TW201118682A - Touch screen system and method of driving the same - Google Patents

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201118682 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本申請案主張於2009年U月24曰向韓國智慧財產局 所申審之韓國專利申請案第10_20〇9_01 13936號的優先權 及權利，茲將該案依其整體内容而以參考方式併入本案 技術領域 根據本發明之具體實施例的特點是有關於一種觸控螢 幕系統以及驅動觸控螢幕系統的方法。 【先前技術】 觸控螢幕面板是一種能夠偵測出使用者利用一手指或 物體作出對於經顯示在影像顯示裝置上之内容的指示或選 擇之輸入裝置。 觸控螢幕面板係經#置於該影像顯示裝£的前側面部 上，藉以將該觸控螢幕面板與該手指或物體之間的碰觸位 置轉換成電性信號。因此，該碰觸位置係經接收而作為— 輸入信號4於該㈣螢幕面板可取代經_接於該影像顯 示裝置的額外或另替輸入裝£ ’像是鍵盤和滑鼠，因此觸 控螢幕面板的各種應用項目日益增多。 現有各種用以對與觸控螢幕面板之接觸進行偵測的已 知方法，包含電阻層方法、光學感測方法及靜電電容方法。 近年來關注焦點則是在於多重觸控f幕系统，此系統能夠 經由該觸控螢幕面板以辨識多個同時性的碰觸點。 【發明内容】 4 201118682 —從而，本發明之具體實施例係針對於—種利用交互電 今方法的觸控螢幕系統，該系統能夠實作藉—主動式電筆 的多重碰觸辨識和藉一手指的多重碰觸辨識兩者，以及驅 動該系統的方法。 為獲致本發明的前揭及/或其他特點，在本發明之一具 體實施例裡提供一種觸控螢幕系统，其中含有一觸控螢幕 面板’此面板含有複數條驅動線路、與該等驅動線路相交 又的複數條感測線路’以及經構成於料驅動線路和感測 線路之交又範圍處的複數個感測單元；一驅動電路，藉以 將驅動信號循序地施加於該等驅動線路；—感測電路，曰藉 以按照該等複數個感測單元之交互電容内的變化來读測^ 一感測信號，俾產生對應於該等變化的複數個第二感測信 號；-處理n，藉以基於來自該感測電路㈣二感測作號 以決定-碰觸位置；以及一主動式電筆，此者分離於‘觸 控螢幕面板，並經組態設定以在當該主動式電筆趨近於或 接觸到該觸控螢幕面板時輸出一主動式電筆電場’該電場 輸出係同步於料驅動信號之一驅動信號，而此信號係經 施加於耦接至該等感測單元中鄰近該主動式電筆之一感、則 單元的一驅動線路。 該主動式電筆可包含一電場感測器，藉以感測由經施 加於該驅動線路之驅動信號所產生的電場；—信號產生 器，藉以根據由該驅動信號所產生的電場以產生一信號. 一電場發射器，藉以將由該信號產生器所產生的信號加以 放大俾輸出該主動式電筆電場；以及—電力來源，藉以月: 201118682 電力供應：該電場感測器、該信號產生器及該電場發射器。 由》亥“虎產生器所產生的信號可為擁有與該驅動信號 相同之相位的AC電壓。該電場發射器可包含一非反相放大 器，藉以維持由該作骑连沐&女丄 。’產生益所產生之信號的相位俾放大 該信號且，出該主動式電筆電場。該電場發射器可包含一 反相放大态，II以逆反由該信號產生器所產生之信號的相 位俾輸出該主動式電筆電場。 *當該電場發射器是由反相放大器所實作時，該主動式 電筆可進一步含有—頻率棘拖薄，拉丨、7姑仏 手轉換态藉以轉換由該信號產生 器所產生之AC電壓的頻率。 …該感測電路可含有一位㈣測器，藉以偵測該第一感 測h號的位準，以及_ adC，藉以將兮黧笛 m 將等第一感測信號轉 換成該等第二感測信號，俾將該等第二感測信號提供予咳 處理器。當該放大器是由反相放大器所實作時，該觸控勞 幕^統可進一步含有一頻率遽波器，藉以針對該等第一感 測#號中具有一特定頻率的信號進行濾波。 ”亥頻率;慮波器可含有一帶通渡波器。 該等複數條驅動線路及該等複數條感測線路可位於一 透明基板上的不同疊層處而一絕緣層係經介置於其間，' 且含有透明導電材料。 ' 、s ’ ’ 該交互電容可為構成於該等感測單元之内該等驅動線 路與感測線路間的交又範圍處。 該等感測單，可經組態設定以，當驅動信號自該驅動 電路供應至與該等感測單元相耦接的驅 勒踝路時，將對應 201118682 之交互電容的第一感測信號供應予該 感測線路。 ~ i旧 2發明之另-具體實施例係針料—種驅動 幕糸統的方法’其中包含以一手指及/或一主動式電筆趨： 於或接觸到一觸控螢幕面板之複數個感測單元裡的至少一 感測單元；將一驅動信號施加於多條驅動線路中一經搞接 於該手指及/或該主動式電筆所趨近於或接_之至少 7單元的驅動線路；自該主動式電筆產生—主動式電筆電 场’此電場產生係同步於經施加至該驅動線路的驅動作 號；改變該至少-感測單元内的交互電容，因而經施力^ “彻線路中—經輕接於該至少一感測單元之感測線路 的電壓或電流出現變化；以及，根據自該感測線路收到之 電壓或電流上的變化’藉由利用該至少一感测單元之交互 電容的變化以決定該感測單元的位置。 該方法可進一步包含，經由該等驅動線路將該等驅動 k號循序地施加於位在該等驅動線路及感測線路交又 處的感測單元。 該方法可進-步包含，當決定該感測翠元的位置時， 對當以手指接觸到該至少一感測單元時所產生之交互電容 上的變化和當以主動式電筆接觸到該至少—感測單元二 產生之父互電谷上的變化加以區分。 