TW201305893A - 感應單元、觸摸螢幕檢測裝置及觸控裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提出一種觸控裝置、觸摸螢幕檢測裝置及感應單元。該觸控裝置包括：基板；多個不相交的感應單元，所述多個感應單元形成在所述基板之上，且所述多個感應單元的每個均具有相對設置的第一電極和第二電極，其中，所述感應單元包括多個第一結構，和多個第二結構，且通過所述多個第二結構將所述多個第一結構首尾相連；和檢測模組。本發明實施例還可以有效提高電路的性噪比，降低電路雜訊，提高感應線性度。
Description
本發明涉及電子設備設計及製造技術領域，特別涉及一種感應單元、觸摸螢幕檢測裝置及觸控裝置。
目前觸摸螢幕的應用範圍從以往的銀行自動櫃員機，工控電腦等小眾商用市場，迅速擴展到手機，PDA（個人數位助理），GPS（全球定位系統），PMP（MP3，MP4等），甚至平板電腦等大眾消費電子領域。用於觸摸螢幕具有觸控操作簡單、便捷、人性化的優點，因此觸摸螢幕有望成為人機互動的最佳介面而迅速在可擕式設備中得到了廣泛應用。
電容觸摸螢幕通常被分為自電容和互電容兩類。如第1圖所示，為現有技術中常見的一種自電容觸摸螢幕的結構圖。該自電容觸摸螢幕主要有雙層的菱形結構感應單元100’和200’，其檢測原理是對X軸和Y軸分別掃描，如果檢測到某個交叉點的電容變化超出了預設範圍，則將該交叉點做為觸摸座標。雖然該自電容觸摸螢幕的線性度較好，但是經常有鬼點出現，難以實現多點觸摸。此外，由於採用雙層屏，也會導致結構及成本大幅增加，並且菱形結構在電容變化量很小的情況下會出現座標飄移，受外界干擾影響大。
如第2圖所示，為現有技術中常見的另一種自電容觸摸螢幕的結構圖。該自電容觸摸螢幕採用三角形圖形屏結構。該自電容觸摸螢幕包括基板300’、設置在基板300’之上的多個三角形感應單元400’、和每個三角形感應單元400’相連的多個電極500’。其檢測原理是單端檢測，即單個自電容模組檢測。雖然該自電容觸摸螢幕結構更為簡單，但並沒有針對螢幕的電容感應進行優化，電容變化量小，從而導致信噪比不夠。此外，該自電容觸摸螢幕圖形的不合理還導致了座標計算發生偏移，線性度不夠好。
在這種容式觸摸螢幕中，感應線是由導電材料製作成近似三角形的環狀。感應線的擺放在幾何學中把兩個鄰近的感應線頭尾反轉相對放置。感應線的寬度和感應線間的空隙決定了在給定區域中所需要的電極數量。而感應線的數量將影響相對之間擺放位置的複雜程度和定點的可用解析度。同時，定點解析度也會受到感應線邊緣形狀的影響。如第2圖所示，由於人的手指600’觸摸到螢幕上的面為一個橢圓形，並且圖形的設計上存在一個斜率的影響，從物理學角度來分析，橢圓在螢幕上移動，三角形感應單元400被覆蓋的部分面積不會成一個穩定的線性變化，同樣，被覆蓋部分的感應電容變化也不會成一個穩定的線性。此外，該電容感應單元輸出電容變化量很小，達到飛法級，其電纜雜散電容的存在，對測量電路提出了更高的要求。而且，雜散電容會隨溫度、位置、內外電場分佈等諸多因素影響而變化，干擾甚至淹沒被測電容信號。此外，對於單層電容來說，由於Vcom電壓的影響會對感應電容形成嚴重的干擾，其中，Vcom電壓是為了防止LCD螢幕液晶老化而不停翻轉的電壓。
電容觸摸螢幕通常被分為自電容和互電容兩類。如第1圖所示，為現有技術中常見的一種自電容觸摸螢幕的結構圖。該自電容觸摸螢幕主要有雙層的菱形結構感應單元100’和200’，其檢測原理是對X軸和Y軸分別掃描，如果檢測到某個交叉點的電容變化超出了預設範圍，則將該交叉點做為觸摸座標。雖然該自電容觸摸螢幕的線性度較好，但是經常有鬼點出現，難以實現多點觸摸。此外，由於採用雙層屏，也會導致結構及成本大幅增加，並且菱形結構在電容變化量很小的情況下會出現座標飄移，受外界干擾影響大。
如第2圖所示，為現有技術中常見的另一種自電容觸摸螢幕的結構圖。該自電容觸摸螢幕採用三角形圖形屏結構。該自電容觸摸螢幕包括基板300’、設置在基板300’之上的多個三角形感應單元400’、和每個三角形感應單元400’相連的多個電極500’。其檢測原理是單端檢測，即單個自電容模組檢測。雖然該自電容觸摸螢幕結構更為簡單，但並沒有針對螢幕的電容感應進行優化，電容變化量小，從而導致信噪比不夠。此外，該自電容觸摸螢幕圖形的不合理還導致了座標計算發生偏移，線性度不夠好。
在這種容式觸摸螢幕中，感應線是由導電材料製作成近似三角形的環狀。感應線的擺放在幾何學中把兩個鄰近的感應線頭尾反轉相對放置。感應線的寬度和感應線間的空隙決定了在給定區域中所需要的電極數量。而感應線的數量將影響相對之間擺放位置的複雜程度和定點的可用解析度。同時，定點解析度也會受到感應線邊緣形狀的影響。如第2圖所示，由於人的手指600’觸摸到螢幕上的面為一個橢圓形，並且圖形的設計上存在一個斜率的影響，從物理學角度來分析，橢圓在螢幕上移動，三角形感應單元400被覆蓋的部分面積不會成一個穩定的線性變化，同樣，被覆蓋部分的感應電容變化也不會成一個穩定的線性。此外，該電容感應單元輸出電容變化量很小，達到飛法級，其電纜雜散電容的存在，對測量電路提出了更高的要求。而且，雜散電容會隨溫度、位置、內外電場分佈等諸多因素影響而變化，干擾甚至淹沒被測電容信號。此外，對於單層電容來說，由於Vcom電壓的影響會對感應電容形成嚴重的干擾，其中，Vcom電壓是為了防止LCD螢幕液晶老化而不停翻轉的電壓。
本發明的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一，特別是解決或避免出現現有自電容觸摸螢幕中的上述缺點。
本發明第一方面提出了一種觸控裝置，包括：基板；多個不相交的感應單元，所述多個感應單元形成在所述基板之上，且所述多個感應單元的每個均包括第一電極、第二電極、多個第一結構，和多個第二結構，其中，通過所述多個第二結構將所述多個第一結構首尾相連，且所述第一電極與所述感應單元一端的第一結構相連，所述第二電極與所述感應單元另一端的第一結構相連；和檢測模組，所述檢測模組分別與所述多個感應單元中每個的第一電極和第二電極相連，所述檢測模組向所述多個感應單元的第一電極和/或第二電極施加電平信號，所述電平信號在感應單元被觸摸時向所述感應單元產生的自電容充電，且所述檢測模組在檢測到所述多個感應單元中一個或部分被觸摸時，計算相應的感應單元中所述第一電極至所述自電容的第一電阻與所述第二電極至所述自電容的第二電阻之間的比例關係，並根據所述第一電阻和所述第二電阻之間的比例關係確定在第一方向上的觸摸位置，以及根據所述被觸摸的感應單元的位置確定在第二方向上的觸摸位置。
本發明第二方面還提出了一種感應單元，包括：多個第一結構；多個第二結構，通過所述多個第二結構將多個第一結構首尾相連；第一電極，所述第一電極與所述感應單元一端的第一結構相連；和第二電極，所述第二電極與所述感應單元另一端的第一結構相連，其中，每個第一電極和第二電極均與觸摸螢幕控制器的一個管腳。
本發明第三方面還提出了一種觸摸螢幕檢測裝置，包括：基板；和多個不相交的感應單元，所述多個感應單元形成在所述基板之上，且所述多個感應單元的每個均包括第一電極、第二電極、多個第一結構，和多個第二結構，其中，通過所述多個第二結構將所述多個第一結構首尾相連，且所述第一電極與所述感應單元一端的第一結構相連，所述第二電極與所述感應單元另一端的第一結構相連，每個第一電極和第二電極均與觸摸螢幕控制器的一個管腳相連。
本發明第四方面還提出了一種觸控裝置，包括：觸摸螢幕檢測裝置，所述觸摸螢幕檢測裝置為如上所述的觸摸螢幕檢測裝置；觸摸螢幕控制器，所述觸摸螢幕控制器中的一部分管腳與所述多個感應單元的第一電極相連，所述觸摸螢幕控制器中的另一部分管腳與所述多個感應單元的第二電極相連，且所述觸摸螢幕控制器向所述多個感應單元的第一電極和/或第二電極施加電平信號，所述電平信號在感應單元被觸摸時向所述感應單元產生的自電容充電，且所述觸摸螢幕控制器在檢測到所述多個感應單元中一個或部分被觸摸時，計算相應的感應單元中所述第一電極至所述自電容的第一電阻與所述第二電極至所述自電容的第二電阻之間的比例關係；上位機，所述上位機接收所述觸摸螢幕控制器發送的第一電阻和第二電阻之間的比例關係，並根據所述第一電阻和所述第二電阻之間的比例關係確定在第一方向上的觸摸位置，以及根據所述被觸摸的感應單元的位置確定在第二方向上的觸摸位置。
