CN115344140A - 一种基于寻址的电容触摸屏触控检测方法 - Google Patents

一种基于寻址的电容触摸屏触控检测方法 Download PDF

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Abstract

一种基于寻址的电容触摸屏触控检测方法，包括：在触控区设有包括M个感应电极的电极组；周边区设有信号线及选通电路，选通电路的主体为M×N的TFT阵列，每一TFT行包括N个以源极、漏极首尾串联的TFT，每个感应电极通过一TFT行与信号线连接；每一TFT列均配有第一控制线与第二控制线；步骤(1)通过各TFT列的第一控制线与第二控制线的电平输入来控制各个TFT的开关状态，使某个或某些感应电极处于输入或输出状态；步骤(2)采用基于电容原理的外部探测电路与信号线电连接，探测感应电极的响应；步骤(3)分析得出手指的触摸位置及触摸动作。本发明能够实现对不同感应电极的灵活选通，提高探测的灵敏度及探测效率。

Description

一种基于寻址的电容触摸屏触控检测方法
技术领域
本发明涉及触摸屏技术领域，具体涉及一种基于寻址的电容触摸屏触控检测方法。
背景技术
现有的电容触摸屏一般包括透明基板，透明基板上可分为触控区和周边区，其中，触控区设有多个用于感应手指触摸的感应电极，而周边区设有多条由金属层图形化而成的周边导线，周边导线用于连接感应电极。
这种电容触摸屏通过探测某个感应电极的电容变化(对地电容或互电容)，由此可以探测手指在屏上的位置及其触摸事件；但是，每个感应电极一般通过一个连线连接到探测电路上，周边引线的数量与感应电极数量相同，当感应电极增多时，周边引线的数量也增多，最终会导致周边引线过于密集，出现走线上的困难，而且其线路之间相互的干扰也增大，导致触摸屏的灵敏度降低。另外，现有的电容触摸屏所采用的探测方式为逐个电极扫描的方式，在每个探测周期内需要对各个电极进行扫描，因而其探测效率低，当感应电极数量增加时，其探测的时间也随之增大，由此灵敏度、响应度降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于寻址的电容触摸屏触控检测方法，这种电容触摸屏触控检测方法能够实现对电容触摸屏中不同感应电极的灵活选通，可减少探测时间并提高响应速度，从而提高探测的灵敏度及探测效率。采用的技术方案如下：
一种基于寻址的电容触摸屏触控检测方法，其特征在于包括：
在电容触摸屏的基板上设有触控区和周边区，触控区设有电极组，电极组包括M个感应电极；周边区设有至少一个信号线及选通电路，选通电路的主体为一M×N的TFT阵列，TFT阵列可分为M个TFT行或N个TFT列，每一TFT行包括N个以源极、漏极首尾串联的TFT，每个感应电极通过一TFT行与相应的信号线连接；每一TFT列均配有第一控制线与第二控制线，其TFT可分为第一TFT和第二TFT，第一TFT、第二TFT的栅极分别与第一控制线、第二控制线连接，不同列的第一TFT与第二TFT具有不同的布置；
以及，通过如下步骤对手指的触摸位置及触摸动作进行探测：
步骤(1)通过各TFT列的第一控制线与第二控制线的电平输入来控制各个TFT的开关状态，实现信号线与相应的某个或某些感应电极导通，以此使电容触摸屏的某个或某些感应电极处于输入或输出状态；
步骤(2)采用基于电容原理的外部探测电路与信号线电连接，探测上述处于输入或输出状态的感应电极的响应；
步骤(3)根据步骤(2)的探测结果分析得出手指的触摸位置及触摸动作。
优选方案中，定义某TFT列的第一TFT和第二TFT的所处TFT行分别为其第一行集合和第二行集合，通过第一控制线与第二控制线的选择性搭接，使得各TFT列任取第一行集合或第二行集合，其所构成的交集均仅包含一个TFT行。由此，保证选通电路能够对M个感应电极进行精确选通。
更优选方案中，所述TFT阵列的列数N与行数M的关系为：2(N-1)＜M≤2N。进一步更优选方案中，以不大于N的非零自然数n对TFT阵列的各列进行标识，第n列的第一TFT和第二TFT以连续个数为2n-1交错排列。
