用电容性感测数组同步的触控笔的制作方法

用电容性感测数组同步的触控笔的制作方法
【专利摘要】一种用于在一个电容性感测数组上追踪一个触控笔的系统和方法。所述系统包含：所述电容性感测数组经组态设定以检测所述触控笔的存在；一个处理器件，用以产生一个同步信号；及一个传送器，用以将所述同步信号传送到所述触控笔以将所述触控笔同步到所述电容性感测数组。所述系统进一步包括一个磁性天线，所述磁性天线经组态设定以感应方式将所述同步信号传送到所述触控笔，其中依据本发明的一个实施例，所述磁性天线经布置在所述电容性感测数组的外部边缘周围。
【专利说明】用电容性感测数组同步的触控笔
【技术领域】
[0001 ] 本案揭示内容有关于使用者接口器件的领域，且更具体是有关于电容器传感器器件。
[0002]相关申请案的交叉参考
[0003]本申请案主张于2010年9月28日提申的美国临时申请案第61/407，522号，2010年9月28日提申的美国临时申请案第61/407，903号，2010年9月28日提申的美国临时申请案第61/407，905号，2010年9月28日提申的美国临时申请案第61/407，906号，和2010年9月28日提申的美国临时申请案第61/407，907号的权利，前述所有的内容以引用方式并入本申请案中。本申请案有关于名称为“具有掌触拒斥的电容性触控笔”的律师档案第CD10080号的共同申审的美国申请案(还未指定申请号)，前述的内容以引用方式并入本申请案中。本申请案有关于名称为“用于触控屏幕的电容性触控笔”的律师档案第CD10087号的共同申审的美国申请案(还未指定申请号)，前述的内容以引用方式并入本申请案中。
【背景技术】
[0004]触控笔使用于触控屏幕接口是被完整建立的。触控屏幕的设计已经整合有包含电阻性数组，电容性数组，电感性数组，和射频感测数组的许多不同技术。具例来说:电阻性数组为适合搭配一被动式触控笔使用的被动式器件。来自1990年中期的原始PalmPilots?器件为第一个成功利用经设计以搭配一个触控笔使用的一电阻性触控屏幕的商业化器件，且有助于使此项技术普及化。尽管电阻性触控屏幕能感测几乎任何对象的输入，不过多点触控一般是无法支持的。一多点触控应用的一实例可以是应用两个或更多手指触控此触控屏幕。另一实例可以是输入可以包含同步手掌和触控笔的输入信号的签名(signature)。由于前述和其它多个的不利因素，电容性触控屏幕在消费性市场上是逐渐地取代电阻性触控屏幕。
[0005]各种系炼式主动触控笔的方式已经被实施于触控屏幕，且可发现在诸如端点销售(point-to-sale)终端(举例来说:在经销店中使用于信用卡交易的签名板)和其它公开用途的许多应用中。然而，系炼缆线的需要对于诸如个人计算机、智能电话、和平板式PC的私人应用来说是一明显的缺点。
[0006]图1A的一个方块图是例示用于追踪一个触控对象在一个电感性感测数组107上的位置的主机器件100的现有实施例。主机器件100包含印刷电路板(PCB) 105，第一匹配电路110，接收器115，主机中央处理单元(CPU) 120，个人计算机(PC) 125，传送器130，和第二匹配电路135。印刷电路板105典型地被置放在一触控屏幕后放(未图式)，且包含电感性感测数组107。电感性感测数组107包含一连串感应线圈。电感性感测数组典型上为沉重且制造上昂贵。
[0007]图1B的一个方块图是例示被使用在用于追踪一个触控对象在一个电感性感测数组107上的位置的系统的主动触控笔150的现有实施例。主动触控笔150包含微控制器单元(MCU) 155，驱动器160，和电感器抹除器165，和电感器笔尖170，整流器175，功率调整器180，按钮185，力度笔尖190，和力度抹除器195。电感器抹除器165和电感器笔尖170经组态设定在不同的触控笔边缘上。
[0008]操作上，印刷电路板105上的电感性感测数组107产生磁场以提供触控笔功率产生和触控位置检测两者。关于触控位置，匹配电路Iio提供组抗匹配且将触控笔150从电感性感测数组107耦接到接收器115。接收器115和主机中央处理单元120分别接收且处理模拟信号，以提供触控位置和力度数据到个人计算机125。力度数据用以指出由触控笔的笔尖对触控屏幕所提供的压力量。主机中央处理单元120基于电感性感测数组107中的每一个线圈的相对电感器信号强度来计算触控位置。更具体来说，触控笔150的存在基于电感性感测数组107中的每一个线圈对此触控笔的相对近接性而改变用于每一个线圈各自的电感器电流。最大的信号强度将触控笔150在伴随的触控屏幕上的触控位置来取近似。
[0009]主机中央处理单元120经由放大器(未图示)，传送器130，阻抗波匹配电路135，和电感性感测数组107以发送高频载波信号到触控笔150。触控笔150接收且利用高频载波信号以用于自供电和数据传输。操作上，触控笔150整流(整流器175)和调整(功率调整器180)此载波信号，且馈送生成的信号到微控制器单元155和驱动器160。微控制器单元155量测力度传感器(力度笔尖190和力度抹除器195)和按钮状态(按钮185)，且将生成的数据信号耦接到驱动器160。驱动器160驱动电感器笔尖170和电感器抹除器165，以将触控笔150电感性地耦接到电感性感测数组107。
[0010]所述触控笔150感测主要独立于触控屏幕的手指感测能力进行实施。如上述，触控笔的追踪需要由电感性感测数组107产生一交流电(AC)，且将AC信号电感性地耦接到触控笔150的笔尖。接着，位于触控屏幕后方的电感性感测数组107接收触控笔信号，且主机中央处理单元120基于在电感性感测数组107的每一个电感性传感器处所接收的信号的相对强度来内插触控笔笔尖(电感器笔尖170)的位置。尽管电感性感测可有所依靠，不过电感性触控笔的追踪解决方案展现包含高功率消耗，高电磁干扰(EMI)，高制作成本，和陈重建构的严重商业上的不利因素。再者，对现有的触控传感器(被动触控的对象传感器)包含独立的触控笔追踪的改造将需要额外的印刷电路板105层，以纳入电感性感测数组107。
[0011]图2A的一个方块图是例示用于追踪一个触控对象的位置的一个主机器件200的一个现有实施例。所述主机器件200包含一铟锡氧化物(ITO)面板205，一接收器210，一数据译码器215，一主机中央处理单元220，和一个人计算机225。在图2B中，所述触控笔250包含一力度传感器255, —量测器260, —调制器265, —放大器270, —个触控笔笔尖275,和一参考时钟280。所述触控笔250典型上由电池供电(未例不)。
[0012]操作上，所述触控笔250经由电容性耦接以产生、放大、且耦接来自所述触控笔笔尖275的一信号到所述铟锡氧化物面板205。所述所述铟锡氧化物面板205作用为一天线，且如上文参考图2B所述接收来自所述触控笔250的信号。选择性接收器210解调所述信号，且耦接一触控位置号到所述主机中央处理单元220和一力度数据信号到所述数据译码器215。所述数据译码器215取出力度数据且予以耦接至所述主机中央处理单元220。所述主机中央处理单元220基于在铟锡氧化物面板205的铟锡氧化物线路上所检测的触控笔信号的相对最大振幅来计算触控笔的触控位置。所述主机中央处理单元220进一步基于所述力度数据来决定所施加至所述触控笔的力度。所述主机中央处理单元220由所述个人计算机225所控制。[0013]图2B的一个方块图是例示被使用在用于追踪一个触控对象在一射频感测数组上的位置的系统的主动触控笔的现有实施例。所述触控笔255的量测器260量测由所述力度传感器255所感应的力度，且所述调制器265使用由所述参考时钟280所提供的一载波频率来调制生成的力度数据。所述放大器270放大经调制的信号，且传送来自所述触控笔笔尖275的经调制的载波频。
[0014]如上文所述，所述主机200系将经调制的载波信号进行译码，且传送结果至所述个人计算机225。尽管一射频感测数组的解决方案可以提供成本上的节省和一降低的构件计数，不过在所述主机200上需要特定的窄频接收器且受到射频噪声和干扰的影响。结果，现有触控面板的解决方案在成本，效能，可应用性，和可靠性上可能具有显著的不利因素。
【专利附图】

【附图说明】
[0015]本发明在后附图式的各图中经由非有限制性的实例进行例示，其中:
[0016]图1A的一个方块图是例示用于追踪一个触控对象在一个电感性感测数组上的位置的一个主机器件的一个习用实施例；
[0017]图1B的一个方块图是例示被使用在用于追踪一个触控笔在一个电感性感测数组上的位置的一个系统的一个主动触控笔的一个习用实施例；
[0018]图2A的一个方块图是例示用于追踪一个触控对象在一射频感数组上的位置的一个主机器件的一个习用实施例；
[0019]图2B的一个方块图是例示被使用在用于追踪一个触控笔在一射频感测数组上的位置的一个系统的一个主动触控笔的一个习用实施例；
[0020]图3的一个方块图是例示具有用于检测一个触控对象和一个触控笔的一存在的一个处理器件的一个电子系统的一个实施例；
[0021]图4的一个方块图是例示包含一个N乘M的电极矩阵和用来转换量测的电容成为触控坐标的一个电容传感器的一个电容感测数组的一个实施例；
[0022]图5A的一个视图是例示扫描一个所有点可寻址的相互电容性感测数组的一方法的一个实施例；
[0023]图5B的一个视图是例示扫描一个所有点可寻址的相互电容性感测数组的一方法的一个实施例；
[0024]图6A的一个方块图是例示包含一个电容性感测数组和用来转换量测的电容成为触控坐标的一个触控屏幕控制器的一个系统的一个实施例；
[0025]图6B的一个方块图是例示包含一个电容性感测数组，一个触控笔，和用来转换量测的电容成为触控坐标的一个触控屏幕控制器的一个系统的一个实施例；
[0026]图7例示一个触控笔和触控物件在一电容性感测数组上的同时使用图；
[0027]图8的一个方块图是例示用于同步一个触控笔到一个主机器件的一个电子系统的一个实施例；
[0028]图9A的一个方块图是例示经组态设定以传送来自一个主机器件的一传送(TX)信号到一个触控笔的传送器的一个实施例；
[0029]图9B的一个方块图是例示经组态设定以接收来自一个主机器件的一传送信号的一个触控笔接收器的一个实施例；[0030]图1OA的一个方块图是例示用于以无线方式将来自一个主机器件传送器的一传送信号耦接到一个触控笔接收器的一传送器天线系统的一个实施例；
[0031]图1OB的一个方块图是例示用于以无线方式将来自一个主机器件传送器的一传送信号耦接到一个触控笔接收器的一传送器天线系统的一个实施例；
[0032]图1OC的一个方块图是例示用于以无线方式将来自一个主机器件传送器的一传送信号耦接到一个触控笔接收器的一传送器天线系统的一个实施例；
[0033]图11的一流程图是同步一个触控笔到一个主机器件的一方法的一个实施例；
[0034]图12A的一个视图是例示一个触控笔和手掌同成接触一铟锡氧化物(ITO)面板的电性效应；
[0035]图12B的一个方块图是依据一个实施例例示一手掌和触控笔在一铟锡氧化物面板上的电性等效电路图；
[0036]图13的一个方块图是例示用于同步且调制额外数据到一个触控笔传送信号的一个触控笔的一个实施例；
[0037]图14的一时序图是依据本发明的一实施例例示在一数据串流上的一调制过程和解调制过程；
[0038]图15A的一波形图是依据本发明的一实施例例示利用一个位的二进制相移键控(BPSK)调制方法的一个触控笔传送信号；
