用于电容式触摸屏的触笔和触笔电路制造技术

本发明专利技术涉及一种用于电容式触摸屏的有源触笔电路，所述电路包括反相电荷积分器电路和反相放大器。为了减少所述有源触笔电路的电源消耗，触摸屏感测电路在所述电容式触摸屏处感测驱动线路电压的增加，并且在检测到所述增加时，将电源连接至所述反相电荷积分器和所述反相放大器。可实施自动增益控制电路以根据所述电容式触摸屏的所述灵敏度调节所述有源触笔电路的增益。公开了一种双顶端有源/无源触笔，其中测量在使用期间流过所述无源顶端的电荷以设定所述有源触笔顶端电路的增益。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关专利申请的交叉引用本申请要求于2012年4月29日提交的美国临时专利申请No.61/639,951和于2012年9月7日提交的美国非临时专利申请No.13/607,051的权益，所述专利申请的公开内容以引用方式并入。
技术介绍
本专利技术的实施例涉及触笔技术，并且具体地讲，涉及使触笔和电容式触摸屏之间能够相互作用的电路。电容式触摸屏和触笔技术的一家制造商包括新思公司(SYNAPTICS,INC.)，其公司总部位于加利福尼亚州圣克拉拉斯科特大道3120号，邮编95054(3120 Scott Blvd.,Santa Clara,CA 95054)。标题为“Passive stylus for capacitive sensors”(用于电容式传感器的无源触笔)的美国专利No.8,125,469在其说明书摘要中公开了用于电容式传感器的无源触笔，该无源触笔包括顶端和轴部。顶端被配置成与电容式感测设备电耦合并且与触笔轴部物理且电耦合。顶端包括接触表面、支撑区域和柔性区域。接触表面被配置成接触与电容式感测设备相关联的设备表面。柔性区域设置在接触表面和支撑区域之间。柔性区域包括硬度梯度。支撑区域被配置成为柔性区域提供结构支撑。标题为“Stylus input capacitive touchpad sensor”(触笔输入电容式触摸板传感器)的美国专利No.5,942,733在其说明书摘要中公开了电容式触摸板，该电容式触摸板包括基板材料(诸如印刷电路板型层合材料)，该基板材料具有设置在其第一面上在第一(X)方向上延伸的多根第一平行导电迹线，以及设置在其相对的第二面上在通常正交于第一方向的第二(Y)方向上延伸的多根第二平行导电迹线。将压力导电材料层设置在基板的面中的一者的上方。将在其背部表面上具有导电涂层的保护层设置在压力导电材料的顶部表面的上方，以保护压力导电材料。在另选实施例中，电容式触摸传感器包括刚性基板材料，该刚性基板材料具有设置在其一个面上的导电材料。将压力导电材料层设置在基板上的导电材料的上方。将柔性材料设置在压力导电材料层的上方，该柔性材料具有设置在其第一面上在第一(X)方向上延伸的多根第一平行导电迹线，以及设置在其相对的第二面上在第二(Y)方向上延伸的多根第二平行导电迹线。将保护层设置在压力导电材料的顶部表面的上方，以保护压力导电材料。在另一个实施例中，用气隙取代压力导电材料层并且通过触摸板周边处的框架支撑上部层。标题为“Paintbrush stylus for capacitive touch sensor pad”(用于电容式触摸传感器板的画笔式触笔)的美国专利No.5,488,204在其说明书摘要中公开了接近传感器系统，该接近传感器系统包括具有传感器矩阵阵列的触摸传感器板，该传感器矩阵阵列在连接至传感器板的水平导体和垂直导体上具有特征电容。电容根据一个或多个对象与传感器矩阵的接近度而变化。将由于对象的接近而引起的每个节点在矩阵的X和Y方向上的电容变化转变为一组在X和Y方向上的电压。通过电路处理这些电压以形成电信号，该电信号代表对象的轮廓的形心，即其在X和Y维度中的位置。采用在体系结构中固有可用的降噪技术和背景电平设定技术。使用导电的画笔型触笔以在与触摸传感器板相关联的显示器上产生漆样笔触。标题为“Trackpad pen for use with computer touchpad”(用于与计算机触摸板一起使用的触摸板笔)的美国专利No.7,612,767在其说明书摘要中公开了用于与手指激活的计算机触摸板一起使用的笔或触笔，其使用电容耦合的电压信号来模拟手指在触摸板上的电容效应。此外，该笔具有可用于将控制信号电容耦合至触摸板的按钮，这些控制信号通过应用软件解译为特定的用户自定义输入。该笔具有设置成与触摸板接触的导电顶端。通过用适当定时的电压信号来偏置触摸板电极，该笔改变触摸板中电极的充电时间。充电时间的这种改变通过触摸板解译为由于用户手指的存在而引起的电容变化。因此，该笔可与被设计为仅仅检测手指运动的触摸板一起使用。标题为“Stylus Device Adapted For Use With A Capacitive Touch Panel”(适合与电容式触摸面板一起使用的触笔设备)的美国专利申请公布No.2010/0225614在其说明书摘要中公开了适合与电容式触摸面板一起使用的触笔设备，其包括具有柄部部分的主体以及连接至柄部部分的透明触摸部分，该透明触摸部分适合放置在电容式触摸面板上并且具有平坦的触摸表面。透明导电膜在触摸部分和柄部部分上形成，并且覆盖触摸部分的触摸表面使得当用户手持主体的柄部部分时透明导电膜与用户的手电连接。本专利技术的实施例为已知的用于电容式触摸屏界面的触笔技术提供了另选形式。