本發明通過對感應單元兩端的電極施加電平信號，如果該感應單元被觸碰，則會該感應單元會形成自電容，因此本發明通過施加的電平信號可對該自電容進行充電，並根據第一電阻和第二電阻之間的比例關係確定在第一方向上的觸摸位置。例如在本發明的一個實施例中，第一電阻和第二電阻之間的比例關係根據在對所述自電容充電/放電時，從所述第一電極和/或第二電極進行檢測獲得的第一檢測值和第二檢測值之間的比例關係計算得到。因此從第一電極和/或第二電極檢測該自電容充電/放電時產生的第一檢測值和第二檢測值。這樣，通過第一檢測值和第二檢測值就能夠反應觸摸點位於該感應單元的位置，從而進一步確定觸摸點在觸摸螢幕的位置。本發明實施例提出了一種新穎的自電容檢測方式，在感應單元被觸摸時，觸摸點將該感應單元分為兩個電阻，在進行自電容檢測的同時考慮這兩個電阻就可以確定觸摸點在該感應單元上的位置。本發明實施例的結構簡單，並且對於一個感應單元來說，可在其的第一電極和第二電極進行充電或放電，能夠降低RC常數，節省時間提高效率，並且保證座標不會偏移。此外，本發明實施例還可以有效提高電路的性噪比，降低電路雜訊，提高感應線性度。
另外，本發明的觸控裝置不受互電容影響，對水完全沒有反應。由於顯示幕與感應單元之間會有一個耦合電容存在，由於Vcom在不停地翻轉，相當於在這個耦合電容的一端加了一個不停翻轉的電壓，耦合電容的另一端電壓就會發生劇烈的抖動，從而會嚴重影響到感應單元對地的電容變化，當感應單元被觸摸時由於施加的電壓會使感應單元中產生電流，就等於在耦合電容的另一端加入了一個恒定的電壓，即使Vcom在不停翻轉，耦合電容的另一端電壓也只會發生微弱的變化，因此可以相應地消除螢幕遮罩層及相關工序，從而可以在增強了抗干擾能力的同時進一步降低成本。並且通過本發明實施例的感應單元結構能夠有效地減小雜訊，提高感應的線性度。
本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐瞭解到。
本發明第一方面提出了一種觸控裝置，包括：基板；多個不相交的感應單元，所述多個感應單元形成在所述基板之上，且所述多個感應單元的每個均包括第一電極、第二電極、多個第一結構，和多個第二結構，其中，通過所述多個第二結構將所述多個第一結構首尾相連，且所述第一電極與所述感應單元一端的第一結構相連，所述第二電極與所述感應單元另一端的第一結構相連；和檢測模組，所述檢測模組分別與所述多個感應單元中每個的第一電極和第二電極相連，所述檢測模組向所述多個感應單元的第一電極和/或第二電極施加電平信號，所述電平信號在感應單元被觸摸時向所述感應單元產生的自電容充電，且所述檢測模組在檢測到所述多個感應單元中一個或部分被觸摸時，計算相應的感應單元中所述第一電極至所述自電容的第一電阻與所述第二電極至所述自電容的第二電阻之間的比例關係，並根據所述第一電阻和所述第二電阻之間的比例關係確定在第一方向上的觸摸位置，以及根據所述被觸摸的感應單元的位置確定在第二方向上的觸摸位置。
本發明第二方面還提出了一種感應單元，包括：多個第一結構；多個第二結構，通過所述多個第二結構將多個第一結構首尾相連；第一電極，所述第一電極與所述感應單元一端的第一結構相連；和第二電極，所述第二電極與所述感應單元另一端的第一結構相連，其中，每個第一電極和第二電極均與觸摸螢幕控制器的一個管腳。
本發明第三方面還提出了一種觸摸螢幕檢測裝置，包括：基板；和多個不相交的感應單元，所述多個感應單元形成在所述基板之上，且所述多個感應單元的每個均包括第一電極、第二電極、多個第一結構，和多個第二結構，其中，通過所述多個第二結構將所述多個第一結構首尾相連，且所述第一電極與所述感應單元一端的第一結構相連，所述第二電極與所述感應單元另一端的第一結構相連，每個第一電極和第二電極均與觸摸螢幕控制器的一個管腳相連。
本發明第四方面還提出了一種觸控裝置，包括：觸摸螢幕檢測裝置，所述觸摸螢幕檢測裝置為如上所述的觸摸螢幕檢測裝置；觸摸螢幕控制器，所述觸摸螢幕控制器中的一部分管腳與所述多個感應單元的第一電極相連，所述觸摸螢幕控制器中的另一部分管腳與所述多個感應單元的第二電極相連，且所述觸摸螢幕控制器向所述多個感應單元的第一電極和/或第二電極施加電平信號，所述電平信號在感應單元被觸摸時向所述感應單元產生的自電容充電，且所述觸摸螢幕控制器在檢測到所述多個感應單元中一個或部分被觸摸時，計算相應的感應單元中所述第一電極至所述自電容的第一電阻與所述第二電極至所述自電容的第二電阻之間的比例關係；上位機，所述上位機接收所述觸摸螢幕控制器發送的第一電阻和第二電阻之間的比例關係，並根據所述第一電阻和所述第二電阻之間的比例關係確定在第一方向上的觸摸位置，以及根據所述被觸摸的感應單元的位置確定在第二方向上的觸摸位置。
本發明通過對感應單元兩端的電極施加電平信號，如果該感應單元被觸碰，則會該感應單元會形成自電容，因此本發明通過施加的電平信號可對該自電容進行充電，並根據第一電阻和第二電阻之間的比例關係確定在第一方向上的觸摸位置。例如在本發明的一個實施例中，第一電阻和第二電阻之間的比例關係根據在對所述自電容充電/放電時，從所述第一電極和/或第二電極進行檢測獲得的第一檢測值和第二檢測值之間的比例關係計算得到。因此從第一電極和/或第二電極檢測該自電容充電/放電時產生的第一檢測值和第二檢測值。這樣，通過第一檢測值和第二檢測值就能夠反應觸摸點位於該感應單元的位置，從而進一步確定觸摸點在觸摸螢幕的位置。本發明實施例提出了一種新穎的自電容檢測方式，在感應單元被觸摸時，觸摸點將該感應單元分為兩個電阻，在進行自電容檢測的同時考慮這兩個電阻就可以確定觸摸點在該感應單元上的位置。本發明實施例的結構簡單，並且對於一個感應單元來說，可在其的第一電極和第二電極進行充電或放電，能夠降低RC常數，節省時間提高效率，並且保證座標不會偏移。此外，本發明實施例還可以有效提高電路的性噪比，降低電路雜訊，提高感應線性度。
另外，本發明的觸控裝置不受互電容影響，對水完全沒有反應。由於顯示幕與感應單元之間會有一個耦合電容存在，由於Vcom在不停地翻轉，相當於在這個耦合電容的一端加了一個不停翻轉的電壓，耦合電容的另一端電壓就會發生劇烈的抖動，從而會嚴重影響到感應單元對地的電容變化，當感應單元被觸摸時由於施加的電壓會使感應單元中產生電流，就等於在耦合電容的另一端加入了一個恒定的電壓，即使Vcom在不停翻轉，耦合電容的另一端電壓也只會發生微弱的變化，因此可以相應地消除螢幕遮罩層及相關工序，從而可以在增強了抗干擾能力的同時進一步降低成本。並且通過本發明實施例的感應單元結構能夠有效地減小雜訊，提高感應的線性度。
本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐瞭解到。
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。
