TDR觸控螢幕及觸摸掃描定位方法與流程

2024-03-31 18:55:05

本發明涉及觸控螢幕領域，尤其涉及一種基於時域反射測量(TDR)的掃描式觸控螢幕和觸摸掃描定位方法。

背景技術：

現有的觸控螢幕主要有電阻式觸控螢幕、電容式觸控螢幕、紅外觸控螢幕。

電阻式觸控螢幕主要應用於低端產品，通常只有單點觸摸功能。電容式觸控螢幕廣泛應用於各種電子產品，但應用在超大尺寸產品上時存在製造工藝複雜，成本較高等問題，所以大尺寸產品通常使用紅外觸控螢幕。紅外觸控螢幕需要在屏周圍排布紅外發射管和紅外接收管，導致體積和厚度較大，堆積灰塵後還會引起觸摸感應異常。

為解決上述問題，現有技術採用了一種採用時域反射(TDR)測量技術的觸控螢幕。時域反射(TDR)測量技術是在傳輸線路中輸入階躍信號，如果線路中有阻抗變化，部分信號會被反射，剩餘的信號會繼續傳輸。測量發射信號的幅度及測量反射信號的幅度，就可以計算阻抗的變化。同時只要測量由發射到反射信號再到達發射點的時間差就可以計算阻抗變化的位置。當人的手指放在傳輸線表面時，就會在導體和絕緣層間形成一個電容，使傳輸線的分布電容產生變化，這時就會產生一個阻抗變化點。觸摸傳輸線的不同位置，阻抗曲線也會在不同的時間點產生變化。

如圖1所示，現有的採用時域反射測量技術的觸控螢幕100在襯底110上設置一根恆定阻抗的蛇形傳輸線112(覆蓋觸摸區域114)，並在蛇形傳輸線112的第一端(初始端)連接第一端接電阻器106、在蛇形傳輸線112的第二端(末端)連接第二端接電阻器104以及連接第一端接電阻器106、第二端接電阻器104的混合信號集成電路裝置102。通過向蛇形傳輸線112的第一端(或第二端)發送脈衝並計算所述第一端(或第二端)接收到觸摸返回的脈衝大小和時間，從而確定觸摸位置116、118。由於採用一根的蛇形傳輸線存在長度過長和拐點多的問題，具體實施時：

1、傳輸線末端反射的信號衰減大，需要很高幅度的輸入階躍信號電平，導致輻射增大；此時傳輸線的分布電阻不能忽略，需要額外的變量計算；

2、蛇形傳輸線會有多個大角度拐點，其阻抗也會有多個突變點，對量測阻抗變化的算法要求較高。

因此，有必要提供一種不僅能實現多點觸控、製造工藝簡單、輕薄品質高，而且觸控算法簡單，精度高的觸控螢幕。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種TDR觸控螢幕以及觸摸掃描定位方法，能夠實現多點觸控、降低觸控算法難度，提高觸控定位精度。

為了實現上述目的，本發明一方面提供的TDR觸控螢幕，包括觸摸區以及分布在所述觸摸區的若干條平行且相互獨立的U形導線，每一所述U形導線上方設置絕緣層；所述TDR觸控螢幕還包括信號發射器、反射信號檢測器和掃描驅動電路；每一所述U形導線的輸入端分別連接所述信號發射器和所述反射信號檢測器，所述信號發射器連接所述掃描驅動電路。

與現有技術相比，本發明提供的TDR觸控螢幕的觸摸區分布多條平行且相互獨立U形導線，多條U形導線的輸入端輪流各用或共用一套信號發射器和反射信號檢測器，U形導線的切換由掃描驅動電路完成。上述技術方案製造工藝簡單，同時具有厚度小、質量輕的優點，可以應用於大尺寸的液晶屏和超薄型產品的觸摸控制。另外，本發明提供的TDR觸控螢幕可以在某一時間頻段裡檢測到多個阻抗變化點從而實現多點觸控以及掃描觸摸物形狀的功能。而與現有的採用蛇形走線的採用時域反射法的觸控螢幕相比，本發明提供的TDR觸控螢幕採用多條U形導線平行且相互獨立的布局，通過掃描驅動電路實現切換各個U形導線獨立進行信號發射和信號檢測，能夠大幅縮短導線長度，從而降低輸入階躍信號電平幅度和導線的分布電阻，而且U形導線只存在一個角度拐點，對阻抗變化點的計算影響不大，從而提高定位精度。

