电容触摸屏终端及其触摸检测系统的制作方法与工艺

本发明属于触控技术领域，尤其涉及一种电容触摸屏终端及其触摸检测系统。

背景技术：
触摸屏技术作为一种简单、自然、便捷的输入方式，已经广泛应用于各类终端中，根据实现原理具体可分为电阻式触摸屏、电容式触摸屏、红外线触摸屏等，其中电容式触摸屏由于可识别多点触摸等复杂操作而广受追捧。电容式触摸屏又分为互电容和自电容两种类型。无论是互电容还是自电容，其传感器的传统设计要么不能实现单层布线，要么需要很多连接线。制造工艺复杂，成本较高。

技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种电容触摸屏终端及其触摸检测系统，旨在简化电容式触摸屏布线。本发明是这样实现的，一种电容触摸屏终端的触摸检测系统，包括：若干第一电极块、具有至少两个驱动信号输出端的驱动信号产生模块、检测模块、第一维度坐标定位模块、第二维度坐标定位模块；每个第一电极块可与感应电极块或地形成电容节点，其具有至少两个信号输入端；所述至少两个信号输入端将每个第一电极块分成至少一个子电极块，并分别与所述驱动信号产生模块的驱动信号输出端一一对应连接，且各个第一电极块相同次序的信号输入端短接于对应的驱动信号输出端；所述至少两个驱动信号输出端根据预设的时序对所述第一电极块进行驱动，使至少一个子电极块上的各个位置具有不同的信号强度；所述检测模块用于检测各个电容节点在不同驱动信号下的原始数据；所述第一维度坐标定位模块用于将所述原始检测数据与基准数据做差得到体现触摸信号的检测数据，然后在每个电容节点相邻检测数据间进行插值，定位出被触摸位置在第一维度上的坐标；所述第二维度坐标定位模块用于定位出被触摸位置在第二维度上的坐标。进一步地，还包括若干感应电极块，所述第一电极块为驱动电极块，若干所述驱动电极块与若干所述感应电极块相间排列，相邻的驱动电极块与感应电极块形成电容节点；所述检测模块与若干所述感应电极块连接，用于通过所述感应电极块检测各个电容节点在不同驱动信号下的原始数据；所述第二维度坐标定位模块用于将所述原始检测数据与基准数据做差得到体现触摸信号的检测数据，然后在相邻感应电极块的检测数据间进行插值，定位出被触摸位置在第二维度上的坐标。进一步地，所述第一电极块作为检测电极与地形成电容节点；所述第二维度坐标定位模块用于在相邻检测电极的检测数据间插值，定位出被触摸位置在第二维度上的坐标。本发明还提供了一种包含如上所述的触摸检测系统的电容触摸屏终端。本发明提供的触摸定位技术利用检测节点间驱动信号的强弱变化来定位坐标，将此技术应用于单层布线的电容式触摸屏，可大大减少所需的驱动电极块(自容对应的是检测电极)数量，因此整体布线大大减少，也降低了工艺难度，也提高的坐标的线性度。附图说明图1本发明提供的自容式触摸屏的布线示意图；图2是本发明提供的适用于自容式触摸屏的触摸检测系统的结构图；图3是本发明第一实施例提供的互电容触摸屏布线示意图；图4是图3所示的互电容触摸屏布线的等效电阻图；图5A是适用于图4所示互电容触摸屏的触摸检测系统的结构图；图5B是图5A所示触摸检测系统的驱动时序图；图6是本发明第二实施例提供的互电容触摸屏布线示意图；图7是本发明第三实施例提供的互电容触摸屏布线示意图；图8、图9是本发明第四实施例提供的互电容触摸屏布线示意图；图10是本发明第五实施例提供的互电容触摸屏布线示意图；图11是本发明第六实施例提供的互电容触摸屏布线示意图；图12是本发明第七实施例提供的互电容触摸屏布线示意图；图13是本发明第八实施例提供的互电容触摸屏布线示意图；图14是本发明第九实施例提供的互电容触摸屏布线示意图；图15是本发明第十实施例提供的互电容触摸屏布线示意图；图16是本发明第十一实施例提供的互电容触摸屏布线示意图；图17是本发明第十二实施例提供的自电容触摸屏布线示意图；图18是本发明第十三实施例提供的自电容触摸屏布线示意图；图19是本发明第十四实施例提供的自电容触摸屏部分布线示意图；图20是本发明第十五实施例提供的自电容触摸屏部分布线示意图；图21是本发明第十六实施例提供的自电容触摸屏部分布线示意图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。与传统的触摸定位技术中每个电极块对应的驱动电压的大小为单一值不同，本发明提供的触摸定位技术中，同一个电极块形成的电容节点上的各个检测节点具有不同的驱动信号强度，使得手指或触摸笔触摸到不同位置时，得到不同的检测数据，根据各个检测节点检测数据的变化情况，可以定位出具体哪个电容节点被触摸。基于上述原理，本发明提供的触摸定位方法的实现流程详述如下：步骤A，对电极块进行驱动，使子电极块上的各个位置具有不同的信号强度。