KR102468750B1 - 터치표시장치, 터치시스템, 터치구동회로, 펜 및 펜 센싱 방법 - Google Patents

터치표시장치, 터치시스템, 터치구동회로, 펜 및 펜 센싱 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들은 터치표시장치, 터치시스템, 터치구동회로, 펜 및 펜 센싱 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 펜에서 출력된 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호를 다수의 터치전극의 전체 또는 일부를 통해 수신하고, 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기와 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기에 기초하여 펜을 센싱하는 터치표시장치, 터치시스템, 터치구동회로, 펜 및 펜 센싱 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 실시예들에 의하면, 사용자가 펜을 기울여 사용하더라도 펜을 정확하게 센싱할 수 있다.

Description

터치표시장치, 터치시스템, 터치구동회로, 펜 및 펜 센싱 방법{TOUCH DISPLAY DEVICE, TOUCH SYSTEM, TOUCH DRIVING CIRCUIT, AND PEN SENSING METHOD}
본 발명은 터치표시장치, 터치시스템, 터치구동회로, 펜 및 펜 센싱 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 터치 디스플레이 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치, 플라즈마 표시장치, 유기발광표시장치 등과 같은 여러 가지 표시장치가 활용되고 있다.
이러한 표시장치는, 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력방식에서 탈피하여, 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력방식을 제공한다.
이러한 터치 기반의 입력 방식을 제공하기 위해서는, 사용자의 터치 유무를 파악하고 터치 좌표를 정확하게 검출할 수 있어야 한다.
또한, 손가락 등 이외에도, 정교한 펜 터치 입력에 대한 요구 증대에 따라 펜 터치 기술에 대한 개발도 이루어지고 있다.
이러한 종래의 펜 터치 기술의 경우, 사용자가 펜을 수직으로 세워서 사용하게 되면, 큰 문제가 없으나, 사용자가 펜을 기울여서 사용하게 되면, 실제 펜 위치와는 다른 곳을 펜의 위치를 센싱할 수 있다.
이 경우, 해당 펜 터치 입력과 관련된 동작이 되지 못하거나 무관한 동작이 수행되는 등의 오 동작이 되거나, 사용자가 펜을 이용하여 터치(필기)하는 지점과 다른 지점에서 터치 관련 표시를 해줄 수도 있다. 이러한 현상은 사용자가 오른손 잡이인지 왼손 잡인지에 따라서 더욱 심해질 수 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 실시예들의 목적은, 사용자가 펜을 기울여 사용하더라도 펜을 정확하게 센싱하는데 있다.
또한, 본 발명의 실시예들의 다른 목적은, 2가지 신호 송신 매체(팁, 링)를 갖는 펜을 제공하고, 이러한 펜을 통해 펜 틸트를 보다 정확하게 센싱하는 데 있다.
또한, 본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 펜 틸트에 따른 좌표 오차를 보정해주어 정확한 펜 좌표를 센싱하는데 있다.
또한, 본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 펜이 갖는 2가지 신호 송신 매체(팁, 링)을 시분할 구동하여 펜을 효율적으로 센싱하는데 있다.
또한, 본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 펜이 갖는 2가지 신호 송신 매체(팁, 링)을 동시 구동하여 펜을 신속하게 센싱하는데 있다
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 터치전극을 포함하는 터치패널과, 펜에서 출력된 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호를 다수의 터치전극의 전체 또는 일부를 통해 수신하고, 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기와 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기에 기초하여 펜의 펜 좌표 또는 펜 틸트를 감지하는 터치회로를 포함하는 터치표시장치를 제공할 수 있다.
이러한 터치표시장치에서, 펜이 터치패널의 표면 대비 소정의 각도 이상 기울어진 경우, 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 중 최대값을 수신하는 터치전극과 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 중 최대값을 수신하는 터치전극은 서로 다를 수 있다.
제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호는 전압 레벨이 가변 되는 변조된 신호일 수 있다.
제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호는 서로 다른 진폭을 가질 수 있다.
제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호는 위상 차가 있을 수 있다.
제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호는 다른 기간에 펜에서 출력될 수 있다.
제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호는 동일한 기간에 펜에서 출력될 수 있다.
터치회로는, 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기와 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기에 기초하여 펜에 대한 펜 좌표 및 펜 틸트를 센싱할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 하우징과, 하우징의 외부로 돌출된 팁(Tip)과, 하우징의 내부에 구비되며 하우징의 내 측면을 감싸는 형태를 갖는 링(Ring)과, 하우징의 내부에 구비되며, 팁 및 링 중 하나 이상과 전기적으로 연결되고, 팁 및 링 중 하나 이상을 통해 하향링크신호를 출력하는 펜 구동회로를 포함하는 펜을 제공할 수 있다.
이러한 펜에서, 팁에서 출력된 하향링크신호와 링에서 출력된 하향링크신호는, 팁의 위치에서 서로 다른 신호세기를 갖거나, 위상 차이가 있을 수 있다.
또한, 펜 구동회로는 팁과 링을 시분할 구동하거나 동시 구동할 수 있다.
펜은, 팁과 링이 시분할 구동되는 경우, 제1 타이밍에 팁을 펜 구동회로에 전기적으로 연결해주고, 제1 타이밍과 다른 제2 타이밍에 링을 펜 구동회로에 전기적으로 연결해주는 제1 스위치 회로를 더 포함할 수 있다.
펜은, 팁과 링이 동시 구동되는 경우, 팁과 링을 동시에 펜 구동회로에 전기적으로 연결해주는 제2 스위치 회로를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 터치패널에 포함된 다수의 터치전극의 전체 또는 일부로 상향링크신호를 공급하는 구동부와, 펜에서 출력된 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호가 다수의 터치전극의 전체 또는 일부를 통해 수신되면 센싱 데이터를 생성하여 출력하는 센싱부를 포함하는 터치구동회로를 제공할 수 있다.
펜이 터치패널의 표면 대비 소정의 각도 이상 기울어진 경우, 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 중 최대값을 수신하는 터치전극과 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 중 최대값을 수신하는 터치전극은 서로 다를 수 있다.
제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호는 서로 다른 진폭을 가질 수 있다.
제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호는 위상 차가 있을 수 있다.
제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호는 다른 기간에 펜에서 출력될 수 있다.
제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호는 동일한 기간에 펜에서 출력될 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 터치패널에 포함된 다수의 터치전극의 전체 또는 일부로 상향링크신호를 공급하는 단계와, 펜에서 출력된 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호를 다수의 터치전극의 전체 또는 일부를 통해 수신하는 단계와, 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기와 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기에 기초하여 펜을 센싱하는 단계를 포함하는 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
펜이 터치패널의 표면 대비 소정의 각도 이상 기울어진 경우, 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 중 최대값을 수신하는 터치전극과 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 중 최대값을 수신하는 터치전극은 서로 다를 수 있다.
제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호는 다른 기간에 수신되거나 동일한 기간에 수신될 수 있다.
펜을 센싱하는 단계는, 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기로부터 펜에 포함된 팁의 팁 좌표를 결정하고, 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기로부터 펜에 포함된 링의 링 좌표를 결정하는 단계와, 팁 좌표와 링 좌표의 거리를 계산하는 단계와, 팁 좌표와 링 좌표의 거리에 근거하여, 팁 좌표 또는 링 좌표를 보정하여 펜에 대한 펜 좌표를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
펜을 센싱하는 단계는, 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기로부터 펜에 포함된 팁의 팁 좌표를 결정하고, 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기로부터 펜에 포함된 링의 링 좌표를 결정하고, 팁 좌표와 링 좌표의 거리를 계산하고, 팁 좌표와 링 좌표의 거리와, 팁과 링의 간격에 기초하여, 펜 틸트를 계산하고, 펜 틸트, 팁 좌표 및 링 좌표를 근거하여 펜 좌표를 결정할 수 있다.
펜을 센싱하는 단계는, 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기로부터 펜에 포함된 팁의 팁 좌표를 결정하고, 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기로부터 펜에 포함된 링의 링 좌표를 결정하는 단계와, 팁 좌표 및 링 좌표를 근거하여 팁 좌표 및 링 좌표 간의 거리를 계산하는 단계와, 거리에 기초하여 펜에 대한 펜 틸트를 계산하는 단계와, 거리에 기초하여 펜 좌표 오프셋의 상수 보정 값을 계산하고, 펜 틸트에 기초하여 펜 좌표 오프셋의 방향 보정 값을 계산하는 단계와, 팁 좌표 또는 링 좌표와, 펜 좌표 오프셋의 상수 보정 값 및 방향 보정 값에 근거하여 펜 좌표를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 터치전극을 포함하는 터치패널과, 다수의 터치전극의 전체 또는 일부로 상향링크신호를 공급하고 터치전극의 전체 또는 일부를 통해 하향링크신호를 수신하는 터치회로를 포함하는 터치표시장치와, 상향링크신호를 수신하고 하향링크신호를 출력하는 펜을 포함하는 터치시스템을 제공할 수 있다.
터치회로는, 펜에서 출력된 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호를 다수의 터치전극의 전체 또는 일부를 통해 수신하고, 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기와 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기에 기초하여 펜의 펜 좌표 또는 펜 틸트를 감지할 수 있다.
펜이 터치패널의 표면 대비 소정의 각도 이상 기울어진 경우, 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 중 최대값을 수신하는 터치전극과 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 중 최대값을 수신하는 터치전극은 서로 다를 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 의하면, 사용자가 펜을 기울여 사용하더라도 펜을 정확하게 센싱할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 2가지 신호 송신 매체(팁, 링)를 갖는 펜을 제공하고, 이러한 펜을 통해 펜 틸트를 보다 정확하게 센싱하는 데 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 펜 틸트에 따른 좌표 오차를 보정해주어 정확한 펜 좌표를 센싱할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 펜이 갖는 2가지 신호 송신 매체(팁, 링)을 시분할 구동하여 펜을 효율적으로 센싱할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 펜이 갖는 2가지 신호 송신 매체(팁, 링)을 동시 구동하여 펜을 신속하게 센싱할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서 디스플레이 파트를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서 2가지 유형의 터치 센싱 파트를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 구현 예시 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 디스플레이 구동과 터치 구동의 시분할 구동 방식을 나타낸 구동 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 디스플레이 구동과 터치 구동의 독립 구동 방식을 나타낸 구동 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치와 펜 간의 터치 구동 동작을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치와 펜 간의 터치 구동 동작에 대한 구동 타이밍을 나타낸 예시 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 펜을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 펜을 수직으로 사용하는 경우, 펜에서 출력된 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 분포를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 펜을 기울여서 사용하는 경우, 펜에서 출력된 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 분포를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 펜을 나타낸 다른 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 펜에서 링 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 펜에서 팁과 링 간의 간격을 예시적 나타낸 도면들이다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 펜의 팁과 링 각각에서 출력되어 터치구동회로에서 수신된 제1 하향링크신호와 제2 하향링크신호를 나타낸 예시도들이다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 펜을 수직으로 사용하는 경우, 펜에서 출력된 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 분포를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 펜을 기울여서 사용하는 경우, 펜에서 출력된 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 분포를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 21 및 도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 틸트의 변화에 따른 팁 좌표 및 링 좌표와, 팁 좌표 및 링 좌표 간의 거리를 측정하는 환경과 측정 결과를 나타낸 도면들이다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 센싱 방법의 흐름도이다.
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 센싱 방법에서 펜 센싱 단계의 흐름도이다.
도 25는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 센싱 방법에 따른 펜 틸트 및 펜 좌표를 계산하는 방법의 예시이다.
도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 센싱 방법의 다른 흐름도이다.
도 27은 본 발명의 실시예들에 따른 펜의 팁과 링을 시분할 구동하는 경우, 터치표시장치와 펜 간의 터치 구동 동작에 대한 구동 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 28은 본 발명의 실시예들에 따른 펜의 팁과 링을 시분할 구동하는 경우, 팁과 링 각각에 대한 스위칭 구조를 나타낸 예시 도면이다.
도 29는 본 발명의 실시예들에 따른 펜의 팁과 링을 동시 구동하는 경우, 터치표시장치와 펜 간의 터치 구동 동작에 대한 구동 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 30은 본 발명의 실시예들에 따른 펜의 팁과 링을 동시 구동하는 경우, 팁과 링 각각에 대한 스위칭 구조를 나타낸 예시 도면이다.
도 31은 본 발명의 실시예들에 따른 터치구동회로를 나타낸 예시 도면이다.
도 32는 본 발명의 실시예들에 따른 터치구동회로의 블록도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템은 터치표시장치(10) 및 이와 연동하는 펜(20) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 영상을 표시하는 영상 표시 기능을 제공할 뿐만 아니라, 손가락 및 펜(20) 등에 의한 터치 센싱 기능도 제공할 수 있다.
여기서, '펜(20)'은 신호 송수신 기능을 갖거나 터치표시장치(10)와 연동 동작을 수행할 수 있거나 자체 전원을 포함하는 터치 도구인 액티브 펜(Active Pen)과, 신호 송수신 기능 및 자체 전원 등이 없는 터치 도구인 패시브 펜(Passive Pen) 등을 포함할 수 있다.
여기서, 터치 도구는 손가락뿐만 아니라 손가락을 대신하여 화면을 터치할 수 있는 모든 물체를 의미하며, 터치 오브젝트 또는 터치 포인터라고도 할 수 있다.
아래에서, 손가락은 패시브 펜 등의 수동적인 터치 도구를 대표하는 것으로 간주하고, 펜(20)은 액티브 펜 등의 능동적인 터치 도구를 대표하는 것으로 간주할 수 있다. 여기서, 펜(20)은 스타일러스(Stylus), 스타일러스 펜(Stylus Pen) 또는 액티브 스타일러스 펜(Active Stylus Pen) 등이라고도 할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 일 예로, 텔레비전(TV), 모니터 등일 수도 있고, 태블릿, 스마트 폰 등의 모바일 디바이스일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 영상 표시 기능을 제공하기 위한 디스플레이 파트(Display Part)와 터치 센싱을 위한 터치 센싱 파트(Touch Sensing Part)를 포함할 수 있다.
아래에서는, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 터치표시장치(10)의 디스플레이 파트(Display Part)와 터치 센싱 파트(Touch Sensing Part)에 대한 구조를 간략하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)에서 디스플레이 파트를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 디스플레이 파트(Display Part)는 표시패널(110), 데이터 구동 회로(120), 게이트 구동 회로(130) 및 디스플레이 컨트롤러(140) 등을 포함할 수 있다.
표시패널(110)은 다수의 데이터 라인(DL)과 다수의 게이트 라인(GL)이 배치되고, 다수의 데이터 라인(DL)과 다수의 게이트 라인(GL)에 의해 정의되는(구획되는) 다수의 서브픽셀(SP)이 배열되어 있다.
데이터 구동 회로(120)는 다수의 데이터 라인(DL)로 데이터 전압을 공급하여 다수의 데이터 라인(DL)을 구동한다.
게이트 구동 회로(130)는 다수의 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 공급하여 다수의 게이트 라인(GL)을 구동한다.
디스플레이 컨트롤러(140)는 데이터 구동 회로(120) 및 게이트 구동 회로(130)로 각종 제어신호(DCS, GCS)를 공급하여, 데이터 구동 회로(120) 및 게이트 구동 회로(130)의 동작을 제어한다.
이러한 디스플레이 컨트롤러(140)는, 각 디스플레이 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 외부에서 입력되는 입력 영상 데이터를 데이터 구동 회로(120)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 영상 데이터(DATA)를 출력하고, 스캔에 맞춰 적당한 시간에 데이터 구동을 통제한다.
이러한 디스플레이 컨트롤러(140)는 통상의 디스플레이 기술에서 이용되는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)이거나, 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)를 포함하여 다른 제어 기능도 더 수행하는 제어 장치일 수 있다.
이러한 디스플레이 컨트롤러(140)는, 데이터 구동 회로(120)와 별도의 부품으로 구현될 수도 있고, 데이터 구동 회로(120)와 함께 집적 회로로 구현될 수도 있다.
한편, 데이터 구동 회로(120)는, 적어도 하나의 소스 드라이버 집적회로(Source Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다.
