TDR掃描式觸摸屏及觸摸掃描定位方法與流程

本發(fā)明涉及觸摸屏領(lǐng)域，尤其涉及一種基于時(shí)域反射測(cè)量(TDR)的掃描式觸摸屏和觸摸掃描定位方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的觸摸屏主要有電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏、紅外觸摸屏。

電阻式觸摸屏主要應(yīng)用于低端產(chǎn)品，通常只有單點(diǎn)觸摸功能。電容式觸摸屏廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品，但應(yīng)用在超大尺寸產(chǎn)品上時(shí)存在制造工藝復(fù)雜，成本較高等問題，所以大尺寸產(chǎn)品通常使用紅外觸摸屏。紅外觸摸屏需要在屏周圍排布紅外發(fā)射管和紅外接收管，導(dǎo)致體積和厚度較大，堆積灰塵后還會(huì)引起觸摸感應(yīng)異常。

為解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)采用了一種采用時(shí)域反射(TDR)測(cè)量技術(shù)的觸摸屏。時(shí)域反射(TDR)測(cè)量技術(shù)是在傳輸線路中輸入階躍信號(hào)，如果線路中有阻抗變化，部分信號(hào)會(huì)被反射，剩余的信號(hào)會(huì)繼續(xù)傳輸。測(cè)量發(fā)射信號(hào)的幅度及測(cè)量反射信號(hào)的幅度，就可以計(jì)算阻抗的變化。同時(shí)只要測(cè)量由發(fā)射到反射信號(hào)再到達(dá)發(fā)射點(diǎn)的時(shí)間差就可以計(jì)算阻抗變化的位置。當(dāng)人的手指放在傳輸線表面時(shí)，就會(huì)在導(dǎo)體和絕緣層間形成一個(gè)電容，使傳輸線的分布電容產(chǎn)生變化，這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)阻抗變化點(diǎn)。觸摸傳輸線的不同位置，阻抗曲線也會(huì)在不同的時(shí)間點(diǎn)產(chǎn)生變化。

如圖1所示，現(xiàn)有的采用時(shí)域反射測(cè)量技術(shù)的觸摸屏100在襯底110上設(shè)置一根恒定阻抗的蛇形傳輸線112(覆蓋觸摸區(qū)域114)，并在蛇形傳輸線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(hào)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(fā)送脈沖并計(jì)算所述第一端(或第二端)接收到觸摸返回的脈沖大小和時(shí)間，從而確定觸摸位置116、118。由于采用一根的蛇形傳輸線存在長(zhǎng)度過長(zhǎng)和拐點(diǎn)多的問題，具體實(shí)施時(shí)：

1、傳輸線末端反射的信號(hào)衰減大，需要很高幅度的輸入階躍信號(hào)電平，導(dǎo)致輻射增大；此時(shí)傳輸線的分布電阻不能忽略，需要額外的變量計(jì)算；

2、蛇形傳輸線會(huì)有多個(gè)大角度拐點(diǎn)，其阻抗也會(huì)有多個(gè)突變點(diǎn)，對(duì)量測(cè)阻抗變化的算法要求較高。

因此，有必要提供一種不僅能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控、制造工藝簡(jiǎn)單、輕薄品質(zhì)高，而且觸控算法簡(jiǎn)單，精度高的觸摸屏。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種TDR掃描式觸摸屏以及觸摸掃描定位方法，能夠?qū)崿F(xiàn)多點(diǎn)觸控、降低觸控算法難度，提高觸控定位精度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供的TDR掃描式觸摸屏，包括觸摸區(qū)以及分布在所述觸摸區(qū)的若干條平行且相互獨(dú)立的導(dǎo)線，所述導(dǎo)線上方設(shè)置絕緣層；所述TDR掃描式觸摸屏還包括信號(hào)發(fā)射器、反射信號(hào)檢測(cè)器和掃描驅(qū)動(dòng)電路；每一所述導(dǎo)線的輸入端分別連接所述信號(hào)發(fā)射器和所述反射信號(hào)檢測(cè)器，所述信號(hào)發(fā)射器連接所述掃描驅(qū)動(dòng)電路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的TDR掃描式觸摸屏的觸摸區(qū)分布多條平行且相互獨(dú)立導(dǎo)線，多條導(dǎo)線的輸入端輪流各用或共用一套信號(hào)發(fā)射器和反射信號(hào)檢測(cè)器，導(dǎo)線的切換由掃描驅(qū)動(dòng)電路完成。上述技術(shù)方案制造工藝簡(jiǎn)單，同時(shí)具有厚度小、質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用于大尺寸的液晶屏和超薄型產(chǎn)品的觸摸控制。另外，本發(fā)明提供的TDR掃描式觸摸屏可以在某一時(shí)間頻段里檢測(cè)到多個(gè)阻抗變化點(diǎn)從而實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控以及掃描觸摸物形狀的功能。而與現(xiàn)有的采用蛇形走線的采用時(shí)域反射法的觸摸屏相比，本發(fā)明提供的TDR掃描式觸摸屏采用多條導(dǎo)線平行且相互獨(dú)立的布局，通過掃描驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)切換各個(gè)導(dǎo)線獨(dú)立進(jìn)行信號(hào)發(fā)射和信號(hào)檢測(cè)，能夠大幅縮短導(dǎo)線長(zhǎng)度，從而降低輸入階躍信號(hào)電平幅度和導(dǎo)線的分布電阻，而且導(dǎo)線平直不存在大角度拐點(diǎn)，便于計(jì)算阻抗變化點(diǎn)，從而提高定位精度。

