TWI497388B

TWI497388B - 電容式觸控設備檢測方法和裝置以及電容式觸控設備

Info

Publication number: TWI497388B
Application number: TW102120518A
Authority: TW
Inventors: liang-hua Mo; wei-ping Liu
Original assignee: Focaltech Systems Ltd
Priority date: 2013-06-10
Filing date: 2013-06-10
Publication date: 2015-08-21
Also published as: TW201447705A

Description

電容式觸控設備檢測方法和裝置以及電容式觸控設備

本發明涉及觸控設備技術領域，特別指一種電容式觸控設備檢測方法和裝置以及電容式觸控設備。

電容式觸控設備檢測方案，包括自電容式和互電容式兩種。自電容式檢測方案是檢測觸控設備中的電極對地電容的大小。檢測電路通過電極發出掃描信號，並從同一電極接收回饋信號，根據回饋信號的大小來計算對地電容的大小。如果當前電極上發生了觸摸事件，由於人體和地之間電容很大，人體可以接近等效於一個大地，則當前電極對地電容會增大；如第1圖所示，Cp表示當前電極的初始對地電容，Cf表示當前電極對人體的電容，則當前的對地電容為Cp和Cf的並聯。因此，檢測電路如果檢測出對地電容增加，就可以判定當前電極發生了觸摸；進一步根據各電極對地電容的變化，可以計算出發生觸摸的具體位置。互電容檢測方案是通過一個電極發出掃描信號，同時通過另一個電極接收掃描信號，進而計算兩個電極之間電容的大小或變化。

第2圖示出了一種常見的觸控式螢幕結構，其X軸方向包括T1、T2….T16等電極，Y軸方向R1、R2…R10等電極。假設檢測發現，T13、T14、T15以及R4、R5、R6的對地電容發生了變化，則通過T13、T14、T15上電容變化大小，可以得出觸摸位置的X軸座標，通過R3、R4、R5上電容變化大小，可以得出Y軸座標。

現有技術中比較常用的方案是，檢測電路通過開關切換，分時檢測觸控設備上的各個電極的對地電容，當前未掃描的電極接地或懸空。當有品質較差的充電器接到觸控設備所在的系統時，系統地相對於真正大地會出現雜訊，即通常所說的電源干擾，檢測電路以系統地為參考看到的人體就是一個噪音源，雜訊通過人體與電極之間的電容耦合到檢測電路上，此時，檢測電路檢測到的電容值是不準確的。

由於現有技術中對各個電極的檢測是分時處理的，則不同的電極在檢測時的電源干擾是不相關的，那麼，在計算觸摸位置時，電源干擾就無法被消除，導致計算到的觸摸位置就會不準確，與實際觸摸位置不同。

本發明實施例提供一種電容式觸控設備檢測方法和裝置以及電容式觸控設備，以解決現有觸控設備因電源干擾而導致的檢測結果不準確的技術問題。

本發明第一方面提供一種電容式觸控設備檢測方法，包括：依次驅動第一維度上的M組電極和第二維度上的N組電極進行檢測，其中，M和N均為自然數，任一組電極所包括的兩個以上電極均同時進行檢測；根據所述第一和第二維度上各組電極的檢測結果，分別計算觸摸位置的第一和第二維度座標資料，確定一組可能的觸摸位置。

本發明第二方面提供一種電容式觸控設備檢測裝置，包括：第一檢測模組，用於依次驅動第一維度上的M組電極和第二維度上的N組電極進行檢測，其中，M和N均為自然數，任一組電極所包括的兩個以上電極均同時進行檢測；計算模組，用於根據所述第一和第二維度上各組電極的檢測結果，分別計算觸摸位置的第一和第二維度座標資料，確定一組可能的觸摸位置。

本發明亦提供一種電容式觸控設備，包括：如上所述的裝置。

本發明實施例採用將觸摸設備的電極分為多個組，每個組的多個電極同時進行檢測的技術方案，則在有電源干擾的情況下，同一組內多個電極的檢測結果中的電源干擾成分是相關的，有確定的關聯關係，那麼，在後續計算中就可以通過一定的演算法消除電源干擾，計算出準確的觸摸位置。