本發明實施例提出了一種新穎的自電容檢測方式，在感應單元被觸摸時，觸摸點可以將該感應單元分為兩個電阻，在進行自電容檢測的同時考慮這兩個電阻就可以確定觸摸點在該感應單元上的位置。如第3圖所示，為本發明實施例觸控裝置的檢測原理示意圖。當手指觸摸該感應單元時，將相當於將該感應單元分割為兩個電阻，這兩個電阻的阻值與觸摸點的位置相關。例如，如圖所述，當觸摸點與第一電極210較近時，則電阻R1就較小，而電阻R2就較大；反之，當觸摸點與第二電極220較近時，則電阻R1就較大，而電阻R2就較小。因此，本發明通過對電阻R1和R2的檢測就可以確定觸摸點在該感應單元上的位置。在本發明的實施例中，可通過多種方式檢測電阻R1和R2，例如可通過檢測第一電極和第二電極的電流檢測值、自電容檢測值、電平信號檢測值和電荷變化量中的一種或多種，從而根據這些檢測值獲得電阻R1和R2。另外，在本發明的實施例中，檢測可在充電時進行（即獲得第一充電檢測值和第二充電檢測值），也可在放電時進行（即獲得第一放電檢測值和第二放電檢測值）。此外，在充電和放電時進行的檢測可以採用多種方式。但是需要說明的是，充電、放電或者檢測中至少有一個步驟是對第一電極和第二電極進行的，這樣才能夠獲得反應第一電阻和第二電阻之間差值的兩個檢測值，即第一檢測值和第二檢測值。也就是說，在充電、放電或檢測時需要有電流經過第一電阻和第二電阻，這樣檢測到的第一檢測值和第二檢測值才能夠反應第一電阻和第二電阻之間的差值。在本發明的實施例中，通常需要充兩次電（包括同時對第一電極和第二電極充電的情況），以及兩次檢測。在一些實施例中，還可能會進行兩次放電。在以下的實施例中均是進行兩次充電及兩次檢測，在以下的實施例中不再贅述。在此需要說明的是，進行兩次充電及兩次檢測僅是本發明實施例的一種方案，演算法相對比較簡單。然而本領域技術人員也可根據上述思想增加充電及檢測的次數，例如可進行三次充電和檢測，之後根據第一次的充電檢測值和第二次的充電檢測值計算第一電阻，再根據第一次的充電檢測值和第三次的充電檢測值計算第二電阻。
具體地，本發明包括但不限於以下幾種測量方式進行檢測：
1、先向感應單元的第一電極和第二電極施加電平信號以對自電容充電（如果該感應單元被觸摸則就會產生自電容）；接著從第一電極和/或第二電極進行充電檢測以獲得第一充電檢測值和第二充電檢測值。在該實施例中，由於充電是從第一電極和第二電極進行的，因此對於檢測來說既可以從第一電極進行檢測，也可以從第二電極進行檢測，或者也可從第一電極和第二電極分別進行檢測。還需要說明的是，在該實施例中，對第一電極和第二電極的充電可同時進行，也可分別進行，例如在第一電極和第二電極同時施加相同的電平信號以對自電容進行充電，在其他實施例中，第一電極和第二電極施加的電平信號也可以不同；或者，也可以先在第一電極上施加一個電平信號，之後再在第二電極上施加同一個電平信號或另一個電平信號。同樣地，進行檢測時既可以同時進行，也可分別進行。在以下實施例中，充電、放電或檢測均可同時進行，或者分別進行，在此不再贅述。
2、向所述感應單元的第一電極或第二電極分別兩次施加電平信號以對所述自電容進行兩次充電；接著在每次充電之後從所述第一電極和/或第二電極進行充電檢測以獲得所述第一充電檢測值和第二充電檢測值。先向感應單元的第一電極或第二電極施加電平信號以對自電容充電；接著分別從第一電極和第二電極進行充電檢測以獲得第一充電檢測值和第二充電檢測值。在該實施例中，由於充電是從第一電極或第二電極進行的，因此在檢測時需要從第一電極和第二電極分別進行檢測，其中，檢測可同時進行，也可分別進行。此外，在本發明的實施例中，還可以在第一電極進行兩次充電，並從第一電極進行兩次檢測，或者，從第二電極進行兩次充電，在第二電極進行兩次檢測。只要是，在兩次充電時，分別將另一個電極接地或接高阻以改變另一個電極的狀態。例如當向感應單元的第一電極分別兩次施加電平信號以對自電容進行兩次充電時，其中，兩次充電中的一次將所述第二電極接地，另一次將所述第二電極接為高阻；當向感應單元的第二電極分別兩次施加電平信號以對自電容進行兩次充電時，兩次充電中的一次將所述第一電極接地，另一次將所述第一電極接為高阻。這樣即使是在第一電極進行了兩次充電，由於第二電極狀態的改變，也能夠在第一電極進行兩次檢測，以獲得能夠反應第一電阻R1和第二電阻R2之間比例關係的第一檢測值和第二檢測值。
3、向感應單元的第一電極和第二電極施加電平信號以對自電容充電；接著控制第一電極和/或第二電極接地以對自電容放電；之後從第一電極和/或第二電極進行放電檢測以獲得所述第一放電檢測值和第二放電檢測值。在該實施例中，由於對自電容充電是從第一電極和第二電極進行的，因此放電或檢測就可從第一電極和/或第二電極進行。具體地，例如可同時向第一電極和第二電極施加電平信號以對自電容進行充電，或者也可不同時施加。在放電時兩次放電可均將第一電極接地，或者均將第二電極接地。
4、向感應單元的第一電極或第二電極施加電平信號以對自電容充電；接著分別控制第一電極和第二電極接地以對自電容放電；之後分別從第一電極和/或第二電極進行放電檢測以獲得第一放電檢測值和第二放電檢測值。在該實施例中，由於對自電容放電是從第一電極和第二電極進行的，因此充電或檢測就可從第一電極和/或第二電極進行。在該實施例中，兩次充電也可均用第一電極，而將第二電極分別接地或接為高阻。同樣地，兩次充電也可均用第二電極，而將第一電極分別接地或接為高阻。
5、向感應單元的第一電極或第二電極施加電平信號以對自電容充電；接著分別控制第一電極或第二電極接地以對自電容放電，之後分別從第一電極和第二電極進行放電檢測以獲得第一放電檢測值和第二放電檢測值。在該實施例中，由於對自電容檢測是從第一電極和第二電極進行的，因此充電或放電就可從第一電極和/或第二電極進行。在該實施例中，兩次充電也可均用第一電極，而將第二電極分別接地或接為高阻。同樣地，兩次充電也可均用第二電極，而將第一電極分別接地或接為高阻。
或者，在上述實施例的基礎之上，還可以在充電時進行一次檢測以獲得第一充電檢測值，在放電時進行第二次檢測以獲得第二放電檢測值，再根據第一充電檢測值和第二放電檢測值獲得第一電阻和第二電阻之間的比例關係。
從上述描述中可以看出，對於本發明的上述充電及檢測方式有很多種變化，但本發明的核心就是根據第一電阻和第二電阻之間的關係，例如比例關係或者其他關係來確定觸摸點的位置。進一步地，該第一電阻和第二電阻之間的關係需要通過自電容的充電和/或放電來檢測。如果感應單元沒有被觸摸，則就不會產生自電容，因此也不存在後續的充電/放電/檢測等，對於此本發明實施例不再檢測，在此不再贅述。
另外還需要說明的是，上述檢測方式僅為本發明的優選方式，本領域技術人員還可根據上述思想進行擴展或修改，這些均應包含在本發明的保護範圍之內。
如第4圖所示，為本發明實施例的觸摸檢測方法流程圖，該流程圖結合第3圖所示的原理圖一同進行說明。該方法包括以下步驟：
步驟S401，向感應單元的兩端施加電平信號，即向感應單元的第一電極和/或第二電極施加電平信號。在該實施例中，可向第一電極和第二電極施加相同的電平信號，也可施加不同的電平信號。在其他實施例中，也可僅從第一電極或第二電極進行充電兩次，或者第一次從第一電極充電第二次從第二電極充電，或者第一次從第二電極充電第二次從第一電極充電。
如果此時該感應單元被手指或其他物體觸摸，則該感應單元將會產生自電容C1（參照第3圖），通過施加的電平信號就可對自電容進行充電。在本發明的實施例中，通過對自電容的充電，可以提高自電容的檢測精度。
需要說明的是，如果向感應單元的兩端同時施加電平信號的話，則需要相應的兩個自電容檢測子模組同時從感應單元的兩端進行檢測。而如果分別向兩端時間的話，則僅需要一個自電容檢測子模組即可。
在本發明的一個實施例中，第一檢測值和第二檢測值可以為從第一電極和/或第二電極檢測到的電容電荷變化量ΔQ1和ΔQ2。
通過ΔQ1與ΔQ2，即檢測到得自電容變化量，就可以算出R1與R2的比例，由於圖形的規則線性關係，則可以算出觸摸點所在的橫坐標的位置，及自電容C1所在的位置。
步驟S402，從感應單元的兩端對感應單元進行檢測，以獲得第一檢測值和第二檢測值。在該實施例中，檢測可在充電時進行，也可在放電時進行。在上述例子中，第一檢測值和第二檢測值分別為ΔQ1和ΔQ2。以下以第一檢測值和第二檢測值為電荷變化量為例進行描述，但是能夠反應電阻R1和R2關係的其他檢測值，例如電平信號、電流等也均可採用。在本發明的實施例中，既可以同時檢測，也可以分別檢測。
在本發明的一個實施例中，如果進行同時檢測，則需要兩個自電容檢測模組同時對第一電極和第二電極進行檢測。
在本發明的另一個實施例中，也可採用一個自電容檢測模組進行檢測，參照步驟S401中，在通過第一電極對自電容C1充滿之後，即該自電容檢測模組通過第一電極對自電容C1進行檢測。接著再通過第二電極對自電容C2充電，接著該自電容檢測模組再通過第二電極對自電容C1進行檢測。
