用以提供触控笔触感的系统与方法

用以提供触控笔触感的系统与方法
【专利摘要】本发明揭露用以提供触控笔触感的系统与方法。其中，代表性系统包括一触控笔，触控笔经由与电子装置的工作表面互动，以影响电子装置的输入。此外，触控笔还与工作表面互动，通过存在于工作表面与触控笔之间的多个静电电荷模拟一摩擦力，模拟的摩擦力存在于欲模拟的模拟表面及欲模拟的一工具之间，工具由触控笔代表。
【专利说明】用以提供触控笔触感的系统与方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明是有关于一种触控笔式输入装置。
【背景技术】
[0002]一般来说，输入装置用以将使用者的指令输入电子装置，例如键盘、触控屏幕及/或触控笔，均为常见的输入装置。多年来，虽然触控笔在作为输入装置的应用中，受到一定程度的欢迎。然而，触控笔的其中一个缺点包括缺乏对使用者在使用过程中的触觉回馈。尤其是，触控笔尖端所接触的工作表面(显示屏幕/触控面板)通常为平坦且平滑，使用者操作触控笔与其接触时的触感十分光滑，并无法提供像是画笔或工具接触纸张或油画布时的触觉感受。

【发明内容】

[0003]本发明的一方面在于提供一种用以提供触控笔触感的系统与方法。简单地描述，其中一实施例为一系统，用以提供使用于一电子装置的一模拟表面上的触控笔触感，此系统包括:一触控笔，操作性地与该电子装置的一工作表面互动而用以影响该电子装置的输入，该触控笔还与该工作表面互动，并通过存在于该工作表面与该触控笔之间的多个静电电荷模拟一摩擦力，该模拟的摩擦力存在于欲模拟的该模拟表面及欲模拟的一工具之间，该工具由该触控笔代表。
[0004]本发明的另一方面在于提供另一实施例为一系统,用以提供一模拟表面上的触控笔触感，该系统包括电子装置以及触控笔。电子装置具有一工作表面。触控笔操作性地与该工作表面互动而用以影响该电子装置的输入，该触控笔还与该工作表面互动，并通过存在于该工作表面与该触控笔之间的多个静电电荷模拟一摩擦力，该模拟的摩擦力存在于欲模拟的该模拟表面及欲模拟的一工具之间，该工具由该触控笔代表。
[0005]另一实施例为一方法，用以提供触控笔触感，包括:利用作用在一电子装置的一工作表面及一触控笔上的静电力，以模拟通过欲模拟的一表面及欲模拟的一工具之间的摩擦力，该工具通过该触控笔来呈现。
[0006]熟悉此技艺者经由检视后续附图及详细说明，本发明的其他系统，方法，特征及优点将变得显而易见。这些系统，方法，特征与优点是被刻意包含于说明书中，并应包含在本发明的范围内，且通过所附的权利要求所保护。
【专利附图】

【附图说明】
[0007]本发明的许多观点，通过参照后续的附图将可以更清楚地理解。附图中的原件并无须依照比例绘示，所强调的反而在于让本发明的原理可以更清楚地图示说明。此外，在附图中，在全文的某些视图类似的标号是指对应的部件。
[0008]图1为一实施例中用以提供触控笔触感的一系统的示意图；
[0009]图2为图1的实施例中所示的系统更进一步的细部示意图；[0010]图3绘示一实施例中用以提供触控笔触感的一方法的流程图；
[0011]图4A绘示于一例示性实例中表面与工具接触时所呈现摩擦力其摩擦力大小相对时间的图表；
[0012]图4B绘示于一例示性实例中为提供静电力以模拟图4A中摩擦力时所须的电荷配置的电压大小相对时间的图表；
[0013]图5为另一实施例中用以提供触控笔触感的一系统的示意图；
[0014]图6绘示通过一实施例中用以提供触控笔触感的一系统所执行的功能性流程图；
[0015]图7为另一实施例中用以提供触控笔触感的一系统的示意图。
【具体实施方式】
[0016]上述已简要说明本发明的多个观点，后续将参照附图所示内容进行详细说明。虽然说明书将结合这些附图进行说明，然而并非用以限制该实施例或在此揭露的各实施例的法定保护范围。再者，在不脱离所附权利要求所界定本发明的精神与范围下，本发明应涵盖基于本发明的所有替代，修改及等效变化。
