CN105511648A - 一种用于触控模组的主动笔、触控输入系统及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于触控模组的主动笔、触控输入系统及其驱动方法，该主动笔包括：重力感应部件，与重力感应部件的输出端连接的放大电路，以及设置在主动笔笔尖处且与放大电路的输出端连接的信号发射部件；其中，重力感应部件用于根据主动笔与水平面之间的夹角输出对应的重力感应输出信号；放大电路用于将重力感应输出信号进行相应倍数的放大处理；信号发射部件用于将经过放大处理后的信号发送给触控模组。本发明基于重力感应的原理，通过改变主动笔与水平面之间的夹角来实现信号量输出的变化，即随着主动笔倾斜角度的变化输出信号也随之改变，继而提供不同粗细的书写笔迹，实现线宽的差异，并且，对主动笔的笔尖材质无任何要求，降低了成本。

Description

一种用于触控模组的主动笔、触控输入系统及其驱动方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤指一种用于触控模组的主动笔、触控输入系统及其驱动方法。
背景技术
随着智能手机、平板电脑的爆发式增长，触摸屏在日常生活中已经得到广泛的应用，越来越多的应用软件需要更高精度的触摸，由于手指较粗所以很难在尺寸较小的屏幕上进行精确书写和快速书写，由此用于触摸屏的手写笔的使用渐渐广泛，对于手写笔的性能要求也越来越高。
用于触摸屏的手写笔主要包括被动笔和主动笔。其中，被动笔的作用相当于人的手指，当被动笔接触触摸显示屏时，触摸显示屏有一小部分电流从触摸点处流入被动笔，这等效为触摸点处电极电容的改变，触摸显示屏的触控芯片通过检测电极电容的变化可以确定出触摸点的位置，一般被动笔无法表达笔触以及笔压力道的大小，因此无法表现出文字的线条以及粗细美感。而主动笔是在现有电容式触摸屏系统的硬件基础上实现的高精度，低成本，优异用户体验的手写笔方案，不同于被动笔。主动笔自身相当于信号发射源，可以发射出激励信号，以改变触摸点处的电场，从而改变触摸点处的电极电容，触摸屏的触控芯片通过检测电极电容的变化可以确定出触摸点的位置。
现有技术中，主动笔主要通过压感原理实现线宽的差异，即加入压力传感器，根据压力信号模拟真实笔触与线条，可以使笔能感测用户书写力度的变化，从而可以根据书写力度的变化来改变笔迹的粗细，达到优异的用户效果体验。但是，该主动笔对笔尖材质的要求较高，相应的成本很高；并且，该主动笔的笔尖对触摸屏易造成物理损伤，易破坏触摸屏表层结构。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种用于触控模组的主动笔、触控输入系统及其驱动方法，可以通过主动笔角度的倾斜来实现信号量输出的变化，继而提供不同粗细的书写笔迹。
因此，本发明实施例提供了一种用于触控模组的主动笔，包括：重力感应部件，与所述重力感应部件的输出端连接的放大电路，以及设置在所述主动笔笔尖处且与所述放大电路的输出端连接的信号发射部件；其中，
所述重力感应部件，用于根据所述主动笔与水平面之间的夹角输出对应的重力感应输出信号；
所述放大电路，用于将所述重力感应输出信号进行相应倍数的放大处理；
所述信号发射部件，用于将经过放大处理后的信号发送给所述触控模组。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述主动笔中，所述重力感应部件输出的重力感应输出信号的电压值随着所述主动笔与水平面之间的夹角的增大而增大；其中，
所述主动笔与水平面之间的夹角的范围为[0，90度]。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述主动笔中，所述主动笔与水平面之间的夹角和所述重力感应部件输出的重力感应输出信号的电压值的关系，满足以下公式：
Vout＝V0·sinα；
其中，α表示所述主动笔与水平面之间的夹角，V0表示所述主动笔的初始输入电压值，Vout表示所述重力感应输出信号的电压值。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述主动笔中，所述放大电路包括切换开关和多个具有不同放大倍数的放大单元；
所述切换开关的一端与所述重力感应部件连接，所述切换开关的另一端选择性地与其中一个所述放大单元的输入端连接，各所述放大单元的输出端分别与所述信号发射部件连接。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述主动笔中，各所述放大单元包括第一电阻、第二电阻和运算放大器；
