KR20230173003A - 터치 입력 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는, 공진 회로부를 포함하는 스타일러스 펜을 구동시키고 상기 스타일러스 펜으로부터의 펜 신호를 감지하는 터치 입력 장치로서, 커버층; 상기 커버층 아래에 배치되고, 상기 스타일러스 펜을 구동시키고 상기 펜 신호를 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 패턴을 포함하는 센서부; 상기 센서부 아래에 배치된 디스플레이부; 및 상기 디스플레이부 아래에 배치된 차폐부;를 포함하고, 상기 차폐부는, 상기 공진 회로부의 인덕턴스 값의 변화율이 기준 인덕턴스 값의 -10% 내지 +10%가 되도록 하는 투자율과 두께를 갖는다.

Description

터치 입력 장치{TOUCH INPUT DEVICE}

본 개시는 터치 입력 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 스타일러스 펜과 상호작용할 수 있고 스타일러스 펜으로부터 수신되는 펜 신호의 감쇄를 최소화하고, 스타일러스 펜의 접근 또는 틸팅 동작에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 인덕턴스 값의 변화를 최소화할 수 있는 터치 입력 장치에 관한 것이다.

휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(Ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device)와 같은 다양한 터치 입력 장치에는 터치 센서가 구비된다.

이러한 터치 입력 장치 내에서 터치 센서는 이미지를 표시하는 표시패널 상에 위치하거나, 터치 입력 장치의 일 부분에 위치할 수 있다. 사용자가 터치센서를 터치하여 터치 입력 장치와 상호 작용함으로써, 터치 입력 장치는 직관적인 사용자 인터페이스를 사용자에게 제공할 수 있다.

사용자는 정교한 터치 입력을 위해, 스타일러스 펜을 사용할 수 있다. 스타일러스 펜은 내부에 배터리 및 전자 부품이 구비되는지 여부에 따라 액티브(active) 스타일러스 펜과 패시브(passive) 스타일러스 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, 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 저렴하고 배터리가 필요하지 않다는 장점이 있으나, 액티브 스타일러스 펜에 비해 정교한 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.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 스타일러스 펜으로부터 수신되는 펜 신호의 감쇄를 최소화하고, 스타일러스 펜의 접근 또는 틸팅 동작에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 인덕턴스 값의 변화를 최소화할 수 있는 터치 입력 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 스타일러스 펜의 접근 또는 틸팅 동작과, 스타일러스 펜의 필압 동작을 명확히 구별할 수 있는 터치 입력 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 스타일러스 펜의 공진 회로부의 인덕턴스 값의 변화율은 유지하면서 스타일러스 펜에서 방출되는 펜 신호의 크기를 향상시킬 수 있는 터치 입력 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시 형태에 따른 장치는, 공진 회로부를 포함하는 스타일러스 펜을 구동시키고 상기 스타일러스 펜으로부터의 펜 신호를 감지하는 터치 입력 장치로서, 커버층; 상기 커버층 아래에 배치되고, 상기 스타일러스 펜을 구동시키고 상기 펜 신호를 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 패턴을 포함하는 센서부; 상기 센서부 아래에 배치된 디스플레이부; 및 상기 디스플레이부 아래에 배치된 차폐부;를 포함하고, 상기 차폐부는, 상기 공진 회로부의 인덕턴스 값의 변화율이 기준 인덕턴스 값의 -10% 내지 +10%가 되도록 하는 투자율과 두께를 갖는다.

여기서, 상기 차폐부의 투자율은 10 이상 300 이하일 수 있다.

여기서, 상기 차폐부의 두께는 10μm 이상 300μm 이하일 수 있다.

여기서, 상기 차폐부는, 자기장 차폐 시트와 상기 자기장 차폐 시트 아래에 배치된 도전층을 포함하고, 상기 자기장 차폐시트에 의한 상기 공진 회로부의 인덕턴스 값의 증가량과, 상기 도전층에 의한 상기 공진 회로부의 인덕턴스 값의 감소량은 동일하거나, 상기 증가량과 상기 감소량의 합이 상기 기준 인덕턴스 값의 -10% 내지 +10%가 될 수 있다..

여기서, 상기 스타일러스 펜을 상기 터치 입력 장치의 터치 표면으로부터 위로 소정 높이까지 이동할 때의 상기 공진 회로부의 인덕턴스 값은, 상기 스타일러스 펜 상기 터치 표면에 위치했을 때의 상기 공진 회로부의 인덕턴스 값을 기준으로, -10% 내지 +10%가 될 수 있다.

여기서, 상기 스타일러스 펜을 상기 터치 입력 장치의 터치 표면에 수직하게 위치시킨 후 소정 각도로 틸팅할 때의 상기 공진 회로부의 인덕턴스 값은, 상기 스타일러스 펜이 상기 터치 표면에 수직하게 위치했을 때의 상기 공진 회로부의 인덕턴스 값을 기준으로, -10% 내지 +10%가 될 수 있다.

여기서, 상기 차폐부는 자기장 차폐 시트와 상기 자기장 차폐 시트 아래에 배치된 도전층을 포함하고, 상기 도전층은 적어도 하나 이상의 슬릿(slit)을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 슬릿은 상기 도전층의 일측 가장자리로부터 상기 도전층의 내측 방향으로 길게 연장된 형상을 가질 수 있다.

여기서, 상기 슬릿은 상기 도전층의 가로 또는/및 세로 방향으로의 파선 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따른 장치는, 공진 회로부를 포함하는 스타일러스 펜을 구동시키고 상기 스타일러스 펜으로부터의 펜 신호를 감지하는 터치 입력 장치로서, 커버층; 상기 커버층 아래에 배치되고, 상기 스타일러스 펜을 구동시키고 상기 펜 신호를 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 패턴을 포함하는 센서부; 상기 센서부 아래에 배치된 디스플레이부; 상기 디스플레이부 아래에 배치된 자기장 차폐 시트; 및 상기 자기장 차폐 시트 아래에 배치된 도전층;을 포함하고, 상기 도전층은 적어도 하나 이상의 슬릿(slit)을 포함한다.

여기서, 상기 슬릿은 상기 도전층의 일측 가장자리로부터 상기 도전층의 내측 방향으로 길게 연장된 형상을 가질 수 있다.

여기서, 상기 슬릿은 상기 도전층의 가로 또는/및 세로 방향으로의 파선 형상을 가질 수 있다.

여기서, 상기 도전층 아래에 배치된 전도성 재질의 프레임;을 더 포함하고, 상기 프레임은, 상기 도전층의 슬릿의 적어도 일부와 대응되는 개구부를 가질 수 있다.

여기서, 상기 프레임은, 상기 프레임의 개구부에 배치된 비전도성 재질의 충전 부재;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치에 따르면, 스타일러스 펜으로부터 수신되는 펜 신호의 감쇄를 최소화하고, 스타일러스 펜의 접근 또는 틸팅 동작에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 인덕턴스 값의 변화를 최소화할 수 있는 이점이 있다.

또한, 스타일러스 펜의 접근 또는 틸팅 동작과, 스타일러스 펜의 필압 동작을 명확히 구별할 수 있는 이점이 있다.

또한, 스타일러스 펜의 공진 회로부의 인덕턴스 값의 변화율은 유지하면서 스타일러스 펜에서 방출되는 펜 신호의 크기를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

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 실시예와 같은 특정 실시예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 스타일러스 펜과 터치 입력 장치를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 일부 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 일부 단면도이다.
도 4는 종래의 터치 입력 장치의 차폐 구조에 의해서, 스타일러스 펜으로부터 방출되는 펜 신호의 크기(amplitude)가 줄어드는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2 및 도 3에 도시된 차폐부(400)의 일 예에 따른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태들에 따른 터치 입력 장치의 차폐부(400) 상에서의 스타일러스 펜(1)의 접근 동작에 따른 스타일러스 펜의 펜 신호의 공진 주파수 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태들에 따른 터치 입력 장치의 차폐부(400) 상에서의 스타일러스 펜(1)의 틸팅 동작에 따른 스타일러스 펜의 펜 신호의 공진 주파수 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 8는 자기장 차폐 시트(410)만이 존재할 경우에, 자기장 차폐 시트(410) 상에서의 스타일러스 펜(1)의 접근 동작에 따라 펜 신호의 공진 주파수가 변화되는 것을 설명하는 도면이다.
도 9은 자기장 차폐 시트(410) 상에서의 스타일러스 펜(1)의 틸팅 동작에 따라 펜 신호의 공진 주파수가 변화되는 것을 설명하는 도면이다.
도 10는 도전층(450)이 존재할 경우에, 도전층(450) 상에서의 스타일러스 펜(1)의 접근 동작에 따라 펜 신호의 공진 주파수가 변화되는 것을 설명하는 도면이다.
도 11는 도전층(450) 상에서의 스타일러스 펜(1)의 틸팅 동작에 따라 펜 신호의 공진 주파수가 변화되는 것을 설명하는 도면이다.
도 12의 (a) 내지 (b)는, 도 2 또는 도 3에 도시된 차폐층(400)의 변형 예들(400', 400'')를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 12의 (a) 또는 (b)의 차폐층(400', 400'')과 차폐층(400', 400'') 아래의 프레임(700)을 더 포함하는 터치 입력 장치의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 센서부(100)의 개략적인 구성도이다.
도 17은 도 16에 도시된 센서부(100)의 일 예를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 18은 도 16에 도시된 센서부(100)의 다른 일 예를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 19은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 센서부(100')의 개략적인 구성도이다.
도 20은 도 19에 도시된 센서부(100')의 일 예를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 21은 도 19에 도시된 센서부(100')의 다른 일 예를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 22은 도 19에 도시된 센서부(100')의 또 다른 일 예를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 23은 도 19에 도시된 센서부(100')의 또 다른 일 예를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 24는 도 20에 도시된 터치 입력 장치를 구체화한 도면이다.
도 25는 도 24의 제어부(300)가 다수의 제2 패턴(102A)들에 스타일러스 펜을 구동시키기 위한 펜 구동 신호를 인가하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 26의 (a) 내지 (f)는 도 24의 터치 입력 장치가 스타일러스 센싱 모드의 동작 원리를 개략적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 27은 도 21에 도시된 터치 입력 장치를 구체화한 도면이다.
도 28은 도 22에 도시된 터치 입력 장치를 구체화한 도면이다.
도 29은 도 23에 도시된 터치 입력 장치를 구체화한 도면이다.
도 30은 앞서 설명된 여러 실시 형태에 따른 센서부를 대체할 수 있는 변형 예에 따른 센서부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 31은 도 30에 도시된 센서부의 변형 예이다.
도 32은 앞서 설명된 여러 실시 형태에 따른 센서부의 변형 예이다.
도 33는 앞서 설명된 여러 실시 형태에 따른 센서부의 변형 예이다.
도 34은 앞서 설명된 여러 실시 형태에 따른 센서부의 변형 예이다.
도 35는 앞서 설명된 여러 실시 형태에 따른 센서부의 변형 예이다.
도 36는 앞서 설명된 여러 실시 형태에 따른 센서부의 변형 예이다.
도 37은 앞서 설명된 여러 실시 형태에 따른 센서부의 변형 예이다.
도 38은 앞서 설명된 여러 실시 형태에 따른 센서부의 변형 예이다.
도 39는 앞서 설명된 여러 실시 형태에 따른 센서부의 변형 예이다.
도 40는 도 33에 도시된 제5 패턴(105)의 제1 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 41은 도 40의 변형 예이다.
도 42은 도 40에 도시된 제5 패턴(105')의 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 43은 도 42의 변형 예이다.
도 44 및 도 45은 도 34 또는 도 35에 도시된 바와 같은 센서부에 있어서, 제3 패턴(103)과 제4 패턴(104)의 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 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 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.

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

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 B를 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 표현들은 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 무관하게, 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 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)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 가지는(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 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 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 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.

본 문서의 다양한 실시예들에 따른 터치 입력 장치는, 예를 들면, 스마트 폰, 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 실시예들에 따른 터치 입력 장치에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 스타일러스 펜과 터치 입력 장치를 포함한 펜 및 터치 입력 시스템을 나타낸 개념도이다.

도 1을 참조하면, 스타일러스 펜(1)은 터치 입력 장치(2)가 생성한 제1 신호를 수신하고, 터치 입력 장치(2)에 제2 신호를 송신할 수 있다. 여기서, 제2 신호는 펜 신호라고 명명될 수 있다.

스타일러스 펜(1)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 공진 회로부(13)를 포함한다. 공진 회로부(13)는 터치 입력 장치(2)로부터의 제1 신호에 의해 공진할 수 있다. 공진 회로부(13)는, 소정의 인덕턴스 값을 갖는 인덕터부와, 상기 인덕터부와 상호 연결되고 소정의 커패시턴스 값을 갖는 커패시터부를 포함한다. 이러한 공진 회로부(13)는 LC 공진 회로를 포함할 수 있다.

인덕터부는, 코어 및 적어도 하나 이상의 코일을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코어는 페라이터 코어를 포함할 수 있다. 상기 코일은 코어를 감싸는 형태일 수 있다. 인덕터부의 인덕턴스(inductance)는 L = μSN²/l에 의해서, 자성계수(μ), 코일(131b)의 단면적(S), 및 권선 수(N)의 제곱에 비례하고, 코일의 길이(l)에 반비례한다. 커패시터부는, 직렬 및/또는 병렬로 연결된 복수의 커패시터를 포함할 수 있다. 각각의 커패시터는 서로 상이한 커패시턴스를 가질 수 있으며, 제조 공정 내에서 트리밍(trimming)될 수 있다.

스타일러스 펜(1)은, 팁(tip)과, 내부에 상기 팁과 공진 회로부를 수납하는 하우징을 더 포함할 수 있다. 상기 팁은, 하우징에 마련된 개구부(opening)를 통해 일부가 외부로 노출되는 형태로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 팁은 사용자에게 스타일러스 펜(1)의 터치 위치에 대한 시각적 효과를 제공할 수 있다.

하우징은, 내부 빈 공간에 스타일러스 펜(1)의 소자들을 수용할 수 있다. 하우징은 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.

예를 들어, 하우징은 내부 빈 공간에 팁 및 공진 회로부(13)를 수용할 수 있다. 또한, 하우징은, 내부 빈 공간에 팁의 일부를 수용할 수 있다. 팁의 나머지는 하우징의 외부로 노출될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

터치 입력 장치(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, 터치 입력 장치(2)는 플렉서블 장치 또는 플렉서블 디스플레이 장치일 수 있다.

터치 입력 장치(2)는, 스타일러스 펜(1)을 구동시키기 위한 제1 신호를 생성하고, 스타일러스 펜(1)으로부터 방출되는 제2 신호(또는, 펜 신호)를 감지할 수 있다. 터치 입력 장치(2)는, 제2 신호를 감지하여 스타일러스 펜(1)의 위치를 센싱 또는 검출할 수 있다.

제1 신호는, 공진 회로부(13)의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 신호(예를 들어, 사인파, 구형파 등)를 포함할 수 있다. 공진 주파수는 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부의 설계 값에 따른다. 공진을 위해서는, 공진 회로부의 공진 주파수와 터치 입력 장치(2)의 제1 신호의 주파수가 동일 내지는 매우 유사해야 한다. 제2 신호는, 공진 회로부(13)의 공진으로 생성된다.

도 2 및 도 3을 참조하여, 터치 입력 장치(2)의 실시 예들을 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 일부 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는, 커버층(150), 디스플레이부(200), 디지타이저(300) 및 차폐부(400)를 포함한다. 여기서, 상기 터치 입력 장치는 차폐부(400) 아래에 배치되는 적어도 하나 이상의 전자부품(500)과 전자부품(500)이 장착되는 기판(600)을 더 포함할 수 있다.

커버층(150)은 디스플레이부(200) 상에 배치되고, 투명한 재질로 구성될 수 있다. 커버층(150)의 상면에 스타일러스 펜(1)이 팁이 직접 접촉될 수 있다.

디스플레이부(200)는 커버층(150) 아래에 배치되고, 상기 터치 입력 장치 내의제어부의 제어에 따라, 소정의 정보를 시각적으로 제공한다. 예를 들어, 디스플레이부(200)는 LCD 모듈, 또는 OLED 모듈일 수 있다.

도면으로 도시하지 않았지만, 커버층(150)과 디스플레이부(200) 사이, 또는 디스플레이부(200) 내부에 손가락과 같은 객체의 위치를 센싱할 수 있는 터치 센서가 배치될 수 있다. 상기 터치 센서는 정전용량식의 터치 센서일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니고, 저항막 방식 등의 다양한 방식의 터치 센서일 수 있다.

디지타이저(digitizer, 300)는 디스플레이부(200) 아래에 배치된다. 디지타이저(300)는 제어부의 제어에 따라 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부(13)를 공진시키기 위한 제1 신호를 방출하고, 스타일러스 펜(1)으로부터의 제2 신호를 수신할 수 있다.

차폐부(400)는 전자부품(500)이 자기장의 영향을 받지 않도록 자기장을 차단할 수 있다. 또한 차폐부(400)는 전자부품(500)에서 방출되는 열을 확산시킬 수 있고, 전자부품(500)으로부터의 전자파(EMI)를 차단할 수도 있다.

전자부품(500)은 상기 터치 입력 장치의 동작이나 특정 기능을 수행하기 위한 배터리, 프로세서, 센서, 및 디지털 또는 아날로그 회로 등을 포함한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 일부 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는, 커버층(150), 센서부(100), 디스플레이부(200) 및 차폐부(400)를 포함한다. 여기서, 상기 터치 입력 장치는 차폐부(400) 아래에 배치되는 적어도 하나 이상의 전자부품(500)과 전자부품(500)이 장착되는 기판(600)을 더 포함할 수 있다.

여기서, 커버층(150), 디스플레이부(200) 및 차폐부(400)는 도 2에 도시된 커버층(150), 디스플레이부(200) 및 차폐부(400)와 동일하므로, 구체적인 설명은 앞서 설명한 것으로 대체한다.

센서부(100)는 커버층(150)과 디스플레이부(200) 사이에 배치된다. 센서부(100)는 손가락과 같은 객체의 위치를 센싱하고, 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부(13)를 공진시키기 위한 제1 신호(또는 펜 구동 신호)를 발생시키고, 스타일러스 펜(1)으로부터 방출되는 제2 신호(또는 펜 신호)를 수신할 수 있다. 이러한 여러 기능들을 수행할 수 있는 센서부(100)는 도 16 내지 도 45에서 구체적으로 설명한다.

별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 상기 터치 입력 장치는 센서부(100)의 동작을 제어하기 위한 제어부(미도시)를 더 포함하고, 상기 제어부(미도시)는 센서부(100)와 전기적으로 연결되어 상기 터치 입력 장치의 내부에 배치될 수 있다. 상기 제어부(미도시)는 집적 회로(IC)로 구현될 수 있다. 여기서, 제어부(미도시)는 디스플레이부(200)를 제어하는 기능을 함께 수행할 수도 있고, 상기 터치 입력 장치 내부의 전자부품(500)을 제어하는 기능을 함께 수행할 수도 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 형태들에 따른 터치 입력 장치는 차폐부(400)를 포함한다. 상기 차폐부(400)를 설명함에 앞서 종래의 터치 입력 장치에서 사용된 차폐 구조가 갖는 문제점을 설명하도록 한다.

도 4는 종래의 터치 입력 장치의 차폐 구조에 의해서, 스타일러스 펜으로부터 수신되는 펜 신호(V_pen)의 크기(amplitude)가 감소하는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

종래의 터치 입력 장치의 차폐 구조는, 자기장 차폐시트와 도전층으로 구성된다. 상기 도전층 상에 상기 자기장 차폐시트가 배치된다.

도 4의 (a)는 차폐 구조가 없을 경우에, 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부(13)에서 방출되는 펜 신호(V_pen)의 크기(기준 펜 신호의 크기)를 보여주고, 도 4의 (b)는 종래의 터치 입력 장치의 차폐 구조에서 자기장 차폐시트만 존재하는 경우에 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부(13)에서 방출되는 펜 신호(V_pen)의 상대적 크기를 보여주고, 도 4의 (c)는 종래의 터치 입력 장치의 차폐 구조에서 도전층만 존재하는 경우에 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부(13)에서 방출되는 펜 신호(V_pen)의 상대적 크기를 보여주고, 도 4의 (d)는 종래의 터치 입력 장치의 차폐 구조에 의해 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부(13)에서 방출되는 펜 신호(V_pen)의 상대적 크기를 보여준다.

도 4의 (b)를 참조하면, 차폐 구조가 자기장 차폐시트로만 구성된 경우, 펜 신호(V_pen)는 차폐 구조가 없는 경우(도 4의 (a))와 대비하여 증가한다. 이는 공진 회로부(13)의 인덕턱스(L) 값이 자기장 차폐시트에 의해 증가하게 되고, 이에 따라 Q 값이 증가하는 것에 기인한다.

반면, 도 4의 (c)를 참조하면, 차폐 구조가 도전층으로만 구성된 경우, 펜 신호(V_pen)는 거의 사라진다. 이는 도전층에서 와전류(eddy current)가 발생되는 것에 기인한다.

따라서, 도 4의 (d)와 같이, 자기장 차폐시트와 도전층으로 구성된 종래의 차폐 구조에 의하면, 스타일러스 펜으로부터 수신되는 펜 신호가 도전층만 있는 경우와 대비해서는 증가하나, 차폐 구조가 없는 경우와 대비해서는 감소한다. 또한, 종래의 차폐 구조에 의하면, 스타일러스 펜의 펜 신호가 기준 펜 신호 대비 대략 2/3(66%) 가량 감소된다.

다시, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 형태들에 따른 터치 입력 장치의 차폐부(400)는, 도 4에서 설명한 종래의 터치 입력 장치의 차폐 구조에 의한 문제점을 해결할 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된, 본 발명의 실시 형태들에 따른 터치 입력 장치의 차폐부(400)는 스타일러스 펜(1)으로부터의 수신되는 펜 신호의 감쇄를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 스타일러스 펜(1)의 근접 또는/및 스타일러스 펜(1)의 틸트(tilt) 동작에 따른 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부(13)의 인덕턴스 값의 변화를 최소화할 수 있다.