進(jìn)一步地，所述的TDR掃描式觸摸屏，每一所述導(dǎo)線為透明導(dǎo)線。

優(yōu)選地，所述的TDR掃描式觸摸屏，每一所述導(dǎo)線的輸出端懸空。

另一優(yōu)選地，所述的TDR掃描式觸摸屏，每一所述導(dǎo)線的輸出端接負(fù)載的一端，所述負(fù)載的另一端接地。

本發(fā)明另一方面提供一種觸摸掃描定位方法，適用于包括觸摸區(qū)以及分布在所述觸摸區(qū)的若干條平行且相互獨(dú)立的導(dǎo)線的TDR掃描式觸摸屏的結(jié)構(gòu)。其中，預(yù)置每一所述導(dǎo)線在觸摸屏的第一方向上的位置，且每一所述導(dǎo)線沿觸摸屏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(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)射器依次發(fā)射階躍信號(hào)到每一所述導(dǎo)線的輸入端，并通過反射信號(hào)檢測(cè)器依次對(duì)應(yīng)接收每一所述導(dǎo)線的輸入端的反射信號(hào)；

當(dāng)所述反射信號(hào)檢測(cè)器接收到的任一所述導(dǎo)線的反射信號(hào)與預(yù)置的參考信號(hào)的差值大于預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，根據(jù)所述信號(hào)發(fā)射器開始向所述導(dǎo)線發(fā)射階躍信號(hào)到此刻的時(shí)間延遲，計(jì)算得到觸摸物在觸摸屏的第二方向上的位置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的觸摸掃描定位方法，通過掃描驅(qū)動(dòng)電路的控制依次切換導(dǎo)線完成所有導(dǎo)線信號(hào)的發(fā)射和檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)觸摸區(qū)的觸控功能，掃描方法簡(jiǎn)單；而且多條導(dǎo)線可共用一套信號(hào)發(fā)射器和反射信號(hào)檢測(cè)器，對(duì)設(shè)備要求低，利于觸摸屏輕薄化和成本的降低；另外，只需通過計(jì)算任一導(dǎo)線上輸入階躍信號(hào)到所述反射信號(hào)檢測(cè)器接收到的該導(dǎo)線的反射信號(hào)的時(shí)間延遲便可計(jì)算出引起反射信號(hào)的阻抗變化點(diǎn)在該導(dǎo)線上的直線距離，結(jié)合該導(dǎo)線的預(yù)置位置定位觸摸點(diǎn)，算法簡(jiǎn)便，處理數(shù)據(jù)難度低。與現(xiàn)有的采用蛇形走線的采用時(shí)域反射法的觸摸定位相比，本發(fā)明提供的觸摸掃描定位方法通過掃描驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)切換各個(gè)導(dǎo)線獨(dú)立進(jìn)行信號(hào)發(fā)射和信號(hào)檢測(cè)，能夠大幅縮短導(dǎo)線長(zhǎng)度，即使在輸入階躍信號(hào)電平幅度不高的情況下仍然有效檢測(cè)出觸摸位置；而且走線平直，便于計(jì)算阻抗變化點(diǎn)，從而提高定位精度。

進(jìn)一步地，所述第一方向與所述第二方向相互垂直。

進(jìn)一步地，所述第一方向?yàn)閅軸方向，所述第二方向?yàn)閄軸方向；或，所述第一方向?yàn)閄軸方向，所述第二方向?yàn)閅軸方向。

具體地，通過以下步驟確定所述反射信號(hào)檢測(cè)器接收到的任一導(dǎo)線的反射信號(hào)與預(yù)置的參考信號(hào)的差值大于預(yù)設(shè)的閾值：

通過以下公式計(jì)算得到所述反射信號(hào)檢測(cè)器接收到所述導(dǎo)線的反射信號(hào)的負(fù)載阻抗：

其中，Z_L為所述反射信號(hào)檢測(cè)器接收到所述導(dǎo)線的反射信號(hào)時(shí)的負(fù)載阻抗，Z₀為預(yù)設(shè)的所述導(dǎo)線的特征阻抗，ρ為反射系數(shù)；通過以下公式計(jì)算得到所述反射系數(shù)ρ：

其中，V_i為所述信號(hào)發(fā)射器向所述導(dǎo)線發(fā)射的階躍信號(hào)的幅值，V_r為所述反射信號(hào)檢測(cè)器接收到所述導(dǎo)線的反射信號(hào)的幅值。

