TW201308180A - 觸摸檢測方法、觸控裝置和可攜式電子設備 - Google Patents
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Abstract
本發明提出一種觸摸檢測方法及觸控裝置、可攜式電子設備。該方法包括：向多個感應單元中一個感應單元的第一電極和/或第二電極施加高電平信號以在感應單元被觸摸時對所述感應單元產生的自電容進行充電；將感應單元的第一電極和第二電極均接地；分別從第一電極和第二電極進行檢測以分別獲得第一檢測值和第二檢測值；根據第一檢測值和所述第二檢測值分別計算自電容至第一電極之間的第一電阻和自電容至第二電極之間的第二電阻的比例關係；根據第一電阻和第二電阻之間的比例關係確定觸摸位置。本發明實施例的結構簡單，並且對於一個感應單元來說，在充電或放電時進行檢測，不僅能夠降低RC常數，節省時間提高效率，並且還能夠保證座標不會偏移。
Description
本發明涉及電子設備設計及製造技術領域，特別涉及一種觸摸螢幕的觸摸檢測方法、觸控裝置以及可攜式電子設備。
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攜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，則將該行和列的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2a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’。如第2b圖所示，為三角形自電容觸摸螢幕的檢測原理。如圖所示，橢圓表示手指，S1、S2表示手指與兩個三角形感應單元的接觸面積。假設座標原點在左下角，則橫坐標X=S2/(S1+S2)*P，其中，P為解析度。當手指向右移動時，由於S2不是線性增大，所以X座標存在一個偏差。從上述原理可以看出，目前的三角形感應單元是單端檢測，即只從一個方向檢測，然後通過演算法算出兩個方向的座標。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，由於該感應單元為三角形，當手指橫向移動時面積不是線性增大，因此線性度較差，導致了座標計算發生偏移，線性度不夠好。
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電平信號的影響會對感應電容形成嚴重的干擾，其中，Vcom電平信號是為了防止LCD螢幕液晶老化而不停翻轉的電平信號。
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，則將該行和列的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2a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’。如第2b圖所示，為三角形自電容觸摸螢幕的檢測原理。如圖所示，橢圓表示手指，S1、S2表示手指與兩個三角形感應單元的接觸面積。假設座標原點在左下角，則橫坐標X=S2/(S1+S2)*P，其中，P為解析度。當手指向右移動時，由於S2不是線性增大，所以X座標存在一個偏差。從上述原理可以看出，目前的三角形感應單元是單端檢測，即只從一個方向檢測，然後通過演算法算出兩個方向的座標。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，由於該感應單元為三角形，當手指橫向移動時面積不是線性增大，因此線性度較差，導致了座標計算發生偏移，線性度不夠好。
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電平信號的影響會對感應電容形成嚴重的干擾，其中，Vcom電平信號是為了防止LCD螢幕液晶老化而不停翻轉的電平信號。
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摸螢幕的觸摸檢測方法，觸摸螢幕包括多個不相交的感應單元，所述每個感應單元的兩端分別具有第一電極和第二電極，所述方法包括以下步驟：向所述多個感應單元中一個感應單元的第一電極和/或第二電極施加高電平信號以在所述感應單元被觸摸時對所述感應單元產生的自電容進行充電；將所述感應單元的第一電極和第二電極均接地；分別從所述第一電極和所述第二電極進行檢測以分別獲得第一檢測值和第二檢測值；根據所述第一檢測值和所述第二檢測值分別計算所述自電容至所述第一電極之間的第一電阻和所述自電容至所述第二電極之間的第二電阻的比例關係；根據所述第一電阻和所述第二電阻之間的比例關係確定觸摸位置。
本發明第二方面還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具有第一電極和第二電極；觸摸螢幕控制晶片，所述觸摸螢幕控制晶片進一步包括：充電模組，所述充電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，所述充電模組向所述多個感應單元中一個感應單元的第一電極和/或第二電極施加高電平信號以在所述感應單元被觸摸時對所述感應單元產生的自電容進行充電；放電模組，所述放電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，所述放電模組在所述充電模組對所述自電容充電之後，將所述感應單元的第一電極和第二電極均接地；以及第一檢測模組和第二檢測模組，所述第一檢測模組和第二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，所述第一檢測模組和第二檢測模組在所述放電模組放電時，分別從所述第一電極和所述第二電極進行檢測以分別獲得第一檢測值和第二檢測值；和控制及計算模組，用於對所述充電模組、放電模組、第一檢測模組和第二檢測模組進行控制，並根據所述第一檢測值和所述第二檢測值分別計算所述自電容至所述第一電極之間的第一電阻和所述自電容至所述第二電極之間的第二電阻，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觸摸位置。
本發明第三方面還提出了一種可攜式電子設備，包括如上所述的觸控裝置。
本發明的觸控裝置中的感應單元採用雙端檢測，即感應單元的兩端均具有電極，且每個電極均與觸摸螢幕控制晶片的對應管腳相連，在進行觸摸檢測時通過感應單元自身即可實現對觸摸點的定位。
更為重要的是，本發明通過計算第一電阻和第二電阻之間比例實現觸摸位置的確定，因此相對於目前的菱形或三角形設計來說，由於在確定觸摸位置時，無需計算自電容的大小，且自電容的大小不會影響觸摸位置的精度，從而提高了測量精度，改善了線性度。
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，觸摸物體（例如手指）則會與該感應單元形成自電容，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觸摸螢幕上的觸摸位置。且通過本發明實施例的先在第一電極和/或第二電極施加高電平信號以對自電容進行充電，接著將第一電極和第二電極分別接地以對自電容進行放電的檢測方式，可以對觸摸螢幕上的觸摸位置進行精確檢測，在保證檢測速度的前提下，有效地提高檢測精度。