该电极块与感应电极块或地形成电容节点，电极块具有至少两个驱动信号输入端，这些驱动信号输入端将电极块分成至少一个子电极块。具体可采用交流或脉动直流方式进行驱动，例如，对于同一个电极块上有三个驱动信号输入端的应用而言，可将每个扫描周期分为t0、t1、t2三个时间段，如图5B，t0时刻向电极块的第一驱动信号输入端D0输入峰峰值为3.3V的正弦波驱动信号，D1、D2接地，t1时刻向电极块的第二驱动信号输入端D1输入峰峰值为3.3V的正弦波驱动信号，D0、D2接地，t2时刻向电极块的第三驱动信号输入端D2输入峰峰值为3.3V的正弦波驱动信号，D0、D1接地。步骤B，分别获取各个电容节点在t0、t1、t2时刻的检测数据，并在检测数据间通过插值得到被触摸的位置。例如，可以采用如下式所示的重心插值法得到被触摸位置。Xi表示信号输入端Di所在位置的实际坐标值，Di表示ti时刻所得到的检测数据。将上述电极块结构进行扩展，即可将该定位方法应用于自电容和互电容触摸屏上。其中图1、图2对应于自电容触摸屏的电极设计，图3、图4、图5A对应于互电容的电极设计，图4、图5A中的驱动电极块D0上的黑色方块201表示电极块的等效电阻分布。一并参照图2至图5A，本发明提供的电容触摸屏终端的触摸检测系统包括：若干第一电极块D、驱动信号产生模块302、检测模块301以及第一维度坐标定位模块305和第二维度坐标定位模块306，其中，驱动信号产生模块302具有至少两个驱动信号输出端。第一电极块为一电容节点的电极之一，可与感应电极块或地形成电容节点，每个第一电极块具有至少两个信号输入端，将每个第一电极块分成若干子电极块，分别与驱动信号产生模块302的驱动信号输出端一一对应连接。如图2所示的自电容节点，每个第一电极块具有两个信号输入端，例如最左侧的第一电极块上的三个信号输入端分别为S0、S4，最右侧的第一电极块上的三个信号输入端分别为Sn+1、Sn+3，此时每个第一电极块仅具有一个子电极块，该两个信号输入端均连接至驱动信号产生模块302的两个驱动信号输出端。同样对于图5A所示的互电容节点，每个第一电极块具有D0、D1、D2三个信号输入端，分别连接至驱动信号产生模块302的三个驱动信号输出端，D0、D1、D2将每个第一电极块分成两个子电极块。并且各个第一电极块相同次序的信号输入端短接于对应的驱动信号输出端，例如，将各个第一电极块的第1信号输入端短接于驱动信号产生模块302的第1驱动信号输出端，将各个第一电极块的第2信号输入端短接于驱动信号产生模块302的第2驱动信号输出端，以此类推。应当理解，图2和图5A分别以两个、三个信号输入端为例进行说明，具体还可以设计成其他数目的信号输入端。对于图1、图2示出的自电容节点，第一电极块作为检测电极与地形成电容节点，而对于图3至图5A示出的互电容节点，第一电极块D0作为驱动电极块与感应电极块S0、S1、S2形成电容节点，驱动信号产生模块302对第一电极块进行驱动，使至少一个子电极块上的各个位置具有不同的信号强度。检测模块301用于检测各个电容节点的原始数据，然后由第一维度坐标定位模块305和第二维度坐标定位模块306将原始检测数据与基准数据做差得到体现触摸信号的检测数据，第一维度坐标定位模块305在每个电容节点的各个检测数据间进行插值，定位出被触摸位置在第一维度上的坐标。而第二维度坐标定位模块306再定位出被触摸位置在第二维度上的坐标(同样可采用上述插值方式来定位)。对于互电容情况，第一电极块D为驱动电极块，若干驱动电极块与若干感应电极块相间排列，检测模块301与若干感应电极块连接，用于通过感应电极块检测各个电容节点在不同时刻的检测数据。本发明中，将驱动电极块和感应电极块或检测电极上的阻抗设计为均匀分布，以使压降和参考比值呈线性变化，便于触摸检测运算。综上所述，每条感应电极同一时刻只能检测到一个数据，这个数据的大小和手指或触摸笔在对应电容节点(驱动、感应或同时按住驱动感应都可以)上的具体触摸位置有关，还与接触面积有关，同时与人体或触摸笔和检测电路系统地的耦合强度也有关。正是因为检测值不是单纯与位置相关，所以才需要有两个以上的检测电极，得到两个以上的检测数据，利用插值算法去除其他因素，得到触摸位置信息。本发明还分别针对互电容和自电容提供了具体的电极设计图案，详述如下。对于互电容：图3至图5A中的感应电极块和驱动电极块均设计为长条状，具体还可灵活设计为其他各种形状，分别参见图6至图16所示，下文分别进行描述。