10‧‧‧通道電極

20‧‧‧地

T1-T16‧‧‧X軸方向電極

R1-R10‧‧‧Y軸方向電極

a11-a96‧‧‧電極變化量(俗稱互電容)

B1-b15‧‧‧對地電容(俗稱自電容)

210‧‧‧第一檢測模組

220‧‧‧計算模組

230‧‧‧第二檢測模組

第1圖有觸摸事件時檢測對地電容的示意圖；第2圖是一種常見的觸控式螢幕結構的示意圖；第3圖是本發明實施例提供的電容式觸控設備檢測方法的流程圖；第4圖是一種電容觸控式螢幕結構的示意圖；第5圖是多點觸控的示意圖；第6圖是互電容掃描技術的原理圖；第7圖是本發明實施例提供的電容式觸控設備檢測裝置的示意圖。

本發明實施例提供一種電容式觸控設備檢測方法和裝置以及電容式觸控設備，可以消除電源干擾帶來的影響，計算出準確的觸摸位置。本發明實施例還提供相應的裝置。以下結合附圖分別進行詳細說明。

實施例一、

請參考第3圖，本發明實施例提供一種電容式觸控設備檢測方法，包括：110、依次驅動第一維度上的M組電極和第二維度上的N組電極進行檢測，其中，M和N均為自然數，任一組電極所包括的兩個以上電極均同時進行檢測。

本實施例中，將觸控設備的各個維度上的電極劃分為若干組，以便按組進行檢測。以第4圖所示的電容屏結構為例，該設備中包括兩個維度排布的電極，在第一維度即X軸方向上有16條電極，分別用T1、T2….T16標識；在第二維度即Y軸方向上有10條電極，分別用R1、R2…R10標識。

一種實施方式中，可以將X軸方向上的16條電極劃分為以下幾組：第一組包括T1至T6，第二組包括T5至T10，第三組包括T9至T14，第四組包括T13至T16；可以將Y軸方向上的10條電極劃分為以下幾組：第五組包括R1至R6，第六組包括R6至R10。上述的分組方式中，每一維度上相鄰的兩組之間的一個或若干電極同時被包括在兩個組中。其他實施方式中也可以有其它的分組方式，本文不再贅述。

本實施方式中，按照上述確定的分組進行檢測，在一個時段內，驅動一組電極所包括的兩個以上電極同時進行檢測；在下一個時段，驅動下一組電極所包括的兩個以上電極同時進行檢測；直到檢測完畢。所述的檢測採用自電容檢測方案，包括：驅動一組電極發出掃描信號，並通過該組電極接收回饋信號。

120、根據所述第一和第二維度上各組電極的檢測結果，分別計算觸摸位置的第一和第二維度座標資料，確定一組可能的觸摸位置。

假設觸摸發生在T4電極和R8電極相交之處，則，X軸方向上的若干組電極依次檢測完畢後，可以發現T4電極的對地電容變化最大，同時其兩側的電極T3至T5的對地電容也會變化，則可以根據T3、T4和T5的電容變化計算出觸摸位置在X軸方向上的座標資料，例如T4。同理可以根據R7、R8和R9的電容變化計算出觸摸位置在Y軸方向上的座標資料，例如，R8。進而就可以確定觸摸位置發生的T4，R8位置。

上述檢測方案中，由於電極T3、T4和T5屬於同一個電極組，是同時進行檢測的，則在有電源干擾的情況下，電源干擾成分在T3、T4和T5的檢測資料中是相關的，因此在計算X軸座標資料時，可以根據一種常規的計算方法消除該電源干擾成分的影響，從而計算出準確的X軸座標資料。同理，電極R7、R8和R9也屬於同一個電極組，也可以根據常規的計算方法消除該電源干擾成分的影響，從而計算出準確的Y軸座標資料。