本發明提出了一種新穎的自電容檢測方式，在感應單元被觸摸時，觸摸點就可將該感應單元分為兩個電阻，從而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，在充電或放電時進行檢測，不僅能夠降低RC常數，節省時間提高效率，並且還能夠保證座標不會偏移。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。並且，在檢測過程中由於對被觸摸的感應單元進行充電，因此其中會產生小電流，能夠很好地消除Vcom電平信號對觸摸螢幕中感應單元產生的自電容的影響，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。
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摸螢幕的觸摸檢測方法，觸摸螢幕包括多個不相交的感應單元，所述每個感應單元的兩端分別具有第一電極和第二電極，所述方法包括以下步驟：向所述多個感應單元中一個感應單元的第一電極和/或第二電極施加高電平信號以在所述感應單元被觸摸時對所述感應單元產生的自電容進行充電；將所述感應單元的第一電極和第二電極均接地；分別從所述第一電極和所述第二電極進行檢測以分別獲得第一檢測值和第二檢測值；根據所述第一檢測值和所述第二檢測值分別計算所述自電容至所述第一電極之間的第一電阻和所述自電容至所述第二電極之間的第二電阻的比例關係；根據所述第一電阻和所述第二電阻之間的比例關係確定觸摸位置。
本發明第二方面還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具有第一電極和第二電極；觸摸螢幕控制晶片，所述觸摸螢幕控制晶片進一步包括：充電模組，所述充電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，所述充電模組向所述多個感應單元中一個感應單元的第一電極和/或第二電極施加高電平信號以在所述感應單元被觸摸時對所述感應單元產生的自電容進行充電；放電模組，所述放電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，所述放電模組在所述充電模組對所述自電容充電之後，將所述感應單元的第一電極和第二電極均接地；以及第一檢測模組和第二檢測模組，所述第一檢測模組和第二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，所述第一檢測模組和第二檢測模組在所述放電模組放電時，分別從所述第一電極和所述第二電極進行檢測以分別獲得第一檢測值和第二檢測值；和控制及計算模組，用於對所述充電模組、放電模組、第一檢測模組和第二檢測模組進行控制，並根據所述第一檢測值和所述第二檢測值分別計算所述自電容至所述第一電極之間的第一電阻和所述自電容至所述第二電極之間的第二電阻，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觸摸位置。
本發明第三方面還提出了一種可攜式電子設備，包括如上所述的觸控裝置。
本發明的觸控裝置中的感應單元採用雙端檢測，即感應單元的兩端均具有電極，且每個電極均與觸摸螢幕控制晶片的對應管腳相連，在進行觸摸檢測時通過感應單元自身即可實現對觸摸點的定位。
更為重要的是，本發明通過計算第一電阻和第二電阻之間比例實現觸摸位置的確定，因此相對於目前的菱形或三角形設計來說，由於在確定觸摸位置時，無需計算自電容的大小，且自電容的大小不會影響觸摸位置的精度，從而提高了測量精度，改善了線性度。
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，觸摸物體（例如手指）則會與該感應單元形成自電容，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觸摸螢幕上的觸摸位置。且通過本發明實施例的先在第一電極和/或第二電極施加高電平信號以對自電容進行充電，接著將第一電極和第二電極分別接地以對自電容進行放電的檢測方式，可以對觸摸螢幕上的觸摸位置進行精確檢測，在保證檢測速度的前提下，有效地提高檢測精度。
本發明提出了一種新穎的自電容檢測方式，在感應單元被觸摸時，觸摸點就可將該感應單元分為兩個電阻，從而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，在充電或放電時進行檢測，不僅能夠降低RC常數，節省時間提高效率，並且還能夠保證座標不會偏移。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。並且，在檢測過程中由於對被觸摸的感應單元進行充電，因此其中會產生小電流，能夠很好地消除Vcom電平信號對觸摸螢幕中感應單元產生的自電容的影響，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。
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。
需要說明的是，在本發明的實施例中，上述第一電極和第二電極的功能相同，且二者可以互換，因此在上述實施例中，既可以從第一電極檢測也可以從第二電極檢測，只要能滿足在充電、放電或檢測時需要有電流經過第一電阻和第二電阻這一要求即可。
在本發明的實施例中，可以以掃描的方式依次向多個感應單元施加相應的電壓，同時在檢測時也可以以掃描的方式依次進行檢測。
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，向多個感應單元中一個感應單元的第一電極和/或第二電極施加高電平信號以在感應單元被觸摸時對感應單元產生的自電容進行充電。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。
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），因此通過施加的高電平信號就可對自電容進行充電。此外，在本發明的實施例中，通過對自電容的充電，還可以提高自電容的檢測精度。
在本發明的一個實施例中，如果該感應單元沒有被觸摸，則後續將檢測到非常小的自電容，因此可判斷其未被觸摸。
在本發明的一個實施例中，可向第一電極施加高電平信號，而第二電極斷開；或者，可向第二電極施加高電平信號，而第一電極斷開；或者，可向第一電極和第二電極均施加高電平信號。在本發明的一個實施例中，可同時向第一電極和第二電極施加高電平信號。在本發明的另一個實施例中，也可分別施加。還需要說明的是，第一電極和第二電極施加的高電平信號的幅值可以相等，也可以不等。在本發明的優選實施例中，第一電極和第二電極施加的高電平信號的幅值相等，例如Vcc。
同樣地，在本發明的實施例中，可以以掃描的方式依次向多個感應單元施加相應的電壓，同時在檢測時也可以以掃描的方式依次進行檢測。
步驟S402，將感應單元的第一電極和第二電極均接地，以對自電容進行放電。
步驟S403，分別從第一電極和所述第二電極進行檢測以分別獲得第一檢測值和第二檢測值。在上述例子中，假設第一檢測值和第二檢測值分別為ΔQ1和Δ Q2。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之間關係的其他檢測值，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。
需要說明的是，在該實施例中，需要相應的兩個CTS（電容檢測模組）同時從感應單元的兩端進行檢測。
