KR101366227B1 - Stylus pen, method thereof and system including the same - Google Patents

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Abstract

스타일러스 펜이 개시된다. 상기 스타일러스 펜은 터치 패널에 흐르는 전류를 감지하여 감지된 전류를 전달 전류로서 추출하고 상기 전달 전류에 대응하는 전달 전압을 출력하는 전류 전달기와, 상기 전달 전압을 인버팅하여 인버팅 전압을 출력하는 인버터 회로와, 상기 인버팅 전압에 응답하여 상기 터치 패널로 공급되는 제1펄스 신호의 위상과 다른 위상을 가지는 제2펄스 신호를 출력하는 제어 회로를 포함한다. A stylus pen is disclosed. The stylus pen detects a current flowing through the touch panel, extracts a sensed current as a transfer current, and outputs a transfer voltage corresponding to the transfer current, and an inverter for inverting the transfer voltage to output an inverting voltage. And a control circuit for outputting a second pulse signal having a phase different from that of a first pulse signal supplied to the touch panel in response to the inverting voltage.

Description

스타일러스 펜, 이의 동작 방법 및 이를 포함하는 시스템{Stylus pen, method thereof and system including the same} Stylus pen, method thereof and system including the same

본 발명은 스타일러스 펜에 관한 것으로, 특히 정확하게 터치 패널의 터치 여부를 검출할 수 있게 하는 스타일러스 펜, 이의 동작 방법 및 이를 포함하는 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a stylus pen, and more particularly, to a stylus pen, an operation method thereof, and a system including the same, capable of accurately detecting whether a touch panel is touched.

터치 가능한 전자 장치에 대한 요구가 증가하고 있다. 상기 전자 장치는 터치를 감지하기 위해 터치 패널을 포함한다. 상기 터치 패널은 전극들을 포함한다. There is an increasing demand for touchable electronic devices. The electronic device includes a touch panel to sense a touch. The touch panel includes electrodes.

정전용량 감지(capacitive sensing)는 커패시턴스의 변화를 이용하여 터치를 감지하는 기술이다. 스타일러스 펜(stylus pen)이 전극들에 접근할 때, 커패시턴스가 변화한다. 상기 커패시턴스의 변화는 상기 터치 패널과 접속된 터치 컨트롤러에 의해 측정되며, 상기 커패시턴스의 변화는 X, Y 좌표로 변환될 수 있다.Capacitive sensing is a technique of sensing touch using a change in capacitance. As the stylus pen approaches the electrodes, the capacitance changes. The change in capacitance is measured by a touch controller connected to the touch panel, and the change in capacitance may be converted into X and Y coordinates.

상기 정전용량 감지는 상호 정전용량 감지(mutual capacitive sensing)일 수 있다. 상기 상호 정전용량 감지는, 스타일러스 펜이 터치 패널을 터치할 때, 2개의 전극들 사이의 상호 커패시턴스를 측정함으로써 터치를 감지하는 기술이며, 상기 상호 정전용량 감지는 멀티 터치를 감지할 수 있다. 보다 정확하게 상호 커패시턴스를 측정할 수 있는 방법이 요구된다. The capacitive sensing may be mutual capacitive sensing. The mutual capacitance sensing is a technique of sensing a touch by measuring mutual capacitance between two electrodes when the stylus pen touches the touch panel, and the mutual capacitance sensing may sense multi-touch. There is a need for a method that can measure mutual capacitance more accurately.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 정확하게 터치 패널의 터치 여부를 검출할 수 있게 하는 스타일러스 펜, 이의 동작 방법 및 이를 포함하는 시스템을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a stylus pen, an operation method thereof and a system including the same that can accurately detect whether the touch panel is touched.

본 발명의 실시 예에 따른 스타일러스 펜은 터치 패널에 흐르는 전류를 감지하여 감지된 전류를 전달 전류로서 추출하고 상기 전달 전류에 대응하는 전달 전압을 출력하는 전류 전달기, 상기 전달 전압을 인버팅하여 인버팅 전압을 출력하는 인버터 회로, 및 상기 인버팅 전압에 응답하여 상기 터치 패널로 공급되는 제1펄스 신호의 위상과 다른 위상을 가지는 제2펄스 신호를 출력하는 제어 회로를 포함한다. According to an embodiment of the present invention, a stylus pen detects a current flowing through a touch panel, extracts a sensed current as a transfer current, and outputs a transfer voltage corresponding to the transfer current, and inverts the transfer voltage. An inverter circuit for outputting a butting voltage, and a control circuit for outputting a second pulse signal having a phase different from that of a first pulse signal supplied to the touch panel in response to the inverting voltage.

상기 인버터 회로는 상기 전류 전달기와 상기 제어 회로 사이에 직렬로 연결된 복수의 인버터들을 포함한다.The inverter circuit includes a plurality of inverters connected in series between the current transmitter and the control circuit.

상기 제어 회로는 제1기준 전압 노드와 제2기준 전압 노드 사이에 직렬로 접속된 제1스위치와 제2스위치를 포함한다.The control circuit includes a first switch and a second switch connected in series between the first reference voltage node and the second reference voltage node.

상기 제1스위치와 상기 제2스위치는 상기 인버팅 전압에 의해 제어된다. 상기 제1스위치가 턴 온될 때, 상기 제2스위치는 턴 오프된다.The first switch and the second switch are controlled by the inverting voltage. When the first switch is turned on, the second switch is turned off.