進一步地，所述的TDR觸控螢幕，每一所述U形導線為透明U形導線。

優選地，所述的TDR觸控螢幕，每一所述U形導線的輸出端懸空。

另一優選地，所述的TDR觸控螢幕，每一所述U形導線的輸出端接負載的一端，所述負載的另一端接地。

進一步地，每一所述U形導線包括相互平行的第一導線、第二導線以及連接所述第一導線、第二導線的第三導線；每一所述第二導線與相鄰的第一導線之間的距離相同；

每一所述U形導線平行分布在觸摸區的第一方向上；

每一所述U形導線的第一導線、第二導線的長度與所述觸摸區在第二方向上的長度相等，所述第一方向與所述第二方向相互垂直。

本發明另一方面提供一種觸摸掃描定位方法，適用於包括觸摸區以及分布在所述觸摸區的若干條平行且相互獨立的U形導線的TDR觸控螢幕。其中，預置每一所述U形導線的輸入端和輸出端在觸控螢幕的第一方向上的位置，且每一所述U形導線沿觸控螢幕的第二方向上平行延伸；所述方法包括以下步驟：

通過掃描驅動電路驅動信號發射器依次發射階躍信號到每一所述U形導線的輸入端，並通過反射信號檢測器依次對應接收每一所述U形導線的輸入端的反射信號；

當所述反射信號檢測器接收到的任一所述U形導線的反射信號與預置的參考信號的差值大於預設的閾值時，根據所述信號發射器開始向所述U形導線發射階躍信號到此刻的時間延遲，計算得到觸摸物在觸控螢幕的第二方向上的位置。

與現有技術相比，本發明提供的觸摸掃描定位方法，通過掃描驅動電路的控制依次切換U形導線完成所有U形導線信號的發射和檢測，從而實現整個觸摸區的觸控功能，掃描方法簡單；而且多條U形導線可共用一套信號發射器和反射信號檢測器，對設備要求低，利於觸控螢幕輕薄化和成本的降低；另外，只需通過計算任一U形導線上輸入階躍信號到所述反射信號檢測器接收到的該U形導線的反射信號的時間延遲便可計算出引起反射信號的阻抗變化點在該U形導線上的第二方向上的位置，結合該U形導線的預置的第一方向上的位置定位觸摸點，算法簡便，處理數據難度低。與現有的採用蛇形走線的採用時域反射法的觸摸定位相比，本發明提供的觸摸掃描定位方法通過掃描驅動電路實現切換各個U形導線獨立進行信號發射和信號檢測，能夠大幅縮短導線長度，即使在輸入階躍信號電平幅度不高的情況下仍然有效檢測出觸摸位置；而且走線平直(只存在一個角度拐點)，便於計算阻抗變化點，從而提高定位精度。

