主動式電容筆及其觸控檢測和反饋驅動的方法

2023-11-05 04:50:42

主動式電容筆及其觸控檢測和反饋驅動的方法
【專利摘要】本發明公開了一種主動式電容筆及其觸控檢測和反饋驅動的方法，所述主動式電容筆包括導電筆尖、信號處理模塊及一電容，所述導電筆尖用於檢測觸控螢幕發射的觸控螢幕驅動信號並發射所述信號處理模塊輸出的反饋驅動信號；所述信號處理模塊用於處理所述導電筆尖接收到的所述觸控螢幕驅動信號並產生同步的反饋驅動信號；所述電容設置於所述導電筆尖與所述信號處理模塊之間，於檢測時，所述電容用於耦合所述導電筆尖獲取的所述觸控螢幕驅動信號到所述信號處理模塊的輸入端，在反饋驅動所述觸控螢幕時，所述電容用來隔離所述反饋驅動信號，通過本發明，實現了精確定位主動式電容筆導電筆尖位置的目的。
【專利說明】主動式電容筆及其觸控檢測和反饋驅動的方法
【技術領域】
[0001]本發明關於一種在觸控螢幕上使用的輸入裝置，特別是涉及一種主動式電容筆及其觸控檢測和反饋驅動方法。
【背景技術】
[0002]隨著科技的發展和進步，用戶對手機和平板電腦的輸入方式要求越來越高，已經不滿足於傳統的鍵盤輸入，逐漸傾向於便捷的觸控輸入，目前市面上觸控輸入設備主要是電阻屏和電容屏。電容屏具備靈敏度高及易實現多點觸控的優點，其正逐漸替代電阻屏成為主流觸控輸入屏，其分為表面電容式和投射電容式兩種。投射式電容屏分互電容(mutualcapacitive)和自電容(self capacitive)兩種，互電容式觸控螢幕包含兩組垂直的電極陣和一觸控螢幕控制器，其一電極陣作為驅動電極，另一電極陣為檢測電極，電極之間形成互電容，電極對地形成自電容，驅動電極在觸控螢幕控制器的驅動模塊的驅動下發射觸控螢幕驅動信號，檢測電極接收上述觸控螢幕驅動信號，當接地的導電物(手指等)靠近電容屏時，影響驅動電極和檢測電極之間的互電容的值,檢測電極通過檢測該電容變化來實現觸控定位；自電容式觸控螢幕所有電極同時是驅動電極也是檢測電極，觸控螢幕控制器會驅動一條電極，跟著檢測該條電極的電容值變化來判斷附近有沒有接地的導電物；表面電容式觸控螢幕電極從四角引出，其基本原理也是檢測導體靠近時的電容變化來感知觸控點位置信息。
[0003]觸控筆按是否使用電源分無源觸控筆和有源觸控筆。無源觸控筆是簡單地用導電物(導體或導電橡膠等)模擬人類手指，在筆尖和觸控螢幕驅動導電條之間形成一個電容，以便影響觸控螢幕的檢測結果，但無源觸控筆缺點是筆尖比較大(往往大於2mm)。
[0004]主動式電容筆內部有信號處理模塊，會主動探測觸控螢幕的驅動信號，其導電筆尖可以很細，就像示波器的探頭一樣，將信號耦合到主動式電容筆內部的信號處理模塊處理後輸出。有源觸控筆也有兩種:電感筆(EMR)和主動式電容筆。電感筆(EMR)需要在觸控螢幕上加一層電感感應屏幕或傳感器(Sensor)，需要額外的硬體才能實現書寫功能，不僅厚度增加，成本也增加，當然工業設計更難看，而且不能使用在現有市場上的只有傳統觸控螢幕的產品上；主動式電容筆，不需要電感感應屏幕或傳感器Sensor，不增加屏厚，可以直接使用在現有市場上的觸控螢幕。
[0005]美國專利US20120154340 「ACTIVE STYLUS FOR USE WITH TOUCH-SENSITIVEINTERFACES AND CORRESPONDING METHOD」 和 US20130002606 「STYLUS AND STYLUSCIRCUITRY FOR CAPACITIVE TOUCH SCREENS」各揭示了一種主動式電容筆，兩專利均採用檢測電極和驅動電極分開的設計，具有如下缺點:
[0006]缺點之一，一般人書寫都會適當的傾斜筆身以符合使用者的書寫習慣。美國專利US20120154340和US20130002606是用比較大的筆頭或筆身發射反饋驅動信號，而且筆頭或筆身跟觸控螢幕會有一定的距離，當使用者傾斜主動式電容筆筆身，反饋驅動信號在觸控螢幕上的強度分布就不會以筆尖為中心，而會偏向筆身比較靠近觸控螢幕的那一邊。這種偏差是沒有辦法用後續的算法做矯正。因為觸控螢幕控制器或主機根本沒法知道主動式電容筆筆身傾斜的幅度；
[0007]缺點之二，美國專利US20120154340和US20130002606都是採用檢測電極和驅動電極分開的設計，而且檢測和發射反饋驅動是同時進行的，如果沒有在兩極之間做很好的隔離，發射的驅動反饋信號會耦合到檢測電極引起震蕩。

【發明內容】

[0008]為克服上述現有技術存在的不足，本發明之一目的在於提供一種主動式電容筆及其觸控檢測和驅動方法，其不僅可精確定位主動式電容筆導電筆尖的位置，且可容易分辨導電物是手指或主動式電容筆。
[0009]本發明之另一目的在於提供一種主動式電容筆及其觸控檢測和驅動方法，該主動式電容筆可以根據設定傳遞不同強度的反饋驅動信號。
[0010]為達上述及其它目的，在本發明之一較佳實施例中，本發明提出一種主動式電容筆，包括導電筆尖、信號處理模塊及一電容，所述導電筆尖用於檢測觸控螢幕發射的觸控螢幕驅動信號並發射所述信號處理模塊輸出的反饋驅動信號；所述信號處理模塊用於處理所述導電筆尖接收到的所述觸控螢幕驅動信號並產生同步的反饋驅動信號；所述電容設置於所述導電筆尖與所述信號處理模塊之間，於檢測時，所述電容用於耦合所述導電筆尖獲取的所述觸控螢幕驅動信號到所述信號處理模塊的輸入端，在反饋驅動所述觸控螢幕時，所述電容用來隔離所述反饋驅動信號。
[0011]進一步地，該信號處理模塊包括:
[0012]檢測電路，用於檢測所述觸控螢幕發射的觸控螢幕驅動信號的上升沿或下降沿；
[0013]控制電路，當所述檢測電路檢測到所述觸控螢幕驅動信號上升沿或下降沿時，控制所述信號處理模塊由檢測狀態進入反饋驅動狀態，根據設定調整所述反饋驅動信號的開始和結束時間或反饋驅動信號上升沿與下降沿的延遲或反饋驅動信號的電壓，所述反饋驅動信號在下一個觸控螢幕驅動信號的上升沿或下降沿到來之前結束，令所述信號處理模塊由驅動狀態再次進入檢測狀態；
[0014]反饋驅動電路，該模塊採用三態輸出，在檢測時，其輸出為高抗阻使所述導電筆尖處於懸空狀態，在驅動時，在所述控制模塊控制下將所述反饋驅動信號傳送至所述導電筆尖實現對所述觸控螢幕的反饋驅動。
[0015]進一步地，所述信號處理模塊還包括一保護電路，所述保護電路由兩個或多個反相併聯的二極體組成，其一端接固定偏壓，另一端接所述檢測電路的輸入端
[0016]進一步地，所述主動式電容筆還包括一輔助檢測電極，所述輔助檢測電極設置於所述信號處理模塊的輸入端，以增強對所述觸控螢幕驅動信號的檢測能力。
[0017]為達到上述目的，本發明提供一種主動式電容筆的觸控檢測和反饋驅動的方法，包括如下步驟:
[0018]步驟一，主動式電容筆於一個檢測與反饋驅動周期的檢測周期通過檢測電極檢測觸控螢幕發射的觸控螢幕驅動信號；
[0019]步驟二，在檢測到所述觸控螢幕驅動信號之後，所述主動式電容筆通過驅動電極向所述觸控螢幕發出反饋驅動信號進入所述檢測與反饋驅動周期的反饋驅動周期，所述反饋驅動信號的強弱通過調整反饋驅動信號的開始和結束時間或反饋驅動信號上升沿和下降沿的延遲或反饋驅動信號的電壓來實現，或通過同一個檢測與反饋驅動周期裡面上升沿和下降沿之間的延遲，或同一個檢測與反饋驅動周期裡面下降沿和上升沿之間的延遲來實現，所述反饋驅動周期在下一個觸控螢幕驅動信號的上升沿或下降沿之前結束，在反饋驅動期間所述主動電容筆的檢測電路的輸出被忽略。
[0020]為達到上述目的，本發明還提供一種主動式電容筆的觸控檢測和反饋驅動的方法，包括如下步驟:
[0021]步驟一，主動式電容筆於一個檢測與反饋驅動周期的檢測周期通過檢測電極檢測觸控螢幕發射的觸控螢幕驅動信號；
