CN103645813A

CN103645813A - 触控笔及其主动发射信号的方法

Info

Publication number: CN103645813A
Application number: CN201310625453.9A
Authority: CN
Inventors: 叶仪晧; 叶奇典; 王尊民; 黄俊中; 郑忠汉; 黄弘明
Original assignee: Elan Microelectronics Corp
Current assignee: Elan Microelectronics Corp
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2014-03-19

Abstract

触控笔及其主动发射信号的方法，一种触控式输入装置，其特征在于包括：一触控板模块；以及一触控笔，用以发射一激励信号给所述触控板模块，以改变触碰位置附近的感应线的充放电波形。本发明的应用在触控板模块的触控笔及其主动发射信号的方法具有提高触控模块的坐标分辨率，方便手写辨识和绘图操作和可准确操作小触控屏幕的小图案或按键的优点。

Description

触控笔及其主动发射信号的方法

技术领域

本发明涉及一种触控式输入装置，具体地说，是一种应用在触控板模块的触控笔及其主动发射信号的方法。

背景技术

目前主流触控技术为电容式与电阻式两种，其中电阻式又可分为四线式、五线式及八线式，电阻式触控传感器主要包括一氧化铟锡导电(ITO)玻璃、一ITO薄膜以及一间隔物(spacer)用以分隔所述ITO玻璃及ITO薄膜，当手指、笔或其它介质对电阻式触控传感器触压时，便可使ITO玻璃及ITO薄膜接触造成短路以产生压降，藉以判断手指、笔或其它介质的位置。触控板模块可分为表面电容式(surface capacitance)及数组电容式(projectivecapacitance)，触控板模块可以是ITO、薄膜(membrane)、印刷电路板(PCB)及软性印刷电路板(FPC)，当手指或其它金属笔头触碰触控板模块时，触控板模块将根据电容变化来定位接触点。

由于电容式触控技术不是以传感器的形变进行感测，因此触控笔无法应用在触控板模块上，就算将触控笔的笔头换成金属导体的笔头，也将因笔头太小无法使触控板模块上的电容产生足够的变化，虽然加大笔头可以改善此问题，但是加大后的笔头的粗细约与手指同样，对于小尺寸的触控板模块来说，大笔头的触控笔不利于实现手写辨识及绘图的应用，另外，应用在手机或笔记型计算机的触控传感器上通常有多个虚拟按键，这些虚拟按键都很小而且位置都很靠近，因此大笔头的触控笔将无法正确的点击。

因此已知的大笔头的触控笔存在着上述种种不便和问题。

发明内容

本发明的目的，在于提出一种触控式输入装置及其方法。

本发明的另一目的，在于提出一种触控笔及其主动发射信号的方法。

本发明的又一目的，在于提出一种触控板模块及其控制方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种触控式输入装置，其特征在于包括：

一触控板模块；以及

一触控笔，用以发射一激励信号给所述触控板模块，以改变触碰位置附近的感应线的充放电波形。

本发明的触控式输入装置还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的输入装置，其中所述激励信号的频率与所述触控板模块的感应线充放电信号的频率相同，或者为所述充放电信号的频率的整数倍。