应当注意的是，在图3至图16中驱动电极块、感应电极块均可布设于基板的同一面，形成单层布线，而驱动时序则如图5B所示，驱动信号产生模块302对各个驱动电极依序扫描，在每一时刻向一信号输入端输入驱动信号，且未有驱动信号输入的信号输入端接固定电压，例如，t0时刻信号输入端D0为驱动信号，而D1、D2接固定电压(地)，在t1和t2则是D1和D2分别输入驱动信号，剩下两端接固定电压(地)。此驱动时序同样也适用于自电容，只不过是驱动信号产生模块302对检测电极施加驱动信号而已。实施例二，如图6所示，驱动电极块D0和感应电极块S0至感应电极块Sn横向排列。感应电极块402为长方状，驱动电极块401呈波状，且波峰403与波谷404分别与两侧的感应电极块402邻近。驱动电极块401的波状可以为三角波、方波、锯齿波或者与此类似的其它波形。通过拉伸或压缩驱动电极块401(即调整波峰与波峰或者波谷与波谷之间的距离以及波峰与波谷间的高度)可以得到不同的阻抗。实施例三，如图7所示，驱动电极块401呈波状，且波峰403与波谷404分别与两侧的感应电极块402邻近；感应电极块包括一长条状电极501，长条状电极501沿其垂直向伸出若干感应电极齿502，且感应电极齿502延伸进入波峰403或波谷404形成的空隙中，形成咬合结构。与上述各实施例相结合，实施例四如图8、图9所示，图8与图9中驱动电极块和感应电极块的排列方向不同，一个纵向排列一个横向排列。图8、图9中驱动电极块呈三角波状，且三角波的波峰与波谷分别与两侧的感应电极块邻近；感应电极块包括一长条状电极，长条状电极沿其垂直向伸出若干三角形状的感应电极齿，且三角形状的感应电极齿延伸进入三角波的波峰或波谷形成的空隙中，形成咬合结构。在驱动电极块的中间位置引出第三信号输入端和第四信号输入端，第三信号输入端与第四信号输入端相邻，第三信号输入端与第三驱动信号产生模块连接，第四信号输入端与第四驱动信号产生模块连接，第三驱动信号产生模块和第四驱动信号产生模块分别向第三信号输入端和第四信号输入端传输周期性的驱动信号。与上述实施例相结合，实施例五、六如图10至图11所示，感应电极齿的长度是可变的，当齿的长度没有达到驱动电极块的波峰或者波谷时，感应电极齿502与波峰403或波谷404之间设有若干悬浮块601。悬浮块601能使触摸屏整体的透光性保持一致。实施例七，如图12所示，驱动电极块401呈波状，波峰403与波谷404分别与两侧的感应电极块402邻近，且波峰403或波谷404向外侧伸出有驱动电极齿801；感应电极块402包括一长条状电极501，长条状电极沿其垂直向伸出若干感应电极齿502，且感应电极齿502与驱动电极齿801形成相互咬合的结构。与上述各实施例相结合，实施例八如图13所示，在驱动电极块401的中间位置引出第三驱动信号输入端901，其中，驱动电极块401中间部位引出第三信号输入端901。第三信号输入端901与第三驱动信号产生模块连接，第三驱动信号产生模块向第三信号输入端901传输周期性的驱动信号。与上述各实施例相结合，实施例九如图14所示，在驱动电极块的中间位置还引出第四信号输入端902，第四信号输入端902与第三信号输入端901相邻，第四信号输入端902与第四驱动信号产生模块连接，第四驱动信号产生模块向第四信号输入端902传输周期性的驱动信号。与上述各实施例相结合，实施例十、实施例十一分别如图15、图16所示，为把图13、图14中的感应电极块和驱动电极块的横向排列改为纵向排列。纵向排列感应电极块和驱动电极块可以减少触摸屏两边的走线，使触摸屏两边的边框更窄。对于自电容：与上述各实施例相结合，实施例十三、十四分别如图17、图18所示，为自电容触摸屏布线方式的实施例，检测电极呈波状，当然也可设计为长条状。同理，也可以在检测电极的中间位置引出一个信号输入端、两个信号输入端或者更多的信号输入端，图17为在纵向排列的检测电极的中部部位引出两个信号输入端，所引出的两个信号入端分别与检测模块相连接。与上述各实施例相结合，实施例十五如图19所示，检测电极包括一长条状电极，长条状电极沿其垂直向伸出若干检测电极齿，且检测电极齿延伸进入相邻的检测电极齿之间形成的空隙中，形成咬合结构。与上述各实施例相结合，实施例十六如图20所示，检测电极呈波状，波状可以是三角波、方波或者其它的波形，且波峰或波谷向外侧伸出有检测电极齿；波谷伸出的检测电极齿与另一检测电极的波峰伸出的检测电极齿相邻排列。与上述各实施例相结合，实施例十七如图21所示，检测电极呈波状，且相邻电极波峰与波谷相互咬合，波状可以是三角波、方波或者其它的波形，且波峰或波谷向外侧伸出有检测电极齿；且检测电极齿延伸进入波峰或波谷形成的空隙中，形成咬合结构。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。