触摸感测系统及其驱动方法.pdf

一种触摸感测系统，包括：嵌入有至少一个谐振电路的笔、包括X电极和与X电极垂直的Y电极的XY电极、围绕XY电极的天线、和第一触摸驱动电路，第一触摸驱动电路给XY电极提供谐振诱导信号，根据通过天线接收的谐振信号的谐振幅度确定笔的位置，并根据在改变谐振诱导信号的频率的同时测量的谐振电路的谐振频率和谐振频率的相邻频率确定笔的笔压力。

权利要求书
1.  一种触摸感测系统，包括：
笔，其包括内嵌于该笔内的至少一个谐振电路；
XY电极，其包括X电极和与所述X电极垂直的Y电极；
天线，其围绕所述XY电极；和
第一触摸驱动电路，其被配置为给所述XY电极提供谐振诱导信号，根据 通过所述天线接收的谐振信号的谐振幅度确定所述笔的位置，并根据在改变所 述谐振诱导信号的频率的同时测量的所述谐振电路的谐振频率和所述谐振频率 的相邻频率确定所述笔的笔压力。

2.  根据权利要求1所述的触摸感测系统，其中所述第一触摸驱动电路通 过电耦合而向所述笔传输所述谐振诱导信号，并使得所述笔的谐振信号能够由 所述天线经电磁谐振路径接收。

3.  根据权利要求1所述的触摸感测系统，其中所述笔的谐振频率fo和所述 笔的笔压力的量P由下面的等式计算：
f 0 = f 1 R 1 + f 2 R 2 + f 3 R 3 R 1 + R 2 + R 3 ]]>
其中f2是具有最大幅度的谐振信号的谐振频率，f1和f3是所述谐振频率f2 的相邻频率，R1、R2和R3是在所述谐振频率f2及所述相邻频率f1和f3处测 量的谐振信号的幅度，
P = f p min - f pcur f p min - f p max × P S ]]>
其中“fpmin”是当所述笔压力在笔压力级别(Ps＝1000)内具有最小值时的 谐振频率，“fmax”是当所述笔压力在所述笔压力级别(Ps＝1000)内具有最大 值时的谐振频率，“fcur”是当前要测量的笔压力的谐振频率。

4.  根据权利要求1所述的触摸感测系统，其中所述谐振电路包括与第一末 端连接的第一谐振电路和与第二末端连接的第二谐振电路，
其中所述第一谐振电路的谐振频带与所诉第二谐振电路的谐振频带不同。

5.  根据权利要求4所述的触摸感测系统，其中所述第一触摸驱动电路交替 地向所述XY电极提供用于驱动所述第一谐振电路的第一谐振诱导信号和用于 驱动所述第二谐振电路的第二谐振诱导信号。

6.  根据权利要求5所述的触摸感测系统，其中所述第一触摸驱动电路根据 通过所述天线接收的所述谐振信号的谐振幅度确定所述第一和第二末端的位置，
其中所述第一触摸驱动电路在改变所述第一谐振诱导信号的频率的同时， 根据从所述第一谐振电路输出的第一谐振频率和所述第一谐振频率的相邻频率 确定所述第一末端的笔压力，
其中所述第一触摸驱动电路在改变所述第二谐振诱导信号的频率的同时， 根据从所述第二谐振电路输出的第二谐振频率和所述第二谐振频率的相邻频率 确定所述第二末端的笔压力。

7.  根据权利要求1所述的触摸感测系统，进一步包括第二触摸驱动电路， 所述第二触摸驱动电路配置成给所述Y电极提供激励信号并与所述激励信号同 步地通过所述X电极接收电荷。

8.  根据权利要求1所述的触摸感测系统，进一步包括第二触摸驱动电路， 所述第二触摸驱动电路配置成给所述X电极和所述Y电极提供激励信号并与所 述激励信号同步地通过所述X电极和所述Y电极接收电荷。

9.  根据权利要求1所述的触摸感测系统，其中所述天线包括围绕所述XY 电极的单个天线。

10.  根据权利要求9所述的触摸感测系统，其中所述第一触摸驱动电路包 括：
模拟信号处理单元，所述模拟信号处理单元配置成放大通过所述天线接收 的模拟谐振信号，提取所述笔的谐振信号的频带，并且输出数字谐振信号；
Tx驱动器，所述Tx驱动器配置成产生所述笔的谐振诱导信号并依次给所 述XY电极提供所述谐振诱导信号；
数字解调器，所述数字解调器配置成从所述笔的数字谐振信号提取实部和 虚部并输出将每一个所述实部和所述虚部累加n倍的结果，其中n为大于等于2 的正整数；和
位置和笔压力确定单元，所述位置和笔压力确定单元配置成计算从所述数 字解调器输入的数据的均方根(RMS)值并确定所述谐振信号的幅度和谐振频 率。

11.  根据权利要求10的触摸感测系统，其中所述模拟信号处理单元包括：
放大器，所述放大器配置成放大通过所述天线接收的所述模拟谐振信号；
带通滤波器，所述带通滤波器配置成从所述放大器的输出切除除所述笔的 谐振频率之外的频带；和
模拟-数字转换器，所述模拟-数字转换器配置成将所述带通滤波器的输出转 换为所述数字谐振信号。

12.  根据权利要求11的触摸感测系统，其中所述数字解调器包括：
第一振荡器，所述第一振荡器配置成输出第一振荡信号，该第一振荡信号 的频率和相位与通过所述天线接收的所述笔的谐振信号相同；
第一乘法器，所述第一乘法器配置成将所述第一振荡信号乘以通过所述天 线接收的所述笔的谐振信号并输出相乘结果；
第一低通滤波器，所述第一低通滤波器配置成从所述第一乘法器的输出去 除高频噪声；
第一积分器，所述第一积分器配置成将从所述第一低通滤波器输入的数据 增加n倍并将增加结果提供给所述位置和笔压力确定单元；
第二振荡器，所述第二振荡器配置成输出第二振荡信号，所述第二振荡信 号具有与通过所述天线接收的所述笔的谐振信号相同的频率和从所述谐振信号 延迟90°的相位；
第二乘法器，所述第二乘法器配置成将所述第二振荡信号乘以通过所述天 线接收的所述笔的谐振信号并输出相乘结果；
第二低通滤波器，所述第二低通滤波器配置成从所述第二乘法器的输出去 除高频噪声；
第二积分器，所述第二积分器配置成将从所述第二低通滤波器输入的数据 增加n倍并将增加结果提供给所述位置和笔压力确定单元。

13.  根据权利要求1的触摸感测系统，其中所述笔独立于专门的电源之外 操作。

14.  根据权利要求13的触摸感测系统，其中所述笔的谐振电路包括电感器 和电容器，
其中所述电感器包括缠绕在铁芯上的第一线圈、缠绕在引导芯上的第二线 圈、和位于所述铁芯与所述引导芯之间的弹簧，
其中所述第一和第二线圈彼此串联连接。

