TW201430665A

TW201430665A - 觸控感測和回饋裝置與方法

Info

Publication number: TW201430665A
Application number: TW102131675A
Authority: TW
Inventors: Chih-Chia Chang; Chen-Pang Kung
Original assignee: Ind Tech Res Inst
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2014-08-01
Also published as: TWI543050B; US20140204034A1; US9035894B2

Abstract

一種觸控感測和回饋裝置，可包括：回饋電極；參考電極，其與所述回饋電極電性隔絕；信號產生器，用以產生感測驅動信號以及將所述感測驅動信號傳輸到感測電極；以及信號檢測器，其耦接到檢測電極以檢測所述感測驅動信號以及基於所檢測到的感測驅動信號產生觸控動作信號。

Description

觸控感測和回饋裝置與方法

本揭露內容涉及觸控感測和回饋裝置與方法，是有關於觸控感測和觸覺回饋及其在整合裝置中的實施與應用。

觸控輸入用於各種應用中，例如用於可擕式電子裝置、機器、設備、車輛等的使用者輸入或使用者互動裝置。整合有觸控感測功能與觸覺回饋功能或者能夠提供足夠回饋強度的裝置或方法的需求也與日俱增。

在本揭露的一個實施例中，可提供一種觸控感測和回饋裝置。所述觸控感測和回饋裝置可包括：回饋電極；參考電極，其與所述回饋電極電性隔絕；信號產生器，可用以產生感測驅動信號以及將所述感測驅動信號傳輸到感測電極，所述感測電極由所述回饋電極以及所述參考電極中的一者的至少一部分組成；以及信號檢測器，其耦接到檢測電極以檢測所述感測驅動信號以及基於所檢測到的感測驅動信號產生觸控動作信號，所述檢測電極由所述回饋電極以及所述參考電極中的一者的至少一部分組成。

在本揭露的另一實施例中，可提供一種觸控感測和回饋面板。所述觸控感測和回饋面板可包括：佈置成二維陣列的多個觸控感測和回饋單元。每個觸控感測和回饋單元可包括回饋電極以及與所述回饋電極電性隔絕的參考電極。所述觸控感測和回饋面板還可包括：信號產生器，用以產生感測驅動信號且將所述感測驅動信號傳輸到所述觸控感測和回饋單元中的每一者；信號檢測器，其耦接到所述觸控感測和回饋單元中的每一者以檢測所述感測驅動信號，以及基於所檢測到的感測驅動信號以針對所述觸控感測和回饋單元中的每一者產生觸控動作信號；以及控制器，其耦接到所述信號產生器以及所述信號檢測器以基於所述觸控動作信號判斷所述多個觸控感測和回饋單元中被觸控的一個或一個以上觸控感測和回饋單元。

在本揭露的另一實施例中，可提供一種用於觸控感測和回饋控制的方法。所述方法包括：產生感測驅動信號以及將所述感測驅動信號傳輸到觸控感測和回饋裝置的感測電極；檢測所述觸控感測和回饋裝置的檢測電極處的所述感測驅動信號；以及基於所檢測到的感測驅動信號產生觸控動作信號。

在本揭露的另一實施例中，可提供一種用於控制觸控感測和回饋面板的方法，其中所述觸控感測和回饋面板包括多個觸控感測和回饋單元。所述方法包括：產生感測驅動信號的序列以及將所述感測驅動信號傳輸到所述多個觸控感測和回饋單元，其中每個觸控感測和回饋單元接收所述序列中的一個感測驅動信號；以及針對所述觸控感測和回饋單元中的每一者檢測所述對應感測驅動信號以及基於所檢測到的感測驅動信號產生觸控動作信號。

