TW201901399A - 觸控顯示系統、觸控顯示方法、主動筆和觸控裝置 - Google Patents

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Abstract

一種觸控顯示系統，包括：一觸控面板；一觸控晶片，向該觸控面板發出驅動訊號；一主動筆，根據該觸控晶片的驅動訊號來發出訊號，此訊號包含一位置訊號及一ID訊號兩個段落的訊號，觸控晶片從該主動筆發出的訊號解析出該ID訊號代表的ID資料，查詢對應該ID資料的該主動筆的特性；以及一顯示面板，顯示與該主動筆的特性相應的筆的軌跡。此一主動筆與傳統麥克筆的使用方式類似，使用者容易上手。

Description

觸控顯示系統、觸控顯示方法、主動筆和觸控裝置
本發明係關於一種觸控技術，特別有關一種觸控顯示系統、觸控顯示方法、主動筆和觸控裝置。
隨著觸控面板(Touch Panel,TP)的發展，其周邊商品也開始漸漸隨之開發，觸控筆為其一類。現有觸控筆的功能越來越多，其一方面是以模擬真實的筆為目的。在現有技術中，觸控筆上存在多個按鍵，每個按鍵可以定義諸如顏色、筆尖大小的調整，一枝筆可以完成原本需要不同的筆才能完成的書寫效果。然而，此種現有的觸控筆多半透過藍牙與安裝於作業系統的軟體通訊才能實現，且對消費者來說使用這類型的觸控筆需要一段學習的過程，與使用傳統麥克筆或白板筆的經驗完全不同，降低使用的意願。
有鑑於此，有必要提出一種新的觸控顯示技術，以解決上述問題。
本發明的目的在於提供一種觸控顯示系統、觸控顯 示方法、主動筆和觸控裝置，以解決習知的觸控筆使用不便的技術問題。
為達成上述目的，本發明提供一方面提供一種觸控顯示系統，包含：一觸控面板；一觸控晶片，用以週期性地向該觸控面板發出一第一驅動訊號；一主動筆，其包含一發訊部及一收訊部，該收訊部在該觸控面板上感應該第一驅動訊號而生成一第一感測訊號，當該第一感測訊號超過一門檻值時，該發訊部發出一第二驅動訊號，該第二驅動訊號包含至少一位置訊號及一至少ID訊號，該觸控晶片自該觸控面板接收在該觸控面板上因感應該第二驅動訊號而生成的第二感測訊號，從該第二感測訊號解析出該ID訊號代表的ID資料，並查詢對應該ID資料的該主動筆的特性；以及一顯示面板，從該觸控晶片接收該主動筆的特性，並顯示與該主動筆的特性相應的筆的軌跡。
本發明另一方面提供一種觸控顯示方法，包含：向一觸控面板週期性地發出一第一驅動訊號；利用一主動筆在該觸控面板上感應該第一驅動訊號而生成一第一感測訊號；當該第一感測訊號超過一門檻值時，利用該主動筆發出一第二驅動訊號，該第二驅動訊號包含至少一位置訊號及至少一ID訊號；從該觸控面板接收在該觸控面板上因感應該第二驅動訊號而生成的第二感測訊號；從該第二感測訊號解析出該ID訊號代表的ID資料；查詢對應該ID資料的該主動筆的特性；以及依據所得出的該主動筆的特性，利用一顯示面板顯示與該主動筆的特性相應的筆的軌跡。
本發明又一方面提供一種主動筆，包含：一收訊部，其在一觸控面板上感應生成一感測訊號；一發訊部，當該感測訊號超過一門檻值時，該發訊部發出一驅動訊號，該驅動訊號包含一位置訊號及一ID訊號兩個段落的訊號，該ID訊號包含代表該主動筆的ID資料。
本發明再一方面提供一種觸控裝置，包含：一觸控面板；以及一觸控晶片，其用以從該觸控面板接收在該觸控面板感應產生的一感測訊號，從該感測訊號解析出代表一主動筆的ID資料，並查詢對應該ID資料的該主動筆的特性。
本發明中，在不需要軟體的配合下，只需要觸控晶片和主動筆的搭配，即可辨識出主動筆的特性，從而識別儲該主動筆代表的顏色、筆尖大小及/或類型等等，本發明的主動式相對於傳統的麥克筆角色，與傳統麥克筆或白板筆使用沒有太大的模式改變，可使使用者容易上手。
