KR102201466B1

KR102201466B1 - A touch panel comprising pen signal detection means

Info

Publication number: KR102201466B1
Application number: KR1020140036475A
Authority: KR
Inventors: 마사시 하시모토
Original assignee: 주식회사 실리콘웍스
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2021-01-11
Also published as: KR20150112392A

Abstract

본 실시예의 터치 패널은, 제 1 방향과 제 2 방향으로 배열된 복수의 터치 패널 전극들의 정전 용량의 변화를 이용하여 터치 위치를 검출하는 터치 패널로서, 상기 터치 패널 전극들 중 적어도 하나의 전극에 연결되고, 상기 터치 패널에 접촉되는 입력 수단의 필압을 검출하기 위한 펜 신호 검출 수단을 포함하고, 상기 펜 신호 검출 수단은, 상기 터치 패널 전극으로 전달할 AC 신호를 발생시키는 AC 신호 발생부와, 상기 입력 수단으로부터 전달되는 신호를 상기 터치 패널 전극을 경유하여 수신받고, 상기 입력 수단에 가해지는 필압을 판단하는 필압 검출부와, 상기 터치 패널 전극이 AC 신호 발생부와 선택적으로 연결되도록 하거나, 상기 터치 패널 전극이 상기 필압 검출부와 선택적으로 연결되도록 하는 스위칭부를 포함하는 펜 신호 검출 수단를 포함한다. The touch panel of the present embodiment is a touch panel that detects a touch position by using a change in capacitance of a plurality of touch panel electrodes arranged in a first direction and a second direction, wherein at least one of the touch panel electrodes is A pen signal detection means for detecting a pen pressure of an input means connected to the touch panel, wherein the pen signal detection means comprises: an AC signal generator generating an AC signal to be transmitted to the touch panel electrode; A pen pressure detector configured to receive a signal transmitted from an input means via the touch panel electrode and to determine a pen pressure applied to the input means, and the touch panel electrode to be selectively connected to an AC signal generator, or the touch panel And a pen signal detection means including a switching unit for selectively connecting an electrode to the pen pressure detection unit.

Description

A touch panel comprising pen signal detection means

본 발명은 터치 패널에 대한 것으로서, 터치 패널을 구성하는 드라이빙 전극 또는 센싱 전극을 이용하여 스타일러스 펜으로부터 전달되는 신호를 수신할 수 있는 신호 검출 장치에 대한 것이다. The present invention relates to a touch panel, and relates to a signal detection device capable of receiving a signal transmitted from a stylus pen using a driving electrode or a sensing electrode constituting a touch panel.

터치 패널 장치는, 사용자가 손으로 터치하거나 스타일러스 펜으로 터치하는 경우에 그 위치를 검출할 수 있는 기기이다. 이러한 터치 패널은 PDA, 은행의 ATM(Automated Teller Machine) 및 디스플레이 기기에도 사용되고 있다. The touch panel device is a device capable of detecting a location when a user touches it with a hand or a stylus pen. Such touch panels are also used in PDAs, ATMs (Automated Teller Machines) of banks, and display devices.

이러한 터치 패널의 기술에 의해서, 사용자의 손가락이나 펜이 컴퓨터의 입력 장치가 될 수 있다. With such a touch panel technology, a user's finger or a pen can be an input device of a computer.

이러한 터치 패널에 채용되는 위치 검출 방식에는, 손가락이나 펜이 접촉되는 때의 압력 변화로부터 위치 검출을 수행하는 저항막 방식이나, 센서 도체간의 정전 용량의 변화로부터 위치 검출을 수행하는 정전 용량 방식(이하, 정전식 이라 함) 등이 있다. The position detection method employed in such a touch panel includes a resistive film method that performs position detection from a pressure change when a finger or a pen is in contact, or a capacitive method that performs position detection from a change in capacitance between sensor conductors (hereinafter , Called electrostatic), etc.

최근에는 스타일러스 펜을 사용자 명령 수단으로 이용하여, 사용자가 스타일러스 펜을 정전식의 터치 패널에 터치함으로써, 그림을 그리거나 특정 영역을 선택하는 등의 명령을 수행하도록 하고 있다. Recently, a stylus pen is used as a user command means, and a user touches the stylus pen on a capacitive touch panel to perform a command such as drawing a picture or selecting a specific area.

스타일러스 펜을 사용하는 경우에, 예를 들면, 펜의 측면에 스위치나 버튼을 마련하고, 마우스의 버튼 클릭과 같은 조작을 할 수 있도록 할 수 있으며, 스타일러스 펜으로 붓 글씨와 같은 효과를 내기 위하여 필압을 감지하여 터치되는 면적인 펜촉의 굵기를 변경할 수도 있다. In the case of using a stylus pen, for example, a switch or button can be provided on the side of the pen, and operations such as clicking a button of a mouse can be performed. It is also possible to change the thickness of the pen tip to the touched area by detecting.

(특허문헌 1) JP2011-138180 A (Patent Document 1) JP2011-138180 A

예를 들면, 특허문헌 1의 경우에도, 사용자가 스타일러스 펜으로 터치 패널의 접촉을 가압하는 필압을 검출하기 위한 장치가 개시되어 있다. 상기 특허문헌 1에서는, 스타일러스 펜에 내장된 지시체에서 주파수가 다른 두 신호를 발생시키고, 이때, 두 신호의 발생 시간차를 펜의 필압에 대응하여 변화시키고, 그 시간차를 신호 검출 장치에서 감지하여 펜의 필압을 검출하는 방법이 개시되어 있다. For example, even in the case of Patent Document 1, an apparatus for detecting a pen pressure for pressing a contact of a touch panel by a user with a stylus pen is disclosed. In Patent Document 1, two signals having different frequencies are generated by an indicator built into the stylus pen, and at this time, the time difference between the two signals is changed in response to the pen pressure of the pen, and the time difference is detected by the signal detection device to A method of detecting pen pressure is disclosed.

그러나, 상기 특허문헌 1은 주파수가 다른 두 개(또는 그 이상)의 신호를 생성하는 전기 회로를 구동시켜야 하기 때문에, 일정한 전위를 유지하는 전력 공급원이 반드시 필요하다. 이러한 전력원을 스타일러스 펜에 장착하기 위해서는, 터치 패널을 구동하는 장치에서 무선 송전 수단을 이용하여, 상기 특허문헌 1에서 설명하는 바와 같은 지시체 내의 전력 저장 장치로 전송하여야 하거나, 전지를 상기 지시체에 연결할 필요가 있다. However, since Patent Document 1 needs to drive an electric circuit that generates two (or more) signals having different frequencies, a power supply source that maintains a constant electric potential is required. In order to mount such a power source on the stylus pen, the device driving the touch panel must transmit it to the power storage device in the indicator as described in Patent Document 1 using a wireless transmission means, or connect a battery to the indicator. There is a need.

이러한 구조를 개시하고 있는 상기 특허문헌 1의 경우, 무선 송전으로 전달되는 전력을 회로 구동에 적합한 안정적인 전원으로 사용할 수 있도록 하기 위하여, 정류 회로와 전력 에너지 저장을 위한 커패시터 등이 필요하며, 이러한 회로나 소자들이 상당한 전력을 소비하기 때문에, 전력 손실이 크다는 문제점과, 충분한 전력을 축적하는데 오랜 시간이 소요된다는 문제점이 있다. In the case of Patent Document 1, which discloses such a structure, in order to use the power transmitted through wireless transmission as a stable power source suitable for circuit driving, a rectifier circuit and a capacitor for power energy storage are required. Since the devices consume considerable power, there are problems in that power loss is large and that it takes a long time to accumulate sufficient power.

또한, 전지를 사용하는 경우에는, 배터리의 교환이나 충전이 필요하며, 전지가 내장되는 스타일러스 펜의 경우 그 크기가 대형화되는 문제점이 있다. In addition, when a battery is used, it is necessary to exchange or charge the battery, and in the case of a stylus pen in which the battery is embedded, the size of the stylus pen is increased.

본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로서, 스타일러스 펜과 같은 사용자 입력 수단의 필압을 검출하기 위하여 스타일러스 펜 내에 복잡한 회로를 구성하지 않으면서, 별도의 전지 등을 내장할 필요가 없는 스타일러스 펜에 대하여, 상기 스타일러스 펜의 필압 또는 버튼 입력을 검출할 수 있는 장치 및 그 장치를 포함하는 터치 패널을 제안하고자 한다. The present invention is proposed in order to solve such a problem, and does not constitute a complicated circuit in the stylus pen in order to detect the pen pressure of a user input means such as a stylus pen, and a stylus pen that does not require a built-in battery or the like. On the other hand, a device capable of detecting a pen pressure or a button input of the stylus pen and a touch panel including the device are proposed.

전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의해서, 기존의 터치 패널의 전극을 이용할 수 있으며, 펜으로 공진 여기 AC 신호가 용이하게 전달될 수 있으므로, 스타일러스 펜 내에 전원부를 별도로 구성할 필요가 없는 장점이 있다. 또한, 펜으로부터 전달되는 필압 신호(LC 공진 신호)를 이용하여 필압을 검출할 수 있어, 보다 정확한 필압의 측정이 가능한 장점이 있다.According to the embodiment of the present invention as described above, an electrode of an existing touch panel can be used, and since the resonant excitation AC signal can be easily transmitted by a pen, it is not necessary to separately configure a power supply unit in the stylus pen. have. In addition, since it is possible to detect the pen pressure using the pen pressure signal (LC resonance signal) transmitted from the pen, there is an advantage in that it is possible to measure the pen pressure more accurately.

도 1은 본 실시예의 위치 검출 장치의 전체 사시도이다.
도 2는 본 실시예의 사용자 명령 수단이 되는 스타일러스 펜 내부에 마련되는 LC 공진 회로의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 실시예의 펜 신호 검출 수단에서 펜으로 전력을 전달하는 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 실시예의 펜 신호 검출 수단이 펜으로부터 전달되는 신호를 이용하여 필압을 검출하는 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 터치 패널 전극에서 관찰되는 전기 신호 V_PS의 시간 변화를 나타내는 도면이다.
도 6은 다른 실시예의 펜 신호 검출 수단을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 또 다른 실시예의 펜 신호 검출 수단을 설명하기 위한 도면이다. Fig. 1 is an overall perspective view of a position detection device of this embodiment.
2 is a diagram showing the configuration of an LC resonance circuit provided inside a stylus pen serving as a user command means of the present embodiment.
3 is a diagram for explaining a configuration of transmitting power to the pen in the pen signal detecting means of the present embodiment.
4 is a diagram for explaining a configuration in which the pen signal detection means of the present embodiment detects the pen pressure by using a signal transmitted from the pen.
5 is a diagram illustrating a change in time of an electric signal V _PS observed from a touch panel electrode.
6 is a diagram for explaining a pen signal detection means according to another embodiment.
7 is a view for explaining a pen signal detection means according to another embodiment.

이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings with respect to the present embodiment will be described in detail. However, the scope of the spirit of the invention of this embodiment may be determined from the matters disclosed by this embodiment, and the idea of the invention of this embodiment is implementation of the addition, deletion, change, etc. of components with respect to the proposed embodiment. It will be said to include transformation.

본 발명과 관련되는 이동 단말기의 설명에 사용되는 접미수 "수단" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. The suffixes "means" and "parts" used in the description of the mobile terminal related to the present invention are given or used interchangeably in consideration of only the ease of preparation of the specification, and do not themselves have distinct meanings or roles.

이하의 본 발명의 설명에서는, 터치 패널로 사용자 명령을 입력하기 위한 수단으로 스타일러스 펜을 예로 들어 설명하며, 본 발명은 이러한 스타일러스 펜으로부터 전달되는 전기 신호를 감지하는 회로에 대한 것이다. 스타일러스 펜에서 발생되는 LC 공진 신호를 펜과 터치 패널의 전극 사이에 형성되는 커플링 용량을 개재하여, 터치 패널의 전극으로 전달하고, 터치 패널의 전극 일단에 연결되는 필압 검출부에 의하여 수신된 신호의 주파수를 검출하는 장치에 대한 것이다. 그리고, 펜과 필압 검출부 사이에서 신호의 전달 경로가 되는 것은 정전식으로 터치 위치를 검출하기 위한 터치 패널, 그 중에서도 터치 패널의 드라이빙 전극(Tx) 또는 센싱 전극(Rx)을 이용하는 특징이 있다. In the following description of the present invention, a stylus pen is taken as an example as a means for inputting a user command through a touch panel, and the present invention relates to a circuit for sensing an electrical signal transmitted from the stylus pen. The LC resonance signal generated from the stylus pen is transmitted to the electrode of the touch panel through the coupling capacitance formed between the pen and the electrode of the touch panel, and the signal received by the pen pressure detector connected to one end of the touch panel It is about a device that detects the frequency. In addition, a signal transmission path between the pen and the pen pressure detection unit is characterized by using a touch panel for capacitively detecting a touch position, and among them, a driving electrode Tx or a sensing electrode Rx of the touch panel.

특히, 상기 필압 검출부에 의하여 펜으로부터 전달된 신호로부터 상기 펜의 필압을 검출할 수 있고, 그로부터 사용자가 펜을 터치 패널측으로 가압하는 힘의 정도를 판단할 수 있는 것을 특징으로 한다. 다만, 설명의 편의를 위하여, 스타일러스 펜의 필압으로 기재하고 있으나, 상기 스타일러스 펜에 마련되는 커패시터의 커패시턴스를 변화시킬 수 있는 버튼 등이 구비되는 경우에도 본 발명의 사상의 범위에 속한다고 할 것이다.
Particularly, the pen pressure of the pen can be detected from a signal transmitted from the pen by the pen pressure detection unit, and the degree of force that the user presses the pen toward the touch panel can be determined therefrom. However, for convenience of explanation, although it is described as the pen pressure of the stylus pen, it will be said to fall within the scope of the present invention even when a button or the like capable of changing the capacitance of a capacitor provided in the stylus pen is provided.

도 1은 본 실시예의 위치 검출 장치의 전체 사시도이다. Fig. 1 is an overall perspective view of a position detection device of this embodiment.

실시예의 위치 검출 장치는, 제 1 입력 수단으로서 스타일러스 펜(이하, 펜 이라고 함)(20)과, 제 2 입력 수단으로서 손가락(10)이 터치 또는 입력되는 위치를 검출하기 위한 검출 영역(30)을 포함한다. 검출 영역(30)에는, 유리 또는 아크릴 등의 보호 커버가 배치되고, 그 밑에는 LCD, OLED 등과 같은 표시 패널이 배치된다. 터치 패널에는 컴퓨터 등의 제어 수단으로부터 전달되는 신호가 표시된다. The position detection apparatus of the embodiment includes a stylus pen (hereinafter referred to as a pen) 20 as a first input means, and a detection area 30 for detecting a position where the finger 10 is touched or input as a second input means. Includes. In the detection area 30, a protective cover such as glass or acrylic is disposed, and a display panel such as an LCD or OLED is disposed under it. A signal transmitted from a control means such as a computer is displayed on the touch panel.

알려진 바와 같이, 펜(20)을 검출 영역(30)상에서 조작하는 것에 의해, 표시 패널에 펜 조작에 따른 그림을 그리거나, 글씨를 쓰거나, 표시된 이미지의 영역을 선택할 수 있다. 사용자가 손가락(10)으로 입력하는 경우도 마찬가지이다. 그리고, 사용자가 두 개의 이상의 손가락을 검출 영역(30)상에 터치 또는 입력시키는 경우를 멀티 터치라고 하며, 실행되고 있는 응용 프로그램 또는 모바일 어플리케이션 등(이하, 응용 프로그램이라 함)에 따라 화면이 확대되거나 회전되는 등의 명령이 수행된다. As is known, by manipulating the pen 20 on the detection area 30, it is possible to draw a picture, write text, or select an area of a displayed image on the display panel. The same applies to the case where the user inputs with the finger 10. In addition, a case where a user touches or inputs two or more fingers on the detection area 30 is referred to as multi-touch, and the screen is enlarged according to the running application program or mobile application (hereinafter referred to as an application program). Commands such as being rotated are executed.

도 2는 본 실시예의 사용자 명령 수단이 되는 스타일러스 펜 내부에 마련되는 LC 공진 회로의 구성을 보여주는 도면이다. 2 is a diagram showing the configuration of an LC resonance circuit provided inside a stylus pen serving as a user command means of the present embodiment.

본 발명의 실시예에서 스타일러스 펜에 마련되는 회로는, 트랜지스터나 다이오드 등의 전력 소모 소자는 사용하지 않고, 코일 L소자(Ls)와, 커패시터 C소자(ΔC 및 C_S)로 구성되는 LC 공진 회로를 포함한다. 그리고, 펜이 가압되는 힘에 따라 커패시턴스가 변화하는 가변 용량 커패시터(ΔC)를 포함한다. In the embodiment of the present invention, the circuit provided in the stylus pen does not use power consuming elements such as transistors or diodes, and is composed of a coil L element (Ls) and a capacitor C element (ΔC and C _S ). Includes. In addition, it includes a variable capacitance capacitor (ΔC) whose capacitance changes according to a force applied by the pen.

LC 공진 회로는 기본적으로 전력을 소비하지 않기 때문에, 스타일러스 펜 내의 회로를 구동시키기 위한 별도의 전원을 구비하지 않아도 된다. Since the LC resonant circuit basically does not consume power, it is not necessary to have a separate power supply for driving the circuit in the stylus pen.

그리고, 스타일러스 펜의 LC 공진 회로의 공진 동작을 개시하기 위해서, 공진 동작의 개시 신호를 줄 필요가 있으며, 이러한 개시 신호를 주는 것은 공진의 초기 조건을 부여하는 것인데, 구체적으로는, 외부에서 LC 공진 회로로 AC 전압을 인가하고, 위상이 90도 어긋난 AC 전류를 공급한다. 이 경우, LC 공진 회로의 공진은 개시되지만, 에너지 주입이 아니기 때문에 매우 빠르게 공진이 안정화 상태로 진입하여 버린다. 이때, 주입 전력은 무효 전력이라고 하며, 실제로는 에너지 소비에 기여하지 않는 전력이라 할 수 있다. In addition, in order to start the resonance operation of the LC resonance circuit of the stylus pen, it is necessary to give a start signal of the resonance operation, and giving such a start signal gives the initial condition of the resonance. Specifically, the LC resonance from the outside The AC voltage is applied to the circuit, and the AC current out of phase by 90 degrees is supplied. In this case, the resonance of the LC resonance circuit starts, but because the energy is not injected, the resonance very quickly enters a stable state. In this case, the injection power is referred to as reactive power, and may actually be said to be power that does not contribute to energy consumption.

보다 상세히 설명하면, AC 전원의 주파수와 LC 공진 주파수가 완전히 동일하지 않은 경우에, 스타일러스 펜의 LC 공진 회로는 LC 공진 주파수 성분을 갖는 진동과, AC 전원의 주파수 성분을 갖는 진동이 혼합된 진동이 이루어진다. In more detail, when the frequency of the AC power source and the LC resonant frequency are not exactly the same, the LC resonant circuit of the stylus pen is a mixture of vibrations having an LC resonant frequency component and a frequency component of the AC power source. Done.

LC 공진 자체는 전력의 소비를 수반하지 않기 때문에, AC 전력 공급을 중단하더라도, LC 회로는 LC 공진을 계속한다. 다만, 실제에 있어서는, L에는 저항 성분이 있기 때문에, 그 저항에서 에너지 소비가 이루어지고, 열이 방출된다. 따라서, LC 공진의 진폭은, 시간이 지남에 따라, 점차 감쇄하여 간다. 이때, AC 전력을 계속하여 공급하더라도, LC 공진의 감쇄는 지속되고, 결국 LC 공진 주파수 성분의 진동은 제로가 된다. 다만, AC 전원의 주파수 성분을 갖는 진동은, AC 전원을 계속하여 공급하는 동안에는, 감쇄하지 않고 계속하여 존재한다. Since the LC resonance itself does not involve consumption of power, even if the AC power supply is interrupted, the LC circuit continues the LC resonance. However, in reality, since L has a resistance component, energy is consumed at the resistance and heat is released. Therefore, the amplitude of the LC resonance gradually attenuates over time. At this time, even if AC power is continuously supplied, the attenuation of the LC resonance continues, and eventually, the vibration of the LC resonance frequency component becomes zero. However, vibration having a frequency component of the AC power source continues to exist without attenuation while the AC power source is continuously supplied.

AC 전원의 공급을 중단하면, 지금까지 AC 전력의 주파수로 진동하던 LC 공진 회로는, 즉시 AC 전원 주파수에서의 진동은 멈추고, LC 공진 주파수로 진동을 시작한다. When the supply of AC power is stopped, the LC resonance circuit, which has been vibrating at the frequency of AC power until now, immediately stops vibrating at the AC power frequency and starts to vibrate at the LC resonance frequency.

본 발명에서는, 인덕티브 커플링을 사용하지 않으며, 터치 패널과 스타일러스 펜 사이에 존재하는 커패시턴스(상호 용량)로 용량성 커플링시키고, 이러한 상호 커패시턴스를 통하여 전기 신호를 송수신한다. In the present invention, the inductive coupling is not used, and the capacitive coupling is performed with a capacitance (mutual capacitance) existing between the touch panel and the stylus pen, and electric signals are transmitted and received through the mutual capacitance.

스타일러스 펜에 내장된 LC 공진 회로를 구성하는 L소자의 인덕턴스 L_S , 혹은 C소자의 캐패시턴스 C_S 또는 두 가지 값은 스타일러스 펜 헤드의 필압에 따라 증감하는 구성이다. 가변 용량 콘덴서 ΔC를 도 2에서와 같이 고정 용량 C_S 와 병렬 연결한 LC 공진 회로의 C소자의 일부 요소로 설명한다.The inductance L _S of the L element, or the capacitance C _S of the C element, which constitutes the LC resonant circuit built into the stylus pen, is a configuration that increases or decreases according to the pen pressure of the stylus pen head. The variable capacitance capacitor ΔC will be described as a part of the element C of the LC resonant circuit connected in parallel with the fixed capacitor C _S as shown in FIG. 2.

필압에 따라 가변 용량 커패시터의 용량 ΔC는 다른 값을 취한다. 따라서, LC 공진 주파수도 그에 따라 다른 값이 된다. 즉, 본 발명에서, 필압을 검출하는 원리는, 스타일러스 펜에 내장된 LC 공진 회로가 발생시키는 공명 신호의 주파수 를 검출하는 것이다. Depending on the pen pressure, the capacity ΔC of the variable capacitance capacitor takes different values. Therefore, the LC resonant frequency also has a different value accordingly. That is, in the present invention, the principle of detecting the pen pressure is to detect the frequency of the resonance signal generated by the LC resonance circuit built in the stylus pen.

따라서, 압력을 감지하는 스타일러스 펜 LC 공진 회로로 공진 동작을 시작하게 하는 개시 신호를 전달하여야 한다. 구체적으로는, 이미 언급한 바와 같이 공진 구동 AC 전원을 외부에서 스타일러스 펜 LC 공진 회로로 줄 필요가 있다 .Therefore, a start signal for starting a resonance operation must be transmitted to a pressure-sensing stylus pen LC resonance circuit. Specifically, as already mentioned, it is necessary to provide the resonance driving AC power externally to the stylus pen LC resonance circuit.

도 2에 도시된 바와 같은 스타일러스 펜으로 전력을 전달하고, 상기 펜으로부터 전달되는 신호를 수신하기 위한 신호 검출 수단에 대해서는, 도 3 내지 도 6을 참조하여 더 자세히 살펴본다. A signal detection means for transmitting power to the stylus pen as illustrated in FIG. 2 and receiving a signal transmitted from the pen will be described in more detail with reference to FIGS. 3 to 6.

도 3은 본 실시예의 펜 신호 검출 수단에서 펜으로 전력을 전달하는 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 실시예의 펜 신호 검출 수단이 펜으로부터 전달되는 신호를 이용하여 필압을 검출하는 구성을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a diagram for explaining a configuration in which the pen signal detection means of the present embodiment transmits power to the pen, and FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration in which the pen signal detection means of the present embodiment detects the pen pressure using a signal transmitted from the pen. It is a drawing for explanation.

먼저, 도 3을 참조하면, 가변 용량 커패시터(ΔC)를 포함하는 LC 공진 회로가 내장된 스타일러스 펜의 펜 회로부(22)로 전력을 공급하고, 상기 펜 회로부(22)로부터 전달되는 신호를 수신하는 펜 신호 검출 수단(100)이 터치 패널 전극(50)에 연결된다. First, referring to FIG. 3, power is supplied to the pen circuit unit 22 of the stylus pen in which the LC resonance circuit including the variable capacitance capacitor ΔC is embedded, and a signal transmitted from the pen circuit unit 22 is received. The pen signal detection means 100 is connected to the touch panel electrode 50.

여기서, 상기 터치 패널 전극(50)은, 앞서 설명한 바와 같이, 터치 패널의 드라이빙 라인 또는 센싱 라인이 될 수 있으며, 필요에 따라서는, 상기 펜 신호 검출 수단(100)이 상기 터치 패널의 드라이빙 라인과 센싱 라인 각각에 연결되는 구성도 가능하다. 즉, 상기 펜 신호 검출 수단(100)에서 펜으로 공진 여기 AC 신호를 전달하기 위한 AC 신호 발생부(110)는 터치 패널의 드라이빙 전극(Tx)으로 전압을 공급하기 위한 회로측에 구성되고, 펜으로부터 전달되는 신호를 수신하기 위한 필압 검출부(130)는 터치 패널의 센싱 전극(Rx)으로부터 신호를 검출하기 위한 회로측에 구성될 수 있다. 이에 대해서는, 도 7을 참조하여 자세히 설명하여 본다.
Here, as described above, the touch panel electrode 50 may be a driving line or a sensing line of the touch panel, and if necessary, the pen signal detection means 100 may be connected to the driving line of the touch panel. A configuration connected to each sensing line is also possible. That is, the AC signal generator 110 for transmitting the resonance excitation AC signal from the pen signal detection means 100 to the pen is configured on the circuit side for supplying a voltage to the driving electrode Tx of the touch panel, and the pen The pen pressure detection unit 130 for receiving a signal transmitted from the touch panel may be configured on a circuit side for detecting a signal from the sensing electrode Rx of the touch panel. This will be described in detail with reference to FIG. 7.

한편, 본 발명에서 펜으로부터 전달되는 신호로부터 필압을 검출하기 위한 신호 검출 장치가 터치 패널에서 정전식으로 터치 위치를 검출하기 위한 드라이빙 전극(TX)과 센싱 전극(RX) 중 어느 하나의 전극선(이하, 터치 패널 전극이라 함)에 연결된다. 즉, 터치 패널에 구비되는 드라이빙 전극 또는 센싱 전극 중 적어도 하나의 전극선을 이용하여, 스타일러스 펜으로의 전력 전달과, 상기 펜으로부터 전달되는 신호의 수신이 이루어지는 것이 가능하다. On the other hand, in the present invention, the signal detection device for detecting the pen pressure from the signal transmitted from the pen is one of the driving electrode TX and the sensing electrode RX for capacitively detecting the touch position on the touch panel (hereinafter , Is connected to the touch panel electrode). That is, it is possible to transmit power to the stylus pen and to receive a signal transmitted from the pen by using at least one of a driving electrode or a sensing electrode provided on the touch panel.

본 발명에서는, 정전 용량 커플링에 의한 신호 전달이 이루어지도록 하므로, 전압 변화시켜 전기 신호를 발생시키므로, 신호 전달 배선의 저항은 높아도 무방하다. 따라서, 신호 반환 경로는 별도로 설치할 필요가 없기 때문에, 신호 전달선은 코일로 구성하여야 할 필요가 없으며, 터치 패널을 구성하는 드라이빙 전극(Tx)이 이용될 수 있다. In the present invention, since the signal is transmitted by capacitive coupling, the voltage is changed to generate an electric signal, so that the resistance of the signal transmission line may be high. Therefore, since the signal return path does not need to be separately installed, the signal transmission line does not need to be configured with a coil, and the driving electrode Tx configuring the touch panel may be used.

실시예의 펜 신호 검출 수단(100)은, 사용자의 손가락 또는 펜 등의 터치 위치를 정전식으로 검출하기 위한 터치 패널 전극(50)에 연결되고, 상기 터치 패널 전극(50)을 경유하여 상기 펜 회로부(22)로 공진 여기 AC 신호를 공급하기 위한 AC 신호 발생부(110)와, 상기 펜 회로부(22)로부터 전달되는 신호에서 공진 주파수를 검출해내기 위한 필압 검출부(130)를 포함한다. 그리고, 상기 펜 신호 검출 수단(100)은 상기 터치 패널 전극(50)을 상기 AC 신호 발생부(110) 또는 필압 검출부(130)으로 선택적으로 연결되도록 하는 스위칭부(120,SW)를 포함한다. The pen signal detection means 100 of the embodiment is connected to a touch panel electrode 50 for capacitively detecting a touch position of a user's finger or a pen, and the pen circuit unit via the touch panel electrode 50 An AC signal generator 110 for supplying a resonance excitation AC signal to (22), and a pen pressure detector 130 for detecting a resonance frequency from the signal transmitted from the pen circuit 22. In addition, the pen signal detecting means 100 includes a switching unit 120 and SW for selectively connecting the touch panel electrode 50 to the AC signal generating unit 110 or the pen pressure detecting unit 130.

상기 스위칭부(120)의 스위칭에 의하여, 상기 펜 신호 검출 수단(100)은 상기 펜 회로부(22)로 공진 여기 AC 신호를 공급하기 위한 AC 전력 공급원으로서의 역할을 수행하거나, 상기 펜 회로부(22)로부터 전달되는 신호를 분석하여 공진 주파수를 센싱함으로써 결국 스타일러스 펜의 필압을 검출하기 위한 필압 검출부로서의 역할을 수행한다. By switching of the switching unit 120, the pen signal detection unit 100 serves as an AC power supply source for supplying a resonance excitation AC signal to the pen circuit unit 22, or the pen circuit unit 22 By analyzing the signal transmitted from the signal and sensing the resonance frequency, it eventually serves as a pen pressure detector for detecting the pen pressure of the stylus pen.

상기 스위칭부(120)의 스위칭 동작에 의하여, 상기 터치 패널 전극(50)에는 상기 AC 신호 발생부(110) 또는 상기 필압 검출부(130)가 선택적으로 연결되는데, 상기 스위칭부(120)의 스위칭 시점 또는 시간에 대해서 기재하여 본다. 예를 들어, 상기 터치 패널 전극(50)이 정전식으로 사용자의 손가락 또는 스타일러스 펜의 위치를 검출하기 위하여 1프레임을 스캔하는데 소요되는 시간을 1/60초라고 한다면, 상기 스위칭부(120)는 그 1/60초의 시간 중에 1프레임을 스캔하는데 사용하지 않는 시간의 일부 동안(예, 200㎲ 정도) 상기 터치 패널 전극(50)에 공진 여기 AC 신호 발생부(110)가 연결되도록 스위칭한다. 터치 패널 전극을 스캔하여 정전식으로 터치 위치를 검출하기 위한 시간은 제품과 제조 회사에 따라 상이할 수 있으나, 예를 들어, 1/60초 정도를 1프레임 스캔하는데 주어진 시간이라고 한다면, 실제에 있어서는 1프레임을 스캔하는데에 1/60초 중 일부를 사용하고 있기 때문에, 상기 스위칭부(120)에 의한 터치 패널 전극(50)이 상기 AC 신호 발생부(110)에 연결되는 시간(예, 200㎲ 정도)은 1/60초의 시간 내에서 정전식 위치 검출을 위한 프레임 스캔이 수행되지 않는 영역이라 할 수 있다. By the switching operation of the switching unit 120, the AC signal generation unit 110 or the pen pressure detection unit 130 is selectively connected to the touch panel electrode 50, and the switching timing of the switching unit 120 Or write about time. For example, if the time required for the touch panel electrode 50 to scan one frame in order to detect the position of the user's finger or stylus pen in a capacitive manner is 1/60 seconds, the switching unit 120 During the time period of 1/60 second, the resonance excitation AC signal generator 110 is connected to the touch panel electrode 50 for a portion of the time that is not used to scan one frame (for example, about 200 μs). The time for capacitively detecting the touch position by scanning the electrode of the touch panel may vary depending on the product and manufacturer, but for example, if it is the time given for one frame scan of about 1/60 seconds, in practice Since part of 1/60 second is used to scan one frame, the time when the touch panel electrode 50 by the switching unit 120 is connected to the AC signal generator 110 (e.g., 200 µs Degree) may be referred to as an area in which frame scan for capacitive position detection is not performed within a time of 1/60 second.

도면에 도시되어 있지는 않지만, 상기 터치 패널 전극(50)으로 라인 스캐닝을 위한 전압을 공급하고, 손가락 또는 펜의 터치 위치를 검출하기 위하여 터치 패널 전극(50)으로부터의 출력 신호를 수신하여 정전식으로 터치 위치를 검출하기 위한 정전 센서부(전원 공급 회로 및 신호 검출 회로)가 존재한다. 그리고, 본 발명에서의 펜 신호 검출 수단이 AC 신호 발생부(110)와 필압 검출부(130)가 단일의 하드웨어/회로로 구성되어 있는 것처럼 도시되어 있으나, 실제의 실시에 있어서는 AC 신호 발생부(110)를 터치 패널의 전압 공급 회로 내에 마련하여 두고, 필압 검출부(130)를 터치 패널의 신호 검출 회로 내에 마련하여 두는 것이 가능하고, 이 경우, AC 신호 발생부(110)는 Tx 라인에 연결되고, 필압 검출부(130)는 Rx 라인에 연결될 수 있다. 이러한 구성 역시 하나의 실시예에 불과하며, 다양한 구성을 본 발명으로부터 획득할 수 있을 것이다. Although not shown in the drawing, a voltage for line scanning is supplied to the touch panel electrode 50, and an output signal from the touch panel electrode 50 is received in order to detect the touch position of a finger or a pen, There is an electrostatic sensor unit (power supply circuit and signal detection circuit) for detecting the touch position. In addition, although the pen signal detection means in the present invention is illustrated as if the AC signal generator 110 and the pen pressure detector 130 are composed of a single hardware/circuit, in actual implementation, the AC signal generator 110 ) Is provided in the voltage supply circuit of the touch panel, and the pen pressure detection unit 130 is provided in the signal detection circuit of the touch panel. In this case, the AC signal generation unit 110 is connected to the Tx line, The pen pressure detection unit 130 may be connected to the Rx line. This configuration is also only one embodiment, and various configurations may be obtained from the present invention.

본 실시예에서는, 상기 터치 패널 전극(50)이 기존의 터치 위치 검출을 위한 동작 이외에, 상기 스위칭부(120)에 의해서 상기 터치 패널 전극(50)으로 공진 여기 AC 신호를 전달하거나, 펜으로부터 전달되는 신호를 상기 터치 패널 전극(50)을 경유하여 주파수 검출을 위한 필압 검출부(130)로 전달될 수 있다. In this embodiment, the touch panel electrode 50 transmits a resonance excitation AC signal to the touch panel electrode 50 by the switching unit 120 or from a pen, in addition to the operation for detecting the existing touch position. The signal may be transmitted to the pen pressure detector 130 for frequency detection through the touch panel electrode 50.

먼저, 도 3을 참조하여, 펜 신호 검출 수단(100)의 AC 신호 발생부(110)에서 생성된 공진 여기 AC 신호, 즉, 공진 구동의 개시 신호를 터치 패널 전극(50)으로 전달하는 경우를 설명하여 본다. First, referring to FIG. 3, a case in which the resonant excitation AC signal generated by the AC signal generator 110 of the pen signal detection means 100, that is, a resonant driving start signal, is transmitted to the touch panel electrode 50. Explain and see.

펜 신호 검출 수단(100)에 포함되는 AC 신호 발생부(110)는 스위칭부(120)의 스위칭으로 터치 패널 전극(50)에 연결되고, 상기 AC 신호 발생부(110)에서 생성된 AC 신호는 터치 패널 전극(50)으로 전달되고, 스타일러스 펜과 상호 용량 C_M을 통해 공진 구동 신호로서 공진 여기 AC 신호는 LC 공진 회로(스타일러스 펜의 펜 회로부)에 AC 전원으로 전달된다. The AC signal generation unit 110 included in the pen signal detection unit 100 is connected to the touch panel electrode 50 by switching of the switching unit 120, and the AC signal generated by the AC signal generation unit 110 is The resonant excitation AC signal is transmitted to the touch panel electrode 50 as a resonant driving signal through the stylus pen and the mutual capacitance C _M , and transmitted to the LC resonant circuit (the pen circuit part of the stylus pen) as AC power.

위에서 언급하였지만, 본 발명에서 사용하는 터치 패널은 상호 용량 방식 터치 패널이며, 터치 위치 검출에 사용되는 전극 라인을 스타일러스 펜의 필압검출에도 함께 사용된다. Although mentioned above, the touch panel used in the present invention is a mutual capacitive touch panel, and the electrode line used for detecting the touch position is also used for detecting the pen pressure of the stylus pen.

또한, 공진 구동을 위한 공진 여기 AC 신호는 정전 용량 커플링에 의해 스타일러스 펜 LC 공진 회로(22, 펜 회로부)로 전달되기 때문에 전류가 거의 흐르지 않는다. 그래서 상호 용량 방식 터치 패널을 공유할 수 있다. 보다 정확하게는, 호스트가 되는 터치 패널로부터 스타일러스 펜으로 전력(에너지)을 전달하기 위하여, 상기 AC 신호 검출부(110)가 터치 패널 전극(50)으로 공급할 AC 신호를 발생시킨다. In addition, since the resonant excitation AC signal for resonant driving is transmitted to the stylus pen LC resonant circuit 22 (pen circuit unit) by capacitive coupling, little current flows. So, it is possible to share the mutual capacitive touch panel. More precisely, in order to transfer power (energy) from the touch panel serving as the host to the stylus pen, the AC signal detection unit 110 generates an AC signal to be supplied to the touch panel electrode 50.

정전 용량 커플링에 의하여 호스트인 터치 패널 전극(50)으로부터 스타일러스 펜으로 공진 여기 AC 신호(AC 전원)이 전달되면, 스타일러스 펜의 LC 공진 회로는 AC 전원의 공급을 받고, 즉시 LC 발진을 시작한다. 여기서, 펜 회로부의 LC 공진 회로가 발진하게 되는 발진 주파수는 아래의 수학식 1과 같다. When a resonance excitation AC signal (AC power) is transmitted from the touch panel electrode 50 as a host to the stylus pen by capacitive coupling, the LC resonance circuit of the stylus pen receives the AC power supply and immediately starts LC oscillation. . Here, the oscillation frequency at which the LC resonance circuit of the pen circuit part oscillates is as Equation 1 below.

여기에 L_S, C_S, ΔC는 각각 L소자의 인덕턴스, C소자를 구성하는 고정용량의 커패시턴스, C소자를 구성하는 가변 용량의 커패시턴스이다. 전술한 바와 같이, ΔC는 사용자가 스타일러스 펜을 터치 패널 상에 가압하는 힘(필압)에 따라 가변하게 되는 커패스턴스이고, 그 변화된 커패스턴스에 의해서 공진 주파수가 변동된다. 그리고, 이러한 공진 주파수의 값(또는 변동)을 확인하기 위하여, 본 실시예의 필압 검출부(130)가 구성된다. Here, L _S , C _S , and ΔC are the inductance of the L element, the capacitance of the fixed capacitance constituting the C element, and the capacitance of the variable capacitance constituting the C element, respectively. As described above, ΔC is a capacitance that varies according to a force (pen pressure) that the user presses the stylus pen on the touch panel, and the resonant frequency is varied by the changed capacitance. And, in order to check the value (or fluctuation) of the resonance frequency, the pen pressure detection unit 130 of the present embodiment is configured.

LC 공진 신호의 공진 주파수가 공진 구동을 위한 공진 여기 AC 신호의 주파수와 일치하는 경우라면, LC 공진 신호의 진폭은 공진 여기 AC 신호 진폭과 거의 일치하게 된다. 그러나, LC 공진 신호의 공진 주파수와 공진 여기 AC 신호의 주파수의 차이가 크다면, LC 공진 신호의 진폭은 작아진다. 다만, 주파수의 오차가 -10%~+10% 범위 이내라면, LC 공진 신호의 진폭이 급격히 축소되는 현상은 발생되지 않는다. If the resonance frequency of the LC resonance signal coincides with the frequency of the resonance excitation AC signal for resonance driving, the amplitude of the LC resonance signal almost matches the resonance excitation AC signal amplitude. However, if the difference between the resonance frequency of the LC resonance signal and the frequency of the resonance excitation AC signal is large, the amplitude of the LC resonance signal becomes small. However, if the frequency error is within the range of -10% to +10%, the phenomenon that the amplitude of the LC resonance signal is rapidly reduced does not occur.

LC 공진 회로의 공진 주파수를 정확히 검출해내기 위하여, 전달되는 공진 여기 AC 신호의 진폭보다 일정범위(예를 들면, 50%) 이하로 축소되지 않도록 하기 위하여, 주파수의 오차가 -10%~+10% 범위 이내가 되도록, ΔC의 커패시턴스를 설정하여 두면, 다음에서 설명하는 스타일러스 펜의 필압을 검출하는데 충분한 신호의 강도를 획득할 수 있다. In order to accurately detect the resonant frequency of the LC resonant circuit, the frequency error is -10% to +10 so that the amplitude of the transmitted resonant excitation AC signal is not reduced to a certain range (e.g., 50%) or less. If the capacitance of ΔC is set so as to be within the% range, the strength of the signal sufficient to detect the pen pressure of the stylus pen described below can be obtained.

아래에서 더욱 상세하게 설명하겠지만, 펜의 펜 회로부(LC 공진 회로)의 공진 주파수를 검출해내기 위한 회로로는 미분기(131)와 비교기(132)가 될 수 있다. As will be described in more detail below, circuits for detecting the resonant frequency of the pen circuit portion (LC resonant circuit) of the pen may include a differentiator 131 and a comparator 132.

본 실시예의 AC 신호 발생부(110)에 의하여 발생되는 AC 신호는, 아래의 수학식 2로 예시할 수 있다. The AC signal generated by the AC signal generator 110 of this embodiment may be illustrated by Equation 2 below.

그리고, 상기 수학식 2를 미분하여 보면, 아래의 수학식 3이 된다. In addition, when Equation 2 is differentiated, it becomes Equation 3 below.

결국, 미분파의 진폭은 주파수에 비례하게 되고, 미분기에서 LC 공진 신호를 전달받게 되면, 미분기에 의하여 미분된 미분파의 진폭 전압도 주파수에 비례하는 모듈레이션을 받게 되는 것을 알 수 있다. As a result, it can be seen that the amplitude of the differential wave is proportional to the frequency, and when the LC resonance signal is received from the differentiator, the amplitude voltage of the differential wave differentiated by the differentiator also undergoes modulation in proportion to the frequency.

만약, LC 공진 신호의 공진 주파수와 공진 구동을 위한 공진 여기 AC 신호의 주파수 차이가 ±10%를 초과하는 차이가 발생하게 되면, LC 공진 신호의 진폭은 50% 정도까지 작아진다. 이 경우, 그 신호를 미분기에 입력하면, 미분파의 진폭 전압은 x0.9의 45%가 된다. 한편, 주파수 차이가 ±10% 이내가 되어 LC 공진 신호의 진폭이 50% 정도로 작아지더라도, 미분기에서는 x1.1의 55%가 된다.If a difference occurs in which the frequency difference between the resonance frequency of the LC resonance signal and the resonance excitation AC signal for resonance driving exceeds ±10%, the amplitude of the LC resonance signal decreases to about 50%. In this case, when the signal is input to the differentiator, the amplitude voltage of the differential wave becomes 45% of x0.9. On the other hand, even if the frequency difference is within ±10% and the amplitude of the LC resonance signal is reduced to about 50%, it is 55% of x1.1 in the differentiator.

다시, 도 3을 참조하여 AC 신호 발생부(110)로부터 스타일러스 펜의 LC 공진 회로로 공진 여기 AC 신호를 전달하는 과정에 대해서 설명하여 본다. Again, referring to FIG. 3, a process of transferring the resonance excitation AC signal from the AC signal generator 110 to the LC resonance circuit of the stylus pen will be described.

LC 공진 신호의 진폭이 충분한 크기가 될 때까지의 설정 전달 시간(예를 들면, 200㎲ 정도) 동안 터치 패널 전극(50)으로 AC 신호가 전달되도록 한다. 공진 여기 AC 신호를 펜의 LC 공진 회로로 계속하여 공급하는 동안은, LC 공진 회로는 LC 공진 주파수의 진동(제 1 주파수 성분의 진동)과, 공진 여기 AC 신호의 주파수 성분을 갖는 진동(제 2 주파수 성분의 진동)이 혼합된 상태도 진동한다는 것은 앞서 설명한 바와 같다. 따라서, LC 공진 회로의 진동 신호의 진폭은, 제 1 주파수 성분과 제 2 주파수 성분이 혼합된 진동의 진폭이 된다. The AC signal is transmitted to the touch panel electrode 50 for a set transmission time (for example, about 200 μs) until the amplitude of the LC resonance signal reaches a sufficient size. While the resonant-excited AC signal is continuously supplied to the pen's LC resonant circuit, the LC resonant circuit operates with the oscillation of the LC resonant frequency (the oscillation of the first frequency component) and the oscillation with the frequency component of the resonant excitation AC signal (the second It is as described above that the vibration of frequency components) also vibrates in a mixed state. Accordingly, the amplitude of the vibration signal of the LC resonant circuit becomes the amplitude of the vibration in which the first frequency component and the second frequency component are mixed.

펜의 LC 공진 회로로 공진 여기 AC 신호를 제공하는 것을 중단하는 경우에는, 공진 여기 AC 신호의 주파수 성분을 갖는 진동은 사라지고, LC 공진 주파수의 진동을 시작하지만, 그 때의 진동의 진폭은, 2개 주파수 성분의 진동이 혼합한 진동의 진폭을 그대로 갖게 된다. 즉, 공진 여기 AC 신호가 LC 공진 회로로 전달되는 것이 중단되어도, LC 공진 회로의 진동의 진폭이 당연히 작아지지 않는다. If you stop providing the resonant excitation AC signal to the pen's LC resonant circuit, the vibration with the frequency component of the resonant excitation AC signal disappears and begins to oscillate at the LC resonant frequency, but the amplitude of the oscillation at that time is 2 The vibrations of the four frequency components retain the amplitude of the mixed vibrations. That is, even if the transmission of the resonant excitation AC signal to the LC resonant circuit is stopped, the amplitude of the oscillation of the LC resonant circuit does not naturally decrease.

한편, 상기 터치 패널 전극(50)과 AC 신호 발생부(110)가 연결되는 소정의 시간, 즉, 상기 설정 전달 시간 동안에 상기 AC 신호 발생부(110)로부터 공진 여기 AC 신호가 상기 터치 패널 전극(50)으로 제공하는 것은 유의미한 동작을 나타낸다. On the other hand, during a predetermined time when the touch panel electrode 50 and the AC signal generator 110 are connected, that is, during the set transfer time, a resonance excitation AC signal from the AC signal generator 110 is transmitted to the touch panel electrode ( 50) indicates a meaningful operation.

즉, 상기 AC 신호 발생부(110)로부터 아주 짧은 시간(수천㎲)에만, 공진 여기 AC 신호가 터치 패널 전극(50)을 통하여 스타일러스 펜으로 전달할수도 있겠지만, 아래에서 설명한 V_O에 노이즈 내성을 갖기 위하여(즉, V_O의 SNR을 크게 하기 위하여), 일정 시간(설정 전달 시간) 동안의 공진 여기 AC 신호를 펜으로 공급할 필요가 있다. That is, the resonance excitation AC signal may be transmitted to the stylus pen through the touch panel electrode 50 only for a very short time (thousands of µs) from the AC signal generator 110, but it has noise resistance to V _O described below. In order to (that is, to increase the SNR of V _O ), it is necessary to supply the resonant excitation AC signal for a certain time (set transfer time) to the pen.

터치 패널 전극(50)에는 부유 용량 C_P가 존재하기 때문에, 공진 여기 AC 신호를 단절시키면, 단절 직전의 전위 V_DC1가 C_P의 DC 전위로 유지된다. 참고로, 상기 스위칭부(120)의 스위칭에 동작에 의하여 터치 패널 전극(50)이 필압 검출부(130)와 연결되면, 상기 필압 검출부(130)로는 V_PS 전압(즉, 필압 검출 전압)의 AC 성분이 전달되지만, 상기 터치 패널 전극으로부터 전달되는 필압 검출 전압(V_PS)의 AC 성분과 함께 존재하는 DC 성분을 나타내기 위하여 DC성분을 V_DC1으로 표시하여 본다. Since the touch panel electrode 50, the stray capacitance C _P is present, when disconnecting the resonant This AC signal, the potential V _DC1 immediately before the disconnection is maintained at a DC potential of C _P. For reference, when the touch panel electrode 50 is connected to the pen pressure detection unit 130 due to the switching operation of the switching unit 120, the pen pressure detection unit 130 uses an AC voltage of V _PS (that is, the pen pressure detection voltage). Although the component is transmitted, the DC component is expressed as V _DC1 in order to indicate the DC component present together with the AC component of the pen pressure detection voltage V _PS transmitted from the touch panel electrode.

전위 V_DC1가 유지되는 상태에서는, 펜의 LC 공진 회로의 LC 공진 신호 V_S 는 C_M을 통해 터치 패널 전극(50)으로 전달된다. 이때 전달되는 것은 LC 공진 신호의 AC 성분으로서, 상기 부유 용량 C_P가 존재하기 때문에, 터치 패널 전극(50)으로 전달되는 AC 신호 V_O 는, 아래의 수학식과 같다. When the potential V _DC1 is maintained, the LC resonance signal V _S of the LC resonance circuit of the pen is transmitted to the touch panel electrode 50 through C _M. At this time, it is the AC component of the LC resonance signal, and since the floating capacitance C _P is present, the AC signal V _O transmitted to the touch panel electrode 50 is as shown in the following equation.

또한, AC 신호 발생부(110)의 단절로서 V_DC1가 중첩되기 때문에, 터치 패널 전극(50)에서 관찰되는 전기 신호 V_PS는, 실제로 아래의 수학식 5와 같다. In addition, since V _DC1 overlaps as the AC signal generator 110 is disconnected, the electric signal V _PS observed by the touch panel electrode 50 is actually equal to Equation 5 below.

도 5에는 터치 패널 전극에서 관찰되는 전기 신호 V_PS의 시간 변화를 나타낸다. 상기 스위칭부(120)는 공진 여기 AC 신호를 기설정된 설정 전달 시간동안 터치 패널 전극으로 전달한 다음에는, 상기 AC 신호 발생부(110)와의 연결을 단절시키는 것과 동시에, 공진 주파수 측정을 위하여 터치 패널 전극(50)을 필압 검출부(130)에 연결시킨다. 상기 필압 검출부(130)가 터치 패널 전극(50)에 연결되는 것에 의하여, 펜의 필압 검출을 수행하며, 이것은 결국 펜의 LC 공진 회로의 공진 주파수 측정을 위한 동작을 수행하는 것이다. 5 shows the change in time of the electric signal V _PS observed in the touch panel electrode. After transmitting the resonant excitation AC signal to the touch panel electrode for a preset transmission time, the switching unit 120 disconnects the connection with the AC signal generator 110 and at the same time, the touch panel electrode for measuring the resonance frequency. (50) is connected to the pen pressure detection unit 130. When the pen pressure detection unit 130 is connected to the touch panel electrode 50, the pen pressure detection is performed, which in turn performs an operation for measuring the resonance frequency of the LC resonance circuit of the pen.

본 실시예의 필압 검출부(130)의 구성까지 상세히 도시한 도면은 도 4에 도시되어 있다. A diagram showing in detail the configuration of the pen pressure detection unit 130 according to the present embodiment is shown in FIG. 4.

도 4를 참조하면, 본 실시예의 펜 신호 검출 수단(100)은 정전식으로 터치 위치를 검출해내기 위한 터치 패널 전극(50)에 연결되고, 상기 펜 신호 검출 수단(100)은 터치 패널 전극(50)측으로 AC 신호를 공급되도록 하거나, 터치 패널 전극(50)을 통하여 전달되는 신호를 수신받도록 하며, 이러한 선택적인 동작은 스위칭부(120)에 의하여 수행된다. Referring to FIG. 4, the pen signal detecting means 100 of this embodiment is connected to a touch panel electrode 50 for capacitively detecting a touch position, and the pen signal detecting means 100 is a touch panel electrode ( The AC signal is supplied to the 50) side or a signal transmitted through the touch panel electrode 50 is received, and such a selective operation is performed by the switching unit 120.

펜의 LC 공진 주파수가 포함된 신호가 상호 용량 C_M과 터치 패널 전극을 경유하여 필압 검출부(130)로 전달된다. A signal including the LC resonance frequency of the pen is transmitted to the pen pressure detector 130 via the mutual capacitance C _M and the touch panel electrode.

상기 필압 검출부(130)는 수신한 신호에 포함된 주파수를 측정함으로써 펜의 필압 정도를 검출하는 역할을 수행하고, 이를 위하여 미분기(131, differentiator)와, 비교기(132, comparator)를 포함한다. 그리고, 추가적으로, 신호의 지연을 부여하는 샘플링 쉬프터(133)와, 지연된 신호로부터 해당 주파수의 값을 카운팅하기 위한 EXOR 카운터(134)을 더 포함할 수 있다. 그러나, 상기 쉬프터(133)와 카운터(134)는 소프트웨어적으로 주파수의 값을 연산하는 것이 가능하기 때문에, 다른 구성요소로 치환되는 등의 실시예의 변경은 충분히 가능하다. The pen pressure detection unit 130 serves to detect the pen pressure level by measuring the frequency included in the received signal, and includes a differentiator 131 and a comparator 132 for this purpose. In addition, it may further include a sampling shifter 133 for imparting a signal delay, and an EXOR counter 134 for counting a value of a corresponding frequency from the delayed signal. However, since the shifter 133 and the counter 134 can calculate the value of the frequency by software, it is possible to change the embodiment such as substitution with other components.

도 4에 도시된 바와 같이, 터치 패널 전극(50)으로부터 필압 검출부(130)로 입력되는 필압 검출 전압(V_PS)은 필압 검출부의 미분기(131)의 입력으로 입력진다. 그리고, 상기 미분기(131)의 출력 신호 V_Dif는, As shown in FIG. 4, the pen pressure detection voltage V _PS input from the touch panel electrode 50 to the pen pressure detection unit 130 is input as an input of the differentiator 131 of the pen pressure detection unit. And, the output signal V _Dif of the differentiator 131,

위의 수학식 6과 같다. It is the same as Equation 6 above.

즉, 앞서 설명한 바와 같이, 미분기(131)에 의하여 DC 성분의 영향은 사라지게 되며, LC 공진 신호는 단일 주파수의 정현파이기 때문에, 당연히 미분하여도 신호 주기는 보존된다. 상기 미분기(131)의 출력 신호 V_Dif는, DC 성분이 제거된 필압 검출 전압이라 할 수 있다. 한편, 도 6에는 스타일러스 펜 회로부의 전압(V_S), 터치 패널 전극으로부터 필압 검출부(130)로 전달되는 필압 검출 전압(V_PS), 비교기(132)의 출력 전압(V_CO), 카운터(134)로 입력되는 전압(V_EX) 및 카운터(134)에 의하여 주파수가 카운팅되는 결과가 도시되어 있다. That is, as described above, the influence of the DC component is eliminated by the differentiator 131, and since the LC resonance signal is a sinusoid of a single frequency, the signal period is preserved even if the signal is differentiated. The output signal V _Dif of the differentiator 131 may be referred to as a pen pressure detection voltage from which a DC component is removed. Meanwhile, in FIG. 6, the voltage V _S of the stylus pen circuit unit, the pen pressure detection voltage V _PS transmitted from the touch panel electrode to the pen pressure detection unit 130, the output voltage V _CO of the comparator 132, and a counter 134 ), and the result of counting the frequency by the voltage V _EX and the counter 134 are shown.

상기 미분기(131)에 의하여 DC 성분이 제거된 필압 검출 전압, 즉, V_Dif는 비교기(132)로 입력된다. 비교기(132)의 비교 기준 레벨을 AC 그라운드로 한다면, 비교기(132)의 출력은 Vs의 반주기 마다 1 또는 0으로 바뀌는 제로 크로싱 감지 디지털 신호가 된다. The pen pressure detection voltage from which the DC component is removed by the differentiator 131, that is, V _Dif, is input to the comparator 132. If the comparison reference level of the comparator 132 is set to AC ground, the output of the comparator 132 becomes a zero crossing detection digital signal that changes to 1 or 0 every half cycle of Vs.

비교기(132) 출력의 주기는 디지털 카운터(134)에서 계산하기 위해 출력 신호의 스위칭 에지를 f_CNT 샘플링 클록에 동기화시킨다. 이를 위하여, f_CNT 샘플링 클록에 동기하여 신호를 쉬프트하는 쉬프터(133)를 사용할 수 있다. The period of the comparator 132 output synchronizes the switching edge of the output signal to the f _CNT sampling clock for calculation in the digital counter 134. To this end, a shifter 133 that shifts a signal in synchronization with the f _CNT sampling clock may be used.

이때, 시프터(133)는 2단 변속 구성의 시프터를 사용하여, 샘플링 신호와 1 샘플링주기 지연된 신호를 얻으며, 샘플링 클록의 주파수는 감지하려는 필압 단계의 수에 의존한다. 예를 들어, 20단계 정도로 필압을 검출하고자 하는 경우에, 공진 여기 AC 신호 주파수(예를 들면, 100KHz)의 100배의 주파수의 샘플링 클록 신호 (f_CNT = 10MHz)에서 샘플링하면 된다. 왜냐하면, LC 공진 주파수(V_S 주파수)는 공진 여기 AC 신호 주파수의 -10% ~ +10% 범위 이내로 설정하기 때문에, 1%의 해상도로 주파수 차이를 알게되면, -10 ~ +10 단계의 주파수 차이를 식별할 수 있게 된다. 즉, 20 단계(정확하게는, 21 단계)의 필압을 검출해 낼 수 있다. At this time, the shifter 133 obtains a sampling signal and a signal delayed by one sampling period using a shifter of a two-speed configuration, and the frequency of the sampling clock depends on the number of pen pressure steps to be sensed. For example, if you want to detect the pen pressure in about 20 steps, you can sample from a sampling clock signal (f _CNT = 10 MHz) with a frequency 100 times the frequency of the resonance excitation AC signal (for example, 100 KHz). Because the LC resonance frequency (V _S frequency) is set within the range of -10% to +10% of the frequency of the resonance excitation AC signal, if the frequency difference is known with a resolution of 1%, the frequency difference in steps of -10 to +10 Can be identified. That is, it is possible to detect the pen pressure of 20 steps (to be precise, 21 steps).

쉬프터(133) 2개의 출력 신호의 EXOR 논리를 취하면 , 비교기(132) 출력의 0과 1 전환 에지를 검출하는 것이 가능하다. 즉, EXOR 논리 게이트의 출력은 스타일러스 펜에서 나오는 LC 공진 신호의 반주기마다 1샘플링 클록의 주기만 “1”이 되는 신호로 된다. By taking the EXOR logic of the two output signals of the shifter 133, it is possible to detect the 0 and 1 switching edges of the output of the comparator 132. In other words, the output of the EXOR logic gate becomes a signal in which only one sampling clock cycle becomes "1" every half cycle of the LC resonance signal from the stylus pen.

f_CNT를 NOR 게이트의 어느 한쪽의 입력 단자로 제공하고, EXOR 게이트의 출력을 NOR 게이트의 다른 입력 단자로 전달하면, NOR 게이트는 EXOR 게이트 출력이 0인 때에는, f_CNT 펄스를 스루로 계속한다. 그래서, EXOR 게이트 출력의 펄스수를 카운터로 카운팅하면, 공진 여기 AC 신호의 반주기에 들어가는 샘플링 펄스로부터 1펄스만을 뺀 펄스수를 알 수 있고, 그로부터 LC 공진 신호의 반주기의 시간을 산출할 수 있다. 그 결과, 스타일러스 펜 헤드의 압력, 즉, 필압을 검출하는 것이 가능하다. 즉, 쉬프터(133)가 2단으로 구성되어, 하나는 클럭에 동기화된 신호를 출력하고, 나머지 하나는 1클럭 지연된 신호를 출력하며, 이를 통해, 입력 신호가 0에서 1로, 반대로 1에서 0으로 변화하는 타이밍을 검출할 수 있다. If f _CNT is provided to either input terminal of the NOR gate and the output of the EXOR gate is passed to the other input terminal of the NOR gate, the NOR gate continues through the f _CNT pulse when the EXOR gate output is 0. So, if the number of pulses of the EXOR gate output is counted with a counter, the number of pulses obtained by subtracting only one pulse from the sampling pulse entering the half cycle of the resonant excitation AC signal can be known, and the time of the half cycle of the LC resonance signal can be calculated from this. As a result, it is possible to detect the pressure of the stylus pen head, that is, the pen pressure. That is, the shifter 133 is composed of two stages, one outputs a signal synchronized to the clock, and the other outputs a signal delayed by one clock. The changing timing can be detected.

이상 설명한 일련의 필압감지 과정에 걸리는 시간은 매우 짧다. 예를 들어, 화면의 수직 동기 신호(V-Sync)의 기간에 필압을 검출할 수 있고, 1프레임 표시 기간 동안 터치 위치 검출과 필압 검출을 연속적으로 할 수 있다.The time taken for the series of pen pressure sensing processes described above is very short. For example, the pen pressure may be detected during the vertical synchronization signal (V-Sync) of the screen, and the touch position and the pen pressure may be continuously detected during the one-frame display period.

또한, 스타일러스 펜의 터치 위치를 감지한 다음, 해당 펜의 필압을 검출하는 때에, 공진 여기 AC 신호를 전달하고, 펜으로부터 전달되는 필압 검출 신호를 전달받기 위한 터치 패널 전극을 일부분만 선택하는 것도 가능하다. 즉, 먼저 터치 위치 검출에 의해 얻어진 터치 위치에서 가장 가까운 2개의 RX 전극(또는 2개의 TX 전극)에만 선택적으로 공진 여기 AC 신호를 전달하고, 이들 선택된 RX 전극(또는 TX 전극)을 LC 공진 신호가 포함된 필압 검출 신호를 전달받는 라인으로 사용할 수 있다. In addition, when detecting the touch position of the stylus pen and then detecting the pen pressure of the pen, it is possible to select only a part of the touch panel electrode for transmitting the resonance excitation AC signal and receiving the pen pressure detection signal transmitted from the pen. Do. That is, first, the resonant excitation AC signal is selectively transmitted to only two RX electrodes (or two TX electrodes) closest to the touch position obtained by detecting the touch position, and the LC resonance signal is applied to these selected RX electrodes (or TX electrodes). It can be used as a line to receive the included pen pressure detection signal.

공진 여기 AC 신호를 펜 회로부(LC 공진 회로)로 공급하면, 스타일러스 펜은 항상 LC 공진 신호를 다시 터치 패널 전극으로 보내기 때문에, 본 실시예의 필압 검출을 위한 구성요소들에 의해서 터치한 대상이 손가락인지 LC 공진 회로가 구비된 펜인지 여부까지 확인하는 것이 가능하다. When the resonant excitation AC signal is supplied to the pen circuit (LC resonant circuit), the stylus pen always sends the LC resonant signal back to the touch panel electrode, so whether the object touched by the components for pen pressure detection in this embodiment is a finger. It is possible to check whether the pen is equipped with an LC resonance circuit.

한편, 도 4에 예시한 본 발명의 펜 신호 검출 수단의 구성의 다른 실시예를 살펴본다. Meanwhile, another embodiment of the configuration of the pen signal detecting means of the present invention illustrated in FIG. 4 will be described.

예를 들어, 터치 패널의 경우, 아래에 배채된 LCD 장치와 터치 패널 전극들 사이의 커플링 노이즈가 존재한다. 이 경우, 인접한 전극선에도 거의 동일한 노이즈가 발생하게 되며, 이것은 공통 모드 노이즈(또는 부유 용량)라고도 한다. 이러한 노이즈는 미분기를 통과하면서 제거되는데, 레퍼런스 레벨을 터치 패널 전극을 경유하여 미분기로 제공하면, 미분기는 2개의 입력 신호의 차이를 미분 출력하기 때문에, 2개의 입력 신호의 차분에 의해 공통 모드 노이즈가 제거될 수 있다. For example, in the case of a touch panel, there is a coupling noise between the LCD device and the touch panel electrodes disposed below. In this case, almost the same noise occurs in adjacent electrode lines, which is also referred to as common mode noise (or stray capacitance). This noise is removed while passing through the differentiator. If the reference level is provided to the differentiator via the touch panel electrode, the differentiator outputs the difference between the two input signals differently, so the difference between the two input signals causes the common mode noise. Can be removed.

공통 모드 노이즈를 제거하기 위한 회로 구성이 도 6에 도시된다. 도 6은 다른 실시예의 펜 신호 검출 수단을 설명하기 위한 도면이다. A circuit configuration for removing common mode noise is shown in FIG. 6. 6 is a diagram for explaining a pen signal detection means according to another embodiment.

도 6에 도시된 본 발명의 펜 신호 검출장치는, 터치 패널 전극(50)을 이용하여 AC 신호를 전달하고, 상기 터치 패널 전극(50)을 통하여 전달되는 펜의 공진 신호를 수신받아 필압을 검출하는 필압 검출부(130)는 도 4에 도시된 경우와 동일하지만, 터치 패널과 다른 구성(LCD 장치)와의 커플링에 의하여 발생되는 노이즈, 즉, 부유 용량을 제거하기 위하여, 미분기(131)의 입력단자 중 하나와 연결되는 부유 용량 제공부(200)를 더 포함한다. The pen signal detection apparatus of the present invention shown in FIG. 6 transmits an AC signal using a touch panel electrode 50 and detects a pen pressure by receiving a resonance signal of a pen transmitted through the touch panel electrode 50 The pen pressure detection unit 130 is the same as the case shown in FIG. 4, but in order to remove noise generated by coupling between the touch panel and other components (LCD device), that is, stray capacitance, the input of the differentiator 131 It further includes a floating capacity providing unit 200 connected to one of the terminals.

상기 부유 용량 제공부(200)의 커패시턴스(C_P)는, 터치 패널에 형성되는 부유 용량의 값(C_P)과 동일한 값을 가지며, 상기 터치 패널 전극(50)을 통하여 전달되는 펜의 공진 신호가 미분기(131)의 제 1 입력단자로 입력되는 것과 함께, 부유 용량 제공부(200)를 통해서도 동일한 커패시턴스를 갖는 신호가 미분기(131)의 제 2 입력단자로 제공되도록 함으로써, 터치 패널에 형성되는 노이즈가 제거될 수 있다. The capacitance C _P of the floating capacitance providing unit 200 has the same value as the floating capacitance C _P formed in the touch panel, and a resonance signal of the pen transmitted through the touch panel electrode 50 In addition to being input to the first input terminal of the differentiator 131, a signal having the same capacitance is provided to the second input terminal of the differentiator 131 through the floating capacitance providing unit 200. Noise can be eliminated.

도 7은 또 다른 실시예의 펜 신호 검출 수단을 설명하기 위한 도면이다. 7 is a view for explaining a pen signal detection means according to another embodiment.

도 4와 도 6에 도시되는 본 발명의 실시예들의 경우에는, 공진 여기 AC 신호를 전달하는 터치 패널의 전극선과, 스타일러스 펜으로부터 출력된 펜의 공진 신호(펜 필압신호)를 검출하기 위한 필압 검출부(130)로 전달하기 위한 터치 패널의 전극선을, 동일한 전극선을 사용하는 경우에 대해서 설명하였다. In the case of the embodiments of the present invention shown in FIGS. 4 and 6, an electrode line of a touch panel transmitting a resonance excitation AC signal and a pen pressure detection unit for detecting a resonance signal (pen pressure signal) of a pen output from a stylus pen The case of using the same electrode wire as the electrode wire of the touch panel for transmission to 130 has been described.

본 발명에서 이용하는 터치 패널은, 상호 용량 방식의 터치 패널로서, 터치 우치 검출에 사용되는 전극선을 그대로 스타일러스 필압 신호 검출에도 함께 사용한다는 것은, 이미 설명한 바와 같다. The touch panel used in the present invention is a mutual capacitive touch panel, and it is as already described that the electrode wire used for detecting the touch position is used as it is for detecting the stylus pen pressure signal.

이러한 터치 패널은 터치 위치를 검출하기 위하여 전극선이 X방향(예를 들면, Tx)과 Y방향(예를 들면, Rx)으로 배치되어 있기 때문에, 본 발명에서는, 예를 들어, X방향으로 배치된 전극선을 공진 여기 AC 신호를 공급하기 위한 전극선으로 이용하고, Y방향으로 배치된 전극선을 펜 필압 신호(LC 공진 신호)를 스타일러스 펜으로부터 필압 검출부(130)로 전달하기 위한 전극선으로 이용하는 구성도 가능하다. In such a touch panel, since the electrode lines are arranged in the X direction (for example, Tx) and the Y direction (for example, Rx) in order to detect the touch position, in the present invention, for example, in the X direction. It is also possible to use the electrode line as an electrode line for supplying the resonance excitation AC signal, and the electrode line arranged in the Y direction as an electrode line for transmitting the pen pressure signal (LC resonance signal) from the stylus pen to the pen pressure detection unit 130. .

스타일러스 펜의 헤드부는, X방향으로 배치된 전극선와의 사이에 상호 용량 C_M1이 존재하지만, 이와 동시에, Y방향으로 배치된 전극선과의 사이에도 상호 용량 C_M2가 존재하기 때문에, 동일한 상호 용량 커플링의 원리에 의해, X방향으로 배치된 전극선에서 스타일러스 펜으로 공진 여기 AC 신호가 전달될 수 있으며, Y방향으로 배치된 전극선을 개재하여 펜 필압 신호를 필압 검출부(130)로 전달하는 것 역시 가능하다. The head of the stylus pen has a mutual capacitance C _M1 between the electrode lines arranged in the X direction, but at the same time, the mutual capacitance C _M2 also exists between the electrode lines arranged in the Y direction. According to the principle of, the resonance excitation AC signal can be transmitted from the electrode line arranged in the X direction to the stylus pen, and it is also possible to transmit the pen pressure signal to the pen pressure detection unit 130 through the electrode line arranged in the Y direction. .

상세히, 도 7을 참조하면, 터치 패널을 구성하는 전극선들 중에서 AC 신호 발생부(110)가 X방향으로 배치된 전극선, 예를 들면, 드라이빙 전극(Tx)(51)과 연결되고, 필압 검출부(130)는 Y방향으로 배치된 전극선, 예를 들면, 센싱 전극(Rx)(52)과 연결된다. In detail, referring to FIG. 7, of the electrode lines constituting the touch panel, the AC signal generator 110 is connected to an electrode line disposed in the X direction, for example, a driving electrode (Tx) 51, and a pen pressure detector ( 130 is connected to an electrode line disposed in the Y direction, for example, a sensing electrode (Rx) 52.

그리고, 상기 AC 신호 발생부(110) 및 필압 검출부(130)를 터치 패널의 드라이빙 전극(51)과 센싱 전극(52) 각각에 선택적으로 연결되도록 하는 제 1 및 제 2 스위치(SW1,SW2)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 스위치(SW1,SW2)의 동작에 따라, 상기 AC 신호 발생부(110)가 드라이빙 전극(51)에 연결/연결해제가 이루어지고, 미분기 및 비교기를 포함하는 필압 검출부(130) 역시 센싱 전극(52)에 선택적으로 연결된다. 따라서, 도 7에 도시되어 있는 경우의 실시예는, 실제에 있어서는, 터치 위치를 판별하기 위하여 드라이빙 전극(51)으로 전압을 공급하기 위한 전압 공급 회로 내에 상기 AC 신호 발생부(110)가 마련되고, 센싱 전극(52)으로부터 전달되는 신호를 수신하여 터치 위치를 판별하는 신호 검출 회로 내에 상기 필압 검출부(130)가 구성될 수 있다. In addition, first and second switches SW1 and SW2 for selectively connecting the AC signal generation unit 110 and the pen pressure detection unit 130 to each of the driving electrode 51 and the sensing electrode 52 of the touch panel are provided. Can include. According to the operation of the first and second switches SW1 and SW2, the AC signal generator 110 is connected/disconnected to the driving electrode 51, and the pen pressure detection unit 130 including a differentiator and a comparator Also, it is selectively connected to the sensing electrode 52. Accordingly, in the embodiment shown in FIG. 7, in reality, the AC signal generator 110 is provided in a voltage supply circuit for supplying a voltage to the driving electrode 51 in order to determine the touch position. , The pen pressure detection unit 130 may be configured in a signal detection circuit for determining a touch position by receiving a signal transmitted from the sensing electrode 52.

전술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 의해서, 기존의 터치 패널의 전극을 이용할 수 있으며, 펜으로 공진 여기 AC 신호가 용이하게 전달될 수 있으므로, 스타일러스 펜 내에 전원부를 별도로 구성할 필요가 없는 장점이 있다. 또한, 펜으로부터 전달되는 필압 신호(LC 공진 신호)를 이용하여 필압을 검출할 수 있어, 보다 정확한 필압의 측정이 가능한 장점이 있다.
According to the embodiments of the present invention as described above, an electrode of an existing touch panel can be used, and since the resonant excitation AC signal can be easily transmitted by a pen, there is no need to separately configure a power supply unit in the stylus pen. There is this. In addition, since it is possible to detect the pen pressure using the pen pressure signal (LC resonance signal) transmitted from the pen, there is an advantage in that it is possible to measure the pen pressure more accurately.

Claims

A touch panel that detects a touch position by using a change in capacitance of a plurality of touch panel electrodes arranged in a first direction and a second direction,
A pen signal detection means connected to at least one of the touch panel electrodes and for detecting a pen pressure of an input means contacting the touch panel,
The pen signal detection means,
An AC signal generator for generating an AC signal to be transmitted to the touch panel electrode,
A pen pressure detector configured to receive a signal transmitted from the input unit via the touch panel electrode and to determine a pen pressure applied to the input unit;
And a pen signal detection means including a switching unit to selectively connect the touch panel electrode to an AC signal generator or to selectively connect the touch panel electrode to the pen pressure detection unit,
The signal provided to the pen pressure detection unit is a resonance signal generated by the input means,
The pen pressure detection unit includes a pen signal detection means including a differentiator and a comparator for obtaining a resonance frequency of the resonance signal.
Touch panel.

The method of claim 1,
The output of the differentiator is proportional to the resonance frequency of the resonance signal
A touch panel comprising pen signal detection means.

The method of claim 1,
And a pen signal detection means electrically connected to the same touch panel electrode by the operation of the AC signal generator and the pen pressure detector.

The method of claim 1,
In order to detect a change in the capacitance, a voltage supply circuit for supplying a voltage in the first direction, and a signal detection circuit for detecting the touch position from a signal output from the second direction,
The AC signal generator is provided in a voltage supply circuit,
The pen pressure detection unit includes a pen signal detection means provided in the signal detection circuit.

The method of claim 1,
The AC signal generator is connected to the touch panel electrode disposed in the first direction by the switching unit,
The pen pressure detection unit includes a pen signal detection unit connected to the touch panel electrode disposed in the second direction by the switching unit.

The method of claim 5,
The switching unit includes a pen signal detection means including a first switch selectively connecting the AC signal generator and the touch panel electrode, and a second switch selectively connecting the pen pressure detection unit and the touch panel electrode. .