本發(fā)明有關(guān)一種交互式輸入設(shè)備，更特別有關(guān)一種電容觸控裝置、電容通信裝置及通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電容式傳感器(capacitive sensor)通常包含用于感測手指的一對電極。當(dāng)手指存在時會造成所述一對電極間的電荷轉(zhuǎn)移(charge transfer)量發(fā)生改變，因此可根據(jù)電壓值變化來檢測手指的存在與否。將多個電極對陣列排列則可形成感測陣列。

圖1A及圖1B為一種已知電容式傳感器的示意圖，其包含第一電極91、第二電極92、驅(qū)動電路93以及檢測電路94。所述驅(qū)動電路93用于輸入驅(qū)動信號至所述第一電極91，所述第一電極91及所述第二電極92間會產(chǎn)生電場以將電荷轉(zhuǎn)移至所述第二電極92。所述檢測電路94則可檢測所述第二電極92的電荷轉(zhuǎn)移量。

當(dāng)手指存在時，例如以等效電路8來表示，所述手指會干擾所述第一電極91及所述第二電極92間的電場而降低電荷移轉(zhuǎn)量。所述檢測電路94則可檢測到電壓值變化，如此便可藉以判斷所述手指的存在。

此外，當(dāng)另一電容式傳感器靠近時，也能夠改變所述第一電極91及所述第二電極92間的電場而改變電荷移轉(zhuǎn)量。所述檢測電路94同樣可檢測到電壓值變化，如此便可藉以判斷所述另一電容式傳感器的存在。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提出一種可檢測碰觸事件以及進行近場通信的電容觸 控裝置、電容通信裝置及通信系統(tǒng)。

本發(fā)明提供一種電容觸控裝置、電容通信裝置及通信系統(tǒng)，其可根據(jù)兩個檢測分量的向量范數(shù)變化判定碰觸事件并根據(jù)檢測信號的相位變化進行近場通信。

本發(fā)明還提供一種電容觸控裝置、電容通信裝置及通信系統(tǒng)，其具有較長的可傳輸距離。

本發(fā)明提供一種電容觸控裝置，包含觸控面板、檢測電路以及處理單元。所述觸控面板包含用于與外部觸控面板形成耦合電場的多個驅(qū)動電極及多個接收電極，且所述多個接收電極分別用于根據(jù)所述耦合電場輸出檢測信號。所述檢測電路耦接所述多個接收電極其中之一，用于利用兩個信號分別調(diào)制所述檢測信號以產(chǎn)生兩個檢測分量。所述處理單元用于根據(jù)所述兩個檢測分量求得向量范數(shù)以判斷碰觸事件，并根據(jù)所述兩個檢測分量求得相位值以解碼出傳輸數(shù)據(jù)。

本發(fā)明還提供一種通信系統(tǒng)，包含第一觸控面板以及第二觸控面板。所述第二觸控面板包含多個驅(qū)動電極、多個接收電極、第二驅(qū)動電路、第二檢測電路及第二處理單元。所述多個驅(qū)動電極及所述多個接收電極用于與所述第一觸控面板形成耦合電場，且所述多個接收電極用于根據(jù)所述耦合電場分別輸出第二檢測信號。所述第二驅(qū)動電路耦接所述多個驅(qū)動電極其中之一，用于輸出固定相位驅(qū)動信號或相位調(diào)制驅(qū)動信號至所耦接的所述驅(qū)動電極。所述第二檢測電路耦接與所述第二驅(qū)動電路耦接的所述驅(qū)動電極相關(guān)的所述接收電極，用于利用兩個信號分別調(diào)制所述第二檢測信號以產(chǎn)生兩個檢測分量。所述第二處理單元用于根據(jù)所述兩個檢測分量求得向量范數(shù)以判斷碰觸事件。

本發(fā)明還提供一種電容通信裝置，包含至少一接收電極、檢測電路以及處理單元。所述至少一接收電極用作為接收天線并用于與外部電場形成耦合 電場，且所述接收電極用于根據(jù)所述耦合電場輸出檢測信號。所述檢測電路耦接所述至少一接收電極，用于利用兩個信號分別調(diào)制所述檢測信號以產(chǎn)生兩個檢測分量。所述處理單元用于根據(jù)所述兩個檢測分量求得相位值以解碼出傳輸數(shù)據(jù)。

本發(fā)明某些實施例的電容觸控裝置、電容通信裝置及通信系統(tǒng)中，所述相位調(diào)制驅(qū)動信號可為相位移鍵調(diào)制(PSK)信號或差分相位移鍵調(diào)制(DPSK)信號。所述相位移鍵調(diào)制(PSK)信號可為二元相位移鍵調(diào)制(BPSK)信號、正交相位移鍵調(diào)制(QPSK)信號、8-PSK調(diào)制信號或16-PSK調(diào)制信號。所述差分相位移鍵調(diào)制(DPSK)信號可為差分二元相位移鍵調(diào)制(DBPSK)信號、差分正交相位移鍵調(diào)制(DQPSK)信號、D-8PSK調(diào)制信號或D-16PSK調(diào)制信號。

為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯，下文將配合所附圖示，詳細說明如下。此外，于本發(fā)明中，相同的構(gòu)件以相同的符號表示，在此提前說明。

