CN108027668A - 主动式触控笔环形电极 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环形电极，所述环形电极用于确定触控笔相对于表面的取向。所述触控笔能够包括环形电极构造，所述环形电极构造能够改善所述环形电极与触摸面板之间的电容耦合。所述环形电极构造能够包括环形电极和接地环，以及接地板。通过改变环形电极、接地环、接地板的长度以及这些元件之间的距离，能够调节从所述环形电极发出的电场，以优化所述环形电极与所述表面之间的所述电容耦合。在一些实施例中，所述环形电极能够包括多个子环。在一些实施例中，所述环形电极能够包括具有突出的冠形，每个突出具有的宽度沿所述环形电极的长度渐缩至最小宽度。

Description

主动式触控笔环形电极
技术领域
本文整体涉及与触敏装置一起使用的输入设备，并且更具体地，涉及主动式触控笔的环形电极的设计。
背景技术
许多类型的输入设备目前可用于在计算系统中执行操作，该计算系统诸如按钮或按键、鼠标、轨迹球、操纵杆、触摸面板、触摸屏等等。具体地，触敏装置和触摸屏因其在操作方面的简便性和灵活性以及其买得起的价格而变得相当普及。触敏装置可包括触摸面板和显示设备诸如液晶显示器(LCD)，该触摸面板可以是具有触敏表面的透明面板，该显示设备可部分地或完全地被定位在面板的后面，使得触敏表面可覆盖显示设备的可视区域的至少一部分。触敏装置可允许用户通过使用手指、触控笔或其他对象在由显示设备所显示的用户界面(UI)常常指示的位置处触摸该触摸面板或悬停在触摸面板上方来执行各种功能。一般来讲，触敏装置可识别触摸或悬停事件和该事件在触摸面板上的位置，并且计算系统然后可根据该事件发生时出现的显示内容来解释该事件，并且然后可基于该事件来执行一个或多个动作。
触控笔已成为触敏装置的流行输入设备。具体地讲，使用能够产生可由触敏装置感测的触控笔激励信号的主动式触控笔，可以提高触控笔的精度并改善触控笔的控制。触控笔在接触触摸面板或悬停在触摸面板上方时可以具有各种取向(例如，方位角和倾斜角)。一些触控笔可以检测触控笔的取向，并根据触控笔取向执行操作。然而，当以特定取向角使用主动式触控笔时，检测主动式触控笔的方位角和倾斜角可较为困难(例如，可能导致倾斜不准确和倾斜抖动)。
发明内容
本发明涉及检测触控笔相对于表面的取向，例如方位角和倾斜角。在一个实施例中，可以通过检测触控笔上相对于表面的一个或多个位置处的电容，然后使用该(一个或多个)电容确定触控笔相对于表面的取向，从而检测触控笔相对于接触表面(例如，触摸面板)的取向。在一些实施例中，触控笔可以包括环形电极构造，此构造可以改善环形电极(用于取向检测)与触摸面板之间的电容耦合。在一些实施例中，环形电极构造可以包括连接到控制电路的圆柱状环形电极和连接到基准电位(例如接地)的接地环。通过改变环形电极、接地环的长度以及这些元件之间的距离，可以调节从环形电极发出的电场，以优化环形电极和表面之间的电容耦合。例如，圆柱状环形电极和表面之间的耦合可以沿环形电极变得更加均匀，这可以改善倾斜精度并减少倾斜抖动，从而得到更好的触控笔性能。在一些实施例中，环形电极可以包括多个子环，每个子环的相应长度随着每个子环沿着电极远离触控笔尖端的长度而增加。在一些实施例中，环形电极可以包括具有突出的冠形，每个突出的宽度沿环形电极的长度渐缩至最小宽度。在一些情况下，环形电极中接近触控笔尖端的那部分(例如，环形电极的一半处)的表面积可以小于环形电极中远离触控笔尖端的那部分的表面积。在一些情况下，环形电极基座可以包括通孔，并且可以将写入从尖端电极、环形电极和接地环路由穿过环形电极基座，以控制触控笔中的电路。
附图说明
图1A至图1D示出了带有触摸屏的系统的示例，该触摸屏可以从根据本公开实施例的主动式触控笔接收输入。
图2示出了示例性计算系统的框图，该系统可以从根据本公开实施例的主动式触控笔接收输入。
图3示出了包括根据本公开实施例的触摸感测电路的示例性触摸屏，该触摸感测电路被配置为驱动区域和感测区域或驱动线和感测线。
图4示出了包括根据本公开实施例的触摸感测电路的示例性触摸屏，该触摸感测电路被配置为像素化电极。
图5A和图5B分别示出了根据本公开各种实施例的示例性触控笔的侧视图和仰视图。
图6示出了根据本公开实施例的示例性触摸传感器面板配置，该配置可与图2的触摸ASIC一起操作，以执行触控笔扫描。
图7A和图7B分别示出了根据本公开各种实施例的示例性触控笔的垂直取向和倾斜取向。
图8A和图8B分别示出了根据本公开实施例的示例性触控笔和示例性触敏装置的方位角和倾斜角。
图9A示出了根据本公开实施例的包括常规环形电极的示例性触控笔。
图9B示出了根据本公开实施例的包括圆柱状环形电极的示例性触控笔。
图9C示出了根据本公开实施例的包括圆柱状环形电极的示例性触控笔，该圆柱状环形电极被配置为具有更均匀的电场耦合。
图10A和图10B分别示出了根据本公开实施例的被配置为具有更均匀电场耦合的环形电极构造的透视图和侧视图。
图11A和图11B分别示出了根据本公开实施例的被配置为具有更均匀电场耦合的另一个环形电极构造的透视图和侧视图。
图12A和图12B分别示出了根据本公开实施例的被配置为具有更均匀电场耦合的另一个环形电极构造的透视图和侧视图。
图12C和图12D示出了图12A至图12B中根据本公开实施例的环形电极在沿着该环形电极长度的两条参考线处的横截面视图。
图13A和13B分别示出了根据本公开实施例的包括布线的环形电极基座的横截面视图和侧视图。
具体实施方式
在以下对示例的描述中将引用附图，在附图中以例示的方式示出了可被实施的特定示例。应当理解，在不脱离各个示例的范围的情况下，可使用其他示例并且可作出结构性变更。
本发明涉及检测触控笔相对于表面的取向，例如方位角和倾斜角。在一个实施例中，可以通过检测触控笔上相对于表面的一个或多个位置处的电容，然后使用该(一个或多个)电容确定触控笔相对于表面的取向，从而检测触控笔相对于接触表面(例如，触摸面板)的取向。在一些实施例中，触控笔可以包括环形电极构造，此构造可以改善环形电极(用于取向检测)与触摸面板之间的电容耦合。在一些实施例中，环形电极构造可以包括连接到控制电路的圆柱状环形电极和连接到基准电位(例如接地)的接地环。通过改变环形电极、接地环的长度以及这些元件之间的距离，可以调节从环形电极发出的电场，以优化环形电极和表面之间的电容耦合。例如，圆柱状环形电极和表面之间的耦合可以沿环形电极变得更加均匀，这可以改善倾斜精度并减少倾斜抖动，从而得到更好的触控笔性能。在一些实施例中，环形电极可以包括多个子环，每个子环的相应长度随着每个子环沿着电极远离触控笔尖端的长度而增加。在一些实施例中，环形电极可以包括具有突出的冠形，每个突出的宽度沿环形电极的长度渐缩至最小宽度。在一些情况下，环形电极中接近触控笔尖端的那部分(例如，环形电极的一半处)的表面积可以小于环形电极中远离触控笔尖端的那部分的表面积。在一些情况下，环形电极基座可以包括通孔，并且可以将写入从尖端电极、环形电极和接地环路由穿过环形电极基座，以控制触控笔中的电路。
图1A至图1D示出了带有触摸屏的系统的示例，该触摸屏可以从根据本公开实施例的主动式触控笔接收输入。图1A示出了包括触摸屏124的示例性移动电话136，该触摸屏可以从根据本发明实施例的主动式触控笔接收输入。图1B示出了包括触摸屏126的示例性数字媒体播放器140，该触摸屏可以从根据本发明实施例的主动式触控笔接收输入。图1C示出了包括触摸屏128的示例性个人计算机144，该触摸屏可以从根据本发明实施例的主动式触控笔接收输入。图1D示出了包括触摸屏130的示例性平板计算设备148，该触摸屏可以从根据本发明实施例的主动式触控笔接收输入。包括可穿戴设备在内的其他设备可以接收来自根据本公开实施例的主动式触控笔的输入。
触摸屏124,126,128和130可以基于例如自电容或互电容感测技术或者另一种触摸感测技术。例如，在基于自电容的触摸系统中，可使用具有与地之间的自电容的个体电极来形成用于检测触摸的触摸像素(触摸节点)。在对象接近触摸像素时，可在对象和触摸像素之间形成与地的附加电容。接地的附加电容可能导致由触摸像素看到的自电容的净增加。自电容的这种增加可由触摸感测系统检测并测量，以在多个对象触摸触摸屏时确定它们的位置。
基于互电容的触摸系统可包括例如驱动区域和感测区域，诸如驱动线和感测线。例如，驱动线可形成行，而感测线可形成列(即，正交)。可在行和列的交点或邻接处(在单层配置中)形成触摸像素(触摸节点)。在操作期间，可利用交流电(AC)波形来激励行，并且可在触摸像素的行和列之间形成互电容。在对象接近触摸像素时，可将触摸像素行和列之间耦接的一些电荷转而耦接到对象上。跨触摸像素的电荷耦接的这种减少可能导致行和列之间的互电容的净减小以及跨触摸像素耦接的AC波形的减少。可由触摸感测系统来检测并测量电荷耦合的AC波形的这种减小，以在多个对象触摸触摸屏时确定它们的位置。在一些示例中，触摸屏可以是多点触摸、单点触摸、投影扫描、完整成像多点触摸或任何电容式触摸。
