电容触控装置的制作方法
本发明有关一种交互式输入设备，更特别有关一种电容触控装置、电容通信装置及通信系统。
背景技术：
电容式传感器(capacitivesensor)通常包含用于感测手指的一对电极。当手指存在时会造成所述一对电极间的电荷转移(chargetransfer)量发生改变，因此可根据电压值变化来检测手指的存在与否。将多个电极对阵列排列则可形成感测阵列。
图1a及图1b为一种已知电容式传感器的示意图，其包含第一电极91、第二电极92、驱动电路93以及检测电路94。所述驱动电路93用于输入驱动信号至所述第一电极91，所述第一电极91及所述第二电极92间会产生电场以将电荷转移至所述第二电极92。所述检测电路94则可检测所述第二电极92的电荷转移量。
当手指存在时，例如以等效电路8来表示，所述手指会干扰所述第一电极91及所述第二电极92间的电场而降低电荷移转量。所述检测电路94则可检测到电压值变化，如此便可藉以判断所述手指的存在。
此外，当另一电容式传感器靠近时，也能够改变所述第一电极91及所述第二电极92间的电场而改变电荷移转量。所述检测电路94同样可检测到电压值变化，如此便可藉以判断所述另一电容式传感器的存在。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提出一种可检测碰触事件以及进行近场通信的电容触控装置、电容通信装置及通信系统。
本发明提供一种电容触控装置、电容通信装置及通信系统，其可根据两个检测分量的向量范数变化判定碰触事件并根据检测信号的相位变化进行近场通信。
本发明还提供一种电容触控装置、电容通信装置及通信系统，其具有较长的可传输距离。
本发明提供一种电容触控装置，用于与外部触控面板进行近场通信。所述电容触控装置包含触控面板以及驱动电路。所述触控面板独立于所述外部触控面板，包含多个驱动电极及多个接收电极，其中所述多个驱动电极用于与所述外部触控面板形成耦合电场以透过所述耦合电场传送传输数据至所述外部触控面板。所述驱动电路耦接所述多个驱动电极其中之一，用于输出固定相位驱动信号或相位调制驱动信号至所耦接的所述驱动电极，其中所述相位调制驱动信号为所述传输数据经相位调制而产生。
本发明还提供一种通信系统，包含第一触控面板以及第二触控面板。所述第二触控面板包含多个驱动电极、多个接收电极、第二驱动电路、第二检测电路及第二处理单元。所述多个驱动电极及所述多个接收电极用于与所述第一触控面板形成耦合电场，且所述多个接收电极用于根据所述耦合电场分别输出第二检测信号。所述第二驱动电路耦接所述多个驱动电极其中之一，用于输出固定相位驱动信号或相位调制驱动信号至所耦接的所述驱动电极。所述第二检测电路耦接与所述第二驱动电路耦接的所述驱动电极相关的所述接收电极，用于利用两个信号分别调制所述第二检测信号以产生两个检测分量。所述第二处理单元用于根据所述两个检测分量求得向量范数以判断碰触事件。
本发明还提供一种电容通信装置，包含至少一接收电极、检测电路以及处理单元。所述至少一接收电极用作为接收天线并用于与外部电场形成耦合电场，且所述接收电极用于根据所述耦合电场输出检测信号。所述检测电路耦接所述至少一接收电极，用于利用两个信号分别调制所述检测信号以产生两个检测分量。所述处理单元用于根据所述两个检测分量求得相位值以解码出传输数据。
本发明某些实施例的电容触控装置、电容通信装置及通信系统中，所述相位调制驱动信号可为相位移键调制(psk)信号或差分相位移键调制(dpsk)信号。所述相位移键调制(psk)信号可为二元相位移键调制(bpsk)信号、正交相位移键调制(qpsk)信号、8-psk调制信号或16-psk调制信号。所述差分相位移键调制(dpsk)信号可为差分二元相位移键调制(dbpsk)信号、差分正交相位移键调制(dqpsk)信号、d-8psk调制信号或d-16psk调制信号。
为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所附图示，详细说明如下。此外，于本发明中，相同的构件以相同的符号表示，在此提前说明。
