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1、(10)申请公布号 CN 103593099 A (43)申请公布日 2014.02.19 CN 103593099 A (21)申请号 201210587575.9 (22)申请日 2012.12.28 10-2012-0088539 2012.08.13 KR G06F 3/044(2006.01) G06F 3/0354(2013.01) (71)申请人 乐金显示有限公司 地址 韩国首尔 (72)发明人 金河中 (74)专利代理机构 北京三友知识产权代理有限 公司 11127 代理人 吕俊刚 刘久亮 (54) 发明名称 输入系统和使用输入系统检测触摸的方法 (57) 摘要 本发明提供了一。
2、种输入系统和使用输入系统 检测触摸的方法。该输入系统包括 : 传感器面板, 该传感器面板包括彼此交叉的第一和第二通道 ; 触摸笔, 该触摸笔包括 : 彼此分离的第一线圈和 第二线圈、 与第二线圈串联连接的谐振电容器和 开关以及与第一线圈连接的导电尖端 ; 触摸笔接 地, 该触摸笔接地连接到触摸笔 ; 天线线圈, 该天 线线圈形成在传感器面板的外区域中 ; 以及触摸 控制器, 该触摸控制器连接到第一通道和第二通 道以及天线线圈。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 14 页 附图 19 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书。
3、3页 说明书14页 附图19页 (10)申请公布号 CN 103593099 A CN 103593099 A 1/3 页 2 1. 一种输入系统, 所述输入系统包括 : 传感器面板, 所述传感器面板包括彼此交叉的第一通道和第二通道 ; 触摸笔, 所述触摸笔包括 : 彼此分离的第一线圈和第二线圈 ; 与所述第二线圈串联连接的谐振电容器和开关 ; 以及 与所述第一线圈连接的导电尖端 ; 触摸笔接地, 所述触摸笔接地连接到所述触摸笔 ; 天线线圈, 所述天线线圈形成在所述传感器面板的外区域中 ; 以及 触摸控制器, 所述触摸控制器连接到所述第一通道和所述第二通道以及所述天线线 圈。 2. 根据权利。
4、要求 1 所述的输入系统, 其中, 所述第一线圈和所述第二线圈围绕位于所 述触摸笔的轴向方向的磁芯缠绕。 3. 根据权利要求 2 所述的输入系统, 其中 : 所述第一线圈和所述第二线圈、 所述谐振电容器和所述磁芯设置在所述触摸笔中 ; 并 且 导电主体设置在所述触摸笔中, 并且所述导电主体包括孔, 所述导电尖端通过所述孔 部分地突出。 4. 根据权利要求 3 所述的输入系统, 其中, 所述导电主体连接到所述触摸笔接地。 5. 根据权利要求 3 所述的输入系统, 其中, 所述开关由弹性橡胶形成并且与所述导电 尖端绝缘, 从而通过施加到所述导电尖端的压力来进行操作。 6. 根据权利要求 5 所述的。
5、输入系统, 其中, 所述开关连接到所述第二线圈并且与所述 磁芯绝缘。 7. 根据权利要求 3 所述的输入系统, 其中, 所述第一线圈的一端部连接到所述导电尖 端并且所述第一线圈的另一端部连接到所述导电主体。 8. 根据权利要求 3 所述的输入系统, 其中, 当所述触摸笔触摸所述传感器面板的面时, 所述天线线圈接收从设置在所述触摸笔中的所述第二线圈谐振的感应信号。 9. 根据权利要求 8 所述的输入系统, 其中 : 所述天线线圈形成为围绕所述传感器面板的外区域 ; 并且 焊盘分别设置在所述天线线圈的两个端部, 并且连接到所述触摸控制器。 10. 根据权利要求 8 所述的输入系统, 其中, 所述触。
6、摸笔接地包括 : 与所述导电主体接触的用户 ; 或者 连接在所述导电主体与所述传感器面板之间的导线。 11. 根据权利要求 1 所述的输入系统, 其中, 所述触摸控制器包括 : 放大器, 所述放大器连接到所述天线线圈并且被构造为放大由所述天线线圈的端部接 收的电压的差 ; 滤波器单元, 所述滤波器单元连接到所述放大器并且被构造为对噪声进行滤波 ; 转换器, 所述转换器连接到所述滤波器单元并且被构造为将模拟信号转换为数字信 号 ; 信号处理器, 所述信号处理器连接到所述转换器并且被构造为通过收集所述数字信号 权 利 要 求 书 CN 103593099 A 2 2/3 页 3 来提取坐标 ; 以。
