CN104636007B - 侦测近接于触控显示装置的发信器的方法、装置与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种侦测近接于触控显示装置的发信器的方法、装置与系统。发信器发送电信号，该电信号由多个频率混合而成。触控显示装置包含位于像素电极与共同电极之间的液晶层以及多个第二电极，其中该共同电极包含多个第一电极，多个第一电极与多个第二电极的重叠处形成多个感测点。该方法包含：针对每一个该第一电极计算其所接收的电信号的总信号强度；针对每一个该第二电极计算其所接收的电信号的总信号强度；以及根据所计算出的每一个该第一电极与每一个该第二电极所接收的电信号的总信号强度，计算该发信器与该触控显示装置的相对位置。本发明使用多个频率混合而成的电信号，使触控装置能侦测到发出该电信号的发信器位置与其上感测器的状态。
Description
技术领域
本发明是有关于一种适用于内嵌式(in-cell)触控屏幕，特别是关于一种利用内嵌式触控屏幕来侦测近接的发信器的方法、装置及系统。
背景技术
触控面板或触控屏幕是相当重要的人机界面，特别是在消费性电子产品上，如手机、平板电脑、或个人数字助理等，触控屏幕可说是最主要的输出与输入装置。由于电容式触控屏幕，特别是投射式电容的形式对于手指的部分感应特别灵敏，因此成为市面上主要的触控面板/屏幕设计之一。
利用指尖触碰会遮挡住一部分的屏幕，使用者无法清楚地用眼睛确认触控屏幕所侦测到的点在哪里。而且使用指尖进行书写的话，可能无法像使用笔那样进行精确地控制。因此，使用者除了想使用手指进行触控之外，也可能同时想要用笔来对触控屏幕进行输入。
一般来说，碰触到触控屏幕的笔尖面积要比指尖的面积小很多。对于电容式触控屏幕来说，要侦测到笔所带来的电容变化是一大挑战。特别是在许多专业绘图或排版的应用环境下，在笔的设计上需要增加许多功能按钮。在这样的需求下，触控屏幕不仅仅要侦测到微小的笔尖，还要能够侦测这些功能按钮是否被按下。
除此之外，现在的触控屏幕可能走向内嵌式(in-cell)的形式，如何在内嵌式触控屏幕当中侦测触控笔，还要尽量避免干扰，成为市场上的迫切需要。因此，需要一种能够在内嵌式触控屏幕上侦测触控笔的方法与装置。
由此可见，上述现有的在触控屏幕上侦测触控笔的方法与装置，在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般方法和产品又不能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种侦测近接于触控显示装置的发信器的方法、装置与系统。
本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种侦测近接于触控显示装置的发信器的方法，其中该发信器发送电信号，该电信号由多个频率混合而成，该触控显示装置包含位于像素电极与共同电极之间的液晶层以及多个第二电极，其中该共同电极包含多个第一电极，该多个第一电极与该多个第二电极的重叠处形成多个感测点，该方法包含：针对每一个该第一电极计算其所接收的该电信号的总信号强度；针对每一个该第二电极计算其所接收的该电信号的总信号强度；以及根据所计算出的每一个该第一电极与每一个该第二电极所接收的该电信号的总信号强度，计算该发信器与该触控显示装置的相对位置。
本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。
较佳的，前述的一种侦测近接于触控显示装置的发信器的方法，其中所述的该多个第一电极以外的该共同电极耦接至直流电位，以形成屏蔽区域。
较佳的，前述的一种侦测近接于触控显示装置的发信器的方法，其中所述的在该多个第一电极以外的该共同电极耦接至该直流电位时，不针对每一个该第二电极计算其所接收的该电信号的总信号强度。
较佳的，前述的一种侦测近接于触控显示装置的发信器的方法，更包含：在该触控显示装置进行更新扫描的空白期间，针对每一个该第二电极计算其所接收的该电信号的总信号强度。
较佳的，前述的一种侦测近接于触控显示装置的发信器的方法，更包含：在该触控显示装置进行更新扫描的空白期间，针对每一个该第一电极计算其所接收的该电信号的总信号强度。
较佳的，前述的一种侦测近接于触控显示装置的发信器的方法，其中该多条第一电极为平行排列，且平行于该液晶层所更新扫描的水平像素线，上述的针对每一个该第一电极计算其所接收的该电信号的总信号强度的顺序与该液晶层所更新扫描的顺序相反。
较佳的，前述的一种侦测近接于触控显示装置的发信器的方法，更包含：判断更新扫描的水平像素线是否位于至少一个第一电极的影响范围内；以及当上述判断为真，暂停对该至少一个第一电极计算其所接收的该电信号的总强度。
本发明的目的还采用以下技术方案来实现的。一种触控处理装置，用于侦测近接于触控显示装置的发信器，其中该发信器发送电信号，该电信号由多个频率混合而成，该触控显示装置包含位于像素电极与共同电极之间的液晶层以及多个第二电极，其中该共同电极包含多个第一电极，该多个第一电极与该多个第二电极的重叠处形成多个感测点，该触控处理装置用于：针对每一个该第一电极计算其所接收的该电信号的总信号强度；针对每一个该第二电极计算其所接收的该电信号的总信号强度；以及根据所计算出的每一个该第一电极与每一个该第二电极所接收的该电信号的总信号强度，计算该发信器与该触控显示装置的相对位置。
本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。
较佳的，前述的触控处理装置，其中所述的该多个第一电极以外的该共同电极耦接至直流电位，以形成屏蔽区域。
较佳的，前述的触控处理装置，，其中所述的在该多个第一电极以外的该共同电极耦接至该直流电位时，不针对每一个该第二电极计算其所接收的该电信号的总信号强度。
较佳的，前述的触控处理装置，其中所述的该触控处理装置用于：在该触控显示装置进行更新扫描的空白期间，针对每一个该第二电极计算其所接收的该电信号的总信号强度。
较佳的，前述的触控处理装置，其中所述的该触控处理装置更用于：在该触控显示装置进行更新扫描的空白期间，针对每一个该第一电极计算其所接收的该电信号的总信号强度。
较佳的，前述的触控处理装置，其中所述的该多条第一电极为平行排列，且平行于该液晶层所更新扫描的水平像素线，上述的针对每一个该第一电极计算其所接收的该电信号的总信号强度的顺序与该液晶层所更新扫描的顺序相反。
较佳的，前述的触控处理装置，该触控处理装置更用于：判断更新扫描的水平像素线是否位于至少一个第一电极的影响范围内；以及当上述判断为真，暂停对该至少一个第一电极计算其所接收的该电信号的总强度。
本发明的目的还采用以下技术方案来实现的。一种触控显示系统，用于侦测近接于触控显示装置的发信器，其中该发信器发送电信号，该电信号由多个频率混合而成，包含：该触控显示装置，包含：位于像素电极与共同电极之间的液晶层；以及多个第二电极，其中该共同电极包含多个第一电极，该多个第一电极与该多个第二电极的重叠处形成多个感测点；以及连接到该触控显示装置的触控处理装置，该触控处理装置用于：针对每一个该第一电极计算其所接收的该电信号的总信号强度；针对每一个该第二电极计算其所接收的该电信号的总信号强度；以及根据所计算出的每一个该第一电极与每一个该第二电极所接收的该电信号的总信号强度，计算该发信器与该触控显示装置的相对位置。
较佳的，前述的触控显示系统，更包含该发信器。
借由上述技术方案，本发明侦测近接于触控显示装置的发信器的方法、装置与系统至少具有下列优点及有益效果：根据本发明的一种侦测近接于触控显示装置的发信器的方法、装置与系统，利用内嵌式的触控屏幕进行发信器的侦测，可以尽量减少触控屏幕在更新扫描画面时对侦测造成的电磁干扰。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为根据本发明实施例的发信器的示意图。
图2为根据本发明实施例的发信方法的流程示意图。
图3为根据本发明实施例的触控系统的示意图。
图4为根据本发明实施例的触控处理装置的部分方框示意图。
图5为根据本发明实施例的模拟解调变器的部分方框示意图。
图6为根据本发明实施例的数字解调变器的部分方框示意图。
图7为根据本发明实施例的数字解调变器的部分方框示意图。
图8为根据图7的数字解调变器所解调变的结果示意图。
图9A为根据本发明实施例的感测发信器方法的流程示意图。
