输入系统及使用输入系统检测触摸的方法
【专利说明】输入系统及使用输入系统检测触摸的方法
[0001]本申请要求2014年10月23日提交的韩国专利申请N0.10-2014-0144189以及2015年I月28日提交的韩国专利申请N0.10-2015-0013719的优先权，在此援引上述专利申请作为参考，如同在这里完全阐述一样。
技术领域
[0002]本发明涉及一种输入系统，尤其涉及一种能够提高输入检测精度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】
[0003]近年来，作为现有阴极射线管(CRT)显示装置的替代品，已研制了具有改善的纤薄性、轻量性和功耗的各种平板显示装置。
[0004]这种平板显示装置的代表例包括液晶显示(IXD)装置、等离子体显示面板(PDP)装置、场发射显示(FED)装置、电致发光显示(ELD)装置等。这种平板显示装置包括呈现图像的平板显示面板。平板显示面板具有下述结构:彼此面对的两个透明绝缘基板通过夹在这两个基板之间的、由具有固有发光特性或光学各向异性的材料制成的层而接合。
[0005]近来，对能够通过用户的手指或单独的输入部件来识别触摸区域并且能够传输与触摸区域对应的单独信息的触摸面板的需求逐渐增加，用以将这种触摸面板添加到如上所述配置的显示装置。当前，通过将触摸面板贴附到显示装置的外表面来将这种触摸面板应用于显示装置。
[0006]根据触摸感测方法，触摸面板的示例类型包括电阻型触摸面板、电容型触摸面板和红外感测触摸面板。近年来，电容型触摸面板由于其灵敏度和便利的制造工艺而日渐普及。
[0007]同时，作为移动装置而日渐普及的智能电话或智能本中包含的人机界面装置(HID)除了支持通过手指的触摸输入之外，还越来越多地支持能够使用移动装置书写或绘画的触笔。与通过手指的触摸输入相比，触笔提供更加精确的输入，触笔支持诸如精确绘画和字符写入之类的功能。
[0008]然而，除了触摸面板中包含的电极以外，触笔还可包括单独的传感器和单独的电极，以能够识别输入。由于此原因，工艺数量和成本可能增加。
[0009]在显示面板贴附有触摸面板的装置中，可很容易实现电极和传感器的添加。然而，在触摸面板以与像素阵列集成在一起的方式位于显示面板内部的装置中，添加额外的电极和传感器会是很困难的。在此情形中，触摸面板的驱动可能影响显示面板的驱动。由于此原因，这种电极和传感器的添加可能是不现实的。
【发明内容】
[0010]因此，本发明的实施方式旨在提供一种基本上克服了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题的输入系统及使用输入系统检测触摸的方法。
[0011]公开的实施方式包括与显示面板集成的触摸屏输入系统以及使用触摸屏输入系统检测触摸的方法，其中触摸屏输入系统具有嵌入式结构并可有利地提高检测精度，而不用添加用于输入笔的电极。
[0012]在下面的描述中将部分列出本发明的其它优点、目的和特征，这些优点、目的和特征的一部分根据下面的解释对于本领域技术人员将变得显而易见或者可通过本发明的实施领会到。通过说明书、权利要求书以及附图中具体指出的结构可实现和获得本发明的这些目的和其他优点。
[0013]为了实现所公开实施方式的各种优点，如在此广义描述的，一种输入系统包括:具有触摸屏的显示面板，所述触摸屏包括多个触摸检测电极；和输入笔，所述输入笔包括:导电末端；与所述导电末端连接的切换单元；接收单元，所述接收单元与所述切换单元连接且所述接收单元配置成通过所述导电末端从所述触摸屏接收触摸屏驱动信号；驱动单元，所述驱动单元与所述切换单元连接且所述驱动单元配置成产生笔驱动信号，所述笔驱动信号通过所述切换单元传输给所述导电末端；和信号处理单元，所述信号处理单元与所述接收单元和所述驱动单元连接，所述信号处理单元配置成校准所述笔驱动信号的时序，以使所述笔驱动信号与所述触摸屏驱动信号同步。所述显示面板配置成响应于所述笔驱动信号检测所述输入笔的接触或靠近。
[0014]所述输入笔可包括外壳，所述外壳在其中容纳所述切换单元、所述接收单元、所述驱动单元和所述信号处理单元且同时暴露所述导电末端的一部分。
[0015]当所述导电末端接触或靠近所述显示面板时，所述导电末端可与所述触摸检测电极中被选定的一个触摸检测电极连接，所述被选定的一个触摸检测电极设置在其中所述导电末端接触所述显示面板或靠近所述显示面板的区域中，从而所述导电末端接收所述触摸屏驱动信号。
[0016]所述驱动单元可配置成在从接收到所述触摸屏驱动信号经过预定时间之后根据来自所述信号处理单元的时序校准产生所述笔驱动信号，所述导电末端将所述笔驱动信号传输给所述显示面板。
[0017]所述信号处理单元可配置成响应于所述触摸屏驱动信号的接收而启动切换时段，所述切换单元配置成在所述切换时段之后开始将所述笔驱动信号从所述驱动单元传输给所述导电末端。
