TW201528070A - 不具主動元件的手寫筆及觸控面板 - Google Patents

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Abstract

一種不具主動元件的手寫筆，其包含殼體及設於殼體內的共振電路，例如LC共振電路。共振電路可操作於複數功能模式所分別相應之複數共振頻率之一。

Description

不具主動元件的手寫筆及觸控面板
本發明係有關一種手寫筆，特別是關於一種不具主動元件的手寫筆。
手寫筆（stylus）經常用以輔助觸控螢幕的觸控操作。手寫筆主要有二大類—主動式手寫筆與被動式手寫筆。傳統主動式手寫筆必須使用電池及積體電路（IC），其中積體電路由電池來提供電源。主動式手寫筆發送射頻（RF）信號（或電磁輻射），被觸控螢幕接收以決定特定模式及觸碰位置。藉此，主動式手寫筆通常較重且體積龐大。
另一方面，被動式手寫筆擷取發送自觸控螢幕的射頻信號（或電磁輻射），以擷取所需電源。因此，傳統被動式手寫筆不需要使用電池。所擷取電源則用以提供積體電路（IC）所需電源，該積體電路則控制發送射頻信號至觸控螢幕。
不管是主動式手寫筆或被動式手寫筆，都需要使用主動電子元件，例如積體電路，用以處理並發送信號。然而，積體電路會消耗大量的電源，因而增加相應成本。
因此亟需提出一種新穎的手寫筆及相關觸控面板，以避免電源消耗並降低成本。
鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種不具主動元件的手寫筆，使得手寫筆的架構得以簡化，因而大量降低成本及電源消耗。
根據本發明實施例，不具主動元件的手寫筆包含殼體及設於殼體內的共振電路。共振電路可操作於複數功能模式所分別相應之複數共振頻率之一。可與該手寫筆共同運作的觸控面板包含複數導電通道、傳送（Tx）暨接收（Rx）單元、類比前置（AFE）單元及調變器。傳送暨接收單元依序傳送Tx信號至該些導電通道，並依序從該些導電通道接收Rx信號。類比前置單元將所接收的Rx信號轉換為數位信號。調變器擷取數位信號的振幅及相位。Tx信號以跳頻方式傳送複數功能模式所分別相應之複數共振頻率至該些導電通道。
第一A圖顯示之電路10設於本發明實施例之不具主動元件（例如積體電路）之手寫筆100的內部，第一B圖顯示手寫筆100的示意圖。在本實施例中，共振電路10（例如電感-電容（LC）共振電路）設於手寫筆100的殼體11內。共振電路10具共振頻率，其值在本實施例中為可變的。當處於共振頻率時，共振電路10可吸收電磁輻射並產生該共振頻率的信號，其可以電磁輻射方式發射。
本實施例的共振電路10包含併聯的基本電感L1 與基本（或第一）電容C1 。基本電感L1 與基本電容C1 定義基本共振頻率fb (=1/)，其係根據L1 與C1 的值而決定的。
共振電路10還可包含可變電容C2 ，其併聯於基本電感L1 及基本電容C1 。併聯之L1 /C1 /C2 定義（第一）共振頻率f1 (=1/)，其係根據L1 與（C1 +C2 ）的值而決定的。雖然第一A圖中的基本電容C1 與可變電容C2 係分別顯示，然而於實務上，基本電容C1 與可變電容C2 也可使用單一電容來實施。
在本實施例中，可變電容C2 的值遠小於基本電容C1 的值。因此，併聯的L1 /C1 /C2 可用以偵測筆尖壓力，其中可變（第二）電容C2 的值會根據筆尖12（第一B圖）的壓力而改變。藉由手寫筆所發射信號的相位可決定出筆尖壓力的量。
共振電路10還可包含具固定值的其他電容（例如第一A圖所示的C3 與C4 ），用以提供其他功能模式。第一A圖例示了二功能模式，然而手寫筆還可設有更多的功能模式。如第一A圖所例示，共振電路10包含（第三）電容C3 ，其藉由（第一）開關SW3 而與L1 /C1 /C2 併聯。按鈕13（設於手寫筆100上）相關於擦拭模式，當按鈕13被壓下而使得開關SW3 閉合，則併聯的L1 /C1 /C2 /C3 定義（第二）共振頻率f2 (=1/)，其係根據L1 與（C1 +C2 +C3 ）的值而決定的。
類似的情形，如第一A圖所例示，共振電路10包含（第四）電容C4 ，其藉由（第二）開關SW4 而與L1 /C1 /C2 併聯。按鈕14（設於手寫筆100上）相關於右鍵模式，當按鈕14被壓下而使得開關SW4 閉合，則併聯的L1 /C1 /C2 /C4 定義（第三）共振頻率f3 (=1/)，其係根據L1 與（C1 +C2 +C4 ）的值而決定的。
第二圖顯示本發明實施例之手寫筆100與觸控面板200共同運作的示意圖。其中，觸控面板200包含複數導電通道（或迴路）21，如圖示的X1、X2、X3、X4等。於運作時，傳送（Tx）暨接收（Rx）單元22傳送Tx信號至導電通道21，接著從同一導電通道21接收Rx信號。Tx信號的傳送與Rx信號的接收係根據導電通道21的順序（或特定順序）而依序執行的。類比前置（AFE）單元23將所接收的Rx信號轉換為數位信號，再藉由調變器24以擷取Rx數位信號的振幅及相位。所擷取的振幅可藉由中央處理單元（CPU）25的處理以決定手寫筆100的觸碰位置，而所擷取的相位可藉由中央處理單元（CPU）25的處理以決定手寫筆100筆尖壓力。
如前所述，本實施例的共振電路10具有多種可能的共振頻率，例如f1 、f2 、f3 。因此，本實施例的觸控面板200可先傳送頻率f1 的Tx信號至所有導電通道21，接著再傳送頻率f2 的Tx信號至所有導電通道21，最後再傳送頻率f3 的Tx信號至所有導電通道21。換句話說，本實施例的Tx信號係以跳頻方式來傳送的。第三圖例示以f1 至f3 的順序（或其他特定順序）來傳送Txn（n=1至N）信號至導電通道X1~XN的時序圖。
根據上述實施例，由於共振電路10僅吸收特定共振頻率的電磁輻射（或Tx信號），因而得以藉此偵測到相應的功能模式。對於每一偵測到的功能模式，手寫筆100的觸碰位置則可根據所接收的Rx信號之擷取振幅來決定。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。
10‧‧‧共振電路
100‧‧‧手寫筆
11‧‧‧殼體
12‧‧‧筆尖
13‧‧‧按鈕
14‧‧‧按鈕
200‧‧‧觸控面板
21‧‧‧導電通道
22‧‧‧傳送暨接收單元
23‧‧‧類比前置單元
24‧‧‧調變器
25‧‧‧中央處理單元
L1‧‧‧基本電感
C1‧‧‧基本電容
C2‧‧‧可變（第二）電容
C3‧‧‧第三電容
C4‧‧‧第四電容
SW3‧‧‧第一開關
SW4‧‧‧第二開關
第一A圖顯示之電路設於本發明實施例之不具主動元件之手寫筆的內部。 第一B圖顯示第一A圖之手寫筆的示意圖。 第二圖顯示本發明實施例之手寫筆與觸控面板共同運作的示意圖。 第三圖例示傳送Tx信號的時序圖。
10‧‧‧共振電路
L1‧‧‧基本電感
C1‧‧‧基本電容
C2‧‧‧可變(第二)電容
C3‧‧‧第三電容
C4‧‧‧第四電容
SW3‧‧‧第一開關
SW4‧‧‧第二開關

