CN102109916B - 触控系统、双输入触控系统与触控侦测方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种触控系统、双输入触控系统与触控侦测方法，运用预先产生的识别信号经由指针装置传输至触控面板，再传输至触控面板的控制模块，即可通过识别信号的辨识，而使得不具有识别信号的输入变为噪声而被过滤，进而可达到防止手指或手掌误触的效果。

Description

触控系统、双输入触控系统与触控侦测方法

技术领域

本发明涉及一种触控面板，特别是关于一种触控系统、双输入触控系统与触控侦测方法。

背景技术

目前，市面上的主流触控面板，有电阻式与电容式两种。其中，电阻式又有四线电阻式、五线电阻式、六线、七线或九线电阻式，电容式又区分为表面电容式(Surface Capacitance Touch Screen，SCT)与投射电容式(ProjectiveCapacitance Touch Screen，PCT)。其中，投射电容式触控面板，又可称为数字式触控技术，而电阻式及表面电容式触控面板可概称为模拟式触控技术。

模拟式触控技术中，目前又以五线电阻式或五线电容式最广为采用。请参考图1，其为公知的五线电阻式电阻触控面板的示意图，X轴左侧电阻炼XL、X轴右测电阻炼XR、Y轴上侧电阻炼YU与Y轴下侧电阻炼YD。此四个电阻炼由四个电压输入端N1、N2、N3、N4所连接，并由一信号侦测端S侦测触碰的信号。由于五线电阻式触控面板采用两层的电极结构，因此，在对象(手指)触碰到触控面板的上层薄膜导电层时，因压力而造成两层电极导通，进而使得信号侦测端S可侦测到对象触碰点的电压，从而，控制模块可计算对象触碰点的坐标。

请参考图2，其为公知的五线电阻式触控面板的控制模块示意图，控制单元10与电压输入端N1，N2，N3，N4，以及信号侦测端S连接，藉以控制输出电压以供应电压输入端N1，N2，N3，N4，并通过信号侦测端S侦测输出电压的变化而计算对象触碰的坐标。

此种公知触控侦测方法，可侦测一触碰点并计算其坐标，不过，对于采用指针装置(例如，触控笔)作为输入媒介时，会产生一些问题。例如，在使用指针装置时，以手指或手掌接触到触控面板，会使得触控面板产生误触以及坐标计算错误的问题。此种问题在大尺时触控面板上更形严重。

为了解决此种问题，目前针对电阻式触控面板有种解决的方法，其在触控面板的隔离点上处理。请参考图3，其为公知的五线电阻式触控面板的剖面结构，手指按压时的示意图；在手指18按压触控面板的薄膜导电层12时，由于隔离点(spacer)14的配置，使得位于其间隙的薄膜导电层12发生形变，而与导电层16形成导通。一般手指触碰的压力大约在20±5克，而手掌触碰的压力大约在80～90克，触控笔触碰的压力大约在150～350克。一般的电阻式触控面板是透过将隔离点14设计为可以20克压力即产生接触者，于是，不论是手掌或者触控笔皆会产生触碰判断的动作，误触的状况是因此产生。在隔离点的处理方法上，是透过将隔离点的密度增加，藉以提高触碰的启动压力至150克以上。

以上的方法，虽可解决手掌误触的问题，不过，反而增加了手指触碰时必须增加的力道，而造成使用者操作上的不方便。因此，有必要开发出一种可用于指针装置的触碰侦测技术，让使用者不必担忧各种误触的可能性问题。

发明内容

鉴于以上公知技术的问题，本发明提出一种触控系统，用于具有多个电压输入端与一信号侦测端的一触控面板，包含：一控制单元，连接触控面板的电压输入端与信号侦测端，产生一识别信号与供应信号侦测端一输出电压；及一指针装置，接收识别信号并回传识别信号至触控面板；其中，控制单元通过电压输入端侦测一输入端电压的变化与识别信号的回传以计算触碰坐标。

