LED；在每帧所述触摸按键的扫描周期内，能够同时进行触摸按键扫描和LED扫描。本发明在每帧触摸按键的扫描周期内，实现了触摸按键扫描和LED扫描的共用，使得LED扫描时间在整个扫描周期中所占比例增加，提升了LED显示性能。

Description

一种提升LED显示性能的触摸装置、设备及方法
技术领域
本发明涉及电容触控技术领域，尤其涉及一种提升LED显示性能的触摸装置、设备及方法。
背景技术
随着现代计算机以及互联网的普及，触控技术的应用范围越来越广。触摸式按键分为两大类：电阻式触摸按键和电容式感应按键，即滑动式按键和点触式按键。电阻式触摸屏由于其低廉价格深受厂商喜爱，但是耐用性差。电容式感应触摸按键可以穿透绝缘材料外壳8mm（玻璃、塑料等等）以上，准确无误地侦测到手指的有效触摸；并保证了产品的灵敏度、稳定性、可靠性等不会因环境条件的改变或长期使用而发生变化，并具有防水和强抗干扰能力、超强防护、超强适应温度范围；电容式按键整个界面没有按键的存在，便于清洁，产品外观上高档美观。广泛应用于家电、影音设备、计算机外设以及汽车仪表盘等。
电容式触摸按键一般都有背光、音效等。LED是主要的背光器件，现代很多触控芯片集成了触摸按键和LED，行列矩阵LED（COM-SEG）被广泛使用。由于应用环境和生产成本竞争激烈，对PCB和IC的集成度有更高的要求，需要尽可能减少IC（Integrated-Circuit）的管脚数目。因此，提出一种触摸按键与LED共用IO管脚，触摸按键与LED驱动分时复用。LED的扫描频率，要高于肉眼能见的闪烁频率（24Hz），且触摸按键扫描时间会影响LED扫描，触摸按键扫描时间太长会影响LED显示效果，出现闪烁或者亮度不足等问题。
图1是LED工作原理图。发光二极管，简称为LED，是一种常用的发光器件，通过电子与空穴复合释放能量发光。发光二极管可高效地将电能转化为光能。发光二极管是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，产生自发辐射的荧光。LED阴极与COM（公共端口）连接，阳极与SEG（Segment）连接，即COM低电平有效、SEG高电平有效。此时会有电流从LED阳极流向阴极。光的强弱与电流有关，电流越大光强度越大。
图2是现有技术的IC触摸按键与LED共用原理图。触摸按键共16路，CS0-CS15。LED共2个COM，16个SEG。COM0与SEG0-SEG7驱动LED0-LED7, COM1与SEG8-SEG15驱动LED8-LED15。IC的其他PAD没有标注出。
图3是触摸按键与LED共用时扫描流程图。传统上触摸按键与LED共用时，是在两帧触摸按键扫描的间隔实现一次LED扫描，即一次触摸按键扫描周期实际上是扫描4路CS（CapSensor，触摸按键扫描通道），一共需要4次触摸按键扫描周期才可以完成一帧触摸按键扫描。当启动扫描后，触摸按键扫描与LED扫描以帧扫描为单位交替进行，两者在时间上是分时复用的。
图4是触摸按键与LED共用时扫描流程时序图。t0时间完成一帧触摸按键扫描，t1时间完成一帧LED扫描。触摸按键扫描和LED扫描以帧扫描为单位交替进行。在t0时间内扫描了CS0-CS15，分为4次触摸按键扫描周期，这里假设4次触摸按键扫描周期时间是相等的。t00时间内进行第一次触摸按键扫描，t01时间内进行第二次触摸按键扫描，t02时间内进行第三次触摸按键扫描，t03时间内进行第四次触摸按键扫描。在触摸按键扫描时t0时间内需要断开所有COM PAD，避免LED灯闪烁问题。
因传统上触摸按键扫描和LED扫描是分时复用的，在一帧触摸按键扫描周期内，所有的LED由于COM口断开处于灭的状态，通常一帧触摸按键扫描周期内分为多次触摸按键扫描，在进行某一次触摸按键扫描的时候，其他CS PAD是空闲的。触摸按键扫描和LED扫描以帧扫描为单位交替进行，两者在时间上是按照帧扫描为单位分时复用的，一帧触摸按键扫描时间的长短会直接影响LED显示性能（一帧触摸按键扫描时间越长，LED显示性能越差）。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
