KR102623176B1 - 터치표시장치 및 터치회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들은 터치표시장치 및 터치회로에 관한 것으로서, 펜 데이터를 통한 펜 정보의 감지와 펜 위치의 감지를 동시에 수행함으로써, 한정된 터치 프레임 시간(구동 시간) 내에 다수의 펜을 동시에 효과적으로 감지할 수 있다.

Description

터치표시장치 및 터치회로{TOUCH DISPLAY DEVICE AND TOUCH CIRCUIT}
본 발명의 실시예들은 터치표시장치 및 터치회로에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치, 유기발광표시장치 등과 같은 여러 가지 표시장치가 활용되고 있다.
이러한 표시장치는, 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력방식에서 탈피하여, 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력방식을 제공한다.
또한, 손가락 등 이외에도, 정교한 펜 터치 입력에 대한 요구 증대에 따라 펜 터치 기술에 대한 개발도 이루어지고 있다. 더 나아가, 1개의 펜뿐만 아니라, 복수 개의 펜에 대한 터치 입력을 처리할 수 있는 펜 터치 기술에 대한 요구가 증대되고 있다.
하지만, 현재, 터치표시장치가 정해진 구동 시간 내에 디스플레이 기능을 제공하면서, 손가락 터치 및 펜 터치에 대한 감지 기능도 제공해야 하기 때문에, 구동 시간이 부족하거나 디스플레이 성능이나 터치 감지 성능이 떨어지는 문제점이 있어 왔으며, 이를 효과적으로 해결할 수 있는 방법을 찾지 못하고 있는 실정이다.
본 발명의 실시예들은, 디스플레이 기능과 손가락 터치 감지 기능을 제공하면서도, 다수의 펜을 동시에 효과적으로 감지할 수 있는 터치표시장치 및 터치회로를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 터치표시장치와 다수의 펜 간의 페어링을 짧은 시간 내에 신속하게 처리해줄 수 있는 터치표시장치 및 터치회로를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 본 발명의 실시에들은, 다수의 터치전극이 배치된 터치패널과, 각 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 동안, 상향링크신호를 다수의 터치전극의 전체 또는 일부에 인가하고, 상향링크신호를 수신한 하나 이상의 펜에서 출력된 하향링크신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하는 터치회로를 포함하는 터치표시장치를 제공할 수 있다.
N개의 터치 시구간은, 터치패널에서 하나 이상의 펜으로 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 상향링크신호가 전송되는 Nu개의 상향링크 전송 시구간과, 하나 이상의 펜에서 터치패널로 하향링크신호가 전송되는 Nd개의 하향링크 전송 시구간과, 손가락에 의한 터치를 감지하는 Nf개의 손가락 감지 시구간을 포함할 수 있다.
하나의 터치 프레임 시간 내, Nu≥1, Nd≥1, Nf≥1 이다.
Nd개의 하향링크 전송 시구간은 Np개의 펜 위치 감지 시구간을 포함할 수 있다. 1≤Np≤Nd 이다.
Np개의 펜 위치 감지 시구간 동안, 터치회로는, 하나 이상의 펜에서 출력되는 하향링크신호이고 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 펜 데이터를 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하고, 펜 데이터에 근거하여 하나 이상의 펜에 대한 펜 정보와 펜 위치를 동시에 감지할 수 있다.
각 상향링크 전송 시구간 동안, 터치회로는, 하나 이상의 펜으로 전송되는 상향링크신호이고 전압 레벨 변동으로 펜 구동 제어 정보가 표현된 비콘신호를 다수의 터치전극의 전체 또는 일부에 인가할 수 있다.
비콘신호에 따라, 각 하향링크 전송 시구간 동안 펜에서 출력되는 하향링크신호의 신호 파형이 달라질 수 있다.
Nd개의 하향링크 전송 시구간은, Nt개의 펜 기울기 감지 시구간과 Np개의 펜 위치 감지 시구간을 포함할 수 있다. Np + Nt = Nd 일 수 있다.
Nt개의 펜 기울기 감지 시구간과 Np개의 펜 위치 감지 시구간 동안, 펜에서 하향링크신호가 출력되는 팁의 종류는 다르고, 펜에서 출력되는 하향링크신호의 신호 파형이 다를 수 있다.
펜 위치 감지 시구간 동안, 터치회로는, 펜의 제1 팁에서 출력된 하향링크신호이고 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 펜 데이터를 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하고, 펜 데이터에 근거하여, 펜에 대한 펜 정보와 펜 위치를 동시에 감지할 수 있다.
펜 기울기 감지 시구간 동안, 터치회로는, 펜의 제1 팁과 다른 형상의 제2 팁에서 출력된 하향링크신호이고 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동되는 펜 기울기 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하고, 펜 기울기 신호에 근거하여 펜에 대한 펜 기울기를 감지할 수 있다.
Nd개의 하향링크 전송 시구간은, Ni개의 펜 데이터 전송 시구간과 Np개의 펜 위치 감지 시구간을 포함할 수 있다. Np + Ni = Nd 일 수 있다.
Ni개의 펜 데이터 전송 시구간과 Np개의 펜 위치 감지 시구간 동안, 펜에서 하향링크신호가 출력되는 팁의 종류는 동일할 수 있다.
펜 위치 감지 시구간 동안, 터치회로는, 펜의 제1 팁에서 출력된 하향링크신호이고 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 펜 데이터를 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하고, 펜 데이터에 근거하여, 하나 이상의 펜에 대한 펜 정보와 펜 위치를 동시에 감지할 수 있다.
펜 데이터 전송 시구간 동안, 터치회로는, 펜의 제1 팁에서 출력된 하향링크신호이고 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 다른 펜 데이터를 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하고, 다른 펜 데이터에 근거하여, 펜에 대한 다른 펜 정보를 감지할 수 있다.
터치회로는, Nu개의 상향링크 전송 시구간 동안, 다수의 터치전극의 전체 또는 일부에 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 비콘신호를 인가할 수 있다.
터치회로는, Nd개의 하향링크 전송 시구간 동안, 다수의 터치전극의 전체 또는 일부에 전압 레벨이 일정한 DC 전압을 인가하고, Nf개의 손가락 감지 시구간 동안, 다수의 터치전극의 전체 또는 일부에 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동되는 터치구동신호를 인가할 수 있다.
Nf개의 손가락 감지 시구간 동안, 하나 이상의 펜에서 출력되며 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동되는 펜 펄스 신호가 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극에 인가될 수 있다.
펜 펄스 신호는 터치구동신호와 주파수 및 위상이 대응될 수 있다.
Np개의 펜 위치 감지 시구간 동안, 터치회로가 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하는 펜 데이터는 다수의 펄스를 포함할 수 있다. 다수의 펄스 중 적어도 하나의 펄스의 하이 레벨 구간은 다른 펄스의 하이 레벨 구간보다 더 길거나, 다수의 펄스 중 적어도 하나의 펄스의 로우 레벨 구간은 다른 펄스의 로우 레벨 구간보다 더 길 수 있다.
펜 데이터는 펜 정보와 대응되는 다수의 심볼이 표현된 다수의 구간을 포함하고, 다수의 구간은 펄스들로 이루어진 2개의 구간을 포함할 수 있다.
2개의 구간은 서로 동일한 위상을 갖는 펄스들로 이루어지거나 반대 위상을 갖는 펄스들로 이루어질 수 있다.
2개의 구간 중 하나의 구간은, 터치회로가 터치패널에 인가하는 전압 레벨이 규칙적이고 주기적으로 변동되는 구동신호와 동일한 위상을 갖는 펄스들로 이루어지고, 2개의 구간 중 다른 구간은 상기 구동신호와 반대 위상을 갖는 펄스들로 이루어질 수 있다.
다수의 구간은 DC 전압을 갖거나 전기적으로 플로팅 된 구간을 포함할 수 있다.
터치회로는, 제1 터치 프레임 시간 내 상향링크 전송 시구간 동안, 터치패널에 접근해 있는 하나 이상의 펜이 반응하라는 명령을 포함하는 상향링크 신호를 터치패널로 출력할 수 있다.
터치회로는, 제2 터치 프레임 시간 내 하향링크 전송 시구간 동안, 제1 펜으로부터 출력되며 제1 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호를 터치패널을 통해 수신하고, 제2 펜으로부터 출력되며 제2 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호를 터치패널을 통해 수신할 수 있다.
터치회로는, 제3 터치 프레임 시간 내 상향링크 전송 시구간 동안, 제1 펜에 부여된 제1 펜 임시 ID가 포함되거나 제1 펜 임시 ID와 대응되는 정보가 포함된 페어링 정보를 포함하는 상향링크신호를 터치패널로 출력하고, 제3 터치 프레임 시간 내 하향링크 전송 시구간 동안, 제2 펜으로부터 출력되며 제2 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호를 터치패널을 통해 다시 수신할 수 잇다.
페어링 정보는 제1 펜 고유 ID의 해시 값(Hash Value)을 포함할 수 있다.
각 터치 프레임 시간은, 디스플레이 프레임의 업데이트 주기의 K배 또는 1/K배일 수 있으며, K는 1 이상의 정수일 수 있다.
터치회로는, 하나의 터치 프레임 시간 내 동시에 연동하는 펜의 개수에 따라 펜 모드를 변경할 수 있다.
터치회로는, 펜 모드의 변경 시, 하나의 터치 프레임 시간 내 Nd개의 하향링크 전송 시구간과 Nf개의 손가락 감지 시구간의 할당 순서를 제어하거나, 하나의 터치 프레임 시간 내 펜 1개 당 펜 위치 감지 시구간으로 할당되는 하향링크 전송 시구간의 개수를 제어하거나, 하나의 터치 프레임 시간 내 펜 1개 당 펜 기울기 감지 시구간으로 할당되는 하향링크 전송 시구간의 개수를 제어할 수 있다.
하나의 터치 프레임 시간 내 동시에 연동하는 펜의 개수가 증가하여 펜 모드가 변경되면, 하나의 터치 프레임 시간 내 펜 1개 당 펜 위치 감지 시구간으로 할당되는 하향링크 전송 시구간의 개수가 증가하고, 하나의 터치 프레임 시간 내 펜 1개 당 펜 기울기 감지 시구간으로 할당되는 하향링크 전송 시구간의 개수가 증가할 수 있다.
펜 모드의 변경 시, 펜 위치, 펜 기울기 및 펜 정보 중 하나 이상의 감지 속도가 변경될 수 있다.
하나의 터치 프레임 시간 내에서 감지해야 하는 펜 개수가 m개인 경우, 하나의 터치 프레임 시간 내에서, 하향링크 전송 시구간은 (3*m)개일 수 있다.
일 예로, 하나의 터치 프레임 시간 내에서, 터치 시구간 개수인 N은 16개이고, 상향링크 전송 시구간의 개수인 Nu은 1개이고, 하향링크 전송 시구간인 Nd는 12개이고, 손가락 감지 시구간의 개수 Nf은 3개 이상일 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 각 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 동안, 상향링크신호를 터치패널에 포함된 다수의 터치전극의 전체 또는 일부에 인가하고, 터치패널을 통해 상향링크신호를 수신한 하나 이상의 펜에서 출력된 하향링크신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하는 송수신 회로와, 하향링크신호에 대한 디지털 감지 값을 생성하는 아날로그-디지털 변환회로를 포함하는 터치회로를 제공할 수 있다.
N개의 터치 시구간은, 터치패널에서 하나 이상의 펜으로 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 상향링크신호가 전송되는 Nu개의 상향링크 전송 시구간과, 하나 이상의 펜에서 터치패널로 하향링크신호가 전송되는 Nd개의 하향링크 전송 시구간과, 손가락에 의한 터치를 감지하는 Nf개의 손가락 감지 시구간을 포함할 수 있다.
Nd개의 하향링크 전송 시구간은 Np개의 펜 위치 감지 시구간을 포함할 수 있다. Nu≥1, Nd≥1, Nf≥1, 1≤Np≤Nd 일 수 있다.
신호 송수신 회로는, Np개의 펜 위치 감지 시구간 동안, 하나 이상의 펜에서 출력되는 하향링크신호이고 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 펜 데이터를 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하고, 펜 데이터를 토대로 하나 이상의 펜에 대한 펜 정보와 펜 위치를 동시에 감지하기 위한 감지 데이터를 생성하여 출력할 수 있다.
신호 송수신 회로는, Nu개의 상향링크 전송 시구간 동안, 다수의 터치전극의 전체 또는 일부에 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 비콘신호를 인가할 수 있다.
신호 송수신 회로는, Nd개의 하향링크 전송 시구간 동안, 다수의 터치전극의 전체 또는 일부에 전압 레벨이 일정한 DC 전압을 인가할 수 있다.
신호 송수신 회로는, Nf개의 손가락 감지 시구간 동안, 다수의 터치전극의 전체 또는 일부에 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동되는 터치구동신호를 인가할 수 있다.
신호 송수신 회로는, 제1 터치 프레임 시간 내 상향링크 전송 시구간 동안, 터치패널에 접근해 있는 하나 이상의 펜이 반응하라는 명령을 포함하는 상향링크 신호를 출력할 수 있다.
신호 송수신 회로는, 제2 터치 프레임 시간 내 제1 펜에게 할당된 하향링크 전송 시구간 동안, 제1 펜으로부터 제1 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호를 수신할 수 있다.
신호 송수신 회로는, 제2 터치 프레임 시간 내 제2 펜에게 할당된 하향링크 전송 시구간 동안, 제2 펜으로부터 제2 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호를 수신할 수 있다.
신호 송수신 회로는, 제3 터치 프레임 시간 내 상향링크 전송 시구간 동안, 제1 펜에 부여된 제1 펜 임시 ID가 포함되거나 제1 펜 임시 ID와 대응되는 정보가 포함된 페어링 정보를 포함하는 상향링크신호를 출력할 수 있다.
신호 송수신 회로는, 제3 터치 프레임 시간 내 제2 펜에게 할당된 하향링크 전송 시구간 동안, 제2 펜으로부터 제2 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호를 다시 수신할 수 있다.
페어링 정보는 제1 펜 고유 ID의 해시 값(Hash Value)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 기능과 손가락 터치 감지 기능을 제공하면서도, 다수의 펜을 동시에 효과적으로 감지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 펜 데이터를 통한 펜 정보의 감지와 펜 위치의 감지를 동시에 수행함으로써, 한정된 터치 프레임 시간(구동 시간) 내에 다수의 펜을 동시에 효과적으로 감지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 터치표시장치와 다수의 펜 간의 페어링을 짧은 시간 내에 신속하게 처리해줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 디스플레이 파트를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치 감지 파트를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치 감지 파트를 나타낸 다른 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치회로에 대한 개략적인 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치와 연동하는 펜의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 하나의 터치 프레임 시간 내 터치 시구간들을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치가 시분할 구동 방식에 따라 동작하는 경우, 하나의 터치 프레임 시간 내 터치 시구간들을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간의 구성 예시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간 중 손가락 감지 시구간으로 할당된 터치 시구간 동안, 터치표시장치의 동작을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간 중 상향링크 전송 시구간으로 할당된 터치 시구간 동안, 터치표시장치 및 펜의 동작을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간 중 3가지 하향링크 전송 시구간으로 할당된 터치 시구간 동안, 터치표시장치 및 펜의 동작을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치가 2개의 펜과 연동하기 위하여, 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간을 구성한 예시도이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치가 펜과 페어링 하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치가 4개의 펜과 페어링 하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치가 2개보다 많은 펜과 연동하기 위하여, 2가지 하향링크 전송 시구간 동안의 터치표시장치 및 펜의 동작을 나타낸 도면이다.
도 17 내지 도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 확장성 있는 터치 시구간 구성의 예시들이다.
도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 2개의 펜 위치 감지 시구간 동안, 펜 데이터를 통해 펜 정보 및 펜 위치를 동시에 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 21a는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 4-펜 모드를 위한 터치 시구간 구성도이다.
도 21b는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 4-펜 모드를 위한 도 21a의 터치 시구간 구성에서, 1개의 펜이 있는 경우의 구동 상황과 4개의 펜이 있는 경우 구동 상황을 나타낸 도면이다.
도 21c는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 멀티플렉싱 구동 제어를 나타낸 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치가 펜 고유 ID를 펜에게 요청하는 경우, 4-펜 모드를 위한 터치 시구간 구성도이다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 펜 모드 변경을 나타낸 도면이다.
도 24a, 도 24b 및 도 24c는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 4-펜 모드, 2-펜 모드 및 1-펜 모드를 위한 터치 시구간 구성도들이다.
도 25 및 도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치가 4개의 펜과 페어링 하는 절차를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 시스템은 터치표시장치(10) 및 이와 연동하는 펜(20) 등을 포함할 수 있다.
터치표시장치(10)는 영상 표시 기능을 제공할 뿐만 아니라, 손가락(30) 또는 이와 동등한 특성을 갖는 터치 포인터(예: 패시브 펜(Passive Pen) 등)에 대한 터치 감지 기능(손가락 터치 감지 기능)과, 하나 이상의 펜(20)에 대한 펜 터치 감지 기능(펜 인식 기능)을 제공할 수 있는 전자 기기이다.
하나 이상의 펜(20)은, 액티브 펜(Active Pen)이라고도 하며, 신호 송수신 기능을 갖고, 터치표시장치(10)와 연동 동작을 수행할 수 있으며, 자체 전원을 포함할 수도 있다. 다만, 본 명세서 전반에서, 설명의 편의를 위하여, 액티브 펜은 "펜(20)"으로 간단히 기재한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 펜(20)은, 액티브 펜뿐만 아니라, 스타일러스(Stylus), 스타일러스 펜(Stylus Pen) 또는 액티브 스타일러스 펜(Active Stylus Pen) 등이라고도 할 수 있다.
본 명세서에 기재된 펜(20)과 구별되는 패시브 펜은, 신호 송수신 기능, 터치표시장치(10)와 연동 동작 그리고 자체 전원 등을 갖지 않는다. 이러한 패시브 펜에 의한 터치 감지는 손가락(30)에 의한 터치 감지와 동일한 방식으로 이루어질 수 있다.
액티브 펜에 해당한 펜(20)은 터치표시장치(10)와 신호를 송수신하는 기능을 갖는 액티브 한 터치 입력 도구이고, 손가락(30), 패시브 펜 등은 터치표시장치(10)와 신호를 송수신하는 기능을 갖지 않는 수동적(Passive)인 터치 입력 도구이다.
펜 터치 감지를 위하여, 펜(20)은 터치표시장치(10)로 하향링크신호(DLS: Downlink Signal)를 공급하고, 터치표시장치(10)는 펜(20)을 상향링크신호(ULS: Uplink Signal)를 공급할 수 있다.
아래에서, 설명의 편의를 위해, 수동적인 터치 입력 도구를 대표하여 손가락(30)이라고 기재한다. 하지만, 아래에서 기재된 손가락(30)은 패시브 펜 등과 같은 수동적인 터치 입력 도구를 모두 포함하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 일 예로, 텔레비전(TV), 모니터 등일 수도 있고, 태블릿, 스마트 폰 등의 모바일 디바이스일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 영상 표시 기능을 제공하기 위한 디스플레이 파트(Display Part)와 터치 감지를 위한 터치 감지 파트(Touch Sensing Part)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 디스플레이 파트을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 디스플레이 파트(Display Part)는 표시패널(110), 데이터구동회로(120), 게이트구동회로(130) 및 컨트롤러(140) 등을 포함할 수 있다.
