CN102576274A - 用于触控屏幕的电容性触控笔 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种包括一个传感器件和一个电容性感测数组的系统经组态设定以追踪一个触控笔的位置且将所述电容性感测数组同步到触控笔传送信号。所述系统经组态设定以使用自电容感测来追踪所述触控笔的位置，且使用相互电容感测来追踪被动触控对象的位置。所述系统进一步经组态设定以调制所述触控笔传送信号来包含额外数据，以支持额外的触控笔功能。

Description

用于触控屏幕的电容性触控笔

技术领域

本案揭示内容有关于使用者接口器件的领域，且更具体是有关于电容器传感器器件。

相关申请案的交叉参考

本申请案主张于2010年9月22日提申的美国临时申请案第61/385,463，前述内容以引用方式并入本申请案中。本申请案有关于名称为「具有掌触拒斥的电容性触控笔」的律师档案第CD10080号的共同申审的美国申请案(还未指定申请号)，和名称为「用电容性感测数组同步的触控笔」的律师档案第CD10083号的共同申审的美国申请案(还未指定申请号)，前述所有的内容以引用方式并入本申请案中。

背景技术

触控笔使用于触控屏幕接口是被完整建立的。触控屏幕的设计已经整合有包含电阻性数组，电容性数组，电感性数组，和射频感测数组的许多不同技术。具例来说：电阻性数组为适合搭配一被动式触控笔使用的被动式器件。来自1990年中期的原始

器件为第一个成功利用经设计以搭配一个触控笔使用的一电阻性触控屏幕的商业化器件，且有助于使此项技术普及化。尽管电阻性触控屏幕能感测几乎任何对象的输入，不过多点触控一般是无法支持的。一多点触控应用的一实例可以是应用两个或更多手指触控此触控屏幕。另一实例可以是输入可以包含同步手掌和触控笔的输入信号的签名(signature)。由于前述和其它多个的不利因素，电容性触控屏幕在消费性市场上是逐渐地取代电阻性触控屏幕。

各种系炼式主动触控笔的方式已经被实施于触控屏幕，且可发现在诸如端点销售(point-to-sale)终端(举例来说：在经销店中使用于信用卡交易的签名板)和其它公开用途的许多应用中。然而，系炼缆线的需要对于诸如个人计算机、智能电话、和平板式PC的私人应用来说是一明显的缺点。

图1A的一个方块图是例示用于追踪一个触控对象在一个电感性感测数组107上的位置的主机器件100的常用实施例。主机器件100包含印刷电路板(PCB)105，第一匹配电路110，接收器115，主机中央处理单元(CPU)120，个人计算机(PC)125，传送器130，和第二匹配电路135。印刷电路板105典型地被置放在一触控屏幕后放(未图式)，且包含电感性感测数组107。电感性感测数组107包含一连串感应线圈。电感性感测数组典型上为沉重且制造上昂贵。

图1B的一个方块图是例示被使用在用于追踪一个触控对象在一个电感性感测数组107上的位置的系统的主动触控笔150的常用实施例。主动触控笔150包含微控制器单元(MCU)155，驱动器160，和电感器抹除器165，和电感器笔尖170，整流器175，功率调整器180，按钮185，力度笔尖190，和力度抹除器195。电感器抹除器165和电感器笔尖170经组态设定在不同的触控笔边缘上。

操作上，印刷电路板105上的电感性感测数组107产生磁场以提供触控笔功率产生和触控位置检测两者。关于触控位置，匹配电路110提供组抗匹配且将触控笔150从电感性感测数组107耦接到接收器115。接收器115和主机中央处理单元120分别接收且处理模拟信号，以提供触控位置和力度数据到个人计算机125。力度数据用以指出由触控笔的笔尖对触控屏幕所提供的压力量。主机中央处理单元120基于电感性感测数组107中的每一个线圈的相对电感器信号强度来计算触控位置。更具体来说，触控笔150的存在基于电感性感测数组107中的每一个线圈对此触控笔的相对近接性而改变用于每一个线圈各自的电感器电流。最大的信号强度将触控笔150在伴随的触控屏幕上的触控位置来取近似。

主机中央处理单元120经由放大器(未图示)，传送器130，阻抗波匹配电路135，和电感性感测数组107以发送高频载波信号到触控笔150。触控笔150接收且利用高频载波信号以用于自供电和数据传输。操作上，触控笔150整流(整流器175)和调整(功率调整器180)此载波信号，且馈送生成的信号到微控制器单元155和驱动器160。微控制器单元155量测力度传感器(力度笔尖190和力度抹除器195)和按钮状态(按钮185)，且将生成的数据信号耦接到驱动器160。驱动器160驱动电感器笔尖170和电感器抹除器165，以将触控笔150电感性地耦接到电感性感测数组107。

所述触控笔150感测主要独立于触控屏幕的手指感测能力进行实施。如上述，触控笔的追踪需要由电感性感测数组107产生一交流电(AC)，且将AC信号电感性地耦接到触控笔150的笔尖。接着，位于触控屏幕后方的电感性感测数组107接收触控笔信号，且主机中央处理单元120基于在电感性感测数组107的每一个电感性传感器处所接收的信号的相对强度来内插触控笔笔尖(电感器笔尖170)的位置。尽管电感性感测可有所依靠，不过电感性触控笔的追踪解决方案展现包含高功率消耗，高电磁干扰(EMI)，高制作成本，和陈重建构的严重商业上的不利因素。再者，对现有的触控传感器(被动触控的对象传感器)包含独立的触控笔追踪的改造将需要额外的印刷电路板105层，以纳入电感性感测数组107。

图2A的一个方块图是例示用于追踪一个触控对象的位置的一个主机器件200的一个常用实施例。所述主机器件200包含一个铟锡氧化物(ITO)面板205，一个接收器210，一个数据译码器215，一个主机中央处理单元220，和一个人计算机225。在图2B中，所述触控笔250包含一个力度传感器255，一个量测器260，一个调制器265，一个放大器270，一个触控笔笔尖275，和一个参考时钟280。所述触控笔250典型上由电池供电(未例示)。

操作上，所述触控笔250经由电容性耦接以产生、放大、且耦接来自所述触控笔笔尖275的一信号到所述铟锡氧化物面板205。所述铟锡氧化物面板205作用为一天线，且如上文参考图2B所述接收来自所述触控笔250的信号。选择性接收器210解调所述信号，且耦接一触控位置号到所述主机中央处理单元220和一力度数据信号到所述数据译码器215。所述数据译码器215取出力度数据且予以耦接至所述主机中央处理单元220。所述主机中央处理单元220基于在铟锡氧化物面板205的铟锡氧化物线路上所检测的触控笔信号的相对最大振幅来计算触控笔的触控位置。所述主机中央处理单元220进一步基于所述力度数据来决定所施加至所述触控笔的力度。所述主机中央处理单元220由所述个人计算机225所控制。

图2B的一个方块图是例示被使用在用于追踪一个触控对象在一射频感测数组上的位置的系统的主动触控笔的常用实施例。所述触控笔255的量测器260量测由所述力度传感器255所感应的力度，且所述调制器265使用由所述参考时钟280所提供的一载波频率来调制生成的力度数据。所述放大器270放大经调制的信号，且传送来自所述触控笔笔尖275的经调制的载波频。如上文所述，所述主机200系将经调制的载波信号进行译码，且传送结果至所述个人计算机225。尽管一射频感测数组的解决方案可以提供成本上的节省和一降低的构件计数，不过在所述主机200上需要特定的窄频接收器且受到射频噪声和干扰的影响。结果，常用触控面板的解决方案在成本，效能，可应用性，和可靠性上可能具有显著的不利因素。