前述的输入装置，其中所述激励信号与所述触控板模块的感应线的充放电信号具有固定相位差。

前述的输入装置，其中所述激励信号的频率与所述触控板模块的感应线充放电信号的频率相同，而其责任周期比为50%。

前述的输入装置，其中所述激励信号的频率为所述触控板模块的感应线充放电信号的频率的一半，而其责任周期比为25%。

前述的输入装置，其中所述激励信号的频率为所述触控板模块的感应线充放电信号的频率的三分之一，而其责任周期比为16.7%。

前述的输入装置，其中所述激励信号的频率为所述触控板模块的感应线充放电信号的频率的四分之一，而其责任周期比为12.5%。

前述的输入装置，其中所述触控笔包括：

一振荡电路，用以产生所述激励信号；

一电源电路，连接所述振荡电路，用以提供电源电压给所述振荡电路；以及

一笔头，连接所述振荡电路，用以发射所述激励信号。

前述的输入装置，其中所述振荡电路包括：

一石英振荡子，用以产生所述激励信号；以及

一升压电路，连接在所述电源电路及石英振荡子之间，用以将所述电源电压升压后提供给所述石英振荡子，以驱动所述石英振荡子。

前述的输入装置，其中所述电源电路根据一来自所述触控板模块的射频信号产生所述电源电压。

前述的输入装置，其中所述电源电路将磁力转换为所述电源电压。

前述的输入装置，其中所述电源电路包括一电池提供所述电源电压。

前述的输入装置，其中所述触控笔更包括一开关用以控制所述触控笔是否发射所述激励信号。

前述的输入装置，其中所述笔头包括金属。

前述的输入装置，其中所述笔头包括软质的导体。

前述的输入装置，其中所述笔头包括被非导电体包裹的金属物质。

前述的输入装置，其中所述触控笔更包括：

一金属，包裹在所述笔头的四周；

一第一绝缘体，包裹所述金属以隔离外界干扰；以及

一第二绝缘体，在所述笔头及金属之间，用以分隔所述笔头及金属。

前述的输入装置，其中所述触控板模块包括：

一输出端；

一感应线；以及

一检测电路，检测所述感应线的充放电信号，产生与所述充放电信号的相位及频率相关的所述激励信号经所述输出端及一信号线传送给所述触控笔。

前述的输入装置，其中所述触控笔包括：

一输入端，经所述信号线连接所述输出端；以及

一笔头，连接所述输入端，用以发射所述激励信号。

前述的输入装置，其中所述笔头包括金属。

前述的输入装置，其中所述笔头包括软质的导体。

前述的输入装置，其中所述触控笔更包括：

一金属，包裹在所述笔头的四周，并连接至所述触控板模块的地线；

一第一绝缘体，包裹所述金属以隔离外界干扰；以及

前述的输入装置，其中所述触控板模块包括：

一感应线；

一检测电路，检测所述感应线的充放电信号产生一与所述充放电信号的相位及频率相关的检测信号；

一升频电路，升频所述检测信号产生一高频信号；以及

一收发系统，连接所述升频电路，用以将所述高频信号传送给所述触控笔。

前述的输入装置，其中所述触控笔包括：

一降频电路，接收所述高频信号，并降频所述高频信号产生与所述充放电信号的相位及频率相关的所述激励信号；以及

一笔头，连接所述降频电路，用以发射所述激励信号给所述触控板模块。

前述的输入装置，其中所述笔头包括金属。

前述的输入装置，其中所述笔头包括软质的导体。

前述的输入装置，其中所述触控笔更包括：

一金属，包裹在所述笔头的四周；

一第一绝缘体，包裹所述金属以隔离外界干扰；以及

前述的输入装置，其中所述触控板模块包括：

一感应线；

一调变电路，连接所述检测电路，调变所述检测信号产生一载波；以及

一收发系统，连接所述调变电路，用以将所述载波传送给所述触控笔。

前述的输入装置，其中所述触控笔包括：

一解调电路，接收所述载波，并解调所述载波产生与所述充放电信号的相位及频率相关的所述激励信号；以及

一笔头，连接所述解调电路，用以发射所述激励信号给所述触控板模块。

前述的输入装置，其中所述笔头包括金属。

前述的输入装置，其中所述笔头包括软质的导体。

前述的输入装置，其中所述触控笔更包括：

一金属，包裹在所述笔头的四周；

一第一绝缘体，包裹所述金属以隔离外界干扰；以及

前述的输入装置，其中所述触控板模块包括：

一感应线；

一调变电路，连接所述检测电路，将所述检测信号当作数据加入一载波中；以及

前述的输入装置，其中所述触控笔包括：

一解调电路，接收所述载波，并解调所述载波得到与所述充放电信号的相位及频率相关的所述激励信号；以及

前述的输入装置，其中所述笔头包括金属。

前述的输入装置，其中所述笔头包括软质的导体。

前述的输入装置，其中所述触控笔更包括：

一金属，包裹在所述笔头的四周；

一第一绝缘体，包裹所述金属以隔离外界干扰；以及

一种触控式输入装置的控制方法，所述触控式输入装置包含一触控笔及一触控板模块，其特征在于所述控制方法包括下列步骤：

提供一激励信号给所述触控笔的笔头；

由所述笔头发射所述激励信号以改变触碰位置附近的感应线的充放电波形；以及

根据所述触控板模块上感应线的充放电波形的变化判断所述触控笔接触的位置。

本发明的触控式输入装置的控制方法还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的控制方法，其中所述激励信号的频率与所述触控板模块的感应线充放电信号的频率相同，或者为所述充放电信号频率的整数倍。

