TWI447631B - 投射式電容觸控裝置及其觸控面板的觸控方法 - Google Patents

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Description

投射式電容觸控裝置及其觸控面板的觸控方法
本揭露是有關於一種投射式電容觸控裝置及觸控方法，且特別是有關於一種可產生觸覺回饋的投射式電容觸控裝置及觸控方法。
在近幾年來的電子產品中，觸控技術主要應用在提升電子裝置以及使用者的互動狀況。在觸控螢幕的使用下，使用者可以在畫面上傳送電子裝置的控制命令，相較於傳統鍵盤，更可以簡單且直接的執行電子裝置的控制動作。
然而，這種透過觸控螢幕的控制方式，缺少了真實的觸覺回饋的反應，其中，觸覺回饋在行為上的定義主要是手指接觸到螢幕時所產生的感知動作，而非只有視覺上的變化。在習知的技術領域中，常被應用在觸控螢幕的觸覺回饋反應以震動刺激為主，這種震動刺激的觸覺回饋設計簡單、製作容易、並且技術純熟度高，缺點則是無法應用在軟性的電子裝置的觸控螢幕上。
本揭露提出一種投射式電容觸控面板的觸控方法，其中的投射式電容觸控面板包含矩陣式交叉分布的複數X軸電極及複數Y軸電極共同組成之觸控感測單元，投射式電容觸控面板的觸控方法包括：混合偵測信號以及回饋驅動信號以產生發送信號；並傳送發送信號至投射式電容觸控面板中的至少一觸控感測單元，其中，回饋驅動信號在觸控感測單元之其中至少一X軸電極及至少一Y軸電極上產生電場，並依據電場使碰觸觸控感測單元的使用者產生觸覺回饋。
本揭露另提出一種投射式電容觸控面板的觸控方法，其中的投射式電容觸控面板包含矩陣式交叉分布的複數X軸電極及複數Y軸電極共同組成之觸控感測單元，投射式電容觸控面板的觸控方法包括：產生偵測信號以及回饋驅動信號；並傳送偵測信號至觸控感測單元；接收觸控感測單元依據偵測信號所產生的觸控結果傳送回饋驅動信號至觸控感測單元，其中，回饋驅動信號在觸控感測單元之其中至少一該X軸電極及至少一該Y軸電極上產生電場，並依據電場使碰觸觸控感測單元的使用者產生觸覺回饋。
本揭露提出一種投射式電容觸控裝置，具有投射式電容觸控面板，投射式電容觸控面板包含矩陣式交叉分布的複數X軸電極及複數Y軸電極共同組成之觸控感測單元。投射式電容觸控裝置包括信號產生器。信號產生器混合偵測信號以及回饋驅動信號以產生發送信號，並傳送發送信號至觸控感測單元，其中，回饋驅動信號在觸控感測單元之其中至少一X軸電極及至少一Y軸電極上產生電場，並依據電場使碰觸觸控感測單元的使用者產生觸覺回饋。
本揭露更提出另一種投射式電容觸控裝置，具有投射式電容觸控面板，投射式電容觸控面板包含矩陣式交叉分布的複數X軸電極及複數Y軸電極共同組成之觸控感測單元。投射式電容觸控裝置包括：信號產生器以及信號接收器。信號產生器產生偵測信號，並傳送偵測信號至觸控感測單元。信號接收器耦接觸控感測單元，信號接收器接收觸控感測單元依據偵測信號所產生的觸控結果產生並傳送回饋驅動信號至觸控感測單元，回饋驅動信號在觸控感測單元之其中至少一X軸電極及至少一Y軸電極產生電場，並依據電場使碰觸觸控感測單元的使用者產生觸覺回饋。
為讓本揭露之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
請參照圖1，圖1繪示本揭露實施例的投射式電容觸控面板的觸控方法的流程圖。其中，投射式電容觸控面板包含矩陣式交叉分布的複數X軸電極及複數Y軸電極共同組成之一個或多個觸控感測單元。在進行投射式電容觸控面板的觸控偵測的步驟中，包括：混合偵測信號以及回饋驅動信號以產生發送信號(S110)。也就是說，先進行偵測信號以及回饋驅動信號兩個信號的混合動作，來藉以產生發送信號。偵測信號是用來進行投射式電容觸控面板上的觸控感測單元的被觸碰狀態偵測的媒介，而回饋驅動信號則是用來使碰觸到觸控感測單元的使用者產生觸覺回饋的信號。在本實施例中，偵測信號的頻率是高於回饋驅動信號的頻率的。舉例來說，偵測信號的頻率介於1千赫茲與500百萬赫茲間，而回饋驅動信號的頻率介於10赫茲與2千赫茲間。發送信號則是利用相對高頻的偵測信號加上相對低頻的回饋驅動信號來產生的。
