触控笔的情况下，MCU150可控制第一驱动 单元130-1和连接单元160以使第一驱动单元130-1生成驱动信号并将驱动信号提供给电 极，并且可控制第一接收单元140-2和连接单元160以使响应信号在驱动信号未被传输的 区间被接收。此外，在触摸的对象为手的情况下，MCU150可控制第二驱动单元130-2和连 接单元160以使第二驱动单元130-2生成驱动信号，并且可控制第二接收单元140-2和连 接单元160以使响应信号在驱动信号被传输的区间同时被接收。
[0343] 此外，MCU150可基于接收的响应信号确定触控笔的位置或者手的位置。
[0344] 连接单元160可选择性将多个电极连接到第一驱动单元130-1或者第二驱动单元 130-2,或者可选择性多将多个电极连接到第一接收单元140-1或者第二接收单元140-2。 由于已参照图20详细描述过连接单元160的详细操作，因此将省略重复的描述。
[0345] 同时，在上文，虽然只描述了通过两个驱动单元和两个接收单元来配置触摸面板 的形式，但在实现时，触摸面板可通过一个驱动单元和两个接收单元来实现，并且还可通 过两个驱动单元和一个接收单元来实现。即，上述的第一驱动单元130-1和第二驱动单元 130-2可以以图3所示的一个配置来实现，并且以上所描述的第一接收单元140-1和第二接 收单元140-2还可以以一个配置来实现。
[0346] 同时，通过触摸板100接收的信号由从触控笔200接收的响应信号和通过显示器、 用户的手等引入的噪声构成。为了准确地测量触控笔200的位置，将被测量的触控笔的响 应信号需要具有信噪比（SNR)大于由于其他原因引入的噪声。
[0347] 为了具有高SNR，存在用于增加响应信号的大小和用于防止噪声的引入的方法。在 下文，将鉴于以上描述的两个方法来描述用于增加SNR的方法。
[0348] 首先，根据本公开的驱动序列包括使触控笔200谐振的Tx区间和测量从触控笔 200接收的响应信号的Rx区间。在Τχ区间，用于增加触控笔的响应信号的方法比用于防止 噪声的引入的方法更有效。因此，根据本公开的实施例，在施加驱动信号时，驱动信号被施 加到多个电极，而不是一个电极。此外，根据本公开的进一步实施例，驱动信号同时被施加 到期望触控笔将位于的电极，并且其他电极可被接地或浮置。由于以上描述过这种操作，因 此将省略重复的描述。
[0349] 此外，为了防止驱动信号通过用户的手被传输到触控笔的接地，具有与施加到期 望触控笔将位于的电极的驱动信号180°相位差的驱动信号可被施加到一些电极。
[0350] 然而，用于将具有电极180°相位差的驱动信号施加到除多个笔尖驱动电极之外 的电极的方法可以是用于提高触控笔的响应信号的大小的好方法，但由于除笔尖驱动电极 之外的一些电极需要被驱动，功耗将增加。因此，为了减少功耗，需要限制具有180°相位差 的信号被施加的电极的数量。作为用于实现上述内容的一个方法，当用户的手触摸到触摸 面板时用户的手的位置被检测并且具有与施加到笔尖触摸到的部分的信号相反的相位的 信号仅被施加到用户的手触摸的部分的方法等可被使用。在以上提到的方法被使用的情况 下，可最小化具有180°相位差的信号被施加到的电极的数量。
[0351] 同时，由于触控笔200的响应信号的大小大部分在Τχ区间中被确定，因此不同于 Τχ区间，用于防止噪声的引入的方法在Rx区间是有效的。在用户的手接近触摸面板的电 极的情况下，大量噪声从手被引入。因此，接收单元140同时接收从手引入的噪声以及从触 控笔200接收的响应信号。结果，在用户在用手触摸触摸面板的同时书写的情况下，与用户 在离开触摸面板的同时书写的情况相比，SNR显著减小。为了解决这个问题，除接收触控笔 200的响应信号的多个电极以外的电极可被连接到接收端的接地。以下将参照图39A和39B 对上述示例进行描述。
