主動(dòng)式觸控筆的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種主動(dòng)式觸控筆。所述觸控筆(200,700)包括所述觸控筆的尖端(202,702)處的電極；和通電電路(206,706)，所述通電電路連接到所述電極并被配置為使所述電極與電容觸摸傳感器面板電容耦合。所述通電電路還可包括驅(qū)動(dòng)電路(204)和/或感測(cè)電路(704)，所述驅(qū)動(dòng)電路被配置為在所述電極處輸出驅(qū)動(dòng)電壓，所述感測(cè)電路被配置為感測(cè)所述電極處接收到的電壓。
【專利說明】主動(dòng)式觸控筆
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明整體涉及觸摸感測(cè)，更具體地涉及提供可充當(dāng)電容觸摸系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)和/或感測(cè)元件的觸控筆。
【背景技術(shù)】
[0002]多種類型的輸入裝置可用于在計(jì)算系統(tǒng)中執(zhí)行操作，例如按鈕或按鍵、鼠標(biāo)、軌跡球、觸摸傳感器面板、操縱桿、觸摸板、觸摸屏等。觸敏裝置以及具體地講觸摸屏由于其在操作方面的便利性和靈活性以及其不斷下降的價(jià)格而變得越來越受歡迎。觸敏裝置可包括觸摸傳感器面板和諸如液晶顯示器(LCD)之類的顯示裝置，該觸摸傳感器面板可以是具有觸敏表面的透明面板，該顯示裝置可部分或全部設(shè)置在面板后面或與面板集成，使得觸敏表面可基本覆蓋顯示裝置的可視區(qū)域。觸敏裝置通常可允許用戶通過使用一個(gè)或多個(gè)手指、觸控筆或其他物體在某個(gè)位置觸摸所述觸摸傳感器面板或懸停在觸摸傳感器面板之上來執(zhí)行各種功能，所述某個(gè)位置通常由顯示裝置所顯示的包括虛擬按鈕、按鍵、欄位、顯示內(nèi)容或其他元素在內(nèi)的用戶界面(UI)來決定。通常，觸摸屏可識(shí)別觸摸事件和觸摸事件在觸摸傳感器面板上的位置，或者懸停事件和懸停事件在觸摸傳感器面板上的位置，并且計(jì)算系統(tǒng)隨后可根據(jù)事件發(fā)生時(shí)出現(xiàn)的顯示內(nèi)容來解釋觸摸或懸停事件，然后可根據(jù)該事件來執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)操作。
[0003]觸摸屏可允許用戶通過使用手指、觸控筆或其他物體觸摸所述觸摸傳感器面板來執(zhí)行各種功能。更高級(jí)的觸摸屏能夠同時(shí)檢測(cè)多點(diǎn)觸摸。通常，觸摸屏可識(shí)別觸摸傳感器面板上一個(gè)或多個(gè)觸摸的位置，并且計(jì)算系統(tǒng)隨后可根據(jù)觸摸事件發(fā)生時(shí)出現(xiàn)的顯示內(nèi)容而單獨(dú)地解釋該觸摸或?qū)⒃撚|摸解釋為單個(gè)手勢(shì)，然后可根據(jù)觸摸事件來執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)動(dòng)作。
[0004]當(dāng)將觸控筆用作電容觸摸系統(tǒng)中的輸入裝置時(shí)，觸控筆傳統(tǒng)上具有類似于手指的性質(zhì)。常規(guī)的觸控筆通常只是具有手指尺寸的圓形尖端的導(dǎo)電棒，該圓形尖端足夠大以中斷電容觸摸傳感器面板的驅(qū)動(dòng)電極和感測(cè)電極之間的電場(chǎng)線。因此，常規(guī)的觸控筆是被動(dòng)式輸入裝置，因?yàn)檫@種裝置不能在電容觸摸傳感器面板中主動(dòng)傳輸激勵(lì)信號(hào)或感測(cè)由觸摸引起的電容變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明整體涉及可充當(dāng)電容觸摸系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)和/或感測(cè)元件的觸控筆。常規(guī)觸控筆的工作方式是被動(dòng)地阻斷電容觸摸傳感器面板的驅(qū)動(dòng)電極和感測(cè)電極之間的電場(chǎng)線，與之不同的是，本發(fā)明的各種實(shí)施例中所公開的觸控筆可充當(dāng)驅(qū)動(dòng)電極以在互電容觸摸傳感器面板的驅(qū)動(dòng)電極和感測(cè)線之間建立電場(chǎng)，或者充當(dāng)感測(cè)電極以用于感測(cè)來自觸摸傳感器面板的一個(gè)或多個(gè)被激勵(lì)的驅(qū)動(dòng)行和驅(qū)動(dòng)列的電容耦合信號(hào)，或者既充當(dāng)驅(qū)動(dòng)電極又充當(dāng)感測(cè)電極。因此，與常規(guī)的被動(dòng)式觸控筆相比較，本文所公開的觸控筆可稱為主動(dòng)式觸控筆。這些主動(dòng)式觸控筆可顯著改善互電容觸摸傳感器面板上的觸控筆感測(cè)，但不會(huì)產(chǎn)生明顯的附加成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1A示出了示例性電容觸摸傳感器面板的底層結(jié)構(gòu)。
[0007]圖1B和IC示出了與示例性被動(dòng)式觸控筆交互的圖1A的電容觸摸傳感器面板。
[0008]圖2示出了根據(jù)各種實(shí)施例的與電容觸摸傳感器面板一起使用的示例性主動(dòng)式觸控筆。
[0009]圖3示出了根據(jù)各種實(shí)施例的圖2的主動(dòng)式觸控筆的示例性驅(qū)動(dòng)電路。
[0010]圖4示出了根據(jù)各種實(shí)施例的示例性電容觸摸傳感器面板的結(jié)構(gòu)。
[0011]圖5示出了根據(jù)各種實(shí)施例的圖2的主動(dòng)式觸控筆與圖4的觸摸傳感器面板之間的交互。
[0012]圖6示出了根據(jù)各種實(shí)施例的圖4的觸摸傳感器面板的示例性感測(cè)電路。
[0013]圖7示出了根據(jù)各種實(shí)施例的與電容觸摸傳感器面板一起使用的另一個(gè)示例性主動(dòng)式觸控筆。
[0014]圖8示出了根據(jù)各種實(shí)施例的圖7的主動(dòng)式觸控筆的示例性感測(cè)電路。
[0015]圖9示出了根據(jù)各種實(shí)施例的另一個(gè)示例性觸摸傳感器面板的結(jié)構(gòu)。
[0016]圖10示出了根據(jù)各種實(shí)施例的圖7的主動(dòng)式觸控筆與圖9的觸摸傳感器面板之間的交互。
[0017]圖11示出了根據(jù)各種實(shí)施例的與觸控筆一起使用的示例性計(jì)算系統(tǒng)。
[0018]圖12示出了根據(jù)各種實(shí)施例的與觸控筆一起使用的示例性移動(dòng)電話。
[0019]圖13示出了根據(jù)各種實(shí)施例的與觸控筆一起使用的示例性數(shù)字媒體播放器。
[0020]圖14示出了根據(jù)各種實(shí)施例的與觸控筆一起使用的示例性個(gè)人計(jì)算機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]在以下示例性實(shí)施例的描述中將引用附圖，其中以舉例說明的方式示出了可實(shí)施的具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離各種實(shí)施例的范圍的情況下，可使用其他實(shí)施例并且可進(jìn)行結(jié)構(gòu)性更改。
[0022]本發(fā)明整體涉及可充當(dāng)電容觸摸系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)和/或感測(cè)元件的觸控筆。常規(guī)觸控筆的工作方式是被動(dòng)地阻斷電容觸摸傳感器面板的驅(qū)動(dòng)電極和感測(cè)電極之間的電場(chǎng)線，與之不同的是，本發(fā)明的各種實(shí)施例中所公開的觸控筆可充當(dāng)驅(qū)動(dòng)電極以在互電容觸摸傳感器面板的驅(qū)動(dòng)電極和感測(cè)線之間建立電場(chǎng)，或者充當(dāng)感測(cè)電極以用于感測(cè)來自觸摸傳感器面板的一個(gè)或多個(gè)經(jīng)激勵(lì)的驅(qū)動(dòng)行和驅(qū)動(dòng)列的電容耦合信號(hào)，或者既充當(dāng)驅(qū)動(dòng)電極又充當(dāng)感測(cè)電極。因此，與常規(guī)的被動(dòng)式觸控筆相比，本文所公開的觸控筆可稱為主動(dòng)式觸控筆。這些主動(dòng)式觸控筆可顯著改善互電容觸摸傳感器面板上的觸控筆感測(cè)，而不會(huì)產(chǎn)生明顯的附加成本。
[0023]在下面的段落中，在介紹本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例之前，首先討論了典型電容觸摸傳感器面板的結(jié)構(gòu)及其與常規(guī)被動(dòng)式觸控筆的交互的簡(jiǎn)要說明。
[0024]電容觸摸傳感器面板是本領(lǐng)域熟知的，并且已廣泛應(yīng)用在各種類型的電子裝置中，例如平板PC(例如,可購自加利福尼亞州庫比蒂諾(Cupertino, CA)的蘋果公司的iPad "a)和智能手機(jī)(例如，可購自加利福尼亞州庫比蒂諾的蘋果公司的iPhonel;l)。一種流行的電容觸摸傳感器面板可包括互電容觸摸傳感器面板，該互電容觸摸傳感器面板由電介質(zhì)的相對(duì)兩側(cè)或者基板同側(cè)上彼此相鄰的驅(qū)動(dòng)線和感測(cè)線(例如，跡線的行和列)形成。在跡線的“交叉點(diǎn)”(在此處，跡線在上方或下方經(jīng)過，或者彼此相鄰(但不會(huì)彼此直接電接觸))，跡線基本形成兩個(gè)電極。在一個(gè)實(shí)施例中，用于在顯示裝置上使用的觸摸傳感器面板可使用在上面蝕刻了銦錫氧化物(ITO)或銻錫氧化物(ATO)的透明列跡線的玻璃頂層，以及在上面蝕刻了 ITO行跡線的玻璃底層。頂部和底部玻璃層可用透光的聚合物墊片來隔開，該墊片充當(dāng)行跡線和列跡線之間的電介質(zhì)。還可想到其他觸摸傳感器面板構(gòu)型和自電容觸摸傳感器面板與本發(fā)明的實(shí)施例一起使用，其他觸摸傳感器面板構(gòu)型例如基板相對(duì)兩側(cè)或基板同側(cè)上具有驅(qū)動(dòng)線和感測(cè)線的那些構(gòu)型。
[0025]圖1A示出了示例性電容觸摸傳感器面板100。圖1A指示位于行104和列106跡線交叉點(diǎn)的每個(gè)像素102處存在雜散電容Cstray (但出于簡(jiǎn)化圖形的目的，圖1A中僅示出了一列的Cstray)。請(qǐng)注意，盡管圖1A將行104和列106示出為基本上垂直的，但它們無需這樣對(duì)齊。在圖1A的實(shí)例中，交流激勵(lì)VstimlH正被施加至一個(gè)行，而所有其他行都連接到直流。該激勵(lì)使得電荷通過交叉點(diǎn)處的互電容注入到列電極中。每一列106都可選擇性地連接到一個(gè)或多個(gè)模擬信道。
[0026]圖1B提供了處于穩(wěn)態(tài)(無觸摸)條件的示例性觸摸像素102的側(cè)視圖。在圖1B中，顯示了由電介質(zhì)Iio隔開的列106和行104跡線或電極之間的互電容的電場(chǎng)線108的電場(chǎng)。
[0027]圖1C提供了處于動(dòng)態(tài)(觸摸)條件的示例性像素102的側(cè)視圖。在圖1C中，在像素102附近放置了導(dǎo)電物體112。如圖所示，導(dǎo)電物體112可以是觸控筆。然而，應(yīng)當(dāng)理解，導(dǎo)電物體112也可以是手指或?qū)щ姷娜魏纹渌矬w。導(dǎo)電物體112可以是處于信號(hào)頻率的低阻抗物體，并且可具有從列跡線104到物體的電容Cstylus。導(dǎo)電物體112可具有比Cstylus大得多的對(duì)地自電容Cbody。如果導(dǎo)電物體112阻斷了行電極和列電極之間的某些電場(chǎng)線108 (離開電介質(zhì)并穿過行電極上方的空氣的那些邊緣場(chǎng))，則這些電場(chǎng)線可通過導(dǎo)電物體中固有的電容路徑對(duì)地分流，因此，穩(wěn)態(tài)信號(hào)或互電容Csig可減少ACsig (本文中也可稱為Csig_sense)。換句話講，導(dǎo)電物體的電容可以充當(dāng)對(duì)地的分流或動(dòng)態(tài)回流路徑，從而阻斷某些電場(chǎng)并得到減小的凈信號(hào)電容。
[0028]當(dāng)將常規(guī)觸控筆用作導(dǎo)電物體時(shí)，觸控筆尖端通常設(shè)計(jì)得足夠大，以便中斷電場(chǎng)線。事實(shí)上，設(shè)計(jì)為在電容觸摸傳感器面板上使用的很多常規(guī)觸控筆具有手指尺寸的尖端。具有較小尖端的觸控筆可能無法阻斷可由電容觸摸傳感器面板檢測(cè)的足夠多的電場(chǎng)線。
[0029]當(dāng)導(dǎo)電物體充當(dāng)對(duì)地的分流路徑并阻斷某些電場(chǎng)線時(shí)，像素處的信號(hào)電容將會(huì)變成Csig-Λ Csig，其中Csig代表靜態(tài)(無觸摸)分量且Λ Csig代表動(dòng)態(tài)(觸摸)分量。電容中的該變化可用于檢測(cè)觸摸傳感器面板的特定位置(例如像素102)處的觸摸。也可通過使用與以上所討論的相同的方法來確定觸摸傳感器面板的每個(gè)像素處是否發(fā)生電容變化，以在觸摸傳感器面板上同時(shí)檢測(cè)多點(diǎn)觸摸。
[0030]上面所討論的常規(guī)被動(dòng)式觸控筆存在若干缺點(diǎn)。首先，如上所述，被動(dòng)式觸控筆需要具有足夠大的尖端才能中斷來自電容觸摸傳感器面板的電場(chǎng)。這會(huì)導(dǎo)致在現(xiàn)有的電容觸摸傳感器面板上使用具有較小尖端的觸控筆較不理想(若并非不可行)。此外，由于被動(dòng)式觸控筆上的尖端相對(duì)較大，并且可能與觸摸傳感器面板的多個(gè)觸摸像素重疊，因此可能難以確定觸控筆所觸摸的準(zhǔn)確位置。另外，由于被動(dòng)式觸控筆與手指或任何其他觸摸物體的工作方式相同，可能無法區(qū)分被動(dòng)式觸控筆的觸摸與手指或其他具有類似尺寸和形狀的物體的觸摸，從而使得觸摸傳感器面板更加難以根據(jù)觸摸物體的種類來篩除觸摸。
[0031]本發(fā)明的實(shí)施例介紹了可避免常規(guī)被動(dòng)式觸控筆的部分或全部缺點(diǎn)的各種主動(dòng)式觸控筆，并且可在互電容觸摸系統(tǒng)中提供改善的觸控筆感測(cè)。如上所述，本文所公開的主動(dòng)式觸控筆可在互電容觸摸系統(tǒng)中充當(dāng)驅(qū)動(dòng)電極、感測(cè)電極或兩者。
[0032]首先討論其中觸控筆可充當(dāng)驅(qū)動(dòng)電極的實(shí)施例。在這些實(shí)施例中，觸控筆可充當(dāng)由激勵(lì)信號(hào)激勵(lì)的驅(qū)動(dòng)元件，以便與互電容觸摸傳感器面板的近側(cè)導(dǎo)電行和/或列進(jìn)行電容耦合，從而形成用于將來自觸控筆的電荷耦合至近側(cè)行和/或列的電容路徑。近側(cè)行和/或列可將表示電荷耦合的信號(hào)輸出至感測(cè)電路。
