投射電容觸控螢幕信號檢測裝置及其檢測方法
2023-09-16 14:44:40 2
專利名稱：投射電容觸控螢幕信號檢測裝置及其檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種摸屏信號檢測裝置及其檢測方法，尤其涉及ー種投射電容觸控螢幕信號檢測裝置及其檢測方法。
背景技術：
市場上有各種各樣的投射電容屏，都是採用開放的電場結構，電容屏正是利用開放電場易受外界幹擾的原理製成的。以稜形面板為例對其工作原理進行分析，面板可以是雙層的，也可以是單層的(單層的在橫豎交叉處要做絕緣處理)。例如在圖I中，第二根橫線和第二根豎線之間的互電容值C^Ci+CjQ+C；，人是接地的導體，圖2a是手指未觸摸吋，感應線column和驅動線ROW電極之間的電場，圖2b是手指觸摸時,感應線column和驅動線ROff電極之間的電場，參考圖2a至圖2b，當手指觸摸的時候，手指會改變正負電極之間的 電場，使得電極之間的電容值發生變化，影響的結果是電極間的互電容減小，電極的自電容(對地電容)増大。對應的簡化電容模型如圖3所示，圖中，CM，Cs分別是沒有觸摸時區域電極間的互電容和電極本身的自電容，Cfi和Cf2分別是觸摸時區域互電容的減少量和自電容的増加量。因此，通過檢測電容的變化就可以檢測到觸摸信信號。然而傳統的互電容檢測方法，是專門針對驅動和感應電極固定(無法編程控制)的投射電容屏進行應用的，如圖4所示，使用該方法的互電容檢測裝置，採用觸控螢幕11中的橫線陣列做驅動電極用，豎線陣列做感應電極用，每個感應電極都接了一個電荷放大器13。具體工作原理如下首先，復位開關S1到Sm同時閉合，此時電荷放大器13成為ー個單位增益緩充器，所有的感應線Columnl-ColumnM上的電壓都等於參考電壓Vref。其次，在所有復位開關Sl-Sm斷開後，驅動電路12開始驅動第一根驅動線Rowl，不同的互電容能感應出不同的電荷，然後經電荷放大器13轉換成不同的電壓，這些電壓同時被採樣並經MUX多路選擇器14送往SAR ADC模數轉換器15量化。當M根感應線Co Iumn I-Co IumnM的數據轉換都完成後，第二根驅動線Row2開始工作。以上的操作重複執行，直到最後ー根驅動線RowN的驅動完成並且對應的M根感應線Columnl-ColumnM的數據轉換完成。這樣就得到了ー幀NXM個電壓數據，這些電壓數據反應的是驅動線RowI-RowM和感應線Columnl-ColumnM之間互電容的絕對值，MCU控制器16通過數據處理就可以判斷出觸摸的位置。然而，上述方法雖然可以實現消除鬼點，可以應用在多指觸摸上，但是還存在很多問題，一方面，該方法採用的電荷放大器數目太多，増加了晶片的面積和功耗；另ー方面，該方法對電源噪聲以及面板顯示噪聲的抑制能力差，信噪比低；再一方面，該方法檢測的檢測靈敏度低，因為該方案檢測的結果代表的是互電容的絕對值，而實際上觸摸時互電容的變化很小，對應的信號變化量也很小。因此，繼續ー種可以解決上述問題的新型投射電容觸控螢幕信號檢測方法。
發明內容
本發明的目的是提供ー種新型投射電容觸控螢幕信號檢測裝置，該檢測裝置無需電荷放大器，可直接檢測觸控螢幕上電容變化的放大值，檢測靈敏度高，且晶片面積小、功耗低、噪聲抑制能力好。本發明的另一目的是提供ー種投射電容觸控螢幕信號檢測方法，該檢測方法無需電荷放大器，可直接檢測觸控螢幕上電容變化的放大值，檢測靈敏度高，且晶片面積小、功耗低、噪聲抑制能力好。本發明的再一目的是提供另ー種投射電容觸控螢幕信號檢測方法，該檢測方法無需電荷放大器，可直接檢測觸控螢幕上電容變化的放大值，檢測靈敏度高，檢測結果準確、且晶片面積小、功耗低、噪聲抑制能力好。