7、及 驱动信号生成器, 所述驱动信号生成器被构造为生成施加到设置在所述传感器中的每 个通道的信号。 12. 根据权利要求 11 所述的输入系统, 其中, 当所述触摸笔触摸所述传感器面板时, 所 述开关闭合并且所述第二线圈和所述谐振电容器形成闭合电路。 13. 根据权利要求 12 所述的输入系统, 其中, 由驱动信号生成器施加到每个通道的信 号施加与所述闭合电路中的谐振频率相同频率的方波或正弦波。 14. 一种使用输入系统检测触摸的方法, 所述输入系统包括 : 传感器面板, 所述传感器 面板包括彼此交叉的第一通道和第二通道 ; 触摸笔, 所述触摸笔包括 : 彼此分离的第一线 圈和第二线圈、 与所述。
8、第二线圈串联连接的谐振电容器和开关以及与所述第一线圈连接的 导电尖端 ; 天线线圈, 所述天线线圈形成在所述传感器面板的外区域中, 所述方法包括 : 基于时间对于每帧划分手指触摸感测和触摸笔触摸感测。 15. 根据权利要求 14 所述的检测触摸的方法, 所述方法进一步包括 : 通过将信号顺序地施加到所述第一通道和所述第二通道来使能所述触摸笔触摸感测 ; 以及 对于每个驱动通道, 根据由所述天线线圈的两个端部接收的电压差检测触摸。 16. 根据权利要求 14 所述的检测触摸的方法, 其中 : 通过所述传感器面板与电连接到所述第一线圈的所述导电尖端之间的电容耦合来使 能所述触摸检测 ; 当所述开关。
9、闭合时, 谐振电容器和所述第二线圈形成谐振电路 ; 通过所述第一线圈与所述第二线圈之间的磁耦合由所述第一线圈驱动所述谐振电路 ; 并且 在所述第二线圈中生成的电磁谐振将与谐振的强度成比例的电磁场发送到所述天线 线圈。 17. 根据权利要求 15 所述的检测触摸的方法, 其中, 由所述驱动信号生成器施加到每 个通道的信号施加与所述闭合电路中的谐振频率相同频率的方波或正弦波。 18. 根据权利要求 14 所述的检测触摸的方法, 其中 : 所述第一线圈和所述第二线圈、 所述谐振电容器和所述磁芯设置在所述触摸笔中 ; 在所述触摸笔中进一步设置有导电主体, 并且所述导电主体包括孔, 所述导电尖端通 过所。
10、述孔部分地突出 ; 并且 所述第一线圈的另一端连接到所述导电主体。 19. 根据权利要求 14 所述的检测触摸的方法, 其中, 当用户将所述触摸笔触摸在所述 传感器面板的面上时由所述用户实施接地。 20. 根据权利要求 19 所述的检测触摸的方法, 其中, 由所述用户对所述导电主体的直 接接触实施接地。 21. 根据权利要求 18 所述的检测触摸的方法, 其中 : 所述导电主体经由导线连接到所述传感器面板 ; 并且 所述导线连接到设置在所述传感器面板中的接地端子。 22. 根据权利要求 14 所述的检测触摸的方法, 其中, 所述天线线圈以及所述第一通道 权 利 要 求 书 CN 1035930。
11、99 A 3 3/3 页 4 和所述第二通道分别包括焊盘以通过触摸控制器彼此连接, 从而通过电压检测和信号施加 来使能触摸检测。 23. 根据权利要求 22 所述的检测触摸的方法, 其中, 由所述触摸控制器顺序地对于所 述第一通道和所述第二通道实施的所述触摸检测包括 : 检测由所述天线线圈接收的电压差 ; 放大所述电压差 ; 对来自放大后的电压差的噪声进行滤波 ; 将噪声已经被滤波的放大后的电压差的模拟信号转换为数字信号 ; 将所述数字信号存储在所述存储器中 ; 以及 对于所述第一通道和所述第二通道中的每一个, 通过计算存储在所述存储器中的所述 数字信号来检测触摸坐标。 24. 根据权利要求 。
12、23 所述的检测触摸的方法, 其中, 信号施加到所述第一通道和所述 第二通道中的每一个的时段对应于将一帧中的触摸笔触摸感测时段除以所述第一通道和 所述第二通道的数目获得的值。 权 利 要 求 书 CN 103593099 A 4 1/14 页 5 输入系统和使用输入系统检测触摸的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种输入系统以及使用输入系统检测触摸的方法, 并且更具体地, 涉 及一种能够在显示装置中实现无电池的触摸笔并且能够检测使用人的手指或触摸笔的触 摸的输入系统以及使用该输入系统检测触摸的方法。 背景技术 0002 随着世界正式进入了信息技术时代, 被构造为将电气信息信号显示为视觉图像的。
13、 显示装置得到了快速地发展。为了满足快速发展的显示技术的需要, 已经开发了能够替代 传统的阴极射线管 (CRT) 装置的具有想要的特征的各种平板显示装置。 这样的特征包括轻、 薄和低功耗。 0003 这样的平板显示装置的典型示例包括液晶显示装置 (LCD) 、 等离子显示面板装置 (PDP) 、 场发射显示装置 (FED) 、 电致发光显示装置 (ELD) 等等。这些示例均包括被构造为实 现图像的平板显示面板作为必要元件。这样的平板显示面板具有下述结构 : 光学各向异性 膜或者发光膜布置在彼此相对地接合的一对透明绝缘体基板之间。 0004 具有上述结构的这样的显示装置越来越要求能够识别人体手指。
14、或辅助输入装置 的触摸位置以发送对应的信息来满足识别出的触摸位置。当前, 这样的触摸面板用作附着 到显示装置的外表面的附着型面板。 0005 根据触摸检测方法, 触摸面板被分类为电阻型、 电容型和红外射线检测型。 鉴于制 造系统的方便性和感测能力, 电容型触摸面板近来受到了越来越多的关注。 0006 诸如智能手机、 智能书等等的移动装置越来越多地用作能够作为输入装置进行书 写或绘制的使用人的手指或使用触摸笔的 HID (人机交互设备) 。触摸笔输入允许更详细的 输入并且具有详细绘制和书写的优点。 0007 将在下面参考附图描述现有技术中的电容型触摸屏幕。 0008 图 1 是现有技术中的电容型。
15、触摸检测电路的电路图。图 2 是示出使用图 1 的电路 图根据手指的存在划分的基于时间的电压输出的曲线图。 0009 如图1中所示, 电容型触摸检测电路包括第一电极 (Tx) 和第二电极 (Rx) 、 经由 (+) 输入端子接收参考电压 (Vref) 的放大器 5 和形成在放大器 5 的输出端子与 (-) 输入端子之 间的电容器 (Cs) 。 0010 在该情况下, 第一电极 (Tx) 经由设置在其末端的焊盘接收输入电压 (Vin) 并且感 测经由设置在第二电极 (Rx) 的末端的焊盘从放大器 5 输出的输出电压 (Vout) 。 0011 通常 2-3s 的方波用作触摸驱动信号并且被施加到第。
16、一电极 (Tx) 。与第一和 第二电极 (Tx 和 Rx) 之间的互电容变化 (Cm) 的值成比例的电压值被感测作为输出电压 (Vout) 。 0012 在施加方波作为输入电压之后随着时间的流逝 (如图 2 中所示) , 输出电压 (Vout) 在手指触摸的情况下增加。当存在手指触摸时, 手指接触电极, 并且互电容变化 (Cm) 增 加。因此, 输出电压 (Vout) 的增加率减小 (如图 2 中的虚线所示) , 并且在每个 Tx 通道和每 说 明 书 CN 103593099 A 5 2/14 页 6 个 Rx 通道之间的交叉区域处计算这样的减小。能够从这样的数据提取手指触摸的坐标。 001。
17、3 然而, 当在触摸笔输入和手指输入时使用图 1 的触摸检测电路时, 触摸笔的顶部 的传感器面板面的接触面积相对较小, 并且由于电极之间的互电容 Cm 较小, 因此难以感测 由触摸笔实施的触摸的互电容变化。因此, 坐标提取的精度可能被劣化。 0014 此外, 当触摸笔的尖端小于设置在传感器面板中用于进行感测的电极时, 能够产 生坐标错误, 从而直接影响传感器的灵敏度。 0015 当手指触摸和触摸笔触摸使用同一触摸检测电路时, 一个缺点在于, 在触摸笔输 入时与电极接触的手掌的触摸不能够与触摸笔实施的触摸区分开。换言之, 在图 1 中所示 的检测电路中, 难以在触摸笔触摸模块中实现防止手掌误触。。
18、 0016 介绍用于利用另一驱动模块检测触摸的另一驱动模块, 例如, 不同于触摸笔触摸 或手指触摸的电磁驱动模块。在该情况下, 需要进一步提供能够由辅助电磁驱动模块检测 到的辅助面板, 而不是仅存在电容型电极。因此, 必要组件的数目增加, 并且不利地增加了 所需的处理。 0017 现有技术的电容型触摸屏幕具有下述缺点。 0018 首先, 触摸笔的尖端的传感器面板面的接触面积相对较小, 并且互电容变化 (Cm) 较小。因此, 难以感测由触摸笔实施的触摸的互电容的变化并且坐标提取的精度可 能劣化。 0019 其次, 当触摸笔的尖端小于设置在传感器面板中用于感测的电极时, 根据电极的 存在可能存在坐。