步驟S404，根據第一檢測值和第二檢測值分別計算自電容至第一電極之間的第一電阻和自電容至第二電極之間的第二電阻的比例關係。根據第一電阻和第二電阻的比例關係計算觸摸物體（例如手指）的觸摸位置。在本發明的一個實施例中，通過ΔQ1與ΔQ2，即分別從第一電極和第二電極檢測自電容變化量，就可以算出R1與R2的比例關係，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。同上，C1所在的感應單元上的座標即為ΔQ2/(ΔQ1+ΔQ2)。在本發明的實施例中，如果感應單元為門形感應單元或L形感應單元，則通過第一電阻和第二電阻之間的比值就可確定在觸摸螢幕上的觸摸位置，以下將結合具體的例子進行詳述。但在本發明的其他實施例中，如果感應單元為矩形感應單元或蛇形（但整體上看相當於矩形）感應單元，則步驟S404只能計算出在觸摸螢幕第一方向上的觸摸位置，該第一方向可以是感應單元的長度方向（例如觸摸螢幕的水準方向）。
如果感應單元為矩形感應單元或蛇形（但整體上看相當於矩形）感應單元，則還需要根據感應單元的位置確定在第二方向上的觸摸位置。在本發明的一個實施例中，第一方向為感應單元的長度方向，第二方向為垂直於感應單元的方向，感應單元水準設置或垂直設置。
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，因此在此不再贅述。
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共用多個裝置，因此不會增大晶片的整體功耗。
在本發明的一個實施例中，感應單元可採用不同的形狀。優選地，多個不相交的感應單元位於同一層，從而在保證檢測精度的情況下，能夠極大地節省成本。
如第5圖所示，為本發明實施例的矩形感應單元被觸摸的示意圖。該感應單元為矩形，且多個感應單元與所述觸摸螢幕的第一方向相互平行，因此觸摸位置為在第一方向上的觸摸位置。
如第6a圖所示，為本發明一個實施例的感應單元結構圖。該感應單元200包括多個第一部分230和多個平行第二部分240，其中，相鄰的第一部分230之間通過第二部分240相連，以形成多個交替排列的第一凹槽1000和第二凹槽2000，其中，多個第一凹槽1000和多個第二凹槽2000的開口方向相反，所述觸摸位置為觸摸物體在所述第一方向上的觸摸位置。優選地，第二部分240沿第一方向排列。在本發明的一個實施例中，多個第一部分230可以相互平行，也可以不平行。且，優選地，第二部分240為矩形。在本發明的其他實施例中，第一部分230也可為矩形，但第一部分230還可為其他多種形狀。在該實施例中，通過第一部分230增加電阻的阻抗，從而增大感應單元200的阻抗，使得第一電阻和第二電阻更易檢測，進一步地提高檢測精度。且在該實施例中，優選地，第二部分240之間的間隔相等，從而能夠從感應單元的阻抗進行均勻地提高，以改善檢測精度。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，具體地，感應單元200可水準設置或垂直設置。
在本發明的實施例中，感應單元200長度方向的尺寸與基板的尺寸基本一致，因此觸控裝置結構簡單，容易製造，且製造成本低。
在本發明的一個實施例中，第一電極210和第二電極220分別與多個第一部分230中的兩個第一部分相連。但是在本發明的另一個實施例中，第一電極210和第二電極220分別與多個第二部分240中的兩個第二部分相連，如第6b圖所示。
並且，在本發明的實施例中，第二部分240和第一部分230之間相互垂直，二者之間的角度優選為90度，當然也可選擇其他角度。如第6a圖所示，該感應單元200通過多個第二部分240將多個第一部分230首尾相連，感應單元200的第一電極210和第二電極220分別與兩端的第一部分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。該需要說明的是，雖然在第6a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。
如第7a圖所示，為本發明另一個實施例的感應單元結構圖。在該實施例中，該感應單元200可為門形，且多個感應單元200中每個感應單元200的長度不同，多個感應單元200之間相互嵌套。其中，每個所述感應單元包括第三部分250、不相交的第四部分260和第五部分270。優選地，第三部分250與基板100的第一邊110平行，第四部分260和第五部分270與基板100的第二邊120平行，且第四部分260一端與第三部分250的一端相連，第五部分270的一端與第三部分250的另一端相連。感應單元200的第四部分260的另一端具有第一電極210，第五部分270的另一端具有第二電極220，其中，每個第一電極210和第二電極220均與觸摸螢幕控制晶片的對應的管腳相連。
在本發明的實施例中，所謂相互嵌套是指外側的感應單元部分地包圍內側的感應單元，例如如第7a圖所示，這樣能夠在保證精度的同時達到較大的覆蓋率，並且降低運算的複雜度，提高觸摸螢幕的回應速度。當然本領域技術人員還可根據第7a圖的思想採用其他相互嵌套的方式排列感應單元。在本發明的一個實施例中，每個感應單元200的第三部分250與其他感應單元200的第三部分250平行，每個感應單元200的第四部分260與其他感應單元200的第四部分260平行，每個感應單元200的第五部分270與其他感應單元200的第五部分270平行。在本發明的一個實施例中，感應單元200的第三部分250、第四部分260和第五部分270中至少一個為矩形，優選地，第三部分250、第四部分260和第五部分270均為矩形。在該實施例中，由於矩形結構圖形規則，因此在手指橫向或縱向移動時線性度好，此外，兩個矩形結構之間的間距相同，便於計算，從而提高計算速度。
在本發明的一個實施例中，每個感應單元200的第四部分260與第五部分270長度相等。
在本發明的一個實施例中，基板100為矩形，第一邊110和第二邊120之間相互垂直，且第四部分260和第三部分250之間相互垂直，第五部分270和第三部分250之間相互垂直。
在本發明的一個實施例中，相鄰兩個感應單元200的第三部分250之間的間距相等，相鄰兩個感應單元200的第四部分260之間的間距相等，相鄰兩個感應單元200的第五部分270之間的間距相等。這樣就可以通過多個感應單元200對觸摸螢幕的第一邊110和第二邊120均勻劃分，從而提高運算速度。當然在本發明的其他實施例中，相鄰兩個感應單元200的第三部分250之間的間距也可不相等，或者，相鄰兩個感應單元200的第四部分260之間的間距也可不相等，如第7b圖所示。例如，由於用戶往往觸摸在觸摸螢幕的中心部位，因此可以將觸摸螢幕中心部位的感應單元之間的間距減小，從而提高中心部位的檢測精度。
在本發明的一個實施例中，多個感應單元200相對於基板100的中心軸Y對稱，如第7a圖所示，中心軸Y垂直於第三部分250，從而更有利於提高精度。
如第7a圖所示，在該實施例中，感應單元200的第一電極210和第二電極220均位於基板100的第一邊110上。在該實施例中，檢測到在感應單元上的觸摸位置之後，即可獲得在觸摸螢幕之上的觸摸位置。
需要說明的是，上述第7a圖為本發明較優的實施例，其能夠獲得較大的覆蓋率，但是本發明的其他實施例可對第7a圖進行一些等同的變化，例如第四部分260和第五部分270可以是不平行的。
本發明實施例中的感應單元採用類似門形的結構，不僅結構簡單，便於製作，所有引線都在同一邊，設計方便，減少銀漿成本並且製作容易，對減少生產成本有很大幫助。
