電容檢測電路、補償方法及電子設備與流程

本發明涉及電子技術領域，特別涉及一種電容檢測電路、補償方法及電子設備。

背景技術：

現有的電容式觸摸技術可分為自容式(self-capacitance)和互容式(mutual-capacitance)。自容式檢測所需sensor少、速度快而互容式可實現多點觸摸。為了更好地滿足市場的需求，自互一體的觸摸檢測方式是未來的發展方向。利用自容的快速檢測進行模糊定位，再利用互容的方式進行精確定位，抗干擾性也更強。

圖1是一觸控面板的示意圖，其中觸控面板包含垂直通道x1～xm、水平通道y1～yn及觸摸檢測單元110。在互容式掃描中垂直通道x1～xm作為驅動線，而水平通道y1～yn作為感應線，觸摸檢測單元110通過判斷驅動線x和感應線y之間的互電容是否有變化來判斷是否有觸摸發生。在自容式掃描中x1～xm和y1～yn均作為感應線，觸摸檢測單元110通過檢測通道對地的電容值有無變化來判斷是否有觸摸發生。

本發明的發明人發現：在對應的自容式掃描中，由于觸控面板上通道間或者電路走線的互容，會導致非掃描狀態下的通道(亦稱閑時通道)上的干擾會通過互容給正在掃描的通道帶來干擾，進而影響對被掃描通道上電容變化的判斷，并且這種由于走線長短和制作工藝上的差異而產生的干擾很難從算法上給予糾正，因此會對芯片的整體性能造成影響。

技術實現要素：

本發明實施方式的目的在于提供一種電容檢測電路、補償方法及電子設備，通過增加1個或多個驅動電路令非掃描狀態下的通道上的電壓與掃描狀態下的通道上的電壓保持一致，從而可以消除通道間或電路走線的互容干擾，提高芯片的整體性能。

為解決上述技術問題，本發明的實施方式提供了一種電容檢測電路，包括：由l個通道構成的電容傳感陣列、掃描通道驅動單元觸摸檢測單元、閑時通道驅動單元以及控制單元；其中，l為大于1的正整數；各所述通道均連接于所述觸摸檢測單元，且各所述通道還連接于所述閑時通道驅動單元；所述觸摸檢測單元以及閑時通道驅動單元均連接于所述控制單元；所述控制單元用于在自容模式下控制所述觸摸檢測單元向至少一通道施加掃描信號時，控制所述閑時通道驅動單元向至少部分當前未被掃描的通道施加激勵信號；其中，所述激勵信號的電壓和所述掃描信號的電壓基本相同。

本發明的實施方式還提供了一種電容檢測電路的補償方法，應用于如前所述的電容檢測電路，所述電容檢測電路補償方法包括：在自容模式下向至少一通道施加掃描信號時，同時向至少部分當前未被掃描的通道施加激勵信號；其中，所述激勵信號和所述掃描信號的電壓基本相同。

本發明的實施方式還提供了一種電子設備，包括如前所述的電容檢測電路。

本發明實施方式相對于現有技術而言，電容檢測電路包括觸摸檢測單元、閑時通道驅動單元以及控制單元，在自容模式下，控制單元在控制觸摸檢測單元向通道施加掃描信號時，還控制閑時通道驅動單元向至少部分當前未被掃描的通道(亦稱閑時通道)施加激勵信號，且激勵信號的電壓和掃描信號的電壓基本相同，由于至少部分閑時通道被施加了激勵信號且激勵信號與掃描信號的電壓基本相同，所以被施加了激勵信號的該至少部分閑時通道不會對當前正在被掃描的通道產生干擾，從而可以提高自容模式下觸控芯片的整體性能。

另外，所述閑時通道驅動單元包括：p個緩沖器以及多個開關；其中p為小于或者等于l的正整數；各所述開關均連接于所述控制單元，且各所述通道均通過所述開關連接于緩沖器；所述控制單元用于控制與至少部分未被掃描的通道相連的開關導通，以使得所述閑時通道驅動單元向所述至少部分未被掃描的通道施加激勵信號，所述控制單元還用于控制與被掃描的通道相連的開關斷開。