所述运算放大器的正相输入端与所述切换开关的另一端连接，所述运算放大器的负相输入端通过所述第一电阻接地，所述运算放大器的输出端与所述信号发射部件连接，所述第二电阻连接在所述运算放大器的负相输入端和输出端之间。
本发明实施例还提供了一种触控输入系统，包括：触控模组和主动笔；其中，所述主动笔为本发明实施例提供的上述主动笔；
所述触控模组包括多个触控电极，以及与所述触控电极连接的触控芯片；所述触控芯片用于根据各所述触控电极收到的所述主动笔发送的信号，检测各所述触控电极的电容变化量。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述触控输入系统，还包括：显示芯片；所述显示芯片用于根据所述触控芯片检测出的各所述触控电极的电容变化量，在触控位置处显示所述主动笔的笔迹粗细程度。
本发明实施例还提供了一种触控输入系统的驱动方法，包括：
主动笔中的重力感应部件根据所述主动笔与水平面之间的夹角输出对应的重力感应输出信号；
主动笔中的放大电路将所述重力感应输出信号进行相应倍数的放大处理；
主动笔中的信号发射部件将经过放大处理后的信号发送给触控模组；
触控模组中的触控芯片根据所述触控模组中的各触控电极收到的所述主动笔发送的信号，检测各所述触控电极的电容变化量。
在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的上述触控输入系统的驱动方法中，还包括：
显示芯片根据所述触控芯片检测出的各所述触控电极的电容变化量，在触控位置处显示所述主动笔的笔迹粗细程度。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的一种用于触控模组的主动笔、触控输入系统及其驱动方法，该主动笔包括：重力感应部件，与重力感应部件的输出端连接的放大电路，以及设置在主动笔笔尖处且与放大电路的输出端连接的信号发射部件；其中，重力感应部件用于根据主动笔与水平面之间的夹角输出对应的重力感应输出信号；放大电路用于将重力感应输出信号进行相应倍数的放大处理；信号发射部件用于将经过放大处理后的信号发送给触控模组。由于在主动笔中设置了重力感应部件、放大电路和信号发射部件，基于重力感应的原理，可以通过改变主动笔与水平面之间的夹角来实现信号量输出的变化，即随着主动笔倾斜角度的变化输出信号也随之改变，继而提供不同粗细的书写笔迹，实现线宽的差异，并且，对主动笔的笔尖材质无任何要求，降低了成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的主动笔的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的主动笔中的放大电路的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的主动笔与水平面之间的夹角和字迹的粗细程度的关系图；
图4为本发明实施例提供的触控模组中的触控电极的示意图；
图5为在无笔触控的状态下，触控电极电容的电量与时间的关系图；
图6为在有笔触控的状态下，触控电极电容的电量与时间的关系图；
图7为本发明实施例提供的触控输入系统的驱动方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的用于触控模组的主动笔、触控输入系统及其驱动方法的具体实施方式进行详细地说明。
本发明实施例提供了一种用于触控模组的主动笔，如图1所示，包括：重力感应部件100，与重力感应部件100的输出端连接的放大电路200，以及设置在主动笔笔尖处且与放大电路200的输出端连接的信号发射部件300；其中，
重力感应部件100，用于根据主动笔与水平面之间的夹角输出对应的重力感应输出信号；
放大电路200，用于将重力感应输出信号进行相应倍数的放大处理；
信号发射部件300，用于将经过放大处理后的信号发送给触控模组。
在本发明实施例提供的上述主动笔中，在主动笔中设置了重力感应部件，与重力感应部件的输出端连接的放大电路，以及与放大电路的输出端连接的信号发射部件，基于重力感应的原理，通过改变主动笔与水平面之间的夹角来实现信号量输出的变化，即随着笔倾斜角度的变化输出信号也随之改变，继而提供不同粗细的书写笔迹，实现线宽的差异，并且，对主动笔的笔尖材质无任何要求，降低了成本。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述主动笔中，重力感应部件100输出的重力感应输出信号的电压值可以随着主动笔与水平面之间的夹角的增大而增大；其中，主动笔与水平面之间的夹角的范围为[0，90度]，进而通过改变主动笔与水平面之间的夹角就可以实现信号量输出的变化，夹角越大，重力感应输出信号的电压值就越大。当夹角为90度时，重力感应输出信号的电压值为最大值，此时得到的书写笔迹相对较粗。
