KR20190038026A - 터치 표시 장치, 터치 회로, 펜, 터치 시스템 및 멀티 펜 센싱 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들은 터치 표시 장치, 터치 회로, 펜, 터치 시스템 및 멀티 펜 센싱 방법에 관한 것으로서, 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호를 패널에서의 하나 이상의 터치 전극을 통해 수신하고, 수신된 하향 링크 신호의 고유 정보에 기초하여 둘 이상의 펜을 서로 구별하여 센싱할 수 있는 터치 표시 장치, 터치 회로, 펜, 터치 시스템 및 멀티 펜 센싱 방법에 관한 것이다.

Description

터치 표시 장치, 터치 회로, 펜, 터치 시스템 및 멀티 펜 센싱 방법{TOUCH DISPLAY DEVICE, TOUCH CIRCUIT, ACTIVE PEN, TOUCH SYSTEM AND MULTI-PEN SENSING METHOD}
본 발명은 터치 표시 장치, 터치 회로, 펜, 터치 시스템 및 멀티 펜 센싱 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 터치 디스플레이 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치, 플라즈마 표시장치, 유기발광표시장치 등과 같은 여러 가지 표시 장치가 활용되고 있다.
이러한 표시장치는, 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력방식에서 탈피하여, 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력방식을 제공한다.
이러한 터치 기반의 입력 방식을 제공하기 위해서는, 사용자의 터치 유무를 파악하고 터치 좌표를 정확하게 검출할 수 있어야 한다.
또한, 손가락 등 이외에도, 정교한 펜 터치 입력에 대한 요구 증대에 따라 펜 터치 기술에 대한 개발도 이루어지고 있다.
하지만, 표시 장치가 기본적으로 디스플레이 기능을 제공해주면서, 손가락 등의 터치와 펜 터치를 함께 효율적으로 제공해주는 데 상당한 어려움이 따르고 있는 실정이다. 특히, 현재, 여러 개의 펜 터치를 동시에 센싱할 수 없는 문제점이 있는 실정이다.
이러한 배경에서, 본 발명의 실시예들의 목적은, 여러 개의 펜을 동시에 센싱할 수 있도록 해주는 터치 표시 장치, 터치 회로, 펜, 터치 시스템 및 멀티 펜 센싱 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예들의 다른 목적은, 어떠한 상황에서도, 여러 개의 펜을 정확하게 구별하여 인식할 수 있도록 해주는 터치 표시 장치, 터치 회로, 펜, 터치 시스템 및 멀티 펜 센싱 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 펜과 터치 패널 간의 신호 송수신을 통해 펜을 센싱함에 있어서, 신호 잡음의 영향을 줄여줄 수 있는 터치 표시 장치, 터치 회로, 펜, 터치 시스템 및 멀티 펜 센싱 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예들의 또 다른 목적은, 펜과 터치 패널 간의 신호 송수신을 통해 펜을 센싱함에 있어서, 전력 및 대역폭의 사용 효율을 높여줄 수 있는 터치 표시 장치, 터치 회로, 펜, 터치 시스템 및 멀티 펜 센싱 방법을 제공하는 데 있다.
일 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 터치 전극이 배치된 패널과, 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호를 패널에서의 하나 이상의 터치 전극을 통해 수신하고, 수신된 하향 링크 신호의 고유 정보에 기초하여 둘 이상의 펜을 서로 구별하여 센싱하는 터치 회로를 포함하는 터치 표시 장치를 제공할 수 있다.
둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호의 고유 정보는, 터치 회로로부터 부여된 정보이거나, 터치 회로로부터 제공된 정보에 기초하여 정해진 정보일 수 있다.
둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호의 고유 정보는, 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호로 표현되는 고유한 코드일 수 있다.
둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호로 표현되는 고유한 코드는, 서로 직교하는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(Direct-Sequence Spread Spectrum) 코드일 수 있다.
둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호의 고유 정보는, 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호가 갖는 고유한 주파수일 수 있다.
터치 회로는, 사용 가능 고유 정보를 포함하는 상향 링크 신호를 패널에 공급하고, 사용 가능 고유 정보에 따라 결정된 고유 정보를 갖는 하향 링크 신호를 패널을 통해 패널에 접촉 또는 근접해 있는 펜으로부터 수신할 수 있다.
터치 회로는, 사용 가능 고유 정보를 갖는 비콘 신호를 패널에 공급함으로써, 패널에 접촉 또는 근접해 있는 펜으로 사용 가능 고유 정보를 전달할 수 있다.
비콘 신호는, 패널 및 펜 간의 프로토콜로 정의된 상향 링크 신호 중 하나로서, 하나의 프레임 시간 내 다수의 블랭크 기간 중에서 비콘 신호 전송 기간에 해당하는 하나 이상의 블랭크 기간 동안, 패널로 공급될 수 있다.
터치 회로는, 사용 가능 고유 정보를 포함하는 상향 링크 신호를 패널에 공급한 이후, 둘 이상의 펜으로부터 동일한 고유 정보를 갖는 하향 링크 신호를 패널을 통해 수신하면, 둘 이상의 펜 중 하나이상으로 리셋 신호를 출력하고, 둘 이상의 펜 하나 이상으로부터 새로운 고유 정보를 갖는 하향 링크 신호를 다른 시간대에 수신할 수 있다.
다른 측면에서, 본 실시예들은, 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호를 패널을 통해 수신하는 제1 회로와, 수신된 하향 링크 신호의 고유 정보에 기초하여 둘 이상의 펜을 서로 구별하여 센싱하는 제2 회로를 포함하는 터치 회로를 제공할 수 있다.
제1 회로는, 패널 내 다수의 터치 전극과 대응되어 연결되는 다수의 검출 회로와, 다수의 검출 회로 각각에서 출력되는 출력 전압을 선택적으로 출력하는 멀티플렉서와, 멀티플렉서에서 선택적으로 출력된 출력 전압을 디지털 값으로 변환하여 출력하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함할 수 있다.
다수의 검출 회로 각각은, 해당 터치 전극으로부터 수신되는 하향 링크 신호의 고유 정보가 이미 알고 있는 고유 정보 리스트에 포함되어 있는지를 확인하는 디코더 회로와, 해당 터치 전극으로부터 수신된 하향 링크 신호의 고유 정보에 대응되는 전압을 출력하는 검출기를 포함할 수 있다.
전술한 터치 표시 장치의 패널은 디스플레이 패널의 외부에 별도로 존재하는 터치 패널일 수도 있고, 디스플레이 패널에 내장된 터치 패널일 수도 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 터치 표시 장치와 연동하는 펜을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 펜은, 터치 표시 장치의 패널과 접촉하거나 근접하는 하나 이상의 펜 팁과, 패널에 인가된 상향 링크 신호를 하나 이상의 펜 팁을 통해 수신하는 수신부와, 패널로 하향 링크 신호를 하나 이상의 펜 팁을 통해 출력하는 송신부와, 하나 이상의 펜 팁, 수신부 및 송신부를 수납하는 케이스를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 펜이 출력하는 하향 링크 신호는, 패널 및 펜 간의 프로토콜로 정의된 신호로서, 상향 링크 신호에 응답하여 출력되며 펜의 고유 정보를 갖는 신호일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 펜이 수신하는 상향 링크 신호는 사용 가능 고유 정보를 포함하는 비콘 신호를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 펜이 수신하는 상향 링크 신호는 상향 링크 신호는 확산 스펙트럼 코드 신호를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 펜이 송신하는 하향 링크 신호는 하향 링크 신호는 펜의 고유 정보에 해당하는 고유한 코드를 갖는 신호를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 펜이 송신하는 하향 링크 신호는 펜의 고유 정보에 해당하는 고유한 주파수를 갖는 신호를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 다수의 터치 전극이 배치되고, 다수의 터치 전극 중 하나 이상의 터치 전극에 상향 링크 신호가 인가된 패널과, 패널과 접촉하거나 근접해 있으며, 패널에 인가된 상향 링크 신호에 응답하여 서로 다른 고유 정보를 갖는 하향 링크 신호를 출력하는 둘 이상의 펜을 포함하는 터치 시스템을 제공할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명의 실시예들은, 패널 내 하나 이상의 터치 전극을 통해 둘 이상의 펜으로 상향 링크 신호를 전송하는 단계와, 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호를 패널 내 하나 이상의 터치 전극을 통해 수신하는 단계와, 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호의 고유 정보에 기초하여, 둘 이상의 펜을 서로 구별하여 센싱하는 단계를 포함하는 멀티 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
상향 링크 신호는, 둘 이상의 펜이 서로 다른 고유 정보를 갖는 하향 링크 신호를 생성하기 위해 참조되는 사용 가능 고유 정보를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 의하면, 여러 개의 펜을 동시에 센싱할 수 있도록 해주는 터치 표시 장치, 터치 회로, 펜, 터치 시스템 및 멀티 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 어떠한 상황에서도, 여러 개의 펜을 정확하게 구별하여 인식할 수 있도록 해주는 터치 표시 장치, 터치 회로, 펜, 터치 시스템 및 멀티 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 펜과 터치 패널 간의 신호 송수신을 통해 펜을 센싱함에 있어서, 신호 잡음의 영향을 줄여줄 수 있는 터치 표시 장치, 터치 회로, 펜, 터치 시스템 및 멀티 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 펜과 터치 패널 간의 신호 송수신을 통해 펜을 센싱함에 있어서, 전력 및 대역폭의 사용 효율을 높여줄 수 있는 터치 표시 장치, 터치 회로, 펜, 터치 시스템 및 멀티 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서 디스플레이 파트를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서, 뮤추얼-캐패시턴스 기반의 터치 센싱을 위한 터치 센싱 파트를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서, 셀프-캐패시턴스 기반의 터치 센싱을 위한 터치 센싱 파트를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 구현 예시 도면이다.
도 6은 실시 예들에 따른 터치 표시 장치의 디스플레이 구동 기간 및 터치 구동 기간의 타이밍을 나타낸 예시 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치에서, 하나의 프레임 시간이 시분할 된 디스플레이 구동 기간들과 터치 구동 기간들을 나타낸 예시 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 구동 타이밍 예시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 시스템에서, 손가락 또는 패시브 펜을 센싱하기 위한 구동 개념도이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 시스템에서, 액티브 펜을 센싱하기 위한 구동 개념도이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 멀티 펜 센싱을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 멀티 펜 센싱을 위하여, 서로 구별되는 고유 정보를 갖는 하향 링크 신호를 이용한 펜 구동 및 펜 인식 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 13a 내지 도 13b는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 멀티 펜 센싱을 위하여, 복수의 펜이 서로 구별되는 고유 정보를 갖는 하향 링크 신호를 출력하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 멀티 펜 센싱을 위하여, 서로 구별되는 고유 정보로서 서로 구별되는 코드를 갖는 하향 링크 신호를 이용한 펜 구동 및 펜 인식 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 멀티 펜 센싱을 위하여, 서로 구별되는 고유 정보로서 서로 구별되는 코드를 이용하는 경우, 펜과 터치 회로의 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 기술을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 멀티 펜 센싱을 위하여, 서로 구별되는 고유 정보로서 서로 구별되는 코드를 갖는 하향 링크 신호를 이용하는 경우, 터치 회로를 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 멀티 펜 센싱을 위한 복수의 펜에서 출력되는 하향 링크 신호들을 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 멀티 펜 센싱을 위하여, 서로 구별되는 고유 정보로서 서로 구별되는 주파수를 갖는 하향 링크 신호를 이용한 펜 구동 및 펜 인식 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 멀티 펜 센싱을 위하여, 서로 구별되는 고유 정보로서 서로 구별되는 주파수를 갖는 하향 링크 신호를 이용하는 경우, 터치 회로를 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 멀티 펜 센싱을 위하여, 서로 구별되는 고유 정보로서 서로 구별되는 주파수를 갖는 하향 링크 신호를 이용하는 경우, 서로 구별되는 주파수들을 나타낸 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 멀티 펜 센싱 시, 복수의 펜에서 출력되는 하향 링크 신호의 고유 정보에 해당하는 코드가 중복되는 상황을 나타낸 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치의 멀티 펜 센싱 시, 복수의 펜에서 출력되는 하향 링크 신호의 고유 정보에 해당하는 코드가 중복되는 상황을 대처하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 펜을 나타낸 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 회로에 대한 다이어그램이다.
도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 회로의 제1 회로의 내부 회로 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시예들에 따른 멀티 펜 센싱 방법의 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 시스템은 터치 표시 장치(10) 및 이와 연동하는 펜(Pen) 등을 포함할 수 있다.
터치 표시 장치(10)는 영상 표시 기능을 제공할 뿐만 아니라, 손가락, 노멀 펜(Normal Pen) 등에 대한 터치 센싱 기능과, 하나 이상의 액티브 펜(Pen)에 대한 터치 센싱 기능(펜 인식 기능)을 제공할 수 있는 전자 기기이다.
액티브 펜(Pen)은 신호 송수신 기능을 갖거나, 터치 표시 장치(10)와 연동 동작을 수행할 수 있거나, 자체 전원을 포함하는 펜을 의미할 수 있다. 다만, 본 명세서 전반에서, 설명의 편의를 위하여, 액티브 펜은 "펜"으로 간단히 기재할 수도 있다.
따라서, 본 명세서에 기재된 펜(Pen)은 액티브 펜이며, 스타일러스(Stylus), 스타일러스 펜(Stylus Pen) 또는 액티브 스타일러스 펜(Active Stylus Pen) 등이라고도 할 수 있다.
본 명세서에 기재된 펜(Pen)과 구별되는 노멀 펜은, 신호 송수신 기능, 터치 표시 장치(10)와 연동 동작 그리고 자체 전원 등을 갖지 않으며, 패시브 펜(Active Pen)이라고도 한다.
이러한 패시브 펜에 의한 터치 센싱은 손가락(Finger)에 의한 터치 센싱과 동일한 방식으로 이루어질 수 있다.
다시 말해, 액티브 펜은 터치 표시 장치(10)와 신호를 송수신하는 기능을 갖는 액티브 한 터치 입력 도구이고, 손가락, 노멀 펜 등은 터치 표시 장치(10)와 신호를 송수신하는 기능을 갖지 않는 노멀(Normal)하고 수동적(Passive)인 터치 입력 도구이다.
아래에서, 설명의 편의를 위해, 노멀하고 수동적인 터치 입력 도구를 대표하여 손가락이라고 기재한다. 하지만, 아래에서 기재된 손가락은 노멀 펜 등의 노멀하고 수동적인 터치 입력 도구를 모두 포함하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)는, 일 예로, 텔레비전(TV), 모니터 등일 수도 있고, 태블릿, 스마트 폰 등의 모바일 디바이스일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)는 영상 표시 기능을 제공하기 위한 디스플레이 파트(Display Part)와 터치 센싱을 위한 터치 센싱 파트(Touch Sensing Part)를 포함할 수 있다.