[0352]图39A和图39B是示出根据本公开的各种实施例的接收响应信号的情况的连接单 元的操作的示图。
[0353] 参照图39A，在触控笔200被布置在多个电极112-2与112-3之间的情况下，有必 要测量第二电极112-2、112-3和112-4的响应信号以确定对应的触控笔200的位置。因此， 控制单元120可控制连接单元160以使用于接收响应信号的多个电极与接收单元140基于 先前感测到的触控笔200的位置彼此连接。在这种情况下，控制单元120可控制连接单元 160以使其他电极112-1、112-5和112-6被接地。
[0354] 同样地，由于其他电极112-1、112-5和112-6被接地，从手引入的噪声的重要部分 通过接收端的接地被释放，从而只有少量的噪声被引入到接收触控笔的响应信号的多个电 极112-2、112-3和112-4并且被输入到接收单元140。结果，输入到接收单元140的输入信 号中的噪声分量减少，从而可提高SNR。
[0355] 同时，在上文，虽然已描述了仅针对第二电极执行以上所描述的操作的情况，但在 实现时，如图39B所示，可针对以矩阵形式布置的电极同样地执行针对不接收响应信号的 电极的接地处理。
[0356] 参照图39B，在触控笔200被布置在多个电极112-2和112-3之间的情况下，有必 要测量第二电极112-2、112-3和112-4的响应信号以确定对应的触控笔200的位置。同时， 在接收单元140可以以三个信道为单位接收响应信号的情况下，控制单元120可控制连接 单元160以使用于接收响应信号的多个电极112-2、112-3和112-4和接收单元140基于先 前感测的触控笔200的位置而彼此连接。在这种情况下，控制单元120可控制连接单元160 以使其他电极 111-1、111-2、111-3、111-4、111-5、111-6、112-1、112-5 和 112-6 被接地。
[0357] 此后，控制单元120可控制连接单元160以使多个电极112-2、112-3和112-4和接 收单元140彼此连接，并且可控制连接单元160以使其他电极111-1、111-2、111-3、111-4、 111-5、111-6、112-1、112-5 和 112-6 被接地。
[0358] 同时，在上文，虽然描述了第二电极的响应信号和第一电极的响应信号单独被接 收的情况，但在实现时，多个第一电极中的至少一个第一电极和多个第二电极中的至少一 个第二电极的响应信号可被同时接收，在这种情况下，没有连接到接收单元的第一电极和 第二电极可被接地。
[0359] 图40是示出图1的触控笔的详细配置的示图。
[0360] 参照图40,触控笔200可被配置为包括导电顶端210、谐振电路单元220和接地单 元230。触控笔200可以以笔的形状来实现。
[0361] 导电顶端210与触控面板100中的多个电极中的至少一个电极形成电容。导电顶 端210可由例如金属顶端形成。此外，导电顶端210可存在于非导电材料或者导电顶端210 的一部分可被暴露到外面。此外，为了在使用触控笔200时缓和书写感，触控笔200还可包 括阻止导电顶端210直接触摸到外面的绝缘单元。
[0362] 谐振电路单元220包括包含连接到导电顶端的电感器和电容器并联连接电路。
[0363] 此外，谐振电路单元220可通过触摸面板100中的至少一个电极与导电顶端之间 电容耦合来接收用于谐振的能量。具体地讲，谐振电路单元220可利用从触摸面板输入的 驱动信号来进行谐振。此外，即使在驱动信号的输入被中断之后，谐振电路单元220也可通 过谐振来输出谐振信号。例如，谐振电路单元220可输出具有谐振电路单元的谐振频率的 正弦波信号。
