KR102235094B1 - Touch system, touch sensing controller and stylus pen adapted thereto - Google Patents
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Abstract
상세하게는 핑거 터치 인식과 펜 터치 인식을 동시에 실현할 수 있고, 스타일러스 펜들의 멀티 터치 인식을 실현할 수 있는 터치 시스템 및 이에 채용되는 터치 센싱 콘트롤러 및 스타일러스 펜이 개시된다. 터치 시스템은 터치 패널, 스타일러스 펜 및 터치 센싱 콘트롤러를 포함한다. 상기 터치 패널은 복수의 구동전극들과 복수의 센싱전극들을 포함한다. 상기 스타일러스 펜은 스타일러스 펜의 위치와 스타일러스 펜의 압력을 감지하기 위해 설정된 펜 주파수 신호를 상기 터치 패널에 제공한다. 상기 터치 센싱 콘트롤러는 및 서로 다른 주파수성분을 갖는 복수의 구동신호들을 상기 터치 패널에 출력하고, 상기 터치 패널에서 수신되는 복수의 센싱신호들을 근거로 핑거의 터치좌표 및 상기 스타일러스 펜의 터치좌표 중 적어도 하나 이상을 판별한다. In detail, a touch system capable of simultaneously realizing finger touch recognition and pen touch recognition, and multi-touch recognition of stylus pens, and a touch sensing controller and stylus pen employed therein are disclosed. The touch system includes a touch panel, a stylus pen, and a touch sensing controller. The touch panel includes a plurality of driving electrodes and a plurality of sensing electrodes. The stylus pen provides a pen frequency signal set to sense the position of the stylus pen and the pressure of the stylus pen to the touch panel. The touch sensing controller outputs a plurality of driving signals having different frequency components to the touch panel, and at least one of a touch coordinate of a finger and a touch coordinate of the stylus pen based on a plurality of sensing signals received from the touch panel. Identify more than one.
Description
본 발명은 터치 시스템 및 이에 채용되는 터치 센싱 콘트롤러 및 스타일러스 펜에 관한 것으로, 보다 상세하게는 핑거 터치 인식과 펜 터치 인식을 동시에 실현할 수 있고, 스타일러스 펜들의 멀티 터치 인식을 실현할 수 있는 터치 시스템 및 이에 채용되는 터치 센싱 콘트롤러 및 스타일러스 펜에 관한 것이다.The present invention relates to a touch system, a touch sensing controller and a stylus pen employed therein, and more particularly, to a touch system capable of simultaneously realizing finger touch recognition and pen touch recognition, and realizing multi-touch recognition of stylus pens. It relates to an adopted touch sensing controller and a stylus pen.
터치 스크린 인터페이스와 스타일러스의 사용은 널리 확립되어 있다. 터치 스크린 설계들은 저항성, 용량성, 유도성, 및 무선 주파수 감지 어레이들을 포함하는 다수의 상이한 기술들을 통합한다. 예를들어, 저항성 터치 스크린들은 수동 스타일러스와의 사용에 매우 적합한 수동 디바이스들이다. The use of touch screen interfaces and styli is widely established. Touch screen designs incorporate a number of different technologies including resistive, capacitive, inductive, and radio frequency sensing arrays. For example, resistive touch screens are passive devices well suited for use with a passive stylus.
저항성 터치 스크린들이 가까운 임의의 오브젝트로부터의 입력을 감지할 수 있더라도, 멀티-터치는 일반적으로 지원되지 않는다. 멀티-터치 애플리케이션의 예는 2개 또는 그 초과의 핑거들을 터치 스크린에 적용하는 것일 수도 있다. 다른 예는 동시 팜(palm) 및 스타일러스 입력 신호들을 포함하는 서명을 입력하는 것일 수도 있다. 이들 및 다른 다수의 단점들로 인해, 용량성 터치 스크린들이 고객 시장에서 저항성 터치 스크린을 점점 더 대체하고 있다.Although resistive touch screens can detect input from any nearby object, multi-touch is generally not supported. An example of a multi-touch application may be applying two or more fingers to a touch screen. Another example may be entering a signature including simultaneous palm and stylus input signals. Due to these and many other shortcomings, capacitive touch screens are increasingly replacing resistive touch screens in the customer market.
다양한 연결형 액티브 스타일러스 접근방식들이 터치 스크린들과의 사용을 위해 구현되었고 매장 단말기들(예를들어, 소매점에서 신용 카드 거래를 위해 사용된 서명 패드)과 같은 다수의 고객 애플리케이션들 및 다른 공공사용들에서 발견되었다. 그러나, 연결형 케이블에 대한 필요성은 개인 컴퓨터("PC"), 스마트 폰, 및 태블릿 PC와 같은 개인 애플리케이션들에 대한 중요한 단점이다.Various connected active stylus approaches have been implemented for use with touch screens and in many customer applications such as store terminals (e.g., signature pads used for credit card transactions in retail stores) and other public uses. Was found. However, the need for a connectable cable is a significant drawback for personal applications such as personal computers ("PCs"), smart phones, and tablet PCs.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 핑거 터치 인식과 펜 터치 인식을 동시에 실현할 수 있고, 스타일러스 펜들의 멀티 터치 인식을 실현할 수 있는 터치 시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem of the present invention is to provide a touch system capable of simultaneously realizing finger touch recognition and pen touch recognition, and multi-touch recognition of stylus pens.
본 발명의 다른 목적은 상기한 터치 시스템에 채용되는 터치 센싱 콘트롤러를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a touch sensing controller employed in the above-described touch system.
본 발명의 또 다른 목적은 상기한 터치 시스템에 채용되는 스타일러스 펜을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a stylus pen employed in the above-described touch system.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 터치 시스템은 터치 패널, 스타일러스 펜 및 터치 센싱 콘트롤러를 포함한다. 상기 터치 패널은 복수의 구동전극들과 복수의 센싱전극들을 포함한다. 상기 스타일러스 펜은 스타일러스 펜의 위치와 스타일러스 펜의 압력을 감지하기 위해 설정된 펜 주파수 신호를 상기 터치 패널에 제공한다. 상기 터치 센싱 콘트롤러는 및 서로 다른 주파수성분을 갖는 복수의 구동신호들을 상기 터치 패널에 출력하고, 상기 터치 패널에서 수신되는 복수의 센싱신호들을 근거로 핑거의 터치좌표 및 상기 스타일러스 펜의 터치좌표 중 적어도 하나 이상을 판별한다.In order to realize the object of the present invention, a touch system according to an embodiment includes a touch panel, a stylus pen, and a touch sensing controller. The touch panel includes a plurality of driving electrodes and a plurality of sensing electrodes. The stylus pen provides a pen frequency signal set to sense the position of the stylus pen and the pressure of the stylus pen to the touch panel. The touch sensing controller outputs a plurality of driving signals having different frequency components to the touch panel, and at least one of a touch coordinate of a finger and a touch coordinate of the stylus pen based on a plurality of sensing signals received from the touch panel. Identify more than one.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 터치 센싱 콘트롤러는 터치 구동부, 터치 센싱부 및 터치 판별부를 포함한다. 상기 터치 구동부는 스타일러스 펜의 위치를 감지하기 위해 설정된 위치감지 신호와 스타일러스 펜의 압력을 감지하기 위해 설정된 압력감지 신호가 믹싱된 믹싱신호를 출력하는 스타일러스 펜에 접촉되는 터치 패널의 구동전극들에 연결되고, 상기 구동전극들에 상기 구동신호들을 출력한다. 상기 터치 센싱부는 상기 터치 패널의 센싱전극들에 연결되고, 상기 센싱전극들을 통해 상기 센싱신호들을 수신한다. 상기 터치 판별부는 상기 센싱신호들을 근거로 핑거의 터치좌표 및 상기 스타일러스 펜의 터치좌표 중 적어도 하나 이상을 판별한다.In order to realize another object of the present invention described above, a touch sensing controller according to an embodiment includes a touch driver, a touch sensing unit, and a touch determination unit. The touch driver is connected to the driving electrodes of the touch panel in contact with the stylus pen that outputs a mixing signal in which a position detection signal set to detect the position of the stylus pen and a pressure detection signal set to detect the pressure of the stylus pen are mixed. And outputs the driving signals to the driving electrodes. The touch sensing unit is connected to sensing electrodes of the touch panel and receives the sensing signals through the sensing electrodes. The touch determination unit determines at least one of a touch coordinate of a finger and a touch coordinate of the stylus pen based on the sensing signals.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 스타일러스 펜은 도전성 팁, 압력센서, 주파수 신호 생성기 및 믹서를 포함한다. 상기 도전성 팁은 터치 패널에 접촉 가능하다. 상기 압력센서는 상기 터치 패널에 가해지는 상기 도전성 팁의 압력을 측정하여 필압신호를 출력한다. 상기 주파수 신호 생성기는 상기 필압신호를 근거로 압력감지 신호를 생성하고, 스타일러스 펜의 위치를 감지하기 위해 설정된 위치감지 신호를 생성한다. 상기 믹서는 상기 위치감지 신호와 상기 압력감지 신호를 믹싱하여 믹싱신호를 상기 도전성 팁에 제공한다.In order to realize another object of the present invention, a stylus pen according to an embodiment includes a conductive tip, a pressure sensor, a frequency signal generator, and a mixer. The conductive tip may contact the touch panel. The pressure sensor measures the pressure of the conductive tip applied to the touch panel and outputs a pen pressure signal. The frequency signal generator generates a pressure sensing signal based on the pen pressure signal, and generates a position sensing signal set to detect the position of the stylus pen. The mixer provides a mixing signal to the conductive tip by mixing the position detection signal and the pressure detection signal.
이러한 터치 시스템 및 이에 채용되는 터치 센싱 콘트롤러 및 스타일러스 펜에 의하면, 서로 다른 주파수성분을 갖는 복수의 구동신호들을 상기 터치 패널에 출력하고, 상기 터치 패널에서 수신되는 복수의 센싱신호들을 근거로 핑거의 터치좌표 및 상기 스타일러스 펜의 터치좌표 중 적어도 하나 이상을 판별하므로써, 핑거 터치 인식과 펜 터치 인식을 동시에 실현할 수 있다. 또한, 터치 패널에 인가되는 구동신호의 주파수와는 다르게 스타일러스 펜의 위치와 스타일러스 펜의 압력을 감지하기 위해 펜 주파수 신호의 주파수를 설정하여 상기 터치 패널에 인가하도록 스타일러스 펜을 설계하므로써, 복수의 스타일러스 펜을 하나의 터치 패널에서 사용할 수 있다. According to such a touch system and a touch sensing controller and a stylus pen employed therein, a plurality of driving signals having different frequency components are output to the touch panel, and a finger is touched based on a plurality of sensing signals received from the touch panel. By discriminating at least one of the coordinates and the touch coordinates of the stylus pen, finger touch recognition and pen touch recognition can be simultaneously realized. In addition, differently from the frequency of the driving signal applied to the touch panel, the stylus pen is designed to apply to the touch panel by setting the frequency of the pen frequency signal to sense the position of the stylus pen and the pressure of the stylus pen. The pen can be used on one touch panel.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 터치 센싱 장치에 의한 터치 좌표 판별을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3a는 도 1에 도시된 스타일러스 펜의 외관을 설명하기 위한 개략도이고, 도 3b는 도 1에 도시된 스타일러스 펜을 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 도 1에 도시된 스타일러스 펜을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 5은 도 1에 도시된 스타일러스 펜에서 출력되는 위치감지 신호와 압력감지 신호의 예를 설명하기 위한 파형도들이다.
도 6은 도 1에 도시된 스타일러스 펜의 일례를 설명하기 위한 회로도이다.
도 7은 도 1에 도시된 스타일러스 펜의 다른 예를 설명하기 위한 회로도이다.
도 8a는 핑거에 의한 터치를 설명하기 위한 터치 패널의 개략도이고, 도 8b는 핑거 터치에 의한 센싱신호의 주파수 스펙트럼 분석을 통해 터치 좌표 인식을 설명하기 위한 파형도이다.
도 9a는 스타일러스 펜에 의한 터치를 설명하기 위한 터치 패널의 개략도이고, 도 9b는 스타일러스 펜에 의한 센싱신호의 주파수 스펙트럼 분석을 통해 터치 좌표 인식을 설명하기 위한 파형도이다.
도 10a는 핑거와 스타일러스 펜에 의한 터치를 설명하기 위한 터치 패널의 개략도이고, 도 10b는 핑거와 스타일러스 펜에 의한 센싱신호의 주파수 스펙트럼 분석을 통해 터치 좌표 인식을 설명하기 위한 파형도이다.
도 11a 및 도 11b는 핑거와 스타일러스 펜의 터치좌표 인식을 설명하기 위한 터치 센싱 장치의 구성도들이다.
도 12은 도 11a 및 도 11b에 도시된 터치 센싱 장치에서 핑거와 스타일러스 펜을 개별적으로 인식한 터치 좌표 인식 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13는 도 11a 및 도 11b에 도시된 터치 센싱 장치에서 핑거와 스타일러스 펜을 동시에 인식한 터치 좌표 인식 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 1 is a schematic diagram illustrating a touch system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of determining touch coordinates by the touch sensing device illustrated in FIG. 1.
3A is a schematic diagram for explaining the appearance of the stylus pen shown in FIG. 1, and FIG. 3B is a configuration diagram for schematically describing the stylus pen shown in FIG. 1.
4 is a block diagram illustrating the stylus pen shown in FIG. 1.
5 is a waveform diagram illustrating an example of a position detection signal and a pressure detection signal output from the stylus pen shown in FIG. 1.
6 is a circuit diagram illustrating an example of the stylus pen shown in FIG. 1.
7 is a circuit diagram illustrating another example of the stylus pen shown in FIG. 1.
8A is a schematic diagram of a touch panel for explaining a touch by a finger, and FIG. 8B is a waveform diagram for explaining touch coordinate recognition through frequency spectrum analysis of a sensing signal by a finger touch.
9A is a schematic diagram of a touch panel for explaining touch by a stylus pen, and FIG. 9B is a waveform diagram for explaining touch coordinate recognition through frequency spectrum analysis of a sensing signal by a stylus pen.
10A is a schematic diagram of a touch panel for explaining touch by a finger and a stylus pen, and FIG. 10B is a waveform diagram for explaining touch coordinate recognition through frequency spectrum analysis of a sensing signal by a finger and a stylus pen.
11A and 11B are configuration diagrams of a touch sensing device for describing touch coordinate recognition of a finger and a stylus pen.
12 is a flowchart illustrating a touch coordinate recognition method in which a finger and a stylus pen are individually recognized in the touch sensing device illustrated in FIGS. 11A and 11B.
13 is a flowchart illustrating a method of recognizing touch coordinates in which a finger and a stylus pen are simultaneously recognized in the touch sensing device illustrated in FIGS. 11A and 11B.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. In the present invention, various modifications may be made and various forms may be applied, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific form disclosed, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. In describing each drawing, similar reference numerals have been used for similar elements. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are shown to be enlarged than the actual size for clarity of the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Terms such as first and second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 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. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance the possibility of being added.
또한, 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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. In addition, unless otherwise defined, 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 the present invention belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. Does not.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 시스템을 설명하기 위한 개략도이다. 특히, 터치 패널상에서 스타일러스 펜 및 핑거의 동시 사용을 설명하기 위한 개략도이다. 1 is a schematic diagram illustrating a touch system according to an embodiment of the present invention. In particular, it is a schematic diagram for explaining simultaneous use of a stylus pen and a finger on a touch panel.
도 1을 참조하면, 터치 시스템은 터치 센싱 장치(100) 및 스타일러스 펜(200)을 포함하고, 사용자에 의한 핑거(300)의 터치 동작이나 상기 스타일러스 펜(200)의 터치 동작을 인식한다. 상기 터치 센싱 장치(100)는 사용자의 핑거(300)의 위치를 검출하여 핑거(300)의 터치좌표를 판별하거나 상기 스타일러스 펜(200)의 위치를 검출하여 상기 스타일러스 펜(200)의 터치좌표를 판별한다. 상기 핑거(300)의 터치좌표와 상기한 스타일러스 펜(200)의 터치좌표는 동시에 검출될 수도 있다. Referring to FIG. 1, a touch system includes a
도 2는 도 1에 도시된 터치 센싱 장치에 의한 터치 좌표 판별을 설명하기 위한 구성도이다. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of determining touch coordinates by the touch sensing device illustrated in FIG. 1.
도 1 및 도 2를 참조하면, 복수의 구동신호들은 터치 패널에 구비되는 서로 다른 구동전극들에 인가된다. 구동신호들 각각은 서로 다른 주파수성분을 갖는다. 이하에서, 설명의 편의를 위해 제1 구동신호(STX0), 제2 구동신호(STX1), 제3 구동신호(STX2) 및 제4 구동신호(STX3)가 터치 패널에 인가되는 것을 예로 설명한다. 이에 따라, 제1 구동신호(STX0)는 제1 주파수성분(f0)를 갖고, 제2 구동신호(STX1)는 제2 주파수성분(f1)를 갖고, 제3 구동신호(STX2)는 제3 주파수성분(f2)를 갖고, 제4 구동신호(STX3)는 제4 주파수성분(f3)를 갖는다. 상기 제1 내지 제4 주파수성분들(f0, f1, f2, f3) 각각은 서로 다르다. 1 and 2, a plurality of driving signals are applied to different driving electrodes provided in the touch panel. Each of the driving signals has a different frequency component. Hereinafter, for convenience of explanation, it will be described as an example that the first driving signal STX0, the second driving signal STX1, the third driving signal STX2, and the fourth driving signal STX3 are applied to the touch panel. Accordingly, the first driving signal STX0 has a first frequency component f0, the second driving signal STX1 has a second frequency component f1, and the third driving signal STX2 has a third frequency It has a component f2, and the fourth drive signal STX3 has a fourth frequency component f3. Each of the first to fourth frequency components f0, f1, f2, and f3 is different from each other.
상기 터치 패널의 센싱전극(RX)에는 구동신호들(STX0, STX1, STX2, STX3)에 대응하여 센싱된 센싱신호(SRX)가 수신된다. 상기 터치 패널에 의해 센싱신호는 믹싱되지만 진폭은 구동신호들(STX0, STX1, STX2, STX3)에 비해 감쇄된다. A sensing signal SRX sensed in response to driving signals STX0, STX1, STX2, and STX3 is received by the sensing electrode RX of the touch panel. The sensing signal is mixed by the touch panel, but the amplitude is attenuated compared to the driving signals STX0, STX1, STX2, and STX3.
상기 센싱신호(SRX)는 증폭기에 의해 증폭된 후 FFT 처리 블럭에 제공된다. FFT 처리된 센싱신호들은 분해 및 해석되어 어느 위치에서 터치가 발생되었는지 좌표가 도출된다. 상기 증폭기나 FFT 처리 블럭은 상기 터치 센싱 장치(100)에 구비되는 터치 센싱 콘트롤러에 구비될 수 있다. The sensing signal SRX is amplified by an amplifier and then provided to the FFT processing block. The FFT-processed sensing signals are decomposed and analyzed to derive the coordinates of where the touch occurred. The amplifier or FFT processing block may be provided in a touch sensing controller provided in the
도 3a는 도 1에 도시된 스타일러스 펜의 외관을 설명하기 위한 개략도이고, 도 3b는 도 1에 도시된 스타일러스 펜을 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다. FIG. 3A is a schematic diagram for explaining the appearance of the stylus pen shown in FIG. 1, and FIG. 3B is a configuration diagram for schematically describing the stylus pen shown in FIG. 1.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 스타일러스 펜(200)은 연필 형상의 도전성 케이스(202), 상기 도전성 케이스(202)의 일측에 연결된 도전성 팁(204), 상기 도전성 케이스(202)와 상기 도전성 팁(204) 사이에 배치된 압력센서(206), 주파수 신호 생성기(208) 및 믹서(210)를 포함한다. 3A and 3B, the
상기 도전성 팁(204)은 터치 패널에 접촉 가능한 형태를 갖는다. The
상기 압력센서(206)는 상기 터치 패널에 가해지는 상기 도전성 팁(204)의 압력을 측정하여 필압신호를 출력한다. 즉, 상기 압력센서(206)는 스타일러스 펜 본체의 단부에 돌출된 상기 도전성 팁(204)에 가해지는 압력에 따라 전기신호를 발생시킨다. 예를들어, 상기 압력센서(206)는 사용자의 필기 동작에 의해 상기 도전성 팁(204)에 가해지는 압력에 따라 전기신호를 발생시킨다. 이를 위하여, 상기 도전성 팁(204)은 압력센서(206)와 연결되어 상기 도전성 팁(204)에 발생되는 압력을 압력센서(206)로 전달할 수 있다. The
상기 주파수 신호 생성기(208)는 스타일러스 펜(200)의 위치를 감지하기 위해 설정된 위치감지 신호(SPO)를 생성하고, 상기 필압신호를 근거로 스타일러스 펜의 필압을 측정하기 위해 설정된 압력감지 신호(SPR)를 생성한다. 이하, 본 명세서에서 설명의 편의를 위해 터치 패널에는 4개의 구동전극들과 4개의 센싱전극들이 배치된 예가 설명된다. 이때, 상기 구동전극들 각각에는 제1 구동신호(STX0), 제2 구동신호(STX1), 제3 구동신호(STX2) 및 제4 구동신호(STX3)가 인가된다. 이에 따라, 상기 제1 구동신호(STX0)는 제1 주파수성분(f0)를 갖고, 상기 제2 구동신호(STX1)는 제2 주파수성분(f1)를 갖고, 상기 제3 구동신호(STX2)는 제3 주파수성분(f2)를 갖고, 상기 제4 구동신호(STX3)는 제4 주파수성분(f3)를 갖는다. 상기 제1 내지 제4 주파수성분들(f0, f1, f2, f3) 각각은 서로 다르다. 또한, 상기 위치감지 신호(SPO)의 제5 주파수성분(f4)과 상기 압력감지 신호(SPR)의 제6 주파수성분(f5)은 상기 제1 내지 제4 주파수성분들(f0, f1, f2, f3) 각각과 다르다. The
상기 믹서(210)는 상기 위치감지 신호(SPO)와 상기 압력감지 신호(SPR)를 믹싱하여 믹싱신호를 상기 도전성 팁(204)에 출력한다. The
이상에서 설명된 바와 같이, 터치 패널에 인가되는 구동신호의 주파수와는 다르게 스타일러스 펜의 위치와 스타일러스 펜의 압력을 감지하기 위해 펜 주파수 신호의 주파수를 설정하여 상기 터치 패널에 인가하도록 스타일러스 펜을 설계하므로써, 복수의 스타일러스 펜을 하나의 터치 패널에서 사용할 수 있다. As described above, differently from the frequency of the driving signal applied to the touch panel, the stylus pen is designed to apply to the touch panel by setting the frequency of the pen frequency signal to sense the position of the stylus pen and the pressure of the stylus pen. Thus, multiple stylus pens can be used on one touch panel.
도 4는 도 1에 도시된 스타일러스 펜(200)을 설명하기 위한 블럭도이다. 4 is a block diagram illustrating the
도 4를 참조하면, 스타일러스 펜(200)은 버튼들(250), 버튼 처리부(252), 펜 제어부(260), 필압센서(206), 필압 처리부(207), 펜 제어부(260), 전원 관리부(270), 배터리(272), 파형 발생부(280) 및 파형 구동부(290)를 포함한다. 4, the
상기 버튼들(250)은 사용자의 조작에 따라 가변되어 버튼신호를 상기 버튼 처리부(252)에 제공한다. 상기 버튼들(250)은 기계식 버튼일 수도 있고, 정전식 버튼일 수도 있다. 상기 버튼들(250)은 컴퓨터 마우스의 기능과 유사한, "좌측 클릭" 및 "우측 클릭" 기능들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 추가의 기능을 제공할 수도 있다. 스타일러스 펜(200)의 버튼들(250)은 펜 제어부(CPU)(260)에 커플링될 수 있다. 버튼들(250)은 당업자에게 공지되어 있는 기계적, 전기적, 용량성, 또는 다른 타입들일 수도 있다.The
상기 버튼 처리부(252)는 상기 버튼들(250)에서 제공되는 버튼신호를 디지털 변환하여 상기 펜 제어부(260)에 제공한다. The
상기 필압센서(206)는 상기 스타일러스 펜(200)이 터치 패널에 가해지는 압력을 센싱하고 센싱된 압력신호를 상기 필압 처리부(207)에 제공한다. The
상기 필압 처리부(207)는 상기 필압센서(206)에서 제공되는 압력신호를 상기 파형 구동부(280)에 제공한다. The pen
상기 펜 제어부(260)는 스타일러스 펜(200)에 구비되는 구성요소들의 동작을 제어할 수 있다. The
상기 전원 관리부(270)는 상기 배터리(272)의 전원을 각 구성요소들에 공급한다. 필요에 따라 전원을 승압 처리하고, 승압된 전원을 각 구성요소들에 공급한다. 통상적으로 스타일러스 펜은 배터리의 유무에 따라 능동형(active type) 또는 수동형(passive type)의 스타일러스 펜으로 구분할 수 있다. 본 발명에 따르면, 배터리(272)가 스타일러스 펜(200)에 구비되므로, 본 발명에 따른 스타일러스 펜은 액티브 스타일러스 펜이다. The
상기 파형 발생부(280)는 상기 펜 제어부(260)의 제어에 응답하여 위치감지 신호(SPO)를 생성하기 위한 제1 파형 또는 압력감지 신호(SPR)를 생성하기 위한 제2 파형을 상기 파형 구동부(290)에 제공한다. 상기 제1 파형이나 제2 파형은 사인파일 수 있다. The
상기 파형 구동부(290)는 상기 파형 발생부(280)에 의해 생성된 제1 파형이나 제2 파형을 각각 증폭하고 증폭된 파형들을 믹싱하여 믹싱신호를 출력한다. 본 실시예에서, 필압 처리부(207), 파형 발생부(280) 및 파형 구동부(290)는 도 3에 도시된 주파수 신호 생성기(208)를 정의할 수 있다. The
도 5은 도 1에 도시된 스타일러스 펜에서 출력되는 위치감지 신호(SPO)와 압력감지 신호(SPR)의 예를 설명하기 위한 파형도들이다. 5 is a waveform diagram illustrating an example of a position detection signal SPO and a pressure detection signal SPR output from the stylus pen shown in FIG. 1.
도 5를 참조하면, 위치감지 신호(SPO)의 제5 주파수성분(f4)은 터치 패널의 구동전극들에 제공되는 구동신호의 제1 내지 제4 주파수성분들(f0, f1, f2, f3)과는 다르게 설정된다. 또한, 압력감지 신호(SPR)의 제6 주파수성분(f5)은 터치 패널의 구동전극들에 제공되는 구동신호의 제1 내지 제4 주파수성분들(f0, f1, f2, f3)와는 다르게 설정된다. 또한, 위치감지 신호(SPO)의 제5 주파수성분(f4)과 압력감지 신호(SPR)의 제6 주파수성분(f5)은 서로 다르게 설정된다. Referring to FIG. 5, the fifth frequency component f4 of the position detection signal SPO is the first to fourth frequency components f0, f1, f2, and f3 of the driving signal provided to the driving electrodes of the touch panel. It is set differently from. In addition, the sixth frequency component f5 of the pressure sensing signal SPR is set differently from the first to fourth frequency components f0, f1, f2, and f3 of the driving signal provided to the driving electrodes of the touch panel. . In addition, the fifth frequency component f4 of the position detection signal SPO and the sixth frequency component f5 of the pressure detection signal SPR are set differently from each other.
상기 위치감지 신호(SPO)는 고정된 주파수와 고정된 진폭을 갖는다. The position detection signal SPO has a fixed frequency and a fixed amplitude.
상기 압력감지 신호(SPR)는 고정된 주파수와 가변된 진폭을 갖는다. 상기 압력감지 신호(SPR)의 진폭은 스타일러스 펜이 인가되는 압력에 대응하는 필압신호에 따라 가변될 수 있다. 예를들어, 높은 필압신호가 검출되면 최대 진폭을 갖는 압력감지 신호(SPR)가 출력될 수 있고, 낮은 필압신호가 검출되면 최소 진폭을 갖는 압력감지 신호(SPR)가 출력될 수 있다. The pressure detection signal SPR has a fixed frequency and a variable amplitude. The amplitude of the pressure sensing signal SPR may be varied according to a pen pressure signal corresponding to a pressure applied to the stylus pen. For example, when a high pen pressure signal is detected, a pressure detection signal SPR having a maximum amplitude may be output, and when a low pen pressure signal is detected, a pressure detection signal SPR having a minimum amplitude may be output.
한편, 상기 압력감지 신호(SPR)의 진폭은 사용자의 조작이 가능한 버튼에 따라 가변될 수도 있다. 상기 버튼은 스타일러스 펜에 구비되고, 구비되는 버튼에 따라 진폭이 가변될 수 있다. Meanwhile, the amplitude of the pressure detection signal SPR may be varied according to a button that can be operated by a user. The button is provided on the stylus pen, and the amplitude may vary according to the provided button.
도 6은 도 4에 도시된 파형 발생부 및 파형 구동부의 일례를 설명하기 위한 회로도이다. 6 is a circuit diagram illustrating an example of a waveform generator and a waveform driver shown in FIG. 4.
도 6을 참조하면, 파형 발생부(280)는 제5 주파수신호 발생기(282) 및 제6 주파수신호 발생기(284)를 포함하고, 파형 구동부(290)는 제1 증폭부(292), 제2 증폭부(294), 믹서(210) 및 도전성 팁(204)을 포함한다. 6, the
상기 제1 증폭부(292)는 제1 저항(R1), 제2 저항(R2) 및 제1 연산증폭기(OP1)를 포함한다. 상기 제1 저항(R1)의 일단은 위치감지 신호(SPO)를 수신하고, 상기 제1 저항(R1)의 타단은 제1 연산증폭기(OP1)의 반전단에 연결된다. 상기 제2 저항(R2)의 일단은 상기 제1 저항(R1)의 타단 및 제1 연산증폭기(OP1)의 반전단에 연결되고, 상기 제2 저항(R2)의 타단은 믹서(210)에 연결된다. 상기 제2 저항(R2)은 가변저항일 수 있다. 상기 제1 연산증폭기(OP1)의 반전단은 상기 제1 저항(R1)의 타단 및 상기 제2 저항(R2)의 일단에 연결되고, 상기 제1 연산증폭기(OP1)의 비반전단은 기준전압(Vref)을 수신한다. The
상기 제2 증폭부(294)는 제3 저항(R3), 제4 저항(R4) 및 제2 연산증폭기(OP2)를 포함한다. 상기 제3 저항(R3)의 일단은 위치감지 신호(SPO)를 수신하고, 상기 제3 저항(R3)의 타단은 제2 연산증폭기(OP2)의 반전단에 연결된다. 상기 제4 저항(R4)의 일단은 상기 제3 저항(R3)의 타단 및 제2 연산증폭기(OP2)의 반전단에 연결되고, 상기 제4 저항(R4)의 타단은 믹서(210)에 연결된다. 상기 제4 저항(R4)은 가변저항일 수 있다. 상기 제2 연산증폭기(OP2)의 반전단은 상기 제3 저항(R3)의 타단 및 상기 제4 저항(R4)의 일단에 연결되고, 상기 제2 연산증폭기(OP2)의 비반전단은 기준전압(Vref)을 수신한다. The
상기 믹서(210)는 제5 저항(R5), 제6 저항(R6), 제3 연산증폭기(OP3) 및 제7 저항(R7)를 포함한다. 상기 제5 저항(R5)의 일단은 제1 증폭부의 출력단에 연결되고, 상기 제5 저항(R5)의 타단은 상기 제3 연산증폭기(OP3)의 반전단에 연결된다. 상기 제6 저항(R6)의 일단은 제2 증폭부의 출력단에 연결되고, 상기 제6 저항(R6)의 타단은 상기 제3 연산증폭기(OP3)의 반전단에 연결된다. 상기 제7 저항(R7)는 제3 연산증폭기(OP3)의 반전단과 출력단에 연결된다. 상기 제3 연산증폭기(OP3)의 반전단은 상기 제5 저항(R5)의 타단 및 상기 제6 저항(R6)의 타단에 연결되고, 상기 제3 연산증폭기(OP3)의 비반전단은 기준전압(Vref)을 수신한다. The
이상에서는 위치감지 신호(SPO)와 압력감지 신호(SPR)를 별도로 생성하고, 생성된 신호들을 증폭한 후 믹싱하여 펜 주파수 신호를 도전성 팁에 제공하는 것을 설명하였다. In the above, it has been described that the position detection signal SPO and the pressure detection signal SPR are separately generated, the generated signals are amplified, and then mixed to provide the pen frequency signal to the conductive tip.
도 7은 도 4에 도시된 파형 발생부 및 파형 구동부의 다른 예를 설명하기 위한 회로도이다. 7 is a circuit diagram illustrating another example of a waveform generator and a waveform driver shown in FIG. 4.
도 7을 참조하면, 파형 발생기(280)는 파형 구동부(290)에 정현파를 제공하는 디지털 함수 발생부를 포함할 수 있다. 상기 디지털 함수 발생부는 상기 팬 제어부(260, 도 4에 도시됨)의 제어에 응답하여 사인파를 정확한 주파수, 주기 및 위상을 정밀하게 발생시키도록 구성된 복수의 직접 디지털 합성(Direct Digital Synthesis, 이하, DDS) 모듈들을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, the
상기 DDS 모듈들 각각은 복수의 주파수신호들을 발생할 수 있다. 예를들어, 제5 주파수성분(f4)을 갖는 위치감지 신호(SPO), 제6 주파수성분(f5)을 갖는 압력감지 신호(SPR)가 발생될 수 있다. 또한, 주파수성분(fn-1)을 갖는 신호, 주파수성분(fn)을 갖는 신호 등이 발생될 수 있다. 여기서, 주파수성분(fn-1)을 갖는 신호는 스타일러스 펜에 구비되는 제1 버튼에 대응하는 주파수성분일 수 있고, 주파수성분(fn)을 갖는 신호는 스타일런스 펜에 구비되는 제2 버튼에 대응하는 주파수성분일 수 있다. Each of the DDS modules may generate a plurality of frequency signals. For example, a position detection signal SPO having a fifth frequency component f4 and a pressure detection signal SPR having a sixth frequency component f5 may be generated. Also, a signal having a frequency component fn-1, a signal having a frequency component fn, and the like may be generated. Here, the signal having the frequency component fn-1 may be a frequency component corresponding to the first button provided in the stylus pen, and the signal having the frequency component fn corresponds to the second button provided in the stylus pen. It may be a frequency component.
상기 파형 구동부(290)는 제1 저항(R1), 제2 저항(R2) 및 제1 연산증폭기(OP1)를 포함한다. 상기 제1 저항(R1)의 일단은 상기 파형 발생기(280)로부터 정현파 신호를 수신하고, 상기 제1 저항(R1)의 타단은 제1 연산증폭기(OP1)의 반전단에 연결된다. 상기 제2 저항(R2)의 일단은 상기 제1 저항(R1)의 타단 및 제1 연산증폭기(OP1)의 반전단에 연결되고, 상기 제2 저항(R2)의 타단은 도전성 팁(204)에 연결된다. 상기 제2 저항(R2)은 가변저항일 수 있다. 상기 제1 연산증폭기(OP1)의 반전단은 상기 제1 저항(R1)의 타단 및 상기 제2 저항(R2)의 일단에 연결되고, 상기 제1 연산증폭기(OP1)의 비반전단은 기준전압(Vref)을 수신한다.The
도 8a는 핑거에 의한 터치를 설명하기 위한 터치 패널의 개략도이고, 도 8b는 핑거 터치에 의한 센싱신호의 주파수 스펙트럼 분석을 통해 터치 좌표 인식을 설명하기 위한 파형도이다. 8A is a schematic diagram of a touch panel for explaining a touch by a finger, and FIG. 8B is a waveform diagram for explaining touch coordinate recognition through frequency spectrum analysis of a sensing signal by a finger touch.
도 8a를 참조하면, 터치 패널에는 제1 구동전극(TX0), 제2 구동전극(TX1), 제3 구동전극(TX2) 및 제4 구동전극(TX3)이 가로 방향으로 배치되고, 제1 센싱전극(RX0), 제2 센싱전극(RX1), 제3 센싱전극(RX2) 및 제4 센싱전극(RX3)이 세로 방향으로 배치된다. 상기 제1 내지 제4 구동전극들(TX0, TX1, TX2, TX3)은 하부 영역에 배치되고, 상기 제1 내지 제4 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)은 상부 영역에 배치된다. 8A, a first driving electrode TX0, a second driving electrode TX1, a third driving electrode TX2, and a fourth driving electrode TX3 are disposed in a horizontal direction on the touch panel, and the first sensing electrode is The electrode RX0, the second sensing electrode RX1, the third sensing electrode RX2, and the fourth sensing electrode RX3 are disposed in the vertical direction. The first to fourth driving electrodes TX0, TX1, TX2, and TX3 are disposed in a lower area, and the first to fourth sensing electrodes RX0, RX1, RX2, and RX3 are disposed in an upper area.
상기 제1 구동전극(TX0), 상기 제2 구동전극(TX1), 상기 제3 구동전극(TX2) 및 상기 제4 구동전극(TX3) 각각에 제1 구동신호(STX0), 제2 구동신호(STX1), 제3 구동신호(STX2) 및 제4 구동신호(STX3)가 인가된다. 인가된 구동신호들(STX0, STX1, STX2, STX3)에 대응하여 센싱신호들(SRX0, SRX1, SRX2, SRX3)은 제1 센싱전극(RX0), 제2 센싱전극(RX1), 제3 센싱전극(RX2) 및 제4 센싱전극(RX3) 각각을 통해 수신된다. 수신된 센싱신호들은 FFT 처리되어 터치 좌표가 판별된다. Each of the first driving electrode TX0, the second driving electrode TX1, the third driving electrode TX2, and the fourth driving electrode TX3 has a first driving signal STX0 and a second driving signal ( STX1), a third driving signal STX2, and a fourth driving signal STX3 are applied. In response to the applied driving signals STX0, STX1, STX2, STX3, the sensing signals SRX0, SRX1, SRX2, SRX3 are the first sensing electrode RX0, the second sensing electrode RX1, and the third sensing electrode. It is received through each of the (RX2) and the fourth sensing electrode (RX3). The received sensing signals are subjected to FFT processing to determine touch coordinates.
도 8b를 참조하면, 제2 센싱전극(RX1)을 통해 수신된 센싱신호는 FFT 처리된다. Referring to FIG. 8B, a sensing signal received through the second sensing electrode RX1 is subjected to FFT processing.
터치 동작이 없는 베이스 상태의 경우, FFT 처리된 센싱신호는 주파수 스펙트럼 상에서 관찰할 때 제1 주파수성분(f0), 제2 주파수성분(f1), 제3 주파수성분(f2) 및 제4 주파수성분(f3)을 갖는다. 이때 상기 제1 내지 제4 주파수성분들(f0, f1, f2, f3)의 진폭은 서로 동일하다. In the case of the base state without a touch operation, the FFT-processed sensing signal is the first frequency component (f0), the second frequency component (f1), the third frequency component (f2), and the fourth frequency component ( has f3). In this case, the amplitudes of the first to fourth frequency components f0, f1, f2, and f3 are the same.
핑거가 상기 제2 구동전극(TX1)과 상기 제2 센싱전극(RX1)이 교차하는 영역을 터치하는 터치 상태의 경우, FFT 처리된 센싱신호는 주파수 스펙트럼 상에서 관찰할 때 제1 주파수성분(f0), 제2 주파수성분(f1), 제3 주파수성분(f2) 및 제4 주파수성분(f3)을 갖는다. 이때 제1 주파수성분(f0), 제3 주파수성분(f2) 및 제4 주파수성분(f3)의 진폭은 서로 동일하다. 제2 주파수성분(f1)의 진폭은 제1 주파수성분(f0)의 진폭보다 작다. In the case of a touch state in which a finger touches an area where the second driving electrode TX1 and the second sensing electrode RX1 intersect, the FFT-processed sensing signal is the first frequency component f0 when observed in the frequency spectrum. , A second frequency component f1, a third frequency component f2, and a fourth frequency component f3. At this time, the amplitudes of the first frequency component f0, the third frequency component f2, and the fourth frequency component f3 are the same. The amplitude of the second frequency component f1 is smaller than the amplitude of the first frequency component f0.
베이스 상태의 파형에서 핑거 터치 상태의 파형을 차감하면, 상기 제2 주파수성분(f1)만 남는다. 차감후 잔류하는 제2 주파수성분(f1)의 진폭은 핑거 터치 감도에 대응할 수 있다. When the waveform of the finger touch state is subtracted from the waveform of the base state, only the second frequency component f1 remains. The amplitude of the second frequency component f1 remaining after subtraction may correspond to the finger touch sensitivity.
따라서, 상기 제2 센싱전극(RX1)에 대응하여 상기 제2 주파수성분(f1)이 검출되므로, 상기 제2 주파수성분(f1)을 갖는 제2 구동신호(STX1)를 전달하는 상기 제2 구동전극(TX1)과 상기 제2 센싱전극(RX1)이 핑거의 터치 좌표로 검출된다. Accordingly, since the second frequency component f1 is detected in response to the second sensing electrode RX1, the second driving electrode transmitting the second driving signal STX1 having the second frequency component f1 (TX1) and the second sensing electrode RX1 are detected as touch coordinates of the finger.
도 9a는 스타일러스 펜에 의한 터치를 설명하기 위한 터치 패널의 개략도이고, 도 9b는 스타일러스 펜에 의한 센싱신호의 주파수 스펙트럼 분석을 통해 터치 좌표 인식을 설명하기 위한 파형도이다. 9A is a schematic diagram of a touch panel for explaining touch by a stylus pen, and FIG. 9B is a waveform diagram for explaining touch coordinate recognition through frequency spectrum analysis of a sensing signal by a stylus pen.
도 9a에 도시된 터치 패널은 도 8b에서 설명된 바 있으므로 그 설명은 생략한다. Since the touch panel illustrated in FIG. 9A has been described in FIG. 8B, a description thereof will be omitted.
도 9b를 참조하면, 제2 센싱전극(RX1)을 통해 수신된 센싱신호는 FFT 처리된다. Referring to FIG. 9B, a sensing signal received through the second sensing electrode RX1 is subjected to FFT processing.
터치 동작이 없는 베이스 상태의 경우, FFT 처리된 센싱신호는 주파수 스펙트럼 상에서 관찰할 때 제1 주파수성분(f0), 제2 주파수성분(f1), 제3 주파수성분(f2) 및 제4 주파수성분(f3)을 갖는다. 이때 상기 제1 내지 제4 주파수들(f0, f1, f2, f3)의 진폭은 서로 동일하다. In the case of the base state without a touch operation, the FFT-processed sensing signal is the first frequency component (f0), the second frequency component (f1), the third frequency component (f2), and the fourth frequency component ( has f3). In this case, the amplitudes of the first to fourth frequencies f0, f1, f2, and f3 are the same.
스타일러스 펜이 상기 제2 구동전극(TX1)과 상기 제2 센싱전극(RX1)이 교차하는 영역을 터치하는 터치 상태의 경우, FFT 처리된 센싱신호는 주파수 스펙트럼 상에서 관찰할 때 제1 주파수성분(f0), 제2 주파수성분(f1), 제3 주파수성분(f2), 제4 주파수성분(f3), 제5 주파수성분(f5) 및 제6 주파수성분(f6)을 갖는다. 이때 상기 제1 내지 제4 주파수들(f0, f1, f2, f3)의 진폭은 서로 동일하다. 제5 주파수성분(f5)의 진폭은 제1 주파수성분(f0)의 진폭보다 작다. 제6 주파수성분(f6)의 진폭은 제1 주파수성분(f0)의 진폭보다 작다. 제6 주파수성분(f6)의 진폭은 제5 주파수성분(f5)의 진폭보다 작다. In the case of a touch state in which the stylus pen touches a region where the second driving electrode TX1 and the second sensing electrode RX1 intersect, the FFT-processed sensing signal is the first frequency component (f0) when observed on the frequency spectrum. ), a second frequency component f1, a third frequency component f2, a fourth frequency component f3, a fifth frequency component f5, and a sixth frequency component f6. In this case, the amplitudes of the first to fourth frequencies f0, f1, f2, and f3 are the same. The amplitude of the fifth frequency component f5 is smaller than the amplitude of the first frequency component f0. The amplitude of the sixth frequency component f6 is smaller than the amplitude of the first frequency component f0. The amplitude of the sixth frequency component f6 is smaller than the amplitude of the fifth frequency component f5.
베이스 상태의 파형에서 스타일러스 펜 터치 상태의 파형을 차감하면, 상기 제5 주파수성분(f5) 및 제6 주파수성분(f6)만 남는다. 차감후 잔류하는 제5 주파수성분(f5)의 진폭은 스타일러스 펜의 터치 감도에 대응할 수 있다. 또한, 차감후 잔류하는 제6 주파수성분(f6)의 진폭은 스타일러스 펜의 필압 감도에 대응할 수 있다. When the waveform in the stylus pen touch state is subtracted from the waveform in the base state, only the fifth frequency component f5 and the sixth frequency component f6 remain. The amplitude of the fifth frequency component f5 remaining after subtraction may correspond to the touch sensitivity of the stylus pen. In addition, the amplitude of the sixth frequency component f6 remaining after subtraction may correspond to the pen pressure sensitivity of the stylus pen.
따라서, 상기 제2 센싱전극(RX1)에 대응하여 상기 제5 주파수성분(f5)이 검출되므로, 상기 제2 센싱전극(RX1) 상에 스타일러스 펜이 배치되는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 센싱전극(RX1)이 스타일러스 펜의 제1 축 좌표(예를들어, X 좌표)로 검출된다. Accordingly, since the fifth frequency component f5 is detected in correspondence with the second sensing electrode RX1, it can be confirmed that the stylus pen is disposed on the second sensing electrode RX1. Accordingly, the second sensing electrode RX1 is detected as the first axis coordinate (eg, X coordinate) of the stylus pen.
상술한 방식으로 스타일러스 펜에 의한 터치 좌표를 인식할 수 있고, 보다 상세한 설명은 후술되는 도 11a 내지 도 13를 참조하여 설명한다. Touch coordinates by the stylus pen can be recognized in the above-described manner, and a more detailed description will be given with reference to FIGS. 11A to 13 to be described later.
도 10a는 핑거와 스타일러스 펜에 의한 터치를 설명하기 위한 터치 패널의 개략도이고, 도 10b는 핑거와 스타일러스 펜에 의한 센싱신호의 주파수 스펙트럼 분석을 통해 터치 좌표 인식을 설명하기 위한 파형도이다. 10A is a schematic diagram of a touch panel for explaining touch by a finger and a stylus pen, and FIG. 10B is a waveform diagram for explaining touch coordinate recognition through frequency spectrum analysis of a sensing signal by a finger and a stylus pen.
도 10a에 도시된 터치 패널은 도 8b에서 설명된 바 있으므로 그 설명은 생략한다. Since the touch panel illustrated in FIG. 10A has been described in FIG. 8B, a description thereof will be omitted.
도 10b를 참조하면, 제2 센싱전극(RX1)을 통해 수신된 센싱신호는 FFT 처리된다. Referring to FIG. 10B, a sensing signal received through the second sensing electrode RX1 is subjected to FFT processing.
터치 동작이 없는 베이스 상태의 경우, FFT 처리된 센싱신호는 주파수 스펙트럼 상에서 관찰할 때 제1 주파수성분(f0), 제2 주파수성분(f1), 제3 주파수성분(f2) 및 제4 주파수성분(f3)을 갖는다. 이때 상기 제1 내지 제4 주파수들(f0, f1, f2, f3)의 진폭은 서로 동일하다. In the case of the base state without a touch operation, the FFT-processed sensing signal is the first frequency component (f0), the second frequency component (f1), the third frequency component (f2), and the fourth frequency component ( has f3). In this case, the amplitudes of the first to fourth frequencies f0, f1, f2, and f3 are the same.
핑거가 상기 제2 구동전극(TX1)과 상기 제2 센싱전극(RX1)이 교차하는 영역을 터치하고, 스타일러스 펜이 상기 제3 구동전극(TX2)과 상기 제2 센싱전극(RX1)이 교차하는 영역을 터치하는 혼합 터치 상태의 경우, FFT 처리된 센싱신호는 주파수 스펙트럼 상에서 관찰할 때 제1 주파수성분(f0), 제2 주파수성분(f1), 제3 주파수성분(f2), 제4 주파수성분(f3), 제5 주파수성분(f5) 및 제6 주파수성분(f6)을 갖는다. 이때 제1 주파수성분(f0), 제3 주파수성분(f2) 및 제4 주파수성분(f3)의 진폭은 서로 동일하다. 제2 주파수성분(f1)의 진폭은 제1 주파수성분(f0)의 진폭보다 작다. 제5 주파수성분(f5)의 진폭은 제1 주파수성분(f0)의 진폭보다 작다. 제6 주파수성분(f6)의 진폭은 제1 주파수성분(f0)의 진폭보다 작다. 제6 주파수성분(f6)의 진폭은 제5 주파수성분(f5)의 진폭보다 작다.A finger touches a region where the second driving electrode TX1 and the second sensing electrode RX1 intersect, and a stylus pen crosses the third driving electrode TX2 and the second sensing electrode RX1. In the case of a mixed touch state that touches an area, the FFT-processed sensing signal is the first frequency component (f0), the second frequency component (f1), the third frequency component (f2), and the fourth frequency component when observed on the frequency spectrum. (f3), a fifth frequency component (f5), and a sixth frequency component (f6). At this time, the amplitudes of the first frequency component f0, the third frequency component f2, and the fourth frequency component f3 are the same. The amplitude of the second frequency component f1 is smaller than the amplitude of the first frequency component f0. The amplitude of the fifth frequency component f5 is smaller than the amplitude of the first frequency component f0. The amplitude of the sixth frequency component f6 is smaller than the amplitude of the first frequency component f0. The amplitude of the sixth frequency component f6 is smaller than the amplitude of the fifth frequency component f5.
베이스 상태의 파형에서 혼합 상태의 파형을 차감하면, 상기 제2 주파수성분(f1), 상기 제5 주파수성분(f5) 및 제6 주파수성분(f6)만 남는다. 차감후 잔류하는 제2 주파수성분(f1)의 진폭은 핑거 터치 감도에 대응할 수 있다. 또한, 차감후 잔류하는 제5 주파수성분(f5)의 진폭은 스타일러스 펜의 터치 감도에 대응할 수 있다. 또한, 차감후 잔류하는 제6 주파수성분(f6)의 진폭은 스타일러스 펜의 필압 감도에 대응할 수 있다. When the mixed state waveform is subtracted from the base state waveform, only the second frequency component f1, the fifth frequency component f5, and the sixth frequency component f6 remain. The amplitude of the second frequency component f1 remaining after subtraction may correspond to the finger touch sensitivity. In addition, the amplitude of the fifth frequency component f5 remaining after subtraction may correspond to the touch sensitivity of the stylus pen. In addition, the amplitude of the sixth frequency component f6 remaining after subtraction may correspond to the pen pressure sensitivity of the stylus pen.
따라서, 상기 제2 센싱전극(RX1)에 대응하여 상기 제2 주파수성분(f1)가 검출되므로, 상기 제2 주파수성분(f1)을 갖는 제2 구동신호(STX1)를 전달하는 상기 제2 구동전극(TX1)과 상기 제2 센싱전극(RX1)이 핑거의 터치 좌표로 검출된다. 또한, 상기 제2 센싱전극(RX1)에 대응하여 상기 제5 주파수성분(f5)이 검출되므로, 상기 제2 센싱전극(RX1) 상에 스타일러스 펜이 배치되는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 센싱전극(RX1)이 스타일러스 펜의 제1 축 좌표로 검출된다. Therefore, since the second frequency component f1 is detected in correspondence with the second sensing electrode RX1, the second driving electrode transmitting the second driving signal STX1 having the second frequency component f1 (TX1) and the second sensing electrode RX1 are detected as touch coordinates of the finger. In addition, since the fifth frequency component f5 is detected in correspondence with the second sensing electrode RX1, it can be seen that the stylus pen is disposed on the second sensing electrode RX1. Accordingly, the second sensing electrode RX1 is detected as the coordinate of the first axis of the stylus pen.
상술한 방식으로 핑거에 의한 터치 좌표와 스타일러스 펜에 의한 터치 좌표를 인식할 수 있고, 보다 상세한 설명은 후술되는 도 11a 내지 도 13를 참조하여 설명한다. In the above-described manner, touch coordinates by a finger and touch coordinates by a stylus pen can be recognized, and a more detailed description will be given with reference to FIGS. 11A to 13.
도 11a 및 도 11b는 핑거와 스타일러스 펜의 터치좌표 인식을 설명하기 위한 터치 센싱 장치의 구성도들이다. 특히, 도 11a는 핑거의 좌표, 스타일러스 펜의 X 좌표 및 스타일러스 펜의 필압 정보의 센싱을 설명하기 위한 터치 센싱 장치의 구성도이고, 도 11b는 스타일러스 펜의 Y 좌표 및 스타일러스 펜의 필압 정보의 센싱을 설명하기 위한 터치 센싱 장치의 구성도이다.11A and 11B are configuration diagrams of a touch sensing device for describing touch coordinate recognition of a finger and a stylus pen. In particular, FIG. 11A is a configuration diagram of a touch sensing device for explaining sensing of finger coordinates, X coordinates of a stylus pen, and pen pressure information of a stylus pen. It is a configuration diagram of a touch sensing device for explaining.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 터치 패널(110)은 가로 방향으로 배치된 제1 구동전극(TX0), 제2 구동전극(TX1), 제3 구동전극(TX2) 및 제4 구동전극(TX3)을 포함하고, 세로 방향으로 배치된 제1 센싱전극(RX0), 제2 센싱전극(RX1), 제3 센싱전극(RX2) 및 제4 센싱전극(RX3)을 포함한다. 설명의 편의를 위해 4개의 구동전극들과 4개의 센싱전극들이 배치된 4ㅧ4 전극 매트릭스의 터치 패널(110)이 도시된다. 11A and 11B, the
상기 터치 패널(110)에서, 구동전극들은 센싱전극들 각각과 교차하고 오버랩하도록 직교 배열된다. 따라서, 각 구동전극들은 센싱전극들 각각과 용량적으로 커플링된다. 예를들어, 제2 구동전극(TX1)은 제2 구동전극(TX1)과 제2 센싱전극(RX1)이 오버랩하는 포인트에서 제2 센싱전극(RX1)과 용량적으로 커플링된다. 구동전극들 및 센싱전극들의 교차점들은 용량성 감지 엘리먼트를 각각 형성한다. In the
구동전극과 센싱전극들 사이의 용량성 커플링으로 인해, 각 구동전극에서의 구동신호의 인가는 센싱전극들 각각에서 전류를 유도한다. 예를들어, 구동신호가 제2 구동전극(TX1)에 인가될 때, 구동신호는 터치 패널(110)에서 제2 센싱전극(RX1)상에서 센싱신호를 유도한다. 그 후, 센싱전극들 각각상의 센싱신호는 센싱전극들 각각을 복조 회로에 순차적으로 접속하기 위해 멀티플렉서를 사용함으로써 순차적으로 측정될 수 있다. 구동전극과 센싱전극 사이의 각 교차점과 연관된 커패시턴스는 구동전극과 센싱전극의 이용가능한 조합 마다 선택함으로써 감지될 수 있다.Due to the capacitive coupling between the driving electrode and the sensing electrodes, application of a driving signal at each driving electrode induces a current in each of the sensing electrodes. For example, when a driving signal is applied to the second driving electrode TX1, the driving signal induces a sensing signal from the
핑거 또는 스타일러스와 같은 터치 오브젝트가 상기 터치 패널(110)에 접근할 때, 오브젝트는 커패시턴스의 감소를 초래하고, 이것은 전극들 중 일부에만 영향을 미친다. 예를들어, 핑거가 제2 구동전극(TX1)과 제2 센싱전극(RX1)의 교차점 근처에 위치되면, 핑거의 존재는 2개의 전극들(TX1 및 RX1) 사이의 커플링 커패시턴스를 감소시킨다. 다른 실시예에서, 핑거의 존재는 2개의 전극들(TX1 및 RX1) 사이의 커플링 커패시턴스를 증가시킨다. 따라서, 상기 터치 패널(110) 상의 핑거의 위치는 감소된 커패시턴스가 센싱전극상에서 측정될 때 구동신호가 인가되는 구동전극과 센싱전극 사이에서 감소된 커플링 커패시턴스를 갖는 센싱전극을 식별함으로써 결정될 수 있다. 따라서, 터치 패널(110)에서 전극들의 각 교차점과 연관된 커패시턴스들을 순차적으로 결정함으로써, 하나 또는 그 초과의 입력들의 위치들이 결정될 수 있다. When a touch object such as a finger or stylus approaches the
본 실시예에서, 구동전극들 및 센싱전극들이 바(bar)들 또는 가늘고 긴 직사각형으로서 나타나지만, 대안의 실시예들은 본 개시물의 이익을 갖는 당업자가 이해하는 바와 같이 다이아몬드, 장사방형, 갈매기 무늬, 및 다른 이용가능한 형상들과 같은 다양한 모자이크식 형상들을 사용할 수도 있다.In this embodiment, the driving electrodes and sensing electrodes appear as bars or elongated rectangles, but alternative embodiments are diamond, rhombus, chevron, and as will be understood by those skilled in the art having the benefit of this disclosure. Various mosaic shapes may be used, such as other available shapes.
터치 센싱 콘트롤러(120)는 서로 다른 주파수성분을 갖는 복수의 구동신호들을 상기 터치 패널(110)에 출력하고, 상기 터치 패널(110)에서 수신되는 복수의 센싱신호들을 근거로 핑거의 터치좌표 및 스타일러스 펜의 터치좌표 중 적어도 하나 이상을 판별한다. 상기 터치 센싱 콘트롤러(120)는 하나 또는 복수의 칩 형태로 구현될 수 있다. The
상기 터치 센싱 콘트롤러(120)는 터치 구동부(122), 터치 센싱부(124), 터치 판별부(126) 및 터치 제어부(128)를 포함한다. The
상기 터치 구동부(122)는 스타일러스 펜의 위치와 스타일러스 펜의 압력을 감지하기 위해 설정된 펜 주파수 신호를 출력하는 스타일러스 펜에 접촉되는 터치 패널(110)의 구동전극들(TX0, TX1, TX2, TX3)에 연결되고, 상기 구동전극들(TX0, TX1, TX2, TX3)에 상기 구동신호들을 출력한다. The
상기 터치 구동부(122)는 송신신호 생성부(1222) 및 송신 먹스부(1224)를 포함한다. 상기 송신신호 생성부(1222)는 서로 다른 주파수성분을 갖는 구동신호들을 생성하는 복수의 송신신호 생성기들을 포함한다. The
상기 송신 먹스부(1224)는 상기 송신신호 생성기에 연결된 제1 송신 입력단(0), 상기 터치 센싱부(124)에 연결된 제2 송신 입력단(1), 상기 구동전극에 연결된 송신 출력단을 갖는 복수의 송신 먹스들을 포함하고, 상기 터치 제어부(128)에서 제공되는 먹스 제어신호(MUXC)에 응답하여 상기 제1 송신 입력단과 상기 송신 출력단이 연결되거나 상기 제2 송신 입력단과 상기 송신 출력단이 연결된다. The
상기 터치 센싱부(124)는 상기 터치 패널(110)의 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)에 연결되고, 상기 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)을 통해 상기 센싱신호들을 수신한다. The
상기 터치 센싱부(124)는, 수신 먹스부(1242), 수신 센싱부(1244), 아날로그-디지털 변환부(1246) 및 고속푸리에 변환부(1248)를 포함한다. The
상기 수신 먹스부(1242)는 수신 출력단, 상기 센싱전극에 연결된 제1 수신 입력단(0), 상기 터치 구동부(122)의 송신 먹스부(1224)의 제2 송신 입력단(1)에 연결된 제2 수신 입력단(1)을 갖는 복수의 수신먹스들을 포함하고, 상기 먹스 제어신호(MUXC)에 응답하여 상기 제1 수신 입력단이 상기 수신 출력단에 연결되거나 상기 제2 수신 입력단이 상기 수신 출력단에 연결된다. The receiving
상기 수신 센싱부(1244)는 상기 수신먹스들의 수신 출력단에 연결된 복수의 수신센싱기들을 포함한다. The
상기 아날로그-디지털 변환부(1246)는 상기 수신센싱기들을 통해 수신된 센싱신호들을 디지털 변환하여 상기 고속푸리에 변환부(1248)에 제공한다. 상기 아날로그-디지털 변환부(1246)는 상기 구동주파수보다 최소 2배 이상 빠른 주파수로 ADC변환을 실시할 수 있다. The analog-to-
상기 고속푸리에 변환부(1248)는 상기 아날로그-디지털 변환부(1246)에 의해 디지털 변환된 센싱신호를 고속푸리에 변환하여 센싱신호들 각각을 시간 도메인(Time Domain)에서 주파수 도메인(Frequency Domain)으로 변환하여 주파수성분과 주파수성분의 진폭을 획득한 후 상기 터치 판별부(126)에 제공한다. 본 실시예에서, 시간 도메인(time domain)에서의 센싱을 주파수 도메인에서 센싱으로 변환함으로써, 디지털 신호처리에 매우 유용하다.The fast
상기 터치 판별부(126)는 구동신호의 주파수 진폭을 기준으로 고속푸리에 변환된 센싱신호의 주파수 진폭간의 변화량을 근거로 핑거의 터치좌표, 상기 스타일러스 펜의 터치좌표 및 상기 스타일러스 펜의 필압정보 중 적어도 하나 이상을 판별한다. The
상기 터치 제어부(128)는 서로 다른 주파수성분을 갖는 구동신호들이 상기 구동전극들 각각에 동시에 제공되도록 상기 터치 구동부(122)의 동작을 제어한다. The
상기 터치 제어부(128)는 상기 아날로그-디지털 변환부(1246)가 상기 구동신호의 주파수 보다 빠른 주파수로 아날로그-디지털 변환하도록 상기 구동신호의 주파수에 대한 정보를 상기 아날로그-디지털 변환부(1246)에 제공한다. The
본 실시예에서, 상기 터치 센싱 콘트롤러(120)는 측정된 크기 및 연관된 파라미터를 저장하는 하나 이상의 메모리 장치(미도시)와, 필요한 계산 및 제어 기능을 수행하는 마이크로프로세서(미도시)를 더 포함할 수 있다. In this embodiment, the
상기 터치 센싱 콘트롤러(120) 및/또는 상기 터치 센싱 장치(100)의 기타 부분은, 본 명세서에 기술된 기능들 중 하나 이상의 기능을 수행하기 위해, 하나 이상의 ASIC(application-specific integrated circuit), ASSP(application-specific standard product) 등으로 구현될 수 있다. In order to perform one or more of the functions described herein, the
동작시, 도 11a에 도시된 바와 같이, 상기 먹스 제어신호(MUXC)에 응답하여, 상기 송신 먹스들의 제1 입력단(0)과 상기 구동전극이 서로 연결되고 상기 수신먹스들의 제1 입력단(0)과 상기 수신 센싱부(1244)가 서로 연결되어, 상기 핑거의 터치좌표, 상기 스타일러스 펜의 제1 축 좌표 및 상기 스타일러스 펜의 필압 정보가 센싱된다. 도 11a에서 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)이 X-축을 따라 배열되므로 상기 스타일러스 펜의 제1 축 좌표는 X 좌표이다. In operation, as shown in FIG. 11A, in response to the mux control signal MUXC, the
또한, 도 11b에 도시된 바와 같이, 상기 먹스 제어신호(MUXC)에 응답하여, 상기 송신 먹스들의 제2 입력단(1)과 상기 구동전극이 서로 연결되고 상기 수신먹스들의 제2 입력단(1)과 상기 수신 센싱부(1244)가 서로 연결되어, 상기 스타일러스 펜의 제2 축 좌표 및 상기 스타일러스 펜의 필압 정보가 센싱된다. 도 11b에서 구동전극들(TX0, TX1, TX2, TX3)이 Y-축을 따라 배열되므로 상기 스타일러스 펜의 제2 축 좌표는 Y 좌표이다. In addition, as shown in FIG. 11B, in response to the mux control signal MUXC, the
이상에서 설명된 바와 같이, 상기 터치 센싱 콘트롤러(120)는 서로 다른 주파수성분을 갖는 복수의 구동신호들을 상기 터치 패널(110)에 출력하고, 상기 터치 패널(110)에서 수신되는 복수의 센싱신호들을 근거로 핑거의 터치좌표 및 스타일러스 펜의 터치좌표 중 적어도 하나 이상을 판별하므로써, 핑거 터치 인식과 펜 터치 인식을 동시에 실현할 수 있다.As described above, the
도 12은 도 11a 및 도 11b에 도시된 터치 센싱 장치에서 핑거와 스타일러스 펜을 개별적으로 인식한 터치 좌표 인식 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 12 is a flowchart illustrating a touch coordinate recognition method in which a finger and a stylus pen are individually recognized in the touch sensing device illustrated in FIGS. 11A and 11B.
도 11a, 도 11b 및 도 12를 참조하면, 먹스를 0으로 설정한다(단계 S100). 즉, 상기 송신 먹스부(1224)에 구비되는 송신 먹스들의 제1 송신 입력단(0)와 구동전극들(TX0, TX1, TX2, TX3)을 서로 연결하고, 상기 수신 먹스부(1242)에 구비되는 수신 먹스들의 제1 수신 입력단(0)과 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)을 서로 연결한다. 11A, 11B, and 12, the mux is set to 0 (step S100). That is, the first
이어, 구동전극들(TX0, TX1, TX2, TX3)에 구동신호들을 송신하고, 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)을 통해 센싱신호들을 수신한다(단계 S102). Then, driving signals are transmitted to the driving electrodes TX0, TX1, TX2, and TX3, and sensing signals are received through the sensing electrodes RX0, RX1, RX2, and RX3 (step S102).
이어, 상기 센싱신호들을 고속푸리에 변환하여 펜 주파수성분이 감지되는지를 체크한다(단계 S104). 상기 펜 주파수성분에는 펜 X-축 위치 정보(예를들어, 제5 주파수성분(f4))와 펜의 필압 정보(예를들어, 제6 주파수성분(f5))가 포함된다. Subsequently, it is checked whether the pen frequency component is detected by fast Fourier transforming the sensing signals (step S104). The pen frequency component includes pen X-axis position information (eg, fifth frequency component f4) and pen pressure information (eg, sixth frequency component f5).
단계 S104에서 펜 주파수성분(f4, f5)이 감지되는 것으로 체크되면, 펜 X-축 위치 정보(예를들어, 제5 주파수성분(f4))를 저장하고 펜의 필압 정보( 예를들어, 제6 주파수성분(f5))를 저장한다(단계 S106). If it is checked that the pen frequency components f4 and f5 are detected in step S104, the pen X-axis position information (for example, the fifth frequency component f4) is stored and the pen pressure information of the pen (for example, the first frequency component f4) is stored. 6 The frequency component f5) is stored (step S106).
이어, 먹스를 1로 설정한다(단계 S108). 즉, 상기 송신 먹스부(1224)에 구비되는 송신 먹스들의 제2 송신 입력단(1)와 구동전극들(TX0, TX1, TX2, TX3)을 서로 연결하고, 상기 수신 먹스부(1242)에 구비되는 수신 먹스들의 제2 수신 입력단(1)과 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)을 서로 연결한다.Then, the mux is set to 1 (step S108). That is, the second
이어, 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)을 통해 수신된 센싱신호들을 고속푸리에 변환하여 펜 주파수성분(f4, f5)이 감지되는지를 체크한다(단계 S110). Subsequently, the sensing signals received through the sensing electrodes RX0, RX1, RX2, and RX3 are fast Fourier transformed to check whether the pen frequency components f4 and f5 are detected (step S110).
단계 S110에서 펜 주파수성분(f4, f5)이 감지되는 것으로 체크되면 펜 Y-축 위치 정보(f4)를 저장하고 펜의 필압 정보(f5)를 저장한다(단계 S112). When it is checked that the pen frequency components f4 and f5 are detected in step S110, the pen Y-axis position information f4 is stored, and pen pressure information f5 of the pen is stored (step S112).
이어, 펜 좌표(X,Y) 및 펜 필압 정보를 보고한다(단계 S114). 상기 펜 좌표(X,Y)는 단계 S106에서 저장된 펜 X-축 위치 정보(f4)와 단계 S112에서 저장된 펜 Y-축 위치 정보(f4)이다. 상기 펜의 필압 정보(f5)는 단계 S106에서 저장된 펜의 필압 정보(f5) 또는 단계 S112에서 저장된 펜의 필압 정보(f5)일 수 있다. Subsequently, pen coordinates (X, Y) and pen pressure information are reported (step S114). The pen coordinates (X, Y) are the pen X-axis position information f4 stored in step S106 and the pen Y-axis position information f4 stored in step S112. The pen pressure information f5 may be the pen pressure information f5 stored in step S106 or the pen pressure information f5 stored in step S112.
이어, 먹스를 0으로 설정한 후(단계 S116), 단계 S104로 피드백한다. 즉, 상기 송신 먹스부(1224)에 구비되는 송신 먹스들의 제1 송신 입력단(0)와 구동전극들(TX0, TX1, TX2, TX3)을 서로 연결하고, 상기 수신 먹스부(1242)에 구비되는 수신 먹스들의 제1 수신 입력단(0)과 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)을 서로 연결한 후, 단계 S104로 피드백한다. Subsequently, after the mux is set to 0 (step S116), the feedback is fed back to step S104. That is, the first
한편, 단계 S104에서 펜 주파수성분(f4, f5)이 감지되지 않은 것으로 체크되면, RX 센싱(FFT 처리)하여 송신 주파수성분(f0~f3)가 감지되는지를 체크한다(단계 S120). On the other hand, if it is checked that the pen frequency components f4 and f5 are not detected in step S104, it is checked whether the transmission frequency components f0 to f3 are detected by RX sensing (FFT processing) (step S120).
단계 S120에서 송신 주파수성분(f0~f3)가 감지되지 않는 것으로 체크되면 단계 S102로 피드백하고, 단계 S120에서 송신 주파수성분(f0~f3)이 감지되는 것으로 체크되면 핑거의 터치 좌표를 저장하고(122), 저장된 핑거 좌표를 보고한다(단계 S124). If it is checked that the transmission frequency components (f0 to f3) are not detected in step S120, the feedback is fed back to step S102, and if it is checked that the transmission frequency components (f0 to f3) are detected in step S120, the touch coordinates of the finger are stored (122 ), the stored finger coordinates are reported (step S124).
도 13는 도 11a 및 도 11b에 도시된 터치 센싱 장치에서 핑거와 스타일러스 펜을 동시에 인식한 터치 좌표 인식 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 13 is a flowchart illustrating a method of recognizing touch coordinates in which a finger and a stylus pen are simultaneously recognized in the touch sensing device illustrated in FIGS. 11A and 11B.
도 11a, 도 11b 및 도 13을 참조하면, 먹스를 0으로 설정한다(단계 S200). 즉, 상기 송신 먹스부(1224)에 구비되는 송신 먹스들의 제1 송신 입력단(0)와 구동전극들(TX0, TX1, TX2, TX3)을 서로 연결하고, 상기 수신 먹스부(1242)에 구비되는 수신 먹스들의 제1 수신 입력단(0)과 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)을 서로 연결한다.11A, 11B, and 13, the mux is set to 0 (step S200). That is, the first
이어, 구동전극들(TX0, TX1, TX2, TX3)에 구동신호들을 송신하고, 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)을 통해 센싱신호들을 수신한다(단계 S202). Then, driving signals are transmitted to the driving electrodes TX0, TX1, TX2, and TX3, and sensing signals are received through the sensing electrodes RX0, RX1, RX2, and RX3 (step S202).
이어, 상기 센싱신호들을 고속푸리에 변환하여 펜 주파수성분(f0~f5)이 감지되는지를 체크한다(단계 S204). Then, it is checked whether the pen frequency components (f0 to f5) are detected by fast Fourier transforming the sensing signals (step S204).
단계 S204에서 펜 주파수성분(f0~f5)이 감지되지 않은 것으로 체크되면 단계 S202로 피드백한다. If it is checked that the pen frequency components f0 to f5 are not detected in step S204, the feedback is fed back to step S202.
단계 S204에서 펜 주파수성분(f0~f5)이 감지되는 것으로 체크되면, 펜 X-축 위치 정보(f4)를 저장하고 펜의 필압 정보(f5)를 저장한다(단계 S206). If it is checked that the pen frequency components f0 to f5 are detected in step S204, the pen X-axis position information f4 is stored and pen pressure information f5 of the pen is stored (step S206).
이어, 먹스를 1로 설정한다(단계 S208). 즉, 상기 송신 먹스부(1224)에 구비되는 송신 먹스들의 제2 송신 입력단(1)와 구동전극들(TX0, TX1, TX2, TX3)을 서로 연결하고, 상기 수신 먹스부(1242)에 구비되는 수신 먹스들의 제2 수신 입력단(1)과 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)을 서로 연결한다.Then, the mux is set to 1 (step S208). That is, the second
이어, 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)을 통해 수신된 센싱신호들을 고속푸리에 변환하여 펜 주파수성분(f4, f5)이 감지되는지를 체크한다(단계 S210). Subsequently, the sensing signals received through the sensing electrodes RX0, RX1, RX2, and RX3 are fast Fourier transformed to check whether the pen frequency components f4 and f5 are detected (step S210).
단계 S210에서 펜 주파수성분(f4, f5)이 감지되는지를 체크되면 펜 Y-축 위치 정보(f4)를 저장하고 펜의 필압 정보(f5)를 저장한다(단계 S212). When it is checked whether the pen frequency components f4 and f5 are detected in step S210, the pen Y-axis position information f4 is stored, and pen pressure information f5 of the pen is stored (step S212).
이어, 핑거 좌표(X,Y) 정보, 펜 좌표(X,Y) 정보 및 펜 필압 정보를 보고한 후(단계 S214), 단계 S200으로 피드백한다. 상기 핑거 좌표(X,Y) 정보는 단계 S206에서 저장된 펜 X-축 좌표와 단계 S212에서 저장된 펜 Y-축 좌표이다. 상기 펜 필압 정보는 단계 S206에서 저장된 펜의 필압 정보(f5) 또는 단계 S212에서 저장된 펜의 필압 정보(f5)일 수 있다. Subsequently, finger coordinates (X,Y) information, pen coordinates (X,Y) information, and pen pressure information are reported (step S214), and the feedback is fed back to step S200. The finger coordinates (X,Y) information are pen X-axis coordinates stored in step S206 and pen Y-axis coordinates stored in step S212. The pen pressure information may be pen pressure information f5 stored in step S206 or pen pressure information f5 stored in step S212.
여기에서의 방법(들)의 동작들이 특정한 순서로 도시되고 설명되었지만, 각 방법의 동작들은 특정한 동작들이 역순서로 수행될 수도 있도록 또는 특정한 동작이 다른 동작들과 적어도 부분적으로 동시에 수행될 수도 있도록 변경될 수도 있다. 다른 실시예에서, 개별 동작들의 명령들 또는 서브-동작들은 단속적 및/또는 교호 방식에 있을 수도 있다. Although the operations of the method(s) herein have been shown and described in a specific order, the operations of each method may be modified so that certain operations may be performed in reverse order or that certain operations may be performed at least partially simultaneously with other operations. May be. In another embodiment, the instructions or sub-actions of the individual actions may be in an intermittent and/or alternating manner.
상술한 명세서에서, 본 발명은 본 발명의 특정한 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되었다. 그러나, 첨부한 청구항들에 설명된 본 발명의 더 넓은 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경물들 및 변동물들이 이루어질 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면들은 제한적인 관점 보다는 예시적인 관점으로 간주되어야 한다. In the foregoing specification, the invention has been described with reference to specific exemplary embodiments of the invention. However, it will be apparent that various changes and variations may be made without departing from the broader spirit and scope of the invention as set forth in the appended claims. Accordingly, the specification and drawings are to be regarded as illustrative rather than restrictive.
100 : 터치 센싱 장치 120 : 터치 센싱 콘트롤러
122 : 터치 구동부 124 : 터치 센싱부
126 : 터치 판별부 128 : 터치 제어부
1222 : 송신신호 생성부 1224 : 송신 먹스부
1242 : 수신 먹스부 1244 : 수신 센싱부
1246 : 아날로그-디지털 변환부 1248 : 고속푸리에 변환부
200 : 스타일러스 펜 202 : 도전성 케이스
204 : 도전성 팁 206 : 압력센서
208 : 주파수 신호 생성기 210 : 믹서
250 : 버튼들 252 : 버튼 처리부
260 : 펜 제어부 206 : 필압센서
207 : 필압 처리부 260 : 펜 제어부
270 : 전원 관리부 272 : 배터리
280 : 파형 발생부 290 : 파형 구동부
282 : f4 신호 발생기 284 : f5 신호 발생기
292 : 제1 증폭부 294 : 제2 증폭부
TX0, TX1, TX2, TX3 : 구동전극 RX0, RX1, RX2, RX3 : 센싱전극100: touch sensing device 120: touch sensing controller
122: touch driving unit 124: touch sensing unit
126: touch determination unit 128: touch control unit
1222: transmission signal generation unit 1224: transmission mux unit
1242: receiving mux unit 1244: receiving sensing unit
1246: analog-digital conversion unit 1248: high-speed Fourier conversion unit
200: stylus pen 202: conductive case
204: conductive tip 206: pressure sensor
208: frequency signal generator 210: mixer
250: buttons 252: button processing unit
260: pen control unit 206: pen pressure sensor
207: pen pressure processing unit 260: pen control unit
270: power management unit 272: battery
280: waveform generator 290: waveform driver
282: f4 signal generator 284: f5 signal generator
292: first amplification unit 294: second amplification unit
TX0, TX1, TX2, TX3: driving electrode RX0, RX1, RX2, RX3: sensing electrode
Claims (18)
스타일러스 펜의 위치와 스타일러스 펜의 압력을 감지하기 위해 설정된 펜 주파수 신호를 상기 터치 패널에 제공하는 스타일러스 펜; 및
서로 다른 주파수성분을 갖는 복수의 구동신호들을 상기 터치 패널에 출력하고, 상기 터치 패널에서 수신되는 복수의 센싱신호들을 근거로 핑거의 터치좌표 및 상기 스타일러스 펜의 터치좌표 중 적어도 하나 이상을 판별하는 터치 센싱 콘트롤러를 포함하되, 상기 스타일러스 펜은,
상기 터치 패널에 접촉 가능한 도전성 팁;
상기 터치 패널에 가해지는 상기 도전성 팁의 압력을 측정하여 필압신호를 출력하는 압력센서;
상기 스타일러스 펜의 필압을 측정하기 위해 상기 필압신호를 근거로 설정된 압력감지 신호를 생성하고, 상기 스타일러스 펜의 위치를 감지하기 위해 설정된 위치감지 신호를 생성하는 주파수 신호 생성기;
상기 위치감지 신호와 상기 압력감지 신호를 믹싱하여 믹싱신호를 상기 도전성 팁에 제공하는 믹서; 및
사용자의 조작에 따라 가변되어 버튼신호를 출력하는 하나 이상의 버튼을 포함하되,
상기 압력감지 신호는 고정된 주파수와 상기 버튼에 따라 가변되는 진폭을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 시스템. A touch panel including a plurality of driving electrodes and a plurality of sensing electrodes;
A stylus pen providing a pen frequency signal set to sense a position of a stylus pen and a pressure of the stylus pen to the touch panel; And
A touch that outputs a plurality of driving signals having different frequency components to the touch panel, and determines at least one of a touch coordinate of a finger and a touch coordinate of the stylus pen based on a plurality of sensing signals received from the touch panel Including a sensing controller, the stylus pen,
A conductive tip contactable to the touch panel;
A pressure sensor configured to measure a pressure of the conductive tip applied to the touch panel and output a pen pressure signal;
A frequency signal generator that generates a pressure detection signal set based on the pen pressure signal to measure the pen pressure of the stylus pen, and generates a position detection signal set to detect the position of the stylus pen;
A mixer for mixing the position sensing signal and the pressure sensing signal to provide a mixing signal to the conductive tip; And
Including one or more buttons variable according to the user's operation to output a button signal,
Wherein the pressure sensing signal has a fixed frequency and an amplitude that varies according to the button.
상기 구동전극들에 연결되고, 상기 구동전극들에 상기 구동신호들을 출력하는 터치 구동부;
상기 센싱전극들에 연결되고, 상기 센싱전극들을 통해 상기 센싱신호들을 수신하는 터치 센싱부; 및
상기 터치 센싱부를 통해 수신된 센싱신호들을 근거로 터치좌표를 판별하는 터치 판별부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 시스템. The method of claim 1, wherein the touch sensing controller,
A touch driver connected to the driving electrodes and outputting the driving signals to the driving electrodes;
A touch sensing unit connected to the sensing electrodes and receiving the sensing signals through the sensing electrodes; And
And a touch determination unit for determining a touch coordinate based on sensing signals received through the touch sensing unit.
서로 다른 구동신호를 생성하는 복수의 송신신호 생성기들을 포함하는 송신신호 생성부; 및
상기 송신신호 생성기에 연결된 제1 송신 입력단, 상기 터치 센싱부에 연결된 제2 송신 입력단, 상기 구동전극에 연결된 송신 출력단을 갖는 복수의 송신 먹스들을 포함하고, 외부로부터 제공되는 먹스 제어신호에 응답하여 상기 제1 송신 입력단과 상기 송신 출력단이 연결되거나 상기 제2 송신 입력단과 상기 송신 출력단이 연결되는 송신 먹스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 시스템. The method of claim 5, wherein the touch driver,
A transmission signal generator including a plurality of transmission signal generators generating different driving signals; And
A plurality of transmission muxes having a first transmission input terminal connected to the transmission signal generator, a second transmission input terminal connected to the touch sensing unit, and a transmission output terminal connected to the driving electrode, and in response to a mux control signal provided from the outside, the A touch system comprising: a transmission mux unit to which a first transmission input terminal and the transmission output terminal are connected or the second transmission input terminal and the transmission output terminal are connected to each other.
수신 출력단, 상기 센싱전극에 연결된 제1 수신 입력단, 상기 터치 구동부의 송신 먹스부의 제2 송신 입력단에 연결된 제2 수신 입력단을 갖는 복수의 수신먹스들을 포함하고, 상기 먹스 제어신호에 응답하여 상기 제1 수신 입력단이 상기 수신 출력단에 연결되거나 상기 제2 수신 입력단이 상기 수신 출력단에 연결되는 수신 먹스부;
상기 수신먹스들의 수신 출력단에 연결된 복수의 수신센싱기들을 포함하는 수신 센싱부;
상기 수신센싱기들을 통해 수신된 센싱신호들을 디지털 변환하는 아날로그-디지털 변환부; 및
상기 아날로그-디지털 변환부에 의해 디지털 변환된 센싱신호를 푸리에 변환하는 고속푸리에 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 시스템. The method of claim 6, wherein the touch sensing unit,
A plurality of receiving muxes having a receiving output terminal, a first receiving input terminal connected to the sensing electrode, and a second receiving input terminal connected to a second transmitting input terminal of the transmitting mux part of the touch driver, and the first receiving mux in response to the mux control signal A reception mux unit in which a reception input terminal is connected to the reception output terminal or the second reception input terminal is connected to the reception output terminal;
A receiving sensing unit including a plurality of receiving sensing devices connected to a receiving output terminal of the receiving mux;
An analog-to-digital converter for digitally converting the sensing signals received through the reception sensors; And
And a fast Fourier transform unit for Fourier transforming the sensing signal digitally converted by the analog-to-digital converter.
상기 핑거의 터치좌표, 상기 스타일러스 펜의 제1 축 좌표 및 상기 스타일러스 펜의 필압 정보가 센싱되는 것을 특징으로 하는 터치 시스템. The method of claim 7, wherein in response to the mux control signal, a first input terminal of the transmitting mux and the driving electrode are connected to each other, and a first input terminal of the receiving mux and the receiving sensing unit are connected to each other,
A touch system comprising sensing the touch coordinates of the finger, the first axis coordinates of the stylus pen, and pen pressure information of the stylus pen.
상기 스타일러스 펜의 제2 축 좌표 및 상기 스타일러스 펜의 필압 정보가 센싱되는 것을 특징으로 하는 터치 시스템. The method of claim 7, wherein in response to the mux control signal, a second input terminal of the transmitting mux and the driving electrode are connected to each other, and a second input terminal of the receiving mux and the receiving sensing unit are connected to each other,
A touch system, wherein the second axis coordinate of the stylus pen and pen pressure information of the stylus pen are sensed.
상기 터치 패널의 센싱전극들에 연결되고, 상기 센싱전극들을 통해 센싱신호들을 수신하는 터치 센싱부; 및
상기 센싱신호들을 근거로 핑거의 터치좌표 및 상기 스타일러스 펜의 터치좌표 중 적어도 하나 이상을 판별하는 터치 판별부를 포함하되,
상기 압력감지 신호는 고정된 주파수와 상기 버튼에 따라 가변되는 진폭을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 콘트롤러. A conductive tip, a pressure sensor that measures the pressure of the conductive tip and outputs a pen pressure signal, and a pressure sensing signal set based on the pen pressure signal to measure the pen pressure of the stylus pen, and a position set to detect the position of the stylus pen A frequency signal generator for generating a detection signal, a mixer for mixing the position detection signal and the pressure detection signal to provide a mixing signal to the conductive tip, and at least one button that is variable according to a user's operation and outputs a button signal. A touch driver connected to the driving electrodes of the touch panel in contact with the included stylus pen and outputting driving signals to the driving electrodes;
A touch sensing unit connected to sensing electrodes of the touch panel and receiving sensing signals through the sensing electrodes; And
A touch determination unit for determining at least one of a touch coordinate of a finger and a touch coordinate of the stylus pen based on the sensing signals,
Wherein the pressure sensing signal has a fixed frequency and an amplitude that varies according to the button.
서로 다른 주파수성분을 갖는 구동신호를 생성하는 복수의 송신신호 생성기들을 포함하는 송신신호 생성부; 및
상기 송신신호 생성기에 연결된 제1 송신 입력단, 상기 터치 센싱부에 연결된 제2 송신 입력단, 상기 구동전극에 연결된 송신 출력단을 갖는 복수의 송신 먹스들을 포함하고, 외부로부터 제공되는 먹스 제어신호에 응답하여 상기 제1 송신 입력단과 상기 송신 출력단이 연결되거나 상기 제2 송신 입력단과 상기 송신 출력단이 연결되는 송신 먹스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 콘트롤러.The method of claim 11, wherein the touch driver,
A transmission signal generator including a plurality of transmission signal generators for generating driving signals having different frequency components; And
A plurality of transmission muxes having a first transmission input terminal connected to the transmission signal generator, a second transmission input terminal connected to the touch sensing unit, and a transmission output terminal connected to the driving electrode, and in response to a mux control signal provided from the outside, the A touch sensing controller comprising a transmission mux unit connected to a first transmission input terminal and a transmission output terminal or connected to the second transmission input terminal and the transmission output terminal.
수신 출력단, 상기 센싱전극에 연결된 제1 수신 입력단, 상기 터치 구동부의 송신 먹스부의 제2 송신 입력단에 연결된 제2 수신 입력단을 갖는 복수의 수신먹스들을 포함하고, 상기 먹스 제어신호에 응답하여 상기 제1 수신 입력단이 상기 수신 출력단에 연결되거나 상기 제2 수신 입력단이 상기 수신 출력단에 연결되는 수신 먹스부;
상기 수신먹스들의 수신 출력단에 연결된 복수의 수신센싱기들을 포함하는 수신 센싱부;
상기 수신센싱기들을 통해 수신된 센싱신호들을 디지털 변환하는 아날로그-디지털 변환부; 및
상기 아날로그-디지털 변환부에 의해 디지털 변환된 센싱신호를 푸리에 변환하는 고속푸리에 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 콘트롤러.The method of claim 12, wherein the touch sensing unit,
A plurality of receiving muxes having a receiving output terminal, a first receiving input terminal connected to the sensing electrode, and a second receiving input terminal connected to a second transmitting input terminal of the transmitting mux part of the touch driver, and the first receiving mux in response to the mux control signal A reception mux unit in which a reception input terminal is connected to the reception output terminal or the second reception input terminal is connected to the reception output terminal;
A receiving sensing unit including a plurality of receiving sensing devices connected to a receiving output terminal of the receiving mux;
An analog-to-digital converter for digitally converting the sensing signals received through the reception sensors; And
And a fast Fourier transform unit configured to Fourier transform the sensing signal digitally converted by the analog-to-digital converter.
상기 핑거의 터치좌표, 상기 스타일러스 펜의 제1 축 좌표 및 상기 스타일러스 펜의 필압 정보가 센싱되는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 콘트롤러.The method of claim 13, wherein in response to the mux control signal, a first input terminal of the transmitting mux and the driving electrode are connected to each other, and a first input terminal of the receiving mux and the receiving sensing unit are connected to each other,
A touch sensing controller, wherein the finger touch coordinates, the first axis coordinates of the stylus pen, and pen pressure information of the stylus pen are sensed.
상기 스타일러스 펜의 제2 축 좌표 및 상기 스타일러스 펜의 필압 정보가 센싱되는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 콘트롤러.The method of claim 13, wherein in response to the mux control signal, a second input terminal of the transmitting mux and the driving electrode are connected to each other, and a second input terminal of the receiving mux and the receiving sensing unit are connected to each other,
The touch sensing controller, characterized in that the second axis coordinate of the stylus pen and pen pressure information of the stylus pen are sensed.
상기 터치 패널에 가해지는 상기 도전성 팁의 압력을 측정하여 필압신호를 출력하는 압력센서;
스타일러스 펜의 필압을 측정하기 위해 상기 필압신호를 근거로 설정된 압력감지 신호를 생성하고, 상기 스타일러스 펜의 위치를 감지하기 위해 설정된 위치감지 신호를 생성하는 주파수 신호 생성기;
상기 위치감지 신호와 상기 압력감지 신호를 믹싱하여 믹싱신호를 상기 도전성 팁에 제공하는 믹서; 및
사용자의 조작에 따라 가변되어 버튼신호를 출력하는 하나 이상의 버튼을 포함하되,
상기 압력감지 신호는 고정된 주파수와 상기 버튼에 따라 가변되는 진폭을 갖는 것을 특징으로 하는 스타일러스 펜. A conductive tip contactable to the touch panel;
A pressure sensor configured to measure a pressure of the conductive tip applied to the touch panel and output a pen pressure signal;
A frequency signal generator configured to generate a pressure detection signal set based on the pen pressure signal to measure the pen pressure of the stylus pen, and generate a position detection signal set to detect the position of the stylus pen;
A mixer for mixing the position sensing signal and the pressure sensing signal to provide a mixing signal to the conductive tip; And
Including one or more buttons variable according to the user's operation to output a button signal,
The pressure detection signal is a stylus pen, characterized in that having a fixed frequency and an amplitude that varies according to the button.
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