[0039]图15B的一波形图是依据本发明的一实施例例示利用一个位的二进制相移键控调制方法的一个触控笔传送信号；
[0040]图15C的一图形是依据本发明的一实施例例示用于一个位的二进制相移键控调制方法的极坐标和相位关系；
[0041]图16的一个方块图是依据本发明的一实施例例示用于实施一个位的二进制相移键控调制方法以用于将力度感测数据加入一个触控笔传送信号的一调制器方块；
[0042]图17A的一波形图是依据本发明的一实施例例示利用两个位的正交相移键控(QPSK)调制方法的一个触控笔传送信号；
[0043]图17B的一波形图是依据本发明的一实施例例示利用两个位的正交相移键控调制方法的一个触控笔传送信号；
[0044]图17C的一图形是依据本发明的一实施例例不用于两个位的正交相移键控调制方法的极坐标和相位关系；
[0045]图18的一个方块图是依据本发明的一实施例例示用于实施两个位的正交相移键控调制方法以用于将额外数据加入一个触控笔传送信号的一调制器方块；
[0046]图19A的一时序图是依据本发明的一实施例用于经组态设定以在个别间隔期间传送触控笔位置数据和力度数据的一个主机器件；
[0047]图19B的一时序图是依据本发明的一实施例用于经组态设定以在个别间隔期间传送触控笔位置数据和力度数据的一个主机器件；
[0048]图20的一流程图是追踪一被动触控对象和一个触控笔在一电容性感测数组上的位置的一方法的一个实施例；
[0049]图21的一流程图是追踪一个触控笔在接触一电容性感测数组或悬浮在所述电容性感测数组上的位置的一方法的一个实施例。【具体实施方式】
[0050]本发明揭示将一个触控笔同步到一电容性感测数组的装置和方法。在一个实施例中，一电容性感测数组经组态设定以检测一个触控笔的一存在。一个处理器件提供一同步信号以同步所述电容性感测数组和所述触控笔。在一实施例中，此系统进一步包含一传送器，以无线方式传送来自所述处理器件的同步信号到所述触控笔。在一些实施例中，所述传送器可包含一磁性天线以感应方式传送所述同步信号到所述触控笔，其中所述天线被布置在所述电容性感测数组的外部边缘周围。在另一实施例中，所述触控笔接收来自所述传送器的所述同步信号，将所述同步信号放大到近似20到50伏特，且将来自所述触控笔的同步信号电容性耦接到所述电容性感测数组。
[0051]在下文说明中，为解释目的而提及多种具体细节以提供对本发明的一全面理解。然而，对熟习本项技术人士将显明的是:本发明可以不具有所述些具体细节的方式来实作。在其它例子中，众所周知的电路，结构，和技术并未以详细方式显示，而是以方块图方式显示以避免不必要地阻碍对此说明的一理解。
[0052]说明书中所指称的“一个实施例”或“一实施例”意谓配合所述实施例所述的特定特性，结构，或特征被包含在本发明的至少一个实施例中。位在此说明书的各种地方中的词语“在一个实施例中”未必指称相同的实施例。
[0053]图3的一个方块图是例示具有用于检测一个触控对象340和一个触控笔330的一存在的一个处理器件310的一个电子系统300的一个实施例。电子系统300包含处理器件310，触控屏幕325，触控感测板320，触控笔330，主机处理器350，内嵌式控制器360，和非电容感测组件370。在所描述的实施例中，所述电子系统300包含经由总线322被耦接到所述处理器件310的所述触控屏幕325。触控屏幕325可包含一个多维度的电容性感测数组。所述多维度的感测数组包含多个以行和列进行组织的感测组件。在另一实施例中，所述触控屏幕325操作成一个所有点可寻址(APA)的相互电容性感测数组，如针对图4所叙述。在另一实施例中，所述触控屏幕325操作成一个电荷耦接接收器，如针对图4所叙述。
[0054]在下文中参考图4到6B以详细叙述用于检测和追踪所述触控对象340和所述触控笔330的所述处理器件310和所述触控屏幕325的操作和组态设定。简言之，所述处理器件310经组态设定以检测所述触控笔330在所述触控屏幕325上的一存在，以及所述触控对象340的一存在。所述处理器件310可在所述触控屏幕325上分别检测和追踪所述触控笔330和所述触控物件340。在一个实施例中，所述处理器件310可在所述触控屏幕325上同时检测和追踪所述触控笔330和所述触控对象340两者。在一个实施例中，所述触控笔330经组态设定以操作成时序“主导”，且所述处理器件310在所述触控笔330使用时调整所述触控屏幕325的时序以匹配所述触控笔330的时序。如本文中所述，相较于习用的电感性触控笔应用，所述触控屏幕325与所述触控笔330电容性耦接。同样应所述要注意到:使用于组态设定以检测触控对象340的相同组件同样被用来检测且追踪所述触控笔330，而不需要如习知用于电感性追踪所述触控笔330所完成的额外的印刷电路板层。
[0055]在所描述的实施例中，所述处理器件310包含仿真及/或数字的通用输入/输出(GIPO)端口 307。通用输入/输出端口 307可进行编程。通用输入/输出端口 307可被耦接至一个可编程互连和逻辑(PIL)，所述可编程互连和逻辑在所述处理器件310的通用输入/输出端口 307和一个数字方块数组之间充当一个互连件(未图示)。所述数字方块数组可以经组态设定以在一个实施例中使用多个可组态设定的使用者模块(UM)来实施各种的数字逻辑电路(例如:数/模转换器，数字滤波器，或数字控制系统)。所述数字方块数组可被耦接至一个系统总线。处理器件310同样可以包含诸如随机存取存储器(RAM) 305和编成快闪存储器304的存储器。随机存取存储器305可以是静态的随机存取存储器(SRAM) 305，且编成快闪存储器304可以是一个非易失性的存储器，以可被用来存储固件(例如:可由处理核心302执行的控制算法以实施本文中所叙述的运算)。所述处理器件310同样可以包含一个被耦接至存储器和所述处理核心302的存储器控制器单元(MCU) 303。
[0056]所述处理器件310同样可以包含一个模拟方块数组(未图示)。所述模拟方块数组同样被耦接到所述系统总线。所述模拟方块数组同样可以经组态设定以在一个实施例中使用多个可组态设定的使用者模块来实施各种的仿真电路(例如:模/数转换器，或模拟滤波器)。所述模拟方块数组同样可以被耦接到所述通用输入/输出端口 307。
[0057]如所例示，电容传感器301可以被整合到处理器件310内。电容传感器301可以包含用于耦接至一个诸如触控传感器板320，触控屏幕325，触控传感器滑动件(未图标)，触控传感器按钮(未图标)，及/或其它器件的外部构件的模拟输入/输入。在下文中更加详细叙述电容传感器301和处理器件310。
[0058]在一个实施例中，所述电子系统300包含一个经由总线321所耦接到所述处理器件310的触控传感器板320。触控传感器板320可以包含一个多维度的电容性感测数组。所述多维度的感测数组是多个以行和列进行组织的感测组件。在另一实施例中，所述触控传感器板320是一个所有点可寻址的相互电容性感测数组，如针对图4所叙述。在另一实施例中，所述触控传感器板320操作成一个电荷耦接接收器，如针对图4所叙述。
[0059]在一实施例中，所述电子系统300同样可以包含经由总线371和通用输入/输出端口 307所耦接到所述处理器件310的多个非电容感测组件370。所述非电容感测组件370可以包含多个按钮，多个发光二极管(LED)，和诸如一个鼠标，一个键盘，或不需要电容感测地其它功能键的其它用户接口器件。在一个实施例中，总线321，322，和371以单一总线来实施。另或者，所述些总线可以经组态设定到一个或更多各别总线的任何组合内。
[0060]处理器件310可以包含内部的振荡器/时钟306和通讯方块(COM) 308。在另一实施例中，所述处理器件310包含一个展频时钟(未图示)。所述振荡器/时钟306提供多个时钟信号到所述处理器件310的一个或更多构件。所述通讯方块308可以被用来经由主机接口(I/F)线路351以与诸如一个主机处理器350地一个外部构件进行通讯。另或者，处理方块310同样可以被耦接到内嵌式控制器360以与主机350的外部构件进行通讯。在一个实施例中，所述处理器件310经组态设定以与所述内嵌式控制器360或所述主机350进行通讯来发送及/或接收数据。
[0061]处理器件310可以座落在诸如例如一个集成电路(IC)的晶粒基片，一个多芯片的模块基片，或类似基片的一个共载波基片上。另或者，处理器件310的多个构件可以是一个或更多各别的集成电路及/或离散构件。在一个示范性的实施例中，处理器件310是一个由加州圣荷西的塞普拉斯半导体公司所开发的芯片上可编程系统(PSoC?)的处理器件。另或者，处理器件310可以是一个或更多熟习所述项技术人士知悉的其它处理器件，诸如一个微控制器或中央处理单元，一个控制器，特殊用途处理器，数字信号处理器(DSP)，一个特定应用集成电路(ASIC)，一个场可编程闸数组(FPGA)，或类似器件。
[0062]同样应所述要注意到:本文中所述的实施例并未被限制成一个具有一个处理器件经耦接到一个主机的一个组态设定，不过可以包含一个对传感器件上的电容进行量测且发送元数据到一个主计算机的系统，其中在所述主计算机除由一个应用软件作分析。效果上，由所述处理器件310所完成的处理同样可以在所述主机中完成。
[0063]电容传感器301可以被整合到所述处理器件310的集成电路中，或另外在一分离的集成电路中。另或者，电容传感器301的叙述可以被产生且编译以用于纳入其它的集成电路中。例如:用以叙述电容传感器301或电容传感器301的一部分的行为水平代码可以使用一个诸如VHDL或Verilog的硬件描述语言来产生，且被存储到一个机械可存取介质(例如:只读型光存储介质，硬盘，软盘等等)。再者，所述行为水平代码可以被编译到寄存器转移水平(RTL)代码，一个联机表，或者甚至是一个电路布局，且被存储到一个机械可存取介质。所述行为水平代码，所述寄存器转移水平代码，所述联机表，和所述电路布局皆呈现抽象概念的各种水平以叙述电容传感器301。
[0064]应所述要注意到:电子系统300的多个构件可以包含上文所述的所有前述构件。另或者，电子系统300可以仅包含上文所述的所有前述构件中的一些构件。
[0065]在一个实施例中，所述电子系统300被使用在一个平板计算机中。另或者，所述电子器件可以被使用在其它应用中，诸如一个笔记本电脑，一个移动电话，一个个人数据助理(PDA)，一个键盘，一个电视机，一个远程控制件，一个监视器，一个手持式多介质器件，一个手持式介质(音频及/或视频)播放器，一个手持式游戏器件，一个用于端点销售交易的签名输入器件，和一个电子书阅读器，全球定位系统(GPS)或一个控制板。本文中所述的实施例并未被限制到用于笔记本电脑的实施方式的触控屏幕或触控传感器板，不过可以被使用在其它电容性感测的实施方式，例如:所述传感器件可以是一个触控传感器滑动件(未图示)或触控传感器按钮(例如:电容感测按钮)。在一个实施例中，所述些传感器件包含一个或更多传感器。本文中所述的操作并未被限制到桌上型的指针操作，不过可以包含诸如照明控制(调光器)，音量控制，图形等化控制，速度控制，或者需要渐进或离散调整的其它控制操作。同样应所述要注意到:电容性感测的实施方式的所述些实施例可以配合非电容性感测组件使用，包含但不限制于选取按钮，滑动件(例如:显视器的亮度和对比)，滚轮，多介质控制(例如:音量，音轨前进等等)，手写识别，和数字小键盘操作。
