TWI721705B - 觸控處理方法、裝置與觸控系統 - Google Patents

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Abstract

本申請提供一種有線觸控筆的觸控處理方法。在三個較短的時段中輪流驅動該有線觸控筆的三個電路元件的兩個，以便量測觸控面板的一些電極的感應信號，進而獲得該觸控筆的筆尖電極座標與環狀電極座標。

Description

觸控處理方法、裝置與觸控系統
本申請係關於觸控筆偵測，特別係關於有線觸控筆的觸控處理方法。
觸控螢幕或面板是現代電子系統的常用輸出入介面之一。當觸控螢幕的尺寸越來越大時，觸控螢幕上的觸控電極數量隨之變多，掃描觸控螢幕上有無觸控筆的速度就會變慢。如何加速觸控螢幕對於觸控筆的掃描速度，以便維持甚至加快掃描結果的報告頻率，是本申請所要解決的問題。
根據本申請一實施例，提供一種觸控處理裝置，適用於一觸控面板與一觸控筆，該觸控面板包含平行於第一方向的一些第一電極與平行於第二方向的一些第二電極，該觸控筆包含一筆尖電極、環繞該筆尖電極的一環狀電極、根據該筆尖電極所受壓力而改變阻抗值的一第一電路元件、一第二電路元件與一第三電路元件，該第一電路元件的第一端與該第二電路元件的第一端分別連接至該筆尖電極，該第三電路元件的第一端連接至該環狀電極。該觸控處理裝置包含：一連接網路模組，用於透過實體 電路連接至該些第一電極、該些第二電極、該第一電路元件的第二端、該第二電路元件的第二端與該第三電路元件的第二端；一驅動電路模組，用於藉由該連接網路模組，分別提供驅動信號至該第一電路元件的第二端、該第二電路元件的第二端與該第三電路元件的第二端；一感測電路模組，用於藉由該連接網路模組，分別量測該些第一電極與該些第二電極感應該驅動信號的感應信號；以及一處理器模組，用於執行非揮發性記憶體內所存儲的程式，以實現下列的步驟：令該驅動電路模組在一第一時段內同時對一第一電路組合發出驅動信號，並且令該感測電路模組量測該感應信號以得到第一時段壹維度感測資訊，該第一電路組合包含該第一電路元件與該第二電路元件；令該驅動電路模組在一第二時段內同時對一第二電路組合發出驅動信號，並且令該感測電路模組量測該感應信號以得到第二時段壹維度感測資訊，該第二電路組合包含該第一電路元件與該第三電路元件；令該驅動電路模組在一第三時段內同時對一第三電路組合發出驅動信號，並且令該感測電路模組量測該感應信號以得到第三時段壹維度感測資訊，該第三電路組合包含該第一電路元件與該第二電路元件；將該第一時段壹維度感測資訊、該第二時段壹維度感測資訊與該第三時段壹維度感測資訊的相應元素值分別加總，以得到一全時段壹維度感測資訊；根據該全時段壹維度感測資訊、該第一時段壹維度感測資訊、該第二時段壹維度感測資訊與該第三時段壹維度感測資訊，分別計算一第一電路元件壹維度感測資訊、一第二電路元件壹維度感測資訊與一第三電路元件壹維度感測資訊；根據該第一電路元件壹維度感測資訊、該第二電路元件壹維度感測資訊與該第三電路元件壹維度感測資訊，分別計算一第一座標、一第二座標 與一環狀電極座標；根據該第一座標與該第二座標，計算一筆尖電極座標；以及根據該筆尖電極座標與該環狀電極座標，計算下列其中之一或二者：該觸控筆之筆軸相應於該觸控面板之平面的一傾斜角；以及該觸控筆之筆軸投影於該觸控面板之平面的一筆軸方向。
根據本申請的一實施例，提供一種觸控系統，包含上述的該觸控處理裝置、該觸控面板與該觸控筆。
根據本申請的一實施例，提供一種觸控處理方法，適用於一觸控面板與一觸控筆，該觸控面板包含平行於第一方向的一些第一電極與平行於第二方向的一些第二電極，該觸控筆包含一筆尖電極、環繞該筆尖電極的一環狀電極、根據該筆尖電極所受壓力而改變阻抗值的一第一電路元件、一第二電路元件與一第三電路元件，該第一電路元件的第一端與該第二電路元件的第一端分別連接至該筆尖電極，該第三電路元件的第一端連接至該環狀電極。該觸控處理方法包含：在一第一時段內同時對一第一電路組合發出驅動信號，並且量測該些第一電極與該些第二電極的感應信號以得到第一時段壹維度感測資訊，該第一電路組合包含該第一電路元件與該第二電路元件；在一第二時段內同時對一第二電路組合發出驅動信號，並且量測該些第一電極與該些第二電極的感應信號以得到第二時段壹維度感測資訊，該第二電路組合包含該第一電路元件與該第三電路元件；在一第三時段內同時對一第三電路組合發出驅動信號，並且量測該些第一電極與該些第二電極的該感應信號以得到第三時段壹維度感測資訊，該第三電路組合包含該第一電路元件與該第二電路元件；將該第一時段壹維度感測資訊、該第二時段壹維度感測資訊與該第三時段壹維度感測資訊的相 應元素值分別加總，以得到一全時段壹維度感測資訊；根據該全時段壹維度感測資訊、該第一時段壹維度感測資訊、該第二時段壹維度感測資訊與該第三時段壹維度感測資訊，分別計算一第一電路元件壹維度感測資訊、一第二電路元件壹維度感測資訊與一第三電路元件壹維度感測資訊；根據該第一電路元件壹維度感測資訊、該第二電路元件壹維度感測資訊與該第三電路元件壹維度感測資訊，分別計算一第一座標、一第二座標與一環狀電極座標；根據該第一座標與該第二座標，計算一筆尖電極座標；以及根據該筆尖電極座標與該環狀電極座標，計算下列其中之一或二者：該觸控筆之筆軸相應於該觸控面板之平面的一傾斜角；以及該觸控筆之筆軸投影於該觸控面板之平面的一筆軸方向。
根據本申請所提供的有線觸控筆的觸控處理方法、裝置與觸控系統，可以減少觸控筆發出電信號的時間，加速觸控螢幕對於觸控筆的掃描速度，以便加快掃描結果的報告頻率。除此之外，可以偵測到觸控筆的相關資訊，如筆尖電極座標、環狀電極座標、筆尖傾斜角、筆軸方向、筆尖壓力值、根據傾斜角校正的筆尖壓力值。
100‧‧‧觸控系統
110‧‧‧觸控處理裝置
111‧‧‧連接網路(Interconnection Network)模組
112‧‧‧驅動電路模組
113‧‧‧感測電路模組
114‧‧‧處理器模組
115‧‧‧介面模組
120‧‧‧觸控螢幕或面板
121、121A~C‧‧‧第一電極
122、122A~H‧‧‧第二電極
130‧‧‧觸控筆
135‧‧‧觸控板擦
140‧‧‧主機
141‧‧‧輸出入介面模組
142‧‧‧中央處理器模組
143‧‧‧圖形處理器模組
144‧‧‧記憶體模組
145‧‧‧網路介面模組
146‧‧‧存儲器模組
300‧‧‧互電容感測方法
310~390‧‧‧步驟
400‧‧‧互電容感測方法
500‧‧‧觸控系統
610‧‧‧筆尖電極
620‧‧‧環狀電極
631‧‧‧第一電路元件
632‧‧‧第二電路元件
633‧‧‧第三電路元件
700‧‧‧觸控處理方法
710~790‧‧‧步驟
900‧‧‧觸控處理方法
910~950‧‧‧步驟
圖1為根據本申請一實施例的觸控系統的一方塊示意圖。
圖2為根據本申請一實施例的觸控螢幕的一示意圖。
圖3為根據本發明一實施例的一互電容感測方法的一流程示意圖。
圖4為根據本發明另一實施例的一互電容感測方法的一流程示意圖。
圖5為根據本發明一實施例的觸控系統的一方塊示意圖。
圖6為根據本發明一實施例的觸控筆的一方塊示意圖。
圖7為根據本申請一實施例的一觸控處理方法的一流程示意圖。
圖8為根據本申請一實施例的步驟770的一流程示意圖。
圖9為根據本申請一實施例的一觸控處理方法的一流程示意圖。
本申請的實施例會參考到申請人在2014年十一月10日所申請的美國專利第9,851,816號，以及該專利案所有已經公開的延續案、部分延續案、分案與相關的外國專利申請案。這些申請案與專利案的內容均可以用於支持本申請案。本領域的普通技術人員可以理解到前述參考案已經公開的內容能夠支持本申請的實施例。
請參考圖1所示，其為根據本發明一實施例的觸控系統100的一方塊示意圖。該觸控系統100可以是常見的桌上型、膝上型、平板型個人電腦、工業用控制電腦、智慧型手機或其它形式具有觸控功能的計算機系統。
該觸控系統100可以包含一觸控處理裝置110、連接至該觸控處理裝置的一觸控面板或螢幕120、以及連接至該觸控處理裝置的一主機140。該觸控系統100可以更包含一或多個觸控筆130與/或觸控板擦135。以下在本申請當中，該觸控面板或螢幕120可以通稱為觸控螢幕120，但若是在缺乏顯示功能的實施例當中，本領域的普通技術人員能夠知道本申請所指的該觸控螢幕為觸控面板。