當(dāng)所述負(fù)載阻抗Z_L與所述特征阻抗Z₀的差值大于預(yù)設(shè)值時(shí)，確定所述反射信號(hào)檢測(cè)器接收到的所述導(dǎo)線的反射信號(hào)與預(yù)置的參考信號(hào)的差值大于預(yù)設(shè)的閾值。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的觸摸掃描定位方法，通過計(jì)算導(dǎo)線上引起反射信號(hào)的阻抗變化點(diǎn)的負(fù)載阻抗與特征阻抗的差值大于預(yù)設(shè)值時(shí)的位置確定為觸控點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)觸控功能，避免了非正常觸控的干擾，如灰塵堆積引起的觸控異常，使觸控更精準(zhǔn)。

具體地，根據(jù)所述信號(hào)發(fā)射器開始向所述導(dǎo)線發(fā)射階躍信號(hào)，到所述反射信號(hào)檢測(cè)器接收到所述導(dǎo)線的與預(yù)置的參考信號(hào)的差值大于預(yù)設(shè)的閾值的反射信號(hào)時(shí)的時(shí)間延遲，通過以下距離計(jì)算公式計(jì)算得到觸摸物在觸摸屏的第二方向上的位置：

其中，D為所述觸摸物在觸摸屏的第二方向上的位置，T為所述時(shí)間延遲，e_r為介電常數(shù)，C為光傳輸?shù)乃俣取?/p>

優(yōu)選地，所述通過所述掃描驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述信號(hào)發(fā)射器依次發(fā)射階躍信號(hào)到每一所述導(dǎo)線的輸入端包括：

通過所述掃描驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述信號(hào)發(fā)射器沿觸摸屏的第一方向逐行發(fā)射階躍信號(hào)到每一所述導(dǎo)線的輸入端。

作為優(yōu)選的方案，本發(fā)明提供的觸摸掃描方式通過沿觸摸屏的第一方向從左到右或者從右到左依次掃描每一導(dǎo)線，從而得到完整的掃描數(shù)據(jù)。單位時(shí)間內(nèi)掃描頻率高，對(duì)快速的觸摸響應(yīng)高，觸控靈敏度高。

另一優(yōu)選地，所述通過所述掃描驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述信號(hào)發(fā)射器依次發(fā)射階躍信號(hào)到每一所述導(dǎo)線的輸入端包括：

先通過所述掃描驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述信號(hào)發(fā)射器沿觸摸屏的第一方向逐行發(fā)射階躍信號(hào)到位于奇數(shù)行的每一所述導(dǎo)線的輸入端；再通過所述掃描驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述信號(hào)發(fā)射器沿觸摸屏的第一方向逐行發(fā)射階躍信號(hào)到位于偶數(shù)行的每一所述導(dǎo)線的輸入端。

作為另一優(yōu)選的方案，本發(fā)明提供的觸摸掃描方式通過沿觸摸屏的第一方向從左到右或者從右到左分別依次掃描奇數(shù)行的導(dǎo)線后再掃描偶數(shù)行的導(dǎo)線(反之亦可)，從而得到完整的掃描數(shù)據(jù)。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)處理速度要求降低一半，能節(jié)省成本。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中提供的采用蛇形走線的基于時(shí)域反射法的觸摸屏的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明提供的TDR掃描式觸摸屏的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的觸摸屏結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明提供的TDR掃描式觸摸屏的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的觸摸屏的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明提供的TDR掃描式觸摸屏的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的電路連接框圖。

圖5是本發(fā)明提供的TDR掃描式觸摸屏的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的導(dǎo)線阻抗等效模型圖。

圖6是本發(fā)明提供的TDR掃描式觸摸屏的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中觸摸物與觸摸屏接觸的示意圖。

圖7是本發(fā)明提供的TDR掃描式觸摸屏的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的設(shè)于觸摸屏的導(dǎo)線無(wú)觸摸點(diǎn)的阻抗——時(shí)序曲線圖。

圖8是本發(fā)明提供的TDR掃描式觸摸屏的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例設(shè)于觸摸屏的導(dǎo)線有觸摸點(diǎn)8A時(shí)的阻抗——時(shí)序曲線圖。

圖9是本發(fā)明提供的TDR掃描式觸摸屏的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的設(shè)于觸摸屏的導(dǎo)線有觸摸點(diǎn)8B時(shí)的阻抗——時(shí)序曲線圖。

圖10是本發(fā)明提供的TDR掃描式觸摸屏的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例設(shè)于觸摸屏的導(dǎo)線的輸入端的注入信號(hào)波形曲線圖。

圖11是本發(fā)明提供的一種觸摸掃描定位方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的流程圖。