51‧‧‧觸控面板
52‧‧‧觸控晶片
53‧‧‧主動筆
54‧‧‧顯示面板
101‧‧‧發訊部
102‧‧‧收訊部
Cm‧‧‧互電容
Cg‧‧‧接地電容
TP_TX‧‧‧觸控面板驅動訊號
TP_RX‧‧‧觸控面板感測訊號
PEN_1、PEN_2、PEN_3‧‧‧主動筆
Pen_TX‧‧‧主動筆驅動訊號
Pen_RX‧‧‧主動筆感測訊號
S61~S67‧‧‧步驟
第1A圖顯示電容式觸控螢幕(Capacitive Touch Panel)的示意圖。
第1B圖顯示電容式觸控螢幕上TX電極和RX電極間構成耦合電容的示意圖。
第1C圖顯示電容式觸控螢幕上耦合電容和接地電容之關係的示意圖。
第2A圖顯示當沒有手指接近時量測到的發送端的電壓訊號TP_TX和接收端的電壓訊號TP_RX的示意圖。
第2B圖顯示當手指接近時量測到的發送端的電壓訊號TP_TX和接收端的電壓訊號TP_RX的示意圖。
第3圖顯示主動式觸控筆的示意圖。
第4圖顯示Pen_TX訊號中的ID資料段落訊號的示意圖。
第5圖顯示依據本發明的一種觸控顯示系統的示意圖。
第6圖顯示依據本發明的一種觸控顯示方法的流程圖。
第7A圖顯示本發明中主動筆的驅動訊號的一個例子的示意圖。
第7B圖顯示本發明中主動筆的驅動訊號的另一個例子的示意圖。
為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下參照圖式並舉實施例對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，本發明說明書所使用的詞語“實施例”意指用作實例、示例或例證，並不用於限定本發明。此外，本發明說明書和所附申請專利範圍中所使用的冠詞「一」一般地可以被解釋為意指「一個或多個」，除非另外指定或從上下文可以清楚確定單數形式。並且，在所附圖式中，結構、功能相似或相同的元件是以相同元件標號來表示。
第1A圖顯示電容式觸控螢幕(Capacitive Touch Panel)的示意圖，第1B圖顯示電容式觸控螢幕上TX電極和RX電極間構成耦合電容的示意圖，第1C圖顯示電容式觸控螢幕上耦合電容和接地電容之關係的示意圖。
如第1A圖所示，電容式觸控螢幕一般包括複數個呈排列矩陣的電極以及連接該些電極的導線。這些電極由氧化銦錫(ITO)，其形狀通常為條狀(Bar)或菱形(Diamond)。在互電容(Mutual Capacitance)的架構中，這些電極可區分為驅動電極和感測電極，相應地，導線也可分為驅動導線和感測導線，驅動導線個別連接驅動電極，感測導線個別連接感測電極。與主動式矩陣(Active Matrix)LCD的驅動方式類似的，互電容架構的驅動方式是，依序透過驅動導線向驅動電極施加脈衝電壓訊號(TP_TX，TP代表Touch Panel，即觸控面板)，相應地，依序藉由感測導線從感測電極讀取所產生的電壓訊號(TP_RX，TP代表Touch Panel，即觸控面板)。
如第1A圖和第1B圖所示，發送端(即TX端)的驅動電極和接收端(即RX端)的感測電極之間構成一互電容Cm。如第1A圖和第1C圖所示，接收端(即RX端)的感測電極和地端存在一接地電容Cg。當手指(或類似物)靠近時造成該互電容Cm的改變，從而改變了從感測電極所量測到的電壓訊號。
第2A圖顯示當沒有手指接近時量測到的發送端的電壓訊號TP_TX和接收端的電壓訊號TP_RX的示意圖。第2B圖顯示當手指接近時量測到的發送端的電壓訊號TP_TX和接收端的電壓 訊號TP_RX的示意圖。