표시패널(110)은 다수의 데이터 라인들(DL)과 다수의 게이트 라인들(GL)이 배치되고, 다수의 데이터 라인들(DL)과 다수의 게이트 라인들(GL)에 의해 정의되는 다수의 서브픽셀들(SP)이 배열되어 있다.
데이터구동회로(120)는 다수의 데이터 라인들(DL)로 데이터 전압을 공급하여 다수의 데이터 라인들(DL)을 구동한다.
게이트구동회로(130)는 다수의 게이트 라인들(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 공급하여 다수의 게이트 라인들(GL)을 구동한다.
컨트롤러(140)는 데이터구동회로(120) 및 게이트구동회로(130)로 각종 제어신호(DCS, GCS)를 공급하여, 데이터구동회로(120) 및 게이트구동회로(130)의 동작을 제어한다.
이러한 컨트롤러(140)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 외부에서 입력되는 입력 영상 데이터를 데이터구동회로(120)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 영상 데이터(Data)를 출력하고, 스캔에 맞춰 적당한 시간에 데이터 구동을 통제한다.
이러한 컨트롤러(140)는 통상의 디스플레이 기술에서 이용되는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)이거나, 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)를 포함하여 다른 제어 기능도 더 수행하는 제어 장치일 수 있다.
이러한 컨트롤러(140)는, 데이터구동회로(120)와 별도의 부품으로 구현될 수도 있고, 데이터구동회로(120)와 함께 집적 회로로 구현될 수도 있다.
한편, 데이터구동회로(120)는, 적어도 하나의 소스 드라이버 집적회로(Source Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다.
각 소스 드라이버 집적회로는, 쉬프트 레지스터(Shift Register), 래치 회로(Latch Circuit), 디지털 아날로그 컨버터(DAC: Digital to Analog Converter), 출력 버퍼(Output Buffer) 등을 포함할 수 있다.
각 소스 드라이버 집적회로는, 경우에 따라서, 아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital Converter)를 더 포함할 수 있다.
게이트구동회로(130)는, 적어도 하나의 게이트 드라이버 집적회로(Gate Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다.
각 게이트 드라이버 집적회로는 쉬프트 레지스터(Shift Register), 레벨 쉬프터(Level Shifter) 등을 포함할 수 있다.
데이터구동회로(120)는, 표시패널(110)의 일측(예: 상측 또는 하측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 표시패널(110)의 양측(예: 상측과 하측)에 모두 위치할 수도 있다.
게이트구동회로(130)는, 표시패널(110)의 일 측(예: 좌측 또는 우측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 표시패널(110)의 양측(예: 좌측과 우측)에 모두 위치할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 터치 감지 파트를 나타낸 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 터치 감지 파트를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 펜(20) 또는 손가락(30)에 의한 터치를 감지하기 위하여, 터치전극들(TE)이 배치된 터치패널(TSP)과 이를 구동하기 위한 터치회로(300)을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 터치표시장치(10)는, 2가지 터치전극(Tx_TE, Rx_TE) 간에 형성되는 캐패시턴스 또는 그 변화를 측정하여 터치 입력을 감지하는 뮤추얼-캐패시턴스(Mutual-capacitance) 기반의 터치 감지 기능을 제공할 수 있다.
도 3을 참조하면, 뮤추얼-캐패시턴스 기반의 터치 감지를 위해, 터치패널(TSP)에는, 터치구동신호가 인가되는 제1 터치전극 라인들(T1~T5, 터치 구동 라인들이라고도 함)과 터치감지신호가 감지 되는 제2 터치전극 라인(R1~R6, 터치 감지 라인들이라고도 함)들이 교차하여 배치된다.
제1 터치전극 라인들(T1~T5) 각각은 가로 방향으로 연장되는 하나의 바(Bar) 형의 전극일 수도 있고, 제2 터치전극 라인들(R1~R6) 각각은 세로 방향으로 연장되는 하나의 바(Bar) 형의 전극일 수 있다.
이와 다르게, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 터치전극 라인들(T1~T5) 각각은 동일한 행에 배치된 제1 터치전극들(Tx_TE, 터치 구동 전극들이라고도 함)이 전기적으로 연결되어 형성될 수 있다. 제2 터치전극 라인들(R1~R6) 각각은 동일한 열에 배치된 제2 터치전극들(Rx_TE, 터치 감지 전극들이라고도 함)이 전기적으로 연결되어 형성될 수 있다.
제1 터치전극 라인들(T1~T5) 각각은 하나 이상의 신호라인(SL)을 통해 터치회로(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 터치전극 라인들(R1~R6) 각각은 하나 이상의 신호라인(SL)을 통해 터치회로(300)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4를 참조하면, 터치표시장치(10)는, 각 터치전극(TE)이 손가락(30)과 형성하는 캐패시턴스 또는 그 변화를 측정하여 터치 입력을 감지하는 셀프-캐패시턴스(Self-capacitance) 기반의 터치 감지 기능을 제공할 수 있다.
도 4를 참조하면, 셀프-캐패시턴스 기반의 터치 감지를 위해, 터치패널(TSP)에는 다수의 터치전극들(TE)이 서로 분리된 형태로 배치될 수 있다.
다수의 터치전극들(TE) 각각은 터치구동신호가 인가되고 터치감지신호가 감지 될 수 있다. 다수의 터치전극들(TE) 각각은 하나 이상의 신호라인(SL)을 통해 터치회로(300)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 하나의 터치전극(TE)의 형상은 예시일 뿐 다양하게 설계될 수 있다.
하나의 터치전극(TE)이 형성되는 영역의 크기는 하나의 서브픽셀(SP)이 형성되는 영역의 크기와 대응될 수도 있다.
하나의 터치전극(TE)이 형성되는 영역의 크기는 둘 이상의 서브픽셀(SP)이 형성되는 영역의 크기 또는 그 이상일 수 있다. 이 경우, 하나의 터치전극(TE)은 둘 이상의 데이터 라인들(DL) 및 둘 이상의 게이트 라인들(GL)과 중첩될 수 있다. 예를 들어, 하나의 터치전극(TE)이 형성되는 영역의 크기는 수 개 내지 수십 개의 서브픽셀 영역의 크기와 대응될 수 있다.
한편, 터치패널(TSP)은, 표시패널(110)과 별도로 제작되어 표시패널(110)에 결합되는 외장형(애드-온(Add-On) 타입이라고도 함)이거나, 표시패널(110)에 내장되는 내장형(인-셀(In-Cell) 타입 또는 온-셀(On-Cell) 타입이라고도 함)일 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diode) 디스플레이, 퀀텀닷(Quantum Dot) 디스플레이 등일 수 있으며, 이에 제한되지 않고, 이하에서 설명할 터치 관련 구성들, 구조들, 터치감지방법 등이 적용될 수 있다면, 그 어떠한 다양한 타입의 디스플레이일 수 있다.
일 예로, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 액정표시장치인 경우, 터치전극들(TE)은 표시패널(110)에 배치되며 디스플레이 구동을 위한 공통전압이 인가되는 공통전극들일 수 있다.
다른 예로, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 OLED 디스플레이인 경우, 표시패널(110)의 상부로 빛이 발광되는 상부 발광(Top Emission) 구조 또는 표시패널(110)의 하부로 빛이 발광되는 하부 발광(Bottom Emission) 구조를 가질 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치가 OLED 디스플레이인 경우, 터치전극들(TE)은 표시패널(110)에 포함되며 트랜지스터들 및 유기발광다이오드들(OLED) 상에 위치하는 봉지층(Encapsulation Layer)의 상부에 배치될 수 있다. 이러한 터치전극들(TE)의 위치는 상부 발광(Top Emission) 구조에 더 적합할 수 있다. 터치전극들(TE)은 발광 효율을 위해 개구부들이 있는 메쉬 타입일 수 있으며, 투명전극이거나 투명전극을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 OLED 디스플레이인 경우, 터치전극들(TE)은 표시패널(110)에 포함되는 유기발광다이오드들(OLED)의 애노드 전극들이거나, 또는 애노드 전극들보다 아래에 위치하는 다양한 층에 위치하는 전극들일 수 있다. 이러한 터치전극들(TE)의 위치는 하부 발광(Bottom Emission) 구조에 더 적합할 수 있다. 터치전극들(TE)은 발광 효율을 위해 개구부들이 있는 메쉬 타입일 수 있으며, 투명전극이거나 투명전극을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)에 포함되는 터치전극들(TE)은 터치 감지를 위한 전용 전극들일 수도 있고, 또는 디스플레이 구동과 터치 감지에 모두 이용될 수 있는 전극들일 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 터치회로(300)에 대한 개략적인 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 터치회로(300)는, 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부를 구동하고, 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부를 감지하여, 감지 데이터를 생성하여 출력하는 하나 이상의 터치구동회로(510)와, 터치구동회로(510)의 동작을 제어하고, 터치구동회로(510)에서 출력된 감지 데이터를 이용하여 펜(20) 또는 손가락(30)에 의한 터치 입력의 유무 및/또는 위치 등을 알아내는 터치 컨트롤러(520) 등을 포함할 수 있다.
터치구동회로(510)는 터치패널(TSP)로 각종 신호를 공급하고 터치패널(TSP)로부터 각종 신호를 검출하는 송수신 회로(511)와, 송수신 회로(511)에서 검출된 각종 신호에 대응되는 디지털 감지 값을 생성하고, 디지털 감지 값을 포함하는 감지 데이터를 터치 컨트롤러(520)로 공급하는 아날로그-디지털 변환회로(512) 등을 포함할 수 있다.
펜 터치 감지를 위하여, 송수신 회로(511)는, 각 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 동안, 하나 이상의 펜(20)으로 공급할 상향링크신호(ULS)를 터치패널(TSP)에 포함된 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에 인가하고, 터치패널(TSP)을 통해 상향링크신호(ULS)를 수신한 하나 이상의 펜(20)에서 출력된 하향링크신호(DLS)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신할 수 있다. 여기서, 상향링크(Uplink)는 터치패널(TSP)에서 펜(20)으로 향하는 경로 또는 채널을 의미하고, 하향링크(Downlink)는 펜(20)에서 터치패널(TSP)으로 향하는 경로 또는 채널을 의미한다. 아날로그-디지털 변환회로(512)는 하향링크신호(DLS)에 대한 디지털 감지 값을 생성할 수 있다.
터치회로(300)에 포함된 하나 이상의 터치구동회로(510)는 개별 부품으로 구현되거나 하나의 부품으로 구현될 수 있다.
터치구동회로(510)는, 데이터구동회로(120)를 구현한 소스 드라이버 집적회로(SDIC)와 함께, 통합 집적회로로 통합되어 구현될 수 있다. 통합 집적회로는 터치구동회로(510)와 소스 드라이버 집적회로(SDIC)를 포함할 수 있다.
이러한 통합 집적회로는, 터치패널(TSP)이 표시패널(110)에 내장되는 내장형이고, 터치전극들(TE)과 연결된 신호라인들(SL)이 데이터 라인들(DL)과 평행하게 배치된 경우에, 터치 구동 및 데이터 구동을 효과적으로 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)와 연동하는 펜(20)의 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 펜(20)은, 케이스에 해당하는 하우징(610)과, 하우징(610)의 외부로 돌출된 제1 팁(621)과, 하우징(610)의 내부에 구비되며 하우징(610)의 내 측면을 감싸는 형태를 갖는 제2 팁(622)과, 하우징(610)의 내부에 구비되며 제1 팁(621) 및/또는 제2 팁(622)을 통해 하향링크신호(DLS)를 출력하는 펜 구동회로(630)와, 전원을 공급하는 배터리(640)와, 버튼, 통신모듈, 디스플레이 등의 각종 주변장치들(650) 등을 더 포함할 수 있다.
하우징(610)은 전기적으로 그라운드(Ground)의 역할을 할 수 있다.
제1 팁(621)이 하향링크신호(DLS)가 송신되는 매체(또는 송신 안테나)의 역할을 하는 것처럼, 제2 팁(622)도 하향링크신호(DLS)가 송신되는 매체(또는 송신 안테나)의 역할을 할 수 있다.
제2 팁(622)은, 하우징(610)의 외부로 돌출되지 않기 때문에 터치패널(TSP)과 접촉되지 않을 뿐, 제1 팁(621)과 유사하게 신호 송출 역할을 할 수 있다.
펜 구동회로(630)는, 하우징(610)의 내부에 구비되며, 제1 팁(621) 및 제2 팁(622) 중 하나 이상과 전기적으로 연결되고, 제1 팁(621) 및 제2 팁(622) 중 하나 이상을 하향링크신호(DLS)를 출력하거나, 제1 팁(621) 및 제2 팁(622) 중 하나 이상을 통해 상향링크신호(ULS)를 수신할 수 있다.
펜 구동회로(630)는, 스위치(SW)를 통해, 제1 팁(621) 및 제2 팁(622) 중 하나 이상과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 팁(621)과 스위치(SW)는 팁 배선(670)으로 연결되고, 제2 팁(622)과 스위치(SW)는 링 배선(680)으로 연결된다. 펜 구동회로(630)과 스위치(SW)는 회로 배선(690)으로 연결된다.
스위치(SW)는 제1 팁(621)과 제2 팁(622) 중 하나 이상을 선택하여 펜 구동회로(630)로 연결해준다.
한편, 제1 팁(621)과 제2 팁(622)은 도체이고 전기적으로 분리되어 한다. 따라서, 제1 팁(621)과 제2 팁(622) 사이에는 플라스틱 등으로 된 절연물질(660)이 존재한다.
한편, 제1 팁(621)이 상향링크신호(ULS)가 수신되는 매체(또는 수신 안테나)의 역할을 하는 것처럼, 제2 팁(622)도 상향링크신호(ULS)가 수신되는 매체(또는 수신 안테나)의 역할을 할 수 있다.
제2 팁(622)은 제1 팁(621)과 다른 형상을 가질 수 있다.
제2 팁(622)은 하우징(610)의 내 측면을 따라 나선형태로 감겨 있는 코일일 수 있다. 제2 팁(622)은 링(Ring)이라고도 한다.
제1 팁(621)에서 출력된 하향링크신호(DLS)와 제2 팁(622)에서 출력된 하향링크신호(DLS)는 동일한 신호세기를 가질 수 있다. 이와 다르게, 제1 팁(621)에서 출력된 하향링크신호(DLS)와 제2 팁(622)에서 출력된 하향링크신호(DLS)는 서로 다른 신호세기를 가질 수도 있다.
펜 구동회로(630)는 제1 팁(621) 및 제2 팁(622) 중 하나 이상을 통해 터치패널(TSP)에 배치된 하나 이상의 터치전극(TE)에 인가된 상향링크신호(ULS)(예: 비콘, 핑 신호 등)를 수신하는 수신부와, 제1 팁(621) 및 제2 팁(622) 중 하나 이상을 통해 하향링크신호(DLS)를 송신하기 위한 송신부와, 펜 구동 동작을 제어하는 제어부 등을 더 포함할 수 있으며, 필압을 측정하는 압력부 등을 더 포함할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 하나의 터치 프레임 시간 내 터치 시구간들(TP #1 ~ TP #16)을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 하나 이상의 펜(20)과 하나 이상의 손가락(30)에 의한 터치를 감지하기 위하여, 소정의 터치 프레임(Touch Frame) 시간을 설정해두고, 각 터치 프레임 시간 마다 터치 감지를 위한 정해진 동작을 반복적으로 수행할 수 있다. 여기서, 일 예로, 터치 프레임 시간은 손가락(30)에 의한 터치유무 및/또는 터치위치(터치좌표)를 감지하기 위하여, 터치패널(TSP)의 전 영역을 한차례 감지하는데 걸리는 시간으로 설정될 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 각 터치 프레임 시간이 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16)을 포함하도록 설정하고, N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16) 각각에 펜 터치 감지 및 손가락 터치 감지를 위한 각종 기능적 시구간(예: 손가락 감지 시구간, 펜 위치 감지 시구간, 펜 기울기 감지 시구간, 펜 데이터 전송 시구간 등)을 할당하고, 각종 기능적 시구간이 할당된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16) 동안, 하나 이상의 펜(20)과 연동을 수행한다.
터치 프레임 시간의 길이는 디스플레이 프레임 시간을 고려하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 터치 프레임 시간은 디스플레이 프레임 시간과 동일한 길이를 갖거나, 디스플레이 프레임 시간의 2배의 길이를 갖거나, 디스플레이 프레임 시간의 1/2 배의 길이를 가질 수 있다.
하나의 터치 프레임 시간 내 터치 시구간의 개수(N)는 적어도 3개 이상일 수 있다(N≥3). 이하에서는, 설명의 편의를 위하여, 하나의 터치 프레임 시간 내 터치 시구간의 개수(N)는 16개인 것으로 예를 든다(N=16).
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 터치 감지(손가락 터치 감지, 펜 터치 감지)를 위한 구동과, 디스플레이를 위한 구동을 독립적으로 또는 동시에 수행할 수 있다. 이를 "동시 구동"이라고 한다.
또는, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 터치 감지(손가락 터치 감지, 펜 터치 감지)를 위한 구동과, 디스플레이를 위한 구동을 각기 다른 시간대에 수행할 수도 있다. 이를 "시분할 구동"이라고 한다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 시분할 구동 방식에 따라 동작하는 경우, 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하며, 하나의 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16) 각각은 터치동기신호(Tsync)에 의해 구분되고 정의될 수 있다. 터치 컨트롤러(520)는 터치구동회로(510)에 터치동기신호(Tsync)를 제공하고, 터치구동회로(510)는 터치동기신호(Tsync)에 따라 정의된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16)에 정해진 동작을 수행할 수 있다.
터치동기신호(Tsync)는 다수의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 각각의 타이밍을 정의하는 터치 레벨 신호 구간과, 다수의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)이 아닌 비 터치구간(예: 디스플레이 구동 시구간)을 정의하는 비 터치 레벨 신호 구간이 교번하는 제어 신호이다.
예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 터치 레벨 구간은 로우 레벨 전압 구간이고, 비 터치 레벨 구간은 하이 레벨 전압 구간일 수 있다. 이와 다르게, 터치 레벨 구간은 하이 레벨 전압 구간이고, 비 터치 레벨 구간은 로우 레벨 전압 구간일 수 있다.
도 8을 참조하면, 시분할 구동 방식의 경우, 디스플레이 구동 시구간(DP #1 ~ DP #16)과 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)은 교번하면서 진행될 수 있다.
시분할 구동 방식의 경우, 하나의 터치 프레임 시간은 디스플레이 프레임 시간과 관련이 있다. 시분할 구동 방식의 경우, 하나의 터치 프레임 시간은 디스플레이 프레임의 업데이트 주기(즉, 디스플레이 프레임 시간)의 K배 또는 1/K배일 수 있다. K는 1 이상의 정수이다.
예를 들어, 도 8과 같이, 터치 프레임 시간은 디스플레이 프레임 시간과 동일할 수 있다. 이와 다르게, 터치 프레임 시간은 디스플레이 프레임 시간의 2배 또는 1/2배일 수도 있다.