아래에서는, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 터치 표시 장치(10)의 디스플레이 파트(Display Part)와 터치 센싱 파트(Touch Sensing Part)에 대한 구조를 간략하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)에서 디스플레이 파트(Display Part)를 나타낸 도면이다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)에서, 2가지 유형의 터치 센싱 파트(Touch Sensing Part)를 나타낸 도면이다. 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)의 구현 예시 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)의 디스플레이 파트(Display Part)는 디스플레이 패널(110), 데이터 구동 회로(120), 게이트 구동 회로(130) 및 컨트롤러(140) 등을 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(110)은 다수의 데이터 라인들(DL)과 다수의 게이트 라인들(GL)이 배치되고, 다수의 데이터 라인들(DL)과 다수의 게이트 라인들(GL)에 의해 정의되는 다수의 서브픽셀들(SP)이 배열되어 있다.
데이터 구동 회로(120)는 다수의 데이터 라인들(DL)로 데이터 전압을 공급하여 다수의 데이터 라인들(DL)을 구동한다.
게이트 구동 회로(130)는 다수의 게이트 라인들(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 공급하여 다수의 게이트 라인들(GL)을 구동한다.
컨트롤러(140)는 데이터 구동 회로(120) 및 게이트 구동 회로(130)로 각종 제어신호(DCS, GCS)를 공급하여, 데이터 구동 회로(120) 및 게이트 구동 회로(130)의 동작을 제어한다.
이러한 컨트롤러(140)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 외부에서 입력되는 입력 영상 데이터를 데이터 구동 회로(120)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 영상 데이터(Data)를 출력하고, 스캔에 맞춰 적당한 시간에 데이터 구동을 통제한다.
이러한 컨트롤러(140)는 통상의 디스플레이 기술에서 이용되는 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)이거나, 타이밍 컨트롤러(Timing Controller)를 포함하여 다른 제어 기능도 더 수행하는 제어 장치일 수 있다.
이러한 컨트롤러(140)는, 데이터 구동 회로(120)와 별도의 부품으로 구현될 수도 있고, 데이터 구동 회로(120)와 함께 집적 회로로 구현될 수도 있다.
한편, 데이터 구동 회로(120)는, 적어도 하나의 소스 드라이버 집적회로(Source Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다.
각 소스 드라이버 집적회로는, 쉬프트 레지스터(Shift Register), 래치 회로(Latch Circuit), 디지털 아날로그 컨버터(DAC: Digital to Analog Converter), 출력 버퍼(Output Buffer) 등을 포함할 수 있다.
각 소스 드라이버 집적회로는, 경우에 따라서, 아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital Converter)를 더 포함할 수 있다.
게이트 구동 회로(130)는, 적어도 하나의 게이트 드라이버 집적회로(Gate Driver Integrated Circuit)를 포함하여 구현될 수 있다.
각 게이트 드라이버 집적회로는 쉬프트 레지스터(Shift Register), 레벨 쉬프터(Level Shifter) 등을 포함할 수 있다.
데이터 구동 회로(120)는, 디스플레이 패널(110)의 일측(예: 상측 또는 하측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 디스플레이 패널(110)의 양측(예: 상측과 하측)에 모두 위치할 수도 있다.
게이트 구동 회로(130)는, 디스플레이 패널(110)의 일 측(예: 좌측 또는 우측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 디스플레이 패널(110)의 양측(예: 좌측과 우측)에 모두 위치할 수도 있다.
한편, 디스플레이 패널(110)은 액정 표시 패널, 유기 발광 표시 패널 및 플라즈마 표시 패널 등의 다양한 타입의 표시 패널일 수 있다.
터치 표시 장치(10)는 캐패시턴스 기반의 터치 센싱 기법을 통해, 손가락 및/또는 펜에 의한 터치 입력을 센싱할 수 있다.
이를 위해, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 터치 표시 장치(10)는 터치 전극들(TE)이 배치된 터치 패널(TSP)과 이를 구동하기 위한 터치 회로(300)을 포함할 수 있다.
터치 표시 장치(10)는, 2가지 터치 전극(Tx_TE, Rx_TE) 간에 형성되는 캐패시턴스 또는 그 변화를 측정하여 터치 입력을 센싱하는 뮤추얼 캐패시턴스(Mutual-capacitance) 기반의 터치 센싱 기능을 제공하거나, 각 터치 전극(TE)마다 형성된 캐패시턴스 또는 그 변화를 측정하여 터치 입력을 센싱하는 셀프 캐패시턴스(Self-capacitance) 기반의 터치 센싱 기능을 제공할 수 있다.
도 3을 참조하면, 뮤추얼 캐패시턴스 기반의 터치 센싱을 위해, 터치 패널(TSP)에는 터치 구동 신호가 인가되는 제1 터치 전극 라인들(T1~T5, 터치 구동 라인들이라고도 함)과 터치 센싱 신호가 센싱 되는 제2 터치 전극 라인(R1~R6, 터치 센싱 라인들이라고도 함)들이 교차하여 배치된다.
제1 터치 전극 라인들(T1~T5) 각각은 가로 방향으로 연장되는 하나의 바(Bar) 형의 전극일 수도 있고, 제2 터치 전극 라인들(R1~R6) 각각은 세로 방향으로 연장되는 하나의 바(Bar) 형의 전극일 수 있다.
이와 다르게, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 터치 전극 라인들(T1~T5) 각각은 동일한 행에 배치된 제1 터치 전극들(Tx_TE, 터치 구동 전극들이라고도 함)이 전기적으로 연결되어 형성될 수 있다. 제2 터치 전극 라인들(R1~R6) 각각은 동일한 열에 배치된 제2 터치 전극들(Rx_TE, 터치 센싱 전극들이라고도 함)이 전기적으로 연결되어 형성될 수 있다.
제1 터치 전극 라인들(T1~T5) 각각은 하나 이상의 신호 라인(SL)을 통해 터치 회로(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 터치 전극 라인들(R1~R6) 각각은 하나 이상의 신호 라인(SL)을 통해 터치 회로(300)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4를 참조하면, 셀프 캐패시턴스 기반의 터치 센싱을 위해, 터치 패널(TSP)에는 다수의 터치 전극들(TE)이 배치될 수 있다.
다수의 터치 전극들(TE) 각각은 터치 구동 신호가 인가되고 터치 센싱 신호가 센싱 될 수 있다.
다수의 터치 전극들(TE) 각각은 하나 이상의 신호 라인(SL)을 통해 터치 회로(300)와 전기적으로 연결될 수 있다.
아래에서는, 설명의 편의를 위하여, 터치 표시 장치(10)는 셀프 캐패시턴스 기반의 터치 센싱 방식을 제공하고, 터치 패널(TSP)도 셀프 캐패시턴스 기반의 터치 센싱을 위해 도 4와 같이 설계된 경우를 가정한다.
도 3 및 도 4에 도시된 하나의 터치 전극(TE)의 형상은 예시일 뿐 다양하게 설계될 수 있다.
또한, 하나의 터치 전극(TE)이 형성되는 영역의 크기는 하나의 서브픽셀이 형성되는 영역의 크기와 대응될 수도 있다.
또는, 하나의 터치 전극(TE)이 형성되는 영역의 크기는 하나의 서브픽셀이 형성되는 영역의 크기보다 클 수 있다. 이 경우, 하나의 터치 전극(TE)은 둘 이상의 데이터 라인들 및 둘 이상의 게이트 라인들과 중첩될 수 있다.
예를 들어, 하나의 터치 전극(TE)이 형성되는 영역의 크기는 수 개 내지 수십 개의 서브픽셀 영역의 크기와 대응될 수 있다.
한편, 터치 패널(TSP)은 디스플레이 패널(110)과 별도로 제작되어 디스플레이 패널(110)에 결합되는 외장형(애드-온(Add-On) 타입이라고도 함)이거나, 디스플레이 패널(110)에 내장되는 내장형(인-셀(In-Cell) 타입 또는 온-셀(On-Cell) 타입이라고도 함)일 수도 있다.
한편, 터치 회로(300)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 터치 패널(TSP)으로 터치 구동 신호를 공급하고 터치 패널(TSP)로부터 터치 센싱 신호를 검출(수신)하기 위한 하나 이상의 제1 회로(ROIC)와, 제1 회로(ROIC)의 터치 센싱 신호 검출 결과를 이용하여 터치 입력의 유무 및/또는 위치 등을 알아내는 제2 회로(TCR) 등을 포함할 수 있다.
터치 회로(300)에 포함된 하나 이상의 제1 회로(ROIC)는 개별 부품으로 구현되거나 하나의 부품으로 구현될 수 있다.
한편, 터치 회로(300)에 포함된 하나 이상의 제1 회로(ROIC)는, 데이터 구동 회로(120)를 구현한 하나 이상의 소스 드라이버 집적회로(SDIC)와 함께, 하나 이상의 통합 집적회로(SRIC)로 통합되어 구현될 수 있다.
즉, 터치 표시 장치(10)는 하나 이상의 통합 집적회로(SRIC)를 포함할 수 있는데, 각 통합 집적회로(SRIC)는 제1 회로(ROIC)와 소스 드라이버 집적회로(SDIC)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 터치 구동을 위한 제1 회로(ROIC)와 데이터 구동을 위한 소스 드라이버 집적회로(SDIC)의 통합 구현은, 터치 패널(TSP)이 디스플레이 패널(110)에 내장되는 내장형이고, 터치 전극들(TE)과 연결된 신호 라인들(SL)이 데이터 라인들(DL)과 평행하게 배치된 경우에, 터치 구동 및 데이터 구동을 효과적으로 수행할 수 있다.
한편, 터치 패널(TSP)이 디스플레이 패널(110)에 내장되는 내장형인 경우, 터치 전극(TE)은 다양하게 만들어질 수 있다.
터치 표시 장치(100)가 액정 표시 장치 등의 타입으로 구현된 경우, 터치 전극(TE)은, 일 예로, 터치 센싱을 위한 터치 구동 기간 동안 터치 구동 신호가 인가되거나 터치 센싱 신호가 검출되고, 영상 표시를 위한 디스플레이 구동 기간 동안 공통 전압이 인가되는 블록화 된 공통 전극들일 수 있다.
이 경우, 디스플레이 구동 기간 동안, 터치 전극들(TE)은 터치 회로(300)의 내부에서 모두 전기적으로 연결되고, 공통 전압을 공통으로 인가 받을 수 있다.
터치 구동 기간 동안, 터치 회로(300)의 내부에서 터치 전극들(TE) 중 일부 또는 전체가 선택되고, 선택된 하나 이상의 터치 전극들(TE)은 터치 회로(300)의 제1 회로(ROIC)로부터 터치 구동 신호가 인가되거나, 터치 회로(300)의 제1 회로(ROIC)에 의해 터치 센싱 신호가 검출될 수 있다.
또한, 각 터치 전극(TE)은 중첩되는 다수의 서브픽셀 내 픽셀 전극과 전계를 형성하기 위하여 다수의 슬릿(홀(Hole)이라고도 함)이 존재할 수 있다.
한편, 터치 표시 장치(10)가 유기 발광 표시 장치로 구현된 경우, 다수의 터치 전극들(TE) 및 다수의 신호 라인들(SL)은, 디스플레이 패널(110)에서 전면 배치되며 공통 전압이 인가되는 공통 전극(예: 캐소드 전극 등) 상에 배치된 봉지 층(Encapsulation Layer) 상에 위치할 수 있다.
여기서, 디스플레이 패널(110)에 전면에 배치된 공통 전극은, 일 예로, 각 서브픽셀(SP) 내 유기발광다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode)의 애노드 전극(픽셀 전극에 해당함)과 캐소드 전극 중 캐소드 전극일 수 있고, 공통 전압은 캐소드 전압일 수 있다.
이 경우, 다수의 터치 전극들(TE) 각각은 오픈 영역이 없는 통 전극 형태일 수 있다. 이때, 다수의 터치 전극들(TE) 각각은 서브픽셀들(SP)에서의 발광을 위해 투명 전극일 수 있다.
또는, 다수의 터치 전극들(TE) 각각은 여러 개의 오픈 영역들이 있는 메쉬 타입의 전극일 수 있다. 이때, 다수의 터치 전극들(TE) 각각에서 각 오픈 영역은 서브픽셀(SP)의 발광 영역(예: 애노드 전극의 일부가 위치한 영역)에 대응될 수 있다.
한편, 터치 구동 기간(터치 센싱 기간) 동안, 패널 구동 신호가 터치 전극들(TE) 및 신호 라인들(SL)에 공급될 때, 패널 구동 신호가 공급되는 터치 전극들(TE) 및 신호 라인들(SL)과 다른 전극 및 신호들에도 패널 구동 신호와 동일하거나 대응되는 신호가 인가될 수 있다. 여기서, 패널 구동 신호는 손가락 및/또는 펜에 의한 터치 입력을 센싱하거나 펜의 펜 정보를 인식하기 위한 터치 구동 신호라고 할 수 있다.
예를 들어, 터치 구동 기간 동안, 모든 데이터 라인 또는 일부의 데이터 라인으로 패널 구동 신호 또는 이와 대응되는 신호가 인가될 수 있다.
다른 예를 들어, 터치 구동 기간 동안, 모든 게이트 라인 또는 일부의 게이트 라인으로 패널 구동 신호 또는 이와 대응되는 신호가 인가될 수 있다.
또 다른 예를 들어, 터치 구동 기간 동안, 모든 터치 전극들(TE)로 패널 구동 신호 또는 이와 대응되는 신호가 인가될 수 있다.
한편, 실시 예들에서, 패널 구동 신호는 터치 패널(TSP), 디스플레이 패널(110), 또는 터치 패널(TSP)을 내장하는 디스플레이 패널(110)에 인가되는 모든 신호를 의미할 수 있다.
한편, 집적회로의 구현 및 배치 위치와 관련하여, 일 예로, 터치 표시 장치(10)에서, 양 단이 터치 패널(TSP)과 인쇄회로기판에 연결된 필름 상에 통합 집적회로(SRIC)가 실장 될 수 있다.
이와 같이, COF (Chip On Film) 타입의 통합 집적회로(SRIC)는 필름 상의 배선을 통해, 터치 패널(TSP)과 전기적으로 연결되고, 인쇄회로기판(PCB) 상에 실장 된 제2 회로(TCR)과 전기적으로 연결될 수 있다.
통합 집적회로(SRIC)는 터치 패널(TSP) 상에 배치되는 COG (Chip On Glass) 타입으로 구현될 수도 있다.
한편, 터치 회로(300)의 하나 이상의 제1 회로(ROIC)와 제2 회로(TCR)는 1개의 부품으로 통합되어 구현될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)의 디스플레이 구동 기간(DP) 및 터치 구동 기간(TP)의 타이밍을 나타낸 예시 도면이다. 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)에서, 하나의 프레임 시간이 시분할 된 16개의 디스플레이 구동 기간들(DP1 ~ DP16)과 16개의 터치 구동 기간들(TP1 ~ TP16)을 나타낸 예시 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)는, 정해진 디스플레이 구동 기간(DP) 동안 영상 표시를 위한 디스플레이 구동을 수행하고, 정해진 터치 구동 기간(TP) 동안 손가락 및/또는 펜에 의한 터치 입력을 센싱하기 위한 터치 구동을 수행한다.