附圖說明

圖1A-1B為已知電容式傳感器的方塊示意圖；

圖2為本發(fā)明一實施例的電容式觸控感測裝置的示意圖；

圖3A-3B為本發(fā)明某些實施例的電容式觸控感測裝置的示意圖；

圖4為本發(fā)明一實施例的電容式觸控感測裝置中，向量范數(shù)與閾值的示意圖；

圖5為本發(fā)明另一實施例的電容式觸控感測裝置的示意圖；

圖6為圖5的電容式觸控感測裝置的運作流程圖；

圖7為本發(fā)明一實施例的通信系統(tǒng)的方塊示意圖；

圖7A為正交相位移鍵控相位調(diào)制的示意圖；

圖8為本發(fā)明實施例的通信系統(tǒng)的另一方塊示意圖；

圖9為本發(fā)明一實施例的通信系統(tǒng)的運作示意圖；

圖10為本發(fā)明一實施例的通信系統(tǒng)的運作時序圖；

圖11A-11C為驅(qū)動電極與接收電極間的電場示意圖；

圖12為本發(fā)明一實施例的通信系統(tǒng)的通信方法的流程圖。

附圖標(biāo)記說明

400 第一電容觸控裝置

500 第二電容觸控裝置

401、501 觸控感測區(qū)域

Dc 近場通信距離

Ec 耦合電場

Data 傳輸數(shù)據(jù)

具體實施方式

請參照圖2所示，其顯示本發(fā)明實施例的電容式觸控感測裝置的示意圖。本實施例的電容式觸控感測裝置包含感測單元10、驅(qū)動單元12、檢測電路13以及處理單元14。所述電容式觸控感測裝置通過判斷所述感測單元10的電荷變化來檢測對象(例如，但不限于，手指或金屬片)是否接近所述感測單元10。

所述感測單元10包含第一電極101(例如驅(qū)動電極)及第二電極102(例如接收電極)，且當(dāng)電壓信號輸入至所述第一電極101時，所述第一電極101與所述第二電極102間可產(chǎn)生電場以形成耦合電容103。所述第一電極101與所述第二電極102可適當(dāng)配置而并無特定限制，只要能形成所述耦合電容103即可(例如通過介電層)；其中，所述第一電極101與所述第二電極102 間產(chǎn)生電場及所述耦合電容103的原理已為已知，故于此不贅述。本發(fā)明可消除信號在線電容所造成的相位差對檢測結(jié)果的干擾。

所述驅(qū)動單元12例如為信號產(chǎn)生單元，用于輸入驅(qū)動信號x(t)至所述感測單元10的第一電極101。所述驅(qū)動信號x(t)可為時變信號，例如周期信號。其他實施例中，所述驅(qū)動信號x(t)可為曲流信號(meander signal)，例如弦波，或脈沖信號(例如方波)，但并不以此為限。所述驅(qū)動信號x(t)通過所述耦合電容103可耦合檢測信號y(t)至所述第二電極102。

所述檢測電路13耦接所述感測單元10的第二電極102，用于檢測所述檢測信號y(t)，并利用兩個信號分別調(diào)制所述檢測信號y(t)以產(chǎn)生一對調(diào)制后檢測信號作為二維檢測向量的兩個分量I、Q。所述兩個信號例如為彼此正交或非正交的連續(xù)信號或向量。一實施例中，所述兩個信號包含正弦信號及余弦信號；也即，所述兩個信號較佳具有不同相位。

所述處理單元14用于計算所述一對調(diào)制后檢測信號的大小(magnitude)以作為所述二維檢測向量(I，Q)的向量范數(shù)(norm of vector)，并比較所述向量范數(shù)與閾值TH以判斷碰觸事件(touch event)。一實施例中，所述處理單元14可利用軟件的方式計算出所述向量范數(shù)另一實施例中，所述處理單元14也可利用硬件或軟件的方式來進行計算，例如采用圖4所示的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算器(CORDIC,coordinate rotation digital computer)來計算出所述向量范數(shù)其中，CORDIC為一種已知快速算法。例如，當(dāng)沒有任何對象接近所述感測單元10時，假設(shè)所述處理單元14計算出的所述向量范數(shù)為R；當(dāng)對象接近所述感測單元10時，所述向量范數(shù)減少為R′。當(dāng)所述向量范數(shù)R′小于所述閾值TH時，所述處理單元14則可判定對象位于所述感測單元10附近并造成碰觸事件。必須說明的是，當(dāng)其他對象，例如金屬片，接近所述感測單元10時，也可能造成所述向量范數(shù)R 增加。因此，所述處理單元14可在所述向量范數(shù)變化為大于預(yù)設(shè)閾值時判定碰觸事件。

另一實施例中，所述處理單元14可將二維檢測向量的兩個分量I及Q利用正交振幅位移鍵控(QASK)進行編碼，例如16-QASK。所述處理單元14中已事前將部分編碼對應(yīng)為碰觸事件而另一部分編碼對應(yīng)為未碰觸并儲存所述編碼。當(dāng)所述處理單元14根據(jù)調(diào)制后檢測信號計算出目前兩個分量I及Q的QASK編碼時，即可判定對象是否接近所述感測單元10。

