CN104423738A - 电容式触控装置的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电容式触控装置的控制方法，所述电容式触控装置包括多个第一导电通道、多个第二导电通道以及一导电层，且所述第一导电通道、第二导电通道以及导电层依次层叠且间隔设置。该控制方法包括：步骤一，向所述第一导电层或所述第二导电层输入驱动信号，并感测一电容变化值ΔC1，并根据ΔC1判断是否有触摸信号并获得触摸信号位置的坐标，当判断有触摸信号时，进入步骤二；步骤二，向所述第二导电层或所述第三导电层施加一驱动信号，并感测一电容变化值ΔC2，当ΔC2小于等于一阈值时，执行一二维坐标命令；当ΔC2大于所述阈值时，执行一三维坐标命令。

Description

电容式触控装置的控制方法
技术领域
本发明涉及一种电容式触控装置及其控制方法，尤其是一种可以实现三维触控的电容式触控装置及其控制方法。
背景技术
近年来，伴随着移动电话与触摸导航是统等各种电子设备的高性能化和多样化的发展，在液晶等显示设备的前面安装透光性的触摸屏的电子设备逐步增加。这样的电子设备的使用者通过触摸屏，一边对位于触摸屏背面的显示设备的显示内容进行视觉确认，一边利用手指或笔等方式按压触摸屏来进行操作。由此，可以操作电子设备的各种功能。然而，现有的触摸屏一般只能实现二维触控。随着三维显示技术的发展，二维触控显然难以满足需求，因此，三维触控技术已经成为未来发展的趋势。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种可以实现三维触控的电容式触控装置。
一种电容式触控装置的控制方法，所述电容式触控装置包括一互感电容式触控模组，该互感电容式触控模组包括层叠设置且相互绝缘的第一导电层与第二导电层，所述第一导电层包括多个沿一第一方向延伸的第一导电通道，所述第二导电层包括多个沿一第二方向延伸的第二导电通道，其中，所述第一方向与所述第二方向交叉，该电容式触控装置进一步包括一第三导电层，所述第三导电层与所述互感电容式触控模组间隔设置且其距离在触摸压力的作用下会发生改变，所述控制方法包括以下步骤：
步骤一，向所述第一导电层或所述第二导电层输入驱动信号，并通过未输入驱动信号的第一导电层或第二导电层获得一电容变化值ΔC1，并根据ΔC1判断是否有触摸信号并获得触摸信号位置的坐标，当判断有触摸信号时，进入步骤二；
步骤二，向所述第二导电层或所述第三导电层施加一驱动信号，并通过所述第二导电层或所述第三导电层获得一电容变化值ΔC2，当ΔC2小于等于一阈值时，执行一二维坐标命令；当ΔC2大于所述阈值时，执行一三维坐标命令。
本发明提供的电容式触控装置及其控制方法具有以下优点。其一，通过额外设置一第二电极板用于检测压力信号，从而使本发明实施例提供的电容式触控装置可以实现三维触碰；其二，通过将坐标信号和压力信号分开检测，从而可以避免坐标信号和压力信号之间相互干扰提高准确度。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的电容式触控装置的结构示意图。
图2为本发明第一实施例提供的电容式触控装置受到压力按压时，该电容式触控装置中各个导电层的示意图。
图3为本发明第一实施例提供的电容式触控装置受到压力按压时，该电容式触控装置中间隙的变化示意图。
图4为本发明第一实施例提供的电容式触控装置的控制方法的流程图。
图5为本发明第一实施例提供的电容式触控装置在使用时，该电容式触控装置中第一导电层及第二导电层的电容变化示意图。
图6为本发明第一实施例提供的电容式触控装置在使用时，该电容式触控装置中第三导电层及第二导电层的电容变化示意图。
图7为本发明第二实施例提供的电容式触控装置的结构示意图。