触摸按键扫描和LED扫描的分时复用技术导致LED的扫描时间较短，直接影响其显示性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提升LED显示性能的触摸装置、设备及方法，以解决现有技术中存在的触摸按键扫描和LED扫描的分时复用技术导致了LED的扫描时间较短，直接影响其显示性能的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种提升LED显示性能的触摸装置，包括触摸按键和显示模块；所述触摸按键为M路，所述显示模块包括N个COM端口、M个SEG端口和M个LED；每一个所述COM端口与M/N个所述SEG端口控制M/N个LED；在每帧所述触摸按键的扫描周期内，能够同时进行触摸按键扫描和LED扫描。
优选的，每帧所述触摸按键的扫描周期内，所述触摸按键感应的扫描通道数与N值相等。
优选的，所述M为16，所述N为4。
优选的，在每帧所述触摸按键的扫描周期后还包括LED扫描周期，在所述LED扫描周期内只对所述LED进行扫描。
优选的，在每帧所述触摸按键的扫描周期内，划分为4个时间片。
优选的，4个所述时间片的时间长度相等。
优选的，在每个所述时间片内，一个所述COM端口断开，另外N-1个所述COM端口导通。
一种提升LED显示性能的设备，所述设备包括以上任一所述的提升LED显示性能的触摸装置。
一种提升LED显示性能的方法，所述方法采用以上任一所述的提升LED显示性能的触摸装置进行扫描操作，包括如下步骤：S10：启动触摸装置的扫描；S20：开始一帧触摸按键的扫描，对触摸按键通道与LED同时扫描；S30：扫描M路触摸按键通道，扫描N-1个COM端口对应的LED；S40：判断触摸按键通道的扫描是否达到M次，如是，执行S50，否则返回执行所述S30步骤；S50：结束一帧触摸按键通道扫描；S60：结束触摸装置的扫描。
优选的，所述S50、S60步骤之间还包括S51：对LED进行单独扫描；S52：判断所有扫描是否结束，若是，执行所述S60步骤，否则返回执行所述S20步骤。
实施本发明上述技术方案中的一个技术方案，具有如下优点或有益效果：
本发明在每帧触摸按键的扫描周期内，实现了触摸按键扫描和LED扫描的共用，使得LED扫描时间在整个扫描周期中所占比例增加，提升了LED显示性能。可以在IC设计之初，通过系统分析以及各参数分析明确触摸按键性能和LED性能。在每帧触摸按键的扫描周期内，同时进行触摸按键扫描和LED扫描，在提高LED显示性能的同时，较现有的触摸按键与LED驱动分时复用方案，触摸按键进行连续扫描，没有断开时间，从而提高了触摸按键性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅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，附图中：
图1是现有技术的LED工作原理图；
图2是现有技术的触摸按键与LED共用的原理图；
图3是现有技术的触摸按键与LED共用时扫描的流程图；
图4是现有技术的触摸按键与LED共用时扫描流程的时序图；
图5是本发明实施例一的扫描流程时序图；
图6是本发明实施例一的触摸按键与LED共用的原理图；
图7是本发明实施例三一种提升LED显示性能的方法的流程图。
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，下文将要描述的各种示例性实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了示例性实施例的一部分，其中描述了实现本发明可能采用的各种示例性实施例。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公开相一致的所有实施方式。应明白，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明公开的一些方面相一致的流程、方法和装置等的例子，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”等指示的是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的元件必须具有的特定的方位、以特定的方位构造和操作。