TWI850001B

TWI850001B - 觸控裝置以及觸控感測方法

Info

Publication number: TWI850001B
Application number: TW112124295A
Authority: TW
Inventors: 巫憲易; 洪劭軒
Original assignee: 奕力科技股份有限公司
Priority date: 2023-06-29
Filing date: 2023-06-29
Publication date: 2024-07-21
Also published as: TW202501217A

Abstract

一種觸控裝置以及觸控感測方法被提出。觸控感測方法包括：判斷主動筆是否為範圍內狀態；設定閾值，根據閾值以產生強度閾值範圍；當主動筆為範圍內狀態時，比較主動筆發送的觸控信號的能量以及強度閾值範圍以決定主動筆的位置狀態；根據比較觸控信號的能量與閾值以進行閾值調整的調整動作。

Description

觸控裝置以及觸控感測方法

本發明是有關於一種觸控裝置以及觸控感測方法，且特別是有關於一種可降低感測延遲的觸控裝置以及觸控感測方法。

在習知的技術領域中，為了有效感應主動筆的觸控動作，執行觸控感測動作的控制器需預先設定一閾值，並針對這個設定好的閾值來設定觸控信號的感測策略。由於不同的主動筆可能具有多種不同的規格。觸控面板對於不同的主動筆的觸控信號所能產生的感應量可能不相同。即使同廠牌的主動筆，在具有不相同的電池電量的條件下，也可能使觸控面板產生不同的感應量。因此，固定閾值的感測策略無法因應這樣的應用環境，並容易發生觸控動作的感測延遲的現象。

本發明提供一種觸控裝置以及觸控感測方法，可有效降低觸控感測的延遲時間。

本發明的觸控感測方法包括：判斷主動筆是否為範圍內狀態；設定閾值，根據閾值以產生強度閾值範圍；當主動筆為範圍內狀態時，比較主動筆發送的觸控信號的能量以及強度閾值範圍以決定主動筆的位置狀態；根據比較觸控信號的能量與閾值以進行閾值調整的調整動作。

本發明的觸控裝置包括主動筆以及觸控面板。主動筆用以發送觸控信號。觸控面板具有控制器，用以執行如上所述的觸控感測方法。

基於上述，本發明的觸控感測方法透過設置一閾值，並針對根據閾值所產生強度閾值範圍來與主動筆發送的觸控信號的能量相比較，並根據比較的結果來判定主動筆的位置狀態，可有效加快主動筆的觸控信號的感測速度，降低感測延遲。

請參照圖1，圖1繪示本發明一實施例的觸控感測方法的流程圖。本發明的觸控感測方法用於感測一主動筆所發送的觸控信號，並根據觸控信號來判斷出主動筆的位置狀態。本發明的觸控感測方法的各步驟可透過觸控面板上的控制器來執行。其中，在步驟S110中，控制器可先判斷主動筆是否為範圍內狀態。在此，可同步參照圖2繪示的本發明實施例的主動筆的觸控動作的示意圖。在圖2中，主動筆可根據路徑P1來接近觸控面板來執行觸控動作。在觸控動作結束後，主動筆則可根據路徑P2來遠離觸控面板。隨著主動筆沿路徑P1接近觸控面板，觸控面板上的控制器所感測到的主動筆所發送的觸控信號的能量會越高。而隨著主動筆沿路徑P2遠離觸控面板，觸控面板上的控制器所感測到的主動筆所發送的觸控信號的能量會越低。

在步驟S110中，控制器可針對主動筆所發送的觸控信號進行感測，並感測出觸控信號對應的功能項次（term）。在本實施例中，觸控信號的一幀期（frame period）包含多個功能項次，控制器可根據觸控信號的頻率以及信號發送的時間來判斷出觸控信號對應的功能項次。觸控信號的頻率以及信號發送的時間與對應的功能項次可被定義在主動筆觸控機制的相關協定中，相關細節不多贅述。

進一步的，控制器可根據觸控信號對應的功能項次來設定一範圍內判定值IRV。控制器並感測觸控信號的能量強度，根據使觸控信號的能量強度與範圍內判定值IRV相比較，可判斷出主動筆是在範圍內狀態或是範圍外狀態。細節上，當觸控信號的能量強度大於範圍內判定值IRV時，可判定主動筆是在範圍內狀態，相對的，當觸控信號的能量強度不大於範圍內判定值IRV時，可判定主動筆是在範圍外狀態。