[0017]就此观点，本发明提供包含触控笔触感的系统与方法，而这些系统与方法的实施例是利用介于电子装置的工作表面与触控笔之间所存在的静电力，以模拟摩擦力。此模拟的摩擦力一般存在于当一特定工具(比如，铅笔，画笔，诸如此类)用来标示/接触/相对移动于一特定表面(比如纸张，油画布，诸如此类)上而产生。在某些实施例中，是将依时间变化的电荷施加于触控笔，此触控笔可以是主动式触控笔，通过电荷的变化特性(如变化量、变化分布)，对应欲模拟的表面与工具之间的摩擦力配置(如摩擦力大小、方向)。施加于触控笔上的电荷的极性，与施加于电子装置的工作表面(例如，平板电脑的触控屏幕)的电荷极性相反。在某些实施例中，依时间变化的电荷可被施加于工作表面及触控笔其中之一或是同时施加于两者上。
[0018]在某些实施例中，各种电荷配置对应于工具与表面的多种组合，可以储存并可提供给使用者选择。在这样的情况下，使用触控笔作为输入装置的感受可以轻易地客制化，以提供一种触感更精确地仿效多种工具与媒体的使用。
[0019]图1为一实施例中用以提供触控笔触感的一系统的示意图。如图1所示，系统100包括一电子装置102 (于此实施例中，电子装置102可为一平板电脑)。值得注意的是，在其他实施例中，电子装置102亦可为具相等性的其他电子装置或设备。系统100也包括一触控笔104，其可以用来提供输入至电子装置102。
[0020]图2为图1的实施例中细部显示的示意图，其中如图所示电子装置102结合一栅极106 (比如一导电栅极)，位于电子装置102的一盖子108的下方。在此实施例中，栅极106是操作用来侦测通过触控笔的输入，以及使用者的直接输入(比如使用者以手指直接触控电子装置102的屏幕)。
[0021]如图2所示，为关于栅极与触控笔的代表性电荷分布。请注意附图中的栅极以正电荷充电，而触控笔的尖端呈现一负电荷，但不以此为限，也可以使用其他各种电荷配置。举例来说，栅极与触控笔的极性可以颠倒过来。另外也应注意的是，栅极与触控笔的极性可以恒定不变或是随时间交替变换的。举例来说，若极性是随时间交替变换时，在第一时间区间内，栅极带正电极性而触控笔带负电极性；而在第二时间区间内，栅极带负电极性而触控笔带正电极性。
[0022]图3所绘示为一系统，比如图1的系统100，所执行的功能性流程图。如图3所示，系统100的功能(或方法)是包含利用作用于触控笔上以及电子装置的工作表面上的静电力，以模拟存在于欲模拟的一表面及欲模拟的一工具之间的摩擦力(方块120)。关于模拟的摩擦力，图4A及图4B有进一步的图示说明。
[0023]就此观点，图4A绘示于一例示性实例中表面与工具接触时所呈现摩擦力其摩擦应力大小相对时间的图表。请注意在图4A中示意性地绘是，当一选择的表面(在此实例中，为笔记本纸张)与一选择工具(在此实例中，为一原子笔)接触/碰触/接合时所呈现一摩擦力配置，包括各种力学特性轮廓。举例来说，摩擦力配置包括一特性振幅与频率。
[0024]图4B绘示于一例示性实例中为提供静电力以模拟图4A中摩擦力时所须的电荷配置的电压大小相对时间的图表。如图4B所示，电荷配置呈现的轮廓相似于摩擦力配置的特性振幅与频率。然而，值得注意的是，在某些实施例中，并不会提供电荷配置与摩擦力配置之间的直接对应。请注意，电荷配置可以施加于电子装置及触控笔其中之一或二者，使得使用时所需的静电力可以呈现在二者之间。举例而言，电荷配置可以施加于一电子装置的栅极，比如图1中实施例的栅极106。当触控笔104相对于工作表面108移动时，栅极上的电荷随时间具有不同的电荷配置，造成触控笔与工作表面之间的静电力随时间改变，借此形成一种触感，不同于触控笔移动横跨平滑的工作表面的感觉。