[0033]圖2示出了配置為驅(qū)動(dòng)電極的示例性主動(dòng)式觸控筆200。觸控筆200可容納連接到觸控筆遠(yuǎn)端(即，尖端)處的電極202的驅(qū)動(dòng)電路204。驅(qū)動(dòng)電路204可生成激勵(lì)信號(hào)，該激勵(lì)信號(hào)可從電極202主動(dòng)傳輸。
[0034]驅(qū)動(dòng)電路204可類似于現(xiàn)有電容觸摸傳感器面板中存在的驅(qū)動(dòng)電路。圖3示出了根據(jù)各種實(shí)施例的觸控筆200的示例性驅(qū)動(dòng)電路204。觸控筆驅(qū)動(dòng)電路204可包括用以提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)鐘306、用以控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)的微控制器308、以及用以使時(shí)鐘信號(hào)增益放大至尖端電極202的放大器310。另外，驅(qū)動(dòng)電路204可連接到電源206，例如內(nèi)置于觸控筆中的電池。在另一個(gè)實(shí)施例中，可由另一個(gè)電子裝置(例如觸摸感測(cè)裝置)中的電源通過連接觸控筆和該裝置的纜線或通過感應(yīng)耦合來供電。
[0035]在觸控筆充當(dāng)驅(qū)動(dòng)電極的實(shí)施例(例如，圖2的觸控筆200)中，電容觸摸傳感器面板可檢測(cè)到通過來自觸控筆的激勵(lì)而耦合到面板上的感測(cè)線的電荷，并確定觸控筆在其表面上的位置。常規(guī)的互電容觸摸傳感器面板通常具有呈多列(如圖1A中所示)或呈多行的感測(cè)電極，但不同時(shí)呈多列和多行。這些觸摸傳感器面板通過識(shí)別被激勵(lì)的驅(qū)動(dòng)行以及檢測(cè)到電容變化的感測(cè)列來確定觸摸的位置。然而，在本文所公開的實(shí)施例中，當(dāng)從主動(dòng)式觸控筆接收到激勵(lì)時(shí)，電容觸摸傳感器面板上的行和列都可以是感測(cè)線，以確定觸控筆觸摸的位置。
[0036]圖4示出了示例性電容觸摸傳感器面板400，該面板設(shè)計(jì)用于與充當(dāng)驅(qū)動(dòng)電極的主動(dòng)式觸控筆進(jìn)行交互。如圖所示，電容觸摸傳感器面板400可同時(shí)包括感測(cè)行(R0-R4)和感測(cè)列(C0-C3)。盡管圖4中示出了五行和四列，但應(yīng)當(dāng)理解，也可根據(jù)例如觸摸傳感器面板的尺寸和所需的觸摸傳感器面板的觸摸分辨率來構(gòu)建不同數(shù)量的感測(cè)行和感測(cè)列。感測(cè)行和感測(cè)列可為導(dǎo)電的。每個(gè)感測(cè)行和感測(cè)列都可將其電容讀數(shù)輸出到一個(gè)或多個(gè)感測(cè)電路(統(tǒng)稱為402)以進(jìn)行進(jìn)一步處理?？稍诨逋槐砻嫔稀⒒宓南鄬?duì)表面上或兩個(gè)不同基板的表面上形成感測(cè)行和感測(cè)列。
[0037]圖5示出了圖2的主動(dòng)式觸控筆與圖4的電容觸摸傳感器面板感測(cè)線的示例性耦合。如圖所示，當(dāng)觸控筆尖端接觸(或緊鄰)電容觸摸傳感器面板400時(shí)，尖端中的電極202可被激勵(lì)而主動(dòng)生成電場(chǎng)線(統(tǒng)稱為404)，并形成與電容觸摸傳感器面板400的感測(cè)行406和/或列408的電容耦合。換句話講，可形成電容路徑以便將來自觸控筆200的電荷耦合到感測(cè)行406和列408。感測(cè)行406和列408可將表示電荷耦合的信號(hào)輸出至感測(cè)電路(圖5中未示出)。根據(jù)接收到信號(hào)的行和列，可確定觸控筆觸摸的位置。
[0038]在一些實(shí)施例中，觸控筆200可包括多個(gè)電極，這些電極在電容耦合至觸摸傳感器面板時(shí)，可允許觸摸傳感器面板捕獲反應(yīng)觸控筆狀態(tài)(例如其取向和筒滾(barrelroll))的觸摸數(shù)據(jù)。這些實(shí)施例在共同待審的美國專利申請(qǐng)(代理人案卷號(hào)106842042500)中進(jìn)行了全面描述，該美國專利申請(qǐng)與本申請(qǐng)同一天提交并轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的共同受讓人。該共同待審的專利申請(qǐng)出于所有目的全文以引用方式并入本文。
[0039]在一些其他實(shí)施例中，觸控筆200可采用一個(gè)或多個(gè)附加的組件，例如壓力傳感器、運(yùn)動(dòng)/取向傳感器、加速度計(jì)、觸摸傳感器、旋轉(zhuǎn)傳感器、照相機(jī)、光發(fā)射器、顏色傳感器等。通過采用一個(gè)或多個(gè)附加的組件，觸控筆可捕獲信息，例如在其尖端處感測(cè)到的壓力、取向和旋轉(zhuǎn)信息，或者觸控筆尖端與表面之間的距離。這些實(shí)施例在另一個(gè)共同待審的美國專利申請(qǐng)(代理人案卷號(hào)106842042200)中進(jìn)行了全面描述，該美國專利申請(qǐng)與本申請(qǐng)同一天提交并轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的共同受讓人。該共同待審的專利申請(qǐng)也出于所有目的全文以引用方式并入本文。
[0040]在其他實(shí)施例中，觸控筆200可生成脈沖信號(hào)，該信號(hào)可對(duì)數(shù)據(jù)諸如與觸控筆有關(guān)的遙測(cè)數(shù)據(jù)以及來自觸控筆的其他類型數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并將該數(shù)據(jù)傳輸至觸摸感測(cè)裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，可例如以摩爾斯(Morse)密碼對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。本質(zhì)上，觸控筆可將觸摸傳感器面板用作通信信道，以便直接將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)觸摸感測(cè)裝置。這些實(shí)施例在另一個(gè)共同待審的美國專利申請(qǐng)(代理人案卷號(hào)106842042300)中進(jìn)行了全面描述，該美國專利申請(qǐng)與本申請(qǐng)同一天提交并轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的共同受讓人。該專利申請(qǐng)也出于所有目的全文以引用方式并入本文。
[0041]在一些實(shí)施例中，電容觸摸傳感器面板還可包括內(nèi)置驅(qū)動(dòng)線。例如，與常規(guī)的互電容觸摸傳感器面板一樣，圖4的觸摸傳感器面板可包括呈多行或多列(未示出)的驅(qū)動(dòng)線。如果驅(qū)動(dòng)線呈多行，則其可與列感測(cè)線(C0-C3)電容耦合。如果驅(qū)動(dòng)線呈多列，則其可與行感測(cè)線(R0-R4)電容耦合。這使得觸摸傳感器面板能夠檢測(cè)來自諸如手指和常規(guī)被動(dòng)式觸控筆的其他觸摸物體的觸摸。事實(shí)上，觸摸傳感器面板可保留現(xiàn)有互電容觸摸傳感器面板中提供的所有功能。