图2示出了示例性计算系统200的框图，该系统可以从根据本公开实施例的主动式触控笔接收输入。计算系统200可例如被包括在移动电话136、数字媒体播放器140、个人计算机144、平板计算设备148、可穿戴设备或包括触摸屏的任何移动计算设备或非移动计算设备中。计算系统200可以包括集成触摸屏220以显示图像并且检测来自物体(例如，手指203或者主动或者被动触控笔205)在或者接近物体表面的触摸和/或接近(例如，盘旋)事件触摸屏220。计算系统200还可以包括被图示为触摸ASIC201的专用集成电路(“ASIC”)，以执行触摸和/或触控笔感测操作。触摸ASIC 201可包括一个或多个触摸处理器202、外围设备204以及触摸控制器206。触摸ASIC 201可以耦合到触摸屏220的触摸感测电路，以执行触摸和/或触控笔感测操作(下文更详细地描述)。外围设备204可包括但不限于随机存取存储器(RAM)或其他类型的存储器或存储设备、监视定时器等等。触摸控制器206可包括但不限于接收部分208中的一个或多个感测信道、面板扫描引擎210(其可包括信道扫描逻辑)和传输部分214(其可包括模拟或数字驱动器逻辑部件)。在一些实施例中，传输部分214和接收部分208可以由面板扫描引擎210基于要执行的扫描事件(例如，互电容行列扫描、互电容行行扫描、互电容列列扫描、行自电容扫描、列自电容扫描、触摸光谱分析扫描、触控笔频谱分析扫描、触控笔扫描等)来重新配置。面板扫描引擎210可访问RAM 212，从感测通道自主地读取数据，并为感测通道提供控制。触摸控制器206还可以包括扫描计划(例如，存储在RAM212中)，其可以定义要在触摸屏处执行的扫描事件的序列。扫描计划可以包括针对要执行的特定扫描事件而配置或重新配置传输部分和接收部分所需的信息。来自各种扫描的结果(例如，触摸信号或触摸数据)也可以存储在RAM 212中。此外，面板扫描引擎210可以提供对传输部分214的控制，以在各种频率和/或相位处生成激励信号，这些激励信号可被选择性地施加于触摸屏220的触摸感测电路的驱动区域。触摸控制器206还可以包括频谱分析器，以确定用于触摸及触控笔扫描的低噪声频率。频谱分析仪可以对来自未受激励的触摸屏的扫描结果执行频谱分析。尽管触摸ASIC 201在图2中示为单个ASIC，但其各种部件和/或功能可以用多个电路、元件、芯片和/或分立部件来实现。
计算系统200还可以包括被图示为显示ASIC 216的专用集成电路，以执行显示操作。显示ASIC 216可包括处理一个或多个静止图像和/或一个或多个视频序列以用于显示在触摸屏220上的硬件。例如，显示ASIC 216可以被配置为生成读取存储器操作，以通过例如存储器控制器(未示出)从存储器(未示出)读取表示帧/视频序列的数据。显示ASIC 216可被配置为对图像数据(例如，静态图像、视频序列等)执行各种处理。在一些实施例中，显示ASIC 216可被配置为缩放静止图像并且进行抖动、缩放和/或对视频序列的帧执行颜色空间转换。显示ASIC 216可被配置为将静止图像帧和视频序列帧混合，以产生输出帧以用于显示。显示ASIC 216也可以更一般地称为显示控制器、显示管、显示控制单元或显示流水线。显示控制单元通常可以是这样的任何硬件和/或固件：其被配置为从一个或多个源(例如静止图像和/或视频序列)准备用于显示的帧。更具体地讲，显示ASIC 216可被配置为从存储在存储器上的一个或多个源缓冲器获取源帧，合成来自源缓冲器的帧，并且在触摸屏220上显示所得到的帧。因此，显示ASIC 216可被配置为读取一个或多个源缓冲器并且合成图像数据，以生成输出帧。
显示ASIC 216可以向显示器提供各种控制和数据信号，包括定时信号(例如，一个或多个时钟信号)和/或垂直消隐周期和水平消隐间隔控制。定时信号可以包括可以指示像素传输的像素时钟。数据信号可以包括颜色信号(例如红色、绿色、蓝色)。显示ASIC 216可实时地控制触摸屏220，从而在触摸屏正显示该帧指示的图像时提供用于指示待显示的像素的数据。触摸屏220的接口可以是例如视频图形阵列(VGA)接口、高清晰度多媒体接口(HDMI)、数字视频接口(DVI)、LCD接口、等离子接口或任何其他合适的接口。
在一些实施例中，切换模块218也可以被包括在计算系统200中。切换模块218可以耦合到触摸ASIC 201、显示ASIC 216和触摸屏220，并且可以被配置为将触摸ASIC 201和显示ASIC 216与触摸屏220对接。切换模块212可以根据来自触摸ASIC 201和显示ASIC 216的扫描/感测及显示指令来适当地操作触摸屏220。在其他实施例中，显示ASIC 216可以耦合到触摸屏220的显示电路，并且触摸ASIC 201可以在不具有切换模块218的情况下耦合到触摸屏220的触摸传感电路。
触摸屏220可使用液晶显示器(LCD)技术、发光聚合物显示器(LPD)技术、有机LED(OLED)技术或有机电致发光(OEL)技术，但在其他实施例中亦可使用其他显示技术。在一些实施例中，触摸屏220的触摸感测电路和显示电路可以堆叠在彼此之上。例如，触摸传感器面板可以覆盖显示器的部分或整个表面(例如，在单个堆叠中在下一个面板的顶部上制造一个面板，或者通过将触摸传感器面板堆叠件与显示器堆叠件粘合在一起而形成)。在其他实施例中，触摸屏220的触摸感测电路和显示电路可以部分或全部彼此集成。集成可以是结构性集成和/或功能性集成。例如，部分或整个触摸感测电路可以在结构上位于显示器的基板层之间(例如，在显示像素单元的两个基板之间)。触摸感测电路中形成在显示像素单元外部的那部分可以被称为“外嵌式”部分或层，而触摸感测电路中形成在显示像素单元内部的那部分可以被称为“内嵌式”部分或层。此外，一些电子部件可被共享，有时用作触摸感测电路，而有时用作显示电路。例如，在一些实施例中，公共电极可以用于在主动显示刷新期间显示功能，并且可以用于在触摸感测时段期间执行触摸感测功能。在感测功能和显示功能之间共享部件的触摸屏堆叠件可以被称为内嵌式触摸屏。
计算系统200还可以包括耦合到触摸ASIC 201的主机处理器228，并且可以从触摸ASIC 201接收输出(例如经由通信总线，诸如串行外围接口(SPI)总线从例如触摸处理器202接收输出)并根据输出执行操作。主机处理器228也可以连接到程序存储器232和显示ASIC 216。主机处理器228可以例如与显示ASIC 216通信，从而在触摸屏220上产生图像诸如用户界面(UI)的图像，并可使用触摸ASIC 201(包括触摸处理器202和触摸控制器206)来检测触摸屏220上或附近的触摸，诸如对所显示UI的触摸输入。触摸输入可由被存储在程序存储装置232中的计算机程序用于执行动作，该动作可包括但不限于移动对象诸如光标或指针、滚动或平移、调节控制设置、打开文件或文档、查看菜单、作出选择、执行指令、操作连接到主机设备的外围设备、应答电话呼叫、拨打电话呼叫、终止电话呼叫、改变音量或音频设置、存储与电话通信相关的信息(诸如地址、频繁拨打的号码、已接来电、未接来电)、登录到计算机或计算机网络上、允许经授权的个体访问计算机或计算机网络的受限区域、加载与用户优选的计算机桌面的布置相关联的用户配置文件、允许访问网页内容、启动特定程序、对消息加密或解密等等。主机处理器228还可执行可能与触摸处理不相关的附加功能。
计算系统200可以包括一个或多个处理器，其可以执行实现各种功能的软件或固件。具体地，对于在触摸和/或触控笔感测和显示功能之间共享部件的集成触摸屏来说，触摸ASIC和显示ASIC可以被同步，以便正确共享触摸传感器面板的电路。所述一个或多个处理器可以包括所述一个或多个触摸处理器202中的一者或多者、显示ASIC 216中的处理器和/或主处理器228。在一些实施例中，显示ASIC 216和主处理器228可以被集成到单个ASIC中，但是在其他实施例中，主处理器228和显示ASIC 216可以是耦合在一起的独立电路。在一些实施例中，主机处理器228可以充当主电路并且可以生成同步信号，该同步信号可以被显示ASIC 216、触摸ASIC 201和切换模块218中的一者或多者使用，以正确地执行用于内嵌式触摸屏的感测和显示功能。同步信号可以直接从主机处理器228传送到显示ASIC 216、触摸ASIC 201和切换模块218中的一者或多者。或者，同步信号可以被间接传送(例如，触摸ASIC 201或切换模块218可以经由显示ASIC 216接收同步信号)。
计算系统200还可以包括无线模块(未示出)。无线模块可以实施无线通信标准，诸如BLUETOOTHTM等。无线模块可以耦合到触摸ASIC 201和/或主处理器228。例如，触摸ASIC 201和/或主处理器228可以将扫描计划信息、定时信息和/或频率信息传输到无线模块，以使得无线模块能够将信息传输到主动式触控笔(例如，能够产生激励信号并将激励信号注入触摸传感器面板的触控笔)。例如，计算系统200可以传送指示可由触控笔用于生成激励信号的一个或多个低噪声频率的频率信息。除此之外或另选地，可以使用定时信息来使触控笔205与计算系统200同步，并且可以使用扫描计划信息来向触控笔205指示计算系统200何时执行触控笔扫描以及何时期望触控笔激励信号(例如，通过仅在触控笔扫描期间产生激励来节省电力)。在一些实施例中，无线模块还可以从外围设备(诸如主动式触控笔205)接收可以被传输到触摸ASIC 201和/或主处理器228的信息。在其他实施例中，无线通信功能可以被并入计算系统200的其他部件中，而不是并入专用芯片中。
需注意，本文所述的功能中的一种或多种功能可由存储于存储器中并由触摸ASIC201中的触摸处理器执行的、或存储于程序存储器中并由主机处理器228执行的固件来执行。该固件也可以存储和/或输送于任何非暂态计算机可读存储介质内，以供指令执行系统、装置或设备诸如基于计算机的系统、包括处理器的系统或可以从指令执行系统、装置或设备获取指令并执行指令的其他系统使用或与其结合。在本文档的上下文中，“非暂态计算机可读存储介质”可以是可包含或存储程序以供指令执行系统、装置和设备使用或与其结合的任何介质(不包括信号)。非暂态计算机可读介质存储器可包括但不限于，电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备、便携式计算机磁盘(磁性)、随机存取存储器(RAM)(磁性)、只读存储器(ROM)(磁性)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)(磁性)、便携式光盘(诸如CD、CD-R、CD-RW、DVD、DVD-R或DVD-RW)、或闪存存储器(诸如紧凑型闪存卡、安全数字卡)、USB存储设备、记忆棒等。
该固件也可传播于任何传输介质内以供指令执行系统、装置或设备诸如基于计算机的系统、包括处理器的系统或可从指令执行系统、装置或设备获取指令并执行指令的其他系统使用或与其结合。在本文的上下文中，“传输介质”可以是可传送、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备使用或与其结合的任何介质。传输可读介质可包括但不限于电子、磁性、光学、电磁或红外有线或无线传播介质。
