KR20220133917A - 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법 - Google Patents

전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법 Download PDF

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KR20220133917A
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우형욱
박경한
김본기
조영호
이세인
이환희
정기룡
이원우
서정원
김종식
정인욱
고범규
문호준
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Abstract

실시 형태에 따른 전자 디바이스는, 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널 상에 배치되고 적어도 하나 이상의 터치 전극을 포함하는 터치 전극층; 및 상기 디스플레이 패널 상에 배치되고, 상기 터치 전극층과 동일층에 배치되고, 스타일러스 펜을 구동시키기 위한 자기장 신호를 생성하는 전도성 배선;을 포함한다.

Description

전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법
본 발명은 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 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 전자 디바이스에는 터치 센서가 구비된다.
이러한 전자 디바이스 내에서 터치 센서는 이미지를 표시하는 표시 패널 상에 위치하거나, 전자 디바이스 바디의 일 영역에 위치할 수 있다. 사용자가 터치 센서를 터치하여 전자 디바이스와 상호 작용함으로써, 전자 디바이스는 직관 적인 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.
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. 한편, 이러한 패시브 방식의 스타일 러스 펜이 인체 등의 전도성 객체와 동시에 터치 센서를 터치하는 경우, 전도성 객 체의 위치나 전도성 객체의 터치 면적에 따라서 터치 센서가 스타일러스 펜의 터치를 감지하지 못하는 현상이 발생하는 문제가 있다.
전자 디바이스에는 다양한 이유로 노이즈가 존재하며, 이러한 노이 즈는 전자 디바이스의 감지 성능을 떨어뜨리는 요인으로 작용할 수 있다. 특히, 스 타일러스 펜의 경우 스타일러스 펜의 공진 주파수와 유사한 주파수 대역의 노이즈 가 존재할 경우, 터치 감지의 정밀도가 많이 낮아질 수 있다.
종래보다 동일하거나 작은 부피 또는 얇은 두께를 가지면서도 더 큰 표시 화면을 갖는 전자 디바이스에 대한 요구가 증가하고 있으며, 사용 시에만 보 다 대화면을 제공하기 위해 접고 펼칠 수 있는 구조를 가지는 폴더블 표시 장치 또 는 벤더블 표시 장치도 개발되고 있다.
종래에는, 터치 센서에 포함된 터치 전극들로부터의 감지 신호를 수신하기 위해, 터치 전극들 각각에 대응하는 증폭부(amplifier)들이 터치 센서 내에 구비되었다.
한편, 대화면을 갖는 전자 디바이스에 대한 정교한 터치 입력을 위해, 스타일러스 펜이 사용될 수 있다. 스타일러스 펜은 내부에 배터리 및 전자부품 이 구비되는지 여부에 따라 액티브(active) 스타일러스 펜과 패시브(passive) 스타 일러스 펜으로 구분될 수 있다.
액티브 스타일러스 펜은 패시브 스타일러스 펜에 비해 기본 성능이 우수하고, 부가적인 기능(필압, 호버링, 버튼)을 제공할 수 있는 장점이 있으나, 배터리 충전 중에 사용이 어렵고, 펜 자체가 고가이고 전원이 필요하여 배터리를 충전하는 방식이라, 일부 고급 사용자 이외에는 실제 사용자가 많지 않다는 단점이 있다.
패시브 스타일러스 펜은 액티브 스타일러스 펜에 비해 가격이 저렴 하고 배터리가 필요하지 않다는 장점이 있으나, 액티브 스타일러스 펜에 비해 정교 한 터치 인식이 어렵다는 단점이 있다. 그러나, 최근에는 정교한 터치 인식이 가능한 패시브 스타일러스 펜을 구현하기 위해, 인덕티브(inductive) 공진 방식인 EMR(Electro Magnetic Resonance) 방식과 커패시티브(capacitive) 공진 방식의 기술이 제안되고 있다. 또한, 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. 한편, 이러한 패시브 방식의 스타일 러스 펜이 인체 등의 전도성 객체와 동시에 터치 센서를 터치하는 경우, 전도성 객 체의 위치나 전도성 객체의 터치 면적에 따라서 터치 센서가 스타일러스 펜의 터치를 감지하지 못하는 현상이 발생하는 문제가 있다.
내부 전원 없이 동작하는 패시브 방식의 스타일러스 펜은 터치 센서 로부터 전달되는 전기 신호 및/또는 자기 신호를 사용하여 터치 입력을 수행하므로, 터치 감도를 개선하기 위한 연구가 진행되고 있다.
그러나, 최근에는 공진 회로를 사용하는 정교한 터치 인식이 가능한 패시브 스타일러스 펜을 구현하는 기술이 제안되고 있다.
특히, 패시브 스타일러스 펜 중 EMR(Electro-Magnetic Resonance) 방식의 펜의 경우, 디지타이저(digitizer)가 펜에 전자기 신호를 전달한 후, 디지타이저가 펜으로부터 공진 신호를 입력받는다. 즉, 디지타이저에 의해서만 신호가 송수신되므로, 신호 송신과 신호 수신을 동시에 수행할 수 없고, 시분할로 수행해 야 하는 문제점이 있다. 마찬가지로, 패시브 스타일러스 펜 중 ECR(Electrically Coupled Resonance) 방식의 펜의 경우, 터치 전극이 펜에 전자기 신호를 전달한 후, 터치 전극이 펜으로부터 공진 신호를 입력받는다. 즉, 터치 전극에 의해서만 신호가 송수신되므로, 신호 송신과 신호 수신을 동시에 수행할 수 없고, 시분할로 수행해야 하는 문제점이 있다.
EMR 방식은 스타일러스 펜의 핵심기능인 쓰기/그리기 품질은 우세하나, 커패시턴스 터치 패널 외에 별도의 EMR 센서 패널과 EMR 구동 IC가 추가되어야 하므로, 두께가 두껍고 비용이 더 많이 드는 단점이 있다.
커패시티브 공진 방식은 일반적인 커패시턴스 터치 센서와 터치 컨트롤러 IC를 사용하여 추가적인 비용이 없으면서도, IC의 성능을 올려서 펜 터치까지 지원하는 방식이다.
커패시티브 공진 방식에서, 터치 센서가 스타일러스 펜에 의한 터치를 보다 정확하게 식별하기 위해서는 공진 신호의 진폭이 커야 하며, 이에 따라 터치 센서로부터 스타일러스 펜에 전달되는 구동신호의 주파수가 스타일러스 펜에 내장된 공진 회로의 공진 주파수와 거의 동일하도록 한다. 그러나 종래의 커패시티브 공진 방식에 의하면, 공진 주파수와 구동 신호의 주파수가 일치하더라도, 구동신호를 출력하는 터치 센서와 구동신호를 수신하는 펜 팁 사이에 형성되는 매우 작은 커패시턴스로 인해 신호 전달의 감쇠가 매우 커서 신호전달이 어려운 문제점이 있다. 그 결과, 수많은 터치 컨트롤러 IC 벤더들의 오랫동안의 시도에도 불구하고, 충분한 출력신호가 나오지 않아 아직까지 양산에 성공한 업체가 없는 실정이다.
따라서 최대의 출력 신호를 만들 수 있는 커패시티브 공진 스타일러스 펜을 제조하기 위해서는 내부의 공진회로 및 펜의 구조를 어떻게 설계할 것인가가 매우 중요한 요소가 된다.
본 발명의 실시 형태는 충분한 출력 신호를 만들 수 있는 커패시티브 공진 스타일러스 펜을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시 형태는 디스플레이 패널에 의한 노이즈를 방지할 수 있는, 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 복수의 공진 주파수를 갖고, 이를 사용하여 노이즈가 감소된 신호를 수신할 수 있는, 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 터치 신호의 노이즈를 감소시킬 수 있는, 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 스타일러스 펜에 의한 터치 감지 성능을 향상시킬 수 있는, 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 스타일러스 펜의 공진 신호와 유사한 주파수 대역의 노이즈가 존재하는 환경에서 스타일러스 펜에 의한 터치 감지 성능을 향상시킬 수 있는, 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 스타일러스 펜의 터치 위치 파악을 위한 신호 감도를 개선할 수 있는, 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 인체 등의 다른 전도성 객체와 스타일러스 펜이 동시에 접촉할 때 스타일러스 펜에 의한 터치 위치를 감지할 수 있는, 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 스타일러스 펜의 공진 주파수를 탐색할 수 있는, 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 충분한 공진 신호를 만들 수 있는, 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 터치 센서로부터 전달되는 신호를 공진시킬 수 있는 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 스타일러스 펜의 사용이 용이한, 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 스타일러스 펜의 사용이 용이한 폴더블 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 하나의 층 위에서 구현되는 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 스타일러스 펜의 사용 중에 무선 충전이 가능한, 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 보다 작은 전류로 구동하는 안테나 모듈을 포함하는, 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 스타일러스 펜의 공진 주파수에 대응하는 구동 신호를 출력할 수 있는, 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 적절한 크기의 신호를 터치 센서에 전달할 수 있는, 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 별도의 무선 충전 모듈 없이도 무선 충전이 가능한, 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 전력 소비 절감이 가능한 안테나 모듈을 포함하는, 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 공진 주파수가 유지될 수 있는, 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 터치 입력과 센서 입력이 가능한, 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 공진 주파수 변경이 가능한, 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 동일한 전압으로 코일에서 생성되는 자기장을 증폭할 수 있는, 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 최대 효율로 무선 충전이 가능한, 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태는 전자 디바이스와 상용화된 통신 프로토콜로 통신이 가능한, 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 제공한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜은 바디부, 상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 전도성 팁, 상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 전도성 팁에 연결되어 있고 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부, 그리고 상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부를 포함한다.
여기서, 상기 페라이트 코어의 유전율이 1000이하이며, 상기 코일은 인접하는 권선 층들이 교대로 권선되며, 상기 코일은 둘 이상의 절연 전선을 감싸는 형태의 와이어일 수 있다.
또한, 상기 페라이트 코어는 니켈을 포함하며, 상기 코일은 리츠선으로 형성될 수 있다.
또한, 사용자와 전기적 연결이 가능한 접지부를 더 포함할 수 있으며, 상기 페라이트 코어의 적어도 일부를 감싸는 보빈을 더 포함하며 상기 코일은 상기 보빈의 적어도 일부 위에 권선될 수 있다.
상기 인덕터부의 적어도 일부를 감싸는 전도성의 차단 부재를 더 포함할 수 있다. 상기 차단부재는 와전류의 발생을 차단하는 하나의 슬릿을 포함할 수 있고, 상기 하나의 슬릿에 의해 상기 차단부의 양단이 와전류가 형성되는 방향인 제1 방향을 따라 이격되어 있을 수 있다.
다른 실시 형태에 따른 스타일러스 펜은 바디부, 상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 전도성 팁, 상기 바디부 내에 위치하고, 상기 전도성 팁에 연결되어 있으며, 상기 전도성 팁으로부터 전달되는 전기 신호를 공진시키는 공진회로부, 리고 사용자와 전기적 연결이 가능한 접지부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 공진 회로부는 상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 전도성 팁에 전기적으로 연결되어 있고 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부, 그리고 상기 바디부내에 위치하며, 상기 접지부와 상기 전도성 팁에 전기적으로 연결되는 커패시터부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 페라이트 코어의 유전율이 1000이하이며, 상기 코일은 인접하는 권선 층들이 지그재그로 경사지게 권선되며, 상기 코일은 둘 이상의 절연 전선을 감싸는 형태의 와이어일 수 있다.
또한, 상기 페라이트 코어는 니켈을 포함하며, 상기 코일은 리츠선으로 형성될 수 있다.
이때, 상기 공진회로부는 직렬로 연결되는 둘 이상의 인턱터부와 하나의 커패시터부로 형성될 수 있다. 또한, 상기 공진회로부는 둘 이상의 LC 공진회로가 직렬로 연결될 수 있다.
상기 공진회로부의 적어도 일부를 감싸는, 전도성의 차단 부재를 더 포함할 수 있다. 상기 차단부재는 와전류의 발생을 차단하는 하나의 슬릿을 포함할 수 있으며, 상기 하나의 슬릿에 의해 상기 차단부의 양단이 와전류가 형성되는 방향인 제1 방향을 따라 이격될 수 있다.
일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜은 하우징, 적어도 일부가 하우징의 외부로 노출되어 있는 전도성 팁(tip), 하우징 내에 위치하고, 전도성 팁에 연결되어 있으며, 전도성 팁으로부터 전달되는 전기 신호를 공진시키는 공진 회로부, 그리고 전도성 팁이 외부로 노출되어 있는 하우징의 일 부분에 대응하여 위치하는 전도성의 차단 부재를 포함한다.
차단 부재는 단일의 전도성 판일 수 있다.
일 부분은 비전도성의 홀더부를 포함하고, 차단 부재는 홀더부에 대응하여 위치하고, 와전류의 발생을 차단하는 하나의 슬릿을 포함하고, 하나의 슬릿에 의해 차단 부재의 양단이 제1 방향을 따라 이격되어 있으며, 제1 방향은 와전류가 형성되는 방향일 수 있다.
차단 부재는 차단 부재의 양단을 연결하는 연결부를 더 포함하는, 차단 부재와 연결되어 있고, 사용자와 전기적 연결이 가능한 접지부를 더포함하고, 연결부는 접지부와 전기적으로 연결되어 있다.
차단 부재는 전도성 팁이 외부로 노출되어 있는 하우징의 개구로부터 0.1mm 이격된 영역과, 개구로부터 20mm 이격된 영역 사이에 위치할 수 있다.
일 부분은 비전도성의 홀더부를 포함하고, 차단 부재는 홀더부에 대응하여 위치하고, 제1 방향을 따라 서로 이격되고, 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 연장되어 있는 복수의 제1 차단부를 포함하고, 제1 방향은 와전류가 형성되는 방향이며, 복수의 제1 차단부는 전도성일 수 있다.
차단 부재는 복수의 제1 차단부를 연결하는 연결부를 더 포함하는, 차단 부재와 연결되어 있고, 사용자와 전기적 연결이 가능한 접지부를 더 포함하고, 연결부는 접지부와 전기적으로 연결되어 있다.
일 부분은 비전도성의 홀더부를 포함하고, 차단 부재는 홀더부에 대응하여 위치하고, 제1 방향을 따라 연장되어 있고, 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 이격되어 있는 복수의 제2 차단부를 포함하고, 제1 방향은 와전류가 형성되는 방향이며, 복수의 제2 차단부 각각의 양단은 제1 방향을 따라 이격되어 있다.
차단 부재와 연결되어 있고, 사용자와 전기적 연결이 가능한 접지부를 더 포함하고, 공진 회로부는, 전도성 팁과 접지부 사이에 연결되어 있는 인덕터부, 그리고 전도성 팁과 접지부 사이에 연결되어 있는 커패시터부를 포함할 수 있다.
차단 부재는, 인덕터부의 적어도 일부를 더 감싼다.
일 부분은 비전도성의 홀더부와, 전도성 팁에 이격되어 있는 비전도성의 보디부를 포함하고, 차단 부재의 전도성 팁에 인접하여 위치하는 제1 부분은 홀더부에 대응하여 위치하며, 하나의 전도성 판이고, 차단 부재의 인덕터부의 적어도 일부를 감싸는 제2 부분은 보디부에 대응하여 위치하고, 와전류의 발생을 차단하는 하나의 슬릿을 포함하며, 하나의 슬릿에 의해 차단 부재의 제2 부분의 양단이 제1 방향을 따라 이격되어 있고, 제1 방향은 와전류가 형성되는 방향일 수 있다.
일 부분은 비전도성의 홀더부를 포함하고, 하우징은 전도성 팁으로 부터 이격되어 있는 비전도성의 보디부를 더 포함하고, 차단 부재의 전도성 팁에 인접하여 위치하는 제1 부분은 홀더부에 대응하여 위치하고, 와전류의 발생을 차단하는 하나의 제1 슬릿을 포함하고, 차단 부재의 인덕터부의 적어도 일부를 감싸는 제2 부분은 보디부에 대응하여 위치하고, 와전류의 발생을 차단하는 하나의 제2 슬릿을 포함하며, 하나의 제1 슬릿에 의해 차단 부재의 제1 부분의 양단이 제1 방향을 따라 이격되어 있고, 하나의 제2 슬릿에 의해 차단 부재의 제2 부분의 양단이 제1 방향을 따라 이격되어 있으며, 제1 방향은 와전류가 형성되는 방향일 수 있다.
일 부분은 비전도성의 홀더부를 포함하고, 하우징은 전도성 팁으로부터 이격되어 있는 비전도성의 보디부를 더 포함하고, 차단 부재의 전도성 팁에인접하여 위치하는 제1 부분은 홀더부에 대응하여 위치하고, 제1 방향을 따라 서로 이격되고, 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 연장되어 있는 복수의 제1 차단부를 포함하고, 차단 부재의 인덕터부의 적어도 일부를 감싸는 제2 부분은 보디부에 대응하여 위치하고, 제1 방향을 따라 서로 이격되고, 제1 방향에 수직인 제2 방향을따라 연장되어 있는 복수의 제3 차단부를 포함하며, 제1 방향은 와전류가 형성되는 방향이고, 복수의 제1 차단부 및 복수의 제3 차단부는 전도성일 수 있다.
인덕터부는, 페라이트 코어, 그리고 전도성 팁에 연결되어 있고 페라이트 코어에 감겨 있는 전도성 코일을 포함할 수 있다.
차단 부재는 하우징의 내면에 위치할 수 있다.
차단 부재는 하우징의 외면에 위치할 수 있다.
차단 부재는 하우징의 내면과 외면 사이에 내장되어 있다.
차단 부재는 복수의 도전성 차단부가 프링틴된 시트(sheet)를 포함할 수 있다.
차단 부재는 하우징에 도금되어 있는 복수의 차단부를 포함할 수 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 예에 따른 터치 장치는 복수의 터치 전극을 포함하는 터치 패널, 제1 모드로 구동하는 동안 제1 구동신호를 상기 터치 패널로 인가하고, 제2 모드로 구동하는 동안 상기 제1 구동 신호와 다른 제2 구동 신호를 상기 터치 패널로 인가하는 구동/수신부, 및 상기 제1 모드로 구동하는 동안 상기 터치 패널로부터 수신되는 제1 감지 신호들과 제1 임계치를 비교하여 제1 터치 데이터를 획득하고, 상기 제2 모드로 구동하는 동안 상기 터치 패널로부터 수신되는 제2 감지 신호들과 제2 임계치를 비교하여 제2 터치 데이터를 획득하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 감지 신호들 중 적어도 일부에 기초하여 상기 제2 임계치를 결정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제2 감지 신호들을 사용하여 터치 좌표를 획득하고, 상기 제1 감지 신호들 중 상기 터치 좌표를 기준으로 하는 소정 영역에 대응하는 제1 감지 신호들을 사용하여 상기 제2 임계치를 결정할 수 있다.
상기 복수의 터치 전극은, 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 터치 전극 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수의 제2 터치 전극을 포함하고, 상기 구동/수신부는, 상기 제1 모드로 구동하는 제1 구간 동안, 상기 복수의 제1 터치 전극에 제1 주파수의 신호를 상기 제1 구동 신호로서 인가할 수 있다.
상기 구동/수신부는, 상기 제2 모드로 구동하는 제2 구간의 일부 구간 동안, 상기 복수의 제1 터치 전극 및 상기 복수의 제2 터치 전극 모두에 상기 제1 주파수와 상이한 제2 주파수의 신호를 상기 제2 구동 신호로서 인가할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 구간 동안 상기 복수의 제2 터치 전극으로부터 상기 제1 감지 신호들을 수신할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제2 구간의 일부 구간에서 상기 복수의 제1 터치 전극 및 상기 복수의 제2 터치 전극으로부터 상기 제2 감지 신호들을 수신할 수 있다.
상기 제2 구동 신호의 주파수는 스타일러스 펜의 공진 주파수에 대응할 수 있다.
상기 제1 감지 신호들은 제1 터치 객체의 터치 좌표 획득에 사용되고, 상기 제2 감지 신호들은 제2 터치 객체의 터치 좌표 획득에 사용되며, 상기 제2 터치 객체는 스타일러스 펜을 포함하고, 상기 제1 터치 객체는 상기 스타일러스 펜과 상이한 전도성 터치 객체를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 터치 객체가 동시에 상기 터치 패널을 터치한 경우, 상기 제1 터치 객체의 터치 지점과 상기 제2 터치 객체의 터치 지점 간의 거리에 따라 상기 제2 임계치를 변경하여, 상기 제2 터치 객체에 의한 상기 제2 터치 데이터를 획득할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 터치 객체가 동시에 상기 터치 패널을 터치한 경우, 상기 제1 터치 객체의 터치 패턴에 따라 상기 제2 임계치를 변경하여, 상기 제2 터치 객체에 의한 상기 제2 터치 데이터를 획득할 수 있다.
상기 터치 패턴은 터치 면적 또는 터치 모양을 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 터치 장치는, 터치 패널, 스타일러스 펜의 공진 신호의 주파수에 대응하는 구동 신호를 터치 패널로 인가하고, 상기 터치 패널로부터 감지 신호들을 수신하는 구동/수신부, 및 상기 감지 신호들 중에서 유효 터치 신호로 식별된 적어도 하나의 감지 신호를 사용하여 상기 스타일러스 펜에 의한 터치 데이터를 획득하는 제어부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어부는, 상기 스타일러스 펜에 의해 상기 터치 패널이 단독 터치된 상태에서는 제1 범위의 신호 크기를 가지는 감지 신호를 상기 유효 터치 신호로 식별하고, 상기 스타일러스 펜 및 상기 스타일러스 펜과 상이한 전도성 터치 객체에 의해 상기 터치 패널이 동시 터치된 상태에서는 상기 제1 범위와 상이한 제2 범위의 신호 크기를 가지는 감지 신호를 상기 유효 터치 신호로 식별할 수 있다."
상기 제어부는, 상기 감지 신호들을 임계치와 비교하여 상기 유효 터치 신호를 식별하고, 상기 스타일러스 펜에 의해 상기 터치 패널이 단독 터치된 상태에서의 상기 임계치와, 상기 스타일러스 펜 및 상기 스타일러스 펜과 상이한 전도성 터치 객체에 의해 상기 터치 패널이 동시 터치된 상태에서의 상기 임계치를 서로 다르게 사용할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 감지 신호들을 임계치와 비교하여 상기 유효 터치 신호를 식별하며, 상기 스타일러스 펜 및 상기 스타일러스 펜과 상이한 전도성 터치 객체에 의해 상기 터치 패널이 동시 터치된 경우, 상기 제2 범위의 신호 크기를 가지는 감지 신호들을 상기 제1 범위의 신호 크기를 가지도록 증폭한 후 상기 임계치와 비교할 수 있다.
일 실시 예에 따른 터치 장치의 터치 검출 방법은, 스타일러스 펜에 의해 터치 패널이 단독 터치된 상태에서, 상기 터치 패널로 스타일러스 펜의 공진 신호에 대응하는 구동 신호를 인가하는 단계, 상기 터치 패널로부터 감지 신호들을 수신하는 단계, 임계치를 사용하여 상기 감지 신호들 중 유효 터치 신호를 식별하는 단계, 및 상기 감지 신호들 중 상기 유효 터치 신호로 식별된 감지 신호를 사용하여 상기 스타일러스 펜에 의한 터치 데이터를 획득하는 단계를 포함하며, 상기 식별하는 단계는, 상기 스타일러스 펜에 의해 상기 터치 패널이 단독 터치된 상태이면, 상기 감지 신호들 중 제1 범위의 신호 크기를 가지는 감지 신호를 상기 유효 터치 신호로 식별하는 단계, 및 상기 스타일러스 펜 및 상기 스타일러스 펜과 상이한 전도성 터치 객체에 의해 상기 터치 패널이 동시 터치된 상태이면, 상기 감지 신호들 중 상기 제1 범위와 상이한 제2 범위의 신호 크기를 가지는 감지 신호를 상기 유효 터치 신호로 식별하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 스타일러스 펜에 의해 상기 터치 패널이 단독 터치된 상태에서의 상기 임계치와, 상기 스타일러스 펜 및 상기 스타일러스 펜과 상이한 전도성 터치 객체에 의해 상기 터치 패널이 동시 터치된 상태에서의 상기 임계치가 서로 상이할 수 있다.
상기 제2 범위의 신호 크기를 가지는 감지 신호를 상기 유효 터치신호로 식별하는 단계는, 상기 감지 신호들 중 상기 제2 범위의 신호 크기를 가지는 감지 신호가 상기 제1 범위의 신호 크기를 가지도록, 상기 감지 신호들을 증폭하는 단계, 및 증폭된 상기 감지 신호들을 상기 임계치와 비교하여 상기 유효 터치 신호를 식별하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 터치 장치의 터치 검출 방법은, 제1 모드로 진입하여, 제1 구동 신호를 터치 패널로 인가하는 단계, 상기 제1 구동 신호에 대응하여 상기 터치 패널로부터 제1 감지 신호들을 수신하는 단계, 상기 제1 감지 신호들과 제1 임계치를 비교하여 제1 터치 데이터를 획득하는 단계, 제2 모드로 진입하여, 상기 제1 구동 신호와 다른 제2 구동 신호를 상기 터치 패널로 인가하는 단계, 상기 제2 구동 신호에 대응하여 상기 터치 패널로부터 제2 감지 신호들을 수신하는 단계, 상기 제1 감지 신호들에 기초하여 제2 임계치를 결정하는 단계, 및 상기 제2 감지 신호들과 상기 제2 임계치를 비교하여 제2 터치 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 결정하는 단계는, 상기 제2 감지 신호들을 사용하여 터치 좌표를 획득하는 단계, 및 상기 제1 감지 신호들 중 상기 터치 좌표를 기준으로 하는 소정 영역에 대응하는 제1 감지 신호들을 사용하여 상기 제2 임계치를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 결정하는 단계는, 제1 값과, 상기 제1 감지 신호들을 사용하여 획득한 제2 값 중 어느 하나를 상기 제2 임계치로 사용하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 값은 상기 제1 값보다 작을 수 있다.
상기 다른 실시 예에 따른 터치 장치의 터치 검출 방법은, 상기 제1 터치 데이터를 사용하여 제1 터치 객체의 터치 좌표를 획득하는 단계, 및 상기 제2 터치 데이터를 사용하여 제2 터치 객체의 터치 좌표를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 터치 객체는 스타일러스 펜을 포함하고, 상기 제1 터치 객체는 상기 스타일러스 펜과 상이한 전도성 터치 객체를 포함할 수 있다.
상기 결정하는 단계는, 상기 제1 및 제2 터치 객체가 동시에 상기 터치 패널을 터치한 경우, 상기 제1 터치 객체의 터치 지점과 상기 제2 터치 객체의 터치 지점 간의 거리에 따라 상기 제2 임계치를 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 결정하는 단계는, 상기 제1 및 제2 터치 객체가 동시에 상기 터치 패널을 터치한 경우, 상기 제1 터치 객체의 터치 패턴에 따라 상기 제2 임계치를 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 형태에 따른 터치 장치 는 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 터치 전극 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으 로 배열된 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 터치 패널, 연속하는 프레임 기간 중 하나의 프레임 기간 내의 적어도 하나의 제1 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극에 제1 주파수의 구동 신호를 인가하는 구동부, 제1 주파수의 구동 신호를 인가한 제1 구간 이후의 제2 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수 의 제2 터치 전극으로부터 감지 신호를 수신하는 수신부, 그리고 수신부에서 출력 된 신호에 기초하여, 상기 하나의 프레임 기간 이후의 프레임 기간 내의 적어도 하 나의 제1 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극에 인가하는 구 동 신호의 주파수를 변경하도록 구동부를 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 예에 따른 터치 장 치는 복수의 터치 전극을 포함하는 터치 패널, 그리고 스타일러스 펜의 공진 주파 수에 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 구 동 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 포함 할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제2 구간 및 상기 제3 구간 중 적어도 하나에 서, 상기 복수의 터치 전극으로부터 수신되는 감지 신호들에 기초하여 제2 터치 데 이터를 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 적어 도 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 진 폭 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 산출하 며, 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 동일하 고 부호가 상이할 수 있다.
상기 제1 터치 데이터 또는 상기 제2 터치 데이터는, 상기 터치 패 널에 대한 상기 스타일러스 펜의 터치로 인한, 상기 터치 전극의 커패시턴스 변화 량, 상기 감지 신호의 변화량, 또는 ADC(analog to digital converter) 출력에 대 응할 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 횟 수가 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, 상 기 제1 구동 신호가 연속 인가되는 횟수와 상기 제2 구동 신호가 연속 인가되는 횟 수가 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 포함 하며, 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.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 형태에 따른 터치 장치 는 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호에 따라 복수의 화소를 구동하는 표시 장치의 표시부 위에 위치하고, 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 터치 전극 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 터치 센서부, 제1 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가하고, 제1 구간 이후의 제2 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하는 구동수신부, 그리고 감 지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성하는 제어부를 포함하고, 구동 신호는 수평 동기 신호에 동기화된다.
구동수신부는, 제1 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 중 적어도 하나 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 동시에 구동 신호를 인가하고, 제2 구 간 동안 복수의 제1 터치 전극 중 적어도 하나 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
구동 신호는 소정 주기의 수평 동기 신호의 펄스들에 동기화될 수 있다.
구동 신호는 소정 주기의 프레임마다 수직 동기 신호의 펄스에 동기화될 수 있다.
구동 신호의 주파수는 수평 동기 신호의 주파수의 2 이상의 정수배일 수 있다.
감지 신호는, 수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간에서 수신된 것을 특징으로 할 수 있다.
수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 복수의 화소 중 적어도 일부에 데이터 신호가 기입되는 기간 외의 구간일 수 있다.
수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 복수의 화소에 인가되는 스캔 신호가 디세이블 레벨인 기간일 수 있다.
수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 복수의 화소에 연결된 복 수의 데이터선 중 적어도 하나에 데이터 신호가 인가되는 기간을 제외한 기간일 수 있다.
구동수신부는 수평 동기 신호의 주파수에 동기화된 구동 신호의 주 파수에 따라 감지 신호를 수신할 수 있다.
감지 신호의 수신 시점은 주파수의 하나의 주기 내에서 위상이 서로 반대인 두 개의 시점을 적어도 포함할 수 있다.
감지 신호의 수신 시점은 주파수의 하나의 주기 내에서 위상이 변경되는 두 개의 시점을 적어도 포함할 수 있다.
감지 신호는 구동 신호에 의한 공진 신호가 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 전달된 신호일 수 있다.
표시부는 기판 위에 위치하고, 표시부 위에 박막 봉지층이 위치하며, 복수의 터치 전극은 박막 봉지층 위에 위치하는, 박막 봉지층은 4㎛ 내 지 10㎛의 두께를 가질 수 있다.
일 실시 형태에 따른 터치 장치의 구동 방법은 표시 장치의 신호 제어 부로부터 수평 동기 신호를 수신하는 단계, 제1 구간 동안 터치 센서부의 제1 방향 으로 배열된 복수의 제1 터치 전극 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가하는 단계, 제1 구간 이 후의 제2 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하 나로부터 감지 신호를 수신하는 단계, 그리고 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성하는 단계를 포함하고, 구동 신호는 수평 동기 신호에 동기화된다.
구동 신호를 인가하는 단계는, 제1 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 중 적어도 하나 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 동시에 구동 신호를 인 가하는 단계를 포함하고, 감지 신호를 수신하는 단계는, 제2 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 중 적어도 하나 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부터 감지 신 호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
구동 신호는 소정 주기의 수평 동기 신호의 펄스들에 동기화될 수 있다.
구동 신호의 주파수는 수평 동기 신호의 주파수의 2 이상의 정수배일 수 있다.
감지 신호는, 수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간에서 수신된 것을 특징으로 할 수 있다.
수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 복수의 화소 중 적어도 일부에 데이터 신호가 기입되는 기간 외의 구간일 수 있다.
수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 복수의 화소에 인가되는 스캔 신호가 디세이블 레벨인 기간일 수 있다.
수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 복수의 화소에 연결된 복 수의 데이터선 중 적어도 하나에 데이터 신호가 인가되는 기간을 제외한 기간일 수 있다.
감지 신호를 수신하는 단계는, 수평 동기 신호에 따라 표시 장치의 복수의 화소 중 적어도 일부에 데이터 신호가 기입되는 기간 외의 구간에서 감지 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
감지 신호를 수신하는 단계는, 수평 동기 신호에 따라 표시 장치의 복수의 화소에 인가되는 스캔 신호가 디세이블 레벨인 기간 동안 감지 신호를 수신 하는 단계를 포함할 수 있다.
감지 신호를 수신하는 단계는, 수평 동기 신호에 따라 표시 장치의 복수의 화소에 연결된 복수의 데이터선 중 적어도 하나에 데이터 신호가 인가되는 기간을 제외한 기간 동안 감지 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 형태에 따른 표시 장치는 복수의 화소가 위치하는 표시 영역을 포함하는 표시 패널, 복수의 화소에 연결된 데이터선들에 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동부, 복수의 화소에 연결된 스캔선들에 스캔 신호를 인가하는 스캔 구동 부, 수평 동기 신호에 따라 데이터 구동부와 스캔 구동부를 제어하는 신호 제어부, 표시 영역과 중첩하고 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 터치 전극 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수의 제2 터치 전극이 위치하는 액티브 영역을 포 함하는 터치 패널, 및 제1 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 중 적어도 하나 및 복 수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가하고, 제1 구간 이후의 제2 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하도록, 터치 패널을 구동하는 터치 컨트롤러를 포함하고, 구동 신호는 수평 동기 신호의 펄스들에 동기화된다.
구동 신호의 주파수는 수평 동기 신호의 주파수의 2 이상의 정수배 일 수 있다.
일 실시 형태에 따른 터치 시스템은 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호 에 따라 복수의 화소를 구동하는 표시 장치의 표시부 위에 위치하고, 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 터치 전극 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 터치 센서부, 제1 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가하고, 제1 구간 이후의 제2 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부 터 감지 신호를 수신하는 구동수신부, 그리고 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성하는 제어부를 포함하는 터치 장치, 그리고 전도성 팁(tip), 그리고 전도성 팁 에 연결되어 있으며, 전도성 팁으로부터 전달되는 구동 신호에 공진하는 공진 회로 부를 포함하는 스타일러스 펜을 포함하고, 감지 신호는 공진 회로부에 의해 공진된 신호이며, 구동 신호는 수평 동기 신호에 동기화된 신호이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 형태에 따른 터치 장치 는 상호간에 형성된 정전 용량의 변화를 통해 외부 터치를 감지하는 제1 터치 전극 들과 제2 터치 전극들, 및 행렬(matrix) 형태로 배열된 제3 터치 전극들을 포함하 는 터치 패널, 그리고 제1 터치 전극들, 제2 터치 전극들, 및 제3 터치 전극들 중 적어도 하나에 제1 구동 신호를 인가하여 제1 객체의 터치 위치를 검출하고, 제1 터치 전극들, 제2 터치 전극들, 및 제3 터치 전극들 중 적어도 한 종류의 터치 전극에 제2 구동 신호 및 제2 구동 신호와 상이한 제3 구동 신호를 함께 인가하여 제1 객체와 상이한 제2 객체의 터치 위치를 검출하는 제어부를 포함하고, 제1 구동 신호는 제2 구동 신호와 상이한 주파수를 갖고, 제2 구동 신호는 제2 객체를 공진 시키는 신호이다.
제어부는 제1 터치 전극들, 제2 터치 전극들, 및 제3 터치 전극들 중 제1 객체의 터치 위치를 제외한 영역에 위치하는 제1 터치 전극들, 제2 터치 전극들, 및 제3 터치 전극들 중 적어도 하나에 제2 구동 신호를 인가할 수 있다.
제어부는 제1 터치 전극들, 제2 터치 전극들, 및 제3 터치 전극들 중 중 제1 객체의 터치 위치에 위치하는 제1 터치 전극들, 제2 터치 전극들, 및 제3 터치 전극들 중 적어도 하나에 제3 구동 신호를 인가할 수 있다.
제어부는, 제2 객체의 위치를 검출할 수 있도록, 제1 구간 동안, 제1 및 제2 터치 전극들 및 제3 터치 전극들 중 적어도 한 종류의 터치 전극에 제2 구동 신호를 인가하고, 제1 구간 이후의 제2 구간 동안, 제1 객체의 터치 위치와 제2 객체의 터치 위치 사이의 거리에 따라, 제2 구동 신호만을 인가하거나, 또는 제2 구동 신호와 제3 구동 신호를 함께 인가할 수 있다.
제어부는, 제1 객체의 터치 위치와 제2 객체의 터치 위치 사이의 거 리가 임계치를 초과하면, 제2 구동 신호와 제3 구동 신호를 함께 인가할 수 있다.
제어부는, 제1 구간 동안, 제3 터치 전극들 모두에 제2 구동 신호를 인가하고, 제1 구간 이후의 제2 구간 동안, 제1 객체의 터치 위치와 제2 객체의 터치 위치 사이의 거리에 따라, 제1 객체의 터치 위치에 대응하는 제3 터치 전극들에 제3 구동 신호를 인가하고, 나머지 제3 터치 전극들에 제2 구동 신호를 인가할 수 있다.
제어부는, 제1 구간 및 제2 구간 동안, 제1 터치 전극들 및 제2 터 치 전극들 모두에 제2 구동 신호를 더 인가할 수 있다.
제어부는, 제1 구간 동안, 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들 모 두에 제2 구동 신호를 더 인가하고, 제2 구간 동안, 제1 객체의 터치 위치와 제2 객체의 터치 위치 사이의 거리에 따라, 제1 객체의 터치 위치에 대응하는 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들에 제3 구동 신호를 인가하고, 나머지 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들에 제2 구동 신호를 인가할 수 있다.
제1 객체는 손가락 및 손바닥 중 적어도 하나를 포함하고, 제2 객체 는 스타일러스 펜일 수 있다.
제3 구동 신호는 제2 구동 신호와 180도 위상차를 가질 수 있다.
제3 구동 신호는 일정한 전압을 유지할 수 있다.
다른 실시 형태에 따른 터치 장치는 각각이 외곽 라인 및 내곽 라인을 포함하는 복수의 제1 센서 패턴 및 복수의 제2 센서 패턴, 복수의 제1 센서 패턴을 전기적으로 연결하는 복수의 제1 연결 패턴, 복수의 제2 센서 패턴을 전기적으로 연결하며 복수의 제1 연결 패턴과 상이한 층 상에 위치한 복수의 제2 연결 패턴, 평면 상에서 내곽 라인에 에워싸인 내곽 영역에 배치된 복수의 제3 센서 패턴, 그리고 복수의 제3 센서 패턴을 전기적으로 연결하는 복수의 제3 연결 패턴을 포함하고, 평면 상에서 복수의 제3 센서 패턴은 복수의 제1 센서 패턴 및 복수의 제2 센 서 패턴의 내곽 영역에 위치할 수 있다.
복수의 제3 연결 패턴은 복수의 제2 연결 패턴과 동일한 층 상에 위 치할 수 있다.
복수의 제1 연결 패턴과 복수의 제2 연결 패턴 사이에 배치된 절연 층을 더 포함하고, 복수의 제2 연결 패턴 및 복수의 제3 연결 패턴은 절연층 아래 의 제1 층 상에 위치하며, 복수의 제1 센서 패턴 및 복수의 제2 센서 패턴, 복수의 제1 연결 패턴은 절연층 위의 제2 층 상에 위치하고, 복수의 제2 센서 패턴은 제1 층과 제2 층 사이의 절연층을 관통하여 복수의 제2 연결 패턴들에 연결되는, 터치 장치.
복수의 제3 센서 패턴 각각은 제1 층 상에 배치되며, 평면 상에서 복수의 제3 센서 패턴 각각과 복수의 제1 센서 패턴 및 복수의 제2 센서 패턴 각각 은 비중첩할 수 있다.
복수의 제3 연결 패턴 중 적어도 하나는, 복수의 제3 패턴 중 제1 센서 패턴의 내곽 영역에 위치하는 제3 센서 패턴과 복수의 제3 패턴 중 제2 센서 패턴의 내곽 영역에 위치하는 제3 센서 패턴을 연결할 수 있다.
복수의 제1 센서 패턴과 전기적으로 연결된 제1 구동/수신부, 복수 의 제2 센서 패턴과 전기적으로 연결된 제2 구동/수신부, 그리고 복수의 제3 센서 패턴과 전기적으로 연결된 제3 구동/수신부를 더 포함하고, 제1 구간에서, 제1 구동/수신부, 제2 구동/수신부, 및 제3 구동/수신부 중 적어도 하나가 구동하여 제1 객체의 터치 위치를 검출하고, 제1 구간 이후의 제2 구간에서, 제1 구동/수신부, 제2 구동/수신부, 및 제3 구동/수신부 중 적어도 하나가 구동하여 제2 객체의 터치 위치를 검출하며, 제1 객체는 손가락 및 손바닥 중 적어도 하나를 포함하고, 제2 객체는 스타일러스 펜일 수 있다.
제2 구간에서, 제1 객체의 위치에 대응하는 센서 패턴들에 인가되는 신호와 제2 객체의 위치에 대응하는 센서 패턴들에 인가되는 신호는 서로 상이할 수 있다.
또 다른 실시 형태에 따른 터치 장치는 상호간에 형성된 정전 용량의 변화를 통해 외부 터치를 감지하고 각각 개구부를 갖는 제1 센서 패턴들 및 제2 센 서 패턴들, 그리고 제1 센서 패턴들 및 제2 센서 패턴들과 동일한 층에서, 각각의 개구부 내에 위치하는 제3 센서 패턴들을 포함하며, 제3 센서 패턴들 중 서로 인접 한 두 개 이상의 제3 센서 패턴들은 서로 연결되어 하나의 센서 전극을 구성하고, 하나의 센서 전극을 구성하는 서로 인접한 두 개 이상의 제3 센서 패턴들은 적어도 제1 센서 패턴들에 포함된 개구부 및 제2 센서 패턴들에 포함된 개구부 내에 각각 위치한다.
제3 센서 패턴들 중 일부는 플로팅되어 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 형태에 따른 스타일러 스 펜은, 바디부, 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 전도성 팁(tip), 사용자와 전기적 연결이 가능한 접지부, 그리고 바디부 내에 위치하고, 전도성 팁과 접지부 사이에 전기적으로 연결되어 있으며, 전도성 팁으로부터 전달되는 상이한 주파수의 전기 신호들에 각각 공진하여 상이한 주파수의 공진 신호를 출력하는 적어도 하나 의 공진 회로를 포함하는 공진 회로부를 포함한다.
공진 회로부는, 제1 주파수의 전기 신호에 공진하는 제1 공진 회로, 그리고 제2 주파수의 전기 신호에 공진하는 제2 공진 회로를 포함하고, 제1 구간 동안 제1 공진 회로가 전도성 팁을 통해 공진 신호를 출력하고, 제1 구간과 상이한 제2 구간 동안 제2 공진 회로가 전도성 팁을 통해 공진 신호를 출력할 수 있다.
제1 공진 회로와 제2 공진 회로는 교번하여 공진 신호를 출력할 수 있다.
제1 공진 회로는, 전도성 팁과 제2 공진 회로 사이에 연결되어 있는 제1 인덕터 및 전도성 팁과 제2 공진 회로 사이에 연결되어 있는 제1 커패시터를 포함하고, 제2 공진 회로는, 접지부와 제1 공진 회로 사이에 연결되어 있는 제2 인 덕터 및 접지부와 제1 공진 회로 사이에 연결되어 있는 제2 커패시터를 포함하고, 제1 인덕터와 제2 인덕터는 서로 분리된 페라이트 코어를 가질 수 있다.
제1 공진 회로는 전도성 팁과 제2 공진 회로 사이에 연결되어 있고, 제2 공진 회로는 제1 공진 회로와 접지부 사이에 연결되어 있다.
공진 회로부는 시간에 따라 주파수가 변화하는 전기 신호에 응답하 여, 시간에 따라 주파수가 변화하는 공진 신호를 출력할 수 있다.
일 실시 형태에 따른 터치 장치는, 제1 방향으로 배열된 제1 터치 전극 들 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 제2 터치 전극들을 포함하는 터치 패널, 그리고 하나의 터치 리포트 프레임 기간 내의 제1 구간 동안 제1 터치 전극 들 및 제2 터치 전극들 중 적어도 하나로부터 전달되는 신호를 제1 구동 주파수와 관련된 제1 샘플링 주파수에 따라 샘플링하여 노이즈 신호가 수신되는지 결정하며, 노이즈 신호가 수신되는 것으로 결정되면, 제1 구간 이후의 제2 구간 동안 제1 구 동 주파수와 상이한 제2 구동 주파수를 갖는 제2 구동 신호를 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들 중 적어도 하나에 인가하는 제어부를 포함한다.
제어부는 제2 구간 이후의 제3 구간 동안 제2 구동 신호와 관련된 제2 샘플링 주파수에 따라 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들 중 적어도 하나로부터 전달되는 신호를 샘플링하여 감지 신호를 수신할 수 있다.
제3 구간 동안 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들 중 적어도 하나 로부터 전달되는 신호는 제2 구동 신호에 의해 공진된 신호일 수 있다.
제어부는 제3 구간이 종료된 후의 다음 터치 리포트 프레임 기간 내 의 제1 구간 동안 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들 중 적어도 하나로부터 전달 되는 신호를 제2 구동 주파수와 관련된 제2 샘플링 주파수에 따라 샘플링하여 노이즈 신호가 수신되는지 결정할 수 있다.
제어부는 노이즈 신호가 수신되지 않는 것으로 결정되면, 제1 구간 이후의 제2 구간 동안 제1 구동 주파수를 갖는 제1 구동 신호를 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들 중 적어도 하나에 인가할 수 있다.
제어부는 제2 구간 이후의 제3 구간 동안 제1 샘플링 주파수에 따라 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들 중 적어도 하나로부터 전달되는 신호를 샘플 링하여 감지 신호를 수신할 수 있다.
다른 실시 형태에 따른 터치 장치는, 제1 방향으로 배열된 제1 터치 전 극들 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 제2 터치 전극들을 포함하는 터 치 패널, 그리고 복수의 제1 구간을 포함하는 하나의 터치 리포트 프레임 기간 내 에서, 제1 개수의 제1 구간 동안 제1 구동 주파수를 갖는 제1 구동 신호를 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들 중 적어도 하나에 인가하고 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들 중 적어도 하나로부터 전달되는 신호를 제1 구동 주파수와 관련된 제1 샘플링 주파수에 따라 샘플링하여 제1 감지 신호를 수신하며, 제2 개수의 제1 구간 동안 제1 구동 주파수와 상이한 제2 구동 주파수를 갖는 제2 구동 신호를 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들 중 적어도 하나에 인가하고 제1 터치 전극들 및 제2 터 치 전극들 중 적어도 하나로부터 전달되는 신호를 제2 구동 주파수와 관련된 제2 샘플링 주파수에 따라 샘플링하여 제2 감지 신호를 수신하는 제어부를 포함한다.
제어부는 제1 감지 신호와 제2 감지 신호를 사용하여, 노이즈 신호 가 수신되는지 결정하며, 노이즈 신호가 수신되는 것으로 결정되면, 다음 터치 리 포트 프레임 기간 내에서의 제1 개수와 제2 개수를 변경할 수 있다.
제어부는 제1 감지 신호의 SNR(signal-noise ratio)이 제2 감지 신 호의 SNR보다 더 크면, 제1 개수를 증가시키고, 제2 감지 신호의 SNR이 제1 감지 신호의 SNR보다 더 크면, 제2 개수를 증가시킬 수 있다.
제1 개수와 제2 개수는 동일할 수 있다.
일 실시 형태에 따른 터치 시스템은, 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜, 그리고 실시 형태들 중 어느 하나에 따른 터치 장치를 포함한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 형태에 따른 전자 디바 이스는 루프 코일, 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 터치 전극 및 제1 방향과 교차 하는 제2 방향으로 배열된 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 터치 패널, 연속하는 프레임 기간 중 하나의 프레임 기간 내의 적어도 하나의 제1 구간 동안 루프 코일 에 제1 주파수의 구동 신호를 인가하는 구동부, 제1 주파수의 구동 신호를 인가한 제1 구간 이후의 제2 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극으 로부터 감지 신호를 수신하는 수신부, 그리고 수신부에서 출력된 신호에 기초하여, 상기 하나의 프레임 기간 이후의 프레임 기간 내의 적어도 하나의 제1 구간 동안 루프 코일에 인가하는 구동 신호의 주파수를 변경하도록 구동부를 제어하는 제어부 를 포함한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 예에 따른 전자 디 바이스는 루프 코일, 복수의 터치 전극을 포함하는 터치 패널, 그리고 스타일러스 펜의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 구동 신호들을 상기 루프 코일로 인가 하고, 상기 복수의 터치 전극으로부터 감지 신호들을 수신하는 구동/수신부를 포함 하며, 상기 구동 신호는, 제1 구동 신호, 및 상기 제1 구동 신호와 위상이 상이한 제2 구동 신호를 포함할 수 있다.
상기 전자 디바이스는, 제1 구간 동안 상기 복수의 터치 전극으로부 터 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 전 극으로 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 하나에 서, 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 적어 도 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 진 폭 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 대 응할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따른 전자 디바이스의 터치 검출 방법은, 루프 코일로, 스타일러스 펜의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖고 위상이 서로 상이 한 제1 및 제2 구동 신호 중 어느 하나를 선택적으로 인가하는 단계, 복수의 터치 전극으로부터 감지 신호들을 수신하는 단계, 상기 감지 신호들 각각의 진폭을 산출 하는 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 의 한 터치 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 선택적으로 인가하는 단계는, 상기 기 설정된 횟수 내에서, 상 기 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, 상 기 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, 상 기 제1 구동 신호 및 상기 제2 구동 신호가 각각 적어도 1회 반복 인가되도록, 상 기 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, 상 기 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 포함 하며, 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.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스는 루프 코일, 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호에 따라 복수의 화소를 구동 하는 디스플레이부의 표시부 위에 위치하고, 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 터치 전극 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 터치 센서부, 제1 구간 동안 루프 코일에 구동 신호를 인가하고, 제1 구간 이후 의 제2 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나 로부터 감지 신호를 수신하는 구동수신부, 그리고 감지 신호를 사용하여 터치 정보 를 생성하는 제어부를 포함하고, 구동 신호는 수평 동기 신호에 동기화된다.
구동수신부는, 제1 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 중 적어도 하나 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 동시에 구동 신호를 인가하고, 제2 구 간 동안 복수의 제1 터치 전극 중 적어도 하나 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
구동 신호는 소정 주기의 수평 동기 신호의 펄스들에 동기화될 수 있다.
구동 신호는 소정 주기의 프레임마다 수직 동기 신호의 펄스에 동기 화될 수 있다.
구동 신호의 주파수는 수평 동기 신호의 주파수의 2 이상의 정수배일 수 있다.
감지 신호는, 수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간에서 수신된 것을 특징으로 할 수 있다.
수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 복수의 화소 중 적어도 일부에 데이터 신호가 기입되는 기간 외의 구간일 수 있다.
수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 복수의 화소에 인가되는 스캔 신호가 디세이블 레벨인 기간일 수 있다.
수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 복수의 화소에 연결된 복 수의 데이터선 중 적어도 하나에 데이터 신호가 인가되는 기간을 제외한 기간일 수 있다.
구동수신부는 수평 동기 신호의 주파수에 동기화된 구동 신호의 주 파수에 따라 감지 신호를 수신할 수 있다.
감지 신호의 수신 시점은 주파수의 하나의 주기 내에서 위상이 서로 반대인 두 개의 시점을 적어도 포함할 수 있다.
감지 신호의 수신 시점은 주파수의 하나의 주기 내에서 위상이 변경 되는 두 개의 시점을 적어도 포함할 수 있다.
감지 신호는 구동 신호에 의한 공진 신호가 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 전달된 신호일 수 있다.
표시부는 기판 위에 위치하고, 표시부 위에 박막 봉지층이 위치하며, 복수의 터치 전극은 박막 봉지층 위에 위치하는, 박막 봉지층은 4㎛ 내 지 10㎛의 두께를 가질 수 있다.
일 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 구동 방법은 표시 장치의 신호 제어부로부터 수평 동기 신호를 수신하는 단계, 제1 구간 동안 터치 센서부의 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 터치 전극 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열 된 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가하는 단계, 제1 구간 이후의 제2 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하는 단계, 그리고 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성하는 단계를 포함하고, 구동 신호는 수평 동기 신호에 동기화된다.
구동 신호를 인가하는 단계는, 제1 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 중 적어도 하나 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 동시에 구동 신호를 인 가하는 단계를 포함하고, 감지 신호를 수신하는 단계는, 제2 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 중 적어도 하나 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
구동 신호는 소정 주기의 수평 동기 신호의 펄스들에 동기화될 수 있다.
구동 신호의 주파수는 수평 동기 신호의 주파수의 2 이상의 정수배일 수 있다.
감지 신호는, 수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간에서 수신된 것을 특징으로 할 수 있다.
수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 복수의 화소 중 적어도 일부에 데이터 신호가 기입되는 기간 외의 구간일 수 있다.
수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 복수의 화소에 인가되는 스캔 신호가 디세이블 레벨인 기간일 수 있다.
수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간은 복수의 화소에 연결된 복 수의 데이터선 중 적어도 하나에 데이터 신호가 인가되는 기간을 제외한 기간일 수 있다.
감지 신호를 수신하는 단계는, 수평 동기 신호에 따라 표시 장치의 복수의 화소 중 적어도 일부에 데이터 신호가 기입되는 기간 외의 구간에서 감지 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
감지 신호를 수신하는 단계는, 수평 동기 신호에 따라 표시 장치의 복수의 화소에 인가되는 스캔 신호가 디세이블 레벨인 기간 동안 감지 신호를 수신 하는 단계를 포함할 수 있다.
감지 신호를 수신하는 단계는, 수평 동기 신호에 따라 표시 장치의 복수의 화소에 연결된 복수의 데이터선 중 적어도 하나에 데이터 신호가 인가되는 기간을 제외한 기간 동안 감지 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 형태에 따른 표시 장치는 복수의 화소가 위치하는 표시 영역을 포함하는 표시 패널, 복수의 화소에 연결된 데이터선들에 데이터 신호를 인가하는 데이터 구동부, 복수의 화소에 연결된 스캔선들에 스캔 신호를 인가하는 스캔 구동 부, 수평 동기 신호에 따라 데이터 구동부와 스캔 구동부를 제어하는 신호 제어부, 표시 영역과 중첩하고 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 터치 전극 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수의 제2 터치 전극이 위치하는 액티브 영역을 포함하는 터치 패널, 및 제1 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 중 적어도 하나 및 복 수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가하고, 제1 구간 이후의 제2 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하도록, 터치 패널을 구동하는 터치 컨트롤러를 포함하고, 구동 신호는 수평 동기 신호의 펄스들에 동기화된다.
구동 신호의 주파수는 수평 동기 신호의 주파수의 2 이상의 정수배일 수 있다.
일 실시 형태에 따른 터치 시스템은 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호에 따라 복수의 화소를 구동하는 표시 장치의 표시부 위에 위치하고, 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 터치 전극 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 터치 센서부, 제1 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가하고, 제1 구간 이후의 제2 구간 동안 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하는 구동수신부, 그리고 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성하는 제어부를 포함하는 전자 디바이스, 그리고 전도성 팁(tip), 그리고 전도 성 팁에 연결되어 있으며, 전도성 팁으로부터 전달되는 구동 신호에 공진하는 공진 회로부를 포함하는 스타일러스 펜을 포함하고, 감지 신호는 공진 회로부에 의해 공진된 신호이며, 구동 신호는 수평 동기 신호에 동기화된 신호이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜은 바디부, 상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 전도성 팁, 상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 전도성 팁에 연결되어 있고 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부, 그리고 상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부를 포함한다.
여기서, 상기 페라이트 코어의 유전율이 1000이하이며, 상기 코일은 인접하는 권선 층들이 교대로 권선되며, 상기 코일은 둘 이상의 절연 전선을 감싸 는 형태의 와이어일 수 있다.
또한, 상기 페라이트 코어는 니켈을 포함하며, 상기 코일은 리츠선으로 형성될 수 있다.
또한, 사용자와 전기적 연결이 가능한 접지부를 더 포함할 수 있으며, 상기 페라이트 코어의 적어도 일부를 감싸는 보빈을 더 포함하며 상기 코일은 상기 보빈의 적어도 일부 위에 권선될 수 있다.
상기 인덕터부의 적어도 일부를 감싸는 전도성의 차단 부재를 더 포함할 수 있다. 상기 차단부재는 와전류의 발생을 차단하는 하나의 슬릿을 포함할 수 있고, 상기 하나의 슬릿에 의해 상기 차단부의 양단이 와전류가 형성되는 방향 인 제1 방향을 따라 이격되어 있을 수 있다.
다른 실시 형태에 따른 스타일러스 펜은 바디부, 상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 전도성 팁, 상기 바디부 내에 위치하고, 상기 전도성 팁에 연결되어 있으며, 상기 전도성 팁으로부터 전달되는 전기 신호를 공진시키는 공진 회로부, 리고 사용자와 전기적 연결이 가능한 접지부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 공진 회로부는 상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 전도성 팁에 전기적으로 연결되어 있고 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부, 그리고 상기 바디부 내에 위치하며, 상기 접지부와 상기 전도성 팁에 전기적으로 연결되는 커패시터부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 페라이트 코어의 유전율이 1000이하이며, 상기 코 일은 인접하는 권선 층들이 지그재그로 경사지게 권선되며, 상기 코일은 둘 이상의 절연 전선을 감싸는 형태의 와이어일 수 있다.
또한, 상기 페라이트 코어는 니켈을 포함하며, 상기 코일은 리츠선으로 형성될 수 있다.
이때, 상기 공진회로부는 직렬로 연결되는 둘 이상의 인턱터부와 하나의 커패시터부로 형성될 수 있다. 또한, 상기 공진회로부는 둘 이상의 LC 공진회 로가 직렬로 연결될 수 있다.
상기 공진회로부의 적어도 일부를 감싸는, 전도성의 차단 부재를 더 포함할 수 있다. 상기 차단부재는 와전류의 발생을 차단하는 하나의 슬릿을 포함할 수 있으며, 상기 하나의 슬릿에 의해 상기 차단부의 양단이 와전류가 형성되는 방 향인 제1 방향을 따라 이격될 수 있다.
일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜은 하우징, 적어도 일부가 하우징의 외부로 노출되어 있는 전도성 팁(tip), 하우징 내에 위치하고, 자기 신호를 공진시키는 공진 회로부, 그리고 전도성 팁이 외부로 노출되어 있는 하우징의 일 부분에 대응하여 위치하는 전도성의 차단 부재를 포함한다.
차단 부재는 단일의 전도성 판일 수 있다.
일 부분은 비전도성의 홀더부를 포함하고, 차단 부재는 홀더부에 대응하여 위치하고, 와전류의 발생을 차단하는 하나의 슬릿을 포함하고, 하나의 슬릿에 의해 차단 부재의 양단이 제1 방향을 따라 이격되어 있으며, 제1 방향은 와전류가 형성되는 방향일 수 있다.
차단 부재는 차단 부재의 양단을 연결하는 연결부를 더 포함하는, 차단 부재와 연결되어 있고, 사용자와 전기적 연결이 가능한 접지부를 더 포함하고, 연결부는 접지부와 전기적으로 연결되어 있다.
차단 부재는 전도성 팁이 외부로 노출되어 있는 하우징의 개구로부터 0.1mm 이격된 영역과, 개구로부터 20mm 이격된 영역 사이에 위치할 수 있다.
일 부분은 비전도성의 홀더부를 포함하고, 차단 부재는 홀더부에 대응하여 위치하고, 제1 방향을 따라 서로 이격되고, 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 연장되어 있는 복수의 제1 차단부를 포함하고, 제1 방향은 와전류가 형성되는 방향이며, 복수의 제1 차단부는 전도성일 수 있다.
차단 부재는 복수의 제1 차단부를 연결하는 연결부를 더 포함하는, 차단 부재와 연결되어 있고, 사용자와 전기적 연결이 가능한 접지부를 더 포함하고, 연결부는 접지부와 전기적으로 연결되어 있다.
일 부분은 비전도성의 홀더부를 포함하고, 차단 부재는 홀더부에 대응하여 위치하고, 제1 방향을 따라 연장되어 있고, 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 이격되어 있는 복수의 제2 차단부를 포함하고, 제1 방향은 와전류가 형성되는 방향이며, 복수의 제2 차단부 각각의 양단은 제1 방향을 따라 이격되어 있다.
차단 부재와 연결되어 있고, 사용자와 전기적 연결이 가능한 접지부를 더 포함하고, 공진 회로부는, 전도성 팁과 접지부 사이에 연결되어 있는 인덕터부, 그리고 전도성 팁과 접지부 사이에 연결되어 있는 커패시터부를 포함할 수 있다.
차단 부재는, 인덕터부의 적어도 일부를 더 감싼다.
일 부분은 비전도성의 홀더부와, 전도성 팁에 이격되어 있는 비전도성의 보디부를 포함하고, 차단 부재의 전도성 팁에 인접하여 위치하는 제1 부분은 홀더부에 대응하여 위치하며, 하나의 전도성 판이고, 차단 부재의 인덕터부의 적어도 일부를 감싸는 제2 부분은 보디부에 대응하여 위치하고, 와전류의 발생을 차단하는 하나의 슬릿을 포함하며, 하나의 슬릿에 의해 차단 부재의 제2 부분의 양단이 제1 방향을 따라 이격되어 있고, 제1 방향은 와전류가 형성되는 방향일 수 있다.
일 부분은 비전도성의 홀더부를 포함하고, 하우징은 전도성 팁으로부터 이격되어 있는 비전도성의 보디부를 더 포함하고, 차단 부재의 전도성 팁에 인접하여 위치하는 제1 부분은 홀더부에 대응하여 위치하고, 와전류의 발생을 차단하는 하나의 제1 슬릿을 포함하고, 차단 부재의 인덕터부의 적어도 일부를 감싸는 제2 부분은 보디부에 대응하여 위치하고, 와전류의 발생을 차단하는 하나의 제2 슬릿을 포함하며, 하나의 제1 슬릿에 의해 차단 부재의 제1 부분의 양단이 제1 방향을 따라 이격되어 있고, 하나의 제2 슬릿에 의해 차단 부재의 제2 부분의 양단이 제1 방향을 따라 이격되어 있으며, 제1 방향은 와전류가 형성되는 방향일 수 있다.
일 부분은 비전도성의 홀더부를 포함하고, 하우징은 전도성 팁으로부터 이격되어 있는 비전도성의 보디부를 더 포함하고, 차단 부재의 전도성 팁에 인접하여 위치하는 제1 부분은 홀더부에 대응하여 위치하고, 제1 방향을 따라 서로 이격되고, 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 연장되어 있는 복수의 제1 차단부를 포함하고, 차단 부재의 인덕터부의 적어도 일부를 감싸는 제2 부분은 보디부에 대응하여 위치하고, 제1 방향을 따라 서로 이격되고, 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 연장되어 있는 복수의 제3 차단부를 포함하며, 제1 방향은 와전류가 형성되는 방향이고, 복수의 제1 차단부 및 복수의 제3 차단부는 전도성일 수 있다.
인덕터부는, 페라이트 코어, 그리고 전도성 팁에 연결되어 있고 페라이트 코어에 감겨 있는 전도성 코일을 포함할 수 있다.
차단 부재는 하우징의 내면에 위치할 수 있다.
차단 부재는 하우징의 외면에 위치할 수 있다.
차단 부재는 하우징의 내면과 외면 사이에 내장되어 있다.
차단 부재는 복수의 도전성 차단부가 프링틴된 시트(sheet)를 포함할 수 있다.
차단 부재는 하우징에 도금되어 있는 복수의 차단부를 포함할 수 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜은 바디부, 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 전도성 팁(tip), 바디부 내에 위치하고, 전도성 팁에 연결되어 있으며, 전도성 팁으로부터 전달되는 전기 신호를 공진시키는 공진 회로부, 그리고 공진 회로부의 적어도 일부를 감싸는, 전도성의 차단 부재를 포함한다.
사용자와 전기적 연결이 가능한 접지부를 더 포함할 수 있다.
공진 회로부는, 전도성 팁과 접지부 사이에 연결되어 있는 인덕터부, 그리고 전도성 팁과 접지부 사이에 연결되어 있는 커패시터부를 포함할 수 있다.
차단부는 인덕터부만을 감쌀 수 있다.
차단부는 와전류의 발생을 차단하는 하나의 슬릿을 포함하고, 하나의 슬릿에 의해 차단부의 양단이 제1 방향을 따라 이격되어 있으며, 제1 방향은 와전류가 형성되는 방향일 수 있다.
차단부는, 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라, 바디부 내에서의 인덕터부의 위치와 이격되고, 차단부의 양단을 연결하는 연결부를 더 포함할 수 있다.
연결부는 접지부와 전기적으로 연결되어 있다.
차단부는 제1 방향을 따라 서로 이격되고, 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 연장되어 있는 복수의 제1 차단부를 포함하고, 제1 방향은 와전류가 형성되는 방향이며, 복수의 제1 차단부는 전도성일 수 있다.
차단부는, 제2 방향을 따라, 바디부 내에서의 인덕터부의 위치와 이격되고, 복수의 제1 차단부를 연결하는 연결부를 더 포함할 수 있다.
연결부는 접지부와 전기적으로 연결되어 있다.
차단부는 제1 방향을 따라 연장되어 있고, 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 이격되어 있는 복수의 제2 차단부를 포함하고, 제1 방향은 와전류가 형성되는 방향이며, 복수의 제2 차단부 각각의 양단은 제1 방향을 따라 이격되어 있다.
차단부는, 제2 방향을 따라 연장되어 있고, 복수의 제2 차단부를 연결하는 연결부, 그리고 제2 방향을 따라, 바디부 내에서의 인덕터부의 위치와 이격되어 있고, 연결부와 연결되어 있는 추가 접지부를 더 포함할 수 있다.
추가 접지부는 접지부와 전기적으로 연결되어 있다.
인덕터부는, 페라이트 코어, 그리고 전도성 팁에 연결되어 있고 페라이트 코어에 감겨 있는 전도성 코일을 포함할 수 있다.
커패시터부는 병렬로 연결되고 서로 상이한 커패시턴스를 갖는 복수의 커패시터를 포함할 수 있다.
차단 부재는 바디부의 내면에 위치할 수 있다.
차단 부재는 바디부의 외면에 위치할 수 있다.
차단 부재는 바디부의 내면과 외면 사이에 내장되어 있다.
다른 실시 형태에 따른 스타일러스 펜은 바디부, 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 전도성 팁(tip), 바디부 내에 위치하고, 전도성 팁에 연결되어 있으며, 전도성 팁으로부터 전달되는 전기 신호를 공진시키는 공진 회로부, 바디부의 적어도 일부를 감싸는, 전도성의 차단 부재를 포함하고, 차단부는 와전류의 발생을 차단하는 하나의 슬릿을 포함하고, 하나의 슬릿에 의해 차단부의 양단이 제1 방향을 따라 이격되어 있으며, 제1 방향은 와전류가 형성되는 방향이다.
공진 회로부는, 전도성 팁과 접지부 사이에 연결되어 있는 인덕터부, 전도성 팁과 접지부 사이에 연결되어 있는 커패시터부, 그리고 전도성 팁과 인덕터부를 연결하는 전도성 연결 부재를 포함할 수 있다.
또 다른 실시 형태에 따른 스타일러스 펜은 바디부, 바디부의 적어도 일부를 감싸는, 전도성의 차단 부재, 그리고 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 전도성 팁(tip)을 포함하고, 차단 부재는 와전류의 발생을 차단하는 적어도 하나의 슬릿을 포함한다.
차단 부재는 바디부의 내면에 위치할 수 있다.
차단 부재는 바디부의 외면에 위치할 수 있다.
차단 부재는 바디부의 내면과 외면 사이에 내장되어 있다.
차단 부재는 시트(sheet) 상에 프린팅된 복수의 차단부를 포함할 수 있다.
차단 부재는 바디부에 도금되어 있는 복수의 차단부를 포함할 수 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 형태에 따른 스타일러 스 펜은, 보디부, 보디부 내에서 외부로 노출되어 있는 전도성 팁(tip), 사용자와 전기적 연결이 가능한 접지부, 그리고 보디부 내에 위치하고, 전도성 팁과 접지부 사이에 전기적으로 연결되어 있으며, 보디부를 통해 전달되는 상이한 주파수의 전 자기 신호들에 각각 공진하여 상이한 주파수의 공진 신호를 출력하는 적어도 하나 의 공진 회로를 포함하는 공진 회로부를 포함한다.
공진 회로부는, 제1 주파수의 전자기 신호에 공진하는 제1 공진 회 로, 그리고 제2 주파수의 전자기 신호에 공진하는 제2 공진 회로를 포함하고, 제1 구간 동안 제1 공진 회로가 전도성 팁을 통해 공진 신호를 출력하고, 제1 구간과 상이한 제2 구간 동안 제2 공진 회로가 전도성 팁을 통해 공진 신호를 출력할 수 있다.
제1 공진 회로와 제2 공진 회로는 교번하여 공진 신호를 출력할 수 있다.
제1 공진 회로는, 전도성 팁과 제2 공진 회로 사이에 연결되어 있는 제1 인덕터 및 전도성 팁과 제2 공진 회로 사이에 연결되어 있는 제1 커패시터를 포함하고, 제2 공진 회로는, 접지부와 제1 공진 회로 사이에 연결되어 있는 제2 인 덕터 및 접지부와 제1 공진 회로 사이에 연결되어 있는 제2 커패시터를 포함하고, 제1 인덕터와 제2 인덕터는 서로 분리된 페라이트 코어를 가질 수 있다.
제1 공진 회로는 전도성 팁과 제2 공진 회로 사이에 연결되어 있고, 제2 공진 회로는 제1 공진 회로와 접지부 사이에 연결되어 있다.
공진 회로부는 시간에 따라 주파수가 변화하는 전자기 신호에 응답하여, 시간에 따라 주파수가 변화하는 공진 신호를 출력할 수 있다.
일 실시 형태에 따른 터치 센서는, 제1 방향으로 배열된 제1 터치 전극 들 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 제2 터치 전극들을 포함하는 터치 패널, 그리고 하나의 터치 리포트 프레임 기간 내의 제1 구간 동안 제1 터치 전극 들 및 제2 터치 전극들 중 적어도 하나로부터 전달되는 신호를 제1 구동 주파수와 관련된 제1 샘플링 주파수에 따라 샘플링하여 노이즈 신호가 수신되는지 결정하며, 노이즈 신호가 수신되는 것으로 결정되면, 제1 구간 이후의 제2 구간 동안 제1 구 동 주파수와 상이한 제2 구동 주파수를 갖는 제2 구동 신호를 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들 중 적어도 하나에 인가하는 제어부를 포함한다.
제어부는 제2 구간 이후의 제3 구간 동안 제2 구동 신호와 관련된 제2 샘플링 주파수에 따라 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들 중 적어도 하나로부터 전달되는 신호를 샘플링하여 감지 신호를 수신할 수 있다.
제3 구간 동안 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들 중 적어도 하나로부터 전달되는 신호는 제2 구동 신호에 의해 공진된 신호일 수 있다.
제어부는 제3 구간이 종료된 후의 다음 터치 리포트 프레임 기간 내의 제1 구간 동안 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들 중 적어도 하나로부터 전달 되는 신호를 제2 구동 주파수와 관련된 제2 샘플링 주파수에 따라 샘플링하여 노이즈 신호가 수신되는지 결정할 수 있다.
제어부는 노이즈 신호가 수신되지 않는 것으로 결정되면, 제1 구간 이후의 제2 구간 동안 제1 구동 주파수를 갖는 제1 구동 신호를 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들 중 적어도 하나에 인가할 수 있다.
제어부는 제2 구간 이후의 제3 구간 동안 제1 샘플링 주파수에 따라 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들 중 적어도 하나로부터 전달되는 신호를 샘플 링하여 감지 신호를 수신할 수 있다.
다른 실시 형태에 따른 터치 센서는, 제1 방향으로 배열된 제1 터치 전 극들 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 제2 터치 전극들을 포함하는 터 치 패널, 그리고 복수의 제1 구간을 포함하는 하나의 터치 리포트 프레임 기간 내 에서, 제1 개수의 제1 구간 동안 제1 구동 주파수를 갖는 제1 구동 신호를 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들 중 적어도 하나에 인가하고 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들 중 적어도 하나로부터 전달되는 신호를 제1 구동 주파수와 관련된 제1 샘플링 주파수에 따라 샘플링하여 제1 감지 신호를 수신하며, 제2 개수의 제1 구간 동안 제1 구동 주파수와 상이한 제2 구동 주파수를 갖는 제2 구동 신호를 제1 터치 전극들 및 제2 터치 전극들 중 적어도 하나에 인가하고 제1 터치 전극들 및 제2 터 치 전극들 중 적어도 하나로부터 전달되는 신호를 제2 구동 주파수와 관련된 제2 샘플링 주파수에 따라 샘플링하여 제2 감지 신호를 수신하는 제어부를 포함한다.
제어부는 제1 감지 신호와 제2 감지 신호를 사용하여, 노이즈 신호 가 수신되는지 결정하며, 노이즈 신호가 수신되는 것으로 결정되면, 다음 터치 리 포트 프레임 기간 내에서의 제1 개수와 제2 개수를 변경할 수 있다.
제어부는 제1 감지 신호의 SNR(signal-noise ratio)이 제2 감지 신 호의 SNR보다 더 크면, 제1 개수를 증가시키고, 제2 감지 신호의 SNR이 제1 감지 신호의 SNR보다 더 크면, 제2 개수를 증가시킬 수 있다.
제1 개수와 제2 개수는 동일할 수 있다.
일 실시 형태에 따른 터치 시스템은, 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜, 그리고 실시 형태들 중 어느 하나에 따른 터치 센서를 포함한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스는 루프 코일, 제1 방향으로 배열된 복수의 제1 터치 전극 및 제1 방향과 교차 하는 제2 방향으로 배열된 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 터치 패널, 루프 코일 에 코일 구동 신호를 인가하는 코일 구동부, 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극에 구동 신호를 인가하고, 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전 극으로부터 감지 신호를 수신하는 구동수신부, 그리고 수신부에서 출력된 감지 신 호에 기초하여, 코일 구동부가 동작하는 구간의 길이를 변경하도록 코일 구동부를 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 형태에 따른 폴더블 전자 디바이스는 터치 센서 및 터치 센서 아래에 위치하는 루프 코일을 포함하고, 상기 루프 코일은, 접힘 상태에서 곡면을 형성하는 폴딩 영역을 제외한 영역에 위치하는 페라이트 시트 및 페라이트 시트 상에 위치하는 안테나 루프를 포함한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 형태에 따른 전자 디바 이스는 기판 상에 서로 이격되어 형성된 복수의 안테나 루프 - 상기 복수의 안테나 루프는 상기 기판 상의 제1 패드와 제2 패드 사이를 연결하는 제1 안테나 루프와 제3 패드와 제4 패드 사이를 연결하는 제2 안테나 루프를 포함함 - , 그리고 상기 제1 내지 제4 패드에 전기적으로 연결되는 연성 회로 기판 - 상기 연성 회로 기판 은 상기 제2 패드와 상기 제3 패드를 서로 연결하는 연결 배선 및 상기 제1 패드와 상기 제2 패드에 구동 신호를 인가하는 코일 드라이버를 포함함 - 을 포함한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜은 외부 입력을 센싱하는 센서, 공진 회로, 및 공진 회로로부터 전력을 전달 받고, 센서의 센싱 값에 따라 상기 공진 회로에서 생성되는 공진 신호를 제어하는 제어기를 포함한다."
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스는 둘 이상의 주파수를 갖는 전자기 신호를 스타일러스 펜에 순차적으로 전달 하고, 스타일러스 펜으로부터 전자기 신호에 대응하는 전기 신호를 수신하는 터치 센서, 그리고 전기 신호의 변화에 따라 둘 이상의 주파수 중 어느 하나를 전자기 신호의 주파수로서 결정하여 터치 센서를 동작시키는 터치 컨트롤러를 포함한다.
터치 컨트롤러는 전기 신호의 크기가 큰 주파수를 전자기 신호의 주파수로서 결정할 수 있다.
터치 컨트롤러는 1 프레임 단위로 전기 신호에 기초한 터치 데이터를 생성할 수 있다.
터치 센서는 1 프레임 내에서 둘 이상의 주파수를 갖는 전자기 신호를 순차적으로 인가할 수 있다.
터치 센서는 1 프레임 내의 복수의 시구간에 대응하는 서로 상이한 주파수의 전자기 신호를 각 시구간 동안 인가할 수 있다.
터치 센서는 둘 이상의 주파수를 갖는 전자기 신호를 1 프레임 단위로 인가할 수 있다.
터치 센서는 제1 주파수 단위로 구분되는 복수의 제1 주파수 구간 각각에 포함되는 주파수를 갖는 전자기 신호들을 제1 프레임 내의 복수의 시구간 각각에 순차적으로 인가하고, 제2 주파수 단위로 구분되는 복수의 제2 주파수 구간 각각에 포함되는 주파수를 갖는 전자기 신호들을 제1 프레임에 연속하는 제2 프레 임 내의 복수의 시구간 각각에 순차적으로 인가하며, 제1 주파수 단위는 제2 주파 수 단위보다 더 크다.
제1 프레임 동안 수신한 전기 신호 중의 크기가 가장 큰 주파수가 포함되는 제1 주파수 구간이 제2 주파수 단위로 구분될 수 있다.
터치 센서는, 제1 방향의 터치 좌표를 검출하기 위한 복수의 제1 터치 전극, 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향의 터치 좌표를 검출하기 위한 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 터치 패널, 그리고 둘 이상의 주파수를 갖는 전자기 신 호가 스타일러스 펜에 전달되도록, 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나의 터치 전극에 둘 이상의 주파수에 대응하는 구동 신호들을 인가하고, 전기 신호를 수신하는 구동수신부를 포함할 수 있다.
터치 센서는, 자기장을 발생시키는 루프 코일, 제1 방향의 터치 좌 표를 검출하기 위한 복수의 제1 터치 전극, 및 제1 방향과 교차하는 제2 방향의 터 치 좌표를 검출하기 위한 복수의 제2 터치 전극을 포함하는 터치 패널, 그리고 둘 이상의 주파수를 갖는 전자기 신호가 스타일러스 펜에 전달되도록, 루프 코일에 둘 이상의 주파수에 대응하는 구동 신호들을 인가하고, 전기 신호를 수신하는 구동수 신부를 포함할 수 있다.
주변 온도를 감지하는 온도 센서를 더 포함하고, 터치 센서는 주변 온도가 변화되는 때, 둘 이상의 주파수를 갖는 전자기 신호를 전달하기 시작할 수 있다.
일 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 제어 방법은 터치 센서가, 둘 이 상의 주파수를 갖는 전자기 신호를 스타일러스 펜에 순차적으로 전달하는 단계, 그 리고 터치 컨트롤러가, 전기 신호의 변화에 따라 둘 이상의 주파수 중 어느 하나를 전자기 신호의 주파수로서 결정하여 터치 센서를 동작시키는 단계를 포함한다.
둘 이상의 주파수 중 어느 하나를 전자기 신호의 주파수로서 결정하는 것은, 터치 컨트롤러가, 전기 신호의 크기가 큰 주파수를 전자기 신호의 주파수로서 결정하는 것을 포함할 수 있다.
터치 컨트롤러가, 1 프레임 단위로 전기 신호에 기초한 터치 데이터를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
둘 이상의 주파수를 갖는 전자기 신호를 스타일러스 펜에 순차적으로 전달하는 단계는, 터치 센서가, 1 프레임 내에서 둘 이상의 주파수를 갖는 전자기 신호를 순차적으로 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
둘 이상의 주파수를 갖는 전자기 신호를 스타일러스 펜에 순차적으로 전달하는 단계는, 터치 센서가, 둘 이상의 주파수를 갖는 전자기 신호를 1 프레임 단위로 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
둘 이상의 주파수를 갖는 전자기 신호를 1 프레임 단위로 인가하는 단계는, 터치 센서가, 제1 주파수 단위로 구분되는 복수의 제1 주파수 구간 각각에 포함되는 주파수를 갖는 전자기 신호들을 제1 프레임 내의 복수의 시구간 각각에 순차적으로 인가하는 단계, 그리고 터치 센서가, 제2 주파수 단위로 구분되는 복수의 제2 주파수 구간 각각에 포함되는 주파수를 갖는 전자기 신호들을 제1 프레임에 연속하는 제2 프레임 내의 복수의 시구간 각각에 순차적으로 인가하는 단계를 포함 하고, 제1 주파수 단위는 제2 주파수 단위보다 더 크다.
제1 프레임 동안 수신한 전기 신호 중의 크기가 가장 큰 주파수가 포함되는 제1 주파수 구간이 제2 주파수 단위로 구분된다.
주변 온도를 감지하는 단계를 더 포함하고, 주변 온도가 변화되는 것으로 감지되는 때, 터치 센서가, 둘 이상의 주파수를 갖는 전자기 신호를 전달하기 시작할 수 있다.
일 실시 형태에 따른 시스템은, 공진 주파수를 갖는 공진 회로를 포함 하는 스타일러스 펜, 그리고 기준 주파수의 소정 범위 내의 하한에서부터 상한에 이르도록 구동 신호의 주파수를 증가시키거나, 소정 범위 내의 상한에서부터 하한 에 이르도록 구동 신호의 주파수를 감소시켜 공진 주파수를 탐색하고, 공진 주파수 를 갖는 전자기 신호를 스타일러스 펜에 전달하는 터치 센서를 포함한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 형태에 따른 안테나 모듈은 루프 코일 및 루프 코일과 병렬로 연결된 커패시터를 포함하는 공진 회로, 공진 회로에 직렬로 연결되어 차단 커패시터, 그리고 차단 커패시터에 소정 주파수의 구동 신호를 전달하는 전원을 포함한다.
일 실시 형태에 따른 전자 디바이스는 루프 코일 및 루프 코일의 양단 에 소정 주파수의 구동 신호를 인가하는 코일 드라이버를 포함하고, 코일 드라이버 는 루프 코일 양단에 서로 역상의 구동 신호를 인가한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스는 루프 코일, 루프 코일에 소정 주파수의 구동 신호를 인가하는 코일 드라이버, 터치 전극, 및 터치 전극으로부터 감지 신호를 수신하는 터치 구동부를 포함하고, 터치 구동부는 구동 신호가 인가되지 않는 구간에서 감지 신호를 수신한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스는 터치 전극을 포함하는 터치 센서, 그리고 터치 전극의 배치에 대응하여 권 선들 사이의 거리가 상이한 루프 코일을 포함한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해, 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜은 공진 회로, 공진 회로와 상호 인덕턴스로 결합된 인덕터, 및 인덕터에 결합된 액티브 모듈을 포함한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이들의 구동 및 제어 방법을 사용하면, 최적의 커패시티브 공진 스타일러스의 공진회로의 구조를 제시함으로써, 얇은 직경으로도 충분한 출력 신호를 생성할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 인체 등의 다른 전도성 객체와 스타일러스 펜이 동시에 접촉할 때, 스타일러스 펜에 의한 터치 위치를 검출할 수 있는 장점이 있다.
또한, 스타일러스 펜의 공진 주파수가 변경되더라도, 스타일러스 펜으로부터 출력되는 신호의 크기를 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 터치 입력의 수신 감도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 보다 정확한 터치 위치를 산출할 수 있는 장점이 있다.
또한, 스타일러스 펜의 공진 신호와 유사한 주파수 대역의 노이즈가 존재하는 환경에서 스타일러스 펜에 의한 터치 감지 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 터치 장치의 SNR(signal to noise ratio)을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 최적의 스타일러스 펜의 공진 회로의 구조를 제시함으로써, 얇은 직경으로도 충분한 출력 신호를 생성 할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 외부 요인에 대해 강건한 스타일러스 펜을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 의도하지 않은 터치 입력을 방지하는 스타일러스 펜을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 터치 센서에 대한 터치 감도를 향상시키는 스타일러스 펜을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 스타일러스 펜으로부터 출력되는 신호의 SNR(signal-noise-ratio)을 개선할 수 있는 장점이 있다.
또한, 팜 리젝션을 수행할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 스타일러스 펜의 공진을 위해 터치 센서로 구동 신호를 출력하는 구간에서의 에너지 소비를 감소시켜, 터치 센서의 에너지 소비를 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 보다 얇고 작은 폼 팩터를 제공할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 안테나 모듈과 이를 포함하는 전자 디바이스의 제조 비용을 낮출 수 있는 장점이 있다.
또한, 스타일러스 펜을 사용하는 사용자의 추가적인 입력을 검출할 수 있는 장점이 있다.
또한, 스타일러스 펜의 제조 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 스타일러스 펜의 공진 주파수가 변경되더라도, 스타일러스 펜으로부터 출력되는 신호의 크기를 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 안테나 모듈과 이를 포함하는 전자 디바이스의 소비 전력을 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 스타일러스 펜에 전달되는 에너지를 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 별도의 무선 충전이 선행되지 않고도 스타일러스 펜의 사용과 동시에 스타일러스 펜의 사용에 필요한 전력을 전달할 수 있는 장점이 있다.
또한, 사용 중인 스타일러스 펜에 대해 무선으로 충전할 수 있는 장점이 있다.
또한, 스타일러스 펜을 보다 신속하게 충전할 수 있는 장점이 있다.
또한, 스타일러스 펜의 충전을 위한 전력 소비를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 스타일러스 펜을 사용하는 사용자의 추가적인 입력을 검출할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 개시의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 개시의 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 개시의 바람직한 실시 형태와 같은 특정 실시 형태는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1의 (a) 및 (b)는 스타일러스 펜과 전자 디바이스를 나타낸 개념도이다.
도 2는 전자 디바이스를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3의 (a)는 일 실시 형태에 따른 디스플레이부의 일부를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 I-I' 선에 따른 단면도이다.
도 4는 전자 디바이스의 일부 구성들의 블록도이다.
도 5는 도 2의 디스플레이부(250)의 일 양태를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 6은 도 5의 디스플레이부의 화소를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5의 디스플레이부의 구동하는 구동 신호의 일례를 나타낸 타이밍도이다.
도 8은 도 2의 디스플레이부의 다른 양태를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 9은 도 8의 디스플레이부의 화소를 나타낸 도면이다.
도 10은 일 실시 형태에 따른 터치 센싱부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 터치 센싱부(260)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 터치 센싱부(260)에 스타일러스 펜이 터치된 일 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 스타일러스 펜 및 이를 파지한 사용자의 손에 구동 신호가 인가되는 경우를 나타낸 도면이다.
도 14는 스타일러스 펜을 사용하여 일 실시 형태에 따른 터치 센싱부(260)에 터치 입력을 수행하는 하나의 경우를 나타낸 도면이다.
도 15는 도 14에서 손으로 전달된 구동 신호의 영향을 나타낸 도면이다.
도 16은 일 실시 형태에 따른 터치 센싱부(260)의 구동 신호 인가 동작을 나타낸 도면이다.
도 17은 스타일러스 펜을 사용하여 일 실시 형태에 따른 터치 센싱부(260)에 터치 입력을 수행하는 다른 경우를 나타낸 도면이다.
도 18은 도 17에서 손으로 전달된 구동 신호의 영향을 나타낸 도면이다.
도 19는 일 실시 형태에 따른 터치 센싱부(260)의 구동 신호 인가 동작을 나타낸 도면이다.
도 20은 일 실시 형태에 따른 터치 센싱부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 21은 일 실시 형태에 따른 터치 센서(261)의 일부의 평면도이다.
도 22는 도 21의 일부를 상세하게 나타낸 평면도이다.
도 23은 도 22의 X-X'를 따라 자른 단면도이다.
도 24는 다른 실시 형태에 따른 터치 센서(261)의 일부의 평면도이다.
도 25는 도 20의 터치 센싱부에 스타일러스 펜이 근접한 일 예를 나타낸 도면이다.
도 26은 일 실시 형태에 따른 터치 센싱부의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 27은 일 실시 형태에 따른 터치 센싱부(260)의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 28은 일 실시 형태에 따른 터치 센싱부(260)의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 29의 (a) 및 (b)는 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜(10)과 두 가지 실시 형태들에 따른 터치 스크린(20)이 구동하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 30은 여러 실시 형태들에 따른 스타일러스 펜을 나타낸 도면이다.
도 31는 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜과 전자 디바이스의 일부를 나타낸 도면이다.
도 32은 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜과 전자 디바이스의 센서 입력 동작을 나타낸 순서도이다.
도 33는 도 32에 따른 구동 신호와 공진 신호의 일례를 나타낸 파형도이다.
도 34는 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜과 전자 디바이스의 공진 주파수 변경 동작을 나타낸 순서도이다.
도 35은 도 34에 따른 구동 신호와 공진 신호의 일례를 나타낸 파형도이다.
도 36은 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜과 전자 디바이스의 일부를 나타낸 도면이다.
도 37은 다른 실시 형태에 따른 스타일러스 펜과 전자 디바이스의 센서 입력 동작을 나타낸 순서도이다.
도 38는 다른 실시 형태에 따른 스타일러스 펜과 전자 디바이스의 공진 주파수 변경 동작을 나타낸 순서도이다.
도 39의 (a)은 전자 디바이스에 스타일러스 펜이 근접한 상태를 나타낸 도면이고, 도 39의 (b)는 스타일러스 펜과 전자 디바이스를 나타낸 개략적인 회로도이다.
도 40의 (a) 및 (b)은 전자 디바이스에 스타일러스 펜이 근접하여 신호를 송수신하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 41은 스타일러스 펜과 구동 신호를 출력하는 전자 디바이스를 나타낸 등가 회로도이다.
