TWM465617U

TWM465617U - 觸控輸入系統

Info

Publication number: TWM465617U
Application number: TW102211445U
Authority: TW
Inventors: Chung-Fuu Mao; Chia-Jui Yeh; Cheng-Peng Kuan
Original assignee: Waltop Int Corp
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2013-11-11
Also published as: CN203502948U; US20140375599A1

Description

觸控輸入系統

本創作係關於一種觸控輸入系統，尤指一種可同時偵測觸碰位置及壓力的觸控輸入系統。

觸控技術依感應原理可分為電阻式(Resistive)、電容式(Capacitive)、音波式(Surface Acoustic Wave)及光學式(Optics)等，隨著使用的便利性及多點觸控的需求，使用手指輸入的電容式觸控技術已成為目前電子產品的觸控解決方案之主流。

電容式觸控面板是利用在基板的表面鍍上一層透明的金屬電極圖案，此基板的材質不限定是硬性或軟質的。當手指接近或觸碰此觸控面板時，手指因為屬導體且帶有靜電，因此手指會與金屬電極圖案會形成一耦合電容，此時觸控面板在觸碰點上的電極的靜電電容量就會發生變化，進而使得該電極的電壓或電流發生改善。再經由比較相鄰電極的電壓差異，觸控點的位置就可被計算出來。

然而，使用手指輸入雖然方便，但如要在觸控螢幕上描繪出不同粗細的線條，或是針對精細位置之間的觸碰辨識，透過手指顯然難以達上述要求。因此，為了增加觸控的精準度，而有採用觸控筆的方案被提出。然而，現有的常見的電容式觸控筆其原理大多是在金屬筆管前緣設置一導電塑膠或導電橡膠材質的筆尖，其雖然可比使用手指輸入達到較精準的觸控，但電容式觸控筆卻無法根據下筆力道的大小而於螢幕上呈現對應的線條粗細，仍有使用上的缺憾。

有鑑於此，本創作之目的在於提供一種觸控輸入系統，其可透過一具有導體筆尖的電磁筆於一繞有導電線圈的觸控面板進行觸控輸入，則可達到觸控的高精準度以及可隨下筆力道大小而呈現對應的線條粗細。

為達成上述目的，本創作提供之觸控輸入系統包含一觸控面板、一導電線圈、及一電磁筆。該觸控面板具有一感應區域以及一邊緣區域。該導電線圈設置於該觸控面板上，該導電線圈具有由一導體線所繞成的複數匝線路，該複數匝線路位於該邊緣區域且環繞於該感應區域。該電磁筆用於傳送一電磁訊號至該導電線圈，以進行觸控壓力的感測，其中該電磁筆，此電磁筆包含一筆尖，該筆尖用於接觸該感應區域以進行位置感測，且該筆尖為導體。同時，該電磁筆具有複數個按鍵及筆尖的壓力感應結構，因此可隨著使用者對電磁筆書寫力道而改變內部電路的振盪頻率。在其他實施例中，該導電線圈可設置於該觸控面板之該感應區域下方。

在一較佳實施例中，該觸控面板包含一電容式觸控面板。此外，該導體線係由透明導電材質製成，或者係由銅、銀、金、或鋁製成。

在一較佳實施例中，該複數匝線路介於3匝至10匝之間。在此實施例中，該複數匝線路之間的間距相等。在其他實施例中，該複數匝線路之間的間距沿著遠離該感應區域方向逐漸變大，或者逐漸縮小。

在一較佳實施例中，該觸控輸入系統進一步包含一微控制器。該微控制器電性連接於該導電線圈，該微控制器控制該導電線圈傳送一電磁能量至該電磁筆，且該微控制器切換該導電線圈以接收該電磁筆發射之該電磁訊號，其中該電磁筆係為一無電池電磁筆。

相較於習知技術，本創作採用具有導體筆尖的電磁筆來與電容式觸控面板接觸，以達到觸控的高精準度。另外，透過繞在觸控面板上的導電線圈來接收所搭配的該電磁筆的電磁訊號，經由計算該電磁訊號的頻率，便可視為筆尖的壓感階度，精確地達到偵測下筆力道大小的目的。

為讓本創作之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，下文將舉出實施例來加以說明，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