[0025]图5为另一实施例中用以提供触控笔触感的一系统的示意图。特别的是，图5绘示系统的部分，包含有关于选择性变更一电荷配置的功能性。在此实施例中，通过一电子装置(比如平板电脑、智能手机等)提供该功能。然而，在其他实施例中，类似的功能可以通过一触控笔执行。
[0026]如图5所示，电子装置130包括处理装置(处理器)132、输入/输出接口 134、显示装置136、触控屏幕界面138、记忆体140、操作系统142、网络/通讯接口 144以及大容量储存器146，而彼此经由区域数据总线148沟通。此外，电子装置130结合静电力控制系统150(包含电荷配置信息)以及栅极控制系统152。
[0027]处理装置132可以包括客制化或商业上可取得的处理器、中央处理单元(处理器之间的辅助处理电路)、基于半导体的微处理器(以微芯片型态)、大型处理器、一个或多个特定应用集成电路、多个适当配置的数字逻辑门以及其他电子配置，例如包括独立的电子元件，独立的电子元件以各种组合以协调出系统的所有操作。
[0028]记忆体140可以包括挥发性记忆体元件(比如随机存取记忆体(比如动态随机存取记忆体DRAM及静态随机存取记忆体SRAM等)及非挥发性记忆体元件的任意组合之一。记忆体一般储存有本机操作系统142、一个或多个本机应用程序、虚拟系统、或针对各种操作系统的任一的虚拟应用程序、及/或虚拟硬件平台、虚拟操作系统等。举例来说，应用程序可以包括特定应用软件，其可作为本发明所提出的系统中的一部分(或全部)组件。根据此实施例，前述系统中以应用程序方式实现的组件可以储存于记忆体中及通过处理装置执行。
[0029]触控屏幕界面138用以侦测显示器136的显示区域中的接触以及提供一些功能(诸如屏幕按键、选单、键盘、自订功能键等)，使得使用者通过触控以操控使用者界面。值得注意的是，经由触控屏幕界面的操控，可以达成许多有关显示内容项目的功能，比如搜寻及下载。
[0030]在此领域具有通常技艺者可以理解的是，记忆体可以(且一般而言)包括其他的元件，为了简化说明的目的而省略。应注意的是，本发明的上下文中，由非暂态计算机可读媒体储存一个或多个前述的应用软件/程序，应用软件/程序用以供指令执行系统/设备/装置使用或与其互动。
[0031]请再参照图5，网络接口装置144包括多个元件，用以透过网络环境传送及/或接收数据。举例而言，这些元件可以包括无线通讯接口。当这些元件以应用程序实施，此一个或多个元件可以储存于非暂态计算机可读媒体，且通过处理装置执行。
[0032]在操作中，静电力控制系统150施加电荷于电子装置的栅极，用来与触控笔的电荷交互作用。在此实施例中，此栅极与电子装置用来作为触控屏幕感应器阵列的栅极为相同的。值得注意的是，当侦测到的信息显示触控笔位于栅极附近区域时，栅极控制系统便关闭触控屏幕阵列，借此以避免的后续的使用者输入经由被其他传统触控屏幕(也就是并非静电力触控系统)所识别。然而，于此同时(或几乎同时)，栅极被充电以呈现一选定的电荷配置，用来模拟经由欲模拟的表面呈现的摩擦力。
[0033]如果以软件实施，应注意的是，绘示于图3中流程图(或任何其他流程图)的每一方块，代表程序码的程序模块、程序片段或程序部分，包括许多程序指令储存于非暂态计算机可读媒体，以完成特定逻辑功能。就此观点，程序指令可以原始码的型态实施，包括以程序语言或机械码所写成的陈述，包括可以经由适当执行系统可辨识的数值指令。机械码可以经由原始码转译等。如果以硬件实施，每一方块可以代表一特定电路或许多互相连接的电路组件，以达成特定的逻辑功能。此外，虽然流程图显示执行的特定顺序，可以理解的是，这些执行顺序是可以不同的。