由於自電容檢測模組掃描該感應單元時採用的相位和電平信號均一致，因此對於同一個自電容C1來說充電時的電荷就等於它們電阻的反比。假設，從感應單元的第一電極和第二電極對感應單元檢測獲得的電荷變化量分別是ΔQ1與ΔQ2。在本發明的實施例中，自電容檢測模組可為目前已知的自電容檢測模組。在本發明的一個實施例中，如果採用兩個自電容檢測模組的話，則由於兩個自電容檢測模組可工藝多個器件，因此不會增大晶片的整體功耗。
步驟S403，根據第一檢測值和第二檢測值判斷該感應單元是否被觸摸。具體地，在本發明的一個實施例中，可通過判斷電荷變化量ΔQ1與ΔQ2是否大於閾值來確定是否被觸摸。當然，在本發明的其他實施例中，還可設置其他判斷方式，例如判斷電荷變化量ΔQ1與ΔQ2是否小於閾值，如果小於，則判斷感應單元被觸摸。同樣地，該閾值也需要根據觸摸螢幕的大小和類型，感應單元的尺寸確定。
步驟S404，如果判斷該感應單元被觸摸，則此時進一步計算相應的感應單元中所述第一電極至所述自電容的第一電阻與所述第二電極至所述自電容的第二電阻之間的比例關係。在本發明的實施例中，第一電阻和所述第二電阻之間的比例關係根據在對自電容充電/放電時，從第一電極和/或第二電極進行檢測獲得的第一檢測值和第二檢測值之間的比例關係計算得到。同上，C1所在的感應單元上的座標即為ΔQ2/(ΔQ1+ΔQ2)。
步驟S405，根據感應單元的位置確定在第二方向上的觸摸位置。具體地，可採用質心算法計算觸摸點在第二方向上的觸摸位置，以下對質心算法進行簡單介紹。
在滑條和觸摸板應用中，經常有必要在具體感應單元的本質間距以上確定出手指（或其他電容性物體）的位置。手指在滑條或觸摸板上的接觸面板通常大於任何個感應單元。為了採用一個中心來計算觸摸後的位置，對這個陣列進行掃描以驗證所給定的感測器位置是有效的，對於一定數量的相鄰感應單元信號的要求是要大於預設觸摸閾值。在找到最為強烈的信號後，此信號和那些大於觸摸閾值的臨近信號均用於計算中心：
本發明實施例提出了一種新穎的自電容檢測方式，在感應單元被觸摸時，觸摸點可以將該感應單元分為兩個電阻，在進行自電容檢測的同時考慮這兩個電阻就可以確定觸摸點在該感應單元上的位置。如第3圖所示，為本發明實施例觸控裝置的檢測原理示意圖。當手指觸摸該感應單元時，將相當於將該感應單元分割為兩個電阻，這兩個電阻的阻值與觸摸點的位置相關。例如，如圖所述，當觸摸點與第一電極210較近時，則電阻R1就較小，而電阻R2就較大；反之，當觸摸點與第二電極220較近時，則電阻R1就較大，而電阻R2就較小。因此，本發明通過對電阻R1和R2的檢測就可以確定觸摸點在該感應單元上的位置。在本發明的實施例中，可通過多種方式檢測電阻R1和R2，例如可通過檢測第一電極和第二電極的電流檢測值、自電容檢測值、電平信號檢測值和電荷變化量中的一種或多種，從而根據這些檢測值獲得電阻R1和R2。另外，在本發明的實施例中，檢測可在充電時進行（即獲得第一充電檢測值和第二充電檢測值），也可在放電時進行（即獲得第一放電檢測值和第二放電檢測值）。此外，在充電和放電時進行的檢測可以採用多種方式。但是需要說明的是，充電、放電或者檢測中至少有一個步驟是對第一電極和第二電極進行的，這樣才能夠獲得反應第一電阻和第二電阻之間差值的兩個檢測值，即第一檢測值和第二檢測值。也就是說，在充電、放電或檢測時需要有電流經過第一電阻和第二電阻，這樣檢測到的第一檢測值和第二檢測值才能夠反應第一電阻和第二電阻之間的差值。在本發明的實施例中，通常需要充兩次電（包括同時對第一電極和第二電極充電的情況），以及兩次檢測。在一些實施例中，還可能會進行兩次放電。在以下的實施例中均是進行兩次充電及兩次檢測，在以下的實施例中不再贅述。在此需要說明的是，進行兩次充電及兩次檢測僅是本發明實施例的一種方案，演算法相對比較簡單。然而本領域技術人員也可根據上述思想增加充電及檢測的次數，例如可進行三次充電和檢測，之後根據第一次的充電檢測值和第二次的充電檢測值計算第一電阻，再根據第一次的充電檢測值和第三次的充電檢測值計算第二電阻。
具體地，本發明包括但不限於以下幾種測量方式進行檢測：
1、先向感應單元的第一電極和第二電極施加電平信號以對自電容充電（如果該感應單元被觸摸則就會產生自電容）；接著從第一電極和/或第二電極進行充電檢測以獲得第一充電檢測值和第二充電檢測值。在該實施例中，由於充電是從第一電極和第二電極進行的，因此對於檢測來說既可以從第一電極進行檢測，也可以從第二電極進行檢測，或者也可從第一電極和第二電極分別進行檢測。還需要說明的是，在該實施例中，對第一電極和第二電極的充電可同時進行，也可分別進行，例如在第一電極和第二電極同時施加相同的電平信號以對自電容進行充電，在其他實施例中，第一電極和第二電極施加的電平信號也可以不同；或者，也可以先在第一電極上施加一個電平信號，之後再在第二電極上施加同一個電平信號或另一個電平信號。同樣地，進行檢測時既可以同時進行，也可分別進行。在以下實施例中，充電、放電或檢測均可同時進行，或者分別進行，在此不再贅述。
2、向所述感應單元的第一電極或第二電極分別兩次施加電平信號以對所述自電容進行兩次充電；接著在每次充電之後從所述第一電極和/或第二電極進行充電檢測以獲得所述第一充電檢測值和第二充電檢測值。先向感應單元的第一電極或第二電極施加電平信號以對自電容充電；接著分別從第一電極和第二電極進行充電檢測以獲得第一充電檢測值和第二充電檢測值。在該實施例中，由於充電是從第一電極或第二電極進行的，因此在檢測時需要從第一電極和第二電極分別進行檢測，其中，檢測可同時進行，也可分別進行。此外，在本發明的實施例中，還可以在第一電極進行兩次充電，並從第一電極進行兩次檢測，或者，從第二電極進行兩次充電，在第二電極進行兩次檢測。只要是，在兩次充電時，分別將另一個電極接地或接高阻以改變另一個電極的狀態。例如當向感應單元的第一電極分別兩次施加電平信號以對自電容進行兩次充電時，其中，兩次充電中的一次將所述第二電極接地，另一次將所述第二電極接為高阻；當向感應單元的第二電極分別兩次施加電平信號以對自電容進行兩次充電時，兩次充電中的一次將所述第一電極接地，另一次將所述第一電極接為高阻。這樣即使是在第一電極進行了兩次充電，由於第二電極狀態的改變，也能夠在第一電極進行兩次檢測，以獲得能夠反應第一電阻R1和第二電阻R2之間比例關係的第一檢測值和第二檢測值。
3、向感應單元的第一電極和第二電極施加電平信號以對自電容充電；接著控制第一電極和/或第二電極接地以對自電容放電；之後從第一電極和/或第二電極進行放電檢測以獲得所述第一放電檢測值和第二放電檢測值。在該實施例中，由於對自電容充電是從第一電極和第二電極進行的，因此放電或檢測就可從第一電極和/或第二電極進行。具體地，例如可同時向第一電極和第二電極施加電平信號以對自電容進行充電，或者也可不同時施加。在放電時兩次放電可均將第一電極接地，或者均將第二電極接地。
4、向感應單元的第一電極或第二電極施加電平信號以對自電容充電；接著分別控制第一電極和第二電極接地以對自電容放電；之後分別從第一電極和/或第二電極進行放電檢測以獲得第一放電檢測值和第二放電檢測值。在該實施例中，由於對自電容放電是從第一電極和第二電極進行的，因此充電或檢測就可從第一電極和/或第二電極進行。在該實施例中，兩次充電也可均用第一電極，而將第二電極分別接地或接為高阻。同樣地，兩次充電也可均用第二電極，而將第一電極分別接地或接為高阻。
5、向感應單元的第一電極或第二電極施加電平信號以對自電容充電；接著分別控制第一電極或第二電極接地以對自電容放電，之後分別從第一電極和第二電極進行放電檢測以獲得第一放電檢測值和第二放電檢測值。在該實施例中，由於對自電容檢測是從第一電極和第二電極進行的，因此充電或放電就可從第一電極和/或第二電極進行。在該實施例中，兩次充電也可均用第一電極，而將第二電極分別接地或接為高阻。同樣地，兩次充電也可均用第二電極，而將第一電極分別接地或接為高阻。