[0066]图4的一个方块图是例示包含一个N乘M的电极矩阵425和用来转换量测的电容成为触控坐标的电容传感器301的一个电容性感测数组400的一个实施例。所述电容性感测数组400可以例如是图3的触控屏幕325或触控传感器板。所述N乘M的电极矩阵425包含N乘M个电极(N个接收电极和M个传送电极)，其进一步包含传送(TX)电极422和接收(RX)电极423。在所述N乘M的电极矩阵425中的每一个电极通过多条传导迹线450中的一条传导迹线被连接到所述电容传感器301。在一个实施例中，电容传感器301使用一个电荷积累电路，一个电容调制电路，或者熟习此项技术人士已知的其它感测方法来操作。在一个实施例中，所述电容传感器301来自塞普拉斯TMA-3XX型家族的触控屏幕控制器。另或者，其它的电容传感器可以被使用。上文所叙述的相互电容感测数组，或触控屏幕可以包含一个经布置在一个视觉显视器本身(例如:LCD监视器)或者在显示器前方的一个透明基片上，中，或下方的透明具传导性感测数组。在一实施例中，所述传送电极和接收电极分别以行和列进行组态设定。同样应所述要注意到:所述电极的行和列可通过所述电容传感器301以任何选定组合被组态设定成传送电极和接收电极。在一个实施例中，所述感测数组400的传送电极和接收电极经组态设定以操作成一个相互电容感测数组在一个第一模式中的传送电极和接收电极以检测触控对象，且操作成一个电荷耦接接收器在一个第二模式中的电极以检测在所述感测数组的相同电极上的触控笔。所述当启动时产生一个触控笔传送信号的触控笔被用来耦接电荷到所述电容性感测数组，而不是量测在一个接收电极和一个传送电极(一个感测组件)的一个交错处的一个相互电容，如同在相互电容感测期间所完成。所述电容传感器301并未使用相互电容或自电容感测，以量测所述感测组件在实行一个触控笔扫描时的电容。反之，所述电容传感器301量测一个被电容性耦接在所述感测数组400和本文中所述触控笔之间的电荷。
[0067]在所述N乘M的电极矩阵425中的传送电极和接收电极经过正交配置，使得每一个所述传送电极交错且重迭每一个所述接收电极。因此，每一个所述传送电极电容性耦接于每一个所述接收电极。例如:所述传送电极422在其中所述传送电极422和所述接收电极423重迭的点处电容性耦接于所述接收电极423。每一个所述传送电极422和每一个所述接收电极423的交错形成一个电容性感测组件。
[0068]因为在所述传送电极和所述接收电极之间的电容性耦接，所以一个传送信号在每一个传送电极处的应用在每一个接收电极处感应出一个电流。例如:当施加一个传送信号到传送电极422时，所述传送信号在所述N乘M的电极矩阵425中的接收电极423上感应出一个接收信号。接着，通过使用一个多路复用器将所述N个接收电极中的每一个接收电极按顺序连接到一个解调制电路来按顺序量测在每一个所述接收电极上的接收信号。可以通过挑选传送电极和接收电极的每一个可取用的组合来感测与在一个传送电极和一个接收电极之间的每一个交错相关联的电容。
[0069]当诸如一个手指或触控笔的一个触控物件接近所述N乘M的电极矩阵425时，所述对象引起电容上的一减少而仅影响一些电极。例如:假如置放一个手指以接近传送电极422和接收电极423的交错，则所述手指的存在减少在所述两个电极422和423之间的耦接电容。在另一实施例中，所述手指的存在增加在所述两个电极422和423之间的耦接电容。因此，可以通过辨识在所述接收电极和施加有所述传送信号的所述传送电极之间具有减少的耦接电容的接收电极的时候在所述接收电极上量测到所述减少的电容两者，来判定所述手指在所述触摸板上的地方。因此，通过按顺序判定与在所述N乘M的电极矩阵425中的每一个电极交错相关联的地方，可以判定一个或更多输入的地方。应所述要注意到:此过程可以通过判定用于每一个所述感测组件的基线来校准所述感测组件(接收电极和传送电极的交错)。同样应所述要注意到:内插可以被用来以比行/列间距还较佳的解析来检测手指的位置，如对此项技术中具有通常知识人士将理解对本揭示内容具有优势。此外，各种形式的质心算法可以被用来检测所述触控的中心，如对此项技术中具有通常知识人士将理解对本揭示内容具有优势。
[0070]换句话说，感测通过下述而达成:依次施加一个传送信号到传送电极的每一行有一个短的时间周期，且在此周期期间，感测从传送电极的所述行耦接到接收电极的每一列的电荷量。在一个实施例中，在每一交错处从传送电极稱接到接收电极的电荷以一次一行的方式进行量测，(如图5A中所示)直到已经对整个屏幕建立电荷量测值的一个映图为止。在其它实施例中，假如如图5B中所示存在数量超过可取用的感测信道的列，则每一行可能需要被驱动两次且在后续进行多路复用。扫描样式的其它变化可如此项技术中具有通常知识人士将理解般所使用。再者，熟习本项技术人士将理解到:感应电流波形对用以指出一个输入在一个触控传感器板上的一个位置的触控位置坐标的转换。
[0071]尽管所述传送电极422和所述接收电极423在图4中呈现长条状或伸长的矩形，部过替代性的实施例可以使用各种棋盘格状的形状，诸如菱形，斜长方形，回文形，和对此项技术中具有通常知识人士将理解对本揭示内容具有优势的其它可用形状。
[0072]图6A的一个方块图是例示一个包含所述感测数组400和用来转换量测的电容成为触控坐标的触控屏幕控制器605的系统600的一个实施例。在一实施例中，所述触控屏幕控制器605类似于上文所叙述的电容传感器301。在另一实施例中，所述触控屏幕控制器605是所述处理器件310。所述感测数组400包含传送线路635和接收线路640。在一实施例中，所述传送线路635和所述接收线路640分别是图4中的传送电极422和接收电极423。所述触控屏幕控制器605包含一个传送驱动电路610，一个接收感测电路620，和一个多路复用器630。
[0073]在一实施例中，一个被动对象(例如:一个手指或其它传导性对象)在接触点645处触控所述感测数组400。所述传送驱动电路610使用所述传送信号632来驱动所述传送线路635。所述接收感测电路620量测在所述接收线路640上的接收信号634。在一实施例中，所述触控屏幕控制器605基于上文搭配图4到5所叙述的映图技术来判定所述接触点645的地方。所述传送线路635和所述接收线路640由多路复用器630进行多路复用。所述触控屏幕控制器605在所述传送线路635 (行)上提供所述传送信号632，且量测在所述接收线路640 (列)上的电容耦接。在一实施例中，所述传送线路635和所述接收线路640是正交的，且可以交换地使用(例如:在行上传送且在列上接收)。在一实施例中，所述传送驱动电路610透过一个高阻抗的铟锡氧化物面板(所述传送线路635)来传送所述传送信号632，因而限制所述系统的上部频率界限和速度。总扫描时间同样可以取决于所述感测数组400中所述传送线路635和所述接收线路640的数目。例如:依据一个实施例，所述传送驱动电路610在每一条传送线路635上提供一个传送信号632，且同时在每一条接收线路640上读取经过电容耦接的接受信号634。在另一实施例中，如配合图5B所叙述，所述接收线路640被多路复用在两个或更多扫描中。
[0074]图6B的一个方块图是例示一个包含所述感测数组400，一个触控笔680，和用来转换量测的电容成为触控坐标的触控屏幕控制器605的系统600的一个实施例。所述感测数组400包含接收线路640和660。所述接收线路660类似于图6A中的传送线路635，不过被使用作为所述系统600中的一个接收信道，以如下文进一步叙述用于触控笔的信号感测。在一实施例中，接收线路640和660类似于图4的传送电极422和接收电极423。所述触控屏幕控制器605包含所述传送驱动电路610，所述接收感测电路620，和所述多路复用器630。所述触控笔680包含一个传送驱动电路685和一个触控笔笔尖688。
[0075]在一实施例中，所述触控笔680的传送驱动电路685将接将一个传送信号677提供在所述感测数组400上的接触点695，因而消除使所述接收线路660 (先前图6A中的传送线路635)专用于传送一个来自所述传送驱动电路685的传送信号的需要。就其本身，所述接收感测电路620量测在所述感测数组的行(接收线路660)和列(接收线路640)两者上的接收信号634。如此由于所述传送信号不再通过所述高阻抗的铟锡氧化物线路进而造成较快速的位置追踪，因而降低对总接收量测的扫描时间。在一个实施例中，所述触控屏幕控制器605在对来自所述传送驱动电路610的传送信号进行接收感测期间实行所述感测数组400的一个正常扫描(图6A中所例示)，且在对所述触控笔传送信号677进行接收感测期间实行所述感测数组400的一个触控笔扫描(图6B中所例示)。对于所述触控笔扫描而言，所述触控屏幕控制器605量测来自所述触控笔的一个电荷，所述电荷被电容耦接到所述感测数组的行电极和列电极。为进一步说明，一个相互电容扫描使用一个传送信号632和一个接收信号634两者以追踪一个对象。如上文所叙述，如此典型地通过所述触控屏幕控制器605对每一条驱动的传送线路635以一个连续方式扫描所述接收线路640来完成。在N行(传送信号)和M列(接收信号)的一个数组中，假如一次扫描一个接收线路，则一个完整扫描将需要N乘M个总扫描。例如:在行I上传送一个传送信号(TX’ing)及在列1-M上接收一个接收信号(RX’ ing)，后随在行2上的TX’ ing及在列1-M上的RX’ ing，且按顺序方式进行下去。另或者，可以一次扫描更多条接收线路。在一个实施例中一次扫描4或8条接收线路，不过在其它实施例中可以同时或按顺序扫描所有的接收线路。随着多个接收信道在同一时间感测超过一条的接收线路，完整扫描将是(N*M)/(接收信道的数目)。相较来说，一个触控笔扫描并未需要所述传送驱动电路610的一个传送信号，且一个完整扫描将仅需要在每一行和每一列上的单一接收信号量测或者N+M个扫描，相较于对用于整个感测数组的相互电容感测时间来说，因而对用于整个感测数组造成一个显著降低的触控笔扫描时间。如同上文，多个接收信道在同一时间可以被用来感测多个接收线路。在此案例中，所述完整扫描将是(N+M) / (接收信道的数目)。
[0076]应所述要注意到:本文中所叙述的实施例可以使用相同的电极(例如:铟锡氧化物面板的线路)，其中服务用于所述触控感测的传送作用可以被使用于所述触控笔感测的接收作用。同样应所述要注意到:触控笔和手指感测两者操作在不被所述传感器件所大大衰减的频率处(例如:铟锡氧化物面板)。
[0077]如上文所叙述，一个被动触控笔可以被使用作为一个触控对象，以接口于上文所叙述的各种触控屏幕。相较于被动触控笔，本文中所叙述的一个触控笔提供典型地通过所述触控屏幕控制器605在手指感测模式中所提供的传送(TX)信号，如上文搭配图6A和6B所叙述。
[0078]所述触控笔680将所述触控笔传送信号677电容性耦接到所述感测数组400，如上文搭配图4到6所叙述。在一个实施例中，所述触控笔信号的振幅，频率，相位等等可以相同或者类似于由所述触控屏幕控制器605利用于手指感测的信号振幅，频率，相位等等。另或者，所述触控笔传送信号在振幅，频率，和相位上可以不同于来自所述传送驱动电路610的传送信号。在另一实施例中，所述触控笔传送信号所具有的一个用于代码调制的代码可以不同于一个被使用在来自所述传送驱动电路610的传送信号中的代码。在一示范性实施例中，所述触控笔传送信号677所具有的一个振幅大于来自所述传送驱动电路610进行手指感测的传送信号632。例如:在一个示范性实施例中，相较于通过所述触控屏幕控制器605所提供的大约典型是5到10伏，所述触控笔传送信号677则是具有范围从大约20到50伏。另或者，其它电压可以被使用，如此项技术中具有通常知识人士将理解。较高的触控笔传送电压更快速地耦接更多电荷到MC数组400，因而降低感测所述感测数组400的每一行和每一列所需的时间量。其他实施例可以在所述MC数组的传送线路635上纳入较高电压，以取得类似于手指感测的时间效应改善。
