觸摸輸入系統的製作方法
2023-04-27 04:15:16 3
觸摸輸入系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供的觸摸輸入系統包括一觸摸面板、一導電線圈、及一電磁筆。所述觸摸面板具有一感應區域以及一邊緣區域。所述導電線圈設置於所述觸摸面板上，所述導電線圈具有由一導體線所繞成的多匝線路，所述多匝線路位於所述邊緣區域且環繞於所述感應區域。所述電磁筆用於傳送一電磁信號至所述導電線圈，以進行觸控壓力的感測，其中所述電磁筆包括一筆尖，所述筆尖用於接觸所述感應區域以進行位置感測，且所述筆尖為導體。本實用新型通過一具有導體筆尖的電磁筆於一繞有導電線圈的觸摸面板進行觸摸輸入，可達到觸控的高精準度以及可隨下筆力道大小而呈現對應的線條粗細的效果。
【專利說明】觸摸輸入系統
【【技術領域】】
[0001]本實用新型涉及一種觸摸輸入系統，特別涉及一種可同時偵測觸摸位置及壓力的觸摸輸入系統。
【【背景技術】】
[0002]觸控技術依感應原理可分為電阻式(Resistive)、電容式(Capacitive)、音波式(Surface Acoustic Wave)及光學式(Optics)等，隨著使用的便利性及多點觸控的需求,使用手指輸入的電容式觸控技術已成為目前電子產品的觸控解決方案的主流。
[0003]電容式觸摸面板是利用在基板的表面鍍上一層透明的金屬電極圖案，此基板的材質不限定是硬性或軟質的。當手指接近或觸碰此觸摸面板時，手指因為屬導體且帶有靜電，因此手指會與金屬電極圖案會形成一耦合電容，此時觸摸面板在觸碰點上的電極的靜電電容量就會發生變化，進而使得所述電極的電壓或電流發生改善。再經由比較相鄰電極的電壓差異，觸控點的位置就可被計算出來。
[0004]然而，使用手指輸入雖然方便，但如要在觸控螢幕幕上描繪出不同粗細的線條，或是針對精細位置之間的觸摸辨識，透過手指顯然難以達到上述要求。因此，為了增加觸控的精準度，而有採用觸控筆的方案被提出。然而，現有的常見的電容式觸控筆其原理大多是在金屬筆管前緣設置一導電塑料或導電橡膠材質的筆尖，其雖然可比使用手指輸入達到較精準的觸控，但電容式觸控筆卻無法根據下筆力道的大小而於屏幕上呈現對應的線條粗細，仍有使用上的缺憾。
【
【發明內容】
】
[0005]有鑑於此，本實用新型的目的在於提供一種觸摸輸入系統，其可透過一具有導體筆尖的電磁筆於一繞有導電線圈的觸摸面板進行觸摸輸入，則可達到觸控的高精準度以及可隨下筆力道大小而呈現對應的線條粗細。
[0006]為達成上述目的，本實用新型提供的觸摸輸入系統包括一觸摸面板、一導電線圈、及一電磁筆。所述觸摸面板具有一感應區域以及一邊緣區域。所述導電線圈設置於所述觸摸面板上，所述導電線圈具有由一導體線所繞成的多匝線路，所述多匝線路位於所述邊緣區域且環繞於所述感應區域。所述電磁筆用於傳送一電磁信號至所述導電線圈，以進行觸控壓力的感測，其中所述電磁筆，此電磁筆包括一筆尖，所述筆尖用於接觸所述感應區域以進行位置感測，且所述筆尖為導體。同時，所述電磁筆具有多個按鍵及筆尖的壓力感應結構，因此可隨著使用者對電磁筆書寫力道而改變內部電路的振蕩頻率。在其它實施例中，所述導電線圈可設置於所述觸摸面板的所述感應區域下方。
[0007]在一優選實施例中，所述觸摸面板包括一電容式觸摸面板。此外，所述導體線是由透明導電材質製成，或者是由銅、銀、金、或鋁製成。
[0008]在一優選實施例中，所述多匝線路介於3匝至10匝之間。在此實施例中，所述多匝線路之間的間距相等。在其它實施例中，所述多匝線路之間的間距沿著遠離所述感應區域方向逐漸變大，或者逐漸縮小。
[0009]在一優選實施例中,所述觸摸輸入系統進一步包括一微控制器。所述微控制器電性連接於所述導電線圈，所述微控制器控制所述導電線圈傳送一電磁能量至所述電磁筆，且所述微控制器切換所述導電線圈以接收所述電磁筆發射的所述電磁信號，其中所述電磁筆為一無電池電磁筆。