附图说明
图1a-1b为已知电容式传感器的方块示意图；
图2为本发明一实施例的电容式触控感测装置的示意图；
图3a-3b为本发明某些实施例的电容式触控感测装置的示意图；
图4为本发明一实施例的电容式触控感测装置中，向量范数与阈值的示意图；
图5为本发明另一实施例的电容式触控感测装置的示意图；
图6为图5的电容式触控感测装置的运作流程图；
图7为本发明一实施例的通信系统的方块示意图；
图7a为正交相位移键控相位调制的示意图；
图8为本发明实施例的通信系统的另一方块示意图；
图9为本发明一实施例的通信系统的运作示意图；
图10为本发明一实施例的通信系统的运作时序图；
图11a-11c为驱动电极与接收电极间的电场示意图；
图12为本发明一实施例的通信系统的通信方法的流程图。
附图标记说明
400第一电容触控装置
500第二电容触控装置
401、501触控感测区域
dc近场通信距离
ec耦合电场
data传输数据
具体实施方式
请参照图2所示，其显示本发明实施例的电容式触控感测装置的示意图。本实施例的电容式触控感测装置包含感测单元10、驱动单元12、检测电路13以及处理单元14。所述电容式触控感测装置通过判断所述感测单元10的电荷变化来检测对象(例如，但不限于，手指或金属片)是否接近所述感测单元10。
所述感测单元10包含第一电极101(例如驱动电极)及第二电极102(例如接收电极)，且当电压信号输入至所述第一电极101时，所述第一电极101与所述第二电极102间可产生电场以形成耦合电容103。所述第一电极101与所述第二电极102可适当配置而并无特定限制，只要能形成所述耦合电容103即可(例如通过介电层)；其中，所述第一电极101与所述第二电极102间产生电场及所述耦合电容103的原理已为已知，故于此不赘述。本发明可消除信号在线电容所造成的相位差对检测结果的干扰。
所述驱动单元12例如为信号产生单元，用于输入驱动信号x(t)至所述感测单元10的第一电极101。所述驱动信号x(t)可为时变信号，例如周期信号。其他实施例中，所述驱动信号x(t)可为曲流信号(meandersignal)，例如弦波，或脉冲信号(例如方波)，但并不以此为限。所述驱动信号x(t)通过所述耦合电容103可耦合检测信号y(t)至所述第二电极102。
所述检测电路13耦接所述感测单元10的第二电极102，用于检测所述检测信号y(t)，并利用两个信号分别调制所述检测信号y(t)以产生一对调制后检测信号作为二维检测向量的两个分量i、q。所述两个信号例如为彼此正交或非正交的连续信号或向量。一实施例中，所述两个信号包含正弦信号及余弦信号；也即，所述两个信号较佳具有不同相位。
所述处理单元14用于计算所述一对调制后检测信号的大小(magnitude)以作为所述二维检测向量(i，q)的向量范数(normofvector)，并比较所述向量范数与阈值th以判断碰触事件(touchevent)。一实施例中，所述处理单元14可利用软件的方式计算出所述向量范数
另一实施例中，所述处理单元14可将二维检测向量的两个分量i及q利用正交振幅位移键控(qask)进行编码，例如16-qask。所述处理单元14中已事前将部分编码对应为碰触事件而另一部分编码对应为未碰触并储存所述编码。当所述处理单元14根据调制后检测信号计算出目前两个分量i及q的qask编码时，即可判定对象是否接近所述感测单元10。
图3a及3b显示本发明实施例的电容式触控感测装置的另一示意图，其显示出所述检测电路13的实施方式。
图3a中，所述检测电路13包含两个乘法器131及131′、两个积分器132及132′、模拟数字转换单元(adc)133，用于处理所述检测信号y(t)以产生二维检测向量(i，q)。所述模拟数字转换单元133用于将所述检测信号y(t)数字化以生成数字化检测信号yd(t)。所述两个乘法器131及131′用于分别将两个信号s1、s2与所述数字化检测信号yd(t)进行调制以产生一对调制后检测信号y1(t)及y2(t)。为了取样所述对调制后检测信号y1(t)及y2(t)，利用所述两个积分器132及132′对所述对调制后检测信号y1(t)及y2(t)进行积分以产生所述二维检测向量(i，q)的两个数字分量i、q；本实施例中，所述两个积分器132及132′可为任何适当积分电路，例如电容器(capacitor)。
