TW201349070A

TW201349070A - 基於電容性觸摸螢幕驅動檢測方法和設備

Info

Publication number: TW201349070A
Application number: TW101127804A
Authority: TW
Inventors: liang-hua Mo; jun-qiao Liu
Original assignee: Focaltech Systems Ltd
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2013-12-01
Also published as: CN102736965B; US20130314366A1; CN102736965A; US8730207B2; TWI465999B

Abstract

本發明實施例公開了一種基於電容性觸摸螢幕驅動檢測方法和設備，其中方法包括：在同一個驅動檢測時間段，驅動端同時向至少兩個通道發送激勵信號；接收端所有接收通道均接收各路激勵信號經對應通道觸摸檢測點耦合電容生成的電荷信號，並進行檢測，包括：將所述電荷信號轉換放大後生成電壓信號；將所述電壓信號進行信號解調及類比數位轉換；並將類比數位轉換後的數位信號儲存，並由控制器中對所述數位信號進行分析處理，得到檢測結果。

Description

基於電容性觸摸螢幕驅動檢測方法和設備

【相關申請案之交叉參考】

本申請要求於2012年5月23日提交中國專利局、申請號為201210163078.6、發明名稱為“一種基於電容性觸摸螢幕驅動檢測方法和設備”的中國專利申請的優先權，其全部內容通過引用結合在本申請中。

本發明涉及電容性觸摸螢幕檢測技術領域，更具體地說，涉及一種基於電容性觸摸螢幕驅動檢測的方法和設備。

現有的電容性觸摸螢幕廣泛應用於各種電子產品中，如智慧手機、平板電腦，電容性觸摸螢幕的尺寸隨著電子終端的推廣應用而日漸增大，從智慧手機的2英寸到3.5英寸，以及平板電腦10英寸左右，而未來的電容性觸摸螢幕的應用領域將推廣到智慧電視等的交互介面，或者將觸摸螢幕和液晶顯示幕LCD集成在一起(如In-cell技術)。電容性觸摸螢幕在電子產品中的應用環境複雜，存在各式各樣的干擾，這些干擾包括LCD干擾，無線通信模組干擾和開關電源干擾等，通過檢測出各種干擾的頻段，從而方便採取相應的抗干擾手段(如調頻，擴頻技術)，增強電容性觸摸螢幕的定位準確性。現在廣泛應用的電容性觸摸檢測方法採用如下方式：如圖1所示，ITO走線佈局10，水準方向標有TX<1>,TX<2>,......TX<m>為驅動端(以下簡稱TX)，垂直方向標有RX<1>,RX<2>,......RX<n>為接收端(以下簡稱RX)。兩層ITO走線TX和RX會形成互電容，TX<2>和RX<2>在交叉耦合的地方會形成耦合電容CP_2,2，即一個觸摸檢測點11，在做掃描檢測時，每次只有一路TX 22發出激勵信號(例如圖2A中TX<1>被方波激勵信號驅動)，其他TX都被驅動至固定電位(例如地或者電源電位)，(如TX按照TX<1>→TX<2>……→TX<m>順序驅動)，與此同時，垂直方向的所有接收模組RX 23會同時做激勵信號檢測，當TX 22發送完一次激勵信號時就會被驅動固定電位，而RX 23會將本次檢測結果上報給記憶體儲存；然後下一個TX 22會開始發送激勵信號，所有RX 23開始下一次檢測，直至所有TX 22全部完成，這樣就完成了一幀畫面檢測。如果一次檢測TX 22掃描所需時間為Ts，則完成一幀畫面檢測的時間為m*Ts，幀頻(frame rate)為1/(m*Ts)；如圖2所示，RA是TX通道上兩個觸摸點之間的線電阻，RB是RX通道上兩個觸摸點之間的線電阻。TX和RX通道上的佈線電阻會影響TX激勵信號的頻率選擇，通道電阻越大，對電容充放電就越慢，TX掃描頻率就會下降，因而會降低幀頻。

