KR20170037490A - 좌표 측정 장치 및 이를 구비한 좌표 측정 시스템 - Google Patents

좌표 측정 장치 및 이를 구비한 좌표 측정 시스템 Download PDF

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KR20170037490A
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Abstract

좌표 측정 장치가 개시된다. 본 좌표 측정 장치는 복수의 전극을 포함하는 채널 전극부, 구동 신호를 생성하여 채널 전극부에 제공하는 구동부, 복수의 전극 중 일부로부터 커패시턴스의 변화를 감지하기 위한 제1 수신 신호의 수신과 함께 복수의 전극 중 다른 일부로부터 좌표 표시 장치에서 송신된 신호에 대응되는 제2 수신 신호를 수신하는 수신부 및 수신된 제1 수신 신호 및 제2 수신 신호를 기초로 손 및 좌표 표시 장치 중 적어도 하나의 위치를 판단하는 프로세서를 포함한다.

Description

좌표 측정 장치 및 이를 구비한 좌표 측정 시스템{COORDINATE INDICATING APPARATUS AND COORDINATE INDICATING SYSTEM HAVING THE SAME}
본 개시는 좌표 측정 장치 및 이를 구비한 좌표 측정 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 손 터치 및 스타일러스 펜의 위치를 함께 측정 가능한 좌표 측정 장치 및 좌표 측정 시스템에 관한 것이다.
최근에 스마트폰 또는 태블릿 PC의 보급이 활발하게 진행되고 있으며, 내장되는 접촉 위치 측정 장치에 대한 기술의 개발도 활발하게 진행되고 있다. 스마트폰 또는 태블릿 PC는 주로 터치 스크린을 구비하고 있으며, 사용자는 손가락 또는 스타일러스 펜을 이용하여 터치 스크린의 특정 좌표를 지정할 수 있다. 즉, 사용자는 터치 스크린의 특정 좌표를 지정함으로써 스마트폰에 특정한 신호를 입력할 수 있다.
한편, 종래의 터치 스크린은 사용자의 손 터치만을 감지하거나 스타일러스 펜의 접촉만을 감지하였으나, 최근에는 사용자의 손 터치와 스타일러스 펜의 접촉을 모두 인식할 수 있는 방식이 채용되고 있다.
그러나 종래의 방식은 손 터치의 감지와 스타일러스 펜의 감지를 교번적으로 수행하는 것이어서, 실질적으로 손 터치와 스타일러스 펜의 접촉을 함께 감지하는 것은 아니었다.
본 개시는 사용자의 손 터치 및 스타일러스 펜의 위치를 함께 측정 가능한 좌표 측정 장치 및 좌표 측정 시스템을 제공하는 데 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 좌표 측정 장치는 복수의 전극을 포함하는 채널 전극부, 구동 신호를 생성하여 상기 채널 전극부에 제공하는 구동부, 상기 복수의 전극 중 일부로부터 커패시턴스의 변화를 감지하기 위한 제1 수신 신호의 수신과 함께 상기 복수의 전극 중 다른 일부로부터 좌표 표시 장치에서 송신된 신호에 대응되는 제2 수신 신호를 수신하는 수신부, 및 상기 수신된 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호를 기초로 손 및 좌표 표시 장치 중 적어도 하나의 위치를 판단하는 프로세서를 포함한다.
이 경우, 상기 구동부는 상기 제2 수신 신호와 다른 주파수 대역의 구동 신호를 생성하여 상기 채널 전극부에 제공할 수 있다.
한편, 상기 채널 전극부는 제1 방향으로 배치되는 복수의 제1 전극을 포함하는 제1 전극 그룹, 및, 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 배치되는 복수의 제2 전극을 포함하는 제2 전극 그룹을 포함하며, 상기 수신부는 상기 구동부가 상기 제1 수신 신호를 생성하기 위해 상기 제1 전극 그룹을 구동하는 동안 상기 제2 전극 그룹으로부터 상기 제2 수신 신호를 수신할 수 있다.
한편, 상기 채널 전극부는 제1 방향으로 배치되는 복수의 제1 전극을 포함하는 제1 전극 그룹, 및, 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 배치되는 복수의 제2 전극을 포함하는 제2 전극 그룹을 포함하며, 상기 수신부는, 상기 구동부가 제1 수신 신호를 생성하기 위해 상기 제1 전극 그룹 중 일부를 구동하는 동안 상기 제1 전극 그룹 중 나머지 일부로부터 상기 제2 수신 신호를 수신할 수 있다.
이 경우, 상기 제1 수신 신호와 상기 제2 수신 신호는 서로 다른 주파수 대역의 신호일 수 있다.
한편, 상기 수신부는 제1 수신 신호 및 제2 수신 신호를 복수의 채널 단위로 병렬 수신하고, 상기 프로세서는, 서로 다른 전극에서 상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호가 함께 수신되도록 상기 수신부를 제어할 수 있다.
한편, 상기 프로세서는 상기 제1 수신 신호를 이용하여 복수의 전극 교차점에서 각 전극 간의 커패시턴스를 계산하고, 상기 계산된 커패시턴스에 기초하여 상기 손의 위치를 판단하고, 상기 수신된 제2 수신 신호 간의 비율을 기초로 상기 좌표 표시 장치의 위치를 판단할 수 있다.
한편, 상기 구동부는 제1 수신 신호의 생성을 위한 제1 구동 신호 및 정전 용량 결합을 통하여 상기 좌표 측정 장치로 접근한 좌표 표시 장치의 신호 생성을 위한 제2 구동 신호를 생성하며, 상기 제1 구동 신호와 상기 제2 구동 신호는 서로 다른 주파수 대역의 신호일 수 있다.
이 경우, 상기 구동부는 상기 제1 구동 신호와 상기 제2 구동 신호 각각을 서로 다른 전극에 함께 제공할 수 있다.
한편, 상기 제2 구동 신호는 신호 주파수의 고차 조화파(higher-order harmonics)가 필터링된 신호일 수 있다.
한편, 상기 수신부는 커패시턴스의 변화를 감지하기 위한 제1 수신 신호를 수신하는 제1 수신부, 및, 상기 제1 수신 신호의 수신 중에 상기 좌표 표시 장치에서 송신된 신호에 대응되는 제2 수신 신호를 수신하는 제2 수신부를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 제2 수신부는 상기 수신된 제2 수신 신호를 증폭하여 출력하는 증폭부, 상기 증폭된 제2 수신 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC부, 및, 상기 디지털 신호로 변환된 제2 수신 신호에서 기설정된 주파수 성분을 추출하는 신호 처리부를 포함할 수 있다.
한편, 상기 제2 수신부는 상기 수신된 제2 수신 신호에서 기설정된 대역을 필터링하는 필터부, 상기 필터링된 제2 수신 신호의 크기를 측정하는 측정부, 및, 상기 필터링된 제2 수신 신호의 주파수 대역을 이용하여 필압 정보를 추출하는 추출부를 포함할 수 있다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른 정전방식으로 손의 접촉위치를 감지하며, 접촉 위치 측정을 위한 전기 신호를 발생하는 좌표 표시 장치의 접촉 위치를 감지하는 좌표 측정 장치는, 복수의 전극을 포함하는 채널 전극부, 구동 신호를 생성하여 상기 채널 전극부에 제공하는 구동부, 상기 채널 전극부 내의 전극들로부터 정전 용량의 변화를 감지하기 위한 제1 수신 신호와 함께 상기 좌표 표시 장치로부터 발생한 상기 전기 신호에 대응되는 제2 수신 신호를 수신하는 수신부, 및, 상기 수신부로부터 수신된 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호를 기초로 손 또는 좌표 표시 장치 중 적어도 하나의 위치를 판단하는 프로세서를 포함하며,상기 구동부는, 상기 정전 용량의 변화를 감지하기 위한 제1 구동 신호 및 상기 터치 감지 장치의 상기 전기 신호의 발생을 위한 여기(Excitation) 신호인 제2 구동 신호를 발생시키며, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호 각각을 서로 다른 전극에 함께 인가한다.
이 경우, 상기 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호는 서로 다른 주파수 대역의 신호일 수 있다.
한편, 상기 구동부는 전극별로 서로 다른 디지털 코드의 제1 구동 신호를 제공할 수 있다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른 좌표 측정 시스템은 복수의 전극을 포함하는 좌표 측정 장치, 및, 상기 좌표 측정 장치 중 적어도 하나의 전극에 응답 신호를 송신하는 좌표 표시 장치를 포함하며, 상기 좌표 측정 장치는, 상기 복수의 전극 중 교차하는 두 전극 간의 정전용량 변화를 감지하기 위하여 구동 신호를 생성하며, 상기 좌표 표시 장치는, 상기 구동 신호가 감지되면 기설정된 시간 동안 응답 신호를 생성할 수 있다.
이 경우, 상기 응답 신호와 상기 구동 신호는 서로 다른 주파수 대역의 신호일 수 있다.
한편, 상기 좌표 표시 장치는 상기 구동 신호의 감지가 종료된 이후 기설정된 시간 동안 응답 신호를 생성할 수 있다.
