觸控筆及其操作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種觸控筆及其操作方法。觸控筆包含電源、壓力感測(cè)單元、信號(hào)處理單元及輸出單元。電源用以產(chǎn)生一恒定電流。壓力感測(cè)單元耦接電源并包含一可變電阻。當(dāng)觸控筆接觸到一面板時(shí)，壓力感測(cè)單元感測(cè)觸控筆受到面板的一壓力。可變電阻的一電阻值受到壓力而改變，并以分壓方式產(chǎn)生一輸出電壓。信號(hào)處理單元耦接壓力感測(cè)單元，用以對(duì)輸出電壓運(yùn)算處理以產(chǎn)生一輸出信號(hào)。輸出單元耦接信號(hào)處理單元，用以輸出輸出信號(hào)。
【專利說(shuō)明】觸控筆及其操作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是與觸控輸入裝置有關(guān)，特別是關(guān)于一種觸控筆(touch stylus)及其操作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]一般而言，傳統(tǒng)的觸控筆是采用電磁感應(yīng)式輸入技術(shù)。傳統(tǒng)的觸控筆內(nèi)部具有振蕩電路，搭配上信號(hào)發(fā)射器及調(diào)整機(jī)構(gòu)，可持續(xù)地發(fā)射電磁波。此種觸控筆內(nèi)部通常有電池供電，其發(fā)射的電磁信號(hào)較強(qiáng)，無(wú)論觸控筆是否位于數(shù)位板附近，觸控筆均能持續(xù)地發(fā)射特定頻率的電磁信號(hào)，并且其發(fā)射的電磁信號(hào)強(qiáng)度亦會(huì)保持一致。
[0003]然而，傳統(tǒng)的觸控筆卻也具有下列缺點(diǎn):
[0004](I)由于觸控筆持續(xù)地發(fā)射特定頻率的電磁信號(hào)，造成耗電問(wèn)題。
[0005](2)電磁信號(hào)較易受到干擾。
[0006](3)采用電磁材料的制造成本較高。
[0007]因此，本發(fā)明提出一種觸控筆及其操作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)所遭遇到的上述問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的一范疇在于提出一種能夠改善電磁信號(hào)易受干擾及耗電問(wèn)題并可降低制造成本的觸控筆。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施例為一種觸控筆。于此實(shí)施例中，觸控筆包含電源、壓力感測(cè)單元、信號(hào)處理單元及輸出單元。電源用以產(chǎn)生一恒定電流。壓力感測(cè)單元耦接電源并包含一可變電阻，用以于觸控筆接觸到一面板時(shí)感測(cè)觸控筆受到面板的一壓力，可變電阻的一電阻值受到壓力而改變，并以分壓方式產(chǎn)生一輸出電壓。信號(hào)處理單元耦接壓力感測(cè)單元，用以對(duì)輸出電壓運(yùn)算處理以產(chǎn)生一輸出信號(hào)。輸出單元耦接信號(hào)處理單元，用以輸出輸出信號(hào)。
[0010]于一實(shí)施例中，壓力感測(cè)單元為電容式。壓力感測(cè)單元包含一隔膜及一底板電極。當(dāng)觸控筆接觸到面板時(shí)，隔膜受到壓力而變形，致使隔膜與底板電極之間的間隙改變?cè)斐梢浑娙葜底兓?，壓力感測(cè)單元根據(jù)電容值變化感測(cè)到壓力的大小。
[0011]于一實(shí)施例中，壓力感測(cè)單元為壓電式。壓力感測(cè)單元包含一壓電材料。當(dāng)觸控筆接觸到面板時(shí)，壓電材料受到壓力而變形并產(chǎn)生一電壓，壓力感測(cè)單元根據(jù)電壓感測(cè)到壓力的大小。
[0012]于一實(shí)施例中，壓力感測(cè)單元為壓阻式。壓力感測(cè)單元包含一壓阻材料。當(dāng)觸控筆接觸到面板時(shí)，壓阻材料受到壓力而變形并產(chǎn)生一電阻值變化，壓力感測(cè)單元根據(jù)電阻值變化感測(cè)到壓力的大小。