각 소스 드라이버 집적회로는, 쉬프트 레지스터(Shift Register), 래치 회로(Latch Circuit), 디지털 아날로그 컨버터(DAC: Digital to Analog Converter), 출력 버퍼(Output Buffer) 등을 포함할 수 있으며, 경우에 따라서, 아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital Converter) 등을 더 포함할 수 있다.
게이트 구동 회로(130)는, 적어도 하나의 게이트 드라이버 집적회로(Gate Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다.
각 게이트 드라이버 집적회로는 쉬프트 레지스터(Shift Register), 레벨 쉬프터(Level Shifter) 등을 포함할 수 있다.
데이터 구동 회로(120)는, 표시패널(110)의 일측(예: 상측 또는 하측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 표시패널(110)의 양측(예: 상측과 하측)에 모두 위치할 수도 있다.
게이트 구동 회로(130)는, 표시패널(110)의 일 측(예: 좌측 또는 우측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 표시패널(110)의 양측(예: 좌측과 우측)에 모두 위치할 수도 있다.
한편, 표시패널(110)은 액정표시패널, 유기발광표시패널 및 플라즈마 표시패널 등의 다양한 타입의 표시패널일 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서 2가지 유형의 터치 센싱 파트(Touch Sensing Part)를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 뮤추얼-캐패시턴스 기반의 터치 센싱을 위한 터치 센싱 파트를 예시적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 셀프-캐패시턴스 기반의 터치 센싱을 위한 터치 센싱 파트를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 터치표시장치(10)는 캐패시턴스 기반의 터치 센싱 기법을 통해 손가락 및/또는 펜(20)에 의한 터치 유무 또는 터치 위치를 센싱할 수 있다.
이를 위해, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 터치표시장치(10)는 다수의 터치전극(TE)이 배치된 터치패널(TSP)과 이를 구동하기 위한 터치회로(300)을 포함할 수 있다.
터치표시장치(10)는, 2가지 터치전극(Tx_TE, Rx_TE) 간에 형성되는 캐패시턴스 또는 그 변화를 측정하여 터치입력을 센싱하는 뮤추얼 캐패시턴스(Mutual-capacitance) 기반의 터치 센싱 기능을 제공할 수 있다.
이와 다르게, 터치표시장치(10)는, 각 터치전극(TE)마다 형성된 캐패시턴스 또는 그 변화를 측정하여 터치입력을 센싱하는 셀프 캐패시턴스(Self-capacitance) 기반의 터치 센싱 기능을 제공할 수 있다.
도 3을 참조하면, 뮤추얼 캐패시턴스 기반의 터치 센싱을 위해, 터치패널(TSP)에는 터치 구동 신호가 인가되는 제1 터치전극 라인들(T1~T5, 터치 구동 라인들이라고도 함)과 터치 센싱 신호가 센싱 되는 제2 터치전극 라인(R1~R6, 터치 센싱 라인들이라고도 함)들이 교차하여 배치될 수 있다.
제1 터치전극 라인들(T1~T5) 각각은 가로 방향으로 연장되는 하나의 바(Bar) 형의 전극일 수도 있고, 제2 터치전극 라인들(R1~R6) 각각은 세로 방향으로 연장되는 하나의 바(Bar) 형의 전극일 수 있다.
이와 다르게, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 터치전극 라인들(T1~T5) 각각은 동일한 행에 배치된 제1 터치전극들(Tx_TE, 터치 구동 전극들이라고도 함)이 전기적으로 연결되어 형성될 수 있으며, 제2 터치전극 라인들(R1~R6) 각각은 동일한 열에 배치된 제2 터치전극들(Rx_TE, 터치 센싱 전극들이라고도 함)이 전기적으로 연결되어 형성될 수 있다.
제1 터치전극 라인들(T1~T5) 각각은 하나 이상의 신호 라인(SL)을 통해 터치회로(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 터치전극 라인들(R1~R6) 각각은 하나 이상의 신호 라인(SL)을 통해 터치회로(300)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4를 참조하면, 셀프 캐패시턴스 기반의 터치 센싱을 위해, 터치패널(TSP)에는 다수의 터치전극(TE)이 배치될 수 있다.
다수의 터치전극들(TE) 각각은 터치 구동 신호가 인가되고 터치 센싱 신호가 센싱 될 수 있다.
다수의 터치전극들(TE) 각각은 하나 이상의 신호 라인(SL)을 통해 터치회로(300)와 전기적으로 연결될 수 있다.
아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 터치표시장치(10)는 셀프 캐패시턴스 기반의 터치 센싱 방식을 제공하고, 터치패널(TSP)도 셀프 캐패시턴스 기반의 터치 센싱을 위해 도 4와 같이 설계된 경우를 가정한다.
도 3 및 도 4에 도시된 하나의 터치전극(TE)의 형상은 예시일 뿐 다양하게 설계될 수 있다.
또한, 하나의 터치전극(TE)이 형성되는 영역의 크기는 하나의 서브픽셀이 형성되는 영역의 크기와 대응될 수도 있다.
또는, 하나의 터치전극(TE)이 형성되는 영역의 크기는 하나의 서브픽셀이 형성되는 영역의 크기보다 클 수 있다. 이 경우, 하나의 터치전극(TE)은 둘 이상의 데이터 라인들 및 둘 이상의 게이트 라인들과 중첩될 수 있다.
예를 들어, 하나의 터치전극(TE)이 형성되는 영역의 크기는 수 개 내지 수십 개의 서브픽셀 영역의 크기와 대응될 수 있다.
한편, 터치패널(TSP)은 표시패널(110)과 별도로 제작되어 표시패널(110)에 결합되는 외장형(애드-온(Add-On) 타입이라고도 함)이거나, 표시패널(110)에 내장되는 내장형(예: 인-셀(In-Cell) 타입, 온-셀(On-Cell) 타입 등)일 수도 있다.
터치패널(TSP)이 표시패널(110)에 내장된 경우, 표시패널(110)의 제작 시, 터치전극들(TE)이 디스플레이 구동과 관련된 다른 전극이나 신호 배선들과 함께 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 구현 예시 도면이다. 단, 도 5는 터치패널(TSP)이 표시패널(110)에 내장된 경우에 대한 구현 예시이다.
도 5를 참조하면, 터치회로(300)는, 터치패널(TSP)로 터치 구동 신호를 공급하고 터치패널(TSP)로부터 터치 센싱 신호를 검출(수신)하기 위한 하나 이상의 터치구동회로(TIC)와, 터치구동회로(TIC)의 터치 센싱 신호 검출 결과를 이용하여 터치 입력의 유무 및/또는 위치 등을 알아내는 터치컨트롤러(TCR) 등을 포함할 수 있다.
터치회로(300)에 포함된 하나 이상의 터치구동회로(TIC) 각각은 하나의 집적회로(IC)로 구현될 수 있다.
한편, 터치회로(300)에 포함된 하나 이상의 터치구동회로(TIC)는, 데이터 구동 회로(120)를 구현한 하나 이상의 소스 드라이버 집적회로(SDIC)와 함께, 통합된 하나 이상의 통합 집적회로(SRIC)로 통합되어 구현될 수도 있다.
즉, 터치표시장치(10)는 하나 이상의 통합 집적회로(SRIC)를 포함할 수 있는데, 각 통합 집적회로(SRIC)는 터치구동회로(TIC)와 소스 드라이버 집적회로(SDIC)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 터치 구동을 위한 터치구동회로(TIC)와 데이터 구동을 위한 소스 드라이버 집적회로(SDIC)의 통합 구현은, 터치패널(TSP)이 표시패널(110)에 내장되는 내장형이고, 터치전극들(TE)과 연결된 신호 라인들(SL)이 데이터 라인들(DL)과 평행하게 배치된 경우에, 터치 구동 및 데이터 구동을 효과적으로 수행할 수 있다.
한편, 터치패널(TSP)이 표시패널(110)에 내장되는 내장형인 경우, 각 터치전극(TE)은 다양하게 만들어질 수 있다.
터치표시장치(100)가 액정표시장치 등의 타입으로 구현된 경우, 영상 표시를 위한 디스플레이 구동 기간 동안 공통 전압이 인가되는 공통전극들을 여러 개로 블록화 하고, 이를 터치전극들(TE)로 활용할 수 있다. 예를 들어, 터치전극(TE)은, 터치 센싱을 위한 터치 구동 기간 동안 터치 구동 신호가 인가되거나 터치 센싱 신호가 검출되고, 영상 표시를 위한 디스플레이 구동 기간 동안 공통 전압이 인가될 수 있다.
이 경우, 디스플레이 구동 기간 동안, 터치전극들(TE)은 터치회로(300)의 내부에서 모두 전기적으로 연결되고, 공통 전압을 공통으로 인가 받을 수 있다.
터치 구동 기간 동안, 터치회로(300)의 내부에서 터치전극들(TE) 중 일부 또는 전체가 선택되고, 선택된 하나 이상의 터치전극들(TE)은 터치회로(300)의 터치구동회로(TIC)로부터 터치 구동 신호가 인가되거나, 터치회로(300)의 터치구동회로(TIC)에 의해 터치 센싱 신호가 검출될 수 있다.
또한, 각 터치전극(TE)은 중첩되는 다수의 서브픽셀 내 픽셀 전극과 전계를 형성하기 위하여 다수의 슬릿(홀(Hole)이라고도 함)이 존재할 수 있다.
한편, 터치표시장치(10)가 유기발광표시장치로 구현된 경우, 다수의 터치전극(TE) 및 다수의 신호 라인(SL)은, 표시패널(110)에서 전면 배치되며 공통전압이 인가되는 공통전극(예: 캐소드 전극 등) 상에 배치된 봉지 층(Encapsulation Layer) 상에 위치할 수 있다.
여기서, 표시패널(110)에 전면에 배치된 공통전극은, 일 예로, 각 서브픽셀(SP) 내 유기발광다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode)의 애노드 전극(픽셀 전극에 해당함)과 캐소드 전극 중 캐소드 전극일 수 있고, 공통 전압은 캐소드 전압일 수 있다.
이 경우, 다수의 터치전극들(TE) 각각은 오픈 영역(개구부)이 없는 전극 형태일 수 있다. 이때, 다수의 터치전극들(TE) 각각은 서브픽셀들(SP)에서의 발광을 위해 투명전극일 수 있다.
또는, 다수의 터치전극들(TE) 각각은 여러 개의 오픈 영역(개구부)이 있는 메쉬 타입의 전극일 수 있다. 이때, 다수의 터치전극들(TE) 각각에서 각 오픈 영역은 서브픽셀(SP)의 발광 영역(예: 애노드 전극의 일부가 위치한 영역)에 대응될 수 있다.
한편, 터치 구동 기간(터치 센싱 기간) 동안, 패널 구동 신호가 터치전극들(TE) 및 신호 라인들(SL)에 공급될 때, 터치 센싱과는 관련이 없을 수 있는 다른 전극 및 신호 라인들에도 패널 구동 신호와 동일하거나 대응되는 신호가 인가될 수 있다. 여기서, 패널 구동 신호는 손가락 및/또는 펜(20)에 의한 터치 입력을 센싱하거나 펜(20)의 펜 정보를 인식하기 위하여 터치회로(300)에서 출력된 터치 구동 신호라고 할 수 있다.
예를 들어, 터치 구동 기간 동안, 모든 데이터 라인(DL) 또는 일부의 데이터 라인(DL)으로 패널 구동 신호 또는 이와 대응되는 신호가 인가될 수 있다.
다른 예를 들어, 터치 구동 기간 동안, 모든 게이트 라인(GL) 또는 일부의 게이트 라인(GL)으로 패널 구동 신호 또는 이와 대응되는 신호가 인가될 수 있다.
또 다른 예를 들어, 터치 구동 기간 동안, 모든 터치전극들(TE)로 패널 구동 신호 또는 이와 대응되는 신호가 인가될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예들에서, 패널 구동 신호는 터치패널(TSP), 표시패널(110), 또는 터치패널(TSP)을 내장하는 표시패널(110)에 인가되는 모든 신호를 의미할 수 있다.
한편, 집적회로의 구현 및 배치 위치와 관련하여, 일 예로, 터치표시장치(10)에서, 터치구동회로(TIC)와 소스 드라이버 집적회로(SDIC)를 표시패널(110)과 전기적으로 연결해주기 위하여, 통합 집적회로(SRIC)는 필름 상에 실장되고, 필름의 일단이 터치패널(TSP)과 연결되고, 필름의 타단이 인쇄회로기판(PCB)에 연결될 수 있다. 이 경우, 통합 집적회로(SRIC)는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 타입이라고 할 수 있다.
통합 집적회로(SRIC)가 실장된 필름과 연결된 인쇄회로기판(PCB) 상에는 실장 된 터치컨트롤러(TCR)가 실장될 수 있다.
한편, 통합 집적회로(SRIC)는 터치패널(TSP) 상에 본딩되는 칩 온 글라스(COG: Chip On Glass) 타입으로도 구현될 수도 있다.
한편, 터치회로(300)의 하나 이상의 터치구동회로(TIC)와 터치컨트롤러(TCR)는 1개의 부품으로 통합되어 구현될 수도 있다.
도 6은 실시 예들에 따른 터치표시장치(10)의 디스플레이 구동과 터치 구동의 시분할 구동 방식을 나타낸 구동 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 영상 표시를 위한 '디스플레이 구동'과, 손가락 및/또는 펜(20)에 의한 터치(손가락 터치 및/또는 펜 터치)을 센싱하기 위한 '터치 구동(손가락 터치 구동 및/또는 펜 터치 구동)'을 시분할하여 수행할 수 있다.
터치표시장치(10)에서는, 디스플레이 구동 기간(D1, D2, )과 터치 구동 기간(T1, T2, ...)이 교번되면서 할당된다.
디스플레이 구동 기간(D1, D2, ...) 동안에는 디스플레이 구동이 진행되어 영상 표시가 되며, 터치 구동 기간(T1, T2, ...) 동안에는 터치 구동(손가락 터치 구동 및/또는 펜 터치 구동)이 진행되어 손가락 터치가 센싱되거나 펜 터치가 센싱될 수 있다.
이러한 시분할 구동 방식의 경우, 터치 구동 기간(T1, T2, ...)은 디스플레이 구동이 수행되지 않는 블랭크(Blank) 기간일 수 있다.
한편, 터치표시장치(10)는 하이 레벨과 로우 레벨로 스윙 되는 동기화 신호(TSYNC)를 발생시키고, 동기화 신호(TSYNC)를 이용하여, 디스플레이 구동 기간(D1, D2, ...)과 터치 구동 기간(T1, T2, ...)을 식별하거나 제어할 수 있다. 즉, 동기화 신호(TSYNC)는 터치 구동 기간(T1, T2, ...)을 정의하는 구동 타이밍 제어 신호이다.
예를 들어, 동기화 신호(TSYNC)의 하이 레벨 구간 (또는 로우 레벨 구간)은 터치 구동 기간(T1, T2, ...)을 지시하고, 동기화 신호(TSYNC)의 로우 레벨 구간 (또는 하이 레벨 구간)은 디스플레이 구동 기간(D1, D2, ...)을 지시할 수 있다.
한편, 하나의 디스플레이 프레임 기간은, 1개의 디스플레이 구동 기간과 1개의 터치 구동 기간을 포함할 수 있다. 이 경우, 하나의 디스플레이 프레임 화면이 표시된 이후, 터치 구동이 진행될 수 있다.
이와 다르게, 하나의 디스플레이 프레임 기간은 2개 이상의 디스플레이 구동 기간과 2개 이상의 터치 구동 기간을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 6을 참조하면, 하나의 디스플레이 프레임 기간은 16개의 디스플레이 구동 기간(D1 ~ D16)과 16개의 터치 구동 기간(T1~T16)을 포함할 수 있다. 이 경우, 하나의 디스플레이 프레임 화면이 1/16씩 나누어져서 표시되고, 그 사이마다 터치 구동이 진행될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 디스플레이 구동과 터치 구동의 독립 구동 방식을 나타낸 구동 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 영상 표시를 위한 '디스플레이 구동'과, 손가락 및/또는 펜(20)에 의한 터치(손가락 터치 및/또는 펜 터치)을 센싱하기 위한 '터치 구동(손가락 터치 구동 및/또는 펜 터치 구동)'을 독립적으로 수행할 수도 있다.
