KR20230129127A - 펜 아날로그 프론트 엔드 및 이를 이용한 펜 통신방법 - Google Patents

펜 아날로그 프론트 엔드 및 이를 이용한 펜 통신방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230129127A
KR20230129127A KR1020220026341A KR20220026341A KR20230129127A KR 20230129127 A KR20230129127 A KR 20230129127A KR 1020220026341 A KR1020220026341 A KR 1020220026341A KR 20220026341 A KR20220026341 A KR 20220026341A KR 20230129127 A KR20230129127 A KR 20230129127A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
input
pen
sensor
digital
Prior art date
Application number
KR1020220026341A
Other languages
English (en)
Inventor
김철
김윤호
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to KR1020220026341A priority Critical patent/KR20230129127A/ko
Priority to US18/070,976 priority patent/US11874706B2/en
Priority to CN202310187415.3A priority patent/CN116661611A/zh
Publication of KR20230129127A publication Critical patent/KR20230129127A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/1633—Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
    • G06F1/1637—Details related to the display arrangement, including those related to the mounting of the display in the housing
    • G06F1/1652—Details related to the display arrangement, including those related to the mounting of the display in the housing the display being flexible, e.g. mimicking a sheet of paper, or rollable
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/1633—Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
    • G06F1/1637—Details related to the display arrangement, including those related to the mounting of the display in the housing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/1633—Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
    • G06F1/1637—Details related to the display arrangement, including those related to the mounting of the display in the housing
    • G06F1/1641—Details related to the display arrangement, including those related to the mounting of the display in the housing the display being formed by a plurality of foldable display components
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/1633—Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
    • G06F1/1637—Details related to the display arrangement, including those related to the mounting of the display in the housing
    • G06F1/1643—Details related to the display arrangement, including those related to the mounting of the display in the housing the display being associated to a digitizer, e.g. laptops that can be used as penpads
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03545—Pens or stylus
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03547—Touch pads, in which fingers can move on a surface
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/038—Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/038—Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry
    • G06F3/0383—Signal control means within the pointing device
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04162—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for exchanging data with external devices, e.g. smart pens, via the digitiser sensing hardware
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04166—Details of scanning methods, e.g. sampling time, grouping of sub areas or time sharing with display driving
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
    • G06F3/04182—Filtering of noise external to the device and not generated by digitiser components
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0441—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using active external devices, e.g. active pens, for receiving changes in electrical potential transmitted by the digitiser, e.g. tablet driving signals
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0442—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using active external devices, e.g. active pens, for transmitting changes in electrical potential to be received by the digitiser
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/046—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by electromagnetic means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/038—Indexing scheme relating to G06F3/038
    • G06F2203/0384—Wireless input, i.e. hardware and software details of wireless interface arrangements for pointing devices
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04104—Multi-touch detection in digitiser, i.e. details about the simultaneous detection of a plurality of touching locations, e.g. multiple fingers or pen and finger
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04111—Cross over in capacitive digitiser, i.e. details of structures for connecting electrodes of the sensing pattern where the connections cross each other, e.g. bridge structures comprising an insulating layer, or vias through substrate

Abstract

일 실시예에 따른 펜 아날로그 프론트 엔드는 입력 센서와 직접 연결되어 상기 입력 센서가 입력 장치로부터 수신한 아날로그 입력 신호를 처리하는 아날로그 신호 처리부, 상기 아날로그 입력 신호를 제1 디지털 입력 신호로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터 및 상기 제1 디지털 입력 신호를 상기 입력 센서에 기 설정된 기준 싱크 데이터와 동기화시키고, 상기 입력 장치의 입력 위치 및 입력 데이터를 처리하는 디지털 신호 처리부를 포함한다.

Description

펜 아날로그 프론트 엔드 및 이를 이용한 펜 통신방법 {PEN ANALOG FRONT END AND PEN COMMUNICATION METHOD USING THE SAME}
본 발명은 펜 아날로그 프론트 엔드 및 이를 이용한 펜 통신방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 성능이 향상된 펜 아날로그 프론트 엔드 및 이를 이용한 펜 통신방법에 관한 것이다.
텔레비전, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 내비게이션, 게임기 등과 같은 멀티미디어 전자 장치들은 영상을 표시하기 위한 전자 장치를 구비한다. 전자 장치들은 버튼, 키보드, 마우스 등의 통상적인 입력 방식 외에 사용자가 손쉽게 정보 혹은 명령을 직관적이고 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 터치 기반의 입력 방식을 제공할 수 있는 입력 센서를 구비할 수 있다.
입력 센서는 사용자의 신체를 이용한 터치나 압력을 감지할 수 있다. 한편 필기구를 이용한 정보 입력이 익숙한 사용자 또는 특정 응용 프로그램(예를 들면, 스케치 또는 드로잉을 위한 응용 프로그램)을 위한 세밀한 터치 입력을 위한 펜의 사용 요구가 증가하고 있다.
본 발명의 일 실시예는 통신 성능이 향상되고, 다양한 장치와 호환이 가능한 펜 아날로그 프론트 엔드 및 이를 이용한 펜 통신방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시예들 중에서, 펜 아날로그 프론트 엔드는 입력 센서와 직접 연결되어 상기 입력 센서가 입력 장치로부터 수신한 아날로그 입력 신호를 처리하는 아날로그 신호 처리부, 상기 아날로그 입력 신호를 제1 디지털 입력 신호로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터 및 상기 제1 디지털 입력 신호를 상기 입력 센서에 기 설정된 기준 싱크 데이터와 동기화시키고, 상기 입력 장치의 입력 위치 및 입력 데이터를 처리하는 디지털 신호 처리부를 포함한다.
상기 아날로그 신호 처리부는 상기 입력 센서의 전류 신호를 전압 신호로 변환하는 차지 앰프 및 상기 전압 신호의 노이즈를 제거하는 밴드 패스 필터를 포함할 수 있다.
상기 디지털 신호 처리부는 변환된 상기 제1 디지털 입력 신호를 저장하는 데이터 저장부, 저장된 상기 제1 디지털 입력 신호를 비트 단위에서 동기를 맞추어 제2 디지털 입력 신호를 생성하는 비트 동기화부 및 상기 제2 디지털 입력 신호를 상기 입력 센서의 상기 기준 싱크 데이터와 동기를 맞추어 제3 디지털 입력 신호를 생성하는 버스트 동기화부를 포함할 수 있다.
상기 버스트 동기화부는 상기 제2 디지털 입력 신호와 상기 기준 싱크 데이터에 대한 배타적 논리합 연산을 수행하여 동기 검사 신호를 생성하는 배타적 논리합 회로 및 상기 동기 검사 신호를 기초로 상기 제2 디지털 입력 신호와 상기 기준 싱크 데이터의 동기화 여부를 판단하고, 동기화된 경우 상기 제3 디지털 입력 신호를 생성하는 동기화 검사부를 포함할 수 있다.
상기 동기화 검사부는 상기 제2 디지털 입력 신호의 크기와 상기 기준 싱크 데이터의 크기 차이만큼 상기 기준 싱크 데이터의 페이즈를 쉬프트하고 페이즈 쉬프트된 기준 싱크 데이터와 상기 제2 디지털 입력 신호를 동기화하여 상기 제3 디지털 입력 신호를 생성할 수 있다.
상기 디지털 신호 처리부는 상기 제3 디지털 입력 신호를 기초로 상기 입력 장치의 좌표를 결정하는 프로세서부를 더 포함할 수 있다.
상기 입력 센서는 상기 입력 장치로부터 다운링크 신호를 감지하는 센서층 및 상기 센서층과 전기적으로 연결되어 감지된 상기 센서층을 구동하고 상기 다운링크 신호를 기초로 상기 입력 장치를 통한 외부 입력의 좌표를 생성하는 센서 구동부를 포함할 수 있다.
상기 아날로그 입력 신호는 자기장으로 전달되는 자기장 신호일 수 있다.
상기 입력 장치는 자기장을 출력하는 공진 회로부를 포함하고, 상기 입력 센서에 상기 자기장으로 전달되는 자기장 신호를 송신할 수 있다.
실시예들 중에서, 펜 통신방법은 펜 모드에서, 입력 센서가 입력 장치로부터 버스트 신호와 데이터 신호를 포함하는 입력 신호를 수신하는 단계, 상기 버스트 신호를 통해 상기 입력 장치를 상기 입력 센서와 동기화시키는 단계, 데이터 신호를 디지털 변조시키는 단계 및 상기 디지털 변조된 데이터 신호를 기초로 입력 장치의 입력 정보를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 입력 신호는 자기장으로 전달되는 자기장 신호일 수 있다.
상기 자기장 신호는 시간에 따라 변화하는 진폭을 가질 수 있다.
상기 입력 신호를 수신하는 단계는 상기 입력 신호를 각각 포함하는 복수의 데이터 패킷들을 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 데이터 패킷들 각각은 순차적으로 수신되고, 각각이 가지는 패킷 기간은 2ms 내지 3ms일 수 있다.
상기 자기장 신호의 주파수는 15kHz 내지 1.8MHz일 수 있다.
상기 디지털 변조의 방식은 온 오프 키잉(on-off keying), 페이즈 쉬프트 키잉(phase-shift keying), 및 프리퀀시 쉬프트 키잉(frequency-shift keying) 중 어느 하나일 수 있다.
상기 버스트 신호는 상기 입력 장치의 동기 신호 및 위치 신호를 포함할 수 있다.
상기 입력 신호를 수신하는 단계 전에, 상기 입력 센서가 외부로부터 상기 입력 장치를 인식하면 상기 입력 센서가 상기 펜 모드로 진입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 입력 센서가 외부로부터 사용자의 터치를 인식하는 경우 터치 모드로 진입하고, 상기 터치 모드에서 상기 사용자의 터치를 감지하는 제1 단계 및 상기 입력 장치를 인식하는 제2 단계를 더 포함하고, 상기 제2 단계와 상기 제1 단계의 사이에 제1 시간 간격을 포함할 수 있다.
상기 입력 장치의 입력 정보를 생성하는 단계 이후에, 입력 센서가 외부의 사용자의 터치를 감지하는 단계를 더 포함하고, 상기 사용자의 터치가 감지된 경우 터치 모드로 변경될 수 있다.
상기 입력 장치를 상기 입력 센서와 동기화시키는 단계는 펜 아날로그 프론트 엔드가 상기 버스트 신호와 기 설정된 기준 싱크 데이터에 대한 배타적 논리합 연산을 수행하여 동기 검사 신호를 산출하고, 출된 상기 동기 검사 신호와 상기 기준 싱크 데이터의 크기 차이만큼 상기 기준 싱크 데이터의 페이즈를 쉬프트시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 펜 아날로그 프론트 엔드 및 이를 이용한 펜 통신방법은 노이즈를 줄이고 펜 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 사시도들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 분해 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 모듈의 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 평면도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 센서의 평면도이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 AA’ 영역을 확대한 평면도이다.
도 5c는 도 5a에 도시된 AA’ 영역을 확대한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터페이스 장치를 도시한 도면이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 장치의 블록도이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 장치의 블록도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 장치에서 제공되는 제1 유형 신호를 도시한 것이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 유형 신호를 도시한 것이다.
도 9는 제1 유형 신호 및 제2 유형 신호 각각의 피크투피크전압에 따른 ADC 코드를 도시한 그래프들이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치와 입력 장치 사이의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 펜 아날로그 프론트 엔드의 블록도이다.
도 12a는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 변조 방식을 보여주는 도면이다.