[0013]于一實(shí)施例中，壓力感測(cè)單元進(jìn)一步包含一齒輪及一滑動(dòng)器。當(dāng)觸控筆接觸到面板時(shí)，齒輪被壓力帶動(dòng)而進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，致使可變電阻的電阻值產(chǎn)生改變?；瑒?dòng)器與可變電阻彼此組合并以分壓方式產(chǎn)生與滑動(dòng)器耦接的一端子的輸出電壓。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一具體實(shí)施例為一種觸控筆操作方法。于此實(shí)施例中，觸控筆操作方法用以操作一觸控筆。觸控筆包含一電源、一壓力感測(cè)單元、一信號(hào)處理單元及一輸出單元。壓力感測(cè)單元包含一可變電阻。該方法包含下列步驟:(a)電源產(chǎn)生一恒定電流；(b)當(dāng)觸控筆接觸到一面板時(shí)，壓力感測(cè)單元感測(cè)觸控筆受到面板的一壓力，并且可變電阻的一電阻值受到壓力而改變，以分壓方式產(chǎn)生一輸出電壓；(C)信號(hào)處理單兀對(duì)輸出電壓運(yùn)算處理以產(chǎn)生一輸出信號(hào)；以及(d)輸出單兀輸出輸出信號(hào)。
[0015]相較于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明的觸控筆及其操作方法具有下列優(yōu)點(diǎn):
[0016](I)觸控筆不需持續(xù)地發(fā)射特定頻率的電磁信號(hào)，故可改善耗電問(wèn)題。
[0017](2)非電磁信號(hào)較不易受到干擾。
[0018](3)不需采用電磁材料，故其制造成本較低。
[0019]關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過(guò)以下的發(fā)明詳述及附圖得到進(jìn)一步的了解。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施例的觸控筆的功能方塊圖。
[0021]圖2為本發(fā)明的觸控筆的一實(shí)施例。
[0022]圖3為觸控筆的壓力感測(cè)單元為電容式壓力感測(cè)器的示意圖。
[0023]圖4為觸控筆的壓力感測(cè)單元為壓電式壓力感測(cè)器的示意圖。
[0024]圖5為觸控筆的壓力感測(cè)單元為壓阻式壓力感測(cè)器的示意圖。
[0025]圖6為根據(jù)本發(fā)明的另一具體實(shí)施例的觸控筆操作方法的流程圖。
[0026]主要元件符號(hào)說(shuō)明:
[0027]SlO?S16:流程步驟
[0028]1、2:觸控筆
[0029]10、20:電源
[0030]12:壓力感測(cè)單元
[0031]14:信號(hào)處理單元
[0032]16:輸出單元
[0033]21:開(kāi)關(guān)
[0034]23:齒輪
[0035]25:可變電阻
[0036]27:放大器
[0037]28:調(diào)變器
[0038]29:滑動(dòng)器
[0039]RU:接收器單元
[0040]SR:感測(cè)器
[0041]CL:控制器
[0042]DM:解調(diào)器
[0043]TIP:筆尖
[0044]F:壓力
[0045]PM:壓電材料
[0046]VT:電壓計(jì)
[0047]CT:電容計(jì)
[0048]PR:壓阻材料
[0049]1:長(zhǎng)度

【具體實(shí)施方式】
[0050]根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施例為一種觸控筆。于此實(shí)施例中，觸控筆是用以對(duì)電子裝置的觸控面板進(jìn)行觸控動(dòng)作，但不以此為限。請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1為此實(shí)施例中的觸控筆的功能方塊圖。