該觸控螢幕120包含平行於第一軸的多條第一電極121以及平行於第二軸的多條第二電極122。第一電極121可以與多條第二電極122交 錯，以便形成多個感測點或感測區域。同樣地，第二電極122可以與多條第一電極121交錯，以便形成多個感測點或感測區域。在某些實施例當中，本申請可以將第一電極121稱之為第一觸控電極121，也可以將第二電極122稱之為第二觸控電極122。本申請也統稱第一電極121與第二電極122為觸控電極。在某些觸控螢幕120的實施例當中，該第一電極121與該第二電極122以透明材料所構成。該第一電極121與該第二電極122可以在同一電極層，每一條第一電極121或第二電極122的多個導電片之間係使用跨橋的方式連接。該第一電極121與該第二電極122也可以在不同的上下相疊的電極層。除非特別說明以外，本申請通常可以適用於單一層或多個電極層的實施例當中。該第一軸與該第二軸通常是互相垂直，但本申請並不限定該第一軸必定垂直於該第二軸。在一實施例中，該第一軸可以是水平軸，或是觸控螢幕120的更新軸線。
該觸控處理裝置110可以包含以下的硬體電路模組：一連接網路(Interconnection Network)模組111、一驅動電路模組112、一感測電路模組113、一處理器模組114與一介面模組115。該觸控處理裝置110可以實作在單一顆積體電路之內，該積體電路內可以包含一或多個芯片。也可以使用多顆積體電路與承載該多顆積體電路的互聯電路板來實現該觸控處理裝置110。該觸控處理裝置110還可以與上述的主機140實作在同一顆積體電路當中，也可以與上述的主機140實作在同一芯片當中。換言之，本申請並不限定該觸控處理裝置110的實施方式。
該連接網路模組111用於分別連接上述觸控螢幕120的多條第一電極121與/或多條第二電極122。該連接網路模組111可以接受該處理器 模組114的控制命令，用於連接該驅動電路模組112與任一或多條觸控電極，也用於連接該感測電路模組113與任一或多條觸控電極。該連接網路模組111可以包含一或多個多工器(MUX)的組合來實施上述的功能。
該驅動電路模組112可以包含時脈產生器、分頻器、倍頻器、鎖相迴路、功率放大器、直流-直流電壓轉換器、整流器與/或濾波器等元器件，用於依據該處理器模組114的控制命令，透過上述的連接網路模組111提供驅動信號給任一或多條觸控電極。可以針對上述的驅動信號進行各式類比訊號或數位信號調變，以便傳送某些訊息。上述的調變方式包含但不限於調頻(FM)、調相(Phase Modulation)、調幅(AM)、雙邊帶調變(DSB)、單邊帶調變(SSB-AM)、殘邊帶調變(Vestigial Sideband Modulation)、振幅偏移調變(ASK)、相位偏移調變(PSK)、正交振幅調變(QAM)、頻率偏移調變(FSK)、連續相位調變(CPM)、分碼多重進接(CDMA)、分時多重進接(TDMA)、正交分頻多工(OFDM)、脈衝寬度調變(PWM)等技術。該驅動信號可以包含一或多個方波、弦波或任何調變後的波型。該驅動電路模組112可以包含一或多條頻道，每條頻道可以透過該連接網路模組111連接到任一或多條觸控電極。
該感測電路模組113可以包含積分器、取樣器、時脈產生器、分頻器、倍頻器、鎖相迴路、功率放大器、乘法器、直流-直流電壓轉換器、整流器與/或濾波器等元器件，用於依據該處理器模組114的控制命令，透過上述的連接網路模組111對任一或多條觸控電極進行感測。當該觸控信號透過上述的一條觸控電極發出時，另一條觸控電極可以感應到該觸控信號。而該感測電路模組113可以配合上述的驅動電路模組112所執行的調變方 式，針對該另一條觸控電極所感應到該驅動信號進行相應的解調變，以便還原該驅動信號所承載的訊息。該感測電路模組113可以包含一或多條頻道，每條頻道可以透過該連接網路模組111連接到任一或多條觸控電極。在同一時間，每條頻道都可以同時進行感測與解調變。
在一實施例當中，上述的驅動電路模組1i2與感測電路模組113可以包含類比前端(AFE,analog front-end)電路。在另一實施例當中，除了類比前端電路以外，上述的驅動電路模組112與感測電路模組113可以包含數位後端(DBE,digital back-end)電路。當上述的驅動電路模組112與感測電路模組113只包含類比前端電路時，數位後端電路可以實施於該處理器模組114之內。
該處理器模組114可以包含數位信號處理器，用於分別連接上述的驅動電路模組112與感測電路模組113的類比前端電路，也可以分別連接上述的驅動電路模組112與感測電路模組113的數位後端電路。該處理器模組114可以包含嵌入式處理器、非揮發性記憶體與揮發性記憶體。該非揮發性記憶體可以儲存普通的作業系統或即時(real-time)作業系統，以及在該作業系統下執行的應用程式。前述的作業系統與應用程式包含多個指令與資料，經由該處理器(包含嵌入式處理器與/或數位信號處理器)執行這些指令之後，可以用於控制該觸控處理裝置110的其他模組，包含該連接網路模組111、該驅動電路模組112、該感測電路模組113與該介面模組115。舉例來說，該處理器模組114可以包含業界常用的8051系列處理器、英代爾(Intel)的i960系列處理器、安謀(ARM)的Cortex-M系列處理器等。本申請並不限定該處理器模組114所包含的處理器種類與個數。
上述的多個指令與資料可以用於實施本申請所提到的各個步驟，以及由這些步驟所組成的流程與方法。某些指令可以獨立在該處理器模組114內部運作，例如算術邏輯運算(arithmetic and logic operation)。其他指令可以用於控制該觸控處理裝置110的其他模組，這些指令可以包含該處理器模組114的輸出入介面對其他模組進行控制。其他模組也可以透過該處理器模組114的輸出入介面提供訊息給該處理器模組114所執行的作業系統與/或應用程式。本領域的普通技術人員應當具備有計算機結構與架構(computer organization and architecture)的通常知識，可以理解到本申請所提到的流程與方法能夠藉由上述的模組與指令加以實施。
上述的介面模組115可以包含各式串列或並列式的匯流排，例如通用序列匯流排(USB)、積體電路匯流排(I2C)、外設互聯標準(PCI)、快捷外設互聯標準(PCI-Express)、IEEE 1394等工業標準的輸出入介面。該觸控處理裝置110透過介面模組115連接到該主機140。
該觸控系統100可以包含一或多隻觸控筆130與/或觸控板擦135。上述的觸控筆130或觸控板擦135可以是會發出電信號的發信器，其可以包含主動發出電信號的主動式發信器，也可以是被動發出電信號的被動式發信器，或者稱為反應於外界電信號才發出電信號的反應式發信器。上述的觸控筆130或觸控板擦135可以包含一或多個電極，用於同步或非同步地接收來自於觸控螢幕120的電信號，或是以同步或非同步的方式向觸控螢幕120發出電信號。這些電信號可以採用如上所述的一或多種調變方式。
上述的觸控筆130或觸控板擦135可以是導體，用於透過使用者的手或身體來傳導驅動信號或接地。上述的觸控筆130或觸控板擦135可以 有線或無線的方式連接於該主機140的輸出入介面模組141，或是該輸出入介面模組141底下的其他模組。
該觸控處理裝置110可以藉由該觸控螢幕120來偵測一或多個外部導電物體，例如人體的手指、手掌或是被動的觸控筆130或觸控板擦135，也可以偵測會發出電信號的觸控筆130或觸控板擦135。該觸控處理裝置110可以使用互電容(mutual-capacitance)或自電容(self-capacitance)的方式來進行偵測外部導電物體。上述的觸控筆130或觸控板擦135以及觸控處理裝置110可以使用上述的信號調變與相應的信號解調變的方式，利用電信號來傳遞訊息。該觸控處理裝置110可以利用電信號來偵測該觸控筆130或觸控板擦135靠近或接觸該觸控螢幕120的一或多個近接位置、該觸控筆130或觸控板擦135上的感測器狀態(例如壓力感測器或按鈕)、該觸控筆130或觸控板擦135的指向、或該觸控筆130或觸控板擦135相應於該觸控螢幕120平面的傾斜角等訊息。
該主機140為控制該觸控系統110的主要設備，可以包含連接至該介面模組115的一輸出入介面模組141、一中央處理器模組142、一圖形處理器模組143、連接於該中央處理器模組142的一記憶體模組144、連接於該輸出入介面模組141的一網路介面模組145與一存儲器模組146。