在一些具體實施例裡，自該主動式電筆產生一主動式 電筆電場可包含感測一藉由將該驅動信號施加於經耦接1 該主動式電筆趨近於或接觸到之至少一感測單元的驅動線 201118682 … 路所產生之電場；產生一對應於該所感測電場的A。電壓. 以及放大該AC電壓俾輸出該主動式電筆電場。 ， 2 AC電壓可具有與该驅動信號相同的相位。 該經放大AC電壓可令其相位反相以供輸出。該方法可 進一步包含轉換該AC電壓的頻率。 即如前述，根據本發明之特點，可依—交互電容方法 利用一觸控螢幕面板以同時地實作藉一手指的多重碰觸辨 識和藉一主動式電筆的多重碰觸辨識，並且能夠將手指的 多重碰觸辨識區分於主動式電筆的多重碰觸辨識，藉以辨 識各種且精準的多重碰觸情況。 【實施方式】 後文中將參照隨附圖式以說明一些根據本發明的示範 性具體實施例。在此，當敘述一第一構件係經耦接於一： 二構件時，該第一構件可為直接地耦接於該第二構件，或 者可經由一第三構件而間接地耦接於該第二構件。此外-， 為簡明起見，料完整瞭解本發明並不#關鍵性的一部份 構件將予省略。同時，在全篇文件裡類似參考編號是標:旨 相仿構件。 9 在碰觸辨識的靜電電容方法裡，碰觸辨識可透過一自 我電容方法及/或一交互電容方法所實作。在這些方法中， 人體部份（即如手指）與該輸入面板之接觸表面間的接觸係 因一位於該接觸表面上之感測單元（節點）在當被放置在靠 近一人體的電場時所形成的靜電電容變化而彳貞得。 8 201118682 手指=，當:?用前述方法時’可能會難以經由與-人體 曰，妾觸而能精準地辨識該接觸位置。 、 = 高精準度’可利用—電筆或其他 而，被動式電筆通常僅能在該接觸表面的靜電電 微小變化，因此難以谓測出其位 -成 可產生其本身的電場，拍曰 “也’主動式電筆 ^ 、不僅影響觸控螢幕面板上對/a 也旦… 觸到之位置的感測單元(節點)，同時 也U其他的鄰近感測單元（節點），故 電筆的接觸位置。 〜夫疋主動式 例。後文中將參照隨附圖式以詳細說明本發明的具體實施 圖1為一方塊圖，其Φ郑 說明一根據本發明之—且體膏 施例的觸控螢幕系統。圖2為_ 八 的觸控營幕面板。 電路圖，其中說明圖1 —根據本發明之-具體實施例的觸控螢幕系統刚含 有複數條按一第一方向所排置的驅動線路112 (即如幻、 Χ2、…、Χη);複數條按-交又於（即如垂直於）該等驅動線 路之第二方向所排置的感測線路丨14 (即如、Υ2、、 :η) ’ 一觸控螢幕面板，其中含有複數個感測單元1 μ，此 等係經構成於該等驅動線路112及該等感測線路u4的交 又範圍處；一驅動電路丨20,藉以將驄動信號循序地施加於 該等驅動線路112—感測電路13()，藉以按照該等感測單 疋116所感測之交互電容内的變化來偵測感測信號（此信號 可稱為第一感測信號或所感測信號），俾產生對應於該等變 201118682 化的經轉換感測信號（此信號可稱為第二感測信號或經轉換 之所感測#號）；一處理器14〇，藉以自該感測電路工3〇接 收忒經轉換感測信號以決定所偵得碰觸位置；以及一主動 式電筆160’用以作為—可接觸該觸控螢幕面板11〇 (或與 其相碰觸/用以輸入命令）的物體。 該主動式電筆16〇係分離於該觸控螢幕面板11〇。當該 主動式電t 1 60趨近於或接觸到該觸控螢幕面板i i 〇時， 該主動式電筆160㉟出一電場’此輸出係與該等經施加於 麵接至鄰近該主動式電f 16G之感測單& 116的驅動線路 112之驅動信號相同步。 。亥等驅動線路1丨2及該等感測線路丨丨4係經構成於一 透明基板上的不同疊層内並且可由透明導電材料所製成。 。亥透明導電材料可為例如像是氧化銦锡（㈣）、氧化鋼辞 (IZ〇)、奈米碳管（CNT)或其他的適當材料。 此外，-作為介電材料的絕緣層可經構成於該等驅動 線路1 1 2及該等感測線路1 1 4之間。 …在圖1所示之具體實施例裡，該等驅動線路ιΐ2及索 等感測㈣114係彼此正交。然而’前者僅為其一具體, 施例，同時該等驅動線㉟112及該等感測線路ιΐ4可擁； 其他的幾何交又樣式(像是按照極座標排置方式的同心線, 及放射線路）。 :互電容Cm係經構成於該等驅動線路及該等感測線3 之4其中該等驅動線路112及該等感測線路ιΐ4相交。 位置(或範圍)處。形成該等交互電容Cm的交又範圍可作; 10 201118682 該等感測單元116藉以實作碰觸辨識。 々等驅動信號自該驅動電4 12()施加於經搞接至該 等感測單it 1 16的驅動線路i i 2日夺，根據該等感測單元u 6 ，交互電容〜的感測信號就會被施加於絲接至該等感測 單元的感測線路1 1 4。 、 °亥駆動電路120將驅動信號循序地提供至該等驅動線 路112 (即如X1、X2、··.、Xn)。當該驅動電路120將驅動 信號提供至該等驅動料112的其中—者時，其他的驅動 線路會被接地（即如GV)。例如，當該《電路㈣將驅動 信號提供至該驅動線路χι時’驅動線路χ2、.·、Xn 接地。 … 〆交互電谷CM係經構成於該等經施加以驅動信 號之驅動線路與該等複數條感測線路間的該等複數個交又 範圍處，亦即在該等感測單元内。當，15〇或該主動 式電筆160接觸到或趨近於該等感測單元時，該等感測單 元的靜電電容就會出現變化。 即如圖2所不，根據本發明之一具體實施例的觸控營 幕板110可表不成一父互電容電路。該觸控蟹幕面板⑽ 含有該等驅動線路112及該等感測線路114，並且該等驅動 料U2及料n㈣114係彼此空时_構成靜電 。今耗接節點(或父互電容），π即該等感測單元"6。該等 :動線路112係、_接於該驅動電路120,此者係經描緣如 °來源n亥等感測線路114係、經躺接於該感測電 路 130 〇 11 201118682 此外，該驅動線路丨丨2及該感測線路丨丨4可分別地含 有寄生靜電電容（或預定靜電電容）1123及U4a。 