도 42는 스타일러스 펜과 감지 신호를 수신하는 전자 디바이스를 나타낸 등가 회로도이다.
도 43 내지 도 47은 전자 디바이스에 스타일러스 펜이 근접한 상태를 나타낸 도면들이다.
도 48 내지 도 53은 스타일러스 펜과 전자 디바이스를 나타낸 개략적인 회로도이다.
도 54 내지 도 59은 스타일러스 펜과 전자 디바이스를 나타낸 또 다른 개략적인 회로도이다.
도 60 및 도 61은 전자 디바이스에 스타일러스 펜이 근접하여 신호를 송수신하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 62 및 도 63은 스타일러스 펜과 전자 디바이스를 나타낸 또 다른 개략적인 회로도이다.
도 64은 일 실시 형태에 따른 안테나 모듈과 스타일러스 펜을 나타낸 도면이다.
도 65는 코일 드라이버가 루프 코일에 인가하는 구동 신호와 스타일 러스 펜의 공진 신호를 나타낸 도면이다.
도 66은 일 실시 형태에 따라 코일 드라이버가 루프 코일에 인가하는 구동 신호와 스타일러스 펜의 공진 신호를 나타낸 도면이다.
도 67은 도 66의 코일 드라이버를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 68 및 도 69은 스타일러스 펜과 전자 디바이스를 나타낸 개략적인 회로도이다.
도 70 및 도 71는 도 69의 스타일러스 펜을 보다 구체적으로 나타낸 회로도이다.
도 72은 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜과 전자 디바이스를 나타낸 개략적인 회로도이다.
도 73 및 도 74는 도 72의 스타일러스 펜을 보다 구체적으로 나타낸 회로도이다.
도 75 내지 도 77는 일 실시 형태의 여러 양태에 따른 스타일러스 펜과 전자 디바이스의 일부를 나타낸 도면이다.
도 78은 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스에 스타일러스 펜을 사용하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 79는 기판 상의 일면에 안테나 패턴이 구현된 일례를 나타낸 도면이다.
도 80 및 도 81은 일 실시 형태에 따른 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 디바이스의 일부를 나타낸 도면들이다.
도 82 및 도 83은 일 실시 형태에 따른 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 디바이스의 일부를 나타낸 도면들이다.
도 84 및 도 85은 일 실시 형태에 따른 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 디바이스의 일부를 나타낸 도면들이다.
도 86 내지 도 88는 일 실시 형태에 따른 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 디바이스의 일부를 나타낸 도면들이다.
도 89 및 도 90는 일 실시 형태에 따른 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 디바이스의 일부를 나타낸 도면들이다.
도 91 및 도 92는 종래 방식에 따른 스타일러스 펜을 폴더블 전자 디 바이스에 사용하는 경우를 예시한 도면이다.
도 93 및 도 94은 일 실시 형태에 따른 폴더블 전자 디바이스를 나타낸 도면이다.
도 95 내지 도 100은 다른 실시 형태의 여러 양태에 따른 터치 패널과 루프 코일의 배치 형태를 나타낸 도면들이다.
도 101은 일 실시 형태에 따른 루프 코일의 구동 신호와 스타일러스 펜의 공진 신호를 나타낸 도면이다.
도 102 및 도 103은 다른 실시 형태에 따른 폴더블 전자 디바이스를 나타 낸 도면이다.
도 104 내지 도 107은 다른 실시 형태의 여러 양태에 따른 터치 패널과 루프 코일의 배치 형태를 나타낸 도면들이다.
도 108은 일 실시 형태에 따른 폴더블 전자 디바이스의 여러 위치에 스타일러스 펜이 근접하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 109은 스타일러스 펜의 위치에 따른 루프 코일의 구동 신호와 스타일러스 펜의 공진 신호를 나타낸 도면이다.
도 110 내지 도 112은 도 109의 구동 신호가 인가되는 경우 생성되는 자기장을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 113은 일 실시 예에 따른 터치 검출 방법을 나타낸 순서도이다.
도 114는 도 113의 터치 검출 방법의 변형 예이다.
도 115는 도 113과 도 114의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호의 일례를 나타낸 파형도이다.
도 116은 도 113 및 도 114의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호와 수신 신호의 일 례를 나타낸 파형도이다.
도 117는 도 116의 제1 구간(T1)에서의 감지 신호를 처리하는 일 예를 나타낸다.
도 118은 도 113 및 도 114의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호와 수신 신호의 다른 예를 나타낸 파형도이다.
도 119은 도 118의 제2 구간(T2)에서의 감지 신호를 처리하는 일 예를 나타낸다.
도 120는 도 116 및 도 118에서의 수신 신호의 크기를 나타낸 그래프이다.
도 121 및 122는 각각 서로 다른 객체들의 터치 면적을 나타내는 도면이다.
도 123은 스타일러스 펜(10)과 다른 터치 객체(30)의 터치 지점 간의 거리에 따라 스타일러스 펜(10)의 터치가 감지되지 못하는 경우를 나타낸다.
도 124은 다른 터치 객체(30)의 터치 면적에 따라 스타일러스 펜(10)의 터치가 감지되지 못하는 경우를 나타낸다.
도 125는 도 114의 터치 검출 방법의 S14 단계에서 유효 터치 신호를 결정하는 일 실시 예를 도시한 순서도이다.
도 126은 도 114의 터치 검출 방법의 S14 단계에서 유효 터치 신호를 결정하는 다른 실시 예를 도시한 순서도이다.
도 127은 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
도 128는 수평 동기 신호(Hsync)와 도 127의 구동 방법에 따른 구동 신호의 일례를 나타낸 타이밍도이다.
도 129는 수평 동기 신호(Hsync)와 도 127의 구동 방법에 따른 구동 신호의 일례를 나타낸 타이밍도이다.
도 130 내지 도 133는 일 실시 형태에 따른 터치 장치가 도 127의 구동 방법에 따라 도 5의 디스플레이부(250)의 수평 동기 신호에 동기화되어 감지 신호를 수신하는 시점을 나타낸 타이밍도이다.
도 134 및 도 135는 화소(PX_ab)의 구동 동작과 터치 장치가 감지 신호를 수신하는 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 136는 일 실시 형태에 따른 터치 센서의 구동 타이밍을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 137a 내지 도 140b은 실시 형태들에 따른 터치 센서의 구동 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 141는 전자 디바이스의 터치 감지 성능에 대한 노이즈의 영향을 설명 하기 위한 도면이다.
도 142는 실시 예에 따른 터치 센싱부가 제2 터치 구동 모드로 동작하는 동안의 터치 검출 방법을 도시한 흐름도이다.
도 143은 도 142의 터치 검출 방법에서 노이즈를 필터링하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 144 내지 도 147은 터치 센싱부가 위상이 서로 다른 제1 및 제2 구동 신호를 출력하는 예들을 도시한 파형도들이다.
도 148은 실시 형태들에 따른 터치 센싱부의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 149은 터치 센싱부의 제어 방법에 따라 구동 신호를 인가하는 일례를 나타낸 도면이다.
도 150은 터치 장치의 제어 방법에 따른 구동 신호의 제1예를 나타낸 파형도이다.
도 151 내지 도 153은 도 150의 구동 신호가 인가되는 예들을 나타낸 도면이다.
도 154는 터치 센싱부의 제어 방법에 따른 구동 신호의 제2예를 나타낸 파형도이다.
도 155 내지 도 157는 도 154의 구동 신호가 인가되는 예들을 나타낸 도면이다.
도 158은 터치 장치의 제어 방법에 따른 구동 신호의 제3예를 나타낸 파형도이다.
도 159 내지 도 162은 도 158의 구동 신호가 인가되는 예들을 나타낸 도면이다.
도 163은 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
도 164는 도 163의 구동 방법에 따른 구동 신호의 일례를 나타낸 파형 도이다.
도 165는 다른 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
도 166 및 도 167는 도 165의 구동 방법에 따른 구동 신호의 일례를 나타낸 파형도이다.
도 168은 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 169는 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 터치 센서와 루프 코일의 배치 형태를 나타낸 도면이다.
도 170는 일 양태에 따라 코일 드라이버가 루프 코일에 인가하는 구동 신호와 스타일러스 펜의 공진 신호를 나타낸 도면이다.
도 171 및 도 172는 다른 양태에 따라 코일 드라이버가 루프 코일에 인가하는 구동 신호와 스타일러스 펜의 공진 신호를 나타낸 도면이다.
도 173 내지 도 176는 일 실시 형태의 다양한 양태들에 따라 구동 신호를 나타낸 파형도들이다.
도 177는 제1 구간(T1)에서 동작하는 터치 센싱부(260)를 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 178는 도 177의 제1 구간(T1)에서의 제1 및 제2 구동/수신부(2620, 2622)의 동작을 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 179은 제2 구간(T2)의 제2 서브 구간(T22)에서 동작하 는 터치 장치(10)를 나타낸 도면이다.
도 180은 스타일러스 펜과 터치 센서를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 181은 스타일러스 펜과 전자 디바이스를 구체적으로 나타낸 상세도이다.
도 182은 스타일러스 펜의 인덕터부를 구체적으로 나타낸 개념도이다.
도 183은 인턱터부의 설계에 있어서의 인덕턱스(L)와 Q값을 설명하기 위한 그래프들이다.
도 184 및 도 185는 일 실시 형태에 따른 와이어 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 186의 (a) 및 (b)는 2가지 타입의 복수층 권선 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 187은 KEYSIGHT TECHNOGIES사의 E4980A precision LCR meter를 통해 주파수를 변경하면서 측정한 인덕터 1 및 인덕터 2의 Q값을 나타내는 도면이다.
도 188는 KEYSIGHT TECHNOGIES사의 E4980A precision LCR meter를 통해 주파수를 변경하면서 측정한 인덕터 3 내지 인덕터 5의 Q값을 나타내는 도면이다.
도 189은 KEYSIGHT TECHNOGIES사의 E4980A precision LCR meter를 통해 주파수를 변경하면서 측정한 인덕터 6 및 인덕터 7의 Q값을 나타내는 도면이다.
도 190은 일 실시 형태에 따른 인덕터부를 설명하기 위한 도면이다.
도 191는 인덕터부(14)가 페라이트 코어(15)와 코일(16)만을 포함하는 경우의 공진 신호의 최대 진폭을 보여주는 그래프이다.
도 192는 인덕터부(14)가 페라이트 코어(15), 보빈(141) 및 코일(16)을 포함하는 경우의 공진 신호의 최대 진폭을 보여주는 그래프이다.
도 193은 얇은 직경의 2개의 인덕터를 직렬로 연결하고, 두 인덕터의 양단 사이에 커패시터를 병렬로 연결하는 방식의 등가회로를 나타낸다.
도 194는 2개의 LC 공진 회로를 직렬로 연결한 방식(이하에서는 'LCLC 공진회로'라 함)으로서, 2개의 공진 신호를 합쳐 출력하는 방식의 등가회로를 나타내는 도면이다.
도 195은 스타일러스 펜의 호버링에 의한 터치 입력을 나타낸 도면이다.
도 196은 스타일러스 펜을 파지한 경우의 스타일러스 펜과 전자 디바이스를 나타낸 개념도이다.
도 197는 스타일러스 펜을 파지한 경우의 스타일러스 펜과 전자 디바이스를 나타낸 개략적인 회로도이다.
도 198 및 도 199은 스타일러스 펜을 파지한 경우의 스타일러스 펜과 전자 디바이스를 나타낸 개략적인 회로도이다.
도 200은 LLC 구조의 스타일러스 펜을 나타낸 개념도이다.
도 201은 스타일러스 펜을 나타낸 개념도이다.
도 202는 도 201에 도시된 스타일러스 펜에서 발생하는 와전류(eddy current)를 나타낸 예시도이다.
도 203 내지 도 211은 실시 형태들에 따른 스타일러스 펜의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 212 및 도 213는 실시 형태들에 따른 스타일러스 펜의 차단 부재 구조를 나타낸 개념도이다.
도 214는 실시 형태들에 따른 스타일러스 펜의 호버링에 의한 터치 입력을 나타낸 도면이다.
도 215 내지 도 217는 실시 형태들에 따른 스타일러스 펜의 보디부 구조를 나타낸 도면이다.
도 218은 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜을 나타낸 개념도이다.
도 219은 상이한 주파수를 갖는 구동 신호들에 각각 공진하는 공진 회로들을 포함하는 스타일러스 펜을 나타낸 개념도이다.
도 220은 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 221는 도 220의 전자 디바이스의 제어 방법에 따른 구동 신호 및 공진 신호의 일례를 나타낸 파형도이다.
도 222는 다른 실시 형태에 따른 전자 디바이스(2)의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 223는 도 222의 전자 디바이스의 제어 방법에 따른 구동 신호를 나타낸 파형도이다.
도 224의 (a) 및 (b)는 터치 센서과 루프 코일의 배치 형태를 나타낸 도면들이다.
도 225 및 도 226은 터치 센서와 루프 코일의 배치 형태를 나타낸 도면이다.
도 227은 도 225의 터치 센서과 루프 코일의 배치 형태를 보다 상세하게 나타낸 도면이다.
도 228 내지 도 233는 일 실시 형태의 여러 양태에 터치 센서와 루프 코일의 배치 형태를 나타낸 도면들이다.
도 234은 일 실시 형태와 비교예의 터치 신호와 노이즈 신호를 비교한 그래프이다.
도 235 내지 도 238은 다른 실시 형태의 여러 양태에 터치 센서와 루프 코일의 배치 형태를 나타낸 도면들이다.
도 239은 본 개시에 따른 터치 센서 및 호스트를 나타내는 블록도이다.
도 240는 터치 센서로부터 호스트에 제공되는 터치 데이터의 일 예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시 형태가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시 형태의 다양한 변경(modifications), 균등물 (equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위 해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면 에서 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 것이 고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
본 문서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다", 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B 를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 문서에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현 들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무 관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요 소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 어 떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구 성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소 (예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소와 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)", "~하는 능력을 가지 는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 변경된 (adapted to)", "~하도록 만들어진(made to)", 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이 상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의 미할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정 실시 형태를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 형태의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현 은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술 적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문 서의 실시 형태들을 배제하도록 해석될 수 없다.
본 문서의 다양한 실시 형태들에 따른 전자 디바이스는, 예를 들면, 스 마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 영상 전화기, 전자책 리더기(e-book reader), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드(skin pad) 또는 문신), 또는 생체 이식형(예: implantable circuit) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이하, 필요한 도면들을 참조하여 실시 형태들에 따른 전자 디바이스, 스타일러스 펜 및 이의 구동 방법에 대해 설명하기로 한다.
액티브 스타일러스 펜의 경우, 배터리에 무선 충전 방식으로써 전력 이 효율적으로 전달되기 위해서는 스타일러스 펜에 내장된 공진 회로에서의 공진 신호의 진폭이 커야 한다. 한편, 패시브 스타일러스 펜의 공진 방식에서, 터치 센 서가 스타일러스 펜에 의한 터치를 보다 정확하게 식별하기 위해서는 스타일러스 펜에 내장된 공진 회로에서의 공진 신호의 진폭이 커야 한다. 따라서 최대의 공진 신호를 만들 수 있도록, 스타일러스 펜의 공진 회로의 공진 주파수와 동일한 주파수의 신호를 스타일러스 펜으로 전달하는 것이 매우 중요하다.
도 1의 (a) 및 (b)는 스타일러스 펜과 전자 디바이스를 나타낸 개념도이고, 도 2는 전자 디바이스를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(10, 10')은 전자 디바이스(2, 2')의 터치 스크린(20, 20') 근처에서 전자 디바이스(2, 2') 또는 터치 스크린(20, 20')으로부터 출력되는 신호를 수신하고, 터치 스크린(20, 20')에 신호를 송신할 수 있다.
전자 디바이스(2, 2')는 휴대용 통신 장치(예를 들어, 스마트폰, 태블릿 PC), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 전자 디바이스(2)는 플렉서블 장치 또는 플렉서블 디스플레이 장치일 수 있다. 또한, 전자 디바이스(2)는 터치 입력이 가능한 터치 장치일 수도 있다.
도 1의 (b)에 도시된 직사각형 형상의 폴더블 전자 디바이스(2') 또는 그에 포함되는 터치 스크린(20') 등의 부재에서, 평면상 좌측에 위치하는 장변을 제1 장변(LS1), 우측에 위치하는 장변을 제2 장변(LS2), 위쪽에 위치하는 단변을 제1 단변(SS1), 아래쪽에 위치하는 단변을 제2 단변(SS2)으로 지칭하기로 한다.
폴더블 전자 디바이스(2')는 제1 단변(SS1) 및 제2 단변(SS2)을 가로 지르는 폴딩축(AXIS_F)을 기준으로 소정의 폴딩 방향을 따라 구부러질 수 있다. 즉, 폴더블 전자 디바이스(2')는 폴딩축(AXIS_F)을 기준으로 폴딩 방향을 따라 접힌 상태(folded state)와 펼쳐진 상태(unfolded state) 간의 상태 전환이 가능할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 전자 디바이스(2, 2')는 무선 통신부(210), 메모리(220), 인터페이스부(230), 전원 공급부(240), 디스플레이부(250), 터치 센싱부(260), 및 제어부(270) 등을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 구성요소들은 전자 디바이스를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 개시 상에서 설명되는 전자 디바이스는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다. 이하에서, 설명의 편의 상, 도 1의 (a)의 전자 디바이스(2)를 예를 들어 설명한다. 따라서, 도 1의 (b)의 전자 디바이스(2')도 이하에서 설명되는 내용이 그대로 적용될 수 있음에 유의해야 한다.
보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(210)는, 전자 디바이스(2)와 무선 통신 시스템 사이, 전자 디바이스(2)와 다른 전자 디바이스(2) 사이, 또는 전자 디바이스(2)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(210)는, 전자 디바이스(2)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 이러한 무선 통신부(210)는, 무선 인터넷 모듈(211) 및 근거리 통신 모듈(212) 등을 포함할 수 있다.
무선 인터넷 모듈(211)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 전자 디바이스(2)에 내장될 수 있다. 무선 인터넷 모듈(211)은 무선 인터넷 기술들에 따른 통신망에서 무선 신호를 송수신하도록 이루어진다. 무선 인터넷 기술로는, 예를 들어 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등이 있으며, 상기 무선 인터넷 모듈(211)은 상기에서 나열되지 않은 인터넷 기술까지 포함한 범위에서 적어도 하나의 무선 인터넷 기술에 따라 데이터를 송수신하게 된다.
근거리 통신 모듈(212)은 근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(BluetoothTM), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 사용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다. 이러한, 근거리 통신 모듈(212)은, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 통해 전자 디바이스(2)와 무선 통신 시스템 사이, 전자 디바이스(2)와 무선 통신 가능 디바이스 사이, 또는 터치 센서(2)와 외부 서버가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 지원할 수 있다. 상기 근거리 무선 통신망은 근거리 무선 개인 통신망(Wireless Personal Area Networks)일 수 있다.
여기서, 무선 통신 가능 디바이스는 본 발명에 따른 전자 디바이스(2)와 데이터를 상호 교환하는 것이 가능한(또는 연동 가능한) 이동 단말기(mobile terminal, 예를 들어, 스마트 폰(smart phone), 태블릿 PC, 노트북(notebook) 등)가 될 수 있다. 근거리 통신 모듈(212)은, 전자 디바이스(2) 주변에, 상기 전자 디바이스(2)와 통신 가능한 무선 통신 가능 디바이스를 감지(또는 인식)할 수 있다. 나아가, 제어부(270)는 상기 감지된 무선 통신 가능 디바이스가 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스(2)와 통신하도록 인증된 디바이스인 경우, 전자 디바이스(2)에서 처리되는 데이터의 적어도 일부를, 상기 근거리 통신 모듈(212)을 통해 무선 통신 가능 디바이스로 전송할 수 있다. 따라서, 무선 통신 가능 디바이스의 사용자는, 전자 디바이스(2)에서 처리되는 데이터를, 무선 통신 가능 디바이스를 통해 이용할 수 있다.
또한, 메모리(220)는 전자 디바이스(2)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(220)는 전자 디바이스(2)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 전자 디바이스(2)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다.
인터페이스부(230)는 전자 디바이스(2)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(230)는, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전원공급부(240)는 제어부(270)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 전자 디바이스(2)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(240)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.
디스플레이부(250)는 전자 디바이스(2)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이부(250)는 전자 디바이스(2)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.
디스플레이부(250)는 LCD 디스플레이(liquid crystal display), OLED(organic light-emitting diode) 디스플레이, 전자잉크 디스플레이(e-ink display), 양자점(quantum-dot) 발광 디스플레이, 마이크로 LED(Light emitting diode) 디스플레이 등을 포함할 수 있다.
디스플레이부(250)는 영상을 표시하는 디스플레이 패널(251)과, 디스플레이 패널(251)과 연결되어 영상을 표시하기 위한 신호들을 디스플레이 패널(251)로 공급하는 디스플레이 컨트롤러(252)를 포함한다.
예를 들어, 디스플레이 패널(251)에는 복수의 스캔선, 복수의 데이터선과 같은 신호선들에 연결된 복수의 화소와, 스캔선으로 스캔 신호를 공급하는 스캔 구동부가 위치할 수 있고,
디스플레이 컨트롤러(252)는 데이터선으로 인가하는 데이터 신호를 생성하는 데이터 구동 IC와 영상 신호를 처리하여 디스플레이부(250)의 전반적인 동작을 제어하는 타이밍 컨트롤러, 전원 관리(power management) IC 등을 포함할 수 있다.
터치 센싱부(260)은 정전용량 방식을 이용하여 터치 영역에 가해지는 터치(또는 터치 입력)를 감지할 수 있다. 일 예로서, 터치 센싱부(260)은, 특정 부위에 발생하는 정전 용량, 전압, 또는 전류 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치 센싱부(260)은, 터치 영역 상에 터치를 가하는 터치 객체가 터치 센싱부(260) 상에 터치 되는 위치, 면적, 터치 시의 정전 용량 등을 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. 여기에서, 터치 객체는 상기 터치 센서에 터치를 인가하는 물체로서, 예를 들어, 사용자의 신체 부위(손가락, 손바닥 등), 패시브(passive) 또는 액티브(active) 방식의 스타일러스 펜(10) 등이 될 수 있다.
터치 센싱부(260)은 터치 전극이 위치하는 터치 센서(261)와 터치 센서(261)에 구동 신호를 인가하고 터치 센서(261)로부터 감지 신호를 수신하여, 제어부(270) 및/또는 디스플레이 컨트롤러(252)에 터치 데이터를 전달하는 터치 컨트롤러(262)를 포함한다.
도 2에서는 터치 센싱부(260)라고 명명한 구성은 "디스플레이부"와 같은 다른 "부"의 구성과의 동작의 관념에서 명명한 것이다. 이하의 설명에서는, "부"는 다른 구성과의 관계에서의 동작의 관념에서 표현할때 사용할 수 있고, "모듈"은 당해 구성이 모듈화되어 생산되는 관념에서 사용할 수 있으며, "장치"는 당해 구성이 "물건"의 일태양으로 실시되는 관념에서 사용될 수 있고, "센서"는 당래 구성의 물리적인 동작의 관념에서 사용될 수 있으며, "패널"은 생산 공정의 관념에서 사용될 수 있다.. 이러한 "부", "모듈", "장치", "센서", "패널"이라는 명칭은 각각의 관념에서 본 발명을 당업자가 이해하기 쉽도록 사용될 수 있으며, 이러한 표현의 차이가 본 발명의 권리범위를 제한하는 것은 아니다.
터치 컨트롤러(262)는 터치 센서(261)에서 감지된 터치 입력에 대응 하여 터치 좌표 정보를 출력할 수 있다. 또한, 터치 컨트롤러(262)는 터치 감지 결과에 대응하여 구동 신호의 주파수를 변경할 수 있다.
터치 컨트롤러(262)는, 일 실시 형태로서, 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 연결되어 구동 신호를 인가하는 구동부, 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 연결되어 감지 신호를 수신하는 수신부, 및 구동부와 수신부의 동작을 제어하고, 수신부로부터 출력되는 감지 신호를 사용하여 터치 위치를 획득하는 MCU(micro control unit)를 포함할 수 있다.
다른 실시 형태에서, 터치 컨트롤러(262)는 복수의 제1 터치 전극에 연결되어 구동 신호를 인가하고 감지 신호를 수신하는 제1 구동/수신부와 복수의 제2 터치 전극에 연결되어 구동 신호를 인가하고 감지 신호를 수신하는 제2 구동/수신부, 및 구동/수신부들의 동작을 제어하고, 이들로부터 출력되는 감지 신호를 사용 하여 터치 위치를 획득하는 MCU를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(251)과 터치 센서(261)는 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성되어, 터치 스크린(20)으로 지칭될 수 있다.
터치 센싱부(260)은 루프 코일(264)과 루프 코일(264)에 구동 신호를 인가하는 코일 드라이버(263)를 더 포함할 수 있다. 루프 코일(264)은 터치 스크린(20)의 근방에 배치될 수 있거나, 전자 디바이스(2) 내의 임의의 위치에 배치될 수도 있다. 루프 코일(264)은 RFID, NFC와 같은 근거리 통신 모듈(212)의 안테나로도 구성될 수 있다. 상기 구동 신호는 소정 주파수를 갖는 교류 전압 또는 교류 전류를 포함할 수 있다.
여기서, 루프 코일(264)은 코일 드라이버(253)으로부터 구동 신호를 인가받아 외부로 전력을 전송할 수 있다. 따라서, 루프 코일(264)은 전송 전극부로도 명명될 수 있다. 또한, 코일 드라이버(253)도 전송 드라이버로도 명명될 수 있다.
다시, 도 1 내지 도 2를 참조하면, 제어부(270)는 전자 디바이스(2)의 구동을 제어하며, 전자 디바이스(2)의 터치 감지 결과에 대응하여 터치 좌표 정보를 출력할 수도 있다. 또한, 제어부(270)는 터치 감지 결과에 대응하여 구동 신호의 주파수를 변경할 수도 있다.
제어부(270)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 전자 디바이스(2)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(270)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(270)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.
또한, 제어부(270)는 메모리(270)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 2와 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(270)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 전자 디바이스(2)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.
도 3의 (a)는 일 실시 형태에 따른 디스플레이부의 일부를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 I-I' 선에 따른 단면도이다.
도 3의 (a) 및 (b)를 참조하면, 디스플레이 패널(251)은 전면으로 임의의 시각 정보, 예를 들어, 텍스트, 비디오, 사진, 2차원 또는 3차원 영상 등을 표시할 수 있다. 디스플레이 패널(251)의 종류는 영상을 표시하는 것으로서 특별히 한정되는 것은 아니다.
일 실시 형태에서는 디스플레이 패널(251)이 발광소자로 유기 발광 다이오드를 갖는 패널인 것을 일 예로서 설명한다. 그러나, 디스플레이 패널(251)의 종류는 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 개념에 부합되는 한도 내에서는 다른 표시 패널이 사용될 수 있다.
디스플레이 패널(251)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 일례로, 디스플레이 패널(251)은 서로 평행한 두 쌍의 변들을 가지는 직사각형일 수 있다. 설명의 편의를 위해 디스플레이 패널(251)을 한 쌍의 장변과 한 쌍의 단변을 갖는 직사각형으로 도시하였다.
그러나, 디스플레이 패널(251)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 디스플레이 패널(251)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널(251)은 직선의 변을 포함하는 닫힌 형태의 다각형, 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 원, 타원, 등 직선과 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 반원, 반타원 등의 다양한 형상을 가질 수 있다. 디스플레이 패널(251)의 모서리 중 적어도 일부는 곡선 형태를 가질 수 있다.
디스플레이 패널(251)은 전체 또는 적어도 일부가 가요성(flexibility)을 가질 수 있다.
디스플레이 패널(251)은 영상을 표시할 수 있다. 디스플레이 패널(251)은 표시부(204)를 포함하며, 표시부(204)는 영상이 표시되는 표시 영역(DA)과, 표시 영역(DA)의 적어도 일측에 위치한 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)을 둘러싸는 형태로 제공될 수 있다. 표시 영역(DA)에는 복수의 화소(PX)가 위치하고, 비표시 영역(NDA)에는 복수의 화소(PX)를 구동하는 구동부(도 4의 210 참조)가 위치할 수 있다.
표시 영역(DA)은 디스플레이 패널(251)의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 표시 영역(DA)은 디스플레이 패널(251)의 형상과 마찬가지로 직선의 변을 포함하는 닫힌 형태의 다각형, 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 원, 타원, 등, 직선과 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 반원, 반타원, 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시 형태에서, 표시 영역(DA)은 직사각형인 것으로 가정한다.
디스플레이 패널(251)은, 기판(202) 및 기판(202) 상에 제공된 표시부(204)를 포함할 수 있다.
기판(202)은 예를 들어, 유리, 고분자 금속 등의 다양한 재료로 이루어질 수 있다. 기판(202)은 특히 고분자 유기물로 이루어진 절연성 기판일 수 있다. 고분자 유기물을 포함하는 절연성 기판 재료로는 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트 (polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 등이 있다. 그러나, 기판(202)을 이루는 재료로는 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 기판(202)은 유리 섬유 강화 플라스틱 (FRP, Fiber glass reinforced plastic)으로 이루어질 수 있다.
표시부(204)는 기판(202)의 위에 위치할 수 있다. 표시부(204)는 사용자가 입력한 정보 또는 사용자에게 제공하는 정보를 영상으로 표시할 수 있다. 표시부(204)는 복수의 화소(PX)를 포함할 수 있다. 복수의 화소(PX)은 유기층을 포함하는 유기 발광 소자일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 액정 소자, 전기영동 소자, 전기 습윤 소자 등 다양한 형태로 구현될 수 있다. 각 화소(PX)는 영상을 표시하는 최소 단위로서, 백색 광 및/또는 컬러 광을 방출하는 유기 발광 소자를 포함할 수 있다. 각 화소(PX)는 적색, 녹색, 청색, 및 백색 중 어느 하나의 색의 광을 방출할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 시안(cyan), 마젠타(magenta), 옐로우(yellow) 등의 컬러 광을 방출할 수 있다. 각 화소(PX)는 복수의 신호 배선(미도시)에 연결된 트랜지스터들(미도시)와 트랜지스터들에 전기적으로 연결된 유기 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
디스플레이 구동부(210)는 디스플레이 패널(251)에 포함된 화소(PX)들에 신호를 공급하는 스캔 구동부와 데이터 구동부를 포함한다.
신호 제어부(220)는 디스플레이 구동부(210)에 구동 제어신호와 영상 데이터를 공급하여, 디스플레이 패널(251)의 영상 표시 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 신호 제어부(220)는 외부 영상 소스로부터 공급되는 영상 신호와 데이터 이네이블 신호를 이용하여, 구동 제어신호와 영상 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 신호 제어부(220)는 영상 신호와 제어 신호를 외부 영상 소스(미도시)로부터 공급받을 수 있고, 제어 신호는 프레임 구간들을 구별하는 신호인 수직 동기 신호, 한 프레임 내의 행 구별 신호인 수평 동기 신호, 데이터가 출력되는 구간 동안만 하이 레벨인 데이터 이네이블 신호, 및 클록 신호들을 포함할 수 있다. 또한, 구동 제어신호는 스캔 구동 제어신호, 데이터 구동 제어신호 등을 포함할 수 있다.
스캔 구동부는 신호 제어부(220)로부터 제공된 스캔 구동 제어신호에 기초하여 스캔 신호들을 생성하고, 스캔 신호들을 화소(PX)들에 연결된 스캔선들에 출력한다. 데이터 구동부는 신호 제어부(220)로부터 수신된 데이터 구동 제어 신호에 기초하여, 신호 제어부(220)로부터 제공된 영상 데이터에 따른 계조 전압들을 생성한다. 데이터 구동부는 계조 전압들을 데이터 전압들로서 화소(PX)들에 연결된 데이터선들에 출력한다. 한편, 스캔 구동부는 박막공정을 통해 화소(PX)들과 동시에 형성될 수 있다. 예를 들어, 스캔 구동부는 비표시 영역(NDA)에 ASG(Amorphous Silicon TFT Gate driver circuit) 형태 또는 OSG(Oxide Semiconductor TFT Gate driver circuit) 형태로 실장될 수 있다.
터치 센서(261)는 표시부(204)의 위에 별도의 패널 또는 필름의 형태로 부착되어 있을 수 있고, 표시부(204)와 일체로 형성되어 있을 수도 있다.
터치 센서(261)는 사용자의 터치가 있을 때, 터치의 위치를 감지 하기 위한 복수의 터치 센싱 유닛(TS)을 포함할 수 있다. 터치 센싱 유닛(TS)은 상호 정전 용량(mutual capacitance) 방식 또는 자기 정전 용량(self capacitance) 방식으로 터치를 감지할 수 있다. 터치 센서(261)는 터치 컨트롤러(도 3의 102) 로부터 구동 신호를 인가받는다. 터치 컨트롤러(262)는 터치 센서(261)로부터 사용자의 터치에 따라 변화하는 감지 신호를 수신할 수 있다.
윈도우(103)는 터치 센서(261)의 위에 위치할 수 있다. 윈도우(103)는 디스플레이 패널(251)의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있고, 디스플레이 패널(251)의 전면의 적어도 일부를 커버할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널(251)이 직사각형이면, 윈도우(103) 또한 이에 대응하는 직사각형일 수 있다. 또는 디스플레이 패널(251)이 원형이면, 윈도우(103) 또한 이에 대응하는 원형일 수 있다.
디스플레이 패널(251)에 표시되는 영상은 윈도우(103)를 통해 외부로 투과된다. 윈도우(103)는 외부의 충격을 완화시켜, 외부의 충격에 디스플레이 패널(251)이 파손되거나 오작동하는 것을 방지할 수 있다. 외부로부터의 충격이라 함은 압력, 스트레스 등으로 표현할 수 있는 외부로부터의 힘으로써 디스플레이 패널(251)에 결함을 야기하는 힘을 의미할 수 있다.
윈도우(103)는 전체 또는 적어도 일부가 가요성(flexibility)을 가질 수 있다.
도 4는 전자 디바이스의 일부 구성들의 블록도이다. 도 4를 참조하면, 디스플레이 패널(251)은 디스플레이 구동부(210)에 연결되어 있고, 터치 센서(261)는 터치 컨트롤러(262)에 연결되어 있다.
터치 컨트롤러(262)는 터치 센서(261)에 출력하는 구동 신호를 생성할 수 있고, 터치 센서(261)로부터 입력되는 감지 신호를 입력받을 수 있다. 또한 터치 컨트롤러(262)는 구동 신호 및 감지 신호를 이용하여, 터치 스크린에 대한 터치 입력 여부, 터치 입력 개수, 터치 입력의 위치 등을 판단할 수 있다.터치 컨트롤러(262)는 신호 제어부(220)로부터 수평 동기 신호, 스캔 구동 제어신호, 데이터 구동 제어신호 등을 수신할 수 있다. 터치 컨트롤러(262)는 수평 동기 신호에 기초하여 터치 센서(261)에 제공하는 구동 신호의 주파수를 조정할 수 있다. 예를 들어, 터치 컨트롤러(262)는 수평 동기 신호의 주파수의 2 이상의 정수배로 구동 신호의 주파수를 설정할 수 있다.
또한, 터치 컨트롤러(262)는 수평 동기 신호 및 스캔 구동 제어신호중 적어도 하나에 기초하여, 스캔 신호가 디세이블 레벨을 갖는 기간 동안 터치 센서(261)로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
또한, 터치 컨트롤러(262)는 수평 동기 신호 및 데이터 구동 제어신호 중 적어도 하나에 기초하여, 데이터 신호가 디스플레이 패널(251)의 데이터선에 인가되는 기간을 제외한 기간 동안 터치 센서(261)로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
도 4의 실시 형태에서는 터치 센서(261)와 디스플레이 패널(251)을 서로 분리하여 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 터치 센서(261)와 디스플레이 패널(251)은 일체로 제작될 수도 있다.
터치 센서(261)는 디스플레이 패널(251)의 적어도 일 영역 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 터치 센서(261)는 디스플레이 패널(251)의 적어도 일면 상에 상기 디스플레이 패널(251)과 중첩되도록 제공될 수 있다. 일례로, 터치 센서(261)는 디스플레이 패널(251)의 양면 중 영상이 출사되는 방향의 일면(예를 들어, 상부면) 상에 배치될 수 있다.
또한, 터치 센서(261)는 디스플레이 패널(251)의 양면 중 적어도 일면에 직접 형성되거나, 혹은 디스플레이 패널(251)의 내부에 형성될 수 있다. 예를 들어, 터치 센서(251)는 디스플레이 패널(251)의 상부 기판(또는 봉지층) 또는 하부 기판의 외부면(예를 들어, 상부 기판의 상부면 또는 하부 기판의 하부면) 상에 직접 형성되거나, 또는 상기 상부 기판 또는 하부 기판의 내부면(예를 들어, 상부 기판의 하부면 또는 하부 기판의 상부면) 상에 직접 형성될 수도 있다.
터치 센서(261)가 디스플레이 패널(251)의 봉지층 상에 직접 형성되는 경우, 봉지층의 전체 두께가 4㎛ 내지 10㎛일 수 있다.
터치 센서(261)는 터치 입력을 감지할 수 있는 활성 영역(AA)과, 활성 영역(AA)의 적어도 일부를 둘러싸는 비활성 영역(NAA)을 포함한다. 실시 형태에 따라, 활성 영역(AA)은 디스플레이 패널(251)의 표시 영역(DA)에 대응하도록 배치되고, 비활성 영역(NAA)은 디스플레이 패널(251)의 비표시 영역(NDA)에 대응하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 터치 센서(261)의 활성 영역(AA)은 디스플레이 패널(251)의 표시 영역(DA)과 중첩되고, 터치 센서(261)의 비활성 영역(NAA)은 디스플레이 패널(251)의 비표시 영역(NDA)과 중첩될 수 있다.
일 실시 형태에 따라, 활성 영역(AA)에는 복수의 터치 센싱 유닛(TS)이 배치된다. 즉, 활성 영역(AA)은 사용자에 의한 터치 입력을 감지할 수 있는 터치 감지 영역일 수 있다.
복수의 터치 센싱 유닛(TS)은 터치 입력을 검출하기 위한 적어도 하나의 터치 전극, 일례로, 상호 정전 용량 방식의 경우, 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극을 포함한다. 구체적으로, 하나의 터치 센싱 유닛(TS)은 하나의 제1 터치 전극과 하나의 제2 터치 전극이 교차하여 형성된 커패시턴스의 변화를 검출하기 위한 하나의 단위일 수 있다.
복수의 터치 센싱 유닛(TS)은 다른 예로, 셀프 정전 용량(self capacitance) 방식의 경우, 행렬 형태로 배열된 복수의 터치 전극을 포함한다. 구체적으로, 하나의 터치 센싱 유닛(TS)은 하나의 터치 전극의 커패시턴스의 변화를 검출하기 위한 하나의 단위일 수 있다.
실시 형태에 따라, 적어도 하나의 터치 전극은 디스플레이 패널(251)의 표시 영역(DA) 상에 제공될 수 있다. 이 경우, 적어도 하나의 터치 전극은 디스플레이 패널(251)에 구비된 전극 및 배선 중 적어도 하나와 평면 상으로 중첩할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널(251)이 유기 발광 디스플레이 패널일 때, 적어도 하나의 터치 전극은 캐소드 전극, 데이터선, 스캔선 등과 적어도 중첩될 수 있다. 디스플레이 패널(251)이 액정 디스플레이 패널일 때, 적어도 하나의 터치 전극은 적어도 공통 전극, 데이터선, 게이트선 등과 적어도 중첩될 수 있다.
이와 같이, 터치 센서(261)가 디스플레이 패널(251)과 결합되면, 터치 센서(261)와 디스플레이 패널(251)의 사이에 기생 커패시턴스가 생성된다. 일례로, 터치 센서(261)의 적어도 하나의 터치 전극은 디스플레이 패널(251)의 전극 및 배선 중 적어도 하나와 평면 상으로 중첩되도록 배치될 수 있고, 이에 따라 터치 센서(261)와 디스플레이 패널(251)의 사이에는 기생 커패시턴스가 발생하게 된다.
이러한 기생 커패시턴스의 커플링 작용에 의해 디스플레이 패널(251)의 신호가 터치 센서, 특히 터치 센서(261)에 전달될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널(251)에 인가되는 디스플레이 구동 신호(예를 들어, 데이터 신호, 스캔 신호, 발광 제어 신호 등)로 인한 노이즈 신호가 터치 센서(261)로 유입될 수 있다.
일 실시 형태에 의한 전자 디바이스(2)에 있어서, 디스플레이 패널(251)은 박막 봉지층을 구비한 유기 발광 디스플레이 패널일 수 있고, 터치 센서(261)는 상기 박막 봉지층의 일면(예를 들어, 상부면) 상에 적어도 하나의 터치 전극이 직접 형성된 온-셀(On-cell) 타입의 센서 전극들로 구성될 수 있다. 이 경우, 유기 발광 디스플레이 패널에 구비된 전극 및 배선 중 적어도 하나(일례로 캐소드 전극)와, 적어도 하나의 터치 전극이 서로 근접하게 위치된다. 이에 따라, 디스플레이 구동에 따른 노이즈 신호가 비교적 큰 세기로 터치 센서(261)에 전달될 수 있다.
터치 센서(261)로 전달된 노이즈 신호는 감지 신호의 리플을 야기하고, 이로 인해 터치 센서의 감도가 저하될 수 있다. 이에, 본 개시에서는 터치 센서의 감도를 개선할 수 있는 다양한 실시 형태들을 제공하기로 하며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
다음으로, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 도 2에 도시된 디스플레이부(250)의 일 양태에 대해 설명한다.
도 5는 도 2의 디스플레이부(250)의 일 양태를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 6은 도 5의 디스플레이부의 화소를 나타낸 도면이며, 도 7은 도 5의 디스플레이부의 구동하는 구동 신호의 일례를 나타낸 타이밍도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 디스플레이부는 복수의 화소(PX)를 포함하는 디스플레이 패널(251), 데이터 구동부(2522), 스캔 구동부(2520), 및 신호 제 어부(2524)를 포함한다.
디스플레이 패널(251)은 대략 행렬 형태로 배열된 복수의 화소(PX)를 포함한다. 특별히 제한되지 않으나, 복수의 스캔선(S1 내지 Si)은 화소들의 배 열 형태에서 대략 행 방향으로 대향하여 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 복수의 데 이터선(D1 내지 Dj)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
복수의 화소(PX) 각각은 디스플레이 패널(251)에 연결되는 복수의 스캔선(S1 내지 Si) 중 대응하는 하나의 스캔선 및 복수의 데이터선(D1 내지 Dj) 중 대응하는 하나의 데이터선에 연결되어 있다. 또한, 도 5의 디스플레이 패널(251)에 직접 도시하지 않았으나, 복수의 화소(PX) 각각은 디스플레이 패널(251)에 연결되는 전원과 접속되어 제1 전원 전압(ELVDD) 및 제2 전원 전압(ELVSS)을 공급 받는다.
복수의 화소(PX) 각각은 복수의 데이터선(D1 내지 Dj)을 통해 전달 된 대응하는 데이터 신호에 따라 유기 발광 다이오드로 공급되는 구동 전류에 의해 소정 휘도로 발광한다.
스캔 구동부(2520)는 복수의 스캔선(S1 내지 Si)을 통해 각 화소에 대응하는 스캔 신호를 생성하여 전달한다. 즉, 스캔 구동부(2520)는 각 화소 행에 포함된 복수의 화소 각각으로 대응하는 스캔선을 통해 스캔 신호를 전달한다.
스캔 구동부(2520)는 신호 제어부(2524)로부터 스캔 구동 제어신호(CONT2)를 전달받아 복수의 스캔 신호를 생성하고, 각 화소 행에 연결된 복수의 스캔선(S1 내지 Si)에 순차적으로 스캔 신호를 공급한다. 또한, 스캔 구동부(2520)는 공통 제어 신호를 생성하고, 복수의 화소(PX)에 모두 연결된 공통 제어선에 공통 제어 신호를 공급한다.
데이터 구동부(2522)는 복수의 데이터선(D1 내지 Dj)을 통해 각 화 소에 데이터 신호를 전달한다.
데이터 구동부(2522)는 신호 제어부(2524)로부터 데이터 구동 제어 신호(CONT1)를 공급받아 각 화소 행에 포함된 복수의 화소 각각에 연결된 복수의 데이터선(D1 내지 Dj)에 대응하는 데이터 신호를 공급한다.
신호 제어부(2524)는 외부에서 전달되는 영상 신호를 영상 데이터 (DATA)로 변환하여 데이터 구동부(2522)에 전달한다. 신호 제어부(2524)는 수직 동 기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 클록 신호, 데이터 이네이블 신호 등의 외부 제어 신호를 전달받아 스캔 구동부(2520) 및 데이터 구동부(2522)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 각각에 전달한다. 즉, 신호 제어부(2524)는 스캔 구동부(2520)를 제어하는 스캔 구동 제어신호(CONT2)와 데이터 구동부(2522) 를 제어하는 데이터 구동 제어신호(CONT1)를 각각 생성하여 전달한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 화소(PX_lk)는 유기 발광 다이오드(OLED), 제1 트랜지스터(TR1), 제2 트랜지스터(TR2), 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 화소(PX_lk)는 l 번째 화소행 및 k 번째 화소열에 위치할 수 있다. 각 트랜지스터는 설명의 편의상 PMOS 트랜지스터인 것으로 한다.
제1 트랜지스터(TR1)는 구동 트랜지스터일 수 있다. 일 실시 형태에서, 제1 트랜지스터(TR1)는 제1 노드(N1)에 연결된 게이트, 제1 전원 전압(ELVDD)에 연 결된 소스, 및 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드에 연결된 드레인을 포함할 수 있다.
구동 전류는 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트와 소스 사이의 전압 차 에 대응하는 전류로서, 데이터선(Dl)에 인가되는 데이터 신호에 따른 전압에 대응 하여 구동 전류가 달라진다.
제2 트랜지스터(TR2)는 스캔선(Sk)에 인가되는 스캔 신호의 레벨에 따라, 턴 온되어 제1 노드(N1)와 데이터선(Dl)을 연결할 수 있다. 일 실시 형태에서, 제2 트랜지스터(TR2)는 스캔선(Sk)에 연결된 게이트, 데이터선(Dl)에 연결된 소스, 및 제1 노드(N1)에 연결된 드레인을 포함할 수 있다. 제2 트랜지스터(TR2)는 k 번 째 스캔선(Sk)을 통해 전달되는 대응하는 스캔 신호(S[k])에 응답하여 l 번째 데이 터선(Dl)을 통해 전달되는 데이터 신호(D[l])에 따른 데이터 전압을 제1 노드(N1) 에 전달한다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제1 전원 전압(ELVDD) 및 제1 노드(N1) 사이에 연결되어 있다. 일 실시 형태에서, 스토리지 커패시터(Cst)는 제1 전원 전압 (ELVDD)에 연결된 일 전극 및 제1 노드(N1)에 연결된 타 전극을 포함할 수 있다.
유기 발광 다이오드(OLED)는 제1 트랜지스터(TR1)로부터 흐르는 구동 전류에 의해 발광할 수 있다. 일 실시 형태에서, 유기 발광 다이오드(OLED)는 제1 트랜지스터(TR1)의 드레인에 연결된 애노드 및 제2 전원 전압(ELVSS)에 연결된 캐 소드를 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 수직 동기 신호(Vsync)의 펄스의 주기는 디스플레이 프레임 레이트(display frame rate)에 따른 디스플레이 패널(251)의 1 프레임 기간(1 FRAME)일 수 있다.
1 프레임 기간(1 FRAME) 동안, 데이터 구동부(2522)는 수평 동기 신 호(Hsync)에 동기화되어, 복수의 데이터선(D1 내지 Dj)에 이네이블 레벨의 데이터 신호를 인가할 수 있다. 예를 들어, 수평 동기 신호(Hsync)의 매 펄스마다, 데이터 구동부(2522)는 로우 레벨 전압(L)을 갖는 스캔 신호가 인가되는 스캔선에 연결되 어 있는 화소들에 대응하는 데이터 신호를, 복수의 데이터선(D1 내지 Dj) 모두에 인가한다.
1 프레임 기간(1 FRAME) 동안, 스캔 구동부(2520)는 수평 동기 신호 (Hsync)에 동기화되어, 복수의 스캔선(S1 내지 Si)에 로우 레벨 전압(L)의 스캔 신 호(S[1], S[2], ..., S[k-1], S[k])를 순차적으로 인가할 수 있다. 예를 들어, 스 캔 구동부(2520)는 수평 동기 신호(Hsync)의 매 펄스마다, 대응하는 하나의 스캔선 에 로우 레벨 전압(L)의 스캔 신호를 인가한다.
1 수평 기간(1H), 즉 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스의 한 주기 내에, 데이터선에 데이터 신호를 인가하는 기간(dwp)과 스캔 신호가 로우 레벨 전 압(L)인 기간(sp)이 있다.
기간(dwp) 및 기간(sp)과 관련하여, 스캔선(Sk) 및 데이터선(Dl)에 연결되어 있는 화소를 예를 들어 설명한다.
t00에서 1 수평 기간(1H)이 시작된다. t01에서 데이터선(Dl)에 데이 터 신호(DATA[k])가 인가된다. t10에서 스캔선(Sk)에 인가되는 스캔 신호(S[k])가 로우 레벨 전압(L)으로 변경된다.
스캔 신호(S[k])가 로우 레벨 전압(L)으로 변경되는 시점(t10)과, 데이터 신호(DATA[k])가 데이터선(Dl)에 인가되기 시작하는 시점(t01)은 동일하거 나 또는 상이할 수 있다. 예를 들어, 데이터선(Dl)의 RC 딜레이를 고려하여, 스캔 신호(S[k])가 로우 레벨 전압(L)으로 변경되기 전에, 데이터 신호(DATA[k])가 데이 터선(Dl)에 인가될 수 있다.
t11에서 스캔 신호(S[k])가 하이 레벨 전압(H)으로 변경된다. t12에 서 데이터선(Dl)으로의 데이터 신호(DATA[k])의 인가가 중단된다. t22에서 1 수평 기간(1H)이 종료된다.
스캔 신호(S[k])가 하이 레벨 전압(H)으로 변경되는 시점(t11)과, 데이터선(Dl)으로의 데이터 신호(DATA[k])의 인가가 중단되는 시점(t12)은 동일하 거나 또는 상이할 수 있다. 예를 들어, 스캔 신호(S[k])가 하이 레벨 전압(H)으로 변경된 후에, 데이터선(Dl)으로의 데이터 신호(DATA[k])의 인가가 중단될 수 있다.
데이터 기입 기간(TA)은, 기간(dwp) 및 기간(sp)을 포함한다. 구체적으로, 데이터 기입 기간(TA)은, 기간(dwp)이 시작하는 시점과 기간(sp)이 시작하는 시점 중 더 빠른 시점부터, 기간(dwp)이 종료되는 시점과 기 간(sp)이 종료되는 시점 중 더 느린 시점까지이며, 예를 들어, 데이터 기입 기간 (TA)은 t01 내지 t12의 기간일 수 있다.
다음으로, 도 8 및 도 9을 참조하여, 디스플레이부의 다른 양태에 대해 설명한다.
도 8은 도 2의 디스플레이부의 다른 양태를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 9은 도 8의 디스플레이부의 화소를 나타낸 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 디스플레이부는 복수의 화소(PX)를 포함 하는 디스플레이 패널(251), 데이터 구동부(2522)), 스캔 구동부(2520), 발광 제어 구동부(2526), 및 신호 제어부(2524)을 포함한다.
디스플레이 패널(251)은 대략 행렬 형태로 배열된 복수의 화소(PX) 를 포함한다. 특별히 제한되지 않으나, 복수의 스캔선(S0 내지 Si) 및 복수의 발광 제어선(E1 내지 Ei)은 화소들의 배열 형태에서 대략 행 방향으로 대향하여 뻗으며 서로가 거의 평행하고, 복수의 데이터선(D1 내지 Dj)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행하다.
복수의 화소(PX) 각각은 디스플레이 패널(251)에 연결되는 복수의 스캔선(S0 내지 Si) 중 대응하는 두 개의 스캔선, 복수의 발광 제어선(E1 내지 Ei) 중 대응하는 하나의 발광 제어선, 및 복수의 데이터선(D1 내지 Dj) 중 대응하는 하나의 데이터선에 각각 연결되어 있다. 또한 도 8의 디스플레이 패널(251)에 직접 도시하지 않았으나, 복수의 화소(PX) 각각은 디스플레이 패널(251)에 연결되는 전원과 접속되어 제1 전원 전압(ELVDD), 제2 전원 전압(ELVSS), 및 초기화 전압 (VINT)을 공급받는다.
디스플레이 패널(251)의 복수의 화소(PX) 각각은 두 개의 대응하는 스캔선과 연결되어 있다. 즉, 해당 화소가 포함된 화소 행에 대응하는 스캔선과 화소 행의 이전 화소 행에 대응하는 스캔선에 연결되어 있다. 첫 번째 화소 행에 포함된 복수의 화소 각각은 첫 번째 스캔선(S1)과 더미 스캔선(S0)에 연결될 수 있다. 그리고 i 번째 화소 행에 포함된 복수의 화소 각각은 해당 화소 행인 i 번째 화소행에 대응하는 i 번째 스캔선(Si)과 그 이전 화소 행인 i-1 번째 화소 행에 대 응하는 i-1 번째 스캔선(Si-1)에 연결되어 있다.
복수의 화소(PX) 각각은 복수의 데이터선(D1 내지 Dj)을 통해 전달 된 대응하는 데이터 신호에 따라 유기 발광 다이오드로 공급되는 구동 전류에 의해 소정 휘도의 빛을 발광한다.
스캔 구동부(2520)는 복수의 스캔선(S0 내지 Si)을 통해 각 화소(PX)에 대응하는 스캔 신호를 생성하여 전달한다. 즉, 스캔 구동부(2520)는 각 화 소 행에 포함된 복수의 화소(PX) 각각으로 대응하는 스캔선을 통해 스캔 신호를 전 달한다.
스캔 구동부(2520)는 신호 제어부(2524)로부터 스캔 구동 제어신호 (CONT2)를 전달받아 복수의 스캔 신호를 생성하고, 각 화소 행에 연결된 복수의 스 캔선(S0 내지 Si)에 순차적으로 스캔 신호를 공급한다.
데이터 구동부(2522)는 복수의 데이터선(D1 내지 Dj)을 통해 각 화소에 데이터 신호를 전달한다.
데이터 구동부(2522)는 신호 제어부(2524)로부터 데이터 구동 제어 신호(CONT1)를 공급받아 각 화소 행에 포함된 복수의 화소 각각에 연결된 복수의 데이터선(D1 내지 Dj)에 대응하는 데이터 신호를 공급한다.
발광 제어 구동부(2526)는 행렬 형태로 배열된 복수의 화소(PX)를 포함하는 디스플레이 패널(251)에 연결된 복수의 발광 제어선(E1 내지 Ei)에 연결 되어 있다. 즉, 복수의 화소 각각에 대략 행 방향으로 대향하여 서로가 거의 평행 하여 뻗어 있는 복수의 발광 제어선(E1 내지 Ei)이 복수의 화소(PX) 각각을 발광 제어 구동부(2526)에 연결한다.
발광 제어 구동부(2526)는 복수의 발광 제어선(E1 내지 Ei)을 통해 각 화소에 대응하는 발광 제어 신호를 생성하여 전달한다. 발광 제어 신호를 전달받은 각 화소는 발광 제어 신호의 제어에 응답하여 영상 데이터 신호에 따른 영상을 발광하도록 제어된다. 즉, 대응하는 발광 제어선을 통해 전달되는 발광 제어 신 호에 응답하여 각 화소에 포함된 발광 제어 트랜지스터(도 9의 TR5, TR6)의 동작 이 제어되고, 그에 따라 발광 제어 트랜지스터와 연결된 유기 발광 다이오드는 데 이터 신호에 대응하는 구동 전류에 따른 휘도로 발광하거나 발광하지 않을 수 있다.
디스플레이 패널(251)의 각 화소(PX)에는 제1 전원 전압(ELVDD), 제2 전원 전압(ELVSS), 초기화 전압(VINT)이 공급된다. 제1 전원 전압(ELVDD)은 소정의 하이 레벨 전압일 수 있고, 제2 전원 전압(ELVSS)은 제1 전원 전압(ELVDD)보다 낮은 전압이거나 접지 전압일 수 있다. 초기화 전압(VINT)은 제2 전원 전압(ELVS S)과 같거나 낮은 전압값으로 설정될 수 있다.
제1 전원 전압(ELVDD), 제2 전원 전압(ELVSS), 및 초기화 전압(VINT)의 전압값은 특별히 제한되지 않는다.
신호 제어부(2524)는 외부에서 전달되는 복수의 영상 신호를 복수의 영상 데이터 신호(DATA)로 변환하여 데이터 구동부(2522)에 전달한다. 신호 제어부 (2524)는 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 및 클록 신호를 전달받 아 스캔 구동부(2520), 발광 제어 구동부(2526), 및 데이터 구동부(2522)의 구동을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 각각에 전달한다. 즉, 신호 제어부(2524)는 데이터 구동부(2522)를 제어하는 데이터 구동 제어신호(CONT1), 스캔 구동부(2520)를 제어하는 스캔 구동 제어신호(CONT2), 및 발광 제어 구동부(2526)의 동작을 제어하는 발광 구동 제어 신호(CONT3)를 각각 생성하여 전달한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 화소(PX_ab)는 유기 발광 다이오드 (OLED)와, 스토리지 커패시터(Cst), 및 제1 내지 제7 트랜지스터(TR1 내지 TR7)를 포함한다. 화소(PX_ab)는 a 번째 화소행 및 b 번째 화소열에 위치할 수 있다. 각 트랜지스터는 설명의 편의상 PMOS 트랜지스터인 것으로 한다.
제1 트랜지스터(TR1)는 제1 노드(N1)에 연결된 게이트, 제5 트랜지 스터(TR5)의 드레인이 연결된 제2 노드(N2)에 연결되어 있는 소스, 및 제3 노드 (N3)에 연결된 드레인을 포함한다. 대응하는 데이터 신호(D[b])에 따라 구동 전류 가 제1 트랜지스터(TR1)를 통해 흐른다.
구동 전류는 제1 트랜지스터(TR1)의 소스와 게이트 간의 전압 차에 대응하는 전류로서, 인가되는 데이터 신호(D[b])에 따른 데이터 전압에 대응하여 구동 전류가 달라진다.
제2 트랜지스터(TR2)는 a 번째 스캔선(Sa)에 연결된 게이트, b 번째 데이터선(Db)에 연결된 소스, 및 제1 트랜지스터(TR1)의 소스와 제5 트랜지스터 (TR5)의 드레인이 공통으로 연결된 제2 노드(N2)에 연결되어 있는 드레인을 포함한 다. 제2 트랜지스터(TR2)는 a 번째 스캔선(Sa)을 통해 전달되는 대응하는 스캔 신 호(S[j])에 응답하여 b 번째 데이터선(Db)을 통해 전달되는 데이터 신호(D[b])에 따른 데이터 전압을 제2 노드(N2)에 전달한다.
제3 트랜지스터(TR3)는 a 번째 스캔선(Sa)에 연결된 게이트, 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트과 드레인에 각각 연결된 양단을 포함한다. 제3 트랜지스터 (TR3)는 a 번째 스캔선(Sa)을 통해 전달되는 대응하는 스캔 신호(S[j])에 응답하여 동작한다. 턴 온된 제3 트랜지스터(TR3)는 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트과 드레인 을 연결하여, 제1 트랜지스터(TR1)를 다이오드 연결(diode connection)시킨다.
제1 트랜지스터(TR1)가 다이오드 연결되면, 제1 트랜지스터(TR1)의 소스에 인가된 데이터 전압에서 제1 트랜지스터(TR1)의 문턱 전압만큼 보상된 전압 이 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트에 인가된다. 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트는 스 토리지 커패시터(Cst)의 일전극에 연결되어 있으므로, 전압은 스토리지 커패시터 (Cst)에 의해 유지된다. 제1 트랜지스터(TR1)의 문턱 전압이 보상된 전압이 게이트 에 인가되어 유지되므로, 제1 트랜지스터(TR1)에 흐르는 구동 전류는 제1 트랜지스 터(TR1)의 문턱 전압에 따른 영향을 받지 않는다.
제4 트랜지스터(TR4)는 a-1 번째 스캔선(Sa-1)에 연결된 게이트, 초 기화 전압(VINT)에 연결된 소스, 및 제1 노드(N1)에 연결된 드레인을 포함한다. 제4 트랜지스터(TR4)는 a-1 번째 스캔선(Sa-1)을 통해 전달되는 a-1 번째 스캔 신호 (S[a-1])에 응답하여 초기화 전압(VINT)을 통해 인가되는 초기화 전압(VINT)을 제1 노드(N1)에 전달한다. 제4 트랜지스터(TR4)는 해당 화소(PX_ab)가 포함된 j 번째 화소 행의 이전 화소 행에 대응하는 a-1 번째 스캔선(Sa-1)에 미리 전달되는 a-1 번째 스캔 신호(S[a-1])에 응답하여, 데이터 신호(D[b])가 인가되기 전에 초기화 전압(VINT)을 제1 노드(N1)에 전달할 수 있다.
이때 초기화 전압(VINT)의 전압값은 제한되지 않지만, 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트 전압을 충분히 낮추어 초기화시킬 수 있도록 낮은 레벨의 전압값 을 가지도록 설정할 수 있다. 즉, a-1 번째 스캔 신호(S[a-1])가 게이트 온 전압 레벨로 제4 트랜지스터(TR4)의 게이트에 전달되는 기간 동안 제1 트랜지스터(TR1) 의 게이트는 초기화 전압(VINT)으로 초기화된다.
제5 트랜지스터(TR5)는 j 번째 발광 제어선(Ej)에 연결된 게이트, 제1 전원 전압(ELVDD)의에 연결된 소스, 및 제2 노드(N2)에 연결된 드레인을 포함 한다.
제6 트랜지스터(TR6)는 j 번째 발광 제어선(Ej)에 연결된 게이트, 제3 노드(N3)에 연결된 소스, 및 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드(Anode)에 연 결되어 있는 드레인을 포함한다.
제5 트랜지스터(TR5)와 제6 트랜지스터(TR6)는 j 번째 발광 제어선 (Ej)을 통해 전달되는 j 번째 발광 제어 신호(E[j])에 응답하여 동작한다. j 번째 발광 제어 신호(E[j])에 응답하여 제5 트랜지스터(TR5)와 제6 트랜지스터(TR6)가 턴 온되었을 때, 구동 전류가 흐를 수 있도록 제1 전원 전압(ELVDD)으로부터 유기 발광 다이오드(OLED)의 방향으로 전류 경로가 형성된다, 그러면 유기 발광 다이오 드(OLED)가 구동 전류에 따라 발광하여, 데이터 신호의 영상이 표시된다.
스토리지 커패시터(Cst)는 제1 노드(N1)에 연결된 일전극과 제1 전 원 전압(ELVDD)의에 연결된 타전극을 포함한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 상술한 바와 같이 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트과 제1 전원 전압(ELVDD)의 사이에 연결되어 있으므로, 제1 트랜지스터(TR1)의 게이트에 인가되는 전압을 유지할 수 있다.
제7 트랜지스터(TR7)는 a-1 번째 스캔선(Sa-1)에 연결되어 있는 게 이트, 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드(Anode)에 연결되어 있는 소스, 및 초기 화 전압(VINT)의 전원에 연결되어 있는 드레인을 포함한다.
제7 트랜지스터(TR7)는 해당 화소(PX_ab)가 포함된 j 번째 화소 행 의 이전 화소 행에 대응하는 a-1 번째 스캔선(Sa-1)에 미리 전달되는 a-1 번째 스 캔 신호(S[a-1])에 응답하여, 초기화 전압(VINT)을 유기 발광 다이오드(OLED)의 애 노드(Anode)에 전달할 수 있다. 유기 발광 다이오드(OLED)의 애노드(Anode)는 전달 된 초기화 전압(VINT)에 의해 충분히 낮은 전압으로 리셋된다.
도 10은 일 실시 형태에 따른 터치 센싱부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
일 실시 형태에 따른 터치 센싱부(260)는 터치 센서(261), 터치 센서(261)을 제어하는 터치 컨트롤러(262)를 포함한다. 터치 컨트롤러(262)는 터치 센서(261)과 신호를 송수신하는 구동부(2620) 및 수신부(2622), 및 제어부(2624)를 포함할 수 있다.
터치 센서(261)은 제1 방향의 터치 좌표를 검출하기 위한 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 제1 방향과 교차하는 제2 방향의 터치 좌표를 검출하기 위한 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치 센서(261)은 제2 방향으로 연장된 형태를 갖는 복수의 제1 터치 전극 (111-1 내지 111-m)과 제2 방향과 교차하는 제1 방향으로 연장된 형태를 갖는 복수 의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)을 포함한다. 터치 센서(261) 내에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)은 제1 방향을 따라 배열될 수 있고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)은 제2 방향을 따라 배열될 수 있다.
복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)은 구동부(2620)에 연결되 어 있고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)은 수신부(2622)에 연결되어 있다. 도 10에서 구동부(2620), 수신부(2622), 및 제어부(2624)를 분리하여 도시하였 으나, 하나의 모듈, 유닛, 칩(chip)으로 구현될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
구동부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으 로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
상기에서 터치 센싱부(260)가 상호 커패시턴스 방식으로 구현되는 것 으로 설명하였으나, 터치 센싱부(260)는 셀프 커패시턴스 방식으로 구현될 수 있으며, 상호 커패시턴스 방식에서의 터치 전극들(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n), 구동부(2620), 및 수신부(2622)를 적절히 변형하거나, 새로운 컴포넌트를 추가하거나, 일부 구성요소를 생략하여 셀프 커패시턴스 방식에 적합하도록 수정하 는 것은 통상의 기술자에게 용이할 것이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 터치 센싱부(260)를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 12는 일 실시 예에 따른 터치 센싱부(260)에 스타일러스 펜이 터치된 일 예를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 일 실시 형태에 따른 터치 센싱부(260)는 터치 센서(touch panel, 262620), 터치 센서(261)을 제어하는 터치 컨트롤러(262)(touch controller)를 포함한다. 터치 컨트롤러(262)는 터치 센서(261)과 신호를 송수신하는 제1 및 제2 구동/수신부(2620', 2622'), 및 제어부(2624)를 포함할 수 있다.
터치 센서(261)은 복수의 터치 전극(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n)을 포함할 수 있다.
본 실시 형태의 터치 센싱부(260)는 코일 드라이버(263)과 루프 코일(264)을 포함하지 않을 수 있다.
터치 센서(261)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 포함한다. 터치 센서(261) 내에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)은 제2 방향을 따라 배열될 수 있고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)은 제1 방향을 따라 배열될 수 있다. 도 1에서 터치 센서(261)의 형태는 사각형으로 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 11에서 터치 센서(261)의 형태는 사각형으로 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않는다. 터치 센서(261)의 형태는 임의의 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 임의의 형태는 원 형, 타원형, 일부가 원형인 다각형, 사각형을 제외한 다각형일 수 있다. 임의의 형 태는 일부가 곡선으로 이루어진 도형의 형태를 포함한다.
터치 센싱부(260)는 터치 객체(touch object)에 의한 터치 입력(직접 터치 또는 근접 터치)을 감지하기 위해 사용될 수 있다. 터치 센싱부(260)에 의해, 터치 센서(261)에 근접한 스타일러스 펜(10)의 터치 입력이 감지될 수 있다.
도 12의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 터치 센서(261)은 절연층(23)과 윈도우 (22)를 더 포함한다. 절연층(23) 위에 터치 전극층(21)이 위치할 수 있다. 터치 전극층(21)은 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극 (121-1 내지 121-n)을 포함한다. 터치 전극층(21) 위에 윈도우(22)가 위치할 수 있다. 도 12의 (a) 및 (b)에서 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, 상이한 층에 각각 위치할 수도 있으며 이에 제한되지 않는다.
복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)은 제1 구동/수신부(2620')에 연결되어 있고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)은 제2 구동/수신부(2622')에 연결되어 있다. 도 11에서 제1 구동/수신부(2620')와 제2 구동/수신부(2622')를 분리하여 도시하였으나, 제1 구동/수신부(2620')와 제2 구동/수신부(2622')는 하나의 모듈, 유닛, 또는 칩(chip)으로 구현될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
제1 구동/수신부(2620')는 복수의 터치 채널을 통해 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 또한, 제1 구동/수신부 (2620')는 복수의 터치 채널을 통해 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 수신할 수도 있다. 마찬가지로, 제2 구동/수신부(2622')는 복수의 터치 채널을 통해 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 또한, 제2 구동/수신부(2622')는 복수의 터치 채널을 통해 복수의 제1 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
즉, 제1 구동/수신부(2620')와 제2 구동/수신부(2622')는 신호를 송수신하는 일종의 트랜시버(transceive r)일 수 있다.
제1 구동/수신부(2620')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(2620')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(2622')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(2622')로 감지 신호 전달 시, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121- n)에 대응하는 터치 채널들은 감지 채널로 동작한다.
구동 신호는, 스타일러스 펜(10)의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 신호(예를 들어, 사인파, 구형파 등)를 포함할 수 있다. 스타일러스 펜 (10)의 공진 주파수는 스타일러스 펜의 공진 회로부(12)의 설계 값에 따른다.
터치 센싱부(260)는 터치 객체(touch object)에 의한 터치 입력(직접 터치 또는 근접 터치)을 감지하기 위해 사용될 수 있다. 도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 터치 센싱부(260)에 의해, 터치 센서(261)에 근접한 스타일러스 펜(10)의 터치 입력이 감지될 수 있다.
도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 터치 스크린(20)은 디스플레이 패널(251) 및 디스플레이 패널(251) 상의 터치 센서(261)을 포함한다. 터치 센서(261)는 기판(23), 기판 상의 터치 전극(21), 및 터치 전극(21) 상의 윈도우(22)를 포함 할 수 있다.
터치 전극(21)은 복수의 제1 터치 전극(111-1, 111-2, ..., 111- m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1, 121-2, ..., 121-n)을 포함한다. 도 12의 (b)에서 터치 전극(21)이 하나의 층으로 도시되었으나, 제1 터치 전극들과 제2 터치 전극들이 서로 상이한 층에 각각 위치할 수도 있으며 이에 제한되지 않는다.
터치 전극(21) 상에는 윈도우(22)가 위치할 수 있다. 터치 전극(21)과 전도성 팁(11), 그리고 윈도우(22)는 커패시턴스(Cx)를 형성할 수 있다. 따라서, 스타일러스 펜(10)에서 생성된 신호(공진 신호 또는 액티브 터치 신호)가 터치 전극(21)에 전달될 수 있다.
도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 터치 센싱부(260)는 터치 객체(touch object)에 의한 터치 입력(직접 터치 또는 근접 터치)을 감지하기 위해 사용될 수 있다. 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 터치 센싱부(260)에 의해, 터치 센서(261)에 근접한 스타일러스 펜(10)의 터치 입력이 감지될 수 있다.
도 13은 스타일러스 펜 및 이를 파지한 사용자의 손에 구동 신호가 인가되는 경우를 나타낸 도면이다.
도 13의 (a)에 도시된 바와 같이, 구동 신호는 스타일러스 펜(10)의 전도성 팁(11) 사이에 형성되는 커패시턴스를 통해서 공진 회로부(12)에 전달된다.
그런데 사용자가 손(30)으로 스타일러스 펜(10)을 잡고 터치 센싱부(260)에 필기를 하는 경우를 가정하면, 터치 전극들(111, 121)과 전도성 팁(11) 사이에 형성되는 커패시턴스 이외에도 사용자 손(30)과 터치 전극들(111, 121) 사이에 형성되는 커패 시턴스도 존재하게 된다.
이러한 연결 상태에서 복수의 터치 전극(111, 121)에 동일한 구동 신호를 인가하게 되면, 도 13의 (b)에 도시된 바와 같이, 구동 신호는 스타일러스 펜(10)의 전도성 팁(11) 사이에 형성되는 커패시턴스 뿐만 아니라, 동시에 사용자의 손(30)과의 커패시턴스에도 전달된다. 사용자의 손(30)은 스타일러스 펜(10)의 접지부(15)에 연결되어 있다는 점에서, 구동 신호가 공진 회로부(12)에 전달되게 된다.
한편, 공진 회로부(12)는 전도성 팁(11)을 통하여 전달되는 신호와 스타일러스 펜(10)의 접지부(15) 사이의 전압 차이를 이용하여 공진되지만, 손(30)을 통해서 동일한 구동 신호가 스타일러스 펜(10)의 접지부(15)에 인가되면, 전도성 팁(11)과 스타일러스 펜(10)의 접지부(15) 사이의 전압 차이가 감소하게 되어, 공진 신호의 크기가 감소하게 된다. 관련하여, 도 14 내지 도 15를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 14는 스타일러스 펜을 사용하여 일 실시 형태에 따른 터치 센싱부(260)에 터치 입력을 수행하는 하나의 경우를 나타낸 도면이고, 도 15는 도 14에서 손으로 전달된 구동 신호의 영향을 나타낸 도면이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(10)의 팁(11)은 제2 터치 전극들(121-3, 121-4)과 각각 커패시턴스(Ct1, Ct2)를 형성한다.
사용자가 스타일러스 펜(10)을 파지하고 터치 센서(261)에 대해 터치 입력을 수행하는 경우, 사용자의 손(30)은 스타일러스 펜(10)의 전도성 팁(11) 로부터 이격되어 터치 센서(261)과 접촉할 수 있다. 예를 들어, 도 15에 도시된 바 와 같이, 사용자의 손(30)은 터치 센서(261) 내에서 제2 터치 전극들(121-7, 121- 8)이 배치된 영역에 접촉한다. 즉, 사용자의 손(30)은 제2 터치 전극들(121-7, 121-8)과 커패시턴스를 형성할 수 있다.
도 15를 참조하면, 터치 센서(261)의 터치 전극들은 스타일러스 펜(10)의 전도성 팁(11)과 커패시턴스를 형성할 수 있다. 예를 들어, 터치 센서(261)의 제2 터치 전극(121-3)은 스타일러스 펜(10)의 전도성 팁(11)과 커패시턴스 (Ct1)를 형성하고, 제2 터치 전극(121-4)은 스타일러스 펜(10)의 전도성 팁(11)과 커패시턴스(Ct2)를 형성한다. 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)의 일단은 제2 터치 전극들(121-3, 121-4)과 전기적으로 연결되어 있다.
터치 센서(261)의 터치 전극들은 사용자의 손(30)과 커패시턴스를 형성할 수 있다. 예를 들어, 터치 센서(261)의 제2 터치 전극(121-8)은 사용자의 손(30)과 커패시턴스(Cp1)를 형성하고, 제2 터치 전극(121-8)은 사용자의 손(30)과 커패시턴스(Cp2)를 형성한다.
사용자의 손(30)은 스타일러스 펜(10), 즉 스타일러스 펜(10)의 접 지부(15)(또는 바디부(17))를 파지하고 있으므로, 사용자의 손(30)과 스타일러스 펜(10)의 접지부(15)는 전기적으로 도통되어 있거나, 또는 사용자의 손(30)과 스타 일러스 펜(10)의 접지부(15)는 바디부(17)를 통해 커패시턴스(Ccp)를 형성한다. 즉, 공진 회로부(12)의 타단은 사용자의 손(30)과 전기적으로 연결되어 있다.
또한, 사용자의 손(30)과 터치 센서(261)의 접지 사이에도 커패시턴스(Cpg)가 형성되고, 스타일러스 펜(10)의 접지부(15)와 터치 센서(261)의 접지 사이에도 커패시턴스(Csg)가 형성된다.
터치 전극들(121-8, 121-9)에 인가되는 구동 신호는 터치 전극들 (121-8, 121-9)과 사용자 손(30) 사이의 커패시턴스(Cp1, Cp2)와 사용자 손(30)과 스타일러스 펜(10)의 접지부(15) 사이의 커패시턴스(Ccp)를 통하여 공진 회로부(12)의 타단으로 전달된다.
이와 같이 구동 신호가 접지부(15)에 인가됨에 따라서 스타일러스 펜(10)의 접지부(15)는 이상적으로 안정적인 그라운드 상태를 갖지 못하고, 구동 신호에 따라 전압 레벨이 변화게 된다. 한편, 공진 회로부(12)는 접지부(15)와 전 도성 팁(11) 사이의 전압 차이로 공진에 필요한 에너지를 축적하나, 접지부(15)의 전위가 구동 신호에 따라 움직이게 되면 접지부(15)와 전도성 팁(11) 사이의 전압 차이가 줄어들게 되어, 공진 신호의 크기가 감소하게 된다.
이러한 점을 해결하기 위하여, 종래 기술은 사용자의 손(30)과 같은 접촉 물체와 스타일러스 펜(10)이 동시에 터치 센서(261)에 접촉하는 경우에는 사용자 손이 위치되는 것으로 예상되는 지점에 구동 신호를 인가하지 않거나, 또는 180도 위상차를 갖는 구동 신호를 인가하여 스타일러스 펜(10)에서 생성되는 공진 신호의 크기가 감소되지 않도록 하였다. 이러한 동작에 대해서는 도 16을 참조하여 이하에서 설명한다.
도 16은 일 실시 형태에 따른 터치 센싱부(260)의 구동 신호 인가 동작을 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 사용자의 손(30)이 스타일러스 펜(10)을 파지하고, 터치 센서(261) 상에 위치하는 때, 스타일러스 펜(10)의 전도성 팁(11)은 제2 터치 전극(121-3, 121-4) 상에 위치할 수 있고, 사용자 손(30)은 제2 터치 전극(121-8, 121-9) 상에 위치할 수 있다.
이 경우, 제2 구동/수신부(2622')는 스타일러스 펜(10)이 위치하고 있는 제2 터치 전극(121-3, 121-4)에 제1 구동 신호를 인가할 수 있고, 제1 구동 신호가 인가되는 제2 터치 전극(121-3, 121-4)과 인접하게 배치되는 제2 터치 전극 (121-8, 121-9)은 제1 구동 신호와 180도 위상차이를 갖는 제2 구동 신호를 인가할 수 있다.
이때, 제2 구동/수신부(2622')는 제2 터치 전극(121-3, 121-4)과 인접하게 배치되는 다른 제2 터치 전극(121-1, 121-2, 121-5, 121-6, 121-7)은 일정한 전압을 유지하도록(예를 들어, 접지 상태) 할 수 있다. 도시된 예에서는 제1 구동신호와 제2 구동 신호가 인가되는 제2 터치 전극들 사이에 접지되는 제2 터치 전극 (121-5, 121-6, 121-7)이 배치되는 것으로 도시하였지만, 구현 시에는 제1 구동 신 호가 인가되는 터치 전극과 제2 구동 신호가 인가되는 터치 전극은 연속적으로 배 치될 수도 있다. 또한, 제어부(2624)는 해당 제2 터치 전극(121-1, 121-2, 121-5, 121-6, 121-7)들을 접지시키는 대신에 플로팅 상태를 갖도록 할 수도 있다. 여기서 플로팅 상태란 해당 특정 전극을 접지하거나 다른 회로 구성에 연결하지 않고, 오 픈하는 것을 의미한다.
180도 위상 차이를 갖는 구동 신호가 스타일러스 펜(10)의 접지부 (15)에 제공되기 때문에 공진 회로부(12) 양단 사이의 전압 차이는, 스타일러스 펜(10)의 접지부(15)가 이상적으로 접지된 경우보다 더 증가하게 된다. 따라서, 공진 에 활용될 수 있는 에너지는 증가하고, 그에 따라 스타일러스 펜(10)은 더 큰 크기의 공진 신호를 발생시킬 수 있다.
그러나, 스타일러스 펜(10)과 사용자의 손(30)이 동일한 터치 전극 과 각각 커패시턴스를 형성하는 경우, 상기에서 설명한 실시 형태로는 공진 신호의 크기를 증가시키기 어렵다.
도 17은 스타일러스 펜을 사용하여 일 실시 형태에 따른 터치 센싱부(260)에 터치 입력을 수행하는 다른 경우를 나타낸 도면이고, 도 18은 도 17에서 손으로 전달된 구동 신호의 영향을 나타낸 도면이다.
도 17을 참조하면, 스타일러스 펜(10)의 팁(11)은 제2 터치 전극(121-4) 및 제1 터치 전극들(111-2, 111-3)과 각각 커패시턴스(Cx1, Cx2, Cx3를 형성한다.
사용자가 스타일러스 펜(10)을 파지하고 터치 센서(261)에 대해 터치 입력을 수행하는 경우, 사용자의 손(30)은 스타일러스 펜(10)의 전도성 팁(11) 로부터 이격되어 터치 센서(261)과 접촉할 수 있다. 이때, 사용자의 손(30)과 전도성 팁(11)은 동일한 터치 전극에 함께 위치할 수 있다. 예를 들어, 도 18에 도시된 바와 같이, 사용자의 손(30)은 터치 센서(261) 내에서 제2 터치 전극(121-4)이 배치된 영역에 접촉한다. 즉, 사용자의 손(30)은 제2 터치 전극(121-4)과 커패시턴스를 형성할 수 있다.
도 18을 참조하면, 터치 센서(261)의 터치 전극들은 스타일러스 펜(10)의 전도성 팁(11)과 커패시턴스를 형성할 수 있다. 예를 들어, 터치 센서(261)의 제2 터치 전극(121-4)은 스타일러스 펜(10)의 전도성 팁(11)과 커패시턴스(Cx1)를 형성하고, 터치 센서(261)의 제1 터치 전극(111-2) 및 제1 터치 전극(111- 3)은 스타일러스 펜(10)의 전도성 팁(11)과 각각 커패시턴스(Cx2) 및 커패시턴스 (Cx3)를 형성한다. 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)의 일단은 제2 터치 전극 (121-4) 및 제1 터치 전극들(111-2, 111-3)과 전기적으로 연결되어 있다.
터치 센서(261)의 터치 전극들은 사용자의 손(30)과 커패시턴스를 형성할 수 있다. 예를 들어, 터치 센서(261)의 제2 터치 전극(121-4)은 사용자의 손(30)과 커패시턴스(Cb1)를 형성하고, 제1 터치 전극(111-8)은 사용자의 손(30)과 커패시턴스(Cb2)를 형성한다.
사용자의 손(30)은 스타일러스 펜(10), 즉 스타일러스 펜(10)의 접지부(15)(또는 바디부(17))를 파지하고 있으므로, 사용자의 손(30)과 스타일러스 펜(10)의 접지부(15)는 전기적으로 도통되어 있거나, 또는 사용자의 손(30)과 스타 일러스 펜(10)의 접지부(15)는 바디부(17)를 통해 커패시턴스(Ccp)를 형성한다. 즉, 공진 회로부(12)의 타단은 사용자의 손(30)과 전기적으로 연결되어 있다.
또한, 사용자의 손(30)과 터치 센서(261)의 접지 사이에도 커패시턴 스(Cpg)가 형성되고, 스타일러스 펜(10)의 접지부(25)와 터치 센서(261)의 접지 사 이에도 커패시턴스(Csg)가 형성된다.
터치 전극(121-4)에 인가되는 구동 신호는 터치 전극(121-4)과 사용 자 손(30) 사이의 커패시턴스(Cb4)와 사용자 손(30)과 스타일러스 펜(10)의 접지부 (15) 사이의 커패시턴스(Ccp)를 통하여 공진 회로부(12)의 타단으로 전달된다.
이와 같이 구동 신호가 접지부(15)에 인가됨에 따라서 스타일러스 펜(10)의 접지부(15)는 이상적으로 안정적인 그라운드 상태를 갖지 못하고, 구동 신호에 따라 전압 레벨이 변화게 된다. 한편, 공진 회로부(12)는 접지부(15)와 전 도성 팁(11) 사이의 전압 차이로 공진에 필요한 에너지를 축적하나, 접지부(15)의 전위가 구동 신호에 따라 움직이게 되면 접지부(15)와 전도성 팁(11) 사이의 전압 차이가 줄어들게 되어, 공진 신호의 크기가 감소하게 된다.
도 19는 일 실시 형태에 따른 터치 센싱부(260)의 구동 신호 인가 동작을 나타낸 도면이다.
도 19를 참조하면, 사용자의 손(30)이 스타일러스 펜(10)을 파지하고, 터치 센서(261) 상에 위치하는 때, 스타일러스 펜(10)의 전도성 팁(11)은 제2 터치 전극(121-4) 상에 위치할 수 있고, 사용자 손(30)도 제2 터치 전극(121-4) 상에 위 치할 수 있다.
제2 구동/수신부(2622)는 스타일러스 펜(10)과 손(30)이 위치하고 있는 제2 터치 전극(121-4)에 제1 구동 신호를 인가할 수 있고, 제1 구동 신호가 인 가되는 제2 터치 전극(121-4)과 인접하게 배치되는 제2 터치 전극(121-8, 121-9)은 제1 구동 신호와 180도 위상차이를 갖는 제2 구동 신호를 인가할 수 있다.
이 경우, 터치 전극(121-4)과 사용자의 손(30) 사이에 형성된 커패 시턴스(Cb4) 및 사용자의 손(30)과 스타일러스 펜(10)의 접지부(25) 사이에 형성된 커패시턴스(Ccp)를 통해, 스타일러스 펜(10)의 접지부(15)에도 전도성 팁(11)과 동 일한 위상의 구동 신호가 전달된다. 따라서, 공진 회로를 구동하는 전압 차이는 손(30)으로 유입되는 구동 신호가 없을 때에 비해 현저히 작아지게 된다. 즉, 손(30)을 통하여 구동 신호가 스타일러스 펜(10)의 접지부(15)에 전달되면, 공진 회로부(12) 양단의 전압 차이는 감소하게 되며, 그에 따라 공진에 활용될 수 있는 에너지는 줄어들게 된다.
도 20 내지 도 24를 참조하여, 본 개시의 실시 형태들에 따른 터치 센싱부에 대해 설명한다.
도 20은 일 실시 형태에 따른 터치 센싱부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 20을 참조하면, 일 실시 형태에 따른 터치 센싱부(260')는 터치 센서(261), 터치 센서(261)을 제어하는 터치 컨트롤러(262)(touch controller)를 포함한다. 터치 컨트롤러(262)는 터치 센서(261)과 신호를 송수신하는 제1 내지 제3 구동/ 수신부(2620, 2622, 2626), 및 제어부(2624)를 포함할 수 있다.
터치 센서(261)은 제1 방향으로 연장된 형태를 갖는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m), 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 형태를 갖는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n), 및 행렬 형태로 배열된 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab)을 포함한다. 터치 센서(261) 내에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)은 제2 방향을 따라 배열될 수 있고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)은 제1 방향을 따라 배열될 수 있다. 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab)은 도트 매트릭스(dot matrix) 형태로 배열될 수 있다. 하나의 제3 터치 전극(예를 들어, 131-11)은, 서로 인접한 제1 터치 전극들(예를 들어, 111-1 내지 111-4)과 서로 인접한 제2 터치 전극들(예를 들어, 121-1 내지 121-4)이 교차하는 복수의 교차점이 위치한 영역에 대응하여 배치될 수 있다. 도 20에서 터치 센서(261)의 형태는 사각형으로 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않는다.
복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)은 제1 구동/수신부(2620)에 연결되어 있고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)은 제2 구동/수신부(2622) 에 연결되어 있으며, 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab)은 제3 구동/수신부(2626)에 연결되어 있다. 도 1에서 제1 구동/수신부(2620), 제2 구동/수신부(2622), 제3 구동/수신부(2626), 및 제어부(2624)를 분리하여 도시하였으나, 하나의 모듈, 유닛, 칩(chip)으로 구현될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 또한, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극 (111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 마찬가지로, 제2 구동/ 수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 또한, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로 부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 마찬가지로, 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제 3 터치 전극(131-11 내지 131-ab)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 또한, 제3 구동/ 수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab)으로부터 감지 신호를 수 신할 수 있다.
제1 구동/수신부(2620), 제2 구동/수신부(2622), 및 제3 구동/수신부(2626)는 신호를 송수신하는 일종의 트랜시버(transceiver)일 수 있으며, 각각 구동 신호를 생성하여 출력하는 구동부와 신호를 수신하는 수신부를 포함할 수 있다. 그러나, 제1 구동/수신부(2620), 제2 구동/수신부(2622), 및 제3구동/수신부(2626)는 신호를 송신하기만 하는 드라이버(driver)이거나, 신호를 수신하기만 하는 리시버 (receiver)일 수 있으며, 상기에 설명에 제한되지 않는다.
구동 신호는, 스타일러스 펜(10)의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 신호(예를 들어, 사인파, 구형파 등)를 포함할 수 있다. 스타일러스 펜(10)의 공진 주파수는 스타일러스 펜의 공진 회로부(23)의 설계 값에 따른다.
터치 센싱부(260)는 터치 객체(touch object)에 의한 터치 입력(직접 터치 또는 근접 터치)을 감지하기 위해 사용될 수 있다.
도 21은 일 실시 형태에 따른 터치 센서(261)의 일부의 평면도이고, 도 22는 도 21의 일부를 상세하게 나타낸 평면도이며, 도 23은 도 22의 X-X'를 따라 자른 단면도이고, 도 24는 다른 실시 형태에 따른 터치 센서(261)의 일부의 평면도이다.
도 21 및 도 22를 함께 참조하면, 터치 센서(261)은 제1 터치 전극들(111-1 내지 111-8), 제2 터치 전극들(121-1 내지 121-7), 제3 터치 전극들(131- 11 내지 131-22), 제1 배선들(CHY-1 내지 CHY-8), 제2 배선들(CHX-1 내지 CHX-7), 및 제3 배선들(CHD-1 내지 CHD-4), 제1 패드들(PD1), 제2 패드들(PD2)을 포함할 수 있다.