[0042]在一個(gè)實(shí)施例中，觸摸傳感器面板和觸控筆中的驅(qū)動(dòng)電極可以是頻率多路復(fù)用的，即以不同的頻率進(jìn)行激勵(lì)。例如，觸摸傳感器面板中的驅(qū)動(dòng)線能夠以IOOkHz進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而觸控筆中的電極能夠以200kHz進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在另一個(gè)實(shí)施例中，觸摸傳感器面板和觸控筆中的驅(qū)動(dòng)電極可以是時(shí)間多路復(fù)用的，即在不同的時(shí)間進(jìn)行激勵(lì)。例如，在將總計(jì)16ms分配用于觸摸傳感器面板感測(cè)的觸摸傳感器面板中，可將15ms用于驅(qū)動(dòng)觸摸傳感器面板中的驅(qū)動(dòng)線，并將剩余的Ims用于驅(qū)動(dòng)觸控筆?？墒褂妙l率多路復(fù)用或時(shí)間多路復(fù)用將來自觸控筆的觸摸與觸摸傳感器面板上的其他觸摸區(qū)分開來。此外，也可采用多種其他電壓模式來區(qū)分觸控筆和觸摸信號(hào)，例如RF通信中使用的信號(hào)。
[0043]在具有驅(qū)動(dòng)線和感測(cè)線兩者的現(xiàn)有電容觸摸傳感器面板中，可通過混頻器將來自感測(cè)線的輸出信號(hào)與原始驅(qū)動(dòng)信號(hào)的復(fù)本進(jìn)行混頻，以響應(yīng)于觸摸而生成與驅(qū)動(dòng)線和感測(cè)線之間的耦合的電容成比例的直流信號(hào)。為了獲得正確的直流信號(hào)，當(dāng)由混頻器處理時(shí)，來自感測(cè)線的輸出信號(hào)與原始信號(hào)應(yīng)該同相。這在驅(qū)動(dòng)線和感測(cè)線都位于面板中并且可輕松同步的現(xiàn)有觸摸傳感器面板中不應(yīng)當(dāng)是難題。如果驅(qū)動(dòng)電極在觸控筆中，如上述公開的實(shí)施例中一樣，則可使用包括以下段落中描述的那些方法在內(nèi)的不同方法來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)與來自觸摸傳感器面板的感測(cè)線的輸出信號(hào)的同步。
[0044]在一個(gè)實(shí)施例中，觸控筆可通過纜線以物理方式連接到觸摸感測(cè)裝置。可使用觸摸感測(cè)裝置上的現(xiàn)有端口例如音頻插孔或30針插孔來進(jìn)行連接。在第二實(shí)施例中，可通過無線信道例如WiFi和藍(lán)牙使觸控筆與觸摸感測(cè)裝置同步。在這兩個(gè)實(shí)施例中，可分別通過物理信道或無線信道使驅(qū)動(dòng)信號(hào)與輸出信號(hào)同步。
[0045]在第三實(shí)施例中，可在傳感器處執(zhí)行同相/正交(IQ)解調(diào)，以避開在觸控筆可充當(dāng)驅(qū)動(dòng)電極的觸敏系統(tǒng)中的同步問題。圖6示出了示例性感測(cè)電路610。感測(cè)電路610可感測(cè)來自觸摸傳感器面板的電容耦合至觸控筆的導(dǎo)電元件的電容。觸控筆感測(cè)電路610可包括用以接收來自面板的電容讀數(shù)的放大器670、用以生成解調(diào)信號(hào)的時(shí)鐘640、用以生成相移的解調(diào)信號(hào)的相移器645、用以使用同相解調(diào)頻率分量來解調(diào)電容讀數(shù)的混頻器633、以及用以使用正交解調(diào)頻率分量來解調(diào)電容讀數(shù)的混頻器687。解調(diào)的結(jié)果(即同相分量643和正交分量697)隨后可用于確定與電容成比例的振幅。本質(zhì)上，IQ解調(diào)可不需要使來自觸控筆的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和來自觸摸傳感器面板的輸出信號(hào)進(jìn)行相位同步。然而，此實(shí)施例中可能仍然需要頻率匹配，使得觸控筆可正以與觸摸傳感器面板正在偵聽的頻率相同的頻率被驅(qū)動(dòng)。
[0046]在上文公開的實(shí)施例中，觸控筆可充當(dāng)觸摸感測(cè)系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電極。以下實(shí)施例公開了觸控筆可充當(dāng)感測(cè)電極的觸摸感測(cè)系統(tǒng)。具體地，觸控筆可充當(dāng)與觸摸傳感器面板的近側(cè)導(dǎo)電行或?qū)щ娏羞M(jìn)行電容耦合的感測(cè)元件，該近側(cè)導(dǎo)電行或?qū)щ娏幸驯患?lì)信號(hào)激勵(lì)。觸控筆然后可將表示電荷耦合的信號(hào)輸出至感測(cè)電路。
[0047]圖7示出了作為感測(cè)電極的示例性主動(dòng)式觸控筆700。觸控筆700可容納連接到觸控筆遠(yuǎn)端處的電極702的感測(cè)電路704。感測(cè)電路704可感測(cè)位于電極702和電容觸摸傳感器面板的驅(qū)動(dòng)線之間的電容耦合。
[0048]感測(cè)電路704可類似于現(xiàn)有電容觸摸傳感器面板中存在的感測(cè)電路。圖8示出了根據(jù)各種實(shí)施例的觸控筆700的示例性感測(cè)電路704。觸控筆感測(cè)電路704可包括放大器802，以接收指示來自電極702的電容讀數(shù)的輸入信號(hào)，并產(chǎn)生輸出信號(hào)804。另外，感測(cè)電路704可連接到電源706，例如觸控筆中內(nèi)置的電池。在另一個(gè)實(shí)施例中，可由另一個(gè)電子裝置(例如觸摸感測(cè)裝置)中的電源通過連接觸控筆和該裝置的纜線或通過感應(yīng)耦合來供電。在另一個(gè)實(shí)施例中，觸控筆可包括圖6中示出的感測(cè)電路610。在另一個(gè)實(shí)施例中，觸控筆可包括連接到一個(gè)或多個(gè)感測(cè)電路的多個(gè)感測(cè)電極。
[0049]充當(dāng)感測(cè)電極的觸控筆(例如，圖7的觸控筆700)可通常以與充當(dāng)驅(qū)動(dòng)電極的觸控筆(例如，圖2的觸控筆200)工作的相反的方式工作。具體地，電容觸摸傳感器面板可接收并發(fā)射激勵(lì)信號(hào)，當(dāng)觸控筆接觸觸摸傳感器面板(或懸停在上方)時(shí)，這些信號(hào)可引起觸控筆上的可由觸控筆檢測(cè)到的電荷耦合。
[0050]圖9示出了示例性電容觸摸傳感器面板900，該面板設(shè)計(jì)用于與充當(dāng)感測(cè)電極的觸控筆進(jìn)行交互。如圖所示，電容觸摸傳感器面板900可同時(shí)包括驅(qū)動(dòng)行(R0-R4)和驅(qū)動(dòng)列(C0-C3)。盡管圖9中示出了五行和四列，但應(yīng)當(dāng)理解，也可根據(jù)例如觸摸傳感器面板的尺寸和所需的觸摸傳感器面板的觸摸分辨率來構(gòu)建不同數(shù)量的驅(qū)動(dòng)行和驅(qū)動(dòng)列。驅(qū)動(dòng)行和驅(qū)動(dòng)列可類似于現(xiàn)有電容觸摸傳感面板中存在的驅(qū)動(dòng)線。驅(qū)動(dòng)行和驅(qū)動(dòng)列可為導(dǎo)電的。每個(gè)驅(qū)動(dòng)行和驅(qū)動(dòng)列都可與觸控筆中的電極進(jìn)行電容耦合。可在基板同一表面上、基板的相對(duì)表面上或兩個(gè)不同基板的表面上形成驅(qū)動(dòng)行和驅(qū)動(dòng)列。在一些實(shí)施例中，與現(xiàn)有電容觸摸傳感器面板一樣，觸摸傳感器面板900也可包括感測(cè)列或行，以便允許觸摸傳感器面板檢測(cè)其他物體并保留現(xiàn)有電容觸摸傳感器面板的其他功能。