請重新參照圖1，接著，在步驟S120中，控制器可設定一閾值，並根據所設定的閾值來產生強度閾值範圍ZF。在圖2中，強度閾值範圍ZF具有兩個邊界值，分別為第一強度閾值ZF_L以及第二強度閾值ZF_H，其中第二強度閾值ZF_H可大於第一強度閾值ZF_L。值得一提的，在本實施例中，第一強度閾值ZF_L以及第二強度閾值ZF_H均可小於主動筆實際接觸到觸控面板時，觸控信號的能量強度的數值CFV。因此，第一強度閾值ZF_L以及第二強度閾值ZF_H可作為當主動筆與觸控面板間無產生實際應力（zero force）時的觸控關係判斷閾值。

承續步驟S120，接著，在步驟S130中，當主動筆被判斷為範圍內狀態時，控制器可啟動主動筆的位置狀態的判斷機制。其中，控制器可比較主動筆發送的觸控信號的能量的強度以及強度閾值範圍來決定主動筆的位置狀態。其中，控制器可判斷觸控信號的能量強度是否大於第一強度閾值ZF_L以及是否大於第二強度閾值ZF_H，來判斷出主動筆的位置狀態是為懸浮（hover）狀態或是出墨（ink）狀態。其中，在本實施例中，當觸控信號的能量強度不大於第一強度閾值ZF_L時，控制器可判斷主動筆的位置狀態是為懸浮狀態。當觸控信號的能量強度大於第一強度閾值ZF_L時，控制器可根據觸控信號的能量強度與第二強度閾值ZF_H的關係來判定主動筆的位置狀態。相關的細節在後面的實施例會有詳細的說明。

值得一提的，在步驟S130中，主動筆的位置狀態的判斷機制僅在主動筆被判斷為範圍內狀態時才會被啟動。如此一來，控制器僅需要在主動筆足夠接近觸控面板時才執行主動筆的位置狀態的判斷機制，不需要持續的執行主動筆的位置狀態的判斷機制，可有效節省電量的消耗。

在步驟S140中，控制器並可進一步的根據比較觸控信號的能量的強度與閾值以進行閾值調整的調整動作。其中，在本實施中，當觸控信號的能量的強度大於所設定的閾值一足夠大的差值時，控制器可動態的調整閾值，並根據調整後的閾值重新設定強度閾值範圍。如此一來，閾值以及強度閾值範圍可跟隨著觸控信號的能量強度來進行適應性的調整。

在此請注意，觸控信號的能量強度可以與主動筆的位置相關聯，也可以與主動筆的電量以及規格相關聯。因此，透過動態調整閾值以及強度閾值範圍，可以使不同條件的主動筆產生實質上相同的觸控體驗，有效提升觸控動作的操控表現。

附帶一提的，在圖2中，當主動筆實際接觸到觸控面板時，觸控信號的能量強度為數值CFV時，主動筆可根據主動筆與觸控面板間的接觸狀態以設定其標記類別（symbol type）為出墨狀態。或者當主動筆與觸控面板接觸的壓力值大於一預設的參考值時，控制器可設定主動筆的位置狀態為出墨狀態。

以下請參照圖3，圖3繪示本發明另一實施例的觸控感測方法的流程圖。在步驟S310中，觸控面板的控制器可感測主動筆發送的對應功能項次的觸控信號的能量強度。並且，在步驟S320中，控制器可對應主動筆的功能項次來設定閾值。在本發明實施例中，主動筆可執行多個功能項次。並且對應每個功能項次，控制器可分別設定不同的多個設定閾值，如此一來，觸控信號的一幀期中可多次判斷主動筆的位置狀態。

在步驟S330中，控制器可判斷主動筆是否為範圍內，若當主動筆被判斷為範圍外時，控制器不執行報座標的動作（步驟S331）。相對的，主動筆被判斷為範圍內時，控制器可執行步驟S340。