[0051]如圖1所示，觸控筆I包含電源10、壓力感測(cè)單元12、信號(hào)處理單元14及輸出單元16。其中，壓力感測(cè)單元12耦接電源10。信號(hào)處理單元14耦接壓力感測(cè)單元12。輸出單元16耦接信號(hào)處理單元14。
[0052]于此實(shí)施例中，電源10為定電流源，用以產(chǎn)生一恒定電流。實(shí)際上，電源10可為電流鏡或其他方式所產(chǎn)生的定電流源，并無(wú)特定的限制。
[0053]壓力感測(cè)單元12包含一可變電阻。當(dāng)觸控筆I接觸到面板時(shí)，壓力感測(cè)單元12將會(huì)感測(cè)觸控筆I受到面板的一壓力。由于可變電阻的電阻值將會(huì)受到壓力而改變，使得壓力感測(cè)單元12以分壓方式所產(chǎn)生的輸出電壓亦會(huì)隨之變化。
[0054]信號(hào)處理單元14用以從壓力感測(cè)單元12接收輸出電壓并對(duì)輸出電壓進(jìn)行運(yùn)算處理，以產(chǎn)生一輸出信號(hào)，并通過(guò)輸出單兀16輸出。
[0055]請(qǐng)參照?qǐng)D2，圖2為本發(fā)明的觸控筆的一實(shí)施例。如圖2所示，觸控筆2包含電源20、開(kāi)關(guān)21、齒輪23、可變電阻25、放大器27、調(diào)變器28及滑動(dòng)器29。其中，齒輪23、可變電阻25及滑動(dòng)器29是屬于壓力感測(cè)單元。至于相對(duì)應(yīng)于觸控筆2的接收器單元RU則包含感測(cè)器SR、控制器CL及解調(diào)器DM。
[0056]當(dāng)開(kāi)關(guān)21打開(kāi)時(shí)，電源20提供定電流。當(dāng)觸控筆2接觸到面板時(shí)，觸控筆2會(huì)受到面板的壓力，使得觸控筆2內(nèi)部的齒輪23被壓力帶動(dòng)而進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，致使可變電阻25的電阻值產(chǎn)生改變?；瑒?dòng)器29與可變電阻25彼此組合并以分壓方式產(chǎn)生與滑動(dòng)器29耦接的一端子的輸出電壓。
[0057]假設(shè)可變電阻25上的電阻值分布均勻，滑動(dòng)器29的運(yùn)動(dòng)為線性，并且輸出端為開(kāi)路時(shí)，輸出電壓即可代表滑動(dòng)器29的運(yùn)動(dòng)量，并經(jīng)放大器27放大后，傳送至調(diào)變器28進(jìn)行運(yùn)算處理后，由觸控筆2的筆尖TIP輸出此一輸出信號(hào)。
[0058]當(dāng)觸控筆2的筆尖TIP觸碰到接收器單元RU時(shí)，由感測(cè)器SR感測(cè)到輸出信號(hào)并由控制器CL及解調(diào)器DM對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理后，接收器單元RU即可接收到觸控筆2的筆尖TIP所發(fā)出的輸出信號(hào)。
[0059]需說(shuō)明的是，本發(fā)明的觸控筆I的壓力感測(cè)單元12可以是各種不同形式的壓力感測(cè)器，例如電容式壓力感測(cè)器、壓電式壓力感測(cè)器及壓阻式壓力感測(cè)器，但不以此為限。接下來(lái)，將分別就觸控筆I的壓力感測(cè)單元12采用不同形式的壓力感測(cè)器的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
[0060]請(qǐng)參照?qǐng)D3，圖3為觸控筆I的壓力感測(cè)單元12為電容式壓力感測(cè)器的示意圖。于此實(shí)施例中，壓力感測(cè)單元12為電容式壓力感測(cè)器。如圖3所示，壓力感測(cè)單元12可包含隔膜120及底板電極122。當(dāng)觸控筆I接觸到面板時(shí)，隔膜120將會(huì)受到壓力F而變形，致使隔膜120與底板電極122之間的間隙d改變而造成隔膜120與底板電極122之間的電容值發(fā)生變化，并由電容計(jì)CT量測(cè)隔膜120與底板電極122之間的電容值變化量。壓力感測(cè)單元12即可根據(jù)此一電容值變化量感測(cè)到觸控筆I接觸面板所受到壓力F的大小。