发明内容

附图说明

本发明在后附图式的各图中经由非有限制性的实例进行例示，其中：

图1A的一个方块图是例示用于追踪一个触控对象在一个电感性感测数组上的位置的一个主机器件的一个常用实施例；

图1B的一个方块图是例示被使用在用于追踪一个触控笔在一个电感性感测数组上的位置的一个系统的一个主动触控笔的一个常用实施例；

图2A的一个方块图是例示用于追踪一个触控对象在一射频感数组上的位置的一个主机器件的一个常用实施例；

图2B的一个方块图是例示被使用在用于追踪一个触控笔在一射频感测数组上的位置的一个系统的一个主动触控笔的一个常用实施例；

图3的一个方块图是例示具有用于检测一个触控对象和一个触控笔的一存在的一个处理器件的一个电子系统的一个实施例；

图4的一个方块图是例示包含一个N乘M的电极矩阵和用来转换量测的电容成为触控坐标的一个电容传感器的一个电容感测数组的一个实施例；

图5A的一个视图是例示扫描一个所有点可寻址的相互电容性感测数组的一个方法的一个实施例；

图5B的一个视图是例示扫描一个所有点可寻址的相互电容性感测数组的一个方法的一个实施例；

图6A的一个方块图是例示包含一个电容性感测数组和用来转换量测的电容成为触控坐标的一个触控屏幕控制器的一个系统的一个实施例；

图6B的一个方块图是例示包含一个电容性感测数组，一个触控笔，和用来转换量测的电容成为触控坐标的一个触控屏幕控制器的一个系统的一个实施例；

图7A的一个方块图是例示包含一个导通/截止开关的一个触控笔的一个实施例；

图7B的一个方块图是例示包含一个电容性感测组件的一个触控笔以检测何时使用所述触控笔的一个实施例；

图7C的一个方块图是例示包含具有多个功能的一个触控笔笔尖的一个触控笔的一个实施例；

图8的一个方块图是例示一个触控笔的一个实施例；

图9的一个时序图是依据本发明的一个实施例用于其中没有触控对象出现在所述触控屏幕上的一个相互电容触控屏幕系统；

图10的一个时序图是依据本发明的一个实施例用于其中有一手指出现在所述触控屏幕上的一个相互电容触控屏幕系统；

图11的一个时序图是依据本发明的一个实施例用于其中有一个触控笔出现在所述触控屏幕上的一个相互电容触控屏幕系统；

图12的一个时序图是依据本发明的一个实施例用于其中有一个手指和一个触控笔出现在所述触控屏幕上的一个相互电容触控屏幕系统；

图13的一个流程图是检测在一个电容性感测数组上的一个触控笔的一个方法的一个实施例。

具体实施方式

本发明揭示将一个触控笔同步到一个电容性感测数组的装置和方法。在一个实施例中，所述触控笔经组态设定以运作为时序「主导」，且一个触控屏幕控制器调整所述电容性感测数组的时序以在使用所述触控笔时匹配触控笔的时序。所述触控笔将触控笔传送(TX)信号电容性耦接到所述电容性感测数组。所述触控屏幕控制器同样经组态设定以大致上同时追踪一个被动触控对象(例如：一个手指)和所述触控笔两者的位置。在一个实施例中，所述触控笔经组态设定以将额外数据调制到所述触控笔传送信号，包含但不限制于触控笔笔尖的力度数据，触控笔的按钮数据，触控笔的加速，和触控笔的电池数据。在一个实施例中，所述触控屏幕控制器经组态设定以将一个传送信号传送到所述电容性感测数组的行电极上，且接收生成在所述电容性感测数组的列电极上的接收信号以追踪一个被动触控对象在所述电容性感测数组上的位置。在另一个实施例中，所述触控屏幕控制器经组态设定以接收在行电极和列电极两者上的触控笔传送信号。应所述要注意到：所述触控屏幕控制器可以交换地利用所述行电极和列电极，来传送和接收用于定位且追踪一个被动触控对象的位置的传送信号和接收信号。

在下文说明中，为解释目的而提及多种具体细节以提供对本发明的一全面理解。然而，对了解本项技术人士将显明的是：本发明可以不具有所述些具体细节的方式来实作。在其它例子中，众所周知的电路，结构，和技术并未以详细方式显示，而是以方块图方式显示以避免不必要地阻碍对此说明的一理解。

说明书中所指称的「一个实施例」或「一实施例」意谓配合所述实施例所述的特定特性，结构，或特征被包含在本发明的至少一个实施例中。位在此说明书的各种地方中的词语「在一个实施例中」未必指称相同的实施例。

图3的一个方块图是例示具有用于检测一个触控对象340和一个触控笔330的一存在的一个处理器件310的一个电子系统300的一个实施例。电子系统300包含处理器件310，触控屏幕325，触控感测板320，触控笔330，主机处理器350，内嵌式控制器360，和非电容感测组件370。在所描述的实施例中，所述电子系统300包含经由总线322被耦接到所述处理器件310的所述触控屏幕325。触控屏幕325可包含一个多维度的电容性感测数组。所述多维度的感测数组包含多个以行和列进行组织的感测组件。在另一实施例中，所述触控屏幕325操作成一个所有点可寻址(APA)的相互电容性感测数组，如针对图4所叙述。在另一实施例中，所述触控屏幕325操作成一个电荷耦接接收器，如针对图4所叙述。

在下文中参考图4到6B以详细叙述用于检测和追踪所述触控对象340和所述触控笔330的所述处理器件310和所述触控屏幕325的操作和组态设定。简言之，所述处理器件310经组态设定以检测所述触控笔330在所述触控屏幕325上的一存在，以及所述触控对象340的一存在。所述处理器件310可在所述触控屏幕325上分别检测和追踪所述触控笔330和所述触控物件340。在一个实施例中，所述处理器件310可在所述触控屏幕325上同时检测和追踪所述触控笔330和所述触控对象340两者。在一个实施例中，所述触控笔330经组态设定以操作成时序「主导」，且所述处理器件310在所述触控笔330使用时调整所述触控屏幕325的时序以匹配所述触控笔330的时序。如本文中所述，相较于常用的电感性触控笔应用，所述触控屏幕325与所述触控笔330电容性耦接。同样应所述要注意到：使用于组态设定以检测触控对象340的相同组件同样被用来检测且追踪所述触控笔330，而不需要如习知用于电感性追踪所述触控笔330所完成的额外的印刷电路板层。

在所描述的实施例中，所述处理器件310包含仿真及/或数字的通用输入/输出(GIPO)端口307。通用输入/输出端口307可进行编程。通用输入/输出端口307可被耦接至一个可编程互连和逻辑(PIL)，所述可编程互连和逻辑在所述处理器件310的通用输入/输出端口307和一个数字方块数组之间充当一个互连件(未图示)。所述数字方块数组可以经组态设定以在一个实施例中使用多个可组态设定的使用者模块(UM)来实施各种的数字逻辑电路(例如：数/模转换器，数字滤波器，或数字控制系统)。所述数字方块数组可被耦接至一个系统总线。处理器件310同样可以包含诸如随机存取存储器(RAM)305和编成快闪存储器304的存储器。随机存取存储器305可以是静态的随机存取存储器(SRAM)305，且编成快闪存储器304可以是一个非易失性的存储器，以可被用来存储固件(例如：可由处理核心302执行的控制算法以实施本文中所叙述的运算)。所述处理器件310同样可以包含一个被耦接至存储器和所述处理核心302的存储器控制器单元(MCU)303。

所述处理器件310同样可以包含一个模拟方块数组(未图示)。所述模拟方块数组同样被耦接到所述系统总线。所述模拟方块数组同样可以经组态设定以在一个实施例中使用多个可组态设定的使用者模块来实施各种的仿真电路(例如：模/数转换器，或模拟滤波器)。所述模拟方块数组同样可以被耦接到所述通用输入/输出端口307。

如所例示，电容传感器310可以被整合到处理器件310内。电容传感器310可以包含用于耦接至一个诸如触控传感器板320，触控屏幕325，触控传感器滑动件(未图标)，触控传感器按钮(未图标)，及/或其它器件的外部构件的模拟输入/输入。在下文中更加详细叙述电容传感器310和处理器件310。

在一个实施例中，所述电子系统300包含一个经由总线321所耦接到所述处理器件310的触控传感器板320。触控传感器板320可以包含一个多维度的电容性感测数组。所述多维度的感测数组是多个以行和列进行组织的感测组件。在另一实施例中，所述触控传感器板320是一个所有点可寻址的相互电容性感测数组，如针对图4所叙述。在另一实施例中，所述触控传感器板320操作成一个电荷耦接接收器，如针对图4所叙述。

在一实施例中，所述电子系统300同样可以包含经由总线371和通用输入/输出端口307所耦接到所述处理器件310的多个非电容感测组件370。所述非电容感测组件370可以包含多个按钮，多个发光二极管(LED)，和诸如一个鼠标，一个键盘，或不需要电容感测地其它功能键的其它用户接口器件。在一个实施例中，总线321，322，和371以单一总线来实施。另或者，所述些总线可以经组态设定到一个或更多各别总线的任何组合内。