도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 패킷을 보여주는 도면이다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 일 실시예에 따른 펜 통신방법을 보여주는 도면들이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 펜 통신방법을 보여주는 흐름도이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 “상에 있다”, “연결된다”, 또는 “결합된다”고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. “및/또는”은 연관된 구성요소들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, “아래에”, “하측에”, “위에”, “상측에” 등의 용어는 도면에 도시된 구성요소들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 여기서 명시적으로 정의되지 않는 한 너무 이상적이거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되어서는 안된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(ED)의 사시도들이다. 도 1a는 전자 장치(ED)의 펼쳐진 상태(또는 언폴딩 상태)를, 도 1b는 전자 장치(ED)의 폴딩 상태를 도시하였다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 전자 장치(ED)는 전기적 신호에 따라 활성화되는 장치일 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(ED)는 휴대폰, 폴더블 휴대폰, 태블릿, 자동차 내비게이션, 게임기, 또는 웨어러블 장치일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 1a 및 도 1b에서는 전자 장치(ED)가 폴더블 휴대폰인 것을 예시적으로 도시하였으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 따른 전자 장치(ED)는 제1 방향(DR1) 및 제1 방향(DR1)과 교차하는 제2 방향(DR2)이 정의하는 표시면(DS)을 포함할 있다. 전자 장치(ED)는 표시면(DS)을 통해 이미지(IM)를 사용자에게 제공할 수 있다.
표시면(DS)은 표시 영역(DA) 및 표시 영역(DA) 주변의 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 표시 영역(DA)은 이미지(IM)를 표시하고, 비표시 영역(NDA)은 이미지(IM)를 표시하지 않을 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)을 에워쌀 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 표시 영역(DA)의 형상과 비표시 영역(NDA)의 형상은 변형될 수 있다.
이하, 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 의해 정의된 평면과 실질적으로 수직하게 교차하는 방향은 제3 방향(DR3)으로 정의된다. 또한, 본 명세서에서 "평면 상에서"는 제3 방향(DR3)에서 바라본 상태로 정의될 수 있다.
전자 장치(ED)는 폴딩 영역(FA, 또는 폴더블 영역) 및 복수 개의 비폴딩 영역들(NFA1, NFA2)을 포함할 수 있다. 비폴딩 영역들(NFA1, NFA2)은 제1 비폴딩 영역(NFA1) 및 제2 비폴딩 영역(NFA2)을 포함할 수 있다. 폴딩 영역(FA)은 제1 비폴딩 영역(NFA1) 및 제2 비폴딩 영역(NFA2) 사이에 배치될 수 있다. 제1 비폴딩 영역(NFA1), 폴딩 영역(FA), 및 제2 비폴딩 영역(NFA2)은 제2 방향(DR2)을 따라 순차적으로 전자 장치(ED)에 정의될 수 있다.
도 1b에 도시된 것과 같이, 폴딩 영역(FA)은 제1 방향(DR1)에 평행한 폴딩축(FX)을 기준으로 폴딩될 수 있다. 폴딩 영역(FA)은 제1 방향(DR1)을 따라 연장할 수 있다. 폴딩 영역(FA)은 소정의 곡률 및 곡률반경을 갖도록 폴딩될 수 있다. 제1 비폴딩 영역(NFA1) 및 제2 비폴딩 영역(NFA2)은 서로 마주보고, 전자 장치(ED)는 표시면(DS)이 외부에 노출되지 않도록 인-폴딩(inner-folding)될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 전자 장치(ED)는 표시면(DS)이 외부에 노출되도록 아웃-폴딩(outer-folding)될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 전자 장치(ED)는 펼침 동작으로부터 인-폴딩 또는 아웃-폴딩 동작이 상호 반복되도록 구성될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 일 실시예에서 전자 장치(ED)는 펼침 동작, 인-폴딩 동작, 및 아웃-폴딩 동작 중 어느 하나를 선택할 수 있도록 구성될 수 있다.
도 1a 및 도 1b에서는 폴딩 가능한 전자 장치(ED)를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 전자 장치(ED)는 리지드 전자 장치, 예컨대, 폴딩 영역(FA)이 정의되지 않은 전자 장치, 롤러블 전자 장치, 또는 슬라이더블 전자 장치 등 다양한 전자 장치로 변경될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 전자 장치(ED)는 표시 장치(DD), 전자 모듈(EM), 전원 모듈(PSM) 및 케이스(EDC1, EDC2)을 포함할 수 있다. 별도로 도시하지 않았으나, 전자 장치(ED)는 표시 장치(DD)의 폴딩 동작을 제어하기 위한 기구 구조물을 더 포함할 수 있다.
표시 장치(DD)는 이미지를 생성하고 외부입력을 감지한다. 표시 장치(DD)는 윈도우 모듈(WM) 및 표시 모듈(DM)을 포함한다. 윈도우 모듈(WM)은 전자 장치(ED)의 전면을 제공한다.
표시 모듈(DM)은 복수 개의 구성이 적층된 적층 구조물일 수 있다. 표시 모듈(DM)의 적층 구조에 대한 상세한 설명은 후술한다.
표시 모듈(DM)은 전자 장치(ED)의 표시 영역(DA, 도 1a 참조) 및 비표시 영역(NDA, 도 1a 참조)에 대응하는 표시 영역(DP-DA) 및 비표시 영역(DP-NDA)을 포함한다. 본 명세서에서 “영역/부분과 영역/부분이 대응한다”는 것은 중첩한다는 것을 의미하며 동일한 면적으로 제한되지 않는다. 표시 모듈(DM)은 비표시 영역(DP-NDA) 상에 배치된 구동칩(DIC)을 포함할 수 있다. 표시 모듈(DM)은 비표시 영역(DP-NDA)에 결합된 연성회로필름(FCB)을 더 포함할 수 있다.
구동칩(DIC)은 표시 패널(DP)의 화소를 구동하기 위한 구동 소자들 예를 들어, 데이터 구동회로를 포함할 수 있다. 도 2에서는 구동칩(DIC)이 표시 모듈(DM) 상에 실장된 구조를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 구동칩(DIC)은 연성회로필름(FCB) 상에 실장될 수도 있다.
전자 모듈(EM)은 적어도 메인 구동부를 포함한다. 전자 모듈(EM)은 무선통신모듈, 카메라모듈, 근접센서모듈, 영상입력모듈, 음향입력모듈, 음향출력모듈, 메모리, 및 외부 인터페이스모듈 등을 포함할 수 있다. 전자 모듈(EM)은 전원 모듈(PSM)과 전기적으로 연결된다.
메인 구동부(또는 메인 컨트롤러)는 전자 장치(ED)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어 메인 구동부는 사용자 입력에 부합하게 표시 장치(DD)를 활성화 시키거나, 비활성화 시킨다. 메인 구동부는 표시 장치(DD) 및 다른 모듈들의 동작을 제어할 수 있다. 메인 구동부는 적어도 하나의 마이크로 프로세서를 포함할 수 있다.
케이스(EDC1, EDC2)는 표시 모듈(DM), 전자 모듈(EM), 및 전원 모듈(PSM)을 수용한다. 서로 분리된 2개의 케이스(EDC1, EDC2)를 예시적으로 도시하였으나 이에 제한되지 않는다. 미-도시하였으나, 전자 장치(ED)는 2개의 케이스(EDC1, EDC2)를 연결하기 위한 힌지 구조물을 더 포함할 수 있다. 케이스(EDC1, EDC2)는 윈도우 모듈(WM)과 결합될 수 있다. 케이스(EDC1, EDC2)는 표시 모듈(DM), 전자 모듈(EM), 및 전원 모듈(PSM) 등 케이스(EDC1, EDC2)에 수용된 구성들을 보호한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 모듈의 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 표시 모듈(DM)은 표시 패널(DP), 표시 패널(DP) 위에 배치된 센서층(ISL), 광학 필름(LF), 및 표시 패널(DP) 아래에 배치된 하측 부재(LM)를 포함할 수 있다. 상기 부재들 사이에는 필요에 따라 접착층이 배치될 수 있다.
표시 패널(DP)은 영상을 실질적으로 생성하는 구성일 수 있다. 표시 패널(DP)은 발광형 표시층일 수 있으며, 예를 들어, 표시 패널(DP)은 유기발광 표시층, 무기발광 표시층, 유기-무기발광 표시층, 퀀텀닷 표시층, 마이크로 엘이디 표시층, 또는 나노 엘이디 표시층일 수 있다.
센서층(ISL)은 표시 패널(DP) 위에 배치될 수 있다. 센서층(ISL)은 외부에서 인가되는 외부 입력을 감지할 수 있다. 센서층(ISL)은 표시 패널(DP)에 부착된 외장형 센서일 수도 있고, 센서층(ISL)은 표시 패널(DP)의 제조 공정 중에 연속하여 형성된 일체형 센서일 수 있다.
광학 필름(LF)은 외부로부터 입사된 광의 반사율을 낮출 수 있다. 광학 필름(LF)은 위상 지연자(retarder) 및/또는 편광자(polarizer)를 포함할 수 있다. 광학 필름(LF)은 적어도 편광필름을 포함할 수 있다. 또는, 광학 필름(LF)은 컬러필터들을 포함할 수 있다. 컬러필터들은 소정의 배열을 가질 수 있다. 표시 패널(DP)에 포함된 화소들(PX)의 발광 컬러들을 고려하여 컬러필터들의 배열이 결정될 수 있다. 또한, 광학 필름(LF)은 컬러필터들에 인접한 블랙매트릭스를 더 포함할 수 있다. 또는, 광학 필름(LF)은 상쇄간섭 구조물을 포함할 수 있다. 예컨대, 상쇄간섭 구조물은 서로 다른 층 상에 배치된 제1 반사층과 제2 반사층을 포함할 있다. 제1 반사층 및 제2 반사층에서 각각 반사된 제1 반사광과 제2 반사광은 상쇄간섭될 수 있고, 그에 따라 외부광 반사율이 감소될 수 있다. 광학 필름(LF)은 생략될 수도 있다.
하측 부재(LM)는 다양한 기능성 부재를 포함할 수 있다. 표시 패널(DP)에 입사되는 광을 차단하는 차광층, 외부 충격을 흡수하는 충격흡수층, 표시 패널(DP)을 지지하는 지지층, 및 표시 패널(DP)에서 발생한 열을 방출하는 방열층 등을 포함할 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널(DP) 및 센서층(ISL)의 단면도이다.
도 3b를 참조하면, 표시 패널(DP)은 베이스층(110), 회로층(120), 발광 소자층(130), 및 봉지층(140)을 포함할 수 있다.
베이스층(110)은 회로층(120)이 배치되는 베이스 면을 제공하는 부재일 수 있다. 베이스층(110)은 유리 기판, 금속 기판, 또는 고분자 기판 등일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 베이스층(110)은 무기층, 유기층 또는 복합재료층일 수 있다.
베이스층(110)은 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 베이스층(110)은 제1 합성 수지층, 상기 제1 합성 수지층 위에 배치된 실리콘 옥사이드(SiOx)층, 상기 실리콘 옥사이드층 위에 배치된 아몰퍼스 실리콘(a-Si)층, 및 상기 아몰퍼스 실리콘층 위에 배치된 제2 합성 수지층을 포함할 수 있다. 상기 실리콘 옥사이드층 및 상기 아몰퍼스 실리콘층은 베이스 배리어층이라 지칭될 수 있다.
상기 제1 및 제2 합성 수지층들 각각은 폴리이미드(polyimide)계 수지를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 합성 수지층들 각각은 아크릴(acrylate)계 수지, 메타크릴(methacrylate)계 수지, 폴리아이소프렌(polyisoprene)계 수지, 비닐(vinyl)계 수지, 에폭시(epoxy)계 수지, 우레탄(urethane)계 수지, 셀룰로오스(cellulose)계 수지, 실록산(siloxane)계 수지, 폴리아미드(polyamide)계 수지 및 페릴렌(perylene)계 수지 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 한편, 본 명세서에서 “~~” 계 수지는 “~~” 의 작용기를 포함하는 것을 의미한다.