[0051]圖10示出了圖7的主動(dòng)式觸控筆與圖9的電容觸摸傳感器面板的示例性耦合。如圖所示，當(dāng)觸控筆尖端接觸(或緊鄰)電容觸摸傳感器面板900時(shí)，如由電場(chǎng)線(統(tǒng)稱為1004)所指示的電容耦合可形成于被激勵(lì)的驅(qū)動(dòng)列1008和尖端中的電極702之間。除此之外且作為另外一種選擇，如由其他電場(chǎng)線(統(tǒng)稱為1005)所指示的電容耦合可形成于被激勵(lì)的驅(qū)動(dòng)行1009和電極702之間。在一些實(shí)施例中，來自每個(gè)驅(qū)動(dòng)行和驅(qū)動(dòng)列的激勵(lì)信號(hào)可進(jìn)行不同地編碼。這可允許觸控筆中的感測(cè)電路704識(shí)別觸控筆中電極702已與之電容耦合的驅(qū)動(dòng)行或驅(qū)動(dòng)列。根據(jù)識(shí)別出的行和列，可確定觸控筆觸摸的位置。
[0052]感測(cè)電路704捕獲的觸摸數(shù)據(jù)可由觸控筆中的處理器處理，和/或傳輸回觸摸傳感器面板進(jìn)行進(jìn)一步處理。在一些實(shí)施例中，可通過將觸控筆連接至觸摸傳感器面板的纜線或無線信道例如WiFi和藍(lán)牙來發(fā)送信息。在其他實(shí)施例中，可將信息編碼在從觸控筆傳輸?shù)接|摸傳感器面板的脈沖信號(hào)中，如出于所有目的全文以引用方式并入本文的此前提到的共同待審的專利申請(qǐng)(代理人案卷號(hào)106842042300)所公開。這些通信實(shí)施例可在圖7中共同表示為通信塊708。
[0053]在其他實(shí)施例中，充當(dāng)觸摸感測(cè)系統(tǒng)中的感測(cè)電極的觸控筆可采用其他此前提到的共同待審的專利申請(qǐng)(代理人案卷號(hào)106842042200和1068420425)中公開的一個(gè)或多個(gè)特征，所述專利申請(qǐng)也出于所有目的全文以引用方式并入本文。
[0054]在一個(gè)實(shí)施例中，主動(dòng)式觸控筆可容納驅(qū)動(dòng)電路和感測(cè)電路兩者，并且可包括在兩個(gè)電路之間耦合的切換機(jī)構(gòu)，以便根據(jù)使用觸控筆的系統(tǒng)的要求而在驅(qū)動(dòng)和感測(cè)之間進(jìn)行切換。在另一個(gè)實(shí)施例中，觸摸傳感器面板可驅(qū)動(dòng)第一軸線(列或行)，并且觸控筆可在該第一軸線上偵聽。與此同時(shí)，觸控筆可驅(qū)動(dòng)第二軸線，并且觸摸傳感器面板可在該第二軸線上偵聽。觸摸傳感器面板和觸控筆捕獲的觸摸數(shù)據(jù)可進(jìn)行組合，以確定觸摸位置和其他觸摸相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0055]上述實(shí)施例中公開的主動(dòng)式觸控筆可顯著改善觸摸感測(cè)系統(tǒng)中的觸控筆感測(cè)。由于這些觸控筆可包括設(shè)計(jì)用于主動(dòng)與觸摸傳感器面板的驅(qū)動(dòng)線和/或感測(cè)線進(jìn)行電容耦合而非阻斷觸摸傳感器面板的電場(chǎng)線的電極，因此這些觸控筆可具有更小的尖端，這樣可使觸摸感測(cè)更加精確。此外，在能夠確定其表面上檢測(cè)到的每個(gè)觸摸區(qū)域的觸摸傳感器面板上，可根據(jù)主動(dòng)式觸控筆的較小的觸摸區(qū)域?qū)⒅鲃?dòng)式觸控筆與其他觸摸物體區(qū)分開來。
[0056]另外，如果觸控筆的尖端較小，則軟件補(bǔ)償可校正觸摸路徑中的“擺動(dòng)”。當(dāng)觸摸路徑經(jīng)過觸摸傳感器面板上不直接位于任何感測(cè)線之上或緊鄰任何感測(cè)線的點(diǎn)時(shí)，可產(chǎn)生這些“擺動(dòng)”。由于這些點(diǎn)處的電容耦合較弱，因此觸摸傳感器面板所捕獲的觸摸位置會(huì)不準(zhǔn)確?，F(xiàn)有的手指操作的觸摸傳感器面板可使用軟件算法來校正觸摸路徑中的那些“擺動(dòng)”。然而，由于不同的用戶可具有不同尺寸的手指，因此通用補(bǔ)償算法可能無法很好地對(duì)來自不同手指的觸摸起作用。相比較而言，來自上文公開的實(shí)施例的主動(dòng)式觸控筆可具有已知的點(diǎn)源。因此，可對(duì)軟件補(bǔ)償算法進(jìn)行優(yōu)化以對(duì)觸控筆的觸摸起作用，從而更好地減少觸摸路徑中的“擺動(dòng)”。[0057]盡管本文依據(jù)觸控筆描述一些實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解，可根據(jù)各種實(shí)施例使用其他輸入裝置和/或指示裝置。
[0058]盡管本文依據(jù)觸摸傳感器面板描述一些實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解，可根據(jù)各種實(shí)施例使用能夠感測(cè)觸摸或懸停在裝置之上的物體的其他觸敏裝置。
[0059]圖11示出了根據(jù)各種實(shí)施例的可使用觸控筆的示例性計(jì)算系統(tǒng)。在圖11的實(shí)例中，計(jì)算系統(tǒng)1600可包括觸摸控制器1606。觸摸控制器1606可以是可包括一個(gè)或多個(gè)處理器子系統(tǒng)1602的單個(gè)專用集成電路(ASIC)，所述一個(gè)或多個(gè)處理器子系統(tǒng)1602可包括一個(gè)或多個(gè)主處理器，例如ARM968處理器或具有類似功能和性能的其他處理器。然而，在其他實(shí)施例中，處理器功能可替代地由專用邏輯例如狀態(tài)機(jī)來實(shí)施。處理器子系統(tǒng)1602還可包括外圍設(shè)備(未示出)，例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)或其他類型的內(nèi)存或存儲(chǔ)器、監(jiān)視計(jì)時(shí)器等。觸摸控制器1606還可包括接收區(qū)段1607，該接收區(qū)段用于接收信號(hào)，例如一個(gè)或多個(gè)感測(cè)信道(未示出)的觸摸(或感測(cè))信號(hào)1603、來自其他傳感器例如傳感器1611的其他信號(hào)等。觸摸控制器1606還可包括解調(diào)區(qū)段1609例如多級(jí)矢量解調(diào)引擎、面板掃描邏輯1610和傳輸區(qū)段1614,該傳輸區(qū)段用于將激勵(lì)信號(hào)1616傳輸?shù)接|摸傳感器面板1624以驅(qū)動(dòng)面板。掃描邏輯1610可訪問RAM1612，自主地從感測(cè)信道讀取數(shù)據(jù)，并提供對(duì)感測(cè)信道的控制。此外，掃描邏輯1610可控制傳輸區(qū)段1614以按各種頻率和相位來生成激勵(lì)信號(hào)1616，可選擇性地將這些信號(hào)應(yīng)用到觸摸傳感器面板1624的行。
[0060]觸摸控制器1606還可包括電荷泵1615，該電荷泵可用于產(chǎn)生傳輸區(qū)段1614的供電電壓。通過將兩個(gè)電荷存儲(chǔ)裝置例如電容器級(jí)聯(lián)在一起形成電荷泵1615，激勵(lì)信號(hào)1616可具有高于最大電壓的振幅。因此，與單個(gè)電容器可處理的電壓電平(例如3.6V)相比，激勵(lì)電壓可更高(例如6V)。盡管圖11顯示電荷泵1615與傳輸區(qū)段1614分離，但電荷泵可以是傳輸區(qū)段的部分。
