主動式電容筆及觸控裝置製造方法
2023-05-14 08:20:16
主動式電容筆及觸控裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供了主動式電容筆及觸控裝置。該主動電容筆(11)包括：由導電材料製成的筆尖(21)；由導電材料製成的筆頭(22)，其圍繞著所述筆尖(21)；切換單元(34)，其根據收到的指令使得多個觸控協議之間實現切換；控制單元(35)，其根據所述多個觸控協議之間的切換，使所述筆尖(21)和所述筆頭(22)中的至少一個與所述觸控屏進行交互。
【專利說明】主動式電容筆及觸控裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及觸控裝置，尤其涉及主動式電容筆及觸控裝置。
【背景技術】
[0002]隨著信息技術的發展，諸如可攜式行動裝置的電子設備與人們的生活越發密切相關。這種可攜式行動裝置可以接收用戶的輸入，並根據該輸入來執行用戶期望的功能。作為接收用戶輸入的輸入裝置，觸控裝置以其體積小、重量輕、易於操作的優點而被廣泛使用。
[0003]觸控裝置主要分為兩種，電阻式觸控裝置和電容式觸控裝置。電阻式觸控裝置成本低、易於製造，但是只能支持單指操作。電容式觸控裝置的可操作性較強、支持多指功能，因而成為目前觸控裝置的首選。
[0004]電容觸控裝置包括電容觸控螢幕，電容觸控螢幕可以通過分布於其上的正交電容圖形來感知手指(或觸筆)觸摸引起的電容變化，從而測量觸摸位置和觸摸強度。電容觸控螢幕可以是位於電容觸控裝置前面的透明面板，也可以是不透明的人機互動板。
[0005]由於能被觸控螢幕感知的導電體需要較大的接觸面積，所以會造成定位不準的問題，同時對筆的支持一直不是非常理想。因此，人們期待電容觸控裝置能支持筆的書寫，至少包括纖細筆尖、懸空感應、精準定位、壓感精確等功能。
[0006]主動式電容筆解決了上述問題，它是一種與電容觸控螢幕配合使用的電容筆。主動式電容筆可以發送與電容觸控螢幕同步的高壓脈衝信號，增強了電容感應，從而可以減小接觸面積，同時細筆尖明顯增強了用戶體驗。
[0007]圖1示出了現有技術的主動式電容筆與電容觸控裝置的工作原理的示意圖。
[0008]如圖1所示，現有技術的觸控裝置包括:面板，其上配置有相互正交的用於收發信號的平行電容極板；發送電容極板，其設置在所述面板上，用於向外發送探測波；筆11，其通過筆尖接收面板發送的同步及命令信息，再通過筆尖向所述面板發送信號波；接收電容極板，其設置在所述面板上，用於接收所述發送電容極板的探測波和所述筆的信號波；模擬信號處理單元，其根據控制處理單元選擇的電容極板來發送相應波形，或者預處理來自接收電容極板信號；控制處理單元14，其將預處理後的接收信號通過AD轉換為數位訊號，並通過處理得到觸摸位置，在筆為主動電容筆的情況下得到筆的位置以及筆回傳的信息。
[0009]由於所有電容觸控屏在定位過程中都會在電容極板上發送測量波形，所以可利用這個發送波形作為命令與主動電容筆進行通信，達到同步或者命令傳輸的目的。
[0010]同時，電容觸控屏也都具有接受反饋波形的能力，所以也可以用主動電容筆來發送波形來讓電容觸控屏定位或者接收數據。
[0011]但是，目前的電容觸控裝置的製造商所使用的測量和支持主動電容筆的協議千差萬別，給用戶在使用過程中造成了一定的不便。因此，有必要提供一種能夠支持目前市面上的大多數電容觸控裝置的主動電容筆。
【發明內容】
[0012]鑑於以上問題，本發明針對不同觸控廠商提出了一種通用的主動電容筆解決方案，以保證用戶可以在各種觸控屏上使用主動電容筆而不用擔心兼容性的問題，從而提高了用戶體驗。