상기 제1펄스 신호와 상기 제2펄스 신호의 위상 차는 180도보다 크고 270도보다 작다.The phase difference between the first pulse signal and the second pulse signal is greater than 180 degrees and less than 270 degrees.

실시 예에 따라 상기 스타일러스 펜은 상기 제어 회로와 접속되며, 상기 제2펄스 신호의 레벨을 조절하기 위한 가변 저항 회로를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the stylus pen may be connected to the control circuit and further include a variable resistance circuit for adjusting the level of the second pulse signal.

상기 가변 저항 회로는 제1기준 전압 노드와 제2기준 전압 노드 사이에 접속된 가변 저항, 전원 노드와 상기 제1기준 전압 노드 사이에 접속된 제1저항, 및 접지 노드와 상기 제2기준 전압 노드 사이에 접속된 제2저항을 포함한다.The variable resistance circuit includes a variable resistor connected between a first reference voltage node and a second reference voltage node, a first resistor connected between a power supply node and the first reference voltage node, and a ground node and the second reference voltage node. And a second resistor connected therebetween.

상기 제2펄스 신호의 레벨은 상기 가변 저항에 따라 변화된다.The level of the second pulse signal is changed according to the variable resistor.

본 발명의 실시 예에 따른 스타일러스 펜의 동작 방법은 스타일러스 펜이 터치 패널에 터치될 때, 상기 터치 패널에 흐르는 전류를 수신하는 단계, 및 상기 터치 패널에 흐르는 상기 전류를 감지하여 상기 터치 패널로 공급되는 제1펄스 신호의 위상과 다른 위상을 가지는 제2펄스 신호를 상기 터치 패널로 출력하는 단계를 포함한다. 상기 제1펄스 신호와 상기 제2펄스 신호의 위상 차는 180도보다 크고 270도보다 작다.According to an embodiment of the present disclosure, a method of operating a stylus pen includes receiving current flowing through the touch panel when the stylus pen touches the touch panel, and sensing the current flowing through the touch panel to supply the touch panel to the touch panel. And outputting a second pulse signal having a phase different from that of the first pulse signal to the touch panel. The phase difference between the first pulse signal and the second pulse signal is greater than 180 degrees and less than 270 degrees.

본 발명의 실시 예에 따른 스타일러스 펜 시스템은 터치 패널, 상기 터치 패널의 터치 여부를 감지하기 위한 터치 컨트롤러, 및 상기 스타일러스 펜을 포함한다.A stylus pen system according to an embodiment of the present invention includes a touch panel, a touch controller for detecting whether the touch panel is touched, and the stylus pen.

상기 스타일러스 펜 시스템은 휴대용 전자 장치이다.The stylus pen system is a portable electronic device.

본 발명의 실시 예에 따른 스타일러스 펜, 이의 동작 방법 및 이를 포함하는 시스템은 터치 패널로 공급되는 펄스 신호의 위상과 서로 다른 위상을 가지는 펄스 신호를 출력함으로써 정확하게 상기 터치 패널의 터치 여부를 감지할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, a stylus pen, a method of operating the same, and a system including the same may accurately detect whether the touch panel is touched by outputting a pulse signal having a phase different from that of a pulse signal supplied to the touch panel. It has an effect.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 스타일러스 펜, 이의 동작 방법 및 이를 포함하는 시스템은 가변 저항을 이용함으로써 스타일러스 펜의 감도를 조절할 수 있는 효과가 있다.In addition, the stylus pen, an operation method thereof, and a system including the same according to an embodiment of the present invention have an effect of adjusting the sensitivity of the stylus pen by using a variable resistor.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스타일러스 펜을 포함하는 스타일러스 펜 시스템의 블록도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 터치 패널 일부의 다이어그램을 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 스타일러스 펜의 동작을 설명하기 위한 스타일러스 펜 시스템 일부의 다이어그램을 나타낸다.
도 4는 도 1에 도시된 스타일러스 펜의 회로도를 나타낸다.
도 5는 도 4에 도시된 신호들의 파형도를 나타낸다.
도 6은 도 1에 도시된 스타일러스 펜의 일 실시 예에 따른 단면도를 나타낸다.
도 7은 도 1에 도시된 스타일러스 펜의 다른 실시 예에 따른 단면도를 나타낸다.
도 8은 도 1에 도시된 스타일러스 펜의 동작을 설명하기 위한 흐름도를 나타낸다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to more fully understand the drawings recited in the detailed description of the present invention, a detailed description of each drawing is provided.
1 is a block diagram of a stylus pen system including a stylus pen according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a diagram of a portion of the touch panel shown in FIG. 1.
FIG. 3 shows a diagram of a portion of a stylus pen system for explaining the operation of the stylus pen shown in FIG. 1.
4 shows a circuit diagram of the stylus pen shown in FIG. 1.
FIG. 5 shows a waveform diagram of the signals shown in FIG. 4.
6 is a cross-sectional view of an embodiment of the stylus pen shown in FIG. 1.
7 is a cross-sectional view of another embodiment of the stylus pen shown in FIG. 1.
8 is a flowchart illustrating an operation of the stylus pen shown in FIG. 1.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.Specific structural and functional descriptions of embodiments of the present invention disclosed herein are illustrated for purposes of illustrating embodiments of the inventive concept only, And can be embodied in various forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiments according to the concept of the present invention can make various changes and have various forms, so that specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. It is to be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms of disclosure, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first and / or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are intended to distinguish one element from another, for example, without departing from the scope of the invention in accordance with the concepts of the present invention, the first element may be termed the second element, The second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "comprises ", or" having ", or the like, specify that there is a stated feature, number, step, operation, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and are not construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined herein. Do not.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 스타일러스 펜을 포함하는 스타일러스 펜 시스템의 블록도를 나타낸다.1 is a block diagram of a stylus pen system including a stylus pen according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 스타일러스 펜 시스템(100)은 스마트 폰, 태블릿(tablet) PC 또는 노트북과 같은 휴대용 전자 장치이다. 스타일러스 펜 시스템(100)은 터치 패널(110), 터치 컨트롤러(120) 및 스타일러스 펜(stylus pen; 10)을 포함한다. Referring to FIG. 1, the stylus pen system 100 is a portable electronic device such as a smart phone, tablet PC or notebook. The stylus pen system 100 includes a touch panel 110, a touch controller 120, and a stylus pen 10.

