TWI768734B

TWI768734B - 觸控裝置以及其觸控筆

Info

Publication number: TWI768734B
Application number: TW110106928A
Authority: TW
Inventors: 林一帆; 洪家裕
Original assignee: 奕力科技股份有限公司
Priority date: 2021-02-26
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2022-06-21
Also published as: US11543901B2; TW202234213A; US20220276727A1

Abstract

一種觸控裝置以及其觸控筆被提出。觸控筆包括收發器以及控制器。控制器基於收發器接收的需求信號以產生多個資料項目，並在每一資料項目中，依據觸控筆的至少一操作狀態以產生至少一狀態資料信號。其中，控制器使收發器選擇多個第一時間區間的至少其中之一選中時間區間來發送至少一狀態資料信號至一主機，並在至少一選中時間區間外的至少一其餘時間區間中傳輸至少一一般資料信號。其中至少一狀態資料信號與至少一一般資料信號的頻率不相同。

Description

觸控裝置以及其觸控筆

本發明是有關於一種觸控裝置以及其觸控筆，且特別是有關於一種可有效提升觸控筆的操作狀態的相關資訊的傳輸效率的觸控裝置以及其觸控筆。

在現今的觸控技術中，提供主動式的觸控筆來執行對電子裝置的觸控操作動作，已成為一種主要的趨勢。

在習知的技術領域中，觸控筆可在多個資料項目中，透過固定頻率且具有不同相位差的方式，以多個位元的數碼值，來將觸控筆的操作狀態傳送給主機。主機則需要針對資料項目的完整的資料封包進行解碼，才能正確得知觸控筆的操作狀態。

也就是說，習知技術的觸控裝置中，主機無法在最快的時間內，獲知觸控筆的操作狀態。使主機無法快速的對觸控筆的操作狀態產生回應，降低使用者在使用上的流暢度。

本發明提供一種觸控裝置以及其觸控筆，可有效提升觸控筆的操作狀態的相關資訊的傳輸效率。

本發明的觸控筆包括收發器以及控制器。控制器耦接收發器。控制器基於收發器接收的需求信號以產生多個資料項目，並在每一資料項目中，依據觸控筆的至少一操作狀態以產生至少一狀態資料信號。其中，控制器使收發器選擇多個第一時間區間的至少其中之一選中時間區間來發送該至少一狀態資料信號至一主機，並在至少一選中時間區間外的至少一其餘時間區間中傳輸至少一一般資料信號。其中至少一狀態資料信號與至少一一般資料信號的頻率不相同。

本發明的觸控裝置包括如上所述的觸控筆以及主機。主機發送需求信號，接收資料項目，並接收選中項目中的至少一狀態資料信號；以及，檢測至少一狀態資料信號的頻率以及相位來獲知該觸控筆的至少一操作狀態。

基於上述，本發明實施例中，觸控筆使表示操作狀態的狀態資料信號，以於一般資料信號具有不相同頻率的方式，設置在被傳送的一資料項目中的任一或多個時間區間中。如此一來，當主機接收到具有不同頻率的狀態資料信號時，可立刻透過檢測狀態資料信號的相位來獲知觸控筆的操作狀態，可提升主機對應觸控筆的操作狀態所需進行回應的回應速度。

請參照圖1，圖1繪示本發明一實施例的觸控筆的示意圖。觸控筆100包括控制器110以及收發器120。控制器110耦接收發器120。控制器110可基於收發器120接收的需求信號以產生多個資料項目。並且，控制器110在資料項目的選中項目中，可依據觸控筆的至少一操作狀態以產生至少一狀態資料信號。

在此請同步參照圖1以及圖2，其中圖2繪示本發明圖1實施例的觸控筆100的信號收發狀態的示意圖。觸控筆100可透過收發器120在時間TA中接收由主機發送的需求信號UPL。接著，觸控筆100可基於需求信號UPL，在接續的多個時間T1~TN分別發送多個資料項目TM1~TMN。其中，在每二相鄰的資料項目TM1~TMN對應的發送時間T1~TN間，分別具有時間間隔tI1~tIN。