[0018]所述输入笔还可包括压力传感器，所述压力传感器与所述导电末端物理地连接，以感测施加给所述导电末端的压力并将感测的压力传输给所述信号处理单元。
[0019]所述信号处理单元可配置成输出笔驱动信号，所述笔驱动信号具有与所述触摸屏驱动信号相同的周期且具有与所述触摸屏驱动信号相同的相位或相对于所述触摸屏驱动信号相反的相位。
[0020]所述信号处理单元可配置成将所述显示面板的触摸时段时分为笔感测时段和笔驱动时段，且所述信号处理单元配置成在所述笔感测时段期间将所述切换单元控制为将所述触摸屏驱动信号从所述导电末端传输给所述接收单元，并且在笔驱动信号产生时段期间将所述切换单元控制为将所述笔驱动信号传输给所述导电末端。所述触摸时段内的笔驱动信号产生时段可长于所述触摸时段内的笔感测时段。
[0021]所述接收单元可包括:放大器，所述放大器配置成放大通过所述切换单元感测的触摸屏驱动信号；和比较器，所述比较器配置成响应于来自所述放大器的放大后的触摸屏驱动信号与阈值的比较，输出具有数字电平的数字笔感测信号，所述驱动单元和/或信号处理单元可配置成响应于所述数字笔感测信号产生所述笔驱动信号。
[0022]所述信号处理单元可从所述比较器接收所述数字笔感测信号，并可输出与所述触摸屏驱动信号在时序上同步的笔驱动信号。换句话说，所述笔驱动信号可具有与所述触摸屏驱动信号相同的周期。
[0023]所述驱动单元可包括电平移位器，所述电平移位器配置成将从所述信号处理单元接收的数字笔驱动信号转换为与所述笔驱动信号的数字电平对应的模拟驱动电压信号，且所述驱动单元可配置成输出所述模拟驱动电压信号。
[0024]所述比较器可配置成响应于大于等于所述阈值的放大后的触摸屏驱动信号，输出所述数字笔感测信号。可选择地，所述放大器可为反相放大器，且其中所述比较器可配置成响应于小于所述阈值的放大后的触摸屏驱动信号，输出所述数字笔感测信号。
[0025]所述输入笔还可包括供电的电源，所述电源在容纳在所述外壳中的同时与所述信号处理单元连接。
[0026]所述输入笔还可包括输入/输出接口，所述输入/输出接口与所述电源连接且同时从所述外壳的外表面突出。
[0027]在另一个方面，一种使用输入系统检测触摸的方法包括:将输入笔的导电末端放置为接触或靠近包括触摸屏的显示面板；响应于所述导电末端与触摸屏区域的连接，经由所述导电末端从所述触摸屏区域接收触摸屏驱动信号，其中在所述触摸屏区域，所述输入笔接触或靠近所述触摸屏；在所述输入笔内产生笔驱动信号，所述笔驱动信号与从所述触摸屏区域接收的触摸屏驱动信号同步；和经由所述导电末端将所述笔驱动信号传输给所述触摸屏，所述显示面板配置成响应于所述笔驱动信号检测所述输入笔的触摸或靠近。
[0028]所述方法可包括开启所述输入笔，所述输入笔具有从所述输入笔突出的导电末端。
[0029]所述输入笔反复地经由所述导电末端接收所述触摸屏驱动信号以及经由所述导电末端传输所述笔驱动信号，例如，所述输入笔使用时分方式在所述导电末端处交替地接收所述触摸屏驱动信号以及传输所述笔驱动信号。
[0030]所述显示面板可产生触摸使能信号，所述触摸使能信号将每帧分为显示时段和触摸时段，所述显示时段和所述触摸时段在每一帧彼此交替至少一次；所述触摸屏可在所述触摸时段期间产生用于所述触摸屏的多个触摸驱动信号；且所述输入笔可将所述触摸时段进行时间划分，以在所述触摸时段的初始部分期间接收所述触摸屏驱动信号且在所述触摸时段的其余部分期间传输所述笔驱动信号，所述其余部分具有比所述触摸时段的初始部分长的持续时间。
[0031]接收所述触摸屏驱动信号可包括:经由所述导电末端接收所述触摸屏驱动信号；使用所述输入笔中包含的放大器放大接收到的信号；以及响应于放大后的触摸屏驱动信号与阈值的比较，输出具有数字电平的数字笔感测信号。可响应于所述笔感测信号产生所述笔驱动信号。
[0032]可在输出所述数字笔感测信号之后，在所述触摸屏驱动信号的至少一个周期产生所述笔驱动信号。
[0033]可通过将经由所述导电末端接收的信号处理预定时间来实现所述笔驱动信号的产生，由此将所述笔驱动信号的时序初始化。
[0034]产生所述笔驱动信号可包括:产生这样的笔驱动信号:其具有与所述触摸屏驱动信号相同的周期且具有与所述触摸屏驱动信号相同的相位或相对于所述触摸屏驱动信号相反的相位。
[0035]所述方法还可包括:感测与所述导电末端连接的所述触摸屏的触摸检测电极的电容变化，以检测触摸位置。
[0036]在又一个方面，一种输入笔配置为用于具有触摸屏的显示面板，所述触摸屏包括多个触摸检测电极，所述输入笔包括:导电末端，当所述导电末端接触或靠近所述显示面板时所述导电末端与所述触摸检测电极之一连接；与所述导电末端连接的切换单元；接收单元，所述接收单元与所述切换单元连接且所述接收单元配置成通过所述导电末端和所述切换单元从所述触摸屏接收触摸屏驱动信号；驱动单元，所述驱动单元与所述切换单元连接且所述驱动单元配置成产生笔驱动信号，所述笔驱动信号通过所述导电末端和所述切换单元传输给所述触摸屏，所述显示面板配置成