[发明专利]单层触摸屏的控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及触控技术领域，更具体地，本发明涉及一种触摸屏及其控制系统。

背景技术

投射式电容式触摸屏是苹果公司于2007年发布的技术，其移动蜂窝电话iPhone是首个采用投射式电容式触摸面板的工业应用。通过进一步提高投射式电容式触摸面板的耐久性、可靠性和整体性能，投射式电容式触摸面板正日益加快触摸面板行业的成长。

投射式电容式触控技术包括自电容和互电容。其中，自电容也称为绝对电容或者杂散电容，从工程角度，自电容被认为是连接物体与大地的寄生电容。大多数自电容传感器通过探测自电容的容量的变化来发挥功用，电容传感器通常具有导电物质制造的感应电极，通过从内部发出小量的电荷来探测电极的电容。当人类触摸体接近传感器时，人体触摸体的电容与传感电极的耦合电容会改变传感电极的自电容。通过感测电极的自电容与原始的自电容的比较，可确定触摸面板是否有人体接触。

图1示出现有技术的一种自电容触摸面板的电极分布和结构。玻璃衬底上方是透明的传感电极，这些电极位于同一平面上并且彼此孤立。每一个电极有一个尾巴与自电容的传感器相连。感应器芯片的数量与接触点的数量成正比。在触摸面板应用中，由于直接感应的成本高，所以通常其不被采用。

互电容也称为传导电容，互电容触摸面板基于感应它们电极之间的耦合电容或互电容的变化来运行。如图2所示，互电容触摸面板的电极是由驱动线路和感应线路组成。这些线处于两个互相垂直的隔离层中，并且在这两层之间夹杂绝缘物质。正常操作中，激活驱动线，在相邻的电极之间建立电容耦合。当感应物体接触到从一个电极投射到另一个电极的场力线时，可以探测到互电容的变化并且确定接触点位置。互电容触摸面板具有良好的光学外观和传感稳定性，但是现有实现方法的制造成本高，工艺复杂。

对于现有技术中的其它触摸面板，电阻式触摸面板技术存在光学透明度和耐久性的问题，表面电容触屏技术存在均匀性的问题，SAW和IR技术难以应用于便携式设备。虽然投射电容触控面板较之其它效果较好，但是触摸屏以多层组成，外围电路多，制造成本高，技术实现复杂。

发明内容

为克服现有触屏技术中的上述多个缺陷，本发明提出一种触摸屏及其控制系统。

根据本发明的一个方面，提出了一种触摸屏控制系统，包括触摸屏、触摸感应电路、取样保持电路、多路器、模数转换器和控制器，所述触摸屏的输出信号经过电荷感应电路感应，输出缓冲到取样保持电路中，取样保持电路对该信号进行取样处理，通过模拟多路器将储存的信号依次供应给ADC转换器，转换后的数字输出被发送到MCU控制器进行数字处理。所述触摸屏控制系统结构简单，并且成本低，配合单层触摸屏结构，可以适用于任何投射式电容式触摸面板。

附图说明

图1是现有技术的自电容触摸面板结构示意图；

图2是现有技术的互电容触摸面板结构示意图；

图3是根据本发明实施例的接触面板的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的直接驱动的电极示意图；

图5是不同尺寸的传感器对应电容的测量结果图；

图6是根据本发明实施例的多点设计的电极分布图；

图7是根据本发明实施例的触摸感应区单元的3D示意图；

图8是根据本发明实施例的触摸感应单元在无手指触摸时的结构图；

图9是根据本发明实施例在手指触摸时分流模式的感应单元示意图；

图10是在手指近距离触摸时传输模式的感应单元示意图；

图11是电荷放大器的电路图；

图12是根据本发明实施例的触摸控制系统的结构框图；

图13是示意两根手指触摸面板的结果图；

图14是示意单根手指触摸压力的颜色代码，其中色度越深表示越强；

图15是手指触摸不同位置的结果示意图；

图16是手指在不同压力下触摸的结果示意图；

图17是多点触摸探测的捕获示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种触摸屏及其控制系统进行详细描述。

传统的互电容接触面板由两层氧化铟锡(Indium Tim Oxide，ITO)电极组成，实现复杂且成本高。本发明披露一种制作多点单层接触面板的方法，触摸面板仅由沉积在玻璃衬底上的一个透明ITO电极薄层组成。