차폐부(400)는 스타일러스 펜(1)의 근접 또는 틸팅 동작에 의한 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부(13)의 인덕턴스 값이 실질적으로 변하지 않는 투자율과 두께를 갖는다.

구체적으로, 차폐부(400)는 소정의 투자율과 두께를 가질 수 있다. 따라서, 스타일러스 펜(1)으로부터의 펜 신호(V_pen)의 감쇄를 최소화할 수 있다.

여기서, 차폐부(400)의 투자율은 10 이상 300 이하일 수 있다. 투자율이 300 초과하면 공진 회로부(13)의 인덕터스 값의 변화가 커져서 사용하기 어렵고, 투자율이 10 미만이면, 자기장 차폐 효과를 발휘하기가 어렵다.

여기서, 차폐부(400)의 두께는 10μm 이상 300μm 이하일 수 있다. 차폐부(400)의 두께가 10μm 미만이면 자기장 차폐 효과를 발휘하기가 어렵고, 300μm 초과이면 터치 입력 장치 내에서 차폐부(400)가 배치될 수 공간을 확보하기가 어렵다.

차폐부(400)는 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부(13)의 인덕턴스(L) 값의 변화율이 -10% 내지 +10%가 되도록 하는 투자율과 두께를 가질 수 있다. 따라서, 스타일러스 펜(1)으로부터의 펜 신호(V_pen)의 감쇄를 최소화할 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 본 발명의 실시 형태들에 따른 터치 입력 장치의 차폐부(400)의 일 예를 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5는 도 2 및 도 3에 도시된 차폐부(400)의 일 예에 따른 단면도이다.

도 5를 참조하면, 차폐부(400)는 적어도 하나 이상의 자기장 차폐시트(410) 및 자기장 차폐시트(410) 아래에 배치된 도전층(450)을 포함한다. 또는, 차폐부(400)는 도전층(450) 및 도전층(450) 상에 배치된 적어도 하나 이상의 자기장 차폐시트(410)를 포함한다.

자기장 차폐시트(410)는 전자부품(500)이 도 2의 디지타이저(300) 또는 도 3의 센서부(100)에 의한 자기장의 영향을 받지 않도록, 상기 자기장을 차단한다.

도전층(450)은 구리 또는 알루미늄 등의 금속일 수 있고, 또는 적어도 하나의 금속에 다른 금속이나 비금속원소를 첨가하여 만든 합금일 수 있다. 도전층(450)은 전기적으로 그라운드 전위를 가질 수 있다.

도 5에 도시된 자기장 차폐시트(410)과 도전층(450)을 포함하는 차폐부(400)에 의해서, 스타일러스 펜(1)의 근접 동작(approaching motion) 또는/및 스타일러스 펜(1)의 틸팅 동작(tilting motion)에 따른 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부(13)의 인덕턴스 값의 변화를 최소화할 수 있다. 여기서, 상기 접근 동작은, 스타일러스 펜(1)과 터치 입력 장치(2)가 소정 간격 이격되어 있는 호버 상태(hover state)에서, 사용자가 스타일러스 펜(1)을 터치 입력 장치(2)에 접근시키는 동작일 수 있다. 상기 틸팅 동작은, 터치 입력 장치(2) 상부에서 사용자가 스타일러스 펜(1)을 소정 각도로 기울이는 동작일 수 있다.

도 6 내지 도 11를 참조하여 스타일러스 펜(1)의 근접 동작 또는/및 스타일러스 펜(1)의 틸팅 동작에 따른 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부(13)의 인덕턴스 값의 변화를 최소화할 수 있는 본 발명의 실시 형태에 따른 차폐부(400)를 포함하는 터치 입력 장치를 구체적으로 설명한다. 여기서, 도 6 내지 도 11에서는 도 2 또는 도 3에 도시된 터치 입력 장치의 차폐부(400)를 제외한 나머지 구성들은 설명의 편의를 위해 생략하였다.

도 6은 본 발명의 실시 형태들에 따른 터치 입력 장치의 차폐부(400) 상에서의 스타일러스 펜(1)의 접근 동작에 따른 스타일러스 펜의 펜 신호의 공진 주파수 변화를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시 형태들에 따른 터치 입력 장치의 차폐부(400) 상에서의 스타일러스 펜(1)의 틸팅 동작에 따른 스타일러스 펜의 펜 신호의 공진 주파수 변화를 설명하기 위한 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 도 2 또는 도 3의 차폐부(400)를 포함하는 터치 입력 장치 상에서 스타일러스 펜(1)을 접근 동작 또는 틸팅 동작을 수행하는 경우, 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부의 인덕터부의 인덕턴스(inductance) 값은 실질적으로 거의 변화가 없어, 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부의 공진 주파수의 변화도 실질적으로 생기지 않는다. 그 이유는 자기장 차폐 시트(410)에 의한 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부의 인덕턱스 값의 변화량과, 도전층(450)에 의한 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부의 인덕턱스 값의 변화량이 서로 상쇄되기 때문이다. 구체적으로 도 8 내지 도 11를 참조하여 설명한다.

도 8는 자기장 차폐 시트(410)만이 존재할 경우에, 자기장 차폐 시트(410) 상에서의 스타일러스 펜(1)의 접근 동작에 따라 펜 신호의 공진 주파수가 변화되는 것을 설명하는 도면이고, 도 9은 자기장 차폐 시트(410) 상에서의 스타일러스 펜(1)의 틸팅 동작에 따라 펜 신호의 공진 주파수가 변화되는 것을 설명하는 도면이다.

도 8 및 도 9을 참조하면, 스타일러스 펜(1)이 접근 동작 또는 틸팅 동작을 수행하는 경우, 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부의 인덕터부의 인덕턴스 값이 증가되어, 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부의 공진 주파수가 낮아진다. 스타일러스 펜(1)의 펜 신호의 공진 주파수가 변하면, 위상 시프트(phase shift)와 크기(amplitude) 감소의 변화가 나타난다.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 자기장 차폐 시트(410)에 의해서 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부의 인덕터부의 인덕턴스 값이 증가되는 원리는 다음의 수학식 1에 기초한다.

상기 수학식 1에 의하면, 인덕턴스 값은 기전력(V_emf)에 비례하고, 기전력(V_emf)은 시간(t)당 자속(Φ)의 변화량에 비례한다. 따라서, 자기장 차폐 시트(410)는 자속을 모아주기 때문에(즉, 밀도를 높임), 자기장 차폐 시트(410)에 의해 자속 변화량이 증가되므로 인덕턴스 값은 증가한다.

도 10는 도전층(450)이 존재할 경우에, 도전층(450) 상에서의 스타일러스 펜(1)의 접근 동작에 따라 펜 신호의 공진 주파수가 변화되는 것을 설명하는 도면이고, 도 11는 도전층(450) 상에서의 스타일러스 펜(1)의 틸팅 동작에 따라 펜 신호의 공진 주파수가 변화되는 것을 설명하는 도면이다.

도 10 및 도 11를 참조하면, 스타일러스 펜(1)이 접근 동작 또는 틸팅 동작을 수행하는 경우, 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부의 인덕터부의 인덕턴스 값이 감소되어, 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부의 공진 주파수가 높아진다. 스타일러스 펜(1)의 펜 신호의 공진 주파수가 변하면, 위상 시프트(phase shift)와 크기(amplitude) 감소의 변화가 나타난다.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 도전층(450)에 의해서 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부의 인덕터부의 인덕턴스 값이 감소되는 원리는, 도전층(450)이 자기장의 변화를 막는 방향의 전류인 와전류(eddy current)를 발생시켜 자속 변화를 줄이는 것에 기인한다. 즉, 도전층(450)에 의해 자속 변화가 줄어들기 때문에, 인덕턴스는 값은 감소한다.

다시, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따른 차폐부(400)는, 자기장 차폐시트(410)와 도전층(450)을 포함하되, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 자기장 차폐시트(410)에 의한 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부의 인덕턴스 값의 증가량과, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 도전층(450)에 의한 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부의 인덕턴스 값의 감소량이 실질적으로 동일하도록 구성되거나, 상기 증가량과 상기 감소량의 합이 기준 인덕턴스 값의 -10% 내지 +10%가 되도록 구성된다. 여기서, 상기 기준 인덕턴스 값은 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부가 상기 차폐부(400)에 의해 어떠한 영향도 받지 않았을 경우의 인덕턴스 값을 의미한다.

따라서, 본 발명의 실시 형태에 따른 차폐부(400)를 포함하는 터치 입력 장치는, 스타일러스 펜(1)의 근접 동작 또는/및 스타일러스 펜(1)의 틸팅 동작에 따른 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부(13)의 인덕턴스 값의 변화를 최소화할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 차폐부(400)를 포함하는 터치 입력 장치는, 스타일러스 펜의 근접이나 틸팅에 의해 스타일러스 펜의 공진 회로부의 인덕턴스 값이 변화되지 않도록 할 수 있기 때문에, 스타일러스 펜으로부터 수신되는 펜 신호의 위상 변화를 다른 요인에 의한 것으로 명확히 구별할 수 있다.

예를 들어, 수신되는 펜 신호의 주파수가 공진 주파수 대비하여 위상이 변했으면, 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는 주파수의 위상 변화를 스타일러스 펜(1)에 압력이 가해진 것으로 판별할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 형태에 따른 차폐부(400)를 포함하는 터치 입력 장치는, 스타일러스 펜(1)으로부터의 펜 신호의 주파수의 위상 변화를 스타일러스 펜(1)에 가해진 압력에 의한 것임을 명확히 구별할 수 있고, 나아가, 위상 변화량에 따라 스타일러스 펜(1)에 가해지는 압력의 크기도 판별할 수 있다.

다시, 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는, 차폐부(400)를 포함함으로서, 다음의 특성들을 더 가질 수 있다.

1) 도 6에서, 스타일러스 펜(1)을 상기 터치 입력 장치의 터치 표면으로부터 위로 소정 높이까지 이동할 때의 공진 회로부(13)의 인덕턴스(L) 값은, 스타일러스 펜(1)이 상기 터치 표면에 위치했을 때의 공진 회로부(13)의 인덕턴스(L) 값을 기준으로, -10% 내지 +10%가 되는 특성을 갖는다. 여기서, 상기 소정 높이는 10 mm일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 다양한 높이로 설정될 수 있다.

또는, 도 6에서, 스타일러스 펜(1)이 상기 소정 높이로부터 상기 터치 표면으로 이동할 때의 공진 회로부(13)의 인덕턴스(L) 값은, 스타일러스 펜(1)이 상기 소정 높이에 위치했을 때의 공진 회로부(13)의 인덕턴스(L) 값을 기준으로, -10% 내지 +10%가 되는 특성을 갖는다.

2) 도 7에서, 스타일러스 펜(1)을 상기 터치 입력 장치의 터치 표면에 수직하게 위치한 때부터 소정 각도로 틸팅할 때의 공진 회로부(13)의 인덕턴스(L) 값은, 스타일러스 펜(1)이 상기 터치 표면에 수직하게 위치했을 때의 공진 회로부(13)의 인덕턴스(L) 값을 기준으로, -10% 내지 +10%가 되는 특성을 갖는다. 여기서, 상기 소정 각도는 60도일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 다양한 각도로 설정될 수 있다.

또는, 도 7에서, 스타일러스 펜(1)이 상기 소정 각도로부터 상기 터치 표면에 수직하게 틸팅 이동할 때의 공진 회로부(13)의 인덕턴스(L) 값은, 스타일러스 펜(1)이 상기 소정 각도에 틸팅되어 위치했을 때의 공진 회로부(13)의 인덕턴스(L) 값을 기준으로, -10% 내지 +10%가 되는 특성을 갖는다.

상기 1) 또는 2)의 특성에 의하면, 스타일러스 펜(1)으로부터의 펜 신호(V_pen)의 감쇄가 최소화될 수 있는 이점이 있다.

도 12의 (a) 내지 (b)는, 도 2 또는 도 3에 도시된 차폐층(400)의 변형 예들(400', 400'')를 설명하기 위한 도면이다.

도 12의 (a) 내지 (b)을 참조하면, 도전층(450', 450'')은 적어도 하나 이상의 슬릿(slit, 451, 451')을 갖는다.

도 12의 (a)에서 슬릿(451)은 도전층(450')의 일측 가장자리로부터 도전층(450')의 내측 방향으로 길게 연장된 형상을 가질 수 있다. 또는, 슬릿(451)은 도전층(450')의 각 모서리 또는/및 각 변의 일 부분으로부터 도전층(450')의 중심부 방향으로 연장 형상된 좁은 틈일 수 있다.

도 12의 (b)에서 슬릿(451')은 도전층(450'')의 행 또는/및 열 방향으로 다수로 형성된 파선 형상을 가질 수 있다.

도 12의 (a) 내지 (b)에 도시된, 슬릿(451, 451')은 도전층(450', 450'')에서의 와전류(eddy current)의 발생을 줄일 수 있어, 도 1의 스타일러스 펜(1)에서 방출되는 펜 신호의 크기(amplitude)를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

따라서, 이러한 도전층(450', 450'')을 갖는 차폐층(400', 400'')을 포함하는 터치 입력 장치는, 스타일러스 펜(1)의 공진 회로부(13)의 인덕턴스 변화율은 거의 변함없이 유지하면서, 스타일러스 펜으로부터 수신되는 펜 신호의 크기를 향상시킬 수 이점이 있다.

도 13은 도 12의 (a) 또는 (b)의 차폐층(400', 400'')과 차폐층(400', 400'') 아래의 프레임(700)을 더 포함하는 터치 입력 장치의 단면도이다.

도 13에 도시된 차폐층(440)은 자기장 차폐시트(410) 및 자기장 차폐시트(410) 아래에 배치되고 도 12의 (a) 또는 (b)의 슬릿(451)을 갖는 전도층(450)을 포함한다.

프레임(700)은 전도성 재질로서, 차폐층(400', 400'') 아래에 배치될 수 있다. 프레임(700) 아래에는 도 13에는 도시하지 않았지만, 도 3에 도시된 전자부품(500)과 기판(600)이 배치될 수 있다. 이러한 프레임(700)은 미드 프레임(Mid frame) 또는 서스(SUS)로 명명될 수도 있다.

도 12의 (a) 또는 (b)에서 설명한 바와 같이, 도전층(450)이 슬릿(451)을 가지면, 스타일러스 펜(1)의 펜 신호가 도전층(450)에서 발생되는 와전류를 줄일 수 있어 펜 신호의 크기가 향상되는 이점이 있다. 하지만, 도 13에 도시된 터치 입력 장치의 경우, 도전층(450) 아래에 전도성 재질의 프레임(700)이 배치되기 때문에, 슬릿(451)에 의한 와전류 줄임의 효과를 얻기가 어렵다.

따라서, 이하에서는 도 14와 도 15를 참조하여, 차폐층과 차폐층 아래에 프레임을 포함하는 터치 입력 장치에서 수신되는 펜 신호의 크기를 향상시킬 수 있는 구조를 설명하도록 한다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 단면도이다.

도 14에 도시된 터치 입력 장치는, 도 13에 도시된 터치 입력 장치와 비교하여, 프레임(700')에서 차이가 있다.

도 14에 도시된 터치 입력 장치의 프레임(700')은 도전층(450)의 슬릿(451)의 적어도 일부와 대응되는 개구부(710)를 갖는다. 여기서, 개구부(710)은 도 14에 도시된 바와 같이 도전층(450)의 슬릿(451)과 동일한 크기나 형상을 가질 수도 있고, 도 14에 도시되지 않았지만 도전층(450)의 슬릿(451)의 적어도 일부와 상하방향으로 중첩되는 형상과 소정의 크기를 가질 수 있다.

이렇게 프레임(700')에 도전층(450)의 슬릿(451)의 적어도 일부와 대응되는 개구부(710)를 형성하여, 스타일러스 펜의 펜 신호에 의한 와전류를 줄일 수 있고 이에 따라 수신되는 펜 신호의 크기가 향상되는 이점이 있다.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 단면도이다.

도 15에 도시된 터치 입력 장치는, 도 14에 도시된 터치 입력 장치와 비교하여, 프레임(700'')에서 차이가 있다.

도 15에 도시된 터치 입력 장치의 프레임(700'')은 도전층(450)의 슬릿(451)의 적어도 일부와 대응되는 개구부를 갖고, 상기 개구부에 비전도성 재질의 충전 부재(750)가 배치된다. 여기서, 비전도성 재질의 충전 부재는 플라스틱과 같은 수지 재질일 수 있다.

이렇게 프레임(700'')에 도전층(450)의 슬릿(451)의 적어도 일부와 대응되는 개구부와 상기 개구부에 충전 부재(750)를 배치하여, 스타일러스 펜의 펜 신호에 의한 와전류를 줄일 수 있고 이에 따라 수신되는 펜 신호의 크기가 향상되는 이점이 있다.

이하에서는 도 3에 도시된 센서부(100)의 여러 실시 형태들을 도면들을 참조하여 설명한다.

도 16은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 센서부(100)의 개략적인 구성도이다.

본 발명의 제1 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는 포트레이트(portrait) 타입의 터치 입력 장치일 수 있다. 이러한 포트레이트 타입의 터치 입력 장치는 폭이 높이보다 작고, 센서부(100)를 제어하는 제어부(미도시)가 센서부(100)의 아래에 배치될 수 있다. 예를 들어, 이러한 터치 입력 장치는 스마트폰의 형상에 대응된다.

센서부(100)는 화면 상에 위치한 손가락과 같은 객체의 위치를 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 화면 상에 위치한 도 1에 도시된 스타일러스 펜(1)을 구동시킬 수 있으며, 상기 스타일러스 펜으로부터 방출되는 신호(스타일러스 펜 신호)를 감지하여 화면 상에 위치한 상기 스타일러스 펜의 위치를 검출할 수 있다.

센서부(100)는 다수의 패턴(또는 다수의 전극)을 포함한다.

센서부(100)는 다수의 제1 내지 제4 패턴(101, 102, 103, 104)을 포함할 수 있다.

제1 패턴(101)은 임의의 제1 방향(y)을 따라 연장된 형상을 갖는다. 제1 방향은 터치 입력 장치의 화면의 장축 방향일 수 있다. 제1 패턴(101)은, ATX(Active TX)로도 명명될 수 있다. 제1 패턴(101)은 임의의 제1 방향(y)을 따라 전기적 경로가 형성된 소정의 형상을 가질 수 있다.

제2 패턴(102)은 제1 방향(y)을 따라 연장된 형상을 가지며, 제1 패턴(101)에 인접하여 배치되고, 제1 패턴(101)과 소정 간격 떨어져 배치된다. 제2 패턴(102)은, DTX(Dummy TX)로도 명명될 수 있다. 제2 패턴(102)은 제1 패턴(101)에 인접하여 제1 방향(y)을 따라 전기적 경로가 형성된 소정의 형상을 가질 수 있다.

제3 패턴(103)은 제1 방향과 다른 제2 방향(x)을 따라 연장된 형상을 갖는다. 제2 방향(x)은 제1 방향(y)과 수직한 방향일 수 있으며, 터치 입력 장치의 화면의 단축 방향일 수 있다. 제3 패턴(103)은, ARX(Active RX)로도 명명될 수 있다. 제3 패턴(103)은 임의의 제2 방향(x)을 따라 전기적 경로가 형성된 소정의 형상을 가질 수 있다.

제4 패턴(104)은 제2 방향(x)을 따라 연장된 형상을 가지며, 제3 패턴(103)에 인접하여 배치되고, 제3 패턴(103)과 소정 간격 떨어져 배치된다. 제4 패턴(104)은, DRX(dummy RX)로도 명명될 수 있다. 제4 패턴(104)은 제3 패턴(103)에 인접하여 제2 방향(x)을 따라 전기적 경로가 형성된 소정의 형상을 가질 수 있다.

제3 및 제4 패턴(103, 104)은 제1 및 제2 패턴(101, 102) 상에 배치되고, 제1 및 제2 패턴(101, 102)와 소정 간격 떨어져 배치된다. 한편, 제1 내지 제4 패턴이 동일층에 배치된 센서부는 도 27에서 상세히 설명한다.

다수의 제1 패턴(101)들은 제2 방향(x)을 따라 배열되고, 다수의 제2 패턴(102)들도 제2 방향(x)을 따라 배열된다. 다수의 제3 패턴(103)들은 제1 방향(y)을 따라 배열되고, 다수의 제4 패턴(104)들도 제1 방향(y)을 따라 배열된다.

제1 패턴(101)이 제1 방향(y)을 따라 연장되고 제3 패턴(103)이 제2 방향(x)을 따라 연장되고, 제1 방향(y)이 제2 방향(x)보다 더 길기 때문에, 다수의 제1 패턴(101)들의 개수는 다수의 제3 패턴(103)들의 개수보다 적다. 따라서, 다수의 제1 패턴(101)들의 채널(Channel) 수는 다수의 제3 패턴(103)들의 채널 수보다 적다.

여기서, 다수의 제1 패턴(101)들의 개수와 다수의 제3 패턴(103)들의 개수는 터치 입력 장치의 화면의 크기에 따라 증가될 수도 있고, 감소할 수도 있다.

다수의 제2 패턴(102)들은 다수의 제1 패턴(101)들과 일대일로 대응되어 동일한 개수로 구성될 수 있다. 다수의 제2 패턴(102)들 각각의 타 단(또는, 제2측 단부)들은 전도성 패턴을 통해 서로 전기적으로 연결된다. 여기서, 전도성 패턴은 메탈 메쉬(Metal Mesh) 또는 실버 트레이스(Silver Trace)일 수 있다.

다수의 제2 패턴(102)들의 일 단(또는, 제1측 단부)들은 제어부(미도시)에 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 도 17에 도시된 바와 같이, 다수의 제2 패턴(102)들 중 둘 이상의 제2 패턴(102)의 일 단들이 전도성 패턴을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 구성으로 인해, 다수의 제2 패턴(102)들의 채널 수가 다수의 제1 패턴(101)들의 채널 수의 절반으로 줄어들 수 있다. 여기서, 다수의 제2 패턴(102)들 중 둘 이상의 제2 패턴(102)은 서로 인접한 것들일 수 있다.

한편, 도 18에 도시된 바와 같이, 다수의 제2 패턴(102)의 일 단들 각각이 개별적으로 하나의 전도성 패턴에 연결될 수도 있다.