进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述主动笔中，主动笔与水平面之间的夹角和重力感应部件输出的重力感应输出信号的电压值的关系，可以满足以下公式：
Vout＝V0·sinα；
其中，α表示主动笔与水平面之间的夹角，V0表示主动笔的初始输入电压值，Vout表示重力感应输出信号的电压值。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述主动笔中，如图2所示，放大电路200可以包括切换开关201(图2中圆圈虚线标注处)和多个具有不同放大倍数的放大单元202(图2中方框虚线标注处)；具体地，切换开关201的一端与重力感应部件100连接，切换开关201的另一端选择性地与其中一个放大单元202的输入端连接，各放大单元202的输出端分别与信号发射部件300连接。由于放电电路中设置了切换开关和多个具有不同放大倍数的放大单元，进一步可以通过切换开关选择性地连接不同放大倍数的放大单元来实现触摸模组所显示的笔迹的粗细范围可调节。
需要说明的是，图2中仅示出了两个不同放大倍数的放大单元，该放大单元的个数可以大于2个，不限于本发明附图中涉及的结构，由切换开关进行选择连接相应的放大倍数的单元实现不同的笔迹粗细范围，对于放大单元的个数，在此不做限定。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述主动笔中，如图2所示，各放大单元202包括第一电阻R1、第二电阻R2和运算放大器；具体地，运算放大器的正相输入端与切换开关201的另一端连接，运算放大器的负相输入端通过第一电阻R1接地，运算放大器的输出端与信号发射部件300连接，第二电阻R2连接在运算放大器的负相输入端和输出端之间。
需要说明的是，图2中的运算放大器A和B的放大倍数是不同的，当运算放大器B的放大倍数大于A的放大倍数时，如图3所示，切换开关201与运算放大器B的正相输入端连接所显示的线宽(即书写笔迹的粗细)比切换开关201与运算放大器B的正相输入端连接所显示的线宽要大，从图3中也可以明显看出显示的线宽随着主动笔与水平面之间的夹角的增大而增大，因此，本发明实施例提供的主动笔所显示的书写笔迹的粗细可以通过两种方式进行调节，一种是主动笔与水平面之间的夹角，一种是通过切换开关选择相应放大倍数的放大单元。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种触控输入系统，包括：触控模组和主动笔；其中，主动笔为本发明实施例提供的上述主动笔；
触控模组包括多个触控电极，以及与触控电极连接的触控芯片；触控芯片用于根据各触控电极收到的主动笔发送的信号，检测各触控电极的电容变化量。
需要说明的是，触控模组可以是自电容原理，也可以是互电容原理。以图4为例，触控模组可以包括多个交叉而置且相互绝缘的触控驱动电极和触控感应电极，当主动笔未接近或接触触控模组时，如图5所示，各触控驱动电极和触控感应电极间的节点电容Cm内电量为触控模组本身驱动电路产生，并有感应电路侦测，电量保持不变；当主动笔接近或接触触控模组时，各触控驱动电极和触控感应电极接收到主动笔发送的信号后，如图6所示，节点电容的电量在主动笔发送的信号的作用下会有一个脉冲式上升，主动笔发送的信号的电压值越大，增加的电容量越大，此时触控芯片会侦测到触摸点的位置信息和各触控电极的电容变化量。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述触控输入系统中，为了实现主动笔笔迹粗细的显示，还可以包括：显示芯片；该显示芯片用于根据触控芯片检测出的各触控电极的电容变化量，在触控位置处显示主动笔的笔迹粗细程度。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种触控输入系统的驱动方法，如图7所示，可以包括以下具体步骤：
S701、主动笔中的重力感应部件根据主动笔与水平面之间的夹角输出对应的重力感应输出信号；
S702、主动笔中的放大电路将重力感应输出信号进行相应倍数的放大处理；
S703、主动笔中的信号发射部件将经过放大处理后的信号发送给触控模组；
S704、触控模组中的触控芯片根据触控模组中的各触控电极收到的主动笔发送的信号，检测各触控电极的电容变化量。