[0022]步驟二，在檢測到所述觸控螢幕驅動信號之後，所述主動式電容筆通過驅動電極向所述觸控螢幕發出反饋驅動信號進入所述檢測與反饋驅動周期的反饋驅動周期，所述反饋驅動信號為跟所述觸控螢幕驅動信號反相或同相的一個上升沿或下降沿，或N個所述觸控螢幕驅動信號同相加N+1個所述觸控螢幕驅動信號反相的上升沿或下降沿，或N個所述觸控螢幕驅動信號反相加N+1個所述觸控螢幕驅動信號同相的上升沿或下降沿，所述N是自然數，所述反饋驅動周期在下一個觸控螢幕驅動信號的上升沿或下降沿之前結束，在反饋驅動期間所述主動電容筆的檢測電路的輸出被忽略。
[0023]進一步地，若在一個檢測與反饋驅動周期內，所述反饋驅動信號包含超過一個上升沿或下降沿，所述反饋驅動信號的強度調整通過上升沿和下降沿之間的延遲、或下降沿和上升沿之間的延遲來實現。
[0024]在本發明之另一較佳實施例中，本發明提供一種主動式電容筆，所述主動式電容筆包括檢測電極、驅動電極及信號處理模塊；所述檢測電極用於感應觸控螢幕發射的觸控螢幕驅動信號並傳送至所述信號處理模塊；所述信號處理模塊用於處理該檢測電極接收的觸控螢幕驅動信號並產生同步的反饋驅動信號；所述反饋驅動信號由所述驅動電極向所述觸控螢幕發射，在觸控螢幕定位算法配合下實現精確定位，所述驅動電極為導電筆尖，所述檢測電極利用導電筆頭或導電筆身或金屬線或線路板印刷線製成。
[0025]與現有技術相比，本發明一種主動式電容筆及其觸控檢測和驅動的方法，通過將檢測電路及反饋驅動電路於時序上分開，有效避免信號處理模塊形成閉環迴路而產生自激振蕩，其不僅可以精確定位主動式電容筆導電筆尖的位置，而且更容易分辨導電物是手指或主動式電容筆，同時，本發明之主動式電容筆還可以根據設定傳遞不同強度的反饋驅動信號。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為常見的觸控螢幕系統的結構示意圖；
[0027]圖2為本發明所應用之主動式電容筆的總體結構圖；
[0028]圖3為本發明一種主動式電容筆之第一較佳實施例的結構不意圖；
[0029]圖4為本發明第一較佳實施例中信號處理模塊的基本架構圖；
[0030]圖5a至圖5c為本發明較佳實施例中觸控螢幕驅動信號與反饋驅動信號的時序圖；
[0031]圖6為本發明一種主動式電容筆之第二較佳實施例的內部示意圖；
[0032]圖7為本發明一種主動式電容筆的觸控檢測和反饋驅動方法的步驟流程圖。【具體實施方式】
[0033]以下通過特定的具體實例並結合【專利附圖】

【附圖說明】本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發明的其它優點與功效。本發明亦可通過其它不同的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的精神下進行各種修飾與變更。
[0034]在說明本發明之前，先簡單說明下觸控螢幕的工作原理。圖1為常見的觸控螢幕系統的結構示意圖。觸控螢幕系統包括觸控螢幕、觸控螢幕控制器及主機。觸控螢幕包括有多條X軸方向導電條和多條Y軸方向導電條，一般情況X軸跟Y軸是垂直的。X軸的導電條跟Y軸導電條相交的地方形成互電容(mutual capacitor)陣列。當等效接地的導電物，比如人類手指，接近或觸碰觸控螢幕時，就會改變導電物附近的互電容的電容值，透過檢測這些互電容陳列每一個互電容的電容值變化，就可以通過算法計算出等效接地的導電物在觸控螢幕上的位置。