다시, 도 16를 참조하면, 다수의 제3 패턴(103)들이 제1 방향(y)을 따라 배열되므로 다수의 제3 패턴(103)들의 개수는 다수의 제1 패턴(101)들의 개수보다 많다. 따라서, 다수의 제3 패턴(103)들의 채널 수는 다수의 제1 패턴(101)들의 채널 수보다 많다.

다수의 제4 패턴(104)들은 다수의 제3 패턴(103)들과 일대일로 대응되어 동일한 개수로 구성될 수 있다. 다수의 제4 패턴(104)들 각각의 타 단(또는, 제2측 단부)들은 전도성 패턴을 통해 서로 전기적으로 연결된다.

이러한 도 16에 도시된 터치 입력 장치의 센서부(100)에 있어서, 다수의 제1 패턴(101)들과 다수의 제3 패턴(103)들은 기본적으로 손가락과 같은 객체의 터치를 센싱한다. 이를 위해, 다수의 제1 패턴(101)들은 터치 구동 신호가 인가되는 터치 구동 전극(TX 전극)으로 동작하고, 다수의 제3 패턴(103)들은 터치 감지 신호가 수신되는 터치 감지 전극(RX 전극, 또는 터치 수신 전극)으로 동작할 수 있다. 물론, 반대로도 동작할 수 있다.

도 16에 도시된 터치 입력 장치의 센서부(100)가 스타일러스 펜을 구동(driving)하고 센싱(sensing)하기 위해, 다수의 제1 내지 제4 패턴들(101, 102, 103, 104)이 다양한 조합으로서 이용될 수 있다. 다양한 조합은 아래 <표 1>과 같다. 아래 <표 1>에서, '1'은 다수의 제1 패턴(101)을, '2'는 다수의 제2 패턴(102)을, '3은 다수의 제3 패턴(103)을, '4'는 다수의 제4 패턴(104)을 지칭한다.

위 <표 1>을 참조하면, 여러 조합들(No.1 내지 No.32)에 있어서, 다수의 제1 패턴(101)들과 다수의 제3 패턴(103)들은 손가락과 같은 객체의 터치를 센싱하는데 이용된다. 구체적으로, 다수의 제1 패턴(101)들은 터치 구동 전극으로서 동작하고, 다수의 제3 패턴(103)들은 터치 수신 전극으로서 동작한다. 물론 반대도 가능하다.

다수의 제1 내지 제4 패턴(101, 102, 103, 104)들 중 적어도 하나 또는 둘은 스타일러스 펜을 구동시키기 위한 스타일러스 구동 전극으로 동작할 수 있다. 제1 내지 제4 패턴(101, 102, 103, 104) 중 적어도 하나 또는 둘의 패턴을 이용하여 스타일러스 펜을 구동시키기 위한 전류 루프를 형성할 수 있다. 예를 들어, X축 구동은 다수의 제1 패턴(101)들과 다수의 제2 패턴(102)들 중 어느 하나를, Y축 구동은 다수의 제3 패턴(103)들과 다수의 제4 패턴(104)들 중 어느 하나일 수 있다. 스타일러스 펜의 구동은 X축 구동과 Y축 구동 중 어느 하나로도 가능하고, 둘 다로도 가능하다.

다수의 제1 내지 제4 패턴(101, 102, 103, 104)들 중 적어도 하나 또는 둘은 스타일러스 펜으로부터 방출되는 스타일러스 펜 신호를 센싱하는 센싱 전극으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 스타일러스 펜 신호를 센싱하기 위해서는 X축 센싱과 Y축 센싱이 함께 필요하므로, 다수의 제1 내지 제4 패턴(101, 102, 103, 104)들 중 두 개의 패턴들을 이용할 수 있다. X축 센싱은 다수의 제1 패턴(101)들과 다수의 제2 패턴(102)들 중 어느 하나일 수 있고, Y축 센싱은 다수의 제3 패턴(103)들과 다수의 제4 패턴(104)들 중 어느 하나일 수 있다.

위 <표 1>에서, '업링크(uplink) 신호 크기'란, 도 1의 스타일러스 펜(1)을 구동시키기 위한 구동 신호의 크기를 의미한다. 동일한 스타일러스 펜 구동 신호를 다수의 제1 패턴(101)들과 다수의 제2 패턴(102)들에 각각 인가하여 스타일러스 펜으로 수신되는 신호의 크기를 비교해보면, 다수의 제2 패턴(102)들에 스타일러스 펜 구동 신호를 인가한 경우가 다수의 제1 패턴(101)들에 스타일러스 펜 구동 신호를 인가한 경우보다 업링크 신호가 상대적으로 더 크다.

왜냐하면, 다수의 제2 패턴(102)들은 타 단(또는 제2측 단부)들은 전기적으로 연결되어 있어 스타일러스 펜 구동 신호가 인가되는 둘 이상의 제2 패턴들을 적절히 선택하면 적어도 하나 이상의 전류 루프가 형성되어 있지만, 다수의 제1 패턴(101)들의 타 단(또는 제2측 단부)들은 서로 전기적으로 연결되어 있지 않아 전류 루프가 형성되지 못하기 때문이다. 각 제1 패턴(101)으로 전류가 흐를 경우, 각 제1 패턴(101)의 RC가 차징(charging)되므로 각 제1 패턴(101)의 일 단(또는 제1측 단부)에서 타 단(또는 제2측 단부)으로 갈수록 전류가 잘 흐르지 못한다. 또한, 다수의 제1 패턴(101)들을 통해서 인가되는 스타일러스 펜 구동 신호는 커패시티브 커플링을 통해 전류 루프가 형성된 다수의 제2 패턴(101)들로 전달되는데, 이때 커패시티브 커플링에 의해 신호 감쇠가 생기기 때문이다.

마찬가지로, 다수의 제4 패턴(104)들에 스타일러스 펜 구동 신호를 인가한 경우가 다수의 제3 패턴(103)들에 스타일러스 펜 구동 신호를 인가한 경우보다 업링크 신호가 상대적으로 더 크다.

위 <표 1>에서, '다운링크(downlink) 신호 크기'란, 도 1의 스타일러스 펜(1)으로부터 수신되는 스타일러스 펜 신호의 크기를 의미한다. 동일한 스타일러스 펜 신호를 다수의 제1 패턴(101)들과 다수의 제2 패턴(102)들을 통해 각각 수신하여 신호의 크기를 비교해보면, 다수의 제2 패턴(102)들을 통해 스타일러스 펜 신호를 수신한 경우가 다수의 제1 패턴(101)들을 통해 스타일러스 펜 신호를 수신한 경우보다 다운링크 신호가 상대적으로 더 크다.

그 이유는, 다수의 제2 패턴(102)들은 타 단(제2측 단부)들은 전기적으로 연결되어 있어 전류 루프가 형성되어 있지만, 다수의 제1 패턴(101)들은 타 단(제1측 단부)들은 서로 전기적으로 연결되어 있지 않고, 특히, 커패시티브 커플링을 통해 전류 루프가 형성된 다수의 제2 패턴(101)들로부터 스타일러스 펜 신호가 다수의 제1 패턴(101)들로 전달되므로 이 때 다운링크 신호의 감쇠가 생기기 때문이다.

마찬가지로, 다수의 제4 패턴(104)들을 통해 스타일러스 펜 신호를 수신한 경우가 다수의 제3 패턴(103)들을 통해 스타일러스 펜 신호를 수신한 경우보다 다운링크 신호가 상대적으로 더 크다.

위 <표 1>에서, '스타일러스(stylus) 추가 채널'이란, 터치 센싱 이외에 스타일러스 펜을 위해 추가적인 채널을 구성해야 하는지를 의미한다. 스타일러스 펜의 구동(driving)이나 센싱(sensing)을 위해서 다수의 제2 패턴(102)들 또는/및 다수의 제4 패턴(104)들을 이용하는 경우에는 추가 채널이 필요(<표 1>에서 '유'로 표시)하다. 반면, 스타일러스 펜의 구동이나 센싱을 터치 센싱을 위한 다수의 제1 패턴(101)들 또는/및 제3 패턴(103)들을 이용하는 경우에는 추가 채널이 불필요(<표 1>에서 '무'로 표시)하다.

이하, 위 <표 1>의 여러 조합들(No.1 내지 No. 32) 중 몇 가지 예들을 이하에서 상세히 설명한다. 여기서, 설명하지 않은 조합들은 이하의 상세한 설명에 의해 당업자라면 충분히 이해할 수 있을 것이다.

No.1에 있어서, 다수의 제1 패턴(101)들은 객체의 터치 센싱을 위한 터치 구동 전극으로서 이용되면서 스타일러스 펜 신호를 감지하는 스타일러스 감지 전극으로서 이용된다. 다수의 제2 패턴(102)들은 스타일러스 펜을 구동시키기 위한 스타일러스 구동 전극으로서 이용된다. 다수의 제3 패턴(103)들은 객체의 터치 센싱을 위한 터치 감지 전극으로 이용되면서 스타일러스 펜 신호를 센싱하기 위한 스타일러스 감지 전극으로서 이용된다. 그리고, 다수의 제4 패턴(104)들은 전기적으로 플로팅된다. 여기서, 전기적으로 플로팅된다는 의미는 다수의 제4 패턴(104)들의 타 단(제2측 단부)들이 서로 전기적으로 연결만 되어 있을 뿐, 다수의 제4 패턴(104)들의 일 단(제1측 단부)들은 다른 구성들과 연결되지 않은 것을 의미할 수 있다.

No.1의 경우, 다수의 제2 패턴(102)들을 스타일러스 구동 전극으로서 이용하므로, 업링크 신호의 크기가 상대적으로 크다. 다수의 제1 패턴(101)들과 다수의 제3 패턴(103)들을 스타일러스 감지 전극으로서 이용하므로 다운링크 신호의 크기가 상대적으로 작다. 그리고, 다수의 제2 패턴(102)들을 스타일러스 구동 전극으로서 별도로 이용하므로, 스타일러스 펜의 구동을 위한 별도의 추가 채널이 필요하지만, 스타일러스 펜의 센싱을 위한 추가 채널이 불필요하다.

No.4에 있어서, 다수의 제1 패턴(101)들은 객체의 터치 센싱을 위한 터치 구동 전극으로서 이용된다. 다수의 제2 패턴(102)들은 스타일러스 펜을 구동시키기 위한 스타일러스 구동 전극으로서 이용되면서 스타일러스 펜 신호를 센싱하기 위한 스타일러스 감지 전극으로서 이용된다. 다수의 제3 패턴(103)들은 객체의 터치 센싱을 위한 터치 감지 전극으로 이용된다. 그리고, 다수의 제4 패턴(104)들은 스타일러스 펜 신호를 센싱하기 위한 스타일러스 감지 전극으로서 이용된다.

No.4의 경우, 다수의 제2 패턴(102)들을 스타일러스 구동 전극으로서 이용하므로, 업링크 신호의 크기가 상대적으로 크다. 다수의 제2 패턴(102)들과 다수의 제4 패턴(104)들을 스타일러스 감지 전극으로서 이용하므로 다운링크 신호의 크기가 상대적으로 크다. 그리고, 다수의 제2 패턴(102)들을 스타일러스 구동 전극 및 스타일러스 감지 전극으로서 별도로 이용하고 다수의 제4 패턴(104)들을 스타일러스 감지 전극으로서 별도로 이용되므로, 스타일러스 펜의 구동과 센싱을 위한 별도의 추가 채널이 필요하다.

No.8에 있어서, 다수의 제1 패턴(101)들은 객체의 터치 센싱을 위한 터치 구동 전극으로서 이용된다. 다수의 제2 패턴(102)들은 스타일러스 펜 신호를 센싱하기 위한 스타일러스 감지 전극으로서 이용된다. 다수의 제3 패턴(103)들은 객체의 터치 센싱을 위한 터치 감지 전극으로 이용된다. 그리고, 다수의 제4 패턴(104)들은 스타일러스 펜을 구동시키기 위한 스타일러스 구동 전극으로서 이용되면서 스타일러스 펜 신호를 센싱하기 위한 스타일러스 감지 전극으로서 이용된다.

No.8의 경우, 다수의 제4 패턴(104)들을 스타일러스 구동 전극으로서 이용하므로, 업링크 신호의 크기가 상대적으로 크다. 다수의 제2 패턴(102)들과 다수의 제4 패턴(104)들을 스타일러스 감지 전극으로서 이용하므로 다운링크 신호의 크기가 상대적으로 크다. 그리고, 다수의 제2 패턴(102)들을 스타일러스 감지 전극으로서 별도로 이용하고 다수의 제4 패턴(104)들을 스타일러스 구동 전극 및 스타일러스 감지 전극으로서 별도로 이용하므로, 스타일러스 펜의 구동과 센싱을 위한 별도의 추가 채널이 필요하다.

No.12에 있어서, 다수의 제1 패턴(101)들은 객체의 터치 센싱을 위한 터치 구동 전극으로서 이용된다. 다수의 제2 패턴(102)들은 스타일러스 펜을 구동시키기 위한 스타일러스 구동 전극으로 이용되면서 스타일러스 펜 신호를 센싱하기 위한 스타일러스 감지 전극으로서 이용된다. 다수의 제3 패턴(103)들은 객체의 터치 센싱을 위한 터치 감지 전극으로 이용된다. 그리고, 다수의 제4 패턴(104)들은 스타일러스 펜을 구동시키기 위한 스타일러스 구동 전극으로서 이용되면서 스타일러스 펜 신호를 센싱하기 위한 스타일러스 감지 전극으로서 이용된다.

No.12의 경우, 다수의 제2 및 제4 패턴(102, 104)들을 스타일러스 구동 전극으로서 이용하므로, 업링크 신호의 크기가 상대적으로 크다. 다수의 제2 패턴(102)들과 다수의 제4 패턴(104)들을 스타일러스 감지 전극으로서 이용하므로 다운링크 신호의 크기가 상대적으로 크다. 그리고, 다수의 제2 패턴(102)들을 스타일러스 구동 전극 및 스타일러스 감지 전극으로서 별도로 이용하고 다수의 제4 패턴(104)들을 스타일러스 구동 전극 및 스타일러스 감지 전극으로서 별도로 이용하므로, 스타일러스 펜의 구동과 센싱을 위한 별도의 추가 채널이 필요하다.

No.13에 있어서, 다수의 제1 패턴(101)들은 객체의 터치 센싱을 위한 터치 구동 전극으로서 이용되고, 스타일러스 펜을 구동시키기 위한 스타일러스 구동 전극으로 이용되며, 스타일러스 펜 신호를 센싱하기 위한 스타일러스 감지 전극으로서 이용된다. 다수의 제3 패턴(103)들은 객체의 터치 센싱을 위한 터치 감지 전극으로 이용되고 스타일러스 펜 신호를 센싱하기 위한 스타일러스 감지 전극으로서 이용된다. 그리고, 다수의 제2 및 제4 패턴(102, 104)들은 전기적으로 플로팅된다.

No.13의 경우, 다수의 제1 패턴(101)들을 스타일러스 구동 전극으로서 이용하므로, 업링크 신호의 크기가 상대적으로 작다. 다수의 제1 패턴(101)들과 다수의 제3 패턴(103)들을 스타일러스 감지 전극으로서 이용하므로 다운링크 신호의 크기가 상대적으로 작다. 그리고, 다수의 제1 패턴(102)들을 스타일러스 구동 전극 및 스타일러스 감지 전극으로서 이용하고 다수의 제3 패턴(103)들을 스타일러스 감지 전극으로서 이용하므로, 스타일러스 펜의 구동과 센싱을 위한 별도의 추가 채널이 불필요하다.

No.17에 있어서, 다수의 제1 패턴(101)들은 객체의 터치 센싱을 위한 터치 구동 전극으로서 이용되고, 스타일러스 펜 신호를 센싱하기 위한 스타일러스 감지 전극으로서 이용된다. 다수의 제3 패턴(103)들은 객체의 터치 센싱을 위한 터치 감지 전극으로 이용되고, 스타일러스 펜을 구동시키기 위한 스타일러스 구동 전극으로 이용되며, 스타일러스 펜 신호를 센싱하기 위한 스타일러스 감지 전극으로서 이용된다. 그리고, 다수의 제2 및 제4 패턴(102, 104)들은 전기적으로 플로팅된다.

No.17의 경우, 다수의 제3 패턴(103)들을 스타일러스 구동 전극으로서 이용하므로, 업링크 신호의 크기가 상대적으로 작다. 다수의 제1 패턴(101)들과 다수의 제3 패턴(103)들을 스타일러스 감지 전극으로서 이용하므로 다운링크 신호의 크기가 상대적으로 작다. 그리고, 다수의 제1 패턴(102)들을 스타일러스 감지 전극으로서 이용하고 다수의 제3 패턴(103)들을 스타일러스 구동 전극 및 스타일러스 감지 전극으로서 이용하므로, 스타일러스 펜의 구동과 센싱을 위한 별도의 추가 채널이 불필요하다.

No.21에 있어서, 다수의 제1 패턴(101)들은 객체의 터치 센싱을 위한 터치 구동 전극으로서 이용되고, 스타일러스 펜을 구동시키기 위한 스타일러스 구동 전극으로 이용되며, 스타일러스 펜 신호를 센싱하기 위한 스타일러스 감지 전극으로서 이용된다. 다수의 제3 패턴(103)들은 객체의 터치 센싱을 위한 터치 감지 전극으로 이용되고, 스타일러스 펜을 구동시키기 위한 스타일러스 구동 전극으로 이용되며, 스타일러스 펜 신호를 센싱하기 위한 스타일러스 감지 전극으로서 이용된다. 그리고, 다수의 제2 및 제4 패턴(102, 104)들은 전기적으로 플로팅된다.

No.21의 경우, 다수의 제1 및 3 패턴(101, 103)들을 스타일러스 구동 전극으로서 이용하므로, 업링크 신호의 크기가 상대적으로 작다. 다수의 제1 패턴(101)들과 다수의 제3 패턴(103)들을 스타일러스 감지 전극으로서 이용하므로 다운링크 신호의 크기가 상대적으로 작다. 그리고, 다수의 제1 패턴(102)들을 스타일러스 구동 전극 및 스타일러스 감지 전극으로서 이용하고 다수의 제3 패턴(103)들을 스타일러스 구동 전극 및 스타일러스 감지 전극으로서 이용하므로, 스타일러스 펜의 구동과 센싱을 위한 별도의 추가 채널이 불필요하다.

위 <표 1>의 여러 조합들(No.1 내지 No.32) 중에서 Nos.1, 5, 9, 25, 29들은, '스타일러스 추가 채널'의 열에서 구동(driving)은 '유'이고, 센싱(sensing)은 '무'이다. 상기 Nos.1, 5, 9, 25, 29들은 스타일러스 펜을 센싱하는데 다수의 제1 및 제3 패턴(101, 103)들을 이용하고, 스타일러스 펜 구동하는데 다수의 제2 또는/및 제4 패턴(102, 104)들을 이용한다. 스타일러스 펜 구동 시, 다수의 제2 또는/및 제4 패턴(102, 104)들을 이용하더라도 스타일러스 펜을 공진시키기 위한 자기장 형성이 다소 어려울 수 있기 때문에, 도 17에 도시된 바와 같이 이웃하는 둘 이상의 제2 패턴들의 일 단(제1측 단부)들을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 마찬가지로 이웃하는 둘 이상의 제4 패턴들의 일 단(제1측 단부)들을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 이와같이 구성하면, 스타일러스 펜을 구동하기 위한 추가 채널을 줄일 수 있는 이점이 있다.

제어부(미도시)는 센서부(100)를 제어한다.

구체적으로, 위 <표 1>의 No.1 내지 No. 32와 같이, 제어부(미도시)는 상기 다수의 제1 패턴(101)으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴(103)으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것일 수 있다.

제어부(미도시)는, 위 <표 1>의 No.1 내지 No. 32와 같이, 상기 다수의 제1 패턴(101) 내지 제4 패턴(104) 중 적어도 하나의 패턴으로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제1 패턴(101) 내지 제4 패턴(104) 중 적어도 하나의 패턴으로 스타일러스 펜 감지 신호를 수신하기 위한 것일 수 있다.

제어부(미도시)는, 위 <표 1>의 No.13 내지 No. 32와 같이, 상기 다수의 제1 패턴(101) 또는 상기 다수의 제3 패턴(103) 중 적어도 하나의 패턴으로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것일 수 있다.

제어부(미도시)는, 위 <표 1>의 No.1-3, 5-7, 9-11, 13-15, 17-19, 21-23, 25-27, 29-31과 같이, 상기 다수의 제1 패턴(101) 또는 상기 다수의 제3 패턴(103) 중 적어도 하나의 패턴으로 스타일러스 펜 감지 신호를 수신하기 위한 것일 수 있다.

제어부(미도시)는, 위 <표 1>의 No.1-12, 25-32와 같이, 상기 다수의 제2 패턴(102) 또는 상기 다수의 제4 패턴(104) 중 적어도 하나의 패턴으로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것일 수 있다.

제어부(미도시)는, 위 <표 1>의 No.2-4, 6-8, 10-12, 14-16, 19-20, 22-24, 26-28, 30-32와 같이, 상기 다수의 제2 패턴(102) 또는 상기 다수의 제4 패턴(104) 중 적어도 하나의 패턴으로 스타일러스 펜 감지 신호를 수신하기 위한 것일 수 있다.

제어부(미도시)는, 상기 다수의 제1 패턴(101) 내지 제4 패턴(104)들 중 적어도 한 개의 패턴을 펜 구동용 전극으로 선택하고, 상기 선택된 펜 구동용 전극으로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하도록 하기 위한 것일 수 있다. 여기서, 상기 다수의 제1 패턴(101) 내지 제4 패턴(104)들 중 적어도 한 개의 패턴을 펜 구동용 전극으로 선택하는 것은, 도 1의 터치 입력 장치(2) 상에서의 스타일러스 펜(1)의 위치에 따라 달라질 수 있다. 스타일러스 펜이 호버(hover) 상태에 있는 경우에 선택되는 패턴은, 스타일러스 펜이 접촉(contact)된 상태에 있는 경우에 선택되는 패턴과 다를 수 있다. 예를 들어, 제어부(미도시)는 스타일러스 펜이 호버 상태인 경우에는 제1 및 제2 패턴(101, 102) 중 어느 하나를 펜 구동용 전극으로 선택하고, 스타일러스 펜이 접촉 상태인 경우에는, 제3 및 제4 패턴(103, 104) 중 어느 하나를 펜 구동용 전극으로 선택할 수 있다. 물론 반대의 경우도 가능하다.