处理器件310可以包含内部的振荡器/时钟306和通讯方块(COM)308。在另一实施例中，所述处理器件310包含一个展频时钟(未图示)。所述振荡器/时钟306提供多个时钟信号到所述处理器件310的一个或更多构件。所述通讯方块308可以被用来经由主机接口(I/F)线路351以与诸如一个主机处理器350地一个外部构件进行通讯。另或者，处理方块310同样可以被耦接到内嵌式控制器360以与主机350的外部构件进行通讯。在一个实施例中，所述处理器件310经组态设定以与所述内嵌式控制器360或所述主机350进行通讯来发送及/或接收数据。

处理器件310可以座落在诸如例如一个集成电路(IC)的晶粒基片，一个多芯片的模块基片，或类似基片的一个共载波基片上。另或者，处理器件310的多个构件可以是一个或更多各别的集成电路及/或离散构件。在一个示范性的实施例中，处理器件310是一个由加州圣荷西的塞普拉斯半导体公司所开发的芯片上可编程系统

的处理器件。另或者，处理器件310可以是一个或更多了解所述项技术人士知悉的其它处理器件，诸如一个微控制器或中央处理单元，一个控制器，特殊用途处理器，数字信号处理器(DSP)，一个特定应用集成电路(ASIC)，一个场可编程闸数组(FPGA)，或类似器件。

同样应所述要注意到：本文中所述的实施例并未被限制成一个具有一个处理器件经耦接到一个主机的一个组态设定，不过可以包含一个对传感器件上的电容进行量测且发送元数据到一个主计算机的系统，其中在所述主计算机除由一个应用软件作分析。效果上，由所述处理器件310所完成的处理同样可以在所述主机中完成。

电容传感器310可以被整合到所述处理器件310的集成电路中，或另外在一分离的集成电路中。另或者，电容传感器310的叙述可以被产生且编译以用于纳入其它的集成电路中。例如：用以叙述电容传感器310或电容传感器310的一部分的行为水平代码可以使用一个诸如VHDL或Verilog的硬件描述语言来产生，且被存储到一个机械可存取介质(例如：只读型光存储介质，硬盘，软盘等等)。再者，所述行为水平代码可以被编译到寄存器转移水平(RTL)代码，一个联机表，或者甚至是一个电路布局，且被存储到一个机械可存取介质。所述行为水平代码，所述寄存器转移水平代码，所述联机表，和所述电路布局皆呈现抽象概念的各种水平以叙述电容传感器310。

应所述要注意到：电子系统300的多个构件可以包含上文所述的所有前述构件。另或者，电子系统300可以仅包含上文所述的所有前述构件中的一些构件。

在一个实施例中，所述电子系统300被使用在一个平板计算机中。另或者，所述电子器件可以被使用在其它应用中，诸如一个笔记本电脑，一个移动电话，一个个人数据助理(PDA)，一个键盘，一个电视机，一个远程控制件，一个监视器，一个手持式多介质器件，一个手持式介质(音频及/或视频)播放器，一个手持式游戏器件，一个用于端点销售交易的签名输入器件，和一个电子书阅读器，全球定位系统(GPS)或一个控制板。本文中所述的实施例并未被限制到用于笔记本电脑的实施方式的触控屏幕或触控传感器板，不过可以被使用在其它电容性感测的实施方式，例如：所述传感器件可以是一个触控传感器滑动件(未图示)或触控传感器按钮(例如：电容感测按钮)。在一个实施例中，所述些传感器件包含一个或更多传感器。本文中所述的操作并未被限制到桌上型的指针操作，不过可以包含诸如照明控制(调光器)，音量控制，图形等化控制，速度控制，或者需要渐进或离散调整的其它控制操作。同样应所述要注意到：电容性感测的实施方式的所述些实施例可以配合非电容性感测组件使用，包含但不限制于选取按钮，滑动件(例如：显视器的亮度和对比)，滚轮，多介质控制(例如：音量，音轨前进等等)，手写识别，和数字小键盘操作。

图4的一个方块图是例示包含一个N乘M的电极矩阵425和用来转换量测的电容成为触控坐标的电容传感器310的一个电容性感测数组400的一个实施例。所述电容性感测数组400可以例如是图3的触控屏幕325或触控传感器板。所述N乘M的电极矩阵425包含N乘M个电极(N个接收电极和M个传送电极)，其进一步包含传送(TX)电极422和接收(RX)电极423。在所述N乘M的电极矩阵425中的每一个电极通过多条传导迹线450中的一条传导迹线被连接到所述电容传感器301。在一个实施例中，电容传感器301使用一个电荷积累电路，一个电容调制电路，或者了解此项技术人士已知的其它感测方法来操作。在一个实施例中，所述电容传感器301来自塞普拉斯TMA-3xx型家族的触控屏幕控制器。另或者，其它的电容传感器可以被使用。上文所叙述的相互电容感测数组，或触控屏幕可以包含一个经布置在一个视觉显视器本身(例如：LCD监视器)或者在显示器前方的一个透明基片上，中，或下方的透明具传导性感测数组。在一实施例中，所述传送电极和接收电极分别以行和列进行组态设定。同样应所述要注意到：所述电极的行和列可通过所述电容传感器301以任何选定组合被组态设定成传送电极和接收电极。在一个实施例中，所述感测数组400的传送电极和接收电极经组态设定以操作成一个相互电容感测数组在一个第一模式中的传送电极和接收电极以检测触控对象，且操作成一个电荷耦接接收器在一个第二模式中的电极以检测在所述感测数组的相同电极上的触控笔。所述当启动时产生一个触控笔传送信号的触控笔被用来耦接电荷到所述电容性感测数组，而不是量测在一个接收电极和一个传送电极(一个感测组件)的一个交错处的一个相互电容，如同在相互电容感测期间所完成。所述电容传感器301并未使用相互电容或自电容感测，以量测所述感测组件在实行一个触控笔扫描时的电容。反之，所述电容传感器301量测一个被电容性耦接在所述感测数组400和本文中所述触控笔之间的电荷。

在所述N乘M的电极矩阵425中的传送电极和接收电极经过正交配置，使得每一个所述传送电极交错且重迭每一个所述接收电极。因此，每一个所述传送电极电容性耦接于每一个所述接收电极。例如：所述传送电极422在其中所述传送电极422和所述接收电极423重迭的点处电容性耦接于所述接收电极423。每一个所述传送电极422和每一个所述接收电极423的交错形成一个电容性感测组件。

因为在所述传送电极和所述接收电极之间的电容性耦接，所以一个传送信号在每一个传送电极处的应用在每一个接收电极处感应出一个电流。例如：当施加一个传送信号到传送电极422时，所述传送信号在所述N乘M的电极矩阵425中的接收电极423上感应出一个接收信号。接着，通过使用一个多路复用器将所述N个接收电极中的每一个接收电极按顺序连接到一个解调制电路来按顺序量测在每一个所述接收电极上的接收信号。可以通过挑选传送电极和接收电极的每一个可取用的组合来感测与在一个传送电极和一个接收电极之间的每一个交错相关联的电容。

当诸如一个手指或触控笔的一个触控物件接近所述N乘M的电极矩阵425时，所述对象引起电容上的一减少而仅影响一些电极。例如：假如置放一个手指以接近传送电极422和接收电极423的交错，则所述手指的存在减少在所述两个电极422和423之间的耦接电容。在另一实施例中，所述手指的存在增加在所述两个电极422和423之间的耦接电容。因此，可以通过辨识在所述接收电极和施加有所述传送信号的所述传送电极之间具有减少的耦接电容的接收电极的时候在所述接收电极上量测到所述减少的电容两者，来判定所述手指在所述触摸板上的地方。因此，通过按顺序判定与在所述N乘M的电极矩阵425中的每一个电极交错相关联的地方，可以判定一个或更多输入的地方。应所述要注意到：此过程可以通过判定用于每一个所述感测组件的基线来校准所述感测组件(接收电极和传送电极的交错)。同样应所述要注意到：内插可以被用来以比行/列间距还较佳的解析来检测手指的位置，如对此项技术中具有通常知识人士将理解对本揭示内容具有优势。此外，各种形式的质心算法可以被用来检测所述触控的中心，如对此项技术中具有通常知识人士将理解对本揭示内容具有优势。

