KR20130051356A - 다채널 접촉 센싱 장치 - Google Patents

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KR20130051356A
KR20130051356A KR1020110116650A KR20110116650A KR20130051356A KR 20130051356 A KR20130051356 A KR 20130051356A KR 1020110116650 A KR1020110116650 A KR 1020110116650A KR 20110116650 A KR20110116650 A KR 20110116650A KR 20130051356 A KR20130051356 A KR 20130051356A
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Abstract

센싱 장치가 개시된다. 본 발명에 의한 센싱 장치는, 접지부, 송신 서브 루프부 및 수신 서브 루프부를 포함하는 루프부, 상기 송신 서브 루프부에 송신 신호를 인가하도록 제어하며, 상기 수신 서브 루프부로부터 수신 신호를 수신하는 제어부 및 제 1 기간 동안, 상기 송신 서브 루프부의 복수 개의 루프 각각을 상기 접지부로 연결되지 않으며, 상기 수신 서브 루프부의 복수 개의 루프 각각을 상기 접지부로 연결되지 않도록 하는 스위치부를 포함하며, 상기 제어부는, 제 2 기간 동안 상기 송신 서브 루프부의 복수 개의 루프를 상기 접지부에 연결하며, 상기 수신 서브 루프부의 복수 개의 루프를 상기 접지부에 연결하도록 제어한다.

Description

다채널 접촉 센싱 장치 { MULTI-CHANNEL TOUCH SENSING APPARATUS }
본 발명은 다채널 접촉 센싱 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 핑거 터치(finger touch) 입력 및 펜 입력을 동시에 측정하는 다채널 접촉 센싱 장치에 관한 것이다.
근자에 들어, 스마트 폰 또는 터치 스크린과 관련한 시장이 급속도로 성장함으로써, 이와 관련한 연구 또한 활발하게 진행되고 있다. 스마트 폰 또는 터치 스크린과 관련하여 특정한 명령을 입력하기 위하여 사용자는, 사용자 신체의 일부분 또는 EMR(electromagnetic resonant) 펜을 디스플레이의 특정 위치에 지정하는 방식으로 특정한 명령을 입력하거나 특정한 아이콘을 지정할 수 있다.
사용자 신체의 일부분의 접촉에 기초한 정전용량 방식을 이용한 터치센서는 오직 도전성을 가진 물체의 접촉에만 반응할 수 있고, 터치스크린에 닿는 도전성 물체의 접촉면적에 반비례하는 민감도 특성을 가진다. 즉, 센서 측정의 대상인 정전용량의 변화가 터치스크린에 닿는 도전성 물체의 접촉면적에 비례하므로, 접촉 면적이 클수록 신호변화가 커져서 센서가 여유 있게 감지할 수 있는 반면, 접촉면적이 작아질수록 오동작의 가능성이 커진다. 이와 같이 접촉면적에 센서의 민감도가 비례하는 특성 때문에 전극 또는 화면과의 접촉면적이 넓은 손가락을 주로 감지 수단으로 사용하게 된다. 따라서 손가락 대신의 다른 물체 즉, 펜이나 스타일러스를 사용하고자 할 때에도 접촉면적을 손가락의 접촉면적에 상응하는 정도로 해줘야 사용이 가능하다.
이 같은 특성 때문에 펜이나 스타일러스를 입력수단으로 하는 장치에서는 기존 손가락감지를 위한 터치센서와 별도의 센서장치를 사용하기도 한다.
일반적으로 사용되는 정전용량 방식의 터치센서는 감지에 참여하는 전극의 역할 및 수에 따라 두 가지로 분류할 수 있다. 즉, 사용자의 손가락과 터치스크린에 마련된 전극 사이의 정전용량의 변화를 감지 하는 방식을 자기 정전용량 방식 (self capacitive sensing) 터치스크린 이라고 하고, 터치스크린 사이에 두 층으로 형성된 전극 사이에 형성된 정전용량이 사용자의 접촉에 의해 변한 변화량을 감지하는 방식을 상호 정전용량 방식 터치스크린이라고 한다. 이 중, 상호 정전용량 방식 터치스크린은 여러 개의 접촉을 혼동없이 동시에 인식할 수 있는 장점을 가지고 있으므로 최근 들어 더욱 많이 사용되고 있다.
도 1은 일반적인 뮤츄얼 방식의 터치스크린패널을 측단면도이다. 도 1을 참조하면, 일반적인 뮤츄얼 방식의 터치스크린패널은 하부에 마련되는 제1전극층(11) 및 상기 제1전극층(11)의 상부에 미리 정해진 거리만큼 이격되어 소정의 유전 상수를 가진 기판(15)으로 분리되어 마련되는 제2전극층(13)을 포함한다. 상기 제1전극층(11)과 상기 제2전극층(13)은 복수의 전극 라인을 구비하며, 상기 제1전극층(11)의 전극 라인들과 상기 제2전극층(13)의 전극 라인들은 서로 교차 배열된다. 그리고, 터치스크린패널의 상부에는 제2전극층(13)을 보호하기 위한 강화유리(17)등이 더 마련된다.
상기 제1전극층(11)은 소정의 신호를 인가하는 제1회로가 연결된다. 상기 제1회로로부터 상기 제1전극층(11)에 소정의 신호가 인가되면, 상기 신호에 의해 상기 제1전극층(11)과 제2전극층(13) 사이에는 정전용량(capacitance)이 형성되고, 정전용량을 거쳐 상기 제1전극층(11)에 인가된 상기 신호가 제2전극층(13)으로 전달된다. 이에 대응하여, 상기 제2전극층(13)으로 전달된 신호는 제2회로로 제공되며, 상기 제2회로에서는 상기 제2전극층(13)으로부터 전달된 신호의 변화를 확인하여, 터치 입력 여부를 확인하고, 터치 입력된 영역의 좌표를 확인하게 된다. 구체적으로, 도 2를 참조하면, 사용자의 신체나 터치 스타일러스 펜(19)에 의한 터치 입력이 존재하지 않을 경우, 상기 제2전극층(13)으로부터 전달된 신호는 레퍼런스 (reference)신호(21)와 같은 형태로 이루어진다. 그러나, 사용자의 신체나 터치 스타일러스 펜(19)에 의한 터치 입력이 존재할 경우, 상기 제2전극층(13)에서 감지되는 접촉 강도의 변화는 접촉강도 신호(22)와 같은 패턴을 나타내게 된다. 그리고, 사용자의 신체나 터치 스타일러스 펜(19)의 터치가 입력되는 영역의 제2전극층(13)으로부터 전달되는 전기장의 양의 변화는 출력신호(23)의 형태를 갖게 된다. 즉, 출력신호(23)는 터치 입력이 존재하는 구간(24)에서 미리 정해진 레벨보다 상대적으로 낮은 값을 나타내는 형태를 갖게 된다. 이는 제1전극층(11)으로부터 제2전극층(13)으로 커플(Couple)되는 전기장의 양이 사용자의 신체나 도체의 접촉에 의해 줄어들기 때문이다.
그리고, 상기 제2회로에서 처리된 후에 얻어진 접촉강도 신호(22)를 확인하여 터치 입력 여부를 확인하고, 터치 입력된 영역의 좌표를 확인한다.