제어부(미도시)는, 상기 다수의 제1 패턴(101) 내지 제4 패턴(104)들 중 적어도 두 개의 패턴을 펜 센싱용 전극으로 선택하고, 상기 선택된 펜 센싱용 전극을 통해서 상기 스타일러스 펜으로부터 방출되는 스타일러스 펜 신호를 센싱하도록 하기 위한 것일 수 있다. 여기서, 상기 다수의 제1 패턴(101) 내지 제4 패턴(104)들 중 적어도 두 개의 패턴을 펜 센싱용 전극으로 선택하는 것은, 도 1의 터치 입력 장치(2) 상에서의 스타일러스 펜(1)의 위치에 따라 달라질 수 있다. 스타일러스 펜이 호버(hover) 상태에 있는 경우에 선택되는 패턴은, 스타일러스 펜이 접촉(contact)된 상태에 있는 경우에 선택되는 패턴과 다를 수 있다. 예를 들어, 제어부(미도시)는 스타일러스 펜이 호버 상태인 경우에는 제1 및 제2 패턴(101, 102) 중 어느 하나를 펜 센싱용 전극으로 선택하고, 스타일러스 펜이 접촉 상태인 경우에는, 제3 및 제4 패턴(103, 104) 중 어느 하나를 펜 센싱용 전극으로 선택할 수 있다. 물론 반대의 경우도 가능하다.

도 19은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 센서부(100')의 개략적인 구성도이다.

본 발명의 제2 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는 랜드스케이프(landscape) 타입의 터치 입력 장치이다. 이러한 랜드스케이프 타입의 터치 입력 장치는 폭이 높이보다 크고, 센서부(100')를 제어하는 제어부(미도시)가 센서부(100')의 아래에 배치될 수 있다. 예를 들어, 이러한 터치 입력 장치는 태블릿PC의 형상에 대응될 수 있다.

본 발명의 제2 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 센서부(100')의 구성은 도 16에 도시된 제1 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 센서부(100)의 구성과 동일하고 방향만 90도 회전시킨 것과 같다.

본 발명의 제2 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 센서부(100')는 다수의 제1 내지 제4 패턴(101, 102, 103, 104)를 포함한다. 제1 패턴(101)과 제2 패턴(102)은 서로 인접하여 배치되고 일 방향을 따라 연장된 형상을 갖는다. 또는 제1 패턴(101) 및 제2 패턴(102)은 일 방향을 따라 전기적 경로가 형성된 소정의 형상을 가질 수 있다. 제3 패턴(103)과 제4 패턴(104)은 서로 인접하여 배치되고 상기 일 방향과 다른 방향을 따라 연장된 형상을 갖는다. 또는 제3 패턴(103) 및 제4 패턴(104)은 상기 다른 방향을 따라 전기적 경로가 형성된 소정의 형상을 가질 수 있다. 다수의 제2 패턴(102)의 타 단(제2측 단부)들은 서로 전기적으로 연결되고, 다수의 제4 패턴(104)의 타 단(제2측 단부)들도 서로 전기적으로 연결된다.

도 19에 도시된 제2 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 센서부(100')가 랜드스케이프 타입의 태플릿PC의 화면의 크기인 약 10~14인치로 구성되고, 위 <표 1>의 No.1의 예로 구현되는 경우, 센서부(100')의 전체 채널(Total Channel)의 개수와 구동 트레이스 채널(TX Trace Channel)의 개수를 개략적으로 정리하면 아래의 표 2와 같다.

위 <표 2>에서, Stylus TX의 채널 개수는 다수의 제1 패턴 (101)들의 개수를 2로 나눈 값이다. 이는 다수의 제2 패턴(102)들의 개수는 다수의 제1 패턴(101)들의 개수와 동일하되, 도 20에 도시된 바와 같이 다수의 제2 패턴(102)들의 일 단(제1측 단부)들은 서로 인접한 2개의 일 단들이 서로 전기적으로 연결되어 채널 수를 절반으로 줄인 것에 기인한다.

위 <표 2>에서, TX Trace channel 개수는 Finger TX의 채널 개수와 Stylus TX의 채널 개수의 합이다. TX Trace channel 개수는 제2 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 폭 방향 베젤(bezel)의 두께를 결정하는데 작용하는 주요한 요소이다. 왜냐하면, 제2 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는 제어부(미도시)가 센서부(100')의 아래(또는 위)에 배치되기 때문이다. TX Trace channel 개수를 줄이면 줄일수록 터치 입력 장치의 폭 방향 베젤 두께를 줄일 수 있다.

한편, 도 19에 도시된 터치 입력 장치의 화면의 크기가 스마트폰의 화면의 크기, 예를 들어 6.9인치인 경우에는 별다른 문제가 없지만, 도 19에 도시된 터치 입력 장치의 화면의 크기가 태블릿 PC의 화면 크기인 11인치 또는 12.9인치로 커질 경우, 센서부(100')의 제1 내지 제4 패턴들(101, 102, 103, 104)의 길이도 함께 길어지기 때문에, 센서부(100')의 저항과 커패시턴스 값이 증가한다. 상기 저항과 커패시턴스 값의 증가는 제1 또는 제3 패턴 중 터치 구동 전극으로 이용되는 어느 하나의 패턴에 인가되는 터치 구동 신호와, 스타일러스 펜을 구동하기 위한 스타일러스 구동 신호의 동작 주파수 대역폭(bandwidth)을 좁히기 때문에 설계에 필요한 만큼의 동작 주파수 대역폭을 얻지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 상기 문제를 해결하기 위해서, 센서부(100')의 저항과 커패시턴스 값을 줄이는 것을 고려할 수 있으나, 이 값들을 줄이는 것은 한계가 있고, 이 값들을 최대한 줄이더라도 상술한 문제가 여전히 해결되지 못한다.

또한, 스타일러스 펜으로부터 수신되어 터치 입력 장치의 제어부로 입력되는 스타일러스 펜 신호도 센서부(100')가 커진만큼 감쇠된다. 특히, 센서부(100')의 제1 내지 제4 패턴들(101, 102, 103, 104)에서 제어부로부터 가장 멀리 위치한 부분에서의 스타일러스 펜 감지 신호가 제어부까지 전달되는 과정에서 감쇠되어 설계에 필요한 만큼의 전압값이 출력되지 못하는 문제가 있다.

상술한 문제들은, 위 <표 1>의 Nos. 3, 4, 7, 8, 11, 12, 15, 16, 19, 20, 23, 24, 27, 28, 31, 32의 예들과 같이 다수의 제2 패턴(102)들을 스타일러스 펜 신호를 센싱하는 스타일러스 펜 감지 전극으로 이용하거나, 위 <표 1>의 Nos. 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32의 예들과 같이 다수의 제4 패턴(104)들을 스타일러스 펜 신호를 센싱하는 스타일러스 펜 감지 전극으로 이용함으로서 해결될 수 있다. 상기 예들은 다수의 제2 및 제4 패턴(102, 104)들이 스타일러스 펜에 의한 전자기유도를 통해 직접 기전력을 수신하기 때문에, 제2 패턴(102)에서 제1 패턴(101)으로, 제4 패턴(104)에서 제3 패턴(103)으로의 커패시티브 커플링을 통한 신호 감쇠가 없다.

구체적인 일 예로서, 제2 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 센서부(100')가 랜드스케이프 타입의 태블릿PC의 화면의 크기인 약 10~14인치로 구성되고, 위 <표 1>의 No.3의 예로 구현되는 경우, 센서부(100')의 전체 채널(Total Channel)의 개수와 구동 트레이스 채널(TX Trace Channel)의 개수를 정리하면 아래의 표 3과 같다.

위 <표 3>에서, Stylus TX의 채널 개수는 다수의 제2 패턴(102)들의 개수와 동일하다. 이는 다수의 제2 패턴(102)들의 개수는 다수의 제1 패턴(101)들의 개수와 동일하고, 도 21에 도시된 바와 같이 다수의 제2 패턴(102)들의 일 단들 각각은 개별적으로 하나의 전도성 패턴과 연결된 것에 기인한다.

위 <표 3>에서, TX Trace channel 개수는 Finger TX의 채널 개수와 Stylus TX의 채널 개수의 합이다. TX Trace channel 개수는 터치 입력 장치의 단축의 베젤(bezel)의 두께를 결정하는데 작용하는 주요한 요소이다. TX Trace channel 개수를 줄이면 줄일수록 터치 입력 장치의 단축의 베젤 두께를 줄일 수 있다.

위 <표 3>의 예는 위 <표 2>와 비교하여 채널 수가 다소 증가되는 단점이 있지만, 다수의 제1 패턴(101)이 아니라 다수의 제2 패턴(102)들을 통해 스타일러스 펜으로부터의 펜 감지 신호를 수신하기 때문에, 제어부로 수신되는 스타일러스 감지 신호의 전압값이 더 커지는 이점이 있다. 본 출원인은 제어부로 수신되는 스타일러스 감지 신호의 전압값이 <표 2>와 비교하여 대략 2배 이상 커지는 이점이 있음을 실험을 통해 확인하였다.

또한, 다수의 제2 패턴(102)들 각각이 하나의 채널로 구성되므로, 다수의 제2 패턴(102)들이 스타일러스 구동 전극(Stylus TX)으로 이용되는 경우에 <표 2>의 예보다 채널 간 간격이 절반으로 줄어들기 때문에 스타일러스 구동 상의 해상도가 향상되는 이점이 있다.

구체적인 다른 일 예로서, 제2 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 센서부(100')가 랜드스케이프 타입의 태블릿PC의 화면의 크기인 약 10~14인치로 구성되고, 위 <표 1>의 No.8의 예로 구현되는 경우, 센서부(100')의 전체 채널(Total Channel)의 개수와 구동 트레이스 채널(TX Trace Channel)의 개수를 정리하면 아래의 표 4와 같다.

위 <표 4>에서, Stylus TX의 채널 개수는 다수의 제4 패턴(104)들의 개수와 동일하다. 이는 다수의 제4 패턴(104')들의 개수는 다수의 제3 패턴(103)들의 개수와 동일하고, 도 22에 도시된 바와 같이 다수의 제4 패턴(104)들의 일 단들 각각은 개별적으로 하나의 전도성 패턴과 연결된 것에 기인한다.

위 <표 4>에서, TX Trace channel 개수는 Finger TX의 채널 개수와 동일하다. TX Trace channel 개수는 터치 입력 장치의 단축의 베젤(bezel)의 두께를 결정하는데 작용하는 주요한 요소이다. TX Trace channel 개수를 줄이면 줄일수록 터치 입력 장치의 단축의 베젤 두께를 줄일 수 있다.

위 <표 4>는, 위 <표 2>의 예와 비교하여 전체 채널 수가 다소 증가되는 단점이 있지만, 다수의 제4 패턴(104)들을 통해 스타일러스 펜으로부터의 펜 감지 신호를 수신하기 때문에, 제어부로 수신되는 펜 감지 신호의 전압값이 더 커지는 이점이 있다.

또한, 다수의 제4 패턴(104)들 각각이 하나의 채널로 구성되므로, 다수의 제4 패턴(104)이 구동 전극(Stylus TX)으로 이용되는 경우에 위 <표 2>의 예보다 채널 간 간격이 절반으로 줄어들기 때문에 구동 해상도가 향상되는 이점이 있다.

또한, TX 트레이스 채널 수를 위 <표 3>의 예보다 1/4 내지 1/3로 줄일 수 있어 터치 입력 장치의 폭 방향 베젤(B)의 두께를 줄일 수 있는 이점이 있다.

도 23은 도 19에 도시된 센서부(100')의 또 다른 일 예를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 23의 센서부(100'')는 각각의 제1 패턴(101')이 적어도 둘 이상의 제1a 패턴(101a)와 제1b 패턴(101b)을 포함하고, 각각의 제2 패턴(102')이 적어도 둘 이상의 제2a 패턴(101a)와 제2b 패턴(101b)을 포함한다. 다수의 제3 및 제4 패턴(103, 104)는 도 19의 센서부(100)와 동일하다.

제1a 패턴(101a)와 제1b 패턴(101b)은 제1 패턴(101')의 연장 방향을 따라 배열된다. 제2a 패턴(102a)와 제2b 패턴(201b)은 제2 패턴(102')의 연장 방향을 따라 배열된다.

다수의 제2a 패턴(102a)들의 타 단들은 전기적으로 연결되고, 다수의 제2b 패턴(102b)들의 타 단들은 전기적으로 연결된다. 여기서, 다수의 제2a 패턴(102a)들의 타 단들과 다수의 제2b 패턴(102b)들의 타 단들은 서로 마주본다.

다수의 제2a 패턴(102a)들의 일 단들은 이웃한 2개 이상의 제2a 패턴들이 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 다수의 제2b 패턴(102b)들의 일 단들도 이웃한 2개 이상의 다수의 제2b 패턴들이 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 다수의 제2a 패턴(102a)들의 일 단들과 다수의 제2b 패턴(102b)들의 일 단들은 도 9에 도시된 바와 같이 각각이 개별적으로 전도성 패턴과 전기적으로 연결될 수도 있다.

구체적인 일 예로서, 도 23에 도시된 센서부(100'')가 랜드스케이프 타입의 태플릿PC의 화면의 크기인 약 10~14인치로 구성되고, 위 <표 1>의 No.1의 예로 구성될 경우, 센서부(100'')의 전체 채널(Total Channel)의 개수와 구동 트레이스 채널(TX Trace Channel)의 개수를 정리하면 아래의 표 5와 같다.

위 <표 5>에서, Stylus TX의 채널 개수는 다수의 제2 패턴(102')들의 개수를 2로 나눈 값이다. 이는 다수의 제2 패턴(102')들의 개수는 다수의 제1 패턴(101')들의 개수와 동일하고, 다수의 제2 패턴(102')들은 서로 인접한 2개의 제2 패턴이 서로 전기적으로 연결된 것에 기인한다.

위 <표 5>에서, TX Trace channel 개수는 Finger TX의 채널 개수와 Stylus TX의 채널 개수의 합이다. TX Trace channel 개수는 터치 입력 장치의 폭 방향 베젤(bezel)의 두께를 결정하는데 작용하는 주요한 요소이다. TX Trace channel 개수를 줄이면 줄일수록 터치 입력 장치의 단축의 베젤 두께를 줄일 수 있다.

위 <표 5>는, 위 <표 2>의 예와 비교하여 채널 수가 다소 증가되는 단점이 있지만, 각 제1 패턴(101')과 제2 패턴(102')이 길이가 절반으로 줄어들기 때문에, 센서부(100'')의 저항 값과 커패시턴스 값을 줄여 터치 구동 전극에 인가되는 터치 구동 신호와 스타일러스 펜을 구동하기 위한 펜 구동 신호의 동작 주파수 대역폭을 넓힐 수 있는 이점이 있다.

도 24는 도 20에 도시된 터치 입력 장치를 구체화한 도면이다.

도 24를 참조하면, 터치 입력 장치(500)는 센서부(100A) 및 상기 센서부(100A)를 제어하기 위한 제어부(300)를 포함할 수 있다.

센서부(100A)는 도 20에 도시된 센서부(100')의 일 예이다. 따라서, 센서부(100A)는 다수의 제1 내지 제4 패턴(101A, 102A, 103A, 104A)를 포함한다.

제1 패턴(101A)은 제1 방향(폭 방향)을 따라 연장된 형상을 갖는다. 제1 방향은 터치 입력 장치(500)의 화면의 장축 방향(L)일 수 있다. 제1 패턴(101A)은, ATX(Active TX)로도 명명될 수 있다.

제1 패턴(101A)은 다수의 메인 패턴부와 다수의 메인 패턴부 중에서 서로 인접한 2개의 메인 패턴부 사이를 연결하는 연결 패턴부를 포함할 수 있다. 여기서, 메인 패턴부는 다이아몬드 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 다양한 형상으로서 연결 패턴부와 다른 형상을 가질 수 있다.

제1 패턴(101A)은 내부에 제2 패턴(102A)이 배치되는 개구부를 가질 수 있다. 개구부의 형상은 제1 패턴(101A)의 외형과 대응될 수 있다. 제1 패턴(101A)은 제2 패턴(102A)를 둘러싸는 구조를 가질 수 있다. 제1 패턴(101A)은 제2 패턴(102A)로부터 소정 간격 떨어져 배치된다.

제2 패턴(102A)은 제1 방향을 따라 연장된 형상을 가지며, 제1 패턴(101A)에 인접하여 배치되고, 제1 패턴(101A)과 소정 간격 떨어져 배치된다. 제2 패턴(102A)은, DTX(Dummy TX)로도 명명될 수 있다.

제2 패턴(102A)은 제1 패턴(101A) 내부에 배치된다.

제2 패턴(102A)는 다수의 메인 패턴부와 다수의 메인 패턴부 중에서 서로 인접한 2개의 메인 패턴부 사이를 연결하는 연결 패턴부를 포함할 수 있다. 여기서, 메인 패턴부는 다이아몬드 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 다양한 형상으로서 연결 패턴부와 다른 형상을 가질 수 있다.

제2 패턴(102A)의 메인 패턴부는 제1 패턴(101A)의 메인 패턴부와 대응되는 형상일 수 있고, 제2 패턴(102A)의 연결 패턴부는 제1 패턴(101A)의 연결 패턴부와 대응되는 형상일 수 있다.

제3 패턴(103A)은 제1 방향과 다른 제2 방향을 따라 연장된 형상을 갖는다. 제2 방향은 제1 방향과 수직한 방향일 수 있으며, 터치 입력 장치의 화면의 단축 방향(S)일 수 있다. 제3 패턴(103A)은, ARX(Active RX)로도 명명될 수 있다.

제3 패턴(103A)은 다수의 메인 패턴부와 다수의 메인 패턴부 중에서 서로 인접한 2개의 메인 패턴부 사이를 연결하는 연결 패턴부를 포함할 수 있다. 여기서, 메인 패턴부는 다이아몬드 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 다양한 형상으로서 연결 패턴부와 다른 형상을 가질 수 있다.

제3 패턴(103A)은 내부에 제4 패턴(104A)이 배치되는 개구부를 가질 수 있다. 개구부의 형상은 제3 패턴(103A)의 외형과 대응될 수 있다. 제3 패턴(103A)은 제4 패턴(104A)를 둘러싸는 구조를 가질 수 있다. 제3 패턴(103A)은 제4 패턴(104A)로부터 소정 간격 떨어져 배치된다.

제4 패턴(104A)은 제2 방향을 따라 연장된 형상을 가지며, 제3 패턴(103A)에 인접하여 배치되고, 제3 패턴(103A)과 소정 간격 떨어져 배치된다. 제4 패턴(104A)은, DRX(dummy RX)로도 명명될 수 있다.

제4 패턴(104A)은 제3 패턴(103A) 내부에 배치된다.

제4 패턴(104A)는 다수의 메인 패턴부와 다수의 메인 패턴부 중에서 서로 인접한 2개의 메인 패턴부 사이를 연결하는 연결 패턴부를 포함할 수 있다. 여기서, 메인 패턴부는 다이아몬드 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 다양한 형상으로서 연결 패턴부와 다른 형상을 가질 수 있다.

제4 패턴(104A)의 메인 패턴부는 제3 패턴(103A)의 메인 패턴부와 대응되는 형상일 수 있고, 제4 패턴(104A)의 연결 패턴부는 제3 패턴(103A)의 연결 패턴부와 대응되는 형상일 수 있다.

제3 및 제4 패턴(103A, 104A)은 제1 및 제2 패턴(101A, 102A) 상에 배치되고, 제1 및 제2 패턴(101A, 102A)와 소정 간격 떨어져 배치된다. 한편, 제1 내지 제4 패턴이 동일층에 배치된 센서부는 도 30에서 상세히 설명한다.

다수의 제1 패턴(101A)들의 일 단(제1측 단부)들은, 도면에 도시하지 않았지만, 제어부(300)와 전기적으로 연결되고, 타 단(제2측 단부)들은 전기적으로 오픈(open)된다. 여기서, 일 단(제1측 단부)은 상대적으로 제어부(300)에 가까운 곳이고, 타 단(제2측 단부)은 상대적으로 제어부(300)로부터 먼 곳이다.

다수의 제1 패턴(101A)들의 일 단들 각각은, 도면에 도시하지 않았지만, 제어부(300)와 전도성 패턴을 통해서 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 다수의 제1 패턴(101A)들과 제어부(300)를 연결하는 전도성 패턴들은 터치 입력 장치(500)의 폭 방향 베젤(B) 내부에 배열될 수 있다.

다수의 제2 패턴(102A)들의 일 단(제1측 단부)들은 서로 인접한 2개의 일 단이 제1 전도성 패턴에 의해 서로 전기적으로 연결된 후, 제어부(300)와 제2 전도성 패턴을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 다수의 제2 패턴(102A)들의 타 단(제2측 단부)들은 전도성 패턴을 통해 서로 전기적으로 연결된다. 일 단(제1측 단부)은 상대적으로 제어부(300)에 가까운 곳이고, 타 단(제2측 단부)은 상대적으로 제어부(300)로부터 먼 곳이다.

다수의 제2 패턴(102A)들과 제어부(300)를 연결하는 제2 전도성 패턴들은, 도 24에 도시된 바와 같이, 터치 입력 장치(500)의 폭 방향 베젤(B) 내부에 배열될 수 있다. 여기서, 다수의 제2 패턴(102A)들과 제어부(300)를 연결하는 제2 전도성 패턴들은, 다수의 제1 패턴(101A)들과 제어부(300)를 연결하는 전도성 패턴들(미도시)과 함께 터치 입력 장치(500)의 폭 방향 베젤(B) 내부에 배열될 수 있다.

