KR102506658B1 - Touch screen device and its driving method - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 터치 펜이 터치 스크린에 비스듬하게 기울어진 상태로 접하는 경우에도 실제로 터치 펜이 접한 위치를 오차가 없이 인식할 수 있는 터치 스크린 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치는 다수의 터치 전극을 갖는 표시 패널, 다수의 터치 전극에 터치 전극 구동 신호를 인가하는 터치 구동 회로 및 터치 전극으로부터 터치 전극 구동 신호를 수신하고, 수신된 터치 전극 구동 신호에 응답하여 펜 출력 신호를 표시 패널에 송출하며, 펜 출력 신호와 진폭은 동일하고 위상이 180° 반전된 반전 출력 신호를 송출하는 터치 펜을 구비한다.Embodiments of the present invention relate to a touch screen device capable of recognizing a position where a touch pen actually touches a touch screen without error even when the touch pen touches the touch screen in an oblique state, and a method for driving the same. A touch screen device according to an embodiment of the present invention receives a touch electrode driving signal from a display panel having a plurality of touch electrodes, a touch driving circuit for applying a touch electrode driving signal to the plurality of touch electrodes, and a received touch A touch pen is provided which transmits a pen output signal to the display panel in response to the electrode driving signal and transmits an inverted output signal having the same amplitude as the pen output signal and a phase inverted by 180°.

Description

터치 스크린 장치 및 그의 구동 방법{TOUCH SCREEN DEVICE AND ITS DRIVING METHOD}Touch screen device and its driving method {TOUCH SCREEN DEVICE AND ITS DRIVING METHOD}

본 발명의 실시예는 터치 스크린 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a touch screen device and a driving method thereof.

디지털 데이터를 이용하여 영상을 표시하는 평판 표시 장치로는 액정을 이용한 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 불활성 가스의 방전을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP), 유기 발광 다이오드를 이용한 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 표시 장치 등이 있다.Flat panel displays that display images using digital data include Liquid Crystal Displays (LCDs) using liquid crystals, Plasma Display Panels (PDPs) using inert gas discharges, and organic light emitting diodes (PDPs). and organic light emitting diode (OLED) display devices.

최근, 상기와 같은 평판 표시 장치에 터치 패널을 부가한 터치 스크린 장치가 양산되고 있으며, 그 예로서 스마트 폰, 스마트 북 등이 있다. 이러한 터치 스크린 장치는 손가락을 이용한 휴먼 터치뿐만 아니라 터치 펜을 이용하여 필기 또는 그림 그리기가 가능하도록 구성되고 있다. 터치 펜을 이용한 터치 입력은 휴먼 터치에 비해 더 세밀한 입력이 가능하여, 세밀한 그림 그리기 및 글씨 쓰기에 용이한 장점이 있다.Recently, a touch screen device in which a touch panel is added to the above flat panel display device has been mass-produced, and examples thereof include smart phones and smart books. Such a touch screen device is configured to enable writing or drawing using a touch pen as well as a human touch using a finger. Compared to human touch, touch input using a touch pen enables more detailed input, and thus has the advantage of facilitating detailed drawing and writing.

터치 펜은 터치 스크린에 마련된 다수의 터치 전극에 인가된 터치 전극 구동 신호(DR)를 수신하고, 수신된 터치 전극 구동 신호(DR)에 응답하여 펜 출력 신호를 터치 스크린에 송출한다. 터치 펜은 하우징의 일측으로 일부가 돌출된 전도성 팁을 통해 펜 출력 신호를 터치 스크린에 송출한다.The touch pen receives touch electrode driving signals DR applied to a plurality of touch electrodes provided on the touch screen, and transmits a pen output signal to the touch screen in response to the received touch electrode driving signals DR. The touch pen transmits a pen output signal to the touch screen through a conductive tip, a part of which protrudes from one side of the housing.

터치 펜이 터치 스크린에 수직으로 접하는 경우, 터치 펜과 터치 스크린이 접한 위치의 터치 전극에 펜 출력 신호가 정확하게 송출된다. 그러나, 터치 펜이 터치 스크린에 비스듬하게 기울어진 상태로 접하는 경우, 터치 펜과 터치 스크린이 접한 위치뿐만 아니라, 터치 펜이 기울어진 방향에 있는 터치 전극에도 펜 출력 신호가 송출된다. 이에 따라, 터치 스크린에서는 실제로 터치 펜이 접한 위치보다 터치 펜이 기울어진 방향 쪽으로 치우쳐서 터치 펜이 접한 위치를 오차가 있게 인식하는 문제가 있다.When the touch pen is in vertical contact with the touch screen, the pen output signal is accurately transmitted to the touch electrode at the position where the touch pen and the touch screen are in contact. However, when the touch pen comes into contact with the touch screen in an inclined state, a pen output signal is sent not only to the contact position between the touch pen and the touch screen, but also to the touch electrode in the direction in which the touch pen is tilted. Accordingly, in the touch screen, there is a problem in that the contact position of the touch pen is recognized with an error because the touch pen is biased toward the tilted direction rather than the actual contact position.

본 발명의 실시예는 터치 펜이 터치 스크린에 비스듬하게 기울어진 상태로 접하는 경우에도 실제로 터치 펜이 접한 위치를 오차가 없이 인식할 수 있는 터치 스크린 장치 및 그의 구동 방법을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a touch screen device capable of recognizing a position where a touch pen actually touches a touch screen without error even when the touch pen touches the touch screen in an oblique state, and a method for driving the same.

본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치는 다수의 터치 전극을 갖는 표시 패널, 다수의 터치 전극에 터치 전극 구동 신호를 인가하는 터치 구동 회로 및 터치 전극으로부터 터치 전극 구동 신호를 수신하고, 수신된 터치 전극 구동 신호에 응답하여 펜 출력 신호를 표시 패널에 송출하며, 펜 출력 신호와 진폭은 동일하고 위상이 180° 반전된 반전 출력 신호를 송출하는 터치 펜을 구비한다.A touch screen device according to an embodiment of the present invention receives a touch electrode driving signal from a display panel having a plurality of touch electrodes, a touch driving circuit for applying a touch electrode driving signal to the plurality of touch electrodes, and a received touch A touch pen is provided which transmits a pen output signal to the display panel in response to the electrode driving signal and transmits an inverted output signal having the same amplitude as the pen output signal and a phase inverted by 180°.

본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치의 터치 펜은 전도성 팁의 측면에 배치되는 헤드캡에서 반전 출력 신호를 송출하여, 전도성 팁의 측면으로 송출되는 펜 출력 신호를 상쇄시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치는 전도성 팁과 터치 스크린이 접촉한 위치에 마련되는 터치 전극에만 펜 출력 신호를 송출할 수 있어, 터치 스크린에서 터치 펜이 접촉한 위치를 정확히 검출하고, 터치 펜이 터치 스크린에 비스듬하게 기울어진 상태로 접하는 경우에도 실제로 터치 펜이 접한 위치를 오차가 없이 인식할 수 있다.The touch pen of the touch screen device according to the embodiment of the present invention transmits an inverted output signal from the head cap disposed on the side of the conductive tip to cancel the pen output signal transmitted to the side of the conductive tip. Accordingly, the touch screen device according to an embodiment of the present invention can transmit a pen output signal only to the touch electrode provided at the contact position between the conductive tip and the touch screen, and thus accurately detect the contact position of the touch pen on the touch screen. And, even when the touch pen touches the touch screen in an oblique state, the actual contact position of the touch pen can be recognized without error.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치의 표시 패널과 제어부를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치 내 표시 패널의 시분할 구동을 나타낸 파형도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치의 터치 스크린과 터치 제어부를 상세히 나타낸 블록도이다.
도 5는 도 4a에 도시된 터치 스크린의 변형 예이다.
도 6은 종래의 표시 패널의 터치 전극에 송출되는 펜 출력 신호의 세기를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 펜의 내부 구조를 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 전극 구동 신호, 동기화 신호, 펜 출력 신호 및 반전 출력 신호를 나타내는 파형도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 펜의 내부 구조를 나타낸 블록도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 전극 구동 신호, 동기화 신호, 펜 출력 신호 및 반전 출력 신호를 나타내는 파형도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 펜의 내부 구조를 나타낸 블록도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 표시 패널의 터치 전극에 송출되는 펜 출력 신호의 세기를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린의 구동 방법의 흐름도이다.1 is a schematic configuration diagram of a touch screen device according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a display panel and a controller of a touch screen device according to an embodiment of the present invention.
3 is a waveform diagram illustrating time-division driving of a display panel in a touch screen device according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are block diagrams showing a touch screen and a touch control unit of a touch screen device according to an embodiment of the present invention in detail.
5 is a modified example of the touch screen shown in FIG. 4A.
6 is a graph showing the intensity of a pen output signal transmitted to a touch electrode of a conventional display panel.
7 is a block diagram showing the internal structure of the touch pen according to the first embodiment of the present invention.
8 is a waveform diagram illustrating a touch electrode driving signal, a synchronization signal, a pen output signal, and an inverted output signal according to the first embodiment of the present invention.
9 is a block diagram showing the internal structure of a touch pen according to a second embodiment of the present invention.
10 is a waveform diagram illustrating a touch electrode driving signal, a synchronization signal, a pen output signal, and an inverted output signal according to a second embodiment of the present invention.
11 is a block diagram showing the internal structure of a touch pen according to a third embodiment of the present invention.
12 is a graph showing the intensity of a pen output signal transmitted to a touch electrode of a display panel according to an embodiment of the present invention.
13 is a flowchart of a method of driving a touch screen according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. The shapes, sizes, ratios, angles, numbers, etc. disclosed in the drawings for explaining the embodiments of the present invention are illustrative, so the present invention is not limited to the details shown. Like reference numbers designate like elements throughout the specification. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.When 'includes', 'has', 'consists', etc. mentioned in this specification is used, other parts may be added unless 'only' is used. In the case where a component is expressed in the singular, the case including the plural is included unless otherwise explicitly stated.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In interpreting the components, even if there is no separate explicit description, it is interpreted as including the error range.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.In the case of a description of a positional relationship, for example, 'on top of', 'on top of', 'at the bottom of', 'next to', etc. Or, unless 'directly' is used, one or more other parts may be located between the two parts.

시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.In the case of a description of a temporal relationship, for example, 'immediately' or 'directly' when a temporal precedence relationship is described in terms of 'after', 'following', 'next to', 'before', etc. It can also include non-continuous cases unless is used.

제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.Although first, second, etc. are used to describe various components, these components are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Therefore, the first component mentioned below may also be the second component within the technical spirit of the present invention.

"X축 방향", "Y축 방향" 및 "Z축 방향"은 서로 간의 관계가 수직으로 이루어진 기하학적인 관계만으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 구성이 기능적으로 작용할 수 있는 범위 내에서보다 넓은 방향성을 가지는 것을 의미할 수 있다. "X-axis direction", "Y-axis direction", and "Z-axis direction" should not be interpreted only as a geometric relationship in which the relationship between each other is made upright, and may be broader within the range in which the configuration of the present invention can function functionally. It can mean having a direction.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다. The term “at least one” should be understood to include all possible combinations from one or more related items. For example, "at least one of the first item, the second item, and the third item" means not only the first item, the second item, or the third item, respectively, but also two of the first item, the second item, and the third item. It may mean a combination of all items that can be presented from one or more.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.Each feature of the various embodiments of the present invention can be partially or entirely combined or combined with each other, technically various interlocking and driving are possible, and each embodiment can be implemented independently of each other or can be implemented together in a related relationship. may be

이하에서는 본 발명에 따른 터치 스크린 장치의 바람직한 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred example of the touch screen device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 터치 스크린 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a touch screen device according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 터치 스크린 장치는 표시 기능과 터치 검출 기능을 겸한 표시 패널(200)과, 특정 영역에 접촉에 의해 터치 검출 기능을 수행하는 터치 펜(100)을 포함한다.Referring to FIG. 1 , the touch screen device of the present invention includes a display panel 200 that has both a display function and a touch detection function, and a touch pen 100 that performs a touch detection function by contacting a specific area.

