KR20210081873A

KR20210081873A - 터치표시장치, 펜 및 펜 센싱방법

Info

Publication number: KR20210081873A
Application number: KR1020190174245A
Authority: KR
Inventors: 주수윤; 김태윤
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2021-07-02

Abstract

본 발명의 실시예들은 터치표시장치, 펜 및 펜 센싱방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 터치표시장치가 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해, 펜에서 출력된 펜 신호를 수신하되, 위상과 진폭이 변조된 펜 신호를 수신함으로써, 제약 조건 하에서도 펜과 터치표시장치 간의 데이터 전송 량을 증가시킬 수 있다.

Description

터치표시장치, 펜 및 펜 센싱방법{TOUCH DISPLAY DEVICE, PEN, AND PEN SENSING METHOD}

본 발명의 실시예들은 터치표시장치, 펜 및 펜 센싱방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 디스플레이 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 이에 따라, 액정표시장치, 유기발광표시장치, 퀀텀닷 표시장치 등과 같은 다양한 형태의 표시장치가 개발되고 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.

또한, 손가락 등 이외에도, 정교한 펜 터치 입력에 대한 요구 증대에 따라 펜 터치 기술에 대한 개발도 이루어지고 있다. 더 나아가, 1개의 펜뿐만 아니라, 복수 개의 펜에 대한 터치 입력을 처리할 수 있는 펜 터치 기술에 대한 요구가 증대되고 있다.

하지만, 현재, 터치표시장치가 디스플레이 기능을 제공하면서, 펜 터치에 대한 센싱 기능을 제공하는 경우, 디스플레이 성능에 의해 펜 센싱 성능이 떨어지거나, 펜과 터치표시장치 간에 펜 센싱에 필요한 펜 데이터를 전송하는 시간이 부족하거나, 디스플레이 구동 시간을 고려할 때, 전체 구동 시간 내에서 펜 데이터 전송 시간을 필요한 만큼 할당하기가 어려운 문제점이 있어 왔다.

본 발명의 실시예들은, 정해진 시간 또는 보다 짧은 시간 내에, 펜과 터치표시장치 간의 데이터 전송 량을 증가시켜서 신속한 펜 센싱을 가능하게 하는 터치표시장치, 펜 및 펜 센싱방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 펜과 터치표시장치 간의 저주파 구동을 통해서도, 펜과 터치표시장치 간의 데이터 전송 량을 증가시킬 수 있는 터치표시장치, 펜 및 펜 센싱방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 구동 주파수를 높일 수 없는 로드가 큰 환경에서, 펜과 터치표시장치 간의 데이터 전송 량을 증가시킬 수 있는 터치표시장치, 펜 및 펜 센싱방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 펜과 터치표시장치 간의 데이터 전송 량을 증가시킬 수 있는 유기발광표시장치인 터치표시장치와, 이와 연동하는 펜과, 펜 센싱방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 펜과 연동하는 터치표시장치를 제공할 수 있는데, 터치표시장치는, 기판과, 기판 상에 배치되는 트랜지스터와, 트랜지스터의 소스노드 또는 드레인노드와 전기적으로 연결된 픽셀전극과, 픽셀전극 상에 위치하는 발광층과, 발광층 상에 위치하는 공통전극과, 공통전극 상에 위치하는 봉지층을 포함하고, 다수의 터치전극을 포함하는 표시패널과, 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해, 펜에서 출력된 펜 신호를 수신하되, 위상과 진폭이 변조된 펜 신호를 수신하는 터치회로를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 터치회로는, 정위상이고 제1 진폭을 갖는 제1 상태 구간과, 역위상이고 제1 진폭을 갖는 제2 상태 구간과, 정위상이고 제1 진폭보다 작은 제2 진폭을 갖는 제3 상태 구간과, 역위상이고 제2 진폭을 갖는 제4 상태 구간 중 둘 이상을 포함하는 펜 신호를 수신할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 터치회로는 터치구동신호를 다수의 터치전극 중 하나 이상에 공급하고, 터치구동신호는 제1 상태 구간 및 제3 상태 구간과 동 위상이고, 제2 상태 구간 및 제4 상태 구간과 역 위상일 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 터치회로는, 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 다수의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해, 상향링크신호를 펜으로 전송할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 터치회로는, 다수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해, 펜에서 출력된 하향링크신호로서 펜 신호를 수신할 수 있다. 터치회로는, 다수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 적어도 하나의 터치 시구간 동안, 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해, 위상 및 진폭 중 적어도 하나가 변화하는 펜 신호를 펜에서 출력된 하향링크신호로서 수신할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 다수의 터치 시구간 각각은 K개의 심볼 구간으로 분할되고, K는 2이상의 자연수일 수 있다. 각 심볼 구간 동안, 터치회로는, 정위상이고 제1 진폭을 갖는 제1 상태 구간과, 역위상이고 제1 진폭을 갖는 제2 상태 구간과, 정위상이고 제1 진폭보다 작은 제2 진폭을 갖는 제3 상태 구간과, 역위상이고 제2 진폭을 갖는 제4 상태 구간 중 하나를 갖는 펜 신호를 수신할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 다수의 터치 시구간 각각에 포함되는 K개의 심볼 구간 중 2개의 심볼 구간을 통해 4 비트의 데이터 전송이 가능할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 펜에 구비된 버튼에 대한 버튼 입력 신호가 발생하면, 다수의 터치 시구간 중 미리 정해진 적어도 하나의 터치 시구간에 포함된 K개의 심볼 구간 중 미리 정해진 하나 이상의 심볼 구간 동안, 터치회로는 버튼 입력 신호의 발생 이전에 비해 180도 위상 차이가 나는 펜 신호를 수신할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 터치표시장치와 펜의 동작 모드가 접촉 모드인지 호버 모드인지에 따라, 다수의 터치 시구간 각각이 분할된 K개의 심볼 구간 중 적어도 하나의 심볼 구간 동안 펜 신호의 위상이 달라질 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 표시패널이 상부 발광인 경우, 다수의 터치전극은 하나 이상의 무기막과 하나 이상의 유기막을 포함하는 봉지층 상에 위치할 수 있다. 봉지층 상에 컬러필터가 더 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치에서, 표시패널이 하부 발광인 경우, 다수의 터치전극은 트랜지스터와 기판 사이에 배치될 수 있다. 다수의 터치전극과 픽셀전극 사이에 컬러필터가 더 위치할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 터치표시장치와 연동하는 펜을 제공하는데, 펜은, 하우징과, 하우징의 외부로 돌출된 제1 팁과, 하우징의 내부에 구비된 제2 팁과, 제1 팁과 제2 팁 중 하나 이상을 통해 터치표시장치로부터 상향링크신호를 수신하거나, 제1 팁과 제2 팁 중 하나 이상을 통해 하향링크신호로서 펜 신호를 출력하되, 위상과 진폭이 변조된 펜 신호를 출력하는 펜 구동회로를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 펜에서, 펜 구동회로는 2가지 진폭과 2가지 위상을 이용하여 최대로 4가지 상태를 갖는 펜 신호를 출력할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 펜에서, 펜 구동회로는, 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 다수의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 제1 팁과 제2 팁 중 하나 이상을 통해, 터치표시장치로부터 상향링크신호를 수신할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 펜에서, 펜 구동회로는, 다수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 제1 팁과 제2 팁 중 하나 이상을 통해, 하향링크신호로서 펜 신호를 터치표시장치로 출력할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 펜에서, 펜 구동회로는, 다수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 적어도 하나의 터치 시구간 동안, 제1 팁과 제2 팁 중 하나 이상을 통해, 위상 및 진폭 중 적어도 하나가 변화하는 펜 신호를 하향링크신호로서 터치표시장치로 출력할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 펜은 하나 이상의 버튼을 더 포함하고, 펜 구동회로는, 펜에 구비된 버튼에 대한 버튼 입력 신호가 발생하면, 다수의 터치 시구간 중 미리 정해진 적어도 하나의 터치 시구간 중에 버튼 입력 신호의 발생 이전에 비해 180도 위상 차이가 나는 펜 신호를 출력할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 펜에서, 터치표시장치와 펜의 동작 모드가 접촉 모드인지 호버 모드인지에 따라, 펜 구동회로는 180도 위상 차이가 나는 펜 신호를 출력할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 기판과, 기판 상에 배치되는 트랜지스터와, 트랜지스터의 소스노드 또는 드레인노드와 전기적으로 연결된 픽셀전극과, 픽셀전극 상에 위치하는 발광층과, 발광층 상에 위치하는 공통전극과, 공통전극 상에 위치하는 봉지층을 포함하고, 다수의 터치전극을 포함하는 표시패널을 포함하는 터치표시장치의 펜 센싱방법을 제공할 수 있으며, 펜 센싱방법은, 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 다수의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해, 상향링크신호를 펜으로 전송하는 제1 단계와, 다수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해, 펜에서 출력된 하향링크신호로서 위상과 진폭이 변조된 펜 신호를 수신하는 제2 단계와, 펜 신호를 토대로 펜을 센싱하는 제3 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 펜 센싱 방법에서, 제2 단계에서, 터치표시장치는, 정위상이고 제1 진폭을 갖는 제1 상태 구간과, 역위상이고 제1 진폭을 갖는 제2 상태 구간과, 정위상이고 제1 진폭보다 작은 제2 진폭을 갖는 제3 상태 구간과, 역위상이고 제2 진폭을 갖는 제4 상태 구간 중 둘 이상을 포함하는 펜 신호를 수신할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 펜 센싱 방법에서, 제1 단계에서, 터치표시장치는, 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 다수의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해, 상향링크신호를 펜으로 전송할 수 있다. 제2 단계에서, 터치표시장치는, 다수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해, 펜에서 출력된 하향링크신호로서 펜 신호를 수신할 수 있다. 제2 단계에서, 터치표시장치는, 다수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 적어도 하나의 터치 시구간 동안, 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해, 위상 및 진폭이 변조된 펜 신호를 펜에서 출력된 하향링크신호로서 수신할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 정해진 시간 또는 보다 짧은 시간 내에, 펜과 터치표시장치 간의 데이터 전송 량을 증가시켜서 신속한 펜 센싱을 가능하게 하는 터치표시장치, 펜 및 펜 센싱방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 펜과 터치표시장치 간의 저주파 구동을 통해서도, 펜과 터치표시장치 간의 데이터 전송 량을 증가시킬 수 있는 터치표시장치, 펜 및 펜 센싱방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 구동 주파수를 높일 수 없는 로드가 큰 환경에서, 펜과 터치표시장치 간의 데이터 전송 량을 증가시킬 수 있는 터치표시장치, 펜 및 펜 센싱방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 펜과 터치표시장치 간의 데이터 전송 량을 증가시킬 수 있는 유기발광표시장치인 터치표시장치와, 이와 연동하는 펜과, 펜 센싱방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 디스플레이 파트를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치 센싱 파트를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 터치회로에 대한 개략적인 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치와 연동하는 펜의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 하나의 터치 프레임 시간 내 터치 시구간들을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치가 시분할 구동 방식에 따라 동작하는 경우, 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간의 구성 예시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간 중 손가락 센싱 시구간으로 할당된 터치 시구간 동안, 터치표시장치의 동작을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치와 펜 간의 양방향 통신 링크를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 할당된 터치 시구간 동안, 터치표시장치 및 펜의 동작을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 하나의 터치 프레임 시간 내 N개의 터치 시구간 중 3가지 하향링크 통신 구간으로 할당된 터치 시구간 동안, 터치표시장치 및 펜의 동작을 나타낸 도면이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 데이터 구성 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 데이터 구성 방법을 이용하는 경우, 터치 프레임 시간 내 다수의 터치 시구간을 할당하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치와 펜이 접촉 모드로 동작하는 경우, 하나의 터치 시구간을 8개의 심볼 구간으로 구성하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치와 펜이 호버 모드로 동작하는 경우, 하나의 터치 시구간을 8개의 심볼 구간으로 구성하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치와 펜이 접촉 모드로 동작하는 경우, 하나의 터치 시구간을 12개의 심볼 구간으로 구성하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치와 펜이 호버 모드로 동작하는 경우, 하나의 터치 시구간을 12개의 심볼 구간으로 구성하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 펜 센싱방법에 대한 흐름도이다.
도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치의 서브픽셀의 기본 등가회로이다.
도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치가 상부 발광 구조를 갖는 경우, 터치표시장치의 단면도이다.
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치가 하부 발광 구조를 갖는 경우, 터치표시장치의 단면도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 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. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, 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.

구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.

구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.

한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)를 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치 시스템은 터치표시장치(10) 및 이와 연동하는 펜(20) 등을 포함할 수 있다.

터치표시장치(10)는 영상 표시 기능을 제공할 뿐만 아니라, 손가락(30) 또는 이와 동등한 특성을 갖는 터치 포인터(예: 패시브 펜(Passive Pen) 등)에 대한 터치 센싱 기능(손가락 터치 센싱 기능)과, 하나 이상의 펜(20)에 대한 펜 터치 센싱 기능(펜 인식 기능)을 제공할 수 있는 전자 기기이다.

하나 이상의 펜(20)은, 액티브 펜(Active Pen)이라고도 하며, 신호 송수신 기능을 갖고, 터치표시장치(10)와 연동 동작을 수행할 수 있으며, 자체 전원을 포함할 수도 있다. 다만, 본 명세서 전반에서, 설명의 편의를 위하여, 액티브 펜은 "펜(20)"으로 간단히 기재한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 펜(20)은, 액티브 펜뿐만 아니라, 스타일러스(Stylus), 스타일러스 펜(Stylus Pen) 또는 액티브 스타일러스 펜(Active Stylus Pen) 등이라고도 할 수 있다.

본 명세서에 기재된 펜(20)과 구별되는 패시브 펜은, 신호 송수신 기능, 터치표시장치(10)와 연동 동작 그리고 자체 전원 등을 갖지 않는다. 이러한 패시브 펜에 의한 터치 센싱은 손가락(30)에 의한 터치 센싱과 동일한 방식으로 이루어질 수 있다.

액티브 펜에 해당한 펜(20)은 터치표시장치(10)와 신호를 송수신하는 기능을 갖는 액티브 한 터치 입력 도구이고, 손가락(30), 패시브 펜 등은 터치표시장치(10)와 신호를 송수신하는 기능을 갖지 않는 수동적(Passive)인 터치 입력 도구이다.

펜 터치 센싱을 위하여, 펜(20)은 터치표시장치(10)로 펜 신호(Pen Signal)인 하향링크신호(DLS: Downlink Signal)를 공급하고, 터치표시장치(10)는 펜(20)으로 상향링크신호(ULS: Uplink Signal)를 공급할 수 있다.

아래에서, 설명의 편의를 위해, 수동적인 터치 입력 도구를 대표하여 손가락(30)이라고 기재한다. 하지만, 아래에서 기재된 손가락(30)은 패시브 펜 등과 같은 수동적인 터치 입력 도구를 모두 포함하는 의미로 해석되어야 할 것이다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 일 예로, 텔레비전(TV), 모니터 등일 수도 있고, 태블릿, 스마트 폰 등의 모바일 디바이스일 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(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.

도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 디스플레이 파트를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 디스플레이 파트(Display Part)는 표시패널(110), 데이터구동회로(120), 게이트구동회로(130) 및 디스플레이 컨트롤러(140) 등을 포함할 수 있다.

표시패널(110)은 다수의 데이터 라인(DL)과 다수의 게이트 라인(GL)이 배치되고, 다수의 데이터 라인(DL)과 다수의 게이트 라인(GL)에 의해 정의되는 다수의 서브픽셀(SP)이 배열되어 있다.

데이터구동회로(120)는 다수의 데이터 라인(DL)로 데이터 전압을 공급하여 다수의 데이터 라인(DL)을 구동한다.

게이트구동회로(130)는 다수의 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 공급하여 다수의 게이트 라인(GL)을 구동한다.

디스플레이 컨트롤러(140)는 데이터구동회로(120) 및 게이트구동회로(130)로 각종 제어신호(DCS, GCS)를 공급하여, 데이터구동회로(120) 및 게이트구동회로(130)의 동작을 제어한다.

디스플레이 컨트롤러(140)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 외부에서 입력되는 입력 영상 데이터를 데이터구동회로(120)에서 사용하는 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 전환된 영상 데이터(Data)를 출력하고, 스캔에 맞춰 적당한 시간에 데이터 구동을 통제한다.

디스플레이 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.

디스플레이 컨트롤러(140)는, 데이터구동회로(120)와 별도의 부품으로 구현될 수도 있고, 데이터구동회로(120)와 함께 집적 회로로 구현될 수도 있다.

한편, 데이터구동회로(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.

게이트구동회로(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.

데이터구동회로(120)는, 표시패널(110)의 일측(예: 상측 또는 하측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 표시패널(110)의 양측(예: 상측과 하측)에 모두 위치할 수도 있다.

게이트구동회로(130)는, 표시패널(110)의 일 측(예: 좌측 또는 우측)에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 구동 방식, 패널 설계 방식 등에 따라 표시패널(110)의 양측(예: 좌측과 우측)에 모두 위치할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 터치 센싱 파트를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 펜(20) 또는 손가락(30)에 의한 터치를 센싱하기 위하여, 터치전극들(TE)이 배치된 터치패널(TSP)과 이를 구동하기 위한 터치회로(300)을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 캐패시턴스 기반의 터치 센싱 기능을 제공하며, 일 예로, 터치전극들(TE) 간의 캐패시턴스(뮤추얼-캐패시턴스)에 기반하여 터치를 센싱할 수도 있고, 다른 예로, 터치전극(TE)과 터치 오브젝트(예: 손가락, 펜 등) 간의 캐패시턴스(셀프-캐패시턴스)에 기반하여 터치를 센싱할 수도 있다.

예를 들어, 도 3을 참조하면, 터치표시장치(10)는, 각 터치전극(TE)이 손가락(30)과 형성하는 캐패시턴스 또는 그 변화를 측정하여 터치 입력을 센싱하는 셀프-캐패시턴스(Self-capacitance) 기반의 터치 센싱 기능을 제공할 수 있다.

도 3을 참조하면, 셀프-캐패시턴스 기반의 터치 센싱을 위해, 터치패널(TSP)에는 다수의 터치전극(TE)이 서로 분리된 형태로 배치될 수 있다.

다수의 터치전극(TE) 각각은 터치구동신호가 인가되고 터치센싱신호가 센싱 될 수 있다. 다수의 터치전극(TE) 각각은 하나 이상의 신호라인(SL)을 통해 터치회로(300)와 전기적으로 연결될 수 있다.

도 3에 에 도시된 하나의 터치전극(TE)의 형상은 예시일 뿐 다양하게 설계될 수 있다.

하나의 터치전극(TE)이 형성되는 영역의 크기는 하나의 서브픽셀(SP)이 형성되는 영역의 크기와 대응될 수도 있다. 하나의 터치전극(TE)이 형성되는 영역의 크기는 둘 이상의 서브픽셀(SP)이 형성되는 영역의 크기 또는 그 이상일 수 있다.

하나의 터치전극(TE)은 둘 이상의 서브픽셀(SP)과 중첩될 수 있다. 이 경우, 하나의 터치전극(TE)은 둘 이상의 데이터 라인(DL) 및 둘 이상의 게이트 라인(GL)과 중첩될 수 있다. 예를 들어, 하나의 터치전극(TE)이 형성되는 영역의 크기는 수 개 내지 수십 개의 서브픽셀 영역의 크기와 대응될 수 있다.

한편, 터치패널(TSP)은, 표시패널(110)과 별도로 제작되어 표시패널(110)에 결합되는 외장형(애드-온(Add-On) 타입이라고도 함)이거나, 표시패널(110)에 내장되는 내장형(인-셀(In-Cell) 타입 또는 온-셀(On-Cell) 타입이라고도 함)일 수도 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diode) 디스플레이, 또는 퀀텀닷(Quantum Dot) 디스플레이 등일 수 있으며, 이에 제한되지 않고, 이하에서 설명할 터치 관련 구성들, 구조들, 터치센싱방법 등이 적용될 수 있다면, 그 어떠한 다양한 타입의 디스플레이일 수 있다.

일 예로, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 액정표시장치(LCD)인 경우, 터치전극들(TE)은 터치센서의 역할을 하면서도, 표시패널(110)에 배치되며 디스플레이 구동을 위한 공통전압이 인가되는 공통전극의 역할을 할 수도 있다.

다른 예로, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 OLED 디스플레이인 경우, 표시패널(110)의 상부로 빛이 발광되는 상부 발광(Top Emission) 구조 또는 표시패널(110)의 하부로 빛이 발광되는 하부 발광(Bottom Emission) 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치가 OLED 디스플레이인 경우, 터치전극들(TE)은 표시패널(110)에 포함되며 트랜지스터들 및 유기발광다이오드들(OLED) 상에 위치하는 봉지층(Encapsulation Layer)의 상부에 배치될 수 있다. 이러한 터치전극들(TE)의 위치는 상부 발광(Top Emission) 구조에 더 적합할 수 있다. 터치전극들(TE)은 발광 효율을 위해 개구부들이 있는 메쉬 타입일 수 있으며, 투명전극이거나 투명전극을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 OLED 디스플레이인 경우, 터치전극들(TE)은 표시패널(110)에 포함되는 유기발광다이오드들(OLED)의 애노드 전극들이거나, 또는 애노드 전극들보다 아래에 위치하는 다양한 층에 위치하는 전극들일 수 있다. 이러한 터치전극들(TE)의 위치는 하부 발광(Bottom Emission) 구조에 더 적합할 수 있다. 터치전극들(TE)은 발광 효율을 위해 개구부들이 있는 메쉬 타입일 수 있으며, 투명전극이거나 투명전극을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)에 포함되는 터치전극들(TE)은 터치 센싱을 위한 전용 전극들일 수도 있고, 또는 디스플레이 구동과 터치 센싱에 모두 이용될 수 있는 전극들일 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 터치회로(300)에 대한 개략적인 블록도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 터치회로(300)는, 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부를 구동하고, 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부를 센싱하여, 센싱 데이터를 생성하여 출력하는 하나 이상의 터치구동회로(410)와, 터치구동회로(410)의 동작을 제어하고, 터치구동회로(410)에서 출력된 센싱 데이터를 이용하여 펜(20) 또는 손가락(30)에 의한 터치 입력의 유무 및/또는 위치 등을 알아내는 터치 컨트롤러(420) 등을 포함할 수 있다.

터치구동회로(410)는, 터치패널(TSP)로 각종 신호를 공급하고 터치패널(TSP)로부터 각종 신호를 검출하는 센싱 유닛(SSU)과, 센싱 유닛(SSU)에서 검출된 각종 신호에 대응되는 디지털 센싱 값을 생성하고, 디지털 센싱 값을 포함하는 센싱 데이터를 터치 컨트롤러(420)로 공급하는 아날로그-디지털 컨버터(ADC) 등을 포함할 수 있다.

펜 터치 센싱을 위하여, 센싱 유닛(SSU)은 각 터치 프레임 시간에 포함된 N개의 터치 시구간 동안, 하나 이상의 펜(20)으로 공급할 상향링크신호(ULS)를 터치패널(TSP)에 포함된 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에 인가하고, 터치패널(TSP)을 통해 상향링크신호(ULS)를 수신한 하나 이상의 펜(20)에서 출력된 하향링크신호(DLS)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신할 수 있다.

여기서, 상향링크(Uplink)는 터치패널(TSP)에서 펜(20)으로 향하는 경로 또는 채널을 의미하고, 하향링크(Downlink)는 펜(20)에서 터치패널(TSP)으로 향하는 경로 또는 채널을 의미한다. 아날로그-디지털 컨버터(ADC)는 하향링크신호(DLS)에 대한 디지털 센싱 값을 생성할 수 있다.

터치회로(300)에 포함된 하나 이상의 터치구동회로(410)는 개별 부품으로 구현되거나 하나의 부품으로 구현될 수 있다. 터치구동회로(410)는, 데이터구동회로(120)를 구현한 소스 드라이버 집적회로(SDIC)와 함께, 통합 집적회로로 통합되어 구현될 수 있다. 통합 집적회로는 터치구동회로(410)와 소스 드라이버 집적회로(SDIC)를 포함할 수 있다. 이러한 통합 집적회로는, 터치패널(TSP)이 표시패널(110)에 내장되는 내장형이고, 터치전극들(TE)과 연결된 신호라인들(SL)이 데이터 라인들(DL)과 평행하게 배치된 경우에, 터치 구동 및 데이터 구동을 효과적으로 수행할 수 있다.

도 4를 참조하면, 터치구동회로(410)와 터치 컨트롤러(420)는 통신 인터페이스(I/F)를 통해 서로 신호를 주고 받을 수 있다. 터치구동회로(410)와 터치 컨트롤러(420)는 마스터-슬레이브 동작을 수행할 수 있다. 즉, 터치구동회로(410)는 슬레이브(Slave) 역할을 하고, 터치 컨트롤러(420)는 마스터(Master) 역할을 할 수 있다. 통신 인터페이스(I/F)는 일 예로, SPI (Serial peripheral interface) 일 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)와 연동하는 펜(20)의 구성도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 펜(20)은, 케이스에 해당하는 하우징(510)과, 하우징(510)의 외부로 돌출된 제1 팁(521)과, 하우징(510)의 내부에 구비되며 하우징(510)의 내 측면을 감싸는 형태를 갖는 제2 팁(522)과, 하우징(510)의 내부에 구비되며 제1 팁(521) 및/또는 제2 팁(522)을 통해 하향링크신호(DLS)를 출력하는 펜 구동회로(530)와, 전원을 공급하는 배터리(540)와, 버튼, 통신모듈, 디스플레이 등의 각종 주변장치들(550) 등을 더 포함할 수 있다.

하우징(510)은 전기적으로 그라운드(Ground)의 역할을 할 수 있다.

제1 팁(521)이 하향링크신호(DLS)가 송신되는 매체(또는 송신 안테나)의 역할을 하는 것처럼, 제2 팁(522)도 하향링크신호(DLS)가 송신되는 매체(또는 송신 안테나)의 역할을 할 수 있다.

제2 팁(522)은, 하우징(510)의 외부로 돌출되지 않기 때문에 터치패널(TSP)과 접촉되지 않을 뿐, 제1 팁(521)과 유사하게 신호 송출 역할을 할 수 있다.

펜 구동회로(530)는, 하우징(510)의 내부에 구비되며, 제1 팁(521) 및 제2 팁(522) 중 하나 이상과 전기적으로 연결되고, 제1 팁(521) 및 제2 팁(522) 중 하나 이상을 하향링크신호(DLS)를 출력하거나, 제1 팁(521) 및 제2 팁(522) 중 하나 이상을 통해 상향링크신호(ULS)를 수신할 수 있다.

펜 구동회로(530)는, 스위치(SW)를 통해, 제1 팁(521) 및 제2 팁(522) 중 하나 이상과 전기적으로 연결될 수 있다.

제1 팁(521)과 스위치(SW)는 팁 배선(570)으로 연결되고, 제2 팁(522)과 스위치(SW)는 링 배선(580)으로 연결된다. 펜 구동회로(530)과 스위치(SW)는 회로 배선(590)으로 연결된다.

스위치(SW)는 제1 팁(521)과 제2 팁(522) 중 하나 이상을 선택하여 펜 구동회로(530)로 연결해준다.

한편, 제1 팁(521)과 제2 팁(522)은 도체이고 전기적으로 분리되어 한다. 따라서, 제1 팁(521)과 제2 팁(522) 사이에는 플라스틱 등으로 된 절연물질(560)이 존재한다.

한편, 제1 팁(521)이 상향링크신호(ULS)가 수신되는 매체(또는 수신 안테나)의 역할을 하는 것처럼, 제2 팁(522)도 상향링크신호(ULS)가 수신되는 매체(또는 수신 안테나)의 역할을 할 수 있다.

제2 팁(522)은 제1 팁(521)과 다른 형상을 가질 수 있다.

제2 팁(522)은 하우징(510)의 내 측면을 따라 나선형태로 감겨 있는 코일일 수 있다. 제2 팁(522)은 링(Ring)이라고도 한다.

제1 팁(521)에서 출력된 하향링크신호(DLS)와 제2 팁(522)에서 출력된 하향링크신호(DLS)는 동일한 신호세기를 가질 수 있다. 이와 다르게, 제1 팁(521)에서 출력된 하향링크신호(DLS)와 제2 팁(522)에서 출력된 하향링크신호(DLS)는 서로 다른 신호세기를 가질 수도 있다.

펜 구동회로(530)는 제1 팁(521) 및 제2 팁(522) 중 하나 이상을 통해 터치패널(TSP)에 배치된 하나 이상의 터치전극(TE)에 인가된 상향링크신호(ULS)(예: 비콘, 핑 신호 등)를 수신하는 수신부와, 제1 팁(521) 및 제2 팁(522) 중 하나 이상을 통해 하향링크신호(DLS)를 송신하기 위한 송신부와, 펜 구동 동작을 제어하는 제어부 등을 더 포함할 수 있으며, 필압을 측정하는 압력부 등을 더 포함할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 하나의 터치 프레임(TF: Touch Frame) 시간 내 터치 시구간들(TP #1 ~ TP #16)을 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 하나 이상의 펜(20)과 하나 이상의 손가락(30)에 의한 터치를 센싱하기 위하여, 소정의 터치 프레임(TF) 시간을 설정해두고, 각 터치 프레임(TF) 시간 마다 터치 센싱을 위한 정해진 동작을 반복적으로 수행할 수 있다. 여기서, 일 예로, 터치 프레임(TF) 시간은 손가락(30)에 의한 터치유무 및/또는 터치위치(터치좌표)를 센싱하기 위하여, 터치패널(TSP)의 전 영역을 한차례 센싱하는데 걸리는 시간으로 설정될 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 각 터치 프레임(TF) 시간이 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16)을 포함하도록 설정하고, N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16) 각각에 펜 터치 센싱 및 손가락 터치 센싱을 위한 각종 기능적 시구간(예: 손가락 센싱 시구간, 펜 위치 센싱 시구간, 펜 기울기 센싱 시구간, 펜 데이터 전송 시구간 등)을 할당하고, 각종 기능적 시구간이 할당된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16) 동안, 하나 이상의 펜(20)과 연동을 수행한다.

터치 프레임(TF) 시간의 길이는 디스플레이 프레임 시간을 고려하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 터치 프레임(TF) 시간은 디스플레이 프레임 시간과 동일한 길이를 갖거나, 디스플레이 프레임 시간의 2배의 길이를 갖거나, 디스플레이 프레임 시간의 1/2 배의 길이를 가질 수 있다.

하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 터치 시구간의 개수(N)는 적어도 3개 이상일 수 있다(N≥3). 이하에서는, 설명의 편의를 위하여, 하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 터치 시구간의 개수(N)는 16개인 것으로 예를 든다(N=16).

본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 터치 센싱(손가락 터치 센싱, 펜 터치 센싱)를 위한 구동과, 디스플레이를 위한 구동을 독립적으로 또는 동시에 수행할 수 있다. 이를 "동시 구동"이라고 한다.

또는, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는 터치 센싱(손가락 터치 센싱, 펜 터치 센싱)를 위한 구동과, 디스플레이를 위한 구동을 각기 다른 시간대에 수행할 수도 있다. 이를 "시분할 구동"이라고 한다.

도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 시분할 구동 방식에 따라 동작하는 경우, 하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)을 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하며, 하나의 터치 프레임(TF) 시간에 포함된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16) 각각은 터치동기신호(Tsync)에 의해 구분되고 정의될 수 있다. 터치 컨트롤러(420)는 터치구동회로(410)에 터치동기신호(Tsync)를 제공하고, 터치구동회로(410)는 터치동기신호(Tsync)에 따라 정의된 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16)에 정해진 동작을 수행할 수 있다.

터치동기신호(Tsync)는 다수의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 각각의 타이밍을 정의하는 터치 레벨 신호 구간과, 다수의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)이 아닌 비 터치구간(예: 디스플레이 구동 시구간)을 정의하는 비 터치 레벨 신호 구간이 교번하는 제어 신호이다.

예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 터치 레벨 구간은 로우 레벨 전압 구간이고, 비 터치 레벨 구간은 하이 레벨 전압 구간일 수 있다. 이와 다르게, 터치 레벨 구간은 하이 레벨 전압 구간이고, 비 터치 레벨 구간은 로우 레벨 전압 구간일 수 있다.

도 7을 참조하면, 시분할 구동 방식의 경우, 디스플레이 구동 시구간(DP #1 ~ DP #16)과 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)은 교번하면서 진행될 수 있다.

시분할 구동 방식의 경우, 하나의 터치 프레임(TF) 시간은 디스플레이 프레임 시간과 관련이 있다. 시분할 구동 방식의 경우, 하나의 터치 프레임(TF) 시간은 디스플레이 프레임의 업데이트 주기(즉, 디스플레이 프레임 시간)의 K배 또는 1/K배일 수 있다. K는 1 이상의 정수이다.

예를 들어, 도 7과 같이, 터치 프레임(TF) 시간은 디스플레이 프레임 시간과 동일할 수 있다. 이와 다르게, 터치 프레임(TF) 시간은 디스플레이 프레임 시간의 2배 또는 1/2배일 수도 있다.

도 7을 참조하면, 하나의 디스플레이 프레임 시간에 포함되는 16개의 디스플레이 구동 시구간(DP #1 ~ DP #16)이 모두 지나고 나면, 표시패널(110)의 전 영역에 대하여 한 프레임 화면(디스플레이 프레임 화면)이 업데이트 된다.

따라서, 하나의 디스플레이 프레임 시간에 포함되는 16개의 디스플레이 구동 시구간(DP #1 ~ DP #16) 각각은, 표시패널(110)의 표시영역의 1/16에 해당하는 영역을 디스플레이 구동하는 시간이다.

시분할 구동 방식에 따르면, 하나의 디스플레이 프레임 시간 중 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 각각은 블랭크 시간(Blank Time)이다. 시분할 구동 방식의 경우, N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16)은 N개의 LHB(Long Horizontal Blank) 시구간(LHB #1 ~ LHB #16)이라고 한다.

도 7을 참조하면, 시분할 구동 방식의 경우, 터치동기신호(Tsync)는 다수의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 각각의 타이밍을 정의하는 터치 레벨 신호 구간과, 비 터치구간에 해당하는 다수의 디스플레이 구동 시구간(DP #1 ~ DP #16)을 정의하는 비 터치 레벨 신호 구간이 교번하는 제어 신호이다.

도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16)의 구성 예시도이다.

도 8을 참조하면, 하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 동안, 터치표시장치(10)의 터치회로(300)는 상향링크신호(ULS)를 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에 인가하고, 터치패널(TSP)을 통해 상향링크신호(ULS)를 수신한 하나 이상의 펜(20)에서 출력된 하향링크신호(DLS)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신함으로써, 펜 터치를 감지하고, 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부로 터치구동신호를 인가하고, 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부를 감지하여 손가락 터치를 감지할 수 있다.

도 8을 참조하면, 하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)은, Nu개의 상향링크 통신 구간(ULT), Nd개의 하향링크 통신 구간(DLT) 및 Nf개의 손가락 감지 시구간(F)으로 구성될 수 있다.

Nu개의 상향링크 통신 구간(ULT)은 터치패널(TSP)에서 하나 이상의 펜(20)으로 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 상향링크신호(ULS)가 전송되는 터치 시구간이다. 여기서, 상향링크신호(ULS)의 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동되는 이유는, 상향링크신호(ULS)에 펜 구동 제어 정보가 전압 레벨로 표현되기 때문이다.

Nd개의 하향링크 통신 구간(DLT)은 하나 이상의 펜(20)에서 터치패널(TSP)로 하향링크신호(DLS)가 전송되는 터치 시구간이다. 여기서, 하향링크신호(DLS)는 여러 용도로 사용될 수 있다. 하향링크신호(DLS)는 용도에 따라, 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동될 수도 있고, 전압 레벨이 규칙적이고 주기적으로 변동될 수도 있다.

Nf개의 손가락 감지 시구간(F)은 손가락(30)에 의한 터치를 감지하는 터치 시구간이다.

상향링크 통신 구간(ULT)의 개수(Nu)와, 하향링크 통신 구간(DLT)의 개수(Nd)와, 손가락 감지 시구간(F)의 개수(Nf)를 합한 값은 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16)의 개수(N)과 동일하다(N=Nu+Nd+Nf).

상향링크 통신 구간(ULT)의 개수(Nu)는 1개 이상이고, 하향링크 통신 구간(DLT)의 개수(Nd)는 1개 이상이고, 손가락 감지 시구간(F)의 개수(Nf)는 1개 이상이다(Nu≥1, Nd≥1, Nf≥1).

도 8의 예시는 N=16, Nu=1, Nd=12, Nf=3 인 경우이다. 이 예시에 따르면, 하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16, N=16) 중에서, 1개(Nu)의 터치 시구간(TP #1)은 상향링크 통신 구간(ULT)으로 할당되고, 12개(Nd)의 터치 시구간(TP #2 ~ TP #13)은 하향링크 통신 구간(DLT)으로 할당되고, 3개(Nf)의 터치 시구간(TP #14 ~ TP #16)은 손가락 감지 시구간(F)으로 할당된다.

도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 손가락 센싱 시구간(F)으로 할당된 터치 시구간(TP #14 ~ TP #16) 동안, 터치표시장치(10)의 동작을 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 손가락 센싱 기간(F)으로 할당된 터치 시구간(TP #14 ~ TP #16) 동안, 터치회로(300)는 터치패널(TSP) 내 하나 이상의 터치전극(TE)으로 터치구동신호(TDS)를 인가한다.

이후, 터치회로(300)는 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부를 통해 터치센싱신호(SENS)를 검출하여, 터치전극(TE)과 손가락(30) 간의 셀프-캐패시턴스를 센싱하거나, 터치전극들(TE) 간의 뮤추얼-캐패시턴스를 센싱할 수 있다.

터치구동신호(TDS)는 소정의 진폭만큼 전압 레벨이 변동이 되는 신호일 수 있다. 터치구동신호(TDS)의 주파수는 일정할 수도 있고 가변이 될 수도 있다.

터치구동신호(TDS)가 터치전극(TE)에 인가될 때, 터치구동신호(TDS)와 주파수, 위상 및 진폭 중 하나 이상이 대응되는 신호(로드프리 구동신호라고 함)가 주변의 데이터 라인들(DL), 게이트 라인들(GL), 또는 다른 터치전극들(TE)에 인가될 수 있다. 이를 통해, 손가락 터치 센싱 시, 터치 감도를 떨어뜨리는 기생 캐패시턴스가 터치전극(TE)과 주변 패턴들(DL, GL, TE) 사이에 형성되는 것을 방지해 줄 수 있다.

한편, 손가락 센싱 기간(F)으로 할당된 터치 시구간(TP #14 ~ TP #16) 동안, 터치패널(TSP) 내 하나 이상의 터치전극(TE)으로 터치구동신호(TDS)가 인가될 때, 하나 이상의 펜(20)은 터치구동신호(TDS)와 주파수 및 위상이 대응되는 신호(펜 로드프리 구동신호라고 함)를 터치패널(TSP)로 출력할 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)와 펜(20) 간의 양방향 통신 링크(Uplink, Downlink)를 나타낸 도면이다.

도 10을 참조하면, 터치패널(TSP)에서 펜(20)으로 향하는 경로 또는 채널은 상향링크(Uplink)이고, 펜(20)에서 터치패널(TSP)으로 향하는 경로 또는 채널은 하향링크(Downlink)이다.

도 10을 참조하면, 펜 터치 센싱을 위하여, 터치표시장치(10)는 상향링크(Uplink)를 통해 상향링크신호(ULS: Uplink Signal)를 펜(20)으로 공급할 수 있다. 펜(20)은 하향링크(Downlink)를 통해 터치표시장치(10)로 하향링크신호(DLS: Downlink Signal)를 공급한다.

도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 상향링크 통신 구간(ULT)으로 할당된 터치 시구간(TP #1) 동안, 터치표시장치(10) 및 펜(20)의 동작을 나타낸 도면이다.

도 11을 참조하면, 상향링크 통신 구간(ULT)으로 할당된 터치 시구간(TP #1) 동안, 터치회로(300)는 상향링크신호(ULS)를 터치패널(TSP) 내 다수의 터치전극(TE)의 전체 또는 일부에 인가해줄 수 있다.

이에 따라, 터치패널(TSP)에 접촉하고 있거나 인접해 있는 하나 이상의 펜(20)은 터치전극(TE)에 인가된 상향링크신호(ULS)를 수신할 수 있다.

상향링크신호(ULS)는 터치표시장치(10)가 인지하고 있는 펜(20) 또는 인지하고 있지 않은 임의의 펜(20)에게 필요한 정보를 알려주기 위한 용도로 사용될 수 있다.

하나 이상의 펜(20)은 상향링크신호(ULS)를 수신하게 되면, 상향링크신호(ULS)에 의해 표현된 각종 정보를 이용하여, 자신의 구동 동작을 제어할 수 있다.

터치표시장치(10)가 인지하고 있는 펜(20)은 터치표시장치(10)에게 펜 고유 ID를 이미 제공한 펜(20), 터치표시장치(10)가 펜 임시 IDF를 이미 부여해준 펜(20), 또는 터치표시장치(10)와 페어링이 된 펜(20) 등일 수 있다.

터치표시장치(10)가 인지하고 있는 펜(20)은, 터치표시장치(10)에게 펜 고유 ID를 제공해주지 않은 펜(20), 터치표시장치(10)가 펜 임시 IDF를 아직 부여해주지 않은 펜(20), 또는 터치표시장치(10)와 페어링이 되지 않은 펜(20) 등일 수 있다.

상향링크신호(ULS)는, 일 예로, 펜 구동 제어 정보 등을 포함할 수 있는 비콘신호(BCON: Beacon Signal)일 수 있다. 이 경우, 상향링크신호(ULS)를 비콘 전송 시구간이라고 할 수 있다.

비콘신호(BCON)는, 터치패널 타입 정보(예: 인셀 타입, 애드온 타입 등), 터치 시구간 정보(LHB 정보), 하향링크신호(DLS)의 주파수 정보, 하향링크신호(DLS)의 펄스 개수 정보, 상향링크 통신 구간(ULT) 이어서 오는 터치 시구간의 개수 정보 및 구동 타이밍 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

비콘신호(BCON)는 파워 모드 정보(예: 소비 전력 저감을 위해 패널 및 펜 구동이 되지 않는 터치 시구간 정보 등)를 더 포함할 수 있다. 비콘신호(BCON)는 터치패널(TSP)와 펜(20) 간의 구동 동기화를 위한 정보를 더 포함할 수도 있다.

비콘신호(BCON)에 포함되는 각종 정보들은 터치표시장치(10)의 메모리에 저장되어 있을 수 있다. 메모리에 저장된 각종 정보들은 펜(20)과 사전에 공유되어 있을 수도 있다.

비콘신호(BCON)는 전술한 바와 같이 각종 정보를 표현해야 하는 정보 신호이기 때문에 전압 레벨이 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동될 수 있다. 비콘신호(BCON)는 중요한 제어신호로서 다른 신호들에 비해 진폭이 클 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 하나의 터치 프레임(TF) 시간 내 N개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #16) 중 3가지 하향링크 통신 구간(DLT)으로 할당된 터치 시구간(TP #2 ~ TP #13) 동안, 터치표시장치(10) 및 펜(20)의 동작을 나타낸 도면이다.

터치표시장치(10)가 펜 터치를 센싱한다는 것은, 펜 위치, 펜 기울기, 또는 각종 펜 정보를 센싱한다는 것을 의미할 수 있다.

따라서, Nd개의 하향링크 통신 구간(DLT)은, 펜(20)의 펜 위치를 센싱하기 위한 펜 위치 센싱 시구간(P), 펜(20)의 펜 기울기를 센싱하기 위한 펜 기울기 센싱 시구간(T) 및 펜(20)의 펜 정보를 센싱하기 위한 펜 데이터 전송 시구간(D) 등을 포함할 수 있다.

펜 위치 센싱 시구간(P) 동안, 펜(20)에서 출력되는 하향링크신호(DLS)는 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동이 되는 펜 위치 신호(PPS: Pen Position Signal)일 수 있다.

터치회로(300)는 펜(20)에서 출력된 펜 위치 신호(PPS)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신하여 펜 위치를 센싱할 수 있다.

펜 기울기 센싱 시구간(T) 동안, 펜(20)에서 출력되는 하향링크신호(DLS)는 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동이 되는 펜 기울 신호(PTS: Pen Tilt Signal)일 수 있다.

터치회로(300)는 펜(20)에서 출력된 펜 기울 신호(PTS)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신하여 펜 기울기를 센싱할 수 있다.

펜 데이터 전송 시구간(D) 동안, 펜(20)에서 출력되는 하향링크신호(DLS)는, 각종 펜 정보를 나타내기 때문에, 전압 레벨이 규칙적 또는 주기적으로 변동될 수도 있지만, 비 규칙적 또는 비 주기적으로 변동이 될 수 있는 펜 데이터(PDATA: Pen Data)일 수 있다.

터치회로(300)는 펜(20)에서 출력된 펜 데이터(PDATA)를 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해 수신하여 펜 데이터(PDATA)에 포함된 각종 펜 정보를 센싱할 수 있다.

예를 들어, 펜 데이터(PDATA)에 포함된 각종 펜 정보는, 펜(20)에 발생한 입력 정보(예: 버튼 입력 정보 등), 펜 구동 상태 정보, 펜 통신 상태 정보, 펜 배터리 정보 및 펜 고유 ID 정보 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

예를 들어, 펜 데이터(PDATA)에 포함된 각종 펜 정보는 둘 이상의 심볼(Symbol)의 조합 형태로 표현될 수 있으며, 각 심볼은 2가지 신호 상태와 대응되는 2가지 심볼 값을 가지거나, 3가지 신호 상태와 대응되는 3가지 심볼 값을 가지거나, 4가지 이상의 신호 상태와 대응되는 4가지 이상의 심볼 값을 가질 수 있다.

한편, 터치표시장치(10)와 펜(20)이 연동하여, 터치표시장치(10)가 펜(20)을 센싱하기 위해서는, 터치표시장치(10)와 펜(20) 사이에 "펜 프로토콜(Pen Protocol)" 이 미리 정의되어 있어야 한다.

펜 프로토콜(Pen Protocol)은 터치표시장치(10) 및 펜(20) 각각의 구동 방식(예: 신호 전송 방식 등) 및 구동 타이밍(예: 신호 전송 타이밍 등) 등을 정의하고 있고, 터치표시장치(10) 및 펜(20) 간에 주고받는 신호(ULS, DLS)의 포맷과 신호에 포함되는 정보의 포맷 등을 정의하고 있을 수 있다.

특정 펜 제조사가 특정 펜 프로토콜로 동작하는 펜을 제작한 경우, 터치표시장치(10)가 특정 펜 제조사의 펜을 센싱하기 위해서는, 터치표시장치(10)도 특정 펜 프로토콜로 동작할 수 있어야 하고, 이를 위해 하드웨어적인 구성들도 특정 펜 프로토콜에 맞게 구비된다.

터치표시장치(10)가 여러 가지의 펜(20)과 연동하기 위해서는 각 펜(20)이 동작하는 펜 프로토콜에 맞게 동작할 수 있어야 하나, 터치표시장치(10)가 여러 가지 펜 프로토콜에 맞는 동작하는 방식을 변경해줄 수 없다.

터치구동회로(410)는 특정 펜 프로토콜에 맞게 설계되고 제작되기 때문에, 터치표시장치(10)가 여러 가지의 펜(20)과 연동하기 위해서는 여러 가지의 펜 프로토콜에 맞게 제작된 여러 가지의 터치구동회로(410)를 포함하고 있어야 한다.

또한, 터치표시장치(10)가 동일한 제조사의 펜(20)과 연동한다고 하더라도, 미리 정의된 펜 프로토콜이 있기 때문에 펜 프로토콜에서 미리 정의된 터치 시구간에 대한 타입, 구동 타이밍 또는 구동 방식 등을 변동할 수 없다.

전술한 바와 같이, 하드웨어적인 제약 및 소프트웨어적인 제작으로 인해, 터치표시장치(10)는 여러 가지의 펜 프로토콜로 동작하는 여러 가지의 펜(20)을 센싱할 수 없고, 펜 프로토콜에 정의된 펜 터치 구동 방식이나 타이밍 등을 변경할 수 없다.

이에, 본 발명의 실시예들은, 다양한 펜 프로토콜을 적응적으로 설정하여 다양한 펜 프로토콜로 동작하는 다양한 펜(20)을 센싱할 수 있는 방안과, 집적회로로 이미 만들어진 터치구동회로(410)의 변경이나 추가 없이도 다양한 펜 프로토콜을 설정할 수 있는 방안과, 한 제조사의 펜(20)뿐만 아니라, 다양한 제조사의 펜(20)을 하나의 터치구동회로(410)로 구동할 수 있는 방안을 제공할 수 있다. 이에 대하여 아래에서 더욱 상세하게 설명한다.

도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 펜 데이터 구성 방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 13은 펜 데이터 구성을 위한 펜 신호의 4가지 상태를 나타낸 도면이고, 도 14는 펜 데이터 구성의 일 예를 나타낸 도면이고, 도 15는 펜 데이터 구성 시, 2개의 심볼(Symbol)을 이용하여 디코딩 되는 16가지의 디코딩 값을 나타낸 도면이다.

도 13을 참조하면 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 터치회로(300)는 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해, 펜(20)에서 출력된 하향링크신호인 펜 신호를 수신한다. 본 발명의 실시예들에 따른 펜(20)에서 출력되는 펜 신호는 위상과 진폭이 변조된 신호일 수 있다.

도 13을 참조하면 본 발명의 실시예들에 따른 펜(20)에서 출력되는 펜 신호에서 일정한 심볼 구간(SYM)은 다수의 펄스를 이용하여 하나의 심볼(Symbol)이 표현된 신호 구간이다.

펜 신호의 각 심볼 구간(SYM)은 위상과 진폭이 변조된 펄스들로 이루어져 있다.

도 13을 참조하면, 펜 신호의 각 심볼 구간(SYM)은, 정위상이고 제1 진폭(HV)을 갖는 제1 상태 구간(STAT1)과, 역위상이고 제1 진폭(HV)을 갖는 제2 상태 구간(STAT2)과, 정위상이고 제2 진폭(LV)을 갖는 제3 상태 구간(STAT3)과, 역위상이고 제2 진폭(LV)을 갖는 제4 상태 구간(STAT4) 중 하나일 수 있다. 여기서, 제1 진폭(HV)은 제2 진폭(LV)보다 큰 진폭이다.

펜 신호에서, 제1 상태 구간(STAT1)과 제3 상태 구간(STAT3)은 동일한 위상이다. 즉, 제1 상태 구간(STAT1)과 제3 상태 구간(STAT3)은 정위상 관계이다. 펜 신호에서, 제2 상태 구간(STAT2)과 제4 상태 구간(STAT4)은 동일한 위상이다. 즉, 제2 상태 구간(STAT2)과 제4 상태 구간(STAT4)은 정위상 관계이다.

펜 신호에서, 제1 상태 구간(STAT1)과 제2 상태 구간(STAT2)은 180도 위상 차이를 갖는다. 즉, 펜 신호에서, 제1 상태 구간(STAT1)과 제2 상태 구간(STAT2)은 역위상 관계이다. 펜 신호에서, 제3 상태 구간(STAT3)과 제4 상태 구간(STAT4)은 180도 위상 차이를 갖는다. 즉, 펜 신호에서, 제3 상태 구간(STAT3)과 제4 상태 구간(STAT4)은 역위상 관계이다.

도 13을 참조하면, 제1 상태 구간(STAT1)의 심볼은 0(Zero)이고, 제2 상태 구간(STAT2)의 심볼은 1이고, 제3 상태 구간(STAT3)의 심볼은 2이고, 제4 상태 구간(STAT4)의 심볼은 3일 수 있다.

터치회로(300)는, 정위상이고 제1 진폭(HV)을 갖는 제1 상태 구간(STAT1)과, 역위상이고 제1 진폭(HV)을 갖는 제2 상태 구간(STAT2)과, 정위상이고 제2 진폭(LV)을 갖는 제3 상태 구간(STAT3)과, 역위상이고 제2 진폭(LV)을 갖는 제4 상태 구간(STAT4) 중 둘 이상을 포함하는 펜 신호를 수신할 수 있다.

터치회로(300)는 터치구동신호(TDS)를 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상에 공급하고, 터치구동신호(TDS)는 펜 신호의 제1 상태 구간(STAT1) 및 제3 상태 구간(STAT3)과 동위상이고(위상 차이가 없고), 제2 상태 구간(STAT2) 및 제4 상태 구간(STAT4)과 역위상이다(180도 위상 차이를 갖는다).

펜(20)의 펜 구동회로(530)는, 제1 팁(521)과 제2 팁(522) 중 하나 이상을 통해 터치표시장치(10)로부터 상향링크신호(ULS)를 수신하거나, 제1 팁(521)과 제2 팁(522) 중 하나 이상을 통해 하향링크신호(DLS)로서 펜 신호를 출력하되, 위상과 진폭이 변조된 펜 신호를 출력할 수 있다.

펜 구동회로(530)는 2가지 진폭(HV, LV)과 2가지 위상(정위상, 역위상)을 이용하여 최대로 4가지 상태(STAT1, STAT2, STAT3, STAT4)를 갖는 펜 신호를 출력할 수 있다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 하나의 터치 시구간 동안, 일 예로 펜 신호(Pen Signal)는 8개의 심볼 구간(SYM1~SYM8)을 포함할 수 있다.

도 14를 참조하면, 하나의 터치 시구간 동안, 펜 신호에 포함되는 8개의 심볼 구간(SYM1~SYM8)은 8개의 심볼(0, 1, 2, 3, 0, 0, 0, 0)을 표현하는 다수의 펄스를 포함한다.

도 14를 참조하면, 8개의 심볼 구간(SYM1~SYM8)은 2개씩 묶여져 하나의 디코딩 구간이 된다. 즉, 8개의 심볼 구간(SYM1~SYM8)에서, 제1 심볼 구간(SYM1)과 제2 심볼 구간(SYM2)은 제1 디코딩 구간이 되고, 제3 심볼 구간(SYM3)과 제4 심볼 구간(SYM4)은 제2 디코딩 구간이 되고, 제5 심볼 구간(SYM5)과 제6 심볼 구간(SYM6)은 제3 디코딩 구간이 되고, 제7 심볼 구간(SYM7)과 제8 심볼 구간(SYM8)은 제4 디코딩 구간이 된다.

하나의 디코딩 구간에서, 앞의 심볼 구간을 MSB 구간이고, 뒤의 심볼 구간을 LSB 구간이라고 한다. 즉, 제1 디코딩 구간에 포함되는 제1 심볼 구간(SYM1)과 제2 심볼 구간(SYM2) 중 제1 심볼 구간(SYM1)이 MSB 구간이고, 제2 심볼 구간(SYM2)이 LSB 구간이다. 제2 디코딩 구간에 포함되는 제3 심볼 구간(SYM3)과 제4 심볼 구간(SYM4) 중 제3 심볼 구간(SYM3)이 MSB 구간이고, 제4 심볼 구간(SYM4)이 LSB 구간이다. 제3 디코딩 구간에 포함되는 제5 심볼 구간(SYM5)과 제6 심볼 구간(SYM6) 중 제5 심볼 구간(SYM5)이 MSB 구간이고, 제6 심볼 구간(SYM6)이 LSB 구간이다. 제4 디코딩 구간에 포함되는 제7 심볼 구간(SYM7)과 제8 심볼 구간(SYM8) 중 제7 심볼 구간(SYM7)이 MSB 구간이고, 제8 심볼 구간(SYM8)이 LSB 구간이다.

도 14를 참조하면, 하나의 터치 시구간 동안, 펜(20)이 출력한 펜 신호의 8개의 심볼 구간(SYM1~SYM8)은 8개의 심볼(0, 1, 2, 3, 0, 0, 0, 0)을 표현하는 펄스들을 포함한다.

펜 신호의 제1 심볼 구간(SYM1)의 심볼은 0이므로, 펜 신호의 제1 심볼 구간(SYM1)은 제1 진폭(HV)을 갖는 정위상의 펄스들로 이루어진 제1 상태 구간(STAT1)일 수 있다.

펜 신호의 제1 심볼 구간(SYM1)에 대한 센싱 값은, 터치가 없을 때의 센싱 값인 베이스라인 값일 기준으로, 네거티브 최대 임계 값(NMAX_TH)보다 작은 값일 수 있다. 즉, 펜 신호의 제1 심볼 구간(SYM1)에 대한 센싱 값의 절대 값은, 네거티브 최대 임계 값(NMAX_TH)의 절대 값보다 큰 값일 수 있다. 펜 신호의 제1 심볼 구간(SYM1)에 대한 센싱 값의 절대 값은 펜(20)의 최대 출력 전압과 대응될 수 있다. 예를 들어, 펜 신호의 제1 심볼 구간(SYM1)에 대한 센싱 값은 -20V일 수 있다.

펜 신호의 제2 심볼 구간(SYM2)의 심볼은 1이고. 펜 신호의 제2 심볼 구간(SYM2)은 제1 진폭(HV)을 갖는 역위상의 펄스들로 이루어진 제2 상태 구간(STAT2)일 수 있다.

펜 신호의 제2 심볼 구간(SYM2)에 대한 센싱 값은, 베이스라인 값일 기준으로, 포지티브 최대 임계 값(PMAX_TH)보다 큰 값일 수 있다. 펜 신호의 제2 심볼 구간(SYM2)에 대한 센싱 값은 펜(20)의 최대 출력 전압과 대응될 수 있다. 예를 들어, 펜 신호의 제2 심볼 구간(SYM2)에 대한 센싱 값은 +20V일 수 있다.

펜 신호의 제3 심볼 구간(SYM3)의 심볼은 2이므로, 펜 신호의 제3 심볼 구간(SYM3)은 제2 진폭(LV)을 갖는 정위상의 펄스들로 이루어진 제3 상태 구간(STAT3)일 수 있다.

펜 신호의 제3 심볼 구간(SYM3)에 대한 센싱 값은, 베이스라인 값일 기준으로, 네거티브 최대 임계 값(NMAX_TH)과 네거티브 최소 임계 값(NMIN_TH) 사이의 값일 수 있다. 예를 들어, 펜 신호의 제3 심볼 구간(SYM3)에 대한 센싱 값은 -3V ~ -2V일 수 있다.

펜 신호의 제4 심볼 구간(SYM4)의 심볼은 3이고. 펜 신호의 제4 심볼 구간(SYM4)은 제2 진폭(LV)을 갖는 역위상의 펄스들로 이루어진 제4 상태 구간(STAT4)일 수 있다.

펜 신호의 제4 심볼 구간(SYM4)에 대한 센싱 값은, 베이스라인 값일 기준으로, 포지티브 최대 임계 값(PMAX_TH)과 포지티브 최소 임계 값(PMIN_TH) 사이의 값일 수 있다. 예를 들어, 펜 신호의 제4 심볼 구간(SYM4)에 대한 센싱 값은 2V ~ 3V일 수 있다.

펜 신호의 제5 심볼 구간(SYM5)의 심볼은 0이고. 펜 신호의 제6 심볼 구간(SYM6)의 심볼은 0이고. 펜 신호의 제7 심볼 구간(SYM7)의 심볼은 0이고. 펜 신호의 제8 심볼 구간(SYM8)의 심볼은 0이다. 따라서, 펜 신호의 제5 내지 제8 심볼 구간(SYM5~SYM8)은 제1 진폭(HV)을 갖는 정위상의 펄스들로 이루어진 제1 상태 구간(STAT1)일 수 있다.

펜 신호의 제5 내지 제8 심볼 구간(SYM5~SYM8)에 대한 센싱 값들은, 베이스라인 값일 기준으로, 네거티브 최대 임계 값(NMAX_TH)보다 작은 값일 수 있다. 즉, 펜 신호의 제5 내지 제8 심볼 구간(SYM5~SYM8)에 대한 센싱 값들의 절대 값은, 네거티브 최대 임계 값(NMAX_TH)의 절대 값보다 큰 값일 수 있다. 펜 신호의 제5 내지 제8 심볼 구간(SYM5~SYM8)에 대한 센싱 값들의 절대 값은 펜(20)의 최대 출력 전압과 대응될 수 있다. 예를 들어, 펜 신호의 제5 내지 제8 심볼 구간(SYM5~SYM8)에 대한 센싱 값들은 -20V일 수 있다.

도 15를 참조하면, 하나의 디코딩 구간에서, 앞의 심볼 구간인 MSB 구간의 심볼과, 뒤의 심볼 구간인 LSB 구간의 심볼을 이용하여, 즉, 하나의 디코딩 구간 내 2개의 심볼 구간에 대응되는 2개의 심볼로부터 하나의 디코딩 값이 결정될 수 있다.

MSB 구간의 심볼은 제1 상태 구간(STAT1)의 심볼(0), 제2 상태 구간(STAT2)의 심볼(1), 제3 상태 구간(STAT3)의 심볼(2), 제4 상태 구간(STAT4)의 심볼(3)을 포함하는 4개의 심볼(0, 1, 2, 3) 중 하나일 수 있다.

LSB 구간의 심볼은 제1 상태 구간(STAT1)의 심볼(0), 제2 상태 구간(STAT2)의 심볼(1), 제3 상태 구간(STAT3)의 심볼(2), 제4 상태 구간(STAT4)의 심볼(3)을 포함하는 4개의 심볼(0, 1, 2, 3) 중 하나일 수 있다.

MSB 구간의 심볼(0~3)과 LSB 구간의 심볼(0~3)을 조합하면, 16가지(=4*4)의 디코딩 값(1~16)이 만들어질 수 있다.

도 15를 참조하면, 하나의 터치 시구간 동안, 펜(20)이 출력한 펜 신호의 8개의 심볼 구간(SYM1~SYM8)이 나타내는 8개의 심볼(0, 1, 2, 3, 0, 0, 0, 0)은, 4개의 디코딩 값(2, 12, 1, 1)으로 표현될 수 있다.

다수의 터치 시구간 각각에 포함되는 K(도 14의 예시는, K=8)개의 심볼 구간(SYM1~SYM8) 중 2개의 심볼 구간은 16가지의 신호 파형(00, 01, 02, 03, 10, 11, 12, 13, 20, 21, 22, 23, 30, 31, 32, 33)를 가질 수 있다.

따라서, 각 심볼 구간이 4가지의 상태 구간(0, 1, 2, 3, 즉, 4가지의 신호 파형)을 가질 때, 2개의 심볼 구간을 통해, 4 비트의 데이터 전송이 가능해질 수 있다. 4개의 심볼 구간을 통해서는 8 비트의 데이터 전송이 가능하고, 8개의 심볼 구간을 통해서는 16 비트의 데이터 전송이 가능할 수 있다.

전술한 본 발명의 실시예들에 따른 펜 데이터 구성 방법을 이용하면, 2개의 심볼 구간을 통해 전송 가능한 데이터 비트 수가 증가하기 때문에, 동일 성능을 만족시키는 경우, 저주파 구동이 가능할 수 있다.

구동 주파수를 변경하지 않고 사용하는 경우, 데이터 전송 비트 수가 증가하므로, 고 성능의 펜 센싱이 가능해질 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 펜 데이터 구성 방법을 이용하는 경우, 하나의 터치 시구간 동안 전송 가능한 데이터 비트 수가 증가하는 이점을 활용하여, 하나의 터치 프레임 시간 내 다수의 터치 시구간을 할당하는 방법을 도 16 내지 도 20을 참조하여 설명한다.

도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 펜 데이터 구성 방법을 이용하는 경우, 터치 프레임 시간 내 다수의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #10)을 할당하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 16을 참조하면, 다수의 터치 프레임(TF) 각각이 10개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #10)을 포함한다고 가정한다.

도 16을 참조하면, 하나의 터치 프레임(TF) 동안, 손가락 및 펜(20)에 의한 터치를 센싱하기 위한 10개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #10)에 대한 할당 예로서, 10개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #10) 중 제1 터치 시구간(TP #1)은 상향링크 통신 구간(ULT)에 해당하는 비콘 전송 시구간(B)으로 할당하고, 제5 내지 제7 터치 시구간(TP #5 ~ TP #7)은 손가락 센싱 시구간(F)으로 할당하고, 제2 내지 제4 터치 시구간(TP #2 ~ TP #4)은 하향링크 통신 구간(DLT)으로서 할당하고, 제8 내지 제10 터치 시구간(TP #8 ~ TP #10)은 하향링크 통신 구간(DLT)으로서 할당할 수 있다.

터치회로(300)는, 다수의 터치 프레임(TF) 각각에 포함된 10개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #10) 중 상향링크 통신 구간(ULT)에 해당하는 비콘 전송 시구간(B)으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간(TP #1) 동안, 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해, 상향링크신호(ULS)에 해당하는 비콘신호(BCON)를 펜(20)으로 전송할 수 있다.

터치회로(300)는, 다수의 터치 프레임(TF) 각각에 포함된 10개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #10) 중 손가락 센싱 시구간(F)으로 설정된 터치 시구간(TP #5 ~ TP #7) 동안, 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상의 터치전극(TE)을 센싱하여 손가락에 의한 터치 유무 또는 터치 좌표를 센싱할 수 있다.

터치회로(300)는, 다수의 터치 프레임(TF) 각각에 포함된 10개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #10) 중 하향링크 통신 구간(DLT)으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간(TP #2 ~ TP #4, TP #8 ~ TP #10) 동안, 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해, 펜(20)에서 출력된 하향링크신호(DLS)로서 펜 신호를 수신할 수 있다.

터치회로(300)는, 다수의 터치 프레임(TF) 각각에 포함된 10개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #10) 중 하향링크 통신 구간(DLT)으로 설정된 적어도 하나의 터치 시구간(TP #2 ~ TP #4, TP #8 ~ TP #10) 동안, 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해, 위상 및 진폭 중 적어도 하나가 변화하는 펜 신호를 펜(20)에서 출력된 하향링크신호(DLS)로서 수신할 수 있다.

펜(20)의 관점에서 설명하면, 다음과 같다.

펜(20)의 펜 구동회로(530)는, 다수의 터치 프레임(TF) 각각에 포함된 10개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #10) 중 상향링크 통신 구간(ULT)으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간(TP #1) 동안, 제1 팁(521)과 제2 팁(522) 중 하나 이상을 통해, 터치표시장치(10)로부터 상향링크신호(ULS)에 해당하는 비콘신호(BCON)를 수신할 수 있다.

펜(20)의 펜 구동회로(530)는, 다수의 터치 프레임(TF) 각각에 포함된 10개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #10) 중 하향링크 통신 구간(DLT)으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간(TP #2 ~ TP #4, TP #8 ~ TP #10) 동안, 제1 팁(521)과 제2 팁(522) 중 하나 이상을 통해, 하향링크신호(DLS)로서 펜 신호를 터치표시장치(10)로 출력할 수 있다.

펜(20)의 펜 구동회로(530)는, 다수의 터치 프레임(TF) 각각에 포함된 10개의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #10) 중 하향링크 통신 구간(DLT)으로 설정된 적어도 하나의 터치 시구간(TP #2 ~ TP #4, TP #8 ~ TP #10 동안, 제1 팁(521)과 제2 팁(522) 중 하나 이상을 통해, 위상 및 진폭 중 적어도 하나가 변화하는 펜 신호를 하향링크신호(DLS)로서 터치표시장치(10)로 출력할 수 있다.

다수의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #10) 각각은 K개의 심볼 구간(SYM, 도 14의 예시에서는 SYM1 ~ SYM8, K=8)으로 분할될 수 있다. K는 2이상의 자연수이고, 각 심볼 구간(SYM) 동안, 터치회로(300)는, 정위상이고 제1 진폭(HV)을 갖는 제1 상태 구간(STAT1)과, 역위상이고 제1 진폭(HV)을 갖는 제2 상태 구간(STAT2)과, 정위상이고 제2 진폭(LV)을 갖는 제3 상태 구간(STAT3)과, 역위상이고 제2 진폭(LV)을 갖는 제4 상태 구간(STAT4) 중 하나를 갖는 펜 신호를 수신할 수 있다. 제2 진폭(LV)은 제1 진폭(HV)보다 작은 진폭일 수 있다.

다수의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #10) 각각에 포함되는 K개의 심볼 구간(SYM) 중 2개의 심볼 구간(SYM)을 통해 4 비트의 데이터 전송이 가능할 수 있다.

도 16의 예시를 참조하면, 터치표시장치(10)는, 하향링크 통신 구간(DLT)으로서 할당된 6개의 터치 시구간(TP #2 ~ TP #4, TP #8 ~ TP #10) 동안, 펜 위치, 펜 기울기, 각종 부가 정보(예: 펜 압력, 배터리, 펜 ID, 펜 버튼 입력 정보 등)를 센싱할 수 있다.

기존의 펜 센싱 방법에서는, 데이터 전송 비트 수가 적기 때문에, 하나의 터치 시구간 동안, 펜 위치만을 센싱하거나, 펜 기울기만을 센싱하거나, 각종 부가 정보만을 센싱할 수밖에 없었다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 펜(20)은, 전술한 펜 데이터 구성 방법을 통해 동일한 심볼 구간에서 더욱 많은 데이터 비트 수를 전송할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)는, 하향링크 통신 구간(DLT)으로 설정된 6개의 터치 시구간(TP #2 ~ TP #4, TP #8 ~ TP #10) 중 하나 이상의 터치 시구간 각각에서, 펜 위치, 펜 기울기, 및 각종 부가 정보들 중에서 "둘 이상의 펜 관련 정보"를 센싱할 수 있다.

예를 들어, 터치표시장치(10)는, 제2 터치 시구간(TP #2) 동안, 펜 위치, 펜 버튼 입력 정보 및 펜 압력 정보를 센싱할 수 있다. 다른 예를 들어, 터치표시장치(10)는, 제4 터치 시구간(TP #4) 동안, 펜 기울기, 배터리 정보 등을 센싱할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 터치표시장치(10)는, 제2 터치 시구간(TP #2) 동안, 펜 위치, 펜 압력 정보, 펜 버튼 정보 등을 센싱할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 터치표시장치(10)는, 제4 터치 시구간(TP #4) 동안, 펜 기울기, 펜 ID 정보 등을 센싱할 수 있다.

다시 말해, 도 16의 예시를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 펜 데이터 구성 방법을 이용하는 경우, 하향링크 통신 구간(DLT)으로서 할당된 6개의 터치 시구간(TP #2 ~ TP #4, TP #8 ~ TP #10) 각각은 펜 위치만을 센싱하거나 펜 기울기만을 센싱하거나 각종 부가 정보(펜 데이터)만을 센싱하는 기간이 아니라, 펜 관련 정보(예: 펜 위치, 펜 기울기, 각종 부가 정보 등) 중 2가지 이상을 복합적으로 센싱할 수 있는 펜 데이터 기간들(D1, D2, D3)이다.

도 16을 참조하면, 제2 내지 제4 터치 시구간(TP #2 ~ TP #4)은 제1 내지 제3 펜 데이터 기간(D1, D2, D3)으로 할당된다. 마찬가지로, 제8 내지 제10 터치 시구간(TP #8 ~ TP #10)은 제1 내지 제3 펜 데이터 기간(D1, D2, D3)으로 할당된다.

도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)와 펜이 접촉 모드로 동작하는 경우, 하나의 터치 시구간을 8개의 심볼 구간(SYM1~SYM8)으로 구성하는 방법을 나타낸 도면이고, 도 18은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)와 펜이 호버 모드로 동작하는 경우, 하나의 터치 시구간을 8개의 심볼 구간(SYM1~SYM8)으로 구성하는 방법을 나타낸 도면이다.

도 17 및 도 18은, 도 16의 제2 터치 시구간(TP #2) 및 제8 터치 시구간(TP #8)에 할당된 제1 펜 데이터 기간(D1)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8) 각각에 각종 펜 관련 정보의 센싱 동작이 할당되고, 제3 터치 시구간(TP #3) 및 제9 터치 시구간(TP #9)에 할당된 제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8) 각각에 각종 펜 관련 정보의 센싱 동작이 할당되고, 제4 터치 시구간(TP #4) 및 제10 터치 시구간(TP #10)에 할당된 제3 펜 데이터 기간(D3)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8) 각각에 각종 펜 관련 정보의 센싱 동작이 할당된 예시들이다.

도 17은 표시패널(110)에 접촉한 펜(20)을 센싱하는 접촉 모드와 관련된 펜 데이터 기간(D1, D2, D3)의 구성 방법을 나타낸 것이고, 도 18은 표시패널(110)에 펜(20)이 접촉하지 않고 떨어져 있는 상태에서도 펜(20)을 센싱할 수 있는 호버 모드와 관련된 펜 데이터 기간(D1, D2, D3)의 구성 방법을 나타낸 것이다.

도 17을 참조하면, 접촉 모드 관련하여, 제2 및 제8 터치 시구간(TP #2, TP #8)에 할당된 제1 펜 데이터 기간(D1)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8)에 대한 할당 방식을 설명하면 다음과 같다.

제1 펜 데이터 기간(D1)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8) 중 제1 심볼 구간(SYM1)은 펜 위치를 센싱하기 위한 신호 구간으로 할당된다.

펜(20)에서 출력되는 펜 신호의 제1 심볼 구간(SYM1)은 정위상이고 제1 진폭(HV)을 갖는 제1 상태 구간(STAT1)일 수 있으며, 심볼은 0에 해당한다.

제1 펜 데이터 기간(D1)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8) 중 제2 및 제3 심볼 구간(SYM2, SYM3)은 펜(20)에 구비된 2가지 버튼(SW1, SW2) 중에서 제1 버튼에 대한 버튼 입력 정보(SW1)를 센싱하기 위한 신호 구간들로 할당된다.

펜(20)에서 출력되는 펜 신호의 제2 및 제3 심볼 구간(SYM2, SYM3)은, 펜(20)의 제1 버튼이 입력되지 않은 경우, 정위상이고 제1 진폭(HV)을 갖는 제1 상태 구간(STAT1)일 수 있으며, 심볼은 0에 해당한다. 펜(20)에서 출력되는 펜 신호의 제2 및 제3 심볼 구간(SYM2, SYM3)은, 펜(20)의 제1 버튼이 입력된 경우, 역위상이고 제1 진폭(HV)을 갖는 제2 상태 구간(STAT2)일 수 있으며, 심볼은 1에 해당한다.

제1 펜 데이터 기간(D1)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8) 중 제4 심볼 구간(SYM4)은 펜(20)에 구비된 2가지 버튼(SW1, SW2) 중에서 제1 버튼에 대한 버튼 입력 정보(SW1)를 센싱한 결과가 맞는지를 확인하기 위한 신호 구간으로 할당되며, 제2 및 제3 심볼 구간(SYM2, SYM3)의 반전 신호 구간(Inv_SW1)일 수 있다.

펜(20)에서 출력되는 펜 신호의 제4 심볼 구간(SYM4)은, 제2 및 제3 심볼 구간(SYM2, SYM3)의 역위상 일 수 있다. 즉, 펜 신호의 제2 및 제3 심볼 구간(SYM2, SYM3)의 심볼이 0 (정위상, HV)이면, 펜 신호의 제4 심볼 구간(SYM4)의 심볼은 1 (역위상, HV)이다. 펜 신호의 제2 및 제3 심볼 구간(SYM2, SYM3)의 심볼이 1 (역위상, HV)이면, 펜 신호의 제4 심볼 구간(SYM4)의 심볼은 0 (정위상, HV)이다.

제1 펜 데이터 기간(D1)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8) 중 제5 내지 제8 심볼 구간(SYM5~SYM8)은 12비트로 표현될 수 있는 펜 압력 정보(P1~P6) 중 8비트에 해당하는 부분 펜 압력 정보(P6, P5, P4, P3)를 센싱하기 위한 신호 구간이다.

도 17을 참조하면, 접촉 모드 관련하여, 제3 및 제9 터치 시구간(TP #3, TP #9)에 할당된 제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8)에 대한 할당 방식을 설명하면 다음과 같다.

제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8) 중 제1 심볼 구간(SYM1)은 펜 위치를 센싱하기 위한 신호 구간으로 할당된다.

제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8) 중 제2 및 제3 심볼 구간(SYM2, SYM3)은 펜(20)에 구비된 2가지 버튼(SW1, SW2) 중에서 제2 버튼에 대한 버튼 입력 정보(SW2)를 센싱하기 위한 신호 구간들로 할당된다.

펜(20)에서 출력되는 펜 신호의 제2 및 제3 심볼 구간(SYM2, SYM3)은, 펜(20)의 제2 버튼이 입력되지 않은 경우, 정위상이고 제1 진폭(HV)을 갖는 제1 상태 구간(STAT1)일 수 있으며, 심볼은 0에 해당한다. 펜(20)에서 출력되는 펜 신호의 제2 및 제3 심볼 구간(SYM2, SYM3)은, 펜(20)의 제2 버튼이 입력된 경우, 역위상이고 제1 진폭(HV)을 갖는 제2 상태 구간(STAT2)일 수 있으며, 심볼은 1에 해당한다.

제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8) 중 제4 심볼 구간(SYM4)은 펜(20)에 구비된 2가지 버튼(SW1, SW2) 중에서 제2 버튼에 대한 버튼 입력 정보(SW2)를 센싱한 결과가 맞는지를 확인하기 위한 신호 구간으로 할당되며, 제2 및 제3 심볼 구간(SYM2, SYM3)의 반전 신호 구간(Inv_SW2)일 수 있다.

제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8) 중 제5 및 제6 심볼 구간(SYM5, SYM6)은 12비트로 표현될 수 있는 펜 압력 정보(P1~P6) 중 제1 펜 데이터 기간(D1) 동안 센싱한 8비트의 부분 펜 압력 정보(P6, P5, P4, P3)를 제외한 4비트의 부분 펜 압력 정보(P2, P1)을 센싱하기 위한 신호 구간이다.

제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8) 중 제7 및 제8 심볼 구간(SYM7, SYM8)은 12비트로 표현될 수 있는 펜 압력 정보(P1~P6)에 대한 센싱 결과에 대한 오류를 확인하기 위한 4비트의 신호 구간(Checksum_P)이다.

도 17을 참조하면, 접촉 모드 관련하여, 제4 및 제10 터치 시구간(TP #4, TP #10)에 할당된 제3 펜 데이터 기간(D3)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8)에 대한 할당 방식을 설명하면 다음과 같다.

제3 펜 데이터 기간(D3)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8) 중 제1 및 제2 심볼 구간(SYM1, SYM2)은 펜 기울기를 센싱하기 위한 신호 구간으로 할당된다. 이때, 펜(20)은 링 타입의 제2 팁(522)을 통해 펜 신호를 출력한다.

제3 펜 데이터 기간(D3)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8) 중 제3 내지 제6 심볼 구간(SYM3~SYM6)은 8비트로 표현될 수 있는 펜(20)의 배터리 정보(B4, B3, B2, B1)를 센싱하기 위한 신호 구간으로 할당된다.

펜(20)에서 출력되는 펜 신호의 제3 내지 제6 심볼 구간(SYM3~SYM6)은 8비트의 펜(20)의 배터리 정보를 표현한다.

제3 펜 데이터 기간(D3)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8) 중 제7 및 제8 심볼 구간(SYM7, SYM8)은 8트로 표현될 수 있는 배터리 정보(P1~P6)에 대한 센싱 결과에 대한 오류를 확인하기 위한 4비트의 신호 구간(Checksum_B)이다.

도 18을 참조하면, 호버 모드 관련하여, 제2 및 제8 터치 시구간(TP #2, TP #8)에 할당된 제1 펜 데이터 기간(D1)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8)에 대한 할당 방식을 설명하면 다음과 같다.

제1 펜 데이터 기간(D1)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8) 중 제1 및 제2 심볼 구간(SYM1, SYM2)은 펜 위치를 센싱하기 위한 신호 구간으로 할당된다.

펜(20)에서 출력되는 펜 신호의 제1 및 제2 심볼 구간(SYM1, SYM2)은 역위상이고 제1 진폭(HV)을 갖는 제1 상태 구간(STAT1)일 수 있으며, 심볼은 1에 해당한다.

호버 모드에서 펜 위치 센싱을 위한 펜 신호의 제1 및 제2 심볼 구간(SYM1, SYM2)은, 접촉 모드에서 펜 위치 센싱을 위한 펜 신호의 제1 심볼 구간(SYM1)과 180도 위상 차이를 갖는다. 즉, 호버 모드에서는 심볼이 1이고, 접촉 모드에서는 심볼이 0이다.

제1 펜 데이터 기간(D1)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8) 중 제3 내지 제6 심볼 구간(SYM3~SYM6)은 펜(20)에 구비된 2가지 버튼(SW1, SW2) 중에서 제1 버튼에 대한 버튼 입력 정보(SW1)를 센싱한 결과가 맞는지를 확인하기 위한 신호 구간으로 할당되며, 제7 및 제8 심볼 구간(SYM7, SYM8)의 반전 신호 구간(Inv_SW1)일 수 있다.

제1 펜 데이터 기간(D1)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8) 중 제7 및 제8 심볼 구간(SYM7, SYM8)은 펜(20)에 구비된 2가지 버튼(SW1, SW2) 중에서 제1 버튼에 대한 버튼 입력 정보(SW1)를 센싱하기 위한 신호 구간들로 할당된다.

도 18을 참조하면, 호버 모드 관련하여, 제3 및 제9 터치 시구간(TP #3, TP #9)에 할당된 제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8)에 대한 할당 방식을 설명하면 다음과 같다.

제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8) 중 제1 및 제2 심볼 구간(SYM1, SYM2)은 펜 위치를 센싱하기 위한 신호 구간으로 할당된다.

제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8) 중 제3 내지 제6 심볼 구간(SYM3~SYM6)은 펜(20)에 구비된 2가지 버튼(SW1, SW2) 중에서 제2 버튼에 대한 버튼 입력 정보(SW2)를 센싱한 결과가 맞는지를 확인하기 위한 신호 구간으로 할당되며, 제7 및 제8 심볼 구간(SYM7, SYM8)의 반전 신호 구간(Inv_SW2)일 수 있다.

제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8) 중 제7 및 제8 심볼 구간(SYM7, SYM8)은 펜(20)에 구비된 2가지 버튼(SW1, SW2) 중에서 제2 버튼에 대한 버튼 입력 정보(SW2)를 센싱하기 위한 신호 구간들로 할당된다.

도 18을 참조하면, 호버 모드 관련하여, 제4 및 제10 터치 시구간(TP #4, TP #10)에 할당된 제3 펜 데이터 기간(D3)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8)에 대한 할당 방식을 설명하면 다음과 같다.

제3 펜 데이터 기간(D3)이 분할된 8개의 심볼 구간(SYM1~ SYM8) 중 제3 내지 제8 심볼 구간(SYM3~SYM8)은 미 할당된 구간으로서 추후 다른 기능을 위해 사용될 수 있다. 제3 내지 제8 심볼 구간(SYM3~SYM8)은 일 예로, 1의 심볼을 갖는 제2 상태 구간(STAT2)일 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 펜(20)에 구비된 버튼에 대한 버튼 입력 신호(SW1, SW2)가 발생하면, 다수의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #10) 중 미리 정해진 적어도 하나의 터치 시구간(TP #2, TP #3, TP #8, TP #9)에 포함된 8(K=8)개의 심볼 구간(SYM1~SYM8) 중 미리 정해진 하나 이상의 심볼 구간(SYM2, SYM3) 동안, 터치회로(300)는 버튼 입력 신호(SW1, SW2)의 발생 이전에 비해 180도 위상 차이가 나는 펜 신호를 수신할 수 있다.

즉, 펜(20)은 하나 이상의 버튼을 포함하는 경우, 펜(20)의 펜 구동회로(530)는, 펜(20)에 구비된 버튼에 대한 버튼 입력 신호(SW1, SW2)가 발생하면, 다수의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #10) 중 미리 정해진 적어도 하나의 터치 시구간(TP #2, TP #3, TP #8, TP #9) 중에 버튼 입력 신호(SW1, SW2)의 발생 이전에 비해 180도 위상 차이가 나는 펜 신호를 출력할 수 있다.

펜(20)에 구비된 버튼에 대한 버튼 입력 신호(SW1 또는 SW2)가 발생하면, 터치표시장치(10)는 펜(20)에 의해 그려진 필기를 지우는 지우개 기능을 수행할 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 터치표시장치(10)와 펜(20)의 동작 모드가 접촉 모드인지 호버 모드인지에 따라, 다수의 터치 시구간(TP #1 ~ TP #10) 각각이 분할된 8(K=8)개의 심볼 구간(SYM1~SYM8) 중 펜 위치 센싱과 관련된 적어도 하나의 심볼 구간(SYM1) 동안 펜 신호의 위상이 달라질 수 있다.

즉, 터치표시장치(10)와 펜(20)의 동작 모드가 접촉 모드인지 호버 모드인지에 따라, 펜(20)의 펜 구동회로(530)는 180도 위상 차이가 나는 펜 신호를 출력할 수 있다.

에를 들어, 펜(20)의 제1 버튼과 제2 버튼 중 어느 한 버튼은 지우개 기능을 위한 버튼이고, 나머지 하나의 버튼은 호버 모드의 트리거링을 위한 버튼일 수 있다. 터치표시장치(10)는 호버 모드의 트리거링을 위한 버튼에 버튼 입력 정보를 센싱하여 호버 모드를 활성화할 수 있다.

도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)와 펜이 접촉 모드로 동작하는 경우, 하나의 터치 시구간을 8개의 심볼 구간(SYM)으로 구성하는 방법을 나타낸 도면이고, 도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)와 펜이 호버 모드로 동작하는 경우, 하나의 터치 시구간을 8개의 심볼 구간(SYM)으로 구성하는 방법을 나타낸 도면이다.

도 19 및 도 20은, 도 16의 제2 터치 시구간(TP #2) 및 제8 터치 시구간(TP #8)에 할당된 제1 펜 데이터 기간(D1)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 각각에 각종 펜 관련 정보의 센싱 동작이 할당되고, 제3 터치 시구간(TP #3) 및 제9 터치 시구간(TP #9)에 할당된 제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 각각에 각종 펜 관련 정보의 센싱 동작이 할당되고, 제4 터치 시구간(TP #4) 및 제10 터치 시구간(TP #10)에 할당된 제3 펜 데이터 기간(D3)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 각각에 각종 펜 관련 정보의 센싱 동작이 할당된 예시들이다.

도 19은 표시패널(110)에 접촉한 펜(20)을 센싱하는 접촉 모드와 관련된 펜 데이터 기간(D1, D2, D3)의 구성 방법을 나타낸 것이고, 도 20은 표시패널(110)에 펜(20)이 접촉하지 않고 떨어져 있는 상태에서도 펜(20)을 센싱할 수 있는 호버 모드와 관련된 펜 데이터 기간(D1, D2, D3)의 구성 방법을 나타낸 것이다.

도 19을 참조하면, 접촉 모드 관련하여, 제2 및 제8 터치 시구간(TP #2, TP #8)에 할당된 제1 펜 데이터 기간(D1)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12)에 대한 할당 방식을 설명하면 다음과 같다.

제1 펜 데이터 기간(D1)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 중 제1 및 제2 심볼 구간(SYM1, SYM2)은 펜 위치를 센싱하기 위한 신호 구간으로 할당된다.

펜(20)에서 출력되는 펜 신호의 제1 및 제2 심볼 구간(SYM1, SYM2)은 정위상이고 제1 진폭(HV)을 갖는 제1 상태 구간(STAT1)일 수 있으며, 심볼은 0에 해당한다.

제1 펜 데이터 기간(D1)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 중 제3 및 제4 심볼 구간(SYM3, SYM4)은 펜(20)에 구비된 2가지 버튼(SW1, SW2) 중에서 제2 버튼에 대한 버튼 입력 정보(SW2)를 센싱하기 위한 신호 구간들로 할당된다. 이러한 제3 및 제4 심볼 구간(SYM3, SYM4)은 펜 위치를 센싱하기 위한 구간들로도 활용될 수 있다. 이에 따른 펜 위치 센싱 속도가 향상될 수 있다.

펜(20)에서 출력되는 펜 신호의 제3 및 제4 심볼 구간(SYM3, SYM4)은, 펜(20)의 제2 버튼이 입력되지 않은 경우, 정위상이고 제1 진폭(HV)을 갖는 제1 상태 구간(STAT1)일 수 있으며, 심볼은 0에 해당한다. 펜(20)에서 출력되는 펜 신호의 제3 및 제4 심볼 구간(SYM3, SYM4)은, 펜(20)의 제2 버튼이 입력된 경우, 역위상이고 제1 진폭(HV)을 갖는 제2 상태 구간(STAT2)일 수 있으며, 심볼은 1에 해당한다.

제1 펜 데이터 기간(D1)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 중 제5 내지 제10 심볼 구간(SYM5~SYM10)은 12비트로 표현될 수 있는 펜 압력 정보(P1~P6)를 센싱하기 위한 신호 구간이다.

제1 펜 데이터 기간(D1)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 중 제11 및 제12 심볼 구간(SYM11, SYM12)은 펜 압력 정보(P1~P6)에 대한 센싱 결과의 오류를 확인하기 위한 4비트의 신호 구간(Checksum_P)이다.

도 19을 참조하면, 접촉 모드 관련하여, 제3 및 제9 터치 시구간(TP #3, TP #9)에 할당된 제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12)에 대한 할당 방식을 설명하면 다음과 같다.

제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 중 제1 및 제2 심볼 구간(SYM1, SYM2)은 펜 위치를 센싱하기 위한 신호 구간으로 할당된다.

제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 중 제3 및 제4 심볼 구간(SYM3, SYM4)은 펜(20)에 구비된 2가지 버튼(SW1, SW2) 중에서 제1 버튼에 대한 버튼 입력 정보(SW1)를 센싱하기 위한 신호 구간들로 할당된다. 이러한 제3 및 제4 심볼 구간(SYM3, SYM4)은 펜 위치를 센싱하기 위한 구간들로도 활용될 수 있다. 이에 따른 펜 위치 센싱 속도가 향상될 수 있다.

펜(20)에서 출력되는 펜 신호의 제3 및 제4 심볼 구간(SYM3, SYM4)은, 펜(20)의 제1 버튼이 입력되지 않은 경우, 정위상이고 제1 진폭(HV)을 갖는 제1 상태 구간(STAT1)일 수 있으며, 심볼은 0에 해당한다. 펜(20)에서 출력되는 펜 신호의 제3 및 제4 심볼 구간(SYM3, SYM4)은, 펜(20)의 제1 버튼이 입력된 경우, 역위상이고 제1 진폭(HV)을 갖는 제2 상태 구간(STAT2)일 수 있으며, 심볼은 1에 해당한다.

제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 중 제5 심볼 구간(SYM5)은 펜(20)에 구비된 2가지 버튼(SW1, SW2) 중에서 제1 버튼에 대한 버튼 입력 정보(SW1)를 센싱한 결과가 맞는지를 확인하기 위한 신호 구간으로 할당되며, 제2 펜 데이터 기간(D2) 내 제3 및 제4 심볼 구간(SYM3, SYM4)의 반전 신호 구간(Inv_SW1)일 수 있다.

펜(20)에서 출력되는 펜 신호의 제5 심볼 구간(SYM5)은, 제3 및 제4 심볼 구간(SYM3, SYM4)의 역위상 일 수 있다. 즉, 펜 신호의 제3 및 제4 심볼 구간(SYM3, SYM4)의 심볼이 0 (정위상, HV)이면, 펜 신호의 제5 심볼 구간(SYM5)의 심볼은 1 (역위상, HV)이다. 펜 신호의 제3 및 제4 심볼 구간(SYM3, SYM4)의 심볼이 1 (역위상, HV)이면, 펜 신호의 제5 심볼 구간(SYM5)의 심볼은 0 (정위상, HV)이다.

제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 중 제6 심볼 구간(SYM6)은 펜(20)에 구비된 2가지 버튼(SW1, SW2) 중에서 제2 버튼에 대한 버튼 입력 정보(SW2)를 센싱한 결과가 맞는지를 확인하기 위한 신호 구간으로 할당되며, 제1 펜 데이터 기간(D2) 내 제3 및 제4 심볼 구간(SYM3, SYM4)의 반전 신호 구간(Inv_SW2)일 수 있다.

제2 펜 데이터 기간(D2) 내 펜(20)에서 출력되는 펜 신호의 제6 심볼 구간(SYM6)은, 제1 펜 데이터 기간(D2) 내 제3 및 제4 심볼 구간(SYM3, SYM4)의 역위상 일 수 있다. 즉, 제1 펜 데이터 기간(D2) 내 펜 신호의 제3 및 제4 심볼 구간(SYM3, SYM4)의 심볼이 0 (정위상, HV)이면, 제2 펜 데이터 기간(D2) 내 펜 신호의 제6 심볼 구간(SYM6)의 심볼은 1 (역위상, HV)이다. 제1 펜 데이터 기간(D2) 내 펜 신호의 제3 및 제4 심볼 구간(SYM3, SYM4)의 심볼이 1 (역위상, HV)이면, 제2 펜 데이터 기간(D2) 내 펜 신호의 제6 심볼 구간(SYM6)의 심볼은 0 (정위상, HV)이다.

제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 중 제7 내지 제10 심볼 구간(SYM7~SYM10)은 8비트로 표현될 수 있는 배터리 정보(B1~B4)를 센싱하기 위한 신호 구간이다.

제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 중 제11 및 제12 심볼 구간(SYM11, SYM12)은 8비트로 표현될 수 있는 배터리 정보(B1~B4)에 대한 센싱 결과에 대한 오류를 확인하기 위한 4비트의 신호 구간(Checksum_B)이다.

도 19을 참조하면, 접촉 모드 관련하여, 제4 및 제10 터치 시구간(TP #4, TP #10)에 할당된 제3 펜 데이터 기간(D3)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12)에 대한 할당 방식을 설명하면 다음과 같다.

제3 펜 데이터 기간(D3)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 중 제1 내지 제4 심볼 구간(SYM1~SYM4)은 펜 기울기를 센싱하기 위한 신호 구간으로 할당된다. 이때, 펜(20)은 링 타입의 제2 팁(522)을 통해 펜 신호를 출력한다.

제3 펜 데이터 기간(D3)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 중 제5 내지 제10 심볼 구간(SYM5~SYM10)은 12비트로 표현될 수 있는 펜(20)의 펜 ID 정보(ID1~ID6)를 센싱하기 위한 신호 구간으로 할당된다.

제3 펜 데이터 기간(D3)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 중 제11 및 제12 심볼 구간(SYM11, SYM12)은 12비트로 표현될 수 있는 펜 ID 정보(ID1~ID6)에 대한 센싱 결과에 대한 오류를 확인하기 위한 4비트의 신호 구간(Checksum_ID)이다.

도 19의 할당 방법에 따르면, 하나의 터치 프레임 동안, 표시패널(110)의 전 영역에서 손가락 터치를 한번 센싱할 수 있고, 손가락 터치에 대한 센싱 속도가 60Hz라고 가정하면, 펜 위치 센싱 속도는 240Hz(=4*60Hz)이고, 펜 기울기 센싱 속도는 120Hz(=2*60Hz)이고, 펜 압력 센싱 속도는 120Hz(=2*60Hz)이다.

도 20을 참조하면, 호버 모드 관련하여, 제2 및 제8 터치 시구간(TP #2, TP #8)에 할당된 제1 펜 데이터 기간(D1)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12)에 대한 할당 방식을 설명하면 다음과 같다.

제1 펜 데이터 기간(D1)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 중 제1 내지 제6 심볼 구간(SYM1~SYM6)은 펜 위치를 센싱하기 위한 신호 구간으로 할당된다.

펜(20)에서 출력되는 펜 신호의 제1 내지 제6 심볼 구간(SYM1~SYM6)은 역위상이고 제1 진폭(HV)을 갖는 제1 상태 구간(STAT1)일 수 있으며, 심볼은 1에 해당한다.

호버 모드에서 펜 위치 센싱을 위한 펜 신호의 제1 내지 제6 심볼 구간(SYM1~SYM6)은, 접촉 모드에서 펜 위치 센싱을 위한 펜 신호의 제1 및 제2 심볼 구간(SYM1, SYM2)과 180도 위상 차이를 갖는다. 즉, 호버 모드에서는 심볼이 1이고, 접촉 모드에서는 심볼이 0이다.

제1 펜 데이터 기간(D1)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 중 제7 내지 제10 심볼 구간(SYM7~SYM10)은 펜(20)에 구비된 2가지 버튼(SW1, SW2) 중에서 제1 버튼에 대한 버튼 입력 정보(SW1)를 센싱한 결과가 맞는지를 확인하기 위한 신호 구간으로 할당되며, 제11 및 제12 심볼 구간(SYM11, SYM12)의 반전 신호 구간(Inv_SW1)일 수 있다

제1 펜 데이터 기간(D1)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 중 제11 및 제12 심볼 구간(SYM11, SYM12)은 펜(20)에 구비된 2가지 버튼(SW1, SW2) 중에서 제1 버튼에 대한 버튼 입력 정보(SW1)를 센싱하기 위한 신호 구간들로 할당된다.

도 20을 참조하면, 호버 모드 관련하여, 제3 및 제9 터치 시구간(TP #3, TP #9)에 할당된 제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12)에 대한 할당 방식을 설명하면 다음과 같다.

제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 중 제1 내지 제6 심볼 구간(SYM1~SYM6)은 펜 위치를 센싱하기 위한 신호 구간으로 할당된다.

제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 중 제7 내지 제10 심볼 구간(SYM7~SYM10)은 펜(20)에 구비된 2가지 버튼(SW1, SW2) 중에서 제2 버튼에 대한 버튼 입력 정보(SW2)를 센싱한 결과가 맞는지를 확인하기 위한 신호 구간으로 할당되며, 제11 및 제12 심볼 구간(SYM11, SYM12)의 반전 신호 구간(Inv_SW2)일 수 있다

제2 펜 데이터 기간(D2)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 중 제11 및 제12 심볼 구간(SYM11, SYM12)은 펜(20)에 구비된 2가지 버튼(SW1, SW2) 중에서 제2 버튼에 대한 버튼 입력 정보(SW2)를 센싱하기 위한 신호 구간들로 할당된다.

도 20을 참조하면, 호버 모드 관련하여, 제4 및 제10 터치 시구간(TP #4, TP #10)에 할당된 제3 펜 데이터 기간(D3)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12)에 대한 할당 방식을 설명하면 다음과 같다.

제3 펜 데이터 기간(D3)이 분할된 12개의 심볼 구간(SYM1~ SYM12) 중 제5 내지 제12 심볼 구간(SYM5~SYM12)은 미 할당된 구간으로서 추후 다른 기능을 위해 사용될 수 있다. 제5 내지 제12 심볼 구간(SYM5~SYM12)은 일 예로, 1의 심볼을 갖는 제2 상태 구간(STAT2)일 수 있다.

전술한 바와 같이, 도 13 내지 도 15를 참조하여 전술한 펜 데이터 구성 방법을 이용하면, 펜(20)은 제한 시간 내에 보다 많은 펜 정보들(데이터)를 전송할 수 있고, 터치표시장치(10)도 제한 시간 내에 보다 펜 정보들(데이터)를 수신 및 센싱할 수 있다.

도 21은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 펜 센싱방법에 대한 흐름도이다.

도 21을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 펜 센싱방법은, 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 다수의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해, 상향링크신호(ULS)를 펜(20)으로 전송하는 단계(S2110)와, 다수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해, 펜(20)에서 출력된 하향링크신호(DLS)로서 위상과 진폭이 변조된 펜 신호를 수신하는 단계(S2120)와, 펜 신호를 토대로 펜(20)을 센싱하는 단계(S2130) 등을 포함할 수 있다.

S2120 단계에서, 터치표시장치(10)는, 정위상이고 제1 진폭(HV)을 갖는 제1 상태 구간(STAT1)과, 역위상이고 제1 진폭(HV)을 갖는 제2 상태 구간(STAT2)과, 정위상이고 제2 진폭(LV)을 갖는 제3 상태 구간(STAT3)과, 역위상이고 제2 진폭(LV)을 갖는 제4 상태 구간(STAT4) 중 둘 이상을 포함하는 펜 신호를 수신할 수 있다.

S2110 단계에서, 터치표시장치(10)는, 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 다수의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해, 상향링크신호(ULS)를 펜(20)으로 전송할 수 있다.

S2120 단계에서, 터치표시장치(10)는, 다수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해, 펜(20)에서 출력된 하향링크신호(DLS)로서 펜 신호를 수신할 수 있다.

S2120 단계에서, 터치표시장치(10)는, 다수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 적어도 하나의 터치 시구간 동안, 다수의 터치전극(TE) 중 하나 이상의 터치전극(TE)을 통해, 위상 및 진폭으로 변조된 펜 신호를 펜(20)에서 출력된 하향링크신호(DLS)로서 수신할 수 있다.

도 22는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)의 서브픽셀(SP)의 기본 등가회로이다.

도 22를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)에서, 각 서브픽셀(SP)은, 발광소자(ED)와, 발광소자(ED)로 흐르는 전류를 제어하는 구동 트랜지스터(DRT)와, 영상 데이터 전압(Vdata)을 구동 트랜지스터(DRT)로 전달하는 스캔 트랜지스터(SCT)와, 일정 기간 동안 전압 유지를 위한 스토리지 캐패시터(Cst) 등을 포함할 수 있다.

발광소자(ED)는 픽셀전극(PE) 및 공통전극(CE)과, 픽셀전극(PE) 및 공통전극(CE) 사이에 위치하는 발광층(EL)을 포함한다. 발광소자(ED)는 일 예로, 유기발광다이오드(OLED), 발광다이오드(LED), 퀀텀닷 발광소자 등일 수 있다.

발광소자(ED)에서, 픽셀전극(PE)은 애노드 전극이고, 공통전극(CE)은 캐소드 전극일 수 있다. 발광소자(ED)의 공통전극(CE)에는 기저 전압(EVSS)이 인가될 수 있다. 여기서, 기저 전압(EVSS)은, 일 예로, 그라운드 전압이거나 그라운드 전압과 유사한 전압일 수 있다.

구동 트랜지스터(DRT)는 발광소자(ED)를 구동하기 위한 트랜지스터로서, 제1 노드(N1), 제2 노드(N2) 및 제3 노드(N3)을 포함한다.

구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)는 게이트 노드에 해당하는 노드로서, 스캔 트랜지스터(SCT)의 소스 노드 또는 드레인 노드와 전기적으로 연결될 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제2 노드(N2)는 발광소자(ED)의 픽셀전극(PE)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 소스 노드 또는 드레인 노드일 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제3 노드(N3)는 구동 전압(EVDD)이 인가되는 노드로서, 구동 전압(EVDD)을 공급하는 구동라인(DVL: Driving Voltage Line)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 드레인 노드 또는 소스 노드일 수 있다.

스캔 트랜지스터(SCT)는 게이트 라인(GL)에서 공급되는 스캔신호(SCAN)에 응답하여, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)와 해당 데이터 라인(DL) 간의 연결을 제어할 수 있다.

스캔 트랜지스터(SCT)의 드레인 노드 또는 소스 노드는 해당 데이터 라인(DL)에 전기적으로 연결될 수 있다. 스캔 트랜지스터(SCT)의 소스 노드 또는 드레인 노드는 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)에 전기적으로 연결될 수 있다. 스캔 트랜지스터(SCT)의 게이트 노드는 게이트 라인(GL)과 전기적으로 연결되어 스캔신호(SCAN)를 인가 받을 수 있다.

스캔 트랜지스터(SCT)는, 턴-온 레벨의 게이트 전압의 스캔신호(SCAN)에 의해 턴-온 되고, 턴-오프 레벨의 게이트 전압의 스캔신호(SCAN)에 의해 턴-오프 된다. 여기서, 스캔 트랜지스터(SCT)가 N 타입인 경우, 턴-온 레벨의 게이트 전압은 하이 레벨의 게이트 전압(VGH)이고, 턴-오프 레벨의 게이트 전압은 로우 레벨의 게이트 전압(VGL)일 수도 있다. 스캔 트랜지스터(SCT)가 P 타입인 경우, 턴-온 레벨의 게이트 전압은 로우 레벨의 게이트 전압(VGL)이고 턴-오프 레벨의 게이트 전압은 하이 레벨의 게이트 전압(VGH)일 수도 있다.

스캔 트랜지스터(SCT)는, 턴-온 레벨의 게이트 전압의 스캔신호(SCAN)에 의해 턴-온 되어, 해당 데이터 라인(DL)으로부터 공급된 영상 데이터 전압(Vdata)을 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)로 전달해줄 수 있다.

스토리지 캐패시터(Cst)는, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 전기적으로 연결되어, 영상 신호 전압에 해당하는 영상 데이터 전압(Vdata) 또는 이에 대응되는 전압을 한 프레임 시간 동안 유지해줄 수 있다.

스토리지 캐패시터(Cst)는, 구동 트랜지스터(DRT)의 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 존재하는 내부 캐패시터(Internal Capacitor)인 기생 캐패시터(예: Cgs, Cgd)가 아니라, 구동 트랜지스터(DRT)의 외부에 의도적으로 설계한 외부 캐패시터(External Capacitor)일 수 있다.

구동 트랜지스터(DRT) 및 스캔 트랜지스터(SCT) 각각은, N 타입 트랜지스터이거나 P 타입 트랜지스터일 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT) 및 스캔 트랜지스터(SCT)가 모두 N 타입 트랜지스터이거나 P 타입 트랜지스터일 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT) 및 스캔 트랜지스터(SCT) 중 적어도 하나는 N 타입 트랜지스터(또는 P 타입 트랜지스터)이고 나머지는 P 타입 트랜지스터(또는 N 타입 트랜지스터)일 수 있다.

도 22에 예시된 서브픽셀(SP)의 구조는 설명을 위한 예시일 뿐, 1개 이상의 트랜지스터를 더 포함하거나, 경우에 따라서는, 1개 이상의 캐패시터를 더 포함할 수도 있다. 또는, 다수의 서브픽셀(SP) 각각이 동일한 구조로 되어 있을 수도 있고, 다수의 서브픽셀(SP) 중 일부는 다른 구조로 되어 있을 수도 있다.

전술한 바와 같이, 도 13 내지 도 15를 참조하여 전술한 펜 데이터 구성 방법을 이용하면, 펜(20)은 제한 시간 내에 보다 많은 펜 정보들(데이터)를 전송할 수 있고, 터치표시장치(10)도 제한 시간 내에 보다 펜 정보들(데이터)를 수신 및 센싱할 수 있다. 이러한 효과는, 터치표시장치(10)가 도 22와 같은 서브픽셀 구조를 갖는 유기발광표시장치 등으로 구현된 경우, 더욱 효과적일 수 있다. 아래에서는, 유기발광표시장치로 구현된 터치표시장치(10)의 단면 구조를 살펴본다.

도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 상부 발광 구조를 갖는 경우, 터치표시장치(10)의 단면도이다.

도 23을 참조하면, 표시패널(110)은, 기판(SUB)과, 기판(SUB) 상에 배치되는 트랜지스터(TFT)와, 트랜지스터(TFT)의 소스노드 또는 드레인노드와 전기적으로 연결된 픽셀전극(PE)과, 픽셀전극(PE) 상에 위치하는 발광층(EL)과, 발광층(EL) 상에 위치하는 공통전극(CE)과, 공통전극(CE) 상에 위치하는 봉지층(PAS1, PCL, PAS2)을 포함할 수 있다.

도 23을 참조하면, 트랜지스터(TFT)는 여러 개의 절연층(INS), 액티브 층(ACT), 게이트 전극(G), 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)을 포함할 수 있다. 도 23에 예시된 트랜지스터(TFT)는 픽셀전극(PE)과 연결되는 소스 전극(S)을 갖는 도 22의 구동 트랜지스터(DRT)이다.

도 23을 참조하면, 구동 트랜지스터(DRT)의 액티브 층(ACT) 아래에는, 액티브 층(ACT)과 중첩되는 라이트 실드(LS: Light Shield)가 배치될 수 있다.

도 23을 참조하면, 트랜지스터(TFT) 상에 발광소자(ED)로서 유기발광다이오드(OLED)가 형성될 수 있다. 유기발광다이오드(OLED)는 픽셀전극(PE), 발광층(EL) 및 공통전극(CE)으로 구성될 수 있다.

도 23을 참조하면, 트랜지스터(TFT) 상에 오버코트 층(OC)이 위치하고, 오버코트 층(OC) 상에 픽셀전극(PE)이 위치하고, 픽셀전극(PE)은 오버코트 층(OC)의 컨택홀을 통해 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(S)과 연결될 수 있다.

도 23을 참조하면, 픽셀전극(PE) 상에 뱅크(BANK)가 위치할 수 있다. 발광층(EL)이 뱅크(BANK)상의 상부와 뱅크(BANK)가 오픈 된 영역에 배치될 수 있다. 뱅크(BANK)가 오픈된 영역에서, 발광층(EL)은 픽셀전극(PE) 상에 위치한다.

발광층(EL) 상에 공통전극(CE)이 배치된다. 공통전극(CE) 상에 봉지층이 배치된다. 상부 발광 구조에서, 봉지층은 하나 이상의 무기막과 하나 이상의 유기막을 포함할 수 있다. 이에 따라, 일 예로, 봉지층은 제1 봉지층(PAS1), 제2 봉지층(PCL) 및 제3 봉지층(PAS2) 등으로 구성될 수 있고, 제1 봉지층(PAS1)은 무기막이고, 제2 봉지층(PCL)은 유기막이고, 제3 봉지층(PAS2)은 무기막일 수 있다.

도 23을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 상부 발광 구조를 갖는 경우, 터치 센서는 봉지층 상에 배치될 수 있다. 그리고, 일 예로, 컬러필터들(CF) 및 블랙매트릭스(BM) 등의 색 변환층도 봉지층 상에 배치될 수 있다. 이러한 구조를 CToE (Color and Touch on Encapsulation) 구조라고 한다.

도 23을 참조하면, 봉지층에서 가장 위에 위치한 제3 봉지층(PAS2) 상에 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2)이 배치될 수 있다. 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2) 사이에는 층간 절연막(ILD)이 위치할 수 있다. 터치전극(TE)은 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2) 중 하나 이상을 이용하여 형성될 수 있다. 신호라인(SL)은 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2) 중 하나 이상을 이용하여 형성될 수 있다.

도 23을 참조하면, 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2) 상에 절연층(PAC)이 배치되고, 그 위에 색 변환층(CF, BM)이 배치될 수 있다. 색 변환층 상에 반사 방지 필름(AR Film)이 붙은 커버 글래스(Cover Glass)가 투명 접착층(OCR)에 의해 접착될 수 있다.

전술한 바와 같이, 도 23을 참조하면, 표시패널(110)이 상부 발광인 경우, 다수의 터치전극(TE) 등의 터치 센서는, 봉지층(PAS1, PCL, PAS2) 상에 위치할 수 있다.

도 23을 참조하면, 표시패널(110)이 상부 발광인 경우, 표시패널(110)은 봉지층(PAS1, PCL, PAS2) 상에 위치하는 컬러필터(CF)를 더 포함할 수 있다. 컬러필터(CF)는 봉지층(PAS1, PCL, PAS2) 상에 위치하되, 다수의 터치전극(TE) 상에 위치할 수도 있고, 다수의 터치전극(TE) 아래에 위치할 수도 있다.

도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 터치표시장치(10)가 하부 발광 구조를 갖는 경우, 터치표시장치(10)의 단면도이다.

도 24를 참조하면, 표시패널(110)은, 커버 글래스(Cover Glass)와, 커버 글래스(Cover Glass) 상에 투명 접착층(OCR)과, 투명 접착층(OCR) 상에 배치된 편광판(POL)과, 편광판(POL) 상에 기판(SUB)이 배치된다. 기판(SUB_) 상에 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2)이 배치될 수 있다. 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2) 사이에는 층간 절연막(ILD)이 위치할 수 있다. 터치전극(TE)은 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2) 중 하나 이상을 이용하여 형성될 수 있다. 신호라인(SL)은 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2) 중 하나 이상을 이용하여 형성될 수 있다.

2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2)과 층간 절연막(ILD) 상에 하나 이상의 절연층(SOG)이 위치하고, 그 위에, 트랜지스터(TFT)가 형성될 수 있다.

트랜지스터(TFT)는 여러 개의 절연층, 액티브 층(ACT), 게이트 전극(G), 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)을 포함할 수 있다. 도 24에 예시된 트랜지스터(TFT)는 픽셀전극(PE)과 연결되는 소스 전극(S)을 갖는 도 22의 구동 트랜지스터(DRT)이다.

도 24를 참조하면, 구동 트랜지스터(DRT)의 액티브 층(ACT) 아래에는, 액티브 층(ACT)과 중첩되는 라이트 실드(LS: Light Shield)가 배치될 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 채널 안정화를 위하여, 라이트 실드(LS)는 구동 트랜지스터(DRT)의 소스 전극(S)과 전기적으로 연결될 수 있다.

도 24를 참조하면, 라이트 실드(LS)의 일 부분은, 액티브 층(ACT)과 동일 물질로 되어 있을 수 있는 패턴(CP)과 중첩될 수 있다. 이 패턴(CP)은 서브픽셀(SP) 내 스토리지 캐패시터(Cst)를 이중으로 형성되게 하여 스토리지 캐패시터(Cst)의 캐패시턴스를 증가시켜주는 역할을 할 수 있다.

도 24를 참조하면, 트랜지스터(TFT) 상의 절연층 상에 컬러필터(CF)가 배치될 수 있다. 도 24를 참조하면, 트랜지스터(TFT) 상에 발광소자(ED)로서 유기발광다이오드(OLED)가 형성될 수 있다. 유기발광다이오드(OLED)는 픽셀전극(PE), 발광층(EL) 및 공통전극(CE)으로 구성될 수 있다.

도 24를 참조하면, 트랜지스터(TFT) 및 컬러필터(CF) 상에 오버코트 층(OC)이 위치하고, 오버코트 층(OC) 상에 픽셀전극(PE)이 위치하고, 픽셀전극(PE)은 오버코트 층(OC)의 컨택홀을 통해 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(S)과 연결될 수 있다.

도 24를 참조하면, 픽셀전극(PE) 상에 뱅크(BANK)가 위치할 수 있다. 발광층(EL)이 뱅크(BANK)상의 상부와 뱅크(BANK)가 오픈 된 영역에 배치될 수 있다. 뱅크(BANK)가 오픈된 영역에서, 발광층(EL)은 픽셀전극(PE) 상에 위치한다.

발광층(EL) 상에 공통전극(CE)이 배치된다. 공통전극(CE) 상에 금속 봉지층(FSM)과 이를 아래에 접착시키며 봉지 기능을 갖는 접착층(FSP)이 배치될 수 있다.

전술한 바와 같이, 도 24를 참조하면, 표시패널(110)이 하부 발광인 경우, 다수의 터치전극(TE) 등을 포함하는 터치 센서를 구성할 수 있는 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2)은 트랜지스터(TFT)와 기판(SUB) 사이에 배치될 수 있다.

도 24를 참조하면, 표시패널(110)은, 하부 발광인 경우, 다수의 터치전극(TE)과 픽셀전극(PE) 사이에 배치되는 컬러 필터(CF)를 더 포함할 수 있다.

한편, 도 23과 같은 상부 발광 구조에서는, 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2) 중 하나 이상으로 구성되는 터치전극(TE)은 봉지층(PAS1, PCL, PAS2) 아래에 위치하는 공통전극(CE)과 기생 캐패시터를 형성할 수 있다. 디스플레이 구동에 의해, 데이터 라인들(DL)이나 게이트 라인들(GL)은 어쩔 수 없는 전압 변동이 발생할 수 있고, 이러한 전압 변동은, 터치전극(TE)의 입장에서는 원치 않는 노이즈 성분에 해당한다. 따라서, 손가락 또는 펜(20)에 의한 터치 감도가 저하될 수 있다.

또한, 도 24와 같은 하부 발광 구조에서는, 2가지 터치 센서 메탈(TSM1, TSM2) 중 하나 이상으로 구성되는 터치전극(TE)은 애노드 전극일 수 있는 픽셀전극(PE)과 기생 캐패시터를 형성할 수 있다. 디스플레이 구동에 의해, 픽셀전극(PE)은 어쩔 수 없는 전압 변동이 발생할 수 있고, 이러한 전압 변동은, 터치전극(TE)의 입장에서는 원치 않는 노이즈 성분에 해당한다. 따라서, 손가락 또는 펜(20)에 의한 터치 감도가 저하될 수 있다.

전술한 바와 같이, 상부 발광 구조를 갖든 하부 발광 구조를 갖는 유기발광표시장치 등의 터치표시장치(10)는, 손가락 또는 펜(20)에 의한 터치를 센싱할 때, 구조적인 한계로 인해, 터치전극(TE)의 기생 캐패시턴스 또는 저항이 클 수밖에 없다. 즉, 유기발광표시장치 등의 터치표시장치(10)는 로드(Load)가 클 수밖에 없다. 이러한 큰 로드 상황은 표시패널(110)의 사이즈가 커지는 경우, 더욱 심해질 수 있다. 여기서, 로드는 RC 값으로서, 저항과 캐패시턴스에 의해 결정될 수 있다.

이에 따라, 유기발광표시장치 등의 터치표시장치(10)와 펜(20)은, 큰 로드로 인하여 높은 주파수로 구동을 수행할 수가 없다. 이 때문에, 터치표시장치(10)와 펜(20)가 저주파로 구동하는 경우, 즉, 표시패널(110) 내 터치전극(TE)에 인가되는 구동 신호 및 펜(20)에서 출력된 펜 신호의 주파수가 낮은 경우, 펜(20)에서 터치표시장치(10)로 전송될 수 있는 정보량이 줄어들 수밖에 없다.

유기발광표시장치 등의 디스플레이 구조에 따른 제한된 구조와 이에 따른 저주파 구동의 제약 사항과, 터치 프레임을 분할하여 구동하는 구동 상의 제한 시간에도 불구하고, 본 발명의 실시예들에 따른 펜 데이터 구성 방법(도 13 내지 도 15 참조)을 이용하면, 펜(20)은 보다 많은 펜 정보들(데이터)를 전송할 수 있고, 터치표시장치(10)도 보다 펜 정보들(데이터)를 수신 및 센싱할 수 있다.

이상에서 전술한 본 발명의 실시예들에 의하면, 정해진 시간 또는 보다 짧은 시간 내에, 펜(20)과 터치표시장치(10) 간의 데이터 전송 량을 증가시켜서 신속한 펜 센싱을 가능하게 하는 터치표시장치(10), 펜(20) 및 펜 센싱방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 펜(20)과 터치표시장치(10) 간의 저주파 구동을 통해서도, 펜(20)과 터치표시장치(10) 간의 데이터 전송 량을 증가시킬 수 있는 터치표시장치(10), 펜(20) 및 펜 센싱방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 구동 주파수를 높일 수 없는 로드가 큰 환경에서, 펜(20)과 터치표시장치(10) 간의 데이터 전송 량을 증가시킬 수 있는 터치표시장치(10), 펜(20) 및 펜 센싱방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 펜(20)과 터치표시장치(10) 간의 데이터 전송 량을 증가시킬 수 있는 유기발광표시장치인 터치표시장치(10)와, 이와 연동하는 펜(20)과, 펜 센싱방법을 제공할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 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 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 터치표시장치
20: 펜
30: 손가락
110: 표시패널
120: 데이터구동회로
130: 게이트구동회로
300: 터치회로

Claims

펜과 연동하는 터치표시장치에 있어서,
기판과, 상기 기판 상에 배치되는 트랜지스터와, 상기 트랜지스터의 소스노드 또는 드레인노드와 전기적으로 연결된 픽셀전극과, 상기 픽셀전극 상에 위치하는 발광층과, 상기 발광층 상에 위치하는 공통전극과, 상기 공통전극 상에 위치하는 봉지층을 포함하고, 다수의 터치전극을 포함하는 표시패널; 및
상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해, 상기 펜에서 출력된 펜 신호를 수신하되, 위상과 진폭이 변조된 펜 신호를 수신하는 터치회로를 포함하는 터치표시장치.
제1항에 있어서,
상기 터치회로는,
정위상이고 제1 진폭을 갖는 제1 상태 구간과, 역위상이고 상기 제1 진폭을 갖는 제2 상태 구간과, 정위상이고 상기 제1 진폭보다 작은 제2 진폭을 갖는 제3 상태 구간과, 역위상이고 상기 제2 진폭을 갖는 제4 상태 구간 중 둘 이상을 포함하는 펜 신호를 수신하는 터치표시장치.
제2항에 있어서,
상기 터치회로는 터치구동신호를 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상에 공급하고,
상기 터치구동신호는 상기 제1 상태 구간 및 상기 제3 상태 구간과 동 위상이고, 상기 제2 상태 구간 및 상기 제4 상태 구간과 역 위상인 터치표시장치.
제1항에 있어서,
상기 터치회로는, 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 다수의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해, 상향링크신호를 상기 펜으로 전송하고,
상기 터치회로는, 상기 다수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해, 위상 및 진폭 중 적어도 하나가 변화하는 펜 신호를 상기 펜에서 출력된 하향링크신호로서 수신하는 터치표시장치.
제4항에 있어서,
상기 다수의 터치 시구간 각각은 K개의 심볼 구간으로 분할되고, K는 2이상의 자연수이고,
상기 각 심볼 구간 동안, 상기 터치회로는,
정위상이고 제1 진폭을 갖는 제1 상태 구간과, 역위상이고 상기 제1 진폭을 갖는 제2 상태 구간과, 정위상이고 상기 제1 진폭보다 작은 제2 진폭을 갖는 제3 상태 구간과, 역위상이고 상기 제2 진폭을 갖는 제4 상태 구간 중 하나를 갖는 펜 신호를 수신하는 터치표시장치.
제5항에 있어서,
상기 다수의 터치 시구간 각각에 포함되는 상기 K개의 심볼 구간 중 2개의 심볼 구간을 통해 4 비트의 데이터 전송이 가능한 터치표시장치.
제5항에 있어서,
상기 펜에 구비된 버튼에 대한 버튼 입력 신호가 발생하면,
상기 다수의 터치 시구간 중 미리 정해진 적어도 하나의 터치 시구간에 포함된 상기 K개의 심볼 구간 중 미리 정해진 하나 이상의 심볼 구간 동안,
상기 터치회로는 상기 버튼 입력 신호의 발생 이전에 비해 180도 위상 차이가 나는 펜 신호를 수신하는 터치표시장치.
제5항에 있어서,
상기 터치표시장치와 상기 펜의 동작 모드가 접촉 모드인지 호버 모드인지에 따라, 상기 다수의 터치 시구간 각각이 분할된 K개의 심볼 구간 중 적어도 하나의 심볼 구간 동안 펜 신호의 위상이 달라지는 터치표시장치.
제1항에 있어서,
상기 표시패널이 상부 발광인 경우, 상기 봉지층은 하나 이상의 무기막과 하나 이상의 유기막을 포함하고, 상기 다수의 터치전극은 상기 봉지층 상에 위치하는 터치표시장치.
제9항에 있어서,
상기 봉지층 상에 배치되는 컬러필터를 더 포함하는 터치표시장치.
제1항에 있어서,
상기 표시패널이 하부 발광인 경우, 상기 다수의 터치전극은 상기 트랜지스터와 상기 기판 사이에 배치되는 터치표시장치.
제11항에 있어서,
상기 다수의 터치전극과 상기 픽셀전극 사이에 위치하는 컬러필터를 더 포함하는 터치표시장치.
터치표시장치와 연동하는 펜에 있어서,
하우징;
상기 하우징의 외부로 돌출된 제1 팁;
상기 하우징의 내부에 구비된 제2 팁; 및
상기 제1 팁과 상기 제2 팁 중 하나 이상을 통해 상기 터치표시장치로부터 상향링크신호를 수신하거나, 상기 제1 팁과 상기 제2 팁 중 하나 이상을 통해 하향링크신호로서 펜 신호를 출력하되, 위상과 진폭이 변조된 펜 신호를 출력하는 펜 구동회로를 포함하는 펜.
제13항에 있어서,
상기 펜 구동회로는 2가지 진폭과 2가지 위상을 이용하여 최대로 4가지 상태를 갖는 펜 신호를 출력하는 펜.
제13항에 있어서,
상기 펜 구동회로는, 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 다수의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 상기 제1 팁과 상기 제2 팁 중 하나 이상을 통해, 상기 터치표시장치로부터 상향링크신호를 수신하고,
상기 펜 구동회로는, 상기 다수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 상기 제1 팁과 상기 제2 팁 중 하나 이상을 통해, 위상 및 진폭 중 적어도 하나가 변화하는 펜 신호를 하향링크신호로서 상기 터치표시장치로 출력하는 펜.
제15항에 있어서,
하나 이상의 버튼을 더 포함하고, 상기 펜 구동회로는,
상기 펜에 구비된 상기 버튼에 대한 버튼 입력 신호가 발생하면, 상기 다수의 터치 시구간 중 미리 정해진 적어도 하나의 터치 시구간 중에 상기 버튼 입력 신호의 발생 이전에 비해 180도 위상 차이가 나는 펜 신호를 출력하는 펜.
제15항에 있어서,
상기 터치표시장치와 상기 펜의 동작 모드가 접촉 모드인지 호버 모드인지에 따라, 상기 펜 구동회로는 180도 위상 차이가 나는 펜 신호를 출력하는 펜.
기판과, 상기 기판 상에 배치되는 트랜지스터와, 상기 트랜지스터의 소스노드 또는 드레인노드와 전기적으로 연결된 픽셀전극과, 상기 픽셀전극 상에 위치하는 발광층과, 상기 발광층 상에 위치하는 공통전극과, 상기 공통전극 상에 위치하는 봉지층을 포함하고, 다수의 터치전극을 포함하는 표시패널을 포함하는 터치표시장치의 펜 센싱방법에 있어서,
다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 다수의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해, 상향링크신호를 상기 펜으로 전송하는 제1 단계;
상기 다수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해, 상기 펜에서 출력된 하향링크신호로서 위상과 진폭이 변조된 펜 신호를 수신하는 제2 단계; 및
상기 펜 신호를 토대로 상기 펜을 센싱하는 제3 단계를 포함하는 터치표시장치의 펜 센싱방법.
제18항에 있어서,
상기 제2 단계에서, 상기 터치표시장치는, 정위상이고 제1 진폭을 갖는 제1 상태 구간과, 역위상이고 상기 제1 진폭을 갖는 제2 상태 구간과, 정위상이고 상기 제1 진폭보다 작은 제2 진폭을 갖는 제3 상태 구간과, 역위상이고 상기 제2 진폭을 갖는 제4 상태 구간 중 둘 이상을 포함하는 펜 신호를 수신하는 터치표시장치의 펜 센싱방법.
제18항에 있어서,
상기 제1 단계에서, 상기 터치표시장치는, 다수의 터치 프레임 시간 각각에 포함된 다수의 터치 시구간 중 상향링크 통신 구간으로 설정된 하나 이상의 터치 시구간 동안, 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해, 상향링크신호를 상기 펜으로 전송하고,
상기 제2 단계에서, 상기 터치표시장치는, 상기 다수의 터치 시구간 중 하향링크 통신 구간으로 설정된 적어도 하나의 터치 시구간 동안, 상기 다수의 터치전극 중 하나 이상의 터치전극을 통해, 위상 및 진폭이 변조된 펜 신호를 상기 펜에서 출력된 하향링크신호로서 수신하는 터치표시장치의 펜 센싱방법.