[0079]在另一实施例中，所述触控笔680在所述触控笔传送信号677上施加一个比来自所述传送驱动电路610的传送信号632的频率还高的频率，以达成一个降低的感测时间。电荷可以在所述触控笔传送信号677的上升缘和下降缘期间从所述触控笔680被电容性耦接到所述感测数组400。因此，一较高的传送频率在一给订的时间周期上提供大量的上升缘和下降缘，以造成较大的电荷耦接。所述传送频率在手指感测模式(例如:在感测数组上用于手指感测的传送信号)中的实际上限取决于所述面板的个别感测组件和互连件(未图示)的电阻器-电容器(RC)的时间常数。如此典型地是由于在所述感测数组100的制作中所使用的高阻抗材料(例如:铟锡氧化物)。一个高阻抗的感测数组400可以造成一个高的时间常数且造成传感器的行(传送线路635)和列(接收线路640)的信号衰减，而可以限制最大的感测频率。当使用一个主动触控笔以将所述触控笔传送信号677直接传送到所述感测数组400上的一个接触点时，所述触控笔传送信号677不必要通过所有的高阻抗路线，且因此可以增加用于所述触控笔传送信号677的最大操作频率，如上文搭配图6A和6B所叙述。例如:所述接收迹线(行和列两者)的时间常数可以被用来判定一个上部频率限制，不过如此典型地是将至少加倍在手指感测中所使用的上部频率限制。典型上是因为消除所述行的阻抗而保持所述列的阻抗(或者反之亦是如此)，所以所述阻抗是在实行相互电容扫描时的一半阻抗。应所述要注意到:手指感测和触控笔感测两者使用频率挑选，其中的操作周期应所述要小于所述面板的时间常数，如此对于所述操作频率的挑选的限制几乎与手指感测和触控笔感测相同。
[0080]在一个实施例中，所述触控笔传送信号677的频率不同于所述手指感测的传送信号632的频率。通过使用不同的传送频率，所述触控屏幕控制器605可以在触控笔传送信号和手指感测的传送信号之间作区分。另或者，所述触控屏幕控制器605可以使用(对此项技术中具有通常知识人士将理解对本揭示内容具有优势的)其他技术来区分所述触控笔传送信号和所述传送驱动电路610的传送信号632，诸如检测在信号特征(例如:相位，频率，振幅，和代码调制)中的差异。
[0081]本文中所叙述的各种实施例可适用于使用经组态设定以被电容性耦接到所述相互电容数组的未经系炼，或无线的主动触控笔的任何相互电容的触控屏幕系统，其中所述主动触控笔接收来自所述触控屏幕控制器的同步或时序数据。例如:所述触控笔可以基于从所述触控屏幕控制器所接收的同步或时序数据来产生所述触控笔传送信号。
[0082]图8的一个方块图是例示用于同步一个触控笔850到一个主机器件的一个电子系统800的一个实施例。所述触控笔850包含一个电容性感测数组810，多路复用器(MUX)器件820及825，传感器件830，和传送器840。在一实施例中，所述电容性感测数组810是一个所有点可寻址的相互电容感测数组(例如:感测数组400)。在又另一实施例中，所述电容性感测数组810是一个铟锡氧化物面板。所述电容性感测数组810 (感测数组810或铟锡氧化物810)如搭配图4所叙述包含电极的行812和列814。在一实施例中，所述行812和所述列814是图6A和6B的传送线路635 (另或者是接收线路640)和接收线路640。所述行812和所述列814分别被耦接到所述多路复用器器件820和所述多路复用器器件825。所述多路复用器器件820和825被耦接到所述传感器件830。所述传感器件830被耦接到所述传送器840。在一实施例中，所述传感器件830实行与图3的电容器感测电路301相同的一作用。在另一实施例中，所述传感器件830是图6A和6B的触控屏幕控制器605。
[0083]在所描述的实施例中，触控笔方块850包括一个接收器855，一个电池880，一个升压器870，一个笔尖驱动器890，和一个触控笔笔尖895。所述触控笔方块850呈现出如图8所描述被壳装在触控笔本体860内的构件。所述电池880被耦接到所述升压器870和所述接收器850。所述升压器870被耦接到所述笔尖驱动器890。
[0084]在一实施例中，所述感测830产生且将一个传送信号835耦接到所述传送器840。所述传送器840以无线方式将所述传送信号835耦接到所述接收器850。在一个实施例中，所述传送器840以感应方式将所述传送信号835耦接到所述接收器850。在其它实施例中，所述传送器可以无线方式耦接所述传送信号835，其包含射频，光学，超声波，和熟习本项技术人士将理解的其它介质的各种方式。所述接收器850接收来自所述传送器840的传送信号899，且将调制的传送信号耦接到所述触控笔850。
[0085]在一个实施例中，通过所述传送器840所发送的传送信号835与在手指位置追踪期间所产生且施加到所述传送线路812 (或814)上的铟锡氧化物810的传送信号是相同的信号。另或者，所述传送信号835可以是一个不同于所产生且施加到所述铟锡氧化物810的传送信号的信号，且可以具有不同的信号特征(例如:不同的频率，相位，和代码调制)。在另一实施例中，所述传送器840发送一个同步信号899，或者时序数据，藉此所述触控笔850基于通过所述接收器855自所述传送器840所接收的同步信号899来产生触控笔传送信号898。在一实施例中，所述同步信号899具有一个不同于在手指位置追踪期间所产生且施加到所述铟锡氧化物810的传送信号的信号特征。
[0086]在一实施例中，所述电池880的电压可以通过电池单元(例如:1.5伏的AAA单元)来提供。所述升压器870将被递送到所述笔尖驱动器890的电池电压进行升压，以允许所述笔尖驱动器890将所述传送信号835放大到一较高的电压(例如:10伏到20伏)。一个高电压的触控笔传送信号898可以使所述主机器件805能够检测正在“悬浮”或者靠近所述电容性感测数组810时的触控笔850，不过并未实体触控在所述电容性感测数组810上所布置的上覆层。一个高电压的触控笔传送信号898同样可以通过所述传感器件830提供更快速且更强健的检测。搭配图21叙述悬浮触控辨识。
[0087]所述触控笔850将来自所述触控笔笔尖895的放大的触控笔传送信号898电容性耦接到所述电容性感测数组810。电极的行812和列814 (在触控笔的位置追踪模式中经组态设定成接收电极)感测所述触控笔传送信号898，且将接收的触控笔传送信号898经由所述多路复用器820和825发送到所述传感器件830。在一实施例中，所述触控笔传送信号898指称一旦通过所述铟锡氧化物810上的电极的行812及/或列所感测的接收信号。如所示，所述传感器件830通过所述电容性感测数组810的电极的行812和列814两者上的RX’ ing接收所述触控笔传送信号898，如上文搭配图6B所叙述(即:接收线路640和660)。在一实施例中,所述传感器件830在感测所述触控笔传送信号898时实行所述电容性感测数组810的行812和列814的一个触控笔扫描。所述传感器件830基于所述传送信号898在所述电容性感测数组810的每一个行812和列814组件上的相对强度来判定所述触控笔850的地方，如先前搭配图4到6所叙述。
[0088]所述主机805和触控笔850的同步部分使所述传感器件830大致上能够同时追踪在所述感测数组810上的一个被动触控对象(例如:手指)和触控笔850。同步是确保所述触控笔850在所述传感器件830并未对被动触控对象的感测进行TX’ ing时的一个周期期间传送一个触控笔传送信号898。
[0089]图9A的一个方块图是例示经组态设定以传送来自一个主机器件805的一个传送信号915到一个触控笔850的传送器900的一个实施例。所述传送器900包括一个载波产生器910, —个振幅调制(AM)调制器920, —个放大器930, —个匹配电路和滤波器940,和一个天线线圈945。
[0090]在一个实施例中，所述载波产生器910是一个产生一个判定的载波频率的本地振荡器。所述载波产生器可以利用一个环形振荡器，一个松弛振荡器，一个石英振荡器等等，或者是熟习所述项技术人士将知悉的其它振荡器。所述载波频率可以显著地高于所述传送信号915。在一个实施例中，所述载波产生器910是一个13.56MHz的载波频率(射频辨识(RFID)标准)，而所述传送信号915的频率可以是大约IOOkHz到500kHz。在一实施例中，可以通过对所述载波信号进行分频或者通过一个分离的振荡器电路来产生所述传送信号915。在另一实施例中，一个在图3的处理器件310内的电路产生所述传送信号915。
[0091]依据一个实施例，所述振幅调制调制器920接收来自所述载波产生器910的载波频率，且将所述载波频率的振幅用所述传送信号915进行调制。在一个实施例中，用来自所述载波产生器910的载波频率调制所述同步信号899。尽管本文中叙述到幅移键控(ASK)，然而可以使用其它形式的调制方法(例如:频移键控(FSK)，相移键控(PSK)，二进制相移键控(BPSK))，且是熟习所述项技术人士将知悉的。所述放大器930将调制的传送信号925放大，且将放大的传送信号发送到所述匹配电路和滤波器940。在一实施例中，所述放大器930将调制的传送信号925放大到足够高的阻抗，以迁就典型地和无线传输相关联的高衰减，如熟习所述项技术人士将知悉的。所述匹配电路和滤波器940在所述放大器930和所述天线线圈945之间提供阻抗匹配，以滤除在所述调制的传送信号925上的任何无用频率。例如:一个高通滤波器或带通滤波器可以被用来移除在所述调制的传送信号925中的不必要噪声或谐波。
[0092]所述天线线圈945以无线方式广波所述滤除且调制的传送信号925。在一实施例中，所述天线线圈945可以各种格式来广波所述调制的传送信号925，包含但不限至于射频(RF),感应,光学,静电稱接,和超声波。在一个实施例中,所述传送器以一个射频载波(例如:433MHz，900MHz，或2.4GHz)来调制所述传送信号915。在另一实施例中，所述天线线圈945利用一个电感性链路以将低频射频辨识调制的载波(所述调制的传送信号925)电感性耦接到电感性接收器950。电感性耦接一个射频辨识的载波通常消耗低于一个射频载波的功率，且可以在所述触控笔中提供较长的电池寿命。在一些实施例中，使用一个射频辨识的载波频率可以提供显著的优势。例如:对于全世界来说没有与广波射频辨识的频率相关联的广波执照需求。再者，在射频辨识的频率处，金属触控笔的案例和触控笔笔尖可以作用为一个额外电场的天线，以提供一个更强健的接收器方块。在一个实施例中，对所述射频辨识的载波频率进行分频以产生所述传送信号915，进而在所述接收器方块处提供良好的噪生抑制。