换句话说，感测通过下述而达成：依次施加一个传送信号到传送电极的每一行有一个短的时间周期，且在此周期期间，感测从传送电极的所述行耦接到接收电极的每一列的电荷量。在一个实施例中，在每一交错处从传送电极耦接到接收电极的电荷以一次一行的方式进行量测，(如图5A中所示)直到已经对整个屏幕建立电荷量测值的一个映图为止。在其它实施例中，假如如图5B中所示存在数量超过可取用的感测信道的列，则每一行可能需要被驱动两次且在后续进行多路复用。扫描样式的其它变化可如此项技术中具有通常知识人士将理解般所使用。再者，了解本项技术人士将理解到：感应电流波形对用以指出一个输入在一个触控传感器板上的一个位置的触控位置坐标的转换。

尽管所述传送电极422和所述接收电极423在图4中呈现长条状或伸长的矩形，部过替代性的实施例可以使用各种棋盘格状的形状，诸如菱形，斜长方形，回文形，和对此项技术中具有通常知识人士将理解对本揭示内容具有优势的其它可用形状。

图6A的一个方块图是例示一个包含所述感测数组400和用来转换量测的电容成为触控坐标的触控屏幕控制器605的系统600的一个实施例。在一实施例中，所述触控屏幕控制器605类似于上文所叙述的电容传感器301。在另一实施例中，所述触控屏幕控制器605是所述处理器件310。所述感测数组400包含传送线路635和接收线路640。在一实施例中，所述传送线路635和所述接收线路640分别是图4中的传送电极422和接收电极423。所述触控屏幕控制器605包含一个传送驱动电路610，一个接收感测电路620，和一个多路复用器630。

在一实施例中，一个被动对象(例如：一个手指或其它传导性对象)在接触点645处触控所述感测数组400。所述传送驱动电路610使用所述传送信号632来驱动所述传送线路635。所述接收感测电路620量测在所述接收线路640上的接收信号634。在一实施例中，所述触控屏幕控制器605基于上文搭配图4到5所叙述的映图技术来判定所述接触点645的地方。所述传送线路635和所述接收线路640由多路复用器630进行多路复用。所述触控屏幕控制器605在所述传送线路635(行)上提供所述传送信号632，且量测在所述接收线路640(列)上的电容耦接。在一实施例中，所述传送线路635和所述接收线路640是正交的，且可以交换地使用(例如：在行上传送且在列上接收)。在一实施例中，所述传送驱动电路610透过一个高阻抗的铟锡氧化物面板(所述传送线路635)来传送所述传送信号632，因而限制所述系统的上部频率界限和速度。总扫描时间同样可以取决于所述感测数组400中所述传送线路635和所述接收线路640的数目。例如：依据一个实施例，所述传送驱动电路610在每一条传送线路635上提供一个传送信号632，且同时在每一条接收线路640上读取经过电容耦接的接受信号634。在另一实施例中，如配合图5B所叙述，所述接收线路640被多路复用在两个或更多扫描中。

图6B的一个方块图是例示一个包含所述感测数组400，一个触控笔680，和用来转换量测的电容成为触控坐标的触控屏幕控制器605的系统600的一个实施例。所述感测数组400包含接收线路640和660。所述接收线路660类似于图6A中的传送线路635，不过被使用作为所述系统600中的一个接收信道，以如下文进一步叙述用于触控笔的信号感测。在一实施例中，接收线路640和660类似于图4的传送电极422和接收电极423。所述触控屏幕控制器605包含所述传送驱动电路610，所述接收感测电路620，和所述多路复用器630。所述触控笔680包含一个传送驱动电路685和一个触控笔笔尖688。

在一实施例中，所述触控笔680的传送驱动电路685将接将一个传送信号677提供在所述感测数组400上的接触点695，因而消除使所述接收线路660(先前图6A中的传送线路635)专用于传送一个来自所述传送驱动电路685的传送信号的需要。就其本身，所述接收感测电路620量测在所述感测数组的行(接收线路660)和列(接收线路640)两者上的接收信号634。如此由于所述传送信号不再通过所述高阻抗的铟锡氧化物线路进而造成较快速的位置追踪，因而降低对总接收量测的扫描时间。在一个实施例中，所述触控屏幕控制器605在对来自所述传送驱动电路610的传送信号进行接收感测期间实行所述感测数组400的一个正常扫描(图6A中所例示)，且在对所述触控笔传送信号677进行接收感测期间实行所述感测数组400的一个触控笔扫描(图6B中所例示)。对于所述触控笔扫描而言，所述触控屏幕控制器605量测来自所述触控笔的一个电荷，所述电荷被电容耦接到所述感测数组的行电极和列电极。为进一步说明，一个相互电容扫描使用一个传送信号632和一个接收信号634两者以追踪一个对象。如上文所叙述，如此典型地通过所述触控屏幕控制器605对每一条驱动的传送线路635以一个连续方式扫描所述接收线路640来完成。在N行(传送信号)和M列(接收信号)的一个数组中，假如一次扫描一个接收线路，则一个完整扫描将需要N乘M个总扫描。例如：在行1上传送一个传送信号(TX’ing)及在列1-M上接收一个接收信号(RX’ing)，后随在行2上的TX’ing及在列1-M上的RX’ing，且按顺序方式进行下去。另或者，可以一次扫描更多条接收线路。在一个实施例中一次扫描4或8条接收线路，不过在其它实施例中可以同时或按顺序扫描所有的接收线路。随着多个接收信道在同一时间感测超过一条的接收线路，完整扫描将是(N*M)/(接收信道的数目)。相较来说，一个触控笔扫描并未需要所述传送驱动电路610的一个传送信号，且一个完整扫描将仅需要在每一行和每一列上的单一接收信号量测或者N+M个扫描，相较于对用于整个感测数组的相互电容感测时间来说，因而对用于整个感测数组造成一个显著降低的触控笔扫描时间。如同上文，多个接收信道在同一时间可以被用来感测多个接收线路。在此案例中，所述完整扫描将是(N+M)/(接收信道的数目)。

应所述要注意到：本文中所叙述的实施例可以使用相同的电极(例如：铟锡氧化物面板的线路)，其中服务用于所述触控感测的传送作用可以被使用于所述触控笔感测的接收作用。同样应所述要注意到：触控笔和手指感测两者操作在不被所述传感器件所大大衰减的频率处(例如：铟锡氧化物面板)。

如上文所叙述，一个被动触控笔可以被使用作为一个触控对象，以接口于上文所叙述的各种触控屏幕。相较于被动触控笔，本文中所叙述的一个触控笔提供典型地通过所述触控屏幕控制器605在手指感测模式中所提供的传送(TX)信号，如上文搭配图6A和6B所叙述。所述触控笔被用来将电荷耦接到所述电容性感测数组，且所述电容性感测数组运作为一个电荷耦接接收器以检测所述触控笔。当运作为所述电荷耦接接收器时，所述电容性感测数组并未使用相互电容感测或自电容性感测。相同的电容性感测数组在检测触控对象时可以例如使用相互电容感测以运作在一个不同模式中。

所述触控笔680将所述触控笔传送信号677电容性耦接到所述感测数组400，如上文搭配图4到6所叙述。在一个实施例中，所述触控笔信号的振幅，频率，相位等等可以相同或者类似于由所述触控屏幕控制器605利用于手指感测的信号振幅，频率，相位等等。另或者，所述触控笔传送信号在振幅，频率，和相位上可以不同于来自所述传送驱动电路610的传送信号。在另一实施例中，所述触控笔传送信号所具有的一个用于代码调制的代码可以不同于一个被使用在来自所述传送驱动电路610的传送信号中的代码。在一示范性实施例中，所述触控笔传送信号677所具有的一个振幅大于来自所述传送驱动电路610进行手指感测的传送信号632。例如：在一个示范性实施例中，相较于通过所述触控屏幕控制器605所提供的大约典型是5到10伏，所述触控笔传送信号677则是具有范围从大约20到50伏。另或者，其它电压可以被使用，如此项技术中具有通常知识人士将理解。较高的触控笔传送电压更快速地耦接更多电荷到MC数组400，因而降低感测所述感测数组400的每一行和每一列所需的时间量。其他实施例可以在所述MC数组的传送线路635上纳入较高电压，以取得类似于手指感测的时间效应改善。