应当理解，计算系统200不限于图2的部件和配置，而是可包括根据各种示例的多种配置中的其他部件或附加部件。此外，计算系统200的部件可被包括在单个设备内，或者可分布于多个设备之间。
如上所述，触摸屏220可以包括触摸感测电路。图3示出了包括根据本公开实施例的触摸感测电路的示例性触摸屏，该触摸感测电路被配置为驱动区域和感测区域或驱动线和感测线。触摸屏320可包括触摸感测电路，该触摸感测电路可包括具有多个驱动线322和多个感测线323的电容感测介质。应当指出的是，术语“线”在本文中有时用于意指简单的导电通路，如本领域技术人员将容易理解的那样，并且不限于严格线性的元件，而是包括改变方向的通路，并且包括不同尺寸、形状、材料等的通路。此外，驱动线322和感测线323可以由耦接在一起的较小电极形成以形成驱动线和感测线。驱动线322可以由来自传输部分214的激励信号通过驱动接口324驱动，并且在感测线323中生成的所得感测信号可以通过感测接口325传输到触摸控制器206中的接收部分208的感测信道(也称为事件检测和解调电路)。以这种方式，驱动线和感测线可以是触摸感测电路的一部分，其可以相互作用以形成电容感测节点，该电容感测节点可以被视为触摸像元(触摸像素)，诸如触摸像素326和327。当将触摸屏320视为捕捉触摸的“图像”时，这种理解可能特别有用。换句话讲，在触摸控制器206已经确定是否在触摸屏中的每个触摸像素处已检测到触摸后，发生触摸的触摸屏中触摸像素的图案可以被视为触摸的“图像”(例如，手指或触摸屏幕的其他对象的图案)。
应该理解，行/驱动和列/感测关联可以是示例性的，并且在其他实施例中，列可以是驱动线并且行可以是感测线。在一些实施例中，行和列电极可以是垂直的，使得触摸节点可以具有x和y坐标，然而也可以使用其他坐标系，并且能够以不同方式定义触摸节点的坐标。应当理解，触摸屏220可以包括任何数量的行电极和列电极，以形成期望的触摸节点数量和图案。触摸传感器面板的电极可以被配置为执行各种扫描，包括行列和/或列行互电容扫描、自电容行和/或列扫描、行行互电容扫描、列列互电容扫描和触控笔扫描中的一些或全部。
除此之外或另选地，触摸屏可包括触摸/悬停感测电路，该电路包括像素化电极阵列。图4示出了包括根据本公开实施例的触摸感测电路的示例性触摸屏，该触摸感测电路被配置为像素化电极。触摸屏420可包括触摸感测电路，该触摸感测电路可包括具有多个电隔离的触摸像素电极422的电容式感测介质(例如，像素化触摸屏)。例如，在自电容配置中，触摸像素电极422可以被耦接以在触摸控制器206的接收部分208中感测信道，可以被来自感测信道(或传输部分214)的激励信号通过驱动/感测接口425驱动，并且也可以由感测信道通过驱动/感测接口感测，如上所述。在触摸屏420被视为捕获触摸的“图像”时，将用于检测触摸的导电板(即，触摸像素电极422)标记为“触摸像素”电极可能尤其有用。换句话讲，在触摸控制器206已经确定在触摸屏420中的每个触摸像素电极422处检测到的触摸量之后，触摸屏中发生触摸的触摸像素电极的图案可以被视为触摸的“图像”(例如，手指或触摸触摸屏的其他对象的图案)。像素化触摸屏可用于感测互电容和/或自电容。
如本文所讨论的，除了执行触摸扫描以检测诸如手指或被动式触控笔之类的对象之外，计算系统200还可以执行触控笔扫描以检测主动式触控笔并与触控笔通信。例如，主动式触控笔可以用作触敏装置的触摸屏表面上的输入设备。图5A示出了根据各种实施例的示例性触控笔的侧视图。在图5A的实施例中，触控笔500可以包括轴518和尖端512。尖端512可以包括位于尖端远端处的用于接触表面的电极501，以及靠近该远端并且围绕尖端形成环的环形电极503。电极501,503可以是任何合适的导电材料，例如金属、涂料、油墨等。在一些实施例中，尖端可以是可更换的。根据触控笔500的要求，轴518可以类似地为任何合适的导电材料或任何合适的绝缘材料。根据触控笔500的要求，轴518可容纳触控笔控制电路504，例如信号发送和接收元件、信号处理元件等。
触控笔500还可以包括控制电路504。控制电路504可以被配置为在所述一个或多个电极501,503处生成一个或多个触控笔激励信号以激励触敏装置。例如，触控笔激励信号可以从触控笔500耦合到触摸屏220的触摸感测电路，并且所接收的信号可以由触摸ASIC201处理。所接收的信号可以用于确定主动式触控笔500在触摸屏220表面处的位置。在一些实施例中，控制电路504可包括一个或多个处理器。在一些实施例中，可以通过存储在存储器中或程序存储器(未示出)中并且由控制电路504中的处理器所执行的固件来执行本文所述的一种或多种触控笔功能。
图5B示出了图5A的示例性触控笔的仰视图。在图5B的实施例中，触控笔500可以具有锥形尖端512，在尖端的远端处具有电极501，并且在该远端附近具有围绕尖端形成环的环形电极503。
图6示出了根据本公开实施例的示例性触摸传感器面板配置，该配置可与图2的触摸ASIC一起操作，以执行触控笔扫描。在触控笔扫描期间，触控笔604可以邻近一个或多个触摸节点606注入一个或多个激励信号。由触控笔604注入的激励信号可以在触控笔604与一个或多个行迹线601之间产生电容耦合Cxr，并且在触控笔604与对应于所述一个或多个邻近触摸节点606的一个或多个列迹线602之间产生电容耦合Cxc。触控笔604与一个或多个触摸节点606之间的电容耦合Cxr和Cxc，可基于触控笔604与所述一个或多个触摸节点606的接近程度而变化。在触控笔扫描期间，传输部分214可以被禁用，即，没有来自触摸控制器的激励信号Vstim被传输到触摸传感器面板600。接收部分208可以从所述一个或多个触摸节点606的行和列迹线接收电容耦合(例如，互电容)以进行处理。如本文所述，在一些实施例中，一个或多个触控笔激励信号可具有一个或多个频率。可以由触摸ASIC 201使用来自触控笔频谱分析扫描(下面更详细地描述)的信息来选择一个或多个频率。该频率信息可以无线传送到触控笔604，使得触控笔604能够以适当的频率产生激励信号。
在一些实施例中，可以使用一个或多个多路复用器来将行和/或列电极耦合到接收部分和/或传输部分。例如，在互电容触摸感测扫描期间，行迹线可以耦合到传输部分，并且列迹线可以耦合到接收部分。在触控笔感测扫描期间，可以经由所述一个或多个多路复用器将列迹线(或行迹线)耦合到接收部分，以检测来自触控笔或其他输入设备的沿着触摸屏的一个轴的输入，然后可以经由所述一个或多个多路复用器将行迹线(或列迹线)耦合到接收部分，以检测来自触控笔或其他输入设备的沿着触摸屏的第二轴的输入。在一些实施例中，行和列迹线可以被同时感测。在一些实施例中，可以在进行互电容扫描触摸感测扫描的同时，在列迹线上检测触控笔。可以通过对接收到的不同频率的响应信号进行滤波和解调来区分触摸和触控笔信号。
触控笔在接触触摸面板或悬停在触摸面板上方时可以具有各种取向(例如，方位角和倾斜角)。在一些实施例中，电子设备可以基于触控笔取向来执行动作。因此，检测触控笔取向可以有助于设备操作。
图7A和图7B示出了图5A和图5B的示例性触控笔在根据各种实施例接触触摸面板时的各种取向。在图7A的实施例中，触控笔700可以在接触触摸面板720时具有垂直取向。当触控笔700接触面板720时，尖端电极701可以与面板的邻近导电元件(例如，一个或多个行和/或一个或多个列，未示出)形成电容C1。类似地，环形电极703可以与面板720的邻近导电元件(例如，一个或多个行和/或一个或多个列)形成电容C2。在面板720处捕获的图像730示出了由所述两个电容C1,C2产生的示例性触摸或悬停图像。因为触控笔700垂直于面板720，所以图像730可以显示出环形电容C2图像包围尖端电容C1图像的情况。
在图7B的实施例中，触控笔700在接触面板720时可具有倾斜取向。因此，在面板720处捕获的图像730可以示出由两个电容C1,C2相对于彼此产生的触摸或悬停图像位置的偏移。此处，环形电容C2图像已经偏移到尖端电容C1图像的右侧。移位量可以是触控笔倾斜量的函数。例如，倾斜越大，环形电容C2图像距尖端电容C1图像越远。相反，倾斜越小，环形电容C2图像越重叠，并且变得居中于尖端电容C1图像上。因此，通过确定捕获图像中的两个电容C1,C2图像的接近程度，可以确定触控笔倾斜量。
图像还可以用于确定触控笔倾斜的方向，例如相对于触摸面板720向上、向下、向右、向左倾斜等等。例如，在图7B的图像730中，环形电容C2图像在尖端电容C1图像的右侧。这可表明触控笔700向右倾斜。如果环形电容C2图像位于尖端电容C1图像的左侧，则这可以指示触控笔700向左倾斜。如果环形电容C2图像在尖端电容C1图像之上，则这可以指示触控笔700向上倾斜。如果环形电容C2图像在尖端电容C1图像之下，则这可以指示触控笔700向下倾斜。其他的倾斜方向，例如向左上、右下倾斜等也可以根据电容C1,C2图像的相对位置而确定。
通过确定两个电容C1,C2彼此的接近程度以及它们在图像中的相对位置，可以检测到触控笔取向。应当理解，虽然电容C1图像和电容C2图像在图中被示为圆形，但是电容图像可以具有其他形状，包括线性形状。
图8A和图8B分别示出了根据本公开实施例的示例性触控笔和示例性触敏装置的方位角和倾斜角。图8A示出了在点801处接触示例性触摸传感器面板800的示例性触控笔802。图8A中所示的线804可以表示位于触摸传感器面板800的平面并且经过点801的参考矢量。线806可以表示将触控笔投影到触摸传感器面板800的平面上的投影矢量。投影矢量(线806)和参考矢量(线804)之间所形成的角度808可以被称为方位角。图8B示出了在点810处接触示例性触摸传感器面板800的示例性触控笔802。图8B中示出的线812可以表示垂直于触摸传感器面板800的平面并且经过点810的垂直参考矢量。参考矢量(线812)和触控笔802之间所形成的角度814可以被称为倾斜角。