优选方案中，所述感应电极的数量M=2N，N为不小于3的自然数，例如：感应电极的数量M可以为8、16、32、64、128、256。
在上述触控检测方法中，信号线通过各行TFT与感应电极实现电连接，并通过各第一控制线和各个第二控制线对各个TFT进行控制，能够实现信号线与不同感应电极之间的选通，以便于其进一步的输入或输出，由此来探测手指在触摸屏上的位置及其触摸事件。采用上述方法，控制线的数量N与感应电极的数量M为指数关系，即使感应电极数量较多，其也可通过较少的控制线实现信号输入输出的选择，由此可减少周边引线的数量。信号线还可按照一定的组合同时选中多个感应电极，以实现更高效的检测，减少探测时间并提高响应速度，从而提高探测的灵敏度及探测效率。
优选方案中，所述TFT为低温多晶硅(LTPS)薄膜晶体管或氧化物(如IGZO)薄膜晶体管。其在导通状态下电阻更低，更适合相互串联构成感应电极和信号线之间的连接。
一般地，当TFT的栅极通过第一控制线或第二控制线输入高电平时，TFT为导通状态，反之则为非导通状态。在本说明书中，第一控制线与第二控制线上的电平高低可分别采用0(低电平)或1(高电平)来表示。
一种优选方案中，在所述步骤（1）-（3）中采用多次分组的方式对电容触摸屏的各个感应电极进行探测，根据各次分组的探测结果分析得出手指的触摸位置及触摸动作。即是在一定探测周期内进行多次探测，每次通过选通电路选择不同的感应电极分组进行探测，并根据每次探测的结果分析得出手指的触摸位置及触摸动作。
更优选方案中，分组探测的方式具体为：（a）定义M'=2N，对M'个感应电极(考虑到可能存在感应电极的数量M不刚好为8、16、32、64等情况，需要采用上述不等式2(N-1)＜M≤2N来确定分组次数N及M'值，M'个感应电极包括M个实际电极和M'-M个实际上不存在的增补电极)进行N种分组，其中在第k(1≤k≤N)种分组中，感应电极被分为以连续个数2k-1交错排列的第一电极和第二电极；（b）在检测周期T内进行2N次检测，定义k为不大于N的非零自然数，在第2k-1次检测中对第k种分组的第一电极进行检测，而在第2k次检测中对第k种分组的第二电极进行检测；（c）根据各次检测的结果，分析出手指所触碰的各个感应电极。
进一步更优选方案中，在所述步骤(b)中记录下各次有响应的探测，并在所述步骤(c)中计算其电极分组的交集，得到手指的触碰位置。
当第n列的第一TFT和第二TFT按照连续个数2n-1交错排列时，上述分组探测方式，可以在保持其他控制线高电平的情况下，在第2k-1次检测中对第k列TFT 的第一控制线输入低电平，而在第2k次检测中，对第k列TFT的第二控制线输入低电平来实现。
优选方案中，所述电极组分为X电极组和Y电极组，X电极组包括沿X轴平行布置的多个X电极，Y电极组包括沿Y轴平行布置的多个Y电极，各个X电极与各个Y电极交叉设置在一个工作面上。
一种更优选方案中，所述X电极组采用所述的选通电路选择导通，Y电极组通过多通道直接连接到探测电路进行检测。具体地，各个X电极采用上述方法进行选通并输入信号，各个Y电极均单独地连接到探测电路，由此，通过X电极输入的信号根据互容原理反馈到各Y电极，同时对各Y电极进行独立检测，形成对工作面X、Y位置的检测。
另一种更优选方案中，所述X电极组、Y电极组各自采用所述选通电路选择导通并采用上述方法进行各自检测(可各自采用自电容原理进行检测)，由此形成对工作面X、Y位置的检测。
另一种更更优选方案中，所述X电极组、Y电极组均采用所述的选通电路选择导通，一个检测周期T包括T1和T2两个时段；在步骤（2）中，（2-1）：在T1时段内，控制各个Y通道全开，采用上述方法对X电极组进行选通，根据互容原理检测X、Y信号线之间的互电容变化，由此命中某个X电极，将其做记录；（2-2）：在T2时段内将信号输入到已命中的X电极上而对各个Y电极进行检测，命中某个Y电极而输出由其X电极和Y电极构成的坐标。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