图3b中，所述检测电路13包含两个乘法器131及131′、两个积分器132及132′、两个模拟数字转换单元(adc)133及133′，用于处理所述检测信号y(t)以产生二维检测向量(i，q)。所述两个乘法器131及131′用于分别将两个信号，例如此时显示为
所述两个信号除了使用上述的两个连续信号外，也可为两个向量，例如s1＝[10-10]且s2＝[0-101]以简化电路架构。所述两个信号只要是能够简化调制及解调制过程的适当简化向量均可，并无特定限制。
综上所述，本发明实施例的电容式触控感测装置的检测方法包含下列步骤：输入驱动信号至感测单元的第一电极；以两个信号分别调制所述驱动信号通过耦合电容耦合至第二电极的检测信号以产生一对调制后检测信号；以及计算所述对调制后检测信号的大小并据以判断碰触事件。
例如参照图3a所示，所述驱动单元12输入驱动信号x(t)至所述感测单元10的第一电极101后，所述驱动信号x(t)通过所述耦合电容103耦合检测信号y(t)至所述感测单元10的第二电极102。接着，所述模拟数字转换单元133数字化所述检测信号y(t)以产生数字化检测信号yd(t)。所述检测电路13以两个信号s1及s2分别调制所述数字化检测信号yd(t)以产生一对调制后检测信号y1(t)及y2(t)；其中，所述两个信号此时可为两个向量s1＝[10-10]及s2＝[0-101]。所述处理单元14计算所述一对调制后检测信号y1(t)及y2(t)的大小并据以判断碰触事件；其中，计算所述对调制后检测信号y1(t)及y2(t)的大小的方式例如可参照图4及其相关说明。此外，在计算所述对调制后检测信号y1(t)及y2(t)的大小前，可利用所述积分器132及/或132′积分所述对调制后检测信号y1(t)及y2(t)，接着输出所述二维检测向量(i，q)的两个数字分量i、q。
例如参照图3b所示，所述驱动单元12输入驱动信号x(t)至所述感测单元10的第一电极101后，所述驱动信号x(t)通过所述耦合电容103耦合检测信号y(t)至所述感测单元10的第二电极102。接着，所述检测电路13以两个信号s1及s2分别调制所述检测信号y(t)以产生一对调制后检测信号y1(t)及y2(t)。所述处理单元14计算所述对调制后检测信号y1(t)及y2(t)的大小并据以判断碰触事件；其中，计算所述对调制后检测信号y1(t)及y2(t)的大小的方式例如可参照图4及其相关说明。此外，在计算所述对调制后检测信号y1(t)及y2(t)的大小前，可利用所述积分器132及/或132′积分所述对调制后检测信号y1(t)及y2(t)后，由所述模拟数字转换单元133及/或133′进行数字化以输出所述二维检测向量(i，q)的两个数字分量i、q。
请参照图5所示，其显示本发明另一实施例的电容式触控感测装置的示意图。阵列排列的多个感测单元10可形成电容感测阵列，其每一列感测单元10由驱动单元121-12n驱动且所述检测电路13通过多个开关组件sw1-swm其中之一检测每一行感测单元10的输出信号。如图5所示，驱动单元121用于驱动第一列感测单元1011-101m；驱动单元122用于驱动第二列感测单元1021-102m；…；驱动单元12n用于驱动第n列感测单元10n1-10nm；其中，n及m为正整数且其数值可根据电容感测阵列的尺寸及分辨率决定，并无特定限制。
本实施例中，每一感测单元10(此处以圆圈表示)均包含第一电极及第二电极用于于其间形成耦合电容，如图2、3a及3b所示。所述多个驱动单元121-12n分别耦接至一列感测单元10的第一电极。时序控制器11则用于控制所述多个驱动单元121-12n依序输出驱动信号x(t)至所述多个感测单元10的第一电极。
