KR20240019655A - 펜 및 터치 입력 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 형태에 따른 펜 및 터치 입력 시스템은, 센서부 및 상기 센서부를 제어하는 제어부를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함한다.

Description

펜 및 터치 입력 시스템{PEN AND TOUCH INPUT SYSTEM}

본 개시는 펜 및 터치 입력 시스템에 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.

EMR 방식은 스타일러스 펜의 핵심기능인 쓰기/그리기 품질은 우세하나, 커패시턴스 터치 패널 외에 별도의 EMR 센서 패널과 EMR 구동 IC가 추가되어야 하므로, 두께가 두껍고 비용이 더 많이 드는 단점이 있다.

커패시티브 공진 방식은 일반적인 커패시턴스 터치 센서와 터치 컨트롤러 IC를 사용하여 추가적인 비용이 없으면서도, IC의 성능을 올려서 펜 터치까지 지원하는 방식이다.

EMR 방식 또는 커패시티브 공진 방식에서, 터치 센서가 스타일러스 펜에 의한 터치를 보다 정확하게 식별하기 위해서는 공진신호의 진폭이 커야 하며, 이에 따라 스타일러스 펜에 전달되는 구동신호의 주파수가 스타일러스 펜에 내장된 공진 회로의 공진 주파수와 거의 동일하도록 한다. 그러나 종래의 EMR 방식 또는 커패시티브 공진 방식에 의하면, 공진 주파수와 구동 신호의 주파수가 일치하더라도, 신호 전달의 감쇠가 매우 커서 신호전달이 어려운 문제점이 있다. 그 결과, 수많은 터치 컨트롤러 IC 벤더들의 오랫동안의 시도에도 불구하고, 충분한 출력신호가 나오지 않아 아직까지 양산에 성공한 업체가 없는 실정이다.

따라서 최대의 출력 신호를 만들 수 있는 EMR 방식 또는 커패시티브 공진 스타일러스 펜을 제조하기 위해서는 내부의 공진회로 및 펜의 구조를 어떻게 설계할 것인가가 매우 중요한 요소가 된다.

한편, 패시브 스타일러스 펜 중 EMR(Electro-Magnetic Resonance) 방식의 펜의 경우, 디지타이저(digitizer)가 펜에 전자기 신호를 전달한 후, 디지타이저가 펜으로부터 공진 신호를 입력받는다. 이러한 디지타이저에는 펜에 의한 터치 정보를 수신하기 위해 자기 신호에 의해 전류가 유도될 수 있는 코일이 촘촘하게 배열되어 있다. 이러한 디지타이저는 터치 입력 장치의 소형화, 박형화에 대응할 수 없고, 유연하게 설계될 수도 없는 문제가 있다.

본 실시 형태들은 충분한 출력 신호를 만들 수 있는 스타일러스 펜을 포함한 펜 및 터치 입력 시스템을 제공하기 위한 것이다.

또한, 터치 위치를 검출하고, 스타일러스 펜을 구동시키며, 스타일러스 펜의 위치를 검출할 수 있는 다기능의 터치 입력 장치를 포함한 펜 및 터치 입력 시스템을 제공한다.

또한, 스타일러스 펜의 위치에 따라 감지 회로부의 출력 전압이 달라지는 문제를 해결할 수 있는 터치 입력 장치를 포함한 펜 및 터치 입력 시스템을 제공한다.

또한, 터치 입력 장치의 화면이 태블릿PC의 화면의 크기로 확대되는 경우에, 터치 구동 신호와 펜 구동 신호의 동작 주파수 대역폭(bandwidth)을 넓힐 수 있는 터치 입력 장치를 포함한 펜 및 터치 입력 시스템을 제공한다.

또한, 터치 입력 장치의 화면이 태블릿PC의 화면의 크기로 확대되는 경우에, 펜 감지 신호의 감쇠를 완화시킬 수 있는 터치 입력 장치를 포함한 펜 및 터치 입력 시스템을 제공한다.

또한, 하나의 층 위에서 구현될 수 있는 펜 및 터치 입력 시스템을 제공한다.

또한, 스타일러스 펜에 의한 터치 감지 성능을 향상시킬 수 있는 펜 및 터치 입력 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제들에 한정되지 않는다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 펜 및 터치 입력 시스템은, 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템으로서, 상기 센서부는, 제1 방향을 따라 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제1 패턴; 상기 제1 방향으로 연장 형성되고, 상기 제1 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제2 패턴; 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴; 및 상기 제2 방향으로 연장 형성되고, 상기 제3 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제4 패턴;을 포함하고, 상기 다수의 제2 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고, 상기 다수의 제4 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고, 상기 스타일러스 펜은, 바디부; 상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 팁; 상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 및 상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 구동용 패턴들로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 감지용 패턴들로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 펜 감지용 패턴들로부터 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들 중 최대값과 최소값을 갖는 두 개의 펜 감지 신호들을 출력하는 두 개의 펜 감지용 패턴 사이를 상기 스타일러스 펜의 터치 지점으로 결정한다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따른 펜 및 터치 입력 시스템은, 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템으로서, 상기 센서부는, 제1 방향을 따라 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제1 패턴; 상기 제1 방향으로 연장 형성되고, 상기 제1 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제2 패턴; 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴; 및 상기 제2 방향으로 연장 형성되고, 상기 제3 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제4 패턴;을 포함하고, 상기 다수의 제2 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고, 상기 다수의 제4 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고, 상기 스타일러스 펜은, 바디부; 상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 팁; 상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 및 상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 구동용 패턴들로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 감지용 패턴들로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들 중에서 인접한 두 개의 펜 감지용 패턴의 신호가 서로 부호가 반대인 패턴 사이를 상기 스타일러스 펜의 터치 지점으로 결정한다.

본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 펜 및 터치 입력 시스템은, 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템으로서, 상기 센서부는, 제1 방향을 따라 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제1 패턴; 상기 제1 방향으로 연장 형성되고, 상기 제1 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제2 패턴; 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴; 및 상기 제2 방향으로 연장 형성되고, 상기 제3 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제4 패턴;을 포함하고, 상기 다수의 제2 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고, 상기 다수의 제4 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고, 상기 스타일러스 펜은, 바디부; 상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 팁; 상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 및 상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 구동용 패턴들로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 감지용 패턴들로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들을 미분하여 미분값이 최대가 되는 상기 펜 감지용 패턴들 상의 위치를 상기 스타일러스 펜의 터치 지점으로 결정한다.

본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 펜 및 터치 입력 시스템은, 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템으로서, 상기 센서부는, 제1 방향을 따라 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제1 패턴; 상기 제1 방향으로 연장 형성되고, 상기 제1 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제2 패턴; 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴; 및 상기 제2 방향으로 연장 형성되고, 상기 제3 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제4 패턴;을 포함하고, 상기 다수의 제2 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고, 상기 다수의 제4 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고, 상기 스타일러스 펜은, 바디부; 상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 팁; 상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 및 상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 구동용 패턴들로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 감지용 패턴들로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 펜 감지용 패턴들 중 인접한 두 개의 펜 감지용 패턴들로부터 차동 신호를 수신하고, 수신된 차동 신호에서 최대값 또는 최소값을 바탕으로 스타일러스 펜의 터치 지점을 결정한다.

본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 펜 및 터치 입력 시스템은, 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템으로서, 상기 센서부는, 제1 방향을 따라 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제1 패턴; 및 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴;을 포함하고, 상기 스타일러스 펜은, 바디부; 상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 팁; 상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 및 상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 및 상기 다수의 제3 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 구동용 패턴들로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 및 상기 다수의 제3 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 감지용 패턴들로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 펜 감지용 패턴들로부터 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들 중 최대값과 최소값을 갖는 두 개의 펜 감지 신호들을 출력하는 두 개의 펜 감지용 패턴 사이를 상기 스타일러스 펜의 터치 지점으로 결정한다.

본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 펜 및 터치 입력 시스템은, 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템으로서, 상기 센서부는, 제1 방향을 따라 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제1 패턴; 및 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴;을 포함하고, 상기 스타일러스 펜은, 바디부; 상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 팁; 상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 및 상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 및 상기 다수의 제3 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 구동용 패턴들로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 및 상기 다수의 제3 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 감지용 패턴들로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들 중에서 인접한 두 개의 펜 감지용 패턴의 신호가 서로 부호가 반대인 패턴 사이를 상기 스타일러스 펜의 터치 지점으로 결정한다.

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본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 펜 및 터치 입력 시스템은, 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템으로서, 상기 센서부는, 제1 방향을 따라 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제1 패턴; 상기 제1 방향으로 연장 형성되고, 상기 제1 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제2 패턴; 상기 제1 방향과 수직한다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴; 및 상기 제2방향으로 연장 형성되고, 상기 제3 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제4 패턴;을 더 포함하고, 상기 다수의 제2 패턴 중 적어도 일부 또는 상기 다수의 제4 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고, 상기 스타일러스 펜은, 바디부; 상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 팁; 상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 및 상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 구동용 패턴들로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 패턴들을 펜 감지용 패턴들로 선택하고, 상기 선택된 펜 감지용 패턴들을 통해서 상기 스타일러스 펜으로부터 방출되는 스타일러스 펜 신호를 센싱하도록 하고, 상기 제어부는, 상기 펜 감지용 패턴들로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 펜 감지용 패턴들로부터 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들 중 최대값과 최소값을 갖는 두 개의 펜 감지 신호들을 출력하는 두 개의 펜 감지용 패턴 사이를 상기 스타일러스 펜의 터치 지점으로 결정한다.