下面，對上述如何消除電源干擾的原理進一步進行描述：沒有電源干擾的情況下，發生觸摸時，座標計算的依據是各電極檢測得到的資料變化量，其大小與人體和各電極形成的電容成正比，假定各電極的變化量為A1、A2、A3……An。有電源干擾的情況下，檢測電路以系統地為參考，這時人體相當於一個噪音源，雜訊通過人體和各電極的電容耦合到電極上。在本實施例提出的一組電極同時檢測的情況下，由於噪音源相同，其幅度也與人體和電極的電容成正比，則可以得出雜訊大小與觸摸引起的變化量成正比，假定比例係數為k，雜訊引起的變化量為kA1、kA2、kA3……kAn，其中k會隨時間而變化。故雖然施加到各電極上的電源雜訊干擾成分並不相等，但是同一時間施加到各個電極的干擾與人體觸摸引起的變化量的比例卻是相同的，因此可以按照一定的演算法抵消電源干擾對各個電極的影響。

綜上，上述將電極分組進行檢測的方案，可以保證觸摸位置的電極及其鄰近的至少一個電極是同時檢測的，這幾個電極的電源干擾雜訊是相關的，因此可以通過一定的計算方法克服電源干擾的影響，計算出準確的觸摸位置。又為了保證觸摸位置的電極和其兩側的各一個電極可以同時檢測，以便進一步提高抗干擾能力，在分組時，最好將每個組的最邊緣的一個或多個電極同時分到相鄰的另一個組中，使各組的邊緣電極重複掃描。若為了節省電極或者減少掃描次數，各組的邊緣電極也可以不必重複掃描，這樣可以減少檢測電路，但是會降低這些邊緣電極所在區域的抗干擾能力。

一種實施方式中，驅動一組電極進行檢測包括：驅動該組電極發出掃描信號，並通過該組電極接收回饋信號，同時還驅動除該組電極以外的所有其它電極發出相同的掃描信號，但所述的其它電極不接收回饋信號。例如第4圖所示，在驅動第五組電極R1至R6發出掃描信號的同時，可以驅動其它所有電極發出相同的掃描信號，但是僅通過第五組電極R1至R6接收回饋信號，其它電極並不接收回饋信號。採用該種掃描方式，一方面不會干擾第五組電極R1至R6進行的檢測，另一方面會使整個觸摸設備上各個電極的掃描波形一致，在觸摸設備表面有水珠等異物的情況下，可以避免水珠等的干擾。避免水珠干擾的原理為：在各個電極的掃描波形一致的情況下，當前掃描電極和水珠處電極的電壓同時變化，因此不會對對地電容的測量產生影響。本實施方式的檢測方案，可以稱為全屏共模掃描方案。

在觸控設備支援多點觸控的情況下，步驟120確定的一組觸摸位置可能包括兩個以上。請參考第5圖，假設實際觸摸發生在T4，R8和T13，R3這兩個位置，則上述的檢測方案可以檢測到T4，T13以及R3，R8的對地電容變化最大，則確定的可能觸摸位置可能是T4，R8和T13，R3這兩個點，也可能是T4，R3和T13，R8這兩個點，還可能是上述的四個點。這種檢測到的觸摸位置與實際的觸摸位置不符合，存在虛假觸摸位置的問題，稱為“鬼點”問題。

一種實施方式中，為了解決“鬼點”問題，在步驟120確定的一組可能的觸摸位置包括兩個以上的情況下，所述方法還可以包括以下步驟：130、採用互電容掃描技術再次進行檢測，確定另一組可能的觸摸位置，將獲得的兩組可能的觸摸位置進行比較，排除虛假的觸摸位置，確定準確的觸摸位置。

互電容掃描技術可以驅動一個電極發出掃描信號，同時通過另一個電極接收掃描信號，通過接收到的信號計算兩個電極之間電容的大小或變化。該種互電容掃描技術可以實現真正的多點觸摸控制。本實施方式中，上述採用互電容掃描技術再次進行檢測包括：驅動第一維度上的全部電極依次發出掃描信號，並在第一維度上任一個電極發出掃描信號的時間段內，通過第二維度上的N組電極依次接收掃描信號，其中，第二維度上的任一組電極包括的兩個以上電極同時接收掃描信號。當然，第二維度上的所有電極也可以不用分組，而是作為一組，在任一個第一維度電極發出掃描信號時，同時接收該掃描信號。

