TWI552030B - 在觸控裝置上偵測主動式觸控筆的方法及該觸控裝置 - Google Patents

Description

在觸控裝置上偵測主動式觸控筆的方法及該觸控裝置

本發明關於一種觸控裝置及其偵測方法，尤指一種在觸控裝置上偵測主動式觸控筆的方法。

常見的觸控輸入方式包含有以手指或觸控筆(stylus)觸碰一觸控面板，觸控筆的工作原理是利用感測觸控筆與觸控面板之間的電容量，判斷觸控筆的觸碰位置。

觸控筆的種類主要分為主動式觸控筆及被動式觸控筆。主動式觸控筆具有發出驅動信號的能力，內部具有一發射電路，當主動式觸控筆接近電容式觸控面板時，由發射電路送出驅動訊號使電容式觸控面板產生電容變化，根據該電容變化即可計算該主動式觸控筆之觸控位置。

如圖5所示的電容式觸控面板，係具有複數個呈行、列交錯排列的獨立感應電極90，各該感應電極90耦接一條獨立的導線。當主動式觸控筆應用於在此類型的電容式觸控面板時，傳統的掃描方式是逐一讀取各感應電極90的電容量，再根據各感應電極90的電容量計算主動式觸控筆之位置。但此種掃描方式需要花費較多時間。當觸控面板的尺寸加大時，感應電極的數量會增加，現有的掃描方法也會花費更多的時間，因此有必要針對上述方法進行改良。

本發明之主要目的是提供一種在觸控裝置上偵測主動式觸控筆的方法，可快速判斷出主動式觸控筆的操作位置。

為達成前述目的，本發明之方法所應用之觸控裝置具有複數個呈行、列交錯排列的獨立感應電極，該方法包含： 執行一主動筆偵測模式，在該主動筆偵測模式下進行： 在一第一時相，將同一行的電極連接在一起，分別獲得每一行該感應電極的行電容總量； 在一第二時相，將同一列的電極連接在一起，分別獲得每一列該感應電極的列電容總量；以及 依據該等行電容總量與列電容總量，判斷一主動式觸控筆在該觸控裝置上的位置。

利用上述方法，本發明只需分別在第一時相、第二時相各執行一次讀取作業，便可獲得每一行感應電極的行電容總量與每一列感應電極的列電容總量，根據該些行電容總量與列電容總量可判斷主動式觸控筆在觸控裝置上的位置。即使是大尺寸觸控裝置，使用本發明的方法也仍然只需經過二次讀取作業即可判斷主動式觸控筆的位置，因此，本發明能有效節省掃描時間，提高效率。

本發明之另一目的是提供一種可偵測主動式觸控筆的觸控裝置，該觸控裝置可快速判斷一主動式觸控筆之操作位置。

為達成前述目的，該可偵測主動式觸控筆的觸控裝置包含： 複數個呈行、列交錯排列的感應電極； 複數條導線，分別耦接各個該感應電極，每一個該感應電極耦接一條該導線； 一控制器耦接該複數條導線，該控制器包括： 一第一選擇單元，耦接該複數條導線，在一第一時相將同一行的感應電極連接在一起； 一第二選擇單元，耦接該複數條導線，在一第二時相將同一列的感應電極連接在一起；以及 一感測電路，耦接該第一選擇單元及該第二選擇單元，該感測電路在第一時相接收每一行該感應電極的行電容總量，在第二時相接收每一列該感應電極的列電容總量；以及 一運算單元，耦接該感測電路，該運算單元依據該等行電容總量與列電容總量，判斷一主動式觸控筆在該觸控裝置上的位置。

該第一選擇單元、第二選擇單元分別在第一時相、第二時相將同一行感應電極與同一列感應電極連接之後，該感測電路可接收到每一行之行電容總量與每一列之列電容總量，供運算單元判斷出主動式觸控筆之位置。本發明之觸控裝置只需二次讀取作業即可判斷主動式觸控筆操作位置，可以提高掃描效率。

