专利名称：触摸检测方法及触控装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子设备设计及制造技术领域，特别涉及一种触摸检测方法及触控装置。
背景技术：
目前触摸屏的应用范围从以往的银行自动柜员机，工控计算机等小众商用市场，迅速扩展到手机，PDA (个人数字助理)，GPS (全球定位系统)，PMP (MP3，MP4等)，甚至平板电脑等大众消费电子领域。用于触摸屏具有触控操作简单、便捷、人性化的优点，因此触摸屏有望成为人机互动的最佳界面而迅速在便携式设备中得到了广泛应用。电容触摸屏通常被分为自电容和互电容两类。如图I所示，为现有技术中常见的一种自电容触摸屏的结构图。该自电容触摸屏主要有双层的菱形结构感应单元100’和·200’，其检测原理是对X轴和Y轴分别扫描，如果检测到某个交叉点的电容变化超出了预设范围，则将该行和列的交叉点做为触摸坐标。虽然该自电容触摸屏的线性度较好，但是经常有鬼点出现，难以实现多点触摸。此外，由于采用双层屏，也会导致结构及成本大幅增加，并且菱形结构在电容变化量很小的情况下会出现坐标飘移，受外界干扰影响大。如图2a所示，为现有技术中常见的另一种自电容触摸屏的结构图。该自电容触摸屏采用三角形图形屏结构。该自电容触摸屏包括基板300’、设置在基板300’之上的多个三角形感应单元400’、和每个三角形感应单元400’相连的多个电极500’。如图2b所示，为三角形自电容触摸屏的检测原理。如图所示，椭圆表示手指，S1、S2表示手指与两个三角形感应单元的接触面积。假设坐标原点在左下角，则横坐标X = S2/(S1+S2)*P，其中，P为分辨率。当手指向右移动时，由于S2不是线性增大，所以X坐标存在一个偏差。从上述原理可以看出，目前的三角形感应单元是单端检测，即只从一个方向检测，然后通过算法算出两个方向的坐标。虽然该自电容触摸屏结构更为简单，但并没有针对屏幕的电容感应进行优化，电容变化量小，从而导致信噪比不够。此外，由于该感应单元为三角形，当手指横向移动时面积不是线性增大，因此线性度较差，导致了坐标计算发生偏移，线性度不够好。此外，该电容感应单元输出电容变化量很小，达到飞法级，其电缆杂散电容的存在，对测量电路提出了更高的要求。而且，杂散电容会随温度、位置、内外电场分布等诸多因素影响而变化，干扰甚至淹没被测电容信号。此外，对于单层电容来说，由于Vcom电平信号的影响会对感应电容形成严重的干扰，其中，Vcom电平信号是为了防止LCD屏幕液晶老化而不停翻转的电平信号。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是解决或避免出现现有自电容触摸屏中的上述缺点。本发明实施例第一方面提出了一种触摸屏的触摸检测方法，触摸屏包括多个不相交的感应单元，每个感应单元的两端分别具有第一电极和第二电极，所述方法包括以下步骤向所述多个感应单元中一个感应单元的第一电极施加高电平信号，并将所述第二电极接地以在所述一个感应单元被触摸时对所述一个感应单元产生的自电容进行第一次充电；向所述多个感应单元中一个感应单元的所述第二电极施加高电平信号，并将所述第一电极接地以对所述自电容进行第二次充电；从对应的所述第一电极或第二电极进行检测以获得所述第一次充电和所述第二次充电之间的第一检测变化值，并对所述自电容进行第一次放电；向所述多个感应单元中的一个感应单元的第一电极和/或第二电极施加高电平信号以对所述自电容进行第三次充电；将所述一个感应单元的第一电极和第二电极中的一个接地，并将所述一个感应单元的第一电极和第二电极中的另一个断开，以对所述自电容进行第二次放电；从对应的所述第一电极或第二电极进行检测以获得所述第三次充电和所述第二次放电之间的第二检测变化值；根据所述第一检测变化值和第二检测变化值计算所述自电容至所述第一电极之间的第一电阻和所述自电容至所述第二电极之间的第二电阻的比例关系；以及根据所述第一电阻和所述第二电阻之间的比例关系确定触摸位置。需指出的是，将上述第一次充电和第一次放电的过程与第二次充电和第二次放电的过程的顺序互调，同样可以实现本发明，只要引起自电容的电荷变化即可。本发明根据自电容的电荷变化即可获得相应的第一电阻和第二电阻的比例关系。··本发明实施例第二方面还提出了一种触控装置，包括基板；多个不相交的感应单元，所述多个感应单元形成在所述基板之上，且每个感应单元的两端分别均具有第一电极和第二电极；触摸屏控制芯片，所述触摸屏控制芯片包括充电模块、放电模块、检测模块和控制及计算模块，其中所述充电模块，用于在第一次充电过程中，向所述多个感应单元中一个感应单元的第一电极施加高电平信号，并将所述第二电极接地以在所述一个感应单兀被触摸时对所述一个感应单兀产生的自电容进行第一次充电；在第二次充电过程中，向所述多个感应单元中一个感应单元的所述第二电极施加高电平信号，并将所述第一电极接地以对所述自电容进行第二次充电；在第三次充电过程中，向所述多个感应单元中的一个感应单元的第一电极和/或第二电极施加高电平信号以对所述自电容进行第三次充电；所述放电模块，用于在所述充电模块对所述自电容第一次充电和第二次充电之后，对所述自电容进行第一次放电；及在所述充电模块对所述自电容第三次充电之后，将所述一个感应单元的第一电极和第二电极中的一个接地，并将所述一个感应单元的第一电极和第二电极中的另一个断开，以对所述自电容进行第二次放电，和所述检测模块，用于从对应的所述第一电极或第二电极进行检测以获得所述第一次充电和所述第二次充电之间的第一检测变化值，及从对应的所述第一电极或第二电极进行检测以获得所述第三次充电和所述二次放电之间的第二检测变化值；以及控制及计算模块，用于对所述充电模块、放电模块、第一检测模块和第二检测模块进行控制，并所述控制及计算模块根据所述第一检测变化值和第二检测变化值计算所述自电容至所述第一电极之间的第一电阻和所述自电容至所述第二电极之间的第二电阻之间的比例关系，并根据所述第一电阻和所述第二电阻之间的比例关系确定触摸位置。本发明实施例第三方面还提出了一种便携式电子设备，包括如上所述的触控装置。本发明实施例的触摸屏检测设备中的感应单元采用双端检测，即感应单元的两端均具有电极，且每个电极均与触摸屏控制芯片的对应管脚相连，在进行触摸检测时通过感应单元自身即可实现对触摸点的定位。更为重要的是，本发明通过计算第一电阻和第二电阻之间比例实现触摸位置的确定，因此相对于目前的菱形或三角形设计来说，由于在确定触摸位置时，无需计算自电容的大小，且自电容的大小不会影响触摸位置的精度，从而提高了测量精度，改善了线性度。本发明实施例通过对感应单元两端的电极施加电平信号，如果该感应单元被触碰，触摸物体(例如手指)则会与该感应单元形成自电容，因此本发明通过施加的电平信号可对该自电容进行充电，并根据第一电阻和第二电阻之间的比例关系确定触摸屏上的触摸位置。且通过本发明实施例的对自电容进行两次充电的检测方式，以抵消某些不可测量的物理参数或者减少物理量的测量，从而在保证检测速度的前提下，有效地提高检测精度。本发明实施例提出了一种新颖的自电容检测方式，在感应单元被触摸时，触摸点就可将该感应单元分为两个电阻，从而在进行自电容检测的同时考虑这两个电阻就可以确 定触摸点在该感应单元上的位置。本发明实施例的结构简单，并且对于一个感应单元来说，在充电或放电时进行检测，不仅能够降低RC常数，节省时间提高效率，并且还能够保证坐标不会偏移。此外，本发明实施例还可以有效提高电路的性噪比，降低电路噪声，提高感应线性度。另外，在检测过程中由于对被触摸的感应单元进行充电，因此其中会产生小电流，能够很好地消除Vcom电平信号对触摸屏中感应单元产生的自电容的影响，因此可以相应地消除屏幕屏蔽层及相关工序，从而可以在增强了抗干扰能力的同时进一步降低成本。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图I为现有技术中常见的一种自电容触摸屏的结构图；图2a为现有技术中常见的另一种自电容触摸屏的结构图；图2b为现有技术中常见的另一种自电容触摸屏的检测原理图；图3为本实用新型实施例触控装置的检测原理示意图；图4为本实用新型实施例的触摸检测方法流程图；图5为本发明实施例的矩形感应单元被触摸的示意图；图6a为本发明一个实施例的感应单元结构图；图6b为本发明一个实施例的感应单元结构图；图7a为本发明另一个实施例触摸屏检测设备结构图；图7b为本发明另一个实施例触摸屏检测装置结构图；图8为本发明实施例的感应单元被触摸时的示意图；图9a为本发明再一个实施例触摸屏检测设备结构图；图9b为本发明再一个实施例触摸屏检测装置结构图；图10为本发明实施例的感应单元被触摸时的示意图；图11为本发明一个实施例的触控装置示意图；图12为本发明实施例触摸屏控制芯片的结构图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本发明实施例提出了一种新颖的自电容检测方式，在感应单元被触摸时，触摸点可以将该感应单元分为两个电阻，在进行自电容检测的同时考虑这两个电阻就可以确定触摸点在该感应单元上的位置。如图3所示，为本发明实施例触控装置的检测原理示意图。当手指触摸该感应单元时，将相当于将该感应单元分割为两个电阻，这两个电阻的阻值与触摸点的位置相关。例如，如图所述，当触摸点与第一电极较近时，则电阻Rl就较小，而电阻R2就较大；反之，当触摸点与第二电极较近时，则电阻Rl就较大，而电阻R2就较小。因此，本发明通过对电阻Rl和R2的检测就可以确定触摸点在该感应单元上的位置。在本发明的实施例中，通过多种方式检测电阻Rl和R2，例如可通过检测第一电极和第二电极的电流检测值、自电容检测值、电平信号检测值和电荷变化量中的一种或多种，从而根据这些检测值获得电阻Rl和R2。并且本发明通过对由触摸点形成的自电容进行两次充电以抵消某些不可测量的物理参数或者减少物理量的测量，提高测量精度。需要说明的是，在本发明的实施例中，上述第一电极和第二电极的功能相同，且二 者可以互换，因此在上述实施例中，既可以从第一电极检测也可以从第二电极检测，只要能满足在充电、放电或检测时需要有电流经过第一电阻和第二电阻这一要求即可。在本发明的实施例中，可以以扫描的方式依次向多个感应单元施加相应的电压，同时在检测时也可以以扫描的方式依次进行检测。如图4所示，为本发明实施例的触摸检测方法流程图，该流程图结合图3所示的原理图一同进行说明。该方法包括以下步骤步骤S401，向多个感应单元中一个感应单元的第一电极施加高电平信号，并将第二电极接地以在感应单元被触摸时对感应单元产生的自电容进行第一次充电。在该实施例中，向第一电极施加高电平信号Vcc。