所述检测电路13通过多个开关组件sw1-swm分别耦接一行感测单元10的第二电极，用于依序检测所述驱动信号x(t)通过所述多个感测单元10的耦合电容耦合至所述第二电极的检测信号y(t)。所述检测电路13利用两个信号分别调制所述检测信号y(t)以产生一对调制后检测信号；其中，产生所述对调制后检测信号的方式已详述于图3a、3b及其相关说明，故于此不赘述。
所述处理单元14则根据所述一对调制后检测信号判断碰触事件及碰触位置。如前所述，所述处理单元14可计算所述一对调制后检测信号所形成的二维检测向量的向量范数，当所述向量范数大于等于或小于等于阈值th时判定所述碰触事件，如图4所示。
本实施例中，当所述时序控制器11控制所述驱动单元121输出所述驱动信号x(t)至第一列感测单元1011-101m时，所述多个开关组件sw1-swm则依序被开启以使所述检测电路13能够依序检测第一列感测单元1011-101m的每一个感测单元所输出的检测信号y(t)。接着，所述时序控制器11依序控制其他驱动单元122-12n输出所述驱动信号x(t)至每一列感测单元。当所述检测电路13检测过所有感测单元后，则完成一个扫描周期(scanperiod)。所述处理单元14则将发生所述碰触事件的感测单元的位置判定为所述碰触位置。可以了解的是，所述碰触位置可能不只发生于一个感测单元10，所述处理单元14可将多个感测单元10的所有位置均视作碰触位置，或将多个感测单元10其中之一(例如中心或重心)的位置视作碰触位置。
参照图6所示，其显示图5的电容式触控感测装置的运作流程图，包含下列步骤：输入驱动信号至电容感测阵列的感测单元(步骤s31)；数字化所述感测单元输出的检测信号(步骤s32)；以两个信号分别调制所述数字化检测信号以产生一对调制后检测信号(步骤s33)；积分所述对调制后检测信号(步骤s34)；以及判断碰触事件及碰触位置(步骤s35)。本实施例的运作方式已详述于图5及其相关说明，故于此不再赘述。
另一实施例中，为了节省图5中电容式触控感测装置的耗能，所述时序控制器11可控制多个驱动单元121-12n同时输出所述驱动信号x(t)至相对应列的感测单元。所述检测电路13则以不同的两个连续信号s1、s2分别调制每一列检测信号y(t)以进行区别。除此之外，判断碰触事件及碰触位置的方式则类似图5，故于此不再赘述。
本发明实施例中，所述检测电路13可还包含滤波器及/或放大器等组件，以增加信号质量。此外，所述处理单元14也可合并于所述检测电路13。
上述实施例中，由于信号线所造成传递信号的相位变化并不会影响检测信号y(t)的两个检测分量i、q(即前述数字分量)的向量范数，因此在接收端通过两个信号调制检测信号y(t)的方式来消除信号线所产生的相位差的影响。同理，如果驱动信号本身或来自外部装置的感应信号具有相位变化，如前所述，驱动信号及外部感应信号中的相位变化也不会影响检测信号的两个检测分量的向量范数，因而不会影响碰触事件的判断。因此，本发明中基于相位调制进行近场通信，以实现同时具有碰触判断以及近场通信功能的电容触控装置、电容通信装置及通信系统。
请参照图7，其为本发明实施例的通信系统的示意图，其包含第一电容触控装置400以及第二电容触控装置500。一实施例中，所述第一电容触控装置400及所述第二电容触控装置500分别应用于可携式电子装置中，例如智能型手机、智能型手表、平板计算机、个人数字助理等，或者应用于穿戴式电子装置(wearableelectronicdevice)中，用于通过两个装置间耦合的感应电场进行近场通信。另一实施例中，所述第一电容触控装置400及所述第二电容触控装置500其中之一应用于可携式电子装置或穿戴式电子装置中，而另一个则应用于家电装置、安全系统、自动化系统或车用电子装置等，用于读取电子装置的相关信息或进行相对控制。
