CN102736965A - 一种基于电容式触摸屏驱动检测的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种基于电容式触摸屏驱动检测方法和设备，其中方法包括：在同一个驱动检测时间段，驱动端同时向至少两个通道发送激励信号；；接收端所有接收通道均接收所述各路激励信号经对应通道触摸检测点耦合电容生成的电荷信号，并进行检测，包括：将所述电荷信号转换放大后生成电压信号；将所述电压信号进行信号解调及模数转换；并将模数转换后的数字信号存储，并由控制器中对所述数字信号进行分析处理，得到检测结果。本发明的实施例实现了快速扫描，克服了现有技术中由于大尺寸电容触摸屏应用中TX通道总数增多带来的扫描帧频降低的缺点，提高检测帧频的目的，并满足显示屏驱动和电容触摸检测分时隙进行的快速性要求。

Description

一种基于电容式触摸屏驱动检测的方法和设备

技术领域

本发明涉及电容式触摸屏检测技术领域，更具体地说，涉及一种基于电容式触摸屏驱动检测的方法和设备。

背景技术

现有的电容式触摸屏广泛应用于各种电子产品中，如智能手机、平板电脑，电容式触摸屏的尺寸随着电子终端的推广应用而日渐增大，从智能手机的2英寸到3.5英寸，以及平板电脑10英寸左右，而未来的电容式触摸屏的应用领域将推广到智能电视等的交互界面，或者将触摸屏和液晶显示屏LCD集成在一起（如In-cell技术）。电容式触摸屏在电子产品中的应用环境复杂，存在各式各样的干扰，这些干扰包括LCD干扰，无线通信模块干扰和开关电源干扰等，通过检测出各种干扰的频段，从而方便采取相应的抗干扰手段（如调频，扩频技术），增强电容式触摸屏的定位准确性。现在广泛应用的电容式触摸检测方法采用如下方式：

如图1所示，ITO走线布局10，水平方向标有TX<1>，TX<2>，......TX<m>为驱动端（以下简称TX），垂直方向标有RX<1>，RX<2>，......RX<n>为接收端（以下简称RX）。两层ITO走线TX和RX会形成互电容，TX<2>和RX<2>在交叉耦合的地方会形成耦合电容CP2,2，即一个触摸检测点11，在做扫描检测时，每次只有一路TX22发出激励信号（例如图2A中TX<1>被方波激励信号驱动），其它TX都被驱动至固定电位（例如地或者电源电位），（如TX按照TX<1>→TX<2>……→TX<m>顺序驱动），与此同时，垂直方向的所有接收模块RX23会同时做激励信号检测，当TX22发送完一次激励信号时就会被驱动固定电位，而RX 23会将本次检测结果上报给存储器存储；然后下一个TX22会开始发送激励信号，所有RX23开始下一次检测，直至所有TX22全部完成，这样就完成了一帧画面检测。如果一次检测TX22扫描所需时间为Ts，则完成一帧画面检测的时间为m*Ts，帧频为1/(m*Ts)；如图2所示，RA是TX通道上两个触摸点之间的线电阻，RB是RX通道上两个触摸点之间的线电阻。TX和RX通道上的布线电阻会影响TX激励信号的频率选择，通道电阻越大，对电容充放电就越慢，TX扫描频率就会下降，因而会降低帧频。

然而，由于现有的智能手机（例如5英寸屏）和平板电脑（例如10英寸屏）由于尺寸相对较小，每路TX和RX通道上的电阻也较小，且TX通道总数m值也较小，因而可以选择比较高的频率扫描，获得较高的帧频。而在未来智能电视等大尺寸人机界面驱动及检测场景下，电容触摸屏面板对ITO布线之间距离紧密度不变而TX通道个数m将大幅度增加，导致TX只能使用较低的频率驱动，帧频将大大降低，以及In-cell等类似技术，对于为了降低触摸检测的噪声，LCD等显示屏驱动与触摸检测分时隙进行，从而也要求加快TX扫描速度。因而，现有的驱动检测方法会因人机交互界面尺寸大而存在布线电阻较大，帧频较小，从而降低了扫描的快速性并且不满足显示屏驱动与触摸检测分时隙检测的快速性要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于电容式触摸屏驱动检测的方法和设备，以实现在进行检测时扫描快速，帧频升高的目的，并可满足驱动与触摸检测分时隙检测的快速性要求。