이와 같이 사용자 입력장치로 많이 쓰이는 정전용량 방식 터치센서는 접촉하는 도체에 의한 정전용량의 변화량을 감지하는 방식을 사용한다. 이 방식의 경우, 손가락과 같이 접촉면적이 넓어 이에 상응하는 정전용량의 변화가 큰 접촉대상을 감지하는 것은 쉬우나, 접촉면적이 훨씬 적은 펜 팁, 스타일러스와 같은 경우에는 감지할 수 있는 민감도를 얻기가 어렵다. 민감도를 향상시키기 위해서는 이전보다 더욱 작은 신호의 변화에도 반등하도록 문턱레벨을 낮춘다는 의미이지만, 일정 수준 이상의 신호 대 잡음비 수준이 보장되지 않은 상태에서 문턱레벨의 감소만으로는 오동작의 확률을 늘릴 뿐이다. 한편, 신호의 크기를 증폭시키는 방법은 증폭하기 전에 잡음 신호를 격리시킬 수 있는 수단을 갖지 못한다면 잡음 수준도 같이 증폭되어 신호 대 잡음비에서 어떤 이득도 볼 수 없고 민감도 향상의 측면에서 큰 이득은 없다.
이와 같이 도체의 접촉면적에 의한 정전용량의 변화만을 감지하는 방식은 스타일러스와 같은 좁은 면적의 물체를 감지하기 어렵기 때문에, 스타일러스를 감지하기 위해서 자기공명방식과 같은 별도의 방식을 사용하기도 한다.
이러한 경우, 자기공명방식 방식은 손가락 감지와는 별도의 센싱 방식이기 때문에 서로 방식이 다른 별도의 전극 장치, 센싱 하드웨어, 감지 알고리즘을 요구하게 된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 복수 개의 루프 및 스위치를 이용하여 단일 센싱 하드웨어로 핑거 터치 입력 및 펜 입력을 센싱하는 센싱 장치를 제공한다.
상술한 바를 달성하기 위하여, 본 발명은 접지부, 송신 서브 루프부 및 수신 서브 루프부를 포함하는 루프부, 상기 송신 서브 루프부에 송신 신호를 인가하도록 제어하며, 상기 수신 서브 루프부로부터 수신 신호를 수신하는 제어부 및 제 1 기간 동안, 상기 송신 서브 루프부의 복수 개의 루프 각각을 상기 접지부로 연결되지 않으며, 상기 수신 서브 루프부의 복수 개의 루프 각각을 상기 접지부로 연결되지 않도록 하는 스위치부를 포함하며, 상기 제어부는, 제 2 기간 동안 상기 송신 서브 루프부의 복수 개의 루프를 상기 접지부에 연결하며, 상기 수신 서브 루프부의 복수 개의 루프를 상기 접지부에 연결하도록 제어한다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 의한 센싱 루프에 연결되어, 상기 센싱 루프로부터의 싱글 엔디드(single ended) 수신 신호에 기초하여 입력 위치를 판단하는 위치 센싱 모듈은, 상기 싱글 엔디드 수신 신호를 서로 반전인 두 개의 차동 신호로 변환하여 출력하는 차동 신호 변환부, 상기 두 개의 차동 신호를 정류하여 정류된 두 개의 정류 신호를 출력하는 차동 정류부 및 상기 두 개의 정류 신호 사이의 세기 차이에 기초하여 상기 센싱 루프의 입력 위치를 판단하는 연산부를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 의하여 복수 개의 루프 및 스위치를 이용하여 단일 센싱 하드웨어로 핑거 터치 입력 및 펜 입력을 센싱하는 센싱 장치가 제공된다. 이에 따라, 핑거 터치 입력 센싱을 위한 센싱 모듈 및 펜 입력 센싱을 위한 센싱 모듈을 별개로 구비하지 않을 수 있으며, 전체 센싱 장치의 경량화 및 소형화를 기대할 수 있다.
도 1은 일반적인 뮤츄얼 방식의 터치스크린패널을 측단면도이다.
도 2는 일반적인 터치 센서 장치의 전극층으로 감지되는 신호의 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 센싱 장치의 블록도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 의한 제 1 기간 동안의 핑거 터치 입력을 센싱하는 센싱 장치의 개념도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 의한 제 2 기간 동안의 펜 입력을 센싱하는 센싱 장치의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 의한 위치 판단부 및 주변 구성 요소의 블록도이다.
도 6a는 본 발명의 실시 예에 따른 차동 정류부의 개념도이다.
도 6b 및 6c는 각각 두 개의 차동 신호에 대한 파형의 그래프이다.
도 6d 및 6e는 본 발명의 실시 예에 의한 정류된 두 개의 신호의 파형의 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 센싱 장치의 개념도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시 예에 의한 주파수 판단부의 블록도이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시 예에 의한 신호 파형 추출부의 기능을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8c는 본 발명의 일 실시 예에 의한 지연부 및 비교부의 일 실시 예의 블록도이다.
도 8d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비교 결과에 의한 이진 값에 기초하여 수신 신호의 위상에 대한 정보를 얻는 것을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9a 내지 9d는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 핑거 터치 입력 및 펜 입력의 센싱 타이밍을 설명하기 위한 타이밍도들이다.
도 10a 내지 10c는 본 발명의 다양한 실시 예에 의한 센싱 장치를 포함하는 패키지의 단면도이다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 센싱 장치의 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 센싱 장치는 제어부(310), 스위치부(320), 루프부(330) 및 접지부(340)를 포함할 수 있다. 루프부(330)는 송신 서브 루프부(331) 및 수신 서브 루프부(332)를 포함할 수 있다.
제어부(310)는 센싱 장치 전반의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(310)는 루프부(330)가 포함하는 송신 서브 루프부(331)에 기 설정된 전압 또는 전류의 크기를 가지는 송신 신호를 인가할 수 있다. 제어부(310)는 수신 서브 루프부(332)를 통하여 입력되는 수신 신호를 입력받을 수 있으며, 입력된 수신 신호에 기초하여 입력 신호, 예를 들어 핑거 터치 입력 또는 펜 입력에 대한 입력 위치 또는 입력 압력의 크기 등을 판단할 수도 있다. 여기에서 핑거 터치 입력은 사용자의 신체 일부분, 예를 들어 손가락에 의한 접근, 터치, 터치 이후의 드래그(drag) 등의 이동을 포함할 수 있다. 아울러, 펜 입력은 EMR(electro-magnetic resonant) 펜에 의한 입력 또는 전기장을 이용한 스타일러스에 의한 입력 등일 수 있다.
제어부(310)는 제 1 기간 동안에는 센싱 장치가 핑거 터치 입력을 센싱할 수 있도록 제어할 수 있으며, 제 2 기간 동안에는 센싱 장치가 펜 입력을 센싱할 수 있도록 제어할 수 있다. 더욱 상세하게는, 제어부(310)는 스위치부(320)를 제어하여, 제 1 기간 동안에는 스위치부(320)에 연결된 송신 서브 루프부(331)의 복수 개의 루프가 접지부(340)와 연결되지 않도록 제어할 수 있다. 제어부(310)는 스위치부(320)를 제어하여, 제 1 기간 동안에는 스위치부(320)에 연결된 수신 서브 루프부(332)의 복수 개의 루프들이 접지부(340)와 연결되지 않도록 제어할 수 있다.
