TWI701587B

TWI701587B - 觸碰感測裝置及觸碰感測方法

Info

Publication number: TWI701587B
Application number: TW108113887A
Authority: TW
Inventors: 吳立璿; 曾國宗; 林義章
Original assignee: 瑞鼎科技股份有限公司
Priority date: 2019-04-19
Filing date: 2019-04-19
Publication date: 2020-08-11
Also published as: CN111831145B; CN111831145A; TW202040346A

Abstract

一種觸碰感測方法，包括：提供複數第一訊號至複數觸碰電極，以進行一自電容式觸碰感測操作；以及相應於該自電容式觸碰感測操作的結果，選擇性提供一或多第二訊號至該些觸碰電極中的一部份，以進行一互電容式觸碰感測操作。

Description

觸碰感測裝置及觸碰感測方法

本案涉及一種電子電路；具體而言，本案涉及一種觸碰感測電路。

隨著電子科技的快速發展，觸碰感測裝置已被廣泛地應用在人們的生活當中，諸如行動電話或電視等。

一般而言，觸碰感測裝置可藉由互電容式觸碰感測操作，判斷觸碰點。然而，互電容式觸碰感測操作耗時較長，將影響感測靈敏度。因此，一種解決方案當被提出。

本發明一實施態樣涉及一種觸碰感測方法。根據本發明一實施例，觸碰感測方法包括：提供複數第一訊號至複數觸碰電極，以進行一自電容式觸碰感測操作；以及相應於該自電容式觸碰感測操作的結果，選擇性提供一或多第二訊號至該些觸碰電極中的一部份，以進行一互電容式觸碰感測操作。在進行該自電容式觸碰感測操作中，在相應於該些觸碰電極的該部份的一或多感測值大於或等於一門檻值的情況下，對該些觸碰電極的該部份進行該互電容式觸碰感測操作。

本發明一實施態樣涉及一種觸碰感測電路。根據本發明一實施例，複數訊號接腳以及一控制器。該控制器電性連接該些訊號接腳。該控制器用以：透過該些訊號接腳，提供複數第一訊號至複數觸碰電極，以進行一自電容式觸碰感測操作；相應於該自電容式觸碰感測操作的結果，透過該些訊號接腳，選擇性提供一或多第二訊號至該些觸碰電極中的一部份，以進行一互電容式觸碰感測操作。在進行該自電容式觸碰感測操作中，在相應於該些觸碰電極的該部份的一或多感測值大於或等於一門檻值的情況下，對該些觸碰電極的該部份進行該互電容式觸碰感測操作。

藉由應用本案一實施例，由於不需對所有觸碰電極進行互電容式觸碰感測操作，而可節省感測時間及功耗。

10‧‧‧觸碰感測系統

104‧‧‧感測區

TSR‧‧‧觸碰感測裝置

CTL‧‧‧控制器

PN‧‧‧訊號接腳

TX1、TX2、...、TXN‧‧‧通道

RX1、RX2、...、RXM‧‧‧通道

PP1-PP3‧‧‧相應於互動元件的感測操作

HPS1、HPS2、HPS3‧‧‧自電容式觸碰感測操作

HPM2、HPM1a、HPM1b‧‧‧互電容式觸碰感測操作

200‧‧‧方法

S1-S2‧‧‧操作

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖為根據本發明一實施例所繪示的觸碰感測系統的示意圖；第2圖為根據本發明一實施例所繪示的觸碰感測方法的示意圖；第3圖為根據本發明另一實施例所繪示的觸碰感測方法的示意圖；第4圖為根據本發明另一實施例所繪示的觸碰感測方法的示意圖；第5圖為根據本發明另一實施例所繪示的觸碰感測方法的示意圖；第6圖為根據本發明另一實施例所繪示的觸碰感測方法的示意圖；及第7圖為根據本發明一實施例所繪示的觸碰感測方法的流程圖。

以下將以圖式及詳細敘述清楚說明本揭示內容之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本揭示內容之實施例後，當可由本揭示內容所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本揭示內容之精神與範圍。

關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發明，其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。

關於本文中所使用之『電性連接』，可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，而『電性連接』還可指二或多個元件相互操作或動作。