然而，應瞭解的是，上述一般描述及以下具體實施方式僅為例示性及闡釋性的，其並不能限制本揭露所欲主張之範圍。

100、500、600、700、800、900、1000‧‧‧觸控感測和回饋裝置

102、102a、102b‧‧‧參考電極

104、104a、104b‧‧‧回饋電極

106、1406‧‧‧絕緣體

108‧‧‧手指

110‧‧‧觸控感測面板

112‧‧‧觸控感測信號產生器

114、114a、114b‧‧‧觸覺回饋信號產生器

116‧‧‧觸控感測信號檢測器

118、118a、118b‧‧‧參考信號產生器

120‧‧‧選擇器

122、124‧‧‧切換器

1400‧‧‧觸控感測和回饋面板

1402‧‧‧X電極

1404‧‧‧Y電極

1800、1900‧‧‧方法流程

1810~1850、1910~1950‧‧‧步驟

Cp‧‧‧寄生電容

CF1、CF2‧‧‧電容

附圖被併入本說明書中且構成本說明書的一部分，並結合描述來說明各種實施例以及所揭露實施例的示範性觀點。在圖式中：

圖1A為說明符合一些所揭露實施例之處於感測階段的示範性觸控感測和回饋裝置的示意圖。

圖1B為說明符合一些所揭露實施例之處於回饋階段的示範性觸控感測和回饋裝置的示意圖。

圖2A為說明符合一些所揭露實施例之利用互感電容感測的示範性觸控感測和回饋裝置的示意圖。

圖2B和圖2C為說明符合一些所揭露實施例之利用自感電容感測的示範性觸控感測和回饋裝置的示意圖。

圖3A和圖3B為說明符合一些所揭露實施例之利用互感電容感測的示範性觸控感測和回饋裝置的示意圖。

圖4A和圖4B為說明符合一些所揭露實施例之利用自感電容感測的示範性觸控感測和回饋裝置的示意圖。

圖5到圖10為說明符合一些所揭露實施例之各種示範性觸控感測和回饋裝置的示意圖。

圖11為說明符合一些所揭露實施例之示範性觸控感測和回饋裝置的示意圖。

圖12A到圖12C為說明符合一些所揭露實施例之實施不同觸覺回饋的示範性觸控感測和回饋裝置的示意圖。

圖13為說明符合一些所揭露實施例之觸控感測和回饋裝置的示範性操作階段的示意圖。

圖14A為說明符合一些所揭露實施例之示範性觸控感測和回饋面板的示意圖。

圖14B和圖14C為說明符合一些所揭露實施例之圖14A的示範性觸控感測和回饋單元的示意圖。

圖15A和圖15B為說明符合一些所揭露實施例之應用感測驅動信號、回饋驅動信號以及參考驅動信號的示範性方法的信號序列。

圖16A和圖16B為說明符合一些所揭露實施例之應用感測驅動信號、回饋驅動信號以及參考驅動信號的另一示範性方法的信號序列。

圖17A和圖17B為說明符合一些所揭露實施例之應用感測驅動信號、回饋驅動信號以及參考驅動信號的又一示範性方法的信號序列。

圖18為符合一些所揭露實施例之用於觸控感測和回饋控制的示範性方法的流程圖。

圖19為符合一些所揭露實施例之用於控制觸控感測和回饋面板的示範性方法的流程圖。

現將詳細參考本揭露之示範性實施例，在附圖中說明所述示範性實施例之實例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件代表相同或類似部分。

本揭露內容的實施例可涉及觸控感測和回饋裝置以及用於觸控感測和回饋控制的方法。術語“觸控感測和回饋”可以是涉及在整合裝置中實施觸控感測功能和觸覺回饋功能兩者的任何技術。觸控感測可包含檢測觸控感測裝置之表面上的觸控動作(touch action)。觸控動作可由使用者使用其手指或者使用傳導介質(例如，觸控筆)執行。觸控動作可包含：接觸觸控，例如，當使用者的手指/傳導介質接觸到觸控感測裝置(touch sensitive device)的表面時；以及非接觸觸控，例如，當使用者的手指/傳導介質靠近或幾乎接觸到觸控感測裝置的表面時。在一些示範性實施例中，可藉由檢測基於執行觸控動作所引起的電容改變來檢測出觸控動作。觸控感測裝置可以是能夠感測(例如，檢測)觸控動作的任何裝置。觸覺回饋可以是基於電荷交換(例如，電信號)而讓使用者手指(直接或透過傳導介質)感應到不同觸覺感受的現象。在一些示範性實施例中，觸覺回饋可通過具有預定電壓和頻率的電信號來實現。觸控感測和回饋設備或裝置可以是整合有觸控感測功能和觸覺回饋功能兩種功能的設備或裝置。

圖1A和圖1B說明符合一些所揭露實施例之分別在觸控感測階段以及觸覺回饋階段操作的觸控感測和回饋裝置。請參閱圖1A，觸控感測和回饋裝置100包括參考電極102、回饋電極104，以及在參考電極102與回饋電極104之間提供電性隔絕的絕緣體106。當未發生觸控動作時，觸控感測和回饋裝置100在參考電極102與回饋電極104之間具有寄生電容(parasitic capacitance)Cp。

當觸控動作發生時，例如，當使用者的手指108觸碰到觸控感測和回饋裝置100的表面時，手指108與回饋電極104之間產生了電容CF1，且手指108與參考電極102之間產生了另一電容CF2。因此，回饋電極104與參考電極102之間的電容可能會因為觸控動作而改變。另外，對回饋電極104單獨(或對參考電極102單獨)量測到的自感電容(self capacitance)也可能會改變(例如，有關接地點和中性點的共同參考點)。藉由檢測電容改變，即可感測出觸控動作。

圖1B繪示了觸控感測和回饋裝置100的回饋階段。當未感測到觸控動作時，無回饋驅動信號會被施加到回饋電極104。當感測到觸控動作時，例如，當使用者的手指108在觸控感測和回饋裝置100上觸碰時，回饋驅動信號可被施加到回饋電極104，從而在回饋電極104上產生正電荷(如圖1B所示)。作為回應的是，手指108感應到負電荷，導致使用者感受到觸覺回饋。當回饋驅動信號的電壓改變時，回饋電極104上會產生負電荷(未圖示)且手指108可能會感應到正電荷(未圖示)。手指108所感應到的電荷量以及手指108中的正電荷與負電荷之間的交替速率可以決定使用者感覺到的觸覺種類。手指108所感應到的正/負電荷量可與回饋驅動信號的電壓有關(例如，成正比)。手指108中的正電荷與負電荷之間的交替速率可以與回饋驅動信號的頻率有關。因此，藉由控制回饋驅動信號的電壓與頻率，即可產生讓使用者感覺到不同的觸覺。

除了回饋驅動信號以外，還可將參考驅動信號施加到參考電極102以增強觸覺的強度。舉例來說，可將接地或中性參考驅動信號施加到參考電極102以維持參考電極102的接地或電中性狀態，亦即，將參考電極102維持於例如電接地或電中性的預設固定電位，但並不限制於此。因為手指108還觸碰了參考電極102，所以手指108可保持於接地或電中性狀態，同時手指108的指尖部分可體驗到電荷的感應和/或交替。與非接地情形相比，引入參考電極102以及參考驅動信號可在回饋驅動信號的電壓維持相同的情況下加強觸覺感應，或在相同的觸覺感應下可降低回饋驅動信號的電壓。

圖2A所示的示意圖說明了符合一些所揭露實施例之利用互感电容(mutual capacitance)感測的觸控感測和回饋裝置示範性實施例。如本文中使用，互感电容感測指的是基於兩個電極之間(例如，感測電極與檢測電極之間)的電容改變來感測觸控動作的技術。請參閱圖2A，當手指108執行觸控動作時，在手指108與回饋電極104之間會產生電容CF1，且在手指108與參考電極102之間會產生電容CF2。因此，回饋電極104(例如，感測電極)與參考電極102(例如，檢測電極)之間的電容不再等於寄生電容Cp，其中Cp為觸控動作發生之前的數值。在一些示範性實施例中，參考電極102可作為感測電極，且回饋電極104可作為檢測電極。藉由監視或測量回饋電極104與參考電極102之間的電容改變，即可檢測出觸控動作的發生。