所述第一电容触控装置400包含触控面板40、多个驱动电路42、检测电路43以及处理单元44。所述第二电容触控装置500包含触控面板50、多个驱动电路52、检测电路53以及处理单元54。本实施例中，通过触控面板40与触控面板50间的耦合电场ec来进行近场通信。换句话说，相对所述第一电容触控装置400，所述触控面板50为外部触控面板；相对所述第二电容触控装置500，所述触控面板40为外部触控面板。
所述触控面板40包含多个驱动电极ed及多个接收电极er。如前所述，所述多个驱动电极ed及所述多个接收电极er间可形成感测单元410用于感应接近导体。如图8所示，所述触控面板40的触控感测区域401包含多个感测单元410。当外部触控面板(此处例如为所述触控面板50)接近时，所述多个驱动电极ed及所述多个接收电极er可进而与所述外部触控面板形成耦合电场ec。更详细而言，所述触控面板40的所述多个驱动电极ed与所述外部触控面板的至少一接收电极形成所述耦合电场ec，或所述触控面板40的所述多个接收电极er与所述外部触控面板的至少一驱动电极形成所述耦合电场ec，端视所述触控面板40的功能而定，例如作为发送端、接收端或收发器(transceiver)。同理，所述触控面板50包含多个驱动电极ed及多个接收电极er，用于于其间形成感测单元510并与外部触控面板(此处例如为所述触控面板40)形成耦合电场ec。如图8所示，所述触控面板50的触控感测区域501包含多个感测单元510。可以了解的是，所述触控感测区域401与所述触控感测区域501可具有相同或不同的分辨率。
所述多个驱动电路42分别耦接所述触控面板40的所述多个驱动电极ed，并分别包含驱动单元421及相位调制单元422。所述驱动单元421可输出固定相位驱动信号x(t)或传输数据data1；其中，所述固定相位驱动信号x(t)为碰触检测模式中的驱动信号而所述传输数据data1用于近场通信模式中被传送至外部触控面板。所述固定相位驱动信号x(t)可为方波、弦波、三角波、梯形波等的连续或非连续信号，并无特定限制。一实施例中，所述多个驱动电路42例如通过多个切换组件(未绘示)分别耦接所述多个驱动电极ed。
所述相位调制单元422包含编码单元4221及调制单元4222。所述编码单元4221用于将所述传输数据data1进行编码，所述调制单元4222则利用相位调制来调制编码后的传输数据并输出相位调制驱动信号x1(t)＝r1∠θ1。一实施例中，所述相位调制驱动信号x1(t)可为相位移键调制(psk)信号；其中，所述相位移键调制信号可为二元相位移键调制(bpsk)信号、正交相位移键调制(qpsk)信号、8-psk调制信号或16-psk调制信号，但并不以此为限。另一实施例中，所述相位调制驱动信号x1(t)可为差分相位移键调制(dpsk)信号；其中，所述差分相位移键调制信号可为差分二元相位移键调制(dbpsk)信号、差分正交相位移键调制(dqpsk)信号、d-8psk调制信号或d-16psk调制信号，但并不以此为限。
同理，所述多个驱动电路52分别耦接所述触控面板50的所述多个驱动电极ed。所述多个驱动电路52包含驱动单元521用于输出固定相位驱动信号x(t)或传输数据data2，以及相位调制单元522用于输出相位调制驱动信号x2(t)＝r2∠θ2至所耦接的驱动电极ed。一实施例中，所述多个驱动电路52例如通过多个切换组件(未绘示)分别耦接所述多个驱动电极ed。
例如图7a为正交相位移键控(qpsk)相位调制的示意图。所述编码单元4221例如将所述传输数据编码成11、01、00、10四种编码，而所述调制单元4222则分别根据所述编码单元4221的编码调制输出45°、135°、225°、315°四种相位的驱动信号x1(t)＝r1∠θ1，且所述驱动信号x1(t)被输入至所述多个驱动电极ed。
如前所述，所述触控面板40的所述多个接收电极er分别用于根据所述耦合电场ec以及其内驱动电极与接收电极间的耦合电场输出检测信号y1(t)。所述碰触检测模式下，所述检测信号y1(t)相关于输入所述触控面板40的驱动信号。所述近场通信模式下，所述检测信号y1(t)可仅相关于输入所述触控面板50的驱动信号或同时相关于输入所述触控面板40及所述触控面板50的驱动信号。所述触控面板50的所述多个接收电极er分别用于根据所述耦合电场ec以及其内驱动电极与接收电极间的耦合电场输出检测信号y2(t)；同理，所述检测信号y2(t)所包含的信息根据所述触控面板50的目前操作模式而定。