進一步地，所述第一方向與所述第二方向相互垂直。

進一步地，所述第一方向為Y軸方向，所述第二方向為X軸方向；或，所述第一方向為X軸方向，所述第二方向為Y軸方向。

具體地，通過以下步驟確定所述反射信號檢測器接收到的任一U形導線的反射信號與預置的參考信號的差值大於預設的閾值：

通過以下公式計算得到所述反射信號檢測器接收到所述U形導線的反射信號的負載阻抗：

其中，ZL為所述反射信號檢測器接收到所述U形導線的反射信號時的負載阻抗，Z0為預設的所述U形導線的特徵阻抗，ρ為反射係數；通過以下公式計算得到所述反射係數ρ：

其中，Vi為所述信號發射器向所述U形導線發射的階躍信號的幅值，Vr為所述反射信號檢測器接收到所述U形導線的反射信號的幅值。

當所述負載阻抗ZL與所述特徵阻抗Z0的差值大於預設值時，確定所述反射信號檢測器接收到的所述U形導線的反射信號與預置的參考信號的差值大於預設的閾值。

與現有技術相比，本發明提供的觸摸掃描定位方法，通過計算U形導線上引起反射信號的阻抗變化點的負載阻抗與特徵阻抗的差值大於預設值時的位置確定為觸控點，從而實現觸控功能，避免了非正常觸控的幹擾，如灰塵堆積引起的觸控異常，使觸控更精準。

具體地，根據所述信號發射器開始向所述U形導線發射階躍信號，到所述反射信號檢測器接收到所述U形導線的與預置的參考信號的差值大於預設的閾值的反射信號時的時間延遲，通過以下距離計算公式計算得到觸摸物在觸控螢幕的第二方向上的位置：

當D＜X0，X＝D，Y＝Yr；

當D＞X0，X＝2X0－D，Y＝Yc；

其中，T為所述時間延遲，er為介電常數，C為光傳輸的速度；X0為所述U形導線在觸控螢幕的第二方向上的長度，Yr為所述U形導線的輸入端在觸控螢幕的第一方向上的位置，Yc為所述U形導線的輸出端在觸控螢幕的第一方向上的位置，(X，Y)為觸摸物在觸控螢幕上的位置坐標

優選地，所述通過所述掃描驅動電路驅動所述信號發射器依次發射階躍信號到每一所述U形導線的輸入端包括：

通過所述掃描驅動電路驅動所述信號發射器沿觸控螢幕的第一方向逐行發射階躍信號到每一所述U形導線的輸入端。

作為優選的方案，本發明提供的觸摸掃描方式通過沿觸控螢幕的第一方向從左到右或者從右到左依次掃描每一U形導線，從而得到完整的掃描數據。單位時間內掃描頻率高，對快速的觸摸響應高，觸控靈敏度高。

另一優選地，所述通過所述掃描驅動電路驅動所述信號發射器依次發射階躍信號到每一所述U形導線的輸入端包括：

先通過所述掃描驅動電路驅動所述信號發射器沿觸控螢幕的第一方向隔行發射階躍信號到所述U形導線的輸入端，再通過所述掃描驅動電路驅動所述信號發射器沿觸控螢幕的第一方向隔行發射階躍信號到其餘所述U形導線的輸入端。

作為另一優選的方案，本發明提供的觸摸掃描方式通過沿觸控螢幕的第一方向從左到右或者從右到左分別依次隔行掃描U形導線後再隔行掃描其餘的U形導線(反之亦可)，從而得到完整的掃描數據。對整個系統的信號處理速度要求降低一半，能節省成本。