15.  一种用于驱动触摸感测系统的方法，所述触摸感测系统包括：其中嵌 入有至少一个谐振电路的笔、包括X电极和与该X电极垂直的Y电极的XY电 极、以及围绕所述XY电极的天线，所述方法包括：
根据通过所述天线接收的谐振信号的谐振幅度，确定所述笔的位置；和
根据在改变谐振诱导信号的频率的同时测量的所述谐振电路的谐振频率和 所述谐振频率的相邻频率，确定所述笔的笔压力。

16.  根据权利要求15所述的方法，进一步包括：
通过电耦合向所述笔传输所述谐振诱导信号；和
使所述笔的谐振信号经电磁谐振路径由所述天线接收。

17.  根据权利要求15所述的方法，其中所述笔的谐振频率fo和所述笔的笔 压力的量P由下面的等式计算：
f 0 = f 1 R 1 + f 2 R 2 + f 3 R 3 R 1 + R 2 + R 3 ]]>
其中f2是具有最大幅度的谐振信号的谐振频率，f1和f3是所述谐振频率f2 的相邻频率，R1、R2和R3是在所述谐振频率f2及所述相邻频率f1和f3处测 量的谐振信号的幅度，
P = f p min - f pcur f p min - f p max × P S ]]>
其中“fpmin”是当所述笔压力在笔压力级别(Ps＝1000)内具有最小值时的 谐振频率，“fmax”是当所述笔压力在所述笔压力级别(Ps＝1000)内具有最大 值时的谐振频率，“fcur”是当前要测量的笔压力的谐振频率。

18.  一种用户接口，包括：
显示器；
触摸感测系统，包括：
笔，其包括内嵌于其中的谐振电路；
XY电极，其包括X电极和与所述X电极垂直的Y电极；
天线，其围绕所述XY电极；
第一触摸驱动电路，其配置成给所述XY电极提供谐振诱导信号，根 据通过所述天线接收的谐振信号的谐振幅度确定所述笔的位置，并根据在改变 所述谐振诱导信号的频率的同时测量的所述谐振电路的谐振频率和所述谐振频 率的相邻频率确定所述笔的笔压力；和
处理器和存储器，所述处理器和存储器配置成分析所述天线的接收信号， 以估测所述笔在所述显示器上的位置和笔压力。