[0061]請(qǐng)參照?qǐng)D4，圖4為觸控筆I的壓力感測(cè)單元12為壓電式壓力感測(cè)器的示意圖。于此實(shí)施例中，壓力感測(cè)單元12為壓電式壓力感測(cè)器，通過(guò)壓電材料受應(yīng)力改變形狀并產(chǎn)生極化而提供電荷，實(shí)現(xiàn)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的現(xiàn)象。如圖4所示，壓力感測(cè)單元12包含壓電材料PM及電壓計(jì)VT。當(dāng)觸控筆I接觸到面板時(shí)，壓電材料PM受到壓力而變形并產(chǎn)生極化現(xiàn)象而提供電荷，使得耦接于壓電材料PM的兩端的電壓計(jì)VT能夠量測(cè)到一電壓，壓力感測(cè)單元12根據(jù)此一電壓的大小感測(cè)到觸控筆I接觸面板所受到壓力的大小。
[0062]請(qǐng)參照?qǐng)D5，圖5為觸控筆I的壓力感測(cè)單元12為壓阻式壓力感測(cè)器的示意圖。于此實(shí)施例中，壓力感測(cè)單元12為壓阻式壓力感測(cè)器。如圖5所示，壓力感測(cè)單元12包含一壓阻材料PR。當(dāng)觸控筆I接觸到面板時(shí)，壓阻材料PR受到壓力而變形(例如其長(zhǎng)度I縮短)并產(chǎn)生一電阻值變化，壓力感測(cè)單元12可通過(guò)提供定電流通過(guò)壓阻材料PR并量測(cè)壓阻材料PR兩端的電壓值的方式，或是于壓阻材料PR兩端跨接定電壓并量測(cè)通過(guò)壓阻材料PR的電流值的方式得到壓阻材料PR受到壓力而產(chǎn)生的電阻值變化，并根據(jù)此一電阻值變化感測(cè)到觸控筆I接觸面板所受到壓力的大小。
[0063]根據(jù)本發(fā)明的另一具體實(shí)施例為一種觸控筆操作方法。于此實(shí)施例中，觸控筆操作方法用以操作一觸控筆。觸控筆包含一電源、一壓力感測(cè)單元、一信號(hào)處理單元及一輸出單元。壓力感測(cè)單元包含一可變電阻。
[0064]請(qǐng)參照?qǐng)D6，圖6為此實(shí)施例的觸控筆操作方法的流程圖。如圖6所示，于步驟SlO中，電源產(chǎn)生一恒定電流。于步驟S12中，當(dāng)觸控筆接觸到一面板時(shí)，壓力感測(cè)單元感測(cè)觸控筆受到面板的一壓力。于步驟S14中，可變電阻的一電阻值受到壓力而改變，并以分壓方式產(chǎn)生一輸出電壓。于步驟S16中，信號(hào)處理單兀對(duì)輸出電壓運(yùn)算處理以產(chǎn)生一輸出信號(hào)。于步驟S18中，輸出單元輸出輸出信號(hào)。
[0065]相較于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明的觸控筆及其操作方法具有下列優(yōu)點(diǎn):
[0066](I)觸控筆不需持續(xù)地發(fā)射特定頻率的電磁信號(hào)，故可改善耗電問(wèn)題。
[0067](2)非電磁信號(hào)較不易受到干擾。
[0068](3)不需采用電磁材料，故其制造成本較低。
【權(quán)利要求】
1.一種觸控筆，其特征在于，包含: 一電源，用以產(chǎn)生一!'亙定電流； 一壓力感測(cè)單元，耦接該電源并包含一可變電阻，用以于該觸控筆接觸到一面板時(shí)感測(cè)該觸控筆受到該面板的一壓力，該可變電阻的一電阻值受到該壓力而改變，并以分壓方式產(chǎn)生一輸出電壓； 一信號(hào)處理單元，耦接該壓力感測(cè)單元，用以對(duì)該輸出電壓運(yùn)算處理以產(chǎn)生一輸出信號(hào)；以及 一輸出單元，耦接該信號(hào)處理單元，用以輸出該輸出信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的觸控筆，其特征在于，該壓力感測(cè)單元為電容式，該壓力感測(cè)單元包含一隔膜及一底板電極，當(dāng)該觸控筆接觸到該面板時(shí)，該隔膜受到該壓力而變形，致使該隔膜與該底板電極之間的間隙改變?cè)斐梢浑娙葜底兓搲毫Ω袦y(cè)單元根據(jù)該電容值變化感測(cè)到該壓力的大小。