為了實現上有目的，本發明公開了ー種投射電容觸控螢幕信號檢測裝置，用於測量電容觸控螢幕上的觸摸信號，所述電容觸控螢幕包括由若干橫向排布的驅動線組成的驅動電極矩陣和由若干縱向排布的感應線組成的感應電極矩陣，所述投射電容觸控螢幕信號檢測裝置 包括比較器、預充電路、驅動電路、電容補償電路、開關電路和MCU控制器，所述比較器包括比較輸入端S、比較輸入端R和比較輸出端，用於比較兩輸入端的電壓並輸出信號；預充電路用於提供參考電壓；驅動電路用於提供驅動電壓；電容補償電路包括電容補償矩陣和選擇開關，所述選擇開關一端與電容補償矩陣相連，另一端分別與比較輸入端S和比較輸入端R相連，用於控制所述電容補償矩陣可選擇性地連接比較輸入端S或比較輸入端R ;所述開關電路一端與所述驅動線和感應線相連，另一端分別與預充電路輸出端、驅動電路輸出端、比較輸入端S和比較輸入端R相連，所述開關電路控制所述驅動電路驅動某ー驅動線，控制所述預充電路預充某兩根感應線，控制所述比較輸入端S和比較輸入端R分別連接某兩根感應線；MCU控制器與所述開關電路、選擇開關和比較器的比較輸出端相連，通過控制所述開關電路和選擇開關動作，控制驅動電路驅動某一驅動線，控制比較器檢測相鄰兩根感應線的電壓值，控制電容補償電路補償電壓值較小的感應線上的自電容，直至兩根感應線的電壓值相同，依據比較輸出端輸出的數據計算電容補償電路補償的自電容值，以得到兩根感應線之間電容差值的放大值，依次測量在每ー驅動線驅動時，相鄰兩根感應線之間電容差值的放大值，獲得測量數據，依據測量數據判斷手指碰觸位置。本發明所述投射電容觸控螢幕信號檢測裝置包括比較器和電容補償電路，通過比較器比較相鄰兩根感應線的電壓值，對相鄰兩根感應線的中電壓值較小的感應線補充自電容，直至比較器收斂，檢測某一感應線上補充的自電容值，以獲得兩根感應線之間的電容差值放大值，與現有技術相比，本發明直接檢測電容變化的放大值，易於檢測，檢測結果精準；另ー方面，本發明無需電荷放大器放大檢測信號，晶片面積小，耗損小；再一方面，本發明採用雙端差模測量方法，兩個感應電極矩陣的結構以及寄生電容值相差不大，所以電源噪聲(開關電源噪聲)以及面板顯示噪聲對兩端的幹擾基本相同，所以該方案對噪聲的抑制能力很強。較佳地，所述MCU控制器包括邏輯控制単元、微處理単元和存儲單元，所述邏輯控制単元與開關電路、選擇開關和比較器的比較輸出端相連，對開關電路和選擇開關進行邏輯控制，並測量所述比較輸出端的輸出信號以獲得測量結果；所述微處理單元與所述邏輯控制單元相連，用於控制所述邏輯控制單元的測量控制，並對測量數據進行存儲並處理，依據測量數據判斷觸控螢幕上手指碰觸位置；所述存儲単元與所述微處理單元相連，用於存儲數據。
較佳地，所述開關電路由若干多路選擇器組成，每ー驅動線和感應線分別對應一個多路選擇器，每一所述多路選擇器一端與相應的驅動線或感應線相連，另一端分別與預充電路輸出端、驅動電路輸出端、比較輸入端S和比較輸入端R相連，用於將參考電壓、驅動電壓、比較輸入端S和比較輸入端R可選擇地連接到某一驅動線或感應線。在該方案中，本發明所述投射電容觸控螢幕信號檢測裝置可由MCU控制器將觸控螢幕上的電極線自由配置成驅動電極或感應電極，也可以配置成不用的電極，靈活度大，可適用於各種觸控螢幕面板上。具體地，所述多路選擇器的另一端還連接有電源正極、負極，該方案進ー步増加本發明的使用靈活性。