TWI637292B - 靜電方式觸控筆 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於，於作為電源而具備有輕量且小型的電池或者是電容器的靜電方式觸控筆中，係能夠在觸控板處正確且安定地取得指示位置及筆壓等的資訊。
本發明之解決手段為，一種靜電方式觸控筆，其係藉由與觸控板之容量結合來輸入指示位置。本發明之靜電方式觸控筆係具備有：訊號產生電路，係產生與從設置於位置指示部之電極送訊的訊號之頻率相同頻率的訊號、變壓器，係為用以將藉由此訊號產生電路所產生的訊號昇壓之將一次線圈與二次線圈捲繞於磁性體而成者、類比開關，係用以將此變壓器之二次線圈的其中一端與前述電極之連接控制成ON狀態或者OFF狀態、電源抽出電路，係將藉由在前述變壓器之二次線圈所感應的電動勢所供給至前述類比開關之電源抽出、以及電容器，係為了連接於前述變壓器之二次線圈的另外一端來使該另外一端交流性地成為固定電位而插入。

Description

靜電方式觸控筆
本發明係關於藉由靜電方式來檢測觸控板(位置檢測裝置)上的指示位置之位置指示器(靜電方式觸控筆)的改良者。
在此申請案之前，本申請人，係於專利文獻1(日本特開2007-164356號公報)中，針對在位置指示部設置線圈來藉由與觸控板之電磁感應而取得座標位置的位置指示器進行提案。此外，本申請人，係於上述專利文獻1(以下，稱為前申請案)中，亦針對在位置指示部設置電極(於專利文獻1中係導體芯)來藉由與觸控板之靜電結合而取得指示位置的位置指示器進行揭示。
且，於前申請案之位置指示器中，係構成為：藉由將在位置指示器內部所檢測的筆壓轉換成數位資訊，並且將送訊訊號進行ASK(Amplitude Shift Keying)調變，而將數位資訊之筆壓資訊進行送訊。因而，若依據前申請案，則可提供能夠不受到雜訊等之外界的影響而安定 地檢測筆壓而進行送訊的位置指示器。
於前申請案中，係進一步針對能夠藉由使用電雙層電容器作為電源並且有效率地使用該電源而以一次的充電進行長時間使用之位置指示器進行提案。
又，使用有靜電方式之其他的位置指示器，係被揭示於專利文獻2(日本特開平07-295722號公報)、或專利文獻3(日本特開平06-250772號公報)等。
使用有上述之此等的靜電方式之位置指示器，係具有能夠將檢測此之設置於觸控板的感測器與觸控面板作兼用的特徵。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2007-164356號公報
[專利文獻2]日本特開平07-295722號公報
[專利文獻3]日本特開平06-250772號公報
以靜電方式所致之位置檢測，雖可如上述一般地將感測器與觸控面板作兼用，但存在有相較於電磁感應方式而較容易受到雜訊之影響的問題。為了減輕此雜訊的問題，將靜電方式的位置指示器所輸出之送訊電壓提高 的方式係成為有效的手段。
又，為了藉由筆壓等的資訊來調變送訊訊號，係必須對如前述一般之高電壓的訊號進行控制，因此，位置指示器，係必須設置高電壓的電源。
於此種的位置指示器中係為了使操作性良好，而使作為電源而搭載的電池或者電容器的容量或電壓成為受到限制者。但，為了如前述一般地提高送訊電壓，係必須設置DCDC轉換器等來將電源電壓昇壓，位置指示器，係消耗電力增加，而存在有會使能夠藉由1次的充電而動作的時間變短的問題。
