KR20150141067A - 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지하는 다중 입력 패드 및 입력 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 소정의 감지영역 내에서 제1방향으로 연장된 복수의 제1 패턴들; 상기 감지영역 내에서 제2방향으로 연장된 복수의 제2 패턴들; 상기 감지영역 내에서 제2방향으로 연장된 복수의 제3 패턴들; 상기 감지 영역의 적어도 일부를 둘러싸며 상기 제3 패턴들의 타단들이 연결된 공통 루프를 포함하고, 정전용량 감지 모드와 유도전자기장 감지 모드로 동작하여 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지할 수 있는 다중 입력 패드에 관한 것이다.

Description

정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지하는 다중 입력 패드 및 입력 시스템{MULTIPLE INPUT PAD AND INPUT SYSTEM CAPABLE OF DETECTING ELECTROSTATIC TOUCH AND INDUCED ELECTROMAGNETIC FIELD}

본 발명은 손가락 터치와 전자펜 조작을 동시에 감지할 수 있는 다중 입력 패드 및 입력 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지하는 다중 입력 패드 및 이를 구비한 입력 시스템에 관한 것이다.

손가락의 터치와 유도전자기장을 방출하는 전자펜의 조작을 동시에 감지하기 위한 종래기술로는, 한국등록특허 제1027672호(명칭: 손가락과 공진회로를 구비한 포인터의 위치를 동시에 검출할 수 있는 타블렛)를 참고할 수 있다.

상기 종래기술에서는, 도 1과 같이, 제1 라인 안테나(111) 및 제1 라인 전극(121)이 형성된 기판과 제2 라인 안테나(112) 및 제2 라인 전극(122)이 형성된 기판을 중첩시킴으로써, 제1방향 및 제2방향을 따른 좌표를 감지할 수 있도록 구현하고 있다.

한편, 손가락의 터치를 감지하기 위해서는, 예를 들면, 제1방향의 제1 라인 전극에 대해 소정의 교류 전압인 TX 신호를 인가하고, 제2방향의 제2 라인 전극에서 손가락에 의한 RX 신호를 수신하여야 한다.

이때, 일반적인 패턴 구성에서는, TX 신호에 의한 강한 교류 전계가 발생할 수 있도록, TX 신호를 위한 전극은 최대한 넓게 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, TX 신호가 인가되는 제1 라인 전극들의 각각을 최대한 넓게 형성하기 위하여, 각각의 제1 라인 전극들은 인접한 제1 라인 전극에 대해 최소한의 간격을 갖도록 조밀하게 구성된다.

한편, 종래기술에서와 같은, 손가락의 터치와 전자펜의 조작을 동시에 감지하기 위한 타블렛을 구현하기 위해서는, TX 신호를 위한 제1 라인 전극의 패턴들 사이에 제1 라인 안테나의 패턴이 배치되어야 한다. 하지만, 이러한 구조에서는, 제1 라인 전극의 패턴들 사이에 라인 안테나의 패턴 및 이 패턴들과의 일정한 간격이 필수적이므로, 상대적으로 제1 라인 전극의 패턴의 폭이 어느 정도 감소될 수밖에 없다.

이는, 제1 라인 전극에 나타나는 TX 신호의 강도가 약해져서 정전용량형 손가락 터치 감지의 감도에 제한을 가할 수 있다.

또한, 제1 라인 전극들의 패턴 사이에 제1 라인 안테나의 패턴을 배치하는 것은, 기판에 배열되는 패턴의 개수의 증가를 의미한다. 한편, 패턴의 개수가 많아질수록, 패턴으로부터 외부의 소자로 연결되기 위해 구성되는 연결선의 개수도 많아지게 된다. 연결선들은 손가락이나 전자펜의 감지에 사용되는 것이 아니므로 패턴의 외부를 통해 흘러나가며, 베젤 영역을 구성하게 된다.

따라서, 연결선의 개수가 많아질수록 베젤 영역이 넓게 필요하게 되므로, 베젤폭을 최소화하고자 하는 최근의 추세에는 불리하다.

한국등록특허 제1027672호(2011.03.31.)

본 발명은, 종래 기술에 있어서의 문제점, 즉, 정전용량형 손가락 터치 감지와 유도전자기장 방식의 전자펜 입력 감지를 동시에 수행하기 위하여 TX 신호를 위한 라인 전극들의 사이에 라인 안테나를 배치함에 따라 라인 전극의 폭이 좁아지고, 이로써 라인 전극들 사이의 간격이 멀어져서 터치 감지의 감도가 떨어진다는 상술한 문제점을 해결할 수 있는, 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지하는 다중 입력 패드를 제공하고자 한다.

즉, TX 신호를 위한 전극의 폭을 줄이지 않음으로써 정전용량형 손가락 터치 감지의 성능을 유지하면서도, 유도전자기장에 의한 전자펜의 위치 감지를 수행 수 있는 다중 입력 패드을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 패턴의 외부에 구성될 연결선의 개수를 최소화하여 베젤폭을 최소화한 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지하는 다중 입력 패드를 제공하고자 한다.

상술한 목적들 달성하기 위한 본 발명에 따른 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지하는 다중 입력 패드는, 소정의 감지영역 내에서 제1방향으로 연장된 복수의 제1 패턴들; 상기 감지영역 내에서 제2방향으로 연장된 복수의 제2 패턴들; 상기 감지영역 내에서 제2방향으로 연장된 복수의 제3 패턴들; 상기 감지 영역의 적어도 일부를 둘러싸며 상기 제3 패턴들의 타단들이 연결된 공통 루프; 정전용량 감지 모드에서, 상기 제1 패턴들 각각의 타단을 개방하거나 상기 제1 패턴들 각각의 일단에 궤환연결하고, 상기 제1 패턴들의 일단에 소정 전압을 인가하고, 상기 제2 패턴들에서 나타나는 전압을 감지하여 정전용량형 터치의 위치를 판정하는 제1 제어부; 및 유도전자기장 감지 모드에서, 상기 제1 패턴들의 타단을 상기 공통 루프 에 연결하고, 상기 공통 루프의 전압과 상기 제1 패턴들의 일단에서 출력되는 전압에 기초하여 제2방향을 따르는 유도전자기장 발신 위치를 판정하고, 상기 공통 루프의 전압과 제3 패턴들의 일단에서 출력되는 전압에 기초하여 제1방향을 따르는 유도전자기장 발신 위치를 판정하는 제2 제어부를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 제3 패턴은 상기 제2 패턴과 동일 기판의 동일 면에 형성될 수 있다.

또한, 상기 정전용량 감지 모드에서, 상기 공통 루프는 특정 전압이 인가되거나 접지에 연결되거나 개방(Open)된 상태로 설정되고, 상기 제3 패턴들의 일단은 특정 전압이 인가되거나 상기 제2 제어부에 연결되거나 개방(Open)된 상태로 설정될 수 있다.

또한, 상기 제1 제어부 및 상기 제2 제어부는, 상기 정전용량 감지 모드와 상기 유도전자기장 감지 모드를 구분된 시간 구간에서 독립적으로 수행하기 위하여, 상호 제어용 통신선을 통해 상기 제1 패턴들에 대한 점유율 및 점유 시점을 통신할 수 있다.

또한, 상기 제1 패턴들, 상기 제2 패턴들, 및 제 3패턴들 중 적어도 하나를 이용하여 전자펜의 공진회로에 대하여 유도전자기장을 방출할 수 있다.

또한, 상기 모든 패턴들과는 절연된 상태로 배치되며, 전자펜의 공진회로에 대하여 유도전자기장을 방출하도록 상기 감지영역의 적어도 일부를 둘러싸는 코일 형태의 파워코일; 및 유도전자기장을 방출하도록 상기 파워코일에 전력을 인가하는 코일 드라이버를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 파워코일은, 상기 감지 영역을 복수의 소영역으로 구획하고, 구획된 상기 복수의 소영역 중 하나 또는 복수를 둘러싸는 형태로 구성된 복수의 소규모 파워코일을 포함할 수 있다.

또한, 상기 공통 루프를 2개 이상으로 형성하여, 상기 유도전자기장 감지 모드에서 상기 제1 패턴들의 타단이 연결되는 공통 루프와, 상기 제3 패턴들의 타단이 연결되는 공통 루프가 분리되도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 실시예로서, 소정의 감지영역 내에서 제1방향으로 연장된 복수의 제1 패턴들이 형성된 제1층; 상기 감지영역 내에서 제2방향으로 연장된 복수의 제2 패턴들이 형성된 제2층; 상기 감지영역 내에서 제2방향으로 연장된 복수의 제3 패턴들이 형성된 제3층; 상기 감지 영역을 둘러싸며 상기 제3 패턴들의 타단들이 연결된 공통 루프가 형성된 공통 루프층; 및 전자펜의 공진회로에 대해 유도전자기장을 방출하기 위한 적어도 하나의 파워 코일 패턴이 형성된 파워코일층을 포함하고, 상기 제1층, 상기 제2층, 상기 제3층, 상기 공통 루프층, 및 상기 파워코일층은 임의의 순서로 적층되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지할 수 있는 다중 입력 패드를 개시한다.

이때, 상기 제1층, 상기 제2층, 상기 제3층, 상기 공통 루프층, 및 상기 파워코일층 중 적어도 2개의 층은, 하나의 기판의 양쪽 각 면에 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1층, 상기 제2층, 상기 제3층, 상기 공통 루프층, 및 상기 파워코일층 중 적어도 2개의 층은, 하나의 기판의 한쪽면에 절연층을 개재하여 적층될 수 있다.

또한, 상기 공통 루프는, 상기 제1층, 상기 제2층, 상기 제3층, 및 상기 파워코일층 중 임의의 층에 적어도 일부 또는 전체가 형성되고, 상기 층들을 중첩시킬 때 각 일부분들이 서로 연결되어 하나의 루프 형태가 완성되도록 구성되거나, 또는, 상기 층들 중 적어도 하나의 어느 한면에 루프 형태를 완성하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기한 바에 따른 다중 입력 패드, 및 시각적 영상을 표시하는 디스플레이 패널층을 포함하고, 상기 다중 입력 패드의 상기 제1층, 상기 제2층, 상기 제3층, 상기 파워코일층, 및 상기 디스플레이 패널층은, 임의의 순서로 적층되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지할 수 있는 입력 시스템을 개시한다.

상기한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지하는 다중 입력 패드에 의하면, TX 신호가 인가됨으로써 정전용량형 터치 감지에 이용되는 제1 패턴들을, 유도전자기장을 방출하는 전자펜을 감지하기 위한 용도로 겸용할 수 있게 된다.

이로써 제1 패턴들의 크기를 줄이지 않을 수 있으므로, 정전용량형 터치 감지의 감도가 저하되지 않는다. 또한, 제1 패턴들의 연결선이 증가하는 것이 아니므로, 베젤 영역이 확대될 필요도 없다.

또한, 각 패턴이 기판에 다양한 방식으로 구현될 수 있어서, 다중 입력 패드의 제작이 용이하다.

도 1은 종래 기술에 따른, 손가락과 포인터의 위치를 동시에 검출하기 위해 적용되는 제1방향 및 제2방향을 따른 패턴의 형태를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지하는 다중 입력 패드의 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지하는 다중 입력 패드의 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지하는 다중 입력 패드의 구조를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 다중 입력 패드에 있어서, 각 패턴들의 중첩된 형태를 보여주는 도면이다.
도 6은, 도 5의 패턴에 있어서, 제1 패턴들 및 제1 패턴들 각각의 양단들로부터 각 제어부 및 스위칭 소자에 이르는 연결선들의 배치 형태를 보여주는 도면이다.
도 7은, 도 5의 패턴에 있어서, 제2 패턴들, 제3 패턴들, 및 공통 루프의 배치 형태를 보여주고 있으며, 또한 각 패턴들의 연결선들의 배치 형태를 보여주는 도면이다.
도 8은, 본 발명에 따른 다중 입력 패드와 디스플레이 패널과 파워 코일을 배치하는 일례를 보여주는 도면이다.
도 9는, 본 발명에 따른 다중 입력 패드와 디스플레이 패널과 파워 코일을 배치하는 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 10은, 본 발명에 따른 다중 입력 패드와 디스플레이 패널과 파워 코일을 배치하는 또다른 예를 보여주는 도면이다.
도 11은, 다양한 파워 코일의 배치 형태를 단면도로서 보여주는 도면이다.
도 12는, 파워 코일의 패턴을 복수의 기판에 형성하고, 이 기판들을 서로 중첩시켜 패턴들을 하나로 연결시켜 하나의 파워 코일을 형성하는 예를 보여주는 도면이다.
도 13은, 파워 코일을 감지 패턴들이 형성된 기판의 둘레 부분에 배치한 예를 보여주는 도면이다.
도 14는, 도 13과는 달리, 파워 코일을 감지 패턴들이 형성된 면의 반대쪽 면에 형성한 예를 보여주는 도면이다.
도 15는, 파워 코일을 별도의 기판에 형성한 후, 다중 입력 패드 및 디스플레이 패널과 중첩시키는 예를 보여주는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지하는 다중 입력 패드의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성 요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.

도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지하는 다중 입력 패드의 구조를 설명한다. 도면을 참조하면, 상기 다중 입력 패드는, 복수의 제1 패턴들(11)과, 복수의 제2 패턴들(21)과, 복수의 제3 패턴들(31)과, 공통 루프(32)와, 제1 제어부(51)와, 제2 제어부(52)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 스위칭 소자로서 제1 MUX(41)를 더 포함할 수 있다.

감지영역은, 사용자가 손가락을 접근시키거나 터치함으로써 정전용량형 터치 입력이 가능하고, 또한 유도전자기장을 방출하는 전자펜을 접근시키거나 터치함으로써 유도전자기장 입력이 가능한 영역을 가리킨다. 감지영역은, 전자기기의 특정의 위치에 정의될 수 있는데, 특히, 디스플레이 패널의 표면 중 적어도 일부분일 수 있다. 이하의 설명에서는, 공통 루프(32)가 둘러싸는 영역과 감지영역이 일치하는 것으로 설명한다. 또한, 감지영역이 디스플레이 패널의 표면 전체인 것으로 설명한다.

제1 방향은, 감지영역의 임의의 직선 방향을 의미할 수 있다. 또한, 제2 방향은 제1 방향과 교차하는 또다른 직선 방향을 의미할 수 있다. 예를 들면, 제1 방향은 임의의 X축 방향일 수 있고, 제2 방향은 X축과 직교하는 Y축 방향일 수 있다.

본 발명에서 유도전자기장 입력을 수행하는 전자펜은, 필기구 형태로 구성되며, 내부에 커피시터와 인덕터를 포함하는 공진회로를 구비할 수 있다.

한편, 전자펜은, 자체적으로 배터리를 구비하고, 배터리에서 제공하는 전력으로 공진회로에 교류 전압을 인가함으로써 전자펜의 일부분, 예를 들면, 펜촉을 통해 유도전자기장을 방출하도록 구성될 수 있다. 또한, 전자펜은, 외부의 전원에 유선 연결될 수 있으며, 유선 연결된 외부 전원으로부터 전력을 직접 공급받아 유도전자기장을 방출하도록 동작할 수도 있다.

본 발명에서의 전자펜은, 별도의 배터리를 구비하거나 유선으로 전력을 공급받는 것이 아니라, 외부에서 발생하는 유도전자기장에 공진회로가 공진하여 유도 전압이 생성되고, 생성된 유도 전압이 커패시터에 저장되고, 외부로부터의 유도전자기장이 제거되면, 커패시터에 저장된 유도 전압에 의해 공진회로에서 스스로 유도전자기장을 방출하도록 구성될 수 있다. 이러한 전자펜은, 무전원 전자펜으로 불린다.

제1 패턴(11)은, 감지영역 내에서 제1 방향을 따라 연장된 전도성 패턴이다.

제1 패턴(11)은, 예를 들면, 소정의 폭을 갖는 막대 형태, 폭이 연속적으로 변하는 형태, 특정 도형의 꼭지점이 서로 연결되도록 연속적으로 늘어선 형태 등 다양한 형태로 구성될 수 있다. 또한, 제1 패턴(11)은 직선을 따라 형성된 곧은 형태뿐만 아니라, 사인파와 같은 일정한 곡선을 따라 굽은 형태이거나 또는 다양한 자유 곡선을 따라 굽은 형태로 구성될 수도 있다.

한편, 제1 패턴(11)은 제2방향을 따라 복수 개가 배열될 수 있다. 이때, 각각의 제1 패턴들(11)은 적어도 감지영역 내에서는 서로 간격을 두어 평행하게 배치되며, 서로 절연된 상태이고, 또다른 패턴들(예를 들면, 제2 패턴들)에 대해서도 절연될 수 있다.

본 발명에서, 제1 패턴들(11)은, 사용자의 손가락에 의한 정전용량 터치를 감지하기 위한 것으로서, 제1 방향을 따른 직선의 밴드 형태로 구성된 것을 예로 들어 설명한다.

제2 패턴(21)은, 감지영역 내에서 제2 방향을 따라 연장된 전도성 패턴으로서, 제1 패턴(11)과 유사한 형태, 또는 서로 다른 형태로 구성될 수 있다. 본 발명에서는, 제2 방향을 따른 직선의 밴드 또는 와이어 형태로 구성된 것을 예로 들어 설명한다.

제2 패턴(21)은 제1방향을 따라 복수 개가 배열될 수 있으며, 적어도 감지영역 내에서는 서로 일정한 간격을 두어 평행하게 배치된다. 제2 패턴들(21)은, 서로간에 절연된 상태이고, 또다른 패턴들, 특히, 제1 패턴들(11)과 절연된 상태이며, 그 외 다른 패턴들과도 절연될 수 있다. 또한, 제2 패턴들(21)은 제1 패턴들(11)과는 감지영역 내에서 중첩된다.

여기서, 하나의 기판, 특히, 투명한 필름 기판에서, 한쪽면에는 제1 패턴(11)을 형성하고, 반대쪽면에는 제2 패턴(21)을 형성함으로써, 각 패턴이 서로 절연되면서 중첩될 수 있다. 또는, 어느 하나의 필름 기판에 제1 패턴(11)을 형성하고, 또다른 필름 기판에 제2 패턴(21)을 형성하고, 각 기판을 중첩시킬 수 있다. 또는, 기판의 어느 한쪽면에 제1 패턴을 형성하고, 절연 물질을 도포하여 절연층을 형성하고, 형성된 절연층 위에 다시 제2 패턴을 형성하는 방식으로, 각 패턴을 절연 및 중첩시킬 수도 있다.

한편, 상기의 제1 패턴(11)은, 예를 들면, 정전용량형 손가락 터치를 감지하기 위한 전극 패턴으로서, TX 신호가 인가되어 패턴의 외부로 교류 전계를 방출하는 TX 패턴일 수 있다.

또한, 상기의 제2 패턴(21)은, TX 패턴에서 방출하는 교류 전계(TX 신호)를 수신하여 RX 신호로서 출력하는 RX 패턴일 수 있다.

TX 신호는, 소정의 주파수를 갖는 교류 전압일 수 있으며, 이 교류 전압이 인가되면 TX 패턴에서는 상기 주파수의 교류 전계를 방출하게 된다. 방출된 교류 전계는 RX 패턴에 입력될 수 있다. 만일 손가락과 같은 전계 흡수 물체가 TX 패턴 또는 RX 패턴에 접근하게 되면, TX 패턴에서 RX 패턴으로 입력되던 교류 전계의 일부가 전계 흡수 물체에 흡수되고, 이로써, RX 패턴에서는 변화된 교류 전계에 대응하는 RX 신호를 출력하게 된다.

이때, 교류 전계가 변화된 지점의 TX 패턴 및 RX 패턴의 위치를 이용하여 전계 흡수 물체의 위치를 판정할 수 있게 된다. 또한, 변화된 교류 전계의 양을 이용하여 접근 또는 접촉 여부, 접근 거리 등을 판정할 수 있게 된다.

전계 흡수 물체는, 인체, 특히 손가락뿐만 아니라, 접지와 연결되었거나 소정의 전계 흡수 회로를 포함하는 전자 장치일 수 있다.

한편, 상기 설명에서는, 제1 패턴들(11)을 TX 패턴으로 하고, 제2 패턴들(21)을 RX 패턴으로 하였지만, 제2 패턴들(21)에 TX 신호를 인가하고, 제1 패턴들(11)에서 RX 신호를 출력하도록 구성할 수도 있다.

더욱, 위치관계에 있어서, 제1 패턴들(11)이 하부에 위치하고 제2 패턴(21)이 그 위에 위치할 수도 있으며, 반대로, 제2 패턴들(21)이 하부에 위치하고 제1 패턴들(11)이 그 위에 위치하도록 배치될 수도 있다.

제3 패턴들(31)은, 감지영역 내에서, 제2 패턴들(21)의 사이사이에서 제2 방향으로 배열된 복수의 전도성 패턴으로서, 상기 제1 패턴들(11) 및 제2 패턴들(21)과 절연된다.

공통 루프(32)는, 적어도 감지영역을 둘러싸는 루프 형태의 전도성 패턴으로서, 접지 전압 또는 소정값의 전압이 인가될 수 있다. 또한, 공통 루프(32)는, 어떠한 전압도 인가되지 않는 플로팅(floting) 상태로 설정될 수도 있다.

공통 루프(32) 역시 다른 패턴들과는 절연된 상태로 배치된다. 다만, 공통 루프(32)에는 제3 패턴(31)의 타단들이 연결될 수 있다.

즉, 제3 패턴들(31)의 각각의 타단들은 공통 루프(32)의 일측변에 연결되고, 여기로부터 제3 패턴들의 일단은 감지영역을 가로지른 후 계속하여 공통 루프(32)의 타측변을 가로질러 감지영역의 외부로 연장되는 형태로 구성되는데, 공통 루프(32)의 타측변을 가로지는 부분에서 공통 루프(32)와 제3 패턴들(31)은 서로 절연된 상태이다.

한편, 상술한 제1 패턴들(11), 제2 패턴들(21), 제3 패턴들(31), 공통 루프(32)는, 각각 개별적인 기판에 형성될 수 있다. 기판은, 투명 기판인 것이 바람직하며, 유연성을 갖는 필름 기판인 것이 바람직하다. 한편, 제2 패턴들(21)과 제3 패턴들(31)은, 하나의 기판에 서로 나란하게 동시에 구성될 수 있다.

또한, 공통 루프(32)의 패턴은, 제1 패턴들(11), 제2 패턴들(21), 제3 패턴들(31) 및 공통 루프(32)가 형성된 각각의 기판에 적어도 일부분씩 분할되어 형성될 수 있으며, 각 기판들이 모두 중첩되었을 때, 각 일부분들이 연결되어 하나의 공통 루프(32)를 구성하도록 할 수도 있다.

또한, 공통 루프(32)이 패턴은, 제1 패턴들(11)의 둘레에 하나가 형성되고, 제3 패턴들(31)의 둘레에 또하나가 형성되는 방식으로 구성될 수도 있다. 이렇게 형성된 각각의 공통 루프는 서로 절연된 상태로 독립적으로 제어되거나, 서로 동일 전위로 연결되는 구성도 가능하다.

제1 패턴들(11), 제2 패턴들(21), 제3 패턴들(31), 공통 루프(32) 중 적어도 2가지 패턴은, 하나의 기판의 같은 면에 형성되거나, 하나의 기판의 양쪽 면 각각에 형성될 수도 있다.

상기의 설명에서, 제2 패턴들(21)의 사이사이에 제3 패턴(31)이 배열되는 것으로 설명하였는데, 이는, 제2 패턴들(21)과 제3 패턴들(31)이 동일 기판의 같은 면에 형성될 수 있음을 의미할 수 있다. 만일, 제2 패턴들(21)과 제3 패턴들(31)이 각자의 개별적인 기판에 형성되는 경우에는, 제3 패턴들(31)이 반드시 제2 패턴들(21)의 사이사이에 배치되어야 하는 것은 아니다.

제1 제어부(51)는, 정전용량 터치를 감지하기 위한 제어부로서, 정전용량 감지 모드에서, 손가락이나 전자펜(접지에 연결되었거나 교류 전계를 흡수하는 회로를 포함하는 전자펜)이 감지영역으로 접근하거나 터치하는 것을 감지하고, 감지된 터치 위치에 대한 좌표 정보를 출력할 수 있다.

이를 위하여, 제1 제어부(51)는, 제1 패턴들(11)의 각각의 타단을 개방시키거나 제1 패턴들의 각각의 타단을 각자의 일단으로 궤환연결시키고, 제1 패턴들 중 어느 하나 또는 복수에 소정의 전압을 인가한다. 즉, TX 신호를 인가한다. 그리고, 제2 패턴들 중 하나 또는 복수로부터 출력되는 전압을 감지한다. 즉, RX 신호를 감지한다.

감지되는 RX 신호의 특성(예를 들면, 진폭 또는 주파수)이 변화하는 위치를 식별하면, 해당 위치에 대응하는 제1 패턴과 제2 패턴이 정전용량 터치의 위치로 판정될 수 있다.

제2 제어부(52)는, 유도전자기장 입력을 감지하기 위한 제어부로서, 유도전자기장 감지 모드에서, 공진회로를 구비하여 유도전자기장을 방출하는 전자펜이 감지영역으로 접근하거나 터치하면, 해당 위치에 대한 좌표 정보를 출력할 수 있다.

즉, 제2 제어부(52)는, 제1 패턴들(11)의 타단들 중 하나를 선택하여 공통 루프에 연결시키고, 공통 루프의 전압과 선택된 어느 하나의 타단에 대응하는 일단에서 출력되는 유도전압을 서로 비교하여 전자펜의 위치(공진회로에서 발신하는 유도전자기장의 위치)를 감지한다. 또는, 제1 패턴들(11)의 모든 타단들을 동시에 공통 루프에 연결시키고, 제1 패턴들(11) 중 적어도 하나를 선택하고, 선택된 패턴의 일단에서 출력되는 유도 전압과 공통 루프의 전압을 비교하여 전자펜의 위치를 감지한다.

이렇게 제1 패턴들을 이용하면, 제2방향을 따른 전자펜의 위치를 감지할 수 있다.

이어서, 제2 제어부(52)는, 제3 패턴들(31) 중 하나를 선택하고, 선택된 패턴에서 출력되는 유도전압과 공통 루프의 전압을 비교하여 전자펜의 위치를 감지한다. 이렇게 제3 패턴을 이용하면, 제1방향을 따른 전자펜의 위치를 감지할 수 있다.

정전용량 감지 모드에서 터치를 감지하는 동안과, 유도전자기장 감지 모드 중 적어도 제2 방향을 따른 전자펜 위치를 감지하는 동안에는, 제1 패턴을 공통으로 사용하므로, 상기 각 동작은 중첩되지 않도록 개별적으로 실행되어야 한다. 따라서, 제1 제어부(51)와 제2 제어부(52)는 상호 제어용 통신선(53)을 통해 연결될 수 있으며, 이 통신선(53)을 통해 각자의 동작 모드, 제1 패턴들(11)에 대한 점유율 및 점유 시점/시간이 상대방에게 통보될 수 있다.

한편, 정전용량 감지 모드로 동작하는 동안에, 사용되지 않는 공통 루프에는, 특정의 전압이 인가될 수 있다. 또는, 공통 루프와 접지를 연결시키거나, 공통 루프를 개방(open) 상태로 유지할 수 있다.

또한, 정전용량 감지 모드로 동작하는 동안에, 사용되지 않는 제3 패턴들은, 제2 제어부에 연결된 상태로 유지되거나, 개방(open) 상태로 설정되거나, 특정의 전압이 인가될 수 있다.

스위칭 소자의 일례로서, 제1 MUX(13)는 2:1 MUX일 수 있으며, 2개의 입력과 하나의 출력을 가질 수 있다. 어느 하나의 입력에는 제1 패턴들(11)중 어느 하나의 일단이 연결되고, 다른 하나의 입력에는 공통 루프와의 연결점이 연결될 수 있다. 출력에는 입력에 연결된 패턴의 타단이 연결될 수 있다. 이 제1 MUX(41)는 제1 패턴의 개수만큼 배치될 수 있다.

제1 MUX는 양 입력과 출력을 모두 개방(open)시킬 수도 있다.

제1 MUX(41)의 선택 동작은 제1 제어부(51) 또는 제2 제어부(52)에 의해 제어될 수 있다. 즉, 정전용량 감지 모드에서는, 제1 패턴의 일단과 타단을 서로 연결시킴으로써 궤환연결시키거나 모두 개방시키고, 유도전자기장 감지 모드에서는, 공통 루프와 제1 패턴의 타단을 서로 연결시키도록 제어된다.

더욱 상세하게, 본 실시예에서, 제1 제어부(51)및 제2 제어부(52)의 동작에 대한 일례를 들면 다음과 같다.

(1) 정전용량 감지 모드에 있어서:

제1 제어부(51)는 제2 제어부(52)에 대하여 정전용량 감지 모드의 실행 및 제1 패턴들(11)에 대한 점유를 통보한다. 통보를 받은 제2 제어부는 유도전자기장 감지 동작을 대기한다.

그리고 제1 MUX의 동작이 임의의 제어부에 의해 제어되어 제1 패턴들의 일단들을 출력으로 선택함으로써, 제1 패턴들의 일단들과 타단들이 서로 궤환연결되어 루프를 구성하게 된다. 또한, 제1 MUX는 모든 입출력을 개방하도록 제어될 수도 있다.

이때, 공통 루프(32)는 특정의 전압이 인가되거나, 접지와 연결되거나, 개방된 상태로 설정될 수도 있다.

또한, 제3 패턴들(31)은, 특정의 전압이 인가되거나, 접지와 연결될 수 있다. 또한, 제2 제어부(51)와의 연결 상태로 유지되거나, 개방된 상태로 설정될 수도 있다.

이 상태에서 제1 제어부는 제1 패턴들의 일단 중 어느 하나 또는 복수 개에 대하여 TX 신호를 인가한다. 그리고, 제2 패턴들 중 하나 또는 복수를 선택하여 RX 신호를 수신하고, 수신되는 RX 신호에 기초하여 정전용량 터치의 위치를 판정할 수 있다.

여기서, 제1 패턴들의 일단들이 출력으로 선택되도록 하여 양단을 궤환연결시킴으로써, TX 신호가 제1 패턴의 일단 및 타단으로 동시에 인가되는 더블 라우팅이 구현된다.

(2) 유도전자기장 감지 모드에 있어서:

제2 제어부(52)는 제1 제어부(51)에 대하여 유도전자기장 감지 모드의 실행 및 제1 패턴들(11)에 대한 점유를 통보한다. 통보를 받은 제1 제어부(51)는 정전용량 감지 동작을 대기한다.

그리고 제1 MUX(41)의 동작이 임의의 제어부에 의해 제어되어, 제1 패턴들(11)의 타단들이 공통 루프(32)와 연결된다. 즉, 공통 루프(32)와의 연결단이 출력으로 선택되도록 제어한다.

이 상태에서 제2 제어부(52)는, 제1 패턴들(11) 중 어느 하나의 일단을 선택하고 선택된 일단에서 나타나는 유도 전압과 공통 루프(32)의 전압과의 전위차를 비교하여, 선택된 제1 패턴을 기준으로 유도전자기장의 발신 위치(즉, 공진회로를 갖는 전자펜의 접근 위치)를 판정한다. 이때, 제1 패턴들(11)에 대한 선택은, 특정의 기준 위치로부터 하나씩 인접한 패턴들을 선택하도록 또는 기준 위치로부터 임의의 순서로 선택하도록 처리될 수 있다.

한편, 제2 제어부(52)는, 제1 패턴들(11)을 이용한 유도전자기장 감지 동작과 동시에 또는 교대로, 제3 패턴들(31)을 이용한 유도전자기장 감지 동작을 수행한다. 제2 제어부(52)는, 제3 패턴들(31) 중 어느 하나를 선택하고, 감지되는 유도 전압을 공통 루프(32)의 전위와 비교함으로써, 선택된 제3 패턴을 기준으로 유도전자기장의 발신 위치를 판정할 수 있다.

제1 패턴에 의해 판정된 위치와 제3 패턴에 의해 판정된 위치를 조합하여 감지영역에 대한 전자펜의 2차원 좌표를 생성할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 입력 패드는, 정전용량형 터치 감지를 위한 전극 패턴들 중, 패턴들 사이의 공간에 어느 정도 여유가 있는 제2 패턴(RX 패턴)(21)의 사이사이에는 전자펜 감지 전용의 제3 패턴(31)을 추가하고, 패턴들 사이의 공간에 여유가 없는 제1 패턴(TX 패턴)(11)의 경우에는 제1 패턴의 일단을 공통 루프(32)와 선택적으로 연결시키거나 개방시키도록 스위칭 소자인 제1 MUX(41)를 적용하여 전자펜 감지를 위한 안테나 패턴으로 겸용할 수 있도록 구성되었다.

이러한 구성에 의해, 적어도 제1 패턴(TX 패턴)(11)의 경우에는, 패턴의 폭을 최대로 구성할 수 있으므로, 터치 감지의 감도가 유지된다.

또한, 제1 패턴을 그대로 이용하여 정전용량 터치와 유도전자기장 입력을 모두 감지할 수 있으므로, 추가적인 패턴을 구성함에 따른 연결선의 증가가 없어서, 연결선을 위한 베젤폭을 최소화하는 데에 유리하다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지하는 다중 입력 패드의 구조를 보여주는 도면이다. 도면을 참조하면, 다른 방식의 스위칭 소자로서 기능하는, 제2 MUX(42)와 스위치 어레이(43)가 부가된 점이 특이하다.

스위치 어레이(43)는, 제1 패턴들(11)의 일단들이 해당하는 각자의 타단들과 궤환 연결되는 구조에서, 궤환 연결을 허용하거나 개방시키기 위한 목적으로 적용된다.

스위치 어레이(43)는, 정전용량 감지 모드에서는 제1 패턴들(11)의 일단들과 타단들을 서로 1 대 1 연결시키도록 제어되고, 유도전자기장 감지 모드에서는 제1 패턴들(11)의 일단들과 타단들과의 연결을 개방시키도록 제어된다.

제2 MUX(42)는, 제1 패턴들(11)이 형성하는 각각의 루프들과의 연결점을 입력으로 하고 공통 루프(32)와의 연결점을 출력으로 하고 있다. 제2 MUX(42)는 제1 패턴들(11)의 개수에 대응하는 입력을 가질 수 있다.

정전용량 감지 모드에서, 제2 MUX(42)는 모든 입력을 개방시키거나(open), 또는 모든 입력을 고임피던스로 설정하여 개방과 동일한 상태로 유지하도록 제어될 수 있다.

그리고 제1 패턴들(11) 중 어느 하나 또는 복수개에 대해 TX 신호가 인가될 수 있다.

한편, 스위치 어레이(43)가 제1 패턴들(11)의 일단과 타단을 서로 연결시키게 되면 제1 패턴들(11) 각각의 양단에 TX 신호가 인가되는 더블 라우팅이 구현될 수 있고, 스위치 어레이(43)가 모두 개방되면 TX 신호는 제1 패턴들(11)의 일단에만 인가되는 싱글 라우팅이 구현될 수 있다.

이어서, 유도전자기장 감지 모드에서, 제2 MUX(42)는 모든 입력을 출력으로 연결하거나, 하나 또는 복수의 입력을 출력으로 연결하도록 제어될 수 있고, 이로써, 제1 패턴들(11)의 타단들이 공통 루프(32)와 연결될 수 있다.

이러한 제어 동작은, 제1 제어부(51) 및/또는 제2 제어부(52)에 설정된 상호 규약에 의해 어느 하나 또는 양자가 협력하여 처리할 수 있다. 또는 별도의 제어 수단에 의해 처리될 수도 있다.

이러한 구성에서는, 선택된 제1 패턴이 공통 루프(32)를 가로지르는 구조가 되어, 전자펜에서 방출하는 유도전자기장에 의해 선택된 제1 패턴에서 유도 전압이 출력된다.

다음으로, 도 4를 참조하여, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지하는 다중 입력 패드의 구조를 설명한다.

도시된 실시예의 구성은, 도 3에 도시된 실시예의 구성과 대비하여, 스위치 어레이가 제외되었고, 제1 패턴들(11)의 일단들 각각과 타단들 각각이 제1 제어부로 입력되고 있다는 점이 상이하다. 스위칭 소자인 제3 MUX(44)는 제2 MUX(42)와 동일하다.

이러한 구성에 의하면, 스위치 어레이(43)를 부가하지 않으면서도, 제1 제어부(51)의 제어에 의해서, 제1 패턴들(11)의 타단들을 각자의 일단들에 궤환연결시키거나 개방시킬 수 있게 된다.

즉, 정전용량 감지 모드에서는, 제1 제어부(51)는 제1 패턴들(11)의 타단들을 각자의 일단들에 연결시키거나(더블 라우팅) 개방시키고(싱글 라우팅), 제3 MUX(44)의 모든 입출력을 개방시킨다.

한편, 유도전자기장 감지 모드에서는, 제1 제어부(51)는 제1 패턴들(11)의 타단들을 모두 개방시키고, 제3 MUX(44)는 임의의 타단을 공통 루프(32)에 연결시키도록 제어된다.

한편, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 다중 입력 패드에는 파워 코일과 이를 구동하기 위한 코일 드라이버를 더 포함할 수 있다. 이러한 구성은, 도 2 내지 도 4를 참고할 수 있다.

파워 코일(61)은, 감지영역의 일부분 또는 전체면으로부터 공진회로를 포함하는 전자펜에 대하여 유도전자기장을 이용하여 에너지를 공급하기 위한 것이다. 파워 코일(61)은, 감지영역의 둘레를 따라 감겨진 코일 형태로 구성될 수 있으며, 소정 주파수, 특히, 전자펜의 공진회로의 공진 주파수에 대응하는 주파수의 교류 전압/전류가 인가될 수 있다.

파워 코일(61)은 하나의 기판에 소용돌이 형태로 인쇄된 하나의 패턴으로 구성될 수 있으며, 또는, 이렇게 형성된 패턴이 복수의 기판에 형성되고 복수의 기판을 중첩시킨 후 패턴들을 서로 연결하여 하나의 파워 코일(61)을 구성할 수도 있다(예를 들면, 도 12 참조).

이러한 교류 전압/전류는 코일 드라이버(63)에 의해 공급된다. 한편, 코일 드라이버(63)의 에너지 공급 동작은 유도전자기장 감지 모드와 동기하여 이루어질 수 있다.

유도전자기장 감지 모드는, 파워 코일(61)을 통해 전자펜에 대하여 유도전자기장에 의해 에너지를 공급하는 에너지 공급 주기와, 전자펜에서 방출하는 유도전자기장의 위치를 제1 패턴(11) 및 제3 패턴(31)을 통해 감지하는 전자펜 감지 주기로 구분될 수 있는데, 파워 코일(61)은 에너지 공급 주기에서만 동작하도록 제어되는 것이 바람직하다.

한편, 파워 코일(61)은, 감지영역을 복수의 소영역으로 구획하고, 각 소영역마다 소규모의 코일을 형성하고, 각각의 코일에 교류 전압/전류를 인가하여 유도전자기장을 방출하도록 할 수도 있다(예를 들면, 도 10(b) 참고).

파워 코일(61)은, 조작 입력을 위한 전자펜이 전력을 장시간 저장할 수 있는 배터리와 같은 충전 수단을 갖지 않는 경우에 적용될 수 있다. 파워 코일(61)은, 전자펜이 단지 공진회로를 가짐으로써 단시간 동안만 에너지를 방출하도록 구현된 경우, 그 방출 시간과 동기하여 공진회로에 대해 에너지를 공급하기 위한 목적으로 추가되는 것이다.

만일, 전자펜이 자체적으로 배터리를 탑재하여 능동적으로 유도전자기장을 방출할 수 있다면, 파워 코일(61)은 구비되지 않아도 무방하다.

한편, 파워 코일은, 상술한 바와 같은 별도의 패턴을 추가하지 않고, 기존의 제1 내지 제3 패턴들을 이용하여 구현될 수도 있다. 예를 들면, 제1 패턴들(11) 중 하나 또는 복수의 일단 및 타단을 적절히 선택하면, 선택된 제1 패턴을 포함하는 파워 코일의 패턴을 형성할 수 있다. 그리고 이 패턴에 특정의 전압을 인가하면, 제1 패턴들(11)을 통해서 유도전자기장을 방출하도록 구현할 수 있다.

도 5 내지 도 7은, 본 발명에 따른 정전용량형 터치 감지용 패턴을 이용하여 유도전자기장을 감지할 수 있는 다중 입력 패드에 있어서, 각 패턴을 각 기판에 형성한 형태를 설명하기 위한 도면들이다.

도 5는, 본 발명에 따른 다중 입력 패드에 있어서, 제1 패턴들(11), 제2 패턴들(21), 제3 패턴들(31), 및 공통 루프(32) 패턴, 그리고 각 패턴들을 대응하는 소자들(예를 들면, 제1 제어부, 제2 제어부, 스위칭 소자, 등)에 연결하기 위한 연결선들(12)이 형성된 기판을 중첩시킨 패턴 형태를 보여주는 도면이다.

도 6은, 도 5의 패턴에 있어서, 제1 패턴들(11) 및 제1 패턴들(11) 각각의 양단들로부터 각 제어부 및 스위칭 소자에 연결되기 위한 연결선(12)의 패턴 형태를 보여주는 도면이다.

도면에서는, 제1 패턴(11)은 감지영역 내에 배치되고, 각 연결선들(12)은 감지영역 외부에서 지정된 위치로 흘러가도록 구성된다. 특히, 각 연결선(12)이 배치되는 감지영역의 외부는, 디스플레이 패널의 외부, 즉, 베젤을 구성하게 된다.

이러한 제1 패턴(11)은, PET와 같은 투명한 기판 상에 ITO와 같은 투명 전도성 물질을 인쇄하는 방식으로 형성될 수 있다.

한편, 제1 제어부 및 제2 제어부, 스위칭 소자는 상기 기판의 외부인 타 기판에 배치되는 것이기 때문에, 상기 연결선들(12)은 상기 기판의 단부(커넥터 부분; 도면에서는 가장 윗쪽)에서 외부로 흘러나가는 형태로 절단된 것으로 나타난다.

도 7은, 도 5의 패턴에 있어서, 제2 패턴들, 제3 패턴들, 및 공통 루프의 배치 형태를 보여주는 도면이다.

도면에서, 제2 패턴들(21) 및 제3 패턴들(31)은 감지영역의 내부에 배치될 수 있으며, 공통 루프(32)는 감지영역의 외부 또는 내부에 배치될 수 있다. 기판은 투명 기판일 수 있으며, 각 패턴들은 투명 전도성 물질의 인쇄 방식에 의해 형성될 수 있다.

제2 패턴들(21)은 일단들이 각자의 연결선을 통해 기판의 외부로 흘러나간다. 제2 패턴들(21)의 타단들은 그대로로 개방된 상태이다. 제3 패턴들(31)의 일단들은 각각 공통 루프(32)와 연결되어 있고, 제3 패턴(31)의 타단들은 각자의 연결선을 갖는다.

각 제어부 및 스위칭 소자는 상기 기판의 외부에 배치되기 때문에, 상기 연결선들은 상기 기판의 커넥터 부분를 통해 외부로 흘러나가는 구성으로 되어 있다.

도 6에 도시된 기판과 도 7에 도시된 기판을 중첩하면, 도 5에 도시된 바와 같은 패턴 구조를 얻을 수 있다.

도 8 내지 도 15는, 본 발명에 따른 다중 입력 패드와 디스플레이 패널의 배치 관계를 설명하기 위한 도면들이다. 또한, 파워코일의 패턴을 부가하는 형태에 대해서도 설명한다. 투명 기판으로 구성되어 전체적으로 투명한 다중 입력 패드와 임의의 영상을 시각적으로 표시하는 디스플레이 패널을 서로 중첩시키면, 디스플레이 패널에 대해 사용자가 손가락으로 터치하여 조작을 입력하거나 전자펜에 의해 조작을 입력할 수 있는 입력 시스템을 구현할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 다중 입력 패드와 디스플레이 패널과 파워 코일을 배치하는 일례를 보여주는 도면이다. 도면을 참조하면, 다중 입력 패드를 디스플레이 패널의 상부에 배치하고, 파워코일의 패턴을 밴드 형태의 기판을 디스플레이 패널(및/또는 다중 입력 패드)의 측면을 둘러싸는 형태로 말아서 형성한 통(筒)형 기판에 형성하고 있다(도 11(a) 참조).

이와 같이, 파워 코일이 형성된 밴드 형태의 기판을 디스플레이 패널의 측면에 배치함으로써, 전체 시스템의 두께 및 베젤 폭을 줄일 수 있어서, 경박단소형의 시스템을 구현할 수 있게 된다.

차폐 시트을 포함하는 것은 선택 사항인데, 차폐 시트의 역할은 파워 코일에서 방출하는 유도전자기장이 후방으로 방사되는 것을 차폐하기 위한 것이다.

도 9는, 본 발명에 따른 다중 입력 패드와 디스플레이 패널과 파워 코일을 배치하는 다른예를 보여주는 도면으로서, 파워 코일의 패턴이 링 형태의 평면 기판에 형성된 것을 보여준다. 이러한 파워코일은 다중 입력 패드의 상부에 배치될 수도 있고(도 9(a)에 해당), 다중 입력 패드의 하부에서 디스플레이 패널과의 사이에 배치될 수도 있다(도 9(b)에 해당. 또한, 도 11(b) 참조).

도 10은, 본 발명에 따른 다중 입력 패드와 디스플레이 패널과 파워 코일을 배치하는 또 다른예로써, 파워 코일을 링 형태의 평면 기판에 형성하고, 이를 다중 입력 패드와 디스플레이 패널의 하부에 배치한 형태를 보여준다.

특히, 도 10(a)에서는, 파워 코일을 단일의 링 형태로 감아 구성한 예를 보여주고 있다.

도 10(b)에서는, 파워 코일이 필요한 영역, 즉, 감지영역을, 일례로서, 길이 방향을 따라 몇 개의 소영역으로 구분하고, 각 소영역을 둘러싸는 형태의 각각의 파워코일을 배치한 형태를 보여준다(도 11(c) 참조). 이때, 파워코일들은 서로 절연된 상태로 중첩될 수 있다. 이와 같은 소규모 파워코일을 조합하는 구성에 의하면, 감지영역의 모든 부분에서 강하고 균일한 유도전자기장을 형성할 수 있게 된다. 따라서, 전자펜에 효율적으로 에너지가 제공될 수 있어, 결과적으로, 전자펜의 위치 감지의 감도가 향상한다.

또한, 파워코일은 별도의 기판에 형성되는 것뿐만 아니라, 임의의 기판에 다른 감지 패턴들과 함께 형성될 수도 있다. 즉, 예를 들면, 도 9(a)를 참조하여 다중 입력 패드의 상부면에 인쇄하여 구성하는 방식, 도 9(b)를 참조하여 다중 입력 패드의 하부면에 인쇄하여 구성하는 방식, 도 10(a)를 참조하여 디스플레이 패널의 하부면 또는 차폐 시트의 상부면에 인쇄하여 구성하는 방식도 고려할 수 있다.

도 11은, 도 8 내지 10에 도시된 각각의 파워 코일을 포함하는 다양한 배치 형태를 단면도로서 보여주는 도면이다. 도 11(a)은 도 8에 도시된 바와 같은, 파워코일이 통형 기판에 형성되고, 이 기판이 디스플레이 패널의 측면에 배치되는 형태를 보여준다.

도 11(b)은 파워 코일이 별도의 평면 기판 또는 밴드 형태의 기판에 형성되어 다중 입력 패드와 디스플레이 패널의 사이에 배치된 형태를 보여준다. 또는, 다중 입력 패드의 하부면 또는 디스플레이 패널의 상부면에 인쇄된 방식일 수 있다.

도 11(c)은 복수의 소규모 파워 코일을 고르게 분포시킨 패턴 형태를 디스플레이 패널의 하부면에 배치한 것을 보여주는 도면이다. 또는, 디스플레이 패널의 하부면 또는 차폐 시트의 상부면에 인쇄된 방식일 수 있다.

도 11(d)은 파워 코일이 구성된 별도의 파워코일층을 추가함으로써, 파워 코일을 배치하는 형태를 보여주는 도면이다. 즉, 파워 코일을 다른 구성층에 동시에 형성하지 않고, 별도의 기판에 형성하고, 그 기판을 다중 입력 패드와 디스플레이 패널과 차폐 시트의 임의의 사이에 개재하는 방식이 가능함을 보여준다.

물론, 이러한 구성예뿐만 아니라, 파워 코일에서 감지영역의 전체에 대해 효율적으로 전자기파를 방출할 수 있는 구조라면 다른 형태의 파워 코일 및 배치 방식이 적용될 수 있을 것이다.

도 12는 파워 코일의 패턴을 복수의 기판에 형성하고, 이 기판들을 서로 중첩시켜 패턴들을 하나로 연결시켜 하나의 파워 코일을 형성하는 예를 설명하기 위한 도면이다. 도시된 바와 같이, 적어도 2장의 기판의 각각에 파워 코일을 위한 패턴을 각각 형성하고, 이 기판들을 서로 중첩시키고, 패턴들의 양단들을 서로 연결시킴으로써 하나로 연결된 파워코일 패턴을 구성할 수 있다.

기판에 전도성 물질을 인쇄하는 방법으로 코일의 패턴을 형성하는 경우에는, 패턴을 단지 1층으로 인쇄할 수밖에 없으므로, 인쇄되는 코일의 턴수에 제한이 있다. 하지만, 상기 예와 같이, 복수의 기판에 각각의 패턴을 형성하고, 이들을 서로 연결시킴으로써, 다층으로 턴수가 증가된 파워 코일을 얻을 수 있게 된다.

한편, 각 기판에서는, 인쇄된 패턴의 양쪽 단부가 커넥터 부분에서 기판의 외부로 흘러나가도록 하고, 커넥터 부분으로 흘러나온 패턴을 별도의 기판에서 서로 연결시키도록 구성할 수 있다.

도 13 내지 도 15는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 각 패턴이 형성된 기판들의 중첩된 형태 및 파워 코일의 배치 방식을 단면도로써 보여주는 도면이다.

도 13은, 파워 코일을 감지 패턴들(즉, 제1 및 제2 패턴들, 제3 패턴들)이 형성된 기판의 주변 둘레 부분에 배치한 형태를 보여준다. 도시된 예에 따르면, 디스플레이 패널이 배치되고, 손가락 감지를 위한 TX 신호가 인가되는 제1 패턴들(11)이 형성된 제1 투명 기판이 배치된다. 이 기판에서 제1 패턴들(11)의 외측에는, 제1 패턴들(11)의 양 단부를 스위칭 소자로 연결시키기 위한 연결선들의 패턴(12)이 형성될 수 있다. 한편, 연결선들의 외측에는 파워 코일(61)을 형성하기 위한 패턴 중 적어도 일부가 배치될 수 있다.

제1 투명 기판의 위에는, 손가락 감지를 위한 RX 신호가 출력되는 제2 패턴(21)과, 전자펜 감지를 위한 제3 패턴(31)이 교대로 형성된 제2 투명 기판이 배치된다. 이 기판에서 제2 패턴(21) 및 제3 패턴(31)의 외측에는 공통 루프(32)의 패턴 중 적어도 일부가 형성될 수 있다. 또한, 공통 루프(32)의 외측에는 파워 코일(61)을 형성하는 패턴이 배치될 수 있다.

상기 투명 기판들의 사이, 또한, 각 기판과 다른 구성(예를 들면, 디스플레이 패널 및/또는 보호 유리층)들과의 사이에는 접착층이 배치될 수 있다.

또한, 제1 투명 기판의 파워 코일 패턴과 제2 투명 기판의 파워 코일 패턴은 각자가 개별적으로 코일 드라이버(63)에 연결되거나 서로 연결되어 하나의 파워 코일을 구성한 후 코일 드라이버(63)에 연결될 수 있다.

한편, 이렇게 투명 기판의 감지 패턴들(예를 들면, 제1 패턴, 제2 패턴, 제3 패턴, 공통 루프의 패턴, 및 연결선의 패턴)의 외측에 파워 코일의 패턴을 형성하는 방식은, 투명 기판의 한쪽 면에만 패턴을 인쇄하는 것으로 간단하게 다양한 패턴을 형성할 수 있다는 장점이 있다. 하지만, 단지 한쪽 면에 모든 패턴이 형성됨에 따라서, 평면적으로 넓은 면적이 필요하게 된다는 단점이 있다. 이는, 감지영역을 구성하는데 필요한 구성이 아닌 연결선들 및 파워 코일의 패턴에 의한 베젤 영역의 확대를 초래한다.

도 14는 파워 코일을 감지 패턴들이 형성된 기판의 둘레 부분에 배치하였지만, 도 13과는 달리, 파워 코일을 감지 패턴들이 형성된 면의 반대쪽 면에 형성한 예를 보여주는 도면이다. 도시된 예에 따르면, 디스플레이 패널이 배치되고, 그 위로, 제1 패턴(11)과 연결선(12)이 위쪽면에 형성되고 반대쪽면에 파워 코일(61)의 적어도 일부가 형성된 제1 투명 기판이 배치된다.

그 위로 제2 패턴(21)과 제3 패턴(31)과 공통 루프(32)가 위쪽면에 형성되고, 반대쪽면에 파워 코일의 적어도 일부가 형성된 제2 투명 기판이 배치된다.

이때, 제1 투명 기판의 위쪽면의 패턴들과 제2 투명 기판의 반대쪽면의 파워코일의 패턴은 서로 절연되어야 하며, 이를 위해 접착층이 개재될 수 있다.

제1 투명 기판에 형성된 파워코일의 패턴과 제2 투명 기판에 형성된 파워코일의 패턴은 서로 연결될 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 파워 코일을 형성하기 위해 필요한 면적이 별도로 필요하지 않아서, 베젤 영역을 최소화할 수 있다.

도 15는, 파워 코일을 별도의 기판에 형성한 후, 다중 입력 패드 및 디스플레이 패널과 결합하는 예를 보여주는 도면이다. 도면을 참조하면, PET 등으로 이루어지는 제3 투명 기판의 일측면 또는 양측면에 다양한 방식으로 파워 코일의 패턴(61)을 형성하고, 이 기판을 다중 입력 패드와 디스플레이 패널의 임의의 위치에 삽입하는 구성이 가능하다.

이러한 구성 방식에 의하면, 파워 코일의 패턴을 감지 패턴들과는 별도로 구성할 수 있으므로, 제작의 용이성이 향상된다. 또한, 전자펜에 에너지를 공급할 수 있는 가장 효율적인 위치에 제3 기판을 삽입할 수 있으므로, 다중 입력 패드에 대한 설계의 유연성을 향상시킨다. 또한, 파워코일이 불필요한 경우(예를 들면, 자체적으로 배터리를 탑재한 전자펜과 함께 사용하는 경우)에는, 단지 제3 기판을 제외하는 것으로 충분하므로, 파워 코일을 포함하는 기기 설계를 용이하게 할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여준 것에 불과하며, 본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

1. 소정의 감지영역 내에서 제1방향으로 연장된 복수의 제1 패턴들;
   상기 감지영역 내에서 제2방향으로 연장된 복수의 제2 패턴들;
   상기 감지영역 내에서 제2방향으로 연장된 복수의 제3 패턴들;
   상기 감지 영역의 적어도 일부를 둘러싸며 상기 제3 패턴들의 타단들이 연결된 공통 루프;
   정전용량 감지 모드에서, 상기 제1 패턴들 각각의 타단을 개방하거나 상기 제1 패턴들 각각의 일단에 궤환연결하고, 상기 제1 패턴들의 일단에 소정 전압을 인가하고, 상기 제2 패턴들에서 나타나는 전압을 감지하여 정전용량형 터치의 위치를 판정하는 제1 제어부; 및
   유도전자기장 감지 모드에서, 상기 제1 패턴들의 타단을 상기 공통 루프 에 연결하고, 상기 공통 루프의 전압과 상기 제1 패턴들의 일단에서 출력되는 전압에 기초하여 제2방향을 따르는 유도전자기장 발신 위치를 판정하고, 상기 공통 루프의 전압과 제3 패턴들의 일단에서 출력되는 전압에 기초하여 제1방향을 따르는 유도전자기장 발신 위치를 판정하는 제2 제어부
   를 포함하는 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지할 수 있는 다중 입력 패드.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제3 패턴은 상기 제2 패턴과 동일 기판의 동일 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지할 수 있는 다중 입력 패드.
3. 제1항에 있어서,
   상기 정전용량 감지 모드에서,
   상기 공통 루프는 특정 전압이 인가되거나 접지에 연결되거나 개방(Open)된 상태로 설정되고,
   상기 제3 패턴들의 일단은 특정 전압이 인가되거나 접지에 연결되거나 상기 제2 제어부에 연결되거나 개방(Open)된 상태로 설정되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지할 수 있는 다중 입력 패드.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 제어부 및 상기 제2 제어부는,
   상기 정전용량 감지 모드와 상기 유도전자기장 감지 모드를 구분된 시간 구간에서 독립적으로 수행하기 위하여, 상호 제어용 통신선을 통해 상기 제1 패턴들에 대한 점유율 및 점유 시점을 통신하는 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지할 수 있는 다중 입력 패드.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 패턴들, 상기 제2 패턴들, 및 제 3패턴들 중 적어도 하나를 이용하여 전자펜의 공진회로에 대하여 유도전자기장을 방출하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지할 수 있는 다중 입력 패드.
6. 제1항에 있어서,
   상기 모든 패턴들과는 절연된 상태로 배치되며, 전자펜의 공진회로에 대하여 유도전자기장을 방출하도록 상기 감지영역의 적어도 일부를 둘러싸는 코일 형태의 파워코일; 및
   유도전자기장을 방출하도록 상기 파워코일에 전력을 인가하는 코일 드라이버를 더 포함하는 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지할 수 있는 다중 입력 패드.
7. 제6항에 있어서,
   상기 파워코일은, 상기 감지 영역을 복수의 소영역으로 구획하고, 구획된 상기 복수의 소영역 중 하나 또는 복수를 둘러싸는 형태로 구성된 복수의 소규모 파워코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지할 수 있는 다중 입력 패드.
8. 제1항에 있어서,
   상기 공통 루프를 2개 이상으로 형성하여, 상기 유도전자기장 감지 모드에서 상기 제1 패턴들의 타단이 연결되는 공통 루프와, 상기 제3 패턴들의 타단이 연결되는 공통 루프가 분리되도록 하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지할 수 있는 다중 입력 패드.
9. 소정의 감지영역 내에서 제1방향으로 연장된 복수의 제1 패턴들이 형성된 제1층;
   상기 감지영역 내에서 제2방향으로 연장된 복수의 제2 패턴들이 형성된 제2층;
   상기 감지영역 내에서 제2방향으로 연장된 복수의 제3 패턴들이 형성된 제3층;
   상기 감지 영역을 둘러싸며 상기 제3 패턴들의 타단들이 연결된 공통 루프가 형성된 공통 루프층; 및
   전자펜의 공진회로에 대해 유도전자기장을 방출하기 위한 적어도 하나의 파워 코일 패턴이 형성된 파워코일층을 포함하고,
   상기 제1층, 상기 제2층, 상기 제3층, 상기 공통 루프층, 및 상기 파워코일층은 임의의 순서로 적층되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지할 수 있는 다중 입력 패드.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1층, 상기 제2층, 상기 제3층, 상기 공통 루프층, 및 상기 파워코일층 중 적어도 2개의 층은, 하나의 기판의 양쪽 각 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지할 수 있는 다중 입력 패드.
11. 제9항에 있어서,
    상기 제1층, 상기 제2층, 상기 제3층, 상기 공통 루프층, 및 상기 파워코일층 중 적어도 2개의 층은, 하나의 기판의 한쪽면에 절연층을 개재하여 적층되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지할 수 있는 다중 입력 패드.
12. 제9항에 있어서,
    상기 공통 루프는, 상기 제1층, 상기 제2층, 상기 제3층, 및 상기 파워코일층 중 임의의 층에 적어도 일부 또는 전체가 형성되고, 상기 층들을 중첩시킬 때 각 일부분들이 서로 연결되어 하나의 루프 형태가 완성되도록 구성되거나, 또는, 상기 층들 중 적어도 하나의 어느 한면에 루프 형태를 완성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지할 수 있는 다중 입력 패드.
13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 다중 입력 패드, 및
    시각적 영상을 표시하는 디스플레이 패널층을 포함하고,
    상기 다중 입력 패드의 상기 제1층, 상기 제2층, 상기 제3층, 상기 파워코일층, 및 상기 디스플레이 패널층은, 임의의 순서로 적층되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 터치와 유도전자기장 입력을 동시에 감지할 수 있는 입력 시스템.

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