KR102441159B1 - Noise robust active pen sensing device - Google Patents

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KR102441159B1
KR102441159B1 KR1020210128586A KR20210128586A KR102441159B1 KR 102441159 B1 KR102441159 B1 KR 102441159B1 KR 1020210128586 A KR1020210128586 A KR 1020210128586A KR 20210128586 A KR20210128586 A KR 20210128586A KR 102441159 B1 KR102441159 B1 KR 102441159B1
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signal
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윤영우
노화주
배성호
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주식회사 지2터치
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Abstract

An active pen sensing device of the present invention comprises: a panel comprising a plurality of unit sensor electrodes; a sensor electrode control part that connects the plurality of unit sensor electrodes in a row or a column to form a sensing channel and form a reference signal group; a differential amplification circuit part comprising a differential amplifier that removes a common mode component from a signal detected by the sensing channel and a signal formed by the reference signal group; and a sensing circuit part comprising a detection part that detects an active pen signal from an output signal of the differential amplifier. Therefore, the present invention is capable of providing an advantage of improving an active pen sensing sensitivity.

Description

노이즈에 강인한 액티브 펜 센싱 장치{NOISE ROBUST ACTIVE PEN SENSING DEVICE}Noise-resistant active pen sensing device {NOISE ROBUST ACTIVE PEN SENSING DEVICE}

본 기술은 노이즈에 강인한 액티브 펜 센싱 장치와 관련된다. The present technology relates to an active pen sensing device that is robust against noise.

터치패널에 근접하거나 터치패널을 터치하는 외부 오브젝트를 인식하는 기술을 터치센싱기술이라고 한다. 터치패널은 평면상에서 디스플레이패널과 같은 위치에 놓인다. 이에 따라, 사용자들은 디스플레이패널의 영상을 보면서 터치패널로 사용자조작신호를 입력할 수 있다. 이러한 사용자조작신호 발생방법은 그 이전의 다른 사용자조작신호 입력방식-예를 들어, 마우스 입력방식이나 키보드 입력방식에 비해 놀라운 사용자 직관성을 제공해 준다.A technology for recognizing an external object that approaches or touches a touch panel is called a touch sensing technology. The touch panel is placed in the same position as the display panel on a flat surface. Accordingly, users can input a user manipulation signal to the touch panel while viewing the image of the display panel. This user manipulation signal generating method provides surprising user intuition compared to the previous other user manipulation signal input methods - for example, a mouse input method or a keyboard input method.

이러한 장점에 따라, 디스플레이패널을 포함하고 있는 다양한 전자장치들에 터치센싱기술이 적용되고 있다. 터치센싱장치는 터치패널에 배치되는 구동전극으로 구동신호를 공급하고 센싱전극에 형성되는 반응신호를 수신하여 터치패널에 대한 외부 오브젝트의 터치 혹은 근접을 센싱할 수 있다. 터치패널은 구동전극과 센싱전극 사이에 정전용량을 만들어내는데, 상기 정전용량의 변화는 상기 외부 오브젝트의 터치 또는 근접을 나타낼 수 있다.According to these advantages, touch sensing technology is applied to various electronic devices including display panels. The touch sensing device may sense a touch or proximity of an external object with respect to the touch panel by supplying a driving signal to a driving electrode disposed on the touch panel and receiving a reaction signal formed on the sensing electrode. The touch panel creates a capacitance between the driving electrode and the sensing electrode, and a change in the capacitance may indicate a touch or proximity of the external object.

한편 사용자는 사용자조작신호를 입력하기 위하여 핑거(finger) 뿐만 아니라 액티브 펜(active pen)을 사용할 수 있다. 액티브 펜과 터치센싱장치 사이에서의 데이터통신은 다음의 과정을 거칠 수 있다. 터치센싱장치가 액티브펜이 인식할 수 있는 업링크신호를 송신하면, 액티브펜은 업링크신호를 수신하고 터치센싱장치를 인식할 수 있다. 이후 액티브펜은 터치센싱장치가 인식할 수 있는 다운링크신호를 송신하면, 터치센싱장치는 다운링크신호를 수신하고 액티브펜을 인식할 수 있다.Meanwhile, a user may use an active pen as well as a finger to input a user manipulation signal. Data communication between the active pen and the touch sensing device may go through the following process. When the touch sensing device transmits an uplink signal that can be recognized by the active pen, the active pen may receive the uplink signal and recognize the touch sensing device. Thereafter, when the active pen transmits a downlink signal that can be recognized by the touch sensing device, the touch sensing device may receive the downlink signal and recognize the active pen.

액티브 펜과 그 검출 장치를 사용하는 환경에서 액티브 펜이 출력하는 신호에 노이즈가 섞이거나, 기타 다양한 환경변화에 따라, 액티브 펜 검출 장치가 액티브 펜의 신호를 정확하게 구분하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우에는 액티브 펜 신호와 노이즈가 함께 수신되므로 완벽하게 액티브 펜의 신호를 인식하기 어렵다. In an environment in which the active pen and its detection device are used, noise may be mixed in a signal output from the active pen, or the active pen detection device may not accurately distinguish the signal of the active pen according to various environmental changes. In this case, since the active pen signal and noise are received together, it is difficult to completely recognize the signal of the active pen.

액티브 펜과 센서 전극의 거리가 가까워지면, 전극이 액티브 펜이 출력한 신호를 검출하여 펜 신호가 인식된다. 그러나, 액티브 펜과 함께 사용되는 패널 등의 장치에서는 디스플레이와 함께 구동된다. 디스플레이의 구동 신호가 디스플레이와 센서 전극 사이에 형성된 기생 커패시턴스를 통해 전달될 수 있으며, 디스플레이 구동 신호의 간섭으로 센싱 채널에 펜의 신호와 무관한 노이즈를 형성한다. 이러한 노이즈는 펜이 없는 조건에서도 펜 신호인식을 수행하거나 좌표 검출에 있어 오동작을 유발하는 문제 등이 발생할 수 있다. When the distance between the active pen and the sensor electrode is close, the electrode detects a signal output from the active pen and the pen signal is recognized. However, in a device such as a panel used with an active pen, it is driven together with a display. A driving signal of the display may be transmitted through a parasitic capacitance formed between the display and the sensor electrode, and interference of the display driving signal forms noise unrelated to the signal of the pen in the sensing channel. Such noise may cause a malfunction in pen signal recognition or coordinate detection even in the absence of a pen.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제를 해소하기 위한 것이다. 디스플레이를 통하여 제공되는 노이즈에 의한 영향을 효과적으로 배제할 수 있는 액티브 펜 센싱 장치를 제공하는 것이 본 발명으로 해결하고자 하는 과제이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to solve the problems of the prior art. An object of the present invention is to provide an active pen sensing device capable of effectively excluding the effect of noise provided through a display.

본 발명의 액티브 펜 센싱 장치는 복수의 단위 센서 전극들을 포함하는 패널(panel) 및 상기 복수의 단위 센서 전극들을 행(row) 또는 열(column)으로 연결하여 센싱 채널을 형성하고, 기준 신호 그룹을 형성하는 센서 전극 제어부와, 상기 센싱 채널에서 검출한 신호와 상기 기준 신호 그룹에서 형성된 신호에서 동상(common mode) 성분을 제거하는 차동 증폭기를 포함하는 차동 증폭 회로부와, 상기 차동 증폭기의 출력 신호로부터 액티브 펜 신호를 검출하는 검출부를 포함하는 센싱 회로부를 포함한다.The active pen sensing device of the present invention forms a sensing channel by connecting a panel including a plurality of unit sensor electrodes and the plurality of unit sensor electrodes in a row or a column, and forming a reference signal group. a differential amplifier circuit including a sensor electrode control unit forming a sensor electrode control unit, a differential amplifier removing a common mode component from a signal detected from the sensing channel and a signal formed from the reference signal group; and a sensing circuit unit including a detection unit detecting a pen signal.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 동상 성분은 디스플레이 노이즈이다.According to an embodiment of the present invention, the in-phase component is display noise.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 센서 전극 제어부는, 상기 패널의 동일한 열에 배치된 상기 복수의 단위 센서 전극들과 연결된다.According to an embodiment of the present invention, the sensor electrode control unit is connected to the plurality of unit sensor electrodes disposed in the same column of the panel.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 액티브 펜 센싱 장치는, 복수의 상기 센서 전극 제어부들을 포함하며, 상기 복수의 단위 센서 전극들은 상기 복수의 상기 센서 전극 제어부들에 의하여 상기 행으로 연결된다.According to an embodiment of the present invention, the active pen sensing device includes a plurality of the sensor electrode controllers, and the plurality of unit sensor electrodes are connected in the row by the plurality of the sensor electrode controllers.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 센싱 채널은 행으로 연결된 두 개 이상의 단위 센서 전극들이고, 상기 기준 신호 그룹은 상기 센싱 채널과 인접하거나 이격되어 행으로 연결된 두 개 이상의 단위 센서 전극들이다.According to an embodiment of the present invention, the sensing channel is two or more unit sensor electrodes connected in a row, and the reference signal group is two or more unit sensor electrodes connected in a row adjacent to or spaced apart from the sensing channel.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 센싱 채널은 열(column)으로 연결된 두 개 이상의 단위 센서 전극들이고, 상기 기준 신호 그룹은 상기 센싱 채널과 인접하거나 이격되어 열로 연결된 두 개 이상의 단위 센서 전극들이다.According to an embodiment of the present invention, the sensing channel is two or more unit sensor electrodes connected in a column, and the reference signal group is two or more unit sensor electrodes adjacent to or spaced apart from the sensing channel and connected in a column.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 검출부는, 상기 차동 증폭 회로부의 출력 신호와 기준 레벨과의 크기를 비교한 펄스를 출력하는 비교기와 상기 차동 증폭 회로부의 출력 신호를 샘플하는 샘플링 회로를 더 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the detection unit further includes a comparator for outputting a pulse obtained by comparing the magnitude of the output signal of the differential amplifier circuit with a reference level, and a sampling circuit for sampling the output signal of the differential amplifier circuit. do.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 액티브 펜 센싱 장치는 상기 차동 증폭기에서 바라보는 상기 센싱 채널의 저항과, 상기 차동 증폭기에서 바라보는 상기 기준 신호 그룹의 저항을 정합(match)하는 저항 보정 회로부를 더 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the active pen sensing device includes a resistance correction circuit unit configured to match the resistance of the sensing channel viewed from the differential amplifier and the resistance of the reference signal group viewed from the differential amplifier. include more

