[发明专利]电容式触控设备及其检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及触控设备技术领域，具体涉及一种电容式触控设备及其检测系统。

背景技术

电容式触摸屏在接入到手机或计算机等整机系统中时，系统及系统中的其它装置会对电容式触摸屏的检测过程产生干扰，几个常见问题如下：

一个是重压问题：当电容式触摸屏附近有液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）等显示装置时，这些显示装置会对电容式触摸屏的电场分布产生影响，如图1所示，显示装置能够吸走电容式触摸屏的检测电极上发出的电感应线。轻微触摸时，对电容式触摸屏检测和计算坐标基本不产生影响；但是，当发生重压等原因使电容式触摸屏发生如图1b所示的形变时，影响程度就会提高，从而影响触摸屏检测结果和坐标精度，甚至发生误报的情况。

另一个是电源干扰：当有质量较差的充电器接到电容式触摸屏所在的整机系统时，系统地相对于大地会出现噪声，即为电源干扰。此时若发生触摸事件，以系统地为参考，人体就像一个噪声源，如图2所示，此时检测出来的电容值是不准确的，会导致触摸坐标计算不准确，甚至发生误判。

再一个是LCD干扰：当电容式触摸屏附近有LCD设备时，LCD设备发出的信号会通过LCD与电容式触摸屏的寄生电容耦合到电容式触摸屏上，如图3所示，使电容式触摸屏检测结果中出现与触摸无关的信号，从而影响触摸屏检测精度。

针对上述三个问题，现有技术中一般采用下述方案解决：

对于重压问题，目前的解决方案一般有两种。一种是从结构上，增强触摸屏的硬度，或在触摸屏和LCD之间填充其它固体物质，以减小重压时触摸屏的形变幅度；或增大触摸屏和LCD的距离，减小形变带来的电场变化。另一种是从数据处理上，分析形变对数据产生影响的特征、趋势和幅度，在软件上进行修复和弥补。

对于电源干扰问题，由于电源干扰是杂乱无序的，很难通过软件的方式改善，一般通过硬件来解决。目前的解决方案一般也有两种。第一种是采用滤波的方法，在电路中加一个带通滤波器，只有信号能通过，其它频率被衰减。当更换不同的充电器时，有时会遇到充电器干扰频率和检测频率接近的时候，干扰也会进到转换电路内部，因此这种方案需要配合“跳频”方案，即发现当前扫描频率下依然有干扰进来，就更改扫描频率，直到找到一个没有干扰的频率为止。第二种方案是，共模扫描，即采用多个检测电路同时扫描，保证发生触摸的相关电极做到同步扫描，取代分时扫描，这样这些通道间的干扰是相关的，可以通过算法将其滤除掉。

对于LCD干扰，如图4所示。图4是一种常见的电容式触摸屏结构，横向有9条电极（T1～T9），纵向有6条电极（R1～R6）。若采用互电容扫描方案，T1～T9依次发出扫描信号，每次只能一个电极发，R1～R6同时接收，每次检测一个电容，共6*9=54个电容。LCD在每次翻转时，会影响此时在检测的6个电容，且影响大小是一致的，可以根据这6个电极检测结果的一致性来判断是否发生触摸事件，如果有，则可以通过未发生触摸电容值的变化情况，得出LCD影响的方向及幅度，通过算法将其减轻或消除。若采用自电容扫描方案，则T1～T9、R1～R6全部扫描一遍，可以每次只扫描一个电极，也可以每次扫描多个电极。若每次扫描多个电极，则T1～T9中同时扫描的电极受到的干扰是一致的，R1～R6中同时扫描的电极受到的干扰是一致的，可通过和互电容相似的办法改善；若每次扫描一个电极，则每个电极受到的干扰都是不一样的，算法无法消除。

在对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现：现有技术中针对上述三个问题采用的解决方案或多或少都存在一些缺陷，不能完全解决上述三个问题。例如：

针对重压问题，从结构上进行解决的方案，在很多结构已经确定好的整机应用中是不可实现的，增强盖板硬度的方法也会增加成本，且无法根本解决。从软件上进行修正的方案，也只能在一定程度上改善，对于变形比较严重的，还是无法解决，且增加了软件调试的复杂度，有可能带来其它副作用。

针对电源干扰：若采用滤波方案，需要一个带通滤波器，且配合跳频方案。即使这一方案可行，使用者刚触摸到屏体的时候，系统需要判断出有电源干扰，然后进行跳频动作，直到找到一个不受干扰的频率，这段时间内触摸检测是会受到影响的，就是说一开始的触摸检测是不准确的。对于特别差的充电器，可能很难找到一个完全没有干扰的扫描频率。若采用共模扫描方案，需要额外增加扫描电路，增加了成本，且只能在自电容检测方案中应用，很难实现真正的多点检测。