有源触控笔、包括其的触摸感测系统和触摸感测方法技术方案

本公开内容涉及一种有源触控笔及包括其的触摸感测系统。有源触控笔对外部噪声不敏感，并且相对于从触摸屏输入的上行链路信号具有增强的感测性能。有源触控笔包括连接至地的壳体；从壳体的一侧向外突出并且与触摸屏接触的导电尖端；围绕壳体的外表面的导体层，在壳体和导体层之间设置有绝缘体；连接至导体层的笔驱动电路；以及连接导体层和笔驱动电路的开关。笔驱动电路200由壳体容纳，接收来自触摸屏的上行链路信号和触摸传感器驱动信号，生成与触摸传感器驱动信号同步的笔驱动信号，并且通过导电尖端将所生成的笔驱动信号输出至触摸屏。

Active touch pen, touch sensing system including it and touch sensing method

The present disclosure relates to an active touch pen and a touch sensing system including the touch pen. The active touch pen is insensitive to external noise and has enhanced sensing performance relative to the uplink signal input from the touch screen. Active stylus including connection to the shell; one side of the shell and protruding outward from the conductive tip in contact with the touch screen around the conductor layer; the outer surface of the shell, between the shell and the conductor layer is provided with an insulator connected to the conductor layer; pen drive circuit; and the switch connecting conductor layer and pen drive circuit. The pen drive circuit is composed of a casing 200 to accommodate the received uplink signal from the touch screen and the touch sensor drive signal generation and touch sensor drive signal synchronization pen drive signal, and the conductive tip of the generated pen drive signal output to the touch screen.