關於本文中所使用之『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限於。

關於本文中所使用之『及/或』，係包括所述事物的任一或全部組合。

關於本文中所使用之用語『大致』、『約』等，係用以修飾任何可些微變化的數量或誤差，但這種些微變化或誤差並不會改變其本質。

關於本文中所使用之用詞(terms)，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。

第1圖為根據本發明一實施例所繪示的觸碰感測系統10的示意圖。在本實施例中，觸碰感測系統10包括觸碰感測裝置TSR及感測區104。在一實施例中，觸碰感測裝置TSR包括控制器CTL及訊號接腳PN。在一實施例中，控制器CTL及訊號接腳PN彼此電性連接。在一實施例中，感測區104包括複數第一觸碰電極TPDT及複數第二觸碰電極TPDR。在一實施例中，第一觸碰電極TPDT彼此大致平行設置，且第二觸碰電極TPDR彼此大致平行設置。在一實施例中，第一觸碰電極TPDT與第二觸碰電極TPDR彼此沿不同方向延伸。在一實施例中，第一觸碰電極TPDT與第二觸碰電極TPDR的延伸方向彼此大致垂直。應注意到，第1圖中的第一觸碰電極TPDT與第二觸碰電極TPDR僅為簡化繪示，在不同實施例中，第一觸碰電極TPDT與第二觸碰電極TPDR可具有不同的形狀(pattern)，例如每一第一、第二觸碰電極TPDT、TPDR可大致為一條彼此串接的菱形圖形，然不以此為限。

在一實施例中，控制器CTL可用電路、微處理器、可程式邏輯裝置(programmable logic device，PLD)、及/或現場可程式化閘陣列(field-programmable gate array，FPGA)實現，但不以此為限。

在一實施例中，觸碰感測裝置TSR可藉由通道TX1、TX2、...、TXN連接至第一觸碰電極TPDT，且觸碰感測裝置TSR可藉由通道RX1、RX2、...、RXM連接至第二觸碰電極TPDR，其中N、M為正整數。在一實施例中，每一通道TX1、TX2、...、TXN連接一個第一觸碰電極TPDT。在一實施例中，每一通道RX1、RX2、...、RXM連接一個第二觸碰電極TPDR。在一實施例中，觸碰感測裝置TSR可透過通道TX1、TX2、...、TXN及通道RX1、RX2、...、RXM進行自電容式觸碰感測操作及互電容式觸碰感測操作。

例如，在一實施例中，控制器CTL可透過訊號接腳PN及通道TX1、TX2、...、TXN提供第一訊號至第一觸碰電極TPDT，以感測第一觸碰電極TPDT上是否有電容變化，以判斷第一觸碰電極TPDT上是否有觸碰發生(如手的觸碰)，以進行自電容式觸碰感測操作。

又例如，在一實施例中，控制器CTL可透過訊號接腳PN及通道TX1、TX2、...、TXN提供第二訊號至第一觸碰電極TPDT，並透過通道RX1、RX2、...、RXM接收相應的感測訊號，以判斷相應的第一觸碰電極TPDT及第二觸碰電極TPDR上是否有觸碰發生(如手的觸碰)，以進行互電容式觸碰感測操作。

在本案一實施例中，觸碰感測裝置TSR可結合前述自電容式觸碰感測操作及互電容式觸碰感測操作，以快速進行觸碰感測。

以下用以一操作例說明具體細節，然本案不以此為限。

在一操作例中，控制器CTL可透過訊號接腳PN及通道TX1、TX2、...、TXN提供第一訊號至第一觸碰電極TPDT，以進行自電容式觸碰感測操作。在一實施例中，第一訊號可被同時或大致同時提供至觸碰電極TPDT。

參照以下表一，其顯示進行自電容式觸碰感測操作的結果。

而後，相應於以上自電容式觸碰感測操作的結果，控制器CTL可透過訊號接腳PN及通道TX1、TX2、...、TXN提供第二訊號至第一觸碰電極TPDT中的一部份，以進行互電容式觸碰感測操作。在一實施例中，第二訊號是逐一提供至觸碰電極TPDT。

例如，在上述自電容式觸碰感測操作的結果中，僅在相應於通道TX5-TX14上的感測值不為0(即大於或等於一門檻值)，故控制器CTL可透過訊號接腳PN及通道TX5-TX14，提供第二訊號至相應於通道TX5-TX14的第一觸碰電極TPDT，以進行互電容式觸碰感測操作。