該存儲器模組146包含非揮發性記憶體，常見的範例為硬碟、電子抹除式可複寫唯讀記憶體(EEPROM)、或快閃記憶體等。該存儲器模組146可以儲存普通的作業系統，以及在該作業系統下執行的應用程式。該網路介面模組145可以包含有線連接與/或無線連接的硬體網路連接介面。該網路介面模組145可以遵循常見的工業標準，例如IEEE 802.11無線區 域網路標準、IEEE 802.3有線區域網路標準、3G、4G、與/或5G等無線通訊網路標準、藍芽無線通訊網路標準等。
該中央處理器模組142可以直接或間接地連接到上述的輸出入介面模組141、圖形處理器模組143、記憶體模組144、網路介面模組145與一存儲器模組146。該中央處理器模組142可以包含一個或多個處理器或處理器核心。常見的處理器可以包含英代爾、超微、威盛電子的x86與x64指令集的處理器，或是蘋果、高通、聯發科的安謀ARM指令集的處理器，也可以包含其他形式的複雜電腦指令集(CISC)或精簡電腦指令集(RISC)的處理器。前述的作業系統與應用程式包含相應於上述指令集的多個指令與資料，經由該中央處理器模組142執行這些指令之後，可以用於控制該觸控系統100的其他模組。
可選的圖形處理器模組143通常是用於處理與圖形輸出相關的計算部分。該圖形處理器模組143可以連接到上述的觸控螢幕120，用於控制觸控螢幕120的輸出。在某些應用當中，該主機140可以不需要圖形處理器模組143的專門處理，可以直接令該中央處理器模組142執行圖形輸出相關的計算部分。
該主機140還可以包含其他圖1未示出的組件或元器件，例如音效輸出入介面、鍵盤輸入介面、滑鼠輸入介面、軌跡球輸入介面與/或其他硬體模組。本領域的普通技術人員應當具備有計算機結構與架構的通常知識，可以理解到本申請所提到的觸控系統100僅為示意般的說明，其餘與本申請所提供的發明技術特徵相關的部分，需要參照說明書與申請專利範圍。
請參考圖2所示，其為根據本申請一實施例的觸控螢幕120的一示意圖。為了方便說明起見，該觸控螢幕120只包含三條第一電極121，依序為第一電極121A、121B、121C。該觸控螢幕120包含多條第二電極122A~122H。本領域的普通技術人員可以理解到該觸控螢幕120可以包含N條第一電極121，N為正整數。在某些實施例當中，N是大於10以上的正整數。
在傳統的互電容偵測方式中，該驅動電路模組112會分時提供驅動信號給三條第一電極121當中的其中一條。在提供驅動信號的時候，令該感測電路模組113同時對所有第二電極122進行三次感測，以便取得三組壹維度感測資訊。每一組壹維度感測資訊包含對每一條第二電極122的感測結果。而這三組壹維度感測資訊可以依照其所對應的發出驅動信號的第一電極121的順序，組成貳維度感測資訊或感測影像。利用該貳維度感測資訊或感測影像，該處理器模組114就可以偵測出是否有外部導電物體近接該觸控螢幕120。
假定每一條第一電極121需要被驅動長達T時段，該感測電路模組113才能累積到足夠量的信號。則在上述的傳統互電容偵測方式當中，對觸控螢幕120掃描一次的時間最少需要3T時段。推廣來說，如果觸控螢幕120有N條第一電極121，則對觸控螢幕120掃描一次最少需要N x T的時間長度。
根據本發明的一實施例，提供一種同時掃描多條第一電極121的方法。請參考表一所示，其顯示圖2所示的觸控螢幕120進行同時掃描的時序表。
Figure 108145396-A0101-12-0013-2
在表一所示的實施例當中，在三個時段進行驅動與感測的作業，但是在每一個時段的長度為T/2。換言之，單就每一個時段而言，每一條第一電極121所發出的驅動信號，並不足以讓該感測電路模組113累積到足夠量的感應信號。但是在三個時段之後，每一條第一電極121發出驅動信號的時間長度均累積至T，可以讓該感測電路模組113累積到足夠量的感應信號。
在每一個時段當中，有兩條第一電極121同時發出驅動信號。因此，在任一條第二電極122所感測到的感應信號，都累積了兩條第一電極121發出的驅動信號的感應能量。在表一的最後一列當中，可以見到在各個時段當中，任一條第二電極122所感應的驅動信號來源。例如，在第一 時段當中，任一條第二電極122所感應的驅動信號來源為第一電極121A與121B。在每一個時段當中，對每一第二電極122進行感測所得的信號，也可以組成壹維度感測資訊。
當三個時段的驅動暨感測作業結束之後，可以分別產生一組第一時段壹維度感測資訊、一組第二時段壹維度感測資訊與一組第三時段壹維度感測資訊。接著把這三組壹維度感測資訊的各個元素累加，可以得到一組累加後的壹維度感測資訊。對於累加後的壹維度感測資訊的任一元素的值而言，其累積的感應信號相應於在單一個時段當中，兩倍的第一電極121A、第一電極121B與第一電極121C所發出的驅動信號的和。當把任一元素的值除以二之後，其累積的感應信號相應於在單一個時段當中，第一電極121A、第一電極121B與第一電極121C所發出的驅動信號的和。接著，再把任一元素的一半值減去該第一時段壹維度感測資訊相應元素所得的差值，就相應於在單一時段當中，第一電極121C所發出的驅動信號。最後，再把該差值乘以兩倍的乘積，就相應於在兩個時段當中，第一電極121C所發出的驅動信號。
同樣地，把累加後的壹維度感測資訊任一元素的一半值減去該第二時段壹維度感測資訊相應元素所得的差值，就相應於在單一時段當中，第一電極121B所發出的驅動信號。再把該差值乘以兩倍的乘積，就相應於在兩個時段當中，第一電極121B所發出的驅動信號。
同樣地，把累加後的壹維度感測資訊任一元素的一半值減去該第三時段壹維度感測資訊相應元素所得的差值，就相應於在單一時段當中，第一電極121A所發出的驅動信號。再把該差值乘以兩倍的乘積，就相 應於在兩個時段當中，第一電極121A所發出的驅動信號。
上述的第一時段壹維度感測資訊、第二時段壹維度感測資訊與第三時段壹維度感測資訊的相應元素值分別表示為M1、M2與M3。累加後的壹維度感測資訊的元素值表示為Mtotal，其為M1+M2+M3的和。
M total =M 1+M 2+M 3 (1)
相應於第一電極121C的壹維度感測資訊的元素值XC可以表示為：
Figure 108145396-A0101-12-0015-3
相應於第一電極121B的壹維度感測資訊的元素值XB可以表示為：
Figure 108145396-A0101-12-0015-4
相應於第一電極121A的壹維度感測資訊的元素值XA可以表示為：
Figure 108145396-A0101-12-0015-5
經由上述的演算之後，可以藉由上述的第一時段壹維度感測資訊、第二時段壹維度感測資訊與第三時段壹維度感測資訊得到分別相應於第一電極121C的壹維度感測資訊、相應於第一電極121B的壹維度感測資訊、相應於第一電極121A的壹維度感測資訊。這三組分別相應於第一電極121A~C的壹維度感測資訊，都是相應於某一條第二電極122。換言之，也就分別取得了第一電極122A、122B、122C分別和某一條第二電極122的三個交會點相應的三個值。相對應於多條第二電極的多組該壹維度感測資訊同樣可以組成貳維度感測資訊或感測影像。利用該貳維度感測資訊或感測影 像，該處理器模組114就可以偵測出是否有外部導電物體近接該觸控螢幕120。
和傳統的作法相比，在方程式(1)當中，上述實施例額外需要平行地進行兩次加法來得到累加後的壹維度感測資訊。接著，在方程式(2)、(3)、(4)當中，再平行地利用三次除法與三次減法來分別得到相應於三條第一電極121的感測值。由於在方程式(2)、(3)、(4)當中的除法的分母為2，因此可以使用右移一位的運算進行除法。總的來說，相對於傳統的互電容感測方法，上述的實施例額外地花費了八次算數運算的時間，但減少了1.5T時段的感測時間。由於處理器模組114的運算速度遠高於感測電路模組113的感測時間，而且處理器模組114通常都具有向量平行運算單元，可以一次處理多組運算，所以掃描一次觸控螢幕120所節省的時間非常可觀。據此，可以提高觸控處理裝置110回報主機140關於外部導電物件近接觸控螢幕120的頻率。
根據本發明的一實施例，提供一種同時掃描N條第一電極121i的方法，其中N為大於一的正整數，i為1至N。請參考表二所示，其顯示對具有N條第一電極121的觸控螢幕120進行同時掃描的時序表。
Figure 108145396-A0101-12-0016-6
Figure 108145396-A0101-12-0017-7
在表二所示的實施例當中，在N個時段進行驅動與感測的作業，但是在每一個時段的長度為T/N。換言之，單就每一個時段而言，每一條第一電極121i所發出的驅動信號，並不足以讓該感測電路模組113累積到足夠量的感應信號。但是在N個時段之後，每一條第一電極121i發出驅動信號的時間長度均累積至T，可以讓該感測電路模組113累積到足夠量的感應信號。
