KR20200142343A

KR20200142343A - 터치 장치 및 이의 터치 검출 방법

Info

Publication number: KR20200142343A
Application number: KR1020190069472A
Authority: KR
Inventors: 김세엽; 김본기; 조영호
Original assignee: 주식회사 하이딥
Priority date: 2019-06-12
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2020-12-22
Also published as: CN113950660A; US20220147177A1; US20200393929A1; WO2020251288A1; US11269441B2

Abstract

일 실시 예에 따른 터치 장치는 복수의 터치 전극을 포함하는 터치 패널, 그리고 스타일러스 펜의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 구동 신호들을 상기 복수의 터치 전극으로 인가하고, 상기 복수의 터치 전극으로부터 감지 신호들을 수신하는 구동/수신부를 포함하며, 상기 구동 신호는, 제1 구동 신호, 및 상기 제1 구동 신호와 위상이 상이한 제2 구동 신호를 포함할 수 있다.

Description

터치 장치 및 이의 터치 검출 방법{TOUCH APPARATUS AND TOUCH DETECTION METHOD THEREOF}

본 개시는 터치 장치 및 이의 터치 검출 방법에 관한 것이다.

휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC, 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션과 같은 다양한 단말기에는 터치 센서가 구비된다.

이러한 단말기 내에서 터치 센서는 이미지를 표시하는 표시 패널 상에 위치하거나, 단말기 바디의 일 영역에 위치할 수 있다. 사용자가 터치 센서를 터치하여 단말기와 상호 작용함으로써, 단말기는 직관적인 사용자 인터페이스를 사용자에게 제공할 수 있다.

사용자는 정교한 터치 입력을 위해, 스타일러스 펜을 사용할 수 있다. 이러한 스타일러스 펜은 터치 센서와 전기적 및/또는 자기적 방식을 통해 신호를 송수신할 수 있다. 패시브 방식의 스타일러스 펜의 경우, 스타일러스 펜은 터치 센서에 인가되는 구동 신호에 공진하여 신호를 발생시키고, 터치 센서는 스타일러스 펜의 공진 신호를 수신하여 터치 위치를 검출한다.

터치 장치에는 다양한 이유로 노이즈가 존재하며, 이러한 노이즈는 터치 장치의 감지 성능을 떨어뜨리는 요인으로 작용할 수 있다. 특히, 스타일러스 펜의 경우 스타일러스 펜의 공진 주파수와 유사한 주파수 대역의 노이즈가 존재할 경우, 터치 감지의 정밀도가 많이 낮아질 수 있다.

실시 예들은 스타일러스 펜의 공진 신호와 유사한 주파수 대역의 노이즈가 존재하는 환경에서 스타일러스 펜에 의한 터치 감지 성능을 향상시킬 수 있는 터치 장치 및 이의 터치 검출 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 예에 따른 터치 장치는 복수의 터치 전극을 포함하는 터치 패널, 그리고 스타일러스 펜의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 구동 신호들을 상기 복수의 터치 전극으로 인가하고, 상기 복수의 터치 전극으로부터 감지 신호들을 수신하는 구동/수신부를 포함하며, 상기 구동 신호는, 제1 구동 신호, 및 상기 제1 구동 신호와 위상이 상이한 제2 구동 신호를 포함할 수 있다.

상기 터치 장치는, 제1 구간 동안 상기 복수의 터치 전극으로부터 수신되는 감지 신호들에 기초하여 제1 터치 데이터를 획득하는 제어부를 더 포함하며, 상기 구동/수신부는 제2 구간 동안 상기 제1 구동 신호를 상기 복수의 터치 전극으로 인가하고, 제3 구간 동안 상기 제2 구동 신호를 상기 복수의 터치 전극으로 인가하며, 상기 제1 구간은 상기 제2 구간과 상기 제3 구간을 적어도 하나씩 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 제2 구간 및 상기 제3 구간 중 적어도 하나에서, 상기 복수의 터치 전극으로부터 수신되는 감지 신호들에 기초하여 제2 터치 데이터를 더 획득할 수 있다.

상기 제1 구간에 포함되는 상기 제2 구간의 수와 상기 제3 구간의 수가 서로 동일할 수 있다.

상기 제1 구간에 포함되는 상기 제2 구간의 수와 상기 제3 구간의 수가 서로 상이할 수도 있다.

상기 제1 구간 내에서, 상기 제2 구간과 상기 제3 구간은 소정 주기로 번갈아 배치될 수 있다.

상기 제1 구간 내에서 상기 제2 구간과 상기 제3 구간은 적어도 1회 반복될 수도 있다.

상기 제1 구간 내에서 상기 제2 구간과 상기 제3 구간 각각은 적어도 2회 연속할 수도 있다.

상기 제1 구간 내에서 상기 제2 구간이 연속하는 횟수와 상기 제3 구간이 연속하는 횟수가 서로 상이할 수도 있다.

상기 제1 구간 내에서 상기 제2 구간이 연속하는 횟수와 상기 제3 구간이 연속하는 횟수가 동일할 수도 있다.

상기 제어부는, 감지 신호들이 상기 제1 구동 신호에 대응하여 상기 복수의 터치 전극으로부터 수신되는 제1 감지 신호이면, 상기 제1 감지 신호의 진폭 값에 제1 값을 곱하여 제1 진폭 값을 산출하고, 상기 감지 신호들이 상기 제2 구동 신호에 대응하여 상기 복수의 터치 전극으로부터 수신되는 제2 감지 신호이면, 상기 제2 감지 신호의 진폭 값에 제2 값을 곱하여 제2 진폭 값을 산출하며, 소정 시간 동안 획득되는 상기 제1 진폭 값 및 상기 제2 진폭 값에 기초하여 상기 제1 터치 데이터를 획득하고, 상기 제1 값과 상기 제2 값은 절댓값이 동일하고 부호가 상이할 수 있다.

상기 제1 터치 데이터 또는 상기 제2 터치 데이터는, 상기 터치 패널에 대한 상기 스타일러스 펜의 터치로 인한, 상기 터치 전극의 커패시턴스 변화량, 상기 감지 신호의 변화량, 또는 ADC(analog to digital converter) 출력에 대응할 수 있다.

또한, 일 실시 예에 따른 터치 장치의 터치 검출 방법은, 복수의 터치 전극을 포함하는 터치 패널로, 스타일러스 펜의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖고 위상이 서로 상이한 제1 및 제2 구동 신호 중 어느 하나를 선택적으로 인가하는 단계, 상기 복수의 터치 전극으로부터 감지 신호들을 수신하는 단계, 상기 감지 신호들 각각의 진폭을 산출하는 단계, 상기 인가하는 단계, 상기 수신하는 단계, 및 상기 산출하는 단계를 기 설정된 횟수만큼 반복하는 단계, 상기 산출하는 단계가 수행될 때마다 산출된 상기 진폭을 이용하여, 상기 복수의 터치 전극 각각에 대응하는 최종 신호 크기를 획득하는 단계, 및 상기 최종 신호 크기에 기초하여, 상기 스타일러스 펜의 터치에 의한 터치 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 선택적으로 인가하는 단계는, 상기 기 설정된 횟수 내에서, 상기 제1 구동 신호가 인가된 횟수와 상기 제2 구동 신호가 인가된 횟수가 동일하도록 상기 제1 및 제2 구동 신호 중 어느 하나를 선택적으로 인가하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 선택적으로 인가하는 단계는, 상기 기 설정된 횟수 내에서, 상기 제1 구동 신호가 인가된 횟수와 상기 제2 구동 신호가 인가된 횟수가 상이하도록 상기 제1 및 제2 구동 신호 중 어느 하나를 선택적으로 인가하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 선택적으로 인가하는 단계는, 상기 제1 구동 신호와 상기 제2 구동 신호가 소정 주기로 번갈아 인가되도록, 상기 제1 및 제2 구동 신호 중 어느 하나를 선택적으로 인가하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 선택적으로 인가하는 단계는, 상기 기 설정된 횟수 내에서, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호가 각각 적어도 1회 반복 인가되도록, 상기 제1 및 제2 구동 신호 중 어느 하나를 선택적으로 인가하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 선택적으로 인가하는 단계는, 상기 제1 구동 신호와 상기 제2 구동 신호 각각이 적어도 2회 연속 인가되도록, 상기 제1 및 제2 구동 신호 중 어느 하나를 선택적으로 인가하는 단계를 포함하며, 상기 기 설정된 횟수 내에서, 상기 제1 구동 신호가 연속 인가되는 횟수와 상기 제2 구동 신호가 연속 인가되는 횟수가 서로 상이할 수 있다.

상기 선택적으로 인가하는 단계는, 상기 제1 구동 신호와 상기 제2 구동 신호 각각이 적어도 2회 연속 인가되도록, 상기 제1 및 제2 구동 신호 중 어느 하나를 선택적으로 인가하는 단계를 포함하며, 상기 기 설정된 횟수 내에서, 상기 제1 구동 신호가 연속 인가되는 횟수와 상기 제2 구동 신호가 연속 인가되는 횟수가 서로 동일할 수 있다.

상기 최종 신호 크기를 획득하는 단계는, 상기 감지 신호들이 상기 제1 구동 신호에 대응하여 상기 복수의 터치 전극으로부터 수신되는 제1 감지 신호이면, 상기 제1 감지 신호의 진폭 값에 제1 값을 곱하여 제1 진폭 값을 산출하는 단계, 상기 감지 신호들이 상기 제2 구동 신호에 대응하여 상기 복수의 터치 전극으로부터 수신되는 제2 감지 신호이면, 상기 제2 감지 신호의 진폭 값에 제2 값을 곱하여 제2 진폭 값을 산출하는 단계, 및 소정 시간 동안 획득되는 상기 제1 진폭 값 및 상기 제2 진폭 값에 기초하여 상기 최종 신호 크기를 획득하는 단계를 포함하며, 상기 제1 값과 상기 제2 값은 절댓값이 동일하고 부호가 상이할 수 있다.

상기 터치 데이터를 획득하는 단계는, 상기 복수의 터치 전극들 중 대응하는 상기 최종 신호 크기가 임계치 이상인 터치 전극에 기초하여, 상기 터치 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

실시 예들에 따르면, 스타일러스 펜의 공진 신호와 유사한 주파수 대역의 노이즈가 존재하는 환경에서 스타일러스 펜에 의한 터치 감지 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 일 실시 예에 따른 터치 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 터치 장치에 스타일러스 펜이 터치된 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 터치 장치의 터치 검출 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 도 3의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호의 일례를 나타낸 파형도이다.
도 5는 도 4의 제1 구간에서의 제1 및 제2 구동/수신부의 동작을 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 도 4의 제2 구간 중 제1 서브 구간에서의 제1 및 제2 구동/수신부의 동작을 보다 구체적으로 나타낸다.
도 7은 도 4의 제2 구간 중 제2 서브 구간에서의 제1 및 제2 구동/수신부의 동작을 보다 구체적으로 나타낸다.
도 8은 도 3의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호와 수신 신호의 일례를 나타낸 파형도이다.
도 9는 도 8의 제1 구간에서의 감지 신호를 처리하는 일 예를 나타낸다.
도 10은 도 3의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호와 수신 신호의 다른 예를 나타낸 파형도이다.
도 11은 도 10의 제2 구간에서의 감지 신호를 처리하는 일 예를 나타낸다.
도 12는 일 실시 예에 따른 터치 장치 및 호스트 장치를 나타내는 블록도이다.
도 13은 터치 장치로부터 호스트 장치에 제공되는 터치 데이터의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 14는 터치 장치의 터치 감지 성능에 대한 노이즈의 영향을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 일 실시 예에 따른 터치 장치가 스타일러스 펜의 터치 입력을 검출하는 터치 검출 방법을 도시한 흐름도이다.
도 16은 도 15의 터치 검출 방법에서 노이즈를 필터링하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17 내지 도 20은 터치 장치가 위상이 서로 다른 제1 및 제2 구동 신호를 출력하는 예들을 도시한 파형도들이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

본 문서에서 "제1", "제2", "제3" 등의 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 필요한 도면들을 참조하여 실시 예들에 따른 터치 장치 및 이의 터치 검출 방법에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 일 실시 예에 따른 터치 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 터치 장치에 스타일러스 펜이 터치된 일 예를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 터치 장치(10)는 터치 패널(touch panel, 100), 터치 패널(100)을 제어하는 터치 컨트롤러(102)(touch controller)를 포함한다. 터치 컨트롤러(102)는 터치 패널(100)과 신호를 송수신하는 제1 및 제2 구동/수신부(110, 120), 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.

터치 패널(100)은 복수의 터치 전극(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n)을 포함할 수 있다.

도 1을 예로 들면, 터치 패널(100)은 제1 방향으로 연장된 형태를 갖는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 형태를 갖는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)을 포함할 수 있다. 또한, 터치 패널(100) 내에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)은 제2 방향을 따라 배열되고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)은 제1 방향을 따라 배열될 수 있다. 도 1에서는 터치 패널(100)이 사각형 형태인 경우를 예로 들어 도시하였으나, 터치 패널(100)의 형태는 이로 제한되지 않는다. 예를 들어, 터치 패널(100)은 원형, 타원형 등의 형태를 가질 수도 있다.

도 2를 참조하면, 터치 패널(100)은 기판(105)을 더 포함하며, 기판(105) 위에 복수의 터치 전극(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n)이 위치할 수 있다. 또한, 터치 패널(100)은 윈도우(103)를 더 포함하며, 복수의 터치 전극(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n) 위에 윈도우(103)가 위치할 수 있다. 도 2에서는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)이 동일한 층에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)은 상이한 층에 각각 위치할 수도 있다.

복수의 터치 전극(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n)은 각각 대응하는 터치 채널을 통해 구동/수신부(110, 120)에 연결될 수 있다. 도 1을 예로 들면, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)은 제1 구동/수신부(110)에 연결되어 있고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)은 제2 구동/수신부(120)에 연결되어 있다. 도 1에서 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)를 분리하여 도시하였으나, 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)는 하나의 모듈, 유닛, 또는 칩(chip)으로 구현될 수도 있다.

제1 구동/수신부(110)는 복수의 터치 채널을 통해 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 또한, 제1 구동/수신부(110)는 복수의 터치 채널을 통해 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 수신할 수도 있다. 마찬가지로, 제2 구동/수신부(120)는 복수의 터치 채널을 통해 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 또한, 제2 구동/수신부(120)는 복수의 터치 채널을 통해 복수의 제1 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 즉, 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)는 신호를 송수신하는 일종의 트랜시버(transceiver)일 수 있다.

제1 구동/수신부(110)로부터 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로 구동 신호 인가 시, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 대응하는 터치 채널들은 구동 채널로 동작한다. 또한, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 제1 구동/수신부(110)로 감지 신호 전달 시, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 대응하는 터치 채널들은 감지 채널로 동작한다. 마찬가지로, 제2 구동/수신부(110)로부터 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로 구동 신호 인가 시, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 대응하는 터치 채널들은 구동 채널로 동작한다. 또한, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 제2 구동/수신부(120)로 감지 신호 전달 시, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 대응하는 터치 채널들은 감지 채널로 동작한다.

터치 장치(10)는 터치 객체(touch object)에 의한 터치 입력(직접 터치 또는 근접 터치)을 감지하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 터치 장치(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 스타일러스 펜(20)의 터치 입력을 감지하기 위해 사용될 수 있다.

도 2를 참조하면, 스타일러스 펜(20)은 전도성 팁(conductive tip)(21), 공진 회로부(23), 접지부(ground, 25), 및 바디부(body, 27)를 포함할 수 있다.

전도성 팁(21)은 적어도 일부가 전도성 물질(예를 들어, 금속, 전도성 고무, 전도성 패브릭, 전도성 실리콘 등)로 형성되며, 공진 회로부(23)에 전기적으로 연결될 수 있다.

공진 회로부(23)는 LC 공진 회로로서, 전도성 팁(21)을 통해 제1 구동/수신부(110) 및 제2 구동/수신부(120) 중 적어도 하나로부터 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 한 종류의 전극에 인가된 구동 신호에 공진할 수 있다. 이를 위해, 터치 전극들(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n)에 인가된 구동 신호는, 스타일러스 펜(20)의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 주파수 신호(예를 들어, 사인파, 구형파 등)를 포함할 수 있다. 스타일러스 펜(20)의 공진 주파수는 스타일러스 펜의 공진 회로부(23)의 설계 값에 따라 결정된다.

공진 회로부(23)가 터치 전극들(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n)에 인가된 구동 신호에 공진하여 발생된 공진 신호는, 전도성 팁(21)을 통해 터치 패널(100)에 출력된다. 공진 회로부(23)의 공진을 발생시킨 구동 신호가 터치 전극들(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n)로 인가되는 구간 및 그 이후의 구간에서, 공진 회로부(23)의 공진에 의한 공진 신호가 전도성 팁(21)에 전달될 수 있다. 공진 회로부(23)는 바디부(27) 내에 위치하며, 접지부(25)에 전기적으로 연결될 수 있다.

이러한 방식의 스타일러스 펜(20)은 터치 전극들(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나에 인가되는 구동 신호에 응답하여 공진 신호를 발생시킴으로써 터치 입력을 발생시킬 수 있다.

스타일러스 펜(20)에 의해 터치 패널(100)이 터치되면, 터치 전극들(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나와 스타일러스 펜(20)의 전도성 팁(21)에 의해 커패시턴스(Cx)가 형성된다. 터치 전극들(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나와 전도성 팁(21) 사이의 커패시턴스(Cx)를 통해, 터치 패널(100)로 인가된 구동 신호가 스타일러스 펜(20) 측에 전달되고, 스타일러스 펜(20)의 공진 신호가 터치 패널(100) 측으로 전달될 수 있다.

터치 장치(10)는 상기에서 설명한 공진 신호를 발생시키는 방식을 사용하는 스타일러스 펜(20) 이외의 터치 객체(예를 들어, 사용자의 신체 부위(손가락, 손바닥 등), 패시브(passive) 또는 액티브(active) 방식의 스타일러스 펜)에 의한 터치를 검출할 수도 있다.

예를 들어, 터치 장치(10)는, 전기 신호를 입력 받아 이를 자기장 신호로 출력하는 스타일러스 펜에 의한 터치를 검출할 수 있다. 또한, 예를 들어, 터치 장치(10)는, 자기장 신호를 입력 받아 이에 의해 공진된 자기장 신호로 출력하는 스타일러스 펜에 의한 터치를 검출할 수도 있다.

터치 장치(10)는 디지타이저(digitizer)를 더 구비할 수도 있다. 이 경우, 스타일러스 펜에 의해 전자기 공진(또는 전자기 유도)된 자기장 신호가 디지타이저에 의해 검출됨으로써, 터치가 검출될 수 있다.

터치 장치(10)는 디지타이저와 함께 구동 신호로서 전류를 인가하는 코일을 더 구비할 수도 있다. 이 경우, 전류가 인가된 코일에서 생성된 자기장 신호에 스타일러스 펜이 전자기 공진(또는 전자기 유도)하여 자기장 신호를 발생시키고, 스타일러이스 펜이 전자기 공진(또는 전자기 유도)하여 발생시킨 자기장 신호가 디지타이저에 의해 검출됨으로써, 터치가 검출될 수 있다.

제어부(130)는 터치 장치(10)의 구동을 제어하며, 터치 장치(10)의 터치 감지 결과에 대응하여 터치 좌표를 포함하는 터치 데이터를 출력할 수 있다.

다음으로, 도 3 및 도 4를 참조하여, 일 실시 예에 따른 터치 검출 방법을 설명한다.

도 3은 일 실시 예에 따른 터치 검출 방법을 나타낸 순서도로서, 하나의 프레임 구간 내에서의 터치 검출 방법을 도시한 것이다. 도 3의 터치 검출 방법은, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 터치 장치(10)에 의해 수행될 수 있다.

도 3을 참조하면, 터치 장치(10)는 제1 터치 구동 모드로 구동한다(S10). 제1 터치 구동 모드는 스타일러스 펜(20) 외의 다른 터치 객체(예를 들어, 손가락 등)에 의한 터치 입력을 검출하기 위한 모드이다. 터치 장치(10)가 제1 터치 구동 모드로 구동하는 동안, 제1 구동/수신부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 구동 신호들을 출력하고, 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 터치에 따른 감지 신호들을 수신할 수 있다.

제어부(130)는 터치 장치(10)가 제1 터치 구동 모드로 구동하는 동안 터치 패널(100)로부터 수신된 감지 신호들에 기초하여 터치 객체의 제1 터치 데이터를 획득한다(S11). 제1 터치 구동 모드에 획득되는 제1 터치 데이터는, 스타일러스 펜(20) 이외의 터치 객체(예를 들어, 사용자의 신체 부위(손가락, 손바닥 등), 패시브(passive) 또는 액티브(active) 방식의 스타일러스 펜)에 의한 터치 입력에 대응할 수 있다. 즉, 제1 터치 데이터는, 터치 객체의 터치 패널(100) 터치로 인한 터치 전극의 커패시턴스 변화량, 감지 신호의 변화량, ADC(analog to digital converter)(후술하는 ADC부(115, 125) 참조) 출력(또는 출력 변화량) 등에 대응하는 데이터일 수 있다.

제1 터치 구동 모드가 종료되면, 터치 장치(10)는 제2 터치 구동 모드로 구동한다(S12). 제2 터치 구동 모드는 스타일러스 펜(20)에 의한 터치 입력을 검출하기 위한 모드이다. 터치 장치(10)가 제2 구동 모드로 구동하면, 제1 구동/수신부(110) 및 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 구동 신호를 동시에 인가할 수 있다. 그리고, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 인가된 구동 신호에 의해 스타일러스 펜(20)의 공진 회로부(23)가 공진하고, 이로 인해 발생된 공진 신호가 전도성 팁(21)을 통해 터치 패널(100)에 전달될 수 있다. 이에 따라, 제1 구동/수신부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신하며, 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)는 수신된 감지 신호를 처리하여 제어부(130)에 전달할 수 있다.

상기에서는 터치 장치(10)가 제2 구동 모드로 구동하는 동안 스타일러스 펜(20)의 공진 신호를 발생시키기 위해, 제1 구동/수신부(110) 및 제2 구동/수신부(120)가 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 구동 신호를 동시에 인가되는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 제1 구동/수신부(110)에 의해 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두에만 구동 신호가 동시에 인가되거나, 제2 구동/수신부(120)에 의해 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에만 구동 신호가 동시에 인가될 수도 있다. 제1 구동/수신부(110) 및 제2 구동/수신부(120)가 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 구동 신호를 동시 인가하는 경우, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 인가되는 구동 신호와 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 인가되는 구동 신호의 위상은 동일한 것으로 가정하며, 이에 제한되지 않는다.

제어부(130)는 터치 장치(10)가 제2 터치 구동 모드로 구동하는 동안 터치 패널(100)로부터 감지 신호들을 수신하고, 수신된 감지 신호들에 기초하여 터치 객체의 터치 좌표 등을 포함하는 제2 터치 데이터를 획득한다(S13). 제2 터치 구동 모드에서 획득되는 제2 터치 데이터는, 스타일러스 펜(20)에 의한 터치 입력에 대응할 수 있다. 즉, 제2 터치 데이터는, 스타일러스 펜(20)의 터치 패널(100) 터치로 인한 커패시턴스 변화량, 감지 신호의 변화량, ADC 출력(또는 출력 변화량) 등을 데이터화한 것이다.

다음으로, 도 4를 참조하여, 제1 터치 구동 모드와 및 제2 터치 구동 모드에서 인가되는 구동 신호와, 스타일러스 펜(20)의 공진 신호를 설명한다.

도 4는 도 3의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호의 일례를 나타낸 파형도이다. 도 4에서, D_121 및 D_111은 각각 제1 구동/수신부(110) 및 제2 구동/수신부(120)에서 출력되는 구동 신호의 일례를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 터치 장치(10)가 제1 터치 구동 모드로 구동하는 제1 구간(T1)에서, 제1 구동/수신부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 에 구동 신호(D_111)들을 출력한다. 또한, 제1 구동/수신부(110)가 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로 구동 신호들을 출력하면, 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호들을 수신한다.

터치 장치(10)가 제2 터치 구동 모드로 구동하는 제2 구간(T2) 중 제1 서브 구간(T21)에서, 제1 구동/수신부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 에 구동 신호(D_111)들을 동시에 인가하고, 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 에 구동 신호(D_121)들을 동시에 인가한다.

제1 서브 구간(T21)에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 인가되는 구동 신호(D_111) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 인가되는 구동 신호(D_121)의 주파수는, 스타일러스 펜(20)의 공진 주파수에 대응한다. 예를 들어, 제1 서브 구간(T21) 동안 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 출력되는 구동 신호들(D111, D121)의 주파수는 500kHz를 중심으로 25kHz의 오프셋 내의 주파수일 수 있다. 이에 반해, 제1 구간(T1)에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 출력되는 구동 신호(D_111)들의 주파수는 스타일러스 펜(20)의 공진 주파수와 상이하게 설정된다. 예를 들어, 제1 구간(T1) 동안 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 출력되는 구동 신호(D_111)들의 주파수는 150kHz 내외로 설정될 수 있다. 이러한 구동 신호의 주파수 설정은 예시에 불과하며, 상기와는 다른 값으로 설정될 수 있다.

터치 장치(10)가 제2 터치 구동 모드로 구동하는 제2 구간(T2) 중 제2 서브 구간(T22)에서, 제1 구동/수신부(110)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호들을 수신하고, 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호들을 수신할 수 있다. 제2 서브 구간(T22)에서는 구동 신호 인가가 종료된 후에도, 스타일러스 펜(20)의 공진 회로부(23)에 의해 출력되는 공진 신호가 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나에 의해 수신될 수 있다.

제2 구간(T2)은 제1 서브 구간(T21)과 제2 서브 구간(T22)을 복수로 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 구간(T2) 내에서, 제1 서브 구간(T21)과 제2 서브 구간(T22)의 조합이 8회로 반복될 수 있다.

상기에서는 제1 구간(T1) 이후에 제2 구간(T2)이 존재하는 것으로 설명하였으나, 제2 구간(T2) 이후에 제1 구간(T1)이 존재할 수도 있으며, 제1 구간(T1)과 제2 구간(T2)의 시간 길이는 여러 프레임 구간 내에서 각각 변경될 수 있고, 실시 예의 터치 장치(10)의 구동 방식은 이에 제한되지 않는다.

또한, 상기에서는 하나의 프레임 구간 내에 제1 구간(T1) 및 제2 구간(T2)이 한 번씩 포함되는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 하나의 프레임 구간 내에 복수의 제1 구간(T1) 및 복수의 제2 구간(T2)이 포함될 수도 있다. 이 경우, 터치 장치(10)는 제1 터치 구동 모드로 구동하는 복수의 제1 구간(T1)에서 터치 패널(100)로부터 수신된 감지 신호들에 기초하여 제1 터치 데이터를 획득하고, 제2 터치 구동 모드로 구동하는 복수의 제2 구간(T2)에서 터치 패널(100)로부터 수신된 감지 신호들에 기초하여 제2 터치 데이터를 획득할 수 있다.

또한, 상기에서는 제2 서브 구간(T22)에서 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)가 감지 신호를 수신하는 것으로 설명하였으나, 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)는 제1 서브 구간(T21)에서 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)을 통해 감지 신호를 수신할 수도 있다.

다음으로, 도 5 및 도 7을 참조하여 도 1의 터치 장치(10)에서 제1 및 제2 구동/수신부(110, 120)의 동작에 대해 구체적으로 설명한다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 제1 구동/수신부(110)는 복수의 증폭부(amplifier)(112-1 내지 112-m), 복수의 차동 증폭부(또는 차분 증폭부)(113-1 내지 113-i), ADC(analog to digital converter)부(115), 및 신호 처리부(DSP, 117)를 포함한다.

또한, 제2 구동/수신부(120)는, 복수의 제1 증폭부(122-1 내지 122-n), 복수의 제2 증폭부(123-1 내지 123-j)(또는 복수의 차동 증폭부(또는 차분 증폭부)(123-1 내지 123-j)), ADC부(125), 및 신호 처리부(DSP, 127)를 포함한다.

도 5는 도 4의 제1 구간(T1)에서의 제1 및 제2 구동/수신부(110, 120)의 동작을 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 제1 구간(T1)에서 제1 구동/수신부(110)에 포함된 복수의 증폭부(112-1 내지 112-m)는 각각, 터치 채널을 통해 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 대응하는 하나의 제1 터치 전극에 연결되어 구동 신호를 출력한다.

또한, 제1 구간(T1)에서 제2 구동/수신부(120)에 포함된 복수의 제2 증폭부(123-1 내지 123-n)는 각각, 터치 채널을 통해 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 대응하는 하나의 제2 터치 전극에 연결되어 감지 신호를 수신한다. 복수의 제2 증폭부(123-1 내지 123-n) 각각은, 두 개의 입력단 중 하나의 입력단이 접지 또는 직류 전압이 연결되고, 나머지 입력단에 대응하는 제2 터치 전극의 감지 신호가 입력되는 증폭기로 구현될 수 있다. 즉, 복수의 제2 증폭부(123-1 내지 123-n) 각각은, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에서 전달되는 감지 신호를 병렬적으로 증폭하여 출력한다.

제1 구간(T1)에서 제2 구동/수신부(120)의 ADC부(125)는 복수의 제2 증폭부(123-1 내지 123-n)에 의해 증폭된 감지 신호들을 디지털 신호인 감지 데이터들로 변환한다. 즉, ADC부(125)는 복수의 제2 증폭부(123-1 내지 123-n)로부터 증폭된 감지 신호들이 입력되면, 주기적인 샘플링을 통해 이들을 감지 데이터로 변환한다.

신호 처리부(127)는 ADC부(125)에 의해 디지털 신호로 변환된 감지 데이터들을 처리하여 제어부(130)에 전달한다.

도 6은 도 4의 제2 구간(T2) 중 제1 서브 구간(T21)에서의 제1 및 제2 구동/수신부(110, 120)의 동작을 보다 구체적으로 나타낸다.

도 6을 참조하면, 제1 서브 구간(T21)에서 제1 구동/수신부(110)에 포함된 복수의 증폭부(112-1 내지 112-m)는 각각, 터치 채널을 통해 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 대응하는 제1 터치 전극에 연결되어 구동 신호를 출력한다. 또한, 제2 구동/수신부(120)에 포함된 복수의 제1 증폭부(122-1 내지 122-n) 또한, 각각 터치 채널을 통해 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 대응하는 제2 터치 전극에 연결되어 구동 신호를 출력한다.

도 7은 도 4의 제2 구간(T2) 중 제2 서브 구간(T22)에서의 제1 및 제2 구동/수신부(110, 120)의 동작을 보다 구체적으로 나타낸다.

도 7을 참조하면, 제2 서브 구간(T22)에서 제1 구동/수신부(110)에 포함된 복수의 차동 증폭부(또는 차분 증폭부)(113-1 내지 113-i)와 제2 구동/수신부(120)에 포함된 복수의 차동 증폭부(또는 차분 증폭부)(123-1 내지 123-j) 각각은, 입력 단자들이 서로 이격 되어 있는 두 개의 터치 전극에 각각 연결된다. 또한, 각각의 차동 증폭부(113-1 내지 113-i, 123-1 내지 123-j)는 대응하는 터치 전극들에서 전달되는 두 개의 감지 신호를 차동 증폭하여 출력할 수 있다. 각각의 차동 증폭부(113-1 내지 113-i, 123-1 내지 123-j)는 두 개의 터치 전극으로부터 감지 신호를 수신하여 차동 증폭하므로, 구동 신호들을 복수의 터치 전극에 동시에 인가하더라도, 포화되지 않는다.

각각의 차동 증폭부(113-1 내지 113-i, 123-1 내지 123-j)는 인접한 두 개의 터치 전극이 아닌, 서로 이격 되어 있는 두 개의 터치 전극으로부터 감지 신호들을 수신할 수 있다. 예를 들어, 각각의 차동 증폭부(113-1 내지 113-i, 123-1 내지 123-j)는 하나 이상의 터치 전극을 사이에 두고 이격 되어 있는 두 개의 터치 전극으로부터 감지 신호들을 수신할 수 있다.

도 7을 예로 들면, 차동 증폭부(113-1)는 터치 전극(111-1) 및 터치 전극(111-5)로부터 감지 신호들을 수신한다. 차동 증폭부(113-1)가 인접한 두 개의 터치 전극(예를 들어, 제1 터치 전극(111-1) 및 제1 터치 전극(111-2))으로부터 감지 신호들을 수신한다면, 제1 터치 전극(111-1)과 제1 터치 전극(111-2) 사이의 영역에서의 터치에 의한 감지 신호들은, 차동 증폭부(113-1)에 의해 차동 증폭되더라도 그 값이 충분히 크지 않다. 그러므로, 차동 증폭부(113-1)가 인접한 두 개의 터치 전극에 연결되면, 터치 감도가 저하된다. 그러나, 차동 증폭부(113-1)는 제1 터치 전극(111-1) 및 제1 터치 전극(111-5)로부터 감지 신호들을 수신하므로, 터치가 입력된 위치의 터치 전극에 의한 감지 신호가 충분히 큰 값을 갖도록 차동 증폭될 수 있으며, 터치 감도가 향상될 수 있다.

제2 서브 구간(T22)에서 제1 구동/수신부(110)의 ADC부(115) 및 제2 구동/수신부(120)의 ADC부(125)는, 복수의 차동 증폭부(113-1 내지 113-i, 123-1 내지 123-j) 중 대응하는 차등 증폭부에 의해 증폭된 신호들을 디지털 신호인 감지 데이터들로 변환한다. 즉, ADC부(115)는 복수의 차동 증폭부(113-1 내지 113-i)로부터 증폭된 신호들이 입력되면, 주기적인 샘플링을 통해 이들을 감지 데이터로 변환하고, ADC부(125)는 복수의 차동 증폭부(123-1 내지 123-j)로부터 증폭된 신호들이 입력되면, 주기적인 샘플링을 통해 이들을 감지 데이터로 변환한다.

그리고 각각의 신호 처리부(117, 127)는 대응하는 ADC부(115, 125)로부터 출력되는 감지 데이터들을 신호 처리하여 제어부(130)에 전달한다.

복수의 차동 증폭부(113-1 내지 113-i, 123-1 내지 123-j)는 복수의 증폭부(123-1 내지 123-n)의 입력단의 연결을 변경하여 구성될 수 있다. 즉, i+j=n일 수 있다. 구체적으로, 증폭부(123-1)의 두 입력단 중 접지 또는 직류 전압이 연결된 입력단을 대응하는 제2 터치 전극(121-4)에 연결하고, 증폭부(123-1)의 두 입력단 중 접지 또는 직류 전압이 연결된 입력단을 대응하는 제2 터치 전극(121-5)에 연결하여, 하나의 증폭부에 두 개의 터치 전극이 연결될 수 있다.

다음으로, 도 8 내지 도 11을 참조하여 도 3의 터치 검출 방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

도 8은 도 3의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호와 수신 신호의 일례를 나타낸 파형도이고, 도 9는 도 8의 제1 구간(T1)에서의 감지 신호를 처리하는 일 예를 나타낸다. 도 8 및 도 9는, 제1 터치 전극들(111-1, 111-2)과 제2 터치 전극들(121-1, 121-2, 121-3)이 교차하는 영역에 손가락에 의한 터치가 있는 것으로 가정한다.

도 8에서, 제1 터치 전극들(111-1, 111-2)과 제2 터치 전극들(121-1, 121-2, 121-3)로 인가되는 구동 신호들(D_111, D_121)은 이네이블 레벨의 전압(VE)과 디세이블 레벨의 전압(VD)을 갖는 주파수 신호를 포함한다. 한편, 도 8에서는 구동 신호(D_111, D_121)가 펄스 파형의 주파수 신호인 경우를 예로 들어 도시하였으나, 구동 신호의 파형은 이로 제한되지 않는다.

제1 구간(T1)에서는, 복수의 구동 신호(D_111-1 내지 D_111-m)가 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 순차적으로 인가된다. 또한, 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호들(R_121-1 내지 R_121-n)을 수신한다.

제1 구간(T1)에서 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 인가되는 구동 신호(D_111-1 내지 D_111-m)는, 스타일러스 펜(20) 외의 다른 터치 객체에 의한 터치 입력을 검출하기 위한 구동 신호이다.

도 8에서는 제1 구간(T1) 동안 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 동일한 주파수를 가지는 구동 신호(D_111-1 내지 D_111-m)가 순차적으로 인가되는 것으로 도시하였으나, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 서로 상이한 주파수(예를 들어, 서로 직교(orthogonal)의 관계를 갖는 주파수)를 갖는 구동 신호가 동시에 인가될 수도 있다. 이 경우, 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 터치에 따른 감지 신호를 수신하고, 상이한 주파수 대역의 밴드 패스 필터들을 사용하여 감지 신호들을 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 별로 분리할 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 제1 구간(T1)에서는 제2 터치 전극(121-1)으로부터의 감지 신호(R_121-1)가 대응하는 증폭부(123-1)를 통해 증폭되어 출력되고, 제2 터치 전극(121-2)으로부터의 감지 신호(R_121-2)가 대응하는 증폭부(123-1)를 통해 증폭되어 출력되며, 제2 터치 전극(121-3)으로부터의 감지 신호(R_121-3)가 대응하는 증폭부(123-1)를 통해 증폭되어 출력되고, 제2 터치 전극(121-4)으로부터의 감지 신호(R_121-4)가 대응하는 증폭부(123-1)를 통해 증폭되어 출력될 수 있다. 각 증폭부(123-1, 123-2, 123-3, 123-4)에 의해 증폭된 감지 신호들은, ADC부(125)에 의해 디지털 신호인 감지 데이터로 변환된 후, 신호 처리부(127)에 의해 처리되어 제어부(130)로 전달된다.

제어부(130)는 감지 데이터들이 입력되면, 이로부터 각 감지 신호의 신호 크기(진폭) 변화를 검출할 수 있다. 그리고, 신호 크기 변화가 발생될 때의 구동 신호를 인가한 제1 터치 전극과 신호 크기 변화가 발생된 제2 터치 전극이 교차하는 지점을 터치 좌표로 획득할 수 있다. 도 8을 예로 들면, 제1 터치 전극들(111-1, 111-2)에 구동 신호가 인가되는 동안, 제2 터치 전극들(121-1, 121-2, 121-3)로부터 수신되는 감지 신호들(R_121-1, R_121-2, R_121-3)에는 터치에 의한 신호 크기 변화가 각각 △V0, △V1, △V2로 발생한다. 따라서, 제1 터치 전극들(111-1, 111-2)과 제2 터치 전극들(121-1, 121-2, 121-3)이 교차하는 지점이 터치 좌표로 획득될 수 있다.

다시 도 8을 보면, 다음으로, 제2 구간(T2) 내의 제1 서브 구간(T21)에서는, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 구동 신호(D_111, D_121)가 인가된다. 제1 서브 구간(T21) 동안 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 인가되는 구동 신호들(D_111, D_121)은 스타일러스 펜(20)의 공진 주파수와 유사한 주파수를 갖는 주파수 신호이다.

제2 서브 구간(T22)에서, 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두로부터 감지 신호들을 수신할 수 있다.

제2 구간(T2)은, 제1 서브 구간(T21)과 제2 서브 구간(T22)을 복수로 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 구간(T2) 내에서, 제1 서브 구간(T21)과 제2 서브 구간(T22)의 조합이 8회로 반복될 수 있다.

도 8에서는 스타일러스 펜(20)에 의한 터치가 발생하지 않으므로, 제2 서브 구간(T22)에서 감지 신호가 수신되지 않는다.

도 10은 도 3의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호와 수신 신호의 다른 예를 나타낸 파형도이고, 도 11은 도 10의 제2 구간(T2)에서의 감지 신호를 처리하는 일 예를 나타낸다. 도 10 및 도 11에서는, 제1 터치 전극(111-2)과 제2 터치 전극(121-5)이 교차하는 영역에 스타일러스 펜(20)에 의한 터치가 있는 것으로 가정한다.

도 10에서, 제1 터치 전극들(111-1, 111-2)과 제2 터치 전극들(121-1, 121-2, 121-3)로 인가되는 구동 신호들(D_111, D_121)은, 도 8에서와 마찬가지로 이네이블 레벨의 전압(VE)과 디세이블 레벨의 전압(VD)을 갖는 주파수 신호를 포함한다. 한편, 도 10에서는 구동 신호(D_111, D_121)가 펄스 파형의 주파수 신호인 경우를 예로 들어 도시하였으나, 구동 신호의 파형은 이로 제한되지 않는다.

도 10을 참조하면, 제1 구간(T1)에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 순차적으로 구동 신호들(D_111-1 내지 D_111-m)이 인가된다. 또한, 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호들(R_121-1 내지 R_121-n)을 수신한다.

스타일러스 펜(20)이 제2 터치 전극(121-5)에 근접해 있으므로, 제1 구간(T1)에서는, 터치가 있는 제2 터치 전극(121-5)으로부터의 감지 신호(R_121-5)의 신호 크기 변화 값(ΔV3)이 증폭부(123-5)를 통해 증폭되어 출력될 수 있다.

다음으로, 제2 구간(T2) 내의 제1 서브 구간(T21)에서는, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 구동 신호(D_111, D_121)가 인가된다. 제1 서브 구간(T21) 동안 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 인가되는 구동 신호들(D_111, D_121)은 스타일러스 펜(20)의 공진 주파수와 유사한 주파수를 갖는 주파수 신호이다.

제1 서브 구간(T21)에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터의 감지 신호의 수신은 수행되지 않는다.

이후, 제1 서브 구간(T21)이 종료되면, 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)는 구동 신호의 인가를 중단한다. 즉, 제1 서브 구간(T21)에 이어지는 제2 서브 구간(T22) 동안에는, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 구동 신호가 인가되지 않는다.

제2 서브 구간(T22)에서, 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두로부터 감지 신호들을 수신할 수 있다. 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120)는 구동 신호(D_111, D_121)가 인가되지 않는 제2 서브 구간(T22)에서의 펜 공진 신호를, 감지 신호로서 수신할 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 제2 서브 구간(T22)에서 스타일러스 펜(20)에 의해 터치된 영역의 제1 터치 전극(111-2)과 제2 터치 전극(121-5)으로부터 수신된 감지 신호(R_111-2, R_121-5)들은 각각 대응하는 차동 증폭부(113-2, 123-1)에 의해 증폭되어 출력될 수 있다. 각 차동 증폭부(113-2, 123-1)에는, 감지 신호(R_111-2, R_121-5)들 외에 터치되지 않은 영역의 터치 전극(111-6, 121-1)으로부터 수신된 감지 신호가 또 다른 입력으로 입력되므로, 실질적으로 각 차동 증폭부(113-2, 123-1)에서 출력되는 신호들은 제1 터치 전극(111-2)과 제2 터치 전극(121-5)으로부터 수신된 감지 신호(R_111-2, R_121-5)들이 증폭된 신호에 대응한다. 각 차동 증폭부(113-2, 123-1)에 의해 증폭된 감지 신호들은, 대응하는 ADC부(115, 125)에 의해 디지털 신호인 감지 데이터들로 변환된 후, 신호 처리부(117, 127)에 의해 처리되어 제어부(130)로 전달된다.

제어부(130)는 감지 데이터들이 입력되면, 이를 사용하여 감지 신호들 중 신호 크기(진폭)가 소정치 이상인 유효 터치 신호를 검출할 수 있다. 그리고, 유효 터치 신호로 검출된 터치 전극들의 위치로부터 터치 좌표를 획득할 수 있다. 도 10을 예로 들면, 제1 터치 전극(111-2)과 제2 터치 전극(121-5)에서 소정치 이상의 감지 신호가 수신된다. 따라서, 제1 터치 전극(111-2)과 제2 터치 전극(121-5)이 교차하는 지점이 터치 좌표로 획득될 수 있다.

일 실시 예에 따른 터치 장치(10)에 따르면, 제2 서브 구간(T22)에서 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두를 통해 감지 신호를 수신하므로, 서로 교차하는 두 개의 축에 따른 터치 좌표를 빠른 시간 내에 획득할 수 있는 장점이 있다.

또한, 제1 서브 구간(T21)에서 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 동일한 구동 신호(D_111, D_121)를 동시에 인가하여, 이에 응답하는 스타일러스 펜(20)의 공진 신호 크기가 향상되는 장점이 있다.

상기의 설명에서, 제1 구동/수신부(110)와 제2 구동/수신부(120) 중 적어도 하나에 의해, 제2 서브 구간(T22)에서 감지 신호 수신이 적어도 1회 수행될 수 있다. 또한, 감지 신호를 수신하는 시점은 제2 서브 구간(T22) 내의 적어도 하나의 시점일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

실시 예들에 따르면, 터치 장치(10)는 전술한 바와 같이 제1 터치 데이터 또는 제2 터치 데이터가 획득되면, 이로부터 터치 좌표를 검출하고, 터치 좌표를 포함하는 터치 데이터를 소정의 터치 리포트 주기(touch report period)마다 호스트 장치로 전달할 수 있다. 본 문서에서 터치 리포트 주기는, 터치 장치(10)가 터치 패널(100)을 구동하여 획득된 터치 데이터를 외부의 호스트 장치(미도시)로 리포팅하기 위해, 터치 데이터를 호스트 장치로 출력하는 주기를 나타낸다.

터치 데이터와 관련하여, 도 12 및 도 13을 참조하여 설명한다.

도 12는 일 실시 예에 따른 터치 장치 및 호스트를 나타내는 블록도이고, 도 13은 터치 장치로부터 호스트 장치에 제공되는 터치 데이터의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 12를 참조하면, 호스트 장치(50)는 터치 장치(10)에 포함된 터치 컨트롤러(102)로부터 터치 데이터를 제공받을 수 있다. 예를 들어, 호스트 장치(50)는 모바일 SoC(System-on-Chip), 어플리케이션 프로세서(AP: Application Processor), 미디어 프로세서(Media Processor), 마이크로프로세서, 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Unit), 또는 이와 유사한 장치일 수 있다.

터치 장치(10)는 하나의 프레임 구간이 종료된 후에, 해당 프레임 구간 동안 입력된 터치에 관한 정보를 터치 데이터로 생성하여 호스트 장치(50)에 전달할 수 있다.

도 13을 참조하면, 터치 데이터(60)는 터치 카운트 필드(61) 및 적어도 하나의 터치 엔티티 필드(62, 63)를 포함할 수 있다.

터치 카운트 필드(61)에는 하나의 프레임 구간 동안 입력된 터치의 개수를 나타내는 값이 기입될 수 있다. 예를 들어, 하나의 프레임 구간 내의 제1 구간(T1)에서 하나의 손가락에 의한 터치 좌표가 계산되고, 제2 구간(T2)에서 하나의 스타일러스 펜에 의한 터치 좌표가 계산되는 경우, 터치 카운트 필드(61)에는 두 개의 터치가 입력됨을 나타내는 값이 기입된다.

터치 엔티티 필드(62, 63)는 각각의 터치 입력에 대한 정보를 나타내는 필드를 포함한다. 예를 들어, 터치 엔티티 필드(62, 63)는 플래그 필드(620), X축 좌표 필드(621), Y축 좌표 필드(622), Z 값 필드(623), 면적 필드(624), 터치 액션 필드(625)를 포함한다.

터치 엔티티 필드(62, 63)의 개수는 터치 카운트 필드(61)에 기입된 값과 동일할 수 있다.

플래그 필드(620)에는 터치 객체를 나타내는 값이 기입될 수 있다. 예를 들어, 손가락, 손바닥, 및 스타일러스 펜은 서로 상이한 값으로 플래그 필드(620)에 기입될 수 있다. X축 좌표 필드(621)와 Y축 좌표 필드(622)에는 계산된 터치 좌표를 나타내는 값이 기입될 수 있다. Z 값 필드(623)에는 감지 신호의 신호 세기에 대응되는 값이 기입될 수 있다. 면적 필드(624)에는 터치된 영역의 면적에 대응되는 값이 기입될 수 있다.

실시 예들에 따르면, 터치 데이터(60)를 전달 받은 호스트 장치(50)는 면적 필드(624)의 값을 사용하여, 터치 면적이 임계치보다 크면 터치 객체가 손가락(30)인 것으로 결정하고, 터치 면적이 임계치 이하이면 터치 객체가 스타일러스 펜(20)인 것으로 결정한다.

실시 예들에 따르면, 터치 데이터(60)를 전달 받은 호스트 장치(50)는 플래그 필드(620)의 값을 사용하여, 터치 객체가 손가락(30)인지 또는 스타일러스 펜(20)인지를 식별할 수도 있다.

한편, 터치 장치(10)에는 다양한 이유로 노이즈가 존재하며, 이러한 노이즈는 터치 장치(10)의 감지 성능을 떨어뜨리는 요인으로 작용할 수 있다. 특히, 스타일러스 펜(20)의 경우 스타일러스 펜(20)의 공진 주파수와 유사한 주파수 대역의 노이즈가 존재할 경우, 터치 감지의 정밀도가 많이 낮아질 수 있다.

다음으로, 도 14를 참조하여 노이즈가 터치 감지에 영향을 미치는 현상에 대해 설명한다.

도 14는 터치 장치의 터치 감지 성능에 대한 노이즈의 영향을 설명하기 위한 도면으로서, 스타일러스 펜(20)의 공진을 위해 터치 패널(100)로 인가되는 구동 신호와 주파수가 동일하거나, 2배, 3배의 주파수를 가지는 노이즈 신호가 발생하는 경우를 나타낸다.

도 14를 참조하면, 터치 장치(10)에서는 감지 신호의 신호 크기 즉, 진폭(amplitude)를 획득하기 위해, 구동 신호의 주파수의 n배, 예를 들어, 4배의 주파수를 가지는 클록 신호에 동기화되어 복수의 샘플링 지점(s0~s7)에서 감지 신호의 신호 값을 샘플링한다. 그리고, 샘플링된 신호 값들 중 적어도 일부를 사용하여 감지 신호의 신호 크기(진폭)를 획득한다. 도 14를 예로 예로 들면, s0 지점에서 샘플링된 신호 값(1)과, s2 지점에서 샘플링된 신호 값(-1) 간의 차이 값(ΔI)을 이용하여 감지 신호의 신호 크기를 획득한다.

도 14에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(20)에 의해 터치 패널(100)이 터치된 경우, 터치된 터치 전극으로부터 출력되는 감지 신호의 진폭(ΔI)은 2가 된다.

이와 마찬가지로, 구동 신호의 주파수(f1)와 동일한 주파수를 가지는 노이즈 신호1 또한, 샘플링 시점 s0에서 샘플링된 신호 값이 1이고, 샘플링 시점 s2에서 샘플링된 신호 값이 -1로, 두 값 간의 차이 값(ΔI) 또한 2가 된다. 또한, 구동 신호의 주파수(f1)의 3배인 주파수를 가지는 노이즈 신호3은, 샘플링 시점 s0에서 샘플링된 신호 값이 -1이고, 샘플링 시점 s2에서 샘플링된 신호 값이 1로, 두 값 간의 차이 값(ΔI)이 -2가 된다.

따라서, 노이즈 신호1 또는 노이즈 신호3이 구동 신호에 시간적으로 동기화되어 발생할 경우, 노이즈 신호1 또는 노이즈 신호3의 신호 값이 감지 신호의 진폭을 획득하는데 영향을 미치게 되고, 이는 터치 감지 성능을 떨어뜨리는 요인으로 작용할 수 있다.

따라서, 후술하는 실시 예에서는 이러한 문제를 해결하기 위해, 도 3의 제2 터치 구동 모드에서 터치 패널(100)로 출력되는 구동 신호가 서로 위상이 상이한 두 가지 종류의 구동 신호들이 포함하도록 하고, 감지 신호의 진폭을 획득하는 과정에서 대응하는 구동 신호의 위상에 따라 서로 다른 코드를 적용함으로써, 감지 신호로부터 노이즈 신호의 영향을 제거한다.

이하, 도 15 내지 도 18을 참조하여, 터치 장치(10)가 제2 터치 구동 모드로 동작하는 동안의 터치 검출 방법(도 3의 S12 및 S13 단계 참조)에 대해 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

도 15는 실시 예에 따른 터치 장치가 제2 터치 구동 모드로 동작하는 동안의 터치 검출 방법을 도시한 흐름도이다. 또한, 도 16은 도 15의 터치 검출 방법에서 노이즈를 필터링하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 15를 참조하면, 터치 장치(10)의 제어부(130)는 터치 장치(10)가 스타일러스 펜(20)의 터치를 감지하기 위한 제2 터치 구동 모드에 진입함에 따라(S20), 스타일러스 펜(20)의 공진 신호를 발생시키기 위한 구동 신호를 터치 패널(100)로 출력하도록 제1 및 제2 구동/수신부(110, 120)를 제어한다.

이에 따라, 제1 및 제2 구동/수신부(110, 120)는 스타일러스 펜(20)의 공진 주파수와 유사한 주파수를 가지며 서로 위상이 상이한 제1 및 제2 구동 신호 중 하나를 터치 패널(100)로 선택적으로 인가한다(S21). 즉, 제1 및 제2 구동/수신부(110, 120)는, 정해진 순서 또는 패턴에 따라 서로 위상이 상이한 즉, 서로 위상이 반대인 제1 및 제2 구동 신호 중 하나를 선택하여, 소정 구간(도 4의 제1 서브 구간(T21) 참조) 동안 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 구동 신호를 출력한다.

또한, 제1 및 제2 구동/수신부(110, 120)는 터치 패널(100) 즉, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호들을 수신(S22)하여 이를 제어부(130)로 전달한다. 예를 들어, 상기 S21 단계에서의 구동 신호 인가가 종료된 후 소정 구간(도 4의 제2 서브 구간(T22) 참조)에서, 제1 구동/수신부(110)는 터치 패널(100)로 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호들을 수신하고, 제2 구동/수신부(120)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호들을 수신할 수 있다. 이 때, 제1 및 제2 구동/수신부(110, 120)는 각 터치 전극들로부터 수신된 감지 신호들을 (차등) 증폭하고, 디지털 신호인 감지 데이터로 변환한 후 제어부(130)로 전달한다.

여기서, 감지 데이터는 제1 및 제2 구동/수신부(110, 120)의 ADC부(115, 125)를 통해 감지 신호의 신호 값들을 샘플링한 데이터들이다. 도 16을 예로 들면, 제1 및 제2 구동/수신부(110, 120)의 ADC부(115, 125)는 구동 신호의 주파수(f1)의 n배 예를 들어, 4배의 주파수(4×f1)를 가지는 클록 신호에 동기화되어 복수의 시점(s0~s3, s10~s13)에서 감지 신호를 샘플링할 수 있다. 본 개시에서의 적어도 하나의 샘플링 시점(s0~s3, s10~s13)은, 구동 신호의 주파수와 관련되어 주기적으로 설정될 수 있는 임의의 타이밍일 수 있다.

제어부(130)는 제1 및 제2 구동/수신부(110, 120)로부터 각 터치 전극으로부터 수신된 감지 신호에 대응하는 감지 데이터들이 전달되면, 이들을 사용하여 각 감지 신호의 신호 크기 즉, 진폭을 획득한다(S23).

도 16을 예로 들면, 제어부(130)는 제1 및 제2 구동/수신부(110, 120)에 의해 샘플링된 신호 값들 중 적어도 일부를 이용하여 대응하는 감지 신호의 신호 크기 즉 진폭을 산출한다. 예를 들어, 제어부(130)는 샘플링 시점 s0 및 s2에서 샘플링된 신호 값들 간의 차이와, 샘플링 시점 s4 및 s6에서 샘플링된 신호 값들 간의 차이를 이용하여 감지 신호의 신호 크기를 산출한다. 이에 따라, 정위상의 구동 신호에 응답하여 수신된 감지 신호의 진폭은, s0 시점에서 샘플링 된 신호 값 1과, s2 시점에서 샘플링 된 신호 값 -1의 차이 값인 +2가 된다. 반면에, 역위상의 구동 신호에 응답하여 수신된 감지 신호의 진폭은, s4 시점에서 샘플링 된 신호 값 -1과, s6 시점에서 샘플링 된 신호 값 1의 차이 값인 -2가 된다.

터치 장치(10)가 제2 터치 구동 모드로 구동하는 동안, 제1 및 제2 구동/수신부(110, 120)는 터치 패널(100)로 구동 신호를 인가하고(S21), 이에 대응하여 터치 패널(100)로부터 감지 신호들을 수신(S22)하여 감지 신호들의 신호 크기를 획득(S23)는 동작을 N회 반복적으로 수행한다(S24). 즉, 터치 장치(10)가 제2 터치 구동 모드로 구동되는 제2 구간(T2)동안, 구동 신호가 인가되는 제1 서브 구간(T21)과 감지 신호를 수신하는 제2 서브 구간(T22)의 조합이 N회(예를 들어, 8회)에 걸쳐 반복될 수 있다.

상기 S21 단계 내지 S23 단계를 N회 반복한 후, 제어부(130)는 아래의 수학식 1을 통해, 각 감지 신호의 최종 신호 크기 즉, 최종 진폭을 획득한다(S25).

[수학식 1]

위 수학식 1에서, i는 상기 S21 단계 내지 S23 단계가 수행된 횟수에 대응하고, ΔI_i는 i 번째 수행된 상기 S21 단계 내지 S23 단계에 의해 획득된 신호 진폭을 의미하며, '# of samples'는 한 번의 제2 터치 구동 모드가 수행되는 동안 감지 신호로부터 신호 진폭이 획득된 횟수(샘플링 횟수) 즉, 상기 S21 단계 내지 S23 단계가 수행된 횟수에 대응한다.

위 수학식 1을 참조하면, 각 터치 전극에 대응하는 감지 신호의 최종 신호 크기(signal amplitude)는, 제2 터치 구동 모드가 수행되는 동안 여러 번에 걸쳐 구동 신호를 인가하고 획득한 감지 신호의 진폭(ΔI_i)에 각각 대응하는 코드(code)를 곱한 후 합한 값(

)을, 샘플링 횟수로 나누어(# of samples) 평균을 구한 값에 대응된다. 여기서, 코드(code)는 절댓값이 동일하고 부호가 서로 상이한 제1 값과 제2 값 중 하나의 값을 갖는다. 예를 들어, 코드는 1과 -1 중 하나의 값을 가지며, 대응하는 구동 신호의 위상에 따라 다르게 적용될 수 있다. 도 16을 예로 들면, 정위상의 구동 신호(제1 구동 신호)를 터치 패널(100)로 인가하여 획득한 감지 신호의 신호 크기에는 코드 1이 곱해지고, 역위상의 구동 신호(제2 구동 신호)를 터치 패널(100)로 인가하여 획득한 감지 신호의 신호 크기에는 코드 -1이 곱해질 수 있다.

전술한 방법을 통해, 각 터치 전극에 대응하는 감지 신호의 최종 신호 크기가 획득되면, 제어부(130)는 이를 정해진 임계치와 비교하여 감지 신호들 중 유효 터치 신호를 검출한다. 그리고, 유효 터치 신호가 검출된 터치 전극들에 대응하여 스타일러스 펜(20)의 터치 좌표 등을 포함하는 제2 터치 데이터를 획득한다(S26).

스타일러스 펜(20)에서 발생하는 공진 신호는, 터치 패널(100)로 인가되는 구동 신호의 위상에 대응하여 위상이 달라진다. 따라서, 스타일러스 펜(20)의 공진 신호를 감지하여 출력하는 터치 패널(100)의 감지 신호 또한 터치 패널(100)로 인가되는 구동 신호의 위상에 대응하여 그 위상이 달라질 수 있다.

도 16을 예로 들면, 정위상의 구동 신호가 인가되어 발생한 감지 신호와, 역위상의 구동 신호가 인가되어 발생한 감지 신호는 위상이 서로 상이하게 나타난다. 따라서, 정위상의 구동 신호를 인가하여 수신된 감지 신호의 진폭(예를 들어, 샘플링 시점 s0 및 s2에서 샘플링된 감지 데이터들 간의 차이 값(ΔI))은 +2가 되고, 역위상의 구동 신호를 인가하여 수신된 감지 신호의 진폭(예를 들어, 샘플링 시점 s4 및 s6에서 샘플링된 감지 데이터들 간의 차이 값(ΔI))은 -2가 된다. 이렇게 획득된 진폭 값들을 위 수학식 1에 대입할 경우, 진폭 값들 간의 상쇄를 통해 최종 신호 크기 값이 작아질 수 있다. 즉, 정위상의 구동 신호가 인가되어 발생한 감지 신호의 진폭 값이 +2이고, 역위상의 구동 신호가 인가되어 발생한 감지 신호의 진폭 값이 -2이므로, 코드를 적용하지 않을 경우 획득되는 최종 신호 크기는 (2+(-2))/2 = 0이 된다.

따라서, 제어부(130)는 정위상의 구동 신호가 인가되어 획득된 감지 신호의 진폭에는 코드 1을 곱하고, 역위상의 구동 신호가 인가되어 획득된 감지 신호의 진폭에는 코드 -1을 곱함으로써, 진폭 값들 간에 상쇄가 발생하는 것을 방지한다. 즉, 구동 신호의 위상에 따른 코드를 적용할 경우 감지 신호의 최종 신호 크기는, ((2×1)+((-2) ×(-1))/2 = 2가 된다.

한편, 노이즈 신호들은 구동 신호에 영향을 받지 않는 신호들이므로, 도 16에 도시된 바와 같이, 구동 신호의 위상 변화와 상관 없이 위상이 유지된다. 따라서, 노이즈 신호들의 신호 크기를 위 수학식 1에 대입하여 획득할 경우, 코드가 곱해진 진폭 값들 간의 상쇄가 이루어진다. 노이즈 신호1을 예로 들면, 위 수학식 1에 의해 얻어지는 최종 신호 크기는, ((2×1)+((2 ×(-1))/2 = 0이 되어 필터링될 수 있다. 또한, 노이즈 신호3을 예로 들면, 위 수학식 1에 의해 얻어지는 최종 신호 크기는, (((-2)×1)+((-2) ×(-1))/2 = 0이 되어 필터링될 수 있다.

한편, 도 16에서는 정위상의 구동 신호와 역위상의 구동 신호가 연속적으로 터치 패널(100)로 인가되는 것처럼 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 하나의 제1 서브 기간(T21)에서는 정위상의 구동 신호와 역위상의 구동 신호 중 어느 하나만 터치 패널로 인가된다. 따라서, 실제 정위상의 구동 신호와 역위상의 구동 신호가 인가되는 구간 사이에는 적어도 하나의 제2 서브 구간(T21)이 배치될 수 있다.

터치 장치(10)가 제2 터치 구동 모드로 구동하는 동안 위상이 서로 상이한 제1 구동 신호가 출력되는 구간 및 제2 구동 신호가 출력되는 구간의 배열은 다양하게 변형이 가능하다.

이하, 도 17 및 도 20을 참조하여, 제2 터치 구동 모드로 구동하는 동안 위상이 서로 상이한 제1 및 제2 구동 신호가 출력되는 실시 예들에 대해 설명한다.

도 17 내지 도 20은 터치 장치가 위상이 서로 다른 제1 및 제2 구동 신호를 출력하는 예들을 도시한 파형도들이다.

도 17 내지 도 19를 참조하면, 하나의 프레임 구간은 터치 장치(10)가 제1 터치 구동 모드로 구동하는 제1 구간(T1)과 제2 터치 구동 모드로 구동하는 제2 구간(T2)으로 구분되며, 현재 프레임 구간의 제2 구간(T2)이 종료되면, 다음 프레임 구간의 제1 구간(T1)이 개시된다.

하나의 프레임 구간 내에서 터치 장치(10)가 제2 터치 구동 모드로 구동하는 제2 구간(T2)은, 구동 신호가 인가되는 제1 서브 구간(T21)과 제1 서브 구간(T21)에 이어지며 구동 신호가 인가되지 않는 제2 서브 구간(T22)의 조합을 다수(예를 들어, 8회) 포함한다. 또한, 하나의 제2 구간(T2)에는 제1 구동 신호가 인가되는 제1 서브 구간(T21)과 제2 구동 신호가 인가되는 제1 서브 구간(T21)이 적어도 1회 포함될 수 있다.

도 17을 참조하면, 제1 및 제2 구동/수신부(110, 120)는 정위상의 제1 구동 신호와 역위상의 제2 구동 신호를 소정 주기에 따라(예를 들어, 매 제1 서브 구간(T21)마다) 교대로 인가할 수 있다. 이 경우, 제2 구간(T2)에 포함된 제1 서브 구간(T21)들 중 제1 구동 신호가 인가되는 구간의 횟수와, 제2 구동 신호가 인가되는 구간의 횟수가 서로 동일하다.

한편, 하나의 제2 구간(T2) 내에서 제1 구동 신호가 인가되는 제1 서브 구간(T21)은 적어도 2회 연속될 수 있다. 이와 마찬가지로, 하나의 제2 구간(T2) 내에서 제2 구동 신호가 인가되는 제1 서브 구간(T21) 또한 적어도 2개 연속될 수 있다. 도 18을 예로 들면, 하나의 제2 하나의 제2 구간(T2) 내에서 초기 4개의 제1 서브 구간(T21)에서는 제1 구동 신호가 연속적으로 인가되고, 이어지는 4개의 제1 서브 구간(T21)에서는 제2 구동 신호가 연속적으로 인가된다. 도 18에서는 또한, 하나의 제2 구간(T2) 내에서 제1 구동 신호가 인가되는 제1 서브 구간(T21)이 연속하는 횟수(4개)와, 제2 구동 신호가 인가되는 제1 서브 구간(T21)이 연속하는 횟수(4개)가 서로 동일하다.

도 19에 따르면, 제1 및 제2 구동/수신부(110, 120)에 의해 정위상의 제1 구동 신호와 역위상의 제2 구동 신호가 인가되는 패턴은 불규칙하고 비 주기적일 수 있다. 도 19를 참조하면, 하나의 제2 구간(T2)에 포함된 제1 서브 구간(T21)들 중 제1 구동 신호가 인가되는 구간의 횟수와, 제2 구동 신호가 인가되는 구간의 횟수가 서로 상이할 수 있다. 또한, 하나의 제2 구간(T2) 내에서 제1 구동 신호가 인가되는 제1 서브 구간(T21)이 연속하는 횟수와, 제2 구동 신호가 인가되는 제1 서브 구간(T21)이 연속하는 횟수도 서로 상이할 수 있다.

한편, 상기에서는 구동 신호의 위상 변화가 제1 서브 구간(T21) 단위로 발생하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예에 따르면, 구동 신호의 위상 변화는 제2 구간(T2) 단위로 발생할 수도 있다. 도 20을 예로 들면, 첫 번째 프레임 구간의 제2 구간(T2) 내에서는 정위상의 제1 구동 신호가 터치 패널(100)로 인가되고, 두 번째 프레임 구간의 제2 구간(T2) 내에서는 역위상이 제2 구동 신호가 터치 패널(100)로 인가된다. 이 경우, 터치 장치(10)는 전술한 수학식 1에 기초하여 매 프레임 구간마다 제2 구간(T2)에서 터치 패널(100)로부터 수신된 감지 신호들로부터 감지 신호의 최종 신호 크기를 획득하고, 이를 이용하여 제2 터치 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 터치 장치(10)는 전술한 수학식 1에 기초하여 첫 번째 프레임 구간의 제2 구간(T2)에서 터치 패널(100)로부터 수신된 감지 신호들과 두 번째 프레임 구간의 제2 구간(T2)에서 터치 패널(100)로부터 수신된 감지 신호들로부터 감지 신호의 최종 신호 크기를 획득하고, 이에 기초하여 제2 터치 데이터를 획득할 수도 있다.

전술한 실시 예들에 따르면, 스타일러스 펜의 공진 신호와 유사한 주파수 대역의 노이즈가 존재하는 환경에서도 감지 신호에 대한 노이즈 신호의 영향을 최소화할 수 있어, 스타일러스 펜에 의한 터치 감지 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

복수의 터치 전극을 포함하는 터치 패널, 그리고
스타일러스 펜의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 구동 신호들을 상기 복수의 터치 전극으로 인가하고, 상기 복수의 터치 전극으로부터 감지 신호들을 수신하는 구동/수신부
를 포함하며,
상기 구동 신호는, 제1 구동 신호, 및 상기 제1 구동 신호와 위상이 상이한 제2 구동 신호를 포함하는 터치 장치.
제1항에 있어서,
제1 구간 동안 상기 복수의 터치 전극으로부터 수신되는 감지 신호들에 기초하여 제1 터치 데이터를 획득하는 제어부를 더 포함하며,
상기 구동/수신부는 제2 구간 동안 상기 제1 구동 신호를 상기 복수의 터치 전극으로 인가하고, 제3 구간 동안 상기 제2 구동 신호를 상기 복수의 터치 전극으로 인가하며,
상기 제1 구간은 상기 제2 구간과 상기 제3 구간을 적어도 하나씩 포함하는 터치 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제2 구간 및 상기 제3 구간 중 적어도 하나에서, 상기 복수의 터치 전극으로부터 수신되는 감지 신호들에 기초하여 제2 터치 데이터를 더 획득하는 터치 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 구간에 포함되는 상기 제2 구간의 수와 상기 제3 구간의 수가 서로 동일한 터치 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 구간에 포함되는 상기 제2 구간의 수와 상기 제3 구간의 수가 서로 상이한 터치 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 구간 내에서, 상기 제2 구간과 상기 제3 구간은 소정 주기로 번갈아 배치되는 터치 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 구간 내에서 상기 제2 구간과 상기 제3 구간은 적어도 1회 반복되는 터치 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 구간 내에서 상기 제2 구간과 상기 제3 구간 각각은 적어도 2회 연속하는 터치 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 구간 내에서 상기 제2 구간이 연속하는 횟수와 상기 제3 구간이 연속하는 횟수가 서로 상이한 터치 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 구간 내에서 상기 제2 구간이 연속하는 횟수와 상기 제3 구간이 연속하는 횟수가 동일한 터치 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부는, 감지 신호들이 상기 제1 구동 신호에 대응하여 상기 복수의 터치 전극으로부터 수신되는 제1 감지 신호이면, 상기 제1 감지 신호의 진폭 값에 제1 값을 곱하여 제1 진폭 값을 산출하고, 상기 감지 신호들이 상기 제2 구동 신호에 대응하여 상기 복수의 터치 전극으로부터 수신되는 제2 감지 신호이면, 상기 제2 감지 신호의 진폭 값에 제2 값을 곱하여 제2 진폭 값을 산출하며, 소정 시간 동안 획득되는 상기 제1 진폭 값 및 상기 제2 진폭 값에 기초하여 상기 제1 터치 데이터를 획득하고,
상기 제1 값과 상기 제2 값은 절댓값이 동일하고 부호가 상이한 터치 장치.
제3항에 있어서
상기 제1 터치 데이터 또는 상기 제2 터치 데이터는, 상기 터치 패널에 대한 상기 스타일러스 펜의 터치로 인한, 상기 터치 전극의 커패시턴스 변화량, 상기 감지 신호의 변화량, 또는 ADC(analog to digital converter) 출력에 대응하는 터치 장치.
터치 장치의 터치 검출 방법에 있어서,
복수의 터치 전극을 포함하는 터치 패널로, 스타일러스 펜의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖고 위상이 서로 상이한 제1 및 제2 구동 신호 중 어느 하나를 선택적으로 인가하는 단계,
상기 복수의 터치 전극으로부터 감지 신호들을 수신하는 단계,
상기 감지 신호들 각각의 진폭을 산출하는 단계,
상기 인가하는 단계, 상기 수신하는 단계, 및 상기 산출하는 단계를 기 설정된 횟수만큼 반복하는 단계,
상기 산출하는 단계가 수행될 때마다 산출된 상기 진폭을 이용하여, 상기 복수의 터치 전극 각각에 대응하는 최종 신호 크기를 획득하는 단계, 및
상기 최종 신호 크기에 기초하여, 상기 스타일러스 펜의 터치에 의한 터치 데이터를 획득하는 단계를 포함하는 터치 검출 방법.
제13항에 있어서,
상기 선택적으로 인가하는 단계는,
상기 기 설정된 횟수 내에서, 상기 제1 구동 신호가 인가된 횟수와 상기 제2 구동 신호가 인가된 횟수가 동일하도록 상기 제1 및 제2 구동 신호 중 어느 하나를 선택적으로 인가하는 단계를 포함하는 터치 검출 방법.
제13항에 있어서,
상기 선택적으로 인가하는 단계는,
상기 기 설정된 횟수 내에서, 상기 제1 구동 신호가 인가된 횟수와 상기 제2 구동 신호가 인가된 횟수가 상이하도록 상기 제1 및 제2 구동 신호 중 어느 하나를 선택적으로 인가하는 단계를 포함하는 터치 검출 방법.
제13항에 있어서,
상기 선택적으로 인가하는 단계는,
상기 제1 구동 신호와 상기 제2 구동 신호가 소정 주기로 번갈아 인가되도록, 상기 제1 및 제2 구동 신호 중 어느 하나를 선택적으로 인가하는 단계를 포함하는 터치 검출 방법.
제13항에 있어서,
상기 선택적으로 인가하는 단계는,
상기 기 설정된 횟수 내에서, 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호가 각각 적어도 1회 반복 인가되도록, 상기 제1 및 제2 구동 신호 중 어느 하나를 선택적으로 인가하는 단계를 포함하는 터치 검출 방법.
제13항에 있어서,
상기 선택적으로 인가하는 단계는,
상기 제1 구동 신호와 상기 제2 구동 신호 각각이 적어도 2회 연속 인가되도록, 상기 제1 및 제2 구동 신호 중 어느 하나를 선택적으로 인가하는 단계를 포함하며,
상기 기 설정된 횟수 내에서, 상기 제1 구동 신호가 연속 인가되는 횟수와 상기 제2 구동 신호가 연속 인가되는 횟수가 서로 상이한 터치 검출 방법.
제13항에 있어서,
상기 선택적으로 인가하는 단계는,
상기 제1 구동 신호와 상기 제2 구동 신호 각각이 적어도 2회 연속 인가되도록, 상기 제1 및 제2 구동 신호 중 어느 하나를 선택적으로 인가하는 단계를 포함하며,
상기 기 설정된 횟수 내에서, 상기 제1 구동 신호가 연속 인가되는 횟수와 상기 제2 구동 신호가 연속 인가되는 횟수가 서로 동일한 터치 검출 방법.
제13항에 있어서,
상기 최종 신호 크기를 획득하는 단계는,
상기 감지 신호들이 상기 제1 구동 신호에 대응하여 상기 복수의 터치 전극으로부터 수신되는 제1 감지 신호이면, 상기 제1 감지 신호의 진폭 값에 제1 값을 곱하여 제1 진폭 값을 산출하는 단계,
상기 감지 신호들이 상기 제2 구동 신호에 대응하여 상기 복수의 터치 전극으로부터 수신되는 제2 감지 신호이면, 상기 제2 감지 신호의 진폭 값에 제2 값을 곱하여 제2 진폭 값을 산출하는 단계, 및
소정 시간 동안 획득되는 상기 제1 진폭 값 및 상기 제2 진폭 값에 기초하여 상기 최종 신호 크기를 획득하는 단계를 포함하며,
상기 제1 값과 상기 제2 값은 절댓값이 동일하고 부호가 상이한 터치 검출 방법.
제20항에 있어서,
상기 터치 데이터를 획득하는 단계는,
상기 복수의 터치 전극들 중 대응하는 상기 최종 신호 크기가 임계치 이상인 터치 전극에 기초하여, 상기 터치 데이터를 획득하는 단계를 포함하는 터치 검출 방법.