[0364] 此外，谐振电路单元220可通过根据导电顶端的触摸压力改变电容器的电容或电 感器的电感来改变谐振频率。以下将参照图42对上述操作进行描述。
[0365] 此外，谐振电路单元220可通过根据用户的操纵改变电容器的电容或电感器的电 感来改变谐振频率。以下将参照图43对上述操作进行描述。
[0366] 图41是图1的触控笔的电路图。
[0367] 参照图41，谐振电路单元220被配置为包括电感器221和电容器222,并且谐振 电路单元220的一端可被连接到导电顶端210且其另一端可被接地到触控笔的接地单元 230(例如，壳）。
[0368] 电感器221和电容器222可互相并联连接，以作为谐振电路被操作。谐振电路可 在特定的谐振频率下具有高阻抗特性。
[0369] 图42是根据本公开的实施例的触控笔的电路图。
[0370] 参照图42,谐振电路单元220'可被配置为包括电感器221、电容器222和可变电 容器224。
[0371] 电感器221和电容器222互相并联连接，以作为谐振电路被操作。
[0372] 可变电容器224被并联连接到谐振电路，其中，电容可根据导电顶端的触摸压力 而改变。因此，在导电顶端的触摸压力被改变的情况下，可变电容的电容变化，从而可改变 谐振频率。
[0373] 如此，在根据以上描述的本公开的第二实施例的触控笔200'中，由于谐振频率根 据与触摸面板100的触摸压力而变化，触摸面板100可根据谐振频率的变化量以及基于响 应信号的触控笔200'的位置来感测触控笔200'的触摸压力。
[0374] 同时，在上文，虽然已描述了利用可变电容来改变谐振频率的情况，但在实现时， 执行相同的功能的谐振电路单元220'还可通过利用电感根据导电顶端的触摸压力而改变 的可变电感器来实现。
[0375] 图43是根据本公开的实施例的触控笔的电路图。
[0376] 参照图43,谐振电路单元220"可被配置为包括电感器221、电容器222、第二电容 器225和开关226。
[0377] 电感器221和电容器222互相并联连接，以作为谐振电路被操作。
[0378] 第二电容器225具有预置电容。
[0379] 开关226可接收用户的开/关指令，并可根据用户的开/关指令选择性地将第二 电容器225并联连接到电容器222。因此，当用户闭合开关时，第二电容器225并联连接到 谐振电路，从而可改变谐振频率。
[0380] 如此，在根据本公开的第三实施例的触控笔200"中，由于谐振频率根据用户的开 关操作而改变，因此还可感测触控笔的操作模式。
[0381] 同时，在上文，虽然已描述了利用第二电容器和开关来改变谐振频率的情况，但在 实现时，执行相同的功能的谐振电路单元220"还可通过利用第二电感器和开关或其他电路 配置来实现。
[0382] 同时，根据图43而改变的谐振频率优选为不是根据图42而改变的谐振频率的范 围。具体地讲，在实现时，图42的可变电容器和开关和图43的第二电容器可彼此一起实现。 在这种情况下，通过开关225的操作改变的谐振电路220"的谐振频率可与根据图42的可 变电容器的电容的变化而改变的谐振频率的范围不同，从而触摸面板100可确定谐振频率 的变化是由于触摸压力的变化还是开关的操作而引起的。
[0383] 图44是根据本公开的实施例的用于控制触摸面板的方法的流程图。
[0384] 参照图44,在操作S4410,相同的驱动信号以多个电极为单位被施加到信道电极 单元中的多个电极。因此，驱动信号可通过电容耦合被发送到接近触摸面板100的触控笔 200的谐振电路。在这种情况下，相同的驱动信号可以以多个电极为单位同时被施加到电 极。