[0061]計(jì)算系統(tǒng)1600可包括用于接收來自處理器子系統(tǒng)1602的輸出并根據(jù)輸出執(zhí)行動(dòng)作的主機(jī)處理器1628，這些動(dòng)作包括但不限于:移動(dòng)對(duì)象(例如光標(biāo)或指針)、滾動(dòng)或平移、調(diào)整控制設(shè)置、打開文件或文檔、查看菜單、作出選擇、執(zhí)行指令、操作連接到主機(jī)裝置的外圍裝置、接聽電話呼叫、撥打電話呼叫、終止電話呼叫、改變音量或音頻設(shè)置、存儲(chǔ)與電話通信有關(guān)的例如地址、頻繁撥打的號(hào)碼、已接來電、未接來電的信息、登錄到計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、允許獲得授權(quán)的個(gè)人訪問計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的受限區(qū)域、加載與計(jì)算機(jī)桌面的用戶首選配置關(guān)聯(lián)的用戶配置文件、允許訪問網(wǎng)頁內(nèi)容、啟動(dòng)特定程序、加密或解碼消息和/或諸如此類。主機(jī)處理器1628還可執(zhí)行可能與觸摸處理無關(guān)的附加功能，并且可連接到程序存儲(chǔ)器1632和顯示裝置1630例如IXD，用于為裝置的用戶提供UI。當(dāng)部分地或全部地位于觸摸傳感器面板下面時(shí)，顯示裝置1630連同觸摸傳感器面板1624 —起可形成觸摸屏。
[0062]觸摸傳感器面板1624可包括具有驅(qū)動(dòng)線和感測(cè)線的電容感測(cè)介質(zhì)。應(yīng)該指出的是，如本領(lǐng)域技術(shù)人員可易于理解的，術(shù)語“線”在本文中有時(shí)僅表示導(dǎo)電通路，并且不限于可為嚴(yán)格直線的結(jié)構(gòu)，而是可包括改變方向的通路，并且可包括具有不同尺寸、形狀、材料等的通路。驅(qū)動(dòng)線可由激勵(lì)信號(hào)1616驅(qū)動(dòng)，而在感測(cè)線中生成的所得觸摸信號(hào)1603可傳輸?shù)接|摸控制器1606中的接收區(qū)段1607。通過這種方式，驅(qū)動(dòng)線和感測(cè)線可為可進(jìn)行交互以形成電容感測(cè)節(jié)點(diǎn)的觸摸和懸停感測(cè)電路的部分，這些節(jié)點(diǎn)可被視為觸摸像元(觸摸像素)，例如觸摸像素1626。當(dāng)可將觸摸傳感器面板1624視為捕獲觸摸的“圖像”時(shí)，這種理解方式可特別有用。換句話講，在觸摸控制器1606已經(jīng)確定是否在觸摸傳感器面板中的每個(gè)觸摸像素處檢測(cè)到觸摸或懸停后，發(fā)生觸摸或懸停的觸摸傳感器面板中的觸摸像素的模式可被視為觸摸的“圖像”(例如，手指觸摸或懸停在觸摸傳感器面板上的模式)。
[0063]根據(jù)各種實(shí)施例的觸控筆可用于接觸觸摸傳感器面板1624。觸控筆取向可為計(jì)算系統(tǒng)1600提供附加的/[目息以提聞性能。
[0064]應(yīng)注意，上述一項(xiàng)或多項(xiàng)功能可例如由存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(例如外圍設(shè)備之一)中并且由處理器子系統(tǒng)1602執(zhí)行的、或者由存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器1632中并且由主機(jī)處理器1628執(zhí)行的固件來執(zhí)行。固件也可在任何非瞬時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中進(jìn)行存儲(chǔ)和/或傳送，以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置使用，或結(jié)合指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置來使用，例如基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)、包含處理器的系統(tǒng)或可從指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置中獲取指令并執(zhí)行指令的其他系統(tǒng)。在本文檔的語境中，“非瞬時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)”可以是可包含或存儲(chǔ)程序的任何介質(zhì)，所述程序供指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置使用、或結(jié)合指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置使用。非瞬時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)可包括但不限于電子、磁性、光學(xué)、電磁、紅外或半導(dǎo)體系統(tǒng)、設(shè)備或裝置、便攜式計(jì)算機(jī)軟盤(磁性)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)(磁性)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)(磁性)、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)(磁性)、便攜式光盤(例如⑶、⑶-R、CD-RW、DVD、DVD-R或DVD-RW)或閃存(例如緊湊型閃存卡、安全數(shù)字卡、USB存儲(chǔ)器裝置、記憶棒等等)。
[0065]固件也可在任何傳送介質(zhì)中進(jìn)行傳播，以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置使用、或結(jié)合指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置來使用，例如基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)、包含處理器的系統(tǒng)或可從指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置中獲取指令并執(zhí)行指令的其他系統(tǒng)。在本文檔的語境中，“傳送介質(zhì)”可以是可傳送、傳播或傳輸程序的任何介質(zhì)，所述程序供指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置使用、或結(jié)合指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置使用。傳送可讀介質(zhì)可包括但不限于電子、磁性、光學(xué)、電磁或紅外有線或無線傳播介質(zhì)。
[0066]應(yīng)當(dāng)理解，如圖11中所描述的觸摸傳感器面板可感測(cè)根據(jù)各種實(shí)施例的觸摸和懸停。此外，本文所述的觸摸傳感器面板可以是單點(diǎn)觸摸或多點(diǎn)觸摸的。
[0067]圖12示出了示例性移動(dòng)電話1730,該移動(dòng)電話可包括觸摸傳感器面板1724、顯示裝置1736以及用于與根據(jù)各種實(shí)施例的觸控筆一起使用的其他計(jì)算系統(tǒng)塊。
[0068]圖13示出了示例性數(shù)字媒體播放器1830，該數(shù)字媒體播放器可包括觸摸傳感器面板1824、顯示裝置1836以及用于與根據(jù)各種實(shí)施例的觸控筆一起使用的其他計(jì)算系統(tǒng)塊。
[0069]圖14示出了示例性個(gè)人計(jì)算機(jī)1930，該個(gè)人計(jì)算機(jī)可包括觸摸板1924、顯示器1936以及用于與根據(jù)各種實(shí)施例的觸控筆一起使用的其他計(jì)算系統(tǒng)塊。
[0070]圖12到圖14的移動(dòng)電話、媒體播放器和個(gè)人計(jì)算機(jī)可通過利用根據(jù)各種實(shí)施例的觸控筆來改善觸摸和懸停感測(cè)，并節(jié)省電力。