如第2A圖和第2B圖所示，當手指接近時，驅動電極和感測電極間的互電容Cm受到影響而減小，因此透過感測導線從感測電極量測到的電壓訊號TP_RX也減小了。控制晶片對觸控螢幕上每一個驅動電極依序施加電壓訊號TP_TX，並依序讀取每一個感測電極上的電壓訊號TP_RX，即可解析出那些點被觸摸而那些點沒有被觸摸，從而得出觸摸點發生的位置。
第3圖顯示主動式觸控筆的示意圖。主動式觸控筆(電容筆)對電容式觸控螢幕可以產生類似於手指觸摸觸控螢幕時的效果，對觸控螢幕上驅動電極和感測電極間的互電容Cm的電容值產生改變。主動式電容筆的作用原理如下：如第3圖所示，主動式電容筆的筆頭處有一發訊部101(其產生Pen_TX訊號)及一收訊部102(其產生Pen_RX訊號)，收訊部102用來感應觸控面板所產生的TP_TX訊號而生成Pen_RX訊號，主動式電容筆的發訊部101依據收訊部102生成的Pen_RX訊號來產生驅動訊號，即Pen_TX。當收訊部102生成的Pen_RX訊號超過一門檻值(當該電容筆足夠靠近觸控螢幕時)，發訊部101便會輸出Pen_TX驅動訊號，來影響觸控螢幕上驅動電極和感測電極間的互電容Cm，使其電容值產生改變。
本發明將主動式電容筆之發訊部101產生的Pen_TX訊號分為兩段，其中一段代表位置訊號，用來向觸控晶片表示觸摸發生的位置，另一段代表ID資料訊號，用來向觸控晶片表示該 電容筆的ID編號。這樣，觸控晶片可以感測出觸摸點的位置以及該電容筆代表的ID，此ID編號可以用來表示筆的顏色、筆尖大小和筆的類型(如鉛筆、原子筆、麥克筆)等等。也就是說，可以在觸控晶片內設置一對照表，此對照表記錄了該電容筆的ID編號以及對應的參數(如筆的顏色)，當觸控晶片感測出該電容筆的ID編號時，透過查詢該對照表，將該ID編號對應的顏色參數傳送到顯示面板，顯示面板即以該顏色顯示筆的軌跡。
關於Pen_TX訊號中的位置段落的訊號方面，發訊部101會依據收訊部102收到的訊號大小(即Pen_RX訊號的大小)，輸出相對應的訊號大小，即收到訊號越大，發出訊號也就越大，此方式是為了模擬出手指觸碰，使電壓變化形狀近似高斯，以便計算座標位置。
關於Pen_TX訊號中的ID資料段落的訊號方面，在收到觸控晶片發出的TP_TX訊號的同時，電容筆也會計算其頻率。在輸出完位置段落的訊號後，電容筆的發訊部101會再發出資料訊號，此資料訊號即代表此筆的ID資料。
第4圖顯示Pen_TX訊號中的ID資料段落訊號的示意圖。如第4圖所示，舉例來說，在ID資料段落的訊號中，發出約5條TP_TX時間的脈衝訊號來代表資料位元“1”，反之停滯不發出約5條TP_TX的時間來代表資料位元“0”，觸控晶片所感測到的TP_RX訊號，即如第4圖所示。
舉例來說，具有三個資料位元的ID資料訊號可以用 來表示8枝具有不同特性的筆，例如攜載ID資料訊號“100”的電容筆代表藍色的筆，攜載ID資料訊號“101”的電容筆代表紅色的筆，攜載ID資料訊號“111”的電容筆代表黑色的筆。
這樣，攜載不同ID資料訊號的電容筆有如真實的筆一般，有著不同的特性，主動式電容筆相對於傳統的麥克筆角色，在不需要軟體的配合下，只需要觸控晶片和主動筆的搭配，即可辨識出主動筆的特性，與傳統麥克筆或白板筆使用沒有太大的模式改變，可使使用者容易上手。
第5圖顯示依據本發明的一種觸控顯示系統的示意圖。根據上述概念，本發明提出一種觸控顯示系統，如第5圖所示，該觸控顯示系統包含一觸控面板51、一觸控晶片52、一主動筆53及一顯示面板54，其中觸控面板51與顯示面板54疊合在一起，也可整合於顯示面板54中。主動筆53可為上述提及的主動式電容筆。
如前所述，觸控面板51可包含複數個呈矩陣排列的驅動電極和感測電極以及個別連接每一驅動電極和每一感測電極的複數條導線。觸控晶片52週期性地向觸控面板51發出一驅動訊號TP_TX，施加到觸控面板51的驅動電極，並且從觸控面板51接收在觸控面板51上因感應而生成的感測訊號TP_RX，此感測訊號感測訊號TP_RX係從觸控面板51上的感測電極接收到。前述驅動電極和感測電極可為菱形電極。