本发明更提出一种双输入触控系统，用于具有多个电压输入端与一信号侦测端的一触控面板，其包含：一第一控制单元，连接触控面板的电压输入端与信号侦测端，供应电压输入端一输出电压，并通过信号侦测端侦测一侦测端电压的变化而计算一对象触碰坐标；一第二控制单元，连接触控面板的电压输入端与信号侦测端与第一控制单元，产生一识别信号并供应信号侦测端输出电压；及一指针装置，连接第二控制单元，接收识别信号并于触碰触控面板时回传识别信号至触控面板；其中，第二控制单元通过电压输入端侦测一输入端电压的变化与识别信号的回传以计算一指标触碰坐标。

本发明更提出一种双输入的触控侦测方法，包含下列步骤：提供由一对象触碰一触控面板的一第一侦测模块，执行一第一触控侦测模式，以计算该对象触碰该触碰面板的一第一坐标；提供一识别信号给一指针装置，该指针装置再将该识别信号输入触控面板；提供侦测识别信号的一第二侦测模块，执行一第二触控侦测模式，以计算指针装置触碰触碰面板的一第二坐标；依序执行第一触控侦测模式与第二触控侦测模式；及，当接收识别信号时，减少第一触控侦测模式的工作周期(duty cycle)分配，增加第二触控侦测模式的工作周期(duty cycle)分配。

本发明更提出一种双输入的触控侦测方法，包含下列步骤：提供由一对象触碰一触控面板的一第一侦测模块，执行一第一触控侦测模式，以计算对象触碰该触碰面板的一第一坐标；提供一识别信号给一指针装置，该指针装置再将该识别信号输入该触控面板；提供侦测识别信号的一第二侦测模块，执行一第二触控侦测模式，以计算指针装置触碰触碰面板的一第二坐标；执行第一触控侦测模式；当接收一切换指令时，停止第一触控侦测模式，执行第二触控侦测模式；及于第二触控侦测模式时，当接收切换指令时，停止第一触控侦测模式，执行第一触控侦测模式。

本发明尚提出一种指针装置的触控侦测方法，包含下列步骤：提供一指针装置一识别信号以输入一触控面板；该识别信号是选自以下所组成的群组：一交流信号、一正弦波、一调频的正弦波、一调幅的正弦波、一方波、一调频的方波、一调幅的方波、以上的任意组合；提供侦测识别信号的一侦测模块，以计算指针装置触碰该触碰面板的一坐标；及提供一侦测信号；当指针装置触碰触控面板时，该侦测模块接收识别信号并依据识别信号的所产生的侦测信号结果计算触碰的该坐标。

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟悉相关技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、保护范围及附图，任何熟悉相关技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。

附图说明

图1为公知的五线电阻式电阻触控面板的示意图；

图2为公知的五线电阻式触控面板的控制模块示意图；

图3为公知的五线电阻式触控面板的剖面结构，手指按压时的示意图；

图4是为本发明的指针装置触控侦测模块示意图；

图5是为本发明的手指与指针装置双输入的触控系统功能方块图，第一实施例：

图6为本发明的手指与指针装置双输入的触控系统功能方块图，第二实施例；

图7为本发明的手指与指针装置双输入的触控系统功能方块图，第三实施例；

图8为本发明的指针装置的触控侦测方法的实施例流程图；

图9为本发明的双输入触控侦测方法第一实施例流程图；及

图10为本发明的双输入触控侦测方法第二实施例流程图。

符号说明

1、2          触控侦测模块     3、4、5  双输入的触控侦测模块

10            控制单元         12       薄膜导电层

14            隔离点           16       导电层

18            手指             20       控制单元

30、32、34    指针装置         40       传输线

50            无线发射器       52       无线收发器

N1，N2，N3，N4电压输入端       S        信号侦测端

XL            X轴左侧电阻炼    XR       X轴右测电阻炼

YU            Y轴上侧电阻炼    YD       Y轴下侧电阻炼

具体实施方式

首先，请参考图4，其为本发明的指针装置触控侦测模块2示意图，其包含有：控制单元20、指针装置30与传输线40。其中，控制单20通过电压输入端N1，N2，N3，N4与信号侦测端S连接至触控面板，用以产生识别信号，控制输出电压以供应信号侦测端N1，N2，N3，N4，并通过电压输入端侦测该输出电压的变化与识别信号的回传以计算识别信号回传点的坐标；指针装置30则接收识别信号并回传识别信号至触控面板。