圖2B和圖2C為說明符合一些所揭露實施例之利用自感電容感測的示範性觸控感測和回饋裝置示意圖。如本文中使用，自感電容感測指的是基於單一電極上的自感電容改變來感測觸控動作的技術。舉例來說，在圖2B中，不是如圖2A所示地量測回饋電極104與參考電極102之間的電容，而是回饋電極104的自感電容可用作觸控動作發生的感測器(indicator)。在一些示範性實施例中，可相對於共同點(例如，接地或中性)量測回饋電極104的自感電容，且自感電容的數值可與電容CF1有關。在圖2C中，可量測參考電極102的自感電容以將其用作為感測器，且其數值可與電容CF2有關。

圖3A為說明利用互感电容感測之示範性實施例的示意圖。在圖3A中，觸控感測信號產生器112可產生感測驅動信號且通過切換器122以將感測驅動信號傳輸到例如用作感測電極的回饋電極104。觸控感測信號產生器112可包含適於產生電信號的任何信號產生器和/或信號源，例如，電壓源、電流源、函數產生器(function generator)、間距產生器、任意波形產生器、數位模式產生器、頻率產生器等。感測驅動信號可包含類比域(analog domain)或數位域(digital domain)中的正弦波信號、方波信號、三角波信號或者其它任何重複或非重複性的電子信號。切換器122可包含類比或數位切換裝置(例如，多工器)。觸控感測信號檢測器116透過第二切換器124以耦接到例如用作檢測電極的參考電極102，藉以檢測施加到回饋電極104的感測驅動信號。

參考電極102上檢測到的感測驅動信號可能並不會與施加到回饋電極104的感測驅動信號相同，這是歸因於例如回饋電極104與參考電極102之間的阻抗(阻抗例如可與這兩個電極之間的電阻和電容有關)。從所檢測到的感測驅動信號，觸控感測信號檢測器116可檢測回饋電極104與參考電極102之間的電容改變，並且基於所述電容改變來判斷觸控動作是否發生。所述判斷可以透過例如基於所檢測到的信號或其變化是否達到預定閾值的類比電信號轉換而實現。所述判斷亦可透過例如使用整合控制器/處理器或耦接到其之外部控制器/處理器的數位信號處理而實現。基於所述判斷，即可產生觸控動作信號(例如，“是”或“否”)以指示觸控動作是否發生。

觸控動作信號可由觸覺回饋信號產生器114、參考信號產生器118和/或選擇器120所接收。選擇器120可耦接到切換器122和124以控制其信號傳輸通道。舉例來說，在從觸控感測信號檢測器116接收到指示為觸控動作發生的“是”觸控動作信號後，選擇器120可控制切換器122以將其信號傳輸通道從觸控感測信號產生器112切換到觸覺回饋信號產生器114，控制切換器124以將其信號傳輸通道從觸控感測信號檢測器116切換到參考信號產生器118。觸覺回饋信號產生器114可接著產生回饋驅動信號，透過切換器122以將回饋驅動信號傳輸到回饋電極104。參考信號產生器118可產生參考驅動信號，透過切換器124將參考驅動信號傳輸到參考電極102。回饋驅動信號可包含觸覺感測之電壓和頻率的電信號。參考驅動信號可經配置將參考電極102維持於電中性或接地狀態(例如，將參考電極連接到接地或電中性的預設固定電位)，藉以增強回饋觸覺的強度。

在圖3A示範性實施例中，觸控感測信號產生器112、觸覺回饋信號產生器114以及切換器122可由虛線框而被分組在一起，藉以指示這三個元件可被任選地整合到單一裝置中。觸控感測信號檢測器116、參考信號產生器118以及切換器124可被任選地整合到單一裝置中，而且包含回饋電極104、參考電極102以及絕緣體106的觸控感測和回饋裝置100可被任選地整合到單一裝置中。在一些示範性實施例中，圖3A所示的元件可為分離的裝置或可按其它方式分組或整合。因此，使用圖3A中所示的虛線框分組僅為許多可能實施方案的一個實例，且不應視為對本揭露內容之範圍的限制。其它圖中所示的虛線框也僅用於示範性實施例說明之目的。

圖3B為說明利用互感电容感測之另一實施例的示意圖。在圖3B中，參考電極102用作感測電極，觸控感測信號產生器112所產生的感測驅動信號可被傳輸到所述感測電極；而回饋電極104可用作檢測電極，檢測電極透過切換器124以耦接到觸控感測信號檢測器116。在觸控感測信號檢測器116檢測到觸控動作之後，觸控感測信號檢測器116產生觸控動作信號，選擇器120可控制切換器122和124以基於觸控動作信號來切換信號傳輸通道。參考信號產生器118可將參考驅動信號傳輸到參考電極102，觸覺回饋信號產生器114可將回饋驅動信號傳輸到回饋電極104以提供觸覺回饋。

圖4A為說明利用自感電容感測之示範性實施例的示意圖。在圖4A中，觸控感測信號檢測器116耦接到回饋電極104，藉以於感測驅動信號被施加到回饋電極104時檢測回饋電極104的自感電容(例如，回饋電極104同時用作感測電極以及檢測電極)。基於回饋電極104之自感電容的改變，觸控感測信號檢測器116可產生觸控動作信號。基於觸控動作信號，觸覺回饋信號產生器114產生回饋驅動信號，透過已切換信號傳輸通道的切換器122將回饋驅動信號傳輸到回饋電極104，參考信號產生器118可產生參考驅動信號以將參考驅動信號傳輸到參考電極102。

