TWI469017B - Capacitive touch device and its method for saving power consumption - Google Patents

Capacitive touch device and its method for saving power consumption Download PDF

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Description

節省功率消耗的電容式觸控裝置及其方法
本發明係有關一種電容式觸控裝置，特別是關於一種節省功率消耗的電容式觸控裝置及其方法。
在傳統應用上，大尺寸電容式觸控螢幕皆使用表面電容式(surface capacitive)感測技術，但表面電容式感測技術是利用流向銀幕各端點的一組電流不同來判別手指的位置，因此當觸碰觸控面板之手指數為二指以上時，回報電流組數仍為一組，故僅能辨別一組絕對座標位置，例如在二維矩陣時僅能回報一組X,Y參數，因而無法達到多指觸控的功能。
所有觸點可定位(All Points Addressable；APA)型陣列電容式感測技術雖然可以達到多指觸控的功能，但是其需要對每個點感測器(Point Sensor)進行充放電的動作，以矩陣形狀的觸控面板來說，當X軸及Y軸的感應線(trace)增加時，APA型陣列電容式的像素數目將急劇增加，因而造成取像速度(frame rate)下降，故不適用於大尺寸觸控面板的應用。
另一種軸交錯(Axis Intersect；AI)型陣列電容式感測技術也同樣能達到多指觸控的功能。圖1顯示傳統應用在小尺寸觸控面板的AI型陣列電容式感測技術，其包括一小尺寸觸控面板10以及一AI型陣列電容式觸控IC 12掃 描觸控面板10，以一最大可支援掃描22條感應線的AI型陣列電容式觸控IC 12為例來說，雖然應用在X軸及Y軸各有10條感應線TRX1~TRX10及TRY1~TRY10的小尺寸觸控面板10時取像速度還不錯，但是若要將AI型陣列電容式觸控IC 12應用於X軸及Y軸各有40條感應線TRX1~TRX40及TRY1~TRY40的大尺寸觸控面板14時，如圖2所示，則必須增加AI型陣列電容式觸控IC 12可掃描的總感應線數量，然而，觸控IC 12每次對電容充放電所花費的時間佔整體觸控面板應用上的取像速度的比例非常大，也就是說取像速度問題主要由IC 12每個框(frame)對電容充放電所決定，故以增加可掃描感應線數的方法應用於大尺寸觸控面板14將會有一非常大的缺點，就是整體應用上的取像速度將會嚴重下降，進而影響應用端的效能。
本發明的目的，在於提出一種節省功率消耗的電容式觸控裝置及其方法。
根據本發明，一種節省功率消耗的電容式觸控裝置包括一積體電路掃描一觸控面板以及一第二積體電路運算來自該第一積體電路的掃描資料，其中該第一積體電路在一預設時間內未偵測到物件進入其所負責的掃描區域時，進入休眠模式以節省功率消耗。該第二積體電路也可以參與掃描該觸控面板的工作。
圖3顯示使用二顆以上陣列電容式觸控IC的電容式觸控裝置20，其中四顆AI型陣列電容式觸控IC 24、26、28及30作為副觸控IC用以掃描大尺寸的觸控面板22，假設觸控面板22具有80條感應線，副觸控IC 24、26、28及30各負責掃描20條感應線以提高取像速度，其中每一副觸控IC 24、26、28及30可以只負責掃描一個軸向或一個以上的軸向，主觸控IC 32接收來自副觸控IC 24、26、28及30的掃描資料並進行最後整體運算，之後主觸控IC 32再針對所需要的應用進行後續的動作，主觸控IC 32也控制電容式觸控裝置20的整體運作並且還負責與外部溝通，如果有需要主觸控IC 32也可以參與掃描工作，如虛線所示，而副觸控IC 24、26、28及30也可以加入部分運算於其中以降低主觸控IC 32的負荷。
由於手指觸碰觸控面板22的面積相對於大尺寸觸控面板22來說是非常小的，而且在大多數的應用下，多數時間都只在某些區域進行觸碰操作，因此多數的副觸控IC 24、26、28及30在大部分的時間可以進入休眠模式(suspend mode)以利省電，例如，當手指長時間沒有進入某副觸控IC 24、26、28及30所負責的掃描區域時，該副觸控IC 24、26、28及30即進入休眠模式，副觸控IC 24、26、28及30在進入休眠模式後將間隔較長的時間才掃描一次所負責的掃描區域，例如，副觸控IC 24、26、28及 30在正常模式下大約4ms掃描一次，在進入休眠模式後副觸控IC 24、26、28及30約40ms掃描一次。