如果此时该感应单元被手指或其他物体触摸，则该感应单元将会产生自电容Cl (参照图3)，因此通过施加的高电平信号Vcc就可对自电容进行充电，此时施加在自电容上的电压为V2 = VccR2/(Rl+R2)。此外，在本发明的实施例中，通过对自电容的充电，还可以提闻自电容的检测精度。在本发明的一个实施例中，如果该感应单元没有被触摸，则后续将无法检测到自电容的存在，因此可判断其未被触摸。步骤S402，向多个感应单元中一个感应单元的第二电极施加高电平信号，并将第一电极接地以对自电容进行第二次充电。在该实施例中，向第一电极施加高电平信号Vcc。如果此时该感应单元被手指或其他物体触摸，则该感应单元将会产生自电容Cl (参照图3)，因此通过施加的高电平信号Vcc就可对自电容进行充电，此时施加在自电容上的电压为Vl = VccRl/(R1+R2)。此外，在本发明的实施例中，通过对自电容的充电，还可以提高自电容的检测精度。步骤S403，从对应的所述第一电极或第二电极进行检测以获得所述第一次充电和所述第二次充电之间的第一检测变化值，并对所述自电容进行第一次放电。在本发明的实施例中，从第一电极和第二电极均可进行充电检测，第一次充电检测检测值与第二次充电检测检测值就是所述第一次充电和所述第二次充电之间的第一检测变化值。在该实施例中，第一次放电可以米用任何方式，例如，具体地，可将第一电极和第二电极均接地；或者，将第一电极接地，而第二电极断开；或者，将第二电极接地，而第一电极断开，以对自电容进行第一次放电。在本实施例中，假设第一检测变化值为AQ1。以下以第一检测变化值和第二检测变化值为电荷变化量为例进行描述，但是能够反应电阻Rl和R2之间关系的其他检测变化值，例如电平信号、电流等也均可采用。其中，AQl= (V2-V1)C1 = VccCl (R2-R1) / (R1+R2) (I)
其中，V2 = VccR2/(Rl+R2)，此时第一次充电时自电容的电压为V2，Vl = VccRl/(R1+R2)，此时第二次充电时自电容的电压为VI。步骤S404，向多个感应单元中的一个感应单元的第一电极和/或第二电极施加高电平信号以对所述自电容进行第三次充电。在本发明实施例中，可向第一电极施加高电平信号，而第二电极断开；或者，将第二电极施加高电平信号，而第一电极断开；再或者，同时向第一电极和第二电极施加高电平信号。另外需指出的是，由于施加的高电平信号为已知量，故两次所施加的高电平信号可以相同或者不相同，均不影响本发明的推导过程。在该实施例中，向第一电极或第二电极施加与步骤S401中相同的高电平信号Vcc。此时施加在自电容上的电压为Vcc。步骤S405，将所述一个感应单元的第一电极和第二电极中的一个接地，并将所述一个感应单元的第一电极和第二电极中的另一个断开，以对所述自电容进行第二次放电。具体地，将第一电极接地，而第二电极断开；或者，将第二电极接地，而第一电极断开。步骤S406，从对应的第一电极或第二电极进行检测以获得第三次充电和第二次放电之间的第二检测变化值。在本实施例中，假设第二检测变化值为AQ2。第二检测变化值需采用与步骤S403中的第一检测变化值相同的检测变化值，即在本发明实施例中均为电荷变化量。同样地，在此所述“对应的”也是相对的概念，例如在第二次放电时，如果第二电极断开，则只能从第一电极进行检测。其中，AQ2= VccCl = (V1+V2)C1(2)步骤S407，根据第一检测变化值和第二检测变化值计算自电容至第一电极之间的第一电阻和自电容至第二电极之间的第二电阻的比例关系，并根据第一电阻和第二电阻的比例关系确定触摸位置。在本发明的一个实施例中，通过式(I)和(2)所表示的自电容电荷变化量可以计算出Rl与R2的比例关系，由于图形的规则线性关系，则可以计算出触摸点所在的横坐标的位置，及自电容Cl所在的位置。在本发明的实施例中，如果感应单元为门形感应单元或L形感应单元，则通过第一电阻和第二电阻之间的比值就可确定在触摸屏上的触摸位置，以下将结合具体的例子进行详述。但在本发明的其他实施例中，如果感应单元为矩形感应单元或蛇形(但整体上看相当于矩形)感应单元，则步骤S407只能计算出在触摸屏第一方向上的触摸位置，该第一方向可以是感应单元的长度方向(例如触摸屏的水平方向)。如果感应单元为矩形感应单元或蛇形(但整体上看相当于矩形)感应单元，则还需要根据感应单元的位置确定在第二方向上的触摸位置。在本发明的一个实施例中，第一方向为感应单元的长度方向，第二方向为垂直于感应单元的方向，感应单元水平设置或垂直设置。在本发明的实施例中，R1/R2 = (AQ2_AQ1)/(AQ1+AQ2)，因此通过本发明实施例就可获得Rl和R2之间的比例关系。需指出的是，上述第一次充电和第二次充电过程(步骤S401-步骤S403)和第三次充电和第二次放电过程(步骤S404-步骤S406)的顺序可以互调，即先进行步骤S404-步骤S406，再进行步骤S401-步骤S403，也同样未偏离本发明的思想，包含在本发明的保护范围之内。