即如前述，當並無導電物體（即如該手指15〇或該電筆 160)趨近於或接觸到該等感測單元116的其中一者時，該感 測單元m的交互電容Cm不會出現變化。㉟而，當導電'才 ?即如該手指150<該電f 160)趨近於或接觸到該等感測 早凡116的其中一者時，其交互電容Cm就會有所變異。此 —父互電容Cm上的變化獲致改變經載荷（或供應）至耦接於 該感測單it 116之多條感測料114其中—者的電流（及/ 或電壓）^ 經耦接於該感測線路丨14的感測電路13〇利用一類比 至數:轉換器（ADC)以轉換在靜電電容上的變化和關於該 感測単it 116之位置的資訊（該感測信號）俾具有—樣式（即 如-預；t樣式），同時將經轉換之靜電電容變化和有關該感 測單元116之位置的經轉換資訊（該經轉換感測信號）傳送 至邊處理器14〇。 後文中將說明本發明之一具體實施例，此者係針對於 偵測其中在靜電電容上產生變化之感測單％ "6的位置之 、虽该感測電路1 30透過經耦接於該等感測單元i i 6 感測線路114感測到靜電電容上產生變化時，該感測電 即決定其中出現靜電電容Cm變化之感測線路114的 標。同時，該驅動電路12〇將對其施予驅動信號之驅動 路112 (亦即經麵接於該感測單元116之驅動線路112)的 12 201118682 標（即如該驅動線路Xj，其中j為i到η (含）之間的自然數） 輸出至該感測電路1 30。該感測電路丨3〇輸出其中出現靜電 電今變化之感測線路的座標（即如該等感測線路Y卜..、Ym 中的哪些）’以及接收自該驅動電路12〇的座標（即如該等驅 動線路XI、...、Xn中的哪些），藉以提供該等經柄接於該 驅動線路而接觸到該手# 15〇或該電筆⑽之感測單元的 座標。 k感測電路1 3〇是經由接線線路（未予圖示）耦接於該 驅動電路12〇。該驅動電路12G掃描（即如將該等驅動信號 循序地施加於）該等驅動線路112，並且將經掃描之驅動線 路的座標連續地輸出至該感測轉m，因而該感測電路 no可針對於該等感測線路114感測在靜電電容上的變化， 同時可獲得其中靜電電容出現變化之位置的位置座標，亦 即對應於垓感測單元116之驅動線路"2的位置座標。換 利用接收自該驅動電路12〇的座標以指示哪一感 兀組（即如橫列）為關聯於自該等感測線路丨Μ收到 的所感測靜電電容變化。 數：據本發明之觸控螢幕系統可辨識複 ” 亦即可支援多重碰觸辨識。 編 曰150的多重碰觸辨識以及藉該主動式電筆 160的多重碰觸辨識。 飞電葦 本發明之具體實施例 之主動式電筆， ®其本身產生電場 (即如一尖型主動式電筆）所進行的多重碰觸 13 201118682 辨識。 有些主動式電筆不僅會影響到對應於實際進行接觸之 位置的感，單元，同時亦影響其他並未接觸到該主動式電 * ’感」單元’目此可能難以正確或精準地決定（或禮取） 該接觸位置。 匕根據本發明之一特點，當一主動式電筆趨近於（或 :觸到)-特定感測單元時，該主動式電筆所產生的電場係 ^ _輸出，此放大/輸出係與施加於經耦接至該特定感測 之驅動線路的驅動信號相同步，因而能夠較精準地決 疋5亥主動式電筆的接觸位置。 、 ▲根據本發明之具體實施例的主動式電筆16 0 接觸到該觸控螢幕面板110的特定感測單A 116時，此接 觸只有當該等驅動信號被施加於該等感測單元以產生該電 场時方才會被感測到。因此，其他未被接觸的感測單元則 不曰又到衫響’故而能夠藉由主動式電筆以實作多重碰觸 辨識。 並且，根據本發明之一特點，因為當該手指15〇接觸 時所產生之交互電容上的變化不同於當該主動式電筆⑽ 接觸時所產生之交互電容上的變化，故而能夠由該感測電 路」30和該處理器14〇來區分當該手指15〇接觸時所產生 之交：電容上的變化以及當該主動式電筆160接觸時所產 生之父互電谷上的變化。因而能夠辨識各種多重碰觸情況。 現將參照圖3 i 9以詳細說明上述根據本發明之一具 體實施例的操作。 14 201118682 首先將參照圖3A至4R L7热 Λ說明藉手指接觸之碰觸辨識 的實作。 圖3Α為一截面略視圖甘 見圖其中說明在一正常狀態（例如 非接觸）條件下的感測單元。圖 圖3Β為一視圖，其中概略說 明根據經施加於圖3Α威測罝；士 4測早tl之驅動信號的感測結果。 現參照圖3A，圖中說明交互電容電場線2〇〇在一驅動 線路112 (即如該驅動線路可為A，其中j為Μ η (含）之 間的自然數）與-感測線路114 (即如該感測線路可為A， 其中1為1到m (含）之間的自然數）之間延伸，言亥等係由- 作為介電材料的絕緣層118所分隔。此外，一保護層ιΐ9 係經構成於該等感測線路丨丨4上。 該驅動線路112交又於該感測線路114之位置處為該 感測單元116。即如繪示為對應於該感測單元ιΐ6，該交互 電容CM係經構成於該驅動線路112與該感測線路ιΐ4之間。 ^當將該等驅動信號自該驅動電路120施加於經耦接於 該等感測單it 116之驅動線@ 112時，即可感測到該等感 剛單元1 16的交互電容CM。 換言之，參照圖3B’該驅動電路12〇將該等驅動信號（例 如3V電壓）循序地提供至該等驅動線路χι、χ2、 、&， 並且當該驅動電路120將該驅動信號提供至該等驅動線路 、Χ2、...、χη的其中一者時，其餘的驅動線路即經接地 (即如0V)〇在圖3Β裡，該驅動信號係經施加於該第—驅動 線硌X1。 因 此，可藉由與該第一驅動線路X1相交又的感測線路 15 201118682 以在複數個交叉範圍處’例如該等感測單元S π ' S 12 ' 、 S lm，構成交互電容。