附圖說明

圖1是現有技術中提供的採用蛇形走線的基於時域反射法的觸控螢幕的結構示意圖。

圖2是本發明提供的TDR觸控螢幕的一個優選實施例的觸控螢幕結構示意圖。

圖3是本發明提供的TDR觸控螢幕的一個優選實施例的觸控螢幕的橫截面結構示意圖。

圖4是本發明提供的TDR觸控螢幕的一個優選實施例的電路連接框圖。

圖5是本發明提供的TDR觸控螢幕的一個優選實施例的U形導線阻抗等效模型圖。

圖6是本發明提供的TDR觸控螢幕的一個優選實施例中觸摸物與觸控螢幕接觸的示意圖。

圖7是本發明提供的TDR觸控螢幕的一個優選實施例的設於觸控螢幕的U形導線無觸摸點的阻抗——時序曲線圖。

圖8是本發明提供的TDR觸控螢幕的一個優選實施例設於觸控螢幕的U形導線有觸摸點8A時的阻抗——時序曲線圖。

圖9是本發明提供的TDR觸控螢幕的一個優選實施例的設於觸控螢幕的U形導線有觸摸點8B時的阻抗——時序曲線圖。

圖10是本發明提供的TDR觸控螢幕的一個優選實施例設於觸控螢幕的U形導線的輸入端的注入信號波形曲線圖。

圖11是本發明提供的一種觸摸掃描定位方法的一個優選實施例的流程圖。

圖12是圖11中步驟S2的具體實施流程圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

參見圖2，圖2是本發明提供的TDR觸控螢幕的一個優選實施例的觸控螢幕結構示意圖。該TDR觸控螢幕包括觸摸區1以及分布在觸摸區1的若干條平行且相互獨立的U形導線2。每一所述U形導線2均為透明的U形導線2，且每一所述U形導線2與相鄰U形導線之間的距離相等。

具體的，每一所述U形導線2包括相互平行的第一導線201、第二導線202以及連接所述第一導線201、第二導線202的第三導線203；每一所述第二導線202與相鄰的第一導線201之間的距離相同，也就是說，每一所述U形導線2的第一導線201、第二導線202之間的間距與相鄰U形導線2之間的間距相等。

每一所述U形導線平行分布在觸摸區的第一方向上；

每一所述U形導線的第一導線、第二導線的長度與所述觸摸區在第二方向上的長度相等，所述第一方向與所述第二方向相互垂直。

可以理解的，每一所述U形導線2的第一導線201、第二導線202之間的間隔、相鄰兩根平行U形導線2之間的間距根據實際需求設定，間距越小，計算量越大，計算精度越高，觸控越精準。在觸摸區1上所構建的坐標系中，設置每一根U形導線2的第一導線201和第二導線202分別對應觸摸區1的第一方向(例如，Y坐標方向，也稱為觸摸區的長)的一個坐標位置，且每一所述U形導線2的第一導線201和第二導線202沿觸摸區1的第二方向(例如，X坐標方向，也稱為觸摸區的寬)上平行延伸，每一所述U形導線2的第一導線201、第二導線202的長度與所述觸摸區1在第二方向上的長度相等(即第一導線201、第二導線202的長度與觸摸區1的寬的長度一致)。在本實施例中，所述第三導線203的長度可忽略不計。這樣，通過計算每根U形導線上發生阻抗變化的位置，即可得到對應的觸控位置。

具體的，參見圖3，圖3是該優選實施例中觸控螢幕的橫截面結構示意圖，本本實施例的TDR觸控螢幕包括襯底10、設於襯底10上的若干條平行且相互獨立的U形導線2以及覆蓋在所述U形導線2上方的絕緣層3。其中，若干條平行且相互獨立的U形導線2分布在整個觸摸區1上。其中，襯底10可為玻璃基板；U形導線2的材質採用透明且導電材料，例如摻錫氧化銦(IndiumTinOxide)，簡稱為ITO；絕緣層3採用二氧化矽膜或者PET膜。通過在透明薄膜片(襯底)上鍍上若干條平行且相互獨立的U形導線2後在U形導線2表面覆蓋二氧化矽膜或者PET膜構成本實施例的TDR觸控螢幕，再將得到的TDR觸控螢幕置於顯示屏(例如，LCD、LED或OLED等)，以適應不同的顯示屏，從而用於各種觸控操作。

可以理解的，本實施例的TDR觸控螢幕也可以不包括襯底10，而是在顯示屏上直接以鍍膜的方式鍍上若干條平行且相互獨立的U形導線2及在U形導線2表面覆蓋絕緣層3後形成，這樣可以進一步降低觸控螢幕的厚度，滿足超薄型觸控螢幕的需求。

參見圖4，圖4是本實施例中觸控螢幕的電路連接框圖。在本實施例中，所述TDR觸控螢幕還包括信號發射器4、反射信號檢測器5和掃描驅動電路6。結合圖2，其中，每一U形導線2的輸入端21分別連接信號發射器4和反射信號檢測器5，信號發射器4負責發射階躍信號101到U形導線2的輸入端21，反射信號檢測器5負責接收U形導線2的輸入端21的反射信號102。