베이스층(110)의 상면에 적어도 하나의 무기층이 형성된다. 무기층은 알루미늄옥사이드, 티타늄옥사이드, 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 실리콘옥시나이트라이드, 지르코늄옥사이드, 및 하프늄옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무기층은 다층으로 형성될 수 있다. 다층의 무기층들은 배리어층 및/또는 버퍼층을 구성할 수 있다. 본 실시예에서 표시 패널(DP)은 버퍼층(BFL)을 포함하는 것으로 도시되었다.
버퍼층(BFL)은 베이스층(110)과 반도체 패턴 사이의 결합력을 향상시킬 수 있다. 버퍼층(BFL)은 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 및 살리콘옥시나이트라이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(BFL)은 실리콘옥사이드층과 실리콘나이트라이드층이 교대로 적층된 구조를 포함할 수 있다.
반도체 패턴은 버퍼층(BFL) 위에 배치될 수 있다. 반도체 패턴은 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않고, 반도체 패턴은 비정질실리콘, 저온다결정실리콘, 또는 산화물반도체를 포함할 수도 있다.
도 3b는 일부의 반도체 패턴을 도시한 것일 뿐이고, 다른 영역에 반도체 패턴이 더 배치될 수 있다. 반도체 패턴은 화소들에 걸쳐 특정한 규칙으로 배열될 수 있다. 반도체 패턴은 도핑 여부에 따라 전기적 성질이 다를 수 있다. 반도체 패턴은 전도율이 높은 제1 영역과 전도율이 낮은 제2 영역을 포함할 수 있다. 제1 영역은 N형 도판트 또는 P형 도판트로 도핑될 수 있다. P타입의 트랜지스터는 P형 도판트로 도핑된 도핑영역을 포함하고, N타입의 트랜지스터는 N형 도판트로 도핑된 도핑영역을 포함할 수 있다. 제2 영역은 비-도핑 영역이거나, 제1 영역 대비 낮은 농도로 도핑된 영역일 수 있다.
제1 영역의 전도성은 제2 영역의 전도성보다 크고, 실질적으로 전극 또는 신호 라인의 역할을 할 수 있다. 제2 영역은 실질적으로 트랜지스터의 액티브(또는 채널)에 해당할 수 있다. 다시 말해, 반도체 패턴의 일부분은 트랜지스터의 액티브일수 있고, 다른 일부분은 트랜지스터의 소스 또는 드레인일 수 있고, 또 다른 일부분은 연결 전극 또는 연결 신호라인일 수 있다.
화소들 각각은 7개의 트랜지스터들, 하나의 커패시터, 및 발광 소자를 포함하는 등가회로를 가질 수 있으며, 화소의 등가회로도는 다양한 형태로 변형될 수 있다. 도 3b에서는 화소에 포함되는 하나의 트랜지스터(100PC) 및 발광 소자(100PE)를 예시적으로 도시하였다.
트랜지스터(100PC)의 소스(SC), 액티브(AL, 또는 액티브 영역, 활성 영역), 및 드레인(DR)이 반도체 패턴으로부터 형성될 수 있다. 소스(SC) 및 드레인(DR)은 단면 상에서 액티브(AL)로부터 서로 반대 방향으로 연장될 수 있다. 도 3b에는 반도체 패턴으로부터 형성된 연결 신호 배선(SCL)의 일부분을 도시하였다. 별도로 도시하지 않았으나, 연결 신호 배선(SCL)은 평면 상에서 트랜지스터(100PC)의 드레인(DR)에 연결될 수 있다.
제1 절연층(10)은 버퍼층(BFL) 위에 배치될 수 있다. 제1 절연층(10)은 복수 개의 화소들에 공통으로 중첩하며, 반도체 패턴을 커버할 수 있다. 제1 절연층(10)은 무기층 및/또는 유기층일 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 제1 절연층(10)은 알루미늄옥사이드, 티타늄옥사이드, 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 실리콘옥시나이트라이드, 지르코늄옥사이드, 및 하프늄옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 제1 절연층(10)은 단층의 실리콘옥사이드층일 수 있다. 제1 절연층(10)뿐만 아니라 후술하는 회로층(120)의 절연층은 무기층 및/또는 유기층일 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 무기층은 상술한 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
트랜지스터(100PC)의 게이트(GT)는 제1 절연층(10) 위에 배치된다. 게이트(GT)는 금속 패턴의 일부분일 수 있다. 게이트(GT)는 액티브(AL)에 중첩한다. 반도체 패턴을 도핑하는 공정에서 게이트(GT)는 마스크로 기능할 수 있다.
제2 절연층(20)은 제1 절연층(10) 위에 배치되며, 게이트(GT)를 커버할 수 있다. 제2 절연층(20)은 화소들에 공통으로 중첩할 수 있다. 제2 절연층(20)은 무기층 및/또는 유기층일 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 제2 절연층(20)은 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 및 실리콘옥시나이트라이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 제2 절연층(20)은 실리콘옥사이드층 및 실리콘나이트라이드층을 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다.
제3 절연층(30)은 제2 절연층(20) 위에 배치될 수 있다. 제3 절연층(30)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제3 절연층(30)은 실리콘옥사이드층 및 실리콘나이트라이드층을 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다.
제1 연결 전극(CNE1)은 제3 절연층(30) 위에 배치될 수 있다. 제1 연결 전극(CNE1)은 제1, 제2, 및 제3 절연층들(10, 20, 30)을 관통하는 컨택홀(CNT-1)을 통해 연결 신호 배선(SCL)에 접속될 수 있다.
제4 절연층(40)은 제3 절연층(30) 위에 배치될 수 있다. 제4 절연층(40)은 단층의 실리콘 옥사이드층일 수 있다. 제5 절연층(50)은 제4 절연층(40) 위에 배치될 수 있다. 제5 절연층(50)은 유기층일 수 있다.
제2 연결 전극(CNE2)은 제5 절연층(50) 위에 배치될 수 있다. 제2 연결 전극(CNE2)은 제4 절연층(40) 및 제5 절연층(50)을 관통하는 컨택홀(CNT-2)을 통해 제1 연결 전극(CNE1)에 접속될 수 있다.
제6 절연층(60)은 제5 절연층(50) 위에 배치되며, 제2 연결 전극(CNE2)을 커버할 수 있다. 제6 절연층(60)은 유기층일 수 있다.
발광 소자층(130)은 회로층(120) 위에 배치될 수 있다. 발광 소자층(130)은 발광 소자(100PE)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자층(130)은 유기 발광 물질, 무기 발광 물질, 유기-무기 발광 물질, 퀀텀닷, 퀀텀 로드, 마이크로 엘이디, 또는 나노 엘이디를 포함할 수 있다. 이하에서, 발광 소자(100PE)가 유기 발광 소자인 것을 예로 들어 설명하나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
발광 소자(100PE)는 제1 전극(AE), 발광층(EL), 및 제2 전극(CE)을 포함할 수 있다.
제1 전극(AE)은 제6 절연층(60) 위에 배치될 수 있다. 제1 전극(AE)은 제6 절연층(60)을 관통하는 컨택홀(CNT-3)을 통해 제2 연결 전극(CNE2)에 접속될 수 있다.
화소 정의막(70)은 제6 절연층(60) 위에 배치되며, 제1 전극(AE)의 일부분을 커버할 수 있다. 화소 정의막(70)에는 개구부(70-OP)가 정의된다. 화소 정의막(70)의 개구부(70-OP)는 제1 전극(AE)의 적어도 일부분을 노출시킨다.
표시 영역(DA, 도 1a 참조)은 발광 영역(PXA)과 발광 영역(PXA)에 인접한 비발광 영역(NPXA)을 포함할 수 있다. 비발광 영역(NPXA)은 발광 영역(PXA)을 에워쌀 수 있다. 본 실시예에서 발광 영역(PXA)은 개구부(70-OP)에 의해 노출된 제1 전극(AE)의 일부 영역에 대응하게 정의되었다.
발광층(EL)은 제1 전극(AE) 위에 배치될 수 있다. 발광층(EL)은 개구부(70-OP)에 대응하는 영역에 배치될 수 있다. 즉, 발광층(EL)은 화소들 각각에 분리되어 형성될 수 있다. 발광층(EL)이 화소들 각각에 분리되어 형성된 경우, 발광층들(EL) 각각은 청색, 적색, 및 녹색 중 적어도 하나의 색의 광을 발광할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 발광층(EL)은 화소들에 연결되어 공통으로 제공될 수도 있다. 이 경우, 발광층(EL)은 청색 광을 제공하거나, 백색 광을 제공할 수도 있다.
제2 전극(CE)은 발광층(EL) 위에 배치될 수 있다. 제2 전극(CE)은 일체의 형상을 갖고, 복수 개의 화소들에 공통적으로 배치될 수 있다.
도시되지 않았으나, 제1 전극(AE)과 발광층(EL) 사이에는 정공 제어층이 배치될 수 있다. 정공 제어층은 발광 영역(PXA)과 비발광 영역(NPXA)에 공통으로 배치될 수 있다. 정공 제어층은 정공 수송층을 포함하고, 정공 주입층을 더 포함할 수 있다. 발광층(EL)과 제2 전극(CE) 사이에는 전자 제어층이 배치될 수 있다. 전자 제어층은 전자 수송층을 포함하고, 전자 주입층을 더 포함할 수 있다. 정공 제어층과 전자 제어층은 오픈 마스크를 이용하여 복수 개의 화소들에 공통으로 형성될 수 있다.
봉지층(140)은 발광 소자층(130) 위에 배치될 수 있다. 봉지층(140)은 순차적으로 적층된 무기층, 유기층, 및 무기층을 포함할 수 있으나, 봉지층(140)을 구성하는 층들이 이에 제한되는 것은 아니다.
무기층들은 수분 및 산소로부터 발광 소자층(130)을 보호하고, 유기층은 먼지 입자와 같은 이물질로부터 발광 소자층(130)을 보호할 수 있다. 무기층들은 실리콘나이트라이드층, 실리콘옥시나이트라이드층, 실리콘옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층 등을 포함할 수 있다. 유기층은 아크릴 계열 유기층을 포함할 수 있고, 이에 제한되지 않는다.
센서층(ISL)은 베이스층(201), 제1 도전층(202), 감지 절연층(203), 제2 도전층(204), 및 커버 절연층(205)을 포함할 수 있다.
베이스층(201)은 실리콘나이트라이드, 실리콘옥시나이트라이드, 및 실리콘옥사이드 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기층일 수 있다. 또는 베이스층(201)은 에폭시 수지, 아크릴 수지, 또는 이미드 계열 수지를 포함하는 유기층일 수도 있다. 베이스층(201)은 단층 구조를 갖거나, 제3 방향(DR3)을 따라 적층된 다층 구조를 가질 수 있다.
제1 도전층(202) 및 제2 도전층(204) 각각은 단층구조를 갖거나, 제3 방향(DR3)을 따라 적층된 다층 구조를 가질 수 있다.
단층구조의 도전층은 금속층 또는 투명 도전층을 포함할 수 있다. 금속층은 몰리브덴, 은, 티타늄, 구리, 알루미늄, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 투명 도전층은 인듐주석산화물(indium tin oxide, ITO), 인듐아연산화물(indium zinc oxide, IZO), 산화아연(zinc oxide, ZnO), 또는 인듐아연주석산화물(indium zinc tin oxide, IZTO) 등과 같은 투명한 전도성산화물을 포함할 수 있다. 그밖에 투명 도전층은 PEDOT과 같은 전도성 고분자, 금속 나노 와이어, 그라핀 등을 포함할 수 있다.