在另一实施例中，所述触控笔680在所述触控笔传送信号677上施加一个比来自所述传送驱动电路610的传送信号632的频率还高的频率，以达成一个降低的感测时间。电荷可以在所述触控笔传送信号677的上升缘和下降缘期间从所述触控笔680被电容性耦接到所述感测数组400。因此，一较高的传送频率在一给订的时间周期上提供大量的上升缘和下降缘，以造成较大的电荷耦接。所述传送频率在手指感测模式(例如：在感测数组上用于手指感测的传送信号)中的实际上限取决于所述面板的个别感测组件和互连件(未图示)的电阻器-电容器(RC)的时间常数。如此典型地是由于在所述感测数组100的制作中所使用的高阻抗材料(例如：铟锡氧化物)。一个高阻抗的感测数组400可以造成一个高的时间常数且造成传感器的行(传送线路635)和列(接收线路640)的信号衰减，而可以限制最大的感测频率。当使用一个主动触控笔以将所述触控笔传送信号677直接传送到所述感测数组400上的一个接触点时，所述触控笔传送信号677不必要通过所有的高阻抗路线，且因此可以增加用于所述触控笔传送信号677的最大操作频率，如上文搭配图6A和6B所叙述。例如：所述接收迹线(行和列两者)的时间常数可以被用来判定一个上部频率限制，不过如此典型地是将至少加倍在手指感测中所使用的上部频率限制。典型上是因为消除所述行的阻抗而保持所述列的阻抗(或者反之亦是如此)，所以所述阻抗是在实行相互电容扫描时的一半阻抗。应所述要注意到：手指感测和触控笔感测两者使用频率挑选，其中的操作周期应所述要小于所述面板的时间常数，如此对于所述操作频率的挑选的限制几乎与手指感测和触控笔感测相同。

在一个实施例中，所述触控笔传送信号677的频率不同于所述手指感测的传送信号632的频率。通过使用不同的传送频率，所述触控屏幕控制器605可以在触控笔传送信号和手指感测的传送信号之间作区分。另或者，所述触控屏幕控制器605可以使用(对此项技术中具有通常知识人士将理解对本揭示内容具有优势的)其他技术来区分所述触控笔传送信号和所述传送驱动电路610的传送信号632，诸如检测在信号特征(例如：相位，频率，振幅，和代码调制)中的差异。

在一个实施例中，所述触控笔680将所述触控笔传送信号677编码以包含待由所述触控屏幕控制器655所使用的额外数据。此额外信息对使用者来说可用于从所述触控笔680取得额外功能。例如：额外信息可以包含在额外按钮，滑动件，或在所述触控笔680上其它操作者致动的控制件。所述按钮数据可以为电性(例如：按钮，电位计)，电感性，或电容性。在一个实施例中，通过所述触控笔680检测力度感测或者所述触控笔笔尖688按压抵靠所述触控屏幕或感测数组400上所用的压力，且编码在所述触控笔传送信号677中。可以通过在所述触控笔680内一个被动传感器(例如：力度感测电阻器或电容器)或主动传感器(例如：电容性线性位置传感器或者相对一个线圈的一个移动组件)来检测一个力度。再者，可以检测(例如：通过一个加速计)所述触控笔的方位或加速，且予以编码到所述触控笔传送信号677中以用于所述触控笔680优越的功能。此数据信息可以各种方式从所述触控笔680被传送到述触控控制器605，且不限制于调制所述触控笔传送信号677。例如：所述笔尖的力度可以被用来变化一个绘图程序中的线宽，以检测所述触控笔680何时正在接触所述屏幕，或者检测诸如一个「轻触(tap)手势」或「双轻触」手势，或类似举动的手势。

在一个实施例中，所述触控笔680使用调制以所述额外数据编码所述触控笔传送信号677。此调制可以包含频率调制(FM)，频移键控(FSK)，振幅调制(AM)，幅移键控(ASK)，开关键控(OOK)，脉冲位置调制，相位调制(PM)，曼彻斯特编码，直接序列展频(DSSS)，或者是如此项技术中具有通常知识人士将理解的其它调制方法。相位调制可以进一步包含二进制相移键控(BPSK)或正交相移键控(QPSK)的编码方法。

可以实施替代性实施例以将额外数据从所述触控笔680转移到所述触控屏幕控制器605，以取代所述触控笔传送信号677的调制。在一个实施例中，所述触控笔680分开传送所述额外数据和所述触控笔传送信号677，但是使用相同的电容性耦接到所述感测数组400。例如：在时分多路复用(TDM)中，所述触控笔680在一个时槽中传送所述触控笔传送信号677，且在另一个时槽中传送所述额外数据(例如：力度数据，加速数据)。在一个实施例中，所述触控笔传送信号677和所述额外数据利用相同的频率或者不同的频率。在另一个实施例中，所述触控笔传送信号677和所述额外数据利用一个或更多先前所叙述的调制方法。在又一个实施例中，光学，超声波，电感性，或者射频信号传输可以被用来将所述额外数据从所述触控笔680转移到所述触控屏幕控制器655。应所述要注意到：在传送所述额外数据到分开的通讯链路上可能需要诸如天线及/或放大器的额外硬件。

在一个实施例中，为了要极小化所述触控笔680的功率消耗且极大化电池寿命，除非在接触或靠近所述感测数组400，否则所述触控笔680不会产生或传送触控笔传送信号677。在一个实施例中，使用者运作一个导通/截止开关705以起始所述触控笔传送信号677的产生。图7A的一个方块图是例示包含一个导通/截止开关705的一个触控笔700的一个实施例。在一个实施例中，所述导通/截止开关705可以是一个致动器，所述致动器经组态设定以通过按压，旋转，或滑动而被启用。所述导通/截止开关705可以是一个机械式，电性，或本项技术中具有通常知识人士所知悉的其它形式的手动开关。

图7B的一个方块图是例示包含一个电容性感测组件730的一个触控笔720以检测何时使用所述触控笔的一个实施例。在一个实施例中，所述触控笔720包含类似于上文中参考图7A所作叙述的一个导通/截止开关725。所述导通/截止开关725结合有一个睡眠模式。所述睡眠模式是一个低功率模式，其中所述触控笔720使用少量功率以检测所述触控笔720是否正由一个使用者所使用。例如：一个使用者通过按压所述导通/截止开关725以导通所述触控笔720，且所述触控笔720起始一个触控笔传送信号677的传送。在不使用的一个预定周期之后，所述触控笔720进入一个低功率状态(睡眠模式)，且停止所述触控笔传送信号677的传送。所述触控笔720保持在所述低功率状态中，直到在所述电容性感测组件730上检测到一个触控对象(例如：手指、手等等)为止。在一个实施例中，所述触控笔720周期性地量测在所述电容性感测组件730上的电容以检测使用(例如：每250毫秒一次)；然而，检测周期或占空比可以视需要作组态设定。在检测到一个触控对象时，所述触控笔720起始所述触控笔传送信号677的传送，直到所述预定周期流逝或所述用户经由所述导通/截止开关725以截止所述触控笔720为止。在另一个实施例中，所述触控笔720在处于所述低功率状态中的一个预定周期已经流逝之后予以截止。

图7C的一个方块图是例示包含具有多个功能的一个触控笔笔尖745的一个触控笔740的一个实施例。在一个实施例中，所述触控笔笔尖745经组态设定以在进行接触所述感测数组400或触控屏幕(未图示)时感测机械压力(例如：力度数据)。所述触控笔740可经组态设定以运用一个「苏醒力度感测」特性。例如：所述触控笔740利用所述力度数据以检测所述触控笔740的使用，以将运作模式从一个低功率的睡眠模式改变到一个主动的触控笔传送模式，其类似于搭配图7B所作叙述。在其它实施例中，所述触控笔740传送触控笔传送信号677的同时出现一个力度数据且维持主动有一个额外超时周期之后(例如：15秒)。在一个实施例中，同样可以通过检测所述触控屏幕的传送信号(传送信号632)，检测液晶显示器(LCD)的噪声，及/或检测液晶显示器的光学信号来检测所述触控笔笔尖745的使用。图7A到7C中所叙述的特性可以被单独或者任何组合的方式来使用。