在步驟S340中，控制器可檢查是否需要進行閾值的動態調整動作。相關步驟S340的動作細節，在下述的實施方式會有仔細的說明。接著，在步驟S350中，控制器可判斷主動筆的標記類別是否為出墨狀態或主動筆的壓力感測值有無大於參考值。在另一方面，控制器可判斷觸控信號的強度是否大於或等於第一強度閾值ZH_L，或者判斷觸控信號的強度是否大於或等於第二強度閾值ZH_H。控制器並可根據觸控信號的強度與第一強度閾值ZH_L、第二強度閾值ZH_H的大小關係，來判斷出觸控信號的強度在第一強度閾值ZH_L、第二強度閾值ZH_H間產生的彈跳狀態，並計算觸控信號的強度在第一強度閾值ZH_L、第二強度閾值ZH_H間發生的彈跳次數。

舉例來說明，控制器在第一時間點偵測出觸控信號的強度發生大於第一強度閾值ZH_L（未大於第二強度閾值ZH_H），之後，控制器在第二時間點偵測出觸控信號的強度大於第二強度閾值ZH_H。接著，在第三時間點時，控制器又偵測出觸控信號的強度發生僅大於第一強度閾值ZH_L（未大於第二強度閾值ZH_H），表示觸控信號的強度在第一時間點至第三時間點間發生一次彈跳。

上述的彈跳動作可因為主動筆在臨近觸控面板時產生的位置抖動狀態。

進一步來說明，在步驟S350中，當控制器判斷主動筆的標記類別為出墨狀態或主動筆的壓力感測值大於參考值時，控制器可判定主動筆的座標狀態（亦即位置狀態）為出墨狀態（步驟S360）。或者，當控制器判斷出觸控信號的強度在第一強度閾值ZH_L、第二強度閾值ZH_H間發生的彈跳次數大於預設的上限值時，控制器也可判定主動筆的座標狀態（亦即位置狀態）為出墨狀態（步驟S360）。相對的，若上述的狀態均無發生時，控制器可執行步驟S351並判定主動筆的座標狀態（亦即位置狀態）為懸浮狀態（步驟S351）。

在步驟S360後，控制器可執行步驟370並針對閾值進行動態的調整動作。同樣的相關步驟S360的動作細節，在下述的實施方式會有仔細的說明。

值得一提的，本實施例中的第一強度閾值ZH_L、第二強度閾值ZH_H可構成強度閾值範圍，其中第二強度閾值ZH_H可以為強度閾值範圍的上界，而第一強度閾值ZH_L則可以為強度閾值範圍的下界。第一強度閾值ZH_L、第二強度閾值ZH_H可以根據控制器所預先設定的閾值來產生，其中控制器可以使閾值乘上第一比例來產生第一強度閾值ZH_L，並使閾值乘上第二比例來產生第一強度閾值ZH_H。第一比例可小於1，第二比例則可以大於或等於1。

因此，當控制器針對閾值進行動態的調整動作時，第一強度閾值ZH_L、第二強度閾值ZH_H也可對應進行調整。

當然，在本發明實施例中，上述的第一比例以及第二比例也可以不是固定的數值，而可以根據實際的需求，進行適應性的調整。

以下請參照圖4，圖4繪示本發明圖3實施例中，關於檢查是否需要進行閾值的動態調整動作的實施方式的流程圖。在本實施方式中，步驟S410啟動是否需要進行閾值的動態調整動作的檢查動作。在步驟S420中，控制器可判斷主動筆此時所發送的觸控信號的能量強度是否大於閾值與一比例值的乘積。若控制器判斷出觸控信號的能量強度大於閾值與比例值的乘積時，表示目前設定的閾值過小，控制器會在主動筆距離觸控面板較遠時就判定主動筆為出墨狀態，此時控制器可執行步驟S430並執行閾值的動態調整動作。相對的，若控制器判斷出觸控信號的能量強度不大於閾值與比例值的乘積時，控制器可不執行閾值的動態調整動作（步驟S440）。

在本實施方式中，比例值可以為大於1的任意實數，例如可以為1.2。

此外並請參照圖5，圖5繪示本發明圖3、圖4實施例中，關於執行閾值的動態調整動作的實施方式的流程圖。在步驟S510中，控制器可啟動閾值的動態調整動作。接著，在步驟S520中，控制器可計算目前功能項次的觸控信號的能量強度。值得一提的，控制器可針對觸控面板中，用以感測觸控信號的多個感設電容的電容值的總和來計算出觸控信號的能量的強度。