다수의 제2 패턴(102A)들의 타 단들이 서로 전기적으로 연결되면, 각 제2 패턴(102A) 별 커패시턴스들이 더해지므로 전체 임피던스는 줄어들게 된다. 따라서, 다수의 제2 패턴(102A)들의 타 단들이 AC GND된 것과 같은 효과를 갖게 된다.

한편, 도면으로 도시하지 않았지만, 다수의 제2 패턴(102A)들의 서로 전기적으로 연결된 타 단들은 접지될 수도 있다. 또한, 도면으로 도시하지 않았지만, 다수의 제2 패턴(102A)들의 타 단들이 서로 전기적으로 연결되지 않고, 각 제2 패턴(102A)의 타 단에 소정의 커패시터가 연결될 수도 있다.

다수의 제1 패턴(101A)들과 다수의 제2 패턴(102A)들은 동일층에 배치될 수 있다. 메탈 메쉬(metal mesh)를 이용하여 다수의 제1 패턴(101A)들과 다수의 제2 패턴(102A)들을 동일층에 형성시킬 수 있다.

다수의 제3 패턴(103A)들의 일 단(제1측 단부)들은 제어부(300)와 전기적으로 연결되고, 타 단(제2측 단부)들은 전기적으로 오픈(open)된다. 여기서, 일 단(제1측 단부)은 상대적으로 제어부(300)에 가까운 곳이고, 타 단(제2측 단부)은 상대적으로 제어부(300)로부터 먼 곳이다. 다수의 제3 패턴(103A)들의 일 단들은 제어부(300)와 전도성 패턴을 통해서 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

다수의 제4 패턴(104A)들의 일 단(제1측 단부)들은 전기적으로 오픈될 수 있다. 여기서, 다수의 제4 패턴(104A)들의 타 단(제2측 단부)들은 다수의 제2 패턴(102A)과 동일하게 전기적으로 연결될 수도 있다. 여기서, 일 단(제1측 단부)은 상대적으로 제어부(300)에 가까운 곳이고, 타 단(제2측 단부)은 상대적으로 제어부(300)로부터 먼 곳이다.

한편, 도면으로 도시하지 않았지만, 다수의 제4 패턴(104A)들의 서로 전기적으로 연결된 타 단들은 접지될 수도 있다. 또한, 다수의 제4 패턴(104A)들의 타 단들이 서로 전기적으로 연결되지 않고, 각 제4 패턴(104A)의 타 단에 소정의 커패시터가 연결될 수도 있다.

다수의 제3 패턴(103A)들과 다수의 제4 패턴(104A)들은 동일층에 배치될 수 있다. 메탈 메쉬(metal mesh)를 이용하여 다수의 제3 패턴(103A)들과 다수의 제4 패턴(104A)들을 동일층에 형성시킬 수 있다. 여기서, 다수의 제3 패턴(103A)들과 다수의 제4 패턴(104A)들은 다수의 제1 패턴(101A)들 및 다수의 제2 패턴(102A)들과 서로 다른 층에 배치될 수 있다. 예를 들어, 다수의 제3 패턴(103A)들과 다수의 제4 패턴(104A)들은 제1 층에 배치되고, 다수의 제1 패턴(101A)들과 다수의 제2 패턴(102A)들은 제1 층과 다른 제2 층에 배치될 수 있다. 한편, 제1 내지 제4 패턴이 동일층에 배치된 센서부는 도 30에서 상세히 설명한다.

제어부(300)는 센서부(100A)와 전기적으로 연결되며, 센서부(100A)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(300)와 센서부(100A)의 연결은 다수의 전도성 패턴들을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

제어부(300)는 다수의 구동 회로부(310)와 다수의 감지 회로부(330)를 포함할 수 있다. 여기서, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 다수의 구동 회로부(310)와 다수의 감지 회로부(330) 중 적어도 하나는 제어부(300)에 포함되지 않고, 제어부(300) 외부에 배치될 수도 있다.

다수의 구동 회로부(310)는 손가락과 같은 객체의 터치 위치 센싱을 위한 터치 구동 신호를 다수의 제1 패턴(101A)들에 제공하는 구동 회로부와 스타일러스 펜의 구동을 위한 펜 구동 신호를 제공하는 구동 회로부를 포함할 수 있다.

다수의 감지 회로부(330)는 다수의 제3 패턴(103A)들을 통해 감지 신호를 수신하여 손가락과 같은 객체의 터치 위치 검출을 위한 감지 회로부와 스타일러스 펜 센싱을 위한 감지 회로부를 포함할 수 있다. 여기서, 다수의 감지 회로부 중 일부의 감지 회로부는 터치 위치 센싱도 수행하고, 스타일러스 펜 센싱도 함께 수행할 수 있다.

제어부(300)는 센서부(100A)를 터치 구동/센싱 모드, 안테나 구동 모드 및 스타일러스 펜 센싱 모드 중 어느 하나의 모드로 동작하도록 제어할 수 있다. 제어부(300)는 각 모드에 따라 다수의 구동/감지 회로부(310, 330)를 센서부(100A)와 전기적으로 선택적으로 연결시켜 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어부(300)는 제어부(300)의 명령에 따라 다수의 구동/감지 회로부(310, 330)와 센서부(100A)를 전기적으로 연결시키는 다수의 스위치를 포함할 수 있다.

도 24에 도시된 터치 입력 장치(500)의 동작 모드를 구체적으로 설명한다. 여기서, 도 24는 위 <표 1>의 No.1의 예로서 도시되어 있으므로, 이에 기초하여 설명한다.

터치 구동/센싱 모드 시, 제어부(300)는 손가락과 같은 객체의 터치 위치 센싱을 위해 다수의 구동 회로부(310)를 센서부(100A)의 다수의 제1 패턴(101A)에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 제어부(300)는 다수의 스위치를 제어하여 다수의 제1 패턴(101A)에 연결된 전도성 패턴들을 다수의 구동 회로부(310)와 전기적으로 연결시킬 수 있다.

또한, 제어부(300)는 터치 위치 센싱을 위한 다수의 감지 회로부(330)를 센서부(100A)의 다수의 제3 패턴(103A)들에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 제어부(300)는 다수의 스위치를 제어하여 다수의 제3 패턴(103A)들에 연결된 전도성 패턴들을 다수의 감지 회로부(330)와 전기적으로 연결시킬 수 있다.

이러한 터치 구동/센싱 모드에서, 제어부(300)는 다수의 제1 패턴(101A)들로 터치 센싱을 위한 구동 신호(또는, 터치 구동 신호)를 동시 또는 순차적으로 인가하고, 다수의 제3 패턴(103A)들로부터 수신되는 감지 신호(또는, 터치 감지 신호)를 수신한다. 다수의 제3 패턴(103A)들과 전기적으로 연결된 제어부(300)의 다수의 감지 회로부는 입력되는 감지 신호에 포함된 커패시턴스 변화량 정보를 소정의 전압값으로 출력할 수 있다. 제어부(300)는 출력된 전압값을 처리하여 터치 위치를 검출할 수 있다.

한편, 터치 구동/센싱 모드 시, 다수의 제1 패턴(101A)들과 다수의 제2 패턴(102A)들 사이의 커패시티브 커플링(capacitive coupling)이 발생되지 않도록, 제어부(300)는 다수의 제2 패턴(102A)들에 다수의 구동 회로부(310)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 이 때, 제어부(300)는 다수의 제1 패턴(101A)들에 인가되는 구동 신호와 동일한 구동 신호를 다수의 제2 패턴(102A)들로 인가되도록 제어할 수 있다. 또는, 제어부(300)는 다수의 제1 패턴(101A)들에 구동 신호가 인가될 때, 다수의 제2 패턴(102A)들로는 미리 결정된 기준전위가 인가되도록 제어할 수도 있다.

안테나 구동 모드(또는 스타일러스 구동 모드, 또는 스타일러스 업링크 모드) 시, 제어부(300)는 안테나 구동을 위한 다수의 구동 회로부(310)를 센서부(100A)의 다수의 제2 패턴(102A)들에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 제어부(300)는 다수의 스위치를 제어하여 다수의 제2 패턴(102A)들에 연결된 전도성 패턴들을 다수의 구동 회로부(310)와 전기적으로 연결시킬 수 있다.

제어부(300)는 다수의 제2 패턴(102A)들에 연결된 각 구동 회로부(310)에서 출력되는 구동 신호(또는 펜 구동 신호)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(300)는 다수의 제2 패턴(102A)들에 연결된 다수의 구동 회로부(310) 중에서 제1 구동 회로부에서는 소정 주파수의 펄스 신호가 출력되도록 제어하고, 제2 구동 회로부에서는 어떠한 펄스 신호도 출력되지 않도록 제어하고, 제3 구동 회로부에서는 상기 제1 구동 회로부에서 출력되는 펄스 신호와 위상이 반대인 반전 펄스 신호가 출력되도록 제어할 수 있다. 이 경우, 제1 구동 회로부와 전기적으로 연결된 제2 패턴과 제3 구동 회로부와 전기적으로 연결된 제2 패턴으로 전류 루프가 형성된다. 형성된 전류 루프에 의해 자기장이 발생되고, 자기장에 의해 센서부(100A)에 근접한 스타일러스 펜이 구동될 수 있다.

제어부(300)는 다수의 제2 패턴(102A)들에 전기적으로 연결된 다수의 구동 회로부(310) 중에서 임의의 2개의 구동 회로부에서 서로 상반된 구동 신호가 출력되도록 제어할 수 있다. 따라서, 제어부(300)는 전류 루프의 크기나 위치를 다양하게 변경 설정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(300)가 센서부(100A)에 근접한 스타일러스 펜의 위치를 검출한 경우에는 스타일러스 펜의 위치 주변의 2개의 제2 패턴에 전기적으로 연결되는 구동 회로부에서 서로 상반된 펄스 신호가 출력되도록 제어할 수 있고, 스타일러스 펜의 위치를 검출하지 못한 경우에는 다수의 제2 패턴(102A)들 중 양측 최외곽에 위치한 2개의 제2 패턴에 전기적으로 연결되는 구동 회로부에서 서로 상반된 펄스 신호가 출력되도록 제어할 수도 있다.

도 25은 도 24의 제어부(300)가 다수의 제2 패턴(102A)들에 스타일러스 펜을 구동시키기 위한 펜 구동 신호를 인가하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 참고로, 도 25에서는, 도 24에 도시된 하나의 제2 패턴(102A)을 하나의 선(Ch)으로 간략하게 도시한 것이고, 각 선(Ch)은 하나의 채널(channel)이 된다.

도 25에 도시된 바와 같이, 서로 인접한 두 개의 제2 패턴이 전기적으로 연결되어 하나의 채널로 구성된다. 이렇게 구성할 경우 전기적으로 연결된 두 개의 제2 패턴은 동시에 같은 신호가 인가된다. 도 25은 84개의 제2 패턴들을 2개씩 연결하여 42개의 채널들(Ch0, Ch1,....Ch41)로 구성한 것이다.

예를 들어, 스타일러스 펜(50)이 42개의 채널들(Ch0, Ch1,....Ch41) 중 제2 채널(Ch2)과 제3 채널(Ch3) 사이에 위치한 경우, 제어부(300)는 스타일러스 펜(50)을 기준으로 제2 채널(Ch2) 측에 위치한 하나 이상의 채널들로 펜 구동 신호가 출력되도록 제어하고, 스타일러스 펜(50)을 기준으로 제3 채널(Ch3) 측에 위치한 하나 이상의 채널들로 상기 펜 구동 신호의 반전 위상을 갖는 펜 구동 신호를 출력되도록 제어할 수 있다.

스타일러스 센싱 모드(또는 스타일러스 다운링크 모드) 시, 제어부(300)는 스타일러스 센싱을 위한 다수의 감지 회로부(330)를 센서부(100A)의 다수의 제1 패턴(101A)들 및 다수의 제3 패턴(103A)들에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 제어부(300)는 다수의 스위치를 제어하여 다수의 제1 패턴(101A)들 및 다수의 제3 패턴(103A)들에 연결된 전도성 패턴들을 다수의 감지 회로부(330)와 전기적으로 연결시킬 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치(500)는 센서부(100A)의 구성에 의해서, 스타일러스 센싱 모드에서 센서부(100A) 상의 스타일러스 펜의 위치에 따라 다수의 감지 회로부(330)의 출력전압 값이 거의 변경되지 않는 장점을 갖는다. 이에 대한 구체적인 원리를 도 26의 (a) 내지 (f)를 참조하여 설명하도록 한다.

도 26의 (a) 내지 (f)는 도 24의 터치 입력 장치가 스타일러스 센싱 모드의 동작 원리를 개략적으로 설명하기 위한 도면들이다.

도 26의 (a)는 도 24에 도시된 어느 하나의 제1 패턴(101A)과 이에 전기적으로 연결된 제어부(300)의 감지 회로부(330)를 개략적으로 모델링한 회로도이고, 도 26의 (b)는 상기 어느 하나의 제1 패턴(101A) 내부에 배치된 제2 패턴(102A)을 개략적으로 모델링한 회로도이다. 도 26의 (c)는 도 26의 (a)의 회로도에서의 전압 분포 그래프이고, 도 26의 (d)는 도 26의 (b)의 회로도에서의 전압 분포 그래프이다.

도 26의 (a) 및 (c)를 참조하면, 제1 패턴(101A) 상에서 감지 회로부(330)로부터 가능한 멀리 떨어진 임의의 A 지점에 스타일러스 펜이 근접하면, 해당 A 지점에 스타일러스 펜에서 방출되는 신호에 의해 유기되는 전압(Vemf, 이하, '유기 전압'이라 함.)이 발생된다. A 지점에 유기 전압(Vemf)이 발생되면, A 지점에서 좌측을 바라본 제1 패턴(101A)의 등가 커패시턴스는 작아지므로 등가 임피던스가 커진다. 따라서, 유기 전압(Vemf)은 A 지점의 좌측에 거의 대부분 걸리고, A 지점의 우측은 거의 0(V)에 가까운 전압이 걸려 전류가 거의 흐르지 않게 된다. 게다가, A 지점의 우측의 거의 0(V)에 가까운 전압은 제1 패턴(101A)의 등가 저항들에 의해 점점 더 떨어져 감지 회로부의 입력단에는 전압이 거의 걸리지 않는다.

도 26의 (b) 및 (d)를 참조하면, A 지점에 유기 전압(Vemf)이 발생되면, A 지점의 좌측은 각 제2 패턴(102A)의 타 단들이 서로 전기적으로 연결되기 때문에 A 지점의 좌측을 바라본 등가 커패시턴스는 커지므로 등가 임피던스는 거의 0에 가까워진다. 따라서, A 지점의 좌측은 0(V)가 걸리고, A 지점의 우측은 제2 패턴(102A)의 일 단이 오픈(open)되므로 등가 저항들에서 전압 강하가 생기지 않고 그대로 Vemf가 걸린다.

도 26의 (c)와 (d)를 비교해보면, 제1 패턴(101A)과 제2 패턴(102A) 사이는 어느 위치에서도 Vemf 만큼의 전위차가 존재함을 확인할 수 있다. 제1 패턴(101A)과 제2 패턴(102A) 사이의 Vemf 만큼의 전위차는 제1 패턴(101A)과 제2 패턴(102A) 사이의 커패시티브 커플링(capacitive coupling)을 야기시킨다. 상기 커패시티브 커플링에 의해, 도 26의 (e)에 도시된 바와 같이, 제2 패턴(102A)에서 제1 패턴(101A)으로 전류가 흐르게 된다. 스타일러스 펜의 위치가 제어부(300)의 감지 회로부(330)로부터 멀리 떨어질수록 제1 패턴(101A) 자체에서 발생되는 전류는 점점 더 적어지지만, 제2 패턴(102A)으로부터 제1 패턴(101A)으로 전류가 유입되기 때문에, 제1 패턴(101A)에서 제어부(300)의 감지 회로부(330)로 출력되는 전류는 펜의 위치와 거의 차이가 없게 된다. 따라서, 제어부(300)는 제1 패턴(101A)과 전기적으로 연결된 감지 회로부(330)를 통해서 스타일러스 펜의 위치를 감지할 수 있다.

그리고, 도 26의 (a) 내지 (e)를 통해 알 수 있듯이, A 지점이 좌측 또는 우측으로 이동하더라도 제1 패턴(101A)과 제2 패턴(102A) 사이의 전위차는 Vemf로서 일정함을 알 수 있다. 따라서, 센서부(100A) 상에서 스타일러스 펜의 위치가 감지 회로부로부터 가깝던 멀던 구분없이, 제어부(300)는 감지 회로부(330)로부터 출력되는 일정한 신호로부터 스타일러스 펜을 센싱할 수 있다.

한편, 도 26의 (e)의 설명에서 제2 패턴(102A)에서 제1 패턴(101A)으로 유입되는 전류가 커패시티브 커플링에 의한 것으로 설명되었으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 패턴(102A)에서 제1 패턴(101A)으로 유입되는 전류는 마그네티브 커플링(자기장 커플링)에 의해서도 가능하다.

이상에서 설명한 도 26의 (a) 내지 (e)의 원리는, 제2 방향의 어느 하나의 제3 패턴(103)과 제4 패턴(104)에도 그대로 적용된다. 또한, 도 16에 도시된 제1 실시 형태에 따른 터치 입력 장치에도 그대로 적용된다.

도 26의 (f)는 도 26의 (b)에 도시된 제2 패턴(102A)의 모델링된 회로도의 우측 오픈 단자에 감지 회로부(330)가 연결된 경우의 전압 분포 그래프이다. 즉, 도 26의 (f)의 전압 분포 그래프는 제2 패턴(102A)의 일 단이 제어부(300)의 감지 회로부(330)가 연결된 경우를 예시한 것이다. 도 26의 (f)와 (d)를 비교해보면, 도 26의 (f)는 A 지점 우측으로 갈수록 등가 저항들에 의해 전압 강하가 발생된다. 따라서, 도 26의 (f)의 경우에는 도 26의 (e)와 같이 제1 패턴과 제2 패턴 사이의 Vemf 만큼의 전위차가 유지되지 못하여 제2 패턴에서 제1 패턴으로 전류가 넘어가지 못한다. 따라서, 펜의 위치가 제어부(300)에서 멀어질수록 제1 패턴에서 출력되는 전류는 감소하게 된다. 스타일러스 센싱 모드에서는, 제2 패턴(102A)의 일 단을 오픈시켜 플로팅하는 것이 바람직하다.

도 26에 도시된 터치 입력 장치의 화면의 크기가 스마트폰의 화면의 크기, 예를 들어 6.9인치인 경우에는 별다른 문제가 없지만, 도 26에 도시된 터치 입력 장치의 화면의 크기가 태블릿 PC의 화면 크기인 약 10인치 내지 14인치로 커질 경우, 센서부(100A)도 함께 커지기 때문에, 센서부(100A)의 저항과 커패시턴스 값이 증가한다. 상기 저항과 커패시턴스 값의 증가는 터치 구동 전극에 인가되는 터치 구동 신호와 스타일러스 펜을 구동하기 위한 펜 구동 신호의 동작 주파수 대역폭(bandwidth)이, 스마트폰일 때(6.9인치일 때)보다 훨씬 좁아져 설계에 필요한 만큼의 동작 주파수 대역폭을 얻지 못하는 문제가 있다.

또한, 스타일러스 펜으로부터 수신되는 펜 감지 신호도 센서부(100A)가 커진만큼 감쇠된다. 특히, 센서부(100A)에서 제어부(300)로부터 가장 멀리 위치한 부분에서의 펜 감지 신호가 제어부(300)까지 전달되는 과정에서 감쇠되어 설계에 필요한 만큼의 전압값이 출력되지 못하는 문제가 있다.

이하에서는, 상술한 문제들을 해결할 수 있는 터치 입력 장치들을 설명한다.

도 27는 도 21에 도시된 터치 입력 장치를 구체화한 도면이다.

도 27를 참조하면, 터치 입력 장치(500'')는 센서부(100A'') 및 상기 센서부(100A'')를 제어하기 위한 제어부(300)를 포함할 수 있다.

센서부(100A'')는 다수의 제1 내지 제4 패턴(101A, 102A'', 103A, 104A)를 포함한다. 여기서, 다수의 제1, 제3 및 제4 패턴(101A, 103A, 104A)는 도 24에 도시된 다수의 제1, 제3 및 제4 패턴(101A, 103A, 104A)과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.

이하, 다수의 제2 패턴(102A'')에 대해서 설명하되, 도 12의 다수의 제2 패턴(102A)와 동일한 부분에 대한 설명은 편의상 생략하도록 한다.

다수의 제2 패턴(102A'')들의 일 단(제1측 단부)들 각각은 전도성 패턴에 의해 제어부(300)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이 부분이 도 24의 다수의 제2 패턴(102A)과 다르다.

다수의 제2 패턴(102A'')들의 타 단(제2측 단부)들은 전도성 패턴을 통해 서로 전기적으로 연결된다. 일 단은 상대적으로 제어부(300)에 가까운 곳이고, 타 단은 상대적으로 제어부(300)로부터 먼 곳이다.

도 27에 도시된 터치 입력 장치(500'')의 동작 모드를 구체적으로 설명한다.

터치 구동/센싱 모드 시, 제어부(300)는 손가락과 같은 객체의 터치 위치 센싱을 위해 다수의 구동 회로부(310)를 센서부(100A'')의 다수의 제1 패턴(101A)에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 제어부(300)는 다수의 스위치를 제어하여 다수의 제1 패턴(101A)에 연결된 전도성 패턴들을 다수의 구동 회로부(310)와 전기적으로 연결시킬 수 있다.

또한, 제어부(300)는 터치 위치 센싱을 위한 다수의 감지 회로부(330)를 센서부(100A'')의 다수의 제3 패턴(103A)들에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 제어부(300)는 다수의 스위치를 제어하여 다수의 제3 패턴(103A)들에 연결된 전도성 패턴들을 다수의 감지 회로부(330)와 전기적으로 연결시킬 수 있다.

이러한 터치 구동/센싱 모드에서, 제어부(300)는 다수의 제1 패턴(101A)들로 터치 센싱을 위한 구동 신호(또는, 터치 구동 신호)를 동시 또는 순차적으로 인가하고, 다수의 제3 패턴(103A)들로부터 수신되는 감지 신호(또는, 터치 감지 신호)를 수신한다. 다수의 제3 패턴(103A)들과 전기적으로 연결된 제어부(300)의 다수의 감지 회로부는 입력되는 감지 신호에 포함된 커패시턴스 변화량 정보를 소정의 전압값으로 출력할 수 있다. 제어부(300)는 출력된 전압값을 처리하여 터치 위치를 검출할 수 있다.