[0013]本發明的一方面提供了一種主動電容筆，包括:由導電材料製成的筆尖；由導電材料製成的筆頭，其圍繞著所述筆尖；切換單元，其根據收到的指令使得多個觸控協議之間實現切換；控制單元(35)，其根據所述多個觸控協議之間的切換，控制所述筆尖和所述筆頭中的至少一個與所述觸控屏進行交互。
[0014]本發明的另一方面提供了一種與上述主動電容筆配套使用的觸控裝置。
[0015]本發明的主動電容筆保證用戶可以在各種觸控屏上使用而不用擔心兼容性的問題，從而提高了用戶體驗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]附圖被包括進來以提供對本發明的進一步理解。附圖不必是按比例繪製的，僅僅是為了給出示意性結構。
[0017]圖1是現有技術的主動電容筆與電容觸控裝置的工作原理的示意圖。
[0018]圖2是本發明的主動電容筆的工作原理的示意圖。
[0019]圖3是根據本發明第一實施方式的主動電容筆的結構示意圖。
[0020]圖4是根據本發明第二實施方式的主動電容筆與觸控屏的通信協議。
【具體實施方式】
[0021]為使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明提供的主動電容筆和觸控裝置進行詳細描述。在這些附圖中，對於相同或者相當的構成要素，標註相同標號。以下僅為本發明的主動電容筆的最佳實施方式，本發明並不僅限於下述結構。
[0022]圖2是本發明的主動電容筆的工作原理的示意圖。
[0023]如圖2所示，在本實施方式中，筆11的接收和發送部分由筆尖21、筆頭22、屏蔽罩23構成。筆尖21位於屏蔽罩23內，是細長的導電體。筆頭22位於屏蔽罩23外，是圍繞屏蔽罩23的導電體。由於筆尖21和筆頭22均為導電體，因而與觸控屏的接收電極26、發送電極27之間可以分別形成耦合電容25和24，通過耦合電容25和24可以實現接收和發送信號的目的。屏蔽罩23將筆尖21和筆頭22隔離開，以防止筆尖21和筆頭22之間的相互幹擾。
[0024]由於筆尖21和筆頭22均具有接收和發送信號的功能，所以既可以由筆頭22來接收觸控屏的信號，由筆尖21向觸控屏發送信號；也可以由筆尖21來接收觸控屏的信號，由筆頭22向觸控屏發送信號。對於某些觸控屏廠商而言，可能不需要接收部分，只有發送部分即可完成定位和數據傳輸。
[0025]下面詳細說明本發明的實施方式。
[0026][第一實施方式]
[0027]圖3是根據本發明第一實施方式的主動電容筆的結構示意圖。
[0028]如圖3所示，第一實施方式的主動電容筆11包括筆尖21、筆頭22、接收放大模塊30、處理電路31、解碼電路32、升級口 33、撥動開關34、控制器35、測壓力按鍵電路36、開關37、升壓發送模塊38、以及切換開關39a和39b。
[0029]圖3所示的結構兼容所有的主動電容筆協議。下面以筆頭22進行接收、筆尖21進行發送為例來描述主動電容筆11的工作流程。
[0030]應該理解的是，控制器35可以根據觸控螢幕的協議來控制切換開關39a和3%，從而選擇筆頭22、筆尖21的各種發送接收方式。
[0031]筆頭22接收的信號通過接收放大模塊30後被提供給處理電路31和解碼電路32，生成數位訊號反饋給控制器35。該接收信號可以是觸控屏發送的命令，也可以是非命令的探測信號或者其它信號。控制器35讀取並判斷該接收信號。
[0032]若該接收信號為命令信號，則控制器35控制完成相應的工作。若該接收信號為測壓力按鍵命令，則控制器35對測壓力按鍵電路36進行控制來執行相關的測量，並記錄下數據。若該接收信號為發送定位信號命令，則控制器35控制升壓發送模塊38來執行定位信號的發送。若該接收信號為回發數據命令，則控制器35控制升壓發送模塊38，根據制定的協議來執行測量數據的發送。