[0071]本發(fā)明的一些實(shí)施例涉及主動(dòng)式觸控筆，該主動(dòng)式觸控筆包括:觸控筆尖端處的電極；和通電電路，其連接到電極并被配置為使電極與電容觸摸傳感器面板電容耦合。在其他實(shí)施例中，通電電路包括:被配置為在電極處輸出驅(qū)動(dòng)電壓的驅(qū)動(dòng)電路。在其他實(shí)施例中，主動(dòng)式觸控筆還包括連接到通電電路的電源，以便為通電電路供電。在其他實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)電路還包括:用以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電壓的時(shí)鐘；連接到時(shí)鐘并被配置為控制驅(qū)動(dòng)電壓的微控制器；以及連接到微控制器并被配置為調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電壓的放大器。在其他實(shí)施例中，通電電路包括:被配置為感測(cè)在電極處接收到的電壓的感測(cè)電路。在其他實(shí)施例中，感測(cè)電路還包括用以調(diào)節(jié)感測(cè)到的電壓的放大器。在其他實(shí)施例中，感測(cè)電路還包括:用以產(chǎn)生解調(diào)信號(hào)的時(shí)鐘；用以使解調(diào)信號(hào)的相位偏移的相移器；以及一組混頻器，用于接收感測(cè)到的電壓以及解調(diào)信號(hào)或已相移的解調(diào)信號(hào)，以對(duì)感測(cè)到的電壓進(jìn)行解調(diào)。在其他實(shí)施例中，接收解調(diào)信號(hào)的混頻器產(chǎn)生同相分量；其中接收已相移的解調(diào)信號(hào)的混頻器產(chǎn)生正交分量；并且其中同相分量和正交分量組合，以確定與由電極形成的電容成比例的振幅。在其他實(shí)施例中，王動(dòng)式觸控筆結(jié)合到基于觸摸的輸入系統(tǒng)中，該系統(tǒng)包括:包括多根感測(cè)線在內(nèi)的電容觸摸傳感器面板；以及連接到多根感測(cè)線的一個(gè)或多個(gè)感測(cè)信道，所述一個(gè)或多個(gè)感測(cè)信道被配置為檢測(cè)電極和一根或多根感測(cè)線之間的電容變化，以確定主動(dòng)式觸控筆在觸摸傳感器面板上的觸摸的位置。在其他實(shí)施例中，電極以某個(gè)頻率被激勵(lì)，以識(shí)別觸控筆的存在。在其他實(shí)施例中，電極以識(shí)別觸控筆的存在的模式而被激勵(lì)。在其他實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)感測(cè)信道包括至少一個(gè)行信道和至少一個(gè)列信道。在其他實(shí)施例中，主動(dòng)式觸控筆還包括:用以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電壓的時(shí)鐘；連接到時(shí)鐘并被配置為控制驅(qū)動(dòng)電壓的微控制器；以及連接到微控制器并被配置為調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電壓的放大器。在其他實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)感測(cè)信道包括:用以調(diào)節(jié)所檢測(cè)到的電容耦合變化的感測(cè)放大器；用以產(chǎn)生解調(diào)信號(hào)的時(shí)鐘；用以使解調(diào)信號(hào)的相位偏移的相移器；以及一組混頻器，用于接收檢測(cè)到的電容耦合變化以及解調(diào)信號(hào)或已相移的解調(diào)信號(hào)，以對(duì)感測(cè)到的電壓進(jìn)行解調(diào)。在其他實(shí)施例中，接收解調(diào)信號(hào)的混頻器產(chǎn)生同相分量；其中接收已相移的解調(diào)信號(hào)的混頻器產(chǎn)生正交分量；并且其中同相分量和正交分量組合，以確定與由驅(qū)動(dòng)信道和感測(cè)信道形成的電容成比例的振幅。在其他實(shí)施例中，電容觸摸傳感器面板通過物理纜線或無線信道之一與觸控筆進(jìn)行通信。在其他實(shí)施例中，電容觸摸傳感器面板還包括至少一根驅(qū)動(dòng)線，該驅(qū)動(dòng)線被配置為生成可被至少一個(gè)感測(cè)信道感測(cè)的信號(hào)。在其他實(shí)施例中，主動(dòng)式觸控筆結(jié)合到基于觸摸的輸入系統(tǒng)中，該系統(tǒng)包括:包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)線在內(nèi)的電容觸摸傳感器面板；以及連接到多個(gè)驅(qū)動(dòng)線的一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)信道，其中由驅(qū)動(dòng)信道所激勵(lì)的驅(qū)動(dòng)線的身份用于確定主動(dòng)式觸控筆在觸摸傳感器面板上的觸摸的位置。在其他實(shí)施例中，觸控筆還包括用以調(diào)節(jié)感測(cè)到的電壓的放大器。在其他實(shí)施例中，觸控筆還包括:用以產(chǎn)生解調(diào)信號(hào)的時(shí)鐘；用以使解調(diào)信號(hào)的相位偏移的相移器；以及一組混頻器，用于接收感測(cè)到的電壓以及解調(diào)信號(hào)或已相移的解調(diào)信號(hào)以對(duì)感測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。在其他實(shí)施例中，接收解調(diào)信號(hào)的混頻器產(chǎn)生同相分量；其中接收已相移的解調(diào)信號(hào)的混頻器產(chǎn)生正交分量；并且其中同相分量和正交分量組合，以確定與由驅(qū)動(dòng)信道和電極形成的電容成比例的振幅。在其他實(shí)施例中，電容觸摸傳感器面板通過物理纜線或無線信道中的一者與觸控筆進(jìn)行通信。在其他實(shí)施例中，可以通過唯一碼來區(qū)分來自每個(gè)驅(qū)動(dòng)信道的信號(hào)。
[0072]本發(fā)明的一些實(shí)施例涉及觸控筆觸摸檢測(cè)方法，該方法包括:通過在觸控筆中的通電電極和觸摸傳感器面板之間形成互電容，使電極與觸摸傳感器面板電容耦合，以檢測(cè)觸摸傳感器面板上的觸控筆觸摸。在其他實(shí)施例中，該方法還包括:在通電電極處生成激勵(lì)信號(hào)；并且當(dāng)在觸摸傳感器面板中的感測(cè)線上檢測(cè)到電容耦合的激勵(lì)信號(hào)時(shí)，檢測(cè)觸摸傳感器面板上的觸控筆觸摸。在其他實(shí)施例中，該方法還包括:在觸摸傳感器面板中生成激勵(lì)信號(hào)；并且當(dāng)在觸控筆中的感測(cè)電路上檢測(cè)到電容耦合的激勵(lì)信號(hào)時(shí)，檢測(cè)觸摸傳感器面板上的觸控筆觸摸。
