CN109643176A - 触控笔、触摸感测***、触摸感测控制器及触摸感测方法 - Google Patents

触控笔、触摸感测***、触摸感测控制器及触摸感测方法 Download PDF

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Abstract

公开了触控笔、具备该触控笔的触摸感测***、在该触摸感测***中使用的触摸感测控制器及利用该触摸感测***的触摸感测方法。触控笔包括导电性材料的导电性笔壳体、笔尖及信号供给部。所述笔尖连接到所述导电性笔壳体的一端。所述信号供给部向所述笔尖提供笔驱动信号，并且向所述导电性壳体提供防手掌误触信号。由此，通过将与施加到笔尖的笔驱动信号不同的防手掌误触信号施加到导电性笔壳体，而能够实现防手掌误触功能。

Description

触控笔、触摸感测***、触摸感测控制器及触摸感测方法
技术领域
本发明涉及一种触控笔、具备该触控笔的触摸感测***、在该触摸感测***中使用的触摸感测控制器及利用该触摸感测***的触摸感测方法。
背景技术
在包含手机、平板电脑、笔记本电脑等在内的各种类型的电子产品中利用平板显示装置(FPD：Flat Panel Display)(以下，简称为“显示装置”)。平板显示装置具有液晶显示装置(LCD：Liquid Crystal Display)、等离子体显示装置(PDP：Plasma Display)、有机发光显示装置(OLED：Organic Light Emitting Display)等，近年来还广泛利用电泳显示装置(EPD：ELECTROPHORETIC DISPLAY)。
触摸屏面板为输入装置的一种，该触摸屏面板设置于显示装置，用户能够观看显示装置的同时通过利用手指或笔等直接接触画面来输入信息。
触摸感测方式具有利用电容的变化来感测触摸的方法。电容方式在人类的身体或传导性物质接触到触摸屏面板的情况下，通过感测电容变化来判断有无触摸及触摸坐标。
电容方式还可以应用到利用笔来判断有无触摸的方法中。例如，在笔中具有传导性物质的情况下，可利用笔与触摸屏面板之间的电容变化来判断有无触摸。
此外，如美国公开专利第2013-0106720号等中记载的那样，在为了能够使触摸感测部感测笔而利用输出笔电压的主动笔的情况下，能够使用利用电容方式的触摸屏面板，通过手指或主动笔来判断有无触摸。
此外，如韩国公开专利第10-2014-0022222号等中记载的那样，如果从触摸屏面板中接收触摸驱动电压，则在利用无线输出笔信号的触控笔的情况下，设置有所述触摸屏面板的显示装置通过接收所述笔信号，来判断所述触控笔在所述触摸屏面板中触摸到的位置。
在利用所述触控笔来判断有无触摸的显示装置中，所述触摸屏面板还可以利用到有无用户手指触摸的判断中。
从做笔记的习惯上来看，使用所述触控笔的用户使手的侧面接触到所述触摸屏面饭。在该情况下，所述显示装置判断为在所述手的侧面所接触的部分存在触摸。
但是，由于通过手的侧面接触而判断为存在触摸的区域并不是用户所预料的触摸区域，因此不能将所述触摸区域识别为触摸。在该情况下，现有的显示装置为了不将所述触摸区域识别为触摸而执行防手掌误触(Palm Rejection)功能。
图1是用于说明利用一般的触控笔在触摸屏面板上发生的手掌触摸的示意图。
如图1所示，由于难以区分利用手的侧面的触摸和利用手指的触摸，因此现有的显示装置难以去除利用手的侧面的触摸。如果附带说明，则由于难以单独实现有无利用手指的触摸的判断和有无利用触控笔的触摸的判断，因此彼此之间不受影响。
但是，由于用户握住触控笔的习惯，因此在使用触控笔时，用户的手的侧面会碰到触摸屏面板。在该情况下，因利用手的侧面的触摸而生成用于判断有无触摸的原始数据(Raw Data)。这种原始数据有可能在判断有无利用触控笔的触摸时成为干扰因素。由此，除利用触控笔的触摸区域以外还有可能检测到未预料的触摸区域。
<现有技术文献>
<专利文献>
(专利文献0001)韩国公开专利第2016-0042236号
(专利文献0002)美国公开专利第2013-0106720号
(专利文献0003)韩国公开专利第2014-0022222号
(专利文献0004)韩国公开专利第2012-0095376号
(专利文献0005)韩国公开专利第2011-0134886号
发明内容
技术问题
因此，本发明的技术问题着眼于这种问题，本发明的目的是提供一种通过提供与笔驱动信号不同的防手掌误触信号而实现防手掌误触功能的触控笔、具备该触控笔的触摸感测***及利用该触摸感测***的触摸感测方法。
本发明的另一目的是提供一种能够同时实现手指触摸识别和笔触摸识别且能够实现触控笔的多点触摸识别的触摸感测***及在该触摸感测***中使用的触摸感测控制器及触控笔。
本发明的又一目的是提供一种通过区分触控笔的使用时和未使用时以控制用于驱动触控笔的信号输出而具有消耗电力削减功能的触控笔及其驱动方法。
技术方案
本发明的一实施例所涉及的触控笔包括：导电性材料的导电性笔壳体；笔尖，连接至所述导电性笔壳体的一端；以及信号供给部，用于向所述笔尖提供笔驱动信号，并且向所述导电性笔壳体提供防手掌误触信号。
本发明的一实施例所涉及的触摸感测***包括：触控笔，所述触控笔包括导电性材料的导电性笔壳体、连接至所述导电性笔壳体的一端的笔尖和向所述笔尖提供笔驱动信号并且向所述导电性笔壳体提供防手掌误触信号的信号供给部；触摸屏面板，所述触摸屏面板包括用于传输所述笔驱动信号和所述防手掌误触信号的驱动线和用于传输由所述驱动线感应的感测信号的感测线；以及读出电路，所述读出电路从由所述感测线提供的所述感测信号中分类出与所述笔驱动信号对应的第一信号和与所述防手掌误触信号对应的第二信号，并且无视由所述第二信号引起的触摸且基于所述第一信号计算触摸坐标。
本发明的一实施例所涉及的触摸感测方法包括以下步骤：生成笔驱动信号和防手掌误触信号；将所述笔驱动信号提供给笔尖；将所述防手掌误触信号施加到导电性笔壳体；通过感测线来检测由传输所述笔驱动信号和所述防手掌误触信号的驱动线感应的感测信号；从所述感测信号中分类出与所述笔驱动信号对应的第一信号和与所述防手掌误触信号对应的第二信号；以及无视由所述第二信号引起的触摸，并且基于所述第一信号计算触摸坐标。
本发明的一实施例所涉及的触摸感测***包括：触摸屏面板，所述触摸屏面板包括多个驱动电极和多个感测电极；触控笔，所述触控笔将笔频率信号提供给所述触摸屏面板，所述笔频率信号设置成感测触控笔的位置、触控笔的压力及触控笔的倾斜；以及触摸感测控制器，所述触摸感测控制器用于将具有彼此不同的频率分量的多个驱动信号输出到所述触摸屏面板，并且基于由所述触摸屏面板接收的多个感测信号判断手指的触摸坐标及所述触控笔的触摸坐标中的至少一者。
本发明的一实施例所涉及的触摸感测控制器包括：触摸驱动部，所述触摸驱动部连接至输出笔频率信号的触控笔所接触的触摸屏面板的驱动电极并且向所述驱动电极输出所述驱动信号，其中所述笔频率信号设置为感测触控笔的位置、触控笔的压力及触控笔的倾斜；触摸感测部，所述触摸感测部连接至所述触摸屏面板的感测电极，并且通过所述感测电极来接收所述感测信号；以及触摸判断部，所述触摸判断部基于所述感测信号判断手指的触摸坐标及所述触控笔的触摸坐标中的至少一者。
本发明的一实施例所涉及的触控笔包括：尖端电极，其能够与触摸屏面板接触；笔压传感器，其通过测量施加到所述触摸屏面板上的所述尖端电极的压力而输出笔压信号；频率信号生成器，其基于所述笔压信号生成压力感测信号，并且生成设置成感测触控笔的位置的位置感测信号及设置成感测触控笔的倾斜的倾斜感测信号；混合器，其混合所述位置感测信号和所述压力感测信号并将混合信号提供给所述尖端电极；以及环形电极，其设置成与所述尖端电极及所述笔压传感器隔开预定间隔，并且接收所述倾斜感测信号。
本发明的一实施例所涉及的触控笔包括笔主体、多频率输出部、笔尖、第一接触电极、第二接触电极及控制器。所述多频率输出部设置在所述笔主体内，并且输出手指频率信号及尖端频率信号。所述笔尖设置在所述笔主体的端部，并且接收所述尖端频率信号。所述第一接触电极设置在所述笔主体的一部分侧面上，并且接收所述手指频率信号。所述第二接触电极与所述第一接触电极隔开且设置在所述笔主体的另一部分侧面上，所述第二接触电极以手指为媒介从所述第一接触电极接收手指频率信号。所述控制器通过(i)在检查为没有经由所述第一接触电极向所述第二接触电极传递所述手指频率信号的情况下判断为触控笔的非接触状态，(ii)在检查为经由所述第一接触电极向所述第二接触电极传递所述手指频率信号的情况下判断为触控笔的触摸状态，从而向所述多频率输出部请求输出所述尖端频率信号。
根据本发明的一实施例所涉及的触控笔的驱动方法，生成手指频率信号。接着，向配置在笔主体的一部分侧面上的第一接触电极提供所述手指频率信号。接着，在检查出没有向与所述第一接触电极相隔的第二接触电极传递所述手指频率信号的情况下，判断为触控笔的非接触状态。接着，在检查出经由所述第一接触电极向所述第二接触电极传递所述手指频率信号的情况下，判断为触控笔的触摸状态并生成尖端频率信号。接着，将所述尖端频率信号输出到配置在所述笔主体的端部的笔尖。
有益效果
根据这种本发明的实施例，将与施加到笔尖的笔驱动信号不同的防手掌误触信号施加到导电性笔壳体中。所述防手掌误触信号经由用户的手被提供到触摸屏面板，并且在读出电路中从由感测线检测出的感测信号中分类出与所述笔驱动信号对应的第一信号和与所述防手掌误触信号对应的第二信号。在计算触摸坐标时，通过无视由所述第二信号引起的触摸，并且基于所述第一信号计算触摸坐标，从而能够实现防手掌误触功能。
此外，通过将具有彼此不同的频率分量的多个驱动信号输出到所述触摸屏面板，并且基于由所述触摸屏面板接收的多个感测信号判断手指的触摸坐标及所述触控笔的触摸坐标中的至少一者，从而能够同时实现手指触摸识别和笔触摸识别。此外，为了以与施加到触摸屏面板上的驱动信号的频率不同地感测触控笔的位置和触控笔的压力，以设置笔频率信号的频率并施加到所述触摸屏面板的方式设计触控笔，从而能够在一个触摸屏面板中使用多个触控笔。
此外，能够通过区分触控笔的使用时和未使用时来控制由触控笔输出的尖端频率信号的输出而削减消耗电力。
附图说明
图1是用于说明通过一般的触控笔而在触摸屏面板上发生的手掌触摸的示意图。
图2是用于说明通过本发明所涉及的触控笔而在触摸屏面板上发生的防手掌误触的示意图。
图3是用于示意性地说明本发明的实施例所涉及的触控笔的结构图。
图4是用于示意性地说明本发明的实施例所涉及的触控笔的结构图。
图5是用于说明触摸屏面板上的信号特性的频率对电压曲线。
图6是用于说明提取与手掌区域对应的频率的频谱。
图7是用于示意性地说明本发明的实施例所涉及的触控笔的结构图。
图8是用于示意性地说明本发明的实施例所涉及的触控笔的结构图。
图9是用于说明本发明的一实施例所涉及的触摸感测***的示意图。
图10是用于说明利用图9所示的触摸感测装置来判断触摸坐标的结构图。
图11a是用于说明图9所示的触控笔的外观的示意图，图11b是用于示意性地说明图9所示的触控笔的结构图。
图12a和4b是用于说明在图11a所示的触控笔触摸触摸面板时触控笔的各个方向的图。
图13是用于说明图9所示的触控笔的框图。
图14是用于说明由图9所示的触控笔输出的位置感测信号和压力感测信号的例的波形图。