本發明還公開了ー種投射電容觸控螢幕信號檢測方法，用於測量電容觸控螢幕上的觸摸信號，所述電容觸控螢幕包括由若干橫向排布的驅動線組成的驅動電極矩陣和若干縱向排布的感應線組成的感應電極矩陣，該投射電容觸控螢幕信號檢測方法包括以下步驟依次測量驅動電極矩陣中某一驅動線驅動時，感應電極矩陣中相鄰兩根感應線之間的電容差值放大值，以獲得測量數據；依據上述測量數據判斷手指碰觸位置，獲得觸摸信號；其中，測量某一驅動線驅動時，感應電極矩陣中相鄰兩根感應線之間的電容差值放大值，具體包括以下步驟(I)驅動某ー驅動線；(2)比較待測的相鄰兩根感應線的電壓值；(3)對電壓值較小的感應線進行自電容補償；(4)重複步驟(I)至(3)，直至上述兩根感應線的電壓值相等；(5)測量並計算步驟(I)至(4)中補償的自電容值，以獲得上述兩根感應線之間的電容差值的放大值，存儲獲得的測量數據；(6)依據步驟(I)至(5)中的測量方法，依次測量感應電極矩陣中相鄰感應線之間的電容差值的放大值，並存儲獲得的測量數據。本發明採用了雙端差模測量的方式，實現了相鄰感應電極之間互電容差值的放大測量，測量的結果是互電容差值和自電容差值分別放大ー個倍數後的疊加值。與現有技術相比，本發明無需對信號進行放大處理，直接檢測電容變化的放大值，不但易於檢測，檢測結果精準，而且晶片面積小，耗損小；另一方面，本發明採用雙端差模測量方法，兩個感應電極矩陣的結構以及寄生電容值相差不大，所以電源噪聲(開關電源噪聲)以及面板顯示噪聲對兩端的幹擾基本相同，所以該方案對噪聲的抑制能力很強。較佳地，所述步驟(I)具體包括對第1、2根感應線進行預充，預充結束後驅動某ー驅動線。較佳地，所述某ー驅動線包括正向驅動和反向驅動兩種驅動方式。
本發明還公開了ー種投射電容觸控螢幕信號檢測方法，用於測量電容觸控螢幕上的觸摸信號，所述電容觸控螢幕包括由若干橫向排布的驅動線組成的驅動電極矩陣和若干縱向排布的感應線組成的感應電極矩陣，該投射電容觸控螢幕信號檢測方法包括以下步驟依次測量驅動電極矩陣中某一驅動線正向驅動時，感應電極矩陣中相鄰兩根感應線之間的電容差值放大值，以獲得測量數據；依次測量驅動電極矩陣中某一驅動線反向驅動時，感應電極矩陣中相鄰兩根感應線之間的電容差值放大值，以獲得測量數據；對正向驅動獲得的測量數據和反向驅動獲得的測量數據做差以獲得修正後的測量數據，依據修正後的測量數據判斷手指碰觸位置，獲得觸摸信號；其中，測量某一驅動線驅動時，感應電極矩陣中相鄰兩根感應線之間的電容差值放大值，具體包括以下步驟(I)驅動某ー驅動線；( 2 )比較待測的相鄰兩根感應線的電壓值；(3)對電壓值較小的感應線進行自電容補償；(4)重複步驟(I)至(3)，直至上述兩根感應線的電壓值相等；(5)測量並計算步驟(I)至(4)中補償的自電容值，以獲得上述兩根感應線之間的電容差值的放大值，存儲獲得的測量數據；(6)依據步驟(I)至(5)中的測量方法，依次測量感應電極矩陣中相鄰感應線之間的電容差值的放大值，並存儲獲得的測量數據。本發明採用了雙端差模測量的方式，實現了相鄰感應電極之間互電容差值的放大測量，測量的結果是互電容差值和自電容差值分別放大ー個倍數後的疊加值。與現有技術相比，本發明無需對信號進行放大處理，直接檢測電容變化的放大值，不但易於檢測，檢測結果精準，而且晶片面積小，耗損小；另一方面，本發明採用雙端差模測量方法，兩個感應電極矩陣的結構以及寄生電容值相差不大，所以電源噪聲(開關電源噪聲)以及面板顯示噪聲對兩端的幹擾基本相同，所以該方案對噪聲的抑制能力很強；再一方面，因為外界幹擾或者電路不完全對稱可能導致測量初始時刻比較器兩輸入端電壓不等，由此可能造成測量結果的誤差，通過正向驅動測量和反向驅動測量得到的兩組數據做差的方式可以消除上述誤差，使得測量結果準確。 較佳地，步驟(I)具體包括對待測的相鄰兩根感應線進行預充，預充結束後驅動某ー驅動線。
