KR102344783B1 - Touch screen for interlocking with electronic pen - Google Patents

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KR102344783B1
KR102344783B1 KR1020170100169A KR20170100169A KR102344783B1 KR 102344783 B1 KR102344783 B1 KR 102344783B1 KR 1020170100169 A KR1020170100169 A KR 1020170100169A KR 20170100169 A KR20170100169 A KR 20170100169A KR 102344783 B1 KR102344783 B1 KR 102344783B1
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Abstract

본 발명은 전자 펜과 연동하는 터치 스크린에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 전자 펜과 연동하는 터치 스크린은, 다수의 로우와 컬럼의 매트릭스로 배열된 다수의 터치 센서들; 상기 터치 센서들과 연결되는 다수의 센서 신호선들; 및 상기 터치 센서들에서 발생하는 셀프 커패시턴스의 터치 신호들을 수신하는 터치 드라이브 IC를 포함하는 터치 스크린에 있어서, 상기 터치 드라이브 IC는, 전자 펜과 연동하기 위해, 상기 다수의 컬럼에 각각 대응되는 다수의 스위치들; 상기 스위치들에 각각 대응되는 다수의 증폭기들; 상기 전자 펜과 상기 터치 센서들 간의 접촉 또는 접근에 의한 위치 정보와 상기 전자 펜의 버튼 또는 압력 정보를 검출하여, 외부 호스트로 제공하는 로직부; 상기 위치 정보의 검출을 위해, 상기 증폭기들과 상기 로직부 사이에 형성되는 제1 신호 경로; 및 상기 버튼 또는 압력 정보의 검출을 위해, 상기 증폭기들과 상기 로직부 사이에 형성되는 제2 신호 경로를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명은 상술한 실시예와 다른 실시예들도 포함한다. The present invention relates to a touch screen interworking with an electronic pen. A touch screen interworking with an electronic pen according to an embodiment of the present invention includes a plurality of touch sensors arranged in a matrix of a plurality of rows and columns; a plurality of sensor signal lines connected to the touch sensors; and a touch drive IC for receiving touch signals of self-capacitance generated from the touch sensors, wherein the touch drive IC includes a plurality of columns corresponding to the plurality of columns in order to interoperate with the electronic pen. switches; a plurality of amplifiers respectively corresponding to the switches; a logic unit that detects location information due to contact or approach between the electronic pen and the touch sensors and button or pressure information of the electronic pen, and provides the detected information to an external host; a first signal path formed between the amplifiers and the logic unit for detecting the position information; and a second signal path formed between the amplifiers and the logic unit to detect the button or pressure information. In addition, the present invention also includes embodiments other than the above-described embodiment.

Description

전자 펜과 연동하는 터치 스크린{Touch screen for interlocking with electronic pen} Touch screen for interlocking with electronic pen

본 발명은, 예를 들어, 손가락 등에 의한 터치 검출은 물론, 전자(electronic) 펜과 연동하는 터치 스크린에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to, for example, touch detection by a finger or the like, as well as a touch screen that cooperates with an electronic pen.

일반적으로 터치 스크린은, 스마트 폰, PDA(Personal Digital Assistants), 그리고 PMP(Portable Multimedia Player) 등과 같은 모바일 기기는 물론, 네비게이션, 넷북, 노트북, DID(Digital Information Device), 그리고 IPTV(Internet Protocol TV) 등과 같은 다양한 유형의 전자 장치에 적용될 수 있다. In general, a touch screen is a mobile device such as a smart phone, a personal digital assistant (PDA), and a portable multimedia player (PMP), as well as a navigation device, a netbook, a laptop computer, a digital information device (DID), and an Internet protocol TV (IPTV). It can be applied to various types of electronic devices, such as

상기 터치 스크린은, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), 그리고 OLED(Organic Light Emitting Diode) 등과 같은 다양한 유형의 디스플레이 위에 부가되는 온셀(On-cell) 타입의 터치 스크린과, 상기 디스플레이 내부에 일체형으로 내장되는 인셀(In-cell) 타입의 터치 스크린으로 구분될 수 있다. The touch screen includes an on-cell type touch screen that is added to various types of displays, such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), and an organic light emitting diode (OLED), and the display. It may be classified as an in-cell type touch screen that is integrally built therein.

상기 터치 스크린이 적용되는 디스플레이는, 터치 스크린 부착형(add-on type) 디스플레이, 터치 스크린 상판형(on-cell type) 디스플레이, 그리고 터치 스크린 내장형(in-cell type) 디스플레이 등으로 다양하게 구분될 수 있다.The display to which the touch screen is applied may be variously classified into a touch screen add-on type display, a touch screen on-cell type display, and a touch screen in-cell type display. can

상기 터치 스크린은, 예를 들어, 저항막 방식, 정전용량 방식, 전자기 유도 방식, 적외선 방식, 또는 초음파 방식 등과 같은 다양한 유형의 터치 검출 방식이 적용될 수 있다. For the touch screen, various types of touch detection methods such as a resistive method, a capacitive method, an electromagnetic induction method, an infrared method, or an ultrasonic method may be applied to the touch screen.

상기 정전용량 방식의 터치 스크린은, 손가락 또는 전자 펜 등과 같은 터치 입력 도구가, 상기 터치 스크린에 배열된 터치 센서(touch sensor)에 접촉 또는 접근함에 따라, 상기 터치 센서에서 발생하는 터치 커패시턴스(Ct: touch capacitance)에 의한 전압 변화에 기반하여, 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있다. In the capacitive touch screen, a touch capacitance (Ct: Based on the voltage change due to touch capacitance), the presence or absence of a touch and the touch position may be detected.

상기 정전용량 방식의 터치 스크린은, 상호(mutual) 커패시턴스 방식과, 셀프(self) 커패시턴스 방식 등으로 구분될 수 있다. 상기 상호 커패시턴스 방식은, 서로 다른 레이어(layer)에 배치된 송신(Tx) 터치 센서와 수신(Rx) 터치 센서가 한 쌍으로 연동하여, 터치 커패시턴스를 발생시키는 방식이다. The capacitive touch screen may be divided into a mutual capacitance type and a self capacitance type. The mutual capacitance method is a method in which a transmitting (Tx) touch sensor and a receiving (Rx) touch sensor arranged on different layers cooperate as a pair to generate touch capacitance.

상기 셀프 커패시턴스 방식은, 하나의 터치 센서가 자체적으로 터치 커패시턴스를 발생시키는 방식이다. 상기 상호 커패시턴스 방식의 터치 스크린과 상기 셀프 커패시턴스 방식의 터치 스크린은, 공지 기술이므로 구체적인 기술 설명은 생략한다. The self-capacitance method is a method in which one touch sensor generates touch capacitance by itself. Since the mutual capacitance type touch screen and the self-capacitance type touch screen are well-known technologies, detailed technical descriptions will be omitted.

도 1은 일반적인 터치 스크린의 구성을 예시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating a configuration of a general touch screen.

도 1을 참조하면, 상기 터치 스크린(100)은, 예를 들어, 셀프 커패시턴스 방식의 터치 스크린이고, 다수의 터치 센서들(10)과, 다수의 센서 신호선들(11), 그리고 터치 드라이브 IC(TDI: Touch Drive IC)(30) 등을 포함할 수 있다. 1, the touch screen 100 is, for example, a self-capacitance type touch screen, a plurality of touch sensors 10, a plurality of sensor signal lines 11, and a touch drive IC ( TDI: Touch Drive IC) 30 and the like may be included.

상기 터치 센서들(10)은, 다수의 로우(row)와 컬럼(column)의 매트릭스(matrix)로 배열될 수 있고, 터치 패드, 터치 패턴, 또는 센서 패턴 등과 같은 임의의 다른 명칭으로 다양하게 일컬어질 수 있다.The touch sensors 10 may be arranged in a matrix of a plurality of rows and columns, and are variously referred to by any other name such as a touch pad, a touch pattern, or a sensor pattern. can get

상기 센서 신호선들(11)은, 상기 터치 센서들(10)에 연결되어, 상기 터치 센서들에 의해 발생하는 터치 커패시턴스(Ct)를, 상기 터치 드라이브 IC(30)로 전달하며, 예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 각 컬럼에 속하는 터치 센서들의 일측(예: 우측)에 나란히 배열될 수 있다.The sensor signal lines 11 are connected to the touch sensors 10 to transmit a touch capacitance Ct generated by the touch sensors to the touch drive IC 30, for example, 1 , the touch sensors belonging to each column may be arranged side by side (eg, on the right side).

상기 터치 드라이브 IC(30)은, 상기 터치 센서들(10)을 구동하고, 상기 터치 센서들에서 발생하는 터치 커패시턴스(Ct)를 상기 센서 신호선들(11)을 통해 수신하여, 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있으며, 터치 IC 등과 같은 임의의 다른 명칭으로 다양하게 일컬어질 수 있다. The touch drive IC 30 drives the touch sensors 10 , and receives a touch capacitance Ct generated from the touch sensors through the sensor signal lines 11 to determine whether a touch is made and a touch position. may be detected, and may be variously referred to by any other name such as a touch IC or the like.

상기 터치 드라이브 IC(30)은, 터치 구동을 위한 구동부(31), 터치 검출을 위한 터치 검출부(32), 터치 신호 처리를 위한 신호 처리부(33), 터치 데이터 저장을 위한 메모리부(34), 전원 공급을 위한 전원부(35), 터치 구동 및 검출 제어를 위한 컨트롤러(36), 터치 검출의 타이밍 제어를 위한 타이밍 제어부(37), 터치 구동 전압 생성을 위한 전압 생성부(38), 그리고 외부 통신을 위한 통신부(39) 등을 모두 포함하거나 일부 포함할 수 있다. The touch drive IC 30 includes a driving unit 31 for driving a touch, a touch detecting unit 32 for detecting a touch, a signal processing unit 33 for processing a touch signal, a memory unit 34 for storing touch data, A power supply unit 35 for supplying power, a controller 36 for touch driving and detection control, a timing control unit 37 for timing control of touch detection, a voltage generating unit 38 for generating a touch driving voltage, and external communication It may include all or some of the communication unit 39 for

상기 컨트롤러(36)는, 상기 구성 요소들 중 하나 이상을 제어함과 아울러, 상기 통신부(39)를 통해 외부 구성 요소와의 인터페이스를 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 컨트롤러(36)는, 상기 통신부(36)을 통해, 디스플레이 드라이브 IC(DDI: Display Drive IC)와 연동하거나, 스마트 폰 등과 같은 전자 장치의 씨피유(CPU) 등과 연동할 수 있고, 상기 터치 검출부(32)와 상기 신호 처리부(33), 그리고 상기 타이밍 제어부(37) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. The controller 36 may control one or more of the components and interface with an external component through the communication unit 39 . For example, the controller 36 may interwork with a display drive IC (DDI) or a CPU of an electronic device such as a smart phone, etc., through the communication unit 36, At least one of the touch detection unit 32 , the signal processing unit 33 , and the timing control unit 37 may be included.

한편, 최근에는, 손가락 등에 의한 터치 검출은 물론, 전자 펜과 연동하는 터치 스크린이 상용화되고 있다. 예를 들어, 상기 전자 펜은, 스타일러스(stylus) 펜, 액티브(active) 펜, 또는 디지털(digital) 펜 등과 같은 임의의 다른 명칭으로 다양하게 일컬어질 수 있다. On the other hand, recently, a touch screen that interlocks with an electronic pen as well as a touch detection by a finger or the like has been commercialized. For example, the electronic pen may be variously referred to as any other name such as a stylus pen, an active pen, or a digital pen.

상기 전자 펜은, 양방향 통신의 전자 펜과, 단방향 통신의 전자 펜 등으로 구분될 수 있다. 상기 양방향 통신의 전자 펜은, 예를 들어, 블루투스(bluetooth) 등과 같은 근거리 무선 통신을 통해, 상기 터치 스크린과 양방향 통신을 수행할 수 있으며, 이를 위해, 상기 전자 펜과 터치 스크린에는, 양방향 통신 모듈이 각각 구비되어야 한다. The electronic pen may be divided into an electronic pen for two-way communication and an electronic pen for one-way communication. The electronic pen of the two-way communication may perform two-way communication with the touch screen through, for example, short-range wireless communication such as Bluetooth. For this, the electronic pen and the touch screen have a two-way communication module Each of these must be provided.

상기 단방향 통신의 전자 펜은, 예를 들어, FSK(Frequency Shift Keying) 변조 방식의 무선 주파수 신호 등을, 상기 터치 스크린에 매트릭스 형태로 배열된 터치 센서를 통해 단방향으로 전송할 수 있으며, 이로 인해, 상기 터치 스크린에는, 별도의 통신 모듈이 구비되지 않아도 된다. The electronic pen of the one-way communication can, for example, transmit a FSK (Frequency Shift Keying) modulation type radio frequency signal in one direction through a touch sensor arranged in a matrix form on the touch screen. The touch screen does not need to be provided with a separate communication module.

본 발명은, 예를 들어, 다수의 로우와 컬럼의 매트릭스 형태로 터치 센서들이 배열된 셀프 커패시턴스 방식의 터치 스크린이, 단방향 통신의 전자 펜과 연동하여, 상기 전자 펜과 터치 센서들 간의 접촉 또는 접근에 의한 위치 정보와 상기 전자 펜의 버튼 또는 압력 정보 등을 검출할 수 있는, 전자 펜과 연동하는 터치 스크린을 제공할 수 있다. In the present invention, for example, a self-capacitance type touch screen in which touch sensors are arranged in a matrix form of a plurality of rows and columns is linked with an electronic pen of unidirectional communication, so that contact or approach between the electronic pen and the touch sensors It is possible to provide a touch screen interlocking with the electronic pen, which can detect position information and the button or pressure information of the electronic pen.

본 발명의 실시예에 따른 전자 펜과 연동하는 터치 스크린은, 다수의 로우와 컬럼의 매트릭스로 배열된 다수의 터치 센서들; 상기 터치 센서들과 연결되는 다수의 센서 신호선들; 및 상기 터치 센서들에서 발생하는 셀프 커패시턴스의 터치 신호들을 수신하는 터치 드라이브 IC를 포함하는 터치 스크린에 있어서, 상기 터치 드라이브 IC는, 전자 펜과 연동하기 위해, 상기 다수의 컬럼에 각각 대응되는 다수의 스위치들; 상기 스위치들에 각각 대응되는 다수의 증폭기들; 상기 전자 펜과 상기 터치 센서들 간의 접촉 또는 접근에 의한 위치 정보와 상기 전자 펜의 버튼 또는 압력 정보를 검출하여, 외부 호스트로 제공하는 로직부; 상기 위치 정보의 검출을 위해, 상기 증폭기들과 상기 로직부 사이에 형성되는 제1 신호 경로; 및 상기 버튼 또는 압력 정보의 검출을 위해, 상기 증폭기들과 상기 로직부 사이에 형성되는 제2 신호 경로를 포함할 수 있다. A touch screen interworking with an electronic pen according to an embodiment of the present invention includes a plurality of touch sensors arranged in a matrix of a plurality of rows and columns; a plurality of sensor signal lines connected to the touch sensors; and a touch drive IC for receiving touch signals of self-capacitance generated from the touch sensors, wherein the touch drive IC includes a plurality of columns corresponding to the plurality of columns in order to interoperate with the electronic pen. switches; a plurality of amplifiers respectively corresponding to the switches; a logic unit that detects location information due to contact or approach between the electronic pen and the touch sensors and button or pressure information of the electronic pen, and provides the detected information to an external host; a first signal path formed between the amplifiers and the logic unit for detecting the position information; and a second signal path formed between the amplifiers and the logic unit to detect the button or pressure information.

상기 전자 펜은, 단방향 통신의 전자 펜이고, 가속도 센서, 압력 센서, 하나 이상의 버튼, 그리고 송신 안테나로 동작하는 팁을 포함할 수 있다.The electronic pen is a one-way communication electronic pen, and may include an acceleration sensor, a pressure sensor, one or more buttons, and a tip operating as a transmitting antenna.

상기 스위치는, 하나의 컬럼에 속하는 터치 센서들의 개수에 대응되는 다수의 입력 단자들과, 하나의 출력 단자를 포함하고, 상기 입력 단자들 중 하나를 선택하여 상기 출력 단자와 연결하거나, 상기 입력 단자들을 동시에 모두 선택하여 상기 출력 단자와 연결할 수 있다.The switch includes a plurality of input terminals corresponding to the number of touch sensors belonging to one column and one output terminal, and selects one of the input terminals to connect to the output terminal, or the input terminal can be connected to the output terminal by selecting all of them at the same time.

상기 제1 신호 경로는, 상기 증폭기들과 상기 로직부 사이에 형성되되, 다수의 샘플 홀드들(SH: Sample and Hold), 하나의 먹스(MUX), 하나의 프로그램어블 게인 증폭기(PGA: Programmable Gain Amplifier), 그리고 하나의 아날로그 디지털 변환기(ADC: Analog to Digital Converter)를 포함할 수 있다.The first signal path is formed between the amplifiers and the logic unit, and includes a plurality of sample holds (SH), one MUX, and one programmable gain amplifier (PGA). Amplifier), and one analog-to-digital converter (ADC).

상기 제2 신호 경로는, 상기 증폭기들과 상기 로직부 사이에 형성되되, 다수의 히스테리시스(hysteresis) 비교기들을 포함할 수 있다.The second signal path is formed between the amplifiers and the logic unit, and may include a plurality of hysteresis comparators.

상기 제2 신호 경로는, 상기 증폭기들과 상기 로직부 사이에 배치되는 하나의 먹스와 하나의 히스테리시스(hysteresis) 비교기를 포함할 수 있다.The second signal path may include one mux and one hysteresis comparator disposed between the amplifiers and the logic unit.

상기 로직부는, 상기 제1 신호 경로의 출력 신호에 기반하여, 상기 전자 펜의 접근 또는 접촉에 대응되는 터치 센서의 위치 정보를 검출하는 위치 검출기; 상기 제2 신호 경로의 출력 신호에 기반하여, 상기 전자 펜의 버튼 또는 압력 정보를 복조 및 복호화하는 복조 및 복호화기; 및 상기 스위치들과, 상기 제1 신호 경로 및 상기 제2 신호 경로에 포함된 회로 소자들의 동작 및 타이밍을 제어하는 타이밍 제어기를 포함할 수 있다. The logic unit may include: a position detector configured to detect position information of a touch sensor corresponding to an approach or contact of the electronic pen based on an output signal of the first signal path; a demodulator and decoder for demodulating and decoding button or pressure information of the electronic pen based on an output signal of the second signal path; and a timing controller for controlling operations and timing of the switches and circuit elements included in the first signal path and the second signal path.

본 발명의 실시예에 따르면, 다수의 로우와 컬럼의 매트릭스 형태로, 다수의 터치 센서들이 배열된 셀프 커패시턴스 방식의 터치 스크린이, 손가락 등에 의한 터치 검출은 물론, 단방향 통신의 전자 펜과 연동하여, 상기 전자 펜의 접촉 또는 접근에 대응되는 터치 센서의 위치 정보를 검출할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the form of a matrix of a plurality of rows and columns, a self-capacitance touch screen in which a plurality of touch sensors are arranged, not only detects a touch by a finger, etc., but also interworks with an electronic pen of one-way communication, Position information of the touch sensor corresponding to the contact or approach of the electronic pen may be detected.

또한, 상기 터치 스크린이, 상기 전자 펜에서 송신하는 무선 주파수 신호를 터치 센서를 통해 수신하여, 상기 전자 펜의 버튼 또는 압력 정보를 검출한 후, 외부 호스트(예: 스마트 폰의 CPU 등)으로 전송함으로써, 상기 전자 펜의 위치 정보와, 상기 전자 펜의 버튼 또는 압력 정보에 상응하는 동작이, 상기 외부 호스트에 의해 정상적으로 수행되도록 할 수 있다. In addition, the touch screen receives a radio frequency signal transmitted from the electronic pen through a touch sensor, detects button or pressure information of the electronic pen, and then transmits it to an external host (eg, CPU of a smart phone) By doing so, an operation corresponding to the location information of the electronic pen and the button or pressure information of the electronic pen may be normally performed by the external host.

도 1은 일반적인 터치 스크린의 구성을 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 적용되는 단방향 통신의 전자 펜을 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 적용되는 펜 송신 신호를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치 드라이브 IC 내의 추가 구성을 예시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1 스위치의 구성 및 온/오프 상태들을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제1 비교기의 구성을 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 로직부의 구성을 예시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 시분할 방식의 핑거 구간과 펜 구간을 예시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 드라이브 IC 내의 추가 구성을 예시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating a configuration of a general touch screen.
2 is a diagram illustrating an electronic pen of one-way communication applied to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a pen transmission signal applied to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an additional configuration in a touch drive IC according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are diagrams illustrating the configuration and on/off states of the first switch according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a configuration of a first comparator according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a configuration of a logic unit according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating a finger section and a pen section in a time division method according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating an additional configuration in a touch drive IC according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and examples.

본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린은, 다수의 로우와 컬럼의 매트릭스 형태로, 다수의 터치 센서들이 배열된 셀프(self) 커패시턴스 방식의 터치 스크린일 수 있다.The touch screen according to an embodiment of the present invention may be a self-capacitance type touch screen in which a plurality of touch sensors are arranged in a matrix form of a plurality of rows and columns.

상기 터치 스크린은, 손가락 등에 의한 터치 검출은 물론, 단방향 통신의 전자 펜과 연동하여, 상기 전자 펜의 접촉 또는 접근에 의한 위치 정보와 상기 전자 펜의 버튼 또는 압력 정보를 검출할 수 있다.The touch screen may detect a touch by a finger or the like, and may detect location information by contact or approach of the electronic pen and button or pressure information of the electronic pen by interworking with an electronic pen of one-way communication.

상기 터치 스크린은, 상기 정보를, 외부 호스트(예: 스마트 폰의 CPU 등)로 전송하여, 상기 전자 펜의 위치 정보와, 상기 전자 펜의 버튼 또는 압력 정보에 상응하는 동작이, 상기 외부 호스트에 의해 정상적으로 수행되도록 할 수 있다. The touch screen transmits the information to an external host (eg, a CPU of a smart phone, etc.) so that an operation corresponding to the location information of the electronic pen and the button or pressure information of the electronic pen is transmitted to the external host. can be performed normally.

도 2는 본 발명의 실시예에 적용되는 단방향 통신의 전자 펜을 예시한 도면이다. 상기 전자 펜(200)은, 단방향 통신의 전자 펜이고, 가속도 센서(accelerometer), 압력 센서(pressure sensor), 하나 이상의 버튼(button), 그리고 송신 안테나로 동작하는 팁(tip) 등을 포함할 수 있다.2 is a diagram illustrating an electronic pen of one-way communication applied to an embodiment of the present invention. The electronic pen 200 is an electronic pen of one-way communication, and may include an acceleration sensor, a pressure sensor, one or more buttons, and a tip operating as a transmitting antenna. have.

도 2를 참조하면, 상기 전자 펜(200)은, 예를 들어, 펜 형상의 본체(20)를 포함할 수 있고, 클릭 버튼(click button)(21), 삭제 버튼(erase button)(22), 그리고 팁(tip)(28) 등이, 상기 본체(20)의 외부로 돌출될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the electronic pen 200 may include, for example, a pen-shaped body 20 , and a click button 21 and an erase button 22 . , and a tip 28 , etc., may protrude to the outside of the main body 20 .

상기 클릭 버튼(21)은, 예를 들어, 통상적인 컴퓨터 마우스의 우측 버튼 등에 해당하는 제1 기능 키(function key 1)일 수 있고, 상기 삭제 버튼(22)은, 라인(line) 또는 페이지(page) 삭제 버튼 등에 해당하는 제2 기능 키(function key 2)일 수 있다.The click button 21 may be, for example, a first function key 1 corresponding to a right button of a typical computer mouse, and the delete button 22 is a line or a page ( page) may be a second function key (function key 2) corresponding to a delete button or the like.

상기 팁(28)은, 예를 들어, 전도성 재질로서, 도 2에 도시한 바와 같이, 사용자에 의해 인가되는 압력에 의해 수직 이동이 가능하며, 무선 주파수 신호를 송신하는 지향성 송신 안테나의 기능을 수행할 수 있다. The tip 28 is, for example, made of a conductive material, and as shown in FIG. 2, can be vertically moved by the pressure applied by the user, and performs the function of a directional transmitting antenna for transmitting radio frequency signals. can do.

상기 본체(20)의 내부에는, 전원 소스(23), 센서 유니트(24), 펄스 발생기(25), 엔코더(26), 송신기(27) 등이 포함될 수 있다. 상기 전원 소스(23)는, 배터리를 포함할 수 있고, 상기 센서 유니트(24)는, 가속도 센서와 압력 센서 등을 포함할 수 있다. The inside of the main body 20 may include a power source 23 , a sensor unit 24 , a pulse generator 25 , an encoder 26 , a transmitter 27 , and the like. The power source 23 may include a battery, and the sensor unit 24 may include an acceleration sensor and a pressure sensor.

상기 가속도 센서는, 예를 들어, 상기 전자 펜의 사용 여부 판단에 이용될 수 있고, 상기 압력 센서는, 상기 팁(28)의 수직 이동에 따라, 실시간으로 인가되는 압력 레벨 측정에 이용될 수 있다. The acceleration sensor may be used, for example, to determine whether to use the electronic pen, and the pressure sensor may be used to measure the pressure level applied in real time according to the vertical movement of the tip 28 . .

상기 센서 유니트(24)와, 상기 펄스 발생기(25), 그리고 상기 엔코더(25)는, 예를 들어, 하나의 ASIC(Application Specific IC)으로 제작될 수 있고, 상기 펄스 발생기(25)는, 사전에 설정된 고유 주파수의 펄스 신호를 발생시킬 수 있다. The sensor unit 24, the pulse generator 25, and the encoder 25 may be manufactured as, for example, one ASIC (Application Specific IC), and the pulse generator 25 may be It is possible to generate a pulse signal with a natural frequency set in .

상기 엔코더(25)는, 예를 들어, 상기 클릭 버튼(21)와 상기 삭제 버튼(22)의 키 입력 상태에 해당하는 디지털 값과, 상기 압력 센서의 압력 레벨에 해당하는 디지털 값을 부호화하여, 상기 펄스 신호에 포함시킬 수 있다.The encoder 25 encodes, for example, a digital value corresponding to the key input state of the click button 21 and the delete button 22, and a digital value corresponding to the pressure level of the pressure sensor, It may be included in the pulse signal.

상기 송신기(27)은, 지향성 송신 안테나의 기능을 수행하는 상기 팁(28)을 통해, 상기 펄스 신호를 무선 주파수 신호(예: FSK 변조 신호 등)로 송신할 수 있다. The transmitter 27 may transmit the pulse signal as a radio frequency signal (eg, an FSK modulated signal, etc.) through the tip 28 serving as a directional transmission antenna.

상기 전자 펜은, 예를 들어, 슬립(slip) 모드에서, 상기 가속도 센서에 의해, 사전에 설정된 기준 값 이상의 가속도가 검출되면, 동작(operating) 모드로 전환할 수 있다. 상기 전자 펜의 구성 및 동작은 공지 기술에 해당하므로, 구체적인 기술 설명은 생략한다. The electronic pen may switch to an operating mode when, for example, in a sleep mode, an acceleration greater than or equal to a preset reference value is detected by the acceleration sensor. Since the configuration and operation of the electronic pen correspond to known technologies, detailed technical descriptions will be omitted.

도 3은 본 발명의 실시예에 적용되는 펜 송신 신호를 예시한 도면이다. 3 is a diagram illustrating a pen transmission signal applied to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 상기 전자 펜(100)의 팁(28)을 통해 송신되는 무선 주파수 신호는, 예를 들어, 펜 송신 신호(Pen TX Signal) 등과 같은 임의의 명칭으로 다양하게 일컬어질 수 있다.Referring to FIG. 3 , the radio frequency signal transmitted through the tip 28 of the electronic pen 100 may be variously referred to as an arbitrary name such as, for example, a pen transmission signal (Pen TX Signal). .

상기 펜 송신 신호는, 도 3에 도시한 바와 같이, 비콘(Beacon) 구간, 버튼 또는 디지털(Button or Digital) 구간, 그리고 압력(Pressure) 구간 등으로 구분될 수 있다. As shown in FIG. 3 , the pen transmission signal may be divided into a beacon section, a button or digital section, and a pressure section.

상기 비콘 구간에는, 예를 들어, 사전에 설정된 32 개의 클럭의 동기(sync) 신호가 포함될 수 있고, 상기 버튼 또는 디지털 구간에는, 클릭 버튼 또는 삭제 버튼의 키 입력 상태를 나타내는 신호가 포함될 수 있고, 상기 압력 구간에는, 압력 센서에 의해 측정된 압력 레벨을 나타내는 신호가 포함될 수 있다.The beacon section may include, for example, a sync signal of 32 preset clocks, and the button or digital section may include a signal indicating a key input state of a click button or a delete button, The pressure section may include a signal indicating the pressure level measured by the pressure sensor.

상기 비콘 구간은, 상기 펜 송신 신호의 각 프레임(frame) 선두에 할당되고, 상기 버튼 또는 디지털 구간은, 상기 비콘 구간 이후에 연속되고, 상기 압력 구간은, 상기 버튼 또는 디지털 구간과의 소정 인터벌(interval) 이후에 할당될 수 있다.The beacon section is allocated at the beginning of each frame of the pen transmission signal, the button or digital section is continuous after the beacon section, and the pressure section is a predetermined interval ( interval) can be allocated after

상기 비콘 구간과 상기 버튼 또는 디지털 구간은, 한 프레임의 버스트(1FBURST) 구간에 해당하고, 각 프레임은, 소정의 인터벌을 갖고 주기적으로 반복되는 것으로, 이는 공지 기술에 해당하므로, 구체적인 기술 설명은 생략한다. The beacon section and the button or digital section correspond to a burst (1FBURST) section of one frame, and each frame is periodically repeated with a predetermined interval. do.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터치 드라이브 IC 내의 추가 구성을 예시한 도면이다. 4 is a diagram illustrating an additional configuration in a touch drive IC according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예는, 도 1를 참조로 전술한 바와 같이 구성되는 셀프 커패시턴스 방식의 터치 스크린(100)에 적용될 수 있고, 상기 터치 스크린에 포함되는 터치 드라이브 IC(30)는, 상기 전자 펜(200)과 연동하기 위해, 다수의 추가 구성들을 포함할 수 있다.The embodiment of the present invention can be applied to the self-capacitance type touch screen 100 configured as described above with reference to FIG. 1 , and the touch drive IC 30 included in the touch screen includes the electronic pen ( 200), it may include a number of additional configurations.

상기 터치 드라이브 IC(30)는, 예를 들어, 다수의 컬럼에 각각 대응되는 다수의 스위치들(50)과, 상기 스위치들에 각각 대응되는 다수의 증폭기들(51), 그리고 상기 전자 펜과 상기 터치 센서들 간의 접촉(touch) 또는 접근(hovering)에 의한 위치 정보와 상기 전자 펜의 버튼 또는 압력 정보를 검출하여, 외부 호스트(예: 스마트 폰의 CPU 등)으로 제공하는 로직부(57) 등을 추가로 포함할 수 있다. The touch drive IC 30 includes, for example, a plurality of switches 50 respectively corresponding to a plurality of columns, a plurality of amplifiers 51 respectively corresponding to the switches, and the electronic pen and the electronic pen. A logic unit 57 that detects location information and button or pressure information of the electronic pen by touch or hovering between touch sensors and provides it to an external host (eg, CPU of a smart phone), etc. may further include.

상기 터치 드라이브 IC(30)는, 더 나아가, 상기 위치 정보의 검출을 위해, 상기 증폭기들(51)과 상기 로직부(57) 사이에 형성되는 제1 신호 경로(미부호)와, 상기 버튼 또는 압력 정보의 검출을 위해, 상기 증폭기들(51)과 상기 로직부(57) 사이에 형성되는 제2 신호 경로(미부호)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 추가 구성들 중 적어도 하나는, 예를 들어, 도 1을 참조로 전술한 구성 요소들과 겸용 설계될 수 있다. The touch drive IC 30 further includes a first signal path (unsigned) formed between the amplifiers 51 and the logic unit 57 for detecting the position information, and the button or In order to detect the pressure information, a second signal path (unsigned) formed between the amplifiers 51 and the logic unit 57 may be further included. At least one of the additional components may be designed to be combined with the components described above with reference to FIG. 1 , for example.

본 발명의 실시예에 대한 기술 설명의 편의를 위해, 상기 터치 스크린(100)에는, 도 1에 도시한 바와 같이, 16 개의 터치 센서들(10)이, 4 개의 로우(ROW1~ROW4)와 4 개의 컬럼(Col1~Col4)으로 배열되었다고 가정한다.For convenience of technical description of the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1 , in the touch screen 100 , 16 touch sensors 10 , 4 rows ROW1 to ROW4 and 4 Assume that it is arranged in columns (Col1~Col4).

도 4를 참조하면, 상기 터치 드라이브 IC(30)는, 제1 내지 제4 스위치(50)(SW1~SW4)를 포함하고, 상기 제1 내지 제4 스위치(50)는, 상기 제1 내지 제4 컬럼(Col1~Col4)에 각각 대응되되, 각 스위치(50)는, 4 개의 입력 단자와 1 개의 출력 단자를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the touch drive IC 30 includes first to fourth switches 50 (SW1 to SW4 ), and the first to fourth switches 50 include the first to fourth switches 50 . Corresponding to each of the four columns Col1 to Col4, each switch 50 may include four input terminals and one output terminal.

상기 각 스위치(50)는, 예를 들어, 상기 로직부(57)에서 발생하는 로우 선택 제어 신호(ROW_SEL)에 따라, 상기 4 개의 입력 단자들 중 1 개를 선택하여, 상기 출력 단자에 연결하거나, 상기 4 개의 입력 단자들을 동시에 모두 선택하여, 상기 출력 단자에 연결할 수 있다.Each of the switches 50 selects one of the four input terminals and connects to the output terminal, for example, according to a row selection control signal ROW_SEL generated from the logic unit 57 . , by selecting all of the four input terminals at the same time, it is possible to connect to the output terminal.

상기 터치 드라이브 IC(30)는, 제1 내지 제4 증폭기(51)(AMP1~AMP4)를 포함하고, 상기 제1 내지 제4 증폭기(51)는, 예를 들어, 상기 제1 내지 제4 스위치(50)에 각각 대응되되, 각 증폭기(51)는, 각 스위치(50)의 출력 신호를 증폭하는 전하 증폭기(charge amplifier)일 수 있다. The touch drive IC 30 includes first to fourth amplifiers 51 (AMP1 to AMP4), and the first to fourth amplifiers 51 are, for example, the first to fourth switches. Corresponding to 50 , each amplifier 51 may be a charge amplifier that amplifies an output signal of each switch 50 .

상기 터치 드라이브 IC(30)는, 상기 증폭기들(51)과 상기 로직부(57) 사이에 형성되는 제1 신호 경로(미부호)를 포함하되, 상기 제1 신호 경로는, 예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 내지 제4 샘플 홀드(52)(SH: Sample and Hold), 먹스(53)(MUX), 프로그램어블 게인 증폭기(54)(PGA: Programmable Gain Amplifier), 그리고 아날로그 디지털 변환기(55)(ADC: Analog to Digital Converter) 등을 포함할 수 있다.The touch drive IC 30 includes a first signal path (unsigned) formed between the amplifiers 51 and the logic unit 57 , wherein the first signal path includes, for example, FIG. As shown in 4, first to fourth sample hold 52 (SH: Sample and Hold), mux 53 (MUX), programmable gain amplifier 54 (PGA: Programmable Gain Amplifier), and analog The digital converter 55 (ADC: Analog to Digital Converter) may be included.

상기 각 샘플 홀드(52)는, 예를 들어, 상기 로직부(57)에서 발생하는 샘플 홀드 제어 신호(SHb)에 따라, 상기 각 증폭기(51)의 출력 신호를 샘플 홀드하고, 상기 먹스(53)는, 4 개의 입력 단자들과 1 개의 출력 단자를 포함할 수 있다. 상기 먹스(53)는, 예를 들어, 상기 로직부(57)에서 발생하는 컬럼 선택 제어 신호(COL_SEL)에 따라, 상기 4 개의 입력 단자들 중 1 개를 순차적으로 선택하여, 상기 출력 단자에 연결할 수 있다. Each of the sample and hold units 52 samples and holds the output signal of each of the amplifiers 51 according to, for example, a sample hold control signal SHb generated from the logic unit 57 , and the mux 53 . ) may include four input terminals and one output terminal. The mux 53 sequentially selects one of the four input terminals according to a column selection control signal COL_SEL generated from the logic unit 57, for example, to be connected to the output terminal. can

상기 프로그램어블 게인 증폭기(54)는, 예를 들어, 상기 로직부(57)에서 발생하는 게인 제어 신호(PGA_CTL)에 따라, 상기 먹스(53)의 출력 신호를 논리적(logic)으로 가변하여 증폭할 수 있다.The programmable gain amplifier 54 may logically vary and amplify the output signal of the mux 53 according to the gain control signal PGA_CTL generated from the logic unit 57 , for example. can

상기 아날로그 디지털 변환기(55)는, 상기 프로그램어블 게인 증폭기(54)의 출력 신호인 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여, 상기 전자 펜의 접촉 또는 접근에 의해 발생하는 디지털 신호를, 상기 로직부(57)로 제공할 수 있다. 상기 디지털 신호는, 상기 전자 펜(200)의 팁(28)을 통해 송신되는 무선 주파수 신호의 신호 세기 등에 비례할 수 있다. The analog-to-digital converter 55 converts an analog signal that is an output signal of the programmable gain amplifier 54 into a digital signal, and converts the digital signal generated by the contact or approach of the electronic pen to the logic unit 57 ) can be provided. The digital signal may be proportional to the signal strength of a radio frequency signal transmitted through the tip 28 of the electronic pen 200 .

상기 터치 드라이브 IC(30)는, 상기 증폭기들(51)과 상기 로직부(57) 사이에 형성되는 제2 신호 경로(미부호)를 포함하되, 상기 제2 신호 경로는, 예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 내지 제4 비교기(56)(COMP1~COMP4)를 포함할 수 있다.The touch drive IC 30 includes a second signal path (unsigned) formed between the amplifiers 51 and the logic unit 57 , wherein the second signal path includes, for example, FIG. 4, the first to fourth comparators 56 (COMP1 to COMP4) may be included.

상기 제1 내지 제4 비교기(56)는, 상기 제1 내지 제4 증폭기(51)에 각각 대응되되, 각 비교기(56)는, 예를 들어, 히스테리시스(Hysteresis) 비교기일 수 있다. 상기 히스테리시스 비교기는, 상기 로직부(57)에서 발생하는 히스테리시스 제어 신호(HYS_CTL)에 따라, 비교기에 인가되는 히스테리시스 전압을 가변하여, 노이즈 등에 의한 출력 신호의 불안정 요소를 제거할 수 있다.The first to fourth comparators 56 respectively correspond to the first to fourth amplifiers 51 , and each comparator 56 may be, for example, a hysteresis comparator. The hysteresis comparator may change the hysteresis voltage applied to the comparator according to the hysteresis control signal HYS_CTL generated by the logic unit 57 to remove unstable elements in the output signal due to noise or the like.

상기 각 비교기(56)는, 상기 전자 펜(200)의 팁(28)을 통해 송신되는 무선 주파수 신호에 대응되는 구형파(square wave)의 디지털 신호를, 상기 로직부(57)로 제공할 수 있다. 상기 구형파의 디지털 신호는, 상기 전자 펜의 버튼 상태 또는 압력 레벨 등을 나타내는 정보를 포함할 수 있다. Each of the comparators 56 may provide a square wave digital signal corresponding to the radio frequency signal transmitted through the tip 28 of the electronic pen 200 to the logic unit 57 . . The digital signal of the square wave may include information indicating a button state or a pressure level of the electronic pen.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1 스위치의 구성 및 온/오프 상태들을 예시한 도면이다. 5 and 6 are diagrams illustrating the configuration and on/off states of the first switch according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 상기 제1 스위치(50)는, 제1 컬럼(Col1)에 대응될 수 있으며, 상기 제1 컬럼에 속하는 4 개의 터치 센서들과 독립적으로 연결하기 위해, 4 개의 입력 단자들과 1 개의 출력 단자를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5 , the first switch 50 may correspond to a first column Col1 and has four input terminals to independently connect to four touch sensors belonging to the first column. and one output terminal.

상기 제1 스위치(50)는, 상기 로직부(57)에서 발생하는 로우 선택 제어 신호(ROW_SEL)에 따라, 상기 4 개의 입력 단자들 중 1 개를 선택하여, 상기 출력 단자에 연결할 수 있다. The first switch 50 may select one of the four input terminals according to a row selection control signal ROW_SEL generated by the logic unit 57 and connect it to the output terminal.

상기 제1 스위치(50)의 내부에는, 상기 로우 선택 제어 신호에 따라, 독립적으로 온/오프 되는 4 개의 온/오프 스위치 단자들(S1~S4)이 포함될 수 있으며, 상기 4 개의 온/오프 스위치 단자들(S1~4)은, 순차적으로 온/오프 될 수 있다. The first switch 50 may include four on/off switch terminals S1 to S4 that are independently turned on/off according to the row selection control signal, and the four on/off switches The terminals S1 to 4 may be sequentially turned on/off.

도 6을 참조하면, 상기 제1 스위치(50)는, 제1 컬럼(Col1)에 대응되고, 4 개의 입력 단자들과 1 개의 출력 단자, 그리고 4 개의 온/오프 스위치 단자들(S1~S4)이 포함되되, 상기 4 개의 온/오프 스위치 단자들(S1~S4)은, 상기 로직부(57)에서 발생하는 로우 선택 제어 신호(ROW_SEL)에 따라, 동시에 모두 온/오프 될 수 있다. Referring to FIG. 6 , the first switch 50 corresponds to a first column Col1, four input terminals, one output terminal, and four on/off switch terminals S1 to S4. In this case, the four on/off switch terminals S1 to S4 may be simultaneously turned on/off according to the row selection control signal ROW_SEL generated from the logic unit 57 .

상기 제1 스위치(50)가, 도 5에 도시한 바와 같이 동작하는 경우, 상기 제1 스위치(50)는, 4 개의 입력 단자와 1 개의 출력 단자를 포함하는 통상적인 먹스(MUX)로 대체될 수 있다. When the first switch 50 operates as shown in FIG. 5 , the first switch 50 may be replaced with a conventional MUX including four input terminals and one output terminal. can

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제1 비교기의 구성을 예시한 도면이다.7 is a diagram illustrating a configuration of a first comparator according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 상기 제1 비교기(56)는, 전술한 바와 같이, 히스테리시스 비교기일 수 있으며, 상기 제1 증폭기(51)의 출력 신호를 입력으로 하는 제1 입력 단자(AIN)와, 사전에 설정된 기준 전압을 입력으로 하는 제2 입력 단자(VREF), 그리고 1 개의 출력 단자(DOUT)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the first comparator 56, as described above, may be a hysteresis comparator, and includes a first input terminal AIN to which the output signal of the first amplifier 51 is input; It may include a second input terminal VREF to which the reference voltage set to is input, and one output terminal DOUT.

상기 제1 비교기(56)는, 더 나아가, 상기 로직부(57)에서 발생하는 히스테리시스 제어 신호(HYS_CTL)에 따라 가변되는 히스테리시스 전압이 인가될 수 있다. The first comparator 56 may further apply a hysteresis voltage varying according to the hysteresis control signal HYS_CTL generated by the logic unit 57 .

예를 들어, 상기 히스테리시스 전압은, 노이즈 등에 의한 출력 신호의 불안정 요소를 제거하기 위한 것으로, 도 7에 도시한 바와 같이, 히스테리시스 전압을 가변하기 위해, 다수의 저항들(R1~RN)과 다수의 온/오프 스위치 단자들(S1~SN+1)이 포함될 수 있으며, 상기 스위치 단자들 중 하나가, 상기 히스테리시스 제어 신호(HYS_CTL)에 따라 온 상태가 될 수 있다. For example, the hysteresis voltage is to remove an unstable element of the output signal due to noise, etc., and as shown in FIG. 7 , in order to vary the hysteresis voltage, a plurality of resistors R1 to RN and a plurality of On/off switch terminals S1 to SN+1 may be included, and one of the switch terminals may be turned on according to the hysteresis control signal HYS_CTL.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 로직부의 구성을 예시한 도면이다.8 is a diagram illustrating a configuration of a logic unit according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 상기 로직부(57)는, 상기 전자 펜과 터치 센서들 간의 접촉(touch) 또는 접근(hovering)에 의한 위치 정보와 상기 전자 펜의 버튼 또는 압력 정보를 검출할 수 있다. Referring to FIG. 8 , the logic unit 57 may detect location information due to a touch or hovering between the electronic pen and touch sensors and button or pressure information of the electronic pen.

상기 로직부(57)는, 상기 제1 신호 경로의 출력 신호에 기반하여, 상기 전자 펜의 접근 또는 접촉에 대응되는 터치 센서의 위치 정보를 검출하는 위치 검출기(571)를 포함할 수 있다. The logic unit 57 may include a position detector 571 that detects position information of the touch sensor corresponding to the approach or contact of the electronic pen, based on the output signal of the first signal path.

상기 위치 검출기(571)은, 예를 들어, 상기 제1 신호 경로에 포함되는 샘플 홀드(52), 먹스(53), 프로그램어블 게인 증폭기(54), 그리고 아날로그 디지털 변환기(55)를 통해 입력되는 디지털 신호에 기반하여, 상기 전자 펜(200)의 팁(28)을 통해 송신되는 무선 주파수 신호의 신호 세기를 검출할 수 있다.The position detector 571 is inputted through, for example, a sample hold 52 , a mux 53 , a programmable gain amplifier 54 , and an analog-to-digital converter 55 included in the first signal path. Based on the digital signal, the signal strength of the radio frequency signal transmitted through the tip 28 of the electronic pen 200 may be detected.

상기 위치 검출기(571)은, 더 나아가, 가장 높은 신호 세기가 검출된 임의의 터치 센서의 위치 좌표 값을 검출하여, 상기 전자 펜에 의한 터치 위치 또는 호버링 위치 등을 검출할 수 있다.The position detector 571 may further detect a position coordinate value of an arbitrary touch sensor in which the highest signal strength is detected to detect a touch position or a hovering position by the electronic pen.

상기 로직부(57)는, 상기 제2 신호 경로의 출력 신호에 기반하여, 상기 전자 펜의 버튼 또는 압력 정보를 복조 및 복호화하는 복조 및 복호화기(572)를 포함할 수 있다. .The logic unit 57 may include a demodulator and decoder 572 that demodulates and decodes button or pressure information of the electronic pen based on an output signal of the second signal path. .

상기 복조 및 복호화기(572)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 제2 신호 경로에 포함되는 제1 내지 제4 비교기(56)의 출력 신호들을 입력으로 하는 4 개의 입력 단자들을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 8 , the demodulator and decoder 572 may include four input terminals to which output signals of the first to fourth comparators 56 included in the second signal path are input. have.

상기 복조 및 복호화기(572)는, 상기 제1 내지 제4 비교기(56)의 출력 신호인 구형파의 디지털 신호를 각각 복조 및 복호화하여, 상기 전자 펜의 버튼 또는 압력 정보를 검출할 수 있다. The demodulator and decoder 572 may detect the button or pressure information of the electronic pen by demodulating and decoding the square wave digital signal, which is the output signal of the first to fourth comparators 56 , respectively.

상기 로직부(57)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 스위치들과, 상기 제1 신호 경로 및 상기 제2 신호 경로에 포함된 회로 소자들의 동작 및 타이밍을 제어하는 타이밍 제어기(573)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 8 , the logic unit 57 includes a timing controller 573 for controlling operations and timing of the switches and circuit elements included in the first signal path and the second signal path. may include

상기 타이밍 제어기(573)는, 예를 들어, 시분할 방식(time sharing method) 등을 이용하여, 상기 터치 드라이브 IC(30)의 동작 구간을, 손가락 터치 검출 구간인 핑거(finger) 구간과, 전자 펜 연동 구간인 펜(pen) 구간으로 구분할 수 있으며, 상기 펜 구간이 되면, 상기 스위치들(50)을 제어하기 위한 로우 선택 제어 신호(ROW_SEL)를 출력하고, 상기 로우 선택 제어 신호에 기준하여, 샘플 홀드 제어 신호(SHb)와 컬럼 선택 제어 신호(COL_SEL) 등의 출력 타이밍을 조절할 수 있다.The timing controller 573 uses, for example, a time sharing method, etc. to define an operation period of the touch drive IC 30 with a finger period, which is a finger touch detection period, and an electronic pen. It can be divided into a pen section that is an interlocking section. When the pen section is reached, a row selection control signal ROW_SEL for controlling the switches 50 is output, and based on the row selection control signal, a sample Output timing of the hold control signal SHb and the column selection control signal COL_SEL may be adjusted.

상기 로직부(57)은, 상기 위치 검출기(571), 상기 복조 및 복호화기(572), 그리고 상기 타이밍 제어기(573)와 각각 연동하는 프로세서(574)와 스토리지(575)를 포함할 수 있다.The logic unit 57 may include a processor 574 and a storage 575 that interoperate with the position detector 571 , the demodulator and decoder 572 , and the timing controller 573 , respectively.

상기 프로세서(574)는, 예를 들어, 마이크로 컨트롤러 유니트(MCU: Micro Controller Unit) 등일 수 있고, 도 1에 도시한 컨트롤러(36)에 포함되거나, 별도의 구성일 수 있으며, 상기 위치 검출기(571), 상기 복조 및 복호화기(572), 그리고 상기 타이밍 제어기(573) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The processor 574 may be, for example, a micro controller unit (MCU), etc., may be included in the controller 36 shown in FIG. 1 or may have a separate configuration, and the position detector 571 ), the demodulator and decoder 572 , and the timing controller 573 .

상기 프로세서(574)는, 상기 위치 검출기(571)에서 검출된 위치 정보, 예를 들어, 터치 위치 좌표 값과, 상기 복조 및 복호화기(572)에서 검출된 전자 펜의 버튼 또는 압력 정보를, 외부 호스트(예: 스마트 폰의 CPU 등)으로 제공할 수 있다. The processor 574 transmits the position information detected by the position detector 571, for example, the touch position coordinate value, and the button or pressure information of the electronic pen detected by the demodulator and decoder 572, to the external It can be provided as a host (eg, CPU of a smartphone, etc.).

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 시분할 방식의 핑거 구간과 펜 구간을 예시한 도면이다.9 is a diagram illustrating a finger section and a pen section in a time division method according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 전술한 바와 같이, 상기 타이밍 제어기(573)은, 시분할 방식을 이용하여, 상기 터치 드라이브 IC(30)의 동작 구간을, 손가락 터치 검출 구간인 핑거(finger) 구간과, 전자 펜 연동 구간인 펜(pen) 구간으로 구분할 수 있다.Referring to FIG. 9 , as described above, the timing controller 573 divides the operation section of the touch drive IC 30 using a time division method, a finger section that is a finger touch detection section, and the electronic It can be divided into a pen section that is a pen interlocking section.

상기 타이밍 제어기(573)은, 사전에 설정된 제1 모드(Mode 1)가 되면, 상기 핑거 구간(T1)을 길게 할당하고, 상기 펜 구간(T2)을 짧게 할당할 수 있다. 여기서, 상기 펜 구간(T2)은, 예를 들어, 상기 핑거 구간(T1)에 대해 10% 미만의 시간으로 할당될 수 있다. When the preset first mode (Mode 1) is reached, the timing controller 573 may allocate the finger period T1 to be long and the pen period T2 to be short. Here, the pen period T2 may be allocated to, for example, less than 10% of the time of the finger period T1.

상기 타이밍 제어기(573)은, 상기 펜 구간(T2)으로 전환하는 시점(T0)에, 상기 로우 선택 제어 신호(ROW_SEL)를 상기 제1 내지 제4 스위치들(50)로 출력하는 일련의 타이밍 제어 동작을 수행하여, 상기 프로세서(574)가, 상기 제1 모드 동안, 전자 펜의 사용 여부를 주기적으로 감시할 수 있게 된다. The timing controller 573 outputs a series of timing controls for outputting the row selection control signal ROW_SEL to the first to fourth switches 50 at a time point T0 of transition to the pen period T2 . By performing the operation, the processor 574 may periodically monitor whether the electronic pen is used or not during the first mode.

상기 타이밍 제어기(573)은, 상기 감시 결과에 기반하여, 사전에 설정된 제2 모드(Mode 2)가 되면, 상기 핑거 구간(T1)을 짧게 할당하고, 상기 펜 구간(T2)을 길게 할당할 수 있다. 여기서, 상기 핑거 구간(T1)은, 예를 들어, 상기 펜 구간(T2)에 대해 10% 미만의 시간으로 할당될 수 있다.The timing controller 573 may allocate the finger period T1 to be short and the pen period T2 to be longer when the preset second mode (Mode 2) is reached based on the monitoring result. have. Here, the finger period T1 may be allocated less than 10% of the time of the pen period T2, for example.

상기 타이밍 제어기(573)은, 상기 펜 구간(T2) 동안, 상기 로우 선택 제어 신호(ROW_SEL)의 출력 타이밍에 기반하여, 상기 샘플 홀드 제어 신호(SHb), 상기 컬럼 선택 제어 신호(COL_SEL), 상기 게인 제어 신호(PGA_CTL), 그리고 히스테리시스 제어 신호(HYS_CTL)의 출력 타이밍을 제어할 수 있다.The timing controller 573 is configured to include the sample hold control signal SHb, the column selection control signal COL_SEL, and the sample hold control signal SHb based on the output timing of the row selection control signal ROW_SEL during the pen period T2 Output timing of the gain control signal PGA_CTL and the hysteresis control signal HYS_CTL may be controlled.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 드라이브 IC 내의 추가 구성을 예시한 도면이다. 10 is a diagram illustrating an additional configuration in a touch drive IC according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 터치 드라이브 IC(30)에는, 도 4를 참조로 전술한 바와 같이, 다수의 추가 구성들이 포함되되, 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 제2 신호 경로(미부호)에는, 상기 제1 내지 제4 증폭기(51)의 출력 신호를 각각 입력으로 하는 4 개의 입력 단자와 1 개의 출력 단자를 갖는 하나의 먹스(MUX2)(58)과 하나의 히스테리시스 비교기(56)가 포함될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the touch drive IC 30 includes a plurality of additional components as described above with reference to FIG. 4 , and as shown in FIG. 10 , the second signal path ( unsigned), one mux (MUX2) 58 and one hysteresis comparator 56 having four input terminals and one output terminal to which the output signals of the first to fourth amplifiers 51 are respectively input ) may be included.

상기 하나의 먹스(58)는, 상기 로직부(57)에서 발생하는 비교 선택 제어 신호(COM_SEL)에 따라, 상기 4 개의 입력 단자 중 1 개를 순차적으로 선택하여, 상기 출력 단자에 연결할 수 있다. The single multiplexer 58 may sequentially select one of the four input terminals according to the comparison selection control signal COM_SEL generated from the logic unit 57 and connect it to the output terminal.

상기 비교기(56)은, 상기 로직부(57)에서 발생하는 히스테리시스 제어 신호(HYS_CTL)에 따라, 비교기에 인가되는 히스테리시스 전압을 가변하여, 노이즈 등에 의한 출력 신호의 불안정 요소를 제거할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시예는, 도 4의 추가 구성 보다 간소화된 구성으로, 터치 드라이브 IC를 설계할 수 있다. The comparator 56 may vary the hysteresis voltage applied to the comparator according to the hysteresis control signal HYS_CTL generated by the logic unit 57 to remove unstable elements in the output signal due to noise or the like. Accordingly, in another embodiment of the present invention, the touch drive IC may be designed with a simpler configuration than the additional configuration of FIG. 4 .

본 발명은, 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. The present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the technical field that various substitutions, modifications and changes are possible without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those who have knowledge.

50: 스위치 51: 증폭기
52: 샘플 홀드 53: 먹스
54: 프로그램어블 게인 증폭기 55: 아날로그 디지털 변환기
56: 비교기 57: 로직부
571: 위치 검출기 572: 복조 및 복호화기
573: 타이밍 제어기 574: 프로세서
575: 스토리지50: switch 51: amplifier
52: sample hold 53: mux
54: programmable gain amplifier 55: analog-to-digital converter
56: comparator 57: logic unit
571: position detector 572: demodulator and decoder
573: timing controller 574: processor
575: storage

Claims (7)

다수의 로우와 컬럼의 매트릭스로 배열된 다수의 터치 센서들;
상기 터치 센서들과 연결되는 다수의 센서 신호선들; 및
상기 터치 센서들에서 발생하는 셀프 커패시턴스의 터치 신호들을 수신하는 터치 드라이브 IC를 포함하는 터치 스크린에 있어서,
상기 터치 드라이브 IC는, 전자 펜과 연동하기 위해,
상기 다수의 컬럼에 각각 대응되는 다수의 스위치들;
상기 스위치들에 각각 대응되는 다수의 증폭기들;
상기 전자 펜과 상기 터치 센서들 간의 접촉 또는 접근에 의한 위치 정보와 상기 전자 펜의 버튼 또는 압력 정보를 검출하여, 외부 호스트로 제공하는 로직부;
상기 위치 정보의 검출을 위해, 상기 증폭기들과 상기 로직부 사이에 형성되는 제1 신호 경로; 및
상기 버튼 또는 압력 정보의 검출을 위해, 상기 증폭기들과 상기 로직부 사이에 형성되는 제2 신호 경로를 포함하되, 상기 제2 신호 경로는 적어도 하나의 히스테리시스(hysteresis) 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 펜과 연동하는 터치 스크린.
a plurality of touch sensors arranged in a matrix of a plurality of rows and columns;
a plurality of sensor signal lines connected to the touch sensors; and
In the touch screen comprising a touch drive IC for receiving the touch signals of the self-capacitance generated by the touch sensors,
The touch drive IC, in order to interwork with the electronic pen,
a plurality of switches respectively corresponding to the plurality of columns;
a plurality of amplifiers respectively corresponding to the switches;
a logic unit that detects location information due to contact or approach between the electronic pen and the touch sensors and button or pressure information of the electronic pen, and provides the detected information to an external host;
a first signal path formed between the amplifiers and the logic unit for detecting the position information; and
a second signal path formed between the amplifiers and the logic section for detection of the button or pressure information, the second signal path comprising at least one hysteresis comparator A touch screen that works with an electronic pen.
 제1항에 있어서,
상기 전자 펜은, 단방향 통신의 전자 펜이고,
가속도 센서, 압력 센서, 하나 이상의 버튼, 그리고 송신 안테나로 동작하는 팁을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 펜과 연동하는 터치 스크린.
According to claim 1,
The electronic pen is an electronic pen of one-way communication,
A touch screen in conjunction with an electronic pen, comprising: an accelerometer, a pressure sensor, one or more buttons, and a tip that acts as a transmitting antenna.
 제1항에 있어서,
상기 스위치는, 하나의 컬럼에 속하는 터치 센서들의 개수에 대응되는 다수의 입력 단자들과, 하나의 출력 단자를 포함하고,
상기 입력 단자들 중 하나를 선택하여 상기 출력 단자와 연결하거나,
상기 입력 단자들을 동시에 모두 선택하여 상기 출력 단자와 연결하는 것을 특징으로 하는 전자 펜과 연동하는 터치 스크린.
According to claim 1,
The switch includes a plurality of input terminals corresponding to the number of touch sensors belonging to one column and one output terminal,
Select one of the input terminals and connect to the output terminal, or
A touch screen interworking with an electronic pen, characterized in that the input terminals are simultaneously selected and connected to the output terminals.
 제1항에 있어서,
상기 제1 신호 경로는, 상기 증폭기들과 상기 로직부 사이에 형성되되,
다수의 샘플 홀드들(SH: Sample and Hold), 하나의 먹스(MUX), 하나의 프로그램어블 게인 증폭기(PGA: Programmable Gain Amplifier), 그리고 하나의 아날로그 디지털 변환기(ADC: Analog to Digital Converter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 펜과 연동하는 터치 스크린.
According to claim 1,
The first signal path is formed between the amplifiers and the logic unit,
Includes multiple sample holds (SH: Sample and Hold), one MUX, one Programmable Gain Amplifier (PGA), and one Analog to Digital Converter (ADC) A touch screen interlocking with an electronic pen, characterized in that.
 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제2 신호 경로는, 상기 증폭기들과 상기 로직부 사이에 배치되는 먹스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 펜과 연동하는 터치 스크린.
According to claim 1,
The second signal path may further include a mux disposed between the amplifiers and the logic unit.
 제1항에 있어서,
상기 로직부는,
상기 제1 신호 경로의 출력 신호에 기반하여, 상기 전자 펜의 접근 또는 접촉에 대응되는 터치 센서의 위치 정보를 검출하는 위치 검출기;
상기 제2 신호 경로의 출력 신호에 기반하여, 상기 전자 펜의 버튼 또는 압력 정보를 복조 및 복호화하는 복조 및 복호화기; 및
상기 스위치들과, 상기 제1 신호 경로 및 상기 제2 신호 경로에 포함된 회로 소자들의 동작 및 타이밍을 제어하는 타이밍 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 펜과 연동하는 터치 스크린.
According to claim 1,
The logic unit,
a position detector configured to detect position information of a touch sensor corresponding to an approach or contact of the electronic pen based on an output signal of the first signal path;
a demodulator and decoder for demodulating and decoding button or pressure information of the electronic pen based on an output signal of the second signal path; and
and a timing controller for controlling operations and timing of the switches and circuit elements included in the first signal path and the second signal path.
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