[0093]图9B的一个方块图是例示经组态设定以接收来自一个主机器件805的调制的传送信号925的一个触控笔接收器950的一个实施例。所述接收器950包括一个天线线圈955, —个输入滤波器965, —个振幅调制译码器970, —个自动增益控制方块975,和一个笔尖驱动器980。在一实施例中，所述传送器900和触控笔接收器950分别类似于图8的传送器840和接收器855。另或者，可以使用其它用于传送器和接收器的电路组态设定，如此项技术中具有通常知识人士将理解对本揭示内容具有优势的。
[0094]所述天线线圈955接收从所述传送器900以无线方式耦接的振幅调制的传送信号925。所述调制的传送信号925典型地被与无线传输相关联的固有耗损所衰减。所述输入滤波器960可以被用来滤除来自所述调制的传送信号925的噪声，不必要谐波，和其它无用信号。所述放大器965将所述调制的传送信号925放大到所述振幅调制译码器970可检测的逻辑电平。所述振幅调制译码器970将所述调制的传送信号925解调制(例如:移除所述载波频率(例如:13.56MHz))，进而留下所述传送信号925。所述自动增益控制方块975提供一个自动控制的增益控制回路，以在一个广泛输入信号的电压范围上维持一个常数得的传送信号振幅。所述笔尖驱动器980进一步将所述传送信号925放大到一个高电压输出(10伏到20伏)，以用于将所述传送信号电容性耦接到所述电容性感测数组810，如上文搭配图8所叙述。
[0095]在一替代实施例中，一个触控笔经组态设定以运作为时序“主导”，且具有一个和传送器900相同的传送器以发送同步信息到所述主机，其中将包含一个类似于接收器950的接收器。在另一实施例中，所述触控笔及/或所述主机每一者可以包含收发器以允许双向通讯。应所述要注意到:在一个通讯信道或通讯链路上完成在所述主机和所述触控笔之间用于同步的通讯。可以将所述通讯信道或链路考虑成用来在所述主机和所述触控笔之间通讯数据的一个反向信道。所述通讯数据可以包含如本文中所叙述的同步信息，以及诸如力度数据，按钮数据，或类似数据的额外数据。所述通讯信道或链路可以是一个射频链路，蓝牙链路，一个光学链路，一个红外光(IR)链路，或其它通讯信道/链路，如此项技术中具有通常知识人士将理解对本揭示内容具有优势的。
[0096]当所述触控笔850运作为时序“主导”时，所述触控笔850将所述载波调制的传送信号925发送到所述主机。在所述触控笔850上的一个载波产生器，分频器，和调制器提供一个调制的传送信号到所述主机，其中所述主机被同步以与所述触控笔传送信号相同的相位和频率来运作。此项技术中具有通常知识人士将理解对本揭示内容具有的优势是所须对系统800的修改以将所述主机同步到一个主导的触控笔传送信号。
[0097]图1OA的一个方块图是例示用于以无线方式将来自一个主机器件传送器1002的一个传送信号耦接到一个触控笔接收器1020的一个传送器天线系统1000的一个实施例。所述系统1000包含一个铟锡氧化物的电容感测数组(铟锡氧化物面板)1005，一个主机传送器1002，和一个触控笔接收器1020。所述主机传送器包含一个磁性天线1010。所述触控笔接收器1020包含一个触控笔的电性天线1025和一个触控笔的磁性天线1030。所述主机的磁性天线1010将一个传送信号感应耦接到所述触控笔接收器1020。通过所述电性天线1025和磁性天线1030接收所述传送信号。所述主机的磁性天线1010是一个可以容易被整合到现有设计内的非常紧密的天线，且在实施时不需要对所述铟锡氧化物面板1005作任何的修改。所述天线系统1000可以良好地适应于具有大约10公分(4英时)的一个最大范围的触控笔-铟锡氧化物面板系统。
[0098]图1OB的一个方块图是例示用于以无线方式将来自一个主机器件传送器1042的一个传送信号耦接到一个触控笔接收器1052的一个传送器天线系统1040的一个实施例。所述系统1040包含一个铟锡氧化物面板1045，一个主机传送器1002，和一个触控笔接收器1052。所述主机传送器1042包含一个主机磁性天线1050。所述触控笔接收器1052包含一个触控笔的电性天线1054和一个触控笔的磁性天线1056。在一实施例中，所述主机磁性天线1050经组态设定以环绕所述铟锡氧化物面板1045的外侧边缘。所述主机磁性天线1050将一个传送信号(未图标)感应耦接到所述触控笔接收器1052。通过所述电性天线1054和磁性天线1056接收所述传送信号。所述主机磁性天线1050可以具有大约20公分(8英时)的一个最大传输范围,其可以良好地适应于15英时的铟锡氧化物面板。在一实施例中，所述主机磁性天线1050可能需要增加屏幕边界(铟锡氧化物面板的壳体)以容纳所述铟锡氧化物面板1045和所述主机磁性天线1050两者。
[0099]图1OC的一个方块图是例示用于以无线方式将来自一个主机器件传送器1062的一个传送信号耦接到一个触控笔接收器1085的一个传送器天线系统1060的一个实施例。所述系统1060包含一个铟锡氧化物面板1065，一个主机传送器1062，和一个触控笔接收器1085。所述主机传送器1062包含一个主机磁性天线1080和一个主机电性天线1070。所述触控笔接收器1085包含一个触控笔的电性天线1090和一个触控笔的磁性天线1095。所述主机磁性天线1080和主机电性天线1070将一个传送信号感应耦接到所述触控笔接收器1085。通过所述电性天线1090和磁性天线1095接收所述传送信号。所述主机电性天线1070可以一个10公分长的导线，经组态设定以靠近具有大约20公分的一个最大传输范围的屏幕边界(铟锡氧化物面板的壳体)。在一实施例中，所述主机电性天线1070被实施在一个可能不需对所述铟锡氧化物面板的壳体作任何修改的印刷电路板(PCB)。所述天先已经被描述成具有线圈和回路的天线，不过可以使用各种形式的天线，诸如槽缝型天线，贴片型天线，双极组件，折迭型双极组件，单极组件，以及如此项技术中具有通常知识人士将理解对本揭示内容具有优势的其它形式的天线。通过本文中所叙述的任何调制技术可以完成使用前述天线进行的数据传输。
[0100]图11的一个流程图是同步一个触控笔到一个主机器件的一个方法1100的一个实施例。所述方法1100起始于所述主机器件开始扫描过程。所述传感器件产生一个传送脉冲序列(方块1110)。在一实施例中,所述传送脉冲序列是一个传送信号的脉冲群。于方块1155处,所述载波产生器产生一个载波信号(例如:13.56MHz射频辨识的载波频率)。所述振幅调制调制器以在方块1110处所产生的传送脉冲序列来调制所述载波信号。在其它实施例中，所述主机器件可以实施其它的调制方法，如搭配图9A所叙述。一个带通滤波器滤除调制的传送信号(方块1140)。应所述要注意到:可以使用其它形式的滤波器，包含低通滤波器，高通滤波器，陷波滤波器，和如此项技术中具有通常知识人士将理解的其它滤波器。于方块1145处，一个匹配网络匹配所述滤波器和天线的阻抗，且所述传送器方块以无线方式将所述调制的传送信号传送到所述触控笔(方块1150)。
[0101]所述触控笔的接收器方块以无线方式接收来自所述主机器件的调制的传送信号(方块1162)。所述放大器方块将所述调制的传送信号放大(方块1165)，且所述振幅调制解调制器从所述传送信号中移除所述载波频率(方块1170)。所述增益修正方块以动态方式调整所述放大器的增益，以维持所述解调制器的输出处的一个预定传送信号的强度(方块1175)。于方块1180处，所述传送驱动器驱动(放大)所述传送信号。在一个实施例中，所述传送驱动器将所述传送信号放大到大约20到50伏，以改善在所述触控笔和感测数组之间的电容性耦接(方块1180)且启用所述主机器件的悬浮检测机能。所述触控笔笔尖将放大的传送信号(触控笔传送信号)耦接到所述铟锡氧化物面板(方块1190)。
[0102]于方块1115处，所述同步整流器接收所述触控笔传送信号。一个滤波方块可以经组态设定以运作成一个低通滤波器(LPF)，且将整流的触控笔传送信号作积分以移除无用的噪声，谐波等等(方块1120)。一个模/数(ADC)转换器将模拟的触控笔传送信号转换成一个数字表示，以用于进一步在所述主机中央处理单元或其它的处理器件上进行数字处理(方块1125)。于方块1130处，所述主机中央处理单元计算所述触控笔的坐标，处理任何的额外数据，且重复所述扫描过程(方块1105)。在一实施例中，额外数据可以包含力度数据，按钮数据，或者其它通过触控笔所编码到触控笔传送信号的额外功能，如参考图13到18的进一步叙述。
[0103]图12A的一个视图是例示所述触控笔850和手掌同成接触一个铟锡氧化物面板810的电性效应。在一实施例中,所述系统800实行一个掌触拒斥的特性，以使所述传感器件830能够准确地追踪一个触控笔680的位置，而一手或手掌同时出现在所述铟锡氧化物面板810上。前述状况可能发生，例如在一个使用者以所述触控笔输入其签名的同时在所述铟锡氧化物面板810上支撑其手或手掌。
[0104]图12B的一个方块图1200是依据一个实施例例示一个手掌和触控笔在一个铟锡氧化物面板1210上的电性等效电路图。所述方块图包含一个铟锡氧化物面板1210，一个电容性感测组件A，一个触控笔1220，一个触控笔到面板的电容(C_stylus) 1230，手掌到面板的电容(C_palm) 1250，一个接收电路1270，接收电路到接地的电容(C_groundl) 1270，和一个从点B到电性接地的电容(C_ground2) 1260。所述接收电路到接地的电容1270是器件自有的电容。所述从点B到电性接地的电容1260是触控笔自有的电容。所述触控笔1220和手掌(未图示)在所述电容性感测组件A处接触所述铟锡氧化物面板1210。所述触控笔到面板的电容1230是所述触控笔1220在将一个触控笔传送信号电容性耦接到所述铟锡氧化物面板1210时的电容。所述掌触电容1250是一支手或手掌接触所述铟锡氧化物的表面的电容(图12中所例示)。所述触控笔的外罩或封壳是所述触控笔1220的本地接地。所述从点B到电性接地的电容1260是人类本体从其中所述手掌接触所述触控笔1220的外罩的节点(B)的电容。在一实施例中，所述手掌可以耦接一个寄生传送电荷到所述铟锡氧化物面板1210上，其可能显著地影响通过所述接收电路1270所量测的传送触控笔信号。所述手掌到面板的电容1250的强度在悬浮于所述铟锡氧化物面板1210上时大约O。当接触所述铟锡氧化物面板1210时，所述手掌的电容性影响取决于所述手掌到面板的电容1250和所述触控笔到面板的电容1230。所述人类本体经由一些有限的从点B到电性接地的电容1260而被连接到接地返回路线。如此意谓:手掌并未真正地被接地，且总是也具有一定的传送电位。当手在所述面板上时，由于电容性耦接于面板而所述电位可以造成小的信号改变。所述触控笔笔尖的传送信号远强烈于手掌的传送信号。如此允许通过信号电平的门坎值来分开触控笔和手掌的接触而不生问题。
[0105]由于将所述主机同步到触控笔的固有特性而达成掌触拒斥，使得手指位置的追踪和触控笔位置的追踪可以同时被实行而不会干扰彼此。例如:在触控笔追踪期间，所述触控笔位置可以在所述铟锡氧化物面板1210接近所述触控笔的地方将所述触控笔传送信号电容性耦接到所述铟锡氧化物面板1210。因此，一手掌将不会受到源自所述触控屏幕控制器的传送驱动电路610的传送信号所刺激(例如:触控屏幕控制器605的传送驱动电路610，或者主机805的传感器件830)，所以所述手掌(即:一个被动触控对象)将以一个显而易见的方式而不会干扰触控笔位置的追踪。应所述要注意到:相较于所述触控笔笔尖，所述手掌具有远小于触控笔传送信号的传播。在传送信号上的掌触影响接近系统自有的噪声基底，且可以容易地被移除。