图8为本发明第二实施例提供的电容式触控装置的控制方法的流程图。
图9为本发明第一实施例提供的电容式触控装置在使用时，该电容式触控装置中第四导电层及第二导电层的电容变化示意图。
主要元件符号说明
电容式触控装置 100，200
透明保护膜 10
第一电极板 12
第一导电层 122
第一基板 124
第二导电层 126
支撑体 14
第二电极板 16
第三导电层 162
第二基板 164
第四导电层 166
间隙 18
第一方向 X
第二方向 Y
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，本发明第一实施例提供一种电容式触控装置100，其包括一第一电极板12、多个支撑体14以及一第二电极板16。所述第一电极板12与所述第二电极板16通过所述多个支撑体14间隔设置，从而在所述第一电极板12及所述第二电极板16之间形成一间隙18。当外力按压于所述电容式触控装置100时，所述第一电极板12及所述第二电极板16之间的间隙18会产生变化。
所述第一电极板12包括一第一导电层122、一第一基板124以及一第二导电层126。所述第一电极板12的第一导电层122及第二导电层126形成一二维触控模组。所述第一导电层122设置于所述第一基板124远离所述第二电极板16的表面，且该第一导电层122包括多个第一导电通道；所述第二导电层126设置于所述第一基板124靠近所述第二电极板16的表面，且该第二导电层126包括多个第二导电通道。每一第一导电通道沿一第二方向Y延伸；且每一第二导电通道沿一第一方向X延伸。其中，所述第一方向X与所述第二方向Y相交。优选地，所述第一方向X与所述第二方向Y相互垂直。所述第一导电通道及第二导电通道的数量不限，可以根据电容式触控装置100的尺寸和触控精度选择。本实施例中，所述第一方向X与所述第二方向Y相互垂直，即，所述第一方向X与所述第二方向Y形成90度夹角。可以理解，所述多个第一导电通道及多个第二导电通道不限于上述设置方式，也可以设置为其他常用的电容式导电层。
所述第二电极板16包括一第三导电层162以及一第二基板164，且所述第三导电层162设置于所述第二基板164靠近所述第一电极板12的表面，从而使所述第三导电层162与所述第二导电层126通过所述间隙18间隔设置。所述第三导电层162包括多个第三导电通道，且该第三导电通道的延伸方向与所述第二导电通道的延伸方向相交。优选地，所述第三导电通道的延伸方向与所述第一导电通道的延伸方向相同，即，所述第三导电通道也沿第二方向Y延伸。所述多个第三导电通道的数量不限。优选地，所述多个第三导电通道的数量与所述第一导电通道的相同。当外力按压于所述电容式触控装置100时，所述多个第三导电通道与所述多个第二导电通道之间的间隙18会产生变化。本实施例中，所述多个第三导电通道与所述多个第一导电通道一一对应设置。可以理解，所述多个第三导电通道也不限于上述设置方式，也可以设置为其他图案化的导电层。
所述第一基板124及第二基板164选自柔性材料。优选地，为了使所述电容式触控装置100具有良好的透光性，所述第一基板124及第二基板164均选自柔性、透明材料。所述第一基板124及第二基板164的材料可以是聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯（PC）、聚对苯二甲酸乙二脂（PET）、聚亚酰胺（PI）或环烯烃共聚物（COC）等。