在每一個時段當中，有(N-1)條第一電極121同時發出驅動信號。因此，在任一條第二電極122所感測到的感應信號，都累積了(N-1)條第一電極121發出的驅動信號的感應能量。在表二的最後一列當中，可以見到在各個時段當中，任一條第二電極122所感應的驅動信號來源。例如，在第 一時段當中，任一條第二電極122所感應的驅動信號來源為第一電極1211到121N-1。在每一個時段當中，對每一第二電極122進行感測所得的信號，也可以組成壹維度感測資訊。
當N個時段的驅動暨感測作業結束之後，可以分別產生N組第i時段壹維度感測資訊。接著把這N組壹維度感測資訊的各個元素累加，可以得到一組累加後的壹維度感測資訊。對於累加後的壹維度感測資訊的任一元素的值而言，其累積的感應信號相應於在單一個時段當中，(N-1)倍的第一電極1211至第一電極121N所發出的驅動信號的和。當把任一元素的值除以(N-1)之後，其累積的感應信號相應於在單一個時段當中，第一電極1211至第一電極121N所發出的驅動信號的和。接著，再把任一元素除以(N-1)的商值減去該第一時段壹維度感測資訊相應元素所得的差值，就相應於在單一時段當中，第一電極121N所發出的驅動信號。再把該差值乘以(N-1)倍的乘積，就相應於在(N-1)個時段當中，第一電極121N所發出的驅動信號。
上述第i時段壹維度感測資訊的相應元素值分別表示為Mi，累加後的壹維度感測資訊的元素值表示為Mtotal，其可以表示為：
Figure 108145396-A0101-12-0018-8
相應於第一電極121i的壹維度感測資訊的元素值Xi可以表示為：
Figure 108145396-A0101-12-0018-9
經由上述的演算之後，可以藉由上述的N組第i時段壹維度感測資訊得到分別相應於N條第一電極121i的壹維度感測資訊。這N組分別相應於第一電極121i的壹維度感測資訊，同樣可以組成貳維度感測資訊或感測 影像。利用該貳維度感測資訊或感測影像，該處理器模組114就可以偵測出是否有外部導電物體近接該觸控螢幕120。
和傳統的作法相比，在方程式(5)當中，上述實施例額外需要平行地進行(N-1)次加法來得到累加後的壹維度感測資訊。接著，在方程式(6)當中，再平行地利用一次除法與兩次減法來分別得到相應於N條第一電極121的感測值。總的來說，相對於傳統的互電容感測方法，上述的實施例額外地花費了固定的算數運算時間，但減少了
Figure 108145396-A0101-12-0019-10
T時段的感測時間。舉例來說，當N為10的時候，可以減少8.89T的感測時間。當N值越大，則節省更多感測時間。
由於處理器模組114的運算速度遠高於感測電路模組113的感測時間，而且處理器模組114通常都具有向量平行運算單元，可以一次處理多組運算，所以掃描一次觸控螢幕120所節省的時間非常可觀。據此，可以提高觸控處理裝置110回報主機140關於外部導電物件近接觸控螢幕120的頻率。
在一實施例當中，該觸控螢幕120可以具有HxN條第一電極121，或者是多於(H-1)N條，但少於HxN條第一電極121。因此，可以分作H次運算，H為正整數。每一次運算可以對N條第一電極121進行上述的互電容偵測，以便得到相應於該N條第一電極121的壹維度感測資訊。再作完H次運算之後，就可以得到相應於HxN條第一電極121的壹維度感測資訊。利用該貳維度感測資訊或感測影像，該處理器模組114就可以偵測出是否有外部導電物體近接該觸控螢幕120。
在該實施例當中，每一次運算所針對的N條第一電極121未 必都是彼此相鄰的。為了減少驅動信號的固定順序所造成的電磁干擾現象，可以在H次運算當中的每一次，選擇不相鄰的N條第一電極121進行偵測。或者是在H次運算當中的每一次，選擇相鄰的N條第一電極121進行偵測。但是在連續兩次的運算當中，其2N條第一電極121可以是不相鄰的。而前述的第一電極121的選擇，還可以採用亂數的方式隨機產生，以避免產生固定頻率的電磁干擾。
根據本發明的一實施例，提供一種同時掃描多條第一電極121的方法。請參考表三所示，其顯示圖2所示的觸控螢幕120進行同時掃描的時序表。
Figure 108145396-A0101-12-0020-11
在表三所示的實施例當中，在三個時段進行驅動與感測的作 業，但是在每一個時段的長度為T/2。和表一的實施例相比，在第一時段當中，第一電極121C所發出的驅動信號與第一電極121A或第一電極121B發出的驅動信號是反相的。由於反相的驅動信號由同一條第二電極122接收時會相互抵消，所以在第一時段當中，某一條第二電極122所收到的驅動信號可以表示為121A+121B-121C。同樣地，在第二時段當中，第一電極121B所發出的驅動信號與第一電極121A或第一電極121C發出的驅動信號是反相的，該條第二電極122所收到的驅動信號可以表示為121A-121B+121C。類似地，在第二時段當中，第一電極121A所發出的驅動信號與第一電極121B或第一電極121C發出的驅動信號是反相的，該條第二電極122所收到的驅動信號可以表示為-121A+121B+121C。
當三個時段的驅動暨感測作業結束之後，可以分別產生一組第一時段壹維度感測資訊、一組第二時段壹維度感測資訊與一組第三時段壹維度感測資訊。接著把這三組壹維度感測資訊的各個元素累加，可以得到一組累加後的壹維度感測資訊。對於累加後的壹維度感測資訊的任一元素的值而言，其累積的感應信號相應於在單一個時段當中，第一電極121A、第一電極121B與第一電極121C所發出的正相驅動信號的和，亦即表示為121A+121B+121C。
若是把累加的壹維度感測資訊的任一元素的值減去第一時段壹維度感測資訊的值所得到的差值，就相應於兩倍第一電極121C所發出驅動信號的感應量。再將此差值除以二，就等於是相應於第一電極121C所發出的驅動信號的感應量。同樣地，把累加的壹維度感測資訊的任一元素的值減去第二時段壹維度感測資訊的值所得到的差值，就相應於兩倍第一 電極121B所發出驅動信號的感應量。再將此差值除以二，就等於是相應於第一電極121B所發出的驅動信號的感應量。類似地，把累加的壹維度感測資訊的任一元素的值減去第三時段壹維度感測資訊的值所得到的差值，就相應於兩倍第一電極121A所發出驅動信號的感應量。再將此差值除以二，就等於是相應於第一電極121A所發出的驅動信號的感應量。
相應於第一電極121C的壹維度感測資訊的元素值XC可以表示為：
X C =(M total -M 1)/2 (7)
相應於第一電極121B的壹維度感測資訊的元素值XB可以表示為：
X B =(M total -M 2)/2 (8)
相應於第一電極121A的壹維度感測資訊的元素值XA可以表示為：
X A =(M total -M 3)/2 (9)
經由上述的演算之後，可以藉由上述的第一時段壹維度感測資訊、第二時段壹維度感測資訊與第三時段壹維度感測資訊得到分別相應於第一電極121C的壹維度感測資訊、相應於第一電極121B的壹維度感測資訊、相應於第一電極121A的壹維度感測資訊。這三組分別相應於第一電極121A~C的壹維度感測資訊，同樣可以組成貳維度感測資訊或感測影像。
根據本發明的一實施例，提供一種同時掃描N條第一電極121i的方法，其中N為大於一的正整數，i為1至N。請參考表四所示，其顯示對具有N條第一電極121的觸控螢幕120進行同時掃描的時序表。
Figure 108145396-A0101-12-0023-12
在表四所示的實施例當中，如同在表二的實施例一樣，在第i時段當中，由第一電極121N-i+1發出反相的驅動信號。使得相應於第一電極121i的壹維度感測資訊的元素值Xi可以表示為：
Figure 108145396-A0101-12-0023-13
經由上述的演算之後，可以藉由上述的N組第i時段壹維度感 測資訊得到分別相應於N條第一電極121i的壹維度感測資訊。這N組分別相應於第一電極121i的壹維度感測資訊，都是相應於某一條第二電極122。換言之，也就分別取得了第一電極1221、1222、…、122N分別和某一條第二電極122的N個交會點相應的N個值。相對應於多條第二電極122的多組該壹維度感測資訊同樣可以組成貳維度感測資訊或感測影像。利用該貳維度感測資訊或感測影像，該處理器模組114就可以偵測出是否有外部導電物體近接該觸控螢幕120。
在方程式(10)當中，利用兩次除法與兩次減法來分別得到相應於N條第一電極121的感測值。總的來說，相對於傳統的互電容感測方法，上述的實施例額外地花費了固定的算數運算時間，但減少了