표시 패널(200)은 터치 펜(100) 뿐만 아니라 손가락에 의한 터치 검출 또한 가능하다. 표시 패널(200)은 내부에 일체형으로 정전 용량 방식의 터치 스크린을 구비하고 있다. 터치 스크린은 유리 기판 상에 독립적인 구성의 터치 전극(또는 터치 배선)을 구비한 형태가 될 수 있다. 또한, 터치 스크린은 표시 패널(200)에서 화면 표시를 위해 구비된 픽셀 어레이를 형성하는 것과 동일한 공정에서 터치 전극 및 터치 전극에 접속된 연결 배선을 구비하는 인 셀 방식으로 구현될 수 있다. 인 셀 방식의 경우, 지지 기판이 생략될 수 있어, 완성된 표시 패널(200)은 대략적으로 원래의 화면 표시 기능을 갖는 표시 패널의 두께 및 무게와 거의 동일한 두께 및 무게를 갖는다.The display panel 200 can detect a touch not only by the touch pen 100 but also by a finger. The display panel 200 has a capacitive touch screen integrated therein. The touch screen may have an independent touch electrode (or touch wire) on a glass substrate. In addition, the touch screen may be implemented in an in-cell manner including touch electrodes and connection wires connected to the touch electrodes in the same process as forming a pixel array provided for screen display in the display panel 200 . In the case of the in-cell method, the support substrate may be omitted, so that the finished display panel 200 has approximately the same thickness and weight as the original display panel having a screen display function.

한편, 표시 패널(200)은 액정 패널, 전계 방출 표시 패널, 플라즈마 디스플레이 패널, 유기 발광 다이오드 표시 패널, 전기 영동 표시 패널 등이 될 수 있으며, 이하의 실시 예에서는 액정 패널을 중심으로 설명한다. 표시 패널(200)이 액정 패널로 구성될 경우, 터치 스크린을 이루는 터치 전극들은 표시 패널(200)의 배선을 형성하는 공정에서 동시에 형성될 수 있다.Meanwhile, the display panel 200 may be a liquid crystal panel, a field emission display panel, a plasma display panel, an organic light emitting diode display panel, an electrophoretic display panel, and the like. In the following embodiments, the liquid crystal panel will be mainly described. When the display panel 200 is composed of a liquid crystal panel, touch electrodes constituting the touch screen may be simultaneously formed in a process of forming wiring of the display panel 200 .

본 발명의 실시예는 터치 펜(100)의 전도성 팁(110)을 터치 스크린의 터치 전극 구동 신호(DR)를 수신하는 매개체로 이용한다. 그리고 전도성 팁(110)을 터치 펜(100) 내에 발생된 펜 출력 신호(TX)를 송출하는 매개체로 이용한다. 그리고 본 발명의 실시예에 따른 터치 펜(100)은 펜 출력 신호(TX)를 수신된 터치 스크린의 터치 전극 구동 신호(DR)를 기반으로 동기화하여 출력한다.The embodiment of the present invention uses the conductive tip 110 of the touch pen 100 as a medium for receiving the touch electrode driving signal DR of the touch screen. And, the conductive tip 110 is used as a medium for transmitting the pen output signal TX generated in the touch pen 100 . In addition, the touch pen 100 according to an embodiment of the present invention synchronizes and outputs the pen output signal TX based on the received touch electrode driving signal DR of the touch screen.

따라서, 본 발명의 실시예는 터치 스크린의 구동 구간에 정확히 펜 접촉 여부를 검출할 수 있어, 터치 검출의 정확성을 기할 수 있다. 따라서, 고감도 입력 펜의 구현이 가능하다. 또한, 터치 검출의 선형성을 유지할 수 있어, 터치 기능(touch performance)이 향상될 수 있다. 또한, 터치 펜(100)의 구동을 위한 별도의 전극을 표시 패널 상에 추가하지 않더라도, 터치 센싱의 고감도를 유지할 수 있으며 구조 단순화가 가능해진다.Therefore, the embodiment of the present invention can accurately detect whether or not the pen is touched in the driving section of the touch screen, so that the accuracy of touch detection can be ensured. Therefore, it is possible to implement a high-sensitivity input pen. In addition, since linearity of touch detection can be maintained, touch performance can be improved. In addition, even if a separate electrode for driving the touch pen 100 is not added on the display panel, high sensitivity of touch sensing can be maintained and the structure can be simplified.

본 발명의 실시 예에 따른 터치 펜(100)과 관련하여서는 도 7 내지 도 12를 참조하여 구체적으로 후술한다.The touch pen 100 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 7 to 12 .

도 2는 본 발명의 터치 스크린 장치의 표시 패널(200)과 이의 제어부를 나타낸 블럭도이다.2 is a block diagram showing the display panel 200 and its control unit of the touch screen device of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 터치 스크린 장치의 표시 패널(200)은 픽셀 어레이 구동 회로인 게이트 구동 회로(26, 20) 및 데이터 구동 회로(24)에 연결된다. 그리고 표시 패널(200)은 터치 스크린 구동 회로인 터치 구동 회로(300)에 연결된다. 픽셀 어레이 구동 회로와 터치 스크린 구동 회로는 모두 타이밍 컨트롤러(22)와 연결되며, 이들은 단일의 모듈(미도시) 내에 수납될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the display panel 200 of the touch screen device of the present invention is connected to gate driving circuits 26 and 20 , which are pixel array driving circuits, and a data driving circuit 24 . Also, the display panel 200 is connected to the touch driving circuit 300 which is a touch screen driving circuit. Both the pixel array driving circuit and the touch screen driving circuit are connected to the timing controller 22, and they may be housed in a single module (not shown).

표시 패널(200)이 액정 패널일 경우, 두 장의 기판들 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 기판들은 유리 기판, 플라스틱 기판, 필름 기판 등으로 제작될 수 있다. 표시 패널(200)의 하부 기판에 형성된 픽셀 어레이는 데이터 라인들, 데이터 라인들과 교차하는 게이트 라인들, 매트릭스 형태로 배치된 픽셀들을 포함한다. 픽셀 어레이는 데이터 라인들과 게이트 라인들의 교차부들에 형성되는 다수의 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)들, 픽셀들에 데이터 전압을 충전시키기 위한 화소 전극들, 화소 전극들에 접속되어 픽셀 전압을 유지시키는 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 등을 더 포함한다.When the display panel 200 is a liquid crystal panel, it includes a liquid crystal layer formed between two sheets of substrates. Substrates may be made of glass substrates, plastic substrates, film substrates, and the like. The pixel array formed on the lower substrate of the display panel 200 includes data lines, gate lines crossing the data lines, and pixels arranged in a matrix form. The pixel array includes a plurality of thin film transistors (TFTs) formed at intersections of data lines and gate lines, pixel electrodes for charging the pixels with data voltages, and connected to the pixel electrodes to charge the pixel voltages. It further includes a storage capacitor and the like for maintaining.

표시 패널(200)의 픽셀들은 데이터 라인들(D1~Dm)과 게이트 라인들(G1~Gn)에 의해 정의된 픽셀 영역에 형성되어 매트릭스 형태로 배치된다. 픽셀들 각각의 액정셀은 화소 전극에 인가되는 데이터 전압과, 공통 전극에 인가되는 공통 전압의 전압차에 따라 입사광의 투과량을 조절한다. 박막트랜지스터들은 게이트 라인으로부터의 게이트 펄스에 응답하여 턴-온되어 데이터 라인(D1~Dm)으로부터의 전압을 액정셀의 화소 전극에 공급한다. 공통 전극은 하부 기판이나 상부 기판에 형성될 수 있다.The pixels of the display panel 200 are formed in a pixel area defined by the data lines D1 to Dm and the gate lines G1 to Gn and are arranged in a matrix form. The liquid crystal cell of each of the pixels adjusts the transmission amount of incident light according to a voltage difference between the data voltage applied to the pixel electrode and the common voltage applied to the common electrode. The thin film transistors are turned on in response to a gate pulse from the gate line to supply voltage from the data lines D1 to Dm to the pixel electrode of the liquid crystal cell. The common electrode may be formed on the lower substrate or the upper substrate.

표시 패널(200)의 상부 기판에는 블랙 매트릭스, 컬러 필터 등을 포함할 수 있다. 표시 패널(200)의 상부 기판과 하부 기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트 각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시 패널(200)의 상부 기판과 하부 기판 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 스페이서가 형성된다.The upper substrate of the display panel 200 may include a black matrix and a color filter. Polarizing plates are attached to each of the upper and lower substrates of the display panel 200, and an alignment layer for setting a pretilt angle of the liquid crystal is formed on an inner surface in contact with the liquid crystal. A spacer for maintaining a cell gap of the liquid crystal cell is formed between the upper substrate and the lower substrate of the display panel 200 .

이러한 표시 패널(200)은 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 공지된 어떠한 액정 모드로도 구현될 수 있다.The display panel 200 may be implemented in any known liquid crystal mode, such as a twisted nematic (TN) mode, a vertical alignment (VA) mode, an in-plane switching (IPS) mode, and a fringe field switching (FFS) mode.

한편, 표시 패널(200)의 배면에는 선택적으로 백라이트 유닛이 배치될 수 있다. 백라이트 유닛은 에지형(Edge type) 또는 직하형(Direct type) 백라이트 유닛으로 구현되어 표시 패널(200)에 빛을 조사한다.Meanwhile, a backlight unit may be selectively disposed on the rear surface of the display panel 200 . The backlight unit is implemented as an edge type or direct type backlight unit and irradiates light to the display panel 200 .

데이터 구동 회로(24)는 타이밍 컨트롤러(22)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터 전압을 발생한다. 데이터 구동 회로(24)는 타이밍 컨트롤러(22)의 제어 하에 데이터 전압을 데이터 라인들에 공급하고, 데이터 전압의 극성을 반전시킨다.The data driving circuit 24 converts digital video data (RGB) input from the timing controller 22 into analog positive/negative polarity gamma compensation voltages to generate data voltages. The data driving circuit 24 supplies data voltages to the data lines under the control of the timing controller 22 and inverts the polarity of the data voltages.

게이트 구동 회로(26, 30)는 데이터 전압에 동기되는 게이트 펄스(또는 스캔 펄스)를 게이트 라인들에 순차적으로 공급하여 데이터 전압이 기입되는 표시 패널(200)의 라인을 선택한다. 게이트 구동 회로(26, 30)는 레벨 쉬프터(Level shifter, 26)와, 쉬프트 레지스터(Shift register, 30)를 포함한다. 쉬프트 레지스터(30)는 GIP(Gate in panel) 방식으로 표시 패널(200)의 기판에 직접 형성될 수 있다.The gate driving circuits 26 and 30 sequentially supply gate pulses (or scan pulses) synchronized with the data voltage to the gate lines to select a line of the display panel 200 on which the data voltage is written. The gate driving circuits 26 and 30 include a level shifter 26 and a shift register 30. The shift register 30 may be directly formed on the substrate of the display panel 200 using a gate in panel (GIP) method.

레벨 쉬프터(26)는 표시 패널(200)의 하부 기판에 전기적으로 연결된 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, 이하 "PCB"라 함)(20)에 형성될 수 있다. 레벨 쉬프터(26)는 타이밍 컨트롤러(22)의 제어 하에 게이트 하이 전압(VGH)과 게이트 로우 전압(VGL) 사이에서 스윙하는 클럭 신호들을 출력한다. 게이트 하이 전압(VGH)은 표시 패널(200)의 픽셀 어레이에 형성된 박막트랜지스터의 문턱 전압 이상의 전압으로 설정된다. 게이트 로우 전압(VGL)은 표시 패널(200)의 픽셀 어레이에 형성된 TFT의 문턱 전압 보다 낮은 전압으로 설정된다. 이러한 레벨 쉬프터(26)는 타이밍 컨트롤러(22)로부터 입력되는 스타트 펄스(ST), 제1 클럭(GCLK), 제2 클럭(MCLK)에 응답하여 각각 게이트 하이 전압(VGH)과 게이트 로우 전압(VGL) 사이에서 스윙하는 스타트 펄스(VST)와 클럭 신호(CLK)를 출력한다. 레벨 쉬프터(26)로부터 출력된 클럭 신호들(CLK)은 순차적으로 위상이 쉬프트되어 표시 패널(200)에 형성된 쉬프트 레지스터(30)로 전송된다.The level shifter 26 may be formed on a printed circuit board (hereinafter referred to as “PCB”) 20 electrically connected to the lower substrate of the display panel 200 . The level shifter 26 outputs clock signals swinging between a gate high voltage VGH and a gate low voltage VGL under the control of the timing controller 22 . The gate high voltage VGH is set to a voltage higher than or equal to the threshold voltage of the thin film transistor formed in the pixel array of the display panel 200 . The gate low voltage VGL is set to a voltage lower than the threshold voltage of a TFT formed in the pixel array of the display panel 200 . The level shifter 26 generates a gate high voltage (VGH) and a gate low voltage (VGL) in response to the start pulse (ST), the first clock (GCLK), and the second clock (MCLK) input from the timing controller 22, respectively. ) and outputs a start pulse (VST) and a clock signal (CLK) swinging between. The phases of the clock signals CLK output from the level shifter 26 are sequentially shifted and transmitted to the shift register 30 formed in the display panel 200 .

