TWI830600B - 可供主動筆使用之面板分區電路 - Google Patents

Abstract

一種可供主動筆使用的面板分區電路，用以將一面板的多數個感測器分為N個感測區，N為大於1的整數，每一感測區具有多數個相鄰的感測器，面板分區電路包含：N個切換器、以及N個類比前端單元。N個切換器分別對應N個感測區，每一切換器具有一第一連接端及多數個第二連接端分別連接對應的感測區的多數個感測器；N個類比前端單元分別對應N個切換器，每一類比前端單元連接對應的切換器的第一連接端，其中，每一切換器控制為使第一連接端連接至多數個第二連接端，N個類比前端單元分別接收來自N個感測區的感測訊號，且根據所接收的感測訊號，N個類比前端單元控制為使至少一類比前端單元經由對應的切換器傳送上行訊號至對應的感測區的多數個感測器。

Description

可供主動筆使用之面板分區電路

本發明係關於主動筆的技術領域，尤指一種可供主動筆使用的面板分區電路。

主動筆(Active stylug)已廣泛被使用於與具有觸控面板的電子裝置搭配，以提供輸入效果，在主動筆的應用中，由於人體會接收到觸控面板發送給主動筆的筆尖(tip)與筆環(ring)的訊號，此時若是使用金屬材質作為主動筆的筆殼，則將使得被人體接收的訊號傳導至主動筆的金屬外殼，減弱觸控面板發送的訊號，造成主動筆的感應效果不佳。

參考圖1所示為使用者11使用主動筆13的示意圖，其中，使用者11在面板12上使用主動筆13時，其左手放於面板12的一側，而右手握主動筆13放於面板12的另一側，由於整合顯示控制器發送上行(uplink)訊號19與主動筆13溝通時，一般為整面屏同時發送上行訊號19，因此，如圖1的虛線所標示，使用者11左手接送到整合顯示控制器發送的上行訊號後，此訊號將經由人體傳導至右手握持的主動筆13的金屬外殼。而由於主動筆13的金屬外殼等同於筆尖與筆環的 接地(ground)，此將大幅降低整合顯示控制器發送給筆尖與筆環的訊號能量，進而引起主動筆13無法與面板12通訊。

因此，習知使用主動筆的面板的設計上，實仍存在有諸多缺失而有予以改善之必要。

本發明之目的主要係在提供一種可供主動筆使用的面板分區電路，可在不需額外增加電路的前提下，透過類比前端電路實現在觸控面板上分區發送上行訊號，相較習知技術可實質減少感測之數量，據以有效減少感測的時間，且由於不需額外增加電路故相較下可節省整體驅動積體電路的面積。

為達成前述之目的，本發明提出一種可供主動筆使用的面板分區電路，用以將一面板的多數個感測器分為N個感測區，N為大於1的整數，每一感測區具有多數個相鄰的感測器，該面板分區電路包含：N個切換器，分別對應該N個感測區，每一切換器具有一第一連接端及多數個第二連接端分別連接對應的該感測區的該多數個感測器；以及N個類比前端單元，分別對應該N個切換器，每一類比前端單元連接對應的該切換器的該第一連接端，其中，每一切換器控制為使該第一連接端連接至該多數個第二連接端，該N個類比前端單元分別接收來自該N個感測區的感測訊號，且根據所接收的感測訊號，該N個類比前端單元控制為使至少一類比前端單元經由對應的該切換器傳送上行訊號至對應的該感測區的該多數個感測器。

以上概述與接下來的詳細說明皆為示範性質，是為了進一 步說明本發明的申請專利範圍，而有關本發明的其他目的與優點，將在後續的說明與圖式加以闡述。

11:使用者

12:面板

13:主動筆

19:上行訊號

20:面板分區電路

30:面板

31:感測器

33、33-i:感測區

40:主動筆

21、SW-1~SW-N、SW-i:切換器

23、AFE-1~AFE-N、AFE-i:類比前端單元

25:數位核心單元

211:第一連接端

212:第二連接端

231:電荷放大器

232:類比至數位轉換器

233:邏輯電路

234:上行訊號傳輸電路

251:控制訊號端

252:選擇訊號端

S31~S35:步驟

圖1顯示使用者使用主動筆的示意圖。

圖2顯示本發明之使用主動筆的面板分區電路的示意圖。

圖3顯示依據本發明之使用主動筆的面板分區電路進行面板分區的流程圖。

圖4顯示顯示觸控及主動筆的運作時序圖。

圖5依據本發明之使用主動筆的面板分區電路的一實施例的電路圖。

圖6顯示依據本發明之使用主動筆的面板分區電路的另一實施例的電路圖。

圖7顯示本發明與習知技術之比較。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明的實施方式，並不用於限定本發明。