一种基于电容式触摸屏驱动检测方法，包括：

在同一个驱动检测时间段，驱动端同时向至少两个通道发送激励信号，所述多个通道中至少两个通道的激励信号的频率不同；

接收端所有接收通道均接收所述各路激励信号经对应通道触摸检测点耦合电容生成的电荷信号，并进行检测，包括：

将所述电荷信号转换放大后生成电压信号，将所述电压信号进行信号解调及模数转换；

并将模数转换后的数字信号存储，并由控制器中对所述数字信号进行分析处理，得到检测结果。

为了完善上述方案：

所述在同一个驱动检测时间段，驱动端同时向至少两个通道发送激励信号，所述多个通道中至少两个通道的激励信号的频率不同，具体为：

驱动模块TX在同一个驱动检测时间段同时驱动i个通道发送频率互异的激励信号。

还包括：

将所述模数转换后的各路数字信号输出并同时进行傅里叶分析，得到各个频率的功率谱。

在所述激励信号发出的同时，接收端所有接收通道均接收所述各路激励信号经对应通道触摸检测点耦合电容生成的电荷信号，具体为：

在i个通道发送频率互异的激励信号的同时，位于垂直方向的所有接收端模块RX各个通道均接收驱动模块TX的i个电荷信号，所述RX所有n个通道与所述TX的i个通道形成i*n个耦合电容触摸检测点；

所述TX发送的i个通道激励信号经由i个触摸检测点耦合电容产生的电荷信号累加形成RX接收的电荷信号。

将所述电荷信号转换放大后生成电压信号，将所述电压信号进行信号解调及模数转换，具体为：

所述电荷信号经过一放大器转换放大为电压信号；

将所述电压信号分别输入至i个信号解调模块中，得到i路解调信号；

将所述i路解调信号输入至i个与所述信号解调模块连接的数模转换器中，得到i路数字信号DATA1、DATA2至DATAi。

驱动模块TX同时驱动i个通道发送频率互异的激励信号具体为：

驱动模块TX同时驱动3个通道发送频率互异的激励信号，并在下一驱动周期起始时间点依次驱动其余通道中的3个通道。

一种基于电容式触摸屏驱动检测设备，包括：

驱动模块，用于在同一个驱动检测时间段，驱动端同时向至少两个通道发送激励信号；

接收模块，用于在所述激励信号发出的同时，所有接收通道均接收所述各路激励信号经对应通道触摸检测点耦合电容生成的电荷信号，并进行检测，包括：

将所述电荷信号转换放大后生成电压信号，将所述电压信号进行信号解调及模数转换；

并将模数转换后的数字信号存储于存储模块，并由控制器中对所述数字信号进行分析处理，得到检测结果；

以及振荡器、控制器和存储模块；

所述存储模块用于存储检测结果。

优选地：

所述接收模块中包括：功率谱获取模块，用于将所述模数转换后的各路数字信号输出并同时进行傅里叶分析，得到各个频率的功率谱。

所述接收模块包括：

一放大器；

与所述放大器输出端连接的i个信号解调模块；

i个与所述信号解调模块输出端连接的模数转换模块；

所述i个模数转换模块的输出端与所述存储模块的输入端连接，所述i为所述驱动模块TX同时驱动的通道路数。

作为优选，所述i为所述驱动模块TX同时驱动的通道路数为3个。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例中的电容式触摸屏驱动检测方法和设备，在驱动检测方法中，所述在同一个驱动检测时间段，驱动端同时向至少两个通道发送激励信号，所述多个通道中至少两个通道的激励信号的频率不同，并以所有接收端接收并处理，输出具有多个频率的功率谱，该检测方法对应的设备中，设置有多路信号解调模块及模数转换模块对所述频率进行调理及转换，实现了快速扫描，克服了现有技术中由于大尺寸电容触摸屏应用中TX通道总数增多带来的扫描帧频降低的缺点，提高了检测帧频的目的，并满足显示屏驱动与触摸检测分时隙检测的快速性要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种现有技术中驱动检测布线示意图；

图2为本发明实施例公开的一种现有技术中驱动检测布线电阻结构示意图；

图3为本发明实施例公开的一种基于电容式触摸屏驱动检测方法流程图；

图4a为本发明又一实施例公开的一种基于电容式触摸屏驱动检测方法流程图；

图4b为本发明又一实施例公开的一种基于电容式触摸屏驱动检测方法时序图；

图4c为本发明又一实施例公开的一种基于电容式触摸屏驱动检测方法场景示意图；

图5为本发明实施例公开的一种基于电容式触摸屏驱动检测设备结构示意图；

图6为本发明又一实施例公开的一种基于电容式触摸屏驱动检测设备结构示意图。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，下文中使用的技术名词、简写或缩写总结如下：

LCD：Liquid Crystal Display，液晶显示器.

