一種用于觸控模組的主動筆、觸控輸入系統(tǒng)及其驅動方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及顯示技術領域，尤指一種用于觸控模組的主動筆、觸控輸入系統(tǒng)及其驅動方法。
【背景技術】
[0002]隨著智能手機、平板電腦的爆發(fā)式增長，觸摸屏在日常生活中已經(jīng)得到廣泛的應用，越來越多的應用軟件需要更高精度的觸摸，由于手指較粗所以很難在尺寸較小的屏幕上進行精確書寫和快速書寫，由此用于觸摸屏的手寫筆的使用漸漸廣泛，對于手寫筆的性能要求也越來越高。
[0003]用于觸摸屏的手寫筆主要包括被動筆和主動筆。其中，被動筆的作用相當于人的手指，當被動筆接觸觸摸顯示屏時，觸摸顯示屏有一小部分電流從觸摸點處流入被動筆，這等效為觸摸點處電極電容的改變，觸摸顯示屏的觸控芯片通過檢測電極電容的變化可以確定出觸摸點的位置，一般被動筆無法表達筆觸以及筆壓力道的大小，因此無法表現(xiàn)出文字的線條以及粗細美感。而主動筆是在現(xiàn)有電容式觸摸屏系統(tǒng)的硬件基礎上實現(xiàn)的高精度，低成本，優(yōu)異用戶體驗的手寫筆方案，不同于被動筆。主動筆自身相當于信號發(fā)射源，可以發(fā)射出激勵信號，以改變觸摸點處的電場，從而改變觸摸點處的電極電容，觸摸屏的觸控芯片通過檢測電極電容的變化可以確定出觸摸點的位置。
[0004]現(xiàn)有技術中，主動筆主要通過壓感原理實現(xiàn)線寬的差異，S卩加入壓力傳感器，根據(jù)壓力信號模擬真實筆觸與線條，可以使筆能感測用戶書寫力度的變化，從而可以根據(jù)書寫力度的變化來改變筆跡的粗細，達到優(yōu)異的用戶效果體驗。但是，該主動筆對筆尖材質的要求較高，相應的成本很高;并且，該主動筆的筆尖對觸摸屏易造成物理損傷，易破壞觸摸屏表層結構。

【發(fā)明內容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種用于觸控模組的主動筆、觸控輸入系統(tǒng)及其驅動方法，可以通過主動筆角度的傾斜來實現(xiàn)信號量輸出的變化，繼而提供不同粗細的書寫筆跡。
[0006]因此，本發(fā)明實施例提供了一種用于觸控模組的主動筆，包括:重力感應部件，與所述重力感應部件的輸出端連接的放大電路，以及設置在所述主動筆筆尖處且與所述放大電路的輸出端連接的信號發(fā)射部件;其中，
[0007]所述重力感應部件，用于根據(jù)所述主動筆與水平面之間的夾角輸出對應的重力感應輸出信號；
[0008]所述放大電路，用于將所述重力感應輸出信號進行相應倍數(shù)的放大處理；
[0009]所述信號發(fā)射部件，用于將經(jīng)過放大處理后的信號發(fā)送給所述觸控模組。
[0010]在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述主動筆中，所述重力感應部件輸出的重力感應輸出信號的電壓值隨著所述主動筆與水平面之間的夾角的增大而增大;其中，
[0011]所述主動筆與水平面之間的夾角的范圍為[0，90度]。
[0012]在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述主動筆中，所述主動筆與水平面之間的夾角和所述重力感應部件輸出的重力感應輸出信號的電壓值的關系，滿足以下公式:
[0013]Vout = V0.sina；
[0014]其中，a表示所述主動筆與水平面之間的夾角，Vo表示所述主動筆的初始輸入電壓值，Vciut表示所述重力感應輸出信號的電壓值。
[0015]在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述主動筆中，所述放大電路包括切換開關和多個具有不同放大倍數(shù)的放大單元；
[0016]所述切換開關的一端與所述重力感應部件連接，所述切換開關的另一端選擇性地與其中一個所述放大單元的輸入端連接，各所述放大單元的輸出端分別與所述信號發(fā)射部件連接。
[0017]在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述主動筆中，各所述放大單元包括第一電阻、第二電阻和運算放大器；
[0018]所述運算放大器的正相輸入端與所述切換開關的另一端連接，所述運算放大器的負相輸入端通過所述第一電阻接地，所述運算放大器的輸出端與所述信號發(fā)射部件連接，所述第二電阻連接在所述運算放大器的負相輸入端和輸出端之間。
[0019]本發(fā)明實施例還提供了一種觸控輸入系統(tǒng)，包括:觸控模組和主動筆;其中，所述主動筆為本發(fā)明實施例提供的上述主動筆；
[0020]所述觸控模組包括多個觸控電極，以及與所述觸控電極連接的觸控芯片;所述觸控芯片用于根據(jù)各所述觸控電極收到的所述主動筆發(fā)送的信號，檢測各所述觸控電極的電容變化量。
[0021]在一種可能的實現(xiàn)方式中，本發(fā)明實施例提供的上述觸控輸入系統(tǒng)，還包括:顯示芯片;所述顯示芯片用于根據(jù)所述觸控芯片檢測出的各所述觸控電極的電容變化量，在觸控位置處顯示所述主動筆的筆跡粗細程度。