圖I是電容觸控螢幕面板的結構圖。圖2a是手指未觸摸時電容觸控螢幕的工作原理圖。圖2b是手指觸摸時電容觸控螢幕的工作原理圖。圖3是圖2a-圖2b中電容觸控螢幕的電容模型簡化圖。圖4是現有技術中所述電容觸控螢幕信號檢測裝置的結構框圖。圖5是本發明所述電容觸控螢幕信號檢測裝置的結構框圖。圖6是本發明所述MCU控制器的結構框圖。圖7是本發明所述多路選擇器的連接示意圖。圖8是本發明所述電容觸控螢幕信號檢測裝置中所述電容觸控螢幕的工作原理圖。圖9a是本發明所述驅動線正向驅動的原理圖。圖9b是本發明所述驅動線反向驅動的原理圖。
具體實施方式
為詳細說明本發明的技術內容、構造特徵、所實現目的及效果，以下結合實施方式並配合附圖詳予說明。參考圖5，本發明公開了ー種投射電容觸控螢幕信號檢測裝置20，用於測量電容觸控螢幕21上的觸摸信號,所述電容觸控螢幕21包括由若干橫向排布的驅動線RowI-RowN組成的驅動電極矩陣和由若干縱向排布的感應線Columnl-ColumnM組成的感應電極矩陣,所述投射電容觸控螢幕信號檢測裝置20包括比較器Al、預充電路(圖中未示)、驅動電路24、電容補償電路25、開關電路22和MCU控制器23，所述比較器Al包括比較輸入端S、比較輸入端R和比較輸出端，用於比較兩輸入端的電壓並輸出信號；預充電路用於提供參考電壓Vref ；驅動電路24用於提供驅動電壓Vd ；電容補償電路25包括電容補償矩陣251和選擇開關252，所述選擇開關252 —端與電容補償矩陣251相連，另一端分別與比較輸入端S和比較輸入端R相連，用於控制所述電容補償矩陣251可選擇性地連接比較輸入端S或比較輸入端R ;所述開關電路252 —端與所述驅動線RowI-RowN和感應線Columnl-ColumnM相連,另一端分別與預充電路輸出端、驅動電路24輸出端、比較輸入端S和比較輸入端R相連，所述 開關電路控制所述驅動電路24驅動某一驅動線，控制所述預充電路預充某兩根感應線，控制所述比較輸入端S和比較輸入端R分別連接某兩根感應線；MCU控制器23與所述開關電路22、選擇開關252和比較器Al的比較輸出端相連，通過控制所述開關電路22和選擇開關252動作，控制驅動電路24驅動某一驅動線，控制比較器Al檢測相鄰兩根感應線的電壓值，控制電容補償電路25補償電壓值較小的感應線上的自電容，直至兩根感應線的電壓值相同，依據比較輸出端輸出的數據計算電容補償電路25補償的自電容值，以得到兩根感應線之間電容差值的放大值，依次測量在每ー驅動線驅動時，相鄰兩根感應線之間電容差值的放大值，獲得測量數據，依據測量數據判斷手指碰觸位置。參考圖6，，所述MCU控制器23包括邏輯控制単元231、微處理単元232和存儲單元233，所述邏輯控制單元231與開關電路22、選擇開關252和比較器Al的比較輸出端相連，對開關電路22和選擇開關252進行邏輯控制，並測量所述比較輸出端的輸出信號以獲得測量結果；所述微處理單元232與所述邏輯控制單元231相連，用於控制所述邏輯控制單元231的測量控制，並對測量數據進行存儲並處理，依據測量數據判斷觸控螢幕上手指碰觸位置；所述存儲単元233與所述微處理單元232相連，用於存儲數據。較佳者，參考圖6和圖7，所述開關電路22由若干多路選擇器MUX組成，每ー驅動線和感應線分別對應一個多路選擇器MUX，每一所述多路選擇器MUX —端與相應的驅動線或感應線相連，另一端分別與預充電路輸出端、驅動電路24輸出端、比較輸入端S和比較輸入端R相連，用於將參考電壓Vref、驅動電壓Vd、比較輸入端S和比較輸入端R可選擇地連接到某一驅動線或感應線具體地，所述多路選擇器MUX的另一端還連接有電源正極Vcc、負極(接地GND)。