或者，在上述實施例的基礎之上，還可以在充電時進行一次檢測以獲得第一充電檢測值，在放電時進行第二次檢測以獲得第二放電檢測值，再根據第一充電檢測值和第二放電檢測值獲得第一電阻和第二電阻之間的比例關係。
從上述描述中可以看出，對於本發明的上述充電及檢測方式有很多種變化，但本發明的核心就是根據第一電阻和第二電阻之間的關係，例如比例關係或者其他關係來確定觸摸點的位置。進一步地，該第一電阻和第二電阻之間的關係需要通過自電容的充電和/或放電來檢測。如果感應單元沒有被觸摸，則就不會產生自電容，因此也不存在後續的充電/放電/檢測等，對於此本發明實施例不再檢測，在此不再贅述。
另外還需要說明的是，上述檢測方式僅為本發明的優選方式，本領域技術人員還可根據上述思想進行擴展或修改，這些均應包含在本發明的保護範圍之內。
如第4圖所示，為本發明實施例的觸摸檢測方法流程圖，該流程圖結合第3圖所示的原理圖一同進行說明。該方法包括以下步驟：
步驟S401，向感應單元的兩端施加電平信號，即向感應單元的第一電極和/或第二電極施加電平信號。在該實施例中，可向第一電極和第二電極施加相同的電平信號，也可施加不同的電平信號。在其他實施例中，也可僅從第一電極或第二電極進行充電兩次，或者第一次從第一電極充電第二次從第二電極充電，或者第一次從第二電極充電第二次從第一電極充電。
如果此時該感應單元被手指或其他物體觸摸，則該感應單元將會產生自電容C1（參照第3圖），通過施加的電平信號就可對自電容進行充電。在本發明的實施例中，通過對自電容的充電，可以提高自電容的檢測精度。
需要說明的是，如果向感應單元的兩端同時施加電平信號的話，則需要相應的兩個自電容檢測子模組同時從感應單元的兩端進行檢測。而如果分別向兩端時間的話，則僅需要一個自電容檢測子模組即可。
在本發明的一個實施例中，第一檢測值和第二檢測值可以為從第一電極和/或第二電極檢測到的電容電荷變化量ΔQ1和ΔQ2。
通過ΔQ1與ΔQ2，即檢測到得自電容變化量，就可以算出R1與R2的比例，由於圖形的規則線性關係，則可以算出觸摸點所在的橫坐標的位置，及自電容C1所在的位置。
步驟S402，從感應單元的兩端對感應單元進行檢測，以獲得第一檢測值和第二檢測值。在該實施例中，檢測可在充電時進行，也可在放電時進行。在上述例子中，第一檢測值和第二檢測值分別為ΔQ1和ΔQ2。以下以第一檢測值和第二檢測值為電荷變化量為例進行描述，但是能夠反應電阻R1和R2關係的其他檢測值，例如電平信號、電流等也均可採用。在本發明的實施例中，既可以同時檢測，也可以分別檢測。
在本發明的一個實施例中，如果進行同時檢測，則需要兩個自電容檢測模組同時對第一電極和第二電極進行檢測。
在本發明的另一個實施例中，也可採用一個自電容檢測模組進行檢測，參照步驟S401中，在通過第一電極對自電容C1充滿之後，即該自電容檢測模組通過第一電極對自電容C1進行檢測。接著再通過第二電極對自電容C2充電，接著該自電容檢測模組再通過第二電極對自電容C1進行檢測。
由於自電容檢測模組掃描該感應單元時採用的相位和電平信號均一致，因此對於同一個自電容C1來說充電時的電荷就等於它們電阻的反比。假設，從感應單元的第一電極和第二電極對感應單元檢測獲得的電荷變化量分別是ΔQ1與ΔQ2。在本發明的實施例中，自電容檢測模組可為目前已知的自電容檢測模組。在本發明的一個實施例中，如果採用兩個自電容檢測模組的話，則由於兩個自電容檢測模組可工藝多個器件，因此不會增大晶片的整體功耗。
步驟S403，根據第一檢測值和第二檢測值判斷該感應單元是否被觸摸。具體地，在本發明的一個實施例中，可通過判斷電荷變化量ΔQ1與ΔQ2是否大於閾值來確定是否被觸摸。當然，在本發明的其他實施例中，還可設置其他判斷方式，例如判斷電荷變化量ΔQ1與ΔQ2是否小於閾值，如果小於，則判斷感應單元被觸摸。同樣地，該閾值也需要根據觸摸螢幕的大小和類型，感應單元的尺寸確定。
步驟S404，如果判斷該感應單元被觸摸，則此時進一步計算相應的感應單元中所述第一電極至所述自電容的第一電阻與所述第二電極至所述自電容的第二電阻之間的比例關係。在本發明的實施例中，第一電阻和所述第二電阻之間的比例關係根據在對自電容充電/放電時，從第一電極和/或第二電極進行檢測獲得的第一檢測值和第二檢測值之間的比例關係計算得到。同上，C1所在的感應單元上的座標即為ΔQ2/(ΔQ1+ΔQ2)。
步驟S405，根據感應單元的位置確定在第二方向上的觸摸位置。具體地，可採用質心算法計算觸摸點在第二方向上的觸摸位置，以下對質心算法進行簡單介紹。
在滑條和觸摸板應用中，經常有必要在具體感應單元的本質間距以上確定出手指（或其他電容性物體）的位置。手指在滑條或觸摸板上的接觸面板通常大於任何個感應單元。為了採用一個中心來計算觸摸後的位置，對這個陣列進行掃描以驗證所給定的感測器位置是有效的，對於一定數量的相鄰感應單元信號的要求是要大於預設觸摸閾值。在找到最為強烈的信號後，此信號和那些大於觸摸閾值的臨近信號均用於計算中心：
其中，Ncent為中心處感應單元的標號，n為檢測到被觸摸的感應單元的個數，i為被觸摸感應單元的序號，其中i大於等於2。
例如，當手指觸摸在第一條通道，其電容變化量為y1，第二條通道上的電容變化量為y2和第三條通道上的電容變化量為y3時。其中第二通道y2電容變化量最大。Y座標就可以算是：
。
本發明實施例根據上述思想提出了一種觸控裝置。該觸控裝置包括基板、多個不相交的感應單元。其中，多個感應單元形成在基板之上，且多個感應單元的每個均具有相對設置的第一電極和第二電極。如第5圖所示，為本發明一個實施例的觸控裝置示意圖。該觸控裝置包括基板100、多個不相交的感應單元200和檢測模組300。其中，如圖所示，該感應單元200包括第一電極210和第二電極220、以及多個第一結構230，和多個第二結構240。其中，多個第二結構240可以相互平行，也可以不平行。並且，第二結構240和第一結構230之間的角度優選為90度，當然也可選擇其他角度。如第5圖所示，該感應單元200通過多個第二結構240將多個第一結構230首尾相連，感應單元200的第一電極210和第二電極220分別與兩端的第一結構230相連。從整體結構上看，該感應單元200為具有較大長寬比的矩形。雖然在圖中將感應單元200沿X軸設置，但是本領域技術人員應該理解的是，該感應單元200也可沿Y軸設置。通過該感應單元的結構可以有效地減少雜訊，提高感應的線性度。由於本發明實施例的感應單元的圖形結構為規則的蛇形，具體為實為若干個矩形連接而成。因此，當手指覆蓋在感應單元上的面積相對其他圖形來說更規則且面積更大。例如，對於三角形來說，且存在斜率的問題，而且其覆蓋面積具有不確定因素；對於菱形來說，手指覆蓋菱形的面積需要一半拿來計算X方向，而另外一半計算Y方向，所以菱形的面積對每個方向來說只用了一半。而在本發明實施例中，整個手指覆蓋面積都拿來計算X座標和Y座標，所以變化量更大，易於檢測。同理，手指覆蓋的感應單元電容變化也更精確，從而提高了線性度。而傳統的菱形或者三角形都是單端引線，這種單端引線的結構自身就是一個天線結構，所以更容易吸引和發射電磁波引起自身的干擾和對其他模組的干擾。而本發明實施例感應單元的雙端引線的結構自身形成一個閉環而不是開環的天線，所以不容易吸引雜訊也不容易發射雜訊，從而減少雜訊的影響，提高了靈敏度。
檢測模組300分別與多個感應單元200的第一電極210和第二電極220相連，且檢測模組300向向多個感應單元200的第一電極210和/或第二電極220施加電平信號，電平信號在感應單元200被觸摸時向所述感應單元產生的自電容充電，且檢測模組300在檢測到多個感應單元200中一個或部分被觸摸時，計算相應的感應單元中第一電極210至自電容的第一電阻與第二電極220至自電容的第二電阻之間的比例關係，並根據第一電阻和第二電阻之間的比例關係確定在第一方向上的觸摸位置，以及根據被觸摸的感應單元200的位置確定在第二方向上的觸摸位置。