图8的一个方块图是例示一个触控笔800的一个实施例。所述触控笔800包含一个波形产生器810，一个波形塑形器830，和一个启用方块850。在一个实施例中，所述波形产生器810是一个振荡器。所述振荡器可以是一个石英，一个陶瓷共振器，环形振荡器，中央处理单元的内部振荡器，松弛振荡器，或本项技术中具有通常知识人士所知悉的其它波形产生电路。在一个实施例中，所述波形产生器810产生一个触控笔传送信号820，且予以耦接到所述波形塑形器830以供进一步处理。

所述波形塑形器830可经组态设定以视接收的触控屏幕控制器(未图示)的需求来塑形所述传送信号820的频率，占空比，相位，或强度。应所述要注意到：呈方波形状的820，840，和860并未打算指出实际的信号波形，而仅仅是概略指出一个信号的出现。所述波形塑形器830可经组态设定以调制或编码所述传送信号820，如上文中搭配图6B所作叙述。在一个实施例中，所述波形塑形器830将所述传送信号820耦接到所述启用方块850。对于一些应用而言，所述传送信号820未必是传送信号产生的一个整体部分。例如：来自所述波形塑形器830的传送信号820并未需要额外的波形塑形。如此，一些实施例并未需要所述波形塑形器830在所述触控笔800中的设计。

在一个实施例中，所述启用方块850经组态设定以启用低功率或睡眠模式的运作，例如上文中搭配图7C所作叙述。所述启用方块850可以如图8中所示作用为一个分开的方块，或者可以被整合在所述波形产生器810或波形塑形器830的方块中。在一个实施例中，所述启用方块850提供一个反馈路径到所述波形产生器810及/或波形塑形器830的方块，以控制在主动模式和睡眠模式期间的活动。例如：假如所述启用方块850判定所述触控笔800由于使用者无活动而应所述从主动模式切换到睡眠模式，则所述启用方块850提供一个反馈信号870以停止所述波形产生器810或波形塑形器830产生一个传送信号820和840。在一个实施例中，所述启用方块850在所述触控笔的主动模式中将所述传送信号860耦接到所述触控笔笔尖。

在一个实施例中，所述触控笔800可以从一个本地主电池供电，诸如一个或更多AAA电池单元，按钮形电池单元，助听器电池等等。另或者，可充电式电池单元可以被使用，包含但不限制于镍氢式电池，可桡聚合物电池单元，燃料电池单元，以及超级或超电容器。所述触控笔740同样可被壳装在所述触控屏幕内作为一个充电站组态设定，或者透过电阻性，电容性或电感性装置来接收功率，本项技术中具有通常知识人士所知悉的。

在一个实施例中，所述触控笔800经组态设定以传送一个传送信号860，所述传送信号860电性上呈现类似于在图6A中的一个触控屏幕的传送驱动电路610所提供的传送信号632。在一个实施例中，所述触控屏幕控制器(未图示)是塞普拉斯的CY8CYMA300型处理器。另或者，其它的触控屏幕控制器可以被使用。尽管可以使用本项技术中具有通常知识人士所知悉的其它传送波形(例如：正弦波，三角波，展频波)和运作频率，然而所述触控屏幕控制器典型地在100KHz到300KHz的范围中产生一个方波的传送信号820，840，和860。

本文中叙述到支持一个主动触控笔680的一个相互电容触控屏幕系统，其中所述触控笔经组态设定为时序「主导(master)」，且所述触控屏幕控制器605调整其时序以在使用所述触控笔680时匹配所述触控笔的时序。换言之，触控屏幕控制器605经组态设定以将所述感测数组400同步到所述触控笔680。本文中所叙述的各种实施例可适用于使用经组态设定以被电容性耦接到所述相互电容数组的未经系炼，或无线的主动触控笔的任何相互电容的触控屏幕系统，其中所述触控笔并未接收来自所述触控屏幕控制器的同步或时序数据。再者，对比于通过所述主机实行同步的系统，各种和同步相关的不同有序步骤及处理是从所述触控笔传送的传送信号中推导出。

为充足地叙述所述系统600的一个实施例的运作和在所述系统600的不同运作模式之间发生的时序变迁，在下文中以所述系统600处于一个截止状态中开始来提供一个取样的事件顺序。在开机时，所述用户导通功率且系统600的初始化过程开始。导通显示器(未图示)且初始化所述触控屏幕的子系统(系统600)。于此时点，没有手指，触控对象，或触控笔靠近或接触所述感测数组400。

图9的一个时序图900是依据本发明的一个实施例用于其中没有触控对象出现在触控屏幕上的一个相互电容触控屏幕系统。所述时序图900例示一个控制器传送信号910，一个控制器接收信号920，和一个触控笔传送信号930器。所述控制器传送信号910包含多个控制器传送脉冲912。所述控制器接收信号920包含等待触控(WFT)间隔922和等待触控笔(WFS)间隔923。在一个实施例中，所述触控屏幕包含所述感测数组400。

运作上，一个使用者导通功率且初始化所述系统。在一个实施例中，所述系统600通过传送驱动电路610在一个预定占空比处传送一个传送信号632开始运作。在一个实施例中，传送信号632的占空比低于其中检测到一手指或触控笔的主动模式的占空比，以用于改善所述系统600的功率消散。在含等待触控的传送感测周期912期间，所述控制器产生信号632，触控屏幕控制器605在等待触控的接收感测周期922期间收听一个对应接收信号以检测使否有一个手指出现在所述感测数组400上。在一个实施方式中，等待触控的传送感测周期912发生的时间可以相同于等待触控的接收感测周期922。在每一个等待触控间隔912/922之后，所述触控屏幕控制器605在等待触控笔感测周期923期间实行一个等待触控笔感测运作，以感测触控笔的使用。除了所述触控屏幕控制器605并未传送所述传送信号632外，所述等待触控笔间隔923的实行类似于相互电容的等待触控922。反之，所述触控屏幕控制器605实行接收感测，且将发生在所述等待触控笔间隔923(即：在所述等待触控笔周期923期间)之后高于一个预定噪声门坎值的任何接收信号判定为一个触控笔680的信号。只要没有检测到手指，触控对象，或触控笔，所述等待触控/等待触控笔过程持续作为一个背景过程。所述系统可以在所述等待触控/等待触控笔感测周期的范围外处于一个低功率模式，以在没有手指或触控笔靠近所述屏幕时造成低整体的平均功率消耗。

在一个替代性实施例中，利用所述等待触控(相互电容)和等待触控笔(电荷耦接)，如上文中搭配图6B所作叙述。在另一个实施例中，由有降低占空比的等待触控/等待触控笔模式，且在初始化之后，所述触控屏幕控制器605开始手指追踪，如下文中所叙述没有手指或触控笔出现在所述感测数组400上的事件。

图10的一个时序图1000是依据本发明的一个实施例用于其中有一手指出现在所述触控屏幕上的一个相互电容触控屏幕系统600。所述时序图1000例示一个控制器传送信号1010，一个控制器接收信号1020，和一个触控笔传送信号1030器。所述控制器传送信号1010包含多个控制器传送脉冲1012。所述控制器接收信号1020包含等待触控间隔1022和等待触控笔间隔1023。

运作上，一个使用者将一个手指置放在所述触控屏幕上。所述触控屏幕控制器605在所述等待触控间隔912/922期间检测所述手指，且开始手指追踪的感测。手指追踪可以包含按顺序将传送信号发送到感测数组400的一些或所有传送线路(行)635上(1012)，而在一些或所有接收线路(列)640上进行接收感测(1022)，如先前所叙述。在一个实施例中，扫描的完成可以是周期性地(例如：10毫秒的间隔)或持续性地(未图示)。一旦检测到一个手指，所述控制器传送信号1010可以增加所述控制器传送脉冲1012的占空比，以例如改善感测运作的信噪比。在所述相互电容感测(MCS)周期1022之后，所述触控屏幕控制器605在周期1023期间实行一个等待触控笔运作。在一个实施例中，所述列及/或行中的一些或所有在所述等待触控笔间隔1023期间由脚位多路复用器所「联动(ganged)」或短路一起，且所述触控屏幕控制器605作为单一传感器以扫描整个所述感测数组400来检测触控笔传送信号677的出现(而不是地方)。一旦检测到所述触控笔的出现，所述触控屏幕控制器605接着如先前所叙述定位及/或追踪所述触控笔。另或者，所述列及/或行在所述等待触控笔间隔1023期间并未被「联动」。所述等待触控笔间隔1023的持续期间(例如：100到200微秒)典型地短于相互电容感测周期1022。在一个实施例中，所述触控屏幕控制器605周期性地实行所述等待触控笔感测，而不是在每一个等待触控间隔之后。例如：等待触控笔可以每100毫秒或在每10次相互电容感测扫描之后发生。