[0034]图6绘示通过一实施例中的一电子装置(比如图5中电子装置140)所执行的功能性流程图。如图6所示，功能性(或方法)开始于方块160，其中对应多种电荷配置的信息被储存。值得注意的是，电荷配置是对应关联不同表面与工具组合的摩擦力配置，而可以以触控笔触感模拟。在方块162中，电子装置的使用者被允许以选择一欲模拟的表面及工具组合。接着，如方块164中所绘示，进行一确认步骤，确认是否触控笔位于电子装置的工作表面的邻近区域。如果确认触控笔非邻近工作表面，则程序可以回到方块164。然而，如果确认触控笔邻近工作表面，程序可以进行至方块166，其中触控屏幕被关闭，借此关闭电子装置的触控屏幕感应器阵列(或栅极)。在某些实施例中，触控屏幕的关闭是通过一栅极控制系统执行，是用以回应来自静电力控制系统的触发输入，静电力控制系统也可以监控触控笔的邻近状态。
[0035]如方块168中所示,施加电荷配置,对应所选欲模拟的组合,使得一所需的电荷作用于工作表面。值得注意的是，一适当的电荷也应可以施加于触控笔，以提供介于触控笔与工作表面间所需的效果。接着，如方块170中所示，进行一确认步骤，确认是否模拟欲结束。举例来说，如果确认模拟不应结束，则程序可以回到方块168。然而，如果模拟结束，程序可以进行至方块172，其中触控屏幕可以被启动。举例来说，在方块172后，程序可以回到方块162，其中使用者可以选择其他模拟。
[0036]图7为另一实施例中用以提供触控笔触感的一系统的部分爆炸示意图。如图7所示，电子装置200结合外壳202、盖子204、触控屏幕显示器206及导电栅极208。外壳及盖子定义形成一内部空间，其中电子装置的其他各种元件(比如一静电力控制系统(未绘示))位于内部空间中。在此实施例中，盖子提供工作表面，可以与相对应的触控笔(亦未绘示)接触。
[0037]在此实施例中，提供栅极208作为透明层210的一部分，且位于显示器与盖子之间。栅极仅绘示代表性的线路，栅极可以由各种材料制成(例如铟锡氧化物)。值得注意的是，显示器也可以结合栅极(例如电容性栅极)，图中仅绘示代表性线路，栅极可以由各种材料制成以达成触控屏.功能。
[0038]在操作中，电荷配置施加于栅极208，使得静电力作用于电子装置的工作表面。借此，触控笔与工作表面互相作用，可以提供触感，模拟经由欲模拟的表面及工具所呈现的摩擦力。
[0039]须强调的是，上述实施例仅为代表性的可能实施例。在不脱离本发明的原理下，可以基于上述实施例进行修改与润饰。举例来说，上述系统可以通过硬件，软件或其组合来实现。这些修改与润饰应包含于本发明的范围，且通过所附权利要求所保护。
【权利要求】
1.一种用以提供触控笔触感的系统，其特征在于，用以提供使用于一电子装置的一模拟表面上的触控笔触感，该系统包括: 一触控笔，操作性地与该电子装置的一工作表面互动而用以影响该电子装置的输入，该触控笔还与该工作表面互动，并通过存在于该工作表面与该触控笔之间的多个静电电荷模拟一摩擦力，该模拟的摩擦力存在于欲模拟的该模拟表面及欲模拟的一工具之间，该工具由该触控笔代表。
2.根据权利要求1所述的用以提供触控笔触感的系统，其特征在于，该触控笔形成一依时间变化的电荷配置，其用以模拟该触控笔相对于该工作表面移动时所对应的该摩擦力。
3. 根据权利要求1所述的用以提供触控笔触感的系统，其特征在于，该触控笔操作以: 储存多个电荷配置的相对应信息，每一个电荷配置是分别关于欲模拟各种不同表面上的一摩擦力配置；以及 选择其中一个电荷配置其中之一，用以对应欲模拟的该表面或欲模拟的该工具的至少其中之一。
4.根据权利要求1所述的用以提供触控笔触感的系统，其特征在于，该触控笔选择性呈现一极性变化。
5.根据权利要求1所述的用以提供触控笔触感的系统，其特征在于，该触控笔为一主动式触控笔。
6.一种用以提供触控笔触感的系统，其特征在于，用以提供一模拟表面上的触控笔触感，该系统包括: 一电子装置具有一工作表面；以及 一触控笔，操作性地与该工作表面互动而用以影响该电子装置的输入，该触控笔还与该工作表面互动，并通过存在于该工作表面与该触控笔之间的多个静电电荷模拟一摩擦力，该模拟的摩擦力存在于欲模拟的该模拟表面及欲模拟的一工具之间，该工具由该触控笔代表。