说明书触摸感测系统及其驱动方法
技术领域
本发明涉及一种能够感测笔和手指的触摸感测系统及其驱动方法。
背景技术
配置用户接口(UI)，从而用户能与各种电子装置进行通信，因而能容易 且舒适地控制电子装置。用户接口的例子包括小键盘、键盘、鼠标、在屏显示 (OSD)和具有红外通信功能或射频(RF)通信功能的遥控器。用户接口技术 已持续发展，以增加用户的感受性和操作便利性。近来用户接口已发展为包括 触摸UI、声音识别UI、三维(3D)UI等。
触摸UI已不可缺少地使用在便携式信息设备中并已扩展至家用电器的应用。 触摸UI感测用于接触触摸屏的手指或笔的位置并产生位置信息。
触摸屏分为用于感测导体，例如手指的触摸屏和用于感测笔的触摸屏。U.S. 专利No.7,903,085(2011年3月8日)(之后称为“现有技术的笔触摸感测装 置”)中公开了后一种笔触摸屏的例子。现有技术的笔触摸感测装置包括：嵌 入有谐振电路的特殊笔、从特殊笔接收谐振信号的环形天线、以及用于从环形 天线的信号提取该特殊笔的位置信息和笔压力信息的模拟信号处理单元。
如图1中所示，在现有技术的笔触摸感测装置中，用于诱导笔PEN的谐振 电路的方波信号通过电磁谐振路径，即电磁场传送到天线ANT并传输到笔PEN。 从笔PEN的谐振电路产生的谐振信号通过电磁谐振路径传送并由天线ANT接 收。笔PEN的谐振路通过经电磁谐振，即电磁场接收的方波信号进行谐振并在 电磁场中将谐振信号传输给环形天线。因而，在现有技术的笔触摸感测装置中， 笔PEN和天线ANT在电磁场中传输和接收谐振信号。
现有技术的笔触摸感测装置将通过环形天线接收的谐振信号输入到一模拟 电路。模拟电路包括根据通过环形天线接收的谐振信号的相位确定笔的位置的 位置确定电路以及根据谐振信号的相位确定笔的笔压力的笔压力确定电路。
然而，现有技术的笔触摸感测装置具有如下的缺点。
现有技术的笔触摸感测装置需要多个环形天线和用于依次驱动环形天线的 开关电路，从而在XY坐标系统中检测笔的触摸位置。环形天线必须以矩阵形 式以重叠的形状实现，从而在XY坐标系统中识别触摸点。此外，因为必须给 显示面板增加单独的天线层从而在显示面板中实现环形天线，所以显示面板的 厚度增加。因为必须增加用于将多个环形天线和模拟信号处理单元连接到显示 面板的结构，所以电缆连接设备变得大且复杂。因而，当多个环形天线集成在 显示面板中时，很难提供纤薄且简单的显示装置。
因为现有技术的笔触摸感测装置使用模拟比较器比较笔的接收信号，所以 仅可识别笔的存在或不存在，很难精确呈现笔的触摸位置的坐标。
因为现有技术的笔触摸感测装置额外包括位置确定电路和笔压力确定电路， 所以电路复杂性增加，操作量也增大。因此，功耗增加。
因为现有技术的笔触摸感测装置中的谐振信号的相位根据周围环境敏感地 变化，所以由于环形天线的寄生电容，很难精确检测谐振信号的相位。
现有技术的笔触摸感测装置计算谐振信号的反正切值并测量笔压力。如图2 中所示，其显示了反正切特性曲线，在“-pi”和“+pi”处形成非线性周期。这 是因为反正切值每隔2π(360°)被初始化。由于该原因，基于谐振信号的相位 差的反正切值的变化在预定时间间隔处中断。因而，现有技术的笔触摸感测装 置必须将谐振频率的范围设置在非线性周期之外。
因为现有技术的笔触摸感测装置中使用的脉冲产生器限定了谐振信号的频 率区域，所以很难改变谐振频率。
因为现有技术的笔触摸感测装置中使用的模拟信号处理单元根据周围环境， 如温度和湿度表现出不同的操作结果，所以其可靠性较低。
发明内容
在一个方面中，一种触摸感测系统包括：嵌入有至少一个谐振电路的笔、 包括X电极和与X电极垂直的Y电极的XY电极、围绕XY电极的天线、和第 一触摸驱动电路，该第一触摸驱动电路给XY电极提供谐振诱导信号，根据通 过天线接收的谐振信号的谐振幅度确定笔的位置，并根据在改变谐振诱导信号 的频率的同时测量的谐振电路的谐振频率和谐振频率的相邻频率确定笔的笔压 力。
在另一个方面中，一种用于驱动触摸感测系统的方法，该触摸感测系统包 括嵌入有谐振电路的笔、包括X电极和与X电极垂直的Y电极的XY电极、以 及围绕XY电极的天线，其中该方法包括：根据通过天线接收的谐振信号的谐 振幅度确定笔的位置、以及根据在改变谐振诱导信号的频率的同时测量的谐振 电路的谐振频率和谐振频率的相邻频率确定笔的笔压力。
附图说明
给本发明提供进一步理解并组成说明书一部分的附图图解了本发明的实施 方式并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1显示了现有技术的笔触摸感测装置中的谐振信号的传输和接收；
图2显示了反正切特性曲线；
图3显示了在根据本发明典型实施方式的触摸感测系统中，电场的传输和 谐振信号的接收；
图4是根据本发明典型实施方式的触摸感测系统的框图；
图5到7图解了根据本发明典型实施方式的触摸屏和显示面板的各种组合；
图8是显示根据本发明典型实施方式的触摸屏的结构的平面图；
图9显示了集成到一个芯片集成电路(IC)中的第一触摸驱动电路的例子；
图10显示了根据本发明典型实施方式的一个帧周期；
图11是显示笔的触摸感测操作的波形图；
图12是显示手指的触摸感测操作的波形图；
图13是详细显示根据本发明典型实施方式的第一触摸驱动电路的电路图；
图14显示了嵌入笔中的电感器；
图15是显示第一触摸驱动电路的操作的波形图；
图16图解了在用于传输和接收谐振信号的现有方法中产生的笔末端的位置 识别错误；
图17图解了能够防止笔末端的位置识别错误的本发明典型实施方式的效果；
图18是显示根据本发明典型实施方式的用于确定触摸位置和笔压力的方法 的流程图；
图19和20显示了用于确定笔的触摸位置的方法的例子；
图21和22显示了用于确定笔的笔压力的方法的例子；
图23显示了根据本发明典型实施方式的笔；
图24到26显示了使用图23中所示的笔的应用方法；
图27是显示图23中所示的笔的谐振诱导信号和通过天线接收的谐振信号 的波形图；
图28是显示用于驱动图23中所示的笔的方法的流程图。
具体实施方式
将详细描述本发明的实施方式，附图中图解了这些实施方式的一些例子。 只要可能，在整个附图中将使用相同的参考标记表示相同或相似的组件。应当 注意，如果确定已知部件的详细描述会误导本发明的实施方式，则将省略这些 已知部件的详细描述。
如图3中所示，根据本发明典型实施方式的触摸感测系统包括多个XY电 极X/Y、天线ANT和笔PEN。
XY电极X/Y分为X电极组和Y电极组。X电极组包括多个X电极。Y电 极组包括与X电极垂直的多个Y电极，X电极与Y电极之间插入有电介质。XY 电极X/Y大致具有与现有电容触摸屏中的电极相同的结构。因而，本发明的实 施方式可由用于现有手指触摸感测操作的触摸屏的电极实现XY电极X/Y。