另外，所述p等于1。采用較少數目的緩沖器，有利于減小芯片的尺寸。

另外，所述p大于1且小于等于所述l。采用較多數目的緩沖器，有利于保證閑時驅動單元提供的激勵信號的精確性。

另外，所述緩沖器為單位增益緩沖器。單位增益緩沖器技術成熟，易于實現。

另外，所述控制單元用于在控制所述觸摸檢測單元向至少一通道施加掃描信號時，控制所述閑時通道驅動單元向當前未被掃描的全部通道施加激勵信號。通過向當前未被掃描的全部通道施加激勵信號，不僅控制簡單，而且且可以最大程度消除干擾。

另外，所述控制單元用于在控制所述觸摸檢測單元向至少一通道施加掃描信號時，控制所述閑時通道驅動單元向與當前被掃描的通道滿足預設關系的當前未被掃描的通道施加激勵信號。

另外，所述預設關系為：當前未被掃描的通道位于當前被掃描的通道附近。

附圖說明

圖1是現有技術中觸控面板的結構示意圖；

圖2是現有技術中觸控面板的通道之間的互容結構示意圖；

圖3是現有技術觸控面板的電容檢測電路的結構示意圖；

圖4是根據本發明第一實施方式電容檢測電路的結構示意圖；

圖5是根據本發明第一實施方式的多個通道共用一個緩沖器的電容檢測電路的結構示意圖；

圖6是根據本發明第二實施方式的閑時通道驅動單元中具有多個緩沖器時電容檢測電路的結構示意圖；

圖7是根據本發明第三實施方式的電容檢測電路的補償方法的流程圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的各實施方式進行詳細的闡述。然而，本領域的普通技術人員可以理解，在本發明各實施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術細節。但是，即使沒有這些技術細節和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現本申請所要求保護的技術方案。

如圖1、2、3所示，現有的自互一體的觸控面板包括：垂直通道x1～xm、水平通道y1～yn及觸摸檢測單元110，其中垂直通道和水平通道排列成觸控面板的電容傳感陣列。在互容模式下，垂直通道x1～xm作為驅動線，而水平通道y1～yn作為感應線，觸摸檢測單元110通過判斷驅動線x和感應線y之間的互電容是否有變化來判斷是否有觸摸發生。在自容模式下，垂直通道x1～xm和水平通道y1～yn均作為感應線(亦稱感應通道)，觸摸檢測單元110通過檢測感應通道對地的電容值有無變化來判斷是否有觸摸發生。假設觸摸的區域在通道xi和yj的交接處，圖2示出了該觸摸區域的寄生電容的情況。垂直通道xi和水平通道yj存在對地寄生自電容，且xi和yj之間存在寄生互電容。自容模式下，通過檢測xi和yj對地自電容的變化情況來判斷是否有觸摸。由圖2可知，垂直通道xi上的干擾會通過寄生互電容干擾到水平通道yj的檢測，同理水平通道yj也會對垂直通道xi的檢測產生干擾。通過以上描述說明了垂直通道和水平通道之間的相互干擾的情況。

接著，結合圖3說明垂直通道和垂直通道、水平通道和水平通道之間存在的干擾情況。為方便說明，圖3包含觸控面板電容檢測電路的3個通道及觸摸檢測單元110。在圖3中，垂直通道xi是被掃描通道，xi-1及xi+1是xi的相鄰通道且xi-1及xi+1在xi被掃描時處于空閑狀態(即未被掃描狀態)。csi是通道xi的對地電容，csi-1是通道xi-1的對地電容，csi+1是通道xi+1的對地電容。cm1是通道xi與通道xi-1間的互電容，cm2是通道xi與通道xi+1間的互電容。加在csi上的掃描信號vai通過電荷守恒定律反映到輸出信號vo(圖未示)上，通過輸出信號vo的變化即可檢測到被掃描通道電容csi值的變化。若此時有干擾加在vai-1或vai+1上，cm1和cm2上的電荷也會發生變化，且cm1和cm2上的變化最終會通過電荷守恒定律反映到輸出信號vo上，最終干擾檢測結果。應當理解，垂直通道和垂直通道之間以及電路走線之間也存在干擾，同樣會對自容模式下的輸出信號產生影響，此處不再贅述。