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种基于电容式触摸屏驱动检测的方法和设备，以实现在进行检测时扫描快速，帧频升高的目的，并可满足驱动与触摸检测分时隙检测的快速性要求。

在进行实施例的说明之前，需要明确的是：本发明的实施例公开的驱动检测方法适用于大尺寸电容触摸屏的噪声测试及In-Cell技术中的驱动及触摸检测场景。

图3示出了一种基于电容式触摸屏驱动检测方法，包括：

步骤31：在同一个驱动检测时间段，驱动端同时向至少两个通道发送激励信号，所述多个通道中至少两个通道的激励信号的频率不同；

所述驱动端的通道选择可根据实际应用需要设定，在m个通道中，可依次触发i个通道，每个通道的频率可根据LCD干扰，无线通信模块干扰和开关电源干扰等干扰频率的检测需求进行设定。

步骤32：在所述激励信号发出的同时，接收端所有接收通道均接收所述各路激励信号经对应通道触摸检测点耦合电容生成的电荷信号，并进行检测，包括：

将所述电荷信号转换放大后生成电压信号，将所述电压信号进行信号解调及模数转换，进行步骤33；

步骤33：并将模数转换后的数字信号存储，并由控制器中对所述数字信号进行分析处理，得到检测结果。

在本实施例中，所述检测步骤具体为：

将所述模数转换后的各路数字信号输出并同时进行傅里叶分析，得到各个频率的功率谱，根据所述功率谱可知道噪声的分布情况，为驱动端选择最佳发射频率提供依据，以使检测效果更为理想。

上述多路不同的频率通道驱动，并由所有接收通道进行分路处理的实现形式，克服了由于大尺寸电容式触摸屏驱动端与接收端布线电阻大、驱动端通道增多出现的帧频降低而带来的检测快速性降低，以及不满足In-Cell技术中LCD等显示屏驱动与检测分时隙进行场景下高速性要求的缺点。

为了更清楚地阐明本发明的实施方案，优选以下实施例进行说明：

图4a示出了又一种基于电容式触摸屏驱动检测方法，包括：

步骤41：驱动模块TX在同一个驱动检测时间段同时驱动i个通道发送频率互异的激励信号。

所述驱动模块与接收端模块的个数在本实施例中分别设定为m个和n个。

为了说明的清楚，所述驱动通道的个数i＝3，然而并i的取值不局限于本实施例列举的形式，驱动时序可设定为每次同时驱动3个TX通道，驱动次序按照TX<1>TX<2>TX<3>→TX<4>TX<5>TX<6>……→TX<m-2>TX<m-1>TX<m>，即：而在下一驱动周期起始时间点，将继续依次驱动其余通道中的3个通道，该次驱动3个通道的驱动频率并不一定与上次驱动的频率相同，如图4b所示。

步骤42：在i个通道发送频率互异的激励信号的同时，位于垂直方向的所有接收端模块RX各个通道均接收电荷信号，所述RX所有n个通道与所述TX的i个通道形成i*n个耦合电容触摸检测点；

由图4c图示可知，i个TX通道的激励信号都会经由耦合电容被垂直方向的同一个RX接收，所述TX发送的i个通道激励信号经由i个触摸检测点耦合电容产生的电荷信号累加形成RX接收的电荷信号。

步骤43：所述电荷信号经过一放大器转换放大为电压信号；

步骤44：将所述电压信号分别输入至i个信号解调模块中，得到i路解调信号；

步骤45：将所述i路解调信号输入至i个与所述信号解调模块连接的数模转换器中，得到i路数字信号DATA1、DATA2至DATAi。

上述实施例实际上对应以下图6图示中的驱动检测设备，体现的是所述接收端有异于现有技术中单路信号依次接收，单一信号解调模块及数模转换形式，实现了快速检测的技术效果，后续的检测方式参照图3图示对应的说明。

图5示出了一种基于电容式触摸屏驱动检测设备，包括：

驱动模块51，用于在同一个驱动检测时间段，驱动端同时向至少两个通道发送激励信号，所述激励信号的频率可各不相同；

接收模块52，用于在所述激励信号发出的同时，所有接收通道均接收所述各路激励信号经对应通道触摸检测点耦合电容生成的电荷信号，并进行检测，包括：

将所述电荷信号转换放大后生成电压信号，将所述电压信号进行信号解调及模数转换；

并将模数转换后的数字信号存储于存储模块，并由控制器中对所述数字信号进行分析处理，得到检测结果；

以及振荡器53、控制器54和存储模块55；

所述存储模块用于存储检测结果。

其中：所述接收模块52中包括：

功率谱获取模块，用于将所述模数转换后的各路数字信号输出并同时进行傅里叶分析，得到各个频率的功率谱。功率谱获取模块，用于将所述模数转换后的各路数字信号输出并同时进行傅里叶分析，得到各个频率的功率谱。