제 1 기간 동안, 송신 서브 루프부(331)의 복수 개의 루프들은 접지부(340)와 연결되지 않으며, 복수 개의 루프는 제어부(310)에 이격적으로 연결된다. 아울러, 제 1 기간 동안, 수신 서브 루프부(332)의 복수 개의 루프들은 접지부(340)와 연결되지 않으며 복수 개의 루프는 제어부(310)에 이격적으로 연결된다. 송신 서브 루프부(331) 및 수신 서브 루프부(332)에 포함된 복수 개의 루프의 연결 상태에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
한편, 제 2 기간 동안 제어부(310)는 스위치부(320)를 제어하여, 송신 서브 루프부(331)의 복수 개의 루프 각각이 접지부(340)와 연결되록 제어할 수 있다. 아울러, 제어부(310)는 제 2 기간 동안 수신 서브 루프부(332)의 복수 개의 루프 각각이 접지부(340)에 연결되도록 제어할 수 있다.
제어부(310)는 제 1 기간 동안, 송신 서브 루프부(331)에 송신 신호를 인가할 수 있으며, 송신 서브 루프부(331)에 포함된 서로 연결되지 않은 복수 개의 루프들은 송신 신호에 기초하여 소정의 전기장을 출력할 수 있다. 송신신호는 송신 서브 루프부(331)과 수신 서브 루프부(332)의 크기, 폭, 전극 간격, 루프 감김 회수 등 물리적 수치에 의해 영향 받는 상호작용에 의해 손가락의 접근 및 접촉에 민감하게 영향을 받는 특정 주파수 성분을 포함하는 성질을 갖고 있다.
제어부(310)는 제 1 기간 동안, 수신 서브 루프부(332)에 포함된 복수 개의 루프부(332)에 수신된 수신 신호를 입력받을 수 있다.
한편, 외부로부터의 핑거 터치와 같은 면적 입력이 존재하는 경우, 송신 서브 루프부(331)로부터의 송신신호가 영향을 받을 수 있으며, 이에 따라 수신 서브 루프부(332)에서 수신되는 수신 신호도 변경될 수 있다. 제어부(310)는 수신 신호의 변경에 기초하여 면적 입력의 위치, 접근, 이동 등을 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(310)는 수신 서브 루프부(332)의 복수 개의 루프 중 수신 신호의 세기가 감소한 루프 근린에 핑거 터치가 존재하였다고 판단할 수 있다.
제어부(310)는 제 2 기간 동안, EMR 방식에 기초하여 펜 입력을 센싱할 수 있다. 사용자는 제 2 기간 동안 수동(passive) 또는 능동(active) EMR 펜을 소정의 위치에 접근 또는 터치시킬 수 있다. 제어부(310)는 제 2 기간 중 제 1 서브 기간 동안 송신 서브 루프부(331)에 송신 신호를 인가할 수 있다. 송신 서브 루프부(331)는 송신 신호에 기초하여 전자기장을 출력할 수 있다. 전자기장은 EMR 펜에 수신될 수 있으며, EMR 펜은 소정의 수신 신호를 출력할 수 있다. 제어부(310)는 제 2 기간 중 제 2 서브 기간 동안 수신 서브 루프부(332)가 수신 신호를 수신할 수 있도록 제어한다. 제어부(310)는 수신 서브 루프부(332)에 수신된 수신 신호를 기초로 펜 입력의 위치, 이동, 필압, 즉 터치 압력과 같은 정보를 판단할 수 있다. 제어부(310)가 펜 입력의 위치, 이동 필압, 즉 터치 압력과 같은 정보를 판단하는 구성은 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
제어부(310)는 마이크로 프로세서, 집적 회로, 미니 컴퓨터 등과 같은 형태로 구현될 수 있으며, 상술한 연산 과정을 수행할 수 있는 수단이라면 제한이 없다는 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 스위치부(320)는 스위칭을 할 수 있는 로드 스위치, 프리휠링(free-wheeling) 스위치, NMOS 소자, PMOS 소자 등으로 구현될 수 있다. 스위치부(320)가 NMOS 소자 또는 PMOS 소자로 구현되는 경우에는 제어부(310)로부터 출력되는 게이트 인가 전압에 의하여 오픈/클로즈가 결정될 수 있다. 특히 스위치부(320)가 NMOS 소자로 구현되는 경우에는 부스트래핑 수단을 더 포함할 수도 있다. 한편, 루프부(330)는 송신 서브 루프부(331) 및 수신 서브 루프부(332)를 독립적으로 구비할 수 있으며, 각각의 서브 루프부는 복수 개의 루프를 포함할 수 있다. 복수 개의 루프들은 채널에 연결될 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 의한 제 1 기간 동안의 핑거 터치 입력을 센싱하는 센싱 장치의 개념도이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 센싱 장치는 송신 신호 구동부(401), 포트 선택부(402), 송신 서브 루프부(403), 수신 서브 루프부(404), 스위치부(406), 포트 선택부(409), 위치 판단부(410) 및 주파수 판단부(411)를 포함할 수 있다. 한편, 송신 서브 루프부(403)는 복수 개의 루프(Tx(1),...,Tx(m))를 포함할 수 있으며, 수신 서브 루프부(404) 또한 복수 개의 루프(Rx(1),...,Rx(n))를 포함할 수 있다. 한편, 스위치부(406)는 제 1 스위치(408) 및 제 2 스위치(407)를 포함할 수 있다. 여기에서, 송신 신호 구동부(401), 포트 선택부(402), 포트 선택부(409), 스위치부(406), 위치 판단부(410) 및 주파수 판단부(411)는 하나의 하드웨어, 즉 제어부로 구현될 수도 있다.
송신 신호 구동부(401)는 송신 서브 루프부(403)에 손가락 감지를 위한 특정 주파수 성분의 송신 신호를 인가할 수 있다. 송신 신호 구동부(401)는 특정 주파수 성분 및 소정의 전압 또는 전류를 가지는 송신 신호를 구동할 수 있으며, 제어부가 집적회로로 구현되는 경우에는 집적 회로 내의 전압 인가 또는 구동수단으로 구현될 수도 있다.
송신 신호 구동부(401)로부터 송신 신호를 입력받은 포트 선택부(402)는 송신 서브 루프부(403)의 복수 개의 루프(Tx(1),...,Tx(m)) 중 적어도 하나의 루프를 선택하여 송신 신호를 출력할 수 있다.
송신 서브 루프부(403)의 복수 개의 루프(Tx(1),...,Tx(m)) 중 적어도 하나는 입력받은 송신 신호에 기초하여 전기장을 출력할 수 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 송신 서브 루프부(403)에 송신 신호가 인가되면서, 복수 개의 루프(Tx(1),...,Tx(m)) 중 적어도 하나는 소정의 전위를 가질 수 있으며, 복수 개의 루프(Tx(1),...,Tx(m)) 중 적어도 하나로부터 전기장이 형성될 수 있다.
수신 서브 루프부(404)는 복수 개의 루프(Tx(1),...,Tx(m))로부터 입력되는 전기장을 수신 신호로 수신할 수 있다. 수신 서브 루프부(404)는 입력받은 수신 신호를 포트 선택부(409)로 출력할 수 있으며, 포트 선택부(409)는 수신 신호를 위치 판단부(410) 또는 주파수 판단부(411)로 출력할 수 있다.
위치 판단부(410)는 포트 선택부(409)로부터 입력된 수신 신호에 기초하여 핑거 터치와 같은 면적 입력의 입력 위치를 판단할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 신체의 일부분을 Rx(n)에 터치한 경우를 상정하도록 한다. 송신 서브 루프부(403)로부터 출력되는 전기장에 의한 수신 신호가 복수 개의 루프(Rx(1),...,Rx(n))에 입력되는 경우에 있어, 사용자의 신체 일부분, 즉 핑거 터치는 전기장 입력에 영향을 미칠 수 있다. 더욱 상세하게 입력되는 전기장의 세기는 감소할 수 있으며, 위치 판단부(410)는 Rx(n) 포트로부터의 수신 신호의 세기의 감소에 기초하여, 핑거 터치의 입력 위치가 Rx(n)이라는 것을 판단할 수 있다.