掃描驅動電路6連接信號發射器4，掃描驅動電路6驅動信號發射器4依次切換U形導線2發射階躍信號101。

每一U形導線2的輸出端22接負載7的一端，負載7的另一端接地。除此之外，在具體實施時，基於本發明提供的TDR觸控螢幕結構原理，每一U形導線2的輸出端也可以不加負載7，作懸空處理，上述改進也在本發明的保護範圍之內。根據TDR原理，在本實施例的TDR觸控螢幕中，當每一U形導線2的輸出端22在以其特性阻抗端接(接負載7)時不具有信號發射，而在輸出端22未端接(懸空)時具有振幅大致等於所產生脈衝的正信號發射。本實施例的每一U形導線2的輸出端22所連接的負載7具有大致等於每一U形導線2的特性阻抗的電阻。

可以理解的，在本實施例，每一U形導線2的輸入端21可分別單獨連接(獨有)一個信號發射器4和一個反射信號檢測器5，而每個信號發射器4均連接掃描驅動電路6，由掃描驅動電路6來依次驅動控制每個信號發射器4向對應連接的U形導線2發射階躍信號101，而每個反射信號檢測器5接收對應連接的U形導線的反射信號102。

另外，為了減少設備成本，本實施例的每一U形導線2的輸入端21也可共同連接(共有)一個信號發射器4和一個反射信號檢測器5，由掃描驅動電路6來驅動控制這個信號發射器4依次切換對U形導線2發射階躍信號101，而反射信號檢測器5依次接收對應的U形導線的反射信號102。

參見圖5，圖5是每一U形導線2的阻抗等效模型圖，實際的每根U形導線2可以表示為各段等效網絡的級聯輸線，可以等效為由分布電阻R、分布電感L、分布電導G和分布電容C等集總元件構成的T型網絡的組合。對於無損耗的U形導線2，分布電阻R和分布電導G的值均為零。

這裡以一個T型網絡為例進行說明：特徵阻抗Z與分布電阻R、分布電感L、分布電導G和分布電容C的關係表示為以下兩個公式：

公式1：

公式2：

其中U為加在導線兩端的電壓，I為通過導線的電流，由上述兩個公式可以推導出特徵阻抗對於無損耗的U形導線：特徵阻抗

參見圖6，圖6是觸摸物與觸控螢幕接觸的示意圖。當觸摸物觸摸時，觸摸物與絕緣層3的表面接觸，觸摸物作為一個導體，導體和絕緣層3間形成一個電容，使U形導線2的分布電容C產生變化，這時U形導線2在該觸摸點8處產生阻抗變化。阻抗變化會引起部分信號反射回U形導線的輸入端，這裡的部分信號稱為反射信號102。

這裡以輸出端22空載的U形導線2的阻抗為例進行說明：如圖7、圖8和圖9所示，圖7、圖8和圖9分別是任一U形導線2無觸摸點、有觸摸點8A和有觸摸點8B三種情況下的阻抗——時序曲線圖。其中，在圖7中，曲線111是輸入端21的阻抗曲線，曲線112是U形導線2的阻抗曲線，曲線113是輸出端22懸空的阻抗曲線。針對同一根U形導線2的不同位置的接觸點8A和接觸點8B，圖8中的曲線114是由觸摸點8A的引起阻抗變化曲線，圖9中的曲線115是由觸摸點8B的引起阻抗變化曲線。同一U形導線2上的觸摸位置不同，在阻抗特性曲線上的引起阻抗變化的時間點不同。

具體實施時，多條平行U形導線2的輸入端21依次由信號發射器4完成階躍信號101的輸入和由反射信號檢測器5完成反射信號102的接收，U形導線2的切換由掃描驅動電路6完成。

下面，結合圖2和圖10，詳細描述本實施例的TDR觸控螢幕的實現原理及工作過程。參見圖2，本實施例中採用的TDR觸控螢幕的第一方向與第二方向相互垂直；其中，設定第一方向為Y軸方向，設定第二方向為X軸方向。