請參考圖1，提供根據本發明之一觸控裝置，該觸控裝置具有複數個呈行、列交錯排列的獨立感應電極11、複數條導線12及一控制器100，該控制器100包含一第一選擇單元20、一第二選擇單元30、一第三選擇單元40、一感測電路50、一運算單元60及一選擇信號產生器70。

圖中是以6行(X1~X6)×6列(Y1~Y6)的感應電極11為實施例說明，各該感應電極11耦接一條獨立的導線12，這些導線12連接至第一選擇單元20與第二選擇單元30。在本實施例中，該第一選擇單元20中包含複數個第一多工器21，該些第一多工器21的數量對應感應電極11的行數。各該第一多工器21耦接對應一行的複數個該感應電極11，用以選擇其中一個感應電極11或者整行的所有電極11。本實施例的6個第一多工器21分別連接X1~X6這6行的感應電極11。該第二選擇單元30中包含複數個第二多工器31，該些第二多工器31的數量對應該感應電極11的列數，各該第二多工器31耦接對應一列的該感應電極11，用以選擇其中一個感應電極11或者整行的所有電極11。本實施例的6個第二多工器31分別連接Y1~Y6等6列的感應電極11。因此，每個感應電極11都連接一個第一多工器21與一個第二多工器31。

該第三選擇單元40有複數個第三多工器41，各該第三多工器41耦接一個對應的該第一多工器21與一個對應的該第二多工器31，每一個多工器41根據一選擇信號(S1~S6)決定連接一第一多工器21或一第二多工器31。在本實施例中，該第三選擇單元40包含有6個第三多工器41。

該感測電路50透過該第三選擇單元40耦接該第一選擇單元20及該第二選擇單元30，該感測電路50包含有複數個類比/數位轉換器，用以將接收到的感測信號轉換為數位資料。

該運算單元60耦接該感測電路50，用以判斷一接觸物件(例如手指或觸控筆)在該觸控裝置上的位置。

本發明之觸控裝置可執行一主動筆偵測模式。圖2A顯示本發明之觸控裝置在主動筆偵測模式的第一時相時的操作。在第一時相時，第一多工器21被控制去選擇同一行的複數個感應電極11，也就是說，該第一多工器21將同一行的複數個感應電極11連接在一起，此時第一多工器21的輸出為同一行的所有複數個感應電極11的電容感應量的總和，以下稱之為行電容總量。該選擇信號產生器70輸出第一選擇信號S1X~S6X給各個第三多工器41，令該些第三多工器41選擇接收該些第一多工器21的輸出。該感測電路50經由第三選擇單元40同時接收所有的行電容總量SUM_X1~SUM_X6，並且轉換成數位資料傳送給運算單元60。

圖2B顯示本發明之觸控裝置在主動筆偵測模式的第二時相時的操作。在第二時相時，第二多工器31被控制去選擇同一列的複數個感應電極11，也就是說，該第二多工器31將同一列的複數個感應電極11連接在一起，此時第二多工器31的輸出為同一列的所有複數個感應電極11的電容感應量的總和，以下稱之為列電容總量。該選擇信號產生器70輸出第二選擇信號S1Y~S6Y給各個第三多工器41，令該些第三多工器41選擇接收該些第二多工器31的輸出。該感測電路50經由第三選擇單元40同時接收所有的列電容總量SUM_Y1~SUM_Y6，並且轉換成數位資料傳送給運算單元60。

經過第一時相與第二時相之後，該運算單元60根據行電容總量SUM_X1~SUM_X6與列電容總量SUM_Y1~SUM_Y6，判斷一主動式觸控筆在該觸控裝置上的位置。當主動式觸控筆在該觸控裝置上發出一驅動訊號時，各行電極與各列電極的電容量總和會發生變化。例如圖2A在感應電極11的上方提供各行電極的行電容總量SUM_X1~SUM_X6的示意圖，圖2B在感應電極11左方提供各列電極的列電容總量SUM_Y1~SUM_Y6的示意圖，這兩個示意圖中，一軸是行(或列)的位置，另一軸則表示感應值。根據各行電極的位置與行電容總量SUM_X1~SUM_X6，運算單元60可以計算出主動筆在X方向上的位置。根據各列電極的位置與列電容總量SUM_Y1~SUM_Y6，運算單元60可以計算出主動筆在Y方向上的位置。關於根據X或Y方向電容量以計算接觸位置係為本領域之技術人士所熟知，在此不再贅述。