본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 펜 및 터치 입력 시스템은, 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템으로서, 상기 센서부는, 제1 방향을 따라 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제1 패턴; 상기 제1 방향으로 연장 형성되고, 상기 제1 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제2 패턴; 상기 제1 방향과 수직한다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴; 및 상기 제2방향으로 연장 형성되고, 상기 제3 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제4 패턴;을 더 포함하고, 상기 다수의 제2 패턴 중 적어도 일부 또는 상기 다수의 제4 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고, 상기 스타일러스 펜은, 바디부; 상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 팁; 상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 및 상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 구동용 패턴들로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 패턴들을 펜 감지용 패턴들로 선택하고, 상기 선택된 펜 감지용 패턴들을 통해서 상기 스타일러스 펜으로부터 방출되는 스타일러스 펜 신호를 센싱하도록 하고, 상기 제어부는, 상기 펜 감지용 패턴들로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들 중에서 인접한 두 개의 펜 감지용 패턴의 신호가 서로 부호가 반대인 패턴 사이를 상기 스타일러스 펜의 터치 지점으로 결정한다.

본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 펜 및 터치 입력 시스템은, 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템으로서, 상기 센서부는, 제1 방향을 따라 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제1 패턴; 상기 제1 방향으로 연장 형성되고, 상기 제1 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제2 패턴; 상기 제1 방향과 수직한다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴; 및 상기 제2방향으로 연장 형성되고, 상기 제3 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제4 패턴;을 더 포함하고, 상기 다수의 제2 패턴 중 적어도 일부 또는 상기 다수의 제4 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고, 상기 스타일러스 펜은, 바디부; 상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 팁; 상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 및 상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 구동용 패턴들로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 패턴들을 펜 감지용 패턴들로 선택하고, 상기 선택된 펜 감지용 패턴들을 통해서 상기 스타일러스 펜으로부터 방출되는 스타일러스 펜 신호를 센싱하도록 하고, 상기 제어부는, 상기 펜 감지용 패턴들로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들을 미분하여 미분값이 최대가 되는 상기 펜 감지용 패턴들 상의 위치를 상기 스타일러스 펜의 터치 지점으로 결정한다.

본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 펜 및 터치 입력 시스템은, 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템으로서, 상기 센서부는, 제1 방향을 따라 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제1 패턴; 상기 제1 방향으로 연장 형성되고, 상기 제1 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제2 패턴; 상기 제1 방향과 수직한다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴; 및 상기 제2방향으로 연장 형성되고, 상기 제3 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제4 패턴;을 더 포함하고, 상기 다수의 제2 패턴 중 적어도 일부 또는 상기 다수의 제4 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고, 상기 스타일러스 펜은, 바디부; 상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 팁; 상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 및 상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 구동용 패턴들로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 패턴들을 펜 감지용 패턴들로 선택하고, 상기 선택된 펜 감지용 패턴들을 통해서 상기 스타일러스 펜으로부터 방출되는 스타일러스 펜 신호를 센싱하도록 하고, 상기 제어부는, 상기 펜 감지용 패턴들로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신하기 위한 것이고, 상기 제어부는, 상기 펜 감지용 패턴들 중 인접한 두 개의 펜 감지용 패턴들로부터 차동 신호를 수신하고, 수신된 차동 신호에서 최대값 또는 최소값을 바탕으로 스타일러스 펜의 터치 지점을 결정한다.

본 개시의 실시 형태들 중 적어도 하나에 의하면, 최적의 스타일러스 펜의 공진회로의 구조를 제시함으로써, 얇은 직경으로도 충분한 출력 신호를 생성할 수 있다는 장점이 있다.

본 개시의 실시 형태들 중 적어도 하나에 의하면, 외부 요인에 대해 강건한 스타일러스 펜을 제공할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치를 사용하면, 터치 위치를 검출하고, 스타일러스 펜을 구동시키며, 스타일러스 펜의 위치를 검출할 수 있는 이점이 있다.

또한, 스타일러스 펜의 위치에 따라 감지 회로부의 출력 전압이 달라지는 문제를 해결할 수 있는 이점이 있다.

또한, 터치 입력 장치의 화면이 태블릿PC의 화면의 크기로 확대되는 경우에, 터치 구동 신호와 펜 구동 신호의 동작 주파수 대역폭(bandwidth)을 넓힐 수 있는 이점이 있다.

또한, 터치 입력 장치의 화면이 태블릿PC의 화면의 크기로 확대되는 경우에, 펜 감지 신호의 감쇠를 완화시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 터치 입력 장치의 제조 비용을 낮출 수 있는 장점이 있다.

또한, 보다 얇고 작은 폼 팩터를 제공할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 스타일러스 펜으로부터 출력되는 신호의 SNR(signal-noise-ratio)을 개선할 수 있는 장점이 있다.

또한, 터치 입력의 수신 감도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 보다 정확한 터치 위치를 산출할 수 있는 장점이 있다.

또한, 팜 리젝션을 수행할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 효과는 상술한 효과들에 한정되지 않으며, 후술할 [발명을 실시하기 위한 구체적인 내용]에서 각 실시 형태마다 더 나은 효과나 특유의 효과가 발휘될 수 있다.

도 1a은 스타일러스 펜과 터치 입력 장치를 포함하는 펜 및 터치 입력 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 1b는 도 1A에 도시된 펜 및 터치 입력 시스템에서 업링크(uplink)와 다운링크(downlink)를 설명하기 위한 도면이다.
도 1c는 업링크에서, +구동채널과 -구동채널 사이의 간격을 설명하기 위한 도면이다.
도 1d는 스타일러스 펜과 터치 입력 장치를 포함하는 펜 및 터치 입력 시스템의 다른 실시 형태를 나타낸 개념도이다.
도 2a는 스타일러스 펜과 터치 입력 장치 사이의 신호 전달 동작을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2b는 도 1a의 터치 입력 장치의 일부 적층 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2c 및 도 2d는 도 1d의 터치 입력 장치의 일부 적층 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 터치 입력 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 실시 형태들에 따른 스타일러스 펜을 나타낸 도면이다.
도 3은 스타일러스 펜의 인덕터부를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 6는 주파수 변화에 따른 인덕턴스와 Q 값을 나타내는 도면이다.
도 7와 도 8은 각각 에나멜선과 리츠선을 나타내는 도면이다.
도 9은 복수 층 권선방식을 나타내는 도면이다.
도 10 내지 도 12은 비교 실험 결과를 나타내는 그래프들이다.
도 13은 종래의 플렉서블 디스플레이 패널 상에서 스타일러스 펜(10)의 위치에 따라 CVA(Capacitor Voltage Amplitude)의 출력전압(Vout)이 달라지는 것을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 14는 도 1에서 펜(10)의 위치에 따라 CVA의 출력전압(Vout1, Vout2)이 다르다는 것을 전류 센싱(current sensing)을 통해 설명하기 위한 도면이다.
도 15은 도 1에서 펜(10)의 위치에 따라 CVA의 출력전압(Vout1, Vout2)이 다르다는 것을 전압 센싱(voltage sensing)을 통해 설명하기 위한 도면이다.
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.
도 46은 또 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 47은 일 실시예에 따른 터치부의 전극(또는 패턴) 및 트레이스의 배치 형태의 일례를 나타낸 도면이다.
도 48은 일 실시예에 따른 터치부의 전극(또는 패턴) 및 트레이스의 배치형태의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 49는 일 실시예에 따른 터치부의 센서부 상에 스타일러스 펜이 위치한 경우를 나타낸 도면이다.
도 50은 도 48 및 도 49에 도시된 실시예들에 따른 터치부의 신호 측정 방법을 나타낸 그래프이다.
도 51 및 도 52는 일 실시예에 따른 스타일러스 펜에 의한 감지 신호를 나타낸 그래프이다.
도 53 및 도 54는 다른 실시예에 따른 스타일러스 펜에 의한 감지신호를 나타낸 그래프이다.
도 55는 일 실시예에 따른 터치부의 센서부 상에 스타일러스 펜이 위치한 경우를 나타낸 도면이다.
도 56 및 도 57은 일 실시예에 따른 스타일러스 펜에 의한 감지 신호를 나타낸 그래프이다.
도 58 및 도 59는 다른 실시예에 따른 스타일러스 펜에 의한 감지 신호를 나타낸 그래프이다.
도 60은 터치 입력 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 61은 일 실시예에 따른 터치부의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 62는 다른 실시예에 따른 터치부의 전극(또는 패턴) 및 트레이스의 배치 형태의 일례를 나타낸 도면이다.
도 63은 본 발명에 따른 터치 입력 장치(2) 또는 스타일러스 구동장치에 있어서 스타일러스 펜의 구동 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 64는 본 발명에 따른 터치 입력 장치(2) 또는 스타일러스 구동장치에 있어서 스타일러스 펜을 활성화시키는 방법을 구체적으로 설명하는 도면이다.
도 65는 본 발명에 따른 터치 입력 장치(2)에 있어서 스타일러스(2) 신호 검출 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 66 내지 68은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 장치(2)에 있어서 스타일러스 펜으로부터의 신호 검출 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 69는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 장치에 있어서 제2 전극의 다양한 배선 구조를 도시한다.
도 70 및 71은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 장치를 이용한 스타일러스의 신호 검출 능력을 검증하기 위한 실험과정 및 그 결과를 도시한다.
도 72은 터치부 및 호스트를 나타내는 블록도이다.
도 73는 터치부로부터 호스트에 제공되는 터치 데이터의 일 예를 나타내는 도면이다.

이하, 본 문서의 다양한 실시 형태가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시 형태의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성 요소에 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 구성 요소)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 구성 요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성 요소를 다른 구성 요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성 요소들을 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 구성 요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성 요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성 요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성 요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성 요소와 다른 구성 요소 사이에 다른 구성 요소(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 실시 형태를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 형태의 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 실시 형태들을 배제하도록 해석될 수 없다.

본 문서의 다양한 실시 형태들에 따른 터치 입력 장치는, 예를 들면, 스마트 폰, 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 영상전화기, 전자책 리더기(e-book reader), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북컴퓨터(netbook computer), 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시 형태에 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 본 발명의 실시 형태에 따른 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템에 대해 설명하기로 한다.

도 1a은 스타일러스 펜과 터치 입력 장치를 포함하는 펜 및 터치 입력 시스템을 나타낸 개념도이다.