本發明，係對於前述之問題而揭示解決方案者，其目的為提供一種靜電方式觸控筆，其係構成為：於作為電源而具備有輕量且小型的電池或者電容器的靜電方式觸控筆中，能夠將比前述電源之電壓更大的振幅之訊號進行送訊並且能夠因應於筆壓等的資訊來將前述送訊訊號進行調變，而能夠在觸控板處正確且安定地取得指示位置及筆壓等的資訊。
本發明，係目的為進一步提供一種靜電方式觸控筆，其係於作為電源而具備有輕量且小型的電池或者電容器的靜電方式觸控筆中，藉由設為低消耗電力，而無須頻繁地進行充電或電池更換。
於本發明中，係為了達成前述目的，關於藉 由與觸控板之容量結合而輸入指示位置的靜電方式觸控筆係具有如以下一般的構造。
本發明之靜電方式觸控筆，係具備有：電極，係設置於位置指示部、訊號產生電路，係產生與從前述電極送訊的訊號之頻率相同頻率的訊號、變壓器，係用以將藉由前述訊號產生電路所產生的訊號昇壓之將一次線圈與二次線圈捲繞於磁性體而成者、類比開關，係用以將前述變壓器之二次線圈的其中一端與前述電極之連接控制成ON狀態或者OFF狀態、電源抽出電路，係將藉由在前述變壓器之二次線圈所感應的電動勢所供給至前述類比開關之電源抽出、以及電容器，係為了連接於前述變壓器之二次線圈的另外一端來使該另外一端交流性地成為固定電位而插入。
又，藉由因應於以二進位碼所表示的資訊來控制前述類比開關而將前述資訊以ASK調變進行送訊。
又，於以前述二進位碼所表示的資訊中係包含筆壓資訊。
又，前述訊號產生電路，係藉由將前述變壓器之一次線圈作為其構成要素的LC振盪電路所構成。
若依據本發明，則由於構成為：藉由將從訊號產生電路所產生的交流訊號之振幅藉由變壓器而昇壓，並且將昇壓後的訊號經由類比開關而供給至設置於位置指 示部的電極，且將電容器連接於變壓器之二次線圈的另外一端而交流性地成為固定電位，進而，從該二次線圈的其中一端抽出電源而作為類比開關的電源來進行供給，因此能夠不降低二次線圈側的訊號之振幅地將在電極之連接控制成ON狀態或者OFF狀態，故可在觸控板處安定地取得指示位置。
又，若依據本發明，則由於藉由ASK調變將筆壓等的資訊以數位進行送訊，因此不易受到雜訊的影響，而能夠在觸控板處正確地取得筆壓等的資訊。
又，若依據本發明，則由於可無須將電源電壓昇壓地而控制大振幅的訊號，因此可減少消耗電力，而即使為以輕量且小型的電池或者電容器所致的電源亦可進行長時間的動作。
進而，若依據本發明，則由於作為訊號產生電路係藉由將變壓器之一次線圈作為其構成要素的LC振盪電路所構成，因此可進行消耗電力為少的訊號產生，而即使為以輕量且小型的電池或者電容器所致的電源亦可進行長時間的動作。
11‧‧‧筆芯
12‧‧‧可變容量電容器
13‧‧‧電極
14‧‧‧連接線
15‧‧‧電池
16‧‧‧振盪電路
17‧‧‧類比開關
18‧‧‧二極體
19、21‧‧‧電容器
20‧‧‧變壓器
22‧‧‧微處理器
23‧‧‧屏蔽電極
[第1圖]係將本發明所致之靜電方式觸控筆的實施形態之內部結構例作展示的圖。
[第2圖]係將本發明所致之靜電方式觸控筆的實施形 態之電路構造例作展示的圖。
[第3圖]係為了對於本發明之靜電方式觸控筆的實施形態之重要部分作說明所使用的圖。
[第4圖]係為了對於本發明之靜電方式觸控筆的實施形態之動作作說明所使用的圖。
以下，一邊參照圖面，一邊對於本發明之靜電方式觸控筆的實施形態作說明。第1圖，係將本發明之靜電方式觸控筆的實施形態之內部結構作展示的圖。第2圖，係本發明之靜電方式觸控筆的實施形態之電路構造圖的一例。針對第1圖與第2圖，相同構成要素係以相同符號來表示。