技术实现思路
本专利技术的实施例包括用于电容式触摸屏的触笔和触笔电路。根据一个实施例，触笔包括导电顶端以用于提供与电容式触摸屏的电容耦合。反相电荷积分器连接至导电顶端以用于提供与在导电顶端处感应的电荷成比例的输出信号。反相放大器生成与从反相电荷积分器输出的信号成比例的放大信号。导电触点在放大信号和触笔外部之间提供电耦合或电容耦合。电源电路为反相电荷积分器和反相放大器供电。根据另一个实施例，反相互阻抗放大器连接至导电顶端以用于生成与在导电顶端处感应的电流成比例的输出信号。反相积分器提供与反相互阻抗放大器的积分输出信号成比例的输出电压。另一个实施例包括用于电容式触摸屏的触笔。触笔包括用于封装触笔电路的细长筒。触笔电路包括连接至触笔的导电顶端的积分器电路以用于生成与在导电顶端处感应的电荷成比例的输出信号，以及放大器电路以用于提供与来自积分器电路的输出信号成比例的输出电压。触笔还包括导电触点以用于在来自放大器电路的输出电压和触笔表面之间提供电耦合或电容耦合。在另选配置中，积分器电路连接至触笔的导电顶端以用于生成与在导电顶端处感应的电荷成比例的输出信号。放大器电路提供与来自积分器电路的输出信号成比例的输出电压，该输出电压然后与触笔表面耦合。另一个实施例包括用于电容式触摸屏的触笔，其包括用于通过电容式触摸屏中的正向或负向驱动线路转变来确定在触笔顶端处感应的电荷量的电路。触笔还包括用于将正向或负向电压变化输出至触笔外部的电路，所述电压变化与所确定的电荷量成比例。在这种配置中，正向驱动线路转变引起正向输出电压变化，并且负向驱动线路转变引起负本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电容式触摸屏触笔的电路，所述电路包括：导电顶端，其用于提供与电容式触摸屏的电容耦合；反相电荷积分器，其连接至所述导电顶端以提供与在所述导电顶端处感应的电荷成比例的输出信号；反相放大器，其用于生成与从所述反相电荷积分器输出的所述信号成比例的放大信号；以及触摸屏感测电路，其用于在所述电容式触摸屏处感测驱动线路电压的增加，并且在检测到所述增加时，将电源连接至所述反相电荷积分器和所述反相放大器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.29 US 61/639,951;2012.09.07 US 13/607,0511.一种用于电容式触摸屏触笔的电路，所述电路包括：
导电顶端，其用于提供与电容式触摸屏的电容耦合；
反相电荷积分器，其连接至所述导电顶端以提供与在所述导电
顶端处感应的电荷成比例的输出信号；
反相放大器，其用于生成与从所述反相电荷积分器输出的所述
信号成比例的放大信号；以及
触摸屏感测电路，其用于在所述电容式触摸屏处感测驱动线路
电压的增加，并且在检测到所述增加时，将电源连接至所述反相电
荷积分器和所述反相放大器。
2.根据权利要求1所述的电路，其中所述触摸屏感测电路包括比较器
以将所述驱动线路电压与阈值电压进行比较。
3.根据权利要求2所述的电路，其中所述触摸屏感测电路包括单稳态
多谐振荡器以响应于从所述比较器输出的指示所述驱动线路电压超
过所述阈值电压的信号来将电源连接至所述反相电荷积分器和所述
反相放大器。
4.根据权利要求1所述的电路，其中电位在所述顶端处的正转变引起
电压在所述导电触点处的正转变。
5.根据权利要求1所述的电路，其中电位在所述顶端处的负转变引起
电压在所述导电触点处的负转变。
6.根据权利要求1所述的电路，其中所述反相电荷积分器和所述反相
放大器包括一个或多个运算放大器。
7.根据权利要求1所述的电路，其中所述导电顶端为具有小于3.5毫米
的直径的球点。
8.一种用于电容式触摸屏触笔的电路，所述电路包括：
导电顶端，其用于提供与电容式触摸屏的电容耦合；
反相互阻抗放大器，其连接至所述导电顶端以生成与在所述导
电顶端处感应的电流成比例的输出信号；
反相积分器，其用于提供与所述反相互阻抗放大器的积分输出
信号成比例的输出电压；
导电触点，其用于在来自所述反相积分器的输出电压和所述触
笔的外部部分之间提供电耦合或电容耦合；以及
触摸屏感测电路，其用于在所述电容式触摸屏处感测驱动线路
电压的增加，并且在检测到所述增加时，将电源连接至所述反相电
荷积分器和所述反相放大器。
9.根据权利要求8所述的电路，其中所述触摸屏感测电路包括比较器
以将所述驱动线路电压与阈值电压进行比较。
10.根据权利要求9所述的电路，其中所述触摸屏感测电路包括单稳态
多谐振荡器以响应于从所述比较器输出的指示所述驱动线路电压超
过所述阈值电压的信号来将电源连接至所述反相电荷积分器和所述
反相放大器。
11.根据权利要求8所述电路，其中电位在所述顶端处的正转变引起电
压在所述导电触点处的正转变。
12.根据权利要求8所述电路，其中电位在所述顶端处的负转变引起电
压在所述导电触点处的负转变。
13.根据权利要求1所述的电路，其中所述反相电荷积分器和所述反相
放大器包括一个或多个运算放大器。
14.根据权利要求1所述的电路，其中所述导电顶端为具有小于3.5毫...

【专利技术属性】
技术研发人员：JC曼，
申请(专利权)人：JCM电子笔有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US