TW201908945A - 電容式觸控系統及其感測方法 - Google Patents

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Abstract

一種電容式觸控系統及其感測方法，該電容式觸控系統包括一觸控面板；一觸控晶片；以及一主動筆，包括一接收部、一發送部、一控制單元、以及一壓力感測元件。該控制單元根據一筆感測信號控制該發送部輸出一筆驅動信號。該壓力感測元件偵測一筆壓信號，該控制單元響應該筆壓信號延遲一期間後輸出一電壓信號。該電容式觸控系統及其感測方法中，該主動筆與該觸控面板不需要進行連線配對。

Description

電容式觸控系統及其感測方法
本揭示關於一種觸控技術，特別有關一種電容式觸控系統及其感測方法。
隨著觸控面板(Touch Panel,TP)的發展，觸控面板之周邊商品也漸漸隨之開發，主動筆(active pen)即為周邊商品之其中一者。目前有一種主動筆具有壓感功能，主動筆所感測的壓感值透過藍牙或其他無線通信標準傳送至觸控面板，然而在主動筆將所感測的壓感值傳送至觸控面板之前，主動筆必須與觸控面板進行連線配對，使得該種主動筆在使用上並不方便。
因此需要針對上述習知技術的問題提出一種解決方法。
本揭示提供一種電容式觸控系統及其感測方法，其能解決習知技術中的問題。
本揭示之電容式觸控系統包括一觸控面板；一觸控晶片，用於週期性地向該觸控面板輸出一面板驅動訊號；以及一主動筆，包括一接收部、一發送部、一控制單元、以及一壓力感測元件。該接收部感應該面板驅動訊號並生成一筆感測信號，該控制單元根據該筆感測信號控制該發送部輸出一筆驅動信號，該觸控晶片根據該筆驅動信號偵測該主動筆之一觸碰的位置。該壓 力感測元件根據該觸碰偵測一筆壓信號並將該筆壓信號傳送至該控制單元，該控制單元響應該筆壓信號延遲一期間後輸出一電壓信號，該電壓信號透過該發送部及該觸控面板傳送至該觸控晶片。
本揭示之電容式觸控系統之感測方法中，該電容式觸控系統包括一觸控面板、一觸控晶片、以及一主動筆，該主動筆包括一接收部、一發送部、一控制單元、以及一壓力感測元件，該電容式觸控系統之感測方法包括該接收部感應該面板驅動訊號並生成一筆感測信號；該控制單元根據該筆感測信號控制該發送部輸出一筆驅動信號；該觸控晶片根據該筆驅動信號偵測該主動筆之一觸碰的位置；該壓力感測元件根據該觸碰偵測一筆壓信號並將該筆壓信號傳送至該控制單元；該控制單元響應該筆壓信號延遲一期間後輸出一電壓信號；以及該電壓信號透過該發送部及該觸控面板傳送至該觸控晶片。
本揭示之電容式觸控系統及其感測方法中，主動筆與觸控面板不需要進行連線配對。再者，主動筆可以同步地傳送筆驅動信號(用於偵測觸碰的位置)，且非同步地傳送電壓信號(用於偵測壓感值)。
10‧‧‧觸控面板
12‧‧‧驅動電極
14‧‧‧感測電極
16‧‧‧驅動導線
18‧‧‧感測導線
20‧‧‧接地端
22‧‧‧觸控晶片
30‧‧‧主動筆
32‧‧‧外殼
34‧‧‧接收部
36‧‧‧發送部
38‧‧‧壓力感測元件
40‧‧‧控制單元
50‧‧‧觸碰
Cg‧‧‧接地電容
Cm‧‧‧耦合電容
PEN_RX‧‧‧筆感測信號
PEN_TX‧‧‧筆驅動信號
TP_RX‧‧‧面板感測信號
TP_TX‧‧‧面板驅動信號
T1、T2‧‧‧期間
S100-S110‧‧‧區塊
第1圖顯示一觸控面板的示意圖。
第2圖顯示該觸控面板之一驅動電極和一感測電極之間形成一耦合電容的示意圖。
第3圖顯示該觸控面板之耦合電容和一接地電容之關係的示意圖。
第4圖顯示當沒有手指接近時量測到的面板驅動信號和感測信號的示意圖。
第5圖顯示當手指接近時量測到的面板驅動信號和感測信號的示意圖。
第6圖顯示主動筆的示意圖。
第7圖顯示根據本揭示一實施例之電容式觸控系統的示意圖。
第8圖顯示根據本揭示一實施例之電容式觸控系統偵測一觸碰的位置及一筆壓信號的波形圖。