下面以第6圖為例對上述互電容掃描做進一步介紹，圖中Y軸方向上的電極T1-T9(橫向電極)依次發出掃描信號，保證同一時段只有一個Y軸電極發出掃描信號。X軸電極如前文所述被劃分為若干組，圖中僅示出了第一組電極R1-R6(縱向電極)。當Y軸某電極發出掃描信號的時段內，X軸各組電極依次接收掃描信號，但同一組包括的兩個以上電極同時接收掃描信號，例如電極T1發出掃描信號時，第一組電極R1-R6同時接收掃描信號，檢測得到電極T1和電極R1-R6之間的6個電容C1.1，C1.2，…C1.6。這樣，檢測完畢可以得到q*p個電容，其中q和p分別表示X軸和Y軸方向上電極的數量。

請參考第5圖，假設實際觸摸發生在T4，R8和T13，R3這兩個位置，則可以測得C4.8和C13.3這兩個電容發生了較大變化，從而可以確定T4，R8和T13，R3為觸摸位置。最後，將步驟120和130分別採用兩個技術確定的兩組可能的觸摸位置進行比較，就可以排除虛假的觸摸位置如T4，R3和T13，R8，確定準確的觸摸位置如 T4，R8和T13，R3。

可見，本實施方式通過採用互電容掃描技術重複檢測，可以解決“鬼點”問題，進而確定出準確的觸摸位置。

綜上，本發明實施例提供了一種電容式觸控設備檢測方法，該方法採用將觸摸設備的多個維度上的電極都分為多個組，每個組的多個電極同時進行檢測的技術方案，則在有電源干擾的情況下，同一組內多個電極的檢測結果中的電源干擾成分是相關的，在後續計算中就可以通過一定的演算法消除電源干擾，計算出準確的觸摸位置。進一步的，在一組電極進行檢測的同時，驅動其它所有電極同時發出相同的掃描信號但不進行檢測，可以克服水珠干擾的問題。更進一步的，在確定的一組可能的觸摸位置包括兩個以上時，採用互電容掃描技術重複檢測，可以解決“鬼點”問題。

實施例二、

請參考圖7，本發明實施例提供一種電容式觸控設備檢測裝置，包括：第一檢測模組210，用於依次驅動第一維度上的M組電極和第二維度上的N組電極進行檢測，其中，M和N均為自然數，任一組電極所包括的兩個以上電極均同時進行檢測；計算模組220，用於根據所述第一和第二維度上各組電極的檢測結果，分別計算觸摸位置的第一和第二維度座標資料，確定一組可能的觸摸位置。

其中，所述第一檢測模組210具體可以用於驅動一組電極發出掃描信號，並通過發出掃描信號的該組電極接收回饋信號；同時還驅動除該組電極以外的所有其它電極發出相同的掃描信號。該第一檢測模組210可以包括：用於驅動一組電極發出掃描信號的掃描單元；以及，用於通過發出掃描信號的該組驅動電極接收回饋信號的接收單元。

一種實施方式中，所述裝置還可以包括：第二檢測模組230；本方式中，所述第二檢測模組230，採用互電容掃描技術再次進行檢測；所述計算模組220，還用於根據第二檢測模組的檢測結果確定另一組可能的觸摸位置，將根據第一和第二檢測模組獲得的兩組可能的觸摸位置進行比較，排除虛假的觸摸位置，確定準確的觸摸位置。

其中，所述第二檢測模組230具體可以用於驅動第一維度上的全部電極依次發出掃描信號，並在第一維度上的任一個電極發出掃描信號的時間段內，通過第二維度上的N組電極依次接收掃描信號，其中，第二維度上的任一組電極包括的兩個以上電極同時接收掃描信號。該第二檢測模組230可以包括：用於驅動一個電極發出掃描信號的掃描單元，；用於通過一組電極接收掃描信號的接收單元。

以上對本實施例提供的電容式觸控設備檢測裝置進行了簡單說明，更詳細的說明請參考實施例一中記載的內容。

在所述電容式觸控設備檢測裝置的基礎上，本發明實施例還提供一種包括該裝置的觸控設備。

綜上，本發明實施例提供了一種電容式觸控設備及其檢測裝置，該裝置將觸摸設備的多個維度上的電極都分為多個組，每個組的多個電極同時進行檢測，則在有電源干擾的情況下，同一組內多個電極的檢測結果中的電源干擾成分是相關的，在後續計算中就可以通過一定的演算法消除電源干擾，計算出準確的觸摸位置。進一步的，在一組電極進行檢測的同時，該裝置可以驅動其它所有電極同時發出相同的掃描信號但不進行檢測，以此可以克服水珠干擾的問題。更進一步的，在確定的一組可能的觸摸位置包括兩個以上，該裝置可以採用互電容掃描技術再次進行檢測，以此可以解決“鬼點”問題。