다층구조의 도전층은 금속층들을 포함할 수 있다. 금속층들은 예컨대 티타늄/알루미늄/티타늄의 3층 구조를 가질 수 있다. 다층구조의 도전층은 적어도 하나의 금속층 및 적어도 하나의 투명 도전층을 포함할 수 있다.
감지 절연층(203) 및 커버 절연층(205) 중 적어도 어느 하나는 무기막을 포함할 수 있다. 무기막은 알루미늄옥사이드, 티타늄옥사이드, 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 실리콘옥시나이트라이드, 지르코늄옥사이드, 및 하프늄옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
감지 절연층(203) 및 커버 절연층(205) 중 적어도 어느 하나는 유기막을 포함할 수 있다. 유기막은 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 실록산계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지 및 페릴렌계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 평면도이다.
도 4를 참조하면, 표시 패널(DP)에는 표시 영역(DP-DA) 및 표시 영역(DP-DA) 주변의 비표시 영역(DP-NDA)이 정의될 수 있다. 표시 영역(DP-DA)과 비표시 영역(DP-NDA)은 화소(PX)의 배치 유무에 의해 구분될 수 있다. 표시 영역(DP-DA)에 화소(PX)가 배치된다. 비표시 영역(DP-NDA)에 주사 구동부(SDV), 데이터 구동부, 및 발광 구동부(EDV)가 배치될 수 있다. 데이터 구동부는 구동칩(DIC)에 구성된 일부 회로일 수 있다.
표시 패널(DP)은 제2 방향(DR2)을 따라 정의된 제1 패널 영역(AA1), 벤딩 영역(BA), 및 제2 패널 영역(AA2)을 포함할 수 있다. 제2 패널 영역(AA2) 및 벤딩 영역(BA)은 비표시 영역(DP-NDA)의 일부 영역일 수 있다. 벤딩 영역(BA)은 제1 패널 영역(AA1)과 제2 패널 영역(AA2) 사이에 배치된다.
제1 패널 영역(AA1)은 도 1a의 표시면(DS)에 대응하는 영역이다. 제1 패널 영역(AA1)은 제1 비폴딩 영역(NFA10), 제2 비폴딩 영역(NFA20), 및 폴딩 영역(FA0)을 포함할 수 있다. 제1 비폴딩 영역(NFA10), 제2 비폴딩 영역(NFA20), 및 폴딩 영역(FA0)은 도 1a 및 도 1b의 제1 비폴딩 영역(NFA1), 제2 비폴딩 영역(NFA2), 및 폴딩 영역(FA)에 각각 대응한다.
제1 방향(DR1)과 나란한 벤딩 영역(BA)의 폭 및 제2 패널 영역(AA2)의 폭(또는 길이)은 제1 방향(DR1)과 나란한 제1 패널 영역(AA1)의 폭(또는 길이)보다 작을 수 있다. 벤딩축 방향의 길이가 짧은 영역은 좀 더 쉽게 벤딩될 수 있다.
표시 패널(DP)은 복수 개의 화소들(PX), 복수 개의 주사 라인들(SL1-SLm), 복수 개의 데이터 라인들(DL1-DLn), 복수 개의 발광 라인들(EL1-ELm), 제1 및 제2 제어 라인들(CSL1, CSL2), 전원 라인(PL), 및 복수 개의 패드들(PD)을 포함할 수 있다. 여기서, m 및 n은 자연수이다. 화소들(PX)은 주사 라인들(SL1-SLm), 데이터 라인들(DL1-DLn), 및 발광 라인들(EL1-ELm)에 연결될 수 있다.
주사 라인들(SL1-SLm)은 제1 방향(DR1)으로 연장되어 주사 구동부(SDV)에 전기적으로 연결될 수 있다. 데이터 라인들(DL1-DLn)은 제2 방향(DR2)으로 연장되고, 벤딩 영역(BA)을 경유하여 구동칩(DIC)에 전기적으로 연결될 수 있다. 발광 라인들(EL1-ELm)은 제1 방향(DR1)으로 연장되어 발광 구동부(EDV)에 전기적으로 연결될 수 있다.
전원 라인(PL)은 제2 방향(DR2)으로 연장된 부분과 제1 방향(DR1)으로 연장된 부분을 포함할 수 있다. 제1 방향(DR1)으로 연장된 부분과 제2 방향(DR2)으로 연장된 부분은 서로 다른 층 상에 배치될 수 있다. 전원 라인(PL) 중 제2 방향(DR2)으로 연장된 부분은 벤딩 영역(BA)을 경유하여 제2 패널 영역(AA2)으로 연장될 수 있다. 전원 라인(PL)은 제1 전압을 화소들(PX)에 제공할 수 있다.
제1 제어 라인(CSL1)은 주사 구동부(SDV)에 연결되고, 벤딩 영역(BA)을 경유하여 제2 패널 영역(AA2)의 하단을 향해 연장될 수 있다. 제2 제어 라인(CSL2)은 발광 구동부(EDV)에 연결되고, 벤딩 영역(BA)을 경유하여 제2 패널 영역(AA2)의 하단을 향해 연장될 수 있다.
평면 상에서 봤을 때, 패드들(PD)은 제2 패널 영역(AA2)의 하단에 인접하게 배치될 수 있다. 구동칩(DIC), 전원 라인(PL), 제1 제어 라인(CSL1), 및 제2 제어 라인(CSL2)은 패드들(PD)에 전기적으로 연결될 수 있다. 연성회로필름(FCB)은 이방성 도전 접착층을 통해 패드들(PD)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 센서의 평면도이다. 도 5b는 도 5a에 도시된 AA’ 영역을 확대한 평면도이다. 입력 센서(IS)는 센서층(ISL) 및 터치 구동칩(T-IC)을 포함할 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 센서층(ISL)에는 감지 영역(IS-A) 및 주변 영역(IS-NA)이 정의될 수 있다. 감지 영역(IS-A)은 전기적 신호에 따라 활성화되는 영역일 수 있다. 예를 들어, 감지 영역(IS-A)은 외부 입력을 감지하는 영역일 수 있다. 주변 영역(IS-NA)은 감지 영역(IS-A)에 인접하며, 감지 영역(IS-A)을 에워쌀 수 있다.
센서층(ISL)은 전극들(210), 교차 전극들(220), 및 감지 라인들(230)을 포함할 수 있다. 전극들(210) 및 교차 전극들(220)은 감지 영역(IS-A)에 배치되고, 감지 라인들(230)은 주변 영역(IS-NA)에 배치될 수 있다. 센서층(ISL)은 전극들(210)과 교차 전극들(220) 사이의 상호정전용량의 변화를 통해 외부 입력에 대한 정보를 획득할 수 있다.
센서층(ISL)은 복수의 감지 단위들(SU)을 포함할 수 있다. 복수의 감지 단위들(SU) 각각은 전극들(210) 중 어느 하나의 전극(210), 교차 전극들(220) 중 어느 하나의 교차 전극(220)이 교차하는 영역으로 정의될 수 있다.
전극들(210) 각각은 제1 방향(DR1)을 따라 연장되고, 전극들(210)은 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다. 전극들(210)은 제1 부분들(211) 및 제2 부분(212)을 포함할 수 있다. 제2 부분(212)은 서로 인접한 2 개의 제1 부분들(211)에 인접할 수 있다.
교차 전극들(220)은 제1 방향(DR1)을 따라 배열되고, 교차 전극들(220) 각각은 제2 방향(DR2)을 따라 연장될 수 있다. 교차 전극들(220)은 패턴들(221) 및 연결 패턴들(222, 또는 브릿지 패턴들)을 포함할 수 있다. 연결 패턴들(222)은 서로 인접한 2 개의 패턴들(221)을 전기적으로 연결할 수 있다. 서로 인접한 2 개의 패턴들(221)은 2 개의 연결 패턴들(222)에 의해 서로 연결될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제2 부분(212)은 2 개의 연결 패턴들(222)과 절연 교차될 수 있다.
패턴들(221), 제1 부분들(211), 및 제2 부분들(212)은 서로 동일한 층 상에 배치될 수 있고, 연결 패턴들(222)은 패턴들(221), 제1 부분들(211), 및 제2 부분들(212)과 상이한 층 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 패턴들(221), 제1 부분들(211), 및 제2 부분들(212)은 제2 도전층(204, 도 3b 참조)에 포함될 수 있고, 연결 패턴들(222)은 제1 도전층(202, 도 3b 참조)에 포함될 수 있으며, 이 구조는 바텀 브릿지 구조라 지칭될 수 있다. 하지만, 본 발명이 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 패턴들(221), 제1 부분들(211), 및 제2 부분들(212)은 제1 도전층(202, 도 3b 참조)에 포함될 수 있고, 연결 패턴들(222)은 제2 도전층(204, 도 3b 참조)에 포함될 수 있으며, 이 구조는 탑 브릿지 구조라 지칭될 수 있다.
도 5b에 도시된 전극들(210) 및 교차 전극들(220)의 형상 및 배열 관계는 일 예로 도시된 것일 뿐, 센서층(ISL)을 구성하는 전극들(210) 및 교차 전극들(220)의 형상 및 배열 관계가 도 5b에 도시된 것에 제한되는 것은 아니다.
감지 라인들(230)은 패드들(PD) 중 대응하는 패드들에 전기적으로 각각 연결될 수 있다. 감지 라인들(230)은 라인들(231) 및 교차 라인들(232)을 포함할 수 있다.
라인들(231)은 전극들(210)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 라인들(231) 중 일부는 전극들(210) 중 일부의 좌측에 각각 연결되고, 라인들(231) 중 다른 일부는 전극들(210) 중 다른 일부의 우측에 각각 연결될 수 있다. 교차 라인들(232)은 교차 전극들(220)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 다만, 라인들(231)과 전극들(210)의 연결 관계 및 교차 라인들(232)과 교차 전극들(220)의 연결 관계가 도 5a에 도시된 예에 제한되는 것은 아니다.
터치 구동칩(T-IC)은 센서층(ISL)에 전기적으로 연결되어 센서층(ISL)에 구동 신호를 제공하고, 외부 입력으로부터 좌표를 산출할 수 있다. 터치 구동칩(T-IC)은 연성회로기판(FCB, 도 2 참조)에 실장될 수 있다. 터치 구동칩(T-IC)은 라인들(231) 및 교차 라인들(232)과 전기적으로 연결될 수 있다.
터치 구동칩(T-IC)은 입력 장치(PN, 도 6 참조)에서 방출된 자기장 또는 전기장을 센서층(ISL)을 통해 감지하여 입력 장치(PN, 도 6 참조)가 송신한 신호를 수신할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 터치 구동칩(T-IC)은 업링크신호를 생성하여, 이를 센서층(ISL)으로 제공할 수 있다. 이 경우, 센서층(ISL)에 전기장이 형성되고, 입력 장치(PN, 도 6 참조)는 이 전기장에 의해 유도되는 전하량의 변화를 검출하여, 업링크신호를 수신할 수 있다.
도 5c는 도 5a에 도시된 AA’ 영역을 확대한 평면도이다.
도 5c는 도 5b와 다른 형상을 갖는 전극들(210-1) 및 교차 전극들(220-1)을 예시적으로 도시하였다. 전극들(210-1) 및 교차 전극들(220-1)은 막대(bar) 형상을 가질 수 있다.