Figure 108145396-A0101-12-0024-14
T時段的感測時間。舉例來說，當N為10的時候，可以減少8.89T的感測時間。當N值越大，則節省更多感測時間。
請參考圖3所示，其為根據本發明一實施例的一互電容感測方法300的一流程示意圖。該互電容感測方法可以適用於圖1所示的觸控處理裝置110當中，特別是以處理器模組114來執行根據該方法所編成的多個指令，用於實現該互電容感測的觸控處理方法。
步驟310：選擇未發出驅動信號的N條第一電極。
步驟320：選擇該N條第一電極當中的N-1條作為新的組合。
步驟330：對該組合內的第一電極同時發出驅動信號，以得到第i時段壹維度感測資訊。其中i可以為1到N之間的正整數。而步驟330當中，透過驅動電路模組112發出驅動信號，以及透過感測電路模組113感測第二電極所感應的驅動信號的時間長度，具有表二實施例所示的特徵。
在一實施例當中，步驟330還可以對同時該組合以外的一條第一電極發出反相驅動信號。本實施例如同表二與表四所示的實施例所言。
步驟340：判斷是否已經對該組合的第一電極發出N次驅動信號。若結果為否，則流程回到步驟320。若結果為是，則流程進到步驟350。
步驟350：根據執行N次步驟330所得的N個第i時段壹維度感測資訊，計算相應於該N條第一電極的壹維度感測資訊。當步驟330中，並未透過該組合以外的第一電極發出反相驅動信號時，步驟350的計算步驟如表一或表二所示的實施例所述。更精確地說，可以根據方程式(6)進行。當步驟350中，透過該組合以外的第一電極發出反相驅動信號時，步驟350的計算步驟如表三或表四所示的實施例所述。更精確地說，可以根據方程式(10)進行。
步驟360：判斷是否完成觸控螢幕的掃描。若判斷結果為否，則流程回到步驟310。若判斷結果為是，則流程進到步驟370。
步驟370：根據相應於每一條第一電極的壹維度感測資訊，組成貳維度感測資訊。在該貳維度感測資訊當中的各個壹維度感測資訊，是根據其所對應的第一電極的相對位置來依序排列。
步驟380：根據該貳維度感測資訊，計算外部導電物體的近接事件。
可選的步驟390：將近接事件回報該主機。
請參考圖4所示，其為根據本發明一實施例的一互電容感測方法400的一流程示意圖。該互電容感測方法可以適用於圖1所示的觸控處理裝置110當中，特別是以處理器模組114來執行根據該方法所編成的多個指 令，用於實現該互電容感測的觸控處理方法。
與圖3的互電容感測方法300相比，圖4的互電容感測方法400是分別取得各個偵測範圍相應的貳維度感測資訊，計算並回報該偵測範圍當中的近接事件到該主機。而圖3的互電容感測方法300是將各壹維度感測資訊拼接成單一個全觸控面板的貳維度感測資訊，再計算並回報該觸控面板上的近接事件到該主機。圖3所示的實施例對於位在兩個偵測範圍邊緣的近接事件有較高的準確性，然而必須儲存較多個壹維度感測資訊才能對一整個觸控面板進行計算與報點。而圖4的實施例，可以針對某一些偵測範圍個別的偵測，而無須收集完一整個觸控面板才進行計算與報點。
請參考圖5所示，其為根據本發明一實施例的觸控系統500的一方塊示意圖。觸控系統500為觸控系統100的一種變化。如果沒有特別說明，關於觸控系統100的說明都可以適用於觸控系統500之上。觸控系統500的觸控處理裝置110係透過實體線路連接到觸控筆130或電子板擦135。更具體來說，觸控處理裝置110的驅動電路112可以透過連接網路111與上述的實體線路，連接到觸控筆130或電子板擦135。
請參考圖6所示，其為根據本發明一實施例的觸控筆130的一方塊示意圖。該觸控筆130可以包含一筆尖電極610、一環狀電極620與三個電路元件631、632、633。該筆尖電極610可以位於該觸控筆130的一端，用於接觸該觸控面板或螢幕120。該環狀電極620可以設置在該筆尖電極610的周圍。舉例來說，該環狀電極620可以環繞該筆尖電極610。但兩者的電性絕緣。當筆尖電極610觸碰到該觸控面板或螢幕120時，該環狀電極620的一部份相當接近該觸控面板或螢幕120時。
電路元件631、632與633可以是電容、電阻或其他電路元件。其中第一電路元件631的第一端係連接到上述的筆尖電極610，其具有隨著該筆尖電極610所受壓力而變化的阻抗值。舉例來說，當筆尖電極610的受力越大，第一電路元件631的阻抗值的變化也就越大。當觸控筆130的筆尖電極610並未受到任何壓力時，該第一電路元件631的阻抗值可以等於該第二電路元件632的阻抗值。該第二電路元件632的第一端同樣連接到該筆尖電極610，但其阻抗值是不會隨著該筆尖電極610所受壓力而變化。該第三電路元件633的第一端則是連接到該環狀電極620。
電路元件631、632與633的第二端可以分別透過一實體線路連接到該觸控處理裝置110。舉例來說，可以直接連接到該驅動電路模組112，或是透過該連接網路模組111來連接到該驅動電路模組112。該驅動電路模組112可以分別發出驅動信號到電路元件631、632與633的第二端。這些驅動信號會經過該筆尖電極610與該環狀電極620發出到該觸控面板或螢幕120。該觸控面板或螢幕120的某些觸控電極121與122會感應到上述驅動信號而產生感應信號。這些感應信號再藉由該觸控處理裝置110的該連接網路模組111傳回到該感測電路模組113。該感測電路模組113可以量測這些觸控電極121與122的感應信號，讓處理器模組114根據量測的結果來計算出該筆尖電極610與該環狀電極620相對應於該觸控面板或螢幕120的位置。
由於處理器模組114知道該驅動電路模組112何時發出驅動信號，所以處理器模組114可以令該感測電路模組113在相應的時段來感測上述的感應信號。請參考表五所示，其顯示該感測電路模組113針對該觸控螢幕120的某一條觸控電極121或122進行掃描的時序表。
Figure 108145396-A0101-12-0028-15
假設該驅動電路模組112必須要發出驅動信號達到一段時間T之久，該感測電路模組113才能累積到足夠的感應信號來偵測該觸控筆130。在表五所示的實施例當中，可以在三個不同的時段T當中，同時分別對所有的觸控電極121與122進行感測。在第一時段中，取得所有的觸控電極121與122對於該筆尖電極610的多個感應信號的感測值。據此，可以判斷出該筆尖電極610相對應於該觸控面板或螢幕120的一第一座標。同樣地，在第二時段中，取得所有的觸控電極121與122對於該環狀電極620的多個感應信號的感測值。據此，可以判斷出該環狀電極620相對應於該觸控面板或螢幕120的一第二座標。類似地，取得所有的觸控電極121與122對於該筆尖電極610的多個感應信號的感測值。據此，可以判斷出該筆尖電極610相對應於 該觸控面板或螢幕120的一第三座標。
理論上來說，第一座標和第三座標應該是在相同處。假設兩者在不同的地方，可以利用第一座標和第三座標來計算出該筆尖電極610的一筆尖電極座標。此外，該第二座標相應於該環狀電極620的環狀電極位置。由於筆尖電極610與環狀電極620的設置是已知的，觸控處理裝置110可以根據該筆尖電極座標與該環狀電極座標，計算出該觸控筆130相應於該觸控面板或螢幕120的傾斜角與筆軸方向。上述的傾斜角為觸控筆130的筆軸相對於該觸控面板或螢幕120平面的夾角。筆軸方向則是觸控筆130的筆軸投影在該觸控面板或螢幕120平面的方向。
除此之外，觸控處理裝置110還可以根據該筆尖電極座標所相應的至少一條觸控電極121或122在第一時段與第三時段的電信號強度的比例，來計算出該筆尖電極610所受的壓力值。在一實施例中，由於觸控筆130與該觸控面板或螢幕120之間具有傾斜角，所以可以根據傾斜角對於壓力值進行校正。在表五的實施例當中，花了三個時段長的時間，得到一次觸控筆130的筆尖電極座標、環狀電極座標、傾斜角、筆軸方向與壓力值。
請參考表六所示，其顯示該感測電路模組113針對該觸控螢幕120的某一條觸控電極121或122進行掃描的時序表。
Figure 108145396-A0101-12-0029-16
Figure 108145396-A0101-12-0030-17
在表六所示的實施例當中，把驅動信號的時間減半為T/2。本領域的普通技術人員可以理解到，由於電路元件631的阻抗值會因為壓力而變化，可能使得觸控電極感應到經由電路元件631所發出之驅動信號的感應信號減少。因此，可以把驅動信號的時間改成3T/4、3T/5之類。本領域的普通技術人員可以基於本申請所提供的範例來自行變化。