倾斜精度和倾斜抖动可以作为衡量触控笔中倾斜传感器性能的有用指标。倾斜精度表示所检测的倾斜角与触控笔的实际倾斜角之间的差异。倾斜抖动表示所检测的倾斜角的稳定性。例如，当触控笔保持在某个倾斜角时，所检测的倾斜角应该是静止的。但是，在存在噪声的情况下，即使触控笔静止，所检测的倾斜角也可能随时间而变化(抖动)。因为触控笔能够以不同的角度使用(例如，通常在20°和70°之间)，所以取向或倾斜相关性能可以限制作为输入设备的触控笔的有效性。在一些情况下，触控笔的倾斜精度和倾斜抖动可以至少部分地取决于倾斜传感器的几何结构及其相应的电场(例如，环形电极的电场)。因此，利用具有改善触控笔倾斜精度和倾斜抖动性能的几何形状的倾斜传感器可以是有益的。
图9A示出了包括尖端电极901和常规环形电极903a的触控笔900，其中触控笔与触敏装置的表面920接触。如图所示，常规环形电极903a可以定位在尖端电极的远侧并且可以具有相对较短的长度。例如，环形电极903a的长度可以小于环形电极的横截面直径。环形电极903a的电场931耦合(例如，电容耦合)也被象征性地示为从环形电极延伸出的箭头，其中密集的箭头群表示更强的电场耦合。如图所示，电场931到表面920的耦合可被限制于环形电极下方的小区域。在一些情况下(例如，当触控笔900保持在较高角度时)，由于电极和表面之间存在距离，常规环形电极903a和表面920之间的耦合可能较弱，这可导致倾角精确度降低并且触控笔的倾斜抖动增加。
图9B示出了包括尖端电极901和圆柱状环形电极903b的触控笔，其中触控笔与触敏装置的表面920接触。与图9A所示的常规环形电极903a不同，环形电极903b可具有较长的长度；例如，环形电极的长度可以是3mm至7mm，其可以大于环形电极的横截面直径。环形电极903b的电场耦合932被象征性地示为从环形电极延伸出的箭头，其中密集的箭头群表示更强的电场耦合(例如，电容耦合)。如图所示，耦合通常发生在沿着电极的点(例如，所示的点943和944之间)和沿着将电极投影到表面920(例如，如图8B所示的触摸传感器面板的平面)上的对应线的点之间。由于圆柱状环形电极的长度更长，所以更多的电场可以耦合(即电容耦合)在圆柱状环形电极和表面920之间。然而，如图9B所示，在一些情况下(例如，当触控笔保持为一定角度时)，电场耦合932可以是不均匀的，也就是说，在环形电极903b最接近表面920之处耦合可以更强(例如，源自点943的耦合)，并且可随着电极和表面之间距离的增加而急剧减小(例如，源自点944的耦合)。换句话说，耦合可以在远离触控笔尖端的方向上沿着电极长度急剧减小。在某些情况下，这可能会导致倾斜角精度降低且倾斜抖动增加。
如上述实施例所示，触控笔利用环形电极可能是有益的，其中当触控笔保持为一定角度时，与触敏表面的电场耦合(即，电容耦合)沿着环形电极的长度更加均匀。图9C示出了示例性环形电极903c，其被配置为当触控笔保持一定角度时具有更均匀的电场耦合。将在下文中参考图10至图13更详细地论述环形电极的具体实施例。环形电极903c的电场耦合933被象征性地示为从环形电极延伸出的箭头，其中密集的箭头表示更强的电场耦合。如图9B所示的实施例中那样，耦合通常发生在沿着电极的点和沿着将电极投影到表面920上的相应线的点之间。但是，与图9B的实施例不同，当触控笔900保持为一定角度时，耦合沿着电极903c的长度可以更加均匀。在一些实施例中，这种更均匀的耦合可以与电极电场在远离触控笔尖端的点(例如，点941)处比在触控笔尖端附近的点(例如，点942)处更强的情况相符。换句话说，环形电极903c可以产生强度沿电极长度而增加的电场，使得当触控笔保持为一定角度时与表面920的电场耦合(即，电容耦合)更加均匀。因此，如图9C的实施例所示，当触控笔900保持为一定角度时，源自点941的电场耦合可以类似于(距表面920的距离较大)到源自点942的电场耦合(距表面的距离较小)。
下文的图10至图12讨论了特征在于电容耦合更均匀的环形电极的实施例(例如，由远离触控笔尖端的点处更强的电场产生)。在图10至图12所示的一些实施例中，环形电极可以对应于例如图5A的实施例中所示的环形电极503。为了清楚起见，图10至图12中省略了可存在于触控笔中的附加元件(例如，尖端电极、轴等)。在所示的每个实施例中，环形电极可以是任何合适的导电材料，诸如金属、导电涂料、导电油墨等。在一些构造中，环形电极可以是圆柱状的，并且部分地或完全地包围环形电极基座，其中环形电极基座至少部分地由非导电材料形成。在本文所示的实施例中，电极基部是圆柱状的，但是本公开的范围不限于此。下文将参考图13A至图13B更详细地论述电极基部的构造，包括环形电极构造中电子部件的布线。
图10A至图10B示出了根据本公开的实施例的示例性环形电极构造1010。图10A示出了包括单个圆柱状环形电极1015的示例性环形电极构造的透视图。在所示的实施例中，环形电极基座1050(例如，用于导电元件的非导电支撑件)可以是圆柱状的并且可以由任何合适的非导电材料形成。环形电极构造1010可以包括由任何合适的导电材料形成的接地环1013。在一些实施例中，环形电极构造可以包括邻近触控笔尖端的近侧端件1012。近侧端件1012可以包括连接器1031，该连接器可以连接到触控笔尖端电极(未示出)。在一些构造中，可以由导电材料形成远侧端件，并且在一些情况下，远侧端件可以电接地并且用作接地板1017。
图10B示出了环形电极构造1010的侧视图。如图所示，环形电极构造1010可以具有总长度L1。近侧端件1012可以具有长度L2。接地环1013可以具有长度L3。环形电极1015可以在一侧上与接地环1013分隔具有距离L4的由非导电材料部分1014形成的一部分(以阴影区域示出)，并且可以在另一侧上分隔具有距离L6的由非导电材料1016形成的另一部分(以阴影区域示出)。环形电极1015可以具有长度L5和直径D1。接地板1017可以具有长度L7。环形电极1015可以与环形电极构造1010的远侧端部分隔长度L9(即，L6和L7的组合长度)并且与环形电极构造1010的近侧端部分隔长度L8(即，L2、L3和L4的组合长度)。如以上参考图5A所述，环形电极1015可以电耦合至控制电路504或用于发送并接收信号的其他触控笔电路。在如图10A至图10B所示的构造中，从环形电极1015发出的电场的形状可受到接地环1013和接地板1017的影响。具体地讲，从接地环附近的环形电极1015发出的电场中的一些可以耦合到接地环1013。类似地，从接地板1017附近的环形电极1015发出的电场中的一些可以耦合到接地板1017。因此，可以通过改变长度L1、L3、L4、L5和L6来调节从环形电极1015发出的电场的形状。
在一些实施例中，随着接地环1013的长度L3增大或者随着接地环1013与环形电极1015之间的间距L4减小，从环形电极1015的邻近触控笔尖端的端部发出的电场强度降低。类似地，随着接地板1017的长度L7增大或者随着环形电极1015与接地板1017之间的间距L6减小，从环形电极的在触控笔尖端远侧的端部发出的电场强度可以降低。在一些实施例中，可以选择变量L1、L3、L4、L5和L6，使得从环电极1015的邻近触控笔尖端的端部发出的电场比从环形电极1015的在触控笔尖端远侧的端部发出的电场弱。因此，当具有环形电极构造1010的触控笔保持在触敏表面上方一定角度时，耦合到该表面的电场可以更均匀，如以上参考图9C所讨论的。这可以改善倾斜精度并减少倾斜抖动。在如图10B所示的一些示例性构造中，为了获得期望的电场形状，环形电极1015的长度L5可以在3mm和7mm的范围内。在一些实施例中，将接地环1013与环形电极1015分开的长度L4可以在3.5mm和6mm的范围内。在一些实施例中，环形电极1015与接地板1017之间的距离L6可以在2mm和4mm的范围内。在一些实施例中，环形电极1015的直径D1可以在1mm和3mm的范围内。更一般地，在一些实施例中，长度L5可以小于L4，并且长度L6可以小于长度L5。
图11A至图11B示出了根据本公开的实施例的另一种示例性环形电极构造1110。图11A示出了一种示例性环形电极构造的透视图，其中环形电极1115包括多个电连接的子环1119,1121,1123，每个子环均具有圆柱状形状。如在前述图10A至图10B的实施例中那样，环形电极构造1110还可以包括由任何合适的导电材料形成的接地环1113。在该实施例中，环形电极构造可以包括近侧端件1112和接地板1117，这两者可以类似于上文参考图10A至图10B所述的近侧端件1012和接地板1017。在一些实施例中，相邻的子环1119,1121,1123可以经由形成在电极基座1150外部的由导电材料(例如，形成环形电极1115的相同材料)形成的连接迹线1140,1142电连接。在这里示出的实施例中，连接迹线1140,1142可以形成在沿着电极基座1150的圆周的不同位置处。例如，连接子环1119和1121的第一迹线1140可以与第二迹线1142相比以正交于环形电极的径向轴线的不同角度形成。在其他实施例中，第二迹线1142可以以相同角度形成。在未示出的一些构造中，多于一条连接迹线可以连接两个相邻的子环。在未示出的其他实施例中，子环可以使用例如穿过电极基座1150布线的线路彼此电连接。
图11B示出了环形电极构造1110的侧视图。如图所示，环形电极构造1110可以具有总长度L1。近侧端件1112可以具有长度L2。接地环1113可以具有长度L3。环形电极1115可以在一侧上与接地环1113分隔具有距离L4的非导电材料部分1114(以阴影示出)，并且可以在另一侧上分隔具有距离L6的另一非导电材料部分1116(以阴影示出)。环形电极1115可以具有长度L5和直径D1。接地板1117可以具有长度L7。环形电极1115可以与环形电极构造1110的远侧端部分隔长度L9(即，L6和L7的组合长度)并且与环形电极构造1110的近侧端部分隔长度L8(即，L2、L3和L4的组合长度)。环形电极1115可以由三个子环1119,1121,1123组成。第一子环1119可以具有长度L9并且可以与第二子环1121分隔具有长度L10的非导电材料部分1120。第二子环1121可以具有长度L11并且可以与第三子环1123分隔具有长度L12的另一非导电材料部分1122。第三子环1123可以具有长度L13。连接迹线1140,1142中的每一条可以具有相同的宽度W1，但是在其他情况下，宽度可以在连接迹线之间变化。
