TW201510804A - 觸控面板控制方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種觸控面板的控制方法，包含以下步驟。首先偵測磁容筆是否存在。接著偵測導體指標物是否存在。然後偵測導體指標物之訊號強度。接著判斷導體指標物之訊號強度是否超過臨界值，以決定觸控面板執行第一觸控模式或第二觸控模式，其中觸控面板具有電磁感應與電容觸控功能。

Description

觸控面板控制方法

本發明是有關於一種觸控面板的控制方法，特別是有關於一種同時具有電磁感應與電容觸控功能之觸控面板的控制方法。

觸控顯示器係結合感測技術及顯示技術所形成的一種輸入與顯示裝置，普遍使用於電子裝置中，例如可攜式及手持式電子裝置。

取決於接觸物種類，例如使用者的手指、數位筆（digital pen）或磁容筆（stylus）等，以及接觸點位置的決定方式，例如接觸物操作時靠近的位置或距離等，觸控或輸入技術區分為電阻感應（resistive-type）、電容式（capacitive-type）、電磁式（electromagnetic-type）及紅外線式（infrared-type）等觸控技術。

電容式觸控面板為一種常用的觸控面板，其利用電容耦合效應以偵測觸碰位置。當手指觸碰電容式觸控面板的表面時，相應位置的電容量會受到改變，因而得以偵測到觸碰位置。觸控面板中包含一具有可儲存電荷之感應電極的感應層。位於觸控螢幕周邊的感應器施加電場於觸控面板表面，並形成電容。對於一被動式觸控源而言，例如使用者的手指或導電裝置，當觸控源接觸觸控面板表面時與位於觸控面板周邊的感應器之間將產生電流。不同觸控面板周邊的感應器產生的電流差異可用於計算觸控點位於觸控面板表面的位置。由於被動式觸控面板必須以導體才能有效運作，當使用非導電裝置例如使用者戴手套或非導體觸控筆（stylus）時被動式觸控面板的運作效果並不理想。對於主動式電容觸控輸入技術而言，當觸控點感應到觸控動作時，主動元件自觸控點發出一激發訊號電流至感應器，並因此計算觸控點位於觸控面板表面的位置。

電容式觸控輸入技術的優點是可以用手或是任何的接觸物進行輸入操作，且多點式觸控可利用手勢變化進行多樣化的操作，根據特有的對應動作，可產生多種應用。

電磁式輸入技術係使用磁容筆與具有感應線圈的輸入裝置。磁容筆具有方便書寫、筆尖壓感功能以及感應高度等優點，另外還可具有側邊按鍵（作為右鍵／中鍵）功能以及磁容筆尾部橡皮擦功能以增加使用上的功能及彈性。

電磁式輸入技術的優點是如以上所述具有方便書寫、筆尖壓感功能以及感應高度等優點，可是如果用手或是其他的接觸物直接點選不會有反應，必需要有特定的磁容筆才可以操作。

因此若將電磁式與電容式輸入技術整合進入觸控面板可兼具二種輸入技術的優點，並可大幅提高使用的便利性。新的技術是將感應線圈基板省略直接將感應線圈形成於觸控面板上，特別是將感應線圈形成於觸控面板之感應層四周。

本發明即是提出一種針對同時具有電磁感應與電容觸控功能之觸控面板的控制方法。

本發明的目的在於提出一種同時具有電磁感應與電容觸控功能之觸控面板的控制方法。

本發明之觸控面板的控制方法包含以下步驟。首先，偵測磁容筆是否存在。接著判斷磁容筆是否存在。若磁容筆存在，則執行第一觸控模式。若磁容筆不存在，則偵測導體指標物是否存在。然後偵測導體指標物是否存在。若導體指標物不存在，則重新偵測磁容筆是否存在。若導體指標物存在，則偵測導體指標物所產生之訊號強度。接著判斷導體指標物所產生之訊號強度是否超過臨界值。導體指標物所產生之訊號強度未大於臨界值，則執行第一觸控模式。