XY电极X/Y与其上显示输入图像的显示面板的像素阵列重叠。于是，XY 电极X/Y可由具有高透射率的材料，例如氧化铟锡(ITO)形成。XY电极X/Y 通过电容Csx与笔PEN电耦合。电容Csx是形成在XY电极X/Y与笔PEN之 间的电容。通过电容Csx在XY电极X/Y与笔PEN之间产生电耦合。XY电极 X/Y通过电容Csx将电场的谐振诱导信号传输给笔PEN。
笔PEN包括谐振电路。笔PEN的谐振电路响应于通过寄生电容Csx接收的 谐振诱导信号进行谐振并产生谐振信号。当笔PEN的末端按压在触摸屏上时， 笔PEN的谐振电路中的电感(L)值和电容(C)值变化。因此，谐振电路的谐 振频率变化。因而，笔PEN的笔压力的变化最终导致谐振频率的变化。来自笔 PEN的谐振信号通过电磁谐振路径传输给天线ANT。
天线ANT接收笔PEN的谐振信号。天线ANT可由围绕XY电极X/Y的单 个环形天线实现。根据本发明实施方式的触摸感测系统通过XY电极X/Y根据 电容Csx的变化感测手指的触摸输入，并使用XY电极X/Y和天线ANT感测笔 PEN的触摸输入。
根据本发明实施方式的触摸感测系统可与各类型的显示装置结合。可基于 诸如液晶显示器(LCD)、场发射显示器(FED)、等离子显示面板(PDP)、 有机发光显示器和电泳显示器(EPD)这样的平板显示器实现显示装置。在下面 的描述中，将使用液晶显示器作为平板显示器的一个例子描述本发明的实施方 式。可使用其他平板显示器。
如图4到7中所示，根据本发明实施方式的显示装置包括显示面板DIS、显 示驱动电路、触摸屏TSP、触摸屏驱动电路等。
显示面板DIS包括形成在上基板GLS1和下基板GLS2之间的液晶层。显示 面板DIS的像素阵列包括形成在由数据线D1到Dm和栅极线(或扫描线)G1 到Gn界定的像素区域中的像素，其中m和n为正整数。每个像素包括形成在 数据线D1到Dm和栅极线G1到Gn的交点处的薄膜晶体管(TFT)、被充电 至数据电压的像素电极、与像素电极连接并保持液晶单元的电压的存储电容器、 等等。
在显示面板DIS的上基板GLS1上形成有黑矩阵、滤色器等。显示面板DIS 的下基板GLS2可以以COT(TFT上滤色器)结构进行构造。在该情形中，黑 矩阵和滤色器可形成在显示面板DIS的下基板GLS2上。被提供公共电压Vcom 的公共电极可形成在显示面板DIS的上基板GLS1或下基板GLS2上。偏振片分 别贴附到显示面板DIS的上基板GLS1和下基板GLS2。在显示面板DIS的上基 板GLS1和下基板GLS2中接触液晶的内表面上分别形成有用于设定液晶的预倾 角的取向层。在显示面板DIS的上基板GLS1和下基板GLS2之间形成有柱状衬 垫料，以保持液晶单元的单元间隙恒定。
在显示面板DIS的后表面上可设置背光单元。背光单元例如可实施为边缘 型背光单元和直下型背光单元之一，并将光照射到显示面板DIS上。显示面板 DIS可由任何已知的模式实现，包括扭曲向列(TN)模式、垂直取向(VA)模 式、共平面开关(IPS)模式、边缘场开关(FFS)模式等。
显示驱动电路包括数据驱动电路12、扫描驱动电路14和时序控制器20.显 示驱动电路给显示面板DIS的像素施加输入图像的视频数据电压。数据驱动电 路12将从时序控制器20接收的输入图像的数字视频数据RGB转换为正负模拟 伽马补偿电压并输出数据电压。之后，数据驱动电路12将数据电压提供给数据 线D1到Dm。扫描驱动电路14依次给栅极线G1到Gn提供与数据电压同步的 栅极脉冲(或扫描脉冲)并选择显示面板DIS的其中被施加数据电压的行。
时序控制器20从主机系统40接收时序信号，如垂直同步信号Vsync、水平 同步信号Hsync、数据使能信号DE和主时钟MCLK。时序控制器20使用时序 信号产生用于分别控制数据驱动电路12和扫描驱动电路14的操作时序的数据 时序控制信号和扫描时序控制信号。数据时序控制信号包括源极采样时钟SSC、 源极输出使能信号SOE、极性控制信号POL等。扫描时序控制信号包括栅极起 始脉冲GSP、栅极移位时钟GSC、栅极输出使能信号GOE等。
时序控制器20将输入图像的帧频乘以“N”，以获得(帧频×N)Hz的频 率，其中N为大于等于2的正整数。因此，时序控制器20可根据(帧频×N) Hz的频率控制显示驱动电路和触摸屏驱动电路每一个的操作频率。输入图像的 帧频在国家电视标准委员会(NTSC)制式中为60Hz(一个帧周期＝16.67毫秒)， 在逐行倒相(PAL)制式中为50Hz(一个帧周期＝20毫秒)。
触摸屏TSP包括XY电极X1到Xi和Y1到Yj以及天线ANT，如图3和8 中所示。在XY电极X1到Xi和Y1到Yj的交点处形成触摸传感器Cts，触摸 传感器Cts的电荷量根据导体，例如手指的存在或不存在而变化。XY电极X1 到Xi和Y1到Yj可由用于感测手指的触摸输入的现有电容触摸屏中使用的电极 实现。因而，可通过在现有电容触摸屏的边缘处额外安装天线ANT而简单地实 现根据本发明实施方式的触摸屏TSP。
如图5中所示，触摸屏TSP的XY电极X1到Xi和Y1到Yj以及天线ANT 可贴附在显示面板DIS的上偏振片POL1上。可选择地，如图6中所示，触摸 屏TSP的XY电极X1到Xi和Y1到Yj以及天线ANT可形成在显示面板DIS 的上偏振片POL1和上基板GLS1之间。可选择地，如图7中所示，触摸屏TSP 的XY电极X1到Xi和Y1到Yj以及天线ANT可以以盒内方式随显示面板DIS 的像素阵列一起嵌入显示面板DIS的下基板GLS2中。在图5到7中，“PIX” 表示液晶单元的像素电极，“POL2”表示显示面板DIS的下偏振片。触摸屏TSP 的XY电极X1到Xi和Y1到Yj以及天线ANT可形成在同一平面或不同平面 上。
触摸屏驱动电路包括第一触摸驱动电路30和第二触摸驱动电路32。
第一触摸驱动电路30依次给XY电极X1到Xi和Y1到Yj提供谐振诱导信 号并通过天线ANT接收笔PEN的谐振信号。第一触摸驱动电路30将通过天线 ANT接收的笔PEN的谐振信号转换为数字数据并测量每一谐振频率处的谐振幅 度。第一触摸驱动电路30将谐振信号的谐振幅度与一预定参考值进行比较并确 定笔PEN的触摸位置信息。此外，第一触摸驱动电路30根据谐振信号的频率特 性测量笔PEN的笔压力。由第一触摸驱动电路30产生的笔PEN的位置和笔压 力信息XY(PEN)传输给主机系统40。
第二触摸驱动电路32根据触摸传感器Cts的触摸操作之前和之后电容的变 化感测手指的触摸位置。电容可分为自电容和互电容。第二触摸驱动电路32依 次给X电极或XY电极X1到Xi和Y1到Yj提供激励信号，与激励信号同步地 检测触摸传感器Cts的触摸操作之前和之后电容的变化，并将电容变化转换为数 字数据。第二触摸驱动电路32将该数字数据与一预定参考值进行比较并确定手 指的触摸位置信息XY(FINGER)。由第二触摸驱动电路32产生的手指的触摸 位置信息XY(FINGER)传输给主机系统40。作为激励信号，可产生诸如脉冲 和三角波之类的各个形状的AC信号。第二触摸驱动电路32可由用于感测手指 触摸输入的现有电容触摸屏中使用的触摸驱动电路实现。
