CN1113286C - 笔输入装置和笔输入方法 - Google Patents

Abstract

一种笔输入装置包括反向信号产生电路，用于产生将施加到液晶显示板的液晶上的电压反向的反向信号，第一变换电路，用于检测检测笔感应的电压，并根据反向信号将感应电压转变为直流电压，比较电路，用于将第一变换电路转变的电压值与一个预定值进行比较，判断检测笔是否靠近液晶显示板，以及检测周期信号产生电路，用于当第一变换电路未检测到感应电压时点亮液晶显示板的背光，而当第一变换装置检测到感应电压时关闭背光。

Description

笔输入装置和笔输入方法

技术领域

本发明涉及用于个人计算机、字处理器等的笔输入装置和笔输入方法。更具体地说本发明涉及将手写字符和图形符号记在显示器的显示屏上提供的输入板上的笔输入装置和笔输入方法。

背景技术

参看图1，常规的笔输入装置包括液晶显示板101，背光102，检测笔103，用于放大检测笔103上产生的感应电压的放大器104，用于产生对施加到液晶显示板101上的电压方向进行反向的信号的反向信号产生电路105，与反向信号同步产生第一和第二门信号的门信号产生电路107，包括二极管桥的全波整流电路108，根据第一门信号输入来自全波整流电路108的信号并对其进行积分的第一处理电路109，根据第二门信号输入来自全波整流电路108的信号并对其进行积分的第二处理电路110，以及比较电路114。第一处理电路109包括模拟门电路109a和积分电路109b。第二处理电路110包括模拟门电路110a和积分电路110b。

为了避免由于电解作用而引起的液晶显示板101的液晶性能下降，施加到液晶上的电压方向根据反向信号产生电路105产生的反向信号周期性地反向。在反向时，施加到液晶显示板101的电极上的驱动信号的电压全部改变。如果当施加到液晶显示板101的电极上的电压方向反向时检测笔103位于液晶显示板101的表面的附近，那么取决于检测笔103的引导电极和液晶显示板101的电极之间的距离，将引起尖峰感应电压。

当尖峰感应电压大于一个预定值时，可以确定检测笔103位于液晶显示板101的附近。此外，当引起的尖峰电压大小于一个预定值时，可以确定检测笔103远离液晶显示板101。

图2表示图1的第一和第二处理电路109和110以及比较电路114的细节。第一模拟门电路109a由FET(场效应晶体管)等构成，当由门信号产生电路107产生的第一门信号g1分别为高电平和低电平时，FET分别导通和截止。类似地，第二模拟门电路110a由FET等构成，当由门信号产生电路107产生的第二门信号g2分别为高电平和低电平时，FET分别导通和截止。

积分电路109b包括运算放大器115，电容C1和电阻R1。积分电路110b包括运算放大器116，电容C2和电阻R2。信噪比非常高的积分电路可以通过设定电容C1和电阻R1或电容C2和电阻R2构成的适合的时间常数得到。比较电路114包括用于比较积分电路109b和110b的输出电压幅度的运算放大器117，当积分电路109b的输出具有较高的电压时，输出的检测方式信号pm1为高电平，而当积分电路109b的输出具有较低的电压时，输出的检测方式信号pm1为低电平。

图3(A)-(O)是图1的笔输入装置的每部分的各种信号的时序图。反向信号产生电路105向液晶显示板101提供反向信号as，用于将施加到液晶显示板101的电极上的电压反向，以及向门信号产生电路107提供反向信号。与进入的反向信号as同步，门信号产生电路107产生和输出第一和第二门信号g1和g2。

当检测笔103位于液晶显示板101附近时，放大器104将通过对施加到液晶显示板101上的电压方向反向产生的尖峰感应电压放大。放大的电压作为信号sk输出。全波整流电路108对信号sk进行整流，并输出经整流的信号。

第一模拟门电路109a根据第一门信号g1对全波整流电路108的输出信号进行取样，输出信号sp1。更具体地说，当第一门信号g1为高电平时，第一模拟门电路109a导通，从而输出来自全波整流电路108的信号。当第一门信号g1为低电平时，第一模拟门电路109a截止。类似地，第二模拟门电路110a根据第二门信号g2对全波整流电路108的输出信号进行取样，输出信号sp2。