圖4B為說明利用自感電容感測之另一示範性實施例示意圖。在圖4B中，觸控感測信號檢測器116耦接到參考電極102，藉以於感測驅動信號被施加到參考電極102時檢測參考電極102的自感電容(例如，參考電極102同時用作感測電極以及檢測電極)。基於參考電極102之自感電容的改變，觸控感測信號檢測器116可產生觸控動作信號。基於觸控動作信號，參考信號產生器118可產生參考驅動信號，並且通過已切換信號傳輸通道的切換器122而將參考驅動信號傳輸到參考電極102，甚至觸覺回饋信號產生器114還可產生回饋驅動信號以將回饋驅動信號傳輸到回饋電極104。

圖5為說明利用兩個回饋電極之示範性實施例的示意圖。在圖5中，觸控感測和回饋裝置500包含參考電極102、絕緣體106，以及兩個回饋電極104a和104b。回饋電極104a用作感測電極，而回饋電極104b則用作檢測電極。在觸控感測階段，觸控感測信號產生器112可產生感測驅動信號，透過切換器122將感測驅動信號傳輸到回饋電極104a。另外，耦接到回饋電極104b的觸控感測信號檢測器116可基於在回饋電極104b上所檢測到的信號來檢測回饋電極104a與104b之間的互感电容。一旦檢測到觸控動作，兩個觸覺回饋信號產生器114a和114b便可產生回饋驅動信號以分別傳輸到回饋電極104a和104b。參考信號產生器118可產生並傳輸參考驅動信號至參考電極102。

圖6為說明利用兩個回饋電極之另一示範性實施例的示意圖。與圖5相比，圖6繪示了觸控感測和回饋裝置600，其中兩個回饋電極104a和104b分別佈置在觸控感測和回饋裝置600的左下部和右下部，而參考電極102則佈置在觸控感測和回饋裝置600之頂部相對於兩個回饋電極104a和104b之間。此外，圖6的其它元件係類似於圖5的元件。

圖7為說明利用兩個參考電極之示範性實施例的示意圖。與圖6相比，圖7繪示了觸控感測和回饋裝置700，其中兩個參考電極102a和102b分別佈置在觸控感測和回饋裝置700的左上部和右上部，而回饋電極104可佈置在觸控感測和回饋裝置700之底部相對於兩個回饋參考電極102a和102b之間。在圖7中，欲檢測的互感电容為兩個參考電極102a與102b之間的互感电容。舉例來說，參考電極102a用作從觸控感測信號產生器112接收感測驅動信號的感測電極，而參考電極102b則用作耦接到觸控感測信號檢測器116的檢測電極。此外，圖7的其它元件係類似於圖5和圖6的元件。

圖8為說明利用兩個參考電極之另一示範性實施例的示意圖。圖8繪示了觸控感測和回饋裝置800，其中兩個參考電極102a和102b佈置在觸控感測和回饋裝置800的左側，而回饋電極104則佈置在觸控感測和回饋裝置800的右側。觸控感測和回饋裝置800也可被視為具有額外參考電極的觸控感測和回饋裝置100。此外，圖8的其它元件係類似於圖7的元件。

儘管以上圖式中只繪示了兩個回饋電極(例如，圖5和圖6)或兩個參考電極(例如，圖7和圖8)，但可將任何數目的回饋/參考電極整合到觸控感測和回饋裝置中，一切端視實際設計/應用需求而論。

圖9為說明利用觸控感測面板之示範性實施例的示意圖。在圖9中，觸控感測和回饋裝置900包含類似於觸控感測和回饋裝置100的回饋部分以及包括觸控感測面板110的感測部分。觸控感測面板110可用以實施觸控動作檢測功能。舉例來說，觸控感測信號產生器112可產生感測驅動信號，並且將所產生的感測驅動信號傳輸到觸控感測面板110。耦接到觸控感測面板110的觸控感測信號檢測器116可基於所檢測到的感測驅動信號以檢測是否發生了任何的觸控動作。一旦檢測到觸控動作，觸覺回饋信號產生器114就可產生回饋驅動信號，並且將所產生的回饋驅動信號傳輸到回饋電極104。甚至，參考信號產生器118還可產生參考驅動信號，並且將所產生的參考驅動信號傳輸到參考電極102。

圖10為說明利用觸控感測面板之另一示範性實施例的示意圖。與圖9相比，圖10繪示了觸控感測和回饋裝置1000，其中觸控感測面板110佈置在觸控感測和回饋裝置1000的左側。此外，圖10的其它元件係類似於圖9的元件。

圖11為說明觸控感測和回饋裝置的另一示範性實施例示意圖。圖11繪示了回饋電極104嵌入到絕緣體106中的實施例。回饋電極104可完全或部分嵌入到絕緣體106中，或附著在絕緣體106的表面上，或以任何其它方式佈置，只要回饋電極104與參考電極102電性絕緣便可。在一些示範性實施例中，回饋電極104可被一層絕緣材料覆蓋以與參考電極102絕緣。參考電極102可按任何方式佈置，只要其至少一部分可被使用者觸碰到即可。在一些示範性實施例中，參考電極102的至少一部分未被絕緣材料覆蓋且為外露的。

圖12A到圖12C為說明符合一些所揭露示範性實施例之實施不同觸覺回饋的觸控感測和回饋裝置示意圖。圖12A繪示了回饋使裝置的表面摸起來光滑的情形。在這個實例中，回饋驅動信號的電壓為200V且頻率為0Hz(例如，DC電壓)。圖12B繪示了使裝置的表面摸起來粗糙的回饋。在這個實例中，回饋驅動信號的電壓為200V且頻率為50Hz。圖12C繪示了使裝置的表面摸起來不平坦的回饋。在這個實例中，回饋驅動信號的電壓為200V且頻率為100Hz。在一些實施例中，回饋驅動信號的頻率範圍可從10Hz到20KHz。在一些實施例中，參考驅動信號的頻率範圍可從0Hz(DC)到500MHz。在一些實施例中，感測驅動信號的頻率範圍可從1KHz到500MHz。也可使用其它的電壓和頻率來產生不同的觸覺感受。