主机系统40例如可由电视系统、机顶盒、导航系统、DVD播放器、蓝光播 放器、个人计算机(PC)、家庭影院系统和电话系统之一实现并接收输入图像。 主机系统40从第一触摸驱动电路30接收笔PEN的位置和笔压力信息XY(PEN) 并从第二触摸驱动电路32接收手指的触摸位置信息XY(FINGER)。
主机系统40包括其中嵌入有缩放器的系统单芯片(SoC)，将输入图像的 数字视频数据RGB转换为适于在显示面板DIS上显示的数据格式。主机系统40 给时序控制器20传输输入图像的数字视频数据RGB和时序信号Vsync，Hsync， DE和MCLK。此外，主机系统40运行与从第一和第二触摸驱动电路30和32 接收的笔PEN的位置和笔压力信息XY(PEN)和手指的触摸位置信息XY (FINGER)有关的应用程序。
图8是显示根据本发明实施方式的触摸屏的XY电极和天线的平面图。
如图8中所示，XY电极包括沿x轴平行布置的X电极X1到X6和沿y轴 平行布置并与X电极X1到X6垂直的Y电极Y1到Y6。天线ANT可由围绕 XY电极X1到X6和Y1到Y6的单个天线实现。单个天线可形成在其上显示图 像的像素阵列外侧的边框区域中，从而像素的开口率不会降低。第一触摸驱动 电路30通过天线焊盘APAD连接至天线ANT，并通过XY焊盘XYPAD连接至 XY电极X1到X6和Y1到Y6。
图9显示了其中第一触摸驱动电路30集成到一个芯片集成电路(IC)中的 例子。
如图9中所示，一个芯片IC包括模拟信号处理单元100、数字信号处理单 元200、微处理器单元(MPU)300、接口电路310和存储器320。
数字信号处理单元200包括存储器2。存储器2存储每一谐振频率处的谐振 信号的谐振特性，临时存储前一数据从而在图13中所示的积分器214和216中 累加数据，并临时存储图13中所示的位置和笔压力确定单元218的输出数据。
微处理器单元300将从位置和笔压力确定单元218接收的笔PEN的位置和 笔压力信息XY(PEN)存储在存储器320中。微处理器单元300插补笔PEN 的触摸位置的坐标信息，从而依照显示面板DIS的分辨率改变触摸屏TSP的分 辨率。微处理器单元300可进行用于去除噪声和提高触摸识别性能的额外算法。 接口电路310通过标准接口将笔PEN的位置和笔压力信息XY(PEN)传输给 主机系统40。
图10显示了根据本发明实施方式的一个帧周期。
当如图7中所示触摸屏TSP嵌入显示面板DIS的像素阵列中时，在像素阵 列与触摸屏TSP之间产生电耦合，电耦合会不利地影响像素阵列和触摸屏TSP。 因而，如图10的(A)中所示，当触摸屏TSP嵌入显示面板DIS的像素阵列中 时，一个帧周期可被时分为显示周期Tdis、第一触摸感测周期Tpen和第二触摸 感测周期Tfinger。
当触摸屏TSP嵌入显示面板DIS的像素阵列中时，触摸屏TSP的XY电极 可用作给像素提供公共电压Vcom的公共电极。在该情形中，在显示周期Tdis 期间给XY电极提供公共电压Vcom，在第一和第二触摸感测周期Tpen和Tfinger 期间给XY电极提供激励信号或谐振诱导信号。
当触摸屏TSP嵌入作为显示装置的有机发光显示器的显示面板DIS的像素 阵列中时，可在显示周期Tdis期间给触摸屏TSP的XY电极提供包括高电位电 源电压VDD、低电位电源电压VSS、基准电压等的像素电源电压。
在显示周期Tdis期间，显示驱动电路被驱动，显示驱动电路给显示面板DIS 的像素施加输入图像的数字视频数据。在第一触摸感测周期Tpen期间，第一触 摸驱动电路30被驱动，并感测触摸屏TSP上的笔的触摸位置和笔压力。在第二 触摸感测周期Tfinger期间，第二触摸驱动电路32被驱动，第二触摸驱动电路 32感测触摸屏TSP上的导体，例如手指的触摸位置。
当如图5和6中所示触摸屏TSP形成在与显示面板DIS的像素阵列分离的 上基板GLS1上时，在像素阵列与触摸屏TSP之间几乎没有电耦合。因而，如 图10的(B)中所示，当触摸屏TSP与显示面板DIS的像素阵列分离时，一个 帧周期被指定为显示周期Tdis。此外，一个帧周期可被分割为第一和第二触摸 感测周期Tpen和Tfinger。在该情形中，显示周期Tdis可与第一和第二触摸感 测周期Tpen和Tfinger重叠。
图11是显示笔的触摸感测操作的波形图。
如图11中所示，第一触摸驱动电路30在第一触摸感测周期Tpen中操作并 依次给XY电极Y1到Yj和X1到Xi提供谐振诱导信号，由此引起笔PEN的谐 振。笔PEN的谐振电路响应于经电容Csx作为电场输入的谐振诱导信号进行谐 振并产生谐振信号。天线ANT在电磁场中接收来自笔PEN的谐振信号。第一 触摸驱动电路30将通过ANT接收的模拟谐振信号转换为数字数据并计算该数 字数据中的谐振信号的幅度和相位，由此感测笔PEN的位置和笔压力。
图12是显示手指的触摸感测操作的波形图。
如图12中所示，第二触摸驱动电路32在第二触摸感测周期Tfinger中操作。 在互电容中，第二触摸驱动电路32依次给Y电极Y1到Yj提供激励信号并与 激励信号同步通过X电极X1到Xi接收触摸传感器Cts的电荷。当触摸传感器 Cts被手指触摸时，第二触摸驱动电路32根据触摸操作之前和之后触摸传感器 Cts的电荷的变化量感测触摸输入。因而，在第二触摸感测周期Tfinger期间， 隶属于Y电极组的Y电极Y1到Yj作为给触摸传感器Cts提供激励信号的Tx 通道进行操作，隶属于X电极组的X电极X1到Xi作为从触摸传感器Cts接收 电荷的Rx通道进行操作。
在自电容中，第二触摸驱动电路32依次给X电极X1到Xi和Y电极Y1 到Yj提供激励信号。在自电容中，第二触摸驱动电路32根据触摸操作之前和 之后激励信号的下降沿时间或上升沿时间的变化通过X电极X1到Xi和Y电极 Y1到Yj感测触摸输入。因而，在第二触摸感测周期Tfinger期间，X电极X1 到Xi和Y电极Y1到Yj分别作为Tx通道电极和Rx通道电极进行操作。
图13是详细显示第一触摸驱动电路30的电路图。图14显示了嵌入笔中的 电感器。图15是显示第一触摸驱动电路30的操作的波形图。
如图13到15中所示，第一触摸驱动电路30包括模拟信号处理单元100和 数字信号处理单元200。