如前所述，所述检测电路43依序耦接所述触控面板40的所述多个接收电极er(如图5所示)，并利用两个信号分别调制所述检测信号y1(t)以产生两个检测分量i1、q1，如图3a及3b所示。所述检测电路53依序耦接所述触控面板50的所述多个接收电极er(如图5所示)，并利用两个信号s1、s2分别调制所述检测信号y2(t)以产生两个检测分量i2、q2。如前所述，所述检测电路43、53可还包含积分器用于对检测信号y(t)积分以及模拟数字转换单元(adc)用于进行模拟-数字转换，如图3a及3b所示。
所述处理单元44耦接所述检测电路43，用于根据所述两个检测分量i1、q1求得向量范数以判断碰触事件，其中如图4所示所述处理单元44可利用坐标旋转数字计算器(cordic)计算所述向量范数并与阈值th比较。所述处理单元54耦接所述检测电路53，用于根据所述两个检测分量i2、q2求得向量范数以判断碰触事件，并根据所述两个检测分量i2、q2求得相位值以解码出传输数据data1'；其中，所述传输数据data1'完全相等于或部分相等于所述第一电容触控装置400传送的所述传输数据data1，视其误码率(biterrorrate)而定。本实施例中，所述传输数据data1'例如先由坐标旋转数字计算器541计算所述两个检测分量i2、q2反正切函数arctan(q2，i2)以求得相位值后，再经由解码单元542解码所述相位值而得。可以了解的是，所述解码单元542相对应所述编码单元4221的编码解码所述相位值。
此外，本实施例中为降低传输数据的误码率，所述处理单元54还可包含效能电路55。所述效能电路55例如包含错误检测器(errordetector)用于检测误码率以及锁相回路(pll)用于同步信号、追踪输入频率、或者产生所述输入频率的倍频。所述锁相回路例如包含回路振荡器(looposcillator)、电压控制振荡器(vco)或数值控制振荡器(nco)等，且所述效能电路55的输出可反馈(feedback)至乘法器531、531'、551；其中，所述多个乘法器531、531'用于将两个信号(例如图7的s1,s2)与所述检测信号y2(t)进行调制，而所述乘法器551用于将所述效能电路55的输出反馈至所述检测信号y2(t)，例如调整其增益(gain)。
此外，若所述触控面板40也用作为通信系统的接收端，所述处理单元44也根据所述两个检测分量i1、q1求得相位值以解码出传输数据data2'，并执行与所述处理单元54相同的程序并具有相同功能，例如还包含效能电路及解码单元等，但并不以此为限。
必须说明的是，图7中所述第二电容触控装置500的所述驱动电路52可同时包含驱动单元521及相位调制单元522，或包含所述驱动单元521而不包含所述相位调制单元522，视其功能而定。例如，若所述第二电容触控装置500用于接收近场传输数据而不用于发送近场传输数据，所述驱动电路52可仅包含所述驱动单元521用于发出所述相位固定驱动信号x(t)。此外，图7中所述第一电容触控装置400的所述检测电路43及所述处理单元44可如同所述第二电容触控装置500的所述检测电路53及所述处理单元54，为简化图式而并未绘示。此外，图7中所述第一电容触控装置400的所述处理单元44可不包含效能电路及解码单元，视其功能而定。例如，若所述第一电容触控装置400用于判断碰触事件而不进行近场通信，则可仅包含坐标旋转数字计算器，用于计算两个检测分量i1、q2的相量范数而不据以计算相位值。
更详而言之，所述第一电容触控装置400及所述第二电容触控装置500中，当具有发出近场传输数据的功能时，驱动端即包含相位调制单元，否则可不包含相位调制单元；当具有接收近场传输数据的功能时，接收端即包含解码单元(某些实施例中还包含效能电路)，且用于根据两个检测分量的计算相量范数及相位值；否则，接收端可不包含效能电路及解码单元，且用于计算两个检测分量的相量范数而不根据两个检测分量计算相位值。