[0010]相較於現有技術，本實用新型採用具有導體筆尖的電磁筆來與電容式觸摸面板接觸，以達到觸控的高精準度。另外，透過繞在觸摸面板上的導電線圈來接收所搭配的所述電磁筆的電磁信號，經由計算所述電磁信號的頻率，便可視為筆尖的壓感階度，精確地達到偵測下筆力道大小的目的。
[0011]為讓本實用新型的上述和其它目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，下文將舉出實施例來加以說明，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
【【專利附圖】
【附圖說明】】
[0012]圖1繪示本實用新型的第一優選實施例的觸摸輸入系統的示意方塊圖；
[0013]圖2A繪示本實用新型的一實施例的導電線圈示意圖；
[0014]圖2B繪示本實 用新型的一實施例的導電線圈示意圖；
[0015]圖2C繪示本實用新型的一實施例的導電線圈示意圖；
[0016]圖3繪示本實用新型的第一優選實施例的另一實施態樣的示意方塊圖；
[0017]圖4繪示本實用新型的第一優選實施例的再另一實施態樣的示意方塊圖；
[0018]圖5繪示本實用新型的第一優選實施例的再另一實施態樣的示意方塊圖；
[0019]圖6繪示本實用新型的第二優選實施例的觸摸輸入系統的示意方塊圖；及
[0020]圖7繪示本實用新型的第二優選實施例的另一實施態樣的示意方塊圖。
【【具體實施方式】】
[0021]本實用新型的數個優選實施例藉助所附圖式與下面的說明作詳細描述，在不同的圖式中，相同的組件符號表示相同或相似的組件。
[0022]請參照圖1，圖1繪示本實用新型的第一優選實施例的觸摸輸入系統的示意方塊圖，為了清楚說明，本實施例的觸摸輸入系統100是以虛線表示。所述觸摸輸入系統100包括一觸摸面板120、一導電線圈140、一電磁筆160。所述觸摸面板120具有一感應區域122以及一邊緣區域124。在此優選實施例中，所述觸摸面板120為一電容式觸摸面板，且所述感應區域122上鍍有透明的金屬電極圖案(圖未示)，其材質優選為氧化銦錫(IT0)、氧化銦鋅(IZO)、或納米碳管(Carbon Nanotube)。
[0023]如圖1所示，所述導電線圈140設置於所述觸摸面板120上，所述導電線圈140具有由一導體線142所繞成的多匝線路，所述多匝線路位於所述邊緣區域124且環繞於所述感應區域122。優選地，所述導體線142是由透明導電材質製成。在此實施例中，所述透明導電材質包括氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、或納米碳管(Carbon Nanotube)。值得一提的是，所述導體線142可於上述電容式觸摸面板的製作流程中與金屬電極圖案一同形成，無須額外製作流程以減少成本。據此，所述導體線142與金屬電極圖案的材質相同，且位於同樣基板上。考慮到導電線圈140的內阻，本實用新型的導體線142亦可由不同於金屬電極圖案的材質所構成。舉例而言，所述導體線142是以銅、銀、金、鋁等金屬製成。
[0024]以下將詳細說明所述導電線圈140的具體結構，請參照圖2A至圖2C，圖2A至圖2C分別繪示本實用新型的一實施例的導電線圈140示意圖。所述導電線圈140的所述多匝線路優選介於3匝至10匝之間。在這些實施例中，所述導體線142是環繞4匝，然而本實用新型並不限導體線142的匝數。
[0025]如圖2A所示，在所述第一實施例中，所述導體線142的多匝線路之間的間距相等，即間距dl=間距d2=間距d3。如圖2B所示，在所述第二實施例中，所述導體線142的所述多匝線路之間的間距沿著遠離所述感應區域122 (如圖1所示)方向逐漸變大，即間距dl〈間距d2〈間距d3。如圖2C所示，在所述第三實施例中，所述導體線142的所述多匝線路之間的間距沿著遠離所述感應區域122 (如圖1所示)方向逐漸變小，即間距dl>間距d2>間距d3。上述所述多匝線路的間距可根據感應區域122的大小、形狀等而做適當的安排，用以使得導體線142所產生的電磁能量可均勻分布在所述感應區域122。