圖3A及3B顯示本發(fā)明實施例的電容式觸控感測裝置的另一示意圖，其顯示出所述檢測電路13的實施方式。

圖3A中，所述檢測電路13包含兩個乘法器131及131′、兩個積分器132及132′、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元(ADC)133，用于處理所述檢測信號y(t)以產(chǎn)生二維檢測向量(I，Q)。所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元133用于將所述檢測信號y(t)數(shù)字化以生成數(shù)字化檢測信號y_d(t)。所述兩個乘法器131及131′用于分別將兩個信號S₁、S₂與所述數(shù)字化檢測信號y_d(t)進行調(diào)制以產(chǎn)生一對調(diào)制后檢測信號y₁(t)及y₂(t)。為了取樣所述對調(diào)制后檢測信號y₁(t)及y₂(t)，利用所述兩個積分器132及132′對所述對調(diào)制后檢測信號y₁(t)及y₂(t)進行積分以產(chǎn)生所述二維檢測向量(I，Q)的兩個數(shù)字分量I、Q；本實施例中，所述兩個積分器132及132′可為任何適當(dāng)積分電路，例如電容器(capacitor)。

圖3B中，所述檢測電路13包含兩個乘法器131及131′、兩個積分器132及132′、兩個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元(ADC)133及133′，用于處理所述檢測信號y(t)以產(chǎn)生二維檢測向量(I，Q)。所述兩個乘法器131及131′用于分別將兩個信號，例如此時顯示為以及與所述檢測信號y(t)進行調(diào)制以產(chǎn)生一對調(diào)制后檢測信號y₁(t)及y₂(t)。為了取樣所述對調(diào)制后檢測信號y₁(t)及y₂(t)，利用所述兩個積分器132 及132′對所述對調(diào)制后檢測信號y₁(t)及y₂(t)進行積分。本實施例中，所述兩個積分器132及132′的形式并無特定限制，例如可為電容器。所述兩個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元133及133′則用于數(shù)字化經(jīng)積分的所述對調(diào)制后檢測信號y₁(t)及y₂(t)以產(chǎn)生所述二維檢測向量(I，Q)的兩個數(shù)字分量I、Q。可以了解的是，所述兩個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元133及133′可在所述兩個積分器132及132′的電位變化穩(wěn)定時開始獲取數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。

所述兩個信號除了使用上述的兩個連續(xù)信號外，也可為兩個向量，例如S₁＝[10-10]且S₂＝[0-101]以簡化電路架構(gòu)。所述兩個信號只要是能夠簡化調(diào)制及解調(diào)制過程的適當(dāng)簡化向量均可，并無特定限制。

綜上所述，本發(fā)明實施例的電容式觸控感測裝置的檢測方法包含下列步驟：輸入驅(qū)動信號至感測單元的第一電極；以兩個信號分別調(diào)制所述驅(qū)動信號通過耦合電容耦合至第二電極的檢測信號以產(chǎn)生一對調(diào)制后檢測信號；以及計算所述對調(diào)制后檢測信號的大小并據(jù)以判斷碰觸事件。

例如參照圖3A所示，所述驅(qū)動單元12輸入驅(qū)動信號x(t)至所述感測單元10的第一電極101后，所述驅(qū)動信號x(t)通過所述耦合電容103耦合檢測信號y(t)至所述感測單元10的第二電極102。接著，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元133數(shù)字化所述檢測信號y(t)以產(chǎn)生數(shù)字化檢測信號y_d(t)。所述檢測電路13以兩個信號S₁及S₂分別調(diào)制所述數(shù)字化檢測信號y_d(t)以產(chǎn)生一對調(diào)制后檢測信號y₁(t)及y₂(t)；其中，所述兩個信號此時可為兩個向量S₁＝[10-10]及S₂＝[0-101]。所述處理單元14計算所述一對調(diào)制后檢測信號y₁(t)及y₂(t)的大小并據(jù)以判斷碰觸事件；其中，計算所述對調(diào)制后檢測信號y₁(t)及y₂(t)的大小的方式例如可參照圖4及其相關(guān)說明。此外，在計算所述對調(diào)制后檢測信號y₁(t)及y₂(t)的大小前，可利用所述積分器132及/或132′積分所述對調(diào)制后檢測信號y₁(t)及y₂(t)，接著輸出所述二維檢測向量(I，Q)的兩個數(shù)字分量I、Q。

例如參照圖3B所示，所述驅(qū)動單元12輸入驅(qū)動信號x(t)至所述感測單元10的第一電極101后，所述驅(qū)動信號x(t)通過所述耦合電容103耦合檢測信號y(t)至所述感測單元10的第二電極102。接著，所述檢測電路13以兩個信號S₁及S₂分別調(diào)制所述檢測信號y(t)以產(chǎn)生一對調(diào)制后檢測信號y₁(t)及y₂(t)。所述處理單元14計算所述對調(diào)制后檢測信號y₁(t)及y₂(t)的大小并據(jù)以判斷碰觸事件；其中，計算所述對調(diào)制后檢測信號y₁(t)及y₂(t)的大小的方式例如可參照圖4及其相關(guān)說明。此外，在計算所述對調(diào)制后檢測信號y₁(t)及y₂(t)的大小前，可利用所述積分器132及/或132′積分所述對調(diào)制后檢測信號y₁(t)及y₂(t)后，由所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元133及/或133′進行數(shù)字化以輸出所述二維檢測向量(I，Q)的兩個數(shù)字分量I、Q。

