TWI434207B - 觸控感測系統、電子觸控裝置及觸控感測方法 - Google Patents

Description

觸控感測系統、電子觸控裝置及觸控感測方法

本發明是有關於一種感測系統、電子裝置及感測方法，且特別是有關於一種觸控感測系統、電子觸控裝置及觸控感測方法。

目前，觸控面板大致可區分為電阻式、電容式、紅外線式及超音波式等觸控面板，其中以電阻式觸控面板與電容式觸控面板為最常見的產品。而相較於藉由按壓面板才能偵測使用者動作的電阻式觸控面板而言，電容式觸控面板只需藉由觸碰或是懸浮便能偵測使用者的動作。在習知技藝中，電容式觸控面板是利用偵測感測線上的容值變化來取得單點或兩點以上之觸控資訊。

本發明提供一種觸控感測系統，其具有兩種感測模式。

本發明還提供一種電子觸控裝置，其包括上述之觸控感測系統以依據功能需求提供適合的感測模式。

本發明又提供一種觸控感測方法，其提供兩種感測模式。

本發明提出一種觸控感測系統，其包括觸控介面、至少一感測單元以及切換單元。感測單元耦接觸控介面。切 換單元依據一控制信號將觸控感測系統切換為第一感測模式或第二感測模式。當觸控感測系統處於第一感測模式時，感測單元感測觸控介面的第一感測信號與第二感測信號。當觸控感測系統處於第二感測模式時，感測單元依據驅動信號感測第一感測信號。

在本發明之一實施例中，上述之至少一感測單元耦接切換單元，並於第一感測模式時感測第二感測信號。

在本發明之一實施例中，上述之至少一感測單元包括第一感測單元與第二感測單元。第一感測單元耦接觸控介面以感測第一感測信號。第二感測單元耦接切換單元，並於第一感測模式時感測第二感測信號。

在本發明之一實施例中，觸控感測系統更包括一驅動單元。驅動單元耦接切換單元，並依據控制信號於第二感測模式時輸出驅動信號至觸控介面。

在本發明之一實施例中，上述之控制信號是依據觸控介面的觸控資訊所產生。

在本發明之一實施例中，上述之觸控資訊為第一感測信號與第二感測信號的至少其中之一。

在本發明之一實施例中，上述之控制信號是依據一外部指令所產生。

在本發明之一實施例中，上述之切換單元包括微處理器、開關裝置以及邏輯運算單元的至少其中之一。

本發明還提出一種電子觸控裝置，其包括上述之觸控感測系統以及一處理單元。處理單元耦接感測單元與切換 單元。處理單元產生上述之控制信號，並依據第一感測信號與第二感測信號的至少其中之一決定觸控介面上的至少一觸控位置。

在本發明之一實施例中，上述之處理單元依據觸控介面的觸控資訊產生上述之控制信號。

在本發明之一實施例中，上述之處理單元依據一外部指令產生上述之控制信號。

另外，本發明還提出一種觸控感測方法，其適用於一觸控感測系統。觸控感測方法包括以下步驟。首先，依據一控制信號將觸控感測系統切換為第一感測模式或第二感測模式。當觸控感測系統處於第一感測模式時，感測一觸控介面的一第一感測信號與一第二感測信號。另一方面，當觸控感測系統處於第二感測模式時，依據一驅動信號感測第一感測信號。

在本發明之一實施例中，觸控感測方法更包括依據觸控介面的一觸控資訊產生控制信號。另外，觸控資訊例如為第一感測信號與第二感測信號的至少其中之一。

在本發明之一實施例中，觸控感測方法更包括依據一外部指令產生控制信號。

基於上述，由於本發明之實施例的觸控感測系統兼具第一感測模式與第二感測模式，故能依據使用者或系統的需求提供最合適的感測模式。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1與圖2分別為本發明一實施例的電子觸控裝置處於第一感測模式與第二感測模式的方塊示意圖。請先參照圖1，本實施例的電子觸控裝置100包括觸控介面110、至少一感測單元120、切換單元130以及處理單元140，其中觸控介面例如是一般顯示器的觸控面板或其他具觸控感測功能的觸模板。除此之外，在本實施例中，電子觸控裝置100還包括驅動單元160。驅動單元160耦接於切換單元130與處理單元140，且適於傳送驅動信號，而驅動單元160例如是依據控制信號SC2決定驅動信號的傳送與否。