本發明的一些實施例將詳細描述如下。然而，除了如下描述外，本發明還可以廣泛地在其他的實施例施行，且本發明的範圍並不受實施例之限定，其以之後的專利範圍為準。再者，為提供更清楚的描述及更易理解本發明，圖式內各部分並沒有依照其相對尺寸繪圖，某些尺寸與其他相關尺度相比已經被誇張；不相關之細節部分也未完全繪出，以求圖式的簡潔。

第一圖為根據本發明一實施例於一觸控面板執行觸控操作的示意圖。第一圖中所示的具有電磁感應與電容觸控功能之觸控面板100僅包含保護面板(cover lens)102與感應基板，位於感應基板下的液晶面板等元件則為習知，而予以省略。保護面板102一般為玻璃面板，但不限於此。感應基板包含電容感應層104與電磁感應線圈106以及一透明基板。於本發明之一實施例中，電容感應層104與電磁感應線圈106位於透明基板上。感應基板一般置於觸控面板之液晶面板上方。透明基板一般為玻璃基板，但亦不排除使用其他透明基板。電容感應層104包含複數個感應電極（detection electrode）及連接感應電極至觸控感應控制電路之導體線路。感應電極排列組成一感應偵測區域，當接觸物或指標物例如使用者手指107或磁容筆105接近或接觸感應電極時，使用者手指與感應電極之間即構成一電容。使用者手指位於感應偵測區域上的位置即接近或接觸的感應電極的位置，而感應電極的電容値則因使用者手指與感應電極之間的電容而改變。關於電容感應層，將於以下進一步敘述。

電磁感應線圈106包含複數個金屬導體線圈，配置於電容感應層104外圍透明基板上之周邊區域，並連接至電磁感應控制電路。電磁感應線圈106可接收偵測磁容筆發出的訊號，藉由磁容筆頻率的變化辨識磁容筆筆尖壓感階度變化、按鍵是否被按下以及磁容筆尾部橡皮擦功能是否被使用等操作。

由於觸控面板100同時具有電磁感應與電容觸控功能，於本發明之一實施例中，觸控面板100係根據執行觸控操作的指標物種類以及指標物與觸控面板100的距離d判斷並執行不同的觸控操作模式。指標物包含磁容筆、使用者手指或其他導電物等。

第二圖顯示本發明一實施例之一觸控顯示器之功能方塊圖。觸控顯示器包含主控制器201、觸控面板202、觸控控制模組204與電磁感應控制模組206，並可利用磁容筆208以及使用者手指或其他導電物執行輸入操作。觸控面板202包含感應電極203與電磁感應線圈205。電磁感應控制模組206係用於處理電磁感應線圈205接收來自磁容筆208的訊號，以計算磁容筆208訊號的頻率變化，以供後續產生筆尖壓感階度變化、按鍵被按下等預先設定欲執行的功能。觸控控制模組204係用於處理來自感應電極203的觸控訊號，以產生磁容筆208、使用者手指或其他導電物座標位置。電磁感應控制模組206一般包含雙通道多工器、功率放大及過濾電路、取樣電路以及微處理器等。觸控控制模組204包含多通道多工器、功率放大及過濾電路、取樣電路以及微控制器等。主控制器201則根據電磁感應控制模組206與觸控控制模組204輸出的訊號，整合處理因磁容筆208訊號的頻率變化產生的筆尖壓感階度變化、按鍵被按下等訊號，以及磁容筆208、使用者手指或其他導電物座標位置的訊號。主控制器201同時根據電磁感應線圈205、電磁感應控制模組206偵測磁容筆208是否存在，並根據感應電極203與觸控控制模組204偵測磁容筆208以外的導體指標物是否存在，以及根據感應電極203與觸控控制模組204偵測導體指標物的訊號強度決定觸控面板202執行何種觸控操作模式。進一步的內容將於以下描述。