在本发明的实施例中，自电容检测模块可为目前已知的电容检测模块，因此在此不再赘述。在本发明的一个实施例中，如果采用两个自电容检测模块的话，则由于两个自电容检测模块可共用多个器件，因此不会增大芯片的整体功耗。在本发明的一个实施例中，感应单元可采用不同的形状。优选地，多个不相交的感应单元位于同一层，从而在保证检测精度的情况下，能够极大地节省成本。如图5所示,为本发明实施例的矩形感应单元被触摸的示意图。该感应单元为矩形，且多个感应单元与所述触摸屏的第一方向相互平行，因此触摸位置为在第一方向上的触摸位置。如图6a所示,为本发明一个实施例的感应单元结构图。该感应单元200包括多个第一部分230和多个平行第二部分240，其中，相邻的第一部分230之间通过第二部分240相连，以形成多个交替排列的第一凹槽1000和第二凹槽2000，其中，多个第一凹槽1000和多个第二凹槽2000的开口方向相反。优选地，第二部分240沿第一方向排列。在本发明的一个实施例中，多个第一部分230可以相互平行，也可以不平行。且，优选地，第二部分240为矩形。在本发明的其他实施例中，第一部分230也可为矩形，但第一部分230还可为其它多种形状。在该实施例中，通过第一部分230增加电阻的阻抗，从而增大感应单元200的阻抗，使得第一电阻和第二电阻更易检测，进一步地提高检测精度。且在该实施例中，优选地，第二部分240之间的间隔相等，从而能够从感应单元的阻抗进行均匀地提高，以改善检测精度。在本发明的一个实施例中，第一方向为感应单兀200的长度方向,第二方向为垂直于感应单元200的方向，具体地，感应单元200可水平设置或垂直设置。在本发明的实施例中，感应单元200长度方向的尺寸与基板的尺寸基本一致，因此触控装置结构简单，容易制造，且制造成本低。在本发明的一个实施例中，第一电极210和第二电极220分别与多个第一部分230中的两个第一部分相连。但是在本发明的另一个实施例中，第一电极210和第二电极220分别与多个第二部分240中的两个第二部分相连，如图6b所示。并且，在本发明的实施例中，第二部分240和第一部分230之间相互垂直，二者之间的角度优选为90度，当然也可选择其他角度。如图6a所示，该感应单元200通过多个第二部分240将多个第一部分230首尾相连，感应单元200的第一电极210和第二电极220分别与两端的第一部分230相连。从整体结构上看，该感应单元200为具有较大长宽比的矩形。该需要说明的是，虽然在图6a中将感应单元200沿X轴设置，但是本领域技术人员应该理解的是，该感应单元200也可沿Y轴设置。通过该感应单元的结构可以有效地减少噪声，提高感应的线性度。如图7a所示,为本发明另一个实施例的感应单元结构图。在该实施例中，该感应单元200可为门形，且多个感应单元200中每个感应单元200的长度不同，多个感应单元200之间相互嵌套。其中，每个所述感应单元包括第三部分250、不相交的第四部分260和第五部分270。优选地，第三部分250与基板100的第一边110平行，第四部分260和第五部分270与基板100的第二边120平行，且第四部分260 —端与第三部分250的一端相连，第五部分270的一端与第三部分250的另一端相连。感应单元200的第四部分260的另一端具有第一电极210,第五部分270的另一端具有第二电极220,其中，每个第一电极210和第二电极220均与触摸屏控制芯片的对应的管脚相连。在本发明的实施例中，所谓相互嵌套是指外侧的感应单元部分地包围内侧的感应单元，例如如图7a所示，这样能够在保证精度的同时达到较大的覆盖率，并且降低运算的复杂度，提高触摸屏的响应速度。当然本领域技术人员还可根据图7a的思想采用其他相互嵌套的方式排列感应单元。在本发明的一个实施例中，每个感应单元200的第三部分250与·其他感应单元200的第三部分250平行，每个感应单元200的第四部分260与其他感应单元200的第四部分260平行，每个感应单元200的第五部分270与其他感应单元200的第五部分270平行。在本发明的一个实施例中，感应单元200的第三部分250、第四部分260和第五部分270中至少一个为矩形，优选地，第三部分250、第四部分260和第五部分270均为矩形。在该实施例中，由于矩形结构图形规则，因此在手指横向或纵向移动时线性度好，此外，两个矩形结构之间的间距相同，便于计算，从而提高计算速度。在本发明的一个实施例中，每个感应单元200的第四部分260与第五部分270长度相等。在本发明的一个实施例中，基板100为矩形，第一边110和第二边120之间相互垂直，且第四部分260和第三部分250之间相互垂直，第五部分270和第三部分250之间相互垂直。在本发明的一个实施例中，相邻两个感应单元200的第三部分250之间的间距相等，相邻两个感应单元200的第四部分260之间的间距相等，相邻两个感应单元200的第五部分270之间的间距相等。这样就可以通过多个感应单元200对触摸屏的第一边110和第二边120均匀划分，从而提高运算速度。当然在本发明的其他实施例中，相邻两个感应单元200的第三部分250之间的间距也可不相等，或者，相邻两个感应单元200的第四部分260之间的间距也可不相等，如图7b所示。例如，由于用户往往触摸触摸屏的中心部位，因此可以将触摸屏中心部位的感应单元之间的间距减小，从而提高中心部位的检测精度。在本发明的一个实施例中，多个感应单元200相对于基板100的中心轴Y对称，如图7a所示，中心轴Y垂直于第三部分250，从而更有利于提高精度。如图7a所示，在该实施例中，感应单元200的第一电极210和第二电极220均位于基板100的第一边110上。在该实施例中，检测到在感应单元上的触摸位置之后，即可获得在触摸屏之上的触摸位置。