도 1a을 참조하면, 스타일러스 펜(10)은 터치 입력 장치(2)의 터치 스크린(20) 근처에서 터치 입력 장치(2) 또는 터치 스크린(20)으로부터 출력되는 신호를 수신(또는 업링크(uplink)하고, 터치 스크린(20)에 신호를 송신(또는 다운링크(downlink)할 수 있다. 여기서, 터치 입력 장치(2)는 센서부와 센서부를 제어하는 제어부를 포함하고, 스타일러스 펜(10)과 상호 작용하므로 '펜 및 터치 입력 장치'로도 명명될 수 있다.

도 1b는 도 1a에 도시된 펜 및 터치 입력 시스템에서 업링크(uplink)와 다운링크(downlink)를 설명하기 위한 도면이다.

도 1b의 좌측 도면을 참조하면, 업링크에서는 도 1a의 스타일러스 펜(10) 내부의 코일에 기전력(V2, 또는 Vemf)이 형성된다. 도 1b의 우측 도면을 참조하면, 다운링크에서는 터치 입력 장치(20)의 센서부에서 기전력(V1, 또는 Vemf)가 형성된다. 즉, 스타일러스 펜 내부의 코일과 터치 입력 장치의 센서부는 서로 트랜스포머(transformer)로 동작한다.

도 1b는 업링크에서, +구동채널과 -구동채널 사이의 간격을 설명하기 위한 도면이다.

도 1c를 참조하면, 업링크에서, +구동채널과 -구동채널 사이의 간격은 스타일러스 펜 내부의 인덕터 형상과 위치에 따라 최적의 간격이 있다. 일반적인 스타일러스 펜 설계 기준으로, +구동채널과 -구동채널 사이의 간격은 최소 1채널 이상의 간격(4mm)을 벌리는 것이 바람직하다.

도 1d는 스타일러스 펜과 터치 입력 장치를 포함하는 펜 및 터치 입력 시스템의 다른 실시 형태를 나타낸 개념도이다.

도 1d를 참조하면, 터치 입력 장치(2)는 폴더블(foldable)하다. 스타일러스 펜(10)은 폴더블 터치 입력 장치(2)의 터치 스크린(20) 근처에서 터치 입력 장치(2) 또는 터치 스크린(20)으로부터 출력되는 신호를 수신하고, 터치 스크린(20)에 신호를 송신할 수 있다.

직사각형 형상의 폴더블 터치 입력 장치(2) 또는 그에 포함되는 터치 스크린(20) 등의 부재에서, 평면상 좌측에 위치하는 장변을 제1 장변(LS1), 우측에 위치하는 장변을 제2 장변(LS2), 위쪽에 위치하는 단변을 제1 단변(SS1), 아래쪽에 위치하는 단변을 제2 단변(SS2)으로 지칭하기로 한다.

폴더블 터치 입력 장치(2)는 제1 단변(SS1) 및 제2 단변(SS2)을 가로지르는 폴딩축(AXIS_F)을 기준으로 소정의 폴딩 방향을 따라 구부러질 수 있다. 즉, 폴더블 터치 입력 장치(2)는 폴딩축(AXIS_F)을 기준으로 폴딩 방향을 따라 접힌 상태(folded state)와 펼쳐진 상태(unfolded state) 간의 상태 전환이 가능할 수 있다.

도 2a는 스타일러스 펜과 터치 입력 장치 사이의 신호 전달 동작을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2a의 (a)를 참조하면, 터치 스크린(20a)은 디지타이저(29), 디스플레이 패널(251), 센서부(21), 및 윈도우(22)를 포함한다.

패시브 스타일러스 펜 중 EMR(Electro-Magnetic Resonance) 방식의 펜의 경우, 디지타이저(digitizer)(29)가 EMR 방식의 스타일러스 펜(10a)에 자기신호(B)를 전달하면, 스타일러스 펜(10a)에 포함된 공진 회로가 자기 신호(B)에 공진한다. 그러면, 디지타이저(33)가 스타일러스 펜(10a)으로부터 공진된 자기 신호(B)를 입력받는다.

디지타이저(29)는 디스플레이 패널(251) 아래에 부착될 수 있으며, 도전성의 안테나 루프가 복수로 형성되어 있는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)와 안테나 루프에 의해 생성된 자기장을 차단하고, 안테나 루프가 자기장을 형성할 때 다른 전기적 소자, 구성요소에서 생성될 수 있는 와전류를 차단하는 페라이트 시트(ferrite sheet)를 포함한다.

FPCB에는 공진 신호가 입력되는 위치를 감지하기 위한 복수의 안테나 루프가 복수의 레이어로 구성된다. 하나의 안테나 루프는 적어도 하나의 다른 안테나 루프와 Z축 방향으로 중첩한 형태를 가진다. 이에 의해 FPCB의 두께가 두껍다. 따라서, 디지타이저(29)를 사용하는 경우 터치 입력 장치(2)의 박형화, 소형화에 어려움이 있다.

이러한 디지타이저(29)가 폴더블/플렉서블 터치 입력 장치(2)에 탑재되는 경우, 접힘이 발생할 때 폴딩되는 영역에 부착된 FPCB에 변형이 발생할 수 있다. 반복적인 접힘에 의해 안테나 루프를 형성하는 배선 부재에 스트레스가 가해지고, 결국 배선 부재의 손상을 가져올 수 있다. 페라이트 시트는 안테나 루프에 의해 발생된 자기장이 터치 입력 장치(2) 내부에 미치는 영향을 차단한다. 페라이트 시트도 두께가 두껍고, 터치 입력 장치(2)의 접힘이 발생할 때 변형이 발생되기 쉬우며, 반복적인 접힘에 의해 손상될 수 있다.

도 2a의 (b)를 참조하면, 터치 스크린(20c)은 디스플레이 패널(251), 센서부(21), 및 윈도우(22)를 포함한다.

공진 회로를 포함하는 스타일러스 펜(10)의 경우, 센서부(21)의 전극(또는 패턴)이 스타일러스 펜(10)에 자기 신호(B)를 전달하면, 스타일러스 펜(10)에 포함된 공진 회로가 자기 신호(B)에 공진한다. 그러면, 센서부(21)의 전극(또는 패턴)이 스타일러스 펜(10)으로부터 공진된 전자기 신호(E 및/또는 B)를 입력받을 수 있다. 저항이 작은 메탈 메쉬(metal mesh)로 센서부(21)의 전극(또는 패턴)이 형성되는 경우, 스타일러스 펜(10)으로부터의 자기 신호의 검출이 가능하다.

마찬가지로, 디지타이저(29)와 비교하면, 터치 스크린(20c)은 자기신호를 스타일러스 펜(10)에 전달하기 위한 추가적인 유닛이나 모듈을 필요로 하지 않으므로, 터치 스크린(20b)의 박형화가 가능하고, 제조 비용에 있어서도 장점이 있다.

도 2a의 (c)를 참조하면, 터치 스크린(20b)은 루프 코일(264), 디스플레이 패널(251), 센서부(21), 및 윈도우(22)를 포함한다.

공진 회로를 포함하는 스타일러스 펜(10)의 경우, 루프 코일(264)이 스타일러스 펜(10)에 자기 신호(B)를 전달하면, 스타일러스 펜(10)에 포함된 공진회로가 자기 신호(B)에 공진한다. 그러면, 센서부(21)의 전극(또는 패턴)이 스타일러스 펜(10)으로부터 공진된 전자기 신호(E 및/또는 B)를 입력받을 수 있다.

디지타이저(29)와 비교하면, 루프 코일(264)은 터치 위치를 검출하기 위한 자기 신호(B)를 수신하지 않으므로, 배선 구조가 간단하여 터치 스크린(20b)의 박형화가 가능하다. 이로써, 터치 입력 장치(2)의 박형화, 소형화가 가능하다. 또한, 루프 코일(264)은 다양한 크기로 다양한 위치에 형성될 수 있으므로, 이러한 터치 스크린(20b)은 폴더블/플렉서블 터치 입력 장치(2)에도 적용이 가능하다.

루프 코일(264)은 안테나 루프가 위치한 기판과 및 페라이트 시트를 포함할 수 있다. 안테나 루프는 구리, 은 등과 같은 도체 재료로 형성될 수 있다. 안테나 루프는 기판 외에도 센서부(21)과 동일한 층에 위치할 수 있고, 이 경우, 안테나 루프는 메탈 메시, ITO, 그래핀, 실버 나노 와이어 등과 같은 높은 투과율, 저 임피던스를 나타내는 도체 재료로 형성될 수 있다. 또한 안테나 루프는 윈도우 아래에 위치할 수 있고, 이 경우 기판은 루프 코일(264)에 포함되지 않을 수 있다.

상기에서 센서부(21)은 터치 좌표를 검출하기 위한 다수의 전극(또는 패턴)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서부(21)는 제1 방향의 터치 좌표를 검출하기 위한 복수의 제1 터치 전극과 제1 방향과 교차하는 제2 방향의 터치 좌표를 검출하기 위한 복수의 제2 터치 전극을 포함할 수 있다. 도 2에서 센서부(21)가 하나의 층으로 도시되었으나, 제1 터치 전극과 제2 터치 전극은 서로 상이한 층에 각각 위치할 수도 있고, 서로 중첩하여 위치할 수도 있고, 서로 중첩하여 위치하지 않을 수도 있고, 제1 터치 전극과 제2 터치 전극 사이에 별도의 층이 개재되어 있을 수도 있으며, 이에 제한되지 않는다.

도 2a의 (d)를 참조하면, 터치 스크린(20d)은 디스플레이 패널(251), 센서부(21), 및 윈도우(22)를 포함한다.