圖4顯示加入休眠模式使整體功率消耗下降的實施例，在電容式觸控裝置40中，使用2N 顆AI型陣列電容式觸控IC 42、44、46、48、50及52作為副觸控IC用以掃描觸控面板(圖中未示)產生掃描資料，當手指長時間沒有進入某副觸控IC 42、44、46、48、50及52所負責的掃描區域時，該副觸控IC 42、44、46、48、50及52將進入休眠模式以降低掃描頻率，進而節省功率消耗，主觸控IC 54輸出時脈CLK給每一顆副觸控IC 42、44、46、48、50及52，並讀取副觸控IC 42、44、46、48、50及52內的掃描資料以進行運算，由於在此實施例中副觸控IC 42、44、46、48、50及52各包含接腳PN[M－1：0]用以送出包含掃描資料的信號SDA[M－1：0]給主觸控IC 54，而且副觸控IC 42、44、46、48、50及52的接腳PN[M－1：0]是連接在一起並連接至主觸控IC 54，故為了避免各副觸控IC 52、54、56及58的資料互相影響，主觸控IC 54送出位址信號Addr[N－1：0]給各副觸控IC 42、44、46、48、50及52以決定要輸出掃描資料的副觸控IC，例如，當目前接腳Addr[N－1：0]為0時，表示由副觸控IC 42傳送掃描資料給主觸控IC 54，此時其餘的副觸控IC 44、46、48、50及52接腳的PN[M－1：0]皆處於高阻抗或浮接狀態，此外，主觸控IC 54還輸出信號Typesel[K－1：0]給副觸控IC 42、44、46、48、50及52以選擇資料格式，下拉電阻RPL 連 接在副觸控IC 42、44、46、48、50及52的每一隻接腳PN[M－1：0]與地端GND之間。
在主觸控IC 54欲讀取副觸控IC 42、44、46、48、50及52內的掃描資料時，副觸控IC42、44、46、48、50及52將先送出幾個時序的密碼(password)作為封包起始確認碼。圖5以傳輸資料為一位元，即M＝1的情形為例，正常情形下副觸控IC所傳給主觸控IC信號SDA[M－1：0]的時序圖，其中波形60為信號SDA[M－1：0]，波形62為時脈CLK，在圖5的實施例中，信號SDA[M－1：0]為1位元而密碼為2個時序，當副觸控IC 42、44、46、48、50及52偵測到位址信號Addr[N－1：0]指向自己時，即把信號SDA[M－1：0]拉起，等待主觸控IC 54送出時脈CLK以改變資料，而主觸控IC 54在時脈正緣時讀取資料，故在正常傳輸模式下，主觸控IC 54要先偵測到信號SDA[M－1：0]有先為”1”再為”0”的起始確認碼後才開始讀取資料。當手指長時間沒有進入某副觸控IC 42、44、46、48、50及52所負責的掃描區域時，該副觸控IC 42、44、46、48、50及52將進入休眠模式而間隔較長的時間才掃描一次所負責的區域，雖然該副觸控IC 42、44、46、48、50及52進入休眠模式，但主觸控IC 54還是每個框(frame)要一次資料，又由前述可知，只有當副觸控IC 42、44、46、48、50及52知道主觸控IC 54給定的位址信號Addr[N－1：0]指向自己時才將信號SDA[M－1：0]設定為”0”或”1”，其餘皆處於高阻抗或浮接狀態，因此當主觸控IC 54向某副觸控IC 要求資料時，例如副觸控IC 42，若該副觸控IC 42正處於休眠模式而無法回應時，下拉電阻RPL 即可將此時接腳PN[M－1：0]上的準位拉為”0”，使得主觸控IC 54偵測到信號SDA[M－1：0]上並無為”10”的起始確認碼，進而跳過副觸控IC 42而向下顆副觸控IC 44要求資料回報。
10‧‧‧觸控面板
12‧‧‧觸控IC
14‧‧‧觸控面板
20‧‧‧電容式觸控裝置
22‧‧‧觸控面板
24‧‧‧觸控IC
26‧‧‧觸控IC
28‧‧‧觸控IC
30‧‧‧觸控IC
32‧‧‧觸控IC
40‧‧‧電容式觸控裝置
42‧‧‧觸控IC
44‧‧‧觸控IC
46‧‧‧觸控IC
48‧‧‧觸控IC
50‧‧‧觸控IC
52‧‧‧觸控IC
54‧‧‧觸控IC
60‧‧‧信號SDA[M－1：0]的波形
62‧‧‧時脈CLK的波形
圖1顯示傳統應用在小尺寸觸控面板的AI型陣列電容式感測技術；圖2顯示傳統應用在大尺寸觸控面板的AI型陣列電容式感測技術；圖3顯示使用二顆以上陣列電容式觸控IC的電容式觸控裝置；圖4顯示加入休眠模式使整體功率消耗下降的實施例；以及圖5為正常情形下副觸控IC所傳給主觸控IC的信號SDA[M－1：0]的時序圖
40‧‧‧電容式觸控裝置
42‧‧‧觸控IC
44‧‧‧觸控IC
46‧‧‧觸控IC
48‧‧‧觸控IC
50‧‧‧觸控IC
52‧‧‧觸控IC
54‧‧‧觸控IC