图15是用于说明图9所示的触控笔的一例的电路图。
图16是用于说明图9所示的触控笔的另一例的电路图。
图17a是用于说明利用手指进行的触摸的触摸面板的示意图，图17b是用于说明通过由手指触摸产生的感测信号的频谱分析来识别触摸坐标的波形图。
图18a是用于说明利用触控笔进行的触摸的触摸面板的示意图，图18b是用于说明通过由触控笔产生的感测信号的频谱分析来识别触摸坐标的波形图。
图19a是用于说明利用手指和触控笔进行的触摸的触摸面板的示意图，图19b是用于说明通过由手指和触控笔产生的感测信号的频谱分析来识别触摸坐标的波形图。
图20a及图20b是用于说明识别手指和触控笔的触摸坐标的触摸感测装置的结构图。
图21是用于说明由图20a及图20b所示的触摸感测装置分别识别手指和触控笔的触摸坐标识别方法的流程图。
图22是用于说明由图20a及图20b所示的触摸感测装置同时识别手指和触控笔的触摸坐标识别方法的流程图。
图23是用于示意性地说明本发明的一实施例所涉及的触控笔的结构图。
图24a是用于说明未使用图23所示的触控笔时的信号流的结构图。
图24b是用于说明使用图23所示的触控笔时的信号流的结构图。
图25是用于说明图23所示的触控笔的驱动信号的波形图。
图26是用于说明图23所示的触控笔的驱动方法的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明进行更详细说明。本发明可进行多种变更，可具有多种方式，在附图中示意地表示特定实施例，并在本说明书中进行详细的说明。但应当理解的是，本发明并不限定于特定实施方式，包含于本发明的思想及技术范围内的所有变更、等同物以及替代物也包含于本发明。
说明各图的同时，将类似的附图标记使用在类似的结构要素中。对于附图，为了有助于本发明的清楚性，比实际扩大图示了结构物的尺寸。
第一、第二等用语可用于说明多种结构要素，但所述结构要素并非由所述用语限定。所述用语可以用于将一个结构要素从其他结构要素区别的目的。例如，在不脱离本发明的权利范围的情况下，第一结构要素可命名为第二结构要素，类似地第二结构要素可命名为第一结构要素。关于单数形式的表述，如果在文章中的含义不是明确地表示其他含义，则该单数形式的表述也包括复数形式的含义。
应当理解的是，在本申请中，“包括”或“具有”等用语是为了指定说明书所记载的特征、数字、步骤、操作、结构要素、部件或它们的组合存在，并不是用来事先排除一个或一个以上的其他特征或数字、步骤、操作、结构要素、部件或它们的组合存在或附加的可能性。
此外，如果没有其他定义，则包括技术的或科学的用语，在此使用的所有用语在本发明所属技术领域的技术人员所普遍理解的含义具有相同的含义。如同普遍使用的词典中所定义的用语，应解释为与在相关技术文章中的含义具有一致的含义。如果在本申请中没有被明确定义，则不应解释为异常的或过度形式的含义。
图2是用于说明通过本发明所涉及的触控笔200而在触摸屏面板100上发生的防手掌误触(palm rejection)的示意图。
参照图2，在人类的身体或传导性物质与所述触摸屏面板100的触摸传感器接触的情况下，具备利用电容方式的触摸屏面板100的触摸感测***通过感测电容变化而计算触摸有无或触摸坐标。虽然图2中图示了在触摸屏面板100的下层配置有多个TX电极且在上层配置有多个RX电极的例，但也可以在下层配置有多个RX电极且在上层配置有多个TX电极，TX电极和RX电极也可以配置在相同的层上。
本发明的实施例中公开的电容式触摸屏面板100被搭载在感测触摸位置的感测装置上而能够搭载并应用到多种产品中。目前触摸屏方式的产品在广泛领域中被使用，并且因空间上的优点而快速代替按钮方式的设备。可以说最爆发性的需求仍然为手机领域。特别是，由于手机不仅方便而且属于终端大小灵敏的领域，因此众所周知的事实是无需具备额外的键盘或使键盘最小化的触摸手机方式最近大幅受到关注。因此，当然搭载有本发明的实施例中公开的电容式触摸屏面板100的感测装置能够采用到手机中，并且能够广泛地使用到采用触摸屏的TV、自动代行银行的现金存取的ATM机、电梯、地铁等中使用的售票机、PMP、e-book终端机、导航机等中。除此之外，在用户界面所需要的所有领域中，触摸屏快速代替现有的按钮式界面，这是显而易见的。
本发明所涉及的触摸感测***利用随着触控笔200靠近或接触触摸屏面板100而感测的感测信号，来计算所述触控笔200的触摸坐标。为此，在本发明所涉及的触摸感测***中，所述触控笔200向所述触摸屏面板100供给笔驱动信号。所述笔驱动信号经由触摸屏面板100的感测线被提供到读出电路(readout circuit)(未图示)中而计算触摸坐标。所述笔驱动信号可具有笔感测用频率(frequency for pen sensing)f1。
此外，所述触控笔200将防手掌误触信号输出到所述触控笔200的导电性笔壳体中。所述防手掌误触信号经由用户的手指或手掌等被提供到触摸屏面板100中。提供到所述触摸屏面板100中的所述防手掌误触信号经由触摸屏面板100的感测线被提供到读出电路。所述防手掌误触信号可具有防手掌误触去除用频率(frequency for rejecting palmrejection)f2。
在计算触摸坐标时，所述读出电路无视与所述防手掌误触信号对应的触摸区域并计算触摸坐标。
在所述触控笔200的结构要素中，用于输出所述笔驱动信号的结构可以以目前公知的多种形式构成。
本发明所涉及的触控笔200的基本结构即为了在触摸屏面板100中感测触摸而输出所述笔驱动信号的结构除多种公开技术文献所记载的触控笔200的结构以外，也可以以目前公知的多种形式构成。
图3是用于示意性地说明本发明的实施例所涉及的触控笔200的结构图。
参照图3，本发明的实施例所涉及的触控笔200包括导电性笔壳体210、笔尖220及信号供给部230。在图3中省略关于触控笔的供应电源的电池的图示。
所述导电性笔壳体210的整体或部分由导电性材料形成且具有杆形状。在所述导电性笔壳体210的一端以突出形态连接有所述笔尖220。
所述笔尖220被连接至所述导电性笔壳体210的一端。
所述信号供给部230向所述笔尖220提供笔驱动信号，并且向所述导电性笔壳体2提供防手掌误触信号。可以同时输出所述笔驱动信号和所述防手掌误触信号。所述笔驱动信号变更为感测信号并提供到外部的读出电路(未图示)。所述读出电路可搭载在触摸屏面板(未图示)中。所述防手掌误触信号经由用户的手及触摸屏面板被提供到所述读出电路。所述读出电路基于所述感测信号计算所述笔尖220的触摸坐标，并且无视由所述防手掌误触信号引起的触摸。
在本实施例中，所述笔驱动信号和所述防手掌误触信号可具有彼此不同的频率。作为一例，在所述笔驱动信号具有第一频率，并且所述防手掌误触信号具有第二频率的情况下，所述信号供给部230可包括第一缓冲器232、第二缓冲器234、多频率输出部236及主控制单元238。
所述第一缓冲器232被连接至所述多频率输出部236与所述笔尖220之间。
所述第二缓冲器234被连接至所述多频率输出部236与所述导电性笔壳体210之间。
所述多频率输出部236向所述第一缓冲器232输出具有第一频率的笔驱动信号，并且向所述第二缓冲器234输出具有第二频率的防手掌误触信号。由此，第一频率的笔驱动信号被提供到所述笔尖220，第二频率的防手掌误触信号被提供到所述导电性笔壳体210。
所述主控制单元238被配置在所述导电性笔壳体210内，通过确定所述第一频率和所述第二频率来控制所述多频率输出部236。
另外，所述笔驱动信号和所述防手掌误触信号也可以具有彼此不同的振幅。由于可根据振幅来彼此区分所述笔驱动信号和所述防手掌误触信号，因此在计算触摸坐标时，读出电路可无视与所述防手掌误触信号对应的触摸区域并计算触摸坐标。
另外，所述笔驱动信号和所述防手掌误触信号可具有彼此不同的相位。由于可根据相位来彼此区分所述笔驱动信号和所述防手掌误触信号，因此在计算触摸坐标时，读出电路可无视与所述防手掌误触信号对应的触摸区域并计算触摸坐标。
操作时，所述信号供给部230生成笔驱动信号和防手掌误触信号。所述笔驱动信号和防手掌误触信号可通过所述多频率输出部236被生成为具有彼此不同的频率。可通过所述主控制单元238来确定彼此不同的频率。
接着，所述信号供给部230将所述笔驱动信号施加到笔尖，并且将所述防手掌误触信号施加到导电性笔壳体。可经由所述第一缓冲器232施加所述笔驱动信号，并且可经由所述第二缓冲器234施加所述防手掌误触信号。
接着，可设置在触摸屏面板上的读出电路通过感测线来检测由传输所述笔驱动信号和所述防手掌误触信号的驱动线感应的感测信号。所述驱动线或所述感测线被配置在触摸屏面板上。
接着，所述读出电路从所述驱动信号中分类出与所述笔驱动信号对应的第一信号和与所述防手掌误触信号对应的第二信号。
接着，所述读出电路无视由第二信号引起的触摸，并且基于所述第一信号计算触摸坐标。
图4是用于示意性地说明本发明的实施例所涉及的触控笔的结构图。
参照图4，本发明的实施例所涉及的触控笔400包括导电性笔壳体210、笔尖220及信号供给部430。在图4中省略关于触控笔的供应电源的电池的图示。
由于在图3中图示了所述导电性笔壳体210及所述笔尖220，因此使用相同的附图标记并省略详细说明。
所述信号供给部430向所述笔尖220提供笔驱动信号，并且向所述导电性笔壳体210提供防手掌误触信号。可以同时输出所述笔驱动信号和所述防手掌误触信号。所述笔驱动信号变更为感测信号并提供到外部的读出电路(未图示)。所述读出电路可搭载在触摸屏面板(未图示)上。所述防手掌误触信号经由用户的手及触摸屏面板被提供到所述读出电路。所述读出电路基于所述感测信号计算触摸坐标，并且无视由所述防手掌误触信号引起的触摸。
在本实施例中，所述笔驱动信号和所述防手掌误触信号可具有彼此不同的频率。作为一例，在所述笔驱动信号具有第一频率，并且所述防手掌误触信号具有第二频率的情况下，所述信号供给部430可包括第一缓冲器232、第二缓冲器234、多频率输出部436、陀螺仪传感器437及主控制单元438。
所述第一缓冲器232被连接至所述多频率输出部436与所述笔尖220之间。
所述第二缓冲器234被连接至所述多频率输出部436与所述导电性笔壳体210之间。
所述多频率输出部436向所述第一缓冲器232输出具有所述第一频率的所述笔驱动信号，并且向所述第二缓冲器234输出具有所述第二频率的所述防手掌误触信号。由此，第一频率的笔驱动信号被提供到所述笔尖220，第二频率的防手掌误触信号被提供到所述导电性笔壳体210。
所述陀螺仪传感器437被配置在所述导电性笔壳体210内并检测所述触控笔400的旋转或倾斜例如向上运动的上倾(tilt up)、向下运动的下倾(tilt down)、倾斜程度等。
所述主控制单元438被配置在所述导电性笔壳体210内，并且通过确定所述第一频率及所述第二频率而控制所述多频率输出部436。
另外，所述笔驱动信号和所述防手掌误触信号可具有彼此不同的振幅。另一方面，所述笔驱动信号和所述防手掌误触信号可具有彼此不同的相位。
图5是用于说明触摸屏面板上的信号的特性的频率对电压曲线。
参照图5，如果从触控笔输出具有100Hz的频率和5.1伏的振幅的驱动频率，则作为由靠近触控笔的手指检测的信号检测出具有100Hz的频率和约4.52伏的振幅的信号，作为由远离触控笔的手指检测的信号检测出具有100Hz的频率和约4.8伏的振幅的信号。
另外，如果从触控笔输出具有500Hz的频率和5.1伏的振幅的驱动频率，则作为由靠近触控笔的手指检测的信号检测出具有500Hz的频率和约4.3伏的振幅的信号，作为由远离触控笔的手指检测的信号检测出具有500Hz的频率和约4.45伏的振幅的信号。
另外，如果从触控笔输出具有1000Hz的频率和5.1伏的振幅的驱动频率，则作为由靠近触控笔的手指检测的信号检测出具有1000Hz的频率和约3.8伏的振幅的信号，作为由远离触控笔的手指检测的信号检测出具有1000Hz的频率和约3.7伏的振幅的信号。
即，通过图5可知笔中发生的驱动频率能够在靠近笔或远离笔的手指中进行关于相关频率/相位的信号感测。虽然减少因身体的阻抗导致的振幅，但由于总体上规定地减少该振幅，因此能够由读出电路进行判断。
图6是用于说明与手掌区域对应的频率提取的频谱。
参照图6，在未使用触控笔的状态(基本状态)的情况下，在触摸屏面板中检测到具有f0、f1、f2、f3及f4频率的信号。
另外，在使用触控笔时检测到未预料的触摸区域的状态(触摸状态)的情况下，在触摸屏面板中检测到具有f0、f1、f2、f3、f4、f5及f6频率的信号。此时，在使用触控笔的状态下检测的具有f1频率的信号的大小小于在未使用触控笔的状态下检测的具有f1频率的信号的大小。
此外，与未使用触控笔的情况相比，在使用触控笔的情况下，进一步检测到具有f5及f6频率的信号。
如果从未使用触控笔的状态的频谱中减去使用触控笔的状态的频谱，则可确认残留正的f1频率、负的f5频率及负的f6频率。在此，具有正的f1频率的信号为经由手指及手掌检测到的防手掌误触信号，具有负的f5频率的信号及具有负的f6频率的信号为随触控笔的使用产生的笔驱动信号。特别是，具有负的f5频率的信号可以是与触控笔触摸灵敏度相应的信号，具有负的f6频率的信号可以是笔的笔压信号。
图7是用于示意性地说明本发明的实施例所涉及的触控笔的结构图。
参照图7，本发明的实施例所涉及的触控笔包括导电性笔壳体210、笔尖220、信号供给部630及擦除构件640。在图7中省略关于触控笔的供应电源的电池的图示。
由于在图3中说明了所述导电性笔壳体210和所述笔尖220，因此使用相同的附图标记并省略详细说明。
所述信号供给部630向所述笔尖220提供笔驱动信号，并且向所述导电性笔壳体210提供防手掌误触信号。可以同时输出所述笔驱动信号和所述防手掌误触信号。所述笔驱动信号变更为感测信号并提供到外部的读出电路(未图示)。所述读出电路可搭载在触摸屏面板(未图示)上。所述防手掌误触信号经由用户的手及触摸屏面板被提供到所述读出电路。所述读出电路基于所述感测信号计算触摸坐标，并且无视由所述防手掌误触信号引起的触摸。
在本实施例中，所述笔驱动信号和所述防手掌误触信号可具有彼此不同的频率。作为一例，在所述笔驱动信号具有第一频率，并且所述防手掌误触信号具有第二频率的情况下，所述信号供给部630可包括第一缓冲器232、第二缓冲器234、多频率输出部636及主控制单元638。
所述第一缓冲器232被连接至所述多频率输出部636与所述笔尖220之间。
所述第二缓冲器234被连接至所述多频率输出部636与所述导电性笔壳体210之间。
所述多频率输出部636向所述第一缓冲器232输出具有所述第一频率的所述笔驱动信号，并且向所述第二缓冲器234输出具有所述第二频率的所述防手掌误触信号。
在检测到笔的倾斜信号的情况下，所述信号供给部630将与所述笔驱动信号不同的信号施加到所述笔尖220。可通过多种方式检测出所述笔的倾斜信号。作为一例，可以基于配置在所述导电性笔壳体210的一部分区域上的按钮的操作检测出所述笔的倾斜信号。例如，在做笔记的情况下，用户在通过手指加压上述按钮的状态下执行笔记的情况下不会检测到笔的倾斜信号。但是，在未对该按钮进行加压的情况下能够检测到倾斜信号。
所述擦除构件640被配置在与所述笔尖220相反的方向即相对的方向上。在检测到笔的倾斜信号的情况下，所述信号供给部630能够向所述擦除构件640施加第三信号。
由此，在触摸屏面板中检测出施加到所述擦除构件640的第三信号的情况下，可被实现为删除处理与该第三信号对应的区域。
图8是用于示意性地说明本发明的实施例所涉及的触控笔的结构图。
参照图8，本发明的实施例所涉及的触控笔800包括导电性笔壳体210、笔尖220、信号供给部830及擦除构件640。在图8中省略关于触控笔的供应电源的电池的图示。
由于在图3中说明了所述导电性笔壳体210及所述笔尖220，因此使用相同的附图标记并省略详细说明。
所述信号供给部830向所述笔尖220提供笔驱动信号，并且向所述导电性笔壳体210提供防手掌误触信号。可以同时输出所述笔驱动信号和所述防手掌误触信号。所述笔驱动信号变更为感测信号并提供到外部的读出电路(未图示)。所述读出电路可搭载在触摸屏面板上。所述防手掌误触信号经由用户的手及触摸屏面板被提供到所述读出电路。所述读出电路基于所述感测信号计算触摸坐标，并且无视由所述防手掌误触信号引起的触摸。
在本实施例中，所述笔驱动信号和所述防手掌误触信号可具有彼此不同的频率。作为一例，在所述笔驱动信号具有第一频率，并且所述防手掌误触信号具有第二频率的情况下，所述信号供给部830可包括第一缓冲器232、第二缓冲器234、多频率输出部836、陀螺仪传感器837及主控制单元838。
所述第一缓冲器232被连接至所述多频率输出部836与所述笔尖220之间。
所述第二缓冲器234被连接至所述多频率输出部836与所述导电性笔壳体234之间。
所述多频率输出部836向所述第一缓冲器232输出具有所述第一频率的所述笔驱动信号，并且向所述第二缓冲器234输出具有所述第二频率的所述防手掌误触信号。
所述陀螺仪传感器837被配置在所述导电性笔壳体210内并检测所述触控笔的旋转或倾斜例如向上运动的上倾(tilt up)、向下运动的下倾(tilt down)、倾斜程度等。
在由所述陀螺仪传感器837检测到笔的倾斜信号的情况下，所述信号供给部830将与所述笔驱动信号不同的信号施加到所述笔尖220。
所述擦除构件640被配置在与所述笔尖220相反的方向上。在由所述陀螺仪传感器837检测到笔的倾斜信号的情况下，所述信号供给部830可向所述擦除构件640施加第三信号。
由此，在触摸屏面板中检测出施加到所述擦除构件640的第三信号的情况下，可被实现为删除处理与该第三信号对应的区域。
如以上所说明的那样，根据本发明，将与施加到笔尖的笔驱动信号不同的防手掌误触信号施加到导电性笔壳体。所述防手掌误触信号经由用户的手被提供到触摸屏面板，在读出电路中从通过感测线检测的感测信号中分类出与所述笔驱动信号对应的第一信号和与所述防手掌误触信号对应的第二信号。在计算触摸坐标时，通过无视由所述第二信号引起的触摸，并且基于所述第一信号计算触摸坐标，从而能够实现防手掌误触功能。
图9是用于说明本发明的一实施例所涉及的触摸感测***的示意图。特别是，用于说明在触摸屏面板上同时使用触控笔及手指的示意图。
参照图9，触摸感测***包括触摸感测装置2100及触控笔2200，并且识别用户的手指2300的触摸操作或者所述触控笔2200的触摸操作。所述触摸感测装置2100通过检测用户的手指2300的位置而判断手指2300的触摸坐标或者通过检测所述触控笔2200的位置而判断所述触控笔2200的触摸坐标。也可以同时检测所述手指2300的触摸坐标和所述触控笔2200的触摸坐标。
图10是用于判断图9所示的触摸感测装置的触摸坐标的结构图。
参照图9及图10，多个驱动信号被施加到设置于触摸屏面板的彼此不同的驱动电极上。各个驱动信号具有彼此不同的频率分量。以下，为了方便说明，以第一驱动信号STX0、第二驱动信号STX1、第三驱动信号STX2及第四驱动信号STX3被施加到触摸屏面板的情况为例进行说明。由此，第一驱动信号STX0具有第一频率分量f0，第二驱动信号STX1具有第二频率分量f1，第三驱动信号STX2具有第三频率分量f2，第四驱动信号STX3具有第四频率分量f3。各个所述第一至第四频率分量f0、f1、f2、f3彼此不同。
在所述触摸屏面板的感测电极RX中接收以与驱动信号STX0、STX1、STX2、STX3对应的方式感测到的感测信号SRX。虽然通过所述触摸屏面板来混合感测信号，但振幅与驱动信号STX0、STX1、STX2、STX3相比衰减。
在由放大器放大所述感测信号SRX之后，被提供到快速傅立叶变换(fast Fouriertransform；以下称为FFT)处理模块中。通过分解及解析经FFT处理的感测信号而导出在某一位置上发生触摸的坐标。所述放大器或FFT处理模块可被配置在设置于所述触摸感测装置2100的触摸感测控制器中。
图11a是用于说明图9所示的触控笔的外观的示意图，图11b是用于示意性地说明图9所示的触控笔的结构图。
参照图11a及图11b，触控笔2200包括铅笔形状的导电性壳体2202、连接至所述导电性壳体2202的一侧的尖端电极2204、配置在所述导电性壳体2202与所述尖端电极2204之间的笔压传感器2206、频率信号生成器2208、混合器2210及设置成与所述笔压传感器2206隔开预定间隔的环形电极2209。在本实施例中，图示了所述笔压传感器2206被构造为比所述环形电极2209更靠近所述尖端电极2204，但所述环形电极2209也可以被构造为比所述笔压传感器2206更靠近所述尖端电极2204。
所述尖端电极2204具有能够与触摸屏面板接触的形态。
所述笔压传感器2206测量施加到所述触摸屏面板上的所述尖端电极2204的压力并输出笔压信号。即，所述笔压传感器2206根据施加到向触控笔主体的端部突出的所述尖端电极2204的压力而发生电信号。例如，所述笔压传感器2206通过用户的笔记操作且根据施加到所述尖端电极2204的压力而发生电信号。为此，所述尖端电极2204与笔压传感器2206连接并能够向笔压传感器2206传递所述尖端电极2204上发生的压力。
所述频率信号生成器2208生成为了感测触控笔2200的位置而设定的位置感测信号SPO，并且基于所述笔压信号生成为了测量触控笔的笔压而设定的压力感测信号SPR，生成为了测量触控笔的按钮开/关而设定的按钮感测信号SPB。此外，所述频率信号生成器2208生成用于感测触控笔的倾斜的倾斜感测信号SPT。在本实施例中，可以基于所述倾斜感测信号SPT检测触控笔相对于触摸屏面板的倾斜角度。所述触控笔的倾斜角度可应用到在触摸屏面板中由触控笔2200绘制的线的粗细显示等中。
下面，在本说明书中为了方便说明而对在触摸屏面板中配置有四个驱动电极和四个感测电极的例进行说明。此时，对各个所述驱动电极施加第一驱动信号STX0、第二驱动信号STX1、第三驱动信号STX2及第四驱动信号STX3。由此，所述第一驱动信号STX0具有第一频率分量f0，所述第二驱动信号STX1具有第二频率分量f1，所述第三驱动信号STX2具有第三频率分量f2，所述第四驱动信号STX3具有第四频率分量f3。各个所述第一至第四频率分量f0、f1、f2、f3彼此不同。另外，所述位置感测信号SPO具有第五频率分量f4，所述压力感测信号SPR具有第六频率分量f5，所述按钮感测信号SPB具有第七频率分量f6，所述倾斜感测信号SPT具有第八频率分量f7。在此，所述位置感测信号SPO的第五频率分量f4、所述压力感测信号SPR的第六频率分量f5、所述按钮感测信号SPB的第七频率分量f6及所述倾斜感测信号SPT的第八频率分量f7与各个第一至第四频率分量f0、f1、f2、f3不同。
所述混合器2210混合所述位置感测信号SPO、所述压力感测信号SPR及所述按钮感测信号SPB并将混合信号输出到所述尖端电极2204。所述倾斜感测信号SPT被输出到所述环形电极2209。
如以上所说明的那样，通过以为了感测触控笔的位置和触控笔的压力而将笔频率信号的频率设定为与施加到触摸屏面板的驱动信号的频率不同并施加到所述触摸屏面板的方式设计触控笔，从而能够在一个触摸屏面板中使用多个触控笔。
图12a和4b是用于说明在图11a所示的触控笔触摸触摸面板时触控笔的各个方向的图
在图12a中，触控笔2200在进行触摸屏面板的触摸时可具有直角方向。随着由触控笔2200进行触摸屏面板的触摸，尖端电极2204可形成接近导体结构成分即触摸屏面板的横列和/或纵行和尖端电容C1。类似地，环形电极2206可形成接近导体结构成分即触摸屏面板的横列和/或纵行和环形电容C2。捕获到触摸屏面板的图像可呈现出作为尖端电容C1及环形电容C2的结果生成的触摸或徘徊图像。由于触控笔2200与触摸屏面板垂直，因此图像可呈现出由环形电容C2图像包围的尖端图像C1。
在图12b中，触控笔2200在触摸屏面板的触摸时可具有倾斜的方向。其结果，由触摸屏面板捕获的图像在触摸位置可呈现出转移或从两个电容C1、C2中作为结果生成的徘徊图像。在此，环形电容C2图像朝向尖端电容C1图像的右侧转移。转移量可以是触控笔2200的倾斜量的功能。例如，如果倾斜变大(即，如果相对于触摸屏面板的法线的倾斜角度变大)，则环形电容C2进一步远离尖端电容C1图像。相反，如果倾斜变小(即，如果相对于触摸屏面板的法线的倾斜角度变小)，则环形电容C2图像靠近尖端电容C1图像或与尖端电容C1图像重叠。因此，通过从捕获到的图像中确定两个电容C1、C2图像的邻接性，从而能够确定触控笔2200的倾斜量。
在确定触控笔2200的倾斜方向例如向上、向下、向右、向左等时可使用上述图像。例如，在图12b的图像中，环形电容C2图像存在于尖端电容C1图像的右侧。这可表示触控笔2200向右侧倾斜。如果环形电容C2存在于尖端电容C1图像的左侧，则这可表示触控笔2200向左侧倾斜。如果环形电容C2图像存在于尖端电容C1图像的上方，则这可表示触控笔2200向上侧倾斜。如果环形电容C2图像存在于尖端电容C1图像的下方，则这可表示触控笔2200向下侧倾斜。也可以根据其他倾斜方向例如上部左侧、下部右侧等的尖端及环形电容C1、C2图像的相对位置来确定触控笔2200的倾斜。
通过在图像上确定尖端电容C1及环形电容C2间的邻接性和它们的相对位置，从而能够感测触控笔的方向。
图13是用于说明图9所示的触控笔2200的框图。
参照图13，触控笔2200包括按钮2250、按钮处理部2252、笔控制部2260、笔压传感器2206、笔压处理部2207、笔控制部2260、电源管理部2270、电池2271、波形发生部2280及波形驱动部2290。
所述按钮2250根据用户的操作而变化并将按钮信号提供给所述按钮处理部2252。所述按钮2250也可以是机械式按钮，还可以是静电式按钮。所述按钮2250虽然包含与计算机鼠标的功能类似的“左侧点击”及“右侧点击”功能，但还可以提供并不限于此的附加功能。触控笔2200的按钮2250可耦接到笔控制部CPU 2260。按钮2250也可以是本领域技术人员公知的机械式、电气式、容量性或其他类型。
所述按钮处理部2252对由所述按钮2250提供的按钮信号进行数字转换并提供给所述笔控制部2260。
所述笔压传感器2206感测所述触控笔2200施加到触摸屏面板上的压力并将感测到的压力信号提供给所述笔压处理部2207。
所述笔压处理部2207将由所述笔压传感器2206提供的压力信号提供给所述波形驱动部2280。
所述笔控制部2260能够控制设置于触控笔2200的结构要素的操作。
所述电源管理部2270将所述电池2272的电源供应到各结构要素中。根据需要对电源进行升压处理，并且将升压后的电源供应到各个结构要素。通常，触控笔可根据电池的有无而被划分为有源型(active type)或无源型(passive type)的触控笔。根据本发明，由于电池2272设置于触控笔2200，因此本发明所涉及的触控笔为主动式触控笔。
所述波形发生部2280响应于所述笔控制部2260的控制而将用于生成位置感测信号SPO的第一波形或用于生成压力感测信号SPR的第二波形提供给所述波形驱动部2290。所述第一波形或第二波形可以是正弦波。
所述波形驱动部2290通过对由所述波形发生部2280生成的第一波形或第二波形分别进行放大并混合放大后的波形而输出混合信号。在本实施例中，笔压处理部2207、波形发生部2280及波形驱动部2290可定义图11所示的频率信号生成器。
图14是用于说明由图9所示的触控笔输出的位置感测信号SPO、压力感测信号SPR及倾斜感测信号SPT的例的波形图。
参照图14，位置感测信号SPO的第五频率分量f4被设定为与提供到触摸屏面板的驱动电极上的驱动信号的第一至第四频率分量f0、f1、f2、f3不同。此外，压力感测信号SPR的第六频率分量f5被设定为与提供到触摸屏面板的驱动电极上的驱动信号的第一至第四f0、f1、f2、f3不同。此外，倾斜感测信号SPT的第八频率分量f7被设定为与提供到触摸屏面板的驱动电极上的驱动信号的第一至第四频率分量f0、f1、f2、f3不同。此外，位置感测信号SPO的第五频率分量f4、压力感测信号SPR的第六频率分量f5及倾斜感测信号SPT的第八频率分量f7被设定为彼此不同。
所述位置感测信号SPO及所述倾斜感测信号SPT具有固定频率和固定振幅。
所述压力感测信号SPR具有固定频率和可变振幅。所述压力感测信号SPR的振幅可根据与触控笔所施加的压力对应的笔压信号而变化。例如，在检测到较高的笔压信号的情况下，可输出具有最大振幅的压力感测信号SPR，在检测到较低的笔压信号的情况下，可输出具有最小振幅的压力感谢信号SPR。
另外，所述压力感测信号SPR的振幅也可以根据用户可操作按钮而变化。所述按钮被设置于触控笔，振幅可根据所具备的按钮而变化。
图15是用于说明图13所示的波形发生部及波形驱动部的一例的电路图。
参照图15，波形发生部2280包括第五频率信号发生器2282、第六频率信号发生器2284及第七频率信号发生器2286，波形驱动部2290包括第一放大部2292、第二放大部2294、第三放大部2296、混合器2210及尖端电极2204。
所述第一放大部2292包括第一电阻R1、第二电阻R2及第一运算放大器OP1。所述第一电阻R1的一端接收位置感测信号SPO，所述第一电阻R1的另一端被连接至第一运算放大器OP1的反相端。所述第二电阻R2的一端被连接至所述第一电阻R1的另一端及第一运算放大器OP1的反相端，所述第二电阻R2的另一端被连接至混合器2210。所述第二电阻R2可以是可变电阻。所述第一运算放大器OP1的反相端被连接至所述第一电阻R1的另一端及所述第二电阻R2的一端，所述第一运算放大器OP1的非反相端接收基准电压Vref。
所述第二放大部2294包括第三电阻R3、第四电阻R4及第二运算放大器OP2。所述第三电阻R3的一端接收位置感测信号SPO，所述第三电阻R3的另一端被连接至第二运算放大器OP2的反相端。所述第四电阻R4的一端被连接至所述第三电阻R3的另一端及第二运算放大器OP2的反相端，所述第四电阻R4的另一端被连接至混合器2210。所述第四电阻R4可以是可变电阻。所述第二运算放大器OP2的反相端被连接至所述第三电阻R3的另一端及所述第四电阻R4的另一端，所述第二运算放大器OP2的非反相端接收基准电压Vref。
所述第三放大部2296包括第五电阻R5、第六电阻R6及第三运算放大器OP3。所述第五电阻R5的一端接收倾斜感测信号SPT，所述第五电阻R5的另一端被连接至第三运算放大器OP3的反相端。所述第六电阻R6的一端被连接至所述第五电阻R5的另一端及第三运算放大器OP3的反相端，所述第六电阻R6的另一端被连接至混合器2210。所述第六电阻R6可以是可变电阻。所述第三运算放大器OP3的反相端被连接至所述第五电阻R5的另一端及所述第六电阻R6的一端，所述第三运算放大器OP3的非反相端接收基准电压Vref。
所述混合器2210包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第四运算放大器OP4及第十电阻R1。所述第七电阻R7的一端被连接至第一放大部2292的输出端，所述第七电阻R7的另一端被连接至所述第四运算放大器OP4的反相端。所述第八电阻R8的一端被连接至第二放大部2294的输出端，所述第八电阻R8的另一端被连接至所述第四运算放大器OP4的反相端。所述第九电阻R9的一端被连接至第三放大部2296的输出端，所述第九电阻R9的另一端被连接至所述第四运算放大器OP4的反相端。所述第十电阻R10被连接至第四运算放大器OP4的反相端和输出端。所述第四运算放大器OP4的反相端被连接至所述第七电阻R7的另一端及所述第八电阻R8的另一端，所述第四运算放大器OP4的非反相端接收基准电压Vref。
以上对另行生成位置感测信号SPO和压力感测信号SPR并对已生成的信号进行放大之后混合并将笔频率信号提供给尖端电极的情况进行了说明。
图16是用于说明图13所示的波形发生部及波形驱动部的另一例的电路图。
参照图16，波形发生器2280可包括向波形驱动部2290提供正弦波的数字函数发生部。所述数字函数发生部可包括多个直接数字合成(Direct Digital Synthesis，以下称为DDS)模块，该多个直接数字合成模块被构造为响应于所述笔控制部(2260，图12所示)的控制而使正弦波精密地发生准确的频率、周期及相位。
各个所述DDS模块可发生多个频率信号。例如，可发生具有第五频率分量f4的位置感测信号SPO、具有第六频率分量f5的压力感测信号SPR及具有第八频率分量f7的倾斜感测信号SPT。此外，可发生具有频率分量fn-1的信号、具有频率分量fn的信号等。在此，具有频率分量fn-1的信号可以是与设置于触控笔的第一按钮对应的频率分量，具有频率分量fn的信号可以是与设置于触控笔的第二按钮对应的频率分量。
所述波形驱动部2290包括第一电阻R1、第二电阻R2及第一运算放大器OP1。所述第一电阻R1的一端从所述波形发生器2280接收正弦波信号，所述第一电阻R1的另一端被连接至第一运算放大器OP1的反相端。所述第二电阻R2的一端被连接至所述第一电阻R1的另一端及第一运算放大器OP1的反相端，所述第二电阻R2的另一端被连接至尖端电极2204。所述第二电阻R2可以是可变电阻。所述第一运算放大器OP1的反相端被连接至所述第一电阻R1的另一端及所述第二电阻R2的一端，所述第一运算放大器OP1的非反相端接收基准电压Vref。
图17a是用于说明利用手指进行的触摸的触摸屏面板的示意图，图17b是用于说明通过由手指触摸产生的感测信号的频谱分析来识别触摸坐标的波形图。
参照图17a，在触摸屏面板上沿横向配置有第一驱动电极TX0、第二驱动电极TX1、第三驱动电极TX2及第四驱动电极TX3，并且沿纵向配置有第一感测电极RX0、第二感测电极RX1、第三感测电极RX2及第四感测电极RX3。所述第一至第四驱动电极TX0、TX1、TX2、TX3被配置在下部区域，所述第一至第四感测电极RX0、RX1、RX2、RX3被配置在上部区域。
向所述第一驱动电极TX0、所述第二驱动电极TX1、所述第三驱动电极TX2及所述第四驱动电极TX3分别施加第一驱动信号STX0、第二驱动信号STX1、第三驱动信号STX2及第四驱动信号STX3。与施加的驱动信号STX0、STX1、STX2、STX3对应地，通过第一感测电极RX0、第二感测电极RX1、第三感测电极RX2及第四感测电极RX3接收感测信号SRX0、SRX1、SRX2、SRX3。通过对已接收的感测信号进行FFT处理而判断触摸坐标。
参照图17b，对由第二感测电极RX1接收的感测信号进行FFT处理。
在没有触摸操作的基本状态的情况下，从频谱方面观察时，经FFT处理的感测信号具有第一频率分量f0、第二频率分量f1、第三频率分量f2及第四频率分量f3。此时，所述第一至第四频率分量f0、f1、f2、f3的振幅彼此相同。
在手指触摸所述第二驱动电极TX1和所述第二感测电极RX1所交叉的区域的触摸状态的情况下，从频谱方面观察时，经FFT处理的感测信号具有第一频率分量f0、第二频率分量f1、第三频率分量f2及第四频率分量f3。此时，第一频率分量f0、第三频率分量f2及第四频率分量f3的振幅彼此相同。第二频率分量f1的振幅小于第一频率分量f0的振幅。
如果从基本状态的波形中去掉手指触摸状态的波形，则只残留所述第二频率分量f1。去掉后残留的第二频率分量f1的振幅可与手指触摸灵敏度对应。
因此，由于与所述第二感测电极RX1对应地检测所述第二频率分量f1，从而传递具有所述第二频率分量f1的第二驱动信号STX1的所述第二驱动电极TX1和所述第二感测电极RX1被检测为手指的触摸坐标。
图18a是用于说明利用触控笔进行的触摸的触摸屏面板的示意图，图18b是用于说明通过由触控笔产生的感测信号的频谱分析来识别触摸坐标的波形图。
由于在图16b中说明了图18a所示的触摸屏面板，因此省略其说明。
参照图18b，对由第二感测电极RX1接收的感测信号进行FFT处理。
在没有触摸操作的基本状态的情况下，从频谱方面观察时，经FFT处理的感测信号具有第一频率分量f0、第二频率分量f1、第三频率分量f2及第四频率分量f3。此时，所述第一至第四频率f0、f1、f2、f3的振幅彼此相同。
在触控笔触摸所述第二驱动电极TX1和所述第二感测电极RX1所交叉的区域的触摸状态的情况下，从频谱方面观察时，经FFT处理的感测信号具有第一频率分量f0、第二频率分量f1、第三频率分量f2、第四频率分量f3、第五频率分量f5及第六频率分量f6。此时，所述第一至第四频率f0、f1、f2、f3的振幅彼此相同。第五频率分量f5的振幅小于第一频率分量f0的振幅。第六频率分量f6的振幅小于第一频率分量f0的振幅。第六频率分量f6的振幅小于第五频率分量f5的振幅。
如果从基本状态的波形中去掉触控笔触摸状态的波形，则只残留所述第五频率分量f5及第六频率分量f6。去掉后残留的第五频率分量f5的振幅可与触控笔的触摸灵敏度对应。此外，去掉后残留的第六频率分量f6的振幅可与触控笔的笔压灵敏度对应。
因此，由于与所述第二感测电极RX1对应地检测所述第五频率分量f5，从而可确认在所述第二感测电极RX1上配置有触控笔。由此，所述第二感测电极RX1被检测为触控笔的第一轴坐标(例如，X坐标)。
可以以上述方式识别利用触控笔的触摸坐标，参照后述的图19a至图21进行更详细的说明。
图19a是用于说明利用手指和触控笔进行的触摸的触摸屏面板的示意图，图19b是用于说明通过由手指和触控笔产生的感测信号的频谱分析来识别触摸坐标的波形图。
由于在图16b中说明了图19a所示的触摸屏面板，因此省略其说明。
参照图19b，对由第二感测电极RX1接收的感测信号进行FFT处理。
在没有触摸操作的基本状态的情况下，从频谱方面观察时，经FFT处理的感测信号具有第一频率分量f0、第二频率分量f1、第三频率分量f2及第四频率分量f3。此时，所述第一至第四频率f0、f1、f2、f3的振幅彼此相同。
在手指触摸所述第二驱动电极TX1和所述第二感测电极RX1所交叉的区域，并且触控笔触摸所述第三驱动电极TX2和所述第二感测电极RX1所交叉的区域的混合触摸状态的情况下，从频谱方面观察时，经FFT处理的感测信号具有第一频率分量f0、第二频率分量f1、第三频率分量f2、第四频率分量f3、第五频率分量f5及第六频率分量f6。此时，第一频率分量f0、第三频率分量f2及第四频率分量f3的振幅彼此相同。第二频率分量f1的振幅小于第一频率分量f0的振幅。第五频率分量f5的振幅小于第一频率分量f0的振幅。第六频率分量f6的振幅小于第一频率分量f0的振幅。第六频率分量f6的振幅小于第五频率分量f5的振幅。
如果从基本状态的波形中去掉混合状态的波形，则只残留所述第二频率分量f1、所述第五频率分量f5及第六频率分量f6。去掉后残留的第二频率分量f1的振幅可与手指触摸灵敏度对应。此外，去掉后残留的第五频率分量f5的振幅可与触控笔的触摸灵敏度对应。此外，去掉后残留的第六频率分量f6的振幅可与触控笔的笔压灵敏度对应。
因此，由于与所述第二感测电极RX1对应地检测所述第二频率分量f1，从而传递具有所述第二频率分量f1的第二驱动信号STX1的所述第二驱动电极TX1和所述第二感测电极RX1被检测为手指的触摸坐标。此外，由于与所述第二感测电极RX1对应地检测所述第五频率分量f5，因此可确认在所述第二感测电极RX1上配置有所述触控笔。由此，所述第二感测电极RX1被检测为触控笔的第一轴坐标。
可以以上述方式识别利用手指的触摸坐标和利用触控笔的触摸坐标，参照后述的图20a至图22进行更详细的说明。
图20a及图20b是用于说明识别手指和触控笔的触摸坐标的触摸感测装置的结构图。特别是，图20a是用于说明感测手指的坐标、触控笔的X坐标及触控笔的笔压信息的触摸感测装置的结构图，图20b是用于说明感测触控笔的Y坐标及触控笔的笔压信息的触摸感测装置的结构图。
参照图20a及图20b，触摸屏面板2110包括沿横向配置的第一驱动电极TX0、第二驱动电极TX1、第三驱动电极TX2及第四驱动电极TX3，并且包含沿纵向配置的第一感测电极RX0、第二感测电极RX1、第三感测电极RX2及第四感测电极RX3。为了方便说明，图示了配置有四个驱动电极和四个感测电极的4×4电极矩阵的触摸屏面板110。
在所述触摸屏面板2110中，以与各个感测电极交叉并重叠的方式正交排列驱动电极。因此，各驱动电极与各感测电极容量性地耦接。例如，第二驱动电极TX1在第二驱动电极TX1和第二驱动电极RX1所重叠的点上与第二感测电极RX1容量性地耦接。驱动电极及感测电极的交叉点分别形成容量性感测元素。
由于驱动电极与感测电极之间的容量性耦接，各驱动电极中的驱动信号的施加在各个感测电极中诱导电流。例如，在驱动信号被施加到第二驱动电极TX1时，驱动信号在触摸屏面板2110中的第二感测电极RX1上诱导感测信号。然后，通过为了将各个感测电极依次接入到辅助电路而使用多路复用器，从而能够依次测量各个感测电极上的感测信号。通过按驱动电极和感测电极的可利用组合进行选择，从而能够感测与驱动电极和感测电极之间的各交叉点相关联的电容。
在如手指或触控笔的触摸对象接近所述触摸屏面板110时，对象导致电容的减少，这只对电极中的一部分带来影响。例如，在手指位于第二驱动电极TX1与第二感测电极RX1的交叉点附近的情况下，手指的存在使两个电极(TX1及RX1)之间的耦接电容减少。在另一实施例中，手指的存在使两个电极(TX1及RX1)之间的耦接电容增加。因此，通过在感测电极上测量到减少的电容时，在施加驱动信号的驱动电极与感测电极之间识别具有减少的耦接电容的感测电极，从而能够确定手指在所述触摸屏面板110上的位置。因此，通过在触摸屏面板110中依次确定与电极的各交叉点相关联的电容，从而能够确定一个或大于一个的输入位置。
在本实施例中，驱动电极及感测电极呈现为杆(bar)或细长的长方形，但备选方案的实施例也可以使用如具有该公开物的利益的本领域技术人员所理解的那样的金刚石、棱形、海鸥图案及如其他可利用形状的各种剪嵌式形状。
触摸感测控制器2120将具有彼此不同的频率分量的多个驱动信号输出到所述触摸屏面板2110，并且基于由所述触摸屏面板2110接收的多个感测信号判断手指的触摸坐标及触控笔的触摸坐标中的至少一者。所述触摸感测控制器2120可以以一个多个芯片形态实现。
所述触摸感测控制器2120包括触摸驱动部2122、触摸感测部2124、触摸判断部2126及触摸控制部2128。
所述触摸驱动部2122被连接至与输出为了感测触控笔的位置和触控笔的压力而设定的笔频率信号的触控笔接触的触摸屏面板2110的驱动电极TX0、TX1、TX2、TX3上，并且向所述驱动电极TX0、TX1、TX2、TX3输出所述驱动信号。
所述触摸驱动部2122包括发送信号生成部1222及发送多路复用部1224。所述发送信号生成部1222包括多个发送信号生成器，该多个发送信号生成器生成具有彼此不同的频率分量的驱动信号。
所述发送多路复用部1224包括连接至所述发送信号生成器的第一发送输入端0、连接至所述触摸感测部2124的第二发送输入端1和具有连接至所述驱动电极上的发送输出端的多个发送多路复用器，并且响应于由所述触摸控制部2128提供的多路复用控制信号MUXC而连接所述第一发送输入端和所述发送输出端或者连接所述第二发送输入端和所述发送输出端。
所述触摸感测部2124被连接至所述触摸屏面板2110的感测电极RX0、RX1、RX2、RX3上，并且通过所述感测电极RX0、RX1、RX2、RX3来接收所述感测信号。
所述触摸感测部2124包括接收多路复用部1242、接收感测部1244、模数转换部1246及快速傅里叶变换部1248。
所述接收多路复用部1242包括接收输出端、连接至所述感测电极上的第一接收输入端0和具有连接至所述触摸驱动部2122的发送多路复用部1224的第二发送输入端1上的第二接收输入端1的多个接收多路复用器，并且响应于所述多路复用控制信号MUXC而所述第一接收输入端被连接至所述接收输出端或者所述第二接收输入端被连接至所述接收输出端。
所述接收感测部1244包括连接至所述接收多路复用器的接收输出端上的多个接收感测器。
所述模数转换部1246对由所述接收感测器接收的感测信号进行数值变换并提供给所述快速傅里叶变换部1248。所述模数转换部1246可以以比所述驱动频率最少快两倍以上的频率实施ADC变换。
所述快速傅里叶变换部1248通过对由所述模数转换部1246数字转换的感测信号进行快速傅里叶变换而将各个感测信号从时间域(Time Domain)变换为频率域(FrequencyDomain)并获取频率分量和频率分量的振幅之后提供给所述触摸判断部126。在本实施例中，将时间域(Time Domain)中的感测变换为频率域中的感测，因此对数字信号处理非常有用。
所述触摸判断部2126基于驱动信号的频率振幅且基于经快速傅里叶变换的感测信号的频率振幅之间的变化量，判断手指的触摸坐标、所述触控笔的触摸坐标及所述触控笔的笔压信息中的至少一者。
所述触摸控制部2128以向各个所述驱动电极同时提供具有彼此不同的频率分量的驱动信号的方式控制所述触摸驱动部2122的操作。
所述触摸控制部2128为了使所述模数转换部1246以比所述驱动信号的频率更快的频率进行模拟-数字转换而将关于所述驱动信号的频率的信息提供给所述模数转换部1246。
在本实施例中，所述触摸感测控制器2120可进一步包括：一个以上的存储装置(未图示)，用于存储测量到的大小及相关联的参数；和微处理器(未图示)，用于执行必要的计算及控制功能。
为了执行本说明书中描述的功能中的一个以上的功能，所述触摸感测控制器2120和/或所述触摸感测装置2100的其他部分可以以一个以上的ASIC(application-specificintegrated circuit，专用集成电路)、ASSP(application-specific standard product，专用标准产品)等实现。
操作时，如图19a所示，通过响应于所述多路复用控制信号MUXC，所述发送多路复用器的第一输入端0和所述驱动电极彼此连接，所述接收多路复用器的第一输入端0和所述接收感测部1244彼此连接，从而感测所述手指的触摸坐标、所述触控笔的第一轴坐标及所述触控笔的笔压信息。由于在图19a中感测电极RX0、RX1、RX2、RX3沿X轴排列，因此所述触控笔的第一轴坐标为X坐标。
此外，如图19b所示，通过响应于所述多路复用控制信号MUXC，所述发送多路复用器的第二输入端1和所述驱动电极彼此连接，所述接收多路复用器的第二输入端1和所述接收感测部1244彼此连接，从而感测所述触控笔的第二轴坐标及所述触控笔的笔压信息。由于在图19b中沿Y轴排列驱动电极TX0、TX1、TX2、TX3，因此所述触控笔的第二轴坐标为Y坐标。
如以上说明的那样，所述触摸感测控制器2120通过将具有彼此不同的频率分量的多个驱动信号输出到所述触摸屏面板2110，并且基于由所述触摸屏面板2110接收的多个感测信号判断手指的触摸坐标及触控笔的触摸坐标中的至少一个以上的触摸坐标，从而能够同时实现手指触摸识别和笔触摸识别。
图21是用于说明由图20a及图20b所示的触摸感测装置分别识别手指和触控笔的触摸坐标识别方法的流程图。
参照图20a、图20b及图21，将多路复用器设定为0(步骤S100)。即，将设置于所述发送多路复用部1224的发送多路复用器的第一发送输入端0和驱动电极TX0、TX1、TX2、TX3彼此链接，并且将设置于所述接收多路复用部1242的接收多路复用器的第一接收输入端0和感测电极RX0、RX1、RX2、RX3彼此连接。
接着，向驱动电极TX0、TX1、TX2、TX3发送驱动信号，并且通过感测电极RX0、RX1、RX2、RX3接收感测信号(步骤S102)。
接着，通过对所述感测信号进行快速傅里叶变换而检查是否感测到笔频率分量(步骤S104)。在所述笔频率分量中包含有笔X轴位置信息(例如，第五频率分量f4)和笔的笔压信息(例如，第六频率分量f5)。
如果在步骤S104中检查为感测到笔频率分量f4、f5，则存储笔X轴位置信息(例如，第五频率分量f4)并存储笔的笔压信息(例如，第六频率分量f5)(步骤S106)。
接着，将多路复用器设定为1(步骤S108)。即，将设置于所述发送多路复用部1224的发送多路复用器的第二发送输入端1和驱动电极TX0、TX1、TX2、TX3彼此连接，并且将设置于所述接收多路复用部1242的接收多路复用器的第二接收输入端1和感测电极RX0、RX1、RX2、RX3彼此连接。
接着，通过对由感测电极RX0、RX1、RX2、RX3接收的感测信号进行快速傅里叶变换而检查是否感测到笔频率分量f4、f5(步骤S110)。
如果在步骤S110中检查为感测到笔频率分量f4、f5，则存储笔Y轴位置信息f4并存储笔的笔压信息f5(步骤S112)。
接着，报告笔坐标(X、Y)及笔的笔压信息(步骤S114)。所述笔坐标(X、Y)为在步骤S106中存储的笔X轴位置信息f4和在步骤S112中存储的笔Y轴位置信息f4。所述笔的笔压信息f5可以是在步骤S106中存储的笔的笔压信息f5或在步骤S112中存储的笔的笔压信息f5。
接着，在将多路复用器设定为0之后(步骤S116)，反馈给步骤S104。即，在将设置于所述发送多路复用部1224的发送多路复用器的第一发送输入端0和驱动电极TX0、TX1、TX2、TX3彼此连接，并且将设置于所述接收多路复用部1242的接收多路复用器的第一接收输入端0和感测电极RX0、RX1、RX2、RX3彼此连接之后，反馈给步骤S104。
另外，如果在步骤S104中检查为未感测到笔频率分量f4、f5，则进行RX感测(FFT处理)并检查是否感测到发送频率分量f0～f3(步骤S120)。
如果在步骤S120中检查为未感测到发送频率分量f0～f3，则反馈给步骤S102，如果在步骤S120中检查为感测到发送频率分量f0～f3，则存储手指的触摸坐标(122)，并且报告已存储的手指坐标(步骤S124)。
如果在报告步骤S124的手指坐标之后或者在步骤S120中检查为未感测到发送频率分量f0～f3，则检查是否感测到按钮感测频率分量f6(步骤S126)。
如果在步骤S126中检查为感测到按钮感测频率分量f6，则基于与所述按钮感测频率分量f6对应的按钮感测信号设定按钮开/关的功能(步骤S128)。
在步骤S126中检查为未感测到按钮感测频率分量f6，或者在执行步骤S128之后，检查是否感测到倾斜感测频率分量f7(步骤S130)。
如果检查为感测到倾斜感测频率分量f7，则基于与所述倾斜感测频率分量f7对应的倾斜感测信号计算笔的倾斜角度(步骤S132)。
接着，在基于笔的倾斜角度设定线的特性或粗细功能之后(步骤S134)，反馈给步骤S102。在此，线的特性可指绘制的线为利用钢笔绘制的线的特性、利用蜡笔绘制的线的特性或者利用铅笔绘制的线的特性等。此外，关于线的粗细，也可以根据倾斜角度而显示细线、中等粗细的线、粗线等。
图22是用于说明由图20a及图20b所示的触摸感测装置同时识别手指和触控笔的触摸坐标识别方法的流程图。
参照图20a、图20b及图22，将多路复用器设定为0(步骤S200)。即，将设置于所述发送多路复用部1224的发送多路复用器的第一发送输入端0和驱动电极TX0、TX1、TX2、TX3彼此连接，并且将设置于所述接收多路复用部1242的接收多路复用器的第一接收输入端0和感测电极RX0、RX1、RX2、RX3彼此连接。
接着，向驱动电极TX0、TX1、TX2、TX3发送驱动信号，并且通过感测电极RX0、RX1、RX2、RX3接收感测信号(步骤S202)。
接着，通过对所述感测信号进行快速傅里叶变换而检查是否感测到笔频率分量f0～f5(步骤S204)。
如果在步骤S204中检查为未感测到笔频率分量f0～f5，则反馈给步骤S202。
如果在步骤S204中检查为感测到笔频率分量f0～f5，则存储笔X轴位置信息f4并存储笔的笔压信息f5(步骤S206)。
接着，将多路复用器设定为1(步骤S208)。即，将设置于所述发送多路复用部1224的发送多路复用器的第二发送输入端1和驱动电极TX0、TX1、TX2、TX3彼此连接，并且将设置于所述接收多路复用部1242的接收多路复用器的第二接收输入端1和感测电极RX0、RX1、RX2、RX3彼此连接。
接着，通过对由感测电极RX0、RX1、RX2、RX3接收的感测信号进行快速傅里叶变换而检查是否感测到笔频率分量f4、f5(步骤S210)。
如果在步骤S210中检查是否感测到笔频率分量f4、f5，则存储笔Y轴位置信息f4并存储笔的笔压信息f5(步骤S212)。
接着，报告手指坐标X、Y信息、笔坐标X、Y信息及笔的笔压信息(步骤S214)。所述手指坐标X、Y信息为在步骤S206中存储的笔X轴坐标和在步骤S212中存储的笔Y轴坐标。所述笔的笔压信息可以是在步骤S206中存储的笔的笔压信息f5或在步骤S212中存储的笔的笔压信息f5。
在执行步骤S214之后，检查是否感测到按钮感测频率分量f6(步骤S216)。
如果在步骤S216中检查为感测到按钮感测频率分量f6，则基于与所述按钮感测频率分量f6对应的按钮感测信号设定按钮开/关的功能(步骤S218)。
在步骤S216中检查为未感测到按钮感测频率分量f6或者执行步骤S218之后，检查是否感测到倾斜感测频率分量f7(步骤S220)。
如果检查为感测到倾斜感测频率分量f7，则基于与所述倾斜感测频率分量f7对应的倾斜感测信号计算笔的倾斜角度(步骤S222)。
接着，基于笔的倾斜角度设定线的特性或粗细功能之后(步骤S224)，反馈给步骤S200。
虽然按特定的顺序图示并说明这些方法的操作，但为了也可以按相反顺序执行特定操作，或者为了也可以使特定操作与其他操作至少部分同时执行，还可以变更各方法的操作。在另一实施了中，个别操作的命令或子操作也可以存在于间歇和/或交互方式。
图23是用于示意性地说明本发明的一实施例所涉及的触控笔3200的结构图。
参照图23，本发明的一实施例所涉及的触控笔包括笔主体3110、多频率输出部3120、第一缓冲器3130、第二缓冲器3140、笔尖3150、第一接触电极3160、第二接触电极3170、接收器3180、电池3185及控制器3190。
笔主体3110整体或部分由导电性材料形成且具有杆形状。在笔主体3110的端部以突出形态连接有笔尖3150。
多频率输出部3120被配置在笔主体3110内，并且将手指频率信号提供给第一缓冲器3130，将尖端频率信号提供给第二缓冲器3140。所述手指频率信号可以是脉冲波。所述尖端频率信号也可以是正弦波，还可以是脉冲波。
具体而言，多频率输出部3120经由第一缓冲器3130向笔尖3150提供尖端频率信号，并且经由第二缓冲器3140向第一接触电极3160提供手指频率信号。在输出手指频率信号之后可根据控制器3190的控制来输出尖端频率信号。尖端频率信号变更为感测信号并提供到外部的读出电路(未图示)。读出电路可搭载在触摸屏面板(未图示)上。读出电路基于感测信号计算笔尖3150的触摸坐标。
第一缓冲器3130被连接至多频率输出部3120与笔尖3150之间，并且将由多频率输出部3120输出的尖端频率信号提供给笔尖3150。
第二缓冲器3140被连接至多频率输出部3120与笔主体3110之间，并且将由多频率输出部3120输出的手指频率信号提供给第一接触电极3160。
笔尖3150被配置在笔主体3110的端部，并且接收尖端频率信号。
第一接触电极3160被配置在笔主体3110的部分侧面上，并且接收手指频率信号。
第二接触电极3170与第一接触电极3160相隔且被配置在笔主体3110的另一部分侧面上，该第二接触电极3170以手指为媒介从第一接触电极3160接收手指频率信号。
接收器3180被连接至第二接触电极3170上，并且通过第二接触电极3170接收手指频率信号并提供给控制器3190。
电池3185提供用于进行设置于触控笔的各种电子元件例如多频率输出部3120、第一缓冲器3130、第二缓冲器3140、笔尖3150、第一接触电极3160、第二接触电极3170、接收器3180及控制器3190的操作的电源。
控制器3190被配置在所述笔主体3110内，并且通过确定手指频率信号的频率和尖端频率信号的频率而控制多频率输出部3120。具体而言，在检查为未通过第一接触电极3160向第二接触电极3170传递手指频率信号的情况下，控制器3190判断为触控笔的非接触状态。另外，在检查为通过第一接触电极3160向第二接触电极3170传递手指频率信号的情况下，控制器3190判断为触控笔的触摸状态并向多频率输出部3120请求输出尖端频率信号。
图24a是用于说明未使用图23所示的触控笔时的信号流的结构图，图24b是用于说明使用图23所示的触控笔时的信号流的结构图。
在未使用触控笔的情况下，如图24a所示，在笔主体3110中不存在用户的手指。由此，在第一接触电极3160与第二接触电极3170之间维持浮动状态。
虽然多频率输出部3120经由第一缓冲器3130向第一接触电极3160输出手指频率信号，但接收器3180不会接收手指频率信号。
因此，由于未向控制器3190传递任何信号，因此判断为触控笔当前处于非接触状态。
在使用触控笔的情况下，如图24b所示，在笔主体3110中存在用户的手指。由此，在第一接触电极3160与第二接触电极3170之间形成导电性路径并向第二接触电极3170传递由第一接触电极3160输出的手指频率信号。
传递到第二接触电极3170的手指频率信号被传递到接收器3180，接收器3180将手指频率信号提供给控制器3190。
因此，由于向控制器3190传递手指频率信号，因此判断为触控笔当前处于触摸状态。
图25是用于说明图23所示的触控笔的驱动信号的波形图。
参照图25，通过第一接触电极3160输出规定周期的手指频率信号。可以隔着规定周期持续输出所述手指频率信号。
如果未通过手指电连接第一接触电极3160和第二接触电极3170，则由笔尖输出的尖端频率信号维持活动状态。即，未通过笔尖输出尖端频率信号。
另外，如果通过手指电连接第一接触电极3160和第二接触电极3170，则由笔尖输出的尖端频率信号维持活动状态。即，隔着规定级别通过笔尖输出尖端频率信号。
另外，如果手指与触控笔相隔，则第二接触电极3170不会接收手指频率信号。由此，将施加到触控笔的尖端频率信号转换为活动状态。即，不会输出尖端频率信号。
图26是用于说明图23所示的触控笔的驱动方法的流程图。
参照图23至图26，多频率输出部3120生成手指频率信号(步骤S3110)。
接着，多频率输出部3120经由第二缓冲器3140向第一接触电极3160提供手指频率信号(步骤S3120)。
接着，控制器3190通过第二接触电极3170来检查是否经由接收器3180接收手指频率信号(步骤S3130)。
如果在步骤S3130中通过第二接触电极3170检查为未经由接收器3180接收手指频率信号，则控制器3190在判断为触控笔的非接触状态之后反馈给步骤S3110(步骤S3140)。
如果在步骤S3130中通过第二接触电极3170检查为经由接收器3180接收手指频率信号，则控制器3190判断为触控笔的触摸状态(步骤S3150)。
继步骤S3150之后，多频率输出部3120生成尖端频率信号(步骤S3160)。
继步骤S3160之后，多频率输出部3120在经由第一缓冲器3130向笔尖3150提供尖端频率信号之后反馈给步骤S3110(步骤3170)。
如以上说明的那样，根据本发明，通过区分触控笔的使用时和未使用时来控制由触控笔输出的尖端频率信号的输出与否，从而能够削减触控笔的消耗电力。
以上参照实施例进行了说明，但可理解为本领域技术人员在不脱离所附的权利要求书所记载的本发明的思想及领域的范围内可以以多种方式修改及变更本发明。
[附图标记说明]
100：触摸屏面板 200：主动式触控笔
210：导电性笔壳体 220：笔尖
230、430、630、830：信号供给部 232、3130：第一缓冲器
234、3140：第二缓冲器
236、436、636、836：多频率输出部
238、438、636、836：主控制单元
437、837：陀螺仪传感器 640：擦除构件
2100：触摸感测装置 2120：触摸感测控制器
2122：触摸驱动部 2124：触摸感测部
2126：触摸判断部 2128：触摸控制部
1222：发送信号生成部 1224：发送多路复用部
1242：接收多路复用部 1244：接收感测部
1246：模数转换部 1248:快速傅里叶变换部
2200：主动式触控笔 2202：导电性壳体
2204：尖端电极 2206：笔压传感器
2209：环形电极 2208：频率信号生成器
2210：混合器 2250：按钮
2252：按钮处理部 2260：笔控制部
2206：笔压传感器 2207：笔压处理部
2260：笔控制部 2270：电源管理部
2272：电池 2280：波形发生部
2290：波形驱动部 2282：第五频率信号发生器
2284：第六频率信号发生器 2286：第七频率信号发生器
2292：第一放大部 2294：第二放大部
2296：第三放大部 3110：笔主体
3120：多频率输出部 3150：笔尖
3160：第一接触电极 3170：第二接触电极
3180：接收器 3190：控制器
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种主动式触控笔，其特征在于，包括：
笔壳体；
笔尖，其连接至所述笔壳体的一端；以及
信号供给部，其用于向所述笔尖提供笔驱动信号，并且向所述笔壳体提供防手掌误触信号，
其中，所述笔驱动信号包括设置成感测所述主动式触控笔的位置的位置感测信号和设置成感测所述主动式触控笔的压力的压力感测信号。
2.根据权利要求1所述的主动式触控笔，其特征在于，
所述笔驱动信号变更为感测信号并提供到外部的读出电路，所述防手掌误触信号经由用户的手及触摸屏面板被提供到所述读出电路，
所述读出电路基于所述感测信号计算触摸坐标，并且无视由所述防手掌误触信号引起的触摸。
3.根据权利要求1所述的主动式触控笔，其特征在于，
所述笔驱动信号具有第一频率，所述防手掌误触信号具有第二频率，
所述信号供给部包括：
第一缓冲器，其连接到所述笔尖上；
第二缓冲器，其连接到所述笔壳体上；
多频率输出部，其用于向所述第一缓冲器输出具有所述第一频率的所述笔驱动信号并且向所述第二缓冲器输出具有所述第二频率的所述防手掌误触信号；以及
主控制单元，其设置在所述笔壳体内，并且通过确定所述第一频率及所述第二频率而控制所述多频率输出部。
4.一种触摸感测***，其特征在于，包括：
主动式触控笔，所述主动式触控笔包括：导电性材料的笔壳体；笔尖，所述笔尖连接至所述笔壳体的一端；和信号供给部，所述信号供给部用于向所述笔尖提供笔驱动信号，并且向所述笔壳体提供防手掌误触信号；
触摸屏面板，所述触摸屏面板包括：驱动线，所述驱动线用于传输所述笔驱动信号和所述防手掌误触信号；和感测线，所述感测线用于传输由所述驱动线感应的感测信号；以及
读出电路，所述读出电路从由所述感测线提供的所述感测信号中分类出与所述笔驱动信号对应的第一信号和与所述防手掌误触信号对应的第二信号，并且无视由所述第二信号引起的触摸且基于所述第一信号计算触摸坐标，
其中，所述笔驱动信号包括设置成感测所述主动式触控笔的位置的位置感测信号和设置成感测所述主动式触控笔的压力的压力感测信号。
5.根据权利要求4所述的触摸感测***，其特征在于，
所述笔驱动信号经由所述笔尖及所述触摸屏面板而作为所述第一信号提供到所述读出电路，
所述防手掌误触信号经由所述笔壳体、用户的手及所述触摸屏面板而作为所述第二信号提供到所述读出电路。
6.根据权利要求4所述的触摸感测***，其特征在于，
所述主动式触控笔还包括陀螺仪传感器，所述陀螺仪传感器设置在所述笔壳体内且检测所述主动式触控笔的旋转或包含向上运动的上倾、向下运动的下倾、倾斜程度在内的倾斜。
7.根据权利要求6所述的触摸感测***，其特征在于，
在利用所述陀螺仪传感器检测到笔的倾斜信号的情况下，所述信号供给部将与所述笔驱动信号不同的信号施加到所述笔尖。
8.根据权利要求6所述的触摸感测***，其特征在于，
所述主动式触控笔还包括设置在与所述笔尖相反的方向上的擦除构件，
在利用所述陀螺仪传感器检测到笔的倾斜信号的情况下，所述信号供给部向所述擦除构件施加第三信号。
9.根据权利要求8所述的触摸感测***，其特征在于，
在通过所述感测线检测到所述第三信号的情况下，所述读出电路从图中删除处理与所述第三信号对应的触摸坐标。
10.一种触摸感测方法，其特征在于，包括以下步骤：
生成笔驱动信号和防手掌误触信号；
将所述笔驱动信号提供给笔尖；
将所述防手掌误触信号施加到笔壳体；
通过感测线来检测由传输所述笔驱动信号和所述防手掌误触信号的驱动线感应的感测信号；
从所述感测信号中分类出与所述笔驱动信号对应的第一信号和与所述防手掌误触信号对应的第二信号；以及
无视由所述第二信号引起的触摸，并且基于所述第一信号计算触摸坐标，
其中，所述笔驱动信号包括设置成感测所述主动式触控笔的位置的位置感测信号和设置成感测所述主动式触控笔的压力的压力感测信号。
11.一种触摸感测***，包括：
触摸屏面板，所述触摸屏面板包括多个驱动电极和多个感测电极；
主动式触控笔，所述主动式触控笔将笔驱动信号提供给所述触摸屏面板，所述笔驱动信号设置成感测主动式触控笔的位置、主动式触控笔的压力及主动式触控笔的倾斜；以及
触摸感测控制器，所述触摸感测控制器用于将具有彼此不同的频率分量的多个驱动信号输出到所述触摸屏面板，并且基于由所述触摸屏面板接收的多个感测信号判断手指的触摸坐标及所述主动式触控笔的触摸坐标中的至少一者。
12.根据权利要求11所述的触摸感测***，其特征在于，
所述笔驱动信号包括：位置感测信号，所述位置感测信号设置成感测主动式触控笔的位置；压力感测信号，所述压力感测信号设置成感测主动式触控笔的压力；以及倾斜感测信号，所述倾斜感测信号设置成感测主动式触控笔的倾斜。
13.根据权利要求11所述的触摸感测***，其特征在于，
所述主动式触控笔将用于感测主动式触控笔的按钮开/关的按钮感测信号混合到所述笔驱动信号并进一步提供给所述触摸面板。
14.根据权利要求11所述的触摸感测***，其特征在于，
所述位置感测信号及所述压力感测信号被提供到所述主动式触控笔的尖端电极，
所述倾斜感测信号被提供到所述主动式触控笔的环形电极。
15.一种触摸感测控制器，包括：
触摸驱动部，所述触摸驱动部连接至输出笔驱动信号的主动式触控笔所接触的触摸屏面板的驱动电极并且向所述驱动电极输出所述驱动信号，其中所述笔驱动信号设置为感测主动式触控笔的位置、主动式触控笔的压力及主动式触控笔的倾斜；
触摸感测部，所述触摸感测部连接至所述触摸屏面板的感测电极，并且通过所述感测电极来接收所述感测信号；以及
触摸判断部，所述触摸判断部基于所述感测信号判断手指的触摸坐标及所述主动式触控笔的触摸坐标中的至少一者。
16.根据权利要求15所述的触摸感测控制器，其特征在于，
所述触摸驱动部包括：
发送信号生成部，所述发送信号生成部包括生成具有彼此不同的频率分量的驱动信号的多个发送信号生成器；以及
发送多路复用部，所述发送多路复用部包括具有连接至所述发送信号生成器的第一发送输入端、连接至所述触摸感测部的第二发送输入端和连接至所述驱动电极的发送输出端的多个发送多路复用器，并且响应于从外部提供的多路复用控制信号而连接所述第一发送输入端和所述发送输出端或者连接所述第二发送输入端和所述发送输出端。
17.根据权利要求16所述的触摸感测控制器，其特征在于，
所述触摸感测部包括：
接收多路复用部，所述接收多路复用部包括具有接收输出端、连接至所述感测电极的第一接收输入端、连接至所述触摸驱动部的发送多路复用部的第二发送输入端的第二接收输入端的多个接收多路复用器，并且响应于所述多路复用控制信号而连接所述第一接收输入端和所述接收输出端或者连接所述第二接收输入端和所述接收输出端；
接收感测部，所述接收感测部包括连接至所述接收多路复用器的接收输出端的多个接收感测器；
模数转换部，所述模数转换部对由所述接收感测器接收的感测信号进行数字转换；以及
快速傅里叶变换部，所述快速傅里叶变换部对由所述模数转换部数字转换的感测信号进行傅里叶变换。
18.一种主动式触控笔，其特征在于，包括：
尖端电极，其能够与触摸屏面板接触；
笔压传感器，其通过测量施加到所述触摸屏面板上的所述尖端电极的压力而输出笔压信号；
频率信号生成器，其基于所述笔压信号生成压力感测信号，并且生成设置成感测主动式触控笔的位置的位置感测信号及设置成感测主动式触控笔的倾斜的倾斜感测信号；
混合器，其混合所述位置感测信号和所述压力感测信号并将混合信号提供给所述尖端电极；以及
环形电极，其设置成与所述尖端电极及所述笔压传感器隔开预定间隔，并且接收所述倾斜感测信号。
19.根据权利要求18所述的主动式触控笔，其特征在于，
所述频率信号生成器进一步生成用于感测主动式触控笔的按钮开/关的按钮感测信号。
20.一种主动式触控笔，其特征在于，包括：
笔主体；
多频率输出部，其设置在所述笔主体内，并且输出手指频率信号及尖端频率信号；
笔尖，其设置在所述笔主体的端部，并且接收所述尖端频率信号并向外部输出；
第一接触电极，其设置在所述笔主体的一部分侧面上并且接收所述手指频率信号；
第二接触电极，其与所述第一接触电极隔开且设置在所述笔主体的另一部分侧面上，所述第二接触电极以手指为媒介从所述第一接触电极接收手指频率信号；以及
控制器，其通过(i)在检查出没有向所述第二接触电极传送所述手指频率信号的情况下判断为主动式触控笔的未触摸状态，(ii)在检查出向所述第二接触电极传送所述手指频率信号的情况下判断为主动式触控笔的触摸状态，而向所述多频率输出部请求输出所述尖端频率信号。
21.根据权利要求20所述的触控笔，其特征在于，
在检查出输出所述尖端频率信号期间没有传送所述手指频率信号的情况下，所述控制器阻断对所述尖端频率的输出。
22.一种主动式触控笔的驱动方法，包括以下步骤：
生成手指频率信号；
向设置在笔主体的一部分侧面上的第一接触电极提供所述手指频率信号；
在检查出没有向与所述第一接触电极隔开的第二接触电极传送所述手指频率信号的情况下，判断为主动式触控笔的未触摸状态；
在检查出通过所述第一接触电极向所述第二接触电极传送所述手指频率信号的情况下，判断为主动式触控笔的接触状态并生成尖端频率信号；以及
将所述尖端频率信号输出给设置在所述笔主体的端部的笔尖。

Claims (22)

1.一种主动式触控笔，其特征在于，包括：
导电性材料的导电性笔壳体；
笔尖，其连接至所述导电性笔壳体的一端；以及
信号供给部，其用于向所述笔尖提供笔驱动信号，并且向所述导电性笔壳体提供防手掌误触信号。
2.根据权利要求1所述的主动式触控笔，其特征在于，
所述笔驱动信号变更为感测信号并提供到外部的读出电路，所述防手掌误触信号经由用户的手及触摸屏面板被提供到所述读出电路，
所述读出电路基于所述感测信号计算触摸坐标，并且无视由所述防手掌误触信号引起的触摸。
3.根据权利要求1所述的主动式触控笔，其特征在于，
所述笔驱动信号具有第一频率，所述防手掌误触信号具有第二频率，
所述信号供给部包括：
第一缓冲器，其连接到所述笔尖上；
第二缓冲器，其连接到所述导电性笔壳体上；
多频率输出部，其用于向所述第一缓冲器输出具有所述第一频率的所述笔驱动信号并且向所述第二缓冲器输出具有所述第二频率的所述防手掌误触信号；以及
主控制单元，其设置在所述导电性笔壳体内，并且通过确定所述第一频率及所述第二频率而控制所述多频率输出部。
4.一种触摸感测***，其特征在于，包括：
主动式触控笔，所述主动式触控笔包括：导电性材料的导电性笔壳体；笔尖，所述笔尖连接至所述导电性笔壳体的一端；和信号供给部，所述信号供给部用于向所述笔尖提供笔驱动信号，并且向所述导电性笔壳体提供防手掌误触信号；
触摸屏面板，所述触摸屏面板包括：驱动线，所述驱动线用于传输所述笔驱动信号和所述防手掌误触信号；和感测线，所述感测线用于传输由所述驱动线感应的感测信号；以及
读出电路，所述读出电路从由所述感测线提供的所述感测信号中分类出与所述笔驱动信号对应的第一信号和与所述防手掌误触信号对应的第二信号，并且无视由所述第二信号引起的触摸且基于所述第一信号计算触摸坐标。
5.根据权利要求4所述的触摸感测***，其特征在于，
所述笔驱动信号经由所述笔尖及所述触摸屏面板而作为所述第一信号提供到所述读出电路，
所述防手掌误触信号经由所述导电性笔壳体、用户的手及所述触摸屏面板而作为所述第二信号提供到所述读出电路。
6.根据权利要求4所述的触摸感测***，其特征在于，
所述主动式触控笔还包括陀螺仪传感器，所述陀螺仪传感器设置在所述导电性笔壳体内且检测所述主动式触控笔的旋转或包含向上运动的上倾、向下运动的下倾、倾斜程度在内的倾斜。
7.根据权利要求6所述的触摸感测***，其特征在于，
在利用所述陀螺仪传感器检测到笔的倾斜信号的情况下，所述信号供给部将与所述笔驱动信号不同的信号施加到所述笔尖。
8.根据权利要求6所述的触摸感测***，其特征在于，
所述主动式触控笔还包括设置在与所述笔尖相反的方向上的擦除构件，
在利用所述陀螺仪传感器检测到笔的倾斜信号的情况下，所述信号供给部向所述擦除构件施加第三信号。
9.根据权利要求8所述的触摸感测***，其特征在于，
在通过所述感测线检测到所述第三信号的情况下，所述读出电路从图中删除处理与所述第三信号对应的触摸坐标。
10.一种触摸感测方法，其特征在于，包括以下步骤：
生成笔驱动信号和防手掌误触信号；
将所述笔驱动信号提供给笔尖；
将所述防手掌误触信号施加到导电性笔壳体；
通过感测线来检测由传输所述笔驱动信号和所述防手掌误触信号的驱动线感应的感测信号；
从所述感测信号中分类出与所述笔驱动信号对应的第一信号和与所述防手掌误触信号对应的第二信号；以及
无视由所述第二信号引起的触摸，并且基于所述第一信号计算触摸坐标。
11.一种触摸感测***，包括：
触摸屏面板，所述触摸屏面板包括多个驱动电极和多个感测电极；
主动式触控笔，所述主动式触控笔将笔频率信号提供给所述触摸屏面板，所述笔频率信号设置成感测主动式触控笔的位置、主动式触控笔的压力及主动式触控笔的倾斜；以及
触摸感测控制器，所述触摸感测控制器用于将具有彼此不同的频率分量的多个驱动信号输出到所述触摸屏面板，并且基于由所述触摸屏面板接收的多个感测信号判断手指的触摸坐标及所述主动式触控笔的触摸坐标中的至少一者。
12.根据权利要求11所述的触摸感测***，其特征在于，
所述笔频率信号包括：位置感测信号，所述位置感测信号设置成感测主动式触控笔的位置；压力感测信号，所述压力感测信号设置成感测主动式触控笔的压力；以及倾斜感测信号，所述倾斜感测信号设置成感测主动式触控笔的倾斜。
13.根据权利要求11所述的触摸感测***，其特征在于，
所述主动式触控笔将用于感测主动式触控笔的按钮开/关的按钮感测信号混合到所述笔频率信号并进一步提供给所述触摸面板。
14.根据权利要求11所述的触摸感测***，其特征在于，
所述位置感测信号及所述压力感测信号被提供到所述主动式触控笔的尖端电极，
所述倾斜感测信号被提供到所述主动式触控笔的环形电极。
15.一种触摸感测控制器，包括：
触摸驱动部，所述触摸驱动部连接至输出笔频率信号的主动式触控笔所接触的触摸屏面板的驱动电极并且向所述驱动电极输出所述驱动信号，其中所述笔频率信号设置为感测主动式触控笔的位置、主动式触控笔的压力及主动式触控笔的倾斜；
触摸感测部，所述触摸感测部连接至所述触摸屏面板的感测电极，并且通过所述感测电极来接收所述感测信号；以及
触摸判断部，所述触摸判断部基于所述感测信号判断手指的触摸坐标及所述主动式触控笔的触摸坐标中的至少一者。
16.根据权利要求15所述的触摸感测控制器，其特征在于，
所述触摸驱动部包括：
发送信号生成部，所述发送信号生成部包括生成具有彼此不同的频率分量的驱动信号的多个发送信号生成器；以及
发送多路复用部，所述发送多路复用部包括具有连接至所述发送信号生成器的第一发送输入端、连接至所述触摸感测部的第二发送输入端和连接至所述驱动电极的发送输出端的多个发送多路复用器，并且响应于从外部提供的多路复用控制信号而连接所述第一发送输入端和所述发送输出端或者连接所述第二发送输入端和所述发送输出端。
17.根据权利要求16所述的触摸感测控制器，其特征在于，
所述触摸感测部包括：
接收多路复用部，所述接收多路复用部包括具有接收输出端、连接至所述感测电极的第一接收输入端、连接至所述触摸驱动部的发送多路复用部的第二发送输入端的第二接收输入端的多个接收多路复用器，并且响应于所述多路复用控制信号而连接所述第一接收输入端和所述接收输出端或者连接所述第二接收输入端和所述接收输出端；
接收感测部，所述接收感测部包括连接至所述接收多路复用器的接收输出端的多个接收感测器；
模数转换部，所述模数转换部对由所述接收感测器接收的感测信号进行数字转换；以及
快速傅里叶变换部，所述快速傅里叶变换部对由所述模数转换部数字转换的感测信号进行傅里叶变换。
18.一种主动式触控笔，其特征在于，包括：
尖端电极，其能够与触摸屏面板接触；
笔压传感器，其通过测量施加到所述触摸屏面板上的所述尖端电极的压力而输出笔压信号；
频率信号生成器，其基于所述笔压信号生成压力感测信号，并且生成设置成感测主动式触控笔的位置的位置感测信号及设置成感测主动式触控笔的倾斜的倾斜感测信号；
混合器，其混合所述位置感测信号和所述压力感测信号并将混合信号提供给所述尖端电极；以及
环形电极，其设置成与所述尖端电极及所述笔压传感器隔开预定间隔，并且接收所述倾斜感测信号。
19.根据权利要求18所述的主动式触控笔，其特征在于，
所述频率信号生成器进一步生成用于感测主动式触控笔的按钮开/关的按钮感测信号。
20.一种主动式触控笔，其特征在于，包括：
笔主体；
多频率输出部，其设置在所述笔主体内，并且输出手指频率信号及尖端频率信号；
笔尖，其设置在所述笔主体的端部，并且接收所述尖端频率信号并向外部输出；
第一接触电极，其设置在所述笔主体的一部分侧面上并且接收所述手指频率信号；
第二接触电极，其与所述第一接触电极隔开且设置在所述笔主体的另一部分侧面上，所述第二接触电极以手指为媒介从所述第一接触电极接收手指频率信号；以及
控制器，其通过(i)在检查出没有向所述第二接触电极传送所述手指频率信号的情况下判断为主动式触控笔的未触摸状态，(ii)在检查出向所述第二接触电极传送所述手指频率信号的情况下判断为主动式触控笔的触摸状态，而向所述多频率输出部请求输出所述尖端频率信号。
21.根据权利要求20所述的触控笔，其特征在于，
在检查出输出所述尖端频率信号期间没有传送所述手指频率信号的情况下，所述控制器阻断对所述尖端频率的输出。
22.一种主动式触控笔的驱动方法，包括以下步骤：
生成手指频率信号；
向设置在笔主体的一部分侧面上的第一接触电极提供所述手指频率信号；
在检查出没有向与所述第一接触电极隔开的第二接触电极传送所述手指频率信号的情况下，判断为主动式触控笔的未触摸状态；
在检查出通过所述第一接触电极向所述第二接触电极传送所述手指频率信号的情况下，判断为主动式触控笔的接触状态并生成尖端频率信号；以及
将所述尖端频率信号输出给设置在所述笔主体的端部的笔尖。
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