这种电容触摸屏触控检测方法通过在电容触摸屏的周边区设置选通电路，能够实现对不同感应电极的灵活选通，如直接选通某一感应电极，或同时选中多个感应电极，由此可采用更加高效(或智能)的检测方式，实现电容触摸屏中各个感应电极的输入或输出的选择，由此来探测手指在屏上的位置及其触摸事件，并且可可减少探测时间并提高响应速度，并减少周边引线的数量，从而提高探测的灵敏度及探测效率。
附图说明
图1是本发明优选实施方式实施例一和实施例二中电容触摸屏的电路原理图。
图2是本发明优选实施方式实施例三中电容触摸屏的电路示意图。
图3是本发明优选实施方式实施例四中电容触摸屏的电路示意图。
图4是本发明优选实施方式实施例四中电容触摸屏的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1、图2所示，这种基于寻址的电容触摸屏触控检测方法，包括：
在电容触摸屏100的基板1上设有触控区101和周边区102，触控区101设有电极组，电极组包括M个感应电极2；周边区102设有至少一个信号线3及选通电路4，选通电路4的主体为一M×N的TFT阵列，TFT阵列可分为M个TFT行41或N个TFT列42，每一TFT行41包括N个以源极、漏极首尾串联的TFT，每个感应电极2通过一TFT行41与相应的信号线3连接；每一TFT列42均配有第一控制线43与第二控制线44，其TFT可分为第一TFT421和第二TFT422，第一TFT421、第二TFT422的栅极分别与第一控制线43、第二控制线44连接，不同列的第一TFT421与第二TFT422具有不同的布置；以及，
通过如下步骤对手指的触摸位置及触摸动作进行探测：
步骤(1)通过各TFT列42的第一控制线43与第二控制线44的电平输入来控制各个TFT的开关状态，实现信号线3与相应的某个或某些感应电极2导通，以此使电容触摸屏的某个或某些感应电极2处于输入或输出状态；
步骤(2)采用基于电容原理的外部探测电路与信号线3电连接，探测上述处于输入或输出状态的感应电极2的响应；
步骤(3)根据步骤(2)的探测结果分析得出手指的触摸位置及触摸动作。
在本实施例中，TFT为低温多晶硅(LTPS)薄膜晶体管或氧化物(如IGZO)薄膜晶体管。其在导通状态下电阻更低，更适合相互串联构成感应电极2和信号线3之间的连接。当TFT的栅极通过第一控制线43或第二控制线44输入高电平时，TFT为导通状态，反之则为非导通状态。第一控制线43与第二控制线44上的电平高低可分别采用0(低电平)或1(高电平)来表示。
在本实施例中，感应电极2的数量M=2N，N为不小于3的自然数。TFT阵列的列数N与行数M的关系为：2(N-1)＜M≤2N。以不大于N的非零自然数n对TFT阵列的各列进行标识，第n列的第一TFT421和第二TFT422以连续个数为2n-1交错排列。在所述步骤（1）-（3）中采用多次分组的方式对电容触摸屏的各个感应电极2进行探测，根据各次分组的探测结果分析得出手指的触摸位置及触摸动作。即是在一定探测周期内进行多次探测，每次通过选通电路4选择不同的感应电极2分组进行探测，并根据每次探测的结果分析得出手指的触摸位置及触摸动作。
分组探测的方式具体为：
（a）定义M'=2N，对M'个感应电极2进行N种分组，其中在第k(1≤k≤N)种分组中，感应电极2被分为以连续个数2k-1交错排列的第一电极和第二电极；
例如：电容触摸屏100有16个感应电极2，23＜M≤24，取N=4，M'=24=16=M。第一控制线43与第二控制线44在不同TFT列42采用不同的搭接，具体为：第1个TFT列42的第一TFT421和第二TFT422按照连续个数1(即20)交错排列，第2个TFT列42的第一TFT421和第二TFT422按照连续个数2(即21)交错排列，第3个TFT列42的第一TFT421和第二TFT422按照连续个数4(即22)交错排列。