图6示出了一种接收模块的实现形式，结合图5图示，包括：

一放大器521；

与所述放大器521输出端连接的i个信号解调模块523；

i个与所述信号解调模块523输出端连接的数模转换模块524；

所述i个数模转换模块524的输出端与所述存储模块55的输入端连接，所述i为所述驱动模块TX同时驱动的通道路数。

关于图5-6图示中各个部件的功能及工作原理参见图3-4图示对应的说明，此处不再赘述。

综上所述：

本发明实施例中的电容式触摸屏驱动检测方法和设备，在驱动检测方法中，所述在同一个驱动检测时间段，驱动端同时向至少两个通道发送激励信号，所述多个通道中至少两个通道的激励信号的频率不同，并以所有接收端接收并处理，输出具有多个频率的功率谱，该检测方法对应的设备中，设置有多路信号解调模块及模数转换模块对所述频率进行调理及转换，实现了快速扫描，克服了现有技术中由于大尺寸电容触摸屏应用中TX通道总数增多带来的扫描帧频降低的缺点，提高了检测帧频的目的，并满足显示屏驱动与触摸检测分时隙检测的快速性要求。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的设备而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于电容式触摸屏驱动检测方法，其特征在于，包括：

在同一个驱动检测时间段，驱动端同时向至少两个通道发送激励信号，所述多个通道中至少两个通道的激励信号的频率不同；

在所述激励信号发出的同时，接收端所有接收通道均接收所述各路激励信号经对应通道触摸检测点耦合电容生成的电荷信号，并进行检测，包括：

将所述电荷信号转换放大后生成电压信号，将所述电压信号进行信号解调及模数转换；

并将模数转换后的数字信号存储，并由控制器中对所述数字信号进行分析处理，得到检测结果。

2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述在同一个驱动检测时间段，驱动端同时向至少两个通道发送激励信号，所述多个通道中至少两个通道的激励信号的频率不同，具体为：

驱动模块TX在同一个驱动检测时间段同时驱动i个通道发送频率互异的激励信号。

3.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，还包括：

将所述模数转换后的各路数字信号输出并同时进行傅里叶分析，得到各个频率的功率谱。

4.如权利要求2所述的检测方法，其特征在于，在所述激励信号发出的同时，接收端所有接收通道均接收所述各路激励信号经对应通道触摸检测点耦合电容生成的电荷信号，具体为：

在i个通道发送频率互异的激励信号的同时，位于垂直方向的所有接收端模块RX各个通道均接收驱动模块TX的i个电荷信号，所述RX所有n个通道与所述TX的i个通道形成i*n个耦合电容触摸检测点；

所述TX发送的i个通道激励信号经由i个触摸检测点耦合电容产生的电荷信号累加形成RX接收的电荷信号。

5.如权利要求2所述的检测方法，其特征在于，将所述电荷信号转换放大后生成电压信号，将所述电压信号进行信号解调及模数转换，具体为：

所述电荷信号经过一放大器转换放大为电压信号；

将所述电压信号分别输入至i个信号解调模块中，得到i路解调信号；

将所述i路解调信号输入至i个与所述信号解调模块连接的数模转换器中，得到i路数字信号DATA1、DATA2至DATAi。

6.如权利要求2所述的检测方法，其特征在于，驱动模块TX同时驱动i个通道发送频率互异的激励信号具体为：

驱动模块TX同时驱动3个通道发送频率互异的激励信号，并在下一驱动周期起始时间点依次驱动其余通道中的3个通道。

7.一种基于电容式触摸屏驱动检测设备，其特征在于，包括：

驱动模块，用于在同一个驱动检测时间段，驱动端同时向至少两个通道发送激励信号；

接收模块，用于在所述激励信号发出的同时，所有接收通道均接收所述各路激励信号经对应通道触摸检测点耦合电容生成的电荷信号，并进行检测，包括：将所述电荷信号转换放大后生成电压信号，将所述电压信号进行信号解调及模数转换；

并将模数转换后的数字信号存储于存储模块，并由控制器中对所述数字信号进行分析处理，得到检测结果；

以及振荡器、控制器和存储模块；

所述存储模块用于存储检测结果。

8.如权利要求7所述的检测设备，其特征在于，所述接收模块中包括：功率谱获取模块，用于将所述模数转换后的各路数字信号输出并同时进行傅里叶分析，得到各个频率的功率谱。

9.如权利要求7所述的检测设备，其特征在于，所述接收模块包括：

一放大器；

与所述放大器输出端连接的i个信号解调模块；

i个与所述信号解调模块输出端连接的模数转换模块；

所述i个模数转换模块的输出端与所述存储模块的输入端连接，所述i为所述驱动模块TX同时驱动的通道路数。

10.如权利要求9所述的检测设备，其特征在于，所述i为所述驱动模块TX同时驱动的通道路数为3个。

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