需要说明的是，上述图7a为本发明较优的实施例，其能够获得较大的覆盖率，但是本发明的其他实施例可对图7a进行一些等同的变化，例如第四部分260和第五部分270可以是不平行的。本发明实施例中的感应单元采用类似门形的结构，不仅结构简单，便于制作，所有引线都在同一边，设计方便，减少银浆成本并且制作容易，对减少生产成本有很大帮助。如图8所示，为本发明实施例的感应单元被触摸时的示意图。从图8可知，第一电极为210，第二电极为220，触摸位置接近于第二电极，假设感应单元的长度为10个单位长度，且将感应单元均匀地分为10份，其中，感应单元第三部分250的长度为4个单位长度，感应单元第四部分260和第五部分270的长度为3个单位长度。经过检测，获知第一电阻和第二电阻之比为4 1，即第一电极210至触摸位置的长度(由第一电阻体现)为全部感应单元长度的80%。换句话说，触摸点位于距离第一电极210处8个单位长度的位置，获知，触摸点位于距离第二电极220处2个单位长度的位置。当手指移动时，触摸位置会相应移动，因此通过触摸位置的变换就可判断手指相应的移动轨迹，从而判断用户的输入指令。从图8的以上例子可以看出，本发明的计算方式非常简单，因此能够极大地提高触摸屏检测的反应速度。在本发明的实施例中，通常手指或其他物体会触摸多个感应单元，·此时可以先获得在这被触摸的多个感应单元中每个的触摸位置，然后通过求平均的方式计算最终在触摸屏上的触摸位置。如图9a所示，为本发明再一个实施例触摸屏检测设备结构图。在本发明的一个实施例中，多个感应单元的长度逐渐增加，且每个所述感应单元包括第六部分280和第七部分290。第六部分280的一端具有第一电极210,第七部分290的一端与第六部分280的另一端相连，且第七部分290的另一端具有第二电极220。具体地，第六部分280与基板100的第一边110平行，第七部分290与基板100的第二边120平行，且第一边110和第二边120相邻。且每个第一电极210和第二电极220均与触摸屏控制芯片的对应管脚相连。在本发明的优选实施例中，每个感应单元200的第六部分280与其他感应单元200的第六部分280平行，每个感应单元200的第七部分290与其他感应单元200的第七部分290平行。通过这样的设置能够有效地提高感应单元对触摸屏的覆盖率。在本发明的一个实施例中，感应单元200的第六部分280、第七部分290中至少一个为矩形，优选地，第六部分280、第七部分290均为矩形。在该实施例中，由于矩形结构图形规则，因此在手指横向或纵向移动时线性度好，此外，两个矩形结构之间的间距相同，便于计算。本发明实施例的触摸屏检测装置中的感应单元采用双端检测，即感应单元的两端均具有电极，且每个电极均与触摸屏控制芯片的对应管脚相连，在进行触摸检测时通过感应单元自身即可实现对触摸点的定位。更为重要的是，本发明通过计算第一电阻和第二电阻之间比例实现触摸位置的确定，因此相对于目前的菱形或三角形设计来说，由于在确定触摸位置时，无需计算自电容的大小，且自电容的大小不会影响触摸位置的精度，对自电容检测精度的依赖降低，从而提高了测量精度，改善了线性度。此外，由于本发明实施例的第五部分270、第六部分280和第七部分290中任意一个均可为形状规则的矩形，因此相对于目前的菱形或三角形等不规则的形状来说，也可以进一步地提高线性度。在本发明的一个实施例中，每个感应单元的第六部分280与第七部分290长度相等，从而能够提高运算速度。优选地，基板100为矩形，第一边110和第二边120之间相互垂直。第一边110和第二边120相互垂直，不仅使得感应单元设计更加规则，例如使得感应单元的第六部分280和第七部分290之间也相互垂直，从而提高对触摸屏的覆盖率，而且第六部分280和第七部分290之间相互垂直也可以提高检测的线性度。在本发明的一个实施例中，相邻两个感应单元200之间的间距相等。这样就可以通过多个感应单元200对触摸屏的第一边110和第二边120均匀划分，从而提高运算速度。当然在本发明的另一个实施例中，相邻两个感应单元200之间的间距也可以不等，如图9b所示，例如由于用户往往触摸触摸屏的中心部位，因此可以将触摸屏中心部位的感应单元之间的间距减小，从而提高中心部位的检测精度。如图9a所示，在该实施例中，感应单元200的第一电极210位于基板100的第一边110上，第二电极220位于基板100的第二边120上，且第一边110和第二边120相互垂直。在该实施例中，检测到在感应单元上的触摸位置之后，即可获得在触摸屏之上的触摸位
置。如图10所示，为本发明实施例的感应单元被触摸时的示意图。从图10可知，第一电极为210，第二电极为220，触摸位置接近于第二电极220，假设感应单元的长度为10个单位长度，且将感应单元均匀地分为10份，其中，感应单元的第六部分280的长度为5个单位长度，感应单元的第七部分290的长度为5个单位长度。经过检测，获知第一电阻和第二电阻之比为9 1，即第一电极210至触摸位置的长度(由第一电阻体现)为全部感应单元长度的90%。换句话说，触摸点位于距离第一电极210处9个单位长度的位置，获知，触摸点位于距离第二电极220处I个单位长度的位置。从图10的以上例子可以看出，本发明的计算方式非常简单，因此能够极大地提高触摸屏检测的反应速度。在本发明的一个实施例中，多个感应单元200位于同一层，因此只需要一层ITO即可，从而在保证精度的同时，极大地降低制造成本。