[0035]本發明同時適用於互電容式和自電容式觸控螢幕，以互電容式觸控螢幕為例，互電容式觸控螢幕控制器會發出觸控螢幕驅動信號會逐一驅動驅動電極，驅動電極可以是X軸或Y軸導電條，觸控螢幕驅動信號可以是一組脈衝(pulse train)或一組正弦波或一組三角波形，等等(圖1中只顯示一組脈衝波形)，一組脈衝包含多個脈衝。沒有被驅動的另一個軸的導電條都是檢測電極。當一條驅動電極被觸控螢幕控制器驅動時，驅動信號會透過驅動電極跟檢測電極之間的互電容耦合到檢測電極。如果有導電物接觸或靠近驅動電極和檢測電極的話，就會改變驅動電極和檢測電極之間的互電容的電容值。觸控螢幕控制器透過檢測互電容陳列的每一個互電容的電容值再跟沒有導電物接觸或靠近時的電容值比較，就能得出電容值變化影像。電容值變化影像可以傳給主機用算法計算出導電物的位置。
[0036]圖2為本發明所應用之主動式電容筆的總體結構圖，如圖2所示，本發明所應用之主動式電容筆包括筆尖、筆頭及筆身。圖3為本發明一種主動式電容筆之第一較佳實施例的結構示意圖，圖4為本發明第一較佳實施例中信號處理模塊的基本架構圖。如圖3及圖4所示，本發明一種主動式電容筆，除電源(本發明較佳實施例中為電池)外，至少還包括:導電筆尖10、筆身、埋藏在筆身內的信號處理模塊30以及一電容C。
[0037]其中，導電筆尖10與筆身採用機械式接觸性連接，其作用一是作為點擊觸控螢幕目的區域的工具，二是作為耦合裝置檢測觸控螢幕發射的觸控螢幕驅動信號和發送信號處理模塊30輸出的反饋驅動信號，即，導電筆尖既作為檢測電極又作為驅動電極；信號處理模塊30用於處理導電筆尖10接收的觸控螢幕驅動信號並生成同步的反饋驅動信號，於檢測階段接收觸控螢幕的觸控螢幕驅動信號，並於驅動階段發送經過處理的反饋驅動信號；電容C設置於導電筆尖10與信號處理模塊30之間，於檢測時，電容C用於耦合導電筆尖10獲取的觸控螢幕驅動信號到信號處理模塊30的輸入端，在反饋驅動觸控螢幕時，電容C用來隔離反饋驅動信號。
[0038]信號處理模塊30包含檢測電路301、控制電路302及反饋驅動電路303。檢測電路301用於檢測觸控螢幕發射的觸控螢幕驅動信號的上升沿或下降沿；控制電路302，當檢測電路301檢測到觸控螢幕驅動信號上升沿或下降沿時，控制電路302控制信號處理模塊由檢測狀態進入反饋驅動狀態，根據設定調整反饋驅動信號的開始和結束時間或反饋驅動信號上升沿與下降沿的延遲或反饋驅動信號的電壓，使反饋驅動信號在下一個觸控螢幕驅動信號的上升沿或下降沿到來之前結束，令信號處理模塊30由驅動狀態再次進入檢測狀態；反饋驅動電路303採用三態輸出，在檢測時，其輸出為高抗阻使導電筆尖10處於懸空狀態，在驅動時，在控制電路302控制下將反饋驅動信號傳送至導電筆尖10實現對觸控螢幕的反饋驅動。
[0039]工作時，觸控螢幕控制器會逐行掃描觸控螢幕的驅動電極，每掃描一行觸控螢幕的驅動電極，控制器會向觸控螢幕的驅動電極發出一組脈衝。主動式電容筆之導電筆尖10會與觸控螢幕上的每條檢測電極之間形成耦合電容。觸控螢幕的驅動電極距離導電筆尖越近，導電筆尖和觸控螢幕的檢測極之間的耦合電容值就越大。當觸控螢幕控制器掃描距離導電筆尖10比較近的驅動電極時，導電筆尖10就能耦合到足夠強度的觸控螢幕驅動信號，該信號會經過電容C耦合到主動式電容筆信號處理模塊30的輸入端，信號處理模塊30就會根據設定調整反饋驅動信號的強度。主動式電容筆的反饋驅動信號透過導電筆尖10跟觸控螢幕上的檢測電極之間的耦合電容把反饋驅動信號耦合到觸控螢幕的檢測電極。為了耦合足夠強度的信號到觸控螢幕的檢測電極，反饋驅動信號有時需要高壓，比如15v，相應地電容C也需要耐壓達到15v。圖3中的電容C可以是內置晶片裡面或者外置在晶片外面。由於電容不會隔離交流信號，當導電筆尖的電壓向上升的時候，電容的另一端，即信號處理模塊30的輸入端的電壓也會跟隨上升，為了防止高壓把信號處理模塊的輸入端的電路燒毀，在本發明之較佳實施例中，在信號處理模塊30的輸入端增加保護電路305，該保護電路305可以由兩個或多個反相併聯的二極體組成，其一端接固定偏壓Vref，Vref—般設置為模擬電路電源電壓的一半左右(如電源電壓為5V，則Vref大約2.5v±l.5v)，另一端接該檢測電路301的輸入端，以使在高壓反饋驅動信號到來時，在該檢測電路301的輸入端電壓就會被限制在Vref 土Vd，Vd為二極體閥值。另外，為了加強主動式電容筆檢測觸控螢幕驅動信號，可以在信號處理模塊的輸入端選擇性添加輔助檢測電極50。輔助檢測電極50可以是導電筆頭，或者是導電筆身，或者是線路板印刷線，或者是導電金屬線。