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 저항 보정 회로부는, 상기 차동 증폭기의 일 입력과 상기 센싱 채널 사이에 연결된 제1 보상부와, 상기 차동 증폭기의 타 입력과 상기 기준 신호 그룹 사이에 연결된 제2 보상부와, 상기 제1 보상부와 상기 제2 보상부의 저항을 각각 제어하는 보상 저항 연산부를 더 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the resistance correction circuit unit includes a first compensator connected between one input of the differential amplifier and the sensing channel, and a second input unit connected between the other input of the differential amplifier and the reference signal group. It further includes a compensating unit and a compensation resistance calculating unit controlling resistances of the first compensating unit and the second compensating unit, respectively.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 보상부는, 복수의 저항들과, 도통되어 상기 복수의 저항을 센싱 채널과 연결하는 상기 복수의 스위치들을 포함하고, 상기 제2 보상부는, 복수의 저항들과, 도통되어 상기 복수의 저항을 기준 신호 그룹과 연결하는 상기 복수의 스위치들을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the first compensator includes a plurality of resistors and the plurality of switches that are conductive to connect the plurality of resistors to a sensing channel, and the second compensator includes a plurality of resistors and the plurality of switches that are conductive to connect the plurality of resistors to a reference signal group.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 보상 저항 연산부는, 상기 센싱 채널의 저항 평균 저항값과, 상기 기준 신호 그룹의 저항 평균 저항값의 차이를 상기 센싱 채널에 포함된 상기 단위 전극들의 개수로 나누어 보상 저항을 연산한다. According to an embodiment of the present invention, the compensation resistance calculating unit divides the difference between the average resistance value of the sensing channel and the average resistance value of the reference signal group by the number of the unit electrodes included in the sensing channel. Calculate the compensating resistance.

본 발명의 노이즈에 강인한 액티브 펜 센싱 장치에 의하면, 디스플레이로부터 유입되는 노이즈에 의한 영향을 배제할 수 있어 액티브 펜 센싱 감도를 향상시킬 수 있다는 장점이 제공된다. According to the noise-resistant active pen sensing device of the present invention, an effect of noise introduced from the display can be excluded, and thus the active pen sensing sensitivity can be improved.

도 1은 본 실시예에 의한 액티브 펜(PEN)의 개요를 도시한 도면이다.
도 2(a) 내지 도 2(b)는 액티브 펜(PEN)의 동작 모드와 동작 모드 별로 팁 전극(TIP), 링 전극(RING) 및 테일 전극(TAIL)이 제공하는 신호를 예시한 도면이다.
도 3(a)는 액티브 펜(PEN)이 패널에 포함된 어느 한 전극에 접근한 상태를 개요적으로 도시한 도면이다. 도 3(b)는 패널에 포함된 서로 다른 전극들에 의하여 액티브 펜(PEN)을 검출한 상태를 개요적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 실시예에 의한 액티브 펜 신호 검출 장치(1)의 개요를 도시한 도면이다.
1 is a diagram illustrating an outline of an active pen (PEN) according to the present embodiment.
2(a) to 2(b) are diagrams illustrating the operation mode of the active pen PEN and signals provided by the tip electrode TIP, the ring electrode RING, and the tail electrode TAIL for each operation mode. .
3A is a diagram schematically illustrating a state in which the active pen PEN approaches any one electrode included in the panel. 3B is a diagram schematically illustrating a state in which the active pen PEN is detected by different electrodes included in the panel.
4 is a diagram showing an outline of the active pen signal detecting apparatus 1 according to the present embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to conventional or dictionary meanings, and the inventor should properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Accordingly, the configuration shown in the embodiments and drawings described in the present specification is only the most preferred embodiment of the present invention and does not represent all of the technical spirit of the present invention, so at the time of the present application, various It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 1은 본 실시예에 의한 액티브 펜(PEN)의 개요를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 액티브 펜(PEN)은 액티브 펜 신호 검출 장치의 패널과 접촉하는 팁 전극(TIP)과, 팁 전극(TIP)과 이격되어 절연된 링 전극(RING) 및 액티브 펜(PEN)의 길이 방향으로 팁 전극(TIP)과 반대 방향에 위치하는 테일 전극(TAIL)을 포함한다. 상기 팁 전극(TIP)은 팁 신호(TIP_SIGNAL)를 제공하고, 링 전극(RING)은 링 신호(RING_SIGNAL)를 제공하며, 상기 테일 전극(TAIL)은 액티브 펜의 테일 신호(TAIL Signal) 신호를 제공한다. 1 is a diagram illustrating an outline of an active pen (PEN) according to the present embodiment. Referring to FIG. 1 , the active pen PEN includes a tip electrode TIP in contact with the panel of the active pen signal detection device, a ring electrode RING and an active pen PEN spaced apart from and insulated from the tip electrode TIP. and a tail electrode TAIL positioned in a direction opposite to the tip electrode TIP in the longitudinal direction of the . The tip electrode TIP provides a tip signal TIP_SIGNAL, the ring electrode RING provides a ring signal RING_SIGNAL, and the tail electrode TAIL provides a TAIL Signal signal of the active pen. do.

도 2(a) 내지 도 2(b)는 액티브 펜(PEN)의 동작 모드와 동작 모드 별로 팁 전극(TIP), 링 전극(RING) 및 테일 전극(TAIL)이 제공하는 신호를 예시한 도면이다. 도 2(a)는 액티브 펜(PEN)이 프론트 호버(Front Hover) 모드에 있을 때의 신호를 예시한 도면이다. 도 2(a)를 참조하면, 프론트 호버(Front Hover) 모드는 팁 전극(TIP)이 액티브 펜의 패널에 접촉하지 않고 부유하는 상태이다. 2(a) to 2(b) are diagrams illustrating the operation mode of the active pen PEN and signals provided by the tip electrode TIP, the ring electrode RING, and the tail electrode TAIL for each operation mode. . FIG. 2A is a diagram illustrating a signal when the active pen PEN is in a front hover mode. Referring to FIG. 2A , in the front hover mode, the tip electrode TIP floats without contacting the panel of the active pen.

상기 프론트 호버(Front Hover) 모드에서 팁 전극(TIP)은 비콘 신호(BEACON LF), 디지털 정보를 포함하는 디지털 신호(DIGITAL LF), 포트 타입(Port Type HF), 디지털 신호(DIGITAL HF) 및 필압 정보를 가지는 프레셔(Pressure LF) 신호와 비콘(BEACON HF) 신호를 순차적으로 출력한다. 또한, 상기 프론트 호버(Front Hover) 모드에서 팁 전극(TIP)은 비콘 신호(BEACON LF)에서 시작하여 비콘(BEACON HF) 신호로 종료하는 하나의 프레임 단위로 신호를 출력하며, 프레임 시작시의 비콘 신호(BEACON LF)와 프레임 종료시의 비콘 신호(BEACON HF)의 주파수는 서로 상이할 수 있다. In the front hover mode, the tip electrode TIP is a beacon signal (BEACON LF), a digital signal including digital information (DIGITAL LF), a port type (Port Type HF), a digital signal (DIGITAL HF), and a pen pressure A pressure LF signal having information and a beacon HF signal are sequentially output. In addition, in the front hover mode, the tip electrode TIP outputs a signal in units of one frame starting with the beacon signal BEACON LF and ending with the beacon HF signal, and the beacon at the start of the frame. The frequency of the signal BEACON LF and the beacon signal BEACON HF at the end of the frame may be different from each other.

한편, 프론트 호버(Front Hover) 모드에서 링 전극(RING)은 팁 전극(TIP)이 출력하는 높은 주파수의 포트 타입(Port Type HF) 신호와 동기되어 신호를 출력할 수 있다. Meanwhile, in the front hover mode, the ring electrode RING may output a signal in synchronization with a high frequency port type HF signal output by the tip electrode TIP.

도 2(b)는 액티브 펜(PEN)의 팁 전극(TIP)이 패널에 접촉한 상태인 프론트 잉크(Front Ink) 모드에서 팁 전극(TIP)과 링 전극(RING)이 제공하는 신호의 개형을 도시한 도면이다. 도 2(b)를 참조하면, 프론트 잉크(Front Ink) 모드에서 팁 전극(TIP)이 제공하는 신호는 도 2(a)로 예시된 프론트 호버(Front Hover) 모드에서 팁(TIP) 전극이 제공하는 신호에서 디지털 신호(Digital HF) 신호가 없다는 점에서 차이가 있다. 다만, 프론트 잉크(Front Ink) 모드에서 링 전극(RING)은 팁 전극(TIP)이 제공하는 비콘 신호(BEACON LF), 포트 타입 신호(Port Type), 프레셔 신호(Pressure) 및 비콘 신호(BEACON HF)의 시작과 동기되어 신호를 출력한다. Figure 2(b) shows the shape of the signal provided by the tip electrode (TIP) and the ring electrode (RING) in the Front Ink mode in which the tip electrode (TIP) of the active pen (PEN) is in contact with the panel. It is the drawing shown. Referring to Figure 2 (b), the signal provided by the tip electrode (TIP) in the front ink (Front Ink) mode is provided by the tip electrode (TIP) in the front hover (Front Hover) mode illustrated in Figure 2 (a) There is a difference in that there is no digital signal (Digital HF) signal in the signal. However, in the Front Ink mode, the ring electrode (RING) provides a beacon signal (BEACON LF), a port type signal (Port Type), a pressure signal (Pressure) and a beacon signal (BEACON HF) provided by the tip electrode (TIP). ) and output a signal in synchronization with the start of

따라서, 액티브 펜(PEN)의 프론트 잉크(Front Ink) 모드에서 팁 전극(TIP)과 접촉하는 패널에 포함된 전극들은 팁 전극(TIP)에서 제공된 신호와 링 전극(RING)에서 제공된 신호를 모두 수신한다. 도시된 신호의 예에서 프레셔 신호(Pressure)는 팁 전극이 패널에 대하여 어느 정도로 눌리는 지를 검출한 신호이다. 따라서, 액티브 펜 신호 검출 장치는 프레셔 신호를 검출하여 필압에 관한 정보를 획득할 수 있다. Accordingly, in the front ink mode of the active pen PEN, the electrodes included in the panel in contact with the tip electrode TIP receive both the signal provided from the tip electrode TIP and the signal provided from the ring electrode RING. do. In the illustrated example of the signal, the pressure signal is a signal detected by how much the tip electrode is pressed against the panel. Accordingly, the active pen signal detecting apparatus may obtain information about the pen pressure by detecting the pressure signal.

도 2(c)는 액티브 펜(PEN)에서 테일 전극(TAIL)이 패널에 접촉하지 않고 부유한 상태인 테일 호버(Tail Hover) 모드에서 테일 전극(TAIL)이 제공하는 신호의 개형을 도시한 도면이다. 도 2(c)를 참조하면, 테일 호버(Tail Hover) 모드에서 테일 전극(TAIL)은 비콘 신호(BEACON LF)와 연속된 디지털 신호(DIGITAL LF)을 출력한다. FIG. 2(c) is a diagram illustrating the shape of a signal provided by the tail electrode TAIL in the tail hover mode in the active pen PEN, in which the tail electrode TAIL does not contact the panel and floats. to be. Referring to FIG. 2C , in a tail hover mode, the tail electrode TAIL outputs a beacon signal BEACON LF and a continuous digital signal DIGITAL LF.

도 2(d)는 액티브 펜(PEN)에서 테일 전극(TAIL)이 패널에 접촉한 상태인 테일 이레이즈(Tail Erase) 모드에서 테일 전극(TAIL)이 제공하는 신호의 개형을 도시한 도면이다. 도 2(d)를 참조하면, 테일 이레이즈(Tail Erase) 모드에서 테일 전극(TAIL)은 비콘 신호(BEACON LF)와 연속된 디지털 신호(DIGITAL LF)를 출력하고 프레셔 신호(PRESSURE LF)를 출력한다. 프론트 호버(Front Hover) 모드는 사용자가 액티브 펜 신호 검출 장치에 액티브 펜(PEN)을 접근시키는 경우에 상응하는 모드이고, 프론트 잉크(Front Ink) 모드는 사용자가 액티브 펜 신호 검출 장치에 액티브 펜(PEN)을 터치시켜 점을 찍거나, 필기하는 등과 같이 궤적을 형성하는 경우에 상응하는 모드이다. FIG. 2( d ) is a diagram illustrating the shape of a signal provided by the tail electrode TAIL in a tail erase mode in a state in which the tail electrode TAIL is in contact with the panel in the active pen PEN. Referring to FIG. 2( d ), in the tail erase mode, the tail electrode TAIL outputs a beacon signal BEACON LF and a continuous digital signal DIGITAL LF and outputs a pressure signal PRESSURE LF. do. The front hover mode corresponds to a case in which the user approaches the active pen signal detection device to the active pen signal detection device, and the front ink mode allows the user to connect the active pen signal detection device to the active pen signal detection device. It is a mode corresponding to the case of forming a trajectory by touching PEN) to make a dot or write a note.

테일 호버(Tail Hover) 모드는 사용자가 액티브 펜 신호 검출 장치에 팁 전극(TIP)과 반대 방향에 위치한 테일 전극(Tail)을 접근 시키는 경우에 상응하는 모드이고, 테일 이레이즈(Tail Erase) 모드는 사용자가 액티브 펜 신호 검출 장치에 테일 전극(TAIL)을 터치시켜 궤적을 형성하는 경우에 상응하는 모드이다. 일 실시예로 테일 이레이즈(Tail Erase) 모드는 팁 전극(TIP)의 궤적에 따라 형성된 내용을 테일 전극(TAIL)이 형성한 궤적에 따라 지우는 모드에 상응할 수 있다. The tail hover mode corresponds to a case in which the user approaches the tail electrode located in the opposite direction to the tip electrode TIP to the active pen signal detection device, and the tail erase mode is This mode corresponds to a case in which a user touches the tail electrode TAIL to the active pen signal detecting apparatus to form a trajectory. In an embodiment, the tail erase mode may correspond to a mode in which contents formed according to the trajectory of the tip electrode TIP are erased according to the trajectory formed by the tail electrode TAIL.

도 3(a)는 액티브 펜(PEN)이 패널에 포함된 어느 한 전극에 접근한 상태를 개요적으로 도시한 도면이다. 도 3(a)를 참조하면, 사용자가 액티브 펜(PEN)을 이용하여 패널에 필기하기 위하여 패널에 접근시키면 팁 전극(TIP)과 패널에 포함된 전극에 의하여 커패시터(capacitor, CTIP)가 형성되고, 링 전극(RING)과 해당 전극에 의하여 커패시터(capacitor, CRING)가 형성되며, 두 커패시터는 서로 병렬로 연결된 것과 등가이다. 또한, 전극은 패널 내부에서 커패시터 CD를 형성한다. 3A is a diagram schematically illustrating a state in which the active pen PEN approaches any one electrode included in the panel. Referring to FIG. 3A , when a user approaches the panel to write on the panel using an active pen (PEN), a capacitor (C TIP ) is formed by the tip electrode (TIP) and the electrode included in the panel. and a capacitor (C RING ) is formed by the ring electrode (RING) and the corresponding electrode, and the two capacitors are equivalent to being connected in parallel to each other. The electrode also forms a capacitor C D inside the panel.

팁 전극(TIP)이 주파수 f1를 가지는 SigTIP 신호를 출력하고, 링 전극(RING)이 주파수 f2의 SigRING 신호를 출력하면 전극에 형성되어 검출되는 신호 SigOUT은 커패시터 CTIP과 커패시터 CRING 및 커패시터 CD 에 의하여 분배된 신호이며, 아래의 수학식 1과 같다. When the tip electrode (TIP) outputs a Sig TIP signal having a frequency f1, and the ring electrode (RING) outputs a Sig RING signal of a frequency f2, the signal SigOUT formed on the electrode and detected is a capacitor C TIP and a capacitor C RING and a capacitor It is a signal distributed by C D , and is expressed in Equation 1 below.

Figure 112021111715474-pat00001
Figure 112021111715474-pat00001

즉, 전극에서 검출 가능한 신호는 팁 전극(TIP)이 제공한 팁 신호(SIGTIP)가 커패시턴스의 비에 따라 분배된 신호와, 링 전극(RING)이 제공한 링 신호(SIGRING)가 커패시턴스의 비에 따라 분배된 신호의 합에 상응한다. 따라서, 검출된 신호 SIGOUT은 팁 신호에 의하여 형성되어 팁 신호 주파수 성분인 f1을 포함하는 성분과 링 신호에 의하여 형성되어 링 신호의 주파수 성분인 f2를 포함하는 성분의 합으로 표시된다. That is, the signal detectable by the electrode is a signal in which the tip signal (SIG TIP ) provided by the tip electrode (TIP) is distributed according to the capacitance ratio, and the ring signal (SIG RING ) provided by the ring electrode (RING) is the capacitance It corresponds to the sum of the signals distributed according to the ratio. Accordingly, the detected signal SIG OUT is expressed as the sum of a component formed by the tip signal and including f1 which is a tip signal frequency component, and a component formed by the ring signal and including f2 which is a frequency component of the ring signal.

또한, 액티브 펜이 패널에 대하여 기울어질수록 링 전극(RING)이 전극에 가까워지므로 검출된 신호(SigOUT)에서 링 신호에 의한 성분이 증가한다. 따라서, 팁 신호의 크기와 링 신호의 크기를 모두 아는 경우에, 검출된 신호(SigOUT)에서 팁 신호에 의하여 형성된 성분과 링 신호에 의해 형성된 성분의 비를 연산함으로써 액티브 펜이 패널에 어느 정도의 기울기로 위치하는지 파악할 수 있다. In addition, as the active pen is tilted with respect to the panel, the ring electrode RING approaches the electrode, so that a component due to the ring signal in the detected signal Sig OUT increases. Therefore, when both the magnitude of the tip signal and the magnitude of the ring signal are known, the active pen is displayed on the panel to some extent by calculating the ratio of the component formed by the tip signal to the component formed by the ring signal in the detected signal Sig OUT . It can be determined whether it is located at the slope of .

도 3(b)는 패널에 포함된 서로 다른 전극들에 의하여 액티브 펜(PEN)을 검출한 상태를 개요적으로 도시한 도면이다. 도 3(b)를 참조하면, 팁 전극(TIP)은 가운데의 전극에 제일 인접하므로, 팁 전극(TIP)과 가운데 전극과의 관계에서 형성되는 커패시터 CTIP2의 커패시턴스가 다른 두 전극들 사이에서 형성된 커패시터 CTIP1, CTIP3의 커패시턴스에 비하여 크다. 이러한 관계는 링 전극(RING)과 패널 내의 다른 세 전극과의 관계에서도 마찬가지로 링 전극(RING)과 가운데 전극과 형성되는 커패시터의 커패시턴스가 주변의 다른 두 전극과 형성되는 커패시터의 커패시턴스들에 비하여 크다. 3B is a diagram schematically illustrating a state in which the active pen PEN is detected by different electrodes included in the panel. Referring to FIG. 3B , since the tip electrode TIP is closest to the center electrode, the capacitance of the capacitor C TIP2 formed in the relationship between the tip electrode TIP and the center electrode is formed between two electrodes having different capacitances. It is large compared to the capacitance of capacitors C TIP1 and C TIP3 . Similar to the relationship between the ring electrode RING and the other three electrodes in the panel, the capacitance of the capacitor formed with the ring electrode RING and the center electrode is larger than the capacitances of the capacitor formed with the other two adjacent electrodes.

따라서, 팁 전극(TIP) 및 링 신호(RING_SIGNAL)과 가까울수록 더 큰 신호가 형성되며, 검출 가능하다. 따라서, 서로 다른 세 전극에서 형성되는 신호를 검출하고, 그 크기로부터 보간(interpolate) 연산을 수행하여 액티브 펜(PEN)의 팁 전극(TIP)의 터치 위치를 얻을 수 있다. Therefore, the closer the tip electrode TIP and the ring signal RING_SIGNAL, the larger the signal is formed and detectable. Accordingly, the touch position of the tip electrode TIP of the active pen PEN may be obtained by detecting signals formed from three different electrodes and performing an interpolation operation based on the magnitudes.

도 4는 본 실시예에 의한 액티브 펜 신호 검출 장치(1)의 개요를 도시한 도면이고, 도 5는 본 실시예에 의한 센싱 회로부(200)의 개요를 도시한 도면이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 의한 액티브 펜 센싱 장치(10)은 복수의 단위 센서 전극들을 포함하는 패널(panel, 100) 및 상기 복수의 단위 센서 전극들을 행(row, R) 또는 열(column, C)으로 연결하여 센싱 채널을 형성하고, 기준 신호 그룹(REF)을 형성하는 센서 전극 제어부(210)와, 상기 센싱 채널에서 형성된 신호와 상기 기준 신호 그룹에서 형성된 신호에서 동상(common mode) 성분을 제거하는 차동 증폭기를 포함하는 차동 증폭 회로부(220)와, 상기 차동 증폭기의 출력 신호로부터 액티브 펜 신호를 검출하는 검출부(230)를 포함하는 센싱 회로부(200)를 포함한다. 4 is a diagram illustrating an outline of the active pen signal detecting apparatus 1 according to the present embodiment, and FIG. 5 is a diagram illustrating an outline of the sensing circuit unit 200 according to the present embodiment. 4 and 5 , in the active pen sensing apparatus 10 according to the present embodiment, a panel 100 including a plurality of unit sensor electrodes and a row R of the plurality of unit sensor electrodes Alternatively, the sensor electrode control unit 210 that forms a sensing channel by connecting to a column C and forms a reference signal group REF, and the signal formed in the sensing channel and the signal formed in the reference signal group are in phase ( common mode) and a differential amplifier circuit unit 220 including a differential amplifier for removing the component, and a sensing circuit unit 200 including a detection unit 230 for detecting an active pen signal from the output signal of the differential amplifier.

도 6(a)는 단위 센서 전극(TP)들이 센서 전극 제어부(210)에 의하여 열로 연결되어 센싱 채널(C)을 형성한 상태를 도시한 도면이고, 도 6(b)는 단위 센서 전극(TP)들이 센서 전극 제어부(210)에 의하여 행으로 연결되어 센싱 채널(R)을 형성한 상태를 도시한 도면이다. 도 4 내지 도 6을 참조하면, 센서 전극 제어부(210)는 패널(100)에서 동일한 열에 배치된 복수의 단위 전극(TP)들이 검출한 신호를 제공받고, 선택된 단위 전극(TP)이 제공한 신호를 출력한다. 일 예로, 센서 전극 제어부(210)는 다중화기(multiplexor)일 수 있다. 6 (a) is a view showing a state in which the unit sensor electrodes (TP) are connected in a column by the sensor electrode control unit 210 to form a sensing channel (C), Figure 6 (b) is a unit sensor electrode (TP) ) are connected in a row by the sensor electrode control unit 210 to form a sensing channel (R). 4 to 6 , the sensor electrode controller 210 receives a signal detected by a plurality of unit electrodes TP disposed in the same column in the panel 100 and a signal provided by the selected unit electrode TP. to output For example, the sensor electrode controller 210 may be a multiplexor.

도 6(a)로 예시된 것과 같이 센서 전극 제어부(210)는 패널(100)에서 동일한 열에 위치하는 단위 전극(TP)들을 서로 전기적으로 연결하여 열로 연결된 센싱 채널(C)을 형성할 수 있다. 또한, 센서 전극 제어부(210)는 도 6(b)로 예시된 것과 같이 패널(100)에서 동일한 행에 위치하는 단위 전극(TP)들을 서로 전기적으로 연결하여 행으로 연결된 센싱 채널(R)을 형성할 수 있다. 행으로 연결된 센싱 채널(R)은 복수의 센서 전극 제어부(210)들에 의하여 복수의 단위 센서 전극들이 상기 행으로 연결될 수 있다. As illustrated in FIG. 6A , the sensor electrode controller 210 may electrically connect the unit electrodes TP positioned in the same column of the panel 100 to each other to form a sensing channel C connected in a column. In addition, the sensor electrode controller 210 electrically connects the unit electrodes TP positioned in the same row in the panel 100 to each other as illustrated in FIG. 6(b) to form a sensing channel R connected in a row. can do. In the sensing channel R connected in a row, a plurality of unit sensor electrodes may be connected in the row by the plurality of sensor electrode controllers 210 .