笔PEN包括其中电感器L和电容器C并联的LC并联谐振电路。当笔PEN 的末端按压在触摸屏上时，笔PEN的谐振电路中的电感值和电容值变化。因此， 谐振电路的谐振频率变化。在图13中，与笔PEN连接的“Ch”表示当人握持 笔PEN时产生的寄生电容。当通过电容Csx施加给笔PEN的谐振诱导信号的频 率等于LC并联谐振电路的谐振频率时，笔PEN产生谐振信号。因而，笔PEN 不需要与LC并联谐振电路连接的专门电源。在数字信号处理单元200中产生施 加给笔PEN的谐振诱导信号。在数字信号处理单元200中可以以包括方波信号、 正弦波信号等在内的各种方式产生谐振诱导信号。通过天线ANT接收笔PEN 的谐振信号。
笔PEN的LC并联谐振电路中的电感根据笔压力而变化。为此，可如图14 中所示实现电感器L。缠绕在铁芯FC上的线圈L11和缠绕在引导芯(guide core) GC上的线圈L12彼此串联。在铁芯FC与引导芯GC之间安装有弹簧SPR。根 据方程“L＝μSN2/l”，电感与磁导率μ、线圈的横截面积S以及N圈的平方成 正比，与线圈的长度(l)成反比。因而，当笔PEN按压在触摸屏TSP上且产生 笔PEN的笔压力时，铁芯FC与引导芯GC之间的距离随着弹簧SPR被压缩而 减小。换句话说，当产生笔PEN的笔压力时，磁导率μ增加，线圈的长度(l) 减小。因此，电感L增加。当LC并联谐振电路中的电感L增加时，谐振频率 减小。本发明实施方式可使用当产生笔压力时变化的谐振频率确定笔压力。
在图13和15中，(A)显示了通过电容Csx施加给笔PEN的电场的方形 波的谐振诱导信号的例子。(A’)是当天线ANT接收响应于方形波的谐振诱导 信号(A)而从笔PEN产生的谐振信号时在天线ANT中测量的模拟信号。笔 PEN中产生的谐振信号可由表示。谐振频率ω可根据 笔PEN的笔压力变化。
模拟信号处理单元100放大通过天线ANT接收的模拟谐振信号并提取笔 PEN的谐振信号的频带，由此输出数字谐振信号。为此，模拟信号处理单元100 包括放大器110、带通滤波器(BPF)112和模拟-数字转换器(ADC)114。
放大器110通过其增益放大天线信号并将天线信号传输给BPF 112。在图 13和15中，(B)是由放大器110放大的天线信号。BPF 112切除除LC并联 谐振电路的谐振频率之外的频带，从天线信号去除噪声并提取谐振信号。ADC 114将从BPF 112输入的谐振信号量化并输出数字谐振信号。
在图13和15中，(C)是从ADC 114输出的数字谐振信号，其可由 表示，其中S(t)是谐振信号的幅度，ω是谐振频率，是相位。
当从模拟信号处理单元100输入的数字信号中的谐振信号由复数表示时， 数字信号处理单元200从复数提取实部和虚部并根据实部和虚部计算谐振信号 的幅度(即振幅)。数字信号处理单元200将谐振信号的幅度与一预定参考值 进行比较并确定在触摸屏TSP上是否感测到笔PEN。此时，数字信号处理单元 200根据被施加谐振信号的XY电极的位置计算笔PEN的位置坐标。此外，数 字信号处理单元200根据笔PEN的谐振信号的频率变化确定笔PEN的笔压力。 为此，数字信号处理单元200包括Tx驱动器230、数字解调器250、以及位置 和笔压力确定单元218。
如图13中所示，Tx驱动器230依次给XY电极X1到Xi和Y1到Yj提供 具有与笔PEN的谐振频率相等频率的方波作为谐振诱导信号。当根据位置和笔 压力确定单元218的输出(I)确定笔PEN位于触摸屏TSP上时，根据被施加 谐振诱导信号的XY电极X1到Xi和Y1到Yj的坐标信息计算笔PEN的坐标信 息。
数字解调器250从数字谐振信号提取谐振信号的实部和虚部，并将从每个 实部和虚部去除高频噪声的结果增加n倍，其中n是大于等于2的正整数。数 字解调器250将增加结果提供给位置和笔压力确定单元218。为此，数字解调器 250包括第一和第二振荡器206和208、第一和第二乘法器202和204、第一和 第二低通滤波器(LPF)210和212、以及第一和第二积分器214和216。
第一振荡器206给第一乘法器202输入其中频率和相位与谐振信号相同的 振荡信号(D)，从而提取谐振信号的实部。在图13和15中，当(C)由 表示时，(D)可由sin(ωt)表示。
第一乘法器202从接收的谐振信号检测实部的包络。第一乘法器202将接 收的谐振信号(C)乘以来自第一振荡器206的振荡信号(D)，以输出结果(E)。 在图13和15中，当(C)由表示且(D)由sin(ωt)表示时， 第一乘法器202的输出(E)可由表示。第一LPF 210从第一乘法器202的输出(E)去除高频噪声并给第一积分器214提供DC 分量。在图13和15中，当(E)由表示时，第 一LPF 210的输出(F)可由表示。
第一积分器214将从第一LPF 210接收的实部的数据(In-Phase同相，I) 增加n倍并将增加结果提供给位置和笔压力确定单元218。如果第一积分器214 将数据(I)增加1024倍，则在图13和15中(G)可由Ik表示。
第二振荡器208给第二乘法器204输入具有与谐振信号相同的频率以及从 谐振信号延迟90°的相位的振荡信号，从而提取谐振信号的虚部。在图13和15 中，当(C)由表示时，第二振荡器208的输出可由cos(ωt)表 示。第二乘法器204从接收的谐振信号检测虚部的包络。第二乘法器204将接 收的谐振信号(C)乘以来自第二振荡器208的振荡信号，以得到输出(K)， 第二LPF 212从第二乘法器204的输出(K) 去除高频噪声并给第二积分器216提供DC分量。第二LPF 212的输出可由 表示。
第二积分器216将从第二LPF 212接收的虚部的数据(Quadrature正交，Q) 增加n倍并将增加结果提供给位置和笔压力确定单元218。如果第二积分器216 将虚部数据(I)增加1024倍，则在图13和15中(H)可由Qk表示。
位置和笔压力确定单元218计算从第一和第二积分器214和216输入的数 据的均方根(RMS)值并确定谐振信号的幅度和谐振频率。通过计 算RMS值，其中Isum为由第一积分器214累加的谐振信号的实部(In-phase)， Qsum为由第二积分器216累加的谐振信号的虚部(Quadrature，Q)。
位置和笔压力确定单元218将谐振信号的幅度与一预定参考值进行比较， 当谐振信号的幅度大于该预定参考值时确定笔位于触摸屏TSP上。此时，位置 和笔压力确定单元218根据被施加谐振诱导信号的XY电极的坐标输出笔PEN 的位置信息。此外，位置和笔压力确定单元218根据笔PEN的谐振频率的变化 计算笔PEN的笔压力并输出笔压力信息。
在图13和15中，(I)是位置和笔压力确定单元218输出的作为数字数据 的笔PEN的位置和笔压力信息XY(PEN)。
第一和第二振荡器206和208可实施为数字脉冲产生器，例如能够改变输 出频率的数控振荡器(NCO)。Tx驱动器230通过与第一和第二振荡器206和 208相同的原理产生谐振诱导信号并可由数控振荡器(NCO)实现。因而，根据 本发明实施方式的触摸感测系统很容易改变笔PEN的谐振频率。从Tx驱动器 230输出的谐振诱导信号的频率可根据预定规则在一频率范围内变化，所述频率 范围被设为笔压力的预定测量范围。因为谐振诱导信号的频率根据预定规则在 所述频率范围内变化，所以在预定时间间隔处产生从Tx驱动器230输出的谐振 诱导信号的特定频率。