이 경우, 디스플레이 구동과 터치 구동은 도 6에서와 같이, 시분할 된 다른 시간대에 진행될 수도 있고, 동일 시간대에 동시에 진행될 수도 있다. 또는 시분할 되어 진행되다가 어떠한 타이밍에는 동시에 진행될 수도 있다.
디스플레이 구동과 터치 구동이 독립적으로 진행되는 경우, 터치 구동은 디스플레이 구동과 무관하게 진행될 수 있으며, 반대로, 디스플레이 구동도 터치 구동과는 무관하게 진행될 수 있다.
터치표시장치(10)에서는, 디스플레이 구동 기간(D1, D2, ...)과 터치 구동 기간(T1, T2, ...)이 교번되면서 할당된다.
예를 들어, 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 진행되는 경우, 디스플레이 구동에 따라 영상이 표시되는 동안, 터치 구동이 진행되어 손가락 터치가 센싱되거나 펜 터치가 센싱될 수 있다.
디스플레이 구동과 터치 구동이 독립적으로 진행되는 경우, 디스플레이 구동 기간은 통상의 디스플레이 구동 제어 신호(예: 수직동기신호(Vsync) 등)에 의해 제어될 수 있다. 터치 구동 기간은 동기화 신호(TSYNC)에 의해 제어될 수 있다.
이 경우, 동기화 신호(TSYNC)는 디스플레이 구동 기간(D1, D2, ...)과 터치 구동 기간(T1, T2, ...)을 구분하여 정의해주는 도 6의 동기화 신호(TSYNC)와는 다르게, 터치 구동 기간(T1, T2, ...)만을 정의할 수 있다.
예를 들어, 동기화 신호(TSYNC)가 하이 레벨(또는 로우 레벨)인 기간은 터치 구동이 수행되는 터치 구동 기간(T1, T2, ...)을 지시하고, 동기화 신호(TSYNC)가 로우 레벨(또는 하이 레벨)인 기간은 터치 구동이 수행되지 않는 기간을 지시할 수 있다.
한편, 동기화 신호(TSYNC)에서 1개의 하이 레벨 기간(또는 로우 레벨 기간) 동안, 즉, 1개의 터치 구동 기간 동안, 화면 전 영역에서 손가락 터치 및/또는 펜 터치를 1차례 센싱할 수도 있다. 이 경우, 1개의 터치 구동 기간이 하나의 터치 프레임 기간에 대응될 수 있다.
이와 다르게, 동기화 신호(TSYNC)에서 2개 이상의 하이 레벨 기간(또는 로우 레벨 기간) 동안, 즉, 2개 이상의 터치 구동 기간 동안, 화면 전 영역에서 손가락 터치 및/또는 펜 터치를 1차례 센싱할 수도 있다. 이 경우, 2개 이상의 터치 구동 기간이 하나의 터치 프레임 기간에 대응될 수 있다.
예를 들어, 동기화 신호(TSYNC)에서 16개의 하이 레벨 기간(또는 로우 레벨 기간) 동안, 즉, 16개의 터치 구동 기간 동안, 화면 전 영역에서 손가락 터치 및/또는 펜 터치를 1차례 센싱할 수도 있다. 이 경우, 16개의 터치 구동 기간이 하나의 터치 프레임 기간에 대응될 수 있다.
한편, 터치 구동 기간들(T1, T2, ...) 각각은, 손가락 터치를 센싱하기 위한 손가락 터치 구동이 진행될 수도 있고, 펜 터치를 센싱하기 위한 펜 터치 구동이 진행될 수 있다.
또한, 터치패널(TSP)은 표시패널(110)에 내장될 수도 있고 표시패널(110)의 외부에 존재할 수도 있다. 아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 터치패널(TSP)이 표시패널(110)에 내장되는 것을 예로 들어 설명하고, 터치패널(TSP)을 간단하게 패널(TSP)이라고도 기재한다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)와 펜(20) 간의 터치 구동 동작을 나타낸 도면이다.
펜 터치를 센싱하기 위한 펜 터치 구동 시, 터치표시장치(10)의 터치회로(300)는 터치패널(TSP)을 매개로 하여 펜(20)과 신호를 주고 받는다.
터치회로(300)에서 터치패널(TSP)로 공급되어, 터치패널(TSP)을 통해 펜(20)으로 전달되는 신호를 상향링크신호(Uplink Signal)이라고 하고, 펜(200)에서 터치패널(TSP)로 출력되어, 터치패널(TSP)을 통해 터치회로(300)로 전달되는 신호를 하향링크신호(Downlink Signal)이라고 한다.
펜 터치 구동 및 이를 통한 펜 터치 센싱을 위한 터치표시장치(10)와 펜(20) 간의 신호 송수신에 대한 방법 및 타이밍 등과, 송수신되는 신호의 포맷 등은, 프로토콜로 미리 정의되어 있고, 이러한 프로토콜은 프로그램이나 프로그램 실행과 관련된 코드 또는 데이터 등으로 구현되어, 터치회로(300) 및 펜(20)에 저장되거나 터치회로(300) 및 펜(20)에 의해 실행될 수 있다.
펜 터치를 센싱하기 위한 펜 터치 구동을 위해, 터치표시장치(10)는, 터치표시장치(10)와 펜(20) 간의 연동 동작을 정의하거나 펜(20)의 구동 동작을 제어하거나 펜(20)의 구동 동작에 필요한 각종 정보를 포함하는 상향링크신호를 펜(20)에게 제공할 수 있다.
보다 구체적으로, 터치표시장치(100)의 터치회로(300)는 상향링크신호를 터치패널(TSP)에 포함된 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상에 공급한다. 이에 따라, 터치패널(TSP)에 인접한 펜(20)은 터치패널(TSP)에 포함된 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상을 통해 상향링크신호를 수신할 수 있다.
펜(20)은 터치표시장치(10)에서 전송된 상향링크신호에 응답하여, 터치회로(300)가 펜(20)에 대한 펜 좌표(위치라고도 할 수 있음) 및/또는 펜 틸트(간단히 줄여서 틸트라고도 할 수 있음)를 센싱할 수 있도록 하는 하향링크신호를 출력할 수 있다.
또는, 펜(20)은 터치표시장치(10)에서 전송된 상향링크신호에 응답하여, 각종 부가 정보 등을 나타내는 하향링크신호를 출력할 수도 있다.
이와 같이, 펜(20)에서 출력된 하향링크신호는 터치패널(TSP)에 포함된 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상에 인가될 수 있다.
터치표시장치(10)의 터치회로(300)는 펜(20)에서 출력된 하향링크신호를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신하고, 수신된 하향링크신호를 토대로, 펜(20)의 펜 좌표 및/또는 펜 틸트를 센싱하거나, 펜(20)에 대한 각종 부가 정보를 인식할 수 있다.
위에서 언급한 상향링크신호는, 일 예로, 비콘(Beacon) 또는 핑 신호(Ping Signal) 등을 포함할 수 있다.
비콘(Beacon)은, 터치표시장치(10)와 펜(20) 간의 연동 동작을 정의하거나 펜(20)의 구동 동작을 제어하거나 펜(20)의 구동 동작에 필요한 각종 정보를 포함하는 제어신호이다.
예를 들어, 비콘은, 패널정보(예: 패널상태정보, 패널식별정보, 인셀 타입 등의 패널타입정보 등), 패널구동 모드정보(예: 펜 검색 모드, 펜 모드 등의 모드식별정보), 하향링크신호의 특성 정보(예: 주파수, 펄스 개수 등), 구동타이밍 관련정보, 멀티플렉서 구동정보, 파워모드정보(예: 소비 전력 저감을 위해 패널 및 펜 구동이 되지 않는 LHB 정보 등) 등 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 표시터치패널(TSP)와 펜(20) 간의 구동 동기화를 위한 정보를 더 포함할 수도 있다.
핑 신호는 하향링크신호의 동기화를 위한 동기 제어신호일 수 있다.
하향링크신호에 포함될 수 있는 부가정보는, 일 예로, 필압, 펜 ID, 버튼 정보, 배터리 정보, 정보 에러 체크 및 정정을 위한 정보 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)와 펜(20) 간의 터치 구동 동작에 대한 구동 타이밍을 나타낸 예시 도면이다. 단, 16개의 터치 구동 기간(T1~T16)이 규칙적으로 반복되는 것을 예로 든다. 이 경우, 16개의 터치 구동 기간(T1~T16)을 하나의 터치 프레임 기간이라고 할 수 있으며, 하나의 터치 프레임 기간 동안 손가락 터치 및 펜 터치가 모두 센싱될 수도 있다.
도 9는 프로토콜에 의해 미리 정해진 타이밍에 따라, 펜(20)에서 출력되는 하향링크신호와 터치회로(300)가 터치패널(TSP)에 공급하는 각종 신호(상향링크신호 포함)를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 16개의 터치 구동 기간(T1~T16)에 해당하는 하나의 터치 프레임 기간 동안, 상향링크신호 중 하나인 비콘이 터치패널(TSP)에서 펜(20)으로 1차례 또는 2차례 이상 전송될 수 있으며, 비콘 전송 기간은 16개의 터치 구동 기간(T1~T16)에서 프로토콜로 미리 정해진 하나 또는 둘 이상의 터치 구동 기간(도 9의 예시에서는, T1)일 수 있다.
한편, 하나의 터치 프레임 기간마다 비콘이 주기적으로 전송될 수도 있고, 둘 이상의 터치 프레임 기간마다 비콘이 주기적으로 전송될 수도 있으며, 미리 정해진 이벤트 발생 등에 따라 임의의 터치 프레임 기간에 비콘이 전송될 수 있다.
터치패널(TSP)에서 펜(20)으로 비콘이 전송되면, 펜(20)은 비콘에 응답하여 미리 규정된 프로토콜에 따라 정해진 터치 구동 기간(도 9의 예시에서는, T2, T3, T5, T6, T7, T9, T13, T14, T15)에 하향링크신호를 출력할 수 있다.
펜(20)에서 출력되는 하향링크신호는, 터치표시장치(10)가 펜(20)의 펜 좌표(위치), 펜 틸트를 센싱할 수 있도록 해주는 하향링크신호일 수도 있다.
예를 들어, 펜(20)에서 출력되는 하나의 하향링크신호는, 터치표시장치(10)가 펜(20)의 펜 좌표와 펜 틸트 중 하나를 센싱할 수 있도록 해주는 하향링크신호일 수도 있고, 터치표시장치(10)가 펜(20)의 펜 좌표와 펜 틸트를 모두 센싱할 수 있도록 해주는 하향링크신호일 수도 있다.
또한, 펜(20)에서 출력되는 하향링크신호는, 펜(20)의 각종 부가 정보가 포함된 데이터(Data)를 나타내는 하향링크신호일 수도 있다. 여기서, 데이터는 펜(20)의 각종 부가 정보를 포함하는데, 각종 부가 정보는, 일 예로, 필압, 펜 ID, 버튼 정보, 배터리 정보, 정보 에러 체크 및 정정을 위한 정보 등을 포함할 수 있다.
펜(20)에서 출력되는 하향링크신호는 터치패널(TSP)에 포함된 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상에 인가될 수 있다.
한편, 도 9를 참조하면, 하나의 터치 프레임 기간에 포함된 16개의 터치 구동 기간(T1~T16)은, 펜 좌표 및 펜 틸트 중 하나 이상을 센싱하기 위한 하나 이상의 터치 구동 기간(예: T2, T5, T9, T13)을 포함할 수 있다.
이러한 터치 구동 기간(예: T2, T5, T9, T13)에 맞추어, 펜(20)은 펜 좌표 및 펜 틸트 중 하나 이상의 센싱과 관련한 하향링크신호를 출력할 수 있다.
이 경우, 하향링크신호는 주기적으로 하이 레벨과 로우 레벨 사이를 스윙하는 펄스들로 이루어진 신호일 수 있다.
또한, 도 9를 참조하면, 하나의 터치 프레임 기간에 포함된 16개의 터치 구동 기간(T1~T16)은 데이터를 센싱할 수 있는 하나 이상의 터치 구동 기간(예: T3, T6, T7, T14, T15)을 포함할 수도 있다.
이러한 터치 구동 기간(예: T3, T6, T7, T14, T15)에 맞추어, 펜(20)은 데이터 센싱과 관련한 하향링크신호를 출력할 수 있다.
이러한 경우, 하향링크신호는 해당 데이터에 포함된 부가 정보들을 표현하는 비주기적인 펄스들로 이루어진 신호일 수 있다.
전술한 바와 같이, 프로토콜에서 정의된 터치 구동 기간들에 맞추어 펜(20)에서 하향링크신호가 출력되면, 터치회로(300)는 터치패널(TSP)을 통해 하향링크신호를 수신하고, 수신된 하향링크신호를 토대로 펜 센싱(Pen Sensing) 처리를 수행할 수 있다.
여기서, 펜 센싱 처리는 펜 좌표를 센싱하는 처리와, 펜 틸트를 센싱하는 처리와, 데이터(Data)에 포함된 펜 부가 정보들을 인식하는 처리 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
한편, 하나의 터치 프레임 기간에 포함된 16개의 터치 구동 기간(T1~T16)은 손가락 터치를 센싱하기 위한 하나 이상의 터치 구동 기간(예: T4, T6, T10, T11, T12, T16)을 포함할 수 있다.
이러한 하나 이상의 터치 구동 기간(예: T4, T6, T10, T11, T12, T16) 동안, 터치회로(300)는 손가락 터치를 센싱하기 위한 터치 구동 신호(TDS)를 터치패널(TSP)에 포함된 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에 공급할 수 있다.
이러한 터치 구동 신호(TDS)는, 하이 레벨과 로우 레벨 사이를 스윙하는 신호일 수 있다. 즉, 터치 구동 신호(TDS)는 전압 레벨이 가변 되는 변조 신호일 수 있다.
한편, 펜 터치를 센싱하기 위한 터치 구동 기간들(예: T1, T2, T3, T5, T6, T7, T9, T13, T14, T15) 중에서, 비콘 전송 기간에 해당하는 터치 구동 기간(예: T1)을 제외한 나머지 터치 구동 기간들(예: T2, T3, T5, T6, T7, T9, T13, T14, T15) 동안, 터치회로(300)는 터치패널(TSP)에 전압 레벨이 일정한 DC 전압을 공급할 수 있다.
여기서, DC 전압은 터치 구동 신호(TDS) 및 비콘 등의 로우 레벨 전압일 수도 있고, 하이 레벨 전압일 수도 있으며, 로우 레벨 전압과 하이 레벨 전압 사이의 임의의 전압일 수도 있으며, 그라운드 전압일 수도 있다.
도 9에서, 펜 터치를 센싱하기 위한 터치 구동 기간들(예: T1, T2, T3, T5, T6, T7, T9, T13, T14, T15) 동안 진행되는 터치 구동은, 펜 터치 구동(PTD)라고 한다. 그리고, 손가락 터치를 센싱하기 위한 터치 구동 기간(예: T4, T6, T10, T11, T12, T16)은 손가락 터치 구동(FTD)라고 한다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 펜(20)을 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 펜(20)은, 케이스에 해당하는 하우징(1010)과, 하우징(1010)의 외부로 돌출된 팁(1020)과, 하우징(1010)의 내부에 구비되며 팁(1020)과 하나 이상의 신호선(1060)을 통해 전기적으로 연결되고 팁(1020)을 통해 하향링크신호를 출력하는 펜 구동회로(1030) 등을 포함할 수 있다.
또한, 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 펜(20)은 전원을 공급하는 배터리(1040)와, 버튼, 통신모듈, 디스플레이 등의 각종 주변장치들(1050) 등을 더 포함할 수 있다.
한편, 펜 구동회로(1030)는 터치패널(TSP)에 배치된 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 상향링크신호(예: 비콘, 핑 신호 등)를 수신할 수도 있다.
펜 구동회로(1030)는 팁(1010)을 통해 상향링크신호를 수신하기 위한 수신부와, 팁(1010)을 통해 하향링크신호를 송신하기 위한 송신부와, 펜 구동 동작을 제어하는 제어부 등을 더 포함할 수 있으며, 필압을 측정하는 압력부 등을 더 포함할 수도 있다.