센서 전극 제어부(210)는 각각의 단위 전극(TP)들을 행과 열로 연결한 센싱 채널(R, C)을 형성하고, 센싱 채널(R, C)로 센싱을 수행함으로써 액티브 펜의 센싱 감도를 향상시킬 수 있다. The sensor electrode controller 210 improves the sensing sensitivity of the active pen by forming sensing channels R and C connecting each of the unit electrodes TP in rows and columns, and performing sensing through the sensing channels R and C. can do it

센서 전극 제어부(210)는 복수의 단위 전극(TP)들을 행 또는 열로 연결하여 기준 신호 그룹(REF)을 형성한다. 일 실시예로, 센서 전극 제어부(210)는 액티브 펜(PEN)의 접촉 지점과 이격되어 액티브 펜(PEN) 신호에 참여하지 않는 하나 이상의 단위 전극(TP)들을 행 또는 열로 연결하여 기준 신호 그룹(REF)을 형성한다. The sensor electrode controller 210 forms a reference signal group REF by connecting the plurality of unit electrodes TP in a row or column. In an embodiment, the sensor electrode controller 210 connects one or more unit electrodes TP that are spaced apart from the contact point of the active pen PEN and do not participate in the active pen PEN signal in a row or column to connect the reference signal group ( REF) is formed.

일 실시예로, 센서 전극 제어부(210)가 행으로 배치된 단위 전극(TP)들을 연결하여 센싱 채널(R)을 형성한 경우에 센서 전극 제어부(210)는 액티브 펜(PEN) 신호에 참여하지 않는 하나 이상의 단위 전극(TP)들을 행으로 연결하여 기준 신호 그룹(REFr, 도 4 참조)을 형성할 수 있다. 다른 예로, 센서 전극 제어부(210)가 열로 배치된 단위 전극(TP)들을 연결하여 센싱 채널(C)을 형성한 경우에 센서 전극 제어부(210)는 액티브 펜(PEN) 신호에 참여하지 않는 하나 이상의 단위 전극(TP)들을 열로 연결하여 기준 신호 그룹(REFc, 도 4 참조)을 형성할 수 있다. In one embodiment, when the sensor electrode controller 210 connects the unit electrodes TP arranged in rows to form the sensing channel R, the sensor electrode controller 210 does not participate in the active pen PEN signal. The reference signal group REFr (refer to FIG. 4 ) may be formed by connecting one or more unit electrodes TP that are not connected in a row. As another example, when the sensor electrode control unit 210 forms a sensing channel C by connecting the unit electrodes TP arranged in a column, the sensor electrode control unit 210 may include one or more active pen PEN signals not participating in the signal. A reference signal group REFc (refer to FIG. 4 ) may be formed by connecting the unit electrodes TP in a column.

다른 실시예로, 센서 전극 제어부(210)가 행으로 배치된 단위 전극(TP)들을 연결하여 센싱 채널(R)을 형성할 때, 행으로 배치된 단위 전극(TP)들 중 일부를 연결하여 센싱 채널(R)로 형성하고, 동일한 행에 위치하여 센싱에 참여하지 않은 단위 전극(TP)을 행으로 연결하여 기준 신호 그룹을 형성할 수 있다(도 8 참조). 마찬가지로, 센서 전극 제어부(210)가 열로 배치된 단위 전극(TP)들을 연결하여 센싱 채널(C)을 형성할 때, 열로 배치된 단위 전극(TP)들 중 일부를 연결하여 센싱 채널(C)로 형성하고, 동일한 열에 위치하여 센싱에 참여하지 않은 단위 전극(TP)을 열로 연결하여 기준 신호 그룹(REF)을 형성할 수 있다. In another embodiment, when the sensor electrode controller 210 connects the unit electrodes TP arranged in rows to form the sensing channel R, it connects some of the unit electrodes TP arranged in rows to sense. A reference signal group may be formed by forming the channel R and connecting the unit electrodes TP, which are located in the same row and do not participate in sensing, in a row (see FIG. 8 ). Similarly, when the sensor electrode control unit 210 connects the unit electrodes TP arranged in columns to form the sensing channel C, some of the unit electrodes TP arranged in the column are connected to form the sensing channel C. The reference signal group REF may be formed by connecting the unit electrodes TP located in the same column and not participating in sensing in a column.

도 6(a) 및 도 6(b)에서 제2 저항(R2)은 센싱 채널이 제공한 신호를 검출하는 검출 회로와 연결되는 팬 아웃(fan-out) 선로의 선로 저항을 나타내며, 제1 저항(R1)은 패널 내의 단위 전극(TP)에서 팬 아웃 선로 까지의 선로 저항을 나타낸다. 따라서, 동일한 패널(100) 내에서 팬아웃 선로까지 가장 긴 도선으로 연결된 단위 전극(TP)의 제1 저항값이 제일 크며, 팬아웃 선로까지 가장 짧은 도선으로 연결된 단위 전극(TP)의 제1 저항값이 가장 작다. 또한, 동일한 패널(100) 내에서 팬아웃 선로의 길이가 가장 긴 도선으로 연결된 단위 전극(TP)의 제2 저항값이 제일 크며, 팬아웃 선로까지 가장 짧은 도선으로 연결된 단위 전극(TP)의 제2 저항값이 가장 작다.6(a) and 6(b), the second resistor R2 represents the line resistance of the fan-out line connected to the detection circuit for detecting the signal provided by the sensing channel, and the first resistor (R1) represents the line resistance from the unit electrode TP in the panel to the fan-out line. Accordingly, in the same panel 100 , the first resistance value of the unit electrode TP connected by the longest wire to the fan-out line is the largest, and the first resistance of the unit electrode TP connected to the fan-out line by the shortest wire in the same panel 100 . value is the smallest. In addition, in the same panel 100 , the second resistance value of the unit electrode TP connected with the longest wire of the fan-out line is the largest, and the second resistance value of the unit electrode TP connected with the shortest wire up to the fan-out line is the second resistance value. 2 The resistance value is the smallest.

단위 전극(TP)이 열 또는 행으로 연결되어 형성된 센싱 채널(C, R)들은 액티브 펜이 제공한 신호를 검출하여 차동 증폭 회로부(220)에 제공한다. 또한, 단위 전극(TP)이 열 또는 행으로 연결되어 형성된 기준 신호 그룹(REF)은 디스플레이 노이즈를 검출하고, 검출된 노이즈를 차동 증폭 회로부(220)에 제공한다. 차동 증폭 회로부(220)는 차동 증폭기를 포함하며, 차동 증폭기는 반전 입력(invering input)과 비반전 입력(non-inverting input)을 가질 수 있으며, 입력의 동상(common mode) 성분은 배제하고, 차동(differential mode) 성분을 증폭하여 출력한다. 또한, 차동 증폭기는 반전 출력과 비반전 출력을 가질 수 있다. The sensing channels C and R formed by connecting the unit electrodes TP in columns or rows detect a signal provided by the active pen and provide it to the differential amplifier circuit unit 220 . In addition, the reference signal group REF formed by connecting the unit electrodes TP in columns or rows detects display noise and provides the detected noise to the differential amplifier circuit unit 220 . The differential amplifier circuit unit 220 includes a differential amplifier, and the differential amplifier may have an inverting input and a non-inverting input, and excludes a common mode component of the input, and a differential (differential mode) The component is amplified and output. Also, the differential amplifier may have an inverting output and a non-inverting output.

패널(100) 외부에서 패널(100)로 유입되는 디스플레이 노이즈 등의 노이즈는 패널(100) 내의 센싱 채널(R, C) 뿐만 아니라 기준 신호 그룹(REF)에 공통적으로 형성된다. 따라서, 노이즈는 센싱 채널(R, C)이 액티브 펜(PEN) 출력 신호를 검출한 신호와 기준 신호 그룹(REF)이 제공한 신호에 모두 동상 모드(common mode) 성분으로 포함된다. Noise, such as display noise, introduced into the panel 100 from the outside of the panel 100 is formed in common not only in the sensing channels R and C in the panel 100 but also in the reference signal group REF. Accordingly, the noise is included as a common mode component in both the signal in which the sensing channels R and C detect the output signal of the active pen PEN and the signal provided by the reference signal group REF.

상술한 바와 같이 차동 증폭기는 반전 입력(invering input)과 비반전 입력(non-inverting input)으로 제공된 동상 모드(common mode) 성분을 배제(common mode rejection)한다. 따라서, 차동 증폭 회로부(220)가 출력한 신호는 디스플레이 노이즈 등의 동상 모드 노이즈 성분이 제거된 액티브 펜(PEN)의 출력 신호 성분이다.As described above, the differential amplifier excludes common mode components provided to an inverting input and a non-inverting input. Accordingly, the signal output from the differential amplifier circuit unit 220 is an output signal component of the active pen PEN from which common-mode noise components such as display noise have been removed.

디스플레이 장치의 동작 환경에 따라 발생되는 노이즈는 상술한 바와 같이 동상 모드(common mode) 신호로 볼 수 있기 때문에 차동 증폭 회로부를 이용하여 센싱 채널(R, C)이 제공한 신호와 기준 신호 그룹이 제공한 신호(REF)를 비교하여 액티브 펜(PEN) 신호를 검출할 수 있다.Since noise generated according to the operating environment of the display device can be viewed as a common mode signal as described above, the signal provided by the sensing channels R and C and the reference signal group are provided using the differential amplifier circuit unit. An active pen signal PEN may be detected by comparing one signal REF.

그러나, 기준 신호 그룹 설정에서 상술한 바와 같이 패널 내의 단위 전극(TP)에서 팬 아웃 선로 까지의 선로 저항인 제1 저항(R1, 도 6 참조)과 센싱 채널이 제공한 신호를 검출하는 검출 회로와 연결되는 팬 아웃(fan-out) 선로의 선로 저항인 제2 저항(R2, 도 6 참조) 특성에 편차가 발생한다. 이러한 저항값의 차이는 디스플레이 노이즈 성분의 제거를 막아 비교기 회로부(234)의 출력에 노이즈 신호의 불규칙적인 피크가 형성되어 오동작을 유발하는 현상이 빈번하게 나타날 수 있다. However, as described above in the reference signal group setting, the first resistance (R1, see FIG. 6), which is the line resistance from the unit electrode (TP) in the panel to the fan-out line, and the detection circuit for detecting the signal provided by the sensing channel; A deviation occurs in the characteristic of the second resistor R2 (refer to FIG. 6 ), which is the line resistance of the fan-out line to which it is connected. Such a difference in resistance value prevents removal of the display noise component, so that irregular peaks of the noise signal are formed at the output of the comparator circuit unit 234 , which may frequently cause malfunctions.

도 7은 저항 보정 회로부(240)의 개요를 도시한 도면이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 저항 보정 회로부(240)는 센서 전극 제어부(210)의 저항을 보상하는 제1 보상부(212)와 기준 신호 그룹(REF)의 저항을 보상하는 제2 보상부(214)를 포함한다. 제1 보상부(212)는 복수의 저항들(Ra1, Ra2, Ra3, ...)과, 도통되어 상기 저항을 센서 전극 제어부(210)에 연결하는 복수의 스위치(SWa1, SWa2, SWa3, ...)를 포함한다. 제2 보상부(214)는 복수의 저항들(Rb1, Rb2, Rb3, ...)과, 도통되어 상기 저항을 기준 신호 그룹(REF)에 연결하는 복수의 스위치(SWb1, SWb2, SWb3, ...)를 포함한다.7 is a diagram illustrating an outline of the resistance correction circuit unit 240 . 6 and 7 , the resistance compensating circuit unit 240 includes a first compensating unit 212 compensating for the resistance of the sensor electrode control unit 210 and a second compensating unit compensating for the resistance of the reference signal group REF. (214). The first compensating unit 212 includes a plurality of resistors Ra1, Ra2, Ra3, ... and a plurality of switches SWa1, SWa2, SWa3, . ..) is included. The second compensator 214 includes a plurality of resistors Rb1, Rb2, Rb3, ... and a plurality of switches SWb1, SWb2, SWb3, . ..) is included.

일 실시예로, 복수의 저항들(Ra1, Ra2, Ra3, ...)과, 복수의 저항들(Rb1, Rb2, Rb3, ...)은 서로 다른 저항값(resistance value)을 가질 수 있으며, 제1 보상부(212)에 포함된 어느 하나의 스위치가 도통되어 도통된 스위치와 연결된 저항이 센서 전극 제어부(210)연결되어 저항을 보상할 수 있고, 마찬가지로, 제2 보상부(214)에 포함된 어느 하나의 저항이 기준 신호 그룹(REF)와 연결되어 저항을 보상할 수 있다. In an embodiment, the plurality of resistors Ra1, Ra2, Ra3, ... and the plurality of resistors Rb1, Rb2, Rb3, ... may have different resistance values. , any one of the switches included in the first compensating unit 212 is conductive, and the resistance connected to the conductive switch is connected to the sensor electrode control unit 210 to compensate the resistance, and similarly, to the second compensating unit 214 . Any one of the included resistors may be connected to the reference signal group REF to compensate for the resistance.

다른 예로, 제1 보상부(212)에 포함된 하나 이상의 스위치가 도통되어 저항이 병렬로 연결될 수 있고, 병렬 연결된 저항들이 센서 전극 제어부(210)에 연결되어 저항을 보상할 수 있고, 마찬가지로, 제2 보상부(214)에 포함된 복수의 저항들이 병렬로 연결되고, 병렬 연결된 저항들이 기준 신호 그룹(REF)와 연결되어 저항을 보상할 수 있다. As another example, one or more switches included in the first compensating unit 212 may conduct and resistors may be connected in parallel, and parallel-connected resistors may be connected to the sensor electrode control unit 210 to compensate for the resistance. 2 A plurality of resistors included in the compensator 214 may be connected in parallel, and the parallel-connected resistors may be connected to the reference signal group REF to compensate for the resistance.

보상 저항 연산부(510)는 단일 센싱 채널의 행, 열의 저항 특성 및 기준 신호 그룹(REF) 행, 열의 저항 특성으로부터 보상되는 저항값을 연산하고, 연산된 보상 저항값을 저장하며, 저장된 보상 저항값으로 저항 보정 회로부(240)를 제어한다. The compensation resistance calculating unit 510 calculates a resistance value compensated from the resistance characteristics of the row and column of the single sensing channel and the resistance characteristics of the row and column of the reference signal group REF, stores the calculated compensation resistance value, and stores the stored compensation resistance value. to control the resistance correction circuit unit 240 .

도시된 실시예에서 보상 저항 연산부(510)는 처리부(500) 내에 위치하는 것으로 예시되어 있으나, 도시되지 않은 다른 실시예로, 보상 저항 연산부(510)는 센싱 회로부(200)에 위치할 수 있다. 또한, 보상 저항 연산부(510)는 후술될 연산을 수행할 수 있는 프로세서(미도시) 및 연산된 보상 저항값을 저장하는 메모리(미도시)를 포함할 수 있다. In the illustrated embodiment, the compensation resistance calculating unit 510 is exemplified as being located in the processing unit 500 , but in another embodiment not shown, the compensation resistance calculating unit 510 may be located in the sensing circuit unit 200 . In addition, the compensation resistance calculator 510 may include a processor (not shown) capable of performing an operation to be described later and a memory (not shown) for storing the calculated compensation resistance value.

아래의 수학식 2는 보상 저항 연산부(510)의 보상 저항값을 연산하는 수식이다.Equation 2 below is an equation for calculating the compensation resistance value of the compensation resistance calculating unit 510 .

Figure 112021111715474-pat00002
Figure 112021111715474-pat00002

Figure 112021111715474-pat00003
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표 1은 저항 보상부가 보상 저항값을 연산하는 것을 설명하기 위한 표이다. 표 1을 참조하면, 복수의 단위 전극(TP)들이 열로 연결되어 열 센싱 채널(C)들을 형성하였을 때, 각 열 센싱 채널들에 포함된 단위 전극(TP)들까지의 저항값을 구하여 평균을 연산하면 표 1의 COL_AVG 항목과 같다. 네 번째 열(COL[4])에서 저항값이 가장 낮은 것을 확인할 수 있으며, 이는 상술한 바와 같이 팬아웃 선로의 길이가 제일 짧은 것에서 기인한 것으로 파악된다.Table 1 is a table for explaining that the resistance compensator calculates the compensated resistance value. Referring to Table 1, when the plurality of unit electrodes TP are connected in a column to form the heat sensing channels C, the resistance values up to the unit electrodes TP included in each of the heat sensing channels are calculated and the average is calculated. It is the same as the COL_AVG item in Table 1. It can be seen that the resistance value is the lowest in the fourth column (COL[4]), which is believed to be due to the shortest length of the fan-out line as described above.

REF_CH는 열 센싱 채널(C)에 대한 기준 신호 그룹(REF)을 나타내며, 0번째 열 센싱 채널(COL[0])에 대한 기준 신호 그룹은 8번째 열 센싱 채널(COL[8])로 설정하였다. 3번째 열 센싱 채널(COL[3])에 대한 기준 신호 그룹은 1번째 열 센싱 채널(COL[1])로 설정하였다. 다만, 이것은 예시일 따름이며, 열 센싱 채널(혹은 행 센싱 채널)과 기준 신호 그룹은 서로 달리 선택될 수 있다.REF_CH represents the reference signal group (REF) for the column sensing channel (C), and the reference signal group for the 0th column sensing channel (COL[0]) is set as the 8th column sensing channel (COL[8]) . The reference signal group for the third column sensing channel (COL[3]) was set as the first column sensing channel (COL[1]). However, this is only an example, and the column sensing channel (or row sensing channel) and the reference signal group may be selected differently.

이와 같이 열 센싱 채널에 대한 기준 신호 그룹은 펜 센싱에 참여하지 않으나, 열 센싱 채널에 유입되는 노이즈와 유사한 정도의 노이즈가 유입되는 단위 전극들로 형성될 수 있다. As described above, the reference signal group for the thermal sensing channel does not participate in pen sensing, but may be formed of unit electrodes through which noise of a similar level to that of the thermal sensing channel is introduced.

열 센싱 채널과 기준 신호 그룹의 저항 편차를 연산하고, 센싱 채널에 포함된 단위 전극 개수로 나누어 보상값을 연산한다. 연산된 보상 저항값은 0, 음수 및 양수일 수 있으며, 일 예로, 음수인 경우에는 열 센싱 채널의 저항값을 증가시키고, 양수인 경우에는 기준 신호 그룹과 연결된 저항값을 증가시킬 수 있다. A difference in resistance between the thermal sensing channel and the reference signal group is calculated, and a compensation value is calculated by dividing by the number of unit electrodes included in the sensing channel. The calculated compensation resistance value may be 0, a negative number, or a positive number. For example, if the value is negative, the resistance value of the heat sensing channel may be increased, and if it is positive, the resistance value connected to the reference signal group may be increased.

보상 저항 연산부(510)는 연산된 보상 저항값을 저장하고, 스위치 제어 신호를 출력하여 제1 보상부(212, 도 7 참조)와 제2 보상부(214, 도 7 참조)에 연산된 보상 저항값이 형성되도록 스위치를 제어한다. The compensation resistance calculating unit 510 stores the calculated compensation resistance value, and outputs a switch control signal to calculate the compensation resistance calculated in the first compensator 212 (refer to FIG. 7 ) and the second compensator 214 (refer to FIG. 7 ). Control the switch to form a value.

표 1은 열 센싱 채널과 단위 전극들을 열로 연결한 기준 신호 그룹을 예로 설명하였으나, 이는 당연히 행 센싱 채널과 단위 전극들을 행으로 연결한 기준 신호 그룹의 경우에도 적용될 수 있다. Table 1 describes a reference signal group in which a column sensing channel and unit electrodes are connected in a column as an example, but of course, this may also be applied to a reference signal group in which a row sensing channel and unit electrodes are connected in a row.

도 8은 저항 편차를 보상하는 다른 실시예를 예시한 도면이다. 도 8을 참조하면, 센서 전극 제어부(210)는 네 개의 단위 전극(TP)들을 행으로 연결하여 행 센싱 채널(R)을 형성하고, 동일한 행에 속한 네 개의 다른 단위 전극(TP)들을 행으로 연결하여 기준 신호 그룹(REF,r)으로 형성할 수 있다. 8 is a diagram illustrating another embodiment of compensating for a resistance deviation. Referring to FIG. 8 , the sensor electrode controller 210 connects four unit electrodes TP in a row to form a row sensing channel R, and connects four other unit electrodes TP belonging to the same row to a row. They can be connected to form a reference signal group REF,r.

아래의 표 2는 도 8로 예시된 실시예에서 수학식 2를 이용하여 보상 저항값을 연산하는 것을 설명하기 위한 표이다. Table 2 below is a table for explaining calculation of a compensation resistance value using Equation 2 in the embodiment illustrated in FIG. 8 .

Figure 112021111715474-pat00004
Figure 112021111715474-pat00004

표 2를 참조하면, 동일한 행에 포함된 네 개의 단위 전극(TP)들을 각각 행 그룹으로 연결하였다. 0번째 행(ROW[0])에서 11번째 행(ROW[11])에 포함된 행 그룹 1(ROW_GROUP1)에서 행 그룹 3(ROW_GROUP3)까지의 저항값은 표 2로 도시된 것과 같다. Referring to Table 2, each of the four unit electrodes TP included in the same row is connected as a row group. The resistance values from row group 1 (ROW_GROUP1) to row group 3 (ROW_GROUP3) included in the 0th row (ROW[0]) to the 11th row (ROW[11]) are as shown in Table 2.

예시된 실시예에서, 행 그룹 1(ROW_GROUP1)을 행 센싱 채널(R)로 설정하고, 동일한 행 내의 행 그룹 2(ROW_GROUP2)를 기준 신호 그룹(REF)으로 설정하였다. 행 센싱 채널과 기준 신호 그룹 사이의 저항 차이를 연산하고, 연산된 값을 행 센싱 채널(R)에 포함된 전극들의 개수인 4로 나누면 도시된 것과 같이 보상 저항값을 얻을 수 있다. In the illustrated embodiment, row group 1 (ROW_GROUP1) is set as the row sensing channel (R), and row group 2 (ROW_GROUP2) in the same row is set as the reference signal group (REF). By calculating the difference in resistance between the row sensing channel and the reference signal group, and dividing the calculated value by 4, which is the number of electrodes included in the row sensing channel R, a compensation resistance value can be obtained as shown.

위에서 설명된 바와 같이 연산된 보상 저항값은 0, 음수 및 양수일 수 있으며, 일 예로, 음수인 경우에는 열 센싱 채널의 저항값을 증가시키고, 양수인 경우에는 기준 신호 그룹과 연결된 저항값을 증가시킬 수 있다. The compensation resistance value calculated as described above may be 0, negative, or positive. For example, if it is a negative number, the resistance value of the heat sensing channel is increased, and if it is a positive number, the resistance value connected to the reference signal group may be increased. have.

표 2는 열 센싱 채널과 단위 전극들을 행으로 연결한 기준 신호 그룹을 예로 설명하였으나, 이는 당연히 열 센싱 채널과 단위 전극들을 열로 연결한 기준 신호 그룹의 경우에도 적용될 수 있다. Table 2 describes a reference signal group in which a column sensing channel and unit electrodes are connected in a row as an example, but this may also be applied to a reference signal group in which a column sensing channel and unit electrodes are connected in a column.

상술한 과정을 거쳐 연산한 보상 저항값들은 보상 저항 제어부(510, 도 6 참조)에 저장될 수 있다. 보상 저항 제어부(510)는 액티브 펜 센싱 장치(10)로 펜 센싱 수행시 센싱을 수행하는 센싱 채널에 따라 센싱 채널(R, C) 혹은 기준 신호 그룹(REF)에 연산된 보상 저항이 연결되도록 저항 보정 회로부(240)에 포함된 스위치들을 제어한다. The compensation resistance values calculated through the above-described process may be stored in the compensation resistance controller 510 (refer to FIG. 6 ). When pen sensing is performed with the active pen sensing device 10 , the compensation resistance control unit 510 is configured to connect the calculated compensation resistance to the sensing channels R and C or the reference signal group REF according to the sensing channel performing sensing. The switches included in the correction circuit unit 240 are controlled.

저항 보정 회로부(240)는 연산된 보상 저항을 센싱 채널(R, C) 혹은 기준 신호 그룹(REF)에 연결하며, 센싱 채널(R, C) 혹은 기준 신호 그룹(REF)의 출력 신호를 차동 증폭 회로부(220)에 제공한다. The resistance correction circuit unit 240 connects the calculated compensation resistance to the sensing channels R and C or the reference signal group REF, and differentially amplifies the output signal of the sensing channels R and C or the reference signal group REF. provided to the circuit unit 220 .

센싱 채널(R, C) 및 기준 신호 그룹(REF)이 출력한 신호는 저항이 보상된 선로를 통하여 차동 증폭 회로부(220)제공된다. 차동 증폭 회로부(220)는 제공된 신호에서 동상 성분인 노이즈를 배제하여 차동 신호 성분인 액티브 펜 신호를 증폭하여 출력하므로, 비교기 회로부(234)의 출력에 비이상적인 피크가 형성되는 것을 막을 수 있다. Signals output from the sensing channels R and C and the reference signal group REF are provided to the differential amplification circuit unit 220 through a resistance-compensated line. Since the differential amplifying circuit unit 220 amplifies and outputs the active pen signal, which is a differential signal component, by excluding noise, which is an in-phase component, from the provided signal, a non-ideal peak may be prevented from being formed in the output of the comparator circuit unit 234 .

차동 증폭 회로부(220)의 출력 신호는 검출부(230)에 제공되고, 액티브 펜(PEN)의 출력 신호가 검출된다. 일 실시예로, 차동 증폭 회로부(220)의 출력 신호는 비교기 회로부(232)에 제공된다. 비교기 회로부(232)는 기준 전압과 차동 증폭 회로부(220)의 출력 신호의 크기를 비교하는 비교기(comparator)를 포함한다. 비교기는 비교 결과에 상응하는 펄스를 출력한다. 액티브 펜(PEN)이 출력한 신호는 미리 정해진 주파수를 가지는 펄스 신호이므로 비교기 회로부(232)가 출력한 펄스 신호도 액티브 펜이 출력한 신호의 주파수에 상응하는 펄스 신호이다. The output signal of the differential amplifier circuit unit 220 is provided to the detection unit 230 , and the output signal of the active pen PEN is detected. In one embodiment, the output signal of the differential amplifier circuitry 220 is provided to the comparator circuitry 232 . The comparator circuit unit 232 includes a comparator that compares the reference voltage and the magnitude of the output signal of the differential amplifier circuit unit 220 . The comparator outputs a pulse corresponding to the comparison result. Since the signal output by the active pen PEN is a pulse signal having a predetermined frequency, the pulse signal output by the comparator circuit unit 232 is also a pulse signal corresponding to the frequency of the signal output by the active pen.

따라서, 펄스 신호에 포함된 펄스를 계수하여 주파수를 파악할 수 있으며, 미리 정해진 펜의 심볼 주파수와 일치하면 액티브 펜 신호 검출 장치(10)이 액티브 펜(PEN)이 제공하는 신호를 검출하는 것으로 파악할 수 있다. Accordingly, the frequency can be determined by counting the pulses included in the pulse signal, and when the symbol frequency of the pen is identical to the predetermined symbol frequency, the active pen signal detecting apparatus 10 can determine that the signal provided by the active pen PEN is detected. have.

상술한 바와 같이 차동 증폭기는 두 개의 출력을 포함할 수 있으며, 각각 서로 반전된 출력 신호를 출력한다. 차동 증폭기 각 출력은 두 개의 비교기에 제공될 수 있으며, 비교기는 각각 펄스를 출력할 수 있다. As described above, the differential amplifier may include two outputs, each outputting an inverted output signal. Each output of the differential amplifier may be provided to two comparators, each of which may output a pulse.

차동 증폭 회로부(220)의 출력 신호는 샘플링 부(231)에 제공된다. 샘플링 부(231)는 차동 증폭 회로부(220)의 출력 신호를 샘플하고, 샘플된 코드를 처리부(500)에 출력한다.The output signal of the differential amplifier circuit part 220 is provided to the sampling part 231 . The sampling unit 231 samples the output signal of the differential amplifier circuit unit 220 and outputs the sampled code to the processing unit 500 .

본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 실시를 위한 실시예로, 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.Although it has been described with reference to the embodiment shown in the drawings in order to help the understanding of the present invention, this is an embodiment for implementation, it is merely an example, and various modifications and equivalents from those of ordinary skill in the art It will be appreciated that other embodiments are possible. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the appended claims.

PEN: 액티브 펜 TAIL: 테일 전극
RING: 링전극 TIP: 팁 전극
10: 액티브 펜 센싱 장치 100: 패널
200: 센싱회로부 210: 센서 전극 제어부
212: 제1 보상부 214: 제2 보상부
220: 차동 증폭 회로부 230: 검출부
232: 샘플링부 234: 비교기 회로부
240: 저항 보정 회로부 500: 처리부
510: 보상 저항 연산부
PEN: active pen TAIL: tail electrode
RING: ring electrode TIP: tip electrode
10: active pen sensing device 100: panel
200: sensing circuit unit 210: sensor electrode control unit
212: first compensation unit 214: second compensation unit
220: differential amplification circuit unit 230: detection unit
232: sampling unit 234: comparator circuit unit
240: resistance correction circuit unit 500: processing unit
510: compensating resistance calculation unit

Claims (11)

복수의 단위 센서 전극들을 포함하는 패널(panel) 및
상기 복수의 단위 센서 전극들을 행(row) 또는 열(column)으로 연결하여 센싱 채널을 형성하고, 기준 신호 그룹을 형성하는 센서 전극 제어부와,
상기 센싱 채널에서 검출한 신호와 상기 기준 신호 그룹에서 형성된 신호에서 동상(common mode) 성분을 제거하는 차동 증폭기를 포함하는 차동 증폭 회로부와,
상기 차동 증폭기의 출력 신호로부터 액티브 펜 신호를 검출하는 검출부와,
상기 차동 증폭기에서 바라보는 상기 센싱 채널의 저항과, 상기 차동 증폭기에서 바라보는 상기 기준 신호 그룹의 저항을 정합(match)하는 저항 보정 회로부를 구비하며,
상기 저항 보정 회로부는,
상기 차동 증폭기의 일 입력과 상기 센싱 채널 사이에 연결되되, 복수의 저항들과 도통되어 복수의 저항을 센싱 채널과 연결하는 복수의 스위치들을 포함하는 제1 보상부와,
상기 차동 증폭기의 타 입력과 상기 기준 신호 그룹 사이에 연결되되, 복수의 저항들과 도통되어 복수의 저항을 기준 신호 그룹과 연결하는 복수의 스위치들을 포함하는 제2 보상부와,
상기 제1 보상부와 상기 제2 보상부의 저항을 각각 제어하는 보상 저항 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 펜 센싱 장치.
A panel including a plurality of unit sensor electrodes, and
a sensor electrode controller connecting the plurality of unit sensor electrodes in a row or column to form a sensing channel and forming a reference signal group;
a differential amplifier circuit unit including a differential amplifier for removing a common mode component from a signal detected from the sensing channel and a signal formed from the reference signal group;
a detector for detecting an active pen signal from the output signal of the differential amplifier;
a resistance correction circuit unit for matching the resistance of the sensing channel viewed from the differential amplifier and the resistance of the reference signal group viewed from the differential amplifier;
The resistance correction circuit unit,
a first compensator connected between one input of the differential amplifier and the sensing channel, the first compensating unit including a plurality of switches conducting with a plurality of resistors to connect the plurality of resistors with the sensing channel;
a second compensator connected between the other input of the differential amplifier and the reference signal group, the second compensator including a plurality of switches which are conductive to a plurality of resistors and connect the plurality of resistors to the reference signal group;
and a compensation resistance calculator controlling resistances of the first compensator and the second compensator, respectively.
제1항에 있어서,
상기 동상 성분은
디스플레이 노이즈인 액티브 펜 센싱 장치.
According to claim 1,
The frostbite component is
Active pen sensing device, which is display noise.
제1항에 있어서,
상기 센서 전극 제어부는,
상기 패널의 동일한 열에 배치된 상기 복수의 단위 센서 전극들과 연결된 액티브 펜 센싱 장치.
According to claim 1,
The sensor electrode control unit,
An active pen sensing device connected to the plurality of unit sensor electrodes disposed in the same column of the panel.
제1항에 있어서,
상기 액티브 펜 센싱 장치는,
복수의 상기 센서 전극 제어부들을 포함하며,
상기 복수의 단위 센서 전극들은 상기 복수의 상기 센서 전극 제어부들에 의하여 상기 행으로 연결되는 액티브 펜 센싱 장치.
According to claim 1,
The active pen sensing device,
It includes a plurality of the sensor electrode control unit,
The plurality of unit sensor electrodes are connected in the row by the plurality of sensor electrode controllers.
제1항에 있어서,
상기 센싱 채널은 행으로 연결된 두 개 이상의 단위 센서 전극들이고,
상기 기준 신호 그룹은 상기 센싱 채널과 인접하거나 이격되어 행으로 연결된 두 개 이상의 단위 센서 전극들인 액티브 펜 센싱 장치.
According to claim 1,
The sensing channel is two or more unit sensor electrodes connected in a row,
The reference signal group is two or more unit sensor electrodes adjacent to or spaced apart from the sensing channel and connected in a row.
제1항에 있어서,
상기 센싱 채널은 열(column)으로 연결된 두 개 이상의 단위 센서 전극들이고,
상기 기준 신호 그룹은 상기 센싱 채널과 인접하거나 이격되어 열로 연결된 두 개 이상의 단위 센서 전극들인 액티브 펜 센싱 장치.
According to claim 1,
The sensing channel is two or more unit sensor electrodes connected in a column,
The reference signal group is two or more unit sensor electrodes adjacent to or spaced apart from the sensing channel and connected in a row.
제1항에 있어서,
상기 검출부는,
상기 차동 증폭 회로부의 출력 신호와 기준 레벨과의 크기를 비교한 펄스를 출력하는 비교기와
상기 차동 증폭 회로부의 출력 신호를 샘플하는 샘플링 회로를 더 포함하는 액티브 펜 센싱 장치.
According to claim 1,
The detection unit,
a comparator for outputting a pulse obtained by comparing the magnitude of the output signal of the differential amplifier circuit with a reference level;
The active pen sensing device further comprising a sampling circuit for sampling the output signal of the differential amplifier circuit unit.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 보상 저항 연산부는,
상기 센싱 채널의 저항 평균 저항값과, 상기 기준 신호 그룹의 저항 평균 저항값의 차이를 상기 센싱 채널에 포함된 단위 센서 전극들의 개수로 나누어 보상 저항을 연산하는 액티브 펜 센싱 장치.
According to claim 1,
The compensation resistance calculating unit,
An active pen sensing device for calculating a compensation resistance by dividing a difference between the average resistance value of the sensing channel and the average resistance value of the reference signal group by the number of unit sensor electrodes included in the sensing channel.
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