本发明实施例的触摸屏检测装置中的感应单元采用双端检测，即感应单元的两端均具有电极，且每个电极均与触摸屏控制芯片的对应管脚相连，在进行触摸检测时通过感应单元自身即可实现对触摸点的定位。更为重要的是，本发明通过计算第一电阻和第二电阻之间比例实现触摸位置的确定，因此相对于目前的菱形或三角形设计来说，由于在确定触摸位置时，无需计算自电容的大小，且自电容的大小不会影响触摸位置的精度，对自电容检测精度的依赖降低，从而提高了测量精度，改善了线性度。此外，由于本发明实施例的第五部分270、第六部分280和第七部分290中任意一个均可为形状规则的矩形，因此相对于目前的菱形或三角形等不规则的形状来说，也可以进一步地提高线性度。综上所述，本发明实施例通过对感应单元两端的电极施加电平信号，如果该感应单元被触碰，则会该感应单元会形成自电容，因此本发明通过施加的电平信号可对该自电容进行充电，并根据第一电阻和第二电阻之间的比例关系确定在第一方向上的触摸位置。例如在本发明的一个实施例中，第一电阻和第二电阻之间的比例关系根据在对所述自电容充电/放电时，从所述第一电极和/或第二电极进行检测获得的第一检测值和第二检测值之间的比例关系计算得到。因此从第一电极和/或第二电极检测该自电容充电/放电时产生的第一检测值和第二检测值。这样，通过第一检测值和第二检测值就能够反应触摸点位于该感应单元的位置，从而进一步确定触摸点在触摸屏的位置。对于图5和图6的感应单元来说，在确定了第一方向上的触摸位置之后，还需要进一步根据被触摸的感应单元的位置确定在第二方向上的触摸位置。在本发明的实施例中，可参照图5和6所示，如果检测到某个感应单元的第一检测值或第二检测值大于预设阈值，则说明该感应单元被触摸。假设第二个感应单元(其纵坐标为M)被触摸，则在第二方向上的触摸位置就为第二个感应单元的坐标M。之后，再根据第一方向上的触摸位置和第二方向上的触摸位置确定触摸点在触摸屏上的位置。具体地，可采用质心算法计算触摸点在第二方向上的触摸位置，以下对质心算法进行简单介绍。在滑条和触摸板应用中，经常有必要在具体感应单元的本质间距以上确定出手指(或其他电容性物体)的位置。手指在滑条或触摸板上的接触面板通常大于任何个感应单 元。为了采用一个中心来计算触摸后的位置，对这个阵列进行扫描以验证所给定的传感器位置是有效的，对于一定数量的相邻感应单元信号的要求是要大于预设触摸阈值。在找到最为强烈的信号后，此信号和那些大于触摸阈值的临近信号均用于计算中心
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! — I '十 I其中，Ncent为中心处感应单元的标号，η为检测到被触摸的感应单元的个数，i为被触摸感应单元的序号，其中i大于等于2。例如，当手指触摸在第一条通道，其电容变化量为yl，第二条通道上的电容变化量为y2和第三条通道上的电容变化量为y3时。其中第二通道y2电容变化量最大。Y坐标就可以算是
vl * I + v2 * 2 + v3 * 3Y= Z——7^—~^——o
少1 +少2 +少3如图11所示，为本发明一个实施例的触控装置示意图。该触控装置包括由基板100和多个不相交的感应单元200所构成的触摸屏检测装置、触摸屏控制芯片300。其中，触摸屏控制芯片300中的一部分管脚与多个感应单元200的第一电极210相连，触摸屏控制芯片300中的另一部分管脚与多个感应单元200的第二电极220相连，且触摸屏控制芯片300向多个感应单元200的第一电极210和/或第二电极220施加电平信号，该电平信号在感应单元200被触摸时向感应单元200产生的自电容充电。如图12所示，为本发明实施例触摸屏控制芯片的结构图。触摸屏控制芯片300包括充电模块310、放电模块320、检测模块330和控制及计算模块340。其中，充电模块310用于在第一次充电过程中，向多个感应单兀中一个感应单兀的第一电极210施加高电平信号，并将第二电极220接地以在一个感应单元被触摸时对一个感应单元产生的自电容进行第一次充电；在第二次充电过程中，充电模块310向多个感应单元中一个感应单元的第二电极220施加高电平信号，并将第一电极210接地以对自电容进行第二次充电；在第三次充电过程中，充电模块310向多个感应单元中的一个感应单元的第一电极210和/或第二电极220施加高电平信号以对自电容进行第三次充电。放电模块320用于在充电模块310对自电容第一次充电和第二次充电之后，对自电容进行第一次放电；及在充电模块310对自电容第三次充电之后，将一个感应单元的第一电极210和第二电极200中的一个接地，并将一个感应单元的第一电极210和第二电极220中的另一个断开，以对自电容进行第二次放电。检测模块330用于从对应的第一电极210或第二电极220进行检测以获得第一次充电和第二次充电之间的第一检测变化值，及从对应的第一电极210或第二电极220进行检测以获得第三次充电和第二次放电之间的第二检测变化值。控制及计算模块340用于对充电模块310、放电模块320、第一检测模块330和第二检测模块340进行控制，并根据第一检测值和/或第二检测值以及第三检测值和/或第四检测值计算自电容至第一电极之 间的第一电阻和自电容至所述第二电极之间的第二电阻的比例关系，并根据第一电阻和第二电阻的比例关系确定触摸位置。