圖13為說明符合一些所揭露示範性實施例之觸控感測和回饋裝置的一實施例操作階段示意圖。在圖13中，包括有回饋電極104、參考電極102以及絕緣體106的觸控感測和回饋裝置可具有三個操作階段。左上角所示的階段為感測階段，其中感測驅動信號接通(ON)，且觸控感測信號檢測器透過互感电容或自感電容來檢測感測驅動信號。右上角所示的階段為回饋階段，其中感測驅動信號切斷(OFF，例如，歸因於信號傳輸通道的切換)，而回饋信號(包含回饋驅動信號以及參考驅動信號)接通。基於由觸控感測信號檢測器116產生的觸控動作信號，可從感測階段轉變到回饋階段。圖13下方的階段為感測信號以及回饋信號兩者都切斷(OFF)的階段。這個階段可視為從回饋階段到感測階段的轉變階段，且其可持續一段時間。圖14A為說明符合一些所揭露實施例之示範性觸控感測和回饋面板1400的示意圖。觸控感測和回饋面板1400可包含佈置成二維陣列的多個電極。如圖14A所示，電極可呈菱形形狀且按行或列連接。透過連接器X1、X2、X3……按列(row)連接的電極為X電極1402，而透過連接器Y1、Y2、Y3……按行(column)連接的電極為Y電極1404。

圖14B和圖14C為說明符合一些所揭露示範性實施例之圖14A的觸控感測和回饋單元示意圖。在圖14B所示的實施例中，X電極1402用作回饋電極，而Y電極1404可用作參考電極。因此，Y電極1404的頂面暴露，而X電極1402則由絕緣體1406覆蓋。在圖14C所示的實例中，Y電極1404用作回饋電極，而X電極1402可用作參考電極。因此，X電極1402的頂面暴露，而Y電極1404可由絕緣體1406覆蓋。對於圖14B和圖14C所示的任一實施例，互感电容感測技術(例如，圖3A或圖3B)或自感電容感測技術(例如，圖4A或圖4B)都可用以向X和/或Y電極提供感測驅動信號、回饋驅動信號和/或參考驅動信號。

圖15A繪示了符合一些所揭露示範性實施例之將感測驅動信號以及回饋驅動信號施加到觸控感測和回饋面板(例如，圖14A)中的X電極1402(例如，圖14B)的示範性信號。圖15B繪示了符合一些所揭露實施例之檢測所施加的感測驅動信號以及將參考驅動信號施加到觸控感測和回饋面板(例如，圖14A)中的Y電極1404(例如，圖14B)的對應信號序列。觸控感測和回饋面板(例如，觸控感測和回饋面板1400)可包括佈置成列(例如，圖14A中的X1、X2、X3……)和行(例如，圖14A中的Y1、Y2、Y3……)的多個觸控感測和回饋單元(例如，X電極1402)以及多個參考單元(例如，Y電極1404)。在圖15A中，觸控感測驅動信號可由一個或一個以上的觸控感測驅動信號產生器產生，且其可以被傳輸到多個觸控感測和回饋單元。以觸控感測和回饋面板1400為例，觸控感測驅動信號可逐列施加到X電極。如圖15A所示，觸控感測驅動信號首先施加到第一列X1，接著施加到第二列X2，接著施加到第三列X3……。在各列已經被施加了信號之後，可開始另一個週期(cycle)且信號施加將重複。如圖15B所示，參考電極Y1、Y2、Y3……可用以逐行檢測所施加的感測驅動信號。一旦檢測到觸控動作，便可產生對應的觸控動作信號以指示一個或一個以上的觸控感測和回饋單元正被觸碰。因此，被觸碰之觸控感測和回饋單元的子集合可被判斷出，以施加回饋和參考信號。舉例來說，在圖15A和圖15B中，觸控動作是透過手指接近或按壓由X1-X3以及Y1-Y3所界定之區域來指示的。在施加了感測驅動信號之後，將回饋驅動信號施加到X1、X2和X3(如圖15A所示)，且在檢測到所施加的感測驅動信號之後施加參考驅動信號(如圖15B所示)。一旦觸控動作結束，則在施加了感測驅動信號以及檢測到感測驅動信號之後，不會相應地施加回饋驅動信號以及參考驅動信號。在一些實施例中，感測驅動信號不是逐列施加，而是可採逐行地施加，或是可採以多個觸控感測和回饋單元的總數的至少一部分的任何方式施加。信號施加的方式可使用於具有不同列數和行數的面板。圖15A和圖15B所示的信號可稱作各線間信號序列(inter linear signal sequence)。在各線間信號序列中，回饋信號或參考信號可以在適當的時間點被恰當地施加，且此時間點可以為：跟在觸控感測驅動信號後的觸控動作被檢測到之後，且在下一觸控感測驅動信號被施加到同一列或行之前。

以上描述是基於互感电容感測技術(例如，圖3A或圖 3B)所做的說明/解說。然而，亦可基於自感電容感測技術(例如，圖4A或圖4B)來使用類似的信號施加序列。兩者間的差異係在於對所施加之感測驅動信號的檢測不在由Y電極完成，而是由X電極完成。