[0385] 此外，在操作S4420,可从多个电极中的每个电极接收从触控笔的谐振电路产生的 响应信号。具体地讲，可在驱动信号没有被施加的区间从多个电极中的每个电极接收响应 信号。在这种情况下，针对接收的响应信号执行各种信号处理，从而可提高接收敏感度。此 外，可交替地执行接收操作和以上所提到的施加操作。
[0386] 此外，在操作4430,可基于多个接收的响应信号来确定触控笔的位置。具体地讲， 可基于从多个电极中的每个电极接收的响应信号之间的比率来确定触控笔200的位置。例 如，在多个电极以矩阵形式被配置的情况下，可基于从沿第一方向布置的第一电极接收的 响应信号之间的比率以及从沿第二方向布置的第二电极接收的响应信号之间的比率来确 定触控笔200的位置。
[0387] 如上所述，由于根据本实施例的用于控制触摸面板的方法通过电容耦合将驱动信 号提供给触控笔200,因此即使触控笔200不是自供电的也可被操作。此外，由于根据本实 施例的用于控制触摸面板的方法将驱动信号共同地提供给多个电极，因此可提供更大的能 量。结果，可提高接收敏感度和测量速度。此外，由于根据本实施例的用于控制触摸面板的 方法针对接收的响应信号执行各种信号处理，因此可提高针对响应信号的接收敏感度。如 图44所示的用于控制触摸面板的方法可被执行于具有如图2所示的配置的触摸面板并且 还可被执行于具有其他配置的触摸面板。
[0388] 此外，如上所述的控制方法可以以通过图2的控制单元120可执行的程序来实现， 其中，所述程序可被存储在非暂时性计算机可读介质中而被提供。
[0389] 非暂时性计算机可读介质不是指诸如寄存器、高速缓存、存储器等短暂存储数据 的介质，而是指半永久性存储数据的机器可读介质。具体地讲，上述的多种应用或者程序可 存储和设置在诸如光盘（CD)、数字通用光盘（DVD)、硬盘、蓝牙、通用串行总线（USB)、记忆 卡、只读存储器（ROM)等非暂时性计算机可读介质中来提供。
[0390] 虽然已参照本公开的各种实施例示出和描述了本公开，但是本领域技术人员将理 解，在不脱离由权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对其进行 形式和细节上的各种改变。
【主权项】
1. 一种触摸面板，包括： 信道电极单元，被配置为包括电极，所述电极包括沿第一方向布置的多个第一电极和 沿与第一方向交叉的第二方向布置的多个第二电极； 控制单元，被配置为： 以多个电极为单位将驱动信号施加到信道电极单元中的电极， 通过电容耦合将驱动信号传输到接近所述触摸面板的触控笔的谐振电路， 从多个电极中的每个电极接收从触控笔的谐振电路生成的响应信号以确定包括谐振 电路的触控笔的位置。2. 如权利要求1所述的触摸面板，其中，所述多个第一电极以连续布置的多个电极为 单位被分类为多个子组， 其中，控制单元还被配置为同时将相同的驱动信号施加到一个子组中的所有第一电 极。3. 如权利要求1所述的触摸面板，其中，控制单元还被配置为将驱动信号同时施加到 所述多个第一电极中的接收最大响应信号的电极以及在接收最大响应信号的电极的预设 距离以内的电极。4. 如权利要求1所述的触摸面板，其中，控制单元还被配置为将驱动信号同时施加到 所述多个第一电极中的至少一个第一电极以及所述多个第二电极中的至少一个第二电极。5. 如权利要求1所述的触摸面板，还包括： 驱动单元，被配置为将驱动信号施加到所述多个第一电极中的至少两个第一电极； 接收单元，被配置为在驱动信号未被施加的区间接收所述多个第一电极和所述多个第 二电极中的每个电极的响应信号， 其中，控制单元还被配置为基于从接收单元接收的响应信号来确定包括谐振电路的触 控笔的位置。6. 如权利要求5所述的触摸面板，其中，接收单元还被配置为顺序地接收所述多个第 一电极和所述多个第二电极中的每个电极的响应信号。7. 如权利要求5所述的触摸面板，其中，接收单元还被配置为以多个电极为单位并行 地接收所述多个第一电极和所述多个第二电极中的每个电极的响应信号。