觸控筆的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種觸控筆，包含一電源電路、一信號接收電極、一噪聲感測電極、一反相放大電路以及一信號發(fā)射電極。電源電路提供觸控筆一工作電壓，且信號接收電極接收一電容式觸控裝置的一觸控感測電極結構的至少一表面信號。噪聲感測電極接收至少一環(huán)境噪聲信號，且反相放大電路反向放大表面信號與環(huán)境噪聲信號的差值以產生一反向放大信號。信號發(fā)射電極發(fā)射反向放大信號，以衰減電容式觸控裝置于觸控筆的觸碰位置上的一檢測信號。通過本發(fā)明，可有效縮小筆頭而可于電容式觸控裝置上進行精準的操作，同時，利用設置感應環(huán)境信號的噪聲感測電極，可達到過濾環(huán)境噪聲的目的，可節(jié)省成本外，并可減少因為隔離導電層或隔離電極所產生的寄生電容。
【專利說明】觸控筆

【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明關于一種觸控筆，特別是一種用于電容式觸控裝置的觸控筆。

【背景技術】
[0002]圖1A及圖1B顯示現(xiàn)有檢測電容式觸控裝置100上的手指觸碰位置設計的示意圖。舉例而言，各個Y軸電極102可依序發(fā)出電壓脈沖，并通過檢測各個X軸電極104因感應而產生的電荷。在手指106的觸摸位置會產生手指電容且因人體接地，如此會使傳導到X軸電極104的脈沖信號相對非觸摸位置減弱，因此可以檢測到哪些X軸電極104被手指106觸摸，進而計算出手指觸碰位置坐標。再者，于本例中因為是依序對各個Y軸電極102施加電壓脈沖，所以即使手指106在同一時間觸摸多個位置，也能夠正確地判斷觸摸位置。
[0003]如圖2所示，一現(xiàn)有觸控筆200包含一信號接收電極202、一信號發(fā)射電極204、一導電隔離層206、一電源電路208以及一反相放大電路210。電源電路208提供觸控筆200一工作電壓，信號接收電極202以例如感應的方式，接收觸控感測電極結構(未圖示)的至少一表面信號。為了避免信號接收電極202與信號發(fā)射電極204彼此干擾，通常會于信號接收電極202與信號發(fā)射電極204之間設置導電隔離層206。然而，如圖3所示，設置導電隔離層206會使信號接收電極202與號發(fā)射電極204之間增加不必要的寄生電容212，造成信號失真難以控制。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明提供一種可用于電容式觸控裝置的觸控筆，以解決現(xiàn)有技術中存在的因導電隔離層產生寄生電容而造成的信號失真的問題。
[0005]依本發(fā)明一實施例的設計，一種觸控筆包含一電源電路、一信號接收電極、一噪聲感測(noise-sensing)電極、一反相放大電路以及一信號發(fā)射電極。電源電路提供觸控筆一工作電壓，且信號接收電極接收一電容式觸控裝置的一觸控感測(touch-sensing)電極結構的至少一表面信號。噪聲感測電極接收至少一環(huán)境噪聲信號，且反相放大電路反向放大表面信號與環(huán)境噪聲信號的差值以產生一反向放大信號。信號發(fā)射電極發(fā)射反向放大信號，以衰減電容式觸控裝置于觸控筆的觸碰位置上的一檢測信號。
[0006]于一實施例中，反相放大電路的信號放大倍率為50至500倍。
[0007]于一實施例中，一絕緣體介設于信號接收電極與信號發(fā)射電極之間、以及噪聲感測電極與信號發(fā)射電極之間，且絕緣體可具有圓柱體的外形。
[0008]于一實施例中,信號接收電極及噪聲感測電極均可為一金屬環(huán)或一導電線圈。
[0009]于一實施例中，信號發(fā)射電極包含一天線結構及一電極走線，觸控筆更包含包覆天線結構的一導電橡膠，且導電橡膠可形成至少一導圓角。
[0010]于一實施例中，觸控感測電極結構包含多個第一電極串列以及多個第二電極串列，第一電極串列接收至少一掃描信號且第二電極串列接收檢測信號。
