一种电容触控屏上触摸位置的定位方法及电容触控屏的制作方法
【专利摘要】本发明涉及电容触控领域，公开了一种电容触控屏上触摸位置的定位方法及电容触控屏。本发明中，检测电容触控屏的所有触控感应Sensor的电容变化量；电容触控屏包含N个第一触控感应Sensor和N个第二触控感应Sensor，N为自然数，一个第一触控感应Sensor与一个第二触控感应Sensor对称地构成一个矩形感应单元；根据第一触控感应Sensor与第二触控感应Sensor的电容的相对变化定位触摸点在X轴方向上的位置，并根据多个感应单元的电容变化量定位触摸点在Y轴方向上的位置；X轴方向为电容触控屏的宽边方向，Y轴方向为电容触控屏的长边方向。由于感应单元为矩形，且第一触控感应Sensor与第二触控感应Sensor的电容相对变化趋势是对称的，这样计算更精确，使得电容触控屏对触摸点定位更精确。
【专利说明】一种电容触控屏上触摸位置的定位方法及电容触控屏
【技术领域】
[0001]本发明涉及电容触控领域，特别涉及电容触控屏上触摸位置的定位方法及电容触控屏。
【背景技术】
[0002]目前，电容式触摸屏应广泛应用于彩色和黑白TFT (Thin Film Transistor薄膜场效应晶体管)显示屏，具有可靠性高、耐用的特点，非常适合用于通讯、消费类电子(如手机、PAD (平板电脑)等)和工业产品。
[0003]电容式触控屏大多使用多层IT0(Indium-Tin Oxide，氧化铟锡)膜。目前，电容式触控屏的主流设计方案为条状图案和网状图案等。条状图案和网状图案必须采用双层ITO膜。
[0004]例如，电容式触控屏采用的条状图案如图1所示。在图1中，横向的触控感应传感器(Sensor)为感应X轴方向坐标的Sensor,纵向的Sensor为感应Y轴方向坐标的Sensor。这些Sensor与地构成电容，这个电容就是通常所说的自电容，也就是对地电容。当手指触摸到电容式触控屏时，手指的电容会叠加到屏体的电容上，使屏体的电容发生改变。在触摸检测时，电容屏依次分别检测横向、纵向Sensor阵列，根据触摸前后电容的变化，分别确定触摸位置的横坐标与纵坐标，即触摸位置的坐标，从而定位触摸的位置。
[0005]虽然采用条状图案的电容式触控屏对触摸位置的定位精度高，但在制作电容式触控屏中的Sensor时，双层ITO膜通常采用的贴合工艺很复杂。
[0006]采用单层ITO膜的电容式触控屏应运而生，如图2所示。该种电容式触控屏包含两组三角形(或者近似三角形)的Sensor，其中，一组Sensor的宽度沿电容式触控屏的宽度方向(比如X轴正方向)递减，另一组Sensor的宽度沿X轴正方向递增。
[0007]虽然其工艺简单，但对触摸点定位的精度却有待进一步提高。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种电容触控屏上触摸位置的定位方法及电容触控屏，使得电容触控屏对触摸点定位更精确。
[0009]为解决上述技术问题，本发明提供了一种电容触控屏上触摸位置的定位方法，所述电容触控屏包含N个第一触控感应传感器Sensor和N个第二触控感应Sensor, —个所述第一触控感应Sensor与一个所述第二触控感应Sensor构成一个矩形的感应单元；所述第一触控感应Sensor的宽度沿X轴的正方向递减，所述第二触控感应Sensor的宽度沿所述X轴的正方向递增；所述X轴的正方向为所述电容触控屏的宽边方向，且由左指向右，所述Y轴方向为所述电容触控屏的长边方向，且垂直于所述X轴；其中，N为大于或者等于I的自然数；
[0010]所述电容触控屏上触摸位置的定位方法包含以下步骤:
[0011]检测所述电容触控屏的所有触控感应Sensor的电容变化量；[0012]根据第一触控感应Sensor的电容变化量与第二触控感应Sensor的电容变化量的相对变化定位所述触摸点在所述X轴方向上的位置；
[0013]根据多个感应单元的电容变化量定位所述触摸点在所述Y轴方向上的位置。