從而，可藉由經耦接至該等經施加予 該驅動信號之感測單元的感測線路γι、γ2、…、Ym來感 測出對應於該等感測單元S11、S12、…、Slm之交互電容 的電壓（例如0.3V)或感測信號。 圖4A為一截面略視圖，其中說明一在手指接觸條件下 的感測單元。圖4B為一視圖，其中概略說明根據經施加於 圖4A感測單元之驅動信號的感測結果。 現參照圖4A，當該手指15〇|接觸到至少一感測單元116 時°玄手私1 50係一低阻抗物體，故而此者可將AC靜電電 合C〗自該感測線路丨14引導至所接附人體。人體相對於接 地來說本身即擁有約2〇〇pF的靜電電容，此值遠大於 當該手指150接觸到一感測單元116而截切（交又）在一 驅動線路112與-感測線路114之間延伸的電場線21〇時， 該等電場線會被通過該手指15G和該人體之靜電電容路控 的接地所劃分。因此，即如圖3A所示，在正常狀態下的交 互電容cM減少Cl而成為Cmi (“π。)。 此外’ s亥等感測單元裡在交互電容上的變化會導致改 變經載荷至經耦接於該感測單元"6之感測㈣"4的電 壓（或電流）》 換吕之，即如圖4B所示，該驅動電路120將驅動信号 (例如3V電壓則地提供至料㈣料χι、χ2、 Χη’因此可在複數個感測單元（即如SU、S12、…、Slrr 八中”亥等複數條感測線路交叉於該等驅動線路(即如^ 16 201118682 t =線路η)，構成該等交互電纟^當至少一感測 ° Sl2及Slm)接觸到該手指150時，其交互電容 二減二:即如成為Cmi)，因此可藉由經耦接至該等與該手指 則夕個手指)相接觸之感測單元(即如si2及叫的感 電= 及Μ感測出對應於該所減少交互電容的 電壓（例如〇. 1V)。 於其他經輕接於該第一驅動線路X1然並未接觸到該 —“50的感㈣單元維持其先前(或原始、非接觸)的交互電 容“，因A會藉由經叙接於並未接觸到該手才曰t 15〇之感測 單元的感測線路感測到先前(或非接⑹的電細# 〇3v)。 經為接於該等感測線路γ1、Y2、...、Ym &感測電路 可利用—就以將針對於與該手指15G相接觸之感測 單兀（即如S12及Sim)在靜電電容上的變化以及有關該位置 的資艰(感測乜號)轉換為具有一樣式(即如一預定樣式），並 且將》亥、..坐轉換的靜電電容變化以及有關該位置的經轉換資 δίΐ (忒經轉換感測信號）傳送至該處理器14〇。 由於刖文中既已參照圖丨以說明偵測其中出現該靜電 電谷變化之感測單元116的位置之方法的具體實施例，因 而在此將省略其說明。根據此一結構的具體實施例可實作 一手指150 (或多個手指）之複數個接觸點的辨識作業。亦即 能夠實作（或進行）多重碰觸辨識。 即如圖4Α所示，當以該手指15〇進行碰觸時其接觸面 積Α約為6mm (譯註：是否須平方？），此值大於該感測單元 的面積。故而若使用該手指丨5〇會難以精確地或精準地實 17 201118682 作碰觸辨識。 製成的被動式5^動式電筆（即如—由導電材料所 表面裡靜電電=):，由於接觸表面微小，因此在該接觸 觸位置。 的變化可為微小，故而難以偵測出該接 而根據本發明之具體實施例則 = 辨識和以-尖型主動式電筆的多重碰觸辨識二 = 。接觸位置的偵測結果。 P月】述有些主動式電筆連續產生並發射電場 此不僅對應於該實際 接觸到該主動式==的感::元，其他並未 場的影響，故而可能難^正確地1" ^ &連續發射之電 m L 此難以正確地決定（或攫取）該接觸位置。 根據本發明之一具體實施例，當該 趨近於（或接觸到）一特定感測單元時該電場會放大/輸出 此放大/輸出係同步於一經施加至麵接於該特定 驅動線路的驅動信號。 < 圖5為一方塊圖’其中說明一根據本發明之一 施例的主動式電筆之結構。該主動式電筆的外觀並^以 說明。不過，與該觸控勞幕面板相接觸的部份“ 型導體所製成。 穴 現參照圖5, -根據本發明之一具體實施例的主 筆⑽含有-電場感測器162’藉以感測由經施加於_; 到（或是趨近於）該主動式電筆之驅動線路^^ 生之電場·’ -信號產生器164 ’藉以產生—信號(即如 18 201118682 信號）以供產生一對應於該電場（亦即AC電壓）的額外電場 (或主動式電筆電場）；一電場發射器166，藉以放大由該信 號產生器164所產生的信號以將該經放大信號輸出至該電 場；以及一電力來源168,藉以將電力施加於該等電場感測 器1 62、信號產生器1 64及電場發射器1 66。 該電場感測器162可含有一線圈，藉以感測依照（或藉 由）該驅動信號之施加所產生的電場。亦即，當將該電場感 測器162設置在形成由該驅動信號所產生之電場範圍的範 圍内時，該電場會在該線圈之内產生電力並因而可感測該 電場。 此外，當該電場感測器丨62感測到該電場時，該信號 產生器164根據該電場產生一信號（即如一預定信號）。換言 之，該信號產生器可回應於該所感測電場產生具有與該驅 動信號相同之相位的AC電壓。 該信號產生器164所產生的信號會由該電場發射器！ 加以放大，並透過該主動式電筆16〇的尖型末端輸出至該 電場。該電場發射器166可為藉由一非反相放大器所實作， 此者維持該所產生AC電壓的相位並且放大—振幅以輸出 該經放大振幅（或是具有經放大振幅的主動式電筆電場），或 者是可藉由一反相放大器所實作，此者逆反該相位2輸出 具有經反相相位的主動式電筆電場。 當根據本發明之一具體實施例的主動式電筆16〇接觸 到該觸控螢幕面板110的特定感測單元116時，可在备該 等驅動信號施加於經耦接至該等所接觸之感測單元的驅動 19 201118682 =寺感測到該接觸1此，相接於其他驅動線路並且沒 /妾觸(亦即耦接於經接地之驅動線路 :Π=:(或者交互電容不會改變)，故而能夠= 主動式電筆16〇以實作多重碰觸辨識。 