其中，识别信号的类型可以有许多种，只要能做为识别的与直流不同的交流信号即可。例如，识别信号是选自以下所组成的群组：一交流信号、一正弦波、一调频的正弦波、一调幅的正弦波、一方波、一调频的方波、一调幅的方波、以上的任意组合。

亦即，本发明通过控制单元20内部产生的识别信号，再由传输线40传输至指针装置30。由于识别信号为交流信号，于是，当指针装置30接触到触控面板时，触控面板即可由四个电压输入端N1，N2，N3，N4感测到识别信号。由于指针装置30接触到触控面板时是与触控面板绝缘，其是透过电容效应将信号加载触控面板的电极层。接着，控制单元20再通过四个电压输入端N1，N2，N3，N4与信号侦测端S的电压差值，而计算指针装置30所触碰的位置坐标。由于触控侦测模块1侦测触碰点是依据是否具有识别信号来进行侦测，因此，非识别信号的触碰将被忽略。于是，可避免掉手掌触碰或者其它不同于指针装置30的对象触碰情形。

除了前述的电阻式触控面板外，本发明亦可应用于电容式触控面板(表面电容式或投射电容式)。

此外，本发明可通过指针装置30当中装置一压力传感器来达到三维坐标的侦测。压力传感器是可侦测指针装置触碰触控面板时所产生的压力后，回传给控制单元20以进行一第三象限(Z轴)的坐标换算，以达到三微(3D)侦测的功能。而此回传动作，亦为透过传输线40来达成。

在图4的实施例中，控制单元20与指针装置30可达到触碰侦测的功能，并能避免手掌误触的情形。除了单纯以指针装置30来作为触碰输入的方式外，亦可采取双输入的触控系统，亦即，将公知技术的对象(手指)触碰侦测与本发明的指针装置输入两者整合，以达到让不同的使用者可选择不同触碰方式的方便使用目的。以下将分别说明的。

请参考图5，其为本发明的手指与指针装置双输入的触控系统3功能方块图，第一实施例。控制单元10可实现公知技术的五线电阻式触控面板的对象触碰侦测与坐标的计算，而控制单元20则可实现本发明的指针装置触碰侦测与坐标的计算。说明如下：

控制单元10，透过电压输入端N1，N2，N3，N4与信号侦测端S连接触控面板，用以控制输出电压以供应电压输入端N1，N2，N3，N4，并通过信号侦测端S侦测输出电压的变化而计算对象触碰的坐标。控制单元20则，连接触控面板与第一控制单元10，产生识别信号，控制输出电压以供应信号侦测端S，并通过电压输入端N1，N2，N3，N4侦测输出电压的变化与识别信号的回传以计算识别信号回传点的坐标。指针装置30，透过传输线40连接控制单元20，接收识别信号并回传识别信号至触控面板。

同样地，控制单元20可侦测指针装置30触碰触控面板，并计算得出指针装置30所触碰的位置。其是透过识别信号的传递来判断触碰，可排除具有识别信号外的触碰。此点，在控制单元20当中采取识别信号的辨别机制即可。例如，以特定频率的正弦波做为识别信号，即可以该正弦波的滤波器滤出带该正弦波的电压信号即可。接着，再运用所侦测到的识别信号的四个电压输入端N1，N2，N3，N4的电压值来计算识别信号产生点的坐标，亦即，指针装置30触碰触控面板的坐标。