터치 패널(110)의 감지 방식은 상호 정전용량 감지이다. 터치 패널(110)은 X축 방향으로 배열된 구동 전극들(111)과 Y축 방향으로 배열된 감지 전극들(113)을 포함한다. X축 방향으로 배열된 구동 전극들(111)과 Y축 방향으로 배열된 감지 전극들(113)은 2개의 층들(layers)로 구현될 수 있다. 실시 예에 따라 구동 전극들(111)과 감지 전극들(113)은 1개의 층으로 구현될 수 있다.The sensing method of the touch panel 110 is mutual capacitance sensing. The touch panel 110 includes driving electrodes 111 arranged in the X-axis direction and sensing electrodes 113 arranged in the Y-axis direction. The driving electrodes 111 arranged in the X-axis direction and the sensing electrodes 113 arranged in the Y-axis direction may be implemented in two layers. According to an embodiment, the driving electrodes 111 and the sensing electrodes 113 may be implemented in one layer.

터치 컨트롤러(120)는 스타일러스 펜(10)으로 터치 패널(110)을 터치할 때, 터치 패널(110)의 터치 여부를 감지하기 위해 사용된다. 터치 컨트롤러(120)는 아날로그 프론트 엔드(analog front end; AFE, 130), 마이크로 컨트롤 유닛(micro control unit; MCU, 160) 및 메모리(170)를 포함한다.When the touch controller 120 touches the touch panel 110 with the stylus pen 10, the touch controller 120 is used to detect whether the touch panel 110 is touched. The touch controller 120 includes an analog front end (AFE) 130, a micro control unit (MCU) 160, and a memory 170.

AFE(130)는 터치 패널(110)을 구동하고, 터치 패널(110)로부터 전류를 수신하여, 상기 전류에 대해 여러 가지 동작들을 수행하여, MCU(160)가 처리할 수 있도록 디지털 신호로 변환한다. AFE(130)는 드라이버(driver, 140)와 수신기(150)를 포함한다. 드라이버(140)는 터치 패널(110)을 구동하기 위해 터치 패널(110)의 구동 전극들(111)로 펄스 신호(예컨대, 전압)를 공급한다. 수신기(150)는 구동 전극들(111)로 공급된 펄스 신호에 의해 감지 전극들(113)로 흐르는 전류를 수신한다.The AFE 130 drives the touch panel 110, receives a current from the touch panel 110, performs various operations on the current, and converts the digital signal into a digital signal for processing by the MCU 160. . The AFE 130 includes a driver 140 and a receiver 150. The driver 140 supplies a pulse signal (eg, a voltage) to the driving electrodes 111 of the touch panel 110 to drive the touch panel 110. The receiver 150 receives the current flowing to the sensing electrodes 113 by the pulse signal supplied to the driving electrodes 111.

MCU(160)는 AFE(130)로부터 출력된 디지털 신호를 처리한다. 예컨대, MCU(160)는 상기 디지털 신호를 이용하여 터치 좌표를 계산한다.The MCU 160 processes the digital signal output from the AFE 130. For example, the MCU 160 calculates touch coordinates using the digital signal.

메모리(170)는 AFE(130)로부터 출력되는 디지털 신호 또는 MCU(160)에 의해 처리된 디지털 신호를 저장할 수 있다. 메모리(170)는 플래시 메모리와 같은 비휘발성 메모리 또는 SRAM(static random-access memory)과 같은 휘발성 메모리로 구현될 수 있다. The memory 170 may store a digital signal output from the AFE 130 or a digital signal processed by the MCU 160. The memory 170 may be implemented as a nonvolatile memory such as flash memory or a volatile memory such as static random-access memory (SRAM).

스타일러스 펜(10)에 대해서는 도 2 내지 도 8에서 자세히 설명될 것이다.The stylus pen 10 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 8.

도 2는 도 1에 도시된 터치 패널 일부의 다이어그램을 나타낸다.FIG. 2 shows a diagram of a portion of the touch panel shown in FIG. 1.