스위치부(406)에 포함된 제 1 스위치(408)는 일단이 송신 서브 루프부(403)의 복수 개의 루프 각각의 일단들과 연결될 수 있다. 또한 제 1 스위치(408)의 타단은 접지될 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 도 4a에 의한 실시 예는 핑거 터치를 센싱하기 위한 것으로, 도 4a에 도시된 바와 같이, 제 1 스위치(408)은 오픈될 수 있다. 아울러, 제 2 스위치(407)는 일단이 수신 서브 루프부(404)의 복수 개의 루프 각각의 일단들과 연결될 수 있다. 제 2 스위치(407)의 타단은 접지될 수 있으며, 핑거 터치를 센싱하는, 예를 들어 제 1 기간에는 오픈될 수 있다.
도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 의한 제 2 기간 동안의 펜 입력을 센싱하는 센싱 장치의 개념도이다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 센싱 장치는 송신 신호 구동부(401), 포트 선택부(402), 송신 서브 루프부(403), 수신 서브 루프부(4040), 스위치부(406), 포트 선택부(409), 위치 판단부(410) 및 주파수 판단부(411)를 포함할 수 있다. 한편, 송신 서브 루프부(403)는 복수 개의 루프(Tx(1),...,Tx(m))를 포함할 수 있으며, 수신 서브 루프부(404) 또한 복수 개의 루프(Rx(1),...,Rx(n))를 포함할 수 있다. 한편, 스위치부(406)는 제 1 스위치(408) 및 제 2 스위치(407)를 포함할 수 있다. 여기에서, 송신 신호 구동부(401), 포트 선택부(402), 스위치부(406), 포트 선택부(409), 위치 판단부(410) 및 주파수 판단부(411)는 하나의 하드웨어, 즉 제어부로 구현될 수도 있다.
송신 신호 구동부(401)는, 제 2 기간 중 제 1 서브 기간 동안 송신 서브 루프부(403)에 도통될 수 있는 송신 신호를 구동하여 포트 선택부(402)로 출력할 수 있다. 송신 신호 구동부(401)는 소정의 전압 또는 전류를 구동할 수 있으며, 전류 또는 전압 구동 모듈 등으로 독립적으로 구현될 수 있으며, 또는 제어부가 집적회로로 구현되는 경우에는 집적 회로 내의 전류 구동수단으로 구현될 수도 있다.
송신 신호 구동부(401)로부터 송신 신호를 입력받은 포트 선택부(402)는 송신 서브 루프부(403)의 복수 개의 루프(Tx(1),...,Tx(m)) 중 적어도 하나의 루프를 선택하여 송신 신호를 출력할 수 있다.
송신 서브 루프부(403)의 복수 개의 루프(Tx(1),...,Tx(m)) 중 적어도 하나는 입력받은 송신 신호에 의한 전자기장을 출력할 수 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 송신 서브 루프부(403)에 송신 신호가 인가되면서, 복수 개의 루프(Tx(1),...,Tx(m)) 중 적어도 하나는 루프에 의한 전자기가 형성될 수 있다.
EMR 펜(미도시)은, 유도된 전자기를 입력받았다가 출력할 수 있다.
수신 서브 루프부(404)는, 제 2 기간 중 제 2 서브 기간 동안 EMR 펜으로부터 입력되는 전자기를 수신 신호로 수신할 수 있다. 수신 서브 루프부(404)는 입력받은 수신 신호를 포트 선택부(409)로 출력할 수 있으며, 포트 선택부(409)는 수신 신호를 위치 판단부(410) 또는 주파수 판단부(411)로 출력할 수 있다.
위치 판단부(410)는 포트 선택부(409)로부터 입력된 수신 신호에 기초하여 펜 입력의 입력 위치를 판단할 수 있다. 위치 판단부(410)가 입력된 수신 신호에 기초하여 펜 입력의 입력 위치를 판단하는 구성에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다. 주파수 판단부(411)는 펜이 접촉하는 경우, 접촉에 의하여 변화하는 주파수 변화 정보에 기초하여 터치 압력을 판단한다.
스위치부(406)에 포함된 제 1 스위치(408)는 일단이 송신 서브 루프부(403)의 복수 개의 루프 각각의 일단들과 연결될 수 있다. 또한 제 1 스위치(408)의 타단은 접지될 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 도 4b에 의한 실시 예는 펜 입력을 센싱하기 위한 것으로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제 1 스위치(408)은 클로즈될 수 있다. 아울러, 제 2 스위치(407)는 일단이 수신 서브 루프부(404)의 복수 개의 루프 각각의 일단들과 연결될 수 있다. 제 2 스위치(407)의 타단은 접지될 수 있으며, 펜 입력을 센싱하는, 예를 들어 제 2 기간에는 클로즈될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, EMR 펜을 매개로 하여, 제 2 기간의 제 1 서브 기간 중 송신 신호를 인가시켜 전자기를 출력하며, 제 2 서브 기간 중에는 수신 신호를 수신하는 구성은 단순한 예시일 뿐이다. EMR 펜 이외에 액티브 펜등을 매개로 하는 경우에는 상술한 타이밍이 변경될 수 있으며, 이에 대하여서는 도 9a 내지 9d를 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
상술한 4a 및 4b의 실시 예들에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 센싱 장치는 핑거 터치 입력 및 펜 입력의 센싱을 위한 별개의 모듈을 구비하지 않으면서, 단일 루프 및 단일 하드웨어를 이용하여 핑거 터치 입력 및 펜 입력을 센싱할 수 있다. 이에 따라 센싱 장치 전체의 소형화 및 경량화를 기대할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 의한 위치 판단부 및 주변 구성 요소의 블록도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 루프부(510)로부터 입력된 수신 신호는 증폭부(520)로 출력될 수 있다. 여기에서 수신 신호는, 예를 들어 펜 입력 신호라고 상정하도록 한다.
증폭부(520)는 입력된 수신 신호를 증폭하여 출력할 수 있다. 증폭부(520)는 OP-AMP 또는 저잡음 증폭회로, 가변이득 증폭기 등으로 구현될 수 있으며, 수신 신호를 증폭할 수 있는 수단이라면 제한이 없다는 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
선택부(530)는 증폭된 수신 신호를 주파수 판단부(540) 또는 위치 판단부(550) 중 어느 하나로 출력할 지에 대하여 선택하여 출력할 수 있다. 다만, 선택부(530)에 의하여 주파수 판단부(540) 또는 위치 판단부(550) 중 어느 하나로 출력하는 것은 일 실시 예일 뿐, 증폭된 수신 신호가 주파수 판단부(540) 및 위치 판단부(550) 모두에게 출력되어 펜 입력 신호의 입력 위치 및 터치 압력을 동시에 판단하는 구성 또한 가능하다.
주파수 판단부(540)는 펜 입력에 따른 수신 신호의 주파수 변화를 감지하여 이에 상응하는 터치 압력을 판단할 수 있으며, 이에 대하여서는 더욱 상세하게 후술하도록 한다.
위치 판단부(550)는 차동 신호 변환부(551), 증폭부(552), 차동 정류부(553), 로우패스필터(low pass filter)부(554), 증폭부(555) 및 ADC(analog to digital converter)부(556)를 포함할 수 있다.
차동 신호 변환부(551)는 싱글 엔디드(single ended) 신호 형태의 증폭된 수신 신호를 차동 신호로 변환할 수 있다. 차동 신호는, 예를 들어 구형파의 파형을 가질 수 있으며, 차동 신호 변환부(551)는 싱글 엔디드 수신 신호를 두 개의 구형파로 변환하여 출력할 수 있다. 두 개의 구형파의 합은 싱글 엔디드 수신 신호 또는 싱글 엔디드 수신 신호와 소정의 오프셋(offset)의 차이를 가질 수 있다. 두 개의 차동 신호는 공통모드 전압을 중심으로 정위상 신호와 반전된 위상 신호일 수 있다. 한편, 상술한 차동 신호가 구형파라는 것은 단순한 실시 예일 뿐이며, 그 파형에는 제한이 없음을 당업자는 용이하게 이해할 것이다.
차동 신호는 증폭부(552)로 입력되어, 증폭될 수 있으며, 차동 정류부(553)에 의하여 정류될 수 있다. 증폭부(552)에 의하여 증폭된 차동 신호 각각은, 상술한 바와 같이 예를 들어 구형파일 수 있으며, 차동 정류부(553)에 의하여 정류되어 소정의 일정한 전압 또는 전류값을 가지는 파형을 포함하는 신호로 정류될 수 있다. 여기에서, 증폭부(552)는 예를 들어 가변 증폭기로 구현될 수 있으며, 가변 증폭기의 증폭도를 피드백 경로를 통하여 채널 별로 상이하게 제어하여 채널별 편차를 보상할 수 있도록 한다.
로우패스필터부(554)는 정류된 두 개의 신호를 로우패스필터링할 수 있으며, 이에 따라 두 개의 신호에 포함된 잡음 성분이 필터링될 수 있다.
증폭부(555)는 로우패스필터링된 두 개의 신호를 증폭할 수 있으며, ADC부(556)는 아날로그 형태의 로우패스필터링된 두 개의 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력할 수 있다. ADC부(556)는 차동 신호의 차이를 변환하는 것이기 때문에, 차동 신호들에 공통적으로 포함되는 잡음 성분을 제거할 수 있다.
연산부(556)는 출력된 디지털 신호에 기초하여 펜 입력의 입력 위치를 판단할 수 있다.
도 6a는 본 발명의 실시 예에 따른 차동 정류부의 개념도이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 차동 정류부는 두 개의 차동 신호(VIN+,VIN-)를 입력받아, 두 개의 정류된 신호(VOUT+,VOUT-)로 출력할 수 있다. 도 6b 및 6c는 각각 두 개의 차동 신호(VIN+,VIN-)에 대한 파형의 그래프의 예시이다. 도 6b 및 6c에 도시된 바와 같이, 두 개의 차동 신호(VIN+,VIN-)는 구형파의 파형을 가질 수 있으며, 두 개의 차동 신호(VIN+,VIN-)의 합은 일정한 상수 값의 싱글 엔디드 신호일 수 있다. 차동 정류부는 두 개의 차동 신호(VIN+,VIN-) 각각을 정류하여, 일정한 상수 값을 가지는 정류된 두 개의 신호(VOUT+,VOUT-)로 출력할 수 있다. 도 6d 및 6e는 본 발명의 실시 예에 의한 정류된 두 개의 신호(VOUT+,VOUT-)의 파형의 그래프이다. 도 6d는 도 6b, 도 6c의 차동 신호 중 하이레벨 신호를 추출하여 만들어진 정류 파형이며, 도 6e는 도 6b, 도 6c의 차동 신호 중 로우레벨 신호를 추출하여 만들어진 정류 파형이다. 도 6d 및 6e에 도시된 바와 같이, 정류된 두 개의 신호(VOUT+,VOUT-) 각각은 일정한 상수 값의 전압을 가지는 파형일 수 있다.
연산부(557)는 정류된 두 개의 신호(VOUT+,VOUT-) 사이의 전압값의 차이에 기초하여 펜 입력의 입력 지점을 판단할 수 있다. 예를 들어 연산부(557)는 정류된 두 개의 신호(VOUT+,VOUT-)의 값의 차이가 최대인 지점을 입력 지점으로 판단할 수 있다. 또는 연산부(557)는 더욱 정확한 입력 지점 판단을 위하여, 복수 개의 전압값의 차이에 대한 히스토그램을 인터폴레이션하여 입력 지점을 판단할 수도 있다. 히스토그램에 기초한 인터폴레이션의 결과에 기초하여 입력 지점을 판단하는 구성은 공지된 기술이기 때문에 여기에서의 더 이상의 설명은 생략하도록 한다.
위치 판단부(550)는 상술한 바와 같이, 종래의 싱글 엔디드 신호를 이용하여 입력 지점을 판단하는 구성과는 달리 차동 신호를 이용하여 입력 지점을 판단함으로써 더욱 정확한 입력 지점의 판단이 가능하며, 잡음에 의한 영향도 최소화할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 센싱 장치의 개념도이다. 도 7에 의한 센싱 장치는 도 4a 또는 도 4b의 센싱 장치와는 대조적으로 송신 서브 루프부(730) 및 수신 서브 루프부(740)의 복수 개의 루프 각각의 일단에 스위치(731,732,733,734,741,742,743,744)를 포함하고 있다.
센싱 장치는 핑거 터치를 센싱하는 제 1 기간 동안에는 스위치(731,732,733,734,741,742,743,744)를 오픈하여, 각각의 복수 개의 루프(Tx(1),...,Tx(m),Rx(1),...,Rx(n))을 접지부에 연결되지 않도록 할 수 있다. 센싱 장치는 펜 입력을 센싱하는 제 2 기간 동안에는 스위치(731,732,733,734,741,742,743,744)를 클로즈하여, 송신 서브 루프부의 복수 개의 루프(Tx(1),...,Tx(m))가 접지부에 연결되게 한다. 또한 센싱 장치는 제 2 기간 동안에는 수신 서브 루프부의 복수 개의 루프(Rx(1),...,Rx(n))가 접지부에 연결되게 한다.
도 7에 의한 센싱 장치는 복수 개의 루프(Tx(1),...,Tx(m),Rx(1),...,Rx(n)) 각각이 서로 단절되어 있으며, 이에 따라 송신 신호가 공통으로 연결된 라인을 통하여 서로 영향을 주지 않는 고립효과(isolation effect)가 창출될 수 있다.
도 8a는 본 발명의 일 실시 예에 의한 주파수 판단부의 블록도이다.
주파수 판단부(800)는 신호 파형 추출부(810), 지연부(820), 비교부(830) 및 연산부(840)를 포함할 수 있다.
도 8b는 본 발명의 일 실시 예에 의한 신호 파형 추출부(810)의 기능을 설명하기 위한 개념도이다. 신호 파형 추출부(810)는 사인 파형의 수신 신호를 입력받을 수 있으며, 사인 파형의 수신 신호를 구형파 형태의 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 신호 파형 추출부(810)는, 예를 들어 입력되는 수신 신호를 샘플링하여 소정의 오프셋, 예를 들어 0 이상의 샘플링 구간을 + 구간으로 분류하며, 소정의 오프셋 이하의 샘플링 구간을 - 구간으로 분류하여, 구형파 형태의 신호로 변환할 수 있다. 신호 파형 추출부(810)는, 예를 들어 양자화 모듈 등으로 구현될 수 있으며, 사인 파형의 수신 신호를 구형파 형태의 신호로 변환할 수 있는 수단이라면 제한이 없다는 것을 당업자는 용이하게 이해할 것이다.
도 8c는 본 발명의 일 실시 예에 의한 지연부(820) 및 비교부(830)의 일 실시 예의 블록도이다. 지연부(820)는 제 1, 제 2, 제 3 내지 제 n 지연부(821,822,823,824)를 포함할 수 있다. 비교부(830)는 제 1, 제 2, 제 3 내지 제 n 비교부(831,832,833,834)를 포함할 수 있다.
지연부(820)는 수신 신호(FIN)를 입력받을 수 있다. 제 1 지연부(821)는 수신 신호(FIN)를 소정의 위상만큼 지연시켜, 제 1 비교부(831)에 출력할 수 있다. 제 2 지연부(822)는 수신 신호(FIN)를 소정의 위상만큼 지연시켜, 제 2 비교부(832)에 출력할 수 있으며, 제 3 지연부(823)는 수신 신호(FIN)를 소정의 위상만큼 지연시켜, 제 3 비교부(833)에 출력할 수 있으며, 제 n 지연부(824)는 수신 신호(FIN)를 소정의 위상만큼 지연시켜, 제 n 비교부(834)에 출력할 수 있다.
제 1 비교부(831)는 제 1 지연부(821)로부터 입력된 지연 신호를 레퍼런스 신호(CRF)와 비교하여, 비교 결과를 이진 값(Q1)으로 출력할 수 있다. 제 2 비교부(832)는 제 2 지연부(822)로부터 입력된 지연 신호를 레퍼런스 신호(CRF)와 비교하여, 비교 결과를 이진 값(Q2)으로 출력할 수 있다. 제 3 비교부(833)는 제 3 지연부(823)로부터 입력된 지연 신호를 레퍼런스 신호(CRF)와 비교하여, 비교 결과를 이진 값(Q3)으로 출력할 수 있다. 제 n 비교부(834)는 제 n 지연부(824)로부터 입력된 지연 신호를 레퍼런스 신호(CRF)와 비교하여, 비교 결과를 이진 값(Qn)으로 출력할 수 있다.
연산부(840)는 비교부(830)로부터 입력되는 복수 개의 이진 값(Q1,Q2,Q3,Qn)에 기초하여, 수신 신호의 위상에 대한 정보를 판단할 수 있다. 연산부(840)는 수신 신호의 위상에 대한 정보에 기초하여 주파수의 변화를 판단할 수 있다. 수신 신호의 주파수에 대한 정보로부터 터치 압력을 판단하는 구성은 공지된 기술이기 때문에, 여기에서의 더 이상의 설명은 생략하도록 한다.
도 8d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비교 결과에 의한 이진 값에 기초하여 수신 신호의 위상에 대한 정보를 얻는 것을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8d에서 수신 신호(FIN)는 소정의 구형파일 수 있다. 본 실시 예에서 지연부는 제 1 내지 제 8 지연부를 포함할 수 있으며, 이에 따라 제 1 내지 제 8 지연 신호(D1 내지 D8)가 생성될 수 있다. 제 1 내지 제 8 비교부는 지연 신호(D1 내지 D8) 각각을 레퍼런스 신호 또는 수신 신호와 비교하여, 그 비교 결과를 이진 신호(11110000)로 출력할 수 있다. 연산부는 이진 신호(11110000)에 기초하여 수신 신호(FIN)의 위상 정보 또는 주파수의 변화 정보를 판단할 수 있으며, 상술한 정보들에 기초하여 주파수의 변화에 상응하는 펜의 터치 압력을 판단할 수 있다.
도 9a 내지 9d는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 핑거 터치 입력 및 펜 입력의 센싱 타이밍을 설명하기 위한 타이밍도들이다.
도 9a는 전력원을 포함하지 않는 EMR 펜을 매개로 하는 센싱 장치의 동작 타이밍도이다. 센싱 장치는 핑거 터치 입력 센싱 기간(901) 동안, 송신 서브 루프부(Tx(m)) 및 수신 서브 루프부(Rx)를 동시에 동작시킬 수 있다. 센싱 장치는 펜 입력 센싱 기간(902) 동안, 송신 서브 루프부(Tx(m))에 송신 신호 유도를 위한 송신 신호를 인가할 수 있다. 센싱 장치는 펜 입력 센싱 기간(903) 동안, 수신 서브 루프부(Rx)로부터 수신 신호를 입력받도록 제어할 수 있다.
도 9b는 전력원을 포함하는 EMR 펜을 매개로 하는 센싱 장치의 동작 타이밍도이다. 전력원을 포함하는 EMR 펜은 자가 유도시킨 전자기를 출력하기 때문에, 센싱 장치가 전자기 유도를 위하여 송신 서브 루프부에 송신 신호를 인가하는 구성이 요구되지 않는다. 센싱 장치는 핑거 터치 입력 센싱 기간(904) 동안, 송신 서브 루프부(Tx(m)) 및 수신 서브 루프부(Rx)를 동시에 동작시킨다. 센싱 장치는 펜 터치 입력 센싱 기간(905) 동안, 수신 서브 루프부(Rx)만을 동작시킨다. 센싱 장치는 다음 핑거 터치 입력 센싱 기간(906) 동안, 송신 서브 루프부(Tx(m+1)) 및 수신 서브 루프부(Rx)를 동시에 동작시킨다.
도 9c는 핑거 터치 입력 및 펜 입력을 동시에 센싱할 수 있는 센싱 장치의 동작 타이밍도이다. 도 9c에서 이용되는 매개 펜은 전기장을 출력할 수 있다. 센싱 장치는 핑거 터치 입력 및 펜 입력 센싱 기간(907) 동안 송신 서브 루프부(Tx(m)) 및 수신 서브 루프부(Rx)를 동시에 동작시킨다. 또한 센싱 장치는 다음 센싱 기간(908) 동안 송신 서브 루프부(Tx(m)) 및 수신 서브 루프부(Rx)를 동시에 동작시킨다. 아울러 센싱 장치는 다음 센싱 기간(909) 동안 송신 서브 루프부(Tx(m)) 및 수신 서브 루프부(Rx)를 동시에 동작시킨다. 센싱 장치는 펜으로부터의 전자기파 및 송신 서브 루프부로부터의 전기장을 주파수 차이에 따라 구별하여, 펜 입력의 입력 위치 및 터치 압력 그리고 핑거 터치 입력을 판단할 수 있다.
도 9d는 전기장 출력 펜을 매개로 한 센싱 장치의 동작 타이밍도이다. 센싱 장치는 핑거 터치 입력 기간(910) 동안 송신 서브 루프부(Tx(m)) 및 수신 서브 루프부(Rx)를 동시에 동작시킨다. 센싱 장치는 펜 입력 기간(911) 동안 송신 서브 루프부(Tx(m)) 및 수신 서브 루프부(Rx)를 동시에 동작시킨다. 아울러, 센싱 장치는 차후 핑거 터치 입력 기간(912) 동안 송신 서브 루프부(Tx(m)) 및 수신 서브 루프부(Rx)를 동시에 동작시킨다. 센싱 장치는 차후 펜 입력 기간(913) 동안 송신 서브 루프부(Tx(m)) 및 수신 서브 루프부(Rx)를 동시에 동작시킨다. 도 9d의 실시 예에서는, 펜으로부터 입력이 전기장이기 때문에 센싱 장치는 송신 서브 루프부 및 수신 서브 루프부를 동시에 동작시킨다. 단, 자력으로 전기장을 발생시키는 펜인 경우에는 펜 입력 기간 (911,913) 동안 송신 서브 루프부를 동작시키지 않고, 수신 서브 루프부 만 동작시켜 펜의 위치,접촉,접촉압력 등을 감지하도록 할 수 있다.
도 10a는 본 발명의 일 실시 예에 의한 센싱 장치를 포함하는 패키지의 단면도이다. 두 개의 전극은 도 10a에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 전극(1002,1003)의 순서로 적층될 수 있다. 한편 전체 패키지는 보호 글래스(1001)의 하단에 제 1 및 제 2 전극(1002,1003)이 배치되며, 제 2 전극(1003)의 하단에 디스플레이 모듈(1004)가 배치될 수 있다.
한편, 도 10b는 변경 실시 예로, 보호 글래스(1005)의 하단에 제 1 전극(1006)이 배치되며, 제 1 전극(1006)의 하단에 디스플레이 모듈(1007)이 배치되며, 디스플레이 모듈(1007)의 하단에 제 2 전극(1008)이 배치될 수 있다.
한편, 도 10c는 또 다른 변경 실시 예로, 보호 글래스(1009)의 하단에 디스플레이 모듈(1010)이 배치되며, 디스플레이 모듈(1010)의 하단에 제 1 및 제 2 전극(1011,1012)이 차례로 배치될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 누구든지 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범주 내에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다. 따라서 본 발명은 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는다면 다양한 변형 실시가 가능할 것이며, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
310 : 제어부 320 : 스위치부
330 : 루프부 331 : 송신 서브 루프부
332 : 수신 서브 루프부 340 : 접지부

Claims (18)

  1. 접지부;
    송신 서브 루프부 및 수신 서브 루프부를 포함하는 루프부;
    상기 송신 서브 루프부에 송신 신호를 인가하도록 제어하며, 상기 수신 서브 루프부로부터 수신 신호를 수신하는 제어부; 및
    제 1 기간 동안, 상기 송신 서브 루프부의 복수 개의 루프 각각을 상기 접지부로 연결되지 않으며, 상기 수신 서브 루프부의 복수 개의 루프 각각을 상기 접지부로 연결되지 않도록 하는 스위치부;를 포함하며,
    상기 제어부는, 제 2 기간 동안 상기 송신 서브 루프부의 복수 개의 루프를 상기 접지부에 연결하며, 상기 수신 서브 루프부의 복수 개의 루프를 상기 접지부에 연결하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 기간 동안, 상기 송신 서브 루프부에 송신 신호를 인가하며, 동시에 상기 수신 서브 루프부로부터 상기 수신 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 수신 서브 루프부로부터 입력되는 수신 신호에 기초하여, 상기 제 1 기간 동안에는 외부로부터의 면적 입력의 위치를 판단하며, 상기 제 2 기간 동안에는 펜 입력의 위치를 판단하는 위치 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 위치 판단부는,
    상기 제 1 기간 동안, 외부로부터의 면적 입력을 입력받아 분석하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 위치 판단부는,
    상기 면적 입력에 의한, 상기 송신 서브 루프부로부터 입력되는 상기 수신 신호의 세기 변화에 기초하여 상기 면적 입력을 분석하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 면적 입력은 사용자의 핑거 터치(finger touch)이며,
    상기 위치 판단부는, 상기 핑거 터치에 의한 상기 수신 신호의 세기 감소에 기초하여 상기 핑거 터치의 터치 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 위치 판단부는,
    상기 수신 신호를 증폭하여 싱글 엔디드(single-ended) 증폭 신호를 출력하는 증폭부;
    상기 싱글 엔디드 증폭 신호를 변환하여 두 개의 차동 신호로 출력하는 차동 신호 변환부;
    상기 두 개의 차동 신호 각각을 정류하는 차동 정류부; 및
    상기 정류된 두 개의 차동 신호의 전압 레벨 차이를 연산하며, 연산 결과에 기초하여 상기 면적 입력의 위치 또는 상기 펜 입력 위치를 연산하는 연산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 위치 판단부는,
    상기 두 개의 차동 신호를 로우패스필터링(low-pass filtering)하는 로우패스필터부; 및
    상기 로우패스필터링된 두 개의 차동 신호를 아날로그-디지털 변환(analog to digital converting)하여 상기 연산부로 출력하는 ADC(analog to digital converter)부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제 2 기간 동안, 상기 송신 서브 루프부로 송신 신호 인가 및 상기 수신 서브 루프부로부터의 상기 수신 신호 수신을 교번적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 수신 서브 루프부로부터 입력되는 수신 신호에 기초하여 상기 제 2 기간 동안 입력되는 펜 입력의 터치 압력을 판단하는 주파수 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 주파수 판단부는,
    상기 수신 신호로부터 신호 파형을 추출하는 신호 파형 추출부;
    상기 추출된 신호 파형을 기 설정된 위상만큼 지연시키는 적어도 하나의 지연부; 및
    상기 적어도 하나의 지연부에 의하여 지연된 적어도 하나의 지연 신호들과 상기 신호 파형을 비교하는 비교부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 주파수 판단부는,
    상기 비교부의 비교 결과에 의한 이진 신호에 기초하여 상기 수신 신호의 위상 정보를 판단하며, 상기 위상 정보에 기초하여 상기 터치 압력을 결정하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치부는,
    상기 송신 서브 루프부의 복수 개의 루프 각각의 일단들과 일단이 연결된 제 1 스위치; 및
    상기 수신 서브 루프부의 복수 개의 루프 각각의 일단들과 일단이 연결된 제 2 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 스위치 각각의 타단은 상기 접지부에 연결되는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제 1 기간 동안 상기 제 1 및 제 2 스위치를 오픈하며, 상기 제 2 기간 동안 상기 제 1 및 제 2 스위치를 클로즈하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치부는,
    상기 송신 서브 루프부의 복수 개의 루프 각각의 일단과 상기 송신 서브 루프부의 복수 개의 루프 각각의 일단에 연결된 복수 개의 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  17. 센싱 루프에 연결되어, 상기 센싱 루프로부터의 싱글 엔디드(single ended) 수신 신호에 기초하여 입력 위치를 판단하는 위치 센싱 모듈에 있어서,
    상기 싱글 엔디드 수신 신호를 서로 반전인 두 개의 차동 신호로 변환하여 출력하는 차동 신호 변환부;
    상기 두 개의 차동 신호를 정류하여 정류된 두 개의 정류 신호를 출력하는 차동 정류부; 및
    상기 두 개의 정류 신호 사이의 세기 차이에 기초하여 상기 센싱 루프의 입력 위치를 판단하는 연산부;를 포함하는 위치 센싱 모듈.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 수신 신호를 증폭하여 싱글 엔디드(single-ended) 증폭 신호를 출력하는 증폭부;
    상기 두 개의 차동 신호를 로우패스필터링(low-pass filtering)하는 로우패스필터부; 및
    상기 로우패스필터링된 두 개의 차동 신호를 아날로그-디지털 변환(analog to digital converting)하여 상기 연산부로 출력하는 ADC(analog to digital converter)부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 센싱 모듈.

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150126185A (ko) * 2014-05-02 2015-11-11 엘지이노텍 주식회사 병렬식 데이터 처리 기능이 가능한 터치펜 입력처리 장치
US9389737B2 (en) 2012-09-14 2016-07-12 Samsung Display Co., Ltd. Display device and method of driving the same in two modes
KR20160094575A (ko) * 2015-01-30 2016-08-10 엘지디스플레이 주식회사 터치 스크린 장치
US10055077B2 (en) 2014-03-31 2018-08-21 Lg Innotek Co., Ltd. Touch panel for improving cross structure of sensing pattern
US11314368B2 (en) 2012-09-14 2022-04-26 Samsung Display Co., Ltd. Display device and method of driving the same in two modes

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015005263A (ja) * 2013-05-20 2015-01-08 日東電工株式会社 センサ基板
US9495056B2 (en) * 2013-05-21 2016-11-15 Sharp Kabushiki Kaisha Touch panel system and electronic device
WO2015138984A1 (en) * 2014-03-14 2015-09-17 The Regents Of The University Of California Bootstrapped and correlated double sampling (bcds) non-contact touch sensor for mobile devices
TW201614448A (en) * 2014-06-25 2016-04-16 Np Holdings Co Ltd Coordinate input device with advanced touch sensing
KR20160085126A (ko) * 2015-01-07 2016-07-15 삼성전자주식회사 전자 장치 및 전자 장치의 터치 스캔 방법
CN111258103B (zh) * 2020-03-27 2021-07-06 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 显示面板

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2643516B2 (ja) * 1990-02-01 1997-08-20 日本電気株式会社 対数増幅回路
US5049831A (en) * 1990-03-29 1991-09-17 Motorola, Inc. Single-ended input to differential output amplifier with integral two-pole filter
JP2753422B2 (ja) * 1992-06-15 1998-05-20 三菱電機株式会社 全波整流回路
KR100300397B1 (ko) * 1994-04-21 2001-10-22 김순택 터치판넬및디지타이저기능을겸비한시스템및구동방법
US5691658A (en) * 1994-05-24 1997-11-25 Imp, Inc. Current mode amplifier, rectifier and multi-function circuit
US6166766A (en) * 1997-09-03 2000-12-26 Motorola, Inc. Sensing circuit for capturing a pixel signal
US7274361B2 (en) * 2003-09-26 2007-09-25 Mstar Semiconductor, Inc. Display control device with multipurpose output driver
US7940921B2 (en) * 2005-06-23 2011-05-10 Agere Systems Inc. Continuous power transfer scheme for two-wire serial link
CN100370402C (zh) * 2005-08-05 2008-02-20 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 触摸式感应装置
US7813289B2 (en) * 2006-02-02 2010-10-12 Infineon Technologies Ag Electrical idle detection circuit including input signal rectifier
TWI335128B (en) * 2006-03-01 2010-12-21 Princeton Technology Corp Single-end input to differential-ends output low noise amplifier
US20070268272A1 (en) * 2006-05-19 2007-11-22 N-Trig Ltd. Variable capacitor array
US8552989B2 (en) 2006-06-09 2013-10-08 Apple Inc. Integrated display and touch screen
US20090009483A1 (en) * 2007-06-13 2009-01-08 Apple Inc. Single-chip touch controller with integrated drive system
US8093914B2 (en) * 2007-12-14 2012-01-10 Cypress Semiconductor Corporation Compensation circuit for a TX-RX capacitive sensor
JP5098042B2 (ja) * 2008-02-13 2012-12-12 株式会社ワコム 位置検出装置及び位置検出方法
US20090267905A1 (en) * 2008-04-26 2009-10-29 Chung-Wen Hsu Cursor Input Device With Dual Input Modes
US8471601B2 (en) * 2008-06-20 2013-06-25 Cavium, Inc. Single-ended to differential converter
JP2010067117A (ja) * 2008-09-12 2010-03-25 Mitsubishi Electric Corp タッチパネル装置
US9342202B2 (en) * 2009-01-23 2016-05-17 Qualcomm Incorporated Conductive multi-touch touch panel
US7843232B2 (en) * 2009-02-27 2010-11-30 Atmel Corporation Dual mode, single ended to fully differential converter structure
US8330631B2 (en) * 2009-03-06 2012-12-11 National Semiconductor Corporation Background calibration method for fixed gain amplifiers
US8018238B2 (en) * 2009-03-27 2011-09-13 Texas Instruments Incorporated Embedded sar based active gain capacitance measurement system and method
US20100328249A1 (en) * 2009-06-25 2010-12-30 Stmicroelecronics Asia Pacific Pte Ltd. Capacitive-inductive touch screen
US8421541B2 (en) * 2009-06-27 2013-04-16 Qualcomm Incorporated RF single-ended to differential converter
CN102033668A (zh) * 2009-09-30 2011-04-27 智点科技（深圳）有限公司 一种电容式触控屏
TWI446233B (zh) * 2009-10-09 2014-07-21 Egalax Empia Technology Inc 轉換感測資訊的方法與裝置
TWI428661B (zh) * 2009-11-09 2014-03-01 Silicon Integrated Sys Corp 觸碰顯示裝置
US9389724B2 (en) * 2010-09-09 2016-07-12 3M Innovative Properties Company Touch sensitive device with stylus support
US9823785B2 (en) * 2010-09-09 2017-11-21 3M Innovative Properties Company Touch sensitive device with stylus support
US10019119B2 (en) * 2010-09-09 2018-07-10 3M Innovative Properties Company Touch sensitive device with stylus support
TWI437474B (zh) * 2010-12-16 2014-05-11 Hongda Liu 雙模式觸控感應元件暨其觸控顯示器相關裝置及其觸控驅動方法
TWI576746B (zh) * 2010-12-31 2017-04-01 劉鴻達 雙模式觸控感應的顯示器
EP2512030A1 (en) * 2011-04-12 2012-10-17 Nxp B.V. Differential output stage
JP5588407B2 (ja) * 2011-08-26 2014-09-10 株式会社東芝 Ａｄ変換装置およびｄｃ−ｄｃ変換装置
US9240774B2 (en) * 2011-11-16 2016-01-19 Teradyne, Inc. Fast single-ended to differential converter
US8884804B1 (en) * 2013-11-25 2014-11-11 Xilinx, Inc. Time-to-digital conversion

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9389737B2 (en) 2012-09-14 2016-07-12 Samsung Display Co., Ltd. Display device and method of driving the same in two modes
US10191580B2 (en) 2012-09-14 2019-01-29 Samsung Display Co., Ltd. Display device and method of driving the same in two modes
US10921924B2 (en) 2012-09-14 2021-02-16 Samsung Display Co., Ltd. Display device and method of driving the same in two modes
US11314368B2 (en) 2012-09-14 2022-04-26 Samsung Display Co., Ltd. Display device and method of driving the same in two modes
US11775124B2 (en) 2012-09-14 2023-10-03 Samsung Display Co., Ltd. Display device and method of driving the same in two modes
US10055077B2 (en) 2014-03-31 2018-08-21 Lg Innotek Co., Ltd. Touch panel for improving cross structure of sensing pattern
KR20150126185A (ko) * 2014-05-02 2015-11-11 엘지이노텍 주식회사 병렬식 데이터 처리 기능이 가능한 터치펜 입력처리 장치
KR20160094575A (ko) * 2015-01-30 2016-08-10 엘지디스플레이 주식회사 터치 스크린 장치

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