針對上述技術問題，本發明實施方式通過增加一個或多個驅動單元令非掃描狀態下的通道上的電壓與掃描狀態下的通道上的電壓保持一致，從而可以達到消除通道間或電路走線的互容干擾的目的，提高觸控檢測的準確性和可靠性。

本發明第一實施方式涉及一種電容檢測電路，可應用于觸控面板，該觸控面板可應用于智能手機、平板電腦、個人數字助理、車載影音以及可穿戴式電子設備等，本發明對電容檢測電路的應用場景不做具體限制。

如圖4所示，第一實施方式的電容檢測電路包括：由l個通道構成的電容傳感陣列、觸摸檢測單元110、閑時通道驅動單元120以及控制單元100。各通道均連接于觸摸檢測單元110，且各通道還連接于閑時通道驅動單元120。觸摸檢測單元110以及閑時通道驅動單元120均連接于控制單元100。控制單元100用于在自容模式下控制觸摸檢測單元110向至少一通道施加掃描信號時，控制閑時通道驅動單元120向至少部分當前未被掃描的通道施加激勵信號。其中，激勵信號的電壓和掃描信號的電壓基本相同。

本實施方式中，l為大于1的正整數。參考圖4，l等于垂直通道x的數目與水平通道y的數目之和，即l＝m+n。本實施方式對于通道的數目以及排列方式均不做具體限制。對于自互一體的觸控面板而言，在互容模式下，垂直通道x1～xm作為驅動線，此時垂直通道可稱為驅動通道，水平通道y1～yn作為感應線，此時水平通道可稱為感應通道。在自容模式下，垂直通道x1～xm以及水平通道y1～yn均作為感應線。其中，垂直通道x1～xm以及水平通道y1～yn均連接于觸摸檢測單元110，且各通道同時連接于閑時通道驅動單元120。其中，觸摸檢測單元110在控制單元100的控制下向1個或者多個通道施加掃描信號，閑時通道驅動單元120在控制單元100的控制下向至少部分閑時通道施加激勵信號。

本實施方式中，閑時通道驅動單元包括：p個緩沖器(buffer，簡稱buf)以及多個開關，其中p為小于或者等于l的正整數。各開關均連接于控制單元，且各通道均通過開關連接于緩沖器。緩沖器亦稱為電壓跟隨器，緩沖器用于將電容檢測電路安裝至的電子設備提供的標準電壓轉換成用于驅動閑時通道的激勵信號，且緩沖器使得驅動閑時通道的激勵信號的電壓與掃描信號的電壓基本相同。具體地，緩沖器可以采用單位增益緩沖器，其為本領域技術人員所熟知，因此此處不再詳述其具體結構。本實施方式的開關用于在控制單元的控制下接通或者斷開緩沖器的激勵信號，具體地，各通道可以分別通過一個開關連接于緩沖器。控制單元用于控制至少部分與未被掃描的通道相連的開關導通以使得閑時通道驅動單元向該些至少部分未被掃描的通道施加激勵信號，控制單元還用于控制與被掃描的通道相連的開關斷開。需要說明的是，可以根據電容檢測電路的實際需求設置合理數目的緩沖器，其中，隨著緩沖器數目的增加，電容檢測電路的芯片的尺寸會相應增加，同時，單個緩沖器驅動的通道的數目會減少，有利于閑時通道驅動單元提供更為精確的激勵信號。本實施方式中，閑時通道驅動單元采用1個緩沖器，這樣，各開關均連接于該緩沖器，因此，本實施方式通過使用數目最少的緩沖器，可以最大程度減少芯片尺寸。如圖5所示，本發明將全部通道均接在1個緩沖器buf1上，buf1使vai和vai-1及va+1上的電壓基本一致，這樣寄生互電容cm1和cm2在檢測前后均無電荷變化，也就無法影響輸出信號vo了。

值得一提的是，控制單元100用于在控制觸摸檢測單元110向至少一通道施加掃描信號時，還可以控制閑時通道驅動單元120向與當前被掃描的通道滿足預設關系的當前未被掃描的通道施加激勵信號。其中，該預設關系可以為：當前未被掃描的通道位于當前被掃描的通道附近。例如，當前未被掃描的通道位于當前被掃描的通道的上下或者左右。