[0033]一般來講，電容觸控屏為了更好地定位筆尖和接收數據，需要筆尖發送的信號電壓幅度遠高於控制器工作的電壓幅度，所以需要升壓發送模塊38。
[0034]圖3所示的結構為主動電容筆的通用結構，針對不同觸控屏廠商，由於協議不同，工作流程會有所不同。
[0035]下面對目前主流的主動電容筆協議進行簡單介紹。
[0036]目前所有主動電容筆的協議都是由幾種工作方式組合而成的:A.單獨發送但不接收；B.單獨接收但不發送；C.接收和回發分時進行；D.接收和回發同時進行。這幾種工作方式的組合可以涵蓋所有的主動電容筆協議。需要注意的是，這裡的接收是指廣義的接收來自電容極板的發送信號。該發送信號可能是命令，也可能是協議規定的其它信號。
[0037]第一實施方式的主動電容筆可以兼容上述工作方式，下面具體進行描述。
[0038]針對A:控制器35可以將接收放大模塊30、處理電路31、解碼電路32均關閉，直接根據協議，在規定的時間根據規定的時序向筆尖21發送信號。
[0039]針對B:控制器35可以將升壓發送模塊38關閉，根據協議接收命令信號，然後經由接收放大模塊30後提供給處理電路31和解碼電路32，最後提供給控制器35進行後續工作。
[0040]針對C:接收命令信號，然後經由接收放大模塊30後提供給處理電路31和解碼電路32。解碼電路32產生數位訊號反饋給控制器35。控制器35進行判斷後，根據協議時序將需要的信號波形提供給升壓發送模塊38。
[0041]由於接收和回發分時進行，可以單獨採用筆頭22 (或筆尖21)接收並且發送。一般是筆頭22 (或筆尖21) —直處於接收狀態，等待命令。當收到命令後，控制器35判斷該命令。判斷完了切換成發送狀態，再進行發送。發送完了繼續切換成接收狀態，等待接收新的命令。可以設定發送和接收的時序，使得不存在衝突。當然，也可以筆尖21和筆頭22同時接收，同時發送，這樣會增強接收和發送的強度。
[0042]針對D:控制器35將連接處理電路31和升壓發送模塊38的開關37閉合，將放大後的接收信號直接提供給升壓發送模塊38。而控制器35也同時接收命令並執行相應的控制O
[0043]對於觸控螢幕協議的切換，一種方式是主動電容筆11接收來自觸控螢幕的信號，並根據該信號選擇不同的觸控螢幕協議與觸控螢幕進行交互。但是另選的是，可以為主動電容筆11設置撥動開關34，如圖3所示，用戶可以根據自己對所要使用的觸控螢幕的了解，手動地操作撥動開關34，從而切換到對應的觸控螢幕協議。
[0044]另外，為了使本實施方式的主動電容筆11適應不同觸控屏廠商的協議，在主動電容筆11內設置了升級口 33，如圖3所示。升級口 33可以是USB埠或其他埠。用戶可以利用升級口 33針對不同的觸控屏廠商來升級固件和/或添加新的觸控裝置協議。
[0045]同時，由於控制器35需要兼容所有協議，而協議部分會有相似的內容。所以可以在控制器35的存儲器(圖中未示出)內實現不同協議相似功能的兼容，從而達到節省存儲空間的目的。
[0046][第二實施方式]
[0047]下面參照圖4來說明本發明的主動電容筆的工作過程。圖4是根據本發明第二實施方式的主動電容筆與觸控屏的通信協議的實例。
[0048]需要說明的是，在圖4中，並未區分與觸控螢幕進行通信的具體對象是筆尖還是筆頭，優選的是由筆尖或筆頭單獨與觸控螢幕進行通信。然而，根據上述第一實施方式的結構可知，這裡的工作過程包含了以下情況:(I)筆尖發送、筆尖接收；(2)筆頭髮送、筆頭接收；
(3)筆尖發送、筆頭接收；(4)筆頭髮送、筆尖接收。