參考圖6至圖9a，描述本發明使用投射電容觸控螢幕信號檢測裝置20測量電容觸摸 屏21上的觸摸信號的方法第一，依次測量驅動電極矩陣中某一驅動線驅動時，感應電極矩陣中相鄰兩根感應線之間的電容差值放大值，以獲得測量數據，具體步驟如下(I)邏輯控制單元231控制感應線Columnl、Column2對應的多路選擇器MUX動作，以將第1、2根感應線Columnl、Column2選通到比較器Al的比較輸入端S和比較輸入端R ；
在預充階段，開關Kl、K2閉合，感應線Columnl、Column2預充到參考電壓Vref ;在本發明中，即可將比較器Al的比較輸入端S和比較輸入端R分別通過開關Kl、K2與參考電壓Vref相接,也可以通過多路選擇器MUX將感應線Columnl、Column2的感應電極接到參考電壓Vref ；預充結束後進入測量階段，開關ΚΙ、K2斷開後，控制驅動線Rowl對應的多路選擇器MUX動作，以正向驅動第一根驅動線Rowl(參考圖9a)，第1、2根感應線Columnl、Column2的電壓VI、V2經過比較器Al比較，把結果通過比較輸出端傳給邏輯控制単元231，邏輯控制單元231根據電壓值判斷出哪根感應線(Columnl或Columnl)上的自電容與互電容比值較小；邏輯控制單元231控制選擇開關252動作，使得電容補償矩陣251對電壓小的感應線進行自電容補償，補償後對第一根感應線Columnl和第二根感應線Columnl重新進行預充、驅動並測量，測量後再次進行補償，直至Vl與V2電壓不斷逼近，最終收斂。檢測上述補償過程中補償的自電容值CA,這樣就得到了第1、2根感應線Columnl、Column2之間的電 容差值的放大值，存儲単元253存儲上述測量數據。(2)將第2、3根感應線Column2、Column3選通到比較器Al的比較輸入端S和比較輸入端R,並對第2、3根感應線Column2、Column3進行預充,預充結束後驅動第一根驅動線Rowl，然後重複上述操作，直至第(M-I)和M根感應線Column (M_l)、ColumnM測量結束；(3)再次將第1、2根感應線Columnl、Column2選通到比較器Al的比較輸入端S和比較輸入端R，並對第1、2根感應線C0lUmnl、C0lUmn2進行預充，預充結束後驅動第二根驅動線Row2，檢測第1、2根感應線Columnl、Column2之間電容差值的放大值；重複上述測量過程，直至第(M-I)和M根感應線Column (M_l)、ColumnM測量結束；(4)重複步驟(3)，直至檢測到第N根驅動線ROWN驅動時，感應電極矩陣中相鄰兩根感應線之間電容差值的放大值，完成一個檢測周期。第二，微處理単元252處理ー個檢測周期內存儲的測量數據，判斷手指碰觸位置，獲得觸摸信號。當然，上述檢測過程中也可以才去反向驅動的方式依次驅動所述驅動線RowI-RowNο參考圖8至圖％，為了消除誤差，精準測量，本發明還公開了另ー種使用投射電容觸控螢幕信號檢測裝置20測量電容觸控螢幕21上的觸摸信號的方法第一，依次測量驅動電極矩陣中某一驅動線正向驅動時，感應電極矩陣中相鄰兩根感應線之間的電容差值放大值，以獲得測量數據，具體步驟如下(I)將第1、2根感應線Columnl、CoIumn2選通到比較器Al的比較輸入端S和比較輸入端R ；在預充階段，開關Kl、K2閉合，感應線Columnl、Column2預充到參考電壓Vref ；在測量階段，開關K1、K2斷開後，正向驅動第一根驅動線Rowl(參考圖％)，比較第I、2根感應線Columnl、Column2的電壓Vl、V2，邏輯控制單元231根據比較器A2的比較輸出端輸出的電壓值判斷出哪根感應線(Columnl或Columnl)上的自電容與互電容比值較小；通過電容補償電路25對電壓小的感應線進行自電容補償，補償後對第一根感應線Columnl和第二根感應線Columnl重新進行預充、驅動並測量，測量後再次進行補償，直至Vl與V2電壓不斷逼近，最終收斂。