如上文参考图10A至图10B说明的实施例，从环形电极1115发出的电场的形状可受到接地环1113和接地板1117的影响。具体地讲，从接地环附近的环形电极1115发出的电场中的一些可以耦合到接地环1113。类似地，从接地板1117附近的环形电极1115发出的电场中的一些可以耦合到接地板1117。同样如图10A至图10B的实施例，可以通过改变长度L1、L3、L4、L5和L6来至少部分地调节从环形电极1115发出的电场的形状。另外，从环形电极1115发出的电场的形状可以部分地由子环1119,1121和1123各自的长度L9、L11和L13以及分隔这些子环的长度L10和L12来调节。应当指出的是，尽管该实施例公开了包括三个子环的环形电极，但是环形电极可以包括任意多个子环以实现期望的倾斜精度和倾斜抖动性能。此外，本领域的技术人员将认识到，可以同样地调节附加子环的长度和间距长度来实现期望的结果。
如在上文参考图10A至图10B讨论的实施例中那样，随着接地环1113的长度L3增大或者随着接地环1113与环形电极1115之间的间距L4减小，从环形电极1115的邻近触控笔尖端的端部发出的电场强度降低。类似地，随着接地板1117的长度L7增大或者随着环形电极1115与接地板1117之间的间距L6减小，从环形电极的在触控笔尖端远侧的端部发出的电场强度可以降低。另外，可以选择尺寸，使得当在触控笔尖端近侧的端部上的子环长度(例如，L9、L11)大于在触控笔尖端远侧的端部上的子环长度(例如，L13)时，电场强度可以进一步形成为在触控笔尖端远侧的端部上更强。
在一些实施例中，环形电极1115的电场形状可以基于该环形电极的一些部分的表面积来近似。具体地讲，环形电极1115在概念上可以在与径向轴正交的剖面上以长度L5/2划分，形成两个概念性部分。当环形电极1115在触控笔尖端近侧的第一部分的表面积(即，形成环形电极的导电材料的总表面积)小于环形电极1115在触控笔尖端远侧的第二部分的表面积时，对应于第一部分的电场可以比对应于第二部分的电场弱。也就是说，电场可以在触控笔尖端近侧较弱并且在触控笔尖端远侧较强。因此，在一些实施例中，环形电极1115在触控笔尖端近侧的第一半部的总表面积可小于该环形电极在触控笔尖端远侧的第二半部的总表面积。本领域的技术人员将理解，环形电极1115的概念性划分不需要是相等的划分(例如，以L5/2划分)。此外，环形电极1115在概念上可以被划分为更大的部分(例如，三个部分，每个部分长度为L5/3)，并且每个部分的表面积可以沿着环形电极的长度在远离触控笔尖端的方向上逐渐增大。
现在将讨论用于图11A至图11B所示的环形电极构造1110的一些示例性尺寸。在一些实施例中，子环1119,1121,1123的长度可以沿着环形电极1115的长度增大。例如，子环1121的长度L11可以大于子环1119的长度L9，并且子环1123的长度L13可以大于子环1121的长度L11。在一些构造中，靠近子环并且远离触控笔尖端的非导电分隔物的长度可以与子环的长度相同。例如，靠近子环1119并且在触控笔尖端远侧的非导电分隔物1120的长度L10可以与子环1119的长度L9相同。类似地，靠近子环1121并且在触控笔尖端远侧的非导电分隔物1122的长度L12可以与子环1121的长度L11相同。在一些构造中，沿着环形电极长度的每个渐进子环的长度可以按照缩放系数来增大。例如，如果环形电极包括N个子环，则子环的长度可以如下式(1)所示定义：
LSN＝LB(sN-1) (1)
其中LSN是一个第N个子环SN的长度，LB是基线长度(即，最小的子环的长度)，并且s是缩放系数。在一些实施例中，缩放系数s可以是2。在这种情况下，为了找到第三子环的长度(即，其中N＝3)，式(1)可以如下式(2)所示减小：
LS3＝LB(23-1)＝4LB (2)
其中LB是基线长度(即，最小的子环的长度)。在一些实施例中，环形电极1115可以具有在0.25mm至1mm的范围内的基线长度，子环的数量可以是3，并且缩放系数s可处于1.5和2.5的范围内。
应当指出的是，如在上文参考图10A至图10B讨论的实施例中那样，接地环1113和接地板1117可以影响从环形电极1115发出的电场的形状。这样，子环1119,1121,1123不一定需要具有增加的长度就能实现期望的电场形状。类似地，在一些实施例中，子环1119,1121,1123的长度不需要遵循式(1)中给出的公式来产生期望的结果。在一些情况下，接地环1113、接地板1117的尺寸以及这些元件与环形电极1115之间的间距可以与上文参考图10A至图10B讨论的类似。具体地讲，在如图11B所示的一些示例性构造中，为了获得期望的电场形状，环形电极1115的长度L5可以在3mm和7mm的范围内。在一些实施例中，将接地环1113与环形电极1115分隔的长度L4可以在3.5mm和6mm的范围内。在一些实施例中，环形电极1115与接地板1117之间的距离L6可以在2mm和4mm的范围内。在一些实施例中，环形电极1115的直径D1可以在1mm和3mm的范围内。此外，在一些实施例中，子环1119的长度L9可以在0.25mm和1mm的范围内。子环1119和子环1121之间的非导电分隔物1120的长度L10可以在0.25mm和1mm的范围内。子环1121的长度L11可以在0.5mm和2mm的范围内。子环1121和子环1123之间的非导电分隔物1122的长度L12可以在0.5mm和2mm的范围内。子环1123的长度L13可以在1mm和3mm的范围内。
图12A至图12D示出了根据本公开的实施例的另一种示例性环形电极构造1210。图12A示出了示例性环形电极构造的透视图，其中环形电极1215可以包括圆柱状冠形电极，该圆柱状冠形电极具有多个突出1240，这些突出的宽度沿环形电极朝着触控笔尖端的长度减小。如在前述图10A至图10B的实施例中那样，环形电极构造1210还可以包括由任何合适的导电材料形成的接地环1213。在该实施例中，环形电极构造可以包括近侧端件和接地板1217，这两者可以类似于上文参考图10A至图10B所述的近侧端件1212和接地板1217。
图12B示出了环形电极构造1210的侧视图。如图所示，环形电极构造1210可以具有总长度L1。近侧端件1212可以具有长度L2。接地环1213可以具有长度L3。环形电极1215可以在一侧上与接地环1213分隔具有距离L4的非导电材料部分1242(以阴影示出)，并且可以在另一侧上分隔具有距离L6的另一非导电材料部分1216(以阴影示出)。环形电极1215可以具有长度L5和直径D1。接地板1217可以具有长度L7。环形电极1215可以与环形电极构造1210的远侧端部分隔长度L9(即，L6和L7的组合长度)并且与环形电极构造1210的近侧端部分隔长度L8(即，L2、L3和L4的组合长度)。
环形电极1215可以包括圆柱状冠形，其中每个突出1240可以具有均匀的长度L9，以及沿环形电极的长度渐缩至最小宽度的宽度。每个突出1240可以起源于具有长度L10的实心圆柱状部分1241并且沿环形电极的长度延伸。在一些实施例中，每个突出1240可以具有在朝触控笔尖端的方向(例如，连接器1231的方向)沿环形电极1215的长度渐缩(即，线性减小)至最小宽度的宽度。例如，在图12B中所示的参考线B处，突出可以具有宽度W2，而在参考线A处，比参考线B更接近触控笔尖端，该突出可以具有小于W2的宽度W1。
如上文参考图10A至图10B类似地说明的实施例，从环形电极1215发出的电场的形状可受到接地环1213和接地板1217的影响。具体地讲，从接地环附近的环形电极1215发出的电场中的一些可以耦合到接地环1213。类似地，从接地板1217附近的环形电极1215发出的电场中的一些可以耦合到接地板1217。同样如在图10A至图10B的实施例中那样，可以通过改变长度L1、L3、L4、L5和L6来至少部分地调节从环形电极1215发出的电场的形状。另外，从环形电极1215发出的电场的形状可以部分地通过实心圆柱状部分1241的长度L10、从实心圆柱状部分延伸的突出1240的数量以及突出的形状(包括突出的长度L9)来调节。例如，在实心圆柱状部分1241的长度较大的情况下，环形电极1215在触控笔尖端远侧的端部处的电场可以更强。另外，随着突出1240的宽度渐缩至最小宽度，在这些点处从环形电极1215发出的电场也可以减小。因此，可以调节这些变量以实现环形电极与触敏表面之间的期望的电场耦合(即，电容耦合)，这可以导致更好的倾斜精度和更小的倾斜抖动。
图12C至图12D示出了环形电极1215在沿该环形电极长度的两个位置处的横截面图，这两个位置分别对应于图12B中的参考线A和B。如图所示，突出1240可围绕环形电极基座1250(未示出)关于中心点1243的圆周等距分隔开，并且可符合环形电极基座的圆柱状形状。在这里所示的实施例中，环形电极1215可以包括八个突出1240。如图12B和图12C二者所示，在靠近触控笔尖端的参考线A处，突出可以各自具有宽度W3。如图12B和图12D二者所示，在触控笔尖端远侧的参考线B处，突出可以各自具有大于W3的宽度W4。一般而言，图12A至图12D所示的构造中的突出的宽度可以根据下式(3)来定义：
其中d表示与触控笔尖端远侧的环形电极端部的距离，L5表示如图12B所示的环形电极的长度，Wd表示在距离d处的突出的宽度，c表示由距离d处的圆柱体的横截面形成的圆的周长，N表示环形电极中的突出的数量，并且L9表示如图12B所示的突出的长度。在一些构造中，从环形电极1215的某个区域发出的电场的强度可以对应于该区域的突出1240的宽度。
如参考图11A至图11B类似地讨论的，环形电极1215的电场形状可以基于该环形电极的一些部分的表面积来近似。这里，如果环形电极1215在概念上在垂直于环形电极的径向轴的剖面上以长度L5/2分割形成两个概念性部分，则环形电极1215在触控笔尖端近侧的第一部分(例如具有突出1240的较窄端部的部分)的表面积小于环形电极1215在触控笔尖端远侧的第二部分的表面积(例如，具有实心圆柱状部分1241和突出的较宽端部的部分)。因此，电场可以在触控笔尖端近侧较弱并且在触控笔尖端远侧较强。本领域的技术人员将理解，环形电极1215的概念性划分不需要是相等的划分(例如，以L5/2划分)。此外，环形电极1215在概念上可以被划分为更大的部分(例如，三个部分，每个部分长度为L5/3)，并且每个部分的表面积可以沿着环形电极的长度在远离触控笔尖端的方向上逐渐增大。