圖12是圖11中步驟S2的具體實(shí)施流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

參見圖2，圖2是本發(fā)明提供的TDR掃描式觸摸屏的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的觸摸屏結(jié)構(gòu)示意圖。該TDR掃描式觸摸屏包括觸摸區(qū)1以及分布在觸摸區(qū)1的若干條平行且相互獨(dú)立的導(dǎo)線2。每一所述導(dǎo)線2均為透明的導(dǎo)線2，且每一所述導(dǎo)線2與相鄰導(dǎo)線之間的距離相等。

可以理解的，相鄰兩根平行導(dǎo)線2之間的距離根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定，相鄰兩根平行導(dǎo)線2之間的間距越小，計(jì)算量越大，計(jì)算精度越高，觸控越精準(zhǔn)。在觸摸區(qū)1上所構(gòu)建的坐標(biāo)系中，設(shè)置每一根導(dǎo)線2分別對(duì)應(yīng)觸摸區(qū)1的第一方向(例如，Y坐標(biāo)方向)的一個(gè)坐標(biāo)位置，且每一所述導(dǎo)線2沿觸摸區(qū)1的第二方向(例如，X坐標(biāo)方向)上平行延伸，這樣，通過計(jì)算每根導(dǎo)線上發(fā)生阻抗變化的位置的X坐標(biāo)，即可得到對(duì)應(yīng)的觸控位置。

具體的，參見圖3，圖3是該優(yōu)選實(shí)施例中觸摸屏的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖，本本實(shí)施例的TDR掃描式觸摸屏包括襯底10、設(shè)于襯底10上的若干條平行且相互獨(dú)立的導(dǎo)線2以及覆蓋在所述導(dǎo)線2上方的絕緣層3。其中，若干條平行且相互獨(dú)立的導(dǎo)線2分布在整個(gè)觸摸區(qū)1上。其中，襯底10可為玻璃基板；導(dǎo)線2的材質(zhì)采用透明且導(dǎo)電材料，例如摻錫氧化銦(IndiumTinOxide)，簡(jiǎn)稱為ITO；絕緣層3采用二氧化硅膜或者PET膜。通過在透明薄膜片(襯底)上鍍上若干條平行且相互獨(dú)立的導(dǎo)線2后在導(dǎo)線2表面覆蓋二氧化硅膜或者PET膜構(gòu)成本實(shí)施例的TDR掃描式觸摸屏，再將得到的TDR掃描式觸摸屏置于顯示屏(例如，LCD、LED或OLED等)，以適應(yīng)不同的顯示屏，從而用于各種觸控操作。

可以理解的，本實(shí)施例的TDR掃描式觸摸屏也可以不包括襯底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(dú)立的導(dǎo)線2及在導(dǎo)線2表面覆蓋絕緣層3后形成，這樣可以進(jìn)一步降低觸摸屏的厚度，滿足超薄型觸摸屏的需求。

參見圖4，圖4是本實(shí)施例中觸摸屏的電路連接框圖。在本實(shí)施例中，所述TDR掃描式觸摸屏還包括信號(hào)發(fā)射器4、反射信號(hào)檢測(cè)器5和掃描驅(qū)動(dòng)電路6。結(jié)合圖2，其中，每一導(dǎo)線2的輸入端21分別連接信號(hào)發(fā)射器4和反射信號(hào)檢測(cè)器5，信號(hào)發(fā)射器4負(fù)責(zé)發(fā)射階躍信號(hào)101到導(dǎo)線2的輸入端21，反射信號(hào)檢測(cè)器5負(fù)責(zé)接收導(dǎo)線2的輸入端21的反射信號(hào)102。

掃描驅(qū)動(dòng)電路6連接信號(hào)發(fā)射器4，掃描驅(qū)動(dòng)電路6驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)射器4依次切換導(dǎo)線2發(fā)射階躍信號(hào)101。

每一導(dǎo)線2的輸出端22接負(fù)載7的一端，負(fù)載7的另一端接地。除此之外，在具體實(shí)施時(shí)，基于本發(fā)明提供的TDR掃描式觸摸屏結(jié)構(gòu)原理，每一導(dǎo)線2的輸出端也可以不加負(fù)載7，作懸空處理，上述改進(jìn)也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。根據(jù)TDR原理，在本實(shí)施例的TDR掃描式觸摸屏中，當(dāng)每一導(dǎo)線2的輸出端22在以其特性阻抗端接(接負(fù)載7)時(shí)不具有信號(hào)發(fā)射，而在輸出端22未端接(懸空)時(shí)具有振幅大致等于所產(chǎn)生脈沖的正信號(hào)發(fā)射。本實(shí)施例的每一導(dǎo)線2的輸出端22所連接的負(fù)載7具有大致等于每一導(dǎo)線2的特性阻抗的電阻。