19、标错误, 从而导致传感器的灵敏度的劣化。 0020 第三, 存在不能够区分触摸笔输入中与电极接触的手掌实施的触摸与由触摸笔实 施的触摸的缺点。换言之, 现有技术的电容型触摸屏幕难以在由触摸笔实施的触摸中实现 防止手掌误触的功能。 0021 第四, 引入了用于根据不同于手指触摸的驱动模块的另一驱动模块检测触摸笔触 摸的方法, 例如, 电磁型驱动模块。 然而, 在该情况下, 需要进一步提供能够由辅助电磁驱动 模块检测到的辅助面板, 而不是仅存在电容型电极。因此, 必要组件的数目增加, 并且不利 地增加了所需的处理。 0022 本申请要求 2012 年 8 月 13 日提交的韩国申请 No.10-2。
20、012-0088539 的优先权, 其 全部公开通过引用并入这里。 发明内容 0023 本发明的实施方式涉及一种输入系统和使用输入系统检测触摸的方法。 为了解决 问题, 本发明的目的在于提供一种能够实现无电池的触摸笔并且检测由手指实施的触摸和 由触摸笔实施的触摸的输入系统以及使用该输入系统检测触摸的方法。 0024 在随后的描述中将会部分地阐述本发明的额外的优点、 目的和特征, 并且部分优 点、 目的和特征对于已经研究过下面所述的本领域技术人员来说将是显而易见的, 或者部 分优点、 目的和特征将通过本发明的实践来知晓。通过在给出的描述及其权利要求以及附 图中特别地指出的结构可以实现并且获得本发。
21、明的目的和其它的优点。 0025 为了实现这些目的和其它优点, 并且根据实施方式的目的, 如这里具体实施和广 泛描述的, 提供了一种输入系统, 该输入系统包括 : 传感器面板, 该传感器面板包括彼此交 说 明 书 CN 103593099 A 6 3/14 页 7 叉的第一和第二通道 ; 触摸笔, 该触摸笔包括 : 彼此分离的第一线圈和第二线圈、 与第二线 圈串联连接的谐振电容器和开关以及与第一线圈连接的导电尖端 ; 触摸笔接地, 该触摸笔 接地连接到触摸笔 ; 天线线圈, 该天线线圈形成在传感器面板的外区域中 ; 以及触摸控制 器, 该触摸控制器连接到第一通道和第二通道以及天线线圈。 002。
22、6 在另一方面, 提供了一种使用输入系统检测触摸输入的方法, 该输入系统包括 : 传 感器面板, 该传感器面板包括彼此交叉的第一和第二通道 ; 触摸笔, 该触摸笔包括 : 彼此分 离的第一线圈和第二线圈、 与第二线圈串联连接的谐振电容器和开关以及与第一线圈连接 的导电尖端 ; 天线线圈, 该天线线圈形成在传感器面板的外区域中, 该方法包括 : 基于时间 对于每帧划分手指触摸感测和触摸笔触摸感测。 0027 将理解的是, 本发明的前述一般性描述和下面的详细描述是示例性和说明性的并 且意在提供如权利要求所记载的本发明的进一步说明。 附图说明 0028 附图被包括进来以提供本发明的进一步理解, 并且。
23、被并入本申请且构成本申请的 一部分, 示出了本发明的实施方式, 并且与说明书一起用于说明本发明的原理。 0029 图 1 是现有技术的电容型触摸检测电路的电路图。 0030 图2是示出使用图1的电路图根据手指的存在划分的基于时间的电压输出的曲线 图。 0031 图 3 是示出根据实施方式的输入系统中设置的有源区域的结构的平面图。 0032 图 4 是示出图 3 的输入系统中根据触摸笔的存在的触摸笔与 Tx 通道之间的电容 (Csx) 和 Tx 通道与 Rx 通道之间的电容变化值的图。 0033 图 5A 至图 5C 是示出当在有源区域中提供电容型 Tx 通道和 Rx 通道时, 在手指触 摸状态。
24、和触摸笔触摸中的之前触摸状态中的电荷量的变化的图。 0034 图 6 是根据实施方式的输入系统的电路图。 0035 图 7A 是示出图 6 的对应于触摸笔的区域的电路图。 0036 图 7B 是结构性地示出根据实施方式的图 6 的触摸笔的图。 0037 图 8 是结构性地示出根据实施方式的图 6 的触摸笔的图。 0038 图 9A 和图 9B 是示出根据实施方式的输入系统中的连接方法的不同实施方式的 图。 0039 图 10 是示出根据实施方式的输入系统的触摸传感器面板的平面图。 0040 图 11 是示出根据实施方式的输入系统的帧驱动模块的图。 0041 图12A和图12B是使用根据实施方式。