在本发明实施例提供的上述触控输入系统的驱动方法中，利用主动笔中设置的重力感应部件、放大电路和信号发射部件，基于重力感应的原理，通过改变主动笔与水平面之间的夹角来实现信号量输出的变化，即随着主动笔倾斜角度的变化输出信号也随之改变，在利用触控模组中的触控芯片根据触控模组中的各触控电极收到的主动笔发送的信号，检测出各触控电极的电容变化量，继而根据电容变化量来决定书写笔迹的粗细程度，实现线宽的差异。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述触控输入系统的驱动方法中，为了显示书写笔迹的粗细程度，在执行步骤S704之后，如图7所示，还可以包括：
S705、显示芯片根据触控芯片检测出的各触控电极的电容变化量，在触控位置处显示主动笔的笔迹粗细程度。
本发明实施例提供的一种用于触控模组的主动笔、触控输入系统及其驱动方法，该主动笔包括：重力感应部件，与重力感应部件的输出端连接的放大电路，以及设置在主动笔笔尖处且与放大电路的输出端连接的信号发射部件；其中，重力感应部件用于根据主动笔与水平面之间的夹角输出对应的重力感应输出信号；放大电路用于将重力感应输出信号进行相应倍数的放大处理；信号发射部件用于将经过放大处理后的信号发送给触控模组。由于在主动笔中增加了重力传感部件、放大电路和信号发射部件，基于重力感应的原理，通过改变主动笔与水平面之间的夹角来实现信号量输出的变化，即随着笔倾斜角度的变化输出信号也随之改变，继而提供不同粗细的书写笔迹，实现线宽的差异，并且，对主动笔的笔尖材质无任何要求，降低了成本。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种用于触控模组的主动笔，其特征在于，包括：重力感应部件，与所述重力感应部件的输出端连接的放大电路，以及设置在所述主动笔笔尖处且与所述放大电路的输出端连接的信号发射部件；其中，
所述重力感应部件，用于根据所述主动笔与水平面之间的夹角输出对应的重力感应输出信号；
所述放大电路，用于将所述重力感应输出信号进行相应倍数的放大处理；
所述信号发射部件，用于将经过放大处理后的信号发送给所述触控模组。
2.如权利要求1所述的主动笔，其特征在于，所述重力感应部件输出的重力感应输出信号的电压值随着所述主动笔与水平面之间的夹角的增大而增大；其中，
所述主动笔与水平面之间的夹角的范围为[0，90度]。
3.如权利要求2所述的主动笔，其特征在于，所述主动笔与水平面之间的夹角和所述重力感应部件输出的重力感应输出信号的电压值的关系，满足以下公式：
Vout＝V0·sinα；
其中，α表示所述主动笔与水平面之间的夹角，V0表示所述主动笔的初始输入电压值，Vout表示所述重力感应输出信号的电压值。
4.如权利要求1所述的主动笔，其特征在于，所述放大电路包括切换开关和多个具有不同放大倍数的放大单元；
所述切换开关的一端与所述重力感应部件连接，所述切换开关的另一端选择性地与其中一个所述放大单元的输入端连接，各所述放大单元的输出端分别与所述信号发射部件连接。
5.如权利要求4所述的主动笔，其特征在于，各所述放大单元包括第一电阻、第二电阻和运算放大器；
所述运算放大器的正相输入端与所述切换开关的另一端连接，所述运算放大器的负相输入端通过所述第一电阻接地，所述运算放大器的输出端与所述信号发射部件连接，所述第二电阻连接在所述运算放大器的负相输入端和输出端之间。
6.一种触控输入系统，其特征在于，包括：触控模组和主动笔；其中，所述主动笔为如权利要求1-5任一项所述的主动笔；
所述触控模组包括多个触控电极，以及与所述触控电极连接的触控芯片；所述触控芯片用于根据各所述触控电极收到的所述主动笔发送的信号，检测各所述触控电极的电容变化量。
7.如权利要求6所述的触控输入系统，其特征在于，还包括：显示芯片；所述显示芯片用于根据所述触控芯片检测出的各所述触控电极的电容变化量，在触控位置处显示所述主动笔的笔迹粗细程度。
8.一种触控输入系统的驱动方法，其特征在于，包括：
主动笔中的重力感应部件根据所述主动笔与水平面之间的夹角输出对应的重力感应输出信号；
主动笔中的放大电路将所述重力感应输出信号进行相应倍数的放大处理；
主动笔中的信号发射部件将经过放大处理后的信号发送给触控模组；
触控模组中的触控芯片根据所述触控模组中的各触控电极收到的所述主动笔发送的信号，检测各所述触控电极的电容变化量。
9.如权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，还包括：
显示芯片根据所述触控芯片检测出的各所述触控电极的电容变化量，在触控位置处显示所述主动笔的笔迹粗细程度。
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