另外，控制器110並依據觸控筆100的一個或多個操作狀態，以產生對應的一個或多個狀態資料信號。控制器110並可在每一個資料項目TM1~TMN中，可均傳送所產生的狀態資料信號。或者，資料項目TM1~TMN中的部分，用以傳送狀態資料信號。

以下請同步參照圖1以及圖3A，圖3A繪示本發明圖1實施例的觸控筆100的狀態資料信號的一傳送方式的示意圖。在圖3A中，以資料項目TM1來做為範例，控制器110可透過收發器120，在資料項目TM1中，在時間區間TPI中發送基準信號BS，並在時間區間TPI後的多個時間區間TP1~TPn+1中，依序發送狀態資料信號SPC1以及多個一般資料信號GD1~GDn。其中，時間區間TPI的長度可以與時間區間TP2~TPn+1中的任一相同。在本實施例中，狀態資料信號SPC1可用以指示觸控筆的懸浮（hover）狀態、接觸（ink）狀態、按鍵按壓狀態以及電量狀態中的至少其中之一，或是其他觸控筆資訊及其他觸控筆狀態變化。

值得一提的，本發明實施例中的狀態資料信號所對應的觸控筆100的操作狀態，可以依據設計者來自行設定，不限於上述說明的多個狀態。隨著觸控筆100所提供的功能的複雜化，設計者可以設定觸控筆100更多不同的特定的操作狀態，並據以產生對應的狀態資料信號。

在此請注意，為了區別狀態資料信號SPC1以及一般資料信號GD1~GDn，控制器110可使所產生的狀態資料信號SPC1的頻率，與一般資料信號GD1~GDn的每一者的頻率不相同。其中，狀態資料信號SPC1的頻率可以高於一般資料信號GD1~GDn的每一者的頻率，或者，狀態資料信號SPC1的頻率可以低於一般資料信號GD1~GDn的每一者的頻率。在此，狀態資料信號SPC1的頻率也可以為0。也就是說，狀態資料信號SPC1也可以是一直流電壓。

附帶一提的，在本實施例中，基準信號BS的頻率可以與一般資料信號GD1~GDn的每一者的頻率相同。其中，基準信號BS可以為提供一基準相位的週期信號，一般資料信號GD1~GDn的每一者則可以具有與基準信號BS相同或不相同的相位。控制器110可透過一般資料信號GD1~GDn的每一者與基準信號BS間的相位差異，來表示一般資料信號GD1~GDn的數碼值。

在本實施例中，一般資料信號GD1~GDn可用數碼值或非數碼值以表示觸控筆100的位置資訊、筆觸壓力值、筆桿握力值、座標資訊、按鍵狀態、中斷訊號、傾斜角度、加速度資訊、保留資料以及觸控筆的識別資訊等至少其中之一。

此外，在本發明實施例中，用以傳送狀態資料信號SPC1的時間區間TP1的時間長度，未必需要與狀態資料信號SPC1的頻率相關聯。在實施上，狀態資料信號SPC1對應的時間區間TP1的時間長度可以長於、等於或短於傳送一般資料信號（例如資料信號GD1）的時間區間TP2的時間長度，沒有特別的限制。

以下請同步參照圖1、圖3B以及圖3C，圖3B以及圖3C繪示本發明圖1實施例的觸控筆100的狀態資料信號的多個不同傳送方式的示意圖。在圖3B中，狀態資料信號SPC1可不限於在時間區間TP1中被傳送，並也可以在時間區間TP3中被傳送。也就是說，在本發明實施例中，一般資料信號GD1~GDn並不需要在連續的多個時間區間中進行傳送。狀態資料信號SPC1也可以被插入在多個一般資料信號GD1~GDn間，並依序被傳送。

另外，在圖3C中，在一個資料項目（例如資料項目TM1）中，也可以傳送多個狀態資料信號SPC1以及SPC2。其中，狀態資料信號SPC1以及SPC2以及一般資料信號GD1~GDn可在時間區間TP1~TPn+2中進行傳送。其中，狀態資料信號SPC1以及SPC2可分別在不連續的時間區間TP2以及TP4中被傳送。或者，在本發明其他實施例中，狀態資料信號SPC1以及SPC2也可以在連續的任二時間區間中被傳送，沒有一定的限制。