請參考圖3所示，根據前述的電路動作說明，可歸納出本發明偵測主動式觸控筆的方法，包含以下步驟： 執行一主動筆偵測模式，在該主動筆偵測模式下進行： S31:在一第一時相，將同一行的感應電極11連接在一起，分別獲得每一行該感應電極11的行電容總量； S32: 在一第二時相，將同一列的感應電極11連接在一起，分別獲得每一列該感應電極11的列電容總量；以及 S33:依據該等行電容總量與列電容總量，判斷一主動式觸控筆在該觸控裝置上的位置。

觸控裝置除了可執行前述主動筆偵測模式之外，還可進一步包含一一般偵測模式，用以判斷一物件在觸控裝置上的位置，該物件可以是主動式觸控筆之外的其它物件。其中，該控制器100進一步包含發出驅動信號的一驅動電路80。在一般偵測模式下，只需要使用到該第一選擇單元20或第二選擇單元30其中之一，另一選擇單元無動作，以下將以使用該第一選擇單元20說明一般偵測模式。請參考圖4所示，該一般偵測模式的流程包含： S41：驅動各感應電極11，並接收各感應電極11之電容感應量。在此步驟中，該選擇信號產生器70輸出第一選擇信號S1X~S6X給第三選擇單元40的該些第三多工器41，令該些第三多工器41連接該些第一多工器21，該驅動電路80產生驅動信號並通過該些第三多工器41傳送至各個第一多工器21，各該第一多工器21則於內部進行切換以將驅動信號傳給其中一個感應電極11，並且接收被驅動之感應電極11的電容感應量。如此依序驅動各感應電極11及獲得各感應電極11的電容感應量。在一實施例中，該驅動電路80通過該些第一多工器21的內部切換選擇，逐列發出驅動信號至各列的感應電極11，以本實施例而言，會輸出6次的驅動信號依序分別給第1、2、…6列的感應電極11，經過6次的接收作業後即可得到所有感應電極11之電容量。 S42：根據各感應電極11之電容感應量判斷一物件在該觸控裝置上的位置。該感測電路50將各感應電極11之電容感應量輸出至運算單元60，由該運算單元60根據各感應電極11電容感應量及其位置計算出接觸物件在觸控裝置上的位置。

由以上說明可知，本發明提供一種可快速掃描主動式觸控筆位置的方法。本發明只需在第一時相、第二時相分別執行一次讀取作業，便能獲得各行感應電極與各列感應電極的電容感應量的總和，根據該行電容總量與列電容總量判斷一主動式觸控筆在觸控裝置上的位置。針對大尺寸觸控裝置，本發明仍只需藉由二次的讀取作業，即可迅速判斷主動式觸控筆的位置。

本發明亦可應用於內嵌式(In cell)的觸控螢幕。感應電極11可以是一塊共電極(common electrode)，一個像素電極，或者是多個像素電極的組合。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

11‧‧‧感應電極
12‧‧‧導線
20‧‧‧第一選擇單元
21‧‧‧第一多工器
30‧‧‧第二選擇單元
31‧‧‧第二多工器
40‧‧‧第三選擇單元
41‧‧‧第三多工器
50‧‧‧感測電路
60‧‧‧運算單元
70‧‧‧選擇信號產生器
80‧‧‧驅動電路
90‧‧‧感應電極
100‧‧‧控制器

圖1：本發明觸控裝置之連接線路圖。 圖2A：本發明主動筆偵測模式下在第一時相接收行電容總量的電路動作圖。 圖2B：本發明主動筆偵測模式下在第二時相接收列電容總量的電路動作圖。 圖3：本發明之主動筆偵測模式流程圖。 圖4：本發明之一般偵測模式流程圖。 圖5：既有電容式觸控面板之感應電極排列示意圖。