體實：二為一截面略視圖’其中說明一根據本發明之-具 體貫施例在-主動式電筆接觸條件下的感測單元。請及 6C為視圖’其十概略說明根據經施加於圖 驅動信號的感測結果。 在圖6A的情況下 該非反相放大器所放大 未進行接觸的狀態是與 明將予省略。 ’經輸出至該主動式電筆的電場是由 。此外，由於其中該主動式電筆並 圖3A及3B所示者相同’因此其說 現參照圖6A，其中說明，在其中該驅動信號係經施加 於該驅動線路112的狀態下，該感測單元116裡因該主動 式電筆160之接觸所產生的交互電容變化。 當該主動式電筆16〇接觸到至少一感測單元ιΐ6時， 該主動式電筆1 60感測到由施加於該驅動線路1 1 2之驅動 b號所產生的電場，而此驅動線路係經耦接於該感測單元 6並且放大/輸出一對應於該驅動信號的電場。 圖6A的第一電場線22〇描繪藉由施加該驅動信號所產 生的電場，並且第二電場線6〇〇描繪自該主動式電筆】⑽ 所輸出的電場。 自該主動式電筆160所輸出的電場是藉由透過該非反 相放大器所輸出的AC電壓而產生。該AC電壓具有與該驅 20 201118682 動信號相同的相位，俾回應於藉由將該驅動信號施加至該 驅動線路所產生的電場。 即如圖6A所示，該等第一及第二電場的第一及第二電 場線分別地自該驅動線路112及該主動式電筆16〇延伸至 該感測線路1 1 4。 即如繪示為對應於該感測單元116，交互電容Cm係經 構成於該驅動線路11 2與該感測線路114之間，並且ac電 容a係經構成於該感測線路U4與該主動式電筆16〇之間。 因此，當該主動式電筆160接觸到該等感測單元i i 6 的感測單元時，該交互電容會自其正常（非接觸）的交互電容 Cm4 加 C2 成為 Cm2(Cm2 = Cm + C2)。 S亥等感測單元中在交互電容上的變化獲致所載荷（或所 施加）於經耦接至該感測單元丨丨6之感測線路丨i 4的電壓上 之變化。 現參照圖6B，該驅動電路12〇將該等驅動信號（例如 3V電壓）循序地提供予該等驅動線路XI、χ2、…、χη。而 當該驅動電路120將該驅動信號提供至該等驅動線路χι、 X2、…、χη的其中一者時，其他的驅動線路會被接地。在 圖6Β所不情況下，該驅動信號係經施加於該第一驅動線路 XI。 s亥交互電容CM係經構成於該等複數個感測單元（即如 Sll、S12、…、Sim)内，其中該等複數條感測線路交又於 該等驅動線路（即如該第一驅動線路χι)。當至少_感測單 元（例如S 11及s 12)接觸到或趨近於該主動式電筆丨時， 21 201118682 该父互電容增加s cM2 ’因此對應於該另㉟交互電容的電壓 (例如0.5V)會被耦接於接觸到該主動式電筆16〇之感測單 元（即如sn及s 12)的感測線路（即如Y1及γ2)所感測到。 由於其他經耦接於該第一驅動線路χι然並未接觸到或 料於該主動式電筆16〇的感測單元會維持先前（或非接觸 的父互電s CM，因此該先前（或非接觸）電壓（例如〇3v)會 被經麵接於該等並未接觸到或趨近於該主動式冑筆之感測 單元的感測線路所感測。 現參照圖6C，為進一步綠知ρ 4 〇 ^ 芡°爭細栺述该主動式電筆160的 操作，在此假設該主動式雷笹丨姑艇丨丨> & 和八电韋1 60接觸到該等經耦接於該 第-驅動線路X1的感測單元S11及S12，並且該驅動_號 並未施加於該第一驅動線路⑽是施加於該第 X2 〇 ' 在此情況下，由於驅動信號並未施加於經耦接至該等 接觸到該主動式電筆1 60之感測單元s 1丨 〜d州早7C 1 1及S 1 2的驅動線 路X卜因此該主動式電筆160不會感測到該電場，所以該 主動式電筆160並不會輸出一額外電場。 從而，在此情況下，由於該主動式電筆16〇僅為一 單導體（原因是此者並未發射電場），所以不會辨識碰觸。 言所有的感測線路Y1、Y2、..、Ym皆感測到對應 該交互電容CM的電壓(例如〇 3v)。也就是說，如此能夠 少或避免雖接近然並未接觸到該主動式電f 16〇之感測 元的錯誤碰觸偵測結果。 當電場係經連續地 不過，像是一部份的主動式電筆 22 201118682 ^射而並未與驅動信號的施加同步時，在圖6b情況下就可 能會出現感測錯誤，其中並未接觸到該主動式電冑⑽的 感測單元S21及S22可能會如實際上有所接觸般產生回應。 ^因此之故，當根據本發明之一具體實施例的主動式電 筆160接觸到或是趨近於該觸控螢幕面板11〇的特定（或所 接觸）感測單元116時，該主動式電筆160在當驅動信號被 施加於經耗接至該等特定(或所接觸)感測單a m的驅動 線路112時僅產生一額外電場(或主動式電筆電場)。所以其 他經耦接於其他驅動線路的感測單元（除接觸到該主動式電 筆=感測單元以外），亦即該等經麵接於接地驅動線路的感 單元並不會丈到影響，從而能夠利用該主動式電筆以 實作多重碰觸辨識。 然後’經耦接於該等感測線路Yl、Y2、 、Ym的感 測電路130會透過ADC (未予圖示）將針對該等產生接觸之 感測單元S12及Sim的靜電電容變化和有關該位置的資訊 (感測h號）轉換成具有一樣式（即如一預定樣式），同時將針 $ X等產生接觸之感測單元s丨2及s丨m的經轉換靜電電容 Λ化#有關β玄位置的資訊（感測信號）傳送至該處理器1。 由於既已參照圖1以說明一針對於偵測其中產生靜電 電容變化之感測單元116的位置之方法的具體實施例，因 •，、說明將予省 <。根據前述結構，即㊣實作對於該主動 式電筆160之複數個接觸位置的辨識，亦即多重碰觸辨識。 