請參照圖5所示，其顯示本發(fā)明另一實施例的電容式觸控感測裝置的示意圖。陣列排列的多個感測單元10可形成電容感測陣列，其每一列感測單元10由驅(qū)動單元12₁-12_n驅(qū)動且所述檢測電路13通過多個開關(guān)組件SW₁-SW_m其中之一檢測每一行感測單元10的輸出信號。如圖5所示，驅(qū)動單元121用于驅(qū)動第一列感測單元10₁₁-10_1m；驅(qū)動單元12₂用于驅(qū)動第二列感測單元10₂₁-10_2m；…；驅(qū)動單元12_n用于驅(qū)動第n列感測單元10_n1-10_nm；其中，n及m為正整數(shù)且其數(shù)值可根據(jù)電容感測陣列的尺寸及分辨率決定，并無特定限制。

本實施例中，每一感測單元10(此處以圓圈表示)均包含第一電極及第二電極用于于其間形成耦合電容，如圖2、3A及3B所示。所述多個驅(qū)動單元12₁-12_n分別耦接至一列感測單元10的第一電極。時序控制器11則用于控制所述多個驅(qū)動單元12₁-12_n依序輸出驅(qū)動信號x(t)至所述多個感測單元10的第一電極。

所述檢測電路13通過多個開關(guān)組件SW₁-SW_m分別耦接一行感測單元 10的第二電極，用于依序檢測所述驅(qū)動信號x(t)通過所述多個感測單元10的耦合電容耦合至所述第二電極的檢測信號y(t)。所述檢測電路13利用兩個信號分別調(diào)制所述檢測信號y(t)以產(chǎn)生一對調(diào)制后檢測信號；其中，產(chǎn)生所述對調(diào)制后檢測信號的方式已詳述于圖3A、3B及其相關(guān)說明，故于此不贅述。

所述處理單元14則根據(jù)所述一對調(diào)制后檢測信號判斷碰觸事件及碰觸位置。如前所述，所述處理單元14可計算所述一對調(diào)制后檢測信號所形成的二維檢測向量的向量范數(shù)，當(dāng)所述向量范數(shù)大于等于或小于等于閾值TH時判定所述碰觸事件，如圖4所示。

本實施例中，當(dāng)所述時序控制器11控制所述驅(qū)動單元12₁輸出所述驅(qū)動信號x(t)至第一列感測單元10₁₁-10_1m時，所述多個開關(guān)組件SW₁-SW_m則依序被開啟以使所述檢測電路13能夠依序檢測第一列感測單元10₁₁-10_1m的每一個感測單元所輸出的檢測信號y(t)。接著，所述時序控制器11依序控制其他驅(qū)動單元12₂-12_n輸出所述驅(qū)動信號x(t)至每一列感測單元。當(dāng)所述檢測電路13檢測過所有感測單元后，則完成一個掃描周期(scan period)。所述處理單元14則將發(fā)生所述碰觸事件的感測單元的位置判定為所述碰觸位置?？梢粤私獾氖牵雠鲇|位置可能不只發(fā)生于一個感測單元10，所述處理單元14可將多個感測單元10的所有位置均視作碰觸位置，或?qū)⒍鄠€感測單元10其中之一(例如中心或重心)的位置視作碰觸位置。

參照圖6所示，其顯示圖5的電容式觸控感測裝置的運作流程圖，包含下列步驟：輸入驅(qū)動信號至電容感測陣列的感測單元(步驟S₃₁)；數(shù)字化所述感測單元輸出的檢測信號(步驟S₃₂)；以兩個信號分別調(diào)制所述數(shù)字化檢測信號以產(chǎn)生一對調(diào)制后檢測信號(步驟S₃₃)；積分所述對調(diào)制后檢測信號(步驟S₃₄)；以及判斷碰觸事件及碰觸位置(步驟S₃₅)。本實施例的運作方式已詳述于圖5及其相關(guān)說明，故于此不再贅述。

另一實施例中，為了節(jié)省圖5中電容式觸控感測裝置的耗能，所述時序控制器11可控制多個驅(qū)動單元12₁-12_n同時輸出所述驅(qū)動信號x(t)至相對應(yīng)列的感測單元。所述檢測電路13則以不同的兩個連續(xù)信號S₁、S₂分別調(diào)制每一列檢測信號y(t)以進行區(qū)別。除此之外，判斷碰觸事件及碰觸位置的方式則類似圖5，故于此不再贅述。

本發(fā)明實施例中，所述檢測電路13可還包含濾波器及/或放大器等組件，以增加信號質(zhì)量。此外，所述處理單元14也可合并于所述檢測電路13。

上述實施例中，由于信號線所造成傳遞信號的相位變化并不會影響檢測信號y(t)的兩個檢測分量I、Q(即前述數(shù)字分量)的向量范數(shù)，因此在接收端通過兩個信號調(diào)制檢測信號y(t)的方式來消除信號線所產(chǎn)生的相位差的影響。同理，如果驅(qū)動信號本身或來自外部裝置的感應(yīng)信號具有相位變化，如前所述，驅(qū)動信號及外部感應(yīng)信號中的相位變化也不會影響檢測信號的兩個檢測分量的向量范數(shù)，因而不會影響碰觸事件的判斷。因此，本發(fā)明中基于相位調(diào)制進行近場通信，以實現(xiàn)同時具有碰觸判斷以及近場通信功能的電容觸控裝置、電容通信裝置及通信系統(tǒng)。