[0106]图13的一个方块图是例示用于同步且调制额外数据到一个触控笔传送信号898的一个触控笔1300的一个实施例。所述触控笔1300包含一个接收器855，微控制器方块1305，电压升压器870，电池880，笔尖驱动器890，致动器939，触控笔笔尖895，分压器1310，和力度传感器1360。在一个实施例中，所述微控制器方块1305包含模/数转换器1320，中央处理单元核心1330，按钮1340和1341，同步和调制方块(同步模式方块)1350，和量测器1370。
[0107]在一实施例中，所述同步模式方块1350经组态设定以将额外数据调制到所述传送信号835。可以被调制到所述触控笔传送信号835的一些形式的额外数据包含电池数据，加速数据，按钮数据，力度数据，和其他数据，如对此项技术中具有通常知识人士将理解对本揭示内容具有优势的。
[0108]在一个实施例中，假如在所述触控笔传送信号898上没有需要调制的额外数据，则所述触控笔1300的运作类似于图8的触控笔方块850。具体来说，所述接收器855以无线方式接收所述传送信号835，所述同步模式方块1350接收来自所述接收器855的传送信号835，所述笔尖驱动器890驱动或放大所述传送信号835，且所述触控笔笔尖895将放大的触控笔传送信号898电容性耦接到所述感测数组810。在一实施例中，假如在所述触控笔传送信号898中没有需要调制的额外数据，则可略过所述同步模式方块1350。
[0109]在一实施例中，所述触控笔1300将电池数据(例如:电池充电状态)调制到所述触控笔传送信号835。在一个实施例中，可以通过使用一个分压器和模/数转换器来取得所述电池数据。具体来说，可以是一个如图13所示的电阻式分压器网络的分压器1310量测所述电池的一个仿真电压电位(例如:在所述电阻式分压器的中间点处)，且所述模/数转换器1320将量测的仿真电压电位转换成一个数字数值，且将所述数字数值发送到所述中央处理单元核心1330。所述中央处理单元核心1330处理所述数字数值，且将所述数字数值发送到所述同步模式方块1350。所述同步模式方块1350将所述电池数据调制到所述触控笔传送信号835。所述笔尖驱动器890搭配所述电压升压器870将调制的触控笔传送信号835放大。所述触控笔笔尖895将所述调制的触控笔传送信号898电容性耦接到所述感测数组810。在其它实施例中，除了所述电池数据，所述同步模式方块1350可以将其它形式的额外数据调制到所述触控笔传送信号835，诸如下文中所叙述的按钮数据。
[0110]在一个实施例中，所述触控笔1300包含按钮1340和1341。按钮可以提供额外功能到所述触控笔，包含但不限制类似于一个计算机鼠标的“左键点击”和“右键点击”功能。所述触控笔1300的按钮1340和1341被耦接到所述中央处理单元核心1330。所述按钮1340和1341可以是机械式，电性式，电容式，或者此项技术中具有通常知识人士将理解的其他形式。所述中央处理单元核心1330处理所述按钮的输入数据，且将所述输入数据发送到所述同步模式方块1350。所述同步模式方块1350将所述按钮数据调制到所述触控笔传送信号835。所述笔尖驱动器890搭配所述电压升压器870将调制的触控笔传送信号835放大，且所述触控笔笔尖895将所述调制的触控笔传送信号898电容性耦接到所述感测数组810。在一实施例中，除了所述按钮数据及/或电池数据，所述同步模式方块1350还可以将一个或更多其它形式的额外数据调制到所述触控笔传送信号835，诸如下文中所叙述的力度数据。
[0111]在一实施例中，在所述触控笔1300中实施力度感测。力度感测提供关于所述触控笔笔尖895在所述感测数组810上的接触压力的额外数据。所述力度传感器1360检测被施加所述致动器893的力度。所述量测器1370判定所施加到所述笔尖895的力度量(例如:力度信号的强度)。所述中央处理单元核心1330处理所述力度信号，且将所述力度信号发送到所述同步模式方块1350。所述同步模式方块1350将所述力度数据调制到所述触控笔传送信号835。所述笔尖驱动器890搭配所述电压升压器870将调制的触控笔传送信号835放大，且所述触控笔笔尖895将所述调制的触控笔传送信号898电容性耦接到所述感测数组810。可以通过在所述触控笔1300内的一个被动传感器(例如:力度感测电阻器)或是主动传感器(例如:电容性线性位置传感器或者相对一个线圈的一个移动组件)来检测力度感测。另或者，其他方法可以被用来在数量上判定且数字化一个施加到所述触控笔笔尖895的力度，如对此项技术中具有通常知识人士将理解的。在一实施例中，除了所述力度数据，所述同步模式方块1350还可以将一个或更多其它形式的额外数据调制到所述触控笔传送信号835。例如:在另一实施例中，可以检测(例如:通过一个加速计)所述触控笔的方位或加速，且予以编码到所述触控笔传送信号835中。
[0112]在一实施例中，所述同步模式方块1350可以通过下述来调制所数额外数据:频率调制(FM)，频移键控(FSK)，振幅调制(AM)，幅移键控(ASK)，开关键控(OOK)，脉冲位置调制，相位调制(PM)，曼彻斯特编码，直接序列展频(DSSS)，或者是如此项技术中具有通常知识人士将理解的其它调制方法。相位调制可以进一步包含在下文中参考图15到18作出进一步论述的二进制相移键控(BPSK)或正交相移键控(QPSK)。
[0113]其他实施例可以经组态设定以另外地将额外数据从所述触控笔1300转移到所述传感器件(未图示)，而不需要调制所述触控笔传送信号835。例如:使用时分多路复用(TDM)，所述触控笔1300在一个时槽中传送所述触控笔传送信号835，且在另一个时槽中传送所述额外数据(例如:力度数据，加速数据)，如针对图19所叙述。类似地，码分多路复用(CDM)可以被用来传送所述触控笔传送信号和所述额外数据。所述触控笔1300可以使用一个代码传送所述触控笔传送信号898，且可以使用另一个代码传送所述额外数据。在一实施例中，所述触控笔传送信号898和所述额外数据可以利用相同的频率或者不同的频率。在其它实施例中，光学，超声波，电感性，或者射频信号传输可以被用来将所述额外数据从所述触控笔1300转移到所述传感器件830。例如:额外数据可以无线方式从所述触控笔1300耦接到所述传感器件830。应所述要注意到:在传送所述额外数据到所述传感器件830上可能需要诸如天线及/或放大器的额外硬件。此等实施例是此项技术中具有通常知识人士将知悉对本揭示内容具有优势。
[0114]图14的一个时序图1400是依据本发明的一个实施例例示在一个数据串流上的一个调制过程和解调制过程。所述时序图1400包含一个调制过程1405和解调制过程1435。所述调制过程1405包含传送数据信号1410，数据待传送信号1420，和传送+数据信号1430。所述解调制过程1435包含解调制器输入信号1440，解调制器输出信号1450，和电容器电压1460。
[0115]在一个实施例中，所述传送数据信号1410和所述数据待传送信号1420是一个触控笔传送信号和额外数据(例如:力度感测，按钮，电池数据)，如上文中搭配图3所作叙述。所述传送+数据信号1430是一个调制的传送信号，含有来自待传送的传送信号和数据(例如:力度数据，按钮数据等等)的信息。在一个实施例中，所述传送+数据信号1430的脉冲取决于所述数据待传送信号1420的位作反相或非反相。在一个实施例中，所述传送+数据信号1430从所述触控笔笔尖895被电容性耦接到所述铟锡氧化物数组810。另或者，所述传送+数据信号1430以无线方式从所述触控笔被耦接到所述传感器件830。
[0116]在一个实施例中，所述传送+数据信号1430以电流尖峰的形式抵达一个解调制器方块处，如解调制器输入1440所例示。同步检测器的输出信号(解调制器输出1450)由所述调制的额外数据有关的正整流尖峰或负整流尖峰。接收器解调制器的整合电容器(未图标在电路图上)的电压1460代表对应于所述数据待传送信号1420的译码的数据位，其通过所述传感器件830作进一步处理。
[0117]图15A的一个波形图1500是依据本发明的一个实施例例示利用一个位的二进制相移键控(BPSK)调制方法的一个触控笔传送信号。二进制相移键控利用具有两个逻辑状态的一个位，所述两个逻辑状态代表彼此不同相180度的正脉冲和负脉冲。波形图1500例示代表一个逻辑电平“I”的一个逻辑脉冲。图15B的一个波形图1540是依据本发明的一个实施例例示利用一个位的二进制相移键控调制方法的一个触控笔传送信号。波形图1540例示代表一个逻辑电平“O”的一个逻辑脉冲。图15C的一个图形1560是依据本发明的一个实施例例示用于一个位的二进制相移键控调制方法的极坐标和相位关系。在一个实施例中，单一位(位I)可以表示为一个正信号或负信号。位11580是一个具有一个O度相移的逻辑电平“I”。位11570是一个具有一个180度相移的逻辑电平“O”。在一个实施例中，二进制相移键控可以被用来将额外数据调制到所述触控笔传送信号898，如上文中参考图8所作叙述。例如:可以通过二进制相移键控来编码按钮数据。在极坐标中分别由位11570和位11580表示一个按压的按钮和一个非按压的按钮。应所述要注意到:改变所述传送信号的相位以纳入额外数据将不需改变所述传送信号的时序，绝对强度，或频率。换言之，尽管信号相位中有一个改变，所述触控笔传送信号898中含有的时序和同步信息仍然保持不变。如上文中所叙述，二进制相移键控调制是用于将额外数据加入一个触控笔传送信号的数个优选调制方法中的一个调制方法。二进制相移键控可以允许在一个低信噪比的可靠检测，且可以降低用于一个触控笔的数据传输的前导符元(overhead)。其它的调制方法可以如对此项技术中具有通常知识人士将理解对本揭示内容具有的优势来使用。
[0118]图16的一个方块图是依据本发明的一个实施例例示用于实施一个位的二进制相移键控调制方法以用于将力度感测数据加入一个触控笔传送信号835的一个调制器方块1600。所述调制器方块1600包含切换方块1605，暂停检测器1630，同步和时钟产生固件(同步时钟产生器)1640，位移寄存器1650，电容力度传感器1660，电容量测器1670，高压笔尖驱动器890，和触控笔笔尖895。所述切换方块1605包含一个反相器1610和开关1620。在一个实施例中，所述调制器方块是图13的同步模式方块1350的一部分。在另一个实施例中，在所述处理器件310中实施所述电容量测器1670，所述位移寄存器，和所述同步时钟产生器1640。另或者，所述处理器件310可以包含或多或少的构件以调制在所述触控笔传送信号835中的数据。
[0119]运作上，所述切换方块1605经组态设定以可控制方式双态触变(toggle)开关1620，以产生一个反相或非反向的触控笔传送信号835。通过所述反相器1610产生所述反向的触控笔传送信号835。在一个实施例中，切换方块1610的反相或非反相信号是在图15A到15C中所例示的O度和180度相移的二进制相移键控信号。
[0120]所述调制器方块1600将力度感测纳入所述传送信号835。通过一个致动器(未图示)和所述电容力度传感器1660来部分检测到力度感测，且在上文中搭配图13作出进一步叙述。应所述要注意到:其它形式的额外数据可以被调制到所述触控笔传送信号835，如对此项技术中具有通常知识人士将理解对本揭示内容具有的优势。
