CN104615315B - 触摸感测系统及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种触摸感测系统及其驱动方法。该触摸感测系统包括：内置了谐振电路的笔；包含X电极和与X电极基本垂直的Y电极的XY电极、围绕XY电极的天线、以及第一触摸驱动电路。第一触摸驱动电路向XY电极提供谐振感应信号，分析通过天线接收的谐振信号，并且判定笔的位置和笔压。谐振感应信号包括N个周期，每一个周期都具有不同的持续时间，并且其中N是大于等于2的正整数。

Description

触摸感测系统及其驱动方法
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2013年11月01日提交的韩国专利申请10-2013-00131882的权益，其中该申请的全部内容在这里被以全面阐述的方式引入作为参考。
技术领域
本发明的实施例涉及一种触摸感测系统以及一种用于驱动这个能够感测笔和手指的触摸感测系统的方法。
背景技术
用户接口(UI)可被配置成使用户能与各种电子设备进行沟通，由此可以根据需要来轻松舒适地控制电子设备。关于用户接口的示例包括数字键盘，键盘，鼠标，屏幕显示(OSD)，以及具有红外通信功能或射频(RF)通信功能的遥控器。用户接口技术的不断发展提升了用户灵敏度及处理便利性。近期开发的用户接口业已涵盖了触摸UI、语音识别UI、3DUI，等等。
在便携信息电器中已经不可或缺地用到了触摸UI，并且触摸UI业已扩展成供家用电器使用。触摸UI感测的是接触触摸屏的手指或笔的位置，并且产生位置信息。
触摸屏可分为感测手指之类的导体的触摸屏，以及感测笔的触摸屏。在美国专利7,903,085(2011年3月8日)中公开了后一种笔触屏的示例(以下将其称为“相关技术的笔触感测设备”)。相关技术中的笔触感测设备包括：内置了谐振电路的专用笔，接收来自专用笔的谐振信号的环形天线，以及从环形天线的信号中提取该专用笔的位置信息和笔压信息的模拟信号处理单元。
如图1所示，在相关技术的笔触感测设备中，用于引发笔PEN谐振的电磁场的方波信号(谐振感应信号)是通过天线ANT经由电磁谐振路径传播的，并且该信号会被传送到笔PEN。由笔PEN的谐振电路产生的电磁场谐振信号则通过电磁谐振路径传播，并且被天线ANT接收。所述笔PEN的谐振电路由通过电磁谐振即电磁场施加的方波信号谐振，该谐振电路会将谐振信号传送至电磁场中的环形天线。由此，在相关技术的笔触感测设备中，笔PEN和天线ANT在电磁场中发射并接收谐振信号。
相关技术的笔触感测设备将通过环形天线接收的谐振信号输入到模拟电路。该模拟电路包括一个基于通过环形天线接收的谐振信号的相位来判定所述笔的位置的位置判定电路，以及一个基于谐振信号相位来判定所述笔的笔压的笔压判定电路。
相关技术的笔触感测设备存在以下问题。
相关技术的笔触感测设备需要多个环形天线以及用于按顺序驱动环形天线的切换电路，以便检测笔在XY坐标系中的接触位置。这些环形天线须采用重叠形状的矩阵形式，以便在XY坐标系中识别接触点。更进一步，由于必须在显示面板中添加单独的天线层，以便在显示面板中实施环形天线，因此，显示面板的厚度将会增大。此外，由于需要添加用于将多个环形天线以及模拟信号处理单元连接到显示面板的结构，因此，电缆连接设备将会变得很大且很复杂。由此，在将多个环形天线集成于显示面板的时候将很难减轻和简化显示设备。
由于在相关技术的笔触感测设备中使用的脉冲生成器限制了谐振感应信号的频率范围，因此很难改变谐振频率。要想改变谐振感应信号频率，则必须更换脉冲生成器的振荡器，或者必须用锁相环(PLL)来将其取代。
由于相关技术的笔触感测设备是用模拟比较器来比较接收信号的，因此其只能识别笔的存在与否，并且很难精确表示笔触位置的坐标。
由于相关技术的笔触感测设备还包括位置判定电路和笔压判定电路，因此，其电路的复杂度将会增大，并且操作量也会增加。由此，其功耗同样也会增大。
由于在现有技术的笔触感测设备中，从天线接收的谐振信号的相位会敏感地依照周围环境而改变，因此，由于在环形天线中存在寄生电容，谐振信号相位是很难被精确检测的。
由于现有技术的笔触感测设备中的模拟信号处理单元会依照诸如温度和湿度之类的周围环境而显示不同操作结果，因此，其可靠度很低。
发明内容
相应地，本发明的实施例涉及一种触摸感测系统及其驱动方法，其基本解决了相关技术的限制和缺陷所造成的一个或多个问题。
本发明的实施例的一个方面涉及一种触摸感测系统及其驱动方法，其中所述方法能在不增加显示面板厚度的情况下感测手指和笔，并且很容易改变谐振感应信号的频率。
本发明的实施例的附加优点和特征部分是在后续描述中阐述的，并且部分可以被查阅后续描述的本领域普通技术人员清楚了解，或者可以从本发明的实践中获悉。本发明的实施例的目标及其他优点是通过在书面描述及其权利要求和附图中特别指出的结构来实现和获得的。
为了实现这些和其他优点，根据在这里体现并被广义描述的本发明的目的，所提供的是一种触摸感测系统，该系统可以包括：内置了谐振电路的笔、包含X电极和与X电极基本垂直的Y电极的XY电极、被配置成围绕XY电极的天线、以及第一触摸驱动电路，用于向XY电极提供谐振感应信号，分析通过天线接收的谐振信号，以及判定笔的位置和笔压。
该谐振感应信号包括N个周期，每一个周期都具有不同的持续时间，其中N是大于等于2的正整数。
在另一个方面中，提供一种用于驱动触摸感测系统的方法，其中该系统包括内置了谐振电路的笔、包含X电极和与X电极基本垂直的Y电极的XY电极、以及围绕XY电极的天线，该方法可以包括：向XY电极提供谐振感应信号，以及分析通过天线接收的谐振信号，以判定笔的位置和笔压，其中该谐振感应信号包括N个周期，每一个周期都具有不同的持续时间，其中N是大于等于2的正整数。
应该理解的是，以上的概括性描述以及以下的详细描述都是例示性和说明性的，其目的是提供关于被请求保护的实施例的更进一步说明。
附图说明
在这里包含了附图来提供对于本发明的进一步理解，这些附图被引入并构成了本说明书的一部分，其示出了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于说明这些实施例的原理。在附图中：