在实务上，控制单元10与控制单元20分别判断对象触碰与指针装置触碰，其并无法同步工作。因此，须设计一些切换机制。

第一种切换机制，为自动侦测指针装置30所发送的识别信号。平时，以时序分割(Time division)的方式，分别切换由控制单元10(第一触碰侦测模式)与控制单元20(第二触碰侦测模式)依序进行侦测。若侦测到对象触碰时，则以控制单元10作为主控者，期间给予控制单元20较少的工作周期(duty cycle)，而给予控制单元10较高的工作周期。例如控制单元10给予90％的工作周期，而控制单元20给予10％的工作周期。若侦测到指针装置30所传送的识别信号时，则以控制单元20作为主控者，期间给予控制单元10较少的工作周期，给予控制单元20较高的工作周期。例如控制单元10给予10％的工作周期，而控制单元20给予90％的工作周期。若同时侦测到对象触碰与指针装置30触碰，则以指针装置30的触碰为优先，亦即，前述的控制单元20给予较高的工作周期。

其中的自动切换控制，可由控制单元10或者控制单元20负责。此种自动切换的机制，在工作周期的调配上可以有许多种作法，熟习此种控制技巧的技艺者可轻易做到，不再赘述。

第二种切换机制，为手动切换由控制单元10或控制单元20进行触碰的侦测，其可采用一切换开关来输入一切换指令。只要接收到切换指令，即由第一触碰侦测模式切换到第二触碰侦测模式，或者相反。

以上的说明，即实现了双输入的触控系统，可以对象触控与指针装置触控两种模式进行切换控制。

此外，双输入的触控系统，同样可于指针装置上装置压力传感器来进行3D的侦测。

除了图4的有线设计外，指针装置30亦可透过无线的方式进行信号传输。请参考图6，其为本发明的手指与指针装置双输入的触控系统4功能方块图，第二实施例。与图5比较可发现，图6增加了一个无线发射器50，并少了传输线40。此外，指针装置32当中则必须包含无线接收器以及电源的供应。

其中，无线发射器50连接控制单元20，用以将控制单元20所产生的识别信号以无线信号调变并传送出去。而指针装置30当中的无线接收器则用以接收无线信号并解调变后由指针装置30回传至触控面板。

而在触控面板端可设计一线圈，配置于触控面板周围，连接于无线发射器50，用以作为无线发射器50发射无线信号的天线。

在指针装置30上，可设计一传感器线圈，配置于指针装置的电路板上，连接于无线接收器，用以作为无线接收器近距离接收无线信号后产生一工作电压以供应指针装置所需的电源，并作为无线接收器的天线。此种作法即为类似无线射频识别卷标的工作原理。由于指针装置30平时并不需要用电，只有在触碰触控面板时方须进行供电。此外，其用电需求较低，因此，可以采取此种无线供电的方式，可大幅降低耗材的需求。

同样地，指针装置30上可增加压力传感器的设计。不过，此种设计就须将压力传感器的感测结果回传。而回传的方式有两种：第一种为透过指针装置30传递到触控面板上；第二种方式为透过无线回传。第一种方式下，除了识别信号外，指针装置30尚须对压力传感器的感测结果进行调变，而将其结果通过识别信号传地至触控面板，再由控制单元20进行解调变。如此，控制单元20尚须包含此种解调变的功能。一般来讲，可以采用模拟调变或者数字调变，均为成熟的技术，不再赘述。

第二种方式则须在无线的设计上采用双向传输功能，亦即，控制单元20与指针装置30两端均须采用无线收发器。

请参考图7，其为本发明的手指与指针装置双输入的触控系统5功能方块图，第三实施例，其说明了控制端与指针装置端均采用无线收发器的实施例。比较图6可发现，图7采用了无线收发器52作为控制单元20的数据传输接口，并且，指针装置30当中亦包含有无线收发器。两端均采取无线收发器，则可将指针装置30端所产生的信号，经由无线收发器52传输至控制单元20。亦即，可实现前述于指针装置30当中的压力传感器的侦测结果回传，进而实现3D的坐标侦测。