參照以下表二，其顯示進行互電容式觸碰感測操作的結果。

藉由上述互電容式觸碰感測操作的結果，控制器CTL即可得知觸碰發生在感測區104上的位置。

另外，藉由上述操作，由於不需對相應於通道TX1-TX4、TX15-TX20的第一觸碰電極TPDT進行互電容式觸碰感測操作，故可減少觸碰感測所需的時間及功耗。

應注意到，在一實施例中，前述相應於通道TX1-TX20的感測值可分別為相應於不同第一觸碰電極TPDT的電容變化量，但不以此為限。在不同實施例中，前述相應於通道TX1-TX20的感測值亦可為相應於相鄰兩條第一觸碰電極TPDT的電容值差異。

另外，在一實施例中，控制器CTL是提供前述第二訊號給在自電容式觸碰感測操作中相應的感測值大於或等於一門檻值的第一觸碰電極TPDT，以對該些第一觸碰電極TPDT進行互電容式觸碰感測操作。

例如，在上述的操作例中，若該門檻值為20，則控制器CTL可提供前述第二訊號至相應於通道TX5-TX14的第一觸碰電極TPDT。又例如，在上述的操作例中，若該門檻值為100，則控制器CTL可提供前述第二訊號至相應於通道TX5-TX6、TX9-TX10、TX12-TX13的第一觸碰電極TPDT。

然而，在不同實施例中，控制器CTL是提供前述第二訊號給在自電容式觸碰感測操作中相應的感測值大於或等於一門檻值的第一觸碰電極TPDT之間的所有第一觸碰電極TPDT。例如，在上述的操作例中，若該門檻值為100，則控制器CTL可提供前述第二訊號至相應於通道TX5、TX13之間的所有第一觸碰電極TPDT。

另外，在一實施例中，在進行前述自電容式觸碰感測操作中，在相應於通道TX1-TX20的感測值皆小於前述門檻值的情況下，則控制器CTL不提供第二訊號至第一觸碰電極TPDT，亦即，不進行互電容式觸碰感測操作。在一些實施例中，這此情況下，控制器CTL可重複進行前述自電容式觸碰感測操作，直到有相應於通道TX1-TX20的感測值大於或等於前述門檻值，才進一步進行前述互電容式觸碰感測操作。

藉此，可避免進行不必要的互電容式觸碰感測操作。

應注意到，上述通道的數量僅為例示，其它數量亦在本案範圍之中。

在本案一實施例中，控制器CTL可進行相應於一互動元件的感測操作。在一實施例中，互動元件可為觸控筆，然本案不以此為限。在一實施例中，控制器CTL可透過第一觸碰電極TPDT及第二觸碰電極TPDR接收來自互動元件發出的主動訊號，以進行相應於互動元件的感測操作，從而獲得互動元件在感測區104上的相應位置。

第2圖為根據本發明一實施例所繪示的觸碰感測方法的示意圖。在本實施例中，控制器CTL交替進行相應於互動元件的感測操作與前述自電容式觸碰感測操作。例如，控制器CTL進行相應於互動元件的感測操作PP1、而後進行自電容式觸碰感測操作HPS1、而後進行相應於互動元件的感測操作PP2、而後進行自電容式觸碰感測操作HPS2、而後進行相應於互動元件的感測操作PP3、而後進行自電容式觸碰感測操作HPS3。

在一實施例中，相應於互動元件的感測操作PP1-PP3例如是相應於互動元件之信標搜尋(Beacon Search)操作。由於自電容式觸碰感測操作耗時短，故藉由交替進行相應於互動元件的信標搜尋操作與前述自電容式觸碰感測操作，可使觸碰感測系統10具有對互動元件及觸碰感測(如手的觸碰感測)的高靈敏度。

第3圖為根據本發明另一實施例所繪示的觸碰感測方法的示意圖。在本實施例中，相應於互動元件的感測操作PP1例如是相應於互動元件之信標搜尋(Beacon Search)操作。控制器CTL在進行相應於互動元件的感測操作PP1時接收到相應於一互動元件的信標(Beacon)，而後在相應於互動元件的感測操作PP2、PP3間的操作空檔，控制器CTL可進行多次前述自電容式觸碰感測操作HPS1、HPS2，以使觸碰感測系統10具有觸碰感測(如手的觸碰感測)的高靈敏度。

另外，若在自電容式觸碰感測操作HPS2中，控制器CTL有感測到碰觸發生(如前述相應於通道TX1-TX20的感測值中的一或多者大於或等於前述門檻值)，則控制器CTL亦可接續進行互電容式觸碰感測操作HPM2(如在相應於互動元件的感測操作PP2、PP3間的操作空檔進行互電容式觸碰感測操作HPM2)。