제1 터치 전극들(111-1 내지 111-8)은 제1 방향(X)을 따라 배열될 수 있다. 제1 터치 전극들(111-1 내지 111-8) 각각은 제2 방향(Y)을 따라 배열된 복수의 제1 센서 패턴들(SP1), 및 인접한 제1 센서 패턴들(SP1)을 서로 전기적으로 연결하는 제1 연결 패턴들(BP1)을 포함할 수 있다.
제2 터치 전극들(121-1 내지 121-7)은 제2 방향(Y)을 따라 배열될 수 있다. 제2 터치 전극들(121-1 내지 121-7) 각각은 제1 방향(X)을 따라 배열된 복수의 제2 센서 패턴들(SP2) 및 인접한 제2 센서 패턴들(SP2)을 서로 전기적으로 연결하는 제2 연결 패턴들(BP2)을 포함할 수 있다.
제1 센서 패턴들(SP1) 및 제2 센서 패턴들(SP2) 각각은 외곽 라인(OL) 및 내곽 라인(IL)을 포함할 수 있다. 평면 상에서 내곽 라인(IL)은 외곽 라인(OL) 내부에 정의될 수 있다. 평면 상에서 내곽 라인(IL)에 에워싸인 내곽 영역(ILA)에는 제1 센서 패턴들(SP1) 및 제2 센서 패턴들(SP2)이 배치되지 않을 수 있다.
제3 터치 전극들(131-11 내지 131-22)은 제3 센서 패턴들(SP3), 자 기 정전 용량 센서 패턴들(SP3), 또는 동작 더미 패턴들(SP3)로 지칭될 수 있다. 제3 터치 전극들(131-11 내지 131-22) 각각은 복수의 제3 센서 패턴들(SP3) 및 인접한 제3 센서 패턴들(SP3)을 서로 전기적으로 연결하는 제3 연결 패턴들(BP3)을 포함할 수 있다.
제3 센서 패턴들(SP3)은 평면 상에서 내곽 영역(ILA)에 배치될 수 있다. 제3 센서 패턴들(SP3)은 제1 센서 패턴들(SP1) 및 제2 센서 패턴들(SP2)과 절연될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 센서 패턴들(SP1, SP2) 각각에는 개구부가 정의된다. 개구부는 내곽 영역(ILA)에 대응될 수 있다. 개구부 각각에는 제3 센서 패턴들 (SP3), 또는 더미 패턴(DMP)이 배치될 수 있다.
도 22에서, 제3 센서 패턴들(SP3)은 제1 센서 패턴들(SP1) 및 제2 센서 패턴들(SP2) 중 일부의 내곽 영역(ILA)에 배치될 수 있다. 이 경우, 제3 센서 패턴들(SP3)이 배치되지 않은 제1 센서 패턴들(SP1) 및 제2 센서 패턴들(SP2) 중 다른 일부의 내곽 영역(ILA)에는 더미 패턴(DMP)이 배치될 수 있다. 도 21 및 도 22에서는 제3 센서 패턴들(SP3)이 배치된 영역과 더미 패턴(DMP)이 배치된 영역을 구분하기 위해, 제3 센서 패턴들(SP3)이 배치된 위치에 도트 표시를 하였다. 더미 패턴(DMP)은 외부에서 별도의 전기적 신호가 인가되지 않는 부유 전극들(floating electrodes)일 수 있다. 이에 따라, 더미 패턴(DMP)에 연결된 별도의 신호 배선들은 생략될 수 있다. 더미 패턴(DMP)들은 제1 센서 패턴들(SP1), 제2 센서 패턴들(SP2) 및 제3 센서 패턴들(SP3)과 절연될 수 있다.
제1 센서 패턴들(SP1) 및 제2 센서 패턴들(SP2)은 서로 간의 상호 정전 용량을 형성하여 외부에서 인가되는 터치를 감지할 수 있다. 또한, 제3 센서 패턴들(SP3) 각각은 자기 정전 용량의 변화를 통해 외부 터치를 감지할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 터치 센서(261)은 상호 정전 용량 방식 및 자기 정전 용량 방식의 터치를 모두 구현할 수 있다.
제1 센서 패턴들(SP1), 제2 센서 패턴들(SP2), 제3 센서 패턴들 (SP3), 제1 연결 패턴들(BP1), 및 제2 연결 패턴들(BP2) 각각은 투명한 전도성 산 화물(transparent conductive oxide)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 센서 패턴들(SP1), 제2 센서 패턴들(SP2), 제3 센서 패턴들(SP3), 제1 연결 패턴들(BP1), 및 제2 연결 패턴들(BP2) 각각은 인듐아연 산화물(IZO), 인듐주석 산화물(ITO), 인듐 갈륨 산화물(IGO), 인듐아연갈륨 산화물(IGZO), 및 이들의 혼합물/화합물 중 적어 도 어느 하나를 포함할 수 있다. 하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 배선들(CHY-1 내지 CHY-8)은 제1 터치 전극들(111-1 내지 111- 8)에 연결되고, 제2 배선들(CHX-1 내지 CHX-7)은 제2 터치 전극들(121-1 내지 121-7)에 연결되며, 제3 배선들(CHD-1 내지 CHD-4)은 제3 터치 전극들(131-11 내지 131-22)에 연결될 수 있다.
제1 배선들(CHY-1 내지 CHY-8)은 제1 터치 전극들(111-1 내지 111-8) 중 제1 터치 전극들(111-1 내지 111-8) 각각의 끝 단에 배치된 제1 센서 패턴(SP1)에 각각 연결될 수 있다.
제2 배선들(CHX-1 내지 CHX-7)은 제2 터치 전극들(121-1 내지 121- 7) 중 제2 터치 전극들(121-1 내지 121-7) 각각의 끝 단에 배치된 제2 센서 패턴 (SP2)에 각각 연결되고, 제3 배선들(CHD-1 내지 CHD-4)은 제3 터치 전극들(131-11 내지 131-22)에 일대일 대응되어 연결될 수 있다.
제3 배선들(CHD-1 내지 CHD-4) 중 일부 제3 배선(CHD-4)은 외곽 라 인(OL)을 따라 연장되어 있는 연결 배선(CL)을 통해 터치 센서(261) 내측에 위치한 제3 터치 전극(131-22)과 연결될 수 있다. 연결 배선(CL)은 인접한 두 센서 패턴들의 외곽 라인(OL) 사이에 배치되어, 센서 패턴들과의 기생 커패시턴스를 최소화할 수 있다.
하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 터 치 전극들(121-1 내지 121-7) 각각에도 제1 터치 전극들(111-1 내지 111-8)과 같이 복수의 배선을 연결시킬 수도 있다. 또한, 다른 실시 형태에서, 제1 터치 전극들(111- 1 내지 111-8) 각각의 일 측에만 배선들이 연결될 수 도 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 장치는 신호 배선들과 다양한 연결관계를 가진 센서 전극들을 포함 할 수 있고, 특정 구조로 제한되는 것은 아니다.
도 24에 도시된 바와 같이, 제3 배선들(CHD-1 내지 CHD-4) 중 일부 제3 배선(CHD-4)은 더미 패턴(DMP)들을 통해 터치 센서(261) 내측에 위치한 제3 터치 전극(131-22)과 연결될 수도 있다.
제1 배선들(CHY-1 내지 CHY-8), 제2 배선들(CHX-1 내지 CHX-7), 및 제3 배선들(CHD-1 내지 CHD-4) 각각은 단층 또는 다층구조를 가질 수 있다. 또한, 제1 배선들(CHY-1 내지 CHY-8), 제2 배선들(CHX-1 내지 CHX-7), 및 제3 배선들 (CHD-1 내지 CHD-4) 각각은 인듐아연 산화물(IZO), 인듐주석 산화물(ITO), 인듐갈 륨 산화물(IGO), 인듐아연갈륨 산화물(IGZO), 및 이들의 혼합물/화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 투명한 전도성 산화물을 포함할 수도 있고, 몰리브덴, 은, 티타늄, 구리, 알루미늄, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
제1 배선들(CHY-1 내지 CHY-8), 제2 배선들(CHX-1 내지 CHX-7), 제3 배선들(CHD-1 내지 CHD-4)은 터치 센서(261)의 외측에서 제공되는 제1 구동/수신부(2620), 제2 구동/수신부(2622), 및 제3 구동/수신부(2626)와 각각 전기적으로 연결된다
도 23을 함께 참조하면, 터치 센서(261)은 제1 도전층(101), 절연층(105), 제2 도전층(102), 및 윈도우(103)을 포함한다.
제1 도전층(101) 및 제2 도전층(102) 각각은 복수의 도전 패턴들을 포함할 수 있다. 복수의 도전 패턴들은 도 21 및 도 22에서 설명한 제1 터치 전극들(111-1 내지 111-8), 제2 터치 전극들(121-1 내지 121-7), 제3 터치 전극들(131-11 내지 131-22), 제1 배선들(CHY-1 내지 CHY-8), 제2 배선들(CHX-1 내지 CHX-7), 및 제3 배선들(CHD-1 내지 CHD-4)을 포함할 수 있다. 이에 대해서는 이하에서 구체적으로 설명한다.
절연층(105)은 제1 도전층(101)과 제2 도전층(102) 사이에 배치된다. 절연층(105)은 제1 도전층(101)과 제2 도전층(102)을 단면상에서 이격 및 분리시킨다. 즉, 제1 도전층(101)과 제2 도전층(102)은 절연층(105)에 의해 전기적으로 절연될 수 있다. 제1 도전층(101)과 제2 도전층(102) 중 일부는 절연층(105)을 관통하는 컨택홀을 통해 전기적으로 접속될 수 있다. 절연층(105)은 유기물 및/또는 무기물을 포함할 수 있다.
윈도우(103)는 제2 도전층(102)을 커버하며, 제2 도전층(102)을 보 호한다. 윈도우(103)은 절연성을 가질 수 있다. 윈도우(103)은 적어도 하나의 무기 막 및/또는 유기막을 포함할 수 있다. 경우에 따라, 윈도우(103)은 생략될 수도 있다.
제1 터치 전극들(111-1 내지 111-8)은 제2 도전층(102)에 배치된 제 1 센서 패턴(SP1) 및 제2 도전층(102)에 배치된 제1 연결 패턴(BP1)을 포함할 수 있다.
제2 터치 전극들(121-1 내지 121-7)은 제2 도전층(102)에 배치된 제 2 센서 패턴(SP2) 및 제1 도전층(101)에 배치된 제2 연결 패턴들(BP2)을 포함할 수 있다. 제2 센서 패턴(SP2)과 제2 연결 패턴들(BP2)은 컨택홀(HL)을 관통하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
제3 터치 전극들(131-11 내지 131-22)은 제2 도전층(102)에 배치된 제3 센서 패턴(SP3) 및 제1 도전층(101)에 배치된 제3 연결 패턴들(BP3)을 포함할 수 있다. 제3 센서 패턴(SP3)과 제3 연결 패턴들(BP3)은 컨택홀(HL)을 관통하여 서 로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 25는 도 20의 터치 센싱부에 스타일러스 펜이 근접한 일 예를 나타 낸 도면이다.
스타일러스 펜(10)은 전도성 팁(conductive tip)(11), 공진 회로부(12), 접지부(ground, 15), 및 바디부(body, 17)를 포함할 수 있다. 터치 센싱부(260)에 의해, 터치 센서(261)에 근접한 스타일러스 펜(10)의 터치 입력이 감지될 수 있다.
전도성 팁(11)은 적어도 일부가 전도성 물질(예를 들어, 금속, 전도 성 고무, 전도성 패브릭, 전도성 실리콘 등)로 형성되며, 공진 회로부(12)에 전기 적으로 연결될 수 있다.
공진 회로부(12)는 LC 공진 회로로서, 전도성 팁(11)을 통해 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622) 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 전극 모두에 인가된 구동 신호에 공진할 수 있다.
공진 회로부(12)가 구동 신호에 공진하여 발생된 공진 신호는 전도성 팁(11)을 통해 터치 센서(261)에 출력될 수 있다. 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m), 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n), 및 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 적어도 한 종류의 전극 모두에 구동 신호가 인가되는 구간 및 그 이후의 구간에서, 공진 회로부(12)의 공진에 의한 공진 신호가 전도성 팁 (11)에 전달될 수 있다. 공진 회로부(12)는 바디부(17) 내에 위치하며, 접지부(15)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 방식의 스타일러스 펜(10)은 터치 전극들(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n, 131-11 내지 131-ab) 중 적어도 하나에 인가되는 구동 신호에 응답하여 공진 신호를 발생시킴으로써 터치 입력을 발생시킬 수 있다.
터치 전극들(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n, 131-11 내지 131-ab) 중 적어도 하나와 스타일러스 펜(10)의 전도성 팁(11)에 의해 커패시턴스 (Cx)가 형성된다. 터치 전극들(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n, 131-11 내지 131-ab) 중 적어도 하나와 전도성 팁(11) 사이의 커패시턴스(Cx)를 통해, 구동 신호가 스타일러스 펜(10) 측에 전달되고, 공진 신호가 터치 센서(261)측으로 전달될 수 있다.
터치 센싱부(260)는 상기에서 설명한 공진 신호를 발생시키는 방식을 이용하는 스타일러스 펜(10) 이외의 터치 객체(예를 들어, 사용자의 신체 부위(손 가락, 손바닥 등), 패시브(passive) 또는 액티브(active) 방식의 스타일러스 펜)에 의한 터치를 검출할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
예를 들어, 터치 센싱부(260)는, 전기 신호를 입력받아 이를 자기장 신호로 출력하는 스타일러스 펜에 의한 터치를 검출한다. 예를 들어, 터치 센싱부(260)는 디지타이저(digitizer)를 더 구비할 수 있다. 스타일러스 펜에 의해 전자기 공진(또는 전자기 유도)된 자기장 신호가 디지타이저에 의해 검출됨으로써, 터치가 검출될 수 있다. 또는 터치 센싱부(260)는, 자기장 신호를 입력받아 이를 공진된 자기장 신호로 출력하는 스타일러스 펜에 의한 터치를 검출한다. 예를 들어, 터치 센싱부(260)는 구동 신호로서 전류를 인가하는 코일과 디지타이저를 더 구비할 수 있다. 전류가 인가된 코일에서 생성된 자기장 신호에 스타일러스 펜이 공진한다. 스타일러스 펜은 전자기 공진(또는 전자기 유도)된 자기장 신호가 디지타이저에 의해 검 출됨으로써, 터치가 검출될 수 있다. 또한, 터치 센싱부(260)는, 자기장 신호를 입력받아 소정의 신호를 출력하는 스타일러스 펜에 의한 터치를 검출한다. 여기서, 스타일러스 펜에서 출력되는 소정의 신호는 스타일러스 펜 내부의 공진 회로부에서 공진된 신호와 다른 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 소정의 신호는 스타일러스 펜 내부의 액티브 회로부에서 출력된 신호일 수 있다. 액티브 회로는 공진된 신호에 의해 충전된 배터리로부터 전원을 제공받아 상기 소정의 신호를 출력할 수 있다.
제어부(2624)는 터치 센싱부(260)의 구동을 제어하며, 터치 센싱부(260)의 터치 감지 결과에 대응하여 터치 좌표 정보를 출력할 수 있다.
도 26를 참조하여, 본 개시에 따른 안테나 모듈을 포함하는 터치 센싱부(260)에 대해 설명한다.
도 26은 일 실시 형태에 따른 터치 센싱부의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
일 실시 형태에 따른 터치 센싱부(260)은 터치 센서(261), 루프 코일(264), 루프 코일(264)을 구동하는 코일 드라이버(263), 및 터치 센서(261)를 제어하는 터치 컨트롤러(262)를 포함한다. 터치 컨트롤러(262)는 터치 센서(261)과 신호를 송수신하는 구동부(2620) 및 수신부(2622), 및 제어부(2624)를 포함할 수 있다. 또한, 도면에는 별도로 도시하였지만, 터치 컨트롤러(262)는 루프 코일(264)에 구동 신호를 인가하는 코일 드라이버(263)를 더 포함할 수도 있다.
터치 센서(261)는 제1 방향의 터치 좌표를 검출하기 위한 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 제1 방향과 교차하는 제2 방향의 터치 좌표를 검 출하기 위한 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)을 포함할 수 있다. 예를 들 어, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)은 제2 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)은 제1 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 터치 센서(261) 내에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)은 제1 방향을 따라 배열될 수 있고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)은 제2 방향을 따라 배열될 수 있다.
구동부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으 로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
상기에서 터치 센서(261)가 상호 커패시턴스 방식으로 구현되는 것 으로 설명하였으나, 터치 센서(261)는 셀프 커패시턴스 방식으로 구현될 수 있으며, 상호 커패시턴스 방식에서의 터치 전극들(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n), 구동부(2620), 및 수신부(2622)를 적절히 변형하거나, 새로운 컴포넌트를 추가하거나, 일부 구성요소를 생략하여 셀프 커패시턴스 방식에 적합하도록 수정하는 것은 통상의 기술자에게 용이할 것이다.
도 27은 일 실시 형태에 따른 터치 센싱부(260)의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
일 실시 형태에 따른 터치 센싱부(260)은 터치 센서(261), 루프 코일(264), 루프 코일(264)을 구동하는 코일 드라이버(263), 및 터치 센서(261)를 제어하는 터치 컨트롤러(262)를 포함한다. 터치 컨트롤러(262)는 터치 센서(261)과 신호를 송수신하는 구동/수신부(2620) 및 구동/수신부(2622), 및 제어부(2624)를 포함할 수 있다. 또한 터치 컨트롤러(262)는 루프 코일(264)에 구동 신호를 인가하는 코일 드라이버(263)를 더 포함할 수도 있다.
터치 센서(261)는 제1 방향의 터치 좌표를 검출하기 위한 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 제1 방향과 교차하는 제2 방향의 터치 좌표를 검출하기 위한 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)은 제2 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)은 제1 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 터치 센서(261) 내에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)은 제1 방향을 따라 배열될 수 있고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)은 제2 방향을 따라 배열될 수 있다.
구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가하고 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가하고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
상기에서 터치 센서(261)가 상호 커패시턴스 방식으로 구현되는 것으로 설명하였으나, 터치 센서(261)는 셀프 커패시턴스 방식으로 구현될 수 있으며, 상호 커패시턴스 방식에서의 터치 전극들(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n), 구동부(2620), 및 수신부(2622)를 적절히 변형하거나, 새로운 컴포넌트를 추가하거나, 일부 구성요소를 생략하여 셀프 커패시턴스 방식에 적합하도록 수정하는 것은 통상의 기술자에게 용이할 것이다.
이외에도, 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 연결되어 구동 신호를 인가할 수도 있고, 구동/수신부(2622)는 복수의 제1 터치 전극 및 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 연결되어 감지 신호를 수신할 수도 있다.
코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)에 구동 신호를 인가한다. 구동 신호는, 공진 회로부(12)의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 신호(예를 들어, 사인파, 구형파 등)를 포함할 수 있으며, 소정 주파수를 갖는 교류 전압 또는 교류 전류일 수 있다. 이러한 구동 신호의 주파수와 크기는 제어부(2624)의 제어에 따라 변경될 수 있다.
제어부(2624)는 구동/수신부(2620) 및 구동/수신부(2622)에서 수신된 터치 신호를 복조하여 스타일러스 펜(10)으로부터의 센서 입력을 수신할 수 있다.
또한, 제어부(2624)는 스타일러스 펜(10)의 공진 신호 주파수가 변경될 수 있도록, 루프 코일(264)에 인가하는 구동 신호를 변조할 수 있다. 이때, 제어부(2624)에서의 터치 신호의 복조 방식 및 주파수 변경 요청 구동 신호의 변조 방식은 OOK(On/Off Keying), ASK(Amplitude Shift Keying), 및 FSK(Frequency Shift Keying)와 같은 방식으로 수행될 수 있다. 마찬가지로, 스타일러스 펜(10)에서의 터치 신호의 변조 방식 및 주파수 변경 요청 구동 신호의 복조 방식은 OOK(On/Off Keying), ASK(Amplitude Shift Keying)와 같은 방식으로 수행될 수 있다.
도 28을 참조하여 도 1의 (b)에 도시된 전자 디바이스(2')의 터치 센싱부(260)를 설명한다.
도 28은 일 실시 형태에 따른 터치 센싱부(260)의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 28에 도시된 터치 센싱부(260)는 도 26에서 설명한 터치 센싱부(260)와 비교하여, 복수의 루프 코일 (264a, 264b)을 포함하고, 복수의 루프 코일 (264a, 264b)이 폴딩축(AXIS_F)을 포함한 폴딩 영역(FA)을 제외한 영역에 각각 위치한다는 점을 제외하고는 동일하므로 다른 구성들의 상세한 설명을 생략한다.
제1 루프 코일(264a)은 폴딩축(AXIS_F)의 좌측에 위치하고, 제2 루프 코일(264b)은 폴딩축(AXIS_F)의 우측에 위치한다. 제1 및 제2 루프 코일들(264a, 264b)은 코일 드라이버(263)에 연결되어 있다.
코일 드라이버(263)는 제1 및 제2 루프 코일들(264a, 264b) 각각에 구동 신호를 인가한다. 코일 드라이버(263)는 스타일러스 펜(10)의 터치 스크린(20) 상의 위치를 사용하여 구동 신호를 다르게 인가할 수 있다. 이와 관련해서는 추후 도면들을 참조하여 설명한다.
한편, 도 28에서는 루프 코일이 2개로 도시되어 있으나, 폴딩 영역의 개수에 따라 루프 코일의 개수는 더 늘어날 수 있다. 예를 들어, 폴딩 영역이 2개이면, 루프 코일은 3개일 수 있고, 폴딩 영역이 3개이면, 루프 코일은 4개일 수 있다. 이와 같이, 루프 코일의 개수는 폴딩 영역의 개수에 1개를 더 더한 개수를 가질 수 있다.
이하, 도 1에 도시된 스타일러스 펜(10)에 대해서 설명한다.
도 29의 (a) 및 (b)는 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜(10)과 두 가지 실시 형태들에 따른 터치 스크린(20)이 구동하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 29의 (a) 및 (b)를 참조하면, 스타일러스 펜(10)은 전도성 팁(tip)(11), 공진(resonance) 회로부(12), 접지부(15), 및 하우징(예를 들면, 케이스, 프레임, 커버 등)(17)을 포함할 수 있다.
전도성 팁(11)은 공진 회로부(12)에 전기적으로 연결되어 있다. 적 어도 일부가 전도성 물질(예를 들어, 금속, 전도성 고무, 전도성 패브릭, 전도성 실리콘 등)로 형성될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 또한, 전도성 팁(11)은 비전도성 하우 징 내부에 존재하면서 전도성 팁(11)의 일부가 하우징 외부로 노출된 형태를 가질 수도 있으며, 이에 제한되지 않는다.
전도성 팁(11)은 적어도 일부가 전도성 물질(예를 들어, 금속, 전도 성 고무, 전도성 패브릭, 전도성 실리콘 등)로 형성되며, 공진 회로부(12)에 전기 적으로 연결될 수 있다.
공진 회로부(12)는 LC 공진 회로로서, 터치 스크린(20)에서 출력되 는 구동 신호에 공진할 수 있다. 공진 회로부(12)는 LC 공진 회로로서, 전도성 팁(11)을 통해 제1 구 동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622) 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. 여기서 구동 신호는 터치 전극(채널)으로 전달되는 Tx 신호일 수 있다. 구동 신호는, 공진 회로부(12)의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 신호(예를 들어, 사인파, 구형파 등)를 포함할 수 있다. 스타일러스 펜(10)의 공진 주파수는 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)의 설계 값에 따른다. 공진을 위해서는 공진 회로부(12)의 공진 주파수와 구동 신호의 주파 수가 동일 내지는 매우 유사해야 한다. 터치 전극(21)이 구동 신호에 의한 전기장을 발생시키면, 스타일러스 펜(10)의 공진 회로(12)는 전기장의 변화를 통해 수신한 신호를 이용하여 공진한다.
하우징(17)은 스타일러스 펜(10)의 소자들을 수용할 수 있다. 하우징(17)은 원기둥, 다각기둥, 적어도 일부분이 곡면인 기둥 형태, 배흘림기둥(entasis) 형태, 각뿔대(frustum of pyramid) 형태, 원뿔대(circular truncated cone) 형태 등을 가질 수도 있으며, 그 형태에 제한되지 않는다. 하우징(17)은 내부가 비어있으므로, 그 내부에 전도성 팁(11), 공진 회로부(12), 및 접지부(15)를 수용할 수 있다. 이러한 하우징(17)은 비전도성 물질로 이루어질 수 있다.
공진 회로부(12)가 구동 신호에 공진하여 발생된 공진 신호는 전도성 팁(11)을 통해 터치 스크린(20)에 출력될 수 있다. 터치 전극(21)에 구동 신호가 입력되는 구간 및 그 이후의 구간 동안, 공진에 의한 공진 신호가 전도성 팁(11)을 통해 터치 스크린(20)에 출력될 수 있다. 공진 회로부(12)는 하우징(17) 내에 위치 하며, 접지부(15)에 전기적으로 연결되어 있다. 접지부(18)는 하우징(17) 외면에 접촉하는 사용자의 신체 등에 의해 접지될 수 있다.
이하 도 30을 참조하여 다양한 실시 형태에 따른 스타일러스 펜(10)들을 설명한다.
도 30은 여러 실시 형태들에 따른 스타일러스 펜을 나타낸 도면이다. 스타일 러스 펜(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)은 공통적으로 전도성 팁(11)과 공진 회로부(12)를 포함한다.
구체적으로, 도 30의 (a)의 스타일러스 펜(10a)는 전도성 팁(11)과 전도성 팁(11)에 연결된 공진 회로부(12)를 포함한다.
도 30의 (b)의 스타일러스 펜(10b)는 전도성 팁(11), 전도성 팁(11)에 연결된 공진 회로부(12), 공진 회로부(12)에 연결된 정류기(13), 정류기(13)에 연결된 전력 스토리지(14), 및 전력 스토리지(14)에 연결된 액티브 회로부(15)를 포함하고, 액티브 회로부(15)는 공진 회로부(12)에 연결된다.
도 30의 (c)의 스타일러스 펜(10c)는 전도성 팁(11), 공진 회로부(12), 공진 회로부(12)에 연결된 배터리(50), 배터리(50)에 연결된 액티브 스타일러스 모듈(60)을 포함하고, 액티브 스타일러스 모듈(60)은 전도성 팁(11)에 연결된다.
도 30의 (d)의 스타일러스 펜(10d)는 전도성 팁(11), 전도성 팁(11)에 연결된 액티브 스타일러스 모듈(60), 액티브 스타일러스 모듈(60)에 연결된 공진 회로부(12), 공진 회로부(12)에 연결된 배터리(50)을 포함하고, 배터리(50)와 액티브 스타일러스 모듈(60)이 서로 연결된다.
도 30의 (e)의 스타일러스 펜(10e)는 전도성 팁(11), 공진 회로부(12), 및 액티브 모듈(50)을 포함한다. 이외에도 스타일러스 펜(10a, 10b, 10c, 10d, 10e )은 후술할 센서 및/또는 통신 모듈을 더 포함할 수 있다.
전도성 팁(11)은 적어도 일부가 전도성 물질(예를 들어, 금속, 전도 성 고무, 전도성 패브릭, 전도성 실리콘 등)로 형성될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 공진 회로부(12)는 LC 공진 회로로서, 루프 코일(264)에서 출력되는 구동 신호에 공진할 수 있다. 공진 회로부(12)는 LC 공진 회로로서, 터치 스크린(20)에서 출력되는 구동 신호에 공진할 수 있다. 구동 신호는, 공진 회로부(12)의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 신호(예를 들어, 사인파, 구형파 등)를 포함할 수 있다. 스타일러스 펜(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)의 공진 주파수는 스타일러스 펜(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)의 공진 회로부(12)의 설계 값에 따른다. 공진을 위해서는 공진 회로부(12)의 공진 주파수와 구동 신호의 주파수가 동일 내지는 매우 유사해야 한다. 루프 코일(264)이 구동 신호에 의한 자기장을 발생시키거나 또는 터치 센서(261)가 구동 신호에 의한 전기장을 발생시키면, 스타일러스 펜(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)의 공진 회로부(12)는 자기장 및/또는 전기장의 변화를 통해 수신한 신호를 이용하여 공진한다.
스타일러스 펜(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)의 소자들을 하우징에 수용될 수 있다. 하 우징은 원기둥, 다각기둥, 적어도 일부분이 곡면인 기둥 형태, 배흘림기둥 (entasis) 형태, 각뿔대(frustum of pyramid) 형태, 원뿔대(circular truncated cone) 형태 등을 가질 수도 있으며, 그 형태에 제한되지 않는다. 하우징은 내부가 비어있으므로, 그 내부에 전도성 팁(11), 공진 회로부(12)와 같은 스타일러스 펜(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)의 소자를 수용할 수 있다. 이러한 하우징은 비전도성 물질로 이루어질 수 있다.
도 30의 (a)에 도시된 스타일러스 펜(10a)은 전도성 팁(tip)(11) 및 전도성 팁(11)에 직접 연결되어 있는 공진 회로부(12)를 포함할 수 있다. 공진 회로부(12)는 루프 코일(264)로부터 전달되는 에너지를 사용하여 공진하고, 공진된 에너지가 직접 전도성 팁(11)을 통해 출력된다.
루프 코일(264)에 구동 신호가 입력되는 구간 및 그 이후의 구간 동안, 공진에 의한 공진 신호가 전도성 팁(11)을 통해 터치 스크린(20)에 출력될 수 있다. 공진 회로부(12)는 하우징 내에 위치하며, 접지부에 전기적으로 연결되어 있다. 　전자 디바이스(2)는 터치 객체(touch object)에 의한 터치 입력(직접 터치 또 는 근접 터치)을 감지하기 위해 사용될 수 있다. 도 29에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(2)에 의해, 터치 센서(261)에 근접한 스타일러스 펜(10)의 터치 입력이 감지될 수 있다.
도 30의 (b)에 도시된 스타일러스 펜(10b)은 전도성 팁(11), 공진 회로부(12), 정류기(13), 전력 스토리지(14), 및 액티브 회로부(15)를 포함한다. 이외에도 스타일러스 펜(10)은 센서(미도시) 및/또는 통신 모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다. 공진 회로부(12)는 루프 코일(264)로부터 전달되는 에너지를 사용하여 공진하고, 공진된 에너지는 액티브 모듈(50)에 전달된다. 공진 회로부(12)는 루프 코일(264)로부터 전달되는 에너지를 사용하여 공진하고, 공진된 에너지는 정류기(13)에서 정류되어 전력 스토리지(14)를 충전하는데 사용될 수 있다. 전력 스토리지(14)는 충전이 가능한 배터리 내지는 EDLC(electric double layered capacitor)와 같은 커패시터를 포함한다.
도 30의 (b)에 도시된 스타일러스 펜(10b)의 액티브 회로부(15)는 전력 스토리지(14)로부터 전력을 전달받아 터치 스크린(20)에 전달하는 공진 신호의 크기, 주파수, 위상 등을 변경할 수 있다. 또한, 액티브 회로부(15)는 전자 디바이스(2)의 근거리 통신 모듈(212)에 터치 입력 외의 추가적인 신호를 전송할 수 있다. 또한, 액티브 모듈(50)는 전자 디바이스(2)의 근거리 통신 모듈(212)에 터치 입력 외의 추가적인 신호를 전송할 수도 있다.
도 30의 (e)에 도시된 스타일러스 펜(10e)의 액티브 모듈(50)은 공진된 에너지를 정류하고, 이를 저장할 수 있다. 액티브 모듈(50)은 전력을 저장하기 위해, 충전이 가능한 배터리 내지는 EDLC(electric double layered capacitor)와 같은 커패시터를 포함할 수 있다. 추가적으로 액티브 모듈(50)은 DC/DC 컨버터 등을 더 포함할 수 있다.
액티브 모듈(50)은 센서, 통신 유닛 등을 포함할 수 있다. 예를 들어 센서는 펜 팁(11)의 가압에 따른 압력의 변화를 획득하기 위한 필압 센서, 스타일러스 펜(10)의 기울기 변화를 획득하기 위한 가속도 센서(acceleration sensor), 기계식 (mechanical) 입력수단(또는, 메커니컬 키, 예를 들어, 스타일러스 펜(10)의 후면 또는 측면에 위치하는 버튼, 돔 스위치(dome switch), 조그 휠, 조그 스위치 등), 근접센서(proximity sensor), 조도 센서(illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라), 마이크로폰(microphone), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
통신 유닛은 블루투스(BluetoothTM), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 사용하여 근거리 무선 통신을 수행할 수 있다. 통신 유닛의 근거리 통신 방식은 상기에서 설명한 통신 프로토콜 외의 다른 근거리 통신 프로토콜일 수 있으며, 상기의 설명에 제한되지 않는다.
도 30의 (c) 및 (d)에 도시된 스타일러스 펜(10c)은 전도성 팁(11), 공진 회로부(12), 공진 회로부(12)에 연결되어 전력을 저장하는 배터리(50), 및 전도성 팁(11)에 연결되어 있는 액티브 스타일러스 모듈(60)을 포함할 수 있다. 공진 회로부(12)는 루프 코일(264)로부터 전달되는 에너지를 사용하여 공진하고, 공진된 에너지는 배터리(50)를 충전하는 데 사용될 수 있다. 액티브 스타일러스 모듈(60)은 배터리(50)로부터 전력을 전달받아 터치 스크린(20)에 신호를 전송할 수 있다. 액티브 모듈(50)은 저장된 전력, 공진 회로부(12)에서 전달된 에너지 등을 사용하여 터치 스크린(20)에 전자기적 신호를 전달할 수 있다. 이러한 액티브 스타일러스 모듈(60)은 오실레이터 등을 포함할 수 있으며, 오실레이터에서 생성된 소정 주파수로 발진하는 전기적 신호를 터치 스크린(20)에 전달할 수 있다.
도 31 내지 도 35를 참조하여, 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜, 전자 디바이스, 및 이를 포함하는 입력 시스템에 대해 설명한다.
도 31는 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜과 전자 디바이스의 일부를 나타낸 도면이다. 이하에서, 앞서 설명한 구성요소와 동일한 구성 요소에 대해서는 설명을 생략한다.
액티브 회로부(15)는 DC/DC 컨버터(150), 배터리(152), 센서(154), 및 제어기(156)를 포함할 수 있다. 여기서 DC/DC 컨버터(150), 배터리(152)는 설계 에 따라 포함되지 않을 수도 있다.
DC/DC 컨버터(150)는 전력 스토리지(14)에 저장된 전력을 부스팅(boosting)하거나, 다운-컨버팅(down-converting)하여 배터리(152)에 적절한 충전 전압을 공급할 수 있다. 액티브 회로부(15)에 배터리(152)가 포함되지 않는 경우, DC/DC 컨버터(150)는 컨버팅된 전압을 제어기(156)의 동작 전압으로 공급할 수 있 다.
배터리(152)는 DC/DC 컨버터(150)에서 공급된 전압으로 충전하고, 충전된 전압을 제어기(156)의 동작 전압으로 공급할 수 있다. 액티브 회로부(15)에 DC/DC 컨버터(150)가 포함되지 않는 경우, 배터리(152)는 충전 스토리지(14)로서 기능한다.
센서(154)는 펜 팁(11)의 가압에 따른 압력의 변화를 획득하기 위한 필압 센서, 스타일러스 펜(10)의 기울기 변화를 획득하기 위한 가속도 센서 (acceleration sensor), 기계식 (mechanical) 입력수단(또는, 메커니컬 키, 예를 들어, 스타일러스 펜(10)의 후면 또는 측면에 위치하는 버튼, 돔 스위치 (dome switch), 조그 휠, 조그 스위치 등), 근접센서(proximity sensor), 조도 센서 (illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외 선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 광 센서 (optical sensor, 예를 들어, 카메라), 마이크로폰(microphone), 배터리 게이지 (battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센 서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제어기(156)는 스타일러스 펜(10)의 전반적인 동작을 제어한다.
제어기(156)는 센서(154)로부터의 입력에 따라 공진 신호의 크기를　제어함으로써 센서 입력을 전자 디바이스(2) 측에 전달할 수 있다. 제어기(154)는 센서로부터의 입력 값에 따라, 스위치들(SW0, SW1, SW2)의 온/오프를 제어함으로써 OOK 방식 또는 ASK 방식으로 센서 입력 값을 변조할 수 있다. 도 31에서는 총 3개의 저항이 병렬로 연결되어 4bit를 표현하는 것으로 도시하였으나, 이보다 더 많거나 더 적은 저항이 포함될 수 있다. 이와 관련하여 도 32 및 도 33를 함께 참조하여 설명한다.
도 32은 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜과 전자 디바이스의 센서 입력 동작을 나타낸 순서도이고, 도 33는 도 32에 따른 구동 신호와 공진 신호의 일례를 나타낸 파형도이다.
도 32에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(2)는 구동 신호를 스타일러스 펜(10)에 전달(S00)한다. 구동 신호는 스타일러스 펜(10)의 전력 스토리지(14, 152)를 충전할 수 있다. 전력 스토리지(14, 152)가 충분히 충전되어 있는 경 우, 본 단계는 생략될 수도 있다.
센서(154)는 입력을 센싱(S10)한다. 입력은 센서(154)의 종류에 따 라 다양한 입력일 수 있다.
제어기(156)는 센싱된 입력에 따라 공진 신호를 변조(S12)한다. 그 리고 변조된 공진 신호는 전자 디바이스(2)에 전달(S14)된다. 도 33에 도시된 바와 같이, ASK 방식으로 변조된 공진 신호가 전자 디바이스(2) 측에 전달될 수 있다.
전자 디바이스(2)는 전달된 공진 신호를 복조하여 센서(154)에 의해 센싱된 데이터를 획득하고, 공진 신호로써 터치 입력을 검출(S02)한다. 이하에서는 센서(154)의 종류에 따라 전자 디바이스(2)로 전달되는 데이터에 대해 설명한다.
센서(154)가 필압 센서이고, 호버링 상태를 감지하면, 제어기(156)는 스위치들(SW0, SW1, SW2) 중 적어도 하나를 제어하여, 공진 신호의 크기를 변경 할 수 있다. 일례로, 제어기(156)는 제1 노드(N1)의 전압을 배터리(152)의 그라운 드에 연결시켜 호버링 상태에서 공진 신호의 출력을 중단시킬 수 있다. 이 경우, 제어부(2624)는 터치 전극(21)을 통해 수신되는 공진 신호의 크기가 매우 작아지거 나, 또는 공진 신호 자체가 수신되지 않음을 감지하고, 스타일러스 펜(10)에 의한 터치 입력이 없는 것으로 결정할 수 있다. 다른 예로, 제어기(156)는 공진 신호의 크기를 사용한 신호 변조 방식을 통해 호버링 상태임을 나타내는 데이터를 공진 신 호로서 출력할 수도 있다. 그러면, 제어부(2624)는 수신부(2622)로 수신된 공진 신 호를 복조하여 호버링 상태임을 나타내는 데이터를 획득하고, 수신되는 공진 신호 를 터치 입력으로 처리하지 않을 수 있다.
센서(154)가 가속도 센서이고, 기울기 각도를 감지하면, 제어기 (156)는 스위치들(SW0, SW1, SW2) 중 적어도 하나를 제어하여, 공진 신호의 크기를 변경할 수 있다. 제어기(156)는 공진 신호의 크기를 사용한 신호 변조 방식을 통해 기울기 각도를 나타내는 데이터를 공진 신호로서 출력할 수 있다. 그러면, 제어부 (2624)는 수신부(2622)로 수신된 공진 신호를 복조하여 기울기 각도를 나타내는 데 이터를 획득하고, 기울기 각도에 대응하도록 터치 면적을 조정할 수 있다. 스타일러스 펜(10)이 Z축(도 5 참조)으로부터 기울어진 각도가 크면, 제어부(2624)는 공진 신호에 의해 입력된 터치 입력에 따른 터치 면적보다 더 큰 값을 갖도록 조정하 여 터치 데이터를 생성할 수 있다.
센서(154)가 버튼 또는 터치 센서이고, 사용자의 버튼 누름 또는 터 치 센서 터치를 감지하면, 제어기(156)는 스위치들(SW0, SW1, SW2) 중 적어도 하나 를 제어하여, 공진 신호의 크기를 변경할 수 있다. 제어기(156)는 공진 신호의 크 기를 사용한 신호 변조 방식을 통해 버튼 눌림 내지는 터치 입력을 나타내는 데이 터를 공진 신호로서 출력할 수 있다. 그러면, 제어부(2624)는 수신부(2622)로 수신 된 공진 신호를 복조하여 버튼 눌림 내지는 터치 입력을 나타내는 데이터를 획득하 고, 버튼 눌림 내지는 터치 입력을 나타내는 터치 데이터를 생성할 수 있다. 전자 디바이스(2)는 버튼 눌림 내지는 터치 입력을 나타내는 터치 데이터를 사용하여 전 자 디바이스(2)으로 수신된 사용자 입력으로 처리할 수 있다. 예를 들어, 전자 디 바이스(2)가 카메라를 더 포함하는 경우, 스타일러스 펜(10)의 버튼 눌림 내지는 터치 입력을 나타내는 터치 데이터가 수신되면, 제어부(270)는 카메라로써 이미지 를 촬영하는 동작을 수행할 수 있다. 이외에도, 전자 디바이스(2)가 스피커를 더 포함하는 경우, 스타일러스 펜(10)의 버튼 눌림 내지는 터치 입력을 나타내는 터치 데이터가 수신되면, 제어부(270)는 스피커로 출력되는 음향의 크기를 제어하거나, 음향의 재생 개시 또는 재생 중단 동작을 수행할 수 있다.
센서(154)가 조도 센서이고, 주변 조도를 감지하면, 제어기(156)는 스위치들(SW0, SW1, SW2) 중 적어도 하나를 제어하여, 공진 신호의 크기를 변경할 수 있다. 제어기(156)는 공진 신호의 크기를 사용한 신호 변조 방식을 통해 주변 조도를 나타내는 데이터를 공진 신호로서 출력할 수 있다. 그러면, 제어부(2624)는 수신부(2622)로 수신된 공진 신호를 복조하여 주변 조도를 나타내는 데이터를 획득 하고, 이를 제어부(270) 또는 디스플레이 컨트롤러(252)에 전달할 수 있다. 그러면, 주변 조도에 따라 디스플레이 패널(251)에 표시되는 영상의 휘도가 조정될 수 있다.
센서(154)가 자기 센서이고, 스타일러스 펜(10)이 향하는 방향을 감 지하면, 제어기(156)는 스위치들(SW0, SW1, SW2) 중 적어도 하나를 제어하여, 공진 신호의 크기를 변경할 수 있다. 제어기(156)는 공진 신호의 크기를 사용한 신호 변 조 방식을 통해 스타일러스 펜(10)이 향하는 방향을 나타내는 데이터를 공진 신호 로서 출력할 수 있다. 그러면, 제어부(2624)는 수신부(2622)로 수신된 공진 신호를 복조하여 스타일러스 펜(10)이 향하는 방향을 나타내는 데이터를 획득하고, 이를 제어부(270)에 전달할 수 있다. 그러면, 제어부(270)는 스타일러스 펜(10)이 향하 는 방향을 디스플레이 패널(251)에 나침반 영상 등으로 표시할 수 있다. 제어부 (270)는 스타일러스 펜(10)이 향하는 방향에 위치한 다른 외부 기기를 제어하는 신 호를 생성할 수도 있다. 이 경우, 전자 디바이스(2)를 기준으로 외부 기기가 위치 하는 방향은 메모리(220)에 저장되어 있는 것으로 가정한다.
센서(154)가 자이로스코프 센서 내지는 모션 센서이고, 사용자의 모 션 입력을 감지하면, 제어기(156)는 스위치들(SW0, SW1, SW2) 중 적어도 하나를 제 어하여, 공진 신호의 크기를 변경할 수 있다. 제어기(156)는 공진 신호의 크기를 사용한 신호 변조 방식을 통해 모션 입력을 나타내는 데이터를 공진 신호로서 출력할 수 있다. 그러면, 제어부(2624)는 수신부(2622)로 수신된 공진 신호를 복조하여 모션 입력을 나타내는 데이터를 획득하고, 이를 제어부(270)에 전달할 수 있다. 그 러면, 제어부(270)는 모션 입력에 따른 동작을 수행할 수 있다.
센서(154)가 RGB 센서, 광 센서, 내지 적외선 센서이고, 외부 광을 감지하면, 제어기(156)는 스위치들(SW0, SW1, SW2) 중 적어도 하나를 제어하여, 공 진 신호의 크기를 변경할 수 있다. 제어기(156)는 공진 신호의 크기를 사용한 신호 변조 방식을 통해 외부 광의 색상, 영상, 내지는 적외선 레벨을 나타내는 데이터를 공진 신호로서 출력할 수 있다. 그러면, 제어부(2624)는 수신부(2622)로 수신된 공 진 신호를 복조하여 외부 광의 색상, 영상, 내지는 적외선 레벨을 나타내는 데이터 를 획득하고, 이를 제어부(270)에 전달할 수 있다. 그러면, 제어부(270)는 외부 광 의 색상, 영상, 내지는 적외선 레벨에 따른 동작을 수행할 수 있다.
센서(154)가 지문 센서이고, 사용자의 지문 입력을 감지하면, 제어 기(156)는 입력된 지문 이미지와 액티브 회로부(15)의 메모리(미도시) 등에 저장된 지문 이미지를 비교하여 사용자를 인증할 수 있다. 그리고, 사용자가 인증된 사용 자이면 제어기(156)는 스위치들(SW0, SW1, SW2) 중 적어도 하나를 제어하여, 공진 신호의 크기를 변경할 수 있다.
일례로, 제어기(156)는 제1 노드(N1)의 전압을 배터리(152)의 그라 운드에 연결시켜, 인증되지 않은 사용자의 사용 중에 공진 신호의 출력을 중단시킬 수 있다. 이 경우, 제어부(2624)는 터치 전극(21)을 통해 수신되는 공진 신호의 크기가 매우 작아지거나, 또는 공진 신호 자체가 수신되지 않음을 감지하고, 스타일러스 펜(10)에 의한 터치 입력이 없는 것으로 결정할 수 있다. 다른 예로, 제어기 (156)는 공진 신호의 크기를 사용한 신호 변조 방식을 통해 인증되지 않은 사용자 의 사용임을 나타내는 데이터를 공진 신호로서 출력할 수도 있다. 그러면, 제어부 (2624)는 수신부(2622)로 수신된 공진 신호를 복조하여 인증되지 않은 사용자의 사 용을 나타내는 데이터를 획득하고, 수신되는 공진 신호를 터치 입력으로 처리하지 않을 수 있다.
센서(154)가 마이크로폰이고, 외부 음향을 감지하면, 제어기(156)는 스위치들(SW0, SW1, SW2) 중 적어도 하나를 제어하여, 공진 신호의 크기를 변경할 수 있다. 제어기(156)는 공진 신호의 크기를 사용한 신호 변조 방식을 통해 외부 음향을 나타내는 데이터를 공진 신호로서 출력할 수 있다. 그러면, 제어부(2624)는 수신부(2622)로 수신된 공진 신호를 복조하여 외부 음향을 나타내는 데이터를 획득 하고, 이를 제어부(270)에 전달할 수 있다. 그러면, 제어부(270)는 외부 음향에 따 른 동작을 수행할 수 있다.
센서(154)가 배터리 게이지이고, 배터리(14, 152)의 충전 상태(SOC, OCV 등)를 감지하면, 제어기(156)는 스위치들(SW0, SW1, SW2) 중 적어도 하나를 제 어하여, 공진 신호의 크기를 변경할 수 있다. 제어기(156)는 공진 신호의 크기를 사용한 신호 변조 방식을 통해 배터리 충전 상태를 나타내는 데이터를 공진 신호로 서 출력할 수 있다. 그러면, 제어부(2624)는 수신부(2622)로 수신된 공진 신호를 복조하여 배터리(14, 152)의 충전 상태를 나타내는 데이터를 획득하고, 루프 코일(264)에 인가하는 구동 신호의 크기를 조절할 수 있다. 제어부(2624)는 배터리(14, 152)의 충전 상태가 만충전 상태인 경우, 구동 신호의 크기를 감소시킬 수 있다. 제어부(2624)는 배터리(14, 152)의 충전 상태가 임계치 이하인 경우, 구동 신호의 크기를 증가시킬 수 있다.
센서(154)가 온도계이고, 주변 온도를 감지하면, 제어기(156)는 스 위치들(SW0, SW1, SW2) 중 적어도 하나를 제어하여, 공진 신호의 크기를 변경할 수 있다. 제어기(156)는 공진 신호의 크기를 사용한 신호 변조 방식을 통해 주변 온도 를 나타내는 데이터를 공진 신호로서 출력할 수 있다. 이때, 제어기(156)는 스위치 (SW3)을 제어하여 공진 주파수를 변경할 수도 있다. 예를 들어, 제어기(156)는 주 변 온도가 증가하는 경우, 스위치(SW3)을 제어하여 공진 주파수를 증가시킬 수 있 다. 제어기(156)는 주변 온도가 감소하는 경우, 스위치(SW3)을 제어하여 공진 주파 수를 감소시킬 수 있다. 그러면, 제어부(2624)는 수신부(2622)로 수신된 공진 신호 를 복조하여 주변 온도를 나타내는 데이터를 획득하고, 루프 코일(264)에 인가하는 구동 신호의 주파수를 조절할 수 있다. 제어부(2624)는 온도가 증가하는 것으로 판 단되는 경우, 구동 신호의 주파수를 감소시킬 수 있다. 제어부(2624)는 온도가 증 가하는 것으로 판단되는 경우, 구동 신호의 크기를 감소시킬 수 있다.
이외에도 센서(154)의 기능에 따라 센싱된 데이터를 다양한 데이터 변조 방식에 따라 변조하여 전자 디바이스(2) 측에 전달할 수 있다. 그러면, 제어 부들(2624, 270)은 수신된 공진 신호를 복조하여 센서 데이터를 획득하고, 이에 대 응하여 적절한 제어를 수행할 수 있다.
다음으로, 제어기(156)는 터치 전극(21)을 통해 전달된 구동 신호를 복조하여 공진 회로부(12)의 공진 주파수를 변경할 수 있다. 이와 관련하여 도 34 및 도 35을 함께 참조하여 설명한다.
도 34는 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜과 전자 디바이스의 공진 주파수 변경 동작을 나타낸 순서도이고, 도 35은 도 34에 따른 구동 신호와 공진 신호의 일례를 나타낸 파형도이다.
전자 디바이스(2)는 스타일러스 펜(10)에 내장된 공진 회로부의 설 계에 따른 공진 주파수와 유사한 주파수를 갖는 노이즈에 취약할 수 있다. 따라서, 제어부(2624)는 수신기(2622)로부터 수신된 신호에, 현재 구동 신호의 구동 주파수 와 동일 또는 유사한 주파수를 갖는 노이즈 성분이 포함되어 있거나, 또는 현재 구 동 신호의 구동 주파수와 동일 또는 유사한 노이즈 신호만이 존재하는 경우, 구동 신호의 구동 주파수를 변경할 수 있다.
도 34에 도시된 바와 같이, 제어부(2624)는 공진 주파수 변경 요청 신호를 스타일러스 펜(10)에 전달(S20)한다. 제어부(2624)는 구동 신호의 구동 주 파수를 변경하기 전에, 공진 주파수 변경 요청 신호를 구동 신호에 변조하여 터치 전극(21)에 인가할 수 있다. 도 35에 도시된 바와 같이, 제어부(2624)는 구동 신호 의 주파수(f1)를 주파수(f2)로 변경하기 전에, 구동 신호에 공진 주파수 변경 요청 신호를 ASK 방식으로 변조하여 스타일러스 펜(10)에 전달할 수 있다.
제어기(156)는 터치 전극(21)을 통해 전달된 구동 신호를 복조함으로써 주파수 변경 요청 신호가 수신되는지 판단(S30)한다.
주파수 변경 요청이 있으면, 제어기(156)는 스위치(SW3)을 제어하여 공진 회로부(12)의 공진 주파수를 변경(S32)한다. 그리고 스타일러스 펜(10)은 공 진 신호를 전자 디바이스(2) 측에 전달(S34)한다. 이때 공진 주파수는 변경되었으 나, 구동 신호의 구동 주파수가 변경되지 않으면, 공진 신호의 크기는 감소될 수 있다.
제어부(2624)는 공진 회로부(12)의 공진 주파수가 변경되면, 변경된 공진 주파수로 구동 신호의 주파수를 변경하고 터치 입력을 검출(S22)한다. 도 35을 다시 참조하면, 시점(t1)에서 제어부(2624)는 구동 신호의 구동 주파수를 f2로 변경한다. 이때, 공진 회로부(12)의 변경된 공진 주파수는 미리 설정되어 있는 주 파수일 수 있다. 한편, 제어기(156)는 공진 신호의 크기를 사용한 신호 변조 방식 을 통해 공진 주파수가 변경되었음을 나타내는 데이터를 공진 신호로서 출력하여, 제어부(2624)가 공진 주파수 변경 여부를 확인할 수도 있다. 또는 제어부(2624)가 주파수 변경 요청 신호를 전달한 후, 수신되는 공진 신호의 크기가 감소하거나, 주파수 변경 요청 신호를 전달한 후로부터 소정 시간이 경과하면, 제어부(2624)는 공진 주파수가 변경된 것으로 판단할 수 있다.
다음으로 도 36 내지 도 38를 참조하여, 다른 실시 형태에 따른 스타일러스 펜, 전자 디바이스, 및 이를 포함하는 입력 시스템에 대해 설명한다.
도 36은 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜과 전자 디바이스의 일부를 나타낸 도면이다. 이하에서, 앞서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략한다.
도 36에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(10)은 외부 통신 모듈(212) 등과 통신할 수 있는 통신 유닛(158)을 더 포함한다.
통신 유닛(158)은 블루투스(BluetoothTM), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나 를 사용하여 근거리 무선 통신을 수행할 수 있다. 통신 유닛(158)의 근거리 통신 방식은 상기에서 설명한 통신 프로토콜 외의 다른 근거리 통신 프로토콜일 수 있으 며, 상기의 설명에 제한되지 않는다.
제어기(156)는 센서(154)로부터의 입력을 통신 유닛(158)을 통해 전 자 디바이스(2) 측에 전달할 수 있다. 도 37을 참조하여 함께 설명한다.
도 37은 다른 실시 형태에 따른 스타일러스 펜과 전자 디바이스의 센서 입력 동작을 나타낸 순서도이다.
도시된 바와 같이, 전자 디바이스(2)는 구동 신호를 스타일러스 펜 (10)에 전달(S40)한다. 구동 신호는 스타일러스 펜(10)의 전력 스토리지(14, 152) 를 충전할 수 있다. 전력 스토리지(14, 152)가 충분히 충전되어 있는 경우, 본 단 계는 생략될 수도 있다.
센서(154)는 입력을 센싱(S50)한다. 입력은 센서(154)의 종류에 따라 다양한 입력일 수 있다.
제어기(156)는 센싱된 입력에 따라 센싱 신호를 생성(S52)한다. 그 리고 생성된 센싱 신호는 전자 디바이스(2)에 전달(S54)된다.
전자 디바이스(2)는 전달된 통신 신호를 수신하여 센서(154)에 의해 센싱된 데이터를 획득(S42)한다.
이와는 별도로, 스타일러스 펜(10)은 구동 신호에 따른 공진 신호를 전자 디바이스(2)에 전달(S56)하고, 전자 디바이스(2)는 공진 신호로써 터치 입력 을 검출(S44)한다.
다음으로, 제어기(156)는 터치 전극(21)을 통해 전달된 구동 신호를 복조하여 공진 회로부(12)의 공진 주파수를 변경할 수 있다. 이와 관련하여 도 19 를 함께 참조하여 설명한다.
도 38는 다른 실시 형태에 따른 스타일러스 펜과 전자 디바이스의 공진 주파수 변경 동작을 나타낸 순서도이다.
도시된 바와 같이, 제어부(2624)는 근거리 통신 모듈(212)을 통해 공진 주파수 변경 요청 신호를 스타일러스 펜(10)에 전달(S60)한다. 제어부(2624) 는 구동 신호의 구동 주파수를 변경하기 전에, 공진 주파수 변경 요청 신호를 스타 일러스 펜(10)에 전달할 수 있다.
통신 유닛(158)을 통해 공진 주파수 변경 요청 신호가 수신되면, 제어기(156)는 스위치(SW3)을 제어하여 공진 회로부(12)의 공진 주파수를 변경(S70) 한다. 공진 주파수가 변경되는 때, 통신 유닛(158)은 공진 주파수가 변경되었음을 나타내는 데이터를 근거리 통신 모듈(212)에 전달하거나, 공진 주파수가 변경될 타 이밍을 나타내는 데이터를 근거리 통신 모듈(212)에 전달할 수 있다. 그리고 스타 일러스 펜(10)은 변경된 공진 신호를 전자 디바이스(2) 측에 전달(S72)한다.
제어부(2624)는 공진 회로부(12)의 공진 주파수가 변경되면, 변경된 공진 주파수로 구동 신호의 주파수를 변경하고 터치 입력을 검출(S62)한다. 제어부 (2624)가 주파수 변경 요청 신호를 전달한 후, 수신되는 공진 신호의 크기가 감소 하거나, 주파수 변경 요청 신호를 전달한 후로부터 소정 시간이 경과하면, 제어부 (2624)는 공진 주파수가 변경된 것으로 판단할 수 있다.
도 39의 (a)은 전자 디바이스에 스타일러스 펜이 근접한 상태를 나타낸 도면이고, 도 39의(b)는 스타일러스 펜과 전자 디바이스를 나타낸 개략적인 회로도이며, 도 40의 (a) 및 (b)은 전자 디바이스에 스타일러스 펜이 근접하여 신호를 송수신하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 39의 (a)에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(10)과 터치 스크린(20)가 서로 근접할 수 있다.
이러한 방식의 스타일러스 펜(10)은 터치 전극(21)에 인가되는 구동 신호에 응답하여 공진 신호를 발생시킴으로써 터치 입력을 발생시킬 수 있다.
터치 스크린(20)은 디스플레이 패널(251) 및 디스플레이 패널(251) 상의 터치 센서(261)을 포함한다. 터치 센서(261)은 기판(23), 기판 상의 터치 전극(21), 및 터치 전극(21) 상의 윈도우(22)를 포함할 수 있다.
기판(23)은 디스플레이 패널(251)의 봉지 기판일 수 있으며, 이는 투명 재질로 구현됨이 바람직하다.
터치 전극(21)은 제1 방향으로 연장된 형태를 갖고 제1 방향과 교차 하는 제2 방향을 따라 배열되는 복수의 제1 터치 전극과 제2 방향으로 연장된 형태 를 갖고 제1 방향을 따라 배열되는 복수의 제2 터치 전극을 포함할 수 있다.
도 39의 (a)에서 터치 전극(21)이 하나의 층으로 도시되었으나, 제1 터치 전극과 제2 터치 전극이 서로 상이한 층에 각각 위치할 수도 있으며 이에 제한되지 않는다.
터치 전극들(111-1 내지 111-n, 121-1 내지 121-m) 중 적어도 하나와 스타일러스 펜(10)의 전도성 팁(11)에 의해 커패시턴스(Cx)가 형성된다. 터치 전극들(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나와 전도성 팁(11) 사이의 커패시턴스(Cx)를 통해, 터치 센서(261)로 인가된 구동 신호가 스타일러스 펜(10)측에 전달되고, 공진 신호가 터치 센서(261) 측으로 전달될 수 있다.
터치 센싱부(260)는 상기에서 설명한 공진 신호를 발생시키는 방식을 사용하는 스타일러스 펜(10) 이외의 터치 객체(예를 들어, 사용자의 신체 부위(손 가락, 손바닥 등), 패시브(passive) 또는 액티브(active) 방식의 스타일러스 펜)에 의한 터치를 검출할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
예를 들어, 터치 센싱부(260)는, 전기 신호를 입력 받아 이를 자기장신호로 출력하는 스타일러스 펜에 의한 터치를 검출할 수 있다. 또한, 예를 들어, 터치 센싱부(260)는, 자기장 신호를 입력 받아 이에 의해 공진된 자기장 신호로 출력 하는 스타일러스 펜에 의한 터치를 검출할 수도 있다. 예를 들어, 전자 디바이스(2)는 디지타이저(digitizer)를 더 구비할 수 있다. 스타일러스 펜에 의해 전자기 공진(또는 전자기 유도)된 자기장 신호가 디지타이저에 의해 검출됨으로써, 터치가 검출될 수 있다.
도 39의 (b)에 도시된 바와 같이, 도 39의 (a)의 스타일러스 펜(10)은 저항(R1), 인덕터(L1), 및 커패시터(C1)를 포함하는 등가회로로 나타낼 수 있다.
커패시터(Cx)를 통해 소정 주파수를 갖는 구동 신호(30)가 터치 전극(21)을 통해 스타일러스 펜(10)으로 전달된다. 그러면, 스타일러스 펜(10)의 인덕터(L1) 및 커패시터(C1)를 포함하는 공진 회로부(12)가 구동 신호(30)에 공진할 수 있다.
도 40의 (a)에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(10)이 윈도우(22)에 직접 접촉하고 있지 않은 상태(즉, 호버링 상태)에서도, 터치 전극(21)으로부터의 구동 신호(DS)가 전도성 팁(11)으로 전달될 수 있다.
마찬가지로 도 40의 (b)에 도시된 바와 같이, 공진 신호(RS)는 전도성 팁 (11)에서 대기 또는 비전도성의 하우징(19)을 통해 터치 전극(21) 측으로 전달될 수 있다.
다음으로, 도 41 및 도 42를 참조하여 전자 디바이스(2)와 스타일러스 펜(10) 사이의 신호 송수신에 대해 설명한다.
도 41은 스타일러스 펜과 구동 신호를 출력하는 전자 디바이스를 나타낸 등가 회로도이고, 도 42는 스타일러스 펜과 감지 신호를 수신하는 전자 디바이스를 나타낸 등가 회로도이다.
도 41에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(10)은 저항(R1), 인덕터(L1), 및 커패시터(C1)를 포함하는 등가 회로로 나타낼 수 있다. 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622) 중 적어도 하나는 터치 센서(261)에 구동 신호(DS)를 인가한다. 터치 센서(261)과 스타일러스 펜(10) 사이에, 즉, 터치 전극(111 및/또는 121)과 전도성 팁(11) 사이에 형성되는 커패시턴스(Cx)를 통해서 구동 신호(DS)가 공진 회로부(12)에 전달된다. 그러면, 스타일러스 펜(10)의 인덕터(L1) 및 커패시터(C1)를 포함하는 공진 회로부(12)가 구동 신호(DS)에 공진할 수 있다. 공진을 위해서는 공진 회로부(12)의 공진 주파수와 구동 신호(DS)의 주파수가 동일 내지는 매우 유사해야 한다.
다음으로, 도 42을 참조하여 스타일러스 펜(10)으로부터 신호를 수 신하는 터치 센서(261)에 대해 설명한다.
도 42은 스타일러스 펜과 감지 신호를 수신하는 터치 센서를 나타낸 등가 회로도이다.
도 42의 (a)에 도시된 바와 같이, 공진 회로부(12)의 공진 신호(RS)는 커패시턴스(Cx)를 통해서 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622) 중 적어도 하나에 전달된다. 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622) 중 적어도 하나는 증폭부(2626)를 포함한다.
증폭부(2626)의 제1 전원 입력단에는 제1 전압(Vcc)이 인가되고, 제2 전원 입력단에는 제2 전압(GND)이 인가될 수 있다. 증폭부(2626)는 두 개의 입력 단 중 적어도 하나에 입력되는 공진 신호(RS)를 제1 전압(Vcc)과 제2 전압(GND)의 전압 차이를 사용하여 증폭 내지 차동 증폭하여 출력할 수 있다.
도 42의 (b)에 도시된 바와 같이, 노이즈(NS1)가 터치 센서(261)의 외부에서 유입되거나, 또는 노이즈(NS2)가 증폭부(2626)의 제2 전원 입력단으로서　유입될 수 있다. 이때, 구동 신호(도 12 내지 17의 30)에 의해 생성된 공진 신호(RS)는 구동 신호(30)와 동일하거나, 또는 매우 유사한 주파수를 가진다. 그리고 노이즈(NS1, NS2)는 공진 신호(RS)와 동일하거나, 또는 유사한 주파수를 가진다.
공진 신호(RS)가 전달되는 증폭부(2626)의 입력단에 노이즈(NS1)가 전달되거나, 공진 신호(RS)가 전달되지 않는 증폭부(2626)의 입력단에 노이즈(NS1)가 전달되거나, 또는 증폭부(2626)의 두 입력단에 모두 노이즈(NS1)가 각각 상이한 크기로 전달될 수 있다. 이로 인해, 증폭부(2626)에서 출력되는 신호는 노이즈를 갖게 되는 문제가 있다.
또한, 증폭부(2626)에 제2 전원 입력단에 노이즈(NS2)가 전달된다. 증폭부(2626)는 제1 전압(Vcc)과 노이즈(NS2)의 전압 차이를 사용하여, 공진 신호 (RS)를 증폭 내지 차동 증폭하므로, 증폭부(2626)에서 출력되는 신호는 노이즈를 갖게 되는 문제가 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 구동 신호(30)(또는 공진 신호(RS))와 유사한 노이즈(NS1, NS2)가 터치 센서(261)에 입력되면, 터치 센서(261)는 스타일 러스 펜(10)에 의한 터치 입력을 정확하게 검출하기 어렵다. 액티브 스타일러스 펜의 경우, 노이즈(NS1, NS2)가 터치 센서(261)에 유입될 때, 액티브 스타일러스 펜에서 송신하는 신호의 주파수를 변경하는 주파수 호핑 방식으로 노이즈를 회피하였으나, 패시브 스타일러스 펜의 경우 터치 센서(261)로부터의 구동 신호(DS)에 의한 응답을 감지 신호로서 터치 센서(261)에 전달하는 바, 이러한 주파수 호핑 방식을 구현하는 데 어려움이 있었다. 예를 들어, 터치 센싱부(260)는 구동 신호로서 전류를 인가하는 코일과 디지타이저를 더 구비할 수 있다. 전류가 인가된 코일에서 생성된 자기장 신호에 스타일러스 펜이 공진한다. 스타일러스 펜은 전자기 공진(또는 전자기 유도)된 자기장 신호가 디지타이저에 의해 검출됨으로써, 터치가 검출될 수 있다.
도 43 내지 도 47은 전자 디바이스에 스타일러스 펜이 근접한 상태를 나타낸 도면들이다.
도 43 내지 도 47에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(10)과 터치 스크린(20)이 서로 근접할 수 있다.
도 43 내지 도 47의 스타일러스 펜(10)은 터치 전극(21)에 인가되는 구동 신호에 공진함으로써 터치 입력(공진 신호 또는 액티브 터치 신호)을 발생시킬 수 있다.
도 43 내지 도 47의 터치 스크린(20)은 디스플레이 패널(251) 및 디스플레이 패널(251) 상의 터치 센서(261)을 포함한다. 터치 센서(261)은 기판(23), 기판 상의 터치 전극(21), 및 터치 전극(21) 상의 윈도우(22)를 포함할 수 있다.
기판(23)은 디스플레이 패널(251)의 봉지 기판일 수 있으며, 이는 투명 재질로 구현됨이 바람직하다.
터치 전극(21)은 제1 방향의 터치 좌표를 검출하기 위한 복수의 제1 터치 전극과 제1 방향과 교차하는 제2 방향의 터치 좌표를 검출하기 위한 복수의 제2 터치 전극을 포함한다. 예를 들어, 터치 전극(21)은 제2 방향으로 연장된 형태 를 갖는 복수의 제1 터치 전극과 제2 방향과 교차하는 제1 방향으로 연장된 형태를 갖는 복수의 제2 터치 전극을 포함하고, 복수의 제1 터치 전극은 제1 방향을 따라 배열될 수 있고, 복수의 제2 터치 전극은 제2 방향을 따라 배열될 수 있다. 도면들 에서 터치 전극(21)이 하나의 층으로 도시되었으나, 제1 터치 전극과 제2 터치 전 극이 서로 상이한 층에 각각 위치할 수도 있으며 이에 제한되지 않는다.
터치 전극(21) 상에는 윈도우(22)가 위치할 수 있다. 터치 전극(21)과 전도성 팁(11), 그리고 윈도우(22)는 커패시턴스(Cx)를 형성할 수 있다. 따라서, 스타일러스 펜(10)에서 생성된 신호(공진 신호 또는 액티브 터치 신호)가 터치 전극(21)에 전달될 수 있다.
도 43 내지 도 47에 도시된 바와 같이, 공진 회로부(12)는 루프 코일(264)과 상호 공진할 수 있으며, 공진 회로부(12)의 인덕터와 루프 코일(264) 사이에 발생하는 상호 공진의 정도는 상호 인덕턴스 M의 영향을 받는다. 또는 공진 회 로부(12)는 루프 코일(264)에 의해 발생된 자기장에 공진할 수 있다.
도 43, 도 44, 및 도 45에 도시된 바와 같이, 터치 센서(261)과 중첩하지 않는 영역에 루프 코일(264)이 위치할 수 있다.
도 43을 참조하면, 루프 코일(264)은 포토리소그래피 (photolithography), 박막 증착(sputtering) 등의 방법으로 윈도우(22) 상에 프린 팅되거나, 시트(sheet)에 포토리소그래피(photolithography), 박막 증착 (sputtering) 등의 방법으로 프린팅되어 윈도우(22)에 부착될 수 있으며, 윈도우 (22) 상에 루프 코일(264)을 위치시키기 위한 방식은 상기의 설명에 제한되지 않는 다.
도 44는 on-cell 타입 터치 센서의 경우, 터치 전극(21)과 동일한 층 으로 위치하는 루프 코일(264)의 배치를 나타낸 도면이고, 도 45은 in-cell 타입 터치 센서의 경우, 터치 전극(21)과 동일한 층으로 위치하는 루프 코일(264)의 배 치를 나타낸 도면이다.
도 44, 및 도 45를 참조하면, 루프 코일(264)은 터치 전극(21)과 동 일한 층으로 위치할 수 있다. 루프 코일(264)은 터치 전극(21)은 동일한 물질로도 제조될 수 있다. 그러나, 루프 코일(264)은 터치 전극(21)과 상이한 층으로 위치할 수 있으며, 상이한 물질로 제조될 수 있다.
도 44에서, 디스플레이 패널(251)의 봉지 기판(23) 위에 루프 코일(264)과 터치 전극(21)이 동일한 층으로 위치한다.
도 45에서, 디스플레이 패널(251)은 터치 전극(21) 및 루프 코일(264)을 포함한다. 즉, 기판(23)은 디스플레이 패널(251)의 컬러 필터 기판일 수 있으며, 컬러 필터 기판(23)과 디스플레이 패널(251)의 TFT 기판 사이에 터치 전극 (21) 및 루프 코일(264)이 위치할 수 있다. 또는 컬러 필터 기판(23)의 상하부에 터치 전극(21) 및 루프 코일(264)이 모두 위치할 수 있다.
도 46 및 도 47에 도시된 바와 같이, 터치 센서(261)과 중첩하는 영역에 루프 코일(264)이 위치할 수 있다. 루프 코일(264)은 포토리소그래피 (photolithography), 박막 증착(sputtering) 등의 방법으로 디스플레이 패널(251)의 기판 상에 직접 프린팅되거나, 시트(sheet)에 포토리소그래피 (photolithography), 박막 증착(sputtering) 등의 방법으로 프린팅되어 디스플레이 패널(251)의 기판에 부착될 수 있으며, 디스플레이 패널(251)의 기판에 루프 코일(264)을 위치시키기 위한 방식은 상기의 설명에 제한되지 않는다.
도 46에 도시된 바와 같이, 루프 코일(264)은 터치 센서(261)의 일부 영역으로서, 터치 센서(261)의 외각(또는 가장자리 영역), 또는 상기 외각에 가까운 위치에 배치될 수 있거나, 도 47에 도시된 바와 같이, 루프 코일(264)은 터치 센서(261)의 전체 영역에 대응하여 배치될 수 있다.
루프 코일(264)은 터치 전극(21)과 상이한 층으로 위치할 수 있다. 그러나, 도 44 및 도 45에서와 같이, 루프 코일(264)은 터치 센서(261)과 중첩하는 영 역에서 터치 전극(21)과 동일한 층으로도 위치할 수 있으며, 동일한 물질로도 제조될 수 있다.
도 48 내지 도 53을 참조하여, 스타일러스 펜과 전자 디바이스가 신호를 송수신하는 예들을 설명한다.
도 48 내지 도 53은 스타일러스 펜과 전자 디바이스를 나타낸 개략적인 회로도이다.
도 48 및 도 49를 참조하면, 공진 회로부(12)는 저항(Rp), 인덕터(Lp), 및 커패시터(Cp)를 포함하는 등가회로 또는 저항(Rs), 인덕터(Ls), 및 커패시터(Cs)를 포함하는 등가회로로 나타낼 수 있다.
도 48 및 도 49에 도시된 바와 같이, 전원(40)이 인가한 구동 신호에 의해 루프 코일(Ld)이 자기장을 형성하면, 스타일러스 펜(10)의 인덕터(LP)에 전류가 유도되어 공진 회로부(12)가 공진할 수 있다.
스타일러스 펜(10)이 윈도우(22)에 직접 접촉하고 있지 않은 상태(즉, 호버링 상태)에서도, 공진 회로(12)는 루프 코일(Ld)에서 생성된 자기장에 의해 공진할 수 있다.
도 50 내지 도 53에 도시된 바와 같이, 전원(40)이 인가한 구동 신호에 의해 루프 코일과 내부 커패시터가 공진하면, 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)도 루프 코일과 내부 커패시터와 상호 공진할 수 있다.
도 50은 루프 코일(Ldp)과 내부 커패시터(Cdp)가 병렬로 연결되고, 공진 회로부(12)의 저항(Rp), 인덕터(Lp), 및 커패시터(Cp)가 병렬로 연결되어 있는 경우를 나타낸다.
도 51은 루프 코일(Ldp)과 내부 커패시터(Cdp)가 병렬로 연결되고, 공진 회로부(12)의 저항(Rs), 인덕터(Ls), 및 커패시터(Cs)가 직렬로 연결되어 있는 경우를 나타낸다.
도 52는 루프 코일(Lds)과 내부 커패시터(Cds)가 직렬로 연결되고, 공진 회로부(12)의 저항(Rp), 인덕터(Lp), 및 커패시터(Cp)가 병렬로 연결되어 있는 경우를 나타낸다.
도 53은 루프 코일(Lds)과 내부 커패시터(Cds)가 직렬로 연결되고, 공진 회로부(12)의 저항(Rs), 인덕터(Ls), 및 커패시터(Cs)가 직렬로 연결되어 있는 경우를 나타낸다.
스타일러스 펜(10)이 윈도우(22)에 직접 접촉하고 있지 않은 상태(즉, 호버링 상태)에서도, 공진 회로(12)는 루프 코일(Lds 또는 Ldp)과의 상호 공진을 통해 공진할 수 있다.
도 48 내지 도 53에 도시된 회로도에 의하면, 전자 디바이스에 포함된 루프 코일(Ld, Ldp, Lds)로 구동 신호가 인가되면, 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)가 공진하여 공진된 신호가 발생한다. 발생된 공진 신호는 전자 디바이스 측에 구비된 터치 센서를 통해 감지할 수 있다.
도 54 내지 도 59은 스타일러스 펜과 전자 디바이스를 나타낸 또 다른 개략적인 회로도이다.
도 54 및 도 55를 참조하면, 공진 회로부(12)는 저항(Rp), 인덕터(Lp), 및 커패시터(Cp)를 포함하는 등가회로 또는 저항(Rs), 인덕터(Ls), 및 커패시터(Cs)를 포함하는 등가회로로 나타낼 수 있다.
도 54 및 도 55에 도시된 바와 같이, 구동 신호(40)에 의해 루프 코일 (Ld)이 자기장을 형성하면, 스타일러스 펜(10)의 인덕터(LP)에 전류가 유도되어 공진 회로부(12)가 공진할 수 있다.
공진 회로부(12)에서 공진된 전압은 정류기(13)에 의해 정류되어, 전력 스토리지(14)에 저장될 수 있다. 그러면, 전력 스토리지(14)에 저장된 전력을 사용하여 액티브 회로부(15)가 구동할 수 있다.
도 56 내지 도 59에 도시된 바와 같이, 구동 신호(40)에 의해 루프 코일과 내부 커패시터가 공진하면, 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)도 루프 코일과 내부 커패시터와 상호 공진할 수 있다.
도 56은 루프 코일(Ldp)과 내부 커패시터(Cdp)가 병렬로 연결되고, 공진 회로부(12)의 저항(Rp), 인덕터(Lp), 및 커패시터(Cp)가 병렬로 연결되어 있는 경우를 나타낸다.
도 57는 루프 코일(Ldp)과 내부 커패시터(Cdp)가 병렬로 연결되고, 공진 회로부(12)의 저항(Rs), 인덕터(Ls), 및 커패시터(Cs)가 직렬로 연결되어 있는 경우를 나타낸다.
도 58은 루프 코일(Lds)과 내부 커패시터(Cds)가 직렬로 연결되고, 공진 회로부(12)의 저항(Rp), 인덕터(Lp), 및 커패시터(Cp)가 병렬로 연결되어 있는 경우를 나타낸다.
도 59은 루프 코일(Lds)과 내부 커패시터(Cds)가 직렬로 연결되고, 공진 회로부(12)의 저항(Rs), 인덕터(Ls), 및 커패시터(Cs)가 직렬로 연결되어 있는 경우를 나타낸다.
도 54 내지 도 59에 도시된 회로도에 의하면, 전자 디바이스에 포함된 루프 코일(Ld, Ldp, Lds)로 구동 신호가 인가되면, 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)가 공진하여 공진된 신호가 발생한다. 발생된 공진 신호는 스타일러스 펜(10) 내부의 전력 스토리지에 저장되고, 전력 스토리지에 저장된 전력을 이용하여 액티브 회로부는 소정의 신호를 출력할 수 있는데, 출력되는 소정의 신호는 전자 디바이스 측에 구비된 터치 센서를 통해 감지할 수 있다.
도 60 및 도 61은 전자 디바이스에 스타일러스 펜이 근접하여 신호를 송수신하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 60에 도시된 바와 같이, 루프 코일(264)에 구동 신호가 인가되면, 이로부터 생성된 자기장(B)에 의해 공진 회로(12)가 공진한다. 그러면 도 61에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(10)으로부터의 신호(RS)는 전도성 팁(11)에서 직접 터치 전극(21) 측으로 전달될 수 있거나, 대기 또는 비전도성의 하우징을 통해 터치 전극(21) 측으로 전달될 수 있다. 스타일러스 펜의 공진 회로부(12)는 전원(40)에 의해 인가되는 소정 주파수의 구동 신호에 의해 발생된 자기장으로써 루프 코일(264)로부터 에너지를 전달받아 공진할 수 있다. 그러면, 스타일러스 펜은 공진된 에너지를 사용하여, 터치 센서(261)에 터치 입력 신호를 전달할 수 있다. 예를 들어, 도 30의 (a) 및 (b)의 스타일러스 펜(10a, 10b)은 공진 회로부(12)에서 공진된 신호를 터치 입력으로서 터치 센서(261)에 전달할 수 있다. 도 30의 (c), (d), (e)의 스타일러스 펜(10c, 10d, 10e)은 공진 회로부(12)에서 공진된 신호로부터 생성된 전력을 사용하여 액티브 스타일러스 모듈(60)이 신호를 생성하여 터치 센서(261)에 전달할 수 있다.
도 62 및 도 63을 참조하여, 스타일러스 펜과 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스가 신호를 송수신하는 예들을 설명한다.
도 62 및 도 63은 스타일러스 펜과 전자 디바이스를 나타낸 또 다른 개략적인 회로도이다.
도 62 및 도 63을 참조하면, 공진 회로부(12)는 저항(Rp), 인덕터(Lp), 및 커패시터(Cp) 를 포함하는 등가회로 또는 저항(Rs), 인덕터(Ls), 및 커패시터(Cs)를 포함하는 등가회로로 나타낼 수 있다.
도 62 및 도 63에 도시된 바와 같이, 구동 신호를 전달하는 전원(40)에 의해 루프 코일과 내부 커패시터가 공진하면, 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)도 루프 코일과 내부 커패시터와 상호 공진할 수 있다.
도 62은 루프 코일(Ldp)과 내부 커패시터(Cdp)가 병렬로 연결되고, 공진 회로부(12)의 저항(Rp), 인덕터(Lp), 및 커패시터(Cp)가 병렬로 연결되어 있 는 경우를 나타낸다.
도 63은 루프 코일(Ldp)과 내부 커패시터(Cdp)가 병렬로 연결되고, 공진 회로부(12)의 저항(Rs), 인덕터(Ls), 및 커패시터(Cs)가 직렬로 연결되어 있 는 경우를 나타낸다.
도 62 및 도 63에서, 차단 커패시터(Cb)가 공진 회로(42)와 직렬로 연결되어 있지 않은 경우, 구동 신호에 의해 생성되는 자기장은 다음과 같다.
Figure pct00001
공진 회로(42)에 의해 생성된 자기장의 변화는 다음의 수학식 2와 같이, 유도 기전력을 생성한다.
Figure pct00002
수학식 1을 살펴보면 전기장에 의한 자기장 유도 시에는 교류 전류와 직류 전류 모두 자기장을 유도하는 데 기여하지만, 수학식 2와 같이 자기장에 의한 전기장 유도 시에는 시간에 따라 변화하는 자기장에 의해서만 전기장이 유도 된다. 따라서 수학식 1의 직류 성분의 전류(J)는 공진 회로부(12)의 유도 기전력에 기여하는 바가 없음에도 불구하고 전력을 소비한다.
그러므로 차단 커패시터(Cb)를 공진 회로(42)와 직렬로 연결하여, 다음의 수학식 3과 같이 직류 성분의 전류가 공진 회로(42)에 흐르는 것을 방지할 수 있다.
Figure pct00003
이로써 공진 회로(42)에 의한 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
다음으로 도 64을 참조하여, 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스(2)의 루프 코일(264)과 코일 구동부(263)의 일례를 설명한다.
도 64은 일 실시 형태에 따른 안테나 모듈과 스타일러스 펜을 나타낸 도면이다.
도 64를 참조하면, 터치 센서(261) 측에 위치한 루프 코일(264)는 커패시터(Cdp)와 공진 회로를 이룬다. 공진 회로와 차단 커패시터(Cb)는 직렬로 연결되어 있다.
스타일러스 펜의 공진 회로부(12)는 전원(40)에 의해 인가되는 소정 주파수의 구동 신호에 의해 발생된 자기장으로써 루프 코일(264)로부터 에너지를 전달받아 공진할 수 있다. 그러면, 스타일러스 펜은 공진된 에너지를 사용하여, 터치 센서(261)에 터치 입력 신호를 전달할 수 있다. 예를 들어, 도 30의 (a) 및 (b)의 스타일러스 펜(10a, 10b)은 공진 회로부(12)에서 공진된 신호를 터치 입력으로 서 터치 센서(261)에 전달할 수 있다. 도 30의 (c), (d), (e)의 스타일러스 펜(10c, 10d, 10e)는 공진 회로부(12)에서 공진된 신호로부터 생성된 전력을 사용하여 액티브 스타일러스 모듈(60)이 신호를 생성하여 터치 센서(261)에 전달할 수 있다.
다음으로 도 65 내지 도 66을 참조하여 구동 신호를 인가하는 방식에 의해 증가된 자기장에 기초한 공진 신호의 진폭 변화를 설명한다.
도 65는 코일 드라이버가 루프 코일에 인가하는 구동 신호와 스타일 러스 펜의 공진 신호를 나타낸 도면이고, 도 66은 일 실시 형태에 따라 코일 드라이버가 루프 코일에 인가하는 구동 신호와 스타일러스 펜의 공진 신호를 나타낸 도면이다.
도 65에 도시된 바와 같이, 코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)의 양단 각각에 구동 신호를 인가할 수 있다. 루프 코일(264)의 타단에는 그라운드가 연결되어 있고, 루프 코일(264)의 일단에는 구동 신호, 즉 소정 주파수를 갖는 전 압이 인가된다. 루프 코일(264)의 양단에 서로 상이한 크기의 전압(양단 전압차 = (Vb-Va))이 인가되므로 루프 코일(264)에는 전류(Id)가 흐른다. 전압의 변화에 따라 전류의 세기가 변화하나, 그 방향은 일정하다. 상기의 수학식 1과 같이, 전류 (전류 세기)의 변화는 루프 코일(264) 주변에 자기장을 형성한다.
자기장의 변화는, 수학식 2와 같이 공진 회로부(12)에 유도 기전력을 유도한다.
공진 회로부(12)에서 유도 기전력에 의해 생성된 공진 신호의 PP(peak to peak) 전압은 V0이다.
도 66을 참조하면, 루프 코일(264)의 양단에는 서로 역상의 구동 신호가 인가된다. 이때 구동 신호의 PP 전압은 Vb-Va로서, 도 65에서 루프 코일(264)에 인가되는 구동 신호와 동일하다. 루프 코일(264)의 양단에 서로 상이한 크기의 전압(양단 전압차 = 2*(Vb-Va))이 인가되므로, 루프 코일(264)에는 전류(Id)가 흐른다. 전압의 변화에 따라 전류의 세기와 방향이 변화한다.
상기의 수학식 1과 같이, 전류(전류 세기)의 변화는 루프 코일(264) 주변에 자기장을 형성한다. 자기장의 변화는, 상기의 수학식 2와 같이 공진 회로부 (12)에 유도 기전력을 유도한다. 공진 회로부(12)에서 유도 기전력에 의해 생성된 공진 신호의 PP 전압은 V1(V1>V0)이다.
더 큰 세기의 교류 전류는 더 큰 자기장 변화를 발생시키고, 더 큰 자기장 변화는 더 큰 유도 기전력을 유도한다. 본 개시의 전자 디바이스 제어방법에 따르면, 역상의 구동 신호를 루프 코일(264)의 양단에 동시에 인가함으로써 동일한 전압으로도 코일에서 생성되는 자기장을 증폭하는 효과가 있다.
즉, 본 개시의 전자 디바이스 제어방법에 따르면, 코일 드라이버(263)가 PP 전압을 증가시키지 않고도, 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)에 전달되는 에너지를 증가시킬 수 있다.
다음으로, 도 66의 구동 신호를 인가하는 방식이 사용되는 코일 드 라이버(263)가 차단 커패시터(Cb)를 구비하는 경우에 대해 설명한다.
도 67은 도 66의 코일 드라이버를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 67을 참조하면, 루프 코일(Ldp)과 내부 커패시터(Cdp)가 병렬로 연결되고, 내부 커패시터(Cdp)의 일 전극에는 차단 커패시터(Cb1)의 일 전극이 연 결되며, 내부 커패시터(Cdp)의 타 전극에는 차단 커패시터(Cb2)의 일 전극이 연결된다.
서로 상이한 위상(예를 들어, 역위상)의 구동 신호가 차단 커패시터 (Cb1)의 타 전극과 차단 커패시터(Cb2)의 타 전극 각각에 인가된다. 예를 들어, 차단 커패시터(Cb1)의 타 전극에 인가되는 구동 신호와 차단 커패시터(Cb2)의 타 전 극에 인가되는 구동 신호의 위상은 반대이다.
도 66에서 설명한 바와 같이, 역상의 구동 신호를 루프 코일(264)의 양단에 동시에 인가함으로써 동일한 전압으로도 코일에서 생성되는 자기장을 증폭 하는 효과가 있다.
또한 차단 커패시터들(Cb1, Cb2)을 공진 회로(42)와 연결하여, 상기의 수학식 3과 같이 직류 성분의 전류가 공진 회로(42)에 흐르는 것을 방지할 수 있다.
도 68 내지 도 71를 참조하여, 스타일러스 펜과 전자 디바이스가 신호를 송수신하는 예들을 설명한다.
도 68 및 도 69은 스타일러스 펜과 전자 디바이스를 나타낸 개략적인 회로도이다.
도 68 및 도 69의 공진 회로부(12)는 저항(Rp), 인덕터(Lp), 및 커패시터(Cp)를 포함하는 등가회로 또는 저항(Rs), 인덕터(Ls), 및 커패시터(Cs)를 포함하는 등가회로로 나타낼 수 있다.
도 68에 도시된 바와 같이, 액티브 모듈(50)은 저항(Rs), 인덕터(Ls), 및 커패시터(Cs)에 직렬로 연결되어 있다. 전자 디바이스 측에서, 구동 신호(40)에 의해 루프 코일(Ldp)이 자기장을 형성하면, 스타일러스 펜(10)의 인덕터(Ls)에 전류(I1)가 유도되어 공진 회로부(12)가 공진할 수 있다. 루프 코일(Ldp)에 의해 인덕터(Ls)에 전류가 유도되는 정도는 상호 인덕턴스(M0)의 영향을 받는다. 또는 구동 신호(40)에 의해 루프 코일(Ldp)과 내부 커패시터(Cdp)가 공진하면, 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)도 루프 코일과 내부 커패시터와 상호 공진할 수 있다. 이 경우, 루프 코일(Ldp)과 내부 커패시터(Cdp) 및 공진 회로부(12)의 상호 공진의 정도는 상호 인덕턴스(M0)의 영향을 받는다. 전자 디바이스 측에서, 전달되는 에너지는 전압원 V1으로 표현된다. V1은 하기의 수학식 4과 같이 결정될 수 있다.