接著，在步驟S521中，當觸控信號的能量強度大於所設定的閾值時，控制器可透過增加閾值一個步階值來調整閾值（步驟S531）。在步驟S522中，當觸控信號的能量強度不大於所設定的閾值時，控制器可透過減低閾值一個步階值來調整閾值（步驟S532）。步驟S531以及步驟S532中所提及的步階值可以是相同的或者也可以是不相同。另外，步階值不需要是固定的數值，而可以根據實際的需求進行動態的調整。

在此需要特別注意，在圖4以及圖5的動作流程中，其中的觸控信號的能量強度是會隨著時間動態改變的。其中，控制器可根據幀期（frame period）的時間長度來週期性的感測出觸控信號的能量強度。在本實施例中，當觸控信號的能量強度因主動筆使用後電量下降而下降時，觸控信號的能量強度不大於所設定的閾值的情況可能會發生，當觸控信號的能量強度因主動筆充電後電量上升而上升時，觸控信號的能量強度大於所設定的閾值的情況可能會發生。藉此，透過步驟S521、S531、S522、S532可進行閾值的調升或是調降動作。

以下請參照圖6，圖6繪示本發明一實施例的觸控裝置的示意圖。觸控裝置600包括主動筆610以及觸控面板620。主動筆610具有電極611以及612。電極611設置在主動筆610的筆尖位置，電極612則設置在主動筆610的側邊的位置。電極611以及612可根據協定，來對應功能項次以根據不同的時間來發送不同頻率的觸控信號。觸控面板620包括控制器621以及多個感測電容TP所構成的觸控感測陣列622。控制器621耦接感測電容TP，並透過計算感測電容TP的電容值來獲得觸控信號的能量強度。

另外，控制器621並可用以執行前述多個實施例以及實施方式的動作流程。相關細節在前述的實施例以及實施方式中已有詳細的說明，此處恕不多贅述。

綜上所述，本發明的觸控裝置透過設定閾值，根據閾值產生強度閾值範圍，並使觸控信號的能量強度於強度閾值範圍進行比較，來根據比較的結果以決定主動筆的位置狀態。進一步的，本發明的觸控裝置並可針對閾值進行動態的調整動作，可有效減低觸控動作的感測延遲，提升使用者的觸控體驗感受。

600:觸控裝置 610:主動筆 611、612:電極 620:觸控面板 621:控制器 622:觸控感測陣列 CFV:數值 IRV:範圍內判定值 S110~S140、S310~S370、S410~S440、S510~S532:步驟 TP:感測電容 ZF:強度閾值範圍 ZF_L、ZF_H:強度閾值

圖1繪示本發明一實施例的觸控感測方法的流程圖。圖2繪示本發明實施例的主動筆的觸控動作的示意圖。圖3繪示本發明另一實施例的觸控感測方法的流程圖。圖4繪示本發明圖3實施例中，關於檢查是否需要進行閾值的動態調整動作的實施方式的流程圖。圖5繪示本發明圖3、圖4實施例中，關於執行閾值的動態調整動作的實施方式的流程圖。圖6繪示本發明一實施例的觸控裝置的示意圖。