(1)首先，預置每一U形導線2的輸入端和輸出端在所述Y軸方向的位置，每一U形導線2的輸入端和輸出端沿從左向右的順序依次預置位置為Y、Y+1、Y+2……Y+n，且每一U形導線2沿X軸方向平行延伸。

(2)按照預設周期通過掃描驅動電路6驅動信號發射器4沿Y軸方向逐行依次發射階躍信號101到每一U形導線2的輸入端21。同時通過反射信號檢測器5依次對應接收每一U形導線2的輸入端21的反射信號102。

參見圖10，圖10是U形導線2的輸入端21的注入信號波形曲線圖，注入信號包括發射信號101和反射信號102，該曲線表示電壓幅度——時序的關係。由圖10可知，反射信號的電壓幅值與U形導線2的負載阻抗有關。

具體的，反射信號檢測器5具體通過以下步驟確定所接收的反射信號102是否為觸摸物的正常觸摸引起阻抗變化所產生的反射信號102：

首先，通過以下公式(b)計算反射信號檢測器5接收到U形導線2的反射信號102的反射係數ρ：

其中，Vi為信號發射器4向U形導線2發射的階躍信號101的幅值，Vr為反射信號檢測器5接收到U形導線2的反射信號102幅值。

接著，通過以下公式(a)計算該反射信號102的負載阻抗ZL：

其中，Z0為U形導線2的特徵阻抗。

將計算所得的負載阻抗ZL和特徵阻抗Z0進行比較，當負載阻抗ZL與特徵阻抗Z0的差值大於預設值時，確定該反射信號102與預置的參考信號的差值大於預設的閾值。這一步驟為確定該反射信號102為觸摸物的正常觸摸引起阻抗變化所產生的反射信號102，當確定接收該U形導線2的反射信號102為觸摸物的正常觸摸引起阻抗變化所產生的反射信號102時，則需要根據該反射信號102進行下一步的觸摸點8的位置定位。具體包括：

獲取信號發射器4從向產生該反射信號102的所在U形導線2的輸入端21發射階躍信號101到接收到該發射信號102的時間延遲T，並根據以下距離計算公式(c)計算得到觸摸點8在該U形導線2的X軸方向上的位置：

當D＜X0，X＝D，Y＝Yr；

當D＞X0，X＝2X0－D，Y＝Yc；

其中，T為所述時間延遲，er為介電常數，C為光傳輸的速度，X0為所述U形導線在觸控螢幕的第二方向(X坐標)上的長度，Yr為所述U形導線2的輸入端21在觸控螢幕的第一方向(Y坐標)上的位置，Yc為所述U形導線2的輸出端22在觸控螢幕的第一方向上的位置，(X，Y)為觸摸點8在觸控螢幕上的位置坐標。

確定觸摸點8的位置坐標點(X，Y)後，系統可以根據觸摸點8的位置做出相應的觸控反應。

具體實施時，在掃描驅動電路6的驅動控制下，信號發射器4逐行發射階躍信號101到每一U形導線2的輸入端21，同時由反射信號檢測器5檢測對應U形導線2的輸入端21的反射信號102。

當觸摸物在觸控螢幕上進行觸摸時，觸摸點8該點所在的U形導線2阻抗變化；反射信號檢測器5接收到來自該觸摸點8引起的反射信號102；通過計算該反射信號102的負載阻抗ZL，當負載阻抗ZL與預設特徵阻抗Z0的差值超過預設值時，進行觸摸點8的位置計算；通過該反射信號102所在的U形導線2輸入階躍信號101到檢測到該反射信號102的時間延遲T計算觸摸點與起始點的路徑長度，從而得到觸摸點所在的坐標位置(X，Y)，從而實現整個觸控螢幕的觸控功能。