檢測上述補償過程中補償的自電容值CA，這樣就得到了第1、2根感應線Columnl、Column2之間的電容差值的放大值，存儲單元253存儲上述測量數據。(2)將第2、3根感應線Column2、CoIumn3選通到比較器Al的比較輸入端S和比較輸入端R，並對第2、3根感應線C0lumn2、C0lumn3進行預充，預充結束後正向驅動第一根驅動線Rowl，然後重複上述操作，直至第(M-1)和M根感應線Column (M_l )、ColumnM測量結束；(3)再次將第1、2根感應線Columnl、Column2選通到比較器Al的比較輸入端S和比較輸入端R，並對第1、2根感應線Columnl、Column2進行預充,預充結束後正向驅動第二根驅動線Row2，檢測第1、2根感應線Columnl、Column2之間電容差值的放大值；重複上述測量過程，直至第(M-I)和M根感應線Column (M_l)、ColumnM測量結束；(4)重複步驟(3)，直至檢測到第N根驅動線ROWN正向驅動時，感應電極矩陣中相 鄰兩根感應線之間電容差值的放大值，完成一個檢測周期；第二，依次測量驅動電極矩陣中某一驅動線反向驅動時，感應電極矩陣中相鄰兩根感應線之間的電容差值放大值，以獲得測量數據，具體步驟如下(I)將第1、2根感應線Columnl、CoIumn2選通到比較器Al的比較輸入端S和比較輸入端R ；在預充階段，開關Kl、K2閉合，感應線Columnl、Column2預充到參考電壓Vref ；在測量階段，開關K1、K2斷開後，反向驅動第一根驅動線Rowl(參考圖9a)，比較第I、2根感應線Columnl、Column2的電壓Vl、V2，邏輯控制單元231根據比較器A2的比較輸出端輸出的電壓值判斷出哪根感應線(Columnl或Columnl)上的自電容與互電容比值較小；通過電容補償電路25對電壓小的感應線進行自電容補償，補償後對第一根感應線Columnl和第二根感應線Columnl重新進行預充、驅動並測量，測量後再次進行補償，直至Vl與V2電壓不斷逼近，最終收斂。檢測上述補償過程中補償的自電容值CA，這樣就得到了第1、2根感應線Columnl、Column2之間的電容差值的放大值，存儲單元253存儲上述測量數據。(2)將第2、3根感應線Column2、CoIumn3選通到比較器Al的比較輸入端S和比較輸入端R，並對第2、3根感應線Column2、Column3進行預充,預充結束後反向驅動 第一根驅動線Rowl，然後重複上述操作，直至第(M-1)和M根感應線Column (M_l )、ColumnM測量結束；(3)再次將第1、2根感應線Columnl、Column2選通到比較器Al的比較輸入端S和比較輸入端R，並對第1、2根感應線Columnl、Column2進行預充,預充結束後反向驅動第二根驅動線Row2，檢測第1、2根感應線Columnl、Column2之間電容差值的放大值；重複上述測量過程，直至第(M-I)和M根感應線Column (M_l)、ColumnM測量結束；(4)重複步驟(3)，直至檢測到第N根驅動線ROWN反向驅動時，感應電極矩陣中相鄰兩根感應線之間電容差值的放大值，完成一個檢測周期。