然而，由於現有的智慧手機(例如5英寸螢幕)和平板電腦(例如10英寸螢幕)由於尺寸相對較小，每路TX和RX通道上的電阻也較小，且TX通道總數m值也較小，因而可以選擇比較高的頻率掃描，獲得較高的幀頻。而在未來智慧電視等大尺寸人機界面驅動及檢測場景下，電容觸摸螢幕面板對ITO佈線之間距離緊密度不變而TX通道個數m將大幅度增加，導致TX只能使用較低的頻率驅動，幀頻將大大降低，以及In-cell等類似技術，對於為了降低觸摸檢測的雜訊，LCD等顯示幕驅動與觸摸檢測在不同時段進行，從而也要求加快TX掃描速度。因而，現有的驅動檢測方法會因人機交互介面尺寸大而存在佈線電阻較大，幀頻較小，從而降低了掃描的快速性並且不滿足顯示幕驅動與觸摸檢測在不同時段檢測的快速性要求。

有鑒於此，本發明提供一種基於電容性觸摸螢幕驅動檢測的方法和設備，以實現在進行檢測時掃描快速，幀頻升高的目的，並可滿足驅動與觸摸檢測在不同時段檢測的快速性要求。

一種基於電容性觸摸螢幕驅動檢測方法，包括：在同一個驅動檢測時間段，驅動端同時向至少兩個通道發送激勵信號，所述多個通道中至少兩個通道的激勵信號的頻率不同；接收端所有接收通道均接收所述各路激勵信號經對應通道觸摸檢測點耦合電容生成的電荷信號，並進行檢測，包括：將所述電荷信號轉換放大後生成電壓信號，將所述電壓信號進行信號解調及類比數位轉換；並將類比數位轉換後的數位信號儲存，並由控制器中對所述數位信號進行分析處理，得到檢測結果。

為了完善上述方案：所述在同一個驅動檢測時間段，驅動端同時向至少兩個通道發送激勵信號，所述多個通道中至少兩個通道的激勵信號的頻率不同，具體為：驅動模組TX在同一個驅動檢測時間段同時驅動i個通道發送頻率互異的激勵信號。

更包括：將所述類比數位轉換後的各路數位信號輸出並同時進行傅利葉分析，得到各個頻率的功率譜。

在所述激勵信號發出的同時，接收端所有接收通道均接收所述各路激勵信號經對應通道觸摸檢測點耦合電容生成的電荷信號的步驟具體為：在i個通道發送頻率互異的激勵信號的同時，位於垂直方向的所有接收模組RX各個通道均接收驅動模組TX的i個電荷信號，所述RX所有n個通道與所述TX的i個通道形成i*n個耦合電容觸摸檢測點；所述TX發送的i個通道激勵信號經由i個觸摸檢測點耦合電容產生的電荷信號累加形成RX接收的電荷信號。

將所述電荷信號轉換放大後生成電壓信號，將所述電壓信號進行信號解調及類比數位轉換的步驟具體為：所述電荷信號經過一放大器轉換放大為電壓信號；將所述電壓信號分別輸入至i個信號解調模組中，得到i路解調信號；將所述i路解調信號輸入至i個與所述信號解調模組連接的數位類比轉換器中，得到i路數位信號DATA1、DATA2至DATAi。

驅動模組TX同時驅動i個通道發送頻率互異的激勵信號的步驟具體為：驅動模組TX同時驅動3個通道發送頻率互異的激勵信號，並在下一驅動檢測時間段起始時間點依次驅動其餘通道中的3個通道。

一種基於電容性觸摸螢幕驅動檢測設備，包括：驅動模組，用於在同一個驅動檢測時間段，驅動端同時向至少兩個通道發送激勵信號；接收模組，用於在所述激勵信號發出的同時，所有接收通道均接收所述各路激勵信號經對應通道觸摸檢測點耦合電容生成的電荷信號，並進行檢測，包括：將所述電荷信號轉換放大後生成電壓信號，將所述電壓信號進行信號解調及類比數位轉換；並將類比數位轉換後的數位信號儲存於儲存模組，並由控制器中對所述數位信號進行分析處理，得到檢測結果；以及振盪器、控制器和儲存模組；所述儲存模組用於儲存檢測結果。