100‧‧‧觸控輸入系統

120‧‧‧觸控面板

122‧‧‧感應區域

124‧‧‧邊緣區域

140‧‧‧導電線圈

142‧‧‧導體線

160‧‧‧電磁筆

162‧‧‧筆尖

180‧‧‧微控制器

200‧‧‧主機

210‧‧‧位置訊號產生單元

230‧‧‧主處理器

300‧‧‧觸控輸入系統

d1、d2、d3‧‧‧間距

第1圖繪示本創作之第一較佳實施例之觸控輸入系統之示意方塊圖。

第2A圖繪示本創作之一實施例之導電線圈示意圖。

第2B圖繪示本創作之一實施例之導電線圈示意圖。

第2C圖繪示本創作之一實施例之導電線圈示意圖。

第3圖繪示本創作之第一較佳實施例之另一實施態樣之示意方塊圖。

第4圖繪示本創作之第一較佳實施例之再另一實施態樣之示意方塊圖。

第5圖繪示本創作之第一較佳實施例之再另一實施態樣之示意方塊圖。

第6圖繪示本創作之第二較佳實施例之觸控輸入系統之示意方塊圖。

第7圖繪示本創作之第二較佳實施例之另一實施態樣之示意方塊圖。

本創作之數個較佳實施例藉由所附圖式與下面之說明作詳細描述，在不同的圖式中，相同的元件符號表示相同或相似的元件。

請參照第1圖，第1圖繪示本創作之第一較佳實施例之觸控輸入系統之示意方塊圖，為了清楚說明，本實施例之觸控輸入系統100係以虛線表示。該觸控輸入系統100包含一觸控面板120、一導電線圈140、一電磁筆160。該觸控面板120具有一感應區域122以及一邊緣區域124。在此較佳實施例中，該觸控面板120係為一電容式觸控面板，且該感應區域122上鍍有透明的金屬電極圖案(圖未示)，其材質較佳為氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、或奈米碳管(Carbon Nanotube)。

如第1圖所示，該導電線圈140設置於該觸控面板120上，該導電線圈140具有由一導體線142所繞成的複數匝線路，該複數匝線路位於該邊緣區域124且環繞於該感應區域122。較佳地，該導體線142係由透明導電材質製成。在此實施例中，該透明導電材質包含氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、或奈米碳管(Carbon Nanotube)。值得一提的是，該導體線142可於上述電容式觸控面板的製作流程中與金屬電極圖案一同形成，無須額外製作流程以減少成本。據此，該導體線142與金屬電極圖案的材質相同，且位於同樣基板上。考量到導電線圈140的內阻，本創作之導體線142亦可由不同於金屬電極圖案的材質所構成。舉例而言，該導體線142係以銅、銀、金、鋁等金屬製成。

以下將詳細說明該導電線圈140的具體結構，請參照第2A圖至第2C圖，第2A圖至第2C圖分別繪示本創作之一實施例之導電線圈140示意圖。該導電線圈140的該複數匝線路較佳介於3匝至10匝之間。在這些實施例中，該導體線142係環繞4匝，然而本創作並不限導體線142的匝數。

如第2A圖所示，在該第一實施例中，該導體線142的複數匝線路之間的間距相等，即間距d1=間距d2=間距d3。如第2B圖所示，在該第二實施例中，該導體線142的該複數匝線路之間的間距沿著遠離該感應區域122(如第1圖所示)方向逐漸變大，即間距d1<間距d2<間距d3。如第2C圖所示，在該第三實施例中，該導體線142的該複數匝線路之間的間距沿著遠離該感應區域122(如第1圖所示)方向逐漸變小，即間距d1>間距d2>間距d3。上述該複數匝線路的間距可根據感應區域122的大小、形狀等而做適當的安排，用以使得導體線142所產生的電磁能量可均勻分佈在該感應區域122。

在其他實施例中，該導電線圈140還可設置於該觸控面板120之該感應區域122下方，即該導體線142可鍍於金屬電極圖案所在基板上的另一側，或是額外提供一玻璃基板(圖未示)，該玻璃基板設置於該基板下方，而該導體線142鍍於該玻璃基板上。

請再參照第1圖，該電磁筆160包含一筆尖162，該筆尖162用於接觸該感應區域122以進行位置感測，且該筆尖162為導體，該導體較佳可為金屬、導電塑膠、或導電橡膠等材質。該電磁筆160的筆尖162可用來與上述電容式觸控面板接觸，以達到觸控的高精準度。進一步來說，該電磁筆160的導體筆尖162與該感應區域122上的該透明導電材質形成耦合電容，使得感應區域122四周電流產生變化，再藉著外部的位置訊號產生單元210計算出該接觸點的水平座標與垂直座標(X,Y)，再傳送至外部主機(host)200(例如電腦)。另一方面，該電磁筆160可傳送一電磁訊號(圖未示)至該導電線圈140，以進行觸控壓力的感測。