한편, 하우징(1010)은 전기적으로 그라운드(Ground)의 역할을 할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 펜(20)을 수직으로 사용하는 경우, 펜(20)에서 출력된 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기 분포를 예시적으로 나타낸 도면이다. 도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 펜(20)을 기울여서 사용하는 경우, 펜(20)에서 출력된 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기 분포를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 펜(20)에서 출력된 하향링크신호는, 터치패널(TSP)에 포함된 다수의 터치전극(TE) 중에서 펜(20)이 위치하는 지점과 대응되는 하나의 터치전극(TE)에만 인가될 수도 있지만, 통상적으로, 펜(20)이 위치하는 지점과 그 주변에 위치하는 둘 이상의 터치전극(TE)에 모두 인가될 수 있다.
둘 이상의 터치전극(TE)에 인가된 하향링크신호의 신호세기는 서로 다를 수 있다.
즉, 펜(20)이 위치하는 지점과 가까운 터치전극(TE)일수록 인가된 하향링크신호의 신호세기가 크고, 펜(20)이 위치하는 지점과 먼 터치전극(TE)일수록 인가된 하향링크신호의 신호세기가 작을 수 있다.
따라서, 터치회로(300)가 둘 이상의 터치전극(TE) 각각을 통해 수신하는 하향링크신호의 수신신호세기는 서로 다를 수 있다.
터치회로(300)가 둘 이상의 터치전극(TE) 각각을 통해 수신하는 하향링크신호의 수신신호세기를 터치전극 별로 나타내면, 도 11과 같이, 펜(20)이 위치하는 지점과 가장 가까운 터치전극(TE)을 통해 수신되는 하향링크신호의 수신신호세기가 가장 세고(최대값이고), 펜(20)이 위치하는 지점과 멀리 위치한 터치전극(TE)을 통해 수신되는 하향링크신호의 수신신호세기가 점점 작아지는 분포(DSSD_TIP)를 갖는다.
이러한 분포(DSSD_TIP)는, 터치회로(300)가, 펜(20)의 팁(1020)을 통해 출력된 하향링크신호를 둘 이상의 터치전극(TE) 각각을 통해 수신한 경우, 터치전극 별로 수신한 하향링크신호의 수신신호세기를 나타낸 것으로서, 이하에서는, 팁 관련 수신신호세기 분포(DSSD_TIP)이라고 한다.
도 11 및 도 12의 팁 관련 수신신호세기 분포(DSSD_TIP)에 대한 그래프는, 위치 별(터치전극 별)로 수신되는 하향링크신호의 수신신호세기를 나타낸 것이다.
터치회로(300)는, 팁 관련 수신신호세기 분포(DSSD_TIP)를 토대로 펜 좌표(Ps)를 센싱할 수 있다.
센싱된 펜 좌표(Ps)는, 팁 관련 수신신호세기 분포(DSSD_TIP)에서 수신신호세기가 최대값인 해당하는 위치(터치전극)와 대응될 수 있다.
한편, 도 11에 도시된 바와 같이, 사용자가 펜(20)을 수직으로 사용하는 경우, 펜(20)의 중심축이 터치패널(TSP)의 표면의 법선(N, 수직선)에 평행(또는 동일)하거나 거의 평행(동일)할 수 있다.
이 경우, 팁 관련 수신신호세기 분포(DSSD_TIP)로부터 센싱된 펜 좌표(Ps)는 터치패널(TSP)의 표면에 펜(20)이 실제로 접촉하거나 근접해 있는 실제 위치(P)와 거의 동일할 수 있다(P=Ps).
하지만, 도 12에 도시된 바와 같이, 사용자가 펜(20)을 기울여서 사용하는 경우, 펜(20)의 중심축이 터치패널(TSP)의 표면의 법선(N, 수직선)과 소정의 각도(θ)를 가질 수 있다.
사용자가 펜(20)을 많이 기울일수록, 펜(20)의 중심축이 터치패널(TSP)의 표면의 법선(N, 수직선)과 이루는 각도(θ)는 커질 수 있다. 이 각도(θ)를 펜 틸트라고 할 수 있다. 경우에 따라서, 펜 틸트는 (90도-θ) 로 규정할 수도 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 사용자가 펜(20)을 기울여서 사용하는 경우, 팁 관련 수신신호세기 분포(DSSD_TIP)로부터 센싱된 펜 좌표(Ps)는 터치패널(TSP)의 표면에 펜(20)이 실제로 접촉하거나 근접해 있는 실제 위치(P)와 다를 수 있다(P≠Ps).
이와 같이, 센싱된 펜 좌표(Ps)와 실제 위치(P)가 차이가 나는 경우, 펜 터치 센싱 시 오류가 발생한 것이다.
이에 따라, 사용자가 펜(20)으로 실제로 터치한 지점(P)과 다른 지점에서 터치 입력 처리(예: 아이콘 클릭(선택) 처리, 필기 처리, 드로잉 처리 등)가 될 수 있다. 이 경우, 터치표시장치(10)는 해당 펜 터치 입력과 관련된 동작을 하지 못하거나 무관한 동작을 하는 등의 오동작할 수 있고, 사용자가 펜(20)을 이용하여 터치(필기)하는 지점과 다른 지점에서 터치 관련 표시를 해줄 수도 있다. 이러한 현상은 사용자가 오른손 잡이인지 왼손 잡인지에 따라서 더욱 심해질 수 있다. 이러한 현상을 "펜 틸트에 따른 펜 센싱 에러 현상"이라고 한다.
아래에서는, "펜 틸트에 따른 펜 센싱 에러 현상"을 방지할 수 있는 터치시스템과, 이에 포함된 터치표시장치(10)와 펜(20), 그리고, 터치구동회로(TIC), 및 펜 센싱 방법에 대하여 설명한다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 펜(20)을 나타낸 다른 도면들이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 펜(20)은, 케이스에 해당하는 하우징(1010)과, 하우징(1010)의 외부로 돌출된 팁(1020)과, 하우징(1010)의 내부에 구비되며 팁(1020)을 통해 하향링크신호를 출력하는 펜 구동회로(1030) 등을 포함할 수 있으며, 전원을 공급하는 배터리(1040)와, 버튼, 통신모듈, 디스플레이 등의 각종 주변장치들(1050) 등을 더 포함할 수 있다. 한편, 하우징(1010)은 전기적으로 그라운드(Ground)의 역할을 할 수 있다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 펜(20)은, 도 10의 구조와는 다르게, 하우징(1010)의 내부에 구비되며 하우징(1010)의 내 측면을 감싸는 형태를 갖는 링(1300)을 더 포함할 수 있다.
이러한 링(1300)은, 하우징(1010)의 외부로 돌출되지 않기 때문에 터치패널(TSP)과 접촉되지 않을 뿐, 팁(1020)과 유사한 역할을 할 수 있다.
팁(1020)이 하향링크신호가 송신되는 매체(또는 송신 안테나)의 역할을 하는 것처럼, 링(1300)도 하향링크신호가 송신되는 매체(또는 송신 안테나)의 역할을 할 수 있다.
따라서, 펜 구동회로(1030)는, 하우징(1010)의 내부에 구비되며, 팁(1020) 및 링(1300) 중 하나 이상과 전기적으로 연결되고, 팁(1020) 및 링(1300) 중 하나 이상을 통해 하향링크신호를 출력할 수 있다.
펜 구동회로(1030)는, 스위치(SW)를 통해, 팁(1020) 및 링(1300) 중 하나 이상과 전기적으로 연결될 수 있다.
팁(1020)과 스위치(SW)는 팁 배선(1320)으로 연결되고, 링(1300)과 스위치(SW)는 링 배선(1330)으로 연결된다. 펜 구동회로(1030)과 스위치(SW)는 회로 배선(1340)으로 연결된다.
스위치(SW)는 팁(1020)과 링(1300) 중 하나 이상을 선택하여 펜 구동회로(1030)로 연결해준다.
한편, 팁(1020)과 링(1300)은 도체이고 전기적으로 분리되어 한다. 따라서, 팁(1020)과 링(1300) 사이에는 플라스틱 등으로 된 절연물질(1310)이 존재한다.
한편, 팁(1020)이 상향링크신호가 수신되는 매체(또는 수신 안테나)의 역할을 하는 것처럼, 링(1300)도 상향링크신호가 수신되는 매체(또는 수신 안테나)의 역할을 할 수 있다.
링(1300)은, 도 14에 도시된 바와 같이, 코일 형태를 가질 수도 있다.
한편, 팁(1020)과 링(1300)에서 동일한 신호세기의 하향링크신호와 링(1300)에서 하향링크신호가 출력될 수 있다.
하지만, 팁(1020)에서 출력된 하향링크신호와 링(1300)에서 출력된 하향링크신호는, 팁(1020)의 위치에서 서로 다른 신호세기를 가질 수 있다.
가령, 링(1300)에서 출력된 하향링크신호는, 팁(1020)의 위치에서 측정해보면, 링(1300)에서 팁(1020)까지의 거리(L)만큼 신호세기가 감쇄될 수 있다.
따라서, 링(1300)에서 출력된 하향링크신호는, 팁(1020)의 위치에서 측정해보면, 팁(1020)에서 출력된 하향링크신호의 신호세기보다 작을 수 있다.
한편, 팁(1020)에서 출력된 하향링크신호와 링(1300)에서 출력된 하향링크신호는, 위상 차이가 있을 수 있다.
예를 들어, 링(1300)에서 출력된 하향링크신호는, 팁(1020)에서 출력된 하향링크신호와 180도 위상 차이가 날 수 있다.
전술한 바와 같이, 펜(20)이 2가지 신호 송신 매체로서 팁(1020)과 링(1300)을 포함하고, 팁(1020)과 링(1300) 각각에서 출력되는 하향링크신호가 위상 차이를 갖거나, 팁(1020)과 링(1300) 각각에서 출력되는 하향링크신호가 터치패널(TSP)에서 수신될 때에는 다른 수신신호세기를 가지게 됨으로써, 터치표시장치(10)는 펜(20)을 보다 정확하게 센싱할 수 있다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 펜(20)에서 팁(1020)과 링(1300) 간의 간격(L)을 예시적 나타낸 도면들이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 링(1300)은 팁(1020)의 단부와 가깝게 또는 멀게 위치할 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 링(1300)이 팁(1020)의 단부와 가깝게 위치하면, 팁(1020)과 링(1300) 간의 간격(L)이 짧아진다.
이에 따라, 링(1300)에서 출력된 하향링크신호는, 덜 감쇄된 상태로 터치패널(TSP)에 인가되고 터치회로(300)에서 수신된다.
도 16에 도시된 바와 같이, 링(1300)이 팁(1020)의 단부와 멀게 위치하면, 팁(1020)과 링(1300) 간의 간격(L)이 길어진다.
이에 따라, 링(1300)에서 출력된 하향링크신호는, 더 많이 감쇄된 상태로 터치패널(TSP)에 인가된다. 따라서, 터치회로(300)에서 수신된 하향링크신호의 수신신호세기는 도 15의 경우보다 작을 수 있다.
한편, 아래에서는, 팁(1020)에서 출력된 하향링크신호와 링(1300)에서 출력된 하향링크신호를 구별하기 위하여, 팁(1020)에서 출력된 하향링크신호는 제1 하향링크신호라고 기재하고, 링(1300)에서 출력된 하향링크신호는 제2 하향링크신호라고 기재한다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 펜(20)의 팁(1020)과 링(1300) 각각에서 출력되어 터치구동회로(TIC)에서 수신된 상태의 제1 하향링크신호(Rx1)와 제2 하향링크신호(Rx2)를 나타낸 예시도들이다.
터치구동회로(TIC)는 제1 하향링크신호(Rx1) 및 제2 하향링크신호(Rx2)를 동시에 수신할 수도 있고 다른 시간대에 수신할 수도 있다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 터치구동회로(TIC)가 수신한 제1 하향링크신호(Rx1) 및 제2 하향링크신호(Rx2)는 전압 레벨이 가변 되는 변조된 신호일 수 있다.
따라서, 터치구동회로(TIC)는 제1 하향링크신호(Rx1) 및 제2 하향링크신호(Rx2)를 이용하여 펜 좌표 및 펜 틸트를 정확하게 센싱할 수 있다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 터치구동회로(TIC)가 수신한 제1 하향링크신호(Rx1) 및 제2 하향링크신호(Rx2)는 서로 다른 진폭(ΔV1, ΔV2)을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 터치구동회로(TIC)가 수신한 제1 하향링크신호(Rx1)의 진폭(ΔV1)은, 터치구동회로(TIC)가 수신한 제2 하향링크신호(Rx2)의 진폭(ΔV2) 보다 클 수 있다.
이는, 링(1300)이 팁(1020)보다 펜 내부에 위치하는 구조로 인해, 링(1300)이 팁(1020)보다 터치패널(TSP)에서 멀리 위치하고, 이로 인해, 링(1300)에 출력된 하향링크신호가 더 큰 신호감쇄가 되어 터치구동회로(TIC)에서 수신되기 때문이다.
터치구동회로(TIC)가 수신한 제1 하향링크신호(Rx1) 및 제2 하향링크신호(Rx2) 간의 진폭 차이(ΔV1-ΔV2)는, 링(1300) 및 팁(1020) 간의 간격(L)에 비례할 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 터치구동회로(TIC)가 수신한 제1 하향링크신호(Rx1) 및 제2 하향링크신호(Rx2)는 진폭 차이(ΔV1-ΔV2)만 있을 뿐 위상 차이가 없을 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 터치구동회로(TIC)가 수신한 제1 하향링크신호(Rx1) 및 제2 하향링크신호(Rx2)가 위상 차이 없이 진폭 차이(ΔV1-ΔV2)만 있는 경우는, 펜(20)의 팁(1020)과 링(1300)을 시분할 하여 구동할 때 나타날 수 있는 경우이다.
도 18에 도시된 바와 같이, 터치구동회로(TIC)가 수신한 제1 하향링크신호(Rx1) 및 제2 하향링크신호(Rx2)는 위상 차가 있을 수 있다.
예를 들어, 터치구동회로(TIC)가 수신한 제1 하향링크신호(Rx1) 및 제2 하향링크신호(Rx2)는 180도의 위상 차이를 가질 수 있다.
도 18에 도시된 바와 같이, 터치구동회로(TIC)가 수신한 제1 하향링크신호(Rx1) 및 제2 하향링크신호(Rx2)가 위상 차이를 갖는 경우는, 제1 하향링크신호(Rx1) 및 제2 하향링크신호(Rx2)의 구별이 용이하기 때문에, 펜(20)의 팁(1020)과 링(1300)을 동시에 구동할 때 나타날 수 있는 경우이다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 펜(20)을 수직으로 사용하는 경우와 펜(20)을 기울여서 사용하는 경우, 펜(20)의 팁(1020)에서 출력된 제1 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기 분포(DSSD_TIP)와, 펜(20)의 링(1300)에서 출력된 제2 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기 분포(DSSD_RING)를 예시적으로 나타낸 도면들이다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치시스템은, 터치표시장치(10) 및 펜(20)을 포함할 수 있다.
터치표시장치(10)는, 다수의 터치전극(TE)을 포함하는 터치패널(TSP)과, 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 상향링크신호를 공급하고 터치전극(TE)의 전체 또는 일부를 통해 하향링크신호를 수신하는 터치회로(300)를 포함할 수 있다.
펜(20)은 상향링크신호를 수신하고 하향링크신호를 출력할 수 있다.
터치회로(300)는, 펜(20)에서 출력된 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호를 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부를 통해 수신할 수 있다.
여기서, 제1 하향링크신호는 팁(1020)에서 출력된 하향링크신호이고, 제2 하향링크신호는 링(1300)에서 출력된 하향링크신호일 수 있다.
터치회로(300)는 제1 하향링크신호와 제2 하향링크신호를 다른 시간대에 수신할 수도 있고 동시에 수신할 수도 있다.
한편, 팁(1020)과 링(1300) 간의 간격(L)으로 인해, 터치패널(TSP)에 도착한 제1 하향링크신호와 제2 하향링크신호는 약간의 진폭 차이(ΔV1-ΔV2)를 가질 수 있다.
터치회로(300)는 제1 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기와 제2 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기에 기초하여 펜(20)을 센싱할 수 있다.
도 19에 도시된 바와 같이, 펜(20)이 수직인 경우, 제1 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기 중 최대값(최대 수신신호세기)에 해당하는 터치전극(TE)과 제2 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기 중 최대값(최대 수신신호세기)에 해당하는 터치전극(TE)은 동일한 터치전극이거나, 상당히 가깝게 위치한 터치전극들일 수 있다.
도 20에 도시된 바와 같이, 펜(20)이 터치패널(TSP)의 표면 대비 소정의 각도 이상 기울어진 경우, 제1 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기 중 최대값(최대 수신신호세기)에 해당하는 터치전극(TE)과 제2 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기 중 최대값(최대 수신신호세기)에 해당하는 터치전극(TE)은 서로 다를 수 있다.
한편, 터치구동회로(TIC)는 터치패널(TSP)에 포함된 다수의 터치전극(TE) 중 하나 또는 둘 이상의 터치전극(TE)으로부터 제1 하향링크신호를 동시에 수신한다. 터치구동회로(TIC)는 터치패널(TSP)에 포함된 다수의 터치전극(TE) 중 하나 또는 둘 이상의 터치전극(TE)으로부터 제2 하향링크신호를 동시에 수신한다. 터치구동회로(TIC)는 터치패널(TSP)에 포함된 다수의 터치전극(TE) 중 하나 또는 둘 이상의 터치전극(TE)으로부터 제1 하향링크신호와 제2 하향링크신호를 동시에 수신한다.
터치구동회로(TIC)는 하나 또는 둘 이상의 터치전극(TE) 각각이 수신한 제1 하향링크신호의 신호 값을 포함하는 제1 센싱데이터를 생성하여 출력한다. 터치컨트롤러(TCR)는 제1 센싱데이터를 토대로 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 분포(DSSD_TIP)를 알아낼 수 있고, 이로부터 팁 좌표(Pt)를 산출할 수 있다.
여기서, 팁 좌표(Pt)는 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 분포(DSSD_TIP)에서 최대값을 갖는 터치전극의 위치와 대응될 수 있다.
터치구동회로(TIC)는 하나 또는 둘 이상의 터치전극(TE) 각각이 수신한 제2 하향링크신호의 신호 값을 포함하는 제2 센싱데이터를 생성하여 출력한다. 터치컨트롤러(TCR)는 제2 센싱데이터를 토대로 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 분포(DSSD_RING)를 알아낼 수 있고, 이로부터 링 좌표(Pr)를 산출할 수 있다.
여기서, 링 좌표(Pr)는 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 분포(DSSD_RING)에서 최대값을 갖는 터치전극의 위치와 대응될 수 있다.
도 19에 도시된 바와 같이, 사용자가 펜(20)을 수직으로 사용하는 경우, 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 분포(DSSD_TIP)에서 최대값에 해당하는 위치와, 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 분포(DSSD_RING)에서 최대값에 해당하는 위치는, 동일하거나 매우 가까울 수 있다. 따라서, 사용자가 펜(20)을 수직으로 사용하는 경우, 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)는 동일하거나 거의 동일하다.
도 20에 도시된 바와 같이, 사용자가 펜(20)을 기울여서 사용하는 경우, 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 분포(DSSD_TIP)에서 최대값에 해당하는 위치와, 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 분포(DSSD_RING)에서 최대값에 해당하는 위치는, 서로 다를 수 있다. 따라서, 사용자가 펜(20)을 기울여서 사용하는 경우, 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)는 다를 수 있다.
전술한 바에 따르면, 펜(20)의 팁(1020)에서 출력된 제1 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기와 펜(20)의 링(1300)에서 출력된 제2 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기로부터 펜 틸트 상황을 정확하게 인식하고, 이를 토대로, 펜(20)을 더욱 정확하게 센싱할 수 있다.
도 21 및 도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 틸트(θ)의 변화에 따른 팁 좌표(Pt) 및 링 좌표(Pr)와, 팁 좌표 및 링 좌표 간의 거리(D)를 측정하는 환경과 측정 결과를 나타낸 도면들이다.
도 21에 도시된 바와 같이, 터치패널(TSP)의 법선(N)과 펜(20)이 이루는 각도에 해당하는 펜 틸트(θ)를 크게 하면서, 팁 좌표(Pt) 및 링 좌표(Pr)를 측정하고, 팁 좌표(Pt) 및 링 좌표(Pr) 간의 거리(D)를 측정해보면, 도 22의 그래프와 같은 결과가 나올 수 있다.
도 22의 그래프는 펜 틸트(θ)의 변화에 따른 y 길이([mm])의 변화 그래프이다. 여기서, y 길이는 터치패널(TSP)의 표면을 XY평면이라고 할 때, Y축 방향의 y값 변화 량이고, 팁 좌표(Pt), 링 좌표(Pr) 및 거리(D)의 변화를 나타낼 수 있다.
도 22를 참조하면, 펜 틸트(θ)가 커짐에 따라 팁 좌표(Pt)의 변화량을 나타내는 y 길이 값이 커지게 된다. 이러한 팁 좌표(Pt)의 변화는 펜 좌표의 센싱 오류(Error)에 해당한다.
한편, 도 22를 참조하면, 펜 틸트(θ)가 커짐에 따라, 링 좌표(Pr)의 변화량을 나타내는 y 길이 값도 커진다. 이에 따라, 링 좌표(Pr)와 팁 좌표(Pt)의 거리(D)의 변화량을 나타내는 y 길이 값도 당연히 커지게 된다.
다만, 펜 틸트(θ)가 커짐에 따라, 팁 좌표(Pt)의 변화 속도보다 링 좌표(Pr)의 변화 속도가 더 빠르다.
도 22를 참조하면, 펜(20)을 터치패널(TSP)의 표면 방향을 더욱더 기울이게 되면, 즉, 펜 틸트(θ)가 커지게 되면, 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr) 모두는 펜(20)의 실제 펜 위치와 더욱더 큰 오차(Error)를 가지게 된다.
링 좌표(Pr)와 실제 펜 위치의 오차는, 팁 좌표(Pt)와 실제 펜 위치의 오차보다 더 클 수 있다. 이는 링(1300)과 팁(1020)의 간격(L)으로 인한 것일 수 있다.
도 22를 참조하면, 터치회로(300)는, 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)를 측정하고, 측정된 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)로부터 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)의 거리(D)를 산출한다.
터치회로(300)는, 산출된 거리(D)가 클수록 팁 좌표(Pt)와 실제 펜 위치 간의 오차(Error)가 커진다는 점을 고려하여, 산출된 거리(D)로부터 팁 좌표(Pt)를 보정하여 펜 좌표를 최종적으로 결정할 수 있다.
팁 좌표(Pt)의 보정량은 산출된 거리(D)에 비례할 수 있다.
터치회로(300)는, 측정된 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)로부터 펜 틸트(θ)를 산출하고, 산출된 펜 틸트(θ)를 고려하여, 팁 좌표(Pt)의 보정 방향을 결정하여, 결정된 보정 방향을 더 고려하여, 팁 좌표(Pt)를 보정할 수 있다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 센싱 방법의 흐름도이고, 도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 센싱 방법에서 펜 센싱 단계(S2330)의 흐름도이다.
도 23을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 펜 센싱 방법은, 터치회로(300)가 터치패널(TSP)에 포함된 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 상향링크신호를 공급하는 단계(S2310)와, 터치회로(300)가 펜(20)에서 출력된 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호를 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부를 통해 수신하는 단계(S2320)와, 터치회로(300)가 제1 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기와 제2 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기에 기초하여 펜(20)의 펜 좌표 및/또는 펜 틸트을 센싱하는 단계(S2330) 등을 포함할 수 있다.
제1 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기 중 최대값을 수신하는 터치전극(TE)과 제2 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기 중 최대값을 수신하는 터치전극(TE)은 서로 다를 수 있다.
전술한 펜 센싱 방법을 이용하면, 터치회로(300)는 펜(20)의 팁(1020)에서 출력된 제1 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기와 펜(20)의 링(1300)에서 출력된 제2 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기로부터 펜 틸트 상황을 정확하게 인식하여 펜(20)을 더욱 정확하게 센싱할 수 있다.
한편, S2330 단계에서, 터치회로(300)는, 제1 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기와 제2 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기에 기초하여 펜(20)에 대한 펜 좌표를 센싱할 수 있다.
또한, S2330 단계에서, 터치회로(300)는, 제1 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기와 제2 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기에 기초하여 펜(20)에 대한 펜 틸트(θ)를 센싱할 수 있다.
전술한 S2330 단계에서 펜 좌표 센싱 방법은 도 24를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 24를 참조하면, S2330 단계는, 터치회로(300)가 제1 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기로부터 펜(20)에 포함된 팁(1020)의 팁 좌표(Pt)를 결정하고, 제2 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기로부터 펜(20)에 포함된 링(1300)의 링 좌표(Pr)를 결정하는 단계(S2410)와, 터치회로(300)가 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)의 거리(D)를 계산하는 단계(S2420)와, 터치회로(300)가 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)의 거리(D)에 근거하여, 팁 좌표(Pt) 또는 링 좌표(Pr)를 보정하여 펜(20)에 대한 펜 좌표를 최종적으로 결정하는 단계(S2430)를 포함할 수 있다.
전술한 바에 따르면, 터치회로(300)는, 펜(20)의 팁(1020)과 링(1300)에서 출력된 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호를 수신하여 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)를 얻고, 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)의 거리(D)를 활용하여 좌표 보정을 통해, 펜 틸트(θ)에 따른 오차 성분을 제거할 수 있고, 이를 통해, 더욱 정확한 펜 좌표를 센싱할 수 있다.
도 25는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 센싱 방법에 따른 펜 틸트(θ) 및 펜 좌표를 계산하는 방법의 예시이다.
도 25를 참조하면, 터치패널(TSP)의 표면이 X축과 Y축으로 이루어진 XY 평면이고, Z축은 XY평면의 법선(N)에 해당한다. 펜(20)의 팁(1020)이 원점(0, 0, 0)에 접촉하고, 펜(20)이 각도 θ만큼 기울어진 상황을 가정한다.
도 25를 참조하면, (Ax, Ay)가 팁 좌표(Pt)이고, (Bx, By)가 링 좌표(Pr)이다. 이러한 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)으로부터 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)의 X축 좌표값 차이에 해당하는 Sx와, 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)의 Y축 좌표값 차이에 해당하는 Sy이 산출된다. 여기서, Sx, Sy는, 터치패널(TSP)에 매트릭스 형태로 배치되는 터치전극들(TE)의 총 개수와, 1개의 터치전극(TE)의 사이즈와, 패널 해상도(Panel Resolution) 등의 영향을 받을 수 있다.
팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)의 차이(D)는 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다. 아래 수학식 1에서, Sx는 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)의 X축 좌표값 차이, Sy는 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)의 Y축 좌표값 차이이다.
Figure 112017131169676-pat00001
펜(20)이 기울어져 있을 때, 펜 틸트(θ)는 터치패널(TSP)의 표면(XY평면)의 법선(N)인 Z축과 펜(20)이 이루는 각도로 정의할 수 있다.
펜 틸트(θ)는, 아래의 수학식 2와 같이, arcsin (D/L)으로부터 산출될 수 있다. 여기서, D는 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)의 차이이고, L은 팁(1020)과 링(1300)의 간격이다.
Figure 112017131169676-pat00002
터치패널(TSP)의 표면(XY평면)의 법선(N)과 펜(20)이 이루는 각도에 해당하는 펜 틸트(θ)의 X축 성분(θx)과 Y축 성분(θy)은 아래의 수학식 3으 로부터 산출될 수 있다.
Figure 112017131169676-pat00003
수학식 3에서, H는 팁(1020)이 터치패널(TSP)의 표면(XY평면)에 접촉하고 있을 때, 링(1300)과 팁(1020)의 높이 차이에 대응될 수 있다. L은 팁(1020)과 링(1300)의 간격이다.
펜(20)을 터치패널(TSP)의 표면(XY평면)에 수직으로 내린 정사영(Orthogonal Projection)이 X축과 이루는 방위각(Azimuth, Ø)는 아래의 수학식 4로 나타낼 수 있다. 수학식 3에서, Sx는 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)의 X축 좌표값 차이, Sy는 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)의 Y축 좌표값 차이이다.
Figure 112017131169676-pat00004
일 예로, 펜 좌표는, 터치패널(TSP)의 표면(XY평면)의 법선(N)과 펜(20)이 이루는 각도에 해당하는 펜 틸트(θ)와, 펜(20)을 표면(XY평면)에 수직으로 내린 정사영이 X축과 이루는 방위각(Azimuth, Ø)을 포함할 수 있다. 즉, 펜 좌표는 (θ, Ø)일 수 있다.
다른 예로, 펜 좌표는, 터치패널(TSP)의 표면(XY평면)의 법선(N)과 펜(20)이 이루는 각도에 해당하는 펜 틸트(θ)의 X축 성분(θx)과 Y축 성분(θy)을 포함할 수 있다. 즉, 펜 좌표는 (θx, θy)일 수 있다.
펜(20) 또는 터치표시장치(10) 등의 좌표 체계 등을 고려하여, 위에서 예시된 펜 좌표의 2가지 표현 방식((θ, Ø), (θx, θy)) 중 하나가 이용될 수 있다.
전술한 펜 좌표 계산 방식을 이용하여, 도 23의 S2330 단계를 아래에서 설명한다.
터치회로(300)는, 제1 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기로부터 펜(20)에 포함된 팁(1020)의 팁 좌표(Pt)를 결정하고, 제2 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기로부터 펜(20)에 포함된 링(1300)의 링 좌표(Pr)를 결정할 수 있다.
터치회로(300)는, 수학식 1을 이용하여, 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)의 거리(D)를 계산할 수 있다.
터치회로(300)는, 수학식 2를 이용하여, 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)의 거리(D)와, 이미 알고 있는 팁(1020)과 링(1300)의 간격(L)에 기초하여, 펜 틸트(θ)를 계산할 수 있다.
터치회로(300)는, 펜 틸트(θ), 팁 좌표(Pt) 및 링 좌표(Pr)를 근거하여 펜 좌표를 결정할 수 있다.
일 예로, 펜 좌표는, 터치패널(TSP)의 표면(XY평면)의 법선(N)과 펜(20)이 이루는 각도에 해당하는 펜 틸트(θ)와, 펜(20)을 표면(XY평면)에 수직으로 내린 정사영이 X축과 이루는 방위각(Azimuth, Ø)을 포함할 수 있다. 즉, 펜 좌표는 (θ, Ø)일 수 있다.
다른 예로, 펜 좌표는, 터치패널(TSP)의 표면(XY평면)의 법선(N)과 펜(20)이 이루는 각도에 해당하는 펜 틸트(θ)의 X축 성분(θx)과 Y축 성분(θy)을 포함할 수 있다. 즉, 펜 좌표는 (θx, θy)일 수 있다.
전술한 바에 따르면, 터치회로(300)는 펜 틸트(θ)를 정확하게 산출할 수 있고, 산출된 펜 틸트(θ)에 따른 오차 성분이 제거된 정확한 펜 좌표를 얻을 수 있다.
도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 센싱 방법의 다른 흐름도이다.
터치구동회로(TIC)가 제1 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기를 포함하는 제1 센싱데이터와, 제2 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기를 포함하는 제2 센싱데이터를 생성하여, 터치컨트롤러(TCR)로 전송할 수 있다(S2610).
터치컨트롤러(TCR)는, 제1 센싱데이터를 이용하여 팁 좌표(Pt)를 계산하고, 제2 센싱데이터를 이용하여 링 좌표(Pr)를 계산할 수 있다(S2620).
S2620 단계에서, 터치컨트롤러(TCR)는, 제1 센싱데이터를 이용하여 제1 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기로부터 펜(20)에 포함된 팁(1020)의 팁 좌표(Pt)를 결정하고, 제2 센싱데이터를 이용하여 제2 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기로부터 펜(20)에 포함된 링(1300)의 링 좌표(Pr)를 결정할 수 있다.
터치컨트롤러(TCR)는, 팁 좌표(Pt) 및 링 좌표(Pr)를 근거하여 팁 좌표(Pt) 및 링 좌표(Pr) 간의 거리(D)를 계산한다(S2630).
터치컨트롤러(TCR)는, 팁 좌표(Pt) 및 링 좌표(Pr) 간의 거리(D)에 기초하여 펜(20)에 대한 펜 틸트(θ)를 계산할 수 있다(S2640).
터치컨트롤러(TCR)는 신호 지연 등의 지터(Jitter)을 보정하여(S2650), 펜 틸트(θ)를 최종 결정한다(S2660).
터치컨트롤러(TCR)는, 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)의 거리(D)에 기초하여 펜 좌표 오프셋의 상수 보정 값을 계산하고, 펜 틸트(θ)에 기초하여 펜 좌표 오프셋의 방향 보정 값을 계산하여, 펜 좌표 오프셋을 보정할 수 있다(S2670).
여기서, 펜 좌표 오프셋은 실제 펜 위치와 센싱된 펜 위치(팁 좌표(Pt)) 간의 오차를 보상해주는 정보일 수 있다. 펜 좌표 오프셋의 상수 보정 값은 실제 펜 위치와 센싱된 펜 위치(팁 좌표(Pt)) 간의 거리에 대응될 수 있다. 펜 좌표 오프셋의 방향 보정 값은 센싱된 펜 위치(팁 좌표(Pt))에서 실제 펜 위치로 향하는 방향과 대응될 수 있다.
터치컨트롤러(TCR)는, 팁 좌표(Pt) 또는 링 좌표(Pr)와, 펜 좌표 오프셋의 상수 보정 값 및 방향 보정 값에 근거하여 펜 좌표를 최종 결정할 수 있다(S2680).
예를 들어, 터치컨트롤러(TCR)는, 팁 좌표(Pt)에서 방향 보정값에 해당하는 방향으로 상수 보정값만큼 이동시켜서 펜 좌표를 최종 결정할 수 있다.
전술한 펜 센싱 방법을 이용하면, 펜(20)의 기울기에 따른 좌표 보정을 통해 보다 정확한 펜 좌표를 얻을 수 있다.
도 27은 본 발명의 실시예들에 따른 펜(20)의 팁(1020)과 링(1300)을 시분할 구동하는 경우, 터치표시장치(10)와 펜(20) 간의 터치 구동 동작에 대한 구동 타이밍을 나타낸 도면이고, 도 28은 본 발명의 실시예들에 따른 펜(20)의 팁(1020)과 링(1300)을 시분할 구동하는 경우, 팁(1020)과 링(1300) 각각에 대한 스위칭 구조를 나타낸 예시 도면이다.
펜 구동회로(1030)는 팁(1020)과 링(1300)을 시분할하여 구동할 수 있다.
펜 구동회로(1030)는 팁 구동 기간 동안 팁(1020)을 통해 하향링크신호를 출력하고, 이후, 링 구동 기간 동안 링(1300)을 통해 하향링크신호를 출력할 수 있다.
도 27의 예시에 따르면, 팁 구동 기간은 펜 좌표를 센싱하기 위한 터치 구동 기간(T2, T9, T13)일 수 있으며, 이때, 팁 좌표(Pt)가 산출될 수 있다. 링 구동 기간은 펜 틸트를 센싱하기 위한 터치 구동 기간(T5)일 수 있으며, 이때, 링 좌표(Pr)가 산출될 수 있다.
터치회로(300)는, 팁 구동 기간(T2, T9, T13) 동안, 팁(1020)에서 출력된 제1 하향링크신호를 토대로 팁 좌표(Pt)를 얻을 수 있다.
터치회로(300)는, 링 구동 기간(t5) 동안, 링(1300)에서 출력된 제2 하향링크신호를 토대로 링 좌표(Pr)를 얻을 수 있다.
터치회로(300)는, 링 구동 기간(T5) 동안, 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)를 이용하여 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)의 차이(D)를 계산할 수 있으며, 펜 틸트를 산출할 수 있다.
또한, 터치회로(300)는, 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)의 차이(D)를 이용하여 펜 좌표 센싱 기간(T9, T13)에서 펜 좌표 보정을 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이, 펜(20)에서 팁(1020)과 링(1300)이 시분할 구동되면, 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호는 다른 기간에 펜(20)에서 출력될 수 있다. 즉, 제1 하향링크신호는 팁 구동 기간에 해당하는 터치구동기간(T2, T9, T13)에 팁(1020)에서 출력될 수 있으며, 제2 하향링크신호는 링 구동 기간에 해당하는 터치구동기간(T5)에 링(1300)에서 출력될 수 있다.
이와 같이, 펜(20)이 팁(1020)과 링(1300)을 시분할 구동하는 경우, 터치회로(300)는 제1 하향링크신호와 제2 하향링크신호를 다른 시간대에 수신하기 때문에, 제1 하향링크신호와 제2 하향링크신호는 반드시 구별되어야 하는 신호일 필요는 없다. 따라서, 펜(20)의 펜 구동회로(1030)는 동일한 하향링크신호를 시간대만 달리하여 팁(1020)과 링(1300)에 제공하면 된다. 즉, 펜 구동회로(1030)는 팁(1020)을 통해 출력할 제1 하향링크신호와 링(1300)을 통해 출력할 제2 하향링크신호를 따로 만들 필요가 없다.
이와 같이, 팁(1020)과 링(1300)의 구동 타이밍과 이에 따라 팁(1020)과 링(1300)으로 하향링크신호 전달을 제어하기 위하여, 펜(20)은 제1 스위치회로(2800)를 포함할 수 있다.
도 28을 참조하면, 제1 스위치회로(2800)는, 팁 구동 기간에 해당하는 제1 타이밍(T2, T9, T13)에 팁(1020)을 펜 구동회로(1030)에 전기적으로 연결해주고, 제1 타이밍(T2, T9, T13)과 다르며 링 구동 기간에 해당하는 제2 타이밍(T5)에 링(1300)을 펜 구동회로(1030)에 전기적으로 연결해줄 수 있다.
전술한 제1 스위치회로(2800)를 이용하면, 펜(20)의 팁(1020) 및 링(1300)을 효과적으로 시분할 구동할 수 있다.
도 29는 본 발명의 실시예들에 따른 펜(20)의 팁(1020)과 링(1300)을 동시 구동하는 경우, 터치표시장치(10)와 펜(20) 간의 터치 구동 동작에 대한 구동 타이밍을 나타낸 도면이고, 도 30은 본 발명의 실시예들에 따른 펜(20)의 팁(1020)과 링(1300)을 동시 구동하는 경우, 팁(1020)과 링(1300) 각각에 대한 스위칭 구조를 나타낸 예시 도면이다.
펜 구동회로(1030)는 팁(1020)과 링(1300)을 동시에 구동할 수 있다.
펜 구동회로(1030)는 팁 & 링 구동 기간에 해당하는 터치구동기간(T2, T5, T9, T13) 동안 팁(1020)과 링(1300) 각각을 통해 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호를 출력할 수 있다.
팁(1020)과 링(1300) 각각을 통해 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호가 동시에 출력되기 때문에, 팁(1020)에서 출력되는 제1 하향링크신호와 링(1300)에서 출력되는 제2 하향링크신호는 서로 구별이 가능해야 한다.
따라서, 팁(1020)에서 출력되는 제1 하향링크신호와 링(1300)에서 출력되는 제2 하향링크신호는 서로 다른 위상을 가질 수 있다. 즉, 팁(1020)에서 출력되는 제1 하향링크신호와 링(1300)에서 출력되는 제2 하향링크신호는 위상 차이(얘: 180도 위상차)를 가질 수 있다.
팁 & 링 구동 기간에 해당하는 터치구동기간(T2, T5, T9, T13)은 펜 좌표와 펜 틸트를 함께 센싱하기 위한 기간이다.
따라서, 팁 & 링 구동 기간에 해당하는 터치구동기간(T2, T5, T9, T13) 동안, 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)가 함께 산출될 수 있다.
터치회로(300)는, 팁 & 링 구동 기간에 해당하는 터치구동기간(T2, T5, T9, T13) 동안, 함께 산출된 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)를 이용하여 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)의 차이(D)를 계산할 수 있으며, 펜 틸트를 산출할 수 있다.
또한, 터치회로(300)는, 팁 좌표(Pt)와 링 좌표(Pr)의 차이(D)를 이용하여 펜 좌표 센싱 기간(T9, T13)에서 펜 좌표 보정을 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이, 펜(20)에서 팁(1020)과 링(1300)이 동시 구동되면, 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호는 동일한 기간(T2, T5, T9, T13)에 펜(20)에서 출력될 수 있다. 즉, 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호는 팁 & 링 구동 기간에 해당하는 터치구동기간(T2, T5, T9, T13)에 팁(1020)과 링(1300)에서 동시에 출력될 수 있다.
이와 같이, 펜(20)이 팁(1020)과 링(1300)을 동시에 구동하는 경우, 터치회로(300)는 제1 하향링크신호와 제2 하향링크신호를 동일 시간대에 수신하여 펜 좌표와 펜 틸트를 함께 센싱할 수 있게 되어, 더욱 신속한 펜 센싱을 가능하게 해줄 수 있다.
이와 같이, 팁(1020)과 링(1300)의 구동 타이밍과 이에 따라 팁(1020)과 링(1300)으로 하향링크신호 전달을 제어하기 위하여, 펜(20)은 제2 스위치회로(3000)를 포함할 수 있다.
도 30을 참조하면, 제2 스위치회로(3000)는, 팁 & 링 구동 기간에 해당하는 터치구동기간(T2, T5, T9, T13)에 팁(1020)과 링(1300)을 동시에 펜 구동회로(1030)에 전기적으로 연결해줄 수 있다.
전술한 제2 스위치회로(3000)를 이용하면, 펜(20)의 팁(1020) 및 링(1300)을 효과적으로 동시 구동할 수 있다.
도 27의 예시에 따르면, 하나의 터치 프레임 기간에 해당하는 16개의 터치구동기간(T1~T16) 동안, 3개의 터치구동기간(T2, T9, T13) 동안 펜 좌표가 3차례 센싱되고, 1개의 터치구동기간(T5) 동안 펜 틸트가 1번 센싱될 수 있다.
따라서, 16개의 터치구동기간(T1~T16)이 1개의 디스플레이 프레임 기간과 대응되고, 디스플레이 구동 주파수가 60Hz라고 가정하면, 펜 좌표를 센싱하기 위한 구동 주파수는 180 Hz (=3*60 Hz)이고, 펜 틸트를 센싱하기 위한 구동 주파수는 60 Hz이다.
도 29의 예시에 따르면, 하나의 터치 프레임 기간에 해당하는 16개의 터치구동기간(T1~T16) 동안, 4개의 터치구동기간(T2, T5, T9, T13) 동안 펜 좌표가 4차례 센싱되고, 펜 틸트도 4차례 센싱될 수 있다.
따라서, 16개의 터치구동기간(T1~T16)이 1개의 디스플레이 프레임 기간과 대응되고, 디스플레이 구동 주파수가 60Hz라고 가정하면, 펜 좌표를 센싱하기 위한 구동 주파수는 240 Hz (=4*60 Hz)이고, 펜 틸트를 센싱하기 위한 구동 주파수도 240 Hz (=4*60 Hz)이다.
도 29에 도시된 바와 같이, 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호가 펜(20)에서 동시에 출력되는 경우(즉, 펜 좌표와 펜 틸트를 동시에 센싱하는 경우 또는 팁(1020)과 링(1300)을 동시 구동하는 경우), 펜 좌표를 센싱하기 위한 구동 주파수는 펜 틸트(θ)를 센싱하기 위한 구동 주파수와 동일하다.
도 27에 도시된 바와 같이, 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호가 펜(20)에서 다른 기간에 출력되는 경우(즉, 펜 좌표와 펜 틸트를 시분할하여 센싱하는 경우 또는 팁(1020)과 링(1300)을 시분할 구동하는 경우), 팁 구동 기간과 링 구동 기간 각각의 개수에 따라, 펜 좌표를 센싱하기 위한 구동 주파수와, 펜 틸트를 센싱하기 위한 구동 주파수는 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.
한편, 도 9와 함께, 도 27 및 도 29를 참조하면, 펜(20)에서 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호가 출력되는 제1 기간(T2, T5, T9, T13; T3, T6, T7, T14, T15) 동안, 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상에는 DC 전압이 인가될 수 있다.
여기서, 제1 기간은 펜 좌표 및/또는 펜 틸트를 센싱하기 위한 터치구동기간(T2, T5, T9, T13)과, 펜 부가정보를 포함하는 데이터(Data)를 센싱하기 위한 터치구동기간(T3, T6, T7, T14, T15)을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 펜(20)에서 출력된 하향링크신호가 터치패널(TSP)에 인가되는 제1 기간(T2, T5, T9, T13; T3, T6, T7, T14, T15) 동안, 터치패널(TSP)에 DC 전압이 인가됨으로써, 터치회로(300)는 펜(20)에 출력된 하향링크신호를 더욱 정확하게 인식할 수 있다.
도 9와 함께, 도 27 및 도 29를 참조하면, 펜(20)에서 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호가 출력되는 제1 기간(T2, T5, T9, T13; T3, T6, T7, T14, T15)과 다른 제2 기간(T4, T8, T10, T11, T12, T16) 동안, 변조 신호가 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상으로 인가될 수 있다.
여기서는, 전압 레벨이 가변 되는 변조 신호는, 도 9에 도시된 바와 같이, 손가락에 의한 터치를 센싱하기 위한 터치구동신호(TDS)일 수 있다.
터치회로(300)는, 제2 기간(T4, T8, T10, T11, T12, T16) 동안, 전압 레벨이 가변 되는 변조 신호(TDS)에 응답하여 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신되는 신호를 토대로 손가락에 의한 터치를 센싱할 수 있다.
전술한 바와 같이, 펜(20)에서 출력된 하향링크신호가 터치패널(TSP)에 인가되는 제1 기간(T2, T5, T9, T13; T3, T6, T7, T14, T15)이 아닌 제2 기간(T4, T8, T10, T11, T12, T16) 동안, 터치패널(TSP)에 전압 레벨이 가변 되는 변조 신호가 인가됨으로써, 터치회로(300)는 손가락에 의한 터치를 센싱할 수 있다.
도 31은 본 발명의 실시예들에 따른 터치구동회로(TIC)를 나타낸 예시 도면이다.
도 31을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치구동회로(TIC)는, 제1 멀티플렉서 회로(MUX1), 다수의 센싱 유닛(SU)을 포함하는 센싱 유닛 블록(SUB), 제2 멀티플렉서 회로(MUX2) 및 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 등을 포함할 수 있다.
제1 멀티플렉서 회로(MUX1)는 하나 또는 둘 이상의 멀티플렉서를 포함할 수 있다. 제2 멀티플렉서 회로(MUX2)는 하나 또는 둘 이상의 멀티플렉서를 포함할 수 있다.
각 센싱 유닛(SU)은 전치-증폭기(Pre-AMP), 적분기(INTG) 및 샘플 앤 홀드 회로(SHA) 등을 포함할 수 있다.
전치-증폭기(Pre-AMP)는 제1 멀티플렉서 회로(MUX1)에 의해 하나 또는 둘 이상의 터치전극(TE)과 전기적으로 연결될 수 있다.
전치-증폭기(Pre-AMP)는 제1 멀티플렉서 회로(MUX1)에 의해 연결된 하나 또는 둘 이상의 터치전극(TE)으로 터치 구동 신호를 공급할 수 있다.
전치-증폭기(Pre-AMP)는 제1 멀티플렉서 회로(MUX1)에 의해 연결 가능한 하나 또는 둘 이상의 터치전극(TE) 중에서 센싱 대상이 되는 하나의 터치전극(TE)으로부터 센싱 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 센싱 신호는 손가락에 의한 터치를 센싱하기 위한 센싱 신호일 수도 있고, 펜(20)에서 출력된 하향링크신호일 수도 있다.
적분기(INTG)는 전치 증폭기(Pre-AMP)에서 출력된 신호를 적분한다. 적분기(INTG)는 전치 증폭기(Pre-AMP)에 통합되어 구현될 수 있다.
아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 적분기(INTG)에 출력된 적분값을 디지털 값으로 변환한 센싱데이터를 터치 컨트롤러(TCR)를 향해 출력할 수 있다.
여기서, 센싱데이터는 손가락에 의한 터치를 센싱하기 위한 센싱데이터 또는 펜(20)에 의한 터치 또는 펜 부가 정보 등을 센싱하기 위한 센싱데이터일 수 있다.
도 32는 본 발명의 실시예들에 따른 터치구동회로(TIC)의 블록도이다.
도 32를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치구동회로(TIC)는, 터치패널(TSP)에 포함된 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 상향링크신호를 공급하는 구동부(3210)와, 펜(20)에서 출력된 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호가 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부를 통해 수신되면 센싱 데이터를 생성하여 출력하는 센싱부(3220) 등을 포함할 수 있다.
구동부(3210)는 도 31의 전치 증폭기(Pre-AMP)를 포함할 수 있다.
센싱부(3220)는 도 31의 적분기(INTG), 샘플 앤 홀드 회로(SHA) 및 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 등을 포함할 수 있다.
펜(20)이 수직인 경우, 제1 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기 중 최대값을 수신하는 터치전극(TE)과 제2 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기 중 최대값을 수신하는 터치전극(TE)은 동일하거나 인접한 터치전극일 수 있다.
펜(20)이 터치패널(TSP)의 표면 대비 소정의 각도 이상 기울어진 경우, 제1 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기 중 최대값을 수신하는 터치전극(TE)과 제2 하향링크신호에 대한 터치전극(TE) 별 수신신호세기 중 최대값을 수신하는 터치전극(TE)은 서로 다를 수 있다.
펜(20)의 팁(1020)과 링(1300) 각각의 출력 지점에서 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호의 진폭은 동일할 수 있다.
하지만, 터치구동회로(TIC)가 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호를 수신하는 지점에서, 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호는 서로 다른 진폭을 가질 수 있다. 이는, 팁(1020)이 터치패널(TSP)로부터 떨어진 거리보다 링(1300)이 터치패널(TSO)로부터 떨어진 거리가 더 멀기 때문이다.
한편, 펜(20)의 팁(1020)과 링(1300) 각각에서 출력된 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호는 위상 차가 없을 수도 있다.
펜(20)의 팁(1020)과 링(1300) 각각에서 출력되어 터치구동회로(TIC)가 수신하는 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호는, 위상 차가 있을 수 있다.
펜(20)에서 팁(1020)과 링(1300)이 시분할 되어 구동되는 경우, 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호는 다른 기간(터치 구동 기간)에 펜(20)에서 출력될 수 있다.
이와 다르게, 펜(20)에서 팁(1020)과 링(1300)이 동시에 구동되는 경우, 제1 하향링크신호 및 제2 하향링크신호는 동일한 기간(터치 구동 기간)에 펜(20)에서 출력될 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 의하면, 사용자가 펜(20)을 기울여 사용하더라도 펜을 정확하게 센싱할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 2가지 신호 송신 매체(팁(1020), 링(1300))를 갖는 펜(20)을 제공하고, 이러한 펜을 통해 펜 틸트를 보다 정확하게 센싱하는 데 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 펜 틸트에 따른 좌표 오차를 보정해주어 정확한 펜 좌표를 센싱할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 펜(20)이 갖는 2가지 신호 송신 매체(팁(1020), 링(1300))을 시분할 구동하여 펜(20)을 효율적으로 센싱할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 펜(20)이 갖는 2가지 신호 송신 매체(팁(1020), 링(1300))을 동시 구동하여 펜(20)을 신속하게 센싱할 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 터치표시장치
20: 펜
300: 터치회로
1020: 팁
1300: 링

Claims (26)

  1. 다수의 터치전극을 포함하는 터치패널; 및
    펜의 팁에서 출력된 제1 하향링크신호 및 상기 펜의 링에서 출력된 제2 하향링크신호를 상기 다수의 터치전극의 전체 또는 일부를 통해 수신하고, 상기 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기와 상기 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기에 기초하여 상기 펜의 펜 좌표 또는 펜 틸트를 감지하는 터치회로를 포함하고,
    상기 펜이 상기 터치패널의 표면 대비 소정의 각도 이상 기울어진 경우, 상기 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 중 최대값을 수신하는 터치전극과 상기 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 중 최대값을 수신하는 터치전극은 서로 다르며,
    상기 터치회로는, 상기 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기와 상기 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기에 기초하여, 상기 펜의 팁 좌표와 상기 펜의 링 좌표를 결정하고, 상기 팁 좌표와 상기 링 좌표의 거리를 획득하고, 상기 획득된 거리에 근거하여, 상기 팁 좌표 또는 상기 링 좌표를 보정하여 상기 펜 좌표를 최종 결정하는 터치표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하향링크신호 및 상기 제2 하향링크신호는 전압 레벨이 가변 되는 변조된 신호인 터치표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하향링크신호 및 상기 제2 하향링크신호는 서로 다른 진폭을 갖는 터치표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하향링크신호 및 상기 제2 하향링크신호는 위상 차가 있는 터치표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하향링크신호 및 상기 제2 하향링크신호는 다른 기간에 상기 펜에서 출력되는 터치표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하향링크신호 및 상기 제2 하향링크신호는 동일한 기간에 상기 펜에서 출력되는 터치표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 터치회로는,
    상기 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기와 상기 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기에 기초하여 상기 펜 좌표를 센싱하고,
    상기 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기와 상기 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기에 기초하여 상기 펜 틸트를 센싱하는 터치표시장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 펜 좌표를 센싱하기 위한 구동 주파수는 상기 펜 틸트를 센싱하기 위한 구동 주파수와 다른 터치표시장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 펜 좌표를 센싱하기 위한 구동 주파수는 상기 펜 틸트를 센싱하기 위한 구동 주파수와 동일한 터치표시장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 펜 좌표는,
    상기 터치패널의 표면이 X축과 Y축으로 이루어진 평면이라고 할 때, 상기 표면의 법선과 상기 펜이 이루는 각도의 X축 성분과 Y축 성분을 포함하는 터치표시장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 펜 좌표는,
    상기 터치패널의 표면이 X축과 Y축으로 이루어진 평면이라고 할 때,
    상기 표면의 법선과 상기 펜이 이루는 각도와, 상기 펜을 상기 표면에 내린 정사영(Orthogonal Projection)이 X축과 이루는 방위각을 포함하는 터치표시장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 펜에서 상기 제1 하향링크신호 및 상기 제2 하향링크신호가 출력되는 제1 기간 동안, 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상에는 DC 전압이 인가된 터치표시장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 펜에서 상기 제1 하향링크신호 및 상기 제2 하향링크신호가 출력되는 제1 기간과 다른 제2 기간 동안, 변조 신호가 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상으로 인가되는 터치표시장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 터치회로는,
    상기 제2 기간 동안, 상기 변조 신호에 응답하여 하나 이상의 터치전극을 통해 수신되는 신호를 토대로 손가락에 의한 터치를 센싱하는 터치표시장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 펜은,
    하우징;
    상기 하우징의 외부로 돌출된 상기 팁(Tip);
    상기 하우징의 내부에 구비되며 상기 하우징의 내 측면을 감싸는 형태를 갖는 상기 링(Ring); 및
    상기 하우징의 내부에 구비되며, 상기 팁 및 상기 링 중 하나 이상과 전기적으로 연결되고, 상기 팁 및 상기 링 중 하나 이상을 통해 하향링크신호를 출력하는 펜 구동회로를 포함하고,
    상기 펜 구동회로는 상기 팁과 상기 링을 시분할 구동하거나 동시 구동하는 터치표시장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 팁과 상기 링이 시분할 구동되는 경우, 제1 타이밍에 상기 팁을 상기 펜 구동회로에 전기적으로 연결해주고, 상기 제1 타이밍과 다른 제2 타이밍에 상기 링을 상기 펜 구동회로에 전기적으로 연결해주는 제1 스위치 회로를 더 포함하는 터치표시장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 팁과 상이 동시 구동되는 경우, 상기 팁과 상기 링을 동시에 상기 펜 구동회로에 전기적으로 연결해주는 제2 스위치 회로를 더 포함하는 터치표시장치.
  18. 터치패널에 포함된 다수의 터치전극의 전체 또는 일부로 상향링크신호를 공급하는 구동부, 및 펜의 팁에서 출력된 제1 하향링크신호 및 상기 펜의 링에서 출력된 제2 하향링크신호가 상기 다수의 터치전극의 전체 또는 일부를 통해 수신되면 상기 제1 하향링크신호에 대한 제1 센싱데이터와 제2 하향링크신호에 대한 제2 센싱 데이터를 생성하여 출력하는 센싱부를 포함하는 터치구동회로; 및,
    상기 제1 센싱데이터를 이용하여 팁 좌표를 획득하고, 상기 제2 센싱데이터를 이용하여 링 좌표를 획득하고, 상기 팁 좌표 및 상기 링 좌표를 근거하여 상기 팁 좌표 및 상기 링 좌표 간의 거리를 획득하고, 상기 획득된 거리에 근거하여, 상기 팁 좌표 또는 상기 링 좌표를 보정하여 상기 펜 좌표를 최종 결정하는 터치컨트롤러를 포함하며,
    상기 펜이 상기 터치패널의 표면 대비 소정의 각도 이상 기울어진 경우, 상기 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 중 최대값을 수신하는 터치전극과 상기 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 중 최대값을 수신하는 터치전극은 서로 다른 터치표시 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 하향링크신호 및 상기 제2 하향링크신호는 서로 다른 진폭을 갖는 터치표시 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제1 하향링크신호 및 상기 제2 하향링크신호는 위상 차가 있는 터치표시 장치.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 제1 하향링크신호 및 상기 제2 하향링크신호는 다른 기간에 상기 펜에서 출력되는 터치표시 장치.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 제1 하향링크신호 및 상기 제2 하향링크신호는 동일한 기간에 상기 펜에서 출력되는 터치표시 장치.
  23. 펜 센싱 방법에 있어서,
    터치패널에 포함된 다수의 터치전극의 전체 또는 일부로 상향링크신호를 공급하는 단계;
    펜의 팁에서 출력된 제1 하향링크신호 및 상기 펜의 링에서 출력된 제2 하향링크신호를 상기 다수의 터치전극의 전체 또는 일부를 통해 수신하는 단계; 및
    상기 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기와 상기 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기에 기초하여 상기 펜의 펜 좌표 또는 펜 틸트를 감지하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 하향링크신호 및 상기 제2 하향링크신호는 다른 기간에 수신되거나 동일한 기간에 수신되며,
    상기 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기로부터 상기 펜에 포함된 팁(Tip)의 팁 좌표를 결정하고, 상기 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기로부터 상기 펜에 포함된 링(Ring)의 링 좌표를 결정하는 단계;
    상기 팁 좌표와 상기 링 좌표의 거리를 계산하는 단계; 및
    상기 팁 좌표와 상기 링 좌표의 거리에 근거하여, 상기 팁 좌표 또는 상기 링 좌표를 보정하여 상기 펜 좌표를 최종 결정하는 단계를 포함하는 펜 센싱 방법.
  24. 삭제
  25. 제23항에 있어서,
    상기 펜 좌표를 최종 결정하는 단계는,
    상기 거리에 기초하여 상기 펜에 대한 펜 틸트를 계산하는 단계;
    상기 거리에 기초하여 펜 좌표 오프셋의 상수 보정 값을 계산하고, 상기 펜 틸트에 기초하여 상기 펜 좌표 오프셋의 방향 보정 값을 계산하는 단계; 및
    상기 팁 좌표 또는 상기 링 좌표와, 상기 펜 좌표 오프셋의 상기 상수 보정 값 및 상기 방향 보정 값에 근거하여 상기 펜 좌표를 결정하는 단계를 포함하는 펜 센싱 방법.
  26. 다수의 터치전극을 포함하는 터치패널과, 상기 다수의 터치전극의 전체 또는 일부로 상향링크신호를 공급하고 상기 터치전극의 전체 또는 일부를 통해 하향링크신호를 수신하는 터치회로를 포함하는 터치표시장치; 및
    상기 상향링크신호를 수신하고 상기 하향링크신호를 출력하는 펜을 포함하고,
    상기 터치회로는,
    상기 펜의 티1에서 출력된 제1 하향링크신호 및 상기 펜의 링에서 출력된 제2 하향링크신호를 상기 다수의 터치전극의 전체 또는 일부를 통해 수신하고,
    상기 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기와 상기 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기에 기초하여 상기 펜을 센싱하고,
    상기 펜이 상기 터치패널의 표면 대비 소정의 각도 이상 기울어진 경우, 상기 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 중 최대값을 수신하는 터치전극과 상기 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기 중 최대값을 수신하는 터치전극은 서로 다르며,
    상기 터치회로는, 상기 제1 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기와 상기 제2 하향링크신호에 대한 터치전극 별 수신신호세기에 기초하여, 상기 펜의 팁 좌표와 상기 펜의 링 좌표를 결정하고, 상기 팁 좌표와 상기 링 좌표의 거리를 획득하고, 상기 획득된 거리에 근거하여, 상기 팁 좌표 또는 상기 링 좌표를 보정하여 상기 펜 좌표를 최종 결정하는 터치시스템.
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CN201811573566.8A CN109992149B (zh) 2017-12-29 2018-12-21 触摸显示装置、触摸系统、触摸驱动电路、笔和笔感测方法
JP2018242469A JP6768053B2 (ja) 2017-12-29 2018-12-26 タッチ表示装置、タッチシステム、タッチ回路、及びペンセンシング方法
US16/233,537 US10768719B2 (en) 2017-12-29 2018-12-27 Touch display device, touch system, touch driving circuit, pen, and pen sensing method
TW107147692A TWI697819B (zh) 2017-12-29 2018-12-28 觸控顯示裝置、觸控系統、觸控驅動電路、筆與筆感測方法

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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3786769B1 (en) * 2014-01-22 2022-12-14 Wacom Co., Ltd. Position indicator, position detecting device, position detecting circuit, and position detecting method
KR102560598B1 (ko) * 2016-12-21 2023-07-28 삼성전자주식회사 디스플레이 장치 및 그 제어방법
WO2018225204A1 (ja) * 2017-06-08 2018-12-13 株式会社ワコム ポインタの位置検出方法
US11017258B2 (en) * 2018-06-05 2021-05-25 Microsoft Technology Licensing, Llc Alignment of user input on a screen
US20200042134A1 (en) * 2018-08-01 2020-02-06 Novatek Microelectronics Corp. Touch display device and controller used in the same
US20220171515A1 (en) * 2018-08-01 2022-06-02 Novatek Microelectronics Corp. Touch display device and controller used in the same
US11126297B2 (en) * 2019-06-10 2021-09-21 Sigmasense, Llc. Electronic pen with ring-back and other functionalities
JP7346160B2 (ja) * 2019-08-23 2023-09-19 株式会社ワコム スタイラス及び集積回路
KR102218967B1 (ko) * 2019-09-05 2021-02-23 주식회사 지티티 3차원 공간터치 디스플레이 시스템 및 그 제어방법
JPWO2021075257A1 (ko) * 2019-10-16 2021-04-22
KR102623176B1 (ko) * 2019-10-28 2024-01-09 엘지디스플레이 주식회사 터치표시장치 및 터치회로
KR20210085273A (ko) * 2019-12-30 2021-07-08 엘지디스플레이 주식회사 터치표시장치, 터치회로 및 펜 센싱 방법
TWI775085B (zh) * 2020-05-27 2022-08-21 禾瑞亞科技股份有限公司 觸控處理裝置及其方法、觸控筆及其處理方法和觸控系統
JP7438854B2 (ja) * 2020-06-05 2024-02-27 シャープ株式会社 タッチパネル入力装置
KR20220014370A (ko) * 2020-07-23 2022-02-07 삼성디스플레이 주식회사 입력 장치 및 이를 포함하는 인터페이스 장치
US11379056B2 (en) * 2020-09-28 2022-07-05 Arian Gardner Editor's pen pad
KR20220081127A (ko) 2020-12-08 2022-06-15 엘지디스플레이 주식회사 터치표시장치 및 이의 구동방법
KR20220094296A (ko) 2020-12-28 2022-07-06 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 그 구동 방법
KR20220169972A (ko) * 2021-06-21 2022-12-29 삼성디스플레이 주식회사 터치 부재 및 이를 포함하는 표시 장치
TWM617533U (zh) * 2021-06-30 2021-09-21 奕力科技股份有限公司 主動筆以及觸控系統
WO2023281954A1 (ja) * 2021-07-07 2023-01-12 株式会社ワコム 情報処理装置、方法、プログラム及びシステム
KR20230030715A (ko) * 2021-08-25 2023-03-07 삼성디스플레이 주식회사 입력 장치 및 이를 포함하는 인터페이스
US11656725B2 (en) 2021-08-31 2023-05-23 Microsoft Technology Licensing, Llc Touch-sensing electrode driving for display device
US11656726B1 (en) * 2022-02-09 2023-05-23 Novatek Microelectronics Corp. Control circuit, electronic device, and control method for stylus pen interacting with touch panel

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170068337A1 (en) * 2015-09-08 2017-03-09 Apple Inc. Active stylus ring electrode

Family Cites Families (109)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4318096A (en) * 1980-05-19 1982-03-02 Xerox Corporation Graphics pen for soft displays
US4639720A (en) * 1981-01-12 1987-01-27 Harris Corporation Electronic sketch pad
US4492819A (en) * 1982-12-30 1985-01-08 Kurta Corporation Graphic tablet and method
US4616106A (en) * 1984-07-16 1986-10-07 Kurta Corporation Graphic tablet and method
US4672154A (en) * 1985-04-03 1987-06-09 Kurta Corporation Low power, high resolution digitizing system with cordless pen/mouse
US4677428A (en) * 1985-06-07 1987-06-30 Hei, Inc. Cordless light pen
EP0254297B1 (en) * 1986-07-23 1994-06-01 Wacom Company, Ltd. Coordinates input system
DE3889182T2 (de) * 1987-08-24 1994-10-13 Wacom Co Ltd Koordinateneingabesystem mit einem Eingabeschreibstift.
US5251123A (en) * 1987-10-19 1993-10-05 I C Operating, Inc. High resolution system for sensing spatial coordinates
US5120907A (en) * 1989-03-28 1992-06-09 Graphtec Kabushiki Kaisha Device for determining position coordinates of points on a surface
US5124509A (en) * 1991-01-15 1992-06-23 Calcomp, Inc. Digitizer with capacitive and inductive coupling
US5138118A (en) * 1991-05-06 1992-08-11 International Business Machines Corporation Pulsed pen for use with a digitizer tablet
US5218174A (en) * 1991-10-01 1993-06-08 Kurta Corporation Low power cordless magnetic field digitizer with differential grid sensing and synchronous position demodulation
US5369227A (en) * 1992-07-22 1994-11-29 Summagraphics Corporation Stylus switch status determination in a digitizer tablet having a cordless stylus
US6133906A (en) * 1993-03-15 2000-10-17 Microtouch Systems, Inc. Display-integrated stylus detection system
US5528002A (en) * 1993-07-15 1996-06-18 Pentel Kabushiki Kaisha Noiseproof digitizing apparatus with low power cordless pen
US6441810B1 (en) * 1995-10-31 2002-08-27 Lsi Logic Corporation Telemetry encoding technique for smart stylus
JP3251489B2 (ja) * 1996-02-16 2002-01-28 シャープ株式会社 座標入力装置
AU7588198A (en) * 1997-05-30 1998-12-30 Symbios, Inc. High voltage crystal controlled oscillator
US5844548A (en) * 1997-06-24 1998-12-01 Ace Cad Enterprise Co., Ltd. Stable wireless pointing device for a tablet
WO2001048589A1 (fr) * 1999-12-28 2001-07-05 Fujitsu Limited Procede et dispositif de resserrement des coordonnees d'un photostyle
US6417846B1 (en) * 2000-02-02 2002-07-09 Lee Si-Ken Multifunction input device
EP1303853A4 (en) * 2000-05-24 2009-03-11 Immersion Corp HAPTIC EQUIPMENT WITH ELECTROACTIVE POLYMERS
US7457413B2 (en) * 2000-06-07 2008-11-25 Anoto Ab Method and device for encrypting a message
WO2002043045A1 (en) * 2000-11-22 2002-05-30 Cirque Corporation Stylus input device utilizing a permanent magnet
US7084860B1 (en) * 2001-06-08 2006-08-01 Intertact Corporation Method and apparatus for a touch sensitive system employing direct sequence spread spectrum (DSSS) technology
US6762752B2 (en) * 2001-11-29 2004-07-13 N-Trig Ltd. Dual function input device and method
US6990639B2 (en) * 2002-02-07 2006-01-24 Microsoft Corporation System and process for controlling electronic components in a ubiquitous computing environment using multimodal integration
WO2003073368A2 (de) * 2002-02-28 2003-09-04 Micro-Sensys Gmbh Bildschirmtast-und transponderlesestift
US6970160B2 (en) * 2002-12-19 2005-11-29 3M Innovative Properties Company Lattice touch-sensing system
US7206737B2 (en) * 2003-01-03 2007-04-17 Mircosoft Corporation Pen tip language and language palette
GB0319945D0 (en) * 2003-08-26 2003-09-24 Synaptics Uk Ltd Inductive sensing system
JP2005149140A (ja) * 2003-11-14 2005-06-09 Wacom Co Ltd 位置検出装置及び位置指示器
US7202862B1 (en) * 2004-03-03 2007-04-10 Finepoint Innovations, Inc. Pressure sensor for a digitizer pen
US7868873B2 (en) * 2004-04-01 2011-01-11 Wacom Co., Ltd. Surface and cordless transducer system
US20050248549A1 (en) * 2004-05-06 2005-11-10 Dietz Paul H Hand-held haptic stylus
WO2006043660A1 (ja) * 2004-10-22 2006-04-27 Sharp Kabushiki Kaisha タッチセンサ付き表示装置およびその駆動方法
US7428990B1 (en) * 2004-12-22 2008-09-30 Leapfrog Enterprises, Inc. Capacitive sensing of media information in an interactive media device
US7454977B2 (en) * 2005-02-15 2008-11-25 Microsoft Corporation Force measuring systems for digital pens and other products
JP4534854B2 (ja) * 2005-04-26 2010-09-01 ソニー株式会社 情報処理システム、情報処理装置および方法、並びにプログラム
US7612767B1 (en) * 2005-08-24 2009-11-03 Griffin Technology, Inc. Trackpad pen for use with computer touchpad
US20070146351A1 (en) * 2005-12-12 2007-06-28 Yuji Katsurahira Position input device and computer system
JP4709674B2 (ja) * 2006-03-23 2011-06-22 株式会社ワコム 位置検出装置及びコンピュータ
US8886125B2 (en) * 2006-04-14 2014-11-11 Qualcomm Incorporated Distance-based association
JP4773315B2 (ja) * 2006-10-31 2011-09-14 株式会社ワコム 位置検出装置及び位置指示器
US7436164B2 (en) * 2006-12-20 2008-10-14 3M Innovative Properties Company Untethered device employing tunable resonant circuit
US8089474B2 (en) * 2006-12-28 2012-01-03 3M Innovative Properties Company Location sensing system and method employing adaptive drive signal adjustment
US8040330B2 (en) * 2006-12-28 2011-10-18 3M Innovative Properties Company Untethered stylus empolying multiple reference frequency communication
US7791598B2 (en) * 2007-01-10 2010-09-07 Microsoft Corporation Hybrid pen mouse user input device
US20080198131A1 (en) * 2007-02-15 2008-08-21 Christopher Rondot Temperature Feedback PC Pointing peripheral
US20090219262A1 (en) * 2007-12-29 2009-09-03 Microvision, Inc. Active Input Device for a Scanned Beam Display
US20090278794A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Smart Technologies Ulc Interactive Input System With Controlled Lighting
TW201403422A (zh) * 2009-01-06 2014-01-16 Elan Microelectronics Corp 觸控式輸入裝置及其控制方法、應用在該觸控式輸入裝置的觸控筆及其主動發射信號的方法以及應用在該觸控式輸入裝置的觸控板模組及其控制方法
US9417738B2 (en) * 2009-06-12 2016-08-16 Synaptics Incorporated Untethered active pen and a method for communicating with a capacitive sensing device using the untethered active pen
KR101023176B1 (ko) * 2009-08-06 2011-03-18 주식회사 포인칩스 멀티 포인트 감지기능을 구비한 터치패널 장치
US8664548B2 (en) * 2009-09-11 2014-03-04 Apple Inc. Touch controller with improved diagnostics calibration and communications support
JP5442479B2 (ja) * 2010-02-05 2014-03-12 株式会社ワコム 指示体、位置検出装置及び位置検出方法
WO2011154950A1 (en) 2010-06-11 2011-12-15 N-Trig Ltd. Object orientation detection with a digitizer
JP2012022543A (ja) * 2010-07-15 2012-02-02 Panasonic Corp タッチパネルシステム
KR20130128380A (ko) * 2010-09-22 2013-11-26 사이프레스 세미컨덕터 코포레이션 터치 스크린을 위한 용량성 스타일러스
KR20140043299A (ko) * 2010-10-28 2014-04-09 사이프레스 세미컨덕터 코포레이션 용량성 감지 어레이와 스타일러스의 동기화
US20120268414A1 (en) * 2011-04-25 2012-10-25 Motorola Mobility, Inc. Method and apparatus for exchanging data with a user computer device
US20120280947A1 (en) * 2011-05-06 2012-11-08 3M Innovative Properties Company Stylus with pressure sensitive membrane
US8878823B1 (en) * 2011-07-27 2014-11-04 Cypress Semiconductor Corporation Dynamic shield electrode of a stylus
US8797301B2 (en) * 2012-02-15 2014-08-05 Cypress Semiconductor Corporation Active stylus to host data transmitting method
JPWO2013057862A1 (ja) * 2011-10-20 2015-04-02 シャープ株式会社 情報入力ペン
US10031590B2 (en) * 2012-10-16 2018-07-24 Atmel Corporation Active stylus with a parallel communication channel
US9958966B2 (en) * 2012-10-16 2018-05-01 Atmel Corporation Active stylus communication and position system
US9841862B2 (en) * 2012-10-16 2017-12-12 Atmel Corporation Stylus position system
US10067575B2 (en) * 2012-11-30 2018-09-04 Apple Inc. Noise correction for stylus applications on tablets and other touch devices
EP2959365B1 (en) * 2013-02-25 2019-12-25 Microsoft Technology Licensing, LLC Stylus for a digitizer system
US8810263B1 (en) * 2013-03-12 2014-08-19 Cypress Semiconductor Corporation Adaptive resolution circuit
US8674958B1 (en) * 2013-03-12 2014-03-18 Cypress Semiconductor Corporation Method and apparatus for accurate coordinate calculation of objects in touch applications
KR101487700B1 (ko) * 2013-06-28 2015-01-29 엘지디스플레이 주식회사 표시장치 및 그 구동방법
US9933904B2 (en) * 2013-08-20 2018-04-03 Advanced Silicon Sa Capacitive touch system
WO2015030452A1 (ko) * 2013-08-30 2015-03-05 엘지전자 주식회사 스타일러스 펜 및 터치 패널을 포함하는 이동 단말기
KR102111274B1 (ko) * 2013-09-26 2020-05-15 엘지디스플레이 주식회사 터치 센싱 시스템과 그 구동 방법
KR102126531B1 (ko) * 2013-09-27 2020-06-24 엘지디스플레이 주식회사 터치 센싱 시스템과 그 구동 방법
KR102242768B1 (ko) * 2013-09-27 2021-04-22 센셀, 인크. 터치 센서 검출기 시스템 및 방법
KR102125404B1 (ko) * 2013-10-15 2020-06-22 엘지디스플레이 주식회사 터치감지시스템 및 표시장치
US11181994B2 (en) * 2013-11-08 2021-11-23 Egalax_Empia Technology Inc. Transmitter and controlling method thereof
JP6240530B2 (ja) * 2014-02-21 2017-11-29 株式会社ワコム 信号処理回路、信号処理方法、位置検出装置及び電子機器
US10437358B2 (en) * 2014-06-27 2019-10-08 3M Innovative Properties Company Touch systems stylus and methods
JP6058866B2 (ja) * 2014-06-30 2017-01-11 シャープ株式会社 タッチパネルコントローラ、スタイラスペン、タッチパネルシステム、および電子機器
JP2016071842A (ja) * 2014-09-26 2016-05-09 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 タッチパネル装置、入力装置、及びタッチパネルシステム
WO2016052051A1 (ja) * 2014-10-03 2016-04-07 シャープ株式会社 情報入力ペン
US9977517B2 (en) * 2014-10-23 2018-05-22 Lg Display Co., Ltd. Input system and method for detecting touch using the same
US9495052B2 (en) * 2014-12-19 2016-11-15 Synaptics Incorporated Active input device support for a capacitive sensing device
JP6487694B2 (ja) * 2014-12-26 2019-03-20 株式会社ワコム 位置指示器及び信号処理装置
JP6544791B2 (ja) * 2015-02-20 2019-07-17 株式会社ワコム 位置指示器、信号処理回路、信号供給制御方法及び信号処理方法
US9910533B2 (en) * 2015-06-19 2018-03-06 Apple Inc. Timing scheme for touch screen supporting variable refresh rate
US10613643B2 (en) * 2015-06-25 2020-04-07 Apple Inc. Method for stylus touch-down and lift-off noise mitigation
EP3186694B1 (en) * 2015-07-06 2019-08-21 SigmaSense, LLC Pen system with internal pressure, tilt and rotation measurement
US10168804B2 (en) 2015-09-08 2019-01-01 Apple Inc. Stylus for electronic devices
KR102338712B1 (ko) * 2015-09-24 2021-12-13 엘지디스플레이 주식회사 능동형 터치 펜과 그를 포함한 터치 센싱 시스템, 및 그 구동방법
KR102374292B1 (ko) * 2015-12-09 2022-03-16 삼성전자주식회사 액세서리, 전자 장치 및 전자 장치에서 입력을 처리하는 방법
JP6532105B2 (ja) * 2015-12-17 2019-06-19 株式会社ワコム タッチパネル、信号処理装置及びグランドカップリング方法
US10324547B2 (en) * 2015-12-31 2019-06-18 Lg Display Co., Ltd. Active stylus pen, touch sensing system and driving method thereof
US9904379B2 (en) * 2016-02-29 2018-02-27 Apple Inc. Disabling stylus to prevent worn tip performance degradation and screen damage
KR102506658B1 (ko) * 2016-05-13 2023-03-06 엘지디스플레이 주식회사 터치 스크린 장치 및 그의 구동 방법
US9939930B2 (en) 2016-06-09 2018-04-10 Atmel Corporation Active stylus with multiple sensors for receiving signals from a touch sensor
JP6704802B2 (ja) * 2016-06-10 2020-06-03 株式会社ジャパンディスプレイ 入力検出装置および電子装置
JP6717673B2 (ja) * 2016-06-10 2020-07-01 株式会社ジャパンディスプレイ 入力検出装置および電子装置
US10379632B2 (en) * 2016-06-12 2019-08-13 Apple Inc. Devices and methods for manipulating user interfaces with stylus and non-stylus contacts
TWI608401B (zh) 2016-07-19 2017-12-11 華碩電腦股份有限公司 觸控筆、觸控系統及其方法
KR20180015987A (ko) * 2016-08-04 2018-02-14 삼성전자주식회사 펜과 관련된 정보를 판단하는 터치 감지 장치 및 그 제어 방법과 펜
JP6662738B2 (ja) * 2016-08-19 2020-03-11 株式会社ジャパンディスプレイ 入力検出装置および電子装置
CN107783700B (zh) * 2016-08-26 2022-04-19 株式会社日本显示器 显示装置、输入检测装置以及电子装置
US10331235B2 (en) * 2016-11-23 2019-06-25 Wacom Co., Ltd. Stylus tilt detection based on bidirectional communication between stylus and stylus sensor controller

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170068337A1 (en) * 2015-09-08 2017-03-09 Apple Inc. Active stylus ring electrode

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Publication number Publication date
JP2019121389A (ja) 2019-07-22
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CN109992149A (zh) 2019-07-09
JP6768053B2 (ja) 2020-10-14
KR20190081539A (ko) 2019-07-09
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TWI697819B (zh) 2020-07-01
DE102018130222A1 (de) 2019-07-04

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