图11的一个时序图1100是依据本发明的一个实施例用于其中有一个触控笔680出现在所述触控屏幕上的一个相互电容触控屏幕系统600。应所述要注意到：所述触控笔680看似出现在1132周围，不过一开始是没有出现。所述时序图1100例示一个控制器传送信号1110，一个控制器接收信号1120，和一个触控笔传送信号1130。所述控制器传送信号1110包含控制器传送发讯周期1112，1114，1116，和1118。所述控制器接收信号1120包含等待触控间隔1122，1124，和1129。所述控制器接收信号1120进一步包含等待触控笔间隔1123和1125。所述触控笔传送信号1130包含触控笔传送脉冲1132，1134，和1136。

在一个实施例中(未图示)，所述触控笔680在传送时连续传送所述触控笔传送信号1130。在另一个实施例中，所述触控笔680以某一个占空比来传送一个触控笔传送信号1130。例如：所述触控笔680每10毫秒持续传送一个触控笔传送信号1130有2毫秒。在另一个实施例中，所述触控笔680可以在一个占空比上传送丛发。例如：所述触控笔680以具有50微秒间隙的100微秒从发来持续传送一个触控笔传送信号1130总共有4毫秒，且接着停止传送有6毫秒。如本项技术中具有通常知识人士所知悉将可以实施其它的占空比。在一个实施例中，所述占空比可以在所述触控笔笔尖688中的力度传感器检测到和所述触控屏幕的第一次接触时发生改变。在另一个实施例中，所述触控笔680可能未开始传送所述传送信号1130，直到检测到前述接触为止。然而，在每一前述案例中，一旦和所述触控屏幕接触，所述触控笔680将开始以一个预设占空比或丛发模式或持续地进行传送。

在一个实施例中，所述触控屏幕控制器605感测所述触控笔传送信号1130，且在所述触控笔传送信号的接收感测开始之前先将接收感测同步到所述触控笔传送信号1130。典型地，所述触控笔传送信号1130容易进行检测且同步于具有一个高阻抗地接收感测电路的触控屏幕控制器605(铟锡氧化物典型地式一个高阻抗材料)。在具有一个相对低阻抗的接收感测电路的一个实施例中，将所述接收感测电路自所述感测数组400上的个别传感器断开可能是必要的，以用于使所述触控笔传送信号1120具有一个足够高到被检测的振幅。

在一个实施例中，一个锁相环路(PLL)(未图示)可以被用来检测且将所述触控屏幕控制器605的接收感测电路锁相到所述触控笔传送信号1120。典型上，所述触控屏幕控制器605是于每一个接收感测运作在触控笔模式中的开始处实行锁相过程(如时序图1100中所示)，且不仅仅是在等待触控笔感测期间。所述锁相环路可以是基于仿真或数字的。在一个实施例中数字的所述锁相环路以固件方式来实施。

运作上，所述系统600在从一个触控对象或触控笔在所述触控屏幕上的第一次接触之前先将初始化在等待触控/等待触控笔模式(例如：等待触控1122和等待触控笔1123)。主动且启用的触控笔680进行接触所述触控屏幕，且在周期1132期间传送一个传送信号。在一个实施例中，所述触控屏幕控制器605在等待触控笔间隔期1125间检测所述触控笔传送信号1132。所述控制器接收信号1120接着保持主动(控制器接收周期1126)以检测下一个触控笔传送脉冲1134，来取得充足的时序信息以将所述触控屏幕控制器605同步到所述触控笔680。到控制器接收周期1126的结束时，触控屏幕控制器605以所述触控笔传送信号1130建立同步。典型上，同步将发生在两个完整的信号循环内。如所示，所述控制器接收信号1128起始于下一个触控笔传送脉冲1136的开始。此外，所述触控屏幕控制器605将所述控制器传送的等待触控周期1118同步到所述触控笔传送脉冲1136，其可以改变所述等待触控的感测速率。在另一实施例中，所述等待触控信号(未检测到手指)可经组态设定以发生在同步的触控笔传送脉冲之前。在任一案例中，所述等待触控感测在所述触控笔知悉不会发送触控笔传送信号时的一个周期期间来实行。

尽管未显示在所述时序图中，然而所述触控笔680可经组态设定以调制所述触控笔传送信号1130来包含额外数据(例如：力度数据，加速数据，按钮数据，功率电平等等)。另或者，所述触控笔680可经组态设定以如本文中所叙述在一个通讯练路上发送所述额外数据。

在一个实施例中，所述触控屏幕控制器605仅仅感测在最后检测到所述触控笔到所述触控屏幕的接触点附近范围的行和列。假如在此区域中检测到所述触控笔，则所述触控屏幕控制器605并未在此附近范围的外部实行任何的进一步感测。例如：所述触控屏幕控制器605可以扫描最后检测到所述触控笔的地方的行和列中央的12行和12列，且只要持续在所述区域中检测到所述触控笔则持续扫描最后检测到所述触控笔的地方周围的12行/列；注意到此区域将随着所述触控笔的移动而移动，除非所述触控笔移动太快而移出所述以单一扫描速率间隔进行感测的区域。在另一实施例中，所述触控屏幕控制器605基于先前两个或更多扫描来预测所述触控笔的当前地方来判定所述触控笔的速度和方向，且将检测区域居中于所预测地方处。在一个实施例中，假如检测到一个触控笔和手指(如图12中所例示)，整个屏幕可能需要被扫描，且各别的地方预测算法可能需要被施加到每一个输入源来判定一个降低的扫描区域。

手指在所述触控屏幕上的出现可以影响所述触控笔追踪的准确度。例如：手指(触控对象)可以将传送信号从一行耦接到另一行，或者耦接在行和列之间。因此，即使一些实施例并未支持一个触控笔和一个手指两者的同步追踪，在触控笔追踪期间实行等待触控感测以为调整由一个手指的出现所感应的电性改变可能是有利的。

图12的一个时序图1200是依据本发明的一个实施例用于其中有一个手指和一个触控笔680同时出现在所述触控屏幕上的一个相互电容触控屏幕系统600。所述时序图1200例示一个控制器传送信号1210，一个控制器接收信号1220，和一个触控笔传送信号1230。所述控制器传送信号1210包含控制器传送脉冲1212和1214。所述控制器接收信号1220包含相互电容感测周期1223和1225，和触控笔感测(SS)周期1222/1232和1224/1234。所述触控笔传送信号1230包含触控笔传送发信周期1232和1234。

时序图1200依据本发明的一个实施例描述大致上同步追踪一个手指和触控笔的位置。如上文中所作叙述，所述触控屏幕控制器605将所述控制器传送信号1210的时序同步到所述触控笔传送信号1230，使得所述控制器传送信号在所述触控笔传送信号作用时不会被传送。例如：所述相互电容感测周期1222被同步到所述触控笔传送周期1232。再者，触控屏幕控制器调整所述控制器传送周期1212和相互电容感测周期1223以发生在所述触控笔传送脉冲1232之后(且在参与的后随触控笔传送脉冲1234的开始之前)。如上文中所作叙述，触控笔传送感测可以快于手指感测。例如：一个触控笔传送脉冲可以每10毫秒发生一个有3毫秒的持续时间。其余7毫秒为所述触控屏幕控制器取用以实行手指感测/追踪。

当从所述触控屏幕移除所述触控笔时，假如所述手指保持靠近所述触控屏幕，则所述系统600如上文中搭配图13所述将持续进行追踪。在一个实施例中，所述触控笔可以在下述状况停止发送触控笔传送信号：当所述触控笔笔尖不再检测与所述触控屏幕的接触时，在一个默认超时周期之后，在所述触控笔上不再检测到一手之后，或者截止所述触控笔时，如先前所叙述。当手指或触控笔没有保持接触所述屏幕时，所述系统600如先前所述以一个降低的占空比来执行等待触控和等待触控笔感测。