现在将讨论用于图12A至图12D所示的环形电极构造1210的一些示例性尺寸。如在前面的实施例中那样，环形电极的长度L5可以在3mm到7mm的范围内。在一些实施例中，突出1240的长度L9可以大于实心圆柱状部分1241的长度L10。在一些实施例中，突出1240的长度L9与实心圆柱状部分1241的长度L10的比可以在2:1和3:1的范围内。在如图12A至图12D所示的一些实施例中，突出1240的长度L9可以在2.5mm和4.5mm的范围内，并且实心圆柱状部分1241的长度L10可以在0.5mm和2.5mm的范围内。
应当指出的是，如在上文参考图10A至图10B讨论的实施例中那样，接地环1213和接地板1217可以影响从环形电极1215发出的电场的形状。在一些情况下，接地环1213、接地板1217的尺寸以及这些元件与环形电极1215之间的间距可以与上文参考图10A至图10B讨论的类似。具体地讲，在如图12A至图12D所示的一些示例性构造中，为了获得期望的电场形状，环形电极1215的长度L5可以在3mm和7mm的范围内。在一些实施例中，将接地环1213与环形电极1215分开的长度L4可以在3.5mm和6mm的范围内。在一些实施例中，环形电极1215与接地板1217之间的距离L6可以在2mm和4mm的范围内。在一些实施例中，环形电极1215的直径D1可以在1mm和3mm的范围内。应当理解，包括图12A至图12D所示的突出的环形电极仅是示例性的。本公开的范围设想了其中突出具有不同形状的附加构造，包括具有非线性渐缩的宽度的突出。
尽管本文参考图10至图12讨论的示例性构造已经被论述为单独的构造，但在一些实施例中，可以将不同的构造进行组合，使得与触敏表面耦合的环电极电场导致触控笔性能改善(例如，倾斜精度提高并且倾斜抖动减小)。例如，参考图11A至图11B讨论的构造的子环可以与参考图12A至图12D讨论的锥形突出组合。
图13A示出根据本公开的实施例的环形电极基座1350的示例性横截面图，包括布线1343至1345的简化电路图。例如，环形电极基座1350可以对应于参考上面的图10A至图10B讨论的环形电极基座1050。作为参考，以虚线示出了尖端电极1301、接地环1313、环形电极1315和非导电部分1314和1316的位置。在一些实施例中，环形电极基座1350可以包括第一连接器1331，该第一连接器被配置为电耦合至如上文参考图5A至图5B讨论的尖端电极1301(以虚线示出)。来自尖端电极1301的信号可以经由一条或多条尖端电极布线1343通过环形电极基座。另外，环形电极基座1350可以包括在触控笔尖端远侧并且被配置为电耦合至如上文参考图5A讨论的控制电路504(未示出)的第二连接器1332。在一些实施例中，接地环1313可以包括耦接到一条或多条接地布线1344的接地通孔1341。类似地，环形电极1315可以包括耦接到一条或多条环形电极布线1345的电极通孔1342。虽然这里未示出，但是环形电极基座1350可以包括附加的通孔，例如对应于在与通孔1341和1342相对的一侧上的接地通孔1341和电极通孔1342的通孔。尖端电极布线1343、接地布线1344和环形电极布线1345可以从环形电极基座1350布置到第二连接器1332。从第二连接器，布线上的信号可以被路由到控制电路504。
图13B示出了环形电极基座1350的顶视图。在一些构造中，接地通孔1341和电极通孔1342可能是将接地环1313和环形电极1315分别耦接到布线1344和1345所必需的。由于制造约束，通孔1341和1342可能需要具有最小直径D2以便适当地耦接到布线。另外，通孔1341和1342可能需要与相邻部件分隔至少长度L14才能满足制造约束。如参考至少上面的图10A至图10B讨论的，可以调节接地环1313的长度L3来实现环形电极1315与触敏表面之间的期望的电场耦合(即，电容耦合)。在一些实施例中，接地环1313的长度L3可以小于最小分隔长度L14与通孔直径D2的组合长度。相应地，如图13B所示，接地通孔1341的一部分可以在非导电分隔物1314的区域中延伸到接地环1313的外部。在一些实施例中，与接地环1313相关联的接地通孔1341的一半可以定位在接地环1313上，并且该通孔的另一半可以突出到非导电分隔物区域1314中。
应当指出的是，虽然本文的实施例常常在触控笔的上下文中进行描述，但是这些实施例可以应用于与触敏表面交互的其他输入设备。另外，虽然输入设备常常关于触摸屏进行描述，但是输入设备可以与不包括触摸屏的触敏装置一起使用。最后，应当指出的是，本文所述的实施例的元件可以采用不同的方式进行组合，包括添加或省略本文所示或所描的各种元件。
本公开的一些实施例涉及一种装置，该装置包括：由非导电材料形成的基座；由导电材料形成并环绕所述基座的环形电极；接地环，其由所述导电材料形成并环绕所述基座，并与所述环形电极分隔第一距离；以及由第二导电材料形成并且与所述环形电极分隔第二距离的接地板；其中所述环形电极连接到驱动电路，所述接地环连接到基准电位，并且所述接地板连接到所述基准电位。除了上文公开的一个或多个实施例之外或作为其替代，在一些实施例中，环形电极的至少一部分是具有第一外径的中空圆柱状形状，并且其中接地电极的至少一部分是具有第一外径的中空圆柱状形状。除了上文公开的一个或多个实施例之外或作为其替代，在一些实施例中，环形电极具有大于该环形电极的第一外径的长度。
除了上文公开的一个或多个实施例之外或作为其替代，在一些实施例中，环形电极具有第一长度并且接地环具有小于第一长度的第二长度；除了上文公开的一个或多个实施例之外或作为其替代，在一些实施例中，环形电极与接地环之间的第一距离小于接地环的第一长度。除了上文公开的一个或多个实施例之外或作为其替代，在一些实施例中，第一长度处于3mm和7mm的范围内。除了上文公开的一个或多个实施例之外或作为其替代，在一些实施例中，第一距离处于3.5mm和6mm的范围内。除了上文公开的一个或多个实施例之外或作为其替代，在一些实施例中，第二距离处于2mm和4mm的范围内。除了上文公开的一个或多个实施例之外或作为其替代，在一些实施例中，该装置还包括第一连接器，该第一连接器被配置为将该装置耦接到触控笔设备的尖端电极。除了上文公开的一个或多个实施例之外或作为其替代，在一些实施例中，环形电极被配置为电容耦合至触敏表面，并且环形电极还被配置为电容耦合至接地环。除了上文公开的一个或多个实施例之外或作为其替代，在一些实施例中，该装置还包括耦接到环形电极的一条或多条第一导电迹线、耦接到接地环的一条或多条第二导电迹线，其中第一导电迹线和第二导电迹线被引导穿过基座。除了上文公开的一个或多个实施例之外或作为其替代，在一些实施例中，该装置还包括被配置为将第一导电迹线耦接到环形电极的一个或多个第一通孔，以及被配置为将第二导电迹线耦接到接地环的一个或多个第二通孔。除了上文公开的一个或多个实施例之外或作为其替代，在一些实施例中，一个或多个第二通孔中的至少一个具有圆形形状，其具有大于接地环的长度的第二直径。除了上文公开的一个或多个实施例之外或作为其替代，在一些实例中，基准电位是接地电压。
本公开的一些实施例涉及用于主动式触控笔的电极，其包括：沿电极的长度彼此平行地定位的多个中空圆柱状子环；其中所述子环中的每个在第一方向上与相邻子环分隔相应的分隔距离；并且其中每个子环的相应长度随着在第一方向沿电极长度的每个中空圆柱状子环而增大。除了上文公开的一个或多个实施例之外或作为其替代，在一些实施例中，沿电极长度的每个子环的相应长度按照缩放系数来增大。除了上文公开的一个或多个实施例之外或作为其替代，在一些实例中，缩放系数处于1.5和2.5的范围内。除了上文公开的一个或多个实施例之外或作为其替代，在一些实施例中，在第一方向上相邻的第一子环和第二子环之间的分隔距离等于第一子环的长度。除了上文公开的一个或多个实施例之外或作为其替代，在一些实施例中，每个子环经由一条或多条导电迹线电连接。
除了上文公开的一个或多个实施例之外或作为其替代，在一些实施例中，电极中的每条导电迹线形成在相同的圆柱状轮廓上并且相对于该圆柱状轮廓的径向轴线以不同角度定位。除了上文公开的一个或多个实施例之外或作为替代，在一些实施例中，如果电极在概念上被与该电极的径向轴线正交的平面划分为具有相等轴向长度的第一半部和第二半部，则第一半部具有大于第二半部的表面积的表面积。
本公开的一些实施例涉及用于主动式触控笔的电极，该电极包括：中空圆柱状环形部分；形成冠形的多个突出；其中所述多个突出中的每个起始于所述中空圆柱状环形部分并且从所述中空圆柱状环形部分沿所述电极的长度朝第一端部延伸，并且其中所述多个突出中的每个在所述中空圆柱状环形部分处具有最大宽度，其在所述电极的第一端部处渐缩至最小宽度。除了上文公开的一个或多个实施例之外或作为其替代，在一些实施例中，所述多个突出中的每个具有第一长度；并且所述中空圆柱状环形部分具有小于第一长度的第二长度。除了上文公开的一个或多个实施例之外或作为其替代，在一些实施例中，第一长度与第二长度的比处于2:1和3:1的范围内。除了上文公开的一个或多个实施例之外或作为其替代，在一些实施例中，第一长度处于2.5mm和4.5mm的范围内，并且第二长度处于0.5mm和2.5mm的范围内。
本公开的一些实施例涉及一种输入设备，该输入设备包括：主体，其包括轴部分和尖端部分；在所述输入设备的远侧端部并设置在所述尖端部分中的尖端电极；设置在所述尖端电极远侧的尖端部分中的环形电极装置，其中所述环形电极装置包括：由非导电材料形成的基座；由导电材料形成并环绕所述基座的环形电极；接地环，其由所述导电材料形成并环绕所述基座，并与所述环形电极分隔第一距离；由第二导电材料形成并且与所述环形电极分隔第二距离的接地板；激励电路，其耦接到所述环形电极并且被配置为生成一个或多个激励信号。