圖7Α為一截面略視圖，其中說明一根據本發明之另一 具體實施例在一主動式電筆16〇接觸條件下的感測單元 23 201118682 1 1 6 °圖7B為視圖，其中概略說明根據經施加於圖7 a感測 單元之驅動信號的感測結果。 在圖7A所示之具體實施例的情況下，由該主動式電筆 160所輸出的電場係經一反相放大器所放大。由於該主動式 電筆並未產生接觸的狀態是與圖3a及3B所示者相同，因 此其說明將予省略。 現參照圖7A，在此將說明其中驅動信號係經施加於該 驅動線路U 2的狀態下，該感測單元116裡因該主動式電 筆1 60接觸所致生之在交互電容上的變化。 當該主動式電筆160接觸到至少一感測單元116時， U主動式電筆1 60感測到由經施加於該驅動線路112之驅 動L堯所產生的電場，並且放大/輸出對應於該驅動信號的 電場。 圖7A的第一電場線23〇描繪藉由將該驅動信號施加於 该等驅動線路112所產生㈣場，而第二電場線61〇則描 繪自該主動式電筆160所輸出的電場。 自該主動式電筆160所輸出的電場是藉由透過該非反 相=大器所輸出的AC電壓而產生。該ac電壓具有與該驅 號相反的相位，俾回應於藉由將該驅動信號施加至該 驅動線路所產生的電場。 P圖7A所示，該第一電場線23〇係自該驅動線路i j 2 延伸至該感測線路1 1 4，# b #哲 _ 裕 並且该第二電場線610係自該感測 '路Π4延伸至該主動式電筆160。 、之°亥第一電場線6 1 0的方向是相反於圖6a之第 24 201118682 —電場線6 0 0的方向。 交互電容cM係經構成於該等驅動線路i 12的驅動線路 與該等感測線路1 14的感測線路之間，並且AC電容q係 經構成於該等感測線路114的感測線路與該主動式電筆⑽ 之間:因此，當該主動式電f 16G接觸到或趨近於該等感 ❹元116的感測單元時’其交互電容會從正常狀態（非接 觸狀態或電容)的cM減少c3成為Cm3 (Cm3 = Cm __ c3)。 …該等感測單元裡交互電容上的變化會導致經載荷至該 等感測線& 114中經耦接至該等感測單元ιι6之感測單元 的感測線路之電壓變化。 現參照圖7B，該驅動電路⑽將該等驅動信號（例如 3V電壓）循序地提供至該等驅動線路χι、χ2、 當 該驅動電路120將該驅動信號提供至該等驅動線路 Χ2…、χη的其中一者時，其餘的驅動線路即經接地。在 圖7^障況下，該驅動信號係經施加於該第一驅動線路幻。 父互電容Cm係經構成於複數個感測單元（即如su、 • · S丨m)内，其中该等複數條感測線路交又於—驅動 線路（即如該第一驅動線路χι)。當至少一感測單元（即如 及S12)接㈣或趨近於該主動式電筆16〇時，其交互電 容減少成cM3 (即如Cm3 = Cm_C3)，因此可藉由經輕接至該 等相接觸之感測單元（即如S1 i及Sl2)的感測線路（即如Y1 及Y2)感㈣出對應於該所減少交互電容的電壓（例如〇以）。 由於其他經耗接於該第-驅動線路χ i然並未接觸到該 主動式電_ 160的感測單元維持其傳統(或非接觸)的交互 25 201118682 電合cM，因此會藉由經耦接於未接觸感測單元的感測線路 感測到先前（或非接觸）的電壓（例如〇 3V)。 經麵接於該等感測線路Y1、Y2、 、Ym㈣測電路 130可利用4 ADC以將針對於產生接觸之感測單元（即如 s12及Slm)在靜電電容上的變化以及有關該位置的資訊（感 測信號）轉換為具有一樣式（即.如—預定樣式），並且將針對 於料產生接觸之感測單元（即如S12及Slm)的經轉換靜電 電今交化以及有關该位置的經轉換資訊㈤轉換感測信號) 傳送至該處理器140。 由於刖文中既已參照目1以說明偵測其中出現該靜電 電容變化之感測單A 116的位置之方法的具體實施例，因 而在此將省略其說明。根據前述結構，即能夠實作（或進行） 對於§亥主動式電筆160之複數個接觸點的辨識作業，亦即 多重碰觸辨識。 此外，根據本發明之一具體實施例，利用當該手指"Ο 接觸時所產生之；^石常& 4妹& ^ 電谷支化不同於當該主動式電筆160 接觸時所產生之交互雷交纟邀 — 互電谷支化的事貫，可藉由該感測電路 130及錢理器14G來區分該手指i5Q接觸時所產生之交互 :容變化和當該主動式電筆16〇接觸時所產生之交互電容 爻化。因此’可對各種多重碰觸辨識情況進行辨識。 換言之，該手指15〇及該主動式電筆16〇可同時地（即 如-起地)接觸該觸控營幕面板π〇，並且該手指"Ο所進 仃的接觸和該主動式…6〇所進行的接觸可彼此區分而 加以辨識。 26 201118682 尤其’在圖6A、6B及6C所示之具體實施例裡，當該 主動式電筆160經由該非反相放大器輸出一具有與該驅動 信號相同之相位的AC信號時，由於經施加於該感測線路之 感測信號的位準（即如〇.5V)顯著地不同於由該手指15〇接 觸所生之感測信號的位準（即如〇 2V)，故而能夠可藉由在該 感測電路1 30内提供一位準偵測器及/或位準比較器以簡易 地區分該主動式電筆丨6〇所進行的接觸及該手指1 所進 行的接觸。 而在圖7A、7B及7C所示之具體實施例裡，當經由該 反相放大器輸出具有不同於該驅動信號之相位的ac信號 時，由於由該感測線路所生之感測信號的位準（例如〇.lV) 彳/手扣1 5〇接觸所生之感測信號的位準（例如0.2 V)間 的差異並不大，因此可能難以對因與該主動式電筆相 接觸所致生之感測信號的位準（例如0.1 V)和因與該手指150 相接觸所致生之感測信號的位準(例如0.2V)加以區分。 根據本發明之—具體實施例，可藉由改變該主動式電 筆160和該感測電路13〇的結構以克服此一問題。 圖為彳塊圖，其中說明—根據本發明之另一具體 實施例的主動式φI ^ Λ， 筆160之結構。