可以理解的，在本實(shí)施例，每一導(dǎo)線2的輸入端21可分別單獨(dú)連接(獨(dú)有)一個(gè)信號(hào)發(fā)射器4和一個(gè)反射信號(hào)檢測(cè)器5，而每個(gè)信號(hào)發(fā)射器4均連接掃描驅(qū)動(dòng)電路6，由掃描驅(qū)動(dòng)電路6來(lái)依次驅(qū)動(dòng)控制每個(gè)信號(hào)發(fā)射器4向?qū)?yīng)連接的導(dǎo)線2發(fā)射階躍信號(hào)101，而每個(gè)反射信號(hào)檢測(cè)器5接收對(duì)應(yīng)連接的導(dǎo)線的反射信號(hào)102。

另外，為了減少設(shè)備成本，本實(shí)施例的每一導(dǎo)線2的輸入端21也可共同連接(共有)一個(gè)信號(hào)發(fā)射器4和一個(gè)反射信號(hào)檢測(cè)器5，由掃描驅(qū)動(dòng)電路6來(lái)驅(qū)動(dòng)控制這個(gè)信號(hào)發(fā)射器4依次切換對(duì)導(dǎo)線2發(fā)射階躍信號(hào)101，而反射信號(hào)檢測(cè)器5依次接收對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線的反射信號(hào)102。

參見圖5，圖5是每一導(dǎo)線2的阻抗等效模型圖，實(shí)際的每根導(dǎo)線2可以表示為各段等效網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)輸線，可以等效為由分布電阻R、分布電感L、分布電導(dǎo)G和分布電容C等集總元件構(gòu)成的T型網(wǎng)絡(luò)的組合。對(duì)于無(wú)損耗的導(dǎo)線2，分布電阻R和分布電導(dǎo)G的值均為零。

這里以一個(gè)T型網(wǎng)絡(luò)為例進(jìn)行說明：特征阻抗Z與分布電阻R、分布電感L、分布電導(dǎo)G和分布電容C的關(guān)系表示為以下兩個(gè)公式：

公式1：

公式2：

其中U為加在導(dǎo)線兩端的電壓，I為通過導(dǎo)線的電流，由上述兩個(gè)公式可以推導(dǎo)出特征阻抗對(duì)于無(wú)損耗的導(dǎo)線：特征阻抗

參見圖6，圖6是觸摸物與觸摸屏接觸的示意圖。當(dāng)觸摸物觸摸時(shí)，觸摸物與絕緣層3的表面接觸，觸摸物作為一個(gè)導(dǎo)體，導(dǎo)體和絕緣層3間形成一個(gè)電容，使導(dǎo)線2的分布電容C產(chǎn)生變化，這時(shí)導(dǎo)線2在該觸摸點(diǎn)8處產(chǎn)生阻抗變化。阻抗變化會(huì)引起部分信號(hào)反射回導(dǎo)線的輸入端，這里的部分信號(hào)稱為反射信號(hào)102。

這里以輸出端22空載的導(dǎo)線2的阻抗為例進(jìn)行說明：如圖7、圖8和圖9所示，圖7、圖8和圖9分別是任一導(dǎo)線2無(wú)觸摸點(diǎn)、有觸摸點(diǎn)8A和有觸摸點(diǎn)8B三種情況下的阻抗——時(shí)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是導(dǎo)線2的阻抗曲線，曲線113是輸出端22懸空的阻抗曲線。針對(duì)同一根導(dǎo)線2的不同位置的接觸點(diǎn)8A和接觸點(diǎn)8B，圖8中的曲線114是由觸摸點(diǎn)8A的引起阻抗變化曲線，圖9中的曲線115是由觸摸點(diǎn)8B的引起阻抗變化曲線。同一導(dǎo)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(shí)間點(diǎn)不同。

具體實(shí)施時(shí)，多條平行導(dǎo)線2的輸入端21依次由信號(hào)發(fā)射器4完成階躍信號(hào)101的輸入和由反射信號(hào)檢測(cè)器5完成反射信號(hào)102的接收，導(dǎo)線2的切換由掃描驅(qū)動(dòng)電路6完成。

下面，結(jié)合圖2和圖10，詳細(xì)描述本實(shí)施例的TDR掃描式觸摸屏的實(shí)現(xiàn)原理及工作過程。參見圖2，本實(shí)施例中采用的TDR掃描式觸摸屏的第一方向與第二方向相互垂直；其中，設(shè)定第一方向?yàn)閅軸方向，設(shè)定第二方向?yàn)閄軸方向。

首先，預(yù)置每一導(dǎo)線2在所述Y軸方向的位置，每一導(dǎo)線2沿從左向右的順序依次預(yù)置位置為Y、Y+1、Y+2……Y+n，且每一導(dǎo)線2沿X軸方向平行延伸。

然后，按照預(yù)設(shè)周期通過掃描驅(qū)動(dòng)電路6驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)射器4沿Y軸方向逐行依次發(fā)射階躍信號(hào)101到每一導(dǎo)線2的輸入端21。同時(shí)通過反射信號(hào)檢測(cè)器5依次對(duì)應(yīng)接收每一導(dǎo)線2的輸入端21的反射信號(hào)102。