虽然参照附图对示例进行了全面的描述，但应注意，各种变化和修改对于本领域内的技术人员而言将变得显而易见。应当理解，此类变化和修改被认为包括在由所附权利要求所限定的各种示例的范围内。

Claims (26)

1.一种装置，包括：
由非导电材料形成的基座；
由导电材料形成并环绕所述基座的环形电极；
接地环，所述接地环由所述导电材料形成并环绕所述基座，并与所述环形电极分隔第一距离；和
接地板，所述接地板由第二导电材料形成并且与所述环形电极分隔第二距离；
其中所述环形电极连接到驱动电路，所述接地环连接到基准电位，并且所述接地板连接到所述基准电位。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述环形电极的至少一部分是具有第一外径的中空圆柱状形状，并且其中所述接地电极的至少一部分是具有第一外径的中空圆柱状形状。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述环形电极具有大于所述环形电极的所述第一外径的长度。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述环形电极具有第一长度，并且所述接地环具有小于所述第一长度的第二长度。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述环形电极与所述接地环之间的所述第一距离小于所述接地环的所述第一长度。
6.根据权利要求4所述的装置，其中所述第一长度处于3mm和7mm的范围内。
7.根据权利要求4所述的装置，其中所述第一距离处于3.5mm和6mm的范围内。
8.根据权利要求4所述的装置，其中所述第二距离处于2mm和4mm的范围内。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置还包括第一连接器，所述第一连接器被配置为将所述装置耦接到触控笔设备的尖端电极。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述环形电极被配置为电容耦合至触敏表面，并且所述环形电极还被配置为电容耦合至所述接地环。
11.根据权利要求1所述的装置，还包括耦接到所述环形电极的一条或多条第一导电迹线、耦接到所述接地环的一条或多条第二导电迹线，其中所述第一导电迹线和所述第二导电迹线被引导穿过所述基座。
12.根据权利要求11所述的装置，还包括被配置为将所述第一导电迹线耦接到所述环形电极的一个或多个第一通孔，以及被配置为将所述第二导电迹线耦接到所述接地环的一个或多个第二通孔。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述一个或多个第二通孔中的至少一个具有圆形形状，具有大于所述接地环的长度的第二直径。
14.根据权利要求1所述的装置，其中所述基准电位是接地电压。
15.一种用于主动式触控笔的电极，包括：
沿所述电极的长度彼此平行地定位的多个中空圆柱状子环；
其中所述子环中的每个子环在第一方向上与相邻子环分隔相应的分隔距离；并且
其中每个子环的相应长度随着在所述第一方向沿所述电极长度的所述中空圆柱状子环中的每个中空圆柱状子环而增大。
16.根据权利要求15所述的电极，其中沿所述电极的所述长度的每个子环的所述相应长度按照缩放系数来增大。
17.根据权利要求16所述的电极，其中所述缩放系数处于1.5和2.5的范围内。
18.根据权利要求15所述的电极，其中在第一方向上相邻的第一子环和第二子环之间的分隔距离等于所述第一子环的长度。
19.根据权利要求15所述的电极，其中所述子环中的每个子环经由一条或多条导电迹线电连接。
20.根据权利要求19所述的电极，其中所述电极中的所述导电迹线中的每条导电迹线形成在相同的圆柱状轮廓上并且相对于所述圆柱状轮廓的径向轴线以不同角度定位。
21.根据权利要求15所述的电极，其中
如果所述电极在概念上被与所述电极的径向轴线正交的平面划分为相等轴向长度的第一半部和第二半部，则所述第一半部具有大于所述第二半部的表面积的表面积。
22.一种用于主动式触控笔的电极，包括：
中空圆柱状环形部分；
形成冠形的多个突出；
其中所述多个突出中的每个突出起始于所述中空圆柱状环形部分并且从所述中空圆柱状环形部分沿所述电极的长度朝第一端部延伸，并且
其中所述多个突出中的每个突出在所述中空圆柱状环形部分处具有最大宽度，并在所述电极的第一端部处渐缩至最小宽度。
23.根据权利要求22所述的电极，其中
所述多个突出中的每个突出具有第一长度；并且
所述中空圆柱状环形部分具有小于所述第一长度的第二长度。
24.根据权利要求23所述的电极，其中
所述第一长度与所述第二长度的比处于2:1和3:1的范围内。
25.根据权利要求23所述的电极，其中
所述第一长度处于2.5mm和4.5mm的范围内，并且
所述第二长度处于0.5mm和2.5mm的范围内。
26.一种输入设备，包括：
主体，所述主体包括轴部分和尖端部分；
尖端电极，所述尖端电极在所述输入设备的远侧端部处并设置在所述尖端部分中；
设置在所述尖端电极远侧的所述尖端部分中的环形电极装置，其中所述环形电极装置包括：
由非导电材料形成的基座；
由导电材料形成并环绕所述基座的环形电极；
接地环，所述接地环由所述导电材料形成并环绕所述基座，
并与所述环形电极分隔第一距离；
由第二导电材料形成并且与所述环形电极分隔第二距离的接地板；
激励电路，所述激励电路耦接到所述环形电极并且被配置为生成一个或多个激励信号。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109947272A (zh) * 2019-03-25 2019-06-28 京东方科技集团股份有限公司 触控笔及驱动方法
TWI687846B (zh) * 2018-08-03 2020-03-11 矽統科技股份有限公司 雙向主動式觸控筆及感測系統
CN113268148A (zh) * 2021-03-15 2021-08-17 荣耀终端有限公司 触控笔及电子设备组件
TWI825670B (zh) * 2022-02-09 2023-12-11 聯詠科技股份有限公司 控制電路、電子裝置以及控制方法

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107390898B (zh) * 2016-03-08 2020-10-30 禾瑞亚科技股份有限公司 提供倾斜角与笔身轴向的触控笔与其控制方法
US9939930B2 (en) 2016-06-09 2018-04-10 Atmel Corporation Active stylus with multiple sensors for receiving signals from a touch sensor
US10254862B2 (en) * 2016-07-19 2019-04-09 Asustek Computer Inc. Stylus and touch control method
KR20180015987A (ko) * 2016-08-04 2018-02-14 삼성전자주식회사 펜과 관련된 정보를 판단하는 터치 감지 장치 및 그 제어 방법과 펜
TWI636383B (zh) * 2016-10-17 2018-09-21 禾瑞亞科技股份有限公司 觸控筆與其筆尖結構
US10572063B2 (en) * 2017-01-09 2020-02-25 Microsoft Technology Licensing, Llc Position, tilt, and twist detection for stylus
KR102303139B1 (ko) * 2017-03-16 2021-09-17 삼성전자주식회사 입력 장치, 전자 시스템 및 그 제어 방법
US10318071B2 (en) * 2017-03-23 2019-06-11 Intel Corporation Method and apparatus for a blob angle orientation recognition in a touch device
TWI653555B (zh) 2017-04-26 2019-03-11 禾瑞亞科技股份有限公司 觸控筆與其電子系統
CN108803900B (zh) * 2017-04-26 2021-11-02 禾瑞亚科技股份有限公司 触控笔与其电子系统
US10534464B2 (en) * 2017-10-03 2020-01-14 Microsoft Technology Licensing, Llc Selective scanning for touch-sensitive display device
KR102468750B1 (ko) 2017-12-29 2022-11-18 엘지디스플레이 주식회사 터치표시장치, 터치시스템, 터치구동회로, 펜 및 펜 센싱 방법
US10754447B2 (en) * 2018-01-10 2020-08-25 Microsoft Technology Licensing, Llc Stylus capsule
KR102134806B1 (ko) * 2018-07-30 2020-07-16 주식회사 시노펙스 기울기 측정 기능을 갖는 스타일러스 펜 및 스타일러스 펜의 각도측정방법
US11126297B2 (en) * 2019-06-10 2021-09-21 Sigmasense, Llc. Electronic pen with ring-back and other functionalities
CN111708445B (zh) * 2019-08-26 2023-08-15 义隆电子股份有限公司 主动式触控笔