在本實施例中，狀態資料信號SPC1以及SPC2可以分別對應觸控筆100的兩個不同的操作狀態。並且，狀態資料信號SPC1以及SPC2可以具有不相同的頻率，以分別對應不同的操作狀態。或者，狀態資料信號SPC1以及SPC2可以具有相同的頻率，但具有不相同的相位，也可有效表現出觸控筆100的兩個不同的操作狀態。

在本實施例中，控制器110可以是透過硬體描述語言（Hardware Description Language, HDL）或是其他任意本領域具通常知識者所熟知的數位電路的設計方式來進行設計，並透過現場可程式邏輯門陣列（Field Programmable Gate Array, FPGA）、複雜可程式邏輯裝置（Complex Programmable Logic Device, CPLD）或是特殊應用積體電路（Application-specific Integrated Circuit, ASIC）的方式來實現的硬體電路。控制器110可以是具運算能力的處理器，透過執行韌體程式來實現。或者，控制器110也可以應用類比電路的方式來進行建構。收發器120可以由本領域具通常知識者所熟知的收發電路來實施。

以下請參照圖4A以及圖4B，圖4A以及圖4B分別繪示本發明實施例的觸控筆操作的發送信號的波形圖。在圖4A中，在一資料項目中，觸控筆可在時間區間TPI中發送基準信號BS，其中基準信號BS為週期性信號，並可具有第一頻率以及第一相位。在時間區間TPI後的時間區間TP1中，觸控筆可發送狀態資料信號SPC1，其中狀態資料信號SPC1同樣為週期性信號，並具有第二頻率。在本實施例中，第一頻率低於第二頻率。在本實施例中，具有相對高的第二頻率的狀態資料信號SPC1可用以表示觸控筆為懸浮狀態。在本發明其他實施例中，狀態資料信號SPC1也可以為具有相對低頻率（低於第一頻率）的信號，或者，狀態資料信號SPC1也可以為一直流電壓。在此，狀態資料信號SPC1可以為等於第一電壓或第二電壓的直流電壓（頻率為0赫茲），其中的第一電壓大於第二電壓。

此外，在時間區間TP1後的時間區間TP2~TP4中，觸控筆可依序發送一般資料信號GD1~GD3。一般資料信號GD1~GD3皆為週期性信號，並接具有與基準信號BS相同的第一頻率。在本實施例中，一般資料信號GD1~GD3與基準信號BS分別具有不同的多個相位差。例如，基準信號BS的相位為0 ^o，一般資料信號GD1~GD3的相位則可分別90 ^o、180 ^o以及270 ^o。一般資料信號GD1~GD3例如可分別表示數位碼10、00以及01（二進位）。在其他實施例中，資料信號GD2~GD3也不必要與基準信號BS進行相位比較。可以使資料信號GD2~GD3與相鄰的前一個資料信號進行相位比較，以獲得資料信號GD2~GD3的數位碼。

上述的實施例是以四相移位鍵控（Quadrature Phase Shift Keying, QPSK）的方式來進行資料傳輸。本發明實施例並不限於此，資料信號GD1~GD3的數位碼也應用二相移位鍵控（Binary Phase Shift Keying, BPSK）的方式來進行資料傳輸，或其他本領域具通常知識者所熟知的相關技術來進行資料傳輸，沒有一定的限制。

上述關於一般資料信號GD1~GD3的相位與所表示的數碼值的對應關係，可以由設計者自行決定，並沒有固定的限制。上述的說明僅只是說明用範例，不用以限制本發明的實施範疇。

在圖4B中，在一資料項目中，觸控筆可在時間區間TPI中發送基準信號BS，其中基準信號BS為週期性信號，並可具有第一頻率以及第一相位。在時間區間TPI後的時間區間TP1中，觸控筆可發送狀態資料信號SPC2，其中狀態資料信號SPC2同樣為週期性信號，並具有第二頻率。在本實施例中，第一頻率低於第二頻率。在本實施例中，具有相對高的第二頻率的狀態資料信號SPC2可用以表示觸控筆與主機（觸控板）的按鍵狀態，或其他種類的狀態資料。