前述的控制方法，其中所述激励信号与所述触控板模块的感应线的充放电信号具有固定相位差。

前述的控制方法，其中所述激励信号的频率与所述触控板模块的感应线充放电信号的频率相同，而其责任周期比为50%。

前述的控制方法，其中所述激励信号的频率为所述触控板模块的感应线充放电信号的频率的一半，而其责任周期比为25%。

前述的控制方法，其中所述激励信号的频率为所述触控板模块的感应线充放电信号的频率的三分之一，而其责任周期比为16.7%。

前述的控制方法，其中所述激励信号的频率为所述触控板模块的感应线充放电信号的频率的四分之一，而其责任周期比为12.5%。

前述的控制方法，其中所述提供一激励信号的步骤包括藉由一振荡电路产生所述激励信号。

前述的控制方法，其中所述提供一激励信号给所述触控笔的笔头的步骤包括：

检测所述触控板模块上感应线的充放电信号产生一检测信号；

升频所述检测信号产生一高频信号；

传送所述高频信号给所述触控笔；以及

降频所述高频信号产生与所述充放电信号的相位及频率相关的所述激励信号给所述触控笔的笔头。

检测所述触控板模块上感应线的充放电信号产生检测信号；

调变所述检测信号产生一载波；

传送所述载波给所述触控笔；以及

解调所述载波产生与所述充放电信号的相位及频率相关的所述激励信号给所述触控笔的笔头。

将与所述触控板模块上感应线的充放电信号的频率、相位相关的信号当作数据加入一载波中；

传送所述载波给所述触控笔；

从所述载波中取得所述资料；以及

根据所述资料产生与所述充放电信号的相位及频率相关的所述激励信号给所述触控笔的笔头。

一种应用在触控板模块的触控笔，其特征在于包括：

一振荡电路，用以产生一激励信号；

一笔头，连接所述振荡电路，用以发射所述激励信号给所述触控板模块。

前述的触控笔，其中所述振荡电路包括：

一石英振荡子，用以产生所述激励信号；以及

前述的触控笔，其中所述电源电路根据一来自所述触控板模块的射频信号产生所述电源电压。

前述的触控笔，其中所述电源电路将磁力转换为所述电源电压。

前述的触控笔，其中所述电源电路包括一电池提供所述电源电压。

前述的触控笔，其中更包括一开关用以控制所述触控笔是否发射所述激励信号。

前述的触控笔，其中所述笔头包括金属。

前述的触控笔，其中所述笔头包括软质的导体。

前述的触控笔，其中所述笔头包括被非导电体包裹的金属物质。

前述的触控笔，其中更包括：

一金属，包裹在所述笔头的四周；

一第一绝缘体，包裹所述金属以隔离外界干扰；以及

前述的触控笔，其中所述激励信号的频率与所述触控板模块的感应线充放电信号的频率相同，或者为所述充放电信号频率的整数倍。

前述的触控笔，其中所述激励信号与所述触控板模块的感应线的充放电信号具有固定相位差。

前述的触控笔，其中所述激励信号的频率与所述触控板模块的感应线充放电信号的频率相同，而其责任周期比为50%。

前述的触控笔，其中所述激励信号的频率为所述触控板模块的感应线充放电信号的频率的一半，而其责任周期比为25%。

前述的触控笔，其中所述激励信号的频率为所述触控板模块的感应线充放电信号的频率的三分之一，而其责任周期比为16.7%。

前述的触控笔，其中所述激励信号的频率为所述触控板模块的感应线充放电信号的频率的四分之一，而其责任周期比为12.5%。

一种应用在触控板模块的触控笔，其特征在于包括：

一输入端，经一信号线连接所述触控板模块，以供所述触控板模块输入一激励信号；以及

一笔头，连接所述输入端，用以发射所述激励信号给所述触控板模块。

前述的触控笔，其中所述笔头包括金属。

前述的触控笔，其中所述笔头包括软质的导体。

前述的触控笔，其中更包括：

一金属，包裹在所述笔头的四周，并耦接至所述触控板模块的地线；

一第一绝缘体，包裹所述金属以隔离外界干扰；以及

一种应用在触控板模块的触控笔，其特征在于包括：

一降频电路，降频一来自所述触控板模块的信号产生一激励信号；以及

前述的触控笔，其中所述笔头包括金属。

前述的触控笔，其中所述笔头包括软质的导体。

如权利要求80所述的触控笔，其特征在于,所述笔头包括被非导电体包裹的金属物质。

前述的触控笔，其中更包括：

一金属，包裹在所述笔头的四周；

一第一绝缘体，包裹所述金属以隔离外界的干扰；以及

一种应用在触控板模块的触控笔，其特征在于包括：

一解调电路，解调一来自所述触控板模块的载波产生一激励信号；以及

前述的触控笔，其中所述笔头包括金属。

前述的触控笔，其中所述笔头包括软质的导体。

前述的触控笔，其中更包括：

一金属，包裹在所述笔头的四周；

一第一绝缘体，包裹所述金属以隔离外界的干扰；以及

前述的触控笔，其中所述载波包括所述触控板模块的感应线的充放电信号。

前述的触控笔，其中所述载波包括与所述触控板模块的感应线的充放电信号的频率、相位相关的信号。

一种触控笔主动发射信号的方法，所述触控笔应用在触控板模块，其特征在于所述方法包括下列步骤：

提供一激励信号给所述触控笔的笔头；以及

由所述笔头发射所述激励信号给所述触控板模块。

前述的方法，其中所述激励信号的频率与所述触控板模块的感应线充放电信号的频率相同，或者为所述充放电信号频率的整数倍。

前述的方法，其中所述激励信号与所述触控板模块的感应线充放电信号具有固定相位差。

前述的方法，其中所述激励信号的频率与所述触控板模块的感应线充放电信号的频率相同，而其责任周期比为50%。