第三，微處理単元252對正向驅動獲得的測量數據和反向驅動獲得的測量數據做差以獲得修正後的測量數據，依據修正後的測量數據判斷手指碰觸位置，獲得觸摸信號。參考圖8，描述本發明的檢測原理本發明採用了雙端差模測量的方式，實現了相鄰感應電極之間互電容差值的放大測量，測量的結果是互電容差值和自電容差值分別放大ー個倍數後的疊加值。具體測量原理如下由於手指觸摸觸控螢幕時導致感應線與驅動線之間的互電容減小，感應線的自電容增加，預充階段，開關電路22選通兩根相鄰的感應線，分別接比較器Al的比較輸入端S和比較輸入R，並且比較輸入端S和比較輸入R預充到參考電壓Vref (實質上是為了將兩根選中的感應線預充到Vref )，此時驅動線接地。測量的吋候，感應線的開關K1、K2先斷開，然後驅動電極接到驅動電壓Vd，根據電荷守恆原理，可以得到等式(I)和等式(2)
權利要求
1.ー種投射電容觸控螢幕信號檢測裝置，用於測量電容觸控螢幕上的觸摸信號，所述電容觸控螢幕包括由若干橫向排布的驅動線組成的驅動電極矩陣和由若干縱向排布的感應線組成的感應電極矩陣，其特徵在於所述投射電容觸控螢幕信號檢測裝置包括 比較器，包括比較輸入端S、比較輸入端R和比較輸出端，用於比較兩輸入端的電壓並輸出信號； 預充電路，用於提供參考電壓； 驅動電路，用於提供驅動電壓； 電容補償電路，包括電容補償矩陣和選擇開關，所述選擇開關一端與電容補償矩陣相連，另一端分別與比較輸入端S和比較輸入端R相連，用於控制所述電容補償矩陣可選擇性地連接比較輸入端S或比較輸入端R ； 開關電路，所述開關電路一端與所述驅動線和感應線相連，另一端分別與預充電路輸出端、驅動電路輸出端、比較輸入端S和比較輸入端R相連，所述開關電路控制所述驅動電路驅動某一驅動線，控制所述預充電路預充某兩根感應線，控制所述比較輸入端S和比較輸入端R分別連接某兩根感應線； MCU控制器，與所述開關電路、選擇開關和比較器的比較輸出端相連，通過控制所述開關電路和選擇開關動作，控制驅動電路驅動某一驅動線，控制比較器檢測相鄰兩根感應線的電壓值，控制電容補償電路補償電壓值較小的感應線上的自電容，直至兩根感應線的電壓值相同，依據比較輸出端輸出的數據計算電容補償電路補償的自電容值，以得到兩根感應線之間電容差值的放大值，依次測量在每ー驅動線驅動時，相鄰兩根感應線之間電容差值的放大值，獲得測量數據，依據測量數據判斷手指碰觸位置。
2.如權利要求I所述的投射電容觸控螢幕信號檢測裝置，其特徵在於所述MCU控制器包括 邏輯控制単元，與開關電路、選擇開關和比較器的比較輸出端相連，對開關電路和選擇開關進行邏輯控制，並測量所述比較輸出端的輸出信號以獲得測量結果； 微處理単元，與所述邏輯控制單元相連，用於控制所述邏輯控制單元的測量控制，並對測量數據進行存儲並處理，依據測量數據判斷觸控螢幕上手指碰觸位置； 存儲單元，與所述微處理單元相連，用於存儲數據。
3.如權利要求I所述的投射電容觸控螢幕信號檢測裝置，其特徵在於所述開關電路由若干多路選擇器組成，每ー驅動線和感應線分別對應ー個多路選擇器，每一所述多路選擇器一端與相應的驅動線或感應線相連，另一端分別與預充電路輸出端、驅動電路輸出端、t匕較輸入端S和比較輸入端R相連，用於將參考電壓、驅動電壓、比較輸入端S和比較輸入端R可選擇地連接到某ー驅動線或感應線。
4.如權利要求3所述的投射電容觸控螢幕信號檢測裝置，其特徵在於所述多路選擇器的另一端還連接有電源正扱、負極。