值得注意的是電磁感應控制模組206與觸控控制模組204並不必然是分開的實體元件，而僅是執行不同功能的部分。亦即電磁感應控制模組206與觸控控制模組204亦可為單一實體元件中執行不同功能的部分。

磁容筆包含導體筆芯，並能與使用者持有磁容筆的手形成導電通路，因此能在第一圖所示的感應基板上使用。筆芯一般為可移動以模擬及反應磁容筆的筆尖壓感階度變化。一般的設計為筆芯移動可帶動磁容筆的發射訊號頻率變化，以反應磁容筆的筆尖壓感階度變化。由筆芯移動帶動的磁容筆的發射訊號頻率變化通常藉由磁容筆之共振電路中電感值的變化達成，但亦可藉由改變共振電路中電容值的變化達成。

第三圖顯示本發明一實施例之一電容式感應基板。如第三圖所示，電容式觸控面板在玻璃基板上具有由電極303a與303b構成之可感應觸控區域以及環繞感應觸控區域的電磁感應線圈305。第三圖中省略了玻璃基板上連接電極303a與303b以傳送感測訊號的導線或走線。電極由複數個分別沿著彼此垂直的二方向延伸之電極以導線串列組成，其中一感測串列包含複數個電極303a。另一感測串列亦包含複數個電極303b。由電極所構成之電極串列可分別作為接收電極(Rx)與發射電極(Tx)。

如以上所述，由於觸控面板具有電磁感應與電容觸控功能，本發明之實施例係根據執行觸控操作的指標物種類以及指標物與觸控面板的距離d判斷並執行不同的觸控操作模式。更進一步來說，係根據執行觸控操作的指標物種類以及指標物與觸控面板的距離判斷並執行不同的單(雙)點以及多點觸控操作模式。

由於指標物位於觸控面板之感應偵測區域上的位置係根據接近或接觸的感應電極的電容値因指標物與感應電極之間的電容而改變而計算獲得。因此根據不同的電容計算方式，可產生不同的觸控操作模式。

觸控面板的感應電極的電容主要有兩種計算方式：一種是自電容（Self Capacitance）模式，另一種則是互電容（Mutual Capacitance）模式。自電容模式感測的標的是整條軸線(X軸或Y軸)的電容值變化，而互容式感測的標的則是二軸(X軸或Y軸)單一交錯點的電容值變化。

自電容模式的感應電極的電容計算方式的特性包含能在較遠的距離就產生感應的信號、計算速度快、允許高開關頻率避免雜訊等。但是自電容模式的多點觸控效果並不理想。源自於自電容模式的感應電極的電容計算方式所造成的重影或鬼影現象(ghost effect)，使得自電容模式無法進行第三點觸控操作。

第四A圖至第四B圖顯示自電容模式的感應電極進行二點觸控操作的感應特性。當進行單點觸控操作時，由於自電容模式的感應電極的電容計算方式是自電容模式感測的標的是整條軸線(X軸或Y軸)的電容值變化，因此能在較遠的距離就產生感應的信號。但進行二點以上觸控操作時，如第四A圖與第四B圖所示，當進行兩點觸控操作時，觸控控制模組會有四條感測通道產生感應電容變化的訊號，分別是x1、x2、y1、y2。若實際碰觸的是座標為（x1,y1）、（x2,y2）這兩點，對觸控控制模組而言，二觸控點（x1,y1）、（x2,y2）與座標為（x1,y2）、（x2,y1）這兩假觸控點同樣都是x1、x2、y1、y2這四條軸線感測通道產生感應電容變化的訊號反應，因此，自電容模式下的觸控控制模組無法準確判斷究竟那兩個座標點才是實際觸碰的座標點，於是便會有誤報鬼點情況發生。