[0121]在一个实施例中，开关1620的时序受到所述暂停检测器1630，所述同步时钟产生器1640，和所述位移寄存器1650的控制。所述调制器方块1600经组态设定以在所述触控笔传送信号835的脉冲之间双态触变所述开关1620。应所述要注意到:在触控笔传送脉冲期间双态触变所述开关1620可能造成失真且负面地影响所述触控笔850和所述铟锡氧化物数组810的同步。所述暂停检测器1630检测在触控笔传送脉冲之间的周期。所述同步时钟产生器1640提供一个同步和时钟产生的算法以对所述位移寄存器1650产生同步的时钟脉冲。响应于来自所述电容量测器1670的输入力度数据，所述位移寄存器1650以可控制方式双态触变所述开关1620，而造成一个调制的触控笔传送信号。因此，在触控笔笔尖895处生成的触控笔传送信号898保留其时序信息，以经由本文中所叙述的相位调制技术用于和额外力度数据进行的主机-触控笔同步。
[0122]在一个实施例中，假如在所述触控笔传送信号上没有需要调制的额外数据，则所述切换方块1605将不具有相位调制的触控笔传送信号发送到所述笔尖驱动器890。在一个实施例中，假如在所述触控笔传送信号898中没有需要调制的额外数据，则可略过所述切换方块1605。
[0123]图17A的一个波形图1700是依据本发明的一个实施例例示利用两个位的正交相移键控(QPSK)调制方法的一个触控笔传送信号。在正交相移键控中，两个位(位I和位2)同时被传送且可以被相位或延迟所调制，如下文中参考图17C所作叙述。波形图1700例示用于两个逻辑脉冲的两个逻辑状态，其中位I = 1，而位2 = I或O。所述位2的逻辑状态由于一个TX/4的延迟而在信号强度上有差异，如下文中作出进一步叙述。应所述要注意到:图17A显示出所述位的状态不同于常用的正交检测器图，因为本在此处没有正交信道。在此实施例中，由于在所述触控笔和主机控制器之间的同步，所述触控笔的信号相位相较于所述接收器的同步解调制器的参考信号相位而言被预定义。
[0124]图17B的一个波形图1740是依据本发明的一个实施例例示利用两个位的正交相移键控(QPSK)调制方法的一个触控笔传送信号。波形图1740例示用于两个逻辑脉冲的两个逻辑状态，其中位I = 0，而位2 = I或O。图17C的一个图形1760是依据本发明的一个实施例例示用于两个位的正交相移键控调制方法的极坐标和相位关系。如上文中参考图15C所作叙述，位11775是一个具有一个O度相移的逻辑电平“1”，且位11770是一个具有一个180度相移的逻辑电平“O”。在一个实施例中，位2可以具有一个TX/4的时间延迟，以在所述解调制器的输出处(未图示)造成降低的振幅。所述降低的振幅是大约一个非延迟的信号的一半强度，如图17A和17B中所示。
[0125]图18的一个方块图是依据本发明的一个实施例例示用于实施两个位的正交相移键控调制方法以用于将额外数据加入一个触控笔传送信号835的一个调制器方块1800。所述调制器方块1800类似于图16的调制器方块1600，伴随着增加一个延迟方块1810和一个由2位位移寄存器1850可进行双态触变控制的第二开关1820。所述两个位可以同时被传送。一个位可以相同方式通过开关11620进行编码。全反相或非反相的信号意谓逻辑O或
I。所述第二位可以通过改变所述电容器电压的绝对值进行编码。所述接收器可以使用同步整流器的拓仆。假如接收的传送信号位移有正负90度，则生成的振幅低两倍。开关21820加入或移除90度(或TX/4)的延迟。
[0126]图19A的一个时序图1900是依据本发明的一实施例用于经组态设定以在个别间隔期间传送触控笔位置数据和力度数据的一个主机器件。所述时序图1900包含触控笔位置扫描间隔1910和力度数据间隔1920。扫描时间1930是从一个触控笔位置扫描的开始到下一个触控笔位置扫描的开始的时间间隔。在一个实施例中，其它形式的额外数据可以被包含(例如:按钮数据，电池数据，加速数据等等)，如对此项技术中具有通常知识人士将理解的。
[0127]在一个实施例中，所述主机利用在一个触控笔位置扫描的结束和下一个触控笔位置扫描的开始之间的间隔，以同步所述主机和触控笔来提供强健的数据转移和无错误的触控笔位置追踪。通过在时间上分开传送力度数据(例如:将触控笔传送信号和力度数据进行时分多路复用)，在所述扫描时间1930中所述主机器件用于实行所述同步和追踪运作的可取用时间较少。在一个实施例中，可能需要一个增加的扫描时间(即:降低的系统运作频率)。应所述要注意到:可以使用此方法达成高的比特率。在一个实施例中，每个扫描时间间隔传送16个位。另或者，每个扫描时间间隔可以传送少于或多于16个的位。
[0128]图19B的一个时序图1950是依据本发明的一个实施例用于经组态设定以在个别间隔期间传送触控笔位置数据和力度数据的一个主机器件。所述时序图1950包含一个触控笔位置扫描和力度数据间隔I960及扫描时间间隔1970。在一个实施例中，所述触控笔对每一个位置扫描调制一个额外数据位(例如:力度数据，电池数据，按钮数据等等)而不会增加总扫描时间1970。应所述要注意到:此扫描方法可以支持低于图19A的扫描方法的最大比特率。
[0129]图20的一个流程图是追踪一个被动触控对象和一个触控笔在一个感测数组上的位置的一个方法2000的一个实施例。所述方法2000通过可以包括下述的处理逻辑来实行:硬件(电路系统，专用逻辑等等)，软件(诸如在一个通用计算系统或一个专用机械上运行的)，固件(内嵌式软件)，或前述的任何组合。在一个实施例中，图6的触控屏幕控制器605实行所述方法2000的一些运作。在另一个实施例中，图8的传感器件830实行所述方法2000。在又另一个实施例中，图3的电容感测电路310实行所述方法2000。另或者，所述电子系统300 (图3)的其它构件可以实行方法所述2000的一些或所有运作。
[0130]参考图20,追踪起始于在一个感测数组上没有出现所有点可寻址的触控(例如:通过一个被动触控对象)或触控笔的触控(包含触控或悬浮检测)(方块2010)。此方法的目的是提供自适性主动触控笔或被动触控对象的扫描技术。当没有触控笔且没有触控时，每一个所有点可寻址的扫描执行触控笔扫描循环的短丛发(典型地采用比触控笔扫描还长的时间)。此丛发使用于噪声环境下可靠的悬浮检测。假如检测到所有点可寻址的触控，则执行所述所有点可寻址的扫描循环的丛发以提供充足的触控响应。当检测到触控时，在所述所有点可寻址的循环的丛发内不扫描触控笔。一旦检测到触控笔，考虑到使用触控笔的应用对回报速率相当敏感且触控笔扫描具有高于所有点可寻址扫描的优先序，以最高速率进行扫描来得到最佳的触控笔回报速率。不存在所有点可寻址扫描的同时感测到触控笔的触控或悬浮，参考图21对悬浮检测作出进一步叙述。所述处理逻辑初始化且将所述所有点可寻址的扫描计数和所述触控笔的扫描计数设定到O。所述扫描计数判定所述处理逻辑保留在一个特定扫描设定中的时间量。例如:所述处理逻辑扫描所述触控笔，而所述扫描计数少于一个预定数值。在一个实施例中，对于所有点可寻址触控和触控笔触控的一个预定的最大扫描计数数值分别被注记为变数“N”和“M”。
[0131]所述触控笔扫描和处理起始(方块2015)。在一个实施例中，所述主动触控笔具有一个高于用于一个被动触控对象的一个所有点可寻址扫描的优先序。假如在方块2020处，所述处理逻辑检测一个触控笔的触控和触控笔的悬浮信号，则所述传感器件将所述触控笔的扫描计数设定到O (方块2025)，所述处理逻辑回报结果到一个主机处理器(方块2030)，且所述触控笔扫描和处理重新起始(方块2015)。在一个实施例中，所述主机处理器可以是图3的主机350。假如在方块2020处并未检测到一个触控笔的触控和悬浮，则所述处理逻辑在假如目前触控笔的扫描计数少于所述预定义的最大数值(即:M)时将所述触控笔的扫描计数增量(方块2040)。假如所述触控笔的扫描计数少于M(方块2045)，则所述处理逻辑回报结果到一个主机处理器(方块2030)，且所述触控笔扫描和处理重新起始(方块2015)。假如所述触控笔的扫描计数等于O或大于M，则所有点可寻址扫描和处理开始(方块 2050)。
[0132]假如在方块2060处并未检测当一个所有点可寻址触控(例如:由诸如一手指的一个被动触控物件的一个触控)，所述触控屏幕控制器605将所述所有点可寻址的扫描计数值设定成O (方块2085)，所述处理逻辑回报结果到一个主机处理器(方块2090)，且触控笔扫描和处理重新开始(方块2015)。假如在方块2060处检测到一个所有点可寻址触控，则所述处理逻辑在假如目前所有点可寻址的扫描计数少于所述预定义的最大数值(即:N)时将所述所有点可寻址的扫描计数增量(方块2070)。假如所述所有点可寻址的扫描计数少于N (方块2080)，则所述处理逻辑回报结果到一个主机处理器(方块2030)，且所述所有点可寻址扫描和处理重新开始(方块2050)。假如所述所有点可寻址的扫描计数等于O或大于N，则所述处理逻辑将所述所有点可寻址的扫描计数值设定成O (方块2085)，所述处理逻辑回报结果到一个主机处理器(方块2030)且触控笔扫描和处理重新开始(方块2015)。
[0133]总结，依据本发明的一个实施例。所述触控笔扫描具有一个高于所述所有点可寻址扫描的优先序。所述触控笔扫描可以在迭代扫描周期中持续进行，直到检测到一个触控笔为止(其中所述触控笔的扫描计数被重新设定成0，且触控笔位置追踪的周期重新开始)或者直到所述触控笔的扫描周期结束为止(当所述触控笔的扫描计数达到一个门坎数值时)。一旦所述触控笔的扫描周期结束，所述所有点可寻址扫描可以起始。所述所有点可寻址扫描可以持续追踪所述触控对象，直到所述所有点可寻址的扫描周期结束为止(扫描计数达到一个门坎数值)或者并未检测到所有点可寻址的触控对象，不论哪个情况先发生。另或者，优先化且大致上同时追踪一个触控笔和一个被动触控对象在一感测数组上的位置的其它方法将是此项技术中具有通常知识人士知悉对本揭示内容具有的优势。
[0134]图21的一个流程图是追踪一个触控笔在接触一个感测数组或悬浮在所述感测数组上的位置的一个方法2100的一个实施例。所述方法2100通过可以包括下述的处理逻辑来实行:硬件(电路系统，专用逻辑等等)，软件(诸如在一个通用计算系统或一个专用机械上运行的)，固件(内嵌式软件)，或前述的任何组合。在一个实施例中，图6的触控屏幕控制器605实行所述方法2100的一些运作。在另一个实施例中，图8的传感器件830实行所述方法2100。在又另一个实施例中，图3的电容感测电路310实行所述方法2100。另或者，所述电子系统300(图3)的其它构件可以实行方法所述2000的一些或所有运作。
[0135]在一个实施例中，所述触控笔的扫描方法2100叙述一个触控笔的悬浮检测方法，且可以取代图20的触控笔扫描和处理方法。一个触控笔的传送悬浮信号发生在一个触控笔笔尖靠近一个感测数组但没有接触上覆层，且所述触控笔将所述触控笔传送信号电容性耦接到感测数组。