在完成了偵測信號以及回饋驅動信號的混合動作後，則將所獲得的發送信號傳送至投射式電容觸控面板中的一個或多個觸控感測單元上(S120)，並同時進行觸控感測單元的被觸碰狀態的偵測以及使碰觸到觸控感測單元的使用者產生觸覺回饋。其中，回饋驅動信號在觸控感測單元之其中至少一X軸電極及至少一Y軸電極上產生電場，並透過所產生的電場來使碰觸到觸控感測單元的使用者產生觸覺回饋。
值得一提的是，為了使觸控感測單元的被觸碰狀態的偵測動作不受回饋驅動信號所影響，本實施例更提供濾波電路在接收發送信號的觸控感測單元的觸控感測端上，並藉以濾除發送信號中的回饋驅動信號，且在觸控感測端接收依據偵測信號所產生的觸控結果。上述的濾波電路例如為帶通濾波(band pass filter)電路。
請注意，本實施例可以應用在自容式(self-sensing)以及互容式(mutual sensing)的投射式電容觸控面板，並不限於應用在那一種型態的投射式電容觸控面板。並且，由於投射式電容觸控面板的表面具有絕緣層，因此，回饋驅動信號在觸控感測單元上所產生的電場，並不會使得使用者發生觸電的現象，有效的在兼顧使用安全的考量上，來產生觸覺回饋的效果。
以下請參照圖2，圖2繪示本揭露另一實施例的投射式電容觸控面板的觸控方法的流程圖。其中，投射式電容觸控面板包含矩陣式交叉分布的複數X軸電極及複數Y軸電極共同組成之一個或多個觸控感測單元。在本實施中，進行投射式電容觸控面板的觸控偵測的步驟包括：產生偵測信號(S210)，並傳送偵測信號至投射式電容觸控面板中的至少一觸控感測單元(S220)，其中，偵測信號用來作為進行觸控感測單元有無被使用者碰觸的偵測的依據。接著，接收觸控感測單元依據偵測信號所產生的觸控結果(S230)。並且，在觸控結果指示為觸控感測單元有發生被使用者碰觸的現象時，傳送回饋驅動信號至觸控感測單元，並使觸控感測單元之其中至少一X軸電極及至少一Y軸電極依據回饋驅動信號來產生電場，再依據電場使碰觸到觸控感測單元的使用者產生觸覺回饋(S240)。
在此請注意，本實施例中的偵測信號以及用來令使用者產生觸覺回饋的回饋驅動信號是在不同時間被傳送至觸控感測單元的X軸電極以及Y軸電極上的。並且，可在確認觸控感測單元有發生被觸碰的現象時，才發送回饋驅動信號至觸控感測單元，以節省電能的消耗。並且，本實施例同樣可以應用在自容式以及互容式的投射式電容觸控面板，並不限於應用在那一種型態的投射式電容觸控面板。
請參照圖3A，圖3A繪示本揭露的一實施例的投射式電容觸控裝置300的示意圖。投射式電容觸控裝置300包括信號產生器310以及投射式電容觸控面板330。在本實施例中，投射式電容觸控面板330具有由矩陣式交叉分布的複數X軸電極及複數Y軸電極共同組成之多個觸控感測單元TU。信號產生器310混合偵測信號以及回饋驅動信號以產生發送信號SS1，並傳送發送信號SS1至投射式電容觸控面板330中的至少其中之一個或多個觸控感測單元TU。其中，回饋驅動信號在投射式電容觸控面板330中的至少其中之一個或多個觸控感測單元TU上產生電場，並依據電場使碰觸到觸控感測單元TU的使用者產生觸覺回饋。請注意，觸控感測單元TU上的電場可以藉由構成該觸控感測單元TU的X軸電極及Y軸電極來產生，也就是說，不需要藉由額外的元件在觸控感測單元TU產生電場。
關於信號產生器310的實施細節則請參照圖3B，圖3B繪示本揭露實施例的投射式電容觸控裝置300的等效電路圖。信號產生器310包括偵測信號產生器301以及回饋驅動信號產生器302。偵測信號產生器301耦接至輸出端點OUTT，偵測信號產生器301產生偵測信號V1。回饋驅動信號產生器302耦接輸出端點OUTT並產生回饋驅動信號V2。偵測信號V1以及回饋驅動信號V2在輸出端點OUTT相互加成，並產生發送信號SS1。
此外，在輸出端點OUTT耦接至偵測信號產生器301的路徑間還串接電容CA。電容CA用以濾除偵測信號V1的直流成份。由於偵測信號V1的頻率相對於回饋驅動信號V2的頻率為高，因此，簡單的透過共同接點的輸出端點OUTT，就可以有效的混合偵測信號V1以及回饋驅動信號V2來產生發送信號SS1。