전극들(210-1) 각각은 제1 방향(DR1)을 따라 연장되고, 전극들(210-1)은 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다. 교차 전극들(220-1)은 제1 방향(DR1)을 따라 배열되고, 교차 전극들(220-1) 각각은 제2 방향(DR2)을 따라 연장될 수 있다. 교차 전극들(220-1)은 패턴들(221-1) 및 연결 패턴들(222-1, 또는 브릿지 패턴들)을 포함할 수 있다. 연결 패턴들(222-1)은 서로 인접한 2 개의 패턴들(221-1)을 전기적으로 연결할 수 있다. 서로 인접한 2 개의 패턴들(221-1)은 2 개의 연결 패턴들(222-1)에 의해 서로 연결될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 하나의 전극(210-1)은 2 개의 연결 패턴들(222)과 절연 교차될 수 있다. 전극들(210-1)과 패턴들(221-1)과 맞물리는 형상을 갖는 것을 예시적으로 도시하였으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.
도 5b 및 도 5c를 참조하여 설명된 전극들(210 또는 210-1), 및 교차 전극들(220 또는 220-1) 각각은 메쉬 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 전극들(210 또는 210-1), 및 교차 전극들(220 또는 220-1) 각각에는 개구가 정의될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전극들(210 또는 210-1), 및 교차 전극들(220 또는 220-1) 각각은 개구가 정의되지 않은 투명한 전극일 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터페이스 장치를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면 인터페이스 장치(INF)는 전자 장치(ED) 및 입력 장치(PN)를 포함할 수 있다. 인터페이스 장치(INF)는 전자 시스템, 터치 시스템, 입출력 시스템, 디지타이저 시스템, 펜 태블릿, 또는 펜 단말기로 지칭될 수 있다.
입력 장치(PN)는 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 신호는 자기장(B-field) 으로 송신 및 수신될 수 있다. 입력 장치(PN)는 전자 펜, 스타일러스, 또는 복합식 펜으로 지칭될 수 있다. 이하에서, 자기장(B-field)으로 전달되는 신호는 자기장 신호, 전기장(E-filed)으로 전달되는 신호는 전기장 신호로 지칭된다.
입력 장치(PN) 의 제어부는 교류 전원을 생성하는 신호 생성부를 포함할 수 있다. 이 경우, 입력 장치(PN)는 외부로부터 제공되는 외부 자기장이 없더라도 내부 구성에 의해 유도 전류가 발생될 수 있다. 따라서, 전자 장치(ED)가 자기장을 형성하는 디지타이저를 포함하지 않더라도, 전자 장치(ED)는 자기장을 출력하는 입력 장치(PN)의 입력을 감지할 수 있다.
또한, 입력 장치(PN) 와 전자 장치(ED)는 소정의 펜 프로토콜에 따라 양방향 통신을 할 수 있다. 전자 장치(ED)는 입력 장치(PN)로 업링크신호를 송신하고, 입력 장치(PN)는 전자 장치(ED)로 다운링크신호를 송신할 수 있다. 상기 소정의 프로토콜은 액티브 펜 프로토콜, 예를 들어, 유니버설 스타일러스 이니셔티브(Universal Stylus Initiative, USI), 능동정전기 방식 프로토콜(AES), 또는 마이크로 소프트 펜 프로토콜(MPP)일 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에 따른 펜 프로토콜에 따른 입력 장치(PN)와 전자 장치(ED)의 통신방법과 관련하여 도 12a 내지도 14를 참조하여 설명한다.
입력 장치(PN)는 다운링크신호 중 적어도 일부를 자기장으로 출력할 수 있다. 다운링크신호는 위치 신호 및 데이터 신호를 포함할 수 있다. 여기에서, 다운링크신호는 입력 신호일 수 있다. 일 실시예에서, 입력 장치(PN)는 자기장을 통해 위치 신호를 전자 장치(ED)로 송신하고, 전기장을 통해 데이터 신호를 전자 장치(ED)로 송신할 수 있다. 이 경우, 전자 장치(ED)는 입력 장치(PN)에서 방출된 자기장을 감지하여, 입력 장치(PN)의 위치 좌표를 검출하고, 전기장에 의한 전하량의 변화를 검출하여, 입력 장치(PN)가 송신한 데이터 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 입력 장치(PN)는 자기장을 통해 위치 신호 및 데이터 신호를 전자 장치(ED)로 송신할 수 있다. 이 경우, 전자 장치(ED)는 입력 장치(PN)에서 방출된 자기장을 감지하여, 입력 장치(PN)의 위치 좌표를 검출하고, 입력 장치(PN)가 송신한 데이터 신호를 수신할 수 있다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 장치의 블록도이다.
도 7a를 참조하면, 입력 장치(PN)는 하우징(PNH), 전원부(PNB), 제어부(PNIC), 멀티플렉서(PNM), 공진 회로부(PNLC), 제1 펜팁(PNT1), 및 제2 펜팁(PNT2)을 포함할 수 있다.
하우징(PNH)은 펜 형상을 가질 수 있고, 내부에는 수용 공간이 형성될 수 있다. 하우징(PNH) 내부에 정의된 수용 공간에는 전원부(PNB), 제어부(PNIC), 멀티플렉서(PNM), 및 공진 회로부(PNLC)가 수용될 수 있다.
전원부(PNB)는 제어부(PNIC)에 전원을 공급할 수 있다. 전원부(PNB)는 배터리 또는 고용량 커패시터를 포함할 수 있다.
제어부(PNIC)는 입력 장치(PN) 내의 구성 요소들의 동작을 제어하는 컨트롤러, 신호 발생기 및 신호 수신기를 갖는 통신 모듈, 및 스위치를 포함할 수 있으나, 다만 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제어부(PNIC)는 입력 장치(PN)의 동작을 위해 필요한 구성 요소들을 더 포함할 수 있다.
제어부(PNIC)는 신호(또는, Tx 신호)를 생성하고, 입력 장치(PN)의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(PNIC)는 신호의 종류를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(PNIC)는 수신 신호 또는 송신할 신호가 자기장 신호인지 또는 전기장 신호인지 판단할 수 있다. 제어부(PNIC)는 판단된 신호의 종류에 따라 자기장 신호 또는 전기장 신호를 송신하거나 수신하도록 멀티플렉서(PNM)를 제어할 수 있다. 제어부(PNIC)는 집적 회로일 수 있다.
멀티플렉서(PNM)는 제어부(PNIC)와 제1 펜팁(PNT1) 사이, 제어부(PNIC)와 공진 회로부(PNLC) 사이에 제공될 수 있다. 수신 신호 또는 송신 신호가 전기장신호인 경우, 멀티플렉서(PNM)는 제1 펜팁(PNT1)을 통해 입력된 신호를 제어부(PNIC)로 전달하거나, 제어부(PNIC)로부터 제공된 신호를 제1 펜팁(PNT1)으로 전달할 수 있다.
수신 신호 또는 송신 신호가 자기장 신호인 경우, 멀티플렉서(PNM)는 공진 회로부(PNLC)에 유도된 신호를 제어부(PNIC)로 전달하거나, 제어부(PNIC)로부터 제공된 신호를 공진 회로부(PNLC)로 전달할 수 있다. 공진 회로부(PNLC)는 제어부(PNIC)로부터 제공된 신호에 의해 충전될 수 있다. 예를 들어, 제어부(PNIC)는 소정의 값을 갖는 주파수의 교류 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 신호는 1.8MHz의 사인파일 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다. 공진 회로부(PNLC)에는 상기 신호에 의해 유도 전류가 생성되고, 공진 회로부(PNLC)는 유도 전류에 의해 공진하여 자기장을 방출할 수 있다.
제1 펜팁(PNT1), 및 제2 펜팁(PNT2)은 하우징(PNH)의 단부에 배치될 수 있다. 제1 펜팁(PNT1)은 멀티플렉서(PNM)와 연결되고, 제2 펜팁(PNT2)은 공진 회로부(PNLC)와 연결될 수 있다. 제1 펜팁(PNT1)을 통해 전기장 신호가 출력 또는 입력될 수 있고, 제2 펜팁(PNT2) 및 공진 회로부(PNLC)를 통해 자기장 신호가 출력 또는 입력될 수 있다. 제1 및 제2 펜팁들(PNT1, PNT2)은 제1 및 제2 전극들(PNT1, PNT2), 또는 제1 및 제2 도전부들(PNT1, PNT2)로 지칭될 수 있다.
입력 장치(PN)는 자기장 신호를 송신 할 뿐만 아니라, 소정의 프로토콜에 따른 다운링크신호를 송신할 수 있다. 예를 들어, 입력 장치(PN)는 액티브 펜 프로토콜에 따른 다운링크신호 중 적어도 일부를 자기장 신호로 출력할 수 있다. 자기장 신호는 전기장 신호에 비해 신호대잡음비가 높다. 따라서, 입력 장치(PN)의 특성, 예를 들어, 신호 전달 특성은 더 향상될 수 있다.
또한, 입력 장치(PN)는 자기장 신호를 송신 및 수신하기 때문에, 다양한 장치와 호환이 가능하다. 예를 들어, 입력 장치(PN)는 디지타이저를 포함하지 않으며 업링크신호를 제공하지 않는 전자 장치, 업링크신호를 제공하는 전자 장치, 및 디지타이저를 포함하는 전자 장치와 모두 호환될 수 있다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 장치의 블록도이다.
도 7b를 참조하면, 입력 장치(PNa)는 하우징(PNH), 전원부(PNB), 제어부(PNIC), 멀티플렉서(PNMa), 공진 회로부(PNLC), 도전부(LNa), 및 펜팁(PNT)을 포함할 수 있다.
멀티플렉서(PNMa)는 펜팁(PNT)과 도전부(LNa) 사이 및 펜팁(PNT)과 공진 회로부(PNLC) 사이에 제공될 수 있다. 송신 신호 또는 수신 신호가 자기장 신호인 경우, 멀티플렉서(PNMa)는 펜팁(PNT)을 통해 입력된 신호를 공진 회로부(PNLC)로 전달할 수 있다.
입력 장치(PNa)는 자기장 신호를 송신 할 뿐만 아니라, 소정의 프로토콜에 따른 다운링크신호를 송신할 수 있다. 예를 들어, 입력 장치(PNa)는 액티브 펜 프로토콜에 따른 다운링크신호 중 적어도 일부를 자기장 신호로 출력할 수 있다. 자기장 신호는 전기장 신호에 비해 신호대잡음비가 높다. 따라서, 입력 장치(PN)의 특성, 예를 들어, 신호 전달 특성은 더 향상될 수 있다. 여기에서 다운링크신호는 입력 장치(PNa)로부터 제공되는 입력 신호일 수 있다.
또한, 입력 장치(PNa)는 자기장 신호를 송신 및 수신하기 때문에, 다양한 장치와 호환이 가능하다. 예를 들어, 입력 장치(PN)는 디지타이저를 포함하지 않으며 업링크신호를 제공하지 않는 전자 장치, 업링크신호를 제공하는 전자 장치, 및 디지타이저를 포함하는 전자 장치와 모두 호환될 수 있다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 장치에서 제공되는 제1 유형 신호(PNS1)를 도시한 것이다. 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 유형 신호(PNS2)를 도시한 것이다.
입력 장치(PN 또는 PNa, 도 7a 또는 도 7b 참고)는 제1 유형 신호(PNS1) 및 제2 유형 신호(PNS2) 중 제1 유형 신호(PNS1)를 출력할 수 있다. 제1 유형 신호(PNS1)의 파형과 제2 유형 신호(PNS2)의 파형은 서로 상이할 수 있다. 제1 유형 신호(PNS1)는 시간에 따라 변화하는 진폭을 갖는 파형을 갖고, 제2 유형 신호(PNS2)는 일정한 진폭의 파형을 가질 수 있다.
제1 유형 신호(PNS1)는 공진 신호일 수 있고, 제2 유형 신호(PNS2)는 규정된 파형을 갖는 신호일 수 있다. 도 8b에서는 제2 유형 신호(PNS2)의 일 예로 구형파를 도시하였으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 유형 신호(PNS2)는 사인파, 또는 사다리꼴 형상의 파형을 가질 수 있다.
입력 장치(PN 또는 PNa, 도 7a 또는 도 7b 참고)에서 제1 유형 신호(PNS1)가 송신되는 경우, 전자 장치(ED, 도 6 참조)는 자기장을 감지하여 입력 장치(PN 또는 PNa, 도 7a 또는 도 7b 참고)로부터 제공되는 신호를 수신할 수 있다.
도 9는 제1 유형 신호 및 제2 유형 신호 각각의 피크투피크전압에 따른 ADC 코드를 도시한 그래프들이다.
도 8a, 도 8b, 및 도 9를 참조하면, 제1 그래프(GP1)는 제1 유형 신호(PNS1)의 피크투피크전압에 따른 ADC 코드를 표시한 것이고, 제2 그래프(GP2)는 제2 유형 신호(PNS2)의 피크투피크전압에 따른 ADC 코드를 표시한 것이다.
피크 투 피크 값이 17V일 때, 제1 유형 신호(PNS1)의 ADC 코드는 4328이고, 제2 유형 신호(PNS2)의 ADC 코드는 173,417일 수 있다. 이들의 차이는 40배에 가까울 수 있다. 따라서, 제1 유형 신호(PNS1)의 신호대잡음비는 제2 유형 신호(PNS2)의 신호대잡음비보다 높을 수 있다. 따라서, 제1 유형 신호(PNS1)를 근거로 한 좌표 검출 정확도는 제2 유형 신호(PNS2)를 근거로 한 좌표 검출 정확도보다 높을 수 있다.
본 발명에 따른 입력 장치(PN 또는 PNa, 도 7a 또는 도 7b 참고)는 소정의 프로토콜에 따른 신호를 제1 유형 신호(PNS1)로 제공할 수 있다. 따라서, 전자 장치(ED, 도 6 참조)는 제1 유형 신호(PNS1)를 근거로 입력 장치(PN 또는 PNa, 도 7a 또는 도 7b 참고)의 좌표를 산출할 수 있다. 그 결과, 좌표 검출 정확도가 향상될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치와 입력 장치 사이의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 전자 장치(EDa)는 표시 패널(DP), 표시 구동부(DPLC), 센서 구동부(ISLC), 및 메인 구동부(EDC)를 포함할 수 있다.
메인 구동부(EDC)는 전자 장치(EDa)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 메인 구동부(EDC)는 표시 구동부(DPLC) 및 센서 구동부(ISLC)의 동작을 제어할 수 있다. 메인 구동부(EDC)는 적어도 하나의 마이크로 프로세서를 포함할 수 있으며, 메인 구동부(EDC)는 호스트로 지칭될 수도 있다.
표시 구동부(DPLC)는 표시 패널(DP)을 구동할 수 있다. 메인 구동부(EDC)는 그래픽 컨트롤러를 더 포함할 수 있다. 표시 구동부(DPLC)는 메인 구동부(EDC)로부터 영상 데이터(RGB) 및 제어 신호(D-CS)를 수신할 수 있다. 제어 신호(D-CS)는 다양한 신호를 포함할 수 있다. 예를 들어 제어 신호(D-CS)는 입력수직동기신호, 입력수평동기신호, 메인 클럭, 및 데이터 인에이블 신호 등을 포함할 수 있다. 표시 구동부(DPLC)는 제어 신호(D-CS)를 근거로 표시 패널(DP)에 신호를 제공하는 타이밍을 제어하기 위한 수직동기신호 및 수평동기신호를 생성할 수 있다.
센서 구동부(ISLC)는 센서층(ISL)을 구동할 수 있다. 센서 구동부(ISLC)는 터치 구동칩(T-IC, 도 5a 참조)에 포함될 수 있다. 센서 구동부(ISLC)는 메인 구동부(EDC)로부터 제어 신호(I-CS)를 수신할 수 있다. 센서 구동부(ISLC)는 센서층(ISL)으로부터 수신한 신호에 근거하여 입력의 좌표정보를 산출하고, 좌표정보를 갖는 좌표 신호(I-SS)를 메인 구동부(EDC)에 제공할 수 있다.
메인 구동부(EDC)는 좌표 신호(I-SS)에 근거하여 사용자 입력에 대응하는 동작을 실행시킨다. 예컨대, 메인 구동부(EDC)는 표시 패널(DP)에 새로운 어플리케이션 이미지가 표시되도록 표시 구동부(DPLC)를 동작시킬 수 있다.
전자 장치(EDa)는 입력 장치(PN)에 의한 제1 입력과 터치(US)에 의한 제2 입력을 모두 감지할 수 있다. 입력 장치(PN)는 앞서 도 7a 및 도 7b에서 설명된 입력 장치(PN, PNa) 중 하나일 수 있다. 입력 장치(PN)는 자기장 신호를 송신 할 뿐만 아니라, 소정의 프로토콜에 따른 다운링크신호를 송신할 수 있다. 터치(US)는 사용자 신체, 패시브 펜과 같이 정전용량에 변화를 제공할 수 있는 입력 수단을 모두 포함할 수 있다.
전자 장치(EDa)는 업링크 신호를 제공하지 않을 수 있다. 이 경우, 입력 장치(PN)에서 제공되는 입력 신호(PNS)는 자기장 신호일 수 있다. 전자 장치(EDa)는 센서층(ISL)을 통해 자기장 신호에 근거한 입력 좌표를 산출할 수 있다.
도 10의 도시와 달리, 전자 장치(EDa)는 디지타이저를 더 포함할 수 있다. 디지타이저는 표시 패널(DP) 아래에 배치되거나, 표시 패널(DP)에 내장되거나, 센서층(ISL)에 내장되거나, 표시 패널(DP)과 센서층(ISL) 사이에 배치될 수 있다. 이 경우, 입력 장치(PN)는 패시브형 입력 장치로 동작할 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 펜 아날로그 프론트 엔드의 블록도이다.
펜 아날로그 프론트 엔드(P-AFE)는 입력 장치(PN)로부터 아날로그 형태의 입력 신호를 수신하여 디지털 형태로 변환하고, 입력 장치(PN)의 입력 신호와 입력 센서(IS)의 터치 구동칩(T-IC)에 설정된 기준 싱크 데이터 사이에 동기화를 수행할 수 있다. 펜 아날로그 프론트 엔드(P-AFE)는 입력 장치(PN)와 입력 센서(IS)의 동기를 맞추는 동기화를 통해 입력 신호의 크기를 증대시킬 수 있다.
일 실시예에서, 입력 장치(PN)는 입력 센서(IS)에 입력 신호를 자기장으로 전달할 수 있다. 즉, 입력 신호는 자기장 신호일 수 있다. 입력 신호는 시간에 따라 변화하는 진폭을 가지는 파형을 포함할 수 있다.
도 11a를 참조하면, 펜 아날로그 프론트 엔드(P-AFE)는 아날로그 신호 처리부(ANL), 아날로그 디지털 컨버터(ADC), 및 디지털 신호 처리부(DGT)를 포함할 수 있다.
아날로그 신호 처리부(ANL)는 입력 센서(IS)와 직접 연결될 수 있다. 입력 센서(IS)는 센서층(ISL, 도 3 참조)을 포함할 수 있다. 센서층(ISL)은 제1 도전층(202, 및 제2 도전층(204)을 포함할 수 있다. 도 11a에서는 입력 센서(IS)로 제1 및 제2 도전층들을 간략히 도시하였다.
아날로그 신호 처리부(ANL)는 입력 장치(PN)로부터 입력 센서(IS)에 수신된 아날로그 입력 신호를 처리할 수 있다. 즉, 아날로그 신호 처리부(ANL)는 수신된 아날로그 입력 신호를 디지털 신호로 변환하기 전에 전처리할 수 있다. 아날로그 입력 신호는 버스트 신호 및 데이터 신호를 포함할 수 있다. 버스트 신호는 입력 장치(PN)의 위치 신호 및 동기 신호를 포함할 수 있다. 데이터 신호는 입력 장치(PN)에 대한 입력 정보들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 데이터 신호는 입력 장치(PB)의 필압 정보, 기울기 정보 및 배터리 정보가 포함될 수 있다.
아날로그 신호 처리부(ANL)는 차지 앰프(CA) 및 밴드 패스 필터(BPF)를 포함할 수 있다. 차지 앰프(CA)는 입력 센서(IS)와 연결된다. 차지 앰프(CA)는 입력 센서(IS)의 전류 신호를 전압 신호로 변환할 수 있다. 밴드 패스 필터(BPF)는 차지 앰프(CA)에 연결될 수 있다. 밴드 패스 필터(BPF)는 차지 앰프(CA)로부터 생성된 전압 신호의 노이즈를 제거할 수 있다. 밴드 패스 필터(BPF)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)와 연결될 수 있다.
아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 아날로그 입력 신호를 디지털 입력 신호로 변환할 수 있다. 여기에서, 디지털 입력 신호는 제1 디지털 입력 신호, 제2 디지털 입력 신호 및 제3 디지털 입력 신호를 포함할 수 있다. 아날로그 디지털 컨버터(ADC)는 아날로그 입력 신호를 제1 디지털 입력 신호로 변환할 수 있다.
디지털 신호 처리부(DGT)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에 의해 변환된 제1 디지털 입력 신호를 기초로 제3 디지털 입력 신호를 생성하고, 제3 디지털 입력 신호를 기초로 입력 신호의 좌표 정보 등의 입력 정보를 출력할 수 있다.
디지털 신호 처리부(DGT)는 입력 센서와 입력 장치의 동기(sync)를 맞출 수 있다.
디지털 신호 처리부(DGT)는 데이터 저장부(DB), 비트 동기화부(BTC), 버스트 동기화부(BSC) 및 프로세서부(PCS)를 포함할 수 있다.
데이터 저장부(DB)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)와 연결될 수 있다. 데이터 저장부(DB)는 제1 디지털 입력 신호를 저장하는 데이터 버퍼일 수 있다. 제1 디지털 입력 신호는 입력 센서와 동기화 되기 전에 데이터 저장부(DB)에 저장될 수 있다.
비트 동기화부(BTC)는 데이터 저장부(DB)와 연결될 수 있다. 비트 동기화부(BTC)는 데이터 저장부(DB)로부터 제1 디지털 입력 신호를 수신하여 비트 단위에서 동기를 맞출 수 있다. 즉, 비트 동기화부(BTC)는 복수의 제1 디지털 입력 신호들 각각에 대하여 1 비트에 대한 동기를 맞출 수 있다. 예를 들어, 비트 동기화부(BTC)는 I/Q 복조기를 포함할 수 있다. I/Q 복조기는 제1 디지털 입력 신호로부터 제2 디지털 입력 신호를 생성할 수 있다. 제2 디지털 입력 신호는 버스트 신호를 포함할 수 있다. 버스트 신호는 동기화 정보를 포함하는 동기 신호를 포함할 수 있다. 동기 신호는 무변조 신호일 수 있다.
버스트 동기화부(BSC)는 비트 동기화부(BTC)와 연결될 수 있다. 버스트 동기화부(BSC)는 제2 디지털 입력 신호를 기초로 제3 디지털 입력 신호를 생성할 수 있다. 즉, 버스트 동기화부(BSC)는 입력 센서와 동기를 맞춘 제3 디지털 입력 신호를 생성할 수 있다.
도 11b를 참조하면, 버스트 동기화부(BSC)는 배타적 논리합 회로(XOR), 및 동기화 검사부(SDT)를 포함할 수 있다.
배타적 논리합 회로(XOR)는 비트 동기화부(BTC)와 연결될 수 있다. 배타적 논리합 회로(XOR)는 비트 동기화부(BTC)로부터 무변조 형태의 버스트 신호를 수신할 수 있다. 배타적 논리합 회로(XOR)는 입력 센서로부터 기준 싱크 데이터(RSD)를 수신할 수 있다. 배타적 논리합 회로(XOR)는 버스트 신호와 기준 싱크 데이터(RSD)의 배타적 논리합 연산을 수행하고 동기 검사 신호를 생성할 수 있다.
동기화 검사부(SDT)는 배타적 논리합 회로(XOR)와 연결될 수 있다. 동기 검사부(SDT)는 동기 검사 신호를 통해 버스트 신호(RBS)와 기준 싱크 데이터(RSD) 사이에 동기화 여부를 판단할 수 있다. 동기 검사부(SDT)는 버스트 신호(RBS)와 기준 싱크 데이터(RSD)의 동기가 맞지 않는 경우, 버스트 신호(RBS)의 크기와와 기준 싱크 데이터(RSD)의 크기 차이만큼 기준 싱크 데이터의 페이즈(phase)를 쉬프트시킬 수 있다. 즉, 버스트 신호(RBS)의 크기와 기준 싱크 데이터(RSD)의 크기 차이는 버스트 신호(RBS)의 페이즈와 기준 싱크 데이터의 페이즈 차이(Φ(t))와 비례할 수 있다.
동기 검사부(SDT)는 페이즈 쉬프트된 기준 싱크 데이터를 배타적 논리합 회로(XOR)로 송신할 수 있다. 배타적 논리합 회로(XOR)는 페이즈 쉬프트된 기준 싱크 데이터와 버스트 신호(RBS)를 입력 받아 배타적 논리합 연산을 다시 수행하고 동기 검사 신호를 다시 출력할 수 있다.
동기 검사부(SDT)는 재 출력된 동기 검사 신호를 기초로 버스트 신호와 페이즈 쉬프트된 기준 싱크 데이터의 동기 여부를 판단하고, 동기가 맞는 경우 제3 데이터 입력 신호를 생성할 수 있다. 제3 데이터 입력 신호는 입력 센서와 동기화된 입력 장치의 디지털 입력 신호일 수 있다.
프로세서부(PCS)는 동기 검사부(SDT)와 연결될 수 있다. 프로세서부(PCS)는 제3 데이터 입력 신호를 수신할 수 있다. 프로세서부(PCS)는 제3 데이터 입력 신호를 기초로 입력 장치(PN)의 데이터 정보를 처리할 수 있다. 예를 들어, 프로세서부(PCS)는 제3 데이터 입력 신호를 기초로 입력 장치(PN)의 좌표를 산출할 수 있다.
도 12a는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 변조 방식을 보여주는 도면이다. 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 패킷을 보여주는 도면이다.
펜 통신방법은 소정의 프로토콜에 따를 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 펜 통신방법은 복수의 데이터 패킷들(PKT)을 포함하는 펜 프로토콜에 따를 수 있다. 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 펜 프로토콜을 구성하는 복수의 데이터 패킷들(PKT) 각각을 도시할 수 있다.
도 12b를 먼저 참조하면, 데이터 패킷(PKT)은 입력 장치의 입력 신호를 처리할 수 있다. 데이터 패킷(PKT)에서 입력 신호는 버스트 신호(RBS) 및 데이터 신호(D0 내지 Dn)로 구분될 수 있다. 입력 신호 중 버스트 신호(RBS)는 무변조 신호이고, 데이터 신호(D0 내지 Dn)는 변조된 신호일 수 있다.
입력 센서(IS, 도 11a 참조)는 소정의 펜 프로토콜에 따라서, 입력 장치로부터 버스트 신호(RBS)와 데이터 신호(D0 내지 Dn)를 각각 포함하는 데이터 패킷(PKT)들을 수신할 수 있다.
입력 신호는 자기장 신호일 수 있다. 입력 장치(PN)는 자기장 신호를 통해서 데이터 패킷(PKT)을 생성할 수 있다. 즉, 입력 장치(PN)는 자기장 신호를 통해 생성된 버스트 신호(RBS) 및 데이터 신호(D0 내지 Dn)를 포함하는 데이터 패킷(PKT)을 입력 센서에 제공할 수 있다.
버스트 신호(RBS)는 입력 장치의 위치 신호 및 동기 신호를 포함할 수 있다. 입력 센서(IS)는 버스트 신호(RBS)를 통해 입력 장치(PN, 도 11a 참조)를 입력 센서(IS)와 동기화시킬 수 있다. 입력 장치(PN)는 데이터 신호(D0 내지 Dn)를 디지털 변조시킬 수 있다. 입력 장치(PN)는 다양한 변조 방식을 통해 데이터 신호(D0 내지 Dn)를 변조시키고 입력 센서(IS)에 제공할 수 있다.
도 12a에서, 디지털 변조 방식은 온 오프 키잉(on-off keying), 페이즈 쉬프트 키잉(phase-shift keying), 및 프리퀀시 쉬프트 키잉(frequency-shift keying)을 포함할 수 있다. 온 오프 키잉(OOK)은 파장의 유무에 따라 디지털 데이터를 표시하는 변조 방식이다. 온 오프 키잉(OOK)은 파장이 있으면 1을 표시하고 없으면 0을 표시할 수 있다. 페이즈 쉬프트 키잉(PSK)은 페이즈 쉬프트 여부에 따라 디지털 데이터를 표시하는 변조 방식이다. 페이즈 쉬프트 키잉(PSK)은 위상이 쉬프트된 경우 0을 표시하고 그대로인 경우 1을 표시할 수 있다. 프리퀀시 쉬프트 키잉(FSK)은 주파수 쉬프트 여부에 따라 디지털 데이터를 표시하는 변조 방식이다. 프리퀀시 쉬프트 키잉(FSK)은 주파수가 쉬프트된 경우 0을 표시하고 그대로인 경우 1을 표시할 수 있다.
입력 센서(IS)는 상기한 방식 중 어느 하나에 따라서 디지털 변조된 데이터 신호들(D0 내지 Dn)을 기초로 펜의 입력 정보를 생성할 수 있다. 즉, 입력 센서(IS)는 펜의 좌표, 기울기, 펜 아이디 및 펜 압력에 대한 정보들을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 펜 통신방법이 수행되는 프로토콜의 데이터 패킷(PKT)에서 버스트 신호를 기초로 입력 장치와 입력 센서의 동기화 이후에는 데이터 신호(D0 내지 Dn)의 전송이 시작될 수 있다. 버스트 신호에 따른 동기화 이후에 데이터 신호의 전송은 일정 크기의 시간 간격이 있을 수 있다. 마찬가지로, 데이터 신호(D0 내지 Dn)의 전송이 완료된 이후, 다음 데이터 패킷(PKT)의 버스트 신호가 수신되지 전에는 일정 크기의 시간 간격이 있을 수 있다.
일 실시예에서, 데이터 패킷(PKT)의 패킷 기간은 2ms 내지 3ms일 수 있다. 자기장 신호의 주파수는 15kHz 내지 1.8MHz일 수 있다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 일 실시예에 따른 펜 통신방법을 보여주는 도면들이다. 도 13a, 도 13b 및 도 13c는 각각 서로 다른 실시예에 따른 펜 통신방법을 보여준다.
도 13a에서, 펜 통신방법은 제1 모드, 제2 모드 및 제3 모드를 포함할 수 있다. 제1 모드는 터치 또는 펜을 감지하지 않는 상태일 수 있다. 제1 모드는 터치 또는 펜을 인식하기 위한 스캔 신호만을 간헐적으로 생성할 수 있다. 펜 스캔 신호와 터치 스캔 신호 사이에는 T0, T1 및 T2의 일정 시간 간격이 있을 수 있다. 제1 모드는 하나의 데이터 패킷에서 터치 스캔과 펜 스캔을 반복할 수 있다.
제2 모드는 터치를 감지하는 상태일 수 있다. 제1 모드에서 터치 스캔에 의해서 터치 입력이 인식되면 제2 모드가 활성화 될 수 있다. 제2 모드는 터치 입력을 감지하는 터치 감지 신호 및 터치 스캔 신호를 생성할 수 있다. 제2 모드는 터치 감지 신호 및 터치 스캔 신호 생성 이후 T3의 시간 간격을 가지고, 펜 입력을 감지할 수 있다. 제2 모드는 한 데이터 패킷의 대부분을 터치 감지 및 터치 스캔 신호를 생성하고, 일부를 펜 스캔 신호를 생성하는데 할당할 수 있다.
제3 모드는 펜을 포함하는 입력 장치를 감지하는 상태일 수 있다. 제1 모드 또는 제2 모드에서 펜 스캔 신호에 따라 입력 장치의 입력이 인식되면 제3 모드가 활성화될 수 있다. 제3 모드는 일 실시예에 따른 펜 프로토콜에 따라 입력 장치를 감지할 수 있다.
일 실시예에서, 입력 센서(IS, 도 11a 참조)에서 입력 장치가 인식되면 입력 장치는 자기장으로 전달되는 입력 신호를 생성할 수 있다. 입력 신호는 버스트 신호(RBS) 및 데이터 신호(D0 내지 Dn)를 포함할 수 있다. 제3 모드는 도 12b의 데이터 패킷(PKT)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제3 모드는 버스트 신호(RBS)를 기초로 입력 장치의 위치를 인식하고 입력 장치와 입력 센서의 동기를 맞추는 제1 단계(S100)를 포함할 수 있다.
제3 모드는 데이터 신호(D0 내지 Dn)를 디지털 변조시키고 변조된 데이터 신호들(D0 내지 Dn)을 기초로 입력 장치의 입력 정보를 생성하는 제2 단계(S200)를 포함할 수 있다.
제3 모드는 데이터 패킷(PKT)이 끝나고 난 이후 T4의 소정의 시간 간격 후 터치 신호를 스캔하는 제3 단계(S300)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 모드, 제2 모드 및 제3 모드의 하나의 패킷 기간(PPD-1)은 2.7ms 내지 4.1ms일 수 있다. 예를 들어, 제3 모드에서 제1 단계 내지 제3 단계들(S100, S200, S300)을 포함하는 한 패킷의 패킷 기간(PDD-1)은 2.7ms 내지 4.1ms일 수 있다.
도 13b에서, 제2 모드는 터치를 인식하고 터치 감지 신호보다 펜 스캔 신호를 먼저 생성할 수 있다. 즉, 사용자의 터치를 인식한 제2 모드에서, 입력 센서는 펜 스캔 신호를 생성하고, 소정의 시간 간격 T3 이후에 인식된 터치를 감지하는 터치 감지 신호를 생성할 수 있다. 즉, 제2 모드는 도 13a와 달리, 하나의 데이터 패킷에서 펜 스캔 신호를 먼저 생성할 수 있다.
도 13c에서, 제2 모드의 패킷 기간(PPD2)과 제3 모드의 패킷 기간(PPD3)은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제2 모드의 패킷 기간(PPD2)은 4.1ms이고, 제3 모드의 패킷 기간(PPD3)은 2.7ms일 수 있다. 즉, 터치의 센싱 시간은 펜의 센싱 시간보다 길기 때문에 제2 모드의 패킷 기간(PPD2)을 제3 모드의 패킷 기간(PPD3)보다 길게할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 펜 통신방법을 보여주는 흐름도이다. 도 14에서, 제1 모드, 제2 모드 및 제3 모드 각각은 도 13a 내지 도 13c의 각각의 프로토콜에 따라서 별도로 동작할 수 있다.
입력 센서는 감지된 객체를 기초로 제1 모드, 제2 모드 및 제3 모드를 활성화할 수 있다. 일 실시예에서, 아무 입력도 감지하지 않은 상태에서 펜 프로토콜은 제1 모드에 진입한다. 제1 모드에서, 입력 센서가 사용자의 터치를 감지하면 제2 모드로 진입할 수 있다. 만약 입력 센서에 의해서 펜 입력이 감지되면 펜 프로토콜은 제3 모드로 진입할 수 있다. 제1 모드, 제2 모드 및 제3 모드 사이의 전환은 제한되지 않는다. 즉, 각각의 모드에서 감지되는 입력 객체의 종류에 따라서, 제1 모드, 제2 모드 및 제3 모드 중 어느 하나가 활성화될 수 있다. 예를 들어, 제2 모드에서 입력 장치의 입력이 감지되면 제3 모드가 활성화될 수 있다. 제3 모드에서, 외부의 입력이 더 이상 감지되지 않으면 제1 모드가 활성화될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
ED: 전자 장치
DP: 표시 패널
IS: 입력 센서
PN: 입력 장치
ANL: 아날로그 신호 처리부
ADC: 아날로그 디지털 컨버터
DGT: 디지털 신호 처리부

Claims (20)

  1. 입력 센서와 직접 연결되어 상기 입력 센서가 입력 장치로부터 수신한 아날로그 입력 신호를 처리하는 아날로그 신호 처리부;
    상기 아날로그 입력 신호를 제1 디지털 입력 신호로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터; 및
    상기 제1 디지털 입력 신호를 상기 입력 센서에 기 설정된 기준 싱크 데이터와 동기화시키고, 상기 입력 장치의 입력 위치 및 입력 데이터를 처리하는 디지털 신호 처리부를 포함하는 펜 아날로그 프론트 엔드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아날로그 신호 처리부는 상기 입력 센서의 전류 신호를 전압 신호로 변환하는 차지 앰프; 및
    상기 전압 신호의 노이즈를 제거하는 밴드 패스 필터를 포함하는 펜 아날로그 프론트 엔드.
  3. 제2항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리부는 변환된 상기 제1 디지털 입력 신호를 저장하는 데이터 저장부;
    저장된 상기 제1 디지털 입력 신호를 비트 단위에서 동기를 맞추어 제2 디지털 입력 신호를 생성하는 비트 동기화부; 및
    상기 제2 디지털 입력 신호를 상기 입력 센서의 상기 기준 싱크 데이터와 동기를 맞추어 제3 디지털 입력 신호를 생성하는 버스트 동기화부를 포함하는 펜 아날로그 프론트 엔드.
  4. 제3항에 있어서, 상기 버스트 동기화부는 상기 제2 디지털 입력 신호와 상기 기준 싱크 데이터에 대한 배타적 논리합 연산을 수행하여 동기 검사 신호를 생성하는 배타적 논리합 회로; 및
    상기 동기 검사 신호를 기초로 상기 제2 디지털 입력 신호와 상기 기준 싱크 데이터의 동기화 여부를 판단하고, 동기화된 경우 상기 제3 디지털 입력 신호를 생성하는 동기화 검사부를 포함하는 펜 아날로그 프론트 엔드.
  5. 제4항에 있어서, 상기 동기화 검사부는 상기 제2 디지털 입력 신호의 크기와 상기 기준 싱크 데이터의 크기 차이만큼 상기 기준 싱크 데이터의 페이즈를 쉬프트하고 페이즈 쉬프트된 기준 싱크 데이터와 상기 제2 디지털 입력 신호를 동기화하여 상기 제3 디지털 입력 신호를 생성하는 펜 아날로그 프론트 엔드.
  6. 제4항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리부는 상기 제3 디지털 입력 신호를 기초로 상기 입력 장치의 좌표를 결정하는 프로세서부를 더 포함하는 펜 아날로그 프론트 엔드.
  7. 제1항에 있어서, 상기 입력 센서는 상기 입력 장치로부터 다운링크 신호를 감지하는 센서층 및 상기 센서층과 전기적으로 연결되어 감지된 상기 센서층을 구동하고 상기 다운링크 신호를 기초로 상기 입력 장치를 통한 외부 입력의 좌표를 생성하는 센서 구동부를 포함하는 펜 아날로그 프론트 엔드.
  8. 제1항에 있어서, 상기 아날로그 입력 신호는 자기장으로 전달되는 자기장 신호인 펜 아날로그 프론트 엔드.
  9. 제1항에 있어서, 상기 입력 장치는 자기장을 출력하는 공진 회로부를 포함하고, 상기 입력 센서에 상기 자기장으로 전달되는 자기장 신호를 송신하는 펜 아날로그 프론트 엔드.
  10. 펜 모드에서, 입력 센서가 입력 장치로부터 버스트 신호와 데이터 신호를 포함하는 입력 신호를 수신하는 단계;
    상기 버스트 신호를 통해 상기 입력 장치를 상기 입력 센서와 동기화시키는 단계;
    상기 데이터 신호를 디지털 변조시키는 단계; 및
    상기 디지털 변조된 데이터 신호를 기초로 입력 장치의 입력 정보를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 입력 신호는 자기장으로 전달되는 자기장 신호인 펜 통신방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 자기장 신호는 시간에 따라 변화하는 진폭을 가지는 펜 통신방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 입력 신호를 수신하는 단계는 상기 입력 신호를 각각 포함하는 복수의 데이터 패킷들을 수신하는 단계를 포함하는 펜 통신방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 복수의 데이터 패킷들 각각은 순차적으로 수신되고, 각각이 가지는 패킷 기간은 2ms 내지 3ms인 펜 통신방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 자기장 신호의 주파수는 15kHz 내지 1.8MHz인 펜 통신방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 디지털 변조의 방식은 온 오프 키잉(on-off keying), 페이즈 쉬프트 키잉(phase-shift keying), 및 프리퀀시 쉬프트 키잉(frequency-shift keying) 중 어느 하나인 펜 통신방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 버스트 신호는 상기 입력 장치의 동기 신호 및 위치 신호를 포함하는 펜 통신방법.
  17. 제10항에 있어서, 상기 입력 신호를 수신하는 단계 전에, 상기 입력 센서가 외부로부터 상기 입력 장치를 인식하면 상기 입력 센서가 상기 펜 모드로 진입하는 단계를 더 포함하는 펜 통신방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 입력 센서가 외부로부터 사용자의 터치를 인식하는 경우 터치 모드로 진입하고,
    상기 터치 모드에서 상기 사용자의 터치를 감지하는 제1 단계 및 상기 입력 장치를 인식하는 제2 단계를 더 포함하고, 상기 제2 단계와 상기 제1 단계의 사이에 제1 시간 간격을 포함하는 펜 통신방법.
  19. 제10항에 있어서, 상기 입력 장치의 입력 정보를 생성하는 단계 이후에, 입력 센서가 외부의 사용자의 터치를 감지하는 단계를 더 포함하고, 상기 사용자의 터치가 감지된 경우 터치 모드로 변경되는 펜 통신방법.
  20. 제10항에 있어서, 상기 입력 장치를 상기 입력 센서와 동기화시키는 단계는 펜 아날로그 프론트 엔드가 상기 버스트 신호와 기 설정된 기준 싱크 데이터에 대한 배타적 논리합 연산을 수행하여 동기 검사 신호를 산출하고,
    산출된 상기 동기 검사 신호와 상기 기준 싱크 데이터의 크기 차이만큼 상기 기준 싱크 데이터의 페이즈를 쉬프트시키는 단계를 포함하는 펜 통신방법.
KR1020220026341A 2022-02-28 2022-02-28 펜 아날로그 프론트 엔드 및 이를 이용한 펜 통신방법 KR20230129127A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220026341A KR20230129127A (ko) 2022-02-28 2022-02-28 펜 아날로그 프론트 엔드 및 이를 이용한 펜 통신방법
US18/070,976 US11874706B2 (en) 2022-02-28 2022-11-29 Pen analog front end and pen communication method using the same
CN202310187415.3A CN116661611A (zh) 2022-02-28 2023-02-23 笔模拟前端及使用笔模拟前端的笔通信方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220026341A KR20230129127A (ko) 2022-02-28 2022-02-28 펜 아날로그 프론트 엔드 및 이를 이용한 펜 통신방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230129127A true KR20230129127A (ko) 2023-09-06

Family

ID=87717833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220026341A KR20230129127A (ko) 2022-02-28 2022-02-28 펜 아날로그 프론트 엔드 및 이를 이용한 펜 통신방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11874706B2 (ko)
KR (1) KR20230129127A (ko)
CN (1) CN116661611A (ko)

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005149140A (ja) * 2003-11-14 2005-06-09 Wacom Co Ltd 位置検出装置及び位置指示器
JP5463787B2 (ja) * 2008-12-02 2014-04-09 富士電機株式会社 スイッチング電源装置およびスイッチング電源制御回路
JP5892595B2 (ja) * 2012-02-06 2016-03-23 株式会社ワコム 位置指示器
JP6012069B2 (ja) * 2012-09-13 2016-10-25 株式会社ワコム 電磁誘導方式の位置指示器及び電子インクカートリッジ
US20160209940A1 (en) 2013-09-12 2016-07-21 Microsoft Technology Licensing, Llc Stylus synchronization with a digitizer system
JP6304814B2 (ja) * 2014-05-23 2018-04-04 株式会社ワコム 位置検出装置及び位置指示器
JP6487694B2 (ja) * 2014-12-26 2019-03-20 株式会社ワコム 位置指示器及び信号処理装置
KR102649925B1 (ko) * 2015-01-19 2024-03-22 가부시키가이샤 와코무 위치 지시기
CN107533390B (zh) 2015-04-20 2021-05-28 株式会社和冠 用于触笔和触笔传感器控制器之间双向通信的系统和方法
JP6713772B2 (ja) * 2016-01-06 2020-06-24 株式会社ワコム 位置指示器及び位置指示方法
EP4310641A2 (en) * 2016-07-27 2024-01-24 Wacom Co., Ltd. Stylus and sensor controller
KR20190120906A (ko) 2018-04-17 2019-10-25 삼성전자주식회사 공진 주파수가 변경된 전자 펜의 신호를 처리하기 위한 장치 및 방법
JP7107787B2 (ja) 2018-08-31 2022-07-27 株式会社ワコム データ通信方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116661611A (zh) 2023-08-29
US11874706B2 (en) 2024-01-16
US20230297140A1 (en) 2023-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6549405B2 (ja) 入力装置、モジュール、操作装置、ゲーム装置および電子機器
EP3786761A1 (en) Sensing panel having fingerprint sensing pixel and electronic pen sensing pixel and display device having the sensing panel
CN113934319A (zh) 显示装置
US20230074833A1 (en) Display device and electronic device including the same
KR20210122391A (ko) 표시 장치
CN113867558A (zh) 显示装置
US11941187B2 (en) Electronic pen and interface device including the same
KR20210093423A (ko) 펜 감지 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치
KR20230129127A (ko) 펜 아날로그 프론트 엔드 및 이를 이용한 펜 통신방법
US11609654B2 (en) Electronic device and interface device having sensor layer capable of operating in two modes
US11847271B2 (en) Input device including resonance circuit and interface device including the same
US20230333692A1 (en) Electronic device
EP4083764A1 (en) Electronic device and interface system including the same
US20230221810A1 (en) Touch input device and display device using the same
US11899866B2 (en) Display device
US11928280B2 (en) Electronic device
US20230138450A1 (en) Electronic device
US20220129089A1 (en) Input device driving method and interface device using the same
KR20230144151A (ko) 전자 장치
KR20230006742A (ko) 전자 장치
CN116185234A (zh) 电子装置