图13的一个流程图130是检测在一个感测数组400上的一个触控笔680的一个方法的一个实施例。在方块1310处，一个触控笔本地地产生一个触控笔传送信号677。在一个实施例中，通过在传送驱动电路610中的一个波形产生器来产生所述触控笔传送信号。所述触控笔传送信号677可以使用额外数据进行调制，包含如先前所叙述的力度数据，按钮数据，供电数据等等。

所述触控笔680将所述触控笔传送信号677电容性耦接到所述感测数组400(方块1320)。一个触控屏幕控制器605将所述感测数组400同步到所述触控笔传送信号677(方块1330)。所述触控屏幕控制器605追踪所述触控笔680在所述感测数组400上的位置(方块1340)。在一个实施例中，所述触控屏幕控制器605经组态设定以同时追踪所述触控笔680和另一个触控对象(例如：手指、手掌等等)的位置。

本文中所叙述本发明的实施例包含各种运作。通过硬件组件，软件，固件，前述一组合可以实行所述些运作。如本文中所使用，词语「耦接到」可以意谓直接耦接或者透过一个或更多中介构件的间接耦接。在本文中所叙述的各种总在线提供的任何信号可以和其它信号进行时间多路复用，且被提供在一个或更多共享总在线。此外，在电路构件或方块之间的互连可以被显示为总线或单信号线路。所述些总线的每一个总线可以另选为一个或更多的单信号线路，且所数单信号线路的每一个单信号线路可以另选为总线。

某些实施例可以被实施成可以包含被存储在一个计算器可读取介质上的一个计算器程序产品。所述些指令可以被用来编程一个通用或特殊用途处理器以实行所叙述的运算。一个计算器可读取介质包含用于存储或传送具有一个机械(例如：一个计算器)可读取的一个格式(例如：软件，处理应用程序)的信息的任何机构。所述计算器可读取的存储介质可以包含但不限制于磁性存储介质(例如：软式磁盘)，光学存储介质(例如：只读光盘)，磁旋光性存储介质，只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，可抹除可编程存储器(例如：EPROM，EEPROM)，快闪存储器，或者适合用于存储电子指令的另一型式的介质。所述计算器可读取的传输介质可以包含但不限制于电性，光学，升波，或其他形式的传播信号(例如：载波，红外光信号，数字信号，或类似物)，或者适合用于传送电子指令的另一型式的介质。

此外，一些实施例可以被实现在分布式的计算环境中，其中所述计算器可读取的介质被存储在超过一个的计算器系统上及/或通过所述超过一个的计算器系统作执行。此外，在计算器系统之间被转移的一信息可以跨越连接到所述计算器系统的传输介质进行牵引或推送。

尽管以一个特定顺序显示且叙述本文中的方法的运作，可以对每一个方法的运作顺序作出变更，使得某些运作可以一个反相顺序来实行，或者使得某些运作可以至少部分地与其他运作同时实行。在另一实施例中，不同运作的指令或子指令可以处于一个间歇及/或交替形式。

在上述说明书中，本发明已经参考其特定的示范性实施例作出叙述。然而，显而易见的是：可以对本发明作出各种修改和改变而不会悖离本发明的最广精神和范畴，如附加权利要求项中所提及。据此，所述说明书和图式被视为一个例示性意义而非限制性意义。

Claims (20)

1.一种装置，其包括：

一个电容性感测数组，其包括行电极和列电极，所述电容性感测数组经组态设定以检测一个被动触控对象和一个触控笔的出现，其中所述电容性感测数组经组态设定以经由电容性耦接以接收来自所述触控笔的一个信号；以及

一个处理器件，其被耦接到所述电容性感测数组，所述处理器件经组态设定以接收由所述电容性感测数组接收的所述信号，其中所述处理器件进一步经组态设定以基于由所述电容性感测数组接收的所述信号来将所述电容性感测数组同步到所述触控笔。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述电容性感测数组在一个第一模式中运作为一个所有点可寻址的相互电容感测数组，且在一个第二模式中运作为一个电荷耦接接收器。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理器件经组态设定以大体上同时追踪所述被动触控对象和所述触控笔两者在所述电容性感测数组上的位置。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述电容性感测数组在一个第一模式中经组态设定以在追踪所述被动触控对象的位置期间运作为一个相互电容感测数组，且在所述至少两个模式的一个第二模式中经组态设定以在追踪所述触控笔的位置期间运作为一个电荷耦接接收器。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述电容性感测数组包括行电极和列电极，其中所述处理器件经组态设定以利用所述行电极和所述列电极两者作为接收(RX)电极来追踪所述触控笔的位置，且其中所述处理器件经组态设定以使用所述行电极和所述列电极中的一者作为所述接收(RX)电极来追踪所述被动触控对象的位置。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述触控笔由下述中的至少一者所导通：一个手动开关，一个对布置在所述触控笔上的一个电容性触控传感器的触控，或者在所数触控笔的一个尖端上的一个施加力度。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理器件包括一个解调制器方块，以解调制所述传送信号而将被调制到所述传送信号内的额外数据撷取出。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述额外数据通过下述中的至少一者以被调制到所述传送信号内：幅移键控，频移键控，开关键控，脉冲位置键控，二进制相移键控，或正交相移键控。

9.根据权利要求7所述的装置，其中所述额外数据包含下述中的至少一者：一个施加力度数值，一个按钮状态数据，或一个电池状态数据。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述被动触控对象是一个手指，且所述触控笔是一个主动触控笔。

11.根据权利要求1所述的装置，其中假如所述触控笔接触所述电容性感测数组，则所述触控笔提供所述传送信号。

12.一种方法，其包括：

经由在一个电容性感测数组和一个触控笔之间的一个电容性耦接以在所述电容性感测数组处接收来自所述触控笔的一个传送信号；

将所述电容性感测数组到所述触控笔的运作同步，其中所述触控笔是一个时序主导(master)，且其中所述电容性感测数组经组态设定以在一个第一模式中运作于一个触控对象的手指位置追踪，而在一个第二模式中运作于所述触控笔的触控笔位置追踪；以及

当同步时，在所述第一模式和所述第二模式之间切换所述电容性感测数组。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述电容性感测数组包括行电极和列电极，其中所述电容性感测数组在所述第二模式中使用所述行电极和所述列电极两者作为接收电极，以接收来自所述触控笔的所述传送信号而进行所述触控笔的触控笔位置追踪，且其中所述电容性感测数组在所述第一模式中使用所述行电极和所述列电极中的一者作为所述接收(RX)电极，以接收来自所述电容性感测数组的传送电极的一个传送信号而进行所述触控对象的手指位置追踪。

14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：

实行所述手指位置追踪；

实行所述触控笔位置追踪的同时实行所述手指位置追踪；以及

使用频率调制，振幅调制，相位调制，或代码调制中的至少一者来区分所述触控笔和所述触控对象的所述位置。

15.根据权利要求15所述的方法，其中所述区分进一步包括解调制所述传送信号以撷取出额外数据，所述额外数据通过下述中的至少一者被调制到所述传送信号内：幅移键控，频移键控，二进制相移调制，或正交相移调制。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述额外数据包含下述中的至少一者：一个施加力度数值，一个按钮状态数据，或一个电池状态数据。

17.根据权利要求1所述的方法，其中假如所述触控笔接触所述电容性感测数组，则所述触控笔提供所述传送信号。

18.一种系统，其包括：

一个电容性感测数组；

一个触控笔，其中所述触控笔经组态设定以经由电容性耦接来提供一个传送信号到所述电容性感测数组；以及

一个传感器件，其被耦接到所述电容性感测数组，其中所述传感器件经组态设定以接收所述电容性耦接而接收来自所述电容性感测数组的所述传送信号，且将所述电容性感测数组的运作同步到所述触控笔的运作。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述电容性感测数组经组态设定以大体上同时追踪一个被动触控对象和所述触控笔两者在所述电容性感测数组上的位置。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述电容性感测数组在一个第一模式中经组态设定以在追踪所述被动触控对象的位置期间运作为一个相互电容感测数组，且其中所述电容性感测数组在一个第二模式中经组态设定以在追踪所述触控笔的位置期间运作为一个电荷耦接接收器。

Images