在本發明的一個實施例中，第一方向為感應單元200的長度方向，第二方向為垂直於感應單元200的方向，感應單元200呈水準設置或垂直設置。雖然，在該實施例的第5圖中，感應單元沿水準方向放置，但是在其他實施例中，感應單元也可沿垂直方向設置。
如第6圖所示，為本發明另一個實施例的觸控裝置示意圖。該觸控裝置包括由基板100和多個相互平行的感應單元200所構成的觸摸螢幕檢測裝置、觸摸螢幕控制器400和與觸摸螢幕控制器400相連的上位機500。其中，觸摸螢幕控制器400中的一部分管腳與多個感應單元200的第一電極210相連，觸摸螢幕控制器400中的另一部分管腳與多個感應單元200的第二電極220相連，觸摸螢幕控制器400向多個感應單元200的第一電極210和/或第二電極220施加電平信號，該電平信號在感應單元200被觸摸時向感應單元200產生的自電容充電，且觸摸螢幕控制器400在檢測到多個感應單元200中一個或部分被觸摸時，計算相應的感應單元200中第一電極至自電容的第一電阻與第二電極至自電容的第二電阻之間的比例關係。同樣地，該充電、放電和檢測可同時進行也可分別進行，在此不再贅述。另外，第一檢測值和第二檢測值可為電流檢測值、自電容檢測值、電平信號檢測值和電荷變化量中的一種或多種，只要能反應第一電阻和第二電阻之間的差值即可。在本發明的一個實施例中，觸摸螢幕控制器400之中包括兩個自電容檢測模組以同時從第一電極210和第二電極220對感應單元200進行檢測。由於這兩個自電容檢測模組可以共用一些器件，因此也不會增加晶片的整體功耗。在本發明的另一個實施例中，也可僅採用一個自電容檢測模組依次從第一電極210和第二電極220對感應單元200進行檢測。上位機500接收觸摸螢幕控制器400發送的第一電阻和第二電阻之間的比例關係，並根據第一電阻和第二電阻之間的比例關係確定在第一方向上的觸摸位置，以及根據被觸摸的感應單元的位置確定在第二方向上的觸摸位置。。在本發明的實施例中，可採用質心算法計算在第二方向上的觸摸位置，從而進一步提高精度。這樣，上位機500就可以根據第一方向上的觸摸位置和第二方向上的觸摸位置確定觸摸點在觸摸螢幕上的位置。
綜上所述，本發明實施例通過對感應單元兩端的電極施加電平信號，如果該感應單元被觸碰，則會該感應單元會形成自電容，因此本發明通過施加的電平信號可對該自電容進行充電，並根據第一電阻和第二電阻之間的比例關係確定在第一方向上的觸摸位置。例如在本發明的一個實施例中，第一電阻和第二電阻之間的比例關係根據在對所述自電容充電/放電時，從所述第一電極和/或第二電極進行檢測獲得的第一檢測值和第二檢測值之間的比例關係計算得到。因此從第一電極和/或第二電極檢測該自電容充電/放電時產生的第一檢測值和第二檢測值。這樣，通過第一檢測值和第二檢測值就能夠反應觸摸點位於該感應單元的位置，從而進一步確定觸摸點在觸摸螢幕的位置。
本發明實施例提出了一種新穎的自電容檢測方式，在感應單元被觸摸時，觸摸點將該感應單元分為兩個電阻，在進行自電容檢測的同時考慮這兩個電阻就可以確定觸摸點在該感應單元上的位置。
本發明實施例的結構簡單，並且對於一個感應單元來說，可在其的第一電極和第二電極進行充電或放電，能夠降低RC常數，節省時間提高效率，並且保證座標不會偏移。此外，本發明實施例還可以有效提高電路的性噪比，降低電路雜訊，提高感應線性度。另外，本發明實施例的觸控裝置不受互電容影響，對水完全沒有反應。由於顯示幕與感應單元之間會有一個耦合電容存在，由於Vcom在不停地翻轉，相當於在這個耦合電容的一端加了一個不停翻轉的電壓，耦合電容的另一端電壓就會發生劇烈的抖動，從而會嚴重影響到感應單元對地的電容變化，當感應單元被觸摸時由於施加的電壓會使感應單元中產生電流，就等於在耦合電容的另一端加入了一個恒定的電壓，即使Vcom在不停翻轉，耦合電容的另一端電壓也只會發生微弱的變化，因此可以相應地消除螢幕遮罩層及相關工序，從而可以在增強了抗干擾能力的同時進一步降低成本。並且通過本發明實施例的感應單元結構能夠有效地減小雜訊，提高感應的線性度。
在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
儘管已經示出和描述了本發明的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由所附申請專利範圍及其等同限定。
本發明實施例根據上述思想提出了一種觸控裝置。該觸控裝置包括基板、多個不相交的感應單元。其中，多個感應單元形成在基板之上，且多個感應單元的每個均具有相對設置的第一電極和第二電極。如第5圖所示，為本發明一個實施例的觸控裝置示意圖。該觸控裝置包括基板100、多個不相交的感應單元200和檢測模組300。其中，如圖所示，該感應單元200包括第一電極210和第二電極220、以及多個第一結構230，和多個第二結構240。其中，多個第二結構240可以相互平行，也可以不平行。並且，第二結構240和第一結構230之間的角度優選為90度，當然也可選擇其他角度。如第5圖所示，該感應單元200通過多個第二結構240將多個第一結構230首尾相連，感應單元200的第一電極210和第二電極220分別與兩端的第一結構230相連。從整體結構上看，該感應單元200為具有較大長寬比的矩形。雖然在圖中將感應單元200沿X軸設置，但是本領域技術人員應該理解的是，該感應單元200也可沿Y軸設置。通過該感應單元的結構可以有效地減少雜訊，提高感應的線性度。由於本發明實施例的感應單元的圖形結構為規則的蛇形，具體為實為若干個矩形連接而成。因此，當手指覆蓋在感應單元上的面積相對其他圖形來說更規則且面積更大。例如，對於三角形來說，且存在斜率的問題，而且其覆蓋面積具有不確定因素；對於菱形來說，手指覆蓋菱形的面積需要一半拿來計算X方向，而另外一半計算Y方向，所以菱形的面積對每個方向來說只用了一半。而在本發明實施例中，整個手指覆蓋面積都拿來計算X座標和Y座標，所以變化量更大，易於檢測。同理，手指覆蓋的感應單元電容變化也更精確，從而提高了線性度。而傳統的菱形或者三角形都是單端引線，這種單端引線的結構自身就是一個天線結構，所以更容易吸引和發射電磁波引起自身的干擾和對其他模組的干擾。而本發明實施例感應單元的雙端引線的結構自身形成一個閉環而不是開環的天線，所以不容易吸引雜訊也不容易發射雜訊，從而減少雜訊的影響，提高了靈敏度。
檢測模組300分別與多個感應單元200的第一電極210和第二電極220相連，且檢測模組300向向多個感應單元200的第一電極210和/或第二電極220施加電平信號，電平信號在感應單元200被觸摸時向所述感應單元產生的自電容充電，且檢測模組300在檢測到多個感應單元200中一個或部分被觸摸時，計算相應的感應單元中第一電極210至自電容的第一電阻與第二電極220至自電容的第二電阻之間的比例關係，並根據第一電阻和第二電阻之間的比例關係確定在第一方向上的觸摸位置，以及根據被觸摸的感應單元200的位置確定在第二方向上的觸摸位置。
在本發明的一個實施例中，第一方向為感應單元200的長度方向，第二方向為垂直於感應單元200的方向，感應單元200呈水準設置或垂直設置。雖然，在該實施例的第5圖中，感應單元沿水準方向放置，但是在其他實施例中，感應單元也可沿垂直方向設置。