如第8圖所示，為本發明實施例的感應單元被觸摸時的示意圖。從第8圖可知，第一電極為210，第二電極為220，觸摸位置A接近於第二電極，假設感應單元的長度為10個單位長度，且將感應單元均勻地分為10份，其中，感應單元第三部分250的長度為4個單位長度，感應單元第四部分260和第五部分270的長度為3個單位長度。經過檢測，獲知第一電阻和第二電阻之比為4:1，即第一電極210至觸摸位置的長度（由第一電阻體現）為全部感應單元長度的80%。換句話說，觸摸點位於距離第一電極210處8個單位長度的位置，獲知，觸摸點位於距離第二電極220處2個單位長度的位置。當手指移動時，觸摸位置會相應移動，因此通過觸摸位置的變換就可判斷手指相應的移動軌跡，從而判斷用戶的輸入指令。
從第8圖的以上例子可以看出，本發明的計算方式非常簡單，因此能夠極大地提高觸摸螢幕檢測的反應速度。在本發明的實施例中，通常手指或其他物體會觸摸多個感應單元，此時可以先獲得在這被觸摸的多個感應單元中每個的觸摸位置，然後通過求平均的方式計算最終在觸摸螢幕上的觸摸位置。
如第9a圖所示，為本發明再一個實施例觸摸螢幕檢測設備結構圖。在本發明的一個實施例中，多個感應單元的長度逐漸增加，且每個所述感應單元包括第六部分280和第七部分290。第六部分280的一端具有第一電極210，第七部分290的一端與第六部分280的另一端相連，且第七部分290的另一端具有第二電極220。
具體地，第六部分280與基板100的第一邊110平行，第七部分290與基板100的第二邊120平行，且第一邊110和第二邊120相鄰。且每個第一電極210和第二電極220均與觸摸螢幕控制晶片的對應管腳相連。
在本發明的優選實施例中，每個感應單元200的第六部分280與其他感應單元200的第六部分280平行，每個感應單元200的第七部分290與其他感應單元200的第七部分290平行。通過這樣的設置能夠有效地提高感應單元對觸摸螢幕的覆蓋率。在本發明的一個實施例中，感應單元200的第六部分280、第七部分290中至少一個為矩形，優選地，第六部分280、第七部分290均為矩形。在該實施例中，由於矩形結構圖形規則，因此在手指橫向或縱向移動時線性度好，此外，兩個矩形結構之間的間距相同，便於計算。
本發明實施例的觸摸螢幕檢測裝置中的感應單元採用雙端檢測，即感應單元的兩端均具有電極，且每個電極均與觸摸螢幕控制晶片的對應管腳相連，在進行觸摸檢測時通過感應單元自身即可實現對觸摸點的定位。
更為重要的是，本發明通過計算第一電阻和第二電阻之間比例實現觸摸位置的確定，因此相對於目前的菱形或三角形設計來說，由於在確定觸摸位置時，無需計算自電容的大小，且自電容的大小不會影響觸摸位置的精度，對自電容檢測精度的依賴降低，從而提高了測量精度，改善了線性度。此外，由於本發明實施例的第六部分280和第七部分290中任意一個均可為形狀規則的矩形，因此相對於目前的菱形或三角形等不規則的形狀來說，也可以進一步地提高線性度。
在本發明的一個實施例中，每個感應單元的第六部分280與第七部分290長度相等，從而能夠提高運算速度。優選地，基板100為矩形，第一邊110和第二邊120之間相互垂直。第一邊110和第二邊120相互垂直，不僅使得感應單元設計更加規則，例如使得感應單元的第六部分280和第七部分290之間也相互垂直，從而提高對觸摸螢幕的覆蓋率，而且第六部分280和第七部分290之間相互垂直也可以提高檢測的線性度。
在本發明的一個實施例中，相鄰兩個感應單元200之間的間距相等。這樣就可以通過多個感應單元200對觸摸螢幕的第一邊110和第二邊120均勻劃分，從而提高運算速度。
當然在本發明的另一個實施例中，相鄰兩個感應單元200之間的間距也可以不等，如第9b圖所示，例如由於用戶往往觸摸在觸摸螢幕的中心部位，因此可以將觸摸螢幕中心部位的感應單元之間的間距減小，從而提高中心部位的檢測精度。
如第9a圖所示，在該實施例中，感應單元200的第一電極210位於基板100的第一邊110上，第二電極220位於基板100的第二邊120上，且第一邊110和第二邊120相互垂直。在該實施例中，檢測到在感應單元上的觸摸位置之後，即可獲得在觸摸螢幕之上的觸摸位置。
如第10圖所示，為本發明實施例的感應單元被觸摸時的示意圖。從第10圖可知，第一電極為210，第二電極為220，觸摸位置A接近於第二電極220，假設感應單元的長度為10個單位長度，且將感應單元均勻地分為10份，其中，感應單元的第六部分280的長度為5個單位長度，感應單元的第七部分290的長度為5個單位長度。經過檢測，獲知第一電阻和第二電阻之比為9:1，即第一電極210至觸摸位置的長度（由第一電阻體現）為全部感應單元長度的90%。換句話說，觸摸點位於距離第一電極210處9個單位長度的位置，獲知，觸摸點位於距離第二電極220處1個單位長度的位置。
從第10圖的以上例子可以看出，本發明的計算方式非常簡單，因此能夠極大地提高觸摸螢幕檢測的反應速度。
在本發明的一個實施例中，多個感應單元200位於同一層，因此只需要一層ITO即可，從而在保證精度的同時，極大地降低製造成本。
本發明實施例的觸摸螢幕檢測裝置中的感應單元採用雙端檢測，即感應單元的兩端均具有電極，且每個電極均與觸摸螢幕控制晶片的對應管腳相連，在進行觸摸檢測時通過感應單元自身即可實現對觸摸點的定位。
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。
對於第5圖和第6圖的感應單元來說，在確定了第一方向上的觸摸位置之後，還需要進一步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，可參照第5圖和第6圖所示，如果檢測到某個感應單元的第一檢測值或第二檢測值大於預設閾值，則說明該感應單元被觸摸。假設第二個感應單元（其縱坐標為M）被觸摸，則在第二方向上的觸摸位置就為第二個感應單元的座標M。之後，再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。
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。
需要說明的是，在本發明的實施例中，上述第一電極和第二電極的功能相同，且二者可以互換，因此在上述實施例中，既可以從第一電極檢測也可以從第二電極檢測，只要能滿足在充電、放電或檢測時需要有電流經過第一電阻和第二電阻這一要求即可。
在本發明的實施例中，可以以掃描的方式依次向多個感應單元施加相應的電壓，同時在檢測時也可以以掃描的方式依次進行檢測。
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，向多個感應單元中一個感應單元的第一電極和/或第二電極施加高電平信號以在感應單元被觸摸時對感應單元產生的自電容進行充電。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。
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），因此通過施加的高電平信號就可對自電容進行充電。此外，在本發明的實施例中，通過對自電容的充電，還可以提高自電容的檢測精度。
在本發明的一個實施例中，如果該感應單元沒有被觸摸，則後續將檢測到非常小的自電容，因此可判斷其未被觸摸。
在本發明的一個實施例中，可向第一電極施加高電平信號，而第二電極斷開；或者，可向第二電極施加高電平信號，而第一電極斷開；或者，可向第一電極和第二電極均施加高電平信號。在本發明的一個實施例中，可同時向第一電極和第二電極施加高電平信號。在本發明的另一個實施例中，也可分別施加。還需要說明的是，第一電極和第二電極施加的高電平信號的幅值可以相等，也可以不等。在本發明的優選實施例中，第一電極和第二電極施加的高電平信號的幅值相等，例如Vcc。