공진 회로를 포함하는 액티브 스타일러스 펜(10')의 경우, 액티브 스타일러스 펜(10')에 포함된 공진 회로는 액티브 스타일러스 펜(10') 내의 전원(예를 들어, 전력을 저장하기 위한 배터리(이차 전지를 포함함) 및 EDLC(electric double layered capacitor)와 같은 커패시터)을 사용하여 공진한다. 그러면, 센서부(21)의 전극이 스타일러스 펜(10')으로부터 공진된 전자기 신호(E 및/또는 B)를 입력받을 수 있다. 저항이 작은 메탈 메시로 센서부(21)의 전극(또는 패턴)이 형성되는 경우, 스타일러스 펜(10')으로부터의 자기 신호의 검출이 가능하다. 액티브 스타일러스 펜(10')은 전자기 신호를 생성하기 위해 공진 회로뿐만 아니라, 전원을 사용하여 소정 주파수를 갖는 전자기 신호(E 및/또는 B)를 출력하는 회로를 포함할 수 있다. 또한, 액티브 스타일러스 펜(10')은 공진 회로와 소정 주파수를 갖는 전자기 신호(E 및/또는 B)를 출력하는 회로를 모두 포함할 수도 있다.

터치 스크린(20d)은 자기 신호를 스타일러스 펜(10')에 전달하지 않고도 스타일러스 펜(10')으로부터 전자기 신호를 수신할 수 있다. 즉, 터치 스크린(20d)은 스타일러스 펜(10')에 포함된 공진 회로를 공진시키기 위한 신호를 생성하기 위한 추가적인 유닛이나 모듈을 필요로 하지 않으므로, 터치 스크린(20d)의 박형화, 소형화가 가능하고, 소비 전력과 제조 비용에 있어서도 장점이 있다.

다음으로 도 2b 내지 도 2d를 참조하여, 도 2a의 (b)의 터치 스크린(20b)의 구조에 대해 상세하게 설명한다.

도 2b는 도 1a의 터치 입력 장치의 일부 적층 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2b를 참조하면, 디스플레이 패널(251)은 기판(2510) 상에 배치된 회로 구동층(2512)을 포함할 수 있다. 회로 구동층(2512)은 영상을 표시하는 화소의 발광층(2514)을 구동하는 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 회로 구동층(2512)은 복수의 박막 트랜지스터와 커패시터를 포함할 수 있다.

회로 구동층(2512) 상에는 발광층(2514)이 배치될 수 있다. 발광층(2514)은 유기 발광층을 포함할 수 있다. 발광층(2514)은 회로 구동층(2512)에서 전달하는 구동 신호에 따라 다양한 휘도로 발광할 수 있다.

발광층(2514) 상에는 공통 전극층(2516)이 배치될 수 있다. 공통 전극층(2516)은 슬릿 형태의 적어도 하나의 개구를 가질 수 있다.

공통 전극층(2516) 상에는 봉지층(미도시)이 배치될 수 있다. 봉지층(미도시)은 무기막 또는 무기막과 유기막의 적층막을 포함할 수 있다. 다른 예로 봉지층(미도시)으로 글래스나 봉지 필름 등이 적용될 수도 있다.

봉지층(미도시) 상에는 터치 전극층(21) 또는 터치 전극 등이 배치될 수 있다. 터치 전극층(21)은 터치 입력을 인지하는 층으로서, 터치 부재의 기능을 수행할 수 있다. 터치 전극층(21)은 복수의 터치 영역과 터치 전극들을 포함할 수 있다. 터치 전극층(21)은 손가락이나 스타일러스 펜과 같은 객체의 터치 입력을 인지하므로, '센서부' 또는 '센서층'이라고도 명명될 수 있다.

터치 전극층(21) 상에는 편광층(23)이 배치될 수 있다. 편광층(23)은 외광 반사를 줄이는 역할을 할 수 있다. 편광층(23)은 점착층을 통해 터치 전극층(21)상에 부착될 수 있다. 편광층(23)은 생략될 수도 있다.

편광층(23) 상에는 보호층(22)이 배치될 수 있다. 보호층(22)은 예컨대 윈도우 부재 또는 커버층을 포함할 수 있다. 보호층(22)은 광학 투명 접착제 등에 의해 편광층(23) 상에 부착될 수 있다.

디스플레이 패널(251)의 아래에는 자기장 차폐층(24)이 배치될 수 있다. 자기장 차폐층(24)은 자기장을 차단하는 페라이트 시트를 포함할 수 있다. 이외에도 자기장 차폐층(24)은 기판(2510) 아래에 접착된 페라이트 분말을 포함할 수 있다. 자기장 차폐층(24)은 터치 전극층(21) 및/또는 스타일러스 펜(10)이 자기장을 형성할 때 다른 전기적 소자, 구성요소에서 생성될 수 있는 와전류를 차단할 수 있다.

도 2c 및 도 2d는 도 1d의 터치 입력 장치의 일부 적층 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2c의 적층 구조는 도 2b의 적층 구조와 동일하나, 폴딩축(AXIS_F)을 기준으로 폴더블 터치 입력 장치(2)의 접힘이 발생할 때 폴딩되는 영역(이하, 폴딩 영역)(FA)에 자기장 차폐층(24)이 위치할 수 있다.

도 2d의 적층 구조는 도 2c의 적층 구조와 비교하여, 폴딩 영역(FA) 또는 폴딩 영역(FA)에 포함된 일 영역을 제외하고 자기장 차폐층(24)이 위치할 수 있다. 예를 들어, 자기장 차폐층(24)은 폴딩 영역(FA)과 장변(LS1) 사이의 영역에 위치한 제1 시트(24a) 및 폴딩 영역(FA)과 장변(LS2) 사이의 영역에 위치한 제2 시트(24b)를 포함할 수 있다. 자기장 차폐층(24)은 두 개의 시트 외에 복수의 시트를 포함할 수 있으며, 이 경우에도 자기장 차폐층(24)은 디스플레이 패널(251) 후면의 폴딩 영역(FA)을 제외한 영역 또는 폴딩 영역(FA)의 일부를 제외한 영역에 위치할 수 있다.

다음으로 도 3을 참조하여, 실시 형태에 따른 터치 입력 장치(2)에 대해 설명한다.

도 3은 스타일러스 펜과 상호작용할 수 있는 터치 입력 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도시된 바와 같이, 터치 입력 장치(2)는 무선 통신부(210), 메모리(220), 인터페이스부(230), 전원공급부(240), 디스플레이부(250), 터치부(260), 및 제어부(270) 등을 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 구성요소들은 터치 입력 장치를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 개시 상에서 설명되는 터치 입력 장치는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(210)는, 터치 입력 장치(2)와 무선 통신 시스템 사이, 터치 입력 장치(2)와 다른 터치 입력 장치(2) 사이, 또는 터치 입력 장치(2)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(210)는, 터치 입력 장치(2)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.

이러한 무선 통신부(210)는, 무선 인터넷 모듈(211) 및 근거리 통신모듈(212) 등을 포함할 수 있다.

무선 인터넷 모듈(211)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 터치 입력 장치(2)에 내장될 수 있다. 무선 인터넷 모듈(211)은 무선 인터넷 기술들에 따른 통신망에서 무선 신호를 송수신하도록 이루어진다. 무선 인터넷 기술로는, 예를 들어 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), NR(New Radio), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등이 있으며, 상기 무선 인터넷 모듈(211)은 상기에서 나열되지 않은 인터넷 기술까지 포함한 범위에서 적어도 하나의 무선 인터넷 기술에 따라 데이터를 송수신하게 된다.

근거리 통신 모듈(212)은 근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(BluetoothTM), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi, Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 사용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다. 이러한, 근거리 통신 모듈(212)은, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 통해 터치 입력 장치(2)와 무선 통신 시스템 사이, 터치 입력 장치(2)와 무선 통신 가능 디바이스 사이, 또는 터치 입력 장치(2)와 외부 서버가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 지원할 수 있다. 상기 근거리 무선 통신망은 근거리 무선 개인 통신망(Wireless Personal Area Networks)일 수 있다.

여기서, 무선 통신 가능 디바이스는 본 발명에 따른 터치 입력 장치(2)와 데이터를 상호 교환하는 것이 가능한(또는 연동 가능한) 이동 단말기(mobile terminal, 예를 들어, 스마트 폰, 태블릿 PC, 노트북(notebook) 등)가 될 수 있다. 근거리 통신 모듈(212)은, 터치 입력 장치(2) 주변에, 상기 터치 입력 장치(2)와 통신 가능한 무선 통신 가능 디바이스를 감지(또는 인식)할 수 있다. 나아가, 제어부(270)는 상기 감지된 무선 통신 가능 디바이스가 일 실시 형태에 따른 터치 입력 장치(2)와 통신하도록 인증된 디바이스인 경우, 터치 입력 장치(2)에서 처리되는 데이터의 적어도 일부를, 상기 근거리 통신 모듈(212)을 통해 무선 통신 가능 디바이스로 전송할 수 있다. 따라서, 무선 통신 가능 디바이스의 사용자는, 터치 입력 장치(2)에서 처리되는 데이터를, 무선 통신 가능 디바이스를 통해 이용할 수 있다.

또한, 메모리(220)는 터치 입력 장치(2)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(220)는 터치 입력 장치(2)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 터치 입력 장치(2)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다.

인터페이스부(230)는 터치 입력 장치(2)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(230)는, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

전원공급부(240)는 제어부(270)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 터치 입력 장치(2)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(240)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.

디스플레이부(250)는 터치 입력 장치(2)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이부(250)는 터치 입력 장치(2)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.

디스플레이부(250)는 LCD 디스플레이(liquid crystal display), OLED(organic light-emitting diode) 디스플레이, 전자잉크 디스플레이(e-ink display), 양자점(quantum-dot) 발광 디스플레이, 마이크로 LED(Light emitting diode) 디스플레이 등을 포함할 수 있다.

디스플레이부(250)는 영상을 표시하는 디스플레이 패널(251)과, 디스플레이 패널(251)과 연결되어 영상을 표시하기 위한 신호들을 디스플레이 패널(251)로 공급하는 디스플레이 컨트롤러(252)를 포함한다. 예를 들어, 디스플레이 패널(251)에는 복수의 스캔선, 복수의 데이터선과 같은 신호선들에 연결된 복수의 화소와, 스캔선으로 스캔 신호를 공급하는 스캔 구동/수신부가 위치할 수 있고, 디스플레이 컨트롤러(252)는 데이터선으로 인가하는 데이터 신호를 생성하는 데이터 구동 IC와 영상 신호를 처리하여 디스플레이부(250)의 전반적인 동작을 제어하는 타이밍 컨트롤러, 전원 관리(power management) IC 등을 포함할 수 있다.