另外，處理單元140例如內嵌於承載單元150中，且承載單元150例如為電腦系統或任何具有處理單元的電子產品。此外，本實施例的處理單元140亦分別與感測單元120以及切換單元130耦接。其中本實施例的感測單元120雖分別繪示在圖1的不同處，但感測單元120a與感測單元120b實際上皆為感測單元120的一部分。

如圖1所示，切換單元130是依據控制信號SC1將電子觸控裝置100的觸控感測系統180切換為第一感測模式或第二感測模式，而控制信號SC1例如是由處理單元140輸出，且例如是依據外部指令所產生或是依據承載單元150的功能需求自動產生。另一方面，切換單元130例如包括微處理器、開關裝置以及邏輯運算單元的至少其中之一。

在圖1中，本實施例之電子觸控裝置100是被切換為第一感測模式，其中本實施例的第一感測模式例如為自電容感測模式。而自電容感測模式是利用單一感測線上的容值變化取得單點的觸控資訊。如圖1所示，在自電容感測模式的情況下，感測單元120b藉由切換單元130的切換以與觸控介面110彼此耦接。詳細來說，觸控介面的第二線路114透過切換單元130而與感測單元120b的感測線122彼此耦接。如此一來，感測單元120b便能藉由第二線路114與感測線122感測到觸控介面110上的信號。

請繼續參照圖1，觸控介面110包括複數條第一線路112與複數條第二線路114，其中第一線路112與第二線路114構成複數個感測點SP。當一觸控物體170(例如手指)接近觸控介面110位於位置P1的感測點SP時，感測單元120a會偵測到感測信號S1，而感測信號S1例如是對應位置P1之第一線路112與固定電極(如接地之電極)的變化電容值或是可偵測的電壓或電流值。除此之外，由於此時切換單元130將感測單元120b與第二線路114耦接在一起，故感測單元120a也會偵測到另一感測信號S2，其中感測信號S2例如是對應位置P1之第二線路114與固定電極(如接地之電極)的變化電容值。

接著，感測單元120再將感測信號S1與S2傳送至處理單元140，進而使處理單元140依據感測信號S1與S2決定觸控物體170相對於觸控介面110的位置座標。從另一個角度觀看，第二線路114與第一線路112例如是對應 笛卡爾(Cartesian)座標系統中的X-Y座標軸。而藉由感測信號S1與S2，處理單元140便可決定觸控物體170相對於觸控介面110的座標(x,y)。然而，本發明並不受限於此，於另一實施例中，本發明亦可利用極座標系統來表示觸控物體170相對於觸控介面110的位置。

整體來說，在無觸控物體觸碰或接近觸控介面110時，感測點SP所對應的第一線路112與第二線路114會有兩個電容基底值(base line value)，而當觸控物體170經由觸控或接近觸控介面110時，對應的感測點SP會因被觸控而使第一線路112與第二線路114原本的電容值產生正向變化量。接著，感測單元120能感測到感測第一線路112與第二線路114個別產生的電容增加量(例如發生變化的感測信號S1與S2)，進而使處理單元140決定觸控物體170相對於觸控介面110的觸控位置。