同樣地，在本發明的實施例中，可以以掃描的方式依次向多個感應單元施加相應的電壓，同時在檢測時也可以以掃描的方式依次進行檢測。
步驟S402，將感應單元的第一電極和第二電極均接地，以對自電容進行放電。
步驟S403，分別從第一電極和所述第二電極進行檢測以分別獲得第一檢測值和第二檢測值。在上述例子中，假設第一檢測值和第二檢測值分別為ΔQ1和Δ Q2。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之間關係的其他檢測值，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。
需要說明的是，在該實施例中，需要相應的兩個CTS（電容檢測模組）同時從感應單元的兩端進行檢測。
步驟S404，根據第一檢測值和第二檢測值分別計算自電容至第一電極之間的第一電阻和自電容至第二電極之間的第二電阻的比例關係。根據第一電阻和第二電阻的比例關係計算觸摸物體（例如手指）的觸摸位置。在本發明的一個實施例中，通過ΔQ1與ΔQ2，即分別從第一電極和第二電極檢測自電容變化量，就可以算出R1與R2的比例關係，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。同上，C1所在的感應單元上的座標即為ΔQ2/(ΔQ1+ΔQ2)。在本發明的實施例中，如果感應單元為門形感應單元或L形感應單元，則通過第一電阻和第二電阻之間的比值就可確定在觸摸螢幕上的觸摸位置，以下將結合具體的例子進行詳述。但在本發明的其他實施例中，如果感應單元為矩形感應單元或蛇形（但整體上看相當於矩形）感應單元，則步驟S404只能計算出在觸摸螢幕第一方向上的觸摸位置，該第一方向可以是感應單元的長度方向（例如觸摸螢幕的水準方向）。
如果感應單元為矩形感應單元或蛇形（但整體上看相當於矩形）感應單元，則還需要根據感應單元的位置確定在第二方向上的觸摸位置。在本發明的一個實施例中，第一方向為感應單元的長度方向，第二方向為垂直於感應單元的方向，感應單元水準設置或垂直設置。
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，因此在此不再贅述。
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共用多個裝置，因此不會增大晶片的整體功耗。
在本發明的一個實施例中，感應單元可採用不同的形狀。優選地，多個不相交的感應單元位於同一層，從而在保證檢測精度的情況下，能夠極大地節省成本。
如第5圖所示，為本發明實施例的矩形感應單元被觸摸的示意圖。該感應單元為矩形，且多個感應單元與所述觸摸螢幕的第一方向相互平行，因此觸摸位置為在第一方向上的觸摸位置。
如第6a圖所示，為本發明一個實施例的感應單元結構圖。該感應單元200包括多個第一部分230和多個平行第二部分240，其中，相鄰的第一部分230之間通過第二部分240相連，以形成多個交替排列的第一凹槽1000和第二凹槽2000，其中，多個第一凹槽1000和多個第二凹槽2000的開口方向相反，所述觸摸位置為觸摸物體在所述第一方向上的觸摸位置。優選地，第二部分240沿第一方向排列。在本發明的一個實施例中，多個第一部分230可以相互平行，也可以不平行。且，優選地，第二部分240為矩形。在本發明的其他實施例中，第一部分230也可為矩形，但第一部分230還可為其他多種形狀。在該實施例中，通過第一部分230增加電阻的阻抗，從而增大感應單元200的阻抗，使得第一電阻和第二電阻更易檢測，進一步地提高檢測精度。且在該實施例中，優選地，第二部分240之間的間隔相等，從而能夠從感應單元的阻抗進行均勻地提高，以改善檢測精度。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，具體地，感應單元200可水準設置或垂直設置。
在本發明的實施例中，感應單元200長度方向的尺寸與基板的尺寸基本一致，因此觸控裝置結構簡單，容易製造，且製造成本低。
在本發明的一個實施例中，第一電極210和第二電極220分別與多個第一部分230中的兩個第一部分相連。但是在本發明的另一個實施例中，第一電極210和第二電極220分別與多個第二部分240中的兩個第二部分相連，如第6b圖所示。
並且，在本發明的實施例中，第二部分240和第一部分230之間相互垂直，二者之間的角度優選為90度，當然也可選擇其他角度。如第6a圖所示，該感應單元200通過多個第二部分240將多個第一部分230首尾相連，感應單元200的第一電極210和第二電極220分別與兩端的第一部分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。該需要說明的是，雖然在第6a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。
如第7a圖所示，為本發明另一個實施例的感應單元結構圖。在該實施例中，該感應單元200可為門形，且多個感應單元200中每個感應單元200的長度不同，多個感應單元200之間相互嵌套。其中，每個所述感應單元包括第三部分250、不相交的第四部分260和第五部分270。優選地，第三部分250與基板100的第一邊110平行，第四部分260和第五部分270與基板100的第二邊120平行，且第四部分260一端與第三部分250的一端相連，第五部分270的一端與第三部分250的另一端相連。感應單元200的第四部分260的另一端具有第一電極210，第五部分270的另一端具有第二電極220，其中，每個第一電極210和第二電極220均與觸摸螢幕控制晶片的對應的管腳相連。
在本發明的實施例中，所謂相互嵌套是指外側的感應單元部分地包圍內側的感應單元，例如如第7a圖所示，這樣能夠在保證精度的同時達到較大的覆蓋率，並且降低運算的複雜度，提高觸摸螢幕的回應速度。當然本領域技術人員還可根據第7a圖的思想採用其他相互嵌套的方式排列感應單元。在本發明的一個實施例中，每個感應單元200的第三部分250與其他感應單元200的第三部分250平行，每個感應單元200的第四部分260與其他感應單元200的第四部分260平行，每個感應單元200的第五部分270與其他感應單元200的第五部分270平行。在本發明的一個實施例中，感應單元200的第三部分250、第四部分260和第五部分270中至少一個為矩形，優選地，第三部分250、第四部分260和第五部分270均為矩形。在該實施例中，由於矩形結構圖形規則，因此在手指橫向或縱向移動時線性度好，此外，兩個矩形結構之間的間距相同，便於計算，從而提高計算速度。
在本發明的一個實施例中，每個感應單元200的第四部分260與第五部分270長度相等。
在本發明的一個實施例中，基板100為矩形，第一邊110和第二邊120之間相互垂直，且第四部分260和第三部分250之間相互垂直，第五部分270和第三部分250之間相互垂直。
在本發明的一個實施例中，相鄰兩個感應單元200的第三部分250之間的間距相等，相鄰兩個感應單元200的第四部分260之間的間距相等，相鄰兩個感應單元200的第五部分270之間的間距相等。這樣就可以通過多個感應單元200對觸摸螢幕的第一邊110和第二邊120均勻劃分，從而提高運算速度。當然在本發明的其他實施例中，相鄰兩個感應單元200的第三部分250之間的間距也可不相等，或者，相鄰兩個感應單元200的第四部分260之間的間距也可不相等，如第7b圖所示。例如，由於用戶往往觸摸在觸摸螢幕的中心部位，因此可以將觸摸螢幕中心部位的感應單元之間的間距減小，從而提高中心部位的檢測精度。