等效電路331以及332可以分別為兩個相鄰的觸控感測單元TU的等效電路。其中，電阻R1以及R2分別為連接至不同的觸控感測單元TU的導線的等效電阻，而耦接至接地端GND的電容CP1及CP2分別為不同的觸控感測單元TU的等效電容，電容CC1則為兩相鄰觸控感測單元TU間的電容。在圖3B的繪示中，投射式電容觸控裝置300更包括投射式電容觸控面板330。若投射式電容觸控面板330是採用自容式的偵測方式時，投射式電容觸控裝置300則包括濾波器350。濾波器350耦接至等效電路331中，電阻R1及電容CP1的耦接端點上。在本實施例中，濾波器350為電容CF，並用以濾除發送信號SS1中低頻率的回饋驅動信號V2。當然，使用電容CF僅是實施濾波器350的一種實施範例，並非用來限說本揭露，凡可以應用於執行濾波動作的電路都可以用以實施濾波器350。相對的，若是投射式電容觸控面板330是採用互容式的偵測方式時，投射式電容觸控裝置300則包括濾波器370。濾波器370則耦接在最後一級觸控感測單元(例如等效電路332)的後端，也就是濾波器370是耦接到電阻R2未耦接電容CP2的端點。濾波器370同樣用以濾除發送信號SS1中低頻率的回饋驅動信號V2。
以下請參照圖4，圖4繪示本揭露另一實施例的投射式電容觸控裝置400的示意圖。投射式電容觸控裝置400包括信號產生器410、信號接收器430以及投射式電容觸控面板450。信號產生器410產生偵測信號TS，並傳送偵測信號TS至投射式電容觸控面板450中的至少其中一個或多個觸控感測單元TU，信號接收器430耦接至投射式電容觸控面板450中至少其中一個或多個的觸控感測單元TU。信號接收器430接收依據偵測信號TS所產生的觸控結果TR。其中，信號產生器410依據觸控結果TR產生並傳送回饋驅動信號FD至投射式電容觸控面板450中的至少其中一個或多觸控感測單元TU，回饋驅動信號FD在形成至少其中一個或多個觸控感測單元TU的至少一X軸電極及至少一Y軸電極上產生電場，並依據電場使碰觸到觸控感測單元TU的使用者產生觸覺回饋。其中，在觸控結果TR指示觸控感測單元被使用者有效觸碰時，信號產生器410產生並傳送回饋驅動信號FD至觸控感測單元TU。
信號產生器410包括偵測信號產生器411、回饋驅動信號產生器412以及選擇器413。偵測信號產生器411產生偵測信號TS。回饋驅動信號產生器412產生回饋驅動信號FD。選擇器413耦接偵測信號產生器411、回饋驅動信號產生器412與觸控感測單元TU。選擇器413在設定的時間週期內傳送偵測信號TS至觸控感測單元TU，並且，選擇器413接收並依據觸控結果來選擇是否在另一設定的時間週期內傳送回饋驅動信號FD至觸控感測單元TU。
請注意，選擇器413傳送偵測信號TS以及回饋驅動信號FD的時間週期是錯開的。關於偵測信號TS以及回饋驅動信號FD的傳送方式請參照以下的實施方式。
請參照圖5A以及圖5B，圖5A以及圖5B分別繪示本揭露實施例的偵測信號TS以及回饋驅動信號FD的不同的傳送方式。在圖5A的繪示中，不同的觸控電容列(由多個觸控感測單元所串接構成的)所接收的偵測信號TS11~TS32是連續的依序被傳送的。而傳送至不同的觸控電容列的回饋驅動信號FD11~FD32則是在對應偵測信號TS11~TS32被傳送後的一個時間距離dT後被傳送。簡單來說，就是不同的觸控電容列的回饋驅動信號(以圖5A所示的第一列的回饋驅動信號FD11、FD12為範例)的發送，只與相同列的觸控電容列的偵測信號TS11、TS12的發送時間有關，與其它的觸控電容列的偵測信號TS21~TS32的發送時間無關。
在圖5B的繪示中，偵測信號TS11、TS21以及TS31是連續的依序被傳送的，並且在發送完所有的觸控電容列的偵測信號TS11、TS21以及TS31後，才依序針對所有的觸控電容列發送對應的回饋驅動信號FD11、FD21以及FD31。並且在完成所有的觸控電容列的回饋驅動信號FD11、FD21以及FD31的發送後，則執行對所有的觸控電容列的下一次的偵測信號TS12、TS22以及TS32的發送。在發送完所有的觸控電容列的偵測信號TS12、TS22以及TS32後，則依序發送所有的觸控電容列的回饋驅動信號FD12、FD22以及FD32。