터치부(260)은 소정의 방식, 예를 들어 정전용량 방식 등을 이용하여 터치 영역에 가해지는 터치(또는 터치 입력)를 감지한다. 일 예로서, 터치부(260)은, 특정 부위에 발생하는 정전 용량, 전압, 또는 전류 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치부(260)은, 터치 영역 상에 터치를 가하는 터치 객체가 터치부(260) 상에 터치 되는 위치, 면적, 터치 시의 정전 용량 등을 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. 여기에서, 터치 객체는 상기 터치스크린에 터치를 인가하는 물체로서, 예를 들어, 사용자의 신체 부위(손가락, 손바닥 등), 패시브(passive) 또는 액티브(active) 방식의 스타일러스 펜(10) 등이 될 수 있다.

터치부(260)은 도 2의 센서부(21)를 포함하는 터치 패널(261)와 터치 패널(261)에 구동 신호를 인가하고 터치 패널(261)로부터 감지 신호를 수신하여, 제어부(270) 및/또는 디스플레이 컨트롤러(252)에 터치 데이터를 전달하는 터치 컨트롤러(262)를 포함한다. 터치 패널(261)은 손가락 또는 스타일러스 펜의 터치 입력을 센싱할 수 있는 센서부를 포함할 수 있다. 상기 센서부는 다수의 패턴(또는 전극)을 포함할 수 있다. 상기 센서부는 손가락 또는 스타일러스 펜과 같은 객체를 센싱하고, 스타일러스 펜을 구동시킬 수 있다. 구체적인 센서부는 도 16 이하에서 상세히 설명하도록 한다.

터치 컨트롤러(262)는 도 2의 센서부(21)의 복수의 제1 터치 전극 중 적어도 하나에 연결되어 구동 신호를 인가하고 감지 신호를 수신하는 제1 구동/수신부, 복수의 제2 터치 전극 중 적어도 하나에 연결되어 구동 신호를 인가하고 감지 신호를 수신하는 제2 구동/수신부, 및 제1 구동/수신부와 제2 구동/수신부의 동작을 제어하고, 제1 및 제2 구동/수신부로부터 출력되는 감지 신호를 사용하여 터치 위치를 획득하는 MCU(micro control unit)를 포함할 수 있다.

터치 컨트롤러(262)는 후술할 제어부(270)와 하나의 IC로 통합될 수도 있고, 디스플레이 컨트롤러(252)와 하나의 IC로 통합될 수 있다. 또는, 터치 컨트롤러(262)는 디스플레이 컨트롤러(252) 및 제어부(270)와 하나의 IC로 통합될 수도 있다. 터치 컨트롤러(262)와 제어부(270), 또는 터치 컨트롤러(262)와 디스플레이 컨트롤러(252), 또는 터치 컨트롤러(262), 디스플레이 컨트롤러(252) 및 제어부(270)는 하나로 통합되어 '제어부'로 명명될 수 있다.

디스플레이 패널(251)과 터치 패널(261)는 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성되어, 터치 스크린(20)으로 지칭될 수 있다.

제어부(270)는 터치 입력 장치(2)의 구동을 제어하며, 터치 입력 장치(2)의 터치 감지 결과에 대응하여 터치 좌표 정보를 출력할 수 있다. 또한, 제어부(270)는 터치 감지 결과에 대응하여 구동 신호의 주파수를 변경할 수 있다.

제어부(270)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 터치 입력 장치(2)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(270)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(220)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.

또한, 제어부(270)는 메모리(220)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 3과 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(270)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 터치 입력 장치(2)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.

상기에서 터치부(260)이 디스플레이부(250)와 함께 터치 입력 장치(2)에 포함되는 것으로 설명하였으나, 터치 입력 장치(2)는 터치부(260)만을 포함할 수도 있다.

도 4는 실시 형태들에 따른 스타일러스 펜을 나타낸 도면이다.

도 4의 스타일러스 펜들은 공통적으로 하우징 내의 공진 회로부(12)를 포함한다.

공진 회로부(12)는 LC 공진 회로로서, 도 2 및 도 3의 터치 스크린(20)에서 출력되는 구동 신호에 공진할 수 있다. 구동 신호는, 공진 회로부(12)의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 신호(예를 들어, 사인파, 구형파 등)를 포함할 수 있다. 공진을 위해서는 공진 회로부(12)의 공진 주파수와 구동 신호의 주파수가 동일 내지는 매우 유사해야 한다. 스타일러스 펜(10a, 10b)의 공진 주파수는 스타일러스 펜(10a, 10b)의 공진 회로부(12)의 설계 값에 따른다. 도 2의 (b)의 센서부(21) 또는 도 2의 (c)의 루프 코일(264)이 구동 신호에 의한 전자기장을 발생시키면, 스타일러스 펜(10a, 10b)의 공진 회로부(12)는 자기장의 변화를 통해 수신한 신호를 이용하여 공진한다.

스타일러스 펜(10a, 10b)의 소자들은 하우징에 수용될 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. 하우징은 내부가 비어있으므로, 그 내부에 공진 회로부(12)와 같은 스타일러스 펜(10a, 10b)의 소자를 수용할 수 있다. 이러한 하우징은 비전도성 물질로 이루어질 수 있다.

도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, EMR 방식의 스타일러스 펜(10a)은 공진 회로부(12)를 포함한다. 공진 회로부(12)는 인덕터부(14)와 커패시터부(13)를 포함한다. 인덕터부(14)는 페라이트 코어(115)와 페라이트 코어(115)의 외면에 권선된 코일(116)을 포함한다.

EMR 방식의 스타일러스 펜(10a)은 팁(11a)을 더 포함할 수 있다. 팁(11a)은 스타일러스 펜(10a) 끝 부분으로서, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 페라이트 코어(115)를 관통하도록 배치될 수도 있고, 페라이트 코어(115)로부터 돌출된 것일 수도 있다. 팁(11a)은, 비도체일 수 있고, 또는 도체, 예를 들면 도전성 금속이나 도전성 분말을 혼입한 경질 수지로 이루어지는 전극심으로 구성될 수 있다. 여기서, 팁(11a)은 공진 회로부(12)와 전기적으로 연결되지 않아도 무방하다.

페라이트 코어(115)에는, 예를 들면 원기둥 모양 형상의 페라이트 재료일 수 있다. 페라이트 코어(115)는 팁(11a)를 삽입 통과시키기 위한 소정의 지름(예를 들면 1㎜)의 축심 방향의 관통공이 형성될 수도 있다. 이외에도 페라이트 코어(115)는 원기둥, 다각기둥, 적어도 일부분이 곡면인 기둥 형태, 배흘림기둥 형태, 각뿔대 형태, 원뿔대, 토로이드(toroid), 링(ring) 형태 등으로 형성될 수 있다.

코일(116)은 페라이트 코어(115)의 축심 방향의 전체 길이에 걸쳐 권선될 수 있거나, 일부 길이에 걸쳐 권선될 수 있다. 코일(116)은 커패시터부(13)에 전기적으로 연결된다.

커패시터부(13)는 병렬로 연결된 복수의 커패시터를 포함할 수 있다. 프린트 기판 상의 각 커패시터는 서로 상이한 커패시턴스를 가질 수 있으며, 제조 공정 내에서 트리밍(trimming)될 수 있다.

도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, ECR(Electrically Coupled Resonance) 방식의 스타일러스 펜(10b)은 전도성 팁(11b)과 공진 회로부(12)를 포함한다. 공진 회로부(12)는 인덕터부(14)와 커패시터부(13)를 포함하고 접지(Ground)될 수 있다. 인덕터부(14)는 페라이트 코어(115)와 페라이트 코어(115)의 외면에 권선된 코일(116)을 포함한다.

전도성 팁(11b)은 전부 또는 적어도 일부가 전도성 물질(예를 들어, 금속, 전도성 고무, 전도성 패브릭, 전도성 실리콘 등)로 형성될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

코일(116)은 페라이트 코어(115)의 축심 방향의 전체 길이에 걸쳐 권선될 수 있거나, 일부 길이에 걸쳐 권선될 수 있다. 코일(116)은 커패시터부(13)에 전기적으로 연결된다.

커패시터부(13)는 병렬로 연결된 복수의 커패시터를 포함할 수 있다. 프린트 기판 상의 각 커패시터는 서로 상이한 커패시턴스를 가질 수 있으며, 제조 공정 내에서 트리밍(trimming)될 수 있다.

도 5 은 도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 스타일러스 펜의 인덕터부를 구체적으로 나타낸 개념도이다.

도 5을 참조하면, 인덕터부(14)는 페라이트 코어(115)와, 페라이트 코어(115)에 감긴 코일(116)을 포함한다.

이때, 인덕터부(14)의 인덕턴스(inductance)는 다음의 <수학식 1>에 의해 결정된다.

<수학식 1>로부터 알 수 있듯이, 인덕턴스(L)는 페라이트 코어(115)의 투자율(permeability), 코일(116)의 단면적, 및 권선 수의 제곱에 비례하고, 코일(116)의 권선 길이에 반비례한다.

도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 스타일러스 펜에 수용되는 공진 회로부(12)에서 인덕터부(14)의 설계는 매우 중요하다. 특히, 인덕터부(14)의 설계에 있어서는 도 6에 도시한 바와 같이, 인덕턴스(L)와 Q 값이 매우 중요한 파라미터이다. 여기서, Q값은 공진회로 소자로서의 코일 특성을 나타내는 양으로서, Q＝2ðfL/R로 주어진다. 여기서 L, R는 각각 코일의 인덕턴스와 레지스턴스, f는 주파수이다. Q의 값이 큰 코일을 사용할수록 날카로운 공진 특성을 얻을 수 있다.