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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。术语“多个”的含义是两个或两个以上。术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接、一体连接、机械连接、电连接、通信连接、直接相连、通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
实施例一：
如图5-6所示，本发明提供了一种提升LED显示性能的触摸装置，能够提高LED的显示性能。触摸装置包括触摸按键和显示模块，触摸按键用于感应触摸信号，显示模块用于对触摸装置的屏幕显示。触摸按键为M路，即触摸按键的扫描通道数为M，显示模块包括N个COM端口、M个SEG端口和M个LED，显然，M和N均为正整数。每一个COM端口与M/N个SEG端口控制M/N个LED，显然M为N的整数倍，从而M与N相除得到相应的整数，优选SEG端口的数量、LED的数量均为COM端口数量的4倍。在每帧触摸按键的扫描周期内，能够同时进行触摸按键扫描和LED扫描，即在每帧触摸按键的扫描周期内，也实现了对LED的扫描，从而增加了LED的整体扫描时间。本发明在每帧触摸按键的扫描周期内，实现了触摸按键扫描和LED扫描的共用，使得LED扫描时间在整个扫描周期中所占比例增加，提升了LED显示性能。可以在IC设计之初，通过系统分析以及各参数分析明确触摸按键性能和LED性能。在每帧触摸按键的扫描周期内，同时进行触摸按键扫描和LED扫描，在提高LED显示性能的同时，较现有的触摸按键与LED驱动分时复用方案，触摸按键进行连续扫描，没有断开时间，从而提高了触摸按键性能。
作为可选的实施方式，每帧触摸按键的扫描周期内，触摸按键感应的的扫描通道数与N值相等，即触摸按键只有N个扫描通道数感应扫描信号。M为16，N为4。这与现有的触摸装置IC结构基本一致，不需要进行大的调整，降低了设计和生产成本，16个LED分别为LED0-LED15，16个SEG为SEG0-SEG15，16个CS为CS0-CS15。显示模块为4个COM端口，分别为COM0、COM1、COM2和COM3，较现有的显示模块增加两个COM端口。
作为可选的实施方式，如图5所示，在每帧触摸按键的扫描周期后还有LED扫描周期，在LED扫描周期内只对LED进行扫描。即图5中的t1周期，在当一帧触摸按键扫描周期t0结束后，开启所有LED扫描（LED0-LED15均进行扫描），此LED扫描周期内只进行LED扫描（没有触摸按键扫描），此时LED全部开启，触摸屏的亮度达到最大。
作为可选的实施方式，在每帧触摸按键的扫描周期内，划分为4个时间片，分别为t00、t01、t02、t03。4个时间片的时间长度相等，即t00=t01=t02=t03，从而触摸屏显示的亮度不会在每帧触摸按键的扫描周期内发生变化，使LED的显示效果更好。在每个时间片内，一个COM端口断开，另外N-1个COM端口导通，图4中所示为4个COM端口的情形，此时3个COM端口导通，一个COM端口断开。具体地，在t00时间断开COM0，COM1、COM2、COM3是导通的，此时可以驱动LED4-LED15。t00时间进行第一次触摸按键扫描。在t01时间断开COM1，COM0、COM2、COM3是导通的，此时可以驱动LED0-LED3和LED8-LED15，t01时间进行第二次触摸按键扫描。在t02时间断开COM2，COM0、COM1、COM3是导通的，此时可以驱动LED0-LED7和LED12-LED15，t02时间进行第三次触摸按键扫描。在t03时间断开COM3，COM0、COM1、COM2是导通的，此时可以驱动LED0-LED11，t03时间进行第四次触摸按键扫描。
实施例仅是一个特例，并不表明本发明就这样一种实现方式。
实施例二：