在表六的實施例當中，假定第一時段、第二時段、第三時段所得到的感測值為M1、M2與M3。累加後的值表示為Mtotal，其為M1+M2+M3的和。
M total =M 1+M 2+M 3 (1)
相應於環狀電極620的元素值Xr可以表示為：
Figure 108145396-A0101-12-0030-18
相應於電路元件632與筆尖電極610的元素值Xf可以表示為：
Figure 108145396-A0101-12-0030-19
相應於電路元件631與筆尖電極610的元素值Xv可以表示為：
Figure 108145396-A0101-12-0031-20
經由上述的演算之後，可以根據相應於多個觸控電極121與122的元素值Xr來計算該環狀電極座標或上述的第二座標。可以根據相應於多個觸控電極121與122的元素值Xv來計算該第一座標。可以根據相應於多個觸控電極121與122的元素值Xf來計算該第三座標。
理論上來說，第一座標和第三座標應該是在相同處。假設兩者在不同的地方，可以利用第一座標和第三座標來計算出該筆尖電極610的該筆尖電極座標。此外，該第二座標相應於該環狀電極620的環狀電極位置。由於筆尖電極610與環狀電極620的設置是已知的，觸控處理裝置110可以根據該筆尖電極座標與該環狀電極座標，計算出該觸控筆130相應於該觸控面板或螢幕120的傾斜角與筆軸方向。
除此之外，觸控處理裝置110還可以根據該筆尖電極座標所相應的至少一條觸控電極121或122在第一時段與第三時段的電信號強度的比例，來計算出該筆尖電極610所受的壓力值。在一實施例中，由於觸控筆130與該觸控面板或螢幕120之間具有傾斜角，所以可以根據傾斜角對於壓力值進行校正。在表六的實施例當中，花了一點五個時段長的時間，得到一次觸控筆130的筆尖電極座標、環狀電極座標、傾斜角、筆軸方向與壓力值。和表五的實施例相比，觸控處理裝置110的報點率可以增加一倍。
由於計算座標只需要各個觸控電極121與122的感應值的比例，因此在方程式(11)、(12)、(13)當中，可以只計算一半的元素值，而省略乘2的步驟。上述三個方程式(11)、(12)、(13)可以分別變化為：
Figure 108145396-A0101-12-0031-21
Figure 108145396-A0101-12-0032-22
Figure 108145396-A0101-12-0032-23
本領域的普通技術人員可以理解到，表六的實施例僅是一種範例。在其他實施例當中，可以將這三個時段當中的調變方式加以調整。舉例來說，將原本的第一時段與第三時段對調，或是原本的第一時段與第二時段對調等。
請參考表七所示，其顯示該感測電路模組113針對該觸控螢幕120的某一條觸控電極121或122進行掃描的時序表。
Figure 108145396-A0101-12-0032-24
在表七所示的實施例當中，把原本在表六不進行驅動的線路，改為反相驅動。舉例來說，在第一時段當中，通過電路元件633的驅動 信號是通過電路元件631或632的驅動信號的相反相位的信號。
相應於環狀電極620的元素值Xr可以表示為：
X r =M total -M 1 (17)
相應於電路元件632與筆尖電極610的元素值Xf可以表示為：
X f =M total -M 2 (18)
相應於電路元件631與筆尖電極610的元素值Xv可以表示為：
X v =M total -M 3 (19)
根據方程式(17)、(18)、(19)，或是其等比例的元素值Xr、Xf、Xv，就可以如同表六實施例所述，花了一點五個時段長的時間，得到一次觸控筆130的筆尖電極座標、環狀電極座標、傾斜角、筆軸方向與壓力值。和表五的實施例相比，觸控處理裝置110的報點率可以增加一倍。和表六的實施例相比，方程式(17)、(18)、(19)要分別比方程式(11)、(12)、(13)少做了一次除法。方程式(17)、(18)、(19)也分別比方程式(14)、(15)、(16)少做了一次除法。而方程式(11)~(16)的除法都是除以2，因此可以利用向右移位(shift)的方式來進行計算，無須動用到耗時較久的除法運算。
請參考圖7所示，其為根據本申請一實施例的一觸控處理方法700的一流程示意圖。該觸控處理方法700適用於圖5所示的觸控系統500，特別是可以讓觸控處理裝置110實行。在一實施例中，該觸控處理方法700可以是儲存在非揮發性記憶體的程式。處理器模組114可以執行上述的程式以便實現觸控處理方法700。在觸控處理方法700當中，步驟710與720是同時進行的，步驟730與740是同時進行的，步驟750與760是同時進行的。本申請並不限定這三組步驟的執行順序。在觸控處理方法700當中的電路組 合，是指三個電路元件631、632、633當中的兩個電路元件的組合。由於有三個電路元件，所以有三種電路組合。
步驟710：同時對第一電路組合發出驅動信號。如表六與表七的實施例，第一電路組合可以如在第一時段發出驅動信號的電路元件631與632。
步驟720：感測第一時段壹維度感測資訊。如圖2所示的觸控面板或螢幕120，具有三條第一電極121與八條第二電極122。因此，在步驟720當中，可以得到具有十一個元素的第一時段壹維度感測資訊。該第一時段壹維度感測資訊分成兩部分，其中相應於垂直軸的有三個，相應於水平軸的有八個。本申請並不限定該第一時段壹維度感測資訊的元素個數，但該第一時段壹維度感測資訊必須包含垂直軸與水平軸的兩個部分。
步驟730：同時對第二電路組合發出驅動信號。如表六與表七的實施例，第二電路組合可以如在第二時段發出驅動信號的電路元件631與633。
步驟740：感測第二時段壹維度感測資訊。本步驟重複步驟720，以得到第二時段壹維度感測資訊。
步驟750：同時對第三電路組合發出驅動信號。如表六與表七的實施例，第三電路組合可以如在第三時段發出驅動信號的電路元件632與633。
步驟760：感測第三時段壹維度感測資訊。本步驟重複步驟720，以得到第三時段壹維度感測資訊。
步驟770：根據該第一至第三時段壹維度感測資訊，計算觸 控筆的筆尖電極位置、環狀電極位置與筆尖壓力值。本步驟如表六與表七的實施例。本步驟的詳細示意圖可以如圖8所示。
可選的步驟780：根據該筆尖電極位置、該環狀電極位置與該筆尖壓力值，計算觸控筆的傾斜角、筆軸方向與筆尖壓力的校正值。
可選的步驟790：將觸控筆的相關資訊回報該主機。這裡所指的相關資訊，包含了步驟770與780所計算出的多種資訊。由於主機140可能不需要全部種類的資訊，但本步驟至少回報其中的一種資訊給該主機。
請參考圖8所示，其為根據本申請一實施例的步驟770的一流程示意圖。
步驟771：將該第一至第三時段壹維度感測資訊的相應元素值分別加總以得到一全時段壹維度感測資訊。
步驟772：再根據該全時段壹維度感測資訊與該第一至第三時段壹維度感測資訊，分別計算出第一電路元件壹維度感測資訊、第二電路元件壹維度感測資訊、第三電路元件壹維度感測資訊，分別相應於電路元件631、632與633。每一個電路元件壹維度感測資訊包含垂直軸部分與水平軸部分。根據垂直軸部分，可以計算出一垂直軸座標。根據水平軸部分，可以計算出一水平軸座標。
步驟773：根據第一電路元件壹維度感測資訊、第二電路元件壹維度感測資訊、第三電路元件壹維度感測資訊，可以分別算出上述的一第一座標、一第二座標與一環狀電極座標。其中該第一座標係根據第一電路元件壹維度感測資訊所計算而來，該第二座標係根據第二電路元件壹維度感測資訊所計算而來，該環狀電極座標係根據第三電路元件壹維度感 測資訊所計算而來。
步驟774：根據該第一座標與第二座標，計算該筆尖電極座標。
步驟775：根據該筆尖電極座標與該環狀電極座標，計算該傾斜角與筆軸方向。
步驟776：根據該筆尖電極座標相應的至少一條觸控電極121或122在該第一電路元件壹維度感測資訊與該第二電路元件壹維度感測資訊的兩個元素值的一比例值，計算該筆尖壓力值。在本步驟當中，若採用兩條以上的觸控電極121或122，則可以計算該第一電路元件壹維度感測資訊的相關元素值的一第一平均值，以及根據該第二電路元件壹維度感測資訊的相關元素值的一第二平均值。再根據該第一平均值與該第二平均值的一比例值，計算該筆尖壓力值。
請參考圖9所示，其為根據本申請一實施例的一觸控處理方法900的一流程示意圖。觸控處理方法900為觸控處理方法700的一變化型，除非特別提起，關於觸控處理方法700的說明均可以適用於觸控處理方法900。在觸控處理方法900當中，步驟910與720是同時進行的，步驟930與740是同時進行的，步驟950與760是同時進行的。本申請並不限定這三組步驟的執行順序。步驟910、930、950係相關於表七所示的實施例。