所述多个第一导电通道、多个第二导电通道以及多个第三导电通道可以由多个平行且间隔设置的导电氧化物（如，ITO）、金属或石墨烯形成，或由一连续的且具有导电异向性的碳纳米管膜形成。所述碳纳米管膜中的碳纳米管基本沿同一延伸，且在延伸方向上通过范德华力首尾相连，从而使该碳纳米管膜沿碳纳米管延伸的方向具有最小的电阻，而沿垂直于碳纳米管延伸的方向具有最大的电阻。所述碳纳米管膜的制备方法请参见2007年2月9申请的，2010年5月26日公告的，公告号为CN101239712B的中国发明专利申请公开说明书。可以理解，当所述多个第一导电通道、多个第二导电通道以及多个第三导电通道由所述碳纳米管膜形成时，该碳纳米管膜中沿碳纳米管延伸的方向也可以形成多个导电通道。本实施例中，所述多个第一导电通道、多个第二导电通道以及多个第三导电通道均为多个平行且间隔设置的ITO导电条。
所述支撑体14的材料不限，只要是绝缘且能起到支撑作用即可。
所述间隙18可以填充一气体、一绝缘性液体或一可形变的固体绝缘层。可以理解，当所述间隙18之间填充所述可形变的固体绝缘层时，所述电容式触控装置100也可以不包括所述支撑体14，从而使所述第一电极板12及第二电极板16通过所述可形变的固体绝缘层平行间隔且绝缘设置。
进一步地，可以在所述第一电极板12远离第二电极板16的表面设置一一透明保护膜10，该透明保护膜10可由氮化硅、氧化硅、苯丙环丁烯(BCB)、聚酯膜或丙烯酸树脂等形成。该透明保护膜10具有一定的硬度，可以对第一电极板12起保护作用。
请参照图2，当使用者按压触控点A时，所述第一导电通道及第二导电通道之间的电容会产生变化，该第一导电通道及第二导电通道之间的电容变化可以用于检测触控点A的坐标信号。另外，请参照图3，所述第三导电通道与所述第二导电通道之间的间隙18会变小，从而使所述第三导电通道与所述第二导电通道之间的电容会产生变化，所述第三导电通道与所述第二导电通道之间的电容变化可以用于检测触控点A的压力信号。
另外，所述电容式触控装置100可进一步包括一显示模组（图中未标示），所述显示模组可以设置于所述第二基板164远离所述第一电极板12的表面。优选地，所述显示模组可以与所述第二电极板16共用所述第二基板164，从而降低所述电容式触控装置100的体积。
请参照图4，本发明实施例还提供一种所述电容式触控装置100的控制方法，包括以下步骤：
S10：向所述第一导电层122或所述第二导电层126输入驱动信号，并通过未输入驱动信号的第一导电层122或第二导电层126获得一电容变化值ΔC1，并根据ΔC1判断是否有触摸信号并获得触摸信号位置的坐标，当判断有触摸信号时，进入步骤S11；
S11：向所述第二导电层126或所述第三导电层162输入驱动信号，并通过未输入驱动信号的第二导电层126或第三导电层162获得一电容变化值ΔC2，当ΔC2小于等于一阈值时，执行一二维坐标命令；当ΔC2大于所述阈值时，执行一三维坐标命令。
在步骤S10中，当向所述第二导电层施加一驱动信号时，所述第一导电层可以作为感测端，从而获得所述电容变化值ΔC1；当向所述第一导电层施加一驱动信号时，所述第二导电层可以作为感测端，从而获得所述电容变化值ΔC1。本实施例中，向所述第二导电层施加一驱动信号，并将所述第一导电层作为感测端，这样可以降低第一导电层及第二导电层之间的噪音。另外，当所述驱动信号输入所述第一导电层或所述第二导电层时，所述多个第三导电层可以接地设置。
所述驱动信号可逐一输入或同时输入到所述第一导电通道或所述第二导电通道。当驱动信号逐一输入所述第一导电通道或所述第二导电通道时，其它未输入驱动信号的第一导电通道或所述第二导电通道接地或者浮置。本实施例中，所述驱动信号逐一输入所述多个第二导电通道，且其它未输入驱动信号的第二导电通道接地。
所述触碰点的坐标信号可以通过触碰前、后感测到所述第一导电层122与所述第二导电层126之间的电容变化值计算。请参照图5，触碰前，感测到所述第一导电层122与所述第二导电层126之间的电容为C1；触碰后，由于用户手指与第一导电层122之间会形成一耦合电容C2，该耦合电容C2会对C1产生影响，从而使感测到所述第一导电层122与所述第二导电层126之间的电容感测值变为C1’ 。故，触碰前、后感测到的电容变化值△C1= C1’- C1，进一步地，该电容变化值△C1可以用于检测触碰点的坐标信息。