[0040]以下具體說明信號處理模塊的工作原理:當信號處理模塊30處於檢測狀態時，檢測電路301會檢測信號處理模塊30的輸入端的電壓，當檢測電路301檢測到觸控螢幕驅動信號的上升沿或下降沿時輸出信號給控制電路302，當信號處理模塊30處於檢測狀態時，反饋驅動電路303的輸出是高抗阻，導電筆尖10處於懸空狀態，以便導電筆尖10耦合來自觸控螢幕的驅動信號，主動式電容筆的控制電路302收到檢測電路301的輸出，控制電路302會控制信號處理模塊30進入反饋驅動狀態；在反饋驅動狀態時，檢測電路301的輸出會被控制電路302忽略，反饋驅動電路303會結束高抗阻輸出，控制電路302會根據設定輸出調整反饋驅動信號的強度，在本發明較佳實施例中，控制電路302採用以下方法調整反饋驅動信號的強度:改變驅動信號開始和結束的時間，改變反饋驅動信號的上升沿或下降沿的延遲，改變反饋驅動信號的電壓，改變上升沿和下降沿之間的延遲，或下降沿和上升沿之間的延遲，主動式電容筆反饋驅動會在下一個觸控螢幕驅動信號到來之前結束，信號處理模塊30會回到開始的檢測狀態。
[0041]一個完整的主動式電容筆應該可以讓觸控螢幕準確定位導電筆尖的在觸控螢幕上的位置，分辨導電物是電容筆或手指。
[0042]圖5a至圖5c為本發明較佳實施例中觸控螢幕驅動信號與主動式電容筆反饋驅動信號的時序圖。以下將配合圖5a至圖5c對主動式電容筆信號處理模塊的檢測及反饋驅動過程作一詳細說明。[0043]如圖5a，主動式電容筆在使用時靠近或觸碰觸控螢幕，觸控螢幕控制器逐條掃描觸控螢幕驅動電極，每驅動一條觸控螢幕驅動電極，觸控螢幕控制器會發出一組觸控螢幕驅動信號(如圖5a，第一波形)，在本實施例中驅動信號是一組脈衝，不過，驅動信號也可以是一組三角波或一組正弦波。當觸控螢幕被驅動電極距離主動式電容筆導電筆尖比較遠，導電筆尖耦合到的觸控螢幕驅動信號強度比較弱，主動式電容筆檢測不到觸控螢幕驅動信號。當觸控螢幕控制器驅動導電筆尖附近的觸控螢幕驅動電極時，導電筆尖就能耦合到相對比較強的觸控螢幕驅動信號，再經過電容C (圖3)把信號耦合到主動式電容筆信號處理模塊30的輸入端，也就是檢測電路301的輸入端，當檢測電路301檢測到觸控螢幕驅動信號就會把檢測結果輸出到主動式電容筆信號處理模塊的控制電路302，控制電路302就會控制反饋驅動電路303向觸控螢幕發出反饋驅動信號(如圖5a，第三、四波形)。
[0044]圖5a中的第二波形是觸控螢幕一組驅動信號其中的一個觸控螢幕驅動信號。這一個觸控螢幕驅動信號包括一個高電平和一個低電平。當觸控螢幕驅動信號在h由低電平上升到高電平時，觸控螢幕驅動電極通過觸控螢幕驅動電極和觸控螢幕檢測電極之間的耦合電容對所有觸控螢幕檢測電極做了一次正向充電，也就是觸控螢幕檢測電極的電壓被拉高。當驅動信號在t3由高電平下降到低電平時，觸控螢幕驅動電極對所有觸控螢幕檢測電極做了一次反向充電，也就是觸控螢幕檢測電極的電壓被拉低。觸控螢幕檢測電極在每次正向或反向衝電之後就會開始放電。觸控螢幕控制器就會檢測檢測電極的放電情況判斷驅動電極與檢測電極之間的耦合電容有沒有變化，以進一步判斷附近有沒有導電物。