디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)은 시간적으로 동일하거나 중첩되는 기간일 수도 있고, 시간적으로 분리된 기간일 수도 있다.
디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)은 시간적으로 동일한 경우, 디스플레이 구동과 터치 구동이 동시에 이루어질 수 있다.
다만, 아래에서는, 디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)은 시간적으로 분리된 기간인 경우를 예로 든다. 이 경우, 디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)은 교번할 수 있다.
이와 같이, 디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)이 교번하면서 시간적으로 분리된 경우, 터치 구동 기간(TP)은 디스플레이 구동이 수행되지 않는 블랭크(Blank) 기간일 수 있다.
터치 표시 장치(10)는 하이 레벨과 로우 레벨로 스윙 되는 동기화 신호(Tsync)를 발생시켜 이를 통해 디스플레이 구동 기간(DP)과 터치 구동 기간(TP)을 식별하거나 제어할 수 있다.
예를 들어, 동기화 신호(Tsync)의 하이 레벨 구간 (또는 로우 레벨 구간)은 디스플레이 구동 기간(DP)과 대응될 수 있고, 동기화 신호(Tsync)의 로우 레벨 구간 (또는 하이 레벨 구간)은 터치 구동 기간(TP)과 대응될 수 있다.
한편, 한 프레임 시간 내 디스플레이 구동 기간(DP) 및 터치 구동 기간(TP)을 할당하는 방식과 관련하여, 일 예로, 하나의 프레임 시간이 하나의 디스플레이 구동 기간(DP)과 하나의 터치 구동 기간(TP)으로 시 분할되어, 하나의 디스플레이 구동 기간(DP) 동안 디스플레이 구동이 진행되고, 블랭크 기간에 해당하는 하나의 터치 구동 기간(TP) 동안 손가락 및/또는 펜에 의한 터치 입력을 센싱하기 위한 터치 구동이 진행될 수 있다.
다른 예로, 하나의 프레임 시간이 둘 이상의 디스플레이 구동 기간(DP)과 둘 이상의 터치 구동 기간(TP)으로 시분할 된다. 한 프레임 시간 내 둘 이상의 디스플레이 구동 기간(DP) 동안 하나의 프레임을 위한 디스플레이 구동이 진행될 수 있다. 한 프레임 시간 내 블랭크 기간에 해당하는 둘 이상의 터치 구동 기간(TP) 동안 화면 전 영역에서의 손가락 및/또는 펜에 의한 터치 입력을 1차례 또는 2차례 이상 센싱하기 위한 터치 구동이 진행되거나, 화면 일부 영역에서의 손가락 및/또는 펜에 의한 터치 입력을 이상 센싱하기 위한 터치 구동이 진행될 수 있다.
한편, 하나의 프레임 시간이 둘 이상의 디스플레이 구동 기간(DP)과 둘 이상의 터치 구동 기간(TP)으로 시분할 될 때, 한 프레임 시간 내 둘 이상의 터치 구동 기간(TP)에 해당하는 둘 이상의 블랭크 기간 각각은 "LHB (Long Horizontal Blank)"이라고 한다.
여기서, 한 프레임 시간 내 둘 이상의 LHB 동안 수행되는 터치 구동을 "LHB 구동"이라고 한다.
도 7을 참조하면, 하나의 프레임 시간은 16개의 디스플레이 구동 기간들(DP1 ~ DP16)과 16개의 터치 구동 기간들(TP1 ~ TP16)으로 시분할 될 수 있다.
이 경우, 16개의 터치 구동 기간들(TP1 ~ TP16)은 16개의 LHB (LHB #1 ~ LHB #16)에 해당한다.
아래에서는, 하나의 프레임 시간이 16개의 디스플레이 구동 기간들(DP1 ~ DP16)과 16개의 터치 구동 기간들(TP1 ~ TP16)으로 시분할 된 경우, 손가락 및/또는 펜에 의한 터치 입력을 센싱하는 방법을 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)의 구동 타이밍 예시도이다. 도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 시스템에서, 손가락을 센싱하기 위한 구동 개념도이다. 도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 시스템에서, 펜을 센싱하기 위한 구동 개념도이다.
도 8을 참조하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 한 프레임 (디스플레이 프레임)시간 내 터치 구동 기간(TP)에 해당하는 16개의 LHB (LHB #1 ~ LHB #16)이 존재할 수 있다.
16개의 LHB (LHB #1 ~ LHB #16) 동안의 터치 구동을 통해, 화면 전 영역에서 손가락 터치 및/또는 펜 터치를 센싱할 수 있다. 이 경우, 하나의 디스플레이 프레임은 하나의 터치 프레임 (펜 터치 프레임이라고도 할 수 있음)과 동일하다. 여기서, 하나의 터치 프레임(펜 터치 프레임)은 화면 전 영역에 대하여 손가락 터치 또는 펜 터치의 여부 또는 위치 등을 센싱하는 기간일 수 있다.
한편, 디스플레이 프레임의 시작 및/또는 끝 시점과 터치 프레임은 시작 및/또는 끝 시점이 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.
또 한편, 디스플레이 프레임의 시간적인 길이와 터치 프레임의 시간적인 길이는 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.
가령, 화면 전 영역을 한 차례 표시하는 동안, 화면 전 영역에서 한 차례 또는 두 차례 터치를 센싱할 수도 있다. 이와 다르게, 화면 전 영역을 두 차례 이상 표시하는 동안, 화면 전 영역에서 한 차례 터치를 센싱할 수도 있다, 즉, 터치 프레임 시간은 디스플레이 프레임 시간과 동일하거나 디스플레이 프레임 시간보다 짧거나 길수도 있다.
하나의 터치 프레임 동안, 화면 전 영역에서 손가락 및 펜에 의한 터치를 센싱할 수 있다.
한편, 터치 표시 장치(100)가 펜의 존재 여부를 알아내기 위하여, 터치 시스템은 펜 검색 모드(Pen Searching mode)로 먼저 동작할 수 있다. 이후, 터치 시스템은 검색된 펜에 대한 센싱을 수행하는 펜 모드(Pen Mode)로 동작할 수 있다.
하나의 터치 프레임 내 16개의 LHB (LHB #1 ~ LHB #16)은, 펜 센싱을 위한 구동 제어 신호에 해당하는 비콘 신호(Beacon Signal)가 터치 패널(TSP)에서 펜(Pen)으로 전달되는 비콘 신호 전송 기간에 해당하는 적어도 하나의 LHB (LHB #1)와, 터치 회로(300)가 펜의 위치(및/또는 틸트(Tilt)) 등을 센싱하기 위한 펜 위치 센싱 기간에 해당하는 적어도 하나의 LHB (LHB #2, LHB #5, LHB #9, LHB #13)와, 터치 회로(300)가 펜에 대한 각종 부가 정보(데이터라고도 함)를 센싱하기 위한 펜 정보 센싱 기간에 해당하는 적어도 하나의 LHB (LHB #3, LHB #6, LHB #7, LHB #10, LHB #11, LHB #14, LHB #15)와, 터치 회로(300)가 손가락 (또는 노멀 펜)에 의한 터치를 센싱하기 위한 핑거 센싱 기간에 해당하는 적어도 하나의 LHB (LHB #4, LHB #8, LHB #12, LHB #16) 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
펜에서 출력되어 터치 패널(TSP)에 인가되는 신호는, 펜 구동 신호(또는 펜 신호라고도 함)라고 한다.
터치 회로(300)에서 출력되어 터치 패널(TSP)에 인가되는 신호를 패널 구동 신호라고 한다. 이러한 패널 구동 신호는 펜 센싱을 위한 패널 구동 신호와 핑거 센싱을 위한 패널 구동 신호를 포함할 수 있다.
터치 패널(TSP)에서 펜으로 향하는 링크는 상향 링크(Uplink)라고 하고, 펜에서 터치 패널(TSP)로 향하는 링크는 하향 링크(Downlink)라고 한다.
이러한 관점에서, 펜에서 출력되어 터치 패널(TSP)에 인가되는 펜 구동 신호는 하향 링크 신호(DLS: Downlink Signal)라고 하고, 터치 회로(300)에서 출력되어 터치 패널(TSP)을 통해 펜으로 전달되는 패널 구동 신호는 상향 링크 신호(ULS: Uplink Signal)라고 할 수 있다.
하향 링크 신호(DLS)는 터치 회로(300)가 펜의 위치 또는 부가 정보 등을 센싱하는데 필요한 신호로서, 펜 구동 신호, 펜 신호, 또는 펜 센싱 신호라고 한다.
상향 링크 신호(ULS)는 펜 구동에 필요한 각종 정보를 전달하기 위한 신호이다.
이러한 상향 링크 신호(ULS)로서, 정해진 LHB (예: LHB #1) 동안, 터치 패널(TSP)에서 펜으로 전송되는 비콘 신호가 있다.
이러한 비콘 신호가 전송되는 시간 구간은, 하나의 디스플레이 프레임 내에서 하나 또는 둘 이상의 LHB 일 수 있다. 이러한 LHB 위치는 LHB #1, LHB #2, LHB #3, 또는 다른 임의의 LHB 등으로 다양하게 설정될 수 있다.
또는, 비콘 신호가 전송되는 시간 구간은, 둘 이상의 디스플레이 프레임 내에서 하나 또는 둘 이상의 LHB 일 수 있다. 가령, 어떠한 디스플레이 프레임에서는 비콘 신호가 전송되는 시간 구간이 존재하지 않을 수도 있다.
이러한 비콘 신호(Beacon Signal)는, 터치 표시 장치(10)가 펜의 구동을 제어하거나 펜에게 필요한 정보를 알려주기 위한 제어 신호로서, 펜 구동에 필요한 각종 정보들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 비콘 신호는 터치 패널 정보(예: 터치 패널 상태 정보, 터치 패널 식별정보, 인셀 타입 등의 터치 패널 타입 정보 등), 패널 구동 모드 정보(예: 펜 검색 모드, 펜 모드의 식별정보), 펜 신호의 특성 정보(예: 주파수, 펄스 개수 등), LHB 구동 정보, 멀티플렉서 구동 정보, 파워 모드 정보(예: 소비 전력 저감을 위해 패널 및 펜 구동이 되지 않는 LHB 정보 등) 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
한편, 비콘 신호는 터치 패널(TSP)와 펜 간의 구동 동기화를 위한 정보를 더 포함할 수도 있다.
비콘 신호에 포함되는 각종 정보들은 터치 표시 장치(10)의 룩업 테이블에 저장되어 있을 수 있다.
여기서, 터치 표시 장치(10)의 룩업 테이블에 저장된 각종 정보들의 전체 또는 일부는 펜에도 동일하게 저장되어 있을 수 있다.
한편, 상향 링크 신호(ULS)로서, 펜의 위치 또는 데이터를 센싱하기 위한 LHB (LHB #2, LHB #3, LHB #5, LHB #6, LHB #7, LHB #9, LHB #10, LHB #11, LHB #13, LHB #14, LHB #15) 중 적어도 하나의 LHB 동안, 터치 패널(TSP)에서 펜으로 전송되는 핑 신호(Ping Signal)도 있다.
펜은 터치 패널(TSP)을 통해 수신된 핑 신호에 동기화하여 펜 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 펜은 터치 패널(TSP)을 통해 핑 신호를 수신한 시점으로부터 정해진 시간 이후, 펜 신호를 출력할 수 있다.
위에서 언급한 상향 링크 신호(ULS)는, 일 예로, 잡음 영향을 줄이기 위하여, 특정한 정보를 전송하기 위해 필요한 대역폭보다 훨씬 넓은 대역폭을 사용하여 정보를 전송하는 스펙트럼 확산 기법을 이용한 확산 스펙트럼 신호(확산 스펙트럼 코드라고도 함)일 수 있다.
이와 같이, 터치 표시 장치(10)가 확산 스펙트럼 신호(확산 스펙트럼 코드라고도 함)의 형태로 상향 링크 신호(ULS)를 전송하면, 다른 신호에 의한 잡음의 영향을 줄일 수 있다.
한편, 터치 표시 장치(10)는, 하나의 신호 심볼을 일정한 시퀀스로 확산시켜 통신하는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS: Direct Sequence Spread Spectrum, 이하, DSSS라고도 함) 신호(또는 DSSS 코드라고도 함)의 형태로 상향 링크 신호(ULS)를 전송할 수도 있다.
이와 같이, 상향 링크 신호(ULS)가 DSSS 신호(DSSS 코드)인 경우, 전력 효율이나 대역폭 효율 등을 더욱 높여줄 수 있다.
또한, 상향 링크 신호(ULS)가 DSSS 신호(DSSS 코드)인 경우, 하향 링크 신호(DLS)도 DSSS 신호(DSSS 코드)일 수도 있다.
전술한 비콘 신호 전송 기간, 펜 위치 센싱 기간, 펜 정보 센싱 기간, 핑거 센싱 기간 동안, 터치 시스템의 동작에 대하여 간략하게 설명한다.
비콘 신호 전송 기간으로 미리 정해진 적어도 하나의 LHB (예: LHB #1) 기간 동안, 터치 회로(300)는 상향 링크 신호(ULS: Uplink Signal) 중 하나인 비콘 신호를 터치 패널(TSP)에 인가한다. 이에 따라, 터치 패널(TSP)에 접촉하거나 근접한 펜은 터치 패널(TSP)에 인가된 비콘 신호를 하나 이상의 펜 팁을 통해 수신한다. 펜은 수신된 비콘 신호로부터 구동에 필요한 각종 정보를 인식하여, 하나의 펜 터치 프레임 동안 펜 구동 동작을 수행할 수 있다.
펜 위치 센싱 기간에 해당하는 적어도 하나의 LHB (LHB #2, LHB #5, LHB #9, LHB #13) 동안, 펜은 하향 링크 신호(DLS: Downlink Signal)에 해당하는 펜 신호(펜 구동 신호)를 출력한다. 이에 따라, 펜에서 출력된 펜 신호는 터치 패널(TSP)에 인가된다. 터치 회로(300)는 터치 패널(TSP)에 인가된 펜 신호를 터치 전극(TE)으로부터 수신하여 펜의 위치 또는 틸트를 센싱할 수 있다.
펜 정보 센싱 기간에 해당하는 적어도 하나의 LHB (LHB #3, LHB #6, LHB #7, LHB #10, LHB #11, LHB #14, LHB #15) 동안, 펜은 하향 링크 신호(DLS: Downlink Signal)에 해당하며 각종 부가 정보를 포함하는 펜 신호(펜 구동 신호)를 출력한다. 각종 부가 정보를 포함하는 펜 신호는 데이터라고도 한다. 이에 따라, 펜에서 출력된 데이터는 터치 패널(TSP)에 인가된다. 터치 회로(300)는 터치 패널(TSP)에 인가된 데이터를 터치 전극(TE)으로부터 수신하여 펜의 각종 부가 정보를 센싱할 수 있다.
