TW201935197A - 觸控信號處理方法及觸控筆 - Google Patents

Abstract

一種觸控信號處理方法，適用於與觸控面板搭配使用的一觸控筆中，包含以下步驟 ：利用一第一信號接收件接收來自於觸控面板之一傳遞信號並產生一第一接收信號；利用一第二信號接收件接收該傳遞信號並產生一第二接收信號；將該第一接收信號及該第二接收信號進行運算以產生一結果值；依據該結果值發送一驅動信號予觸控面板以進行觸控作業。

Description

觸控信號處理方法及觸控筆

本創作是關於信號處理方法及觸控筆，且特別是有關於觸控信號處理方法及使用前述方法之觸控筆。

觸控式螢幕可允許使用者藉由使用手指、觸控筆或其它物件觸碰觸碰式感測面板來執行各種功能，故許多電子裝置，例如智慧型手機或平板電腦等，都會採用觸控面板作為操作介面以供使用者利用觸控的方式操作而提高便利性。然而，為了使操作觸控面板的過程更加快速並提供繪製線條的粗細、筆刷等細節，大多數的使用者會選用觸控筆進行觸控書寫或繪圖。

為了讓觸控筆在使用時筆觸有粗細變化，一般會在筆殼中搭配壓力感測器，以透過感測筆芯抵壓壓力感測器的壓力值大小決定筆觸粗細，然而，其效果並不如預期。

依據本創作提供一種觸控信號處理方法，適用於與觸控面板搭配使用的一觸控筆中，該方法包含：利用一第一信號接收件接收觸控面板產生之相同頻率的至少一信號並產生一第一接收信號；利用一第二信號接收件接收該信號並產生一第二接收信號；將該第一接收信號及該第二接收信號進行運算以產生一結果值；以及依據該結果值發送一驅動信號予觸控面板以進行觸控作業。

本創作另提供一種觸控筆，包含一信號處理器、一信號傳遞件、一第一信號接收件、一第二信號接收件、一差分處理器及一控制模組；信號傳遞件電連接於信號處理器，第一信號接收件電連接於信號處理器並接收觸控面板產生之至少一信號並產生至少一第一接收信號，第二信號接收件接收至少一信號並產生至少一第二接收信號；差分處理器電連接於第一信號接收件及第二信號接收件，運算第一接收信號及第二接收信號以產生一結果值；控制模組電連接於信號處理器、差分處理器及壓力感測器，控制模組依據一參考電壓和結果值的比較來產生一驅動信號予觸控面板以進行觸控作業。

圖1繪示用於與觸控面板一起使用的本創作之觸控筆之示意圖。本創作之觸控筆1應用於電容式觸控面板(以下稱「觸控面板」)3中，當觸控筆1碰觸觸控面板3之表面時，觸控面板3受抵壓處可獲得關於觸控筆1之輸入資訊。

在圖1中，觸控筆1位於觸控面板3的觸控面30之上，其筆頭12會與觸控面板3中其中一條掃瞄電極Tx與其中一條接收電極Rx交點處形成的感測單元S之間形成耦合電容。在此要特別說明的是，觸控面板3上可包含複數條平行於X軸排列的掃瞄電極Tx，以及複數條平行於Y軸排列的接收電極Rx，掃瞄電極Tx和接收電極Rx的交會點即定義了一個感測單元S；為簡化起見，圖1中僅繪示出觸控筆3觸控點所對應的一掃瞄電極Tx、一接收電極Rx，以及位在前述掃瞄電極Tx和接收電極Rx交點處的一感測單元S。

觸控筆1包含一筆桿10及一筆頭12；筆桿10用以供使用者手持使用，筆桿10內可設有一容腔102，以供收容一電路板14；電路板14上可搭載有能夠對來自於觸控面板3的信號進行處理後，再發送一驅動信號S_TX (如圖3所示)予觸控面板3進行觸控作業的電子電路(詳見後述)。筆頭12位於筆桿10的一端，用以與觸控面板3的觸控面30接觸；筆頭12上設有一信號傳遞件122、一第一信號接收件124、一第二信號接收件126及複數絕緣件128；第一信號接收件124配置最遠離於筆桿10並用以接觸觸控面板3，絕緣件128分別設於隔開預定間隔配置的相鄰信號傳遞件122、第一信號接收件124及第二信號接收件126之間，以避免使用金屬或導電塑料等導體製成的信號傳遞件122、第一信號接收件124及第二信號接收件126互相接觸而短路。