接下来，请参考图8，其为本发明的指针装置触控侦测方法的实施例流程图，其包含以下步骤：

步骤102：提供一指针装置一识别信号，以输入至触控面板。

步骤104：提供一可侦测识别信号的一侦测模块，以计算指针装置触碰触碰面板的坐标。

步骤106：提供一侦测信号。

步骤108：指针装置触碰触控面板。

步骤110：控制模块依据所侦测到的识别信号计算触碰点坐标。

接下来，请参考图9，其为本发明的双输入触控侦测方法第一实施例流程图，其为自动切换触控侦测模式的方法，包含以下步骤：

步骤122：提供由一对象触碰一触控面板的一第一侦测模块，执行一第一触控侦测模式，以计算对象触碰触碰面板的一第一坐标。

步骤124：提供一指针装置一识别信号以输入触控面板。

步骤126：提供可侦测识别信号的一第二侦测模块，执行一第二触控侦测模式，以计算指针装置触碰触碰面板的一第二坐标。

步骤128：依序执行第一触控侦测模式与第二触控侦测模式。

步骤130：当接收识别信号时，减少第一触控侦测模式的工作周期分配，增加第二触控侦测模式的工作周期分配。

步骤132：于第二触控侦测模式时，当未侦测到识别信号时，回到步骤128。

步骤134：当侦测到对象触碰时，增加第一触控侦测模式的工作周期分配，减少第二触控侦测模式的工作周期分配。

步骤136：当同步接收到识别信号与侦测到对象触碰时，减少第一触控侦测模式的工作周期分配，增加第二触控侦测模式的工作周期分配。

接下来，请参考图10，其为本发明的双输入触控侦测方法第一实施例流程图，其为手动切换触控侦测模式的方法，包含以下步骤：

步骤142：提供由一对象触碰一触控面板的一第一侦测模块，执行一第一触控侦测模式，以计算对象触碰触碰面板的一第一坐标。

步骤144：提供一指针装置一识别信号以输入触控面板。

步骤146：提供可侦测识别信号的一第二侦测模块，执行一第二触控侦测模式，以计算指针装置触碰触碰面板的一第二坐标。

步骤148：执行第一触控侦测模式。

步骤150：当接收到一切换指令时，停止第一触控侦测模式并执行第二触控侦测模式。

步骤152：于第二触控侦测模式时，当接收到切换指令，停止第二触控侦测模式并执行第一触控侦测模式。

其中，切换指令可由一切换开关提供。

虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术人员，在不脱离本发明的精神所作些许的更动与润饰，皆应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明的保护范围当根据权利要求所界定的内容为准。

Claims (13)