在本發明的一個實施例中，多個感應單元200相對於基板100的中心軸Y對稱，如第7a圖所示，中心軸Y垂直於第三部分250，從而更有利於提高精度。
如第7a圖所示，在該實施例中，感應單元200的第一電極210和第二電極220均位於基板100的第一邊110上。在該實施例中，檢測到在感應單元上的觸摸位置之後，即可獲得在觸摸螢幕之上的觸摸位置。
需要說明的是，上述第7a圖為本發明較優的實施例，其能夠獲得較大的覆蓋率，但是本發明的其他實施例可對第7a圖進行一些等同的變化，例如第四部分260和第五部分270可以是不平行的。
本發明實施例中的感應單元採用類似門形的結構，不僅結構簡單，便於製作，所有引線都在同一邊，設計方便，減少銀漿成本並且製作容易，對減少生產成本有很大幫助。
如第8圖所示，為本發明實施例的感應單元被觸摸時的示意圖。從第8圖可知，第一電極為210，第二電極為220，觸摸位置A接近於第二電極，假設感應單元的長度為10個單位長度，且將感應單元均勻地分為10份，其中，感應單元第三部分250的長度為4個單位長度，感應單元第四部分260和第五部分270的長度為3個單位長度。經過檢測，獲知第一電阻和第二電阻之比為4:1，即第一電極210至觸摸位置的長度（由第一電阻體現）為全部感應單元長度的80%。換句話說，觸摸點位於距離第一電極210處8個單位長度的位置，獲知，觸摸點位於距離第二電極220處2個單位長度的位置。當手指移動時，觸摸位置會相應移動，因此通過觸摸位置的變換就可判斷手指相應的移動軌跡，從而判斷用戶的輸入指令。
從第8圖的以上例子可以看出，本發明的計算方式非常簡單，因此能夠極大地提高觸摸螢幕檢測的反應速度。在本發明的實施例中，通常手指或其他物體會觸摸多個感應單元，此時可以先獲得在這被觸摸的多個感應單元中每個的觸摸位置，然後通過求平均的方式計算最終在觸摸螢幕上的觸摸位置。
如第9a圖所示，為本發明再一個實施例觸摸螢幕檢測設備結構圖。在本發明的一個實施例中，多個感應單元的長度逐漸增加，且每個所述感應單元包括第六部分280和第七部分290。第六部分280的一端具有第一電極210，第七部分290的一端與第六部分280的另一端相連，且第七部分290的另一端具有第二電極220。
具體地，第六部分280與基板100的第一邊110平行，第七部分290與基板100的第二邊120平行，且第一邊110和第二邊120相鄰。且每個第一電極210和第二電極220均與觸摸螢幕控制晶片的對應管腳相連。
在本發明的優選實施例中，每個感應單元200的第六部分280與其他感應單元200的第六部分280平行，每個感應單元200的第七部分290與其他感應單元200的第七部分290平行。通過這樣的設置能夠有效地提高感應單元對觸摸螢幕的覆蓋率。在本發明的一個實施例中，感應單元200的第六部分280、第七部分290中至少一個為矩形，優選地，第六部分280、第七部分290均為矩形。在該實施例中，由於矩形結構圖形規則，因此在手指橫向或縱向移動時線性度好，此外，兩個矩形結構之間的間距相同，便於計算。
本發明實施例的觸摸螢幕檢測裝置中的感應單元採用雙端檢測，即感應單元的兩端均具有電極，且每個電極均與觸摸螢幕控制晶片的對應管腳相連，在進行觸摸檢測時通過感應單元自身即可實現對觸摸點的定位。
更為重要的是，本發明通過計算第一電阻和第二電阻之間比例實現觸摸位置的確定，因此相對於目前的菱形或三角形設計來說，由於在確定觸摸位置時，無需計算自電容的大小，且自電容的大小不會影響觸摸位置的精度，對自電容檢測精度的依賴降低，從而提高了測量精度，改善了線性度。此外，由於本發明實施例的第六部分280和第七部分290中任意一個均可為形狀規則的矩形，因此相對於目前的菱形或三角形等不規則的形狀來說，也可以進一步地提高線性度。
在本發明的一個實施例中，每個感應單元的第六部分280與第七部分290長度相等，從而能夠提高運算速度。優選地，基板100為矩形，第一邊110和第二邊120之間相互垂直。第一邊110和第二邊120相互垂直，不僅使得感應單元設計更加規則，例如使得感應單元的第六部分280和第七部分290之間也相互垂直，從而提高對觸摸螢幕的覆蓋率，而且第六部分280和第七部分290之間相互垂直也可以提高檢測的線性度。
在本發明的一個實施例中，相鄰兩個感應單元200之間的間距相等。這樣就可以通過多個感應單元200對觸摸螢幕的第一邊110和第二邊120均勻劃分，從而提高運算速度。
當然在本發明的另一個實施例中，相鄰兩個感應單元200之間的間距也可以不等，如第9b圖所示，例如由於用戶往往觸摸在觸摸螢幕的中心部位，因此可以將觸摸螢幕中心部位的感應單元之間的間距減小，從而提高中心部位的檢測精度。
如第9a圖所示，在該實施例中，感應單元200的第一電極210位於基板100的第一邊110上，第二電極220位於基板100的第二邊120上，且第一邊110和第二邊120相互垂直。在該實施例中，檢測到在感應單元上的觸摸位置之後，即可獲得在觸摸螢幕之上的觸摸位置。
如第10圖所示，為本發明實施例的感應單元被觸摸時的示意圖。從第10圖可知，第一電極為210，第二電極為220，觸摸位置A接近於第二電極220，假設感應單元的長度為10個單位長度，且將感應單元均勻地分為10份，其中，感應單元的第六部分280的長度為5個單位長度，感應單元的第七部分290的長度為5個單位長度。經過檢測，獲知第一電阻和第二電阻之比為9:1，即第一電極210至觸摸位置的長度（由第一電阻體現）為全部感應單元長度的90%。換句話說，觸摸點位於距離第一電極210處9個單位長度的位置，獲知，觸摸點位於距離第二電極220處1個單位長度的位置。
從第10圖的以上例子可以看出，本發明的計算方式非常簡單，因此能夠極大地提高觸摸螢幕檢測的反應速度。
在本發明的一個實施例中，多個感應單元200位於同一層，因此只需要一層ITO即可，從而在保證精度的同時，極大地降低製造成本。
本發明實施例的觸摸螢幕檢測裝置中的感應單元採用雙端檢測，即感應單元的兩端均具有電極，且每個電極均與觸摸螢幕控制晶片的對應管腳相連，在進行觸摸檢測時通過感應單元自身即可實現對觸摸點的定位。
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。
對於第5圖和第6圖的感應單元來說，在確定了第一方向上的觸摸位置之後，還需要進一步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，可參照第5圖和第6圖所示，如果檢測到某個感應單元的第一檢測值或第二檢測值大於預設閾值，則說明該感應單元被觸摸。假設第二個感應單元（其縱坐標為M）被觸摸，則在第二方向上的觸摸位置就為第二個感應單元的座標M。之後，再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。
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：
如第11圖所示，為本發明一個實施例的觸控裝置示意圖。該觸控裝置包括由基板100和多個不相交的感應單元200所構成的觸摸螢幕檢測裝置、觸摸螢幕控制晶片300。其中，多個感應單元200形成在基板100之上，且多個感應單元200的每個均具有第一電極210和第二電極220。觸摸螢幕控制晶片300中的一部分管腳與多個感應單元200的第一電極210相連，觸摸螢幕控制晶片300中的另一部分管腳與多個感應單元200的第二電極220相連，且觸摸螢幕控制晶片300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。