实施方式不将XY电极用作天线。当AC电流施加至所有导体时，所有导体 每一个形成自感并可发射电磁场。然而，因为当XY电极以与现有技术的手指 触摸电极相同的方式用作天线时，根据本发明实施方式的XY电极由于电阻和 长度的问题而具有非常低的天线效率，所以XY电极不用作天线。因为XY电极 由例如具有高电阻的ITO的材料形成，所以XY电极的天线效率较低。
在偶极天线中，能够被传输和接收的信号的频率可根据偶极天线的长度而 变化。当信号的波长、传输速度和频率分别为λ，c和f时，给出等式“λ＝c/f”。 根据上述方程，当天线的接收信号的频率减小时，接收信号的波长增加。因而， 考虑到形成在触摸屏TSP内的XY电极的长度和形状，XY电极不用作笔的谐振 频率接收天线。在根据本发明实施方式的触摸感测系统中，XY电极不用作天线， XY电极通过电场中的电耦合给笔PEN传输谐振诱导信号。
如果像现有技术中一样使用通过天线接收和传输谐振信号的方法，则在检 测笔的位置时会产生错误。现有技术制造出位于笔一端的作为非导体的笔末端 并安装缠绕在笔末端附近的铁芯上的配线。如图16中所示，当笔倾斜时，笔的 电感器由于笔的这种结构会影响不接触笔的天线通道。因此，很难精确检测笔 末端的位置。另一方面，如图17中所示，当使用根据本发明实施方式的XY电 极时，谐振诱导信号通过电场中的电耦合被传输给笔。因此，该实施方式可防 止现有技术中产生的笔末端的位置识别错误。
图18是显示根据本实施方式的用于确定触摸位置和笔压力的方法的流程图。
如图18中所示，在步骤S1中，当给触摸屏TSP的XY电极施加谐振诱导 信号时，笔PEN的谐振电路产生谐振信号。在步骤S2中，位置和笔压力确定 单元218根据通过天线ANT接收的笔PEN的谐振信号的幅度确定笔PEN的位 置。之后参照图19和20描述用于确定笔PEN的位置的方法的例子。
执行步骤S3到S8，以检测笔PEN的笔压力。首先，在步骤S3和S4中， 该方法给位于笔PEN下方的XY电极施加谐振诱导信号，计算通过天线ANT 接收的谐振信号的幅度，并将谐振信号的幅度存储在存储器2中。在步骤S5和 S6中，该方法在改变谐振诱导信号的频率的同时重复执行步骤S3和S4并在能 够测量笔压力的频率范围中在每个频带处计算通过天线ANT接收的笔PEN的 谐振信号的幅度。当所述频带处的所有计算被存储在存储器2中时，在步骤S7 和S8中，位置和笔压力确定单元218比较频带处的谐振信号的幅度并计算最大 谐振频率和笔压力。之后参照图21和22描述用于确定笔PEN的笔压力的方法 的例子。
图19和20显示了用于确定笔的触摸位置的方法的例子。
在图19中，“TX”表示Y电极，“RX”表示X电极。更具体地说，图19 显示了当依次给总共(32×18)个XY电极TX0到TX31和RX0到RX17提供 谐振诱导信号时获得的天线接收信号的部分波形。当笔没有接近触摸屏时，以 与Y电极TX12的感测周期中的天线信号相同的方式，谐振信号的幅度(即振 幅)被测量为较小值。另一方面，当笔触摸或接近触摸屏时，以与X电极RX6 的感测周期中的天线信号相同的方式，通过天线接收的谐振信号的幅度被测量 为较大的值。因而，根据本发明实施方式的触摸感测系统在XY电极(或TX和 RX电极)的每个通道处通过天线接收谐振信号，计算RMS值，并计算XY电 极的每个通道处的谐振信号的幅度。触摸感测系统将谐振信号的幅度与一预定 阈值进行比较，当谐振信号的幅度大于该预定阈值时就确定笔位于触摸屏上。
图20是表示在每个通道中测量的RMS值的曲线。更具体地说，图20显示 了其中笔触摸Y电极TX10(或Y10)和X电极RX6(或X6)的交点的例子。 触摸感测系统可通过Y电极TX10和X电极RX6的交点的坐标精确计算笔的坐 标。
图21和22显示了用于确定笔的笔压力的方法的例子。将假定笔PEN的谐 振电路中产生的谐振频率根据笔PEN的笔压力而变化来描述方法。
如图21中所示，当笔PEN的笔压力被测量为最小值时，笔PEN的谐振频 率大约为390kHz。此外，当笔PEN的笔压力被测量为最大值时，笔PEN的谐 振频率大约为375kHz。可由在375kHz到390kHz的谐振频带内测量的谐振频率 测量笔PEN的笔压力。因而，本发明实施方式在上述谐振频带内改变谐振诱导 信号的频带的同时测量通过天线ANT接收的谐振信号的幅度，并测量具有最大 幅度的谐振信号的谐振频率，从而测量当笔PEN位于触摸屏TSP上时笔PEN 的笔压力。因此，本发明实施方式可确定笔PEN的笔压力。
图22显示了当笔PEN给触摸屏TSP施加预定压力时测量谐振幅度的结果。
如图22中所示，可使用重心公式计算谐振频率fo，并可根据谐振频率fo 确定笔PEN的笔压力的量P。
f 0 = f 1 R 1 + f 2 R 2 + f 3 R 3 R 1 + R 2 + R 3 = ( 381 × 300 ) + ( 382 × 320 ) + ( 383 × 310 ) 300 + 320 + 310 = 382.011 kHz . . . . . . ( 1 ) ]]>
在方程(1)中，f2是具有最大幅度的谐振信号的谐振频率，f1和f3是谐 振频率f2的相邻频率，R1，R2和R3是在谐振频率f2及相邻频率f1和f3处测 量的谐振信号的幅度。
P = f p min - f pcur f p min - f p max × P S = 390 - 382.011 390 - 375 × 1000 = 532.6 . . . . . . ( 2 ) ]]>
在方程(2)中，“fpmin”是当笔压力在笔压力级别(Ps＝1000)内具有最 小值时的谐振频率，“fmax”是当笔压力在笔压力级别(Ps＝1000)内具有最大 值时的谐振频率，“fcur”是当前测量的笔压力的谐振频率。
本发明实施方式不限于图21和22，图21和22仅显示了用于测量笔压力的 方法的一个例子。例如，谐振频率可与笔压力成比例增加。此外，上述方程使 用了谐振频率的三个相邻频率，但本发明实施方式并不限于此。
在根据本发明实施方式的笔PEN中可嵌入一个或多个谐振电路。例如，本 发明实施方式可如图3中所示给笔PEN安装一个谐振电路，或者可如图23中所 示给笔PEN安装多个谐振电路，从而执行额外的功能。在该情形中，谐振电路 与笔PEN的不同部分连接，用于确定笔PEN的不同部分的位置和笔压力的方法 大致与上述方法相同。
图23显示了根据该实施方式的笔PEN。
图24到26显示了使用图23中所示的笔PEN的应用方法。