图1显示的是在相关技术的笔触感测设备中发送和接收谐振信号的处理；
图2显示的是在根据本发明例示实施例的触摸感测系统中实施的在电场中发送谐振信号以及在电磁场中接收谐振信号的处理；
图3是根据本发明例示实施例的触摸感测系统的框图；
图4-6示出的是根据本发明例示实施例的触摸屏和显示面板的各种组合；
图7是显示根据本发明例示实施例的触摸屏的平面图；
图8显示的是将第一触摸驱动电路集成到单芯片集成电路(IC)中的示例；
图9显示的是根据本发明例示实施例的一个帧周期；
图10是显示关于笔的接触感测操作的波形图；
图11是显示关于手指的触摸感测操作的波形图；
图12是详细显示根据本发明例示实施例的第一触摸驱动电路的电路图；
图13显示的是内置在所述笔中的电感器；
图14是显示第一触摸驱动电路操作的波形图；
图15示出的是在用于发射和接收谐振信号的相关技术的方法中发生的笔尖位置辨认错误；
图16示出的是能够避免发生笔尖位置辨认错误的本发明的例示实施例的效果；
图17和18显示的是用于判定笔的接触位置的方法的示例；
图19和20显示的是用于判定所述笔的笔压的方法的示例；
图21和22详细显示了根据本发明例示实施例的谐振感应信号生成器；
图23是显示图21所示的谐振感应信号生成器的操作的波形图；
图24是显示当N为3时图22所示的谐振感应信号生成器的操作的波形图。
具体实施方式
现在详细描述本发明的实施例，附图中图解了关于这些实施例的示例。尽可能地，在附图中始终会使用相同的附图标记来表示相同或相似部件。应该注意的是，如果确定关于已知技术的详细描述可能会误导本发明的实施例，那么将会省略该描述。
如图2所示，根据本发明例示实施例的触摸感测系统包括：多个XY电极X/Y、天线ANT、以及笔PEN。
XY电极X/Y被分成X电极组和Y电极组。X电极组包括多个X电极。Y电极组包括与X电极垂直的多个Y电极，在其间则插入了一个电介质。XY电极X/Y与在已有电容触摸屏中形成的电极具有基本相同的结构。因此，本发明的实施例可以将XY电极X/Y作为用于已有手指触摸感测操作的触摸屏的电极来实施。
XY电极X/Y与显示输入图像的显示面板的像素阵列重叠。因此，XY电极X/Y可以用具有高透光率的材料制成，例如氧化铟锡(ITO)。所述XY电极X/Y通过电容Csx电耦合至笔PEN。电容Cx是在XY电极X/Y与笔PEN之间形成的电容。在XY电极X/Y与笔PEN之间通过电容Cx形成了一个电耦合。所述XY电极X/Y通过电容Csx向笔PEN传送电场的谐振感应信号。
笔PEN包括一个谐振电路。响应于通过寄生电容Csx接收的谐振感应信号，笔PEN的谐振电路进行谐振，并且产生谐振信号。在将笔PEN的笔尖按在触摸屏上的时候，笔PEN的谐振电路中的电感(L)值和电容(C)值将会改变。因此，谐振电路的谐振频率将会改变。如此一来，笔PEN的笔压变化会导致谐振频率改变。来自笔PEN的谐振信号是通过电磁谐振路径传送至天线ANT的。
天线ANT接收笔PEN的谐振信号。所述天线ANT可作为围绕XY电极X/Y的单个环形天线来实施。根据本发明实施例的触摸感测系统通过XY电极X/Y并基于电容Csx的变化来感测手指触摸输入，并且使用XY电极X/Y和天线ANT来感测笔PEN的接触输入。
根据本发明实施例的触摸感测系统可以与不同类型的显示设备耦合。这些显示设备可以基于以下各项来实施：平板显示器，例如液晶显示器(LCD)，场致发射显示器(FED)，等离子显示面板(PDP)，有机发光二极管显示器，以及电泳显示器(EPD)。在以下描述中，本发明的实施例是使用液晶显示器作为平板显示器的示例来描述的。其他平板显示器同样是可以使用的。
如图3-6所示，根据本发明实施例的显示设备包括：显示面板DIS、显示驱动电路、触摸屏TSP、触摸屏驱动电路等等。
显示面板DIS包括在上部衬底GLS1与下部衬底GLS2之间形成的液晶层。显示面板DIS的像素阵列包括在由数据线D1至Dm和栅极线(或扫描线)G1至Gn限定的像素区域中形成的像素，其中m和n是正整数。每一个像素包括：在数据线D1-Dm与栅极线G1-Gn的交叉点上形成的薄膜晶体管(TFT)、被充电至数据电压的像素电极、与像素电极相连并保持液晶元件电压的存储电容器，等等。
在显示面板DIS的上部衬底GLS1上形成了黑矩阵、滤色器等等。显示面板DIS的下部衬底GLS2可被配置成COT(TFT上滤色器)结构。在这种情况下，在显示面板DIS的下部衬底GLS2上可以形成所述黑矩阵和滤色器。在显示面板DIS的上部衬底GLS1或下部衬底GLS2上可以形成公共电极，并且可以向这些公共电极提供一个公共电压Vcom。在显示面板DIS的上部衬底GLS1和下部衬底GLS2上分别附着了偏振片。在与显示面板DIS的上部衬底GLS1和下部衬底GLS2中的液晶相接触的内表面上分别形成了用于设置液晶预倾角的校准层。在显示面板DIS的上部衬底GLS1与下部衬底GLS2之间形成了一个柱状隔离物，以便保持液晶元件的元件间隙恒定。
在显示面板DIS的背面下方可以部署一个背光单元。该背光单元可被实现为边缘型背光单元和直接型背光单元之一，并且该背光单元会将光线照射在显示面板DIS上。显示面板DIS可以用任何已知的模式来实施，其中包括扭曲向列(TN)模式、垂直校准(VA)模式、共面转换(IPS)模式、边缘场切换(FFS)模式等等。
显示驱动电路包括：数据驱动电路12、扫描驱动电路14以及定时控制器20。显示驱动电路将输入图像的数据施加于显示面板DIS的像素。数据驱动电路12将从定时控制器20接收的输入图像的数字视频数据RGB转换成正值和负值的模拟伽马补偿电压，并且输出数据电压。然后，数据驱动电路12将数据电压提供给数据线D1-Dm。扫描驱动电路14则按顺序将与数据电压同步的栅极脉冲(或扫描脉冲)提供给栅极线G1-Gn，并且选择将被施加所述数据的显示面板DIS的线。
定时控制器20接收来自主机系统40的定时信号，例如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE以及主时钟MCLK。所述定时控制器20产生数据定时控制信号和扫描定时控制信号，以便使用定时信号来分别控制数据驱动电路12和扫描驱动电路14的操作定时。数据定时控制信号包括源极采样时钟SSC、源极输出使能信号SOE、极性控制信号POL等等。扫描定时控制信号则包括栅极启动脉冲GSP、栅极移位时钟GSC、栅极输出使能信号GOE等等。
