TWI709885B

TWI709885B - 應用於觸控顯示裝置之輸入裝置及其相對於觸控顯示裝置的訊號傳送方法

Info

Publication number: TWI709885B
Application number: TW108113668A
Authority: TW
Inventors: 陳俊宇; 謝坤霖
Original assignee: 義隆電子股份有限公司
Priority date: 2018-11-05
Filing date: 2019-04-18
Publication date: 2020-11-11
Also published as: TW202018480A

Abstract

本發明為一種應用於觸控顯示裝置之輸入裝置及其相對於觸控顯示裝置的訊號傳送方法，其係於輸入裝置之子訊號發射區段中傳送對應狀態資訊之調變訊號，由於輸入裝置之子訊號發射區段的時間長度大於或至少等於一倍的觸控顯示裝置之顯示區段的時間長度加上兩倍的空白區段之時間長度，故無論輸入裝置在任何時間開始執行其訊號發射週期，其子訊號發射區段均能與至少一次的空白區段重疊，而使得觸控顯示裝置在重疊的空白區段中能接收該輸入裝置所傳送的調變訊號，如此則輸入裝置無須獲悉觸控顯示裝置的工作週期，進而使得輸入裝置不須設置有接收單元，以降低整體成本。

Description

應用於觸控顯示裝置之輸入裝置及其相對於觸控顯示裝置的訊號傳送方法

本發明為一種輸入裝置及其訊號傳送方法，尤指應用於觸控顯示裝置之輸入裝置。

目前內嵌式觸控顯示裝置（In-Cell Touch Display Device）係利用原顯示面板之共電極層作為觸控感測電極用，故大多採用分時顯示驅動及觸控掃描方式，並係利用工作週期中的空白區段（blanking）來進行觸控掃描或接收輸入裝置的訊號，以讓使用者能透過手指或輸入裝置進行觸控操作，因此，目前應用於觸控顯示裝置之輸入裝置（以觸控筆為例）係大多採用雙向模式，亦即輸入裝置除了對觸控顯示裝置傳送觸控訊息以外，輸入裝置亦接收來自觸控顯示裝置所發送之上行訊息，以使輸入裝置在傳送訊息時，均能同步對應到觸控顯示裝置的空白區段，以便觸控顯示裝置方能加以接收來自輸入裝置之下行訊息，藉此獲知輸入裝置的狀態資訊。如此一來，輸入裝置中必須具有對應的接收單元，方能接收來自觸控顯示裝置所發送的上行訊息，如此則提高了輸入裝置的製造成本。

有鑑於此，本發明係對於觸控感測方法進行研究，以其能解決現有技術中利用輸入裝置在觸控顯示裝置上進行輸入操作時所面臨的問題。

為達到上述之發明目的，本發明所採用的技術手段為提供一種輸入裝置相對於觸控顯示裝置的訊號傳送方法，其中該觸控顯示裝置具有一工作週期，該工作週期的時間長度為T_F ，該輸入裝置具有一訊號發射週期，且該訊號發射週期包含有n個子訊號發射區段，各該子訊號發射區段之時間長度為T_s ，該觸控顯示裝置之工作週期包含有數個顯示區段及數個空白區段，各該顯示區段之時間長度為T_D ，各該空白區段之時間長度為T_H ，該方法包含以下步驟：該輸入裝置在該訊號發射週期的子訊號發射區段中，傳送一調變訊號給該觸控顯示裝置，其中該調變訊號包含有該輸入裝置之狀態資訊，且T_s ≧T_D +2T_H 、且nT_s ≦T_F ，其中n為正整數；該觸控顯示裝置經由對應所述子訊號發射區段的空白區段中，接收所述調變訊號。