前述的方法，其中所述激励信号的频率为所述触控板模块的感应线充放电信号的频率的一半，而其责任周期比为25%。

前述的方法，其中所述激励信号的频率为所述触控板模块的感应线充放电信号的频率的三分之一，而其责任周期比为16.7%。

前述的方法，其中所述激励信号的频率为所述触控板模块的感应线充放电信号的频率的四分之一，而其责任周期比为12.5%。

前述的方法，其中所述提供一激励信号的步骤包括藉由一振荡电路产生所述激励信号。

前述的方法，其中所述提供一激励信号给所述触控笔的笔头的步骤包括：

接收一来自所述触控板模块且与所述触控板模块上感应线的充放电信号相关的高频信号；以及

根据所述高频信号产生与所述充放电信号的相位及频率相关的所述激励信号。

接收一来自所述触控板模块的载波；以及

解调所述载波产生与所述充放电信号的相位及频率相关的所述激励信号。

接收一来自所述触控板模块的载波，所述载波包含与所述触控板模块上感应线的充放电信号的频率、相位相关的资料；

从所述载波中取得所述资料；以及

根据所述资料产生与所述充放电信号的相位及频率相关的所述激励信号。

一种触控板模块，其特征在于包括：

一输出端；

一感应线；以及

一检测电路，检测所述感应线的充放电信号，产生与所述充放电信号的相位及频率相关的所述激励信号经所述输出端送出。

前述的触控板模块，其中所述激励信号的频率与所述充放电信号的频率相同，或者为所述充放电信号频率的整数倍。

前述的触控板模块，其中所述激励信号与所述充放电信号具有固定相位差。

前述的触控板模块，其中所述激励信号的频率与所述触控板模块的感应线充放电信号的频率相同，而其责任周期比为50%。

前述的触控板模块，其中所述激励信号的频率为所述触控板模块的感应线充放电信号的频率的一半，而其责任周期比为25%。

前述的触控板模块，其中所述激励信号的频率为所述触控板模块的感应线充放电信号的频率的三分之一，而其责任周期比为16.7%。

前述的触控板模块，其中所述激励信号的频率为所述触控板模块的感应线充放电信号的频率的四分之一，而其责任周期比为12.5%。

一种触控板模块的控制方法，其特征在于包括下列步骤：

检测所述触控板模块的感应线的充放电信号；以及

产生与所述充放电信号的相位及频率相关的激励信号给一触控笔。

前述的方法，其中所述激励信号的频率与所述充放电信号的频率相同，或者为所述充放电信号频率的整数倍。

前述的方法，其中所述激励信号与所述充放电信号具有固定相位差。

一种触控板模块，其特征在于包括：

一感应线；

一检测电路，检测所述感应线的充放电信号，产生一与所述充放电信号的频率、相位相关的检测信号；

一升频电路，连接所述检测电路，升频所述检测信号产生高频信号；以及

一收发系统，连接所述升频电路，发送所述高频信号。

一种触控板模块的控制方法，其特征在于包括下列步骤：

检测所述触控板模块上感应线的充放电信号产生一与所述充放电信号的频率、相位相关的检测信号；

升频所述检测信号产生高频信号；以及

发送所述高频信号。

一种触控板模块，其特征在于包括：

一感应线；

一检测电路，检测所述感应线的充放电信号产生一与所述充放电信号的频率、相位相关的检测信号；

一调变电路，连接所述检测电路，接收所述检测信号并提供一载波；以及

一收发系统，连接所述调变电路，发送所述载波。

前述的触控板模块，其中所述调变电路调变所述检测信号以产生所述载波。

前述的触控板模块，其中所述调变电路将所述检测信号加入所述载波中。

一种触控板模块的控制方法，其特征在于包括下列步骤：

调变所述检测产生一载波；以及

传送所述载波给一触控笔。

一种触控板模块的控制方法，其特征在于包括下列步骤：

将与所述触控板模块上感应线的充放电信号的频率、相位相关的信号当作数据加入一载波中；以及

传送所述载波给一触控笔。

一种触控板模块的控制方法，所述触控板模块可接收来自触控笔的激励信号，其特征在于所述控制方法包括下列步骤：

检测所述触控板模块上感应线的充放电信号；以及

根据所述充放电信号的模拟数字转换值的上升或下降判断触碰所述触控板模块的对象为手指或触控笔。

前述的控制方法，其中所述判断触碰所述触控板模块的对象为手指或触控笔的步骤包括：

当所述充放电信号的模拟数字转换值上升时，判断触碰所述触控板模块的对象为手指；以及

当所述充放电信号的模拟数字转换值下降时，判断触碰所述触控板模块的对象为触控笔。

采用上述技术方案后，本发明的应用在触控板模块的触控笔及其主动发射信号的方法具有以下优点：

1.提高触控模块的坐标分辨率。

2.方便手写辨识和绘图操作。

3.可准确操作小触控屏幕的小图案或按键。

附图说明

图1显示触控式输入装置示意图；

图2显示图1中触控式输入装置的操作流程图；

图3用以说明输入装置的架构图；

图4显示图1中触控笔的实施例示意图；

图5显示图4中触控笔的详细电路图；

图6显示利用射频信号对触控笔充电的实施例示意图；

图7显示利用磁力对触控笔充电的实施例示意图；

图8显示有线触控式输入装置的实施例示意图；

图9显示图8中触控笔的实施例示意图；

图10显示无线触控式输入装置的第一实施例示意图；

图11显示图10中触控笔的实施例示意图；

图12显示无线触控式输入装置的第二实施例示意图；

图13显示图12中触控笔的实施例示意图；

图14显示自容式触控传感器示意图；