優選地：所述接收模組中包括：功率譜獲取模組，用於將所述類比數位轉換後的各路數位信號輸出並同時進行傅利葉分析，得到各個頻率的功率譜。

所述接收模組包括：一放大器；與所述放大器輸出端連接的i個信號解調模組；i個與所述信號解調模組輸出端連接的類比數位轉換模組；所述i個類比數位轉換模組的輸出端與所述儲存模組的輸入端連接，所述i為所述驅動模組TX同時驅動的通道路數。

作為優選，所述i為所述驅動模組TX同時驅動的通道路數為3個。

從上述的技術方案可以看出，本發明實施例中的電容性觸摸螢幕驅動檢測方法和設備，在驅動檢測方法中，所述在同一個驅動檢測時間段，驅動端同時向至少兩個通道發送激勵信號，所述多個通道中至少兩個通道的激勵信號的頻率不同，並以所有接收端接收並處理，輸出具有多個頻率的功率譜，該檢測方法對應的設備中，設置有多路信號解調模組及類比數位轉換模組對所述頻率進行調理及轉換，實現了快速掃描，克服了現有技術中由於大尺寸電容觸摸螢幕應用中TX通道總數增多帶來的掃描幀頻降低的缺點，提高了檢測幀頻的目的，並滿足顯示幕驅動與觸摸檢測在不同時段檢測的快速性要求。

為了引用和清楚起見，下文中使用的技術名詞、簡寫或縮寫總結如下：LCD：Liquid Crystal Display，液晶顯示器。

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

本發明實施例公開了一種基於電容性觸摸螢幕驅動檢測的方法和設備，以實現在進行檢測時掃描快速，幀頻升高的目的，並可滿足驅動與觸摸檢測在不同時段檢測的快速性要求。

在進行實施例的說明之前，需要明確的是：本發明的實施例公開的驅動檢測方法適用於大尺寸電容觸摸螢幕的雜訊測試及In-Cell技術中的驅動及觸摸檢測場景。

圖3示出了一種基於電容性觸摸螢幕驅動檢測方法，包括：步驟31：在同一個驅動檢測時間段，驅動端同時向至少兩個通道發送激勵信號，所述多個通道中至少兩個通道的激勵信號的頻率不同；所述驅動端的通道選擇可根據實際應用需要設定，在m個通道中，可依次觸發i個通道，每個通道的頻率可根據LCD干擾，無線通信模組干擾和開關電源干擾等干擾頻率的檢測需求進行設定。

步驟32：在所述激勵信號發出的同時，接收端所有接收通道均接收所述各路激勵信號經對應通道觸摸檢測點耦合電容生成的電荷信號，並進行檢測，包括：將所述電荷信號轉換放大後生成電壓信號，將所述電壓信號進行信號解調及類比數位轉換，進行步驟33；步驟33：並將類比數位轉換後的數位信號儲存，並由控制器中對所述數位信號進行分析處理，得到檢測結果。在本實施例中，所述檢測步驟具體為：將所述類比數位轉換後的各路數位信號輸出並同時進行傅利葉分析，得到各個頻率的功率譜，根據所述功率譜可知道雜訊的分佈情況，為驅動端選擇最佳發射頻率提供依據，以使檢測效果更為理想。

上述多路不同的頻率通道驅動，並由所有接收通道進行分路處理的實現形式，克服了由於大尺寸電容性觸摸螢幕驅動端與接收端佈線電阻大、驅動端通道增多出現的幀頻降低而帶來的檢測快速性降低，以及不滿足In-Cell技術中LCD等顯示幕驅動與檢測在不同時段進行場景下高速性要求的缺點。