請參照圖7，其為本發(fā)明實施例的通信系統(tǒng)的示意圖，其包含第一電容觸控裝置400以及第二電容觸控裝置500。一實施例中，所述第一電容觸控裝置400及所述第二電容觸控裝置500分別應(yīng)用于可攜式電子裝置中，例如智能型手機、智能型手表、平板計算機、個人數(shù)字助理等，或者應(yīng)用于穿戴式電子裝置(wearable electronic device)中，用于通過兩個裝置間耦合的感應(yīng)電場進行近場通信。另一實施例中，所述第一電容觸控裝置400及所述第二電容觸控裝置500其中之一應(yīng)用于可攜式電子裝置或穿戴式電子裝置中，而另一個則應(yīng)用于家電裝置、安全系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)或車用電子裝置等，用于讀取電子裝置的相關(guān)信息或進行相對控制。

所述第一電容觸控裝置400包含觸控面板40、多個驅(qū)動電路42、檢測 電路43以及處理單元44。所述第二電容觸控裝置500包含觸控面板50、多個驅(qū)動電路52、檢測電路53以及處理單元54。本實施例中，通過觸控面板40與觸控面板50間的耦合電場Ec來進行近場通信。換句話說，相對所述第一電容觸控裝置400，所述觸控面板50為外部觸控面板；相對所述第二電容觸控裝置500，所述觸控面板40為外部觸控面板。

所述觸控面板40包含多個驅(qū)動電極Ed及多個接收電極Er。如前所述，所述多個驅(qū)動電極Ed及所述多個接收電極Er間可形成感測單元410用于感應(yīng)接近導(dǎo)體。如圖8所示，所述觸控面板40的觸控感測區(qū)域401包含多個感測單元410。當(dāng)外部觸控面板(此處例如為所述觸控面板50)接近時，所述多個驅(qū)動電極Ed及所述多個接收電極Er可進而與所述外部觸控面板形成耦合電場Ec。更詳細而言，所述觸控面板40的所述多個驅(qū)動電極Ed與所述外部觸控面板的至少一接收電極形成所述耦合電場Ec，或所述觸控面板40的所述多個接收電極Er與所述外部觸控面板的至少一驅(qū)動電極形成所述耦合電場Ec，端視所述觸控面板40的功能而定，例如作為發(fā)送端、接收端或收發(fā)器(transceiver)。同理，所述觸控面板50包含多個驅(qū)動電極Ed及多個接收電極Er，用于于其間形成感測單元510并與外部觸控面板(此處例如為所述觸控面板40)形成耦合電場Ec。如圖8所示，所述觸控面板50的觸控感測區(qū)域501包含多個感測單元510。可以了解的是，所述觸控感測區(qū)域401與所述觸控感測區(qū)域501可具有相同或不同的分辨率。

所述多個驅(qū)動電路42分別耦接所述觸控面板40的所述多個驅(qū)動電極Ed，并分別包含驅(qū)動單元421及相位調(diào)制單元422。所述驅(qū)動單元421可輸出固定相位驅(qū)動信號x(t)或傳輸數(shù)據(jù)Data1；其中，所述固定相位驅(qū)動信號x(t)為碰觸檢測模式中的驅(qū)動信號而所述傳輸數(shù)據(jù)Data1用于近場通信模式中被傳送至外部觸控面板。所述固定相位驅(qū)動信號x(t)可為方波、弦波、三角波、梯形波等的連續(xù)或非連續(xù)信號，并無特定限制。一實施例中， 所述多個驅(qū)動電路42例如通過多個切換組件(未繪示)分別耦接所述多個驅(qū)動電極Ed。

所述相位調(diào)制單元422包含編碼單元4221及調(diào)制單元4222。所述編碼單元4221用于將所述傳輸數(shù)據(jù)Data1進行編碼，所述調(diào)制單元4222則利用相位調(diào)制來調(diào)制編碼后的傳輸數(shù)據(jù)并輸出相位調(diào)制驅(qū)動信號X₁(t)＝r₁∠θ₁。一實施例中，所述相位調(diào)制驅(qū)動信號X₁(t)可為相位移鍵調(diào)制(PSK)信號；其中，所述相位移鍵調(diào)制信號可為二元相位移鍵調(diào)制(BPSK)信號、正交相位移鍵調(diào)制(QPSK)信號、8-PSK調(diào)制信號或16-PSK調(diào)制信號，但并不以此為限。另一實施例中，所述相位調(diào)制驅(qū)動信號X₁(t)可為差分相位移鍵調(diào)制(DPSK)信號；其中，所述差分相位移鍵調(diào)制信號可為差分二元相位移鍵調(diào)制(DBPSK)信號、差分正交相位移鍵調(diào)制(DQPSK)信號、D-8PSK調(diào)制信號或D-16PSK調(diào)制信號，但并不以此為限。

同理，所述多個驅(qū)動電路52分別耦接所述觸控面板50的所述多個驅(qū)動電極Ed。所述多個驅(qū)動電路52包含驅(qū)動單元521用于輸出固定相位驅(qū)動信號x(t)或傳輸數(shù)據(jù)Data2，以及相位調(diào)制單元522用于輸出相位調(diào)制驅(qū)動信號X₂(t)＝r₂∠θ₂至所耦接的驅(qū)動電極Ed。一實施例中，所述多個驅(qū)動電路52例如通過多個切換組件(未繪示)分別耦接所述多個驅(qū)動電極Ed。