（b）在检测周期T内进行2N次检测，定义k为不大于N的非零自然数，在第2k-1次检测中对第k种分组的第一电极进行检测，而在第2k次检测中对第k种分组的第二电极进行检测；
例如：检测频率为200Hz，检测周期为5ms，将检测周期分为下表的多个检测时段，在不同的时段中，通过控制线的输入(规律为：在保持其他控制线高电平的情况下，在第2k-1次检测中对第k列TFT 的第一控制线43输入低电平，而在第2k次检测中，对第k列TFT的第二控制线44输入低电平)，实现不同组电极的选通(各组电极的规律为：在第k(1≤k≤N)种分组中，感应电极2被分为以连续个数2k-1交错排列的第一电极和第二电极)。
Figure 690375DEST_PATH_IMAGE001
（c）在上述各次检测中，记录下各次有响应的探测，通过其电极分组的交集，得出手指的触碰位置。
例如：假设手指触碰在第3个电极的位置，在检测的结果为第t1(1)、t2(2)、 t1(3)、 t1(4)具有响应，对其对应的电极组“1010101010101010”“0011001100110011”“1111000011110000”“1111111100000000”取交集，得到“0010000000000000”，即表面手指的触碰位置为第3个电极。根据探测结果可分析得出手指的触摸位置，探测步骤明显减少，例如：感应电极2的数量为16，探测次数M仅为8。
实施例二
在其他部分均与实施例一相同的情况下，其区别在于：考虑到可能存在感应电极2的数量M不刚好为8、16、32、64等情况，需要采用上述不等式2(N-1)＜M≤2N来确定分组次数N及M'值，M'个感应电极2包括M个实际电极和M'-M个实际上不存在的增补电极。在本实施例中，电容触摸屏100有15个感应电极2，23＜M≤24，同样取N=4，M'=24=16。M'-M=1。即有1个增补电极。
实施例三
参考图2，在其他部分均与实施例一相同的情况下，其区别在于：电极组分为X电极组和Y电极组，X电极组包括沿X轴平行布置的多个X电极21，Y电极组包括沿Y轴平行布置的多个Y电极22，各个X电极21与各个Y电极22交叉设置在一个工作面上。
在本实施例中，X电极组由相应的选通电路4选择导通，Y电极组为多通道设计并由探测电路独立检测。各个X电极21采用上述方法进行选通并输入信号，各个Y电极22均单独地连接到探测电路，由此，通过X电极21输入的信号根据互容原理反馈到各Y电极22，同时对各Y电极22进行独立检测，形成对工作面X、Y位置的检测。
实施例四
参考图3、4，在其他部分均与实施例三相同的情况下，其区别在于：选通电路4的数量为两个，X电极组、Y电极组各自采用选通电路选择导通并采用上述方法进行各自检测(可各自采用自电容原理进行检测)，由此形成对工作面X、Y位置的检测。
在本实施例中， X电极组、Y电极组均采用选通电路选择导通，一个检测周期T包括T1和T2两个时段；在步骤（2）中，（2-1）：在T1时段内，控制各个Y通道全开，采用上述方法对X电极组进行选通，根据互容原理检测X、Y信号线之间的互电容变化，由此命中某个X电极21，将其做记录；（2-2）：在T2时段内将信号输入到已命中的X电极21上而对各个Y电极22进行检测，命中某个Y电极22而输出由其X电极21和Y电极22构成的坐标。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种基于寻址的电容触摸屏触控检测方法，其特征在于包括：
在电容触摸屏的基板上设有触控区和周边区，触控区设有电极组，电极组包括M个感应电极；周边区设有至少一个信号线及选通电路，选通电路的主体为一M×N的TFT阵列，TFT阵列可分为M个TFT行或N个TFT列，每一TFT行包括N个以源极、漏极首尾串联的TFT，每个感应电极通过一TFT行与相应的信号线连接；每一TFT列均配有第一控制线与第二控制线，其TFT可分为第一TFT和第二TFT，第一TFT、第二TFT的栅极分别与第一控制线、第二控制线连接，不同列的第一TFT与第二TFT具有不同的布置；以及，
通过如下步骤对手指的触摸位置及触摸动作进行探测：