한편, 정전 용량의 변화를 감지하기 위한 제1 수신 신호를 수신하는 제1 신호 수신부, 및, 상기 응답 신호를 감지하기 위한 제2 수신 신호를 수신하는 제2 신호 수신부를 포함하며,상기 제1 신호 수신부 및 제2 신호 수신부는, 상기 복수의 전극 중 상이한 전극으로부터 상기 제1 수신 신호와 상기 제2 수신 신호를 함께 수신할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 좌표 측정 시스템의 구성을 나타내는 블록도,
도 2는 도 1의 좌표 측정 장치의 구체적인 구성을 도시한 블록도,
도 3은 도 1의 좌표 측정 장치의 회로도를 도시한 도면,
도 4는 도 2의 수신부의 구체적인 구성을 도시한 도면,
도 5 내지 도 8은 제1 실시 예에 따른 좌표 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 9는 도 4의 제1 수신부의 구체적인 구성을 도시한 도면,
도 10은 도 4의 제2 수신부의 구체적인 구성을 도시한 도면,
도 11 내지 도 12는 제2 실시 예에 따른 좌표 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 13 내지 도 16은 제3 실시 예에 따른 좌표 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 17 내지 19는 제4 실시 예에 따른 좌표 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 20은 패시브 방식의 좌표 표시 장치의 구체적인 구성을 도시한 도면,
도 21은 도 20의 좌표 표시 장치가 좌표 측정 장치에 접촉한 경우의 회로도를 도시한 도면,
도 22는 제1 실시 예의 액티브 방식의 좌표 표시 장치의 구체적인 구성을 도시한 도면,
도 23은 제2 실시 예의 액티브 방식의 좌표 표시 장치의 구체적인 구성을 도시한 도면,
도 24 내지 도 27은 제5 실시 예에 따른 좌표 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 28 내지 도 31은 본 실시 예에 따른 좌표 표시 장치 및 좌표 측정 장치의 다양한 구동 방식에 따른 파형도,
도 32 내지 도 34는 제6 실시 예에 따른 좌표 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 35는 본 개시의 일 실시 예에 따른 좌표 측정 장치의 좌표 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도, 그리고,
도 36은 본 개시의 일 실시 예에 따른 좌표 표시 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 개시의 일 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다. 다만, 본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 좌표 측정 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 좌표 측정 시스템(300)은 좌표 측정 장치(100) 및 좌표 표시 장치(200)로 구성될 수 있다.
좌표 측정 장치(100)는 사용자의 손(10)(구체적으로, 좌표 측정 장치에 접촉한 손가락)의 위치를 판단한다. 구체적으로, 좌표 측정 장치(100)는 복수의 전극을 포함하며, 일부 전극에 구동 신호를 인가하고 다른 전극에서 구동 신호에 대응되는 제1 수신 신호를 측정하여 좌표 측정 장치(100) 상의 사용자의 손 위치를 판단할 수 있다.
그리고 좌표 측정 장치(100)는 손의 위치를 판단하는 과정 중에 좌표 표시 장치(200)의 위치를 판단한다. 구체적으로, 좌표 측정 장치(100)는 좌표 표시 장치(200)의 신호에 대응되는 제2 수신 신호를 수신하여 좌표 측정 장치(100) 상의 좌표 표시 장치의 위치를 판단할 수 있다.
한편, 좌표 표시 장치(200)가 패시브 방식으로 동작하는 장치인 경우, 즉 자체적인 전원을 구비하지 않는 장치인 경우, 좌표 측정 장치(100)는 복수의 전극 중 일부의 전극에 구동 신호를 인가함으로써, 구동 신호를 정전 용량 결합을 통하여 좌표 측정 장치로 접근한 좌표 표시 장치(200)의 공진 회로로 전달할 수 있다.
이러한 좌표 측정 장치(100)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 도 2를 참조하여 후술한다. 여기서 좌표 측정 장치(100)는 터치 패드, 터치 스크린이거나, 터치 패드 또는 터치 스크린을 구비하는 노트북, 휴대폰, 스마트폰, PMP, MP3 player 등과 같은 전자 장치일 수 있다.
좌표 표시 장치(200)는 좌표 측정 장치(100) 내의 적어도 하나의 전극에 신호를 전송할 수 있다. 이러한 좌표 표시 장치(200)는 스타일러스 펜과 같은 형태로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 그리고 좌표 표시 장치(200)는 자체적인 전원을 이용하여 동작하는 액티브 방식뿐만 아니라 외부 장치에서 제공되는 구동 신호를 이용하여 동작하는 패시브 방식의 스타일러스 펜일 수도 있다. 좌표 표시 장치(200)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 도 20 내지 도 23을 참조하여 후술한다.
이상과 같이 본 실시 예에 따른 좌표 측정 시스템(300)은 손의 위치를 감지하기 위한 제1 수신 신호와 스타일러스 펜의 위치를 감지하기 위한 제2 수신 신호를 동시 또는 함께 수신하여 빠른 속도로 손의 위치 및 스타일러스 펜의 위치를 함께 측정할 수 있다.
한편, 도 1을 설명함에 있어서, 좌표 측정 장치(100)에 하나의 좌표 표시 장치(200)가 연결되는 것을 도시하였지만, 구현시에는 하나의 좌표 측정 장치(100)에 복수의 좌표 표시 장치가 연결될 수 있으며, 이 경우, 좌표 측정 장치(100)는 복수의 좌표 표시 장치 각각의 위치를 감지할 수 있다.
도 2는 도 1의 좌표 측정 장치의 구체적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 좌표 측정 장치(100)는 채널 전극부(110), 구동부(130), 수신부(140) 및 프로세서(150)로 구성될 수 있다.
채널 전극부(110)는 복수의 전극을 포함한다. 구체적으로, 채널 전극부(110)는 매트릭스 형태로 배치되는 복수의 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 채널 전극부(110)는 제1 방향으로 배치되는 복수의 제1 전극들과 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 배치되는 복수의 제2 전극을 포함할 수 있다. 채널 전극부(110)에 포함되는 복수의 전극의 형태 및 동작에 대해서는 도 3을 참조하여 후술한다.
구동부(130)는 구동 신호를 생성하여 채널 전극부에 제공한다. 구체적으로, 구동부(130)는 손 터치 감지를 위한 제1 구동 신호를 생성하여 채널 전극부의 전극 중 적어도 하나에 제공할 수 있다. 여기서 제1 구동 신호는 200 내지 300kHz의 구동 주파수를 가질 수 있다.
한편, 보다 빠른 손 감지 동작을 위하여 복수의 전극에 구동 신호를 함께 제공할 수 있는데, 동일한 구동 신호가 복수의 전극에 제공되는 경우, 구동 신호에 따라 수신된 응답 신호가 어떠한 전극에서 인가된 구동 신호에 의한 것인지 구분하기 불가능하다. 따라서, 구동부(130)는 복수의 전극에 서로 다른 제1 구동 신호를 함께 제공할 수 있다. 구체적으로, 구동부(130)는 복수의 전극에 서로 다른 디지털 코드를 갖는 제1 구동 신호를 제공할 수 있다. 여기서 디지털 코드는 이진값을 갖는 펄스 신호일 수 있다.
한편, 구동부(130)는 정전 용량 결합을 통하여 좌표 측정 장치로 접근한 좌표 표시 장치(200)의 공진 회로로 전달하기 위한 제2 구동 신호를 생성할 수 있다. 구체적으로, 좌표 표시 장치(200)가 패시브 방식으로 동작하는 스타일러스 펜인 경우, 구동부(130)는 채널 전극부(110) 내의 전극들에 대해 구동 신호를 인가하여, 구동 신호를 정전 용량 결합(Capacitive Coupling)을 통하여 좌표 측정 장치(100)로 접근한 물체의 공진 회로로 전달할 수 있다.
이때, 구동부(130)는 좌표 표시 장치(200)에 보다 많은 에너지를 전달하기 위하여, 채널 전극부(110) 내의 전극들에 대해서 복수의 전극 단위로 동일한 제2 구동 신호를 인가할 수 있다. 여기서 제2 구동 신호는 제1 구동 신호와 다른 주파수 대역의 신호로 대략 500khz 내지 2Mhz의 구동 주파수를 가질 수 있다.
예를 들어, 구동부(130)는 기설정된 주기 단위로 복수의 전극 모두에 동일한 구동 신호를 일괄적으로 인가하거나, 동일한 방향으로 배치되는 복수의 전극 모두에 동일한 구동 신호를 일괄적으로 인가하거나, 동일한 방향으로 배치되는 복수의 전극 중 인접한 전극 몇 개에만 동일한 구동 신호를 일괄적으로 인가하거나, 상호 교차하는 두 개의 전극에 동일한 구동 신호를 일괄적으로 인가할 수 있다. 이와 같은 인가 방식은 일 예에 불과하며, 2개 이상의 전극에 구동 신호를 함께 일괄적으로 인가하는 형태라면 상술한 예시 이외의 방식으로도 구현될 수도 있다.
한편, 상술한 제2 구동 신호는 신호 주파수(또는 공진 주파수)의 고차 조화파(higher-order harmonics)가 필터링된 신호일 수 있다. 구체적으로, 전자기기에서는 주파수에 따른 EMI(Electro Magnetic Interference) 규격으로 불필요한 노이즈의 발생을 규제하고 있다. 그런데 고차 조화파를 필터링하면 고주파수 노이즈를 감소시키므로 EMI 측면에서 유리하다.
수신부(140)는 복수의 전극 중 일부로부터 커패시턴스의 변화를 감지하기 위한 제1 수신 신호의 수신과 함께 복수의 전극 중 다른 일부로부터 좌표 표시 장치에서 송신된 신호에 대응되는 제2 수신 신호를 수신한다. 구체적으로 수신부(140)는 제1 구동 신호가 인가되지 않는 전극 중 일부로부터 제1 수신 신호를 수신하고, 제1 구동 신호가 인가되지 않는 전극 중 다른 일부로부터 제2 수신 신호를 수신할 수 있다. 수신부(140)는 구체적인 수신 동작에 대해서는 도 5 내지 도 8을 참조하여 자세히 설명한다.
프로세서(150)는 수신된 제1 수신 신호 및 제2 수신 신호를 기초로 손 및 좌표 표시 장치(200) 중 적어도 하나의 위치를 판단한다. 구체적으로, 프로세서(150)는 복수의 전극 중 일부에 제1 구동 신호가 인가되도록 구동부(130)를 제어하고, 제1 구동 신호의 인가된 상태에서 나머지 전극 중 일부에서 제1 수신 신호와 다른 일부에서 제2 수신 신호가 함께 수신되도록 수신부(140)를 제어할 수 있다.