例如一实施例中，所述第一电容触控装置400作为近场通信的发射装置而所述第二电容触控装置500作为近场通信的接收装置。当所述第一电容触控装置400及所述第二电容触控装置500的距离大于近场通信距离dc(例如10公分)时，如图9所示，所述第二电容触控装置500则操作于碰触检测模式，此时所述驱动电路52输出所述固定相位驱动信号x(t)。当所述驱动电路52未接收通信使能信号时，则持续输出所述固定相位驱动信号x(t)；其中，所述通信使能信号用于使所述第二电容触控装置500由所述碰触检测模式进入近场通信模式。
一实施例中，所述第二电容触控装置500可在同步程序中持续或每隔预设时间检测访问代码(accesscode)，藉以判断是否进入所述近场通信模式；其中，所述访问代码例如包含同步字(synchronizationword)、补偿位(compensationcode)及/或装置地址(deviceaddress)等。为了检测是否进入所述近场通信模式，所述处理单元54可根据相同组的两个检测分量i2、q2计算所述向量范数及所述相位值，如图10的下半部分所示。如前所示，由于检测信号中的相位变化并不会影响两个检测分量i2、q2的相量范数，因此所述处理单元54可根据相同时间区间(例如图10的ttouch&tcom)的两个检测分量i2、q2同时计算向量范数及所述相位值。另一实施例中，所述处理单元54也可根据不同组的两个检测分量i2、q2交替地(例如图10的ttouch、tcom)计算所述向量范数及所述相位值，如图10的上半部分所示。
在所述同步程序中，所述处理单元54用于比对多个传输数据与预设编码序列(例如访问代码)以确认是否完成同步；其中，所述预设编码序列例如包含巴克码(barkercodes)，其可用于同步传输端与接收端的相位，但并不以此为限。所述预设编码序列也可为已知通信系统所使用的其他编码。一实施例中，当所述处理单元54识别出多个相位值(或传输数据)与所述预设编码序列的关联性(correlation)超过阈值时，表示完成同步，所述处理单元54控制所述第二电容触控装置500进入近场通信模式。另一实施例中，当所述处理单元54识别出多个相位值(或传输数据)符合预设编码序列(例如访问代码)时，表示完成同步，所述处理单元54控制所述第二电容触控装置500进入近场通信模式。例如，当进入所述近场通信模式时，所述处理单元54输出所述通信使能信号至所述驱动电路52并停止判断所述碰触事件而仅解码所述传输数据。当所述驱动电路52接收所述通信使能信号时，停止输出驱动信号。
另一实施例中，所述通信使能信号可根据预设应用软件(app)的启动信号或按键的按压信号被发出。例如，当所述第二电容触控装置500的显示屏显示的图标(icon)被点选或按键被按压时，所述处理单元54收到所述启动信号或所述按压信号，并输出所述通信使能信号至所述驱动电路52。接着，所述处理单元54通过同步期间检测访问代码，且当完成同步时则从所述第一电容触控装置400接收负载(payload)，也即传输数据data1。
本实施例中，所述第一电容触控装置400因作为传输端用于与外部电场进行通信，因此所述第一电容触控装置400用作为电容通信装置。所述第一电容触控装置400包含至少一驱动电极ed用于与外部电场形成所述耦合电场ec。所述驱动电路42用于输出所述预设编码序列(例如访问代码)的相位调制驱动信号至所述触控面板40的所述至少一驱动电极ed以通过所述耦合电场ec进行传输。例如，所述第一电容触控装置400可仅包含驱动电极ed以作为发射天线，以形成一个触控检测点。
本实施例中，由于所述第二电容触控装置500作为接收端用于与外部电场进行通信，因此所述第二电容触控装置500用作为电容通信装置。所述第二电容触控装置500可包含至少一接收电极er用作为接收天线并用于与所述外部电场形成耦合电场ec，且所述接收电极er用于根据所述耦合电场ec输出检测信号y2(t)。