[0045]圖5a的第三、四波形為第二波形的觸控螢幕驅動信號對應的主動電容筆的反饋驅動信號。如第三、四波形顯示，主動式電容筆的信號處理模塊開始時是處於檢測狀態，此時，反饋驅動電路303的輸出是高抗阻，導電筆尖處於懸空狀態，方便導電筆尖感應觸控螢幕控制器對觸控螢幕驅動電極發出的驅動信號。當主動式電容筆的檢測電路301檢測到觸控螢幕驅動信號的上升沿之後Utl),檢測電路301輸出信號通知控制電路302檢測到觸控螢幕驅動信號的上升沿。控制電路302隨之控制主動式電容筆進入反饋驅動狀態。控制電路302根據設定，在一定延遲U1)之後結束反饋驅動電路303的高抗阻輸出，以一定的下降延遲U1到七2)向觸控螢幕發出正相(如圖5a，第三波形)或反相(如圖5a，第四波形)的反饋驅動信號。反饋驅動的開始時間(圖5a，A)，結束時間(圖5a，t2)，上升沿或下降沿的延遲(圖5a，I1到t2)，和反饋驅動信號的電壓也可以根據設定調整。整個主動式電容筆對觸控螢幕的反饋驅動過程會在觸控螢幕驅動信號的下一個下降沿(圖5a，t3)之前結束。主動式電容筆會再次進入檢測狀態。從h到t3，主動式電容筆的信號處理模塊30完成一個檢測與反饋驅動周期。
[0046]主動式電容筆的反饋驅動信號的強弱可以通過調整反饋驅動開始和結束的時間，反饋驅動信號上升沿和下降沿的延遲，反饋驅動信號的電壓來實現，或同一個檢測與反饋驅動周期裡面上升沿和下降沿之間的延遲，或同一個檢測與反饋驅動周期裡面下降沿和上升沿之間的延遲。
[0047]在圖5b中，如圖5b的第三，四波形顯示，主動式電容筆的信號處理模塊開始時是處於檢測狀態，此時，反饋驅動電路303的輸出是高抗阻，導電筆尖處於懸空狀態，方便導電筆尖感應觸控螢幕控制器對觸控螢幕驅動電極發出的驅動信號。當主動式電容筆的檢測電路301檢測到觸控螢幕驅動信號的上升沿之後(tj，檢測電路301輸出信號通知控制電路302檢測到觸控螢幕驅動信號的上升沿。控制電路302隨之控制主動式電容筆進入反饋驅動狀態。控制電路302根據設定，在一定延遲U1)之後結束反饋驅動電路303的高抗阻輸出，以一定的上升或下降延遲向觸控螢幕發出N個與檢測到的上升沿或下降沿同相的上升沿或下降沿，和N+1個與檢測到的上升沿或下降沿反相的上升沿或下降沿(如圖5b，第四波形)。反饋驅動信號的強度可以透過設定調整t2，t3和t4。整個反饋驅動的過程會在觸控螢幕驅動信號的下一個下降沿(圖5b，t5)之前結束。主動式電容筆會再次進入檢測狀態。從，主動式電容筆的信號處理模塊303完成一個檢測與反饋驅動周期。
[0048]圖5c顯示另外一種觸控螢幕驅動信號。圖5c第一波形顯示一組觸控螢幕驅動波形，第二波形顯示的是一個觸控螢幕驅動信號的波形。這一個觸控螢幕驅動信號的波形也有高電平和低電平，不過觸控螢幕控制器不像圖5a和圖5b那樣在一個觸控螢幕驅動波形期間，高電平和低電平時，各通過耦合電容對檢測電極做一次充電，而是在一個驅動波形期間通過開關只對檢測電極做一次正向或反向充電。在使用主動式電容筆時，主動式電容筆靠近或觸碰觸控螢幕，當觸控螢幕控制器驅動導電筆尖附近的驅動電極時，導電筆尖就能耦合到觸控螢幕驅動信號。主動式電容筆的控制電路302根據設定，在一定延遲(圖5c，h)之後結束反饋驅動電路303的高抗阻輸出，以一定的下降延遲(圖5c，tl到t2)向觸控螢幕發出反相(如圖5c，第三波形)或以一定的上升延遲(圖5c，tl到t2)向觸控螢幕發出正相(如圖5c，第四波形)的反饋驅動信號。反饋驅動的開始時間(圖5c，tl)，結束時間(圖5c，t4)，和反饋驅動信號的電壓可以根據設定調整。整個反饋驅動的過程會在觸控螢幕下一個驅動信號的上升沿(圖5c，t5)到來之前結束。主動式電容筆會再次進入檢測狀態。從&到15，主動式電容筆的信號處理模塊完成一個檢測與反饋驅動周期。