[0014]本发明还提供了一种电容触控屏，包含:若干个触控感应传感器Sensor ；
[0015]其中，所述触控感应Sensor分为若干组，每一组为一个感应单元，且所述感应单元为矩形；其中，每一个所述感应单元均包含一个第一触控感应Sensor与一个第二触控感应Sensor,所述第一触控感应Sensor的宽度沿X轴的正方向递减，所述第二触控感应Sensor的宽度沿所述X轴的正方向递增；
[0016]所述X轴的正方向为所述电容触控屏的宽边方向，且由左指向右，所述Y轴方向为所述电容触控屏的长边方向，且垂直于所述X轴。
[0017]本发明实施方式相对于现有技术而言，是先检测电容触控屏的所有触控感应Sensor的电容变化量；其中，电容触控屏包含N个第一触控感应Sensor和N个第二触控感应Sensor, N为大于或者等于I的自然数,一个第一触控感应Sensor与一个第二触控感应Sensor对称地构成一个矩形的感应单元,第一触控感应Sensor的宽度沿X轴的正方向递减，第二触控感应Sensor的宽度沿X轴的正方向递增；再根据第一触控感应Sensor的电容变化量与第二触控感应Sensor的电容变化量的相对变化定位触摸点在X轴方向上的位置，并根据多个感应单元的电容变化量定位触摸点在Y轴方向上的位置。由于对所有触控感应Sensor进行了分组,每一组触控感应Sensor为一个矩形的感应单元,感应单元形状规则对称，基于感应单元的计算更精确，所以根据多个感应单元的电容变化量定位触摸点在Y轴方向上的位置，使得电容触控屏对触摸点在Y轴方向上的定位更精确；而且，由于在被触摸的每一组感应单元中，第一触控感应Sensor的电容变化量随触摸点的运动轨迹的变化曲线与第二触控感应Sensor的电容变化量随触摸点的运动轨迹的变化曲线近似是轴对称的，也就是说，二者的变化趋势是相反的，这种对称性是由触控感应Sensor的对称结构所决定的，手指和两个触控感应Sensor的重合位置随着在X轴上的移动而变化，一个触控感应Sensor的重合部分增加,相应的感应电容变化量也增加,而另一个触控感应Sensor与手指的重合部分会相应减小，对应的感应电容变化量也减小。利用这样的一对或多对触控感应Sensor的电容变化值就可以精确的定位手指在X方向的位置。综上所述，本发明中的电容触控屏上触摸位置的定位方法使得电容触控屏对触摸点定位更精确。
[0018]另外，在所述根据多个感应单元的电容变化量定位所述触摸点在所述Y轴方向上的位置的步骤中，包含以下子步骤:
[0019]对多个所述感应单元的电容变化量进行差值运算后定位所述触摸点在所述Y轴方向上的位置。
[0020]在触摸时，在Y轴方向上根据多个感应单元的电容变化量做一个线性方程进行差值运算，来对触摸点进行定位。电容屏被分为成对的矩形或近似矩形单元划分为等距离的区域，使得可以据此对感应单元的电容变化量进行线性的差值运算，就可以对触摸点在Y轴方向上的定位更精确。
[0021]另外，在所述采用线性插值法定位所述触摸点在所述X轴方向上的位置的步骤中，还包含以下子步骤:
[0022]分别选取电容变化量最大的第一触控感应Sensor的电容变化量Λ Cl与与之相对的两组触控感应Sensor中电容变化量最大的第二触控感应Sensor的电容变化量Δ C2 ；
[0023]根据所述ΔCl与所述Δ C2的值定位所述触摸点在所述X轴方向上的位置。
[0024]通过选取电容变化量最大的第一触控感应Sensor的电容变化量ACl与与之相对称且相邻的两个触控感应Sensor中电容变化量最大的第二触控感应Sensor的电容变化量AC2对触摸点在X轴方向上的位置进行定位，由于选取了电容变化量最大的触控感应Sensor的电容变化量进行计算(因为距触摸点最近的触控感应Sensor的电容变化量最大)，计算量小，所以使得电容触控屏的能耗低，且对触摸点的定位迅速，效率高。
[0025]另外，在所述采用线性插值法定位所述触摸点在所述X轴方向上的位置的步骤中，还包含以下子步骤:
[0026]分别选取电容变化量最大的、次大的第一触控感应Sensor的电容变化量μ l Cl、AC3与同这两个触控感应Sensor相对应位置的电容变化量最大的、次大的第二触控感应Sensor的电容变化量AC2、AC4 ;
[0027]根据所述Δ Cl、所述AC2、所述μ l C3与所述μ l C4的值定位所述触摸点在所述X轴方向上的位置。
[0028]通过选取电容变化量最大的、次大的第一触控感应Sensor的电容变化量AC1、AC3与与它们相对称且相邻的触控感应Sensor中电容变化量最大的、次大的第二触控感应Sensor的电容变化量Δ C2、Δ C4对触摸点在X轴方向上的位置进行定位，由于虽然距触摸点最近的触控感应Sensor的电容变化量最大，但是，一个触摸动作可能跨越不止两个触控感应Sensor，所以同时选取电容变化量最大的、次大的电容变化量的触控感应Sensor的电容变化量进行计算，定位更精确、可靠，同时，计算量相对较小，能耗较低。
[0029]另外,在所述根据第一触控感应Sensor的电容变化量与第二触控感应Sensor的电容变化量的相对变化定位所述触摸点在所述X轴方向上的位置的步骤中，还包含以下子步骤:
[0030]对所有所述第一触控感应Sensor的电容变化量与所述第二触控感应Sensor的电容变化量分别求和，获取所有所述第一触控感应Sensor的电容变化量的和ASl与所有所述第二触控感应Sensor的电容变化量的和△ S2 ；
[0031]根据所述μ l SI与所述μ l S2的值定位所述触摸点在所述X轴方向上的位置。
[0032]对所有第一触控感应Sensor的电容变化量与第二触控感应Sensor的电容变化量分别求和，获取所有第一触控感应Sensor的电容变化量的和ASl与所有第二触控感应Sensor的电容变化量的和AS2，再根据μ l SI与μ l S2对触摸点在X轴方向上的位置进行定位，由于综合考虑了全部被触摸的触控感应Sensor引起的电容变化量(因为一个触摸动作可能跨越多个触控感应Sensor),并根据第一触控感应Sensor与将第二触控感应Sensor的对称性对触摸点进行定位，使得对触摸点的定位更可靠。
[0033]另外,在所述根据第一触控感应Sensor的电容变化量与第二触控感应Sensor的电容变化量的相对变化定位所述触摸点在所述X轴方向上的位置的步骤中，还包含以下子步骤:
[0034]消除所述X轴方向上的系统误差后定位所述触摸点在所述X轴方向上的位置。
[0035]在触摸时，电容触控屏不可避免地会引入系统误差，造成对X轴方向上的触摸点定位失准，其中，该系统误差是由固定偏置产生的，所以，在定位触摸点在X轴方向上的位置时消除X轴方向上的系统误差，使得对X轴方向上的触摸位置定位更准确。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]图1是根据现有技术中的双层ITO膜电容触控屏的触控感应Sensor采用的条状图案不意图；
[0037]图2是根据现有技术中的单层ITO膜电容触控屏的触控感应Sensor采用的图案示意图；
[0038]图3是根据本发明第一实施方式的电容触控屏上触摸位置的定位方法中对应的单层ITO膜电容触控屏的触控感应Sensor采用的图案示意图；
[0039]图4是根据本发明第四实施方式中的所有触控感应Sensor的电容变化量示意图。【具体实施方式】
[0040]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
[0041]本发明的第一实施方式涉及一种电容触控屏上触摸位置的定位方法，具体步骤如下:
[0042]首先，检测电容触控屏的所有触控感应Sensor的电容变化量。其中，电容触控屏包含N个第一触控感应Sensor和N个第二触控感应Sensor, N为大于或者等于I的自然数；一个第一触控感应Sensor与一个第二触控感应Sensor对称地构成一个矩形或近似矩形的感应单元；第一触控感应Sensor的宽度沿X轴的正方向递减,第二触控感应Sensor的宽度沿所述X轴的正方向递增；X轴的正方向为电容触控屏的宽边方向，且由左指向右，Y轴方向为电容触控屏的长边方向，且垂直于X轴。