[0011]于一實施例中，反相放大電路包含一運算放大器，反相放大電路具有一輸入正端、輸入負端以及一輸出端，輸入正端連接噪聲感測電極，輸入負端連接信號接收電極，且輸出端連接信號發(fā)射電極。反相放大電路的輸出端的輸出值，等于輸入正端的輸入值減去輸入負端的輸入值所得的差值再乘上運算放大器的增益。
[0012]通過上述實施例的設計，僅需要利用少量的電力線產生的表面信號，并通過反向放大的表面信號衰減電容式觸控裝置的檢測信號，即可進行后續(xù)的觸碰位置判斷，如此觸控筆可有效縮小筆頭而可于電容式觸控裝置上進行精準的操作。再者，利用設置感應環(huán)境信號的噪聲感測電極，并通過后端的反相放大電路的差動信號處理，可達到過濾環(huán)境噪聲的目的，因此可獲得不需設置隔離導電層或隔離電極的效果，除了可節(jié)省成本外，并可減少因為隔離導電層或隔離電極所產生的寄生電容。
[0013]本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點可以從本發(fā)明所揭露的技術特征中得到進一步的了解。為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例并配合所附圖式，作詳細說明如下。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1A及圖1B顯示現(xiàn)有檢測電容式觸控裝置上的手指觸碰位置的設計示意圖；
[0015]圖2為用于電容式觸控裝置的現(xiàn)有觸控筆的示意圖；
[0016]圖3為說明因導電隔離層產生寄生電容的示意圖；
[0017]圖4為本發(fā)明一實施例的用于電容式觸控裝置的觸控筆的示意圖；
[0018]圖5為說明觸控筆的運作方式的方塊圖；
[0019]圖6為本發(fā)明一實施例的反相放大電路的電路圖；
[0020]圖7為本發(fā)明另一實施例的用于電容式觸控裝置的觸控筆的示意圖；
[0021]圖8為本發(fā)明另一實施例的用于電容式觸控裝置的觸控筆的示意圖。
[0022]附圖標記
[0023]10、60、70 觸控筆
[0024]12,62信號接收電極
[0025]14,64信號發(fā)射電極
[0026]64a天線結構
[0027]64b電極走線
[0028]16電源電路
[0029]18反相放大電路
[0030]20電容式觸控裝置
[0031]20a觸控感測電極結構
[0032]22、72噪聲感測電極
[0033]32運算放大器
[0034]74絕緣體
[0035]76導電橡膠
[0036]76a導圓角
[0037]102 Y 軸電極
[0038]104 X 軸電極
[0039]106 手指
[0040]200觸控筆
[0041]202信號接收電極
[0042]204信號發(fā)射電極
[0043]206導電隔離層
[0044]208電源電路
[0045]210反相放大電路
[0046]212寄生電容
[0047]M第一電極串列
[0048]N第二電極串列
[0049]P表面信號
[0050]Q反向放大信號
[0051]S環(huán)境噪聲信號
[0052]Vini輸入正端
[0053]Vin2輸入負端
[0054]Vout 輸出端

【具體實施方式】
[0055]有關本發(fā)明的前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式的實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。以下實施例中所提到的方向用語，例如:上、下、左、右、前或后等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明并非用來限制本發(fā)明。