主動筆53包括一發訊部101及一收訊部102，收訊部102在觸控面板51上感應觸控晶片52發出的驅動訊號TP_TX而生 成一感測訊號Pen_RX，當主動筆53感測到感測訊號Pen_RX超過一門檻值時，主動筆53的發訊部101發出一驅動訊號Pen_TX，此驅動訊號Pen_TX包含一位置訊號及一ID訊號兩個段落的訊號，該位置訊號用於指出主動筆53在觸控面板51上的位置，該ID訊號代表主動筆53的ID資料。在產生該ID訊號段落時，主動筆53的發訊部101係依據觸控晶片52發出的驅動訊號TP_TX的頻率來發出該ID訊號。
相應於主動筆53產生的驅動訊號Pen_TX，觸控面板51感應產生感測訊號TP_RX，觸控晶片52並接收此感應產生的感測訊號TP_RX，且從該感測訊號TP_RX解析出該ID訊號代表的ID資料，透過查詢一對照表，該對照表記錄該ID資料與主動筆53的特性的對應關係，查詢得出對應該ID資料的該主動筆53的特性。此一對照表可寫入觸控晶片52中的ROM。該主動筆53的特性可以包括筆的顏色、筆尖大小和筆的類型任一者或其組合。觸控晶片52將所得出的該主動筆53的特性傳送給顯示面板54，顯示面板54從觸控晶片52接收該主動筆53的特性，並顯示與該主動筆53的特性相應的筆的軌跡。舉例來說，如第5圖所示，PEN_1代表藍色的筆，PEN_2代表紅色的筆，PEN_3代表黑色的筆，PEN_1、PEN_2和PEN_3攜載不同的ID資料，當觸控晶片52感測出例如PEN_2的ID資料時，顯示面板54可顯示PEN_2在其上書寫的軌跡，並將此軌跡顯示為紅色。
第6圖顯示依據本發明的一種觸控顯示方法的流程 圖。根據上述概念，本發明提出一種觸控顯示方法。請配合第5圖，一併參閱第6圖，本發明的觸控顯示方法包括如下步驟：
步驟S61：向一觸控面板週期性地發出一第一驅動訊號。
步驟S62：利用一主動筆在該觸控面板上感應該第一驅動訊號而生成一第一感測訊號。
步驟S63：當該第一感測訊號超過一門檻值時，利用該主動筆發出一第二驅動訊號，該第二驅動訊號包含一位置訊號及一ID訊號兩個段落的訊號。
步驟S64：從該觸控面板接收在該觸控面板上因感應該第二驅動訊號而生成的第二感測訊號。
步驟S65：從該第二感測訊號解析出該ID訊號代表的ID資料。
步驟S66：查詢對應該ID資料的該主動筆的特性。
步驟S67：依據所得出的該主動筆的特性，利用一顯示面板顯示與該主動筆的特性相應的筆的軌跡。
本發明的觸控顯示方法的具體細節可參照上文對觸控顯示的描述，而不再贅述。
此外，本發明並提出一種主動筆及觸控裝置，其具體細節可參照上文對觸控顯示系統及觸控顯示方法的描述，而不再贅述。
第7A圖顯示本發明中主動筆的驅動訊號的一個例子 的示意圖。第7B圖顯示本發明中主動筆的驅動訊號的另一個例子的示意圖。
主動筆的驅動訊號Pen_TX發出的位置訊號可以有兩種形式，即如第7A圖所示的反打方式和第7B圖所示的正打方式。反打方式會使觸控面板接收到的感測訊號TP_RX的電壓下降，如同手指觸控一樣，但是在反打方式中，必須要用不同的門檻值去區分出是手或是筆，以解決是手筆共存的情況。因此，為了更好分辨出手跟筆的不同，可以採用正打的方式，正打方式會使觸控面板接收到的感測訊號TP_RX接收到的電壓上升，因此便可知道正值為主動筆的觸碰，而負值為手指觸碰。
本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (12)