本發明亦提供一種應用於觸控顯示裝置之輸入裝置，其中該觸控顯示裝置具有一工作週期，其時間長度為T_F ，該觸控顯示裝置之工作週期包含有數個顯示區段及數個空白區段，各該顯示區段之時間長度為T_D ，各該空白區段之時間長度為T_H ，該輸入裝置包含有：一本體；一發射端，其設於該本體之一端並包含有一發送電極；一控制單元，其設於該本體中並具有一訊號發送電路，該訊號發送電路連接該發送電極；其中該輸入裝置之訊號發射電路具有訊號發射週期，且該訊號發射週期包含有n個子訊號發射區段，各該子訊號發射區段之時間長度為T_s ，則該控制單元執行以下步驟：該輸入裝置之訊號發送電路在該訊號發射週期的子訊號發射區段中，透過該發送電極傳送一調變訊號給該觸控顯示裝置，其中該調變訊號包含有該輸入裝置之狀態資訊，且T_s ≧T_D +2T_H 、且nT_s ≦T_F ，其中n為正整數。

本發明的優點在於，藉由將子訊號發射區段的時間長度，均設定為一倍的顯示區段之時間長度加上兩倍的空白區段之時間長度，則無論輸入裝置在任何時間開始執行其訊號發射週期，其子訊號發射區段均能與至少一次的空白區段重疊，而使得觸控顯示裝置在重疊的空白區段中能接收該輸入裝置所傳送的調變訊號，如此則輸入裝置無須獲悉觸控顯示裝置的工作週期，進而使得輸入裝置不須設置有接收單元，以降低整體成本。

以下配合圖式及本發明之實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段。

請參閱圖1A所示，本發明所應用的觸控顯示裝置10係主要包含有一顯示面板11及一控制單元12，該控制單元12係電連接該顯示面板11，用以控制該顯示面板11進行顯示影像或觸控偵測。該顯示面板11係主要包含有複數薄膜電晶體（圖中未示）、一共電極層111以及複數像素電極112。該觸控顯示裝置10具有一工作週期，該控制單元12於該工作週期中執行數個顯示區段及數個空白區段，其中各該顯示區段後係鄰接一個該空白區段。於執行該顯示區段時，所述像素電極112被施加電壓而與該共電極層111形成壓差，藉由該壓差控制液晶的翻轉角度來決定像素呈現灰階或其他顏色，進而顯示影像；隨後執行該空白區段時，由該共電極層111接收來自該輸入裝置20所發出的調變訊號，並經由該共電極層111的電容變化來感測該輸入裝置20的位置資訊。

請參閱圖1A及圖1B所示，該輸入裝置20包含有一本體21、一發射端22、及一控制單元23，該發射端22設置於該本體21之一端並包含有一發送電極221，該控制單元23設於該本體21中並具有一訊號發送電路231，該訊號發送電路231連接該發送電極221，該訊號發送電路231係依據觸控訊息所包含的內容（例如壓力值、ID、電池資訊、傾斜角、方位角等），透過該發送電極221傳遞不同的調變訊號來代表不同的觸控訊息，以調變訊號代表4個位元的觸控訊息為例，舉例而言，調變訊號可為：A ·sin（2πf_i t ），其中振幅A為常數，而i=0~15，頻率f₀ ～f₁₅ 可為10～160kHz且間隔為10kHz；舉另一例而言，調變訊號可為：A_i ·sin（2πf_c t ），其中頻率f_c 為常數，而i=0~15，振幅A₀ ～A₁₅ 可為10～40V且間隔為2V，但不以該些例示為限。而該觸控顯示裝置10接收到該調變訊號後，經過解調後可得知該輸入裝置20欲傳達的觸控訊息內容。