图9B为根据本发明实施例的感测发信器方法的流程示意图。
图10A至图10F为本发明实施例的触控显示装置的结构示意图。
图11A、图11B、图11C与图11D为本发明实施例的共同电极与多条触控驱动电极的结构示意图。
图12为本发明实施例的薄膜电晶体层的更新扫描与多条触控驱动电极的驱动方向的局部透视图。
图13为本发明实施例的触控驱动电极驱动方法的方框流程图。
图14为本发明实施例的触控驱动电极进行电信号侦测方法的方框流程图。
【主要元件符号说明】
100：发信器 110：电源模块
120：处理模块 130：感测器模块
140：频率合成模块 150：信号放大模块
160：发信模块 210至220：步骤
300：触控系统 320：触控面板
321；第一电极 322：第二电极
330：触控处理装置 340：主机
410：接收器模拟前端 420：解调变器
510：信号产生器 520I/520Q：混波器
530I/530Q：积分器 540I/540Q：平方器
550：总和的均方根器 600：放大器
605：模拟数字转换器 610：信号产生器
620I/620Q：混波器 630I/630Q：加法积分器
640I/640Q ：平方器 650：总和的均方根器
700：放大器 710：模拟数字转换器
720：傅立叶转换器 905至930：步骤
1000：触控显示装置 1020：控制单元
1030：触控感测单元 1032：触控驱动电极
1032-1至1032-y：触控驱动电极 1034：触控感测电极
1034-1至1034-3：触控感测电极 1040：显示像素单元
1042：液晶层 1044：像素电极
1046：共同电极 1048：薄膜电晶体层
1050：遮光层 1052：彩色滤光片
1060：第一基板 1062：第二基板
1070：第一偏振层 1072：第二偏振层
1080：背光模块 1100：选择电路
1300至1330：步骤 1400至1430：步骤
D1：触控驱动电极的驱动方向 D2：薄膜电晶体层的更新扫描方向
DG1至DGn：触控驱动电极群 DG1至DGk：触控驱动电极群
DG1至DGj：触控驱动电极群 EX1至EXz：延伸部
PL：水平像素线 SE1至SEm：子电极
SG1至SGn：子电极群 Vcom：直流电位
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种侦测近接于触控显示装置的发信器的方法、装置与系统的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
在一实施例中，本发明所称的发信器可以是触控笔。在某些实施例中，发信器可以是其他放置在触控面板或屏幕上的物件。比方说，当触控屏幕呈现游戏的棋盘时，发信器可以是棋子。游戏程序侦测棋子在触控屏幕上的位置之后，即可以得知棋子的位置。
无论发信器实际上与触控面板的接触面积有多少，其接触点有几个，该发信器至少包含一个发信定位点。触控面板或屏幕可以侦测该发信定位点的位置，作为该发信器所表示的物件在触控面板或屏幕上的代表位置。在一实施例中，该发信器可以不需要接触触控面板，仅需要发信定位点靠近触控面板，即可让触控面板侦测到该发信定位点。
在一实施例中，该发信器可以包含多个发信定位点。当触控面板侦测到该多个发信定位点时，可以侦测到该发信器的面对方向。在更一实施例中，该发信器可以包含m个发信定位点，而当触控面板侦测到其中的n个发信定位点时，即可能侦测到该发信器在触控面板上的姿态。比方说，发信器可以是具有四个发信定位点的三角体，每一个发信定位点设置在三角体的顶端。通过侦测接触到触控面板上的三个发信定位点，即可以侦测到三角体的哪一面与触控面板接触。发信器可以是具有八个发信定位点的正方体，每一个发信定位点设置在正方体的顶端。这种发信器即可以充当骰子使用。
请参阅图1，其为根据本发明一实施例的发信器100的示意图。发信器100包含电源模块110、处理模块120、感测器模块130、频率合成模块140、信号放大模块150、与发信模块160。如上所述，该发信器100的外形可以作为触控笔的形状。在一实施例中，上述的各个模块可以依照图1所示的顺序，依序安排在触控笔的内部，其下端用于和触控面板接触或靠近。该发信器100可以包含总开关，用于启闭该发信器100的电力。
该电源模块110可以包含与电力供应和控制相关的电路，例如电池组、直流电对直流电的电压转换电路、以及电力管理单元等。上述的电池组可以是可充电电池，也可以是一次性抛弃式电池。当电池组为可充电电池时，该电源模块110可以更包含充电电路，用于将外界的电源输入到该充电电池当中。在一实施例中，该充电电路可以包含在电力管理单元当中，用于保护可充电电池的过度放电与过度充电。
上述的处理模块120用于控制该发信器100，其可以包含微处理器。上述的感测器模块130可以包含至少一种感测器。感测器可以包含例如触控笔尖的压力感测器、按钮、加速度计、电感计、旋钮等类型的感测器。感测器的状态可以是二元性质，例如按钮可以是按下状态或弹起状态。加速度计的状态可以包含静止或运动中。感测器的状态也可以是多元性的离散数值，例如压力感测器所感受的压力可以分为四段、十段、或十六段。旋钮的状态也可以分为四段、八段、十六段等。感测器的状态也可以是一段模拟的区间。上述的处理模块120可以侦测到感测器模块130内感测器的状态，进而产生发信器状态。
上述的频率合成模块140包含多个频率产生器以及一个频率合成模块或混波器。在一实施例中，上述的多个频率产生器可以包含多个石英震荡器。在另一实施例中，上述的多个频率产生器可以使用单一个频率来源，利用除频器、增频器、锁相电路以及其他合适的电路，来产生多个频率。这些频率并不互为谐振波，也和用于侦测该发信器100的触控面板所发出的频率不同，也不互为谐振波。因此，可以避开各频率互相干扰的情况。
在某些实施例当中，上述的多个频率的范围落在触控面板所能侦测的频率范围之内。比方说，一般的触控面板所能侦测的频率范围大约是90kHz-250kHz之间，所以多个频率产生器所产生的频率可以落在这个范围之间。
在一实施例中，上述的处理模块120可以决定频率合成模块140混合多个频率中的那些频率。也就是可以个别控制某一频率要不要加入混波器当中，当然也可以控制个别频率的信号强度。在另一实施例中，上述的处理模块120可以决定频率合成模块140的各频率的信号强度的比例。比方说，可以令第一频率的信号强度与第二频率的信号强度的比例设为3∶7。也可以令第一频率、第二频率、第三频率的信号强度的比例设为24∶47∶29等。本领域的普通技术人员可以理解到，虽然频率合成模块140可以用来产生并且混合多个频率，但处理模块120根据感测器模块130的各个感测器状态，也可能令频率合成模块140产生单一频率，而不和其他的频率进行混合。
在一实施例中，某一频率的信号强度可以相应于感测器模块130当中的装置在笔尖的压力感测器，或是具有多段状态的旋钮。比方说，在绘图软件当中，触控笔笔尖的压力感测器表示笔色的浓郁程度，触控笔旋钮的旋转程度表示笔刷的直径大小。因此，可以利用第一频率的信号强度来表示压力感测器的压力，还可以利用第二频率的信号强度来表示旋钮的旋转程度。
在另一实施例中，可以利用某一频率的信号强度占混合后的信号强度的比例，来对应某一感测器的多元状态。比方说，第一频率的信号强度与第二频率的信号强度的比例为3∶7时，表示该感测器的状态为十段中的第三段，如果是强度比例改为6∶4时，则表示该感测器的状态为十段中的第六段。换言之，如果有三种频率的话，那么可以利用第一频率比第二频率的第一信号强度比例、第二频率比第三频率的第二信号强度比例、以及第三频率比第一频率的第三信号强度比例分别表示三种具有多元状态的感测器的状态。
上述的信号放大模块150是用于将上述频率合成模块140所混合产生的信号放大。在一实施例中，上述的信号放大相应于感测器模块130当中的装置在笔尖的压力感测器。假设压力感测器的电路相应于信号放大模块150的一个可变增益放大器(VGA，variable gainamplifier)，压力感测器的电路可以不经过上述的处理模块120，直接控制该可变增益放大器的增益。因此，该频率合成模块140所输出的混合信号将经由该可变增益放大器放大后，送到发信模块160。