在步骤S11中，所述电容变化值ΔC2，可以通过互感法获得。
所述互感法是指未施加驱动信号的导电层作为感测端，例如，向所述第二导电层126施加一驱动信号时，所述第三导电层162作为感测端，从而获得电容变化值ΔC2，此时，所述第一导电层122可以接地设置。具体地，可以向每一第二导电通道输入一驱动信号，并同时扫描每一第三导电通道；或向每一第三导电通道输入一驱动信号，并同时扫描每一第二导电通道。优选地，可以仅向触碰点所对应的每一第二导电通道输入一驱动信号，并同时扫描触碰点所对应的第三导电通道；或可以仅向触碰点所对应的每一第三导电通道输入一驱动信号，并同时扫描触碰点所对应的第二导电通道；这样做的好处是可以节约扫描的时间。此外，所述驱动信号可逐一输入或同时输入所述多个第二导电通道或所述第三导电通道。当驱动信号逐一输入所述多个第二导电通道或所述第三导电通道时，其它未输入驱动信号的第二导电通道或所述第三导电通道也可以接地或者浮置。本实施例中，所述驱动信号逐一输入所述触碰点所对应的每一第二导电通道，并同时扫描触碰点所对应的每一第三导电通道。
所述阈值可以根据电容式触控装置100的触控灵敏度确定，该阈值可大于等于0。进一步的，所述ΔC2的计算请一并参照图6，触碰前，感测到所述第二导电层126及所述第三导电层162之间的电容为C3；触碰后，由于用户手指的作用，所述第二导电层126及所述第三导电层162之间的间距可能会产生变化，从而可能使感测到所述第二导电层126及所述第三导电层162之间的电容也发生变化，其电容感测值为C3’。故，ΔC2= C3’-C3。具体地，当ΔC2小于等于该阈值时，可以设置为所述第二导电层126及所述第三导电层162之间的间距没有产生变化，故，所述电容式触控装置100仅执行所述二维坐标命令；当ΔC2大于该阈值时，即，可以设置为所述第二导电层126及所述第三导电层162之间的间距变小，故，所述电容式触控装置100执行所述三维坐标命令。此外，当ΔC2大于该阈值时，根据ΔC2的大小还可以模拟出触碰点的压力大小。例如，可以定义，当C3’=C3时，触摸点的压力为0牛顿；当C3’=1.1×C3时，触摸点的压力为0.1牛顿；当C3’=1.2×C3时，触摸点的压力为0.2牛顿等。另外，根据所述ΔC2还可以计算出触碰点的坐标信息，该坐标信息可以与步骤一中的坐标信息相互验证，从而提高触碰的精确度。
进一步地，为了提高三维坐标命令的精度，可以设定当ΔC2分别达到不同的预设值时，例如，ΔC2=0.1×C3，0.2×C3，0.3×C3或0.4×C3，所述电容式触控装置100可以分别执行不同的三维坐标命令。
本发明实施例提供的电容式触控装置100及其控制方法具有以下优点。其一，通过额外设置一第二电极板用于检测压力信号，从而使本发明实施例提供的电容式触控装置可以实现三维触碰；其二，通过将坐标信号和压力信号分开检测，从而可以避免坐标信号和压力信号之间相互干扰提高准确度；其三，由于所述第三导电通道与第一导电通道一一对应设置，故，当具有多个触控点时，可以同时检测该多个触控点的压力信号，从而同时执行多个三维坐标命令。
请参阅图7，本发明第二实施例提供一种电容式触控装置200，所述电容式触控装置200的结构与本发明第一实施例中的电容式触控装置100的结构基本相同，其不同之处在于，所述第三导电层162由一连续的第四导电层166取代，所述第四导电层166具有各向同性的阻值分布。优选地，所述第四导电层166为一透明或半透明结构。所述第四导电层166可以为一连续的导电氧化物层、金属层或石墨烯层。
请参照图8，本发明实施例还提供一种所述电容式触控装置200的控制方法，包括以下步骤：