請參閱圖2A所示，以下說明本發明之輸入裝置20於該觸控顯示裝置10上進行觸控感測的方法的一實施例，該觸控顯示裝置10之工作週期的時間長度為T_F ，各該顯示區段101的時間長度為T_D ，各該空白區段102的時間長度為T_H ，其中T_H 不小於前述之f₀ 的倒數或f_c 的倒數，亦即空白區段102的時間長度設定不小於前述調變訊號的週期時間。，該輸入裝置20具有一訊號發射週期，該輸入裝置20之訊號發射週期的時間長度為T_P ，該輸入裝置20之訊號發射週期係包含有n個子訊號發射區段201，各該子訊號發射區段201的時間長度為T_S ，其中n為正整數，在本實施例中，n=1。其中，該輸入裝置20之各子訊號發射區段201的時間長度T_S 總和不超過該觸控顯示裝置10之工作週期的時間長度T_F ，即nT_s ≦T_F ，且該子訊號發射區段201的時間長度T_S 大於或至少等於一倍的該顯示區段101之時間長度T_D 加上兩倍的該空白區段102之時間長度T_H ，即T_S ≧T_D +2T_H ，如此一來無論該輸入裝置20在任何時間點開始在該子訊號發射區段201進行下行訊號發送，均會使得該子訊號發射區段201與至少一個該空白區段102重疊，故該觸控顯示裝置10可順利透過與該子訊號發射區段201重疊的該空白區段102來接收到來自該輸入裝置20的調變訊號。舉例而言，圖2A所示之實施態樣，該輸入裝置20之子訊號發射區段201的開始時間恰好與該觸控顯示裝置10之工作週期的開始時間相同，而該第一個及第二個空白區段102均與該子訊號發射區段201重疊，其中該觸控顯示裝置10在該第一個及第二個空白區段102均能接收到來自該輸入裝置20的調變訊號；圖2B所示之實施態樣，該輸入裝置20之子訊號發射區段201的開始時間略晚於該觸控顯示裝置10之工作週期的開始時間，但該第一個及第二個空白區段102仍與該子訊號發射區段201重疊，故該觸控顯示裝置10在該第一個及第二個空白區段102同樣均能接收到來自該輸入裝置20的調變訊號；圖2C所示之實施態樣，該輸入裝置20之子訊號發射區段201的開始時間略晚於該觸控顯示裝置10之第一個空白區段102之開始時間，導致該第一個及第三個空白區段102僅部分重疊該子訊號發射區段201，但該第二個空白區段102仍與該子訊號發射區段201完全重疊，如此一來該觸控顯示裝置10在該第二個空白區段102仍能接收到來自該輸入裝置20的調變訊號。

進一步而言，該輸入裝置20之訊號發射週期的時間長度T_P 可與該觸控顯示裝置10的工作週期之時間長度T_F 相等，即T_P ＝T_F ，若該輸入裝置20之訊號發射週期包含有兩個以上的子訊號發射區段201時（n為大於1的正整數），則可用來傳遞更多變化及更複雜的觸控訊息，其中各該子訊號發射區段201的時間長度可為相同或不相同。請參閱圖3A所示之實施例，n=2，則該輸入裝置20之訊號發射週期包含有兩個子訊號發射區段201a、201b，其中該不同的子訊號發射區段201a、201b中係傳送具有不同調變特徵的調變訊號。當該觸控顯示裝置10接收到調變訊號時，可透過所述不同調變特徵來判斷其為哪個子訊號發射區段201a、201b所傳送的調變訊號，再進一步經由解調來獲得所欲傳遞的狀態資訊。結合本實施例舉例而言，調變訊號可在不同的頻率範圍內進行調變，所述不同的頻率範圍為具有不同的調變特徵，以前述調變訊號代表4個位元的觸控訊息為例，並以該第一子訊號發射區段201a傳遞狀態資訊中的壓力訊息，以該第二子訊號發射區段201b傳遞狀態資訊中的傾斜角訊息，其調變訊號可為：A ·sin（2πf_i t ），其中振幅A為常數，而該第一子訊號發射區段201a中的i=0~15，頻率f₀ ～f₁₅ 可為10kHz～160kHz且間隔為10kHz，而該第二子訊號發射區段201b中的i=16~31，頻率f₁₆ ～f₃₁ 可為200kHz～500kHz且間隔為20kHz。該觸控顯示裝置10具有一解調電路，該解調電路中具有一調變特徵表，如此一來，該觸控顯示裝置10接收到該調變訊號後，透過該解調電路來解調出其所對應的狀態資訊，若調變特徵為頻率介於10kHz～160kHz，即可得知此為在該第一子訊號發射區段201a所傳遞之調變訊號，代表的是壓力訊息，則經過解調可得之該輸入裝置20欲傳達的壓力訊息內容；若調變特徵為頻率介於200kHz～500kHz，即可得知此為在該第二子訊號發射區段201b所傳遞之調變訊號，代表的是傾斜角訊息，經過解調可得之該輸入裝置20欲傳達的傾斜角訊息內容。在另一實施例中，調變訊號亦可在不同的振幅範圍內進行調變，但不以此為限。