為了更清楚地闡明本發明的實施方案，優選以下實施例進行說明：圖4a示出了又一種基於電容性觸摸螢幕驅動檢測方法，包括：步驟41：驅動模組TX在同一個驅動檢測時間段同時驅動i個通道發送頻率互異的激勵信號。

所述驅動模組與接收模組的個數在本實施例中分別設定為m個和n個。

為了說明的清楚，所述驅動通道的個數i=3，然而並i的取值不局限於本實施例列舉的形式，驅動時序可設定為每次同時驅動3個TX通道，驅動次序按照TX<1>TX<2>TX<3>→TX<4>TX<5>TX<6>……→TX<m-2>TX<m-1>TX<m>，即：而在下一驅動檢測時間段起始時間點，將繼續依次驅動其餘通道中的3個通道，該次驅動3個通道的驅動頻率並不一定與上次驅動的頻率相同，如圖4b所示。

步驟42：在i個通道發送頻率互異的激勵信號的同時，位於垂直方向的所有接收模組RX各個通道均接收電荷信號，所述RX所有n個通道與所述TX的i個通道形成i*n個耦合電容觸摸檢測點；由圖4c圖示可知，i個TX通道的激勵信號都會經由耦合電容被垂直方向的同一個RX接收，所述TX發送的i個通道激勵信號經由i個觸摸檢測點的耦合電容所產生的電荷信號累加形成RX接收的電荷信號。

步驟43：所述電荷信號經過一放大器轉換放大為電壓信號；步驟44：將所述電壓信號分別輸入至i個信號解調模組中，得到i路解調信號；步驟45：將所述i路解調信號輸入至i個與所述信號解調模組連接的數位類比轉換器中，得到i路數位信號DATA1、DATA2至DATAi。

上述實施例實際上對應以下圖6圖示中的驅動檢測設備，體現的是所述接收端有異於現有技術中單路信號依次接收，單一信號解調模組及數位類比轉換形式，實現了快速檢測的技術效果，後續的檢測方式參照圖3圖示對應的說明。

圖5示出了一種基於電容性觸摸螢幕驅動檢測設備，包括：驅動模組51，用於在同一個驅動檢測時間段，驅動端同時向至少兩個通道發送激勵信號，所述激勵信號的頻率可各不相同；接收模組52，用於在所述激勵信號發出的同時，所有接收通道均接收所述各路激勵信號經對應通道觸摸檢測點耦合電容生成的電荷信號，並進行檢測，包括：將所述電荷信號轉換放大後生成電壓信號，將所述電壓信號進行信號解調及類比數位轉換；並將類比數位轉換後的數位信號儲存於儲存模組，並由控制器中對所述數位信號進行分析處理，得到檢測結果；以及振盪器53、控制器54和儲存模組55；所述儲存模組用於儲存檢測結果。

其中：所述接收模組52中包括：功率譜獲取模組，用於將所述類比數位轉換後的各路數位信號輸出並同時進行傅利葉分析，得到各個頻率的功率譜。功率譜獲取模組，用於將所述類比數位轉換後的各路數位信號輸出並同時進行傅利葉分析，得到各個頻率的功率譜。

圖6示出了一種接收模組的實現形式，結合圖5圖示，包括：放大器521；與所述放大器521輸出端連接的i個信號解調模組523；i個與所述信號解調模組523輸出端連接的數位類比轉換模組524；所述i個數位類比轉換模組524的輸出端與所述儲存模組55的輸入端連接，所述i為所述驅動模組TX同時驅動的通道路數。