S20：向所述第一导电层122或所述第二导电层126输入驱动信号，并通过未输入驱动信号的第一导电层122或第二导电层126获得一电容变化值ΔC1，并根据ΔC1判断是否有触摸信号并获得触摸信号位置的坐标，当判断有触摸信号时，进入S21；
S21：向所述第二导电层126或所述第四导电层166输入驱动信号，并通过所述第二导电层126或第四导电层166获得一电容变化值ΔC3，当ΔC3小于等于一阈值时，执行一二维坐标命令；当ΔC3大于所述阈值时，执行一三维坐标命令。
所述步骤S20与本发明第一实施例中的步骤S10相同。
所述步骤S21与本发明第一实施例中的步骤S11基本相同，其不同之处在于，当所述驱动信号输入所述第四导电层166时，由于所述第四导电层166为一连续结构，故，仅向所述第四导电层166输入一单一的驱动信号；另外，所述电容变化值ΔC3，不仅可以通过互感法获得，还可以通过自感法获得。
所述自感法是指施加驱动信号的导电层同时作为感测端，例如，向所述第二导电层126施加一驱动信号时，同时所述第二导电层126作为感测端，从而获得所述电容变化值ΔC3，此时，所述第四导电层166及所述第一导电层122可以接地设置。具体地，可以向每一第二导电通道输入一驱动信号，并同时扫描每一第二导电通道；或向第四导电层输入一驱动信号，并同时扫描第四导电层。所述驱动信号可逐一输入或同时输入所述多个第二导电通道，并逐一扫描或同时扫描所述多个第二导电通道；具体地，当驱动信号逐一从所述第二导电通道的一端输入时，可以通过输入驱动信号的第二导电通道的同一端或另一端进行感测，此时，其它未输入驱动信号的第二导电通道可以接地或者浮置；当驱动信号同时从相邻的几个第二导电通道的一端输入时，可以通过输入驱动信号的第二导电通道的同一端或另一端进行感测，此时，其它未输入驱动信号的第二导电通道可以接地或者浮置；当驱动信号同时从所有第二导电通道的一端输入时，可以通过所有第二导电通道的同一端或另一端进行感测。优选地，可以仅向触碰点所对应的每一第二导电通道逐一输入一驱动信号，并同时扫描触碰点所对应的第二导电通道，这样做的好处是可以节约扫描的时间。本实施例中，所述驱动信号逐一从所述触碰点所对应的每一第二导电通道的一端输入，并同时扫描输入驱动信号的第二导电通道的另一端。
所述阈值也可以根据电容式触控装置100的触控灵敏度确定，该阈值可大于等于0。进一步的，所述ΔC3的计算请一并参照图9，触碰前，感测到所述第二导电层126与所述第四导电层166之间的电容为C4；触碰后，由于用户手指的作用，第二导电层126与所述第四导电层166之间的间距可能会产生变化，从而可能使感测到所述第二导电层126及所述第四导电层166之间的电容也发生变化，其感测到的电容为C4’。故，ΔC3= C4’-C4。具体地，当ΔC3小于等于该阈值时，可以设置为所述第二导电层126与所述第四导电层166之间的间距没有产生变化，故，所述电容式触控装置100仅执行所述二维坐标命令；当ΔC3大于该阈值时，即，可以设置为所述第二导电层126与所述第四导电层166之间的间距变小，故，所述电容式触控装置100执行所述三维坐标命令。此外，当ΔC3大于该阈值时，根据ΔC3的大小还可以模拟出触碰点的压力大小。
进一步地，为了提高三维坐标命令的精度，可以设定当ΔC3分别达到不同的预设值时，例如，ΔC3=0.1×C4，0.2×C4，0.3×C4或0.4×C4，所述电容式触控装置100可以分别执行不同的三维坐标命令。
本发明实施例提供的电容式触控装置200及其控制方法具有以下优点。其一，通过额外设置一第二电极板用于检测压力信号，从而使本发明实施例提供的电容式触控装置可以实现三维触碰；其二，通过将坐标信号和压力信号分开检测，从而可以避免坐标信号和压力信号之间相互干扰提高准确度。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (15)