參見圖10，圖10是導(dǎo)線2的輸入端21的注入信號(hào)波形曲線圖，注入信號(hào)包括發(fā)射信號(hào)101和反射信號(hào)102，該曲線表示電壓幅度——時(shí)序的關(guān)系。由圖10可知，反射信號(hào)的電壓幅值與導(dǎo)線2的負(fù)載阻抗有關(guān)。

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

首先，通過以下公式(b)計(jì)算反射信號(hào)檢測(cè)器5接收到導(dǎo)線2的反射信號(hào)102的反射系數(shù)ρ：

其中，V_i為信號(hào)發(fā)射器4向?qū)Ь€2發(fā)射的階躍信號(hào)101的幅值，V_r為反射信號(hào)檢測(cè)器5接收到導(dǎo)線2的反射信號(hào)102幅值。

接著，通過以下公式(a)計(jì)算該反射信號(hào)102的負(fù)載阻抗Z_L：

其中，Z₀為導(dǎo)線2的特征阻抗。

將計(jì)算所得的負(fù)載阻抗Z_L和特征阻抗Z₀進(jìn)行比較，當(dāng)負(fù)載阻抗Z_L與特征阻抗Z₀的差值大于預(yù)設(shè)值時(shí)，確定該反射信號(hào)102與預(yù)置的參考信號(hào)的差值大于預(yù)設(shè)的閾值。這一步驟為確定該反射信號(hào)102為觸摸物的正常觸摸引起阻抗變化所產(chǎn)生的反射信號(hào)102，當(dāng)確定接收該導(dǎo)線2的反射信號(hào)102為觸摸物的正常觸摸引起阻抗變化所產(chǎn)生的反射信號(hào)102時(shí)，則需要根據(jù)該反射信號(hào)102進(jìn)行下一步的觸摸點(diǎn)8的位置定位。具體包括：

獲取信號(hào)發(fā)射器4從向產(chǎn)生該反射信號(hào)102的所在導(dǎo)線2的輸入端21發(fā)射階躍信號(hào)101到接收到該發(fā)射信號(hào)102的時(shí)間延遲T，并根據(jù)以下距離計(jì)算公式(c)計(jì)算得到觸摸點(diǎn)8在該導(dǎo)線2的X軸方向上的位置：

其中，D為觸摸點(diǎn)在X軸方向上的位置，e_r為介電常數(shù)，C為光傳輸?shù)乃俣取?/p>

將所得的位置D轉(zhuǎn)換為X坐標(biāo)，并結(jié)合該反射信號(hào)102所在的導(dǎo)線2的Y軸方向上的Y坐標(biāo)，確定觸摸點(diǎn)8的位置坐標(biāo)點(diǎn)(X，Y)。系統(tǒng)可以根據(jù)觸摸點(diǎn)8的位置做出相應(yīng)的觸控反應(yīng)。

具體實(shí)施時(shí)，在掃描驅(qū)動(dòng)電路6的驅(qū)動(dòng)控制下，信號(hào)發(fā)射器4逐行發(fā)射階躍信號(hào)101到每一導(dǎo)線2的輸入端21，同時(shí)由反射信號(hào)檢測(cè)器5檢測(cè)對(duì)應(yīng)導(dǎo)線2的輸入端21的反射信號(hào)102。

當(dāng)觸摸物在觸摸屏上進(jìn)行觸摸時(shí)，觸摸點(diǎn)8該點(diǎn)的導(dǎo)線2阻抗變化；反射信號(hào)檢測(cè)器5接收到來(lái)自該觸摸點(diǎn)8引起的反射信號(hào)102；通過計(jì)算該反射信號(hào)102的負(fù)載阻抗Z_L，當(dāng)負(fù)載阻抗Z_L與預(yù)設(shè)特征阻抗Z₀的差值超過預(yù)設(shè)值時(shí)，進(jìn)行觸摸點(diǎn)8的位置計(jì)算；通過該反射信號(hào)102所在的導(dǎo)線2輸入階躍信號(hào)101到檢測(cè)到該反射信號(hào)102的時(shí)間延遲T計(jì)算X坐標(biāo)，結(jié)合所在導(dǎo)線2的位置確定Y坐標(biāo)，由坐標(biāo)點(diǎn)(X，Y)得出觸摸點(diǎn)8位置，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)觸摸屏的觸控功能。

在本實(shí)施例中，觸摸屏采用的掃描方式為：通過掃描驅(qū)動(dòng)電路6驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)射器4沿Y軸方向逐行發(fā)射階躍信號(hào)102到每一導(dǎo)線2的輸入端21。

除此之外，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，在具體實(shí)施過程中，本發(fā)明所提供的觸摸屏中掃描驅(qū)動(dòng)電路6驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)射器4依次發(fā)射階躍信號(hào)101到每一導(dǎo)線2的輸入端21還可以通過下述掃描方式實(shí)現(xiàn)：