图15显示互容式触控传感器示意图；

图16a至16c显示激励信号Srf及触控板模块中感应线的充放电信号图；

图17显示激励信号Srf及另一种波形的充放电信号图；以及

图18显示不同相位及不同责任周期比的激励信号Srf图。

图中，10、输入装置12、触控笔14、触控板模块30、笔头31、绝缘体32、振荡电路3202、石英振荡子3204、升压电路34、电源电路3402、电池36、金属39、绝缘体40、充电基座60、软性印刷电路板62、检测电路64、充放电信号66、底板68、感应线70、触控板模块的输出端72、信号线74、触控板模块的输出端76、地线80、笔头82、金属84、输入端86、绝缘体89、绝缘体90、软性印刷电路板92、检测电路93、升频电路94、充放电信号95、调变电路96、底板98、感应线100、无线收发系统110、笔头112、金属114、降频电路116、绝缘体118、解调电路119、绝缘体120、自容式触控传感器130、互容式触控传感器142、充放电信号的波形143、充放电信号的波形144、激励信号Srf的波形145、充放电信号的波形146、激励信号Srf的波形147、充放电信号的波形150、激励信号Srf的波形152、充放电信号的波形154、充放电信号的波形160、充放电信号的波形162、激励信号Srf的波形164、激励信号Srf的波形166、激励信号Srf的波形168、激励信号Srf的波形170、波形162的脉冲172、波形162的脉冲

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作更进一步说明。

现请参阅图1和图2，图1显示触控式输入装置示意图，图2显示图1中触控式输入装置的操作流程图。如图所示，所述输入装置10包括触控笔12及触控板模块14，触控板模块14可以参考美国专利号第5,920,309号所提出的触控板模块，其以一充放电频率对感应线(trace)进行充放电，因此在感应线将产生一充放电信号。在操作过程中，一激励信号Srf被提供给触控笔12的笔头，如步骤S20所示。激励信号Srf的频率与所述充放电频率相同，或者为所述充放电频率的整数倍。接下来，笔头发射的激励信号Srf被触控板模块14接收，因而改变所触碰位置附近的感应线的充放电波形，如步骤S22所示，进而形成类似于手指触碰(finger down)的效果。最后触控板模块14根据其感应线充放电波形的变化判断触控笔12的位置。因此，即使触控笔12的笔头很小，触控板模块14仍能检测到触控笔12所触碰的位置。藉由本发明，能够使手写辨识及绘图的操作变得更为方便，并且可以让使用者较为准确的操作小触控屏幕上的小图案或按键时，这项优点特别可应用于手机，个人数字助理(PDA)等等的随身装置。

图3用以说明输入装置10的架构，其包括电源电路、产生激励信号的电路及笔头，所述电源电路系用以提供电压给所述产生激励信号的电路，所述电源电路可以是触控笔的内建电源或是触控板模块的电源，所述产生激励信号的电路可以在触控板模块14中提供与触控板模块14的充放电频率相关的激励信号Srf，也可以内建在触控笔12中，在触控板模块14中的所述产生激励信号的电路可以藉由无线或有线传输将激励信号Srf传送给触控笔12。

图4显示图1中触控笔12的实施例，其中电源电路34提供电源电压VD给振荡电路32，以驱动振荡电路32产生激励信号Srf给笔头30，激励信号Srf经由笔头30发射出去。激励信号Srf与触控板模块14上感应线的充放电信号同步且具有固定相位差，所述相位差也可以为0。并且，激励信号Srf的频率可以是与所述充放电信号频率相同，或者是所述充放电信号频率的整数倍。笔头30可以是金属、软质的导体，或者被非导电体包裹的金属物质。在笔头12的四周包裹金属36作为屏蔽的用，其可以避免电磁干扰，笔头30与金属36之间有一分隔绝缘体39，绝缘体31包裹金属36以隔离外界干扰。

图5显示图4中触控笔12的详细电路，电源电路34包括电池3402用以提供电源电压VD，在振荡电路32中，升压电路3204经开关SW连接电池3402，当开关SW关闭(turn on)时，电源电压VD供应至升压电路3204，升压电路3204升压电源电压VD产生电压Vboost给石英振荡子3202，以驱动石英振荡子3202产生激励信号Srf，电容C2连接在振荡电路32及笔头30之间，用以将激励信号Srf耦合至笔头30。当开关SW打开(turn off)时，电池3402及升压电路3204之间断开，因此没有电力提供给振荡电路32，故触控笔12不再发射出激励信号Srf。在其它实施例中，也可以将升压电路3204的输出调变为载波的后再由笔头30发射出去。

在图5的实施例中，以电池作为触控笔12的电源，在其它实施例中也可以使用其它方式提供电源给触控笔12。图6显示利用射频信号对触控笔12充电的实施例，其中触控板模块14透过天线发送射频信号Spower，当触控笔12接收到射频信号Spower时将产生感应电流，进而获得能量而产生激励信号Srf，当触控笔12触碰触控板模块14时，触控笔12所发送的激励信号Srf将被触控板模块14接收，触控板模块14的微处理器将进行运算并回报坐标。图7显示利用磁力对触控笔12充电的实施例，磁力充电是将具有感应线圈的触控笔12插于具有时变磁场的充电基座40上，由于时变磁场通过触控笔12的线圈时产生感应电压，进而对触控笔12进行充电。