先前所述，可以利用混合信号当中某一频率的信号强度来表示感测器的多元状态。也可以利用混合信号当中两个频率的信号强度比例来表示感测器的多元状态。在此同时，可以利用信号放大模块150来放大混合信号，用于表示另一感测器的多元状态。举例来说，该发信器100包含两个具有多元状态的感测器，一个是装置在笔尖的压力感测器，另一个是装置在笔身的旋钮。两者分别用来表示笔触的色深与直径大小。在一实施例中，可以利用混合信号的强度来表示压力感测器所受到的压力大小，旋钮的状态则是利用混合信号当中两个频率的信号强度比例来表示。
在本发明的一实施例中，上述的发信模块160包含装置在笔尖的压力感测器。该发信模块160可以是一组天线或一个具有适当阻抗值的导体或电极，或可称为激励电极。该笔尖的导体或电极连接到该压力感测器。当发信模块160发出信号，而且接触到触控面板/屏幕时，信号就会流入触控面板/屏幕的感测电极。当发信模块160靠近但未接触到触控面板/屏幕的时候，触控面板/屏幕的感测电极也会感应到发信模块160上的信号变化量，进而使触控面板/屏幕侦测到该发信器100靠近。
当该频率合成模块140可以合成n种频率时，就可以利用信号的频率来调变出2n个状态。比方说，当n等于三时，可以利用信号的频率调变出八个状态。请参照表1所示，其为根据本发明一实施例的发信器状态与各感测器状态的表示。
| 压力感测器 | 第一按钮 | 第二按钮 | |
| 第一发信器状态 | 有接触压力 | 弹起 | 弹起 |
| 第二发信器状态 | 有接触压力 | 按下 | 弹起 |
| 第三发信器状态 | 有接触压力 | 按下 | 按下 |
| 第四发信器状态 | 有接触压力 | 弹起 | 按下 |
| 第五发信器状态 | 无接触压力 | 弹起 | 弹起 |
| 第六发信器状态 | 无接触压力 | 按下 | 弹起 |
| 第七发信器状态 | 无接触压力 | 按下 | 按下 |
| 第八发信器状态 | 无接触压力 | 弹起 | 按下 |
表1
在表1所示的实施例中，该感测器模块130包含三个感测器，分别是笔尖的压力感测器、第一按钮与第二按钮。这三个感测器的状态都是二元状态，因此组合起来有八种发信器状态，如表1所示。本领域的普通技术人员可以理解到，上述的发信器状态与各感测器状态可以随意调换位置。比方说第一发信器状态可以和其他的发信器状态对调，如第七发信器状态。
请参阅表2，其为根据本发明一实施例的发信器状态与各频率的表示。已如前述，该频率合成模块140可以合成三种不同频率。所以可以将各个发信器状态对应到各个频率。如表2所示。本领域的普通技术人员可以理解到，上述的发信器状态与各感测器状态可以随意调换位置。比方说第一发信器状态可以和其他的发信器状态对调，如第八发信器状态。
| 第一频率 | 第二频率 | 第三频率 | |
| 第一发信器状态 | 混合 | 混合 | 混合 |
| 第二发信器状态 | 混合 | 混合 | 不混合 |
| 第三发信器状态 | 混合 | 不混合 | 不混合 |
| 第四发信器状态 | 混合 | 不混合 | 混合 |
| 第五发信器状态 | 不混合 | 混合 | 混合 |
| 第六发信器状态 | 不混合 | 混合 | 不混合 |
| 第七发信器状态 | 不混合 | 不混合 | 不混合 |
| 第八发信器状态 | 不混合 | 不混合 | 混合 |
表2
在一实施例中，当笔尖的压力感测器没有感受到压力时，该发信器100仍然混合频率并发出信号。在另一实施例中，当笔尖的压力感测器没有感受到压力时，该发信器100就不混合频率，也不发出信号。对照到表2，此状态就是第七发信器状态。在此实施例中，表1可以修改为表3。
| 压力感测器 | 第一按钮 | 第二按钮 | |
| 第一发信器状态 | 有接触压力 | 弹起 | 弹起 |
| 第二发信器状态 | 有接触压力 | 按下 | 弹起 |
| 第三发信器状态 | 有接触压力 | 按下 | 按下 |
| 第四发信器状态 | 有接触压力 | 弹起 | 按下 |
| 第七发信器状态 | 无接触压力 | 弹起 | 弹起 |
| 第七发信器状态 | 无接触压力 | 按下 | 弹起 |
| 第七发信器状态 | 无接触压力 | 按下 | 按下 |
| 第七发信器状态 | 无接触压力 | 弹起 | 按下 |
表3
在表1至表3所示的实施例当中，该发信器100所发出的信号仅利用频率的合成作为信号调变的因子。在接下来的实施例中，除了频率的合成之外，该发信器100可以再加上信号强度与/或各频率信号强度的比例作为信号调变的因子。
请参阅表4，其为根据本发明一实施例的发信器频率状态与各感测器状态的表示。和表1所示的实施例相比，压力感测器所感测得知的状态不再只限于有/无接触压力的二元状态，而是大于二的多元状态。因此，在表4的左列并不能称为发信器状态，只能称为发信器频率状态。此实施例的发信器状态的调变因子除了频率状态之外，还要考虑到信号强度。
| 压力感测器 | 第一按钮 | 第二按钮 | |
| 第一发信器频率状态 | 接触压力段数＞0 | 弹起 | 弹起 |
| 第二发信器频率状态 | 接触压力段数＞0 | 按下 | 弹起 |
| 第三发信器频率状态 | 接触压力段数＞0 | 按下 | 按下 |
| 第四发信器频率状态 | 接触压力段数＞0 | 弹起 | 按下 |
| 第五发信器频率状态 | 接触压力段数＝0 | 弹起 | 弹起 |
| 第六发信器频率状态 | 接触压力段数＝0 | 按下 | 弹起 |
| 第七发信器频率状态 | 接触压力段数＝0 | 按下 | 按下 |
| 第八发信器频率状态 | 接触压力段数＝0 | 弹起 | 按下 |
表4
请参阅表5，其为本发明一实施例的发信器状态与各频率及信号强度的表示。其中，该信号强度调变可以是混合信号的信号强度值，例如是压力感测器的接触压力段数。
| 第一频率 | 第二频率 | 第三频率 | |
| 第一发信器频率状态+信号强度调变 | 混合 | 混合 | 混合 |
| 第二发信器频率状态+信号强度调变 | 混合 | 混合 | 不混合 |
| 第三发信器频率状态+信号强度调变 | 混合 | 不混合 | 不混合 |
| 第四发信器频率状态+信号强度调变 | 混合 | 不混合 | 混合 |
| 第五发信器频率状态+信号强度调变 | 不混合 | 混合 | 混合 |
| 第六发信器频率状态+信号强度调变 | 不混合 | 混合 | 不混合 |
| 第七发信器频率状态+信号强度调变 | 不混合 | 不混合 | 不混合 |
| 第八发信器频率状态+信号强度调变 | 不混合 | 不混合 | 混合 |
表5
在表5的实施例中，由于第五到第八发信器频率状态所对应的压力感测器的接触压力段数为零，因此其信号强度调变的结果也可以为零，换言之，即不发出信号。在另一实施例中，其信号强度调变可以是固定值，其固定信号强度可以不同于相应于压力感测器的接触压力段数的信号强度。
请参阅图2所示，其为根据本发明一实施例的发信方法的流程示意图。该发信方法可以适用于图1所示的发信器100，但不限于此。该发信方法包含两个步骤，在步骤210当中，根据该发信器所包含的感测器模块内的状态产生发信器状态。以及在步骤220当中，根据该发信器状态发送电信号至触控装置，使得该触控装置分析该电信号后得知该发信器状态与该发信器和该触控装置的相对位置，其中该电信号是由多个频率混合而成。
在一实施例中，该感测器模块内的感测器包含下列其中之一：按钮、旋钮、压力感测器、加速度计、或陀螺仪。其中该压力感测器可以用于感测该发信器与该触控装置之间的接触压力程度。
当该感测器模块内包含多个感测器时，该发信器状态的可能状态数量为每一个该多个感测器的可能状态数量的总和。或者是在另一实施例中，该发信器状态表示为每一个该多个感测器的状态表示的任意组合之一。在一实施例中，该感测器模块内的感测器的状态表示为二的倍数n，其中n为大于或等于0的整数。
上述的电信号的调变因子包含下列其中之一或其组合：频率以及强度。在一实施例中，该电信号的信号强度是相应于该感测器模块内具有多元状态的感测器的状态。在另一实施例中，该电信号所混合的第一频率与第二频率的信号强度是相应于该感测器模块内具有多元状态的感测器的状态。在更一实施例中，其中该电信号的信号强度是相应于该感测器模块内具有多元状态的第一感测器的状态，其中该电信号所混合的第一频率与第二频率的信号强度比例是相应于该感测器模块内具有多元状态的第二感测器的状态。
本发明的主要精神之一，在于使用多个频率混合而成的电信号，使得触控装置得以侦测到发出该电信号的发信器的位置与其上感测器的状态。