S110~S140:步驟

Claims

一種觸控感測方法，包括：判斷一主動筆發送的一觸控信號的能量是否為一強度範圍內狀態；設定一閾值；當該主動筆為該強度範圍內狀態時，比較該主動筆發送的該觸控信號的能量以及一強度閾值範圍以決定該主動筆的一位置狀能；以及根據比較該觸控信號的能量與該閾值以進行該閾值的調整動作，其中根據比較該觸控信號的能量與該閾值以進行該閾值的調整動作的步驟包括：判斷該觸控信號的能量是否大於該閾值與一預設比例值的乘積；以及當該觸控信號的能量大於該閾值與該預設比例值的乘積，啟動一閾值調整機制以調整該閾值，其中該預設比例值大於1。
如請求項1所述的觸控感測方法，其中判斷該主動筆發送的該觸控信號的能量是否為該強度範圍內狀態的步驟包括：感測該主動筆發送的該觸控信號對應的一功能項次；根據該功能項次設定一強度範圍內判定值；以及比較該觸控信號的能量與該強度範圍內判定值以判斷該主動筆是否為該強度範圍內狀態。
如請求項1所述的觸控感測方法，其中該閾值調整機制包括：該主動筆的一標記類別為出墨狀態時，計算該觸控信號的能量；當該觸控信號的能量大於該閾值時，使該閾值增加一第一數值；以及當該觸控信號的能量不大於該閾值時，使該閾值減少一第二數值。
如請求項3所述的觸控感測方法，其中該計算該觸控信號的能量的步驟包括：根據感測該觸控信號的多個感測電容的電容值的總和來獲得該觸控信號的能量。
如請求項3所述的觸控感測方法，其中該第一數值與該第二數值為一步階值。
如請求項1所述的觸控感測方法，其中該主動筆的該位置狀態為懸浮狀態或出墨狀態。
如請求項1所述的觸控感測方法，更包括：根據該閾值以產生該強度閾值範圍。
如請求項7所述的觸控感測方法，其中根據該閾值以產生該強度閾值範圍的步驟包括：根據該閾值以產生一第一強度閾值以及一第二強度閾值，其中該第二強度閾值大於該第一強度閾值。
如請求項8所述的觸控感測方法，其中比較該主動筆發送的該觸控信號的能量以及該強度閾值範圍以決定該主動筆的該位置狀態的步驟包括：判斷該觸控信號的能量是否大於該第一強度閾值以及判斷該觸控信號的能量是否大於該第二強度閾值以獲得該觸控信號的能量變化的一彈跳狀態；以及根據該彈跳狀態決定該主動筆的該位置狀態。
如請求項1所述的觸控感測方法，更包括：當該主動筆的一標記類別為出墨狀態或該主動筆的一壓力感測值大於一參考值時，決定該主動筆的該位置狀態為出墨狀態。
如請求項1所述的觸控感測方法，其中該主動筆具有多個可執行功能項次，該些可執行功能項次分別對應多個設定閾值。
一種觸控裝置，包括：一主動筆，發送一觸控信號；以及一觸控面板，具有一控制器，用以：判斷該主動筆發送的一觸控信號的能量是否為一強度範圍內狀態；設定一閾值；當該主動筆為該強度範圍內狀態時，比較該主動筆發送的該觸控信號的能量以及一強度閾值範圍以決定該主動筆的一位置狀態；以及根據比較該觸控信號的能量與該閾值以進行該閾值的調整動作，其中該控制器更用以：判斷該觸控信號的能量是否大於該閾值與一預設比例值的乘積；以及當該觸控信號的能量大於該閾值與該預設比例值的乘積，啟動一閾值調整機制以調整該閾值，其中該預設比例值大於1。
如請求項12所述的觸控裝置，其中該控制器更用以：感測該主動筆發送的該觸控信號對應的一功能項次；根據該功能項次設定一強度範圍內判定值；以及比較該觸控信號的能量與該強度範圍內判定值以判斷該主動筆是否為該強度範圍內狀態。
如請求項12所述的觸控裝置，其中該控制器更用以：該主動筆的一標記類別為出墨狀態時，計算該觸控信號的能量；當該觸控信號的能量大於該閾值時，使該閾值增加一第一數值；以及當該觸控信號的能量不大於該閾值時，使該閾值減少一第二數值。
如請求項14所述的觸控裝置，其中該觸控面板更包括多個感測電容，該控制器感測該觸控信號的該些感測電容的電容值來獲得該觸控信號的能量。
如請求項14所述的觸控裝置，其中該第一數值與該第二數值為一步階值。
如請求項12所述的觸控裝置，其中該控制器更用以：根據該閾值以產生該強度閾值範圍。
如請求項16所述的觸控裝置，其中該控制器更用以：根據該閾值以產生一第一強度閾值以及一第二強度閾值，其中該第二強度閾值大於該第一強度閾值。
如請求項12所述的觸控裝置，其中該控制器更用以：判斷該觸控信號的能量是否大於該第一強度閾值以及判斷該觸控信號的能量是否大於該第二強度閾值以獲得該觸控信號的能量變化的一彈跳狀態；以及根據該彈跳狀態決定該主動筆的該位置狀態。
如請求項12所述的觸控裝置，其中該主動筆具有多個可執行功能項次，該些可執行功能項次分別對應多個設定閾值。