依據上述，在第一感測模式的情況下，本實施例的處理單元140是藉由感測單元120所感測到的感測信號S1與S2來決定觸控位置。也就是說，在本實施例中，觸控介面110上的第一線路112與第二線路114類似於自電容型觸控介面上沿不同方向延伸的感測線。由於此時的觸控感測系統180為自電容感測模式，故電子觸控裝置100便具有省電以及信號分析簡單之優點。除此之外，在其他實施例中，為便於電路的佈局，感測單元120也可以是分別耦接於觸控介面110與切換單元130的兩獨立感測單元。

圖2繪示為圖1的電子觸控裝置100處於第二感測模 式的方塊示意圖。舉例而言，當使用者想從單點觸控模式轉換成多點觸控模式以執行更多功能(例如視窗的放大或縮小)時，處理單元140會輸出控制信號SC1以將電子觸控裝置100的觸控感測系統180切換為第二感測模式，其中觸控信號SC1例如是依據外部指令或觸控介面110上的觸控資訊上所產生，其例如為感測信號S1與S2的至少其中之一。

舉例而言，當處理單元140藉由感測信號S1或S2感測到目前觸控介面110上有多個感測點SP被觸控時，便可自動輸出控制信號SC1以控制切換單元130的切換，進而使觸控感測系統180切換到例如是具有多點觸控功能的第二感測模式。在本實施例中，第二感測模式例如為互電容感測模式，其藉由偵測感測點的感測波形以取得驅動線與感測線間的電容容值，並利用所偵測的容值變化來取得單點或兩點以上之觸控資訊。

如圖2所示，當電子觸控裝置100處於互電容感測模式時，觸控介面100的第二線路114透過切換單元130與驅動單元的驅動線162彼此耦接。另一方面，處理單元140例如會輸出控制信號SC2至驅動單元160，以使驅動單元160輸出驅動信號SD至觸控介面110。如此一來，驅動單元160便能藉由驅動線162與第二線路114將驅動信號SD傳送到觸控介面110。

詳細來說，在操作期間，處理單元140於不同時間依序向每一條驅動線162輸出驅動信號SD。接著，驅動信 號SD藉由驅動線162、切換單元130與第二線路114被傳送至觸控介面110。由於第一線路112與第二線路114的交界處(即感測點SP)會形成電容耦合節點，故第二線路114上的電荷會透過感測點SP附近的電容(未繪示)耦合至交叉對應的第一線路112。如此一來，感測單元120a便可透過第一線路112感測出感測信號S1，其中感測信號S1例如是電流、電壓或電容值。

具體而言，當觸控物體170(例如手指)接近觸控介面110位於位置P1的感測點時，原本耦合至到第一線路112的驅動信號SD會發生變化，而使得感測單元120a在對應位置P1所偵測到感測信號S1與其他位置有所不同。接著，處理單元140便會接收到上述發生變化的感測信號S1，進而決定出觸控物體170相對於觸控介面110的位置座標。

類似地，當有兩個以上的觸控物體接近觸控介面110時，感測單元120a會感測到兩個發生變化的感測信號S1，而再搭配第二線路114接收驅動信號SD的時間，處理單元140便能辨識出兩點以上的觸控位置。故藉由如圖2所示的互電容感測模式，電子觸控裝置100能實現多個同時或幾乎同時觸控事件的辨識。換句話說，圖2的電子觸控裝置100的觸控感測系統180可偵測多個同時、接近同時或一時間週期內觸控介面110上發生的觸控事件。

整體來說，當使用者想從單點觸控模式轉換成多點觸控模式以執行更多功能時(例如視窗的放大或縮小)，本 實施例之處理單元140可依據使用者所輸入的外部指令或觸控介面110的觸控資訊對切換單元130輸出控制信號SC1以將第二線路114與驅動單元160彼此耦接。其中觸控資訊例如是感測信號S2。舉例而言，當感測單元120a感測到複數個發生變化的感測信號S2時，處理單元140會對上述之感測信號S2進行邏輯運算並產生控制信號SC1或是藉由感測信號S2的數學組合產生控制信號SC1，以控制切換單元130的切換。