定时控制器20将输入图像的帧速率与“N”相乘，以便获取一个大小为(帧速率×N)Hz的频率，其中N是大于等于2的正整数。由此，定时控制器20可以基于大小为(帧速率×N)Hz的频率来控制每一个显示驱动电路和触摸屏驱动电路的工作频率。在美国国家电视制式委员会(NTSC)方案中，输入图像的帧速率是60Hz(一个帧周期＝16.67毫秒)，而在相位交替线(PAL)方案中则是50Hz(一个帧周期＝20毫秒)。
触摸屏TSP包括XY电极X1-Xi和Y1-Yj以及图8所示的天线ANT。在XY电极X1-Xi和Y1-Yj的交叉点上形成了触摸传感器Cts，并且所述触摸传感器Cts的电荷量是依照手指之类的导体的存在与否改变的。XY电极X1-Xi和Y1-Yj可被实现为在感测手指触摸输入的已有电容触摸屏中使用的电极。由此，只要在现有电容触摸屏的边缘额外安装天线ANT，即可简单地实现根据本发明实施例的触摸屏TSP。
如图4所示，触摸屏TSP的XY电极X1-Xi和Y1-Yj以及天线ANT可被附着于显示面板DIS的上部偏振片POL1。作为替换，如图5所示，触摸屏TSP的XY电极X1-Xi和Y1-Yj以及天线ANT可以是在显示面板DIS的上部偏振片POL1与上部衬底GLS1之间形成的。作为替换，如图6所示，触摸屏TSP的XY电极X1-Xi和Y1-Yj以及天线ANT可以与In-cell类型的显示面板DIS的像素阵列一起内置于显示面板DIS的下部衬底GLS2。在图4-6中，‘PIX’表示液晶元件的像素电极，‘POL2’表示显示面板DIS的下部偏振片。触摸屏TSP的XY电极X1-Xi和Y1-Yj以及天线ANT可以是在相同平面或不同平面上形成的。在图6所示的in-cell类型中，XY电极X1-Xi和Y1-Yj是可以通过划分像素阵列公共电极实现的。
触摸屏驱动电路包括第一触摸驱动电路30和第二触摸驱动电路32。
第一触摸驱动电路30按顺序将谐振感应信号提供给XY电极X1-Xi和Y1-Yj，并且通过天线ANT接收笔PEN的谐振信号。第一触摸驱动电路30将通过天线ANT接收的笔PEN的谐振信号转换成数字数据，并且测量每个谐振频率上的谐振幅度。所述第一触摸驱动电路30将谐振信号的谐振幅度与一个预定参考值相比较，并且判定笔PEN的触摸位置信息XY。更进一步，第一触摸驱动电路30基于谐振信号的频率特性测量笔PEN的笔压。由所述第一触摸驱动电路30产生的笔PEN的位置和笔压信息XY(PEN)将被传送至主机系统40。
第二触摸驱动电路32对触摸传感器Cts施加一个激励信号(或驱动信号)，并且接收与该激励信号同步的触摸传感器Cts的电荷。所述第二触摸驱动电路32分析接收到的电荷量，判定触摸传感器Cts的触摸操作前后的电容变化，并且基于电容变化来感测手指触摸位置。
触摸传感器Cts可以通过自电容和互电容来实现。第二触摸驱动电路32按顺序将激励信号提供给X电极或XY电极X1-Xi和Y1-Yj，其检测与激励信号同步的触摸传感器Cts的触摸操作前后的电容变化，并且将所述电容变化转换成数字数据。第二触摸驱动电路32将该数字数据与预定参考值相比较，并且确定手指的触摸位置信息XY(FINGER)。所述第二触摸驱动电路32产生的手指触摸位置信息XY(FINGER)被传送至主机系统40。激励信号可作为具有不同形状的信号来产生，例如脉冲和三角波。第二触摸驱动电路32则可作为在用于感测手指触摸输入的已有电容触摸屏中使用的触摸驱动电路来实施。
主机系统40可以作为电视系统、机顶盒、导航系统、DVD播放器、蓝光播放器、个人计算机(PC)、家庭影院系统以及电话系统之一来实现，并且接收输入图像。该主机系统40从第一触摸驱动电路30接收笔PEN的位置和笔压信息XY(PEN)，并且从第二触摸驱动电路32接收手指的触摸位置信息XY(FINGER)。
主机系统40包括一个内置了定标器的片上系统(SoC)，并且将输入图像的数字视频数据RGB转换成适合在显示面板DIS上显示的数据格式。该主机系统40将输入图像的数字视频数据RGB以及定时信号Vsync、Hsync、DE和MCLK传送到定时控制器20。更进一步，主机系统40运行一个与从第一和第二触摸驱动电路30和32接收的笔PEN的位置和笔压信息XY(PEN)以及手指触摸位置信息XY(FINGER)相关联的应用程序。
如图7所示，XY电极包括在x轴上平行排列的X电极X1-X6以及在y轴上平行排列并且垂直于X电极X1-X6的Y电极Y1-Y6。天线ANT可被实现为围绕XY电极X1-X6以及Y1-Y6的单个天线。所述单个天线可以在显示图像的像素阵列的外部的边框区域形成，以免减小像素的孔径比。由于可以在与XY电极X1-X6和Y1-Y6大致相同的层上形成单个天线，因此，单个天线不会导致显示面板厚度增加。第一触摸驱动电路30通过天线衬垫APAD连接到天线ANT，并且通过XY衬垫XYPAD连接到XY电极X1-X6以及Y1-Y6。
图8显示的是在单芯片集成电路(IC)中集成第一触摸驱动电路30的示例。
如图8所示，单芯片IC包括：模拟信号处理单元100、数字信号处理单元200、微处理器单元(MPU)300、接口电路310、以及存储器320。
数字信号处理单元200包括存储器2。存储器2存储每个谐振频率上的谐振信号的谐振特性，临时存储在先数据以在图12所示的积分器214和216中累加数据，并且临时存储图12所示的位置和笔压判定单元218的输出数据。
微处理器单元300将笔PEN的位置和笔压信息XY(PEN)存入存储器320。所述微处理器单元300通过内插笔PEN的触摸位置的坐标信息来依照显示面板DIS的分辩率改变触摸屏TSP的分辩率。微处理器单元300可以执行用于移除噪声以及改进触摸识别性能的附加算法。接口电路310则通过标准接口将笔PEN的位置和笔压信息XY(PEN)传送到主机系统40。
图9显示的是根据本发明实施例的一个帧周期。