[0073]盡管已結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行了充分描述，但應(yīng)注意，各種變化和修改對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見的。此類變化和修改應(yīng)理解為包括在所附權(quán)利要求書所限定的各種實(shí)施例的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種主動(dòng)式觸控筆，包括: 所述觸控筆尖端處的電極；和 通電電路，其連接到所述電極并被配置為使所述電極與電容觸摸傳感器面板電容耦合 O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式觸控筆,其中所述通電電路包括: 被配置為在所述電極處輸出驅(qū)動(dòng)電壓的驅(qū)動(dòng)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式觸控筆，還包括連接到所述通電電路以用于向所述通電電路供電的電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的主動(dòng)式觸控筆，其中所述驅(qū)動(dòng)電路還包括: 用以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電壓的時(shí)鐘； 連接到所述時(shí)鐘并被配置為控制所述驅(qū)動(dòng)電壓的微控制器；以及 連接到所述微控制器并被配置為調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)電壓的放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式觸控筆,其中所述通電電路包括: 被配置為感測(cè)所述電極處接收到的電壓的感測(cè)電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的主動(dòng)式觸控筆，所述感測(cè)電路還包括用以調(diào)節(jié)所感測(cè)到的電壓的放大器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的主動(dòng)式觸控筆，其中所述感測(cè)電路還包括: 用以產(chǎn)生解調(diào)信號(hào)的時(shí)鐘； 用以使所述解調(diào)信號(hào)的相位偏移的相移器；以及 一組混頻器，其用于接收所感測(cè)到的電壓以及所述解調(diào)信號(hào)或已相移的解調(diào)信號(hào)，以對(duì)所感測(cè)到的電壓進(jìn)行解調(diào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的主動(dòng)式觸控筆，其中接收所述解調(diào)信號(hào)的所述混頻器產(chǎn)生同相分量； 其中接收所述已相移的解調(diào)信號(hào)的所述混頻器產(chǎn)生正交分量；以及 其中所述同相分量和所述正交分量組合，以確定與由所述電極形成的電容成比例的振幅。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式觸控筆，所述主動(dòng)式觸控筆結(jié)合到基于觸摸的輸入系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)包括: 包括多根感測(cè)線在內(nèi)的電容觸摸傳感器面板；以及 連接到所述多根感測(cè)線的一個(gè)或多個(gè)感測(cè)信道，所述一個(gè)或多個(gè)感測(cè)信道被配置為檢測(cè)所述電極和一根或多根感測(cè)線之間的電容變化，以確定所述主動(dòng)式觸控筆在所述觸摸傳感器面板上的觸摸的位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的主動(dòng)式觸控筆，其中所述電極以某個(gè)頻率被激勵(lì)，以識(shí)別所述觸控筆的存在。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的主動(dòng)式觸控筆，其中所述電極以識(shí)別所述觸控筆的存在的模式而被激勵(lì)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的主動(dòng)式觸控筆，其中所述一個(gè)或多個(gè)感測(cè)信道包括至少一個(gè)行信道和至少一個(gè)列信道。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的主動(dòng)式觸控筆，其中所述主動(dòng)式觸控筆還包括:用以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電壓的時(shí)鐘； 連接到所述時(shí)鐘并被配置為控制所述驅(qū)動(dòng)電壓的微控制器；以及 連接到所述微控制器并被配置為調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)電壓的放大器。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的主動(dòng)式觸控筆，其中一個(gè)或多個(gè)感測(cè)信道包括: 用以調(diào)節(jié)所檢測(cè)到的電容耦合變化的感測(cè)放大器； 用以產(chǎn)生解調(diào)信號(hào)的時(shí)鐘； 用以使所述解調(diào)信號(hào)的相位偏移的相移器；以及 一組混頻器，其用于接收所述檢測(cè)到的電容耦合變化以及所述解調(diào)信號(hào)或已相移的解調(diào)信號(hào)，以對(duì)所感測(cè)到的電壓進(jìn)行解調(diào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的主動(dòng)式觸控筆，其中接收所述解調(diào)信號(hào)的所述混頻器產(chǎn)生同相分量； 其中接收所述已相移的解調(diào)信號(hào)的所述混頻器產(chǎn)生正交分量；以及 其中所述同相分量和所述正交分量組合，以確定與由所述驅(qū)動(dòng)信道和所述感測(cè)信道形成的電容成比例的振幅。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的主動(dòng)式觸控筆，其中所述電容觸摸傳感器面板通過物理纜線和無線信道中的一者與所述觸控筆進(jìn)行通信。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的主動(dòng)式觸控筆，其中所述電容觸摸傳感器面板還包括至少一根驅(qū)動(dòng)線，所述至少一根驅(qū)動(dòng)線被配置為生成可由所述感測(cè)信道中的至少一者所感測(cè)到的信號(hào)。
18.—種觸控筆觸摸檢測(cè)方法,包括: 通過在觸控筆中的通電電極和觸摸傳感器面板之間形成互電容，使所述電極與觸摸傳感器面板電容耦合，以檢測(cè)所述觸摸傳感器面板上的觸控筆觸摸。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括: 在所述通電電極處生成激勵(lì)信號(hào)；以及 當(dāng)在所述觸摸傳感器面板中的感測(cè)線上檢測(cè)到電容耦合的激勵(lì)信號(hào)時(shí)，檢測(cè)所述觸摸傳感器面板上的所述觸控筆觸摸。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括: 在所述觸摸傳感器面板中生成激勵(lì)信號(hào)；以及 當(dāng)在所述觸控筆中的感測(cè)電路上檢測(cè)到電容耦合的激勵(lì)信號(hào)時(shí)，檢測(cè)所述觸摸傳感器面板上的所述觸控筆觸摸。
【文檔編號(hào)】G06F3/044GK103688237SQ201280030351
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月22日
【發(fā)明者】J·A·哈勒, D·I·西蒙 申請(qǐng)人:蘋果公司