안테나 구동 모드(또는 스타일러스 구동 모드, 또는 스타일러스 업링크 모드) 시, 제어부(300)는 안테나 구동을 위한 다수의 구동 회로부(310)를 센서부(100A'')의 다수의 제2 패턴(102A'')들에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 제어부(300)는 다수의 스위치를 제어하여 다수의 제2 패턴(102A'')들에 연결된 전도성 패턴들을 다수의 구동 회로부(310)와 전기적으로 연결시킬 수 있다.

제어부(300)는 다수의 제2 패턴(102A'')들에 연결된 각 구동 회로부(310)에서 출력되는 구동 신호(또는 펜 구동 신호)를 제어할 수 있다. 제어부(300)는 다수의 제2 패턴(102A'')들에 전기적으로 연결된 다수의 구동 회로부(310) 중에서 임의의 2개의 구동 회로부에서 서로 상반된 펄스 신호가 출력되도록 제어할 수 있다. 따라서, 제어부(300)는 전류 루프의 크기나 위치를 다양하게 변경 설정할 수 있다.

스타일러스 센싱 모드(또는 스타일러스 다운링크 모드) 시, 제어부(300)는 스타일러스 센싱을 위한 다수의 감지 회로부(330)를 센서부(100A'')의 다수의 제2 패턴(101A'')들 및 다수의 제3 패턴(103A)들에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 이 부분이 도 12에 도시된 터치 입력 장치의 스타일러스 센싱 모드와 다르다.

제어부(300)는 다수의 스위치를 제어하여 다수의 제2 패턴(101A'')들 및 다수의 제3 패턴(103A)들에 연결된 전도성 패턴들을 다수의 감지 회로부(330)와 전기적으로 연결시킬 수 있다.

도 27에 도시된 터치 입력 장치(500'')는 도 24에 도시된 터치 입력 장치와 비교하여 센서부(100A'')의 다수의 제2 패턴(102A'')들과 제어부(300)를 연결하는 구성에서 차이가 있다. 즉, 도 24의 다수의 제2 패턴(102A)들은 서로 인접한 2개의 제2 패턴이 제1 전도성 패턴에 의해 전기적으로 연결된 후 제어부(300)와 제2 전도성 패턴을 통해 연결되지만, 도 27의 다수의 제2 패턴(102A'')들은 각각이 제어부(300)와 전도성 패턴에 의해 연결된다. 이러한 구성 상의 특징으로 인해, 도 27에 도시된 터치 입력 장치(500'')는 도 24의 터치 입력 장치(500)보다 채널 수가 증가되는 단점은 있지만, 스타일러스 펜을 구동시키기 위한 안테나 구동 모드에서 스타일러스 펜이 위치한 특정 부분에서만 펜 구동 신호를 인가할 수 있으므로, 전력 소모를 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한, 도 24에 도시된 터치 입력 장치(500)는 스타일러스 센싱 모드 시에 스타일러스 펜으로부터 방출되는 신호를 감지하는 패턴이, 장축 방향(L)으로는 다수의 제1 패턴(101A)이고, 단축 방향(S)으로는 다수의 제3 패턴(103A)인 반면에, 도 27에 도시된 터치 입력 장치(500'')는 스타일러스 센싱 모드 시에 스타일러스 펜으로부터 방출되는 신호를 감지하는 패턴이, 장축 방향(L)으로는 다수의 제2 패턴(102A'')이고, 단축 방향(S)으로는 다수의 제3 패턴(103A)이다.

도 27에 도시된 터치 입력 장치(500'')에서 스타일러스 센싱 모드 시에 스타일러스 펜으로부터 방출되는 신호를 감지하는 장축 방향(L)으로의 패턴을 다수의 제1 패턴(101A)이 아닌 다수의 제2 패턴(102A'')으로 하면, 도 24에 도시된 터치 입력 장치(500)와 비교하여, 제1 패턴(101A)와 제2 패턴(102A'') 사이의 커플링 캐패시턴스를 줄일 수 있으므로, 터치 위치 센싱을 위한 터치 구동 신호와 터치 감지 신호의 동작 주파수 대역폭(bandwidth)을 향상시킬 수 있고, 스타일러스 펜 구동을 위한 펜 구동 신호의 동작 주파수 대역폭를 향상시킬 수 있다.

또한, 스타일러스 센싱 모드 시에 스타일러스 펜으로부터의 펜 감지 신호를 다수의 제2 패턴(102A'')들을 통해 제어부(300)가 수신하기 때문에, 수신된 펜 감지 신호의 전압 값이 상대적으로 높은 이점이 있다. 특히, 장축 방향(L)에 있어서, 제어부(300)로부터 가장 멀리 떨어진 지점에서 수신되는 펜 감지 신호의 전압 값이 도 24의 경우보다 상대적으로 더 크기 때문에, 센싱 감도가 향상되는 이점이 있다. 이는 제1 패턴(101A)과 제2 패턴(102A) 사이의 커패시티브 커플링(capacitive coupling)을 고려하지 않아도 되기 때문이다. 구체적으로, 도 24의 경우, 도 26의 (e)에서 상술한 바와 같이, 제1 패턴(101A)과 제2 패턴(102A) 사이의 커패시티브 커플링에 의해 제2 패턴(102A)에서 제1 패턴(101A)으로 전류가 흐르기 때문에, 제1 패턴(101A)을 통해 제어부(300)로 입력되는 펜 감지 신호의 감쇠가 존재한다. 하지만, 도 27의 터치 입력 장치(500'')는 제1 패턴(101A)이 아닌 제2 패턴(102A'')을 통해 커패시티브 커플링 없이 제어부(300)로 직접 입력되기 때문에 커패시티브 커플링에 의한 펜 감지 신호의 감쇠가 발생하지 않는다.

또한, 다수의 제2 패턴(102A'')들 각각이 하나의 채널로 구성되므로, 다수의 제2 패턴(102A'')들이 구동 전극(Stylus TX)으로 이용되는 경우에 도 24의 터치 입력 장치보다 채널 간 간격이 절반으로 줄어들기 때문에 구동 해상도가 향상되는 이점이 있다.

도 28은 도 22에 도시된 터치 입력 장치를 구체화한 도면이다.

도 28을 참조하면, 터치 입력 장치(500''')는 센서부(100A''') 및 상기 센서부(100A''')를 제어하기 위한 제어부(300)를 포함할 수 있다.

센서부(100A''')는 다수의 제1 내지 제4 패턴(101A, 102A''', 103A, 104A')를 포함한다. 여기서, 다수의 제1 및 제3 패턴(101A, 103A)는 도 24에 도시된 다수의 제1 및 제3 패턴(101A, 103A)과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.

이하, 다수의 제2 및 제4 패턴(102A''', 104A')에 대해서 설명하되, 도 24의 다수의 제2 및 제4 패턴(102A, 104A)와 동일한 부분에 대한 설명은 편의상 생략하도록 한다.

다수의 제2 패턴(102A''')들의 일 단들은 플로팅되고, 다수의 제2 패턴(102A''')들의 타 단들은 전도성 패턴을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 일 단은 상대적으로 제어부(300)에 가까운 곳이고, 타 단은 상대적으로 제어부(300)로부터 먼 곳이다.

다수의 제4 패턴(104A')들의 일 단들 각각은 전도성 패턴에 의해 제어부(300) 전기적으로 연결되고, 다수의 제4 패턴(104A')들의 타 단들은 전도성 패턴을 통해 서로 전기적으로 연결된다. 일 단은 상대적으로 제어부(300)에 가까운 곳이고, 타 단은 상대적으로 제어부(300)로부터 먼 곳이다.

도 28에 도시된 터치 입력 장치(500''')의 동작 모드를 구체적으로 설명한다.

터치 구동/센싱 모드 시, 제어부(300)는 손가락과 같은 객체의 터치 위치 센싱을 위해 다수의 구동 회로부(310)를 센서부(100A''')의 다수의 제1 패턴(101A)에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 제어부(300)는 다수의 스위치를 제어하여 다수의 제1 패턴(101A)에 연결된 전도성 패턴들을 다수의 구동 회로부(310)와 전기적으로 연결시킬 수 있다.

또한, 제어부(300)는 터치 위치 센싱을 위한 다수의 감지 회로부(330)를 센서부(100A''')의 다수의 제3 패턴(103A)들에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 제어부(300)는 다수의 스위치를 제어하여 다수의 제3 패턴(103A)들에 연결된 전도성 패턴들을 다수의 감지 회로부(330)와 전기적으로 연결시킬 수 있다.

이러한 터치 구동/센싱 모드에서, 제어부(300)는 다수의 제1 패턴(101A)들로 터치 센싱을 위한 구동 신호(또는, 터치 구동 신호)를 동시 또는 순차적으로 인가하고, 다수의 제3 패턴(103A)들로부터 수신되는 감지 신호(또는, 터치 감지 신호)를 수신한다. 다수의 제3 패턴(103A)들과 전기적으로 연결된 제어부(300)의 다수의 감지 회로부는 입력되는 감지 신호에 포함된 커패시턴스 변화량 정보를 소정의 전압값으로 출력할 수 있다. 제어부(300)는 출력된 전압값을 처리하여 터치 위치를 검출할 수 있다.

안테나 구동 모드(또는 스타일러스 구동 모드, 또는 스타일러스 업링크 모드) 시, 제어부(300)는 안테나 구동을 위한 다수의 구동 회로부(310)를 센서부(100A''')의 다수의 제4 패턴(104A')들에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 제어부(300)는 다수의 스위치를 제어하여 다수의 제4 패턴(104A')들에 연결된 전도성 패턴들을 다수의 구동 회로부(310)와 전기적으로 연결시킬 수 있다.

제어부(300)는 다수의 제4 패턴(104A')들에 연결된 각 구동 회로부(310)에서 출력되는 구동 신호(또는 펜 구동 신호)를 제어할 수 있다. 제어부(300)는 다수의 제4 패턴(104A')들에 전기적으로 연결된 다수의 구동 회로부(310) 중에서 임의의 2개의 구동 회로부에서 서로 상반된 펄스 신호가 출력되도록 제어할 수 있다. 따라서, 제어부(300)는 전류 루프의 크기나 위치를 다양하게 변경 설정할 수 있다.

스타일러스 센싱 모드(또는 스타일러스 다운링크 모드) 시, 제어부(300)는 스타일러스 센싱을 위한 다수의 감지 회로부(330)를 센서부(100A''')의 다수의 제1 패턴(101A)들 및 다수의 제4 패턴(104A')들에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 이 부분이 도 24의 터치 입력 장치의 스타일러스 센싱 모드와 다르다.

제어부(300)는 다수의 스위치를 제어하여 다수의 제1 패턴(101A)들 및 다수의 제4 패턴(104A')들에 연결된 전도성 패턴들을 다수의 감지 회로부(330)와 전기적으로 연결시킬 수 있다.

도 28에 도시된 터치 입력 장치(500''')는 도 24에 도시된 터치 입력 장치와 비교하여 센서부(100A''')의 다수의 제2 패턴(102A''')는 전기적으로 플로팅되어 사용되지 않고, 다수의 제4 패턴(104A')들을 통해 스타일러스 펜을 구동시킨다는 점에서 차이가 있다. 이러한 구성 상의 특징으로 인해, 도 28에 도시된 터치 입력 장치(500''')는 도 24의 터치 입력 장치(500)보다 채널 수가 증가되는 단점은 있지만, 다수의 제2 패턴(102A)들이 사용되지 않기 때문에 다수의 제2 패턴(102A)들의 일 단들과 연결되는 전도성 패턴이 존재하지 않는다. 따라서, 좌/우 베젤(B)의 두께를 도 24와 비교하여 상대적으로 현저히 줄일 수 있는 이점이 있다.

도 28에 도시된 터치 입력 장치는, 도 24의 터치 입력 장치와 비교하여 전체 채널 수가 다소 증가되는 단점이 있지만, 다수의 제4 패턴(104A')들을 통해 스타일러스 펜으로부터의 펜 감지 신호를 직접 수신하기 때문에, 제어부(300)로 수신되는 펜 감지 신호의 전압값이 더 커지는 이점이 있다. 도 24의 터치 입력 장치의 제어부(300)로 수신되는 펜 감지 신호의 전압값의 대략 2배 이상 커지는 이점이 있다.

또한, 다수의 제4 패턴(104A')들 각각이 하나의 채널로 구성되므로, 다수의 제4 패턴(104A')이 구동 전극(Stylus TX)으로 이용되는 경우에 도 24의 터치 입력 장치보다 채널 간 간격이 절반으로 줄어들기 때문에 구동 해상도가 향상되는 이점이 있다.

또한, TX 트레이스 채널 수를 도 24에 도시된 터치 입력 장치보다 1/4 내지 1/3로 줄일 수 있어 베젤(B)의 두께를 줄일 수 있는 이점이 있다.

도 29은 도 23에 도시된 터치 입력 장치를 구체화한 도면이다.

도 29을 참조하면, 터치 입력 장치(500')는 센서부(100A'') 및 상기 센서부(100A'')를 제어하기 위한 제어부(300)를 포함할 수 있다.

센서부(100A'')는 다수의 제1 내지 제4 패턴(101A', 102A', 103A, 104A)를 포함한다. 여기서, 다수의 제3 및 제4 패턴(103A, 104A)는 도 24에 도시된 다수의 제3 및 제4 패턴(103A, 104A)과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.

이하, 다수의 제1 및 제2 패턴(101A', 102A')에 대해서 설명하되, 도 24의 다수의 제1 및 제2 패턴(101A, 102A)와 동일한 부분에 대한 설명은 편의상 생략하도록 한다.

제1 패턴(101A')은 제1 방향을 따라 연장된 형상을 갖는다. 제1 방향은 터치 입력 장치의 화면의 장축 방향(L)일 수 있다. 제1 패턴(101A')은 제1a 패턴(101a')과 제1b 패턴(101b')를 포함한다. 제1a 패턴(101a')과 제1b 패턴(101b')는 제1 방향을 따라 배열되고 서로 소정 간격 떨어져 배치된다. 제1a 패턴(101a')과 제1b 패턴(101b')을 포함하는 제1 패턴(101A')은, ATX(Active TX)로도 명명될 수 있다.

제2 패턴(102A')은 제1 방향을 따라 연장된 형상을 가지며, 제1 패턴(101A')에 인접하여 배치되고, 제1 패턴(101A')과 소정 간격 떨어져 배치된다. 제2 패턴(102A')은 제2a 패턴(102a')과 제2b 패턴(102b')를 포함한다. 제2a 패턴(102a')과 제2b 패턴(102b')는 제1 방향을 따라 배열되고 서로 소정 간격 떨어져 배치된다. 제2a 패턴(102a')과 제2b 패턴(102b')를 포함하는 제2 패턴(102A')은, DTX(Dummy TX)로도 명명될 수 있다.

다수의 제1 패턴(101A')들에 있어서, 다수의 제1a 패턴(101a')들의 일 단들은 제어부(300)와 전기적으로 연결되고, 타 단들은 전기적으로 오픈(open)된다. 또한, 다수의 제1b 패턴(101b')들의 일 단들은 제어부(300)와 전기적으로 연결되고, 타 단들은 전기적으로 오픈(open)된다. 여기서, 일 단은 상대적으로 제어부(300)에 가까운 곳이고, 타 단은 상대적으로 제어부(300)로부터 먼 곳이다.

다수의 제1a 패턴(101a')들의 일 단들 각각은 제어부(300)와 전도성 패턴을 통해서 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 다수의 제1a 패턴(101a')들과 제어부(300)를 연결하는 전도성 패턴들은 터치 입력 장치(500)의 베젤(B) 내부에 단축 방향(S)을 따라 배열될 수 있다.

다수의 제1b 패턴(101b')들의 일 단들 각각은 제어부(300)와 전도성 패턴을 통해서 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 다수의 제1b 패턴(101b')들과 제어부(300)를 연결하는 전도성 패턴들은 터치 입력 장치(500)의 베젤(B) 내부에 단축 방향(S)을 따라 배열될 수 있다.

다수의 제2 패턴(102A')들에 있어서, 다수의 제2a 패턴(102a')들의 일 단들은 서로 인접한 2개의 일단이 제1 전도성 패턴에 의해 서로 전기적으로 연결된 후 제어부(300)와 제2 전도성 패턴을 통해 전기적으로 연결되고, 다수의 제2a 패턴(102a')들의 타 단들은 전도성 패턴을 통해 서로 전기적으로 연결된다. 마찬가지로, 다수의 제2b 패턴(102b')들의 일 단들은 서로 인접한 2개의 일단이 제1 전도성 패턴에 의해 서로 전기적으로 연결된 후 제어부(300)와 제2 전도성 패턴을 통해 전기적으로 연결되고, 다수의 제2b 패턴(102b')들의 타 단들은 전도성 패턴을 통해 서로 전기적으로 연결된다. 여기서, 일 단은 상대적으로 제어부(300)에 가까운 곳이고, 타 단은 상대적으로 제어부(300)로부터 먼 곳이다.

다수의 제2a 및 제2b 패턴(102a', 102b')들과 제어부(300)를 연결하는 제2 전도성 패턴들은, 터치 입력 장치(500')의 베젤(B) 내부에 단축 방향(S)으로 배열될 수 있다. 여기서, 다수의 제2a 및 제2b 패턴(102a', 102b')들과 제어부(300)를 연결하는 제2 전도성 패턴들은, 다수의 제1 패턴(101A')들과 제어부(300)를 연결하는 전도성 패턴들(미도시)과 함께 터치 입력 장치(500)의 베젤(B) 내부에 배열될 수 있다.

다수의 제2a 패턴(102a')들의 타 단들이 서로 전기적으로 연결되면, 각 제2a 패턴(102a') 별 커패시턴스들이 더해지므로 전체 임피던스는 줄어들게 된다. 따라서, 다수의 제2a 패턴(102a')들의 타 단들이 AC GND된 것과 같은 효과를 갖게 된다. 마찬가지로, 다수의 제2b 패턴(102b')들의 타 단들이 서로 전기적으로 연결되면, 각 제2b 패턴(102b') 별 커패시턴스들이 더해지므로 전체 임피던스는 줄어들게 된다. 따라서, 다수의 제2b 패턴(102b')들의 타 단들이 AC GND된 것과 같은 효과를 갖게 된다.

도 29에 도시된 터치 입력 장치(500')의 동작 모드를 구체적으로 설명한다.

터치 구동/센싱 모드 시, 제어부(300)는 손가락과 같은 객체의 터치 위치 센싱을 위해 다수의 구동 회로부(310)를 센서부(100A')의 다수의 제1 패턴(101A')에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 제어부(300)는 다수의 스위치를 제어하여 다수의 제1 패턴(101A')에 연결된 전도성 패턴들을 다수의 구동 회로부(310)와 전기적으로 연결시킬 수 있다.

또한, 제어부(300)는 터치 위치 센싱을 위한 다수의 감지 회로부(330)를 센서부(100A')의 다수의 제3 패턴(103A)들에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 제어부(300)는 다수의 스위치를 제어하여 다수의 제3 패턴(103A)들에 연결된 전도성 패턴들을 다수의 감지 회로부(330)와 전기적으로 연결시킬 수 있다.

이러한 터치 구동/센싱 모드에서, 제어부(300)는 다수의 제1 패턴(101A')들로 터치 센싱을 위한 구동 신호(또는, 터치 구동 신호)를 동시 또는 순차적으로 인가하고, 다수의 제3 패턴(103A)들로부터 수신되는 감지 신호(또는, 터치 감지 신호)를 수신한다. 다수의 제3 패턴(103A)들과 전기적으로 연결된 제어부(300)의 다수의 감지 회로부는 입력되는 감지 신호에 포함된 커패시턴스 변화량 정보를 소정의 전압값으로 출력할 수 있다. 제어부(300)는 출력된 전압값을 처리하여 터치 위치를 검출할 수 있다.

안테나 구동 모드(또는 스타일러스 구동 모드, 또는 스타일러스 업링크 모드) 시, 제어부(300)는 안테나 구동을 위한 다수의 구동 회로부(310)를 센서부(100A')의 다수의 제2a 패턴(102a')들 및 다수의 제2b 패턴(102b')들에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 제어부(300)는 다수의 스위치를 제어하여 다수의 제2a 패턴(102a')들 및 다수의 제2b 패턴(102b')들에 연결된 전도성 패턴들을 다수의 구동 회로부(310)와 전기적으로 연결시킬 수 있다.

제어부(300)는 다수의 제2a 패턴(102a')들 및 다수의 제2b 패턴(102b')들에 연결된 각 구동 회로부(310)에서 출력되는 구동 신호(또는 펜 구동 신호)를 제어할 수 있다. 제어부(300)는 다수의 제2a 패턴(102a')들 및 다수의 제2b 패턴(102b')들에 전기적으로 연결된 다수의 구동 회로부(310) 중에서 임의의 2개의 구동 회로부에서 서로 상반된 펄스 신호가 출력되도록 제어할 수 있다. 따라서, 제어부(300)는 전류 루프의 크기나 위치를 다양하게 변경 설정할 수 있다.

스타일러스 센싱 모드(또는 스타일러스 다운링크 모드) 시, 제어부(300)는 스타일러스 센싱을 위한 다수의 감지 회로부(330)를 센서부(100A')의 다수의 제1 패턴(101A')들 및 다수의 제3 패턴(103A')들에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 제어부(300)는 다수의 스위치를 제어하여 다수의 제1 패턴(101A')들 및 다수의 제3 패턴(103A)들에 연결된 전도성 패턴들을 다수의 감지 회로부(330)와 전기적으로 연결시킬 수 있다.

도 29에 도시된 터치 입력 장치(500')는 도 24에 도시된 터치 입력 장치와 비교하여 센서부(100A')의 다수의 제1 및 제2 패턴(101A', 102A')들에서 구성상의 차이가 있다. 즉, 다수의 제1 및 제2 패턴(101A', 102A')들은 도 24의 제1 및 제2 패턴(101A, 102A)을 절반으로 쪼갠 것이므로, 도 24의 다수의 제1 및 제2 패턴(101A, 102A)들보다 2배 더 많다.