如图23中所示，在笔PEN的一端形成第一末端TIP1，在笔PEN的另一端 形成第二末端TIP2。笔PEN包括第一和第二谐振电路310和320。第一和第二 谐振电路310和320每一个可由LC并联谐振电路实现。
第一谐振电路310包括并联的第一电感器L1和第一电容器C1。第一电感 器L1的电感与第一末端TIP1连接并根据第一末端TIP1的压力而变化。第二谐 振电路320包括并联的第二电感器L2和第二电容器C2。第二电感器L2的电感 连接至第二末端TIP2并根据第二末端TIP2的压力而变化。第一谐振电路310 和第二谐振电路320具有不同的LC值。因而，第一谐振电路310和第二谐振电 路320具有不用的谐振频带。
如图27中所示，第一触摸驱动电路30给XY电极交替施加用于引起第一 谐振电路310的谐振的第一谐振诱导信号(K)和用于引起第二谐振电路320的 谐振的第二谐振诱导信号(M)。
第一谐振诱导信号(K)具有包括第一谐振电路310的谐振频率和该谐振频 率的相邻频率的第一频带，从而测量笔压力。第二谐振诱导信号(M)具有包括 第二谐振电路320的谐振频率和该谐振频率的相邻频率的第二频带，从而测量 笔压力。因而，第一触摸驱动电路30在第一频带中测量第一末端TIP1的位置 和笔压力并在第二频带中测量第二末端TIP2的位置和笔压力。在图23和27中， (L)是其中响应于第一谐振诱导信号(K)从第一谐振电路310产生并由天线 ANT接收的第一谐振信号。(L’)是第一谐振信号(L)的放大信号。此外，(N) 是其中响应于第二谐振诱导信号(M)从第二谐振电路320产生并由天线ANT 接收的第二谐振信号。(N’)是第二谐振信号(N)的放大信号。
第一触摸驱动电路30根据通过天线ANT接收的谐振信号的幅度测量第一 和第二末端TIP1和TIP2的位置。第一触摸驱动电路30在改变第一谐振诱导信 号(K)的频率的同时，根据从第一谐振电路310输出的第一谐振频率和第一谐 振频率的相邻频率测量第一末端TIP1的笔压力。第一触摸驱动电路30在改变 第二谐振诱导信号(M)的频率的同时，根据从第二谐振电路320输出的第二谐 振频率和第二谐振频率的相邻频率测量第二末端TIP2的笔压力。
主机系统40可使用应用程序给笔PEN的每个末端提供不同功能。如图24 中所示，当在触摸屏TSP上识别出第一末端TIP1时，主机系统40可产生沿第 一末端TIP1的轨迹画出的图像。相反，如图25中所示，当在触摸屏TSP上识 别出第二末端TIP2时，应用程序可沿第二末端TIP2的轨迹删除图像。此外， 如图26中所示，当在触摸屏TSP上识别出第一和第二末端TIP1和TIP2二者时， 主机系统40可以以预先确定的颜色将图像着色。因而，主机系统40可给笔PEN 的每个末端提供不同的功能，且当一起识别笔PEN的两个末端时给笔PEN提供 第三功能，由此扩展笔PEN的触摸应用范围。
图28是显示用于驱动图23中所示的笔的方法的流程图。
如图28中所示，第一触摸驱动电路30产生用于引起第一谐振电路310的 谐振的第一谐振诱导信号。
如图28中所示，第一触摸驱动电路30给XY电极交替施加用于驱动第一 谐振电路310的第一谐振诱导信号和用于驱动第二谐振电路320的第二谐振诱 导信号。因而，以时分方式给XY电极提供第一和第二谐振诱导信号。
在步骤S21和S22中，第一谐振电路310响应于通过电容Csx施加的第一 谐振诱导信号产生第一频带的谐振信号，该谐振信号通过天线ANT被第一触摸 驱动电路30接收。在步骤S23和S24中，第二谐振电路320响应于通过电容 Csx施加的第二谐振诱导信号产生第二频带的谐振信号，该谐振信号通过天线 ANT被第一触摸驱动电路30接收。
第一触摸驱动电路30根据通过天线ATN接收的谐振信号的谐振幅度测量 第一和第二末端TIP1和TIP2的位置并根据谐振频率测量第一和第二末端TIP1 和TIP2的笔压力。主机系统40根据从第一触摸驱动电路30接收的笔PEN的位 置和笔压力信息XY(PEN)确定是否感测到笔PEN并根据感测的末端激活额 外的功能。例如，在步骤S25到S27中，当感测到第一末端TIP1时，主机系统 40可执行基本功能(或第一功能)，如画图，当感测到第二末端TIP2时，主机 系统40可执行附加功能，如删除功能、着色功能等。
如上所述，实施方式给现有的手指触摸电极施加用于引起笔的谐振的AC 信号，通过电耦合给笔传输AC信号并通过天线接收笔的谐振信号。结果，因为 本发明实施方式在显示面板的基板上不形成触摸感测系统的多个环形天线，所 以本发明实施方式可简化显示面板的基板的结构，使得显示面板纤薄。
仅当确保天线之间的距离时环形天线才用作天线。另一方面，现有的手指 触摸电极以导电条的形状形成。因而，在相同面积中手指触摸电极的数量大于 环形天线的数量。结果，本发明实施方式可精细地划分能够识别笔的触摸输入 的感测点。
因为本发明实施方式处理数字谐振信号，所以本发明实施方式不需要模拟 比较器。
实施方式不使用现有技术的其中操作频率被限定的波形产生器，其使用其 中对操作频率的变化没有限制的数字脉冲产生器。因而，该实施方式对于笔的 谐振频率的变化是有利的。
因为实施方式使得接收笔的谐振信号的电路中的模拟电路最小化，所以与 现有技术相比，本发明实施方式较少受周围环境的影响。
因为实施方式将接收笔的谐振信号的大部分电路实施为数字信号处理电路， 所以触摸驱动电路可实施为一个芯片IC。
因为实施方式在触摸驱动电路中嵌入微处理器，所以本发明实施方式可改 变触摸驱动电路的操作特性，很容易实现触摸驱动电路的运算性能提高。
实施方式不测量谐振信号的相位，根据谐振幅度确定笔的位置，并根据谐 振频率确定笔的笔压力。因而，实施方式可使得用于确定笔的位置和笔压力的 电路最小化并可降低功耗。
因为现有技术根据笔的谐振信号和施加给笔的谐振诱导信号的相位检测笔 的笔压力，所以现有技术非常受寄生电容或寄生电感影响。另一方面，实施方 式根据谐振频带的每个频率处的谐振幅度测量笔的笔压力。因此，实施方式几 乎不受寄生电容或寄生电感影响并可稳定且精确地测量笔压力。
实施方式通过简单的算法很容易测量笔的笔压力，不存在由反正切特性的 非线性周期造成的限制。
实施方式在笔中嵌入各自具有不同谐振频率的多个谐振电路，从而独立区 分笔的不同部分。结果，本发明实施方式可实现其中用户可故意切换笔的功能 的用户体验(UX)，而不用给笔安装用于功能切换的单独开关。
尽管参照多个示例性实施方式描述了实施方式，但应当理解，本领域技术 人员能设计出多个其他修改例和实施方式，这落在本发明原理的精神和范围内。 更具体地说，在说明书、附图和所附权利要求的范围内，在组成部件和/或主题 组合构造的配置中可进行各种变化和修改。除了组成部件和/或配置中的变化和 修改之外，可选择的使用对于本领域技术人员来说也将是显而易见的。