如第6圖所示，為本發明另一個實施例的觸控裝置示意圖。該觸控裝置包括由基板100和多個相互平行的感應單元200所構成的觸摸螢幕檢測裝置、觸摸螢幕控制器400和與觸摸螢幕控制器400相連的上位機500。其中，觸摸螢幕控制器400中的一部分管腳與多個感應單元200的第一電極210相連，觸摸螢幕控制器400中的另一部分管腳與多個感應單元200的第二電極220相連，觸摸螢幕控制器400向多個感應單元200的第一電極210和/或第二電極220施加電平信號，該電平信號在感應單元200被觸摸時向感應單元200產生的自電容充電，且觸摸螢幕控制器400在檢測到多個感應單元200中一個或部分被觸摸時，計算相應的感應單元200中第一電極至自電容的第一電阻與第二電極至自電容的第二電阻之間的比例關係。同樣地，該充電、放電和檢測可同時進行也可分別進行，在此不再贅述。另外，第一檢測值和第二檢測值可為電流檢測值、自電容檢測值、電平信號檢測值和電荷變化量中的一種或多種，只要能反應第一電阻和第二電阻之間的差值即可。在本發明的一個實施例中，觸摸螢幕控制器400之中包括兩個自電容檢測模組以同時從第一電極210和第二電極220對感應單元200進行檢測。由於這兩個自電容檢測模組可以共用一些器件，因此也不會增加晶片的整體功耗。在本發明的另一個實施例中，也可僅採用一個自電容檢測模組依次從第一電極210和第二電極220對感應單元200進行檢測。上位機500接收觸摸螢幕控制器400發送的第一電阻和第二電阻之間的比例關係，並根據第一電阻和第二電阻之間的比例關係確定在第一方向上的觸摸位置，以及根據被觸摸的感應單元的位置確定在第二方向上的觸摸位置。。在本發明的實施例中，可採用質心算法計算在第二方向上的觸摸位置，從而進一步提高精度。這樣，上位機500就可以根據第一方向上的觸摸位置和第二方向上的觸摸位置確定觸摸點在觸摸螢幕上的位置。
綜上所述，本發明實施例通過對感應單元兩端的電極施加電平信號，如果該感應單元被觸碰，則會該感應單元會形成自電容，因此本發明通過施加的電平信號可對該自電容進行充電，並根據第一電阻和第二電阻之間的比例關係確定在第一方向上的觸摸位置。例如在本發明的一個實施例中，第一電阻和第二電阻之間的比例關係根據在對所述自電容充電/放電時，從所述第一電極和/或第二電極進行檢測獲得的第一檢測值和第二檢測值之間的比例關係計算得到。因此從第一電極和/或第二電極檢測該自電容充電/放電時產生的第一檢測值和第二檢測值。這樣，通過第一檢測值和第二檢測值就能夠反應觸摸點位於該感應單元的位置，從而進一步確定觸摸點在觸摸螢幕的位置。
本發明實施例提出了一種新穎的自電容檢測方式，在感應單元被觸摸時，觸摸點將該感應單元分為兩個電阻，在進行自電容檢測的同時考慮這兩個電阻就可以確定觸摸點在該感應單元上的位置。
本發明實施例的結構簡單，並且對於一個感應單元來說，可在其的第一電極和第二電極進行充電或放電，能夠降低RC常數，節省時間提高效率，並且保證座標不會偏移。此外，本發明實施例還可以有效提高電路的性噪比，降低電路雜訊，提高感應線性度。另外，本發明實施例的觸控裝置不受互電容影響，對水完全沒有反應。由於顯示幕與感應單元之間會有一個耦合電容存在，由於Vcom在不停地翻轉，相當於在這個耦合電容的一端加了一個不停翻轉的電壓，耦合電容的另一端電壓就會發生劇烈的抖動，從而會嚴重影響到感應單元對地的電容變化，當感應單元被觸摸時由於施加的電壓會使感應單元中產生電流，就等於在耦合電容的另一端加入了一個恒定的電壓，即使Vcom在不停翻轉，耦合電容的另一端電壓也只會發生微弱的變化，因此可以相應地消除螢幕遮罩層及相關工序，從而可以在增強了抗干擾能力的同時進一步降低成本。並且通過本發明實施例的感應單元結構能夠有效地減小雜訊，提高感應的線性度。
在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
儘管已經示出和描述了本發明的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由所附申請專利範圍及其等同限定。
100、300’．．．基板
100’、200’．．．菱形結構感應單元
200．．．感應單元
210、220、500’．．．電極
230、240．．．結構
300．．．檢測模組
400．．．觸摸螢幕控制器
400’．．．三角形感應單元
500．．．上位機
600’．．．手指
R1、R2．．．電阻
C1．．．電容
本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：
第1圖為現有技術中常見的一種自電容觸摸螢幕的結構圖；
第2圖為現有技術中常見的另一種自電容觸摸螢幕的結構圖；
第3圖為本發明實施例觸控裝置的檢測原理示意圖；
第4圖為本發明實施例的觸摸檢測方法流程圖；
第5圖為本發明一個實施例的觸控裝置示意圖；
第6圖為本發明另一個實施例的觸控裝置示意圖。
第1圖為現有技術中常見的一種自電容觸摸螢幕的結構圖；
第2圖為現有技術中常見的另一種自電容觸摸螢幕的結構圖；
第3圖為本發明實施例觸控裝置的檢測原理示意圖；
第4圖為本發明實施例的觸摸檢測方法流程圖；
第5圖為本發明一個實施例的觸控裝置示意圖；
第6圖為本發明另一個實施例的觸控裝置示意圖。
100．．．基板
200．．．感應單元
210、220．．．電極
230、240．．．結構
300．．．檢測模組
Claims (29)
- 一種觸控裝置，其特徵在於，包括：基板；
多個不相交的感應單元，所述多個感應單元形成在所述基板之上，且所述多個感應單元的每個均包括第一電極、第二電極、多個第一結構，和多個第二結構，其中，通過所述多個第二結構將所述多個第一結構首尾相連，且所述第一電極與所述感應單元一端的第一結構相連，所述第二電極與所述感應單元另一端的第一結構相連；和
檢測模組，所述檢測模組分別與所述多個感應單元中每個的第一電極和第二電極相連，所述檢測模組向所述多個感應單元的第一電極和/或第二電極施加電平信號，所述電平信號在感應單元被觸摸時向所述感應單元產生的自電容充電，且所述檢測模組在檢測到所述多個感應單元中一個或部分被觸摸時，計算相應的感應單元中所述第一電極至所述自電容的第一電阻與所述第二電極至所述自電容的第二電阻之間的比例關係，並根據所述第一電阻和所述第二電阻之間的比例關係確定在第一方向上的觸摸位置，以及根據所述被觸摸的感應單元的位置確定在第二方向上的觸摸位置。 - 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述第一電阻和所述第二電阻之間的比例關係根據在對所述自電容充電/放電時，從所述第一電極和/或第二電極進行檢測獲得的第一檢測值和第二檢測值之間的比例關係計算得到。
- 如申請專利範圍第2項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述第一檢測值和所述第二檢測值為電流檢測值、自電容檢測值、電壓檢測值和電荷變化量中的一種或多種。
- 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述檢測模組根據所述第一方向上的觸摸位置和第二方向上的觸摸位置確定所述觸摸點在觸摸螢幕上的位置。
- 如申請專利範圍第1或4項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述第一方向為所述感應單元的長度方向，所述第二方向為垂直於所述感應單元的方向，所述感應單元水準設置或垂直設置。
- 如申請專利範圍第1項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述第一結構和所述第二結構為矩形。
- 如申請專利範圍第2項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述第一檢測值包括第一充電檢測值或第一放電檢測值，所述第二檢測值包括第二充電檢測值或第二放電檢測值。
- 如申請專利範圍第7項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述檢測模組向所述感應單元的第一電極和第二電極施加電平信號以對所述自電容充電，所述檢測模組從所述第一電極和/或第二電極進行充電檢測以獲得所述第一充電檢測值和第二充電檢測值。
- 如申請專利範圍第7項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述檢測模組向所述感應單元的第一電極或第二電極分別兩次施加電平信號以對所述自電容進行兩次充電，在每次充電之後所述檢測模組從所述第一電極和/或第二電極進行充電檢測以獲得所述第一充電檢測值和第二充電檢測值。
- 如申請專利範圍第9項所述的觸控裝置，其特徵在於，當所述檢測模組向所述感應單元的第一電極分別兩次施加電平信號以對所述自電容進行兩次充電時，所述兩次充電中的一次將所述第二電極接地，另一次將所述第二電極接為高阻；