[0049]圖6為本發明一種主動式電容筆之第二較佳實施例的內部示意圖。如圖6所示，在本發明之第二較佳實施例中，本發明之主動式電容筆包括:檢測電極601、驅動電極602及信號處理模塊603 ;檢測電極601用於感應觸控螢幕發射的觸控螢幕驅動信號並傳送至信號處理模塊603 ;信號處理模塊603用於處理檢測電極601接收的觸控螢幕驅動信號並產生同步的反饋驅動信號；反饋驅動信號由驅動電極602向觸控螢幕發射，在觸控螢幕定位算法配合下實現精確定位，在本實施例中，驅動電極為導電筆尖，檢測電極601可以是導電筆頭，或導電筆身，或電線，或線路板印刷線，由於信號處理模塊603與第一較佳實施例中的信號處理模塊結構功能相同，在此不予贅述。
[0050]圖7為本發明一種主動式電容筆的觸控檢測和反饋驅動的方法之第一較佳實施例的步驟流程圖。如圖7所示，本發明一種主動式電容筆的觸控檢測和反饋驅動的方法，包括如下步驟:
[0051]步驟701，主動式電容筆於一個檢測與反饋驅動周期的檢測周期通過檢測電極檢測觸控螢幕發射的觸控螢幕驅動信號；
[0052]步驟702，在檢測到所述觸控螢幕驅動信號之後，主動式電容筆通過驅動電極向所述觸控螢幕發出反饋驅動信號進入該檢測與反饋驅動周期的反饋驅動周期。反饋驅動信號的強弱可通過調整反饋驅動信號的開始和結束時間或反饋驅動信號上升沿和下降沿的延遲或反饋驅動信號的電壓來實現，或通過同一個檢測與反饋驅動周期裡面上升沿和下降沿之間的延遲，或同一個檢測與反饋驅動周期裡面下降沿和上升沿之間的延遲來實現。反饋驅動周期在下一個觸控螢幕驅動信號的上升沿或下降沿之前結束，在反饋驅動期間主動電容筆的檢測電路的輸出被忽略。[0053]上述檢測與反饋驅動的過程可繼續參照圖5a的時序圖。由於圖5a的時序已在之前詳細說明，在此不予贅述。
[0054]作為本發明一種主動式電容筆的觸控檢測和反饋驅動的方法的第二較佳實施例，於步驟702中，在檢測到所述觸控螢幕驅動信號之後，主動式電容筆通過驅動電極向所述觸控螢幕發出反饋驅動信號進入反饋驅動周期，該反饋驅動信號為跟觸控螢幕驅動信號反相或同相的一個上升沿或下降沿，或N個觸控螢幕驅動信號同相加N+1個觸控螢幕驅動信號反相的上升沿或下降沿，或N個觸控螢幕驅動信號反相加N+1個觸控螢幕驅動信號同相的上升沿或下降沿，其中，N是自然數，在反饋驅動期間該主動電容筆的檢測電路的輸出被忽略。具體時序如圖5b所示。
[0055]在步驟702中，若在一個檢測與反饋驅動周期內，反饋驅動信號包含超過一個上升沿或下降沿，反饋驅動信號的強度調整通過上升沿和下降沿之間的延遲、或下降沿和上升沿之間的延遲來實現，反饋驅動信號在下一個觸控螢幕驅動信號的上升沿或下降沿之前結束。
[0056]綜上所述，本發明一種主動式電容筆及其觸控檢測和驅動的方法,通過將檢測電路及反饋驅動電路於時序上分開，有效避免信號處理模塊形成閉環迴路而產生自激振蕩，其不僅可以精確定位主動式電容筆導電筆尖的位置，而且更容易分辨導電物是手指或主動式電容筆，同時，本發明之主動式電容筆還可以根據設定傳遞不同強度的反饋驅動信號。
[0057]上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何本領域技術人員均可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發明的權利保護範圍，應如權利要求書所列。
【權利要求】
1.一種主動式電容筆，其特徵在於:所述主動式電容筆包括導電筆尖、信號處理模塊及一電容，所述導電筆尖用於檢測觸控螢幕發射的觸控螢幕驅動信號並發射所述信號處理模塊輸出的反饋驅動信號；所述信號處理模塊用於處理所述導電筆尖接收到的所述觸控螢幕驅動信號並產生同步的反饋驅動信號；所述電容設置於所述導電筆尖與所述信號處理模塊之間，於檢測時，所述電容用於耦合所述導電筆尖獲取的所述觸控螢幕驅動信號到所述信號處理模塊的輸入端，在反饋驅動所述觸控螢幕時，所述電容用來隔離所述反饋驅動信號。
