TWI507954B - 電容式觸控設備及其檢測系統 - Google Patents

Description

電容式觸控設備及其檢測系統

本發明係有關於一種觸控設備技術領域，特別是有關於一種電容式觸控設備及其檢測系統。

電容式觸控式螢幕在連接到手機或電腦等套裝主機系統時，系統及系統中的其它裝置會對電容式觸控式螢幕的檢測過程產生干擾，幾個常見問題陳述如下。

首先，重壓問題：當電容式觸控式螢幕附近有液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)等顯示裝置時，這些顯示裝置會對電容式觸控式螢幕的電場分佈產生影響，如第1a圖所示，顯示裝置能夠吸走電容式觸控式螢幕的檢測電極上發出的電感應線。輕微觸摸時，對電容式觸控式螢幕檢測和計算座標基本上不產生影響；但是，當發生重壓等原因使電容式觸控式螢幕發生如第1b圖所示的形變時，影響程度就會提高，從而影響觸控式螢幕檢測結果和座標精度，甚至發生誤報的情況。

其二，電源干擾：當有品質較差的充電器接到電容式觸控式螢幕所在的套裝主機系統時，系統地相對於大地會出現雜訊，即為電源干擾。此時若發生觸摸事件，以系統做為參考， 人體就像一個噪音源，如第2圖所示，此時檢測出來的電容值是不準確的，會導致觸摸座標計算不準確，甚至發生誤判。

其三，LCD干擾：當電容式觸控式螢幕附近有LCD設備時，LCD設備發出的訊號會通過LCD與電容式觸控式螢幕的附加電容耦合到電容式觸控式螢幕上，如第3圖所示，使電容式觸控式螢幕檢測結果中出現與觸摸無關的訊號，從而影響觸控式螢幕檢測精度。

針對上述三個問題，現有技術中一般採用下述方案解決：

對於重壓問題，目前的解決方案一般有兩種。一種是從結構上著手；亦即，增強觸控式螢幕的硬度，或在觸控式螢幕和LCD之間填充其它固體物質，以減小重壓時觸控式螢幕的形變幅度；或增大觸控式螢幕和LCD的距離，減小形變帶來的電場變化。另一種是從資料處理上著手；亦即，分析形變對資料產生影響的特徵、趨勢和幅度，在軟體上進行修復和彌補。

對於電源干擾問題，由於電源干擾是雜亂無序的，很難通過軟體的方式改善，一般通過硬體來解決。目前的解決方案一般也有兩種。第一種是採用濾波的方法，在電路中加一個帶通濾波器，只有訊號能通過，其它頻率則會被衰減。當更換不同的充電器時，有時會遇到充電器干擾頻率和檢測頻率接近的時候，干擾也會進入轉換電路內部，因此這種方案需要配合“跳頻”方案，即發現當前掃描頻率下依然有干擾進來，就更改掃描頻率， 直到找到一個沒有干擾的頻率為止。第二種方案是，共模掃描，即採用多個檢測電路同時掃描，保證發生觸摸的相關電極做到同步掃描，取代分時掃描，這樣一來，這些通道間的干擾是相關的，可以通過演算法將其濾除掉。

對於LCD干擾，如第4圖所示。第4圖是一種習知電容式觸控式螢幕結構，橫向有9條電極(T1~T9)，縱向有6條電極(R1~R6)。若採用互電容掃描方案，T1~T9依次發出掃描訊號，每次只能一個電極發出，而R1~R6同時接收，每次檢測一個電容，共6X9=54個電容。LCD在每次翻轉時，會影響此時在檢測的6個電容，且影響大小是一致的，可以根據這6個電極檢測結果的一致性來判斷是否發生觸摸事件，如果有，則可以通過未發生觸摸電容值的變化情況，得出LCD影響的方向及幅度，通過演算法將其減輕或消除。若採用自電容掃描方案，則T1~T9、R1~R6全部掃描一遍，可以每次只掃描一個電極，也可以每次掃描多個電極。若每次掃描多個電極，則T1~T9中同時掃描的電極受到的干擾是一致的，R1~R6中同時掃描的電極受到的干擾是一致的，可通過和互電容相似的辦法改善；若每次掃描一個電極，則每個電極受到的干擾都是不一樣的，演算法無法消除。

在對現有技術的研究和實踐過程中，本發明的發明人發現：現有技術中針對上述三個問題採用的解決方案或多或少都存在一些缺陷，不能完全解決上述三個問題。例如：

針對重壓問題，從結構上進行解決的方案，在很多 結構已經確定好的套裝主機應用中是無法實現的，增強蓋板硬度的方法也會增加成本，且無法從根本上解決重壓問題。而從軟體上進行修正的方案，也只能在一定程度上改善，對於變形比較嚴重的，還是無法解決，且增加了軟體調校的複雜度，有可能帶來其它副作用。