在将触摸屏TSP嵌入图6所示的显示面板DIS的像素阵列时，在像素阵列与触摸屏TSP之间会产生电耦合，并且所述电耦合会对像素阵列和触摸屏TSP产生不利影响。因此，如图9中的(A)所示，在将触摸屏TSP嵌入显示面板DIS的像素阵列时，一个帧周期可以在时间上分成显示周期Tdis、第一触摸感测周期Tpen以及第二触摸感测周期Tfinger。
在将触摸屏TSP嵌入显示面板DIS的像素阵列时，触摸屏TSP的XY电极可以充当向像素提供公共电压的公共电极。在这种情况下，公共电压Vcom是在显示周期Tdis期间提供给XY电极的，而在第一和第二触摸感测周期Tpen和Tfinger期间则会向XY电极提供激励信号或谐振感应信号。
在将触摸屏TSP嵌入作为显示设备的有机发光显示器的显示面板DIS的像素阵列时，在显示周期Tdis期间可以向触摸屏TSP的XY电极提供像素电源电压，该像素电源电压包括高电位电源电压VDD、低电位电源电压VSS、基准电压等等。
在显示周期Tdis中，显示驱动电路将被驱动，并且会将输入图像的数字视频数据施加于显示面板DIS的像素。在第一触摸感测周期Tpen中，第一触摸驱动电路30将被驱动，并且将会感测笔在触摸屏TSP上的触摸位置和笔压。而在第二触摸感测周期Tfinger中，第二触摸驱动电路32会被驱动，并且会感测到手指之类的导体在触摸屏TSP上的触摸位置。
如果像图4和5显示的那样是在与显示面板DIS的像素阵列分离的上部衬底GLS1上形成触摸屏TSP的，那么在像素阵列与触摸屏TSP之间几乎没有电耦合。因此，如图9的(B)所示，当触摸屏TSP与显示面板DIS的像素阵列分离时，一个帧周期可被指定为显示周期Tdis。更进一步，一个帧周期可被分成第一和第二触摸感测周期Tpen和Tfinger。在这种情况下，显示周期Tdis可以与第一和第二触摸感测周期Tpen和Tfinger重叠。
图10是显示笔触摸感测操作的波形图。
如图10所示，第一触摸驱动电路30在第一触摸感测周期Tpen中工作，并且按顺序向XY电极Y1-Yj和X1-Xi提供谐振感应信号，由此引发笔PEN谐振。响应于作为电场并通过电容Csx输入的谐振感应信号，笔PEN的谐振电路进行谐振，并且产生谐振信号。天线ANT通过电磁场变化接收笔PEN的谐振信号。第一触摸驱动电路30将通过天线ANT接收的模拟谐振信号转换成数字数据，并且计算数字数据中的谐振信号的振幅和相位，由此感测出笔PEN的位置和笔压。
图11是显示手指触摸感测操作的波形图。
如图11所示，第二触摸驱动电路32是在第二触摸感测周期Tfinger中工作的。在互电容中，第二触摸驱动电路32按顺序向Y电极Y1-Yj提供激励信号，并且以与激励信号同步的方式通过X电极X1-Xi接收触摸传感器Cts的电荷。在用手指接触触摸传感器Cts时，第二触摸驱动电路32基于触摸操作前后的触摸传感器Cts的电荷变化量来感测触摸输入。由此，在第二触摸感测周期Tfinger，属于Y电极组的Y电极Y1-Yj是作为向触摸传感器Cts提供激励信号的Tx通道电极工作的，而属于x电极组的X电极X1-Xi则是作为接收来自触摸传感器Cts的电荷的Rx通道电极工作的。
在自电容中，第二触摸驱动电路32按顺序向X电极X1-Xi以及Y电极Y1-Yj提供激励信号。在自电容中，第二触摸驱动电路32基于触摸操作前后的激励信号的下降沿时间或上升沿时间的变化，通过X电极X1-Xi和Y电极Y1-Yj来感测触摸输入。由此，在第二触摸感测周期Tfinger，X电极X1-Xi和Y电极Y1-Yj分别是作为Tx通道电极和Rx通道电极工作的。
图12是详细显示了第一触摸驱动电路30的电路图。图13显示的是在笔中内置的电感器。图14是显示了第一触摸驱动电路30的操作的波形图。
如图12-14所示，第一触摸驱动电路30包括模拟信号处理单元100和数字信号处理单元200。
笔PEN包括LC并行谐振电路，在该电路中并行连接了电感器L和电容器C。在将笔PEN的笔尖按在触摸屏上时，笔PEN的谐振电路中的电感值和电容值将会改变。由此，谐振电路的谐振频率也会改变。在图12中，连接到笔PEN的‘Ch’表示的是在人握着的笔PEN的时候产生的寄生电容。如果通过电容Csx施加于笔PEN的谐振感应信号的频率等于LC并行谐振电路的谐振频率时，那么笔PEN将会产生谐振信号。由此，笔PEN不需要与LC并行谐振电路相连的单独电源。所述笔PEN的谐振信号会被天线ANT接收。
施加于笔PEN的谐振感应信号是在数字信号处理单元200中产生的。该谐振感应信号可以在数字信号处理单元200中以各种类型产生，所述类型包括方波信号、正弦波信号等等。数字信号处理单元200可以通过合并周期各不相同的信号来产生具有预期频率的谐振感应信号。所述数字信号处理单元200可以改变谐振感应信号的周期，并且由此可以改变谐振感应信号的频率。
在笔PEN的LC并行谐振电路中，电感的变化取决于笔压。为此，电感器L可以采用图13所示的方式实现。缠在铁氧体磁芯FC上的线圈L11和缠在导引磁芯GC上的线圈L12相互串联。在铁氧体磁芯FC与导引磁芯GC之间安装了弹簧SPR。依照等式“L＝μSN2/l”，该电感与磁导率μ、线圈的截面面积S以及匝数N的平方成比例，并且与线圈的长度(l)成反比。由此，在将笔PEN按在触摸屏TSP上并产生笔PEN的笔压时，铁氧体磁芯FC与导引磁芯GC之间的距离会因为弹簧SPR受到压缩而减小。换句话说，在产生笔PEN的笔压时，磁导率μ将会增大，线圈长度(l)则会减小。因此，电感L将会增大。当LC并行谐振电路中的电感L增大时，谐振频率将会减小。本发明的实施例可以使用在产生笔压时改变的谐振频率来判定笔压。
在图12和14中，(A)显示的是通过电容Csx施加于笔PEN的电场的方波谐振感应信号的示例。(A')是在天线ANT响应于方波谐振感应信号(A)而接收笔PEN产生的谐振信号的时候在所述天线ANT中测得的模拟信号。笔PEN中产生的谐振信号可以用表示。谐振频率ω的改变可以取决于笔PEN的笔压。
模拟信号处理单元100对通过天线ANT接收的模拟谐振信号进行放大，并且提取笔PEN的谐振信号频段，由此输出数字谐振信号。如此，模拟信号处理单元100包括：放大器110、带通滤波器(BPF)112以及模数转换器(ADC)114。
放大器110依照其增益来放大天线信号，并且将天线信号传送至BPF 112。在图12和14中，(B)是被放大器110放大的天线信号。BPF 112截掉了除LC并行谐振电路的谐振频率之外的频段，从天线信号中移除噪声，并且提取谐振信号。ADC 114量化来自BPF 112的谐振信号输入，并且输出数字谐振信号。
在图12和14中，(C)是ADC 114输出的数字谐振信号，并且可以用表示，其中S(t)是谐振信号振幅，ω是谐振频率，是相位。
在用复数表示模拟信号处理单元100输入的数字信号中的谐振信号时，数字信号处理单元200会从该复数中提取实部和虚部，并且基于所述实部和虚部来计算谐振信号幅度(即振幅)。数字信号处理单元200将谐振信号幅度与预定参考值相比较，并且判定是否在触摸屏TSP上感测到笔PEN。此时，数字信号处理单元200会基于被施加了谐振信号的XY电极的位置来计算笔PEN的位置坐标。更进一步，数字信号处理单元200会基于笔PEN的谐振信号频率变化来判定笔PEN的笔压。为此，数字信号处理单元200包括谐振感应信号生成器230、数字解调器250以及位置和笔压判定单元218。
谐振感应信号生成器230产生一频率与笔PEN的谐振频率相等的谐振感应信号，并且像图10显示的那样按顺序将谐振感应信号提供给XY电极X1-Xi和Y1-Yj。如图23和24所示，谐振感应信号可以具有不同的周期T1和T2。
如图21和22所示，谐振感应信号生成器230被配置成包含内置计数器的数字电路。所述计数器对谐振感应信号的频率进行调整。在数字电路中，频率分辨率是随计数器的时钟RCLK(参考图23和24)的增大而提升的。然而，由于功耗会因为时钟的增大而增加，因此，频率分辨率的提升是有限的。本发明的实施例改变了每一个周期中的谐振感应信号周期，并且提升了频率分辨率。因此，与增大计数器工作时钟的方法相比，本发明实施例可以进一步改进频率分辨率。
如果基于位置和笔压判定单元218的输出(I)判定笔PEN位于触摸屏TSP之上，则可以基于被施加了谐振感应信号的XY电极X1-Xi和Y1-Yj的坐标信息来计算笔PEN的坐标信息。
数字解调器250从数字谐振信号中提取谐振信号的实部和虚部，并且将从每一个实部和虚部移除高频噪声的结果相加n次，其中n是大于或等于2的正整数。所述数字解调器将相加结果提供给位置和笔压判定单元218。为此，数字解调器250包括：第一和第二振荡器和206和208、第一和第二乘法器202和204、第一和第二低通滤波器(LPF)210和212、以及第一和第二积分器214和216。
第一振荡器206将频率和相位与谐振信号相同的振荡信号(D)输入第一乘法器202，以便提取谐振信号的实部。在图12和14中，如果用 表示(C)，则可以用sin(wt)表示(D)。
第一乘法器202从接收到的谐振信号中检测实部包络。所述第一乘法器202将接收到的谐振信号(C)与来自第一振荡器206的振荡信号(D)相乘，以便输出结果(E)。在图12和14中，如果用表示(C)以及用sin(wt)表示(D)，那么可以用来表示第一乘法器202的输出(E)。第一LPF 210从第一乘法器202的输出(E)中移除高频噪声，并且向第一积分器214提供DC分量。在图12和14中，如果用表示(E)，那么可以用来表示第一LPF 210的输出(F)。
第一积分器214将接收自第一LPF 210的实部(同相，I)数据相加n次，并且向位置和笔压判定单元218提供相加结果。在图12和14中，如果第一积分器214将数据(I)相加1024次，那么可以用来表示(G)。
第二振荡器208向第二乘法器204输入与谐振信号频率相同且相位比谐振信号延迟90°的振荡信号，以便提取谐振信号的虚部。在图12和14中，如果用表示(C)，那么可以用cos(wt)来表示第二振荡器208的输出。第二乘法器204从接收到的谐振信号中检测虚部包络。所述第二乘法器204将接收到的谐振信号(C)与来自第二振荡器208的振荡信号相乘，以便获取输出(K)，第二LPF212从第二乘法器204的输出(K)中移除高频噪声，并且向第二积分器216提供DC分量。所述第二LPF 212的输出可以用表示。
第二积分器216将接收自第二LPF 212的虚部(正交，Q)数据相加n次，并且将相加结果提供给位置和笔压判定单元218。在图12和14中，如果第二积分器216将虚部数据(I)相加1024次，那么可以用来表示(H)。
位置和笔压判定单元218计算从第一和第二积分器214和216输入的数据的均方根(RMS)值，并且判定谐振信号的幅度和谐振频率。所述RMS值是用计算的，其中Isum是第一积分器214累加的谐振信号的实部(同相)，Qsum是第二积分器216累加的谐振信号的虚部(正交，Q)。
位置和笔压判定单元218将谐振信号幅度与预定参考值相比较，如果谐振信号幅度大于预定参考值，则判定笔位于触摸屏TSP之上。此时，位置和笔压判定单元218基于被施加了谐振感应信号的XY电极的坐标来输出笔PEN的位置信息。更进一步，位置和笔压判定单元218基于笔PEN的谐振频率变化来计算笔PEN的笔压，并且输出笔压信息。在图12和14中，(I)是位置和笔压判定单元218作为数字数据输出的笔PEN的位置和笔压信息XY(PEN)。
第一和第二振荡器206和208可实现为能够改变输出频率的数字脉冲生成器，例如数控振荡器(NCO)。谐振感应信号生成器230被配置成如图21和22所示的包含内置计数器的数字电路。该谐振感应信号生成器230改变周期设定值，由此很容易即可改变谐振感应信号频率。因此，根据本发明实施例的触摸感测系统很容易即可改变笔PEN的谐振频率。从谐振感应信号生成器230输出的谐振感应信号的频率可以依照预定规则而在一频率范围以内变化，该频率范围被设定成一预定的笔压测量范围(以下将其称为“笔压标度”)。
本发明实施例并未将XY电极用作天线。在将AC电流施加于导体时，每一个导体都会形成自电感，并且可以辐射电磁场。然而，如果以与现有技术中的手指触摸电极相同的方式来充当天线，那么根据本发明实施例的XY电极将会因为电阻和长度问题而具有很低的天线效率，由此没有将所述XY电极用作天线。由于XY电极是用ITO之类的高电阻材料制成的，因此，XY电极的天线效率很低。
在偶极天线中，能被发射和接收的信号的频率有可能随着偶极天线的长度而改变。如果信号的波长、传输速度及频率分别是λ、c和f，那么可以给出等式“λ＝c/f”。依照上述等式，当天线的接收信号的频率减小时，接收信号的波长将会增大。因此，考虑到在触摸屏TSP内部形成的XY电极的长度和形状，所述XY电极并未充当笔的谐振频率接收天线。在根据本发明实施例的触摸感测系统中，XY电极没有充当天线，而是通过电耦合来向笔PEN传送电场的谐振感应信号的。
如果像相关技术中那样使用通过天线来发射和接收电磁场的方法，那么在检测笔的位置的过程中有可能会发生错误。相关技术制造的是位于笔的一端并且充当非导体的笔尖，并且相关技术是在笔尖附近安装缠在铁氧体磁芯上的线圈。如图15所示，由于所述笔的这种结构，在笔倾斜的时候，所述笔的电感器会对没有与笔接触的天线通道产生影响。由此很难精确判定笔尖的位置。另一方面，如图16所示，在使用根据本发明实施例的XY电极时，谐振感应信号是通过存在于XY电极与笔之间的电容Csx传送到处于电耦合的笔的。因此，本发明实施例可以避免出现在现有技术中的笔尖位置辨认错误。
图17和18显示的是用于判定笔的接触位置的方法的示例。
在图17中，‘TX’表示Y电极，‘RX’表示X电极。更具体地说，图17显示的是在按顺序向总计(32×18)个XY电极TX0到TX31以及RX0到RX17提供谐振感应信号时获取的天线接收信号的局部波形。
如图17所示，在笔未接近触摸屏时，按照与在Y电极TX12的感测周期中的天线信号相同的方式，测得的谐振信号幅度(即振幅)是一个很小的值。另一方面，在笔接触或接近触摸屏时，按照与在X电极RX6的感测周期中的天线信号相同的方式，测得的通过天线接收的谐振信号的幅度是一个很大的值。因此，根据本发明实施例的触摸感测系统在XY电极(或TX和RX电极)的每个通道上通过天线接收谐振信号，计算RMS值，以及计算XY电极的每个通道上的谐振信号的幅度。该触摸感测系统将谐振信号的幅度与预定阈值相比较，如果谐振信号幅度大于该预定阈值，则判定所述笔位于触摸屏之上。
图18是指示了在每个通道中测得的RMS值的图表。更具体地说，图18显示的是笔与Y电极TX10(或Y10)和X电极RX6(或X6)的交叉点相接触的示例。触摸感测系统可以通过Y电极TX10与X电极RX6的交叉点坐标来精确计算笔的坐标。
图19和20显示的是用于判定所述笔的笔压的方法的示例。该方法是在假设笔PEN的谐振电路产生的谐振频率会依照笔PEN的笔压发生变化的情况下描述的。
如图19所示，如果测量得到的笔PEN的笔压是最小值，那么笔PEN的谐振频率约为390kHz。更进一步，如果测量得到的笔PEN的笔压是最大值，那么笔PEN的谐振频率约为375kHz。所测量的笔PEN的笔压可以是在375kHz到390kHz的谐振频段内测得的谐振频率。因此，本发明的实施例在于上述谐振频段中改变谐振感应信号的频段的同时，测量通过天线ANT接收的谐振信号幅度，并且测量具有最大幅度的谐振信号的谐振频率，以便测量所述笔PEN位于触摸屏TSP之上时笔PEN的笔压。由此，本发明的实施例可以判定笔PEN的笔压。
图20显示的是在笔PEN向触摸屏TSP施加预定压力时的谐振幅度测量结果。
如图20所示，谐振频率fo可以用重心公式计算，并且笔PEN的笔压量P可以基于谐振频率fo来判定。
在以下等式(1)中，f2是具有最大幅度的谐振信号的谐振频率，f1和f3是谐振频率f2的相邻频率，R1、R2和R3是在谐振频率f2以及相邻频率f1和f3测得的谐振信号的幅度。
在以下等式(2)中，‘fpmin’是在笔压具有笔压标度(Ps＝1000)范围以内的最小值时的谐振频率，‘fmax’是在笔压具有笔压标度(Ps＝1000)范围以内的最大值时的谐振频率，‘fcur’是当前将要测量的笔压的谐振频率。
本发明的实施例并不局限于图19和20，图19和20只显示了用于笔压测量方法的一个示例。作为示例，谐振频率可以以与笔压成比例的方式增大。更进一步，上述等式使用了谐振频率的三个相邻频率，但是本发明的实施例并不局限于此。
图21和22详细显示了根据本发明实施例的谐振感应信号生成器230。图23是显示图21所示的谐振感应信号生成器230的操作的波形图。图24是显示在N是3时图22所示的谐振感应信号生成器230的操作的波形图，其中N是等于或大于2的正整数。
如图21-24所示，谐振感应信号生成器230包括：周期生成计数器232、周期比较器234、复用器236、以及驱动信号脉冲计数器238。时钟RCLK被输入计数器232和238以及周期比较器234。
周期生成计数器232按顺序输出n个周期计数信号，其中每一个信号都具有不同长度。周期比较器234将周期计数信号与预定的周期设定值相比较，并且判定周期计数信号的周期。复用器236按照预先确定的顺序来顺序输出周期计数信号。驱动信号脉冲计数器238对从复用器236接收的周期计数信号的周期进行计数，并且输出具有N个周期的谐振感应信号。
如图21和23所示，周期生成计数器232对时钟RCLK进行计数，并且保持计数值直至时钟RCLK的计数值达到(I-1)，其中I是等于或大于2的正整数。当计数值达到‘I’时，周期生成计数器232将会增加计数值，并且输出第一周期计数信号(或奇数周期计数信号)。接着，周期生成计数器232保持计数值直至时钟RCLK的计数值达到(J-1)，其中J是等于或大于2的正整数并且不同于I。在计数值达到J时，周期生成计数器232将会增加计数值，并且输出第二周期计数信号(或偶数周期计数信号)。周期比较器234使用时钟RCLK来对接收自周期生成计数器232的周期计数信号进行计数，并且将周期计数信号的计数值与预定的第一和第二周期设定值相比较。如果从周期生成计数器232接收的周期计数信号等于第一周期设定值，则将周期计数信号判定为第一周期计数信号。如果从周期生成计数器232接收的周期计数信号等于第二周期设定值，则将周期计数信号判定为第二周期计数信号。第一和第二周期设定值是预先保存在周期比较器234内置的寄存器中的，并且是可以改变的。周期比较器234将第一和第二周期计数信号输入复用器236，所述复用器236交替输出第一周期计数信号和第二周期计数信号。
在周期生成计数器232的计数值等于第一周期时，驱动信号脉冲计数器238会对时钟RCLK进行计数，累加计数值直至时钟RCLK的计数值达到(I-1)，并且在下一个时钟RLCK的上升沿复位该计数值。在周期生成计数器232的计数值等于第二周期时，驱动信号脉冲计数器238会对时钟RCLK进行计数，累加计数值直至时钟RCLK的计数值达到(J-1)，并且在下一个时钟RCLK的上升沿复位该计数值。
在计数值复位成0时，驱动信号脉冲计数器238提升谐振感应信号。在输入第一周期计数信号的过程中，在计数值是I/2时，驱动信号脉冲计数器238降低谐振感应信号，在输入第二周期计数信号的过程中，在计数值是J/2时，驱动信号脉冲计数器238降低谐振感应信号。因此，谐振感应信号包括第一周期T1和与第一周期T1不同的第二周期T2。
在图23的示例中，时钟RCLK是以1MHz的频率产生的(1周期：1μs)，其中‘I’是10并且‘J’是8。第一周期T1是10μs(频率：100kHz)，第二周期T2是8μs(频率：125kHz)。谐振感应信号的频率是第一周期T1的频率与第二周期T1的频率的平均值，并且是(100kHz+125kHz)/2＝112.5kHz。
如图22和24所示，谐振感应信号可以是作为包含N个周期的信号产生的。
如图22和24所示，在第一周期T1中，周期生成计数器232对时钟RCLK进行计数，保持计数值直至驱动信号脉冲计数器238达到(I-1)，在计数值复位成0时增加计数值，以及输出与计数值相对应的谐振感应信号。接着，在第二周期T2中，周期生成计数器232保持计数值直至驱动信号脉冲计数器238达到(J-1)，在计数值被复位成0时增加计数值，以及输出与计数值对应的谐振感应信号。随后，在第三周期T1中，周期生成计数器232对时钟RCLK进行计数，保持计数值直至驱动信号脉冲计数器238达到(K-1)，在计数值被复位成0时增加计数值，并且输出与计数值相对应的谐振感应信号，其中K是等于或大于2且不同于I和J的正整数。
周期比较器234使用时钟RCLK来对从周期生成计数器232接收的周期计数信号进行计数，并且将周期计数信号的计数值与预定的第一、第二和第三周期设定值相比较。如果从周期生成计数器232接收的周期计数信号等于第一周期设定值，则将周期计数信号判定为第一周期计数信号。如果从周期生成计数器232接收的周期计数信号等于第二周期设定值，则将周期计数信号判定为第二周期计数信号。如果从周期生成计数器232接收的周期计数信号等于第三周期设定值，则将周期计数信号判定为第三周期计数信号。
第一、第二和第三周期设定值是预先保存在周期比较器234内置的寄存器中的，并且是可以改变的。所述周期比较器234将第一、第二和第三周期计数信号输入复用器236，该复用器236按顺序输出第一、第二和第三周期计数信号。
在周期生成计数器232的计数值等于第一周期时，驱动信号脉冲计数器238对时钟RCLK进行计数，累加计数值直至时钟RCLK的计数值达到(I-1)，并且在下一个时钟RCLK的上升沿复位该计数值。在周期生成计数器232的计数值等于第二周期时，驱动信号脉冲计数器238对时钟RCLK进行计数，累加计数值直至时钟RCLK的计数值达到(J-1)，并且在下一个时钟RCLK的上升沿复位该计数值。在周期生成计数器232的计数值等于第三周期时，驱动信号脉冲计数器238对时钟RCLK进行计数，累加计数值直至时钟RCLK的计数值达到(K-1)，以及在下一个时钟RCLK的上升沿复位该计数值。
在计数值复位成0时，驱动信号脉冲计数器238提升谐振感应信号。在输入第一周期计数信号的过程中，在计数值是I/2时，驱动信号脉冲计数器238降低谐振感应信号，在输入第二周期计数信号的过程中，在计数值是J/2时，驱动信号脉冲计数器238降低谐振感应信号。更进一步，在输入第三周期计数信号的过程中，在计数值是K/2时，驱动信号脉冲计数器238降低谐振感应信号。由此，谐振感应信号包括第一周期T1、不同于第一周期T1的第二周期T2、以及不同于第一和第二周期T1和T2的第三周期T3。
在图24的示例中，时钟RCLK是以1MHz的频率产生的(1个周期：1μs)，‘I’是14，‘J’是8，‘K’是6。第一周期T1是14μs(频率：71.43kHz)，第二周期T2是8μs(频率：125kHz)，第三周期T3是6μs(频率：166.67kHz)。谐振感应信号的频率是第一周期T1的频率、第二周期T1的频率和第三周期T3的频率的平均值，并且是(71.43kHz+125kHz+166.67kHz)/3＝121kHz。
本发明实施例可以在改变周期设定值的同时在笔压标度范围以内改变谐振感应信号频率，以便精密测量笔PEN的笔压。
如上所述，本发明的实施例实现的是包含了用于笔触的电极和围绕笔触电极的天线的触摸屏，并且能在不增大显示面板厚度的情况下感测手指和笔。更进一步，本发明的实施例可以通过改变可变周期设定值的简单方法来改变谐振感应信号频率。
本发明的实施例将用于引发笔的谐振的AC信号施加于已有的手指触摸电极，通过电耦合将AC信号传送至所述笔，以及通过天线接收所述笔的谐振信号。如此一来，本发明的实施例没有在显示面板的衬底上形成触摸感测系统的多个环形天线，因此，本发明实施例可以简化显示面板衬底的结构，并且可以减薄显示面板。
只有在天线之间的距离固定的时候，环形天线才会充当天线。另一方面，现有的手指触摸电极是以导电杆的形状形成的。因此，在相同的区域中，手指触摸电极的数量可以多于环形天线的数量。由此，本发明的实施例可以精密划分能够识别笔触输入的感测点。
由于本发明的实施例处理的是数字谐振信号，因此，本发明的实施例不需要模拟比较器。
本发明的实施例没有使用相关技术中工作频率受限的波形生成器，而是使用了不限制工作频率变化的数字脉冲生成器。由此，本发明的实施例有利于改变笔的谐振频率。
由于本发明的实施例将接收笔的谐振信号的电路中的模拟电路减至最少，因此，与相关技术相比，本发明的实施例受周围环境的影响相对较小。
由于本发明的实施例是将接收笔的谐振信号的多数电路作为数字信号处理电路来实施的，因此，触摸驱动电路可被实现为单芯片IC。
由于本发明的实施例将微处理器内置于触摸驱动电路，因此，本发明的实施例可以改变触摸驱动电路的工作特性，并且很容易即可实施触摸驱动电路的性能改进算法。
本发明实施例没有测量谐振信号的相位，而是基于谐振幅度来确定笔的位置，以及基于谐振频率来确定笔的笔压。由此，本发明的实施例可以将用于判定笔的位置和笔压的电路减至最少，并且可以减小功耗。
由于相关技术是基于笔的谐振信号以及施加于笔的谐振感应信号的相位来检测所述笔的笔压的，因此，相关技术受寄生电容或寄生电感的影响很大。另一方面，本发明的实施例是基于谐振频段中的每个频率上的谐振幅度来测量所述笔的笔压的。因此，本发明的实施例几乎不受寄生电容或寄生电感的影响，并且可以稳定精确地测量笔压。
本发明的实施例可以在笔压标度范围以内改变谐振感应信号频率的同时精密地测量笔的笔压，并且可以很容易地使用简单的算法来测量笔压。
虽然这里的实施例是参考了多个说明性实施例而被描述的，但是应该理解，本领域技术人员可以想到落入本公开的原理范围以内的其他众多修改及实施例。更具体地说，在本公开、附图以及附加权利要求的范围以内，关于主题组合排列的组成部分和/或排列的不同变化和修改都是可行的。对本领域技术人员来说，除了组成部分和/或排列方面的变化和修改之外，替换使用同样是显而易见的。

Claims (13)

1.一种触摸感测系统，包括：
笔，其包含了内置的谐振电路；
XY电极，其包含X电极以及与所述X电极基本垂直的Y电极；
天线，其围绕所述XY电极；以及
第一触摸驱动电路，用于向所述XY电极供应谐振感应信号，通过所述XY电极与所述笔之间的电耦合将谐振感应信号传送到所述笔，通过所述天线接收来自所述笔的谐振信号，分析通过所述天线接收的所述谐振信号，以及判定所述笔的位置和笔压，
其中所述谐振感应信号包括N个周期，每一个周期都具有不同的持续时间，并且其中N是大于等于2的正整数。
2.如权利要求1所述的触摸感测系统，还包括：第二触摸驱动电路，该第二触摸驱动电路被配置成向Y电极提供激励信号，以及与该激励信号同步地通过X电极接收电荷。
3.如权利要求1所述的触摸感测系统，还包括：第二触摸驱动电路，该第二触摸驱动电路被配置成向X电极和Y电极提供激励信号，以及与该激励信号同步地通过X电极和Y电极接收电荷。
4.如权利要求1所述的触摸感测系统，其中该天线是围绕XY电极的单个天线。
5.如权利要求2所述的触摸感测系统，其中第一触摸驱动电路包括：
模拟信号处理单元，其被配置成放大通过天线接收的模拟谐振信号，提取所述笔的谐振信号的频段，以及输出数字谐振信号；
谐振感应信号生成器，其被配置成产生谐振感应信号，以及顺序向XY电极输出谐振感应信号；
数字解调器，其被配置成从所述笔的数字谐振信号中提取实部和虚部，并且输出将每一个实部和虚部累计n次的结果，其中n是大于等于2的正整数；以及
位置和笔压判定单元，其被配置成计算从数字解调器输出的数据的均方根(RMS)值，测量谐振信号的幅度和谐振频率，以及基于谐振信号的幅度和谐振频率来测量所述笔的位置和笔压。
6.如权利要求5所述的触摸感测系统，其中谐振感应信号生成器包括：
周期生成计数器，其被配置成顺序输出N个周期计数信号，每一个周期计数信号具有不同的长度；
周期比较器，其被配置成将周期计数信号与预定的周期设定值相比较，并且判定周期计数信号的周期；
复用器，其被配置成按照先前确定的顺序来顺序输出周期计数信号；以及
驱动信号脉冲计数器，其被配置成对从复用器接收的周期计数信号的周期进行计数，并且输出具有N个周期的谐振感应信号，
其中该周期设定值是可变的。
7.如权利要求6所述的触摸感测系统，其中数字解调器包括：
第一振荡器，其被配置成输出第一振荡信号，所述第一振荡信号的频率和相位与通过天线接收的所述笔的谐振信号是相同的；
第一乘法器，其被配置成将第一振荡信号与通过天线接收的所述笔的谐振信号相乘，以及输出相乘结果；
第一低通滤波器，其被配置成从第一乘法器的输出中移除高频噪声；
第一积分器，其被配置成将从第一低通滤波器输入的数据相加n次，并且将相加结果提供给位置和笔压判定单元；
第二振荡器，其被配置成输出第二振荡信号，所述第二振荡信号的频率与通过天线接收的谐振信号相同，其相位比谐振信号的相位延迟90°；
第二乘法器，其被配置成将第二振荡信号与通过天线接收的所述笔的谐振信号相乘，以及输出相乘结果；
第二低通滤波器，其被配置成从第二乘法器的输出中移除高频噪声；以及
第二积分器，被配置成将从第二低通滤波器输入的数据相加n次，并且将相加结果提供给位置和笔压判定单元。
8.如权利要求7所述的触摸感测系统，其中模拟信号处理单元包括：
放大器，其被配置成放大通过天线接收的模拟谐振信号；
带通滤波器，其被配置成从放大器的输出中切除除了所述笔的谐振频率之外的频率；以及
模数转换器，其被配置成将带通滤波器的输出转换成数字谐振信号。
9.如权利要求1所述的触摸感测系统，其中所述笔不包括独立电源。
10.如权利要求9所述的触摸感测系统，其中所述笔的谐振电路包括电感器和电容器，
其中电感器包括缠在铁氧体磁芯上的第一线圈，缠在导引磁芯上的第二线圈，以及位于铁氧体磁芯和导引磁芯之间的弹簧，
其中第一和第二线圈相互串联连接。
11.一种用于驱动触摸感测系统的方法，其中该系统包括内置了谐振电路的笔、包含X电极和与所述X电极基本垂直的Y电极的XY电极、以及围绕所述XY电极的天线，该方法包括：
向所述XY电极提供谐振感应信号；
通过所述XY电极与所述笔之间的电耦合将谐振感应信号传送到所述笔；
允许所述天线通过电磁谐振路径接收所述笔的谐振信号；以及
分析通过所述天线接收的所述谐振信号，以判定所述笔的位置和笔压，
其中该谐振感应信号包括N个周期，每一个周期都具有不同的持续时间，其中N是大于等于2的正整数。
12.如权利要求11所述的方法，还包括：向Y电极提供激励信号，并且与该激励信号同步地通过X电极接收电荷，以感测手指的触摸输入。
13.如权利要求11所述的方法，还包括：向X电极和Y电极提供激励信号，并且与该激励信号同步地通过X电极和Y电极接收电荷，以感测手指的触摸输入。
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