當所述檢測模組向所述感應單元的第二電極分別兩次施加電平信號以對所述自電容進行兩次充電時，所述兩次充電中的一次將所述第一電極接地，另一次將所述第一電極接為高阻。 - 如申請專利範圍第7項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述檢測模組向所述感應單元的第一電極和第二電極施加電平信號以對所述自電容充電，所述檢測模組控制所述第一電極和/或所述第二電極接地以對所述自電容放電，所述檢測模組從所述第一電極和/或第二電極進行放電檢測以獲得所述第一放電檢測值和第二放電檢測值。
- 如申請專利範圍第7項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述檢測模組向所述感應單元的第一電極或第二電極施加電平信號以對所述自電容充電，所述檢測模組分別控制所述第一電極和所述第二電極接地以對所述自電容放電，所述檢測模組分別從所述第一電極和/或第二電極進行放電檢測以獲得所述第一放電檢測值和第二放電檢測值。
- 如申請專利範圍第7項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述檢測模組向所述感應單元的第一電極或第二電極施加電平信號以對所述自電容充電，所述檢測模組分別控制所述第一電極或所述第二電極接地以對所述自電容放電，所述檢測模組分別從所述第一電極和第二電極進行放電檢測以獲得所述第一放電檢測值和第二放電檢測值。
- 如申請專利範圍第7項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述檢測模組包括一個或兩個自電容檢測子模組。
- 一種感應單元，其特徵在於，包括：
多個第一結構；
多個第二結構，通過所述多個第二結構將多個第一結構首尾相連；
第一電極，所述第一電極與所述感應單元一端的第一結構相連；和
第二電極，所述第二電極與所述感應單元另一端的第一結構相連，
其中，每個第一電極和第二電極均與觸摸螢幕控制器的一個管腳相連。 - 一種觸摸螢幕檢測裝置，其特徵在於，包括：
基板；和
多個不相交的感應單元，所述多個感應單元形成在所述基板之上，且所述多個感應單元的每個均包括第一電極、第二電極、多個第一結構，和多個第二結構，其中，通過所述多個第二結構將所述多個第一結構首尾相連，且所述第一電極與所述感應單元一端的第一結構相連，所述第二電極與所述感應單元另一端的第一結構相連，每個第一電極和第二電極均與觸摸螢幕控制器的一個管腳相連。 - 一種觸控裝置，其特徵在於，包括：
觸摸螢幕檢測裝置，所述觸摸螢幕檢測裝置為如申請專利範圍第16項所述的觸摸螢幕檢測裝置；
觸摸螢幕控制器，所述觸摸螢幕控制器中的一部分管腳與所述多個感應單元的第一電極相連，所述觸摸螢幕控制器中的另一部分管腳與所述多個感應單元的第二電極相連，且所述觸摸螢幕控制器向所述多個感應單元的第一電極和/或第二電極施加電平信號，所述電平信號在感應單元被觸摸時向所述感應單元產生的自電容充電，且所述觸摸螢幕控制器在檢測到所述多個感應單元中一個或部分被觸摸時，計算相應的感應單元中所述第一電極至所述自電容的第一電阻與所述第二電極至所述自電容的第二電阻之間的比例關係；
上位機，所述上位機接收所述觸摸螢幕控制器發送的第一電阻和第二電阻之間的比例關係，並根據所述第一電阻和所述第二電阻之間的比例關係確定在第一方向上的觸摸位置，以及根據所述被觸摸的感應單元的位置確定在第二方向上的觸摸位置。 - 如申請專利範圍第17項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述第一電阻和所述第二電阻之間的比例關係根據在對所述自電容充電/放電時，從所述第一電極和/或第二電極進行檢測獲得的第一檢測值和第二檢測值之間的比例關係計算得到。
- 如申請專利範圍第18項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述第一檢測值和所述第二檢測值為電流檢測值、自電容檢測值、電壓檢測值和電荷變化量中的一種或多種。
- 如申請專利範圍第17項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述上位機根據所述第一方向上的觸摸位置和第二方向上的觸摸位置確定所述觸摸點在觸摸螢幕上的位置。
- 如申請專利範圍第17或20項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述第一方向為所述感應單元的長度方向，所述第二方向為垂直於所述感應單元的方向，所述感應單元水準設置或垂直設置。
- 如申請專利範圍第17項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述第一檢測值包括第一充電檢測值或第一放電檢測值，所述第二檢測值包括第二充電檢測值或第二放電檢測值。
- 如申請專利範圍第22項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述觸摸螢幕控制器向所述感應單元的第一電極和第二電極施加電平信號以對所述自電容充電，所述觸摸螢幕控制器從所述第一電極和/或第二電極進行充電檢測以獲得所述第一充電檢測值和第二充電檢測值。
- 如申請專利範圍第22項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述觸摸螢幕控制器向所述感應單元的第一電極或第二電極分別兩次施加電平信號以對所述自電容進行兩次充電，在每次充電之後所述觸摸螢幕控制器從所述第一電極和/或第二電極進行充電檢測以獲得所述第一充電檢測值和第二充電檢測值。
- 如申請專利範圍第24項所述的觸控裝置，其特徵在於，當所述觸摸螢幕控制器向所述感應單元的第一電極分別兩次施加電平信號以對所述自電容進行兩次充電時，所述兩次充電中的一次將所述第二電極接地，另一次將所述第二電極接為高阻；
當所述觸摸螢幕控制器向所述感應單元的第二電極分別兩次施加電平信號以對所述自電容進行兩次充電時，所述兩次充電中的一次將所述第一電極接地，另一次將所述第一電極接為高阻。 - 如申請專利範圍第22項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述觸摸螢幕控制器向所述感應單元的第一電極和第二電極施加電平信號以對所述自電容充電，所述觸摸螢幕控制器控制所述第一電極和/或所述第二電極接地以對所述自電容放電，所述觸摸螢幕控制器從所述第一電極和/或第二電極進行放電檢測以獲得所述第一放電檢測值和第二放電檢測值。
- 如申請專利範圍第22項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述觸摸螢幕控制器向所述感應單元的第一電極或第二電極施加電平信號以對所述自電容充電，所述觸摸螢幕控制器分別控制所述第一電極和所述第二電極接地以對所述自電容放電，所述觸摸螢幕控制器分別從所述第一電極和/或第二電極進行放電檢測以獲得所述第一放電檢測值和第二放電檢測值。
- 如申請專利範圍第22項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述觸摸螢幕控制器向所述感應單元的第一電極或第二電極施加電平信號以對所述自電容充電，所述觸摸螢幕控制器分別控制所述第一電極或所述第二電極接地以對所述自電容放電，所述檢測模組分別從所述第一電極和第二電極進行放電檢測以獲得所述第一放電檢測值和第二放電檢測值。
- 如申請專利範圍第22項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述觸摸螢幕控制器包括一個或兩個自電容檢測子模組。
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