先通過掃描驅(qū)動(dòng)電路6驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)射器4沿觸摸屏的Y軸方向逐行發(fā)射階躍信號(hào)101到位于奇數(shù)行的每一導(dǎo)線2的輸入端21；再通過掃描驅(qū)動(dòng)電路6驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)射器4沿觸摸屏的Y軸方向逐行發(fā)射階躍信號(hào)101到位于偶數(shù)行的每一導(dǎo)線2的輸入端21。

本發(fā)明提供的TDR掃描式觸摸屏的實(shí)施例制造工藝簡(jiǎn)單，同時(shí)具有厚度小、質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用于大尺寸的液晶屏和超薄型產(chǎn)品的觸摸控制。另外，本發(fā)明提供的TDR掃描式觸摸屏可以在同一時(shí)間頻段里檢測(cè)到多個(gè)阻抗變化點(diǎn)從而實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸控以及掃描觸摸物形狀的功能。相對(duì)于現(xiàn)有的具有蛇形導(dǎo)線的TDR觸摸屏，本實(shí)施例大幅縮短導(dǎo)線長(zhǎng)度，從而降低輸入階躍信號(hào)電平幅度和導(dǎo)線的分布電阻，而且導(dǎo)線平直，便于計(jì)算阻抗變化點(diǎn)。

參考圖11，本實(shí)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于如上所述的TDR掃描式觸摸屏，所述TDR掃描式觸摸屏包括觸摸區(qū)以及分布在所述觸摸區(qū)的若干條平行且相互獨(dú)立的導(dǎo)線，所述導(dǎo)線上方設(shè)置絕緣層；所述TDR掃描式觸摸屏還包括信號(hào)發(fā)射器、反射信號(hào)檢測(cè)器和掃描驅(qū)動(dòng)電路；每一所述導(dǎo)線的輸入端分別連接所述信號(hào)發(fā)射器和所述反射信號(hào)檢測(cè)器，所述信號(hào)發(fā)射器連接所述掃描驅(qū)動(dòng)電路。其中，預(yù)置每一所述導(dǎo)線在觸摸屏的第一方向(例如，Y坐標(biāo)方向)上的位置，且每一所述導(dǎo)線沿觸摸屏的第二方向(例如，X坐標(biāo)方向)上平行延伸。本實(shí)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(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述信號(hào)發(fā)射器依次發(fā)射階躍信號(hào)到每一所述導(dǎo)線的輸入端，并通過所述反射信號(hào)檢測(cè)器依次對(duì)應(yīng)接收每一所述導(dǎo)線的輸入端的反射信號(hào)；

S2、當(dāng)所述反射信號(hào)檢測(cè)器接收到的任一所述導(dǎo)線的反射信號(hào)與預(yù)置的參考信號(hào)的差值大于預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，根據(jù)所述信號(hào)發(fā)射器開始向所述導(dǎo)線發(fā)射階躍信號(hào)到此刻(即所述反射信號(hào)檢測(cè)器接收到所述導(dǎo)線的與預(yù)置的參考信號(hào)的差值大于預(yù)設(shè)的閾值的反射信號(hào)時(shí))的時(shí)間延遲，計(jì)算得到觸摸物在觸摸屏的第二方向上的位置。

其中，步驟S1用于對(duì)觸摸屏進(jìn)行掃描(具體向每個(gè)導(dǎo)線發(fā)射及檢測(cè)信號(hào))，以確定觸摸屏上是否存在觸摸點(diǎn)。具體的，在步驟S1中，所述通過所述掃描驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述信號(hào)發(fā)射器依次發(fā)射階躍信號(hào)到每一所述導(dǎo)線的輸入端具體可以通過以下兩種掃描方式實(shí)現(xiàn)：

方式一：通過所述掃描驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述信號(hào)發(fā)射器沿觸摸屏的第一方向逐行發(fā)射階躍信號(hào)到每一所述導(dǎo)線的輸入端。方式一通過沿觸摸屏的第一方向從左到右或者從右到左依次掃描每一導(dǎo)線，從而得到完整的掃描數(shù)據(jù)。單位時(shí)間內(nèi)掃描頻率高，對(duì)快速的觸摸響應(yīng)高，觸控靈敏度高。

方式二：先通過所述掃描驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述信號(hào)發(fā)射器沿觸摸屏的第一方向逐行發(fā)射階躍信號(hào)到位于奇數(shù)行的每一所述導(dǎo)線的輸入端；再通過所述掃描驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述信號(hào)發(fā)射器沿觸摸屏的第一方向逐行發(fā)射階躍信號(hào)到位于偶數(shù)行的每一所述導(dǎo)線的輸入端。方式二通過沿觸摸屏的第一方向從左到右或者從右到左分別依次掃描奇數(shù)行的導(dǎo)線后再掃描偶數(shù)行的導(dǎo)線(反之亦可)，從而得到完整的掃描數(shù)據(jù)。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)處理速度要求降低一半，能節(jié)省成本。