11‧‧‧感應電極

12‧‧‧導線

20‧‧‧第一選擇單元

21‧‧‧第一多工器

30‧‧‧第二選擇單元

31‧‧‧第二多工器

40‧‧‧第三選擇單元

41‧‧‧第三多工器

50‧‧‧感測電路

60‧‧‧運算單元

70‧‧‧選擇信號產生器

80‧‧‧驅動電路

100‧‧‧控制器

Claims (9)

1. 一種在觸控裝置上偵測主動式觸控筆的方法，該觸控裝置具有複數個呈行、列交錯排列的獨立感應電極，該方法包含： 執行一主動筆偵測模式，在該主動筆偵測模式下進行： 在一第一時相，將同一行的電極連接在一起，分別獲得每一行該感應電極的行電容總量； 在一第二時相，將同一列的電極連接在一起，分別獲得每一列該感應電極的列電容總量；以及 依據該等行電容總量與列電容總量，判斷一主動式觸控筆在該觸控裝置上的位置。
2. 如請求項1所述在觸控裝置上偵測主動式觸控筆的方法，其中，在判斷該主動式觸控筆在該觸控裝置上的位置之步驟中，根據各個行電容總量判斷出該主動式觸控筆在列方向的位置，並根據各個列電容總量判斷出該主動式觸控筆在行方向的位置。
3. 如請求項1所述在觸控裝置上偵測主動式觸控筆的方法，進一步包含： 執行一一般偵測模式，在該一般偵測模式下進行： 驅動各感應電極，並且接收各感應電極之電容感應量；以及 根據各感應電極之電容感應量判斷一物件在該觸控裝置上的位置。
4. 一種可偵測主動式觸控筆的觸控裝置，包含： 複數個呈行、列交錯排列的感應電極； 複數條導線，分別耦接各個該感應電極，每一個該感應電極耦接一條該導線； 一控制器耦接該複數條導線，該控制器包括： 一第一選擇單元，耦接該複數條導線，在一第一時相將同一行的感應電極連接在一起； 一第二選擇單元，耦接該複數條導線，在一第二時相將同一列的感應電極連接在一起； 一感測電路，耦接該第一選擇單元及該第二選擇單元，該感測電路在第一時相接收每一行該感應電極的行電容總量，在第二時相接收每一列該感應電極的列電容總量；以及 一運算單元，耦接該感測電路，該運算單元依據該等行電容總量與列電容總量，判斷一主動式觸控筆在該觸控裝置上的位置。
5. 如請求項4所述可偵測主動式觸控筆的觸控裝置，其中該第一選擇單元包含複數個第一多工器，分別對應耦接同一行的該感應電極的該複數條導線；以及 該第二選擇單元包含複數個第二多工器，分別對應耦接同一列的該感應電極的該複數條導線。
6. 如請求項5所述可偵測主動式觸控筆的觸控裝置，更包含一第三選擇單元，係包含有複數個第三多工器，各個該第三多工器耦接一個對應的該第一多工器與一個對應的該第二多工器，並且根據一第一選擇信號輸出該行電容總量或根據一第二選擇信號輸出該列電容總量至該感測電路。
7. 如請求項4至6中任一項所述可偵測主動式觸控筆的觸控裝置，該感測電路中包含複數個類比/數位轉換器，用以將各該行電容總量及各該列電容總量轉換為一數位資料。
8. 如請求項6所述可偵測主動式觸控筆的觸控裝置，該控制器包含一選擇信號產生器，用以輸出該第一選擇信號或該第二選擇信號。
9. 如請求項4所述可偵測主動式觸控筆的觸控裝置，其中在一一般偵測模式下，該控制器進行： 驅動各感應電極，並且接收各感應電極之電容感應量；以及 根據各感應電極之電容感應量判斷一物件在該觸控裝置上的位置。