[0043]具体地说，在手指触摸到电容触控屏时，由于手指上携带有生物电，会引起电容触控屏上的触控感应Sensor的电容发生改变，根据被触摸的触控感应Sensor引起的电容变化量可以定位触摸点的位置。
[0044]在本实施方式中，先将电容触控屏包含的所有触控感应Sensor分为若干组，每一组为一个感应单元，且感应单元为矩形，具体如图3所示。每一个感应单元均包含一个宽度沿X轴正方向逐渐变小的第一触控感应Sensor与一个宽度沿X轴正方向逐渐变大的第二触控感应Sensor。其中,第一触控感应Sensor与第二触控感应Sensor的形状可以为三角形，也可以为梯形，或者近似于三角形或者梯形，具体可视加工工艺而定。
[0045]由于对电容触控屏的触控感应Sensor进行了分组,每一组触控感应Sensor为一个矩形或近似矩形的感应单元，感应单元形状规则对称，基于感应单元的计算更精确。
[0046]接着,根据第一触控感应Sensor的电容变化量与第二触控感应Sensor的电容变化量的相对变化以及第一触控感应Sensor与第二触控感应Sensor附件的触控感应Sensor电容变化量定位触摸点在X轴方向上的位置，并根据多个感应单元的电容变化量定位触摸点在Y轴方向上的位置。在本实施方式中，把触摸点在X轴方向上的位置记为Xtl ;触摸点在Y轴方向上的位置记为Y()。
[0047]由于在被触摸的每一组感应单元中，第一触控感应Sensor的电容变化量随触摸点的运动轨迹的变化曲线与第二触控感应Sensor的电容变化量随触摸点的运动轨迹的变化曲线近似是轴对称的，也就是说，二者的变化趋势是相反的，根据该具有对称性的相对变化，这种对称性是由触控感应Sensor的对称结构所决定的,手指和两个触控感应Sensor的重合位置随着在X轴上的移动而变化，一个触控感应Sensor的重合部分增加，相应的感应电容变化量也增加，而另一个触控感应Sensor与手指的重合部分会相应减小，对应的感应电容变化量也减小。利用这样的一对或多对触控感应Sensor的电容变化值就可以精确的定位手指在X方向的位置，即使得对触摸点在X轴方向上的位置Xtl定位更精确。而且，由于对所有触控感应Sensor进行了分组，每一组触控感应Sensor为一个矩形或近似矩形的感应单元，感应单元形状规则对称，基于感应单元的计算更精确，所以根据所有感应单元的电容变化量定位触摸点在Y轴方向上的位置\，使得电容触控屏对触摸点在Y轴方向上的定位更精确。
[0048]综上所述，本发明中的电容触控屏上触摸位置的定位方法使得电容触控屏对触摸点定位更精确。
[0049]与现有技术相比，是将电容触控屏的触控感应Sensor进行分组，每一组为一个感应单元，且感应单元为矩形或近似矩形，其中，每一个感应单元包含一个第一触控感应Sensor与一个第二触控感应Sensor,第一触控感应Sensor的宽度沿X轴的正方向递减，第二触控感应Sensor的宽度沿所述X轴的正方向递增。由于感应单元形状规则对称，基于感应单元的计算更精确，所以根据多个感应单元的电容变化量定位触摸点在Y轴方向上的位置，使得电容触控屏 对触摸点在Y轴方向上的定位更精确，而且，在被触摸的每一组感应单元中，第一触控感应Sensor的电容变化量随触摸点的运动轨迹的变化曲线与第二触控感应Sensor的电容变化量随触摸点的运动轨迹的变化曲线近似是轴对称的，根据该具有对称性的相对变化，这种对称性是由触控感应Sensor的对称结构所决定的,手指和两个触控感应Sensor的重合位置随着在X轴上的移动而变化，一个触控感应Sensor的重合部分增加，相应的感应电容变化量也增加，而另一个触控感应Sensor与手指的重合部分会相应减小，对应的感应电容变化量也减小。利用这样的一对或多对触控感应Sensor的电容变化值就可以精确的定位手指在X方向的位置，即使得对触摸点在X轴方向上的位置定位更精确。