도 8을 참조하면, 하나의 디스플레이 프레임 시간에 포함되는 16개의 디스플레이 구동 시구간(DP #1 ~ DP #16)이 모두 지나고 나면, 표시패널(110)의 전 영역에 대하여 한 프레임 화면(디스플레이 프레임 화면)이 업데이트 된다.
따라서, 하나의 디스플레이 프레임 시간에 포함되는 16개의 디스플레이 구동 시구간(DP #1 ~ DP #16) 각각은, 표시패널(110)의 표시영역의 1/16에 해당하는 영역을 디스플레이 구동하는 시간이다.
시분할 구동 방식에 따르면, 하나의 디스플레이 프레임 시간 중 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 각각은 블랭크 시간(Blank Time)이다. 시분할 구동 방식의 경우, N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16)은 N개의 LHB(Long Horizontal Blank) 시구간(LHB #1 ~ LHB #16)이라고 한다.
도 8을 참조하면, 시분할 구동 방식의 경우, 터치동기신호(Tsync)는 다수의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 각각의 타이밍을 정의하는 터치 레벨 신호 구간과, 비 터치구간에 해당하는 다수의 디스플레이 구동 시구간(DP #1 ~ DP #16)을 정의하는 비 터치 레벨 신호 구간이 교번하는 제어 신호이다.
예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 터치 레벨 구간은 로우 레벨 전압 구간이고, 비 터치 레벨 구간은 하이 레벨 전압 구간일 수 있다. 이와 다르게, 터치 레벨 구간은 하이 레벨 전압 구간이고, 비 터치 레벨 구간은 로우 레벨 전압 구간일 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16)의 구성 예시도이다.
도 9를 참조하면, 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 동안, 터치표시장치(10)의 터치회로(300)는 상향링크신호(ULS)를 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에 인가하고, 터치패널(TSP)을 통해 상향링크신호(ULS)를 수신한 하나 이상의 펜(20)에서 출력된 하향링크신호(DLS)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신함으로써, 펜 터치를 감지하고, 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 터치구동신호를 인가하고, 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부를 감지하여 손가락 터치를 감지할 수 있다.
도 9를 참조하면, 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)은, Nu개의 상향링크 전송 시구간(ULT), Nd개의 하향링크 전송 시구간(DLT) 및 Nf개의 손가락 감지 시구간(F)으로 구성될 수 있다.
Nu개의 상향링크 전송 시구간(ULT)은 터치패널(TSP)에서 하나 이상의 펜(20)으로 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 상향링크신호(ULS)가 전송되는 터치 시구간이다. 여기서, 상향링크신호(ULS)의 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 이유는, 상향링크신호(ULS)에 펜 구동 제어 정보가 전압 레벨로 표현되기 때문이다.
Nd개의 하향링크 전송 시구간(DLT)은 하나 이상의 펜(20)에서 터치패널(TSP)로 하향링크신호(DLS)가 전송되는 터치 시구간이다. 여기서, 하향링크신호(DLS)는 여러 용도로 사용될 수 있다. 하향링크신호(DLS)는 용도에 따라, 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동될 수도 있고, 전압 레벨이 규칙적이고 주기적으로 변동될 수도 있다.
Nf개의 손가락 감지 시구간(F)은 손가락(30)에 의한 터치를 감지하는 터치 시구간이다.
상향링크 전송 시구간(ULT)의 개수(Nu)와, 하향링크 전송 시구간(DLT)의 개수(Nd)와, 손가락 감지 시구간(F)의 개수(Nf)를 합한 값은 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)의 개수(N)과 동일하다(N=Nu+Nd+Nf).
상향링크 전송 시구간(ULT)의 개수(Nu)는 1개 이상이고, 하향링크 전송 시구간(DLT)의 개수(Nd)는 1개 이상이고, 손가락 감지 시구간(F)의 개수(Nf)는 1개 이상이다(Nu≥1, Nd≥1, Nf≥1).
도 9의 예시는 N=16, Nu=1, Nd=12, Nf=3 인 경우이다. 이 예시에 따르면, 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16) 중에서, 1개(Nu)의 터치 시구간(TP #1)은 상향링크 전송 시구간(ULT)으로 할당되고, 12개(Nd)의 터치 시구간(TP #2 ~ TP #13)은 하향링크 전송 시구간(DLT)으로 할당되고, 3개(Nf)의 터치 시구간(TP #14 ~ TP #16)은 손가락 감지 시구간(F)으로 할당된다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 손가락 감지 시구간(F)으로 할당된 터치 시구간(TP #14 ~ TP #16) 동안, 터치표시장치(10)의 동작을 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 손가락 감지 기간(F)으로 할당된 터치 시구간(TP #14 ~ TP #16) 동안, 터치회로(300)는 터치패널(TSP) 내 하나 이상의 터치전극(TE)으로 터치구동신호(TDS)를 인가한다.
이후, 터치회로(300)는 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부를 통해 터치센싱신호(SENS)를 검출하여, 터치전극(TE)과 손가락(30) 간의 셀프-캐패시턴스를 감지하거나, 터치전극들(TE) 간의 뮤추얼-캐패시턴스를 감지할 수 있다.
터치구동신호(TDS)는 소정의 진폭만큼 전압 레벨이 변동이 되는 신호일 수 있다. 터치구동신호(TDS)의 주파수는 일정할 수도 있고 가변이 될 수도 있다.
터치구동신호(TDS)가 터치전극(TE)에 인가될 때, 터치구동신호(TDS)와 주파수, 위상 및 진폭 중 하나 이상이 대응되는 신호(로드프리 구동신호라고 함)가 주변의 데이터 라인들(DL), 게이트 라인들(GL), 또는 다른 터치전극들(TE)에 인가될 수 있다. 이를 통해, 손가락 터치 감지 시, 터치 감도를 떨어뜨리는 기생 캐패시턴스가 터치전극(TE)과 주변 패턴들(DL, GL, TE) 사이에 형성되는 것을 방지해 줄 수 있다.
한편, 손가락 감지 기간(F)으로 할당된 터치 시구간(TP #14 ~ TP #16) 동안, 터치패널(TSP) 내 하나 이상의 터치전극(TE)으로 터치구동신호(TDS)가 인가될 때, 하나 이상의 펜(20)은 터치구동신호(TDS)와 주파수 및 위상이 대응되는 신호(펜 로드프리 구동신호라고 함)를 터치패널(TSP)로 출력할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 상향링크 전송 시구간(ULT)으로 할당된 터치 시구간(TP #1) 동안, 터치표시장치(10) 및 펜(20)의 동작을 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 상향링크 전송 시구간(ULT)으로 할당된 터치 시구간(TP #1) 동안, 터치회로(300)는 상향링크신호(ULS)를 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에 인가해줄 수 있다.
이에 따라, 터치패널(TSP)에 접촉하고 있거나 인접해 있는 하나 이상의 펜(20)은 터치전극(TE)에 인가된 상향링크신호(ULS)를 수신할 수 있다.
상향링크신호(ULS)는 터치표시장치(10)가 인지하고 있는 펜(20) 또는 인지하고 있지 않은 임의의 펜(20)에게 필요한 정보를 알려주기 위한 용도로 사용될 수 있다.
하나 이상의 펜(20)은 상향링크신호(ULS)를 수신하게 되면, 상향링크신호(ULS)에 의해 표현된 각종 정보를 이용하여, 자신의 구동 동작을 제어할 수 있다.
터치표시장치(10)가 인지하고 있는 펜(20)은 터치표시장치(10)에게 펜 고유 ID를 이미 제공한 펜(20), 터치표시장치(10)가 펜 임시 IDF를 이미 부여해준 펜(20), 또는 터치표시장치(10)와 페어링이 된 펜(20) 등일 수 있다.
터치표시장치(10)가 인지하고 있는 펜(20)은, 터치표시장치(10)에게 펜 고유 ID를 제공해주지 않은 펜(20), 터치표시장치(10)가 펜 임시 IDF를 아직 부여해주지 않은 펜(20), 또는 터치표시장치(10)와 페어링이 되지 않은 펜(20) 등일 수 있다.
상향링크신호(ULS)는, 일 예로, 펜 구동 제어 정보 등을 포함할 수 있는 비콘신호(BCON: Beacon Signal)일 수 있다. 이 경우, 상향링크신호(ULS)를 비콘 전송 시구간이라고 할 수 있다.
비콘신호(BCON)는 터치패널 타입 정보(예: 인셀 타입, 애드온 타입 등), 터치 시구간 정보(LHB 정보), 하향링크신호(DLS)의 주파수 정보, 하향링크신호(DLS)의 펄스 개수 정보, 상향링크 전송 시구간(ULT) 이어서 오는 터치 시구간의 개수 정보 및 구동 타이밍 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
비콘신호(BCON)는 파워 모드 정보(예: 소비 전력 저감을 위해 패널 및 펜 구동이 되지 않는 터치 시구간 정보 등)를 더 포함할 수 있다. 비콘신호(BCON)는 터치패널(TSP)와 펜(20) 간의 구동 동기화를 위한 정보를 더 포함할 수도 있다.
비콘신호(BCON)에 포함되는 각종 정보들은 터치표시장치(10)의 메모리에 저장되어 있을 수 있다. 메모리에 저장된 각종 정보들은 펜(20)과 사전에 공유되어 있을 수도 있다.
비콘신호(BCON)는 전술한 바와 같이 각종 정보를 표현해야 하는 정보 신호이기 때문에 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동될 수 있다. 비콘신호(BCON)는 중요한 제어신호로서 다른 신호들에 비해 진폭이 클 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 3가지 하향링크 전송 시구간(DLT)으로 할당된 터치 시구간(TP #2 ~ TP #13) 동안, 터치표시장치(10) 및 펜(20)의 동작을 나타낸 도면이다.
터치표시장치(10)가 펜 터치를 감지한다는 것은, 펜 위치, 펜 기울기, 또는 각종 펜 정보를 감지한다는 것을 의미할 수 있다.
따라서, Nd개의 하향링크 전송 시구간(DLT)은, 펜(20)의 펜 위치를 감지하기 위한 펜 위치 감지 시구간(P), 펜(20)의 펜 기울기를 감지하기 위한 펜 기울기 감지 시구간(T) 및 펜(20)의 펜 정보를 감지하기 위한 펜 데이터 전송 시구간(D) 포함할 수 있다.
펜 위치 감지 시구간(P) 동안, 펜(20)에서 출력되는 하향링크신호(DLS)는 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동이 되는 펜 위치 신호(PPS: Pen Position Signal)일 수 있다.
터치회로(300)는 펜(20)에서 출력된 펜 위치 신호(PPS)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신하여 펜 위치를 감지할 수 있다.
펜 기울기 감지 시구간(T) 동안, 펜(20)에서 출력되는 하향링크신호(DLS)는 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동이 되는 펜 기울 신호(PTS: Pen Tilt Signal)일 수 있다.
터치회로(300)는 펜(20)에서 출력된 펜 기울 신호(PTS)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신하여 펜 기울기를 감지할 수 있다.
펜 데이터 전송 시구간(D) 동안, 펜(20)에서 출력되는 하향링크신호(DLS)는, 각종 펜 정보를 나타내기 때문에, 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동될 수도 있지만, 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동이 될 수 있는 펜 데이터(PDATA: Pen Data)일 수 있다.
터치회로(300)는 펜(20)에서 출력된 펜 데이터(PDATA)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신하여 펜 데이터(PDATA)에 포함된 각종 펜 정보를 감지할 수 있다.
예를 들어, 펜 데이터(PDATA)에 포함된 각종 펜 정보는, 펜(20)에 발생한 입력 정보(예: 버튼 입력 정보 등), 펜 구동 상태 정보, 펜 통신 상태 정보, 펜 배터리 정보 및 펜 고유 ID 정보 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 펜 데이터(PDATA)에 포함된 각종 펜 정보는 둘 이상의 심볼(Symbol)의 조합 형태로 표현될 수 있으며, 각 심볼은 2가지 신호 상태와 대응되는 2가지 심볼 값을 가지거나, 3가지 신호 상태와 대응되는 3가지 심볼 값을 가지거나, 4가지 이상의 신호 상태와 대응되는 4가지 이상의 심볼 값을 가질 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 2개의 펜(20)과 연동하기 위하여, 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16)을 구성한 예시도이다.
도 13을 참조하면, N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)은, Nf개의 손가락 감지 시구간(F), Nu개의 상향링크 전송 시구간(ULT) 및 Nd개의 하향링크 전송 시구간(DLT)으로 할당될 수 있다. N=Nu+Nd+Nf 이다.
도 13을 참조하면, Nd개의 하향링크 전송 시구간(DLT)은, Np개의 펜 위치 감지 시구간(P), Nt개의 펜 기울기 감지 시구간(T) 및 Ni개의 펜 데이터 전송 시구간(D)으로 할당될 수 있다. Nd=Np+Nt+Ni 이다.
예를 들어, 도 13에 도시된 바와 같이, 16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)은 5개의 손가락 감지 시구간(F), 1개의 상향링크 전송 시구간(ULT) 및 10개의 하향링크 전송 시구간(DLT)으로 할당될 수 있다. 단, 1개의 상향링크신호(ULS)를 비콘 전송 시구간(B)이라고 한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 10개의 하향링크 전송 시구간(DLT)은, 4개의 펜 위치 감지 시구간(P), 2개의 펜 기울기 감지 시구간(T) 및 4개의 펜 데이터 전송 시구간(D)으로 할당될 수 있다.
1개의 펜(20; Pen 1)인 경우, 1개의 비콘 전송 시구간(B) 및 10개의 하향링크 전송 시구간(DLT)은 1개의 펜(20)에 대한 펜 터치 감지를 위해 사용될 수 있다.
2개의 펜(20; Pen 1, Pen 2)인 경우, 1개의 비콘 전송 시구간(B)은 2개의 펜(20; Pen 1, Pen 2) 모두로 비콘신호(BCON)를 전송하기 위한 터치 시구간(TP #1)이다.
2개의 펜(20; Pen 1, Pen 2)인 경우, 10개의 하향링크 전송 시구간(DLT) 중 5개의 하향링크 전송 시구간(DLT)은 제1 펜(Pen 1)의 펜 터치 감지를 위해 사용되고, 나머지 5개의 하향링크 전송 시구간(DLT)은 제2 펜(Pen 2)의 펜 터치 감지를 위해 사용되어야 한다. 아래에서 보다 구체적으로 설명한다.
10개의 하향링크 전송 시구간(DLT) 중에서, 4개의 터치 시구간(TP #2, TP #5, TP #9, TP #12)에 해당하는 4개의 하향링크 전송 시구간(DLT)은 4개의 펜 위치 감지 시구간(P)으로 할당된다.
10개의 하향링크 전송 시구간(DLT) 중에서, 2개의 터치 시구간(TP #3, TP #13)에 해당하는 2개의 하향링크 전송 시구간(DLT)은 2개의 펜 기울기 감지 시구간(T)으로 할당된다.
10개의 하향링크 전송 시구간(DLT) 중에서, 4개의 터치 시구간(TP #6, TP #7, TP #10, TP #11)에 해당하는 4개의 하향링크 전송 시구간(DLT)은 4개의 펜 데이터 전송 시구간(D)으로 할당된다.
4개의 펜 위치 감지 시구간(P) 중에서, 제2 및 제9 터치 시구간(TP #2, TP #9)에 할당된 2개의 펜 위치 감지 시구간(P1)은 제1 펜(Pen 1)의 펜 위치 감지를 위해 이용되고, 제5 및 제12 터치 시구간(TP #5, TP #12)에 할당된 2개의 펜 위치 감지 시구간(P2)은, 제2 펜(Pen 2)의 펜 위치 감지를 위해 이용된다.
2개의 펜 기울기 감지 시구간(T) 중에서, 제3 터치 시구간(TP #3)에 할당된 펜 기울기 감지 시구간(T1)은 제1 펜(Pen 1)의 펜 기울기 감지를 위해 이용되고, 제13 터치 시구간(TP #13)에 할당된 펜 위치 감지 시구간(T2)은, 제2 펜(Pen 2)의 펜 기울기 감지를 위해 이용된다.
4개의 펜 데이터 전송 시구간(D) 중에서, 제10 및 제11 터치 시구간(TP #10, TP #11)에 할당된 2개의 펜 위치 감지 시구간(D1)은 제1 펜(Pen 1)의 펜 데이터(PDATA)를 통한 펜 정보 감지를 위해 이용되고, 제6 및 제7 터치 시구간(TP #6, TP #7)에 할당된 2개의 펜 위치 감지 시구간(D2)은, 제2 펜(Pen 2)의 펜 데이터(PDATA)를 통한 펜 정보 감지를 위해 이용된다.
만약, 펜(20)이 3개 이상이 되면, 하나의 터치 프레임 시간 내에, 펜 위치 감지 시구간(P), 펜 기울기 감지 시구간(T) 및 펜 데이터 전송 시구간(D)이 추가로 더 필요하다. 만약, 하나의 터치 프레임 시간 내에, 3개 이상의 펜(20)을 위한 펜 위치 감지 시구간(P), 펜 기울기 감지 시구간(T) 및 펜 데이터 전송 시구간(D)을 할당하지 못하면, 2개 또는 3개 이상의 터치 프레임 시간에 걸쳐서 다수의 펜에 대한 펜 터치 감지를 수행해야만 하고, 이로 인해, 펜 터치 감지 속도가 너무 느려지게 된다.
또한, 펜 데이터(PDATA)에 포함된 펜 정보의 정보량이 많기 때문에, 하나의 터치 프레임 시간 내 1개의 펜(20)마다 적어도 2개 이상의 터치 시구간(펜 데이터 전송 시구간(D))을 필요로 한다. 따라서, 전술한 터치 시구간 구성 방식 및 펜 터치 감지 방식으로는 3개 이상의 펜(20)에 대한 펜 터치를 감지하는 것이 불가능하다.
한편, 본 명세서에서 제시된 터치 시구간 구성 예시들과, 터치표시장치(10)와 펜(20)의 동작들과 주고 받은 신호들(ULS, DLS)은, 터치표시장치(10)와 펜(20) 간의 프로토콜(Protocol)로서 사전에 정의되어 있을 수 있다. 이러한 프로토콜 정보는 터치표시장치(10)의 터치회로(300)와 펜(20)이 서로 공유할 수 있다.
각종 프로토콜 정보의 공유 방식의 일 예로, 터치표시장치(10)과 펜(20)은 프로토콜 정보를 미리 저장하고 있을 수도 있다. 프로토콜 정보의 공유 방식의 다른 예로, 터치표시장치(10)는 펜(20)의 접근이 감지되면, 프로토콜 정보의 전체 또는 일부를 펜(20)에게 제공하여 공유할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 펜(20)과 페어링 하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 터치표시장치(10)와 펜(20) 간의 연동을 위하여, 터치표시장치(10)와 펜(20)이 서로를 인식하는 것이 필요하며, 이를 위해, 터치표시장치(10)와 펜(20) 간의 페어링(Pairing) 절차가 진행된다. 단, 아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 1개의 펜(20)에 대한 페어링 절차를 설명한다.
페어링 절차는, 톤 모드(Tone Mode) 동작 명령 단계(S10)와, 펜 고유 ID 요청 단계(S20)와, 펜 임시 ID 할당 및 페어링 처리 단계(S30) 등으로 진행될 수 있다.