【技术实现步骤摘要】
有源触控笔、包括其的触摸感测系统和触摸感测方法相关申请的交叉引用本申请要求于2016年3月31日提交的韩国专利申请第10-2016-0039022号的权益，其全部内容如在本文中完全阐述的一样通过引用并入本文用于所有目的。
本专利技术涉及一种触摸感测系统，更具体地，涉及一种使得能够通过有源触控笔(styluspen)进行触摸输入的触摸感测系统。本专利技术还涉及一种触摸感测方法。
技术介绍
用户接口(UI)被配置为使得用户能够与各种电子装置通信，因而能够如他们期望的一样容易地和舒适地控制电子装置。用户接口的示例包括小键盘、键盘、鼠标、屏幕显示器(OSD)和具有红外通信功能或射频(RF)通信功能的遥控器。用户接口技术不断扩展以提高用户的灵敏性和操作方便性。最近开发的用户接口包括触摸UI、语音识别UI、3DUI等。便携式信息装置必然采用触摸UI。通过在显示装置的屏幕上形成触摸屏来实现触摸UI。触摸屏可以实现为电容式触摸屏。具有电容式触摸传感器的触摸屏感测当用户用他或她的手指或导电材料触摸(或接近)触摸传感器时触摸驱动信号的输入导致的电容的变化(即，触摸传感器的电荷的变化)，从而检测触摸输入。电容式触摸传感器可以实现为自电容传感器或互电容传感器。自电容传感器的电极可以分别连接至在一个方向上形成的传感器线。互电容传感器可以形成在彼此垂直的传感器线的交叉处，在彼此垂直的传感器线之间设置有介电层。近来，触控笔已普遍用作智能手机、智能书等中的人机接口装置(HID)以及手指。触控笔有利地允许比手指更精确的输入。触控笔包括无源触控笔和有源触控笔。由于触摸屏上的接触点中的电容的变化小，无源触控笔难以检测触摸位置。与无源触控笔相比，有源触控笔易于检测触摸位置，这是因为有源触控笔生成驱动信号并且将所生成的驱动信号输出至触摸屏上的接触点。包括这种有源触控笔的触摸感测系统如下操作。触摸屏驱动信号被施加到触摸屏。触摸屏驱动信号包括用于与有源触控笔同步的上行链路信号和用于感测施加到触摸屏的触摸输入的触摸传感器驱动信号。当有源触控笔与触摸屏接触时，有源触控笔接收来自触摸屏的上行链路信号，基于上行链路信号生成与触摸传感器驱动信号同步的下行链路信号(以下称为“笔驱动信号”)，并且通过导电尖端将生成的笔驱动信号输出至触摸屏。由于笔驱动信号与触摸传感器驱动信号同步，所以它用于增加触摸传感器驱动信号的灵敏度。触摸感测系统通过基于触摸传感器驱动信号和笔驱动信号感测触摸点中的电容的变化来感测触摸输入。然而，在手掌与有源触控笔一起触摸触摸屏的情况下，出现了有源触控笔无法接收上行链路信号的问题。此处，手掌可以是握住触控笔的手的手掌或者是没有触控笔的手的手掌。在这种情况下，有源触控笔可能无法与触摸屏同步，因此不能执行正常操作。有源触控笔不能接收上行链路信号的第一个原因是因为当手掌触摸触摸屏时，触摸屏的负载增加，使上行链路信号的幅值衰减。有源触控笔不能接收上行链路信号的第二个原因是因为当手掌触摸触摸屏时，上行链路信号被传送到用作有源触控笔的地的壳体，并且因而由于通过壳体接收的上行链路信号的干扰，使得有源触控笔不能够识别通过导电尖端接收的上行链路信号。将参照图2A至图3对第一个原因进行详细描述。触摸驱动装置利用输入电源Vin生成上行链路信号，并且将所生成的上行链路信号施加至触摸屏。当传送至触摸屏的电荷量如图2A所示为Qin并且触摸屏的负载为Cpl时，从触摸屏检测的上行链路信号的幅值Vp为Qin/Cpl。此处，如图2B所示当手掌触摸触摸屏时，人体的负载Chl与触摸屏的负载Cpl相加。由于从触摸驱动装置提供的电荷的量Qin是相等的，所以由于人体的负载Chl加到触摸屏的负载Cpl上的幅值使上行链路信号的幅值Vp减小。也就是说，从触摸屏检测的上行链路信号的幅值Vp是Qin/Cpl+Ch1。由于电容器的电容与面积成比例，所以随着触摸屏与手掌之间的接触面积增加，人体的负载Ch1增加并且从触摸屏检测的上行链路信号的幅值Vp减小。将参照图4至图9对第二个原因进行更详细的描述。当手掌触摸触摸屏时，上行链路信号通过人体被传送到有源触控笔的壳体。手掌可以是握住笔的手或另一只手，并且传送到人体的上行链路信号的幅值与触摸屏与手掌之间的接触面积成比例。图5的(A)示出了施加到触摸屏的上行链路信号，并且图5的(B)示出从人体检测的上行链路信号。如图5所示，随着手掌的接触面积增加，从人体检测的上行链路信号增加，并且上行链路信号被传送到有源触控笔的壳体。如图4所示有源触控笔通过在导电尖端与触摸屏之间形成的笔电容Cp接收来自触摸屏上行链路信号，并且此处，当手掌触摸触摸屏时，还通过在笔的壳体与触摸屏之间形成的人体电容Ch接收上行链路信号。此处，如图9所示，笔驱动电路同时从连接至正(+)端的导电尖端和连接至负(-)端的壳体(地)两者接收上行链路信号，并且因而不能正常地识别上行链路信号。同时，当触摸屏处于其中触摸屏未连接至触摸感测系统的地球地等的浮置状态时(即，当触摸屏由便携式电池驱动时)，如图7的(A)所示，在手掌触摸触摸屏时，从触摸屏检测到的上行链路信号减小并且地波形(即，从触摸感测系统的外壳检测到的上行链路信号)相对于上行链路信号(A)以异相方式增大。在手掌甚至触摸触摸感测系统的外壳的情况下，异相上行链路信号通过人体被传送到笔的壳体。传送到笔的壳体的异相上行链路信号使通过导电尖端接收的上行链路信号的识别率降低。其中当手掌触摸触摸屏时从触摸感测系统的外壳产生异相上行链路信号的机制将被描述。首先，如图6A所示，触摸驱动装置驱动上行链路信号以将输入电荷Qin施加到触摸屏。然后，在触摸屏中形成的面板电容Cpanel的一个电极(左电极)中积累正电荷+Qin，并且在面板电容Cpanel的另一个电极中积累负电荷-Qin。之后，如图6B中所示，当手掌触摸触摸屏时，人体电容Chuman进一步连接至触摸屏。因此，对应于负电荷-Qin的第一负电荷-Qpanel保留在面板电容Cpanel的一个电极(右电极)中，并且对应于负电荷-Qin的剩余部分的第二负电荷-Qhuman被存储在人体电容Chuman中。此处，由于电容具有在其两端存储相同量的电荷的性质，所以仅第一正电荷+Qpanel保留在面板电容Cpanel的一个电极中，而其他的剩余正电荷+(Qin-Qpanel)被推向触摸感测系统的地GND。因此，异相上行链路信号被施加到连接至触摸感测系统的外壳的地GND。从图8A和图8B的模拟结果可以看出，随着触摸屏与手掌之间的接触面积增加，从触摸屏检测的上行链路信号的幅值减小，同时从触摸感测系统的地检测到的异相上行链路信号的幅值增加。图9是示出当手掌触摸触摸屏时有源触控笔的关于笔驱动电路的结构的图。参照图9，笔驱动电路的接收单元可以包括具有连接至导电尖端的正(+)输入端和连接至地GND的负(-)输入端的放大器。当手掌触摸触摸屏时，负(-)输入端通过人体电容Ch连接至触摸屏，有源触控笔不得不受到从触摸屏输入的外部噪声的显著影响。
技术实现思路
本公开内容的一个方面提供了一种有源触控笔以及包括其的触摸感测系统，该有源触控笔对外部噪声不敏感并且相对于从触摸屏输入的上行链路信号具有增强的感测性能，而与手掌是否触摸触摸屏无关。根据本公开内容的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源触控笔，包括：连接至地的壳体；从所述壳体的一侧向外突出并且要与触摸屏接触的导电尖端；围绕所述壳体的外表面的导体层，在所述壳体和所述导体层之间设置有绝缘体；笔驱动电路，其接收来自所述触摸屏的触摸传感器驱动信号和上行链路信号，生成与所述触摸传感器驱动信号同步的笔驱动信号，并且通过所述导电尖端将所生成的笔驱动信号输出至所述触摸屏，并且所述笔驱动电路由所述壳体容纳；以及连接所述导体层和所述笔驱动电路的开关。