1.一种电容式触控装置的控制方法，所述电容式触控装置包括一互感电容式触控模组，该互感电容式触控模组包括层叠设置且相互绝缘的第一导电层与第二导电层，所述第一导电层包括多个沿一第一方向延伸的第一导电通道，所述第二导电层包括多个沿一第二方向延伸的第二导电通道，其中，所述第一方向与所述第二方向交叉，该电容式触控装置进一步包括一第三导电层，所述第三导电层与所述互感电容式触控模组间隔设置且其距离在触摸压力的作用下会发生改变，所述控制方法包括以下步骤：
步骤一，向所述第一导电层或所述第二导电层输入驱动信号，并通过未输入驱动信号的第一导电层或第二导电层获得一电容变化值ΔC1，并根据ΔC1判断是否有触摸信号并获得触摸信号位置的坐标，当判断有触摸信号时，进入步骤二；
步骤二，向所述第二导电层或所述第三导电层施加一驱动信号，并通过所述第二导电层或所述第三导电层获得一电容变化值ΔC2，当ΔC2小于等于一阈值时，执行一二维坐标命令；当ΔC2大于所述阈值时，执行一三维坐标命令。
2.如权利要求1所述的电容式触控装置的控制方法，其特征在于，在步骤一中，所述第三导电层接地设置。
3.如权利要求1所述的电容式触控装置的控制方法，其特征在于，在步骤二中，所述第一导电层接地设置。
4.如权利要求1所述的电容式触控装置的控制方法，其特征在于，所述向第二导电层或所述第三导电层施加一驱动信号，并通过所述第二导电层或所述第三导电层获得一电容变化值ΔC2的步骤，包括以下步骤：
将所述第三导电层及第一导电层接地设置；以及
向所述多个第二导电通道施加所述驱动信号，并通过所述多个第二导电通道获得所述电容变化值ΔC2。
5.如权利要求4所述的电容式触控装置的控制方法，其特征在于，逐一或同时向所述多个第二导电通道施加所述驱动信号。
6.如权利要求5所述的电容式触控装置的控制方法，其特征在于，当逐一向所述多个第二导电通道施加所述驱动信号时，未施加驱动信号的其他第二导电通道接地设置。
7.如权利要求5所述的电容式触控装置的控制方法，其特征在于，逐一向每一第二导电通道的一端施加所述驱动信号，并通过施加驱动信号的第二导电通道的另一端获得所述电容变化值ΔC2。
8.如权利要求5所述的电容式触控装置的控制方法，其特征在于，向所述多个第二导电通道中相邻的几个第二导电通道的一端同时施加所述驱动信号，并通过施加驱动信号的第二导电通道的另一端获得所述电容变化值ΔC2。
9.如权利要求5所述的电容式触控装置的控制方法，其特征在于，同时向所述多个第二导电通道的一端施加所述驱动信号，并通过第二导电通道的另一端获得所述电容变化值ΔC2。
10.如权利要求4所述的电容式触控装置的控制方法，其特征在于，仅向触摸位置所对应的每一第二导电通道输入一驱动信号，并仅扫描触摸位置所对应的每一第二导电通道。
11.如权利要求1所述的电容式触控装置的控制方法，其特征在于，进一步包括：根据所述ΔC2的大小模拟出触碰点压力的大小。
12.如权利要求11所述的电容式触控装置的控制方法，其特征在于，当压力达到不同的预设值时，所述电容式触控装置分别执行不同的三维坐标命令。
13.如权利要求1所述的电容式触控装置的控制方法，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。
14.如权利要求1所述的电容式触控装置的控制方法，其特征在于，所述互感电容式触控模组与所述第三导电层之间通过绝缘支撑体间隔形成一空隙，所述空隙内填充有气体或绝缘性液体。
15.如权利要求1所述的电容式触控装置的控制方法，其特征在于，所述互感电容式触控模组与所述第三导电层之间设置有一可形变的固体绝缘层。
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