EP3789855A1 (en) 2019-09-05 2021-03-10 Microsoft Technology Licensing, LLC Stylus nib design and accuracy improvement
WO2022094802A1 (zh) * 2020-11-04 2022-05-12 深圳市汇顶科技股份有限公司 主动式电容笔及电子终端
KR20230105715A (ko) * 2022-01-03 2023-07-12 삼성디스플레이 주식회사 입력 장치 및 이를 포함하는 전자 장치
JP7293462B1 (ja) * 2022-06-17 2023-06-19 レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド 情報処理システム、情報処理装置、及び制御方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102103446A (zh) * 2010-12-14 2011-06-22 株式会社和冠 位置指示器
CN103688237A (zh) * 2011-06-22 2014-03-26 苹果公司 主动式触控笔
CN203838657U (zh) * 2014-02-12 2014-09-17 昆盈企业股份有限公司 主动式触控笔及其笔头组件

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5483261A (en) 1992-02-14 1996-01-09 Itu Research, Inc. Graphical input controller and method with rear screen image detection
US5880411A (en) 1992-06-08 1999-03-09 Synaptics, Incorporated Object position detector with edge motion feature and gesture recognition
US5488204A (en) 1992-06-08 1996-01-30 Synaptics, Incorporated Paintbrush stylus for capacitive touch sensor pad
US5414227A (en) * 1993-04-29 1995-05-09 International Business Machines Corporation Stylus tilt detection apparatus for communication with a remote digitizing display
JPH07295722A (ja) * 1994-04-25 1995-11-10 Pentel Kk 筆記具兼用信号ペン回路
US5825352A (en) 1996-01-04 1998-10-20 Logitech, Inc. Multiple fingers contact sensing method for emulating mouse buttons and mouse operations on a touch sensor pad
US5835079A (en) 1996-06-13 1998-11-10 International Business Machines Corporation Virtual pointing device for touchscreens
US6310610B1 (en) 1997-12-04 2001-10-30 Nortel Networks Limited Intelligent touch display
US8479122B2 (en) 2004-07-30 2013-07-02 Apple Inc. Gestures for touch sensitive input devices
US7663607B2 (en) 2004-05-06 2010-02-16 Apple Inc. Multipoint touchscreen
KR100595917B1 (ko) 1998-01-26 2006-07-05 웨인 웨스터만 수동 입력 통합 방법 및 장치
US6188391B1 (en) 1998-07-09 2001-02-13 Synaptics, Inc. Two-layer capacitive touchpad and method of making same
JP4542637B2 (ja) 1998-11-25 2010-09-15 セイコーエプソン株式会社 携帯情報機器及び情報記憶媒体
JP3800984B2 (ja) 2001-05-21 2006-07-26 ソニー株式会社 ユーザ入力装置
JP2003173237A (ja) 2001-09-28 2003-06-20 Ricoh Co Ltd 情報入出力システム、プログラム及び記憶媒体
US6690387B2 (en) 2001-12-28 2004-02-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Touch-screen image scrolling system and method
US11275405B2 (en) 2005-03-04 2022-03-15 Apple Inc. Multi-functional hand-held device
WO2011154950A1 (en) * 2010-06-11 2011-12-15 N-Trig Ltd. Object orientation detection with a digitizer
US8638320B2 (en) * 2011-06-22 2014-01-28 Apple Inc. Stylus orientation detection
US9329703B2 (en) 2011-06-22 2016-05-03 Apple Inc. Intelligent stylus
US20140267192A1 (en) * 2011-10-20 2014-09-18 Sharp Kabushiki Kaisha Information inputting pen
US9086745B2 (en) * 2011-10-28 2015-07-21 Atmel Corporation Dynamic reconfiguration of electrodes in an active stylus
JP2013254816A (ja) 2012-06-06 2013-12-19 Wacom Co Ltd コンデンサ
US8773405B1 (en) 2013-01-10 2014-07-08 Cypress Semiconductor Corporation Stylus and related human interface devices with dynamic power control circuits
EP2813918A1 (en) * 2013-06-11 2014-12-17 Anoto AB Electronic pen
US9152254B2 (en) * 2013-11-21 2015-10-06 Atmel Corporation Electrical connection for active-stylus electrode
US9939966B2 (en) * 2014-03-28 2018-04-10 Synaptics Incorporated Low ground mass correction mechanism

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102103446A (zh) * 2010-12-14 2011-06-22 株式会社和冠 位置指示器
CN103688237A (zh) * 2011-06-22 2014-03-26 苹果公司 主动式触控笔
CN203838657U (zh) * 2014-02-12 2014-09-17 昆盈企业股份有限公司 主动式触控笔及其笔头组件

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI687846B (zh) * 2018-08-03 2020-03-11 矽統科技股份有限公司 雙向主動式觸控筆及感測系統
US11392220B2 (en) 2018-08-03 2022-07-19 Silicon Integrated Systems Corp. Bidirectional active stylus and sensing system
CN109947272A (zh) * 2019-03-25 2019-06-28 京东方科技集团股份有限公司 触控笔及驱动方法
CN109947272B (zh) * 2019-03-25 2020-04-14 京东方科技集团股份有限公司 触控笔及驱动方法
CN113268148A (zh) * 2021-03-15 2021-08-17 荣耀终端有限公司 触控笔及电子设备组件
CN113268148B (zh) * 2021-03-15 2022-08-09 荣耀终端有限公司 触控笔及电子设备组件
WO2022193873A1 (zh) * 2021-03-15 2022-09-22 荣耀终端有限公司 触控笔及电子设备组件
TWI825670B (zh) * 2022-02-09 2023-12-11 聯詠科技股份有限公司 控制電路、電子裝置以及控制方法

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WO2017044311A1 (en) 2017-03-16

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