在本发明的实施例中，控制及计算模块340可以以扫描 的方式控制充电模块310依次向多个感应单元施加相应的电压，同时在检测时也可以以扫描的方式依次进行检测，或者，也可以扫描的方式控制放电模块320依次对多个感应单元中被触摸的感应单元所产生的自电容进行放电。在本发明的一个实施例中，第一检测值和第二检测值可为电流检测值、自电容检测值、电平信号检测值和电荷变化量中的一种或多种。在本发明的一个实施例中，第一检测模块330和第二检测模块340为CTS (电容检测模块)。在本发明的一个实施例中，控制及计算模块340还用于根据被触摸的感应单元200的位置确定在第二方向上的触摸位置，并根据第一方向上的触摸位置和第二方向上的触摸位置确定所述触摸点在触摸屏上的位置。具体地，控制及计算模块340通过质心算法确定所述第二方向上的触摸位置。在本发明的一个实施例中，第一方向为感应单元200的长度方向，第二方向为垂直于感应单元200长度方向的方向，感应单元水平平行设置或垂直平行设置。在本发明的一个优选实施例中，多个不相交的感应单元位于同一层，从而在保证检测精度的前提下，有效地降低制造成本。本发明还提出了一种便携式电子设备，包括如上所述的触控装置。本发明实施例通过对感应单元两端的电极施加电平信号，如果该感应单元被触碰，则该感应单元会形成自电容，因此本发明通过施加的电平信号可对该自电容进行充电，并根据第一电阻和第二电阻之间的比例关系确定触摸屏上的触摸位置。且通过本发明实施例的对自电容进行两次充电的检测方式，以抵消某些不可测量的物理参数或者减少物理量的测量，从而在保证检测速度的前提下，有效地提高检测精度。本发明实施例提出了一种新颖的自电容检测方式，在感应单元被触摸时，触摸点就可将该感应单元分为两个电阻，从而在进行自电容检测的同时考虑这两个电阻就可以确定触摸点在该感应单元上的位置。本发明实施例的结构简单，并且对于一个感应单元来说，可从其的第一电极和/或第二电极进行充电或放电，并在充电或放电时进行检测，不仅能够降低RC常数，节省时间提高效率，并且还能够保证坐标不会偏移。此外，本发明实施例还可以有效提高电路的性噪比，降低电路噪声，提高感应线性度。另外，在检测过程中由于对被触摸的感应单元进行充电，因此其中会产生小电流，能够很好地消除Vcom电平信号对触摸屏中感应单元产生的自电容的影响，因此可以相应地消除屏幕屏蔽层及相关工序，从而可以在增强了抗干扰能力的同时进一步降低成本。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。·
权利要求
1.一种触摸屏的触摸检测方法，其特征在于，触摸屏包括多个不相交的感应单元，每个感应单元的两端分别具有第一电极和第二电极，所述方法包括以下步骤 向所述多个感应单元中一个感应单元的第一电极施加高电平信号，并将所述第二电极接地以在所述一个感应单元被触摸时对所述一个感应单元产生的自电容进行第一次充电； 向所述多个感应单元中一个感应单元的所述第二电极施加高电平信号，并将所述第一电极接地以对所述自电容进行第二次充电； 从对应的所述第一电极或第二电极进行检测以获得所述第一次充电和所述第二次充电之间的第一检测变化值，并对所述自电容进行第一次放电； 向所述多个感应单元中的一个感应单元的第一电极和/或第二电极施加高电平信号以对所述自电容进行第三次充电； 将所述一个感应单元的第一电极和第二电极中的一个接地，并将所述一个感应单元的第一电极和第二电极中的另一个断开，以对所述自电容进行第二次放电； 从对应的所述第一电极或第二电极进行检测以获得所述第三次充电和所述第二次放电之间的第二检测变化值； 根据所述第一检测变化值和第二检测变化值计算所述自电容至所述第一电极之间的第一电阻和所述自电容至所述第二电极之间的第二电阻的比例关系；以及根据所述第一电阻和所述第二电阻之间的比例关系确定触摸位置。
2.如权利要求I所述的触摸屏的触摸检测方法，其特征在于，所述第一检测变化值和第二检测变化值为电流检测变化值、自电容检测变化值、电平信号检测变化值和电荷变化量中的一种或多种。
3.如权利要求I所述的触摸屏的触摸检测方法，其特征在于，所述感应单元为矩形，且所述多个感应单元与所述触摸屏的第一方向相互平行，所述触摸位置为在所述第一方向上的触摸位置。
4.如权利要求I所述的触摸屏的触摸检测方法，其特征在于，所述感应单元包括 多个第一部分和多个平行的第二部分，其中，相邻的所述第一部分之间通过所述第二部分相连，以形成多个交替排列的第一凹槽和第二凹槽，其中，所述多个第一凹槽和所述多个第二凹槽的开口方向相反，所述触摸位置为触摸物体在所述第一方向上的触摸位置。
5.如权利要求3或4所述的触摸屏的触摸检测方法，其特征在于，还包括 根据所述被触摸的感应单元的位置确定在第二方向上的触摸位置；以及 根据所述第一方向上的触摸位置和第二方向上的触摸位置确定所述触摸点在触摸屏上的位置。
6.如权利要求5所述的触摸屏的触摸检测方法，其特征在于，所述第二方向上的触摸位 置通过质心算法确定。
7.如权利要求3-6任一项所述的触摸检测方法，其特征在于，所述第一方向为所述感应单元的长度方向，所述第二方向为垂直于所述感应单元的方向，所述感应单元水平平行设置或垂直平行设置。
8.如权利要求I所述的触摸检测方法，其特征在于，所述感应单元包括 第三部分，所述第三部分的一端具有所述第一电极；第四部分，所述第四部分的一端与所述第三部分的另一端相连，所述第四部分的另一端具有所述第二电极。