圖16A繪示了符合一些所揭露示範性實施例之將感測驅動信號以及回饋信號施加到觸控感測和回饋面板(例如，圖14A)中的X電極1402(例如，圖14B)的另一示範性信號序列。圖16B繪示了符合一些所揭露實施例之檢測所施加的感測驅動信號以及將參考驅動信號施加到觸控感測和回饋面板(例如，圖14A)中的Y電極1404(例如，圖14B)的對應信號序列。在圖16A中，可使用另一各線間序列，其中可在已施加一個完整週期的感測驅動信號之後，施加(例如，按順序施加)一個或一個以上回饋驅動信號。如圖16A所示，可在前一個週期中的觸控感測驅動信號已施加完且判斷出由X1-X3界定的區域被觸摸之後，將回饋驅動信號施加(例如，按順序施加)到X1、X2和X3。類似地，在圖16B中，可在已掃描完Y電極以檢測觸控感測驅動信號且判斷出由Y1-Y3界定的區域被觸碰之後，將參考驅動信號施加(例如，按順序施加)到Y1、Y2和Y3。與上文關於圖15A和圖15B論述的各線間方法(本文中稱作第一種各線間方法)相比，圖16A和圖16B所示的各線間方法(本文中稱作第二種各線間方法)在電極的對應列(或行)已被施加信號或被掃描之後，等到在將回饋驅動信號或參考驅動信號施加到被觸碰電極之前的前一週期中已對電極的各列(或行)施加了信號或進行了掃描之後，才施加回饋驅動信號或參考驅動信號，可按順序施加回饋驅動信號或參考驅動信號。

以上描述是基於互感电容感測技術(例如，圖3A或圖 3B)所做的說明/解說。然而，可基於自感電容感測技術(例如，圖4A或圖4B)來使用類似的信號施加序列。兩者間的差異係在於對所施加之感測驅動信號的檢測不在由Y電極完成，而是由X電極完成。

圖17A繪示了符合一些所揭露示範性實施例之將感測驅動信號以及回饋信號施加到觸控感測和回饋面板(例如，圖14A)中的X電極1402(例如，圖14B)的又一示範性信號序列。圖17B繪示了符合一些所揭露實施例之檢測所施加的感測驅動信號以及將參考驅動信號施加到觸控感測和回饋面板(例如，圖14A)中的Y電極1404(例如，圖14B)的對應信號序列。在圖17A中，可使用各框間序列(inter frame sequence)，其中可在已施加一個完整週期的感測驅動信號之後，同時施加一個或一個以上的回饋驅動信號。如圖17A所示，在前一個週期中的觸控感測驅動信號已施加完且判斷出由X1-X3所界定的區域被觸碰之後，同時施加回饋驅動信號。類似地，在圖17B中，在已掃描完的Y電極以檢測觸控感測驅動信號且判斷出由Y1-Y3所界定的區域被觸碰之後，將參考驅動信號同時施加到Y1、Y2和Y3。與關於圖16B論述的各線間方法相比，所述各框間方法可同時施加回饋驅動信號或參考驅動信號，而不是按順序施加回饋驅動信號或參考驅動信號。

值得注意的是，以上描述是基於互感电容感測技術(例如，圖3A或圖3B)所做的說明/解說。然而，亦可基於自感電容感測技術(例如，圖4A或圖4B)來使用類似的信號施加。兩者間的差異係在於對所施加之感測驅動信號的檢測不在由Y電極完成，而是由X電極完成。

對於圖14C所示的X電極和Y電極的配置，亦可使用類似的技術。圖14B與圖14C之間的差異係在於X電極與Y電極被調換了。

圖18為符合一些所揭露示範性實施例之用於觸控感測和回饋控制的方法流程圖。如圖18所示，方法流程1800可包含一系列步驟，其中一些部分可為任選的。作為舉例的實施例，在步驟1810中，方法流程1800可包括產生感測驅動信號(例如，透過觸控感測信號產生器112)以及將感測驅動信號傳輸到觸控感測和回饋裝置(例如，觸控感測和回饋裝置100)的感測電極(例如，圖3A中用作感測電極的回饋電極104)。在一個實施例中，觸控感測信號產生器可執行這些步驟中的一者或兩者。在步驟1820中，方法流程1800可包括檢測觸控感測和回饋裝置之檢測電極(例如，圖3A中用作檢測電極的參考電極102)處的感測驅動信號(例如，透過觸控感測信號檢測器116)。在一個實施例中，觸控感測信號檢測器可執行這個步驟。在步驟1830中，方法流程1800可包括基於所檢測到的感測驅動信號以產生觸控動作信號(例如，透過觸控感測信號產生器116)。在一個實施例中，觸控感測信號產生器可執行這個步驟。在步驟1840中，方法流程1800可包括基於觸控動作信號以產生回饋驅動信號(例如，透過圖3A中的觸覺回饋信號產生器114)，將回饋驅動信號傳輸到觸控感測和回饋裝置的回饋電極(例如，回饋電極104)。在一個實施例中，觸覺回饋信號產生器114可執行這些步驟中的一者或兩者。在步驟1850中，方法流程1800可包括基於觸控動作信號以產生參考驅動信號 (例如，通過圖3A中的參考信號產生器118)，將參考驅動信號傳輸到觸控感測和回饋裝置的參考電極(例如，參考電極102)以將參考電極維持於電中性或接地狀態，其中參考電極與回饋電極電性隔絕(例如，透過絕緣體106)。在一個實施例中，參考信號產生器118可執行這些步驟中的一者或一者以上。