而在本實施例中，基於T_S ≧T_D +2T_H 的限制，則無論該輸入裝置20在任何時間點開始執行該第一子訊號發射區段201a，均會使得該第一及第二子訊號發射區段201a、201b與該至少一個空白區段102重疊，故該觸控顯示裝置10可順利透過與該第一及第二子訊號發射區段201a、201b重疊的該空白區段102來接收到來自該輸入裝置20的調變訊號。舉例而言，如圖3A所示之實施態樣，該輸入裝置20之第一子訊號發射區段201a的開始時間恰好與觸控顯示裝置10之工作週期的開始時間相同，而該第一個及第二個空白區段102均與該第一子訊號發射區段201a重疊，其中該觸控顯示裝置10在該第一個及第二個空白區段102均能接收到來自該輸入裝置20之第一子訊號發射區段201a的調變訊號，而該第二子訊號發射區段201b與該第三個及第四個空白區段102重疊，而該觸控顯示裝置10在該第三個及第四個空白區段102均能接收到來自該輸入裝置20之第二子訊號發射區段201b的調變訊號；圖3B所示之實施態樣，該輸入裝置20之第一子訊號發射區段201a的開始時間略晚於該觸控顯示裝置10之該工作週期的開始時間，而第二個及第三個空白區段102仍與該第一子訊號發射區段201a重疊，故該觸控顯示裝置10在該第二個及第三個空白區段102同樣均能接收到來自該輸入裝置20之第一子訊號發射區段201a的調變訊號，基於該觸控顯示裝置10之工作週期為連續執行，該輸入裝置20之訊號發射週期亦為連續執行，則該第二子訊號發射區段201b與本次工作週期的該第四個空白區段102以及下一工作週期的該第一個空白區段102重疊，則該觸控顯示裝置10在本次工作週期的該第四個空白區段102及下一工作週期的該第一個空白區段102亦能接收到來自該輸入裝置20之第二子訊號發射區段201b的調變訊號；圖3C所示之實施態樣，該輸入裝置20之第一子訊號發射區段201a的開始時間晚於該觸控顯示裝置10之該工作週期之第二個空白區段102的結束時間，而該第三個及第四個空白區段102仍與該第一子訊號發射區段201a重疊，故該觸控顯示裝置10在該第三個及第四個空白區段102同樣均能接收到來自該輸入裝置20之第一子訊號發射區段201a的調變訊號，基於該觸控顯示裝置10之工作週期為連續執行，該輸入裝置20之訊號發射週期亦為連續執行，則該第一子訊號發射區段201a及該第二子訊號發射區段201b均與下一工作週期的該第一個空白區段102部份重疊，故該下一工作週期的該第一個空白區段102無法完整接收到該第二子訊號發射區段201b所發送的調變訊號，但該第二子訊號發射區段201b仍與下一工作週期之第二個空白區段102重疊，則該觸控顯示裝置10在該下一工作週期的該第二個空白區段102亦能接收到來自該輸入裝置20之第二子訊號發射區段201b的調變訊號。