5.ー種投射電容觸控螢幕信號檢測方法，用於測量電容觸控螢幕上的觸摸信號，所述電容觸控螢幕包括由若干橫向排布的驅動線組成的驅動電極矩陣和若干縱向排布的感應線組成的感應電極矩陣，其特徵在於包括以下步驟 依次測量驅動電極矩陣中某一驅動線驅動時，感應電極矩陣中相鄰兩根感應線之間的電容差值放大值，以獲得測量數據；依據上述測量數據判斷手指碰觸位置，獲得觸摸信號； 其中，測量某ー驅動線驅動時，感應電極矩陣中相鄰兩根感應線之間的電容差值放大值，具體包括以下步驟 (1)驅動某ー驅動線； (2)比較待測的相鄰兩根感應線的電壓值； (3)對電壓值較小的感應線進行自電容補償； (4 )重複步驟(I)至(3 )，直至上述兩根感應線的電壓值相等； (5)測量並計算步驟(I)至(4)中補償的自電容值，以獲得上述兩根感應線之間的電容差值的放大值，存儲獲得的測量數據； (6)依據步驟(I)至(5)中的測量方法，依次測量感應電極矩陣中相鄰感應線之間的電容差值的放大值，並存儲獲得的測量數據。
6.如權利要求5所述的投射電容觸控螢幕信號檢測方法，其特徵在於步驟(I)具體包括對第1、2根感應線進行預充，預充結束後驅動某ー驅動線。
7.如權利要求5所述的投射電容觸控螢幕信號檢測方法，其特徵在於所述某ー驅動線包括正向驅動和反向驅動兩種驅動方式。
8.ー種投射電容觸控螢幕信號檢測方法，用於測量電容觸控螢幕上的觸摸信號，所述電容觸控螢幕包括由若干橫向排布的驅動線組成的驅動電極矩陣和若干縱向排布的感應線組成的感應電極矩陣，其特徵在於包括以下步驟 依次測量驅動電極矩陣中某一驅動線正向驅動時，感應電極矩陣中相鄰兩根感應線之間的電容差值放大值，以獲得測量數據； 依次測量驅動電極矩陣中某一驅動線反向驅動時，感應電極矩陣中相鄰兩根感應線之間的電容差值放大值，以獲得測量數據； 對正向驅動獲得的測量數據和反向驅動獲得的測量數據做差以獲得修正後的測量數據，依據修正後的測量數據判斷手指碰觸位置，獲得觸摸信號； 其中，測量某ー驅動線驅動時，感應電極矩陣中相鄰兩根感應線之間的電容差值放大值，具體包括以下步驟 (1)驅動某一驅動線； (2)比較待測的相鄰兩根感應線的電壓值； (3)對電壓值較小的感應線進行自電容補償； (4)重複步驟(I)至(3)，直至上述兩根感應線的電壓值相等； (5)測量並計算步驟(I)至(4)中補償的自電容值，以獲得上述兩根感應線之間的電容差值的放大值，存儲獲得的測量數據； (6)依據步驟(I)至(5)中的測量方法，依次測量感應電極矩陣中相鄰感應線之間的電容差值的放大值，並存儲獲得的測量數據。
9.如權利要求8所述的投射電容觸控螢幕信號檢測方法，其特徵在於步驟(I)具體包括對待測的相鄰兩根感應線進行預充，預充結束後驅動某ー驅動線。
全文摘要
本發明公開了一種投射電容觸控螢幕信號檢測方法，用於測量電容觸控螢幕上的觸摸信號，所述電容觸控螢幕包括若干橫向排布的驅動線和若干縱向排布的感應線，該檢測方法為驅動某一驅動線，比較相鄰兩根感應線的電壓值，對電壓值較小的感應線進行自電容補償，重複上述操作直至電壓值相等，測量補償的自電容值，以獲得相鄰兩根感應線之間的電容差值放大值，依次驅動若干驅動線，並測量相鄰兩根感應線間的電容差值放大值；依據上述測量數據獲得觸摸信號。綜上，本發明無需對信號進行放大處理，直接檢測電容變化的放大值，檢測靈敏度高，同時也提高了信噪比。本發明還公開了相應的投射電容觸控螢幕信號檢測裝置和另一種投射電容觸控螢幕信號檢測方法。
文檔編號G06F3/044GK102693055SQ201210135820
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月2日 優先權日2012年5月2日
發明者劉偉, 李博, 汪玉龍, 詹思維, 魏曉敏 申請人:東莞市樂升電子有限公司