圖9為一方塊圖，其中 說明一根據本發明之另一 力，、體貫施例的感測電路1 3 0，之結 構。 ，該主動式電筆的結構 同，因此類似參考編號 明。 由於除增設—頻率轉換器以外 與圖5所示之主動式電筆的結構相 是指相仿構件並且將省略其詳細說 27 201118682 現參照圖8 ’ 一根據本發明之另一具體實施例的主動式 電筆160’含有一電場感測器丨62，藉以感測由經施加於接觸 到（或趨近於）該主動式電筆1 60，之驅動線路的驅動信號所 產生之電場；一信號產生器i 64，藉以產生一預定信號，亦 即一 AC電壓，以供產生一對應於該所感測電場的額外電 場；一電場發射器1 66，藉以放大由該信號產生器164所產 生的信號以將該經放大信號（亦即該主動式電筆電場）輸出 至該電場；一頻率轉換器1 69，藉以轉換由該信號產生器 1 64所產生之信號，亦即該AC電壓，的頻率；以及一電力 來源1 68，藉以將電力施加於該等電場感測器丨62 '信號產 生器164、電場發射器166及頻率轉換器169。 忒電％發射器1 66轉換所產生之AC電壓的相位以輸出 該AC電壓。 即如前述，另外提供該頻率轉換器169係為以，當透 過該反相放大器166輸出具有異於該驅動信號之相位的AC 信號時’能夠減少可能難以區分藉一手指i5〇 t接觸和藉 -主動式電筆160之接觸的問題，原因是由該感測線路所 生之感測信號的位準（例如G lv)和由該手#⑼接觸所生 之感測k號的位準（例如〇 ¥ ta 1 間的差異並不顯著，故而可能 難以區分由該感測绣j+ 、 斤生之感測信號的位準（例如〇. 1 V) 和由該手指1 50接觸你 4、α,, 斤生之感測信號的位準（例如0.2V)。而 s亥所感測h號的位準雖可類 e、al μ “ 千雖J類似於由該手指150接觸所生之 感測k號的位準，然由於頻 ^ ^ 彼此相異，因此區分藉接觸 於S亥主動式電筆160所產生之 之所感測信號和藉接觸到該手 28 201118682 指150所產生之所感測信號會較為簡易。 為偵測彼此互異的頻率，—感測電路可含有一頻率濾 波器以供谓測該經轉換頻率。 即如圖9所示，一根據本發明一實施例的感測電路丨3〇, 包含一頻率濾波器丨3 4。 換§之，該感測電路丨3 〇 ’含有一位準偵測器i 3 2，藉以 偵測該所感測信號的位準；一頻率濾波器丨34，藉以對多個 所感測信號中具有特定頻率的信號進行濾波；以及一 adc 136,藉以將通過該位準偵測器132及/或該頻率濾波器134 的感測信號轉換成數位信號，俾將該等數位信號（或經轉換 感測信號）提供至該處理器14〇。 該位準偵測器132偵測該等感測信號的位準。故而能 夠對g根據圖6具體貫施例利用該主動式電筆1 6 〇進行接 觸時的感測信號和當該接觸是利用該手指15〇所進行時的 感測信號加以區分。 此外’該頻率濾波器134是由針對於一特定頻帶的帶 通濾波器所實作，藉以對由圖8所示之頻率轉換器169轉 換的頻率進行濾波。故而能夠區分當利用根據圖7A、7B及 8之主動式電筆16〇 ’進行接觸時的感測信號和當利用該手 指1 5 0進行接觸時的感測信號。 在此雖既已關聯於一些示範性具體實施例以說明本發 明，然應瞭解本發明並不受限於該等所揭示具體實施例， 而是相反地欲以涵蓋經納入在後載申請專利範圍，以及其 等同項目，之精神和領域内的各種修改與等同排置。 29 201118682 【圖式簡單說明】 ，列述本發明的示範性 供解釋本發明原理。 根據本發明之一具體實 隨附圖式，且併同於本說明書 具體實施例，同時連帶於其說明以 圖1為一方塊圖，其中說明一 施例的觸控螢幕系統； 圖2為—簡化電路圖’其中說明圖i的觸控螢幕面板; 圖3 A為-截面略視圖，其中說明一根據本發明之一具 體實把例在-正常狀態（無碰觸，例如非接條件下的感測 單元； 〇 為視圖，其中概略說明根據經施加於圖3 A感 測單元之驅動信號的感測結果； 圖4A為一截面略視圖，其中說明一根據本發明之一具 體貫施例在一手指接觸條件下的感測單元； 。圖4B為-視圖，其中概略說明根據經施加於圖4A感 測單元之驅動信號的感測結果； 圖5為一方塊圖，其中說明一根據本發明之一具體實 施例的主動式電筆之結構； 圖6A為一截面略視圖，其中說明一根據本發明之一異 體實施例在一主動式電筆接觸條件下的感測單元； 圖6B及6C為視圖，其中概略說明根據經施加於圖6A 感測單元之驅動信號的感測結果； 圖7A為一截面略視圖，其中說明一根據本發明之另〆 具體實施例在一主動式電筆接觸條件下的感測單元； 圖7B為視圖’其中概略說明根據經施加於圖7 a感測 30 201118682 單元之驅動信號的感測結果； 具體 具體 —0 ^方塊圖，其中說明一根據本發明之另 貫施例的主動式電筆之結構；以及 圖9為-方塊圖，其令說明一 貫施例的感測電路之結構。 月之另 【主要元件符號說明】 100 :觸控螢幕系統 11 0 :觸控螢幕面板 1 1 2 .驅動線路 ' I 12a :寄生靜電電容 114 :感測線路 114a :寄生靜電電容 II 6 :感測單元 11 8 :絕緣層 1 1 9 :保護層 1 2 0 :驅動電路 1 3 0、1 3 0 ’ ：感測電路 132 :位準偵測器 134 :頻率濾波器 136·類比至數位轉換器（ADC) 140 :處理器 150 :手指 160、160’ ：主動式電筆 31 201118682 162 :電場感測器 164 :信號產生器 166 :電場發射器 1 6 8 :電力來源 169 :頻率轉換器 200 :交互電容電場線 2 1 0 :電場線 220、230 :第一電場線 600、610 :第二電場線