[0049]如圖4所示，觸控屏發送定位信號命令，該定位信號命令被表示為一定頻率不同長度的包絡波形。筆(筆尖或筆頭，下同)接收到該定位信號命令後，在規定時序內做出響應。如圖4所示，定位信號命令的時長為T。筆接收到此命令後連續發送數個一定頻率的高壓脈衝包絡信號(定位信號)，以便觸控屏可以通過此信號獲得筆的位置。觸控屏接收到該定位信號後發送時長為2T的測量命令。筆接收到此命令後不會發送任何波形，但會在一定時間內測量筆尖的壓力以及按鍵等必需的數據。
[0050]觸控螢幕發送時長為3T的數據命令。筆接收到該命令後，按照與觸控屏制定的協議回發數據。如圖4所示，筆發送一定頻率和時長t的高壓包絡代表I或者O。S卩，如果包絡內有脈衝則代表1，沒有則代表O。
[0051]以上第二實施方式只是本發明針對一種協議的實現方式，本發明也可以針對各種各樣的其他協議來調整控制器程序，以適應不同的觸控晶片控制廠商。
[0052]以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而採用的示例性實施方式，然而本發明並不局限於此。對於本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進。這些變型和改進也視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種與觸控屏進行交互的主動電容筆(11),包括: 由導電材料製成的筆尖(21)； 由導電材料製成的筆頭(22),其圍繞著所述筆尖(21)； 切換單元(34),其根據收到的指令使得多個觸控協議之間實現切換； 控制單元(35),其根據所述多個觸控協議之間的切換，控制所述筆尖(21)和所述筆頭(22)中的至少一個與所述觸控屏進行交互。
2.根據權利要求1所述的主動電容筆(11),其中，所述控制單元(35)進行控制，使得所述筆尖(21)或所述筆頭(22)從所述觸控屏接收信號並向所述觸控屏發送信號。
3.根據權利要求1所述的主動電容筆(11),其中，所述控制單元(35)進行控制，使得所述筆尖(21)和所述筆頭(22)從所述觸控屏接收信號並向所述觸控屏發送信號。
4.根據權利要求1所述的主動電容筆(11),其中，所述控制單元(35)進行控制，使得所述筆尖(21)從所述觸控屏接收信號，所述筆頭(22)向所述觸控屏發送信號。
5.根據權利要求1所述的主動電容筆(11),其中，所述控制單元(35)進行控制，使得所述筆頭(22)從所述觸控屏接收信號，所述筆尖(21)向所述觸控屏發送信號。
6.根據權利要求1所述的主動電容筆(11),其中，所述切換單元(34)是供用戶操作的撥動開關，所述指令是用戶對所述撥動開關的操作。
7.根據權利要求1所述的主動電容筆(11)，其中，所述指令來自所述觸控屏。
8.根據上述權利要求中任意一項所述的主動電容筆(11),其中，所述控制單元(35)還包括存儲單元，所述存儲單元中存儲有所述多個觸控協議，其中，所述多個觸控協議之間相同或相似的部分僅被存儲一次。
9.根據權利要求8所述的主動電容筆(11),還包括升級埠(33),其中，通過所述升級埠(33)能夠針對不同的觸控屏升級固件和/或添加新的觸控協議。
10.一種觸控裝置，包括主動電容筆(11)和與之交互的觸控屏，其中，所述主動電容筆(11)包括: 由導電材料製成的筆尖(21)； 由導電材料製成的筆頭(22),其圍繞著所述筆尖(21)； 切換單元(34),其根據收到的指令使得多個觸控協議之間實現切換； 控制單元(35),其根據所述多個觸控協議之間的切換，使所述筆尖(21)和所述筆頭(22)中的至少一個與所述觸控屏進行交互。
【文檔編號】G06F3/044GK104484063SQ201410754296
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月10日 優先權日:2014年12月10日
【發明者】鄭洋 申請人:北京漢王鵬泰科技有限公司