例如圖7A為正交相位移鍵控(QPSK)相位調(diào)制的示意圖。所述編碼單元4221例如將所述傳輸數(shù)據(jù)編碼成11、01、00、10四種編碼，而所述調(diào)制單元4222則分別根據(jù)所述編碼單元4221的編碼調(diào)制輸出45°、135°、225°、315°四種相位的驅(qū)動信號X₁(t)＝r₁∠θ₁，且所述驅(qū)動信號X₁(t)被輸入至所述多個驅(qū)動電極Ed。

如前所述，所述觸控面板40的所述多個接收電極Er分別用于根據(jù)所述耦合電場Ec以及其內(nèi)驅(qū)動電極與接收電極間的耦合電場輸出檢測信號y₁(t)。所述碰觸檢測模式下，所述檢測信號y₁(t)相關(guān)于輸入所述觸控面板 40的驅(qū)動信號。所述近場通信模式下，所述檢測信號y₁(t)可僅相關(guān)于輸入所述觸控面板50的驅(qū)動信號或同時相關(guān)于輸入所述觸控面板40及所述觸控面板50的驅(qū)動信號。所述觸控面板50的所述多個接收電極Er分別用于根據(jù)所述耦合電場Ec以及其內(nèi)驅(qū)動電極與接收電極間的耦合電場輸出檢測信號y₂(t)；同理，所述檢測信號y₂(t)所包含的信息根據(jù)所述觸控面板50的目前操作模式而定。

如前所述，所述檢測電路43依序耦接所述觸控面板40的所述多個接收電極Er(如圖5所示)，并利用兩個信號分別調(diào)制所述檢測信號y₁(t)以產(chǎn)生兩個檢測分量I₁、Q₁，如圖3A及3B所示。所述檢測電路53依序耦接所述觸控面板50的所述多個接收電極Er(如圖5所示)，并利用兩個信號S₁、S₂分別調(diào)制所述檢測信號y₂(t)以產(chǎn)生兩個檢測分量I₂、Q₂。如前所述，所述檢測電路43、53可還包含積分器用于對檢測信號y(t)積分以及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元(ADC)用于進行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換，如圖3A及3B所示。

所述處理單元44耦接所述檢測電路43，用于根據(jù)所述兩個檢測分量I₁、Q₁求得向量范數(shù)以判斷碰觸事件，其中如圖4所示所述處理單元44可利用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算器(CORDIC)計算所述向量范數(shù)并與閾值TH比較。所述處理單元54耦接所述檢測電路53，用于根據(jù)所述兩個檢測分量I₂、Q₂求得向量范數(shù)以判斷碰觸事件，并根據(jù)所述兩個檢測分量I₂、Q₂求得相位值以解碼出傳輸數(shù)據(jù)Data1'；其中，所述傳輸數(shù)據(jù)Data1'完全相等于或部分相等于所述第一電容觸控裝置400傳送的所述傳輸數(shù)據(jù)Data1，視其誤碼率(bit error rate)而定。本實施例中，所述傳輸數(shù)據(jù)Data1'例如先由坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算器541計算所述兩個檢測分量I₂、Q₂反正切函數(shù)arctan(Q₂，I₂)以求得相位值后，再經(jīng)由解碼單元542解碼所述相位值而得。可以了解的是，所述解碼單元542相對應(yīng)所述編碼單元4221的編碼解碼所述相位值。

此外，本實施例中為降低傳輸數(shù)據(jù)的誤碼率，所述處理單元54還可包 含效能電路55。所述效能電路55例如包含錯誤檢測器(error detector)用于檢測誤碼率以及鎖相回路(PLL)用于同步信號、追蹤輸入頻率、或者產(chǎn)生所述輸入頻率的倍頻。所述鎖相回路例如包含回路振蕩器(loop oscillator)、電壓控制振蕩器(VCO)或數(shù)值控制振蕩器(NCO)等，且所述效能電路55的輸出可反饋(feedback)至乘法器531、531'、551；其中，所述多個乘法器531、531'用于將兩個信號(例如圖7的S₁,S₂)與所述檢測信號y₂(t)進行調(diào)制，而所述乘法器551用于將所述效能電路55的輸出反饋至所述檢測信號y₂(t)，例如調(diào)整其增益(gain)。

此外，若所述觸控面板40也用作為通信系統(tǒng)的接收端，所述處理單元44也根據(jù)所述兩個檢測分量I₁、Q₁求得相位值以解碼出傳輸數(shù)據(jù)Data2'，并執(zhí)行與所述處理單元54相同的程序并具有相同功能，例如還包含效能電路及解碼單元等，但并不以此為限。

必須說明的是，圖7中所述第二電容觸控裝置500的所述驅(qū)動電路52可同時包含驅(qū)動單元521及相位調(diào)制單元522，或包含所述驅(qū)動單元521而不包含所述相位調(diào)制單元522，視其功能而定。例如，若所述第二電容觸控裝置500用于接收近場傳輸數(shù)據(jù)而不用于發(fā)送近場傳輸數(shù)據(jù)，所述驅(qū)動電路52可僅包含所述驅(qū)動單元521用于發(fā)出所述相位固定驅(qū)動信號x(t)。此外，圖7中所述第一電容觸控裝置400的所述檢測電路43及所述處理單元44可如同所述第二電容觸控裝置500的所述檢測電路53及所述處理單元54，為簡化圖式而并未繪示。此外，圖7中所述第一電容觸控裝置400的所述處理單元44可不包含效能電路及解碼單元，視其功能而定。例如，若所述第一電容觸控裝置400用于判斷碰觸事件而不進行近場通信，則可僅包含坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算器，用于計算兩個檢測分量I₁、Q₂的相量范數(shù)而不據(jù)以計算相位值。