圖19為符合一些所揭露示範性實施例之用於控制觸控感測和回饋面板的方法流程圖。如圖19所示，方法流程1900可包含一系列步驟，其中一些步驟可為任選的。作為舉例的實施例，在步驟1910中，方法流程1900可包括產生感測驅動信號(例如，圖15~17所示的觸控感測驅動信號)的序列以及將感測驅動信號傳輸到多個觸控感測和回饋單元(例如，圖14中的觸控感測和回饋單元)，其中每個觸控感測和回饋單元接收所述序列中的一個感測驅動信號。在步驟1920中，方法流程1900可包括針對每個觸控感測和回饋單元檢測對應感測驅動信號以及基於所檢測到的感測驅動信號產生觸控動作信號。在步驟1930中，方法流程1900可包括基於觸控動作信號判斷多個觸控感測和回饋單元中被觸碰的一個或一個以上的觸控感測和回饋單元。在步驟1940中，方法流程1900可包括產生回饋驅動信號(例如，透過觸覺回饋信號產生器114)，並且將回饋驅動信號傳輸到被觸碰的一個或一個以上的觸控感測和回饋單元的回饋電極(例如，回饋電極104)。在步驟1950中，方法流程1900可包括產生參考驅動信號(例如，透過參考信號產生器118)，並且將參考驅動信號傳輸到被觸碰的一個或一個以上的觸控感測和回饋單元的參考電極(例如，參考電極102)以將參考電極維持於電中性或接地狀態。

在以上描述中，基於說明的目的，將各個方面、步驟或元件一起分組到單一實施例中。

此外，在考慮了本揭露內容的詳細說明以及實踐之後，所屬領域的技術人員將瞭解，可在不脫離如所主張的本揭露內容之範圍的情況下對所揭露的系統和方法做出各種修改和變化。因此，雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