如第12圖所示，為本發明實施例觸摸螢幕控制晶片的結構圖。觸摸螢幕控制晶片300包括充電模組310、放電模組320、第一檢測模組330、第二檢測模組340和控制及計算模組350。其中，充電模組310分別與多個感應單元200中每個的第一電極210和第二電極220相連，充電模組310向多個感應單元中一個感應單元200的第一電極210和/或第二電極220施加高電平信號以在感應單元200被觸摸時對感應單元200產生的自電容進行充電。放電模組320分別與多個感應單元200中每個的第一電極210和第二電極220相連，放電模組320在充電模組310對自電容充電之後，將感應單元200的第一電極210和第二電極220均接地以對自電容進行放電。第一檢測模組330和第二檢測模組340分別與多個感應單元200中每個的第一電極210和第二電極220相連，第一檢測模組330和第二檢測模組340在放電模組320放電時，分別從第一電極210和第二電極220進行檢測以分別獲得第一檢測值和第二檢測值。控制及計算模組350用於對充電模組310、放電模組320、第一檢測模組330和第二檢測模組340進行控制，並根據第一檢測值和第二檢測值分別計算自電容至第一電極之間的第一電阻和自電容至所述第二電極之間的第二電阻，並根據第一電阻和第二電阻之間的比例關係確定觸摸位置。在本發明的實施例中，控制及計算模組350可以以掃描的方式控制充電模組310依次向多個感應單元施加相應的電壓，同時在檢測時也可以以掃描的方式依次進行檢測，或者，也可以掃描的方式控制放電模組320依次對多個感應單元中被觸摸的感應單元所產生的自電容進行放電。
在本發明的一個實施例中，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。
在本發明的一個實施例中，第一檢測模組330和第二檢測模組340為CTS（電容檢測模組）。
在本發明的一個實施例中，控制及計算模組350還用於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，並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所述觸摸點在觸摸螢幕上的位置。具體地，控制及計算模組350通過質心算法確定所述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長度方向的方向，感應單元水準平行設置或垂直平行設置。
在本發明的一個優選實施例中，多個不相交的感應單元位於同一層，從而在保證檢測精度的前提下，有效地降低製造成本。
本發明還提出了一種可攜式電子設備，包括如上所述的觸控裝置。
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觸摸螢幕上的觸摸位置。且通過本發明實施例的先在第一電極和/或第二電極施加高電平信號以對自電容進行充電，接著將第一電極和第二電極分別接地以對自電容進行放電的檢測方式，可以對觸摸螢幕上的觸摸位置進行精確檢測，在保證檢測速度的前提下，有效地提高檢測精度。
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，觸摸點就可將該感應單元分為兩個電阻，從而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，可從其的第一電極和/或第二電極進行充電或放電，並在充電或放電時進行檢測，不僅能夠降低RC常數，節省時間提高效率，並且還能夠保證座標不會偏移。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。並且，在檢測過程中由於對被觸摸的感應單元進行充電，因此其中會產生小電流，能夠很好地消除Vcom電平信號對觸摸螢幕中感應單元產生的自電容的影響，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。
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
110．．．第一邊
120．．．第二邊
200．．．感應單元
210．．．第一電極
220．．．第二電極
230．．．第一部分
240．．．第二部分
250．．．第三部分
260．．．第四部分
270．．．第五部分
280．．．第六部分
290．．．第七部分
300．．．觸摸螢幕控制蕊心
310．．．充電模組
320．．．放電模組
330．．．第一檢測模組
340．．．第二檢測模組
350．．．控制及計算模組
1000．．．第一凹槽
2000．．．第二凹槽
100’、200’．．．菱形結構感應單元
400’．．．三角形感應單元
500’．．．電極
600’．．．手指
A．．．觸摸位置
C1．．．自電容
GND．．．接地
R1、R2．．．電阻
S1、S2．．．接觸面積
Y．．．中心軸
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2a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2b圖為現有技術中常見的另一種自電容觸摸螢幕的檢測原理圖；
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圖為本發明實施例的矩形感應單元被觸摸的示意圖；
第6a圖為本發明一個實施例的感應單元結構圖；
第6b圖為本發明一個實施例的感應單元結構圖；
第7a圖為本發明另一個實施例觸摸螢幕檢測設備結構圖；
第7b圖為本發明另一個實施例觸摸螢幕檢測裝置結構圖；
第8圖為本發明實施例的感應單元被觸摸時的示意圖；
第9a圖為本發明再一個實施例觸摸螢幕檢測設備結構圖；
第9b圖為本發明再一個實施例觸摸螢幕檢測裝置結構圖；
第10圖為本發明實施例的感應單元被觸摸時的示意圖；
第11圖為本發明一個實施例的觸控裝置示意圖；和
第12圖為本發明實施例觸摸螢幕控制晶片的結構圖。
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2a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2b圖為現有技術中常見的另一種自電容觸摸螢幕的檢測原理圖；
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圖為本發明實施例的矩形感應單元被觸摸的示意圖；
第6a圖為本發明一個實施例的感應單元結構圖；
第6b圖為本發明一個實施例的感應單元結構圖；
第7a圖為本發明另一個實施例觸摸螢幕檢測設備結構圖；
第7b圖為本發明另一個實施例觸摸螢幕檢測裝置結構圖；
第8圖為本發明實施例的感應單元被觸摸時的示意圖；
第9a圖為本發明再一個實施例觸摸螢幕檢測設備結構圖；
第9b圖為本發明再一個實施例觸摸螢幕檢測裝置結構圖；
第10圖為本發明實施例的感應單元被觸摸時的示意圖；
第11圖為本發明一個實施例的觸控裝置示意圖；和
第12圖為本發明實施例觸摸螢幕控制晶片的結構圖。
無
Claims (21)
- 一種觸摸螢幕的觸摸檢測方法，其特徵在於，觸摸螢幕包括多個不相交的感應單元，所述每個感應單元的兩端分別具有第一電極和第二電極，所述方法包括以下步驟：