請參閱圖4A、圖4B及圖4C所示之實施例，該輸入裝置20之訊號發射週期除前述之子訊號發射區段201a、201b外，亦另具有一閒置區段202，在該閒置區段202中，該輸入裝置20不傳送調變訊號，以減少電力耗損。而基於T_S ≧T_D +2T_H 的限制，由圖4A、圖4B及圖4C所示之實施例可知，無論該閒置區段202的長度為何，或該子訊號發射區段201a、201b的開始時間與該觸控顯示裝置10之工作週期的開始時間之關係為何，各該子訊號發射區段201a、201b仍能分別與該至少一空白區段102重疊，以使該觸控顯示裝置10能接收到所傳遞的調變訊號。

請參閱圖5所示之實施例，該輸入裝置20之訊號發射週期進一步包含有一前置區段203，在該前置區段203中係傳送一預設的指示訊號，該指示訊號不隨狀態資訊而改變，以固定作為一指示訊息用，例如以指示訊號表示訊號發射週期的起始區段。該預設的指示訊號意指包含有至少一預設頻率或預設振幅的指示訊號，例如在一實施例中，該指示訊號可為具有固定頻率5kHZ或固定振幅5V的指示訊號；又例如在另一實施例中，該指示訊號可由一預設表單中選取，該預設表單中包含有多個不同頻率或不同振幅的訊號。

請參閱圖6所示之實施例，該輸入裝置20之訊號發射週期可具有一前置區段203、多個子訊號發射區段201a、201b、201c及一閒置區段202，以該前置區段203傳送指示訊號，所述子訊號發射區段201a、201b、201c傳送不同特徵的調變訊號，而該閒置區段202則不傳送訊號。

當具有該前置區段203時，該觸控顯示裝置10可透過該前置區段203明確得知該輸入裝置20之每一工作週期的開始，則該輸入裝置20可切分更多個子訊號發射區段，並減少每個該子訊號發射區段中所需傳遞的位元數，以減少頻率範圍或振幅範圍的使用量。以總共須傳遞8個位元的資訊為例，若輸入裝置20之工作週期具有兩個子訊號發射區段，當每個該子訊號發射區段負責傳遞4個位元的資訊，則每個該子訊號發射區段需要使用到16（2⁴ ）個頻率或振幅，一共就需要使用到32(16*2)個頻率或振幅；但若採用本實施例做法時，該輸入裝置20之工作週期具有八個子訊號發射區段，則每個該子訊號發射區段僅需要使用到2（2¹ ）個頻率或振幅，如此總共僅需要使用到16個頻率或振幅，加上該前置區段203所使用的預設頻率，則總頻率數為17個，可有效大幅減少頻寬需求量。

因此，透過本發明使子訊號發射區段201的時間長度大於或至少等於一倍的顯示區段101之時間長度加上兩倍的空白區段102之時間長度，則無須將輸入裝置20之訊號發射週期及觸控顯示裝置10之工作週期同步，也同樣能使觸控顯示裝置10在空白區段102中接收到輸入裝置20之子訊號發射區段201中所傳遞的調變訊號，如此則輸入裝置20中縱使未設置接收單元來接收觸控顯示裝置10的同步訊息，亦同樣能順利傳遞調變訊號。

以上所述僅是本發明的實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

10:觸控顯示裝置 11:顯示面板 111:共電極層 112:像素電極 12:控制單元 20:輸入裝置 21:本體 22:發射端 221:發送電極 23:控制單元 231:訊號發送電路 101:顯示區段 102:空白區段 201、201a、201b、201c:子訊號發射區段 202:閒置區段 203:前置區段

圖1A為本發明所應用的觸控顯示裝置與本發明之輸入裝置的實施示意圖。圖1B為本發明之輸入裝置的部份元件方塊圖。圖2A至圖2C為本發明之控制方法的第一實施例之實施示意圖。圖3A至圖3C為本發明之控制方法的第二實施例之實施示意圖。圖4A至圖4C為本發明之控制方法的第三實施例之實施示意圖。圖5為本發明之控制方法的第四實施例之實施示意圖。圖6為本發明之控制方法的第五實施例之實施示意圖。