3.如權(quán)利要求1所述的觸控筆，其特征在于，該壓力感測(cè)單元為壓電式，該壓力感測(cè)單元包含一壓電材料，當(dāng)該觸控筆接觸到該面板時(shí)，該壓電材料受到該壓力而變形并產(chǎn)生一電壓，該壓力感測(cè)單元根據(jù)該電壓感測(cè)到該壓力的大小。
4.如權(quán)利要求1所述的觸控筆，其特征在于，該壓力感測(cè)單元為壓阻式，該壓力感測(cè)單元包含一壓阻材料，當(dāng)該觸控筆接觸到該面板時(shí)，該壓阻材料受到該壓力而變形并產(chǎn)生一電阻值變化，該壓力感測(cè)單元根據(jù)該電阻值變化感測(cè)到該壓力的大小。
5.如權(quán)利要求1所述的觸控筆，其特征在于，該壓力感測(cè)單元進(jìn)一步包含一齒輪及一滑動(dòng)器，當(dāng)該觸控筆接觸到該面板時(shí)，該齒輪被該壓力帶動(dòng)而進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，致使該可變電阻的該電阻值產(chǎn)生改變，該滑動(dòng)器與該可變電阻彼此組合并以分壓方式產(chǎn)生與該滑動(dòng)器耦接的一端子的該輸出電壓。
6.一種觸控筆操作方法，用以操作一觸控筆，該觸控筆包含一電源、一壓力感測(cè)單元、一信號(hào)處理單元及一輸出單元，該壓力感測(cè)單元包含一可變電阻，其特征在于，該方法包含下列步驟: (a)該電源產(chǎn)生一;〖亙定電流； (b)當(dāng)該觸控筆接觸到一面板時(shí)，該壓力感測(cè)單元感測(cè)該觸控筆受到該面板的一壓力，并且該可變電阻的一電阻值受到該壓力而改變，以分壓方式產(chǎn)生一輸出電壓； (c)該信號(hào)處理單元對(duì)該輸出電壓運(yùn)算處理以產(chǎn)生一輸出信號(hào)；以及 (d)該輸出單兀輸出該輸出信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的觸控筆操作方法，其特征在于，該壓力感測(cè)單元為電容式，該壓力感測(cè)單元包含一隔膜及一底板電極，當(dāng)該觸控筆接觸到該面板時(shí)，該隔膜受到該壓力而變形，致使該隔膜與該底板電極之間的間隙改變?cè)斐梢浑娙葜底兓?，該壓力感測(cè)單元根據(jù)該電容值變化感測(cè)到該壓力的大小。
8.如權(quán)利要求6所述的觸控筆操作方法，其特征在于，該壓力感測(cè)單元為壓電式，該壓力感測(cè)單元包含一壓電材料，當(dāng)該觸控筆接觸到該面板時(shí)，該壓電材料受到該壓力而變形并產(chǎn)生一電壓，該壓力感測(cè)單元根據(jù)該電壓感測(cè)到該壓力的大小。
9.如權(quán)利要求6所述的觸控筆操作方法，其特征在于，該壓力感測(cè)單元為壓阻式，該壓力感測(cè)單元包含一壓阻材料，當(dāng)該觸控筆接觸到該面板時(shí)，該壓阻材料受到該壓力而變形并產(chǎn)生一電阻值變化，該壓力感測(cè)單元根據(jù)該電阻值變化感測(cè)到該壓力的大小。
10.如權(quán)利要求6所述的觸控筆操作方法，其特征在于，該壓力感測(cè)單元進(jìn)一步包含一齒輪及一滑動(dòng)器，當(dāng)該觸控筆接觸到該面板時(shí)，該齒輪被該壓力帶動(dòng)而進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，致使該可變電阻的該電阻值產(chǎn)生改變，該滑動(dòng)器與該可變電阻彼此組合并以分壓方式產(chǎn)生與該滑動(dòng)器稱接的一端子的該輸出電壓。
【文檔編號(hào)】G06F3/0354GK104281287SQ201310431904
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月9日
【發(fā)明者】鄭為元, 林德昌, 林佳秀 申請(qǐng)人:瑞鼎科技股份有限公司