  1. 一種觸控顯示系統，包含：一觸控面板；一觸控晶片，用以週期性地向該觸控面板發出一第一驅動訊號；一主動筆，其包含一發訊部及一收訊部，該收訊部在該觸控面板上感應該第一驅動訊號而生成一第一感測訊號，當該第一感測訊號超過一門檻值時，該發訊部發出一第二驅動訊號，該第二驅動訊號包含至少一位置訊號及至少一ID訊號，該觸控晶片自該觸控面板接收在該觸控面板上因感應該第二驅動訊號而生成的一第二感測訊號，從該第二感測訊號解析出該ID訊號代表的ID資料，並查詢對應該ID資料的該主動筆的特性；以及一顯示面板，從該觸控晶片接收該主動筆的特性，並顯示與該主動筆的特性相應的筆的軌跡。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示系統，其中該觸控面板包含複數個呈矩陣排列的驅動電極和感測電極以及個別連接每一驅動電極和每一感測電極的複數條導線，從該觸控晶片發出的該第一驅動訊號施加到該驅動電極，該第二感測訊號係該觸控晶片從該感測電極所接收到的訊號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示系統，其中該驅動電極和感測電極包含菱形電極。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示系統，其中該主動筆的發訊部係依據該觸控晶片發出的該第一驅動訊號的頻率發出該第二驅動訊號中的ID訊號。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示系統，其中該主動筆包含主動式電容筆。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控顯示系統，其中該主動筆的特性係選自由顏色、筆尖大小和筆的類型所構成的群組。
  7. 一種觸控顯示方法，包含：向一觸控面板週期性地發出一第一驅動訊號；利用一主動筆在該觸控面板上感應該第一驅動訊號而生成一第一感測訊號；當該第一感測訊號超過一門檻值時，利用該主動筆發出一第二驅動訊號，該第二驅動訊號包含至少一位置訊號及至少一ID訊號；從該觸控面板接收在該觸控面板上因感應該第二驅動訊號而生成的第二感測訊號；從該第二感測訊號解析出該ID訊號代表的ID資料；查詢對應該ID資料的該主動筆的特性；以及依據所得出的該主動筆的特性，利用一顯示面板顯示與該主動筆的特性相應的筆的軌跡。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之觸控顯示方法，其中在利用該主動筆發出一第二驅動訊號的步驟中，該第二驅動訊號中的ID訊號係依據該第一驅動訊號的頻率而發出。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之觸控顯示方法，其中查詢對應該ID資料的該主動筆的特性的步驟包含：查詢一對照表，該對照表記錄該ID資料與該主動筆的特性的對應關係。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之觸控顯示系統，其中該主動筆的特性係選自由顏色、筆尖大小和筆的類型所構成的群組。
  11. 一種主動筆，包含：一收訊部，其在一觸控面板上感應生成一感測訊號；一發訊部，當該感測訊號超過一門檻值時，該發訊部發出一驅動訊號，該驅動訊號包含一位置訊號及一ID訊號兩個段落的訊號，該ID訊號包含代表該主動筆的ID資料。
  12. 一種觸控裝置，包含：一觸控面板；以及一觸控晶片，其用以從該觸控面板接收在該觸控面板感應產生的一感測訊號，從該感測訊號解析出代表一主動筆的ID資料，並查詢對應該ID資料的該主動筆的特性。
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