请参阅图3所示，其为根据本发明一实施例的触控系统300的示意图。触控系统300包含至少一个发信器100、触控面板320、触控处理装置330与主机340。在本实施例中，发信器100可以适用上述实施例所叙述的发信器，特别适用于图1与图3所示实施例。另外值得注意的是，本触控系统300可以包含多个发信器100。上述的触控面板320形成于基板，该触控面板320可以为触控屏幕，本发明并不限定触控面板320的形式。
在一实施例中，该触控面板320的触控区内包含多个第一电极321与多个第二电极322，两者重叠处形成多个感测点。这些第一电极321与第二电极322分别连接到触控处理装置330。在互电容的侦测模式下，该第一电极321可以称为第一导电条或驱动电极，该第二电极322可以称为第二导电条或感测电极。该触控处理装置330可以利用提供驱动电压到所述多个第一电极321，并量测所述多个第二电极322的信号变化，得知有外部导电物件靠近或接触(简称近接)该触控面板320。本领域的普通技术人员可以理解到，上述的触控处理装置330可以利用互电容或自电容的方式来侦测近接事件与近接物件，在此不再加以详述。除了互电容或自电容的侦测方式之外，触控处理装置330还可以侦测该发信器100所发出的电信号，进而侦测出该发信器100与该触控面板320的相对位置。本发明将在后面的段落中详细介绍其侦测原理。
在图3中还包含主机340，其可以是中央处理器之类的作业系统，或者是嵌入式系统内的主处理器，或是其他形式的电脑。在一实施例中，该触控系统300可以是平板电脑，该主机340可以是执行平板电脑作业程式的中央处理器。比方说，该平板电脑执行安卓(Android)作业系统，该主机340为执行安卓作业系统的安谋(ARM)处理器。本发明并不限定该主机340与该触控处理装置330之间所传输的信息形式，只要所传输的信息跟该触控面板320上所发生的近接事件相关即可。
请参阅图4，其为根据本发明一实施例的触控处理装置330的部分方框示意图。如上所述，该触控处理装置300可以利用互电容或自电容的原理侦测近接事件，故与电容侦测的部分在此省略不叙。图4所示的实施例中，包含了接收器模拟前端410以及解调变器420。
接收器模拟前端410是用于连接前述的第一电极321或第二电极322。在一实施例中，每一条第一电极321与每一条第二电极322都连接到一个接收器模拟前端410。在另一实施例中，多条第一电极321成为一组，多条第二电极322成为一组，每一组第一电极321对应到一个接收器模拟前端410，每一组第二电极322对应到另一个接收器模拟前端410。每一个接收器模拟前端410轮流接收该组中的第一电极321或第二电极322的信号。在另一实施例中，一组第一电极321与一组第二电极322对应到一个接收器模拟前端410。该接收器模拟前端410可以先轮流连接该第一电极321的组内的第一电极321，再轮流连接该第二电极322的组内的第二电极322。反过来，该接收器模拟前端410可以先轮流连接该第二电极322的组内的第二电极322，再轮流连接该第一电极321的组内的第一电极321。在一实施例中，该触控处理装置300可以只包含一个接收器模拟前端410。本领域的普通技术人员可以理解到，本发明并不限定第一电极321或第二电极322以什么组态连接到接收器模拟前端410。换言之，该触控处理装置300所包含的接收器模拟前端410的数量将小于或等于该第一电极321与该第二电极322的总和。
该接收器模拟前端410可以进行某些滤波、放大或其他的模拟信号处理。在某些实施例中，该接收器模拟前端410可以接收两条相邻第一电极321的差值，或是两条相邻第二电极322的差值。在一实施例中，每一个接收器模拟前端410可以输出到一个解调变器420。在另一实施例中，可以每N个接收器模拟前端410输出到一个解调变器420。在更一实施例中，可以每一个接收器模拟前端410输出到N个解调变器420，其中上述的N为大于或等于1的正整数。在某些实施例中，该触控处理装置300可以只包含一个解调变器420。本领域的普通技术人员可以理解到，本发明并不限定接收器模拟前端410以什么组态连接到解调变器420。
解调变器420是用于解调变出该发信器100所发出的电信号，用于得出相应的第一电极321或第二电极322所接收的信号当中，各个频率的信息与信号强度的信息。比方说，该发信器100可以发出三种频率的信号。该解调变器420可以用于解出这三种频率的信号强度，每两种频率的信号强度比例，以及全部的信号强度。在本发明当中，可以使用模拟或数字的方式来实施解调变器420，以下分为三个实施例来解说。
请参阅图5所示，其为根据本发明一实施例的模拟解调变器420的部分方框示意图。可以使用单一个图5所示的模拟解调变器来解调变每一个频率。也可以使用多个图5所示的模拟解调变器来解调变多个频率，比方说当该发信器100可以发出N种频率时，即用N个图5所示的模拟解调变器来解调每一个频率。信号产生器510用于产生相应频率的信号。
从该接收器模拟前端410所接收的模拟信号，可以经由可选的放大器，再分别送到两个混波器520I与520Q。混波器520I接收该信号产生器510所输出的余弦信号，混波器520Q接收该信号产生器510所输出的正弦信号。两个混波器520I与520Q所输出的混波信号将分别输出到积分器530I与530Q。接着，积分完毕的信号将由积分器530I与530Q分别送往平方器540I与540Q。最后，平方器540I与540Q的输出将由总和的均方根器550先加总后，再求均方根。如此一来，就可以得到相应于该信号产生器510所产生的信号频率的信号强度。当取得所有频率的信号强度之后，即可以产生每两个频率的信号强度比例，以及总信号强度。
请参阅图6，其为根据本发明一实施例的数字解调变器420的部分方框示意图。和图5所示的实施例相比，图6所示的实施例采用数字的方式来进行。同样地，可以使用单一个图6所示的数字解调变器来解调变每一个频率。也可以使用多个图6所示的数字解调变器来解调变多个频率，比方说当该发信器100可以发出N种频率时，即用N个图6所示的数字解调变器来解调每一个频率。信号产生器610用于产生相应频率的数字信号。
从该接收器模拟前端410所接收的模拟信号，可以经由可选的放大器600，再送往模拟数字转换器605。该模拟数字转换器605的取样频率将相应于该信号产生器610所发出信号的频率。换言之，当模拟数字转换器605进行一次取样时，该信号产生器610将分别送出一次信号到两个混波器620I与620Q。混波器620I接收该信号产生器610所输出的余弦信号，混波器620Q接收该信号产生器610所输出的正弦信号。两个混波器620I与620Q所输出的混波信号将分别输出到加法积分器630I与630Q。接着，加法积分完毕的信号将由加法积分器630I与630Q分别送往平方器640I与640Q。最后，平方器640I与640Q的输出将由总和的均方根器650先加总后，再求均方根。如此一来，就可以得到相应于该信号产生器610所产生的信号频率的信号强度。当取得所有频率的信号强度之后，即可以产生每两个频率的信号强度比例，以及总信号强度。
请参阅图7，其为根据本发明一实施例的数字解调变器420的部分方框示意图。图7所示的实施例采用数字的方式来进行，可以使用单一个图7所示的数字解调变器来解调变出每一个频率。从该接收器模拟前端410所接收的模拟信号，可以经由可选的放大器700，再送往模拟数字转换器710。接着，再将输出的数位信号送往傅立叶转换器720，即可以解调变出频域上各个频率的信号强度。上述的傅立叶转换器可以是数字化的快速傅立叶转换器。
请参阅图8，其为根据图7的数字解调变器420所解调变的一个结果示意图。图8所示的结果仅仅为示例，除了使用图表的方式表示外，也可以使用各式各样的资料结构来储存解调变的结果。图8的横轴为信号频率，其竖轴为信号强度。可以从傅立叶转换器720的计算结果得到相应于该发信器100所可能发出的N种频率的信号强度。在一实施例中，可以对信号强度设定一个门槛值。大于该门槛值的信号强度才认为信号中含有其相应的频率。当得出各个频率的信号强度之后，也就可以进而计算出每两个频率的信号强度比例，以及总信号强度。