[0026]在其它實施例中，所述導電線圈140還可設置於所述觸摸面板120的所述感應區域122下方，即所述導體線142可鍍於金屬電極圖案所在基板上的另一側，或是額外提供一玻璃基板(圖未示)，所述玻璃基板設置於所述基板下方，而所述導體線142鍍於所述玻璃基板上。
[0027]請再參照圖1，所述電磁筆160包括一筆尖162，所述筆尖162用於接觸所述感應區域122以進行位置感測，且所述筆尖162為導體，所述導體優選可為金屬、導電塑料、或導電橡膠等材質。所述電磁筆160的筆尖162可用來與上述電容式觸摸面板接觸，以達到觸控的高精準度。進一步來說，所述電磁筆160的導體筆尖162與所述感應區域122上的所述透明導電材質形成耦合電容，使得感應區域122四周電流產生變化，再借著外部的位置信號產生單元210計算出所述接觸點的水平坐標與垂直坐標(X，Y)，再傳送至外部主機(host) 200 (例如計算機)。另一方面，所述電磁筆160可傳送一電磁信號(圖未示)至所述導電線圈140，以進行觸控壓力的感測。
[0028]具體而言，所述電磁筆160可為一具電池的電磁筆(或稱有源電磁筆)或為一無電池電磁筆(或稱無源電磁筆)。在此實施例以無電池電磁筆做說明。如圖1所示，本實施例提供一微控制器180電性連接於所述導電線圈140，所述微控制器控制所述導電線圈140傳送一電磁能量(圖未示)至所述電磁筆160，當所述電磁筆160內的線圈(圖未示)接收所述電磁能量後，則可發出對應的所述電磁信號。接著，所述微控制器180切換所述導電線圈180以接收所述電磁筆160發射的所述電磁信號。而微控制器180則根據所述電磁信號計算出電磁筆160於所述觸摸面板120的壓力，進而可產生一壓感信號P至所述主機200。其中所述壓感信號P代表筆尖所受的壓力階度值。此外，所述電磁筆160上可設有額外的多個按鍵或開關(圖未示)可供使用者切換，所述電磁筆160可根據所述開關的不同狀態而發出對應的所述電磁信號，進而所述微控制器180可計算相應的一開關信號S，其中開關信號S代表電磁筆160上的開關狀態值。所述開關信號S可為觸摸輸入增加額外的功能，例如擦拭器等。
[0029]值得一提的是，所述位置信號產生單元210與所述微控制器180與主機200之間的數據接口可為USB、I2C、UART、SP1、Bluetooth、RF等，然而本實用新型並不限於此。
[0030]請參照圖3，圖3繪示本實用新型的第一優選實施例的另一實施態樣的示意方塊圖，與上述不同的是，所述位置信號產生單元210計算出的水平坐標與垂直坐標(X，Y)是傳送至所述微控制器180，然後再透過所述微控制器180將水平坐標與垂直坐標(X，Y)與計算出的壓感信號P及開關信號S傳送至所述主機200。類似地，所述微控制器180與主機200之間的數據接口可為USB、I2C、UART、SP1、Bluetooth、RF等，然而本實用新型並不限於此。
[0031]請參照圖4，圖4繪示本實用新型的第一優選實施例的再另一實施態樣的示意方塊圖，與上述不同的是，所述微控制器180計算出的壓感信號P及開關信號S是傳送至所述位置信號產生單元210，然後再透過所述位置信號產生單元210將水平坐標與垂直坐標(X, Y)與計算出的壓感信號P及開關信號S傳送至所述主機200。類似地，所述位置信號產生單元210與主機200之間的數據接口可為USB、I2C、UART、SP1、Bluetooth、RF等，然而本實用新型並不限於此。
[0032]請參照圖5，圖5繪示本實用新型的第一優選實施例的再另一實施態樣的示意方塊圖，與上述不同的是，本實施例的微控制器180電性連接於所述觸摸面板120，所述微控制器180具有計算所述接觸點的水平坐標與垂直坐標(X，Y)的功能，且也同時具有計算壓感信號P及開關信號S的功能，而可將水平坐標與垂直坐標(X，Y)與計算出的壓感信號P及開關信號S由微控制器180傳送至所述主機200。類似地，所述微控制器180與主機200之間的數據接口可為USB、I2C, UART, SP1、Bluetooth、RF等，然而本實用新型並不限於此。