舉例來說，在圖1中，信號傳遞件122配置在第一信號接收件124及第二信號接收件126之間，其中一個絕緣件128介於信號傳遞件122及第一信號接收件124之間，其中之另一個絕緣件128介於信號傳遞件122及第二信號接收件126之間；申言之，筆頭12在遠離於筆桿10的方向上隨著遠離筆桿10依序配置有第二信號接收件126、絕緣件128、信號傳遞件122、絕緣件128及第一信號接收件122。然而，在實際實施時，也可以讓第二信號接收件126配置在信號傳遞件122及第一信號接收件124之間，讓筆頭12在遠離於筆桿10的方向上隨著遠離筆桿10依序排列有信號傳遞件122、絕緣件128、第二信號接收件126、絕緣件128及第一信號接收件122。

一般來說，以觸控筆1在觸控面板3上進行點選或書寫等動作時，觸控筆1與觸控面板3的觸控面3間具有非為九十度的一斜角，如圖1所示；因此，配置在筆頭12上的第一信號接收件124及第二信號接收件126可個別地接收來自於觸控面板3的掃描電極Tx送出之具有單一特定頻率的至少一信號，信號中可存在有信號雜訊。

在圖3中，定義第一信號接收件124接收信號後可產生的一第一接收信號S_RX1 ，第一接收信號S_RX1 中可存在有第一雜訊N_RX1 ，第二信號接收件126接收信號後可產生的一第二接收信號S_RX2 ，第二接收信號S_RX2 中可存在第二雜訊N_RX2 。歸因於第一信號接收件124可直接接觸觸控面板3，而第二信號接收件126設置較遠離於觸控面板3，故第一接收信號S_RX1 的振幅(在圖3中標示為a1)會大於第二接收信號S_RX2 的振幅(在圖3中標示為a2)。申言之，第一接收信號S_RX1 及第二接收信號S_RX2 的振幅與第一信號接收件124、第二信號接收件126個別與觸控面板3的觸控面30間的距離成反比。當然，存在於第一接收信號S_RX1 中的第一雜訊N_RX1 的振幅也會大於存在於第二接收信號S_RX2 中的第二雜訊N_RX2 的振幅。

其次，第一接收信號的一第一頻率f1相同於第二接收信號的一第二頻率f2時。

圖2繪示本創作之觸控筆之電路方塊圖。在圖2中，觸控筆1還包含信號處理器140、控制模組142、差分處理器144、壓力感測器146及電池148，其等可個別地配置在圖1所示的電路板14上，並可對來自觸控面板3的信號進行處理後發送一驅動信號S_TX 予觸控面板3來進行觸控作業。

差分處理器144電連接於第一信號接收件124及第二信號接收件126，其可接收第一信號接收件124提供的第一接收信號S_RX1 ，以及第二信號接收件126提供的第二接收信號S_RX2 ，並接著對第一接收信號S_RX1 及第二接收信號S_RX2 進行差分比較可產生一差分信號S_D 。在本實施方式中，差分信號S_D 的振幅(在圖3中標示為a_D )可介於第一接收信號S_RX1 的振幅及第二接收信號S_RX2 的振幅之間。然而，應當注意，在不脫離本發明的範圍的情況下，本實施方式的變型可以讓差分信號S_D 的振幅同時小於第一接收信號S_RX1 的振幅及第二接收信號S_RX2 的振幅。此外，存在於差分信號S_D 中的雜訊(以下稱差分雜訊N_D )的振幅除了可以是介於第一雜訊N_RX1 的振幅及第二雜訊N_RX2 的振幅之間或同時小於第一雜訊N_RX1 的振幅及第二雜訊N_RX2 的振幅。

此外，在本創作的另一實施方式中，差分處理器144所產生的差分信號S_D 的振幅(在圖3中標示為a_D )與差分雜訊N_D 的振幅的差值可大於第一接收信號S_RX1 的振幅與第一雜訊N_RX1 的振幅的一第一差值；其中，第二接收信號S_RX2 的振幅與第二雜訊N_RX2 的振幅的一第二差值小於前述的第一差值。

復參閱圖2；控制模組142電連接於差分處理器144，以接收差分處理器144提供的差分信號S_D 控制模組142可透過差分處理器144提供的差分信號S_D 來判斷觸控事件為有效操作事件或無效操作事件；其中，控制模組142可例如藉由判斷差分信號S_D 的波形、振幅來判斷觸控事件為有效操作事件或無效操作事件。

更具體言之，控制模組142中可包含一微處理器1420、一可程式調節器1422及一比較器1424；可程式調節器1422電連接於一電源Vcc，其用以提供一參考電壓Vref。比較器1424電連接於可程式調節器1422及差分處理器144，以接收可程式調節器1422提供的參考電壓Vref及差分處理器144提供的差分信號S_D 。控制模組142除了可為圖2所繪示的電子構件來實現外，也可以使用一積體電路來實現。在實際操作時，比較器1424可於差分信號S_D 不小於參考電壓Vref時提供一(呈高電位的)輸出信號予微處理器1420以通知微處理器1420觸控事件為有效操作事件；反之，比較器1424可於差分信號S_D 小於參考電壓Vref時不提供輸出信號或提供一呈低電位的輸出信號予微處理器1420來通知微處理器1420觸控事件為無效操作事件。