[0022]本發(fā)明實施例還提供了一種觸控輸入系統(tǒng)的驅動方法，包括:
[0023]主動筆中的重力感應部件根據(jù)所述主動筆與水平面之間的夾角輸出對應的重力感應輸出信號；
[0024]主動筆中的放大電路將所述重力感應輸出信號進行相應倍數(shù)的放大處理；
[0025]主動筆中的信號發(fā)射部件將經(jīng)過放大處理后的信號發(fā)送給觸控模組；
[0026]觸控模組中的觸控芯片根據(jù)所述觸控模組中的各觸控電極收到的所述主動筆發(fā)送的信號，檢測各所述觸控電極的電容變化量。
[0027]在一種可能的實現(xiàn)方式中，本發(fā)明實施例提供的上述觸控輸入系統(tǒng)的驅動方法中，還包括:
[0028]顯示芯片根據(jù)所述觸控芯片檢測出的各所述觸控電極的電容變化量，在觸控位置處顯示所述主動筆的筆跡粗細程度。
[0029]本發(fā)明實施例的有益效果包括:
[0030]本發(fā)明實施例提供的一種用于觸控模組的主動筆、觸控輸入系統(tǒng)及其驅動方法，該主動筆包括:重力感應部件，與重力感應部件的輸出端連接的放大電路，以及設置在主動筆筆尖處且與放大電路的輸出端連接的信號發(fā)射部件;其中，重力感應部件用于根據(jù)主動筆與水平面之間的夾角輸出對應的重力感應輸出信號;放大電路用于將重力感應輸出信號進行相應倍數(shù)的放大處理;信號發(fā)射部件用于將經(jīng)過放大處理后的信號發(fā)送給觸控模組。由于在主動筆中設置了重力感應部件、放大電路和信號發(fā)射部件，基于重力感應的原理，可以通過改變主動筆與水平面之間的夾角來實現(xiàn)信號量輸出的變化，即隨著主動筆傾斜角度的變化輸出信號也隨之改變，繼而提供不同粗細的書寫筆跡，實現(xiàn)線寬的差異，并且，對主動筆的筆尖材質無任何要求，降低了成本。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明實施例提供的主動筆的結構示意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明實施例提供的主動筆中的放大電路的結構示意圖；
[0033]圖3為本發(fā)明實施例提供的主動筆與水平面之間的夾角和字跡的粗細程度的關系圖；
[0034]圖4為本發(fā)明實施例提供的觸控模組中的觸控電極的示意圖；
[0035]圖5為在無筆觸控的狀態(tài)下，觸控電極電容的電量與時間的關系圖；
[0036]圖6為在有筆觸控的狀態(tài)下，觸控電極電容的電量與時間的關系圖；
[0037]圖7為本發(fā)明實施例提供的觸控輸入系統(tǒng)的驅動方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結合附圖，對本發(fā)明實施例提供的用于觸控模組的主動筆、觸控輸入系統(tǒng)及其驅動方法的【具體實施方式】進行詳細地說明。
[0039]本發(fā)明實施例提供了一種用于觸控模組的主動筆，如圖1所示，包括:重力感應部件100，與重力感應部件100的輸出端連接的放大電路200，以及設置在主動筆筆尖處且與放大電路200的輸出端連接的信號發(fā)射部件300;其中，
[0040]重力感應部件100，用于根據(jù)主動筆與水平面之間的夾角輸出對應的重力感應輸出信號；
[0041]放大電路200，用于將重力感應輸出信號進行相應倍數(shù)的放大處理；
[0042]信號發(fā)射部件300，用于將經(jīng)過放大處理后的信號發(fā)送給觸控模組。
[0043]在本發(fā)明實施例提供的上述主動筆中，在主動筆中設置了重力感應部件，與重力感應部件的輸出端連接的放大電路，以及與放大電路的輸出端連接的信號發(fā)射部件，基于重力感應的原理，通過改變主動筆與水平面之間的夾角來實現(xiàn)信號量輸出的變化，即隨著筆傾斜角度的變化輸出信號也隨之改變，繼而提供不同粗細的書寫筆跡，實現(xiàn)線寬的差異，并且，對主動筆的筆尖材質無任何要求，降低了成本。
[0044]在具體實施時，在本發(fā)明實施例提供的上述主動筆中，重力感應部件100輸出的重力感應輸出信號的電壓值可以隨著主動筆與水平面之間的夾角的增大而增大;其中，主動筆與水平面之間的夾角的范圍為[0，90度]，進而通過改變主動筆與水平面之間的夾角就可以實現(xiàn)信號量輸出的變化，夾角越大，重力感應輸出信號的電壓值就越大。當夾角為90度時，重力感應輸出信號的電壓值為最大值，此時得到的書寫筆跡相對較粗。
[0045]進一步地，在具體實施時，在本發(fā)明實施例提供的上述主動筆中，主動筆與水平面之間的夾角和重力感應部件輸出的重力感應輸出信號的電壓值的關系，可以滿足以下公式:
[0046]Vout = V0.sina；
[0047]其中，a表示主動筆與水平面之間的夾角，Vo表示主動筆的初始輸入電壓值，V-表示重力感應輸出信號的電壓值。
[0048]在具體實施時，在本發(fā)明實施例提供的上述主動筆中，如圖2所示，放大電路200可以包括切換開關201(圖2中圓圈虛線標注處)和多個具有不同放大倍數(shù)的放大單元202(圖2中方框虛線標注處)；具體地，切換開關201的一端與重力感應部件100連