Ci : AC靜電電容 C2 : AC電容 C3 : AC電容 CM :交互電容 CM1 :減少的交互電容

Cm2.增加的交互電容 CM3 :減少的交互電容 S 11、S 1 2、... ' S 1 m :感測單元 S21、S22、...、S2m :感測單元

Snl、Sn2、…、Snm :感測單元 XI、X2、...、Xn :驅動線路

Yl、Y2、…、Ym :感測線路 32

Claims (1)

1. 201118682 七、申請專利範圍·· 1 ·—種觸控螢幕系統，其包含： 觸控螢幕面板，此者包含複數條驅動線路和與該等 驅動線路相交叉的複數條感測線路，以及經構成於該等驅 動線路和感測線路之交又範圍處的複數個感測單元； 一驅動電路，藉以將驅動信號循序地施加於該等驅動 線路； 一感測電路，藉以按照該等感測單元之交互電容内的 變化來偵測第一感測信號，俾產生對應於該等變化的第二 感測信號； 一處理器’藉以基於來自該感測電路的第二感測信號 以決定一碰觸位置；以及 —一主動式電筆’此者分離於該觸控螢幕面板並經組態 又定以在田4主動式電筆趨近於或接觸到該觸控螢幕面板 時輸出—主動式電筆電場’肖電場輸出係同步於該等驅動 ^ 5虎之辱區動七號，而此信號係經施加於麵接至該等感測 單70中鄰近》亥主動式電筆之一感測單元的一驅動線路。 2·如中1專利圍第i項所述之觸控蟹幕系統，其中該 主動式電筆包含： -電場感測器’藉以感測由該驅動信號所產生的電場； 仏號產生器，藉以根據由該驅動信號所產生的電場 以產生一信號； 一電場發射器 加以放大俾輸出該主動式 藉以將由該信號產生 器所產生的信號 電筆電場；以及 33 201118682 -電力來源’藉以將電力供應予該電場感測器、該信 號產生益及該電場發射器。 3·如申請專利範圍第2項所述之觸控螢幕系統，其中該 信號產生器所產生的信號為具有與該驅動信號相同之㈣ 的AC電壓。 4·如申請專利範圍第2項所述之觸控勞幕系統，其中該 電場發射器包含-非反相放大器，藉以維持由該信號產= 器所產生之信號的相位，藉以放大該信號且輸出該主動式 電筆電場。 5.如申請專利範圍第2項所述之觸控螢幕系統，其中該 電場發射器包含一反相放大器，藉以逆反由該信號產生器 所產生之信號的相位，藉以輸出該主動式電筆電場。 6 ·如申請專利範圍第5項所述之觸控螢幕系統，其中該 主動:)電筆進一步包含—頻率轉換器，藉以轉換由該信號 產生器所產生之AC電壓的頻率。 7.如申請專利範圍第丨項所述之觸控螢幕系統，其中該 感測電路包含： 位準偵測器，藉以偵測該第一感測信號的位準，以 及 ， 一 ADC，藉以將該等複數個感測信號轉換成該等第二 感測信號，藉以將該等第二感測信號提供予該處理器。 、8.如申請專利範圍第7項所述之觸控螢幕系統，其中該 感測電路進—步包含—頻率濾波器，#以針對該等第—感 測h 5虎中具有一特定頻率的信號進行濾波。 34 201118682 9. 如申請專利範圍第8項所述之觸控螢幕系統，其中該 頻率濾波器包含一帶通濾波器。 10. 如申請專利範圍第i項所述之觸控螢幕系統，其中 該等複數條驅動線路及該等複數條感測線路係位於一透明 基板上的不同疊層處而一絕緣層係經介置於其間，並且人 有透明導電材料。 3 11. 如申請專利範圍第1項所述之觸控螢幕系統，其中 該交互電容係經構成於該等感測單元之内該等驅動線路與 感測線路間的交叉範圍處。 * 12·如申請專利範圍第丨丨項所述之觸控螢幕系統，其中 該等感測單元係經組態設定以，當驅動信號自該驅動電路 供應至與該等感測單元相耦接的驅動線路時，將對應於其 等之交互電容的感測信號供應予該等所轉接至的感測線 路0 13.—種驅動一觸控螢幕系統的方法，其包含： 以一手指及/或一主動式電筆趨近於或接觸到一觸控螢 幕面板之複數個感測單元裡的至少一感測單元； t將一驅動信號施加於多條驅動線路中一經耦接於該手 指及/或該主動式電筆所趨近於或接_之至少—感測= 的驅動線路； 自該主動式電筆產生—主動式電筆電，此電場產生 糸同步於經施加至該驅動線路的驅動信號； 改變該至少一感測單元内的交互電容，因而經施加於 μ感測線路中一 _接於該至少一感測單元之感測線路 35 201118682 的電壓或電流出現變化；以及 根據自該感測線路收到之電壓或電流上的變化’藉由 利用該至少一感測單元之交互電容的變化以決定該至少一 感測單元的位置。 14. 如申請專利範圍第n項所述之方法，其中進一步包 含： 經由該等驅動線路將該等驅動信號循序地施加於.位在 該等驅動線路及感測線路交叉範圍處的感測單元。 15. 如申請專利範圍第1 3項所述之方法，進一步包含， 當決定該至少一感測單元的位置時，對當以手指接觸到該 至少一感測單元時所產生之交互電容上的變化和當以主動 式電華接觸到該至少一感測單元時所產生之交互電容上的 變化加以區分。 1 6 _如申請專利範圍第13項所述之方法，其中自該主動 式電筆產生一主動式電筆電場包含： 感測一藉由將該驅動信號施加於經耦接至該主動式電 筆趨近於或接觸到之至少一感測單元的驅動線路所產生之 電場； 產生一對應於該所感測電場的AC電塵；以及 放大該AC電塵’藉以輸出該主動式電筆電場。 1 7 ·如申晴專利範圍第16項所述之方法，並中夺a匸 壓具有與該驅動信號相同的相位。 18_如申請專利範圍第16項所述之方半社丄 乃忐，其中該經放大 AC電壓可令其相位反相以供輸出作為該 乡主動式電筆電場。 36 201118682 1 9.如申請專利範圍第1 8項所述之方法，進一步包含轉 換該AC電壓的頻率。 八、圖式. (如次頁） 37