若控制模組142判斷觸控事件為有效操作事件，控制模組142控制模組142可選擇將差分信號S_D 及控制模組142於觸控事件為有效操作事件時另產生之一控制信號S_C 同時提供予信號處理器140；其中，差分信號S_D 中可承載相關數據資料，如：觸控筆1的型號、使用者選擇的筆刷顏色、形式、粗細，以及使用者施加在觸控筆1上的壓力…等。然而，應當注意，在不脫離本發明的範圍的情況下，控制模組142可選擇將差分信號S_D 、壓力感測器146提供的壓力信號S_P 及控制信號S_C 同時提供予信號處理器140；其中，壓力信號S_P 的振幅與觸控筆1抵壓觸控螢幕3的力量值成正比，意即觸控筆1抵壓觸控螢幕3的力量值愈大，則壓力信號S_P 的振幅愈大；反之，觸控筆1抵壓觸控螢幕3的力量值愈小，則壓力信號S_P 的振幅愈小。

信號處理器140電連接於第一信號接收件124及信號傳遞件122；當控制模組142可選擇將差分信號S_D 及控制信號S_C 同時提供予信號處理器140時，信號處理器140接著可將控制信號S_C 整合於差分信號S_D 中來產生驅動信號S_TX ，讓觸控面板3進行觸控作業。

當控制模組142僅選擇將差分信號S_D 、壓力信號S_P 及控制信號S_C 同時提供給信號處理器140時，信號處理器140接著可將壓力信號S_p 及控制信號S_C 整合於差分信號S_D 中來產生驅動信號S_TX ，讓觸控面板3進行觸控作業，例如，壓力信號S_P 可例如用以決定顯示在觸控螢幕3之圖文的筆觸粗細。在此要特別說明的是，信號處理器140會在差分信號S_D 結束一預定時間t且另差分信號S_D 結尚未發生之時併入控制信號S_C (及壓力信號S_P )，如圖3所示。

最後，信號處理器140接著將驅動信號S_TX 發送至信號傳遞件122，並藉由信號傳遞件122傳遞至觸控螢幕3以進行觸控作業。

此外，若控制模組142判斷觸控事件為無效操作事件時，控制模組142就不會將壓力信號S_P 提供給信號處理器140，則信號處理器140可選擇將直接地將差分信號S_D 作為驅動信號S_TX 發送至信號傳遞件122

綜合前述，本發明的觸控信號處理方法可以下述內容執行。首先，利用第一信號接收件124接收觸控面板3產生之相同頻率的至少一信號並產生至少一第一接收信號S_RX1 ，以及利用第二信號126接收件接收該信號並產生至少一第二接收信號S_RX2 。接著，將第一接收信號S_RX1 及第二接收信號S_RX2 進行運算以產生一結果值，並依據結果值發送一驅動信號S_TX 予觸控面板以進行觸控作業。

在前段所述的方法中，將第一接收信號S_RX1 及第二接收信號S_RX2 進行運算以產生結果值包含：對第一接收信號S_RX1 及第二接收信號S_RX2 進行差分比較以產生差分信號S_D ；以及於差分信號S_D 大於或等於參考電壓Vref時發送包含差分信號S_D 及一控制信號S_C 之驅動信號以觸發有效觸控操作對應的事件。

在前段所述的方法中，更包含：接收一壓力信號S_P ；以及發送包含差分信號S_D 、控制信號S_C 及壓力信號S_P 之該驅動信號以觸發有效觸控操作對應的事件。壓力信號S_P 的振幅與觸控筆1抵壓觸控螢幕3的力量值成正比。更具體言之，若觸控筆1抵壓觸控螢幕3的力量值愈大，壓力信號S_P 的振幅愈大，則顯示在觸控螢幕3上的筆觸可愈粗；反之，觸控筆1抵壓觸控螢幕3的力量值愈小，壓力信號S_P 的振幅愈小，則顯示在觸控螢幕3上的筆觸可愈細。

在本創作的一個實施方式中，控制信號S_C 及壓力信號S_P 於差分信號S_D 結束後一預定時間後併入差分信號S_D 中。

於前所述的方法中，於差分信號小於參考電壓時，觸發無效觸控操作對應的事件。

觸控筆1還可以包含一電池148，其用以提供觸控筆1中各元件操作時的電力。在圖2中，電池148電連接於控制模組142，其提供電力予控制模組142，並由控制模組142進行電力的分配來對信號傳遞件122、第一信號接收件124、第二信號接收件126、信號處理器140、差分處理器144、壓力感測器146供電；在實際實施時，電池148也可以是直接對信號傳遞件122、第一信號接收件124、第二信號接收件126、信號處理器140、控制模組142、訊雜比較器144、壓力感測器146進行供電。