針對電源干擾：若採用濾波方案，需要一個帶通濾波器，且配合跳頻方案。即使這一方案可行，使用者剛觸摸到螢幕本體的時候，系統需要判斷出有電源干擾，然後進行跳頻動作，直到找到一個不受干擾的頻率，這段時間內觸摸檢測是會受到影響的，就是說一開始的觸摸檢測是不準確的。對於特別差的充電器，可能很難找到一個完全沒有干擾的掃描頻率。若採用共模掃描方案，需要額外增加掃描電路，增加了成本，且只能在自電容檢測方案中應用，很難實現真正的多點檢測。

針對LCD干擾，若採用軟體演算法補償的方案，直接改善檢測結果，不能根治。而且當一行上發生多點觸摸時，將很難找到完全不受影響的參考點電容。自電容方案的採用多個電極同時掃描，也會增加方案成本。

綜上，現有技術不能完全解決重壓，電源干擾和LCD干擾這三個問題。

有鑑於此，本發明提供一種電容式觸控設備及其檢測系統，以解決重壓，電源干擾和LCD干擾等問題。

本發明第一方面提供一種電容式觸控設備檢測系統，包括顯示裝置和電容式觸控式螢幕，在物理結構上，電容式觸控式螢幕的電路地和顯示裝置的系統地彼此隔離。

本發明第二方面提供一種電容式觸控設備，包括：如上文所述的電容式觸控設備檢測系統。

本發明協力廠商面提供一種電容式觸控設備檢測系統，包括顯示裝置和電容式觸控式螢幕，電容式觸控式螢幕的電路地和顯示裝置的系統地通過開關連接，當電容式觸控式螢幕處於檢測工作狀態時，開關係為斷開狀態。

本發明第四方面提供一種電容式觸控設備，包括：如上文所述的電容式觸控設備檢測系統。

本發明採用將電容式觸控式螢幕的電路地和顯示裝置的系統地彼此隔離的方式，使得重壓，電源干擾和LCD干擾等因素所導致的干擾訊號不會影響到電容式觸控式螢幕的檢測電路，從而保證電容式觸控式螢幕可以正確檢測，正常工作。

GND1‧‧‧電路地

GND2‧‧‧系統地

K1‧‧‧開關

第1a圖是無重壓時電容式觸控式螢幕和LCD之間的電容示意圖；第1b圖是有重壓時電容式觸控式螢幕和LCD之間的電容示意圖；第2圖是有電源干擾時電容式觸控式螢幕和LCD之間的電容示 意圖；第3圖是LCD干擾對電容式觸控式螢幕影響的電容示意圖；第4圖是一種習知電容式觸控式螢幕的結構示意圖；第5圖是本發明第一實施例提供的電容式觸控設備檢測系統的示意圖；第6圖是本發明第二實施例提供的電容式觸控設備檢測系統的示意圖；第7圖是本發明第二實施例中分時檢測的示意圖。

本發明提供一種電容式觸控設備檢測系統，可以解決重壓，電源干擾和LCD干擾等因素所導致的電容式觸控式螢幕檢測受影響，保證電容式觸控式螢幕可以正確檢測，正常工作。本發明還提供相應的電容式觸控設備。以下分別進行詳細說明。

第一實施例

本實施例提供一種電容式觸控設備檢測系統。系統至少包括顯示裝置和電容式觸控式螢幕，電容式觸控式螢幕附著在顯示裝置上，顯示裝置可以是手機或電腦等套裝主機設備的顯示裝置。顯示裝置具體可以是LCD。

請參考第5圖，在物理結構上，所述電容式觸控式螢幕的電路地(GND1)和所述顯示裝置的系統地(GND2)彼此隔離。電路地具體是指電容式觸控式螢幕的檢測電路的電路地，顯示裝置的系統地可以理解為的套裝主機設備的系統地。

可選擇地，電容式觸控式螢幕的檢測電路與顯示裝置的控制電路通過磁耦或光耦相互通信。磁耦或光耦這一類型的器件在用於二個系統通信時，無須共地；也就是說，二個系統的接地端無須連接。於其它實施方式中，也可以選擇其它無須共地的元件來實現電容式觸控式螢幕的檢測電路與顯示裝置的控制電路之間的通信，此處不再一一列舉。

綜上所述，本實施例提供了一種電容式觸控設備檢測系統，採用將電容式觸控式螢幕的電路地和顯示裝置的系統地彼此隔離的方式，使得重壓，電源干擾和LCD干擾等因素所導致的干擾訊號無法影響到電容式觸控式螢幕的檢測電路，從而保證電容式觸控式螢幕可以正確檢測，正常工作。

第二實施例

本實施例提供一種電容式觸控設備檢測系統。系統至少包括顯示裝置和電容式觸控式螢幕，電容式觸控式螢幕附著在顯示裝置上，顯示裝置可以是手機或電腦等套裝主機設備的顯示裝置。顯示裝置具體可以是LCD。