101:顯示區段

102:空白區段

201a、201b:子訊號發射區段

Claims

一種輸入裝置相對於觸控顯示裝置的訊號傳送方法，其中該觸控顯示裝置具有一工作週期，該工作週期的時間長度為T_F ，該輸入裝置具有一訊號發射週期，且該訊號發射週期包含有n個子訊號發射區段，各該子訊號發射區段之時間長度為T_s ，該觸控顯示裝置之工作週期包含有數個顯示區段及數個空白區段，各該顯示區段之時間長度為T_D ，各該空白區段之時間長度為T_H ，該方法包含以下步驟：該輸入裝置在該訊號發射週期的子訊號發射區段中，傳送一調變訊號給該觸控顯示裝置，其中該調變訊號包含有該輸入裝置之狀態資訊，且T_s ≧T_D +2T_H 、且nT_s ≦T_F ，其中n為正整數；該觸控顯示裝置經由對應所述子訊號發射區段的空白區段中，接收所述調變訊號。
如請由項1所述之方法，其中n為大於1之正整數，且在該同一訊號發射週期之不同子訊號發射區段中，係傳送具有不同特徵的該調變訊號給該觸控顯示裝置。
如請求項2所述之方法，其中所述調變訊號之不同調變特徵，係包含以不同的頻率範圍進行訊號調變或以不同的振幅範圍進行訊號調變。
如請求項1至3任一項所述之方法，其中該輸入裝置之訊號發射週期進一步包含有一閒置區段，該輸入裝置在該閒置區段中不發射該調變訊號。
如請求項1至3任一項所述之方法，其中該輸入裝置之子訊號發射週期進一步包含有一前置區段，該輸入裝置在該前置區段中發射包含至少一預設頻率或預設振幅的指示訊號。
如請求項1至3任一項所述之方法，其中在該觸控顯示裝置之工作週期中，每一空白區段鄰接其中至少一個該顯示區段。
如請求項1至3任一項所述之方法，其中該輸入裝置之訊號發射週期的時間長度為T_P ，而T_P ＝T_F 。
一種應用於觸控顯示裝置之輸入裝置，其中該觸控顯示裝置具有一工作週期，其時間長度為T_F ，該觸控顯示裝置之工作週期包含有數個顯示區段及數個空白區段，各該顯示區段之時間長度為T_D ，各該空白區段之時間長度為T_H ，該輸入裝置包含有：一本體；一發射端，其設於該本體之一端並包含有一發送電極；一控制單元，其設於該本體中並具有一訊號發送電路，該訊號發送電路連接該發送電極；其中該訊號發射電路具有一訊號發射週期，且該訊號發射週期包含有n個子訊號發射區段，各該子訊號發射區段之時間長度為T_s ，該控制單元執行以下步驟：該輸入裝置之訊號發送電路在該訊號發射週期的子訊號發射區段中，透過該發送電極傳送一調變訊號給該觸控顯示裝置，其中該調變訊號包含有該輸入裝置之狀態資訊，且T_s ≧T_D +2T_H 、且nT_s ≦T_F ，其中n為正整數。
如請由項8所述之輸入裝置，其中n為大於1之正整數，且在同一訊號發射週期之不同子訊號發射區段中，係傳送具有不同特徵的該調變訊號給該觸控顯示裝置。
如請求項9所述之輸入裝置，其中所述調變訊號之不同調變特徵，係包含以不同的頻率範圍進行訊號調變或以不同的振幅範圍進行訊號調變。
如請求項8至10中任一項所述之輸入裝置，其中該輸入裝置之訊號發射週期進一步包含有一閒置區段，該輸入裝置在該閒置區段中不發射該調變訊號。
如請求項8至10中任一項所述之輸入裝置，其中該輸入裝置之子訊號發射週期進一步包含有一前置區段，該輸入裝置在該前置區段中發射包含至少一預設頻率或預設振幅的指示訊號。
如請求項8至10中任一項所述之輸入裝置，其中該輸入裝置之訊號發射週期的時間長度為T_P ，而T_P ＝T_F 。