或者，在另一實施例中，當承載單元150必須進入需要完整觸控資訊之情境時，例如開啟需要多點觸控功能的工作狀態，處理單元140會發送控制信號SC1給切換單元130以使觸控感測系統180進入互電容感測模式(即本實施例的第二感測模式)。

另一方面，當承載單元150基於省電考量自動進入閒置模式時，承載單元150內部會計時閒置時間且自動發送控制信號SC1至切換單元130，以將觸控感測系統180切換至一般認為功能較受限制，但較為省電之自電容型感測模式(即本實施例的第一感測模式)。除此之外，在另一實施例中，考量到長期使用之省電效能，處理單元140亦可接收由外部發送的指令以強制觸控感測系統180使用自容式感測模式。

換句話說，本實施例的電子觸控裝置100的觸控感測系統180提供自電容與互電容的兩種感測模式，以提供使用者或系統在不同情況下可選擇適合的觸控感測模式。其 中切換單元130作為切換自電容與互電容感測模式的開關，且切換單元130的切換例如是依據取得的觸控資訊或承載單元150的功能需求以選擇出最適當的運作模式。如此一來，觸控感測系統180變兼具了兩種感測模式的優點。另外，在本實施例中第一感測模式與第二感測模式雖分別為自電容與互電容感測模式，然而在其他實施例中，第一感測模式與第二感測模式也可以分別為互電容與自電容感測模式。

圖3繪示為本發明一實施例之觸控感測方法的步驟流程圖。請同時參照圖1及圖2，本實施例之觸控感測方法包括如下步驟。首先，在步驟S110中，依據控制信號SC1將觸控感測系統180切換為第一感測模式或第二感測模式。接著，在步驟S120中，當觸控感測系統180處於第一感測模式(例如圖1所示的自電容感測模式)時，感測單元120感測觸控介面110的一第一感測信號與一第二感測信號(例如感測信號SC1與SC2)。另一方面，在步驟S130中，當觸控感測系統180處於第二感測模式(例如圖1所示的互電容感測模式)時，感測單元120依據驅動信號SD感測第一感測信號(例如感測信號SD1)。

除此之外，在其他實施例中，觸控感測方法更包括依據觸控介面180的一觸控資訊產生控制信號SC1，其中上述的觸控資訊例如為第一感測信號與該第二感測信號的至少其中之一。或者，在另一實施例中，觸控感測方法更包括依據一外部指令產生控制信號SC1。由於本實施例的觸 控感測方法可以由圖1與圖2實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

綜上所述，在本發明之實施例中，由於切換單元可依據控制信號將觸控感測系統切換為第一感測模式或第二感測模式(例如為自電容感測模式與互電容感測模式)，故觸控感測系統能依據目前的狀況提供使用者或系統最合適的感測模式。如此一來，本發明之實施例的觸控感測系統與電子觸控裝置便兼具自電容感測模式的省電優點以及互電容感測模式的多點觸控功能。

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，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故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。

100‧‧‧電子觸控裝置

110‧‧‧觸控介面

112‧‧‧第一線路

114‧‧‧第二線路

120、120a、120b‧‧‧感測單元

122‧‧‧感測線

130‧‧‧切換單元

140‧‧‧處理單元

150‧‧‧承載單元

160‧‧‧驅動單元

162‧‧‧驅動線

170‧‧‧觸控物體

180‧‧‧觸控感測系統

S1、S2‧‧‧感測信號

SC1、SC2‧‧‧控制信號

SD‧‧‧驅動信號

SP‧‧‧感測點

P1‧‧‧位置

S110~S130‧‧‧步驟

圖1為本發明一實施例的電子觸控裝置處於第一感測模式的方塊示意圖。

圖2為本發明一實施例的電子觸控裝置處於第二感測模式的方塊示意圖。

圖3繪示為本發明一實施例之觸控感測方法的步驟流程圖。

S110~S130‧‧‧步驟

Claims (17)