圖2所示為本發明之使用主動筆的面板分區電路20的示意圖，面板分區電路20可以是包含在既有的整合驅動控制器(Integrated Driving Controller；IDC)裏的電路架構，可用來將一面板 30的多數個感測器31分為N個感測區33，其中，N為大於1的整數，每一感測區33具有多數個相鄰的感測器31，使用者是以一主動筆40於面板30上進行觸控輸入。

前述面板分區電路20包含N個切換器21(圖中標示為SW-1~SW-N)、N個類比前端單元23(圖中標示為AFE-1~AFE-N)、及一數位核心單元25，其中，N個切換器21分別對應N個感測區33，每一切換器21具有一第一連接端211及多數個第二連接端212，多數個第二連接端212分別連接對應的感測區33的多數個感測器31；前述N個類比前端單元23分別對應N個切換器21，因此，N個類比前端單元23亦分別對應N個感測區33，每一類比前端單元23連接對應的切換器21的第一連接端211，且N個類比前端單元23連接至數位核心單元25。

以前述面板分區電路20的架構，當使用主動筆40於面板30上進行觸控輸入時，每一切換器21控制為使其第一連接端211連接至其多數個第二連接端212，N個類比前端單元23可分別接收來自N個感測區33的感測訊號，且根據所接收的感測訊號，N個類比前端單元23控制為使至少一類比前端單元23經由對應的切換器21傳送上行(uplink)訊號至對應的感測區33的多數個感測器31，此時感測區33可作為上行訊號發射區，用來感測主動筆40的觸控。

舉例而言，如圖2所示，假設使用者沒有握主動筆40的手碰觸到感測區33-i，感測區33-i感應出第一感測訊號，而面板30上除了感測區33-i之外的其餘感測區33則感應出不同於第一感測訊號的第二感測訊號，此等感測訊號由N個類比前端單元23所接收，特定地，經由對應感測區33-i的切換器SW-i，感測區33-i所感應出的第 一感測訊號可由對應切換器SW-i的類比前端單元AFE-i所接收，而經由除了切換器SW-i之外的切換器21，面板30上除了感測區33-i之外的其餘感測區33所感應出的第二感測訊號可由除了類比前端單元AFE-i之外的類比前端單元23所接收，據此，根據所接收的此等感測訊號，N個類比前端單元23控制為使除了類比前端單元AFE-i之外的類比前端單元23經由對應的切換器21(亦即，除了切換器SW-i之外的切換器21)傳送上行訊號至對應的感測區33(亦即，除了感測區33-i之外的感測區33)的多數個感測器31，因此，由於上行訊號不會傳送至使用者的手所碰觸到的感測區33-i，所以不會遭遇經由人體將訊號傳導至主動筆40的金屬外殼所導致的訊號能量大幅降低的問題。此外，需注意的是，於前述範例中，是以使用者的手碰觸到一感測區33-i為例說明，但此僅為方便說明而非限定，可想而知地，在實際的應用中，使用者的手可能碰觸到多個感測區33，且上行訊號將不會傳送至前述使用者的手所碰觸到的多個感測區33。

圖3為依據本發明之使用主動筆的面板分區電路20進行面板分區的流程圖，其中，於一圖框中，係先進行觸控掃描(步驟S31)，其係將每一切換器21的第一連接端211依序切換連接至多數個第二連接端212，以對面板30進行觸控掃描，接著，對面板30進行預感測(步驟S32)，其係將每一切換器21控制為使其第一連接端211連接至其多數個第二連接端212，以對面板30的感測區33進行預感測，經檢查預感測所得之感測訊號(步驟S33)，若感測區33感應出代表有使用者的手碰觸的第一感測訊號，則不發送上行訊號至該感測區33(步驟S34)，若感測區33感應出代表無使用者的手碰觸的第二感測訊號，則發送上行訊號至感測區33(步驟S35)。