綜上所述，本揭露提出傳送偵測信號以及回饋驅動信號至投射式電容觸控面板上，除偵測投射式電容觸控面板的被觸碰狀態外，還提供觸碰投射式電容觸控面板的使用者產生觸覺回饋。其中，觸覺回饋是利用在觸控感測單元上所產生的電場來提供的，並在投射式電容觸控面板表面所具有的絕緣層的保護下，有效且安全的提供使用者觸覺回饋，並提升投射式電容觸控面板的質感。
雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
S110~S120、S210~S240．．．投射式電容觸控面板的觸控偵測的步驟
300、400．．．投射式電容觸控裝置
310、410．．．信號產生器
330、450．．．投射式電容觸控面板
301、411．．．偵測信號產生器
302、412．．．回饋驅動信號產生器
331、332．．．等效電路
350、370．．．濾波器
430．．．信號接收器
413．．．選擇器
GND．．．接地端
TR．．．觸控結果
OUTT．．．輸出端點
TU．．．觸控感測單元
SS1．．．發送信號
V1、TS、TS11~TS32．．．偵測信號
V2、FD、FD11~FD32．．．回饋驅動信號
CA、CP1、CP2、CC1、CF．．．電容
dT．．．時間距離
圖1繪示本揭露實施例的投射式電容觸控面板的觸控方法的流程圖。
圖2繪示本本揭露另一實施例的投射式電容觸控面板的觸控方法的流程圖。
圖3A繪示本揭露的一實施例的投射式電容觸控裝置300的示意圖。
圖3B繪示本揭露實施例的投射式電容觸控裝置300的等效電路圖。
圖4繪示本揭露另一實施例的投射式電容觸控裝置400的示意圖。
圖5A以及圖5B分別繪示本揭露實施例的偵測信號TS以及回饋驅動信號FD的不同的傳送方式。
S110~S120．．．投射式電容觸控面板的觸控偵測的步驟

Claims (19)

  1. 一種投射式電容觸控面板的觸控方法，該投射式電容觸控面板包含矩陣式交叉分布的複數X軸電極及複數Y軸電極共同組成之一觸控感測單元，該方法包括：混合一偵測信號以及一回饋驅動信號以產生一發送信號；以及傳送該發送信號至該觸控感測單元，其中，該回饋驅動信號在該觸控感測單元之其中至少一該X軸電極及至少一該Y軸電極上產生一電場，並依據該電場使碰觸該觸控感測單元的使用者產生觸覺回饋。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之投射式電容觸控面板的觸控方法，其中傳送該發送信號的步驟後更包括：提供一濾波電路在該觸控感測單元的一觸控感測端，以濾除該發送信號中的該回饋驅動信號，並在該觸控感測端接收依據該偵測信號所產生的一觸控結果。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之投射式電容觸控面板的觸控方法，其中該濾波電路為一帶通濾波電路。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之投射式電容觸控面板的觸控方法，其中混合該偵測信號以及該回饋驅動信號的步驟中更包括：提供具有一第一頻率的該偵測信號；提供具有一第二頻率的該回饋驅動信號，其中該第二頻率小於該第一頻率；以及使該偵測信號與該回饋驅動信號相加以產生該發送信號。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之投射式電容觸控面板的觸控方法，其中該第一頻率介於1千赫茲與500百萬赫茲間，該第二頻率介於10赫茲與2千赫茲間。
  6. 一種投射式電容觸控面板的觸控方法，該投射式電容觸控面板包含矩陣式交叉分布的複數X軸電極及複數Y軸電極共同組成之觸控感測單元，該方法包括：產生一偵測信號；傳送該偵測信號至該投射式電容觸控面板中的至少一觸控感測單元；接收該觸控感測單元依據該偵測信號所產生的一觸控結果；以及依據該觸控結果傳送一回饋驅動信號至該觸控感測單元，其中，該回饋驅動信號在該觸控感測單元之其中至少一該X軸及至少一該Y軸電極上產生一電場，並依據該電場使碰觸該觸控感測單元的使用者產生觸覺回饋。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之投射式電容觸控面板的觸控方法，其中依據該觸控結果傳送該回饋驅動信號至該觸控感測單元的步驟中更包括：當該觸控結果指示該觸控感測單元被有效觸碰時，該回饋驅動信號被傳送至該觸控感測單元被有效觸碰之其中至少一該X軸及至少一該Y軸電極。