更詳而言之，所述第一電容觸控裝置400及所述第二電容觸控裝置500 中，當(dāng)具有發(fā)出近場傳輸數(shù)據(jù)的功能時，驅(qū)動端即包含相位調(diào)制單元，否則可不包含相位調(diào)制單元；當(dāng)具有接收近場傳輸數(shù)據(jù)的功能時，接收端即包含解碼單元(某些實施例中還包含效能電路)，且用于根據(jù)兩個檢測分量的計算相量范數(shù)及相位值；否則，接收端可不包含效能電路及解碼單元，且用于計算兩個檢測分量的相量范數(shù)而不根據(jù)兩個檢測分量計算相位值。

例如一實施例中，所述第一電容觸控裝置400作為近場通信的發(fā)射裝置而所述第二電容觸控裝置500作為近場通信的接收裝置。當(dāng)所述第一電容觸控裝置400及所述第二電容觸控裝置500的距離大于近場通信距離Dc(例如10公分)時，如圖9所示，所述第二電容觸控裝置500則操作于碰觸檢測模式，此時所述驅(qū)動電路52輸出所述固定相位驅(qū)動信號x(t)。當(dāng)所述驅(qū)動電路52未接收通信使能信號時，則持續(xù)輸出所述固定相位驅(qū)動信號x(t)；其中，所述通信使能信號用于使所述第二電容觸控裝置500由所述碰觸檢測模式進入近場通信模式。

一實施例中，所述第二電容觸控裝置500可在同步程序中持續(xù)或每隔預(yù)設(shè)時間檢測訪問代碼(access code)，藉以判斷是否進入所述近場通信模式；其中，所述訪問代碼例如包含同步字(synchronization word)、補償位(compensation code)及/或裝置地址(device address)等。為了檢測是否進入所述近場通信模式，所述處理單元54可根據(jù)相同組的兩個檢測分量I₂、Q₂計算所述向量范數(shù)及所述相位值，如圖10的下半部分所示。如前所示，由于檢測信號中的相位變化并不會影響兩個檢測分量I₂、Q₂的相量范數(shù)，因此所述處理單元54可根據(jù)相同時間區(qū)間(例如圖10的t_touch&t_com)的兩個檢測分量I₂、Q₂同時計算向量范數(shù)及所述相位值。另一實施例中，所述處理單元54也可根據(jù)不同組的兩個檢測分量I₂、Q₂交替地(例如圖10的t_touch、t_com)計算所述向量范數(shù)及所述相位值，如圖10的上半部分所示。

在所述同步程序中，所述處理單元54用于比對多個傳輸數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)編 碼序列(例如訪問代碼)以確認(rèn)是否完成同步；其中，所述預(yù)設(shè)編碼序列例如包含巴克碼(Barker Codes)，其可用于同步傳輸端與接收端的相位，但并不以此為限。所述預(yù)設(shè)編碼序列也可為已知通信系統(tǒng)所使用的其他編碼。一實施例中，當(dāng)所述處理單元54識別出多個相位值(或傳輸數(shù)據(jù))與所述預(yù)設(shè)編碼序列的關(guān)聯(lián)性(correlation)超過閾值時，表示完成同步，所述處理單元54控制所述第二電容觸控裝置500進入近場通信模式。另一實施例中，當(dāng)所述處理單元54識別出多個相位值(或傳輸數(shù)據(jù))符合預(yù)設(shè)編碼序列(例如訪問代碼)時，表示完成同步，所述處理單元54控制所述第二電容觸控裝置500進入近場通信模式。例如，當(dāng)進入所述近場通信模式時，所述處理單元54輸出所述通信使能信號至所述驅(qū)動電路52并停止判斷所述碰觸事件而僅解碼所述傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)所述驅(qū)動電路52接收所述通信使能信號時，停止輸出驅(qū)動信號。

另一實施例中，所述通信使能信號可根據(jù)預(yù)設(shè)應(yīng)用軟件(APP)的啟動信號或按鍵的按壓信號被發(fā)出。例如，當(dāng)所述第二電容觸控裝置500的顯示屏顯示的圖標(biāo)(icon)被點選或按鍵被按壓時，所述處理單元54收到所述啟動信號或所述按壓信號，并輸出所述通信使能信號至所述驅(qū)動電路52。接著，所述處理單元54通過同步期間檢測訪問代碼，且當(dāng)完成同步時則從所述第一電容觸控裝置400接收負載(payload)，也即傳輸數(shù)據(jù)Data1。

本實施例中，所述第一電容觸控裝置400因作為傳輸端用于與外部電場進行通信，因此所述第一電容觸控裝置400用作為電容通信裝置。所述第一電容觸控裝置400包含至少一驅(qū)動電極Ed用于與外部電場形成所述耦合電場Ec。所述驅(qū)動電路42用于輸出所述預(yù)設(shè)編碼序列(例如訪問代碼)的相位調(diào)制驅(qū)動信號至所述觸控面板40的所述至少一驅(qū)動電極Ed以通過所述耦合電場Ec進行傳輸。例如，所述第一電容觸控裝置400可僅包含驅(qū)動電極Ed以作為發(fā)射天線，以形成一個觸控檢測點。