10係將構成第2圖之電路的電路元件或IC等作配置的印刷基板，11係筆芯，12係容量會因應於筆壓而產生變化的可變容量電容器、13係被設置於筆芯11之內部的電極，14係被配置於印刷基板10之電路與電極13間的連接線。
作為可變容量電容器12，例如，係可使用於日本特開2011-186803號公報所揭示之靜電容量會因應於被施加於芯體(筆芯)的筆壓而產生變化的可變容量電容器。於此說明書中，針對此可變容量電容器的構造，係省略其之說明。
筆芯11，係在將筆壓傳達至可變容量電容器 12的狀態下被物理性結合，並且在該結合部電極13係與連接線14電連接。亦即，被施加於筆芯11的壓力，係被傳達至可變容量電容器12，並且送訊訊號係經由連接線14而從電極13被送訊。
15係電池，16係振盪電路，17係類比開關，18係二極體，19係電容器，20係變壓器。類比開關17，係以例如FET(Field Effect Transistor)等之半導體裝置所構成。於變壓器20，係設置一次線圈L1與二次線圈L2，一次線圈L1，係構成共振電路並且被包含於振盪電路16中。
23係中空圓筒形狀之屏蔽電極，且以圍繞筆芯11之除了電極13之前端部的外周之方式被配置，屏蔽電極23，係被連接於第2圖之電路中的固定電位，例如電池15的負端。
若將電池15的電壓設為例如1.5V，則藉由振盪電路16所產生的訊號，係作為一次線圈L1的兩端電壓而僅能得到最高為電池電壓的2倍，亦即3V左右之振幅。藉由將一次線圈L1與二次線圈L2的捲數比設為例如1比3，於二次線圈L2的兩端係作為一次線圈L1之電壓的3倍而可產生9V之振幅的訊號。
二次線圈L2的其中一端，係透過類比開關17而連接於電極13並且連接於二極體18的陽極側，而從在二次線圈L2的其中一端所產生之電壓抽出電源而儲存於電容器21。電容器21，係被連接於類比開關17之正側的 電源端子VCC，藉由此，而將電源供給於類比開關17。
僅靠上述之構造時，二極體18係僅能在二次線圈L2所產生的交流電壓之正的一半循環通過，因此僅能抽出4.5V的電源。因此，於此實施形態中，係將電容器19插入於二次線圈L2的另外一端與類比開關17的負側電源端子VSS之間，並且將類比開關17的負側電源端子VSS連接於基準電位端GND(電池15的負端)。藉由此，於穩定狀態時，相對於二次線圈L2之振幅9V，電容器19係被充電至約4.5V。因此，在二次線圈L2的其中一端所產生的電壓，係由於在峰值到達9V，因此於電容器21係被抽出約9V的電源。
第3圖，係將從此實施形態的振盪電路16起動開始起直到電容器19的電壓成為穩定狀態為止之於第2圖中之a點、b點、c點之電壓變化的樣子作展示的圖。
22係為依據特定的程式來進行動作的微處理器。微處理器22，係如後述一般地，藉由根據特定的程式而使端子P2成為高準位輸出狀態或者輸入狀態而使可變容量電容器12進行充放電，並將被施加於筆芯11的筆壓值作為數位值而求出。
在變壓器20之二次線圈L2的其中一端(a)所產生的交流訊號，係藉由類比開關17而被ASK調變，該輸出訊號(d)，係經由連接線14而被供給至電極13。
第4圖，係為對於本實施樣態的動作作展示的圖，且將於第2圖中之e點、f點、d點之訊號的變化 之樣子作展示。微處理器22，係以維持一定期間高準位的方式來控制端子P1(e點)(參照第4圖之e點的訊號)。藉由此，從電極13係一定期間連續地將訊號進行放射(參照第4圖之d點的訊號及連續送訊期間)。