이러한 구성 상의 특징으로 인해, 도 29에 도시된 터치 입력 장치(500')는 도 24의 터치 입력 장치(500)보다 채널 수가 증가되는 단점은 있지만, 스타일러스 펜을 구동시키기 위한 안테나 구동 모드에서 스타일러스 펜이 위치한 특정 부분에서만 펜 구동 신호를 인가할 수 있으므로, 전력 소모를 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한, 도 29에 도시된 터치 입력 장치는, 도 24의 터치 입력 장치와 비교하여 채널 수가 다소 증가되는 단점이 있지만, 각 제1 패턴(101A')과 제2 패턴(102A')이 길이가 절반으로 줄어 저항 값과 커패시턴스 값이 낮아지기 때문에, 센서부(100A')의 터치 구동 전극으로 이용되는 패턴에 인가되는 터치 구동 신호와 스타일러스 펜을 구동하기 위한 펜 구동 신호의 동작 주파수 대역폭을 넓힐 수 있는 이점이 있다.

도 30은 도 16 또는 도 19에 도시된 센서부(100, 100')의 변형 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 30에 도시된 센서부(100B)는 앞서 상술한 본 발명의 여러 실시 형태들에 따른 터치 입력 장치들의 센서부로 이용될 수 있다. 따라서, 이하에서는 센서부(100B)의 구체적인 구조와 형상에 대해서 설명하고, 센서부(100B)를 포함하는 터치 입력 장치의 구동 방법은 앞서 상술한 내용으로 대체한다.

도 30을 참조하면, 센서부(100B)는 다수의 제1 내지 제4 패턴(101A, 102A, 103B, 104B)를 포함한다. 다수의 제1 내지 제4 패턴(101A, 102A, 103B, 104B)은 동일층에 함께 배치된다.

제1 패턴(101A)은 제1 방향(폭 방향)을 따라 연장된 형상을 갖는다. 제1 방향은 터치 입력 장치의 화면의 장축 방향일 수 있다. 제1 패턴(101A)은, ATX(Active TX)로도 명명될 수 있다. 제1 패턴(101A)은 제1 방향(폭 방향)을 따라 전기적 경로가 형성되는 소정의 형상을 갖는다.

제1 패턴(101A)은 다수의 메인 패턴부와 다수의 메인 패턴부 중에서 서로 인접한 2개의 메인 패턴부 사이를 연결하는 연결 패턴부를 포함할 수 있다. 여기서, 메인 패턴부는 다이아몬드 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 다양한 형상으로서 연결 패턴부와 다른 형상을 가질 수 있다.

제1 패턴(101A)은 내부에 제2 패턴(102A)이 배치되는 개구부를 가질 수 있다. 개구부의 형상은 제1 패턴(101A)의 외형과 대응될 수 있다. 제1 패턴(101A)은 제2 패턴(102A)를 둘러싸는 구조를 가질 수 있다. 제1 패턴(101A)은 제2 패턴(102A)로부터 소정 간격 떨어져 배치된다.

제2 패턴(102A)은 제1 방향을 따라 연장된 형상을 가지며, 제1 패턴(101A)에 인접하여 배치되고, 제1 패턴(101A)과 소정 간격 떨어져 배치된다. 제2 패턴(102A)은, DTX(Dummy TX)로도 명명될 수 있다. 제2 패턴(102A)은 제1 패턴(101A)에 인접하여 제1 방향(폭 방향)을 따라 전기적 경로가 형성되는 소정의 형상을 갖는다.

제2 패턴(102A)은 제1 패턴(101A) 내부에 배치된다.

제2 패턴(102A)는 다수의 메인 패턴부와 다수의 메인 패턴부 중에서 서로 인접한 2개의 메인 패턴부 사이를 연결하는 연결 패턴부를 포함할 수 있다. 여기서, 메인 패턴부는 다이아몬드 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 다양한 형상으로서 연결 패턴부와 다른 형상을 가질 수 있다.

제2 패턴(102A)의 메인 패턴부는 제1 패턴(101A)의 메인 패턴부와 대응되는 형상일 수 있고, 제2 패턴(102A)의 연결 패턴부는 제1 패턴(101A)의 연결 패턴부와 대응되는 형상일 수 있다.

다수의 제2 패턴(102A)들은 타 단(제2측 단부)들은 제2 도전성 패턴(D2)에 의해 서로 전기적으로 연결된다.

제3 패턴(103B)은 제1 패턴(101A)의 하나의 연결 패턴부를 기준으로 상하에 각각 하나씩 배치된다. 제3 패턴(103B)는 다이아몬드 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 다양한 형상으로서 연결 패턴부와 다른 형상을 가질 수 있다. 제3 패턴(103B)은 내부에 제4 패턴(104B)이 배치되는 개구부를 가질 수 있다. 개구부의 형상은 제3 패턴(103B)의 외형과 대응될 수 있다. 제3 패턴(103B)은 제4 패턴(104B)를 둘러싸는 구조를 가질 수 있다. 제3 패턴(103B)은 제4 패턴(104B)로부터 소정 간격 떨어져 배치된다. 제3 패턴(103B)은, ARX(Active RX)로도 명명될 수 있고, 제4 패턴(104B)은 DRX(Dummy RX)로도 명명될 수 있다.

다수의 제3 패턴(103B)들 중 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 배열된 제3 패턴들은 제3 도전성 패턴(D3)에 의해서 전기적으로 연결된다. 따라서, 제2 방향을 따라 배열된 제3 패턴들은 다수의 제3 도전성 패턴(D3)들에 의해서 전기적으로 연결되어 도 16 또는 도 19에 도시된 제3 패턴(103)의 전기적 연결 방향(전기적 경로)과 같게 될 수 있다.

제3 도전성 패턴(D3)는 서로 이웃한 두 개의 제3 패턴 사이에 배치된 제1 패턴(101A)의 연결 패턴부를 교차하도록 배치된다. 제3 도전성 패턴(D3)은 전도성 브릿지라고도 명명될 수 있다. 제3 도전성 패턴(D3)의 양 단부는 제3 패턴(103B)에 연결된 비아에 연결된다.

다수의 제4 패턴(104B)들 중 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 배열된 제4 패턴들은 제4 도전성 패턴(D4)에 의해서 전기적으로 연결된다. 따라서, 제2 방향을 따라 배열된 제4 패턴들은 다수의 제4 도전성 패턴(D4)들에 의해서 전기적으로 연결되어 도 16 또는 도 19에 도시된 제4 패턴(104)의 전기적 연결 방향(전기적 경로)과 같게 될 수 있다.

제4 도전성 패턴(D4)는 서로 이웃한 두 개의 제4 패턴 사이에 배치된 제1 패턴(101A)의 연결 패턴부를 교차하도록 배치된다. 또한, 제4 도전성 패턴(D4)은 다수의 제4 패턴(104B)들 중 제어부에서 가장 멀리 배치되고 제1 방향을 따라 배열된 제4 패턴(104B)들을 전기적으로 연결한다. 제4 도전성 패턴(D4)은 전도성 브릿지라고도 명명될 수 있다. 제4 도전성 패턴(D4)의 양 단부는 제4 패턴(104B)에 연결된 비아에 연결된다.

다수의 제1 내지 제4 패턴(101A, 102A, 103B, 104B)들은 동일층인 제1 층에 함께 배치되고, 제2 내지 제4 도전성 패턴(D2, D3, D4)은 동일층인 제2 층에 함께 배치될 수 있다. 여기서, 제1 층과 제2 층은 서로 물리적 및 전기적으로 이격된다.

도 31은 도 30에 도시된 센서부의 변형 예이다.

도 31을 참조하면, 센서부에 있어서, 다수의 제1-1 패턴부 중 제1측 또는/및 제2측 단부에 위치하는 제1-1 패턴부들은 제1 방향(또는 가로 방향)으로 개방된 형상을 갖는다. 따라서, 상기 다수의 제1-2 패턴부 중 제1측 또는/및 제2측 단부에 위치하는 제1-2 패턴부들은 외부에 노출될 수 있다.

상기 다수의 제1-2 패턴부 중 제2측 단부에 위치하는 제1-2 패턴부들은 비아없이 연결 패턴을 통해 서로 전기적으로 연결된다. 여기서, 연결 패턴은 전도성 트레이스일 수 있다. 도 37과 비교하여 상기 다수의 제1-2 패턴부 중 제2측 단부에 위치하는 제1-2 패턴부들은 비아를 통해 연결되지 않고, 연결 패턴과 동일층에 배치되는 이점이 있다.

또한, 센서부에 있어서, 다수의 제2-1 패턴부 중 제1측 또는/및 제2측 단부에 위치하는 제2-1 패턴부들은 제2 방향(또는 세로 방향)으로 개방된 형상을 갖는다. 따라서, 상기 다수의 제2-2 패턴부 중 제1측 또는/및 제2측 단부에 위치하는 제2-2 패턴부들은 외부에 노출될 수 있다

상기 다수의 제2-2 패턴부 중 제2측 단부에 위치하는 제2-2 패턴부들은 비아없이 연결 패턴을 통해 서로 전기적으로 연결된다. 여기서, 연결 패턴은 전도성 트레이스일 수 있다. 도 37과 비교하여 상기 다수의 제2-2 패턴부 중 제2측 단부에 위치하는 제2-2 패턴부들은 비아를 통해 연결되지 않고, 연결 패턴과 동일층에 배치되는 이점이 있다.

도 31에 도시된 센서부도, 제어부(300)에 의해 제어되어 터치 센싱 모드, 안테나 구동 모드 및 스타일러스 센싱 모드 중 어느 하나의 모드로 구동할 수 있다. 구체적으로, 터치 센싱 모드 시, 제어부(300)는 ATX1, ATX2, ATX3로 터치 구동 신호가 인가되도록 제어하고, ARX1, ARX2, ARX3로부터 터치 수신 신호를 수신하여 터치 위치를 감지할 수 있다. 안테나 구동 모드 시, 제어부(500)는 DTX1, DTX2, DTX3로 펜 구동 신호를 인가하거나, DRX1, DRX2, DRX3로 펜 구동 신호를 인가할 수 있다. 스타일러스 센싱 모드 시, 제어부(500)는 ATX1, ATX2, ATX3 및 ARX1, ARX2, ARX3로부터 펜 수신 신호를 수신하여 스타일러스 펜의 위치를 감지할 수 있다. 또한, <표 1>의 여러 조합들을 도 31의 센서부(200')에 적용될 수 있다. 따라서, 도 31의 센서부는 제어부(300)에 의해 다양한 방식으로 터치 센싱 모드, 안테나 구동 모드 및 스타일러스 센싱 모드 중 어느 하나의 모드로 구동할 수 있다.

도 32는 센서부의 다른 변형 예를 도시한 도면이다.

도 32를 참조하면, 제1 내지 제4 패턴(101', 102', 103', 104')의 메인 패턴부의 구조가, 도 24와 차이가 있다.

도 32는 제2 패턴(102') 또는 제4 패턴(104')의 외곽이 요철구조로 형성되고, 제1 패턴(101') 또는 제4 패턴(104')의 개구부가 제2 패턴(102') 또는 제4 패턴(104')의 외곽 구조와 대응되는 형상을 갖는다.

이러한 구조는, 동일층에서 제1 패턴(101')과 제2 패턴(102') 사이의 상호 캐패시턴스(Cm) 값을 향상시킬 수 있고, 다른 동일층에서의 제3 패턴(103')과 제4 패턴(104') 사이의 상호 캐패시턴스(Cm) 값을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 상호 캐패시턴스(Cm)을 향상시킬수록 스타일러스 센싱 모드에서 제어부(300)의 감지 회로부에서 출력되는 전압값을 높일 수 있다. 따라서, 스타일러스 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.

여기서, 도 32에 도시된 변형 예는 앞서 상술한 여러 실시 형태들에 따른 센서부들에도 그대로 적용될 수 있다.

도 33은 센서부의 또 다른 변형 예이다.

도 33에 도시된 센서부(100'')는, 도 24에 도시된 센서부(100A)와 비교하여, 다수의 제5 패턴(105)과 다수의 제6 패턴(106)을 더 포함한다.

다수의 제5 패턴(105)은 다수의 제1 패턴(101)과 동일층(2nd layer)에 배치되고, 제1 방향과 제2 방향을 따라 다수로 배열된다.

각 제5 패턴(105)은 다른 층(1st layer)에 배치된 제3 패턴(103)의 메인 패턴부의 일부와 대응되고 중첩되는 형상을 포함한다. 또한, 제5 패턴(105)은 다른 층(1st layer)에 배치된 제4 패턴(104)과 비아를 통해 전기적으로 연결된다.

다수의 제5 패턴(105)은 다수의 제3 패턴(103)과 수직 방향으로 상호 커패시턴스(Cm)을 형성할 수 있다. 또한, 제5 패턴(105)는 제3 패턴(103) 내부의 제4 패턴(104)과 전기적으로 연결되므로, 결국 제3 패턴(103)은 제4 패턴(104) 뿐만 아니라 제5 패턴(105)과도 상호 커패시턴스(Cm)을 형성할 수 있게 된다.

다수의 제6 패턴(106)은 다수의 제3 패턴(103)과 동일층(1st layer)에 배치되고, 제1 방향과 제2 방향을 따라 다수로 배열된다.

각 제6 패턴(106)은 다른 층(2nd layer)에 배치된 제1 패턴(101)의 메인 패턴부의 일부와 대응되고 중첩되는 형상을 포함한다. 또한, 제6 패턴(106)은 다른 층(2nd layer)에 배치된 제2 패턴(102)과 비아를 통해 전기적으로 연결된다.

다수의 제6 패턴(106)은 다수의 제1 패턴(101)과 수직 방향으로 상호 커패시턴스(Cm)을 형성할 수 있다. 또한, 제6 패턴(106)는 제1 패턴(101) 내부의 제2 패턴(102)과 전기적으로 연결되므로, 결국 제1 패턴(101)은 제2 패턴(102) 뿐만 아니라 제6 패턴(105)과도 상호 커패시턴스(Cm)을 형성할 수 있게 된다.

이와 같이, 도 33에 도시된 센서부(100'')는 제1 패턴(101)의 수평 방향 뿐만 아니라 수직 방향으로의 상호 커패시턴스를 형성시킬 수 있고, 제3 패턴(103)의 수평 방향 뿐만 아니라 수직 방향으로의 상호 커패시턴스를 형성시킬 수 있는 이점이 있다. 따라서, 스타일러스 센싱 모드에서 제어부(500)의 감지 회로부에서 출력되는 전압값을 높일 수 있어, 스타일러스 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.

여기서, 도 33에 도시된 변형 예는 앞서 상술한 여러 실시 형태들에 따른 센서부들에도 그대로 적용될 수 있다.

도 34는 센서부의 또 다른 변형 예이다.

도 34에 도시된 센서부(100''')는, 도 24에 도시된 센서부(100A)와 비교하여, 제2 패턴(102')의 일부가 나머지 일부와 서로 다른 층에 배치된다. 구체적으로, 제2 패턴(102')은 다수의 메인 패턴부와 다수의 메인 패턴부 중에서 서로 인접한 2개의 메인 패턴부 사이를 연결하는 연결 패턴부를 포함하는데, 제2 패턴(102')의 다수의 메인 패턴부는 제2 패턴(102')의 다수의 연결 패턴부와 서로 다른 층에 배치된다.

제2 패턴(102')의 다수의 메인 패턴부는 제3 패턴(103) 및 제4 패턴(104)과 동일층에 배치되고, 제2 패턴(102')의 다수의 연결 패턴부는 도 24와 마찬가지로 제1 패턴(101)과 동일층에 배치된다.

도 34에 도시된 센서부(100''')도 도 24에 도시된 센서부(100A)와 마찬가지로, 제어부(300)에 의해 터치 센싱 모드, 안테나 구동 모드, 스타일러스 펜 센싱 모드로 구동될 수 있다. 또한, <표 1>의 여러 조합들을 도 34의 센서부(100''')에 적용될 수 있다. 따라서, 도 34의 센서부(100''')는 제어부(300)에 의해 다양한 방식으로 터치 센싱 모드, 안테나 구동 모드 및 스타일러스 센싱 모드 중 어느 하나의 모드로 구동할 수 있다.

도 35는 센서부의 또 다른 변형 예이다.

도 35에 도시된 센서부(100'''')는, 도 34에 도시된 센서부(100''')와 비교하여, 제4 패턴(104')의 일부가 나머지 일부와 서로 다른 층에 배치된다. 구체적으로, 제4 패턴(104')은 다수의 메인 패턴부와 다수의 메인 패턴부 중에서 서로 인접한 2개의 메인 패턴부 사이를 연결하는 연결 패턴부를 포함하는데, 제4 패턴(104')의 다수의 메인 패턴부는 제4 패턴(104')의 다수의 연결 패턴부와 서로 다른 층에 배치된다. 제4 패턴(104')의 다수의 메인 패턴부는 제1 패턴(101)와 동일층에 배치되고, 제4 패턴(104')의 다수의 연결 패턴부는, 제2 패턴(102')의 다수의 메인 패턴부와 제3 패턴(103)과 동일층에 배치된다.

정리하면, 도 35에 도시된 센서부(100'''')에서, 제1 패턴(101), 제2 패턴(102')의 다수의 연결 패턴부, 제4 패턴(104')의 다수의 메인 패턴부가 제1 층에 배치되고, 제3 패턴(103), 제4 패턴(104')의 다수의 연결 패턴부, 제2 패턴(102')의 다수의 메인 패턴부가 제2 층에 배치된다. 여기서, 제1 층고 제2 층은 서로 다른 층이고, 위치 관계는 어느 하나가 다른 나머지 하나 위에 배치될 수 있다.

도 35에 도시된 센서부(100'''')도 도 24에 도시된 센서부(100A)와 마찬가지로, 제어부(300)에 의해 터치 센싱 모드, 안테나 구동 모드, 스타일러스 펜 센싱 모드로 구동될 수 있다. 또한, <표 1>의 여러 조합들을 도 35의 센서부(100'''')에 적용될 수 있다. 따라서, 도 35의 센서부(100'''')는 제어부(300)에 의해 다양한 방식으로 터치 센싱 모드, 안테나 구동 모드 및 스타일러스 센싱 모드 중 어느 하나의 모드로 구동할 수 있다.

도 36은 센서부의 또 다른 변형 예이다.

도 36에 도시된 센서부(100''''')는, 도 35에 도시된 센서부(100'''')를 변형시킨 것이다. 도 35에 도시된 센서부(100'''')와 비교해서, 도 36에 도시된 센서부(100''''')는 제2 패턴(102'')과 제4 패턴(104'')이 다르다.

구체적으로, 제2 패턴(102'')은 다수의 메인 패턴부(102a'')와 다수의 연결 패턴부(102b')을 포함하는데, 메인 패턴부(102a'')의 크기가 도 35에 도시된 센서부(100'''')의 제2 패턴(102')의 메인 패턴부보다 더 큰 형태를 갖는다. 메인 패턴부(102a'')의 크기는 제1 패턴(101)의 메인 패턴부와 대응되는 크기와 형상을 가질 수 있다.

또한, 제4 패턴(104'')은 다수의 메인 패턴부(104a'')와 다수의 연결 패턴부(104b')을 포함하는데, 메인 패턴부(104a'')의 크기가 도 35에 도시된 센서부(100'''')의 제4 패턴(104')의 메인 패턴부보다 더 큰 형태를 갖는다. 메인 패턴부(104a'')의 크기는 제3 패턴(103)의 메인 패턴부와 대응되는 크기와 형상을 가질 수 있다.

제2 패턴(102'')의 메인 패턴부(102a'')가, 도 35의 제2 패턴(102')의 메인 패턴부보다 더 큰 크기를 갖기 때문에, 제1 패턴(101)과의 대응 면적이 넓어져 제2 패턴(102'')과 제1 패턴(101) 사이의 상호 커패시턴스(Cm)를 더 향상시킬 수 있다. 따라서, 스타일러스 센싱 모드 시에 스타일러스 센싱 감도를 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 제4 패턴(104'')의 메인 패턴부(104a'')가, 도 35의 제4 패턴(104')의 메인 패턴부보다 더 큰 크기를 갖기 때문에, 제3 패턴(103)과 대응 면적이 넓어져 제4 패턴(104'')과 제3 패턴(104) 사이의 상호 커패시턴스(Cm)를 더 향상시킬 수 있다. 따라서, 스타일러스 센싱 모드 시에 스타일러스 센싱 감도를 더욱 향상시킬 수 있다.

도 37은 센서부의 또 다른 변형 예를 도시한 도면이다.

도 37에 도시된 센서부(100'''''')는 도 24에 도시된 센서부(100A)와 비교하여 다수의 제2 패턴(102)의 타 단(제2측 단부)들과 다수의 제4 패턴(104)의 타 단(제2측 단부)들이 서로 전기적으로 연결된다.

이렇게 구성할 경우, 센서부(100')가 스타일러스 센싱 모드로 구동 시 하나의 제4 패턴(104)에 다른 제4 패턴들 뿐만 아니라 다수의 제2 패턴(102)도 전기적으로 연결되므로, 임피던스가 더 낮아지는 이점이 있다.

도 37에 도시된 센서부(100'''''')도 도 24에 도시된 센서부(100A)와 마찬가지로, 제어부(300)에 의해 터치 센싱 모드, 안테나 구동 모드, 스타일러스 펜 센싱 모드로 구동될 수 있다. 또한, <표 1>의 여러 조합들을 도 37의 센서부(100'''''')에 적용될 수 있다. 따라서, 도 37의 센서부(100'''')는 제어부(300)에 의해 다양한 방식으로 터치 센싱 모드, 안테나 구동 모드 및 스타일러스 센싱 모드 중 어느 하나의 모드로 구동할 수 있다.

도 38는 센서부의 또 다른 변형 예이다.