第四C圖顯示自電容模式感應電極的電容計算方式。當指標物例如使用者手指或磁容筆電容Cf產生的時候，指標物電容Cf是加入整條軸線串聯的電容Cs，亦即提供另一個並聯的電容，因此指標物接近或碰觸所造成的整體電容值增加。此外，由於與指標物產生感應的是整條軸線的感應電極，自電容模式的感應電極的電容計算方式能在較遠的距離就產生感應的信號。

第四D圖顯示互電容模式的感應電極的觸控操作感應特性。互電容模式主要係利用主動掃瞄的方式，例如在掃瞄某一軸線(X軸或Y軸)時，同時偵測所有軸線(Y軸或X軸)的感應電容值變化，依序掃瞄下來，可得每個X、Y軸交錯點感應電容值的變化，因此可避免自電容模式的鬼點效應，更可執行多點觸控操作的功能。互電容模式下觸控點的上限僅受限於觸控控制模組的運算能力。

第四E圖則顯示互電容模式感應電極的電容計算方式。當指標物例如使用者手指或磁容筆電容Cf產生的時候，指標物電容Cf是加入二軸線交叉點的電容Cm，亦即提供另一個串聯的電容，因此指標物接近或碰觸所造成的整體電容值減少。由於與指標物產生感應的是僅是二軸線交叉點的感應電極，互電容模式無法如自電容模式的感應電極的電容計算方式一般能在較遠的距離就產生感應的信號。

在本發明的一實施例中，係根據執行觸控操作的指標物種類以及指標物與觸控面板的距離判斷並執行單(雙)點以及多點觸控操作模式。請參考第一圖與第二圖所示，利用磁容筆與電磁感應線圈之電磁訊號的較長感測距離的特性，觸控顯示器之主控制器透過電磁感應線圈、電磁感應控制模組偵測判斷觸控面板上方是否有磁容筆。若磁容筆的訊號，主控制器除了繼續透過電磁感應線圈與電磁感應控制模組藉由磁容筆頻率的變化辨識磁容筆筆尖壓感階度變化、按鍵是否被按下以及磁容筆尾部橡皮擦功能是否被使用等操作之外，同時藉由觸控控制模組與感應電極執行自電容模式的感應電極的電容計算方式，亦即第一觸控模式或單(雙)點觸控模式。

當電磁感應線圈、電磁感應控制模組並未接收任何電磁訊號時，主控制器將透過感應電極與觸控控制模組偵測導體指標物是否存在。若導體指標物已達到夠近的距離足以產生自電容模式的感應的信號時，主控制器將判斷導體指標物存在。當然若導體指標物已達到夠近的距離足以產生互電容模式的感應的信號時，主控制器亦將判斷導體指標物存在。接著主控制器將透過感應電極與觸控控制模組偵測導體指標物所產生之訊號強度是否超過臨界值。此臨界值為預設作為選擇執行自電容與互電容模式的臨界訊號強度值。當導體指標物已達到足以產生自電容模式的感應的信號但低於臨界訊號強度值時，主控制器將判斷並執行自電容模式的電容計算方式，亦即第一觸控模式或單(雙)點觸控模式。當導體指標物已超過臨界訊號強度值達到足以產生互電容模式的感應的信號時，主控制器將判斷並執行互電容模式的電容計算方式，亦即第二觸控模式或多點觸控模式。亦即利用主動掃瞄的方式，在掃瞄某一軸線時，同時偵測所有軸線的感應電容值變化，依序掃瞄下來，可得每個軸線交錯點感應電容值的變化，執行多點觸控操作。

第五圖顯示本發明一實施例之觸控面板的控制方法。首先於步驟502，偵測磁容筆是否存在。接著於步驟504，判斷磁容筆是否存在。若磁容筆存在，則於步驟506中執行第一觸控模式。若磁容筆不存在，則於步驟508中，偵測導體指標物是否存在。於步驟510中，偵測導體指標物是否存在。若導體指標物不存在，則重新執行步驟502。若導體指標物存在，則於步驟512中偵測導體指標物所產生之訊號強度。於步驟514中判斷導體指標物所產生之訊號強度是否超過臨界值。導體指標物所產生之訊號強度未大於臨界值，則於步驟516中執行第一觸控模式。若導體指標物所產生之訊號強度已大於臨界值，則於步驟518執行第二觸控模式。在本發明的一實施例中，上述觸控面板的控制方法可內建於主控制器或處理器的韌體程式中，但不限於此。