步驟910：同時對第一電路組合發出驅動信號，對第三電路元件發出反相驅動信號。如表七的實施例，第一電路組合可以如在第一時段發出驅動信號的電路元件631與632。發出反相驅動信號的是第三電路元件633。
步驟930：同時對第二電路組合發出驅動信號，對第二電路元件發出反相驅動信號。如表七的實施例，第二電路組合可以如在第二時段發出驅動信號的電路元件631與633。發出反相驅動信號的是第二電路元件632。
步驟950：同時對第三電路組合發出驅動信號，對第一電路元件發出反相驅動信號。如表七的實施例，第三電路組合可以如在第三時段發出驅動信號的電路元件632與633。發出反相驅動信號的是第一電路元件631。
根據本申請一實施例，提供一種觸控處理裝置，適用於一觸控面板與一觸控筆，該觸控面板包含平行於第一方向的一些第一電極與平行於第二方向的一些第二電極，該觸控筆包含一筆尖電極、環繞該筆尖電極的一環狀電極、根據該筆尖電極所受壓力而改變阻抗值的一第一電路元件、一第二電路元件與一第三電路元件，該第一電路元件的第一端與該第二電路元件的第一端分別連接至該筆尖電極，該第三電路元件的第一端連接至該環狀電極。該觸控處理裝置包含：一連接網路模組，用於透過實體電路連接至該些第一電極、該些第二電極、該第一電路元件的第二端、該第二電路元件的第二端與該第三電路元件的第二端；一驅動電路模組，用於藉由該連接網路模組，分別提供驅動信號至該第一電路元件的第二端、該第二電路元件的第二端與該第三電路元件的第二端；一感測電路模組，用於藉由該連接網路模組，分別量測該些第一電極與該些第二電極感應該驅動信號的感應信號；以及一處理器模組，用於執行非揮發性記憶體內所存儲的程式，以實現下列的步驟：令該驅動電路模組在一第一時段內同時 對一第一電路組合發出驅動信號，並且令該感測電路模組量測該感應信號以得到第一時段壹維度感測資訊，該第一電路組合包含該第一電路元件與該第二電路元件；令該驅動電路模組在一第二時段內同時對一第二電路組合發出驅動信號，並且令該感測電路模組量測該感應信號以得到第二時段壹維度感測資訊，該第二電路組合包含該第一電路元件與該第三電路元件；令該驅動電路模組在一第三時段內同時對一第三電路組合發出驅動信號，並且令該感測電路模組量測該感應信號以得到第三時段壹維度感測資訊，該第三電路組合包含該第一電路元件與該第二電路元件；將該第一時段壹維度感測資訊、該第二時段壹維度感測資訊與該第三時段壹維度感測資訊的相應元素值分別加總，以得到一全時段壹維度感測資訊；根據該全時段壹維度感測資訊、該第一時段壹維度感測資訊、該第二時段壹維度感測資訊與該第三時段壹維度感測資訊，分別計算一第一電路元件壹維度感測資訊、一第二電路元件壹維度感測資訊與一第三電路元件壹維度感測資訊；根據該第一電路元件壹維度感測資訊、該第二電路元件壹維度感測資訊與該第三電路元件壹維度感測資訊，分別計算一第一座標、一第二座標與一環狀電極座標；根據該第一座標與該第二座標，計算一筆尖電極座標；以及根據該筆尖電極座標與該環狀電極座標，計算下列其中之一或二者：該觸控筆之筆軸相應於該觸控面板之平面的一傾斜角；以及該觸控筆之筆軸投影於該觸控面板之平面的一筆軸方向。
在一實施例中，為了計算觸控筆的筆尖所受的壓力，其中該處理器模組更用於：根據該筆尖電極座標相應的至少一條該第一電極或該第二電極，其分別在該第一電路元件壹維度感測資訊與在該第二電路元件 壹維度感測資訊的兩個元素值的一比例值，計算該觸控筆的一筆尖壓力值。
在一實施例中，由於觸控筆的筆軸可能不是垂直於觸控面板的平面，為了校正其對於觸控面板的真正垂直壓力，其中該處理器模組更用於：根據該傾斜角與該筆尖壓力值，計算一筆尖壓力校正值。
在一實施例中，如表七的實施例，為了減少計算資源，其中該處理器模組更用於：令該驅動電路模組在該第一時段，對該第三電路元件發出反相的驅動信號；令該驅動電路模組在該第二時段，對該第二電路元件發出反相的驅動信號；以及令該驅動電路模組在該第三時段，對該第一電路元件發出反相的驅動信號。
在一實施例中，如表六與表七的實施例，為了減少每次偵測觸控筆相關資訊的時間，進而增加觸控筆相關資訊的報告率，其中當該驅動電路模組透過該第三電路元件與該環狀電極所發出的驅動信號達兩個第三時段之久，該感測電路模組才能對該環狀電極座標相鄰的一條該第一電極或該第二電極量測到足夠的感應信號進行偵測。
在一實施例中，為了方便計算以及反應筆尖電極之壓力的緣故，其中該第一時段、該第二時段與該第三時段的長度相等，該第一電路元件包含根據該筆尖電極所受壓力而改變阻抗值的一力感應電容或一力感應電阻。
在一實施例中，為了方便計算筆尖壓力值，或是為了方便得知筆尖電極未受壓力，當該第一電路元件未受力時，該第一電路元件與該第二電路元件具有相同的阻抗值。
在一實施例中，為了方便設置三個時段的長度，該第二電路 元件與該第三電路元件具有相同的阻抗值。
根據本申請的一實施例，提供一種觸控系統，包含上述的該觸控處理裝置、該觸控面板與該觸控筆。
根據本申請的一實施例，提供一種觸控處理方法，適用於一觸控面板與一觸控筆，該觸控面板包含平行於第一方向的一些第一電極與平行於第二方向的一些第二電極，該觸控筆包含一筆尖電極、環繞該筆尖電極的一環狀電極、根據該筆尖電極所受壓力而改變阻抗值的一第一電路元件、一第二電路元件與一第三電路元件，該第一電路元件的第一端與該第二電路元件的第一端分別連接至該筆尖電極，該第三電路元件的第一端連接至該環狀電極。該觸控處理方法包含：在一第一時段內同時對一第一電路組合發出驅動信號，並且量測該些第一電極與該些第二電極的感應信號以得到第一時段壹維度感測資訊，該第一電路組合包含該第一電路元件與該第二電路元件；在一第二時段內同時對一第二電路組合發出驅動信號，並且量測該些第一電極與該些第二電極的感應信號以得到第二時段壹維度感測資訊，該第二電路組合包含該第一電路元件與該第三電路元件；在一第三時段內同時對一第三電路組合發出驅動信號，並且量測該些第一電極與該些第二電極的該感應信號以得到第三時段壹維度感測資訊，該第三電路組合包含該第一電路元件與該第二電路元件；將該第一時段壹維度感測資訊、該第二時段壹維度感測資訊與該第三時段壹維度感測資訊的相應元素值分別加總，以得到一全時段壹維度感測資訊；根據該全時段壹維度感測資訊、該第一時段壹維度感測資訊、該第二時段壹維度感測資訊與該第三時段壹維度感測資訊，分別計算一第一電路元件壹維度感測資訊、 一第二電路元件壹維度感測資訊與一第三電路元件壹維度感測資訊；根據該第一電路元件壹維度感測資訊、該第二電路元件壹維度感測資訊與該第三電路元件壹維度感測資訊，分別計算一第一座標、一第二座標與一環狀電極座標；根據該第一座標與該第二座標，計算一筆尖電極座標；以及根據該筆尖電極座標與該環狀電極座標，計算下列其中之一或二者：該觸控筆之筆軸相應於該觸控面板之平面的一傾斜角；以及該觸控筆之筆軸投影於該觸控面板之平面的一筆軸方向。
在一實施例中，為了計算觸控筆的筆尖所受的壓力，該觸控處理方法更包含：根據該筆尖電極座標相應的至少一條該第一電極或該第二電極，其分別在該第一電路元件壹維度感測資訊與在該第二電路元件壹維度感測資訊的兩個元素值的一比例值，計算該觸控筆的一筆尖壓力值。
在一實施例中，由於觸控筆的筆軸可能不是垂直於觸控面板的平面，為了校正其對於觸控面板的真正垂直壓力，該觸控處理方法更包含：根據該傾斜角與該筆尖壓力值，計算一筆尖壓力校正值。
在一實施例中，如表七的實施例，為了減少計算資源，該觸控處理方法更包含：在該第一時段，對該第三電路元件發出反相的驅動信號；在該第二時段，對該第二電路元件發出反相的驅動信號；以及在該第三時段，對該第一電路元件發出反相的驅動信號。
在一實施例中，如表六與表七的實施例，為了減少每次偵測觸控筆相關資訊的時間，進而增加觸控筆相關資訊的報告率，其中當該環狀電極所發出的驅動信號達兩個第三時段之久，才能對該環狀電極座標相鄰的一條該第一電極或該第二電極量測到足夠的感應信號進行偵測。
在一實施例中，為了方便計算以及反應筆尖電極之壓力的緣故，其中該第一時段、該第二時段與該第三時段的長度相等，該第一電路元件包含根據該筆尖電極所受壓力而改變阻抗值的一力感應電容或一力感應電阻。
在一實施例中，為了方便計算筆尖壓力值，或是為了方便得知筆尖電極未受壓力，其中當該第一電路元件未受力時，該第一電路元件與該第二電路元件具有相同的阻抗值。
在一實施例中，為了方便設置三個時段的長度，其中該第二電路元件與該第三電路元件具有相同的阻抗值。