도 38에 도시된 센서부(100''''''')는, 도 24에 도시된 센서부(100A)와 비교하여 제2 패턴(102')과 제4 패턴(104')이 다르며, 다수의 제5 패턴(105')과 다수의 제6 패턴(106')을 더 포함하고, 제5 패턴(105')와 제6 패턴(106')에 전기적으로 연결된 커패시터(cap)를 더 포함한다. 나머지 구성들은 동일하므로 이하에서는 다른 부분을 상세히 설명한다.

제2 패턴(102')은 제1 패턴(101) 내부에 배치되고, 제2 방향으로 연장된 바(bar) 패턴일 수 있다. 여기서, 제2 패턴(102')은 일정한 폭을 가질 수 있다. 제2 패턴(102')은 제1 패턴(101)과 함께 동일층(2nd layer)에 배치된다.

제4 패턴(104')은 제3 패턴(103) 내부에 배치되고, 제1 방향으로 연장된 바(bar) 패턴일 수 있다. 여기서, 제4 패턴(104')은 일정한 폭을 가질 수 있다. 제4 패턴(104')은 제3 패턴(103)과 함께 동일층(1st layer)에 배치된다.

다수의 제5 패턴(105')은 다수의 제1 패턴(101)과 동일층(2nd layer)에 배치되고, 제1 방향과 제2 방향을 따라 다수로 배열된다. 다수의 제5 패턴(105')은 다수의 제1 패턴(101)들 사이사이에 다수로 배열될 수 있다.

각 제5 패턴(105')은 다른 층(1st layer)에 배치된 제3 패턴(103)의 메인 패턴부와 대응되고 중첩되는 형상을 포함한다. 또한, 제5 패턴(105')은 다른 층(1st layer)에 배치된 제4 패턴(104')과 비아를 통해 전기적으로 연결된다.

다수의 제5 패턴(105') 중 하나의 제4 패턴(104')과 전기적으로 연결된 제5 패턴(105')들은 제2 방향을 따라 배열된다. 여기서, 제2 방향을 따라 배열된 제5 패턴(105')들 중 타 측 가장자리에 배치된 제5 패턴(105')에 소정의 캐패시터(cap)가 연결된다. 그리고, 상기 캐패시터(cap)는 접지될 수 있다. 여기서, 제2 방향을 따라 배열된 제5 패턴(105')들 중 타 측 가장자리에 배치된 제5 패턴(105')은 도 24에 도시된 제어부(300)로부터 전기적으로 가장 멀리 연결된 패턴을 의미한다. 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 상기 캐패시터(cap)는 제5 패턴(105')과 디스플레이 패널(미도시)의 ELVSS 사이에 연결될 수 있다. 또한, 상기 캐패시터(cap)는 제5 패턴(105')에 일 단이 연결되고, 타 단은 제3 패턴(103), 제4 패턴(104') 및 제6 패턴(106')이 배치된 다른 층(1st layer)에 연결될 수 있다.

다수의 제5 패턴(105')은 다수의 제3 패턴(103)과 수직 방향으로 상호 커패시턴스(Cm)을 형성할 수 있다. 또한, 제5 패턴(105')는 제3 패턴(103) 내부의 제4 패턴(104')과 전기적으로 연결되므로, 결국 제3 패턴(103)은 제4 패턴(104') 뿐만 아니라 제5 패턴(105')과도 상호 커패시턴스(Cm)을 형성할 수 있게 된다.

다수의 제6 패턴(106')은 다수의 제3 패턴(103)과 동일층(1st layer)에 배치되고, 제1 방향과 제2 방향을 따라 다수로 배열된다. 다수의 제6 패턴(106')은 다수의 제3 패턴(103)들 사이사이에 다수로 배열될 수 있다.

각 제6 패턴(106')은 다른 층(2nd layer)에 배치된 제1 패턴(101)의 메인 패턴부와 대응되고 중첩되는 형상을 포함한다. 또한, 제6 패턴(106')은 다른 층(2nd layer)에 배치된 제2 패턴(102')과 비아를 통해 전기적으로 연결된다.

다수의 제6 패턴(106') 중 하나의 제2 패턴(102')과 전기적으로 연결된 제6 패턴(106')들은 제1 방향을 따라 배열된다. 여기서, 제1 방향을 따라 배열된 제6 패턴(106')들 중 타 측 가장자리에 배치된 제6 패턴(106')에 소정의 캐패시터(cap)가 연결된다. 그리고, 상기 캐패시터(cap)는 접지될 수 있다. 여기서, 제1 방향을 따라 배열된 제6 패턴(106')들 중 타 측 가장자리에 배치된 제6 패턴(106')은 도 24에 도시된 제어부(300)로부터 전기적으로 가장 멀리 연결된 패턴을 의미한다. 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 상기 캐패시터(cap)는 제6 패턴(106')과 디스플레이 패널(미도시)의 ELVSS 사이에 연결될 수 있다. 또한, 상기 캐패시터(cap)는 제6 패턴(106')에 일 단이 연결되고, 타 단은 제1 패턴(101), 제2 패턴(102') 및 제5 패턴(105')이 배치된 다른 층(2nd layer)에 연결될 수 있다.

다수의 제6 패턴(106')은 다수의 제1 패턴(101)과 수직 방향으로 상호 커패시턴스(Cm)을 형성할 수 있다. 또한, 제6 패턴(106')는 제1 패턴(101) 내부의 제2 패턴(102')과 전기적으로 연결되므로, 결국 제1 패턴(101)은 제2 패턴(102') 뿐만 아니라 제6 패턴(106')과도 상호 커패시턴스(Cm)을 형성할 수 있게 된다.

이와 같이, 도 38에 도시된 센서부(100''''''')는 제1 패턴(101)의 수평 방향 뿐만 아니라 수직 방향으로의 상호 커패시턴스를 형성시킬 수 있고, 제3 패턴(103)의 수평 방향 뿐만 아니라 수직 방향으로의 상호 커패시턴스를 형성시킬 수 있는 이점이 있다. 따라서, 스타일러스 센싱 모드에서 제어부(300)의 감지 회로부에서 출력되는 전압값을 높일 수 있어, 스타일러스 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.

또한, 제2 패턴(102')과 제4 패턴(104')이, 도 24의 센서부(100A)의 제2 패턴(102)과 제4 패턴(104)와 다르게, 다이아몬드 형상의 메인 패턴부를 갖지 않기 때문에, 센서부(100''''''') 아래에 디스플레이 패널이 위치한 경우, 도 24의 센서부(100A)와 비교하여 시인성을 더 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

도 39에 도시된 센서부(100''''''')도 도 24에 도시된 센서부(100A)와 마찬가지로, 제어부(300)에 의해 터치 센싱 모드, 안테나 구동 모드, 스타일러스 펜 센싱 모드로 구동될 수 있다. 또한, <표 1>의 여러 조합들을 도 39의 센서부(100''''''')에 적용될 수 있다. 따라서, 도 39의 센서부(100''''''')는 제어부(300)에 의해 다양한 방식으로 터치 센싱 모드, 안테나 구동 모드 및 스타일러스 센싱 모드 중 어느 하나의 모드로 구동할 수 있다.

한편, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 제 5 및 제 6 패턴(105', 106')이 없이 커패시터(cap)가 다수의 제2 및 제4 패턴(102, 104)의 타 단에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 나아가, 앞서 상술한 여러 실시 형태들에 따른 센서부들에서 다수의 제2 및 제4 패턴의 타 단들이 서로 연결되지 않고 각각의 타 단에 커패시터가 연결될 수 있다.

도 39는 센서부의 또 다른 변형 예이다.

도 24의 센서부(100A)의 경우, 스타일러스 펜(1)이 센서부(100A)의 우측 가장자리(또는 좌측 가장자리) 상에 위치하였을 때, 스타일러스 펜(1)으로 충분한 자기장 신호를 제공하기 어려워 스타일러스 펜(1)에서 방출되는 신호가 충분히 커지지 못하는 문제가 있을 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 도 39에 도시된 센서부(100'''''''')는, 도 24에 도시된 센서부(100A)에 추가로 제1 트레이스(t1)와 제2 트레이스(t2)를 더 포함한다.

제1 트레이스(t1)와 제2 트레이스(t2)는 다수의 제2 패턴(102)들의 타 단을 전기적으로 연결하는 전도성 트레이스(to)에 직접 연결되며, 터치 입력 장치의 활성영역(tp, 또는 터치 영역) 밖인 비활성 영역에 배치된다. 여기서, 전도성 트레이스(to)의 적어도 일부도 활성영역(tp) 밖에 배치될 수 있다. 활성영역(tp)은 객체, 예를 들어 손가락이나 스타일러스 펜(50)이 직접 터치될 수 있는 영역을 의미하고, 활성영역(tp) 주변에 비활성영역이 배치된다. 비활성영역은 예를 들어 베젤(bezel) 영역일 수 있다.

구체적으로, 제1 트레이스(t1)는 활성영역(tp) 밖의 비활성영역에 배치되며, 일 단이 전도성 트레이스(to)에 직접 연결되며, 타 단은 터치 구동 모드, 터치 센싱 모드, 안테나 구동 모드, 스타일러스 센싱 모드 중 어느 하나의 모드에서 제어부(300)의 구동 회로부와 스위치(sw)를 통해 연결될 수 있다.

제2 트레이스(t2)는 활성영역(tp) 밖의 비활성영역에 배치되며, 일 단이 전도성 트레이스(to)에 직접 연결되며, 타 단은 안테나 구동 모드 시 제어부(500)의 구동 회로부와 스위치(sw)를 통해 연결될 수 있다.

제1 트레이스(t1)는 활성영역(tp)의 좌우 양측 중 일 측을 둘러싸면서 비활성영역에 배치될 수 있고, 제2 트레이스(t2)는 활성영역(tp)의 다른 일 측을 둘러싸면서 비활성영역에 배치될 수 있다.

제1 트레이스(t1)와 제2 트레이스(t2)는, 센서부(100'''''''')가 도 25과 같은 안테나 구동 모드로 구동 시, 스타일러스 펜(1)이 활성영역(tp)의 일 측 가장자리에 위치하더라도 스타일러스 펜(1)으로 충분한 자기장 신호를 제공할 수 있다. 따라서, 도 39에 도시된 센서부(100'''''''')를 포함하는 터치 입력 장치는 스타일러스 펜(1)이 활성영역(tp)의 어느 곳에 있더라도 스타일러스 펜(1)은 충분한 자기장 신호를 제공받아 충분한 신호를 방출할 수 있다.

도 39에 도시된 센서부(100'''''''')의 제1 및 제2 트레이스(t1, t2) 각각은, 도 25에서의 하나의 채널을 담당하며, 도 25와 같은 구동 방법이 그대로 적용될 수 있다.

도 39에 도시된 센서부(100'''''''')도 도 24에 도시된 센서부(100A)와 마찬가지로, 제어부(300)에 의해 터치 센싱 모드, 안테나 구동 모드, 스타일러스 펜 센싱 모드로 구동될 수 있다. 또한, <표 1>의 여러 조합들을 도 39의 센서부(100'''''''')에 적용될 수 있다. 따라서, 도 39의 센서부(100'''''''')는 제어부(300)에 의해 다양한 방식으로 터치 센싱 모드, 안테나 구동 모드 및 스타일러스 센싱 모드 중 어느 하나의 모드로 구동할 수 있다.

도 40는 도 33에 도시된 제5 패턴(105)의 제1 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 40를 참조하면, 제5 패턴(105')은 제3 패턴(103) 및 제4 패턴(104)이 배치된 층과는 다른 층에 배치된다.

제5 패턴(105')은 제3 패턴(103)과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제5 패턴(105')은 다이아몬드 형상을 가지며, 내부에 다이아몬드 형상의 개구부를 가질 수 있다.

제5 패턴(105')의 일 부분은 상하 방향으로 제3 패턴(103)과 중첩되도록 배치되고, 다른 일 부분은 상하 방향으로 제4 패턴(104)와 중첩되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제5 패턴(105')의 외측 가장자리 부분은 다른 층에 배치된 제3 패턴(103)의 내측 가장자리 부분과 중첩될 수 있다. 제5 패턴(105')의 내측 가장자리 부분은 다른 층에 배치된 제4 패턴(104)의 외측 가장자리 부분과 중첩될 수 있다.

제5 패턴(105')은 다른 층에 배치된 제4 패턴(104)과 전도성의 비아(v)를 통해 전기적으로 연결된다. 여기서, 비아(v)은 다수일 수 있고, 제4 패턴(104)의 외측 가장자리 부분에 배치될 수 있다.

이러한 제5 패턴(105')은 다른 층에 배치된 제3 패턴(103)과 수직 방향으로 상호 커패시턴스(Cm)을 형성할 수 있다. 또한, 제5 패턴(105')는 제3 패턴(103) 내부의 제4 패턴(104)과 비아(v)를 통해 전기적으로 연결되므로, 결국 제3 패턴(103)은 동일층에 배치된 제4 패턴(104) 뿐만 아니라 다른 층에 배치된 제5 패턴(105')과도 상호 커패시턴스(Cc_tx)을 형성할 수 있게 된다.

별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 도 33에 도시된 제6 패턴(106)도 도 40에 도시된 제5 패턴(105')과 동일한 형상을 가질 수 있다. 이 때, 제6 패턴(미도시)의 외측 가장자리 부분은 다른 층에 배치된 제1 패턴(101)의 내측 가장자리 부분과 중첩될 수 있고, 제6 패턴(미도시)의 내측 가장자리 부분은 다른 층에 배치된 제2 패턴(102)의 외측 가장자리 부분과 중첩될 수 있다. 그리고, 제6 패턴(미도시)은 다른 층에 배치된 제2 패턴(102)과 전도성의 비아를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 마찬가지로 이러한 제6 패턴(미도시)도 제1 패턴(101)과 수직 방향으로 상호 커패시턴스을 형성할 수 있고, 제6 패턴(미도시)은 제1 패턴(101) 내부의 제2 패턴(102)과 전기적으로 연결되므로, 결국 제1 패턴(101)은 제2 패턴(102) 뿐만 아니라 제6 패턴(미도시)과도 상호 커패시턴스(Cm)을 형성할 수 있게 된다.

이와 같이, 도 40에 도시된 제5 패턴(105')의 변형 예를 포함하는 센서부는, 제3 패턴(103)의 수평 방향 뿐만 아니라 수직 방향으로의 상호 커패시턴스를 형성시킬 수 있고, 제6 패턴(미도시)의 변형 예를 포함하는 센서부도 제1 패턴(101)의 수평 방향 뿐만 아니라 수직 방향으로의 상호 커패시턴스를 형성시킬 수 있는 이점이 있다. 따라서, 스타일러스 센싱 모드에서 제어부의 감지 회로부에서 출력되는 전압값을 높일 수 있어, 스타일러스 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.

도 41은 도 40의 변형 예이다.

도 40에서는 제5 패턴(105')이 제3 및 제4 패턴(103, 104) 아래에 배치된 것을 도시한 것이고, 도 41은 반대로 제5 패턴(105')이 제3 및 제4 패턴(103, 104) 상에 배치된 것을 도시한 것이다.

도 40 내지 도 41에 도시된 제5 패턴(105')의 구조는 상술한 여러 실시 형태에 따른 센서부에 적용될 수 있다.

도 42은 도 40에 도시된 제5 패턴(105')의 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 42을 참조하면, 제5 패턴(105'')은 도 40에 도시된 제5 패턴(105')과 형상과 위치는 동일하다. 제5 패턴(105'')이 도 40에 도시된 제5 패턴(105')과 다른 점은, 제5 패턴(105'')은 다른 층에 배치된 제3 패턴(103)과 전도성의 비아(v)를 통해 전기적으로 연결된다는 점이다. 그리고, 비아(v)가 제3 패턴(103)의 내측 가장자리 부분에 배치된다.

이러한 제5 패턴(105'')은 다른 층에 배치된 제3 패턴(103)과 전기적으로 연결되므로, 제4 패턴(104)이 제5 패턴(105'')과 수직 방향으로 상호 정전용량(Cc_Tx)을 형성할 수 있다.

도 42에 도시된 제5 패턴(105'')의 변형 예를 포함하는 센서부도 수평 방향 뿐만 아니라 수직 방향으로의 상호 커패시턴스를 형성시킬 수 있는 이점이 있다.

도 43은 도 42의 변형 예이다.

도 42에서는 제5 패턴(105'')이 제3 및 제4 패턴(103, 104) 아래에 배치된 것을 도시한 것이고, 도 43은 반대로 제5 패턴(105'')이 제3 및 제4 패턴(103, 104) 상에 배치된 것을 도시한 것이다.

도 42 내지 도 43에 도시된 제5 패턴(105')의 구조는 상술한 여러 실시 형태에 따른 센서부에 적용될 수 있다.

도 44 및 도 45은 도 34 또는 도 35에 도시된 바와 같은 센서부에 있어서, 제3 패턴(103)과 제4 패턴(104)의 변형 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 44 및 도 45을 참조하면, 변형 예에 따른 제3 패턴(103)과 제4 패턴(104)은 서로 다른 층에 배치되고, 제3 패턴(103)의 일 부분과 제4 패턴(104)의 일 부분은 상하 방향(또는 수직 방향)으로 중첩되도록 배치된다. 예를 들어, 제3 패턴(103)의 내측 가장자리 부분은 제4 패턴(104)의 외측 가장자리 부분과 수직방향으로 중첩되도록 배치될 수 있다. 도 51는 제3 패턴(103)이 제4 패턴(104) 상에 배치된 것이고, 도 45은 제3 패턴(103)이 제4 패턴(104) 아래에 배치된 것이다.

도 44 및 도 45에 도시된 제3 및 제4 패턴(103, 104)을 포함하는 센서부는 수평 방향이 아닌 수직 방향으로 상호 정전용량(Cc_Tx)을 형성할 수 있다. 별도의 도면으로 도시하지 않았지만, 도 34 및 도 35에 도시된 제1 및 제2 패턴(101, 102)도 도 44 및 도 45에 도시된 바와 같은 구조를 가질 수 있다.

도 44 내지 도 45에 도시된 변형 예에 따른 구조는 상술한 여러 실시 형태에 따른 센서부에 적용될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

100: 센서부
150: 커버층
200: 디스플레이부
300: 디지타이저
400: 차폐부
500: 전자부품
600: 기판

Claims (14)

1. 공진 회로부를 포함하는 스타일러스 펜을 구동시키고 상기 스타일러스 펜으로부터의 펜 신호를 감지하는 터치 입력 장치에 있어서,
   커버층;
   상기 커버층 아래에 배치되고, 상기 스타일러스 펜을 구동시키고 상기 펜 신호를 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 패턴을 포함하는 센서부;
   상기 센서부 아래에 배치된 디스플레이부; 및
   상기 디스플레이부 아래에 배치된 차폐부;를 포함하고,
   상기 차폐부는, 상기 공진 회로부의 인덕턴스 값의 변화율이 기준 인덕턴스 값의 -10% 내지 +10%가 되도록 하는 투자율과 두께를 갖는,
   터치 입력 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 차폐부의 투자율은 10 이상 300 이하인, 터치 입력 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 차폐부의 두께는 10μm 이상 300μm 이하인, 터치 입력 장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 차폐부는, 자기장 차폐 시트와 상기 자기장 차폐 시트 아래에 배치된 도전층을 포함하고,
   상기 자기장 차폐시트에 의한 상기 공진 회로부의 인덕턴스 값의 증가량과, 상기 도전층에 의한 상기 공진 회로부의 인덕턴스 값의 감소량은 동일하거나, 상기 증가량과 상기 감소량의 합이 상기 기준 인덕턴스 값의 -10% 내지 +10%가 되는, 터치 입력 장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 스타일러스 펜을 상기 터치 입력 장치의 터치 표면으로부터 위로 소정 높이까지 이동할 때의 상기 공진 회로부의 인덕턴스 값은, 상기 스타일러스 펜 상기 터치 표면에 위치했을 때의 상기 공진 회로부의 인덕턴스 값을 기준으로, -10% 내지 +10%가 되는, 터치 입력 장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 스타일러스 펜을 상기 터치 입력 장치의 터치 표면에 수직하게 위치시킨 후 소정 각도로 틸팅할 때의 상기 공진 회로부의 인덕턴스 값은, 상기 스타일러스 펜이 상기 터치 표면에 수직하게 위치했을 때의 상기 공진 회로부의 인덕턴스 값을 기준으로, -10% 내지 +10%가 되는, 터치 입력 장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 차폐부는 자기장 차폐 시트와 상기 자기장 차폐 시트 아래에 배치된 도전층을 포함하고,
   상기 도전층은 적어도 하나 이상의 슬릿(slit)을 포함하는, 터치 입력 장치.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 슬릿은 상기 도전층의 일측 가장자리로부터 상기 도전층의 내측 방향으로 길게 연장된 형상을 갖는, 터치 입력 장치.
   
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 슬릿은 상기 도전층의 가로 또는/및 세로 방향으로의 파선 형상을 갖는, 터치 입력 장치.
   
10. 공진 회로부를 포함하는 스타일러스 펜을 구동시키고 상기 스타일러스 펜으로부터의 펜 신호를 감지하는 터치 입력 장치에 있어서,
    커버층;
    상기 커버층 아래에 배치되고, 상기 스타일러스 펜을 구동시키고 상기 펜 신호를 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 패턴을 포함하는 센서부;
    상기 센서부 아래에 배치된 디스플레이부;
    상기 디스플레이부 아래에 배치된 자기장 차폐 시트; 및
    상기 자기장 차폐 시트 아래에 배치된 도전층;을 포함하고,
    상기 도전층은 적어도 하나 이상의 슬릿(slit)을 포함하는, 터치 입력 장치.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 슬릿은 상기 도전층의 일측 가장자리로부터 상기 도전층의 내측 방향으로 길게 연장된 형상을 갖는, 터치 입력 장치.
    
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 슬릿은 상기 도전층의 가로 또는/및 세로 방향으로의 파선 형상을 갖는, 터치 입력 장치.
    
13. 제 10 항에 있어서,
    상기 도전층 아래에 배치된 전도성 재질의 프레임;을 더 포함하고,
    상기 프레임은, 상기 도전층의 슬릿의 적어도 일부와 대응되는 개구부를 갖는, 터치 입력 장치.
    
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 프레임은, 상기 프레임의 개구부에 배치된 비전도성 재질의 충전 부재;를 포함하는, 터치 입력 장치.

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