圖4為一顯示觸控及主動筆的運作時序圖，其中Vsync為圖框的垂直同步訊號，且一圖框可包含有觸控掃描期間(sense touch)，預感測期間(pre-sense)、上行訊號期間(uplink)、顯示期間(display)、下行訊號期間(downlink)及感測期間(sense)等，請一併參照圖3，於一圖框中，可先於一觸控掃描期間(sense touch)進行觸控掃描操作，接著，於一預感測期間(pre-sense)進行預感測以判斷使用者的手所碰觸到的感測區，以便於之後的一上行訊號期間(uplink)傳送上行訊號至使用者的手所沒有碰觸到的感測區，以進行主動筆之操作，需注意的是，前述預感測期間(pre-sense)是用以獲得面板感測區的資訊，亦即，可使N個類比前端單元在現行圖框中的一預感測期間分別接收來自N個感測區的感測訊號，而在該圖框中的一上行訊號期間控制至少一類比前端單元23傳送上行訊號至對應的該感測區33的該多數個感測器31。然而，亦有可能在前一圖框中的感測期間(sense)已對面板感測區進行過感測而具備有效的面板感測區的資訊，而可使N個類比前端單元在前一圖框中的一感測期間分別接收來自N個感測區的感測訊號，而在該圖框中的一上行訊號期間控制至少一類比前端單元23傳送上行訊號至對應的該感測區33的該多數個感測器31，在此情形下，可不需要預感測期間(pre-sense)而直接進行上行訊號期間(uplink)。搭配圖2及其對應說明段落可知，本發明實施例之面板分區電路20的類比前端單元23可在預感測期間接收來自感測區33的感測訊號，例如手觸控面板30的感測訊號，而上行訊號期間，控制至少一原類比前端電路單元23經由對應的切換器21發送上行訊號至對應的感測區33內的多數感測器31，以作為主動筆40的感測及溝通區。也就是說，在上行訊號期間，感測區33亦作為上行訊號的發射區。

在主動筆之操作後，接續進入多數個顯示期間(display)及下行訊號期間(downlink)以進行顯示操作，而完成一圖框之觸控掃描操作、主動筆操作及顯示操作等，其中，如圖4所示，於圖框中亦可更具備一感測期間(sense)來對面板感測區進行感測，並接續一上行訊號期間(uplink)來傳送上行訊號。

圖5顯示依據本發明之使用主動筆的面板分區電路20的一實施例的電路圖，於此實施例，每一類比前端單元23包括一電荷放大器231、一類比至數位轉換器232、一邏輯電路233及一上行訊號傳輸電路234，其中，電荷放大器231連接至類比至數位轉換器232及對應的切換器21的第一連接端211，類比至數位轉換器232連接至數位核心單元25及邏輯電路233，邏輯電路233連接至數位核心單元25及上行訊號傳輸電路234，上行訊號傳輸電路234連接至對應的切換器21的第一連接端211。以此類比前端單元23的電路架構，對應感測區33的感測訊號由電荷放大器231所放大，並由類比至數位轉換器232轉換為一數位訊號，邏輯電路233由數位核心單元25的控制訊號端251所控制，以根據數位訊號的大小來驅動上行訊號傳輸電路234來傳送或不傳送上行訊號至對應的感測區33，特定地，當數位訊號的大小代表有使用者的手碰觸感測區33，則不發送上行訊號至感測區33，當該數位訊號的大小代表無使用者的手碰觸感測區33，則發送上行訊號至感測區33。據此，可以硬體控制分區電路實現面板之分區，且由於控制訊號不需將切換器21分區，故可大幅降低硬體面積。

圖6顯示依據本發明之可供主動筆使用的面板分區電路20的另一實施例的電路圖，於此實施例，每一類比前端單元23包括一電荷放大器231、一類比至數位轉換器232、一邏輯電路233及一上行 訊號傳輸電路234，其中，電荷放大器231連接至類比至數位轉換器232及對應的切換器21的第一連接端211，類比至數位轉換器232連接至數位核心單元25及邏輯電路233，邏輯電路233連接至數位核心單元25及上行訊號傳輸電路234，上行訊號傳輸電路234連接至對應的切換器21的第一連接端211。以此類比前端單元23的電路架構，對應感測區33的感測訊號由電荷放大器231所放大，並由類比至數位轉換器232轉換為一數位訊號，根據此數位訊號的大小及經由韌體之判斷，數位核心單元25以其選擇訊號端252輸出選擇訊號至邏輯電路233，且邏輯電路233由數位核心單元25的控制訊號端251所控制，以根據選擇訊號來驅動上行訊號傳輸電路234來傳送或不傳送上行訊號至對應的感測區33，特定地，當韌體根據數位訊號的大小判斷有使用者的手碰觸感測區33，則不發送上行訊號至感測區33，當韌體根據數位訊號的大小判斷無使用者的手碰觸感測區33，則發送上行訊號至感測區33，據此，可以韌體控制分區電路實現面板之分區，且由於控制訊號不需將切換器21分區，故可大幅降低硬體面積。