在本實施例中，狀態資料信號SPC2的頻率可以與圖4A的狀態資料信號SPC1的相同。但狀態資料信號SPC2可以具有與狀態資料信號SPC1不相同的相位。在本發明其他實施例中，狀態資料信號SPC2的頻率則可以與狀態資料信號SPC1不相同。

以下請參照圖5，圖5繪示本發明一實施例的觸控裝置的示意圖。觸控裝置500包括觸控筆510以及主機520。觸控筆510的架構在圖1實施例已有詳細的說明，在此不多贅述。主機520包括控制電路521、主控制器522、收發器523、觸控介面524、顯示器525以及記憶體526。觸控介面524可以是一觸控面板。其中，顯示器525以及觸控介面524可相互整合以產生一觸控顯示面板。收發器523耦接至觸控介面524，並透過觸控介面524與觸控筆510執行信號的收發動作。控制電路521耦接在主控制器522以及收發器523間。控制電路521可用以檢測觸控筆510所發出的狀態資料信號以及一般資料信號。控制電路521可判斷的一般資料信號的相位來獲得觸控筆510的一般資料。控制電路521並可判斷狀態資料信號的頻率以及相位來獲知觸控筆510的一個或多個操作狀態。

控制電路521可將所判斷出的觸控筆510的操作狀態傳送至主控制器522。主控制器522並可依據所獲得的操作狀態來執行對應的至少一應用操作。

附帶一提的，記憶體526耦接至主控制器522以及收發器523。記憶體526可用以提供主控制器522以及收發器523執行任意動作時所需的任意資訊。

在本實施例中，收發器523包括發射電路5231、接收電路5232以及選擇器電路5233。發射電路5231耦接至控制電路521以及選擇器電路5233，用以透過選擇器電路5233以發送信號至觸控介面524及觸控筆510。在本實施例中，發射電路5231可用以發送需求信號至觸控筆510。接收電路5232耦接至控制電路521以及選擇器電路5233，透過選擇器電路5233以及觸控介面524以接收觸控筆510所發出的信號，例如多個資料項目。

選擇器電路5233並耦接至控制電路521。選擇器電路5233依據控制電路521產生的操作模式信號MOD以使接收電路5232（透過端點R）或發射電路5231（透過端點T）耦接至觸控介面524。選擇器電路5233可依據操作模式信號MOD以使收發器523執行信號的傳送或接收動作。

在本實施例中，控制電路521可以為數位電路及/或任意形式的類比電路，並可針對狀態資料信號以及一般資料執行頻率以及相位檢測動作，並據以獲得相對應的資料。另外，主控制器522可以利用本領域具通常知識者所熟知的任意形式具運算能力的處理器來實施，沒有固定的限制。記憶體526可以為動態隨機存取記憶體、靜態隨機存取記憶體、非揮發性記憶體、或上述記憶體的組合，沒有固定的限制。此外，發射電路5231、接收電路5232以及選擇器電路5233也皆可應用本領域具通常知識者所熟知的相關電路來實施，沒有特別的限定。

綜上所述，本發明實施例中，觸控筆在每一個資料項目的傳輸動作中，皆透過具有與一般資料信號不同頻率的狀態資料信號，來將觸控筆的操作狀態告知主機。如此一來，主機可以快速且準確的掌握到觸控筆的操作狀態，可快速反應使用者在觸控筆上所執行的操作，提升使用者的體驗感受。

100、510:觸控筆 110:控制器 120:收發器 500:觸控裝置 520:主機 521:控制電路 522:主控制器 523:收發器 524:觸控介面 525:顯示器 526:記憶體 BS:基準信號 GD1~GDn:一般資料信號 SPC1、SPC2:狀態資料信號 T、R:端點 TM1~TMN:資料項目 T1~TN:時間 tI1~tIN:時間間隔 TPI、TP1~TPn+2:時間區間 UPL:需求信號

圖1繪示本發明一實施例的觸控筆的示意圖。圖2繪示本發明圖1實施例的觸控筆100的信號收發狀態的示意圖。圖3A繪示本發明圖1實施例的觸控筆100的狀態資料信號的一傳送方式的示意圖。圖3B以及圖3C繪示本發明圖1實施例的觸控筆100的狀態資料信號的多個不同傳送方式的示意圖。圖4A以及圖4B分別繪示本發明實施例的觸控筆操作的發送信號的波形圖。圖5繪示本發明一實施例的觸控裝置的示意圖。