步骤(1)通过各TFT列的第一控制线与第二控制线的电平输入来控制各个TFT的开关状态，实现信号线与相应的某个或某些感应电极导通，以此使电容触摸屏的某个或某些感应电极处于输入或输出状态；
步骤(2)采用基于电容原理的外部探测电路与信号线电连接，探测上述处于输入或输出状态的感应电极的响应；
步骤(3)根据步骤(2)的探测结果分析得出手指的触摸位置及触摸动作。
2.根据权利要求1所述的一种基于寻址的电容触摸屏触控检测方法，其特征在于：定义某TFT列的第一TFT和第二TFT的所处TFT行分别为其第一行集合和第二行集合，通过第一控制线与第二控制线的选择性搭接，使得各TFT列任取第一行集合或第二行集合，其所构成的交集均仅包含一个TFT行。
3.根据权利要求2所述的一种基于寻址的电容触摸屏触控检测方法，其特征在于：所述TFT阵列的列数N与行数M的关系为：2(N-1)＜M≤2N。
4.根据权利要求3所述的一种基于寻址的电容触摸屏触控检测方法，其特征在于：以不大于N的非零自然数n对TFT阵列的各列进行标识，第n列的第一TFT和第二TFT以连续个数为2n-1交错排列。
5.根据权利要求1所述的一种基于寻址的电容触摸屏触控检测方法，其特征在于：所述感应电极的数量M=2N，N为不小于3的自然数。
6.根据权利要求1所述的一种基于寻址的电容触摸屏触控检测方法，其特征在于：所述TFT为低温多晶硅薄膜晶体管或氧化物薄膜晶体管。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于寻址的电容触摸屏触控检测方法，其特征在于：在所述步骤（1）-（3）中采用多次分组的方式对电容触摸屏的各个感应电极进行探测，根据各次分组的探测结果分析得出手指的触摸位置及触摸动作。
8.根据权利要求7所述的一种基于寻址的电容触摸屏触控检测方法，其特征在于：分组探测的方式具体为：（a）定义M'=2N，对M'个感应电极进行N种分组，其中在第k(1≤k≤N)种分组中，感应电极被分为以连续个数2k-1交错排列的第一电极和第二电极；（b）在检测周期T内进行2N次检测，定义k为不大于N的非零自然数，在第2k-1次检测中对第k种分组的第一电极进行检测，而在第2k次检测中对第k种分组的第二电极进行检测；（c）根据各次检测的结果，分析出手指所触碰的各个感应电极。
9.根据权利要求8所述的一种基于寻址的电容触摸屏触控检测方法，其特征在于：在所述步骤(b)中记录下各次有响应的探测，并在所述步骤(c)中计算其电极分组的交集，得到手指的触碰位置。
10.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于寻址的电容触摸屏触控检测方法，其特征在于：多个所述感应电极分为X电极组和Y电极组，X电极组包括沿X轴平行布置的多个X电极，Y电极组包括沿Y轴平行布置的多个Y电极，各个X电极与各个Y电极交叉设置在一个工作面上。
11.根据权利要求10所述的一种基于寻址的电容触摸屏触控检测方法，其特征在于：所述X电极组采用所述的选通电路选择导通，Y电极组通过多通道直接连接到探测电路进行检测。
12.根据权利要求10所述的一种基于寻址的电容触摸屏触控检测方法，其特征在于：所述X电极组、Y电极组各自采用所述选通电路选择导通并各自进行检测，由此形成对工作面X、Y位置的检测。
13.根据权利要求10所述的一种基于寻址的电容触摸屏触控检测方法，其特征在于：所述X电极组、Y电极组均采用所述的选通电路选择导通，一个检测周期T包括T1和T2两个时段；在步骤（2）中，（2-1）：在T1时段内，控制各个Y通道全开，采用上述方法对X电极组进行选通，根据互容原理检测X、Y信号线之间的互电容变化，由此命中某个X电极，将其做记录；（2-2）：在T2时段内将信号输入到已命中的X电极上而对各个Y电极进行检测，命中某个Y电极而输出由其X电极和Y电极构成的坐标。
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