本實施方式通過在現有電容檢測電路的基礎上增加了一個閑時通道驅動單元，在自容模式下，在觸摸檢測單元進行掃描時，通過控制單元控制閑時通道驅動單元對全部閑時通道施加與掃描信號基本相同的激勵信號，從而消除了正在被掃描的通道周圍的通道所帶來的干擾，進而可提高電容檢測電路的整體性能。

本發明的第二實施方式涉及一種電容檢測電路。第二實施方式與第一實施方式大致相同，主要區別之處在于：在第一實施方式中，閑時通道驅動單元由1個緩沖器和多個開關組成，而在本發明第二實施方式中，閑時通道驅動單元中的緩沖器有多個。通過數目較多的緩沖器同時為閑時通道驅動單元提供激勵信號，可以保證激勵信號的精確性。

如圖6所示，本實施方式的電容檢測電路的閑時通道驅動單元包括：多個緩沖器(例如buf1以及buf2)。當緩沖器的數目為多個時，各緩沖器上連接的通道的數目可以基本相同，這樣，使得各緩沖器的負載較為平均。

本實施方式相對于第一實施方式而言，通過適當增加緩沖器的數目，可保證閑時通道驅動單元能夠提供較為精確的激勵信號。

值得一提的是，本實施方式中所涉及到的各模塊均為邏輯模塊，在實際應用中，一個邏輯單元可以是一個物理單元，也可以是一個物理單元的一部分，還可以以多個物理單元的組合實現。此外，為了突出本發明的創新部分，本實施方式中并沒有將與解決本發明所提出的技術問題關系不太密切的單元引入，但這并不表明本實施方式中不存在其它的單元。

本發明第三實施方式涉及一種電容檢測電路補償方法，應用于如第一或者第二實施方式所述的電容檢測電路。如圖7所示，包括步驟701以及步驟702。

步驟701：在自容模式下判斷是否向至少一通道施加掃描信號，若是，則執行步驟702，若否，則返回步驟701。

其中，對于自互一體的觸控面板而言，可以先判斷電容檢測電路當前是否工作于自容模式。

步驟702：在向至少一通道施加掃描信號的同時向至少部分當前未被掃描的通道施加激勵信號，其中，激勵信號和掃描信號的電壓基本相同。

其中，可以同時向全部未被掃描的通道施加激勵信號或者僅向與當前正在被掃描的通道滿足預設關系的部分未被掃描的通道施加激勵信號，預設關系例如為未被掃描的通道位于正在被掃描的通道的附近，具體地，未被掃描的通道位于正在被掃描的通道的上下或者左右兩側。

本實施方式相對于現有技術而言，在電容檢測單路中增加了一個或者多個驅動電路，并通過增加的驅動電路向至少部分閑時通道施加與掃描信號基本相同的激勵信號，從而可以消除掃描通道周圍的電路對其產生的干擾，提高觸控檢測的可靠性。

不難發現，本實施方式為與第一實施方式相對應的方法實施例，本實施方式可與第一實施方式互相配合實施。第一實施方式中提到的相關技術細節在本實施方式中依然有效，為了減少重復，這里不再贅述。相應地，本實施方式中提到的相關技術細節也可應用在第一實施方式中。

上面各種方法的步驟劃分，只是為了描述清楚，實現時可以合并為一個步驟或者對某些步驟進行拆分，分解為多個步驟，只要包含相同的邏輯關系，都在本專利的保護范圍內；對算法中或者流程中添加無關緊要的修改或者引入無關緊要的設計，但不改變其算法和流程的核心設計都在該專利的保護范圍內。

本發明第四實施方式涉及一種電子設備。該電子設備包括如第一或者第二實施方式所述的電容檢測電路。該電子設備例如可以為智能手機、平板電腦、個人數字助理、車載影音等。本實施方式對于電子設備的不做具體限制。

本實施方式的電子設備由于在自容模式下增加了閑時通道驅動單元，通過其向未被掃描的通道與掃描信號的電壓基本相同的激勵信號，從而可以提高電子設備的觸摸性能。

本領域的普通技術人員可以理解，上述各實施方式是實現本發明的具體實施例，而在實際應用中，可以在形式上和細節上對其作各種改變，而不偏離本發明的精神和范圍。