请参照图11a-11c图所示，其为驱动电极ed与接收电极er间的感应电场的示意图。根据图11a及11b所示，当手指接近时，感应电场被减弱，亦即e2<e1。根据图11a及11c所示，当外部电容触控装置500接近时，感应电场被增加，也即e3>e1。因此，虽然本发明中，碰触事件与传输数据可同时检测，然而碰触检测模式与近场通信模式中，用于与所述向量范数比较的阈值th可不同，藉以增加判断碰触事件的精确度。例如，近场通信模式中，可使用较高的阈值。
请参照图12所示，其为本发明实施例的通信系统的通信方法的流程图，包含下列步骤：输入相位调制驱动信号至第一触控面板的触控感测区域(步骤s61)；以第二触控面板的触控感测区域感测耦合电场并输出检测信号(步骤s62)；输入固定相位驱动信号至所述第二触控面板的触控感测区域(步骤s63)；利用两个信号分别调制所述检测信号并产生两个检测分量(步骤s64)；根据所述两个检测分量求得相位值以解码出来自所述第一触控面板的传输数据(步骤s65)；以及根据所述两个检测分量求得向量范数以判断所述第二触控面板的碰触事件(步骤s66)；其中，步骤s63及s66根据不同实施方式可不予实施。
请参照图7、9及12所示，接着说明本实施例的详细内容。
步骤s61：当第一触控面板(例如所述触控面板40)与第二触控面板(例如所述触控面板50)的距离小于近场通信距离dc时，所述第一触控面板40进入近场通信模式。此时，所述第一电容触控装置400的驱动电路(例如所述驱动电路42)输入相位调制驱动信号x1(t)＝r1∠θ1至所述第一触控面板40的触控感测区域401。例如，所述距离可根据电场增量(如图11c)判断。
步骤s62：由于所述第一触控面板40与所述第二触控面板50的距离小于所述近场通信距离dc，耦合电场ec于其间形成。所述第二触控面板50的触控感测区域501则根据耦合电场ec输出检测信号y2(t)。
步骤s63：若所述第二触控面板50于所述近场通信模式中不检测碰触事件，此步骤可不予实施。否则，所述第二电容触控装置500的驱动电路52可输出固定相位驱动信号x(t)至所述第二触控面板50的所述触控感测区域501，以使所述检测信号y2(t)同时包含所述驱动电路42及所述驱动电路52的输出信息。
步骤s64：所述第二电容触控装置500的检测电路53利用两个信号(例如图3a所示s1、s2)分别调制所述检测信号y2(t)，并产生两个检测分量i2、q2。
步骤s65：所述第二电容触控装置500的处理单元54则根据所述两个检测分量i2、q2求得相位值，以解码出来自所述第一触控面板40的传输数据data1'。
步骤s66：若所述第二触控面板50于所述近场通信模式中不检测碰触事件，此步骤可不予实施。否则，所述第二电容触控装置500的处理单元54则另根据所述两个检测分量i2、q2求得向量范数并与至少一阈值比较(如图4所示)，藉以判断所述第二触控面板400的碰触事件。
必须说明的是，本实施例中，所述第一触控面板40也可作为接收端而所述第二触控面板50也可作为发送端。可以了解的是，当所述第一触控面板40及所述第二触控面板50均用于发送数据时，在完成同步后还须协调数据的发送时间，例如轮流地发送数据。
综上所述，已知电容触控装置中，仅能通过检测信号的振幅变化来判断是否有碰触事件发生。因此，本发明还提供一种电容触控装置、电容通信装置及通信系统(图7)，其可根据两个检测分量的向量范数变化来判断碰触事件并根据所述两个检测分量的相位变化来进行近场通信。由于两种功能并不会互相干扰，可大幅提升电容触控装置的实用性。
虽然本发明已通过前述实例披露，但是其并非用于限定本发明，任何本发明所属技术领域中具有通常知识的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的范围为准。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！