图8显示有线触控式输入装置的实施例，其中触控板模块14包括软性印刷电路板60，也可以是与底板66同一印刷电路板。检测电路62位于软性印刷电路板60上，检测电路62透过金属导线连接底板66，底板66可以是玻璃、塑料薄膜或印刷电路板等材质。感应线68印刷于底板66上，其可以是铟锡氧化物导电薄膜或其它材质。触控板模块14以一充放电频率依序对感应线68充放电，因而在感应线68上产生充放电信号64，检测电路62检测感应线68上充放电信号64产生激励信号Srf经触控板模块14的输出端70及信号线72传送给触控笔12，最后再由触控笔12的笔头发射出去。触控板模块14的地线76经输出端76连接至触控笔12。在图8中，检测电路62系提供一与所述充放电信号64同步且具有固定相位差的同频或倍频的激励信号Srf，所述相位差可以为0。

图9显示图8中触控笔12的实施例，其中笔头80经输入端84连接信号线72用以将来自触控板模块14的激励信号Srf发射出去，金属82包裹在笔头80的四周以避免电磁干扰并且经输入端84连接地线76，绝缘体86包裹金属82以隔离外界干扰，笔头80与金属82之间有一分隔绝缘体89，笔头80可以是金属、软质的导体，或者被非导电体包裹的金属物质。

图10显示无线触控式输入装置的第一实施例，其中触控板模块14包括软性印刷电路板90，也可以是与底板96同一印刷电路板。检测电路92及升频电路93位于软性印刷电路板90上，检测电路92透过导线连接升频电路93及底板96。底板96可以是玻璃、塑料薄膜或印刷电路板等材质。感应线98印刷于底板96上，感应线98可以是铟锡氧化物导电薄膜或其它材质，触控板模块14以一充放电频率依序对感应线98充放电，因而在感应线98上产生充放电信号94。检测电路92根据充放电信号94产生一检测信号Sd1至升频电路93，升频电路93将信号Sd1的频率升频产生高频信号Sd2，例如升频至ISM频带或U-NII频带。接着高频信号Sd2经由无线收发系统100传送给触控笔12。触控笔12将高频信号Sd2降频，产生一与充放电信号94同步且具有固定相位差的激励信号Srf，其中相位差可以是0，而且激励信号Srf的频率与充放电信号94的频率相同，或者为其整数倍。

图11显示图10中触控笔12的实施例，其中降频电路114将来自收发系统100的高频信号Sd2降频以产生激励信号Srf，激励信号Srf最后再由笔头110发送出去，金属112包裹在笔头110的四周以避免电磁干扰，绝缘体116包裹金属112以隔离外界干扰，笔头110与金属112之间有一分隔绝缘体119，笔头110可以是金属、软质的导体，或者被非导电体包裹的金属物质。

图12显示无线触控式输入装置的第二实施例，其中触控板模块14与图10的电路同样包括软性印刷电路板90、检测电路92、底板96、感应线98及无线收发系统100。检测电路92根据充放电信号94产生与充放电信号94的频率、相位相关的检测信号Sd1至调变电路95，调变电路95调变检测信号Sd1产生载波Sd3。接着载波Sd3经由无线收发系统100传送给触控笔12。触控笔12将载波Sd2解调产生一与充放电信号94同步且具有固定相位差的激励信号Srf，其中相位差可以是0，激励信号Srf的频率与充放电信号94的频率相同，或者为其整数倍。在其它实施例中，调变电路95也可以将检测信号Sd1或者充放电信号94当作数据放在载波Sd3中传送给触控笔12，触控笔12再经过解调的后获得所述载波中所携带的数据并据以产生激励信号Srf。

图13显示图12中触控笔12的实施例，其与图11的电路同样包括收发系统100、笔头110、金属112以及绝缘体116及119。来自收发系统100的载波Sd3经解调电路118解调后产生激励信号Srf由笔头110发送出去。在其它实施例中，解调电路118解调载波Sd3后获得载波Sd3中所携带的数据并据以产生激励信号Srf。

数组式触控板模块可分为自容式(self capacitance)及互容式(mutualcapacitance)两大类。图14显示自容式触控传感器120，自容式触控传感器120是以X轴及Y轴进行感测，扫描方式可以是先扫X轴再扫Y轴，或先扫Y轴再扫X轴，当触控笔12触碰自容式触控传感器120时，触控笔12所发射的激励信号Srf将使触碰位置附近X轴的模拟数字转换值(ADC)及Y轴的ADC增加，自容式触控传感器120的微处理器计算X轴及Y轴的ADC的最大值，进而找出触碰位置。图15显示互容式触控传感器130，其中一轴输入驱动信号，另一轴进行感测，假设X轴输入驱动信号，Y轴进行感测，当触控笔12触碰互容式触控传感器130时，触控笔12所发射的激励信号Srf将使触碰位置附近X轴的ADC及Y轴的ADC增加，互容式触控传感器130依序对X轴上每一条感应线输入驱动信号，当互容式触控传感器130对X轴上的感应线X1输入驱动信号时，互容式触控传感器130对Y轴上所有的感应线进行感测并判断是否有大于预设临界值的最大值，接着当互容式触控传感器130对X轴上的感应线X2输入驱动信号时，互容式触控传感器130同样对Y轴上所有的感应线进行感测并判断是否有大于预设临界值的最大值，以此类推。在X轴上的所有感应线都完成驱动后，接着对Y轴输入驱动信号并对X轴进行感测，最后可得到一整体最大值，而此整体最大值所在的X轴及Y轴即为触控笔12的坐标。