[0050]本发明的第二实施方式涉及一种电容触控屏上触摸位置的定位方法。第二实施方式为第一实施方式的进一步细化，给出了触摸位置在Y轴方向上的具体定位方法。在本发明第二实施方式中，对多个感应单元的电容变化量进行差值运算后定位触摸点在Y轴方向上的位置，由于对感应单元的电容变化量进行线性的差值运算，使得电容触控屏对触摸点在Y轴方向上的定位更精确。
[0051]具体地说，在根据多个感应单元的电容变化量定位触摸点在Y轴方向上的位置的步骤中，包含以下子步骤:对多个感应单元的电容变化量进行差值运算后定位触摸点在Y轴方向上的位置。在本实施方式中，触摸点在Y轴方向上的位置记为I。
[0052]在触摸时，在Y轴方向上根据多个感应单元的电容变化量做一个线性方程进行差
值运算，来对触摸点进行定位。其中，该线性方程为F (Y) = AS1 ^y1+Δ S2 *y2+A S3 *y3+......Δ Sn -yN, N为感应单元的个数,亦即触控感应Sensor的组数，F(y)为计算得出手指触控的Y轴坐标值，AS1, AS2, AS3、……、Λ Sn为根据各感应单元的电容变化量得出的权重值，y1、y2、y3、……、yN分别为每个感应单元所对应的Y轴坐标值。根据上述线性方程，便可计算得出触摸点在在Y轴方向上的位置Y”
[0053]电容屏被分为成对的矩形或近似矩形单元划分为等距离的区域，使得可以据此对感应单元的电容变化量进行线性的差值运算，而不是直接利用各个宽度渐变的触控感应Sensor的电容变化量进行差值运算，且矩形的感应单元形状规则，所以使得电容触控屏对触摸点在Y轴方向上的定位更精确。
[0054]本发明第三实施方式涉及一种电容触控屏上触摸位置的定位方法。第三实施方式为第一实施方式的进一步细化，给出了触摸位置在X轴方向上的具体定位方法。在本发明第三实施方式中，采用线性插值法定位触摸点在X轴方向上的位置，具体而言，分别选取电容变化量最大的第一触控感应Sensor的电容变化量ACl与与之相对的两组触控感应Sensor中电容变化量最大的第二触控感应Sensor的电容变化量Λ C2,并根据Λ Cl与Λ C2的值定位触摸点在X轴方向上的位置Xp由于选取了电容变化量最大的触控感应Sensor的电容变化量进行计算，计算量小，使得电容触控屏的能耗低，且对触摸点的定位迅速，效率高。
[0055]具体地说，在采用线性插值法定位触摸点在X轴方向上的位置的步骤中，还包含以下子步骤:
[0056]首先，分别选取电容变化量最大的第一触控感应Sensor的电容变化量ACl与与之相对称且相邻的两个触控感应Sensor中电容变化量最大的第二触控感应Sensor的电容变化量AC2。为方便描述，我们规定，按照自上而下的方向，将电容触控屏的第一触控感应Sensor的电容变化量记为Acl、Ac3、Ac5、……、Λ c (2N_1)，电容触控屏的第二触控感应Sensor的电容变化量记为Λ C2、Λ C4、Λ C6、……、Λ c (2N)。比如，在某一时刻，电容触控屏的所有触控感应Sensor的电容变化量如图4所示。在图4中,横轴为触控感应Sensor的数目，用Num表示，纵轴为电容变化量。在图4中，第一触控感应Sensor的电容变化量Ac3的值最大，将其选为ACl ;第二触控感应Sensor的电容变化量Λ c4的值最大，将其选为 AC2。
[0057]接着，根据ACl与AC2的值定位触摸点在X轴方向上的位置Xp其中，计算X1的
公式为:
【权利要求】