도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 스타일러스 펜의 설계에서, L은 사용하고자 하는 주파수에 대하여 충분히 큰 자기 공진(self-resonance) 주파수를 가져야 하며, Q 값은 사용하고자 하는 주파수에서 최대값을 갖는 것이 바람직하다. 이를 만족하기 위해서는 페라이트 코어의 재질, 코일의 와이어 종류, 권선방법(winding scheme)을 최적화 해야한다. 또한, 얇은 펜의 직경을 유지하면서 높은 출력 신호를 얻을 수 있는 방법이 필요하다.

이하의 실시 형태들에서는 다수의 페라이트 코어의 재질, 코일의 와이어 종류, 권선방법(winding scheme) 중에서 가장 최적화된 스타일러스 펜의 설계 방안에 대해 설명한다.

(1) 페라이트 코어의 재질

본 실시 형태에서 사용한 페라이트 코어의 재질로 망간(Mn), 니켈(Ni)을 사용했다.

(2)　와이어종류

본 실시 형태에서 사용한 코일의 와이어 종류로 에나멜선과 리츠선을 사용했다.

도 7에 도시한 바와 같이, 에나멜선(100)은 구리 선(101)의 표면에 절연성 에나멜(102)을 피복해 고온으로 가열하여 만든 전선으로서, 전기 기기, 통신 기기 및 전기 계기 등의 권선, 배선에 쓰인다. 본 실시 형태에서는 전체 두께(T)가 0,2mm, 전선 지름(Φ)이 0,18mm, 피복 두께(t)가 0.01mm인 에나멜 선을 사용했다.

도 8에 도시한 바와 같이, 리츠선(LITZ) 선(200)은 직경이 0.1mm정도의 가는 절연 전선(100, 예를들면, 에날멜선)을 여러 가닥 꼬아서 한 줄로 하고, 그 위에 나일론 등으로 절연 피복(201)을 한 특수한 절연 전선이다. 리츠선(200)은 표면적을 크게 함으로써 표피 효과를 저감시킬 수 있으며, 고주파 회로의 코일 등에 사용한다.

본 실시 형태에서는 전체 두께(T)가 0,2mm, 전선 지름(Φ)이 0,06mm, 피복 두께(t)가 0.007mm인 리츠선을 사용했다.

(3)　권선방식

본 발명의 실시 형태에서는 스타일러스 펜이라는 한정된 공간에서 충분한 인덕턴스 값(즉, 충분한 권선 수)을 얻기 위해, 다층의 와인딩 구조를 갖는 권선 방식을 사용했다. 구체적으로, 도 9의 (A) 및 (B)에 도시한 바와 같이 2가지 타입의 복수 층 권선 방식을 사용했다.

도 9의 (A)의 권선 방식은 가장 간단한 권선 방식으로서 아래 층의 권선이 끝나면 바로 위 층을 권선하는, 순차 층 권선 방식(sequential layer winding scheme)이다. 이때, 도 9의 (A) 방식은, 이전 층의 권선이 끝나는 지점에서 바로 위 층의 권선이 시작되는 방식으로서, 이하에서는 이를 U 타입의 권선 방식이라 한다.

*도 9의 (B)의 권선 방식은, 인접하는 권선 층들이 교대로 권선되는 방식(alternate layer winding scheme)으로서, 인접하는 층들의 권선이 지그재그 모양으로 경사지게 감겨지는 방식이다. 이하에서는 이를 지그재그 타입의 권선방식이라 한다. 구체적으로, 제1층의 권선 위에 제2 층의 권선을 순차적으로 감은 후, 제3 층의 권선을 제1 층의 권선과 제2 층의 권선 사이에 감고, 제2 층의 권선 위에 제4 층의 권선을 감은 후 제5층의 권선을 제2층의 권선과 제4 층의 권선 사이에 감는 방식이다. 이러한 지그재그 타입의 권선방식은 인접하는 층의 권선 사이의 전압 차이를 최소화할 수 있어, 권선 셀프 커패시턴스(winding self-capacitance)를 줄일 수 있다는 장점이 있다. 이때, 기생 커패시턴스의 일종인 권선 셀프 커패시턴스는 권선 내에 저장되는 전기장 에너지(electric field energy)를 나타내는 파라미터이다

비교실험 1 (재질별 특성치 비교)

코일의 와이어 종류를 에나멜선, U 타입의 권선방식으로 권선한 상태에서, 페라이트 코어의 재질을 망간, 니켈, 마그네슘으로 변경해 Q 값을 측정했다.

측정결과, 각 코어의 재질별 Q값의 특성 차이는 거의 없었으며, 측정된 Q값도 제품으로 구현하기에는 상당히 부족한 수준이었다.

비교실험 2 (권선 종류별 특성치 비교)

페라이트 코어의 재질을 망간(Mn), U 타입의 권선 방식으로 권선한 상태에서, 코일의 와이어 종류를 각각 에나멜선과 리츠선으로 해서 제작한 인덕터 1과 인덕터 2에 대해 Q 값을 측정했다.

도 8은 KEYSIGHT TECHNOGIES사의 E4980A precision LCR meter를 통해 주파수를 변경하면서 측정한 인덕터 1 및 인덕터 2의 Q값을 나타내는 도면이다.

도 10에서 a는 인덕터 1(망간 코어/에나멜선/U타입 권선방식)의 주파수에 대한 Q값의 변화를 나타내는 파형이며, b는 인덕터 2(망간 코어/리츠선/U타입 권선방식)의 주파수에 대한 Q값의 변화를 나타내는 파형이다.

리츠선으로 제작한 인덕터 2에서는 400kHz 부근의 주파수(주파수 f1)에서 Q값이 거의 최대치를 나타내며, 에나멜선으로 제작한 인덕터 1에서는 150kHz 부근의 주파수(주파수 f2)에서 Q값이 거의 최대치를 나타낸다.

도 10의 a와 b를 비교한 결과, 인덕터 2의 최대 Q값이 인덕터 1의 최대 Q값 보다 거의 1.5 배 정도 높음을 알 수 있다. 따라서, 스타일러스 펜의 공진회로를 형성하는 인덕터의 코일로서는 리츠선이 에나멜 선보다 우수함을 알 수 있다.

그러나, 비교실험 2에서 측정된 인덕터 2의 최대 Q값도 상용화에 필요한 목표 값(Qtarget)의 1/2 정도에 불과한 수준이었다.

비교실험 3 (권선 방식별 특성치 비교)

*페라이트 코어의 재질을 망간(Mn)으로 한 상태에서, 와이어 종류를 에나멜선과 리츠선으로 권선 방식을 U 타입과 지그재그 타입으로 변경해 제작한 인덕터 3 내지 인덕터 5에 대해 Q 값을 측정했다.

도 11는 \KEYSIGHT TECHNOGIES사의 E4980A precision LCR meter를 통해 주파수를 변경하면서 측정한 인덕터 3 내지 인덕터 5의 Q값을 나타내는 도면이다.

도 11에서 a는 인덕터 3(망간코어/에나멜선/U타입 권선방식)의 주파수에 대한 Q값의 변화를 나타내는 파형이며, b는 인덕터 4(망간코어/에나멜선/지그재그 타입 권선방식)의 주파수에 대한 Q값의 변화를 나타내는 파형이고, c는 인덕터 5(망간코어/리츠선/지그재그 타입 권선방식)의 주파수에 대한 Q값의 변화를 나타내는 파형이다.

도 11의 c파형으로부터 알 수 있듯이, 리츠선/지그재그 권선방식으로 제작한 인덕터 5에서는 300kHz 부근의 주파수(주파수 f3)에서 Q값이 거의 최대치를 나타낸다. 에나멜선/지즈재그 권선방식으로 제작한 인덕터 4와 에나멜선/U타입 권선방식으로 제작한 인덕터 3에서는 150kHz 부근의 주파수(주파수 f2)에서 Q값이 거의 최대치를 나타낸다

또한, 도 11의 a, b, c를 비교한 결과, 인덕터 5의 최대 Q값이 인덕터 4의 최대 Q값 보다 거의 1.5배 정도 높으며, 인덕터 3의 최대 Q값 보다 두 배 이상 높음을 알 수 있다. 따라서, 스타일러스 펜의 공진회로를 형성하는 인덕터의 권선방식은 지그재그 타입의 권선 방식이 U 타입의 권선방식보다 우수함을 알 수 있다.

그러나, 비교실험 2에서 측정된 인덕터 5(망간코어/리츠선/지그재그 타입 권선방식)의 상용화에 필요한 목표 값(Qtarget)의 3/4 정도에 불과한 수준이었다

비교실험 4 (코어 재질별 특성치 비교)

본 실시 형태에서는 페라이트 코어의 재질로서 망간과 니켈을 사용했으며, 보통 니켈의 투자율은 200-300이고, 망간의 투자율은 3000-5000로 알려졌다.

본 실시 형태에서 사용한 망간이 니켈보다 대략 15배 정도 투자율이 높으므로, 코일의 단면적 및 길이가 동일하다고 가정한 경우, 동일한 인덕턴스 값을 얻기 위해서 망간의 권선 수가 니켈의 권선 수보다 대략 4배만큼 줄일 수 있는 장점이 있다. 따라서, 권선 수의 관점으로만 보면, 니켈보다는 망간을 사용하는 것이 효과적임을 알 수 있다.

한편, 인덕터부(14)에서는 코어에 권선된 코일을 포함하는 복잡한 구조를 가지므로, 기생 커패시턴스가 추가적으로 형성된다. 이러한 기생 커패시턴스에 의해 Q 값이 감소하므로, 공진 신호의 진폭을 감소시키는 문제가 있다.

인덕터부(14)에서 형성된 기생 커패시턴스는 권선된 코일들 사이와, 코어와 코일 사이에서 발생할 수 있는데, 전술한 바와 같이 지그재그 타입의 권선 방식을 채택함으로써 권선된 코일들 사이의 기생 커패시턴스를 줄일 수 있다.