图16a至16c说明本发明利用激励信号Srf使触控板模块14中的感应线充放电信号发生变化。

在图16a中，波形142系表示当没有对象接触电容式触控板时，触控板感应线的充放电信号。当手指接触电容式触控板时，触控板感应线的充放电信号系如波形143所示。由图16a可以看出，有手指接触触控板时，触控板感应线的充放电波形幅度变小。

在图16b中，波形144为激励信号Srf，被激励信号144影响的触控板感应线的充放电信号系如波形145。在触控板模块14未接收来自触控笔12的激励信号Srf时，充放电信号如波形142所示，当触控板模块14接收到激励信号Srf时，假如激励信号Srf的下降缘对应充电信号斜面，而上升缘对应放电信号斜面时，如波形144及145所示，充放电信号145出现电压减幅效果，经触控板模块14解调充放电信号后，其获得的ADC值上升，其效果近似于手指接触所产生的充放电信号变化，如波形143所示。触控板模块14可根据这样的变化检测触控笔10的位置。

相反的，如图16c所示，如果激励信号Srf146的上升缘系对应充电信号斜面，而下降缘对应放电信号斜面时，充放电信号系如波形147所示出现电压增幅效果，经触控板模块14解调充放电信号后，其获得的ADC值下降，有别于手指接触所产生的效果。因此，设定激励信号Srf的上升缘对应充电信号斜面，而下降缘对应放电信号斜面，藉由ADC值的上升或下降，可以使触控板模块14进一步分辨出触碰的对象是手指或触控笔。在不同的应用中，触控板模块可因应分辨出触碰的对象是手指或触控笔而进行不同的处理流程，例如，当辨识出触碰的对象是触控笔时，提高触控模块的坐标分辨率。

以上说明并无意限制充放电信号与ADC值之间的关系。在其它的实施例里，因应不同的信号处理程序，亦可能是充放电信号出现电压增幅时对应ADC值上升，或者充放电信号信号出现电压减幅时，对应ADC值下降。

激励信号Srf与充放电信号的相位关系可以被调整。例如，使图16b中波形144的下降缘对应充电信号斜面的中心点A，而上升缘对应放电信号斜面的中心点B，此时可得到信号减幅的最大量。或者，使图16c中波形146的上升缘对应充电信号斜面的中心点A，使波形146的下降缘对应放电信号斜面的中心点B，此时可得到信号增幅的最大量。

在图16a～c中充放电信号系以三角波为例，其它的波形也可以得到相同的效果。图17显示激励信号Srf及另一种波形的充放电信号，其中波形150为激励信号Srf，波形152及154为充放电信号。在触控笔12未触碰触控板模块14时，触控板模块上感应线的充放电信号如波形152所示，当触控笔12触碰触控板模块14并送出激励信号Srf时，触控笔12所触碰的位置的充放电信号将发生改变，假如激励信号Srf的下降缘位于充电时程，而上升缘位于放电时程时，充放电信号154将出现电压减幅效果，其效果如同手指接触所产生的充放电信号变化。如激励信号Srf的上升缘位于充电时程，而下降缘位于放电时程时，充放电信号154将出现电压增幅效果，其效果有别于同手指接触所产生的充放电信号变化。

由图16与17的上述说明可以了解，本发明利用激励信号使触控板模块的充放电信号出现改变，这个改变不论是使电压增幅或减幅，都可以让触控板模块判断出有对象接近或碰触。并且，触控笔所发射出来的激励信号Srf并不限于方波，亦可以是以三角波，或者其它形式的波形。

触控笔12所发射的激励信号Srf的发射能量需调整刚好，若发射能量太高触控笔12未接触触板模块14时便被感测到，若发射能量太低则可能发生无法感测的现象。发射能量可以藉由调整激励信号Srf的峰值电压及责任周期比(duty)来调整到需要的强度。图18显示不同相位及不同责任周期比的激励信号Srf，充放电信号的波形如160所示，以相位270°的激励信号Srf为例，激励信号Srf的责任周期比TH/(TH+TL1)为50%时对触控板模块14的电压减幅效果相对于激励信号Srf的责任周期比TH/(TH+TL2)为25%时而言较大，如波形162及164所示，换言的，激励信号Srf的责任周期比为50%时的的发射能量比责任周期比为25%时更大。同理，如波形166所示激励信号Srf的责任周期比TH/(TH+TL3)为16.7%时的发射能量比责任周期比为25%时更低，对触控板模块14的电压减幅效果也相对降低，激励信号Srf的责任周期比TH/(TH+TL4)为12.5%时的发射能量也比责任周期比为16.7%时更低，对触控板模块14的电压减幅效果也相对降低，如波形168所示。调整激励信号Srf的责任周期比的方法很多，例如将激励信号Srf的部分脉冲遮蔽。参照图18的波形162及164，将责任周期比为50%的激励信号Srf的脉冲170及172遮蔽后即可得到责任周期比为25%的激励信号Srf。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求限定。