积分电路109b对信号sp1进行积分，输出直流电压dv1。类似地，积分电路110b对信号sp2进行积分，输出直流电压dv2。比较电路114比较直流电压dv1和dv2，当电压dv1分别具有比电压dv2高和低的电平时，分别提供高电平和低电平的检测方式信号pm1。

然而，周期性产生的噪声信号ns被模拟门电路110a取样，从而提高由积分电路110b积分的信号dv4的电压幅度。有可能积分电路109b的输出电压dv3不大于积分电路110b的输出电压dv4，因此，即使检测笔103位于液晶显示板101的附近，比较电路114输出的检测方式信号pm2也保持在低电平。问题是检测笔103接近液晶显示板101的情况不能被正确地检测到。

日本专利公开No.5-265650揭示了一种显示器整体型输入板装置，该装置通过仅检测感应电压，避免了由噪声引起的检测笔对坐标的误检测，感应电压是根据当检测笔到达液晶显示板时将施加到液晶上的电压反向而产生的。

图4表示这种显示器整体型输入板装置的结构的框图。显示器整体型输入板装置包括检测笔208，与检测笔208的引导电极相连的运算放大器209，用于坐标检测的模拟门AGt，用于检测感应电压的模拟门AG1和AG2，用于检测x坐标的x坐标检测电路210，用于检测y坐标的y坐标检测电路211，用于对通过第一模拟门AG1取样的感应电压信号进行整流的第一处理电路223，以便得到一个平均电压，用于对通过第二模拟门AG2取样的感应电压信号进行整流的第二处理电路224，以便得到一个平均电压，用于将由第一处理电路223得到的平均电压与基准值进行比较的第一比较电路225，用于将由第二处理电路224得到的平均电压与基准值进行比较的第二比较电路226，与门227，以及用于鉴别和提供x坐标和y坐标的坐标输出分类电路228。

下面将参照图5的时序图描述图4的显示器整体型输入板装置的工作情况。从时钟信号cplo产生将施加到液晶上的电压方向反向的反向信号fro。在反向信号fro跳变时门信号g1提供宽度为tg1的一个脉冲。当门信号g1为高电平时，门信号g2为低电平，而从门信号g1下降算起经过时间td以后，门信号g2变为高电平。

尖峰感应电压信号E1表示当检测笔208位于液晶显示板附近时将施加到液晶上的电压方向反向产生的感应电压。由第一模拟门AG1取样的一帧周期的尖峰感应电压信号E1被第一处理电路223整流(信号E1g1)，并积分。当该积分电压值高于基准值时，第一比较器225提供高电平的信号。

由第二模拟门AG2取样的一帧周期的噪声引起的感应电压信号被第二处理电路224整流，并积分。当积分的电压小于基准值时，第二比较器226提供高电平的信号。

当检测笔208的笔尖靠近液晶显示板并且噪声小时，与门227提供高电平的方式信号。根据该方式信号，确定是否检测坐标。

当噪声变得很大，且由噪声引起的感应电压信号的积分电压值大于在第二比较器226中被比较的基准值时，便会产生不能检测坐标的问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种笔输入装置，它能够抑制噪声的产生，从而正确地检测检测笔接近液晶显示板的状况。

本发明的再一个目的是提供一种笔输入方法，它能够抑制噪声的产生，从而正确地检测检测笔接近液晶显示板的状况。

根据本发明的一个方面，一种笔输入装置包括反向信号产生电路，用于产生将施加到液晶显示板的液晶上的电压方向反向的反向信号，第一变换电路，用于检测检测笔感应的电压，并根据由反向信号产生电路产生的反向信号将感应电压转变为直流电压，比较电路，用于将第一变换电路转变的电压的值与一个预定值进行比较，判断检测笔是否靠近液晶显示板，以及检测周期信号产生电路，用于当第一变换电路未检测到感应电压时点亮液晶显示板的背光，而当第一变换装置检测到感应电压时关闭背光。

由于当第一变换电路检测到感应电压时检测周期信号产生电路关闭背光，所以由第一变换电路检测的液晶显示板和检测笔之间的感应电压不受来自背光的噪声的影响。因此，笔输入装置可以正确地检测到检测笔位于液晶显示板的附近。

根据本发明的另一方面，一种笔输入装置包括：反向信号产生电路，用于将施加到液晶显示板的液晶上的电压方向反向的反向信号，门信号产生电路，用于与反向信号产生电路产生的反向信号同步产生第一门信号，第一变换电路，用于根据门信号产生电路产生的第一门信号检测检测笔感应的电压，将该感应电压转变为直流电压，比较电路，用于将第一变换电路变换的直流电压的电压值与预定值进行比较，产生坐标的检测方式信号，以及检测周期信号产生电路，当第一变换电路通过第一门信号未检测到感应电压时，点亮液晶显示板的背  光，而当第一变换电路通过第一门信号检测到感应电压时，关闭背光。

由于当第一变换电路检测到感应电压时检测周期信号产生电路关闭背光，所以由第一变换电路当前检测的液晶显示板和检测笔之间的感应电压不受来自背光的噪声的影响。因此，笔输入装置可以正确地检测到检测笔位于液晶显示板的附近。

根据本发明的再一方面，一种笔输入方法包括以下步骤：产生将施加到液晶显示板的液晶上的电压方向反向的反向信号，根据反向信号，检测检测笔感应的第一感应电压，通过将检测的第一感应电压与一个预定值进行比较，判断检测笔是否靠近液晶显示板，以及当未检测到第一感应电压时点亮液晶显示板的背光，而当检测到第一感应电压时关闭背光。

由于当检测到液晶显示板和检测笔之间的感应电压时关闭背光，所以当前检测到感应电压不受来自背光的噪声的影响。因此，笔输入方法可以正确地检测到检测笔位于液晶显示板的附近。

通过以下结合附图所作的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点等将变得更清楚。

附图说明

图1是常规的笔输入装置的电路结构的一个例子的框图。

图2是图1的第一和第二处理电路109和110以及比较电路的细节。

图3(A)-(O)是图1的笔输入装置中每部分的各种信号的时序图。

图4是常规的显示器整体型输入板装置的电路结构的一个例子的框图。

图5(A)-(F)是图4的显示器整体型输入板装置中每部分的各种信号的时序图。

图6是根据本发明的第一和第二实施例的笔输入装置的结构的框图。

图7(A)-(H)是第一和第二实施例的笔输入装置中每部分的各种信号的时序图。

图8是根据本发明的第三实施例的笔输入装置的结构的框图。

图9(A)-(J)是本发明的第三实施例的笔输入装置中每部分的各种信号的时序图。

具体实施方式

参看图6，根据本发明的第一实施例的笔输入装置包括液晶显示板1，背光2，检测笔3，与检测笔3的引导电极相连的放大器4，用于提供将施加到液晶显示板1的液晶上的电压方向反向的反向信号ak的反向信号产生电路5，用于通过检测笔3产生表示坐标的检测周期的信号的检测周期信号产生电路6，用于在坐标的检测周期期间与反向信号ak同步产生门信号g1的门信号产生电路7，用于根据门信号g1对来自放大器4的信号sk取样，以便将取样的信号转变为直流电压的变换电路11，用于设置阈值的阈值设置电路13，以及用于将变换电路11的输出与阈值设置电路13的输出进行比较的比较电路14。

变换电路11包括模拟门电路11a，当门信号g1分别为高电平和低电平时，模拟门电路11a分别导通和截止，还包括取样保持电路11b，用于当模拟门电路11a的输出信号sp增大时保持电压幅度，并在经过预定的时间后达到高阻抗状态。阈值设置电路13根据电阻分压提供一个阈值电压。仅当检测周期信号dt达到高电平时才输出该阈值电压。

下面将参照图7(A)-(H)的时序描述本实施例的笔输入装置的工作情况。当检测笔3位于液晶显示板1附近时，检测周期信号产生电路6产生表示液晶显示板1上的坐标检测周期的信号dt，并向背光2和反向信号产生电路5提供信号dt。高电平的检测周期信号dt表示当前正在检测坐标。

反向信号产生电路5向将施加到液晶显示板1的液晶上的电压的方向反向的反向信号ak提供一个脉冲。如图7(B)所示，根据对检测周期信号dt的升高提供一个脉冲。

当检测周期信号dt变为高电平时，门信号产生电路7与反向信号ak的脉冲同步，产生门信号g1。当检测笔3位于液晶显示板1附近时，放大器4把根据将施加到液晶显示板1上的电压方向反向产生的尖峰感应电压进行放大。

当门信号g1为高电平时，模拟门电路11a导通，提供信号sp。

取样保持电路11b检测并保持信号sp的电压幅度，提供直流电压dv。取样保持电路11b在经过一个预定时间后达到高阻抗状态。

阈值设置电路13在检测周期信号dt的高电平期间提供预定的电压sv。比较电路14将取样保持电路11b输出的直流电压dv与阈值设置电路13输出的阈值电压sv进行比较，当直流电压dv高于阈值电压sv时，提供高电平的检测方式信号pm，而当直流电压dv不高于阈值电压sv时，提供低电平的检测方式信号pm。更具体地说，当检测笔3充分靠近液晶显示板1时，输出高电平的检测方式信号pm。当检测笔3远离液晶显示板1时，输出低电平的检测方式信号pm。当检测方式信号pm分别为高电平和低电平时，坐标检测分别为有效和无效，这样可以检测液晶显示板1上的检测笔3的正确坐标。

向背光2施加由检测周期信号产生电路6产生的坐标检测周期信号dt，当坐标检测周期信号dt分别为低电平和高电平时，背光2分别点亮和关闭。由于在检测笔3检测坐标期间关闭背光2，所以在检测笔3的引导电极处不会感应出由背光2的噪声引起的感应电压，抑制了由噪声引起的对坐标的误检测。

根据本实施例的笔输入装置，来自背光2的噪声在坐标检测期间不影响检测笔3，因此可以获得正确的坐标检测。此外，由于不再需要对背光2的噪声测量，所以可以降低成本。

下面将描述本发明的第二实施例的笔输入装置。本实施例的笔输入装置的结构类似于图6所示的第一实施例。因此，细节将不再重复。

第二实施例的笔输入装置与第一实施例的笔输入装置的不同之处仅在于反向信号产生电路5的功能。在第二实施例中，在检测周期信号dt的高电平时间，在反向信号ak中两次提供脉冲。在图7中，反向信号ak的第二个脉冲用虚线表示。

在反向信号ak的第二脉冲中，门信号产生电路7在门信号g1中提供两个脉冲，如图7(C)所示。此处笔输入装置的工作情况与第一实施例相同。通过在坐标检测期间检测两个尖峰感应电压sk，可以减小由噪声引起的影响。更具体地说，当两个检测的感应电压中仅一个表示电平高于阈值时，判断这是由噪声引起的。仅当两个检测的感应电压都表示电平高于阈值时，才判断检测笔3位于液晶显示板1附近。

根据第二实施例的笔输入装置，除了在第一实施例中描述的优点之外，还可以得到比第一实施例的笔输入装置更正确的坐标检测。

下面将参照图8描述本发明的第三实施例的笔输入装置。第三实施例的笔输入装置与图5所示的第一实施例的笔输入装置的不同之处仅在于阈值设置电路13被第二变换电路12所代替，以及门信号产生电路7’分别输出施加到第一和第二变换电路11和12上的第一和第二门信号g1和g2。因此，对相同部分的详细描述将不再重复。

下面将参照图9(A)-(J)的时序图描述第三实施例的笔输入装置。在检测周期信号dt为高电平时，门信号产生电路7’与反向信号ak的脉冲同步，提供第一和第二门信号g1和g2中的脉冲。如图9的(C)和(D)所示，输出各个脉冲，于是第一和第二门信号g1和g2的高电平不会相互重叠。

当第二门信号g2为高电平时，第二变换电路12中的第二模拟门电路12a导通。更具体地说，当检测笔3位于液晶显示板1附近时，由施加到液晶显示板1的电压方向反向引起正的尖峰感应电压，这时第二模拟门12a截止。当不产生正的尖峰感应电压时，第二模拟门12a导通。

当第一变换电路11未检测到感应电压时，第二变换电路12检测由连续的外部噪声产生的感应电压。当该电压幅度dv2变得高于第一变换电路11输出的电压幅度dv1时，比较电路14提供低电平的检测方式信号pm。当产生除来自背光2的噪声以外的外部噪声时，通过禁止坐标检测，提高了坐标检测的可靠性。

根据第三实施例的笔输入装置，除了第一实施例中的优点以外，还可以避免除来自背光2的噪声以外的外部噪声引起的对坐标的误检测。

虽然以上详细地描述和示出了本发明，但是应理解这些都是说明性的，而不是限制性的。

Claims (8)

1.一种笔输入装置，包括：

产生装置，用于产生将施加到液晶显示板的液晶上的电压方向反向的反向信号，

第一变换电路，用于检测检测笔感应的电压，并根据由所述产生装置产生的反向信号将感应电压转变为直流电压，

判断装置，用于将所述第一变换电路转变的直流电压的值与一个预定值进行比较，判断所述检测笔是否靠近所述液晶显示板，以及

控制装置，用于当所述第一变换电路未检测到感应电压时点亮所述液晶显示板的背光，而当所述第一变换电路检测到感应电压时关闭所述背光。

2.根据权利要求1的笔输入装置，其中

当所述控制装置关闭所述背光时，所述产生装置提供所述反向信号的至少两个脉冲，以及

根据所述至少两个脉冲，所述判断装置将由所述第一变换电路变换的至少两个直流电压的电压值与所述预定值进行比较，判断所述检测笔是否靠近所述液晶显示板。

3.根据权利要求1的笔输入装置，进一步包括第二变换电路，用于当所述第一变换电路未检测到所述检测笔感应的电压期间，检测所述检测笔的感应电压，将该感应电压转变为直流电压，

其中所述判断装置将由所述第一变换电路变换的直流电压的电压值与所述第二变换电路变换的直流电压的电压值进行比较，判断所述检测笔是否靠近所述液晶显示板。

4.一种笔输入装置，包括：

反向信号产生电路，用于产生将施加到液晶显示板的液晶上的电压方向反向的反向信号，

门信号产生电路，用于与所述反向信号产生电路产生的反向信号同步地产生第一门信号，

第一变换电路，用于根据所述门信号产生电路产生的第一门信号检测检测笔感应的电压，将该感应电压转变为直流电压，

比较电路，用于将所述第一变换电路变换的直流电压的电压值与预定值进行比较，产生坐标的检测方式信号，以及

检测周期信号产生电路，当所述第一变换电路通过第一门信号未检测到感应电压时，点亮所述液晶显示板的背光，而当所述第一变换电路通过第一门信号检测到感应电压时，关闭所述背光。

5.根据权利要求4的笔输入装置，其中

当所述检测周期信号产生电路关闭所述背光时，所述反向信号产生装置提供所述反向信号的至少两个脉冲，以及

根据所述至少两个脉冲，所述判断装置将由所述第一变换电路变换的至少两个直流电压的电压值与所述预定值进行比较，产生坐标的检测方式信号。

6.根据权利要求4的笔输入装置，进一步包括第二变换电路，用于通过第二门信号检测检测笔的感应电压，将该感应电压转变为直流电压，

其中所述门信号产生电路与所述反向信号产生电路产生的反向信号同步产生第一门信号，所述第二门信号是所述第一门信号的反相信号，

其中所述比较电路将由所述第一变换电路变换的直流电压的电压值与所述第二变换电路变换的直流电压的电压值进行比较，以便产生坐标的判断方式信号。

7.一种笔输入方法，包括以下步骤：

产生将施加到液晶显示板的液晶上的电压方向反向的反向信号，

根据所述反向信号，检测检测笔感应的第一感应电压，

通过将所述检测的第一感应电压与一个预定值进行比较，判断所述检测笔是否靠近所述液晶显示板，以及

当未检测到所述第一感应电压时点亮所述液晶显示板的背光，而当检测到所述第一感应电压时关闭所述背光。

8.根据权利要求7的笔输入方法，进一步包括当未检测到所述第一感应电压时检测所述检测笔的第二电压感应电压的步骤，

其中所述判断步骤将所述检测的第一感应电压的电压值与所述第二感应电压的电压值进行比较，判断所述检测笔是否靠近所述液晶显示板。