100‧‧‧觸控感測和回饋裝置

102‧‧‧參考電極

104‧‧‧回饋電極

106‧‧‧絕緣體

112‧‧‧觸控感測信號產生器

114‧‧‧觸覺回饋信號產生器

116‧‧‧觸控感測信號檢測器

118‧‧‧參考信號產生器

120‧‧‧選擇器

122、124‧‧‧切換器

Claims

一種觸控感測和回饋裝置，包括：回饋電極；參考電極，其與所述回饋電極電性隔絕；信號產生器，用以產生感測驅動信號以及將所述感測驅動信號傳輸到感測電極，其中所述回饋電極以及所述參考電極中的一者的至少第一部分用作所述感測電極；以及信號檢測器，其耦接到檢測電極以檢測所述感測驅動信號以及基於所檢測到的感測驅動信號產生觸控動作信號，其中所述回饋電極以及所述參考電極中的一者的至少第二部分用作所述檢測電極。
如申請專利範圍第1項所述的觸控感測和回饋裝置，其中所述信號產生器經配置以：反應於所述觸控動作信號以產生並傳輸對應的驅動信號至所述回饋電極與所述參考電極；以及反應於傳輸至所述參考電極的驅動信號以將所述參考電極維持於一預設固定電位。
如申請專利範圍第2項所述的觸控感測和回饋裝置，其中所述信號產生器經更配置以：基於所述觸控動作信號產生回饋驅動信號以及將所述回饋驅動信號傳輸到所述回饋電極；以及基於所述觸控動作信號產生參考驅動信號以及將所述參考驅動信號傳輸到所述參考電極，其中，所述參考驅動信號將所述參考電極維持於電接地或電中性。
如申請專利範圍第3項所述的觸控感測和回饋裝置，其中所述感測電極與所述檢測電極相同或電連接到所述檢測電極。
如申請專利範圍第3項所述的觸控感測和回饋裝置，其中所述觸控動作信號反映使用者或使用者物件是否觸碰或接近所述檢測電極。
如申請專利範圍第3項所述的觸控感測和回饋裝置，其中所述信號產生器包含以下至少一者：觸控感測信號產生器，用以產生所述感測驅動信號；觸覺回饋信號產生器，用以產生所述回饋驅動信號；以及參考信號產生器，用以產生所述參考驅動信號。
如申請專利範圍第6項所述的觸控感測和回饋裝置，其中所述信號產生器包含所述觸控感測信號產生器以及所述觸覺回饋信號產生器，且所述觸控感測和回饋裝置更包括：選擇器，其耦接到所述觸控感測信號產生器、所述觸覺回饋信號產生器以及所述回饋電極，其中所述選擇器基於所述觸控動作信號而選擇所述感測驅動信號或所述回饋驅動信號中的一者以傳輸到所述回饋電極。
如申請專利範圍第6項所述的觸控感測和回饋裝置，其中所述信號產生器包含所述觸控感測信號產生器以及所述參考信號產生器，且所述觸控感測和回饋裝置更包括：選擇器，其耦接到所述觸控感測信號產生器、所述參考信號產生器以及所述參考電極，其中所述選擇器基於所述觸控動作信號而選擇所述感測驅動信號或所述參考驅動信號中的一者以傳輸到所述參考電極。
如申請專利範圍第6項所述的觸控感測和回饋裝置，其中所述信號產生器包含所述觸覺回饋信號產生器，且所述觸控感測和回饋裝置更包括：選擇器，其耦接到所述信號檢測器、所述觸覺回饋信號產生器以及所述回饋電極，其中所述選擇器基於所述觸控動作信號選擇以下其中一者：選擇所檢測到的感測驅動信號，以傳輸到所述信號檢測器；或選擇所述回饋驅動信號，以傳輸到所述回饋電極。
如申請專利範圍第6項所述的觸控感測和回饋裝置，其中所述信號產生器包含所述參考信號產生器，且所述觸控感測和回饋裝置更包括：選擇器，其耦接到所述信號檢測器、所述參考信號產生器以及所述參考電極，其中所述選擇器基於所述觸控動作信號選擇以下其中一者：選擇所檢測到的感測驅動信號，以傳輸到所述信號檢測器；或選擇所述參考驅動信號，以傳輸到所述參考電極。
如申請專利範圍第3項所述的觸控感測和回饋裝置，其中所述回饋電極由絕緣體覆蓋且所述參考電極暴露而無絕緣覆蓋層。
一種觸控感測和回饋面板，包括：佈置成陣列的多個觸控感測和回饋單元，其中每個觸控感測和回饋單元包括：回饋電極；以及參考電極，其與所述回饋電極電性隔絕；信號產生器，用以產生感測驅動信號且將所述感測驅動信號傳輸到每個所述觸控感測和回饋單元；信號檢測器，其耦接到每個所述觸控感測和回饋單元以檢測所述感測驅動信號，以及基於所檢測到的感測驅動信號以針對每個所述觸控感測和回饋單元產生觸控動作信號；以及控制器，其耦接到所述信號產生器以及所述信號檢測器以基於所述觸控動作信號判斷所述多個觸控感測和回饋單元中被觸碰的一個或一個以上的觸控感測和回饋單元。
如申請專利範圍第11項所述的觸控感測和回饋面板，其中所述控制器控制所述信號產生器以：產生並傳輸對應的驅動信號至被觸碰的所述一個或一個以上觸控感測和回饋單元的所述回饋電極與所述參考電極；以及將所述參考電極維持於一預設固定電位。
如申請專利範圍第13項所述的觸控感測和回饋面板，其中所述控制器控制所述信號產生器以：產生回饋驅動信號以及將所述回饋驅動信號傳輸到被觸碰的所述一個或一個以上觸控感測和回饋單元的所述回饋電極；以及產生參考驅動信號以及將所述參考驅動信號傳輸到被觸碰的所述一個或一個以上觸控感測和回饋單元的所述參考電極，其中，所述參考驅動信號經配置以將所述參考電極維持於電接地或電中性。
如申請專利範圍第14項所述的觸控感測和回饋面板，其中所述觸控動作信號反映使用者或使用者物件是否觸碰或接近對應的觸控感測和回饋單元。
如申請專利範圍第14項所述的觸控感測和回饋面板，其中所述信號產生器包含以下至少一者：觸控感測信號產生器，用以產生所述感測驅動信號；觸覺回饋信號產生器，用以產生所述回饋驅動信號；以及參考信號產生器，用以產生所述參考驅動信號。
如申請專利範圍第14項所述的觸控感測和回饋面板，其中所述回饋電極由絕緣體覆蓋且所述參考電極暴露而無絕緣覆蓋層。
一種用於觸控感測和回饋控制的方法，包括：產生感測驅動信號以及將所述感測驅動信號傳輸到觸控感測和回饋裝置的感測電極；檢測所述觸控感測和回饋裝置的檢測電極處的所述感測驅動信號；以及基於所檢測到的感測驅動信號產生觸控動作信號。
如申請專利範圍第18項所述的方法，更包括：反應於所述觸控動作信號以產生並傳輸對應的驅動信號至所述觸控感測和回饋裝置的回饋電極與參考電極；以及反應於傳輸至所述參考電極的驅動信號以將所述參考電極維持於一預設固定電位。
如申請專利範圍第19項所述的方法，更包括：基於所述觸控動作信號產生回饋驅動信號，並且將所述回饋驅動信號傳輸到所述觸控感測和回饋裝置的所述回饋電極；以及基於所述觸控動作信號產生參考驅動信號，並且將所述參考驅動信號傳輸到所述觸控感測和回饋裝置的所述參考電極，藉以將所述參考電極維持於電中性或接地狀態，其中，所述參考電極與所述回饋電極電性隔絕。
如申請專利範圍第20項所述的方法，其中所述感測驅動信號具有從1千赫茲(kHz)到500兆赫茲(MHz)的頻率範圍。
如申請專利範圍第20項所述的方法，其中所述回饋驅動信號具有從10赫茲(Hz)到2000赫茲(Hz)的頻率範圍。
如申請專利範圍第20項所述的方法，其中所述參考驅動信號具有從0赫茲(DC)到500兆赫茲的頻率範圍。
一種用於對觸控感測和回饋面板進行控制的方法，其中所述觸控感測和回饋面板包括多個觸控感測和回饋單元，所述方法包括：產生感測驅動信號的序列以及將所述感測驅動信號傳輸到所述多個觸控感測和回饋單元，其中每個觸控感測和回饋單元接收一個或一個以上的感測驅動信號；針對每個所述觸控感測和回饋單元檢測所述對應感測驅動信號以及基於所檢測到的感測驅動信號產生觸控動作信號；以及基於所述觸控動作信號判斷所述多個觸控感測和回饋單元中被觸碰的一個或一個以上觸控感測和回饋單元。
如申請專利範圍第24項所述的方法，更包括：產生並傳輸對應的驅動信號至被觸碰的所述一個或一個以上觸控感測和回饋單元的回饋電極與參考電極；以及將所述參考電極維持於一預設固定電位。
如申請專利範圍第25項所述的方法，更包括：產生回饋驅動信號，並且將所述回饋驅動信號傳輸到被觸碰的所述一個或一個以上觸控感測和回饋單元的所述回饋電極；以及產生參考驅動信號，並且將所述參考驅動信號傳輸到被觸碰的所述一個或一個以上觸控感測和回饋單元的所述參考電極，藉以將所述參考電極維持於電中性或接地狀態。
如申請專利範圍第26項所述的方法，其中在將感測驅動信號傳輸到第一列觸控感測和回饋單元之後且在將第一感測驅動信號傳輸到緊接於所述第一列的第二列的第一觸控感測和回饋單元之前，傳輸所述回饋驅動信號以及所述參考驅動信號。
如申請專利範圍第26項所述的方法，其中在第一週期中將感測驅動信號傳輸到所述多個觸控感測和回饋單元之後，但在下一週期之前，傳輸所述回饋驅動信號以及所述參考驅動信號。
如申請專利範圍第26項所述的方法，其中在第一週期中將感測驅動信號傳輸到所述多個觸控感測和回饋單元之後，但在下一週期之前，實質上同時傳輸所述回饋驅動信號以及所述參考驅動信號。