9.如权利要求I所述的触摸检测方法，其特征在于，所述感应单元包括 第五部分； 不相交的第六部分和第七部分，所述第六部分一端与所述第五部分的一端相连，所述第七部分的一端与所述第五部分的另一端相连，所述第六部分的另一端具有所述第一电极，且所述第七部分的另一端具有所述第二电极。
10.一种触控装置，其特征在于，包括 基板； 多个不相交的感应单元，所述多个感应单元形成在所述基板之上，且每个感应单元的两端分别均具有第一电极和第二电极； 触摸屏控制芯片，所述触摸屏控制芯片包括充电模块、放电模块、检测模块和控制及计算模块，其中 所述充电模块，用于在第一次充电过程中，向所述多个感应单元中一个感应单元的第一电极施加高电平信号，并将所述第二电极接地以在所述一个感应单兀被触摸时对所述一个感应单元产生的自电容进行第一次充电；在第二次充电过程中，向所述多个感应单元中一个感应单元的所述第二电极施加高电平信号，并将所述第一电极接地以对所述自电容进行第二次充电；在第三次充电过程中，向所述多个感应单元中的一个感应单元的第一电极和/或第二电极施加高电平信号以对所述自电容进行第三次充电； 所述放电模块，用于在所述充电模块对所述自电容第一次充电和第二次充电之后，对所述自电容进行第一次放电；及在所述充电模块对所述自电容第三次充电之后，将所述一个感应单元的第一电极和第二电极中的一个接地，并将所述一个感应单元的第一电极和第二电极中的另一个断开，以对所述自电容进行第二次放电， 所述检测模块，用于从对应的所述第一电极或第二电极进行检测以获得所述第一次充电和所述第二次充电之间的第一检测变化值，及从对应的所述第一电极或第二电极进行检测以获得所述第三次充电和所述第二次放电之间的第二检测变化值； 以及 所述控制及计算模块，用于对所述充电模块、放电模块、第一检测模块和第二检测模块进行控制，并所述控制及计算模块根据所述第一检测变化值和第二检测变化值计算所述自电容至所述第一电极之间的第一电阻和所述自电容至所述第二电极之间的第二电阻之间的比例关系，并根据所述第一电阻和所述第二电阻之间的比例关系确定触摸位置。
11.如权利要求10所述的触控装置，其特征在于，所述第一检测变化值和第二检测变化值为电流检测变化值、自电容检测变化值、电平信号检测变化值和电荷变化量中的一种或多种。
12.如权利要求11所述的触控装置，其特征在于，所述检测模块为电容检测模块CTS。
13.如权利要求10所述的触控装置，其特征在于，所述感应单元为矩形，且所述多个感应单元与所述触摸屏的第一方向相互平行，所述触摸位置为在所述第一方向上的触摸位置。
14.如权利要求10所述的触控装置，其特征在于，所述感应单元包括多个第一部分和多个平行的第二部分，其中，相邻的所述第一部分之间通过所述第二部分相连，以形成多个交替排列的第一凹槽和第二凹槽，其中，所述多个第一凹槽和所述多个第二凹槽的开口方向相反，所述触摸位置为触摸物体在所述第一方向上的触摸位置。
15.如权利要求13或14所述的触控装置，其特征在于， 所述控制及计算模块，还用于根据所述被触摸的感应单元的位置确定在第二方向上的触摸位置，并根据所述第一方向上的触摸位置和第二方向上的触摸位置确定所述触摸点在触摸屏上的位置。
16.如权利要求15所述的触控装置，其特征在于，所述控制及计算模块通过质心算法确定所述第二方向上的触摸位置。
17.如权利要求15所述的触控装置，其特征在于，所述第一方向为所述感应单元的长度方向，所述第二方向为垂直于所述感应单元的方向，所述感应单元水平平行设置或垂直平行设置。
18.如权利要求10所述的触控装置，其特征在于，所述多个不相交的感应单元位于同一层。
19.如权利要求10所述的触控装置，其特征在于，所述感应单元包括 第三部分，所述第三部分的一端具有所述第一电极； 第四部分，所述第四部分的一端与所述第三部分的另一端相连，所述第四部分的另一端具有所述第二电极。
20.如权利要求10所述的触控装置，其特征在于，所述感应单元包括 第五部分； 不相交的第六部分和第七部分，所述第六部分一端与所述第五部分的一端相连，所述第七部分的一端与所述第五部分的另一端相连，所述第六部分的另一端具有所述第一电极，且所述第七部分的另一端具有所述第二电极。
21.一种便携式电子设备，其特征在于，包括如权利要求10-18任一项所述的触控装置。
全文摘要
本发明提出一种触摸检测方法及装置。该方法包括向感应单元的第一电极施加高电平信号，并将第二电极接地以在感应单元被触摸时对感应单元产生的自电容进行第一次充电；向感应单元的第二电极施加高电平信号，并将第一电极接地以在对自电容进行第二次充电；获得第一次充电和第二次充电之间的第一检测变化值，并对自电容进行第一次放电；施加高电平信号以对自电容进行第三次充电；将一个感应单元的第一电极和第二电极中的一个接地，以对自电容进行第二次放电；获得第三次充电和所述第二次放电之间的第二检测变化值；计算所述自电容至第一电极之间的第一电阻和自电容至第二电极之间的第二电阻的比例关系，并确定触摸位置。
文档编号G06F3/044GK102902427SQ20111045911
公开日2013年1月30日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年7月26日
发明者李振刚, 黄臣, 杨云 申请人:比亚迪股份有限公司