톤 모드(Tone Mode) 동작 명령 단계(S10)에서, 터치표시장치(10)의 터치회로(300)는, 비콘 전송 시구간(B) 동안, 톤 모드 동작 명령을 포함하는 비콘신호(BCON)를 터치패널(TSP)로 출력한다.
이에 따라, 터치표시장치(10)가 아직 인지하고 있지 않지만 터치표시장치(10)에 접근해 있는 펜(20)이 톤 모드 동작 명령을 포함하는 비콘신호(BCON)를 수신하게 된다.
톤 모드 동작 명령이란, 펜 터치 감지를 위한 구동에 사용할 펜 임시 ID를 부여 받지 못한 펜(20)은 톤 모드로 동작하라는 명령(Command)이다. 톤 모드는, 펜(20)이 자신이 터치표시장치(10)에 새롭게 근접해 있다는 것을 알리는 동작 모드이다. 펜(20)이 톤 모드로 동작하게 되면, 펜(20)은 모든 하향링크 전송 시구간(DLT) 동안, 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동되는 구동신호를 출력할 수 있다. 펜(20)이 톤 모드로 동작하게 되면, 펜(20)은 모든 손가락 감지 시구간(F) 동안에도, 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동되는 구동신호를 출력할 수 있다.
펜 고유 ID 요청 단계(S20)에서, 터치표시장치(10)의 터치회로(300)는, 비콘 전송 시구간(B) 동안, 펜 고유 ID를 펜(20)에게 요청하는 비콘신호(BCON)를 터치패널(TSP)로 출력한다. 여기서, 펜 고유 ID는 펜(20)의 제작 시, 펜 제조사에 의해 부여된 고유한 ID일 수 있다.
이에 따라, 비콘 전송 시구간(B) 동안, 터치표시장치(10)가 아직 인지하고 있지 않지만 터치표시장치(10)에 접근해 있는 펜(20)은 펜 고유 ID 요청 정보를 포함하는 비콘신호(BCON)를 수신한다.
펜 고유 ID 요청 정보를 포함하는 비콘신호(BCON)를 수신한 펜(20)은 자신의 펜 고유 ID를 하향링크 전송 시구간(DLT) 동안 출력한다. 터치표시장치(10)의 터치회로(300)는 터치패널(TSP)를 통해 펜 고유 ID를 수신한다. 펜(20)이 출력한 펜 고유 ID는 해시 값(Hash value)일 수 있다. 또는, 터치회로(300)는 펜(20)이 출력한 펜 고유 ID (해시 값이 아님)를 해시 처리하여 해시 값을 생성할 수 있다.
펜 임시 ID 할당 및 페어링 처리 단계(S30)에서, 터치표시장치(10)의 터치회로(300)는 펜 고유 ID에 근거하여, 펜 터치 감지를 위한 구동 시 사용하거나 구동 중 펜(20)을 인식하는데 사용할 펜 임시 ID를 펜 고유 ID를 제공하는 펜(20)에 부여(할당)한다.
터치표시장치(10)의 터치회로(300)는 부여된 펜 임시 ID가 포함된 페어링 정보 또는 부여된 펜 임시 ID와 대응되는 정보가 포함된 페어링 정보를 포함하는 비콘신호(BCON)를 비콘 전송 시구간(B) 동안 터치패널(TSP)로 출력한다.
펜(20)은 비콘 전송 시구간(B) 동안 페어링 정보를 포함하는 비콘신호(BCON)를 수신하고, 펜 임시 ID 또는 이와 대응되는 정보를 인식하고 페어링 처리를 완료한다. 이후, 펜(20)은 펜 임시 ID 또는 이와 대응되는 정보를 이용하여 구동 동작을 진행할 수 있다.
만약, 둘 이상의 펜(20)이 동시에 터치표시장치(10)에 접근한 경우, 터치표시장치(10)는 둘 이상의 펜(20)에 대한 페어링 처리를 진행한다. 이때, 전술한 이상에서 전술한 톤 모드 동작 명령 단계(S10)는 동시에 진행될 수 있으나, 펜 임시 ID 할당 및 페어링 처리 단계(S30)는 각 펜(20)마다 별도로 진행되어야 한다.
예를 들어, 제1 펜(Pen 1)과 제2 펜(Pen 2)이 하나의 터치 프레임 시간 내에 함께 접근한 경우, 톤 모드(Tone Mode) 동작 명령 단계(S10)가 진행되고, 펜 고유 ID 요청 단계(S20)가 진행되며, 이후, 제1 펜(Pen 1)에 대한 펜 임시 ID 할당 및 페어링 처리 단계(S30)가 진행된다. 이때, 제2 펜(Pen 2)은 동작을 멈추게 된다. 제1 펜(Pen 1)에 대한 펜 임시 ID 할당 및 페어링 처리 단계(S30)가 진행된 이후, 펜 고유 ID 요청 단계(S20)가 다시 진행된다. 이후, 제2 펜(Pen 2)에 대한 펜 임시 ID 할당 및 페어링 처리 단계(S30)가 진행된다.
따라서, 둘 이상의 펜(20)이 하나의 터치 프레임 시간 내에 함께 접근한 경우, 둘 이상의 펜(20)에 대한 페어링 처리가 완료되는데 많은 시간이 소요될 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 4개의 펜(20)과 페어링 하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 15 및 도 14를 참조하여, 4개의 펜(Pen 1 ~ Pen 4)가 하나의 터치 프레임 시간 내 t0 시점에 함께 접근한 경우에 대한 4개의 펜(Pen 1 ~ Pen 4)에 대한 페어링 처리를 설명한다.
먼저, 톤 모드(Tone Mode) 동작 명령 단계(S10)가 진행된다.
이후, 펜 고유 ID 요청 단계(S20)가 진행된다. 이후, 제1 펜(Pen 1)에 대한 펜 임시 ID 할당 및 페어링 처리 단계(S30)가 진행되어, 제1 펜(Pen 1)에 대한 페어링 처리가 t1 시점에 완료된다. 이때, 펜 임시 ID가 부여되지 않은 나머지 3개의 펜(Pen 2, Pen 3, Pen 4)은 동작을 멈춘다.
제1 펜(Pen 1)에 대한 페어링이 완료된 이후, 펜 고유 ID 요청 단계(S20)가 다시 진행된다. 이후, 제2 펜(Pen 2)에 대한 펜 임시 ID 할당 및 페어링 처리 단계(S30)가 진행되어, 제2 펜(Pen 2)에 대한 페어링 처리가 t2 시점에 완료된다. 이때, 펜 임시 ID가 부여되지 않은 나머지 2개의 펜(Pen 3, Pen 4)은 동작을 멈춘다.
제2 펜(Pen 2) 에 대한 페어링이 완료된 이후, 펜 고유 ID 요청 단계(S20)가 다시 진행된다. 이후, 제3 펜(Pen 3)에 대한 펜 임시 ID 할당 및 페어링 처리 단계(S30)가 진행되어, 제3 펜(Pen 3)에 대한 페어링 처리가 t3 시점에 완료된다. 이때, 펜 임시 ID가 부여되지 않은 나머지 1개의 펜(Pen 4)은 동작을 멈춘다.
제3 펜(Pen 3) 에 대한 페어링이 완료된 이후, 펜 고유 ID 요청 단계(S20)가 다시 진행된다. 이후, 제4 펜(Pen 4)에 대한 펜 임시 ID 할당 및 페어링 처리 단계(S30)가 진행되어, 제4 펜(Pen 4)에 대한 페어링 처리가 t4 시점에 완료된다.
이상에서 설명한 절차에 따라, t0 시점에 함께 접근한 4개의 펜(Pen 1 ~ Pen 4)에 대한 페어링이 t4 시점이 되어서야 모두 완료된다. 이처럼 전술한 페어링 방식에 따르면, 4개의 펜(Pen 1 ~ Pen 4)에 대한 페어링을 모두 완료하기 위해서는 상당한 오랜 시간이 걸리는 것을 알 수 있다. 이는, 신속한 페어링을 어렵게 하는 페어링 절차 상의 문제도 있지만, 많은 개수의 펜(20)에 대한 페어링을 신속하게 해주기 위한 터치 시구간이 하나의 터치 프레임 시간 내에 부족하기 때문이기도 한다.
아래에서는, 하나의 터치 프레임 시간 내에 2개보다 많은 펜(20)에 대한 펜 터치 감지 동작을 수행할 수 있고, 신속한 페어링 처리를 가능하게 하는 방법을 설명한다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 2개보다 많은 펜(20)과 연동하기 위하여, 2가지 하향링크 전송 시구간(DLT) 동안의 터치표시장치(10) 및 펜(20)의 동작을 나타낸 도면이고, 도 17 내지 도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 확장성 있는 터치 시구간 구성의 예시들이다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 다수의 터치전극(TE)이 배치된 터치패널(TSP)과, 각 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16) 동안, 상향링크신호(ULS)를 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에 인가하고, 터치패널(TSP)을 통해 상향링크신호(ULS)를 수신한 하나 이상의 펜(20)에서 출력된 하향링크신호(DLS)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신하는 터치회로(300)를 포함한다.
N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16)은, 터치패널(TSP)에서 하나 이상의 펜(20)으로 전압 레벨이 규칙적으로 변동되는 상향링크신호(ULS)가 전송되는 Nu개의 상향링크 전송 시구간(ULT)과, 하나 이상의 펜(20)에서 터치패널(TSP)로 하향링크신호(DLS)가 전송되는 Nd개의 하향링크 전송 시구간(DLT)과, 손가락(30)에 의한 터치를 감지하는 Nf개의 손가락 감지 시구간(F)을 포함할 수 있다. Nu≥1, Nd≥1, Nf≥1 일 수 있다.
Nd개의 하향링크 전송 시구간(DLT)은 Np개의 펜 위치 감지 시구간(P)을 포함할 수 있다. 1≤Np≤Nd 일 수 있다.
하나의 터치 프레임 시간 내에서 감지해야 하는 펜 개수가 m개인 경우, 하나의 터치 프레임 시간 내에서, 하향링크 전송 시구간(ULT)은 (3*m)개 이상일 수 있다.
터치회로(300)는, Np개의 펜 위치 감지 시구간(P) 동안, 하나 이상의 펜(20)에서 출력되는 하향링크신호(DLS)이고 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 펜 데이터(PDATA)를 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신하고, 펜 데이터(PDATA)에 근거하여, 하나 이상의 펜(20)에 대한 펜 정보와 펜 위치를 동시에 감지할 수 있다.
하나의 펜(20)에 대한 펜 정보를 표현하는 펜 데이터(PDATA)를 전송하기 위해서는, 적어도 2개의 터치 시구간(즉, 2개의 펜 위치 감지 시구간(P))을 필요로 한다.
펜 데이터(PDATA)는 각종 펜 정보를 포함하는 데이터이다. 펜 데이터(PDATA)에 포함된 각종 펜 정보는, 일 예로, 펜(20)에 발생한 입력 정보(예: 버튼 입력 정보 등), 펜 구동 상태 정보, 펜 통신 상태 정보, 펜 배터리 정보 및 펜 고유 ID 정보 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 펜 데이터(PDATA)에 포함된 각종 펜 정보는, 둘 이상의 심볼(Symbol)의 조합 형태로 표현될 수 있다. 각 심볼은 2가지 신호 상태와 대응되는 2가지 심볼 값을 가지거나, 3가지 신호 상태와 대응되는 3가지 심볼 값을 가지거나, 4가지 이상의 신호 상태와 대응되는 4가지 이상의 심볼 값을 가질 수 있다.
하나의 펜(20)에 대한 펜 정보를 표현하는 펜 데이터(PDATA)를 전송하기 위해서는, 적어도 2개의 터치 시구간(즉, 2개의 펜 위치 감지 시구간(P))을 필요로 한다.
터치표시장치(10)에 포함된 터치회로(300)는, 각 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16) 동안, 상향링크신호(ULS)를 터치패널(TSP)에 포함된 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에 인가하고, 터치패널(TSP)을 통해 상향링크신호(ULS)를 수신한 하나 이상의 펜(20)에서 출력된 하향링크신호(DLS)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신하는 송수신 회로(511)와, 하향링크신호(DLS)에 대한 디지털 감지 값을 생성하는 아날로그-디지털 변환회로(512)를 포함한다.
N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16)은, 터치패널(TSP)에서 하나 이상의 펜(20)으로 전압 레벨이 규칙적으로 변동되는 상향링크신호(ULS)가 전송되는 Nu개의 상향링크 전송 시구간(ULT)과, 하나 이상의 펜(20)에서 터치패널(TSP)로 하향링크신호(DLS)가 전송되는 Nd개의 하향링크 전송 시구간(DLT)과, 손가락(30)에 의한 터치를 감지하는 Nf개의 손가락 감지 시구간(F)을 포함한다.
Nd개의 하향링크 전송 시구간(DLT)은 Np개의 펜 위치 감지 시구간(P)을 포함한다. Nu≥1, Nd≥1, Nf≥1, 1≤Np≤Nd 이다.
신호 송수신 회로(511)는, Np개의 펜 위치 감지 시구간(P) 동안, 하나 이상의 펜(20)에서 출력되는 하향링크신호(DLS)이고 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 펜 데이터(PDATA)를 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신하고, 펜 데이터(PDATA)를 토대로 하나 이상의 펜(20)에 대한 펜 정보와 펜 위치를 동시에 감지하기 위한 감지 데이터를 생성하여 출력한다.
터치회로(300)는, 각 상향링크 전송 시구간(ULT)에 해당하는 비콘 전송 시구간(B) 동안, 하나 이상의 펜(20)으로 전송되는 상향링크신호(ULS)이고 전압 레벨 변동으로 펜 구동 제어 정보가 표현된 비콘신호(BCON)를 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에 인가하고, 비콘신호(BCON)에 따라, 각 하향링크 전송 시구간(DLT) 동안 펜(20)에서 출력되는 하향링크신호(DLS)의 신호 파형이 달라질 수 있다.
도 17에 예시된 터치 시구간 구성의 4가지 경우(CASE 1 ~ CASE 4)를 참조하면, Nd개의 하향링크 전송 시구간(DLT)은, 펜 기울기를 감지를 위한 Nt개의 펜 기울기 감지 시구간(T)과, 펜 데이터(PDATA)를 통해 펜 위치와 각종 펜 정보를 동시에 감지할 수 있는 Np개의 펜 위치 감지 시구간(P)을 포함할 수 있다.
하향링크 전송 시구간(DLT)의 개수 Nd는 펜 위치 감지 시구간(P)의 개수 Np와 펜 기울기 감지 시구간(T)의 개수 Nt의 합과 같다(Np+Nt= Nd). 도 17에 예시된 터치 시구간 구성의 4가지 경우(CASE 1 ~ CASE 4)에서, Nd는 12개이고, Np는 8개이고, Nt는 4개이다.
Nt개의 펜 기울기 감지 시구간(T)과 Np개의 펜 위치 감지 시구간(P) 동안, 펜(20)에서 하향링크신호(DLS)가 출력되는 팁의 종류는 다를 수 있다.
예를 들어, Nt개의 펜 기울기 감지 시구간(T) 동안, 펜(20)에서 하향링크신호(DLS)가 출력되는 팁은 링 형상(코일 형상)의 제2 팁(622)이다. Np개의 펜 위치 감지 시구간(P) 동안, 펜(20)에서 하향링크신호(DLS)가 출력되는 팁은 막대기 형상의 제1 팁(621)이다.
Nt개의 펜 기울기 감지 시구간(T)과 Np개의 펜 위치 감지 시구간(P) 동안, 펜(20)에서 출력되는 하향링크신호(DLS)의 신호 파형이 다를 수 있다.
예를 들어, Nt개의 펜 기울기 감지 시구간(T) 동안, 펜(20)에서 출력되는 하향링크신호(DLS)는 규칙적 또는 주기적으로 전압 레벨이 변동되는 펜 기울기 신호(PTS)이다. Np개의 펜 위치 감지 시구간(P) 동안, 펜(20)에서 출력되는 하향링크신호(DLS)는 비 규칙적 또는 비 주기적으로 전압 레벨이 변동되는 펜 데이터(PDATA)이다.
도 16을 참조하면, 펜 위치 감지 시구간(P) 동안, 터치회로(300)는, 펜(20)의 제1 팁(621)에서 출력된 하향링크신호(DLS)이고 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 펜 데이터(PDATA)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신하고, 펜 데이터(PDATA)에 근거하여, 펜(20)에 대한 펜 정보와 펜 위치를 동시에 감지할 수 있다.
도 16을 참조하면, 펜 기울기 감지 시구간(T) 동안, 터치회로(300)는, 펜(20)의 제1 팁(621)과 다른 형상의 제2 팁(622)에서 출력된 하향링크신호(DLS)이고 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동되는 펜 기울기 신호(PTS)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신하고, 펜 기울기 신호(PTS)에 근거하여 펜(20)에 대한 펜 기울기를 감지할 수 있다.
도 17에 예시된 터치 시구간 구성의 4가지 경우(CASE 1 ~ CASE 4)를 참조하면, 전술한 터치 시구간 구성 방식을 준수하면서, 펜 위치 감지 시구간(P) 동안 펜 데이터(PDATA)를 이용하여 펜 정보와 펜 위치를 동시에 감지하는 방식을 적용하기만 하면, 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16)에 Nu개의 상향링크 전송 시구간(ULT)인 비콘 전송 시구간(B), Np개의 펜 위치 감지 시구간(P), Nt개의 펜 기울기 감지 시구간(T) 및 Nf개의 손가락 감지 시구간(F)를 할당할 때, 할당 위치를 다양하게 변형할 수 있다.
예를 들어, 각 기능적 시구간(B, P, T, F)의 할당 위치는 펜 개수에 따라 변형될 수 있다. 구체적인 예로서, CASE 1 및 CASE 2의 터치 시구간 구성은 펜 개수가 4개인 4-펜 모드에 적합하고, CASE 3의 터치 시구간 구성은 펜 개수가 2개인 2-펜 모드에 적합하고, CASE 4의 터치 시구간 구성은 펜 개수가 1개인 1-펜 모드에 적합할 수 있다. 하지만, 이에 제한되지는 않는다.
도 18에 예시된 터치 시구간 구성의 4가지 경우(CASE 5 ~ CASE 8)를 참조하면, Nd개의 하향링크 전송 시구간(DLT)은, 펜 데이터(PDATA)를 통해 각종 펜 정보(예: 펜 고유 ID 등을 포함함)를 감지할 수 있는 Ni개의 펜 데이터 전송 시구간(D)과, 펜 데이터(PDATA)를 통해 펜 위치와 각종 펜 정보(예: 펜 고유 ID 등을 포함함)를 동시에 감지할 수 있는 Np개의 펜 위치 감지 시구간(P)을 포함할 수 있다.
하향링크 전송 시구간(DLT)의 개수 Nd는 펜 위치 감지 시구간(P)의 개수 Np와 펜 데이터 전송 시구간(D)의 개수 Ni의 합과 같다(Np+Ni= Nd). 도 18에 예시된 터치 시구간 구성의 4가지 경우(CASE 5 ~ CASE 8)에서, Nd는 12개이고, Np는 8개이고, Ni는 4개이다.
Ni개의 펜 데이터 전송 시구간(D)과 Np개의 펜 위치 감지 시구간(P) 동안, 펜(20)에서 하향링크신호(DLS)가 출력되는 팁의 종류는 동일할 수 있다.
도 17에서 예시된 터치 시구간 구성의 4가지 경우(CASE 1 ~ CASE 1)에서 Nt개의 펜 기울기 감지 시구간(T)을 Ni개의 펜 데이터 전송 시구간(D)으로 사용하면, 도 18에 예시된 터치 시구간 구성의 4가지 경우(CASE 5 ~ CASE 8)가 된다.
보다 많은 펜(20)에 대한 펜 터치 감지를 위하여 제시된 도 17과 같은 터치 시구간 구성에 의하면, 1개의 펜(20)에 할당되는 터치 시구간 개수가 감소할 수밖에 없다. 따라서, 도 17의 터치 시구간 구성의 경우, 대략 52 비트 정도의 많은 정보량을 갖는 펜 고유 ID 등의 펜 정보를 포함하는 펜 데이터(PDATA)가 전송되는 펜 위치 감지 시구간들(P)만으로 부족할 수 있다.
도 18에 도시된 바와 같이, 도 17의 터치 시구간 구성에서는 Nt개의 펜 기울기 감지 시구간(T)으로 사용되던 터치 시구간들을 Ni개의 펜 데이터 전송 시구간(D)으로 사용함으로써, 도 18의 Ni개의 펜 데이터 전송 시구간(D) 동안, 펜 고유 ID를 포함하는 펜 데이터(PDATA)가 펜(20)에서 터치표시장치(10)로 전송될 수 있다.
도 18을 참조하면, Np개의 펜 위치 감지 시구간(P) 동안에도, 펜 고유 ID를 포함하는 펜 데이터(PDATA)가 펜(20)에서 터치표시장치(10)로 전송될 수 있다. 물론, Np개의 펜 위치 감지 시구간(P)에서는, 펜 고유 ID를 포함하는 펜 데이터(PDATA)에 의해 펜 위치도 동시에 감지될 수 있다.
다시 말해, 도 18에 예시된 터치 시구간 구성의 4가지 경우(CASE 5 ~ CASE 8)는, 도 14 및 도 15를 참조하여 설명한 바와 같은 페어링 절차에서, 터치표시장치(10)가 펜(20)에게 펜 고유 ID를 요청하여 수신하는 경우에 적용될 수 있는 경우이다.
Ni개의 펜 데이터 전송 시구간(D) 동안, 펜(20)에서 하향링크신호(DLS)가 출력되는 팁과, Np개의 펜 위치 감지 시구간(P) 동안, 펜(20)에서 하향링크신호(DLS)가 출력되는 팁은 모두 제1 팁(621)이다.
도 16을 참조하면, 펜 위치 감지 시구간(P) 동안, 터치회로(300)는, 펜(20)의 제1 팁(621)에서 출력된 하향링크신호(DLS)이고 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 펜 데이터(PDATA)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신하고, 펜 데이터(PDATA)에 근거하여, 하나 이상의 펜(20)에 대한 펜 정보와 펜 위치를 동시에 감지할 수 있다.
도 18의 터치 시구간 구성에서, 펜 데이터 전송 시구간(D) 동안, 터치회로(300)는, 펜(20)의 제1 팁(621)에서 출력된 하향링크신호(DLS)이고 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 다른 펜 데이터(PDATA)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신하고, 다른 펜 데이터(PDATA)에 근거하여, 펜(20)에 대한 다른 펜 정보를 감지할 수 있다. 여기서, 다른 펜 데이터(PDATA)는, 일 예로, 펜(20)의 펜 고유 ID를 포함할 수 있다.
도 18에 예시된 터치 시구간 구성의 4가지 경우(CASE 5 ~ CASE 8)를 참조하면, 전술한 터치 시구간 구성 방식을 준수하면서, 펜 위치 감지 시구간(P) 동안 펜 데이터(PDATA)를 이용하여 펜 정보와 펜 위치를 동시에 감지하는 방식을 적용하기만 하면, 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16)에 Nu개의 상향링크 전송 시구간(ULT)인 비콘 전송 시구간(B), Np개의 펜 위치 감지 시구간(P), Ni개의 펜 데이터 전송 시구간(D) 및 Nf개의 손가락 감지 시구간(F)를 할당할 때, 할당 위치를 다양하게 변형할 수 있다.
예를 들어, 각 기능적 시구간(B, P, T, F)의 할당 위치는 펜 개수에 따라 변형될 수 있다. 구체적인 예로서, CASE 5 및 CASE 6의 터치 시구간 구성은 펜 개수가 4개인 4-펜 모드에 적합하고, CASE 7의 터치 시구간 구성은 펜 개수가 2개인 2-펜 모드에 적합하고, CASE 8의 터치 시구간 구성은 펜 개수가 1개인 1-펜 모드에 적합할 수 있다. 하지만, 이에 제한되지는 않는다.
도 18에 예시된 터치 시구간 구성의 4가지 경우(CASE 5 ~ CASE 8)에서는, Np개의 펜 위치 감지 시구간(P) 동안, 터치회로(300)는 펜 데이터(PDATA)로부터 펜 위치를 감지하지만, 이와 동시에, 펜 데이터(PDATA)를 통해 각종 펜 정보도 감지하기 때문에, Np개의 펜 위치 감지 시구간(P)을 Np개의 펜 데이터 전송 시구간(D)으로 간주할 수도 있다.
이러한 간주에 따르면, 하나의 터치 프레임 시간 내에서, 데이터(PDATA)를 통해 각종 펜 정보를 감지할 수 있는 시구간의 개수는 Np(8개)와 Ni(4개)를 합한 값(12개), 즉, 하향링크 전송 시구간(DLT)의 개수 Nd(12개)라고도 볼 수 있다.
이와 같이, 하나의 터치 프레임 시간 내 Nd개의 하향링크 전송 시구간(DLT)을 펜 데이터 전송 시구간(D)을 할당하면, 도 19의 터치 시구간 구성과 같다.
도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)에서, 2개의 펜 위치 감지 시구간(P) 동안, 펜 데이터(PDATA)를 통해 펜 정보 및 펜 위치를 동시에 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 20의 예시를 참조하면, 다수의 심볼로 이루어진 펜 데이터(PDATA)를 전송하는 기간은 제1 센싱 기간(1/2)과 제2 센싱 기간(2/2)을 포함할 수 있다.
제1 센싱 기간(1/2)과 제2 센싱 기간(2/2) 각각은 하나의 펜 위치 감지 시구간(P)에 해당할 수 있다.
예를 들어, 제1 센싱 기간(1/2)은 도 17의 CASE 1에서 제2 터치 시구간(TP #2)에 할당된 펜 위치 감지 시구간(P)이고, 제2 센싱 기간(2/2)은 도 17의 CASE 1에서 제10 터치 시구간(TP #10)에 할당된 펜 위치 감지 시구간(P)일 수 있다.
펜 데이터(PDATA)는 각종 펜 정보를 포함하는 데이터이다. 펜 데이터(PDATA)에 포함된 각종 펜 정보는, 일 예로, 펜(20)에 발생한 입력 정보(예: 버튼 입력 정보 등), 펜 구동 상태 정보, 펜 통신 상태 정보, 펜 배터리 정보 및 펜 고유 ID 정보 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 펜 데이터(PDATA)에 포함된 각종 펜 정보는, 둘 이상의 심볼(Symbol)의 조합 형태로 표현될 수 있다. 각 심볼은 2가지 신호 상태와 대응되는 2가지 심볼 값을 가지거나, 3가지 신호 상태와 대응되는 3가지 심볼 값을 가지거나, 4가지 이상의 신호 상태와 대응되는 4가지 이상의 심볼 값을 가질 수 있다.
2가지 신호 상태 및 3가지 신호 상태는 펜 데이터(PDATA)의 펄스들의 상태를 의미한다.
2가지 신호 상태는 펜 데이터(PDATA)의 펄스들이 리드아웃 집적회로(ROIC)의 내부 동작 신호의 펄스들과 위상이 동일한 정 위상 상태(0°)와, 펜 데이터(PDATA)의 펄스들이 리드아웃 집적회로(ROIC)의 내부 동작 신호의 펄스들과 위상이 반대인 역 위상 상태(180°)를 포함할 수 있다. 여기서, 리드아웃 집적회로(ROIC)는 터치구동회로(510)를 구현한 집적회로이다.
3가지 신호 상태는 정 위상 상태(0°) 및 역 위상 상태(180°)에 더하여, 패시브 상태(Passive State)를 더 포함할 수 있다. 패시브 상태는 펜 데이터(PDATA)가 DC 전압을 갖거나, 펜(20)에서 어떠한 신호도 출력되지 않는 상태일 수 있다.
펜 데이터(PDATA)의 펄스들이 정 위상 상태(0°)를 갖는 경우, 펜 데이터(PDATA)의 펄스들이 나타내는 심볼은 "0(Zero) "이다. 펜 데이터(PDATA)의 펄스들이 역 위상 상태(180°)를 갖는 경우, 펜 데이터(PDATA)의 펄스들이 나타내는 심볼은 "1"이다. 펜 데이터(PDATA)의 펄스들이 패시브 상태(Passive State)를 갖는 경우, 펜 데이터(PDATA)의 펄스들이 나타내는 심볼은 "- " 또는 Null이다.
도 20을 참조하면, Np개의 펜 위치 감지 시구간(P) 동안, 터치회로(300)가 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신하는 펜 데이터(PDATA)는 다수의 펄스를 포함할 수 있다.
도 20을 참조하면, 펜 데이터(PDATA)는 펜 정보와 대응되는 8개의 심볼(Symbol 1 ~ Symbol 8)이 표현된 8개의 구간(S1 ~ S8)을 포함한다.
8개의 구간(S1 ~ S8) 각각은 펄스들로 이루어지거나(정 위상 상태 구간, 역 위상 상태 구간), 펄스 없이 DC 전압을 갖거나 플로팅 상태(패시브 상태 구간)일 수 있다.
8개의 구간(S1 ~ S8) 중 제1 내지 제4 구간(S1 ~ S4)은 제1 센싱 기간(1/2)에 대응되고, 제5 내지 제8 구간(S5 ~ S8)은 제2 센싱 기간(2/2)에 대응된다.
위상 상태가 바뀔 때(정 위상 상태 -> 역 위상 상태, 역 위상 상태 -> 정 위상 상태), 펄스의 하이 레벨 구간이 유지되거나 펄스의 로우 레벨 구간이 유지될 수 있다.
따라서, 펜 데이터(PDATA)에 포함된 다수의 펄스 중 적어도 하나의 펄스의 하이 레벨 구간은 다른 펄스의 하이 레벨 구간보다 더 길수 있다.
또는, 펜 데이터(PDATA)에 포함된 다수의 펄스 중 적어도 하나의 펄스의 로우 레벨 구간은 다른 펄스의 로우 레벨 구간보다 더 길 수 있다.
펜 데이터(PDATA)에 포함된 다수의 펄스를 다수의 구간(S1 ~ S8)으로 나눌 수 있다. 즉, 펜 데이터(PDATA)는 다수의 구간(S1 ~ S8)을 포함할 수 있다.
다수의 구간(S1 ~ S8)은 펜 정보와 대응되는 다수의 심볼(Symbol 1 ~ Symbol 8)을 펄스들로 표현한다.
다수의 구간(S1 ~ S8) 중 펄스들로 이루어진 2개의 구간을 포함한다. 2개의 구간은 동일한 위상을 갖는 펄스들로 이루어지거나 반대 위상을 갖는 펄스들로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 역 위상 상태의 펄스들로 이루어진 제1 구간(S1)과, 역 위상 상태의 펄스들로 이루어진 제2 구간(S2)에서, 제1 구간(S1)의 펄스들과 제2 구간(S2)의 펄스들은 동일한 위상을 갖는다.
다른 예를 들어, 정 위상 상태의 펄스들로 이루어진 제3 구간(S3)과, 정 위상 상태의 펄스들로 이루어진 제4 구간(S4)에서, 제3 구간(S3)의 펄스들과 제4 구간(S4)의 펄스들은 동일한 위상을 갖는다.
또 다른 예를 들어, 역 위상 상태의 펄스들로 이루어진 제2 구간(S2)과, 정 위상 상태의 펄스들로 이루어진 제3 구간(S3)에서, 제2 구간(S2)의 펄스들과 제3 구간(S3)의 펄스들은 반대 위상을 갖는다.
다시 말해, 2개의 구간 중 하나의 구간은, 터치회로(300)가 터치패널(TSP)에 인가하는 전압 레벨이 규칙적이고 주기적으로 변동되는 구동신호와 동일한 위상을 갖는 펄스들(정 위상 상태의 펄스들)로 이루어지고, 2개의 구간 중 다른 구간은 상기 구동신호와 반대 위상을 갖는 펄스들(역 위상 상태의 펄스들)로 이루어질 수 있다. 여기서, 터치회로(300)가 터치패널(TSP)에 인가하는 전압 레벨이 규칙적이고 주기적으로 변동되는 구동신호는, 일 예로, 손가락 감지 시구간(F)에서의 터치구동신호(TDS)일 수 있으며, 이는, 리드아웃 집적회로(ROIC)로 구현되는 터치구동회로(510)의 내부 동작 신호의 주파수 및 위상과 동기화된 신호일 수 잇다.
다수의 구간(S1 ~ S8)은 DC 전압을 갖거나 전기적으로 플로팅 된 패시브 상태의 구간(S5, S7)을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 펜 데이터(PDATA)는 위상 상태에 따라 정 위상 상태 및 역 위상 상태를 포함하는 2가지 상태를 갖거나, 2가지 상태와 함께 패시브 상태를 더 포함하여 3가지 상태를 가질 수도 있다. 또는, 펜 데이터(PDATA)는 전압 레벨의 차등화하여 하나 이상의 추가적인 상태를 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 정 위상 상태는, 전압 레벨에 따라 전압 레벨이 임계 전압 레벨보다 이상인 제1 정 위상 상태와 전압 레벨이 임계 전압 레벨 미만인 제2 정 위상 상태로 구분될 수도 있다. 역 위상 상태는, 전압 레벨에 따라 전압 레벨이 임계 전압 레벨보다 이상인 제1 역 위상 상태와 전압 레벨이 임계 전압 레벨 미만인 제2 역 위상 상태로 구분될 수도 있다.
도 20을 참조하면, 터치회로(300)는 펜 데이터(PDATA)의 펄스들을 펜(20)에 접촉하거나 인접한 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신하여, 디지털 감지 값에 해당하는 감지 로우 데이터(Raw Data)를 생성한다.
도 20을 참조하면, 정 위상 상태(0°)를 갖는 펜 데이터(PDATA)의 펄스들에 대한 감지 로우 데이터는 음의 값을 갖는다. 역 위상 상태(180°)를 갖는 펜 데이터(PDATA)의 펄스들에 대한 감지 로우 데이터는 양의 값을 갖는다. 패시브 상태를 갖는 펜 데이터(PDATA)의 펄스들에 대한 감지 로우 데이터는 0(zero) 또는 이와 가까운 값이 된다.
감지 로우 데이터가 음의 값 또는 양의 값을 갖게 되면, 펜 데이터(PDATA)가 입력된 해당 터치전극(TE)에 펜(20)이 접촉하고 있거나 근접해 있다는 것을 의미한다.
따라서, 터치회로(300)는, 펜 데이터(PDATA)에서 패시브 상태가 아닌 상태(정 위상 상태, 역 위상 상태)의 펄스들에 대한 감지 로우 데이터를 이용하여, 펜 위치를 감지할 수 있다. 즉, 터치회로(300)는 Np개의 펜 위치 감지 시구간(P) 동안, 수신된 펜 데이터(PDATA)를 이용하여 펜 정보는 물론 펜 위치도 감지할 수 있다.
도 21a는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 4-펜 모드를 위한 터치 시구간 구성도이고, 도 21b는, 도 21a의 터치 시구간 구성에서, 1개의 펜(Pen 1)이 있는 경우의 구동 상황과 4개의 펜(Pen 1 ~ 4)이 있는 경우 구동 상황을 나타낸 도면이다.
아래에서는, N=16, Nu=1, Nd=12, Nf=3, Np=8, Nt=4인 것으로 가정한다. 즉, 한 터치 프레임 시간이 16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)을 포함하고, 16개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)이 1개의 상향링크 전송 시구간(ULT)과, 12개의 하향링크 전송 시구간(DLT)과, 3개의 손가락 감지 시구간(DLT)를 포함한다고 가정한다. 상향링크 전송 시구간(ULT)은 비콘 전송 시구간(B)이라고 한다.
도 21a를 참조하면, 12개의 하향링크 전송 시구간(DLT)은 8개의 펜 위치 감지 시구간(P1, P2, P3, P4)과 4개의 펜 기울기 감지 시구간(T1, T2, T3, T4)을 포함할 수 있다.
8개의 펜 위치 감지 시구간(P1, P2, P3, P4)은, 제1 펜(Pen 1)에 할당되는 2개의 펜 위치 감지 시구간(P1)과, 제2 펜(Pen 2)에 할당되는 2개의 펜 위치 감지 시구간(P2)과, 제3 펜(Pen 3)에 할당되는 2개의 펜 위치 감지 시구간(P3)과, 제4 펜(Pen 4)에 할당되는 2개의 펜 위치 감지 시구간(P4)을 포함할 수 있다.
4개의 펜 기울기 감지 시구간(T1, T2, T3, T4)은, 제1 펜(Pen 1)에 할당되는 1개의 펜 기울기 감지 시구간(T1)과, 제2 펜(Pen 2)에 할당되는 2개의 펜 위치 감지 시구간(T2)과, 제3 펜(Pen 3)에 할당되는 2개의 펜 위치 감지 시구간(T3)과, 제4 펜(Pen 4)에 할당되는 2개의 펜 위치 감지 시구간(T4)을 포함할 수 있다.
전술한 터치 시구간 구성에서, 각 기능적 시구간(B, P, T, F)의 개수 또는 할당 위치 등은 다양하게 변형될 수 있다.
먼저, 1개의 제1 펜(Pen 1)이 있는 경우에 대하여 터치표시장치(10)와 펜(20)의 동작에 대하여 설명한다.
도 21b를 참조하면, 비콘 전송 시구간(B) 동안, 터치회로(300)의 신호 송수신 회로(511)는, 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 비콘신호(BCON)를 인가할 수 있다.
도 21b를 참조하면, 제1 펜(Pen 1)은, 제1 펜(Pen 1)에 할당된 펜 위치 감지 시구간(P1) 동안, 제1 펜 데이터(PDATA1)를 출력한다.
펜 위치 감지 시구간(P1) 동안, 터치회로(300)의 신호 송수신 회로(511)는, 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부는 전압 레벨이 일정한 DC 전압을 인가한다.
도 21b를 참조하면, 제1 펜(Pen 1)은, 제1 펜(Pen 1)에 할당된 펜 기울기 감지 시구간(T1) 동안, 제1 펜 기울기 신호(PTS1)를 출력한다.
펜 기울기 감지 시구간(T1) 동안, 터치회로(300)의 신호 송수신 회로(511)는, 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부는 전압 레벨이 일정한 DC 전압을 인가한다.
1개의 제1 펜(Pen 1)만 있더라도, 8개의 펜 위치 감지 시구간(P1, P2, P3, P4)과 4개의 펜 기울기 감지 시구간(T1, T2, T3, T4)을 포함하는 12개의 하향링크 전송 시구간(DLT) 동안, 터치회로(300)의 신호 송수신 회로(511)는, 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에 전압 레벨이 일정한 DC 전압을 공급할 수 있다.
도 21b를 참조하면, 3개의 손가락 감지 시구간(F) 동안, 터치회로(300)의 신호 송수신 회로(511)는, 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동되는 터치구동신호(TDS)를 인가할 수 있다.
도 21b를 참조하면, 3개의 손가락 감지 시구간(F) 동안, 제1 펜(Pen 1)은 하향링크신호(DLS)이고 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동되는 펜 펄스 신호(PLFD)를 출력할 수 있다.
이에 따라, 3개의 손가락 감지 시구간(F) 동안, 제1 펜(Pen 1)에서 출력되는 펜 펄스 신호(PLFD)가 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상의 터치전극(TE)에 인가된다.
펜 펄스 신호(PLFD)는 터치구동신호(TDS)와 주파수 및 위상이 대응될 수 있다. 이러한 펜 펄스 신호(PLFD)에 의해 터치전극(TE)에 불필요한 기생 캐패시턴스가 형성되지 않게 된다. 따라서, 손가락 터치와 펜 터치가 동시에 인접한 위치에서 이루어지더라도, 손가락 터치와 펜 터치 모두가 정확하게 감지될 수 있다.
다음으로, 4개의 펜(Pen 1 ~ Pen 4)이 있는 경우에 대하여 터치표시장치(10)와 4개의 펜(Pen 1 ~ Pen 4)의 동작에 대하여 설명한다.
도 21b를 참조하면, 비콘 전송 시구간(B) 동안, 터치회로(300)의 신호 송수신 회로(511)는, 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 비콘신호(BCON)를 인가할 수 있다.
도 21b를 참조하면, 8개의 펜 위치 감지 시구간(P1, P2, P3, P4)과 4개의 펜 기울기 감지 시구간(T1, T2, T3, T4)을 포함하는 12개의 하향링크 전송 시구간(DLT) 동안, 터치회로(300)의 신호 송수신 회로(511)는, 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에 전압 레벨이 일정한 DC 전압을 공급할 수 있다.
도 21b를 참조하면, 제1 펜(Pen 1)은, 제1 펜(Pen 1)에 할당된 펜 위치 감지 시구간(P1) 동안, 제1 펜 데이터(PDATA1)를 출력한다. 제2 펜(Pen 2)은, 제2 펜(Pen 2)에 할당된 펜 위치 감지 시구간(P2) 동안, 제2 펜 데이터(PDATA2)를 출력한다. 제3 펜(Pen 3)은, 제3 펜(Pen 3)에 할당된 펜 위치 감지 시구간(P3) 동안, 제3 펜 데이터(PDATA3)를 출력한다. 제4 펜(Pen 4)은, 제4 펜(Pen 4)에 할당된 펜 위치 감지 시구간(P4) 동안, 제4 펜 데이터(PDATA4)를 출력한다.
도 21b를 참조하면, 제1 펜(Pen 1)은, 제1 펜(Pen 1)에 할당된 펜 기울기 감지 시구간(T1) 동안, 제1 펜 기울기 신호(PTS1)를 출력한다. 제2 펜(Pen 2)은, 제2 펜(Pen 2)에 할당된 펜 기울기 감지 시구간(T2) 동안, 제2 펜 기울기 신호(PTS2)를 출력한다. 제3 펜(Pen 3)은, 제3 펜(Pen 3)에 할당된 펜 기울기 감지 시구간(T3) 동안, 제3 펜 기울기 신호(PTS3)를 출력한다. 제4 펜(Pen 4)은, 제4 펜(Pen 4)에 할당된 펜 기울기 감지 시구간(T4) 동안, 제4 펜 기울기 신호(PTS4)를 출력한다.
도 21b를 참조하면, 3개의 손가락 감지 시구간(F) 동안, 터치회로(300)의 신호 송수신 회로(511)는, 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동되는 터치구동신호(TDS)를 공급할 수 있다.
도 21b를 참조하면, 3개의 손가락 감지 시구간(F) 동안, 제1 내지 제4 펜(Pen 1 ~Pen 4)은 하향링크신호(DLS)이고 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동되는 펜 펄스 신호(PLFD)를 출력할 수 있다.
이에 따라, 3개의 손가락 감지 시구간(F) 동안, 제1 내지 제4 펜(Pen 1 ~Pen 4)에서 출력되는 펜 펄스 신호(PLFD)가 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상의 터치전극(TE)에 인가된다.
펜 펄스 신호(PLFD)는 터치구동신호(TDS)와 주파수 및 위상이 대응될 수 있다. 이러한 펜 펄스 신호(PLFD)에 의해 터치전극(TE)에 불필요한 기생 캐패시턴스가 형성되지 않게 된다. 따라서, 손가락 터치와 펜 터치가 동시에 인접한 위치에서 이루어지더라도, 손가락 터치와 펜 터치 모두가 정확하게 감지될 수 있다.
도 21c는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 멀티플렉싱 구동 제어를 나타낸 도면이다. 도 21c를 참조한 설명에서는 도 21b도 함께 참조된다.
보다 많은 펜(20)에 대한 펜 터치 감지를 위하여 제시된 도 21a 및 도 21b와 같은 터치 시구간 구성에 의하면, 손가락 감지 시구간(F)으로 할당된 터치 시구간들(TP #14 ~ TP #15)의 개수가 도 21a 및 도 21b와 같이 줄어들 수밖에 없다. 따라서, 줄어든 개수의 손가락 감지 시구간(F)에도 불구하고, 원하는 손가락 터치 감지 속도를 얻기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 멀티플렉싱 구동 제어를 제공할 수 있다. 아래에서, 이에 대하여 설명한다.
도 21c 및 도 21b를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 펜 감지 기간들(Pen sensing period)에서 제1 멀티플렉싱 구동 방식에 따라 터치패널(TSP)을 구동 및 감지하고, 손가락 감지 기간들(Finger sensing period) 동안에는 제2 멀티플렉싱 구동 방식에 따라 터치패널(TSP)을 구동 및 감지할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 펜 감지 기간들에서 손가락 감지 기간들로 바뀔 때, 또는 손가락 감지 기간들에서 펜 감지 기간들로 바뀔 때, 멀티플렉싱 구동 방식을 제어한다.
멀티플렉싱 구동이란, 미리 정해진 그룹 구동 개수(도 21c의 예시에서는, 16개)만큼의 터치전극들(TE)을 동시에 구동 또는 감지하는 것을 의미한다. 제1 멀티플렉싱 구동 방식과 제2 멀티플렉싱 구동 방식에 의하면, 하나의 터치 시구간 내에서 구동 또는 감지될 수 있는 터치전극들(TE)의 개수가 달라져서 감지 속도가 달라질 수 있다.
손가락 감지 기간을 위한 제2 멀티플렉싱 구동 방식은 펜 감지 기간을 위한 제1 멀티플렉싱 구동 방식보다 하나의 터치 시구간 내에서 구동 또는 감지될 수 있는 터치전극들(TE)의 개수가 더 많은 방식으로서, 더 빠른 감지 속도를 얻을 수 있다. 즉, 각 손가락 감지 시구간(F) 동안, 감지되는 터치전극 개수는, 각 하향링크 전송 시구간(P1~P4, T1~T4) 동안, 감지되는 터치전극 개수보다는 많을 수 있다. 예를 들어, 각 손가락 감지 시구간(F) 동안, 감지되는 터치전극 개수는, 각 하향링크 전송 시구간(P1~P4, T1~T4) 동안, 감지되는 터치전극 개수보다는 2배 많을 수 있다.
펜 감지 기간들은, 펜 터치를 감지하기 위한 터치 시구간들로서, 도 21b에서 제1 내지 제13 터치 시구간(TP #1 ~ TP #13)에 할당된 펜 위치 감지 시구간(P1~P4)과 펜 기울기 감지 시구간(T1~T4))에 해당한다. 이러한 펜 감지 기간들에 해당하는 제1 내지 제13 터치 시구간(TP #1 ~ TP #13) 각각에서는, 펜 출력 신호들에 해당하는 펜 데이터(PDATA; PDATA1 ~ PDATA4) 또는 펜 기울기 신호(PTS; PTS1~PTS4)가 터치패널(TSP) 내 하나 이상의 터치전극(TE)에 인가된다.
손가락 감지 기간들은, 손가락 터치를 감지하기 위한 터치 시구간들로서, 도 21b에서 제14 내지 제 16 터치 시구간(TP #14 ~ TP #16)에 할당된 손가락 감지 시구간(F)에 해당한다. 이러한 손가락 감지 기간들에 해당하는 제14 내지 제 16 터치 시구간(TP #14 ~ TP #16) 각각에서는, 터치구동신호(TDS)가 터치패널(TSP) 내 하나 이상의 터치전극(TE)에 인가된다.
제1 멀티플렉싱 구동 방식에 따르면, 터치회로(300)는, 펜 감지 기간에 해당하는 하나의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #13 중 하나)을 제1 그룹 구동 시간(MUX 1)과 제2 그룹 구동 시간(MUX2)으로 분할하고, 제1 그룹 구동 시간(MUX1) 동안, 미리 정해진 그룹 구동 개수만큼의 터치전극들(TE row 1, TE row 2)을 통해 펜 출력 신호(PDATA, PTS)를 감지하고, 제2 그룹 구동 시간(MUX2) 동안, 미리 정해진 그룹 구동 개수만큼의 터치전극들(TE row 3, TE row 4)을 통해 펜 출력 신호(PDATA, PTS)를 감지할 수 있다.
따라서, 제1 멀티플렉싱 구동 방식에 따르면, 펜 감지 기간에 해당하는 하나의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #13 중 하나) 동안, 제1 그룹 구동 시간(MUX1)과 제2 그룹 구동 시간(MUX2)에 대응되는 2개의 멀티플렉싱 구동 영역(TE row 1 ~ 4가 배치된 영역)에서 펜 정보 또는 펜 위치를 감지할 수 있다. 이러한 제1 멀티플렉싱 구동 방식으로 "2 멀티플렉싱 구동(2 MUX Driving)"이라고도 한다.
제2 멀티플렉싱 구동 방식에 따르면, 터치회로(300)는, 손가락 감지 기간에 해당하는 하나의 터치 시구간(TP #14 ~ TP #16 중 하나)을 제1 내지 제4 그룹 구동 시간(MUX 1 ~ MUX4)으로 분할하고, 제1 그룹 구동 시간(MUX1) 동안, 미리 정해진 그룹 구동 개수만큼의 터치전극들(TE row 1, TE row 2)을 통해 터치센싱신호(SENS)를 감지하고, 제2 그룹 구동 시간(MUX2) 동안, 미리 정해진 그룹 구동 개수만큼의 터치전극들(TE row 3, TE row 4)을 통해 터치센싱신호(SENS)를 감지하고, 제3 그룹 구동 시간(MUX3) 동안, 미리 정해진 그룹 구동 개수만큼의 터치전극들(TE row 5, TE row 6)을 통해 터치센싱신호(SENS)를 감지하고, 제4 그룹 구동 시간(MUX4) 동안, 미리 정해진 그룹 구동 개수만큼의 터치전극들(TE row 7, TE row 8)을 통해 터치센싱신호(SENS)를 감지할 수 있다.
따라서, 제2 멀티플렉싱 구동 방식에 따르면, 손가락 감지 기간에 해당하는 하나의 터치 시구간(TP #14 ~ TP #16 중 하나) 동안, 제1 내지 제4 그룹 구동 시간(MUX1 ~ MUX4)에 대응되는 4개의 멀티플렉싱 구동 영역(TE row 1 ~ 8가 배치된 영역)에서 손가락 터치를 감지할 수 있다. 이러한 제2 멀티플렉싱 구동 방식으로 "4 멀티플렉싱 구동(4 MUX Driving)"이라고도 한다.
전술한 바와 같이, 손가락 감지 기간에 해당하는 각 터치 시구간 동안에는 "4 멀티플렉싱 구동(4 MUX Driving)"이 수행됨으로써, 4-펜 모드를 통해 손가락 터치 시구간(F)의 개수를 감소하더라도, 원하는 손가락 터치 감지 속도를 얻을 수 있다.
도 21c를 참조하면, 터치회로(300)의 터치 컨트롤러(520)는, 터치동기신호(Tsync)를 기초로 생성되며, 하나의 터치 시구간(TP) 내에 2개의 터치 레벨 신호 구간(TPa, TPb)을 갖는 변경된 터치동기신호(Tsync_ROIC)를 생성하여 터치구동회로(510)로 제공함으로써, 제1 멀티플렉싱 구동 방식(2 MUX driving)과 제2 멀티플렉싱 구동 방식(4 MUX driving) 간의 변경 타이밍을 제어할 수 있다.
터치구동회로(510)는 터치동기신호(Tsync)와 변경된 터치동기신호(Tsync_ROIC)를 모두 제공받을 수도 있고, 터치 시구간의 종류별로 터치동기신호(Tsync)와 변경된 터치동기신호(Tsync_ROIC) 중 하나만을 선택적으로 제공받을 수도 있다.
펜 감지 기간들에 해당하는 제1 내지 제13 터치 시구간(TP #1 ~ TP #13) 각각을 구별하고 정의하는 터치동기신호(Tsync)와, 손가락 감지 기간들에 해당하는 제14 내지 제 16 터치 시구간(TP #14 ~ TP #16) 각각을 구별하고 정의하는 터치동기신호(Tsync_ROIC)는, 신호 파형이 서로 다를 수 있다.
도 17의 Case2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 제2 터치 시구간(TP#2)부터 제10 터치 시구간(TP#10)동안에는 펜 감지를 위해 제1 멀티플렉싱 구동 방식으로 구동되다가, 제11 터치 시구간(TP#11)동안에는 손가락 감지를 위해 제2 멀티플렉싱 구동 방식으로 변경될 수 있다. 또한, 제12 터치 시구간(TP#12)동안에는 펜 감지를 위해 제1 멀티플렉싱 구동 방식으로 구동되다가, 제13 터치 시구간(TP#13)동안에는 손가락 감지를 위해 제2 멀티플렉싱 구동 방식으로 변경되고, 다시 제14 터치 시구간(TP#14)동안에는 펜 감지를 위해 제1 멀티플렉싱 구동 방식으로 변경될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 터치 시구간에 필요한 감지 대상에 따라, 제1 멀티플렉싱 구동 또는 제2 멀티플렉싱 구동방식으로 변경 설정될 수 있다.
도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 펜 고유 ID를 펜(20)에게 요청하는 경우, 4-펜 모드를 위한 터치 시구간 구성도이다.
도 22를 참조하면, 터치표시장치(10)가 펜(20)에게 펜 고유 ID를 요청하는 경우, 한 터치 프레임 시간 내에 펜 고유 ID를 모두 수신하기 위하여, 펜 데이터(PDATA)를 수신할 수 있는 시구간이 더 필요하다.
따라서, 터치표시장치(10)는, 도 21a 및 도 21b에서 4개의 펜 기울기 감지 시구간(T1, T2, T3, T4)를 펜 데이터 전송 시구간(D)으로 변경하여 할당할 수 있다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 펜 모드 변경을 나타낸 도면이고, 도 24a, 도 24b 및 도 24c는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 4-펜 모드, 2-펜 모드 및 1-펜 모드를 위한 터치 시구간 구성도들이다.
도 23을 참조하면, 터치회로(300)는, 하나의 터치 프레임 시간 내 동시에 연동하는 펜(20)의 개수에 따라 펜 모드를 변경할 수 있다.
예를 들어, 펜 모드는 1개의 펜(20)에 의한 펜 터치를 감지하는 1-펜 모드와, 2개의 펜(20)에 의한 펜 터치를 감지하는 2-펜 모드와, 3개 이상의 펜(20)에 의한 펜 터치를 감지하는 4-펜 모드 등을 포함할 수 있다.
터치표시장치(10)는 1-펜 모드로 동작하는 중에, 펜 개수(Pen Num)가 2개로 늘어나면 2-펜 모드로 변경하고, 펜 개수(Pen Num)가 3개 이상으로 늘어나면 4-펜 모드로 변경한다.
터치표시장치(10)는 2-펜 모드로 동작하는 중에, 펜 개수(Pen Num)가 1개로 감소하면 1-펜 모드로 변경하고, 펜 개수(Pen Num)가 3개 이상으로 늘어나면 4-펜 모드로 변경한다.
터치표시장치(10)는 4-펜 모드로 동작하는 중에, 펜 개수(Pen Num)가 1개로 감소하면 1-펜 모드로 변경하고, 펜 개수(Pen Num)가 2개로 감소하면 2-펜 모드로 변경한다.
펜 개수(Pen Num)의 증가 인식에 따라, 1-펜 모드에서 2-펜 모드 또는 4-펜 모드로 변경하거나, 2-펜 모드에서 4-펜 모드로 변경하게 된다.
터치표시장치(10)의 터치회로(300)는, 손가락 감지 시구간(F) 동안, 펜(20)에서 출력되는 펜 펄스 신호(PLFD)를 이용하여, 펜 개수(Pen Num)의 증가를 인식할 수 있다.
이전 터치 프레임 시간에서보다 현재 터치 프레임 시간에서, 손가락 감지 시구간(F) 동안, 펜(20)에서 출력된 펜 펄스 신호(PLFD)가 터치패널(TSP)에서 수신되는 영역(하나 이상의 터치전극(TE) 포함)의 개수가 증가하면, 펜 개수(Pen Num)가 증가한 것으로 인식할 수 있다.
예를 들어, 제1 터치 프레임 시간 내 손가락 감지 시구간(F) 동안, 펜(20)에서 출력된 펜 펄스 신호(PLFD)가 터치패널(TSP)의 1개 영역(하나 이상의 터치전극(TE) 포함)에서 수신되었고, 제2 터치 프레임 시간 내 손가락 감지 시구간(F) 동안, 펜(20)에서 출력된 펜 펄스 신호(PLFD)가 터치패널(TSP)의 3개 영역(하나 이상의 터치전극(TE) 포함)에서 수신된다면, 터치회로(300)는 펜 개수(Pen Num)가 1개에서 3개로 늘어났다고 인식하고, 펜 모드를 1-펜 모드에서 4-펜 모드로 변경한다.
펜 개수(Pen Num)의 감소 인식에 따라, 2-펜 모드에서 1-펜 모드로 변경하거나, 4-펜 모드에서 1-펜 모드 또는 2-펜 모드로 변경하게 된다.
터치표시장치(10)의 터치회로(300)는, 하향링크 전송 시구간들(DLT) 동안의 하향링크신호(DLS)의 발생 유무를 통해, 펜 개수(Pen Num)의 감소를 인식할 수 있다.
터치표시장치(10)의 터치회로(300)는, 현재의 펜 모드의 터치 시구간 구성에서 각 펜에 할당된 하향링크 전송 시구간들(DLT) 중 하나 또는 둘 이상의 펜(20)에 대응되는 하향링크 전송 시구간들(DLT) 동안 하향링크신호(DLS)가 발생하지 않는다면, 펜 개수(Pen Num)의 감소를 인식할 수 있다.
예를 들어, 제1 내지 제4 펜(Pen 1 ~ Pen 4)에 대한 펜 터치를 감지하는 4-펜 모드로 동작하고 있을 때, 터치회로(300)는, 제3 펜(Pen 3)에 할당된 하향링크 전송 시구간(DLS) 동안, 펜 데이터(PDATA), 펜 기울기 신호(PTS) 등의 하향링크신호(DLS)가 수신되지 않는다는 것을 확인하면, 제1 내지 제4 펜(Pen 1 ~ Pen 4) 중에서 제3 펜(Pen 3)이 사라졌다고 판단한다. 하지만, 펜 개수(Pen Num)가 여전히 3개 이상이므로, 펜 모드는 4-펜 모드로 유지된다.
이후, 3개의 펜(Pen 1, Pen 2, Pen 4)에 대한 펜 터치를 감지하는 4-펜 모드로 동작하고 있을 때, 터치회로(300)는, 제2 펜(Pen 2)에 할당된 하향링크 전송 시구간(DLS) 동안, 펜 데이터(PDATA), 펜 기울기 신호(PTS) 등의 하향링크신호(DLS)가 수신되지 않는다는 것을 확인하면, 3개의 펜(Pen 1, Pen 2, Pen 4) 중에서 제2 펜(Pen 2)이 사라지고 2개의 펜(Pen 1, Pen 4)으로 감소했다고 판단하여, 펜 모드를 4-펜 모드에서 3-펜 모드로 변경한다.
도 24a는 4-펜 모드를 위한 터치 시구간 구성이고, 도 24b는 2-펜 모드를 위한 터치 시구간 구성이고, 도 24c는 1-펜 모드를 위한 터치 시구간 구성이다.
도 24a 내지 도 24c를 참조하면, 펜 모드에 관계없이, 12개의 하향링크 전송 시구간에 8개의 펜 위치 감지 시구간(P1, P2, P3, P4)과 4개의 펜 기울기 감지 시구간(T1, T2, T3, T4)이 할당된다.
4-펜 모드에서는, 8개의 펜 위치 감지 시구간(P1, P2, P3, P4)이 4개의 펜(20)에 공평하게 나누어 분배된다. 제1 펜(Pen 1)에 2개의 펜 위치 감지 시구간(P1)이 분배되고, 제2 펜(Pen 2)에 다른 2개의 펜 위치 감지 시구간(P2)이 분배되고, 제3 펜(Pen 3)에 또 다른 2개의 펜 위치 감지 시구간(P3)이 분배되고, 제4 펜(Pen 4)에 또 다른 2개의 펜 위치 감지 시구간(P4)이 분배된다.
4-펜 모드에서는, 4개의 펜 기울기 감지 시구간(T1, T2, T3, T4)은 4개의 펜(20)에 1개씩 분배된다.
2-펜 모드에서는, 8개의 펜 위치 감지 시구간(P1, P2)이 2개의 펜(20)에 공평하게 나누어 분배된다. 제1 펜(Pen 1)에 4개의 펜 위치 감지 시구간(P1)이 분배되고, 제2 펜(Pen 2)에 다른 4개의 펜 위치 감지 시구간(P2)이 분배된다.
2-펜 모드에서는, 4개의 펜 기울기 감지 시구간(T1, T2)은 2개의 펜(20)에 2개씩 분배된다.
1-펜 모드에서는, 8개의 펜 위치 감지 시구간(P1)이 1개의 펜(20)에 모두 분배된다. 1-펜 모드에서는, 4개의 펜 기울기 감지 시구간(T1)은 1개의 펜(20)에 모두 분배된다.
도 24a 내지 도 24c를 참조하면, 터치회로(300)는, 펜 모드의 변경 시, (i) 하나의 터치 프레임 시간 내 Nd개의 하향링크 전송 시구간(DLT)과 Nf개의 손가락 감지 시구간(F)의 할당 순서를 제어하거나, (ii) 하나의 터치 프레임 시간 내 펜(20) 1개 당 펜 위치 감지 시구간(P)으로 할당되는 하향링크 전송 시구간(DLT)의 개수를 제어하거나, (iii) 하나의 터치 프레임 시간 내 펜(20) 1개 당 펜 기울기 감지 시구간(T)으로 할당되는 하향링크 전송 시구간(DLT)의 개수를 제어할 수 있다.
터치회로(300)는, 펜 위치 감지 시구간(P) 동안, 하향링크신호(DLS)이고 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 펜 데이터(PDATA)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신한다.
터치회로(300)는, 펜 기울기 감지 시구간(T) 동안, 하향링크신호(DLS)이고 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동되는 펜 기울기 신호(PTS)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신한다.
도 24a 내지 도 24c를 참조하면, 하나의 터치 프레임 시간 내 동시에 연동하는 펜(20)의 개수가 증가하여 펜 모드가 변경되면, 하나의 터치 프레임 시간 내 펜(20) 1개 당 펜 위치 감지 시구간(P)으로 할당되는 하향링크 전송 시구간(DLT)의 개수가 증가하고, 하나의 터치 프레임 시간 내 펜(20) 1개 당 펜 기울기 감지 시구간(T)으로 할당되는 하향링크 전송 시구간(DLT)의 개수가 증가할 수 있다.
도 24a 내지 도 24c를 참조하면, 하나의 터치 프레임 시간 내 동시에 연동하는 펜(20)의 개수가 감소하여 펜 모드가 변경되면, 하나의 터치 프레임 시간 내 펜(20) 1개 당 펜 위치 감지 시구간(P)으로 할당되는 하향링크 전송 시구간(DLT)의 개수가 감소하고, 하나의 터치 프레임 시간 내 펜(20) 1개 당 펜 기울기 감지 시구간(T)으로 할당되는 하향링크 전송 시구간(DLT)의 개수가 감소할 수 있다.
도 24a 내지 도 24c를 참조하면, 펜 모드의 변경 시, 펜 위치, 펜 기울기 및 펜 정보 중 하나 이상의 감지 속도가 변경될 수 있다.
예를 들어, 4-펜 모드에서 1-펜 모드 또는 2-펜 모드로 변경되거나, 2-펜 모드에서 1-펜 모드로 변경되면, 1개의 펜에 대한 펜 위치, 펜 기울기 및 펜 정보 중 하나 이상의 감지 속도가 빨라질 수 있다.
다른 예를 들어, 1-펜 모드에서 2-펜 모드 또는 4-펜 모드로 변경되거나, 2-펜 모드에서 4-펜 모드로 변경되면, 1개의 펜에 대한 펜 위치, 펜 기울기 및 펜 정보 중 하나 이상의 감지 속도가 느려질 수 있다.
도 25 및 도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 4개의 펜(Pen 1, Pen 2, Pen 3, Pen 4)과 페어링(Paring) 하는 절차를 나타낸 도면이다.
도 25를 참조하면, 4개의 펜(Pen 1, Pen 2, Pen 3, Pen 4)과 페어링(Paring)을 하기 위한 1번째 단계(Step 1)에서, 터치회로(300)는, 제1 터치 프레임 시간 내 상향링크 전송 시구간(ULT) 동안, 터치패널(TSP)에 접근해 있고 펜 임시 ID를 부여 받지 못한 펜(10)이 톤-모드로 반응하라는 명령(0:Tone)을 포함하는 상향링크 신호(ULS)를 터치패널(TSP)을 통해 출력한다. 여기서, 상향링크 신호(ULS)는 제1 비콘신호(BCON)에 해당한다.
제1 터치 프레임 시간 동안, 4개의 펜(Pen 1, Pen 2, Pen 3, Pen 4)이 터치표시장치(10)에 접근한 것으로 가정한다. 이에 따라, 4개의 펜(Pen 1, Pen 2, Pen 3, Pen 4)은 톤 모드 동작 명령(0:Tone)을 포함하는 상향링크신호(ULS)를 터치패널(TSP)을 통해 수신하고, 터치표시장치(10)와 연동하여, 풀-톤(Full Tone) 모드(0: Full tone)로 동작한다.
풀-톤 모드는, 화면 전 영역을 풀-센싱(Full Sensing)하여 화면 전 영역에서의 손가락 터치 및 펜 터치의 유무를 알아내기 위하여 터치표시장치(10) 및 펜(20)이 동작하는 동작모드이다.
이러한 풀 톤 모드 구간에서는, 터치패널(TSP)에 전압 레벨이 변동되는 AC 신호 형태의 터치구동신호(TDS)가 터치회로(300)로부터 공급되고, 4개의 펜(Pen 1, Pen 2, Pen 3, Pen 4)은 펜 펄스 신호(PLFD)를 하향링크신호(DLS)로서 터치패널(TSP)로 출력할 수 있다.
도 25를 참조하면, 4개의 펜(Pen 1, Pen 2, Pen 3, Pen 4)과 페어링(Paring)을 하기 위한 2번째 단계(Step 2)에서, 제2 터치 프레임 시간 내 상향링크 전송 시구간(ULT)인 비콘 전송 시구간(B) 동안, 터치회로(300)는, 터치패널(TSP)에 접근해 있고 펜 임시 ID를 부여 받지 못한 펜(10)에 펜 고유 ID를 요청하는 펜 고유 ID 요청 정보(O:ID)를 포함하는 비콘신호(BCON)인 상향링크신호(ULS)를 터치패널(TSP)에 공급한다.
이에 따라, 제1 펜(Pen 1)은 펜 고유 ID 요청 정보(O:ID)를 포함하는 비콘신호(BCON)를 수신하게 되어, 자신의 제1 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호(DLS)(0: ID)를 하향링크 전송 시구간(DLT) 동안 터치패널(TSP)로 출력한다.
또한, 제2 펜(Pen 2)도 펜 고유 ID 요청 정보(O:ID)를 포함하는 비콘신호(BCON)를 수신하게 되어, 자신의 제2 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호(DLS)(0: ID)를 하향링크 전송 시구간(DLT) 동안 터치패널(TSP)로 출력한다.
또한, 제3 펜(Pen 3)도 펜 고유 ID 요청 정보(O:ID)를 포함하는 비콘신호(BCON)를 수신하게 되어, 자신의 제3 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호(DLS)(0: ID)를 하향링크 전송 시구간(DLT) 동안 터치패널(TSP)로 출력한다.
또한, 제4 펜(Pen 4)도 펜 고유 ID 요청 정보(O:ID)를 포함하는 비콘신호(BCON)를 수신하게 되어, 자신의 제4 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호(DLS)(0: ID)를 하향링크 전송 시구간(DLT) 동안 터치패널(TSP)로 출력한다.
터치회로(300)는, 하향링크 전송 시구간(DLT) 동안, 제1 펜(Pen 1)으로부터 출력되며 제1 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호(DLS)를 터치패널(TSP)를 통해 수신한다.
또한, 터치회로(300)는, 하향링크 전송 시구간(DLT) 동안, 제2 펜(Pen 2)으로부터 출력되며 제2 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호(DLS)를 터치패널(TSP)를 통해 수신한다.
또한, 터치회로(300)는, 하향링크 전송 시구간(DLT) 동안, 제3 펜(Pen 3)으로부터 출력되며 제3 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호(DLS)를 터치패널(TSP)를 통해 수신한다.
또한, 터치회로(300)는, 하향링크 전송 시구간(DLT) 동안, 제4 펜(Pen 4)으로부터 출력되며 제2 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호(DLS)를 터치패널(TSP)를 통해 수신한다.
도 25를 참조하면, 4개의 펜(Pen 1, Pen 2, Pen 3, Pen 4)과 페어링(Paring)을 하기 위한 3번째 단계(Step 3)에서, 터치회로(300)는, 제3 터치 프레임 시간 내 상향링크 전송 시구간(ULT)인 비콘 전송 시구간(B) 동안, 4개의 펜(Pen 1, Pen 2, Pen 3, Pen 4) 중 제1 펜(Pen 1)에 부여된 제1 펜 임시 ID가 포함되거나 제1 펜 임시 ID와 대응되는 정보가 포함된 제1 페어링 정보(0:Pair1)를 포함하는 상향링크신호(ULS)인 비콘신호(BCON)를 터치패널(TSP)로 출력한다. 여기서, 제1 페어링 정보(0:Pair1)는 제1 펜 고유 ID의 해시 값(Hash Value)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 펜 고유 ID는 52 비트로 되어 있고, 펜 고유 ID의 해시 값 또는 펜 임시 ID는 6 내지 8 비트로 되어 있을 수 있다.
이에 따라, 제1 펜(Pen 1)은 제1 페어링 정보(0:Pair1)를 포함하는 비콘신호(BCON)를 수신함으로써, 제1 펜(Pen 1)에 대한 페어링이 완료된다. 제1 펜(Pen 1)은 이후 전체 구동 기간 중 제1 펜(Pen 1)에 할당되는 터치 시구간(전체의 1/4)을 이용하여 구동 동작을 수행한다 (1:Default Quarter).
제3 터치 프레임 시간 내 하향링크 전송 시구간(DLT) 동안, 제1 펜(Pen 1)을 제외한 나머지 펜들(Pen 2, Pen 3, Pen 4)는, 자신과 관련된 페어링 정보를 수신하지 못했기 때문에(즉, 펜 임시 ID가 부여되지 못했기 때문에), 페어링을 완료하지 못하고, 자신의 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호(DLS)를 터치패널(TSP)로 다시 출력한다(0:ID).
즉, 제2 펜(Pen 2)은 자신과 관련된 페어링 정보를 수신하지 못했기 때문에(즉, 펜 임시 ID가 부여되지 못했기 때문에), 페어링을 완료하지 못하고, 제2 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호(DLS)를 터치패널(TSP)로 다시 출력한다(0:ID). 제3 펜(Pen 3)은 자신과 관련된 페어링 정보를 수신하지 못했기 때문에(즉, 펜 임시 ID가 부여되지 못했기 때문에), 페어링을 완료하지 못하고, 제3 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호(DLS)를 터치패널(TSP)로 다시 출력한다(0:ID). 제4 펜(Pen 4)은 자신과 관련된 페어링 정보를 수신하지 못했기 때문에(즉, 펜 임시 ID가 부여되지 못했기 때문에), 페어링을 완료하지 못하고, 제4 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호(DLS)를 터치패널(TSP)로 다시 출력한다(0:ID).
이에 따라, 터치회로(300)는, 제3 터치 프레임 시간 내 하향링크 전송 시구간(DLT) 동안, 제2 펜(Pen 2)으로부터 제2 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호(DLS)를 다시 수신한다. 또한, 터치회로(300)는, 제3 터치 프레임 시간 내 하향링크 전송 시구간(DLT) 동안, 제3 펜(Pen 3)으로부터 제3 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호(DLS)를 다시 수신하고, 제4 펜(Pen 4)으로부터 제4 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호(DLS)를 다시 수신한다.
도 25를 참조하면, 4개의 펜(Pen 1, Pen 2, Pen 3, Pen 4)과 페어링(Paring)을 하기 위한 4번째 단계(Step 4)에서, 터치회로(300)는, 제4 터치 프레임 시간 내 상향링크 전송 시구간(ULT)인 비콘 전송 시구간(B) 동안, 4개의 펜(Pen 1, Pen 2, Pen 3, Pen 4) 중 제2 펜(Pen 2)에 부여된 제2 펜 임시 ID가 포함되거나 제2 펜 임시 ID와 대응되는 정보가 포함된 제2 페어링 정보(1:Pair2)를 포함하는 상향링크신호(ULS)인 비콘신호(BCON)를 터치패널(TSP)로 출력한다. 여기서, 제2 페어링 정보(1:Pair2)는 제2 펜 고유 ID의 해시 값(Hash Value)을 포함할 수 있다.
이에 따라, 제2 펜(Pen 2)은 제2 페어링 정보(1:Pair2)를 포함하는 비콘신호(BCON)를 수신함으로써, 제2 펜(Pen 2)에 대한 페어링이 완료된다. 제2 펜(Pen 2)은 이후 전체 구동 기간 중 제2 펜(Pen 2)에 할당되는 터치 시구간(전체의 1/4)을 이용하여 구동 동작을 수행한다 (2:Default Quarter). 이때, 제1 펜(Pen 1)은 제1 펜(Pen 1)에 할당되는 터치 시구간(전체의 1/4)을 이용하여 구동 동작을 수행한다 (1:Default Quarter).
제4 터치 프레임 시간 내 하향링크 전송 시구간(DLT) 동안, 펜 임시 ID가 이미 부여되어 페어링이 완료된 제1 및 제2 펜(Pen 1, Pen 2)을 제외한 나머지 펜들(Pen 3, Pen 4)는, 자신과 관련된 페어링 정보를 수신하지 못했기 때문에(즉, 펜 임시 ID가 부여되지 못했기 때문에), 페어링을 완료하지 못하고, 자신의 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호(DLS)를 터치패널(TSP)로 다시 출력한다(0:ID).
즉, 제3 펜(Pen 3)은 자신과 관련된 페어링 정보를 수신하지 못했기 때문에(즉, 펜 임시 ID가 부여되지 못했기 때문에), 페어링을 완료하지 못하고, 제3 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호(DLS)를 터치패널(TSP)로 재차 출력한다(0:ID). 제4 펜(Pen 4)은 자신과 관련된 페어링 정보를 수신하지 못했기 때문에(즉, 펜 임시 ID가 부여되지 못했기 때문에), 페어링을 완료하지 못하고, 제4 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호(DLS)를 터치패널(TSP)로 재차 출력한다(0:ID).
이에 따라, 터치회로(300)는, 제4 터치 프레임 시간 내 하향링크 전송 시구간(DLT) 동안, 제3 펜(Pen 3)으로부터 제3 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호(DLS)를 다시 수신하고, 제4 펜(Pen 4)으로부터 제4 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호(DLS)를 다시 수신한다.
도 25를 참조하면, 4개의 펜(Pen 1, Pen 2, Pen 3, Pen 4)과 페어링(Paring)을 하기 위한 5번째 단계(Step 5)에서, 터치회로(300)는, 제5 터치 프레임 시간 내 상향링크 전송 시구간(ULT)인 비콘 전송 시구간(B) 동안, 4개의 펜(Pen 1, Pen 2, Pen 3, Pen 4) 중 제3 펜(Pen 3)에 부여된 제3 펜 임시 ID가 포함되거나 제3 펜 임시 ID와 대응되는 정보가 포함된 제3 페어링 정보(2:Pair3)를 포함하는 상향링크신호(ULS)인 비콘신호(BCON)를 터치패널(TSP)로 출력한다. 여기서, 제3 페어링 정보(2:Pair3)는 제3 펜 고유 ID의 해시 값(Hash Value)을 포함할 수 있다.
이에 따라, 제3 펜(Pen 3)은 제3 페어링 정보(2:Pair3)를 포함하는 비콘신호(BCON)를 수신함으로써, 제3 펜(Pen 3)에 대한 페어링이 완료된다. 제3 펜(Pen 3)은 이후 전체 구동 기간 중 제3 펜(Pen 3)에 할당되는 터치 시구간(전체의 1/4)을 이용하여 구동 동작을 수행한다 (3:Default Quarter). 이때, 제1 펜(Pen 1)은 제1 펜(Pen 1)에 할당되는 터치 시구간(전체의 1/4)을 이용하여 구동 동작을 수행한다 (1:Default Quarter). 제2 펜(Pen 2)은 제2 펜(Pen 2)에 할당되는 터치 시구간(전체의 1/4)을 이용하여 구동 동작을 수행한다 (2:Default Quarter).
제5 터치 프레임 시간 내 하향링크 전송 시구간(DLT) 동안, 펜 임시 ID가 이미 부여되어 페어링이 완료된 제 내지 제3 펜(Pen 1, Pen 2, Pen 3)을 제외한 나머지 제4 펜(Pen 4)은 자신과 관련된 페어링 정보를 수신하지 못했기 때문에(즉, 펜 임시 ID가 부여되지 못했기 때문에), 페어링을 완료하지 못하고, 제4 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호(DLS)를 터치패널(TSP)로 재차 출력한다(0:ID).
이에 따라, 터치회로(300)는, 제5 터치 프레임 시간 내 하향링크 전송 시구간(DLT) 동안, 제4 펜(Pen 4)으로부터 제4 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호(DLS)를 다시 수신한다.
도 25를 참조하면, 4개의 펜(Pen 1, Pen 2, Pen 3, Pen 4)과 페어링(Paring)을 하기 위한 6번째 단계(Step 6)에서, 터치회로(300)는, 제6 터치 프레임 시간 내 상향링크 전송 시구간(ULT)인 비콘 전송 시구간(B) 동안, 4개의 펜(Pen 1, Pen 2, Pen 3, Pen 4) 중 제4 펜(Pen 4)에 부여된 제4 펜 임시 ID가 포함되거나 제4 펜 임시 ID와 대응되는 정보가 포함된 제4 페어링 정보(3:Pair4)를 포함하는 상향링크신호(ULS)인 비콘신호(BCON)를 터치패널(TSP)로 출력한다. 여기서, 제4 페어링 정보(3:Pair4)는 제4 펜 고유 ID의 해시 값(Hash Value)을 포함할 수 있다.
이에 따라, 제4 펜(Pen 4)은 제4 페어링 정보(3:Pair4)를 포함하는 비콘신호(BCON)를 수신함으로써, 제4 펜(Pen 4)에 대한 페어링이 완료된다. 제4 펜(Pen 4)은 이후 전체 구동 기간 중 제4 펜(Pen 4)에 할당되는 터치 시구간(전체의 1/4)을 이용하여 구동 동작을 수행한다 (4:Default Quarter). 이때, 제1 펜(Pen 1)은 제1 펜(Pen 1)에 할당되는 터치 시구간(전체의 1/4)을 이용하여 구동 동작을 수행한다 (1:Default Quarter). 제2 펜(Pen 2)은 제2 펜(Pen 2)에 할당되는 터치 시구간(전체의 1/4)을 이용하여 구동 동작을 수행한다 (2:Default Quarter). 제3 펜(Pen 3)은 제3 펜(Pen 3)에 할당되는 터치 시구간(전체의 1/4)을 이용하여 구동 동작을 수행한다 (3:Default Quarter).
이로써, 4개의 펜(Pen 1, Pen 2, Pen 3, Pen 4)과 페어링(Paring)이 모두 완료된다.
도 25 및 도 26을 참조하면, 터치표시장치(10)가 4개의 펜(Pen 1, Pen 2, Pen 3, Pen 4) 중 하나로 페어링 정보를 제공할 때, 펜 임시 ID가 부여되지 않은 펜(들)은 동작을 멈추지 않고, 자신의 펜 고유 ID를 재 전송한다. 이러한 페어링 절차는 도 15에서의 페어링 절차와 차이가 있다.
도 26을 참조하면, 제1 펜(Pen 1)에 대한 페어링 절차와, 제2 펜(Pen 2)에 대한 페어링 절차와, 제3 펜(Pen 3)에 대한 페어링 절차와, 제4 펜(Pen 4)에 대한 페어링 절차가 시간적으로 조금씩 오버랩 되기 때문에, 도 15에서의 페어링 절차에 비해, 4개의 펜(Pen 1, Pen 2, Pen 3, Pen 4)에 대한 모든 페어링 시간이 짧아질 수 있다.
이상에서 전술한 본 발명의 실시예들에 의하면, 디스플레이 기능과 손가락 터치 감지 기능을 제공하면서도, 다수의 펜(20)을 동시에 효과적으로 감지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 펜 데이터(PDATA)를 통한 펜 정보의 감지와 펜 위치의 감지를 동시에 수행함으로써, 한정된 터치 프레임 시간(구동 시간) 내에 다수의 펜(20)을 동시에 효과적으로 감지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 터치표시장치(10)와 다수의 펜(20) 간의 페어링을 짧은 시간 내에 신속하게 처리해줄 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (24)

  1. 하나 이상의 펜과 연동하는 터치표시장치에 있어서,
    다수의 터치전극이 배치된 터치패널; 및
    각 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 동안, 상향링크신호를 상기 다수의 터치전극의 전체 또는 일부에 인가하고, 상기 상향링크신호를 수신한 하나 이상의 펜에서 출력된 하향링크신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하는 터치회로를 포함하고,
    상기 터치회로는, 상기 하나 이상의 펜에서 출력되는 하향링크신호이고 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 펜 데이터를 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하고, 상기 펜 데이터에 근거하여 상기 하나 이상의 펜에 대한 펜 정보와 펜 위치를 동시에 감지하며,
    상기 터치회로는, 상기 N개의 터치 시구간 중 하나 이상의 펜 감지 기간에서 제1 멀티플렉싱 구동 방식에 따라 상기 터치패널을 구동 및 감지하고, 상기 N개의 터치 시구간 중 다른 하나 이상의 손가락 감지 기간에서 상기 제1 멀티플렉싱 구동 방식과 다른 제2 멀티플렉싱 구동 방식에 따라 상기 터치패널을 구동 및 감지하며,
    상기 다른 하나 이상의 손가락 감지 기간을 위한 제2 멀티플렉싱 구동 방식은 상기 하나 이상의 펜 감지 기간을 위한 제1 멀티플렉싱 구동 방식보다 하나의 터치 시구간 내에서 구동 또는 감지될 수 있는 터치전극의 개수가 더 많은 터치표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 N개의 터치 시구간은,
    상기 터치패널에서 하나 이상의 펜으로 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 상향링크신호가 전송되는 Nu개의 상향링크 전송 시구간과,
    상기 하나 이상의 펜에서 상기 터치패널로 하향링크신호가 전송되는 Nd개의 하향링크 전송 시구간과,
    손가락에 의한 터치를 감지하는 Nf개의 손가락 감지 시구간을 포함하고,
    Nu≥1, Nd≥1, Nf≥1 이고,
    상기 Nd개의 하향링크 전송 시구간은 Np개의 펜 위치 감지 시구간을 포함하고, 1≤Np≤Nd 이고,
    상기 Np개의 펜 위치 감지 시구간 동안,
    상기 터치회로는, 상기 하나 이상의 펜에서 출력되는 하향링크신호이고 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 펜 데이터를 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하고, 상기 펜 데이터에 근거하여 상기 하나 이상의 펜에 대한 펜 정보와 펜 위치를 동시에 감지하는 터치표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 각 상향링크 전송 시구간 동안, 상기 터치회로는,
    상기 하나 이상의 펜으로 전송되는 상향링크신호이고 전압 레벨 변동으로 펜 구동 제어 정보가 표현된 비콘신호를 상기 다수의 터치전극의 전체 또는 일부에 인가하고,
    상기 비콘신호에 따라, 상기 각 하향링크 전송 시구간 동안 상기 펜에서 출력되는 상기 하향링크신호의 신호 파형이 달라지는 터치표시장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 Nd개의 하향링크 전송 시구간은, Nt개의 펜 기울기 감지 시구간과 상기 Np개의 펜 위치 감지 시구간을 포함하고, Np + Nt = Nd 이고,
    상기 Nt개의 펜 기울기 감지 시구간과 상기 Np개의 펜 위치 감지 시구간 동안, 상기 펜에서 하향링크신호가 출력되는 팁의 종류는 다르고, 상기 펜에서 출력되는 하향링크신호의 신호 파형이 다른 터치표시장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 펜 위치 감지 시구간 동안, 상기 터치회로는,
    상기 펜의 제1 팁에서 출력된 하향링크신호이고 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 상기 펜 데이터를 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하고, 상기 펜 데이터에 근거하여, 상기 펜에 대한 펜 정보와 펜 위치를 동시에 감지하고,
    상기 펜 기울기 감지 시구간 동안, 상기 터치회로는,
    상기 펜의 상기 제1 팁과 다른 형상의 제2 팁에서 출력된 하향링크신호이고 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동되는 펜 기울기 신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하고, 상기 펜 기울기 신호에 근거하여 상기 펜에 대한 펜 기울기를 감지하는 터치표시장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 Nd개의 하향링크 전송 시구간은, Ni개의 펜 데이터 전송 시구간과 상기 Np개의 펜 위치 감지 시구간을 포함하고, Np + Ni = Nd 이고,
    상기 Ni개의 펜 데이터 전송 시구간과 상기 Np개의 펜 위치 감지 시구간 동안, 상기 펜에서 하향링크신호가 출력되는 팁의 종류는 동일한 터치표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 펜 위치 감지 시구간 동안, 상기 터치회로는,
    상기 펜의 제1 팁에서 출력된 하향링크신호이고 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 상기 펜 데이터를 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하고, 상기 펜 데이터에 근거하여, 상기 하나 이상의 펜에 대한 펜 정보와 펜 위치를 동시에 감지하고,
    상기 펜 데이터 전송 시구간 동안, 상기 터치회로는,
    상기 펜의 상기 제1 팁에서 출력된 하향링크신호이고 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 다른 펜 데이터를 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하고, 상기 다른 펜 데이터에 근거하여, 상기 펜에 대한 다른 펜 정보를 감지하고,
    상기 다른 펜 데이터는 상기 펜의 펜 고유 ID를 포함하는 터치표시장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 터치회로는,
    상기 Nu개의 상향링크 전송 시구간 동안, 상기 다수의 터치전극의 전체 또는 일부에 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 비콘신호를 인가하고,
    상기 Nd개의 하향링크 전송 시구간 동안, 상기 다수의 터치전극의 전체 또는 일부에 전압 레벨이 일정한 DC 전압을 인가하고,
    상기 Nf개의 손가락 감지 시구간 동안, 상기 다수의 터치전극의 전체 또는 일부에 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동되는 터치구동신호를 인가하는 터치표시장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 Nf개의 손가락 감지 시구간 동안, 상기 하나 이상의 펜에서 출력되며 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동되는 펜 펄스 신호가 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극에 인가되고, 상기 펜 펄스 신호는 상기 터치구동신호와 주파수 및 위상이 대응되는 터치표시장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 Np개의 펜 위치 감지 시구간 동안, 상기 터치회로가 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하는 상기 펜 데이터는 다수의 펄스를 포함하고,
    상기 다수의 펄스 중 적어도 하나의 펄스의 하이 레벨 구간은 다른 펄스의 하이 레벨 구간보다 더 길거나,
    상기 다수의 펄스 중 적어도 하나의 펄스의 로우 레벨 구간은 다른 펄스의 로우 레벨 구간보다 더 긴 터치표시장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 펜 데이터는 상기 펜 정보와 대응되는 다수의 심볼이 표현된 다수의 구간을 포함하고,
    상기 다수의 구간은 펄스들로 이루어진 2개의 구간을 포함하고,
    상기 2개의 구간 중 하나의 구간은, 상기 터치회로가 상기 터치패널에 인가하는 전압 레벨이 규칙적이고 주기적으로 변동되는 구동신호와 동일한 위상을 갖는 펄스들로 이루어지고,
    상기 2개의 구간 중 다른 구간은 상기 구동신호와 반대 위상을 갖는 펄스들로 이루어진 터치표시장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 다수의 구간은 DC 전압을 갖거나 전기적으로 플로팅 된 구간을 포함하는 터치표시장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 터치회로는,
    제1 터치 프레임 시간 내 상향링크 전송 시구간 동안, 상기 터치패널에 접근해 있는 하나 이상의 펜이 반응하라는 명령을 포함하는 상향링크 신호를 상기 터치패널로 출력하고,
    제2 터치 프레임 시간 내 하향링크 전송 시구간 동안, 제1 펜으로부터 출력되며 제1 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호를 상기 터치패널을 통해 수신하고, 제2 펜으로부터 출력되며 제2 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호를 상기 터치패널을 통해 수신하고,
    제3 터치 프레임 시간 내 상향링크 전송 시구간 동안, 상기 제1 펜에 부여된 제1 펜 임시 ID가 포함되거나 상기 제1 펜 임시 ID와 대응되는 정보가 포함된 페어링 정보를 포함하는 상향링크신호를 상기 터치패널로 출력하고,
    상기 제3 터치 프레임 시간 내 하향링크 전송 시구간 동안, 상기 제2 펜으로부터 출력되며 상기 제2 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호를 상기 터치패널을 통해 다시 수신하는 터치표시장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 페어링 정보는 상기 제1 펜 고유 ID의 해시 값(Hash Value)을 포함하는 터치표시장치.
  15. 제2항에 있어서,
    상기 터치회로는,
    상기 각 손가락 감지 시구간 동안 감지되는 터치전극 개수가 상기 각 하향링크 전송 시구간 동안 감지되는 터치전극 개수보다는 많도록 제어하는 터치표시장치.
  16. 제2항에 있어서,
    상기 터치회로는, 하나의 터치 프레임 시간 내 동시에 연동하는 펜의 개수에 따라 펜 모드를 변경하고,
    상기 펜 모드의 변경 시, 상기 하나의 터치 프레임 시간 내 상기 Nd개의 하향링크 전송 시구간과 상기 Nf개의 손가락 감지 시구간의 할당 순서를 제어하거나, 상기 하나의 터치 프레임 시간 내 펜 1개 당 펜 위치 감지 시구간으로 할당되는 하향링크 전송 시구간의 개수를 제어하거나, 상기 하나의 터치 프레임 시간 내 펜 1개 당 펜 기울기 감지 시구간으로 할당되는 하향링크 전송 시구간의 개수를 제어하는 터치표시장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 하나의 터치 프레임 시간 내 동시에 연동하는 펜의 개수가 증가하여 펜 모드가 변경되면, 상기 하나의 터치 프레임 시간 내 펜 1개 당 펜 위치 감지 시구간으로 할당되는 하향링크 전송 시구간의 개수가 증가하고, 상기 하나의 터치 프레임 시간 내 펜 1개 당 펜 기울기 감지 시구간으로 할당되는 하향링크 전송 시구간의 개수가 증가하는 터치표시장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 펜 모드의 변경 시, 펜 위치, 펜 기울기 및 펜 정보 중 하나 이상의 감지 속도가 변경되는 터치표시장치.
  19. 제2항에 있어서,
    하나의 터치 프레임 시간 내에서 감지해야 하는 펜 개수가 m개인 경우, 상기 하나의 터치 프레임 시간 내에서, 하향링크 전송 시구간은 (3*m)개 이상인 터치표시장치.
  20. 터치표시장치의 터치회로에 있어서,
    각 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 동안, 상향링크신호를 터치패널에 포함된 다수의 터치전극의 전체 또는 일부에 인가하고, 상기 터치패널을 통해 상향링크신호를 수신한 하나 이상의 펜에서 출력된 하향링크신호를 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하는 신호 송수신 회로; 및
    하향링크신호에 대한 디지털 감지 값을 생성하는 아날로그-디지털 변환회로를 포함하고,
    상기 신호 송수신 회로는, 상기 하나 이상의 펜에서 출력되는 하향링크신호이고 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 펜 데이터를 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하고, 상기 펜 데이터를 토대로 상기 하나 이상의 펜에 대한 펜 정보와 펜 위치를 동시에 감지하기 위한 감지 데이터를 생성하여 출력하며,
    상기 N개의 터치 시구간 중 하나 이상의 펜 감지 기간에서 제1 멀티플렉싱 구동 방식에 따라 상기 터치패널을 구동 및 감지하고, 상기 N개의 터치 시구간 중 다른 하나 이상의 손가락 감지 기간에서 상기 제1 멀티플렉싱 구동 방식과 다른 제2 멀티플렉싱 구동 방식에 따라 상기 터치패널을 구동 및 감지하며,
    상기 다른 하나 이상의 손가락 감지 기간을 위한 제2 멀티플렉싱 구동 방식은 상기 하나 이상의 펜 감지 기간을 위한 제1 멀티플렉싱 구동 방식보다 하나의 터치 시구간 내에서 구동 또는 감지될 수 있는 터치전극의 개수가 더 많은 터치회로.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 N개의 터치 시구간은, 상기 터치패널에서 하나 이상의 펜으로 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 상향링크신호가 전송되는 Nu개의 상향링크 전송 시구간과, 상기 하나 이상의 펜에서 상기 터치패널로 하향링크신호가 전송되는 Nd개의 하향링크 전송 시구간과, 손가락에 의한 터치를 감지하는 Nf개의 손가락 감지 시구간을 포함하고, Nu≥1, Nd≥1, Nf≥1 이고,
    상기 Nd개의 하향링크 전송 시구간은 Np개의 펜 위치 감지 시구간을 포함하고, 1≤Np≤Nd 이고,
    상기 Np개의 펜 위치 감지 시구간 동안,
    상기 신호 송수신 회로는, 상기 하나 이상의 펜에서 출력되는 하향링크신호이고 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 펜 데이터를 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해 수신하고, 상기 펜 데이터에 근거하여 상기 하나 이상의 펜에 대한 펜 정보와 펜 위치를 동시에 감지하는 터치회로.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 신호 송수신 회로는,
    상기 Nu개의 상향링크 전송 시구간 동안, 상기 다수의 터치전극의 전체 또는 일부에 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 비콘신호를 인가하고,
    상기 Nd개의 하향링크 전송 시구간 동안, 상기 다수의 터치전극의 전체 또는 일부에 전압 레벨이 일정한 DC 전압을 인가하고,
    상기 Nf개의 손가락 감지 시구간 동안, 상기 다수의 터치전극의 전체 또는 일부에 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동되는 터치구동신호를 인가하는 터치회로.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 신호 송수신 회로는,
    제1 터치 프레임 시간 내 상향링크 전송 시구간 동안, 상기 터치패널에 접근해 있는 하나 이상의 펜이 반응하라는 명령을 포함하는 상향링크 신호를 출력하고,
    제2 터치 프레임 시간 내 제1 펜에게 할당된 하향링크 전송 시구간 동안, 상기 제1 펜으로부터 제1 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호를 수신하고,
    상기 제2 터치 프레임 시간 내 제2 펜에게 할당된 하향링크 전송 시구간 동안, 상기 제2 펜으로부터 제2 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호를 수신하고,
    제3 터치 프레임 시간 내 상향링크 전송 시구간 동안, 상기 제1 펜에 부여된 제1 펜 임시 ID가 포함되거나 상기 제1 펜 임시 ID와 대응되는 정보가 포함된 페어링 정보를 포함하는 상향링크신호를 출력하고,
    상기 제3 터치 프레임 시간 내 상기 제2 펜에게 할당된 하향링크 전송 시구간 동안, 상기 제2 펜으로부터 상기 제2 펜 고유 ID를 포함하는 하향링크신호를 다시 수신하는 터치회로.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 페어링 정보는 상기 제1 펜 고유 ID의 해시 값(Hash Value)을 포함하는 터치회로.
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