8. 如权利要求7所述的触摸面板，其中，接收单元包括： 并行放大单元，被配置为对从所述多个第一电极和所述多个第二电极接收的响应信号 中的每个响应信号进行放大； 模数转换单元，被配置为将多个放大的响应信号中的每个响应信号转换为数字信号； 信号处理单元，被配置为从转换为数字信号的多个响应信号之差提取预设的频率分 量。9. 如权利要求7所述的触摸面板，其中，接收单元包括： 差分放大单元，被配置为对所述多个第一电极和所述多个第二电极中的两个电极的响 应信号之差进行差分放大并输出差分放大的信号； 模数转换单元，被配置为将差分放大的响应信号转换为数字信号； 信号处理单元，被配置为从转换为数字信号的响应信号提取预设的频率分量。10. 如权利要求1至9中的任意一项权利要求所述的触摸面板，其中，控制单元还被配 置为控制信道电极单元以使所述多个第一电极和所述多个第二电极中的至少一个电极在 响应信号被接收的区间被接地。11. 如权利要求1至9中的任意一项所述的触摸面板，其中，控制单元还被配置为控制 信道电极单元，以使除驱动信号被施加的电极以外的至少一个电极在驱动信号被施加的区 间被接地。12. 如权利要求1至9中的任意一项权利要求所述的触摸面板，其中，控制单元还被配 置为将相同的第一驱动信号施加到连续布置的多个第一电极，并且将与第一驱动信号具有 180°相位差的第二驱动信号施加到所述多个第一电极中的除第一驱动信号被施加的第一 电极之外的至少一个第一电极。13. 如权利要求1至9中的任意一项权利要求所述的触摸面板，其中，控制单元还被配 置为： 确定触控笔的位置和触摸对象的位置， 将相同的第一驱动信号施加到与触控笔的位置对应的多个电极， 将与第一驱动信号具有180°相位差的第二驱动信号施加到与触摸对象的位置对应的 多个电极。14. 如权利要求1至9中的任意一项权利要求所述的触摸面板，其中，控制单元还被配 置为： 将具有不同的相位的驱动信号同时施加到所述多个第一电极中的至少一个第一电极 以及所述多个第二电极中的至少一个第二电极， 根据第一驱动信号和第二驱动信号被施加的第一电极和第二电极的位置，确定施加到 第一电极的第一驱动信号与施加到第二电极的第二驱动信号之间的相位差。15. 如权利要求1至9中的任意一项权利要求所述的触摸面板，还包括： 第一驱动单元，被配置为在触控笔被感测时将驱动信号同时施加到多个电极中的至少 两个电极； 第二驱动单元，被配置为在触摸对象被感测时将驱动信号施加到所述多个第一电极； 第一接收单元，被配置为在触控笔被感测时在驱动信号未被施加的区间从多个电极中 的每个电极接收响应信号； 第二接收单元，被配置为在触摸对象被感测时在驱动信号被施加的区间从多个第二电 极接收响应信号。
【专利摘要】提供了一种触摸面板。所述触摸面板包括：信道电极单元，被配置为包括沿第一方向布置的多个第一电极和沿与第一方向交叉的第二方向布置的多个第二电极；控制单元被配置为以多个电极为单位将驱动信号施加到信道电极单元中的电极，通过电容耦合将驱动信号传输到接近所述触摸面板的触控笔的谐振电路，并从多个电极中的每个电极接收从触控笔的谐振电路生成的响应信号以确定包括谐振电路的触控笔的位置。
【IPC分类】G06F3/0354, G06F3/044
【公开号】CN105389064
【申请号】CN201510536439
【发明人】朴晟秀, 姜秉勋, 朴珠完, 金官炯, 洪性完
【申请人】三星电子株式会社
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年8月27日
【公告号】EP2998834A2, EP2998834A3, US20160062519, WO2016032245A1