7.根据权利要求6所述的用以提供触控笔触感的系统，其特征在于，该触控笔用以形成一电荷，其极性与该电子装置的该工作表面上所形成的一电荷相反。
8.根据权利要求6所述的用以提供触控笔触感的系统，其特征在于，该电子装置具有一力控制系统以及一导电栅极，该导电栅极配置邻近该工作表面，该力控制系统操作以施加一电荷至该导电栅极，用以与该触控笔的一电荷相互作用，借此用以模拟通过欲模拟的该表面所呈现的该摩擦力。
9.根据权利要求8所述的用以提供触控笔触感的系统，其特征在于: 该电子装置，其具有一触控屏幕感应器阵列及一栅极控制系统；以及 该栅极控制系统，当该触控笔的接近时，该栅极控制系统用以关闭该触控屏幕感应器阵列，以及，当该导电栅极用以模拟经由欲模拟的该表面所呈现的该摩擦力时，该栅极控制系统用以开启该触控屏幕感应器阵列的功能。
10.根据权利要求7所述的用以提供触控笔触感的系统，其特征在于，该电子装置操作以呈现该电荷为一依时间变化电荷配置。
11.一种用以提供触控笔触感的方法，其特征在于，包括:利用作用在一电子装置的一工作表面及一触控笔上的静电力，以模拟存在于欲模拟的一表面及欲模拟的一工具之间的摩擦力，该工具通过该触控笔来呈现。
12.根据权利要求11所述的用以提供触控笔触感的方法，其特征在于，利用静电力的步骤包括: 提供作用于一电子装置的一工作表面上的一电荷配置，该工作表面用以接收来自一触控笔的一使用者输入；以及 施加一电荷至该触控笔，经由与该工作表面互动该触控笔用以影响该电子装置的输入，通过该触控笔上的该电荷与该电荷配置的电荷在极性上相反，使得该触控笔的该电荷与该电荷配置之间的交互作用，当该触控笔相对于该工作表面移动时，提供一触感给该触控笔的使用者。
13.根据权利要求12所述的用以提供触控笔触感的方法，其特征在于，提供该电荷配置的步骤包括: 提供沿着该工作表面变化强度的一电荷配置。
14.根据权利要求12所述的用以提供触控笔触感的方法，其特征在于，提供该电荷配置的步骤包括: 提供可选择性变化其电荷极性的一电荷配置。
15.根据权利要求12所述的用以提供触控笔触感的方法，其特征在于，提供该电荷配置的步骤包括: 储存多个电荷配置的相对应信息，每一个电荷配置是分别对应于欲模拟的各种不同表面及不同工具的组合情况下的一摩擦力配置；以及 通过该工作表面及该触控笔，提供其中一个电荷配置以对应欲模拟的该组合。
16.根据权利要求15所述的用以提供触控笔触感的方法，其特征在于，提供其中一个电荷配置的步骤，包括: 允许该电子装置的一使用者，选择欲模拟的该表面或欲模拟的该工具至少其中之一。
17.根据权利要求11所述的用以提供触控笔触感的方法，其特征在于，利用静电力的步骤包括: 提供一电荷配置作用于该触控笔，该触控笔操作经由与一工作表面互动，以影响该电子装置的一输入；以及 施加一电荷至该工作表面，通过该工作表面呈现的该电荷，使得该工作表面的该电荷与该电荷配置之间的交互作用，当该触控笔相对于该工作表面移动，提供一触感给该触控笔的使用者，其中该工作表面呈现的该电荷与该电荷配置的电荷具有相反极性。
18.根据权利要求17所述的用以提供触控笔触感的方法，其特征在于，还包括在施加该电荷至该工作表面之前，关闭该电子装置的一触控屏幕感应器阵列。
19.根据权利要求18所述的用以提供触控笔触感的方法，其特征在于，在施加该电荷至该工作表面时，该电荷施加至该触控屏幕感应器阵列。
20.根据权利要求18所述的用以提供触控笔触感的方法，其特征在于，当侦测该触控笔接近该工作表面时，关闭该触控屏幕感应器阵列。
【文档编号】G06F3/0354GK103576914SQ201310299699
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月17日 优先权日:2012年7月18日
【发明者】温葛·史考特 申请人:宏达国际电子股份有限公司