第9圖顯示根據本揭示一實施例之電容式觸控系統之感測方法的流程圖。
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。
請參閱第1圖，第1圖顯示一觸控面板10的示意圖。該觸控面板10可為一電容式(Capacitive Touch Panel)觸控面板。
如第1圖所示，該觸控面板10一般包括複數個呈矩陣排列的電極以及連接該些電極的導線，該些電極為氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)所製成，該些電極之形狀通常為條狀(Bar)或菱形(Diamond)。在互電容(Mutual Capacitance)架構中，該些電極包括複數個驅動電極12(如第2圖所示)以及複數個感測電極14(如第2圖所示)，相應地，導線也包括複數條驅動導 線16以及複數條感測導線18，該些驅動導線16個別連接該些驅動電極12，該些感測導線18個別連接該些感測電極14。互電容架構的驅動方式是依序透過該些驅動導線16向該些驅動電極12施加一面板驅動信號TP_TX(TP代表Touch Panel，即觸控面板)，該面板驅動信號TP_TX通常為一脈衝信號，相應地，依序透過該些感測導線18從該些感測電極14讀取感測信號TP_RX。
請參閱第1圖至第3圖，第2圖顯示該觸控面板10之一驅動電極12和一感測電極14之間形成一耦合電容Cm的示意圖，第3圖顯示該觸控面板10之耦合電容Cm和一接地電容Cg之關係的示意圖。
如第1圖至第3圖所示，該驅動電極12和該感測電極14之間形成耦合電容Cm。如第1圖和第3圖所示，該感測電極14和一接地端20之間形成該接地電容Cg。當手指(或類似物)靠近時會造成該耦合電容Cm的改變，進而改變從該感測電極14所量測到的感測信號TP_RX。
請參閱第1圖至第5圖，第4圖顯示當沒有手指接近時量測到的面板驅動信號TP_TX和感測信號TP_RX的示意圖，第5圖顯示當手指接近時量測到的面板驅動信號TP_TX和感測信號TP_RX的示意圖。
如第4圖和第5圖所示，當手指接近時，第2圖之驅動電極12和感測電極14間的耦合電容Cm受到影響而減小，因此透過感測導線18從感測電極14量測到的感測信號TP_RX也減小，第1圖之觸控晶片22對該觸控面板10之每一個驅動電極12依序施加面板驅動信號TP_TX，並依序讀取每一個感測電極14上的感測信號TP_RX，即可解析出觸碰的位置。
請參閱第6圖，係為顯示主動筆30的示意圖。主動筆 30(又稱為主動式觸控筆或電容筆)可以產生類似以手指觸摸第1圖之觸控面板10的效果，亦即改變第2圖之驅動電極12和感測電極14間的耦合電容Cm的電容值。該主動筆30包括一外殼32、一接收部34、一發送部36、以及一壓力感測元件38，該外殼32具有一中空結構，該接收部34設置於該外殼32之一端的向外延伸處，該接收部34用於接收第1圖之面板驅動信號TP_TX，該發送部36設置於該外殼32之該端的內部並用於根據該面板驅動信號TP_TX產生一筆驅動信號，該筆驅動信號透過該壓力感測元件38傳送至第2圖之感測電極14，藉此改變驅動電極12和感測電極14之間所形成的耦合電容Cm以供第1圖之觸控晶片22偵測。
此外，當該壓力感測元件38接觸第1圖之觸控面板10時，該壓力感測元件38偵測一筆壓信號以供該觸控晶片22獲得該主動筆30於該觸控面板10上之一壓感值。
請參閱第1圖至第8圖，第7圖顯示根據本揭示一實施例之電容式觸控系統的示意圖，第8圖顯示根據本揭示一實施例之電容式觸控系統偵測一觸碰50的位置及一筆壓信號的波形圖。
該電容式觸控系統包括該觸控面板10、該觸控晶片22、以及該主動筆30。