在本實施例中，觸控螢幕採用的掃描方式為：通過掃描驅動電路6驅動信號發射器4沿Y軸方向逐行發射階躍信號102到每一U形導線2的輸入端21。

除此之外，在不脫離本發明原理的前提下，在具體實施過程中，本發明所提供的觸控螢幕中掃描驅動電路6驅動信號發射器4依次發射階躍信號101到每一U形導線2的輸入端21還可以通過下述掃描方式實現：

先通過所述掃描驅動電路6驅動所述信號發射器4沿觸控螢幕的Y軸方向隔行發射階躍信號101到所述U形導線2的輸入端21，再通過所述掃描驅動電路6驅動所述信號發射器4沿觸控螢幕的Y軸方向隔行發射階躍信號101到其餘所述U形導線2的輸入端21。本發明提供的TDR觸控螢幕的實施例製造工藝簡單，同時具有厚度小、質量輕的優點，可以應用於大尺寸的液晶屏和超薄型產品的觸摸控制。另外，本發明提供的TDR觸控螢幕可以在同一時間頻段裡檢測到多個阻抗變化點從而實現多點觸控以及掃描觸摸物形狀的功能。相對於現有的具有蛇形導線的TDR觸控螢幕，本實施例大幅縮短導線長度，從而降低輸入階躍信號電平幅度和導線的分布電阻，而且U形導線只存在一個角度拐點，對阻抗變化點的計算影響不大，從而提高定位精度。參考圖11，本實施例提供了一種觸摸掃描定位方法，該觸摸掃描定位方法

適用於如上所述的TDR觸控螢幕，所述TDR觸控螢幕包括觸摸區以及分布在所述觸摸區的若干條平行且相互獨立的U形導線，每一所述U形導線上方設置絕緣層；所述TDR觸控螢幕還包括信號發射器、反射信號檢測器和掃描驅動電路；每一所述U形導線的輸入端分別連接所述信號發射器和所述反射信號檢測器，所述信號發射器連接所述掃描驅動電路。其中，預置每一所述U形導線的輸入端和輸出端在觸控螢幕的第一方向(例如，Y坐標方向)上的位置，且每一所述U形導線沿觸控螢幕的第二方向(例如，X坐標方向)上平行延伸。本實施例的觸摸掃描定位方法包括步驟S1￣步驟S2：

S1、通過所述掃描驅動電路驅動所述信號發射器依次發射階躍信號到每一所述U形導線的輸入端，並通過所述反射信號檢測器依次對應接收每一所述U形導線的輸入端的反射信號；

S2、當所述反射信號檢測器接收到的任一所述U形導線的反射信號與預置的參考信號的差值大於預設的閾值時，根據所述信號發射器開始向所述U形導線發射階躍信號到此刻(即所述反射信號檢測器接收到所述U形導線的與預置的參考信號的差值大於預設的閾值的反射信號時)的時間延遲，計算得到觸摸物在觸控螢幕的第二方向上的位置。

其中，步驟S1用於對觸控螢幕進行掃描(具體向每個U形導線發射及檢測信號)，以確定觸控螢幕上是否存在觸摸點。具體的，在步驟S1中，所述通過所述掃描驅動電路驅動所述信號發射器依次發射階躍信號到每一所述U形導線的輸入端具體可以通過以下兩種掃描方式實現：

方式一：通過所述掃描驅動電路驅動所述信號發射器沿觸控螢幕的第一方向逐行發射階躍信號到每一所述U形導線的輸入端。方式一通過沿觸控螢幕的第一方向從左到右或者從右到左依次掃描每一U形導線，從而得到完整的掃描數據。單位時間內掃描頻率高，對快速的觸摸響應高，觸控靈敏度高。

方式二：先通過所述掃描驅動電路驅動所述信號發射器沿觸控螢幕的第一方向隔行發射階躍信號到所述U形導線的輸入端，再通過所述掃描驅動電路驅動所述信號發射器沿觸控螢幕的第一方向隔行發射階躍信號到其餘所述U形導線的輸入端。