Claims (11)

  1. 一種不具主動元件的手寫筆，該手寫筆包含：        一殼體；及        一共振電路，設於該殼體內，該共振電路可操作於複數功能模式所分別相應之複數共振頻率之一。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述不具主動元件的手寫筆，其中該複數功能模式包含筆壓偵測模式、擦拭模式及右鍵模式。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述不具主動元件的手寫筆，其中操作於相應功能模式之該共振電路自觸控面板吸收一傳送（Tx）信號，再發射一接收（Rx）信號至該觸控面板，藉此該觸控面板根據該Rx信號以偵測該手寫筆相應的功能模式。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述不具主動元件的手寫筆，其中該共振電路包含一電感-電容（LC）共振電路。
  5. 根據申請專利範圍第4項所述不具主動元件的手寫筆，其中該LC共振電路包含：        一基本電感；        一第一電容；及        一可變第二電容，其電容值根據一筆尖的壓力而改變，該可變第二電容的電容值遠小於該第一電容的電容值；        其中該基本電感、該第一電容及該可變第二電容係為併聯以形成第一共振頻率，其係根據該基本電感之電感值與該第一電容、該可變第二電容之電容值總和所決定的。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述不具主動元件的手寫筆，其中該LC共振電路產生並發射一信號，其相位可被偵測以決定該筆尖的壓力。
  7. 根據申請專利範圍第5項所述不具主動元件的手寫筆，更包含：        一第三電容；及        一第一開關，串聯於該第三電容；        其中該串聯之第三電容及該第一開關併聯於該基本電感、該第一電容及該可變第二電容，當該第一開關為閉合時，形成一第二共振頻率，其係根據該基本電感之電感值與該第一電容、該可變第二電容、該第三電容之電容值總和所決定的。
  8. 根據申請專利範圍第7項所述不具主動元件的手寫筆，更包含：        一第四電容；及        一第二開關，串聯於該第四電容；        其中該串聯之第四電容及該第二開關併聯於該基本電感、該第一電容及該可變第二電容，當該第二開關為閉合時，形成一第三共振頻率，其係根據該基本電感之電感值與該第一電容、該可變第二電容、該第四電容之電容值總和所決定的。
  9. 一種觸控面板，可與不具主動元件的手寫筆共同運作，該觸控面板包含：        複數導電通道；        一傳送（Tx）暨接收（Rx）單元，用以依序傳送Tx信號至該些導電通道，並依序從該些導電通道接收Rx信號；        一類比前置（AFE）單元，用以將所接收的該Rx信號轉換為數位信號；及        一調變器，用以擷取該數位信號的振幅及相位； 其中該Tx信號以跳頻方式傳送複數功能模式所分別相應之複數共振頻率至該些導電通道。
  10. 根據申請專利範圍第9項所述之觸控面板，更包含：        一中央處理單元，用以處理該數位信號的振幅以決定該手寫筆的觸碰位置，並處理該數位信號的振相位以決定該手寫筆的筆尖壓力。
  11. 根據申請專利範圍第9項所述之觸控面板，其中該複數功能模式包含筆壓偵測模式、擦拭模式及右鍵模式。
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