[0033]請參照圖6，圖6繪示本實用新型的第二優選實施例的觸摸輸入系統的示意方塊圖，其中第二優選實施例的觸摸輸入系統是以標號300表不。所述觸摸輸入系統300包括一觸摸面板120、一導電線圈140、一電磁筆160、及一微控制器180。第二優選實施例的觸摸輸入系統300與第二優選實施例的觸摸輸入系統100的不同的處僅在於第二優選實施例的觸摸輸入系統300包括上述的微控制器180，所述多個組件的說明已詳述於上，在此不予以贅述。
[0034]請參照圖7，圖7繪示本實用新型的第二優選實施例的另一實施態樣的示意方塊圖，與上述不同的是，所述位置信號產生單元210與所述微控制器180是電性連接於一主處理器230，所述主處理器230可包括模擬/數字轉換電路、放大器電路、濾波電路、計頻電路等，可對水平坐標與垂直坐標(X，Y)及壓感信號P及開關信號S做更進一步的運算，例如進行水平坐標與垂直坐標(X，Y)的鬼點判斷、對壓感信號P的階數分級、及產生防止手掌誤觸(Palm Rejection)等功能，計算完後在傳送至所述主機200。類似地，所述主處理器230與主機200之間的數據接口可為USB、I2C, UART, SP1、Bluetooth、RF等，然而本實用新型並不限於此。
[0035]綜上所述，本實用新型採用具有導體筆尖162的電磁筆160來與電容式觸摸面板接觸，以達到觸控的高精準度。另外，透過繞有導電線圈140的觸摸面板120搭配所述電磁筆160可產生所述壓感信號，簡單地達到偵測下筆力道大小的目的。
[0036]雖然本實用新型已用優選實施例揭露如上，然其並非用以限定本實用新型，本實用新型所屬【技術領域】中具有通常知識者，在不脫離本實用新型的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此本實用新型的保護範圍當視後附的權利要求所界定者為準。
【權利要求】
1.一種觸摸輸入系統，其特徵在於，包括: 一觸摸面板，具有一感應區域以及一邊緣區域； 一導電線圈，設置於所述觸摸面板上，所述導電線圈具有由一導體線所繞成的多匝線路，所述多匝線路位於所述邊緣區域且環繞於所述感應區域；及 一電磁筆，用於傳送一電磁信號至所述導電線圈，以進行觸控壓力的感測，其中所述電磁筆包括一筆尖，所述筆尖用於接觸所述感應區域以進行位置感測，且所述筆尖為導體。
2.根據權利要求1所述的觸摸輸入系統，其特徵在於，所述觸摸面板包括一電容式觸摸面板。
3.根據權利要求2所述的觸摸輸入系統，其特徵在於，所述導體線是由透明導電材質製成。
4.根據權利要求1所述的觸摸輸入系統，其特徵在於，所述導體線是由銅、銀、金、或鋁製成。
5.根據權利要求1所述的觸摸輸入系統，其特徵在於，所述多匝線路介於3匝至10匝之間。
6.根據權利要求5所述的觸摸輸入系統，其特徵在於，所述多匝線路之間的間距相等。
7.根據權利要求5所述的觸摸輸入系統，其特徵在於，所述多匝線路之間的間距沿著遠離所述感應區域方向逐漸變大。
8.根據權利要求5所述的觸摸輸入系統，其特徵在於，所述多匝線路之間的間距沿著遠離所述感應區域方向逐漸變小。
9.根據權利要求1所述的觸摸輸入系統，其特徵在於，進一步包括: 一微控制器，電性連接於所述導電線圈，所述微控制器控制所述導電線圈傳送一電磁能量至所述電磁筆，且所述微控制器切換所述導電線圈以接收所述電磁筆發射的所述電磁信號，其中所述電磁筆為一無電池電磁筆。
10.一種觸摸輸入系統，其特徵在於，包括: 一觸摸面板，具有一感應區域以及一邊緣區域； 一導電線圈，設置於所述觸摸面板的所述感應區域下方，所述導電線圈具有由一導體線所繞成的多匝線路；及 一電磁筆，用於傳送一電磁信號至所述導電線圈，以進行觸控壓力的感測，其中所述電磁筆包括一筆尖，所述筆尖用於接觸所述感應區域以進行位置感測，且所述筆尖為導體。
【文檔編號】G06F3/046GK203502948SQ201320563500
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月11日 優先權日:2013年6月19日
【發明者】茆中甫, 葉嘉瑞, 官振鵬 申請人:太瀚科技股份有限公司