上述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟悉此技藝之人士能了解本發明之內容並據以實施，當不能據以限定本發明之專利範圍，即凡其他未脫離本發明所揭示精神所完成之各種等效改變或修飾都涵蓋在本發明所揭露的範圍內，均應包含在以下之申請專利範圍內。

100‧‧‧觸控面板
102‧‧‧保護面板
104‧‧‧電容感應層
105‧‧‧磁容筆
106‧‧‧電磁感應線圈
107‧‧‧使用者手指
201‧‧‧主控制器
202‧‧‧觸控面板
203‧‧‧感應電極
204‧‧‧觸控控制模組
205‧‧‧電磁感應線圈
206‧‧‧電磁感應控制模組
208‧‧‧磁容筆
303a‧‧‧電極
303b‧‧‧電極
305‧‧‧電磁感應線圈
502‧‧‧偵測磁容筆
504‧‧‧磁容筆是否存在?
506‧‧‧執行第一觸控模式
508‧‧‧偵測導體指標物
510‧‧‧導體指標物是否存在
512‧‧‧偵測導體指標物所產生之訊號強度
514‧‧‧導體指標物所產生之訊號強度是否超過臨界值?
516‧‧‧執行第一觸控模式
518‧‧‧執行第二觸控模式

第一圖為根據本發明一實施例於一觸控面板執行觸控操作的示意圖。 第二圖顯示本發明一實施例之一觸控顯示器之功能方塊圖。 第三圖顯示本發明一實施例之一電容式感應基板。 第四A圖至第四B圖顯示自電容模式的感應電極進行二點觸控操作的感應特性。 第四C圖顯示自電容模式感應電極的電容計算方式。 第四D圖顯示互電容模式的感應電極的觸控操作感應特性。 第四E圖則顯示互電容模式感應電極的電容計算方式。

502‧‧‧偵測磁容筆

504‧‧‧磁容筆是否存在？

506‧‧‧執行第一觸控模式

508‧‧‧偵測導體指標物

510‧‧‧導體指標物是否存在

512‧‧‧偵測導體指標物所產生之訊號強度

514‧‧‧導體指標物所產生之訊號強度是否超過臨界值？

516‧‧‧執行第一觸控模式

518‧‧‧執行第二觸控模式

Claims (10)

1. 一種觸控面板的控制方法，包含： 偵測一磁容筆是否存在； 偵測一導體指標物是否存在； 偵測該導體指標物之一訊號強度；及 判斷該導體指標物之該訊號強度是否超過一臨界值，以決定該觸控面板執行一第一觸控模式或一第二觸控模式，其中該觸控面板具有電磁感應與電容觸控功能。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該觸控面板包含一電容感應層與至少一電磁感應線圈位於一透明基板上，該電容感應層包含複數個感應電極，該電磁感應線圈位於該電容感應層外圍與該透明基板上之周邊區域。
3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該磁容筆包含一導體筆芯，並能與使用者持有磁容筆的手形成導電通路。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一觸控模式包含一單(雙)點觸控模式，該第二觸控模式包含一多點觸控模式。
5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中若該磁容筆存在，則執行該第一觸控模式。
6. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中若該導體指標物之該訊號強度未超過一臨界值，則執行該第一觸控模式
7. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中若該導體指標物之該訊號強度超過一臨界值，則執行該第二觸控模式。
8. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該第一觸控模式係以一自電容模式的感應電極的電容計算方式。
9. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該第一觸控模式係以一互電容模式的感應電極的電容計算方式。
10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，若該導體指標物不存在，則重新偵測一磁容筆是否存在。