於此連續送訊期間中，微處理器22，係對端子P2進行控制而求取出被施加於可變容量電容器12的筆壓。亦即，微處理器22，係藉由使端子P2成為高準位輸出狀態而將可變容量電容器12進行充電。接著，將端子P2切換成輸入狀態。此時，由於被儲存於可變容量電容器12的電荷，係藉由與此並聯連接的電阻而被放電，因此可變容量電容器12的電壓(參照第4圖之f點的訊號)，係會緩緩降低。求出從將端子P2切換成輸入狀態後起直到f點的電壓降低至臨界值以下為止的時間Tp(參照第4圖)。該時間Tp係相當於所求出的筆壓者，於此實施形態中，微處理器22，係將此筆壓作為10位元之值而求出。
若結束此連續送訊期間，則微處理器22，係藉由在特定的週期Td(參照第4圖之e點的訊號)將端子P1控制成高或者低準位而進行ASK調變。此時於最初的週期中係必定設為高準位(參照第4圖之開始訊號)。此係為了成為能夠在觸控板側正確地判定之後的資料送出時機之故。
微處理器22，係繼此開始訊號後，將藉由前述之動作所求得的10位元之筆壓資料依序進行送訊。亦即，微處理器22，係當送訊資料為0時，將端子P1控制 為低準位，當送訊資料為1時，將端子P1控制為高準位(參照第4圖之筆壓資料送訊期間)。在圖4中，係針對進行送訊之筆壓為「1010111010」的情況作展示。
於本實施形態中係重複進行第4圖的動作。
[實施形態之變形例]
於上述之實施形態中，雖展示將變壓器20的捲數比作為1比3而於2次側產生9V之振幅的訊號之例子，但亦可使變壓器20的捲數比降低而進一步產生高電壓之振幅，或使捲數比更稍微上昇。
於上述之實施形態中，雖使用了1.5V的電池作為電源，但亦可作為其他的電壓之電池，或使用能夠充電的2次電池。又，亦可使用電雙層電容器作為電源。
於上述之實施形態中，雖將電池的電壓直接作為電路的電源使用，但亦可藉由轉換成其他的電壓，而使電壓安定化而使用。
於上述之實施形態中，雖藉由將變壓器20之二次線圈的其中一端連接於二極體18之陽極側而作為正方向的電源來抽出，但亦可構成為：改變二極體的方向而作為負方向的電源來抽出而供給至類比開關17之負側電源端子。
於上述之實施形態中，雖僅將藉由ASK調變進行送訊的資訊設為筆壓，但亦可將其以外的資訊，例如開關資訊或筆固有的ID碼等進行送訊。

Claims (3)

  1. 一種靜電方式觸控筆，其係藉由與觸控板之容量結合來輸入指示位置，其特徵為，設置有：電極，係設置於位置指示部、訊號產生電路，係產生與從前述電極送訊的訊號之頻率相同頻率的訊號、變壓器，係為用以將藉由前述訊號產生電路所產生的訊號昇壓之將一次線圈與二次線圈捲繞於磁性體而成者、類比開關，係用以將前述變壓器之二次線圈的其中一端與前述電極間之連接控制成ON狀態或者OFF狀態、電源抽出電路，係將藉由在前述變壓器之二次線圈所感應的電動勢所供給至前述類比開關之電源抽出、以及電容器，係為了連接於前述變壓器之二次線圈的另外一端來使該另外一端交流性地成為固定電位而插入，藉由因應於以二進位碼所表示的資訊來將前述類比開關控制成ON或OFF狀態，而將前述資訊以ASK(Amplitude Shift Keying)調變進行送訊。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之靜電方式觸控筆，其中，前述以二進位碼所表示的資訊係包含筆壓資訊。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之靜電方式觸控筆，其中，前述訊號產生電路，係藉由以前述變壓器之一次線圈作為其構成要素的LC振盪電路所構成。
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