  8. 一種投射式電容觸控裝置，具有一投射式電容觸控面板，該投射式電容觸控面板包含矩陣式交叉分布的複數X軸電極及複數Y軸電極共同組成之觸控感測單元，包括：一信號產生器，混合一偵測信號以及一回饋驅動信號以產生一發送信號，並傳送該發送信號至該觸控感測單元，其中，該回饋驅動信號在該觸控感測單元之其中至少一該X軸電極及至少一該Y軸電極上產生一電場，並依據該電場使碰觸該觸控感測單元的使用者產生觸覺回饋。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之投射式電容觸控裝置，其中更包括：一濾波電路，耦接該觸控感測單元，該濾波電路濾除該發送信號中的該回饋驅動信號，該觸控感測單元在該觸控感測端接收依據該偵測信號所產生的一觸控結果。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之投射式電容觸控裝置，其中該濾波電路為一帶通濾波器。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之投射式電容觸控裝置，其中該濾波電路包括：一電容，其一端耦接至該觸控感測端，另一端產生該觸控結果。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之投射式電容觸控裝置，其中該偵測信號具有一第一頻率，該回饋驅動信號具有一第二頻率，其中該第二頻率小於該第一頻率。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之投射式電容觸控裝置，其中該信號產生器包括：一偵測信號產生器，耦接至一輸出端點，該偵測信號產生器產生該偵測信號；以及一回饋驅動信號產生器，耦接該輸出端點並產生該回饋驅動信號，其中，該混合信號產生在該輸出端點上。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之投射式電容觸控裝置，其中該信號產生器更包括：一電容，串接在該偵測信號產生器以及該輸出端點的耦接路徑間，用以濾除該偵測信號的直流成份。
  15. 如申請專利範圍第8項所述之投射式電容觸控裝置，其中該投射式電容觸控面板的表面具有一絕緣層。
  16. 一種投射式電容觸控裝置，具有一投射式電容觸控面板，該投射式電容觸控面板包含矩陣式交叉分布的複數X軸電極及複數Y軸電極共同組成之觸控感測單元，包括：一信號產生器，產生一偵測信號，並傳送該偵測信號至該觸控感測單元；以及一信號接收器，耦接該觸控感測單元，該信號接收器接收該觸控感測單元依據該偵測信號所產生的一觸控結果，其中，該信號產生器依據該觸控結果產生並傳送一回饋驅動信號至該觸控感測單元，該回饋驅動信號在該觸控感測單元之其中至少一該X軸電極及至少一該Y軸電極上產生一電場，並依據該電場使碰觸該觸控感測單元的使用者產生觸覺回饋。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之投射式電容觸控裝置，在該觸控結果指示該觸控感測單元被有效觸碰時，該信號產生器產生並傳送該回饋驅動信號至該觸控感測單元被有效觸碰之其中至少一該X軸電極及至少一該Y軸電極。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之投射式電容觸控裝置，其中該信號產生器包括：一偵測信號產生器，產生該偵測信號；一回饋驅動信號產生器，產生該回饋驅動信號；以及一選擇器，耦接該偵測信號產生器、該回饋驅動信號產生器與該觸控感測單元，選擇器接收並依據該觸控結果來選擇是否傳送該回饋驅動信號至該觸控感測單元。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之投射式電容觸控裝置，其中該投射式電容觸控面板的表面具有一絕緣層。
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