關於圖5與圖6的圖示中各個部件的功能及工作原理參見圖3與圖4的圖示對應的說明，此處不再贅述。

綜上所述：本發明實施例中的電容性觸摸螢幕驅動檢測方法和設備，在驅動檢測方法中，所述在同一個驅動檢測時間段，驅動端同時向至少兩個通道發送激勵信號，所述多個通道中至少兩個通道的激勵信號的頻率不同，並以所有接收端接收並處理，輸出具有多個頻率的功率譜，該檢測方法對應的設備中，設置有多路信號解調模組及類比數位轉換模組對所述頻率進行調理及轉換，實現了快速掃描，克服了現有技術中由於大尺寸電容觸摸螢幕應用中TX通道總數增多帶來的掃描幀頻降低的缺點，提高了檢測幀頻的目的，並滿足顯示幕驅動與觸摸檢測在不同時段檢測的快速性要求。

本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對於實施例公開的設備而言，由於其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。

專業人員還可以進一步意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及演算法步驟，能夠以電子硬體、電腦軟體或者二者的結合來實現，為了清楚地說明硬體和軟體的可互換性，在上述說明中已經按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬體還是軟體方式來執行，取決於技術方案的特定應用和設計約束條件。專業技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述的功能，但是這種實現不應認為超出本發明的範圍。

結合本文中所公開的實施例描述的方法或演算法的步驟可以直接用硬體、處理器執行的軟體模組，或者二者的結合來實施。軟體模組可以置於隨機記憶體(RAM)、記憶體、唯讀記憶體(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、暫存器、硬碟、可移動磁片、CD-ROM、或技術領域內所公知的任意其他形式的儲存介質中。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明實施例的精神或範圍的情況下，在其他實施例中實現。因此，本發明實施例將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。

22、52‧‧‧接收模組(RX)

23、51‧‧‧驅動模組(TX)

31~33、41~45‧‧‧步驟

53‧‧‧振盪器

54‧‧‧控制器

55‧‧‧儲存模組

521‧‧‧放大器

523‧‧‧信號解調模組

524‧‧‧數位類比轉換模組

CP_1,1、CP_1,2、CP_1,3、CP_1,n-2、CP_1,n-1、CP_1,n、CP_2,1、CP_2,2、CP_2,3、CP_2,n-2、CP_2,n-1、CP_2,n、CP_3,1、CP_3,2、CP_3,3、CP_3,n-2、CP_3,n-1、CP_3,n、CP_i,1、CP_i,2、CP_i,3、CP_i,n-2、CP_i,n-1、CP_i,n、CP_k-1,1、CP_k-2,j、CP_k-i,j‧‧‧耦合電容

DATA1、DATA2、DATAi‧‧‧數位信號

RX<1>、RX<2>、RX<3>、RX<n-2>、RX<n-1>、RX<n>、RX<j>‧‧‧接收端

TX<1>、TX<2>、TX<3>、TX<4>TX<5>、TX<6>、TX<i>、TX<m-2>、TX<m-1>、TX<m>、TX<k-1>、TX<k-2>、TX<k-i>‧‧‧驅動端