한편, 본 실시 형태에서는 코어와 코일 사이의 기생 커패시턴스를 줄이기 위해, 망간보다 낮은 유전율을 갖는 코어 재질을 테스트했으며, 테스트 결과 니켈코어가 페라이트 코어의 재질로서는 최적임을 확인할 수 있었다

페라이트 코어 소자로서 주로 사용되는 망간과 니켈에서 중요한 물리적 특성은 투자율(permeability)로서, 이는 <수학식 1>에서와 같이 인덕턴스 값에 중요한 영향을 끼친다. 그러나, 페라이트 소자로서의 망간과 니켈에서, 유전율(permittivity)은 거의 관심을 갖지 않는 물리적 특성이며, 실제로 니켈의 경우에는 제조사가 제공하는 데이터 시트에도 관련 정보가 없을 정도이다.

본 실시 형태에서는 망간과 니켈의 유전율을 확인하기 위해, KEYSIGHT TECHNOGIES사의 E4980A precision LCR meter를 사용해, 망간과 니켈의 유전율(permittivity)을 측정했으며, 그 측정결과는 다음의 표 1와 같다.

측정 1과 측정 2는 동일한 KEYSIGHT TECHNOGIES사의 E4980A precision LCR meter를 사용해 측정한 것으로서, 측정 1은 측정 소프트웨어에서 자동적으로 계산된 유전율을 나타낸다. 측정 1에 의하면, 망간의 유전율은 2400이나, 니켈의 유전율은 측정되지 않음을 알 수 있다.

측정 2는 페라이트 코어 사이의 커패시턴스, 면적, 거리를 측정하여 유전율을 계산한 방식으로서, 측정 2에 의하면, 망간의 유전율은 8300이고 니켈의 유전율은 2로 측정되었다.

측정 1과 측정 2 사이에는 유전율의 결과에 큰 차이가 있으며, 특히 측정 2의 경우에는 커패시턴스, 면적, 거리 등에 따라 오차가 상당한 것으로 확인되었다. 그러나, 측정 1 및 측정 2의 결과, 망간 대비 니켈이 적어도 유전율이 1/1000 이상 작은 것을 알 수 있다.

비교실험 4에서는 페라이트 코어의 재질을 니켈로 하고, 와이어 종류를 리츠선으로 한 상태에서, 권선 방식을 U 타입과 지그재그 타입으로 변경해 제작한 인덕터 6 및 인덕터 7에 대해 Q 값을 측정했다.

도 12은 KEYSIGHT TECHNOGIES사의 E4980A precision LCR meter를 통해 주파수를 변경하면서 측정한 인덕터 6 및 인덕터 7의 Q값을 나타내는 도면이다.

도 12에서 a는 인덕터 6(니켈코어/리츠선/U타입 권선방식)의 주파수에 대한 Q값의 변화를 나타내는 파형이며, b는 인덕터 7(니켈코어/리츠선/지그재그 타입 권선방식)의 주파수에 대한 Q값의 변화를 나타내는 파형이다.

도 12의 b 파형으로부터 알 수 있듯이, 니켈코어/리츠선/지그재그 권선방식으로 제작한 인덕터 7에서는 400kHz 부근의 주파수(주파수 f5)에서 Q값이 거의 최대치를 나타낸다. 니켈코어/리츠선/U타입 권선방식으로 제작한 인덕터 6에서는 200kHz 부근의 주파수(주파수 f6)에서 Q값이 거의 최대치를 나타낸다. 도 11의 a와 b를 비교한 결과, 인덕터 7의 최대 Q값이 인덕터 6의 최대 Q값보다 거의 두 배 정도 높음을 알 수 있다.

한편, 비교실험 4에서 측정된 인덕터 7(니켈코어/리츠선/지그재그 타입 권선방식)의 최대 Q값은 상용화에 필요한 목표 값(Qtarget)에 거의 도달함을 알 수 있었다.

이상에서 설명한 비교실험 1 내지 4에서는, 페라이트 코어의 재질, 코일의 와이어 종류, 권선방법(winding scheme)의 조합을 변경해 가면서 인덕터들을 제작해 Q 값을 테스트했으며, 테스트 결과 니켈 코어, 리츠선, 지그재그 타입의 권선 방식으로 커패시티브 공진 스타일러스 펜의 인덕터부를 설계한 경우 가장 높은 Q값을 얻음을 알 수 있었다. 그리고, 이러한 조합에 의해 제작한 인덕터의 최대 Q값은 상용화를 위한 목표 값(Qtarget)에 도달함을 알 수 있었다.

한편, 본 실시 형태에서는 페라이트 코어로서 니켈 코어를 사용하고 코어의 와이어 종류로서 리츠선을 사용해 실험했으나, 니켈 코어 이외에 페라이트 코어로서 유전율이 1000 이하인 물질을 사용하고, 리츠 선 이외에도 하나의 코일이 둘 이상의 절연 전선(strand)을 감싸는 헝태의 와이어를 사용하는 경우에는 이와 유사한 결과를 얻을 수 있을 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시 형태에 따른 펜 및 터치 입력 시스템에서의 터치 입력 장치에 대해서 상세히 설명함에 앞서 터치 스크린 상에서 스타일러스 펜의 위치에 따라 CVA(Capacitor Voltage Amplitude)의 출력전압(Vout)이 달라지는 이유를 설명한다.

도 13은 종래의 터치 스크린 상에서 스타일러스 스타일러스 펜(10)의 위치에 따라 CVA(Capacitor Voltage Amplitude)의 출력전압(Vout)이 달라지는 것을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

도 13을 참조하면, 터치 스크린 상의 스타일러스 펜(10)의 위치에 따라 CVA의 출력이 다르게 나오는 원인은, 감지 라인 상에서 스타일러스 펜(10)을 중심으로 한 양쪽의 임피던스(impedance) 비율이 달라짐에 있다.

종래의 터치 스크린의 장축 기준으로, 메탈메쉬(Metal Mesh) 터치 센서의 저항(R)은 대략 1.2k (ohm)이고, 커패시터(C)는 대략 250pF이다.

10개의 분산 모델(distributed model) 기준으로, 구동주파수 300kHz에서는 커패시터(capacitor)의 임피던스(impedance)가 저항보다 대략 200배(120 (ohm) vs. 1/(2π*300k*25pF) = 21k (ohm)) 더 크다. 따라서, 커패시터(capacitor)가 주요한 원인이다.

도 14는 도 13에서 스타일러스 펜(10)의 위치에 따라 CVA의 출력전압(Vout1, Vout2)이 다르다는 것을 전류 센싱(current sensing)을 통해 설명하기 위한 도면이고, 도 15은 도 13에서 스타일러스 펜(10)의 위치에 따라 CVA의 출력전압(Vout1, Vout2)이 다르다는 것을 전압 센싱(voltage sensing)을 통해 설명하기 위한 도면이다.

도 14 및 도 15을 참조하면, 감지 라인 상에서 스타일러스 펜(10)의 위치에 따라, CVA의 출력전압이 다르다. 즉, 감지 회로부(50) 측에 스타일러스 펜(10)이 가까울수록 CVA의 출력전압이 크고, 감지 회로부(50) 측으로부터 멀어질수록 CVA의 출력전압이 작아진다.

이하, 본 발명의 여러 실시 형태들에 따른 터치 입력 장치를 첨부된 도면들을 통해 상세히 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 1a에 도시된 스타일러스 펜(10)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 2>과 같다. 아래 <표 2>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 2>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 2>에서, '업링크(uplink) 신호 크기'란, 도 1a의 스타일러스 펜(10)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 2>에서, '다운링크(downlink) 신호 크기'란, 도 1a의 스타일러스 펜(10)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 2>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 2>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 2>에서 '무'로 표시)하다.

이하, 위 <표 2>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 2>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 2>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 2>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 2>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 2>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 2>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 2>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 1a의 터치 입력 장치(2)의 터치 스크린(20) 상에서의 스타일러스 펜(10)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 1a의 터치 입력 장치(2)의 터치 스크린(20) 상에서의 스타일러스 펜(10)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 2>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 3와 같다.

위 <표 3>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 3>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 2>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 2>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 2>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 4과 같다.

위 <표 4>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 4>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 4>의 예는 위 <표 3>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 3>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 3>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 2>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 5와 같다.

위 <표 5>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 5>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 5>는, 위 <표 3>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 3>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 2>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 6와 같다.

위 <표 6>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 6>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 6>는, 위 <표 3>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 2>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 2>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 2>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 2>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 2>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 2>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(10)이 센서부(100A)의 우측 가장자리(또는 좌측 가장자리) 상에 위치하였을 때, 스타일러스 펜(10)으로 충분한 자기장 신호를 제공하기 어려워 스타일러스 펜(10)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(10)이 활성영역(tp)의 일 측 가장자리에 위치하더라도 스타일러스 펜(10)으로 충분한 자기장 신호를 제공할 수 있다. 따라서, 도 39에 도시된 센서부(100'''''''')를 포함하는 터치 입력 장치는 스타일러스 펜(10)이 활성영역(tp)의 어느 곳에 있더라도 스타일러스 펜(10)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 2>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.

도 46은 또 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.

또 다른 실시 형태에 따른 터치 입력 장치에 포함된 터치부(또는, 터치 디바이스)(260)은 터치 패널(261) 및 터치 패널(261)를 제어하는 터치 컨트롤러(262)를 포함한다. 터치 컨트롤러(262)는 터치 패널(261)와 신호를 송수신하는 제1 구동/수신부(2620) 및 제2 구동/수신부(2622), 및 제어부(2624)를 포함할 수 있다.

터치 패널(261)은 제1 방향의 터치 좌표를 검출하기 위한 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)과 제1 방향과 교차하는 제2 방향의 터치 좌표를 검출하기 위한 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)은 제2 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)은 제1 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 터치 패널(261) 내에서, 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)은 제1 방향을 따라 배열될 수 있고, 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)은 제2 방향을 따라 배열될 수 있다.

제1 구동/수신부(2620)는 복수의 제1 터치 전극(111-1 내지 111-m)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 제2 구동/수신부(2622)는 복수의 제2 터치 전극(121-1 내지 121-n)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다.