於一位置偵測模式中，該觸控晶片22電性連接至該觸控面板10並用於週期性地向該觸控面板10輸出該面板驅動訊號TP_TX，該主動筆30之該接收部34感應該面板驅動訊號TP_TX並生成一筆感測信號PEN-RX，該主動筆30之一控制單元40根據該筆感測信號PEN-RX的大小控制該發送部36輸出一筆驅動信號PEN_TX(即第8圖之期間T1的信號)，該筆驅動信號PEN_TX透過該壓力感測元件38傳送至第2圖之感測電極14，藉此改變驅動電極12和感測電極14之間所形成的耦合電容Cm以供該觸控晶片22偵 測該主動筆30之觸碰50的位置(即座標)。
舉例來說，該筆驅動信號PEN_TX正比於該筆感測信號PEN-RX，即該筆感測信號PEN-RX越大，該筆驅動信號PEN_TX也就越大，這是為了模擬出手指觸碰，使電壓變化形狀近似高斯曲線，以便計算該觸碰50之座標。
在該位置偵測模式之後，該主動筆30會切換至一壓力偵測模式，當該壓力感測元件38在該觸控面板10上產生該觸碰50時，該壓力感測元件38偵測一筆壓信號並將該筆壓信號傳送至該主動筆30之控制單元40，該控制單元40響應該筆壓信號延遲一期間後輸出一電壓信號(即第8圖之期間T2的信號)，該電壓信號透過該發送部36及該觸控面板10傳送至該觸控晶片22。上述延遲的期間(即第8圖之期間T1與期間T2之間)並未限制，可根據該面板驅動訊號TP_TX的驅動頻率調整或設計。
習知技術中，主動筆必須與觸控面板進行連線配對才能傳送壓感值，本揭示之電容式觸控系統的特點在於透過該壓力感測元件38傳送該電壓信號，因此主動筆30與觸控面板10不需要進行連線配對。再者，可根據該面板驅動訊號TP_TX的驅動頻率適當設計該控制單元延遲輸出該電壓信號之該期間，故不會影響位置偵測模式中傳送該筆驅動信號PEN_TX，也就是說，於位置偵測模式中，該主動筆30可以同步地傳送該筆驅動信號PEN_TX(用於偵測觸碰的位置)，於壓力偵測模式中，該主動筆30則非同步地傳送該電壓信號(用於偵測壓感值)。
更明確地說，該筆壓信號傳送至該控制單元40後，該控制單元40會將該筆壓信號進行類比至數位轉換，再根據轉換後之數值大小(即代表筆壓信號的大小)輸出該電壓信號，該電壓信號可以為一方波或者其他波形，例如三角波、鋸齒波等等。
於一實施例中，該控制單元40輸出該電壓信號的時間長度正比於該筆壓信號的大小，也就是說，該筆壓信號越大時，該電壓信號的時間長度越長。
於一實施例中，該電壓信號的頻率與該面板驅動訊號TP_TX的驅動頻率相同。於另一實施例中，該電壓信號的頻率可以與該面板驅動訊號TP_TX的驅動頻率不同。
請參閱第9圖，第9圖顯示根據本揭示一實施例之電容式觸控系統之感測方法的流程圖。
該電容式觸控系統包括一觸控面板、一觸控晶片、以及一主動筆，該主動筆包括一接收部、一發送部、一控制單元、以及一壓力感測元件，該電容式觸控系統之感測方法包括下列操作。
區塊S100中，該接收部感應該面板驅動訊號並生成一筆感測信號。
區塊S102中，該控制單元根據該筆感測信號控制該發送部輸出一筆驅動信號。該筆驅動信號正比於該筆感測信號。
區塊S104中，該觸控晶片根據該筆驅動信號偵測該主動筆之一觸碰的位置。
區塊S106中，該壓力感測元件根據該觸碰偵測一筆壓信號並將該筆壓信號傳送至該控制單元。更明確地說，該筆壓信號傳送至該控制單元後，該控制單元將該筆壓信號進行類比至數位轉換，再根據轉換後之數值大小輸出該電壓信號。
區塊S108中，該控制單元響應該筆壓信號延遲一期間後輸出一電壓信號。該期間根據該面板驅動訊號的驅動頻率調整。該控制單元輸出該電壓信號的時間長度正比於該筆壓信號的大小。該電壓信號的頻率與該面板驅動訊號的驅動頻率相同。
區塊S110中，該電壓信號透過該發送部及該觸控面板傳送至該觸控晶片。
本揭示之電容式觸控系統及其感測方法中，主動筆與觸控面板不需要進行連線配對。再者，主動筆可以同步地傳送筆驅動信號(用於偵測觸碰的位置)，且非同步地傳送電壓信號(用於偵測壓感值)。