方式二通過沿觸控螢幕的第一方向從左到右或者從右到左分別依次隔行掃描U形導線後再隔行掃描其餘的U形導線(反之亦可)，從而得到完整的掃描數據。對整個系統的信號處理速度要求降低一半，能節省成本。步驟S2用於確定觸摸點在觸控螢幕上的具體位置，首先是確定觸摸點位於哪個(或哪幾個)U形導線(通過檢測發射信號與預置的參考信號的差值是否大於預設的閾值)，然後再具體計算觸摸點位於該(或多個)U形導線上的具體位置。

具體的，在步驟S2中，通過以下步驟確定所述反射信號檢測器接收到的任一U形導線的反射信號與預置的參考信號的差值大於預設的閾值，參考圖12，步驟S2具體包括步驟S211￣S214：

S211、通過以下公式(a)計算得到所述反射信號檢測器接收到所述U形導線的反射信號的負載阻抗：

其中，ZL為所述反射信號檢測器接收到所述U形導線的反射信號時的負載阻抗，Z0為預設的所述U形導線的特徵阻抗，ρ為反射係數；其中，通過以下公式(b)計算得到所述反射係數ρ：

其中，Vi為所述信號發射器向所述U形導線發射的階躍信號的幅值，Vr為所述反射信號檢測器接收到所述U形導線的反射信號的幅值。

S212、當所述負載阻抗ZL與所述特徵阻抗Z0的差值大於預設值時，確定所述反射信號檢測器接收到的所述U形導線的反射信號與預置的參考信號的差值大於預設的閾值。

在確定接收任意U形導線的反射信號為觸摸物的正常觸摸引起阻抗變化所產生的反射信號是，則需要根據該反射信號進行下一步的觸摸點的位置。具體包括步驟：

S213、根據所述信號發射器開始向所述U形導線發射階躍信號，到所述反射信號檢測器接收到所述U形導線的與預置的參考信號的差值大於預設的閾值的反射信號時的時間延遲，通過以下距離計算公式(c)計算得到觸摸點距離輸入端的路徑長度：

其中，D為所述觸摸點距離所述U形導線的輸入端的路徑長度，T為所述時間延遲，er為介電常數，C為光傳輸的速度。

S214、基於所述D確定觸摸點的位置坐標點(X，Y)：

當D＜X0，X＝D，Y＝Yr；

當D＞X0，X＝2X0－D，Y＝Yc；

其中，X0為所述U形導線在觸控螢幕的第二方向上的長度，Yr為所述U形導線的輸入端在觸控螢幕的第一方向上的位置，Yc為所述U形導線的輸出端在觸控螢幕的第一方向上的位置，(X，Y)為觸摸物在觸控螢幕上的位置坐標。

這樣，在確定觸摸點的位置後，系統可以根據觸摸點的位置做出相應的觸控反應。

上述改進觸控螢幕的掃描方式的觸摸掃描定位方法的具體實施例也在本發明的保護範圍之內。

本實施例提供的觸摸掃描定位方法，通過掃描驅動電路的控制依次切換U形導線完成所有U形導線信號的發射和檢測，從而實現整個觸摸區的觸控功能，掃描方法簡單；而且多條U形導線可共用一套信號發射器和反射信號檢測器，對設備要求低，利於觸控螢幕輕薄化和成本的降低；另外，只需通過計算任一U形導線上輸入階躍信號到所述反射信號檢測器接收到的該U形導線的反射信號的時間延遲便可計算出引起反射信號的阻抗變化點在該U形導線上的第二方向上的位置，結合該U形導線的預置的第一方向上的位置定位觸摸點，算法簡便，處理數據難度低。與現有的採用蛇形走線的採用時域反射法的觸摸定位相比，本發明提供的觸摸掃描定位方法通過掃描驅動電路實現切換各個U形導線獨立進行信號發射和信號檢測，能夠大幅縮短導線長度，即使在輸入階躍信號電平幅度不高的情況下仍然有效檢測出觸摸位置；而且走線平直(只存在一個角度拐點)，便於計算阻抗變化點，從而提高定位精度。

以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也視為本發明的保護範圍。