25、的输入系统的触摸检测方法中的触摸传感器 面板和触摸笔的每个组件的检测波形的谱图。 0042 图 13A 是示出根据实施方式的输入系统中的信号强度的实验区域的图。 0043 图 13B 是沿着图 13A 的 x 轴移动计算的电容变化 Csx 的模拟。 0044 图 14A 是设置在输入系统中的触摸传感器面板以及设置在触摸传感器面板中的 天线线圈的图。 0045 图 14B 是当触摸笔沿着图 14A 的 X 轴移动时产生的互感的图。 0046 图 15A 是示出根据实施方式的输入系统的触摸笔的 A-C 位置的位置状态的图。 说 明 书 CN 103593099 A 7 4/14 页 8 0047 。
26、图 15B 是在图 15A 的触摸笔的 A-C 位置中的每一个处检测到的信号波形的图。 0048 在附图和详细描述中, 除非另有所述, 否则相同的附图标记应该被理解为表示相 同的元件、 特征和结构。 可以为了清楚、 示出和方便的目的而夸大这些元件的相对大小和描 述。 具体实施方式 0049 现在将详细参考在附图中示出了其示例的本发明的实施方式。在下面的描述中, 当与本文档相关的已知功能或构造的详细描述被确定为不利地模糊了本发明的主旨, 则将 省略该详细描述。描述的处理步骤和 / 或操作的过程仅是示例, 然而, 步骤和 / 或操作的顺 序不限于这里的描述并且可以如本领域中所公知的那样进行修改 (。
27、需要按照特定顺序进行 的步骤和 / 操作除外) 。在本申请中, 相同的附图标记表示相同的元件。仅为了撰写本申请 的方便起见而选择了在下面的描述中使用的各元件的名称, 并且因此这些名称可以不同于 在实际产品中使用的名称。 0050 将如下参考附图描述根据实施方式的输入系统和使用输入系统检测触摸的方法。 0051 根据实施方式的输入系统可以使用与手指触摸相关的电容型触摸检测的结构。 当 检测由触摸笔实施的触摸时, 可以通过设置在触摸笔中的谐振电路和设置在传感器面板外 部的天线线圈的谐振来使能触摸检测。换言之, 在触摸检测方面存在限制的电容型触摸笔 触摸检测可以由传感器面板的外结构以及设置在触摸笔中。
28、的电路的变化来使能, 从而无需 辅助面板并且对接触面积或电极图案也没有影响。 0052 第一线圈和第二线圈可以围绕位于触摸笔的轴向方向上的磁芯缠绕。 0053 第一线圈和第二线圈、 谐振电容器和磁芯可以设置在触摸笔中, 并且具有导电尖 端可以部分地从其突出的孔的导电主体可以设置在触摸笔中。 0054 导电主体可以连接到触摸笔接地。 0055 开关可以由弹性橡胶形成并且与导电尖端绝缘, 以通过施加到导电尖端的压力来 进行操作。 0056 开关可以连接到第二线圈并且与磁芯绝缘。 0057 第一线圈的末端可以连接到导电尖端并且另一端可以连接到导电主体。 0058 在触摸笔触摸传感器面板的面时 , 天。
29、线线圈可以接收从设置在触摸笔中的第二 线圈谐振的电感信号。 0059 天线线圈可以形成为围绕传感器面板的外区域并且焊盘可以分别设置在天线线 圈的两端, 并且连接到触摸控制器。 0060 触摸笔接地可以是接触导电主体的用户或者连接在导电主体与传感器面板之间 的导线。 0061 触摸控制器可以包括放大器, 其连接到天线线圈以放大由天线线圈的末端接收的 电压差 ; 滤波器单元, 其连接到放大器以滤波噪声 ; 转换器, 其连接到滤波器单元以将模拟 信号转换为数字信号 ; 信号处理器, 其连接到转换器以通过收集数字信号提取坐标 ; 以及 驱动信号生成器, 其被构造为生成施加到设置在传感器中的每个通道的信。
30、号。 0062 当触摸笔触摸传感器面板时, 开关可以闭合并且第二线圈和谐振电容器可以形成 闭合电路。 说 明 书 CN 103593099 A 8 5/14 页 9 0063 由驱动信号生成器施加到每个通道的信号可以施加与闭合电路中的谐振频率相 同的频率的方波或正弦波。 0064 触摸笔触摸感测可以通过下述方式来使能 : 顺序地将信号施加到第一和第二通道 并且对于每个通道根据天线线圈的两端接收到的电压差来检测触摸。 0065 触摸检测可以通过下述方式来使能 : 在导电尖端和传感器面板之间电连接感测电 容器, 在开关闭合之后形成谐振电容器和第二线圈的谐振电路, 并且将电磁谐振感生的电 动势通过第。
31、一线圈和第二线圈之间的互感发送到天线线圈。 0066 由驱动信号生成器施加到每个通道的信号可以施加与闭合电路中的谐振频率相 同频率的方波或正弦波。 0067 第一线圈和第二线圈、 谐振电容器和磁芯可以设置在触摸笔中, 并且具有导电尖 端可以部分地从其突出的孔的导电主体可以进一步设置在触摸笔中, 并且第一线圈的另一 端可以连接到导电主体。 0068 当用户将触摸笔触摸在传感器面板的面上时, 由该用户实施接地。 当实施接地时, 用户可以直接接触导电主体。 0069 导电主体可以经由导线连接到传感器面板, 并且导线可以连接到设置在传感器面 板中的接地端子。 0070 天线线圈以及第一通道和第二通道可。