請參考第6圖，電容式觸控式螢幕的電路地(GND1)和顯示裝置的系統地(GND2)通過開關(K1)連接，當電容式觸控式螢幕處於檢測工作狀態時，開關(K1)係為斷開狀態。也就是說，僅僅在電容式觸控式螢幕處於檢測工作狀態時，將電容式觸控式螢幕的電路地(GND1)和顯示裝置的系統地(GND2)彼此隔離，此時，本實施例所採用之技術手段係與第一實施例所採 用之技術手段相同。

但是，當電容式觸控式螢幕結束檢測時，開關(K1)係為閉合狀態(即通路狀態)，使電容式觸控式螢幕的檢測電路與顯示裝置的控制電路能夠相互通信。從而，本實施例中無須增加磁耦或光耦等器件，就可以實現電容式觸控式螢幕與顯示裝置的相互通信，成本更低。

可以理解地，本實施例是一種分時檢測方案，在不同的時間段，實現不同的操作。如第7圖所示，在檢測時間區段內，K1斷開，即低電平斷開，保證電容式觸控式螢幕的檢測操作不受重壓，電源干擾和LCD干擾的影響；在檢測結束後的其它時間段內，K1閉合，即高電平導通，以便電容式觸控式螢幕補充電荷以及完成與套裝主機設備的通信。

綜上所述，本實施例提供了一種電容式觸控設備檢測系統，採用在檢測時間區段內，將電容式觸控式螢幕的電路地和顯示裝置的系統地彼此隔離的方式，使得重壓，電源干擾和LCD干擾等因素所導致的干擾訊號無法影響到電容式觸控式螢幕的檢測電路，從而保證電容式觸控式螢幕可以正確檢測，正常工作。

第三實施例

本實施例提供一種電容式觸控設備。於一種實施態樣中，電容式觸控設備包括如第一實施例所述的電容式觸控設備檢測系統。於另一種實施態樣中，電容式觸控設備包括如第二實施例所述的電容式觸控設備檢測系統。

本實施例提供的電容式觸控設備，採用在檢測時間區段內，將電容式觸控式螢幕的電路地和顯示裝置的系統地彼此隔離的方式，使得重壓，電源干擾和LCD干擾等因素所導致的干擾訊號無法影響到電容式觸控式螢幕的檢測電路，從而保證電容式觸控式螢幕可以正確檢測，正常工作。

以下，將對本發明的原理做進一步詳細的說明：針對重壓問題，採用本發明，檢測時顯示裝置如LCD的系統地和檢測電路的電路地是分開的，此時的LCD對於觸控式螢幕來說，將變成一個不相關的導體，即一塊懸浮的導體，和一灘水性質類似。採用現有的技術，例如中國大陸專利號為“201210212641.4”的專利文獻公開的技術手段，就可以完全規避LCD帶來的不良影響。

針對電源干擾問題，當套裝主機設備插上一個比較差的充電器時，系統地上會出現雜訊，採用本發明技術手段，將系統地與檢測電路地隔離開來，檢測電路上就不會有雜訊進來，此時發生觸摸事件，不會出現檢測結果不準確的問題。

針對LCD干擾問題，採用本發明技術手段後，檢測電路和LCD不共地，因此電流無法從LCD流到檢測電路後再流回LCD的地端，即LCD和電容式觸控式螢幕之間電容不會有電流流過。LCD上發生電平變化時，觸控式螢幕電極上會跟著變化(以系統地為參考)，電容兩端無電壓變化，沒有電荷轉移。因此這種情況下，LCD不會對觸控式螢幕檢測造成干擾。

本領域普通技術人員可以理解上述實施例的各種方 法中的全部或部分步驟可以通過硬體來完成，也可以通過程式指令相關的硬體來完成，該程式可以存儲於一電腦可讀存儲介質中，存儲介質可以包括：唯讀記憶體、隨機讀取記憶體、磁片或光碟等。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

GND1‧‧‧電路地

GND2‧‧‧系統地

Claims (6)

1. 一種電容式觸控設備檢測系統，包括一顯示裝置和一電容式觸控式螢幕，其中在物理結構上，該電容式觸控式螢幕的一電路地和該顯示裝置的一系統地彼此隔離。
2. 如請求項1所述的電容式觸控設備檢測系統，其中該電容式觸控式螢幕的一檢測電路與該顯示裝置的一控制電路通過磁耦或光耦相互通信。
3. 一種電容式觸控設備，其中包括如請求項1或2所述的電容式觸控設備檢測系統。
4. 一種電容式觸控設備檢測系統，包括一顯示裝置和一電容式觸控式螢幕，其中該電容式觸控式螢幕的一電路地和該顯示裝置的一系統地通過一開關連接，當該電容式觸控式螢幕處於檢測工作狀態時，該開關係為斷路。
5. 如請求項4所述的電容式觸控設備檢測系統，其中當該電容式觸控式螢幕結束檢測時，該開關閉合，使該電容式觸控式螢幕的一檢測電路與該顯示裝置的一控制電路能夠相互通信。
6. 一種電容式觸控設備，其中包括如請求項4或5所述的電容式觸控設備檢測系統。