1. 一種觸控感測系統，包括：一觸控介面；至少一感測單元，耦接該觸控介面；以及一切換單元，依據一控制信號將該觸控感測系統切換為一第一感測模式或一第二感測模式，其中當該觸控感測系統處於該第一感測模式時，該感測單元感測該觸控介面的一第一感測信號與一第二感測信號，當該觸控感測系統處於該第二感測模式時，該感測單元依據一驅動信號感測該第一感測信號，其中該至少一感測單元耦接該切換單元，並於該第一感測模式時感測該第二感測信號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測系統，其中該至少一感測單元包括：一第一感測單元，耦接該觸控介面以感測該第一感測信號；以及一第二感測單元，耦接該切換單元，並於該第一感測模式時感測該第二感測信號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測系統，更包括一驅動單元，耦接該切換單元，並依據該控制信號於該第二感測模式時輸出該驅動信號至該觸控介面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測系統，其中該控制信號是依據該觸控介面的一觸控資訊所產生。
5. 如申請專利範圍第4項所述之觸控感測系統，其中 該觸控資訊為該第一感測信號與該第二感測信號的至少其中之一。
6. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測系統，其中該控制信號是依據一外部指令所產生。
7. 如申請專利範圍第1項所述之觸控感測系統，其中該切換單元包括一微處理器、一開關裝置以及一邏輯運算單元的至少其中之一。
8. 一種電子觸控裝置，包括：一觸控感測系統，包括：一觸控介面；至少一感測單元，耦接該觸控介面；以及一切換單元，依據一控制信號將該電子觸控裝置切換為一第一感測模式或一第二感測模式，其中當該電子觸控裝置處於該第一感測模式時，該感測單元感測該觸控介面的一第一感測信號與一第二感測信號，當該電子觸控裝置處於該第二感測模式時，該感測單元依據一驅動信號感測該第一感測信號；以及一處理單元，耦接該感測單元與該切換單元，產生該控制信號，並依據該第一感測信號與該第二感測信號，或該第一感測信號決定該觸控介面上的至少一觸控位置。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電子觸控裝置，其中該處理單元依據該觸控介面的一觸控資訊產生該控制信號。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電子觸控裝置，其中該觸控資訊為第一感測信號與該第二感測信號的至少其中之一。
11. 如申請專利範圍第8項所述之電子觸控裝置，其中該處理單元依據一外部指令產生該控制信號。
12. 如申請專利範圍第8項所述之電子觸控裝置，其中該至少一感測單元耦接該切換單元，並於該第一感測模式時感測該第二感測信號。
13. 如申請專利範圍第8項所述之電子觸控裝置，其中該至少一感測單元包括：一第一感測單元，耦接該觸控介面以感測該第一感測信號；以及一第二感測單元，耦接該切換單元，並於該第一感測模式時感測該第二感測信號。
14. 如申請專利範圍第8項所述之電子觸控裝置，更包括一驅動單元，耦接該切換單元與該處理單元，依據該控制信號於該第二感測模式時輸出該驅動信號至該觸控介面。
15. 如申請專利範圍第8項所述之電子觸控裝置，其中該切換單元包括一微處理器、一開關裝置以及一邏輯運算單元的至少其中之一。
16. 一種觸控感測方法，適用於一觸控感測系統，該觸控感測方法包括：依據一控制信號將該觸控感測系統切換為一第一感 測模式或一第二感測模式；當該觸控感測系統處於該第一感測模式時，感測一觸控介面的一第一感測信號與一第二感測信號；當該觸控感測系統處於該第二感測模式時，依據一驅動信號感測該第一感測信號；以及依據該觸控介面的一觸控資訊產生該控制信號，其中該觸控資訊為該第一感測信號與該第二感測信號的至少其中之一。
17. 如申請專利範圍第16項所述之觸控感測方法，更包括依據一外部指令產生該控制信號。