[0056]圖4為依本發(fā)明一實施例的用于電容式觸控裝置的觸控筆的示意圖，圖5為說明觸控筆的運作方式的方塊圖。請同時參考圖4及圖5，觸控筆10包含一信號接收電極12、一信號發(fā)射電極14、一電源電路16、一反相放大電路18以及一噪聲感測電極22。電源電路16提供觸控筆10 —工作電壓，信號接收電極12以例如感應的方式，接收電容式觸控裝置20的觸控感測電極結構20a的至少一表面信號P。觸控感測電極結構20a舉例而言可包含多個第一電極串列M及多個第二電極串列N，于一實施例中，多個第一電極串列M可接收至少一掃描信號且逐道被驅動以掃描觸控感測電極結構20a，第二電極串列N接收至少一檢測信號，以于掃描信號驅動第一電極串列M時感測因觸碰動作感應生成的I禹合電容。于一實施例中，表面信號P是由觸控感測電極結構20a(M)與信號接收電極12之間的電力線所產生的信號，檢測信號是由觸控感測電極結構20a(N)與信號發(fā)射電極14之間的電力線所產生的信號，且噪聲感測電極22可接收至少一環(huán)境噪聲信號S。反相放大電路18將濾除噪聲后的表面信號P反向放大后，通過信號發(fā)射電極14發(fā)射出反向放大信號Q。反向放大信號Q可衰減電容式觸控裝置20的檢測信號，如此于觸控筆10觸碰位置上的檢測信號會相對非觸碰位置的檢測信號減弱，因此可檢測到觸控筆10的實際觸碰位置。圖6為本發(fā)明一實施例的反相放大電路18的電路圖，如下以圖6說明本發(fā)明一實施例的濾除噪聲并反向放大信號的過程。本發(fā)明的反相放大電路18的結構并不限定，例如可利用具有相對的線性增益、及輸出可由輸入控制的一運算放大器(OPA) 32實施。于本實施例中，反相放大電路18的輸入正端Vini連接噪聲感測電極22，輸入負端Vin2連接信號接收電極12，且輸出端Vtot連接信號發(fā)射電極14,因此輸入正端Vini可被饋入環(huán)境噪聲信號S及傳輸電極的稱合信號，輸入負端Vin2可被饋入表面信號P (包含實際的觸控感測信號值及環(huán)境噪聲信號值)及傳輸電極的I禹合信號，因此反相放大電路18的輸出端Vmjt的輸出值,為輸入正端Vini的輸入值減去輸入負端Vin2的輸入值所得的差值再乘上運算放大器32的增益，因此輸出端Vott的輸出值可獲得反向放大的效果且將表面信號P的環(huán)境噪聲值扣除，故輸出端Vtot的輸出為濾除環(huán)境噪聲值的反向放大信號Q。
[0057]通過上述實施例的設計，僅需要利用少量的電力線產生的表面信號P，并通過反向放大的表面信號P衰減電容式觸控裝置20的檢測信號，即可進行后續(xù)的觸碰位置判斷，如此觸控筆10可有效縮小筆頭而可于電容式觸控裝置20上進行精準的操作。再者，利用設置感應環(huán)境信號的噪聲感測電極22，并通過后端的反相放大電路18的差動信號處理，可達到過濾環(huán)境噪聲的目的，因此可獲得不需設置隔離導電層或隔離電極的效果，除了可節(jié)省成本外，并可減少因為隔離導電層或隔離電極所產生的寄生電容。
[0058]圖7為本發(fā)明一實施例的用于電容式觸控裝置的觸控筆的示意圖。如圖7所示，觸控筆60的信號接收電極62及噪聲感測電極72例如可為間隔一段距離設置的兩個金屬環(huán)。信號發(fā)射電極64可包含一天線結構64a及一電極走線64b。一絕緣體74介設于信號發(fā)射電極64與兩個金屬環(huán)(信號接收電極62、噪聲感測電極72)之間，以避免可能產生的短路或信號衰減問題。于一實施例中，絕緣體74具有圓柱體的外形，并設置在信號接收電極62與信號發(fā)射電極64之間，且在噪聲感測電極72與信號發(fā)射電極64之間，用以阻隔信號接收電極62、信號發(fā)射電極64及噪聲感測電極72三者之間彼此的電性。于本實施例中，一導電橡膠76可包覆信號發(fā)射電極64的天線結構64a，以避免觸控筆60于使用時刮傷觸控面板(未圖示)，另外導電橡膠76上可形成至少一導圓角76a使觸控筆60易于搭配使用者的不同書寫姿勢。另外，通過本實施例的設計，因為天線結構64a的高度及表面積增加，故可縮小天線結構64a(筆頭)的直徑，提高觸控筆60于使用上的精細度及舒適度。如圖8所示，于另一實施例中，觸控筆70的信號接收電極62及噪聲感測電極72亦可為導電線圈所構成。