예를 들어, 펜의 부가 정보는, 펜의 펜 식별정보, 펜에 존재하는 버튼의 입력 정보, 펜 팁에 가해진 압력(필압이라고도 함), 펜에 탑재된 배터리 상태 정보 및 펜이 송수신하는 데이터에 대한 체크 섬 정보 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
이상에서 전술한 펜 센싱과 관련한 터치 표시 장치(10) 및 펜의 구동 동작과 이와 관련된 각종 신호 및 데이터 등은 프로토콜(Protocol)로 미리 정의되고 소프트웨어(프로그램)로 구현되고, 구현된 소프트웨어(프로그램)는 터치 표시 장치(10) 및 펜에 의해 실행될 수 있다.
한편, 핑거 센싱 기간에 해당하는 적어도 하나의 LHB (LHB #4, LHB #8, LHB #12, LHB #16) 동안, 터치 회로(300)는 터치 패널(TSP) 내 적어도 하나의 터치 전극(TE)으로 터치 구동 신호(TDS)를 인가하고, 터치 구동 신호(TDS)가 인가된 터치 전극(TE)으로부터 터치 센싱 신호(SENS)를 수신하여 손가락(또는 노멀 펜)의 터치 위치를 센싱할 수 있다.
여기서, 터치 구동 신호(TDS)는 전압 레벨이 가변되는 신호일 수 있다. 예를 들어, 터치 구동 신호(TDS)는, 정해진 주파수를 갖고 정해진 진폭만큼 스윙하는 펄스 신호 형태일 수 있다.
한편, 터치 패널(TSP)을 내장하는 디스플레이 패널(110)이 접지된 그라운드의 그라운드 전압은 DC 전압일 수도 있지만 전압 레벨이 가변되는 신호일 수도 있다.
터치 패널(TSP)을 내장하는 디스플레이 패널(110)이 접지된 그라운드 전압(변조된 그라운드 전압)이 전압 레벨이 가변되는 신호인 경우, 터치 구동 신호(TDS)는, 전압 레벨이 가변되는 그라운드 전압(변조된 그라운드 전압)과 주파수, 진폭, 전압 극성 및 위상 등 중 적어도 하나가 대응되는 신호일 수 있다.
일 예로, 터치 구동 신호(TDS)는, 전압 레벨이 가변되는 그라운드 전압(변조된 그라운드 전압)과 완전히 동일하거나 진폭만 다를 뿐 모든 신호 속성이 동일할 수 있다. 이러한 터치 구동 신호(TDS)는 디스플레이 구동을 위한 공통 전압일 수 있다.
한편, 터치 회로(300)의 제2 회로(TCR)와, 타이밍 컨트롤러(140) 등은 디스플레이 패널(110)이 연결된 그라운드와 다른 그라운드에 접지될 수도 있다. 여기서, "어떠한 대상이 그라운드에 연결된다는 것"은 "어떠한 대상이 접지된다" 또는 "어떠한 대상이 그라운드에 접지된다"와 동일한 의미일 수 있다.
예를 들어, 터치 회로(300)의 제2 회로(TCR)와, 타이밍 컨트롤러(140) 등이 연결된 그라운드의 전압(그라운드 전압)은 DC 전압(DC 그라운드 전압)일 수 있다.
디스플레이 패널(110)이 연결된 그라운드(제2 그라운드)의 전압은, 터치 회로(300)의 제2 회로(TCR)와, 타이밍 컨트롤러(140) 등이 연결된 그라운드(제1 그라운드)의 전압에 대비하여 변조된 그라운드 전압일 수 있다. 이 경우, 디스플레이 패널(110)에서의 모든 전극들 및 배선들에 인가되는 신호는 변조된 그라운드 전압에 대응되도록 스윙(Swing)될 수 있다.
그라운드 변조 방식과 관련하여, 디스플레이 패널(110)이 연결된 그라운드(제2 그라운드)의 전압은, 제2 회로(TCR)에서 출력된 펄스 변조 신호(예: PWM 신호)에 따라 변조될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)는 2가지 그라운드(제1 그라운드, 제2 그라운드)를 가지기 때문에, 2가지 그라운드를 전기적으로 분리할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)는 1가지 또는 2가지 이상의 그라운드를 가질 수 있는데, 이러한 그라운드는, 일 예로, 디스플레이 패널(110)에 배치되는 그라운드 배선 또는 그라운드 전극이거나, 디스플레이 패널(110)의 외부 커버 등의 외부 구조물(예: 큰 금속 판)이거나, 이러한 외부 구조물에 배치되는 배선 또는 전극일 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)의 멀티 펜 센싱을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)는 N(N은 1 이상의 자연수)개의 펜을 센싱할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)는 2개 이상의 펜을 동시에 센싱할 수도 있다. 즉, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)는 멀티 펜 센싱을 할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)의 멀티 펜 센싱을 위하여, 서로 구별되는 고유 정보(UI: Unique Information)를 갖는 하향 링크 신호(DLS)를 이용한 펜 구동 및 펜 인식 처리를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)의 멀티 펜 센싱을 위해서는, 터치 표시 장치(10)는 다수의 펜을 서로 구별할 수 있어야 한다.
이를 위해, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N, N은 2 이상의 자연수)은 서로 다른 고유 정보(UI #1 ~ UI #N)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)를 출력할 수 있다.
이에 따라, 터치 회로(300)는, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N) 각각에서 출력된 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)를 터치 패널(TSP)에서의 하나 이상의 터치 전극(TE)을 통해 수신하고, 수신된 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)의 고유 정보(UI #1 ~ UI #N)에 기초하여 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)을 서로 구별하여 센싱할 수 있다.
전술한 바와 같이, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)이 서로 다른 고유 정보(UI #1 ~ UI #N)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)를 출력함으로써, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)에 의한 터치가 동시에 발생하더라도, 터치 회로(300)는 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)을 구별하여 인식할 수 있다. 즉, 터치 회로(300)는 수신되는 펜 신호가 어떠한 펜에서 출력된 신호인지를 정확하게 구별하여 펜 센싱에 이용할 수 있다. 따라서, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)에 대한 정확한 펜 입력 처리를 해줄 수 있다.
둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)에서 출력된 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)의 고유 정보(UI #1 ~ UI #N)는 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N) 각각에 대한 펜 ID (펜 식별정보)와 대응될 수 있다.
터치 회로(300)에 포함된 제1 회로(ROIC)는 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)에서 출력된 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)를 터치 패널(TSP)을 통해 수신할 수 있다.
터치 회로(300)에 포함된 제2 회로(TCR)는 제1 회로(ROIC)에서 수신된 하향 링크 신호(DLS)의 고유 정보(UI #1 ~ UI #N)에 기초하여, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)을 서로 구별하여 센싱할 수 있다.
한편, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)은, 서로 다른 고유 정보(UI #1 ~ UI #N)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)를 출력하기 전에, 출력할 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)의 고유 정보(UI #1 ~ UI #N)를 결정해야만 한다.
둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N) 각각은 단독으로 고유 정보를 결정할 수 있다.
또는, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)은 서로 통신하여 고유 정보를 겹치지 않도록 결정할 수도 있다.
또는, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)은 터치 표시 장치(100)로부터 고유 정보 결정에 필요한 정보를 상향 링크 신호(ULS)를 통해 제공받아 고유 정보(UI #1 ~ UI #N)를 결정할 수도 있다.
터치 회로(300)가 터치 패널(TSP)에 상향 링크 신호(ULS)를 인가하면, 다수의 터치 전극(TE) 중 하나 이상의 터치 전극(TE)에 인가된 상향 링크 신호(ULS)는 터치 패널(TSP)과 접촉하거나 근접해 있는 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)에 전달된다.
이에 따라, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)은 터치 패널(TSP)에 인가된 상향 링크 신호(ULS)에 응답하여 서로 다른 고유 정보(UI #1 ~ UI #N)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)를 출력할 수 있다.
따라서, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N) 각각에서 출력된 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)의 고유 정보(UI #1 ~ UI #N)는, 터치 회로(300)로부터 부여된 정보이거나, 터치 회로(300)로부터 제공된 정보에 기초하여 정해진 정보일 수 있다.
전술한 바에 따르면, 터치 표시 장치(10)는, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)이 서로 구별되는 고유 정보(UI #1 ~ UI #N)를 설정할 수 있도록 해줌으로써, 멀티 펜 센싱을 정확하고 효과적으로 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)을 서로 구별하여 인식한 이후, 멀티 펜 센싱 동작을 진행하기 위하여, 터치 표시 장치(10)의 터치 회로(300)는 하나 또는 둘 이상의 터치 프레임 시간 동안, 하나 이상의 상향 링크 신호(ULS)에 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)에게 전달할 정보를 모두 포함시켜 전송할 수 있다.
이와 다르게, 터치 표시 장치(10)의 터치 회로(300)는, 하나 또는 둘 이상의 터치 프레임 시간 동안 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N) 각각에 대응되는 하나 이상의 상향 링크 신호(ULS)를 서로 다른 타이밍(예: 서로 다른 LHB)에 출력할 수도 있다.
예를 들어, 제1 펜(Pen #1)과 제2 펜(Pen #2)이 존재할 때, 터치 회로(300)는, 제1 타이밍에는 비콘 신호, 핑 신호 등의 제1 상향 링크 신호를 제1 펜(Pen #1)으로 전송하고, 제1 타이밍과 다른 제2 타이밍에 비콘 신호, 핑 신호 등의 제2 상향 링크 신호를 제2 펜(Pen #2)으로 전송할 수 있다.
여기서, 제1 상향 링크 신호는 제1 펜(Pen #1)의 구동에 필요한 정보를 포함하거나, 제1 펜(Pen #1)의 구동 동기화에 필요한 신호일 수 있다. 제2 상향 링크 신호는 제2 펜(Pen #2)의 구동에 필요한 정보를 포함하거나, 제2 펜(Pen #2)의 구동 동기화에 필요한 신호일 수 있다.
제1 타이밍과 제2 타이밍은 다른 시간대에 존재하고, 하나의 터치 프레임 또는 하나의 디스플레이 프레임 내에 같이 존재할 수도 있다.
이와 다르게, 제1 타이밍과 제2 타이밍은 서로 다른 터치 프레임 또는 서로 다른 디스플레이 프레임에 존재할 수도 있다.
보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
터치 회로(300)가 사용 가능 고유 정보(AUI)를 포함하는 상향 링크 신호(ULS)를 출력한다.
이에 따라, 사용 가능 고유 정보(AUI)를 포함하는 상향 링크 신호(ULS)가 터치 패널(TSP)에 인가된다.
둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)은 터치 패널(TSP)에 인가된 상향 링크 신호(ULS)를 펜 팁을 통해 수신하고, 상향 링크 신호(ULS)를 통해 알게 된 사용 가능 고유 정보(AUI)에 따라 서로 다른 고유 정보(UI #1 ~ UI #N)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)를 출력할 수 있다.
한편, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)에서 사용되는 고유 정보(UI #1 ~ UI #N)가 다르게 설정될 수 있도록, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)은 터치 회로(300)로부터 고유 정보 결정에 필요한 정보인 사용 가능 고유 정보(AUI)를 상향 링크 신호(ULS)를 통해 서로 다른 타이밍에 제공받고, 고유 정보(UI #1 ~ UI #N)를 서로 다른 타이밍에 설정할 수 있다.
한편, 터치 회로(300)는 펜이 현재 사용하고 있는 고유 정보와, 펜이 앞으로 사용할 수 있는 고유 정보를 저장 관리하고, 새로운 펜이 인식될 때마다 현재 사용중인 고유 정보와 사용 가능 고유 정보를 업데이트할 수 있다.
도 13a 내지 도 13b는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)의 멀티 펜 센싱을 위하여, 2개의 펜(Pen #1, Pen #2)이 서로 구별되는 고유 정보(UI #1, UI #2)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #1, DLS #2)를 출력하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 13a를 참조하면, 터치 회로(300)는 사용 가능 고유 정보(AUI)를 포함하는 상향 링크 신호(ULS #1)를 터치 패널(TSP)에 공급하고, 터치 패널(TSP)에 접촉 또는 근접해 있는 제1 펜(Pen #1)은 터치 패널(TSP)에 공급된 상향 링크 신호(ULS #1)를 펜 팁을 통해 수신한다(S10). 이때, 제2 펜(Pen #2)은 터치 패널(TSP)에 접촉해 있지도 않고 근접해 있지도 않다.
예를 들어, 제1 펜(Pen #1)에 전송된 상향 링크 신호(ULS #1)는 비콘 신호일 수 있다.
또한, 상향 링크 신호(ULS #1)는 DSSS 코드를 표현하는 신호일 수 있다. 여기서, 상향 링크 신호(ULS #1)가 표현하는 DSSS 코드는 사용 가능 고유 정보(AUI)를 표현한 코드일 수 있다.
제1 펜(Pen #1)은 수신된 상향 링크 신호(ULS #1)를 통해 사용 가능 고유 정보(AUI)를 파악하고, 파악된 사용 가능 고유 정보(AUI)에 따라 고유 정보(UI #1)를 설정할 수 있다(S20).
일 예로, 제1 펜(Pen #1)은, 메모리(미 도시)를 참조하여, 사용 가능 고유 정보(AUI)에 대응되는 고유 정보(UI #1)를 추출함으로써, 펜 식별 용도로 사용할 고유 정보(UI #1)를 설정할 수 있다.
제1 펜(Pen #1)은 파악된 사용 가능 고유 정보(AUI)에 따라 결정된 고유 정보(UI #1)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #1)를 출력할 수 있다. 제1 펜(Pen #1)에서 출력된 고유 정보(UI #1)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #1)는 터치 패널(TSP)에 인가되고, 터치 회로(300)는 터치 패널(TSP)에 인가된 고유 정보(UI #1)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #1)를 수신하고, 제1 펜(Pen #1)을 인식할 수 있다(S30).
이후, 터치 회로(300)는 S10 단계에서 전송한 사용 가능 고유 정보(AUI)를 업데이트 할 수 있다.
즉, 터치 회로(300)에 포함된 제1 회로(ROIC) 또는 제2 회로(TCR)는, 터치 패널(TSP)에 접촉 또는 근접해 있는 제1 펜(Pen #1)에서 출력된 고유 정보(UI #1)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #1)가 수신되면, 기 저장된 사용 가능 고유 정보(AUI)를 업데이트 할 수 있다.
이후, 제1 펜(Pen #1)에 펜 식별 용도의 고유 정보(UI #1)가 설정된 상황에서, 새로운 제2 펜(Pen #2)이 터치 패널(TSP)에 접촉하거나 근접하면, 전술한 과정이 반복될 수 있다.
도 13b를 참조하면, 터치 회로(300)는 업데이트 된 사용 가능 고유 정보(AUI')를 포함하는 상향 링크 신호(ULS #2)를 터치 패널(TSP)에 공급하고, 터치 패널(TSP)에 접촉 또는 근접해 있는 제2 펜(Pen #2)은 터치 패널(TSP)에 공급된 상향 링크 신호(ULS #2)를 펜 팁을 통해 수신한다(S40). 이때, 제1 펜(Pen #1)은 터치 패널(TSP)에 지속적으로 접촉 또는 근접해 있다.
제2 펜(Pen #2)은 수신된 상향 링크 신호(ULS #2)를 통해 사용 가능 고유 정보(AUI')를 파악하고, 파악된 사용 가능 고유 정보(AUI')에 따라 고유 정보(UI #2)를 설정할 수 있다(S50).
일 예로, 제2 펜(Pen #2)은, 메모리(미 도시)를 참조하여, 사용 가능 고유 정보(AUI')에 대응되는 고유 정보(UI #2)를 추출함으로써, 펜 식별 용도로 사용할 고유 정보(UI #2)를 설정할 수 있다.
제2 펜(Pen #2)은 파악된 사용 가능 고유 정보(AUI')에 따라 결정된 고유 정보(UI #2)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #2)를 출력할 수 있다. 제2 펜(Pen #2)에서 출력된 고유 정보(UI #2)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #2)는 터치 패널(TSP)에 인가되고, 터치 회로(300)는 터치 패널(TSP)에 인가된 고유 정보(UI #2)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #2)를 수신하고, 제2 펜(Pen #2)을 인식할 수 있다(S60).
이후, 터치 회로(300)에 포함된 제1 회로(ROIC) 또는 제2 회로(TCR)는, 터치 패널(TSP)에 접촉 또는 근접해 있는 제2 펜(Pen #2)에서 출력된 고유 정보(UI #2)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #2)가 수신되면, 기 저장된 사용 가능 고유 정보(AUI')를 업데이트 할 수 있다.
이러한 사용 가능 고유 정보 업데이트를 통해, 펜 식별을 위한 고유 정보가 정확하게 설정될 수 있게 되고, 정확한 멀티 펜 센싱을 가능하게 할 수 있다.
전술한 S10 내지 S60 단계를 거친 후, 제1 펜(Pen #1)과 제2 펜(Pen #2)이 하향 링크 신호(ULS #1, ULS #2)를 동시에 출력한다고 하더라도, 터치 회로(300)는 제1 펜(Pen #1)과 제2 펜(Pen #2)에서 출력된 하향 링크 신호(ULS #1, ULS #2)의 고유 정보(UI #1, UI #2)를 파악하여, 제1 펜(Pen #1)과 제2 펜(Pen #2) 각각의 위치 및 부가 정보 등을 정확하게 구별하여 센싱할 수 있다 (S70).
한편, 터치 회로(300)는 사용 가능 고유 정보(AUI)를 펜에게 전달할 때 상향 링크 신호(ULS) 중 하나인 비콘 신호를 활용할 수 있다.
즉, 터치 회로(300)는 사용 가능 고유 정보(AUI)를 갖는 비콘 신호(Beacon Signal)를 터치 패널(TSP)에 공급함으로써, 터치 패널(TSP)에 접촉 또는 근접해 있는 펜으로 사용 가능 고유 정보(AUI)를 전달할 수 있다.
비콘 신호는, 터치 패널(TSP) 및 펜 간의 프로토콜로 정의된 상향 링크 신호(ULS) 중 하나이다.
도 8의 예시에 따르면, 비콘 신호는, 하나의 프레임 시간 (터치 프레임 시간일 수 있음) 내 다수의 블랭크 기간(LHB #1 ~ LHB #16) 중에서 비콘 신호 전송 기간에 해당하는 하나 이상의 블랭크 기간(LHB #1) 동안, 터치 패널(TSP)로 공급될 수 있다.
전술한 바에 따르면, 터치 회로(300)는 상향 링크 신호(ULS) 중 하나인 비콘 신호를 이용하여 사용 가능 고유 정보(AUI)를 펜에게 효과적으로 정확하게 전달할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)의 멀티 펜 센싱을 위하여, 서로 구별되는 고유 정보(UI)로서 서로 구별되는 코드를 갖는 하향 링크 신호(DLS)를 이용한 펜 구동 및 펜 인식 처리를 설명하기 위한 도면이고, 도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)의 멀티 펜 센싱을 위하여, 서로 구별되는 고유 정보(UI)로서 서로 구별되는 코드를 이용하는 경우, 펜과 터치 회로(300)의 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 기술을 개략적으로 나타낸 도면이다.
전술한 바와 같이, 멀티 펜 센싱을 위해, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)은 서로 다른 고유 정보(UI #1 ~ UI #N)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)를 출력할 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 서로 다른 고유 정보(UI #1 ~ UI #N)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)는 서로 구별되는 코드 신호(CODE #1 ~ CODE #N)일 수 있다.
즉, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N) 각각에서 출력된 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)의 고유 정보(UI #1 ~ UI #N)는, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N) 각각에서 출력된 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)로 표현되는 고유한 코드(CODE #1 ~ CODE #N)일 수 있다.
전술한 바와 같이, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)은 서로 다른 고유 정보(UI #1 ~ UI #N)에 해당하는 고유한 코드(CODE #1 ~ CODE #N)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)를 출력함으로써, 다른 신호에 의한 잡음의 영향을 줄일 수 있어, 보다 정확한 코드 구별을 통해 멀티 펜 센싱이 더욱 정확하게 이루어질 수 있다.
한편, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N) 각각에서 출력된 하향 링크 신호(DLS)로 표현되는 고유 코드(UI #1 ~ UI #N)는, 일 예로, 서로 직교하는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 코드(DSSS 코드)일 수 있다.
여기서, DSSS 코드는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 기술을 이용한 스펙트럼 확산을 위한 의사 잡음 시퀀스(Pseudo-Random Noise Sequence)일 수 있다.
여기서, 의사 잡음 시퀀스(Pseudo-Random Noise Sequence)는 원래의 신호(심볼)보다 주파수가 높은 디지털 신호로서, 의사 잡음 코도, PN(Pseudo Noise) 코드, 또는 확산 코드 등이라고도 할 수 있다.
전술한 바에 따르면, 펜은 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 기술을 이용하여 고유 정보(UI)에 해당하는 DSSS 코드의 형태로 하향 링크 신호(DLS)를 출력하고, 터치 회로(300)는 DSSS 코드로 표현된 하향 링크 신호(DLS)를 수신하여 디코딩 할 수 있어야 한다.
이에 대하여, 도 15를 참조하여 간략하게 설명한다.
도 15를 참조하면, 펜은 의사잡음 코드 생성기(PN Generator)에서 생성된 의사 잡음(PN: Pseudo Noise) 코드(Y)를 이용하여, 보내고자 하는 정보(예: 펜 부가 정보 등을 포함할 수 있음)를 포함하는 신호(X)를 스펙트럼 확산하고, 스펙트럼 확산된 신호(Z)를 무선 송출할 수 있다.
여기서, 의사잡음 코드(Y)는 펜 구별을 위한 고유 정보(UI)에 해당하는 고유 코드(CODE)에 해당할 수 있다. 펜에서 무선 송출되는 스펙트럼 확산된 신호(Z)는 하향 링크 신호(DLS)이다.
의사잡음 코드 생성기(PN Generator)는 칩 클럭 주기(Tc)를 갖는 칩 클럭(Chip Clock)을 이용하여 다수의 비트 열로 이루어진 의사잡음 코드(Y)를 생성한다.
펜에서 사용하는 의사잡음 코드(Y)는 터치 표시 장치(10)의 터치 회로(300)에서 신호 복조 시 동일하게 사용될 수 있다.
터치 표시 장치(10)의 터치 회로(300)는 펜이 변조했던 방식의 역으로 복조할 수 있다.
터치 표시 장치(10)의 터치 회로(300)는 펜에서 무선 송출된 신호를 터치 패널(TSP)을 통해 수신하고 수신된 신호(Z)를 의사잡음 코드 생성기(PN Generator)에서 생성된 의사잡음 코드(Y)를 이용하여 복조하고, 복조된 신호(X)를 통해 펜을 구별하여 인식할 수 있으며, 펜이 보내고자 했던 정보를 얻을 수도 있다.
한편, 펜은 터치 표시 장치(10)의 터치 회로(300) 내 의사잡음 코드 생성기(PN Generator)에서 생성된 의사잡음 코드(Y)와 동일한 의사잡음 코드(Y)를 사용한다.
이를 위해, 터치 표시 장치(10)는 사용 가능 고유 정보(AUI)에 해당하는 사용 가능 코드(Available CODE)를 상향 링크 신호(ULS)를 이용하여 펜에게 전송할 수 있다.
여기서, 상향 링크 신호(ULS)는 사용 가능 코드(Available CODE)를 표현한 신호일 수 있으며, DSSS 코드일 수 있다.
이러한 상향 링크 신호(ULS)는 비콘 신호일 수 있다.
전술한 바와 같이, 펜은 고유 정보(UI)에 해당하는 DSSS 코드의 형태로 하향 링크 신호(DLS)를 출력하고, 터치 회로(300)는 DSSS 코드로 표현된 하향 링크 신호(DLS)를 수신하여 펜을 구별하여 인식함으로써, 다른 신호에 의한 잡음의 영향이 줄어들어 더욱 정확한 펜 구별이 가능할 뿐만 아니라, 이와 같이, 전력 효율이나 대역폭 효율 등을 더욱 높여줄 수 있다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)의 멀티 펜 센싱을 위하여, 서로 구별되는 고유 정보(UI)로서 서로 구별되는 코드(CODE #1 ~ CODE #N)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)를 이용하는 경우, 터치 회로(300)를 나타낸 도면이고, 도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)의 멀티 펜 센싱을 위한 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)에서 출력되는 하향 링크 신호(DLS)들을 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 터치 회로(300)의 제1 회로(ROIC)는, 터치 패널(TSP) 내 M(M은 2 이상의 자연수)개의 터치 전극(TE)과 대응되어 연결되는 M개의 검출 회로(DET #1 ~ DET #M)와, M개의 검출 회로(DET #1 ~ DET #M) 각각에서 출력되는 출력 전압을 선택적으로 출력하는 하나 이상의 멀티플렉서(MUX)와, 멀티플렉서(MUX)에서 선택적으로 출력된 출력 전압을 디지털 값으로 변환하여 출력하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 등을 포함할 수 있다.
M개의 검출 회로(DET #1 ~ DET #M)와 대응되는 멀티플렉서(MUX)가 1개라면, 멀티플렉서(MUX)는 M:1 멀티플렉서(M:1 MUX)일 수 있다.
M개의 검출 회로(DET #1 ~ DET #M) 각각은, M개의 터치 전극(TE) 중 해당 터치 전극(TE)으로부터 수신되는 하향 링크 신호(DLS)의 고유 정보(UI)가 이미 알고 있는 고유 정보 리스트에 포함되어 있는지를 확인하는 N개의 디코더(DEC #1 ~ DEC #N)를 포함하는 디코더 회로와, 해당 터치 전극(TE)으로부터 수신된 하향 링크 신호(DLS)의 고유 정보(UI)에 대응되는 전압을 출력하는 검출기(THD) 등을 포함할 수 있다.
N개의 디코더(DEC #1 ~ DEC #N)는 하나의 터치 전극(TE)으로부터 수신되는 하향 링크 신호(DLS)를 동시에 수신한다. 여기서, N은 사용되는 모든 고유 코드의 개수이다.
고유 정보(UI)가 DSSS 코드와 같은 고유 코드(CODE)인 경우, N개의 디코더(DEC)는, 해당 터치 전극(TE)으로부터 수신되는 하향 링크 신호(DLS)로 표현된 고유 코드(CODE)가 이미 알고 있는 고유 정보 리스트(즉, 고유 코드 리스트)에 포함되어 있는지를 확인하기 위하여, 해당 터치 전극(TE)으로부터 수신되는 하향 링크 신호(DLS)로 표현된 고유 코드(CODE)에 이미 알고 있는 고유 코드들을 곱하는 방식으로 확인한다.
도 16의 예를 들어, 제1 펜(Pen #1)이 고유 정보(UI)에 해당하는 제1 코드(CODE #1)를 이용하여 스펙트럼 확산 변조(예: DSSS 변조)를 하여 스펙트럼 확산 신호를 하향 링크 신호(DLS)로서 출력한다.
이때, 스펙트럼 확산 시(도 15 참조)에 제1 코드(CODE #1)에 곱해지는 원하는 정보가 1인 경우, 하향 링크 신호(DLS)에 해당하는 스펙트럼 확산 신호는 제1 코드(CODE #1) 그 자체일 수 있다.
이에 따라, 터치 회로(300)의 제1 회로(ROIC)에서, M개의 검출 회로(DET #1 ~ DET #M) 중 제1 터치 전극(TE)과 동시에 연결된 제1 검출 회로(DET #1) 내 N개의 디코더(DEC #1 ~ DEC #N)는, 하나의 제1 터치 전극(TE)으로부터 하향 링크 신호(DLS)인 스펙트럼 확산 신호를 동일하게 수신한다. 여기서, N은 사용되는 모든 고유 코드의 개수이다.
N개의 디코더(DEC #1 ~ DEC #N) 각각은, 이미 알고 있는 N개의 고유 코드들(CODE #1 ~ CODE #N) 중 하나를 이용하여 디코딩 처리를 수행한다.
예를 들어, N개의 디코더(DEC #1 ~ DEC #N) 중 제1 디코더(DEC #1)는 수신된 스펙트럼 확산 신호(CODE #1)에 이미 알고 있는 고유 코드들(CODE #1 ~ CODE #N) 중 자신에게 대응되는 제1 고유 코드(CODE #1)를 곱하는 연산 처리를 수행할 수 있다.
설명의 편의를 위해, 수신된 스펙트럼 확산 신호(CODE #1)가 1이라고 할 때, 제1 고유 코드(CODE #1)는 수신된 스펙트럼 확산 신호(CODE #1)와 동일하므로, 제1 디코더(DEC #1)에서 출력되는 전압은 1에 해당하는 전압이 된다고 볼 수 있다.
제2 디코더(DEC #2)는 수신된 스펙트럼 확산 신호(CODE #1)에 이미 알고 있는 고유 코드들(CODE #1 ~ CODE #N) 중 자신에게 대응되는 제2 고유 코드(CODE #2)를 곱하는 연산 처리를 수행할 수 있다.
설명의 편의를 위해, 수신된 스펙트럼 확산 신호(CODE #1)가 1이라고 할 때, 제2 고유 코드(CODE #2)는 수신된 스펙트럼 확산 신호(CODE #1)와 다르므로, 제2 디코더(DEC #2)에서 출력되는 전압은 0에 해당하는 전압이 된다고 볼 수 있다.
동일한 방식으로, 제N 디코더(DEC #N)는 수신된 스펙트럼 확산 신호(CODE #1)에 이미 알고 있는 고유 코드들(CODE #1 ~ CODE #N) 중 자신에게 대응되는 제N 고유 코드(CODE #N)를 곱하는 연산 처리를 수행할 수 있다.
설명의 편의를 위해, 수신된 스펙트럼 확산 신호(CODE #1)가 1이라고 할 때, 제N 고유 코드(CODE #N)는 수신된 스펙트럼 확산 신호(CODE #1)와 다르므로, 제N 디코더(DEC #N)에서 출력되는 전압은 0에 해당하는 전압이 된다고 볼 수 있다.
따라서, N개의 디코더(DEC #1 ~ DEC #N)에서 출력되는 전압들 중 적어도 하나는 1에 해당하는 전압일 수 있다.
검출기(THD)는 N개의 디코더(DEC #1 ~ DEC #N)로부터 입력된 전압들을 임계값(Threshold)과 비교하여, 임계값보다 높은 전압을 멀티플렉서(MUX)로 출력할 수 있다.
도 16의 제1 검출 회로(DET #1)의 경우, 임계값보다 높은 전압에 해당하는 고유 코드(CODE #1)에 대한 정보는 메모리(미 도시)에 저장될 수 있으며, 메모리에 저장된 정보는 제2 회로(TCR)에 의해 참조되어 펜 식별에 이용될 수 있다.
전술한 터치 회로(300)를 이용하면, 고유 정보(UI)로서 DSSS 코드를 이용하여 다수의 펜을 구별하여 인식하는 경우에 매우 높은 정확도의 인식률을 보일 수 있다.
도 17을 참조하면, N개의 디코더(DEC #1 ~ DEC #N) 각각은, 일 예로, 매치드 필터(MF: Matched Filter) 등의 필터로 구현될 수 있다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 제2 디코더(DEC #2)의 경우를 예를 들면, 제2 디코더(DEC #2)를 구현한 매치드 필터는 수신된 스펙트럼 확산 신호(CODE #1)에서 정해진 개수(도 18의 예시의 경우, 20개)의 칩(C; C1~ C20)과, 자신과 대응되는 고유 코드(예: CODE #2)에서 정해진 개수(도 18의 예시의 경우, 20개)의 칩(C; C1'~ C20')을 서로 대응시켜 곱하고(이때, 지연 처리되어 곱해짐), 곱한 값들을 합산하여 출력할 수 있다.
도 18을 참조하면, 기존에 펜 신호의 펄스 파형과 비교해볼 때, 기본 펜 신호의 펄스 구간마다 동일한 DSSS 코드 신호가 반복될 수 있다.
예를 들어, 제1 펄스 구간(Pulse 1)에서 20개의 칩(1010 1010 1010 1010 1010)을 갖는 제1 DSSS 코드(CODE #1)는, 제2 펄스 구간(Pulse 2)에서도 동일하게 반복될 수 있다.
예를 들어, 제1 펄스 구간(Pulse 1)에서 20개의 칩(0101 0101 0101 0101 0101)을 갖는 제2 DSSS 코드(CODE #2)는, 제2 펄스 구간(Pulse 2)에서도 동일하게 반복될 수 있다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)의 멀티 펜 센싱을 위하여, 서로 구별되는 고유 정보(UI)로서 서로 구별되는 주파수를 갖는 하향 링크 신호(DLS)를 이용한 펜 구동 및 펜 인식 처리를 설명하기 위한 도면이다.
전술한 바와 같이, 멀티 펜 센싱을 위해, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)은 서로 다른 고유 정보(UI #1 ~ UI #N)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)를 출력할 수 있다.
도 19에 도시된 바와 같이, 서로 다른 고유 정보(UI #1 ~ UI #N)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)는 서로 구별되는 주파수를 가질 수 있다.
즉, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N) 각각에서 출력된 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)의 고유 정보(UI #1 ~ UI #N)는, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N) 각각에서 출력된 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)가 갖는 고유한 주파수(FREQ #1 ~ FREQ #N)일 수 있다.
전술한 바와 같이, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)은 서로 다른 고유 정보(UI #1 ~ UI #N)에 해당하는 고유한 주파수(FREQ #1 ~ FREQ #N)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)를 출력함으로써, 터치 회로(300)는 주파수 구별을 통해 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)을 정확하게 구별하여 인식할 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)의 멀티 펜 센싱을 위하여, 서로 구별되는 고유 정보(UI)로서 서로 구별되는 주파수를 갖는 하향 링크 신호(DLS)를 이용하는 경우, 터치 회로(300)를 나타낸 도면이고, 도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)의 멀티 펜 센싱을 위하여, 서로 구별되는 고유 정보(UI)로서 서로 구별되는 주파수(FREQ #1 ~ FREQ #N)를 갖는 하향 링크 신호(DLS)를 이용하는 경우, 서로 구별되는 주파수들(FREQ #1 ~ FREQ #N)을 나타낸 도면이다.
도 20에 예시된 터치 회로(300) 내 제1 회로(ROIC)는, 도 16에 예시된 제1 회로(ROIC)와 기본적인 구성이 동일하다.
도 20을 참조하면, 터치 회로(300)의 제1 회로(ROIC)는, 터치 패널(TSP) 내 M(M은 2 이상의 자연수)개의 터치 전극(TE)과 대응되어 연결되는 M개의 검출 회로(DET #1 ~ DET #M)와, M개의 검출 회로(DET #1 ~ DET #M) 각각에서 출력되는 출력 전압을 선택적으로 출력하는 하나 이상의 멀티플렉서(MUX)와, 멀티플렉서(MUX)에서 선택적으로 출력된 출력 전압을 디지털 값으로 변환하여 출력하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 등을 포함할 수 있다.
M개의 검출 회로(DET #1 ~ DET #M)와 대응되는 멀티플렉서(MUX)가 1개라면, 멀티플렉서(MUX)는 M:1 멀티플렉서(M:1 MUX)일 수 있다.
M개의 검출 회로(DET #1 ~ DET #M) 각각은, M개의 터치 전극(TE) 중 해당 터치 전극(TE)으로부터 수신되는 하향 링크 신호(DLS)의 고유 정보(UI)가 이미 알고 있는 고유 정보 리스트에 포함되어 있는지를 확인하는 N개의 디코더(DEC #1 ~ DEC #N)를 포함하는 디코더 회로와, 해당 터치 전극(TE)으로부터 수신된 하향 링크 신호(DLS)의 고유 정보(UI)에 대응되는 전압을 출력하는 검출기(THD) 등을 포함할 수 있다.
N개의 디코더(DEC #1 ~ DEC #N)는 하나의 터치 전극(TE)으로부터 수신되는 하향 링크 신호(DLS)를 동시에 수신한다. 여기서, N은 사용되는 모든 주파수들(FREQ #1 ~ FREQ #N)의 개수이다.
고유 정보(UI)가 고유 주파수인 경우, N개의 디코더(DEC)는, 해당 터치 전극(TE)으로부터 수신되는 하향 링크 신호(DLS)의 주파수가 이미 알고 있는 고유 정보 리스트(즉, 고유 주파수 리스트)에 포함되어 있는지를 확인하기 위하여, 해당 터치 전극(TE)으로부터 수신되는 하향 링크 신호(DLS)의 주파수에 이미 알고 있는 주파수들을 곱하는 방식으로 확인한다.
도 20의 예를 들어, 제1 펜(Pen #1)이 고유 정보(UI)에 해당하는 제1 주파수(FREQ #1)를 갖는 하향 링크 신호(DLS)를 출력한다.
이에 따라, 터치 회로(300)의 제1 회로(ROIC)에서, M개의 검출 회로(DET #1 ~ DET #M) 중 제1 터치 전극(TE)과 동시에 연결된 제1 검출 회로(DET #1) 내 N개의 디코더(DEC #1 ~ DEC #N)는, 하나의 제1 터치 전극(TE)으로부터 제1 주파수(FREQ #1)를 갖는 하향 링크 신호(DLS)를 동일하게 수신한다. 여기서, N은 사용되는 모든 고유 주파수의 개수이다.
N개의 디코더(DEC #1 ~ DEC #N) 각각은, 이미 알고 있는 N개의 고유 주파수들(FREQ #1 ~ FREQ #N) 중 하나를 이용하여 디코딩 처리를 수행한다.
예를 들어, N개의 디코더(DEC #1 ~ DEC #N) 중 제1 디코더(DEC #1)는 수신된 제1 주파수(FREQ #1)를 갖는 하향 링크 신호(DLS)에 이미 알고 있는 고유 주파수들(FREQ #1 ~ FREQ #N) 중 자신에게 대응되는 제1 주파수(FREQ #1)를 갖는 신호를 곱하는 연산 처리를 수행할 수 있다.
제2 디코더(DEC #2)는 수신된 제1 주파수(FREQ #1)를 갖는 하향 링크 신호(DLS)에 이미 알고 있는 고유 주파수들(FREQ #1 ~ FREQ #N) 중 자신에게 대응되는 제2 주파수(FREQ #2)를 갖는 신호를 곱하는 연산 처리를 수행할 수 있다.
제N 디코더(DEC #N)는 수신된 제1 주파수(FREQ #1)를 갖는 하향 링크 신호(DLS)에 이미 알고 있는 고유 주파수들 (FREQ #1 ~ FREQ #N) 중 자신에게 대응되는 제N 주파수(FREQ #N)를 갖는 신호를 곱하는 연산 처리를 수행할 수 있다.
따라서, N개의 디코더(DEC #1 ~ DEC #N) 중 적어도 하나는, 곱해지는 두 신호의 주파수가 동일하게 됨에 따라 이를 나타내는 전압(임계값보다 높은 전압)을 출력할 수 있다.
검출기(THD)는 N개의 디코더(DEC #1 ~ DEC #N)로부터 입력된 전압들을 임계값(Threshold)과 비교하여, 임계값보다 높은 전압을 멀티플렉서(MUX)로 출력할 수 있다.
도 20의 제1 검출 회로(DET #1)의 경우, 임계값보다 높은 전압에 해당하는 제1 주파수(FREQ #1)에 대한 정보는 메모리(미 도시)에 저장될 수 있으며, 메모리에 저장된 정보는 제2 회로(TCR)에 의해 참조되어 펜 식별에 이용될 수 있다.
도 21을 참조하면, 고유한 주파수(FREQ #1 ~ FREQ #N)을 갖는 하향 링크 신호(DLS #1 ~ DLS #N)는 CASE 1과 같이 사인파 형태일 수도 있고 CASE 2와 같이 구형파 형태일 수도 있으며, 삼각파 등의 다양한 파형일 수 있다.
도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)의 멀티 펜 센싱 시, 2개의 펜(Pen #1, Pen #2)에서 출력되는 하향 링크 신호(DLS)의 고유 정보(UI #1)에 해당하는 코드가 중복되는 상황을 나타낸 도면이다.
도 13a 내지 도 13c와 같이, 2개의 펜(Pen #1, Pen #2)이 순차적으로 터치 패널(TSP)에 접촉하거나 근접하는 경우에는, 2개의 펜(Pen #1, Pen #2)은 서로 다른 고유 정보(UI #1, UI #2)를 설정하여 펜 구동에 이용할 수 있다.
하지만, 도 22와 같이, 2개의 펜(Pen #1, Pen #2)이 터치 패널(TSP)에 동일한 시점에 접촉하거나 근접하는 경우에는, 2개의 펜(Pen #1, Pen #2)은 터치 패널(TSP)로부터 동일한 시점에 동일한 사용 가능 고유 정보(AUI)를 수신하게 되어, 동일한 고유 정보(UI #1)를 설정하여 펜 구동에 이용할 수 있다.
이 경우, 터치 회로(300)는, 2개의 펜(Pen #1, Pen #2)으로부터 동일한 고유 정보(UI #1)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #1, DLS #2)를 수신하게 되어, 2개의 펜(Pen #1, Pen #2)를 구별하여 인식할 수 없게 된다.
즉, 2개의 펜(Pen #1, Pen #2)이 터치 패널(TSP)에 동일한 시점에 접촉하거나 근접하는 경우에는, 고유 정보 충돌(중복)로 인해 멀티 펜 센싱이 불가능해질 수 있다.
이러한 고유 정보 충돌 현상에 대처하기 위하여 리셋 및 고유 정보 재설정 처리를 해줄 수 있다. 이에 대하여, 도 23을 참조하여 설명한다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 표시 장치(10)의 멀티 펜 센싱 시, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)에서 출력되는 하향 링크 신호(DLS)의 고유 정보(UI)에 해당하는 코드가 중복되는 상황을 대처하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 23을 참조하면, 터치 회로(300)는, 사용 가능 고유 정보(AUI)를 포함하는 상향 링크 신호(ULS)를 터치 패널(TSP)에 공급한 이후, 2개의 펜(Pen #1, Pen #2)으로부터 동일한 고유 정보(UI #1)를 갖는 하향 링크 신호(DLS)를 터치 패널(TSP)을 통해 수신할 수 있다. 이는 고유 정보 충돌이 발생한 상황이다. 이때, 터치 회로(300)는 2개의 펜(Pen #1, Pen #2)의 위치를 인지할 수 있다.
이에, 터치 회로(300)는 2개의 펜(Pen #1, Pen #2)으로 고유 정보 리셋 신호(RST)를 상향 링크 신호(ULS)를 통해 출력할 수 있다.
이에 따라, 2개의 펜(Pen #1, Pen #N)은 고유 정보 리셋 신호(RST)를 수신하여 기 설정된 고유 정보(UI #1)를 해제한다.
이때, 2개의 펜(Pen #1, Pen #N)은, 고유 정보 리셋 신호(RST)를 수신하여, 각자 임의의(Random) 시간 이후에, 기 설정된 고유 정보(UI #1)를 해제할 수 있다. 이에 따라, 2개의 펜(Pen #1, Pen #N)은 서로 다른 시간대에 새로운 사용 가능 고유 정보(AUI)를 포함하는 비콘 신호 등의 상향 링크 신호(ULS)를 수신할 확률이 높아져 서로 다른 고유 정보(UI #1, UI #2)를 높은 확률로 재 설정할 수 있게 된다. 여기서, 예를 들어, 고유 정보 해제를 위한 임의의 시간은 난수 발생기(Random Number Generator) 등을 이용하여 설정될 수 있으며, 정해진 시간 범위 내에서 임의로 설정될 수도 있다.
이후, 터치 회로(300)는, 터치 패널(TSP)에서 인지한 제1 펜(Pen #1)의 위치에 대응되는 영역으로만 새로운 사용 가능 고유 정보(AUI)를 포함하는 비콘 신호 등의 상향 링크 신호(ULS)를 출력함으로써, 제1 펜(Pen #1)으로만 사용 가능 고유 정보(AUI)를 전송할 수 있다. ,
이에 따라, 제1 펜(Pen #1)은 수신한 사용 가능 고유 정보(AUI)를 이용하여 제1 고유 정보(UI #1)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #1)를 출력한다.
이후, 터치 회로(300)는 제1 펜(Pen #1)으로부터 제1 고유 정보(UI #1)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #1)를 수신한다.
이후, 일정 시간 또는 랜덤 시간 이후, 터치 회로(300)는, 터치 패널(TSP)에서 인지한 제2 펜(Pen #2)의 위치에 대응되는 영역으로만 업데이트 된 새로운 사용 가능 고유 정보(AUI')를 포함하는 비콘 신호 등의 상향 링크 신호(ULS)를 출력함으로써, 제2 펜(Pen #2)으로만 사용 가능 고유 정보(AUI)를 전송할 수 있다.
이에 따라, 제2 펜(Pen #2)은 수신한 사용 가능 고유 정보(AUI)를 이용하여 제2 고유 정보(UI #2)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #2)를 출력할 수 있다.
이후, 터치 회로(300)는, 제2 펜(Pen #2)으로부터 제2 고유 정보(UI #2)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #2)를 수신한다.
따라서, 터치 회로(300)는, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)으로부터 서로 다른 고유 정보(UI)를 갖는 하향 링크 신호(DLS)를 다른 시간대에 수신할 수 있다.
전술한 바에 따르면, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)이 서로 다른 고유 정보(UI)를 갖는 하향 링크 신호(DLS)를 전송할 수 있게 하여, 고유 정보 충돌 없이, 어떠한 상황에서도, 멀티 펜 센싱을 가능하게 해줄 수 있다.
전술한 방식과 다른 방식으로 고유 정보 충돌 현상에 대처할 수도 있다.
예를 들어, 터치 회로(300)가 사용 가능 고유 정보(AUI)를 포함하는 비콘 신호 등의 상향 링크 신호(ULS)를 터치 패널(TSP)에 공급한 이후, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)으로부터 동일한 고유 정보(UI #1)를 갖는 하향 링크 신호(DLS)를 터치 패널(TSP)을 통해 수신할 수 있다. 이는 고유 정보 충돌이 발생한 상황이다. 이때, 터치 회로(300)는 2개의 펜(Pen #1, Pen #2)의 위치를 인지할 수 있다.
터치 회로(300)는 고유 정보 리셋 신호(RST)를 포함하는 상향 링크 신호를 터치 패널(TSP)에서의 특정 영역에만 출력함으로써, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N) 중 하나 이상으로만 고유 정보 리셋 신호(RST)를 포함하는 상향 링크 신호를 전송할 수 있다.
예를 들어, 터치 회로(300)는 고유 정보 리셋 신호(RST)를 포함하는 상향 링크 신호를 터치 패널(TSP)에서 제2 펜(Pen #2)의 위치에 대응되는 터치 전극(TE)이 배치된 특정 영역에만 출력함으로써, 2개의 펜(Pen #1, Pen #2) 중 제2 펜(Pen #2)에만 고유 정보 리셋 신호(RST)를 전송할 수 있다.
이에 따라, 고유 정보 리셋 신호(RST)를 수신한 제2 펜(Pen #1)은 이전에 설정된 고유 정보(UI #1)를 해제한다.
터치 회로(300)는 새로운 사용 가능 고유 정보(AUI)를 포함하는 비콘 신호 등의 상향 링크 신호를 터치 패널(TSP)에서 제2 펜(Pen #2)의 위치에 대응되는 터치 전극(TE)이 배치된 특정 영역에만 출력함으로써, 2개의 펜(Pen #1, Pen #2) 중 제2 펜(Pen #2)에만 새로운 사용 가능 고유 정보(AUI')를 전송할 수 있다.
제2 펜(Pen #2)은 수신한 새로운 사용 가능 고유 정보(AUI')를 이용하여 제2 고유 정보(UI #2)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #2)를 출력할 수 있다.
이후, 터치 회로(300)는 제2 펜(Pen #2)으로부터 제2 고유 정보(UI #2)를 갖는 하향 링크 신호(DLS #2)를 수신할 수 있다.
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 펜을 나타낸 도면이다.
도 24를 참조하면, 터치 표시 장치(10)와 연동하는 펜은, 터치 표시 장치(10)의 터치 패널(TSP)에 접촉하거나 근접하는 하나 이상의 펜 팁(Pen Tip)을 포함하는 펜팁부(2410)과, 펜팁부(2410)를 통해 터치 패널(TSP)에 인가된 패널 구동 신호(상향 링크 신호)를 수신하고, 패널 구동 신호(상향 링크 신호)에 응답하여 하향 링크 신호(위치 또는 틸트 센싱을 위한 펜 신호, 부가 정보 등의 데이터를 전송하기 위한 펜 신호 등)를 하나 이상의 펜 팁(2410)를 통해 출력하는 처리부(2420) 등을 포함할 수 있다.
또한, 펜은, 배터리(2430)와, 버튼(Button), 통신 모듈(예: 블루투스(Bluetooth) 등), 표시 장치 등 기타 주변 장치들(2440)과, 전술한 다양한 구성들을 수납하는 케이스(2450) 등을 더 포함할 수 있다.
처리부(2420)는, 펜팁부(2410)에 가해지는 압력 (필압)을 센싱하는 압력부(2421)와, 터치 패널(TSP)에 인가된 상향 링크 신호(ULS)를 하나 이상의 펜 팁을 통해 수신하는 수신부(2423)와, 터치 패널(TSP)로 하향 링크 신호(DLS)를 하나 이상의 펜 팁을 통해 출력하는 송신부(2422)와, 펜 구동 동작을 전체적으로 제어하는 제어부(2424) 등을 포함할 수 있다.
압력부(2421)는, 일 예로, 압력 센서(ex. MEMS)와 증폭기(Amp) 등으로 구성될 수 있다.
수신부(2423)는 펜팁부(2410)으로부터 수신된 전기장(즉, 상향 링크 신호)의 주파수를 센싱할 수 있다.
예를 들어, 상향 링크 신호는 비콘 신호, 핑 신호 등을 포함할 수 있다.
송신부(2422)는 상향 링크 신호에 응답하여 하향 링크 신호를 터치 패널(TSP)로 출력할 수 있다.
제어부(2424)는 수신부(2423)로부터 신호를 받아 터치 패널(TSP)의 패널 ID를 판별하고 이에 맞는 통신 프로토콜을 생성하고, 송신부(2422)의 타이밍을 제어하며, 압력부(2421)로부터 압력 신호에 대한 정보를 받아 이에 대한 정보를 만들고, 기타 버튼 신호를 제어할 수 있다.
이러한 제어부(2424)는 마이크로 컨트롤 유닛 (MCU: Micro Control Unit) (2930)으로 구현될 수 있다.
처리부(2420)는, 펜팁부(2410)와 스위칭 동작을 하는 스위치, 터치 패널(TSP)을 통해 수신되는 전기장(패널 구동 신호)의 주파수를 센싱하는 주파수 감지기, 각종 펜 신호에 해당하는 펄스들을 생성하는 펄스 생성기 등을 포함할 수 있다.
제어부(2424)는 비콘 신호에 따라 프로토콜을 선택하고, 비콘 신호 또는 핑 신호에 따라 펄스 생성기에서의 펄스 생성 타이밍을 제어할 수 있다.
한편, 펜에서, 펜팁부(2410)은 전기장을 수신 또는 송신하는 부분으로서, 하나 또는 둘 이상의 펜 팁을 포함할 수 있다.
펜팁부(2410)가 둘 이상의 펜 팁을 포함하는 경우, 둘 이상의 펜 팁은 일정 거리만큼 떨어져 있을 수 있다.
둘 이상의 펜 팁 중 하나는 터치 패널(TSP)과 접촉하는 접촉성 펜 팁이고, 나머지는 비 접촉성 펜 팁으로서 접촉성 펜 팁의 주변에 이격되어 위치할 수 있다.
둘 이상의 펜 팁의 거리에 대한 값은 부가 정보에 포함되어 펜 신호로 출력될 수 있다.
둘 이상의 펜 팁의 거리는 펜의 틸트 (기울기)를 산출하는데 이용된다. 따라서, 둘 이상의 펜 팁의 거리를 의도적으로 만들어 설계함으로써 펜 틸트를 산출할 수 있게 해준다.
한편, 멀티 펜 센싱이 가능하도록, 본 발명의 실시예들에 따른 펜에서 출력되는 하향 링크 신호(DLS)는, 터치 패널(TSP) 및 펜 간의 프로토콜로 정의된 신호로서, 상향 링크 신호(ULS)에 응답하여 출력되며 펜의 고유 정보(UI)를 가질 수 있다.
따라서, 전술한 펜을 이용하면, 터치 표시 장치(10)는 멀티 펜 센싱을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 펜이 수신하는 상향 링크 신호(ULS)는 사용 가능 고유 정보(AUI)를 포함하는 비콘 신호를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 펜이 수신하는 상향 링크 신호(ULS)는 확산 스펙트럼 코드 신호를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 펜이 출력하는 하향 링크 신호(DLS)는 펜의 고유 정보(UI)에 해당하는 고유한 코드를 갖는 신호를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 펜이 출력하는 하향 링크 신호(DLS)는 펜의 고유 정보(UI)에 해당하는 고유한 주파수를 갖는 신호를 포함할 수 있다.
도 25는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 회로(300)에 대한 다이어그램이고, 도 26은 본 발명의 실시예들에 따른 터치 회로(300)의 제1 회로(ROIC)의 내부 회로 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 25를 참조하면, 실시 예들에 따른 터치 회로(300)는, 패널 구동 신호를 터치 패널(TSP)로 출력하고, 펜에서 패널 구동 신호(상향 링크 신호)에 응답하여 출력된 펜 신호(하향 링크 신호)를 터치 패널(TSP)을 통해 수신하고, 수신된 펜 신호에 대응되는 디지털 값을 출력하는 하나 이상의 제1 회로(ROIC)와, 펜 신호에 대한 디지털 값을 수신하여 이를 토대로 펜에 의한 터치 입력을 센싱하거나 펜에 대한 펜 정보를 인식하는 제2 회로(TCR) 등을 포함할 수 있다.
터치 회로(300)의 하나 이상의 제1 회로(ROIC)는 개별 부품으로 구현되거나 하나의 부품으로 구현될 수 있다.
한편, 터치 회로(300)의 하나 이상의 제1 회로(ROIC)와 데이터 구동 회로(120)를 구현한 하나 이상의 소스 드라이버 집적회로(SDIC)는 하나 이상의 통합 집적회로(SRIC)로 통합되어 구현될 수 있다.
즉, 각 통합 집적회로(SRIC)는 제1 회로(ROIC)와 소스 드라이버 집적회로(SDIC)를 포함할 수 있다.
또한, 터치 회로(300)의 하나 이상의 제1 회로(ROIC)와 제2 회로(TCR)는 하나의 부품으로 통합되어 구현될 수도 있다.
손가락 터치 센싱과 관련하여, 제1 회로(ROIC)는, 터치 구동 신호(TDS)에 해당하는 패널 구동 신호를 터치 패널(TSP)로 출력하고, 터치 패널(TSP)을 통해 터치 센싱 신호(SENS)를 수신할 수 있다.
제2 회로(TCR)는 터치 센싱 신호(SENS)를 토대로 손가락, 노멀 펜 등에 의한 터치 입력의 위치를 센싱할 수 있다.
펜 위치/틸트 센싱과 관련하여, 펜은 하향 링크 신호에 해당하는 펜 신호를 출력하고, 제1 회로(ROIC)는 하향 링크 신호에 해당하는 펜 신호를 터치 패널(TSP)을 통해 수신할 수 있다.
여기서, 하향 링크 신호는 펜의 고유 정보(UI)를 가질 수 있다.
예를 들어, 하향 링크 신호는 멀티 펜 센싱을 위해 펜 식별에 이용되는 고유 정보(UI)에 해당하는 고유한 코드(예: DSSS 코드)로 표현될 수 있다.
다른 예를 들어, 하향 링크 신호는 멀티 펜 센싱을 위해 펜 식별에 이용되는 고유 정보(UI)에 해당하는 고유한 주파수를 가질 수 있다.
제2 회로(TCR)는 펜 신호를 토대로 펜을 식별하고 펜에 의한 터치 입력의 위치를 센싱하거나 펜의 틸트를 센싱할 수 있다.
펜 부가 정보(데이터) 인식과 관련하여, 펜은 각종 부가 정보(예: 버튼 정보, 필압, 펜 식별정보 등)를 포함하는 데이터를 포함하는 하향 링크 신호에 해당하는 펜 신호를 출력하고, 제1 회로(ROIC)는 하향 링크 신호에 해당하는 펜 신호를 터치 패널(TSP)을 통해 수신할 수 있다.
제2 회로(TCR)는 펜 신호를 토대로 펜에 대한 부가 정보를 인식할 수 있다.
도 26은 실시 예들에 따른 터치 회로(300)의 제1 회로(ROIC)의 내부 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 26을 참조하면, 통합 회로(SRIC) 내에 포함될 수 있는 제1 회로(ROIC)는 제1 멀티플렉서 회로(MUX1), 다수의 센싱 유닛(SU)을 포함하는 센싱 유닛 블록(SUB), 제2 멀티플렉서 회로(MUX2) 및 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 등을 포함할 수 있다.
각 센싱 유닛(SU)은 프리-증폭기(Pre-AMP), 검출 회로(DET), 적분기(INTG) 등을 포함할 수 있다.
여기서, 검출 회로(DET)는, 도 16 또는 도 20의 N개의 검출 회로(DET #1 ~ DET #N) 중 하나일 수 있다.
각 센싱 유닛(SU)은, 경우에 따라서, 샘플 앤 홀드 회로(Sample and Hold Circuit) 등을 더 포함할 수도 있다.
샘플 앤 홀드 회로는 각 센싱 유닛(SU)마다 1개씩 포함될 수도 있다.
또는, 2개 이상의 센싱 유닛(SU)마다 1개의 샘플 앤 홀드 회로가 존재할 수도 있고, 경우에 따라서, 다수의 센싱 유닛(SU) 전체에 대하여 1개의 샘플 앤 홀드 회로가 존재할 수도 있다.
다양한 용도의 패널 구동 신호(상향 링크 신호(ULS) 또는 터치 구동 신호(TDS))는, 프리-증폭기(Pre-AMP)의 입력단(예: 비반전 입력단)을 통해 제1 멀티플렉서 회로(MUX1)를 거쳐 터치 패널(TSP)에서의 해당 신호 라인(SL)을 통해 해당 터치 전극(TE)으로 전달될 수 있다.
제1 멀티플렉서 회로(MUX1)는, 터치 패널(TSP)로부터 수신되는 신호들 중에서 하나를 선택한다.
여기서, 터치 패널(TSP)로부터 수신되는 신호들은 터치 센싱 신호(SENS) 또는 하향 링크 신호(DLS)일 수 있다.
제1 멀티플렉서 회로(MUX1)에 의해 선택된 신호는 센싱 유닛 블록(SUB) 내 해당 센싱 유닛(SU)로 전달되어 프리-증폭기(Pre-AMP)를 통해, 검출 회로(DET)로 입력될 수 있다.
검출 회로(DET)에서 출력되는 전압은 적분기(INTG)로 입력된다.
검출 회로(DET)는, 도 16 또는 도 20의 N개의 검출 회로(DET #1 ~ DET #N) 중 하나이다.
적분기(INTG)는, 검출 회로(DET)에서 출력되는 전압의 적분 값을 출력한다. 이러한 적분기(INTG)는 비교기, 캐패시터 등의 소자들로 구성될 수 있다.
적분기(INTG)에서 출력된 신호는 샘플 앤 홀드 회로 등을 거쳐서 제2 멀티플렉서 회로(MUX2)로 입력될 수 있다.
제2 멀티플렉서 회로(MUX2)는 다수의 센싱 유닛(SU) 중 하나를 선택하여 선택된 센싱 유닛의 출력 전압을 아날로그 디지털 컨버터(ADC)로 입력해준다.
아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 입력된 전압을 디지털 값으로 변환하여 변환된 디지털 값에 해당하는 센싱 값을 출력한다.
이렇게 출력된 센싱 값은 제2 회로(TCR)에서 손가락에 의한 터치 유무 및/또는 터치 위치를 파악하는데 이용되거나, 펜에 의한 터치 유무 및/또는 터치 위치를 파악하는데 이용되거나, 펜에 대한 펜 정보를 인식하는데 이용된다.
전술한 바와 같이, 패널 구동 신호들(터치 구동 신호(TDS), 상향 링크 신호(ULS))은 제1 회로(ROIC) 내 프리-증폭기(Pre-AMP)를 통해 터치 패널(TSP)로 공급될 수도 있다.
패널 구동 신호들(터치 구동 신호(TDS), 상향 링크 신호(ULS))은 제2 회로(TCR)에서 생성되고, 파워 관리 집적회로(PMIC)에서 증폭되어, 제1 회로(ROIC)로 입력될 수 있다.
전술한 방식과 다른 방식으로 터치 패널(TSP)로 공급될 수도 있다.
도 27은 본 발명의 실시예들에 따른 멀티 펜 센싱 방법의 흐름도이다.
도 27을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 멀티 펜 센싱 방법은, 터치 패널(TSP) 내 하나 이상의 터치 전극(TE)을 통해 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)으로 상향 링크 신호(ULS)를 전송하는 단계(S2710)와, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N) 각각에서 출력된 하향 링크 신호(DLS)를 터치 패널(TSP) 내 하나 이상의 터치 전극(TE)을 통해 수신하는 단계(S2720)와, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N) 각각에서 출력된 하향 링크 신호(DLS)의 고유 정보(UI)에 기초하여, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)을 서로 구별하여 센싱하는 단계(S2730) 등을 포함할 수 있다.
전술한 멀티 펜 센싱 방법을 이용하면, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)을 정확하게 구별하여 인식할 수 있다. 즉, 터치 회로(300)는 수신되는 펜 신호가 어떠한 펜에서 출력된 신호인지를 정확하게 구별하여 펜 센싱에 이용할 수 잇다. 따라서, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)에 대한 정확한 펜 입력 처리를 해줄 수 있다.
상향 링크 신호(ULS)는, 둘 이상의 펜(Pen #1 ~ Pen #N)이 서로 다른 고유 정보(UI)를 갖는 하향 링크 신호(DLS)를 생성하기 위해 참조되는 사용 가능 고유 정보(AUI)를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 의하면, 여러 개의 펜을 동시에 센싱할 수 있도록 해주는 터치 표시 장치, 터치 회로, 펜, 터치 시스템 및 멀티 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 어떠한 상황에서도, 여러 개의 펜을 정확하게 구별하여 인식할 수 있도록 해주는 터치 표시 장치, 터치 회로, 펜, 터치 시스템 및 멀티 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 펜과 터치 패널 간의 신호 송수신을 통해 펜을 센싱함에 있어서, 신호 잡음의 영향을 줄여줄 수 있는 터치 표시 장치, 터치 회로, 펜, 터치 시스템 및 멀티 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 펜과 터치 패널 간의 신호 송수신을 통해 펜을 센싱함에 있어서, 전력 및 대역폭의 사용 효율을 높여줄 수 있는 터치 표시 장치, 터치 회로, 펜, 터치 시스템 및 멀티 펜 센싱 방법을 제공할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 터치 시스템에서, 한 프레임 기간 동안, 비콘 신호 전송 기간, 펜 위치센싱 기간, 펜 정보 센싱 기간 및 핑거 센싱 기간 등을 모두 포함하거나 일부 종류의 기간만을 포함할 수도 있다.
한 프레임 기간에서, 한 프레임 기간 동안, 비콘 신호 전송 기간, 펜 위치센싱 기간, 펜 정보 센싱 기간 및 핑거 센싱 기간 등의 개수 및 순서는 다양하게 변경될 수 있다.
한 프레임 기간 내에서, 각 LHB를 어떠한 종류의 기간으로 어떠한 순서로 할당하는지에 대한 LHB 구동 방식과, 각 LHB에서의 패널 및 펜 구동 관련된 신호의 전송 방식 및 신호 포맷 등은 프로토콜(Protocol)로 미리 규정되어 있고, 이러한 프로토콜은 터치 표시 장치(10)와 펜 사이에 미리 규정되어 있거나 비콘 신호 등을 통해 터치 표시 장치(10)에서 펜으로 전달될 수 있다.
상기 프로토콜은 터치 시스템의 구동 환경, 펜의 존재 여부 및 개수, 패널 또는 펜의 구동 상태나 조건 등의 다양한 상황 변화에 따라 적응적으로 변경될 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 터치 표시 장치
110: 표시 패널
120: 데이터 구동 회로
130: 게이트 구동 회로
140: 컨트롤러
300: 터치 회로
TSP: 터치 패널
ROIC: 제1 회로
TCR: 제2 회로

Claims (30)

  1. 터치 표시 장치에 있어서,
    다수의 터치 전극이 배치된 패널; 및
    둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호를 상기 패널에서의 하나 이상의 터치 전극을 통해 수신하고, 수신된 하향 링크 신호의 고유 정보에 기초하여 상기 둘 이상의 펜을 서로 구별하여 센싱하는 터치 회로를 포함하는 터치 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호의 고유 정보는, 상기 둘 이상의 펜 각각에 대한 펜 ID와 대응되는 터치 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호의 고유 정보는,
    상기 터치 회로로부터 부여된 정보이거나, 상기 터치 회로로부터 제공된 정보에 기초하여 정해진 정보인 터치 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호의 고유 정보는,
    상기 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호로 표현되는 고유한 코드인 터치 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호로 표현되는 고유한 코드는, 서로 직교하는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(Direct-Sequence Spread Spectrum) 코드인 터치 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호의 고유 정보는,
    상기 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호가 갖는 고유한 주파수인 터치 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 터치 회로는,
    사용 가능 고유 정보를 포함하는 상향 링크 신호를 상기 패널에 공급하고,
    상기 사용 가능 고유 정보에 따라 결정된 고유 정보를 갖는 하향 링크 신호를 상기 패널을 통해 상기 패널에 접촉 또는 근접해 있는 펜으로부터 수신하는 터치 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 터치 회로는,
    상기 사용 가능 고유 정보를 갖는 비콘 신호를 상기 패널에 공급함으로써,
    상기 패널에 접촉 또는 근접해 있는 펜으로 상기 사용 가능 고유 정보를 전달하고,
    상기 비콘 신호는,
    상기 패널 및 펜 간의 프로토콜로 정의된 상향 링크 신호 중 하나로서,
    하나의 프레임 시간 내 다수의 블랭크 기간 중에서 비콘 신호 전송 기간에 해당하는 하나 이상의 블랭크 기간 동안, 상기 패널로 공급되는 터치 표시 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 터치 회로는,
    상기 사용 가능 고유 정보를 포함하는 상향 링크 신호를 상기 패널에 공급한 이후,
    상기 둘 이상의 펜으로부터 동일한 고유 정보를 갖는 하향 링크 신호를 상기 패널을 통해 수신하면,
    상기 둘 이상의 펜 중 하나 이상으로 리셋 신호를 출력하고,
    상기 둘 이상의 펜 중 하나 이상으로부터 새로운 고유 정보를 갖는 하향 링크 신호를 수신하는 터치 표시 장치.
  10. 터치 회로에 있어서,
    둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호를 상기 패널을 통해 수신하는 제1 회로; 및
    상기 수신된 하향 링크 신호의 고유 정보에 기초하여 상기 둘 이상의 펜을 서로 구별하여 센싱하는 제2 회로를 포함하는 터치 회로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호의 고유 정보는,
    상기 둘 이상의 펜 각각에 대한 펜 ID와 대응되는 터치 회로.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호의 고유 정보는,
    상기 터치 회로로부터 부여된 정보이거나, 상기 터치 회로로부터 제공된 정보에 기초하여 정해진 정보인 터치 표시 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호의 고유 정보는,
    상기 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호로 표현되는 고유한 코드인 터치 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호로 표현되는 고유한 코드는, 서로 직교하는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(Direct-Sequence Spread Spectrum) 코드인 터치 표시 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호의 고유 정보는,
    상기 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호가 갖는 고유한 주파수인 터치 표시 장치.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 제1 회로는,
    상기 패널 내 다수의 터치 전극과 대응되어 연결되는 다수의 검출 회로;
    상기 다수의 검출 회로 각각에서 출력되는 출력 전압을 선택적으로 출력하는 멀티플렉서; 및
    상기 멀티플렉서에서 선택적으로 출력된 출력 전압을 디지털 값으로 변환하여 출력하는 아날로그 디지털 컨버터를 포함하는 터치 회로.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 다수의 검출 회로 각각은,
    해당 터치 전극으로부터 수신되는 하향 링크 신호의 고유 정보가 이미 알고 있는 고유 정보 리스트에 포함되어 있는지를 확인하는 디코더 회로; 및
    해당 터치 전극으로부터 수신된 하향 링크 신호의 고유 정보에 대응되는 전압을 출력하는 검출기를 포함하는 터치 회로.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 제1 회로는,
    사용 가능 고유 정보를 포함하는 상향 링크 신호를 상기 패널에 공급하고,
    상기 사용 가능 고유 정보에 따라 결정된 고유 정보를 갖는 하향 링크 신호를 상기 패널을 통해 상기 패널에 접촉 또는 근접해 있는 펜으로부터 수신하는 터치 회로.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 회로 또는 상기 제2 회로는,
    상기 패널에 접촉 또는 근접해 있는 펜에서 출력된 고유 정보를 갖는 하향 링크 신호가 수신되면, 기 저장된 사용 가능 고유 정보를 업데이트 하는 터치 회로.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제1 회로는,
    상기 사용 가능 고유 정보를 갖는 비콘 신호를 상기 패널에 공급함으로써,
    상기 패널에 접촉 또는 근접해 있는 펜으로 상기 사용 가능 고유 정보를 전달하고,
    상기 비콘 신호는,
    상기 패널 및 펜 간의 프로토콜로 정의된 상향 링크 신호 중 하나로서,
    하나의 프레임 시간 내 다수의 블랭크 기간 중에서 비콘 신호 전송 기간에 해당하는 하나 이상의 블랭크 기간 동안, 상기 패널로 공급되는 터치 표시 장치.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 터치 회로는,
    상기 사용 가능 고유 정보를 포함하는 상향 링크 신호를 상기 패널에 공급한 이후,
    상기 둘 이상의 펜으로부터 동일한 고유 정보를 갖는 하향 링크 신호가 상기 패널을 통해 수신되면,
    상기 둘 이상의 펜 중 하나 이상으로 리셋 신호를 출력하고,
    상기 둘 이상의 펜 하나 이상으로부터 새로운 고유 정보를 갖는 하향 링크 신호를 수신하는 터치 회로.
  22. 터치 표시 장치와 연동하는 펜에 있어서,
    상기 터치 표시 장치의 패널과 접촉하거나 근접하는 하나 이상의 펜 팁;
    상기 패널에 인가된 상향 링크 신호를 상기 하나 이상의 펜 팁을 통해 수신하는 수신부;
    상기 패널로 하향 링크 신호를 상기 하나 이상의 펜 팁을 통해 출력하는 송신부; 및
    상기 하나 이상의 펜 팁, 상기 수신부 및 상기 송신부를 수납하는 케이스를 포함하고,
    상기 하향 링크 신호는,
    상기 패널 및 상기 펜 간의 프로토콜로 정의된 신호로서, 상기 상향 링크 신호에 응답하여 출력되며 상기 펜의 고유 정보를 갖는 신호인 펜.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 상향 링크 신호는 사용 가능 고유 정보를 포함하는 비콘 신호를 포함하는 펜.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 상향 링크 신호는 확산 스펙트럼 코드 신호를 포함하는 펜.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 하향 링크 신호는 상기 펜의 고유 정보에 해당하는 고유한 코드를 갖는 신호를 포함하는 펜.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 하향 링크 신호는 상기 펜의 고유 정보에 해당하는 고유한 주파수를 갖는 신호를 포함하는 펜.
  27. 터치 시스템에 있어서,
    다수의 터치 전극이 배치되고, 상기 다수의 터치 전극 중 하나 이상의 터치 전극에 상향 링크 신호가 인가된 패널; 및
    상기 패널과 접촉하거나 근접해 있으며, 상기 패널에 인가된 상향 링크 신호에 응답하여 서로 다른 고유 정보를 갖는 하향 링크 신호를 출력하는 둘 이상의 펜을 포함하는 터치 시스템.
  28. 제27항에 있어서,
    사용 가능 고유 정보를 포함하는 상향 링크 신호가 상기 패널에 인가되고,
    상기 둘 이상의 펜은 상기 사용 가능 고유 정보에 따라 서로 다른 고유 정보를 갖는 하향 링크 신호를 출력하는 터치 시스템.
  29. 멀티 펜 센싱 방법에 있어서,
    패널 내 하나 이상의 터치 전극을 통해 둘 이상의 펜으로 상향 링크 신호를 전송하는 단계;
    상기 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호를 상기 패널 내 하나 이상의 터치 전극을 통해 수신하는 단계; 및
    상기 둘 이상의 펜 각각에서 출력된 하향 링크 신호의 고유 정보에 기초하여, 상기 둘 이상의 펜을 서로 구별하여 센싱하는 단계를 포함하는 멀티 펜 센싱 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 상향 링크 신호는,
    상기 둘 이상의 펜이 서로 다른 고유 정보를 갖는 하향 링크 신호를 생성하기 위해 참조되는 사용 가능 고유 정보를 포함하는 멀티 펜 센싱 방법.
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