Claims (12)

  1. 一種節省功率消耗的電容式觸控裝置，包括：一觸控面板；多個第一積體電路，各自掃描該觸控面板中其所負責的掃描區域；以及一第二積體電路，運算來自該多個第一積體電路的掃描資料；其中，該多個第一積體電路在一預設時間內未偵測到物件進入其所負責的掃描區域時，進入休眠模式以降低其所負責的掃描區域的掃描頻率。
  2. 如請求項1之電容式觸控裝置，其中該多個第一積體電路各自包括至少一接腳用以輸出該掃描資料。
  3. 如請求項2之電容式觸控裝置，其中該第二積體電路更包括偵測該至少一接腳之準位以判斷是否讀取該掃描資料。
  4. 如請求項3之電容式觸控裝置，更包括一電阻連接在該至少一接腳及一參考電壓之間，用以將該多個第一積體電路中處於該休眠模式的第一積體電路的該至少一接腳的準位拉至該參考電壓。
  5. 如請求項1之電容式觸控裝置，其中該多個第一積體電路包括軸交錯型陣列電容式觸控積體電路。
  6. 如請求項1之電容式觸控裝置，其中該第二積體電路輸出一選擇信號決定該多個第一積體電路的該掃描資料的資料格式。
  7. 如請求項1之電容式觸控裝置，其中該第二積體電路更包括輸出一時脈給該多個第一積體電路。
  8. 如請求項1之電容式觸控裝置，其中該第二積體電路更包括掃描該觸控面板。
  9. 一種節省電容式觸控裝置功率消耗的方法，該電容式觸控裝置包含一觸控面板、多個第一積體電路各自掃描該觸控面板中其所負責的掃描區域以及一第二積體電路運算來自該多個第一積體電路的掃描資料，該方法包括下列步驟：以一高頻率掃描有物件進入的掃描區域；以及以一低頻率掃描在一預設時間內未偵測到物件進入的掃描區域。
  10. 如請求項9之方法，更包括由該多個第一積體電路提供一確認碼以供該第二積體電路判斷是否讀取該掃描資料。
  11. 如請求項9之方法，更包括決定該掃描資料的資料格式。
  12. 如請求項9之方法，更包括由該第二積體電路提供時脈給該多個第一積體電路。
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