[0059]需注意本發(fā)明各個實施例可利用互容式或自容式觸控感測方式取得觸碰位置均可。另外，圖示中利用正弦波代表表面信號及發(fā)射信號僅為例示而不限定，表面信號及發(fā)射信號經(jīng)過處理后具有方波、脈波、三角波或者斜波等形式，皆可達成類似效果。再者，反向放大信號的放大倍率并不限定，例如可為50-500倍，且可視電容式觸控裝置的結構、驅動IC類型、觸控筆結構等決定適當?shù)姆糯蟊堵省?br> [0060]惟以上所述者，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，即大凡依本發(fā)明權利要求書及發(fā)明說明內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內。另外本發(fā)明的任一實施例或權利要求書不須達成本發(fā)明所揭露的全部目的或優(yōu)點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，并非用來限制本發(fā)明的權利范圍。
【權利要求】
1.一種觸控筆，其特征在于，所述觸控筆包含: 一電源電路，提供所述觸控筆一工作電壓； 一信號接收電極，接收一電容式觸控裝置的一觸控感測電極結構的至少一表面信號； 一噪聲感測電極，接收至少一環(huán)境噪聲信號； 一反相放大電路，反向放大所述表面信號與所述環(huán)境噪聲信號的差值以產生一反向放大信號；以及 一信號發(fā)射電極，發(fā)射所述反向放大信號，以衰減所述電容式觸控裝置于所述觸控筆的觸碰位置上的一檢測信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的觸控筆，其特征在于，所述反相放大電路的信號放大倍率為50至500倍。
3.根據(jù)權利要求1所述的觸控筆，其特征在于，所述觸控筆更包含: 一絕緣體，介設于所述信號接收電極與所述信號發(fā)射電極之間、以及所述噪聲感測電極與所述信號發(fā)射電極之間，使所述信號接收電極、所述信號發(fā)射電極及所述噪聲感測電極三者之間彼此電性絕緣。
4.根據(jù)權利要求3所述的觸控筆，其特征在于，所述絕緣體具有圓柱體的外形。
5.根據(jù)權利要求1所述的觸控筆，其特征在于，所述信號接收電極為一金屬環(huán)或一導電線圈。
6.根據(jù)權利要求1所述的觸控筆，其特征在于，所述噪聲感測電極為一金屬環(huán)或一導電線圈。
7.根據(jù)權利要求1所述的觸控筆，其特征在于，所述信號發(fā)射電極包含一天線結構及一電極走線，且所述觸控筆更包含包覆所述天線結構的一導電橡膠。
8.根據(jù)權利要求7所述的觸控筆，其特征在于，所述導電橡膠形成至少一導圓角。
9.根據(jù)權利要求1所述的觸控筆，其特征在于，所述觸控感測電極結構包含多個第一電極串列以及多個第二電極串列，所述多個第一電極串列接收至少一掃描信號且所述多個第二電極串列接收所述檢測信號。
10.根據(jù)權利要求1所述的觸控筆，其特征在于，所述反相放大電路包含一運算放大器。
11.根據(jù)權利要求10所述的觸控筆，其特征在于，所述反相放大電路具有一輸入正端、輸入負端以及一輸出端，所述輸入正端連接所述噪聲感測電極，所述輸入負端連接所述信號接收電極，且所述輸出端連接所述信號發(fā)射電極。
12.根據(jù)權利要求11所述的觸控筆，其特征在于，所述反相放大電路的輸出端的輸出值，等于所述輸入正端的輸入值減去所述輸入負端的輸入值所得的差值再乘上所述運算放大器的增益。
【文檔編號】G06F3/038GK104345911SQ201310316616
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月25日 優(yōu)先權日:2013年7月25日
【發(fā)明者】陳世正, 李崇維, 王雯欣, 王宗裕, 林志強 申請人:勝華科技股份有限公司