向所述多個感應單元中一個感應單元的第一電極和/或第二電極施加高電平信號，以在所述感應單元被觸摸時對所述感應單元產生的自電容進行充電；
將所述感應單元的第一電極和第二電極均接地；
分別從所述第一電極和所述第二電極進行檢測以分別獲得第一檢測值和第二檢測值；
根據所述第一檢測值和所述第二檢測值分別計算所述自電容至所述第一電極之間的第一電阻和所述自電容至所述第二電極之間的第二電阻的比例關係；以及
根據所述第一電阻和所述第二電阻之間的比例關係確定觸摸位置。 - 如申請專利範圍第1項所述的觸摸螢幕的觸摸檢測方法，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、電平信號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項所述的觸摸螢幕的觸摸檢測方法，其特徵在於，所述感應單元為矩形，且所述多個感應單元與所述觸摸螢幕的第一方向相互平行，所述觸摸位置為觸摸物體在所述第一方向上的觸摸位置。
- 如申請專利範圍第1項所述的觸摸螢幕的觸摸檢測方法，其特徵在於，所述感應單元包括：
多個第一部分和多個平行的第二部分，其中，相鄰的所述第一部分之間通過所述第二部分相連，以形成多個交替排列的第一凹槽和第二凹槽，其中，所述多個第一凹槽和所述多個第二凹槽的開口方向相反，所述觸摸位置為觸摸物體在所述第一方向上的觸摸位置。 - 如申請專利範圍第3項或第4項所述的觸摸螢幕的觸摸檢測方法，其特徵在於，還包括：
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；以及
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觸摸點在觸摸螢幕上的位置。 - 如申請專利範圍第5項所述的觸摸螢幕的觸摸檢測方法，其特徵在於，所述第二方向上的觸摸位置通過質心算法確定。
- 如申請專利範圍第3-6項任一項所述的觸摸檢測方法，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，所述感應單元水準平行設置或垂直平行設置。
- 如申請專利範圍第1項所述的觸摸螢幕的觸摸檢測方法，其特徵在於，所述感應單元包括：
第三部分；
不相交的第四部分和第五部分，所述第四部分一端與所述第三部分的一端相連，所述第五部分的一端與所述第三部分的另一端相連，所述第四部分的另一端具有所述第一電極，且所述第五部分的另一端具有所述第二電極。 - 如申請專利範圍第1項所述的觸摸螢幕的觸摸檢測方法，其特徵在於，所述感應單元包括：
第六部分，所述第六部分的一端具有所述第一電極；
第七部分，所述第七部分的一端與所述第六部分的另一端相連，所述第七部分的另一端具有所述第二電極。 - 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具有第一電極和第二電極；
觸摸螢幕控制晶片，所述觸摸螢幕控制晶片進一步包括：
充電模組，所述充電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，所述充電模組向所述多個感應單元中一個感應單元的第一電極和/或第二電極施加高電平信號以在所述感應單元被觸摸時對所述感應單元產生的自電容進行充電；
放電模組，所述放電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，所述放電模組在所述充電模組對所述自電容充電之後，將所述感應單元的第一電極和第二電極均接地；以及
第一檢測模組和第二檢測模組，所述第一檢測模組和第二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，所述第一檢測模組和第二檢測模組在所述放電模組放電時，分別從所述第一電極和所述第二電極進行檢測以分別獲得第一檢測值和第二檢測值；和
控制及計算模組，用於對所述充電模組、放電模組、第一檢測模組和第二檢測模組進行控制，並根據所述第一檢測值和所述第二檢測值分別計算所述自電容至所述第一電極之間的第一電阻和所述自電容至所述第二電極之間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觸摸位置。 - 如申請專利範圍第10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、電平信號檢測值和電荷變化量中的一種或多種。
- 如申請專利範圍第11項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述第一檢測模組和第二檢測模組為電容檢測模組CTS。
- 如申請專利範圍第11項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述感應單元為矩形，且所述多個感應單元與所述觸摸螢幕的第一方向相互平行，所述觸摸位置為在所述第一方向上的觸摸位置。
- 如申請專利範圍第11項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述感應單元包括：
多個第一部分和多個平行的第二部分，其中，相鄰的所述第一部分之間通過所述第二部分相連，以形成多個交替排列的第一凹槽和第二凹槽，其中，所述多個第一凹槽和所述多個第二凹槽的開口方向相反。 - 如申請專利範圍第13項或第14項所述的觸控裝置，其特徵在於，
所述控制及計算模組，還用於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，並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觸摸點在觸摸螢幕上的位置。 - 如申請專利範圍第15項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述控制及計算模組通過質心算法確定所述第二方向上的觸摸位置。
- 如申請專利範圍第13-16項任一項所述的觸控裝置，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，所述感應單元水準平行設置或垂直平行設置。
- 如申請專利範圍第10項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述多個不相交的感應單元位於同一層。
- 如申請專利範圍第10項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述感應單元包括：
第三部分；
不相交的第四部分和第五部分，所述第四部分一端與所述第三部分的一端相連，所述第五部分的一端與所述第三部分的另一端相連，所述第四部分的另一端具有所述第一電極，且所述第五部分的另一端具有所述第二電極。 - 如申請專利範圍第10項所述的觸控裝置，其特徵在於，所述感應單元包括：
第六部分，所述第六部分的一端具有所述第一電極；
第七部分，所述第七部分的一端與所述第六部分的另一端相連，所述第七部分的另一端具有所述第二電極。 - 一種可攜式電子設備，其特徵在於，包括如申請專利範圍第10-20項任一項所述的觸控裝置。
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| TWI724790B (zh) * | 2020-02-14 | 2021-04-11 | 李尚禮 | 電阻式觸控裝置與電阻式觸控感測方法 |
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