雖然本揭示已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭示，本揭示所屬技術領域中具有通常知識者在不脫離本揭示之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示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. 一種電容式觸控系統，包括：一觸控面板；一觸控晶片，用於週期性地向該觸控面板輸出一面板驅動訊號；以及一主動筆，包括一接收部、一發送部、一控制單元、以及一壓力感測元件，其中該接收部感應該面板驅動訊號並生成一筆感測信號，該控制單元根據該筆感測信號控制該發送部輸出一筆驅動信號，該觸控晶片根據該筆驅動信號偵測該主動筆之一觸碰的位置，該壓力感測元件根據該觸碰偵測一筆壓信號並將該筆壓信號傳送至該控制單元，該控制單元響應該筆壓信號延遲一期間後輸出一電壓信號，該電壓信號透過該發送部及該觸控面板傳送至該觸控晶片。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控系統，其中該筆驅動信號正比於該筆感測信號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控系統，其中該期間根據該面板驅動訊號的驅動頻率調整。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控系統，其中該筆壓信號傳送至該控制單元後，該控制單元將該筆壓信號進行類比至數位轉換，再根據轉換後之數值大小輸出該電壓信號。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控系統，其中該控制單元輸出該電壓信號的時間長度正比於該筆壓信號的大小。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電容式觸控系統，其中該 電壓信號的頻率與該面板驅動訊號的驅動頻率相同。
  7. 一種電容式觸控系統之感測方法，該電容式觸控系統包括一觸控面板、一觸控晶片、以及一主動筆，該主動筆包括一接收部、一發送部、一控制單元、以及一壓力感測元件，該電容式觸控系統之感測方法包括：該接收部感應該面板驅動訊號並生成一筆感測信號；該控制單元根據該筆感測信號控制該發送部輸出一筆驅動信號；該觸控晶片根據該筆驅動信號偵測該主動筆之一觸碰的位置；該壓力感測元件根據該觸碰偵測一筆壓信號並將該筆壓信號傳送至該控制單元；該控制單元響應該筆壓信號延遲一期間後輸出一電壓信號；以及該電壓信號透過該發送部及該觸控面板傳送至該觸控晶片。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電容式觸控系統之感測方法，其中該筆驅動信號正比於該筆感測信號。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之電容式觸控系統之感測方法，其中該期間根據該面板驅動訊號的驅動頻率調整。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之電容式觸控系統之感測方法，其中該筆壓信號傳送至該控制單元後，該控制單元將該筆壓信號進行類比至數位轉換，再根據轉換後之數值大小輸出該電壓信號。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之電容式觸控系統之感測方法，其中該控制單元輸出該電壓信號的時間長度正比於該筆壓 信號的大小。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之電容式觸控系統之感測方法，其中該電壓信號的頻率與該面板驅動訊號的驅動頻率相同。
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