쉬프트 레지스터(30)는 레벨 쉬프터(26)로부터 입력되는 스타트펄스(VST)에 응답하여 동작하기 시작하고 클럭 신호들(CLK)에 응답하여 출력을 쉬프트하여 표시 패널(200)의 게이트 라인들에 게이트 펄스를 순차적으로 공급한다.The shift register 30 starts to operate in response to the start pulse VST input from the level shifter 26 and shifts an output in response to the clock signals CLK to gate the gate lines of the display panel 200. Pulses are supplied sequentially.

타이밍 컨트롤러(22)는 외부의 호스트 시스템으로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 데이터 구동 회로(24)의 집적 회로(Integrated Circuit, IC)들에 공급한다. 타이밍 컨트롤러(22)는 외부의 호스트 시스템으로부터 입력되는 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 클럭 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동 회로(24)와 게이트 구동 회로(26, 30)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다. 타이밍 컨트롤러(22) 또는 호스트 시스템은 픽셀 어레이 구동 회로와 터치 구동 회로(300)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 동기 신호(SYNC)를 발생한다.The timing controller 22 supplies digital video data (RGB) input from an external host system to integrated circuits (ICs) of the data driving circuit 24 . The timing controller 22 receives timing signals such as a vertical synchronization signal (Vsync), a horizontal synchronization signal (Hsync), a data enable signal (Data Enable, DE), and a clock input from an external host system and receives a data driving circuit ( 24) and the timing control signals for controlling the operation timing of the gate driving circuits 26 and 30 are generated. The timing controller 22 or the host system generates a synchronization signal SYNC for controlling operation timings of the pixel array driving circuit and the touch driving circuit 300 .

터치 구동 회로(300)는 터치 전극(또는 배선)들에 터치 전극 구동 신호(DR)를 인가하고 터치 전후의 구동 신호 전압 변화나 구동 신호의 라이징 또는 폴링 에지 지연 시간을 카운트하여 정전 용량 변화를 센싱한다. 터치 구동 회로(300)는 터치 스크린의 정전 용량으로부터 수신된 센싱 데이터를 디지털 데이터로 변환하여 터치 로우 데이터(Touch raw data)를 출력한다. 그리고 터치 구동 회로(300)는 미리 설정된 터치 인식 알고리즘을 실행하여 터치 로우 데이터를 분석하여 터치(또는 근접) 입력을 검출한다.The touch driving circuit 300 applies the touch electrode driving signal DR to the touch electrodes (or wires) and counts the driving signal voltage change before and after the touch or the delay time of the rising or falling edge of the driving signal to sense the change in capacitance. do. The touch driving circuit 300 converts the sensing data received from the capacitance of the touch screen into digital data and outputs touch raw data. Further, the touch driving circuit 300 executes a preset touch recognition algorithm to analyze touch raw data to detect a touch (or proximity) input.

도 3은 본 발명의 터치 스크린 장치 내 표시 패널의 시분할 구동을 나타낸 파형도이다.3 is a waveform diagram illustrating time-division driving of a display panel in a touch screen device according to the present invention.

도 3과 같이, 표시 패널(200)과 터치 스크린은 시분할 구동될 수 있다. 즉, 1 프레임 기간은, 픽셀 어레이 구동 기간(T1)과, 터치 스크린 구동 기간(T2)으로 시분할될 수 있다.As shown in FIG. 3 , the display panel 200 and the touch screen may be time-division driven. That is, one frame period may be time-divided into a pixel array driving period T1 and a touch screen driving period T2.

"Vsync"는 타이밍 컨트롤러(22)에 입력되는 제 1 수직 동기 신호고, "SYNC"는 터치 구동 회로(300)에 입력되는 제 2 수직 동기 신호다. 타이밍 컨트롤러(22)는 1 프레임 기간에서 픽셀 어레이 구동 기간(T1)과 터치 스크린 구동 기간(T2)을 정의하기 위하여, 호스트 시스템으로부터 입력되는 제 1 수직 동기 신호(Vsync)를 변조하여 제2 수직 동기 신호(SYNC)를 발생할 수 있다. 또는, 호스트 시스템이 제 2 수직 동기 신호(SYNC)를 발생하고, 타이밍 컨트롤러(22)는 호스트 시스템으로부터 입력되는 제2 수직 동기 신호(SYNC)에 응답하여 픽셀 어레이 구동 기간(T1)과 터치 스크린 구동 기간(T2)을 제어할 수 있다. 즉, 1 프레임 기간을 픽셀 어레이 구동 기간과 터치 스크린 구동 기간으로 시분할하여 픽셀 어레이 구동 회로와 터치 구동 회로의 동작 타이밍을 제어하는 역할은 타이밍 컨트롤러와 호스트 시스템 중 어느 하나가 할 수 있다.“Vsync” is a first vertical synchronizing signal input to the timing controller 22, and “SYNC” is a second vertical synchronizing signal input to the touch driving circuit 300. The timing controller 22 modulates the first vertical synchronizing signal Vsync input from the host system to define the pixel array driving period T1 and the touch screen driving period T2 in one frame period to generate the second vertical synchronizing signal. A signal SYNC may be generated. Alternatively, the host system generates the second vertical synchronizing signal SYNC, and the timing controller 22 operates the pixel array driving period T1 and the touch screen in response to the second vertical synchronizing signal SYNC input from the host system. The period T2 can be controlled. That is, either the timing controller or the host system can control operation timings of the pixel array driving circuit and the touch driving circuit by time-dividing one frame period into a pixel array driving period and a touch screen driving period.

예를 들어, 60Hz 주파수로 표시 패널이 구동된다고 할 때, 1/60초가 1프레임 구간이 되며, 상기 1프레임의 구간을 다시 픽셀 어레이 구동 기간(T1)과 터치 스크린 구동 기간(T2)로 나누게 되는 것이다. 이와 같이, 시분할로 픽셀 어레이 구동과 터치 스크린 구동을 나누는 이유는, 동일 시점에 픽셀 어레이와 터치 스크린을 구동할 경우, 서로 간의 구동 간섭이 심해 표시 화면이 고르지 못하거나, 터치 검출의 정확성이 떨어지기 때문이다.For example, assuming that the display panel is driven at a frequency of 60Hz, 1/60 second is one frame period, and the one frame period is further divided into a pixel array driving period (T1) and a touch screen driving period (T2). will be. In this way, the reason for dividing the pixel array driving and the touch screen driving in time division is that when the pixel array and the touch screen are driven at the same time, driving interference between them is so severe that the display screen is uneven or the accuracy of touch detection is low. Because.

픽셀 어레이 구동 기간(T1) 동안, 데이터 구동 회로(24)는 타이밍 컨트롤러(22)의 제어 하에 데이터 전압을 데이터 라인들에 공급하고, 게이트 구동 회로(26, 30)는 데이터 전압에 동기되는 게이트 펄스를 게이트 라인들에 순차적으로 공급한다. 터치 구동 회로(300)는 픽셀 어레이 구동 기간(T1) 동안, 터치 전극들에 터치 전극 구동 신호(DR)를 공급하지 않는다.During the pixel array driving period T1, the data driving circuit 24 supplies data voltages to the data lines under the control of the timing controller 22, and the gate driving circuits 26 and 30 supply gate pulses synchronized with the data voltages. is sequentially supplied to the gate lines. The touch driving circuit 300 does not supply the touch electrode driving signal DR to the touch electrodes during the pixel array driving period T1.

또한, 터치 스크린 구동 기간(T2) 동안, 픽셀 어레이 구동 회로는 구동되지 않고 터치 구동 회로(300)가 구동된다. 따라서, 터치 구동 회로(300)는 터치 스크린 구동 기간(T2) 동안, 터치 전극들에 터치 전극 구동 신호(DR)를 공급하여 터치(또는 근접) 입력 위치를 센싱한다.Also, during the touch screen driving period T2, the pixel array driving circuit is not driven and the touch driving circuit 300 is driven. Therefore, the touch driving circuit 300 senses the touch (or proximity) input position by supplying the touch electrode driving signal DR to the touch electrodes during the touch screen driving period T2.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 터치 스크린 장치의 터치 스크린과 이의 터치 제어부를 상세히 나타낸 구성 블럭도이다.4a and 4b are block diagrams showing in detail the touch screen and its touch controller of the touch screen device of the present invention.

도 4a와 같이, 본 발명의 터치 스크린 장치의 터치 스크린은 인셀(In-Cell) 타입으로, 입력 도구의 위치를 검출하는 터치 전극(COM1~COMn)을 표시 패널(200) 내부에 구비한다.As shown in FIG. 4A , the touch screen of the touch screen device of the present invention is an in-cell type, and includes touch electrodes COM1 to COMn for detecting the position of an input tool inside the display panel 200 .

예를 들어, 표시 패널(200)이 픽셀 어레이를 하부 기판에, 컬러 필터 어레이를 상부 기판에 구비한 액정 패널이라면, 터치 전극(COM1~COMn)은 픽셀 어레이와 하부 기판과 형성될 수도 있고, 혹은 컬러 필터 어레이 상부에 형성될 수 있다. 또한, 터치 전극(COM1~COMn)은 하부 기판 또는 상부 기판에 형성되는 공통 전극을 패터닝하여 이용할 수 있다. 만일 터치 전극(COM1~COMn)이 공통 전극을 패터닝하여 형성되었다면, 터치 전극(COM1~COMn)은 픽셀 어레이 구동시 공통 전극으로 기능하도록 공통 전압이 균일하게 인가된다.For example, if the display panel 200 is a liquid crystal panel including a pixel array on a lower substrate and a color filter array on an upper substrate, the touch electrodes COM1 to COMn may be formed with the pixel array and the lower substrate, or It may be formed over the color filter array. In addition, the touch electrodes COM1 to COMn may be used by patterning a common electrode formed on the lower substrate or the upper substrate. If the touch electrodes COM1 to COMn are formed by patterning the common electrode, a common voltage is uniformly applied to the touch electrodes COM1 to COMn to function as a common electrode when driving the pixel array.

터치 전극들(COM1~COMn)은 센싱 라인들(S1~Sn)과 1:1 연결되며, 센싱 라인들(S1~Sn)은 터치 구동 회로(300)와 연결된다.The touch electrodes COM1 to COMn are connected 1:1 to the sensing lines S1 to Sn, and the sensing lines S1 to Sn are connected to the touch driving circuit 300.

터치 구동 회로(300)는 도 4b와 같이 수신 앰프(30), 아날로그 디지털 변환 회로(32), 검파부(34), 기억부(36) 및 위치 산출부(38)로 이루어지는 수신계 회로군을 구비한다.As shown in FIG. 4B, the touch driving circuit 300 includes a receiving system circuit group composed of a receiving amplifier 30, an analog-to-digital conversion circuit 32, a wave detecting unit 34, a storage unit 36, and a position calculating unit 38. provide

수신계 회로군은 외부 호스트와 연결된 중앙 연산 처리 장치(CPU)(40)와 연결된다. 또한, 중앙 연산 처리 장치(40)는 터치를 총괄 제어하는 제어부(42)와 연결되고, 제어부(42)는 구동 신호 생성부(46)와 연결되어, 발진기(44)에서 생성된 터치 전극 구동 신호(DR)가 센싱 라인(S1~Sn)을 통해 각각의 터치 전극(COM1~COMn)으로 공급된다.The receiver circuit group is connected to a central processing unit (CPU) 40 connected to an external host. In addition, the central processing unit 40 is connected to the control unit 42 for overall control of touch, and the control unit 42 is connected to the drive signal generator 46 to generate a touch electrode drive signal generated by the oscillator 44. (DR) is supplied to each of the touch electrodes COM1 to COMn through the sensing lines S1 to Sn.

본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린은 자기 용량(self capacitance) 방식으로, 터치 전극(COM1~COMn)이 구동 신호 인가와 수신 신호 검출에 함께 이용된다.The touch screen according to an embodiment of the present invention is a self-capacitance method, and the touch electrodes COM1 to COMn are used to apply a driving signal and detect a received signal.

터치 전극(COM1~COMn) 각각의 크기는 픽셀들보다 크며, 예를 들어, 복수 개의 픽셀들을 중첩하는 크기로 형성된다. 터치 전극(COM1~COMn)은 투명 도전 물질로 형성하여, 픽셀 어레이 구동의 표시 구간에서 개구율을 저하시키지 않도록 한다.Each of the touch electrodes COM1 to COMn has a size larger than pixels, and is formed to overlap a plurality of pixels, for example. The touch electrodes COM1 to COMn are formed of a transparent conductive material so that the aperture ratio is not lowered during the display period of pixel array driving.

도시하지 않은 공통 전압원은 픽셀 어레이 구동 기간(T1) 동안 센싱 라인들(S1~Sn)을 통해 터치 전극(COM1~COMn)에 공통전압(Vcom)을 공급한다. 따라서, 터치 전극(COM1~COMn)은 픽셀 어레이 구동 기간(T1) 동안 공통 전극으로 동작한다.A common voltage source (not shown) supplies the common voltage Vcom to the touch electrodes COM1 to COMn through the sensing lines S1 to Sn during the pixel array driving period T1. Accordingly, the touch electrodes COM1 to COMn operate as a common electrode during the pixel array driving period T1.

또한, 터치 구동 회로(300)는 선택 회로(50)와 연결된다. 선택 회로(50)는 터치 전극(COM1~COMn)을 선택하는 역할을 수행한다. Also, the touch driving circuit 300 is connected to the selection circuit 50 . The selection circuit 50 serves to select the touch electrodes COM1 to COMn.

터치 구동 회로(300)는 픽셀 어레이 구동 기간(T1) 동안 디스에이블(disable)되고, 터치 스크린 구동 기간(T2) 동안 인에이블되어 터치 스크린 구동 기간(T2)에만 터치 전극 구동 신호(DR)를 센싱 라인들(S1~Sn)에 동시에 공급한다.The touch driving circuit 300 is disabled during the pixel array driving period T1 and enabled during the touch screen driving period T2 to sense the touch electrode driving signal DR only during the touch screen driving period T2. It is simultaneously supplied to the lines S1 to Sn.

도 5는 도 4a에 도시된 터치 스크린의 변형예이다.5 is a modified example of the touch screen shown in FIG. 4A.

자기 용량 방식의 터치 스크린(TSP)에서는, 도 5와 같이, 터치 구동 회로(300)로부터 신호 인가 배선 수를 줄이기 위하여 터치 전극(COM1~COMn)의 신호 입력단에 멀티플렉서(302)를 더 구비하여, 시분할로 센싱 라인(S1~Sn)에 신호를 인가할 수도 있다. 멀티플렉서(302)는 단일 또는 복수 개 구비될 수 있다. 예를 들어, 멀티플렉서(302)가 1:k (k는 2이상 n보다 작은 자연수) 멀티플렉서일 때, 멀티플렉서(302)는 터치 구동 회로(300)와의 사이에 n/k개의 신호 인가 배선을 통해 연결될 수 있다. 이 경우, n개의 터치 전극(COM1~COMn)은 k개로 그룹핑된다. k개의 터치 전극 그룹은 동일하게 k개 시분할된 터치 전극 구동 신호(DR)를 인가받는다.In the self-capacity touch screen TSP, as shown in FIG. 5 , a multiplexer 302 is further provided at signal input terminals of the touch electrodes COM1 to COMn to reduce the number of signal applying wires from the touch driving circuit 300, Signals may be applied to the sensing lines S1 to Sn in time division. The multiplexer 302 may be provided singly or in plural. For example, when the multiplexer 302 is a 1:k (k is a natural number greater than or equal to 2 and less than n) multiplexer, the multiplexer 302 is connected to the touch driving circuit 300 through n/k signal applying wires. can In this case, the n touch electrodes COM1 to COMn are grouped into k. The k touch electrode groups are equally applied with k time-divided touch electrode driving signals DR.

도 6은 종래의 표시 패널(200)의 터치 전극에 송출되는 펜 출력 신호(TX)의 세기를 나타내는 그래프이다. 도 6에서는 표시 패널(200) 상의 터치 전극들 중 3개의 터치 전극(COM1~COM3)이 인접하게 배치되며, 중앙에 배치되는 터치 전극에 터치 펜(100)이 접촉하는 경우를 도시하였다. 또한, 실제로 터치 펜(100)과 접촉한 터치 전극을 제2 터치 전극(COM2), 터치 펜(100)이 기울어진 쪽과 반대쪽으로 배치되는 터치 전극을 제1 터치 전극(COM1), 터치 펜(100)이 기울어진 쪽에 배치되는 터치 전극을 제3 터치 전극(COM3)으로 가정하였다.6 is a graph showing the strength of a pen output signal TX transmitted to the touch electrode of the conventional display panel 200 . In FIG. 6 , three touch electrodes COM1 to COM3 among the touch electrodes on the display panel 200 are disposed adjacent to each other, and the touch pen 100 contacts the touch electrode disposed in the center. In addition, the touch electrode actually in contact with the touch pen 100 is the second touch electrode COM2, the touch electrode disposed on the opposite side to the inclined side of the touch pen 100 is the first touch electrode COM1, and the touch pen ( 100) is assumed to be the third touch electrode COM3.

종래의 표시 패널(200)의 경우, 터치 전극은 송출되는 펜 출력 신호(TX)를 공급받는다. 펜 출력 신호는 터치 펜(100)에서 방사형 또는 원형으로 송출된다. 펜 출력 신호(TX)의 세기가 가장 높은 곳에 터치 펜(100)이 접촉한 것으로 인식하는 방식으로 표시 패널(200)은 터치 펜(100)이 접촉한 위치를 검출한다.In the case of the conventional display panel 200, the touch electrode receives the pen output signal TX being sent out. A pen output signal is transmitted from the touch pen 100 in a radial or circular pattern. The display panel 200 detects the contacted position of the touch pen 100 by recognizing that the touch pen 100 has contacted a position where the intensity of the pen output signal TX is highest.

터치 펜(100)이 기울어진 상태로 표시 패널(200)에 접촉하는 경우, 실제로 접촉한 제2 터치 전극(COM2)뿐만 아니라, 터치 펜(100)이 기울어진 쪽에 배치되는 제3 터치 전극(COM3)에도 펜 출력 신호(TX)가 전달된다. 터치 전극(COM1~COM3)에서의 펜 출력 신호(TX)의 세기를 비교하면, 제2 터치 전극(COM2)에서의 펜 출력 신호(TX)의 세기가 가장 크고, 제3 터치 전극(COM3)에서의 펜 출력 신호(TX)의 세기가 그 다음으로 크고, 제1 터치 전극(COM1)에서의 펜 출력 신호(TX)의 세기가 가장 작다. 이에 따라 종래의 표시 패널(200)의 경우, 터치 펜(100)이 제2 터치 전극(COM2)과 제3 터치 전극(COM3)의 사이에 접촉한 것으로 잘못 인식하는 문제가 발생하였다.When the touch pen 100 contacts the display panel 200 in an inclined state, not only the actually contacted second touch electrode COM2 but also the third touch electrode COM3 disposed on the inclined side of the touch pen 100 ), the pen output signal (TX) is also transmitted. Comparing the strength of the pen output signal TX at the touch electrodes COM1 to COM3, the strength of the pen output signal TX at the second touch electrode COM2 is the highest, and at the third touch electrode COM3 The intensity of the pen output signal TX is the next highest, and the intensity of the pen output signal TX at the first touch electrode COM1 is the lowest. Accordingly, in the case of the conventional display panel 200, a problem of erroneously recognizing that the touch pen 100 has contacted between the second touch electrode COM2 and the third touch electrode COM3 has occurred.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 펜(100)의 내부 구조를 나타낸 블록도이다.7 is a block diagram showing the internal structure of the touch pen 100 according to the first embodiment of the present invention.

본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 펜(100)은 하우징(180)과, 하우징(180)의 일측 외부로 돌출된 전도성 팁(110)과, 전도성 팁(110)과 전기적으로 절연되어 전도성 팁(110)의 측면에 마련되는 헤드캡(111)과, 하우징(180) 내부에 전도성 팁(110)과 연결되는 스위칭부(120)와, 스위칭부(120)와 병렬적으로 연결된 수신부(130) 및 구동부(140)와, 구동부(140)와 연결된 반전 구동부(141)와, 수신부(130)로부터 수신 신호를 받아 신호 처리하여 동기화를 수행하는 신호 처리부(150)와, 신호 처리부(150)와 연결되어, 전원을 공급하는 전원 공급원(160) 및 외부로의 입출력 인터페이스(170)를 포함하여 구성된다.The touch pen 100 according to the first embodiment of the present invention is electrically insulated from the housing 180, the conductive tip 110 protruding to the outside of one side of the housing 180, and the conductive tip 110, so that the conductive tip A head cap 111 provided on the side of 110, a switching unit 120 connected to the conductive tip 110 inside the housing 180, and a receiving unit 130 connected in parallel with the switching unit 120 and the driving unit 140, the inversion driving unit 141 connected to the driving unit 140, the signal processing unit 150 that receives the received signal from the receiving unit 130, processes the signal, and performs synchronization, and the signal processing unit 150. It is configured to include a power supply source 160 for supplying power and an input/output interface 170 to the outside.

전도성 팁(110)은 금속 등과 같은 도전성 재료로 이루어지며, 시분할되어 수신 전극 및 송신 전극의 역할을 한다. 전도성 팁(110)은 표시 패널(200) 상에 접촉시 중첩 또는 가장 인접한 터치 스크린에 구비된 터치 전극(COMx)과 커플링(coupling)되어 해당 터치 전극으로부터 수신된 터치 전극 구동 신호(DR)를 수신하거나 혹은 터치 펜(100) 내부에서 나오는 펜 출력 신호(TX)를 터치 스크린 측에 송출한다.The conductive tip 110 is made of a conductive material such as metal and serves as a receiving electrode and a transmitting electrode in time division. When the conductive tip 110 contacts the display panel 200, it is coupled with a touch electrode COMx provided in an overlapping or closest touch screen to transmit the touch electrode driving signal DR received from the corresponding touch electrode. A pen output signal (TX) received or emitted from the inside of the touch pen 100 is transmitted to the touch screen.

표시 패널(200)의 상부 표면에는 편광판 또는 보호막이 위치한다. 이러한 편광판 또는 보호막은 절연층으로 기능하여, 전도성 팁(110)과 터치 전극(COMx)의 사이에 센싱 정전 용량(Csen)을 형성한다. 전도성 팁(110)이 표시 패널(200)에 접촉하는 경우, 해당 부위의 터치 전극(COMx) 상에서 일정하던 센싱 정전 용량(Csen) 값이 변화한다. 터치 구동 회로(300)는 센싱 정전 용량(Csen) 값의 변화를 읽어들여 터치 펜(100)이 접촉한 위치를 검출할 수 있다.A polarizing plate or a protective film is positioned on the upper surface of the display panel 200 . The polarizing plate or protective film functions as an insulating layer to form sensing capacitance Csen between the conductive tip 110 and the touch electrode COMx. When the conductive tip 110 contacts the display panel 200 , the constant sensing capacitance value Csen on the touch electrode COMx of the corresponding region changes. The touch driving circuit 300 may detect a contact position of the touch pen 100 by reading a change in the value of the sensing capacitance Csen.

헤드캡(111)은 금속 등과 같은 도전성 재료로 이루어지며, 송신 전극의 역할을 한다. 이를 위해 헤드캡(111)은 전도성 팁(110)과 소정의 간격만큼 이격되어 형성되거나, 헤드캡(111)의 표면 중 전도성 팁(110)과 인접한 쪽의 표면을 절연 물질로 코팅하거나, 헤드캡(111)과 전도성 팁(110) 사이에 별도의 절연층을 마련할 수 있다. 헤드캡(111)은 전도성 팁(110)과 전기적으로 절연되어야 한다. 이에 따라, 헤드캡(111)은 전도성 팁(100)에 공급되는 펜 출력 신호(TX)의 영향을 받지 않고 반전 구동부(141)로부터 반전 출력 신호(INVTX)를 공급받을 수 있다. 헤드캡(111)은 반전 출력 신호(INVTX)를 전도성 팁(110)의 측면 방향으로 송출한다.The head cap 111 is made of a conductive material such as metal and serves as a transmission electrode. To this end, the head cap 111 is spaced apart from the conductive tip 110 by a predetermined distance, the surface of the head cap 111 adjacent to the conductive tip 110 is coated with an insulating material, or the head cap 111 is coated with an insulating material. A separate insulating layer may be provided between 111 and the conductive tip 110 . The head cap 111 should be electrically insulated from the conductive tip 110 . Accordingly, the head cap 111 can receive the inverted output signal INVTX from the inverted driver 141 without being affected by the pen output signal TX supplied to the conductive tip 100 . The head cap 111 transmits the inverted output signal INVTX to the side of the conductive tip 110 .

스위칭부(120)는 터치 펜(100)이 표시 패널(200)을 접촉시 전도성 팁(110)과 전기적으로 접속되어, 전도성 팁(110)이 수신 전극으로 기능할지 송신 전극으로 기능할지 여부를 결정한다.The switching unit 120 is electrically connected to the conductive tip 110 when the touch pen 100 contacts the display panel 200, and determines whether the conductive tip 110 functions as a receiving electrode or a transmitting electrode. do.

수신부(130)는 전도성 팁(110)을 통해 수신된 신호를 증폭 및 가공한다. 전도성 팁(110)에서 수신하는 신호는 터치 펜(100)이 접촉된 영역에 마련되는 터치 전극(COMx)에 인가되는 터치 전극 구동 신호(DR)이다.The receiver 130 amplifies and processes the signal received through the conductive tip 110 . The signal received by the conductive tip 110 is the touch electrode driving signal DR applied to the touch electrode COMx provided in the area contacted by the touch pen 100 .

터치 펜(100)이 온(on) 상태로 동작한 후, 터치 펜(100)이 표시 패널(200)과 접촉하는 경우 전도성 팁(110)이 스위칭부(120)를 통해 수신부(130)와 전기적으로 접속된다. 수신부(130)는 수신된 터치 전극 구동 신호(DR)를 내부에 구비된 증폭기를 통해 증폭시켜 신호 처리부(150)에 공급한다.After the touch pen 100 operates in an on state, when the touch pen 100 contacts the display panel 200, the conductive tip 110 is electrically connected to the receiver 130 through the switching unit 120. connected to The receiving unit 130 amplifies the received touch electrode driving signal DR through an internal amplifier and supplies the amplified signal to the signal processing unit 150 .

신호 처리부(150)는 수신부(130)를 통해 제공된 신호를 분석하여, 터치 전극 구동 신호(DR)에 동기하는 동기화 신호(RX)를 발생시켜 구동부(140)에 공급한다.The signal processing unit 150 analyzes the signal provided through the receiving unit 130, generates a synchronization signal RX synchronized with the touch electrode driving signal DR, and supplies it to the driving unit 140.

구동부(140)는 레벨 쉬프터를 구비한다. 구동부(140)는 터치 전극 구동 신호(DR)의 타이밍에 동기하며, 설정된 하이 전압과 로우 전압 사이의 스윙하는 펜 출력 신호(TX)를 생성한다. 구동부(140)는 생성된 펜 출력 신호(TX)를 스위칭부(120)를 통해 전도성 팁(110)에 공급한다. 또한, 구동부(140)는 생성된 펜 출력 신호(TX)를 반전 구동부(141)에 공급한다.The driving unit 140 includes a level shifter. The driving unit 140 synchronizes with the timing of the touch electrode driving signal DR and generates the pen output signal TX swinging between a set high voltage and a set low voltage. The driving unit 140 supplies the generated pen output signal TX to the conductive tip 110 through the switching unit 120 . In addition, the driving unit 140 supplies the generated pen output signal TX to the inversion driving unit 141 .

반전 구동부(141)는 펜 출력 신호(TX)를 인가받는다. 반전 구동부(141)는 펜 출력 신호(TX)를 반전시켜, 펜 출력 신호(TX)와 진폭은 동일하고 위상이 180° 반전된 반전 출력 신호(INVTX)를 생성한다. 펜 출력 신호(TX)가 하이 로직 레벨인 경우, 반전 출력 신호(INVTX)는 로우 로직 레벨을 갖는다. 또한, 펜 출력 신호(TX)가 로우 로직 레벨인 경우, 반전 출력 신호(INVTX)는 하이 로직 레벨을 갖는다. 반전 구동부(141)는 반전 출력 신호(INVTX)를 생성하기 위해 단일의 인버터(inverter)로 구성될 수 있다. 반전 구동부(141)는 생성한 반전 출력 신호(INVTX)를 헤드캡(111)으로 공급한다. The inversion driver 141 receives the pen output signal TX. The inversion driver 141 inverts the pen output signal TX to generate an inverted output signal INVTX having the same amplitude as the pen output signal TX and a phase inverted by 180°. When the pen output signal TX has a high logic level, the inverted output signal INVTX has a low logic level. Also, when the pen output signal TX has a low logic level, the inverted output signal INVTX has a high logic level. The inversion driver 141 may be configured as a single inverter to generate the inverted output signal INVTX. The inversion driver 141 supplies the generated inversion output signal INVTX to the head cap 111 .

하우징(180) 내에는 전원 공급원(160) 및 입출력 인터페이스(170)가 구비된다. 터치 펜(100)은 입출력 인터페이스(170)를 통해 터치 펜(100)의 온(on) 구동을 제어한다. 입출력 인터페이스(170)는 하우징(180) 내부의 전원 공급원(160)과 연결되어, 수신부(130), 구동부(140), 반전 구동부(141) 및 신호 처리부(150)에 필요한 전원을 공급한다.A power supply source 160 and an input/output interface 170 are provided in the housing 180 . The touch pen 100 controls on driving of the touch pen 100 through the input/output interface 170 . The input/output interface 170 is connected to the power supply 160 inside the housing 180, and supplies necessary power to the receiver 130, the drive unit 140, the inversion drive unit 141 and the signal processing unit 150.

입출력 인터페이스(170)는 누름 동작에 의해 전원 공급원(160)와 전기적 연결이 가능하다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 펜(100)은 입출력 인터페이스(170)를 구비하여 사용자의 누름 동작으로 터치 펜(100)의 동작을 제어할 수 있다.The input/output interface 170 may be electrically connected to the power supply source 160 by a pressing operation. The touch pen 100 according to an embodiment of the present invention includes an input/output interface 170 and can control the operation of the touch pen 100 by a user's pressing motion.

도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 전극 구동 신호(DR), 동기화 신호(RX), 펜 출력 신호(TX) 및 반전 출력 신호(INVTX)를 나타내는 파형도이다.8 is a waveform diagram illustrating a touch electrode driving signal DR, a synchronization signal RX, a pen output signal TX, and an inverted output signal INVTX according to the first embodiment of the present invention.

터치 전극(COMx)에서는 사용자의 터치 펜(100) 또는 손가락 등을 이용한 터치에 반응하여, 터치 전극 구동 신호(DR)를 송출한다. 터치 펜(100)의 전도성 팁(110)에서는 터치 전극 구동 신호(DR)을 수신한다.The touch electrode COMx transmits the touch electrode drive signal DR in response to a touch by the user's touch pen 100 or a finger. The conductive tip 110 of the touch pen 100 receives the touch electrode driving signal DR.

터치 전극 구동 신호(DR)를 수신하면, 터치 펜(100)이 온(on) 상태로 동작하는 상태인 경우 전도성 팁(110)이 스위칭부(120)를 통해 수신부(130)와 전기적으로 접속된다. 수신부(130)는 터치 전극 구동 신호(DR)를 증폭하여 신호 처리부(150)에 공급한다.Upon receiving the touch electrode driving signal DR, when the touch pen 100 is in an on state and operating, the conductive tip 110 is electrically connected to the receiving unit 130 through the switching unit 120. . The receiver 130 amplifies the touch electrode driving signal DR and supplies it to the signal processor 150 .

신호 처리부(150)는 터치 전극 구동 신호(DR)에 대응하여 동기화 신호(RX)를 생성하여 구동부(140)에 공급한다.The signal processing unit 150 generates a synchronization signal RX in response to the touch electrode driving signal DR and supplies it to the driving unit 140 .

구동부(140)는 동기화 신호(RX)에 대응하여 펜 출력 신호(TX)를 생성하여 스위칭부(120)를 통해 전도성 팁(110)에 공급하고, 반전 구동부(141)로도 공급한다.The driving unit 140 generates the pen output signal TX in response to the synchronization signal RX, supplies the pen output signal TX to the conductive tip 110 through the switching unit 120, and also supplies it to the inverting driving unit 141.

반전 구동부(141)는 펜 출력 신호(TX)를 반전시켜 반전 출력 신호(INVTX)를 생성하여 헤드캡(111)에 공급한다.The inverting driver 141 inverts the pen output signal TX to generate an inverted output signal INVTX and supplies it to the head cap 111 .

본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 펜(100)은 전도성 팁(110)의 측면에 마련되는 헤드캡(111)에서 반전 출력 신호(INVTX)를 송출하여, 전도성 팁(110)의 측면으로 송출되는 펜 출력 신호(TX)를 상쇄시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 펜(100)은 전도성 팁(110)과 터치 스크린이 접촉한 위치에 마련되는 터치 전극(COMx)에만 펜 출력 신호(TX)를 송출할 수 있어, 터치 스크린에서 터치 펜(100)이 접촉한 위치를 정확히 검출할 수 있도록 할 수 있다.In the touch pen 100 according to the first embodiment of the present invention, the head cap 111 provided on the side of the conductive tip 110 transmits the inverted output signal INVTX to the side of the conductive tip 110. It is possible to cancel the pen output signal (TX). Accordingly, the touch pen 100 according to the first embodiment of the present invention can transmit the pen output signal TX only to the touch electrode COMx provided at the position where the conductive tip 110 and the touch screen come into contact. , it is possible to accurately detect the contact position of the touch pen 100 on the touch screen.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 펜(100)의 내부 구조를 나타낸 블록도이다.9 is a block diagram showing the internal structure of the touch pen 100 according to the second embodiment of the present invention.

본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 펜(100)은 하우징(180)과, 하우징(180)의 일측 외부로 돌출된 전도성 팁(110)과, 전도성 팁(110)과 전기적으로 절연되어 전도성 팁(110)의 측면에 마련되는 헤드캡(111)과, 하우징(180) 내부에 전도성 팁(110)과 연결되는 스위칭부(120)와, 스위칭부(120)와 병렬적으로 연결된 수신부(130) 및 구동부(140)와, 수신부(130)로부터 수신 신호를 받아 신호 처리하여 동기화를 수행하는 신호 처리부(150)와, 신호 처리부(150)와 연결되어, 전원을 공급하는 전원 공급원(160) 및 외부로의 입출력 인터페이스(170)를 포함하여 구성된다.The touch pen 100 according to the second embodiment of the present invention is electrically insulated from the housing 180, the conductive tip 110 protruding to the outside of one side of the housing 180, and the conductive tip 110, so that the conductive tip A head cap 111 provided on the side of 110, a switching unit 120 connected to the conductive tip 110 inside the housing 180, and a receiving unit 130 connected in parallel with the switching unit 120 and a signal processing unit 150 that receives signals received from the driver 140 and the receiver 130 and performs signal processing to perform synchronization, and a power supply source 160 connected to the signal processing unit 150 and supplying power, and an external It is configured to include an input/output interface 170 to the row.

본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 펜(100)의 하우징(180), 전도성 팁(110), 스위칭부(120), 수신부(130), 전원 공급원(160) 및 입출력 인터페이스(170)의 구성 및 기능은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 펜(100)의 하우징(180), 전도성 팁(110), 스위칭부(120), 수신부(130), 전원 공급원(160) 및 입출력 인터페이스(170)의 구성 및 기능과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.Configuration of the housing 180, the conductive tip 110, the switching unit 120, the receiving unit 130, the power supply source 160, and the input/output interface 170 of the touch pen 100 according to the second embodiment of the present invention. and the housing 180, the conductive tip 110, the switching unit 120, the receiving unit 130, the power supply source 160, and the input/output interface 170 of the touch pen 100 according to the first embodiment of the present invention. ), so the description thereof is omitted.

헤드캡(111)은 금속 등과 같은 도전성 재료로 이루어지며, 송신 전극의 역할을 한다. 이를 위해 헤드캡(111)은 전도성 팁(110)과 소정의 간격만큼 이격되어 형성되거나, 헤드캡(111)의 표면 중 전도성 팁(110)과 인접한 쪽의 표면을 절연 물질로 코팅하거나, 헤드캡(111)과 전도성 팁(110) 사이에 별도의 절연층을 마련할 수 있다. 헤드캡(111)은 전도성 팁(110)과 전기적으로 절연되어야 한다. 이에 따라, 헤드캡(111)은 전도성 팁(100)에 공급되는 펜 출력 신호(TX)의 영향을 받지 않고 신호 처리부(150)로부터 반전 출력 신호(INVTX)를 공급받을 수 있다. 헤드캡(111)은 반전 출력 신호(INVTX)를 전도성 팁(110)의 측면 방향으로 송출한다.The head cap 111 is made of a conductive material such as metal and serves as a transmission electrode. To this end, the head cap 111 is spaced apart from the conductive tip 110 by a predetermined distance, the surface of the head cap 111 adjacent to the conductive tip 110 is coated with an insulating material, or the head cap 111 is coated with an insulating material. A separate insulating layer may be provided between 111 and the conductive tip 110 . The head cap 111 should be electrically insulated from the conductive tip 110 . Accordingly, the head cap 111 can receive the inverted output signal INVTX from the signal processor 150 without being affected by the pen output signal TX supplied to the conductive tip 100 . The head cap 111 transmits the inverted output signal INVTX to the side of the conductive tip 110 .

구동부(140)는 레벨 쉬프터를 구비한다. 구동부(140)는 터치 전극 구동 신호(DR)의 타이밍에 동기하며, 설정된 하이 전압과 로우 전압 사이의 스윙하는 펜 출력 신호(TX)를 생성한다. 구동부(140)는 생성된 펜 출력 신호(TX)를 스위칭부(120)를 통해 전도성 팁(110)에 공급한다.The driving unit 140 includes a level shifter. The driving unit 140 synchronizes with the timing of the touch electrode driving signal DR and generates the pen output signal TX swinging between a set high voltage and a set low voltage. The driving unit 140 supplies the generated pen output signal TX to the conductive tip 110 through the switching unit 120 .

신호 처리부(150)는 수신부(130)를 통해 제공된 신호를 분석하여, 터치 전극 구동 신호(DR)에 동기하는 동기화 신호(RX)를 발생시켜 구동부(140)에 공급한다. 또한, 신호 처리부(150)는 동기화 신호(RX)를 구동부(140)에 공급하는 경우, 구동부(140)에서 생성하는 펜 출력 신호(TX)와 진폭은 동일하고 위상이 180°반전된 반전 출력 신호(INVTX)를 헤드캡(111)에 공급한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 반전 출력 신호(INVTX)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반전 출력 신호(INVTX)와 달리, 펜 출력 신호(TX)가 공급되지 않는 구간에서는 하이 로직 레벨이 아닌 로우 로직 레벨을 유지한다.The signal processing unit 150 analyzes the signal provided through the receiving unit 130, generates a synchronization signal RX synchronized with the touch electrode driving signal DR, and supplies it to the driving unit 140. In addition, when the signal processing unit 150 supplies the synchronization signal RX to the driving unit 140, an inverted output signal having the same amplitude as the pen output signal TX generated by the driving unit 140 and inverted in phase by 180°. (INVTX) is supplied to the head cap 111. Unlike the inverted output signal INVTX according to the first embodiment of the present invention, the inverted output signal INVTX according to the second embodiment of the present invention has a high logic level in a section where the pen output signal TX is not supplied. keep it at a low logic level.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 전극 구동 신호(DR), 동기화 신호(RX), 펜 출력 신호(TX) 및 반전 출력 신호(INVTX)를 나타내는 파형도이다.10 is a waveform diagram illustrating a touch electrode driving signal DR, a synchronization signal RX, a pen output signal TX, and an inverted output signal INVTX according to a second embodiment of the present invention.

터치 전극(COMx)에서는 사용자의 터치 펜(100) 또는 손가락 등을 이용한 터치에 반응하여, 터치 전극 구동 신호(DR)를 송출한다. 터치 펜(100)의 전도성 팁(110)에서는 터치 전극 구동 신호(DR)을 수신한다.The touch electrode COMx transmits the touch electrode drive signal DR in response to a touch by the user's touch pen 100 or a finger. The conductive tip 110 of the touch pen 100 receives the touch electrode driving signal DR.

터치 전극 구동 신호(DR)를 수신하면, 터치 펜(100)이 온(on) 상태로 동작하는 상태인 경우 전도성 팁(110)이 스위칭부(120)를 통해 수신부(130)와 전기적으로 접속된다. 수신부(130)는 터치 전극 구동 신호(DR)를 증폭하여 신호 처리부(150)에 공급한다.Upon receiving the touch electrode driving signal DR, when the touch pen 100 is in an on state and operating, the conductive tip 110 is electrically connected to the receiving unit 130 through the switching unit 120. . The receiver 130 amplifies the touch electrode driving signal DR and supplies it to the signal processor 150 .

신호 처리부(150)는 터치 전극 구동 신호(DR)에 대응하여 동기화 신호(RX)를 생성하여 구동부(140)에 공급한다. 또한 신호 처리부(150)는 동기화 신호(RX)를 생성하여 구동부(140)에 공급하는 경우, 반전 출력 신호(INVTX)를 생성하여 헤드캡(111)에 공급한다.The signal processing unit 150 generates a synchronization signal RX in response to the touch electrode driving signal DR and supplies it to the driving unit 140 . In addition, when the signal processing unit 150 generates the synchronization signal RX and supplies it to the driving unit 140, it generates the inverted output signal INVTX and supplies it to the head cap 111.

구동부(140)는 동기화 신호(RX)에 대응하여 펜 출력 신호(TX)를 생성하여 스위칭부(120)를 통해 전도성 팁(110)에 공급한다.The driving unit 140 generates a pen output signal TX in response to the synchronization signal RX and supplies it to the conductive tip 110 through the switching unit 120 .

본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 펜(100)의 반전 출력 신호(INVTX)는 펜 출력 신호(TX)가 공급되지 않는 구간에서는 하이 로직 레벨이 아닌 로우 로직 레벨을 유지한다. 이에 따라, 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 펜(100)은 펜 출력 신호(TX)가 공급되지 않아서 펜 출력 신호(TX)를 상쇄시킬 필요가 없는 경우에도 불필요하게 반전 출력 신호(INVTX)가 송출되는 것을 방지할 수 있어, 터치 펜(100)의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.The inverted output signal INVTX of the touch pen 100 according to the second embodiment of the present invention maintains a low logic level rather than a high logic level in a section where the pen output signal TX is not supplied. Accordingly, the touch pen 100 according to the second embodiment of the present invention unnecessarily generates an inverted output signal (INVTX) even when there is no need to offset the pen output signal (TX) because the pen output signal (TX) is not supplied. can be prevented from being sent out, and power consumption of the touch pen 100 can be reduced.

도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 펜(100)의 내부 구조를 나타낸 블록도이다.11 is a block diagram showing the internal structure of the touch pen 100 according to the third embodiment of the present invention.

본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 펜(100)은 하우징(180)과, 하우징(180)의 일측 외부로 돌출된 전도성 팁(110)과, 전도성 팁(110)과 전기적으로 절연되어 전도성 팁(110)의 측면에 마련되는 헤드캡(111)과, 하우징(180) 내부에 전도성 팁(110)과 연결되는 스위칭부(120)와, 스위칭부(120)와 병렬적으로 연결된 수신부(130) 및 구동부(140)와, 수신부(130)로부터 수신 신호를 받아 신호 처리하여 동기화를 수행하는 신호 처리부(150)와, 신호 처리부(150)와 연결되어, 전원을 공급하는 전원 공급원(160) 및 외부로의 입출력 인터페이스(170)와, 신호 처리부(150)와 연결되어 감지 정보를 공급하는 감지부(190)를 포함하여 구성된다.The touch pen 100 according to the third embodiment of the present invention is electrically insulated from the housing 180, the conductive tip 110 protruding to the outside of one side of the housing 180, and the conductive tip 110, so that the conductive tip A head cap 111 provided on the side of 110, a switching unit 120 connected to the conductive tip 110 inside the housing 180, and a receiving unit 130 connected in parallel with the switching unit 120 and a signal processing unit 150 that receives signals received from the driver 140 and the receiver 130 and performs signal processing to perform synchronization, and a power supply source 160 connected to the signal processing unit 150 and supplying power, and an external It is configured to include an input/output interface 170 to the furnace and a sensing unit 190 connected to the signal processing unit 150 and supplying sensing information.

본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 펜(100)의 하우징(180), 전도성 팁(110), 헤드캡(111), 스위칭부(120), 수신부(130), 구동부(140), 전원 공급원(160) 및 입출력 인터페이스(170)의 구성 및 기능은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 펜(100)의 하우징(180), 전도성 팁(110), 스위칭부(120), 수신부(130), 전원 공급원(160) 및 입출력 인터페이스(170)의 구성 및 기능과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.The housing 180 of the touch pen 100 according to the third embodiment of the present invention, the conductive tip 110, the head cap 111, the switching unit 120, the receiving unit 130, the driving unit 140, and a power supply source The configuration and functions of the 160 and the input/output interface 170 are the housing 180, the conductive tip 110, the switching unit 120, and the receiving unit 130 of the touch pen 100 according to the second embodiment of the present invention. , Since the configuration and functions of the power supply source 160 and the input/output interface 170 are the same, a description thereof will be omitted.

감지부(190)는 터치 펜(100)과 표시 패널(200)이 배치되는 각도를 감지하여, 각도 정보를 생성한다. 표시 패널(200)이 지표면과 수평하게 배치되는 경우 또는 수직하게 배치되는 경우, 감지부(190)는 지표면 대비 기울어진 방향과 기울어진 각도를 감지하는 자이로 센서(Gyro sensor)를 이용하여 구현될 수 있다. 감지부(190)는 각도 정보를 신호 처리부(150)로 공급한다.The sensor 190 detects an angle at which the touch pen 100 and the display panel 200 are disposed and generates angle information. When the display panel 200 is disposed horizontally or vertically with respect to the ground surface, the sensor 190 may be implemented using a gyro sensor that detects an inclined direction and an inclined angle relative to the ground surface. there is. The sensing unit 190 supplies angle information to the signal processing unit 150 .

신호 처리부(150)는 터치 전극 구동 신호(DR)에 대응하여 동기화 신호(RX)를 생성하여 구동부(140)에 공급한다. 또한 신호 처리부(150)는 감지부(190)로부터 각도 정보를 공급받는다. 각도 정보는 터치 펜(100)과 표시 패널(200)이 배치되는 각도가 수직이 아닌 경우, 반전 출력 신호(INVTX)를 생성하도록 제어한다. 신호 처리부(150)는 생성한 반전 출력 신호(INVTX)를 헤드캡(111)으로 송출한다.The signal processing unit 150 generates a synchronization signal RX in response to the touch electrode driving signal DR and supplies it to the driving unit 140 . Also, the signal processing unit 150 receives angle information from the sensing unit 190 . The angle information controls to generate an inverted output signal INVTX when the angle at which the touch pen 100 and the display panel 200 are disposed is not perpendicular. The signal processor 150 transmits the generated inverted output signal INVTX to the head cap 111 .

터치 펜(100)과 표시 패널(200)이 수직으로 배치되는 경우, 터치 펜(100)과 접촉한 터치 전극에만 펜 출력 신호(TX)가 최대로 송출되고, 터치 펜(100)과 인접한 터치 전극에는 펜 출력 신호(TX)가 특정 방향으로 치우치지 않고 균일하게 송출된다. 즉, 펜 출력 신호(TX)가 인접한 터치 전극으로 송출되더라도, 실제로 접촉한 위치와 다른 위치로 터치 지점을 인식하는 문제가 발생하지 않는다. 이 경우, 신호 처리부(150)는 펜 출력 신호(TX)를 상쇄시키기 위한 반전 출력 신호(INVTX)를 생성하지 않는다. When the touch pen 100 and the display panel 200 are vertically arranged, the maximum pen output signal TX is transmitted only to the touch electrode contacting the touch pen 100, and the touch electrode adjacent to the touch pen 100 In , the pen output signal TX is uniformly transmitted without being biased in a specific direction. That is, even if the pen output signal TX is transmitted to an adjacent touch electrode, a problem of recognizing the touch point as a different location from the actually touched location does not occur. In this case, the signal processor 150 does not generate the inverted output signal INVTX to cancel the pen output signal TX.

본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 펜(100)은 표시 패널(200)과 수직으로 배치되는 경우에는 반전 출력 신호(INVTX)를 생성하지 않는다. 이에 따라, 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 펜(100)은 펜 출력 신호(TX)를 상쇄시킬 필요가 없는 경우에도 불필요하게 반전 출력 신호(INVTX)가 송출되는 것을 방지할 수 있어, 터치 펜(100)의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.The touch pen 100 according to the third embodiment of the present invention does not generate an inverted output signal INVTX when disposed vertically with the display panel 200 . Accordingly, the touch pen 100 according to the third embodiment of the present invention can prevent the inverted output signal INVTX from being sent out unnecessarily even when there is no need to offset the pen output signal TX. Power consumption of the pen 100 may be reduced.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 표시 패널(200)의 터치 전극에 송출되는 펜 출력 신호의 세기를 나타내는 그래프이다. 도 12에서는 도 6과 같이 표시 패널(200) 상의 터치 전극들 중 3개의 터치 전극(COM1~COM3)이 인접하게 배치되며, 중앙에 배치되는 터치 전극에 터치 펜(100)이 접촉하는 경우를 도시하였다. 또한, 실제로 터치 펜(100)과 접촉한 터치 전극을 제2 터치 전극(COM2), 터치 펜(100)이 기울어진 쪽과 반대쪽으로 배치되는 터치 전극을 제1 터치 전극(COM1), 터치 펜(100)이 기울어진 쪽에 배치되는 터치 전극을 제3 터치 전극(COM3)으로 가정하였다.12 is a graph showing the intensity of a pen output signal transmitted to the touch electrode of the display panel 200 according to an embodiment of the present invention. FIG. 12 shows a case in which three touch electrodes (COM1 to COM3) among the touch electrodes on the display panel 200 are disposed adjacent to each other and the touch pen 100 contacts the touch electrode disposed in the center, as shown in FIG. 6 . did In addition, the touch electrode actually in contact with the touch pen 100 is the second touch electrode COM2, the touch electrode disposed on the opposite side to the inclined side of the touch pen 100 is the first touch electrode COM1, and the touch pen ( 100) is assumed to be the third touch electrode COM3.

본 발명의 실시예에 따른 표시 패널(200)의 경우, 터치 전극은 송출되는 펜 출력 신호(TX)를 공급받는다. 펜 출력 신호는 터치 펜(100)에서 방사형 또는 원형으로 송출된다. 펜 출력 신호(TX)의 세기가 가장 높은 곳에 터치 펜(100)이 접촉한 것으로 인식하는 방식으로 표시 패널(200)은 터치 펜(100)이 접촉한 위치를 검출한다.In the case of the display panel 200 according to the exemplary embodiment of the present invention, the touch electrode receives the pen output signal TX. A pen output signal is transmitted from the touch pen 100 in a radial or circular pattern. The display panel 200 detects the contacted position of the touch pen 100 by recognizing that the touch pen 100 has contacted a position where the intensity of the pen output signal TX is highest.

터치 펜(100)이 기울어진 상태로 표시 패널(200)에 접촉하는 경우, 실제로 접촉한 제2 터치 전극(COM2)에만 펜 출력 신호(TX)가 전달된다. 터치 펜(100)이 기울어진 쪽에 배치되는 제3 터치 전극(COM3)에는 펜 출력 신호(TX)가 전달되지 않는다. 터치 전극(COM1~COM3)에서의 펜 출력 신호(TX)의 세기를 비교하면, 제2 터치 전극(COM2)에서의 펜 출력 신호(TX)의 세기가 가장 크고, 제3 터치 전극(COM3)에서의 펜 출력 신호(TX)와 제1 터치 전극(COM1)에서의 펜 출력 신호(TX)는 제2 터치 전극(COM2)에서의 펜 출력 신호(TX)와 대비하여 무시할 수 있을 만큼 작다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 표시 패널(200)의 경우, 터치 펜(100)이 제2 터치 전극(COM2)에 접촉한 것으로 올바르게 인식하며, 종래와 같이 접촉 위치를 터치 펜(100)이 기울어진 방향으로 치우쳐서 인식하는 문제를 방지할 수 있다.When the touch pen 100 contacts the display panel 200 in an inclined state, the pen output signal TX is transmitted only to the actually contacted second touch electrode COM2. The pen output signal TX is not transmitted to the third touch electrode COM3 disposed on the inclined side of the touch pen 100 . Comparing the strength of the pen output signal TX at the touch electrodes COM1 to COM3, the strength of the pen output signal TX at the second touch electrode COM2 is the highest, and at the third touch electrode COM3 The pen output signal TX of and the pen output signal TX from the first touch electrode COM1 are negligibly small compared to the pen output signal TX from the second touch electrode COM2. Accordingly, in the case of the display panel 200 according to the embodiment of the present invention, it is correctly recognized that the touch pen 100 is in contact with the second touch electrode COM2, and the contact position is changed to the touch pen 100 as in the prior art. It is possible to prevent a problem of recognition being biased in this tilted direction.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린의 구동 방법의 흐름도이다.13 is a flowchart of a method of driving a touch screen according to an embodiment of the present invention.

첫 번째로, 표시 패널(200)에 마련된 다수의 터치 전극(COM1~COMn)으로 인가되는 터치 전극 구동 신호(DR)를 터치 펜(100)에서 수신한다. 터치 펜(100)의 일측 외부로 돌출된 전도성 팁(110)은 표시 패널(200) 상에 접촉시 중첩 또는 가장 인접한 터치 스크린에 구비된 터치 전극(COMx)과 커플링(coupling)되어 해당 터치 전극으로부터 수신된 터치 전극 구동 신호(DR)를 수신한다. (도 13의 S101)First, the touch pen 100 receives the touch electrode driving signal DR applied to the plurality of touch electrodes COM1 to COMn provided on the display panel 200 . When the conductive tip 110 protrudes to the outside of one side of the touch pen 100, when it contacts the display panel 200, it overlaps or is coupled with the touch electrode COMx provided on the nearest touch screen, resulting in a corresponding touch electrode Receives the touch electrode driving signal DR received from (S101 in Fig. 13)

두 번째로, 터치 펜(100)은 수신된 터치 전극 구동 신호(DR)에 응답하여 펜 출력 신호(TX)를 생성하여 표시 패널(200)에 송출한다. 터치 펜(100)이 온(on) 상태로 동작한 후, 터치 펜(100)이 표시 패널(200)과 접촉하는 경우 전도성 팁(110)이 스위칭부(120)를 통해 수신부(130)와 전기적으로 접속된다. 수신부(130)는 수신된 터치 전극 구동 신호(DR)를 내부에 구비된 증폭기를 통해 증폭시켜 신호 처리부(150)에 공급한다. 신호 처리부(150)는 수신부(130)를 통해 제공된 신호를 분석하여, 터치 전극 구동 신호(DR)에 동기하는 동기화 신호(RX)를 발생시켜 구동부(140)에 공급한다. 구동부(140)는 레벨 쉬프터를 구비한다. 구동부(140)는 터치 전극 구동 신호(DR)의 타이밍에 동기하며, 설정된 하이 전압과 로우 전압 사이의 스윙하는 펜 출력 신호(TX)를 생성한다. 구동부(140)는 생성된 펜 출력 신호(TX)를 스위칭부(120)를 통해 전도성 팁(110)에 공급한다. 전도성 팁(110)은 펜 출력 신호(TX)를 표시 패널(200)로 송출한다. (도 13의 S102)Second, the touch pen 100 generates a pen output signal TX in response to the received touch electrode driving signal DR and sends it to the display panel 200 . After the touch pen 100 operates in an on state, when the touch pen 100 contacts the display panel 200, the conductive tip 110 is electrically connected to the receiver 130 through the switching unit 120. connected to The receiving unit 130 amplifies the received touch electrode driving signal DR through an internal amplifier and supplies the amplified signal to the signal processing unit 150 . The signal processing unit 150 analyzes the signal provided through the receiving unit 130, generates a synchronization signal RX synchronized with the touch electrode driving signal DR, and supplies it to the driving unit 140. The driving unit 140 includes a level shifter. The driving unit 140 synchronizes with the timing of the touch electrode driving signal DR and generates the pen output signal TX swinging between a set high voltage and a set low voltage. The driving unit 140 supplies the generated pen output signal TX to the conductive tip 110 through the switching unit 120 . The conductive tip 110 transmits the pen output signal TX to the display panel 200 . (S102 in Fig. 13)

세 번째로, 펜 출력 신호(TX)와 진폭은 동일하고 위상이 180° 반전된 반전 출력 신호(INVTX)를 생성하여 송출한다. 제1 실시예에 따른 터치 스크린 장치의 경우, 반전 출력 신호(INVTX)는 펜 출력 신호(TX)를 터치 펜 내부의 반전 구동부(141)에서 반전시켜 생성할 수 있다. (도 13의 S103)Thirdly, an inverted output signal (INVTX) having the same amplitude as the pen output signal (TX) and a phase inverted by 180° is generated and transmitted. In the case of the touch screen device according to the first embodiment, the inversion output signal INVTX may be generated by inverting the pen output signal TX in the inversion driver 141 inside the touch pen. (S103 in Fig. 13)

또는, 제2 실시예에 따른 터치 스크린 장치의 경우, 터치 펜(100) 내부의 신호 처리부(150)에서 동기화 신호(RX)에 응답한 반전 출력 신호(INVTX)를 생성할 수도 있다. (도 13의 S104)Alternatively, in the case of the touch screen device according to the second embodiment, the signal processor 150 inside the touch pen 100 may generate an inverted output signal INVTX in response to the synchronization signal RX. (S104 in Fig. 13)

생성한 반전 출력 신호(INVTX)는 터치 펜(100)의 하우징(180)의 일측으로 일부가 돌출된 전도성 팁(110)의 측면에 배치되는 헤드캡(111)으로 송출한다. 이에 따라, 표시 패널(200)과 전도성 팁(110)이 접촉한 위치에만 펜 출력 신호(TX)를 송출하고, 전도성 팁(110)의 측면으로 송출되는 펜 출력 신호(TX)는 상쇄된다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치의 구동 방법은 터치 펜(100)이 접촉한 터치 전극에만 펜 출력 신호(TX)를 송출할 수 있도록 하여, 종래와 같이 접촉 위치를 터치 펜(100)이 기울어진 방향으로 치우쳐서 인식하는 문제를 방지할 수 있다.The generated inverted output signal INVTX is transmitted to the head cap 111 disposed on the side of the conductive tip 110, a part of which protrudes to one side of the housing 180 of the touch pen 100. Accordingly, the pen output signal TX is transmitted only to the contact position between the display panel 200 and the conductive tip 110, and the pen output signal TX transmitted to the side of the conductive tip 110 is canceled. In the method of driving a touch screen device according to an embodiment of the present invention, the pen output signal TX can be transmitted only to the touch electrode contacted by the touch pen 100, and the touch pen 100 moves the contact position as in the prior art. It is possible to prevent a problem of recognition being biased in an inclined direction.

제3 실시예에 따른 터치 스크린 장치의 경우, 터치 펜(100)과 표시 패널(200)이 배치되는 각도를 감지한다. 이후, 터치 펜(100)과 표시 패널(200)이 배치되는 각도가 수직이 아닌 경우, 반전 출력 신호(INVTX)를 생성하도록 제어한다.In the case of the touch screen device according to the third embodiment, an angle at which the touch pen 100 and the display panel 200 are disposed is sensed. Subsequently, when the angle at which the touch pen 100 and the display panel 200 are disposed is not perpendicular, control is performed to generate an inverted output signal INVTX.

터치 펜(100)과 표시 패널(200)이 수직으로 배치되는 경우, 터치 펜(100)과 접촉한 터치 전극에만 펜 출력 신호(TX)가 최대로 송출되고, 터치 펜(100)과 인접한 터치 전극에는 펜 출력 신호(TX)가 특정 방향으로 치우치지 않고 균일하게 송출된다. 즉, 펜 출력 신호(TX)가 인접한 터치 전극으로 송출되더라도, 실제로 접촉한 곳과 다른 위치를 터치하는 것으로 인식하는 문제가 발생하지 않는다. 이 경우, 신호 처리부(150)는 펜 출력 신호(TX)를 상쇄시키기 위한 반전 출력 신호(INVTX)를 생성하지 않는다. 이에 따라, 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 펜(100)은 표시 패널(200)과 수직으로 배치되는 경우에는 반전 출력 신호(INVTX)를 생성하지 않아, 터치 펜(100)의 소비 전력을 감소시킬 수 있다. (도 13의 S105)When the touch pen 100 and the display panel 200 are vertically arranged, the maximum pen output signal TX is transmitted only to the touch electrode contacting the touch pen 100, and the touch electrode adjacent to the touch pen 100 In , the pen output signal TX is uniformly transmitted without being biased in a specific direction. That is, even if the pen output signal TX is sent to an adjacent touch electrode, there is no problem of recognizing that a different location from the actually touched location is touched. In this case, the signal processor 150 does not generate the inverted output signal INVTX to cancel the pen output signal TX. Accordingly, the touch pen 100 according to the third embodiment of the present invention does not generate an inverted output signal INVTX when disposed vertically with the display panel 200, thereby reducing power consumption of the touch pen 100. can reduce (S105 in Fig. 13)

본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치의 터치 펜은 전도성 팁의 측면에 배치되는 헤드캡에서 반전 출력 신호를 송출하여, 전도성 팁의 측면으로 송출되는 펜 출력 신호를 상쇄시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치는 전도성 팁과 터치 스크린이 접촉한 위치에 마련되는 터치 전극에만 펜 출력 신호를 송출할 수 있어, 터치 스크린에서 터치 펜이 접촉한 위치를 정확히 검출하고, 터치 펜이 터치 스크린에 비스듬하게 기울어진 상태로 접하는 경우에도 실제로 터치 펜이 접한 위치를 오차가 없이 인식할 수 있다.The touch pen of the touch screen device according to the embodiment of the present invention transmits an inverted output signal from the head cap disposed on the side of the conductive tip to cancel the pen output signal transmitted to the side of the conductive tip. Accordingly, the touch screen device according to an embodiment of the present invention can transmit a pen output signal only to the touch electrode provided at the contact position between the conductive tip and the touch screen, and thus accurately detect the contact position of the touch pen on the touch screen. And, even when the touch pen touches the touch screen in an oblique state, the actual contact position of the touch pen can be recognized without error.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Through the above description, those skilled in the art will understand that various changes and modifications are possible without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be determined by the claims.

100: 터치 펜 110: 전도성 팁
111: 헤드캡 120: 스위칭부
130: 수신부 140: 구동부
141: 반전 구동부 150: 신호 처리부
160: 전원 공급원 170: 입출력 인터페이스
180: 하우징 190: 감지부
200: 표시 패널100: touch pen 110: conductive tip
111: head cap 120: switching unit
130: receiving unit 140: driving unit
141: inversion driving unit 150: signal processing unit
160: power source 170: input/output interface
180: housing 190: sensing unit
200: display panel

Claims (10)

다수의 터치 전극을 갖는 표시 패널;
상기 다수의 터치 전극에 터치 전극 구동 신호를 인가하는 터치 구동 회로; 및
상기 터치 전극으로부터 상기 터치 전극 구동 신호를 수신하고, 상기 수신된 터치 전극 구동 신호에 응답하여 펜 출력 신호를 상기 표시 패널에 송출하며, 상기 펜 출력 신호와 진폭은 동일하고 위상이 180° 반전된 반전 출력 신호를 송출하는 터치 펜을 구비하고,
상기 터치 펜은
하우징의 일측으로 일부가 돌출된 전도성 팁;
상기 전도성 팁과 전기적으로 절연되어 상기 전도성 팁의 측면에 마련되는 헤드캡; 및
상기 터치 펜과 상기 표시 패널이 배치되는 각도를 감지하는 감지부를 포함하고,
상기 터치 펜과 상기 표시 패널이 배치되는 각도가 수직인 경우 상기 펜 출력 신호를 상기 전도성 팁에 송출하고, 상기 터치 펜과 상기 표시 패널이 배치되는 각도가 수직이 아닌 경우 상기 펜 출력 신호를 상기 전도성 팁에 송출하고 상기 반전 출력 신호를 상기 헤드캡에 송출하는
터치 스크린 장치.a display panel having a plurality of touch electrodes;
a touch driving circuit for applying a touch electrode driving signal to the plurality of touch electrodes; and
Receives the touch electrode driving signal from the touch electrode, transmits a pen output signal to the display panel in response to the received touch electrode driving signal, and has the same amplitude as the pen output signal and a phase inverted by 180°. Equipped with a touch pen that transmits an output signal;
The touch pen
a conductive tip with a portion protruding from one side of the housing;
a head cap electrically insulated from the conductive tip and provided on a side surface of the conductive tip; and
a sensor configured to detect an angle at which the touch pen and the display panel are disposed;
When the angle at which the touch pen and the display panel are disposed is perpendicular, the pen output signal is transmitted to the conductive tip, and when the angle at which the touch pen and the display panel are disposed is not perpendicular, the pen output signal is transmitted to the conductive tip. Sending out to the tip and sending the inverted output signal to the head cap
touch screen device. 제 1 항에 있어서, 상기 터치 펜은
상기 전도성 팁에 연결되는 스위칭부;
상기 스위칭부를 통해 수신된 상기 터치 전극 구동 신호를 증폭 및 가공하여 출력하는 수신부;
상기 수신부로부터 제공된 신호를 분석하여 동기화 신호를 출력하는 신호 처리부;
상기 동기화 신호에 응답하여 상기 터치 전극 구동 신호와 동기되는 상기 펜 출력 신호를 상기 스위칭부 및 반전 구동부에 공급하는 구동부; 및
상기 구동부에서 송출되는 펜 출력 신호를 반전시켜 상기 반전 출력 신호를 생성하고, 상기 헤드캡으로 상기 반전 출력 신호를 송출하는 반전 구동부를 더 포함하는 터치 스크린 장치.The method of claim 1, wherein the touch pen
a switching unit connected to the conductive tip;
a receiver configured to amplify, process, and output the touch electrode driving signal received through the switching unit;
a signal processing unit analyzing the signal provided from the receiving unit and outputting a synchronization signal;
a driver supplying the pen output signal synchronized with the touch electrode driving signal to the switching unit and the inversion driver in response to the synchronization signal; and
The touch screen device further includes an inversion driver configured to generate the inverted output signal by inverting a pen output signal transmitted from the driver and to transmit the inverted output signal to the head cap. 제 1 항에 있어서, 상기 터치 펜은
상기 전도성 팁에 연결되는 스위칭부;
상기 스위칭부를 통해 수신된 상기 터치 전극 구동 신호를 증폭 및 가공하여 출력하는 수신부;
상기 수신부로부터 제공된 신호를 분석하여 동기화 신호를 출력하는 신호 처리부; 및
상기 동기화 신호에 응답하여 상기 터치 전극 구동 신호와 동기되는 상기 펜 출력 신호를 상기 스위칭부에 공급하는 구동부를 더 포함하며,
상기 신호 처리부는 상기 구동부가 상기 펜 출력 신호를 공급하는 경우, 상기 반전 출력 신호를 상기 헤드캡에 송출하는 터치 스크린 장치.The method of claim 1, wherein the touch pen
a switching unit connected to the conductive tip;
a receiver configured to amplify, process, and output the touch electrode driving signal received through the switching unit;
a signal processing unit analyzing the signal provided from the receiving unit and outputting a synchronization signal; and
A driving unit supplying the pen output signal synchronized with the touch electrode driving signal to the switching unit in response to the synchronization signal;
The signal processing unit transmits the inverted output signal to the head cap when the driving unit supplies the pen output signal. 제 2 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 헤드캡은 상기 전도성 팁의 측면에 마련되어, 상기 전도성 팁의 측면 방향으로 상기 반전 출력 신호를 송출하는 터치 스크린 장치.According to any one of claims 2 or 3,
The head cap is provided on a side surface of the conductive tip, and transmits the inverted output signal in a lateral direction of the conductive tip. 삭제delete 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 감지부는 상기 터치 펜과 상기 표시 패널이 배치되는 각도를 감지하여 각도 정보를 생성하고, 상기 각도 정보를 상기 신호 처리부로 공급하는 터치 스크린 장치.According to claim 2 or 3,
The touch screen device of claim 1 , wherein the sensing unit detects an angle at which the touch pen and the display panel are disposed, generates angle information, and supplies the angle information to the signal processing unit. 삭제delete 표시 패널에 마련된 다수의 터치 전극으로 인가되는 터치 전극 구동 신호를 터치 펜에서 수신하는 단계;
수신된 터치 전극 구동 신호에 응답하여 펜 출력 신호를 생성하여 상기 표시 패널에 송출하는 단계; 및
상기 펜 출력 신호와 진폭은 동일하고 위상이 180° 반전된 반전 출력 신호를 생성하여 송출하는 단계를 포함하고,
상기 터치 펜은
하우징의 일측으로 일부가 돌출된 전도성 팁;
상기 전도성 팁과 전기적으로 절연되어 상기 전도성 팁의 측면에 마련되는 헤드캡; 및
상기 터치 펜과 상기 표시 패널이 배치되는 각도를 감지하는 감지부를 포함하고,
상기 터치 펜과 상기 표시 패널이 배치되는 각도가 수직인 경우 상기 펜 출력 신호를 상기 전도성 팁에 송출하는 단계; 및
상기 터치 펜과 상기 표시 패널이 배치되는 각도가 수직이 아닌 경우 상기 펜 출력 신호를 상기 전도성 팁에 송출하고 상기 반전 출력 신호를 상기 헤드캡에 송출하는 단계를 더 포함하는
터치 스크린 장치의 구동 방법.receiving a touch electrode driving signal applied to a plurality of touch electrodes provided on the display panel by the touch pen;
generating a pen output signal in response to the received touch electrode driving signal and sending it to the display panel; and
Generating and transmitting an inverted output signal having the same amplitude as the pen output signal and a phase inverted by 180°,
The touch pen
a conductive tip with a portion protruding from one side of the housing;
a head cap electrically insulated from the conductive tip and provided on a side surface of the conductive tip; and
a sensor configured to detect an angle at which the touch pen and the display panel are disposed;
transmitting the pen output signal to the conductive tip when the angle at which the touch pen and the display panel are disposed is perpendicular; and
Sending the pen output signal to the conductive tip and sending the inverted output signal to the head cap when the angle at which the touch pen and the display panel are disposed is not perpendicular
A method of driving a touch screen device. 제 8 항에 있어서, 상기 반전 출력 신호를 생성하여 송출하는 단계는,
상기 반전 출력 신호를 생성하여 상기 터치 펜의 하우징의 일측으로 일부가 돌출된 전도성 팁의 측면에 배치되는 헤드캡으로 송출하여, 상기 표시 패널과 상기 전도성 팁이 접촉한 위치에만 상기 펜 출력 신호를 송출하고, 상기 전도성 팁의 측면으로 송출되는 상기 펜 출력 신호는 상쇄시키는 터치 스크린 장치의 구동 방법.The method of claim 8, wherein generating and transmitting the inverted output signal comprises:
The inverted output signal is generated and transmitted to the head cap disposed on the side of the conductive tip, a part of which protrudes toward one side of the housing of the touch pen, so that the pen output signal is transmitted only to the position where the display panel and the conductive tip are in contact. and canceling the pen output signal sent to the side of the conductive tip. 삭제delete
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