圖7顯示本發明與習知技術之比較，其中，標示為uplink的感測器或感測區代表有上行訊號發送至該感測器或感測區，標示為gnd的感測器或感測區代表無上行訊號發送至該感測器或感測區，圖面左半部分顯示習知技術需對面板的每一感測器進行感測，因此需花費大量訊號與控制訊號走線的面積，導致成本過高而不利於量產；圖面右半部分顯示本發明利用原類比前端電路控制訊號進行小區域分區發送uplink上行訊號(即將4個感測器作為一個發射區)來進行發送/傳送uplink上行訊號，其可將感測之數量實質減少為四分之一，且可由即有電路來分區而不需額外增加分區電路與走線面積。也就是說，本發明可 在不需額外增加電路或走線的前提下，利用原類比前端(AFE)電路及其與感測器各別連接之小區域分區的架構，傳送或發送uplink上行訊號至對應之感測器的感測區，此些亦可稱為uplink上行訊號的發射區，可作為主動筆的感測區，藉此可在觸控顯示面板上實現分區發送上行訊號。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

20:面板分區電路

30:面板

31:感測器

33、33-I:感測區

40:主動筆

21、SW-1~SW-N、SW-i:切換器

23、AFE-1~AFE-N、AFE-i:類比前端單元

25:數位核心單元

211:第一連接端

212:第二連接端

Claims (11)

1. 一種可供主動筆使用的面板分區電路，用以將一面板的多數個感測器分為N個感測區，N為大於1的整數，每一感測區具有多數個相鄰的感測器，該面板分區電路包含：N個切換器，分別對應該N個感測區，每一切換器具有一第一連接端及多數個第二連接端分別連接對應的該感測區的該多數個感測器；以及N個類比前端單元，分別對應該N個切換器，每一類比前端單元連接對應的該切換器的該第一連接端，其中，每一切換器控制為使該第一連接端連接至該多數個第二連接端，該N個類比前端單元分別接收來自該N個感測區的感測訊號，且根據所接收的感測訊號，該N個類比前端單元控制為使至少一類比前端單元經由對應的該切換器傳送上行訊號至對應的該感測區的該多數個感測器。
2. 如請求項1所述之面板分區電路，其更包含一數位核心單元，其中該N個類比前端單元連接至該數位核心單元。
3. 如請求項2所述之面板分區電路，其中，每一類比前端單元包括一電荷放大器、一類比至數位轉換器、一邏輯電路及一上行訊號傳輸電路。
4. 如請求項3所述之面板分區電路，其中，該電荷放大器連接至該類比至數位轉換器及對應的該切換器的該第一連接端，該類比至數位轉換器連接至該數位核心單元及該邏輯電路，該邏輯電路連接至數位核心單元及該上行訊號傳輸電路，該上行訊號傳輸電路連接至對應的該切換器的該第一連接端。
5. 如請求項4所述之面板分區電路，其中，對應該類比前端單元的該感測區的感測訊號由該電荷放大器所放大，並由該類比至數位轉換器轉換為一數位訊號。
6. 如請求項5所述之面板分區電路，其中，該邏輯電路由該數位核心單元所控制，以根據該數位訊號的大小來驅動該上行訊號傳輸電路來傳送或不傳送上行訊號至該感測區。
7. 如請求項6所述之面板分區電路，其中，當該數位訊號的大小代表有使用者的手碰觸該感測區，則不發送上行訊號至該感測區，當該數位訊號的大小代表無使用者的手碰觸該感測區，則發送上行訊號至該感測區。
8. 如請求項5所述之面板分區電路，其中，根據該數位訊號的大小及經由韌體之判斷，該數位核心單元輸出選擇訊號至該邏輯電路，且該邏輯電路由該數位核心單元所控制，以根據該選擇訊號來驅動該上行訊號傳輸電路來傳送或不傳送上行訊號至該感測區。
9. 如請求項8所述之面板分區電路，其中，當該韌體根據該數位訊號的大小判斷有使用者的手碰觸該感測區，則不發送上行訊號至該感測區，當該韌體根據該數位訊號的大小判斷無使用者的手碰觸該感測區，則發送上行訊號至該感測區。
10. 如請求項1所述之面板分區電路，其中，該N個類比前端單元是在現行圖框中的一預感測期間分別接收來自該N個感測區的感測訊號，而在該圖框中的一上行訊號期間控制至少一類比前端單元傳送上行訊號至對應的該感測區的該多數個感測器。
11. 如請求項1所述之面板分區電路，其中，該N個類比前端單元是在前一圖框中的一感測期間分別接收來自該N個感測區 的感測訊號，而在該圖框中的一上行訊號期間控制至少一類比前端單元傳送上行訊號至對應的該感測區的該多數個感測器。

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