一种提升LED显示性能的设备，设备包括本发明提供的提升LED显示性能的触摸装置。本发明使LED扫描时间在整个扫描周期中所占比例增加，提升了LED显示性能。在每帧触摸按键的扫描周期内，同时进行触摸按键扫描和LED扫描，在提高LED显示性能的同时，较现有的触摸按键与LED驱动分时复用方案，触摸按键进行连续扫描，没有断开时间，从而提高了触摸按键性能。
实施例三：
一种提升LED显示性能的方法，该方法采用本发明提供的触摸装置进行扫描操作，如图7所示，包括如下步骤：S10：启动触摸装置的扫描。S20：开始一帧触摸按键的扫描，对触摸按键通道与LED同时扫描，即触摸按键通道与LED的扫描不再交替进行，触摸按键通道与LED均进行持续扫描。S30：扫描N路触摸按键通道，扫描N-1个COM端口对应的LED，即扫描4*（N-1）个LED。S40：判断触摸按键通道的扫描是否达到M次，达到M次即对所有的触摸按键通道均进行了扫描，如是，执行S50，否则返回执行S30步骤。S50：结束一帧触摸按键通道扫描；S60：结束触摸装置的扫描。本方法在每帧触摸按键的扫描周期内，对触摸按键通道与LED同时扫描，实现了触摸按键扫描和LED扫描的共用，使得LED扫描时间在整个扫描周期中所占比例增加，提升了LED显示性能。
作为可选的实施方式，S50、S60步骤之间还包括S51：对LED进行单独扫描；S52：判断所有扫描是否结束，若是，执行S60步骤，否则返回执行S20步骤。对LED进行单独扫描，此时LED0-LED15全部开启，可以进一步提高LED显示性能。通过对扫描是否结束进行判断，可以进一步提高本发明的工作性能，实现对LED显示性能和触摸按键性能的更好控制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种提升LED显示性能的触摸装置，其特征在于，包括触摸按键和显示模块；所述触摸按键为M路，所述显示模块包括N个COM端口、M个SEG端口和M个LED；每一个所述COM端口与M/N个所述SEG端口控制M/N个LED；在每帧所述触摸按键的扫描周期内，能够同时进行触摸按键扫描和LED扫描。
2.根据权利要求1所述的提升LED显示性能的触摸装置，其特征在于，每帧所述触摸按键的扫描周期内，所述触摸按键感应的扫描通道数与N值相等。
3.根据权利要求1所述的提升LED显示性能的触摸装置，其特征在于，所述M为16，所述N为4。
4.根据权利要求1所述的提升LED显示性能的触摸装置，其特征在于，在每帧所述触摸按键的扫描周期后还包括LED扫描周期，在所述LED扫描周期内只对所述LED进行扫描。
5.根据权利要求1所述的提升LED显示性能的触摸装置，其特征在于，在每帧所述触摸按键的扫描周期内，划分为4个时间片。
6.根据权利要求5所述的提升LED显示性能的触摸装置，其特征在于，4个所述时间片的时间长度相等。
7.根据权利要求5所述的提升LED显示性能的触摸装置，其特征在于，在每个所述时间片内，一个所述COM端口断开，另外N-1个所述COM端口导通。
8.一种提升LED显示性能的设备，其特征在于，所述设备包括权利要求1-7中任一所述的提升LED显示性能的触摸装置。
9.一种提升LED显示性能的方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1-7中任一所述的提升LED显示性能的触摸装置进行扫描操作，包括如下步骤：
S10：启动触摸装置的扫描；
S20：开始一帧触摸按键的扫描，对触摸按键通道与LED同时扫描；
S30：扫描M路触摸按键通道，扫描N-1个COM端口对应的LED；
S40：判断触摸按键通道的扫描是否达到M次，如是，执行S50，否则返回执行所述S30步骤；
S50：结束一帧触摸按键通道扫描；
S60：结束触摸装置的扫描。
10.根据权利要求9所述的一种提升LED显示性能的方法，其特征在于，所述S50、S60步骤之间还包括：
S51：对LED进行单独扫描；
S52：判断所有扫描是否结束，若是，执行所述S60步骤，否则返回执行所述S20步骤。
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