具體而言，該電磁筆160可為一具電池之電磁筆(或稱有源電磁筆)或為一無電池電磁筆(或稱無源電磁筆)。在此實施例以無電池電磁筆做說明。如第1圖所示，本實施例提供一微控制器180電性連接於該導電線圈140，該微控制器控制該導電線圈140傳送一電磁能量(圖未示)至該電磁筆160，當該電磁筆160內之線圈(圖未示)接收該電磁能量後，則可發出對應的該電磁訊號。接著，該微控制器180切換該導電線圈180以接收該電磁筆160發射之該電磁訊號。而微控制器180則根據該電磁訊號計算出電磁筆160於該觸控面板120的壓力，進而可產生一壓感訊號P至該主機200。其中該壓感訊號P代表筆尖所受的壓力階度值。此外，該電磁筆160上可設有額外的複數個按鍵或開關(圖未示)可供使用者切換，該電磁筆160可根據該開關的不同狀態而發出對應的該電磁訊號，進而該微控制器180可計算相應的一開關訊號S，其中開關訊號S代表電磁筆160上的開關狀態值。該開關訊號S可為觸控輸入增加額外的功能，例如擦拭器等。

值得一提的是，該位置訊號產生單元210與該微控制器180與主機200之間的資料介面可為USB、I² C、UART、SPI、Bluetooth、RF等，然而本創作並不限於此。

請參照第3圖，第3圖繪示本創作之第一較佳實施例之另一實施態樣之示意方塊圖，與上述不同的是，該位置訊號產生單元210計算出之水平座標與垂直座標(X,Y)係傳送至該微控制器180，然後再透過該微控制器180將水平座標與垂直座標(X,Y)與計算出的壓感訊號P及開關訊號S傳送至該主機200。類似地，該微控制器180與主機200之間的資料介面可為USB、I² C、UART、SPI、Bluetooth、RF等，然而本創作並不限於此。

請參照第4圖，第4圖繪示本創作之第一較佳實施例之再另一實施態樣之示意方塊圖，與上述不同的是，該微控制器180計算出之壓感訊號P及開關訊號S係傳送至該位置訊號產生單元210，然後再透過該位置訊號產生單元210將水平座標與垂直座標(X,Y)與計算出的壓感訊號P及開關訊號S傳送至該主機200。類似地，該位置訊號產生單元210與主機200之間的資料介面可為USB、I² C、UART、SPI、Bluetooth、RF等，然而本創作並不限於此。

請參照第5圖，第5圖繪示本創作之第一較佳實施例之再另一實施態樣之示意方塊圖，與上述不同的是，本實施例之微控制器180電性連接於該觸控面板120，該微控制器180具有計算該接觸點的水平座標與垂直座標(X,Y)的功能，且也同時具有計算壓感訊號P及開關訊號S的功能，而可將水平座標與垂直座標(X,Y)與計算出的壓感訊號P及開關訊號S由微控制器180傳送至該主機200。類似地，該微控制器180與主機200之間的資料介面可為USB、I² C、UART、SPI、Bluetooth、RF等，然而本創作並不限於此。

請參照第6圖，第6圖繪示本創作之第二較佳實施例之觸控輸入系統之示意方塊圖，其中第二較佳實施例之觸控輸入系統係以標號300表示。該觸控輸入系統300包含一觸控面板120、一導電線圈140、一電磁筆160、及一微控制器180。第二較佳實施例之觸控輸入系統300與第二較佳實施例之觸控輸入系統100之不同之處僅在於第二較佳實施例之觸控輸入系統300包含上述的微控制器180，該些元件之說明已詳述於上，在此不予以贅述。

請參照第7圖，第7圖繪示本創作之第二較佳實施例之另一實施態樣之示意方塊圖，與上述不同的是，該位置訊號產生單元210與該微控制器180係電性連接於一主處理器230，該主處理器230可包含類比/數位轉換電路、放大器電路、濾波電路、計頻電路等，可對水平座標與垂直座標(X,Y)及壓感訊號P及開關訊號S做更進一步的運算，例如進行水平座標與垂直座標(X,Y)的鬼點判斷、對壓感訊號P的階數分級、及產生防止手掌誤觸(Palm Rejection)等功能，計算完後在傳送至該主機200。類似地，該主處理器230與主機200之間的資料介面可為USB、I² C、UART、SPI、Bluetooth、RF等，然而本創作並不限於此。

綜上所述，本創作採用具有導體筆尖162的電磁筆160來與電容式觸控面板接觸，以達到觸控的高精準度。另外，透過繞有導電線圈140的觸控面板120搭配該電磁筆160可產生該壓感訊號，簡單地達到偵測下筆力道大小的目的。

雖然本創作以已較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作。本創作所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作各種之變更和潤飾。因此，本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。