第4圖為根據本發明另一實施例所繪示的觸碰感測方法的示意圖。此一實施例大致相似於第3圖中繪示實施例，惟自電容式觸碰感測操作HPS1、HPS2及互電容式觸碰感測操作HPM2是在不同的相應於互動元件的感測操作空檔中進行。亦即，自電容式觸碰感測操作HPS1、HPS2是在相應於互動元件的感測操作PP2、PP3間的操作空檔中進行，而互電容式觸碰感測操作HPM2是在相應於互動元件的感測操作PP3與次一相應於互動元件的感測操作(未繪示)間的操作空檔中進行。

類似地，在不同實施例中，亦可為自電容式觸碰感測操作HPS1是在相應於互動元件的感測操作PP2、PP3間的操作空檔中進行，而自電容式觸碰感測操作HPS2與互電容式觸碰感測操作HPM2是在相應於互動元件的感測操作PP3與次一相應於互動元件的感測操作(未繪示)間的操作空檔中進行。

另外，在不同實施例中，自電容式觸碰感測操作HPS1、HPS2及互電容式觸碰感測操作HPM2皆可各別在不同的相應於互動元件的感測操作空檔中進行。

當理解到，進行自電容式觸碰感測操作HPS1、HPS2及互電容式觸碰感測操作HPM2的時機可隨實際需求設計，本案不以上述實施例為限。

另外，應注意到，在一些情況下，相應於互動元件的感測操作時間需遵守既定的規範(如MPP1.51、MPP2.0等)，故前述操作空檔的時間長短是固定的。因此，藉由將自電容式觸碰感測操作HPS1、HPS2及互電容式觸碰感測操作HPM2分散在不同的相應於互動元件的感測操作空檔中進行，可使觸碰感測系統10的觸碰感測操作更具彈性，而更容易配合互動元件的感測操作的既定規範。

第5圖為根據本發明另一實施例所繪示的觸碰感測方法的示意圖。在本實施例中，若在自電容式觸碰感測操作HPS1中，控制器CTL有感測到碰觸發生(如前述相應於通道TX1-TX20的感測值中的一或多者大於或等於前述門檻值)，則控制器CTL可在相應於互動元件的感測操作PP2、PP3間的操作空檔中、及在相應於互動元件的感測操作PP3與次一相應於互動元件的感測操作(未繪示)間的操作空檔中，分別提供前述第二訊號至第一觸碰電極TPDT中的不同者，以分部進行互電容式觸碰感測操作HPM1a、HPM1b。

例如，在自電容式觸碰感測操作HPS1中相應於通道TX5-TX14的感測值大於或等於前述門檻值的情況下，控制器CTL可在相應於互動元件的感測操作PP2、PP3間的操作空檔中提供前述第二訊號至對應於通道TX5-TX9的第一觸碰電極TPDT，以進行部份互電容式觸碰感測操作HPM1a，並在相應於互動元件的感測操作PP3與次一相應於互動元件的感測操作(未繪示)間的操作空檔中，提供前述第二訊號至對應於通道TX10-TX14的第一觸碰電極TPDT，以進行另一部份互電容式觸碰感測操作HPM1b。

藉此，可使觸碰感測系統10的觸碰感測操作更具彈性，而更容易配合互動元件的感測操作的既定規範。

在一些進一步的實施例中，控制器CTL可根據自電容式觸碰感測操作HPS1中該些相應於通道的感測值大於或等於門檻值的數量，決定是否要在互動元件之不同操作空檔中提供前述第二訊號至第一觸碰電極TPDT中的不同者、或決定要在互動元件之多少個操作空檔間提供前述第二訊號至第一觸碰電極TPDT中的中的不同者。

舉例而言，若在自電容式觸碰感測操作中大於或等於門檻值的前述感測值的數量在第一範圍內(如0-5個)，則控制器CTL可決定在互動元件之同一操作空檔中提供前述第二訊號至相應的第一觸碰電極TPDT；若在自電容式觸碰感測操作中大於或等於門檻值的前述感測值的數量在第一範圍內(如6-10個)，則控制器CTL可決定在互動元件之兩個操作空檔中分別提供前述第二訊號至相應的第一觸碰電極TPDT中的不同者；又若在自電容式觸碰感測操作中大於或等於門檻值的前述感測值的數量第三範圍內(如11-15個)，則控制器CTL可決定在互動元件之三個操作空檔中分別提供前述第二訊號至相應的第一觸碰電極TPDT中的不同者，並以此類推。