[0136]参考图21，所述触控笔的扫描相位起始(方块2110)。所述处理逻辑实行滤波，基线更新，或差异计算(方块2120)。取决于噪声环境和容许的处理前导符元，滤波可以是一个无限脉冲响应(IIR),—个有限脉冲响应(FIR),或者是一个被施加到元数据的中位数。差异计算可以被使用作为一个从背景噪声中撷取出有用信号的方法。随着时间维持用于每一个感测组件的基线，追踪此基线对于温度，噪声等等的响应。从每一个元数据减去此基线以取得“差异计数”。换言之，DIFF_C0UNTS = RAW+COUNTS-BASELINE。所述差异计算可以被使用在没有讯好来自触控笔时区分所述触控笔信号和所述接收器的基线信号。当没有检测到触控笔时，所述基线的计算如同低通滤波的接收信号。为了在噪声情况下改善所述信噪比，所述接收器信号可选择地被滤除。所述滤波器是低通滤波器，共模噪声滤波器，或类似器件。在方块2130处，假如对于整个传感器数组的差异计算为0，则所述处理逻辑不会检测一个触控笔的触控或触控笔的悬浮情况(方块2135)，且所述触控笔处理结束(方块2195)。此意谓所有量测的差异计数是0，即:没有检测到触控笔的触控。
[0137]在方块2130处，假如对于整个所有点可寻址的差异计大于0，则所述处理逻辑判定本地最大的触控笔传送信号(方块2140)。在一个实施例中，所述本地最大的触控笔传送信号是电极中具有最高振幅的触控笔传送信号的行和列。在一个实施例中，所述行和列电极是图6的接收线路640和660。在方块2150处，假如所述差异计算在本地极大值附近的总和少于一个悬浮门坎数值，则处理逻辑检测一个触控笔的触控(方块2155)。例如:一个典型触控笔的触控信号可能看似信号2152。在方块2190处，所述处理逻辑计算后处理的质心且触控笔处理结束(方块2195)。
[0138]在方块2150处，假如所述差异计算在本地极大值附近的总和等于或大于所述悬浮门坎数值，则悬浮差分信号形状检测器(形状检测器)检测在所述感测数组上的触控笔传送信号的形状(即:信号梯度)(处理方块2160)。所述形状检测器判定在相邻具有本地极大值的电极的接收线路640和660上的触控笔传送信号的相对强度是否指出一个悬浮的触控笔传送信号。耦接的触控笔传送信号的强度取决于所述触控笔笔尖895和所述感测数组810上的电极的相对近接程度。在一个实施例中，一个悬浮的触控笔传送信号可能看似信号2164。另或者，一个贡献噪声或其它非触控笔传送信号的信号可能看似具有随机的形状，类似于信号2162。[0139]所述形状检测器判定检测到的信号是否是一个来自一个悬浮触控笔的合理悬浮的触控笔传送信号(方块2170)。假如所述形状检测器判定检测到的是一个合理悬浮的触控笔传送信号，则所述处理逻辑判定目前触控笔的计数。在方块2180处，假如所述触控笔的计数少于一个预定计数值，则所述处理逻辑判定在所述感测数组上没有触控笔的触控或触控笔的悬浮信号(方块2175)，且触控笔处理结束(方块2195)。在方块2180处，假如所述触控笔的计数等于或大于所述预定计数值，则所述处理逻辑判定所述信号是一个触控笔悬浮的传送信号(方块2185)。在方块2190处，所述处理逻辑计算后处理的质心且触控笔处理结束(方块2195)。
[0140]假如所述形状检测器判定检测到的信号不是一个合理触控笔悬浮的传送信号(例如:信号2162)，则所述处理逻辑判定没有发生触控笔的触控(方块2175)，且触控笔处理结束(方块2195)。
[0141]本文中所叙述本发明的实施例包含各种运作。通过硬件组件，软件，固件，前述一组合可以实行所述些运作。如本文中所使用，词语“耦接到”可以意谓直接耦接或者透过一个或更多中介构件的间接耦接。在本文中所叙述的各种总在线提供的任何信号可以和其它信号进行时间多路复用，且被提供在一个或更多共享总在线。此外，在电路构件或方块之间的互连可以被显示为总线或单信号线路。所述些总线的每一个总线可以另选为一个或更多的单信号线路，且所数单信号线路的每一个单信号线路可以另选为总线。
[0142]某些实施例可以被实施成可以包含被存储在一个计算器可读取介质上的一个计算器程序产品。所述些指令可以被用来编程一个通用或特殊用途处理器以实行所叙述的运算。一个计算器可读取介质包含用于存储或传送具有一个机械(例如:一个计算器)可读取的一个格式(例如:软件，处理应用程序)的信息的任何机构。所述计算器可读取的存储介质可以包含但不限制于磁性存储介质(例如:软式磁盘)，光学存储介质(例如:只读光盘)，磁旋光性存储介质，只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，可抹除可编程存储器(例如:EPR0M，EEPR0M)，快闪存储器，或者适合用于存储电子指令的另一型式的介质。所述计算器可读取的传输介质可以包含但不限制于电性，光学，升波，或其他形式的传播信号(例如:载波，红外光信号，数字信号，或类似物)，或者适合用于传送电子指令的另一型式的介质。
[0143]此外，一些实施例可以被实现在分布式的计算环境中，其中所述计算器可读取的介质被存储在超过一个的计算器系统上及/或通过所述超过一个的计算器系统作执行。此夕卜，在计算器系统之间被转移的一信息可以跨越连接到所述计算器系统的传输介质进行牵引或推送。
[0144]尽管以一个特定顺序显示且叙述本文中的方法的运作，可以对每一个方法的运作顺序作出变更，使得某些运作可以一个反相顺序来实行，或者使得某些运作可以至少部分地与其他运作同时实行。在另一实施例中，不同运作的指令或子指令可以处于一个间歇及/或交替形式。
[0145]在上述说明书中，本发明已经参考其特定的示范性实施例作出叙述。然而，显而易见的是:可以对本发明作出各种修改和改变而不会悖离本发明的最广精神和范畴，如附加权利要求项中所提及。据此，所述说明书和图式被视为一个例示性意义而非限制性意义。
【权利要求】
1.一种方法，其包括: 通过一个触控笔产生会被电容性耦接到一个电容性感测数组的一个传送信号； 将触控笔数据调制到所述传送信号内；以及 经由在所述触控笔和所述电容性感测数组之间的一个电容性耦接以将调制的信号传送到所述电容性感测数组。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述触控笔数据包括力度感测数据。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述触控笔数据包括力度感测数据，电池数据,加速数据，和按钮状态数据中的至少一者。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述调制包括将使用下述中的至少一者来调制数据:频率调制FM，频移键控FSK，振幅调制AM，幅移键控ASK，开关键控00K，脉冲位置调制，相位调制PM，曼彻斯特编码，或直接序列展频DSSS。
5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括量测所述触控笔的一个笔尖所按压的一个力度，且其中所述触控笔数据包括量测的力度。
6.一种触控笔，其包括: 一个触控笔笔尖，经组态设定以电容性耦接到一个电容性感测数组； 一个笔尖驱动器，经组态设定以经由所述触控笔笔尖将一个传送信号驱动到所述电容性感测数组；以及 一个处理器件，经组态设定以将数据调制到所述传送信号内，且控制所述笔尖驱动器以经由所述触控笔笔尖将调制的信号传送到所述电容性感测数组。
7.根据权利要求6所述的触控笔，其中所述处理器件包括: 一个同步和调制方块，经组态设定以接收所述传送信号，且将所述数据调制到所述传送信号内以产生调制的信号；以及 一个处理核心，经组态设定以提供所述数据到所述同步和调制方块。
8.根据权利要求7所述的触控笔，其中所述处理器件进一步包括一个模/数转换器ADC以接收代表所述触控笔的一个电池状态的一个电压，且将所述电压转换成一个数字数值，其中所述处理核心经组态设定以将所述数字数值包含到被发送到所述同步和调制方块的所述数据中，而被调制到所述传送信号内。
9.根据权利要求7所述的触控笔，进一步包括一个按钮，其中所述处理核心经组态设定以接收来自所述按钮的按钮输入数据，且将所述按钮输入数据包含到被发送到所述同步和调制方块的所述数据中，而被调制到所述传送信号内。
10.根据权利要求7所述的触控笔，其中所述处理器件进一步包括一个量测器，所述量测器经组态设定以判定所施加到所述触控笔笔尖的一个力量且传送代表所述力量的一个数字数值，且其中所述处理核心经组态设定以将所述数字数值包含到被发送到所述同步和调制方块的所述数据中，而被调制到所述传送信号内。
11.根据权利要求10所述的触控笔，进一步包括被耦接到所述处理器件的一个力度传感器，所述力度传感器经组态设定以检测被施加到所述触控笔尖的所述力量。
12.根据权利要求11所述的触控笔，其中所述力度传感器是一个主动传感器。
13.根据权利要求10所 述的触控笔，进一步包括被耦接到所述处理器件的一个移动传感器，所述移动传感器经组态设定以检测所述触控笔的移动。
14.根据权利要求7所述的触控笔，其中所述同步和调制方块经组态设定以使用下述中的至少一者来调制所述数据:频率调制FM，频移键控FSK，振幅调制AM，幅移键控ASK，开关键控00K，脉冲位置调制，相位调制PM，曼彻斯特编码，或直接序列展频DSSS。
15.根据权利要求14所述的触控笔，其中所述相位调制使用一个二进制相移键控BPSK编码方法或一个正交相移键控QPSK编码方法中的至少一者。
16.一种触控笔，其包括: 一个触控笔笔尖，经组态设定以电容性耦接到一个电容性感测数组； 一个笔尖驱动器，经组态设定以经由所述触控笔笔尖将多个传送信号传送到所述电容性感测数组；以及 一个处理器件，经组态设定以经由所述电容性感测数组将一个触控笔触控信号传送到一个主机，且使用与所述触控笔触控信号相同的一个信道将一个触控笔数据传送到所述主机。
17.根据权利要求16所述的触控笔，其中所述处理器件经组态设定以将所述触控笔数据调制到所述触控笔触控信号内。
18.根据权利要求16所述的触控笔，其中所述处理器件经组态设定以多路复用所述触控笔数据和所述触控笔触控信号。
19.根据权利要求18所述的触控笔，其中所述处理器件经组态设定以使用时分多路复用TDM或码分多路复用CDM中的至少一者，在所述时分多路复用中使用一个时槽来传送所述触控笔触控信号而使用另一个时槽来传送所述触控笔数据，且在所述码分多路复用中使用一个代码来传送所述触控 笔触控信号而使用另一个代码来传送所述触控笔数据。
20.根据权利要求16所述的触控笔，其中所述处理器件经组态设定以使用一个第一频率来传送所述触控笔触控信号，且使用另一个频率来传送所述触控笔数据。
21.根据权利要求16所述的触控笔，进一步包括: 一个切换方块，经组态设定以基于所述触控笔触控信号产生一个反相传送信号和一个非反相传送信号，其中所述切换方块包括一个开关，所述开关双态触变toggle在所述反相传送信号和所述非反相传送信号之间的一个输出信号；以及 一个暂停检测器，经组态设定以检测在所述触控笔触控信号的多个脉冲之间的周期，其中所述处理器件包括； 一个位移寄存器，经组态设定以接收来自一个力度传感器的输入力度数据，其中所述触控笔数据包括所述输入力度数据；和 一个同步和时钟产生方块，用以产生用于所述位移寄存器的同步时钟脉冲，且其中所述位移寄存器响应于所述输入力度数据以控制所述切换方块的所述开关，其中所述切换方块的所述输出信号是一个包括所述触控笔数据和所述触控笔触控信号的调制信号。
【文档编号】G06F13/14GK103534670SQ201180002771
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2011年7月28日 优先权日:2010年10月28日
【发明者】维克特·奎曼, 罗曼·欧吉扣, 欧勒山德·皮罗高福, 安德理·里须顿, 达伦·瓦利斯 申请人:赛普拉斯半导体公司