本實施例中，由于所述第二電容觸控裝置500作為接收端用于與外部電場進行通信，因此所述第二電容觸控裝置500用作為電容通信裝置。所述第二電容觸控裝置500可包含至少一接收電極Er用作為接收天線并用于與所述外部電場形成耦合電場Ec，且所述接收電極Er用于根據(jù)所述耦合電場Ec輸出檢測信號y₂(t)。

請參照圖11A-11C圖所示，其為驅(qū)動電極Ed與接收電極Er間的感應(yīng)電場的示意圖。根據(jù)圖11A及11B所示，當(dāng)手指接近時，感應(yīng)電場被減弱，亦即E2<E1。根據(jù)圖11A及11C所示，當(dāng)外部電容觸控裝置500接近時，感應(yīng)電場被增加，也即E3>E1。因此，雖然本發(fā)明中，碰觸事件與傳輸數(shù)據(jù)可同時檢測，然而碰觸檢測模式與近場通信模式中，用于與所述向量范數(shù)比較的閾值TH可不同，藉以增加判斷碰觸事件的精確度。例如，近場通信模式中，可使用較高的閾值。

請參照圖12所示，其為本發(fā)明實施例的通信系統(tǒng)的通信方法的流程圖，包含下列步驟：輸入相位調(diào)制驅(qū)動信號至第一觸控面板的觸控感測區(qū)域(步驟S61)；以第二觸控面板的觸控感測區(qū)域感測耦合電場并輸出檢測信號(步驟S62)；輸入固定相位驅(qū)動信號至所述第二觸控面板的觸控感測區(qū)域(步驟S63)；利用兩個信號分別調(diào)制所述檢測信號并產(chǎn)生兩個檢測分量(步驟S64)；根據(jù)所述兩個檢測分量求得相位值以解碼出來自所述第一觸控面板的傳輸數(shù)據(jù)(步驟S65)；以及根據(jù)所述兩個檢測分量求得向量范數(shù)以判斷所述第二觸控面板的碰觸事件(步驟S66)；其中，步驟S63及S66根據(jù)不同實施方式可不予實施。

請參照圖7、9及12所示，接著說明本實施例的詳細內(nèi)容。

步驟S61：當(dāng)?shù)谝挥|控面板(例如所述觸控面板40)與第二觸控面板(例如所述觸控面板50)的距離小于近場通信距離Dc時，所述第一觸控面板40進入近場通信模式。此時，所述第一電容觸控裝置400的驅(qū)動電路(例如所 述驅(qū)動電路42)輸入相位調(diào)制驅(qū)動信號X₁(t)＝r₁∠θ₁至所述第一觸控面板40的觸控感測區(qū)域401。例如，所述距離可根據(jù)電場增量(如圖11C)判斷。

步驟S62：由于所述第一觸控面板40與所述第二觸控面板50的距離小于所述近場通信距離Dc，耦合電場Ec于其間形成。所述第二觸控面板50的觸控感測區(qū)域501則根據(jù)耦合電場Ec輸出檢測信號y₂(t)。

步驟S63：若所述第二觸控面板50于所述近場通信模式中不檢測碰觸事件，此步驟可不予實施。否則，所述第二電容觸控裝置500的驅(qū)動電路52可輸出固定相位驅(qū)動信號x(t)至所述第二觸控面板50的所述觸控感測區(qū)域501，以使所述檢測信號y₂(t)同時包含所述驅(qū)動電路42及所述驅(qū)動電路52的輸出信息。

步驟S64：所述第二電容觸控裝置500的檢測電路53利用兩個信號(例如圖3A所示S₁、S₂)分別調(diào)制所述檢測信號y₂(t)，并產(chǎn)生兩個檢測分量I₂、Q₂。

步驟S65：所述第二電容觸控裝置500的處理單元54則根據(jù)所述兩個檢測分量I₂、Q₂求得相位值，以解碼出來自所述第一觸控面板40的傳輸數(shù)據(jù)Data1'。

步驟S66：若所述第二觸控面板50于所述近場通信模式中不檢測碰觸事件，此步驟可不予實施。否則，所述第二電容觸控裝置500的處理單元54則另根據(jù)所述兩個檢測分量I₂、Q₂求得向量范數(shù)并與至少一閾值比較(如圖4所示)，藉以判斷所述第二觸控面板400的碰觸事件。

必須說明的是，本實施例中，所述第一觸控面板40也可作為接收端而所述第二觸控面板50也可作為發(fā)送端?？梢粤私獾氖?，當(dāng)所述第一觸控面板40及所述第二觸控面板50均用于發(fā)送數(shù)據(jù)時，在完成同步后還須協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的發(fā)送時間，例如輪流地發(fā)送數(shù)據(jù)。

綜上所述，已知電容觸控裝置中，僅能通過檢測信號的振幅變化來判斷 是否有碰觸事件發(fā)生。因此，本發(fā)明還提供一種電容觸控裝置、電容通信裝置及通信系統(tǒng)(圖7)，其可根據(jù)兩個檢測分量的向量范數(shù)變化來判斷碰觸事件并根據(jù)所述兩個檢測分量的相位變化來進行近場通信。由于兩種功能并不會互相干擾，可大幅提升電容觸控裝置的實用性。

雖然本發(fā)明已通過前述實例披露，但是其并非用于限定本發(fā)明，任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與修改。因此本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。