本申請說明書的實施方式並不用於限定申請專利範圍。本領域的普通技術人員可以對實施方式進行各種變更或改良。還可以在技術上不矛盾的前提之下，將某一實施例所說明的技術特徵應用到其他實施例之上。在實施例之間具有相同名稱但對應不同參照符號的元件或步驟，也可以具有相同的技術特徵。在申請專利範圍、說明書或附圖當中的各個元件的作動機制或流程的步驟之間，只要沒有因果關係，就可以按照任何的時序來實現。圖示的各部分可能沒有依照其相對的尺寸來繪製，為了凸顯某些部分，該部分的尺度可能與其他部分的尺度不同。且不相關的細節部分可能並未完全繪出，以求圖示的整潔。
700‧‧‧觸控處理方法
710~790‧‧‧步驟

Claims (17)

  1. 一種觸控處理裝置，適用於一觸控面板與一觸控筆，該觸控面板包含平行於第一方向的一些第一電極與平行於第二方向的一些第二電極，該觸控筆包含一筆尖電極、環繞該筆尖電極的一環狀電極、根據該筆尖電極所受壓力而改變阻抗值的一第一電路元件、一第二電路元件與一第三電路元件，該第一電路元件的第一端與該第二電路元件的第一端分別連接至該筆尖電極，該第三電路元件的第一端連接至該環狀電極，該觸控處理裝置包含：
    一連接網路模組，用於透過實體電路連接至該些第一電極、該些第二電極、該第一電路元件的第二端、該第二電路元件的第二端與該第三電路元件的第二端；
    一驅動電路模組，用於藉由該連接網路模組，分別提供驅動信號至該第一電路元件的第二端、該第二電路元件的第二端與該第三電路元件的第二端；
    一感測電路模組，用於藉由該連接網路模組，分別量測該些第一電極與該些第二電極感應該驅動信號的感應信號；以及
    一處理器模組，用於執行非揮發性記憶體內所存儲的程式，以實現下列的步驟：
    令該驅動電路模組在一第一時段內同時對一第一電路組合發出驅動信號，並且令該感測電路模組量測該感應信號以得到第一時段壹維度感測資訊，該第一電路組合包含該第一電路元件與該第二電路元件；
    令該驅動電路模組在一第二時段內同時對一第二電路組合發出驅動信 號，並且令該感測電路模組量測該感應信號以得到第二時段壹維度感測資訊，該第二電路組合包含該第一電路元件與該第三電路元件；
    令該驅動電路模組在一第三時段內同時對一第三電路組合發出驅動信號，並且令該感測電路模組量測該感應信號以得到第三時段壹維度感測資訊，該第三電路組合包含該第一電路元件與該第二電路元件；
    將該第一時段壹維度感測資訊、該第二時段壹維度感測資訊與該第三時段壹維度感測資訊的相應元素值分別加總，以得到一全時段壹維度感測資訊；
    根據該全時段壹維度感測資訊、該第一時段壹維度感測資訊、該第二時段壹維度感測資訊與該第三時段壹維度感測資訊，分別計算一第一電路元件壹維度感測資訊、一第二電路元件壹維度感測資訊與一第三電路元件壹維度感測資訊；
    根據該第一電路元件壹維度感測資訊、該第二電路元件壹維度感測資訊與該第三電路元件壹維度感測資訊，分別計算一第一座標、一第二座標與一環狀電極座標；
    根據該第一座標與該第二座標，計算一筆尖電極座標；以及
    根據該筆尖電極座標與該環狀電極座標，計算下列其中之一或二者：
    該觸控筆之筆軸相應於該觸控面板之平面的一傾斜角；以及
    該觸控筆之筆軸投影於該觸控面板之平面的一筆軸方向。
  2. 如申請專利範圍第1項的觸控處理裝置，其中該處理器模組更用於：
    根據該筆尖電極座標相應的至少一條該第一電極或該第二電極，其分別 在該第一電路元件壹維度感測資訊與在該第二電路元件壹維度感測資訊的兩個元素值的一比例值，計算該觸控筆的一筆尖壓力值。
  3. 如申請專利範圍第2項的觸控處理裝置，其中該處理器模組更用於：
    根據該傾斜角與該筆尖壓力值，計算一筆尖壓力校正值。
  4. 如申請專利範圍第1項的觸控處理裝置，其中該處理器模組更用於：
    令該驅動電路模組在該第一時段，對該第三電路元件發出反相的驅動信號；
    令該驅動電路模組在該第二時段，對該第二電路元件發出反相的驅動信號；以及
    令該驅動電路模組在該第三時段，對該第一電路元件發出反相的驅動信號。
  5. 如申請專利範圍第1項的觸控處理裝置，其中當該驅動電路模組透過該第三電路元件與該環狀電極所發出的驅動信號達兩個第三時段之久，該感測電路模組才能對該環狀電極座標相鄰的一條該第一電極或該第二電極量測到足夠的感應信號進行偵測。
  6. 如申請專利範圍第1項的觸控處理裝置，其中該第一時段、該第二時段與該第三時段的長度相等，該第一電路元件包含根據該筆尖電極所受壓力而改變阻抗值的一力感應電容或一力感應電阻。
  7. 如申請專利範圍第1項的觸控處理裝置，其中當該第一電路元件未受力時，該第一電路元件與該第二電路元件具有相同的阻抗值。
  8. 如申請專利範圍第1項的觸控處理裝置，其中該第二電路元件與該第三電路元件具有相同的阻抗值。
  9. 一種觸控系統，包含如申請專利範圍第1項至第8項其中之一的該觸控處理裝置、該觸控面板與該觸控筆。
  10. 一種觸控處理方法，適用於一觸控面板與一觸控筆，該觸控面板包含平行於第一方向的一些第一電極與平行於第二方向的一些第二電極，該觸控筆包含一筆尖電極、環繞該筆尖電極的一環狀電極、根據該筆尖電極所受壓力而改變阻抗值的一第一電路元件、一第二電路元件與一第三電路元件，該第一電路元件的第一端與該第二電路元件的第一端分別連接至該筆尖電極，該第三電路元件的第一端連接至該環狀電極，該觸控處理方法包含：
    在一第一時段內同時對一第一電路組合發出驅動信號，並且量測該些第一電極與該些第二電極的感應信號以得到第一時段壹維度感測資訊，該第一電路組合包含該第一電路元件與該第二電路元件；
    在一第二時段內同時對一第二電路組合發出驅動信號，並且量測該些第一電極與該些第二電極的感應信號以得到第二時段壹維度感測資訊，該第 二電路組合包含該第一電路元件與該第三電路元件；
    在一第三時段內同時對一第三電路組合發出驅動信號，並且量測該些第一電極與該些第二電極的該感應信號以得到第三時段壹維度感測資訊，該第三電路組合包含該第一電路元件與該第二電路元件；
    將該第一時段壹維度感測資訊、該第二時段壹維度感測資訊與該第三時段壹維度感測資訊的相應元素值分別加總，以得到一全時段壹維度感測資訊；
    根據該全時段壹維度感測資訊、該第一時段壹維度感測資訊、該第二時段壹維度感測資訊與該第三時段壹維度感測資訊，分別計算一第一電路元件壹維度感測資訊、一第二電路元件壹維度感測資訊與一第三電路元件壹維度感測資訊；
    根據該第一電路元件壹維度感測資訊、該第二電路元件壹維度感測資訊與該第三電路元件壹維度感測資訊，分別計算一第一座標、一第二座標與一環狀電極座標；
    根據該第一座標與該第二座標，計算一筆尖電極座標；以及
    根據該筆尖電極座標與該環狀電極座標，計算下列其中之一或二者：
    該觸控筆之筆軸相應於該觸控面板之平面的一傾斜角；以及
    該觸控筆之筆軸投影於該觸控面板之平面的一筆軸方向。
  11. 如申請專利範圍第10項的觸控處理方法，更包含：
    根據該筆尖電極座標相應的至少一條該第一電極或該第二電極，其分別在該第一電路元件壹維度感測資訊與在該第二電路元件壹維度感測資訊的 兩個元素值的一比例值，計算該觸控筆的一筆尖壓力值。
  12. 如申請專利範圍第11項的觸控處理方法，更包含：
    根據該傾斜角與該筆尖壓力值，計算一筆尖壓力校正值。
  13. 如申請專利範圍第10項的觸控處理方法，更包含：
    在該第一時段，對該第三電路元件發出反相的驅動信號；
    在該第二時段，對該第二電路元件發出反相的驅動信號；以及
    在該第三時段，對該第一電路元件發出反相的驅動信號。
  14. 如申請專利範圍第10項的觸控處理方法，其中當該環狀電極所發出的驅動信號達兩個第三時段之久，才能對該環狀電極座標相鄰的一條該第一電極或該第二電極量測到足夠的感應信號進行偵測。
  15. 如申請專利範圍第10項的觸控處理方法，其中該第一時段、該第二時段與該第三時段的長度相等，該第一電路元件包含根據該筆尖電極所受壓力而改變阻抗值的一力感應電容或一力感應電阻。
  16. 如申請專利範圍第10項的觸控處理方法，其中當該第一電路元件未受力時，該第一電路元件與該第二電路元件具有相同的阻抗值。
  17. 如申請專利範圍第10項的觸控處理方法，其中該第二電路元件與該第三 電路元件具有相同的阻抗值。
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