BS:基準信號

GD1~GDn:一般資料信號

SPC1:狀態資料信號

TM1:資料項目

TPI、TP1~TPn+1:時間區間

Claims

一種觸控筆，包括：一收發器；以及一控制器，耦接該收發器，基於該收發器接收的一需求信號以產生多個資料項目，並在每一該些資料項目，依據該觸控筆的至少一操作狀態以產生至少一狀態資料信號，其中，對應每一該些資料項目，該控制器使該收發器選擇多個第一時間區間的至少其中之一選中時間區間來發送該至少一狀態資料信號至一主機，並在該至少一選中時間區間外的至少一其餘時間區間中傳輸至少一一般資料信號，其中該至少一狀態資料信號與該至少一一般資料信號的頻率不相同。
如請求項1所述的觸控筆，其中該觸控筆的該至少一操作狀態包括一懸浮狀態、一接觸狀態、一按鍵按壓狀態以及一電量狀態中的至少其中之一。
如請求項1所述的觸控筆，其中該控制器並使該收發器在該些第一時間區間前的一第二時間區間發送一基準信號，其中該基準信號的頻率等於該至少一一般資料信號的頻率。
如請求項1所述的觸控筆，其中在該至少一狀態資料信號中，該至少一狀態資料位於不同的選中時間區間。
如請求項1所述的觸控筆，其中該至少其中之一選中時間區間的時間長度與該至少一其餘時間區間的時間長度不相同。
一種觸控裝置，包括：一觸控筆，包括：一第一收發器，接收一需求信號；以及一第一控制器，基於該需求信號以產生多個資料項目，依據該觸控筆的至少一操作狀態以產生至少一狀態資料信號，其中，在每一該些資料項目中，該控制器選擇多個第一時間區間的至少其中之一選中時間區間來發送該至少一狀態資料信號，並在該至少一選中時間區間外的至少一其餘時間區間中傳輸至少一一般資料信號，其中該至少一狀態資料信號與該至少一一般資料信號的頻率不相同；以及一主機，發送該需求信號，接收該些資料項目，並用以：接收該些資料項目中的其中之一的該至少一狀態資料信號，檢測該至少一狀態資料信號的頻率以及相位來獲知該觸控筆的該至少一操作狀態。
如請求項6所述的觸控裝置，其中該觸控筆的該至少一操作狀態包括一懸浮狀態、一接觸狀態、一按鍵按壓狀態以及一電量狀態中的至少其中之一。
如請求項6所述的觸控裝置，其中該第一控制器並使該第一收發器在該些第一時間區間前的一第二時間區間發送一基準信號，其中該基準信號的頻率等於該至少一一般資料信號的頻率。
如請求項6所述的觸控裝置，其中在該至少一狀態資料信號中，該至少一狀態資料位於不同的選中時間區間。
如請求項6所述的觸控裝置，其中該至少其中之一選中時間區間的時間長度與該至少一其餘時間區間的時間長度相同或不相同。
如請求項6所述的觸控裝置，其中該主機包括：一第二收發器，用以傳送該需求信號或接收該些資料項目；一控制電路，耦接該收發器，用以檢測該至少一狀態資料信號的頻率以及相位來獲知該觸控筆的該至少一操作狀態；以及一觸控介面，耦接該觸控筆。
如請求項11所述的觸控裝置，其中該主機更包括：一主控制器，耦接該控制電路，用以依據該至少一操作狀態以執行至少一應用操作。
如請求項11所述的觸控裝置，其中該第二收發器包括：一接收電路，接收該些該些資料項目；一發射電路，發射該需求信號；以及一選擇器電路，耦接至該接收電路、該發射電路以及該控制器電路，依據一操作模式信號以使該接收電路或該發射電路耦接至該觸控介面。
如請求項6所述的觸控裝置，其中該主機更包括一顯示器，與該觸控介面相整合以形成一觸控顯示面板。