【技术特征摘要】
2016.03.31 KR 10-2016-00390221.一种有源触控笔，包括：连接至地的壳体；从所述壳体的一侧向外突出并且要与触摸屏接触的导电尖端；围绕所述壳体的外表面的导体层，在所述壳体和所述导体层之间设置有绝缘体；笔驱动电路，其接收来自所述触摸屏的触摸传感器驱动信号和上行链路信号，生成与所述触摸传感器驱动信号同步的笔驱动信号，并且通过所述导电尖端将所生成的笔驱动信号输出至所述触摸屏，并且所述笔驱动电路由所述壳体容纳；以及连接所述导体层和所述笔驱动电路的开关。2.根据权利要求1所述的有源触控笔，其中，至少一个1帧的触摸周期被分配以驱动所述触摸屏，以及在所述触摸周期内用于输入所述上行链路信号的接收时段期间，所述开关被接通以连接所述导体层和所述笔驱动电路，以及在所述触摸周期内在用于输出所述笔驱动信号的传输时段期间，所述开关被断开以解除所述导体层和所述笔驱动电路之间的电连接。3.根据权利要求2所述的有源触控笔，其中，所述导电尖端通过笔电容耦合至所述触摸屏，以及所述导体层通过人体电容耦合至所述触摸屏。4.根据权利要求3所述的有源触控笔，其中，在所述接收时段期间，所述笔驱动电路通过所述导电尖端和所述导体层中的至少任一个接收所述上行链路信号。5.根据权利要求1所述的有源触控笔，其中，当至少一个1帧的触摸周期被分配以驱动所述触摸屏并且所述上行链路信号在所述触摸周期期间连续地被同相地施加至所述触摸屏时，所述开关在所述触摸周期内用于输入所述上行链路信号的接收时段期间被接通，以及当所述上行链路信号在所述接收时段内被异相地输入至所述笔驱动电路时，所述开关被断开。6.根据权利要求1所述的有源触控笔，其中，当至少一个1帧的触摸周期被分配以驱动所述触摸屏并且所述上行链路信号在所述触摸周期期间交替地被同相地和异相地施加至所述触摸屏时，所述开关在所述触摸周期内在用于输入所述上行链路信号的接收时段期间保持在接通状态。7.一种触摸感测系统，包括：触摸屏；触摸驱动装置，其将上行链路信号和触摸传感器驱动信号施加至所述触摸屏；以及有源触控笔，其生成与所述触摸传感器驱动信号同步的笔驱动信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁度荣，金哲世，李副烈，张亨旭，裴相赫，
申请(专利权)人：乐金显示有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR