一种触摸屏、主动笔、主动笔触控系统及相关驱动方法与流程

本发明涉及显示技术领域，尤指一种触摸屏、主动笔、主动笔触控系统及相关驱动方法。

背景技术：

随着触控技术的发展，越来越多的移动终端采用触控方式进行人机交互。触摸显示屏除可以使用手指接触操作外，还可以使用触摸笔进行接触操作。

触摸笔包括被动笔和主动笔。其中，被动笔的作用相当于人的手指，当被动笔接触触摸显示屏时，触摸显示屏有一小部分电流从触摸点处流入被动笔，这等效为触摸点处电极电容的改变，触摸显示屏的控制芯片通过检测电极电容的变化可以确定出触摸点的位置。被动笔的笔头通常设计的较大。主动笔则可以发射出激励信号，以改变触摸点处的电场，从而改变触摸点处的电极电容，触摸显示屏的控制芯片通过检测电极电容的变化可以确定出触摸点的位置。主动笔的笔头可以设计的较小。

现有技术中，触摸屏中设置有若干相互绝缘的电容电极，在主动笔触控阶段，主动笔既需要向触摸屏发送触控驱动信号以确定触控位置，又需要向触摸屏发送编码信号以确定压力大小。但是由于电容电极同时只能接收一种信号，因此在现有技术中，在主动笔触控阶段，主动笔将触控驱动信号和编码信号通过分时的方式进行发送，从而导致主动笔触控阶段的时间较长，进而导致触摸屏的显示时间变短，这与目前越来越高的显示分辨率趋势背道而驰。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种触摸屏、主动笔、主动笔触控系统及相关驱动方法，用以解决现有技术中存在主动笔触控阶段的时间较长的问题。

本发明实施例提供的一种用于触摸屏的主动笔，包括主动笔本体，还包括：设置在本体上的压力传感器，编码信号发送单元，锁相同步单元和坐标驱动发送单元；其中，

所述压力传感器用于检测当所述本体的笔尖接触触摸屏时压力的大小，并根据压力的大小生成编码信号；

所述坐标驱动发送单元用于在所述锁相同步单元的控制下，通过所述本体的笔尖向所述触摸屏以第一预设频率发送触控驱动信号；

所述编码信号发送单元用于在所述锁相同步单元的控制下，通过所述本体的笔箍向所述触摸屏以第二预设频率发送所述压力传感器生成的编码信号；其中所述第一预设频率与所述第二预设频率不相同；

所述锁相同步单元用于控制所述坐标驱动发送单元和所述编码信号发送单元在主动笔触控阶段同时向所述触摸屏发送信号；

所述本体的笔尖与笔箍均为导电材料，且所述本体的笔尖与所述本体的笔箍相互绝缘。

较佳地，在本发明实施例提供的上述主动笔中，所述锁相同步单元具体用于：

通过所述本体的笔尖和/或所述本体的笔箍接收所述触摸屏发送的同步控制信号，并根据所述同步控制信号控制所述坐标驱动发送单元和所述编码信号发送单元在主动笔触控阶段同时向所述触摸屏发送信号。

相应地，本发明实施例还提供了一种上述主动笔的驱动方法，包括：

所述锁相同步单元接收所述触摸屏发送的同步控制信号；

所述锁相同步单元根据所述同步控制信号控制所述坐标驱动发送单元在主动笔触控阶段向所述触摸屏发送触控驱动信号，并控制所述编码信号发送单元在所述主动笔触控阶段向所述触摸屏发送编码信号。

相应地，本发明实施例还提供了一种触摸屏，包括相对设置的上基板和下基板，以及位于所述上基板与所述下基板之间的多个相互绝缘的触控电极，与各所述触控电极对应连接的第一导线；还包括：

位于相邻两行或/和相邻两列所述触控电极之间、且与所述触控电极相互绝缘的辅助电极，与各所述辅助电极对应连接的第二导线，以及与各所述第一导线和各所述第二导线相连的驱动芯片；其中，

所述驱动芯片用于在主动笔触控阶段，根据所述触控电极接收的主动笔发送的触控驱动信号检测所述触控电极的电容值变化以判断触控位置，并对所述辅助电极接收的所述主动笔发送的编码信号进行解码以确定压力大小；其中所述主动笔为本发明实施例提供的上述任一种主动笔。

较佳地，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，所述辅助电极为包围所述触控电极的环形电极；或

所述辅助电极为条状电极。

较佳地，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，每一条所述第二导线对应一个或多个所述辅助电极。

较佳地，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，所述驱动芯片还用于在所述主动笔触控阶段之前向所述触控电极和/或所述辅助电极发送同步控制信号。

较佳地，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，所述驱动芯片还用于在手指触控阶段向各所述触控电极施加触控检测信号，并检测各所述触控电极的电容值变化以判断触控位置。

较佳地，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，所述触控电极与所述辅助电极同层设置。

较佳地，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，各所述触控电极和各所述辅助电极复用公共电极层；

所述驱动芯片还用于在显示阶段向各所述触控电极和各所述辅助电极施加公共电极信号。

相应地，本发明实施例还提供了上述触摸屏的驱动方法，所述触摸屏采用分时驱动的方法，其中：

在显示阶段，所述驱动芯片对各所述触控电极和各所述辅助电极施加公共电极信号；

在手指触控阶段，所述驱动芯片向各所述触控电极施加触控检测信号，并检测各所述触控电极的电容值变化以判断触控位置；

在主动笔触控阶段，所述驱动芯片根据各所述触控电极接收的主动笔发送的触控驱动信号检测各所述触控电极的电容值变化以判断触控位置，并对所述辅助电极接收的主动笔发送的编码信号进行解码以确定压力大小。

较佳地，在本发明实施例提供的上述驱动方法中，在主动笔触控阶段之前还包括同步控制阶段，且所述同步控制阶段与所述手指触控阶段以及所述显示阶段不重叠；

在所述同步控制阶段，所述驱动芯片向所述触控电极和/或所述辅助电极发送同步控制信号，以控制与所述触摸屏接触的主动笔在所述主动笔触控阶段同时输出触控驱动信号和编码信号。

相应地，本发明实施例还提供了一种主动笔触控系统，包括本发明实施例提供的上述上述任一种触摸屏和上述任一种主动笔。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的上述触摸屏、主动笔、主动笔触控系统及相关驱动方法，主动笔包括主动笔本体，设置在本体上的压力传感器，编码信号发送单元，锁相同步单元和坐标驱动发送单元；其中，压力传感器用于检测当本体接触触摸屏时压力的大小，并根据压力的大小生成编码信号；坐标驱动发送单元用于通过本体的笔尖向触摸屏发送触控驱动信号；编码信号发送单元用于通过本体的笔箍向触摸屏发送压力传感器生成的编码信号；锁相同步单元用于控制坐标驱动发送单元和编码信号发送单元在主动笔触控阶段同时向触摸屏发送信号。触摸屏主要包括多个相互绝缘的触控电极，位于相邻两行或/和相邻两列触控电极之间、且与触控电极相互绝缘的辅助电极和驱动芯片；驱动芯片用于在主动笔触控阶段，根据触控电极接收的触控驱动信号检测触控电极的电容值变化以判断触控位置，并对辅助电极接收的编码信号进行解码以确定压力大小。由于在主动笔触控阶段，编码信号和触控驱动信号是同时发送和接收的，因此可以缩短主动笔触控阶段的时长。

附图说明

图1为本发明实施例提供的主动笔的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的主动笔的驱动方法的流程图；

图3a和图3b分别为本发明实施例提供的触摸屏的俯视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的触摸屏的驱动方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。

本发明实施例提供的一种用于上述触摸屏的主动笔，如图1所示，包括主动笔本体10，还包括：设置在本体10上的压力传感器20，编码信号发送单元30，锁相同步单元40和坐标驱动发送单元50；其中，

压力传感器20用于检测当本体10的笔尖101接触触摸屏时压力的大小，并根据压力的大小生成编码信号；

坐标驱动发送单元50用于在锁相同步单元40的控制下，通过本体10的笔尖101向触摸屏以第一预设频率发送触控驱动信号；

编码信号发送单元30用于在锁相同步单元40的控制下，通过本体10的笔箍102向触摸屏以第二预设频率发送压力传感器20生成的编码信号；其中第一预设频率与第二预设频率不相同；

锁相同步单元40用于控制坐标驱动发送单元50和编码信号发送单元30在主动笔触控阶段同时向触摸屏发送信号；

本体10的笔尖101与笔箍102均为导电材料，且本体10的笔尖101与本体10的笔箍102相互绝缘。

本发明实施例提供的上述主动笔，由于笔尖与笔箍均为导电材料，且笔尖与笔箍相互绝缘，因此利用锁相同步单元控制坐标驱动发送单元在主动笔触控阶段通过笔尖向触摸屏以第一预设频率发送触控驱动信号，控制编码信号发送单元在主动笔触控阶段通过笔箍向触摸屏发送编码信号，因此可以缩短主动笔触控阶段的时长。

较佳地，在本发明实施例提供的上述主动笔中，锁相同步单元具体用于：

通过本体的笔尖和/或本体的笔箍接收触摸屏发送的同步控制信号，并根据同步控制信号控制坐标驱动发送单元和编码信号发送单元在主动笔触控阶段同时向触摸屏发送信号。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了上述主动笔的驱动方法，如图2所示，包括：

S201、锁相同步单元接收触摸屏发送的同步控制信号；

S202、锁相同步单元根据同步控制信号控制坐标驱动发送单元在主动笔触控阶段向触摸屏发送触控驱动信号，并控制编码信号发送单元在主动笔触控阶段向触摸屏发送编码信号。

本发明实施例提供的上述主动笔的驱动方法，由于锁相同步单元控制坐标驱动发送单元和编码信号发送单元在主动笔触控阶段同时向触摸屏发送信号，因此可以缩短主动笔触控阶段的时长。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种触摸屏，如图3a和图3b所示，包括相对设置的上基板和下基板(图中未示出)，以及位于上基板与下基板之间的多个相互绝缘的触控电极1，与各触控电极1对应连接的第一导线2；还包括：

位于相邻两行或/和相邻两列触控电极1之间、且与触控电极1相互绝缘的辅助电极3，与各辅助电极3对应连接的第二导线4，以及与各第一导线2和各第二导线4相连的驱动芯片(图中未示出)；其中，

驱动芯片用于在主动笔触控阶段，根据触控电极接收的主动笔发送的触控驱动信号检测触控电极的电容值变化以判断触控位置，并对辅助电极接收的主动笔发送的编码信号进行解码以确定压力大小；

其中主动笔为本发明实施例提供的上述任一种主动笔。

本发明实施例提供的上述触摸屏，由于上基板和下基板之间不仅设置有触控电极和第一导线，与现有的触摸屏相比，还增加了位于相邻两行或/和相邻两列触控电极之间、且与触控电极相互绝缘的辅助电极和与辅助电极相连的第二导线，这样可以利用触控电极接收主动笔发送的触控驱动信号，利用辅助电极接收主动笔发送的编码信号，从而驱动芯片可以根据触控电极接收的触控驱动信号检测触控电极的电容值变化以判断触控位置，并对辅助电极接收的编码信号进行解码确定压力大小。因此本发明实施例提供的上述触摸屏，在主动笔触控阶段可以通过触控电极和辅助电极分别同时接收触控驱动信号和编码信号，从而可以缩短主动笔触控阶段的时长。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，如图3a所示，辅助电极3可以为包围触控电极1的环形电极。例如当触控电极1的形状为矩形时，辅助电极3的形状为回字型。

或者，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，如图3b所示，辅助电极3为条状电极，在此不作限定。

进一步地，在具体实施时，编码信号的接收不需要区分坐标，因此理论上所有辅助电极可以只对应一条第二导线，但是考虑到loading问题，因此可以是多个辅助电极对应一条第二导线。因此在本发明实施例提供的上述触摸屏中，每一条第二导线对应一个或多个辅助电极。

较佳地，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，驱动芯片还用于在主动笔触控阶段之前向触控电极和/或辅助电极发送同步控制信号。这样通过触摸屏控制主动笔的锁相同步单元。在具体实施时，触摸屏一般不仅需要能实现主动笔触控，而且还需要能实现手指触控功能，因此，较佳地，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，驱动芯片还用于在手指触控阶段向各触控电极施加触控检测信号，并检测各触控电极的电容值变化以判断触控位置，即通过自电容原理实现手指触控的功能。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，触控电极与辅助电极同层设置，这样仅需要改变构图图案，不需要单独增加形成辅助电极的构图工艺，从而简化制作工艺，降低生产成本。

进一步地，在本发明实施例提供的上述触摸屏中，各触控电极和各辅助电极复用公共电极层；

驱动芯片还用于在显示阶段向各触控电极和各辅助电极施加公共电极信号。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述触摸屏的驱动方法，该触摸屏采用分时驱动的方法，如图4所示，其中：

S401、在显示阶段，驱动芯片对各触控电极和各辅助电极施加公共电极信号；

S402、在手指触控阶段，驱动芯片向各触控电极施加触控检测信号，并检测各触控电极的电容值变化以判断触控位置；

S403、在主动笔触控阶段，驱动芯片根据各触控电极接收的主动笔发送的触控驱动信号检测各触控电极的电容值变化以判断触控位置，并对辅助电极接收的主动笔发送的编码信号进行解码以确定压力大小。

本发明实施例提供的上述驱动方法，由于在主动笔触控阶段，驱动芯片根可以据各触控电极接收的触控驱动信号检测各触控电极的电容值变化以判断触控位置，并对辅助电极接收的编码信号进行解码确定压力大小，与现有驱动方法中接收触控驱动信号和接收编码信号为分时进行相比，从而可以缩短主动笔触控阶段的时长。

需要说明的是，在本发明实施例提供的上述驱动方法中，步骤S401、步骤S402和步骤S403的执行先后顺序可以是任意的，在此不作限定。

进一步地，在本发明实施例提供的上述驱动方法中，在主动笔触控阶段之前还包括同步控制阶段，且同步控制阶段与手指触控阶段以及显示阶段不重叠；

在同步控制阶段，驱动芯片向触控电极和/或辅助电极发送同步控制信号。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种主动笔触控系统，包括本发明实施例提供的上述任一种触摸屏，还包括本发明实施例提供的上述任一种主动笔。具体主动笔触控系统的实施参见上述触摸屏的实施和上述主动笔的实施。

本发明实施例提供的上述主动笔触控系统，触摸屏包括触控电极，位于触控电极之间的辅助电极和驱动芯片；驱动芯片在主动笔触控阶段根据触控电极接收的触控驱动信号检测触控电极的电容值变化以判断触控位置，并同时对辅助电极接收的编码信号进行解码确定压力大小。主动笔包括主动笔本体，用于检测压力大小并生成编码信号的压力传感器，用于通过本体的笔箍发送编码信号的编码信号发送单元，用于通过本体的笔尖发送触控驱动信号的坐标驱动发送单元和用于控制坐标驱动发送单元和编码信号发送单元同时发送信号的锁相同步单元。由于编码信号和触控驱动信号是同时发送和接收，因此可以减少主动笔触控阶段的时间。

在具体实施时，本发明实施例提供的上述主动笔触控系统中，当主动笔接触触摸屏时，笔尖与触摸屏中的电极形成耦合电容，笔箍与触摸屏中的电极形成耦合电容，因此驱动芯片可以通过互电容检测的原理来检测笔尖或笔箍上的信号。由于笔尖上的触控驱动信号与笔箍上编码信号的频率不相同，因此针对辅助电极，驱动芯片仅检测频率为第二预设频率的信号，针对触控电极，驱动芯片仅检测频率为第一预设频率的信号，因此驱动芯片可以同时分别检测编码信号和触控驱动信号。

在具体实施时，驱动芯片根据触控电极接收的触控驱动信号检测触控电极的电容值变化以判断触控位置的具体实施原理参见现有主动笔触控的触摸屏，在此不作详述。

进一步地，在具体实施时，现有的主动笔触控的触摸屏是采用触控电极接收编码信号，而本发明实施例是采用辅助电极接收编码信号，因此本发明实施例中驱动芯片对辅助电极接收的编码信号进行解码确定压力大小的具体实施原理参见现有主动笔触控的触摸屏，在此不作详述。

在具体实施时，本发明实施例提供的上述主动笔触控系统中，触摸屏一般不知道是主动笔在触控，还是手指在触控，因此触摸屏一般会以轮询方式确定。

具体地，触摸屏在工作时会有三种工作模式，分别为检测工作模式、主动笔工作模式和手指工作模式。触摸屏开启时，触摸屏执行检测工作模式，直到当检测到有手指触控时，触摸屏切换到手指工作模式，或检测到有主动触控时触摸屏切换到主动笔工作模式。主动笔切换到手指工作模式后，一直重复执行手指工作模式直到触摸屏发现没有手指触控时，触摸屏返回继续执行检测工作模式。触摸屏切换到主动笔工作模式后，一直重复执行主动笔工作模式直到触摸屏发现没有手指触控时，触摸屏返回继续执行检测工作模式。三种工作模式的切换的具体原理与现有的主动笔触控系统相同，在此不作详述

在具体实施时，检测工作模式一般包括显示阶段、主动笔检测阶段和手指检测阶段；主动笔工作模式一般包括显示阶段、同步控制阶段和主动笔触控阶段；手指工作模式一般包括显示阶段和手指触控阶段。其中，在主动笔检测阶段，驱动芯片用于检测是否有主动笔接触触摸屏，在手指检测阶段，驱动芯片用于检测是否有手指接触触摸屏。具体地，检测工作模式和手指工作模式的具体工作原理与现有的主动笔触控系统相似，在此不作详述

下面通过一个具体实施例详细说明本发明实施例提供的上述主动笔触控系统。

在具体实施时，将每一帧时间分为多个时间段，从触摸屏开始至关闭的每个时间段对应上述三种工作模式中的其中一种，具体每个时间段的工作模式为：

第1个时间段到第n(n≥1)个时间段的工作模式均为检测工作模式，并且是从第1个时间段开始直到第n个时间段时，才检测到有主动笔(或者手指)接触触摸屏；其中检测工作模式包括显示阶段、主动笔检测阶段和手指检测阶段。

第n+1个时间段到第m(m≥n+1)个时间段的工作模式均为主动笔(或者手指)工作模式，并且是从第n+1个时间段开始直至第m个时间段时，才检测到没有主动笔(或者手指)接触触摸屏；其中主动笔工作模式一般包括显示阶段、同步控制阶段和主动笔触控阶段；手指工作模式一般包括显示阶段和手指触控阶段。

第m+1个时间段到第k(k≥m+1)个时间段的工作模式均为检测工作模式，并且是从第m+1个时间段开始直至第k个时间段时，才检测到有主动笔(或者手指)接触触摸屏。

之后，依次类推，直到触摸屏关闭。

在具体实施时，本发明实施例提供的上述主动笔触控系统，在主动笔工作模式中：在显示阶段，触摸屏的驱动芯片向触控电极和辅助电极施加公共电极信号；在同步控制阶段，触摸屏的驱动芯片向触控电极和/或辅助电极发送同步控制信号，主动笔通过本体的笔尖和/或本体的笔箍接收触摸屏发送的同步控制信号；在主动笔触控阶段，主动笔在同步控制信号的控制下，通过本体的笔尖向触摸屏以第一预设频率发送触控驱动信号，同时通过本体的笔箍向触摸屏以第二预设频率发送压力传感器生成的编码信号；触摸屏的驱动芯片根据各触控电极接收的主动笔发送的触控驱动信号检测各触控电极的电容值变化以判断触控位置，并同时对辅助电极接收的主动笔发送的编码信号进行解码确定压力大小。

本发明实施例提供的上述触摸屏、主动笔、主动笔触控系统及相关驱动方法，

主动笔包括主动笔本体，设置在本体上的压力传感器，编码信号发送单元，锁相同步单元和坐标驱动发送单元；其中，压力传感器用于检测当本体接触触摸屏时压力的大小，并根据压力的大小生成编码信号；坐标驱动发送单元用于通过本体的笔尖向触摸屏发送触控驱动信号；编码信号发送单元用于通过本体的笔箍向触摸屏发送压力传感器生成的编码信号；锁相同步单元用于控制坐标驱动发送单元和编码信号发送单元在主动笔触控阶段同时向触摸屏发送信号。触摸屏主要包括多个相互绝缘的触控电极，位于相邻两行或/和相邻两列触控电极之间、且与触控电极相互绝缘的辅助电极和驱动芯片；驱动芯片用于在主动笔触控阶段，根据触控电极接收的触控驱动信号检测触控电极的电容值变化以判断触控位置，并对辅助电极接收的编码信号进行解码以确定压力大小。由于在主动笔触控阶段，编码信号和触控驱动信号是同时发送和接收的，因此可以缩短主动笔触控阶段的时长。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。