尽管图5至图7所举出的三个解调变器420的实施例可以实作在图3所示的触控处理装置330当中，但本发明并不限定该触控处理装置330必须要实作出解调变器420的所有步骤。在某些实施例当中，解调变器420的某些步骤可以交由主机340来执行。另外值得注意的是，尽管数字解调变器420的实施例可以使用特定的硬件来实作，但本领域的普通技术人员可以理解到，也可以使用软件或韧体的方式来实施数字解调变器420的各个元器件。举例来说，混波器可以借由乘法来实现，加法积分器可以借由加法来实现，而乘法与加法是一般处理器最常见的运算指令。
请参阅图9A，其为根据本发明一实施例的感测发信器方法的流程示意图。在步骤910当中，计算每一个第一电极与第二电极所接收的该电信号的总信号强度。步骤910可以利用图3到图7所示的实施例来实施。接着，在步骤920当中，根据计算出的总信号强度，计算发信器与触控装置的相对位置。在一实施例中，可以认为该发信器的位置相应于具有最大总信号强度的第一电极与第二电极。在另一实施例中，可以认为该发信器的位置相应于具有最大总信号强度的相邻第一电极与相邻第二电极的质心，其质量的大小相应于信号的强度。最后，在可选的步骤930当中，可以根据发信器所发出的电信号信息，计算该发信器状态。本领域的普通技术人员可以理解到，步骤930的实作可以根据前述的各表来进行回推。
请参阅图9B，其为根据本发明一实施例的感测发信器方法的流程示意图。在步骤905当中，可以计算每一个第一电极或第二电极所接收的该电信号的总信号强度。当解调变出第一电极或第二电极所接收的该电信号之后，就可以得知发信器所发出信号的频率为何。比方说，发信器若发出第一频率与第二频率，而未发出第三频率时，则在步骤915所执行的另一电极的总信号强度的计算过程中，就可以省略掉第三频率的计算。如果采用图7所示的数字解调变器，则不需采用图9B所示的方法。但如果采用图5或图6所述的解调变器，而且解调变器的数量不足以一次对所有频率进行扫描时，此种做法可以节省一些时间与计算资源。而且，如果当第一电极或第二电极的计算之后，并没有发现发信器所发出的电信号，则可以省略执行步骤915。反之，当发现发信器所发出的电信号之后，则步骤915可以根据所接收的该电信号的各频率信号强度，计算另一电极所接收的该电信号的总信号强度。其余的步骤920与930可以适用图9A的实施例的说明。
要注意的是，在图9A与图9B的流程当中，若没有提到步骤之间的因果关系或顺序，则本发明并不限定这些步骤所执行的先后顺序。另外，在步骤905、910、915当中提到了计算每一个第一电极与/或第二电极所接收的该电信号的总信号强度。在一实施例中，若该触控系统300当中只包含单一个发信器100时，图9A与图9B的流程就可以修改为，当计算到至少一个第一电极与第二电极所接收的该电信号的总强度大于门槛值时，即可以执行步骤920与步骤930。
在一实施例中，本发明提供一种侦测近接于触控装置的发信器的方法。该发信器发送电信号，该电信号由多个频率混合而成。该触控装置包含多个第一电极与多个第二电极以及其重叠处所形成的多个感测点。该方法包含：针对每一个该第一电极与每一个该第二电极，计算其所接收的该电信号的总信号强度；以及根据所计算出的每一个该第一电极与每一个该第二电极所接收的该电信号的总信号强度，计算该发信器与该触控装置的相对位置。
上述的计算其所接收的该电信号的总信号强度的步骤更包含：计算出所接收的该电信号当中，相应于该多个频率中每一个频率的信号强度；以及将所计算出的相应于该多个频率中每一个频率的信号强度全部加总。在一实施例中，上述的计算出相应于该多个频率中某一个频率的信号强度的步骤更包含：将一个同相信号与所接收信号进行混合以产生同相模拟信号；将一个正交信号与所接收信号进行混合以产生正交模拟信号，其中该同相信号与该正交信号的频率为该某一个频率；将该同相模拟信号进行积分以产生同相积分信号；将该正交模拟信号进行积分以产生正交积分信号；以及计算该同相积分信号的平方与该正交积分信号的平方的总和的均方根，以得到相应于该某一个频率的信号强度。在另一实施例中，上述的计算出相应于该多个频率中某一个频率的信号强度的步骤更包含：将所接收信号进行模拟数字转换，以产生数字接收信号；将一个同相信号与该数字接收信号进行混合以产生同相数字信号；将正交信号与该数字接收信号进行混合以产生正交数字信号，其中该同相信号与该正交信号的频率为该某一个频率；将该同相数字信号进行加法积分以产生同相积分信号；将该正交数字信号进行加法积分以产生正交积分信号；以及计算该同相积分信号的平方与该正交积分信号的平方的总和的均方根，以得到相应于该某一个频率的信号强度。上述的模拟数字转换的频率相应于该某一个频率。在更一实施例中，上述的计算出相应于该多个频率中某一个频率的信号强度的步骤更包含：将所接收信号进行模拟数字转换，以产生数字接收信号；以及将该数字接收信号进行傅立叶转换，以产生对应于该多个频率中每一个频率的信号强度。
该针对每一个该第一电极与每一个该第二电极，计算其所接收的该电信号的总信号强度的步骤更包含：计算每一个该第一电极所接收的该电信号的总信号强度；根据至少一个该第一电极所接收的该电信号，计算出相应于该多个频率中每一个频率的信号强度，以得出该发信器所混合的一组频率；以及计算该第二电极所接收的该电信号当中，相应于该组频率中每一个频率的信号强度的总信号强度。其中相应于该组频率中每一个频率的信号强度均大于门槛值。
在一实施例中，在计算某一个该第一电极所接收的该电信号的总信号强度的同时，计算某一个该第二电极所接收的该电信号的总信号强度。
该发信器根据发信器状态发送该电信号，该方法更包含根据该电信号的信息计算该发信器状态。上述的计算该发信器状态，是根据该电信号的下列信息的其中之一或其任意组合：该电信号所混合的该多个频率中某一个频率的信号强度；该电信号的总信号强度；以及该电信号所混合的该多个频率中的第一频率与第二频率的信号强度比例。在一实施例中，该电信号的总信号强度相应于该发信器内具有多元状态的感测器状态。在另一实施例中，该电信号所混合的该第一频率与该第二频率的信号强度相应于该发信器内具有多元状态的感测器状态。在更一实施例中，该电信号的信号强度相应于该发信器内具有多元状态的第一感测器状态，其中该电信号所混合的该第一频率与该第二频率的信号强度比例相应于该发信器内具有多元状态的第二感测器状态。
在一实施例中，当该发信器包含多个感测器时，该发信器状态的可能状态数量为每一个该多个感测器的可能状态数量的总和。在另一实施例中，该发信器状态表示为每一个该多个感测器的状态表示的任意组合之一。
本发明提供一种触控处理装置，用于侦测近接于触控装置的发信器。该发信器发送电信号，该电信号由多个频率混合而成。该触控装置包含多个第一电极与多个第二电极以及其重叠处所形成的多个感测点。该触控处理装置用于：针对每一个该第一电极与每一个该第二电极，计算其所接收的该电信号的总信号强度；以及根据所计算出的每一个该第一电极与每一个该第二电极所接收的该电信号的总信号强度，计算该发信器与该触控装置的相对位置。
上述的计算其所接收的该电信号的总信号强度的步骤更包含：计算出所接收信号当中，相应于该多个频率中每一个频率的信号强度；以及将所计算出的相应于该多个频率中每一个频率的信号强度全部加总。在一实施例中，该触控处理装置更包含解调变器用于上述的计算出相应于该多个频率中某一个频率的信号强度。该解调变器包含：信号产生器，用于产生同相信号与正交信号，其中该同相信号与该正交信号的频率为该某一个频率；至少一个混波器，用于将该同相信号与所接收信号进行混合以产生同相模拟信号，以及将该正交信号与所接收信号进行混合以产生正交模拟信号；至少一个积分器，用于将该同相模拟信号进行积分以产生同相积分信号，以及将该正交模拟信号进行积分以产生正交积分信号；至少一个平方器，用于计算该同相积分信号的平方与该正交积分信号的平方；以及至少一个总和的均方根器，用于计算该同相积分信号的平方与该正交积分信号的平方的总和的均方根，以得到相应于该某一个该频率的信号强度。在另一实施例中，该触控处理装置更包含解调变器用于上述的计算出相应于该多个频率中某一个频率的信号强度。该解调变器包含：模拟数字转换器，用于将所接收信号进行模拟数字转换，以产生数字接收信号；信号产生器，用于产生同相信号与正交信号，其中该同相信号与该正交信号的频率为该某一个频率；至少一个混波器，用于将该同相信号与该数字接收信号进行混合以产生同相数字信号，以及将该正交信号与该数字接收信号进行混合以产生正交数字信号；至少一个加法积分器，用于将该同相数字信号进行加法积分以产生同相积分信号，以及将该正交数字信号进行加法积分以产生正交积分信号；至少一个平方器，用于计算该同相积分信号的平方与该正交积分信号的平方；以及总和的均方根器，用于计算该同相积分信号的平方与该正交积分信号的平方的总和的均方根，以得到相应于该某一个频率的信号强度。在更一实施例中，该触控处理装置更包含解调变器用于上述的计算出相应于该多个频率中每一个频率的信号强度。该解调变器包含：模拟数字转换器，用于将所接收信号进行模拟数字转换，以产生数字接收信号；以及傅立叶转换器，用于将该数字接收信号进行傅立叶转换，以产生对应于该多个频率中每一个频率的信号强度。
在一实施例中，针对每一个该第一电极与每一个该第二电极，计算其所接收的该电信号的总信号强度的步骤更包含：计算每一个该第一电极所接收的该电信号的总信号强度；根据至少一个该第一电极所接收的该电信号，计算出相应于该多个频率中每一个频率的信号强度，以得出该发信器所混合的一组频率；以及计算该第二电极所接收的该电信号当中，相应于该组频率中每一个频率的信号强度的总信号强度。其中相应于该组频率中每一个频率的信号强度均大于门槛值。
在计算某一个该第一电极所接收的该电信号的总信号强度的同时，计算某一个该第二电极所接收的该电信号的总信号强度。
该发信器根据发信器状态发送该电信号，该触控处理装置更包含根据该电信号的信息计算该发信器状态。其中上述的计算该发信器状态，是根据该电信号的下列信息的其中之一或其任意组合：该电信号所混合的该多个频率中某一个频率的信号强度；该电信号的总信号强度；以及该电信号所混合的该多个频率中的第一频率与第二频率的信号强度比例。
在一实施例中，该电信号的总信号强度相应于该发信器内具有多元状态的感测器状态。在另一实施例中，该电信号所混合的该第一频率与该第二频率的信号强度相应于该发信器内具有多元状态的感测器状态。在更一实施例中，该电信号的信号强度相应于该发信器内具有多元状态的第一感测器状态，其中该电信号所混合的该第一频率与该第二频率的信号强度比例相应于该发信器内具有多元状态的第二感测器状态。
在一实施例中，当该发信器包含多个感测器时，该发信器状态的可能状态数量为每一该多个感测器的可能状态数量的总和。在另一实施例中，当该发信器包含多个感测器时，该发信器状态表示为每一个该多个感测器的状态表示的任意组合之一。
本发明提供一种触控处理系统，用于侦测近接于触控装置的发信器。该发信器发送电信号，该电信号由多个频率混合而成。该触控处理系统包含：该触控装置，包含多个第一电极与多个第二电极以及其重叠处所形成的多个感测点；以及触控处理装置，用于：针对每一个该第一电极与每一个该第二电极，计算其所接收的该电信号的总信号强度；以及根据所计算出的每一个该第一电极与每一个该第二电极所接收的该电信号的总信号强度，计算该发信器与该触控装置的相对位置。
综上所述，本发明的主要精神之一，在于利用侦测第一电极与第二电极所接收的该电信号中的相应于多个频率的信号强度，进而计算出发信器与触控装置之间的相对位置，还可以由回推该发信器状态得知该发信器上各个感测器的状态。此外，本发明还可以利用电容式触控面板的触控电极，使得同一个电容式触控面板可以进行电容式的侦测，也可以进行发信器的侦测。换言之，利用同一个电容式触控面板既可以进行手指侦测、手掌侦测，也可以进行发信器式触控笔的侦测。
请回到图3所示，在图3所示的实施例当中，触控面板320形成于基板，而该触控面板320可以为触控屏幕，本发明并不限定触控面板320的形式。在某些实施例中，该触控面板可以是内嵌式(in-cell)的触控屏幕。请参阅图10A至图10F所示，其为本发明实施例的触控显示装置1000的结构示意图。触控显示装置1000包含控制单元1020、触控感测单元1030与显示像素单元1040。
触控感测单元1030包含多条触控驱动电极1032与多条触控感测电极1034。在一实施例中，上述的触控驱动电极1032可以是图3所示实施例的第一电极321，触控感测电极1034可以是图3所示实施例的第二电极322。控制单元1020输出驱动信号至多条触控驱动电极1032，及自多条触控感测电极1034接收感测信号，以根据多条触控驱动电极1032与多条触控感测电极1034间的互电容性耦合侦测至少一个外部物件的触碰。而控制单元1020可以是图3所示实施例的触控处理装置330的一部分。
显示像素单元1040包含液晶层1042、像素电极1044与共同电极1046。液晶层1042位于像素电极1044与共同电极1046之间，以借由像素电极1044与共同电极1046驱动。多条触控驱动电极1032配置于共同电极1046中。多条触控驱动电极1032以外的共同电极1046耦接至直流电位，以形成屏蔽区域。
触控显示装置1000更包含薄膜电晶体(TFT)层1048，其中像素电极1044配置于薄膜电晶体层1048中。当薄膜电晶体层1048进行更新扫描时，将对多条触控驱动电极1032产生电磁干扰(EMI；Electro-Magnetic Interference)进而影响互电容性耦合的侦测。因此，共同电极1046上被配置于薄膜电晶体层1048与多条触控感测电极1034之间，以借由共同电极1046的屏蔽区域降低薄膜电晶体层1048进行更新扫描时产生的电磁干扰。
触控显示装置1000更包含遮光层(Black Matrix)1050、第一基板1060与第一偏振层1070。共同电极1046位于液晶层1042与遮光层1050之间，遮光层1050位于共同电极1046与第一基板1060之间，第一基板1060位于遮光层1050与第一偏振层1070之间。再者，遮光层1050包含彩色滤光片1052。
多条触控感测电极1034可配置于多条触控驱动电极1032上的各层之中，亦可配置于多条触控驱动电极1032上的各层之间。在一实施例中，多条触控感测电极1034可配置于第一基板1060与第一偏振层1070之间，如图10A所示。在另一实施例中，多条触控感测电极1034可配置于遮光层1050与第一基板1060之间，如图10B所示。在更一实施例中，多条触控感测电极1034可配置于遮光层1050与多条触控驱动电极1032之间，如图10C所示。在又一实施例中，多条触控感测电极1034可配置于遮光层1050中，如图10D所示。在更一实施例中，多条触控感测电极1034可配置于第一基板1060中，如图10E所示。在更一实施例中，多条触控感测电极1034可配置于第一偏振层1070中，如图10F所示。
再者，触控显示装置1000更包含第二基板1062、第二偏振层1072与背光模块1080。像素电极1044位于背光模块1080与共同电极1046之间，第二基板1062与第二偏振层1072皆位于像素电极1044与背光模块1080之间。
在一实施例中，第一基板1060与第二基板1062皆为透明材质所形成，其中第二基板1062为TFT玻璃。
共同电极1046可包含多条子电极(sub electrode)，其中多条子电极彼此平行排列。多条子电极可区分成多个群，并且每一群子电极皆耦接至直流电位。多条触控驱动电极亦可区分成多个群，并且每一个群触控驱动电极可包含一条或多条触控驱动电极1032，其中每一个群触控驱动电极1032皆耦接至一个选择电路1100(示于后续的图中)，以借由选择电路1100切换驱动各群触控驱动电极。共同电极1046的每一个群子电极中可配置有一个或多个群触控驱动电极，或者一个群触控驱动电极亦可配置于相邻的两个群子电极中。
请参阅图11A、图11B、图11C与图11D所示，其为本发明实施例的共同电极1046与多条触控驱动电极1032的结构示意图。一个或多个群触控驱动电极中的多条触控驱动电极1032可连续地或离散地配置于共同电极1046的每一个群子电极中。
请参阅图11A所示，共同电极1046的多个群子电极包含第一群子电极SG1、第二群子电极SG2……第n群子电极SGn。每一个群子电极皆包含多条子电极，其中多条子电极包含第一子电极SE1、第二子电极SE2......第m子电极SEm。多个群触控驱动电极包含第一群触控驱动电极DG1、第二群触控驱动电极DG2......第n群触控驱动电极DGn，并且每一个群触控驱动电极皆包含三条触控驱动电极1032-1、1032-2、1032-3。第一群触控驱动电极DG1配置于第一群子电极SG1中、第二群触控驱动电极DG2配置于第二群子电极SG2中......第n群触控驱动电极DGn则配置于第n群子电极SGn中。在共同电极1046的每一个群子电极SG1、SG2......SGn中，三条触控驱动电极1032-1、1032-2、1032-3连续地配置。
请参阅图11B所示，每一个群触控驱动电极DG1、DG2......DGn仍分别配置于每一个群子电极SG1、SG2......SGn中。然而，在每一个群触控驱动电极DG1、DG2......DGn中，三条触控驱动电极1032是离散地配置。例如，在第n群触控驱动电极DGn中，三条触控驱动电极的相邻二条触控驱动电极1032-1、1032-2间配置有第n群子电极SGn的第二子电极SE2，三条触控驱动电极1032的另外相邻二条触控驱动电极1032-2、1032-3间配置有第n群子电极SGn的第三子电极SE3。
请参阅图11C所示，每一个群子电极SG1、SG2......SGn配置有二个群触控驱动电极，并且多条触控驱动电极可分成k个群触控驱动电极DG1、DG2......DGk，其中k＝2n。每一个群触控驱动电极DG1、DG2......DGk包含二条触控驱动电极1032-1、1032-2。在每一个群触控驱动电极DG1、DG2......DGk中，二条触控驱动电极1032是离散地配置。例如，在第k-1群触控驱动电极DGk-1中，相邻二条触控驱动电极1032-1、1032-2间配置有第n群子电极SGn的第二子电极SE2与第三子电极SE3，而在第k群触控驱动电极DGk中，相邻二条触控驱动电极1032-1、1032-2间配置有第n群子电极SGn的第m-2子电极SEm-2与第m-1子电极SEm-1。
请参阅图11D所示，多条触控驱动电极1032可分成j群触控驱动电极DG1、DG2......DGj。每一个群触控驱动电极DG1、DG2......DGj的二条触控驱动电极1032-1、1032-2可配置于同一群子电极中，亦可分别配置于相邻二群子电极中。例如第一群触控驱动电极DG1的二条触控驱动电极1032-1、1032-2皆配置于第一群子电极SG1中，并且第一群触控驱动电极DG1的二条触控驱动电极1032-1、1032-2间配置有第一群子电极SG1的第i子电极SEi与第i+1子电极SEi+1。第二群触控驱动电极DG2的二条触控驱动电极132-1、132-2则可分别配置于第一群子电极SG1与第二群子电极SG2中，其中第二群触控驱动电极DG2的二条触控驱动电极1032-1、1032-2间配置有第一群子电极SG1的第m子电极SEm与第二群子电极SG2的第一子电极SE1。
在共同电极1046中，耦接至直流电位Vcom的每一个群子电极SG1、SG2...SGn的面积大于多条触控驱动电极1032的面积，亦即屏蔽区域的面积大于多条触控驱动电极1032的面积，以借由屏蔽区域降低来自薄膜电晶体层1048的电磁干扰。
由于薄膜电晶体层1048逐条地更新水平像素线(horizontal pixel line)，以进行显示装置画面的更新，当被驱动的至少一个触控驱动电极重叠或靠近薄膜电晶体层1048中正在更新的水平像素线时，被驱动的至少一个触控驱动电极的驱动信号将干扰正在更新的水平像素线。一般而言，触控装置会在显示装置未更新扫描水平像素线时进行驱动多条触控驱动电极1032，以避免驱动信号干扰水平像素线的更新扫描。然而，本发明更提出一种触控显示装置中多条触控驱动电极1032的驱动方法，可同时进行更新扫描水平像素线与驱动多条触控驱动电极1032。首先，多条触控驱动电极的驱动方向设计成与薄膜电晶体层1048的更新扫描方向相反。当被驱动的至少一个触控驱动电极将影响薄膜电晶体层1048更新扫描的水平像素线时，暂停驱动该至少一个触控驱动电极，待薄膜电晶体层1048更新扫描的水平像素线离开该触控驱动电极的影响范围后再进行驱动。
请参阅第图12，其为本发明一实施例的薄膜电晶体层的更新扫描与多条触控驱动电极的驱动方向的局部透视图。多条触控驱动电极的驱动方向D1与薄膜电晶体层1048的更新扫描方向D2相反。当被驱动的第i群触控驱动电极DGi的三条触控驱动电极132-1、132-2、132-3重叠或靠近薄膜电晶体层1048中正在更新的水平像素线PL时，选择电路1100暂停驱动原本被驱动的第i群触控驱动电极DGi，待薄膜电晶体层1048更新扫描的水平像素线离开第i群触控驱动电极DGi的影响范围后再进行驱动。多条触控驱动电极1032皆为水平排列以平行于薄膜电晶体层1048的水平像素线，并且平行于多条子电极。
据此，本发明更提出一种触控显示装置中多条触控驱动电极1032的驱动方法，请参阅图13，其为本发明一实施例的触控驱动电极驱动方法的方框流程图。首先，如步骤1300所示，当触控显示装置更新扫描水平像素线时，触控显示装置持续提供驱动信号给至少一个触控驱动电极，以进行互电容侦测。随后，如步骤1310所示，判断更新扫描中的水平像素线是否位于被驱动的至少一个触控驱动电极的一个影响范围内。然后，如步骤1320所示，当更新扫描中的水平像素线位于影响范围外时，持续驱动该至少一个触控驱动电极，并持续执行步骤1310。而后，如步骤1330所示，当更新扫描中的水平像素线进入影响范围内时，暂停驱动该至少一个触控驱动电极，并持续执行步骤1310。之后，待水平像素线持续更新扫描至离开该影响范围后，再执行步骤1320，驱动该至少一个触控驱动电极。
对于上述的内嵌式触控屏幕而言，在进行电容式侦测时，可能会遭到来自薄膜电晶体层1048的电磁干扰。然而，在侦测主动发出电信号的发信器100的时候，假设薄膜电晶体层1048更新显示装置画面时所发出的电磁干扰与电信号所混合的频率不相同，也互不为谐振频率。那么，图9A与图9B所示的实施例，可以应用于上述的内嵌式触控屏幕当中。因为触控处理装置330内的各个解调变器420会滤除掉那些不符合发信器100的多个频率的干扰信号。
请参阅图14，其为本发明一实施例的触控驱动电极进行电信号侦测方法的方框流程图。在步骤1400中，当触控屏幕在更新扫描水平像素线的时候，触控处理装置并不会提供驱动信号给至少一个触控驱动电极(或第一电极)。如此一来，该触控驱动电极或第一电极才能够接收来自发信器的电信号。由于该触控驱动电极或第一电极和共同电极的间隔相当靠近，所以需要判断更新扫描中的水平像素线是否位于正在进行电信号侦测的触控驱动电极或第一电极的影响范围内，如步骤1410。如果判断结果为真，那么进行步骤1430，暂停该触控驱动电极或第一电极的电信号侦测，如果判断结果为否，接着执行步骤1420，可以持续该触控驱动电极或第一电极的电信号侦测。
当触控处理装置内的解调变器数量无法一次对所有的触控驱动电极或第一电极同时进行电信号侦测时，就必须执行图14所示的实施例。和图12所示的实施例类似，进行电信号侦测的顺序是从下到上，而更新水平扫描线的顺序是从上到下。当然，本发明也可以适用于两者的顺序相同的情况。
一般来说，触控屏幕进行画面的更新时，有停止更新的空白期间。在更新完一整个画面之后，会有一个垂直空白期间(VBI，vertical blanking interval)，在更新完一条水平像素线的时候，会有一个水平空白期间(HBI，horizontal blanking interval)。在一实施例中，当触控处理装置内的解调变器数量足够一次对所有的触控驱动电极与触控感测电极(第一电极与第二电极)进行电信号侦测时，可以安排在空白期间进行侦测。而在非空白期间，执行上述的电容式侦测。
由于触控感测电极或第二电极是垂直于水平像素线，因此在任何更新任何一条水平像素线时，触控感测电极或第二电极可能会受到电磁干扰。所以在一实施例中，触控感测电极或第二电极是在空白期间进行电信号侦测，而触控驱动电极或第一电极是在非空白期间进行电信号侦测。
在一实施例中，触控处理装置和显示控制装置可以是同一装置，触控处理装置自然可以得知上述的空白时期。在另一实施例中，触控处理装置和显示控制装置可以是不同装置，触控处理装置可以连接到显示控制装置，以便得知空白时期的开始与结束的时机。
在一实施例中，本发明提供一种侦测近接于触控显示装置的发信器的方法。其中该发信器发送电信号，该电信号是由多个频率混合而成。该触控显示装置包含位于像素电极与共同电极之间的液晶层以及多个第二电极，其中该共同电极包含多个第一电极，该多个第一电极与该多个第二电极的重叠处形成多个感测点。该方法包含：针对每一个该第一电极计算其所接收的该电信号的总信号强度；针对每一个该第二电极计算其所接收的该电信号的总信号强度；以及根据所计算出的每一个该第一电极与每一个该第二电极所接收的该电信号的总信号强度，计算该发信器与该触控显示装置的相对位置。
其中上述的该多个第一电极以外的该共同电极耦接至直流电位，以形成屏蔽区域。
在一实施例中，在该多个第一电极以外的该共同电极耦接至该直流电位时，不针对每一个该第二电极计算其所接收的该电信号的总信号强度。在另一实施例中，在该触控显示装置进行更新扫描的空白期间，针对每一个该第一电极计算其所接收的该电信号的总信号强度。在更一实施例中，在该触控显示装置进行更新扫描的空白期间，针对每一个该第二电极计算其所接收的该电信号的总信号强度。
该多条第一电极为平行排列，且平行于该液晶层所更新扫描的水平像素线，上述的针对每一个该第一电极计算其所接收的该电信号的总信号强度的顺序与该液晶层所更新扫描的顺序相反。该方法更包含：判断更新扫描的水平像素线是否位于至少一个第一电极的影响范围内；以及当上述判断为真，暂停对该至少一个第一电极计算其所接收的该电信号的总强度。
在另一实施例中，本发明提供一种触控处理装置，用于侦测近接于触控显示装置的发信器。其中该发信器发送电信号，该电信号是由多个频率混合而成。该触控显示装置包含位于像素电极与共同电极之间的液晶层以及多个第二电极，其中该共同电极包含多个第一电极，该多个第一电极与该多个第二电极的重叠处形成多个感测点。该触控处理装置用于：针对每一个该第一电极计算其所接收的该电信号的总信号强度；针对每一个该第二电极计算其所接收的该电信号的总信号强度；以及根据所计算出的每一个该第一电极与每一个该第二电极所接收的该电信号的总信号强度，计算该发信器与该触控显示装置的相对位置。
其中上述的该多个第一电极以外的该共同电极耦接至直流电位，以形成屏蔽区域。
在一实施例中，在该多个第一电极以外的该共同电极耦接至该直流电位时，不针对每一个该第二电极计算其所接收的该电信号的总信号强度。在另一实施例中，在该触控显示装置进行更新扫描的空白期间，针对每一个该第一电极计算其所接收的该电信号的总信号强度。在更一实施例中，在该触控显示装置进行更新扫描的空白期间，针对每一个该第二电极计算其所接收的该电信号的总信号强度。
该多条第一电极为平行排列，且平行于该液晶层所更新扫描的水平像素线，上述的针对每一个该第一电极计算其所接收的该电信号的总信号强度的顺序与该液晶层所更新扫描的顺序相反。该触控处理装置更用于：判断更新扫描的水平像素线是否位于至少一个第一电极的影响范围内；以及当上述判断为真，暂停对该至少一个第一电极计算其所接收的该电信号的总强度。
在更一实施例中，本发明提供一种触控显示系统，用于侦测近接于触控显示装置的发信器。该发信器发送电信号，该电信号是由多个频率混合而成。该触控显示系统包含该触控显示装置与上述的该触控处理装置。该触控显示系统还可以包含该发信器。
本发明的主要精神之一，在于利用内嵌式的触控屏幕进行发信器的侦测，并且尽量减少触控屏幕在更新扫描画面时，对侦测所造成的电磁干扰。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (15)
1.一种侦测近接于触控显示装置的发信器的方法，其特征在于其中该发信器发送电信号，该电信号由多个频率混合而成，该触控显示装置更新画面时所发出的电磁干扰与该电信号所混合的频率不相同，也互不为谐振频率，该触控显示装置包含位于像素电极与共同电极之间的液晶层以及多个第二电极，其中该共同电极包含多个第一电极，该多个第一电极与该多个第二电极的重叠处形成多个感测点，该方法包含：
针对每一个该第一电极计算其所接收的该电信号的总信号强度；
针对每一个该第二电极计算其所接收的该电信号的总信号强度；以及
根据所计算出的每一个该第一电极与每一个该第二电极所接收的该电信号的总信号强度，计算该发信器与该触控显示装置的相对位置。
2.如权利要求1所述的侦测近接于触控显示装置的发信器的方法，其特征在于其中上述该多个第一电极以外的该共同电极耦接至直流电位，以形成屏蔽区域。
3.如权利要求1所述的侦测近接于触控显示装置的发信器的方法，其特征在于其中在该多个第一电极以外的该共同电极耦接至直流电位时，不针对每一个该第二电极计算其所接收的该电信号的总信号强度。
4.如权利要求1所述的侦测近接于触控显示装置的发信器的方法，其特征在于更包含：在该触控显示装置进行更新扫描的空白期间，针对每一个该第二电极计算其所接收的该电信号的总信号强度。
5.如权利要求1所述的侦测近接于触控显示装置的发信器的方法，其特征在于更包含：在该触控显示装置进行更新扫描的空白期间，针对每一个该第一电极计算其所接收的该电信号的总信号强度。
6.如权利要求1所述的侦测近接于触控显示装置的发信器的方法，其特征在于其中该多个第一电极为平行排列，且平行于该液晶层所更新扫描的水平像素线，上述的针对每一个该第一电极计算其所接收的该电信号的总信号强度的顺序与该液晶层所更新扫描的顺序相反。
7.如权利要求6所述的侦测近接于触控显示装置的发信器的方法，其特征在于更包含：
判断更新扫描的水平像素线是否位于至少一个第一电极的影响范围内；以及
当上述判断为真，暂停对该至少一个第一电极计算其所接收的该电信号的总强度。
8.一种触控处理装置，其特征在于用于侦测近接于触控显示装置的发信器，其中该发信器发送电信号，该电信号由多个频率混合而成，该触控显示装置更新画面时所发出的电磁干扰与该电信号所混合的频率不相同，也互不为谐振频率，该触控显示装置包含位于像素电极与共同电极之间的液晶层以及多个第二电极，其中该共同电极包含多个第一电极，该多个第一电极与该多个第二电极的重叠处形成多个感测点，该触控处理装置用于：
针对每一个该第一电极计算其所接收的该电信号的总信号强度；
针对每一个该第二电极计算其所接收的该电信号的总信号强度；以及
根据所计算出的每一个该第一电极与每一个该第二电极所接收的该电信号的总信号强度，计算该发信器与该触控显示装置的相对位置。
9.如权利要求8所述的触控处理装置，其特征在于其中上述该多个第一电极以外的该共同电极耦接至直流电位，以形成屏蔽区域。
10.如权利要求9所述的触控处理装置，其特征在于其中在该多个第一电极以外的该共同电极耦接至该直流电位时，不针对每一个该第二电极计算其所接收的该电信号的总信号强度。
11.如权利要求8所述的触控处理装置，其特征在于该触控处理装置用于：在该触控显示装置进行更新扫描的空白期间，针对每一个该第二电极计算其所接收的该电信号的总信号强度。
12.如权利要求8所述的触控处理装置，其特征在于该触控处理装置更用于：在该触控显示装置进行更新扫描的空白期间，针对每一个该第一电极计算其所接收的该电信号的总信号强度。
13.如权利要求8所述的触控处理装置，其特征在于其中该多个第一电极为平行排列，且平行于该液晶层所更新扫描的水平像素线，上述的针对每一个该第一电极计算其所接收的该电信号的总信号强度的顺序与该液晶层所更新扫描的顺序相反。
14.如权利要求13所述的触控处理装置，其特征在于该触控处理装置更用于：
判断更新扫描的水平像素线是否位于至少一个第一电极的影响范围内；以及
当上述判断为真，暂停对该至少一个第一电极计算其所接收的该电信号的总强度。
15.一种触控显示系统，其特征在于用于侦测近接于触控显示装置的发信器，其中该发信器发送电信号，该电信号由多个频率混合而成，包含：
该触控显示装置，包含：位于像素电极与共同电极之间的液晶层；以及多个第二电极，其中该共同电极包含多个第一电极，该多个第一电极与该多个第二电极的重叠处形成多个感测点，该触控显示装置更新画面时所发出的电磁干扰与该电信号所混合的频率不相同，也互不为谐振频率；以及
连接到该触控显示装置的触控处理装置，该触控处理装置用于：针对每一个该第一电极计算其所接收的该电信号的总信号强度；针对每一个该第二电极计算其所接收的该电信号的总信号强度；以及根据所计算出的每一个该第一电极与每一个该第二电极所接收的该电信号的总信号强度，计算该发信器与该触控显示装置的相对位置。
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| CN103149723A (zh) * | 2013-03-20 | 2013-06-12 | 敦泰科技有限公司 | 液晶显示装置的触控方法和可触控液晶显示装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104636007A (zh) | 2015-05-20 |
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |