KR102611373B1 - Active pen sensing appartus having short settling time - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 액티브 펜 센싱 장치는 액티브 펜이 출력한 신호를 제공받는 센싱 패드와, 상기 센싱 패드와 연결된 선로를 포함하는 패널; 상기 패널과 연결된 검출 회로로, 상기 검출 회로는, 비반전 입력에 기준 전압이 제공되는 연산 증폭기와, 상기 연산 증폭기의 네거티브 피드백 경로에 위치하는 제1 제어 가능한 저항부를 포함하되, 상기 제1 제어 가능한 저항부는, 바이패스 가능한 저항들(bypassable resistors)이 직렬로 연결된 저항 체인과, 하나 이상의 직렬로 연결된 저항과, 일단에 상기 기준 전압이 제공되고, 타단이 바이패스 가능한 저항들의 일단에 연결된 이득 조절 저항을 포함한다.An active pen sensing device according to the present invention includes a panel including a sensing pad that receives a signal output from the active pen, and a line connected to the sensing pad; A detection circuit connected to the panel, the detection circuit comprising an operational amplifier provided with a reference voltage at a non-inverting input, and a first controllable resistor located in a negative feedback path of the operational amplifier, wherein the first controllable The resistor unit includes a resistor chain in which bypassable resistors are connected in series, one or more resistors connected in series, one end of which is provided with the reference voltage, and the other end of which is a gain control resistor connected to one end of the bypassable resistors. Includes.
Description
본 기술은 액티브 펜 센싱 장치 및 방법과 관련된다. 보다 상세하게는 짧은 안정화 시간을 가지는 액티브 펜 센싱 장치 및 방법과 관련된다.This technology relates to an active pen sensing device and method. More specifically, it relates to an active pen sensing device and method having a short stabilization time.
터치센싱 기술은 터치패널에 근접하거나 터치패널을 터치하는 외부 오브젝트를 인식하는 기술이다. 터치패널은 평면상에서 디스플레이 패널과 같은 위치에 놓인다. 이에 따라, 사용자들은 디스플레이 패널의 영상을 보면서 터치 패널로 사용자 조작 신호를 입력할 수 있다. 이러한 사용자 조작 신호 발생방법은 그 이전의 다른 사용자조작신호 입력방식-예를 들어, 마우스 입력방식이나 키보드 입력방식-에 비해 놀라운 사용자 직관성을 제공해 준다.Touch sensing technology is a technology that recognizes external objects that are close to or touch the touch panel. The touch panel is placed in the same position as the display panel on the plane. Accordingly, users can input user manipulation signals through the touch panel while viewing the image on the display panel. This method of generating user manipulation signals provides surprising user intuition compared to other previous user manipulation signal input methods - for example, mouse input methods or keyboard input methods.
이러한 장점에 따라, 디스플레이 패널을 포함하고 있는 다양한 전자장치들에 터치 센싱 기술이 적용되고 있다. 터치 센싱 장치는 터치패널에 배치되는 구동전극으로 구동신호를 공급하고 센싱전극에 형성되는 반응신호를 수신하여 터치패널에 대한 외부 오브젝트의 터치 혹은 근접을 센싱할 수 있다. 터치패널은 구동전극과 센싱전극 사이에 정전용량을 만들어내는데, 상기 정전용량의 변화는 상기 외부 오브젝트의 터치 또는 근접을 나타낼 수 있다.According to these advantages, touch sensing technology is being applied to various electronic devices including display panels. The touch sensing device can sense the touch or proximity of an external object to the touch panel by supplying a driving signal to a driving electrode disposed on the touch panel and receiving a response signal formed on the sensing electrode. The touch panel creates capacitance between the driving electrode and the sensing electrode, and a change in the capacitance can indicate the touch or proximity of the external object.
한편 사용자는 사용자조작신호를 입력하기 위하여 핑거(finger) 뿐만 아니라 액티브 펜(active pen)을 사용할 수 있다. 액티브 펜과 터치센싱장치 사이에서의 데이터통신은 다음의 과정을 거칠 수 있다. 터치 센싱 장치가 액티브 펜이 인식할 수 있는 업링크 신호를 송신하면, 액티브펜은 업링크 신호를 수신하고 터치 센싱 장치를 인식할 수 있다. 이후 액티브 펜은 터치 센싱 장치가 인식할 수 있는 다운링크신호를 송신하면, 터치 센싱 장치는 다운링크신호를 수신하고 액티브펜을 인식할 수 있다.Meanwhile, the user can use not only a finger but also an active pen to input a user manipulation signal. Data communication between the active pen and the touch sensing device can go through the following process. When the touch sensing device transmits an uplink signal that the active pen can recognize, the active pen can receive the uplink signal and recognize the touch sensing device. Afterwards, when the active pen transmits a downlink signal that can be recognized by the touch sensing device, the touch sensing device can receive the downlink signal and recognize the active pen.
이와 같이 액티브 펜 신호를 검출하는 셀프 닷 형태의 회로에서 액티브 펜이 출력한 신호는 센싱 패드가 검출한다. 센싱 패드는 기생 커패시터를 포함하는 패드 커패시터를 형성하며, 액티브 펜은 센싱 패드와의 관계에서 펜 커패시터를 형성한다. 액티브 펜이 출력하는 신호는 패드 커패시터와 펜 커패시터가 연결된 노드에서 출력된다. In this self-dot type circuit that detects the active pen signal, the signal output by the active pen is detected by the sensing pad. The sensing pad forms a pad capacitor including a parasitic capacitor, and the active pen forms a pen capacitor in relationship with the sensing pad. The signal output by the active pen is output from the node where the pad capacitor and pen capacitor are connected.
검출 회로에 포함된 증폭기가 액티브 펜이 출력한 신호를 검출하고, 출력하기 위하여는 증폭기의 출력이 기준 전압에 도달하여야 한다. 증폭기의 출력이 기준 전압에 도달할 때까지의 시간을 안정화 시간(settling time)이라하며, 안정화 시간은 증폭기의 입력 임피던스 및 피드백 경로에 포함된 임피던스에 의해 결정된다. In order for the amplifier included in the detection circuit to detect and output the signal output by the active pen, the output of the amplifier must reach the reference voltage. The time it takes for the output of the amplifier to reach the reference voltage is called settling time, and the settling time is determined by the input impedance of the amplifier and the impedance included in the feedback path.
증폭기의 입력은 선로 저항을 통하여 패드 커패시터와 연결되며, 피드백 경로에는 커패시터와 높은 이득을 얻기 위한 저항이 연결되어 있다. 이들이 이루는 임피던스에 의하여 안정화 시간은 길어지며, 빠른 속도로 액티브 펜이 출력하는 신호를 검출하는데 난점을 이룬다. The input of the amplifier is connected to the pad capacitor through a line resistance, and the capacitor and a resistor to obtain high gain are connected to the feedback path. The impedance they form increases the stabilization time, making it difficult to detect signals output by the active pen at high speeds.
본 기술은 이러한 종래 기술의 난점을 해결하고자 하는 것이다.The present technology seeks to solve these difficulties of the prior art.
본 발명에 의한 액티브 펜 센싱 장치는 액티브 펜이 출력한 신호를 제공받는 센싱 패드와, 상기 센싱 패드와 연결된 선로를 포함하는 패널; 상기 패널과 연결된 검출 회로로, 상기 검출 회로는, 비반전 입력에 기준 전압이 제공되는 연산 증폭기와, 상기 연산 증폭기의 네거티브 피드백 경로에 위치하는 제1 제어 가능한 저항부를 포함하되, 상기 제1 제어 가능한 저항부는, 바이패스 가능한 저항들(bypassable resistors)이 직렬로 연결된 저항 체인과, 하나 이상의 직렬로 연결된 저항과, 일단에 상기 기준 전압이 제공되고, 타단이 바이패스 가능한 저항들의 일단에 연결된 이득 조절 저항을 포함한다.An active pen sensing device according to the present invention includes a panel including a sensing pad that receives a signal output from the active pen, and a line connected to the sensing pad; A detection circuit connected to the panel, the detection circuit comprising an operational amplifier provided with a reference voltage at a non-inverting input, and a first controllable resistor located in a negative feedback path of the operational amplifier, wherein the first controllable The resistor unit includes a resistor chain in which bypassable resistors are connected in series, one or more resistors connected in series, one end of which is provided with the reference voltage, and the other end of which is a gain control resistor connected to one end of the bypassable resistors. Includes.
본 발명의 어느 한 모습에 의하면, 상기 바이패스 가능한 저항들 각각은, 저항과, 상기 저항과 병렬로 연결된 스위치를 포함한다.According to one aspect of the present invention, each of the bypassable resistors includes a resistor and a switch connected in parallel with the resistor.
본 발명의 어느 한 모습에 의하면, 상기 제1 제어 가능한 저항부의 일 단은 상기 연산 증폭기의 반전 입력에 연결되고, 상기 제1 제어 가능한 저항부의 타단은 상기 연산 증폭기의 출력에 연결된다.According to one aspect of the present invention, one end of the first controllable resistor is connected to an inverting input of the operational amplifier, and the other end of the first controllable resistor is connected to an output of the operational amplifier.
본 발명의 어느 한 모습에 의하면, 상기 액티브 펜 센싱 장치는, 상기 네거티브 피드백 경로에 위치하는 제2 제어 가능한 저항부를 더 포함하며, 상기 제2 제어 가능한 저항부는, 바이패스 가능한 저항들(bypassable resistors)이 직렬로 연결된 제2 저항 체인을 포함한다.According to one aspect of the present invention, the active pen sensing device further includes a second controllable resistor located in the negative feedback path, and the second controllable resistor includes bypassable resistors. It includes a second resistor chain connected in series.
본 발명의 어느 한 모습에 의하면, 상기 액티브 펜 센싱 장치는, 상기 제1 제어 가능한 저항부와 연결된 제1 연결 스위치 및 상기 제2 제어 가능한 저항부와 연결된 제2 연결 스위치를 더 포함하며, 상기 제1 및 상기 제2 연결 스위치는 상기 제1 제어 가능한 저항부와 상기 제2 제어 가능한 제어부를 선택적으로 상기 네거티브 피드백 경로에 연결한다.According to one aspect of the present invention, the active pen sensing device further includes a first connection switch connected to the first controllable resistance unit and a second connection switch connected to the second controllable resistance unit, and the first connection switch is connected to the second controllable resistance unit. 1 and the second connection switch selectively connects the first controllable resistance unit and the second controllable control unit to the negative feedback path.
본 발명의 어느 한 모습에 의하면, 상기 제2 제어 가능한 저항부가 상기 네거티브 피드백 경로에 연결되었을 때 상기 증폭기의 이득이 상기 제1 제어 가능한 저항부가 상기 네거티브 피드백 경로에 연결되었을 때 상기 증폭기의 이득에 비하여 더 크다.According to one aspect of the invention, the gain of the amplifier when the second controllable resistor is connected to the negative feedback path is greater than the gain of the amplifier when the first controllable resistor is connected to the negative feedback path. It's bigger.
본 발명에 의한 액티브 펜 센싱 장치는 액티브 펜이 출력한 신호를 제공받는 센싱 패드와, 상기 센싱 패드와 연결된 선로를 포함하는 패널; 상기 패널에서 출력된 신호를 검출하여 출력하는 검출 회로 및 상기 선로를 통하여 상기 센싱 패드에 의하여 형성된 패드 커패시터 및 상기 검출 회로에 포함된 검출 커패시터를 프리 차지하는 프리 차지 회로를 포함한다.An active pen sensing device according to the present invention includes a panel including a sensing pad that receives a signal output from the active pen, and a line connected to the sensing pad; It includes a detection circuit that detects and outputs a signal output from the panel, and a pre-charge circuit that pre-charges the pad capacitor formed by the sensing pad and the detection capacitor included in the detection circuit through the line.
본 발명의 어느 한 모습에 의하면 상기 검출회로는, 반전 입력, 비반전 입력 및 출력을 포함하는 증폭기와, 상기 반전 입력과 상기 출력을 연결하는 네거티브 피드백 경로에 연결된 저항부를 포함하며, 상기 검출 커패시터는 상기 저항부와 병렬로 연결된다.According to one aspect of the present invention, the detection circuit includes an amplifier including an inverting input, a non-inverting input, and an output, and a resistor connected to a negative feedback path connecting the inverting input and the output, and the detection capacitor is It is connected in parallel with the resistance unit.
본 발명의 어느 한 모습에 의하면, 상기 프리 차지 회로는, 상기 선로를 통하여 상기 패드 커패시터를 충전하는 단계와, 상기 검출 커패시터를 충전하는 단계를 순차적으로 수행한다.According to one aspect of the present invention, the precharge circuit sequentially performs the steps of charging the pad capacitor and the step of charging the detection capacitor through the line.
본 발명의 어느 한 모습에 의하면, 상기 액티브 펜 센싱 장치는, 상기 패드 커패시터 및 상기 검출 커패시터가 충전된 후, 상기 액티브 펜이 출력한 신호를 검출한다.According to one aspect of the present invention, the active pen sensing device detects a signal output from the active pen after the pad capacitor and the detection capacitor are charged.
본 발명의 어느 한 모습에 의하면, 상기 저항부는, 상기 연산 증폭기의 네거티브 피드백 경로에 위치하는 제1 제어 가능한 저항부를 포함하며, 상기 제1 제어 가능한 저항부는, 바이패스 가능한 저항들(bypassable resistors)이 직렬로 연결된 저항 체인과, 하나 이상의 직렬로 연결된 저항과, 일단에 상기 기준 전압이 제공되고, 타단이 바이패스 가능한 저항들의 일단에 연결된 이득 조절 저항을 포함한다.According to one aspect of the present invention, the resistor unit includes a first controllable resistor unit located in a negative feedback path of the operational amplifier, and the first controllable resistor unit includes bypassable resistors. It includes a resistor chain connected in series, one or more resistors connected in series, one end of which is provided with the reference voltage, and the other end of which is a gain control resistor connected to one end of resistors that can be bypassed.
본 발명의 어느 한 모습에 의하면, 상기 저항부는, 제2 제어 가능한 저항부를 더 포함하며, 상기 제2 제어 가능한 저항부는, 바이패스 가능한 저항들(bypassable resistors)이 직렬로 연결된 제2 저항 체인을 포함한다.According to one aspect of the present invention, the resistor unit further includes a second controllable resistor unit, and the second controllable resistor unit includes a second resistor chain in which bypassable resistors are connected in series. do.
본 발명에 의하면, 큰 선로 저항에 의하여 발생하는 긴 안정화 시간을 단축시킬 수 있다는 장점이 제공된다. According to the present invention, the advantage of being able to shorten the long stabilization time caused by large line resistance is provided.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
도 1은 본 실시예에 의한 액티브 펜(PEN)의 개요를 도시한 도면이다.
도 2(a) 내지 도 2(b)는 액티브 펜(PEN)의 동작 모드와 동작 모드 별로 팁 전극(TIP), 링 전극(RING) 및 테일 전극(TAIL)이 제공하는 신호를 예시한 도면이다.
도 3(a)는 액티브 펜(PEN)이 패널에 포함된 어느 한 전극에 접근한 상태를 개요적으로 도시한 도면이다. 도 3(b)는 패널에 포함된 서로 다른 전극들에 의하여 액티브 펜(PEN)을 검출한 상태를 개요적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 액티브 펜 센싱 장치(10)의 개요를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 센싱 회로(100)를 보다 자세히 도시한 회로도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 액티브 펜 센싱 장치(10)의 실시예를 도시한 도면이다.
도 8은 패드 커패시터(CD) 충전 페이즈의 개요적 회로도이다.
도 9는 검출 커패시터(CF) 충전 페이즈의 개요적 회로도이다.
도 10은 센싱 페이즈의 개요적 회로도이다. 1 is a diagram showing an outline of an active pen (PEN) according to this embodiment.
2(a) to 2(b) are diagrams illustrating the operation mode of the active pen (PEN) and signals provided by the tip electrode (TIP), ring electrode (RING), and tail electrode (TAIL) for each operation mode. .
FIG. 3(a) is a diagram schematically showing a state in which an active pen (PEN) approaches an electrode included in a panel. FIG. 3(b) is a diagram schematically showing a state in which an active pen (PEN) is detected using different electrodes included in the panel.
Figure 4 is a diagram showing an outline of the active pen sensing device 10 according to the present invention.
5 and 6 are circuit diagrams showing the sensing circuit 100 of the present invention in more detail.
FIG. 7 is a diagram illustrating another embodiment of an active pen sensing device 10 of the present invention.
8 is a schematic circuit diagram of a pad capacitor (CD) charging phase.
9 is a schematic circuit diagram of the detection capacitor (CF) charging phase.
Figure 10 is a schematic circuit diagram of the sensing phase.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately use the concept of terms to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle of definability. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, so at the time of filing the present application, various alternatives are available. It should be understood that equivalents and variations may exist.
도 1은 본 실시예에 의한 액티브 펜(PEN)의 개요를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 액티브 펜(PEN)은 액티브 펜 신호 검출 장치의 패널과 접촉하는 팁 전극(TIP)과, 팁 전극(TIP)과 이격되어 절연된 링 전극(RING) 및 액티브 펜(PEN)의 길이 방향으로 팁 전극(TIP)과 반대 방향에 위치하는 테일 전극(TAIL)을 포함한다. 상기 팁 전극(TIP)은 팁 신호(TIP_SIGNAL)를 제공하고, 링 전극(RING)은 링 신호(RING_SIGNAL)를 제공하며, 상기 테일 전극(TAIL)은 액티브 펜의 테일 신호(TAIL Signal) 신호를 제공한다. 1 is a diagram showing an outline of an active pen (PEN) according to this embodiment. Referring to FIG. 1, the active pen (PEN) includes a tip electrode (TIP) in contact with the panel of the active pen signal detection device, a ring electrode (RING) and an active pen (PEN) that are insulated and spaced apart from the tip electrode (TIP). It includes a tail electrode (TAIL) located in the opposite direction to the tip electrode (TIP) in the longitudinal direction. The tip electrode (TIP) provides a tip signal (TIP_SIGNAL), the ring electrode (RING) provides a ring signal (RING_SIGNAL), and the tail electrode (TAIL) provides a tail signal (TAIL Signal) of the active pen. do.
도 2(a) 내지 도 2(b)는 액티브 펜(PEN)의 동작 모드와 동작 모드 별로 팁 전극(TIP), 링 전극(RING) 및 테일 전극(TAIL)이 제공하는 신호를 예시한 도면이다. 도 2(a)는 액티브 펜(PEN)이 프론트 호버(Front Hover) 모드에 있을 때의 신호를 예시한 도면이다. 도 2(a)를 참조하면, 프론트 호버(Front Hover) 모드는 팁 전극(TIP)이 액티브 펜의 패널에 접촉하지 않고 부유하는 상태이다. 2(a) to 2(b) are diagrams illustrating the operation mode of the active pen (PEN) and signals provided by the tip electrode (TIP), ring electrode (RING), and tail electrode (TAIL) for each operation mode. . Figure 2(a) is a diagram illustrating signals when the active pen (PEN) is in front hover mode. Referring to FIG. 2(a), the front hover mode is a state in which the tip electrode (TIP) floats without contacting the panel of the active pen.
상기 프론트 호버(Front Hover) 모드에서 팁 전극(TIP)은 비콘 신호(BEACON LF), 디지털 정보를 포함하는 디지털 신호(DIGITAL LF), 포트 타입(Port Type HF), 디지털 신호(DIGITAL HF) 및 필압 정보를 가지는 프레셔(Pressure LF) 신호와 비콘(BEACON HF) 신호를 순차적으로 출력한다. 또한, 상기 프론트 호버(Front Hover) 모드에서 팁 전극(TIP)은 비콘 신호(BEACON LF)에서 시작하여 비콘(BEACON HF) 신호로 종료하는 하나의 프레임 단위로 신호를 출력하며, 프레임 시작시의 비콘 신호(BEACON LF)와 프레임 종료시의 비콘 신호(BEACON HF)의 주파수는 서로 상이할 수 있다. In the front hover mode, the tip electrode (TIP) is a beacon signal (BEACON LF), a digital signal containing digital information (DIGITAL LF), a port type (Port Type HF), a digital signal (DIGITAL HF), and pen pressure. A pressure LF signal and a beacon HF signal containing information are sequentially output. In addition, in the front hover mode, the tip electrode (TIP) outputs a signal in one frame unit starting from the beacon signal (BEACON LF) and ending with the beacon signal (BEACON HF), and the beacon at the start of the frame The frequencies of the signal (BEACON LF) and the beacon signal (BEACON HF) at the end of the frame may be different.
한편, 프론트 호버(Front Hover) 모드에서 링 전극(RING)은 팁 전극(TIP)이 출력하는 높은 주파수의 포트 타입(Port Type HF) 신호와 동기되어 신호를 출력할 수 있다. Meanwhile, in front hover mode, the ring electrode (RING) can output a signal in synchronization with the high frequency port type (Port Type HF) signal output by the tip electrode (TIP).
도 2(b)는 액티브 펜(PEN)의 팁 전극(TIP)이 패널에 접촉한 상태인 프론트 잉크(Front Ink) 모드에서 팁 전극(TIP)과 링 전극(RING)이 제공하는 신호의 개형을 도시한 도면이다. 도 2(b)를 참조하면, 프론트 잉크(Front Ink) 모드에서 팁 전극(TIP)이 제공하는 신호는 도 2(a)로 예시된 프론트 호버(Front Hover) 모드에서 팁(TIP) 전극이 제공하는 신호에서 디지털 신호(Digital HF) 신호가 없다는 점에서 차이가 있다. 다만, 프론트 잉크(Front Ink) 모드에서 링 전극(RING)은 팁 전극(TIP)이 제공하는 비콘 신호(BEACON LF), 포트 타입 신호(Port Type), 프레셔 신호(Pressure) 및 비콘 신호(BEACON HF)의 시작과 동기되어 신호를 출력한다. Figure 2(b) shows the shape of the signal provided by the tip electrode (TIP) and the ring electrode (RING) in the front ink mode in which the tip electrode (TIP) of the active pen (PEN) is in contact with the panel. This is a drawing. Referring to Figure 2(b), the signal provided by the tip electrode (TIP) in the front ink mode is provided by the tip electrode in the front hover mode illustrated in Figure 2(a). The difference is that there is no digital HF signal in the signal. However, in Front Ink mode, the ring electrode (RING) uses the beacon signal (BEACON LF), port type signal (Port Type), pressure signal (Pressure), and beacon signal (BEACON HF) provided by the tip electrode (TIP). ) outputs a signal in synchronization with the start of
따라서, 액티브 펜(PEN)의 프론트 잉크(Front Ink) 모드에서 팁 전극(TIP)과 접촉하는 패널에 포함된 전극들은 팁 전극(TIP)에서 제공된 신호와 링 전극(RING)에서 제공된 신호를 모두 수신한다. 도시된 신호의 예에서 프레셔 신호(Pressure)는 팁 전극이 패널에 대하여 어느 정도로 눌리는 지를 검출한 신호이다. 따라서, 액티브 펜 신호 검출 장치는 프레셔 신호를 검출하여 필압에 관한 정보를 획득할 수 있다. Therefore, in the front ink mode of the active pen (PEN), the electrodes included in the panel in contact with the tip electrode (TIP) receive both the signal provided from the tip electrode (TIP) and the signal provided from the ring electrode (RING). do. In the example of the signal shown, the pressure signal is a signal that detects how much the tip electrode is pressed against the panel. Accordingly, the active pen signal detection device can obtain information about pen pressure by detecting the pressure signal.
도 2(c)는 액티브 펜(PEN)에서 테일 전극(TAIL)이 패널에 접촉하지 않고 부유한 상태인 테일 호버(Tail Hover) 모드에서 테일 전극(TAIL)이 제공하는 신호의 개형을 도시한 도면이다. 도 2(c)를 참조하면, 테일 호버(Tail Hover) 모드에서 테일 전극(TAIL)은 비콘 신호(BEACON LF)와 연속된 디지털 신호(DIGITAL LF)을 출력한다. Figure 2(c) is a diagram illustrating the shape of the signal provided by the tail electrode (TAIL) in the active pen (PEN) in the tail hover mode in which the tail electrode (TAIL) is floating without contacting the panel. am. Referring to FIG. 2(c), in tail hover mode, the tail electrode (TAIL) outputs a beacon signal (BEACON LF) and a continuous digital signal (DIGITAL LF).
도 2(d)는 액티브 펜(PEN)에서 테일 전극(TAIL)이 패널에 접촉한 상태인 테일 이레이즈(Tail Erase) 모드에서 테일 전극(TAIL)이 제공하는 신호의 개형을 도시한 도면이다. 도 2(d)를 참조하면, 테일 이레이즈(Tail Erase) 모드에서 테일 전극(TAIL)은 비콘 신호(BEACON LF)와 연속된 디지털 신호(DIGITAL LF)를 출력하고 프레셔 신호(PRESSURE LF)를 출력한다. 프론트 호버(Front Hover) 모드는 사용자가 액티브 펜 신호 검출 장치에 액티브 펜(PEN)을 접근시키는 경우에 상응하는 모드이고, 프론트 잉크(Front Ink) 모드는 사용자가 액티브 펜 신호 검출 장치에 액티브 펜(PEN)을 터치시켜 점을 찍거나, 필기하는 등과 같이 궤적을 형성하는 경우에 상응하는 모드이다. FIG. 2(d) is a diagram illustrating the shape of a signal provided by the tail electrode (TAIL) in the active pen (PEN) in a tail erase mode in which the tail electrode (TAIL) is in contact with the panel. Referring to Figure 2(d), in Tail Erase mode, the tail electrode (TAIL) outputs a beacon signal (BEACON LF) and a continuous digital signal (DIGITAL LF) and outputs a pressure signal (PRESSURE LF). do. Front Hover mode is a mode that corresponds to when the user approaches the active pen (PEN) to the active pen signal detection device, and Front Ink mode is the mode that corresponds to the case when the user approaches the active pen signal detection device with the active pen (PEN). This mode corresponds to forming a trajectory by touching the PEN (PEN) to make a dot or write.
테일 호버(Tail Hover) 모드는 사용자가 액티브 펜 신호 검출 장치에 팁 전극(TIP)과 반대 방향에 위치한 테일 전극(Tail)을 접근 시키는 경우에 상응하는 모드이고, 테일 이레이즈(Tail Erase) 모드는 사용자가 액티브 펜 신호 검출 장치에 테일 전극(TAIL)을 터치시켜 궤적을 형성하는 경우에 상응하는 모드이다. 일 실시예로 테일 이레이즈(Tail Erase) 모드는 팁 전극(TIP)의 궤적에 따라 형성된 내용을 테일 전극(TAIL)이 형성한 궤적에 따라 지우는 모드에 상응할 수 있다. Tail hover mode is a mode that corresponds to when the user approaches the active pen signal detection device with the tail electrode located in the opposite direction to the tip electrode, and tail erase mode is This mode corresponds to when the user forms a trajectory by touching the tail electrode (TAIL) on the active pen signal detection device. In one embodiment, the tail erase mode may correspond to a mode in which content formed according to the trajectory of the tip electrode (TIP) is erased according to the trajectory formed by the tail electrode (TAIL).
도 3(a)는 액티브 펜(PEN)이 패널에 포함된 어느 한 전극에 접근한 상태를 개요적으로 도시한 도면이다. 도 3(a)를 참조하면, 사용자가 액티브 펜(PEN)을 이용하여 패널에 필기하기 위하여 패널에 접근시키면 팁 전극(TIP)과 패널에 포함된 전극에 의하여 커패시터(capacitor, CTIP)가 형성되고, 링 전극(RING)과 해당 전극에 의하여 커패시터(capacitor, CRING)가 형성되며, 두 커패시터는 서로 병렬로 연결된 것과 등가이다. 또한, 전극은 패널 내부에서 커패시터 CD를 형성한다. FIG. 3(a) is a diagram schematically showing a state in which an active pen (PEN) approaches an electrode included in a panel. Referring to Figure 3(a), when a user approaches the panel to write on the panel using an active pen (PEN), a capacitor (C TIP ) is formed by the tip electrode (TIP) and the electrode included in the panel. A capacitor (C RING ) is formed by the ring electrode (RING) and the corresponding electrode, and the two capacitors are equivalent to being connected in parallel with each other. Additionally, the electrodes form a capacitor C D inside the panel.
팁 전극(TIP)이 주파수 f1를 가지는 SigTIP 신호를 출력하고, 링 전극(RING)이 주파수 f2의 SigRING 신호를 출력하면 전극에 형성되어 검출되는 신호 SigOUT은 커패시터 CTIP과 커패시터 CRING및 커패시터 CD 에 의하여 분배된 신호이며, 아래의 수학식 1과 같다. When the tip electrode (TIP) outputs a Sig TIP signal with frequency f1 and the ring electrode (RING) outputs a Sig RING signal with frequency f2, the signal SigOUT formed and detected at the electrode is connected to capacitor C TIP , capacitor C RING , and capacitor It is a signal distributed by C D and is expressed in Equation 1 below.
즉, 전극에서 검출 가능한 신호는 팁 전극(TIP)이 제공한 팁 신호(SigTIP)가 커패시턴스의 비에 따라 분배된 신호와, 링 전극(RING)이 제공한 링 신호(SIGRING)가 커패시턴스의 비에 따라 분배된 신호의 합에 상응한다. 따라서, 검출된 신호 SIGOUT은 팁 신호에 의하여 형성되어 팁 신호 주파수 성분인 f1을 포함하는 성분과 링 신호에 의하여 형성되어 링 신호의 주파수 성분인 f2를 포함하는 성분의 합으로 표시된다. In other words, the signal detectable from the electrode is a signal distributed according to the capacitance ratio of the tip signal (Sig TIP ) provided by the tip electrode (TIP), and the ring signal (SIG RING ) provided by the ring electrode (RING) is divided according to the ratio of capacitance. Corresponds to the sum of signals distributed according to the ratio. Therefore, the detected signal SIG OUT is expressed as the sum of a component formed by the tip signal and including f1, which is the tip signal frequency component, and a component formed by the ring signal and including f2, which is the frequency component of the ring signal.
또한, 액티브 펜이 패널에 대하여 기울어질수록 링 전극(RING)이 전극에 가까워지므로 검출된 신호(SigOUT)에서 링 신호에 의한 성분이 증가한다. 따라서, 팁 신호의 크기와 링 신호의 크기를 모두 아는 경우에, 검출된 신호(SigOUT)에서 팁 신호에 의하여 형성된 성분과 링 신호에 의해 형성된 성분의 비를 연산함으로써 액티브 펜이 패널에 어느 정도의 기울기로 위치하는지 파악할 수 있다. Additionally, as the active pen is tilted with respect to the panel, the ring electrode (RING) gets closer to the electrode, so the component due to the ring signal in the detected signal (Sig OUT ) increases. Therefore, when both the size of the tip signal and the size of the ring signal are known, the ratio of the component formed by the tip signal and the component formed by the ring signal in the detected signal (Sig OUT ) is calculated to determine how much the active pen is on the panel. You can determine where it is located by the slope of .
도 3(b)는 패널에 포함된 서로 다른 전극들에 의하여 액티브 펜(PEN)을 검출한 상태를 개요적으로 도시한 도면이다. 도 3(b)를 참조하면, 팁 전극(TIP)은 가운데의 전극에 제일 인접하므로, 팁 전극(TIP)과 가운데 전극과의 관계에서 형성되는 커패시터 CTIP2의 커패시턴스가 다른 두 전극들 사이에서 형성된 커패시터 CTIP1,CTIP3의 커패시턴스에 비하여 크다. 이러한 관계는 링 전극(RING)과 패널 내의 다른 세 전극과의 관계에서도 마찬가지로 링 전극(RING)과 가운데 전극과 형성되는 커패시터의 커패시턴스가 주변의 다른 두 전극과 형성되는 커패시터의 커패시턴스들에 비하여 크다. FIG. 3(b) is a diagram schematically showing a state in which an active pen (PEN) is detected using different electrodes included in the panel. Referring to FIG. 3(b), the tip electrode (TIP) is closest to the center electrode, so the capacitance of the capacitor C TIP2 formed in the relationship between the tip electrode (TIP) and the center electrode is that formed between the other two electrodes. It is larger than the capacitance of capacitors C TIP1 and C TIP3 . This relationship is similar to the relationship between the ring electrode (RING) and the other three electrodes in the panel. The capacitance of the capacitor formed with the ring electrode (RING) and the center electrode is larger than the capacitances of the capacitor formed with the other two surrounding electrodes.
따라서, 팁 전극(TIP) 및 링 신호(RING_SIGNAL)과 가까울수록 더 큰 신호가 형성되며, 검출 가능하다. 따라서, 서로 다른 세 전극에서 형성되는 신호를 검출하고, 그 크기로부터 보간(interpolate) 연산을 수행하여 액티브 펜(PEN)의 팁 전극(TIP)의 터치 위치를 얻을 수 있다. Therefore, the closer it is to the tip electrode (TIP) and the ring signal (RING_SIGNAL), the larger the signal is formed and can be detected. Accordingly, the touch position of the tip electrode (TIP) of the active pen (PEN) can be obtained by detecting signals formed at three different electrodes and performing an interpolation operation based on their magnitudes.
도 4는 본 발명에 의한 액티브 펜 센싱 장치(10)의 개요를 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 액티브 펜 센싱 장치(10)는 액티브 펜(PEN)이 출력한 신호를 제공받는 센싱 패드(200)와, 상기 센싱 패드(200)와 연결된 선로를 포함하는 패널(PANEL)과, 상기 패널(100)과 연결된 검출 회로(100)로, 상기 검출 회로(100)는, 비반전 입력에 기준 전압이 제공되는 연산 증폭기(300)와, 상기 연산 증폭기(300)의 네거티브 피드백 경로에 위치하는 제1 제어 가능한 저항부(310)를 포함하되, 상기 제1 제어 가능한 저항부(310)는, 바이패스 가능한 저항들(bypassable resistors)이 직렬로 연결된 저항 체인(Rxn)과, 하나 이상의 직렬로 연결된 저항(Rx1)과, 일단에 상기 기준 전압이 제공되고, 타단이 바이패스 가능한 저항들의 일단에 연결된 이득 조절 저항(Rb)을 포함한다. Figure 4 is a diagram showing an outline of the active pen sensing device 10 according to the present invention. Referring to FIG. 4, the active pen sensing device 10 includes a sensing pad 200 that receives a signal output from an active pen (PEN), a panel (PANEL) including a line connected to the sensing pad 200, and , a detection circuit 100 connected to the panel 100, the detection circuit 100 includes an operational amplifier 300 to which a reference voltage is provided to a non-inverting input, and a negative feedback path of the operational amplifier 300. It includes a first controllable resistor unit 310, wherein the first controllable resistor unit 310 includes a resistor chain Rxn in which bypassable resistors are connected in series, and one or more resistors in series. It includes a resistor (Rx1) connected to , one end of which is provided with the reference voltage, and the other end of which is connected to one end of resistors that can be bypassed.
도 4로 예시된 실시예에서, 센싱 패드(200)는 전기적 등가 회로인 노드로 표시되었다. 또한, 센싱 패드(200)는 패널(PANEL) 내에서 기생 커패시터(parasitic capacitance)등을 포함하는 패널 커패시터(CD)를 형성한다. 또한, 액티브 펜(PEN)과 센싱 패드(100) 사이에는 커패시터 CPEN이 형성된다. In the embodiment illustrated in Figure 4, the sensing pad 200 is represented as a node, which is an electrical equivalent circuit. Additionally, the sensing pad 200 forms a panel capacitor C D including a parasitic capacitance within the panel PANEL. Additionally, a capacitor C PEN is formed between the active pen (PEN) and the sensing pad 100.
도 4에서 예시된 것과 같이 액티브 펜 센싱 장치(10)가 액티브 펜(PEN)의 신호를 검출하여 VOUT 신호를 출력하기 위하여는 출력 신호의 DC 레벨이 VCM에 도달하여야 하며, 증폭기(300)의 네거티브 피드백 경로에 위치하는 검출 커패시터(CF)에는 기준 전압(VCM)이 충전되어야 한다. As illustrated in FIG. 4, in order for the active pen sensing device 10 to detect the signal of the active pen (PEN) and output the V OUT signal, the DC level of the output signal must reach V CM , and the amplifier 300 The detection capacitor (C F ) located in the negative feedback path of must be charged with the reference voltage (V CM ).
그러나, 증폭기(300)의 피드백 경로에 위치하는 저항값이 큰 경우에는 커패시터에 목적하는 전압을 충전하는데 장시간이 소요되어 액티브 펜(PEN) 신호 검출에 장시간이 소모될 수 있다. However, if the resistance value located in the feedback path of the amplifier 300 is large, it may take a long time to charge the capacitor to the desired voltage, and thus a long time may be consumed in detecting the active PEN signal.
도 5 및 도 6은 본 발명의 센싱 회로(100)를 보다 자세히 도시한 회로도이다. 도 5를 참조하면, 증폭기(300)의 피드백 경로에는 제1 제어 가능한 저항부(310)가 위치한다. 제1 제어 가능한 저항부(310)는 바이패스 가능한 저항들(bypassable resistors)이 직렬로 연결된 저항 체인(Rx2, Rx3, ..., Rxk)과, 하나 이상의 직렬로 연결된 저항(Rx1)과, 일단에 상기 기준 전압이 제공되고, 타단이 바이패스 가능한 저항들의 일단에 연결된 이득 조절 저항(Rb)을 포함한다. 5 and 6 are circuit diagrams showing the sensing circuit 100 of the present invention in more detail. Referring to FIG. 5, a first controllable resistor unit 310 is located in the feedback path of the amplifier 300. The first controllable resistor unit 310 includes a resistor chain (Rx2, Rx3, ..., Rxk) in which bypassable resistors are connected in series, one or more resistors (Rx1) in series, and The reference voltage is provided to , and the other end includes a gain control resistor (Rb) connected to one end of resistors that can be bypassed.
도 6을 참조하면, 증폭기의 피드백 경로에는 제1 제어 가능한 저항부(310)와 병렬로 제2 제어 가능한 저항부(320)가 위치할 수 있다. 제1 제어 가능한 저항부(310)와 제2 제어 가능한 저항부(320)는 각각 제1 연결 스위치(SW1)와 제2 연결 스위치(SW2)에 의하여 증폭기(300)의 피드백 경로에 연결된다. 또한, 제1 연결 스위치(SW1)와 제2 연결 스위치(SW2)는 제1 제어 가능한 저항부(310)와 제2 제어 가능한 저항부(320)를 선택적으로 증폭기(300)의 피드백 경로에 연결한다.Referring to FIG. 6, a second controllable resistor unit 320 may be located in parallel with the first controllable resistor unit 310 in the feedback path of the amplifier. The first controllable resistance unit 310 and the second controllable resistance unit 320 are connected to the feedback path of the amplifier 300 by the first connection switch SW1 and the second connection switch SW2, respectively. Additionally, the first connection switch (SW1) and the second connection switch (SW2) selectively connect the first controllable resistor unit 310 and the second controllable resistor unit 320 to the feedback path of the amplifier 300. .
도 4 내지 도 6을 참조하면, 증폭기(300)와 패널(PANEL)을 연결하는 선로 저항(RPNL)은 크다. 이를 이용하여 입력 노드에서 형성되는 전압 VA 를 높은 이득으로 증폭하기 위하여 제2 제어 가능한 저항부(320)의 등가 저항은 제1 제어 가능한 저항부(310)의 등가 저항에 비하여 크게 형성된다. Referring to FIGS. 4 to 6 , the line resistance R PNL connecting the amplifier 300 and the panel PANEL is large. In order to use this to amplify the voltage V A formed at the input node with high gain, the equivalent resistance of the second controllable resistor unit 320 is made larger than the equivalent resistance of the first controllable resistor unit 310.
제2 제어 가능한 저항부(320)가 증폭기(300)의 네거티브 피드백 경로에 연결되었을 때, 선로 저항(RPNL)에 의하여 증폭기(300)는 반전 증폭기로 동작하며, 반전 증폭기로 구현할 수 있는 최대 이득 A은 아래의 수학식 2와 같다. When the second controllable resistor unit 320 is connected to the negative feedback path of the amplifier 300, the amplifier 300 operates as an inverting amplifier due to the line resistance (R PNL ), and the maximum gain that can be implemented as an inverting amplifier is A is equal to Equation 2 below.
이에 반하여 제1 제어 가능한 저항부(310)가 증폭기(300)의 네거티브 피드백 경로에 연결되면, 바이패스 가능한 저항들(bypassable resistors)에 포함된 각 저항들(Rx2, Rx3, ..., RXk)을 보다 낮은 저항값을 가지는 저항으로 구현할 수 있다. On the other hand, when the first controllable resistor unit 310 is connected to the negative feedback path of the amplifier 300, each resistor included in the bypassable resistors (Rx2, Rx3, ..., RXk) can be implemented with a resistor having a lower resistance value.
제1 제어 가능한 저항부(310)가 증폭기(300)의 네거티브 피드백 경로에 연결되었을 때, 반전 증폭기로 구현할 수 있는 최대 이득 A 는 아래의 수학식 3과 같다. When the first controllable resistor unit 310 is connected to the negative feedback path of the amplifier 300, the maximum gain A that can be implemented by the inverting amplifier is expressed as Equation 3 below.
즉, 1+ Rx1과 게인 조절 저항 Rb의 저항비가 Rx1 내지 Rxk 의 저항합에 곱해져서 이들을 결정한다. 따라서, 이득 조절 저항 Rb의 저항을 조절하여 이득을 제어할 수 있으며, 이로부터 제1 제어 가능한 저항부(310)에 포함된 저항을 낮은 저항값을 가지는 저항으로 구현할 수 있다. That is, the resistance ratio of 1+ Rx1 and the gain control resistor Rb is multiplied by the sum of the resistances of Rx1 to Rxk to determine them. Therefore, the gain can be controlled by adjusting the resistance of the gain adjustment resistor Rb, and from this, the resistor included in the first controllable resistor unit 310 can be implemented as a resistor with a low resistance value.
일 실시예로, 제1 제어 가능한 저항부(310) 및 제2 제어 가능한 저항부(320)에 포함된 저항들(Rx1, Rx2, ..., Rxk), (Ry1, Ry2, ..., Ryj)는 모두 선로 저항(RPNL)과 동일한 저항값을 가질 수 있다. In one embodiment, resistors (Rx1, Rx2, ..., Rxk), (Ry1, Ry2, ...,) included in the first controllable resistance unit 310 and the second controllable resistance unit 320 Ryj) may all have the same resistance value as the line resistance (R PNL ).
이와 같이 증폭기(300)의 네거티브 피드백 경로에 연결된 저항들의 저항값을 제어함으로써 적절한 이득으로 액티브 펜이 제공한 신호를 증폭하여 출력하며, 검출 커패시터(CF)에 기준 전압을 충전하여 빠른 반응 시간을 가지는 액티브 펜 신호 검출 장치(100)를 구현할 수 있다. In this way, by controlling the resistance values of the resistors connected to the negative feedback path of the amplifier 300, the signal provided by the active pen is amplified and output with an appropriate gain, and the detection capacitor (CF) is charged with a reference voltage to achieve a fast response time. An active pen signal detection device 100 can be implemented.
도 7은 본 발명의 또 다른 액티브 펜 센싱 장치(10)의 실시예를 도시한 도면이다. 도 7을 참조하면, 액티브펜 센싱 장치(10)는 액티브 펜(PEN)이 출력한 신호를 제공받는 센싱 패드(200)와, 상기 센싱 패드(200)와 연결된 선로를 포함하는 패널(PANEL)과 상기 패널에서 출력된 신호를 검출하여 출력하는 검출 회로(300) 및 상기 선로를 통하여 상기 센싱 패드에 의하여 형성된 패드 커패시터 및 상기 검출 회로에 포함된 검출 커패시터를 프리 차지하는 프리 차지 회로(400)를 포함한다. 프리 차지 회로(400)의 기준전압(VCM)은 일 예로, 연산 증폭기(OPAMP)나 연산 전달 컨덕턴스 증폭기(OTA, operational transconductance amplifier)를 이용한 여러 형태의 프리 차지 회로로 구성할 수 있다. 다른 실시예로, 기준 전압(VCM)은 간단하게 저항을 포함하는 전압 분배회로를 사용하여 형성될 수 있다. FIG. 7 is a diagram illustrating another embodiment of an active pen sensing device 10 of the present invention. Referring to FIG. 7, the active pen sensing device 10 includes a sensing pad 200 that receives a signal output from an active pen (PEN), a panel (PANEL) including a line connected to the sensing pad 200, and It includes a detection circuit 300 that detects and outputs a signal output from the panel, and a pre-charge circuit 400 that pre-charges the pad capacitor formed by the sensing pad and the detection capacitor included in the detection circuit through the line. . The reference voltage (V CM ) of the precharge circuit 400 can be configured with various types of precharge circuits using, for example, an operational amplifier (OPAMP) or an operational transconductance amplifier (OTA). In another embodiment, the reference voltage (V CM ) can be formed simply using a voltage divider circuit including a resistor.
도 7에서, 프리 차지 회로(400)를 포함하는 액티브 펜(PEN) 센싱 장치(10)는 아이들 상태(idle)에 있다. 아이들 상태에서 프리 차지 회로(400) 에 포함된 스위들(SW1, SW2, SW3)는 모두 차단된다. In FIG. 7 , the active pen (PEN) sensing device 10 including the precharge circuit 400 is in an idle state. In the idle state, all switches (SW1, SW2, and SW3) included in the precharge circuit 400 are blocked.
도 8은 패드 커패시터(CD) 충전 페이즈의 개요적 회로도이다. 도 8을 참조하면, 패드 커패시터(CD) 충전 페이즈에서 스위치 SW1, SW3은 도통되나, SW2는 차단되어 패드 커패시터(CD)는 기준 전압(VCM)으로 프리 차지된다. 8 is a schematic circuit diagram of the pad capacitor (C D ) charging phase. Referring to FIG. 8, in the pad capacitor C D charging phase, switches SW1 and SW3 are conducted, but SW2 is blocked, and the pad capacitor C D is precharged to the reference voltage V CM .
도 9는 검출 커패시터(CF) 충전 페이즈의 개요적 회로도이다. 도 9를 참조하면, 검출 커패시터(CF) 충전 페이즈에서 스위치 SW1, SW2 및 SW3은 모두 도통되되어 패드 커패시터(CD) 및 검출 커패시터(CF)는 기준 전압(VCM)으로 프리 차지된다. 9 is a schematic circuit diagram of the detection capacitor (C F ) charging phase. Referring to FIG. 9, in the detection capacitor (C F ) charging phase, switches SW1, SW2, and SW3 are all conducted, so that the pad capacitor (C D ) and the detection capacitor (C F ) are precharged to the reference voltage (V CM ). .
상술한 예에 의하면, 패드 커패시터(CD) 충전 페이즈 이후, 검출 커패시터(CF) 충전 페이즈가 수행되었다. 그러나, 이는 일 예일 따름이며, 검출 커패시터(CF) 충전 페이즈 이후, 패드 커패시터(CD) 충전 페이즈를 수행할 수 있으며, 패드 커패시터(CD) 충전 페이즈와 검출 커패시터(CF) 충전 페이즈가 동시에 수행될 수 있다. According to the above-described example, after the pad capacitor (C D ) charging phase, the detection capacitor (C F ) charging phase was performed. However, this is only an example, and after the detection capacitor (C F ) charging phase, the pad capacitor (C D ) charging phase may be performed, and the pad capacitor (C D ) charging phase and the detection capacitor (C F ) charging phase may be performed. Can be performed simultaneously.
나아가, 도시된 예에 의하면 프리 차지 회로(400)는 세 개의 스위치를 포함하는 것으로 예시되었으나, 기준 전압(VCM)을 제공하는 전압원과 연결된 스위치 3(SW3)는 제거되고, 기준 전압(VCM)을 제공하는 전압원은 활성화 신호로 구동될 수 있다. Furthermore, according to the illustrated example, the pre-charge circuit 400 is illustrated as including three switches, but switch 3 (SW3) connected to the voltage source providing the reference voltage (V CM ) is removed, and the reference voltage (V CM ) is removed. ) can be driven by an activation signal.
도 10은 센싱 페이즈의 개요적 회로도이다. 도 10을 참조하면, 센싱 페이즈에서 기준 전압(VCM)을 제공하는 전압원과 연결된 스위치 SW3는 차단되나, 스위치 SW1, SW2는 도통되어 센싱 패드(200)에서 형성된 신호를 증폭기로 제공한다. 패드 커패시터(CD) 충전 페이즈 이후, 검출 커패시터(CF)와 패드 커패시터(CD)가 모두 충전된 상태에서 액티브 펜(PEN)이 출력한 신호가 증폭기(300)에 제공된다. Figure 10 is a schematic circuit diagram of the sensing phase. Referring to FIG. 10, switch SW3 connected to the voltage source that provides the reference voltage (V CM ) in the sensing phase is blocked, but switches SW1 and SW2 are conducted and provide the signal formed in the sensing pad 200 to the amplifier. After the pad capacitor (C D ) charging phase, the signal output from the active pen (PEN) is provided to the amplifier 300 while the detection capacitor (C F ) and the pad capacitor (C D ) are both charged.
따라서, 검출 커패시터(CF)와 패드 커패시터(CD)가 모두 기준 전압(VCM)으로 충전되었으며, 증폭기(300)는 액티브 펜(PEN)이 제공한 신호를 검출하고 기준 전압(VCM)으로 스윙하는 출력 신호(VOUT)를 출력한다. Therefore, both the detection capacitor (C F ) and the pad capacitor (C D ) are charged to the reference voltage (V CM ), and the amplifier 300 detects the signal provided by the active pen (PEN) and detects the reference voltage (V CM ) Outputs an output signal (V OUT ) that swings.
본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 실시를 위한 실시예로, 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings to aid understanding, these are embodiments for implementation and are merely illustrative, and those skilled in the art will be able to make various modifications and equivalents therefrom. It will be appreciated that other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the attached patent claims.
10: 액티브 펜 센싱 장치
200: 센싱 패드
300: 연산 증폭기
310: 제1 제어 가능한 저항부
320: 제2 제어 가능한 저항부
400: 프리 차지 회로10: Active pen sensing device
200: Sensing pad
300: operational amplifier
310: first controllable resistance section
320: second controllable resistance unit
400: Precharge circuit
Claims (12)
상기 패널에서 출력된 신호를 검출하여 출력하는 검출 회로; 를 구비하되,
상기 검출회로는,
비반전 입력에 기준 전압이 제공되는 연산 증폭기와,
상기 연산 증폭기의 네거티브 피드백 경로에 위치하는 제1 제어 가능한 저항부와,
상기 연산 증폭기의 네거티브 피드백 경로에 위치하되, 제1 제어 가능한 저항부와 병렬로 위치하는 제2 제어 가능한 저항부와,
상기 제1 제어 가능한 저항부와 연결된 제1 연결 스위치와,
상기 제2 제어 가능한 저항부와 연결된 제2 연결 스위치를 포함하되,
상기 제1 연결 스위치 및 제2 연결 스위치는,
상기 제1 제어 가능한 저항부와 제2 제어 가능한 제어부를 선택적으로 네거티브 피드백 경로에 연결하고,
상기 제1 제어 가능한 저항부는,
바이패스 가능한 저항들(bypassable resistors)이 직렬로 연결된 저항 체인과, 하나 이상의 직렬로 연결된 저항과, 일단에 상기 기준 전압이 제공되고, 타단이 바이패스 가능한 저항들의 일단에 연결된 이득 조절 저항을 포함하며,
상기 제2 제어 가능한 저항부는,
바이패스 가능한 저항들(bypassable resistors)이 직렬로 연결된 제2 저항 체인을 포함하되, 상기 네거티브 피드백 경로에 연결되었을 때 연산 증폭기의 이득이 상기 제1 제어 가능한 저항부가 네거티브 피드백 경로에 연결되었을 때 연산 증폭기의 이득에 비하여 더 큰 것을 특징으로 하는 액티브 펜 센싱 장치.
A panel including a sensing pad that receives a signal output from an active pen, and a line connected to the sensing pad; and
a detection circuit that detects and outputs a signal output from the panel; Provided with
The detection circuit is,
an operational amplifier provided with a reference voltage at its non-inverting input;
a first controllable resistor located in a negative feedback path of the operational amplifier;
a second controllable resistor located in a negative feedback path of the operational amplifier and located in parallel with the first controllable resistor;
a first connection switch connected to the first controllable resistance unit;
Including a second connection switch connected to the second controllable resistance unit,
The first connection switch and the second connection switch are,
selectively connecting the first controllable resistor section and the second controllable control section to a negative feedback path;
The first controllable resistance unit,
It includes a resistor chain in which bypassable resistors are connected in series, one or more resistors in series, one end of which is provided with the reference voltage, and the other end of which is connected to one end of the bypassable resistors, and a gain control resistor. ,
The second controllable resistance unit,
A second resistor chain of bypassable resistors connected in series, wherein the gain of the operational amplifier when connected to the negative feedback path is such that the first controllable resistor is connected to the negative feedback path. An active pen sensing device characterized in that the gain is greater than that of .
상기 바이패스 가능한 저항들 각각은,
저항과,
상기 저항과 병렬로 연결된 스위치를 포함하는 액티브 펜 센싱 장치.
According to paragraph 1,
Each of the bypassable resistors is,
resistance,
An active pen sensing device including a switch connected in parallel with the resistor.
상기 제1 제어 가능한 저항부의 일 단은 상기 연산 증폭기의 반전 입력에 연결되고,
상기 제1 제어 가능한 저항부의 타단은 상기 연산 증폭기의 출력에 연결된 액티브 펜 센싱 장치.
According to paragraph 1,
One end of the first controllable resistor is connected to an inverting input of the operational amplifier,
The other end of the first controllable resistor is connected to the output of the operational amplifier.
상기 패널에서 출력된 신호를 검출하여 출력하는 검출 회로; 및
상기 선로를 통하여 상기 센싱 패드에 의하여 형성된 패드 커패시터와, 상기 검출 회로에 포함된 검출 커패시터를 프리 차지하는 프리 차지 회로;를 구비하되,
상기 검출회로는,
반전 입력, 비반전 입력 및 출력을 포함하는 연산 증폭기와,
상기 반전 입력과 출력을 연결하는 네거티브 피드백 경로에 연결된 저항부를 포함하며,
상기 저항부는,
상기 연산 증폭기의 네거티브 피드백 경로에 위치하는 제1 제어 가능한 저항부와, 상기 연산 증폭기의 네거티브 피드백 경로에 위치하되 제1 제어 가능한 저항부와 병렬로 위치하는 제2 제어 가능한 저항부를 구비하되,
상기 제1 제어 가능한 저항부는,
바이패스 가능한 저항들(bypassable resistors)이 직렬로 연결된 저항 체인과, 하나 이상의 직렬로 연결된 저항과, 일단에 기준 전압이 제공되고, 타단이 바이패스 가능한 저항들의 일단에 연결된 이득 조절 저항을 포함하고,
상기 제2 제어 가능한 저항부는,
바이패스 가능한 저항들(bypassable resistors)이 직렬로 연결된 제2 저항 체인을 포함하되, 상기 네거티브 피드백 경로에 연결되었을 때 연산 증폭기의 이득이 상기 제1 제어 가능한 저항부가 네거티브 피드백 경로에 연결되었을 때 연산 증폭기의 이득에 비하여 더 크며,
상기 검출 커패시터는 저항부와 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 액티브 펜 센싱 장치.
A panel including a sensing pad that receives a signal output from an active pen, and a line connected to the sensing pad;
a detection circuit that detects and outputs a signal output from the panel; and
A pre-charge circuit that pre-charges a pad capacitor formed by the sensing pad through the line and a detection capacitor included in the detection circuit,
The detection circuit is,
an operational amplifier including an inverting input, a non-inverting input, and an output;
It includes a resistor connected to a negative feedback path connecting the inverting input and output,
The resistor part,
a first controllable resistor located in a negative feedback path of the operational amplifier, and a second controllable resistor located in a negative feedback path of the operational amplifier in parallel with the first controllable resistor,
The first controllable resistance unit,
It includes a resistor chain in which bypassable resistors are connected in series, one or more resistors in series, one end of which is provided with a reference voltage, and the other end of which is a gain control resistor connected to one end of the bypassable resistors,
The second controllable resistance unit,
A second resistor chain of bypassable resistors connected in series, wherein the gain of the operational amplifier when connected to the negative feedback path is such that the first controllable resistor is connected to the negative feedback path. is greater than the benefit of
An active pen sensing device, wherein the detection capacitor is connected in parallel with a resistor.
상기 프리 차지 회로는,
상기 선로를 통하여 상기 패드 커패시터를 충전하는 단계와,
상기 검출 커패시터를 충전하는 단계를 순차적으로 수행하는 액티브 펜 센싱 장치.
In clause 7,
The precharge circuit is,
charging the pad capacitor through the line;
An active pen sensing device that sequentially performs the steps of charging the detection capacitor.
상기 액티브 펜 센싱 장치는,
상기 패드 커패시터 및 상기 검출 커패시터가 충전된 후, 상기 액티브 펜이 출력한 신호를 검출하는 액티브 펜 센싱 장치.
According to clause 9,
The active pen sensing device,
An active pen sensing device that detects a signal output from the active pen after the pad capacitor and the detection capacitor are charged.
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