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例公開的一種現有技術中驅動檢測佈線示意圖。

圖2為本發明實施例公開的一種現有技術中驅動檢測佈線電阻結構示意圖。

圖3為本發明實施例公開的一種基於電容性觸摸螢幕驅動檢測方法流程圖。

圖4a為本發明又一實施例公開的一種基於電容性觸摸螢幕驅動檢測方法流程圖。

圖4b為本發明又一實施例公開的一種基於電容性觸摸螢幕驅動檢測方法時序圖。

圖4c為本發明又一實施例公開的一種基於電容性觸摸螢幕驅動檢測方法場景示意圖。

圖5為本發明實施例公開的一種基於電容性觸摸螢幕驅動檢測設備結構示意圖。

圖6為本發明又一實施例公開的一種基於電容性觸摸螢幕驅動檢測設備結構示意圖。

31~33‧‧‧步驟

Claims

一種基於電容性觸摸螢幕驅動檢測方法，其特徵在於，包括：在同一個驅動檢測時間段，驅動端同時向至少兩個通道發送激勵信號，所述多個通道中至少兩個通道的激勵信號的頻率不同；在所述激勵信號發出的同時，接收端所有接收通道均接收所述各路激勵信號經對應通道觸摸檢測點耦合電容生成的電荷信號，並進行檢測，包括：將所述電荷信號轉換放大後生成電壓信號，將所述電壓信號進行信號解調及類比數位轉換；並將類比數位轉換後的數位信號儲存，並由控制器中對所述數位信號進行分析處理，得到檢測結果。
如申請專利範圍第1項所述的檢測方法，其特徵在於，所述在同一個驅動檢測時間段，驅動端同時向至少兩個通道發送激勵信號，所述多個通道中至少兩個通道的激勵信號的頻率不同的步驟具體為：驅動模組在同一個驅動檢測時間段同時驅動i個通道發送頻率互異的激勵信號。
如申請專利範圍第1項所述的檢測方法，其特徵在於，更包括：將所述類比數位轉換後的各路數位信號輸出並同時進行傅利葉分析，得到各個頻率的功率譜。
如申請專利範圍第2項所述的檢測方法，其特徵在於，在所述激勵信號發出的同時，接收端所有接收通道均接收所述各路激勵信號經對應通道觸摸檢測點耦合電容生成的電荷信號的步驟具體為：在i個通道發送頻率互異的激勵信號的同時，位於垂直方向的所有接收模組的各個通道均接收所述驅動模組的i個電荷信號，所述接收模組的所有n個通道與所述驅動模組的i個通道形成i*n個耦合電容觸摸檢測點；所述驅動模組發送的i個通道激勵信號經由i個觸摸檢測點耦合電容產生的電荷信號累加形成所述驅動模組所接收的電荷信號。
如申請專利範圍第2項所述的檢測方法，其特徵在於，將所述電荷信號轉換放大後生成電壓信號，將所述電壓信號進行信號解調及類比數位轉換的步驟具體為：所述電荷信號經過一放大器轉換放大為電壓信號；將所述電壓信號分別輸入至i個信號解調模組中，得到i路解調信號；將所述i路解調信號輸入至i個與所述信號解調模組連接的數位類比轉換器中，得到i路數位信號DATA1、DATA2至DATAi。
如申請專利範圍第2項所述的檢測方法，其特徵在於，驅動模組同時驅動i個通道發送頻率互異的激勵信號的步驟具體為：所述驅動模組同時驅動3個通道發送頻率互異的激勵信號，並在下一驅動檢測時間段起始時間點依次驅動其餘通道中的3個通道。
一種基於電容性觸摸螢幕驅動檢測設備，其特徵在於，包括：驅動模組，用於在同一個驅動檢測時間段，驅動端同時向至少兩個通道發送激勵信號；接收模組，用於在所述激勵信號發出的同時，所有接收通道均接收所述各路激勵信號經對應通道觸摸檢測點耦合電容生成的電荷信號，並進行檢測，包括：將所述電荷信號轉換放大後生成電壓信號，將所述電壓信號進行信號解調及類比數位轉換；並將類比數位轉換後的數位信號儲存於儲存模組，並由控制器中對所述數位信號進行分析處理，得到檢測結果；以及振盪器、所述控制器和所述儲存模組；所述儲存模組用於儲存所述檢測結果。
如申請專利範圍第7項所述的檢測設備，其特徵在於，所述接收模組中包括：功率譜獲取模組，用於將所述類比數位轉換後的各路數位信號輸出並同時進行傅利葉分析，得到各個頻率的功率譜。
如申請專利範圍第7項所述的檢測設備，其特徵在於，所述接收模組包括：一放大器；與所述放大器輸出端連接的i個信號解調模組；i個與所述信號解調模組輸出端連接的類比數位轉換模組；以及所述i個類比數位轉換模組的輸出端與所述儲存模組的輸入端連接，所述i為所述驅動模組同時驅動的通道路數。
如申請專利範圍第9項所述的檢測設備，其特徵在於，所述i為所述驅動模組同時驅動的通道路數為3個。