32、以分别包括焊盘以通过触摸控制器彼此连 接, 从而通过电压检测和信号施加来使能触摸检测。 0071 由触摸控制器对第一和第二通道顺序进行的触摸检测可以包括 : 检测由天线线圈 接收到的电压差 ; 施加电压差 ; 对来自放大后的电压差的噪声进行滤波 ; 将已经对噪声进 行了滤波的放大后的电压差的模拟信号转换为数字信号 ; 以及将数字信号存储在存储器 中, 并且还包括对于第一和第二通道中的每一个通过计算存储器中存储的数字信号来检测 触摸坐标的步骤。 0072 信号可以施加到第一和第二通道的时段的数目可以对应于将一帧中的触摸笔触 摸感测时段除以第一和第二通道的数目获得的值。 0073 信号可以施加到第。
33、一和第二通道的时段可以对应于将一帧中的触摸笔触摸感测 时段除以第一和第二通道的数目获得的多个时段中的一些。可选地, 可以在将触摸笔触摸 感测时段除以第一和第二通道的数目获得的多个时段中除了信号可以施加到第一和第二 通道的时段之外的其它时段中检测天线线圈的感生电动势。 0074 根据实施方式的输入系统和使用输入系统检测触摸的方法可以具有下述有利效 果。 0075 首先, 实施方式可以使用用于手指触摸的电容型触摸检测的结构。 因此, 能够经由 位于传感器面板的外区域中的天线线圈和触摸笔中的谐振电路通过谐振检测触摸。即, 能 够在没有辅助面板并且没有电极图案形状或接触区域的影响的情况下通过改变触摸笔。
34、的 内部电路和传感器面板的外围结构来使能由电容型触摸检测实施的触摸笔触摸检测。 0076 其次, 与具有不同的用于手指触摸和触摸笔触摸的面板的构造相比, 根据实施方 式的输入系统能够减少生产成本并且简化制造工艺。另外, 可以使用薄传感器面板作为输 入系统。 0077 第三, 可以通过触摸笔中设置的谐振电路和传感器面板中设置的天线线圈之间的 说 明 书 CN 103593099 A 9 6/14 页 10 谐振操作来使能触摸检测。 因此, 与要求辅助电源的有源触摸笔相比, 在触摸笔中不需要安 装电池, 并且能够减少根据实施方式的输入系统的生产成本。 而且, 能够实现轻且紧凑的触 摸笔。 0078。
35、 第四, 能够由不同的驱动模块分别地检测触摸笔触摸和手指触摸。能够容易地实 现触摸笔触摸的防止手掌误触并且能够因此改进触摸灵敏度的精度。 0079 第五, 在根据实施方式的触摸检测中可以使用在触摸笔与一个电极之间产生的感 测电容, 而不是在电容型中可以使用的彼此交叉的电极之间的互电容变化 。与现有技术 相比, 在检测触摸笔触摸中可以使用更大的感测电容值。因此, 可以期待灵敏度的改进。 0080 第六, 可以基于施加到设置在传感器面板中的电极的驱动信号的同步来确定在触 摸笔中设置的谐振电路的频率信号。 能够容易地将辅助书写压力或特定按钮按压应用于输 入系统。 0081 第七, 在检测触摸笔输入时。
36、使用的天线线圈可以定位在相对于灵敏度可能劣化的 边缘区域可以形成彼此交叉的电极的有缘区域隔开的外区域中。因此, 触摸笔的灵敏度可 以与区域无关地保持均匀。 0082 将如下地描述设置在有缘区域中的电容型电极的结构和由触摸笔实施的触摸。 0083 图 3 是示出根据实施方式的设置在输入系统中的有源区域的结构的平面图。图 4 是示出图 3 的输入系统中根据触摸笔的存在的针对触摸笔与发送 (Tx) 通道之间的电容 (Csx) 和 Tx 通道与接收 (Rx) 通道的电容变化值的电容 - 位置的图。 0084 如图 3 中所示, Tx 和 Rx 通道可以是杆形状, Tx 和 Rx 通道可以交叉布置。将参。
37、考 图 4 描述沿着触摸笔的自由移动的图 3 中所示的区域中的电容变化。 0085 图 4 的曲线图中所示的电容值可以被关于 Tx 和 Rx 通道的中心定义为 X 轴和与 X 轴交叉的 Y 轴。可以根据电容比的位置检测电容变化。如图中所示, 竖直轴可以是 X 轴 (Rx- 方向) 并且水平轴可以是 Y 轴 (Tx 方向) 。在一个实施方式中, Y 轴的坐标可以是零, 并 且可以仅改变 X 轴的坐标。 0086 “Cm” 是指根据触摸笔的存在的 Tx 和 Rx 通道之间的互电容的变化。Csx 是指触 摸笔与 Tx 通道之间的电容的分布。可以示出的是, Cm 可以在整个区域中大于 Csx, 并且 。
38、Csx 可以随着 X 轴的值接近零而以较大的程度变化。与邻近区域相比, 在零附近, X 轴的值 可以减小而与 Cm 值无关。因此, 在灵敏度和位置检测能力方面, 实施方式可以使用 Csx 而不是 Cm 作为用于检测由触摸笔实施的触摸的数据。 0087 结果, 在根据实施方式的输入系统中, 可以检测触摸笔的位置并且可以使用用于 检测更灵敏的 Csx 的方法。 0088 图 5A 至图 5C 是示出当在有源区域中提供电容型 Tx 通道和 Rx 通道时, 在手指触 摸状态和触摸笔触摸中的之前触摸状态中的电荷量的变化的图。 0089 一般来说, 附图示出了基板 1 上的 Tx 通道 10 和 Rx 通。
39、道 20 的交叉结构的截面图。 绝缘体 25 可以布置在 Tx 通道 10 与 Rx 通道 20 之间的夹层上并且位于 Rx 通道 20 上且与 Rx 通道 20 相邻。如附图中所示, 可以形成或省略绝缘体 25 或者绝缘体 25 可以是当基板 1 可以布置在显示器上时提供的空气间隙。 0090 如图 5A 中所示, 当没有实施触摸时, 可以发送与 Tx 和 Rx 通道之间的互电容 Cm 成 比例的电荷 (Q=CmVd) 。 说 明 书 CN 103593099 A 10 7/14 页 11 0091 如图5B中所示, 当实施手指触摸时, 可以由手指传送传送到Tx通道的预定量的电 荷并且可以减。
40、少转移到 Rx 通道的电荷的量。即, 可以将 Tx 和 Rx 之间的互电容从 Cm 减小 到 Cm 并且可以减小电荷 Q Cm Vd。互电容 Cm 的变化可以被定义为能够用作与触摸 灵敏度相关的指示符的 Cm=Cm-Cm 。 0092 如图 5C 中所示, 即使当通过电容型检测方法检测由触摸笔实施的触摸 (驱动电压 Vd 可以被施加到每个 Tx 通道, 并且可以检测丢弃到 Rx 通道的电荷的量) 时, 触摸笔处理中 的触摸笔与传感器面板直接接触的尖端的面积以及触摸灵敏度 (Cm) 可以小于手指触摸 的情况。因此, 坐标提取的精确度可以被劣化。 0093 换言之, 使用无源笔作为导电输入装置 (。
41、其不具有任何内部装置) 的电容型检测方 法由于触摸笔的顶部具有小于手指的接触面积而可能具有问题。 这样的问题包括坐标提取 准确性的劣化、 触摸灵敏度的劣化等等。 0094 因此, 无源触摸笔由于无源触摸笔的尖端大小相对较小而具有问题。这样的问题 包括坐标提取准确性的劣化、 当可以通过同一电容方法实现手指触摸和触摸笔输入时产生 的手掌误触等等。另外, Tx 和 Rx 通道形成与显示驱动信号耦合的电容, 仅引起了对于触摸 感测信号的显示噪声影响的问题。无源触摸笔不能将辅助信号发送给传感器, 并且其具有 难以实现书写压力检测或特殊按钮功能的问题。 0095 根据实施方式的输入系统可以使用由用于手指触。
42、摸的传感器面板的电容型结构。 为了检测触摸笔触摸, 触摸笔可以实现为没有电池的有源型。下面将描述包括设置在传感 器面板的外部以通过与触摸笔同步来驱动的天线线圈的输入系统以及使用输入系统进行 检测的方法。 0096 图 6 是根据实施方式的输入系统的电路图。图 7A 是示出图 6 的对应于触摸笔的 区域的电路图。 0097 如图 6 中所示, 根据实施方式的输入系统可以具有触摸笔 100、 包括触摸传感器 200 和天线 400 的传感器面板、 触摸控制器 300 和触摸笔接地 500。 0098 触摸传感器 200 可以包括彼此交叉的多个第一通道 (Tx) 和第二通道 (Rx) 。触摸 传感器。
43、 200 可以定位于对应于传感器面板 (例如参见图 10 中的附图标记 201) 的中心的有 源区域中。天线 400 可以围绕位于传感器面板中的有缘区域的外部。可以形成两端彼此隔 开的天线线圈 410。 0099 触摸笔 100 可以具有彼此分离的第一线圈 (L1) 140 和第二线圈 (L2) 120、 可以串 行连接到第二线圈 120 的谐振电容器 (C2) 110 和开关 (SW) 130 以及连接到第一线圈 140 的 导电尖端 101(参见图 7B) 。 0100 当触摸笔 100 与传感器面板接触时, 天线线圈 400 可以用作第三线圈 (L3) 410。同 时, 触摸笔 100 。
44、可以连接到触摸笔接地 500 以稳定触摸笔的内部电路。形成在传感器面板 和第一和第二通道 (Tx 和 Rx) 的外部的天线线圈 410 可以连接到触摸控制器 500, 以由触摸 控制器 500 控制。 0101 此外, 当触摸笔 100 触摸传感器面板 (例如, 参见图 10 的附图标记 201) 的面时, 天 线线圈 410 可以通过天线线圈 410 与第二线圈 (L2) 120 之间的互感 (M23) 或者天线线圈 (L3) 410 与第一线圈 (L1) 140 之间的互感接收设置在触摸笔 100 中的第二线圈 (L2) 中的 谐振的电感信号。 说 明 书 CN 103593099 A 1。
45、1 8/14 页 12 0102 在一个示例中, 天线线圈 410 可以形成为围绕传感器面板的外部并且焊盘可以分 别设置在天线线圈的两端以将天线线圈 410 连接到触摸控制器 300。 0103 此外, 触摸控制器 300 可以具有连接到天线线圈以放大由天线线圈 410 的两端接 收的电压差的放大器 310、 连接到放大器 310 以滤波噪声的滤波器单元 (AFE) 320、 连接到滤 波器单元 320 以将模拟信号转换为数字信号的转换器 (ADC) 330、 连接到转换器以通过收集 数字信号提取坐标的信号处理器 340 以及被构造为生成施加到设置在传感器中的每个通 道的信号。 0104 当触。
46、摸笔 100 触摸传感器面板 200 时, 设置在触摸笔 100 中的开关 (SW) 130 可以 闭合并且第二线圈 (L2) 120 和谐振电容器 (C2) 110 可以形成闭合谐振电路。 0105 由驱动信号生成器 305 施加到每个通道的信号可以施加与闭合电路中的谐振频 率相同频率的方波或正弦波。施加到每个通道的信号可以是 AC 电压并且具有其波形与所 施加的信号类似的信号形状或者其波形随着时间变得越来越大的信号形状。 0106 同时, 触摸笔接地 500 可以是连接在触摸笔 100 与用户之间的导线或者连接在触 摸笔 100 与传感器面板 201 之间的导线。电容 “Ch” 510 表。
47、示当触摸笔 100 与用户接触时用 户可以用作电介质并且在触摸笔 100 与接地端子之间可以生成触摸笔接地的电容量。 0107 设置在电容笔中的每个第一线圈 (L1) 14 和每个第二线圈 (L2) 120 可以经由沿着 触摸笔 100 的内轴的磁芯 (例如, 参见图 7B 的附图标记 135) 耦合为第一互感 (M12) 。 0108 同时, 第二线圈 (L2) 120 和谐振电容器 (C2) 110 可以被构造为具有适合于生成 电磁谐振的值和经由由传感器面板中具有彼此交叉的第一和第二面板 (Tx/Rx)的触摸 传感器 200 电容耦合的感测电容器 (Csx) 250 输入的信号的频率。谐振。
48、频率具有 f=1/ 2(L2C2)0.5) 的条件。感测电容器 (Csx) 250 可以不是具有物理电路构造的装 置, 而是在触摸笔 100 的尖端与传感器面板 201 之间的接触位置处生成的电容耦合的虚拟 装置。 0109 此外, 在触摸笔 100 中产生的电磁谐振中产生的磁信号可以在第一线圈 (L1) 140 或第二线圈 (L2) 120 与对应于天线线圈的第三线圈 (L3) 410 之间生成感生电动势, 第一线 圈 (L1) 140 或第二线圈 (L2) 120 与传感器面板 201 中形成的天线线圈 (L3) 410 形成第二 电感 (M13 或 M23) 。这样的感生电动势可以由被构。
49、造为放大天线线圈 410 的两端之间的电 压差的放大器 310 放大。放大后的感生电动势可以通过设置有滤波器等等以滤波噪声的滤 波器单元 (模拟前端 ; AFE) 320 并且可以由其后的转换器 (模数转换器 ADC) 330 转换为数字 信号。转换后的数字信号可以具有由信号处理器 (数字信号处理器 DSP) 340 基于适合的算 法提取的坐标并且与提取的坐标关联的数据等等可以被发送给主机系统。 0110 同时, 设置在触摸笔 100 中的第一线圈 (L1) 140 的末端可以连接到触摸笔尖端的 顶部并且另一端可以连接到触摸笔的导电主体 (例如, 参见图 7B 的附图标记 150) 并且接 地。导电主体可以由导电材料形成。可选地, 当用户可以作为接地 500 时, 第一线圈的另一 端可以连接到对应于人体。