步驟S2用于確定觸摸點(diǎn)在觸摸屏上的具體位置，首先是確定觸摸點(diǎn)位于哪個(gè)(或哪幾個(gè))導(dǎo)線(通過檢測(cè)發(fā)射信號(hào)與預(yù)置的參考信號(hào)的差值是否大于預(yù)設(shè)的閾值)，然后再具體計(jì)算觸摸點(diǎn)位于該(或多個(gè))導(dǎo)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(hào)檢測(cè)器接收到的任一導(dǎo)線的反射信號(hào)與預(yù)置的參考信號(hào)的差值大于預(yù)設(shè)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(jì)算得到所述反射信號(hào)檢測(cè)器接收到所述導(dǎo)線的反射信號(hào)的負(fù)載阻抗：

其中，Z_L為所述反射信號(hào)檢測(cè)器接收到所述導(dǎo)線的反射信號(hào)時(shí)的負(fù)載阻抗，Z₀為預(yù)設(shè)的所述導(dǎo)線的特征阻抗，ρ為反射系數(shù)；其中，通過以下公式(b)計(jì)算得到所述反射系數(shù)ρ：

其中，V_i為所述信號(hào)發(fā)射器向所述導(dǎo)線發(fā)射的階躍信號(hào)的幅值，V_r為所述反射信號(hào)檢測(cè)器接收到所述導(dǎo)線的反射信號(hào)的幅值。

S212、當(dāng)所述負(fù)載阻抗Z_L與所述特征阻抗Z₀的差值大于預(yù)設(shè)值時(shí)，確定所述反射信號(hào)檢測(cè)器接收到的所述導(dǎo)線的反射信號(hào)與預(yù)置的參考信號(hào)的差值大于預(yù)設(shè)的閾值。

在確定接收任意導(dǎo)線的反射信號(hào)為觸摸物的正常觸摸引起阻抗變化所產(chǎn)生的反射信號(hào)是，則需要根據(jù)該反射信號(hào)進(jìn)行下一步的觸摸點(diǎn)的位置。具體包括步驟：

S213、根據(jù)所述信號(hào)發(fā)射器向所述導(dǎo)線發(fā)射階躍信號(hào)到所述反射信號(hào)檢測(cè)器接收到所述導(dǎo)線的與預(yù)置的參考信號(hào)的差值大于預(yù)設(shè)的閾值的反射信號(hào)時(shí)的時(shí)間延遲，通過以下距離計(jì)算公式(c)計(jì)算得到觸摸物在觸摸屏的第二方向上的位置：

其中，D為所述觸摸物在觸摸屏的第二方向上的位置，T為所述時(shí)間延遲，e_r為介電常數(shù)，C為光傳輸?shù)乃俣取?/p>

S214、將所得的距離位置D轉(zhuǎn)換為第二方向上的坐標(biāo)(例如，X坐標(biāo))，并結(jié)合該反射信號(hào)所在的導(dǎo)線的第一方向上的坐標(biāo)(例如，Y坐標(biāo))，從而可以確定觸摸點(diǎn)的位置坐標(biāo)點(diǎn)(X，Y)。

這樣，在確定觸摸點(diǎn)的位置后，系統(tǒng)可以根據(jù)觸摸點(diǎn)的位置做出相應(yīng)的觸控反應(yīng)。

上述改進(jìn)觸摸屏的掃描方式的觸摸掃描定位方法的具體實(shí)施例也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本實(shí)施例提供的觸摸掃描定位方法，通過掃描驅(qū)動(dòng)電路的控制依次切換導(dǎo)線完成所有導(dǎo)線信號(hào)的發(fā)射和檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)觸摸區(qū)的觸控功能，掃描方法簡(jiǎn)單；而且多條導(dǎo)線可共用一套信號(hào)發(fā)射器和反射信號(hào)檢測(cè)器，對(duì)設(shè)備要求低，利于觸摸屏輕薄化和成本的降低；另外，只需通過計(jì)算任一導(dǎo)線上輸入階躍信號(hào)到所述反射信號(hào)檢測(cè)器接收到的該導(dǎo)線的反射信號(hào)的時(shí)間延遲便可計(jì)算出引起反射信號(hào)的阻抗變化點(diǎn)在該導(dǎo)線上的直線距離，結(jié)合該導(dǎo)線的預(yù)置位置定位觸摸點(diǎn)，算法簡(jiǎn)便，處理數(shù)據(jù)難度低。與現(xiàn)有的采用蛇形走線的采用時(shí)域反射法的觸摸定位相比，本發(fā)明提供的觸摸掃描定位方法通過掃描驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)切換各個(gè)導(dǎo)線獨(dú)立進(jìn)行信號(hào)發(fā)射和信號(hào)檢測(cè)，能夠大幅縮短導(dǎo)線長(zhǎng)度，即使在輸入階躍信號(hào)電平幅度不高的情況下仍然有效檢測(cè)出觸摸位置；而且走線平直，便于計(jì)算阻抗變化點(diǎn)，從而提高定位精度。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。