Figure pct00004
여기서 f0는 공진 회로부(12)의 공진 주파수, L1은 인덕터(Ldp)의 인덕턴스, L2는 인덕터(Ls)의 인덕턴스, k는 인덕터(Ldp)와 인덕터(Ls)의 결합 계수이다. L1은 수십 내지 수백 μH이고, L2는 수 mH이며, k는 0 이상 1 미만이다(예를 들어, k는 0 이상 0.9 미만일 수 있다). 공진 회로부(12)에서 공진된 에너지는 정류기(52)에 의해 정류되어, 전력 스토리지(54)에 저장될 수 있다. 그러면, 전력 스토리지(54)에 저장된 전력을 사용하여 액티브 IC(56)가 구동할 수 있다. 액티브 모듈(50)을 등가저항(RL)로 나타내면, 공진 회로부(12)가 공진하는 때 저항(Rs)와 저항(RL)이 동일해야 전자 디바이스 측으로부터 최대의 에너지를 전달받을 수 있다. 저항(Rs)와 저항(RL)이 동일한 경우 노드(N1)에 걸리는 전압은 V1/2가 된다. 정류기(52)에 포함된 다이오드들(D1 내지 D4)의 문턱 전압(Vth)을 고려하여 전력 스토리지(54)의 양단에 전달되는 전압은 다음의 수학식 5와 같이 계산된다.
Figure pct00005
여기서 문턱 전압(Vth)은 0V 초과 0.5V 이하인 것으로 가정한다. 발명자들은 전력 스토리지(54)에 저장되는 전압(VCw)가 액티브 IC(56)를 구동하는 데 충분하지 않음을 확인하였다. 즉 액티브 IC(56)를 동작시키는 구동 전압이 전력 스토리지(54)에 저장되는 전압(VCw) 보다 더 크다. 또한, 액티브 IC(56)를 구동하는 데 충분한 전압으로 변환하기 위해서는 추가적인 소자가 필요한 문제가 있었다.
또한, 등가저항(RL)과 저항(Rs)가 동일한 값을 가져야 하는데, 액티브 모듈(50)의 저항 값은 저항(Rs)보다 더 커서, 임피던스 변환이 필요한 문제가 있었다.
이에 발명자들은 액티브 모듈(50)을 공진 회로부(12)에 병렬로 연결하는 구조를 고려하였다. 도 69에 도시된 바와 같이, 액티브 모듈(50)은 저항(Rs), 인덕터(Ls), 및 커패시터(Cs)에 병렬로 연결되어 있다.
이 경우, 전자 디바이스 측으로부터 최대의 에너지를 전달받을 수 있는 저항(RL) 값을 계산하기 위해, 도 70 및 도 71에서와 같이 스타일러스 펜(10)의 내부 회로를 노턴의 정리를 사용하여 변환하였다.
도 70 및 도 71는 도 69의 스타일러스 펜을 보다 구체적으로 나타낸 회로도이다.
도 70의 (a)에서와 같이, 종속 전압원(V1)은 전류원(Ip)로 변환되었고, 저항(Rs) 및 인덕터(Ls)와 커패시터(Cs)는 노드(N1)에서 병렬로 연결되어 있다. 이때 전류원(Ip)의 전류는 다음의 수학식 6과 같이 계산된다.
Figure pct00006
도 70의 (b)에서와 같이, 저항(Rs)이 노드(N1)에서 인덕터(Ls) 및 커패시터(Cs)와 병렬로 연결되어 있는 저항(Rp)로 변환되었다. 이때 저항(Rp)는 다음의 수학식 7와 같이 계산된다.
Figure pct00007
도 71에 도시한 바와 같이, 액티브 모듈(50)이 병렬로 연결되면, 등가 저항(RL)이 저항(Rp)의 저항 값이 동일한 경우, 스타일러스 펜(10)은 전자 디바이스 측으로부터 최대의 에너지를 전달받을 수 있다.
그러나, 공진 주파수(f0)가 수십 내지 수백 kHz이므로, 저항(Rp)의 값이 등가 저항(RL)보다 더 크다. 등가 저항(RL)은 수백 Ω일 수 있다. 따라서 등가 저항(RL)과 저항(Rp)이 병렬로 연결된 합성 저항 값은 저항(Rp)보다 등가 저항(RL)에 유사한 값을 갖는다. 이 경우, 노드(N1)에 걸리는 전압은 Ip*RL로 계산되며 하기의 수학식 8와 같이 표현될 수 있다.
Figure pct00008
수학식 8에서 VN1은 노드(N1)에 걸리는 전압이다. 수학식 8에서 인덕턴스(L2)가 몇 mH이므로, 노드(N1)에 걸리는 전압(VN1)은 그 값이 매우 작다. 발명자들은 수학식 5에 따라 계산된 전력 스토리지(54)에 저장되는 전압(VCw)은 액티브 IC(56)를 구동하는 데 충분하지 않음을 확인하였다. 또한, 액티브 IC(56)를 구동하는 데 충분한 전압으로 변환하기 위해서는 추가적인 소자가 필요한 문제가 있었다.
다음으로 도 72 내지 도 74를 참고하여 본 개시에 따른 스타일러스 펜(10)에 대해 설명한다.
도 72은 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜과 전자 디바이스를 나타낸 개략적인 회로도이고, 도 73 및 도 74는 도 72의 스타일러스 펜을 보다 구체적으로 나타낸 회로도이다.
도 72을 참조하면, 스타일러스 펜(10)은 공진 회로부(12) 외에 추가적으로 공진 회로부(12)의 인덕터(Ls)와 상호 인덕턴스(M1)를 통해 연결된 인덕터(Lk) 및 인덕터(Lk)에 연결된 액티브 모듈(50)을 포함한다.
액티브 모듈(50)은 정류기(52), 전력 스토리지(54), 및 액티브 IC(56)를 포함할 수 있다.
도 73에 공진 회로부(12)와 인덕터(Lk) 및 액티브 모듈(50)의 등가 저항(RL)이 등가 회로로 도시되어 있다. 등가 저항(RL)에 전달되는 전압, 즉 노드(N2)에 걸리는 전압을 계산하기 위해, 공진 회로부(12)에서 등가 저항(RL) 측을 바라볼 때의 저항(RL_eff)과 등가 저항(RL) 측에서 공진 회로부(12)를 바라볼 때의 저항(Rp_eff)을 다음의 수학식 9 및 10과 같이 계산할 수 있다.
Figure pct00009
Figure pct00010
수학식 9 및 10에서 n2는 인덕터(Ls)의 턴 수이고, n3는 인덕터(Lk)의 턴 수이다.
도 74에 도시된 바와 같이, 액티브 모듈(50)에 병렬로 등가 저항(RL) 측에서 공진 회로부(12)를 바라볼 때의 저항(Rp_eff)이 연결되어 있고, 공진 회로부(12)의 저항(Rp)에 병렬로 공진 회로부(12)에서 등가 저항(RL) 측을 바라볼 때의 저항(RL_eff)이 연결되어 있다.
노드(N2)의 전압은 노드(N1)의 전압과 인덕터(Ls)와 인덕터(Lk)의 턴 수(권선 수)로 하기의 수학식 11과 같이 결정된다.
Figure pct00011
그리고, 수학식 7에서 계산된 저항(Rp)와 저항(RL_eff)의 합성 저항은 수백 kΩ이므로, 수학식 6에서 계산된 전류(Ip)를 승산하면, 노드(N1)의 전압이 수백 V로 계산된다.
n2와 n3의 비는 a:1(10<a<300)인 것으로 가정한다. 그러면 노드(N2)에서의 전압은 적어도 수 V로 계산된다. 다이오드(D1 내지 D4)의 문턱 전압을 고려하더라도, 노드(N2)에서의 전압은 액티브 IC(56)를 구동하는 데 충분한 값을 가진다.
다음으로 도 75 내지 도 77를 참조하여, 본 개시의 스타일러스 펜(10)과 루프 코일(264)에 대해 설명한다.
도 75 내지 도 77는 일 실시 형태의 여러 양태에 따른 스타일러스 펜과 전자 디바이스의 일부를 나타낸 도면이다.
도 75 내지 도 77를 참조하면, 공진 회로부(12)는 인덕터(Ls) 및 커패시터(Cs)를 포함하고, 인덕터(Ls)는 페라이트 코어(15)와, 페라이트 코어(15)에 감긴 코일(16)을 포함한다.
도 75에 도시된 바와 같이, 인덕터(Lk)는 페라이트 코어(15)와, 코일(16)(페라이트 코어(15)에 직접 감겨 있음)의 외측에 감긴 코일(17)을 포함한다.
도 76에 도시된 바와 같이, 인덕터(Lk)는 페라이트 코어(15)와, 코일(16)의아래(즉, -Z축 방향)에 위치하면서 페라이트 코어(15)에 직접 감긴 코일(17)을 포함한다.
도 77에 도시된 바와 같이, 인덕터(Lk)는 페라이트 코어(15)와, 코일(16)의위(즉, +Z축 방향)에 위치하면서 페라이트 코어(15)에 직접 감긴 코일(17)을 포함한다.
도 75 내지 도 77에서 액티브 모듈(50)은 코일(17)에 연결되어 있다. 코일(16)과 코일(17)은 완전 결합 상태에 가까워, 코일(16)과 코일(17)의 결합 계수는 1에 가까운 값(예를 들어 0.9 이상 1 미만)을 갖게 된다.
본 개시의 스타일러스 펜(10)에 따르면, 공진 회로부(12)와 액티브 모듈(50)을 트랜스포머로 결합하여, 전자 디바이스(2)로부터 전달되는 에너지를 통해 액티브 모듈(50)을 구동하는 데 필요한 전압이 공급될 수 있는 장점이 있다.
또한, 스타일러스 펜(10)이 보다 신속하게 충전할 수 있는 장점이 있다.
또한, 스타일러스 펜(10)의 충전을 위한 전자 디바이스(2)에서의 전력 소비를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
도 78은 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스에 스타일러스 펜을 사용하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 78에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스의 터치 스크린(20)은 디스플레이 패널(251) 및 디스플레이 패널(251) 상의 터치 센서(261), 및 디스플레이 패널(251) 아래의 루프 코일(264)을 포함한다.
터치 센서(261)는 기판(23), 기판 상의 터치 전극층(21), 및 터치 전극층(21) 상의 윈도우(22)를 포함할 수 있다.
기판(23)은 디스플레이 패널(251)의 봉지 기판 내지는 디스플레이 패널(251)의 컬러 필터 기판일 수 있으며, 이는 투명 재질로 구현됨이 바람직하다.
터치 전극층(21)은 제1 방향의 터치 좌표를 검출하기 위한 복수의 제1 터치 전극과 제1 방향과 교차하는 제2 방향의 터치 좌표를 검출하기 위한 복수의 제2 터치 전극을 포함할 수 있다.
도 78에서 터치 전극층(21)이 하나의 층으로 도시되었으나, 제1 터치 전극과 제2 터치 전극은 서로 상이한 층에 각각 위치할 수도 있고, 서로 중첩하여 위치할 수도 있고, 서로 중첩하여 위치할 수도 있고, 서로 중첩하여 위치하지 않을 수도 있고, 제1 터치 전극과 제2 터치 전극 사이에 별도의 층이 개재되어 있을 수도 있으며, 이에 제한되지 않는다.
터치 전극층(21) 상에는 윈도우(22)가 위치할 수 있다. 터치 전극층(21)과 전도성 팁(11), 그리고 윈도우(22)는 커패시턴스를 형성할 수 있다.
따라서, 스타일러스 펜(10)에서 생성된 신호(공진 신호 또는 액티브 터치 신호)가 상기의 커패시턴스를 통해 터치 전극층(21)에 전달될 수 있다.
루프 코일(264)은 안테나 루프가 위치한 기판(24) 및 페라이트 시트(25)를 포함할 수 있다. 안테나 루프는 구리, 은 등과 같은 도체 재료로 형성될 수 있다. 그러나, 안테나 루프는 기판(24) 외에도 터치 전극층(21)과 동일한 층에 위치할 수 있다. 이 경우, 안테나 루프는 ITO, 그래핀, 실버 나노 와이어 등과 같은 높은 투과율, 저 임피던스를 나타내는 도체 재료로 형성될 수 있다. 또한 안테나 루프는 윈도우(22) 아래에도 위치할 수 있다. 상기와 같은 경우들에서, 기판(24)은 루프 코일(264)에 포함되지 않을 수 있다.
기판(24)은 디스플레이 패널(251) 후면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 기판(24)은 디스플레이 패널(251)의 후면에 부착될 수 있다.
기판(24)은 단면 PCB(single layer FPCB), 양면 PCB(double side FPCB), 또는 다층 PCB(multilayer FPCB)일 수 있으나, 바람직하게는 터치 스크린(20)의 박형화 및 소형화를 구현하기 위해 단층 FPCB인 단면 FPCB 또는 양면 FPCB일 수 있다. 이러한 단면 FPCB는 박형화가 가능하므로, 벤더블(bendable), 폴더블(foldable), 및 스트렛처블(stretchable) 전자 디바이스에서도 사용될 수 있다.
또한, 기판(24)은 리지드(rigid) PCB일 수 있으며 이에 제한되지 않는다.
기판(24)이 양면 FPCB로 구성되는 경우, 안테나 루프가 위치하는 일면의 타면에 도전성 레이어가 위치할 수 있다. 도전성 레이어는 도전성 물질로 구성되며, 예를 들어 동박(copper clad layer)일 수 있다.
기판(24)은 베이스 필름을 포함할 수 있다. 베이스 필름은 폴리이미드 수지, 에폭시계 수지, 또는 가요성을 가진 공지의 다른 재료로 이루어질 수 있다. 베이스 필름은 가요성(flexible)을 가질 수도 있다. 베이스 필름에는 적어도 하나의 배선으로 형성된 안테나 루프가 적어도 하나로 형성되어 있을 수 있다.
기판(24)에 형성된 안테나 루프(241)와 관련하여, 도 79를 참조하여 설명한다.
도 79는 기판 상의 일면에 안테나 패턴이 구현된 일례를 나타낸 도면이다.
도 79를 참조하면, 안테나 루프(241)는 베이스 필름(242)에 도전성 배선으로써 형성되어 있다. 예를 들어, 베이스 필름(242)에는 안테나 루프가 포토 리소그래피(photolithography), 박막 증착(sputtering) 등의 방법으로 프린팅되어 있을 수 있다. 베이스 필름(242) 상에 안테나 루프를 위치시키기 위한 방식은 상기 의 설명에 제한되지 않는다.
안테나 루프(241)의 인덕턴스 설계 값, 안테나 루프(241)의 방사 성능 등에 따라, 안테나 루프(241)는 나선형(spiral) 패턴을 갖는다. 그러나, 베이스 필름(242)의 일면 상에서만 나선형 패턴을 구현하는 경우, 안테나 루프(241)의 배선은 베이스 필름(242)의 일면 상의 일 지점(SP)에서 서로 쇼트(short)되는 문제점이 있다. 양면 PCB를 사용하여 이러한 나선형 패턴을 구현하는 것이 고려될 수 있다. 예를 들어, 개구(opening) 내지 홀(hole)이 베이스 필름(242)에 형성되고, 일 면 상에 위치한 배선이 개구 내지 홀을 통해 타면 상에 위치한 배선과 연결될 수 있다. 그러나, 양면 PCB의 타면에 동박을 부착하는 경우, 타면 상에 위치한 배선과 동박이 서로 접촉하거나 전기적으로 연결되는 문제가 발생할 수 있다.
도 80 및 도 81은 일 실시 형태에 따른 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 디바이스의 일부를 나타낸 도면들이다.
도 80 및 도 81에 도시된 바와 같이, 루프 코일(264)은 윈도우(22) 아래에 위치한 안테나 루프(241a, 241b), 디스플레이 패널(251)의 아래에 위치한 페라이트 시트(25a), 및 안테나 루프(241a, 241b) 아래에 위치한 페라이트 시트(25b)를 포함한다.
도 81은 도 80의 D-D'선을 따라 절단한 단면도이다. 도 81에 도시된 바와 같이, 안테나 루프(241a, 241b)는 포토리소그래피(photolithography), 박막 증착(sputtering) 등의 방법으로 윈도우(22) 상에 프린팅되거나, 시트(sheet)에 포 토리소그래피(photolithography), 박막 증착(sputtering) 등의 방법으로 프린팅되 어 윈도우(22)에 부착될 수 있으며, 윈도우(22) 상에 안테나 루프(241a, 241b)를 위치시키기 위한 방식은 상기의 설명에 제한되지 않는다.
복수의 서브 안테나 루프(241a, 241b) 각각은 윈도우(22)의 일면 상 에서 서로 이격되어 있고, 직접 접촉하지 않는다. 제1 서브 안테나 루프(241a)는 복수의 패드 중 대응하는 하나의 패드(243a)에 일단이 연결되어 있고, 대응하는 다른 패드(243b)에 타단이 연결되어 있다. 제2 서브 안테나 루프(241b)는 복수의 패 드 중 대응하는 하나의 패드(243c)에 일단이 연결되어 있고, 대응하는 다른 패드(243d)에 타단이 연결되어 있다.
복수의 서브 안테나 루프(241a, 241b) 각각은 표시 영역(DP)의 경계를 따라 연장된 형태를 갖는 전도성 배선일 수 있다. 복수의 서브 안테나 루프 (241a, 241b) 각각이 전체적으로 직사각형 형태인 것으로 도시하였으나, 원형, 타 원형, 다각형, 모서리가 둥근 다각형 등의 형태를 가질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
또한, 제1 서브 안테나 루프(241a)는 제2 서브 안테나 루프(241b)의 외각에 위치한다. 제1 서브 안테나 루프(241a)는 제2 서브 안테나 루프(241b)의 둘 레를 따라 연장된 형태를 가질 수 있다. 인접한 제1 서브 안테나 루프(241a)와 제2 서브 안테나 루프(241b)가 서로 이격된 최단 거리는 윈도우(22)의 일면 상에서 동일할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 제1 서브 안테나 루프(241a)와 제2 서브 안테나 루프(241b)는 서로 동일한 폭의 배선일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 제1 서브 안테나 루프(241a)와 제2 서브 안테나 루프(241b)는 동일한 물질로 제조될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
연성 회로 기판(27)은 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)와 연결 될 수 있다. 연성 회로 기판(27)은 연성 인쇄 회로 기판(FPCB) 또는 칩 온 필름 (COF)일 수 있다. 연성 회로 기판(27)에 코일 드라이버(263)가 실장되어 있으므로, 이하에서 연성 회로 기판(27)은 칩 온 필름(COF)인 것으로 설명한다.
연성 회로 기판(27)은 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)에 전기적으로 연결될 수 있다. 일례로, 복수의 신호 전달 배선(271a, 271b)과 연결 배선(272)에 연결되어 있는 연성 회로 기판(27) 상의 복수의 패드(미도시)는 복수의 패 드(243a, 243b, 243c, 243d)와 커넥터(26)를 통해 결합될 수 있다. 커넥터(26)는 ZIF 커넥터(zero insertion force connector), BTB 커넥터(board-to-board connector) 등일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 윈도우(22)에 커넥터(26)의 소켓이 형성되고, 커넥터(26)의 소켓에 연성 회로 기판(27)을 삽입함으로써, 복수의 패드(미도시)와 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)가 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
다른 예로, 연성 회로 기판(27)의 복수의 패드(미도시)는 복수의 패 드(243a, 243b, 243c, 243d)에 본딩(bonding)될 수도 있다. 예를 들어, 복수의 신 호 전달 배선(271a, 271b)과 연결 배선(272)에 연결되어 있는 연성 회로 기판(27) 상의 복수의 패드(미도시)와 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)가 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film)에 의해 아우터 리드 본딩(OLB; Outer Lead Bonding) 방식으로 연결될 수 있다.
이 외에도, 복수의 패드(미도시)와 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)의 전기적 및 물리적 연결을 위한 다양한 연결 방법이 사용될 수 있다.
연성 회로 기판(27)은 기판의 일면 상에 위치한 복수의 신호 전달 배선(271a, 271b)과 타면 상에 위치한 연결 배선(272)을 포함한다. 이러한 배선들 (271a, 271b, 272)은 포토리소그래피(photolithography), 박막 증착(sputtering) 등의 방법으로 프린팅되어 있을 수 있다. 연성 회로 기판(27) 상에 배선들(271a, 271b, 272)을 위치시키기 위한 방식은 상기의 설명에 제한되지 않는다. 또한, 상기에서 신호 전달 배선(271a, 271b)과 연결 배선(272)이 하나의 기판의 양면에 각각 위치한 것으로 설명하였으나, 상이한 기판에 각각 위치할 수도 있으며 이에 제한되지 않는다.
신호 전달 배선(271a)은 각각 제1 서브 안테나 루프(241a)와 연결되 어 있는 패드(243a)와 코일 드라이버(263)를 연결하고, 신호 전달 배선(271b)은 제2 서브 안테나 루프(241b)와 연결되어 있는 패드(243d)와 코일 드라이버(263)를 연결한다.
연결 배선(272)은 제1 서브 안테나 루프(241a)와 연결되어 있는 패 드(243b)와 제2 서브 안테나 루프(241b)와 연결되어 있는 패드(243c)를 서로 연결 한다. 즉, 제1 서브 안테나 루프(241a)와 제2 서브 안테나 루프(241b)가 연성 회로 기판(27)에 위치한 연결 배선(272)을 통해 전기적으로 서로 연결되게 된다. 따라서, 코일 드라이버(263)로부터 신호 전달 배선(271a)을 통해 패드(243a)로 인 입된 전류는 제1 서브 안테나 루프(241a), 패드(243b), 연결 배선(272), 패드(243c), 제2 서브 안테나 루프(241b), 패드(243d), 및 신호 전달 배선(271b) 순으로 흐른다.
즉, 일 실시 형태에 따른 안테나 모듈에 따르면, 베이스 필름(242) 상에 나선형 패턴으로 배선을 형성하지 않고도, 나선형 패턴으로 형성된 안테나 루프 와 실질적으로 동일한 효과를 갖는다. 이러한 안테나 모듈은 윈도우(22)의 일면 상에 배선이 전부 형성되어 있으므로, 제조 비용이 절감되고 터치 스크린(20)이 박형화, 소형화되는 효과가 있다.
도 82 및 도 83은 일 실시 형태에 따른 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 디바이스의 일부를 나타낸 도면들이다.
도 82 및 도 83에는 터치 센서(261)가 on-cell 타입 터치 센서로 구현되는 경우, 터치 전극층(21)과 동일한 층으로 위치하는 안테나 루프(241)를 포함하는 루프 코일(264)이 도시되어 있다.
도 82 및 도 83에 도시된 바와 같이, 루프 코일(264)은 터치 전극층 (21)에 위치한 안테나 루프(241)와 디스플레이 패널(251)의 아래에 위치한 페라이트 시트(25)를 포함한다.
도 83은 도 82의 B-B'선을 따라 절단한 단면도이다. 도 83에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(251)의 봉지 기판(23) 위에 안테나 루프(241a, 241b)와 터치 전극층(21)이 동일한 층으로 위치한다. 안테나 루프(241a, 241b)는 터치 전극층(21)의 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극과 동일한 물질로도 제조될 수 있다. 예를 들어, 안테나 루프(241a, 241b)는 ITO, 그래핀, 실버 나노 와이어 등과 같은 높은 투과율, 저 임피던스를 나타내는 도체 재료로 형성될 수 있다. 그러나, 안테 나 루프(241a, 241b)는 터치 전극층(21)과 상이한 층으로 위치할 수 있으며, 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극과 상이한 물질로 제조될 수 있다.
복수의 서브 안테나 루프(241a, 241b) 각각은 봉지 기판(23)의 일면 상에서 서로 이격되어 있고, 직접 접촉하지 않는다. 제1 서브 안테나 루프(241a)는 복수의 패드 중 대응하는 하나의 패드(243a)에 일단이 연결되어 있고, 대응하는 다 른 패드(243b)에 타단이 연결되어 있다. 제2 서브 안테나 루프(241b)는 복수의 패 드 중 대응하는 하나의 패드(243c)에 일단이 연결되어 있고, 대응하는 다른 패드 (243d)에 타단이 연결되어 있다. 한편 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극은 패드들(243e)에 연결되어 있다.
복수의 서브 안테나 루프(241a, 241b) 각각은 표시 영역(DP)의 경계 를 따라 연장된 형태를 갖는 전도성 배선일 수 있다. 복수의 서브 안테나 루프 (241a, 241b) 각각이 전체적으로 직사각형 형태인 것으로 도시하였으나, 원형, 타 원형, 다각형, 모서리가 둥근 다각형 등의 형태를 가질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
또한, 제1 서브 안테나 루프(241a)는 제2 서브 안테나 루프(241b)의 외각에 위치한다. 제1 서브 안테나 루프(241a)는 제2 서브 안테나 루프(241b)의 둘 레를 따라 연장된 형태를 가질 수 있다. 인접한 제1 서브 안테나 루프(241a)와 제2 서브 안테나 루프(241b)가 서로 이격된 최단 거리는 봉지 기판(23)의 일면 상에서 동일할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 제1 서브 안테나 루프(241a)와 제2 서브 안테나 루프(241b)는 서로 동일한 폭의 배선일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 제1 서브 안테나 루프(241a)와 제2 서브 안테나 루프(241b)는 동일한 물질로 제조 될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
연성 회로 기판(27)은 봉지 기판(23)의 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)와 연결될 수 있다.
복수의 신호 전달 배선(271a, 271b)과 연결 배선(272)에 연결되어 있는 연성 회로 기판(27)의 복수의 패드(미도시)는 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)에 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 패드(미도시)는 복수의 패드(243a,243b, 243c, 243d)에 본딩(bonding)될 수 있다. 예를 들어, 복수의 패드(미도시)와 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)가 이방성 도전 필름(ACF) 등에 의해 아우터 리드 본딩(OLB) 방식으로 연결될 수 있다.
이 외에도, 복수의 패드(미도시)와 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)의 전기적 및 물리적 연결을 위한 다양한 연결 방법이 사용될 수 있다.
연성 회로 기판(27)은 기판의 일면 상에 위치한 복수의 신호 전달 배선(271a, 271b)과 타면 상에 위치한 연결 배선(272)을 포함한다. 이러한 배선들 (271a, 271b, 272)은 포토리소그래피(photolithography), 박막 증착(sputtering) 등의 방법으로 프린팅되어 있을 수 있다. 연성 회로 기판(27) 상에 배선들(271a, 271b, 272)을 위치시키기 위한 방식은 상기의 설명에 제한되지 않는다. 또한, 상기 에서 신호 전달 배선(271a, 271b)과 연결 배선(272)이 하나의 기판의 양면에 각각 위치한 것으로 설명하였으나, 상이한 기판에 각각 위치할 수도 있으며 이에 제한되 지 않는다.
신호 전달 배선(271a)은 각각 제1 서브 안테나 루프(241a)와 연결되어 있는 패드(243a)와 코일 드라이버(263)를 연결하고, 신호 전달 배선(271b)은 제2 서브 안테나 루프(241b)와 연결되어 있는 패드(243d)와 코일 드라이버(263)를 연 결한다.
연결 배선(272)은 제1 서브 안테나 루프(241a)와 연결되어 있는 패 드(243b)와 제2 서브 안테나 루프(241b)와 연결되어 있는 패드(243c)를 서로 연결 한다. 즉, 제1 서브 안테나 루프(241a)와 제2 서브 안테나 루프(241b)가 연성 회로 기판(27)에 위치한 연결 배선(272)을 통해 전기적으로 서로 연결되게 된다. 따라서, 코일 드라이버(263)로부터 신호 전달 배선(271a)을 통해 패드(243a)로 인입된 전류는 제1 서브 안테나 루프(241a), 패드(243b), 연결 배선(272), 패드(243c), 제2 서브 안테나 루프(241b), 패드(243d), 및 신호 전달 배선(271b) 순으 로 흐른다.
즉, 일 실시 형태에 따른 안테나 모듈에 따르면, 봉지 기판(23) 상에 나선형 패턴으로 배선을 형성하지 않고도, 나선형 패턴으로 형성된 안테나 루프와 실질적으로 동일한 효과를 갖는다. 이러한 안테나 모듈은 봉지 기판(23)의 일면 상 에 배선이 전부 형성되어 있으므로, 제조 비용이 절감되고 터치 스크린(20)이 박형 화, 소형화되는 효과가 있다.
도 84 및 도 85은 일 실시 형태에 따른 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 디바이스의 일부를 나타낸 도면들이다. 도 84 및 도 85에는 터치 센서(261)가 in-cell 타입 터치 센서로 구현되는 경우, 터치 전극층(21)과 동일한 층으로 위치하는 안테나 루프(241)를 포함하는 루프 코일(264)이 도시되어 있다.
도 84 및 도 85에 도시된 바와 같이, 루프 코일(264)은 터치 전극층 (21)에 위치한 안테나 루프(241)와 디스플레이 패널(251)의 아래에 위치한 페라이 트 시트(25)를 포함한다.
도 85은 도 84의 C-C'선을 따라 절단한 단면도이다. 도 85에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(251)의 컬러 필터 기판(23)과 디스플레이 패널(251)의 TFT 기판 사이에 안테나 루프(241a, 241b)와 터치 전극층(21)이 동일한 층으로 위 치할 수 있다. 컬러 필터 기판(23)의 상하부에 터치 전극층(21) 및 안테나 루프(241a, 241b)가 모두 위치할 수 있다.
안테나 루프(241a, 241b)는 터치 전극층(21)의 제1 터치 전극 및 제2터치 전극과 동일한 물질로도 제조될 수 있다. 예를 들어, 안테나 루프(241a,241b)는 ITO, 그래핀, 실버 나노 와이어 등과 같은 높은 투과율, 저 임피던스를 나 타내는 도체 재료로 형성될 수 있다. 그러나, 안테나 루프(241a, 241b)는 터치 전 극층(21)과 상이한 층으로 위치할 수 있으며, 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극과 상이한 물질로 제조될 수 있다.
복수의 서브 안테나 루프(241a, 241b) 각각은 컬러 필터 기판(23)의 일면 상에서 서로 이격되어 있고, 직접 접촉하지 않는다. 제1 서브 안테나 루프 (241a)는 복수의 패드 중 대응하는 하나의 패드(243a)에 일단이 연결되어 있고, 대 응하는 다른 패드(243b)에 타단이 연결되어 있다. 제2 서브 안테나 루프(241b)는 복수의 패드 중 대응하는 하나의 패드(243c)에 일단이 연결되어 있고, 대응하는 다 른 패드(243d)에 타단이 연결되어 있다. 한편 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극은 패드들(243e)에 연결되어 있다.
복수의 서브 안테나 루프(241a, 241b) 각각은 표시 영역(DP)의 경계 를 따라 연장된 형태를 갖는 전도성 배선일 수 있다. 복수의 서브 안테나 루프 (241a, 241b) 각각이 전체적으로 직사각형 형태인 것으로 도시하였으나, 원형, 타 원형, 다각형, 모서리가 둥근 다각형 등의 형태를 가질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
또한, 제1 서브 안테나 루프(241a)는 제2 서브 안테나 루프(241b)의 외각에 위치한다. 제1 서브 안테나 루프(241a)는 제2 서브 안테나 루프(241b)의 둘레를 따라 연장된 형태를 가질 수 있다. 인접한 제1 서브 안테나 루프(241a)와 제2 서브 안테나 루프(241b)가 서로 이격된 최단 거리는 컬러 필터 기판(23)의 일면 상 에서 동일할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 제1 서브 안테나 루프(241a)와 제2 서브 안테나 루프(241b)는 서로 동일한 폭의 배선일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 제1 서브 안테나 루프(241a)와 제2 서브 안테나 루프(241b)는 동일한 물질로 제조될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
연성 회로 기판(27)은 컬러 필터 기판(23)의 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)와 연결될 수 있다.
복수의 신호 전달 배선(271a, 271b)과 연결 배선(272)에 연결되어 있는 연성 회로 기판(27)의 복수의 패드(미도시)는 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)에 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 패드(미도시)는 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)에 본딩(bonding)될 수 있다. 예를 들어, 복수의 패드(미도시)와 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)가 이방성 도전 필름(ACF) 등에 의해 아우터 리드 본딩(OLB) 방식으로 연결될 수 있다.
이 외에도, 복수의 패드(미도시)와 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)의 전기적 및 물리적 연결을 위한 다양한 연결 방법이 사용될 수 있다.
연성 회로 기판(27)은 기판의 일면 상에 위치한 복수의 신호 전달 배선(271a, 271b)과 타면 상에 위치한 연결 배선(272)을 포함한다. 이러한 배선들 (271a, 271b, 272)은 포토리소그래피(photolithography), 박막 증착(sputtering) 등의 방법으로 프린팅되어 있을 수 있다. 연성 회로 기판(27) 상에 배선들(271a, 271b, 272)을 위치시키기 위한 방식은 상기의 설명에 제한되지 않는다. 또한, 상기 에서 신호 전달 배선(271a, 271b)과 연결 배선(272)이 하나의 기판의 양면에 각각 위치한 것으로 설명하였으나, 상이한 기판에 각각 위치할 수도 있으며 이에 제한되 지 않는다.
신호 전달 배선(271a)은 각각 제1 서브 안테나 루프(241a)와 연결되 어 있는 패드(243a)와 코일 드라이버(263)를 연결하고, 신호 전달 배선(271b)은 제 2 서브 안테나 루프(241b)와 연결되어 있는 패드(243d)와 코일 드라이버(263)를 연 결한다.
연결 배선(272)은 제1 서브 안테나 루프(241a)와 연결되어 있는 패 드(243b)와 제2 서브 안테나 루프(241b)와 연결되어 있는 패드(243c)를 서로 연결 한다. 즉, 제1 서브 안테나 루프(241a)와 제2 서브 안테나 루프(241b)가 연성 회로 기판(27)에 위치한 연결 배선(272)을 통해 전기적으로 서로 연결되게 된다. 따라서, 코일 드라이버(263)로부터 신호 전달 배선(271a)을 통해 패드(243a)로 인 입된 전류는 제1 서브 안테나 루프(241a), 패드(243b), 연결 배선(272), 패드 (243c), 제2 서브 안테나 루프(241b), 패드(243d), 및 신호 전달 배선(271b) 순으로 흐른다.
즉, 일 실시 형태에 따른 안테나 모듈에 따르면, 컬러 필터 기판(23)상에 나선형 패턴으로 배선을 형성하지 않고도, 나선형 패턴으로 형성된 안테나 루 프와 실질적으로 동일한 효과를 갖는다. 이러한 안테나 모듈은 컬러 필터 기판(2 3)의 일면 상에 배선이 전부 형성되어 있으므로, 제조 비용이 절감되고 터치 스크 린(20)이 박형화, 소형화되는 효과가 있다.
도 86 내지 도 88는 일 실시 형태에 따른 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 디바이스의 일부를 나타낸 도면들이다.
도 86에 도시된 바와 같이, 복수의 서브 안테나 루프(241a, 241b)가 베이스 필름(242) 상에 위치한다. 안테나 루프(241)는 ITO, 그래핀, 실버 나노 와이어 등과 같은 높은 투과율, 저 임피던스를 나타내는 도체 재료로 형성될 수 있다.
도 87은 도 86의 A-A'선을 따라 절단한 단면도이다. 도 87에 도시된 바와 같이, 복수의 서브 안테나 루프(241a, 241b)가 페라이트 시트(25)에 이격된 베이스 필름(242) 상의 일면에 위치하는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다.
복수의 서브 안테나 루프(241a, 241b) 각각은 베이스 필름(242)의 일면 상에서 서로 이격되어 있고, 직접 접촉하지 않는다. 제1 서브 안테나 루프 (241a)는 복수의 패드 중 대응하는 하나의 패드(243a)에 일단이 연결되어 있고, 대응하는 다른 패드(243b)에 타단이 연결되어 있다. 제2 서브 안테나 루프(241b)는 복수의 패드 중 대응하는 하나의 패드(243c)에 일단이 연결되어 있고, 대응하는 다른 패드(243d)에 타단이 연결되어 있다.
복수의 서브 안테나 루프(241a, 241b) 각각은 표시 영역(DP)의 경계 를 따라 연장된 형태를 갖는 전도성 배선일 수 있다. 복수의 서브 안테나 루프 (241a, 241b) 각각이 전체적으로 직사각형 형태인 것으로 도시하였으나, 원형, 타 원형, 다각형, 모서리가 둥근 다각형 등의 형태를 가질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
또한, 제1 서브 안테나 루프(241a)는 제2 서브 안테나 루프(241b)의 외각에 위치한다. 제1 서브 안테나 루프(241a)는 제2 서브 안테나 루프(241b)의 둘 레를 따라 연장된 형태를 가질 수 있다. 인접한 제1 서브 안테나 루프(241a)와 제2 서브 안테나 루프(241b)가 서로 이격된 최단 거리는 베이스 필름(242)의 일면 상에 서 동일할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 제1 서브 안테나 루프(241a)와 제2 서 브 안테나 루프(241b)는 서로 동일한 폭의 배선일 수 있으나, 이에 제한되지 않는 다. 제1 서브 안테나 루프(241a)와 제2 서브 안테나 루프(241b)는 동일한 물질로 제조될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
연성 회로 기판(27)은 베이스 필름(242)의 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)와 연결될 수 있다. 연성 회로 기판(27)은 연성 인쇄 회로 기판(FPCB: flexible printed circuit board)일 수 있다. 연성 회로 기판(27)에 코일 드라이버(263)가 실장되어 있다.
연성 회로 기판(27)은 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)에 전기 적으로 연결될 수 있다. 일례로, 복수의 신호 전달 배선(271a, 271b)과 연결 배선 (272)에 연결되어 있는 연성 회로 기판(27) 상의 복수의 패드(미도시)는 복수의 패 드(243a, 243b, 243c, 243d)와 커넥터(26)를 통해 결합될 수 있다. 커넥터(26)는 ZIF 커넥터(zero insertion force connector), BTB 커넥터(board-to-board connector) 등일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 기판(24)에 커넥터(26)의 소켓 이 형성되고, 커넥터(26)의 소켓에 연성 회로 기판(27)을 삽입함으로써, 복수의 패 드(미도시)와 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)가 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
다른 예로, 연성 회로 기판(27)의 복수의 패드(미도시)는 복수의 패 드(243a, 243b, 243c, 243d)에 본딩(bonding)될 수도 있다. 예를 들어, 복수의 신 호 전달 배선(271a, 271b)과 연결 배선(272)에 연결되어 있는 연성 회로 기판(27) 상의 복수의 패드(미도시)와 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)가 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film)에 의해 아우터 리드 본딩(OLB; Outer Lead Bonding) 방식으로 연결될 수 있다.
이 외에도, 연성 회로 기판(27)의 복수의 패드(미도시)와 복수의 패 드(243a, 243b, 243c, 243d)의 전기적 및 물리적 연결을 위한 다양한 연결 방법이 사용될 수 있다.
연성 회로 기판(27)은 기판의 일면 상에 위치한 복수의 신호 전달 배선(271a, 271b)과 타면 상에 위치한 연결 배선(272)을 포함한다. 이러한 배선들(271a, 271b, 272)은 포토리소그래피(photolithography), 박막 증착(sputtering) 등의 방법으로 프린팅되어 있을 수 있다. 연성 회로 기판(27) 상에 배선들(271a, 271b, 272)을 위치시키기 위한 방식은 상기의 설명에 제한되지 않는다. 또한, 상기 에서 신호 전달 배선(271a, 271b)과 연결 배선(272)이 하나의 기판의 양면에 각각 위치한 것으로 설명하였으나, 상이한 기판에 각각 위치할 수도 있으며 이에 제한되 지 않는다.
신호 전달 배선(271a)은 각각 제1 서브 안테나 루프(241a)와 연결되 어 있는 패드(243a)와 코일 드라이버(263)를 연결하고, 신호 전달 배선(271b)은 제 2 서브 안테나 루프(241b)와 연결되어 있는 패드(243d)와 코일 드라이버(263)를 연 결한다.
연결 배선(272)은 제1 서브 안테나 루프(241a)와 연결되어 있는 패 드(243b)와 제2 서브 안테나 루프(241b)와 연결되어 있는 패드(243c)를 서로 연결 한다. 즉, 제1 서브 안테나 루프(241a)와 제2 서브 안테나 루프(241b)가 연성 회로 기판(27)에 위치한 연결 배선(272)을 통해 전기적으로 서로 연결되게 된다. 따라서, 코일 드라이버(263)로부터 신호 전달 배선(271a)을 통해 패드(243a)로 인 입된 전류는 제1 서브 안테나 루프(241a), 패드(243b), 연결 배선(272), 패드 (243c), 제2 서브 안테나 루프(241b), 패드(243d), 및 신호 전달 배선(271b) 순으 로 흐른다.
즉, 일 실시 형태에 따른 안테나 모듈에 따르면, 베이스 필름(242) 상에 나선형 패턴으로 배선을 형성하지 않고도, 나선형 패턴으로 형성된 안테나 루프 와 실질적으로 동일한 효과를 갖는다. 이러한 안테나 모듈은 베이스 필름(242)의 일면 상에 배선이 전부 형성되어 있으므로, 타면 상에 동박층이 형성될 수 있으며, 이로써 제조 비용이 절감되고 터치 스크린(20)이 박형화, 소형화되는 효과가 있다.
상기의 설명에서는 두 개의 서브 안테나 루프를 사용하여 나선형 패 턴을 구현하는 예에 대해서 설명하였으나, 설계에 따라 연성 회로 기판(27)의 다층 기판에 형성된 연결 배선(272)으로써 각 서브 안테나 루프를 연결함으로써 세 개 이상의 서브 안테나 루프를 사용하여 나선형 패턴을 구현할 수도 있다.
도 88에 도시된 바와 같이, 터치 스크린(20)에 복수의 안테나 루프가 위치할 수 있다. 제1 서브 안테나 루프(241a), 연결 배선(272a), 및 제2 서브 안테나 루프(241b)는 나선형 패턴의 제1 안테나 루프를 형성한다. 제3 서브 안테나 루프(241c), 연결 배선(272b), 및 제4 서브 안테나 루프(241d)는 나선형 패턴의 제 2 안테나 루프를 형성한다. 제1 안테나 루프와 제2 안테나 루프는 y축 방향으로 서 로 이격되어 있다. 여기서 페라이트 시트(25)는 제1 안테나 루프가 위치하는 영역 과 제2 안테나 루프가 위치하는 영역 각각에 개별적으로 배치될 수 있다.
코일 드라이버(263)는 제1 안테나 루프와 제2 안테나 루프에 동일 또는 유사한 위상을 갖는 구동 신호를 인가할 수 있거나, 반대 위상을 갖는 구동 신호를 인가할 수 있거나, 또는 선택적으로 구동할 수 있다.
도 89 및 도 90는 일 실시 형태에 따른 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 디바이스의 일부를 나타낸 도면들이다.
도 89 및 도 90에 도시된 바와 같이, 루프 코일(264)은 디스플레이 패널(251) 아래에 위치한 안테나 루프(241a, 241b) 및 안테나 루프(241a, 241b)와 디스플레이 패널(251)의 아래에 위치한 페라이트 시트(25)를 포함한다.
도 90은 도 89의 D-D'선을 따라 절단한 단면도이다. 도 90에 도시된 바와 같이, 안테나 루프(241a, 241b)는 포토리소그래피(photolithography), 박막 증착(sputtering) 등의 방법으로 디스플레이 패널(251) 상에 프린팅될 수 있으며, 디스플레이 패널(251) 상에 안테나 루프(241a, 241b)를 위치시키기 위한 방식은 상기의 설명에 제한되지 않는다.
복수의 서브 안테나 루프(241a, 241b) 각각은 디스플레이 패널(251)의 일면 상에서 서로 이격되어 있고, 직접 접촉하지 않는다. 제1 서브 안테나 루 프(241a)는 복수의 패드 중 대응하는 하나의 패드(243a)에 일단이 연결되어 있고, 대응하는 다른 패드(243b)에 타단이 연결되어 있다. 제2 서브 안테나 루프(241b)는 복수의 패드 중 대응하는 하나의 패드(243c)에 일단이 연결되어 있고, 대응하는 다른 패드(243d)에 타단이 연결되어 있다. 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)는 디스플레이 패널(251)의 일면 상에 형성되어 있을 수 있다.
복수의 서브 안테나 루프(241a, 241b) 각각은 표시 영역(DP)의 경계 를 따라 연장된 형태를 갖는 전도성 배선일 수 있다. 복수의 서브 안테나 루프 (241a, 241b) 각각이 전체적으로 직사각형 형태인 것으로 도시하였으나, 원형, 타 원형, 다각형, 모서리가 둥근 다각형 등의 형태를 가질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
또한, 제1 서브 안테나 루프(241a)는 제2 서브 안테나 루프(241b)의 외각에 위치한다. 제1 서브 안테나 루프(241a)는 제2 서브 안테나 루프(241b)의 둘 레를 따라 연장된 형태를 가질 수 있다. 인접한 제1 서브 안테나 루프(241a)와 제2 서브 안테나 루프(241b)가 서로 이격된 최단 거리는 디스플레이 패널(251)의 일면 상에서 동일할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 제1 서브 안테나 루프(241a)와 제2 서브 안테나 루프(241b)는 서로 동일한 폭의 배선일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 제1 서브 안테나 루프(241a)와 제2 서브 안테나 루프(241b)는 동일한 물질 로 제조될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
연성 회로 기판(27)은 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)와 연결 될 수 있다. 연성 회로 기판(27)은 연성 인쇄 회로 기판(FPCB) 또는 칩 온 필름 (COF)일 수 있다. 연성 회로 기판(27)에 코일 드라이버(263)가 실장되어 있으므로, 이하에서 연성 회로 기판(27)은 칩 온 필름(COF)인 것으로 설명한다.
연성 회로 기판(27)은 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)에 전기적으로 연결될 수 있다. 일례로, 복수의 신호 전달 배선(271a, 271b)과 연결 배선 (272)에 연결되어 있는 연성 회로 기판(27) 상의 복수의 패드(미도시)는 복수의 패 드(243a, 243b, 243c, 243d)와 커넥터(26)를 통해 결합될 수 있다. 커넥터(26)는 ZIF 커넥터(zero insertion force connector), BTB 커넥터(board-to-board connector) 등일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 디스플레이 패널(251)에 커넥터 (26)의 소켓이 형성되고, 커넥터(26)의 소켓에 연성 회로 기판(27)을 삽입함으로써, 복수의 패드(미도시)와 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)가 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
다른 예로, 연성 회로 기판(27)의 복수의 패드(미도시)는 복수의 패 드(243a, 243b, 243c, 243d)에 본딩(bonding)될 수도 있다. 예를 들어, 복수의 신 호 전달 배선(271a, 271b)과 연결 배선(272)에 연결되어 있는 연성 회로 기판(27) 상의 복수의 패드(미도시)와 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)가 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film)에 의해 아우터 리드 본딩(OLB; Outer Lead Bonding) 방식으로 연결될 수 있다.
이 외에도, 복수의 패드(미도시)와 복수의 패드(243a, 243b, 243c, 243d)의 전기적 및 물리적 연결을 위한 다양한 연결 방법이 사용될 수 있다.
연성 회로 기판(27)은 기판의 일면 상에 위치한 복수의 신호 전달 배선(271a, 271b)과 타면 상에 위치한 연결 배선(272)을 포함한다. 이러한 배선들 (271a, 271b, 272)은 포토리소그래피(photolithography), 박막 증착(sputtering)등의 방법으로 프린팅되어 있을 수 있다. 연성 회로 기판(27) 상에 배선들(271a, 271b, 272)을 위치시키기 위한 방식은 상기의 설명에 제한되지 않는다. 또한, 상기 에서 신호 전달 배선(271a, 271b)과 연결 배선(272)이 하나의 기판의 양면에 각각 위치한 것으로 설명하였으나, 상이한 기판에 각각 위치할 수도 있으며 이에 제한되 지 않는다.
신호 전달 배선(271a)은 각각 제1 서브 안테나 루프(241a)와 연결되 어 있는 패드(243a)와 코일 드라이버(263)를 연결하고, 신호 전달 배선(271b)은 제 2 서브 안테나 루프(241b)와 연결되어 있는 패드(243d)와 코일 드라이버(263)를 연 결한다.
연결 배선(272)은 제1 서브 안테나 루프(241a)와 연결되어 있는 패 드(243b)와 제2 서브 안테나 루프(241b)와 연결되어 있는 패드(243c)를 서로 연결 한다. 즉, 제1 서브 안테나 루프(241a)와 제2 서브 안테나 루프(241b)가 연성 회로 기판(27)에 위치한 연결 배선(272)을 통해 전기적으로 서로 연결되게 된다. 따라서, 코일 드라이버(263)로부터 신호 전달 배선(271a)을 통해 패드(243a)로 인 입된 전류는 제1 서브 안테나 루프(241a), 패드(243b), 연결 배선(272), 패드 (243c), 제2 서브 안테나 루프(241b), 패드(243d), 및 신호 전달 배선(271b) 순으 로 흐른다.
즉, 일 실시 형태에 따른 안테나 모듈에 따르면, 베이스 필름(242) 상 에 나선형 패턴으로 배선을 형성하지 않고도, 나선형 패턴으로 형성된 안테나 루프 와 실질적으로 동일한 효과를 갖는다. 이러한 안테나 모듈은 디스플레이 패널(251)의 아랫면 상에 안테나 루프 배선이 전부 형성되어 있으므로, 제조 비용이 절감되고 터치 스크린(20)이 박형화, 소형화되는 효과가 있다.
도 91 및 도 92를 참조하여, 폴더블 전자 디바이스에 종래 방식의 스타일러스 펜, 예를 들어 EMR 방식의 펜을 사용하는 경우에 대해 설명한다.
도 91 및 도 92는 종래 방식에 따른 스타일러스 펜을 폴더블 전자 디 바이스에 사용하는 경우를 예시한 도면이다. 여기서 설명되는 폴더블 전자 디바이 스는 도 91에 도시된 펼침 상태(flat state) 또는 비 접힘 상태(unfolded state), 도 92에 도시된 접힘 상태(folded state), 및 펼침 상태와 접힘 상태 사이의 중간 상태(intermediate state)를 가질 수 있다. 여기에서는, 특별히 구별하여 설명하지 않는 한 "접힘 상태(folded state)"라 함은 "fully folded state"를 의미한다.
도 91에 도시된 바와 같이, 패시브 스타일러스 펜 중 EMR(Electro- Magnetic Resonance) 방식의 펜의 경우, 디지타이저(digitizer)(33)가 EMR 스타일 러스 펜(30)에 전자기 신호(B1)를 전달한 후, 디지타이저(33)가 EMR 스타일러스 펜 (30)으로부터 공진 신호(B2)를 입력받는다.
디지타이저(33)는 디스플레이 패널(251) 아래에 부착될 수 있으며, 도전성의 안테나 루프가 복수로 형성되어 있는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)(34)와 안테나 루프에 의해 생성된 자기장을 차단하는 페라이트 시트 (ferrite sheet)(35)를 포함한다.
FPCB(34)에는 공진 신호가 입력되는 위치를 감지하기 위한 복수의 안테나 루프가 복수의 레이어로 구성된다. 하나의 안테나 루프는 적어도 하나의 다 른 안테나 루프와 Z축 방향으로 중첩한 형태를 가진다. 이에 의해 FPCB(34)의 두께 가 두껍다.
도 92에 도시된 바와 같이, 폴딩축(AXIS_F)을 기준으로 폴더블 전자 디바이스(2)의 접힘이 발생할 때 폴딩되는 영역(이하, 폴딩 영역)(FA)에 부착된 FPCB(34)의 변형이 발생할 수 있다. 반복적인 접힘에 의해 안테나 루프를 형성하는 배선 부재에 스트레스가 가해지고, 결국 배선 부재의 손상을 가져올 수 있다. 접힘 상태(folded state)에서 폴딩 영역(FA)은 적어도 일부가 소정의 곡률을 가지는 곡 면으로 이루어질 수 있다.
페라이트 시트(35)는 안테나 루프에 의해 발생된 자기장이 폴더블 전자 디바이스(2) 내부에 미치는 영향을 차단한다. 페라이트 시트(35)도 두께가 두 껍고, 폴더블 전자 디바이스(2)의 접힘이 발생할 때 변형이 발생되기 쉬우며, 반복 적인 접힘에 의해 손상될 수 있다.
따라서 폴더블 전자 디바이스(2)에 EMR 방식의 스타일러스 펜(30)을 적용하기 어렵다. 또한 EMR 방식의 경우 디지타이저(34)에 의해서만 신호가 송수신 되므로, 신호 송신(B1)과 신호 수신(B2)을 동시에 수행할 수 없고, 시간을 구분하 여 신호 송신과 신호 수신을 각각 수행해야만 하는 문제점이 있다.
도 93 및 도 94은 일 실시 형태에 따른 폴더블 전자 디바이스를 나타낸 도면이다.
폴더블 전자 디바이스의 터치 스크린(20)은 디스플레이 패널(251) 및 디스플레이 패널(251) 상의 터치 센서(261), 및 디스플레이 패널(251) 아래의 루프 코일(264)을 포함한다.
터치 센서(261)는 기판(23), 기판 상의 터치 전극층(21), 및 터치 전극층(21) 상의 윈도우(22)를 포함할 수 있다.
기판(23)은 디스플레이 패널(251)의 봉지 기판 내지는 디스플레이 패널(251)의 컬러 필터 기판일 수 있으며, 이는 투명 재질로 구현됨이 바람직하다.
터치 전극층(21)은 제1 방향의 터치 좌표를 검출하기 위한 복수의 제1 터치 전극과 제1 방향과 교차하는 제2 방향의 터치 좌표를 검출하기 위한 복수의 제2 터치 전극을 포함할 수 있다.
도 93에서 터치 전극층(21)이 하나의 층으로 도시되었으나, 제1 터치 전극과 제2 터치 전극은 서로 상이한 층에 각각 위치할 수 도 있고, 서로 중첩하여 위치할 수도 있고, 서로 중첩하여 위치하지 않을 수도 있 고, 제1 터치 전극과 제2 터치 전극 사이에 별도의 층이 개재되어 있을 수도 있으 며, 이에 제한되지 않는다.
터치 전극층(21) 상에는 윈도우(22)가 위치할 수 있다. 터치 전극층 (21)과 전도성 팁(11), 그리고 윈도우(22)는 커패시턴스를 형성할 수 있다. 따라서, 스타일러스 펜(10)에서 생성된 신호(공진 신호 또는 액티브 터치 신호)가 상기의 커패시턴스를 통해 터치 전극층(21)에 전달될 수 있다.
루프 코일(264)은 안테나 루프가 위치한 기판(24) 및 페라이트 시트(25)를 포함할 수 있다. 이하의 도면들에서 후술하는 바와 같이, 안테나 루프는 기판(24) 외에도 터치 전극층(21)과 동일한 층에 위치하거나, 윈도우(22) 아래에 위치할 수 있고, 이 경우 기판(24)은 루프 코일(264)에 포함되지 않을 수 있다.
기판(24)은 디스플레이 패널(251)의 후면에 부착될 수 있다. 기판 (24)은 디스플레이 패널(261) 후면의 폴딩 영역(FA)을 포함하는 영역에 위치할 수 있다. 기판(24)은 단면 FPCB(single side FPCB), 양면 FPCB(double side FPCB), 또 는 다층 PCB(multilayer FPCB)일 수 있으나, 바람직하게는 단면 FPCB 또는 양면 FPCB이다. 이로써 폴딩축(AXIS_F)을 기준으로 폴딩 영역(FA)이 구부러지더라도, 기 판(24)에 가해지는 힘에 의해 기판(24)이 손상될 위험이 감소하는 효과가 있다.
기판(24)은 가요성(flexible)을 가진 베이스 필름을 포함할 수 있다. 베이스 필름은 폴리이미드 수지, 에폭시계 수지, 또는 가요성을 가진 공지의 다른 재료로 이루어질 수 있다. 베이스 필름에는 적어도 하나의 배선으로 형성된 안테나 루프가 적어도 하나로 형성되어 있을 수 있다.
안테나 루프는 기판(24)에 도전성 배선으로써 형성되어 있다. 예를 들어, 기판(24)에는 안테나 루프가 포토리소그래피(photolithography), 박막 증착(sputtering) 등의 방법으로 프린팅되어 있을 수 있다. 기판(24) 상에 안테나 루프 를 위치시키기 위한 방식은 상기의 설명에 제한되지 않는다.
페라이트 시트(25)는 XY평면 상에서 폴딩 영역(FA)을 제외한 영역에 위치할 수 있다. 여기에서 폴딩 영역(FA)을 제외한 영역은 폴더블 전자 디바이스 (2)가 접힘 상태일 때 페라이트 시트(25)에 작용하는 힘이 페라이트 시트(25)를 손 상시키지 않는 영역을 의미하며, 페라이트 시트(25)가 완전히 폴딩 영역(FA)에 위 치하지 않는 것을 의미하는 것이 아니다. 예를 들어, 페라이트 시트(25)가 폴딩 영 역(FA) 중 일부에 위치하더라도 폴더블 전자 디바이스(2)가 접힘 상태와 펼침 상태 사이에서 반복적으로 변형될 때 페라이트 시트(25)가 손상되지 않는다면, 이 역시 도 폴딩 영역(FA)을 제외한 영역에 해당한다. 이로써 폴딩축(AXIS_F)을 기준으로 폴딩 영역(FA)이 구부러지더라도, 페라이트 시트(25)가 손상될 위험이 감소하는 효 과가 있다.
루프 코일(264)이 스타일러스 펜(10)에 전자기 신호(B1)를 전달한 후, 터치 센서(261)가 스타일러스 펜(10)으로부터 공진 신호(E1)를 입력받는다.
스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)는 루프 코일(264)과 상호 공진할 수 있으며, 공진 회로부(12)의 인덕터와 루프 코일(264) 사이에 발생하는 상호 공진의 정도는 상호 인덕턴스의 영향을 받는다. 또는 공진 회로부(12)는 루프 코일(264)에 의해 발생된 자기장에 공진할 수 있다. 관련하여 도 95 내지 도 100을 참조하여 설명한다.
도 91 내지 도 94에서, 안테나 루프(241)가 표시 영역(DP) 내부에서 표시 영역(DP)의 경계를 따라 연장된 형태를 갖도록 도시하였으나, 안테나 루프 (241)는 표시 영역(DP) 외부에 위치할 수도 있다. 또한, 안테나 루프(241)는 터치 센서층(21)에 위치한 터치 전극들과 XY 평면 상으로 중첩하지 않고, 터치 전극들이 배치된 영역의 둘레를 감싸도록 위치할 수 있다.
도 95의 (a)에 도시된 바와 같이, 안테나 루프(241)는 포토리소그래 피(photolithography), 박막 증착(sputtering) 등의 방법으로 윈도우(22) 상에 프 린팅되거나, 시트(sheet)에 포토리소그래피(photolithography), 박막 증착 (sputtering) 등의 방법으로 프린팅되어 윈도우(22)에 부착될 수 있으며, 윈도우 (22) 상에 안테나 루프(241)를 위치시키기 위한 방식은 상기의 설명에 제한되지 않 는다.
페라이트 시트(25)는 디스플레이 패널(261) 후면에 부착되고 폴딩 영역(FA)과 장변(LS1) 사이의 영역에 위치한 제1 시트(25a) 및 디스플레이 패널 (261) 후면에 부착되고 폴딩 영역(FA)과 장변(LS2) 사이의 영역에 위치한 제2 시트 (25b) 외에도 장변(LS1) 측에 위치하면서 윈도우(22)에 부착된 안테나 루프(241) 아래에 위치한 제3 시트(25c) 및 장변(LS2) 측에 위치하면서 윈도우(22)에 부착된 안테나 루프(241) 아래에 위치한 제3 시트(25d)를 포함한다.
다음으로, 도 96은 on-cell 타입 터치 센서의 경우, 터치 전극층 (21)과 동일한 층으로 위치하는 안테나 루프(241)를 포함하는 루프 코일(264)을 나 타낸 도면이고, 도 97은 in-cell 타입 터치 센서의 경우, 터치 전극층(21)과 동일 한 층으로 위치하는 안테나 루프(241)를 포함하는 루프 코일(264)을 나타낸 도면이 다.
안테나 루프(241)는 터치 전극층(21)의 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극과 동일한 물질로도 제조될 수 있다. 그러나, 안테나 루프(241)는 터치 전극층 (21)과 상이한 층으로 위치할 수 있으며, 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극과 상이 한 물질로 제조될 수 있다.
도 96의 (a) 및 도 97의 (a)에 도시된 바와 같이, 루프 코일(264)은 터치 전극층(21)에 위치한 안테나 루프(241)와 디스플레이 패널(251)의 아래에 위 치한 페라이트 시트(25)를 포함한다.
도 96의 (b)에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(251)의 봉지 기 판(23) 위에 안테나 루프(241)와 터치 전극층(21)이 동일한 층으로 위치한다.
안테나 루프(241)는 표시 영역(DP)의 경계를 따라 연장된 형태를 갖 는 전도성 배선일 수 있다. 안테나 루프(241)는 페라이트 시트(25)가 위치하는 영역과 XY 평면 상으로 중첩할 수 있다.
페라이트 시트(25)는 폴딩 영역(FA)과 장변(LS1) 사이의 영역에 위 치한 제1 시트(25a) 및 폴딩 영역(FA)과 장변(LS2) 사이의 영역에 위치한 제2 시트 (25b)를 포함할 수 있다. 페라이트 시트(25)는 두 개의 시트 외에 복수의 시트를 포함할 수 있으며, 이 경우에도 페라이트 시트(25)는 디스플레이 패널(261) 후면의 폴딩 영역(FA)을 제외한 영역에 위치한다.
도 97의 (b)에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(251)은 터치 전 극층(21) 및 루프 코일(264)을 포함한다. 즉, 기판(23)은 디스플레이 패널(251)의 컬러 필터 기판일 수 있으며, 컬러 필터 기판(23)과 디스플레이 패널(251)의 TFT 기판 사이에 터치 전극층(21) 및 안테나 루프(241)가 위치할 수 있다. 또는 컬러 필터 기판(23)의 상하부에 터치 전극층(21) 및 안테나 루프(241)가 모두 위치할 수 있다.
안테나 루프(241)는 표시 영역(DP)의 경계를 따라 연장된 형태를 갖 는 전도성 배선일 수 있다. 안테나 루프(241)는 페라이트 시트(25)가 위치하는 영역과 XY 평면 상으로 중첩할 수 있다.
페라이트 시트(25)는 폴딩 영역(FA)과 장변(LS1) 사이의 영역에 위 치한 제1 시트(25a) 및 폴딩 영역(FA)과 장변(LS2) 사이의 영역에 위치한 제2 시트 (25b)를 포함할 수 있다. 페라이트 시트(25)는 두 개의 시트 외에 복수의 시트를 포함할 수 있으며, 이 경우에도 페라이트 시트(25)는 디스플레이 패널(261) 후면의 폴딩 영역(FA)을 제외한 영역에 위치한다.
도 98의 (a)에 도시된 바와 같이, 루프 코일(264)은 디스플레이 패 널(251)의 아래에 위치한다. 루프 코일(264)은 기판(24) 및 페라이트 시트(25)를 포함한다. 기판(24)은 베이스 필름(242) 및 안테나 루프(241)를 포함한다.
도 98의 (b)에 도시된 바와 같이, 안테나 루프(241)는 표시 영역 (DP)의 경계를 따라 연장된 형태를 갖는 전도성 배선일 수 있다. 안테나 루프(241)가 전체적으로 직사각형 형태인 것으로 도시하였으나, 원형, 타원형, 다각형, 모 서리가 둥근 다각형 등의 형태를 가질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 또한, 안 테나 루프(241)는 ITO, 그래핀, 실버 나노 와이어 등과 같은 높은 투과율, 저 임피 던스를 나타내는 도체 재료로 형성될 수 있다. 안테나 루프(241)는 페라이트 시트(25)가 위치하는 영역과 XY 평면 상으로 중첩할 수 있다.
페라이트 시트(25)는 폴딩 영역(FA)과 장변(LS1) 사이의 영역에 위 치한 제1 시트(25a) 및 폴딩 영역(FA)과 장변(LS2) 사이의 영역에 위치한 제2 시트 (25b)를 포함할 수 있다. 페라이트 시트(25)는 두 개의 시트 외에 복수의 시트를 포함할 수 있으며, 이 경우에도 페라이트 시트(25)는 디스플레이 패널(261) 후면의 폴딩 영역(FA)을 제외한 영역에 위치한다.
도 99의 (a)에 도시된 바와 같이, 안테나 루프(241)는 포토리소그래 피(photolithography), 박막 증착(sputtering) 등의 방법으로 디스플레이 패널 (251)의 기판 상에 직접 프린팅될 수 있다. 디스플레이 패널(251)의 기판에 안테나 루프(241)를 직접 형성하기 위한 방식은 상기의 설명에 제한되지 않는다.
도 99의 (b)에 도시된 바와 같이, 페라이트 시트(25)는 폴딩 영역 (FA)과 장변(LS1) 사이의 영역에 위치한 제1 시트(25a) 및 폴딩 영역(FA)과 장변 (LS2) 사이의 영역에 위치한 제2 시트(25b)를 포함할 수 있다. 페라이트 시트(25) 는 두 개의 시트 외에 복수의 시트를 포함할 수 있으며, 이 경우에도 페라이트 시 트(25)는 디스플레이 패널(261) 후면의 폴딩 영역(FA)을 제외한 영역에 위치한다.
안테나 루프(241)는 표시 영역(DP)의 경계를 따라 연장된 형태를 갖 는 전도성 배선일 수 있다. 안테나 루프(241)가 전체적으로 직사각형 형태인 것으 로 도시하였으나, 원형, 타원형, 다각형, 모서리가 둥근 다각형 등의 형태를 가질 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 또한, 안테나 루프(241)는 ITO, 그래핀, 실버, 나노 와이어 등과 같은 높은 투과율, 저 임피던스를 나타내는 도체 재료로 형성될 수 있다. 안테나 루프(241)는 페라이트 시트(25)가 위치하는 영역과 XY 평면 상으 로 중첩할 수 있다.
도 100의 (a)에 도시된 바와 같이, 루프 코일(264)은 디스플레이 패널(251)의 아래에 위치한다. 루프 코일(264)은 기판(24) 및 페라이트 시트(25)를 포함한다. 기판(24)은 베이스 필름(242) 및 안테나 루프(241a, 241b)를 포함한다.
도 100의 (b)에 도시된 바와 같이, 페라이트 시트(25)는 폴딩 영역 (FA)과 장변(LS1) 사이의 영역에 위치한 제1 시트(25a) 및 폴딩 영역(FA)과 장변 (LS2) 사이의 영역에 위치한 제2 시트(25b)를 포함할 수 있다. 페라이트 시트(25)는 두 개의 시트 외에 복수의 시트를 포함할 수 있으며, 이 경우에도 페라이트 시트(25)는 디스플레이 패널(261) 후면의 폴딩 영역(FA)을 제외한 영역에 위치한다.
안테나 루프(241a)는 장변(LS1) 측 표시 영역(DP)과 폴딩 영역(FA)의 경계를 따라 연장된 형태를 갖는 전도성 배선일 수 있고, 안테나 루프(241b)는 장변(LS2) 측 표시 영역(DP)과 폴딩 영역(FA)의 경계를 따라 연장된 형태를 갖는 전도성 배선일 수 있다. 안테나 루프(241a)는 제1 시트(25a)가 위치하는 영역과 XY 평면 상으로 중첩할 수 있고, 안테나 루프(241b)는 제2 시트(25b)가 위치하는 영역과 XY 평면 상으로 중첩할 수 있다.
도 101은 일 실시 형태에 따른 루프 코일의 구동 신호와 스타일러스 펜의 공진 신호를 나타낸 도면이다.
도 101에 도시된 바와 같이, 코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)에 구동 신호(D_264)를 인가할 수 있다. 구동 신호(D_264)는 소정 주파수, 즉 스타일 러스 펜(10)의 공진 회로부(12)의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖고, 제1 레벨(IH)과 제2 레벨(IL) 사이에서 발진하는 교류 전류일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 그러면 구동 신호(D_264)에 의해 루프 코일(264)에서 생성된 자기장에 의해, 공진 회로부(12)가 공진한다. 공진 회로부(12)에 의해 공진된 신호는 터치 센서(261)와 형성된 커패시턴스를 통해 터치 센서(261)에 전달되어, 복수의 제1 터치 전극(111)과 복수의 제2 터치 전극(121)에는 스타일러스 펜(10)에 의한 감지 신호가 수신될 수 있다.
다음으로 도 102 내지 도 113을 참조하여 본 개시의 다른 실시 형태에 따른 폴더블 전자 디바이스 및 구동 방법에 대해 설명한다.
도 102 및 도 103은 다른 실시 형태에 따른 폴더블 전자 디바이스를 나타 낸 도면이다. 앞서 설명한 폴더블 전자 디바이스와 비교하여, 기판 (24)이 XY평면 상으로 폴딩 영역(FA)을 제외한 영역에 위치한다는 점을 제외하고는 동일하므로 설명을 생략한다.
도 102를 참조하면, 루프 코일(264)은 안테나 루프가 위치한 기판(24) 및 페라이트 시트(25)를 포함할 수 있다. 도 104 내지 도 107에서 후술하는 바와 같이, 안테나 루프는 기판(24) 외에도 터치 전극층(21)과 동일한 층에 위치할 수 있고, 이 경우 기판(24)은 루프 코일(264)에 포함되지 않을 수 있다.
루프 코일(264)은 XY평면 상에서 폴딩 영역(FA)을 제외한 영역에 위 치할 수 있다. 루프 코일(261)은 적어도 두 개의 서브 루프 코일(24a, 24b)을 포함할 수 있다. 서브 루프 코일(24a)은 폴딩 영역(FA)과 장변(LS1) 사이의 영역에 위치할 수 있고, 서브 루프 코일(24b)은 폴딩 영역(FA)과 장변(LS2) 사이의 영역에 위치할 수 있다. 두 서브 루프 코일들(24a, 24b)에는 동일 또는 유사한 위상을 갖는 구동 신호가 인가될 수 있거나, 반대 위상을 갖는 구동 신호가 인가될 수 있거나, 또는 선택적으로 구동될 수 있다.
이로써 폴딩축(AXIS_F)을 기준으로 폴딩 영역(FA)이 구부러지더라도, 루프 코일(264)이 손상될 위험이 더욱 감소하는 효과가 있다.
도 104 내지 도 107은 다른 실시 형태의 여러 양태에 따른 터치 패널과 루프 코일의 배치 형태를 나타낸 도면들이다.
도 104의 (a)에 도시된 바와 같이, 루프 코일(264)은 디스플레이 패 널(251)의 아래에 위치한다. 루프 코일(264)은 복수의 기판(24a, 24b) 및 페라이트 시트(25)를 포함한다.
기판(24a)은 베이스 필름(242a) 및 안테나 루프(241a)를 포함하고, 기판(24b)은 베이스 필름(242b) 및 안테나 루프(241b)를 포함한다. 기판(24a)은 폴 딩 영역(FA)과 장변(LS1) 사이의 영역에 위치하고, 기판(24b)은 폴딩 영역(FA)과 장변(LS2) 사이의 영역에 위치할 수 있다. 도 104의 기판들(24a, 24b)은 FPCB 또는 리지드(rigid) PCB일 수 있다.
도 104의 (b)에 도시된 바와 같이, 페라이트 시트(25)는 폴딩 영역 (FA)과 장변(LS1) 사이의 영역에 위치한 제1 시트(25a) 및 폴딩 영역(FA)과 장변 (LS2) 사이의 영역에 위치한 제2 시트(25b)를 포함할 수 있다. 페라이트 시트(25)는 두 개의 시트 외에 복수의 시트를 포함할 수 있으며, 이 경우에도 페라이트 시 트(25)는 디스플레이 패널(261) 후면의 폴딩 영역(FA)을 제외한 영역에 위치한다.
기판(24a)의 안테나 루프(241a)는 장변(LS1) 측 표시 영역(DP)과 폴 딩 영역(FA)의 경계를 따라 연장된 형태를 갖는 전도성 배선일 수 있고, 기판(24 b)의 안테나 루프(241b)는 장변(LS2) 측 표시 영역(DP)과 폴딩 영역(FA)의 경계를 따라 연장된 형태를 갖는 전도성 배선일 수 있다. 안테나 루프(241a)는 제1 시트 (25a)가 위치하는 영역과 XY 평면 상으로 중첩할 수 있고, 안테나 루프(241b)는 제2 시트(25b)가 위치하는 영역과 XY 평면 상으로 중첩할 수 있다.
도 105의 (a)에 도시된 바와 같이, 안테나 루프들(241a, 241b)은 포 토리소그래피(photolithography), 박막 증착(sputtering) 등의 방법으로 디스플레이 패널(251)의 기판 상에 직접 프린팅될 수 있다. 디스플레이 패널(251)의 기판에 안테나 루프들(241a, 241b)을 직접 형성하기 위한 방식은 상기의 설명에 제한되지 않는다.
도 105의 (b)에 도시된 바와 같이, 페라이트 시트(25)는 폴딩 영역 (FA)과 장변(LS1) 사이의 영역에 위치한 제1 시트(25a) 및 폴딩 영역(FA)과 장변 (LS2) 사이의 영역에 위치한 제2 시트(25b)를 포함할 수 있다. 페라이트 시트(25)는 두 개의 시트 외에 복수의 시트를 포함할 수 있으며, 이 경우에도 페라이트 시트(25)는 디스플레이 패널(261) 후면의 폴딩 영역(FA)을 제외한 영역에 위치한다.
안테나 루프(241a)는 장변(LS1) 측 표시 영역(DP)과 폴딩 영역(FA)의 경계를 따라 연장된 형태를 갖는 전도성 배선일 수 있고, 안테나 루프(241b)는 장변(LS2) 측 표시 영역(DP)과 폴딩 영역(FA)의 경계를 따라 연장된 형태를 갖는 전도성 배선일 수 있다. 안테나 루프(241a)는 제1 시트(25a)가 위치하는 영역과 XY 평면 상으로 중첩할 수 있고, 안테나 루프(241b)는 제2 시트(25b)가 위치하는 영역과 XY 평면 상으로 중첩할 수 있다.
다음으로, 도 106은 on-cell 타입 터치 센서의 경우, 터치 전극층 (21)과 동일한 층으로 위치하는 안테나 루프(241)를 포함하는 루프 코일(264)을 나타낸 도면이고, 도 107은 in-cell 타입 터치 센서의 경우, 터치 전극층(21)과 동일한 층으로 위치하는 안테나 루프(241)를 포함하는 루프 코일(264)을 나타낸 도면이다.
안테나 루프(241)는 터치 전극층(21)의 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극과 동일한 물질로도 제조될 수 있다. 그러나, 안테나 루프(241)는 터치 전극층 (21)과 상이한 층으로 위치할 수 있으며, 제1 터치 전극 및 제2 터치 전극과 상이한 물질로 제조될 수 있다.
도 106의 (a) 및 도 107의 (a)에 도시된 바와 같이, 루프 코일(264)은 터치 전극층(21)에 위치한 안테나 루프(241)와 디스플레이 패널(251)의 아래에 위 치한 페라이트 시트(25)를 포함한다.
도 106의 (b)에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(251)의 봉지 기판(23) 위에 안테나 루프(241)와 터치 전극층(21)이 동일한 층으로 위치한다.
안테나 루프(241a)는 장변(LS1) 측 표시 영역(DP)과 폴딩 영역(FA)의 경계를 따라 연장된 형태를 갖는 전도성 배선일 수 있고, 안테나 루프(241b)는 장변(LS2) 측 표시 영역(DP)과 폴딩 영역(FA)의 경계를 따라 연장된 형태를 갖는 전도성 배선일 수 있다. 안테나 루프(241a)는 제1 시트(25a)가 위치하는 영역과 XY 평면 상으로 중첩할 수 있고, 안테나 루프(241b)는 제2 시트(25b)가 위치하는 영역 과 XY 평면 상으로 중첩할 수 있다.
페라이트 시트(25)는 폴딩 영역(FA)과 장변(LS1) 사이의 영역에 위 치한 제1 시트(25a) 및 폴딩 영역(FA)과 장변(LS2) 사이의 영역에 위치한 제2 시트 (25b)를 포함할 수 있다. 페라이트 시트(25)는 두 개의 시트 외에 복수의 시트를 포함할 수 있으며, 이 경우에도 페라이트 시트(25)는 디스플레이 패널(261) 후면의 폴딩 영역(FA)을 제외한 영역에 위치한다.
도 107의 (b)에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(251)은 터치 전극층(21) 및 루프 코일(264)을 포함한다. 즉, 기판(23)은 디스플레이 패널(251)의 컬러 필터 기판일 수 있으며, 컬러 필터 기판(23)과 디스플레이 패널(251)의 TFT 기판 사이에 터치 전극층(21) 및 안테나 루프(241)가 위치할 수 있다. 또는 컬러 필터 기판(23)의 상하부에 터치 전극층(21) 및 안테나 루프(241)가 모두 위치할 수 있다.
안테나 루프(241a)는 장변(LS1) 측 표시 영역(DP)과 폴딩 영역(FA)의 경계를 따라 연장된 형태를 갖는 전도성 배선일 수 있고, 안테나 루프(241b)는 장변(LS2) 측 표시 영역(DP)과 폴딩 영역(FA)의 경계를 따라 연장된 형태를 갖는 전도성 배선일 수 있다. 안테나 루프(241a)는 제1 시트(25a)가 위치하는 영역과 XY 평면 상으로 중첩할 수 있고, 안테나 루프(241b)는 제2 시트(25b)가 위치하는 영역 과 XY 평면 상으로 중첩할 수 있다.
페라이트 시트(25)는 폴딩 영역(FA)과 장변(LS1) 사이의 영역에 위 치한 제1 시트(25a) 및 폴딩 영역(FA)과 장변(LS2) 사이의 영역에 위치한 제2 시트 (25b)를 포함할 수 있다. 페라이트 시트(25)는 두 개의 시트 외에 복수의 시트를 포함할 수 있으며, 이 경우에도 페라이트 시트(25)는 디스플레이 패널(261) 후면의 폴딩 영역(FA)을 제외한 영역에 위치한다.
도 104 내지 도 106에서, 안테나 루프(241a, 241b)가 표시 영역(DP)과 폴딩 영역(FA)의 경계를 따라 연장된 형태를 갖도록 도시하였으나, 안테나 루프 (241a, 241b)는 표시 영역(DP) 외부에도 위치할 수 있다. 또한, 안테나 루프(241)는 터치 센서층(21)에 위치한 터치 전극들과 XY 평면 상으로 중첩하지 않고, 터치 전극들이 배치된 영역의 둘레를 감싸도록 위치할 수도 있다.
도 108은 일 실시 형태에 따른 폴더블 전자 디바이스의 여러 위치에 스타일러스 펜이 근접하는 경우를 나타낸 도면이고, 도 109은 스타일러스 펜의 위치에 따른 루프 코일의 구동 신호와 스타일러스 펜의 공진 신호를 나타낸 도면이다.
도 108의 (a) 및 (c)과 같이, 스타일러스 펜(10)이 XY 평면 상으로 루프 코일이 커버하는 영역, 즉 폴딩 영역(FA)과 장변(LS1) 사이의 영역 또는 폴딩 영역(FA)과 장변(LS2) 사이의 영역에 위치하는 경우, 코일 드라이버(263)는 각각의 안테나 루프(241a, 241b)에 구동 신호를 인가함으로써 공진 회로부(12)를 공진시킬 수 있다. 그러나, 도 108의 (b)와 같이, 스타일러스 펜(10)이 XY 평면 상으로 루프 코일이 커버하지 않는 영역, 즉 폴딩 영역(FA)에 위치하는 경우, 안테나 루프 (241a, 241b)에 개별적으로 구동 신호를 인가하게 되면, 공진 회로부(12)에 의해 공진되는 신호가 감쇠되어 터치 센서(261)에 의해 검출되는 터치 입력의 수신 감도 가 떨어질 수 있다.
그러므로, 도 109에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(10)이 XY 평면 상으로 루프 코일이 커버하지 않는 영역에 위치하는 경우, 즉 (b) 구간 동안, 코일 드라이버(263)는 안테나 루프(241a, 241b) 모두에 동일하거나 유사한 위상의 구동 신호를 인가한다. 여기서 스타일러스 펜(10)의 위치는 터치 컨트롤러(262)에 의해 판단될 수 있으며, 터치 컨트롤러(262)가 스타일러스 펜(10)이 XY 평면 상으로 루 프 코일이 커버하지 않는 영역에 진입하게 되면, (b) 구간과 같은 구동 신호가 각 각의 안테나 루프(241a, 241b)에 인가될 수 있도록 코일 드라이버(263)를 제어할 수 있다.
도 110 내지 도 112은 도 109의 구동 신호가 인가되는 경우 생성되는 자기장을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 110은 도 109의 (a) 구간에서와 같은 구동 신호가 인가될 때의 자 기장(Ba)을 표시한다. 루프 코일(264a)에 흐르는 전류(I_264a)에 의해 자기장(Ba)이 XY 평면 상으로 루프 코일(264a)이 커버하는 영역 내에서 주로 형성되므로, 스 타일러스 펜(10)의 공진 회로(12)를 공진시킬 수 있다.
도 111는 도 109의 (b) 구간에서와 같은 구동 신호가 인가될 때의 자기장(Ba, Bb, Bc)을 표시한다. 루프 코일(264a)에 흐르는 전류(I_264a) 및 루프 코 일(264b)에 흐르는 전류(I_264b)에 의해 XY 평면 상으로 루프 코일(264a, 264b)이 커버하는 영역 내에 자기장(Ba) 및 자기장(Bc)이 형성될 뿐만 아니라, 자기장(Bb)이 XY 평면 상으로 루프 코일(264a, 264b)이 커버하지 않는 영역 내에도 형성되므로, 스타일러스 펜(10)의 공진 회로(12)를 공진시킬 수 있다.
도 112은 도 109의 (c) 구간에서와 같은 구동 신호가 인가될 때의 자 기장(Bc)을 표시한다. 루프 코일(264b)에 흐르는 전류(I_264b)에 의해 자기장(Bc)이 XY 평면 상으로 루프 코일(264b)이 커버하는 영역 내에서 주로 형성되므로, 스 타일러스 펜(10)의 공진 회로(12)를 공진시킬 수 있다.
도 113 및 도 114를 참조하여, 일 실시 예에 따른 터치 검출 방법을 설명한다.
도 113은 일 실시 예에 따른 터치 검출 방법을 나타낸 순서도이고, 도 114는 도 113의 터치 검출 방법의 변형 예이다. 도 113 및 도 114의 터치 검출 방법은, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 전자 디바이스에 의해 수행될 수 있다.
도 113을 참조하면, 전자 디바이스는 제1 터치 구동 모드로 구동한다 (S10). 제1 터치 구동 모드는 스타일러스 펜(10) 외의 다른 터치 객체(예를 들어, 손가락 등)에 의한 터치 입력을 검출하기 위한 모드이다. 예를 들어, 제1 터치 구동 모드는 스타일러스 펜(10) 외의 다른 터치 객체에 의한 터치 입력을 검출하기 위한 구동 신호를 터치 센서(261)에 인가하는 모드일 수 있다.
예를 들어, 전자 디바이스가 제1 모드로 구동하는 동안, 제1 구동/ 수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 구동 신호를 출력하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 터치에 따른 감지 신호를 수신할 수 있다.
제어부(2624)는 터치 센싱부(260)가 제1 터치 구동 모드로 구동하는 동안 터치 센서(261)로부터 수신된 감지 신호들에 기초하여 터치 객체의 제1 터치 데이터를 획득한다(S11). 제1 터치 구동 모드에 획득되는 제1 터치 데이터는, 스타일러스 펜(10) 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 센서(261) 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.
여기서, 도 114에 도시된 바와 같이, 제어부(2624)는 전자 디바이스가 제1 터치 구동 모드로 구동하는 동안 획득되는 감지 신호의 신호 크기(또는 신호 세기)가 제1 임계치를 초과하는지에 기초하여, 감지 신호가 유효 터치 신호인지를 결정하고(S11), 유효 터치 신호로 결정된 감지 신호를 사용하여 터치 좌표, 터치 면적 등을 포함하는 제1 터치 데이터를 획득할 수 있다(S12).
예를 들어, 제어부(2624)는 전자 디바이스가 제1 터치 구동 모드로 구동하는 동안 수신되는 감지 신호의 신호 크기가 제1 임계치를 초과하면, 이 감지 신호를 사 용하여 터치 객체의 터치 좌표 정보를 계산할 수 있다. 반면에, 제어부(2624)는 제1 터치 구동 모드로 구동하는 동안 수신되는 감지 신호의 신호 크기가 제1 임계치 이하이면, 해 당 감지 신호는 터치 좌표 계산에서 제외시킨다. 또한, 예를 들어, 제어부(2624)는 제1 터치 구동 모드로 구동하는 동안 수신되는 감지 신호의 신호 크기가 제1 임계치를 초과하 면, 이 감지 신호를 사용하여 터치 면적을 계산할 수 있다.
제1 터치 구동 모드로 구동하는 동안, 터치로 인해 발생하는 감지 신호는 사용자의 신체 부위(손가락, 손바닥 등)에 의한 터치로 발생된 제1 감지 신호와, 스타일러스 펜(10), 패시브 방식의 스타일러스 펜 등의 터치에 의해 발생한 제2 감지신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 S11 단계에서, 제1 임계치는 제1 감지 신호가 유효 터치 신호로 결정되고 제2 감지 신호가 필터링되도록 설정될 수 있다.
제1 터치 구동 모드가 종료되면, 전자 디바이스는 제2 터치 구동 모드로 구동한다(S12). 제2 터치 구동 모드는 스타일러스 펜(10)에 의한 터치 입력을 검출하기 위한 모드이다. 여기서, 제2 터치 구동 모드는 스타일러스 펜(10)에 의한 터치 입력을 검출하기 위한 구동 신호를 터치 센서(261)에 인가하고, 터치 센서(261)에 인가된 구동 신호에 응답하여 공진된 스타일러스 펜(10)의 공진 신호를 수신하는 모드일 수 있다.
전자 디바이스가 제2 터치 구동 모드로 구동하면, 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)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.
상기에서는 전자 디바이스가 제2 터치 구동 모드로 구동하는 동안 스타일 러스 펜(10)의 공진 신호를 발생시키기 위해, 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/ 수신부(2622)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(2620)에 의해 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두에 만 구동 신호가 동시에 인가되거나, 제2 구동/수신부(2622)에 의해 복수의 제2 터치전극(121-1 내지 121-n) 모두에만 구동 신호가 동시에 인가될 수도 있다. 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)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 제 2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 인가되는 구동 신호의 위상은 동일한 것으로 가 정하며, 이에 제한되지 않는다. 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(10)의 공진 회로부(12)가 공진하고, 이로 인해 발생된 공진 신호가 전도성 팁(11)을 통해 터치 센서(261)에 전달될 수 있다. 이에 따라, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전 극(111-1 내지 111-m)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신하며, 제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)는 수신된 감지 신호를 처리하여 제어부(2624)에 전달할 수 있다.
제어부(2624)는 전자 디바이스가 제2 터치 구동 모드로 구동하는 동안 터치 센서(261)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(10)에 의한 터치 입력 에 대응할 수 있다. 즉, 제2 터치 데이터는, 스타일러스 펜(10)의 터치 센서(261) 터치로 인한 커패시턴스 변화량, 감지 신호의 변화량, ADC 출력(또는 출력 변화량) 등을 데이터화한 것이다.
여기서, 도 114에 도시된 바와 같이, 제어부(2624)는 전자 디바이스가 제2 터치 구동 모드로 구동하는 동안 감지되는 감지 신호의 신호 크기가 제2 임계치를 초과하는지에 기초하여, 감지 신호가 유효 터치 신호인지를 결정할 수 있다(S14). 유효 터치 신호로 결정된 감지 신호를 사용하여 제2 터치 데이터를 획득할 수 있다(S15).
예를 들어, 제어부(2624)는 전자 디바이스가 제2 터치 구동 모드로 구동하는 동안 획득되는 감지 신호의 신호 크기가 제2 임계치를 초과하면, 감지 신호를 사용하여 터치 좌표를 산출할 수 있다. 반면에, 제어부(2624)는 제2 터치 구동 모드로 구동하는 동안 수신되는 감지 신호의 신호 크기가 제2 임계치 이하이면, 해당 감지 신호는 터치좌표 계산에서 제외시킨다. 또한, 제어부(2624)는 제2 구간에서 획득되는 감지 신호의 신호 크기가 제2 임계치를 초과하면, 감지 신호를 사용하여 터치 면적을 계산할 수 있다.
다음으로, 도 115를 참조하여, 제1 터치 구동 모드와 및 제2 터치 구동 모드에서 인가되는 구동 신호와, 스타일러스 펜(10)의 공진 신호를 설명한다.
도 115는 도 113과 도 114의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호의 일례를 나타낸 파형도이다. 도 115에서, D_111 및 D_121은 각각 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/ 수신부(2622)에서 출력되는 구동 신호의 일례를 나타낸다
도 115를 참조하면, 전자 디바이스의 터치 센싱부(260)가 제1 터치 구동 모드로 구동하는 제1 구간(T1)에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111- m)에 구동 신호(D_111)들을 출력한다. 또한, 제1 구동/수신부(2620)가 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로 구동 신호들을 출력하면, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호들을 수신한다. 또한, 전자 디바이스의 터치 센싱부(260)가 제1 터치 구동 모드로 구동하는 제1 구간(T1)에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복 수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 한 종류의 터치 전극들에 구동 신호를 출력할 수 있다.
전자 디바이스의 터치 센싱부(260)가 제2 터치 구동 모드로 구동하는 제2 구간(T2) 중 제1 서브 구간(T21)에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 구동 신호(D_111)들을 동시에 인가하고, 제2 구동/수신부(2622)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(10)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(10)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 구 동 신호의 주파수 설정은 예시에 불과하며, 상기와는 다른 값으로 설정될 수 있다
전자 디바이스의 터치 센싱부(260)가 제2 터치 구동 모드로 구동하는 제2 구간(T2) 중 제2 서브 구간(T22)에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내 지 111-m)으로부터 감지 신호들을 수신하고, 제2 구동/수신부(2622)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(10)의 공진 회로부(12)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 센싱부(260)의 구동 방식은 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기에서는 하나의 프레임 구간 내에 제1 구간(T1) 및 제2 구 간(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, 전자 디바이스의 터치 센싱부(260)는 제1 터치 구동 모드로 구동하는 복수의 제1 구간(T1)에서 터치 센서(261)로부터 수신된 감지 신호들에 기초하여 제1 터치 데이터를 획득하고, 제2 터치 구동 모드로 구동하는 복수의 제2 구간(T2)에서 터치 센서(261)로부터 수신된 감지 신호들에 기초하여 제2 터치 데이터를 획득할 수 있다.
또한, 상기에서는 제2 서브 구간(T22)에서 제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)가 감지 신호를 수신하는 것으로 설명하였으나, 제1 구동/수 신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)는 제1 서브 구간(T21)에서 복수의 제1 터치 전 극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)을 통해 감지 신 호를 수신할 수도 있다.
다음으로, 도 116 내지 도 119을 참조하여 도 113 및 도 114의 터치 검출 방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 116은 도 113 및 도 114의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호와 수신 신호의 일 례를 나타낸 파형도이고, 도 117는 도 116의 제1 구간(T1)에서의 감지 신호를 처리하는 일 예를 나타낸다. 도 116 및 도 117는, 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 116에서, 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. 여기서, 제1 구간(T1)에서 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 순차적으로 제1 구동 신호(D_111-1 내지 D_111-m)가 인가될 수도 있다. 제1 구동 신호(D_111-1 내지 D_111-m)는 이네이블 레벨의 전압(VE)과 디세이블 레벨의 전압(VD)을 갖는 펄스 신호일 수 있다. 한편, 도 116에서는 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(2622)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 인가 되는 구동 신호(D_111-1 내지 D_111-m)는, 스타일러스 펜(10) 외의 다른 터치 객체 에 의한 터치 입력을 검출하기 위한 구동 신호이다.
제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호(R_121-1 내지 R_121-n)를 수신한다.
제1 구동 신호(D_111-1 내지 D_111-m)는 스타일러스 펜(10) 외의 다른 터치 객체에 의한 터치 입력을 검출하기 위한 구동 신호로서, 도 116에 도시된 파형에 제한되지 않는다. 도 116에서는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 순 차적으로 제1 구동 신호(D_111-1 내지 D_111-m)가 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(2622)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 117에 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 출력 되고, 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 터치전극(121-4)으로부터의 감지 신호(R_121-4)가 대응하는 증폭부(123-1)를 통해 증폭되어 출력될 수 있다. 감지 신호들(R_121-1, R_121-2, R_121-3)에는 터치에 의한 신호 크기 변화가 각각 ΔV0, ΔV1, ΔV2로 발생할 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(2624)로 전달된다.
제어부(2624)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 ΔV0, ΔV1, ΔV2로 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 116을 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(10)의 공진 주파수와 유사한 주파수를 갖는 주파수 또는 펄스 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 않을 수 있다.
제2 서브 구간(T22)에서, 제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)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 116에서는 스타일러스 펜(10)에 의한 터치가 발생하지 않으므로, 제2 서브 구간(T22)에서 감지 신호가 수신되지 않을 수 있다.
도 118은 도 113 및 도 114의 터치 검출 방법에 따른 구동 신호와 수신 신호의 다른 예를 나타낸 파형도이고, 도 119은 도 118의 제2 구간(T2)에서의 감지 신호를 처 리하는 일 예를 나타낸다. 도 118 및 도 119에서는, 제1 터치 전극(111-2)과 제2 터치 전극(121-5)이 교차하는 영역에 스타일러스 펜(10)에 의한 터치가 있는 것으로 가정한다.
도 118에서, 제1 터치 전극들(111-1, 111-2)과 제2터치 전극들(121- 1, 121-2, 121-3)로 인가되는 구동 신호들(D_111, D_121)은, 도 116에서와 마찬가지로 이네이블 레벨의 전압(VE)과 디세이블 레벨의 전압(VD)을 갖는 주파수 또는 펄스 신호를 포함한다. 한편, 도 118에서는 구동 신호(D_111, D_121)가 펄스 파형의 주파수 신호 인 경우를 예로 들어 도시하였으나, 구동 신호의 파형은 이로 제한되지 않는다.
도 118을 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(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신 호들(R_121-1 내지 R_121-n)을 수신한다.
스타일러스 펜(10)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 제 1 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(10)의 공진 주파수와 유사한 주파수를 갖는 주파수 또는 펄스 신호이다.
도 118에서, 제2 및 제3 구동 신호들(D_111, D_121)의 이네이블 레벨 의 전압(VE)과 디세이블 레벨의 전압(VD)이 서로 동일한, 동위상의 신호인 것으로 설명하나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 제1 서브 구간(T21)에서, 제2 및 제3 구동 신호들(D_111, D_121)이 인가되는 시간에 따라 펜 공진 신호의 크기는 증가한 다. 그리고 일정 시간이 경과한 후에 펜 공진 신호의 크기는 포화 상태에 있다.
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(2620)와 제2 구동/수신부(2622)는 구동 신호의 인가를 중단한다. 즉, 제1 서브 구간(T21)에 이어 지는 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(2620)와 제2 구동/수신부(2622)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(2620)와 제2 구동/수신부(2622)는 구동 신호(D_111, D_121)가 인가되지 않는 제2 서브 구간 (T22)에서의 펜 공진 신호를, 감지 신호로서 수신할 수 있다.
도 119에 도시된 바와 같이, 제2 서브 구간(T22)에서 스타일러스 펜(10)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 신 호(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 증폭 부(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(2624)로 전달된다. 여기서, 터치가 있는 제1 터치 전극(111-2)으로 부터의 감지 신호(R_111-2)와 터치가 없는 제1 터치 전극(111-6)으로부터의 감지 신호(R_111-6)의 신호 크기 차이(△V4)가 차동 증폭부(113-2)를 통해 증폭되어 출력될 수 있다. 마찬가지로, 터치가 있는 제2 터치 전극(121-5)으로부터의 감지 신호(R_121-5)와 터치가 없는 제2 터치 전극(121-1)으로부터의 감지 신호(R_121-1)의 신호 크기 차이(△V5)가 차동 증폭부(123-1)를 통해 증폭되어 출력될 수 있다.
제어부(2624)는 감지 데이터들이 입력되면, 이를 사용하여 감지 신호 들 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 118을 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.
제어부(2624)는 제2 서브 구간(T22)에서 수신된 감지 신호를 통해, 터치 센서(261)에서의 터치 위치를 계산할 수 있다. 일 실시 예에 따른 전자 디바이스에 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(10)의 공진 신호 크기가 향상되는 장점이 있다.
상기의 설명에서, 제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622) 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 하 나의 시점일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
실시 예들에 따르면, 전자 디바이스의 터치 센싱부(260)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, 전자 디바이스가 터치 센서(261)을 구동하여 획득된 터치 데이터를 외부의 호스트 장치(미도시)로 리포팅하기 위해, 터치 데이터를 호스트 장치로 출력하는 주기를 나타낸다.
다음으로 제1 구간(T1)과 제2 구간(T2) 각각에서 수신된 감지 신호의 크기와 관련하여, 도 120를 함께 참조하여 설명한다.
도 120는 도 116 및 도 118에서의 수신 신호의 크기를 나타낸 그래프이다. 1 프레임(1 FRAME)은 제1 구간(T1)과 제2 구간(T2)를 포함한다. 제2 구간(T2)은 제1 서브 구간(T21)과 제2 서브 구간(T22)을 포함한다. 제2 구간(T2)이 종료되면 다음 프레임의 제1 구간(T1)이 개시된다.
제1 구간(T1)에서, 손가락에 의한 감지 신호의 크기 차이는 ΔV1, ΔV2로서, 이는 제1 임계치(Threshold1)를 초과한다. 제1 구간(T1)에서, 스타일러스 펜(10)에 의한 감지 신호의 크기 차이는 ΔV3로서, 이는 제1 임계치 (Threshold1) 이하이다.
실시 예에 따르면, 제어부(2624)는 제1 구간(T1)에서 제1 임계치 (Threshold1)를 초과하는 크기 차이를 갖는 감지 신호를 유효 터치 신호로 결정할 수 있다. 제1 임계치(Threshold1)는 사용자의 신체 부위(손가락, 손바닥 등)에 의한 제1 감지 신호가 유효 터치 신호로 결정되고 스타일러스 펜(10), 패시브 방식의 스타일 러스 펜에 의한 제2 감지 신호가 필터링되도록 설정될 수 있다.
그러므로, 제어부(2624)는 손가락에 의한 감지 신호는 유효 터치 신호로 결정하고, 감지 신호를 사용하여 터치 좌표를 계산한다. 제어부(2624)는 스타일러스 펜(10)에 의한 감지 신호는 유효 터치 신호가 아닌 것으로 결정하고, 터치 좌표를 계산하지 않는다.
제2 구간(T2)에서, 스타일러스 펜(10)에 의한 감지 신호의 크기 차이는 ΔV4, ΔV5로서, 이는 제2 임계치(Threshold2)를 초과한다.
제어부(2624)는 제2 구간(T2)에서 제2 임계치(Threshold2)를 초과하는 크기 차이를 갖는 감지 신호를 유효 터치 신호로 결정한다. 그러므로, 제어부(2624)는 스타일러스 펜(10)에 의한 감지 신호를 유효 터치 신호로 결정하고, 감지 신호를 사용하여 터치 좌표를 계산한다.
실시 예들에 따르면, 제1 임계치(Threshold1)가 사용자의 신체 부위(손가락, 손바닥 등)에 의한 제1 감지 신호가 유효 터치 신호로 결정되고 스타일러스 펜(10), 패시브 방식의 스타일러스 펜에 의한 제2 감지 신호가 필터링되도록 설 정된다. 이로써, 제1 구간(T1)에서는 신호 크기 변화가 큰 터치 객체에 의한 터치 좌표가 정확하게 검출될 수 있고, 제2 구간(T2)에서는 신호 크기 변화가 작은 터치 객체에 의한 터치 좌표가 정확하게 검출될 수 있다.
도 121 및 122를 참조하여, 터치 객체에 따른 터치 면적에 대해 설명한다.
도 121 및 122는 각각 서로 다른 객체들의 터치 면적을 나타내는 도면이다.
도 121은 손가락(30)이 터치 센서(261)을 터치한 경우를 나타낸다.
도 121을 참조하면, 손가락(30) 끝이 터치 센서(261)에 접촉하는 영역(A1) 부근에는 복수의 터치 전극(111-3 내지 111-5, 121-4 내지 121-6)이 위치할 수 있다. 이 경우, 제어부(2624)는 복수의 터치 전극(111-3 내지 111-5, 121-4 내지 121-6)에 대응하는 감지 채널들로부터 수신되는 감지 신호를 사용하여 터치 영역(A1)의 면적이 계산될 수 있다.
도 122는 스타일러스 펜(10)이 터치 센서(261)을 터치한 경우를 나타낸다.
도 122를 참조하면, 스타일러스 펜(10)의 팁이 터치 센서(261)에 접촉하는 영역(A2) 부근에는 하나의 제1 터치 전극(111-6)과 하나의 제2 터치 전극 (121-6)이 위치할 수 있다. 또는, 스타일러스 펜(10)의 팁이 터치 센서(261)에 접촉하는 영역(A2) 부근에는 두 개의 제1 터치 전극과 두 개의 제2 터치 전극이 위치 할 수 있다. 즉, 손가락(30) 끝이 터치 센서(261)에 접촉하는 영역(A1)에 위치하는 터치 전극들의 개수보다 스타일러스 펜(10)의 팁이 터치 센서(261)에 접촉하는 영역(A2)에 위치하는 터치 전극들의 개수가 더 적다. 따라서, 스타일러스 펜(10)의 터치에 의한 터치 영역(A2)의 면적은 손가락(30)의 터치에 의한 터치 영역(A1)에 비해 매우 작은 값으로 계산된다.
실시 형태들에 따르면, 터치 센싱부(260)는 호스트 장치에 터치 영역의 면 적에 관한 정보를 포함하는 터치 데이터를 전달할 수 있다. 이를 통해, 호스트 장치는 터치 객체가 손가락(30)인지 또는 스타일러스 펜(10)인지를 식별할 수 있다.
실시 형태들에 따르면, 터치 센싱부(260)는 계산된 터치 영역의 면적에 따라 터치 객체를 결정하고, 결정된 터치 객체에 대한 정보를 포함하는 터치 데이터를 호스트 장치에 전달할 수도 있다.
도 123 및 도 124를 참조하여 다른 전도성 터치 객체에 의해 스타일러스 펜(10)의 터치를 감지하지 못하는 현상에 대해 설명한다.
도 123은 스타일러스 펜(10)과 다른 터치 객체(30)의 터치 지점 간의 거리에 따라 스타일러스 펜(10)의 터치가 감지되지 못하는 경우를 나타낸다. 또한, 도 124은 다른 터치 객체(30)의 터치 면적에 따라 스타일러스 펜(10)의 터치가 감지되지 못하는 경우를 나타낸다.
도 123에 도시된 바와 같이, 다른 터치 객체(30)의 터치 지점이 스타일러스 펜(10)의 터치 지점으로부터 소정 거리 이내의 영역(A3)에 위치하는 경우, 제2 구간(T2)에서 구동/수신부들(2620, 2622)이 수신하는 스타일러스 펜(10)의 터치에 의한 감지 신호의 크기가 감소하게 된다. 예를 들어, 이러한 경우의 감지 신호의 크기는, 스타일러스 펜(10)이 단독으로 터치 센서(261)을 터치하는 경우에 비해 대략 30% 정도로 낮아질 수 있다.
도 124에 도시된 바와 같이, 터치 센서(261)을 손바닥으로 터치하는 경우와 같이 다른 터치 객체(30)의 터치 면적이 대면적인 경우에도, 제2 구간(T2)에서 구동/수신부들(2620, 2622)이 수신하는 스타일러스 펜(10)의 터치에 의한 감지 신호의 크기가 감소하게 된다. 예를 들어, 이러한 경우의 감지 신호의 크기는, 스타일러스 펜(10)이 단독으로 터치 센서(261)을 터치하는 경우에 비해 대략 40% 정도로 낮아질 수 있다.
상기와 같이 다른 터치 객체(30)의 영향에 의해 스타일러스 펜(10)의 터치 감지 신호의 신호 크기가 감소하므로, 감지 신호의 크기가 제2 임계치보다 낮아져 스타일러스 펜(10)이 터치 센서(261)을 터치했음에도 불구하고 터치 센싱부(260)가 스타일러스 펜(10)의 터치를 감지하지 못할 수도 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 제2 임계치를 최솟값으로 낮출 경우, 스타일러스 펜(10)이 실제 터치 센서(261)을 터치하지 않고 호버(hover) 상태임에도 불구하고 스타일러스 펜(10)의 터치가 발생한 것으로 감지할 수 있어, 스타일러스 펜을 사용한 필기 품질 등이 열화될 수 있다.
따라서, 후술하는 실시 예들에서는 이러한 문제를 해결하기 위해, 스타일러스 펜(10), 그리고 스타일러스 펜(10)과 상이한 전도성 터치 객체(30)(예를 들어, 손, 손가락 등)가 터치 센서(261)을 동시 터치한 경우와 스타일러스 펜(10)이 터치 센서(261)을 단독 터치한 경우에 대해, 제2 구간(T2)에서 유효 터치 신호로 식별되는 감지 신호의 신호 크기 범위를 다르게 결정할 수 있다. 즉, 터치 센싱부(260)는 제어부(2624)를 통해 제2 구간(T2)에서 수신되는 감지 신호들 중에서 유효 터치 신호를 식별 시, 스타일러스 펜(10)이 터치 센서(261)을 단독 터치한 상태에서는 제1 범위의 신호 크기를 가지는 감지 신호를 유효 터치 신호로 식별하고, 스타일러스 펜(10)과 다른 전도성 터치 객체(30)가 터치 센서(261)을 동시 터치한 상태에서는 제2 범위의 신호 크기를 가지는 감지 신호를 유효 터치 신호로 식별할 수 있다. 여기서, 제2 범위는 제1 범위와 하한 값이 다른 신호 크기 범위를 나타내 며, 제1 범위의 신호 크기 하한 값은 제2 범위의 신호 크기 하한 값보다 높을 수 있다. 따라서, 터치 센싱부(260)는 스타일러스 펜(10)과 다른 전도성 터치 객체(30)가 터치 센서(261)을 동시 터치한 상태에서는, 스타일러스 펜(10)이 터치 센서(261)을 단독 터치한 상태에서 유효 터치 신호로 식별되는 감지 신호보다 더 낮은 신호 크기를 가지는 감지 신호를 유효 터치 신호로 식별할 수도 있다.
일 실시 예(후술하는 도 125의 유효 터치 신호 결정 방법 참조)에 따르면, 터치 센싱부(260)는 스타일러스 펜(10)과 전도성 터치 객체(30)가 터치 센서(261)을 동시 터치한 경우와 스타일러스 펜(10)이 터치 센서(261)을 단독 터치한 경우에 대해, 제2 구간(T2)에서 유효 터치 신호를 결정하는 기준이 되는 제2 임계치를 다르게 사용함으로써, 제2 구간(T2)에서 유효 터치 신호로 식별되는 감지 신호의 신호 크기 범위를 다르게 할 수 있다. 이 때, 터치 센싱부(260)는 제2 구간(T2)에서 유효 터치 신호를 결정하는 기준이 되는 제2 임계치를 제1 구간(T1)에서 수신된 감지 신호에 기초하여 결정함으로써, 스타일러스 펜(10)을 포함한 복수의 터치 객체가 터치 센서(261)을 동시 터치한 경우와 스타일러스 펜(10)만 터치 센서(261)을 터치한 경우에 대해 유효 터치 신호로 결정되는 감지 신호의 신호 크기 범위를 다르게 할 수 있다.
또한, 다른 실시 예(후술하는 도 126의 유효 터치 신호 결정 방법 참조)에 따르면, 터치 센싱부(260)는 스타일러스 펜(10)을 포함한 복수의 터치 객체가 터치 센서(261)을 동시 터치한 경우에는 제2 구간(T2)에서 수신되는 감지 신호를 소정 비율로 증폭한 후 제2 임계치와 비교함으로써, 스타일러스 펜(10)을 포함한 복수의 터치 객체가 터치 센서(261)을 동시 터치한 경우와 스타일러스 펜(10)만 터치 센서(261)을 터치한 경우에 대해 유효 터치 신호로 결정되는 감지 신호의 신호 크기 범위를 다르게 할 수 있다. 이 때, 스타일러스 펜(10)만 터치 센서(261)을 터치한 경우에도 제2 임계치와의 비교 전 제2 구간(T2)에서 수신되는 감지 신호를 증 폭하는 경우, 스타일러스 펜(10)을 포함한 복수의 터치 객체가 터치 센서(261)을 동시 터치한 경우의 증폭 비율이, 스타일러스 펜(10)만 터치 센서(261)을 터치한 경우의 증폭 비율에 비해 크게 설정될 수 있다.
이하, 도 125 및 도 126을 참조하여, 도 114에 도시된 터치 검출 방법의 S14 단계에서 유효 터치 신호를 결정하는 실시 예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 125는 도 114의 터치 검출 방법의 S14 단계에서 유효 터치 신호를 결정하는 일 실시 예를 도시한 순서도이다.
도 125를 참조하면, 터치 센싱부(260)의 제어부(2624)는 터치 센싱부(260)가 제2 모드로 구동하는 제2 구간(T2) 동안(도 114의 S13 단계 참조), 복수의 터치 전극 (111-3 내지 111-5, 또는 121-4 내지 121-6)을 통해 감지 신호를 수신하고(S20), 이를 제3 임계치와 비교하여 제3 임계치를 초과하는 감지 신호가 있는지 판정한다(S21).
제3 임계치는 후술하는 제2 임계치보다 작은 값으로 설정되며, 감지 신호로부터 노이즈를 필터링하고, 스타일러스 펜(10)에 의한 터치가 발생했는지를 개략적으로 판정하기 위해 사용된다. 즉, 제어부(2624)는 제2 구간(T2) 동안 복수의 터치 전극(111-3 내지 111-5, 또는 121-4 내지 121-6)으로부터 전달되는 감지 신호들 중 제3 임계치를 초과하는 감지 신호가 검출되면, 스타일러스 펜(10)의 터치가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상기 S21 단계에서, 제3 임계치를 초과하는 감지 신호가 검출되면, 제어부(2624)는 스타일러스 펜(10)에 의한 터치가 발생한 것으로 판정한다. 그리고, 도 114의 제1 구간(T1) 동안 감지 채널들을 통해 복수의 터치 전극(121-1 내지 121- n)으로부터 전달된 감지 신호들에 기초하여 제2 임계치를 결정한다(S22).
아래의 수학식 12는 제2 임계치(Tr)를 결정하는 일 예를 나타낸다.
Figure pct00012
위 수학식 12에서, Tp는 제2 임계치의 디폴트 값, 즉 제1 구간(T1)에서의 감지 신호들을 사용하여 보정되기 전의 제2 임계치를 나타낸다. 또한, Sa는 제1 구간(T1) 동안 스타일러스 펜(10)의 터치 지점에 인접한 소정 영역에서 감지된 감지 신호들을 나타내고, Sb는 제1 구간(T1) 동안 터치 센서(261) 전체에서 감지된 감지 신호들을 나타낸다. 또한, f(Sa, Sb)는 대응하는 감지 신호들(Sa, Sb)의 속성(attribute)(신호 크기, 좌표 등)에 기초하여 가중치를 산출하기 위한 가중치 산출 함수이다.
위 수학식 12에서, Sa는 터치 센싱부(260)가 제1 모드로 구동(도 3의 S10 단계 참조)하는 제1 구간(T1) 동안 감지 채널들을 통해 복수의 제2 터치 전극들(121-1 내지 121-n)로부터 수신되는 감지 신호들 중, 스타일러스 펜(10)의 터치 지점에 인접한 소정 영역에 대응하는 감지 신호들을 나타낸다. 소정 영역은 터지 지점을 중심으로 하는 원형, 다각형 등의 영역일 수 있으며, 일정한 면적, 예를 들 어 1cm2, 2cm2 등의 면적을 가질 수 있다. 소정 영역의 형태와 면적에 대해서는 여 기서 제한되지 않는다.
여기서, Sa를 선택하기 위한 기준이 되는 스타일러스 펜(10)의 터치 지점(좌표)은, 도 3의 S15 단계에서 유효 터치 신호를 사용하여 획득되는 터치 좌표와는 상이한 정보로서, 상기 S20 단계를 통해 수신한 감지 신호들 중 최대 값을 가지는 감지 신호에 대응하여 획득될 수 있다. 제어부(2624)는 이와 같이 스타일러스 펜(10)의 터치 지점(좌표)이 결정되면, 이에 대응하는 감지 채널(또는 터치 전 극)과 이를 중심으로 이웃하는 복수의 감지 채널(또는 터치 전극)을 선택하고, 선택된 감지 채널들로부터 수신된 감지 신호들을 Sa로 선택할 수 있다. 여기서, Sa가 획득되는 감지 채널들의 개수는, 다른 터치 객체(30)의 터치 지점이 스타일러스 펜(10)의 터치에 의한 감지 신호에 영향을 미치는 범위에 대응하여 설정되며, 터치 센싱부(260)에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제어부(2624)는 스타일러스 펜(10)의 터치 지점(좌표)을 기준으로 X축 및 Y축 방향에서 각각 인접한 5개의 감지 채널(또는 터치 전극)을 선택하여 이들로부터 Sa를 획득할 수 있다.
위 수학식 12에서, f(Sa)는 선택된 감지 신호(Sa)들의 신호 크기에 기초하여 가중치를 산출하는 함수일 수 있다. 즉, f(Sa)는 선택된 감지 신호(Sa)들 의 신호 크기들의 합(또는 평균)이 작으면 비교적 큰 값(예를 들어, 1에 가까운 값)이 산출되고, Sa의 신호 크기들의 합(또는 평균)이 크면 가중치로서 비교적 작 은 값(예를 들어, 0에 가까운 값)이 산출되는 함수일 수 있다. 이 경우, f(Sa)에 의해 계산되는 가중치는 스타일러스 펜(10)의 터치 지점과 인접한 위치에서 다른 터치 객체(30)에 의한 터치 면적이 큰 경우, 또는 감지 신호의 크기가 크게 변하게 되는 경우(예를 들어, 터치 신호가 대부분 터치 객체(30)에 의해 싱크되는 경우) 등이, 그렇지 않은 경우에 비해 작은 값을 가질 수 있다.
또한, f(Sa)는 선택된 감지 신호(Sa)들 중 신호 크기가 소정 값 이상인 감지 신호의 감지 채널과 스타일러스 펜(10)의 터치 지점 간의 거리(최소 거 리, 또는 평균 거리)에 기초하여 가중치를 산출하는 함수일 수도 있다. 즉, f(Sa)는 선택된 감지 신호(Sa)들 중 신호 크기가 소정 값 이상인 감지 신호의 감지 채널과 스타일러스 펜(10)의 터치 지점 간의 거리(최소 거리, 또는 평균 거리)가 길면 가중치로서 비교적 큰 값(예를 들어, 1에 가까운 값)이 산출되고, 선택된 감지 신 호(Sa)들 중 신호 크기가 소정 값 이상인 감지 신호의 감지 채널과 스타일러스 펜 (10)의 터치 지점 간의 거리(최소 거리, 또는 평균 거리)가 짧으면 가중치로서 비 교적 작은 값(예를 들어, 0에 가까운 값)이 산출되는 함수일 수 있다. 따라서, f(Sa)에 의해 계산되는 가중치는 스타일러스 펜(10)의 터치 지점과 다른 터치 객체(30)의 터치 위치가 인접할수록, 작은 값을 가질 수 있다.
위 수학식 12에서, Sb는 터치 센싱부(260)가 제1 모드로 구동(도 114의 S10 단계 참조)하는 제1 구간(T1) 동안 감지 채널들을 통해 복수의 제2 터치 전극 들(121-1 내지 121-n)로부터 수신되는 전체 감지 신호들을 나타낸다.
위 수학식 12에서, f(Sb)는 터치 객체(30)의 터치 면적(또는 터치 객 체(30)에 의해 터치된 터치 전극 개수)에 기초하여 가중치를 산출하는 함수일 수 있다. 제1 구간(T1)에서는 터치 객체(30)에 의한 터치 면적(또는, 터치 객체(30)에 의해 터치된 터치 전극 개수)이 증가할수록, 감지 신호(Sb)들의 신호 크기 합(또는 평균)이 증가한다. 이러한 특성에 기초하여, f(Sb)는 Sb들의 신호 크기들의 합(또는 평균)이 작으면 가중치로서 비교적 큰 값(예를 들어, 1에 가까운 값)이 산출되 고, Sb의 신호 크기들의 합(또는 평균)이 크면 가중치로서 비교적 작은 값(예를 들어, 0에 가까운 값)이 산출되도록 설정될 수 있다. 이 경우, f(Sb)에 의해 산출된 가중치는 터치 객체(30)에 의해 터치된 면적(또는 터치 객체(30)에 의해 터치된 터 치 전극들의 개수)이 증가할수록, 작은 값을 가질 수 있다.
또한, 예를 들어, f(Sb)는 터치 객체(30)의 터치 모양에 따라 가중 치가 다르게 산출되는 함수일 수도 있다. 이 경우, f(Sb)는 감지 신호(Sb)들의 신호 크기 분포 패턴에 따라 터치 모양을 추정하고, 이에 대응하여 가중치가 산출되는 함수일 수 있다.
한편, 위에서는 f(Sa, Sb)에 의해 산출되는 가중치가, 스타일러스 펜(10)의 터치 지점과 터치 객체(30)의 터치 지점 간의 거리, 또는 터치 객체(30)의 터치 패턴(터치 면적, 터치 모양)에 응답하여 변경되도록 설정되는 경우에 대해서만 예를 들어 설명하였으나, f(Sa, Sb)에 의해 산출되는 가중치는 이 외에도 다 양한 터치 속성에 응답하여 변경될 수 있다. 예를 들어, f(Sa, Sb)는 다른 터치 객체(30)의 터치 지점과 스타일러스 펜(10)의 터치 지점 사이의 위치 관계(예를 들어, 다른 터치 객체(30)에 의한 터치 지점과 스타일러스 펜(10)의 터치 지점 사이의 거리, 다른 터치 객체(30)에 의한 터치 지점과 스타일러스 펜(10)의 터치 지 점 사이에 개재된 감지 채널 개수, 다른 터치 객체(30)에 의한 터치 지점과 스타일러스 펜(10)의 터치 지점이 동일 감지 채널에 위치하는지 여부, 다른 터치 객체(30)에 의한 터치 지점과 스타일러스 펜(10)의 터치 지점이 서로 대각선 감지 채널에 위치하는지 여부 등)에 따라, 상이한 가중치가 계산되는 함수일 수 있다.
또한, 위 수학식 12의 f(Sa, Sb))은, 각 감지 신호(Sa 또는 Sb)를 사용하여 0 초과 1이하인 값을 출력하는 임의의 함수일 수도 있다. 가중치 산출 함수(f(Sa))는 감지 신호(Sa)의 속성(위치, 신호 크기 등)에 대응하는 변수를 사용하고, 제2 임계치(Tr)를 디폴트 값(Tp) 이하의 값으로 설정하는 임의의 함수, 즉, 대수함수, 초월함수 내지는 이들의 조합으로 표현되는 함수일 수 있다. 예를 들어, f(Sa)는 감지 신호(Sa)의 위치와 스타일러스 펜(10)의 터치 지점(좌표) 사이 의 거리가 증가함에 따라 1에 가까운 값을 출력하고, 감지 신호(Sa)의 위치와 스타일러스 펜(10)의 터치 지점(좌표) 사이의 거리가 감소함에 따라 0에 가까운 값을 출력하며, 감지 신호(Sa)의 세기(예를 들어 전압 값, 커패시턴스 변화량 등)가 증가함에 따라 0에 가까운 값을 출력하고, 감지 신호(Sa)의 세기가 감소함에 따라 1에 가까운 값을 출력하는 함수를 포함할 수 있다.
마찬가지로, f(Sb)도 감지 신호(Sb)의 속성(면적, 신호 크기 등)에 대응하는 변수를 사용하고, 제2 임계치(Tr)를 디폴트 값(Tp) 이하의 값으로 설정하는 임의의 함수, 즉, 대수함수, 초월함수 내지는 이들의 조합으로 표현되는 함수일 수 있다. 예를 들어, f(Sb)는 감지 신호(Sb)의 면적이 감소함에 따라 1에 가까운 값을 출력하고, 감지 신호(Sb)의 면적이 증가함에 따라 0에 가까운 값을 출력하며, 감지 신호(Sb)의 세기(예를 들어 전압 값, 커패시턴스 변화량 등)가 증가함에 따라 0에 가까운 값을 출력하고, 감지 신호(Sa)의 세기가 감소함에 따라 1에 가까운 값을 출력하는 함수를 포함할 수 있다.
위 수학식 12에서 f(Sa, Sb)에 의해 출력되는 가중치는 0 초과 1 이 하인 값을 가지며, 전술한 제3 임계치보다 큰 값을 가질 수 있다. 따라서, 제2 임계치(Tr)는 가중치 산출 함수들(f(Sa, Sb))에 의해 제2 임계치의 디폴트 값(Tp) 이하의 값으로 제한될 수 있다. 예를 들어, 다른 터치 객체(30)에 의한 터치가 발생하지 않은 경우, f(Sa, Sb)에 의해 산출되는 가중치는 모두 1의 값을 가지며, 이에 따른 제2 임계치(Tr)는 제2 임계치의 디폴트 값(Tp)일 수 있다. 또한, 예를 들어, 스타일러스 펜(10)의 터치 지점과 인접한 지점에서 다른 터치 객체(30)의 터치가 발생한 경우, f(Sa, Sb)는 1보다 작은 값을 가지며, 제2 임계치(Tr)는 제2 임계치의 디폴트 값(Tp)보다 작은 값일 수 있다. 또한, 예를 들어, 다른 터치 객체(30)의 터치 면적이 대면적인 경우 f(Sa, Sb)는 1보다 작은 값을 가지며, 제2 임계치(Tr)는 제2 임계치의 디폴트 값(Tp)보다 작은 값일 수 있다.
상기와 같이, 스타일러스 펜(10)의 터치 지점과 인접한 지점에서 다른 터치 객체(30)의 터치가 발생하거나, 다른 터치 객체(30)에 의해 대면적의 터치가 발생한 경우, 제2 임계치는 디폴트 값보다 낮아진 값으로 결정된다. 따라서, 다른 터치 객체(30)의 터치로 인해 스타일러스 펜(10)의 터치에 의한 감지 신호의 신호 크기가 감소하는 경우에도, 스타일러스 펜(10)에 대응하는 유효 터치 신호를 검 출하는 것이 가능하다.
제어부(2624)는 상기 S22 단계를 통해 제2 임계치가 결정되면, 이후 이를 제2 구간(T2)에서 수신된 감지 신호와 비교하여 제2 구간(T2)에서의 유효 터치 신호를 결정한다(S23).
한편, 상기에서는 상기 S21 단계에서 제3 임계치를 초과하는 감지 신호가 검출된 경우(스타일러스 펜(10)에 의한 터치가 발생한 경우)에, 제1 구간(T1)에서의 감지 신호들에 따라 제2 임계치를 결정하는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이로 제한되지는 않는다.
예를 들어, 제어부(2624)는 제2 구간(T2)에서 수신된 감지 신호들이 제3 임계치를 초과하는지와 상관 없이 위 수학식 12을 사용하여 제2 임계치를 결정 할 수 있다.
또한, 예를 들어, 제어부(2624)는 제1 구간(T1)에서 수신된 감지 신호들이 터치 센서(261)에 대한 터치 객체의 터치에 의한 신호들로 판정된 경우(스타일러스 펜(10) 외 다른 터치 객체에 의한 터치가 발생한 경우)에 위 수학식 12을 사용하여 제2 임계치를 결정할 수도 있다. 이 경우, 제어부(2624)는 제1 구간(T1)에서 수신된 감지 신호들 중 제4 임계치(도 114의 제1 임계치와 동일하거나, 제1 임계 치보다 작은 임계치)를 초과하는 감지 신호가 검출되면, 터치 객체에 의해 터치 패 널(100)에 대한 터치가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 예를 들어, 제어부(2624)는 제2 구간(T2)에서 수신된 감지 신호들이 제3 임계치를 초과하고, 제1 구간(T1)에서 수신된 감지 신호들이 터치 객체 의 터치에 의한 신호들로 판정된 경우(스타일러스 펜(10)에 의한 터치와 다른 터치 객체에 의한 터치가 동시에 발생한 경우)에 위 수학식 12을 사용하여 제2 임계치를 결정할 수도 있다.
한편, 위 수학식 12을 통해 제2 임계치가 결정되는 경우를 제외한 나머지 경우들에 대해, 제2 임계치는 디폴트 값(Tp)으로 설정될 수 있다.
도 126은 도 114의 터치 검출 방법의 S14 단계에서 유효 터치 신호를 결정하는 다른 실시 예를 도시한 순서도이다.
도 126을 참조하면, 터치 센싱부(260)의 제어부(2624)는 터치 센싱부(260)가 제2 모드로 구동하는 제2 구간(T2) 동안(도 3의 S13 단계 참조), 복수의 터치 전극 (111-3 내지 111-5, 또는 121-4 내지 121-6)으로부터 감지 신호를 수신하고(S30), 이를 제3 임계치와 비교하여 제3 임계치를 초과하는 감지 신호가 있는지 판정한다 (S31).
제3 임계치는 후술하는 제2 임계치보다 작은 값으로 설정되며, 감지 신호로부터 노이즈를 필터링하고, 스타일러스 펜(10)에 의한 터치가 발생했는지를 개략적으로 판정하기 위해 사용된다. 즉, 제어부(2624)는 제2 구간(T2) 동안 복수의 터치 전극(111-3 내지 111-5, 또는 121-4 내지 121-6)으로부터 전달되는 감지 신호 들 중 제3 임계치를 초과하는 감지 신호가 검출되면, 스타일러스 펜(10)의 터치가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
이와 같이, 스타일러스 펜(10)에 의해 터치가 발생한 것으로 판정되면, 제어부(2624)는 터치 센서(261)이 스타일러스 펜(10)을 포함한 복수의 터치 객 체에 의해 동시 터치된 상황인지를 식별한다(S32).
상기 S32 단계에서, 제어부(2624)는 도 114의 제1 구간(T1) 동안 감지 채널들을 통해 복수의 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 전달된 감지 신호들에 기초하여 동시 터치 상황을 식별할 수 있다. 예를 들어, 제어부(2624)는 이미 상기 S31 단계를 통해 스타일러스 펜(10)에 의해 터치가 발생한 것으로 판정된 상황이므로, 제1 구간(T1)에서 유효 터치 신호가 검출되었는지를 확인하여 동시 터치 상황 을 검출할 수 있다.
제어부(2624)는 상기 S32 단계에서 터치 센서(261)이 스타일러스 펜(10)을 포함한 복수의 터치 객체에 의해 동시 터치된 상황으로 식별되면, 상기 S30 단계에서 복수의 터치 전극(111-3 내지 111-5, 또는 121-4 내지 121-6)으로부터 수 신된 감지 신호를 소정 비율로 증폭한다(S33). 그리고, 증폭된 감지 신호를 제2 임 계치와 비교하여 제2 구간(T2)에서의 유효 터치 신호를 결정한다(S34).
상기 S33 단계에서, 증폭 비율은 동시 터치된 터치 객체들 중 스타일러스 펜(10)을 제외한 나머지 터치 객체의 터치 위치(스타일러스 펜(10)과의 상대적인 위치), 터치 패턴(면적, 모양 등) 등에 따라 달라질 수도 있다.
한편, 제어부(2624)는 상기 S32 단계에서 스타일러스 펜(10)에 의한 터치만 발생한 것으로 식별되면, 상기 S30 단계를 통해 수신된 감지 신호들을 증폭 없이 제2 임계치와 비교하여 제2 구간(T2)에서의 유효 터치 신호를 결정한다(S34). 이에 따라, 터치 센서(261)이 스타일러스 펜(10)을 포함한 복수의 터치 객체에 의해 동시 터치된 상황에서는, 터치 센서(261)이 스타일러스 펜(10)에 의해 단독 터 치된 상황에 비해 신호 크기가 작은 감지 신호도 유효 터치 신호로 결정될 수 있다. 따라서, 스타일러스 펜(10)과 다른 터치 객체(30)의 동시 터치가 발생한 상황에서, 다른 터치 객체(30)의 터치로 인해 스타일러스 펜(10)의 터치에 의한 감지 신호의 신호 크기가 감소하는 경우에도, 스타일러스 펜(10)에 대응하는 유효 터치 신호를 검출하는 것이 가능하다.
한편, 도 126에서는 S32 단계를 통해 동시 터치가 식별된 경우에만 감지 신호를 증폭하는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 본 발명이 이로 한정되는 것은 아니어서, 터치 센서(261)이 스타일러스 펜(10)에 의해 단독 터치된 상황에서 도 감지 신호를 증폭할 수도 있다. 이 경우, 스타일러스 펜(10)을 포함한 복수의 터치 객체가 터치 센서(261)을 동시 터치한 경우의 증폭 비율이, 스타일러스 펜(10)만 터치 센서(261)을 터치한 경우의 증폭 비율에 비해 크게 설정될 수 있다.
전술한 실시 예들에 따르면, 인체 등의 다른 전도성 객체와 스타일러스 펜이 동시에 접촉할 때, 스타일러스 펜에 의한 터치 데이터 검출 성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 터치 센서(261)에는 다양한 이유로 노이즈가 존재하며, 이러한 노이즈는 터치 센서(261)의 감지 성능을 떨어뜨리는 요인으로 작용할 수 있다. 특히, 스타일러스 펜(10)의 경우 스타일러스 펜(10)의 공진 주파수와 유사한 주파수 대역의 노이즈가 존재할 경우, 터치 감지의 정밀도가 많이 낮아질 수 있다.
다음으로, 도 127를 참조하여, 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 구동 방법을 설명한다.
도 127은 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
제1 구간에서, 전자 디바이스(2)는 제1 모드로 구동(S10)한다. 제1 모드는 스타일러스 펜(10) 외의 다른 터치 객체에 의한 터치 입력을 검출하기 위한 구동 신호를 터치 센서(261)에 인가하는 모드이다.
예를 들어, 제1 모드에서 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 구동 신호를 출력하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 터치에 따른 감지 신호를 수신한다.
제어부(2624)는 제1 구간에서 획득되는 감지 신호의 신호 크기가 제1 임계치를 초과하는지에 기초하여, 감지 신호가 유효 터치 신호인지를 결정하고, 유효 터치 신호를 사용하여 터치 좌표 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 제어부(2624)는 제1 구간에서 획득되는 감지 신호의 신호 크기가 제1 임계치를 초과하면, 감지 신호를 사용하여 터치 좌표를 계산한다. 제어부(2624)는 제1 구간에서 획득되는 감지 신호의 신호 크기가 제1 임계치 이하이면, 신호 크기가 제1 임계치 이하인 감지 신호에 따른 터치 좌표를 계산하지 않는다. 또한, 제어부(2624)는 제1 구간에서 획득되는 감지 신호의 신호 크기가 제1 임계치를 초과하면, 감지 신호를 사용하여 터치 면적을 계산할 수 있다.
제1 구간에서 획득되는 감지 신호는 사용자의 신체 부위(손가락, 손바닥 등)에 의한 제1 감지 신호와 스타일러스 펜(10) 또는 패시브 방식의 스타일러스 펜에 의한 제2 감지 신호 중 적어도 하나를 포함한다. 제1 임계치는 제1 감지 신호가 유효 터치 신호로 결정되고 제2 감지 신호가 필터링되도록 설정될 수 있다.
제2 구간의 제1 서브 구간에서, 전자 디바이스(2)는 제2 모드로 구 동(S12)한다. 여기서, 제2 모드는 스타일러스 펜(10)에 의한 터치 입력을 검출하기 위한 구동 신호를 터치 센서(261)에 인가하는 모드이거나, 또는 제2 모드는 스타일러스 펜(10)에 의한 터치 입력을 검출하기 위한 구동 신호를 루프 코일(264)에 인가하는 모드일 수 있다. 이와 같이, 제2 모드는 2가지 형태 중 하나일 수 있다.
제2 모드가 스타일러스 펜(10)에 의한 터치 입력을 검출하기 위한 구동 신호를 터치 센서(261)에 인가하는 모드인 경우, 예를 들어, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두에 구동 신호를 동시에 인가한다.
상기에서는 제1 서브 구간에서, 제1 구동/수신부(2620)가 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두에 구동 신호를 동시에 인가하는 것으로 설명하였으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 제2 구간의 제1 서브 구간에서 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 적어도 하나에 구동신호를 인가할 수 있다. 또는, 제2 구간의 제1 서브 구간에서 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두에 구동 신호를 동시에 인가할 수 있다. 또는, 제2 구간의 제1 서브 구간에서 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가할 수 있다. 또는, 제2 구간의 제1 서브 구간에서 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 구동 신호를 동시에 인가할 수 있다. 또는, 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)는 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 적어도 하나, 그리고 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나에 구동 신호를 동시에 인가할 수 있다.
제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두, 그리고 복수의 제2터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 구동 신호를 동시에 인가할 수 있다. 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)가 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 구동 신호를 동시에 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 동일할 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다.
제1 구간에서 터치 센서(261)에 인가되는 구동 신호의 주파수는 제1 서브 구간에서 터치 센서(261) 또는 루프 코일(264)에 인가되는 구동 신호의 주파수 이하인 것으로 가정한다. 또한, 제1 서브 구간에서 터치 센서(261) 또는 루프 코일(264)에 인가되는 구동 신호의 주파수는 디스플레이부(250)의 신호 제어부(220)의 수평 동기 신호의 주파수의 2 이상의 정수배일 수 있다.
예를 들어, 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)는 구동 신호에 공진하고, 이로써 공진 신호가 발생되어 전도성 팁(11)을 통해 터치 센서(261)에 전달된다.
한편, 제2 모드가 스타일러스 펜(10)에 의한 터치 입력을 검출하기 위한 구동 신호를 루프 코일(264)에 인가하는 모드인 경우, 코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)에 구동 신호를 동시에 인가한다.
제2 구간의 제2 서브 구간에서, 전자 디바이스(2)는 구동 신호에 기초하여 공진된 감지 신호를 적어도 1회 수신(S14)한다.
일 실시 형태에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 전달되는 감지 신호를 적어도 1회 수신하고, 제2 구동/수신부(2622)도 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 전달되는 감지 신호를 적어도 1회 수신한다. 이때, 제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)가 감지신호를 수신하는 타이밍은 동일할 수 있다. 그리고 제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)는 수신된 감지 신호를 처리하여 제어부(2624)에 전달할 수 있다.
상기에서는 제2 서브 구간에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(2622)도 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신하는 것으로 설명하였으나, 제2 구간의 제2 서브 구간에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 적어도 하나로부터 전달되는 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(2622)도 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나로부터 전달되는 감지 신호를 수신하거나, 제2 구간의 제2 서브 구간에서, 제1 구동/수신부(2620)만 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하거나, 또는 제2 구간의 제2 서브 구간에서, 제2 구동/수신부(2622)만 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신할 수도 있으며, 제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)의 감지 신호 수신 동작은 상기에 제한되지 않는다.
또한, 제2 서브 구간에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하거나, 복수의 제 1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두로부터 감지 신호를 수신할 수도 있으며, 마찬가지로, 제2 구동/수신부(2622)도 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나로부터 감지 신호를 수신하거나, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두로부터 감지 신호를 수신할 수도 있다.
제어부(2624)는 제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)에 의해 적어도 1회 수신된 감지 신호 중 수평 동기 신호에 대응하여 결정된 구간에서 수신된 일부의 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성한다.
다른 실시 형태에서, 제1 구동/수신부(2620)는 수평 동기 신호에 동기화되어, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(2622)도 수평 동기 신호에 동기화되어, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신한다. 그리고 제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)는 수신된 감지 신호를 처리하여 제어부(2624)에 전달할 수 있다.
제어부(2624)는 수평 동기 신호에 동기화되어 제1 구동/수신부(2622)와 제2 구동/수신부(2622)에 의해 수신된 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성한다.
제어부(2624)는 제2 서브 구간에서 획득되는 감지 신호의 신호 크기가 제2 임계치를 초과하는지에 기초하여, 감지 신호가 유효 터치 신호인지를 결정하고, 유효 터치 신호를 이용하여 스타일러스 펜(0)의 터치가 발생한 지점의 터치 좌표 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 제어부(2624)는 제2 서브 구간에서 획득되는 감지 신호의 신호 크기가 제2 임계치를 초과하면, 감지 신호를 사용하여 터치 좌표를 계산한다. 제어부(2624)는 제2 서브 구간에서 획득되는 감지 신호의 신호 크기가 제2 임계치 이하이면, 신호 크기가 제2 임계치 이하인 감지 신호에 따른 터치 좌표를 계산하지 않는다. 또한, 제어부(2624)는 제2 서브 구간에서 획득되는 감지 신호의 신호 크기가 제2 임계치를 초과하면, 감지 신호를 사용하여 터치 면적을 계산할 수 있다.
다음으로, 도 128 및 도 129를 참조하여, 제1 및 제2 구간에서 인가되는 구동 신호, 스타일러스 펜(10)의 공진 신호, 및 감지 신호를 설명한다.
도 128는 수평 동기 신호(Hsync)와 도 127의 구동 방법에 따른 구동 신호의 일례를 나타낸 타이밍도이고, 도 129는 수평 동기 신호(Hsync)와 도 127의 구동 방법에 따른 구동 신호의 일례를 나타낸 타이밍도이다.
도 128은 제2 모드가 스타일러스 펜(10)에 의한 터치 입력을 검출하기 위한 구동 신호를 터치 센서(261)에 인가하는 모드인 경우의 도면이고, 도 129는 제2 모드가 스타일러스 펜(10)에 의한 터치 입력을 검출하기 위한 구동 신호를 루프 코일(264)에 인가하는 모드인 경우의 도면이다.
터치 리포트 레이트(touch report rate)에 따른, 하나의 터치 리포트 프레임 기간은 제1 구간(T1)과 제2 구간(T2)을 포함한다. 터치 리포트 레이트는 터치 센싱부(260)가 터치 전극들을 구동하여 획득된 터치 데이터를 리포팅하는 외부의 호스트 시스템 또는 제어부(270)으로 출력하는 속도 또는 주파수(Hz)를 의미한다.
제1 구간(T1)에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 한 종류의 터치 전극들에 구동 신호를 출력한다. 제1 구동/수신부(2620)가 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로 구동 신호를 출력하면, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극 (121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 제어부(2624)는 감지 신호의 신호 크기에 기초하여 터치 좌표 정보를 획득할 수 있다.
도 128에 있어서, 제2 구간(T2) 내의 제1 서브 구간(T21)에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 동시에 구동 신호를 인가하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 동시에 구동 신호를 인가한다.
제1 서브 구간(T21)에서 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 인가되는 구동 신호의 주파수는 스타일러스 펜(10)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 신호의 주파수는 수평 동기 신호의 주파수의 2 이상의 정수배일 수 있다.
이에 반해, 제1 구간(T1)에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 출력되는 구동 신호의 주파수는 스타일러스 펜(10)의 공진 주파수와 상이하다.
한편, 도 129에 있어서, 제2 구간(T2) 내의 제1 서브 구간(T21)에서, 코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)에 구동 신호를 인가한다. 제1 서브 구간(T21)에서 루프 코일(264)에 인가되는 구동 신호의 주 파수는 스타일러스 펜(10)의 공진 주파수에 대응한다. 예를 들어, 제1 서브 구간(T21) 동안 루프 코일(264)에 출력되는 구동 신호의 주파수는 수평 동기 신호의 주파수의 2 이상의 정수배일 수 있다.
이러한 구동 신호의 주파수 설정은 예시에 불과하며, 상기와는 다른 값으로 설정될 수 있다. 구체적으로, 제어부(2624)는 디스플레이부(250)의 신호 제어부(220)로부터 수평 동기 신호(Hsync), 스캔 구동 제어신호, 데이터 구동 제어신호 등을 수신할 수 있다. 그러면, 제어부(2624)는 수평 동기 신호(Hsync)에 기초하여 터치 센서(261) 또는 루프 코일(264)에 제공하는 구동 신호의 주파수를 설정하고, 구동 신호를 수평 동기 신호(Hsync)에 동기화할 수 있다. 예를 들어, 제어부(2624)는 수평 동기 신호(Hsync)의 주파수의 2 이상의 정수배로 터치 센서(261) 또는 루프 코일(264)의 구동 신호의 주파수를 설정할 수 있다. 그러면, 스타일러스 펜(10)의 공진 주파수는 수평 동기 신호(Hsync)의 주파수의 2 이상의 정수배를 갖도록 설계될 수도 있다. 제어부(2624)는 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스들에 구동 신호를 동기화할 수 있다.
도 128 및 도 129에 있어서, 제2 구간(T2) 내의 제2 서브 구간(T22)에서, 수평 동기 신호(Hsyn c)의 각 펄스에 동기화되어, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신한다. 또한, 제2 서브 구간(T22)에서, 제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622) 각각은 적어도 1회 감지 신호를 수신할 수 있다.
더 이상 구동 신호가 인가되지 않는 제2 서브 구간(T22)에서, 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)에 의해 출력되는 공진 신호는 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.
수평 동기 신호(Hsync)의 펄스의 주기는 한 행의 화소(PX)들에 데이터를 기입하는 데 필요한 1 수평 기간(1H)이다. 수평 동기 신호(Hsync)의 각 펄스가 발생한 다음, 데이터 기입(data writing) 기간(TA) 동안 화소(PX)에 데이터 신호가 기입될 수 있다. 데이터 기입 기간은 화소(PX)에 데이터 신호를 기입하기 위해, 데이터선에 데이터 신호가 인가되고, 스캔선에 스캔 신호가 인가되는 기간을 의미한다. 데이터선과 스캔선은 터치 전극과 기생 커패시턴스를 형성하므로, 데이터 기입 기간(TA) 동안 데이터선과 스캔선에 인가되는 전압은 터치 전극으로 전달되는 감지 신호에 노이즈를 야기한다.
일 실시 형태에서, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 데이터 기입 기간(TA)을 제외한 노이즈 프리(noise free) 기간(TB)에서 수신된 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성할 수 있다. 이러한 데이터 기입 기간(TA)과 노이즈 프리 기간(TB)은 표시 장치 및 표시 장치의 구동 방식에 따라 상이하게 설정될 수 있다.
구체적으로, 제2 서브 구간(T22) 동안 복수의 샘플링 시점 각각에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신한다.
제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 노이즈 프리 기간(TB) 내의 샘플링 시점에서 수신된 감지 신호를 사용하여 수신 신호를 생성한다. 또는, 터치 컨트롤러(262)는 노이즈 프리 기간(TB) 내의 샘플링 시점에서 수신된 감지 신호를 사용하여 수신 신호를 생성한다.
일례로, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)가 수평 동기 신호(Hsync)만을 수신하는 경우, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스가 발생된 시점부터 미리 설정된 제1 시간 이후로부터 미리 설정된 제2 시간 이후까지를 데이터 기입 기간(TA)으로 결정할 수 있고, 미리 설정된 제2 시간은 미리 설정된 제1 시간을 초과하며, 이는 디스플레이부(250)의 구동 방식에 따라 다양하게 설정될 수 있고, 여기서 제한되지 않는다. 그러면, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 데이터 기입 기간(TA) 동안 샘플링된 감지 신호를 제외한 나머지 신호를 사용하여 수신 신호를 생성한다.
다른 예로, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)가 스캔 구동 제어신호를 수신하는 경우, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 스캔 구동 제어신호로부터 스캔 신호가 디세이블 레벨을 갖는 기간을 데이터 기입 기간(TA)으로 판별할 수 있다. 그러면, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 데이터 기입 기간(TA) 동안 샘플링된 감지 신호를 제외한 나머지 신호를 사용하여 수신 신호를 생성한다.
또 다른 예로, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)가 데이터 구동 제어신호를 수신하는 경우, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 데이터 구동 제어신호로부터 데이터 신호가 데이터선에 인가되는 기간을 데이터 기입 기간(TA)으로 결정할 수 있다. 그러면, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 데이터 기입 기간(TA) 동안 샘플링된 감지 신호를 제외한 나머지 신호를 사용하여 수신신호를 생성한다.
다른 실시 형태에서, 제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)는 데이터 기입 기간(TA)을 제외한 노이즈 프리(noise free) 기간(TB)에 감지 신호를 수신하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 제1 구동/수신부(2620)는 데이터 기입 기간(TA)를 제외한 노이즈 프리 기간(TB) 동안 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 수신한다. 마찬가지로, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신한다.
즉, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 수평 동기 신호(Hsync) 및 스캔 구동 제어신호 중 적어도 하나에 기초하여, 스캔 신호가 디세이블 레벨을 갖는 기간 동안 터치 센서(261)로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)가 스캔 구동 제어신호를 수신하는 경우, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 스캔 구동 제어신호로부터 스캔 신호가 디세이블 레벨을 갖는 기간을 결정할 수 있다. 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)가 수평 동기 신호(Hsync)만을 수신하는 경우, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스가 발생된 시점부터 미리 설정된 제3 시간 이후로부터 미리 설정된 제4 시간 이후까지를 스캔 신호가 디세이블 레벨을 갖는 기간으로 결정할 수 있고, 미리 설정된 제4 시간은 미리 설정된 제3 시간을 초과하며, 이는 표시 장치(10)의 구동 방식에 따라 다양하게 설정될 수 있고, 여기서 제한되지 않는다.
또한, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 수평 동기 신호(Hsync) 및 데이터 구동 제어신호 중 적어도 하나에 기초하여, 데이터 신호가 디스플레이 패널(251)의 데이터선에 인가되는 기간을 제외한 기간 동안 터치 센서(261)로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)가 데이터 구동 제어신호를 수신하는 경우, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 데이터 구동 제어신호로부터 데이터 신호가 데이터선에 인가되는 기간을 결정할 수 있다. 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)가 수평 동기 신호(Hsync)만을 수신하는 경우, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스가 발생된 시점부터 미리 설정된 제5 시간 이후로부터 미리 설정된 제6 시간 이후까지를 데이터 신호가 데이터선에 인가되는 기간으로 결정할 수 있고, 미리 설정된 제5 시간은 미리 설정된 제6 시간을 초과하며, 이는 디스플레이부(250)의 구동 방식에 따라 다양하게 설정될 수 있고, 여기서 제한되지 않는다.
제2 구간(T2)은 제1 서브 구간(T21)과 제2 서브 구간(T22)을 복수로 포함한다. 예를 들어, 제2 구간(T2) 내에서, 제1 서브 구간(T21)과 제2 서브 구간(T22)의 조합이 8회로 반복될 수 있다.
상기에서 제1 구간(T1) 이후에 제2 구간(T2)이 존재하는 것으로 설명하였으나, 제2 구간(T2) 이후에 제1 구간(T1)이 존재할 수도 있고, 제1 구간(T1)과 제2 구간(T2)의 시간 길이는 복수의 터치 리포트 프레임 동안 각각 변경될 수 있으며, 본 실시 형태의 전자 디바이스(2)의 구동 방식은 이에 제한되지 않는다.
또한, 제2 구간(T2) 내에서, 제1-1 서브 구간(T21a)과 제2-1 서브 구간(T21a) 이후에, 제1-2 서브 구간(T21b)과 제2-2 서브 구간(T22b)이 존재하는 것으로 설명하였으나, 이들의 순서는 변경될 수 있으며 상기의 설명에 제한되지 않는다.
이러한 디스플레이부(250)의 디스플레이 패널(251)에 결합된 터치 센서(261)의 동작에 대해 도 130 내지 도 133을 참조하여 설명한다.
도 130 내지 도 133는 일 실시 형태에 따른 터치 장치가 도 127의 구동 방법에 따라 도 5의 디스플레이부(250)의 수평 동기 신호에 동기화되어 감지 신호를 수신하는 시점을 나타낸 타이밍도이다.
도 130에 도시된 바와 같이, 제1 서브 기간(T21)에서의 구동 신호(D_111, D_121)의 주파수는 수평 동기 신호(Hsync)의 주파수의 두 배일 수 있다.
도 132에 도시된 바와 같이, 제1 서브 기간(T21)에서의 구동 신호(D_264)의 주파수는 수평 동기 신호(Hsync)의 주파수의 두 배일 수 있다.
제1 서브 기간(T21)에서 인가되는 구동 신호(D_111, D_121, D264)의 주파수에 대응하여, 제2 서브 기간(T22) 내에서 제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)는 감지 신호를 샘플링할 수 있다. 예를 들어, 제1 구동/수신부(2620)와 제2구동/수신부(2622)는 소정의 주파수를 갖는 클록 신호에 따라 적어도 하나의 샘플링 시점(s00, s01, s02, s03, s10, s11, s12, s13, ??)에서 감지 신호를 샘플링할 수 있다. 도 130 및 도 132에서 도시된 바와 같이, 감지 신호를 샘플링하기 위한 클록 신호는 구동 신호(D_111, D_121, D264)의 주파수의 네 배의 주파수를 갖는다. 본 개시에서의 적어도 하나의 샘플링 시점(s00, s01, s02, s03, s10, s11, s12, s13, ...)은, 구동 신호(D_111, D_121, D264)의 주파수와 관련되어 주기적으로 설정될 수 있는 임의의 타이밍일 수 있다.
구동 신호가 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스와 동기화된 후, 신호 제어부(220)와 터치 컨트롤러(262) 사이의 인터페이스 딜레이 등에 의해 수평 동기 신호(Hsync)의 주기가 변경되는 때, 구동 신호(D_111, D_121, D_264)의 주파수에 따라 주기적으로 설정된 샘플링 시점(예를 들어, 감지 신호를 샘플링하기 위한 클록 신호는 구동 신호(D_111, D_121, D_264)의 주파수의 네 배의 주파수를 가짐)과, 주기가 변경된 수평 동기 신호(Hsync)에 따른 1 수평 기간(1H)의 불일치가 발생될 수 있다.
예를 들어, 수평 동기 신호(Hsync)의 제1 펄스와 동기된 후에, 수평동기 신호(Hsync)의 주기가 변경되면, 감지 신호를 샘플링하기 위한 클록 신호는 제1 펄스와 동기화되어 있으므로, 1 수평 기간(1H) 내에서의 샘플링 시점들의 타이밍이 변경된다. 그러면, 1 수평 기간(1H) 내에서 샘플링된 감지 신호들이 기간(dwp) 및 기간(sp) 내에서 샘플링된 감지 신호인지 또는 기간(dwp) 및 기간(sp) 이외의 기간 내에서 샘플링된 감지 신호인지 구분되기 어렵다.
따라서, 구동 신호(D_111, D_121, D_264)는 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스 및 수직 동기 신호(Vsync)의 펄스 중 적어도 하나에 의해 동기화될 수 있다. 즉, 소정 주기의 수평 기간 또는 소정 주기의 프레임마다 구동 신호의 타이밍이 리프레시될 수 있다.
일례로, 구동 신호(D_111, D_121, D_264)는 소정 주기의 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스들에 동기화될 수 있다. 예를 들어, 수평 동기 신호(Hsync)의 제1 펄스에 동기화되어 구동 신호(D_111, D_121, D_264)의 펄스가 개시된 다음, 수평 동기 신호의 제i 펄스에 다시 동기화되어 구동 신호(D_111, D_121, D_264)의 펄스가 개시될 수 있다. 이에 따라, 구동 신호(D_111, D_121, D_264)의 주파수에 따라 주기적으로 설정된 샘플링 시점은 수평 동기 신호(Hsync)의 주기가 변경되더라도, 1 수평 기간(1H) 내의 원하는 시점일 수 있다.
다른 예로, 구동 신호(D_111, D_121, D_264)는 소정 주기의 프레임마다 수직 동기 신호(Vsync)의 펄스에 동기화될 수 있다. 도 128 및 도 129에 도시된 바와 같이, 수직 동기 신호(Vsync)의 펄스는 한 수평 주기(1H)의 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스와 동일한 타이밍에 이네이블 레벨(H)로 변경될 수 있다. 따라서, 매 프레임마다 수직 동기 신호(Vsync)의 펄스와 구동 신호(D_111, D_121, D_264)를 동기화함으로써, 해당 프레임 내에서 수평 동기 신호(Hsync)와 샘플링 시점 사이의 틀어짐을 방지할 수 있다. 예를 들어, 제1 프레임의 수직 동기 신호(Vsync)의 펄스에 동기화되어 구동 신호(D_111, D_121, D_264)의 펄스가 개시된 다음, 제2 프레임의 수직 동기 신호(Vsync)의 펄스에 다시 동기화되어 구동 신호(D_111, D_121, D_264)의 펄스가 개시될 수 있다. 이에 따라, 구동 신호(D_111, D_121, D_264)의 주파수에 따라 주기적으로 설정된 샘플링 시점은 수평 동기 신호(Hsync)의 주기가 변경되더라도, 수직 동기 신호(Vsync)에 동기화된 프레임 내에서의 1 수평 기간(1H) 내의 원하는 시점일 수 있다.
또한, 본 개시에서의 적어도 하나의 샘플링 시점(s00, s01, s02, s03, s10, s11, s12, s13, ??)은 구동 신호(D_111, D_121, D264)의 주파수의 한 주기 내에서 위상이 서로 반대인 두 개의 시점을 적어도 포함할 수 있다. 상기의 설명에 제한되지 않는다.
또한, 본 개시에서의 적어도 하나의 샘플링 시점(s00, s01, s02, s03, s10, s11, s12, s13, ??)은 구동 신호(D_111, D_121, D_264)의 주파수의 한 주기 내에서 위상이 위상이 변경되는 두 개의 시점을 적어도 포함할 수 있다. 상기의 설명에 제한되지 않는다.
제어부(2624)는 1 수평 기간(1H) 내에서, 기간(dwp) 및 기간(sp) 이외의 기간에서 샘플링된 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성한다. 즉, 제어부(2624)는 적어도 하나의 샘플링 시점(s10, s11, s12, s13, ??)에서 제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)에 의해 샘플링된 감지 신호를 사용하여 터치 좌표, 터치 세기 등을 나타내는 터치 정보를 생성할 수 있다.
이때, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 제1 샘플링 시점(s10)에서 샘플링된 신호 값과 제3 샘플링 시점(s12)에서 샘플링된 신호 값의 차이 값을 사용하여, 감지 신호의 신호 크기 즉, 진폭(amplitude)를 획득할 수 있다. 또한 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 제2 샘플링 시점(s11)에서 수신된 신호 값과 제4 샘플링 시점(s13)에서 수신된 신호 값의 차이값을 사용하여, 감지 신호의 신호 크기를 획득할 수 있다. 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 감지 신호의 신호 크기에 따라 터치 여부, 터치 좌표 등을 결정할 수 있다.
또는, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 1 수평 기간(1H) 내에서, 기간(dwp) 및 기간(sp) 이외의 기간에서 감지 신호를 샘플링하도록 제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)를 제어할 수도 있다.
도 129 및 도 131에 도시된 바와 같이, 제1 서브 기간(T21)에서의 구동 신호(D_111, D_121, D_264)의 주파수는 수평 동기 신호(Hsync)의 주파수의 세 배일 수 있다.
일 실시 형태에 따르면, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 제2 서브 기간(T22) 내에서 적어도 1회 샘플링된 감지 신호 중 일부를 수평 동기 신호에 기초하여 선택하고, 선택된 일부의 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성한다. 즉, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 제2 서브 기간(T22) 내의 1 수평 기간(1H) 내에서, 기간(dwp) 및 기간(sp) 이외의 기간에서 샘플링된 감지 신호를 터치 정보로서 사용한다.
1 수평 기간(1H) 내에서, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)가 데이터선에 데이터 신호를 인가하는 기간(dwp)과 스캔 신호가 로우 레벨 전압(L)인 기간(sp)을 제외한 시간 동안 샘플링된 감지 신호를 사용함으로써, 터치 전극들과 기생 커패시턴스를 형성할 수 있는 데이터선 및 스캔선으로 인가되는 신호에 따라 노이즈가 발생된 감지 신호를 터치 정보로 사용하지 않아서, SNR을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
다른 실시 형태에 따르면, 제2 서브 기간(T22) 내의 1 수평 기간(1H) 내에서, 기간(dwp) 및 기간(sp) 이외의 기간에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신한다.
1 수평 기간(1H) 내에서, 데이터선에 데이터 신호를 인가하는 기간(dwp)과 스캔 신호가 로우 레벨 전압(L)인 기간(sp)을 제외한 시간 동안, 제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)가 감지 신호를 샘플링함으로써, 터치 전극들과 기생 커패시턴스를 형성할 수 있는 데이터선 및 스캔선으로 인가되는 신호에 따른 감지 신호의 노이즈를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 30의 화소(PX_ab) 회로도를 바탕으로 도 134 및 도 135의 타이밍도에 따른 화소(PX_ab)의 구동 동작과 터치 장치가 감지 신호를 수신하는 동작을 설명한다.
도 134 및 도 135에 도시된 바와 같이, 제1 서브 기간(T21)에서의 구동 신호(D_111, D_121, D_264)의 주파수는 수평 동기 신호(Hsync)의 주파수의 두 배일 수 있다.
먼저, 화소(PX_ab)의 구동 동작에 대해 설명한다.
a-1 번째 스캔선(Sa-1)을 통해 전달되는 a-1 번째 스캔 신호(S[a-1])의 로우 레벨 전압(L)에 의해 제4 트랜지스터(TR4)와 함께 제7 트랜지스터(TR7)가 턴 온된다. 그러면 제4 트랜지스터(TR4)를 통해 구동 트랜지스터(TR1)의 게이트 전극 전압을 초기화시키는 초기화 전압(VINT)이 제1 노드(N1)에 전달된다.
기간(sp) 동안, a 번째 스캔선(Sa)을 통해 전달되는 a 번째 스캔 신호(S[a])의 로우 레벨 전압(L)에 의해 제2 트랜지스터(TR2)와 함께 제3 트랜지스터(TR3)가 턴 온된다. 그러면, 턴 온된 제2 트랜지스터(TR2) 및 턴 온된 제3 트랜지스터(TR3)를 통해, 대응하는 데이터 신호(DATA[a])가 제1 노드(N1)에 전달된다.
t31에서, 로우 레벨 전압(L)의 발광 제어 신호(Ej)에 의해, 제5 트랜지스터(TR5) 및 제6 트랜지스터(TR6)가 턴 온된다. 그러면, 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된 전압에 의한 구동 전류가 유기 발광 다이오드(OLED)에 전달되어 유기 발광 다이오드(OLED)가 발광한다.
다음으로, 전자 디바이스가 감지 신호를 수신하는 동작에 대해 설명한다.
1 수평 기간(1H), 즉 수평 동기 신호(Hsync)의 펄스의 한 주기 내에는, 데이터선에 데이터 신호를 인가하는 기간(dwp)과 스캔 신호가 로우 레벨 전압(L)인 기간(sp)이 있다. 그리고, 1 수평 기간(1H) 내에서 발광 제어 신호가 로우레벨 전압(L)으로 변경된다.
제2 서브 기간(T22) 내의 적어도 하나의 샘플링 시점(s00, s01, s02, s03, s10, s11, s12, s13, ??)에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 샘플링하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 샘플링할 수 있다.
일 실시 형태에 따르면, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 제2 서브 기간(T22) 내에서 적어도 1회 샘플링된 감지 신호 중 일부를 수평 동기 신호에 기초하여 선택하고, 선택된 일부의 감지 신호를 사용하여 터치 정보를 생성한다. 즉, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 제2 서브 기간(T22) 내의 1 수평 기간(1H) 내에서, 기간(dwp) 및 기간(sp) 이외의 기간에서 샘플링된 감지 신호를 터치 정보로서 사용한다.
1 수평 기간(1H) 내에서, 데이터선에 데이터 신호를 인가하는 기간(dwp)과 스캔 신호가 로우 레벨 전압(L)인 기간(sp)을 제외한 시간 동안 샘플링된 감지 신호를 사용함으로써, 터치 전극들과 기생 커패시턴스를 형성할 수 있는 데이터선 및 스캔선으로 인가되는 신호에 따라 노이즈가 발생된 감지 신호를 터치 정보로 사용하지 않아서, SNR을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
다른 실시 형태에 따르면, 제2 서브 기간(T22) 내의 1 수평 기간(1H) 내에서, 기간(dwp) 및 기간(sp) 이외의 기간에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신한다.
1 수평 기간(1H) 내에서, 데이터선에 데이터 신호를 인가하는 기간(dwp)과 스캔 신호가 로우 레벨 전압(L)인 기간(sp)을 제외한 시간 동안, 감지 신호를 샘플링함으로써, 터치 전극들과 기생 커패시턴스를 형성할 수 있는 데이터선 및 스캔선으로 인가되는 신호에 따른 감지 신호의 노이즈를 방지할 수 있는 효과가 있다.
추가적으로, 적어도 하나의 시점(s10, s11, s12, s13)은, 제2 서브기간(T22) 내의 1 수평 기간(1H) 내에서 발광 제어 신호(E[a])가 로우 레벨 전압(L)으로 변경되는 시점(t31)을 제외한 기간 내에 있다.
즉, 1 수평 기간(1H) 내에서, 발광 제어 신호(E[a])가 로우 레벨 전압(L)으로 변경되는 시점(t31)을 제외한 기간에 샘플링된 감지 신호를 사용하거나, 또는 1 수평 기간(1H) 내에서, 발광 제어 신호(E[a])가 로우 레벨 전압(L)으로 변경되는 시점(t31)을 제외한 기간 동안, 감지 신호를 샘플링함으로써, 터치 전극들과 기생 커패시턴스를 형성할 수 있는 발광 제어선으로 인가되는 신호에 따른 감지신호의 노이즈를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 136는 일 실시 형태에 따른 터치 센서의 구동 타이밍을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 136에 도시된 바와 같이, 터치 센서(261)는 제1 모드(IN1)와 제2모드(IN2)로 동작할 수 있다.
제1 모드(IN1)는 사용자의 신체 부위(손가락, 손바닥 등)에 의한 터치를 주로 입력받는 모드이다. 제1 모드(IN1) 중에 복수의 제1 터치 전극(111)에 구동 신호가 인가되고(FTX), 복수의 제2 터치 전극(121)으로 구동 신호에 따른 감지 신호가 수신될 수 있다(FRX).
제1 모드(IN1) 중에 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)를 공진시키는 구동 신호를 루프 코일(264)에 인가하는 기간(STX)이 소정 주기(예를 들어, 60Hz, 120Hz 등)로 반복될 수 있다. 이 때, 복수의 제1 터치 전극(111) 및 복수의 제2 터치 전극(121)은 감지 신호를 수신할 수 있다(SRX). 이외에도 제1 모드(IN1)는 사용자의 신체 부위에 의한 입력만을 수신받는 모드일 수 있으며, 이때는 구동 신호를 루프 코일(264)에 인가하는 기간(STX)이 필요하지 않을 수 있다.
스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)의 공진에 의해 스타일러스 펜(10)으로부터 출력된 신호가 터치 센서(261)에 의해 감지되면, 터치 센서(261)는 제2 모드(IN2)로 동작한다. 이외에도 터치 센서(261)는 외부 컨트롤러에 의해 제2 모드 (IN2)로 진입하여 동작할 수도 있다. 예를 들어, 스타일러스 펜(10)에 의한 터치 입력을 수신하도록 동작하는 어플리케이션 프로그램이 실행되거나, 또는 다른 센서에 의해 스타일러스 펜(10)에 의한 터치 입력이 수신될 것으로 예상되는 경우, 제2 모드(IN2)로 동작할 수 있다.
제2 모드(IN2)는 스타일러스 펜(10)에 의한 터치를 주로 입력받는 모드이다. 제2 모드(IN2) 중에 루프 코일(264)에 구동 신호가 인가되고(STX), 복수의 제1 터치 전극(111)과 복수의 제2 터치 전극(121)으로 스타일러스 펜(10)으로부터 출력된 신호가 수신될 수 있다(SRX). 스타일러스 펜(10)으로부터 출력된 감지 신호의 파형에 따라, 터치 센서(261)는 도 30의 (a)의 스타일러스 펜(10a)와 도 30의 (b)의 스타일러스 펜(10b)을 식별할 수 있다. 또한, 도 30의 (b), (c), (e)의 스타일러스 펜(10c, 10d, 10e)도 식별할 수 있다.
제2 모드(IN2) 중에 신체 부위에 의한 터치를 입력받는 기간 (FTX/FRX)이 소정 주기(예를 들어, 60Hz, 120Hz 등)로 반복될 수 있다. 이 때, 복수의 제1 터치 전극(111)에 구동 신호가 인가되고(FTX), 복수의 제2 터치 전극 (121)으로 구동 신호에 따른 감지 신호가 수신될 수 있다(FRX). 도 30의 (a)의 스타일러스 펜(10a)으로 식별된 경우, 구동 신호 인가에 따른 전력 소모를 절감하기 위해, 이 기간 동안 루프 코일(264)에 구동 신호가 인가되지 않을 수 있다. 도 30의 (b)의 스타일러스 펜(10b)으로 식별된 경우, 이 기간 동안 루프 코일(264)에 구동 신호가 인가될 수 있다. 그러면, 신체 부위에 의한 터치를 입력받는 기간에도 스타 일러스 펜(10b)에 전력이 충전될 수 있다. 이외에도 제2 모드(IN2)는 스타일러스 펜(10)에 의한 입력만을 수신받는 모드일 수 있으며, 이때는 신체 부위에 의한 터치를 입력받는 기간(FTX/FRX)이 필요하지 않을 수 있다.
도 137a 내지 도 140b은 실시 형태들에 따른 터치 센서의 구동 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 137a, 도 137b, 도 138a 및 도 138b는 터치 센서(261)가 뮤추얼 커패시턴스 방식으로 동 작하는 경우의 타이밍을 나타내고 도 139a, 도 139b, 도 140a 및 도 140b은 터치 센서(261)가 셀프 커패시턴스 방식으로 동작하는 경우의 타이밍을 나타낸다.
도 137a, 도 138a, 도 139a 및 도 140a에 있어서, 제1 터치 전극(111)에 인가되는 구동 신호(D_111), 제2 터치 전극(121)에 인가되는 구동 신호(D_121) 및 루프 코일(264)에 인가되는 구동 신호(D_264)의 주파수가 동일한 것처럼 도시되어 있지만 실제 주파수가 도면들에 반영된 것은 아니다. 예를 들어, 도 137b, 도 138b, 도 139b 및 도 140b에 도시된 바와 같이, 제1 터치 전극(111)에 인가되는 구동 신호(D_111) 및/또는 제2 터치 전극(121)에 인가되는 구동 신호(D_121)의 주파수는 루프 코일(264)에 인가되는 구동 신호(D_264)의 주파수와 다를 수 있다. 여기서, 도 137b, 도 138b, 도 139b 및 도 140b에 도시된 바와 같이, 제1 터치 전극(111)에 인가되는 구동 신호(D_111) 및/또는 제2 터치 전극(121)에 인가되는 구동 신호(D_121)의 주파수가, 루프 코일(264)에 인가되는 구동 신호(D_264)의 주파수보다 작을 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 터치 전극(111)에 인가되는 구동 신호(D_111) 및/또는 제2 터치 전극(121)에 인가되는 구동 신호(D_121)의 주파수가, 루프 코일(264)에 인가되는 구동 신호(D_264)의 주파수보다 클 수도 있다.
도 137a 및 도 137b에 도시된 바와 같이, 제1 기간(T1) 동안 복수의 제1 터치 전극(111)에 구동 신호(D_111)가 인가되고, 복수의 제2 터치 전극(121)에는 구동 신호(D_111)에 따른 감지 신호가 수신될 수 있다. 이때 복수의 제2 터치 전극(121)에는 구동 신호(D_121)가 인가되지 않는다.
다음으로, 제2 기간(T2) 동안 루프 코일(264)에 구동 신호(D_264)가 인가될 수 있다. 그러면, 공진 회로부(12)에서 공진된 신호가 시간에 따라 증가되다가 일정 시간 경과 후 포화된다. 복수의 제1 터치 전극(111)과 복수의 제2 터치 전극(121)에는 스타일러스 펜(10)에 의한 감지 신호가 수신될 수 있다.
도 138a 및 도 138b에 도시된 바와 같이, 제1 기간(T1) 동안 복수의 제1 터치 전극(111)에 구동 신호(D_111)가 인가되고, 복수의 제2 터치 전극(121)에는 구동 신호(D_111)에 따른 감지 신호가 수신될 수 있다. 이때 복수의 제2 터치 전극(121)에는 구동 신호(D_121)가 인가되지 않고, 루프 코일(264)에 구동 신호(D_264)가 인가될 수 있다. 공진 회로부(12)에서 공진된 신호가 시간에 따라 증가되다가 일정 시간 경과 후 포화된다.
복수의 제2 터치 전극(121)에서의 샘플링 주파수는 구동 신호(D_111)에 대응하므로, 터치 센서(261)는 제1 기간(T1) 동안 신체 부위에 의한 터치를 수신할 수 있다.
제2 기간(T2) 동안 루프 코일(264)에만 구동 신호(D_264)가 인가될 수 있다. 복수의 제1 터치 전극(111)과 복수의 제2 터치 전극(121)에는 스타일러스 펜(10)에 의한 감지 신호가 수신될 수 있다.
도 139a 및 도 139b에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제2 기간(T1 내지 T2) 동안 복수의 제1 터치 전극(111)에 구동 신호(D_111)가 인가되고, 복수의 제2 터치 전극 (121)에 구동 신호(D_121)가 인가되며, 루프 코일(264)에 구동 신호(D_264)가 인가될 수 있다.
이때, 복수의 제1 터치 전극(111)과 복수의 제2 터치 전극(121)의 샘플링 주파수를 구동 신호(D_111)에 대응하는 주파수로 설정하여 신체 부위에 의한 터치를 수신할 수도 있고, 스타일러스 펜(10)에서 출력되는 신호에 대응하는 주파수로 설정하여 스타일러스 펜(10)에 의한 터치를 수신할 수도 있다.
도 140a 및 도 140b에 도시된 바와 같이, 제1 기간(T1) 동안 복수의 제1 터치 전극(111)에 구동 신호(D_111)가 인가되어 신체 부위에 의한 터치를 수신하고, 복수의 제2 터치 전극(121)에는 스타일러스 펜(10)에 의한 감지 신호가 수신될 수 있다. 이때 복수의 제2 터치 전극(121)에는 구동 신호(D_121)가 인가되지 않고, 루프 코일(264)에 구동 신호(D_264)가 인가될 수 있다. 공진 회로부(12)에서 공진된 신호가 시간에 따라 증가되다가 일정 시간 경과 후 포화된다.
제2 기간(T2) 동안 복수의 제1 터치 전극(121)에 구동 신호(D_121)가 인가되어 신체 부위에 의한 터치를 수신하고, 복수의 제1 터치 전극(111)에는 스타일러스 펜(10)에 의한 감지 신호가 수신될 수 있다. 이때 복수의 제1 터치 전 극(111)에는 구동 신호(D_111)가 인가되지 않고, 루프 코일(264)에 구동 신호 (D_264)가 인가될 수 있다. 공진 회로부(12)에서 공진된 신호가 유지된다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 개시에 따른 터치 센서는 루프 코일(264)이 전자기 신호를 스타일러스 펜(10)에 전달하는 동안에 터치 전극(111, 121)이 스타일러스 펜(10)으로부터 공진 신호를 입력받는다. EMR 및 ECR 방식의 경우, 전자기 신호를 전달을 중지한 후에 스타일러스 펜으로부터 공진 신호를 입력 받으므로, 스타일러스 펜에서의 공진 신호가 감쇠되는 문제가 있었다. 감쇠된 공진 신호에 기초하여 터치 입력을 판단하였으므로, 터치 입력이 부정확하게 인식되고, 이에 의해 터치 감도가 떨어지는 단점이 있었다.
본 개시에 따른 터치 센서는 신호의 송신은 루프 코일(264)이 수행하고, 신호의 수신은 터치 전극(111, 121)이 수행한다. 즉, 신호가 루프 코일(264)에 의해 송신되는 동안 터치 전극(111, 121)이 공진 신호를 입력받으므로, 스타일러스 펜(10)에서 공진된 신호가 감쇠되지 않고 터치 전극(111, 121)에 의해 수신된다. 이로써 신호의 SNR이 개선되고, 터치 입력의 수신 감도가 향상된다.
한편, 터치 센서(261)에는 다양한 이유로 노이즈가 존재하며, 이러한 노이즈는 터치 센서(261)의 감지 성능을 떨어뜨리는 요인으로 작용할 수 있다. 특히, 스타일러스 펜(10)의 경우 스타일러스 펜(10)의 공진 주파수와 유사한 주파수 대역의 노이즈가 존재할 경우, 터치 감지의 정밀도가 많이 낮아질 수 있다.
도 141를 참조하여 노이즈가 터치 감지에 영향을 미치는 현상에 대해 설명한다.
도 141는 전자 디바이스의 터치 감지 성능에 대한 노이즈의 영향을 설명 하기 위한 도면으로서, 스타일러스 펜(10)의 공진을 위해 터치 센서(261) 또는 루프 코일(264)로 인가되는 구동 신호와 주파수가 동일하거나, 2배, 3배의 주파수를 가지는 노이즈 신호가 발생하는 경우를 나타낸다.
도 141를 참조하면, 전자 디바이스의 터치 센싱부(260)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 141를 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 141에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(10)에 의해 터치 센서(261)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 신호 의 진폭을 획득하는데 영향을 미치게 되고, 이는 터치 감지 성능을 떨어뜨리는 요 인으로 작용할 수 있다.
따라서, 후술하는 실시 예에서는 이러한 문제를 해결하기 위해, 도 113 및 도 114의 제2 터치 구동 모드에서 터치 센서(261) 또는 루프 코일(264)로 출력되는 구동 신호가 서로 위상이 상이한 두 가지 종류의 구동 신호들이 포함하도록 하고, 감지 신호의 진폭을 획득 하는 과정에서 대응하는 구동 신호의 위상에 따라 서로 다른 코드를 적용함으로써, 감지 신호로부터 노이즈 신호의 영향을 제거할 수 있다.
이하, 도 142 내지 도 145를 참조하여, 터치 센싱부(260)가 제2 터치 구동 모드로 동작하는 동안의 터치 검출 방법(도 113의 S12 및 S13 단계 참조)에 대해 좀 더 상세히 설명하기로 한다.
도 142는 실시 예에 따른 터치 센싱부가 제2 터치 구동 모드로 동작하는 동안의 터치 검출 방법을 도시한 흐름도이다. 또한, 도 143은 도 142의 터치 검출 방법에서 노이즈를 필터링하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 터치 센싱부(260)의 터치 컨트롤러(264)는 터치 센싱부(260)가 스타일러스 펜(10)의 터치를 감지하기 위한 제2 터치 구동 모드에 진입함에 따라 (S20), 스타일러스 펜(10)의 공진 신호를 발생시키기 위한 구동 신호를 터치 센서 (261)로 출력하도록 제1 및 제2 구동/수신부(2620, 2622)를 제어한다.
또는, 터치 센싱부(260)의 터치 컨트롤러(262)는 터치 센싱부(260)가 스타일러스 펜(10)의 터치를 감지하기 위한 터치 구동 모드에 진입함에 따라 (S20), 스타일러스 펜(10)의 공진 신호를 발생시키기 위한 구동 신호를 루프 코일 (264)로 출력하도록 코일 드라이버(263)를 제어한다.
이에 따라, 제1 및 제2 구동/수신부(2620, 2622)는 스타일러스 펜(10)의 공진 주파수와 유사한 주파수를 가지며 서로 위상이 상이한 제1 및 제2 구동 신호 중 하나를 터치 센서(261)로 선택적으로 인가한다(S21). 즉, 제1 및 제2 구동/수신부(2620, 2622)는, 정해진 순서 또는 패턴에 따라 서로 위상이 상이한 즉, 서로 위상이 반대인 제1 및 제2 구동 신호 중 하나를 선택하여, 소정 구간(도 144의 제1 서브 구간(T21) 참조) 동안 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제 2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 구동 신호를 출력한다.
또는, 코일 드라이버(263)는 스타일러스 펜(10)의 공진 주파수와 유사한 주파수를 가지며 서로 위상이 상이한 제1 및 제2 구동 신호 중 하나를 루프 코일(264)로 인가한다(S21). 즉, 코일 드라이버(263)는, 정해진 순서 또는 패 턴에 따라 서로 위상이 상이한 즉, 서로 위상이 반대인 제1 및 제2 구동 신호 중 하나를 선택하여, 소정 구간(도 144의 제1 서브 구간(T21) 참조) 동안 코일 드라이버(263)에 출력한다.
또한, 제1 및 제2 구동/수신부(2620, 2622)는 터치 센서(261) 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(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)로 전달한다. 예를 들어, 상기 S21 단계에서의 구동 신호 인가가 종료된 후 소정 구간(도 144의 제2 서브 구간(T22) 참조)에서, 제1 구동/수신부(2620)는 터치 센서(261)로 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호들을 수신하고, 제2 구동/수신부 (2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호들을 수신할 수 있다. 이 때, 제1 및 제2 구동/수신부(2620, 2622)는 각 터치 전극들로부터 수신 된 감지 신호들을 (차등) 증폭하고, 디지털 신호인 감지 데이터로 변환한 후 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)로 전달한다.
또한, 터치 컨트롤러(262)는 터치 센서(261)로부터 감지 신호들을 수신(S22)한다. 예를 들어, 상기 S21 단계에서의 구동 신호 인가가 종료된 후 소정 구간(도 144의 제2 서브 구간(T22) 참조)에서, 터치 컨트롤러(262)는 터치 패널 (261)로부터 감지 신호들을 수신할 수 있다. 이 때, 터치 컨트롤러(262)는 각 터치 전극들로부터 수신된 감지 신호들을 (차등) 증폭하고, 디지털 신호인 감지 데이터로 변환한다.
여기서, 감지 데이터는 제1 및 제2 구동/수신부(2620, 2622)의 ADC부(115, 125)를 통해 감지 신호의 신호 값들을 샘플링한 데이터들이다. 도 143을 예로 들면, 제1 및 제2 구동/수신부(2620, 2622)의 ADC부(115, 125)는 구동 신호의 주파수 (f1)의 n배 예를 들어, 4배의 주파수(4Хf1)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.
또는, 감지 데이터는 터치 컨트롤러(262)의 ADC부(미도시)를 통해 감지 신호의 신호 값들을 샘플링한 데이터들이다. 도 143을 예로 들면, 터치 컨트롤러(262)의 ADC부는 구동 신호의 주파수(f1)의 n배 예를 들어, 4배의 주파수(4Хf1)를 가지는 클록 신호에 동기화되어 복수의 시점(s0~s3, s10~s13)에서 감지 신호 를 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(2624)는 제1 및 제2 구동/수신부(2620, 2622)로부터 각 터치 전 극으로부터 수신된 감지 신호에 대응하는 감지 데이터들이 전달되면, 이들을 사용 하여 각 감지 신호의 신호 크기 즉, 진폭을 획득한다(S23).
또는, 터치 컨트롤러(262)는 각 터치 전극으로부터 수신된 감지 신호에 대 응하는 감지 데이터들이 획득되면, 이들을 사용하여 각 감지 신호의 신호 크기 즉, 진폭을 획득(S23)한다.
도 143을 예로 들면, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 제1 및 제2 구동/수신부(2620, 2622)에 의해 샘플링된 신호 값들 중 적어도 일부를 이용하여 대응하는 감지 신호의 신호 크기 즉 진폭을 산출한다. 예를 들어, 제어부(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 샘플링 시점 s0 및 s2에서 샘플링된 신호 값들 간의 차이와, 샘플링 시점 s4 및 s6에서 샘플링된 신호 값 들 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 센싱부(260)가 제2 터치 구동 모드로 구동하는 동안, 제1 및 제2 구동/수신부(2620, 2622)는 터치 센서(261)로 구동 신호를 인가하거나(S21), 코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)로 구동 신호를 인가하고(S21), 이에 대응 하여 터치 센서(261)로부터 감지 신호들을 수신(S22)하여 감지 신호들의 신호 크기를 획득(S23)는 동작을 N회 반복적으로 수행한다(S24). 즉, 터치 센싱부(260)가 제2 터치 구동 모드로 구동되는 제2 구간(T2)동안, 구동 신호가 인가되는 제1 서브 구 간(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(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 아래의 수학식 13을 통해, 각 감지 신호의 최종 신호 크기 즉, 최종 진폭을 획득한다(S25).
Figure pct00013
위 수학식 13에서, i는 상기 S21 단계 내지 S23 단계가 수행된 횟수에 대응하고, ΔIi는 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 13을 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(ΔIi)에 각각 대응하는 코드(code)를 곱한 후 합한 값(
Figure pct00014
)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 143을 예로 들면, 정위상의 구동 신호(제1 구동 신호)를 터치 센서(261) 또는 루프 코일(264)로 인가하여 획득한 감지 신호의 신호 크기에는 코드 1이 곱해지고, 역위상의 구동 신호(제2 구동 신호)를 터치 센서(261) 또는 루프 코일(264)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(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)는 이를 정해진 임계치와 비교하여 감지 신호들 중 유효 터치 신호를 검출한다. 그리고, 유효 터치 신호가 검출된 터치 전극들에 대응하여 스타일러스 펜(10)의 터치 좌표 등을 포함하는 제2 터치 데이터를 획득한다(S26).
스타일러스 펜(10)에서 발생하는 공진 신호는, 터치 센서(261) 또는 루프 코일(264)로 인가되는 구동 신호의 위상에 대응하여 위상이 달라진다. 따라서, 스타일러스 펜(10)의 공진 신호를 감지하여 출력하는 터치 센서(261) 또는 루프 코일(264)의 감지 신호 또한 터치 센서(261) 또는 루프 코일(264)로 인가되는 구동 신호의 위상에 대응하여 그 위상이 달라질 수 있다.
도 143을 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 +2 가 되고, 역위상의 구동 신호를 인가하여 수신된 감지 신호의 진폭(예를 들어, 샘 플링 시점 s4 및 s6에서 샘플링된 감지 데이터들 간의 차이 값(ΔI))은 -2가 된다. 이렇게 획득된 진폭 값들을 위 수학식 13에 대입할 경우, 진폭 값들 간의 상쇄를 통 해 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(2624) 또는 터치 컨트롤러(262)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, ((2Х1)+((-2) Х(-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 13에 대입하여 획득할 경우, 코드가 곱해진 진폭 값들 간의 상쇄가 이루어진다. 노이즈 신호1을 예로 들면, 위 수학식 13에 의해 얻어지는 최종 신호 크기는, ((2Х1)+((2Х(-1))/2= 0이 되어 필터링될 수 있다. 또한, 노이즈 신호3을 예로 들면, 위 수학식 13에 의 해 얻어지는 최종 신호 크기는, (((-2)Х1)+((-2) Х(-1))/2 = 0이 되어 필터링될 수 있다.
한편, 도 143에서는 정위상의 구동 신호와 역위상의 구동 신호가 연 속적으로 터치 센서(261) 또는 루프 코일(264)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 센서(261) 또는 루프 코일(264)로 인가된다. 따라서, 실제 정위상의 구동 신호 와 역위상의 구동 신호가 인가되는 구간 사이에는 적어도 하나의 제2 서브 구간 (T21)이 배치될 수 있다.
터치 센싱부(260)가 제2 터치 구동 모드로 구동하는 동안 위상이 서로 상이한 제1 구동 신호가 출력되는 구간 및 제2 구동 신호가 출력되는 구간의 배열 은 다양하게 변형이 가능하다.
이하, 도 144 및 도 147을 참조하여, 제2 터치 구동 모드로 구동하는 동안 위상이 서로 상이한 제1 및 제2 구동 신호가 출력되는 실시 예들에 대해 설명한다.
도 144 내지 도 147은 터치 센싱부가 위상이 서로 다른 제1 및 제2 구동 신호를 출력하는 예들을 도시한 파형도들이다.
도 144 내지 도 146를 참조하면, 하나의 프레임 구간은 터치 센싱부(260)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 센싱부(260)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 다 수(예를 들어, 8회) 포함한다. 또한, 하나의 제2 구간(T2)에는 제1 구동 신호가 인 가되는 제1 서브 구간(T21)과 제2 구동 신호가 인가되는 제1 서브 구간(T21)이 적 어도 1회 포함될 수 있다.
도 144을 참조하면, 제1 및 제2 구동/수신부(2620, 2622) 또는 코일 드라이버(263)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 제1서브 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 145를 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 145에서는 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 147에 따르면, 제1 및 제2 구동/수신부(2620, 2622) 또는 코일 드라이버(263)에 의해 정위상의 제1 구동 신호와 역위상의 제2 구동 신호가 인가되는 패턴은 불규칙하고 비주기적일 수 있다. 도 147를 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 인가되 는 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 147을 예로 들면, 첫 번째 프레임 구간의 제2 구간(T2) 내에서는 정위상의 제1 구동 신호가 터치 센서(261) 또는 루프 코일(264)로 인가되고, 두 번째 프레임 구간의 제2구간(T2) 내에서는 역위상이 제2 구동 신호가 터치 센서(261) 또는 루프 코일(264)로 인가된다. 이 경우, 터치 센싱부(260)는 전술한 수학식 13에 기초하여 매 프레임 구간마다 제2 구간(T2)에서 터치 센서(261)로부터 수신된 감지 신호들로부터 감지 신호의 최종 신호 크기를 획득하고, 이를 이용하여 제2 터치 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 터치 센싱부(260)는 전술한 수학식 13에 기초하여 첫 번째 프레임 구간의 제2 구간(T2)에서 터치 센서(261)로부터 수신된 감지 신호들과 두 번째 프레임 구간의 제2 구간(T2) 에서 터치 센서(261)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.
도 148 및 149을 참조하여 도 20 내지 도 24에 도시된 실시 형태들에 따른 터치 장치의 제어 방법에 대해 설명한다.
도 148은 실시 형태들에 따른 터치 센싱부의 제어 방법을 나타낸 순서도이고, 도 149은 터치 센싱부의 제어 방법에 따라 구동 신호를 인가하는 일례를 나타낸 도면이다. 터치 리포트 레이트(touch report rate)에 따른, 하나의 터치 리포트 프레임 기간은 제1 구간과 제2 구간을 포함한다. 터치 리포트 레이트는 터치 센싱부(260)가 터치 전극들을 구동하여 획득된 터치 데이터를 리포팅하는 외부의 호스트 시스템으로 출력하는 속도 또는 주파수(Hz)를 의미한다.
먼저 도 148을 참조하면, 제1 구간에서, 터치 센싱부(260)는 제1 모드로 구동(S10)한다. 제1 모드는 스타일러스 펜(10) 외의 다른 터치 객체에 의한 터치 입력을 검출하기 위한 구동 신호를 터치 센서(261)에 인가하는 모드이다.
일례로, 제1 모드에서 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 구동 신호를 출력하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 터치에 따른 감지 신호를 수신한다.
다른 예로, 제1 모드에서 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab)에 동시에 구동 신호를 출력하고, 터치에 따른 감지 신호를 수신한다.
즉, 제1 모드에서 제1 구동/수신부(2620), 제2 구동/수신부(2622), 제3 구동/수신부(2626) 중 적어도 하나는 대응하는 적어도 하나의 터치 전극에 구동 신호를 출력하고, 제1 구동/수신부(2620), 제2 구동/수신부(2622), 제3 구동/수신부(2626) 중 적어도 하나는 대응하는 적어도 하나의 터치 전극으로부터 터치에 따른 감지 신호를 수신할 수 있다.
제어부(2624)는 제1 구간에서 획득되는 감지 신호를 사용하여 제1 객체의 위치를 결정(S12)한다.
예를 들어, 제어부(2624)는 제1 구간에서 획득되는 감지 신호를 사용하여, 터치 좌표, 터치 면적 등의 터치 정보를 산출한다. 제1 구간에서 획득되는 감지 신호는 사용자의 신체 부위(손가락, 손바닥 등)에 의한 감지 신호와 스타일러스 펜(10), 패시브 방식의 스타일러스 펜에 의한 감지 신호 중 적어도 하나를 포함한다.
제2 구간의 제1-1 서브 구간에서, 터치 센싱부(260)는 제2 모드로 구동 (S14)한다.
제2 모드는 스타일러스 펜(10)에 의한 터치 입력을 검출하기 위한 구동 신호(이하, 제1 구동 신호라고 지칭됨)를 터치 센서(261)에 인가하는 모드이다.
제2 구간은 제1-1 서브 구간, 제2-1 서브 구간, 제1-2 서브 구간, 및 제2-2 서브 구간을 포함할 수 있다. 제1-1 서브 구간 및 제2-1 서브 구간은 제2 구간 초기의 구간일 수 있다. 제2 구간 내에서 제1-1 서브 구간 및 제2-1 서브 구간이 복수로 포함될 수 있다. 제2-1 서브 구간이 종료되면, 제1-2 서브 구간이 개시될 수 있다. 제2 구간 내에서 제1-2 서브 구간 및 제2-2 서브 구간이 복수로 포함될 수 있다.
일례로, 제1-1 서브 구간에서 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 제1 구동 신호를 동시에 인가한다.
다른 예로, 제1-1 서브 구간에서 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 제1 구동 신호를 동시에 인가한다.
또 다른 예로, 제1-1 서브 구간에서 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)는 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 제1 구동 신호를 인가하고 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 제1 구동 신호를 인가한다. 이 경우, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 인가되는 제1 구동 신호와 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 인가되는 제1 구동 신호의 위상은 동일한 것으로 가정하며, 이에 제한되지 않는다.
또 다른 예로, 첫 번째 제1-1 서브 구간에서 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)는 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 일부에 제1 구동 신호를 인가하고 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 일부 에 제1 구동 신호를 인가하고, 두 번째 제1-1 서브 구간에서 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)는 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 다른 일부에 제1 구동 신호를 인가하고 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 다른 일부에 제1 구동 신호를 동시에 인가한다. 이때, 첫 번째 제1-1 서브 구간에 서 제1 구동 신호가 인가된 일부 터치 전극과, 두 번째 제1-1 서브 구간에서 제1 구동 신호가 인가된 다른 일부 터치 전극은 일부 중복될 수 있다.
또 다른 예로, 제1-1 서브 구간에서 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 모두에 제1 구동 신호를 동시에 인가한다.
또 다른 예로, 첫 번째 제1-1 서브 구간에서 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 일부에 제1 구동 신호를 동시에 인가하고, 두 번째 제1-1 서브 구간에서 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 일부에 제1 구동 신호를 동시에 인가한다. 이때, 첫 번째 제1-1 서브 구간에서 제1 구동 신호가 인가된 일부 터치 전극과, 두 번째 제 1-1 서브 구간에서 제1 구동 신호가 인가된 다른 일부 터치 전극은 일부 중복될 수 있다.
또 다른 예로, 제1-1 서브 구간에서 제1 구동/수신부(2620), 제2 구동/수신부(2622), 및 제3 구동/수신부(2626)는 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두에 제1 구동 신호를 인가하고 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 제1 구동 신호를 인가하며, 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131- ab) 모두에 제1 구동 신호를 동시에 인가한다. 이 경우, 복수의 제1 터치 전극 (111-1 내지 111-m)에 인가되는 제1 구동 신호, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 인가되는 제1 구동 신호, 및 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131- ab)에 인가되는 제1 구동 신호의 위상은 모두 동일한 것으로 가정하며, 이에 제한되지 않는다.
즉, 제1-1 서브 구간에서 제1 구동/수신부(2620), 제2 구동/수신부(2622), 제3 구동/수신부(2626) 중 적어도 하나는, 대응하는 적어도 하나의 터치 전극에 제1 구동 신호를 출력할 수 있다.
제1 구간에서 터치 센서(261)에 인가되는 구동 신호의 주파수는 제 1-1 서브 구간에서 터치 센서(261)에 인가되는 제1 구동 신호의 주파수 이하인 것으로 가정한다.
스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)는 제1 구동 신호에 공진하고, 이로써 공진 신호가 발생되어 전도성 팁(11)을 통해 터치 센서(261)에 전달될 수 있다.
제2 구간의 제2-1 서브 구간에서, 터치 센싱부(260)는 제1 구동 신호에 기초하여 공진된 감지 신호를 수신(S16)한다.
일례로, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신한다. 제1 구 동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)는 수신된 감지 신호를 처리하여 제어부 (2624)에 전달할 수 있다.
다른 예로, 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신한다. 제3 구동/수신부(2626)는 수신된 감지 신호를 처리하여 제어부(2624)에 전달할 수 있다.
제어부(2624)는 제2-1 서브 구간에서 획득되는 감지 신호에 기초하여, 스타일러스 펜(10)의 터치가 발생한 지점의 터치 좌표 정보를 획득할 수 있다.
또한, 제어부(2624)는 제2-1 서브 구간에서 획득되는 감지 신호에 기초하여, 터치 면적을 계산할 수 있다.
제1-1 서브 구간 및 제2-1 서브 구간이 제2 구간 내에서 적어도 2회로 반복될 수 있다. 이때, 터치 센싱부(260)는 제1-1 서브 구간들 각각에서, 제1 구동 신호를 인가하는 터치 센서(261)의 영역을 달리하여 스타일러스 펜(10)의 터치가 발생한 지점의 터치 좌표를 획득할 수도 있다.
도 149의 (a)를 참조하면, 터치 센싱부(260)는 첫 번째 제1-1 서브 구간 동안 제1 구동 신호를 터치 센서(261)의 영역(AA1)에 대응하여 위치하는 일부 터치 전극들에만 인가하고, 첫 번째 제2-1 서브 구간 동안 터치 센서(261)의 터치 전극 들로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 여기서 영역(AA1)에 대응하여 위치하는 일 부 터치 전극들은 제1 내지 제3 터치 전극들(111, 121, 131) 중 적어도 일부의 터 치 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치 센싱부(260)는 영역(AA1)에 대응하여 위 치하는 제1 터치 전극과 제3 터치 전극에 제1 구동 신호를 인가할 수 있다. 터치 센싱부(260)는 영역(AA1)에 대응하여 위치하는 제2 터치 전극과 제3 터치 전극에 제1구동 신호를 인가할 수 있다.
이때, 첫 번째 제1-1 서브 구간 동안 터치 센싱부(260)는 터치 센서(261)의 영역(NA1)에 제1 구동 신호와 180도 위상 차이를 갖는 구동 신호(이하, 제2 구동 신호라고 지칭됨)를 인가하거나, 또는 접지 또는 플로팅시킬 수 있다. 여기 서 영역(NA1)에 대응하여 위치하는 일부 터치 전극들은 제1 내지 제3 터치 전극들(111, 121, 131) 중 적어도 일부의 터치 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치 센싱부(260)는 영역(NA1)에 대응하여 위치하는 제1 터치 전극과 제3 터치 전극에 제2 구동 신호를 인가하거나, 또는 접지 또는 플로팅시킬 수 있다. 터치 센싱부(260)는 영역(NA1)에 대응하여 위치하는 제2 터치 전극과 제3 터치 전극에 제2 구동 신호를 인가하거나, 또는 접지 또는 플로팅시킬 수 있다.
도 149의 (b)를 참조하면, 터치 센싱부(260)는 두 번째 제1-1 서브 구간 동안, 제1 구동 신호를 터치 센서(261)의 영역(AA2)에 대응하여 위치하는 일부 터치 전극들에만 인가하고, 두 번째 제2-1 서브 구간 동안, 터치 센서(261)의 전극들로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 여기서 영역(AA2)에 대응하여 위치하는 일부 터치 전극들은 제1 내지 제3 터치 전극들(111, 121, 131) 중 적어도 일부의 터치 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치 센싱부(260)는 영역(AA2)에 대응하여 위치하는 제1 터치 전극과 제3 터치 전극에 제1 구동 신호를 인가할 수 있다. 터치 센싱부(260)는 영역(AA2)에 대응하여 위치하는 제2 터치 전극과 제3 터치 전극에 제1 구동 신호를 인가할 수 있다.
이때, 두 번째 제1-1 서브 구간 동안, 터치 센싱부(260)는 터치 센서(261)의 영역(NA2)에 제1 구동 신호와 180도 위상 차이를 갖는 제2 구동 신호를 인 가하거나, 또는 접지 또는 플로팅시킬 수 있다. 마찬가지로 영역(AA2)에 대응하여 위치하는 일부 터치 전극들은 제1 내지 제3 터치 전극들(111, 121, 131) 중 적어도 일부의 터치 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 터치 센싱부(260)는 영역(NA2)에 대 응하여 위치하는 제1 터치 전극과 제3 터치 전극에 제2 구동 신호를 인가하거나, 또는 접지 또는 플로팅시킬 수 있다. 터치 센싱부(260)는 영역(NA2)에 대응하여 위치하는 제2 터치 전극과 제3 터치 전극에 제2 구동 신호를 인가하거나, 또는 접지 또는 플로팅시킬 수 있다.
이 때, 첫 번째 제1-1 서브 구간 동안 제1 구동 신호가 인가되는 터치 센서(261)의 영역(AA1)과 두 번째 제1-1 서브 구간 동안 제1 구동 신호가 인가 되는 터치 센서(261)의 영역(AA2)은 평면 상 일부 중첩할 수 있다.
제2 구간의 제1-2 서브 구간에서, 터치 센싱부(260)는 제3 모드로 구동(S18)한다.
일 실시 형태에서, 제3 모드는 제1 구동 신호를 제1 객체의 위치를 제외한 터치 센서(261) 내의 영역에 인가하고, 제2 구동 신호를 제1 객체의 위치에 대응하는 터치 센서(261) 내의 영역에 인가하는 모드이다. 이때, 스타일러스 펜(10)의 터치가 발생한 지점과 제1 객체(30)의 위치 사이의 거리가 소정 임계치를 초과하는 때, 터치 센싱부(260)는 제2 구동 신호를 제1 객체의 위치에 대응하는 터치 센서(261) 내의 영역에 인가할 수 있다. 스타일러스 펜(10)의 터치가 발생한 지점과 제1 객체의 위치 사이의 거리가 소정 임계치 이내이면, 터치 센싱부(260)는 제2 구동 신호를 인가하지 않을 수 있다. 임계치는 적어도 하나의 제3 터치 전극(131) 단위로 이격되는 거리일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며 임의의 길이일 수 있다.
즉, 제1-2 서브 구간에서 제1 구동/수신부(2620), 제2 구동/수신부(2622), 제3 구동/수신부(2626) 중 적어도 하나는, 대응하는 적어도 하나의 터치 전극 중 일부에 제1 구동 신호를 출력하고, 다른 일부에 제2 구동 신호를 출력할 수 있다.
일례로, 제1-2 서브 구간에서 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체의 위치에 위치하지 않는 제1 터치 전극들 모두에 제1 구동 신호를 인가한다. 그리고 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하는 제1 터치 전극들 모두에 제2 구동 신호를 인가한다.
다른 예로, 제1-2 서브 구간에서 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체의 위치에 위치하지 않는 제2 터치 전극들 모두에 제1 구동 신호를 동시에 인가한다. 그리고 제2 구동/수신부(2620)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체의 위치에 위치하는 제2 터치 전극들 모두에 제2 구동 신호를 인가한다.
또 다른 예로, 제1-2 서브 구간에서 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)는 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체 의 위치에 위치하지 않는 제1 터치 전극들 모두에 제1 구동 신호를 인가하고, 복수 의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체의 위치에 위치하지 않는 제2 터 치 전극들 모두에 제1 구동 신호를 인가한다. 그리고 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)는 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체 (30)의 위치에 위치하는 제1 터치 전극들 모두에 제2 구동 신호를 인가하고, 복수 의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체의 위치에 위치하는 제2 터치 전 극들 모두에 제2 구동 신호를 인가한다.
또 다른 예로, 제1-2 서브 구간에서 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체의 위치에 위치하지 않는 제3 터치 전극들 모두에 구동 신호를 동시에 인가한다. 그리고 제3 구동/수신부(2626)는 복수 의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체의 위치에 위치하는 제3 터치 전극들 모두에 제2 구동 신호를 인가한다.
또 다른 예로, 제1-2 서브 구간에서 제1 구동/수신부(2620), 제2 구동/수신부(2622), 및 제3 구동/수신부(2626)는 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체의 위치에 위치하지 않는 제1 터치 전극들 모두에 제1 구 동 신호를 인가하고 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체의 위치 에 위치하지 않는 제2 터치 전극들 모두에 제1 구동 신호를 인가하며, 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체의 위치에 위치하지 않는 제3 터치 전 극들 모두에 구동 신호를 동시에 인가한다. 그리고 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)는 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체 (30)의 위치에 위치하는 제1 터치 전극들 모두에 제2 구동 신호를 인가하고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체의 위치에 위치하는 제2 터치 전극들 모두에 제2 구동 신호를 인가하며, 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체의 위치에 위치하는 제3 터치 전극들 모두에 제2 구동 신호를 인가한다.
제1 구동 신호와 180도 위상 차이를 갖는 제2 구동 신호가 스타일러 스 펜(10)의 접지부(15)에 제공되기 때문에 공진 회로부(12) 양단 사이의 전압 차이는 접지가 이상적인 경우보다 증가하게 된다. 따라서, 공진에 활용될 수 있는 에 너지는 증가하고, 그에 따라 스타일러스 펜(10)은 더 큰 크기의 공진 신호를 발생 시킬 수 있다. 즉, 이러한 효과가 발생하도록, 본 실시 형태의 터치 센싱부(260)는 사용 자의 손이 위치하는 영역(또는 위치할 것이라고 예상되는 영역)에는 스타일러스 펜 (10)이 위치하는 영역과 상이한 위상의 구동 신호를 제공한다.
다른 실시 형태에서, 제3 모드는 제1 구동 신호를 제1 객체의 위치를 제외한 터치 센서(261) 내의 영역에 인가하고, 제1 객체의 위치에 대응하는 터치 센서(261) 내의 영역에는 구동 신호를 인가하지 않는 모드이다. 구동 신호가 인가되지 않는 터치 전극은 접지 또는 플로팅될 수 있다.
즉, 제1-2 서브 구간에서 제1 구동/수신부(2620), 제2 구동/수신부 (2622), 제3 구동/수신부(2626) 중 적어도 하나는, 대응하는 적어도 하나의 터치 전 극 중 일부에만 제2 구동 신호를 출력하고, 다른 일부는 접지 또는 플로팅시킬 수 있다.
일례로, 제1-2 서브 구간에서 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체의 위치에 위치하지 않는 제1 터치 전극들 모두에 제1 구동 신호를 인가한다. 그리고 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하는 제1 터치 전극들 모두에 구동 신호를 인가하지 않는다.
다른 예로, 제1-2 서브 구간에서 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체의 위치에 위치하지 않는 제2 터치 전극들 모두에 제1 구동 신호를 동시에 인가한다. 그리고 제2 구동/수신부(2620)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체의 위치에 위치하는 제2 터치 전극들 모두에 구동 신호를 인가하지 않는다.
또 다른 예로, 제1-2 서브 구간에서 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)는 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체 의 위치에 위치하지 않는 제1 터치 전극들 모두에 제1 구동 신호를 인가하고, 복수 의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체의 위치에 위치하지 않는 제2 터 치 전극들 모두에 제1 구동 신호를 인가한다. 그리고 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)는 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체 (30)의 위치에 위치하는 제1 터치 전극들 모두에 구동 신호를 인가하지 않고, 복수 의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체의 위치에 위치하는 제2 터치 전 극들 모두에 구동 신호를 인가하지 않는다.
또 다른 예로, 제1-2 서브 구간에서 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체의 위치에 위치하지 않는 제3 터치 전극들 모두에 구동 신호를 동시에 인가한다. 그리고 제3 구동/수신부(2626)는 복수 의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체의 위치에 위치하는 제3 터치 전극들 모두에 구동 신호를 인가하지 않는다.
또 다른 예로, 제1-1 서브 구간에서 제1 구동/수신부(2620), 제2 구 동/수신부(2622), 및 제3 구동/수신부(2626)는 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체의 위치에 위치하지 않는 제1 터치 전극들 모두에 제1 구 동 신호를 인가하고 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체의 위치 에 위치하지 않는 제2 터치 전극들 모두에 제1 구동 신호를 인가하며, 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체의 위치에 위치하지 않는 제3 터치 전극들 모두에 구동 신호를 동시에 인가한다. 그리고 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)는 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체 (30)의 위치에 위치하는 제1 터치 전극들 모두에 구동 신호를 인가하지 않고, 복수 의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체의 위치에 위치하는 제2 터치 전 극들 모두에 구동 신호를 인가하지 않으며, 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터 치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체의 위치에 위치하는 제3 터치 전극들 모 두에 구동 신호를 인가하지 않는다.
이 경우, 스타일러스 펜(10)의 접지부(15)가 터치 센서(261)에 의해 접지되므로, 전도성 팁(11)에 인가되는 제1 구동 신호가 전부 공진에 사용될 수 있 게 된다. 구체적으로, 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12) 일 단에만 구동 신호가 전달되는바, 제1 구동 신호가 그대로 공진 회로부(12)의 응답 신호 생성에 이용될 수 있다.
제2 구간의 제2-2 서브 구간에서, 터치 센싱부(260)는 구동 신호에 기초하여 공진된 감지 신호를 수신(S20)한다.
스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)는 구동 신호에 공진하고, 이로써 공진 신호가 발생되어 전도성 팁(11)을 통해 터치 센서(261)에 전달될 수 있다.
일례로, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신한다. 제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)는 수신된 감지 신호를 처리하여 제어부(2624)에 전달할 수 있다.
다른 예로, 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신한다. 제3 구동/수신부(2626)는 수신된 감지 신호를 처리하여 제어부(2624)에 전달할 수 있다.
제어부(2624)는 제2-2 서브 구간에서 획득되는 감지 신호에 기초하여, 스타일러스 펜(10)의 터치가 발생한 지점의 터치 좌표 정보를 획득할 수 있다.
또한, 제어부(2624)는 제2-2 서브 구간에서 획득되는 감지 신호에 기초하여, 터치 면적을 계산할 수 있다.
도 150은 터치 장치의 제어 방법에 따른 구동 신호의 제1예를 나타낸 파형도이고, 도 151 내지 도 153은 도 150의 구동 신호가 인가되는 예들을 나타낸 도 면이다.
도 150을 참조하면, 제1 구간(T1)에서, 터치 센싱부(260)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어 도 한 종류의 터치 전극들에 구동 신호를 출력할 수 있다. 제1 구동/수신부(2620)가 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로 구동 신호를 출력하면, 제2 구동/수 신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 제어부(2624)는 감지 신호의 신호 크기에 기초하여 터치 좌표 정보를 획득할 수 있다.
도시하지는 않았으나, 터치 센싱부(260)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab)에 구동 신호를 출력할 수 있다. 제3 구동/수신부(2626)가 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab)으로 구동 신호를 출력하고, 복수의 제3 터치 전극 (131-11 내지 131-ab)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
제2 구간(T2) 내의 제1-1 서브 구간(T21a)에서, 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 모두에 제1 구동 신호를 인가 한다.
제1-1 서브 구간(T21a)에서, 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab)에 인가되는 제1 구동 신호의 주파수는 스타일러스 펜(10)의 공진 주파수에 대응한다.
이에 반해, 제1 구간(T1)에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111- m)에 출력되는 구동 신호의 주파수는 스타일러스 펜(10)의 공진 주파수와 상이하게 설정된다.
제2 구간(T2) 내의 제2-1 서브 구간(T22a)에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 또한, 제3 구동/수신부(2626)도 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
구동 신호 인가가 종료된 제2-1 서브 구간(T22a)에서도, 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(23)에 의해 출력되는 공진 신호는 복수의 제1 터치 전극 (111-1 내지 111-m), 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n), 복수의 제3 터치전극(131-11 내지 131-ab) 중 적어도 하나에 의해 수신될 수 있다.
제어부(2624)은 수신된 감지 신호로부터 스타일러스 펜(10)에 의한 터치 입력이 있는지 결정한다.
스타일러스 펜(10)에 의한 터치 입력이 있으면, 스타일러스 펜(10)의 터치가 발생한 지점과 제1 객체(30)의 위치 사이의 거리가 소정 임계치를 초과 하는 때, 제2 구간(T2) 내의 제1-2 서브 구간(T21b)에서, 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체의 위치에 위치하지 않는 제3 터치 전극들 중 적어도 하나에 제1 구동 신호를 인가한다. 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체의 위치에 위치하는 제3 터치 전극들 모두에 제2 구동 신호를 인가한다.
또는, 제2 구간(T2) 내의 제1-2 서브 구간(T21b)에서, 제3 구동/수 신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체의 위치에 위 치하지 않는 제3 터치 전극 중 적어도 하나에 제1 구동 신호를 인가한다. 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체의 위치에 위치하는 제3 터치 전극 모두에 구동 신호를 인가하지 않는다.
제2 구간(T2) 내의 제2-2 서브 구간(T22b)에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 또한, 제3 구동/수신부(2626)도 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
제2 구간(T2)은 제1 서브 구간(T11a, T12b)과 제2 서브 구간(T21a, T22b)을 복수로 포함한다. 예를 들어, 제2 구간(T2) 내에서, 제1 서브 구간(T21a, T21b)과 제2 서브 구간(T22a, T22b)의 조합이 8회로 반복될 수 있다.
상기에서 제1 구간(T1) 이후에 제2 구간(T2)이 존재하는 것으로 설 명하였으나, 제2 구간(T2) 이후에 제1 구간(T1)이 존재할 수도 있으며, 제1 구간 (T1)과 제2 구간(T2)의 시간 길이는 여러 프레임 내에서 각각 변경될 수 있고, 실 시예의 터치 센싱부(260)의 구동 방식은 이에 제한되지 않는다.
또한, 제2 구간(T2) 내에서, 제1-1 서브 구간(T21a)과 제2-1 서브 구간(T21a) 이후에, 제1-2 서브 구간(T21b)과 제2-2 서브 구간(T22b)이 존재하는 것으로 설명하였으나, 이들의 순서는 변경될 수 있으며 상기의 설명에 제한되지 않 는다.
도 151를 참조하면, 제1-2 서브 구간(T21b)에서, 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하지 않는 제3 터치 전극(131-11 내지 131-25, 131-31 내지 131-35, 131-41 내지 131-45) 모두에 제1 구동 신호를 인가한다. 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하는 제3 터치 전극(131-26, 131-27, 131-36, 131-37, 131-46, 131-47) 모두에 제2 구동 신호를 인가한다.
도 152을 참조하면, 제1-2 서브 구간(T21b)에서, 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하지 않는 제3 터치 전극(131-11 내지 131-25, 131-31 내지 131-35, 131-41 내지 131-45) 중 스타일러스 펜(10)의 터치가 발생한 지점(실질적으로 전도성 팁(11)이 위치한 지점)에 인접한 제3 터치 전극들(131-11, 131-12, 131-21, 131-22) 모두에 제1 구동 신호를 인가한다. 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하는 제3 터치 전극(131-26, 131-27, 131-36, 131-37, 131-46, 131-47) 모두에 제2 구동 신호를 인가한다.
도 153을 참조하면, 제1-2 서브 구간(T21b)에서, 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하지 않는 제3 터치 전극(131-11 내지 131-25, 131-31 내지 131-35, 131-41 내지 131-45) 중 스타일러스 펜(10)의 터치가 발생한 지점(실질적으로 전도성 팁(11)이 위치한 지점)에 위치한 제3 터치 전극(131-11)에만 제1 구동 신호를 인가한다. 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하는 제3 터치 전극(131-26, 131-27, 131-36, 131-37, 131-46, 131-47)모두에 제2 구동 신호를 인가한다.
도 154는 터치 센싱부의 제어 방법에 따른 구동 신호의 제2예를 나타낸 파형도이고, 도 155 내지 도 157는 도 154의 구동 신호가 인가되는 예들을 나타낸 도 면이다.
도 154를 참조하면, 제1 구간(T1)에서, 터치 센싱부(260)는 복수의 제1터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어 도 한 종류의 터치 전극들에 구동 신호를 출력할 수 있다. 제1 구동/수신부(2620)가 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로 구동 신호를 출력하면, 제2 구동/수 신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 제어부(2624)는 감지 신호의 신호 크기에 기초하여 터치 좌표 정보를 획득 할 수 있다. 도시하지는 않았으나, 터치 센싱부(260)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab)에 구동 신호를 출력할 수 있다. 제3 구동/수신부(2626)가 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab)으로 구동 신호를 출력하고, 복수의 제3 터치 전극 (131-11 내지 131-ab)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
제2 구간(T2) 내의 제1-1 서브 구간(T21a)에서, 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 모두에 제1 구동 신호를 인가할 수 있다. 또한, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111- m)에 동시에 제1 구동 신호를 인가하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 동시에 제1 구동 신호를 인가할 수 있다.
제2 구간(T2) 내의 제2-1 서브 구간(T22a)에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 또한, 제3 구동/수신부(2626)도 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
제어부(2624)은 수신된 감지 신호로부터 스타일러스 펜(10)에 의한 터치 입력이 있는지 결정한다.
스타일러스 펜(10)에 의한 터치 입력이 있으면, 스타일러스 펜(10)의 터치가 발생한 지점과 제1 객체(30)의 위치 사이의 거리가 소정 임계치를 초과하는 때, 제2 구간(T2) 내의 제1-2 서브 구간(T21b)에서, 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체의 위치에 위치하는 제3 터 치 전극들 모두에 제2 구동 신호를 인가한다. 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체의 위치에 위치하지 않는 제3 터치 전극들 중 적어도 하나에 제1 구동 신호를 인가한다. 또한, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 동시에 제1 구동 신호를 인가하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 동시에 제1 구동 신호를 인가한다.
또는, 제2 구간(T2) 내의 제1-2 서브 구간(T21b)에서, 제3 구동/수 신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체의 위치에 위 치하지 않는 제3 터치 전극 중 적어도 하나에 제1 구동 신호를 인가한다. 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체의 위치에 위치하는 제3 터치 전극 모두에 구동 신호를 인가하지 않는다. 또한, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 동시에 제1 구동 신호를 인가하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 동시에 제1 구동 신호를 인가한다.
제2 구간(T2) 내의 제2-2 서브 구간(T22b)에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 또한, 제3 구동/수신부(2626)도 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
제2 구간(T2)은 제1 서브 구간(T11a, T12b)과 제2 서브 구간(T21a, T22b)을 복수로 포함한다. 예를 들어, 제2 구간(T2) 내에서, 제1 서브 구간(T21a, T21b)과 제2 서브 구간(T22a, T22b)의 조합이 8회로 반복될 수 있다.
상기에서 제1 구간(T1) 이후에 제2 구간(T2)이 존재하는 것으로 설 명하였으나, 제2 구간(T2) 이후에 제1 구간(T1)이 존재할 수도 있으며, 제1 구간 (T1)과 제2 구간(T2)의 시간 길이는 여러 프레임 내에서 각각 변경될 수 있고, 실 시예의 터치 센싱부(260)의 구동 방식은 이에 제한되지 않는다.
또한, 제2 구간(T2) 내에서, 제1-1 서브 구간(T21a)과 제2-1 서브 구간(T21a) 이후에, 제1-2 서브 구간(T21b)과 제2-2 서브 구간(T22b)이 존재하는 것으로 설명하였으나, 이들의 순서는 변경될 수 있으며 상기의 설명에 제한되지 않 는다.
도 155을 참조하면, 제1-2 서브 구간(T21b)에서, 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하지 않는 제3 터치 전극(131-11 내지 131-25, 131-31 내지 131-35, 131-41 내지 131-45) 모두에 제1 구동 신호를 인가한다. 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하는 제3 터치 전극(131-26, 131-27, 131-36, 131-37, 131-46, 131-47) 모두에 제2 구동 신호를 인가한다.
또한, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-27)에 동시에 제1 구동 신호를 인가하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극 (121-1 내지 121-19)에 동시에 제1 구동 신호를 인가할 수 있다.
도 156를 참조하면, 제1-2 서브 구간(T21b)에서, 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하지 않는 제3 터치 전극(131-11 내지 131-25, 131-31 내지 131-35, 131-41 내지 131-45) 중 스타일러스 펜(10)의 터치가 발생한 지점(실질적으로 전도성 팁(11)이 위치한 지점)에 인접한 제3 터치 전극들(131-11, 131-12, 131-21, 131-22) 모두에 제1 구동 신호를 인가한다. 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하는 제3 터치 전극(131-26, 131-27, 131-36, 131-37, 131-46, 131-47) 모두에 제2 구동 신호를 인가한다.
또한, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-27)에 동시에 제1 구동 신호를 인가하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121- 19)에 동시에 제1 구동 신호를 인가할 수 있다.
도 157를 참조하면, 제1-2 서브 구간(T21b)에서, 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하지 않는 제3 터치 전극(131-11 내지 131-25, 131-31 내지 131-35, 131-41 내지 131-45) 중 스타일러스 펜(10)의 터치가 발생한 지점(실질적으로 전도성 팁(21)이 위치한 지점)에 위치한 제3 터치 전극(131-11)에만 제1 구동 신호를 인가한다. 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하는 제3 터치 전극(131-26, 131-27, 131-36, 131-37, 131-46, 131-47) 모두에 제2 구동 신호를 인가한다. 또한, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-27)에 동시에 제1 구동 신호를 인가하고, 제2 구동/수신부 (2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-19)에 동시에 제1 구동 신호를 인가 할 수 있다.
도 158은 터치 장치의 제어 방법에 따른 구동 신호의 제3예를 나타낸 파형도이고, 도 159 내지 도 162은 도 158의 구동 신호가 인가되는 예들을 나타낸 도 면이다.
도 158을 참조하면, 제1 구간(T1)에서, 터치 센싱부(260)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어 도 한 종류의 터치 전극들에 구동 신호를 출력할 수 있다. 제1 구동/수신부(2620)가 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로 구동 신호를 출력하면, 제2 구동/수 신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 제어부(2624)는 감지 신호의 신호 크기에 기초하여 터치 좌표 정보를 획득 할 수 있다. 도시하지는 않았으나, 터치 센싱부(260)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab)에 구동 신호를 출력할 수 있다. 제3 구동/수신부(2626)가 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab)으로 구동 신호를 출력하고, 복수의 제3 터치 전극 (131-11 내지 131-ab)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
제2 구간(T2) 내의 제1-1 서브 구간(T21a)에서, 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 모두에 제1 구동 신호를 인가할 수 있다. 또한, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111- m)에 동시에 제1 구동 신호를 인가하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 동시에 제1 구동 신호를 인가할 수 있다.
제2 구간(T2) 내의 제2-1 서브 구간(T22a)에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 또한, 제3 구동/수신부(2626)도 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
제어부(2624)은 수신된 감지 신호로부터 스타일러스 펜(10)에 의한 터치 입력이 있는지 결정한다.
스타일러스 펜(10)에 의한 터치 입력이 있으면, 스타일러스 펜(10)의 터치가 발생한 지점과 제1 객체(30)의 위치 사이의 거리가 소정 임계치를 초과하는 때, 제2 구간(T2) 내의 제1-2 서브 구간(T21b)에서, 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체의 위치에 위치하는 제3 터치 전극들 모두에 제2 구동 신호를 인가한다. 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체의 위치에 위치하지 않는 제3 터치 전극들 중 적어도 하나에 제1 구동 신호를 인가한다. 또한, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하는 제1터치 전극들 모두에 동시에 제2 구동 신호를 인가하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체의 위치에 위치하는 제2 터치 전극들 모두에 동시에 제2 구동 신호를 인가한다. 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체의 위치에 위치하지 않는 제1 터치 전극들 중 적어도 하나에 동시에 제1 구동 신호를 인가하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체의 위치에 위치하지 않는 제2 터치 전극들 중 적어도 하나에 동시에 제1 구동 신호를 인가한다.
또는, 제2 구간(T2) 내의 제1-2 서브 구간(T21b)에서, 제3 구동/수 신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체의 위치에 위 치하지 않는 제3 터치 전극 중 적어도 하나에 제1 구동 신호를 인가한다. 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체의 위치에 위치하는 제3 터치 전극 모두에 구동 신호를 인가하지 않는다. 또한, 제1 구동/수 신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하는 제1 터치 전극들 모두에 동시에 제2 구동 신호를 인가하고, 제2 구동/수 신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체의 위치에 위치 하는 제2 터치 전극들 모두에 동시에 제2 구동 신호를 인가한다. 제1 구동/수신부 (2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체의 위치에 위치하지 않는 제1 터치 전극들 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가하지 않고, 제2 구동/수 신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체의 위치에 위치하지 않는 제2 터치 전극들 중 적어도 하나에 구동 신호를 인가하지 않는다.
제2 구간(T2) 내의 제2-2 서브 구간(T22b)에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 또한, 제3 구동/수신부(2626)도 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
제2 구간(T2)은 제1 서브 구간(T11a, T12b)과 제2 서브 구간(T21a, T22b)을 복수로 포함한다. 예를 들어, 제2 구간(T2) 내에서, 제1 서브 구간(T21a, T21b)과 제2 서브 구간(T22a, T22b)의 조합이 8회로 반복될 수 있다.
상기에서 제1 구간(T1) 이후에 제2 구간(T2)이 존재하는 것으로 설 명하였으나, 제2 구간(T2) 이후에 제1 구간(T1)이 존재할 수도 있으며, 제1 구간 (T1)과 제2 구간(T2)의 시간 길이는 여러 프레임 내에서 각각 변경될 수 있고, 실 시예의 터치 센싱부(260)의 구동 방식은 이에 제한되지 않는다.
또한, 제2 구간(T2) 내에서, 제1-1 서브 구간(T21a)과 제2-1 서브 구간(T21a) 이후에, 제1-2 서브 구간(T21b)과 제2-2 서브 구간(T22b)이 존재하는 것으로 설명하였으나, 이들의 순서는 변경될 수 있으며 상기의 설명에 제한되지 않 는다.
도 159을 참조하면, 제1-2 서브 구간(T21b)에서, 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하지 않는 제3 터치 전극(131-11 내지 131-25, 131-31 내지 131-35, 131-41 내지131-45) 모두에 제1 구동 신호를 인가한다. 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터 치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하는 제3 터치 전극 (131-26, 131-27, 131-36, 131-37, 131-46, 131-47) 모두에 제2 구동 신호를 인가한다. 또한, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체의 위치에 위치하는 제1 터치 전극들(111-22 내지 111-27) 모두에 동시에 제2 구동 신호를 인가하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체의 위치에 위치하는 제2 터치 전극들(121-5 내지 121-19) 모두에 동시에 제2 구동 신호를 인가한다. 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체의 위치에 위치하지 않는 제1 터치 전극들(111-1 내지 111-21) 중 적어도 하나에 동시에 제1 구동 신호를 인가하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체의 위치에 위치하지 않는 제2 터치 전극들(121-1 내지 121-4) 중 적어도 하나에 동시에 제1 구동 신호를 인가한다.
도 160을 참조하면, 제1-2 서브 구간(T21b)에서, 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하지 않는 제3 터치 전극(131-11 내지 131-25, 131-31 내지 131-35, 131-41 내지 131-45) 중 스타일러스 펜(10)의 터치가 발생한 지점(실질적으로 전도성 팁(11)이 위치한 지점)에 인접한 제3 터치 전극들(131-11, 131-12, 131-21, 131-22) 모두에 제1 구동 신호를 인가한다. 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11내지 131-ab) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하는 제3 터치 전극(131-26, 131-27, 131-36, 131-37, 131-46, 131-47) 모두에 제2 구동 신호를 인가한다. 또한, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체(30)의 위 치에 위치하는 제1 터치 전극들(111-22 내지 111-27) 모두에 동시에 제2 구동 신호를 인가하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하는 제2 터치 전극들(121-5 내지 121-19) 모두에 동시에 제2 구동 신호를 인가한다. 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111- 1 내지 111-m) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하지 않는 제1 터치 전극들(111-1 내 지 111-21) 중 적어도 하나에 동시에 제1 구동 신호를 인가하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하지 않는 제2 터치 전극들(121-1 내지 121-4) 중 적어도 하나에 동시에 제1 구동 신호를 인가한다.
도 161를 참조하면, 제1-2 서브 구간(T21b)에서, 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하지 않는 제3 터치 전극(131-11 내지 131-25, 131-31 내지 131-35, 131-41 내지 131-45) 중 스타일러스 펜(10)의 터치가 발생한 지점(실질적으로 전도성 팁(21)이 위치한 지점)에 위치한 제3 터치 전극(131-11)에만 제1 구동 신호를 인가한다. 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하는 제3 터치 전극(131-26, 131-27, 131-36, 131-37, 131-46, 131-47) 모두에 제2 구동 신호를 인가한다. 또한, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하는 제1 터치 전극들(111-22 내지 111-27) 모두에 동시에 제2 구동 신호를 인가하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하는 제2 터치 전극들(121-5 내지 121-19) 모두에 동시에 제2 구동 신호를 인가한다. 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하지 않는 제1 터치 전극들(111-1 내지 111-21) 중 적어도 하나에 동시에 제1 구동 신호를 인가하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121- 1 내지 121-n) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하지 않는 제2 터치 전극들(121-1 내 지 121-4) 중 적어도 하나에 동시에 제1 구동 신호를 인가한다.
도 162을 참조하면, 제1-2 서브 구간(T21b)에서, 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하지 않는 제3 터치 전극(131-11 내지 131-25, 131-27 내지 131-35, 131-37 내지 131-43, 131-47) 중 스타일러스 펜(10)의 터치가 발생한 지점(실질적으로 전도성 팁(11)이 위치한 지점)에 위치한 제3 터치 전극(131-24)에만 제1 구동 신호를 인가한다. 제3 구동/수신부(2626)는 복수의 제3 터치 전극(131-11 내지 131-ab) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하는 제3 터치 전극(131-26, 131-36, 131-44, 131-45, 131-46) 모두에 제2 구동 신호를 인가한다. 또한, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하는 제1 터치 전극들(111-13 내지 111-23) 모두에 동시에 제2 구동 신호를 인가하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하는 제2 터치 전극들(121-6 내지 121-19) 모두에 동시에 제2 구동 신호를 인가한다. 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하지 않는 제1 터치 전극들(111-1 내지 111-12, 111-24 내지 111-27) 중 적어도 하나에 동시에 제2 구동 신호를 인가하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 제1 객체(30)의 위치에 위치하지 않는 제2 터치 전극들(121-1 내지 121-5) 중 적어도 하나에 동시에 제2 구동 신호를 인가한다.
도 163은 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 구동 방법을 나타낸 순 서도이다.
도 163을 참조하면, 전자 디바이스(2)는 구동 신호를 출력하고 감지 신호를 수신(S10)한다.
구체적으로, 코일 드라이버(263)는 스타일러스 펜(10)의 공진 회로(12)를 공진시키기 위한 AC 파형의 구동 신호를 루프 코일(264)에 인가하고, 구동 신호에 기초하여 스타일러스 펜(10)에서 공진된 신호를 감지 신호로서 수신하거나 공진된 신호에 기초한 스타일러스 펜(10)의 출력 신호를 감지 신호로서 수신할 수 있다.
예를 들어, 코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)에 구동 신호를 인가한다. 그러면, 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)는 구동 신호에 공진하며, 이로써 공진 신호가 발생되어 전도성 팁(11)을 통해 터치 센서(261)에 전달된다. 터치 컨트롤러(262)는 터치 센서(261)에 전달되는 감지 신호를 수신한다. 터치 컨트 롤러(262)는 수신된 감지 신호를 처리하여 제어부(270)에 전달할 수 있다.
전자 디바이스(2)는 소정 주파수의 트래킹 신호를 출력하고 감지 신호를 수신(S20)한다.
코일 드라이버(263)는 트래킹 신호를 루프 코일(264)에 인가하고, 트래킹 신호에 기초하여 스타일러스 펜(10)에서 공진된 신호를 감지 신호로서 수신 하거나 공진된 신호에 기초한 스타일러스 펜(10)의 출력 신호를 감지 신호로서 수 신할 수 있다. 트래킹 신호는, 단계(S10)에서의 구동 신호와 상이한 주파수를 갖는 신호(예를 들어, 사인파, 구형파 등)를 포함하며, 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)는 트래킹 신호에 공진할 수 있다.
예를 들어, 코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)에 트래킹 신호를 인가한다. 그러면, 스타일러스 펜(10)의 공진 회로(12)는 트래킹 신호에 공진하며, 이로써 공진 신호가 발생되어 전도성 팁(11)을 통해 터치 센서(261)에 전달된다. 터치 컨트롤러(262)는 터치 센서(261)에 전달되는 감지 신호를 수신한다. 터치 컨 트롤러(262)는 수신된 감지 신호를 처리하여 제어부(270)에 전달할 수 있다.
단계들(S10, S20)은 시간상 연속적으로 수행되거나, 불연속적으로 수행될 수 있으며, 프레임들 사이에서 각각 수행되거나, 한 프레임 내에서 수행될 수도 있다. 구동 신호와 트래킹 신호를 인가하는 순서는 본 개시의 설명에 제한되지 않는다.
전자 디바이스(2)는 구동 신호의 주파수를 결정(S30)한다.
전자 디바이스(2)는 단계(S20)에서 수신된 감지 신호에 기초하여, 구동 신호의 주파수를 결정할 수 있다. 전자 디바이스(2)는 단계(S20)에서 수신된 감지 신호의 크기, 위상, 및 주파수 중 적어도 하나를 사용하여, 구동 신호의 주파수를 결정할 수 있다. 즉 전자 디바이스(2)는 단계(S20)에서 수신된 감지 신호의 변화를 사용하여, 구동 신호의 주파수를 결정할 수 있다.
일례로, 전자 디바이스(2)는 단계(S10)에서 수신된 감지 신호의 크기보다 단계(S20)에서 수신된 감지 신호의 크기가 더 크면, 단계(S10)에서의 구동 신호의 주파수보다 단계(S20)에서의 트래킹 신호의 주파수에 더 가깝게, 구동 신호의 주파수를 결정할 수 있다.
다른 예로, 전자 디바이스(2)는 단계(S10)에서 수신된 감지 신호의 위상보다 단계(S20)에서 수신된 감지 신호의 위상이 기준 위상(예를 들어, -90°)과의 차이가 더 작으면, 단계(S10)에서의 구동 신호의 주파수보다 단계(S20)에서의 트래킹 신호의 주파수에 더 가깝게, 구동 신호의 주파수를 결정할 수 있다.
또 다른 예로, 스타일러스 펜(10b)의 액티브 스타일러스 모듈(60)이 공진 회로(12)로부터 전달되는 에너지에 따라 터치 스크린(20)에 전송하는 신호의 주파수를 변경하는 경우, 전자 디바이스(2)는 단계(S10)에서 수신된 감지 신호의 주파수보다 단계(S20)에서 수신된 감지 신호의 주파수가 높으면, 단계(S10)에서의 구동 신호의 주파수보다 단계(S20)에서의 트래킹 신호의 주파수에 더 가깝게, 구동 신호의 주파수를 결정할 수 있다.
다음으로, 도 164를 참조하여, 한 프레임 기간(1F) 내에서 인가되는 구동 신호와, 스타일러스 펜(10)의 공진 신호를 설명한다.
도 164는 도 163의 구동 방법에 따른 구동 신호의 일례를 나타낸 파형 도이다.
한 프레임 기간(1F) 내에는 복수의 시구간(T1, T2, ..., Tn)이 포함된다. 한 프레임 기간(1F)의 길이는 터치 컨트롤러(262)가 외부의 디바이스에 터치 데이터를 리포팅하는 정도에 따라 다르다.
임의의 프레임 기간(1F) 내의 복수의 시구간(T1, T2, ..., Tn) 중 일부 시구간에서, 코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)에 제1 주파수의 구동 신호를 인가한다. 그리고 복수의 시구간(T1, T2, ..., Tn) 중 다른 일부 시구간에서, 코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)에 제2 주파수의 구동 신호(트래킹 신호)를 출력한다. 여기서 트래킹 신호를 출력하는 프레임은 매 프레임마다 반복될 수 있다. 또는 복수의 프레임 기간 중 일부 프레임 기간 동안에만 트래킹 신호가 출력 될 수도 있다. 이때, 일부 프레임 기간은 시간상으로 연속하는 프레임들이거나, 또 는 연속하지 않는 프레임일 수도 있다.
예를 들어, 일부 시구간(T1, T2, ...)에서, 코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)에 제1 주파수의 구동 신호를 인가하고, 다른 일부 시구간(Tn)에서, 코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)에 제2 주파수의 구동 신호를 인가한다.
한 프레임 기간(1F) 중 루프 코일(264)에 트래킹 신호를 인가하는 시구간은 한 프레임 기간(1F)의 초기 시구간(T1), 한 프레임 기간(1F)의 마지막 시 구간(Tn), 및 한 프레임 기간(1F)의 중간 시구간 중 적어도 하나의 시구간일 수 있 다. 한 프레임 기간(1F) 중 트래킹 신호를 인가하는 시구간이 한 프레임 기간(1F) 내에서 복수일 경우 복수의 시구간은 시간상으로 연속하거나, 또는 연속하지 않을 수 있다.
코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)에 인가하는 트래킹 신호의 주파수를 변경할 수 있다.
구체적으로, 트래킹 신호의 주파수는 한 프레임 기간(1F) 단위 또는 여러 프레임 기간 단위로 증감될 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 프레임 기간 동안 출력되는 트래킹 신호의 주파수가 300kHz이면, 이에 연속하는 두 번째 프레임 기간 동안 출력되는 트래킹 신호의 주파수는 303kHz일 수 있다. 또는 처음 열 개의 프레임 기간 동안 출력되는 트래킹 신호의 주파수가 300kHz이면, 그 다음 열 개의 프레 임 기간 동안 출력되는 트래킹 신호의 주파수는 297kHz일 수 있다.
또한 트래킹 신호의 주파수는 한 프레임 기간(1F) 내의 복수의 시구 간(T1, T2, ..., Tn)에서 증감할 수 있다. 구체적으로, 한 프레임 기간(1F) 내의 시구간(T1)에서 출력되는 트래킹 신호의 주파수가 300kHz이면, 이후의 시구간들 (T2, ..., Tn) 중 적어도 하나에서 출력되는 트래킹 신호의 주파수는 303kHz일 수 있다.
또 다른 예로, 터치 센싱부(260)는 시간이 경과함에 따라 트래킹 신호 의 주파수를 기준 주파수(예를 들어, 300kHz)의 소정 범위 내의 하한에서부터 상한 에 이르도록 증가시키거나, 기준 주파수의 소정 범위 내의 상한에서부터 하한에 이 르도록 감소시켜, 구동 신호의 주파수를 결정할 수 있다.
또 다른 예로, 터치 센싱부(260)는 트래킹 신호의 주파수를 기준 주파 수(예를 들어, 300kHz)의 제1 범위(예를 들어, 5%의 경우 285kHz 내지 315kHz) 내 에서 변경시켜, 구동 신호의 주파수를 결정한 다음, 트래킹 신호의 주파수를 제2 범위(예를 들어, 10%의 경우 270kHz 내지 330kHz) 내에서 변경시켜 구동 신호의 주 파수를 결정할 수 있다.
또 다른 예로, 터치 센싱부(260)는 구동 신호의 주파수를 결정하기 위해, 코스(coarse) 탐색 후 파인(fine) 탐색을 수행할 수 있다. 예를 들어, 터치 센 서(260)는 20kHz 단위로 구동 신호의 주파수를 탐색한 후, 20kHz 범위 내에서 5kHz 단위로 구동 신호의 주파수를 탐색한 다음, 5kHz 범위 내에서 1kHz 단위로 구동 신호의 주파수를 탐색할 수 있다.
기준 주파수 주변의 주파수 범위는 제1 주파수 단위로, 복수의 제1 주파수 구간으로 구분될 수 있다. 하나의 제1 주파수 구간은 제2 주파수 단위로, 복수의 제2 주파수 구간으로 구분될 수 있다. 터치 센싱부(260)는 복수의 제1 주파수 구간 각각에서의 적어도 하나의 주파수를, 복수의 시구간 각각에서 출력하는 트래 킹 신호의 주파수로 선택하여 출력한 후, 대응하여 수신되는 감지 신호에 기초하여 적어도 하나의 제1 주파수 구간을 결정한다. 터치 센싱부(260)는 결정된 적어도 하나 의 제1 주파수 구간 내의 복수의 제2 주파수 구간 각각에서의 적어도 하나의 주파 수를, 복수의 시구간 각각에서 출력하는 트래킹 신호의 주파수로 선택하여 출력한 후, 대응하여 수신되는 감지 신호에 기초하여 구동 신호의 주파수를 결정할 수 있 다.
예를 들어, 기준 주파수(300kHz) 주변의 주파수 범위(270kHz 내지 330kHz)가 제1 주파수 단위(2kHz)로 구분된다. 그러면, 기준 주파수 주변의 주파수 범위가 30개의 제1 주파수 구간으로 구분된다. 그리고 하나의 제1 주파수 구간 (2kHz)은 제2 주파수 단위(200Hz)로 구분된다. 그러면, 하나의 제1 주파수 구간 (2kHz)이 10개의 제2 주파수 구간으로 구분된다.
한 프레임이 10개의 시구간(예를 들어, T1, T2, ..., T10)을 포함하는 것으로 가정한다. 그러면, 첫 번째 프레임 내의 10개의 시구간 동안 270kHz 내지 290kHz의 주파수 범위의 트래킹 신호가 출력될 수 있다. 이때 각각의 시구간에 출력되는 트래킹 신호의 주파수는 서로 상이할 수 있다. 첫 번째 프레임의 첫 번째 시구간에는 270kHz 이상 272kHz 미만의 범위 내에서 선택된 임의의 주파수(예를 들 어, 271kHz)의 트래킹 신호가 출력되고, 이에 대응하는 감지 신호가 수신된다. 첫 번째 프레임의 두 번째 시구간에는 272kHz 이상 274kHz 미만의 범위 내에서 선택된 임의의 주파수(예를 들어, 272.8kHz)의 트래킹 신호가 출력되고, 이에 대응하는 감지 신호가 수신된다. 터치 센싱부(260)는 나머지 시구간에서도 트래킹 신호의 주파수를 변경하여 감지 신호를 수신할 수 있고, 또한 첫 번째 프레임 이후의 두 번째 프 레임 및 세 번째 프레임 내의 총 20개의 시구간 동안 290kHz 내지 330kHz의 주파수 범위의 트래킹 신호가 출력되고, 이에 대응하는 감지 신호들이 수신된다. 터치 센싱부(260)는 30개의 제1 주파수 구간 각각에 대응하여 각각의 시구간에서 획득된 감지 신호의 크기(진폭)와 위상 중 적어도 하나에 기초하여 적어도 하나의 제1 주파 수 구간을 결정한다. 상기에서는 시구간 각각에서 인가하는 구동 신호의 주파수가 순차적으로 증가하는 것으로 설명하였으나, 구동 신호의 주파수가 순차적으로 감소 하거나, 감지 신호의 증감에 대응하여 주파수가 증감할 수 있으며(예를 들어, 첫 번째 시구간보다 주파수를 증가시켰으나, 감지 신호의 크기가 감소하면, 주파수를 감소시키는 방향으로 제어함), 상기의 설명에 제한되지 않는다. 상기에서는 한 프 레임 내의 시구간들에서 트래킹 신호를 변화시켜 출력하였으나, 복수의 프레임 내 의 시구간들에서 트래킹 신호를 변화시켜 출력할 수 있으며, 상기의 설명에 제한되 지 않는다.
272kHz 이상 274kHz 미만의 범위의 제1 주파수 구간이 결정된 것으로 가정한다. 이후의 네 번째 프레임 내의 10개의 시구간 동안 272kHz 이상 274kHz 미만의 범위의 제1 주파수 구간의 트래킹 신호가 출력되고, 이때 각각의 시구간에 출력되는 트래킹 신호의 주파수는 서로 상이할 수 있다. 첫 번째 시구간에는 272kHz 이상 272.2kHz 미만의 범위 내에서 선택된 임의의 주파수(예를 들어. 272.0kHz)의 트래킹 신호가 출력되고, 이에 대응하는 감지 신호가 수신된다. 첫 번 째 프레임의 두 번째 시구간에는 272.2kHz 이상 272.4kHz 미만의 범위 내에서 선택 된 임의의 주파수(예를 들어. 272.2kHz)의 트래킹 신호가 출력되고, 이에 대응하는 감지 신호가 수신된다. 터치 센서(260)는 나머지 시구간에서도 트래킹 신호의 주파 수를 변경하여 감지 신호를 수신할 수 있다. 터치 센싱부(260)는 10개의 제1 주파수 구간 각각에 대응하여 획득된 감지 신호의 크기(진폭)와 위상 중 적어도 하나에 기초하여 구동 신호의 주파수를 결정한다.
터치 센싱부(260)는 x축이 구동 신호의 주파수 값이고, y축이 수신된 감지 신호의 크기인 주파수 곡선들에 대한 프로파일들을 저장하고 있는 메모리를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 터치 센싱부(260)는 적어도 두 개의 제1 주파수 구간에 대응하는 트래킹 신호를 출력하여 수신된 감지 신호들의 크기(또는 감지 신호들의 크기 차이 내지는 xy 평면 상의 기울기 등)를 이용하여, 감지 신호의 최댓값에 대 응하는 주파수 값을 예측하고, 해당 주파수 값이 포함된 소정 주파수 구간 내에서 트래킹 신호의 주파수를 변경하여, 구동 신호의 주파수를 결정할 수 있다.
또한, 메모리에 저장된 프로파일들은 온도, 습도 등에 따라 상이한 형태를 갖는 주파수 곡선들에 대응한다. 이 경우, 터치 센싱부(260)는 외부 유닛(도 21의 호스트(270) 등)으로부터 온도, 습도 등에 대한 정보를 수신하고, 이에 기초하여 대응하는 주파수 곡선에 대한 프로파일을 메모리로부터 판독할 수도 있다. 터치 센싱부(260)는 적어도 하나의 프레임 기간 동안 감지된 신호를 사용하여 구동 신 호의 주파수를 결정하고, 구동 신호를 출력한다.
일례로, 터치 센싱부(260)는 하나의 프레임 기간 동안 감지된 신호를 사용하여 그 다음 프레임 기간 동안 출력하는 구동 신호의 주파수를 결정할 수 있 다. 구체적으로, 첫 번째 프레임 기간 동안 303kHz의 주파수를 갖는 트래킹 신호에 대응하여 감지된 신호의 크기가, 300kHz의 주파수를 갖는 구동 신호에 대응하여 감 지된 신호의 크기보다 더 크다면, 터치 센싱부(260)는 두 번째 프레임 기간 동안 303kHz의 주파수를 갖는 구동 신호를 출력할 수 있다. 이때, 두 번째 프레임 기간 동안 터치 센싱부(260)가 출력하는 트래킹 신호의 주파수는 첫 번째 프레임 기간 동 안 출력된 트래킹 신호의 주파수와 동일하거나, 또는 상이할 수 있다.
다른 예로, 터치 센싱부(260)는 복수의 프레임 기간 동안 감지된 신호를 사용하여, 그 다음 복수의 프레임 기간 동안 출력하는 구동 신호의 주파수를 결 정할 수 있다. 구체적으로, 처음 열 개의 프레임 기간 동안 출력된 303kHz의 주파 수를 갖는 트래킹 신호에 대응하여 감지된 신호의 평균 크기가, 처음 열 개의 프레 임 기간 동안 출력된 300kHz의 주파수를 갖는 구동 신호에 대응하여 감지된 신호들 의 평균 크기보다 더 크다면, 터치 센싱부(260)는 그 다음 열 개의 프레임 기간 동안 303kHz의 주파수를 갖는 구동 신호를 출력할 수 있다. 또는, 처음 열 개의 프레임 기간 동안, 각 프레임 기간의 트래킹 신호의 주파수를 점차 증가시키고, 각 프레임 기간 동안 수신된 신호들의 크기를 모두 고려하여, 그 다음 열 개의 프레임 기간 동안의 구동 신호의 주파수를 결정할 수 있다.
이외에도, 다양한 방식으로 트래킹 신호를 인가하는 기간, 트래킹 신호의 주파수, 및 구동 신호를 결정하는 방식을 변경할 수 있으며, 본 발명은 상 기의 설명에 제한되지 않는다.
다음으로, 도 165를 참조하여, 다른 실시 형태에 따른 구동 방법을 설명 한다.
도 165는 다른 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
전자 디바이스(2)는 구동 신호를 출력하고 감지 신호를 수신(S100)한다.
전자 디바이스(2)는 스타일러스 펜(10)에 의한 터치 입력을 검출하기 위한 구동 신호를 터치 센서(261)에 인가하고, 구동 신호에 기초하여 스타일러스 펜(10)에서 공진된 신호를 감지 신호로서 수신할 수 있다.
예를 들어, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두에 구동 신호를 동시에 인가한다. 그러면, 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)는 구동 신호에 공진하며, 이로써 공진 신호가 발생되어 전도성 팁(11)을 통해 터치 센서(261)에 전달된다. 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수 신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 전달되는 감지 신 호를 수신한다. 제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)는 수신된 감지 신호를 처리하여 제어부(2624)에 전달할 수 있다. 이때 제어부(2624)는 감지 신호 처리하여, 스타일러스 펜(10)의 위치를 결정할 수도 있다.
또는, 코일 드라이버(263)는 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)를 공진시키기 위한 AC 파형의 구동 신호를 루프 코일(264)에 인가하고, 구동 신호에 기초하여 스타일러스 펜(10)에서 공진된 신호를 감지 신호로서 수신하거나 공진된 신호에 기초한 스타일러스 펜(10)의 출력 신호를 감지 신호로서 수신할 수 있다. 예를 들어, 코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)에 구동 신호를 인가한다. 그러면, 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)는 구동 신호에 공진하며, 이로써 공진 신호가 발생되어 전도성 팁(11)을 통해 터치 센서(261)에 전달된다. 터치 컨트롤러(262)는 터치 센서(261)에 전달되는 감지 신호를 수신한다. 터치 컨트롤러(262)는 수신된 감지 신호를 처리하여 제어부(270)에 전달할 수 있다.
상기의 단계(S100)에서는 제1 구동/수신부(2620)는 구동 신호를 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두에 동시에 인가하는 것으로 설명하였으나, 단계(S10)에서, 제2 구동/수신부(2622)가 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 구동 신호를 동시에 인가하거나, 또는 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)가 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두에 구동 신호를 인가하고 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 구동 신호를 인가할 수 있다. 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)가 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 구동 신호를 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.
상기의 단계(S100)에서는 제1 구동/수신부(2620)가 구동 신호를 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두에 동시에 인가하는 것으로 설명하였으나, 단계(S100)에서, 제1 구동/수신부(2620)가 구동 신호를 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 적어도 하나에 인가하거나, 제2 구동/수신부(2622)가 구동 신호를 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나에 인가하거나, 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)가 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 적어도 하나와 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나에 구동 신호를 동시에 인가하거나, 제2 구동/수신부(2622)가 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 구동 신호를 동시에 인가하거나, 또는 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)가 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두와 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 구동 신호를 인가 할 수 있다. 구동 신호가 서로 상이한 적어도 두 개의 터치 전극에 인가되는 경우, 각각의 터치 전극에 인가되는 구동 신호의 위상은 서로 동일하거나, 또는 스타일러스 펜(10)의 터치 위치에 따른 터치 전극의 RC 딜레이를 고려한 위상 차이를 가질 수 있다.
전자 디바이스(2)는 소정 주파수의 트래킹 신호를 출력하고 감지 신호를 수신(S200)한다.
전자 디바이스(2)는 트래킹 신호를 터치 센서(261)에 인가하고, 트래킹 신호에 기초하여 스타일러스 펜(10)에서 공진된 신호를 감지 신호로서 수신할 수 있다. 트래킹 신호는, 단계(S100)에서의 구동 신호와 상이한 주파수를 갖는 신호(예를 들어, 사인파, 구형파 등)를 포함하며, 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)는 트래킹 신호에 공진할 수 있다.
또는, 코일 드라이버(263)는 트래킹 신호를 루프 코일(264)에 인가하고, 트래킹 신호에 기초하여 스타일러스 펜(10)에서 공진된 신호를 감지 신호로서 수신하거나 공진된 신호에 기초한 스타일러스 펜(10)의 출력 신호를 감지 신호로서 수 신할 수 있다. 트래킹 신호는, 단계(S10)에서의 구동 신호와 상이한 주파수를 갖는 신호(예를 들어, 사인파, 구형파 등)를 포함하며, 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)는 트래킹 신호에 공진할 수 있다.
예를 들어, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두에 트래킹 신호를 동시에 인가한다. 그러면, 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)는 트래킹 신호에 공진하며, 이로써 공진 신호가 발생되어 전도성 팁 (11)을 통해 터치 센서(261)에 전달된다. 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터 치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수 신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 전달되는 감지 신 호를 수신한다. 제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)는 수신된 감지 신호를 처리하여 제어부(2624)에 전달할 수 있다. 이때 제어부(2624)는 감지 신호 를 처리하여, 스타일러스 펜(10)의 위치를 결정할 수도 있다.
또는, 예를 들어, 코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)에 트래킹 신호를 인가한다. 그러면, 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)는 트래킹 신호에 공진하며, 이로써 공진 신호가 발생되어 전도성 팁(11)을 통해 터치 센서(261)에 전달된 다. 터치 컨트롤러(262)는 터치 센서(261)에 전달되는 감지 신호를 수신한다. 터치 컨트롤러(262)는 수신된 감지 신호를 처리하여 제어부(270)에 전달할 수 있다.
상기의 단계(S200)에서는 제1 구동/수신부(2620)는 트래킹 신호를 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두에 동시에 인가하는 것으로 설명하였으나, 단계(S200)에서, 제2 구동/수신부(2622)가 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 트래킹 신호를 동시에 인가하거나, 또는 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)가 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두에 트래킹 신호를 인가하고 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 트래킹 신호를 인가할 수 있다. 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)가 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 트래킹 신호를 인가하는 경우, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 인가 되는 트래킹 신호와 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 인가되는 트래킹 신호의 위상은 동일한 것으로 가정하며, 이에 제한되지 않는다.
상기의 단계(S200)에서는 제1 구동/수신부(2620)가 트래킹 신호를 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두에 동시에 인가하는 것으로 설명하였으나, 단계(S200)에서, 제1 구동/수신부(2620)가 트래킹 신호를 제1 터치 전극 (111-1 내지 111-m) 중 적어도 하나에 인가하거나, 제2 구동/수신부(2622)가 트래킹 신호를 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나에 인가하거나, 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)가 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 적어도 하나와 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나에 트래킹 신호를 동시에 인가하거나, 제2 구동/수신부(2622)가 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 트래킹 신호를 동시에 인가하거나, 또는 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)가 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 모두와 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 모두에 트래킹 신호를 인가할 수 있다. 트래킹 신호가 서로 상이한 적어도 두 개의 터치 전극에 인가되는 경우, 각각의 터치 전극에 인가되는 트래킹 신호의 위상은 서로 동일 하거나, 또는 스타일러스 펜(10)의 터치 위치에 따른 터치 전극의 RC 딜레이를 고려한 위상 차이를 가질 수 있다.
전자 디바이스(2)는 구동 신호의 주파수를 결정(S300)한다.
전자 디바이스(2)는 단계(S200)에서 수신된 감지 신호에 기초하여, 구동 신호의 주파수를 결정할 수 있다. 전자 디바이스(2)는 단계(S200)에서 수신된 감지 신호의 크기 및 위상 중 적어도 하나를 사용하여, 구동 신호의 주파수를 결정 할 수 있다.
예를 들어, 전자 디바이스(2)는 단계(S100)에서 수신된 감지 신호의 크기보다 단계(S200)에서 수신된 감지 신호의 크기가 더 크면, 단계(S100)에서의 구동 신호의 주파수보다 단계(S200)에서의 트래킹 신호의 주파수에 더 가깝게, 구동 신호의 주파수를 결정할 수 있다.
예를 들어, 전자 디바이스(2)는 단계(S100)에서 수신된 감지 신호의 위상보다 단계(S200)에서 수신된 감지 신호의 위상이 기준 위상(예를 들어, -90°)과의 차이가 더 작으면, 단계(S100)에서의 구동 신호의 주파수보다 단계(S200)에서의 트래킹 신호의 주파수에 더 가깝게, 구동 신호의 주파수를 결정할 수 있다.
다음으로, 도 166 및 도 167을 참조하여, 한 프레임 기간(1F) 내에서 인가되는 구동 신호와, 스타일러스 펜(10)의 공진 신호를 설명한다.
도 166 및 도 167는 도 165의 구동 방법에 따른 구동 신호의 일례를 나타낸 파형도이다.
한 프레임 기간(1F) 내에는 복수의 구간(T1, T2, ??, Tn)이 포함된다. 한 프레임 기간(1F)의 길이는 터치 컨트롤러(262)가 외부의 디바이스에 터치 데이터를 리포팅하는 정도에 따라 다르다.
복수의 구간(T1, T2, ..., Tn) 각각에는 제1 구간(T11, T21, ..., Tn1) 및 제2 구간(T12, T22, ..., Tn2)이 포함된다.
복수의 프레임 기간 각각의 적어도 하나의 제1 구간에서, 전자 디바이스의 터치 센싱부(260)는 도 166의 터치 센서(261) 또는 도 167의 루프 코일(264)에 제1 주파수의 구동 신호를 인가한다.
임의의 프레임 기간(1F) 내의 복수의 제1 구간(T11, T21, ..., Tn1) 중 일부 제1 구간에서, 터치 컨트롤러(262)는 터치 센서(261)에 제1 주파수의 구동 신호를 인가한다. 그리고 복수의 제1 구간(T11, T21, ..., Tn1) 중 다른 일부 시구간에서, 터치 컨트롤러(262)는 터치 센서(261)에 제2 주파수의 구동 신호(트래킹 신호)를 출력한다. 여기서 트래킹 신호를 출력하는 프레임은 매 프레임마다 반복될 수 있다. 또는 복수의 프레임 기간 중 일부 프레임 기간 동안에만 트래킹 신호가 출력될 수도 있다. 이때, 일부 프레임 기간은 시간상으로 연속하는 프레임들이거나, 또는 연속하지 않는 프레임일 수도 있다.
예를 들어, 복수의 프레임 기간 중 임의의 프레임 기간 내의 제1 구간에서, 터치 센싱부(260)는 터치 센서(261)에 제2 주파수의 트래킹 신호를 인가한다. 임의의 프레임 기간은 복수의 프레임 기간 전체이거나, 또는 복수의 프레임 기간 중 일부 프레임 기간일 수 있으며, 일부 프레임 기간은 연속하거나, 또는 서로 시 간상으로 이격될 수도 있다.
예를 들어, 일부 제1 구간(T11, T21)에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 적어도 하나에 제1 주파수의 구동 신호를 출력하고, 다른 제1 구간(Tn)에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 적어도 하나에 제2 주파수의 구동 신호를 인가한다.
한 프레임 기간(1F) 중 터치 센서(261)에 트래킹 신호를 인가하는 시구간은 한 프레임 기간(1F)의 초기 시구간(T1)의 제1 구간(T11), 한 프레임 기간(1F)의 마지막 시구간(Tn)의 제1 구간(Tn1), 및 한 프레임 기간(1F)의 중간 시구간의 제1 구간 중 적어도 하나의 시구간일 수 있다. 한 프레임 기간(1F) 중 트래킹 신호를 인가하는 제1 구간이 한 프레임 기간(1F) 내에서 복수일 경우 복수의 제1 구간은 시간상으로 연속하거나, 또는 연속하지 않을 수 있다.
한 프레임 기간(1F) 내의 제1 구간들(T11, T21, ..., Tn1) 중 적어도 하나에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 트래킹 신호를 출력한다. 또는, 한 프레임 기간(1F) 내의 제1 구간들(T11, T21, ..., Tn1) 중 적어도 하나에서, 코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)에 트래킹 신호를 출력한다.
일례로, 한 프레임 기간(1F)의 첫 번째 제1 구간(T11)에서 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 트래킹 신호를 출력할 수 있다. 또는, 한 프레임 기간(1F)의 마지막 제1 구간(Tn1)에서 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 트래킹 신호를 출력할 수 있다. 또는, 한 프레임 기간(1F)의 중간 제1 구간에서 제1 구동/수신부(2620)는 복 수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 트래킹 신호를 출력할 수 있다. 또한, 일 예로, 한 프레임 기간(1F)의 첫 번째 제1 구간(T11)에서 코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)에 트래킹 신호를 출력할 수 있다. 또는, 한 프레임 기간(1F)의 마지막 제1 구간(Tn1)에서 코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)에 트래킹 신호를 출력할 수 있다. 또는, 한 프레임 기간(1F)의 중간 제1 구간에서 코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)에 트래킹 신호를 출력할 수 있다.
다른 예로, 한 프레임 기간(1F)의 하나의 제1 구간(T11, T21, ..., Tn1 중 하나)에서만 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 트래킹 신호를 출력할 수 있다. 또는, 한 프레임 기간(1F)의 모든 제1 구간(T11, T21, ..., Tn1 중 하나)에서 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 트래킹 신호를 출력할 수 있다. 또는, 한 프레임 기간(1F)의 복수의 제1 구간(T11, T21, ..., Tn1 중 적어도 둘)에서 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 트래킹 신호를 출력할 수 있다. 또한, 다른 예로, 한 프레임 기간(1F)의 하나의 제1 구간(T11, T21, ..., Tn1 중 하나)에서만 코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)에 트래킹 신호를 출력할 수 있다. 또는, 한 프레임 기간(1F)의 모든 제1 구간(T11, T21, ..., Tn1 중 하나) 에서 코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)에 트래킹 신호를 출력할 수 있다. 또는, 한 프레임 기간(1F)의 복수의 제1 구간(T11, T21, ..., Tn1 중 적어도 둘)에서 코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)에 트래킹 신호를 출력할 수 있다.
한 프레임 기간(1F) 내의 제1 구간들(T11, T21, ..., Tn1) 중 적어도 하나에서 출력되는 트래킹 신호의 주파수가 변경될 수 있다.
터치 컨트롤러(262)는 터치 센서(261)에 인가하는 트래킹 신호의 주파수를 변경할 수 있다.
일례로, 트래킹 신호의 주파수는 한 프레임 기간(1F) 단위 또는 여러 프레임 기간 단위로 증감할 수 있다. 구체적으로, 첫 번째 프레임 기간 동안 출력되는 트래킹 신호의 주파수가 300kHz이면, 이에 연속하는 두 번째 프레임 기간 동안 출력되는 트래킹 신호의 주파수는 303kHz일 수 있다. 또는 처음 열 개의 프레임 기간 동안 출력되는 트래킹 신호의 주파수가 300kHz이면, 그 다음 열 개의 프레임 기간 동안 출력되는 트래킹 신호의 주파수는 297kHz일 수 있다.
다른 예로, 트래킹 신호의 주파수는 한 프레임 기간(1F) 내의 복수의 제1 구간(T11, T21, ..., Tn1)에서 증감할 수 있다. 구체적으로, 한 프레임 기간 (1F) 내의 제1 구간(T11)에서 출력되는 트래킹 신호의 주파수가 300kHz이면, 이후의 제1 구간(T21, ..., Tn1) 중 적어도 하나에서 출력되는 트래킹 신호의 주파수는 303kHz일 수 있다.
또 다른 예로, 터치 센싱부(260)는 시간이 경과함에 따라 트래킹 신호의 주파수를 기준 주파수(예를 들어, 300kHz)의 소정 범위 내의 하한에서부터 상한에 이르도록 증가시키거나, 기준 주파수의 소정 범위 내의 상한에서부터 하한에 이르도록 감소시켜, 구동 신호의 주파수를 결정할 수 있다.
또 다른 예로, 터치 센싱부(260)는 트래킹 신호의 주파수를 기준 주파 수(예를 들어, 300kHz)의 제1 범위(예를 들어, 5%의 경우 285kHz 내지 315kHz) 내에서 변경시켜, 구동 신호의 주파수를 결정한 다음, 트래킹 신호의 주파수를 제2 범위(예를 들어, 10%의 경우 270kHz 내지 330kHz) 내에서 변경시켜 구동 신호의 주파수를 결정할 수 있다.
또 다른 예로, 터치 센싱부(260)는 구동 신호의 주파수를 결정하기 위해, 코스(coarse) 탐색 후 파인(fine) 탐색을 수행할 수 있다. 예를 들어, 터치 센싱부(260)는 20kHz 단위로 구동 신호의 주파수를 탐색한 후, 20kHz 범위 내에서 5kHz 단위로 구동 신호의 주파수를 탐색한 다음, 5kHz 범위 내에서 1kHz 단위로 구동 신 호의 주파수를 탐색할 수 있다.
기준 주파수 주변의 주파수 범위는 제1 주파수 단위로, 복수의 제1 주파수 구간으로 구분될 수 있다. 하나의 제1 주파수 구간은 제2 주파수 단위로, 복수의 제2 주파수 구간으로 구분될 수 있다.
터치 센싱부(260)는 복수의 제1 주파수 구간 각각에서의 적어도 하나의 주파수를, 복수의 제1 구간 각각에서 출력하는 트래킹 신호의 주파수로 선택하여 출력한 후, 대응하여 수신되는 감지 신호에 기초하여 적어도 하나의 제1 주파수 구 간을 결정한다. 터치 센싱부(260)는 결정된 적어도 하나의 제1 주파수 구간 내의 복수의 제2 주파수 구간 각각에서의 적어도 하나의 주파수를, 복수의 제1 구간 각각에 서 출력하는 트래킹 신호의 주파수로 선택하여 출력한 후, 대응하여 수신되는 감지 신호에 기초하여 구동 신호의 주파수를 결정할 수 있다.
예를 들어, 기준 주파수(300kHz) 주변의 주파수 범위(270kHz 내지 330kHz)가 제1 주파수 단위(2kHz)로 구분된다. 그러면, 기준 주파수 주변의 주파수 범위가 30개의 제1 주파수 구간으로 구분된다. 그리고 하나의 제1 주파수 구간 (2kHz)은 제2 주파수 단위(200Hz)로 구분된다. 그러면, 하나의 제1 주파수 구간 (2kHz)이 10개의 제2 주파수 구간으로 구분된다.
한 프레임이 10개의 제1 구간(예를 들어, T11, T21, ..., T101)을 포함하는 것으로 가정한다. 그러면, 첫 번째 프레임 내의 10개의 제1 구간 동안 270kHz 내지 290kHz의 주파수 범위의 트래킹 신호가 출력되고, 이때 각각의 제1 구간에 출력되는 트래킹 신호의 주파수는 서로 상이할 수 있다. 첫 번째 프레임의 첫 번째 제1 구간에는 270kHz 이상 272kHz 미만의 범위 내에서 선택된 임의의 주파수(예를 들어. 271kHz)의 트래킹 신 호가 출력되고, 이에 대응하는 감지 신호가 수신된다. 첫 번째 프레임의 두 번째 제1 구간에는 272kHz 이상 274kHz 미만의 범위 내에서 선택된 임의의 주파수(예를 들어. 272.8kHz)의 트래킹 신호가 출력되고, 이에 대응하는 감지 신호가 수신된다. 터치 센싱부(260)는 나머지 제1 구간에서도 트래킹 신호의 주파수를 변경하여 감지 신호를 수신할 수 있고, 또한 첫 번째 프레임 이후의 두 번째 프레임 및 세 번째 프레임 내의 총 20개의 제1 구간 동안 290kHz 내지 330kHz의 주파수 범위의 트래킹 신호가 출력되고, 이에 대응하는 감지 신호들이 수신된다. 터치 센싱부(260)는 30개의 제1 주파수 구간 각각에 대응하여 획득된 감지 신호의 크기(진폭)와 위상 중 적어 도 하나에 기초하여 적어도 하나의 제1 주파수 구간을 결정한다.
상기에서는 제1 구간 각각에서 인가하 는 구동 신호의 주파수가 순차적으로 증가하는 것으로 설명하였으나, 구동 신호의 주파수가 순차적으로 감소하거나, 감지 신호의 증감에 대응하여 주파수가 증감할 수 있으며(예를 들어, 첫 번째 제1 구간보다 주파수를 증가시켰으나, 감지 신호의 크기가 감소하면, 주파수를 감소시키는 방향으로 제어함), 상기의 설명에 제한되지 않는다. 상기에서는 한 프레임 내의 제1 구간들에서 트래킹 신호를 변화시켜 출력 하였으나, 복수의 프레임 내의 제1 구간들에서 트래킹 신호를 변화시켜 출력할 수 있으며, 상기의 설명에 제한되지 않는다.
272kHz 이상 274kHz 미만의 범위의 제1 주파수 구간이 결정된 것으로 가정한다. 이후의 네 번째 프레임 내의 10개의 제1 구간 동안 272kHz 이상 274kHz 미만의 범위의 제1 주파수 구간의 트래킹 신호가 출력되고, 이때 각각의 제1 구간에 출력되는 트래킹 신호의 주파수는 서로 상이할 수 있다. 첫 번째 제1 구 간에는 272kHz 이상 272.2kHz 미만의 범위 내에서 선택된 임의의 주파수(예를 들어. 272.0kHz)의 트래킹 신호가 출력되고, 이에 대응하는 감지 신호가 수신된다. 첫 번째 프레임의 두 번째 제1 구간에는 272.2kHz 이상 272.4kHz 미만의 범위 내에 서 선택된 임의의 주파수(예를 들어. 272.2kHz)의 트래킹 신호가 출력되고, 이에 대응하는 감지 신호가 수신된다. 터치 센싱부(260)는 나머지 제1 구간에서도 트래킹 신호의 주파수를 변경하여 감지 신호를 수신할 수 있다. 터치 센싱부(260)는 10개의 제1 주파수 구간 각각에 대응하여 획득된 감지 신호의 크기(진폭)와 위상 중 적어 도 하나에 기초하여 구동 신호의 주파수를 결정한다.
터치 센싱부(260)는 x축이 구동 신호의 주파수 값이고, y축이 수신된 감지 신호의 크기인 주파수 곡선들에 대한 프로파일들을 저장하고 있는 메모리를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 터치 센싱부(260)는 적어도 두 개의 제1 주파수 구간에 대응하는 트래킹 신호를 출력하여 수신된 감지 신호들의 크기(또는 감지 신호들의 크기 차이 내지는 xy 평면 상의 기울기 등)를 이용하여, 감지 신호의 최댓값에 대 응하는 주파수 값을 예측하고, 해당 주파수 값이 포함된 소정 주파수 구간 내에서 트래킹 신호의 주파수를 변경하여, 구동 신호의 주파수를 결정할 수 있다.
또한, 메모리에 저장된 프로파일들은 온도, 습도 등에 따라 상이한 형태를 갖는 주파수 곡선들에 대응한다. 이 경우, 터치 센싱부(260)는 외부 장치(도 5의 호스트(50) 등)로부터 온도, 습도 등에 대한 정보를 수신하고, 이에 기초하여 대응하는 주파수 곡선에 대한 프로파일을 메모리로부터 판독할 수도 있다. 터치 센싱부(260)는 적어도 하나의 프레임 기간 동안 감지된 신호를 사용하여 구동 신호의 주 파수를 결정하고, 구동 신호를 출력한다.
일례로, 터치 센싱부(260)는 하나의 프레임 기간 동안 감지된 신호를 사용하여 그 다음 프레임 기간 동안 출력하는 구동 신호의 주파수를 결정할 수 있 다. 구체적으로, 첫 번째 프레임 기간 동안 303kHz의 주파수를 갖는 트래킹 신호에 대응하여 감지된 신호의 크기가, 300kHz의 주파수를 갖는 구동 신호에 대응하여 감 지된 신호의 크기보다 더 크다면, 터치 센싱부(260)는 두 번째 프레임 기간 동안303kHz의 주파수를 갖는 구동 신호를 출력할 수 있다. 이때, 두 번째 프레임 기간 동안 터치 센싱부(260)가 출력하는 트래킹 신호의 주파수는 첫 번째 프레임 기간 동안 출력된 트래킹 신호의 주파수와 동일하거나, 또는 상이할 수 있다.
다른 예로, 터치 센싱부(260)는 복수의 프레임 기간 동안 감지된 신호를 사용하여, 그 다음 복수의 프레임 기간 동안 출력하는 구동 신호의 주파수를 결 정할 수 있다. 구체적으로, 처음 열 개의 프레임 기간 동안 출력된 303kHz의 주파 수를 갖는 트래킹 신호에 대응하여 감지된 신호의 평균 크기가, 처음 열 개의 프레 임 기간 동안 출력된 300kHz의 주파수를 갖는 구동 신호에 대응하여 감지된 신호들 의 평균 크기보다 더 크다면, 터치 센싱부(260)는 그 다음 열 개의 프레임 기간 동안 303kHz의 주파수를 갖는 구동 신호를 출력할 수 있다. 또는, 처음 열 개의 프레임 기간 동안, 각 프레임 기간의 트래킹 신호의 주파수를 점차 증가시키고, 각 프레임 기간 동안 수신된 신호들의 크기를 모두 고려하여, 그 다음 열 개의 프레임 기간 동안의 구동 신호의 주파수를 결정할 수 있다.
이외에도, 다양한 방식으로 트래킹 신호를 인가하는 기간, 트래킹 신호의 주파수, 및 구동 신호를 결정하는 방식을 변경할 수 있으며, 본 발명은 상 기의 설명에 제한되지 않는다.
도 168을 참조하여, 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 제어 방법을 설명한다.
도 168은 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
제1 구간에서, 코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)에 구동 신호를 인가한다(S10). 스타일러스 펜(10)의 공진 회로부(12)는 구동 신호에 공진한다. 공진 신호에 의해 생성되는 전자기적 신호가 전도성 팁(11)을 통해 터치 센서(261)에 전달된다.
제1 구간 후의 제2 구간에서, 수신부(2622)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)으로부터 전달되는 감지 신호와, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)으로부터 전달되는 감지 신호를 수신(S120)한다.
수신부(2622)는 수신된 감지 신호를 처리하여 터치 컨트롤러(262)에 전달할 수 있다. 터치 컨트롤러(262)는 전달된 감지 신호를 이용하여 스타일러스 펜(10)의 터치가 발생한 지점의 터치 좌표 정보를 획득할 수 있다.
본 개시에 따른 전자 디바이스 및 그 제어 방법에 따르면, 루프 코일(264)을 구동하는 구간과 터치 전극들(111, 121)을 통해 감지 신호를 수신하는 구간을 구분하여 루프 코일(264)과 터치 전극들(111, 121) 사이의 전자기적 결합에 따른 노이즈를 감소시키는 효과가 있다. 관련하여 도 169을 함께 참조하여 노이즈에 대해 설명한다.
도 169는 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 터치 센서와 루프 코일의 배치 형태를 나타낸 도면이다.
안테나 루프(241)와 터치 전극층(21)은 서로 전자기적으로 영향을 주고 받는다. 예를 들어, 터치 전극층(21)에 위치한 터치 전극들(111, 121)은 안테나 루프(241)과 용량성 결합(Ca)을 형성할 수 있다. 따라서, 안테나 루프(241)에 소정 주파수의 구동 신호(DS)가 인가되면 터치 전극들(111, 121)에 의해 감지되는 감지 신호에 노이즈가 발생할 수 있다. 또한 안테나 루프(241)에 전류가 흘러 자기 장(Mc)이 생성되면, 전자기 유도에 의해 터치 전극들(111, 121)에 의해 감지되는 감지 신호에 노이즈가 발생할 수 있다.
이러한 터치 검출 방법을 도 170 내지 도 172를 참조하여 함께 설명한다.
도 170는 일 양태에 따라 코일 드라이버가 루프 코일에 인가하는 구동 신호와 스타일러스 펜의 공진 신호를 나타낸 도면이고, 도 171 및 도 172는 다른 양태에 따라 코일 드라이버가 루프 코일에 인가하는 구동 신호와 스타일러스 펜의 공진 신호를 나타낸 도면이다.
도 170를 참조하면, 제1 구간(T1) 동안 코일 드라이버(263)는 구동 신호(D_264)를 루프 코일(264)에 인가한다. 구동 신호(D_264)는 하이 레벨(IH)과 로(low) 레벨(IL)로 발진하는 전류로서, 공진 회로부(12)의 공진 주파수와 유사한 주파수를 갖는다. 제1 구간(T1)에서, 구동 신호(D_264)가 인가되는 시간에 따라 공 진 회로부(12)에서 생성되는 공진 신호의 크기는 증가한다. 그리고 일정 시간이 경 과한 후에 공진 신호의 크기는 포화 상태에 있다. 제1 구간(T1)에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)으로부터의 감지 신호의 수신은 수행되지 않는다.
제1 구간(T1)이 종료된 후, 제2 구간(T2) 동안 코일 드라이버(263)는 구동 신호(D_264)를 루프 코일(264)에 인가하지 않는다. 제2 구간(T2) 동안 수 신부(2622)는 터치 전극들(111, 121)로부터 감지 신호를 수신한다.
수신부(2622)는 구동 신호(D_264)가 인가되지 않는 제2 구간(T2)에 서 스타일러스 펜(10)으로부터 출력되는 신호를 감지 신호로서 수신할 수 있다. 터치 컨트롤러(2624)는 제2 구간(T2)에서 수신된 감지 신호를 통해, 터치 센서(261)에서의 터치 위치와 터치 객체의 종류를 결정할 수 있다. 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스 및 그 제어 방법에 따르면, 제2 구간(T2)에서 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 모두를 통해 감지 신호를 수신하므로, 서로 교차하는 두 개의 축에 따른 터치 좌표를 빠른 시간 내에 획득할 수 있는 장점이 있다.
도 171을 참조하면, 스타일러스 펜(10)의 공진 신호를 소정 레벨까지 빠르게 도달시키기 위한 초기 구간 또는 제1 구간(T1) 동안, 코일 드라이버(263)는 소정 주파수의 구동 신호를 루프 코일(264)에 출력 또는 인가한다. 그러면, 스타일러스 펜(10)의 공진 신호가 소정 레벨까지 빠르게 도달될 수 있다.
제1 구간(T1)에서, 구동 신호(D_264)가 인가되는 시간에 따라 공진 회로부(12)에서 생성되는 공진 신호의 크기는 증가한다. 그리고 일정 시간이 경과한 후에 공진 신호의 크기는 포화 상태에 있다. 제1 구간(T1)에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m)으로부터의 감지 신호의 수신은 수행되지 않는다. 초기 구간 또는 제1 구간(T1)이 종료된 후, 유효 구간 또는 제2 구간(T2) 동안 코일 드라이버(263)는 제1 구간(T1)과는 상이한 구동 신호(D_264)를 루프 코일(264)에 인가한다.
유효 구간 또는 제2 구간(T2) 동안, 코일 드라이버(263)는 소정 주파수의 구동 신호가 변형된(예를 들어 듀티비가 감소한) 구동 신호를 출력한다. 그러면, 스타일러스 펜(10)의 공진 신호가 유효 레벨로 유지될 수 있다. 제2 구간(T2) 동안 수신부(2622)는 터치 전극들(111, 121)로부터 감지 신호를 수신한다.
즉, 유효 구간 동안 소정 주파수의 구동 신호에 비해 듀티비(또는 듀티 사이클)가 낮아진 구동 신호가 루프 코일(264)에 출력될 수 있다. 예를 들어, 초기 구간 동안 출력되는 구동 신호의 듀티비가 1이라 하면, 유효 구간에서 출력되는 구동 신호의 듀티비는 펄스 스킵으로 인한 오프 듀티의 증가로 인해, 1/3로 낮아질 수 있다.
제1 구간(T1)에서 출력되는 구동 신호(D_264)의 듀티비(반복되는 하 나의 주기(P) 내에서 이네이블 레벨 구간에 대한 디세이블 레벨 구간의 비)가 1:1 이면, 제2 구간(T2)에서 출력되는 구동 신호(D_264)는 듀티비가 a:2b+1, a:2b+2, a:2b+3, a:2b+4, a:(3b+1), a:2(b+3)+1, a:2(b+3), a:(2b+1)... 등을 가질 수 있다. 여기서, a 및 b는 정수이다. 제2 구간(T2)에서 출력되는 구동 신호(D_264)의 하나의 주기(P)에 대응하는 기간은 이네이블 레벨 구간과 디세이블 레벨 구간이 적어도 n회로 반복되는 구간과, 디세이블 레벨 구간이 적어도 2n회로 유지되는 구간을 포 함할 수 있다. 이네이블 레벨 구간은 구동 신호가 이네이블 레벨(IH)을 갖는 구간 에 대응하고, 디세이블 레벨 구간은 구동 신호가 디세이블 레벨(IL)을 갖는 구간에 대응된다. 상기의 구동 신호의 듀티비는 일례에 불과하고, 소정 레벨에 도달한 스타일러스 펜(10)의 공진 신호가 유효 레벨로 유지될 수 있도록 하는 모든 비를 포함할 수 있다.
도 172을 참조하면, 코일 드라이버(263)는 초기 구간 동안 주기적인 구동 신호를 루프 코일(264)의 구동 신호로 출력하여 스타일러스 펜(10)의 공진 신호를 소정 레벨까지 끌어올린다. 그리고, 이어지는 유효 구간에서는 초기 구간에서 루프 코일(264)로 출력되는 구동 신호와 비교하여 2개의 펄스가 출력될 때마다 다 음 번 1개의 펄스가 생략된 형태의 구동 신호를 루프 코일(264)로 출력하여, 스타일러스 펜(10)의 공진 신호를 유효 레벨 상태로 유지시킨다.
제1 구간(T1)에서의 구동 신호(D_264)에 의해 소정 레벨에 도달한 스타일러스 펜(10)의 공진 신호가, 제2 구간(T2)에서의 구동 신호(D_264)에 의해 유효 레벨로 유지될 수 있다. 여기서, 유효 레벨은 터치 컨트롤러(262)가 스타일러 스 펜(10)의 공진 신호를 터치 신호로서 감지 가능한 레벨 또는 스타일러스 펜(10)의 전력 스토리지(14) 내지 배터리(50)에 작동 가능한 전력이 저장될 수 있는 레벨을 의미한다. 즉, 유효 구간에서는, 2개의 펄스가 출력되면, 그 다음 1개의 펄스가 생략되는 형태로 구동 신호가 출력 될 수 있다. 이에 따라, 유효 구간에 출력되는 구동 신호는, 초기 구간 동안 출력 되는 펄스와 동일한 듀티비의 펄스 신호가 출력되는 제1구간(t1)과, 제1구간(t1)에 비해 듀티비가 낮은 펄스 신호가 출력되는 제2구간(t2)이 반복될 수 있다. 예를 들 어, 제1구간(t1)에서의 듀티비를 1이라 하면, 제2구간(t2)에서의 듀티비는 펄스 스 킵으로 인한 오프 듀티의 증가로 인해 1/3로 낮아질 수 있다.
제2 구간(T2)에서의 구동 신호(D_264)는, 제1 구간(T1)에서의 구동 신호(D_264)에서 적어도 하나의 펄스가 주기적으로 생략된 신호일 수 있다. 전술한 바와 같이, 제2 구간(T2)에서의 구동 신호(D_264)는 제1 구간(T1)에서의 구동 신호 (D_264)에 비해 적어도 하나의 펄스가 주기적으로 생략된 형태로 출력되므로, 제1 구간(T1)에서의 구동 신호(D_264)와 제2 구간(T2)에서의 구동 신호(D_264)는 펄스 속도가 서로 다를 수 있다. 즉, 제2 구간(T2)에서의 구동 신호(D_264)는, 제1 구간 (T1)에서의 구동 신호(D_264)에 비해 펄스 속도가 낮을 수 있다. 여기서, 펄스 속 도는 단위 시간(예를 들어, 1초) 당 출력되는 펄스 개수일 수 있다."
유효 구간에서 펄스 출력이 스킵되는 구간이 적을수록 루프 코일 (264)로부터 스타일러스 펜(10)으로 전달되는 에너지가 증가될 수 있다. 따라서, 유효 구간에서 펄스 출력이 스킵되는 구간이 적을수록, 유효 구간에서 발생하는 펜 공진 신호의 신호 레벨이 증가하게 된다. 도 171 및 도 172을 예로 들면, 도 172의 구동 신호는 2개의 펄스가 출력될 때마다 1개의 펄스가 생략되므로, 1개의 펄스가 출 력될 때마다 1개의 펄스가 생략되는 도 171의 구동 신호에 비해 대응하는 펜 공진 신호의 신호 레벨이 증가될 수 있다.
또한, 유효 구간에서 펄스 출력이 스킵되는 구간이 많을수록 구동 신호의 출력을 위해 소모되는 에너지가 감소할 수 있다. 따라서, 유효 구간에서 펄스 출력이 스킵되는 구간이 많을수록, 터치 센서(261)가 유효 구간에서 소모하는 에너지가 감소될 수 있다. 도 171 및 도 172을 예로 들면, 도 171의 구동 신호는 1개의 펄스가 출력될 때마다 1개의 펄스가 생략되므로, 2개의 펄스가 출력될 때마다 1개의 펄스가 생략되는 도 172의 구동 신호에 비해 터치 센서(261)가 소모하는 에너지가 감소할 수 있다.
제2 구간 동안, 구동 신호(D_264)의 펄스가 스킵된 기간(ts1, ..., ts6)에 터치 전극들(111, 121)로부터 감지 신호가 수신될 수 있다. 예를 들어, 수신부(2622)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n)과 복수의 제2 터치 전극 (121-1 내지 121-m) 중 적어도 하나의 터치 전극으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.
이때, 수신부(2622)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-n) 중 적어도 하나의 제1 터치 전극과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-m) 중 적어도 하나의 터치 전극을 통해 동시에 감지 신호를 수신할 수 있다. 이에 따라, 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스 및 그 제어 방법은 서로 교차하는 두 개의 축에 따른 터치 좌표를 빠른 시간 내에 획득할 수 있는 효과가 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스 및 그 제어 방법은 루프 코일(264)에 구동 신호를 인가하지 않는 기간 동안 터치 전극으로부터 감지 신호를 수신하여, 구동 신호에 의해 발생될 수 있는 감지 신호의 노이즈를 감소시킬 수 있어서, 터치 입력의 감도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
다음으로, 도 173 내지 도 176를 참조하여, 제1 구간(T1)과 제2 구간(T2)에서의 구동 신호 파형에 대해 설명한다.
도 173 내지 도 176는 일 실시 형태의 다양한 양태들에 따라 구동 신호를 나타낸 파형도들이다.
도 173 및 도 174는 코일 드라이버(263)에서 루프 코일(264)로 출력되는 구동 신호의 예들을 도시한 것으로서, 제2 구간(T2)에서 펄스 출력이 스킵되는 구간은 다양하게 변형이 가능하다.
도 173을 참조하면, 유효 구간 동안 루프 코일(264)로 출력되는 구동 신호에서, 동일한 펄스가 연속적으로 출력되는 구간의 길이는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 3개의 펄스가 출력될 때마다 1개의 펄스가 생략될 수도 있고, 4 개의 펄스가 출력될 때마다 1개의 펄스가 생략될 수도 있다. 또한, 예를 들어, 5개의 펄스가 출력될 때마다 1개의 펄스가 생략될 수도 있고, 6개의 펄스가 출력될 때 마다 1개의 펄스가 생략될 수도 있다. 또한, 예를 들어, 7개의 펄스가 출력될 때마 다 1개의 펄스가 생략되거나, 8개의 펄스가 출력될 때마다 1개의 펄스가 생략될 수 도 있고, 9개의 펄스가 출력될 때마다 1개의 펄스가 생략될 수도 있다. 이와 같이, 주기적으로 1개의 펄스가 생략되는 경우, 펄스 스킵 구간에서의 듀티비는 1/(2N+1) = 1/3의 값을 가질 수 있다.
한편, 유효 구간 동안 루프 코일(264)로 출력되는 구동 신호에서, 연속적으로 스킵되는 펄스의 개수 또한 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 도 173에서는 유효 구간 동안 1개의 펄스만 주기적으로 생략되는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 유효 구간에서 주기적으로 생략되는 펄스의 개수는 2개 이상으로 변형될 수도 있다. 도 174을 예로 들면, 유효 구간에서는 연속되는 복수의 펄스(2 개 펄스, 3개 펄스, 4개 펄스 등)가 주기적으로 스킵되도록 구동 신호가 출력될 수 있다. 예를 들어, 유효 구간에서 연속되는 2개의 펄스가 주기적으로 스킵되는 경우, 초기 구간에서 출력되는 구동 신호의 듀티비를 1이라고 하면, 유효 구간의 펄스 스킵 구간에서의 듀티비는 1/(2N+1) = 1/5의 값을 가질 수 있다. 또한, 예를 들어, 유효 구간에서 연속되는 3개의 펄스가 주기적으로 스킵되는 경우, 초기 구간에서 출력되는 구동 신호의 듀티비를 1이라고 하면, 유효 구간의 펄스 스킵 구간에 서의 듀티비는 1/(2N+1) = 1/7의 값을 가질 수 있다. 또한, 예를 들어, 유효 구간에서 연속되는 4개의 펄스가 주기적으로 스킵되는 경우, 초기 구간에서 출력되는 구동 신호의 듀티비를 1이라고 하면, 유효 구간의 펄스 스킵 구간에서의 듀티비는 1/(2N+1) = 1/9의 값을 가질 수 있다.
또한, 도 173 및 도 174에서는 유효 구간에서는 펄스 스킵 후 오프 듀티 만큼의 시간이 경과한 후에 펄스가 출력되는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 펄스 스킵 후 새로운 펄스가 출력되는 시점 또한 변형이 가능하다. 도 175를 예로 들면, 유효 구간에서는 펄스 스킵 구간(t3~t4 구간)이 종료되는 시점(t3)에 펄스의 출력이 바로 재개될 수도 있다. 이에 따라, 펄스 스킵 후 출력되는 펄스 신호는, 펄스 스킵 이전에 출력되는 펄스 신호와 위상이 반대일 수 있다. 이 경우, 초기 구간에서 출력되는 구동 신호의 듀티비를 1이라고 하면, 유효 구간의 펄스 스킵 구간에서의 듀티비는 1/2N = 1/2의 값을 가질 수 있다.
전술한 바와 같이, 유효 구간에서 펄스 출력이 스킵되는 구간이 적을수록 루프 코일(264)로부터 스타일러스 펜(10)으로 전달되는 에너지가 증가되므로, 유효 구간에서 연속적으로 출력되는 펄스의 개수가 증가할수록 루프 코일(264)로부터 스타일러스 펜(10)으로 전달되는 에너지가 증가될 수 있다. 따라서, 3개의 펄스가 출력될 때마다 1개의 펄스가 생략되는 구동 신호를 사용하는 경우에 비해, 9개의 펄스가 출력될 때마다 1개의 펄스가 생략되는 구동 신호를 사용하는 경 우가 루프 코일(264)로부터 스타일러스 펜(10)으로 전달되는 에너지가 증가하여 대 응하는 펜 공진 신호의 신호 레벨이 증가될 수 있다. 또한, 유효 구간에서 펄스 출력이 스킵되는 구간이 많을수록 구동 신호의 출력을 위해 소모되는 에너지가 감소하므로, 유효 구간에서 연속적으로 출력되는 펄스의 개수가 감소할수록 터치 센서 (20)에서의 에너지 소모가 감소될 수 있다. 따라서, 9개의 펄스가 출력될 때마다 1 개의 펄스가 생략되는 구동 신호를 사용하는 경우에 비해, 3개의 펄스가 출력될 때 마다 1개의 펄스가 생략되는 구동 신호를 사용하는 경우가 터치 센서(261)의 유효 구간에서의 에너지 소모를 감소시킬 수 있다.
한편, 도 173 내지 도 175에서는 제1 구간(T1)과, 제2 구간(T2)에서 출력되는 펄스의 신호 레벨이 서로 동일한 경우를 예로 들어 도시하였으나, 제1 구간(T1)과 제2 구간(T2)에서 출력되는 펄스의 신호 레벨은 서로 다를 수도 있다. 예를 들어, 터치 센서(261)는 스타일러스 펜(10)의 펜 공진 신호가 소정 레벨에 도달하기까지의 시간을 줄이기 위해, 제1 구간(T1)에서 출력되는 펄스의 신호 레벨을 제2 구간(T2)에서 출력되는 펄스의 신호 레벨에 비해 높게 설정할 수 있다. 또한, 예를 들어, 터치 센서(261)는 제2 구간(T2)에서 스타일러스 펜(10)으로 전달되는 에너지를 높이기 위해, 제1 구간(T1)에서 출력되는 펄스의 신호 레벨보다 제2 구간(T2)에서 출력되는 펄스의 신호 레벨을 높게 설정할 수도 있다.
도 176를 참조하면, 제1 구간(T1) 동안, 루프 코일(264)에 하이 레벨(IH)의 펄스가 소정 주기로 반복되는 제1 구동 신호가 인가된다. 제1 구간(T1) 동안, 제1 구동 신호에 의해 스타일러스 펜(10)의 공진 신호가 소정 전압 레벨까지 빠르게 도달될 수 있다(즉, 포화될 수 있다).
제2 구간(T2) 동안, 루프 코일(264)에 디세이블 레벨 구간이 상이한 복수의 구간을 갖는 구동 신호가 인가된다.
예를 들어, 제1 구간(T1)에서 출력되는 제1 구동 신호의 듀티비(반 복되는 하나의 주기(P) 내에서 이네이블 레벨 구간에 대한 디세이블 레벨 구간의 비)가 1:1이면, 제2 구간(T2)에서 출력되는 구동 신호는 듀티비가 a:2b+1, a:2b+2, a:2b+3, a:2b+4, a:(3b+1), a:2(b+3)+1, a:2(b+3), a:(2b+1) 등을 가질 수 있다. 여기서, a 및 b는 정수이다. 제2 구간(T2)에서 출력되는 구동 신호의 하나의 주기 (P)에 대응하는 기간은 이네이블 레벨 구간과 디세이블 레벨 구간이 적어도 n회로 반복되는 구간과, 디세이블 레벨 구간이 적어도 2n회로 유지되는 구간을 포함할 수 있다. 이네이블 레벨 구간은 구동 신호가 이네이블 레벨(IH)을 갖는 구간에 대응하고, 디세이블 레벨 구간은 구동 신호가 디세이블 레벨(IL)을 갖는 구간에 대응된다. 상기의 구동 신호의 듀티비는 일례에 불과하고, 소정 레벨에 도달한 스타일러스 펜(10)의 공진 신호가 유효 레벨로 유지될 수 있도록 하는 모든 비를 포함할 수 있다.
초기 구간에서의 제1 구동 신호에 의해 소정 레벨에 도달한 스타일러스 펜(10)의 공진 신호가, 유효 구간에서의 구동 신호에 의해 유효 레벨로 유지될 수 있다. 여기서, 유효 레벨은 터치 컨트롤러(262)가 스타일러스 펜(10)의 공진 신호를 터치 신호로서 감지 가능한 레벨을 의미한다.
유효 구간에서의 구동 신호는, 초기 구간에서의 제1 구동 신호에서 적어도 하나의 펄스가 주기적으로 생략된 신호일 수 있다. 전술한 바와 같이, 유효 구간에서의 구동 신호는 초기 구간에서의 제1 구동 신호에 비해 적어도 하나의 펄스가 주기적으로 생략된 형태로 출력되므로, 초기 구간에서의 제1 구동 신호와 유 효 구간에서의 구동 신호는 펄스 속도가 서로 다를 수 있다. 즉, 유효 구간에서의 구동 신호는, 초기 구간에서의 제1 구동 신호에 비해 펄스 속도가 낮을 수 있다. 여기서, 펄스 속도는 단위 시간(예를 들어, 1초) 당 출력되는 펄스 개수일 수 있다.
유효 구간에서 구동 신호의 스킵되는 펄스의 개수가 적을수록 터치 센서(261)로부터 스타일러스 펜(10)으로 전달되는 에너지가 증가될 수 있다. 따라서, 유효 구간에서 구동 신호의 스킵되는 펄스의 개수가 적을수록, 유효 구간에서 발생하는 펜 공진 신호의 신호 레벨이 증가하게 된다. 또한, 유효 구간에서 구동 신호의 스킵되는 펄스의 개수가 많을수록 구동 신호의 출력을 위해 소모되는 에너지가 감소할 수 있다. 따라서, 유효 구간에서 구동 신호의 스킵되는 펄스의 개수가 많을수록, 터치 센서(261)가 유효 구간에서 소모하는 에너지가 감소될 수 있다.
실시 형태들에 따르면, 스타일러스 펜으로부터 출력되는 신호의 SNR(signal-noise-ratio)을 개선할 수 있어서, 터치 입력의 수신 감도를 향상시키고, 보다 정확한 터치 위치를 산출할 수 있는 장점이 있다.
실시 형태들에 따르면, 팜 리젝션을 수행할 수 있다는 장점이 있으며, 스타일러스 펜의 공진을 위해 터치 센서로 구동 신호를 출력하는 구간에서의 에너 지 소비를 감소시켜, 터치 센서의 에너지 소비를 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 177 내지 도 179를 참조하여 터치 센싱부(260)의 제1 및 제2 구동/수신부(2620, 2622)에 대해 구체적으로 설명한다.
도 177는 제1 구간(T1)에서 동작하는 터치 센싱부(260)를 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 177 내지 도 179을 참조하면, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 증폭부 (amplifier)(112-1 내지 112-m), 복수의 차동 증폭부(또는 차분 증폭부)(113-1 내 지 113-i), ADC(analog to digital converter)부(115), 및 신호 처리부(DSP, 117)를 포함한다.
또한, 제2 구동/수신부(2622)는, 복수의 제1 증폭부(122-1 내지 122- n), 복수의 제2 증폭부(123-1 내지 123-j)(또는 복수의 차동 증폭부(또는 차분 증 폭부)(123-1 내지 123-j)), ADC부(125), 및 신호 처리부(DSP, 127)를 포함한다.
도 178는 도 177의 제1 구간(T1)에서의 제1 및 제2 구동/수신부(2620, 2622)의 동작을 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 178를 참조하면, 제1 구간(T1)에서 제1 구동/수신부(2620)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.
제2 구동/수신부(2622)는 하나의 제2 터치 전극 단위로 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)의 감지 신호를 순차적으로 수신할 수 있다. 또는 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121- 1 내지 121-n)으로 동시에 감지 신호를 수신할 수도 있다.
복수의 증폭부(123-1 내지 123-n) 각각은 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 대응하는 하나의 제2 터치 전극에 연결되어 있다. 구체적으로, 복수의 증폭부(123-1 내지 123-n) 각각은 두 개의 입력단 중 하나의 입력단이 접지 또는 직류 전압이 연결되고, 다른 입력단에 감지 신호가 입력되는 증폭기로 구현될 수 있다. 복수의 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(2622)의 ADC부(125)는 복수의 제2 증폭부(123-1 내지 123-n)에 의해 증폭된 감지 신호를 디지털 신호로 변환하고, 신 호 처리부(127)는 ADC부(125)에 의해 디지털 신호로 변환된 복수의 증폭 신호를 처 리하여 제어부(2624)에 전달한다.
제1 구간(T1)에서 제2 구동/수신부(2622)의 ADC부(125)는 복수의 제2 증폭부(123-1 내지 123-n)에 의해 증폭된 감지 신호들을 디지털 신호인 감지 데이 터들로 변환한다. 즉, ADC부(125)는 복수의 제2 증폭부(123-1 내지 123-n)로부터 증폭된 감지 신호들이 입력되면, 주기적인 샘플링을 통해 이들을 감지 데이터로 변 환한다.
신호 처리부(127)는 ADC부(125)에 의해 디지털 신호로 변환된 감지 데이터들을 처리하여 제어부(2624)에 전달한다.
도시된 바와 같이, 제1 구동부(2620)의 복수의 증폭부(amplifier)(112-1 내지 112-m)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 연결 되어 제2 구동 신호를 출력한다. 제2 구동부(1210)도 복수의 증폭부(122-1 내지 122-n)를 포함한다. 복수의 증폭부(122-1 내지 122-n)는 복수의 제1 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 연결되어 제3 구동 신호를 출력한다.
도 179은 도 177의 제2 구간(T2) 중 제1 서브 구간(T21)에서의 제1 및 제2 구동/수신부(2620, 2622)의 동작을 보다 구체적으로 나타낸다.
도시된 바와 같이, 제1 구동부(2620)의 복수의 증폭부(amplifier)(112-1 내지 112-m)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 연결 되어 제2 구동 신호를 출력한다. 제2 구동부(1210)도 복수의 증폭부(122-1 내지 122-n)를 포함한다. 복수의 증폭부(122-1 내지 122-n)는 복수의 제1 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 연결되어 제3 구동 신호를 출력한다.
다음으로, 도 179은 제2 구간(T2)의 제2 서브 구간(T22)에서 동작하 는 터치 장치(10)를 나타낸 도면이다.
도 179을 참조하면, 제2 서브 구간(T22)에서 제1 구동/수신부(2620)에 포함된 복수의 차동 증폭부(또는 차분 증폭부)(113-1 내지 113-i)와 제2 구동/수신 부(2622)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 이격되어 있는 두 개의 터치 전극으로부터 감지 신호를 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 이격되어 있는 두 개의 터치 전극으로부터 감지 신호를 수신한다.
도 179에서, 차동 증폭부(113-1)는 터치 전극 (111-1) 및 터치 전극(111-5)로부터 감지 신호를 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 신호를 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 신호를 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(2620) 및 제2 구동/수신부(2622) 각각의 ADC부(115, 125)는, 차동 증폭된 감지 신호를 디지털 신호로 변환한다. 그리고 각각의 신호 처리부(117, 127)는 디지털 신호로 변환된 복수의 차동 증폭 신호를 처리하여 제어부(2624)에 전달한다.
제2 서브 구간(T22)에서 제1 구동/수신부(2620)의 ADC부(115) 및 제2 구동/수신부(2622)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)로 부터 증폭된 신호들이 입력되면, 주기적인 샘플링을 통해 이들을 감지 데이터로 변 환하고, ADC부(125)는 복수의 차동 증폭부(123-1 내지 123-j)로부터 증폭된 신호들 이 입력되면, 주기적인 샘플링을 통해 이들을 감지 데이터로 변환한다.
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.
각각의 ADC부(115, 125)는 차동 증폭된 감지 신호를 디지털 신호로 변환한다. 그리고 각각의 신호 처리부(117, 127)는 디지털 신호로 변환된 복수의 차동 증폭 신호를 처리하여 제어부(2624)에 전달한다.
도 180은 스타일러스 펜과 터치 센서를 개략적으로 나타낸 개념도이고, 도 181은 스타일러스 펜과 전자 디바이스를 구체적으로 나타낸 상세도이다.
먼저, 도 180에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(10)은 전도성 팁(11), 커패시터부(13), 인덕터부(14), 접지부(18) 및 바디부(19)를 포함한다. 커패시터부(13) 및 인덕터부(14)는 공진 회로부(12)를 형성한다. 구체적으로, 도 181에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(10)은 전도성 팁(11), 공진 회로부(12) 및 하우징(19)을 포함한다. 공진 회로부(12)는 커패시터부(13)와 인덕터부(14)를 포함한다. 하우징(19)은 팁(11)에 인접한 홀더부(19a) 및 팁(11)과 이격되어 있는 보디(body)부(19b)를 포함한다.
전도성 팁(11)은 전도성 연결 부재를 통해 커패시터부(13) 및/또는 인덕터부(14)에 연결될 수 있으며, 전도성 연결 부재는 와이어(wire), 핀(pin), 로 드(rod), 바(bar) 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 전도성 연결 부재는 인덕터부(14)의 코일을 포함할 수 있다.
커패시터부(13)는 병렬로 연결된 복수의 커패시터를 포함할 수 있다. 각각의 커패시터는 서로 상이한 커패시턴스를 가질 수 있으며, 제조 공정 내에서 트리밍(trimming)될 수 있다.
인덕터부(14)는 전도성 팁(11)에 인접하게 위치할 수 있고, 인덕터부(14)는 페라이트 코어와 페라이트 코어(15)에 감긴 코일(16)을 포함한다.
커패시터부(13)와 인덕터부(14)는 병렬로 연결되며, 커패시터부(13)와 인덕터부(14)의 LC 공진을 통해 구동 신호에 응답하여 공진 신호가 발생된다.
도 182은 스타일러스 펜의 인덕터부를 구체적으로 나타낸 개념도이다.
도 182을 참조하면, 인덕터부(14)는 페라이트 코어(15)와, 페라이트 코어(15)에 감긴 코일(16)을 포함한다.
이때, 인덕터부(14)의 인덕턴스(inductance)는 다음의 수학식 14에 의해 결정된다.
Figure pct00015
수학식 14로부터 알 수 있듯이, 인덕턴스는 페라이트 코어(15)의 투자율(permeability), 코일(16)의 단면적 및 권선수의 제곱에 비례하고, 코일(16)의 권선 길이에 반비례한다.
스타일러스 펜, 특히, 커패시티브 공진 스타일러스 펜에 수용되는 공진회로부(12)에서 인덕터부(14)의 설계는 매우 중요하다. 특히, 인덕터부의 설계에 있어서는, 도 183에 도시한 바와 같이, 인덕턴스(L)와 Q값이 매우 중요한 파라미터이다. 여기서, Q값은 공진회로 소자로서의 코일 특성을 나타내는 양으로서, Q＝2πfL/R로 주어진다. 여기서, L, R는 각각 코일의 인덕턴스와 레지스턴스, f는 주파수이다. Q의 값이 큰 코일을 사용할수록 날카로운 공진 특성을 얻을 수 있다.
스타일러스 펜, 특히, 커패시티브 공진 스타일러스 펜의 설계에서, L은 사용하고자 하는 주파수에 대하여 충분히 큰 자기 공진(self-resonance) 주파수를 가져야 하며, Q값은 사용하고자 하는 주파수에서 최대값을 갖는 것이 바람직하다. 이를 만족하기 위해서는 페라이트 코어의 재질, 코일의 와이어 종류, 권선방법(winding scheme)을 최적화해야 한다. 또한, 얇은 펜의 직경을 유지하면서 높은 출력 신호를 얻을 수 있는 방법이 필요하다.
이하의 실시 형태들에서는 다수의 페라이트 코어의 재질, 코일의 와이어 종류, 권선방법(winding scheme) 중에서 가장 최적화된 커패시티브 공진 스타일러스 펜의 설계 방안에 대해 설명한다.
(1) 페라이트 코어의 재질
본 실시 형태에서 사용한 페라이트 코어의 재질로 망간(Mn), 니켈(Ni)을 사용했다.
(2) 와이어종류
본 실시 형태에서 사용한 코일의 와이어 종류로 에나멜선과 리츠선을 사용했다.
도 184에 도시한 바와 같이, 에나멜선(100)은 구리선(101)의 표면에 절연성 에나멜(102)을 피복해 고온으로 가열하여 만든 전선으로서, 전기 기기, 통신 기기 및 전기 계기 등의 권선, 배선에 쓰인다. 본 실시 형태에서는 전체 두께(T)가 0.2mm, 전선 지름(Φ)이 0.18mm, 피복 두께(t)가 0.01mm인 에나멜선을 사용했다.
도 185에 도시한 바와 같이, 리츠선(LITZ) 선(200)은 직경이 0.1mm정 도의 가는 절연 전선(100, 예를 들면, 에날멜선)을 여러 가닥 꼬아서 한 줄로 하고, 그 위에 나일론 등으로 절연 피복(201)을 한 특수한 절연 전선이다. 리츠선(200)은 표면적을 크게 함으로써 표피 효과를 저감시킬 수 있으며, 고주파 회로의 코일 등에 사용한다.
본 실시 형태에서는 전체 두께(T)가 0.2mm, 전선 지름(Φ)이 0.06mm, 피복 두께(t)가 0.007mm인 리츠선을 사용했다.
(3) 권선방식
본 발명의 실시 형태에서는 스타일러스 펜이라는 한정된 공간에서 충분한 인덕턴스값(즉, 충분한 권선 수)을 얻기 위해, 다층의 와인딩 구조를 갖는 권선방식을 사용했다. 구체적으로, 도 186의 (a) 및 도 186의 (b)에 도시한 바와 같이 2가지 타입의 복수 층 권선 방식을 사용했다.
도 186의 (a)의 권선 방식은 가장 간단한 권선 방식으로서 아래 층의 권선이 끝나면 바로 윗층을 권선하는 순차 층 권선 방식(sequential layer winding scheme)이다. 이때, 도 186의 (a)의 방식은, 이전 층의 권선이 끝나는 지점에서 바로 윗층의 권선이 시작되는 방식으로서, 이하에서는 이를 U타입의 권선 방식이라 한다.
도 186의 (b)의 권선 방식은, 인접하는 권선 층들이 교대로 권선되는 방식(alternate layer winding scheme)으로서, 인접하는 층들의 권선이 지그재그 모양으로 경사지게 감겨지는 방식이다. 이하에서는 이를 지그재그(zigzag) 타입의 권선방식이라 한다. 이러한 지그재그 타입의 권선방식은 인접하는 층의 권선 사이의 전압 차이를 최소화할 수 있어, 권선 셀프 커패시턴스(winding self-capacitance)를 줄일 수 있다는 장점이 있다. 이때, 기생 커패시턴스의 일종인 권선 셀프 커패시턴스는 권선 내에 저장되는 전기장 에너지(electric field energy)를 나타내는 파라미터이다.
비교실험 1(재질별 특성치 비교)
코일의 와이어 종류를 에나멜선, U타입의 권선방식으로 권선한 상태에서, 페라이트 코어의 재질을 망간, 니켈, 마그네슘으로 변경해 Q값을 측정했다.
측정결과, 각 코어의 재질별 Q값의 특성 차이는 거의 없었으며, 측정된 Q값도 제품으로 구현하기에는 상당히 부족한 수준이었다.
비교실험 2(권선 종류별 특성치 비교)
페라이트 코어의 재질을 망간(Mn), U타입의 권선 방식으로 권선한 상태에서, 코일의 와이어 종류를 각각 에나멜선과 리츠선으로 해서 제작한 인덕터 1과 인덕터 2에 대해 Q값을 측정했다.
도 187은 KEYSIGHT TECHNOGIES사의 E4980A precision LCR meter를 통해 주파수를 변경하면서 측정한 인덕터 1 및 인덕터 2의 Q값을 나타내는 도면이다.
도 187에서 a는 인덕터 1(망간 코어/에나멜선/U타입 권선방식)의 주파수에 대한 Q값의 변화를 나타내는 파형이며, b는 인덕터 2(망간 코어/리츠선/U타입 권선방식)의 주파수에 대한 Q값의 변화를 나타내는 파형이다.
리츠선으로 제작한 인덕터 2에서는 400kHz 부근의 주파수(주파수 f1)에서 Q값이 거의 최대치를 나타내며, 에나멜선으로 제작한 인덕터 1에서는 150kHz 부근의 주파수(주파수 f2)에서 Q값이 거의 최대치를 나타낸다.
도 187의 a와 b를 비교한 결과, 인덕터 2의 최대 Q값이 인덕터 1의 최대 Q값보다 거의 1.5 배 정도 높음을 알 수 있다. 따라서, 스타일러스 펜의 공진 회로를 형성하는 인덕터의 코일로서는 리츠선이 에나멜선보다 우수함을 알 수 있다.
그러나, 비교실험 2에서 측정된 인덕터 2의 최대 Q값도 상용화에 필요한 목표값(Qtarget)의 1/2 정도에 불과한 수준이었다.
비교실험 3(권선 방식별 특성치 비교)
페라이트 코어의 재질을 망간(Mn)으로 한 상태에서, 와이어 종류를 에나멜선과 리츠선으로 권선 방식을 U타입과 지그재그 타입으로 변경해 제작한 인덕터 3 내지 인덕터 5에 대해 Q값을 측정했다.
도 188는 KEYSIGHT TECHNOGIES사의 E4980A precision LCR meter를 통해 주파수를 변경하면서 측정한 인덕터 3 내지 인덕터 5의 Q값을 나타내는 도면이다.
도 188에서 a는 인덕터 3(망간코어/에나멜선/U타입 권선방식)의 주파수에 대한 Q값의 변화를 나타내는 파형이며, b는 인덕터 4(망간코어/에나멜선/지그 재그 타입 권선방식)의 주파수에 대한 Q값의 변화를 나타내는 파형이고, c는 인덕터 5(망간코어/리츠선/지그재그 타입 권선방식)의 주파수에 대한 Q값의 변화를 나타내는 파형이다.
도 188의 c파형으로부터 알 수 있듯이, 리츠선/지그재그 권선방식으로 제작한 인덕터 5에서는 300kHz 부근의 주파수(주파수 f3)에서 Q값이 거의 최대치를 나타낸다. 에나멜선/지즈재그 권선방식으로 제작한 인덕터 4와 에나멜선/U타입 권선방식으로 제작한 인덕터 3에서는 150kHz 부근의 주파수(주파수 f2)에서 Q값이 거의 최대치를 나타낸다
또한, 도 188의 a, b, c를 비교한 결과, 인덕터 5의 최대 Q값이 인덕터 4의 최대 Q값보다 거의 1.5배 정도 높으며, 인덕터 3의 최대 Q값보다 두 배 이상 높음을 알 수 있다. 따라서, 스타일러스 펜의 공진회로를 형성하는 인덕터의 권선방식은 지그재그 타입의 권선 방식이 U 타입의 권선방식보다 우수함을 알 수 있다.
그러나, 비교실험 2에서 측정된 인덕터 5(망간코어/리츠선/지그재그 타입 권선방식)의 상용화에 필요한 목표 값(Qtarget)의 3/4 정도에 불과한 수준이었다.
비교실험 4(코어 재질별 특성치 비교)
본 실시 형태에서는 페라이트 코어의 재질로서 망간과 니켈을 사용했으며, 보통 니켈의 투자율은 200-300이고, 망간의 투자율은 3000-5000로 알려졌다.
본 실시 형태에서 사용한 망간이 니켈보다 대략 15배 정도 투자율이 높으므로, 코일의 단면적 및 길이가 동일하다고 가정한 경우, 동일한 인덕턴스값을 얻기 위해서 망간의 권선 수가 니켈의 권선 수보다 대략 4배만큼 줄일 수 있는 장점이 있다. 따라서, 권선 수의 관점으로만 보면, 니켈보다는 망간을 사용하는 것이 효과적임을 알 수 있다.
한편, 인덕터부(14)에서는 코어에 권선된 코일을 포함하는 복잡한 구조를 가지므로, 기생 커패시턴스가 추가적으로 형성된다. 이러한 기생 커패시턴스에 의해 Q 값이 감소하므로, 공진 신호의 진폭을 감소시키는 문제가 있다.
인덕터부(14)에서 형성된 기생 커패시턴스는 권선된 코일들 사이와, 코어와 코일 사이에서 발생할 수 있는데, 전술한 바와 같이 지그재그 타입의 권선 방식을 채택함으로써 권선된 코일들 사이의 기생 커패시턴스를 줄일 수 있다.
한편, 본 실시 형태에서는 코어와 코일 사이의 기생 커패시턴스를 줄이 기 위해, 망간보다 낮은 유전율을 갖는 코어 재질을 테스트했으며, 테스트 결과 니켈코어가 페라이트 코어의 재질로서는 최적임을 확인할 수 있었다.
페라이트 코어 소자로서 주로 사용되는 망간과 니켈에서 중요한 물리적 특성은 투자율(permeability)로서, 이는 수학식 14에서와 같이 인덕턴스 값에 중요한 영향을 끼친다. 그러나, 페라이트 소자로서의 망간과 니켈에서, 유전율 (permittivity)은 거의 관심을 갖지 않는 물리적 특성이며, 실제로 니켈의 경우에는 제조사가 제공하는 데이터 시트에도 관련 정보가 없을 정도이다.
본 실시 형태에서는 망간과 니켈의 유전율을 확인하기 위해, KEYSIGHT TECHNOGIES사의 E4980A precision LCR meter를 사용해, 망간과 니켈의 유전율 (permittivity)을 측정했으며, 그 측정결과는 다음의 표 1와 같다.
망간 유전율 니켈 유전율
측정 1 2400 -
측정 2 8300 2
측정 1과 측정 2는 동일한 KEYSIGHT TECHNOGIES사의 E4980A precision LCR meter를 사용해 측정한 것으로서, 측정 1은 측정 소프트웨어에서 자동적으로 계산된 유전율을 나타낸다. 측정 1에 의하면, 망간의 유전율은 2400이나, 니켈의 유전율은 측정되지 않음을 알 수 있다.
측정 2는 페라이트 코어 사이의 커패시턴스, 면적, 거리를 측정하여 유전율을 계산한 방식으로서, 측정 2에 의하면, 망간의 유전율은 8300이고 니켈의 유전율은 2로 측정되었다.
측정 1과 측정 2 사이에는 유전율의 결과에 큰 차이가 있으며, 특히 측정 2의 경우에는 커패시턴스, 면적, 거리 등에 따라 오차가 상당한 것으로 확인되었다. 그러나, 측정 1 및 측정 2의 결과, 망간 대비 니켈이 적어도 유전율이 1/1000 이상 작은 것을 알 수 있다.
비교실험 4에서는 페라이트 코어의 재질을 니켈로 하고, 와이어 종류를 리츠선으로 한 상태에서, 권선 방식을 U타입과 지그재그 타입으로 변경해 제작한 인덕터 6 및 인덕터 7에 대해 Q값을 측정했다.
도 189은 KEYSIGHT TECHNOGIES사의 E4980A precision LCR meter를 통해 주파수를 변경하면서 측정한 인덕터 6 및 인덕터 7의 Q값을 나타내는 도면이다.
도 189에서 a는 인덕터 6(니켈코어/리츠선/U타입 권선방식)의 주파수에 대한 Q값의 변화를 나타내는 파형이며, b는 인덕터 7(니켈코어/리츠선/지그재그 타입 권선방식)의 주파수에 대한 Q값의 변화를 나타내는 파형이다.
도 189의 b 파형으로부터 알 수 있듯이, 니켈코어/리츠선/지그재그 권선방식으로 제작한 인덕터 7에서는 400kHz 부근의 주파수(주파수 f5)에서 Q값이 거의 최대치를 나타낸다. 니켈코어/리츠선/U타입 권선방식으로 제작한 인덕터 6에 서는 200kHz 부근의 주파수(주파수 f6)에서 Q값이 거의 최대치를 나타낸다. 도 189의 a와 b를 비교한 결과, 인덕터 7의 최대 Q값이 인덕터 6의 최대 Q값보다 거의 두 배 정도 높음을 알 수 있다.
한편, 비교실험 4에서 측정된 인덕터 7(니켈코어/리츠선/지그재그 타입 권선방식)의 최대 Q값은 상용화에 필요한 목표 값(Qtarget)에 거의 도달함을 알 수 있었다.
이상에서 설명한 비교실험 1 내지 4에서는, 페라이트 코어의 재질, 코일의 와이어 종류, 권선방법(winding scheme)의 조합을 변경해 가면서 인덕터들을 제작해 Q 값을 테스트했으며, 테스트 결과 니켈 코어, 리츠선, 지그재그 타입의 권선 방식으로 커패시티브 공진 스타일러스 펜의 인덕터부를 설계한 경우 가장 높은 Q값을 얻음을 알 수 있었다. 그리고, 이러한 조합에 의해 제작한 인덕터의 최대 Q값은 상용화를 위한 목표 값(Qtarget)에 도달함을 알 수 있었다.
한편, 본 실시 형태에서는 페라이트 코어로서 니켈 코어를 사용하고 코어의 와이어 종류로서 리츠선을 사용해 실험했으나, 니켈 코어 이외에 페라이트 코어로서 유전율이 1000 이하인 물질을 사용하고, 리츠선 이외에도 하나의 코일이 둘 이상의 절연 전선(strand)을 감싸는 형태의 와이어를 사용하는 경우에는 이와 유사한 결과를 얻을 수 있을 것이다.
본 실시 형태에서는 코어와 코일 사이의 기생 커패시턴스를 더욱 줄이기 위해, 망간보다 낮은 유전율을 갖는 니켈을 사용하는 것 이외에, 이하에서 설명하는 바와 같이, 코어와 코일 사이에 보빈을 마련함으로써 코어와 코일 사이의 거리를 증가하는 방식을 사용할 수 있다.
도 190을 참조하면, 인덕터부(14)는 페라이트 코어(15), 페라이트 코어(15)의 적어도 일부를 감싸는 보빈(bobbin)(141), 보빈(141)의 적어도 일부에 감긴 코일(16)를 포함한다. 보빈(141)은 코일(16)의 권선으로 인한 힘에 의해 보빈(141)이 페라이트 코어(15)에 밀착되어 고정될 수 있다. 이러한 보빈(141)은 바디부(19)와 동일 또는 상이한 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 플라스틱 또는 표면이 절연 처리된 금속을 포함할 수 있다. 구체적으로, 보빈(141)은 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 액정폴리에스테르(LCP), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸 렌테레프탈레이트(PET) 및 페놀계 수지 등을 사용할 수 있다.
이처럼, 보빈(141)이 페라이트 코어(15)를 감싸고, 보빈(141)을 코일(16)로써 권선하는 경우, 페라이트 코어(15)와 코일(16) 사이의 거리가 증가함으로써, 도 190에서의 기생 커패시턴스(Cp2)의 값이 도 182에서의 기생 커패시턴스(Cp1)의 값보다 더 작게 설정할 수 있다.
도 191를 참조하면, 인덕터부(14)가 페라이트 코어(15)와 코일(16)만을 포함하는 경우, 공진 신호의 최대 진폭은 약 2V(+1V 내지 -1V)인 것으로 측정 되었다. 도 192을 참조하면, 인덕터부(14)가 페라이트 코어(15), 보빈(141) 및 코일(16)을 포함하는 경우, 공진 신호의 최대 진폭은 약 4V(+2V 내지 -2V)인 것으로 측정되었다. 즉, 페라이트 코어(15)의 적어도 일부를 보빈(141)으로 감싸고, 보빈(141) 위에 코일(16)을 권선하면, 공진 신호의 진폭이 더욱 큰 것을 확인할 수 있다.
한편, 본 실시 형태에 따라 최적의 인덕터부를 설계하기 위해, 페라이트 코어로 니켈을 사용하는 경우에는, 전술한 바와 같이, 니켈이 망간보다 1/15배 정도의 투자율이 낮으므로, 동일한 인덕턴스 값을 얻기 위해서 니켈의 권선 수가 망간의 권선 수보다 대략 4배 만큼 늘어나야 한다. 이에 따라, 동일한 인덕턴스를 얻기 위해서는 망간보다 직경이 커져야 하는 단점이 있다.
본 실시 형태에서는 스타일러스 펜의 직경을 얇게 하면서도 높은 출력 신호를 얻게 하기 위해, 복수의 인턱터를 사용하는 방법을 제안한다.
도 193은 얇은 직경의 2개의 인덕터를 직렬로 연결하고, 두 인덕터의 양단 사이에 커패시터를 병렬로 연결하는 방식의 등가회로를 나타낸다. 이하에서는 이러한 방식의 공진회로를 'LLC 공진회로'라 칭한다. 도 193에서 2개의 인덕터를 직렬로 연결한 것으로 도시했지만, 본 실시 형태가 이에 한정되는 것은 아니며 3개 이상의 인덕터를 직렬로 연결할 수 있다. LLC 공진회로에 의하면, 하나의 인덕터와 커패시터를 갖는 공진회로(이하, 'LC 공진회로'라 함)에 비해, 인덕턴스(L)가 2배로 커지기 때문에 커패시턴스를 1/2로 줄여 설계해야 한다. 즉, LLC 공진회로는 LC 공진회로에 비해 직경을 얇게 할 수는 있지만 커패시턴스에 대한 영향에 더 민감하다 는 단점이 있다.
한편, 도 194는 2개의 LC 공진 회로를 직렬로 연결한 방식(이하에서는 'LCLC 공진회로'라 함)으로서, 2개의 공진 신호를 합쳐 출력하는 방식의 등가회로를 나타내는 도면이다. 도 194에서 2개의 LC 공진회로를 직렬로 연결한 것으로 도시했지만, 본 실시 형태가 이에 한정되는 것은 아니며 3개 이상의 LC 공진회로를 직렬로 연결할 수 있다.
LCLC 공진회로에 의하면, 2개의 공진회로의 공진 주파수가 동일해야 하므로, 제조 공정 상에서 각각의 공진 회로의 공진 주파수가 동일하도록 튜닝해야 하는 단점이 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 페라이트 코어로 니켈을 사용함에 따라 발생하는 권선 수의 증가에도 불구하고, 도 193 및 도 194과 같이 둘 이상의 인덕터를 사용하면, 인덕터부 직경의 증가를 억제하여 얇은 직경의 스타일러스 펜을 제작할 수 있다.
한편, 도 193와 같이, LLC 방식의 공진회로를 사용하는 경우 1/2로 줄어든 커패시턴스에 대한 영향을 최소화하기 위해 다음에서 설명하는 구조의 스타일러스 펜을 채택할 수 있다.
"즉, 스타일러스 펜(10)이 호버링 상태인 경우에도, 터치 전극(21)으로 전달된 신호(RS)에 의해 터치 컨트롤러(262)는 감지 신호를 수신할 수 있다. 이러한 감지 신호에 따라 터치 컨트롤러(262)가 터치 데이터를 생성하면, 사용자가 의도하지 않은 터치 데이터가 생성되거나, 부정확하거나 불안정한 터치 데이터가 생성될 수 있다.
호버링 상태에서의 공진 신호(RS) 전달에 의한 터치 입력에 대해 도 195을 참조하여 설명한다."
도 195은 스타일러스 펜의 호버링에 의한 터치 입력을 나타낸 도면이다. 예를 들어, 필기 시에, 이전 획을 쓴 다음 다음 획을 쓰기 위하여, 터치 스크린(20) 내에서 스타일러스 펜(10)은 이전 획의 끝 지점(A)으로부터 다음획의 시작 지점(C)으로 이동할 수 있다.
스타일러스 펜(10)의 전도성 팁(11)은 일 지점(A)에서 윈도우(22)에 접촉하고, 다른 지점(C)에서도 윈도우(22)에 접촉한다. 윈도우(22)에 접촉되어 있는 전도성 팁(11)으로부터의 공진 신호(RS0, RS2)가 터치 전극(21)에 전달될 수 있다. 공진 신호(RS0)에 의해, 일 지점(A)에 대응하는 터치 데이터가 생성되고, 공진 신호(RS2) 에 의해, 다른 지점(C)에 대응하는 터치 데이터가 생성된다.
일 지점(A)과 다른 지점(C) 사이의 영역(B)에서, 스타일러스 펜(10)은 윈도우(22)로부터 이격되어 있다. 즉, 영역(B)에서 스타일러스 펜(10)은 호버링 상태에 있다. 호버링 상태의 스타일러스 펜(10)의 전도성 팁(11)으로부터의 공진 신호(RS0)가 터치 전극(21)에 전달될 수 있다. 공진 신호(RS1)에 의해, 영역(B)의 연결획(NL)에 대응하는 터치 데이터가 생성된다. 즉, 호버링 상태의 스타일러스 펜(10)에서 전달된 공진 신호(RS1)에 따라 터치 컨트롤러(262)가 터치 데이터를 생성하면, 사용자가 의도하지 않은 연결획에 대응하는 터치 데이터가 생성되어 터치 스크린(20) 상에 표시된다.
실시 형태들은 호버링 상태의 스타일러스 펜에서의 공진 신호 전달을 방지하는 스타일러스 펜을 제공한다.
한편으로, 사용자는 스타일러스 펜(10)을 파지하고, 전도성 팁(11)으로 터치 스크린(20)을 터치한다. 관련하여, 도 196 내지 도 199을 참조하여 설명한다.
도 196은 스타일러스 펜을 파지한 경우의 스타일러스 펜과 전자 디바이스를 나타낸 개념도이고, 도 197는 스타일러스 펜을 파지한 경우의 스타일러스 펜과 전자 디바이스를 나타낸 개략적인 회로도이며, 도 198 및 도 199은 스타일러스 펜을 파지한 경우의 스타일러스 펜과 전자 디바이스를 나타낸 개략적인 회로도이다.
도 196의 (a)에 도시된 바와 같이, 사용자(40)는 스타일러스 펜(10)을 파지하고, 터치 스크린(20)에 스타일러스 펜(10)의 팁을 접촉시켜 터치를 입력한다.
도 196의 (b)에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(10)은 전도성 팁(11), 전도성 팁(11)에 연결되어 있는 공진 회로부(12), 접지부(18), 및 하우징(19)을 포함한다. 공진 회로부(12)는 커패시터부(13)와 인덕터부(14)를 포함한다. 하우징(19)은 팁(11)에 인접한 홀더부(19a) 및 팁(11)과 이격되어 있는 보디부(19b)를 포함한다.
인덕터부(14)는 페라이트 코어(15)와 페라이트 코어(15)에 감긴 코일(16)을 포함한다. 인덕터부(14)의 인덕턴스(inductance)는 L = μSN2/l에 의해서, 자성계수(μ), 코일(16)의 단면적(S) 및 권선 수(N)의 제곱에 비례하고, 코일(16)의 길이(l)에 반비례한다.
스타일러스 펜(10)은 사용자의 손가락(40)에 의해 파지되며, 이때 손가락(40)과 스타일러스 펜(10)의 내부 도전체(코일(16) 내지 스타일러스 펜(10) 의 각 소자를 연결하고 있는 도선들 등)에 의해서 기생 커패시턴스(Cf1, Cf2)가 형성될 수 있다.
도 197를 참조하면, 사용자의 손(40)에 의한 기생 커패시턴스(Cf)가 도시된다. 즉, 기생 커패시턴스(Cf)에 의해, 스타일러스 펜(10)의 공진 주파수가 변화하게 된다. 그러면, 구동 신호(30)의 주파수와 스타일러스 펜(10)의 공진 주파 수가 일치하지 않게 되어, 스타일러스 펜(10)으로부터 출력되는 신호의 크기가 감소하는 문제가 있다.
도 198 및 199을 참조하면, 사용자의 손(40)에 의한 기생 커패시턴스(Cf)가 도시된다. 즉, 기생 커패시턴스(Cf)에 의해, 스타일러스 펜(10)의 공진 주파수가 변화하게 된다. 그러면, 구동 신호(30)의 주파수와 스타일러스 펜(10)의 공진 주파수가 일치하지 않게 되어, 스타일러스 펜(10)으로부터 출력되는 신호의 크기가 감소하는 문제가 있다.
이때, 기생 커패시턴스(Cf)의 영향은 LC 공진회로나 LCLC 공진회로에 비해, LLC 회로가 더 크다. 이는 동일한 공진 주파수로 설계하는 경우, LLC 공진회로 커패시턴스가 LC 공진 회로나 LCLC 공진 회로의 커패시턴스 보다 1/2만큼 작기 때문이다.
이하에서는 사용자의 파지에 의한 공진 주파수의 변화를 방지하는 스타일러스 펜에 대해 도 200을 참조하여 설명한다.
도 200은 LLC 구조의 스타일러스 펜을 나타낸 개념도이다.
도 200에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(10)은 전도성 팁(11), 커 패시터부(13), 두 개의 인덕터부(14, 14'), 차단 부재(17), 접지부(18), 및 바디부 (19)를 포함한다.
인덕터부(14, 14')는 각각 두 개의 페라이트 코어(15, 15')와, 페라이트 코어(15, 15')에 감긴 코일(16, 16')을 포함한다. 이때, 두 개의 인덕터부 (14, 14')는 직렬로 연결된다.
도 201은 스타일러스 펜을 나타낸 개념도이다.
도 201에 도시된 스타일러스 펜(10)은 도 196의 스타일러스 펜(10)과 비교하여, 차단 부재(17)를 더 포함한다.
차단 부재(17)는 커패시터부(13)와 인덕터부(14, 14')를 감싸는 전도성 부재로서, 사용자의 손에 의한 기생 커패시턴스의 형성을 방지할 수 있다. 차단 부재(17)는 하우징(19)의 적어도 일부를 감싸는 전도성 부재 또는 하우징(19)의 적어도 일부인 전도성 부재로서, 사용자의 손에 의한 기생 커패시턴스의 형성을 방지할 수 있다.
그러나, 차단 부재(17)는 와전류(渦電流, eddy current)를 발생시키는 문제가 있다. 이때, 차단 부재(17)는 스타일러스 펜에서 발생하는 와전류(eddy current)의 영향을 최소화하기 위해, 차단 부재(17)의 양단은 와전류의 방향(ED)을 따라 이격되도록 설계할 수 있다.
이와 관련하여 도 202를 참조하여 함께 설명한다.
도 202는 도 201에 도시된 스타일러스 펜에서 발생하는 와전류(eddy current)를 나타낸 예시도이다.
도 202의 (a)에 도시된 바와 같이, 전도성 팁(11)에서 전달된 구동 신호에 의해, 시계방향의 전류가 코일(16, 16')에 흐르고, 코일(16, 16')에 흐르는 전류에 의해 자기장이 형성된다. 혹은, 도 202에 도시된 바와 같이, 공진에 의해 전류(I1)가 코일(16)에 흐른다. 코일(16)에 흐르는 전류(I1)에 의해 자기장(M1)이 형성된다.
이때, 코일의 전류에 의해 생성된 자기장의 변화에 의해 코일의 전류 방향과 반대 방향인 반시계 방향으로 와전류가 형성되어, 차단 부재(17)에는 시계 방향의 와전류가 흐르게 된다. 자기장(M1)에 의해 차단 부재(17)에는 일정 방향으로의 전류(I2)가 형성된다. 전류(I2)는 인덕터부(140)에 의해 형성된 자기장(M1)의 방향에 수직인 평면 상에서 형성될 수 있다. 이러한 전류(I2)가 합쳐져서, 도 202의 (b)에 도시된 바와 같은 시계 방향의 와전류(I3)가 발생된다.
코일(16)에서 발생한 자기장(M1)이, 이러한 와전류(I3)에 의해 억제된다. 그러면, 인덕터부(14)의 인덕턴스가 변화하고, 인덕턴스 변화에 따라 스타일러스 펜(11)의 공진 주파수가 변화하는 문제가 발생한다.
실시 형태들은 사용자의 파지 및 와전류 발생에 의한 공진 주파수의 변화를 더 방지하는 스타일러스 펜을 제공한다.
도 203 내지 도 211은 실시 형태들에 따른 스타일러스 펜의 구조를 나타낸 개념도이다.
도 203은 호버링 상태의 스타일러스 펜에서의 공진 신호 전달을 방지하는 스타일러스 펜을 도시하고, 도 204는 호버링 상태의 스타일러스 펜에서의 공진 신호 전달과, 와전류 발생에 의한 공진 주파수의 변화를 더 방지하는 스타일러스 펜을 도시하며, 도 205 및 도 206은 호버링 상태의 스타일러스 펜에서의 공진 신호 전달과, 사용자의 파지 및 와전류 발생에 의한 공진 주파수의 변화를 더 방지하는 스타일러스 펜을 도시하며, 도 207 내지 도 211은 사용자의 파지 및 와전류 발생에 의한 공진 주파수의 변화를 더 방지하는 스타일러스 펜을 도시한다.
도 203 내지 도 211의 스타일러스 펜(100)은 전도성 팁(110), 공진 회로부, 차단 부재(170), 접지부(180) 및 하우징(190)을 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위해, 도 203 내지 도 211에 공진 회로부의 인덕터부(140)만을 도시하였으나, 공진 회로부는 커패시터부를 포함하며, 커패시터부는 하우징(190)의 내부에 위치할 수 있다.
전도성 팁(110)은 커패시터부(미도시) 및 인덕터부(140)에 전기적으로 연결되어 있다. 예를 들어, 전도성 팁(110)은 커패시터부(미도시)와 인덕터부(140)에 전도성 연결 부재(112) 등으로 직접 연결되어 있다.
도 203 내지 211을 참조하면, 전도성 팁(110)의 전체 또는 일부는 전도성 물질(예를 들어, 금속)로 형성될 수 있거나, 또는 전도성 팁(110)은 비전도성 하우징 내부에 존재하면서 전도성 팁(110)의 일부가, 하우징에 마련된 개구(opening)를 통해 외부로 노출된 형태를 가질 수도 있으며, 이에 제한되지 않는다.
전도성 연결 부재(112)는 전도성을 갖는 부재로서, 배선(wiring), 와이어(wire), 핀(pin), 로드(rod), 바(bar) 등일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
커패시터부(미도시) 및 인덕터부(140)는 하우징(190) 내에 위치한다. 커패시터부(미도시)는 병렬로 연결된 복수의 커패시터를 포함할 수 있다. 각각의 커패시터는 서로 상이한 커패시턴스를 가질 수 있으며, 제조 공정 내에서 트리밍(trimming)될 수 있다. 인덕터부(140)는 전도성 팁(110)으로부터 제1 거리(d1)만큼 이격되어 위치할 수 있다.
하우징(190)은 스타일러스 펜(100)의 소자들을 수용할 수 있다. 하우징(190)은 내부가 비어 있으므로, 그 내부에 전도성 팁(110), 공진 회로부 및 접지부(180)를 수용할 수 있다. 이러한 하우징(190)은 비전도성 물질로 이루어질 수 있다.
하우징(190)은 전도성 팁(110)에 인접한 홀더부(190a)와 전도성 팁(110)에 이격되어 있는 보디부(190b)를 포함한다. 홀더부(190a)와 보디부(190b)는 일체로 형성될 수도 있다. 홀더부(190a)와 보디부(190b)가 일체로 결합된 형태로 도시하였으나, 홀더부(190a)와 보디부(190b)는 분리될 수도 있다.
홀더부(190a)는 도 203의 (a)에 도시된 뿔대 또는 도 203의 (b)의 기둥 형태일 수 있다. 또는 홀더부(190a)는 도 203의 (c)의 돔(dome)(192)이 결합된 기둥 형태일 수 있다. 또는 홀더부(190a)는 도 203의 (d)의 파이프(pipe) 형태일 수 있다.
보디부(190b)는 원기둥, 다각기둥, 적어도 일부분이 곡면인 기둥 형태, 배흘림 기둥(entasis) 형태, 각뿔대(frustum of pyramid) 형태, 원뿔대(circular truncated cone) 형태 등을 가질 수도 있으며, 그 형태에 제한되지 않는다.
차단 부재(170a)는 전도성 팁(110)이 외부로 노출되어 있는 하우징(190)의 일 부분에 대응하여 위치할 수 있다. 예를 들어, 차단 부재(170a)는 전도성 팁(110)이 외부로 노출되어 있는 홀더부(190a)의 개구로부터 0mm 내지 20mm 내에 위치할 수 있다. 구체적으로, 차단 부재(170a)는 홀더부(190a)의 개구와 홀더부(190a)의 개구로부터 20mm 이격되어 있는 부분 사이에 위치할 수 있다. 또한, 차단 부재(170a)는 홀더부(190a)의 개구로부터 0.1mm 이상 이격된 부분과 홀더부(190a)의 개구로부터 10mm 이격되어 있는 부분 사이에, 개구로부터 1mm 이상 이격된 부분과 홀더부(190a)의 개구로부터 5mm 이격되어 있는 부분 사이에, 위치할 수 있다. 즉, 차단 부재(170a)는 전도성 팁(110)이 외부로 노출되어 있는 하우징의 일 부분과 적어도 20mm 이내로 인접한 영역에 위치할 수 있다.
차단 부재(170a)는 홀더부(190a)의 적어도 일부를 감싸는 전도성 부재일 수 있다. 차단 부재(170a)는 홀더부(190a)의 적어도 일부인 전도성 부재일 수 있다. 이러한 차단 부재(170a)는 전도성 연결 부재(112)를 통해 접지부(180)에 연결될 수 있다. 차단 부재(170a)는 접지부(180)에 전기적으로 연결되어 접지된다.
차단 부재(170a)는 홀더부(190a)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 즉, 홀더부(190a)의 내표면 또는 외표면에 부착될 수도 있고, 홀더부(190a)의 내표면으로부터 소정 거리 이격되어 홀더부(190a)의 내부에 수용될 수도 있다. 도 203에서, 전도성 팁(110)은 홀더부(190a) 내부에 위치하고 있는 것으로 도시되어 있으나, 전도성 팁(110)이 보디부(190b) 내부로 연장되어 있는 경우, 차단 부재(170a)는 보디부(190b)의 내부 또는 외부에도 위치할 수 있다. 즉, 보디부(190b)의 내표면 또는 외표면에 부착될 수도 있고, 보디부(190b)의 내표면으로부터 소정 거리 이격되어 보디부(190b)의 내부에 수용될 수도 있다.
또한, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 차단 부재(170a)는 커패시터부와 인덕터부(140)의 위치에 따라, 커패시터부와 인덕터부(140)의 적어도 일부를 감쌀 수도 있다. 예를 들어, 커패시터부와 인덕터부(140)가 홀더부(190a) 내부에 위치하고 있는 경우, 차단 부재(170a)는 커패시터부와 인덕터부(140)의 적어도 일부를 감쌀 수 있다.
도 203에 도시된 바와 같이, 인덕터부(140)가 차단 부재(170a)로부터 소정 거리 이상 이격되어 있는 경우, 차단 부재(170a)는 하나의 전도성 판(plate)의 형태를 가질 수 있다. 즉, 차단 부재(170a)는 표면이 매끈하거나, 도트, 스트라이프, 그리드 형의 표면 돌출 구조를 갖는 플레이트형 부재일 수 있다. 또한, 차단 부재(170a)는 홀더부(190a) 내의 전도성 코일일 수도 있다. 예를 들어, 차단부재(170a)는 홀더부(190a)의 내부와 접하면서 감겨있는 전도성의 코일일 수도 있다.
차단 부재(170a)가 방향(PD)을 따라 인덕터부(140)의 페라이트 코어로부터 제1 거리(d1)만큼 이격되어 있다. 차단 부재(170a)가 복수의 차단부로 형성되어 있지 않더라도 인덕터부(140)의 페라이트 코어에 의해 형성된 자기장에 의한 영향이 적다.
도 203의 (a)에서 차단 부재(170a)는 뿔대 형태의 홀더부(190a)의 옆면 혹은 옆면의 일부, 혹은, 표면 중 일부를 감싸는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 차단 부재(170a)는 뿔대 형태의 홀더부(190a)의 옆면 중 팁(110)에 인접한 부분만을 감싸는 형태일 수 있다.
도 203의 (b)에서 차단 부재(170a)는 기둥 형태의 홀더부(190a)의 옆면의 적어도 일 부분을 감싸는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 차단 부재(170a)는 기둥 형태의 홀더부(190a)의 옆면 중 팁(110)에 인접한 부분만을 감싸는 형태일 수 있다.
도 203의 (c)에서 차단 부재(170a)는 기둥 형태의 홀더부(190a)의 옆면과 돔(192)의 외면의 적어도 일 부분을 감싸는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 차단 부재(170a)는 돔(192)의 외면과 기둥 형태의 홀더부(190a)의 옆면 중 팁(110)에 인접한 부분만을 감싸는 형태일 수 있다.
도 203의 (d)에서 차단 부재(170a)는 파이프 형태의 홀더부(190a)의 내면의 적어도 일 부분을 감싸는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 차단 부재(170a)는 파이프 형태의 홀더부(190a)의 내면 중 팁(110)에 인접한 부분만을 감싸는 형태일 수 있다.
도 204에 도시된 바와 같이, 인덕터부(140)가 차단 부재(170a)로부터 제1 거리(d1)보다 짧은 제2 거리(d2) 이하로 이격되어 있는 경우, 차단 부재(170a)는 복수의 제1 차단부(171a)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 차단 부재(170a)는 홀더부(190a)의 둘레 방향으로 폐루프를 형성하면서 서로 이격된 복수의 차단부(171a)를 포함할 수 있다.
복수의 제1 차단부(171a)는 인덕터부(140) 내의 페라이트 코어의 축방향(PD)과 평행한 방향으로 연장될 수 있다. 도면에 도시된 와전류의 방향을 기준으로 설명하면, 와전류에 수직인 방향(PD) 또는 보디부(190b)의 길이 방향(PD)으로 연장될 수 있다. 복수의 제1 차단부(171a)는 페라이트 코어의 축방향(PD)에 수직인 방향, 혹은, 홀더부(190a)의 원주 방향을 따라 서로 이격되어 있다. 서로 이격된 복수의 제1 차단부(171a)는 페라이트 코어의 축방향(PD)에 수직인 방향, 혹은, 홀더부(190a)의 원주 방향을 따라 0.03mm 이상의 간격으로 이격될 수 있다. 도면에 도시된 와전류의 방향을 기준으로 설명하면, 복수의 제1 차단부(171a)는 와전류의 방향(ED)을 따라 0.03mm 이상의 간격으로 이격될 수 있다. 차단 부재(170)가 서로 이격된 복수의 제1 차단부(171a)를 포함하므로, 차단 부재(170a)를 따라 와전류가 흐를 수 없게 되어, 와전류의 발생이 차단된다. 복수의 제1 차단부(171a)는 페라이트 코어의 축방향(PD)에 소정 각도(0도 초과 90도 미만)로 기울어진 방향을 따라 연장되어 있을 수도 있다.
복수의 제1 차단부(171a)는 연결부(174a)를 통해 서로 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 연결부(174a)가 접지부(180)에 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 복수의 제1 차단부(171a)는 전도성 연결 부재(112)를 통해 접지부(180)에 연결될 수 있다. 차단 부재(170a)는 접지부(180)에 전기적으로 연결되어 접지된다.
도 204의 (a)에서 차단 부재(170a)는 뿔대 형태의 홀더부(190a)의 옆면, 표면의 적어도 일 부분을 감싸는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 차단 부재(170a)는 뿔대 형태의 홀더부(190a)의 옆면 중 팁(110)에 인접한 부분만을 감싸는 형태일 수 있다.
도 204의 (b)에서 차단 부재(170a)는 기둥 형태의 홀더부(190a)의 옆면, 표면의 적어도 일 부분을 감싸는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 차단 부재(170a)는 기둥 형태의 홀더부(190a)의 옆면 중 팁(110)에 인접한 부분만을 감싸는 형태일 수 있다.
도 204의 (c)에서 차단 부재(170a)는 기둥 형태의 홀더부(190a)의 옆면과 돔(192)의 외면의 적어도 일 부분을 감싸는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 차단 부재(170a)는 돔(192)의 외면과 기둥 형태의 홀더부(190a)의 옆면 중 팁(110)에 인접한 부분만을 감싸는 형태일 수 있다.
도 204의 (d)에서 차단 부재(170a)는 파이프 형태의 홀더부(190a)의 내면의 적어도 일 부분을 감싸는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 차단 부재(170a)는 파이프 형태의 홀더부(190a)의 내면 중 팁(110)에 인접한 부분만을 감싸는 형태일 수 있다.
도 205에 도시된 스타일러스 펜(100)은, 도 203에 도시된 스타일러스 펜(100)에 비해 차단 부재(170b)를 더 포함한다. 도 206에 도시된 스타일러스 펜(100)은, 도 204에 도시된 스타일러스 펜(100)에 비해 차단 부재(170b)를 더 포함한다.
차단 부재(170b)는 인덕터부(140)를 감싸는 전도성 부재를 포함한다. 차단 부재(170b)는 인덕터부(140)를 중심으로 하고 소정 반경을 갖는 원주상에 위치할 수 있다. 차단 부재(170b)는 복수의 제1 차단부(171b)를 포함할 수 있다. 즉, 차단 부재(170b)는 도 27에 도시된 바와 같이 복수의 조각으로 분리된 상태로 존재할 수 있다. 예를 들어, 차단 부재(170b)는 보디부(190b)의 둘레 방향으로 배치된 복수의 차단부(171b)를 포함할 수 있다. 또한, 차단 부재(170b)는 보디부(190b)의 둘레 방향으로 폐루프를 형성하면서 서로 이격된 복수의 차단부(171b)를 포함할 수 있다.
차단 부재(170b)는 인덕터부(140)의 적어도 일부를 감싸도록 보디부(190b)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 즉, 차단 부재(170b)는 보디부(190b)의 내표면, 내표면으로부터 소정거리 이격된 위치, 외표면 중 어느 하나의 영역에 구비될 수 있다. 도 205에서, 인덕터부(140)는 보디부(190b) 내부에 위치하고 있는 것으로 도시되어 있으나, 다른 실시 형태에서는, 인덕터부(140)가 홀더부(190a) 내부로 연장되어 있는 경우로써, 차단 부재(170b)가 홀더부(190a)의 내부 또는 외부에도 위치할 수 있다.
복수의 제1 차단부(171b)는 와전류에 수직인 방향(PD), 즉 인덕터부(140) 내의 페라이트 코어의 축방향(PD) 또는 보디부(190b)의 길이 방향(PD)과 평행한 방향으로 연장되어 있으며, 도 202에 도시된 와전류의 방향(ED) 또는 보디부(190b)의 둘레를 따라 서로 이격되어 있다. 복수의 제1 차단부(171b)는 페라이트 코어의 축을 중심으로 한 원주상에서 소정 거리 이격된 상태로 배치될 수 있다. 차단 부재(170b)가, 와전류의 방향(ED)(도 202 참조), 다시 말해, 페라이트 코어의 축을 중심으로 한 원주상에서 또는 보디부(190b)의 둘레를 따라 서로 이격된 복수의 제1 차단부(171b)를 포함하므로, 차단 부재(170b)를 따라 와전류가 흐를 수 없게 되어, 와전류의 발생이 차단된다. 복수의 제1 차단부(171b)가 페라이트 코어의 축방향(PD)과 평행한 방향, 바꿔 말하면, 페라이트 코어의 축방향(PD) 또는 보디부(190b)의 길이 방향(PD)을 따라 연장되어 있는 것으로 설명하였으나, 복수의 제1 차단부(171b)는 방향(PD)에 소정 각도(0도 초과 90도 미만)로 기울어진 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다. 위의 설명에서, 와전류의 방향을 기준으로 한 설명이 포함되어 있으나, 이는 도 202의 도면에 기초하여 설명의 이해를 돕기 위한 것이다.
차단 부재(170a)와 차단 부재(170b)는 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 차단 부재(170a)와 복수의 제1 차단부(171b)가 홀더부(190a) 및 보디부(190b)의 경계에서 전기적으로 연결되어 있다. 그리고, 복수의 제1 차단부(171b)는 연결부(174b)를 통해 서로 전기적으로 연결되어 있다. 연결부(174b)가 접지부(180)에 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 복수의 제1 차단부(171b)는 전도성 연결 부재(112)를 통해 접지부(180)에 연결될 수 있다. 차단 부재(170a)와 차단 부재(170b)는 모두 접지부(180)에 전기적으로 연결되어 접지된다.
도 207의 (a)를 참조하면, 스타일러스 펜(100)은 전도성 팁(110), 도전성 연결 부재(120), 커패시터부(130), 인덕터부(140), 차단 부재(170), 접지부(180), 및 바디부(190)를 포함할 수 있다.
차단 부재(170)는 커패시터부(130)와 인덕터부(140)를 감싸는 전도성 부재를 포함한다. 도면에 도시되지는 않았으나, 차단 부재(170)는 접지부(180)에 연결될 수 있다. 즉, 차단 부재(170)와 접지부(180)를 연결하는 도선이 더 구비될 수 있으며, 이와 관련해서는 아래 도 208에서 자세히 설명하기로 한다.
또한 차단 부재(170)는 페라이트 코어의 축방향 또는 보디부의 길이 방향을 따라 연장되어 있고, 차단 부재(170)의 양단은 페라이트 코어의 중심축 또는 보디부의 중심축을 중심으로 한 원주상에 배치되고, 양단이 소정 거리 이격되도록 배치될 수 있다. 도면을 참조하여 설명하면, 차단 부재(170)의 양단은 와전류의 방향(ED)을 따라 이격되어 있다. 이와 관련하여 도 207의 (b) 내지 (e)는 차단 부재(170)를 상세하게 도시한다.
도 207의 (b)를 참조하면, 차단 부재(170)는 와전류의 발생을 차단하는 하나의 슬릿(GP)을 포함한다. 슬릿(GP)은 페라이트 코어의 중심축(PD) 또는 보디부의 중심축과 평행한 방향으로 형성될 수 있다. 즉, 도면을 참조하여 설명하면, 슬릿(GP)는 와전류에 수직인 방향(PD)을 따라 연장되어 있다. 즉, 페라이트 코어의 축을 중심으로 한 원주상에 배치된 플레이트 형상의 차단 부재(170)의 양단이 서로 접촉하지 않아, 중심축(PD)과 평행한 슬릿(GP)이 형성된다. 이에 따라, 차단 부재(170)의 양단(1701, 1702)은 하나의 슬릿(GP)에 의해 이격되어 있다. 실시 형태들에서, 슬릿(GP)은 와전류의 방향(ED)을 따라 0.03mm 이상의 폭을 가질 수 있다.
슬릿(GP)이 페라이트 코어의 중심축(PD)과 평행한 방향, 도면을 참조하면 와전류에 수직인 방향(PD)을 따라 연장되어 있는 것으로 설명하였으나, 슬릿(GP)은 중심축(PD) 방향에 대하여 소정 각도(0도 초과 90도 미만)로 기울어진 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다.
사각 플레이트 형상의 차단 부재(170)에 있어서, 차단 부재(170)의 양단(양변)(1701, 1702)은 페라이트 코어의 중심축(PD) 또는 보디부의 중심축과 평행한 방향, 도면에서는 와전류의 방향(ED)을 따라 이격되어 있다. 그러므로, 차단 부재(170)를 따라 와전류가 흐를 수 없게 되므로, 와전류의 발생이 차단된다.
도 207의 (c)를 참조하면, 차단 부재(170)는 복수의 제1 차단부(171)를 포함한다. 복수의 제1 차단부(171)는 페라이트 코어의 중심축(PD) 또는 보디부의 중심축과 평행한 방향, 즉, 와전류에 수직인 방향을 따라 연장되어 있다. 또한, 페라이트 코어의 축을 중심으로 한 원주상을 따라 서로 이격되어 있다. 도면을 참조하면, 와전류의 방향(ED)을 따라 서로 이격되어 있다고 설명할 수 있다. 마찬가지로, 차단 부재(170)가, 와전류의 방향(ED)을 따라 서로 이격된 복수의 제1 차단부(171)를 포함하므로, 차단 부재(170)를 따라 와전류가 흐를 수 없게 되어, 와전류의 발생이 차단된다. 복수의 제1 차단부(171)가 페라이트 코어의 중심축(PD)을 따라 연장되어 있는 것으로 설명하였으나, 복수의 제1 차단부(171)는 방향(PD)에 소정 각도(0도 초과 90도 미만)로 기울어진 방향을 따라 연장되어 있을 수 있다.
도 207의 (d)를 참조하면, 차단 부재(170)는 복수의 제2 차단부(172)를 포함한다. 복수의 제2 차단부(172)는 페라이트 코어의 중심축(PD) 또는 보디부의 중심축과 평행한 방향, 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향을 따라 이격되어 있으며, 복수의 제2 차단부(172) 각각의 양단은 페라이트 코어의 축을 중심으로 한 원주상을 따라, 즉, 와전류의 방향(ED)을 따라 서로 이격되어 있다. 마찬가지로, 차단 부재(170)에 포함된 복수의 제2 차단부(172) 각각의 양단이, 페라이트 코어의 축을 중심으로 한 원주상을 따라, 즉, 와전류의 방향(ED)을 따라 이격되어 있으므로, 차단 부재(170)를 따라 와전류가 흐를 수 없게 되어, 와전류의 발생이 차단된다.
도 207의 (e)를 참조하면, 차단 부재(170)는 복수의 제3 차단부(173)를 포함한다. 복수의 제3 차단부(173)는 페라이트 코어의 중심축(PD) 또는 보디부의 중심축에 평행한 방향(PD)을 따라서도 이격되어 있고, 페라이트 코어의 축을 중심으로 한 원주상을 따라서도 이격되어 있다. 도면을 참조하면, 와전류의 방향(ED)을 따라 서로 이격되었다고 할 수 있다. 마찬가지로, 차단 부재(170)에 포함된 복수의 제3 차단부(173)가 페라이트 코어의 축을 중심으로 한 원주상을 따라, 즉, 와전류의 방향(ED)을 따라 서로 이격되어 있으므로, 차단 부재(170)를 따라 와전류가 흐를 수 없게 되어, 와전류의 발생이 차단된다.
바디부(190)는 뿔대와 기둥이 결합된 형태를 포함할 수 있다. 바디부(190)는 뿔대 부분과 기둥 부분이 일체로 결합된 형태로 도시하였으나, 두 부분이 분리될 수도 있다. 기둥 부분은 원기둥, 다각기둥, 적어도 일부분이 곡면인 기둥 형태, 배흘림기둥 형태, 각뿔대 형태, 원뿔대 형태 등을 가질 수도 있으며, 그 형태에 제한되지 않는다. 이러한 바디부(190)는 비도전성 물질로 이루어질 수 있다.
차단 부재(170)는 바디부(190)의 내면, 외면, 또는 내부에 위치할 수 있으며, 이에 대해서는 후술하는 도면들을 참조하여 후술한다.
다음으로, 도 208의 (a)를 참조하면, 도 207의 (a)의 스타일러스 펜(100)과 비교하여, 스타일러스 펜(101)은 차단 부재(170)가 접지부(180)에 연결되어 있다는 차이점을 가진다. 또한, 차단 부재(170)와 접지부(180)는 인덕터부(140)로부터 이격된 위치에서 연결될 수 있다.
이와 관련하여 도 208의 (b) 내지 (d)는 접지부(180)와 연결되는 차단 부재(170)를 상세하게 도시한다.
도 208의 (b)를 참조하면, 차단 부재(170)는 와전류의 발생을 차단하는 하나의 슬릿(GP)과 차단 부재(170)의 양단(1701, 1702)을 연결하는 연결부(174)를 포함한다. 슬릿(GP)은 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD), 즉, 와전류(ED)에 수직인 방향을 따라 연장되어 있다. 차단 부재(170)의 양단(1701, 1702)은 하나의 슬릿(GP)에 의해 이격되어 있다. 차단 부재(170)의 양단(1701, 1702)은 페라이트 코어의 축 또는 보디부의 축을 중심으로 한 원주를 따라, 다시 말해, 와전류의 방향(ED)을 따라 이격되어 있다.
연결부(174)는 인덕터부(140)로부터 페라이트 코어의 중심축 방향(PD)을 따라 이격된 위치, 도면을 참조하면, 와전류 방향(ED)에 수직인 방향을 따라 이격된 위치에서, 차단 부재(170)의 양단(1701, 1702)을 연결할 수 있다. 그리고, 연결부(174)가 위치한 영역에서, 차단 부재(170)는 접지부(180)에 연결될 수 있다.
도 208의 (c)를 참조하면, 차단 부재(170)는 복수의 제1 차단부(171) 및 복수의 제1 차단부(171)를 서로 연결하는 제1 연결부(175)를 포함한다.
복수의 제1 차단부(171)는 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD), 도면을 참조하면, 와전류 방향(ED)에 수직인 방향을 따라 연장되어 있으며, 와전류의 방향(ED)을 따라 서로 이격되어 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 와전류 방향(ED)은 페라이트 코어의 축 또는 보디부의 축을 중심으로 한 원주 방향에 대응될 수 있다.
제1 연결부(175)는 인덕터부(140)로부터 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD)을 따라 이격된 위치, 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향(PD)을 따라 이격된 위치에서, 복수의 제1 차단부(171)를 연결할 수 있다. 그리고, 연결부(175)의 위치에서 차단 부재(170)는 접지부(180)에 연결될 수 있다.
도 208의 (d)를 참조하면, 차단 부재(170)는 복수의 제2 차단부(172), 복수의 제2 차단부(172)를 서로 연결하는 제2 연결부(176), 및 추가 접지부(177)를 포함한다.
복수의 제2 차단부(172)는 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD), 즉, 와전류 방향(ED)에 수직인 방향을 따라 이격되어 있으며, 복수의 제2 차단부(172) 각각의 양단은 페라이트 코어의 축 또는 보디부의 축을 중심으로 한 원주상에서 소정 거리 이격되어 있다. 즉, 와전류의 방향(ED)을 따라 서로 이격되어 있다.
제2 연결부(176)는 인덕터부(140)로부터 페라이트 코어의 중심축 방향(PD)을 따라 이격된 위치, 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향(PD)을 따라 연장되며, 복수의 제2 차단부(172)와 추가 접지부(177)를 연결할 수 있다.
추가 접지부(177)는 접지부(180)에 연결될 수 있다. 추가 접지부(177)는 접지부(180)는 인덕터부(140)로부터 이격된 위치에서 연결될 수 있다.
다음으로, 도 209의 (a)를 참조하면, 도 208의 (a)의 스타일러스 펜(101)과 비교하여, 스타일러스 펜(100)은 차단 부재(170)가 인덕터부(140)에 대응하여 위치하는 제1 차단 부재(170a)와 접지부(180)에 연결되어 있는 제2 차단 부재(170b)를 포함한다는 차이점을 가진다. 제2 차단 부재(170b)가 접지부(180)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 차단 부재(170a)는 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD), 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향(PD)을 따라 인덕터부(140)의 페라이트 코어(150)의 길이(CL) 이상으로 연장될 수 있다. 제2 차단 부재(170b)는 제1 차단 부재(170a)와 연결되어 있다. 즉, 제2 차단 부재(170b)는 제1 차단 부재(170a)과 전기적 연결이 이루어질 수 잇따.
이와 관련하여 도 209의 (b) 내지 (d)는 제1 차단 부재(170a)와 제2 차단 부재(170b)를 포함하는 차단 부재(170)를 상세하게 도시한다.
도 209의 (b)를 참조하면, 제1 차단 부재(170a)는 와전류의 발생을 차단하는 하나의 슬릿(GP)을 포함한다. 슬릿(GP)은 와전류에 수직인 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD)을 따라 제2 차단 부재(170b)의 하단까지 연장되어 있다. 제1 차단 부재(170a)의 길이(ES1)는 인덕터부(140)의 페라이트 코어(150)의 길이(CL) 이상일 수 있다. 슬릿(GP)의 길이도 제1 차단 부재(170a)의 길이(ES1)에 대응한다.
제1 차단 부재(170a)의 양단(1701, 1702)은 하나의 슬릿(GP)에 의해 이격되어 있다. 제1 차단 부재(170a)의 양단(1701, 1702)은 페라이트 코어의 축 또는 보디부의 축을 중심으로 한 원주 방향, 즉, 와전류의 방향(ED)을 따라 이격되어 있다. 그러므로, 제1 차단 부재(170a)를 따라 와전류가 흐를 수 없게 되므로, 와전류의 발생이 차단된다.
제2 차단 부재(170b)는 제1 차단 부재(170a)의 상단에 결합되어 있다. 제2 차단 부재(170b)는 접지부(180)에 연결될 수 있다. 제2 차단 부재(170b)는 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD)을 따라 인덕터부(140)의 페라이트 코어(150)로부터 이격되어 있다. 그러므로, 제2 차단 부재(170b)에 슬릿이 형성되어 있지 않더라도 페라이트 코어(150)에 의해 형성된 자기장에 의한 영향이 적다.
도 209의 (c)를 참조하면, 제1 차단 부재(170a)는 복수의 제1 차단부(171)를 포함한다. 복수의 제1 차단부(171)는 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD), 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향(PD)을 따라 연장되어 있으며, 페라이트 코어의 축 또는 보디부의 축을 중심으로 한 원주 방향, 즉, 와전류의 방향(ED)을 따라 서로 이격되어 있다. 제1 차단 부재(170a)의 길이(ES2)는 인덕터부(140)의 페라이트 코어(150)의 길이(CL) 이상일 수 있다. 복수의 제1 차단부(171)의 길이도 제1 차단 부재(170a)의 길이(ES2)에 대응한다. 그러므로, 제1 차단 부재(170a)를 따라 와전류가 흐를 수 없게 되므로, 와전류의 발생이 차단된다.
제2 차단 부재(170b)는 제1 차단 부재(170a)의 상단에 결합되어 있다. 제2 차단 부재(170b)는 접지부(180)에 연결될 수 있다. 제2 차단 부재(170b)는 방향(PD)을 따라 인덕터부(140)의 페라이트 코어(150)로부터 이격되어 있다. 그러므로, 제2 차단 부재(170b)가 복수의 차단부로 형성되어 있지 않더라도 페라이트 코어(150)에 의해 형성된 자기장에 의한 영향이 적다.
도 209의 (d)를 참조하면, 제1 차단 부재(170a)는 복수의 제2 차단부(172) 및 복수의 제2 차단부(172)를 서로 연결하는 제2 연결부(176)를 포함한다. 복수의 제2 차단부(172)는 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD), 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향(PD)을 따라 이격되어 있으며, 복수의 제2 차단부(172) 각각의 양단은 페라이트 코어의 축을 중심으로 한 원주상에서의 원주 방향, 즉, 와전류의 방향(ED)을 따라 서로 이격되어 있다. 그러므로, 제1 차단 부재(170a)를 따라 와전류가 흐를 수 없게 되므로, 와전류의 발생이 차단된다. 제1 차단 부재(170a)의 길이(ES3)는 인덕터부(140)의 페라이트 코어(150)의 길이(CL) 이상일 수 있다.
제2 연결부(176)는 인덕터부(140)로부터 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD), 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향(PD)을 따라 연장되며, 제1 차단 부재(170a)와 제2 차단 부재(170b)를 연결할 수 있다.
제2 차단 부재(170b)는 제1 차단 부재(170a)의 상단에 결합되어 있다. 제2 차단 부재(170b)는 접지부(180)에 연결될 수 있다. 제2 차단 부재(170b)는 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD), 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향(PD)을 따라 인덕터부(140)의 페라이트 코어(150)로부터 이격되어 있다. 그러므로, 제2 차단 부재(170b)가 복수의 차단부로 형성되어 있지 않더라도 페라이트 코어(150)에 의해 형성된 자기장에 의한 영향이 적다.
다음으로, 도 의 (a)를 참조하면, 스타일러스 펜(103)은 전도성 팁(110), 도전성 연결 부재(120), 커패시터부(130), 인덕터부(140), 차단 부재(170), 접지부(180), 및 바디부(190)를 포함할 수 있다. 도 25의 (a)에 도시된 구성요소와 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 설명을 생략한다.
스타일러스 펜(103)의 바디부(190) 내에서 인덕터부(140)의 위치는 도 31의 (a)의 스타일러스 펜(102)의 바디부(190) 내에서 인덕터부(140)의 위치와 상이하다. 스타일러스 펜(103)의 바디부(190) 내에서 인덕터부(140)는 전도성 팁(110)과 이격되어 있다.
이와 관련하여 도 210의 (b) 내지 (d)는 제1 차단 부재(170a)와 제2 차단 부재(170b)를 포함하는 차단 부재(170)를 상세하게 도시한다.
도 210의 (b)를 참조하면, 제1 차단 부재(170a)는 와전류의 발생을 차단하는 하나의 슬릿(GP)을 포함한다. 슬릿(GP)은 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD), 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향(PD)의 반대 방향(도면을 참조하면 전도성 팁으로부터 멀어지는 방향)을 따라 제2 차단 부재(170b)의 상단까지 연장되어 있다. 제1 차단 부재(170a)의 길이(ES1)는 인덕터부(140)의 페라이트 코어(150)의 길이(CL) 이상일 수 있다. 슬릿(GP)의 길이도 제1 차단 부재(170a)의 길이(ES1)에 대응한다.
제1 차단 부재(170a)의 양단(1701, 1702)은 하나의 슬릿(GP)에 의해 이격되어 있다. 제1 차단 부재(170a)의 양단(1701, 1702)은 페라이트 코어의 축 보디부의 축을 중심으로 한 원주 방향, 즉, 와전류의 방향(ED)을 따라 이격되어 있다. 그러므로, 제1 차단 부재(170a)를 따라 와전류가 흐를 수 없게 되므로, 와전류의 발생이 차단된다.
제2 차단 부재(170b)는 제1 차단 부재(170a)의 하단에 결합되어 있다. 제2 차단 부재(170b)는 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD), 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향의 반대 방향(도면을 참조하면 전도성 팁으로부터 멀어지는 방향)을 따라 인덕터부(140)의 페라이트 코어(150)로부터 이격되어 있다. 그러므로, 제2 차단 부재(170b)에 슬릿이 형성되어 있지 않더라도 페라이트 코어(150)에 의해 형성된 자기장에 의한 영향이 적다.
도 210의 (c)를 참조하면, 제1 차단 부재(170a)는 복수의 제1 차단부(171)를 포함한다. 복수의 제1 차단부(171)는 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD), 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향(PD)을 따라 연장되어 있으며, 페라이트 코어의 축 또는 보디부의 축을 중심으로 한 원주상에서의 원주 방향, 즉, 와전류의 방향(ED)을 따라 서로 이격되어 있다. 제1 차단 부재(170a)의 길이(ES1)는 인덕터부(140)의 페라이트 코어(150)의 길이(CL) 이상일 수 있다. 복수의 제1 차단부(171)의 길이도 제1 차단 부재(170a)의 길이(ES1)에 대응한다. 그러므로, 제1 차단 부재(170a)를 따라 와전류가 흐를 수 없게 되므로, 와전류의 발생이 차단된다.
제2 차단 부재(170b)는 제1 차단 부재(170a)의 하단에 결합되어 있다. 제2 차단 부재(170b)는 방향(PD)의 반대 방향을 따라 인덕터부(140)의 페라이트 코어(150)로부터 이격되어 있다. 그러므로, 제2 차단 부재(170b)가 복수의 차단부로 형성되어 있지 않더라도 페라이트 코어(150)에 의해 형성된 자기장에 의한 영향이 적다.
도 210의 (d)를 참조하면, 제1 차단 부재(170a)는 복수의 제2 차단부(172) 및 복수의 제2 차단부(172)를 서로 연결하는 제2 연결부(176)를 포함한다. 복수의 제2 차단부(172)는 와전류에 수직인 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD)을 따라 이격되어 있으며, 복수의 제2 차단부(172) 각각의 양단은 와전류의 방향(ED)을 따라 서로 이격되어 있다. 그러므로, 제1 차단 부재(170a)를 따라 와전류가 흐를 수 없게 되므로, 와전류의 발생이 차단된다.
제2 연결부(176)는 인덕터부(140)로부터 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD), 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향(PD)을 따라 연장되며, 제1 차단 부재(170a)와 제2 차단 부재(170b)를 연결할 수 있다.
제2 차단 부재(170b)는 제1 차단 부재(170a)의 하단에 결합되어 있다. 제2 차단 부재(170b)는 페라이트 코어의 중심축 방향(PD), 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향(PD)의 반대 방향을 따라 인덕터부(140)의 페라이트 코어(150)로부터 이격되어 있다. 그러므로, 제2 차단 부재(170b)가 복수의 차단부로 형성되어 있지 않더라도 페라이트 코어(150)에 의해 형성된 자기장에 의한 영향이 적다.
다음으로, 도 211의 (a)를 참조하면, 스타일러스 펜(100)은 전도성 팁(110), 도전성 연결 부재(120), 커패시터부(130), 인덕터부(140), 차단 부재(170), 접지부(180), 및 바디부(190)를 포함할 수 있다. 도 8의 (a)에 도시된 구성요소와 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 설명을 생략한다.
스타일러스 펜(100)의 바디부(190) 내에서 커패시터부(130)의 위치는 도 207의 (a), 도 208의 (a), 및 도 209의 (a)의 스타일러스 펜(100)의 커패시터부(130)의 위치와 상이하다. 스타일러스 펜(100)의 바디부(190) 내에서 커패시터부(130)는 전도성 팁(110)과 이격되어 있다.
마찬가지로, 스타일러스 펜(100)의 바디부(190) 내에서 인덕터부(140)의 위치는 전도성 팁(110)과 이격되어 있다.
전도성 팁(110)과 도전성 연결 부재(120)가 스타일러스 펜(104)의 앞 부분에 위치하고, 커패시터부(130)와 인덕터부(140)가 스타일러스 펜(104)의 뒷 부분에 위치한다.
도전성 연결 부재(120)에 대한 사용자 손에 의한 영향을 최소화하고, 인덕터부(140)에 의한 와전류의 발생을 방지하기 위해, 스타일러스 펜(104)은 차단 부재(170)를 더 포함한다.
이와 관련하여 도 210의 (b) 내지 (d)는 차단 부재(170)를 상세하게 도시한다.
도 210의 (b)를 참조하면, 차단 부재(170)는 와전류의 발생을 차단하는 하나의 슬릿(GP)을 포함한다. 슬릿(GP)은 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD), 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향(PD)의 반대 방향(도면을 참조하면, 전도성 팁으로부터 멀어지는 방향)을 따라 연장되어 있다. 차단 부재(170)의 길이(ES1)는 도전성 연결 부재(120)의 길이에 대응할 수 있다.
차단 부재(170)의 양단(1701, 1702)은 하나의 슬릿(GP)에 의해 이격되어 있다. 차단 부재(170)의 양단(1701, 1702)은 페라이트 코어의 축 또는 보디부의 축을 중심으로 한 원주상에서의 원주 방향, 즉, 와전류의 방향(ED)을 따라 이격되어 있다. 그러므로, 차단 부재(170)를 따라 와전류가 흐를 수 없게 되므로, 와전류의 발생이 차단된다.
도 210의 (c)를 참조하면, 차단 부재(170)는 복수의 제1 차단부(171) 및 복수의 제1 차단부(171)를 서로 연결하는 제1 연결부(175)를 포함한다.
복수의 제1 차단부(171)는 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD), 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향(PD)을 따라 연장되어 있으며, 페라이트 코어의 축 또는 보디부의 축을 중심으로 한 원주상에서의 원주 방향, 즉, 와전류의 방향(ED)을 따라 서로 이격되어 있다. 차단 부재(170)의 길이(ES2)는 인덕터부(140)의 페라이트 코어(150)의 길이(CL) 이상일 수 있다. 복수의 제1 차단부(171)의 길이도 차단 부재(170)의 길이(ES2)에 대응한다. 그러므로, 차단 부재(170)를 따라 와전류가 흐를 수 없게 되므로, 와전류의 발생이 차단된다.
제1 연결부(175)는 복수의 제1 차단부(171)를 서로 연결할 수 있다. 그리고, 연결부(175)의 위치에서, 차단 부재(170)는 접지부(180)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 210의 (d)를 참조하면, 차단 부재(170)는 복수의 제2 차단부(172) 및 복수의 제2 차단부(172)를 서로 연결하는 제2 연결부(176)를 포함한다. 복수의 제2 차단부(172)는 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD), 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향(PD)을 따라 이격되어 있으며, 복수의 제2 차단부(172) 각각의 양단은 페라이트 코어의 축 또는 보디부의 축을 중심으로 한 원주상에서의 원주 방향, 즉, 와전류의 방향(ED)을 따라 서로 이격되어 있다. 그러므로, 차단 부재(170)를 따라 와전류가 흐를 수 없게 되므로, 와전류의 발생이 차단된다.
제2 연결부(176)는 인덕터부(140)로부터 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD), 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향(PD)을 따라 연장되어 있다.
도 212 및 도 213는 실시 형태들에 따른 스타일러스 펜의 차단 부재 구조를 나타낸 개념도이다.
도 212에 도시된 바와 같이, 차단 부재(170a)는 양단은 페라이트 코어의 축 또는 보디부의 축을 중심으로 한 원주 상에서의 원주 방향, 즉, 와전류의 방향(ED)을 따라 이격되어 있다. 차단 부재(170a)는 도금, 포토리소그래피(photolithography), 박막 증착(sputtering) 등의 방법으로 시트(sheet) 상에 프린팅되어 홀더부(190a)에 부착되거나, 또는 홀더부(190a)에 직접 도금, 포토리소그래피(photolithography), 박막 증착(sputtering) 등의 방법으로 프린팅될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
도 212의 (a)를 참조하면, 차단 부재(170a)는 와전류의 발생을 차단하는 하나의 슬릿(GP)과 차단 부재(170a)의 양단(1701a, 1702a)을 연결하는 연결부(174a)를 포함한다. 슬릿(GP)은 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD), 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향(PD)을 따라 연장되어 있다. 차단 부재(170a)의 양단(1701a, 1702a)은 하나의 슬릿(GP)에 의해 이격되어 있다. 차단 부재(170a)의 양단(1701a, 1702a)은 와전류의 방향(ED)을 따라 이격되어 있다. 연결부(174a)는 차단 부재(170a)의 양단(1701a, 1702a)을 연결할 수 있다.
도 212의 (b)를 참조하면, 차단 부재(170a)는 복수의 제1 차단부(171a) 및 복수의 제1 차단부(171a)를 서로 연결하는 연결부(174a)를 포함한다. 복수의 제1 차단부(171a)는 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD), 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향(PD)을 따라 연장되어 있으며, 와전류의 방향(ED)을 따라 서로 이격되어 있다. 연결부(174a)는 복수의 제1 차단부(171a)를 연결할 수 있다.
도 212의 (c)를 참조하면, 차단 부재(170a)는 복수의 제2 차단부(172a) 및 복수의 제2 차단부(172a)를 연결하는 연결부들(174a, 176a)을 포함한다.
복수의 제2 차단부(172a)는 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD), 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향(PD)을 따라 이격되어 있으며, 복수의 제2 차단부(172a) 각각의 양단은 페라이트 코어의 축 또는 보디부의 축을 중심으로 한 원주 방향, 즉, 와전류의 방향(ED)을 따라 서로 이격되어 있다. 연결부(176a)는 페라이트 코어의 중심축 방향(PD), 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향(PD)을 따라 연장되며, 복수의 제2 차단부(172a)를 연결할 수 있다.
도 213에 도시된 바와 같이, 차단 부재(170b)는 양단은 와전류의 방향(ED)을 따라 이격되어 있다. 차단 부재(170b)도 도금, 포토리소그래피, 박막 증착 등의 방법으로 시트 상에 프린팅되어 보디부(190b)에 부착되거나, 또는 보디부(190b)에 직접 도금, 포토리소그래피, 박막 증착(sputtering) 등의 방법으로 프린팅될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
도 213의 (a)를 참조하면, 차단 부재(170b)는 와전류의 발생을 차단하는 하나의 슬릿(GP)과 차단 부재(170b)의 양단(1701b, 1702b)을 연결하는 연결부(174b)를 포함한다. 슬릿(GP)은 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD), 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향(PD)을 따라 연장되어 있다. 차단 부재(170b)의 양단(1701b, 1702b)은 하나의 슬릿(GP)에 의해 이격되어 있다. 차단 부재(170b)의 양단(1701b, 1702b)은 페라이트 코어의 축 또는 보디부의 축을 중심으로 한 원주 방향, 즉, 와전류의 방향(ED)을 따라 이격되어 있다. 연결부(174b)는 차단 부재(170b)의 양단(1701b, 1702b)을 연결할 수 있다.
도 213의 (b)를 참조하면, 차단 부재(170b)는 복수의 제1 차단부(171b) 및 복수의 제1 차단부(171b)를 서로 연결하는 연결부(174b)를 포함한다. 복수의 제1 차단부(171b)는 와전류에 수직인 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD)을 따라 연장되어 있으며, 와전류의 방향(ED)을 따라 서로 이격되어 있다. 연결부(174b)는 복수의 제1 차단부(171b)를 연결할 수 있다.
도 213의 (c)를 참조하면, 차단 부재(170b)는 복수의 제2 차단부(172b) 및 복수의 제2 차단부(172b)를 연결하는 연결부들(174b, 176b)을 포함한다.
복수의 제2 차단부(172b)는 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD), 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향(PD)을 따라 이격되어 있으며, 복수의 제2 차단부(172b) 각각의 양단은 와전류의 방향(ED)을 따라 서로 이격되어 있다. 연결부(176b)는 페라이트 코어의 중심축 방향(PD) 또는 보디부의 길이 방향(PD), 도면을 참조하면, 와전류에 수직인 방향(PD)을 따라 연장되며, 복수의 제2 차단부(172b)를 연결할 수 있다.
도 214는 실시 형태들에 따른 스타일러스 펜의 호버링에 의한 터치 입력을 나타낸 도면이다. 도 195에서 설명한 바와 같이, 필기 시에, 이전획을 쓴 다음 다음획을 쓰기 위하여, 터치 스크린(20) 내에서 스타일러스 펜(100)은 이전획의 끝 지점(A)으로부터 다음획의 시작 지점(C)으로 이동할 수 있다.
스타일러스 펜(100)의 전도성 팁(110)은 일 지점(A)에서 윈도우(22)에 접촉하고, 다른 지점(C)에서도 윈도우(22)에 접촉한다. 윈도우(22)에 접촉되어 있는 전도성 팁(110)으로부터의 신호(RS3, RS5)가 터치 전극(21)에 전달될 수 있다. 신호(RS3)에 의해, 일 지점(A)에 대응하는 터치 데이터가 생성되고, 신호(RS5) 에 의해, 다른 지점(C)에 대응하는 터치 데이터가 생성된다.
일 지점(A)과 다른 지점(C) 사이의 영역(B)에서, 스타일러스 펜(100)은 윈도우(22)로부터 이격되어 있다. 즉, 영역(B)에서 스타일러스 펜(100)은 호버링 상태에 있다. 호버링 상태에서, 실시 형태에 따른 스타일러스 펜(100)의 전도성 팁(110)으로부터의 신호(RS4)는 터치 전극(21)에 매우 작은 값으로 전달되거나, 또는 전달되지 않는다. 터치 컨트롤러(262)는 신호(RS4)에 의한 터치 데이터를 생성하지 않는다. 즉, 영역(B)의 연결획(NL)에 대응하는 터치 데이터가 생성되지 않는다.
실시 형태들 중 적어도 하나에 의하면, 호버링 상태의 스타일러스 펜에 의한 의도하지 않은 터치 입력을 방지하는 스타일러스 펜을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
실시 형태들의 중 적어도 하나에 의하면, 사용자의 파지와 같은 외부 요인에 대해 강건한 스타일러스 펜을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
실시 형태들 중 적어도 하나에 의하면, 스타일러스 펜의 인덕턴스 값과 커패시턴스 값의 일정하게 유지될 수 있어서, 공진 주파수가 일정하게 유지되므로, 터치 센서에 대한 터치 감도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
다음으로, 도 215 내지 도 217를 참조하여, 차단 부재(170)와 하우징(190) 사이의 위치관계에 대해 설명한다.
도 215 내지 도 217는 실시 형태들에 따른 스타일러스 펜의 보디부 구조를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 215의 (a)를 참조하면, 스타일러스 펜(100)은 복수의 제1 차단부(171b)를 포함하는 차단 부재(170b) 및 보디부(190b)를 포함한다.
도 215의 (b)는 절단면(A1-A2-A3-A4)을 따라 절단된 스타일러스 펜(100)을 단면을 도시한다. 일 실시 형태에 따르면, 제1 차단부(171b)들은 보디부(190b)의 내면(1902)에 위치할 수 있다.
다음으로, 도 216의 (a)를 참조하면, 스타일러스 펜(100)은 복수의 제1 차단부(171b)를 포함하는 차단 부재(170b) 및 보디부(190b)를 포함한다.
도 216의 (b)는 절단면(B1-B2-B3-B4)을 따라 절단된 스타일러스 펜(100)을 단면을 도시한다. 일 실시 형태에 따르면, 제1 차단부(171b)들은 보디부(190b)의 외면(1900)에 위치할 수 있다.
마지막으로, 도 217의 (a)를 참조하면, 스타일러스 펜(100)은 복수의 제1 차단부(171b)를 포함하는 차단 부재(170b) 및 보디부(190b)를 포함한다.
도 217의 (b)는 절단면(C1-C2-C3-C4)을 따라 절단된 스타일러스 펜(100)을 단면을 도시한다. 일 실시 형태에 따르면, 제1 차단부(171b)들은 보디부(190b)의 외면(1900)과 내면(1902) 사이에 내장될 수 있다.
도 215 내지 도 217에서는 차단 부재(170b)만을 설명하였으나, 차단 부재(170a) 또한, 홀더부(190a)의 내면에 위치할 수 있거나, 외면에 위치할 수 있거나, 또는 외면과 내면 사이에 내장될 수 있다.
본 개시의 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜에 대해 도 218 및 도 219을 참조하여 설명한다.
도 218은 일 실시 형태에 따른 스타일러스 펜을 나타낸 개념도이고, 도 219은 상이한 주파수를 갖는 구동 신호들에 각각 공진하는 공진 회로들을 포함하는 스타일러스 펜을 나타낸 개념도이다.
스타일러스 펜(10)은 전도성 팁(11), 제1 공진 회로부(13), 제2 공진 회로부(14), 접지부(15), 및 보디부(17)를 포함할 수 있다.
전도성 팁(11)은 적어도 일부가 전도성 물질(예를 들어, 금속, 전도 성 고무, 전도성 패브릭, 전도성 실리콘 등)을 포함하며, 제1 공진 회로부(13)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 및 제2 공진 회로부(13, 14) 각각은 LC 공진 회로로서, 전도성 팁(11)과 접지부(15) 사이에서 서로 직렬로 연결되어 있다.
제1 공진 회로부(13)와 제2 공진 회로부(14)의 공진 주파수는 서로 상이하다. 제1 공진 회로부(13)는 전도성 팁(11)을 통해 전달된 제1 구동 신호에 공진할 수 있고, 제2 공진 회로부(14)는 전도성 팁(11)을 통해 전달된 제2 구동 신호에 각각 공진할 수 있다.
제1 공진 회로부(13)와 제2 공진 회로부(14) 각각은 인덕터(도 219의 (a)의 L1, 도 219의 (b)의 L2) 및 커패시터(도 219의 (a)의 C1 또는 도 219의 (b)의 C2)를 포함할 수 있다. 인덕터(L1)는 제1 페라이트 코어 및 제1 페라이트 코어에 권선된코일을 포함하고, 인덕터(L2)는 제2 페라이트 코어 및 제2 페라이트 코어에 권선된 코일을 포함할 수 있다. 여기서 제1 페라이트 코어와 제2 페라이트 코어는 서로 별개의 페라이트 코어로서, 보디부(17) 내에서 소정 거리 이상 이격되어 있다. 페라 이트 코어는 제조 과정에서 변형 또는 굴곡되기 쉬우므로, 보다 짧은 길이의 페라 이트 코어를 제조하는 것이 용이하다. 본 실시 형태의 스타일러스 펜(10)에 따르면, 하나의 페라이트 코어가 아닌 분리된 페라이트 코어를 사용함으로써, 스타일러스 펜(10)의 제조 비용을 감소시킬 수 있고, 스타일러스 펜(10)의 제작이 용이한 효과 가 있다.
제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622) 중 적어도 하나는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 한 종류의 전극 모두에 제1 구동 신호 또는 제2 구동 신호를 인 가할 수 있다. 그러나, 제1 구동/수신부(2620)는 제1 구동 신호를 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 중 일부에 인가하고, 제2 구동/수신부(2622)는 제2 구동 신 호를 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 일부에 인가할 수도 있으며, 이 에 제한되지 않는다.
제1 공진 회로부(13)와 제2 공진 회로부(14)에 의해, 스타일러스 펜(10)은 전달되는 시간에 따라 주파수가 변화하는 전자기 신호에 응답하여, 시간에 따라 주파수가 변화하는 공진 신호를 출력한다. 예를 들어 전자기 신호는 시간에 따라 제1 구동 주파수를 갖는 제1 구동 신호에서 제1 구동 주파수보다 더 높은 제2 구동 주파수를 갖는 제2 구동 신호로 변화하거나, 또는 제2 구동 신호에서 제1 구 동 신호로 변화하며, 이에 응답하여 스타일러스 펜(10)에서 출력되는 공진 신호의 주파수도 변화한다.
도 219의 (a)를 함께 참고하면, 루프 코일(264)에 제1 구동 신호 (DS1)가 인가되면, 제1 공진 회로부(13)에 포함된 인덕터(L1) 및 커패시터(C1)는 제2 공진 회로부(14)에 포함된 인덕터(L2) 및 커패시터(C2)에 비해 매우 큰 임피던스를 가지므로, 제2 공진 회로부(14)와 접지부(15) 사이는 단락 상태와 유사하다. 실질적으로 공진이 일어날 경우, LC 병렬 회로의 리액턴스 XL=jwL, XC=1/jwC는 서로 크기는 같고, 부호가 반대이므로 (XL*XC)/(XL+XC)에 의해 무한대의 임피던스가 보이지만 기생 저항, 커패시턴스 등에 의해 유한한 임피던스를 보인다. 발명자들의 시뮬레이션 결과, 공진 시의 LC 병렬 회로는 1~2Mohm 내외의 임피던스를 갖는 것에 비하여, 공진하고 있지 않은 LC 병렬 회로는 평균 10ohm 정도의 임피던스를 갖는 것으로 측정되었다. 따라서, 제1 공진 회로부(13)에 의해 공진된 공진 신호(RS1)가 출력될 수 있다.
마찬가지로 도 219의 (b)를 함께 참고하면, 루프 코일(264)에 제2 구동 신호(DS2)가 인가되면, 제2 공진 회로부(14)에 포함된 인덕터(L2) 및 커패시터(C2)는 제1 공진 회로부(13)에 포함된 인덕터(L1) 및 커패시터(C1)에 비해 매우 큰 임피던스를 가지므로, 제1 공진 회로부(13)와 전도성 팁(11) 사이는 단락 상태와 유사하다. 따라서, 제2 공진 회로부(14)에 의해 공진된 공진 신호(RS2)가 출력될 수 있다.
공진 신호(RS1, RS2)는 전도성 팁(11)을 통해 터치 패널(261)에 출 력될 수 있다. 루프 코일(264)에 구동 신호가 인가되는 구간 및 그 이후의 구간에서, 공진 신호(RS1, RS2)가 전도성 팁(11)에 전달될 수 있다. 제1 공진 회로부(13) 및 제2 공진 회로부(14)는 보디부(17) 내에 위치하며, 접지부(15)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 방식의 스타일러스 펜(10)은 루프 코일(264)에 인가되는 구동 신호(DS1, DS2)에 응답하여 공진 신호(RS1, RS2)를 발생시킴으로써 터치 입력을 발생시킬 수 있다.
터치 전극들(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나와 스타일러스 펜(10)의 전도성 팁(11)에 의해 커패시턴스(Cx)가 형성된다. 터치 전극들(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n) 중 적어도 하나와 전도성 팁(11) 사이의 커패시턴스(Cx)를 통해, 공진 신호(RS1, RS2)가 터치 센서(261) 측으로 전달될 수 있다.
다음으로, 도 220 및 도 221을 참조하여 상기의 스타일러스 펜(10)을 사용하는 전자 디바이스(2)의 제어 방법의 일 실시 형태를 설명한다.
도 220은 일 실시 형태에 따른 전자 디바이스의 제어 방법을 나타낸 순서도이고, 도 221는 도 220의 전자 디바이스의 제어 방법에 따른 구동 신호 및 공진 신호의 일례를 나타낸 파형도이다.
도 220을 참조하면, 하나의 터치 리포트 프레임 기간의 초기 구간에서, 터치 센싱부(260)는 제1 샘플링 주파수로 노이즈를 샘플링(S10)한다.
본 실시 형태에서, 터치 리포트 레이트(touch report rate)에 따른 하나의 터치 리포트 프레임 기간은 초기 구간, 및 n개의 제1 구간과 n개의 제2 구간 을 포함할 수 있다. 터치 리포트 레이트는 터치 센싱부(260)가 터치 전극들을 구동하여 획득된 터치 데이터를 리포팅하는 내부 또는 외부의 호스트 시스템으로 출력하는 속도 또는 주파수(Hz)를 의미한다. 호스트는 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. 제1 구간과 제2 구간은 서로 교번한다. 즉, 연속하는 두 개의 제1 구간 사이에는 제2 구간이 존재한다. 초기 구간이 종료된 후, 제1 구간이 개시된다.
상기에서 초기 구간은 터치 리포트 프레임 기간의 초기의 기간인 것으로 설명하였으나, 여기에서 설명되는 초기 구간은 적어도 1회의 제2 구간이 종료된 후의 기간일 수도 있다. 초기 구간은 터치 데이터를 리포팅하는 주기보다 더 작 은 주기로 반복되거나 또는 터치 데이터를 리포팅하는 주기 이상의 주기로 반복될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 하나의 터치 리포트 프레임 기간 내에서 초기 구간이 2회 이상 존재할 수도 있거나, 또는 복수의 터치 리포트 프레임 기간 내에서 초기 구간이 1회 존재할 수도 있다.
제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)는 제1 샘플링 주파수에 따라 주기적으로 샘플링을 수행할 수 있다.
샘플링 주파수는 임의의 구동 신호의 주파수의 소정 배수의 주파수를 갖는다. 본 개시에서의 제1 샘플링 주파수는, 제1 구동 신호의 주파수와 관련되어 설정될 수 있는 주파수일 수 있다.
터치 센싱부(260)는 샘플링된 신호를 사용하여 노이즈가 수신되는지 결정(S12)한다. 터치 센싱부(260)는 제1 샘플링 주파수에 따라 주기적으로 샘플링된 신호들의 차이를 사용하여, 노이즈 신호가 유입되는지 결정할 수 있다. 예를 들어, 터치 센싱부(260)는 초기 구간 동안 샘플링된 신호들 크기 차이가 소정 크기 이상이면 노이즈 신호가 터치 센싱부(260)에 유입되는 것으로 결정한다.
초기 구간에서 노이즈 신호가 수신되는 것으로 결정되면, 터치 센싱부(260)는 제1 구간에서, 제2 구동 주파수로 구동(S14)한다.
예를 들어, 제1 구간에서, 코일 구동부(263)는 루프 코일(264)에 제2 구동 신호를 인가한다.
상기에서 제1 구간에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 제2 구동 신호를 동시에 인가하는 것으로 설명하였으나, 제1 구간에서 제2 구동/수신부(2622)가 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 제2 구동 신호를 동시에 인가하거나, 또는 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)가 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 제2 구동 신호를 인가하고 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 제2 구동 신호를 인가할 수 있다. 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)가 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 제2 구동 신호를 인가하는 경우, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 인가되는 제2 구동 신호와 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 인가되는 제2 구동 신호의 위상은 동일한 것으로 가정하며, 이에 제한되지 않는다.
제2 구간에서, 터치 센싱부(260)는 감지 신호를 수신(S15)한다. 터치 센서(260)는 제2 샘플링 주파수로 감지 신호를 샘플링할 수 있다. 예를 들어, 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)는 제2 샘플링 주파수에 따라 주기적으로 샘플링을 수행할 수 있다. 본 개시에서의 제2 샘플링 주파수는, 제2 구동 신호의 주파수와 관련되어 설정될 수 있는 주파수일 수 있다.
제어부(2624)는 제2 샘플링 주파수에 따라 주기적으로 샘플링된 감지 신호를 사용하여 터치 좌표, 터치 세기 등을 나타내는 터치 정보를 생성할 수 있다.
이때, 제어부(2624)는 두 샘플링 시점에서 샘플링된 신호 값들의 차이 값을 사용하여, 감지 신호의 신호 크기 즉, 진폭(amplitude)을 획득할 수 있다. 제어부(2624)는 감지 신호의 신호 크기에 따라 터치 여부, 터치 좌표 등을 결정할 수 있다.
초기 구간에서 노이즈가 수신되지 않는 것으로 결정되면, 터치 센싱부(260)는 제1 구간에서, 제1 구동 주파수로 구동(S16)한다.
예를 들어, 제1 구간에서, 코일 구동부(263)는 루프 코일(264)에 제1 구동 주파수를 갖는 제1 구동 신호를 동시에 인가한다.
상기에서 제1 구간에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 제1 구동 신호를 동시에 인가하는 것으로 설명하였으나, 제1 구간에서 제2 구동/수신부(2622)가 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 제1 구동 신호를 동시에 인가하거나, 또는 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)가 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 제1 구동 신호를 인가하고 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 제1 구동 신호를 인가할 수 있다. 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)가 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 제1 구동 신호를 인가하는 경우, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 인가되는 제2 구동 신호와 복 수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 인가되는 제1 구동 신호의 위상은 동일한 것으로 가정하며, 이에 제한되지 않는다.
터치 센싱부(260)는 제2 구간에서, 감지 신호를 수신(S17)한다. 터치센싱부(260)는 제1 샘플링 주파수로 감지 신호를 샘플링할 수 있다. 예를 들어, 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)는 제1 샘플링 주파수에 따라 주기적 으로 샘플링을 수행할 수 있다.
다음의 하나의 터치 리포트 프레임 기간의 초기 기간에서, 터치 센싱부(260)는 제2 샘플링 주파수로 노이즈를 샘플링(S20)한다. 예를 들어, 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)는 제2 샘플링 주파수에 따라 주기적으로 샘플링을 수행할 수 있다.
터치 센싱부(260)는 샘플링된 신호를 사용하여 노이즈가 수신되는지 결정(S22)한다. 터치 센싱부(260)는 제2 샘플링 주파수에 따라 주기적으로 샘플링된 신호들의 차이를 사용하여, 노이즈가 유입되는지 결정할 수 있다. 마찬가지로, 터치 센싱부(260)는 초기 구간 동안 샘플링된 신호들 크기 차이가 소정 크기 이상이면 노이즈 신호가 터치 센싱부(260)에 유입되는 것으로 결정한다.
초기 구간에서 노이즈가 수신되는 것으로 결정되면, 터치 센싱부(260)는 제1 구간에서, 제1 구동 주파수로 구동(S24)한다.
제2 구간에서, 터치 센싱부(260)는 감지 신호를 수신(S25)한다. 터치 센싱부(260)는 제1 샘플링 주파수로 감지 신호를 샘플링할 수 있다. 예를 들어, 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)는 제1 샘플링 주파수에 따라 주기적으로 샘플링을 수행할 수 있다.
초기 구간에서 노이즈가 수신되지 않는 것으로 결정되면, 터치 센싱부(260)는 제1 구간에서, 제2 구동 주파수로 구동(S26)하고, 터치 센싱부(260)는 제2　구간에서, 감지 신호를 수신(S27)한다.
다음으로, 터치 센서의 제어 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
터치 리포트 프레임 기간(F1) 내의 초기 기간(T10)에서, 제1 구동 신호의 주파수에 대응하여, 제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)는 감지 신호를 샘플링할 수 있다.
예를 들어, 제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)는 소정의 주파수를 갖는 클록 신호에 따라 적어도 하나의 샘플링 시점에서 감지 신호를 샘플링할 수 있다. 이때 감지 신호를 샘플링하기 위한 클록 신호는 제1 구동 신호의 주파수의 네 배의 주파수를 가질 수 있다.
초기 구간에서 노이즈가 수신되지 않는 것으로 결정되면, 초기 구간 (T10) 이후의 제1 구간(T11)에서, 코일 구동부(263)는 루프 코일(264)에 제1 구동 신호를 인가한다.
제1 구간(T11)에서, 루프 코일(264)에 인가되는 제1 구동 신호의 주파수는 스타일러스 펜(10)의 제1 공진 회로부(13)의 공진 주파수에 대응한다.
제2 구간(T12)에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신한다.
제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)는 소정의 주파수를 갖는 클록 신호에 따라 적어도 하나의 샘플링 시점에서 감지 신호를 샘플링할 수 있다. 이때 감지 신호를 샘플링하기 위한 클록 신호는 제1 구간(T11)에서 인가된 제1 구동 신호의 주파수의 네 배의 주파수를 가질 수 있다.
제1 구동 신호 인가가 종료된 후에도, 제2 구간(T12)에서 스타일러스 펜(10)의 제1 공진 회로부(13)에 의해 출력되는 공진 신호는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 하 나에 의해 수신될 수 있다.
터치 리포트 프레임 기간(F1)은 제1 구간(T11)과 제2 구간(T12)을 복수로 포함한다. 예를 들어, 터치 리포트 프레임 기간(F1) 내에서, 제1 구간(T11)과 제2 구간(T12)의 조합이 8회로 반복될 수 있다.
터치 리포트 프레임 기간(F2) 내의 초기 기간(T20)에서, 제1 구동 신호의 주파수에 대응하여, 제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)는 감 지 신호를 샘플링할 수 있다. 이때의 샘플링 주파수는 터치 리포트 프레임 기간 (F1) 내의 제1 기간(T11)에서 인가되는 구동 신호의 주파수에 대응한다.
초기 구간에서 노이즈가 수신되는 것으로 결정되면, 초기 구간(T20) 이후의 제1 구간(T21)에서, 코일 구동부(263)는 루프 코일(264)에 제2 구동 신호를 인가한다.
제1 구간(T21)에서, 루프 코일(264)에 인가되는 제2 구동 신호의 주파수는 스타일러스 펜(10)의 제2 공진 회로부(14)의 공진 주파수에 대응한다.
제2 구간(T22)에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극 (111-1 내지 111-m)으로부터 감지 신호를 수신하고, 제2 구동/수신부(2622)는 복수 의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신한다.
제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)는 소정의 주파수를 갖는 클록 신호에 따라 적어도 하나의 샘플링 시점에서 감지 신호를 샘플링할 수 있다. 이때 감지 신호를 샘플링하기 위한 클록 신호는 제1 구간(T21)에서 인가된 제2 구동 신호의 주파수의 네 배의 주파수를 가질 수 있다.
제2 구동 신호 인가가 종료된 후에도, 제2 구간(T22)에서 스타일러스 펜(10)의 제2 공진 회로부(14)에 의해 출력되는 공진 신호는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m) 및 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n) 중 적어도 하 나에 의해 수신될 수 있다.
터치 리포트 프레임 기간(F2)은 제1 구간(T21)과 제2 구간(T22)을 복수로 포함한다. 예를 들어, 터치 리포트 프레임 기간(F2) 내에서, 제1 구간(T21)과 제2 구간(T22)의 조합이 8회로 반복될 수 있다.
상기의 전자 디바이스의 제어 방법에 따르면, 현재 전자 디바이스에 인가되고 있는 외부 노이즈와 상이한 주파수를 갖는 구동 신호를 터치 패널(261)에 인가함으로써, 스타일러스 펜(10)을 공진시켜 노이즈가 감소된 신호를 수신할 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 도 222 및 도 223를 참조하여 상기의 스타일러스 펜(10)을 사용하는 전자 디바이스(2)의 제어 방법의 다른 실시 형태를 설명한다.
도 222는 다른 실시 형태에 따른 전자 디바이스(2)의 제어 방법을 나타낸 순서도이고, 도 223는 도 222의 전자 디바이스의 제어 방법에 따른 구동 신호를 나타낸 파형도이다.
도 222를 참조하면, 하나의 터치 리포트 프레임 기간의 A개의 제1 구간에서, 터치 센싱부(260)는 제1 구동 주파수로 구동(S30)한다. 도 220의 터치 센서의 제어 방법에 비해, 도 222의 터치 센서의 제어 방법은 초기 구간에서의 노이즈 샘플링이 수행되지 않는다.
예를 들어, 하나의 터치 리포트 프레임 기간 내의 A개의 제1 구간에서, 코일 구동부(263)는 루프 코일(264)에 제1 구동 신호를 인가한다.
본 실시 형태에서, 터치 리포트 레이트에 따른 하나의 터치 리포트 프레임 기간은 n개의 제1 구간과 n개의 제2 구간을 포함할 수 있다. 제1 구간과 제2 구간은 서로 교번한다. 즉, 연속하는 두 개의 제1 구간 사이에는 제2 구간이 존재 한다. A개의 제1 구간은 하나의 터치 리포트 프레임 기간에 포함된 복수의 제1 구 간 중 적어도 하나의 제1 구간(B개의 제1 구간) 외의 제1 구간을 포함할 수 있다. 즉, n=A+B(여기서, A>0 및 B>0)일 수 있다.
도 222의 제어 방법에서 하나의 터치 리포트 프레임 기간의 첫 번째 제1 구간은 A개의 제1 구간에 포함된다. 하나의 터치 리포트 프레임 기간 내에서 A개의 제1 구간의 순서와 배치는 변경될 수 있다.
상기에서 A개의 제1 구간에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 제1 구동 신호를 동시에 인가하는 것으로 설명하였으나, 제1 구간에서 제2 구동/수신부(2622)가 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 제1 구동 신호를 동시에 인가하거나, 또는 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)가 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 제1 구동 신호를 인가하고 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 제1 구동 신호를 인가 할 수 있다. 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)가 복수의 제1 터치 전 극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 제1 구동 신호 를 인가하는 경우, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 인가되는 제1 구동 신호와 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 인가되는 제1 구동 신호의 위상은 동일한 것으로 가정하며, 이에 제한되지 않는다.
하나의 터치 리포트 프레임 기간의 A개의 제2 구간에서, 터치 센싱부(260)는 감지 신호를 수신(S32)한다. A개의 제2 구간은 A개의 제1 구간 바로 다음의 제2 구간을 포함한다.
예를 들어, 터치 센싱부(260)는 제1 샘플링 주파수로 감지 신호를 샘플링할 수 있다. 즉, 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)는 제1 샘플링 주파수에 따라 주기적으로 샘플링을 수행할 수 있다.
제어부(2624)는 제1 샘플링 주파수에 따라 주기적으로 샘플링된 감지 신호를 사용하여 터치 좌표, 터치 세기 등을 나타내는 터치 정보를 생성할 수 있다.
이때, 제어부(2624)는 두 샘플링 시점에서 샘플링된 신호 값들의 차이값을 사용하여, 감지 신호의 신호 크기 즉, 진폭을 획득할 수 있다. 제어부(2624)는 감지 신호의 신호 크기에 따라 터치 여부, 터치 좌표 등을 결정할 수 있다.
하나의 터치 리포트 프레임 기간의 B개의 제1 구간에서, 터치 센싱부(260)는 제2 구동 주파수로 구동(S34)한다.
예를 들어, 하나의 터치 리포트 프레임 기간 내의 B개의 제1 구간에서, 코일 구동부(263)는 루프 코일(264)에 제2 구동 신호를 동시에 인가한다.
상기에서 B개의 제1 구간에서, 제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 제2 구동 신호를 동시에 인가하는 것으로 설명하였 으나, 제1 구간에서 제2 구동/수신부(2622)가 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 제2 구동 신호를 동시에 인가하거나, 또는 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)가 동시에 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 제2 구동 신호를 인가하고 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 제2 구동 신호를 인가 할 수 있다. 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)가 복수의 제1 터치 전 극(111-1 내지 111-m)과 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 제2 구동 신호 를 인가하는 경우, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 인가되는 제2 구동 신호와 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)에 인가되는 제2 구동 신호의 위상 은 동일한 것으로 가정하며, 이에 제한되지 않는다.
하나의 터치 리포트 프레임 기간의 B개의 제2 구간에서, 터치 센싱부(260)는 감지 신호를 수신(S36)한다. B개의 제2 구간은 B개의 제1 구간 바로 다음의 제2 구간을 포함한다.
예를 들어, 터치 센싱부(260)는 제2 샘플링 주파수로 감지 신호를 샘플링할 수 있다. 즉, 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622)는 제2 샘플 링 주파수에 따라 주기적으로 샘플링을 수행할 수 있다.
제어부(2624)는 제2 샘플링 주파수에 따라 주기적으로 샘플링된 감지 신호를 사용하여 터치 좌표, 터치 세기 등을 나타내는 터치 정보를 생성할 수 있다.
이때, 제어부(2624)는 두 샘플링 시점에서 샘플링된 신호 값들의 차이값을 사용하여, 감지 신호의 신호 크기 즉, 진폭을 획득할 수 있다. 제어부 (2624)는 감지 신호의 신호 크기에 따라 터치 여부, 터치 좌표 등을 결정할 수 있다.
다음으로, 터치 센싱부(260)는 A개의 제2 구간에서 수신된 감지 신호와 B개의 제2 구간에서 수신된 감지 신호를 사용하여, 노이즈 신호가 있는지를 결정(S38)하고, 노이즈 신호가 있는 것으로 결정되면, 제어부(2624)는 노이즈 신호의 주파수를 결정(S40)한다.
예를 들어, 제어부(2624)는 A개의 제2 구간 중 하나의 제2 구간 내의 임의의 두 샘플링 시점에서 샘플링된 신호 값들의 차이 값을 사용하여 감지 신호의 신호 크기(제1 크기라고 지칭함)를 획득하고, B개의 제2 구간 중 하나의 제2 구간 내의 임의의 두 샘플링 시점에서 샘플링된 신호 값들의 차이 값을 사용하여 감지 신호의 신호 크기(제2 크기라고 지칭함)를 획득할 수 있다. 제1 크기와 제2 크기 차이가 임계치 이상이면, 제어부(2624)는 노이즈 신호가 있는 것으로 결정할 수 있다. 제1 크기가 제2 크기보다 임계치 이상 더 크면, 제어부(2624)는 제2 구동 신호의 주파수와 유사한 노이즈 신호가 유입되고 있는 것으로 결정할 수 있다. 마찬가지로, 제2 크기가 제1 크기보다 임계치 이상 더 크면, 제어부(2624)는 제1 구동 신호의 주파수와 유사한 노이즈 신호가 유입되고 있는 것으로 결정할 수 있다.
또한, 제어부(2624)는 각각의 구동 신호에 의해 스타일러스 펜(10)으로부터 출력되어 감지될 수 있는 신호의 크기를 메모리 등에 미리 저장하고, 저 장된 값보다 더 큰 신호가 수신되면(즉, 제1 크기가 메모리에 저장된 값보다 크거나, 또는 제2 크기가 메모리에 저장된 값 보다 큼), 노이즈 신호가 유입되고 있는 것으로 결정할 수 있다.
즉, 제어부(2624)는 제1 구동 신호에 의해 제1 공진 회로부(13)가 공진되어, 터치 패널(261)에 의해 수신된 신호와 제2 구동 신호에 의해 제2 공진 회로부(14)가 공진되어 터치 센서(261)에 의해 수신된 신호를 비교하여, 외부로부터 제1 구동 신호의 주파수와 유사한 노이즈 신호 또는 제2 구동 신호의 주파수와 유사한 노이즈 신호가 유입되는지를 결정할 수 있다.
노이즈 신호의 주파수가 제2 구동 신호의 주파수와 유사하면, 터치 센싱부(260)는 터치 리포트 프레임 기간 내에서 제1 구동 신호로 구동하는 제1 구간의 개수를 증가(S42)시킨다.
그리고, 노이즈 신호의 주파수가 제1 구동 신호의 주파수와 유사하 면, 터치 센싱부(260)는 터치 리포트 프레임 기간 내에서 제2 구동 신호로 구동하는 제1 구간의 개수를 증가(S44)시킨다.
예를 들어, 도 223에 도시된 바와 같이, 첫 번째 터치 리포트 프레임 기간(F1) 내에서, 4개의 제1 구간(T11) 동안 제1 구동 신호(f1)를 인가하고, 4개의 제1 구간(T11) 동안 제2 구동 신호(f2)를 인가하고, 유입되는 노이즈 신호의 주파 수가 제2 구동 신호의 주파수와 유사한 것으로 결정된 경우, 제어부(2624)는 두 번 째 터치 리포트 프레임 기간(F2) 내에서, 6개의 제1 구간(T21) 동안 제1 구동 신호 (f1)를 인가하고, 2개의 제1 구간(T21) 동안 제2 구동 신호(f2)를 인가할 수 있다. 이때, 제어부(2624)는 6개의 제2 구간(T22) 동안 수신되는 감지 신호만을 사용하여, 터치 좌표, 터치 세기 등을 나타내는 터치 정보를 생성할 수 있다.
즉, 제어부(2624)는 A개의 제2 구간 내에서 샘플링된 신호의 SNR(signal-noise ratio)이 B개의 제2 구간 내에서 샘플링된 신호의 SNR보다 더 크면, 제1 구동 신호로 구동하는 제1 구간의 개수를 증가시키고, B개의 제2 구간 내에서 샘플링된 신호의 SNR이 A개의 제2 구간 내에서 샘플링된 신호의 SNR 보다 더 크면, 제2 구동 신호로 구동하는 제1 구간의 개수를 증가시킨다,
도 223에는 첫 번째 터치 리포트 프레임 기간(F1) 내에서, 제1 구동신호(f1)를 인가하는 제1 구간(T11)과 제2 구동 신호(f2)를 인가하는 제2 구간(T12)이 서로 교번하는 것으로 도시되어 있으나, 제1 구동 신호(f1)를 인가하는 제1 구간(T11)이 4회 지속된 후, 제2 구동 신호(f2)를 인가하는 제2 구간(T12)이 개 시될 수 있으며, 제1 구동 신호(f1)를 인가하는 제1 구간(T11)과 제2 구동 신호 (f2)를 인가하는 제2 구간(T12)의 순서는 본 실시 형태에서 제한되지 않는다.
제어부(2624)는 두 번째 터치 리포트 프레임 기간(F2) 내에서, 단계 (S30 내지 S40)를 수행하여 노이즈 신호의 유무와 노이즈 신호의 주파수를 다시 결 정할 수 있다.
두 번째 터치 리포트 프레임 기간(F2) 내에서, 유입되는 노이즈 신 호의 주파수가 제2 구동 신호의 주파수와 유사한 것으로 다시 결정된 경우, 제어부 (2624)는 세 번째 터치 리포트 프레임 기간(F3) 내에서, 7개의 제1 구간(T31) 동안 제1 구동 신호(f1)를 인가하고, 1개의 제1 구간(T31) 동안 제2 구동 신호(f2)를 인 가할 수 있다.
이때, 제어부(2624)는 7개의 제2 구간(T32) 동안 수신되는 감지 신호만을 사용하여, 터치 좌표, 터치 세기 등을 나타내는 터치 정보를 생성할 수 있 다.
상기의 터치 센서의 제어 방법에 따르면, 현재 터치 센서에 인가되 고 있는 외부 노이즈를 결정하고, 이와 상이한 주파수를 갖는 구동 신호를 터치 센서(261)에 인가함으로써, 스타일러스 펜(10)을 공진시켜 노이즈가 감소된 신호를 수신할 수 있는 효과가 있다.
실시 형태들에 따르면, 터치 센싱부(260)는 노이즈 신호의 유무를 결정하고, 결정된 노이즈 신호에 대한 정보를 포함하는 터치 데이터를 호스트 장치에 전달할 수도 있다.
이하의 도면들을 참조하여, 본 개시에 따라 하나의 평면 상에서 구현된 나선형 패턴의 안테나 루프에 대해 설명한다.
도 224의 (a) 및 (b)는 터치 센서과 루프 코일의 배치 형태를 나타낸 도면들이다.
도 224의 (a)에 도시된 바와 같이, 루프 코일(264)은 터치 센서(261)과 중첩하지 않고, 터치 센서(261)의 둘레를 감싸도록 위치할 수 있다. 루프 코일(264)에는 구 동 신호에 의한 AC 파형을 갖는 전류(ID)가 인가된다.
도 224의 (b)에 도시된 바와 같이, 루프 코일(264)은 터치 센서(261)과 중첩하는 영역에 위치할 수 있다. 루프 코일(264)에는 구동 신호에 의한 AC 파형을 갖는 전류(ID)가 인가된다.
도 225 및 226을 참조하여, 터치 센서 내에서 수신 감도가 낮은 영역에 대해 설명한다.
도 225 및 도 226은 터치 센서와 루프 코일의 배치 형태를 나타낸 도면이다.
도 225에 도시된 바와 같이, 터치 센서 내의 터치 전극들(111, 121)은 터치 영역의 가장자리에 위치하는 주변 영역의 트레이스들(112, 122)에 연결되어 있다. 제1 터치 전극들(111-1, 111-2, 111-3, ...)은 각각의 트레이스들(112)에 대응하여 연결되어 있고, 제2 터치 전극들(121-1, 121-2, 121-3, ...)은 각각의 트레이스들(122)에 대응하여 연결되어 있다.
제1 터치 전극들(111-1, 111-2, 111-3, ...)은 제2 터치 전극들(121-1, 121-2, 121-3, ...)에 비해 길이가 길어서, RC 딜레이가 발생할 수 있으므로, 제1 터치 전극들(111-1, 111-2, 111-3, ...)의 일단과 타단 모두에 트레이스들(112)이 연결될 수 있다.
안테나 루프(241)에 구동 신호(DS)에 의한 전류가 흐르면, 터치 센서의 중앙의 영역(A1)에 형성되는 자기장과, 터치 센서의 코너 영역(C1, C2, C3, C4)에 형성되는 자기장의 크기는 서로 상이하다.
터치 센서의 중앙의 영역(A1)에는 안테나 루프(241)에 흐르는 전류에 의해 모두 같은 방향(도 12에서는 -Z축 방향)으로 자기장이 생성되는데 비해, 터치 센서의 코너 영역(C1, C2, C3, C4)에는 안테나 루프(241)의 방향이 자기장이 생성되기 어려운 형태로 배치되어 있어서, 자계의 크기가 더 작다. 더욱 구체적으로, 터치 센서의 내부에는 안테나 루프(241)에 흐르는 전류에 의해 -Z축 방향의 자기장이 생성되는데, 이때, 터치 센서의 중앙의 영역(A1)에서의 자기장 크기에 비하여 안테나 루프(241)가 위치하는 가장자리, 혹은, 터치 센서의 코너 영역(C1, C2, C3, C4)에서의 자기장의 크기가 작다.
따라서, 스타일러스 펜(10)은 터치 센서의 중앙의 영역(A1)보다 터치 센서 코너 영역(C1, C2, C3, C4)에서 더 적은 자기 에너지를 전달받게 된다. 그 결과, 스타일러스 펜(10)이 터치 센서의 코너 영역(C1, C2, C3, C4)에 위치하면, 스타일러스 펜(10)으로부터 출력되는 신호 크기가 현저히 감소하거나, 경우에 따라서는 신호 출력이 중지될 수도 있다.
따라서, 터치 센서의 코너 영역(C1, C2, C3, C4)에 위치한 스타일러스 펜(10)에 전달되는 자기 에너지를 증가시킬 수 있는 안테나 모듈의 설계가 요구된다.
도 226에 도시된 바와 같이, 트레이스층(26)은 터치 전극층(21)과 동일한 층에 형성될 수 있다. 또한, 트레이스층(26)은 실버 나노 와이어와 같은 높은 투과율, 저 임피던스를 나타내는 도체 재료로 형성될 수 있다. 그러나, 트레이스층(26)은 터치 전극층(21)과 상이한 층으로 위치할 수 있으며, ITO, 그래핀으로 제조될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
안테나 루프(241)는 베이스 필름(242) 상에 위치할 수 있다. 이때, 베이스 필름은 폴리이미드 수지, 에폭시계 수지, 또는 가요성을 가진 공지의 다른 재료로 이루어질 수 있 다. 베이스 필름은 가요성(flexible)을 가질 수도 있다.
인체와 같은 터치 오브젝트가 터치 센서의 주변 영역에 터치되고 있는 때, 도전성의 안테나 루프(241)와 터치 오브젝트 사이에는 커패시턴스(Cc)가 형성된다. 그리고, 터치 오브젝트와 트레이스들(112, 122) 사이에도 커패시턴스(Ct)가 형성되고, 터치 오브젝트와 터치 전극층(21)에 위치한 터치 전극들(111, 121) 사이에도 커패시턴스(Ce)가 형성된다. 더욱 상세하게, 인체와 같은 터치 오브젝트가 터치 센서의 가장자리 영역, 예를 들어, 터치 센서의 코너 영역(C1, C2, C3, C4)나 안테나 루프(241)가 위치하고 있는 영역에 접촉하면, 도전성의 안테나 루프(241)와 터치 오브젝트 사이에 커패시턴스(Cc)가 형성된다. 그리고, 터치 오브젝트와 트레이스들(112, 122) 사이에도 커패시턴스(Ct)가 형성되고, 터치 오브젝트와 터치 전극층(21)에 위치한 터치 전극들(111, 121) 사이에도 커패시턴스(Ce)가 형성된다.
안테나 루프(241)에 구동 신호(DS)가 인가되면, 상기의 전기적 결합(Cc, Ct, Ce)에 의해, 구동 신호(DS)가 트레이스들(112, 122)과 터치 전극들(111, 121)에 영향을 미친다.
예를 들어, 안테나 루프(241)에 구동 신호(DS)가 인가되고 있는 동안, 스타일러스 펜(10)으로부터의 감지 신호가 터치 전극들(111, 121)에 수신될 때에 터치 오브젝트를 통해 터치 전극들(111, 121)에 전달된 구동 신호(DS)에 의해 노이즈가 발생할 수 있다. 또한, 안테나 루프(241)에 구동 신호(DS)가 인가되고 있는 동안, 터치 전극들(111, 121)에 수신된 감지 신호가 트레이스들(112, 122)을 통해 터치 컨트롤러(262)에 전달될 때에 터치 오브젝트를 통해 트레이스들(112, 122)에 전달된 구동 신호(DS)에 의해 노이즈가 발생할 수 있다.
또한, 터치 오브젝트가 터치되고 있지 않더라도, 안테나 루프(241)와 터치 전극들(111, 121) 및 트레이스들(112, 122)은 서로 전기적으로 영향을 주고 받는다. 예를 들어, 터치 전극들(111, 121) 및 트레이스들(112, 122)은 안테나 루프(241)와 직접 용량성 결합을 형성할 수 있다. 따라서, 루프 코일(264)에 소정 주파수의 전압이 인가되면 터치 전극들(111, 121)에 의해 감지되는 감지 신호 내지는 트레이스들(112, 122)에 의해 터치 컨트롤러(262)에 전달되는 감지 신호에 노이즈가 발생할 수 있다.
또한, 안테나 루프(241)에 전류가 흐르면, 자기장(Mc)이 발생하고, 이러한 자기장은 결국 터치 전극들(111, 121) 및 트레이스들(112, 122)에 전류(예를 들어, 와전류(eddy current))를 발생시킬 수 있다. 즉, 전자기 유도에 의해 터치 전극들(111, 121)에 의해 감지되는 감지 신호 내지는 트레이스들(112, 122)에 의해 터치 컨트롤러(262)에 전달되는 감지 신호에 노이즈가 발생할 수 있다.
특히, 트레이스(112)와 터치 전극(111)이 연장된 방향이 동일한 터치 전극들의 경우 이러한 전자기적 결합에 따른 노이즈가 더 클 수 있다. 이와 관련하여 도 227을 참조하여 설명한다.
도 227은 도 225의 터치 센서과 루프 코일의 배치 형태를 보다 상세하게 나타낸 도면이다.
도 227을 참조하면, 터치 전극들(111-1, ..., 111-16)은 각각 트레이스들(112-1, ..., 112-16)에 연결되어 있고, 터치 전극들(121-1, ..., 121-28)은 각각 트레이스들(122-1, ..., 122-28)에 연결되어 있다.
이때, 터치 전극에 연결된 트레이스가 해당 터치 전극에 인접하는 경우 더 큰 노이즈가 발생할 수 있다.
예를 들면, 도 227에 도시된 바와 같이, y축 방향으로 연장되어 있는 터치 전극(111-1)과 y축 방향으로 연장되어 있는 트레이스(112-1)는 서로 연결되어 있다. 터치 전극(111-1)과 트레이스(112-1)는 인접하게 위치한다. 즉, 터치 전극(111-1)과 트레이스(112-1) 사이에 다른 트레이스나 터치 전극이 위치하고 있지 않다. 이때, 터치 전극(111-1)의 Z축 방항 최대 너비 내에 위치하고 있는, Y축 방향으로 연장된 안테나 루프(241)의 길이가 터치 전극(111-1)의 Y축 방향 길이의 2배 이상인 경우, 터치 전극(111-1) 및 트레이스(112-1)는 모두 안테나 루프(241)에 인가되는 구동 신호(DS)에 의해 영향을 받게 된다. 더욱 상세히 설명하면, y축 방향으로 연장되어 있는 제1 터치 전극(111-1)과 y축 방향으로 연장되어 있는 제1 트레이스(112-1)는 서로 연결되어 있다. 그리고, 제1 터치 전극(111-1)과 제1 트레이스(112-1)는 인접하게 위치한다. 즉, 제1 터치 전극(111-1)과 제1 트레이스(112-1) 사이에 다른 트레이스나 터치 전극이 위치하고 있지 않다. 이때, 제1 터치 전극(111-1)의 X축 방항 최대 너비 내에 위치하고 있는, Y축 방향으로 연장된 안테나 루프(241)의 길이의 합이, 제1 터치 전극(111-1)의 Y축 방향 길이의 2배 이상인 경우, 터치 전극(111-1) 및 트레이스(112-1)는 모두 안테나 루프(241)에 인가되는 구동 신호(DS)에 의해 영향을 받게 된다.
즉, 터치 전극(111-1)과 트레이스(112-1)가 위치한 영역(P1), 혹은, 제1 터치 전극(111-1)과 안테나 루프(241)가 중첩된 영역(P1)에 터치 오브젝트가 접촉하는 경우, 감지 신호를 수신하는 제1 터치 전극(111-1)과 수신된 감지 신호를 터치 컨트롤러(262)에 전달하는 제1 트레이스(112-1)는 모두 제1 터치 전극(111-1)의 x축 방항 최대 너비에 대응하는 영역 내에 위치한 안테나 루프(241)에 인가되는 구동 신호(DS)에 의해 영향을 받게 된다.
그러나, 영역(P2)에 터치 오브젝트가 터치되고 있더라도, 터치 전극들(111-2, ... 111-15, 111-16)은 안테나 루프(241)에 인가되는 구동 신호(DS)에 의해 영향을 받을 수 있으나, 서로 연결되어 있으면서 인접하지 않는 트레이스들(112-2, ... 112-15, 112-16)의 경우, 안테나 루프(241)에 인가되는 구동 신호(DS)에 의한 영향이 적다. 상술하면, 터치 전극(111-2, ... 111-15, 111-16)과 안테나 루프(241)가 Z축 상에서 중첩되지 않은 영역(P2)에서 터치 오브젝트가 터치되고 있을 때에는, Y축으로 연장된 안테나 루프(41)와 중첩되지 않은 터치 전극(111-2, ... 111-15, 111-16)은 안테나 루프(241)에 인가되는 구동 신호(DS)에 의해 영향을 받을 수 있으나, 서로 연결되어 있는 트레이스들(112-2, ... 112-15, 112-16)이 직접적으로 인접하고 있지 않기 때문에, 안테나 루프(241)에 인가되는 구동 신호(DS)에 의한 영향이 적다.
또한, 트레이스들(112-1, ... 112-15, 112-28)에 인접하게 터치 오브젝트가 터치되고 있는 경우, 터치 전극들(121-1, ... 121-28)은 안테나 루프(241)에 인가되는 구동 신호(DS)에 의해 영향을 받을 수 있으나, 터치 전극들(111-1, ... 111-16)에 비해 영향받는 면적이 적다. 터치 전극들(121-1, ... 121-28)에 인접하게 터치 오브젝트가 터치되고 있는 경우, 터치 전극들(121-1, ... 121-28)은 안테나 루프(241)에 인가되는 구동 신호(DS)에 의해 영향을 받을 수 있으나, 트레이스들(112-1, ... 112-15, 112-28)에는 구동 신호(DS)에 의한 영향이 적다. 상술하면, X축 방향으로 연장된 터치 전극(121-1, ... 121-28)들의 경우, 트레이스들(112-1, ... 112-15, 121-16)에 인접한 영역에 터치 오브젝트가 터치되고 있는 경우, X축 방향으로 연장된 터치 전극(121-1, ... 121-28)은 안테나 루프(241)에 인가되는 구동 신호(DS)에 의해 영향을 받을 수는 있겠지만, Y축 방향으로 연장된 터치 전극들(111-1, ... 111-16)에 비해서 영향을 받는 면적이 적다.
즉, 서로 연결되어 있으면서 인접하고, 동일 또는 유사한 방향으로 배열되어 있는 트레이스와 터치 전극 사이에는, 서로 연결되어 있고 동일 또는 유사한 방향으로 배열되어 있지만 인접하지 않는 트레이스와 터치 전극 사이와, 서로 연결되어 있고 인접하지만 동일 또는 유사한 방향으로 배열되어 있지 않은 트레이스와 터치 전극 사이보다 더 큰 노이즈가 발생될 수 있다.
발명자들은 터치 전극과 그에 연결된 트레이스가 동일 또는 유사한 방향(도 14에서는 Y축 방향)으로 연장되어 있고, 서로 인접(양자 사이에 전극이나 트레이스가 배치되지 않음)하게 위치하면, 터치 전극과 중첩하는 영역 내에 존재하는 안테나 루프의 길이의 합이 터치 전극의 Y축 방향의 길이의 2배 이상이면 안테나 루프 구동에 따른 노이즈가 터치 전극 및 트레이스에 발생되는 것을 확인했다. 여기서, 터치 전극과 중첩하는 영역이란 터치 전극의 X축 방향의 최대 폭 내의 영역(경우에 따라서는 터치 전극의 X축 방향의 최대 폭의 ±15% 이내의 영역)을 의미할 수 있다.
따라서, 이러한 노이즈를 감소시킬 수 있는 안테나 모듈의 설계가 요구된다.
도 228 내지 도 233는 일 실시 형태의 여러 양태에 터치 센서와 루프 코일의 배치 형태를 나타낸 도면들이다.
도 228 내지 도 233에서의 터치 전극들(111, 121)과 트레이스들(112, 122)의 배치는 도 225 및 도 227에 도시된 터치 센서와 동일한 것으로 가정한다. 안테나 루프(241)는 실선으로 표시되어 있으며, 터치 센서는 일점 쇄선으로 표시되었고, 안테나 루프와 터치 센서는 서로 상이한 층에 위치할 수 있다.
도 228 내지 도 232에서, Y축 방향으로 연장되어 있는 트레이스(112-1)와 터치 전극(111-1)이 서로 연결되어 있으면서 인접하게 위치하고 있는 영역(P1)에, 안테나 루프(241)의 일부로서 터치 전극(111-1)의 X축 방향의 최대 폭 내에서 터치 전극과 중첩하고 있으면서 Y축 방향으로 연장된 안테나 루프(241)의 일부의 길이가 터치 전극(111-1)의 Y축 방향의 길이의 2배 미만이다. 즉, 영역(P1)에 위치한 안테나 루프(241)의 밀도가 영역(P2)에 위치한 안테나 루프(241)의 밀도보다 더 적다. 여기서 밀도는 동일한 방향으로 연장되어 있는 터치 전극과 안테나 루프(241)가 XY 평면 상 중첩하는 길이로 가정한다. 혹은, Y축 방향으로 연장되어 있는 트레이스(112-1)와 터치 전극(111-1)이 서로 연결되어 있으면서 인접하게 위치하고 있는 영역(P1)에, 안테나 루프(241)의 일부로서 터치 전극(111-1)의 X축 방향의 최대 폭 내에서 터치 전극과 중첩하고 있으면서 Y축 방향으로 연장된 안테나 루프(241)의 길이 또는 길이의 합이 터치 전극(111-1)의 Y축 방향의 길이의 2배 미만이다.
도 228 및 229를 참조하면, Y축 방향으로 연장된 터치 전극(111-1)에 Y축 방향을 따라 중첩하는, Y축 방향으로 연장된 안테나 루프(241)의 Y축 방향 길이는 터치 전극(111-1)의 Y축 방향 길이의 1배 이하이다. 안테나 루프(241)가 권선되어 있으므로, 영역(P1)에 위치한 안테나 루프(241)의 첫 번째 권선과, 영역(P1)에 인접한 안테나 루프(241)의 두 번째 권선은 서로 상이한 Y축 방향 터치 전극 상에 위치할 수 있다. 더욱 상세히 설명하면, P1 영역에서, 터치 전극(111-1)의 X축 방향의 최대 폭 내에 위치하는 안테나 루프(241)의 Y축 방향의 길이는 터치 전극(111-1)의 Y축 방향 길이의 1배 이하이다. 도면에 도시된 바와 같이, 안테나 루프(241)가 권선되어 있으며, P1 영역에 위치한 안테나 루프(241)의 첫 번째 권선에 중첩되는 터치 전극과, P2 영역에 위치한 안테나 루프(241)의 두 번째 권선에 중첩되는 터치 전극은 서로 상이한 터치 전극일 수 있다.
도 228에 도시된 바와 같이, 안테나 루프(241)의 첫 번째 권선과 두 번째 권선 사이의 이격 거리(X축 방향 이격 거리)와 안테나 루프(241)의 두 번째 권선과 세 번째 권선 사이의 최소 이격 거리는 실질적으로 동일할 수 있다.
도 229에 도시된 바와 같이, 안테나 루프(241)의 첫 번째 권선과 두 번째 권선 사이의 이격 거리는 안테나 루프(241)의 두 번째 권선과 세 번째 권선 사이의 최소 이격 거리보다 더 클 수 있다. 안테나 루프(241)의 첫 번째 권선과 안테나 루프(241)의 두 번째 권선 사이의 이격 거리는 안테나 루프(241)의 세 번째 권선과 네 번째 권선 사이의 최소 이격 거리와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 230 및 231을 참조하면, Y축 방향으로 연장된 터치 전극(111-1)에 Y축 방향을 따라 중첩하는, Y축 방향으로 연장된 안테나 루프(241)의 Y축 방향 길이 혹은 길이의 총합은 터치 전극(111-1)의 Y축 방향 길이의 2배 미만이다.
도 230에 도시된 바와 같이, 안테나 루프(241)는 Y축 방향으로 연장된 제1 부분과 Y축 방향을 따라 'ㄹ'자 패턴이 반복되는 제2 부분을 포함할 수 있다. 이 때, 제2 부분 중 일부가 영역(P1)에 위치할 수 있다. 즉 제2 부분 중 일부가 Y축 방향으로 연장된 터치 전극(111-1)에 중첩할 수 있다.
도 231에 도시된 바와 같이, 안테나 루프(241)는 Y축 방향으로 연장된 제1 부분과 Y축 방향을 따라 'ㄹ'자 패턴이 반복되는 제2 부분을 포함하는 구조가 대칭적으로 배치되는 형태일 수 있다. 이 때, 제2 부분 중 일부가 영역(P1)에 위치할 수 있다. 즉 제2 부분 중 일부가 Y축 방향으로 연장된 터치 전극(111-1)에 중첩할 수 있다.
도 230 및 231에 도시된 바와 같이, 'ㄹ'자 패턴이 반복되는 제2 부분을 포함하면서, 터치 전극(111-1)에 중첩되는 제1 부분, 및 제2 부분의 일부 영역의 합이 터치 전극(111-1)의 Y축 방향의 길이의 2배 미만으로 함으로써, 위에서 언급한 노이즈 발생을 막는 동시에, 반복된 'ㄹ'자 패턴에 의하여 더욱 향상된 노이즈 저감 효과를 도모할 수 있다. 즉, 도 230 및 231의 안테나 패턴을 통해 노이즈 저감 효과를 증강시키는 시너지 효과를 도모할 수 있다.
도 232를 참조하면, 복수의 안테나 루프(241a, 241b)가 위치할 수 있다. Y축 방향으로 연장된 터치 전극(111-1)에 중첩하는, Y축 방향으로 연장된 안테나 루프(241a)의 Y축 방향 길이와 Y축 방향으로 연장된 터치 전극(111-1)에 중첩하는, Y축 방향으로 연장된 안테나 루프(241b)의 Y축 방향 길이의 합은 터치 전극(111-1)의 Y축 방향 길이의 1배 이하이다.
각각의 안테나 루프(241a, 241b)는 서로 독립적으로 구동 신호가 인 가될 수 있다. 따라서, 안테나 루프(241a)에만 구동 신호가 인가되거나, 또는 안테 나 루프(241b)에만 구동 신호가 인가되는 경우, 터치 전극(111-1)과 트레이스(112-1)에 대한 영향은 더욱 감소될 수 있다.
도 233에 도시된 바와 같이, 루프 코일(264)은 복수의 서브 루프 코일(2640, 2641, 2642, 2643)을 포함할 수 있다. 복수의 서브 루프 코일(2640, 2641, 2642, 2643)은 터치 패널(261)과 중첩하는 영역에 위치할 수 있으나, 이에 제한되 는 것은 아니다. 복수의 서브 루프 코일(2640, 2641, 2642, 2643)에는 구동 신호에 의한 AC 파형을 갖는 전류(ID0, ID1, ID2, ID3)가 각각 인가된다.
도 234을 참조하여, 본 개시의 일 실시 형태에 따른 안테나 루프(241)를 사용하는 경우의 노이즈 저감 효과에 대해 설명한다.
도 234은 일 실시 형태와 비교예의 터치 신호와 노이즈 신호를 비교한 그래프이다.
Y축은 각 터치 전극으로 감지되는 신호의 크기를 나타내고, X축은 터치 전극 번호를 나타낸다. 1번 전극이 터치 전극(111-1)이고, 16번 전극이 터치 전극(111-16)인 것으로 설명한다.
도 227과 같은 안테나 루프(241) 구조에서 감지되는 신호들(2010,　2012)을 설명한다. 터치 전극들(111-2, ..., 111-16)에 의해 감지되는, 노이즈 신호(2010)와 터치 신호(2012)의 차이가 임계치 이상이므로, 터치 컨트롤러(262)는　터치 신호(2012)를 터치 입력으로서 감지할 수 있다. 그러나, 1번 전극(111-1)의 경우, 터치 신호(2012)의 크기가 노이즈 신호(2020)의 크기보다 더 작으므로, 터치 컨트롤러(262)는 터치 신호(2012)를 터치 입력으로서 감지할 수 없다.
도 228 내지 232와 같은 안테나 루프(241) 구조에서 감지되는 신호 들(2020, 2022)을 설명한다. 터치 전극들(111-1, ..., 111-16)에 의해 감지되는 터치 신호(2022)의 크기가 노이즈 신호(2020)의 크기보다 더 크므로, 터치 컨트롤러 (262)는 터치 신호(2022)를 터치 입력으로서 감지할 수 있다.
다음으로 도 235 내지 도 238을 참조하여, 터치 센서의 코너 영역(C1, C2, C3, C4)에 위치한 스타일러스 펜(10)에 전달되는 자기 에너지를 증가시킬 수 있는 안테나 모듈에 대해 설명한다.
도 235 내지 도 238은 다른 실시 형태의 여러 양태에 터치 센서와 루프 코일의 배치 형태를 나타낸 도면들이다.
도 235 및 도 236에서, 안테나 루프(241)의 코너 영역들(C1, C2, C3, C4)에서 권선된 횟수가 그 외의 영역에서 권선된 횟수보다 더 많다.
도 235에 도시된 바와 같이, 안테나 루프(241)는 서로 인접한 코너 영역들(C1 및 C2, C3 및 C4)을 가로질러 2회로 권선될 수도 있고, 도 236에 도시된 바와 같이, 안테나 루프(241)는 코너 영역들(C1, C2, C3, C4) 각각에서 2회로 권선 될 수도 있다.
또한, 도 236에서와 같이, 코너 영역들(C1, C2, C3, C4) 각각에서 권선된 후, 중앙 영역에서도 1회로 권선될 수 있다.
위와 같이 코너 영역들(C1, C2, C3, C4)에서 권선된 횟수를 증가시 키는 구조를 통해, 코너 영역들(C1, C2, C3, C4)에 위치한 스타일러스 펜(10)에 전달하는 자기 에너지를 증가시킬 수 있다.
도 237 및 238의 (a)를 참조하면, 코너 영역들(C1, C2, C3, C4)에 꼭지점 방 향(P1, P2, P3, P4)으로 자기장을 형성하기 위해, 코너 영역들(C1, C2, C3, C4)에 코너 패턴(241c)들이 위치할 수 있다. 코너 패턴(241c)은 코너 영역들(C1, C2, C3, C4) 각각에서 지그재그로 반복되는 패턴을 가진다.
도 238의 (b)를 참조하면, 베이스 필름(242)이 양면 PCB(double side PCB)인 경우, 코너 패턴(241c)은 베이스 필름(242)의 양면에 번갈아 위치할 수 있다. 베이스 필름(242)이 다층 PCB(multilayer PCB)인 경우, 코너 패턴(241c)은 베이스 필름(242)의 여러 층에 위치할 수 있다. 이는 코너 패턴(241c)으로써 솔레노이드를 구현하기 위함이다.
코너 패턴(241c)으로 구현된 솔레노이드는 꼭지점 방향 내지는 꼭지 점 방향과 Z축 방향이 결합된 방향으로 자기장을 형성할 수 있다. 따라서, 안테나 루프(241)는 코너 영역들(C1, C2, C3, C4)에서 꼭지점 방향으로 기울어진 스타일러 스 펜(10)에도 자기 에너지의 전달을 증가시킬 수 있다.
실시 형태들에 따르면, 터치 입력의 수신 감도를 향상시키고, 보다 정 확한 터치 위치를 산출할 수 있다는 장점이 있다.
실시 형태들에 따르면, 안테나 루프의 코너 영역에서 스타일러스 펜에 전달되는 에너지를 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.
다음으로, 터치 센싱부(260)가 내외부 디바이스에 리포팅하는 터치 데이터와 관련하여, 도 239 및 도 240를 참조하여 설명한다.
도 239은 본 개시에 따른 터치 센서 및 호스트를 나타내는 블록도이고, 도 240는 터치 센서로부터 호스트에 제공되는 터치 데이터의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 239을 참조하면, 호스트(270)는 터치 센싱부(260)에 포함된 터치 컨 트롤러(262)로부터 터치 데이터를 제공받을 수 있다. 예를 들어, 호스트(270)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 센싱부(260)는 1 프레임이 종료된 후에, 1 프레임 기간(1F) 동안 입력된 터치에 관한 정보를 터치 데이터로 생성하여 호스트(270)에 전달할 수 있다. 또는 터치 센싱부(260)는 제1 구간(T1)이 종료되면, 제1 구간(T1) 동안 입력된 터치에 관한 정보를 터치 데이터로 생성하여 호스트(270)에 전달하고, 제1 구간(T1)에 연속하는 제1 서브 구간(T21)이 종료되면, 제1 서브 구간(T21) 동안 입 력된 터치에 관한 정보를 터치 데이터로 생성하여 호스트(270)에 전달할 수도 있다. 또는 터치 센싱부(260)는 제1 구간(예를 들어, 도 115의 T1)이 종료되면, 제1 구간(T1) 동안 입력된 터치에 관한 정보를 터치 데이터로 생성하여 호스트(270)에 전달하고, 제2 구간(T2)이 종료되면, 제2 구간(T2) 동안 입력된 터치에 관 한 정보를 터치 데이터로 생성하여 호스트(270)에 전달할 수도 있다.
또는 터치 센싱부(260)는 각각의 시구간(T1, T2, ..., Tn)이 종료될 때마다, 각각의 시구간(T1, T2, ..., Tn) 동안 입력된 터치에 관한 정보를 터치 데이터로 생성하여 호스트(270)에 전달할 수도 있다.
또한, 터치 센싱부(260)는 소정 시간 간격으로 도 165에 따른 구동 방법 또는 도 168에 따른 구동 방법을 수행할 수 있다. 예를 들어, 터치 센싱부(260)는 3시간 간격, 하루 간격 등으로 도 165에 따른 구동 방법 또는 도 168에 따른 구동 방법을 수행할 수 있다.
또는, 터치 센싱부(260)는 터치 센싱부(260)에 대한 마지막 터치 입력으로부터 소정 시간이 경과한 이후에 터치 입력이 있는 때, 도 165에 따른 구동 방법 또는 도 168에 따른 구동 방법을 수행할 수 있다.
또는 터치 센싱부(260)는 호스트(270)로부터 요청이 있거나, 호스트 (270)로부터 특정 상태를 나타내는 정보를 수신하는 때, 도 165에 따른 구동 방법 또는 도 168에 따른 구동 방법을 수행할 수 있다.
일례로, 호스트(270)는 호스트(270)에 연결되어 있는 환경 센서(예 를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 열 감지 센서 등)를 통해, 주변 환경 변화가 감 지되면, 도 165에 따른 구동 방법 또는 도 168에 따른 구동 방법을 수행하도록 터치 센싱부(260)에 요청한다. 이때 호스트(270)는 터치 센싱부(260)에 환경 센서로부터 획 득된 값을 함께 전송할 수도 있다.
다른 예로, 호스트(270)가 환경 센서로부터 획득된 값을 터치 센싱부(260)에 전송하면, 터치 센싱부(260)는 환경 센서로부터 획득된 값에 기초하여, 도 165에 따른 구동 방법 또는 도 168에 따른 구동 방법의 수행을 개시할 수 있다.
이때 터치 센싱부(260)는 환경 센서에 의해 감지된 온도, 습도 등을 이용하여 트래킹 신호의 주파수를 변경할 수 있다.
예를 들어, 터치 센싱부(260)는 현재 주변의 온도가 제1 임계치 이상 이면, 기준 주파수 주변의 주파수 범위를 소정 주파수 단위로 구분한 복수의 주파 수 구간 중 최저 주파수가 포함된 구간으로부터 트래킹 신호의 주파수가 증가하는 방향으로 구간을 변경하며, 트래킹 신호의 주파수를 변경할 수 있다. 예를 들어, 터치 센싱부(260)는 현재 주변의 온도가 제2 임계치 미만이면(제1 임계치>제2 임계치), 기준 주파수 주변의 주파수 범위를 소정 주파수 단위로 구분한 복수의 주 파수 구간 중 최고 주파수가 포함된 구간으로부터 트래킹 신호의 주파수가 감소하 는 방향으로 구간을 변경하며, 트래킹 신호의 주파수를 변경할 수 있다.
또는 터치 센싱부(260)는 현재 주변의 온도가 제3 임계치 내지 제4 임 계치 사이의 값이면(제1 임계치>제3 임계치>제4 임계치>제2 임계치), 기준 주파수 주변의 주파수 범위를 소정 주파수 단위로 구분한 복수의 주파수 구간 중 제3 임계 치 내지 제4 임계치 사이에 대응하는 주파수가 포함된 구간으로부터 트래킹 신호의 주파수가 앞뒤로 증감하는 방향으로 구간을 변경하며, 트래킹 신호의 주파수를 변 경할 수 있다.
터치 센싱부(260)는 또한 메모리를 더 포함할 수 있고, 메모리에는 온도, 습도, 및 각각의 온도와 습도 조건에 대응하는 트래킹 신호의 주파수 구간이 룩업 테이블(LUT: look-up table) 형태로 저장될 수 있다. 그러면, 터치 센싱부(260)는 환경 센서에 의해 감지된 온도, 습도에 대응하는 트래킹 신호의 주파수 구간을 메모리로부터 판독하여, 판독한 주파수 구간 내에서 트래킹 신호의 주파수를 변 경할 수 있다.
이외에도, 터치 센싱부(260)는 스타일러스 펜(10)의 공진 주파수를 탐 색하기 위해, 다양한 방식으로 터치 센싱부(260)의 구동 방법을 트리거링할 수 있으며, 상기의 설명에 제한되지 않는다.
도 240를 참조하면, 터치 데이터(600)는 터치 센싱부(260)로부터 호스트(270)로 전달될 수 있고, 터치 카운트 필드(610) 및 적어도 하나의 터치 엔티티 필드(612, 614)를 포함할 수 있다. 이외에도 터치 데이터(600)에는 스타일러스 펜(10)으로부터의 센서 입력 데이터, 공진 신호 변경을 나타내는 데이터 등이 더 포함될 수 있다.
터치 카운트 필드(610)에는 1 프레임 구간 동안 입력된 터치의 개수를 나타내는 값이 기입될 수 있다. 예를 들어, 1 프레임 구간 내의 제1 구간(T1)에 서 하나의 손가락에 의한 터치 좌표가 계산되고, 제1 서브 구간(T21)에서 하나의 스타일러스 펜에 의한 터치 좌표가 계산되는 경우, 터치 카운트 필드(610)에는 두 개의 터치가 입력됨을 나타내는 값이 기입된다. 또한, 터치 카운트 필드(610)에는 1 프레임 구간 동안 입력된 터치의 개수를 나타내는 값이 기입될 수 있다. 예를 들어, 1 프레임 구간 내의 제1 구간(T1)에 서 하나의 손가락에 의한 터치 좌표가 계산되고, 제2 구간(T2)에서 하나의 스타일 러스 펜에 의한 터치 좌표가 계산되는 경우, 터치 카운트 필드(610)에는 두 개의 터치가 입력됨을 나타내는 값이 기입된다.
터치 엔티티 필드(612, 614)는 각각의 터치 입력에 대한 정보를 나타내는 필드를 포함한다. 예를 들어, 터치 엔티티 필드(612, 614)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(612, 614)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. Z값 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 형태들에 따르면, 터치 데이터(600)를 전달 받은 호스트 장치(270)는 면적 필드(624)의 값을 사용하여, 터치 면적이 임계치보다 크면 터치 객체가 손가락인 것으로 결정하고, 터치 면적이 임계치 이하이면 터치 객체가 스타일러스 펜(10)인 것으로 결정한다.
실시 형태들에 따르면, 터치 데이터(600)를 전달 받은 호스트 장치(270)는 플래그 필드(620)의 값을 사용하여, 터치 객체가 손가락인지 또는 스타일러스 펜(10)인지를 식별할 수도 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시 형태들에 따른 전자 디바이스는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 디바이스는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시 형태에 따른 전자 디바이스는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
이상에서 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발 명의 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.
250: 디스플레이부
251: 디스플레이 패널
252: 디스플레이 컨트롤러
260: 터치 센싱부
261: 터치 센서
262: 터치 컨트롤러
263: 코일 드라이버
264: 루프 코일

Claims (12)

  1. 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널 상에 배치되고 적어도 하나 이상의 터치 전극을 포함하는 터치 전극층; 및
    상기 디스플레이 패널 상에 배치되고, 상기 터치 전극층과 동일층에 배치되고, 스타일러스 펜을 구동시키기 위한 자기장 신호를 생성하는 전도성 배선;
    을 포함하는, 전자 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 배선은 상기 터치 전극과 동일한 물질인, 전자 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 배선은 상기 디스플레이 패널의 표시 영역의 경계를 따라 연장된 형태를 갖는, 전자 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널 아래에 배치되고, 상기 도전성 배선과 중첩되도록 배치된 자기장 차폐 시트를 포함하는, 전자 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은 최상층에 배치된 기판을 포함하고,
    상기 전도성 배선은 상기 기판의 상면에 직접 프린팅된, 전자 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은 적어도 하나의 폴딩 영역을 포함하고,
    상기 폴딩 영역은 상기 디스플레이 패널이 접힘 상태에서 적어도 일부가 소정의 곡률을 갖는 곡면으로 구성되고,
    상기 전도성 배선은 상기 디스플레이 패널의 표시 영역의 경계를 따라 연장된 형태를 갖는, 전자 디바이스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널 아래에 배치되고, 상기 도전성 배선과 중첩되도록 배치된 자기장 차폐 시트를 포함하고,
    상기 자기장 차폐 시트는 상기 디스플레이 패널 아래에서 상기 폴딩 영역을 기준으로 분리되는 제1 영역과 제2 영역에 배치된, 전자 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은 적어도 하나의 폴딩 영역을 포함하고,
    상기 폴딩 영역은 상기 디스플레이 패널이 접힘 상태에서 적어도 일부가 소정의 곡률을 갖는 곡면으로 구성되고,
    상기 전도성 배선은 상기 폴딩 영역을 기준으로 양 측에 각각 배치된 제1 전도성 배선과 제2 전도성 배선을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 전도성 배선은, 상기 디스플레이 패널의 표시 영역과 상기 폴딩 영역의 경계를 따라 연장된 형태를 갖는, 전자 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널 아래에 배치되고 상기 제1 도전성 배선과 중첩되도록 배치된 제1 자기장 차폐 시트; 및 상기 디스플레이 패널 아래에 배치되고 상기 제2 전도성 배선과 중첩되도록 배치된 제2 자기장 차폐 시트를 포함하고,
    상기 제1 자기장 차폐 시트는 상기 디스플레이 패널 아래에서 상기 폴딩 영역을 기준으로 분리되는 제1 영역에 배치되고,
    상기 제2 자기장 차폐 시트는 상기 디스플레이 패널 아래에서 상기 폴딩 영역을 기준으로 분리되는 제2 영역에 배치된, 전자 디바이스.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널 상에서 상기 스타일러스 펜의 위치를 감지하는 터치 컨트롤러를 포함하고,
    상기 터치 컨트롤러는 상기 스타일러스 펜이 상기 폴딩 영역 상에 위치하면, 상기 제1 전도성 배선과 상기 제2 전도성 배선에 위상이 동일한 구동 신호를 인가하는, 전자 디바이스.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 터치 전극과 상기 제2 터치 전극 중 어느 하나는 상기 스타일러스 펜에서 출력되는 전자기 신호를 감지하는, 전자 디바이스.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 터치 전극과 상기 제2 터치 전극 중 어느 하나는 상기 스타일러스 펜과의 전자기적 상호 작용에 의한 신호를 감지하는, 전자 디바이스.
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