도 1과 도 2를 참조하면, 구동 전극들(111) 중 어느 하나(TX)와 감지 전극들(113) 중 어느 하나(RX) 위에 기판(115)이 위치한다. 플로팅 전극(117)은 기판(115) 위에 위치한다. 1 and 2, the substrate 115 is positioned on any one TX of the driving electrodes 111 and one of the sensing electrodes 113. The floating electrode 117 is positioned on the substrate 115.

도 3은 도 1에 도시된 스타일러스 펜의 동작을 설명하기 위한 스타일러스 펜 시스템 일부의 다이어그램을 나타낸다.FIG. 3 shows a diagram of a portion of a stylus pen system for explaining the operation of the stylus pen shown in FIG. 1.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 커패시턴스(Cm1)는 구동 전극(TX)과 플로팅 전극(117) 사이의 커패시턴스이고, 커패시턴스(Cm2)는 감지 전극(RX)과 플로팅 전극(117) 사이의 커패시턴스이다. 상호 커패시턴스는 커패시턴스(Cm1)와 커패시턴스(Cm2)의 등가 커패시턴스이다. 따라서 커패시턴스(Cm1)와 커패시턴스(Cm2)의 변화를 측정함으로써 터치 여부가 감지될 수 있다. 1 to 3, the capacitance Cm1 is a capacitance between the driving electrode TX and the floating electrode 117, and the capacitance Cm2 is a capacitance between the sensing electrode RX and the floating electrode 117. . The mutual capacitance is the equivalent capacitance of the capacitance Cm1 and the capacitance Cm2. Therefore, by measuring the change in the capacitance (Cm1) and the capacitance (Cm2) it can be detected whether the touch.

커패시턴스(Cp1)는 구동 전극(TX)의 기생 커패시턴스이고, 커패시턴스(Cp2)는 감지 전극(RX)의 기생 커패시턴스이다. 커패시턴스(Cf)는 스타일러스 펜(10)과 플로팅 전극(117) 사이의 커패시턴스이다. 저항(RI1)은 구동 전극(TX)의 내부 저항이며, 저항(RI2)은 감지 전극(RX)의 내부 저항이다. Capacitance Cp1 is a parasitic capacitance of the driving electrode TX, and capacitance Cp2 is a parasitic capacitance of the sensing electrode RX. Capacitance Cf is the capacitance between stylus pen 10 and floating electrode 117. The resistor RI1 is an internal resistance of the driving electrode TX, and the resistor RI2 is an internal resistance of the sensing electrode RX.

드라이버(140)를 통해 구동 전극(TX)으로 제1펄스 신호(V_TX)가 인가된다. 제1펄스 신호(V_TX)에 의해 감지 전극(RX)으로 전류(I_RX)가 수신된다. 스타일러스 펜(10)이 터치 패널(110)에 터치될 때의 전류(I_RX)의 양은 스타일러스 펜(10)이 터치 패널(110)에 터치되지 않을 때의 전류(I_RX)의 양보다 작다. 커패시턴스(Cf)의 영향으로 인해 상호 커패시턴스가 감소하기 때문이다. 따라서 전류(I_RX)의 양의 변화를 측정함으로써 터치 여부가 감지될 수 있다. The first pulse signal V_TX is applied to the driving electrode TX through the driver 140. The current I_RX is received by the sensing electrode RX by the first pulse signal V_TX. The amount of current I_RX when the stylus pen 10 is touched by the touch panel 110 is smaller than the amount of current I_RX when the stylus pen 10 is not touched by the touch panel 110. This is because mutual capacitance decreases due to the influence of capacitance Cf. Therefore, whether or not a touch can be detected by measuring a change in the amount of current I_RX.

또한, 제1펄스 신호(V_TX)에 의해 스타일러스 펜(10)으로 전류(I_PEN_IN)가 수신된다. 스타일러스 펜(10)은 전류(I_PEN_IN)를 감지하여 제1펄스 신호(V_TX)의 위상과 다른 위상을 가지는 제2펄스 신호(VREF)를 출력한다. 제1펄스 신호(V_TX)와 제2펄스 신호(VREF)의 위상 차는 180도보다 크고 270도보다 작다. 제2펄스 신호(VREF)에 의해 전류(I_PEN)가 감지 전극(RX) 방향으로 흐른다. In addition, the current I_PEN_IN is received by the stylus pen 10 by the first pulse signal V_TX. The stylus pen 10 detects the current I_PEN_IN and outputs a second pulse signal VREF having a phase different from that of the first pulse signal V_TX. The phase difference between the first pulse signal V_TX and the second pulse signal VREF is greater than 180 degrees and smaller than 270 degrees. The current I_PEN flows in the direction of the sensing electrode RX by the second pulse signal VREF.

따라서 스타일러스 펜(10)이 제2펄스 신호(VREF)를 출력하여 터치 패널(110)에 터치될 때 스타일러스 펜(10)의 터치 전후의 전류(I_RX)의 양의 차이는 스타일러스 펜(10)이 제2펄스 신호(VREF)를 출력하지 않고 터치 패널(110)에 터치될 때 스타일러스 펜(10)의 터치 전후의 전류(I_RX)의 양의 차이보다 더 커질 수 있다. 그러므로, 터치 컨트롤러(120)는 더 정확하게 터치 패널(110)의 감지 여부를 판단할 수 있다.Therefore, when the stylus pen 10 outputs the second pulse signal VREF and touches the touch panel 110, the difference in the amount of current I_RX before and after the touch of the stylus pen 10 is determined by the stylus pen 10. When the touch panel 110 is touched without outputting the second pulse signal VREF, the touch panel 110 may be larger than the difference in the amount of the current I_RX before and after the touch of the stylus pen 10. Therefore, the touch controller 120 can more accurately determine whether the touch panel 110 is detected.

도 4는 도 1에 도시된 스타일러스 펜의 회로도를 나타나며, 도 5는 도 4에 도시된 신호들의 파형도를 나타낸다.4 shows a circuit diagram of the stylus pen shown in FIG. 1, and FIG. 5 shows a waveform diagram of the signals shown in FIG. 4.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 스타일러스 펜(10)은 전류 전달기(current conveyor; 20), 인버터 회로(30) 및 제어 회로(40)를 포함한다.1 through 5, the stylus pen 10 includes a current conveyor 20, an inverter circuit 30, and a control circuit 40.

전류 전달기(20)는 노드(PEN_IN)에서 터치 패널(110)에 흐르는 전류(I_PEN_IN)를 감지하고 감지된 전류(I_PEN_IN)를 노드(PEN_OUT)에서 전달 전류(I_PEN_OUT)로서 추출한다. 터치 패널(110)에 흐르는 전류(I_PEN_IN)는 구동 전극들(111) 중 어느 하나를 통해 인가된 제1펄스 신호(V_TX)에 의해 감지 전극들(113) 중 어느 하나에 흐르는 전류를 의미한다.The current transmitter 20 senses the current I_PEN_IN flowing through the touch panel 110 at the node PEN_IN and extracts the sensed current I_PEN_IN as the transfer current I_PEN_OUT at the node PEN_OUT. The current I_PEN_IN flowing in the touch panel 110 refers to a current flowing in any one of the sensing electrodes 113 by the first pulse signal V_TX applied through one of the driving electrodes 111.

전류 전달기(20)는 노드(PEN_OUT)에서 전달 전류(I_PEN_OUT)에 대응되는 전달 전압(V_PEN_OUT)을 출력한다. 전류 전달기(20)는 전류 미러들(current mirrors; 21, 23, 25, 및 27)과 기준 전류원(IREF)을 포함할 수 있다. The current transmitter 20 outputs a transfer voltage V_PEN_OUT corresponding to the transfer current I_PEN_OUT at the node PEN_OUT. The current transmitter 20 may include current mirrors 21, 23, 25, and 27 and a reference current source IREF.

인버터 회로(30)는 전달 전압(V_PEN_OUT)을 인버팅하여 노드(A)에서 인버팅 전압(VOUT)을 출력한다. 인버터 회로(30)는 전류 전달기(20)와 제어 회로(40) 사이에 직렬로 연결된 복수의 인버터들(31, 33 및 35)을 포함한다. 인버팅 전압(VOUT)은 디지털이다.The inverter circuit 30 outputs the inverting voltage VOUT at the node A by inverting the transfer voltage V_PEN_OUT. The inverter circuit 30 includes a plurality of inverters 31, 33, and 35 connected in series between the current transmitter 20 and the control circuit 40. Inverting voltage (VOUT) is digital.

제어 회로(40)는 인버팅 회로(30)와 접속된다. 제어 회로(40)는 인버팅 전압(VOUT)에 응답하여 터치 패널(110)로 공급되는 제1펄스 신호(V_TX)의 위상과 다른 위상을 가지는 제2펄스 신호(VREF)를 노드(N3)에서 출력한다. The control circuit 40 is connected with the inverting circuit 30. The control circuit 40 receives, at the node N3, the second pulse signal VREF having a phase different from that of the first pulse signal V_TX supplied to the touch panel 110 in response to the inverting voltage VOUT. Output

제2펄스 신호(VREF)가 출력됨으로써 감지 전극(RX)으로 전류(I_PEN)가 흐른다. 따라서 전류(I_PEN_IN)와 전류(I_PEN)를 합한 전류인 전류(I_RX)가 감지 전극(RX)으로 흐른다. 전류(I_PEN)를 포함하는 전류(I_RX)에 의해 터치 컨트롤러(120)는 터치 여부를 보다 정확하게 판단할 수 있다. 전류(I_PEN)는 터치 전후의 상호 커패시턴스의 변화 차이를 크게 유발시키기 때문이다.As the second pulse signal VREF is output, the current I_PEN flows to the sensing electrode RX. Therefore, the current I_RX, which is the sum of the current I_PEN_IN and the current I_PEN, flows to the sensing electrode RX. The touch controller 120 may more accurately determine whether the touch is performed by the current I_RX including the current I_PEN. This is because the current I_PEN causes a large difference in the change in mutual capacitance before and after the touch.

제어 회로(40)는 제1기준 전압 노드(N1)와 제2기준 전압 노드(N2) 사이에 직렬로 접속된 제1스위치(41)와 제2스위치(43)를 포함한다. 제1스위치(41)는 PMOS 트랜지스터로 구현될 수 있고, 제2스위치(43)는 NMOS 트랜지스터로 구현될 수 있다. 제1스위치(41)와 제2스위치(43)는 인버팅 전압(VOUT)에 의해 제어될 수 있다. 제1스위치(41)가 턴 온될 때, 제2스위치(43)는 턴 오프된다. 즉, 제1스위치(41)와 제2스위치(43)는 서로 배타적으로 동작한다. 제1펄스 신호(V_TX)와 제2펄스 신호(VREF)의 위상 차는 180도보다 크고 270도보다 작다. The control circuit 40 includes a first switch 41 and a second switch 43 connected in series between the first reference voltage node N1 and the second reference voltage node N2. The first switch 41 may be implemented as a PMOS transistor, and the second switch 43 may be implemented as an NMOS transistor. The first switch 41 and the second switch 43 may be controlled by the inverting voltage VOUT. When the first switch 41 is turned on, the second switch 43 is turned off. That is, the first switch 41 and the second switch 43 operate exclusively with each other. The phase difference between the first pulse signal V_TX and the second pulse signal VREF is greater than 180 degrees and smaller than 270 degrees.

실시 예에 따라 스타일러스 펜(10)은 가변 저항 회로(50)를 더 포함할 수 있다. 가변 저항 회로(50)는 제어 회로(40)와 접속된다. 가변 저항 회로(50)는 제2펄스 신호(VREF)의 레벨을 조절하기 위해 사용될 수 있다.According to an embodiment, the stylus pen 10 may further include a variable resistance circuit 50. The variable resistor circuit 50 is connected to the control circuit 40. The variable resistor circuit 50 may be used to adjust the level of the second pulse signal VREF.

가변 저항 회로(50)는 제1기준 전압 노드(N1)와 제2기준 전압 노드(N2) 사이에 접속된 가변 저항(RVAR), 전원 노드(VDD)와 제1기준 전압 노드(N1) 사이에 접속된 제1저항(R1), 및 접지 노드(VSS)와 제2기준 전압 노드(N2) 사이에 접속된 제2저항(R2)을 포함한다. 제2펄스 신호(VREF)의 레벨은 가변 저항(RVAR)에 따라 변화된다. 가변 저항(RVAR)이 커질수록 제1기준 전압(VREFP)과 제2기준 전압(VREFN)의 차이가 커진다. 제1기준 전압(VREFP)과 제2기준 전압(VREFN)의 차이가 커질수록 스타일러스 펜(10)의 감도는 증가한다. The variable resistance circuit 50 is provided between the variable resistor RVAR, the power supply node VDD, and the first reference voltage node N1 connected between the first reference voltage node N1 and the second reference voltage node N2. The connected first resistor R1 and the second resistor R2 connected between the ground node VSS and the second reference voltage node N2 are included. The level of the second pulse signal VREF is changed according to the variable resistor RVAR. As the variable resistor RVAR increases, a difference between the first reference voltage VREFP and the second reference voltage VREFN increases. As the difference between the first reference voltage VREFP and the second reference voltage VREFN increases, the sensitivity of the stylus pen 10 increases.

도 6은 도 1에 도시된 스타일러스 펜의 일 실시 예에 따른 단면도를 나타내며, 도 7은 도 1에 도시된 스타일러스 펜의 다른 실시 예에 따른 단면도를 나타낸다. 도 6은 스타일러스 펜이 터치 패널에 터치되기 전 스타일러스 펜의 단면도를 나타내며, 도 7은 스타일러스 펜이 터치 패널에 터치될 때 스타일러스 펜의 단면도를 나타낸다.6 illustrates a cross-sectional view of an embodiment of the stylus pen shown in FIG. 1, and FIG. 7 illustrates a cross-sectional view of an embodiment of the stylus pen illustrated in FIG. 1. 6 illustrates a cross-sectional view of the stylus pen before the stylus pen is touched by the touch panel, and FIG. 7 illustrates a cross-sectional view of the stylus pen when the stylus pen is touched by the touch panel.

도 1, 도 4, 도 6 및 도 7을 참조하면, 스타일러스 펜(10-1)은 도 1에 도시된 스타일러스 펜(10)이 터치 패널(110)에 터치 되기 전의 스타일러스 펜을 나타낸다. 스타일러스 펜(10-2)은 도 1에 도시된 스타일러스 펜(10)이 터치 패널(110)에 터치 될 때의 스타일러스 펜을 나타낸다.1, 4, 6, and 7, the stylus pen 10-1 represents the stylus pen before the stylus pen 10 illustrated in FIG. 1 is touched by the touch panel 110. The stylus pen 10-2 represents the stylus pen when the stylus pen 10 illustrated in FIG. 1 is touched by the touch panel 110.

스타일러스 펜(10-1 또는 10-2)은 도전체(11), 절연체(13), 샤프트(shaft; 15), 및 스프링(17 및 19)을 포함한다. 샤프트(15)는 절연체로 구현될 수 있다.The stylus pen 10-1 or 10-2 includes a conductor 11, an insulator 13, a shaft 15, and springs 17 and 19. The shaft 15 may be implemented with an insulator.

스타일러스 펜(10-1)이 터치 패널(110)에 터치되기 전에 제1기준 전압 노드(N1)와 제2기준 전압 노드(N2) 사이에 위치한 가변 저항(RVAR)의 저항값은 스타일러스 펜(10-2)이 터치 패널(110)에 터치될 때에 제1기준 전압 노드(N1)와 제2기준 전압 노드(N2) 사이에 위치한 가변 저항(RVAR)의 저항값보다 작다. 즉, 스타일러스 펜(10-2)이 터치 패널(110)에 터치될 때, 스타일러스 펜(10-2)의 터치 감도는 증가될 수 있다.Before the stylus pen 10-1 is touched by the touch panel 110, the resistance value of the variable resistor RVAR positioned between the first reference voltage node N1 and the second reference voltage node N2 is the stylus pen 10. When -2) is touched by the touch panel 110, it is smaller than the resistance of the variable resistor RVAR positioned between the first reference voltage node N1 and the second reference voltage node N2. That is, when the stylus pen 10-2 touches the touch panel 110, the touch sensitivity of the stylus pen 10-2 may be increased.

도 8은 도 1에 도시된 스타일러스 펜의 동작을 설명하기 위한 흐름도를 나타낸다.8 is a flowchart illustrating an operation of the stylus pen shown in FIG. 1.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 스타일러스 펜(10)이 터치 패널(110)에 터치될 때, 스타일러스 펜(10)은 터치 패널(110)에 흐르는 전류(I_PEN_IN)를 수신한다(S10).1 to 8, when the stylus pen 10 touches the touch panel 110, the stylus pen 10 receives a current I_PEN_IN flowing through the touch panel 110 (S10).

스타일러스 펜(10)은 터치 패널(110)에 흐르는 전류(I_PEN_IN)를 감지하여 터치 패널(110)로 공급되는 제1펄스 신호(V_TX)의 위상과 다른 위상을 가지는 제2펄스 신호(VREF)를 터치 패널(110)로 출력한다(S20). 제1펄스 신호(V_TX)는 드라이버(140)에 의해 공급된다.The stylus pen 10 senses a current I_PEN_IN flowing through the touch panel 110 to detect a second pulse signal VREF having a phase different from that of the first pulse signal V_TX supplied to the touch panel 110. Output to the touch panel 110 (S20). The first pulse signal V_TX is supplied by the driver 140.

제1펄스 신호(V_TX)와 제2펄스 신호(VREF)의 위상 차는 180도보다 크고 270도보다 작다.The phase difference between the first pulse signal V_TX and the second pulse signal VREF is greater than 180 degrees and smaller than 270 degrees.

제1펄스 신호(V_TX)의 위상과 다른 위상을 가지는 스타일러스 펜(10)은 제2펄스 신호(VREF)를 터치 패널(110)에 출력함으로써, 스타일러스 펜(10)의 터치 전후의 터치 패널(110)의 상호 커패시턴스의 변화 차이를 크게 유발시킬 수 있다. 상호 커패시턴스의 변화 차이가 크게 유발될 때, 터치 패널(110)의 터치 여부를 정확하게 감지할 수 있다.The stylus pen 10 having a phase different from that of the first pulse signal V_TX outputs the second pulse signal VREF to the touch panel 110, so that the touch panel 110 before and after the touch of the stylus pen 10 is touched. This can cause a large difference in the change in mutual capacitance of. When a large difference in change in mutual capacitance is caused, it is possible to accurately detect whether the touch panel 110 is touched.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100; 스타일러스 펜 시스템
110; 터치 패널
120; 터치 컨트롤러
130; 아날로그 프론트 엔드
140; 드라이버
150; 수신기
160; 마이크로 컨트롤 유닛
170; 메모리
10; 스타일러스 펜
20; 전류 전달기
30; 인버터 회로
40; 제어 회로
100; Stylus pen system
110; Touch panel
120; Touch controller
130; Analog front end
140; driver
150; receiving set
160; Micro control unit
170; Memory
10; Stylus pen
20; Current transmitter
30; Inverter circuit
40; Control circuit

Claims (12)

터치 패널에 흐르는 전류를 감지하여 감지된 전류를 전달 전류로서 추출하고 상기 전달 전류에 대응하는 전달 전압을 출력하는 전류 전달기;
상기 전달 전압을 인버팅하여 인버팅 전압을 출력하는 인버터 회로; 및
상기 인버팅 전압에 응답하여 상기 터치 패널로 공급되는 제1펄스 신호의 위상과 다른 위상을 가지는 제2펄스 신호를 출력하는 제어 회로를 포함하고,
상기 제어 회로는 제1기준 전압 노드와 제2기준 전압 노드 사이에 직렬로 접속된 제1스위치와 제2스위치를 포함하는 스타일러스 펜.
A current transmitter configured to sense current flowing through the touch panel, extract the sensed current as a transfer current, and output a transfer voltage corresponding to the transfer current;
An inverter circuit for inverting the transfer voltage to output an inverting voltage; And
A control circuit configured to output a second pulse signal having a phase different from that of a first pulse signal supplied to the touch panel in response to the inverting voltage,
The control circuit includes a first switch and a second switch connected in series between the first reference voltage node and the second reference voltage node.
제1항에 있어서, 상기 인버터 회로는,
상기 전류 전달기와 상기 제어 회로 사이에 직렬로 연결된 복수의 인버터들을 포함하는 스타일러스 펜.
The method of claim 1, wherein the inverter circuit,
And a plurality of inverters connected in series between the current transmitter and the control circuit.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제1스위치와 상기 제2스위치는,
상기 인버팅 전압에 의해 제어되며,
상기 제1스위치가 턴 온될 때, 상기 제2스위치는 턴 오프되는 스타일러스 펜.
The method of claim 1, wherein the first switch and the second switch,
Controlled by the inverting voltage,
And the second switch is turned off when the first switch is turned on.
제1항에 있어서, 상기 제1펄스 신호와 상기 제2펄스 신호의 위상 차는 180도보다 크고 270도보다 작은 스타일러스 펜.The stylus pen of claim 1, wherein a phase difference between the first pulse signal and the second pulse signal is greater than 180 degrees and less than 270 degrees. 터치 패널에 흐르는 전류를 감지하여 감지된 전류를 전달 전류로서 추출하고 상기 전달 전류에 대응하는 전달 전압을 출력하는 전류 전달기;
상기 전달 전압을 인버팅하여 인버팅 전압을 출력하는 인버터 회로;
상기 인버팅 전압에 응답하여 상기 터치 패널로 공급되는 제1펄스 신호의 위상과 다른 위상을 가지는 제2펄스 신호를 출력하는 제어 회로; 및
상기 제어 회로에 접속되며, 상기 제2펄스 신호의 레벨을 조절하기 위한 가변 저항 회로를 포함하는 스타일러스 펜.
A current transmitter configured to sense current flowing through the touch panel, extract the sensed current as a transfer current, and output a transfer voltage corresponding to the transfer current;
An inverter circuit for inverting the transfer voltage to output an inverting voltage;
A control circuit configured to output a second pulse signal having a phase different from that of a first pulse signal supplied to the touch panel in response to the inverting voltage; And
A stylus pen connected to the control circuit and including a variable resistor circuit for adjusting the level of the second pulse signal.
제6항에 있어서, 상기 가변 저항 회로는,
제1기준 전압 노드와 제2기준 전압 노드 사이에 접속된 가변 저항;
전원 노드와 상기 제1기준 전압 노드 사이에 접속된 제1저항; 및
접지 노드와 상기 제2기준 전압 노드 사이에 접속된 제2저항을 포함하는 스타일러스 펜.
The method of claim 6, wherein the variable resistance circuit,
A variable resistor connected between the first reference voltage node and the second reference voltage node;
A first resistor connected between a power supply node and said first reference voltage node; And
And a second resistor connected between a ground node and the second reference voltage node.
제7항에 있어서, 상기 제2펄스 신호의 레벨은 상기 가변 저항에 따라 변화되는 스타일러스 펜.The stylus pen of claim 7, wherein the level of the second pulse signal is changed according to the variable resistor. 스타일러스 펜이 터치 패널에 터치될 때, 상기 터치 패널에 흐르는 전류를 수신하는 단계; 및
상기 터치 패널에 흐르는 상기 전류를 감지하여 상기 터치 패널로 공급되는 제1펄스 신호의 위상과 다른 위상을 가지는 제2펄스 신호를 상기 터치 패널로 출력하는 단계를 포함하며,
상기 제2펄스 신호의 레벨은 가변 저항 회로에 포함된 가변 저항에 의해 조절되는 스타일러스 펜의 동작 방법.
Receiving a current flowing through the touch panel when the stylus pen touches the touch panel; And
Sensing the current flowing through the touch panel and outputting a second pulse signal having a phase different from that of a first pulse signal supplied to the touch panel to the touch panel,
And a level of the second pulse signal is adjusted by a variable resistor included in a variable resistor circuit.
제9항에 있어서, 상기 제1펄스 신호와 상기 제2펄스 신호의 위상 차는 180도보다 크고 270도보다 작은 스타일러스 펜의 동작 방법.The method of claim 9, wherein the phase difference between the first pulse signal and the second pulse signal is greater than 180 degrees and less than 270 degrees. 터치 패널;
상기 터치 패널의 터치 여부를 감지하기 위한 터치 컨트롤러; 및
스타일러스 펜을 포함하며,
상기 스타일러스 펜은,
상기 터치 패널에 흐르는 전류를 감지하여 감지된 전류를 전달 전류로서 추출하고 상기 전달 전류에 대응하는 전달 전압을 출력하는 전류 전달기;
상기 전달 전압을 인버팅하여 인버팅 전압을 출력하는 인버터 회로;
상기 인버팅 전압에 응답하여 상기 터치 패널로 공급되는 제1펄스 신호의 위상과 다른 위상을 가지는 제2펄스 신호를 출력하는 제어 회로; 및
상기 제어 회로에 접속되며, 상기 제2펄스 신호의 레벨을 조절하기 위한 가변 저항 회로를 포함하는 스타일러스 펜 시스템.
Touch panel;
A touch controller for sensing whether the touch panel is touched; And
Includes a stylus pen,
The stylus pen,
A current transmitter which senses a current flowing through the touch panel, extracts the sensed current as a transfer current, and outputs a transfer voltage corresponding to the transfer current;
An inverter circuit for inverting the transfer voltage to output an inverting voltage;
A control circuit configured to output a second pulse signal having a phase different from that of a first pulse signal supplied to the touch panel in response to the inverting voltage; And
A stylus pen system coupled to the control circuit and including a variable resistor circuit for adjusting the level of the second pulse signal.
제11항에 있어서, 상기 스타일러스 펜 시스템은,
휴대용 전자 장치인 스타일러스 펜 시스템.
The method of claim 11, wherein the stylus pen system,
Stylus pen system, a portable electronic device.
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