1.一种触控系统，用于具有多个电压输入端与一信号侦测端的一触控面板，其特征在于，该触控系统包含：

一控制单元，连接该触控面板的该些电压输入端与该信号侦测端，产生一识别信号与供应该信号侦测端一输出电压；及

一指针装置，连接该控制单元，接收该识别信号并于触碰该触控面板时回传该识别信号至该触控面板；

其中，该控制单元通过该些电压输入端侦测一输入端电压的变化与该识别信号的回传以计算一触碰坐标。

2.根据权利要求1所述的触控系统，其特征在于，该指针装置包含：

一压力传感器，用以侦测该指针装置触碰该触控面板时所产生的一压力信号后，回传给该控制单元以进行一第三象限的坐标换算。

3.根据权利要求1所述的触控系统，其特征在于，还包含：

一无线发射器，连接于该控制单元，用以将该控制单元所产生的该识别信号以一无线信号调变并传送出去；及

一无线接收器，连接该指针装置，用以接收该无线信号并解调变后由该指针装置回传至该触控面板。

4.根据权利要求1所述的触控系统，其特征在于，还包含：

一第一无线收发器，连接于该控制单元，用以将该控制单元所产生的该识别信号以一无线信号调变并传送出去；及

一第二无线收发器，连接该指针装置，用以接收该无线信号并解调变后由该指针装置回传至该触控面板，并将该指针装置所产生的一状态信息通过该无线信号调变并传送出去。

5.一种双输入触控系统，用于具有多个电压输入端与一信号侦测端的一触控面板，其特征在于，该双输入触控系统包含：

一第一控制单元，连接该触控面板的该些电压输入端与该信号侦测端，供应该些电压输入端一输出电压，并通过该信号侦测端侦测一侦测端电压的变化而计算一对象触碰坐标；

一第二控制单元，连接该触控面板的该些电压输入端与该信号侦测端与该第一控制单元，产生一识别信号并供应该信号侦测端该输出电压；及

一指针装置，连接该第二控制单元，接收该识别信号并于触碰该触控面板时回传该识别信号至该触控面板；

其中，该第二控制单元通过该些电压输入端侦测一输入端电压的变化与该识别信号的回传以计算一指标触碰坐标。

6.根据权利要求5所述的双输入触控系统，其特征在于，该指针装置包含：

一压力传感器，用以侦测该指针装置触碰该触控面板时所产生的一压力信号后，回传给该第二控制单元以进行一第三象限的坐标换算。

7.根据权利要求5所述的双输入触控系统，其特征在于，还包含：

一无线发射器，连接于该第二控制单元，用以将该第二控制单元所产生的该识别信号以一无线信号调变并传送出去；及

一无线接收器，连接该指针装置，用以接收该无线信号并解调变后由该指针装置回传至该触控面板。

8.根据权利要求5所述的双输入触控系统，其特征在于，还包含：

一第一无线收发器，连接于该第二控制单元，用以将该第二控制单元所产生的该识别信号以一无线信号调变并传送出去；及

一第二无线收发器，连接该指针装置，用以接收该无线信号并解调变后由该指针装置回传至该触控面板，并将该指针装置所产生的一状态信息通过该无线信号调变并传送出去。

9.一种双输入的触控侦测方法，其特征在于，包含下列步骤：

提供由一对象触碰一触控面板的一第一侦测模块，执行一第一触控侦测模式，以计算该对象触碰该触碰面板的一第一坐标；

提供一识别信号给一指针装置，该指针装置再将该识别信号输入该触控面板；

提供侦测该识别信号的一第二侦测模块，执行一第二触控侦测模式，以计算该指针装置触碰该触碰面板的一第二坐标；

依序执行该第一触控侦测模式与该第二触控侦测模式；及

当接收该识别信号时，减少该第一触控侦测模式的工作周期分配，增加该第二触控侦测模式的工作周期分配。

10.根据权利要求9所述的触控侦测方法，其特征在于，还包含以下步骤：

当停止接收该识别信号一时间后，回到该依序执行该第一触控侦测模式与该第二触控侦测模式的步骤；及

当接收到该对象触碰该触控面板且未接收到该识别信号时，增加该第一触控侦测模式的工作周期分配，减少该第二触控侦测模式的工作周期分配。

11.根据权利要求9所述的触控侦测方法，其特征在于，还包含下列步骤：

由该指针装置产生一压力信号，以提供该第二侦测模块计算一第三象限的坐标。

12.一种双输入的触控侦测方法，其特征在于，包含下列步骤：

提供由一对象触碰一触控面板的一第一侦测模块，执行一第一触控侦测模式，以计算该对象触碰该触碰面板的一第一坐标；

提供一识别信号给一指针装置，该指针装置再将该识别信号输入该触控面板；；

提供侦测该识别信号的一第二侦测模块，执行一第二触控侦测模式，以计算该指针装置触碰该触碰面板的一第二坐标；

执行该第一触控侦测模式；

当接收一切换指令时，停止该第一触控侦测模式，执行该第二触控侦测模式；

于该第二触控侦测模式时，当接收该切换指令时，停止该第二触控侦测模式，执行该第一触控侦测模式；及

由该指针装置产生一压力信号，以提供该第二侦测模块计算一第三象限的坐标。

13.一种指针装置的触控侦测方法，其特征在于，包含下列步骤：

提供一指针装置一识别信号以输入一触控面板，该识别信号是选自以下所组成的群组：一调频的正弦波、一调幅的正弦波、一调频的方波、一调幅的方波、以上的任意组合；

提供侦测该识别信号的一侦测模块，以计算该指针装置触碰该触碰面板的一坐标；

提供一侦测信号；

当该指针装置触碰该触控面板时，该侦测模块接收该识别信号并依据该识别信号的所产生的该侦测信号结果计算该触碰的该坐标；及

由该指针装置产生一压力信号，以提供第二侦测模块计算一第三象限的坐标。

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