本領域普通技術人員可以理解上述實施例的各種方法中的全部或部分步驟可以通過硬體來完成，也可以通過程式指令相關的硬體來完成，該程式可以存儲於一電腦可讀存儲介質中，存儲介質可以包括：唯讀記憶體、隨機讀取記憶體、磁片或光碟等。

以上對本發明實施例所提供的電容式觸控設備檢測方法和裝置以及電容式觸控設備進行了詳細介紹，但以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想，不應理解為對本發明的限制。本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。

110‧‧‧依次驅動第一維度上的M組電極和第二維度上的N組電極進行檢測，其中，M和N均為自然數，任一組電極所包括的兩個以上電極均同時進行檢測

120‧‧‧根據所述第一和第二維度上各組電極的檢測結果，分別計算觸摸位置的第一和第二維度座標資料，確定一組可能的觸摸位置

130‧‧‧採用互電容掃描技術再次進行檢測，確定另一組可能的觸摸位置，將獲得的兩組可能的觸摸位置進行比較，排除虛假的觸摸位置，確定準確的觸摸位置

Claims

一種電容式觸控設備檢測方法，包括：依次驅動第一維度上的M組電極和第二維度上的N組電極進行檢測，其中，M和N均為自然數，任一組電極所包括的兩個以上電極均同時進行檢測；根據所述第一和第二維度上各組電極的檢測結果，分別計算觸摸位置的第一和第二維度座標資料，確定一組可能的觸摸位置。
如請求項1所述的方法，依次驅動第一維度上的M組電極和第二維度上的N組電極進行檢測包括：驅動一組電極發出掃描信號，並通過該組電極接收回饋信號；同時，還驅動除該組電極以外的所有其它電極發出相同的掃描信號。
如請求項1或2所述的方法，如果確定的一組可能的觸摸位置包括兩個以上，則所述方法還包括：採用互電容掃描技術再次進行檢測，確定另一組可能的觸摸位置；將獲得的兩組可能的觸摸位置進行比較，排除虛假的觸摸位置，確定準確的觸摸位置。
如請求項3所述的方法，採用互電容掃描技術再次進行檢測包括：驅動第一維度上的全部電極依次發出掃描信號，並在第一維度上任一個電極發出掃描信號的時間段內，通過第二維度上的N組電極依次接收掃描信號，其中，第二維度上的任一組電極包括的兩個以上電極同時接收掃描信號。
一種電容式觸控設備檢測裝置，包括：第一檢測模組，用於依次驅動第一維度上的M組電極和第二維度上的N組電極進行檢測，其中，M和N均為自然數，任一組電極所包括的兩個以上電極均同時進行檢測；計算模組，用於根據所述第一和第二維度上各組電極的檢測結果，分別計算觸摸位置的第一和第二維度座標資料，確定一組可能的觸摸位置。
如請求項5所述的裝置，所述第一檢測模組具體用於驅動一組電極發出掃描信號，並通過發出掃描信號的該組電極接收回饋信號；同時，還驅動除該組電極以外的所有其它電極發出相同的掃描信號。
如請求項5或6所述的裝置，包括：第二檢測模組，用於採用互電容掃描技術再次進行檢測；所述計算模組，還用於根據第二檢測模組的檢測結果確定另一組可能的觸摸位置，將獲得的兩組可能的觸摸位置進行比較，排除虛假的觸摸位置，確定準確的觸摸位置。
如請求項7所述的裝置，所述第二檢測模組具體用於驅動第一維度上的全部電極依次發出掃描信號，並在第一維度上的任一個電極發出掃描信號的時間段內，通過第二維度上的N組電極依次接收掃描信號，其中，第二維度上的任一組電極包括的兩個以上電極同時接收掃描信號。
一種電容式觸控設備，包括：如請求項5至8中任一所述的裝置。