1.一种电容触控屏上触摸位置的定位方法，其特征在于，所述电容触控屏包含N个第一触控感应传感器Sensor和N个第二触控感应Sensor, —个所述第一触控感应Sensor与一个所述第二触控感应Sensor构成一个矩形的感应单元；所述第一触控感应Sensor的宽度沿X轴的正方向递减，所述第二触控感应Sensor的宽度沿所述X轴的正方向递增；所述X轴的正方向为所述电容触控屏的宽边方向，且由左指向右，所述Y轴方向为所述电容触控屏的长边方向，且垂直于所述X轴；其中，N为大于或者等于I的自然数； 所述电容触控屏上触摸位置的定位方法包含以下步骤: 检测所述电容触控屏的所有触控感应Sensor的电容变化量； 根据第一触控感应Sensor的电容变化量与第二触控感应Sensor的电容变化量的相对变化定位所述触摸点在所述X轴方向上的位置； 根据多个感应单元的电容变化量定位所述触摸点在所述Y轴方向上的位置。
2.根据权利要求1所述的电容触控屏上触摸位置的定位方法，其特征在于，在所述根据多个感应单元的电容变化量定位所述触摸点在所述Y轴方向上的位置的步骤中，包含以下子步骤: 对多个所述感应单元的电容变化量进行差值运算后定位所述触摸点在所述Y轴方向上的位置。
3.根据权利要求1所述的电容触控屏上触摸位置的定位方法，其特征在于，在所述根据第一触控感应Sensor的电容变化量与第二触控感应Sensor的电容变化量的相对变化定位所述触摸点在所述X轴方向上的位置的步骤中，采用线性插值法定位所述触摸点在所述X轴方向上的位置。
4.根据权利要求3所述的电容触控屏上触摸位置的定位方法，其特征在于，在所述采用线性插值法定位所述触摸点在所述X轴方向上的位置的步骤中，还包含以下子步骤: 分别选取电容变化量最大的第一触控感应Sensor的电容变化量ACl与与之相对的两组触控感应Sensor中电容变化量最大的第二触控感应Sensor的电容变化量Λ C2 ； 根据所述ACl与所述AC2的值定位所述触摸点在所述X轴方向上的位置。
5.根据权利要求3所述的电容触控屏上触摸位置的定位方法，其特征在于，在所述采用线性插值法定位所述触摸点在所述X轴方向上的位置的步骤中，还包含以下子步骤: 分别选取电容变化量最大的、次大的第一触控感应Sensor的电容变化量AC1、AC3与同这两个触控感应Sensor相对应位置的第二触控感应Sensor的电容变化量AC2、Δ C4 ； 根据所述AC1、所述AC2、所述AC3与所述Λ C4的值定位所述触摸点在所述X轴方向上的位置。
6.根据权利要求1所述的电容触控屏上触摸位置的定位方法，其特征在于，在所述根据第一触控感应Sensor的电容变化量与第二触控感应Sensor的电容变化量的相对变化定位所述触摸点在所述X轴方向上的位置的步骤中，还包含以下子步骤: 对所有所述第一触控感应Sensor的电容变化量与所述第二触控感应Sensor的电容变化量分别求和，获取所有所述第一触控感应Sensor的电容变化量的和ASl与所有所述第二触控感应Sensor的电容变化量的和Λ S2 ； 根据所述ASl与所述AS2的值定位所述触摸点在所述X轴方向上的位置。
7.根据权利要求1 所述的电容触控屏上触摸位置的定位方法，其特征在于，在所述根据第一触控感应Sensor的电容变化量与第二触控感应Sensor的电容变化量的相对变化定位所述触摸点在所述X轴方向上的位置的步骤中，还包含以下子步骤: 消除所述X轴方向上的系统误差后定位所述触摸点在所述X轴方向上的位置。
8.一种电容触控屏，其特征在于，包含:若干个触控感应传感器Sensor ； 其中，所述触控感应Sensor分为若干组,每一组为一个感应单元,且所述感应单元为矩形；其中，每一个所述感应单元均包含一个第一触控感应Sensor与一个第二触控感应Sensor,所述第一触控感应Sensor的宽度沿X轴的正方向递减，所述第二触控感应Sensor的宽度沿所述X轴的正方向递增； 所述X轴的正方向为所述电容触控屏的宽边方向，且由左指向右，所述Y轴方向为所述电容触控屏的长边 方向，且垂直于所述X轴。
【文档编号】G06F3/044GK103902127SQ201410141069
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日
【发明者】王广, 金海鹏 申请人:泰凌微电子（上海）有限公司