2.如權利要求1所述的一種主動式電容筆，其特徵在於，該信號處理模塊包括: 檢測電路，用於檢測所述觸控螢幕發射的觸控螢幕驅動信號的上升沿或下降沿； 控制電路，當所述檢測電路檢測到所述觸控螢幕驅動信號上升沿或下降沿時，控制所述信號處理模塊由檢測狀態進入反饋驅動狀態，根據設定調整所述反饋驅動信號的開始和結束時間或反饋驅動信號上升沿與下降沿的延遲或反饋驅動信號的電壓，所述反饋驅動信號在下一個觸控螢幕驅動信號的上升沿或下降沿到來之前結束，令所述信號處理模塊由驅動狀態再次進入檢測狀態； 反饋驅動電路，該電路採用三態輸出，在檢測時，其輸出為高抗阻使所述導電筆尖處於懸空狀態，在反饋驅動時，在所述控制電路控制下將所述反饋驅動信號傳送至所述導電筆尖實現對所述觸控螢幕的反饋驅動。
3.如權利要求2所述的一種主動式電容筆,其特徵在於:所述信號處理模塊還包括一保護電路，所述保護電路由兩個或多個反相併聯的二極體組成，其一端接固定偏壓，另一端接所述檢測電路的輸入端。
4.如權利要求2所述的一種主動式電容筆，其特徵在於:所述主動式電容筆還包括一輔助檢測電極，所述輔助檢測電極設置於所述信號處理模塊的輸入端，以增強對所述觸控螢幕驅動信號的檢測能力。
5.一種主動式電容筆的觸控檢`測和反饋驅動的方法，包括如下步驟: 步驟一，主動式電容筆於一個檢測與反饋驅動周期的檢測周期通過檢測電極檢測觸控螢幕發射的觸控螢幕驅動信號； 步驟二，在檢測到所述觸控螢幕驅動信號之後，所述主動式電容筆通過驅動電極向所述觸控螢幕發出反饋驅動信號進入所述檢測與反饋驅動周期的反饋驅動周期，所述反饋驅動信號的強弱通過調整反饋驅動信號的開始和結束時間或反饋驅動信號上升沿和下降沿的延遲或反饋驅動信號的電壓來實現，或通過同一個檢測與反饋驅動周期裡面上升沿和下降沿之間的延遲，或同一個檢測與反饋驅動周期裡面下降沿和上升沿之間的延遲來實現，所述反饋驅動周期在下一個觸控螢幕驅動信號的上升沿或下降沿之前結束，在反饋驅動期間所述主動電容筆的檢測電路的輸出被忽略。
6.一種主動式電容筆的觸控檢測和反饋驅動的方法，包括如下步驟: 步驟一，主動式電容筆於一個檢測與反饋驅動周期的檢測周期通過檢測電極檢測觸控螢幕發射的觸控螢幕驅動信號； 步驟二，在檢測到所述觸控螢幕驅動信號之後，所述主動式電容筆通過驅動電極向所述觸控螢幕發出反饋驅動信號進入所述檢測與反饋驅動周期的反饋驅動周期，所述反饋驅動信號為跟所述觸控螢幕驅動信號反相或同相的一個上升沿或下降沿，或N個所述觸控螢幕驅動信號同相加N+1個所述觸控螢幕驅動信號反相的上升沿或下降沿，或N個所述觸控螢幕驅動信號反相加N+1個所述觸控螢幕驅動信號同相的上升沿或下降沿，所述N是自然數，所述反饋驅動周期在下一個觸控螢幕驅動信號的上升沿或下降沿之前結束，在反饋驅動期間所述主動電容筆的檢測電路的輸出被忽略。
7.如權利要求6所述的一種主動式電容筆的觸控檢測和反饋驅動的方法，其特徵在於:若在一個檢測與反饋驅動周期內，所述反饋驅動信號包含超過一個上升沿或下降沿，所述反饋驅動信號的強度調整通過上升沿和下降沿之間的延遲、或下降沿和上升沿之間的延遲來實現。
8.—種主動式電容筆，其特徵在於:所述主動式電容筆包括檢測電極、驅動電極及信號處理模塊；所述檢測電極用於感應觸控螢幕發射的觸控螢幕驅動信號並傳送至所述信號處理模塊；所述信號處理模塊用於處理該檢測電極接收的觸控螢幕驅動信號並產生同步的反饋驅動信號；所述反饋驅動信號由所述驅動電極向所述觸控螢幕發射，在觸控螢幕定位算法配合下實現精確定位，所述驅動電極為導電筆尖，所述檢測電極利用導電筆頭或導電筆身或金屬線或線路板印刷線製成。
【文檔編號】G06F3/0354GK103729073SQ201310713635
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月20日 優先權日:2013年12月20日
【發明者】張劍峰, 周錫田 申請人:艾攀科技有限公司, 上海義上信息科技有限公司