CN114096941B - 触摸屏和用于触摸屏的控制方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种能够在抑制电子设备尺寸增大的同时为小型电子设备提供充电功能的触摸屏。触摸屏包括：检测单元，包括驱动电极Tx(2506)和检测电极Rx(2504)，检测电极Rx(2504)通过使用从驱动电极Tx(2506)提供的信号基于电容的变化来检测可充电检测目标。触摸屏还包括充电线圈，充电线圈与检测单元设置在同一层上。充电线圈与检测电极Rx(2504)设置在同一平面上。检测电极Rx(2504)的布线在与检测电容变化的时间不同的时间作为充电线圈工作。

Description

触摸屏和用于触摸屏的控制方法
技术领域
本发明涉及触摸屏技术，尤其涉及触摸屏和用于触摸屏的控制方法。
背景技术
与手机、智能手机等电子设备配套使用的无线耳机、有源笔、鼠标、扬声器系统等附属设备配备有电池以与电子设备进行无线通信，并且可以在该电池充电时使用。
对上述任一附属设备进行充电时，均采用专用的无线充电系统，并且通常通过使附属设备固定在无线充电系统上进行充电。因此，在附属设备充电过程中，附属设备需要长时间保持静止，在此期间附属设备无法使用。
此外，还提出了为附属设备提供充电功能，而不是使用这种单独的充电系统的技术。根据该提案，智能手机内部包含充电线圈。然而，由于传统充电线圈的尺寸较大，将线圈包含在附属设备中会增大智能手机的尺寸并增加制造成本。
此外，具有充电功能的附属设备需要电池，这也增大了附属设备的尺寸。
发明内容
本发明的目的是提供一种包括触摸屏和线圈的薄且成本低的模块集。
本发明的另一目的是提供一种触摸屏，该触摸屏可以用于对附属设备充电，并且附属设备的尺寸得以降低。此外，本发明还提供了可以对附属设备充电的充电系统。
根据第一方面，提供了一种触摸屏。该触摸屏包括检测单元和充电线圈。
检测单元用于通过使用从驱动电极提供的信号，基于电容变化检测是否存在可充电检测目标。检测单元包括驱动电极和检测电极。可充电检测目标对应于附属设备。
充电线圈用于对检测目标进行充电。另外，充电线圈与驱动电极或检测电极位于同一层。
根据第一方面，充电线圈和检测单元设置在同一层上。因为有源笔等附属设备可以在其操作期间被充电，所以这消除了对电池的需求。因此，可以在抑制电子设备尺寸增大的同时为小型电子设备提供充电功能。此外，由于减少了充电线圈的空间，因此可以降低触摸屏的成本。
根据第一方面的可能实施方式，充电线圈与检测电极设于同一平面上。
根据该实施方式，充电线圈和检测电极设置在同一平面上。这种实施方式可以通过在提供检测电极的同一平面上提供充电线圈来减小触摸屏的尺寸。
根据第一方面的可能实施方式，检测电极的布线在与检测电容变化的时间不同的时间用作充电线圈。
根据该实施方式，可以共享检测电极和线圈的布线。因此，因为布线仅由检测电极的布线构成，所以线圈不需要额外的布线。
根据第一方面的可能实施方式，充电线圈与驱动电极设于同一平面上。
根据该实施方式，充电线圈和驱动电极都设置在同一平面上。该实施方式可以在抑制电子设备尺寸增大的同时为电子设备提供充电功能，并且可以降低触摸屏的成本。
根据第一方面的可能实施方式，充电线圈包括多个线圈的阵列。
根据该实施方式，多个线圈的阵列可以从触摸屏的一端排列到另一端。这种实施方式允许在触摸屏的整个触摸表面上进行充电操作。
根据第一方面的可能实施方式，上述多个线圈串联连接。
根据该实施方式，多个线圈串联连接。这样的配置可以一次驱动多个充电线圈。
根据第一方面的可能实施方式，上述多个线圈并联连接，并且只有与靠近的待充电的附属设备的坐标对应的那些线圈被驱动。
根据该实施方式，多个线圈并联。与串联连接相比，并联连接可以有效地增加充电功率。
根据第一方面的可能实施方式，上述多个线圈并联连接，并且同时被驱动。
根据该实施方式，多个并联连接的线圈同时被驱动。因此，即使在检测目标快速移动时也可以实现充电操作。
根据第一方面的可能实施方式，驱动电极或检测电极与上述多个线圈交替排布。
根据该实施方式，驱动电极或检测电极与多个线圈交替排布。由于这些电极和线圈可以放置在显示器的前面，因此显示器的输出可以是均匀的。这种实施方式还允许在触摸屏表面的任何位置进行充电。
根据第一方面的可能实施方式，驱动电极或检测电极是形成网状的金属。
根据该实施方式，驱动电极或检测电极为形成网状的金属。因此，可以在网格覆盖的大范围内检测检测目标的靠近，从而确保有效的触摸检测。
根据第一方面的可能实施方式，形成网状的驱动电极或检测电极以及形成网状并且未连接到电源的金属交替排布。
根据该实施方式，形成网状的驱动电极或检测电极与不与电源连接的网状结构交替排布。由于这些结构可以放置在显示器的前面，因此可以用网格均匀地覆盖显示器的表面。
根据第二方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括控制电路和根据第一方面或第一方面的任一实施方式的触摸屏。控制电路用于控制触摸屏检测是否存在可充电检测目标并对可充电检测目标进行充电。
根据第二方面，控制电路用于控制触摸屏检测是否存在可充电检测目标并对可充电检测目标进行充电。触摸屏的充电线圈和检测单元设置在同一层。这消除了对电池的需求，因为有源笔等附属设备可以在其操作期间被充电。因此，可以在抑制电子设备尺寸增大的同时为小型电子设备提供充电功能。此外，由于减小了用于充电线圈的空间，因此可以降低电子设备的成本。
根据第三方面，提供了一种用于触摸屏的控制方法。该触摸屏包括检测单元以及充电线圈，检测单元用于通过使用从驱动电极提供的信号，基于电容变化检测是否存在可充电检测目标，检测单元包括驱动电极和检测电极，可充电检测目标对应于附属设备，充电线圈用于对检测目标进行充电，充电线圈与驱动电极或检测电极位于同一层。该方法包括：使检测电极检测电容变化；驱动充电线圈。
根据第三方面，充电线圈和检测单元设置在同一层。因此，可以使用小型电子设备进行充电操作。此外，由于减少了充电线圈的空间，因此可以降低触摸屏的成本。
根据第三方面的可能实施方式，充电线圈与检测电极设于同一平面上。
根据该实施方式，充电线圈和检测电极设置在同一平面上。因此，可以使用具有小尺寸触摸屏的电子设备来执行充电操作。
根据第三方面的可能实施方式，该方法还包括：在与检测电容变化的时间不同的时间使检测电极的布线用作充电线圈。
根据该实施方式，可以共享检测电极和线圈的布线。因此，因为布线仅由检测电极的布线构成，线圈不需要额外的布线。
根据第三方面的可能实施方式，充电线圈与驱动电极设于同一平面上。
根据该实施方式，充电线圈和驱动电极都设置在同一平面上。这种实施方式可以使用小尺寸的电子设备提供充电功能，并且可以降低触摸屏的成本。
根据第三方面的可能实施方式，充电线圈包括多个线圈的阵列。
根据该实施方式，多个线圈的阵列可以从触摸屏的一端排列到另一端。这种实施方式允许在触摸屏的整个触摸表面上进行充电操作。
根据第三方面的可能实施方式，上述多个线圈串联连接。
根据该实施方式，多个线圈串联连接。这样的配置可以一次驱动多个充电线圈。
根据第三方面的可能实施方式，上述多个线圈并联连接，并且驱动充电线圈包括：仅驱动与靠近的待充电的附属设备的位置对应的那些线圈。
根据该实施方式，上述多个线圈并联连接。与串联连接相比，并联连接可以有效地增加充电功率。
根据第三方面的可能实施方式，上述多个线圈并联连接，并且驱动充电线圈包括同时驱动上述多个线圈。
根据该实施方式，多个并联连接的线圈同时被驱动。因此，即使在检测目标快速移动时也可以实现充电操作。
根据第三方面的可能实施方式，驱动电极或检测电极与上述多个线圈交替排布。
根据该实施方式，驱动电极或检测电极与多个线圈交替排布。由于这些电极和线圈可以放置在显示器的前面，因此显示器的输出可以是均匀的。这种实施方式还允许在触摸屏表面的任何位置进行充电。
根据第三方面的可能实施方式，驱动电极或检测电极是形成网状的金属。
根据该实施方式，驱动电极或检测电极为形成网状的金属。因此，可以在网格覆盖的大范围内检测检测目标的靠近，从而确保有效的触摸检测。
根据第三方面的可能实施方式，形成网状的驱动电极或检测电极与形成网状并且未连接到电源的金属交替排布。
根据该实施方式，形成网状的驱动电极或检测电极与不与电源连接的网状结构交替排布。由于这些结构可以放置在显示器的前面，因此可以使用通过网格均匀地覆盖显示器的表面的电子设备实现充电操作。
根据第四方面，提供了一种用于电子设备的方法。该电子设备包括控制电路和根据第一方面或第一方面任一实施方式的触摸屏。该方法包括：控制触摸屏检测是否存在可充电检测目标；对可充电检测目标进行充电。
根据第四方面，控制电路用于控制触摸屏检测是否存在可充电检测目标并对可充电检测目标进行充电。触摸屏的充电线圈和检测单元设置在同一层。因为有源笔等附属设备可以在其操作期间进行充电，所以这消除了对电池的需求。因此，可以使用小型电子设备实现充电功能，可以在抑制电子设备尺寸增大的同时为小型电子设备提供充电功能。此外，由于减小了用于充电线圈的空间，因此可以降低电子设备的成本。
附图说明
图1是示出触摸屏的配置的图。
图2是触摸检测单元的配置的透视图。
图3是示出电容式触摸传感器的等效电路的图。
图4是示出电容式触摸传感器的等效电路的图。
图5是示出当手指靠近触摸传感器时，触摸传感器的电压变化的图。
图6是示出具有充电功能的触摸屏的配置的图。
图7是示出功率发送线圈单元的示例的图。
图8是示出根据实施例的触摸屏的配置示例的图。
图9是示出触摸检测单元中的电极的图案示例的图。
图10是示出触摸检测单元的示例的图。
图11是电极与虚设图案的组合的边界部分的放大视图。
图12是示出电极与虚设图案的组合的另一示例的图。
图13中(a)是示出根据实施例的触摸检测单元的部件的图，图13中(b)是该部件的一部分的剖视图，图13中(c)是示出一组部件的图。
图14中(a)是示出根据实施例的触摸检测单元的部件的图，图14中(b)是示出一组部件的图。
图15是与由图14所示的触摸检测单元执行的操作有关的时序图。
图16中(a)是示出根据实施例的触摸检测单元的部件的图，图16中(b)是示出一组部件的图。
图17是示出待在触摸检测单元中实现的充电线圈的示例的图。
图18是示出待在触摸检测单元中实现的充电线圈的示例的图。
图19是示出图18所示的充电线圈与Tx线的组合的示例的图。
图20是示出触摸检测单元的示例的图。
图21是描述充电系统检测有源笔的操作的图。
图22是示出有源笔的功能配置的图。
图23是示出有源笔和触摸板的配置示例的图。
图24是示出在触摸板中执行的方法的过程的流程图。
图25中(a)至(c)是示出驱动电极Tx和触摸检测电极Rx的布置的示例的图。
图26是示出触摸检测单元和充电线圈的组合的图。
图27是描述对有源笔进行充电的操作的图。
图28是描述对有源笔进行充电的操作的图。
图29是描述对有源笔进行检测的操作的图。
图30是描述对有源笔进行检测的操作的图。
具体实施方式
(第一实施例)
以下将参考图1描述根据本公开实施例的触摸屏的配置。该触摸屏可以实现在电子设备(例如移动电话或智能手机)中。电子设备包括触摸屏和控制电路。控制电路用于控制触摸屏检测是否存在可充电检测目标。可充电检测目标对应于附属设备。控制电路可以由处理器配置，处理器可以包括但不限于中央处理单元(central processing unit，CPU)和图形处理单元(graphics processing unit，GPU)。附属设备可以包括但不限于无线耳机、有源笔、鼠标、以及扬声器系统。
触摸屏200包括栅极驱动器202、源极驱动器210、驱动处理器226、驱动电极驱动器214、配备触摸检测功能的显示单元204、和触摸IC 216。栅极驱动器202、源极驱动器210，驱动电极驱动器214、配备触摸检测功能的显示单元204、和触摸IC 216用于响应于外部时序控制信号而彼此同步地操作。
配备触摸检测功能的显示单元204是具有触摸检测功能的触摸屏，包括由液晶等构成的显示部206和触摸检测单元212。如将在后文描述的，显示部206用于根据栅极驱动器202提供的扫描信号顺序扫描和显示水平线。触摸检测单元212用于基于来自驱动电极驱动器214的驱动信号Vdrv检测检测目标的靠近并输出触摸检测信号Vdet。
栅极驱动器202用于将扫描信号施加到薄膜晶体管(thin film transistors，TFT)的栅极(每个TFT组成一个像素)，以顺序地从在配备触摸检测功能的显示单元204的显示部206上的组成矩阵阵列的像素中选择像素水平线。源极驱动器210用于将像素信号提供给由栅极驱动器202选择的水平线中所包括的各个像素，以显示该水平线。
驱动电极驱动器214用于基于驱动处理器226提供的控制信号向触摸检测单元212提供驱动信号Vdrv。触摸检测单元212输出触摸检测信号Vdet并将触摸检测信号Vdet提供给触摸IC 216。
触摸IC 216包括模拟低通滤波器(analog low pass filter，LPF)218、A/D转换器220、信号处理器222、和坐标提取器224。模拟LPF 218是从触摸检测单元212提供的检测信号Vdet中去除高频噪声分量的模拟滤波器。A/D转换器220用于与触摸检测驱动信号同步地对从模拟LPF 218输出的每个模拟信号进行采样并将模拟信号转换为数字信号。信号处理器222用于基于来自A/D转换器220的输出来检测检测目标靠近触摸检测单元212。坐标提取器224用于当信号处理器222检测到检测目标的靠近时获取触摸面板上的检测位置的坐标。检测时序被控制为使得这些电路彼此同步操作。
触摸屏200可以在诸如移动电话、智能手机、和个人数字助理(personal digitalassistant，PDA)之类的配备有触摸面板的各种电子设备上实现。
图2是触摸检测单元212的配置的透视图。触摸检测单元212包括设置在基板236上的驱动电极(以下可以称为Tx)240和设置在与基板236隔开一定距离的基板230上的触摸检测电极(以下可以称为Rx)234。驱动电极(Tx)240构成沿该图的水平方向延伸的电极图案238。在执行触摸检测操作时，驱动电极驱动器214将触摸检测驱动信号Vdrt顺序地提供给各个电极图案，从而扫描驱动按时间顺序依次执行。触摸检测电极(Rx)234构成沿与驱动电极(Tx)240的电极图案的延伸方向交叉的方向延伸的电极图案235。各个触摸检测电极(Rx)234连接到触摸IC 216的模拟LPF 218。
在触摸检测操作中，当驱动电极驱动器214驱动驱动电极(Tx)240从而以时分方式依次扫描驱动电极(Tx)240时，触摸检测单元212顺序地选择水平线。同样在触摸检测操作中，触摸检测信号Vdet从触摸检测电极(Rx)234输出。如图2所示，彼此交叉的电极图案构成矩阵式的电容式触摸传感器。因此，扫描基板236上的整个电极图案238确保了能够检测到待检测的有源笔232接触或靠近触摸检测单元212的位置。
接下来，将参考图2至图5描述触摸检测单元212中的触摸检测的基本原理。在本实施例中，触摸检测单元212实现为电容式触摸传感器。在图2中，彼此面对的驱动电极(Tx)240和触摸检测电极(Rx)234构成电容器。这种结构表示为图3所示的等效电路。图3中，电容C1的一端经由驱动电极(Tx)240连接到交流驱动信号源，另一端经由触摸检测电极(Rx)234连接到触摸IC 216。当具有预定频率的AC信号从AC信号源施加到驱动电极(Tx)240时，出现图3中虚线所示的电力线Ef。
例如，当诸如手指的检测目标没有接触或不靠近如图3所示的触摸检测单元212时，随着电容器C1充电或放电，根据电容器C1的电容的电流流动。此时电容器C1中存储的触摸检测电极(Rx)234的电位波形变为例如图5中的波形V0。
当手指接触或靠近触摸检测单元212时，如图4所示，增加了由手指形成的电容器C2，C2与电容器C1串联。在这种状态下，根据电容器C1和C2的充电或放电，不同的电压分别被施加到电容器C1和C2。此时，电力线Ef如图4中虚线所示变化，使得触摸检测电极(Rx)234的电位波形变为图5中的波形V1。此时，触摸检测电极(Rx)234的电位是由流过电容器C1和C2的电流决定的分压电位。因此，波形V1的值变得小于非接触状态下的波形V0的值。信号处理器222将检测电压与预定阈值电压Vth进行比较，并在检测电压高于该阈值电压时确定处于非接触状态。因此，可以通过以这种方式检测电容变化来执行触摸检测。
图6示出了配备有对靠近的附属设备充电的功能的触摸屏的配置示例。在图6中，触摸屏600包括分层结构，该分层结构从图的顶部到底部包括触摸面板602、显示器604、和充电线圈606。触摸面板602和显示器604分别对应图1中的触摸检测单元212和显示部206。另外，充电线圈606设置在显示器604顶侧或底侧，与显示器604的设置有触摸面板602的一侧相对。这种配置允许充电线圈606用于为诸如无线耳机、有源笔、鼠标、或扬声器系统之类的可充电附属设备充电。
触摸屏中元件的顺序不限于上述示例。如图6所示，触摸屏600可以从图的顶部到底部包括触摸面板602、充电线圈606、和显示器604。
图7示出了应用于充电线圈606的用于充电的线圈单元的示例。线圈单元700包括三个线圈，并且具有超过约4mm的厚度。因此，在图6的触摸屏上实现该线圈单元会显著影响设备的尺寸。另外，TFT阵列、滤色器(color filter，CF)阵列、偏光片、背光源等很多部件位于显示器604下方，使得线圈单元的实现难度较大。
在本实施例中，通过将用于对靠近的附属设备充电的充电线圈设置在与触摸检测单元相同的层中来抑制触摸屏尺寸的增大。
图8示出了实现根据本实施例的触摸屏的配置示例。在图8中的触摸屏800中，触摸屏800从图的顶部到底部可以包括触摸面板和充电线圈的组合802以及显示器804，触摸面板和充电线圈的组合802设置在覆盖显示器804的层中。触摸面板和充电线圈组合802对应于图7中的触摸面板602和充电线圈606。
触摸屏中元件的顺序不限于上述示例。如图8所示，触摸屏800从图的顶部到底部可以包括显示器804以及触摸面板和充电线圈802的组合。
图9示出了用于触摸检测单元900的驱动电极或触摸检测电极的示例以及充电线圈的图案。对于设置在显示器上的布线电极，通常使用氧化铟锡(indium tin oxide，ITO)的透明电极。但是，ITO的电阻值约为50Ω/sq。与金属相比，该值较高，导致流过的电流较小，因此ITO不适合无线充电。在这方面，诸如Ag、Ag纳米线、Cu、或Al之类的金属用于设置在显示器上的电极。这些金属的电阻值在0.01Ω/sq左右，绝对可以降低线圈的功耗。由于这些金属是不透明的，因此用于触摸检测单元的电极图案形成为如图9所示的网状。网状结构具有菱形开口，因此通过开口可以查看显示部输出的图像。
图10示出了根据本实施例的触摸检测单元的示例。在触摸检测单元900中，触摸检测电极(Rx)902和虚设图案904均形成为网格，在图中的水平方向x上交替排布。多个触摸检测电极(Rx)902连接到触摸IC并且间隔开，以便在检测目标靠近时可以确定水平坐标。由于触摸检测电极(Rx)902放置在显示器的前面，用户将通过触摸检测电极(Rx)902查看显示器上的图像。然而，由于触摸检测电极(Rx)902由具有低电阻值的金属以不透明网格的形式形成，因此即使布线很细，触摸检测电极(Rx)902也会影响要观看的图像。因此，会观察到存在触摸检测电极(Rx)902的部分的图像与不存在触摸检测电极(Rx)902的部分的图像不同。因此，触摸检测单元被设计为将未连接到电源或触摸IC的虚设图案904布置在触摸检测电极(Rx)902之间的间隔处。因此，整个图像通过规则网格显示。
在一个实施例中，网状电极和虚设图案的组合可以配置在Tx侧上。
此外，在具体实施中，如图10中虚线所示，可以根据触摸检测电极(Rx)902的长度，准备并排列多个矩形虚设图案904。
图11是网状电极和虚设图案的组合的边界部分的放大图。布线中形成如图中虚线所示的间隙，使得图中上部所示的虚设图案不会连接到构成触摸检测单元的Rx侧的线(以下简称Rx线)或Tx侧的线(以下简称Tx线)。
图12示出了网状电极和虚设图案的组合的另一示例。对于用于驱动电极Tx或触摸检测电极Rx的图案A，整个布线连接在一起。另一方面，图案B具有的锯齿线，这些锯齿形组合形成包括一组菱形的伪网状布线结构。在图案A和B中，使用的布线的厚度L1可以是2至5μm。在图案A和B中，菱形中心之间的距离L3为200至50μm。
如上所述，根据本实施例，触摸屏包括检测单元，该检测单元包括驱动电极和检测电极，该检测电极通过使用从驱动电极提供的信号，基于电容的变化来检测可充电的检测目标，并且触摸屏还具有充电线圈，该充电线圈用于对检测目标进行充电，与检测单元设置在同一层。这种配置使得可以在抑制尺寸增加的同时提供具有充电功能的电子设备。
此外，使用网状电极可以降低成本。
(第二实施例)
图13示出了根据本公开另一实施例的触摸检测单元和充电线圈的组合的示例。如图13中(a)所示，触摸检测单元的一个部件1300具有与触摸IC连接的触摸检测电极(Rx)1304，该触摸检测电极(Rx)1304设置在形成与交流电源S连接的用于无线充电的充电线圈1302的同一侧。图13中(b)是包括绝缘体1306的区域的剖视图，绝缘体1306设置在用于无线充电的充电线圈1302和触摸检测电极(Rx)1304的交点处。图13中(c)示出了一组图13中(a)所示的部件。
触摸检测电极(Rx)1304形成为细长的线圈，并且被布置为使得其长边方向平行于用于无线充电的充电线圈1302的长边方向。以这种方式将触摸检测电极(Rx)1304形成为线圈允许触摸检测电极(Rx)1304在触摸检测电极(Rx)1304不用于触摸检测操作时用作充电线圈。在这种情况下，触摸检测电极(Rx)1304可以具有开关，使得触摸检测电极(Rx)1304在用于触摸检测操作时连接到触摸IC，并且在用于充电时连接到交流电源S，此开关可由外部控制单元控制。
根据本实施例，通过在与检测电容变化的时刻不同的时刻将触摸检测电极的布线用作线圈，可以有效地提高触摸检测的敏感度。
(第三实施例)
图14示出了根据本公开不同实施例的触摸检测电极(Rx)侧的触摸检测单元和充电线圈的组合的示例。图14中(a)所示的触摸检测单元的一个部件1400在图中左侧具有触摸检测电极(Rx)1402，在右侧具有连接到交流电源S的充电线圈1404。
图14中(b)示出了多个图14中(a)所示的组合，每一个组合被布置在水平方向上。如图所示，部件1400包括与触摸IC连接的触摸检测电极(Rx)1402和充电线圈1404在水平方向上交替排布的表面。Rx线和线圈线的形状和尺寸相同。触摸检测电极(Rx)1402连接到开关1406，使得每个触摸检测电极(Rx)1402的打开/关闭可以由相应的开关1406控制。
图15为与图14所示的触摸检测单元执行的操作有关的时序图。触摸检测单元在一帧的前半部分接通Rx线的开关1406，并且在接收到来自交流电源的交流信号时进行触摸检测操作。在图15中，部件1400接收来自驱动电极驱动器的驱动信号。通过向触摸检测电极(Tx)施加一个或多个脉冲，可以通过顺序扫描来驱动线圈。另外，如图15所示，也可以将电容式触摸检测和驱动线圈完全分开来驱动线圈。此外，可以在扫描触摸面板的整个表面的过程中插入线圈的驱动。另一方面，在图15中一帧的后半部分，开关1406被断开，使得来自交流电源的交流信号被提供给充电线圈1404，从而对靠近的附属设备执行充电操作。
在本实施例中，因为布线仅包括Rx线，因此线圈不需要额外的布线。此外，电容式触摸面板的敏感度非常高，可以共享Rx布线和线圈。
如图14所示的布线配置也可以应用于Rx线和Tx线。
(第四实施例)
图16示出了根据本公开另一实施例的触摸驱动电极(Tx)中的Tx线和充电线圈的组合的示例。在图16中(a)所示的一个部件中，触摸检测单元的触摸驱动电极(Tx)1602形成为网格。此外，该网格表面形成在与由连接到AC电源S的充电线圈1604形成的平面相同的平面上。在实施方式中，Tx线的网格矩形的宽度L4约为3至7mm。
图16中(b)示出了排列有多个图16中(a)所示的部件的配置。根据本实施例，可以围绕触摸检测单元的线增加充电线圈。
(第五实施例)
图17示出了根据本公开另一实施例的触摸检测单元和充电线圈的组合的示例。两个充电线圈1702和1704串联连接到交流电源S，一根线构成一个电路，从而这些充电线圈被同时驱动。在充电线圈1702和1704之间形成第三充电线圈1706，其电流在与充电线圈1702和1704的电流流动方向相反的方向上流动。充电线圈1702和1704之间的间隔等于这些充电线圈的宽度，使得三个充电线圈1702、1704、和1706尺寸相同。这种配置可以一次驱动多个充电线圈。
此外，虽然图17所示的充电线圈的示例中形成了三个充电线圈，但是也可以形成四个或更多个充电线圈。
图17所示的布线配置还可以应用于Rx线和Tx线。
(第六实施例)
图17所示的串联连接的布线配置的布线长度较长，适用于对功耗较小的附属设备进行充电。接着，将参考图18描述本公开的另一实施例，该实施例在需要更大充电功率时有效。
图18示出了根据本公开另一实施例的触摸检测单元和充电线圈的组合的示例。两个充电线圈1802和1804并联连接到交流电源S，一根线构成一个电路。充电线圈1802和1804之间的间隔等于这些线圈的宽度。例如，当如图13所示将Tx线布置在线圈的中心时，这种配置允许Tx线以相等的间隔布置。此外，可以在与充电线圈形成的平面相同的平面上形成网格Tx线。
根据本实施例，多个线圈并联连接，使得可以选择性地驱动每个线圈。因此，可以仅驱动与靠近的待充电附属设备的坐标对应的线圈。
此外，通过同时驱动多个线圈，可以使流过的电流更大。因此，与线圈串联连接的情况相比，可以增加功率。
此外，虽然图18所示的示例中形成了两个充电线圈，但是还可以形成三个或更多个充电线圈。
图18所示的布线配置也可以应用于Rx线。
图19示出了图18所示的充电线圈和Tx线的组合的示例。在触摸检测单元900中，充电线圈包括由交流电源S驱动的电路1902和同样由交流电源S驱动的电路1904。Tx线1至7形成为网状，并形成在与充电线圈形成的同一平面上。Tx线1、3、5、7形成在充电线圈内部，而Tx线2、4、6形成在充电线圈外部。
以这种方式布置Tx线使得能够均匀地排布形成网状的Tx线。
(第七实施例)
接下来，将参照图20描述根据本公开另一实施例的触摸检测单元和充电线圈的组合的示例。在触摸检测单元2000中，线圈线2004经由开关SW1至SW16连接到线2006，线2006连接到交流电源S的一个电极。连接到交流电源S的另一个电极的线2008经由开关SW17至SW32连接到线圈线2004。多条垂直延伸的线圈线2004均连接至图中顶部所示的水平线2003。多条线圈线2004彼此等距间隔开，Rx线2002与设置在两条线圈线之间的线圈线2004平行地延伸。Rx线连接到图下方的触控IC。
开关SW1至SW32的打开/关闭由控制单元(未示出)控制。因此，可以打开或关闭所需数量的在所需位置处的线圈线2004以形成充电线圈。在图20所示的示例中，在连接到线2006的开关中，开关SW1、SW2、SW9、和SW10被接通。此外，在连接到线2008的开关中，开关SW23、SW24、SW31、和SW32被接通。
根据这样的配置，通过使更多的开关导通并增加连接线2008和线2006的线圈线的数量，可以减小电阻值以允许更大的电流流动。因此，可以增加充电功率。
此外，控制待接通的开关的位置使得能够扩大或缩小所形成的线圈的横截面积。
图21是用于描述根据本实施例的触摸检测单元检测有源笔的操作的图。在图中，开关SW3至SW6和开关SW25至SW28接通。因此，形成了包括从开关SW6至SW25的线路、从开关SW5至SW26的线路、从开关SW4至SW27的线路、以及从开关SW3至SW28的线路的4匝充电线圈。有源笔2102的靠近由位于开关SW7和SW8之间的Rx线2002检测到。基于充电线圈形成的磁场，有源笔2102可以进行充电。
根据本实施例的充电线圈可以在Tx侧而不是在Rx侧提供。
图22是示出有源笔2102的功能配置的图。有源笔2102包括电池2204、超级电容器2206、线圈2208、微处理器单元(micro processor unit，MCU)2210、15-V Tx电路2212、以及压力传感器2214。压力传感器2214感测在图中底部的尖端2216处对触摸面板的能量，并且由应变式传感器、压电传感器等构成。Tx电路2212是用于从尖端2216输出正弦波的电路。MCU 2210是算术处理器，其从压力传感器2214获取压力信息，通过尖端2216向触摸面板发送数据和从触摸面板接收数据，等等。线圈2208从触摸检测单元接收电力。超级电容器2206和电池2204累积从触摸检测单元接收的电力。
通过这样的配置，有源笔2102通过压力传感器2214检测尖端2216的压力。此外，线圈2208根据来自触摸检测单元的电力产生交流信号，并将交流信号存储在超级电容器2206或电池2204中。MCU根据存储的电力进行操作，并执行诸如向触摸检测单元发送控制信号的操作。
这里，超级电容器2206和电池2204具有类似的功能，所以仅实施超级电容器2206可以减小有源笔2102的尺寸。然而，由于超级电容器2206的存储时间短，所以需要快速执行充电。如下所述，在本实施例中，当有源笔在操作中时执行充电。
图23是示出有源笔和触摸检测单元的配置示例的图。触摸检测单元2310用于检测有源笔2102的接触位置。触摸检测单元2310具有电源2309，电源2309将来自3V电池的直流信号转换为约5V至10V的交流信号。触摸检测单元2310包括谐振电路2308，谐振电路2308包括多个充电线圈2312和电容器C3。各个充电线圈产生由向上箭头和向下箭头指示的磁场。
有源笔2102包括构成谐振电路的线圈2208和电容器C4。电容器C4连接到由二极管2302、2303、2304和2306构成的整流电路。连接到整流电路的电容器C5执行平滑处理。电容器C3连接到DC-DC转换单元和低压差型线性稳压器(low dropout type linearregulator，LDO)的组合电路2307。组合电路2307控制平滑信号的电压值，DC-DC转换单元或LDO是根据电压值的大小选择的。例如，当来自线圈的电荷较小时，DC-DC转换器中的电压会升高，而当来自线圈的电荷较大时，LDO会降低电压。组合电路2307连接到可配置电平转换器2311。
接下来，将描述如上所述配置的有源笔2102和触摸检测单元2310的交互操作。有源笔2102根据触摸检测单元2310的充电线圈2312产生的磁场产生交流信号，并通过电容器C4向整流电路提供特定频率的信号。整流电路将输入的交流信号转换成直流(脉动电流)信号。电容器C5平滑来自整流电路的直流(脉动电流)信号。组合电路2307控制平滑后的输入信号的电压值并将压控信号输入到可配置电平转换器2311。可配置电平转换器2311是基于来自组合电路2307的信号驱动的。可配置电平转换器2311控制提供给MCU 2210的信号或提供给触摸检测单元2310的信号的电压电平，以将信号转换为大约5到60V的电压，并将信号从有源笔侧传输到触摸屏侧。该信号用于检测触控笔的位置坐标。当转换后的信号被提供给触摸检测单元2310的相应Rx线时，触摸检测单元2310可以检测接触位置的坐标。
接着，参考图24，将描述根据本实施例的在触摸检测单元中执行的方法的过程。
在该方法的步骤S2402中，触摸检测单元执行扫描以执行电容式触摸检测。接着，在步骤S2404中，当触摸检测单元检测到有源笔的接触时，计算有源笔的坐标。然后，在步骤S2406中，与所计算的坐标相对应的充电线圈被开启。
这样，可以在不同的时间执行有源笔的触摸检测操作和有源笔的充电操作。
(第八实施例)
图25示出了驱动电极Tx和触摸检测电极Rx的布置的示例。在上述实施例中，如图25中(a)所示，可以通过按从底部开始的指定顺序粘合和堆叠驱动电极(Tx)2506、由光学透明粘合剂(optically clear adhesive，OCA)等制成的膜2502、以及触摸检测电极(Rx)2504，以形成叠层。在这种情况下，触摸检测电极(Rx)2504位于接触面的一侧。例如，触摸检测电极(Rx)2504和/或驱动电极(Tx)2506可以形成图10所示的结构。
驱动电极(Tx)和触摸检测电极(Rx)的排列方式不限于图示的排列方式，例如，如图25中(b)所示，可以按照从底部开始的指定顺序将触摸检测电极(Rx)2504、薄膜2502、以及驱动电极(Tx)2506粘合在一起形成叠层。此外，如图25中(c)所示，可以通过在水平方向上交替地将驱动电极(Tx)2506和触摸检测电极(Rx)2504粘合在膜2502上来形成叠层。
(第九实施例)
图26是示出电容式触摸检测Tx线2701、电容式触摸检测Rx线2706、用于为有源笔充电的Tx线2705、和用于检测笔输出的Rx线2703的组合的图，其中这四种类型的传感器独立存在。电容式触摸检测单元被配置为包括多条划出轮廓并在水平方向上延伸的Tx线2701，以及多条划出轮廓且位于图中比Tx线2701更深的一侧并沿垂直方向延伸的Rx线2706，Tx线2701与Rx线2706交叉。Rx线2706连接到用于触摸检测的触摸IC。
用于充电的Tx线2705用细黑线描绘。充电侧可以进行与图21所示相同的操作。Tx线2705通过图中左侧的开关连接到交流电源S，使得可以生成从交流电源S依次提供到各个用于充电的Tx线2705的交流信号，以通过电流对有源笔的线圈充电。用于检测笔输出的Rx线2703均连接到笔输出检测IC。
用于为有源笔充电的充电线圈包括垂直延伸的线2704和连接到线2704并水平延伸的多条线2705。线2705位于图中比Tx线更近的一侧。通过从外部控制单元选择开关来控制要选择的Tx线2705的数量和要形成的充电线圈的横截面积。
用于检测有源笔的放电的放电检测线圈包括水平延伸的线2702和连接到线2702并垂直延伸的多条Rx线2703。线2702和Rx线2703位于图中比Rx线2706更深的一侧。线2702通过线2703连接到图中底部的AC电源S。线2703均通过开关连接到图中底部的AC电源S。通过从外部控制单元选择开关来控制要选择的Rx线2703的数量和要形成的充电线圈的横截面积。
在图26中，Tx线2701和Rx线2706如关于图2所描述的那样被驱动。接下来，将参考图27和图28描述在图26中所示的Tx线2705和Rx线2703中执行的有源笔的充电操作。
如图27所示，从图中上侧选取相邻的水平Tx线2705形成充电电路2804，交流电源S向充电电路2804提供交流信号。然后，充电电路2804在箭头2802所示的垂直方向上依次形成，并且使AC电流流过这些电路以进行扫描。
图28示出了在有源笔2102接触的位置处进行充电的状态。有源笔2102具有由线圈2208和电容器C4组成的电路，该电路产生交流信号以基于来自充电电路2804的信号对有源笔2102进行充电。
当充电完成时，有源笔2102放电。通过检测该放电可以检测有源笔2102。接下来，参考图29和图30，将描述检测有源笔2102的操作。
如图29所示，从图中左侧选取相邻的垂直Rx线2703形成放电检测电路3010。放电检测电路3010连接到电容C6，与线2702和Rx线2703形成谐振电路。放电检测电路3010还通过由二极管3002、3004、3006、和3008组成的整流电路连接到电源V。笔输出检测IC监测电源V的电压变化，并且检测有源笔2102的放电。图29所示的放电检测电路3010沿箭头2902所示的水平方向依次形成，以进行扫描以检测放电。
如图30所示，当在有源笔2102接触的位置形成放电检测电路3010时，在电源V中产生与线圈2208产生的电压相对应的电压+V。使用笔输出检测IC基于电压的变化来检测有源笔2102的坐标。通过上述操作，产生电能的充电线圈位置的移动可以跟随有源笔的移动，从而利用线圈的充放电来检测有源笔的坐标。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，并不用于限制本发明的保护范围。在所公开的技术范围内，本领域技术人员容易想到的任何变化或替换均应包含在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种触摸屏，包括：
检测单元，用于通过使用从驱动电极提供的信号，基于电容变化检测是否存在可充电检测目标，所述检测单元包括所述驱动电极和检测电极，所述驱动电极和所述检测电极彼此面对并且构成电容器C1，在所述可充电检测目标接触或靠近所述检测单元时，由所述可充电检测目标和所述检测电极构成与所述电容器C1串联的电容器C2，根据所述电容器C1和所述电容器C2的充电或放电，不同的电压分别被施加到所述电容器C1和所述电容器C2，基于所述电容器C1和所述电容器C2的电容变化执行触摸检测，所述可充电检测目标对应于附属设备；以及
充电线圈，用于对所述检测目标进行充电，其中，所述充电线圈与所述检测电极设置在同一平面上，所述检测电极的布线在与检测电容变化的时间不同的时间用作充电线圈；
其中，所述充电线圈包括多个线圈的阵列，所述多个线圈的阵列从所述触摸屏的一端排列到另一端，所述多个线圈并联连接，并且只有与靠近的待充电的所述附属设备的坐标对应的那些线圈被驱动。
2.根据权利要求1所述的触摸屏，其中，所述驱动电极或所述检测电极以及所述多个线圈交替排布。
3.根据权利要求1或2所述的触摸屏，其中，所述驱动电极或所述检测电极是形成网状的金属。
4.根据权利要求3所述的触摸屏，其中，形成网状的所述驱动电极或所述检测电极与形成网状并且未连接到电源的金属交替排布。
5.一种电子设备，包括控制电路和根据权利要求1至4中任一项所述的触摸屏，所述控制电路用于控制所述触摸屏检测是否存在可充电检测目标并对所述可充电检测目标进行充电。
6.一种用于触摸屏的控制方法，所述触摸屏包括检测单元以及充电线圈，所述检测单元用于通过使用从驱动电极提供的信号，基于电容变化检测是否存在可充电检测目标，所述检测单元包括所述驱动电极和检测电极，所述驱动电极和所述检测电极彼此面对并且构成电容器C1，在所述可充电检测目标接触或靠近所述检测单元时，由所述可充电检测目标和所述检测电极构成与所述电容器C1串联的电容器C2，根据所述电容器C1和所述电容器C2的充电或放电，不同的电压分别被施加到所述电容器C1和所述电容器C2，基于所述电容器C1和所述电容器C2的电容变化执行触摸检测，所述可充电检测目标对应于附属设备，所述充电线圈用于对所述检测目标进行充电，其中，所述充电线圈与所述检测电极设置在同一平面上，所述方法包括：
使所述检测电极检测电容变化；以及
驱动所述充电线圈；
其中，所述充电线圈包括多个线圈的阵列，所述多个线圈的阵列从所述触摸屏的一端排列到另一端，所述多个线圈并联连接，并且驱动所述充电线圈包括仅驱动与靠近的待充电的所述附属设备的坐标对应的那些线圈；
其中，所述方法还包括：
在与检测电容变化的时间不同的时间使所述检测电极的布线用作充电线圈。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述驱动电极或所述检测电极与所述多个线圈交替排布。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述驱动电极或所述检测电极是形成网状的金属。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，形成网状的所述驱动电极或所述检测电极以及形成网状并且未连接到电源的金属交替排布。
10.一种用于电子设备的方法，所述电子设备包括控制电路和根据权利要求1至4中任一项所述的触摸屏，所述方法包括：
控制所述触摸屏检测是否存在可充电检测目标；以及
对所述可充电检测目标进行充电。
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