그리고 프로세서(150)는 제1 수신 신호를 이용하여 전극 간에 형성되는 복수의 전극 교차점에서 각 전극 간의 커패시턴스를 계산하고, 계산된 커패시턴스에 기초하여 손의 위치를 판단할 수 있다.
그리고 프로세서(150)는 복수의 전극 각각으로부터 수신된 제2 수신 신호 간의 비율을 기초로 좌표 표시 장치(200)의 위치를 판단할 수 있다. 예를 들어, 복수의 전극이 매트릭스 형태로 구성되어, 제1 방향으로 복수의 제1 전극이 배치되고, 제1 방향에 수직된 제2 방향으로 복수의 제2 전극이 배치된 경우, 프로세서(150)는 제1 전극들에서 수신된 제2 수신 신호 간의 비율로부터 좌표 표시 장치(200)의 제2 방향 접촉 위치를 판단하고, 제2 전극들에서 수신된 제2 수신 신호 간의 비율을 기초로 좌표 표시 장치(200)의 제1 방향 접촉 위치를 판단할 수 있다.
그리고 프로세서(150)는 수신된 제2 수신 신호의 공진 주파수 변화에 기초하여 좌표 표시 장치(200)의 접촉 압력을 감지하거나, 수신된 제2 수신 신호의 공진 주파수 변화에 기초하여 좌표 표시 장치(200)의 동작 모드를 감지할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 예에 따른 좌표 측정 장치(100)는 손의 위치를 감지하기 위한 제1 수신 신호와 스타일러스 펜의 위치를 감지하기 위한 제2 수신 신호를 함께 수신하여 빠른 속도로 손의 위치 및 스타일러스 펜의 위치를 함께 측정할 수 있다.
이상에서는 좌표 측정 장치(100)의 기본적인 구성에 대해서만 도시하고 설명하였지만, 좌표 측정 장치(100)는 상술한 구성 이외의 구성을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 좌표 측정 장치(100)가 터치 스크린인 경우에, 디스플레이 구성이 더 포함될 수 있으며, 좌표 측정 장치(100)가 스마트폰, PMP 등의 장치인 경우에, 디스플레이, 저장부, 통신 구성 등을 더 포함할 수도 있다.
도 3은 도 1의 좌표 측정 장치의 회로도를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 좌표 측정 장치(100)는 채널 전극부(110), 구동부(130), 수신부(140), 프로세서(150) 및 연결부(160)로 구성될 수 있다.
채널 전극부(110)는 복수의 전극을 포함한다. 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이 채널 전극부(110)는 상호 다른 방향으로 배치되는 제1 전극 그룹(111, 112, 113, 114, 115, 116) 및 제2 전극 그룹(121, 122, 123, 124, 125, 126)을 포함할 수 있다.
제1 전극 그룹(111, 112, 113, 114, 115, 116)은 제1 방향(가로 방향)으로 배치되는 제1 전극(111, 112, 113, 114, 115, 116)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 전극은 투명 전극으로, ITO(Indium Tin Oxide) 재질로 구성될 수 있다. 이러한, 제1 전극 그룹(111, 112, 113, 114, 115, 116) 내의 복수의 제1 전극(111, 112, 113, 114, 115, 116) 각각은 손가락의 위치를 감지할 때, 제1 구동 신호를 전송하는 송신용 전극일 수 있다.
제2 전극 그룹(121, 122, 123, 124, 125, 126)은 제2 방향(세로 방향)으로 배치되는 제2 전극(121, 122, 123, 124, 125, 126)을 포함할 수 있다. 여기서, 제2 전극은 투명 전극으로, ITO(Indium Tin Oxide) 재질로 구성될 수 있다. 이러한, 제2 전극 그룹(121, 122, 123, 124, 125, 126) 내의 제2 전극(121, 122, 123, 124, 125, 126) 각각은 손가락의 위치를 감지할 때, 제1 전극에서 입력된 제1 구동 신호에 의하여 야기되는 제1 수신 신호를 수신하는 수신용 전극일 수 있다.
한편, 도시된 예에서는 전극 그룹 각각에 6개의 전극만이 포함되는 것으로 도시하였지만, 구현 시에는 7개 이상 또는 5개 이하의 전극으로 구현될 수 있다. 그리고 도시된 예에서는 전극 그룹 내의 전극의 형상이 단순한 직사각형 형태로 도시하였지만, 구현시에는 각 전극의 형상은 보다 복잡한 형태로도 구현될 수 있다.
구동부(130)는 기결정된 시점에 채널 전극부(110)에 제1 구동 신호 및/또는 제2 구동 신호를 인가한다. 구동부(130)의 구체적인 동작에 대해서는 도 2에서 앞서 설명하였는바 중복 설명은 생략한다.
수신부(140)는 서로 다른 전극에서 제1 수신 신호 및 제2 수신 신호를 함께 수신한다. 구체적으로, 수신부(140)는 제2 전극 각각으로부터 제1 수신 신호를 복수의 채널 단위(도시된 예에서는 3개)로 병렬 수신하고, 제1 전극 및 제2 전극 각각으로부터 제2 수신 신호를 복수의 채널 단위로 병렬 수신할 수 있다. 수신부(140)의 구체적인 동작에 대해서는 도 4를 참조하여 후술한다.
그리고 수신부(140)는 수신된 제1 수신 신호 및 제2 수신 신호에 대해서 다양한 신호 처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 수신부(140)는 각 수신 신호를 증폭기를 이용하여 증폭할 수 있다. 이와 같은 예에 대해서는 도 9를 참조하여 후술한다.
연결부(160)는 채널 전극부(110) 내의 전극 각각을 선택적으로 구동부(130) 또는 수신부(140)에 연결할 수 있다. 이러한 연결부(160)의 동작은 후술할 프로세서(150)의 제어에 의하여 수행될 수 있으며, 각 구동부(130) 및 수신부(140)의 제어에 의해서도 동작할 수 있다. 이러한 연결부(160)는 복수의 스위치 소자를 이용하여 구현될 수 있다.
프로세서(150)는 손의 감지 및 좌표 표시 장치(200)의 위치가 함께 측정될 수 있도록 손의 감지에 대응되는 제1 수신 신호와 좌표 표시 장치(200)에 대응되는 제2 수신 신호가 함께 측정될 수 있도록 구동부(130) 및 수신부(140)를 제어할 수 있다. 이러한 프로세서(150)는 CPU, Microprocessor, ASIC 등으로 구현될 수 있다.
예를 들어, 프로세서(150)는 제1시간 구간에서 제1 전극의 제1 서브 그룹(111, 112, 113)에 제1 구동 신호(구체적으로 각 제1 전극에 인가되는 구동 신호의 디지털 코드는 다른 값을 가짐)가 인가되도록 구동부(130)를 제어하고, 제1 구동 신호의 인가 중에 제2 전극의 일부(121,122,123)에서 제1 수신 신호의 수신과 함께 제1 전극의 제2 서브 그룹(114, 115, 116)에서 제2 수신 신호가 수신되도록 수신부(140)를 제어할 수 있다.
이후에 프로세서(150)는 제2시간 구간에서 제1 서브 그룹(111, 112, 113)에 제1 구동 신호가 계속하여 인가되도록 구동부(130)를 제어하고, 제1 구동 신호의 인가 중에 제2 전극의 다른 일부(124, 125, 126)에서 제1 수신 신호의 수신과 함께 제2 전극의 일부(121, 122, 123)에서 제2 수신 신호가 수신되도록 수신부(140)를 제어할 수 있다.
이후에 프로세서(150)는 제3시간 구간에서 제1 전극의 제2 서브 그룹(114, 115, 116)에 제1 구동 신호가 인가되도록 구동부(130)를 제어하고, 제1 구동 신호의 인가 중에 제2 전극의 일부(121,122,123)에서 제1 수신 신호의 수신과 함께 제2 전극의 다른 일부(124, 125, 126)에서 제2 수신 신호가 수신되도록 수신부(140)를 제어할 수 있다.
이후에 프로세서(150)는 제4시간 구간에서 제2 서브 그룹(114, 115, 116)에 제1 구동 신호가 계속하여 인가되도록 구동부(130)를 제어하고, 제1 구동 신호의 인가 중에 제2 전극의 다른 일부(124, 125, 126)에서 제1 수신 신호의 수신과 함께 제1 전극의 제1 서브 그룹(111, 112, 113)에서 제2 수신 신호가 수신되도록 수신부(140)를 제어할 수 있다.
이와 같은 동작에 의하여 손 위치 감지에 필요한 제1 수신 신호와 좌표 표시 장치의 위치 감지에 필요한 모든 전극으로부터 수신된 제2 수신 신호를 수신할 수 있다.
그리고 제2 전극 모두에 대한 제1 수신 신호가 수신되면, 프로세서(150)는 제1 전극과 제2 전극 간에 형성되는 복수의 전극 교차점에서의 커패시턴스를 계산하고, 프로세서(150)는 계산된 커패시턴스에 기초하여 손의 위치를 판단할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(150)는 제1 내지 제4시간 구간에서 제2 전극 각각에서 수신된 제1 수신 신호의 변화에 기초하여 커패시턴스를 계산하고, 계산된 커패시턴스의 변화가 가장 큰 제1 전극(114)에 대응되는 Y 좌표를 손의 Y 좌표로 판단할 수 있으며, 제1 수신 신호의 변화에 기초하여 커패시턴스를 계산하고, 계산된 커패시턴스의 변화가 가장 큰 제2 전극(125)에 대응되는 X 좌표를 손의 X 좌표로 판단할 수 있다.
그리고 모든 전극에 대한 제2 수신 신호가 수신되면, 프로세서(150)는 제1 전극(111, 112, 113, 114, 115, 116)에서 수신된 제2 수신 신호 간의 비율 및 제2 전극(121, 122, 123, 124, 125, 126)에서 수신된 제2 수신 신호 간의 비율을 기초로 좌표 표시 장치의 위치를 판단할 수 있다.
예를 들어, 제1 전극(113)의 제2 수신 신호의 크기가 다른 제1 전극(111, 112, 114, 115, 116)의 제2 수신 신호의 크기보다 크고, 제2 전극(123)의 응답 신호의 크기가 다른 제2 전극(121, 122, 124, 125, 126)의 제2 수신 신호의 크기보다 크다면, 프로세서(150)는 제1 전극(112, 113, 114)에서 수신된 제2 수신 신호 간의 비율로부터 좌표 표시 장치(200)의 제2 방향 접촉 위치를 판단하고, 제2 전극(122, 123, 124)에서 수신된 제2 수신 신호 간의 비율로부터 좌표 표시 장치(200)의 제1 방향 접촉 위치를 판단할 수 있다.
한편, 도 3을 도시하고 설명함에 있어서, 복수의 전극이 매트릭스 형태로 배치되는 것으로 설명하였지만, 구현시에는 매트릭스 형태 이외의 형태로 배치될 수도 있다.
도 4는 도 2의 수신부의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 수신부(140)는 제1 수신부(141) 및 제2 수신부(145)로 구성된다.
제1 수신부(141)는 손 감지를 위한 제1 수신 신호를 수신한다. 구체적으로, 제1 수신부(141)는 복수의 제2 전극 각각으로부터 제1 수신 신호를 복수의 채널 단위로 병렬 수신할 수 있다. 예를 들어, 제1 수신부(141)는 교번적으로 제2 전극의 일부(121, 122, 123)와 제2 전극의 다른 일부(124, 125, 126)로부터 제1 수신 신호를 수신할 수 있다. 또는 제1 수신부(141)는 교번적으로 제2 전극의 일부(121, 123, 125)와 제2 전극의 다른 일부(122, 124, 126)로부터 제1 수신 신호를 수신할 수 있다. 제1 수신부(141)의 구체적인 구성에 대해서는 도 9를 참조하여 후술한다.
제2 수신부(145)는 좌표 표시 장치(100)의 감지를 위한 제2 수신 신호를 수신한다. 구체적으로, 제2 수신부(145)는 복수의 제1 전극 및 제2 전극 각각으로부터 제2 수신 신호를 수신할 수 있다. 이때, 제2 수신부(145)는 제1 구동 신호가 인가되지 않으며, 제1 수신부(141)가 제1 수신 신호를 수신하지 않는 전극에 대해서 제2 수신 신호를 수신할 수 있다. 제2 수신부(145)의 구체적인 구성에 대해서는 도 10을 참조하여 후술한다.
도 5 내지 도 8은 제1 실시 예에 따른 좌표 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 제1 실시 예는 액티브 방식으로 동작하는 스타일러스 펜과 손의 위치를 함께 측정하는 경우의 동작이다.
도 5를 참조하면, 제1 전극 그룹(111, 112, 113, 114, 115, 116)은 연속적으로 배치되는 복수의 전극 단위로 복수의 서브 그룹으로 구분된다. 도시된 예에서 제1 전극 그룹(111, 112, 113, 114, 115, 116)은 제1 서브 그룹(111, 112, 113)과 제2 서브 그룹(114, 115, 116)으로 구분될 수 있다.
이와 같은 상태에서, 구동부(130)는 제1 전극 그룹의 제1 서브 그룹(111, 112, 113)에 제1 구동 신호(Tx Signal)(구체적으로 각 제1 전극에 인가되는 구동 신호의 디지털 코드는 다른 값을 가짐)를 인가할 수 있다.
그리고 제1 수신부(141)는 제1 구동 신호의 인가 상태에서, 제2 전극 그룹의 일부(121,122,123)에서 제1 수신 신호를 수신할 수 있다.
동시에 제2 수신부(145)는 제1 전극의 제2 서브 그룹(114, 115, 116) 및 제2 전극의 일부(124, 125, 126)로부터 제2 수신 신호를 수신할 수 있다.
도 6을 참조하면, 구동부(130)는 제1 서브 그룹(111, 112, 113)에 제1 구동 신호가 계속하여 인가할 수 있다.
그리고 제1 수신부(141)는 제1 구동 신호의 인가 중에 제2 전극의 다른 일부(124, 125, 126)로부터 제1 수신 신호를 수신할 수 있다.
그리고 제2 수신부(145)는 제2 전극의 일부(121, 122, 123)에서 제2 수신 신호를 수신할 수 있다.
도 7을 참조하면, 구동부(130)는 제1 전극의 제2 서브 그룹(114, 115, 116)에 제1 구동 신호를 인가할 수 있다.
그리고 제1 수신부(141)는 제1 구동 신호의 인가 중에 제2 전극의 일부(121,122,123)로부터 제1 수신 신호를 수신할 수 있다.
그리고 제2 수신부(145)는 제2 전극의 다른 일부(124, 125, 126)와 제1 전극의 제1 서브 그룹(111, 112, 113)에서 제2 수신 신호를 수신할 수 있다.
도 8을 참조하면, 구동부(130)는 제1 전극의 제2 서브 그룹(114, 115, 116)에 제1 구동 신호를 계속하여 인가할 수 있다.
그리고 제1 수신부(141)는 제1 구동 신호의 인가 중에 제2 전극의 다른 일부(124, 125, 126)로부터 제1 수신 신호를 수신할 수 있다.
그리고 제2 수신부(145)는 제2 전극의 일부(121, 122, 123)에서 제2 수신 신호를 수신할 수 있다.
상술한 도 5 내지 도 8과 같은 동작을 통하여 제1 수신부(141)는 제2 전극 각각에 대한 제1 수신 신호를 수신할 수 있으며, 제2 수신부(145)는 제1 전극 및 제2 전극 각각에 대한 제2 수신 신호를 수신할 수 있다.
한편, 이상에서는 서브 그룹이 미리 구분되어 있는 것으로 설명하였지만, 구현시에 서브 그룹은 동적으로 가변될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(150)는 이전 감지 과정에서 응답 신호가 가장 크게 수신된 전극(예를 들어, 113)과 해당 전극(113)과 기설정된 간격 내의 전극(예를 들어, 112, 114)을 구동 신호가 함께 입력될 서브 그룹으로 결정할 수 있다. 이러한 서브 그룹의 결정은 좌표 표시 장치의 위치를 파악하는 데 소요되는 하나의 시간 사이클 단위로 수행될 수 있다.
또한, 이상에서는 각 서브 그룹 내의 전극들은 연속되어 배치되는 것으로 도시하고 설명하였지만, 구현시에 각 서브 그룹은 상호 교차적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 그룹(111, 113, 115)과 제2 서브 그룹(112, 114, 116)으로 구분될 수도 있다.
도 9는 도 4의 제1 수신부의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 제1 수신부(141)는 복조부(146), 적분기(147), ADC부(148)로 구성될 수 있다.
복조부(146)는 각 전극에서 전달되는 제1 수신 신호를 복조하여 출력할 수 있다. 이때 구동부(130)는 신호 대 잡음 비의 향상을 위해서 특정의 주파수나 패턴으로 변조된 제1 구동 신호를 발생시킬 수 있다. 그리고 복조부(146)는 제1 수신 신호의 복조를 위한 정보를 프로세서(150) 또는 구동부(130)로부터 제공받을 수 있다.
적분기(147)는 복조부(146)에서 출력된 신호를 축적할 수 있다. 이러한 축적 과정을 거치면 제1 수신 신호에 포함되어 있는 고주파 노이즈 성분이 제거될 수 있다.
ADC부(148)는 적분기(147)로부터 출력된 신호를 디지털 신호로 변환하여 프로세서(150)에 전달할 수 있으며, 프로세서(150)는 전달된 정보를 기반으로 손가락이 터치된 위치를 판단할 수 있다.
한편, 도 9에서는 제1 수신부(141)가 복조부(146), 적분기(147), ADC부(148) 각각 하나만을 포함하는 것으로 도시하고 있으나, 구현시에 제1 수신부(141)는 제1 수신부(141)가 동시 처리할 전극 개수만큼의 복수의 복조부, 적분기, ADC부를 포함할 수 있다.
도 10은 도 4의 제2 수신부의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 제2 수신부(145)는 증폭부(142), ADC부(143), 신호 처리부(또는 DSP)(144)로 구성될 수 있다.
증폭부(142)는 각 전극에서 전달되는 제2 수신 신호를 증폭하여 출력한다.
ADC부(143)는 증폭된 제2 수신 신호를 디지털 신호로 변환한다.
신호 처리부(144)는 디지털 신호로 변환된 제2 수신 신호로부터 푸리에 변환(Fourier Transform) 등의 방법을 통해서 수신된 신호의 크기 및 주파수 성분 등을 추출할 수 있다. 이렇게 추출된 신호의 크기 및 주파수 성분 등을 이용하여 프로세서(150)는 좌표 표시 장치(200)의 접촉 위치를 판단할 수 있으며, 또한 좌표표시 장치(200)의 접촉 압력에 따라서 제2 수신 신호의 주파수가 변화하는 경우, 좌표 표시 장치(200)의 접촉 압력도 판단할 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이 전극으로부터 수신된 신호는 원하는 신호뿐만 아니라, 노이즈도 함께 수신된다. 이러한 노이즈를 효과적으로 제어하기 위하여, 본 실시 예에서는 신호 처리부(144)를 이용하여 제2 수신 신호의 주파수 영역에 대응되는 주파수 성분만을 추출할 수 있다.
이와 같이 제2 수신부(145)는 기설정된 주파수 성분만을 추출하여 노이즈 성분을 제거할 수 있는바, 응답 신호의 수신 감도를 향상할 수 있다.
한편, 도 10에서는 제2 수신부(145)가 증폭부(142), ADC부(143), 신호 처리부(또는 DSP)(144) 각각 하나만을 포함하는 것으로 도시하고 있으나, 구현시에 제2 수신부(145)는 제2 수신부(145)가 동시 처리할 전극 개수만큼의 복수의 증폭부, 복수의 ADC, 복수의 신호 처리부를 포함할 수 있다.
한편, 입력되는 노이즈의 크기가 큰 경우에는 상술한 증폭부(142)의 앞/뒤 또는 내부에 별도의 아날로그 필터(analog filter)를 추가하여 노이즈의 크기를 감소시킬 수도 있다.
도 11 내지 도 12는 제2 실시 예에 따른 좌표 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 제2 실시 예는 글로벌 스캔 과정에서 액티브 방식의 스타일러스 펜과 손의 위치를 함께 측정하는 경우의 동작이다. 구체적으로, 좌표 측정 장치(100)는 펜의 접촉 여부를 판단하는 글로벌 스캔 과정과 기존의 펜의 위치 근처를 스캔하는 로컬 스캔의 두 단계로 구분될 수 있다. 로컬 스캔의 단계에서는 상술한 제1 실시 예 및 제2 실시 예 중 일부 과정이 생략되어 적용될 수 있다.
도 11을 참조하면, 구동부(130)는 제1 전극의 제1 서브 그룹(111, 112, 113)에 제1 구동 신호(Tx Signal)(구체적으로 각 제1 전극에 인가되는 구동 신호의 디지털 코드는 다른 값을 가짐)를 인가할 수 있다.
그리고 제1 수신부(141)는 제1 구동 신호의 인가 상태에서, 제2 전극의 전부(121,122,123, 124, 125, 126)에서 제1 수신 신호를 수신할 수 있다.
동시에 제2 수신부(145)는 제1 전극의 제2 서브 그룹(114, 115, 116)으로부터 제2 수신 신호를 수신할 수 있다.
도 12를 참조하면, 구동부(130)는 제2 서브 그룹(114, 115, 116)에 제1 구동 신호를 인가할 수 있다.
그리고 제1 수신부(141)는 제1 구동 신호의 인가 상태에서, 제2 전극의 전부(121,122,123, 124, 125, 126)에서 제1 수신 신호를 수신할 수 있다.
동시에 제2 수신부(145)는 제1 전극의 제1 서브 그룹(111, 112, 113)으로부터 제2 수신 신호를 수신할 수 있다.
이와 같은 동작을 통하여 프로세서(150)는 손의 위치를 판단하고, 좌표 표시 장치의 접촉이 있는지를 판단할 수 있다.
도 13 내지 도 16은 제3 실시 예에 따른 좌표 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 제3 실시 예는 제2 수신부(145)가 제1 전극 및 제2 전극의 제2 수신 신호를 함께 수신하는 실시 예이다.
도 13을 참조하면, 구동부(130)는 제1 전극의 제1 서브 그룹(111, 112, 113)에 제1 구동 신호(Tx Signal)(구체적으로 각 제1 전극에 인가되는 구동 신호의 디지털 코드는 다른 값을 가짐)를 인가할 수 있다.
그리고 제1 수신부(141)는 제1 구동 신호의 인가 상태에서, 제2 전극의 일부(121,122,123)에서 제1 수신 신호를 수신할 수 있다.
동시에 제2 수신부(145)는 제1 전극의 제2 서브 그룹(114, 115, 116)과 제2 전극의 다른 일부(124, 125, 126)으로부터 제2 수신 신호를 수신할 수 있다.
도 14를 참조하면, 구동부(130)는 제1 서브 그룹(111, 112, 113)에 제1 구동 신호가 계속하여 인가할 수 있다.
그리고 제1 수신부(141)는 제1 구동 신호의 인가 중에 제2 전극의 다른 일부(124, 125, 126)로부터 제1 수신 신호를 수신할 수 있다.
그리고 제2 수신부(145)는 제2 전극의 일부(121, 122, 123)에서 제2 수신 신호를 수신할 수 있다.
도 15을 참조하면, 구동부(130)는 제1 전극의 제2 서브 그룹(114, 115, 116)에 제1 구동 신호를 인가할 수 있다.
그리고 제1 수신부(141)는 제1 구동 신호의 인가 중에 제2 전극의 일부(121,122,123)로부터 제1 수신 신호를 수신할 수 있다.
그리고 제2 수신부(145)는 제2 전극의 다른 일부(124, 125, 126) 및 제1 서브 그룹(111, 112, 113)에서 제2 수신 신호를 수신할 수 있다.
도 16을 참조하면, 구동부(130)는 제1 전극의 제2 서브 그룹(114, 115, 116)에 제1 구동 신호를 계속하여 인가할 수 있다.
그리고 제1 수신부(141)는 제1 구동 신호의 인가 중에 제2 전극의 다른 일부(124, 125, 126)로부터 제1 수신 신호를 수신할 수 있다.
그리고 제2 수신부(145)는 제2 전극의 다른 일부(121, 122, 123)로부터 제2 수신 신호를 수신할 수 있다.
상술한 도 13 내지 도 16과 같은 동작을 통하여 제1 수신부(141)는 제1 전극 각각에 대한 제2 전극 모두의 제1 수신 신호를 수신할 수 있으며, 제2 수신부(145)는 제1 전극 및 제2 전극 각각에 대한 제2 수신 신호를 수신할 수 있다.
도 17 내지 19는 제4 실시 예에 따른 좌표 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 제4 실시 예는 패시브 방식으로 동작하는 스타일러스 펜과 손의 위치를 함께 측정하는 경우의 동작이다. 그리고 제4 실시예에서는 좌표 측정 장치(100)가 손의 위치 및 스타일러스 펜의 위치를 이전 감지를 통하여 알고 있는 것으로 가정하고 설명한다.
도 17을 참조하면, 패시브 방식으로 동작하는 스타일러스 펜으로부터 응답 신호를 수신받기 위해서는 선행적으로 전극에 구동 신호의 전달이 필요하다. 이에 따라, 구동부(130)는 제2 구동 신호를 생성하여 복수의 전극(111, 112, 113, 124,125, 126)에 인가한다. 본 실시 예에서는 6개의 전극에만 제2 구동 신호를 인가하는 것으로 도시하였지만, 구현시에는 모든 전극에 제2 구동 신호를 인가할 수도 있으며, 모든 제1 전극에만 제2 구동 신호를 인가하거나 모든 제2 전극에만 제2 구동 신호를 인가할 수도 있다.
제2 구동 신호의 인가 과정에서 제1 수신부(141) 및 제2 수신부(145)는 신호를 수신하지 않는다.
한편, 패시브 방식의 좌표 표시 장치의 여기를 위한 제2 구동 신호와 캐피시턴스 센싱을 위한 제1 구동 신호는 신호 간섭을 최소화하기 위해 서로 다른 구동 주파수를 갖는 것이 유리하다.
또한, 공진형 패시브 펜의 경우에는 터치 패널로부터 에너지를 수신하여 펜이 발생시키는 신호는 공진 신호로서 정현파인 특징이 있다. 따라서, 좌표 측정 장치에서는 전송된 제2 구동 신호 중 공진 주파수 근처의 주파수를 가진 신호만이 펜의 공진 회로를 여기 시키게 된다.
따라서, 제2 구동 신호(즉, 펜 여기 신호)는 공진 주파수의 고차 조화파(higher order harmonics)가 제거된 신호인 것이 효율적이다.
한편, 전자 기기에서는 주파수에 따른 EMI(Electro-Magnetic Interference) 규격으로 불필요한 노이즈의 발생을 규제하고 있다. 이와 같이 고차 조화파를 제거하는 경우에는 고주파 노이즈를 감소시키므로 EMI 측면에서도 유리하다.
패시브 방식의 스타일러스 펜을 여기하기 위한 제2 구동 신호의 주파수는 보통 수 M Hz 이하의 주파수를 사용하게 되지만, 구동 신호에 고차항(higher order term)들이 많이 존재하게 되면 EMI 규격이 정의하고 있는 30MHz 이상의 주파수에서도 필요 이상의 노이즈가 발생할 가능성이 있으며, 로우 패스 필터를 적용하면 이와 같은 문제의 발생을 방지할 수 있게 된다.
도 18을 참조하면, 구동부(130)는 이전에 감지된 손의 위치에 따라 손의 위치에 대응되는 제1 전극의 일부(113, 114, 115)에만 제1 구동 신호(Tx Signal)(구체적으로 각 제1 전극에 인가되는 구동 신호의 디지털 코드는 다른 값을 가짐)를 인가할 수 있다.
그리고 제1 수신부(141)는 제1 구동 신호의 인가 상태에서, 제2 전극의 일부(121,122,123)에서 제1 수신 신호를 수신할 수 있다.
동시에 제2 수신부(145)는 제2 전극의 다른 일부(124, 125, 126)로부터 제2 수신 신호를 수신할 수 있다.
도 19를 참조하면, 제2 수신부(145)는 제1 전극의 일부(111, 112, 113)에서 제2 수신 신호를 수신할 수 있다.
이와 같이 제4 실시 예의 경우 제2 구동 신호의 인가 동작을 제외하고 2개의 구분 동작만으로 손의 위치 및 좌표 표시 장치의 위치를 빠르게 측정할 수 있다.
도 20은 패시브 방식의 좌표 표시 장치의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 20을 참조하면, 좌표 표시 장치(200)는 전도성 팁(210), 공진 회로부(220), 접지부(230)로 구성될 수 있다. 이러한 좌표 표시 장치(200)는 예를 들어 펜의 형상으로 구현될 수 있다.
전도성 팁(210)(또는 송신 전극)은 좌표 측정 장치(100) 내의 복수의 전극 중 적어도 하나의 전극과 커패시턴스(capacitance)를 형성한다. 이러한 전도성 팁(210)은 예를 들어 금속성 팁으로 형성될 수 있다. 그리고 전도성 팁(210)은 비전도성 물질 내부에 존재하거나 또는 전도성 팁(210)의 일부가 외부로 노출될 수도 있다. 또한, 사용 시에 필기 감을 부드럽게 하기 위하여 전도성 팁(210)이 외부와 직접적인 접촉하는 것을 방지하는 절연부를 더 포함할 수 있다.
공진 회로부(220)는 전도성 팁에 연결된 인덕터 및 커패시터로 이루어진 병렬 연결 회로를 포함한다.
그리고 공진 회로부(220)는 좌표 측정 장치(100) 내의 적어도 하나의 전극과 전도성 팁 간의 커패시티브 커플링을 통하여 공진을 위한 에너지를 수신할 수 있다. 구체적으로, 공진 회로부(220)는 좌표 측정 장치(100)로부터 입력되는 구동 신호에 공진할 수 있다. 그리고 공진 회로부(220)는 구동 신호의 입력이 중단된 이후에도 기설정된 시간 동안 더 공진에 의한 공진 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 공진 회로부(220)는 공진 회로부(220)의 공진 주파수를 가지는 사인파형 신호를 출력할 수 있다.
그리고 공진 회로부(220)는 전도성 팁의 접촉 압력에 따라 커패시터의 커패시턴스 또는 인덕터의 인덕턴스가 가변하여 공진 주파수가 가변될 수 있다.
또한, 공진 회로부(220)는 사용자의 조작에 따라 커패시터의 커패시턴스 또는 인덕터의 인덕턴스가 가변하여 공진 주파수가 가변될 수 있다.
도 21은 도 20의 좌표 표시 장치가 좌표 측정 장치에 접촉한 경우의 회로도를 도시한 도면이다.
도 21을 참조하면, 패시브 방식의 좌표 표시 장치(200)는 좌표 측정 장치(100)의 채널 전극(821)의 전압 변화에 따라 전도성 팁(210)과 채널 전극(821) 간의 커패시턴스 커플링(830)을 통해서 공진을 위한 에너지를 수신하게 된다.
좌표 표시 장치(200) 내의 공진 회로부(220)는 인덕터와 커패시터로 간단히 구성할 수 있게 된다. 펜 팁(210)이 좌표 측정 장치(100)를 누르는 압력에 따라 공진 회로부(220)의 커패시터의 커패시턴스가 변화하게 하면, 필압에 따라 펜의 공진 주파수가 변화하게 구현할 수 있다. 공진 주파수의 변화는 좌표 측정 장치의 제2 수신부(145)에서 수신된 제2 수신 신호의 주파수를 측정하여 좌표 표시 장치의 접촉 필압을 측정할 수 있다.
한편, 공진 회로부(220)의 일 단은 접지부(230)에 연결되게 되며, 접지부(230)는 보통 좌표 표시 장치의 외부 케이스를 통해서 사용자의 손과 연결되게 된다.
도 22는 제1 실시 예의 액티브 방식의 좌표 표시 장치의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 22를 참조하면, 좌표 표시 장치(200')는 전도성 팁(210), 회로부(240), 전원부(250)로 구성될 수 있다. 이러한 좌표 표시 장치(200')는 예를 들어 펜의 형상으로 구현될 수 있다.
전도성 팁(210)은 좌표 측정 장치(100) 내의 복수의 전극 중 적어도 하나의 전극과 커패시턴스(capacitance)를 형성한다. 이러한 전도성 팁(210)은 예를 들어 금속성 팁으로 형성될 수 있다. 그리고 전도성 팁(210)은 비전도성 물질 내부에 존재하거나 또는 전도성 팁(210)의 일부가 외부로 노출될 수도 있다. 또한, 사용 시에 필기 감을 부드럽게 하기 위하여 전도성 팁(210)이 외부와 직접적인 접촉하는 것을 방지하는 절연부를 더 포함할 수 있다.
그리고 전도성 팁(210)은 좌표 측정 장치(100)로부터 트리거 신호(또는 여기 신호)를 수신할 수 있다. 여기서 트리거 신호는 기설정된 주파수를 갖는 신호로 제1 구동 신호와 같은 주파수를 가질 수 있다.
회로부(240)는 기설정된 주파수를 갖는 응답 신호를 생성하여 전도성 팁(210)에 제공한다. 구체적으로 회로부(240)는 전원부(250)에서 제공된 전원에 따라 내부의 소자에서 생성된 특정 주파수의 응답 신호를 생성할 수 있다. 그리고 회로부(240)는 생성된 응답 신호를 전도성 팁(210)에 제공할 수 있다. 여기서 응답 신호는 좌표 측정 장치(100)에 좌표 표시 장치(200)의 접촉 위치 측정을 위한 전기 신호가 된다.
그리고 회로부(240)는 전도성 팁(210)에서의 필압을 감지하고, 감지된 필압에 따라 응답 신호의 주파수를 가변할 수 있다. 그리고 회로부(240)는 좌표 표시 장치의 동작 모드를 감지하고, 감지된 동작 모드에 대응되는 주파수의 응답 신호를 생성하여 전도성 팁(210)에 제공 수도 있다.
그리고 회로부(240)는 전도성 팁(210)으로부터 트리거 신호가 감지되면, 응답 신호를 기설정된 시간 동안 생성할 수 있다. 만약 기설정된 시간 내에 트리거 신호가 다시 감지되지 않으면, 회로부(240)는 응답 신호의 생성을 중단할 수 있다. 그리고 회로부(240)는 좌표 표시 장치(200')가 절전 상태를 유지하도록 좌표 표시 장치(200') 내의 각 구성을 제어할 수 있다.
전원부(250)는 회로부에 전원을 제공할 수 있다.
도 23은 제2 실시 예의 액티브 방식의 좌표 표시 장치의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 23을 참조하면, 좌표 표시 장치(200")는 송신 전극(210), 수신 전극(260), 회로부(240'), 전원부(250)로 구성될 수 있다. 이러한 좌표 표시 장치(200")는 예를 들어 펜의 형상으로 구현될 수 있다.
송신 전극(210)(또는 전도성 팁)은 좌표 측정 장치(100) 내의 복수의 전극 중 적어도 하나의 전극과 커패시턴스(capacitance)를 형성한다. 이러한 송신 전극(210)은 예를 들어 금속성 팁으로 형성될 수 있다. 그리고 송신 전극(210)은 비전도성 물질 내부에 존재하거나 또는 송신 전극(210)의 일부가 외부로 노출될 수도 있다. 또한, 사용 시에 필기 감을 부드럽게 하기 위하여 송신 전극(210)이 외부와 직접적인 접촉하는 것을 방지하는 절연부를 더 포함할 수 있다.
그리고 수신 전극(260)은 좌표 측정 장치(100) 내의 복수의 전극 중 적어도 하나의 전극과 커패시턴스(capacitance)를 형성한다. 그리고 수신 전극(260)은 좌표 측정 장치(100)로부터 트리거 신호를 수신할 수 있다.
회로부(240)는 기설정된 주파수를 갖는 응답 신호를 생성하여 전도성 팁(210)에 제공한다. 구체적으로 회로부(240)는 전원부(250)에서 제공된 전원에 따라 내부의 소자에서 생성된 특정 주파수의 응답 신호를 생성할 수 있다. 그리고 회로부(240)는 생성된 응답 신호를 전도성 팁(210)에 제공할 수 있다.
그리고 회로부(240)는 전도성 팁(210)에서의 필압을 감지하고, 감지된 필압에 따라 응답 신호의 주파수를 가변할 수 있다. 그리고 회로부(240)는 좌표 표시 장치의 동작 모드를 감지하고, 감지된 동작 모드에 대응되는 주파수의 응답 신호를 생성하여 전도성 팁(210)에 제공 수도 있다.
그리고 회로부(240)는 수신 전극(260)으로부터 트리거 신호가 감지되면, 응답 신호를 기설정된 시간 동안 생성할 수 있다. 만약 기설정된 시간 내에 트리거 신호가 다시 감지되지 않으면, 회로부(240)는 응답 신호의 생성을 중단하거나 응답 신호의 크기를 감소시킬 수 있다. 그리고 회로부(240)는 좌표 표시 장치(200")가 절전 상태를 유지하도록 좌표 표시 장치(200") 내의 각 구성을 제어할 수 있다.
전원부(250)는 회로부에 전원을 제공할 수 있다.
도 24 내지 도 25는 제5 실시 예에 따른 좌표 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 제5 실시 예는 액티브 방식의 좌표 표시 장치를 웨이크업 하기 위한 트리거 신호로 제1 구동 신호를 이용하는 실시예이다.
도 24를 참조하면, 구동부(130, 미도시)는 제1 전극의 제1 서브 그룹(111, 112, 113)에 제1 구동 신호(Tx Signal)(구체적으로 각 제1 전극에 인가되는 구동 신호의 디지털 코드는 다른 값을 가짐)를 인가할 수 있다.
그리고 제1 수신부(141)는 제1 구동 신호의 인가 상태에서, 제2 전극의 전부(121,122,123,124,125,126)에서 제1 수신 신호를 수신할 수 있다.
이때, 제1 구동 신호는 트리거 신호로 이용되는바, 좌표 표시 장치(200)는 제1 구동 신호를 감지하여 응답 신호를 생성하게 된다.
이에 따라 도 25를 참조하면, 좌표 표시 장치(200)에서 생성된 응답 신호에 대응되는 제2 수신 신호는, 제2 수신부(145)에서 수신되게 된다.
도 26 내지 도 27은 제6 실시 예에 따른 좌표 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 제6 실시 예는 액티브 방식의 좌표 표시 장치를 웨이크업 하기 위한 트리거 신호를 이용하는 실시예이다.
도 26을 참조하면, 구동부(130, 미도시)는 제1 전극의 제2 서브 그룹(114, 115, 116)에 제1 구동 신호(Tx Signal)(구체적으로 각 제1 전극에 인가되는 구동 신호의 디지털 코드는 다른 값을 가짐)를 인가할 수 있다.
그리고 구동부(130)는 액티브 방식의 좌표 표시 장치의 여기를 위한 트리거 신호를 제1 전극의 제1 서브 그룹(111, 112, 113)에 인가할 수 있다.
그리고 제1 수신부(141)는 제1 구동 신호의 인가 상태에서, 제2 전극의 전부(121,122,123,124,125,126)에서 제1 수신 신호를 수신할 수 있다.
트리거 신호를 감지한, 좌표 표시 장치(200)는 응답 신호를 생성하게 된다.
이에 따라 도 27을 참조하면, 좌표 표시 장치(200)에서 생성된 응답 신호에 대응되는 제2 수신 신호는, 제2 수신부(145)에서 수신되게 된다.
한편, 도 26에서 제1 수신부(141)에는 좌표 표시 장치(200)의 여기를 위한 트리거 신호에 대한 응답도 함께 유입되게 된다. 이때, 트리거 신호와 제1 구동 신호의 구동 주파수를 서로 상이하게 하면, 트리거 신호가 제1 수신 신호에 주는 영향을 줄일 수 있게 된다.
또 다른 실시예로는 커패시턴스 센싱을 위한 제1 구동 신호를 하다마드 코드(Hmadamard code)와 같은 디지털 코드로 인코딩할 수도 있다. 이러한 인코딩을 이용한다면, 제1 수신부(141)에서 트리거 신호의 영향을 제거할 수 있다.
도 28 내지 도 31은 본 실시 예에 따른 좌표 표시 장치 및 좌표 측정 장치의 다양한 구동 방식에 따른 파형도이다.
도 28을 참조하면, 구동부(130)는 액티브 방식의 여기를 위한 트리거 신호를 채널 전극에 인가한다(A. Capacitive Sensing 구동 신호)
좌표 표시 장치(200')는 트리거 신호가 수신되면 일정 기간 (T1) 동안 응답 신호를 발생시킨다(C. Pen 신호).
이와 같은 응답 신호의 발생에 따라 제2 수신부(145)는 좌표 표시 장치(200')에서 생성된 응답 신호에 대응되는 제2 수신 신호를 수신할 수 있다(D. Pen 신호 수신부에서의 수신 신호
한편, 좌표 측정 장치(100)는 좌표 표시 장치(200)가 있는 경우, 트리거 신호 인가 이후에 일정 기간 (T1) 동안 응답 신호가 수신될 것을 알고 있으므로, 제2 수신부(145)를 통해서 응답 신호에 대응되는 제2 수신 신호를 수신할 수 있다.
도 29를 참조하면, 구동부(130)는 커패시턴스 센싱을 위한 제1 구동 신호를 채널 전극에 인가한다(A. Capacitive Sensing 구동 신호)
제1 수신부(141)는 제1 구동 신호가 인가된 채널 전극과 교차하는 전극으로부터 커패시턴스 센싱을 위한 제1 수신 신호를 수신하게 된다(B. Capacitive Sensing 수신 신호).
좌표 표시 장치(200')는 커패시턴스 센싱을 위한 제1 구동 신호의 제공이 완료되면, 일정 기간 (T1) 동안 응답 신호를 발생할 수 있다(C. 펜 신호). 즉, 구동부(130)는 별도의 트리거 신호 대신에 제1 구동 신호를 트리거 신호로 이용할 수 있다.
이와 같은 실시 예의 경우, 좌표 측정 장치(100)는 좌표 표시 장치의 여기를 위한 별도의 구동 신호가 필요 없는바, 회로 구성을 단순화 할 수 있다.
한편, 좌표 표시 장치(200')는 좌표 측정 장치(100)의 여기 신호(ex 트리거 신호 또는 제1 구동 신호)에 따라서 응답 신호를 발생시키는데, 응답 신호가 발생되는 시간과 제1 구동 신호가 인가되는 구간이 겹치게 되면 커패시턴스 센싱의 감도를 저하시킬 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도 30, 도 31을 참조하면, 좌표 표시 장치에서 생성되는 응답 신호의 주파수를 커패시턴스 센싱에 이용되는 제1 구동 신호의 주파수와 다르게 하면, 응답 신호의 발생 구간과 제1 구동 신호가 인가되는 구간이 겹쳐지는 경우라도 커패시턴스 센싱의 감도 저하를 감소시킬 수 있다.
또 다른 실시 예로는 앞서 상술한 바와 같이 하다마드 코드를 이용하는 방법이 있을 수 있다.
도 32 내지 도 34는 제6 실시 예에 따른 좌표 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 32 및 도 33을 참조하면, 구동부(130)는 커패시턴스 센싱을 위한 제1 구동 신호를 일정기간 (T1) 동안 채널 전극에 인가한다(A. Capacitive Sensing 구동 신호).
제1 구동 신호가 인가되면, 제1 수신부(141)는 제1 구동 신호가 인가된 제1 전극과 교차하는 제2 전극(121, 122, 123)으로부터 제1 수신 신호를 수신하게 된다(B. Capacitive Sensing 수신 신호).
한편, 좌표 표시 장치(200')는 제1 구동 신호에 의하여 여기되어 일정 시간 동안 응답 신호를 발생시킨다(C. 펜 신호).
한편, 제2 수신부(145)는 응답 신호에 대응되는 제2 수신 신호를 기설정된 시간(T3 구간)동안 제2 전극(124, 125, 126)수신할 수 있다.
도 32 및 도 34를 참조하면, 제2 수신부(145)는 응답 신호에 대응되는 제2 수신 신호를 기설정된 시간(T4 구간) 동안 제1 전극(111, 112, 113)으로부터 수신할 수 있다.
도 35는 본 개시의 일 실시 예에 따른 좌표 측정 장치의 좌표 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 35를 참조하면, 채널 전극부 내의 복수의 전극 중 제1 방향으로 배치된 제1 전극에 대해 복수의 전극 단위로 제1 구동 신호를 인가한다(S3510). 여기서 제1 구동 신호는 후술할 좌표 표시 장치(200)에서 수신되는 응답 신호와 다른 주파수 대역의 신호로 디지털 코드를 갖는다. 즉, 서로 다른 디지털 코드를 갖는 구동 신호가 복수의 제1 전극에 인가될 수 있다.
한편, 좌표 표시 장치(200)가 패시브 방식으로 동작하는 스타일러스 펜인 경우, 채널 전극 내의 복수의 전극들에 대해 제2 구동 신호를 인가할 수 있다. 이때 제2 구동 신호는 제1 구동 신호와 다른 주파수 대역을 가지며, 복수의 전극에 함께 인가될 수 있다. 그리고 제2 구동 신호는 제1 구동 신호의 인가 전에 선행적으로 인가될 수도 있으며, 제1 구동 신호의 인가와 동시에 인가될 수도 있다. 예를 들어, 제1 전극의 제1 서브 그룹에는 제1 구동 신호를 인가하고, 제2 서브 그룹에는 제2 구동 신호를 인가할 수도 있다.
그리고 복수의 전극 중 일부로부터 커패시턴스의 변화를 감지하기 위한 제1 수신 신호의 수신과 함께 복수의 전극 중 다른 일부로부터 좌표 표시 장치에서 송신된 응답 신호에 대응되는 제2 수신 신호를 수신할 수 있다(S3520). 구체적으로, 복수의 제2 전극 각각으로부터 제1 수신 신호를 복수의 채널 단위로 수신할 수 있다. 그리고 수신된 제1 수신 신호에 대한 증폭 및 다양한 신호 처리를 수행할 수 있다.
그리고 복수의 제1 전극 및 복수의 제2 전극 중 제1 수신 신호를 수신 또는 제1 구동 신호의 인가에 이용되는 않는 전극으로부터 제2 수신 신호를 복수의 채널 단위로 수신할 수 있다. 그리고 수신된 제2 수신 신호에 대한 필터링 및 다양한 신호 처리를 수행할 수 있다.
그리고 수신된 제1 수신 신호 및 제2 수신 신호를 기초로 손 및 좌표 표시 장치 중 적어도 하나의 위치를 판단한다(S3530). 구체적으로, 제1 수신 신호를 이용하여 제1 전극과 제2 전극 간에 형성되는 복수의 전극 교차점에서 각 전극 간의 커패시턴스를 계산하고, 계산된 커패시턴스에 기초하여 손의 위치를 판단할 수 있다.
그리고 제1 전극에서 수신된 제2 수신 신호 간의 비율 및 제2 전극에서 수신된 제2 수신 신호 간의 비율을 기초로 좌표 표시 장치의 위치를 판단할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 예에 따른 좌표 측정 장치의 좌표 측정 방법은 손의 위치를 감지하기 위한 제1 수신 신호와 스타일러스 펜의 위치를 감지하기 위한 제2 수신 신호를 함께 수신하여 빠른 속도로 손의 위치 및 스타일러스 펜의 위치를 동시에 측정할 수 있다. 또한, 본 실시 예에 따른 좌표 측정 장치의 좌표 측정 방법은 수신 신호에 대해서 다양한 신호 처리를 수행하는바, 응답 신호에 대한 수신 감도를 향상할 수 있다. 도 35와 같은 좌표 측정 방법은 도 2의 구성을 가지는 좌표 측정 장치상에서 실행될 수 있으며, 그 밖의 구성을 가지는 좌표 측정 장치상에서도 실행될 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 좌표 측정 장치는 도 2의 프로세서(150)에서 실행 가능한 프로그램으로 구현될 수 있고, 상기 프로그램은 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장되어 제공될 수 있다.
비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다.
도 36은 본 개시의 일 실시 예에 따른 좌표 표시 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 36을 참조하면, 좌표 표시 장치(200)는 응답 신호를 생성하지 않는 절전 모드와 응답 신호를 생성하는 동작 모드를 갖는다.
절전 모드인 좌표 표시 장치(200)에서 구동 신호를 감지한다(S3610). 여기서 구동 신호는 좌표 측정 장치(100)에서 손의 위치를 감지하기 위한 제1 구동 신호일 수 있다.
구동 신호가 감지되면, 기설정된 공진 주파수를 갖는 응답 신호를 생성하고, 생성된 응답 신호를 전도성 팁을 통하여 방출한다(S3620). 즉, 좌표 표시 장치(200)는 구동 신호를 감지하면, 절전 모드에서 동작 모드로 전환할 수 있다. 여기서 생성된 응답 신호의 주파수는 전도성 팁의 접촉 압력 및 모드 상태(예를 들어, 필기 모드, 지우개 모드)에 따라 가변될 수 있다.
그리고 구동 신호의 수신 이후에 기설정된 시간이 경과되면, 좌표 표시 장치(100)는 절전 모드로 전환한다. 즉, 상술한 응답 신호의 생성 및 방출 동작을 중단할 수 있다. 또한, 응답 신호의 크기를 감소시켜서 전력 소모를 절감하는 방법의 적용 또한 가능하다.
이상과 같이 본 실시 예에 따른 좌표 표시 장치의 제어 방법은 응답 신호의 턴온 및 턴 오프가 구동 신호의 감지 여부에 따라 자동으로 조절되는바 액티브 방식으로 동작하는 좌표 표시 장치의 전원을 절약할 수 있게 된다. 도 36과 같은 제어 방법은, 도 22 또는 도 23의 좌표 표시 장치상에서 실행될 수 있으며, 그 밖의 구성을 가지는 좌표 표시 장치 상에서도 실행될 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 제어 방법은 좌표 표시 장치에서 실행 가능한 프로그램으로 구현될 수 있고, 상기 프로그램은 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장되어 제공될 수 있다.
비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다.
또한, 이상에서는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.
100: 좌표 측정 장치 110: 채널 전극부
130: 구동부 140: 수신부
150: 프로세서 200: 좌표 표시 장치
210: 전도성 팁 220: 공진 회로부
230: 회로부 240: 접지부
250: 전원부 300: 좌표 측정 시스템

Claims (20)

  1. 좌표 측정 장치에 있어서,
    복수의 전극을 포함하는 채널 전극부;
    구동 신호를 생성하여 상기 채널 전극부에 제공하는 구동부;
    상기 복수의 전극 중 일부로부터 커패시턴스의 변화를 감지하기 위한 제1 수신 신호의 수신과 함께 상기 복수의 전극 중 다른 일부로부터 좌표 표시 장치에서 송신된 신호에 대응되는 제2 수신 신호를 수신하는 수신부; 및
    상기 수신된 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호를 기초로 손 및 좌표 표시 장치 중 적어도 하나의 위치를 판단하는 프로세서;를 포함하는 좌표 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 제2 수신 신호와 다른 주파수 대역의 구동 신호를 생성하여 상기 채널 전극부에 제공하는 좌표 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 채널 전극부는,
    제1 방향으로 배치되는 복수의 제1 전극을 포함하는 제1 전극 그룹; 및
    상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 배치되는 복수의 제2 전극을 포함하는 제2 전극 그룹;을 포함하며,
    상기 수신부는, 상기 구동부가 상기 제1 수신 신호를 생성하기 위해 상기 제1 전극 그룹을 구동하는 동안, 상기 제2 전극 그룹으로부터 상기 제2 수신 신호를 수신하는 좌표 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 채널 전극부는,
    제1 방향으로 배치되는 복수의 제1 전극을 포함하는 제1 전극 그룹; 및
    상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 배치되는 복수의 제2 전극을 포함하는 제2 전극 그룹;을 포함하며,
    상기 수신부는, 상기 구동부가 제1 수신 신호를 생성하기 위해 상기 제1 전극 그룹 중 일부를 구동하는 동안 상기 제1 전극 그룹 중 나머지 일부로부터 상기 제2 수신 신호를 수신하는 좌표 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 수신 신호와 상기 제2 수신 신호는 서로 다른 주파수 대역의 신호인 좌표 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수신부는,
    제1 수신 신호 및 제2 수신 신호를 복수의 채널 단위로 병렬 수신하고,
    상기 프로세서는,
    서로 다른 전극에서 상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호가 함께 수신되도록 상기 수신부를 제어하는 좌표 측정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 수신 신호를 이용하여 복수의 전극 교차점에서 각 전극 간의 커패시턴스를 계산하고, 상기 계산된 커패시턴스에 기초하여 상기 손의 위치를 판단하고,
    상기 수신된 제2 수신 신호 간의 비율을 기초로 상기 좌표 표시 장치의 위치를 판단하는 좌표 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는,
    제1 수신 신호의 생성을 위한 제1 구동 신호 및 정전 용량 결합을 통하여 상기 좌표 측정 장치로 접근한 좌표 표시 장치의 신호 생성을 위한 제2 구동 신호를 생성하며,
    상기 제1 구동 신호와 상기 제2 구동 신호는 서로 다른 주파수 대역의 신호인 좌표 측정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 제1 구동 신호와 상기 제2 구동 신호 각각을 서로 다른 전극에 함께 제공하는 좌표 측정 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 구동 신호는 신호 주파수의 고차 조화파(higher-order harmonics)가 필터링된 신호인 좌표 측정 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 수신부는,
    커패시턴스의 변화를 감지하기 위한 제1 수신 신호를 수신하는 제1 수신부; 및
    상기 제1 수신 신호의 수신 중에 상기 좌표 표시 장치에서 송신된 신호에 대응되는 제2 수신 신호를 수신하는 제2 수신부;를 포함하는 좌표 측정 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 수신부는,
    상기 수신된 제2 수신 신호를 증폭하여 출력하는 증폭부;
    상기 증폭된 제2 수신 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC부; 및
    상기 디지털 신호로 변환된 제2 수신 신호에서 기설정된 주파수 성분을 추출하는 신호 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 좌표 측정 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2 수신부는,
    상기 수신된 제2 수신 신호에서 기설정된 대역을 필터링하는 필터부;
    상기 필터링된 제2 수신 신호의 크기를 측정하는 측정부; 및
    상기 필터링된 제2 수신 신호의 주파수 대역을 이용하여 필압 정보를 추출하는 추출부;를 포함하는 좌표 측정 장치.
  14. 정전방식으로 손의 접촉위치를 감지하며, 접촉 위치 측정을 위한 전기 신호를 발생하는 좌표 표시 장치의 접촉 위치를 감지하는 좌표 측정 장치에 있어서,
    복수의 전극을 포함하는 채널 전극부;
    구동 신호를 생성하여 상기 채널 전극부에 제공하는 구동부;
    상기 채널 전극부 내의 전극들로부터 정전 용량의 변화를 감지하기 위한 제1 수신 신호와 함께 상기 좌표 표시 장치로부터 발생한 상기 전기 신호에 대응되는 제2 수신 신호를 수신하는 수신부; 및
    상기 수신부로부터 수신된 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호를 기초로 손 또는 좌표 표시 장치 중 적어도 하나의 위치를 판단하는 프로세서;를 포함하며,
    상기 구동부는,
    상기 정전 용량의 변화를 감지하기 위한 제1 구동 신호 및 상기 터치 감지 장치의 상기 전기 신호의 발생을 위한 여기(Excitation) 신호인 제2 구동 신호를 발생시키며, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호 각각을 서로 다른 전극에 함께 인가하는 좌표 측정 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 구동 신호 및 제2 구동 신호는 서로 다른 주파수 대역의 신호인 좌표 측정 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 구동부는,
    전극별로 서로 다른 디지털 코드의 제1 구동 신호를 제공하는 좌표 측정 장치.
  17. 좌표 측정 시스템에 있어서,
    복수의 전극을 포함하는 좌표 측정 장치; 및
    상기 좌표 측정 장치 중 적어도 하나의 전극에 응답 신호를 송신하는 좌표 표시 장치;를 포함하며,
    상기 좌표 측정 장치는, 상기 복수의 전극 중 교차하는 두 전극 간의 정전용량 변화를 감지하기 위하여 구동 신호를 생성하며,
    상기 좌표 표시 장치는, 상기 구동 신호가 감지되면 기설정된 시간 동안 응답 신호를 생성하는 좌표 측정 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 응답 신호와 상기 구동 신호는 서로 다른 주파수 대역의 신호인 좌표 측정 시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 좌표 표시 장치는,
    상기 구동 신호의 감지가 종료된 이후 기설정된 시간 동안 응답 신호를 생성하는 좌표 측정 시스템.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 좌표 표시 장치는,
    정전 용량의 변화를 감지하기 위한 제1 수신 신호를 수신하는 제1 신호 수신부; 및
    상기 응답 신호를 감지하기 위한 제2 수신 신호를 수신하는 제2 신호 수신부;를 포함하며,
    상기 제1 신호 수신부 및 제2 신호 수신부는,
    상기 복수의 전극 중 상이한 전극으로부터 상기 제1 수신 신호와 상기 제2 수신 신호를 함께 수신하는 좌표 측정 시스템.
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