應注意到，上述數字僅為例示，本案不以此為限。

藉此，控制器CTL可彈性地決定電容式觸碰感測操作的分部進行方式。

第6圖為根據本發明另一實施例所繪示的觸碰感測方法的示意圖。此一實施例大致相似於第5圖中繪示實施例，惟自電容式觸碰感測操作HPS1及部份互電容式觸碰感測操作HPM1a是在同一相應於互動元件的感測操作空檔中進行。

另外，應理解到，在不同實施例中，部份互電容式觸碰感測操作HPM1b亦可與另一自電容式觸碰感測操作在同一相應於互動元件的感測操作空檔中進行。

第7圖為根據本發明一實施例所繪示的觸碰感測方法200的流程圖。

其中，觸碰感測方法200可應用於相同或相似於第1圖中所示結構之觸碰感測裝置TSR。而為使敘述簡單，以下將根據本發明一實施例，以第1圖中的觸碰感測裝置TSR為例進行對觸碰感測方法200敘述，然本發明不以此應用為限。

另外，應瞭解到，在本實施方式中所提及的觸碰感測方法200的操作，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行。

再者，在不同實施例中，此些操作亦可適應性地增加、置換、及/或省略。

在本實施例中，觸碰感測方法200包括以下操作。

在操作S1中，觸碰感測裝置TSR提供複數第一訊號至複數第一觸碰電極TPDT，以進行一自電容式觸碰感測操作。

在操作S2中，相應於自電容式觸碰感測操作的結果，觸碰感測裝置TSR選擇性提供一或多第二訊號至第一觸碰電極TPDT中的一部份，以進行一互電容式觸碰感測操作。

上述操作的具體細節皆可參照前述段落，故在此不贅述。

雖然本發明已以實施例揭露如上，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內，可當作各種之更動與潤飾，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。

200‧‧‧方法

S1-S2‧‧‧操作

Claims

一種觸碰感測方法，包括：提供複數第一訊號至複數觸碰電極，以進行一自電容式觸碰感測操作；以及相應於該自電容式觸碰感測操作的結果，選擇性提供一或多第二訊號至該些觸碰電極中的一部份，以進行一互電容式觸碰感測操作；其中在進行該自電容式觸碰感測操作中，在相應於該些觸碰電極的該部份的一或多感測值大於或等於一門檻值的情況下，對該些觸碰電極的該部份進行該互電容式觸碰感測操作；其中在該一或多第二訊號為複數第二訊號的情況下，該些第二訊號是在相應於一互動元件之不同操作空檔中提供至該些觸碰電極中的不同者。
如請求項1所述之觸碰感測方法，其中在相應於一互動元件之同一操作空檔中，該些第一訊號係被提供至該些觸碰電極複數次，以進行複數次該自電容式觸碰感測操作。
如請求項1所述之觸碰感測方法，其中該自電容式觸碰感測操作與相應於一互動元件之信標搜尋(Beacon Search)操作交替進行。
如請求項1所述之觸碰感測方法，其中在進行該自電容式觸碰感測操作中，在相應於該些觸碰電極的所有感測值皆小於該門檻值的情況下，不提供該一或多第二訊號至該些觸碰電極中的該部份。
一種觸碰感測電路，包括：複數訊號接腳；以及一控制器，電性連接該些訊號接腳，該控制器用以：透過該些訊號接腳，提供複數第一訊號至複數觸碰電極，以進行一自電容式觸碰感測操作；以及相應於該自電容式觸碰感測操作的結果，透過該些訊號接腳，選擇性提供一或多第二訊號至該些觸碰電極中的一部份，以進行一互電容式觸碰感測操作；其中在進行該自電容式觸碰感測操作中，在相應於該些觸碰電極的該部份的一或多感測值大於或等於一門檻值的情況下，對該些觸碰電極的該部份進行該互電容式觸碰感測操作；其中在該一或多第二訊號為複數第二訊號的情況下，該些第二訊號是在相應於一互動元件之不同操作空檔中提供至該些觸碰電極中的不同者。
如請求項5所述之觸碰感測電路，其中在相應於一互動元件之同一操作空檔中，該些第一訊號係被提供至該些觸碰電極複數次，以進行複數次該自電容式觸碰感測操作。
如請求項5所述之觸碰感測電路，其中該自電容式觸碰感測操作與相應於一互動元件之信標搜尋操作交替進行。
如請求項5所述之觸碰感測電路，其中在進行該自電容式觸碰感測操作中，在相應於該些觸碰電極的所有感測值皆小於該門檻值的情況下，該控制器不提供該一或多第二訊號至該些觸碰電極中的該部份。