Claims

1.一种用于在一触控装置上进行操作的触控笔，所述触控装置包含复数条感应线，所述复数条感应线被施加充放电信号以侦测对象的接触，其特征在于所述触控笔包括：

一收发系统，用以接收来自所述触控装置之信号，所述来自所述触控装置之信号与所述充放电信号相关；

一产生激励信号的电路，用以根据所述来自所述触控装置之信号产生一激励信号；

一电源电路，连接所述产生激励信号的电路，用以提供电源电压给所述产生激励信号的电路；以及

一笔头，连接所述产生激励信号的电路，用以发射所述激励信号给所述触控装置，使触碰位置附近之感应线的充放电波形由第一状态改变成第二状态，所述第一状态与所述第二状态的电压差异，可供该触控装置判断所述触控笔的接触位置。

2.如权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述激励信号的频率与所述充放电信号的频率相关。

3.如权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述激励信号的频率与所述充放电信号的频率相同，或者为所述充放电信号的频率的整数倍。

4.如权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述激励信号与所述充放电信号具有固定相位差。

5.如权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述电源电路根据一来自所述触控装置的射频信号产生所述电源电压。

6.如权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述电源电路将磁力转换为所述电源电压。

7.如权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述电源电路包括一电池提供所述电源电压。

8.如权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述触控笔更包括一开关用以控制所述触控笔是否发射所述激励信号。

9.如权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述触控笔更包括一电容连接在所述振荡电路及所述笔头之间，用以将所述激励信号耦合至所述笔头。

10.如权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述产生激励信号的电路包括：

一石英振荡子；以及

一升压电路，连接所述石英振荡子，用以将所述电源电压升压后供给石英振荡子，以驱动所述石英振荡子产生所述激励信号。

11.如权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述产生激励信号的电路包括：

一升压电路，具有一输入端供接收所述电源电压，以及一输出端用以提供将所述电源电压升压后的电压；

一石英振荡子，具有一第一端及一第二端，用以产生所述激励信号；

一第一电阻，连接在所述升压电路的输出端及所述石英振荡子的第二端之间；

一第二电阻，连接在所述石英振荡子的第一端及第二端之间；

一电容，连接在所述石英振荡子的第一端及一接地端之间；以及

一双极性晶体管，具有一集极、一射极及一基极，所述集极连接所述石英振荡子的第二端，所述射极连接所述接地端，所述基极连接所述石英振荡子的第一端。

12.如权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述触控装置包括自容式触控板模块。

13.如权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述触控装置包括互容式触控板模块。

14.一种触控笔主动发射信号的方法，所述触控笔应用在一触控装置上进行操作，所述触控装置包含复数条感应线，所述复数条感应线被施加充放电信号以侦测对象的接触，其特征在于所述的方法包括下列步骤：

接收来自所述触控装置之信号，所述来自所述触控装置之信号与所述充放电信号相关；

根据所述来自所述触控装置之信号产生一激励信号；以及

由所述触控笔的笔头发射所述激励信号给所述触控装置，使触碰位置附近之感应线的充放电波形由第一状态改变成第二状态，所述第一状态与所述第二状态的电压差异，可供该触控装置判断所述触控笔的接触位置。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述激励信号的频率与所述充放电信号的频率相关。

16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述激励信号的频率与所述触控板模块的感应线充放电信号的频率相同，或者为所述充放电信号的频率的整数倍。

17.如权利要求14所述的方法，其特征在于,所述激励信号与所述触控板模块的感应线充放电信号具有固定相位差。

18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述的方法更包括控制所述触控笔是否发射所述激励信号。

19.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述的方法更包括透过一电容将所述激励信号耦合至所述笔头。

20.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述产生一激励信号的步骤包括藉由一振荡电路产生所述激励信号。

21.一种用于在一触控装置上进行操作的触控笔，所述触控装置包含复数条感应线，所述复数条感应线被施加充放电信号以侦测对象的接触，其特征在于所述触控笔包括：

一解调电路，连接所述收发系统，解调所述来自所述触控装置之信号并据以产生一激励信号；以及

一笔头，连接所述解调电路，用以发射所述激励信号给所述触控装置，使触碰位置附近之感应线的充放电波形由第一状态改变成第二状态，所述第一状态与所述第二状态的电压差异，可供该触控装置判断所述触控笔的接触位置。

22.如权利要求21所述的触控笔，其特征在于，所述激励信号的频率与所述充放电信号的频率相关。

23.如权利要求21所述的触控笔，其特征在于，所述激励信号的频率与所述充放电信号的频率相同，或者为所述充放电信号的频率的整数倍。

24.如权利要求21所述的触控笔，其特征在于，所述激励信号与所述充放电信号具有固定相位差。

25.一种触控笔主动发射信号的方法，所述触控笔应用在一触控装置上进行操作，所述触控装置包含复数条感应线，所述复数条感应线被施加充放电信号以侦测对象的接触，其特征在于所述的方法包括下列步骤：

解调所述来自所述触控装置之信号产生一激励信号；以及

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述激励信号的频率与所述充放电信号的频率相关。

27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述激励信号的频率与所述触控板模块的感应线充放电信号的频率相同，或者为所述充放电信号的频率的整数倍。

28.如权利要求25所述的方法，其特征在于,所述激励信号与所述触控板模块的感应线充放电信号具有固定相位差。