雖然本創作已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧觸控筆

10‧‧‧筆桿

102‧‧‧容腔

12‧‧‧筆頭

122‧‧‧信號傳遞件

124‧‧‧第一信號接收件

126‧‧‧第二信號接收件

128‧‧‧絕緣件

14‧‧‧電路板

3‧‧‧觸控面板

30‧‧‧觸控面

140‧‧‧信號處理器

142‧‧‧控制模組

1420‧‧‧微處理器

1422‧‧‧可程式調節器

1424‧‧‧比較器

144‧‧‧差分處理器

146‧‧‧壓力感測器

148‧‧‧電池

N_D‧‧‧差分雜訊

N_RX1‧‧‧第一雜訊

N_RX2‧‧‧第二雜訊

Rx‧‧‧接收電極

S‧‧‧感測單元

S_C‧‧‧控制信號

S_D‧‧‧差分信號

S_P‧‧‧壓力信號

S_RX1、S_RX1’‧‧‧第一接收信號

S_RX2‧‧‧第二接收信號

S_TX‧‧‧驅動信號

Tx‧‧‧掃瞄電極

Vref‧‧‧參考電壓

圖1繪示用於與觸控面板一起使用的本創作之觸控筆之示意圖；

圖2繪示本創作之觸控筆之電路方塊圖；以及

圖3繪示第一接收信號、第二接收信號、差分信號及驅動信號的波形圖。

Claims (10)

1. 一種觸控信號處理方法，包含： 利用一第一信號接收件接收觸控面板產生之相同頻率的至少一信號並產生至少一第一接收信號； 利用一第二信號接收件接收該信號並產生至少一第二接收信號； 將該第一接收信號及該第二接收信號進行運算以產生一結果值；以及 依據該結果值發送一驅動信號予觸控面板以進行觸控作業。
2. 如請求項第1項所述之觸控信號處理方法，其中將該第一接收信號及該第二接收信號進行運算以產生該結果值包含： 對該第一接收信號及該第二接收信號進行差分比較以產生一差分信號；以及 於該差分信號大於或等於一參考電壓時發送包含該差分信號及一控制信號之該驅動信號以觸發有效觸控操作對應的事件。
3. 如請求項第2項所述之觸控信號處理方法，更包含： 接收一壓力信號；以及 發送包含該差分信號、控制信號及該壓力信號之該驅動信號以觸發有效觸控操作對應的事件。
4. 如請求項第3項所述之觸控信號處理方法，其中該控制信號及該壓力信號於該差分信號結束後一預定時間後併入該差分信號中來產生該驅動信號。
5. 如請求項第2項所述之觸控信號處理方法，更包含： 於該差分信號小於該參考電壓時，觸發無效觸控操作對應的事件。
6. 一種觸控筆，包含： 一信號處理器； 一信號傳遞件，電連接於該信號處理器； 一第一信號接收件，電連接於該信號處理器並接收觸控面板產生之相同頻率的至少一信號並產生至少一第一接收信號； 一第二信號接收件，接收該信號並產生至少一第二接收信號； 一差分處理器，電連接於該第一信號接收件及該第二信號接收件，運算該第一接收信號及該第二接收信號以產生一差分信號；以及 一控制模組，電連接於該信號處理器及該差分處理器，該控制模組依據一參考電壓和該差分信號的比較來產生一驅動信號予觸控面板以進行觸控作業。
7. 如請求項第6項所述之觸控筆，其中當該差分信號大於或等於該參考電壓時，該控制模組產生一控制信號並將該控制信號及該差分信號傳遞至信號處理器，該信號處理器將該控制信號併入該差分信號中以產生該驅動信號以觸發有效觸控操作對應的事件。
8. 如請求項第6項所述之觸控筆，其中當該差分信號小於該參考電壓時，該控制模組將該差分信號傳遞至信號處理器以觸發無效觸控操作對應的事件。
9. 如請求項第6項所述之觸控筆，更包含一壓力感測器，電連接於該控制模組並供產生一壓力信號，其中該控制模組將該壓力信號及該差分信號傳遞至該信號處理器，該信號處理器將該壓力信號併入該差分信號中以產生該驅動信號來對觸控面板進行觸控作業。
10. 如請求項第9項所述之觸控筆，其中該控制信號、該壓力信號於該差分信號中之一者結束後併入該差分信號中。