상기에서 터치 패널(261)가 상호 커패시턴스 방식으로 구현되는 것으로 설명하였으나, 터치 패널(261)는 셀프 커패시턴스 방식으로 구현될 수 있으며, 상호 커패시턴스 방식에서의 터치 전극들(111-1 내지 111-m, 121-1 내지 121-n), 제1 구동/수신부(2620), 및 제2 구동/수신부(2622)를 적절히 변형하거나, 새로운 컴포넌트를 추가하거나, 일부 구성요소를 생략하여 셀프 커패시턴스 방식에 적합하도록 수정하는 것은 통상의 기술자에게 용이할 것이다.

즉, 터치 패널(261)는 셀프 커패시턴스 방식의 터치 전극(또는 터치 패턴)을 복수로 포함할 수 있으며, 이 경우, 터치 전극(또는 터치 패턴)들은 도트(dot) 형태로 배열될 수도 있고, 상기에서 설명한 바와 같이 일 방향으로 연장된 형태로도 배열될 수 있다.

다음으로 도 47을 참조하여 전극(또는 패턴) 및 트레이스에 대해 설명한다.

도 47은 일 실시예에 따른 터치부의 전극(또는 패턴) 및 트레이스의 배치 형태의 일례를 나타낸 도면이다.

터치부의 센서부는 터치 전극들(111, 121)과 더미 전극이 연결된 안테나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 더미 전극(121D)이 터치 전극들(111, 121)과 동일한 층에 위치하고, 복수의 더미 전극(121D) 중 일부가 브릿지(121B)에 의해 서로 연결될 수 있다. 브릿지(121B)는 트레이스(112)를 통해 패드(113a, 113b)에 연결될 수 있다.

터치 컨트롤러(262)는 스타일러스 펜(10)을 공진시키기 위해 안테나(121A)에 구동 신호를 인가할 수 있다. 구동 신호는, 공진 회로부(12)의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 신호(예를 들어, 사인파, 구형파 등)를 포함할 수 있으며, 소정 주파수를 갖는 교류 전압 또는 교류 전류일 수 있다. 이러한 구동 신호의 주파수와 크기는 제어부(2624)의 제어에 따라 변경될 수 있다. 구체적으로, 터치 컨트롤러(262)는 인접한 두 브릿지(121B) 중 하나에 구동 신호를 인가하고, 다른 하나를 접지시킬 수 있다.

터치 전극들(111, 121)은 터치 영역의 가장자리에 위치하는 주변 영역의 트레이스들(112, 122a, 122b)을 통해 패드들(113a, 113b)에 연결되어 있다. 제1 터치 전극들(111-1, 111-2, 111-3, ...)은 각각의 트레이스들(112)에 대응하여 연결되어 있고, 제2 터치 전극들(121-1, 121-2, 121-3, ...)은 각각의 트레이스들(122a, 122b)에 대응하여 연결되어 있다.

터치 전극들(111, 121)과 트레이스들(112, 122a, 122b)은 동일한 층으로 형성될 수 있다. 터치 전극들(111, 121)과 트레이스들(112, 122a, 122b)은 메탈 메시, 실버 나노 와이어와 같은 높은 투과율, 저 임피던스를 나타내는 도체 재료로 형성될 수 있다. 그러나, 터치 전극들(111, 121)과 트레이스들(112, 122a, 122b)은 상이한 층으로 위치할 수 있으며, ITO, 그래핀으로 제조될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

패드들(113a, 113b)은 터치 컨트롤러(262)에 접속되어 있으며, 터치 컨트롤러(262)의 신호(예컨대, 구동 신호)를 터치 전극들(111, 121)에 전달하고, 터치 전극들(111, 121)로부터의 신호(예컨대, 감지 신호)를 터치 컨트롤러(262)에 전달한다.

도 48은 일 실시예에 따른 터치부의 전극(또는 패턴) 및 트레이스의 배치형태의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 47과 마찬가지로, 터치 전극들(111, 121)은 터치 영역의 가장자리에 위치하는 주변 영역의 트레이스들(112, 122a, 122b)을 통해 패드들(113a, 113b)에 연결되어 있다.

하나의 터치 전극은 두 개의 신호 입력단을 가지며, 두 개의 신호 입력단은 두 개의 트레이스에 대응하여 연결되어 있다. 예를 들어, 제2 터치 전극(121-9)는 "U"자 형태의 전극으로서, 상측에 위치한 제1 신호 입력단(TE1)과 하측에 위치한 제2 신호 입력단(TE2)을 가진다.

두 개의 신호 입력단 중 하나는 스위치를 통해 접지에 연결되거나 또는 구동/수신부(2620)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 신호 입력단(TE1)은 구동/수신부(2620)에 연결되어 있고, 제2 신호 입력단(TE2)은 스위치(SW)에 연결되어 있다. 스위치(SW)는 제2 신호 입력단(TE2)을 접지 또는 구동/수신부(2620)에 연결시킨다.

터치 컨트롤러(262)는 스타일러스 펜(10)을 공진시키기 위해 하나의 신호 입력단을 접지에 연결시키고 구동 신호를 인가할 수 있다. 터치 컨트롤러(262)는 두 신호 입력단으로부터 동시에 감지 신호를 수신할 수 있다. 또한, 일반적인 핑거 터치를 위한 구동 시에는 터치 컨트롤러(262)는 두 신호 입력단에 동일한 위상의 구동 신호를 인가할 수도 있다.

상기에서 하나의 신호 입력단을 접지에 연결시키고 구동 신호를 인가하는 것으로 설명하였으나, 터치 컨트롤러(262)는 두 신호 입력단에 서로 반대위상의 구동 신호를 인가할 수도 있다.

다음으로, 도 49를 참조하여 터치 스크린(20) 상에 스타일러스 펜(10a 또는 10b)이 위치한 경우, 터치 전극(111, 121)과 트레이스(112, 122a, 122b)에 유도되는 신호에 대해 설명한다.

도 49는 일 실시예에 따른 터치부의 센서부 상에 스타일러스 펜이 위치한 경우를 나타낸 도면이다.

도 49에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(10a, 10b)의 인덕터부(14)는 터치 스크린(20) 상에서, 제1 터치 전극들(111-5, 111-6) 사이, 제2 터치 전극들(121-8, 121-9) 사이에 위치한다.

스타일러스 펜(10a, 10b)은 안테나(121A) 또는 두 개의 신호 입력단을 갖는 터치 전극(111, 121)에 인가된 구동 신호에 의해 공진한다. 공진에 의해 인덕터부(14)의 코일에 흐르는 전류(Ir)가 흐른다. 이러한 전류(Ir)는 터치 전극들(111, 121)과 트레이스들(112, 122a, 122b)에 와전류(eddy current)를 야기한다. 이러한 와전류는 전류(Ir) 방향의 반대 방향으로 형성된다.

그러므로, 인덕터부(14)의 좌측(-X축 방향)에 위치한 제1 터치 전극들(111-4, 111-5)에는 -Y축 방향으로 전류(Ia1, Ia2)가 형성되고, 인덕터부(14)의 우측(+X축 방향)에 위치한 제1 터치 전극들(111-6, 111-7)에는 +Y축 방향으로 전류(Ia3, Ia4)가 형성된다. 즉, 제1 터치 전극들(111-1 내지 111-5)에 유도되는 전류의 방향과 제1 터치 전극들(111-6 내지 111-10)에 유도되는 전류의 방향이 서로 반대이다.

인덕터부(14)의 상측(+Y축 방향)에 위치한 제2 터치 전극들(121-7, 121-8)에는 -X축 방향으로 전류(Ib1, Ib2)가 형성되고, 인덕터부(14)의 하측(-Y축 방향)에 위치한 제2 터치 전극들(121-9, 121-10)에는 +X축 방향으로 전류(Ib3, Ib4)가 형성된다. 즉, 제2 터치 전극들(121-1 내지 121-8)에 유도되는 전류의 방향과 제2 터치 전극들(121-9 내지 121-16)에 유도되는 전류의 방향이 서로 반대이다.

인덕터부(14)의 좌측에 위치한 트레이스들(122a)에는 -Y축 방향으로 전류(Ic1, Ic2)가 형성되고, 인덕터부(14)의 우측에 위치한 트레이스들(122b)에는 +Y축 방향으로 전류(Ic3, Ic4)가 형성된다. 즉, 트레이스들(122a)에 유도되는 전류의 방향과 트레이스들(122b)에 유도되는 전류의 방향이 서로 반대이다.

또한, 제2 터치 전극들(121-1 내지 121-8)에 유도되는 전류의 방향과 제2 터치 전극들(121-1 내지 121-8)에 연결된 트레이스들(122a)에 유도되는 전류의 방향은 동일하다. 제2 터치 전극들(121-9 내지 121-16)에 유도되는 전류의 방향과 제2 터치 전극들(121-9 내지 121-16)에 연결된 트레이스들(122b)에 유도되는 전류의 방향은 서로 반대이다.

한 시점에서 전류의 방향을, 패드(113a, 113b)를 기준으로 살펴보면, 제2 터치 전극들(121-1 내지 121-8)로부터 패드(113a)로 전류가 인입될 수 있다. 제2 터치 전극들(121-9 내지 121-16)과 이에 연결된 트레이스들(122b)에 유도되는 전류의 크기에 따라 패드(113b)로부터 제2 터치 전극들(121-9 내지 121-16)로 인출되거나, 제2 터치 전극들(121-9 내지 121-16)로부터 패드(113b)로 전류가 인입될 수 있다. 다만, 도 49에서는 스타일러스 펜(10)의 인덕터부(14)가 트레이스들(122b)에 비해 제2 터치 전극들(121-9 내지 121-16)에 더 가깝게 위치하므로, 제2 터치 전극들(121-9 내지 121-16)로부터 패드(113b)에 전류가 인입될 수 있다.

이와는 별개로, 도 4의 (b)의 스타일러스 펜(10b)의 경우, 전기장 신호(E)를 터치 전극들(111, 121)에 출력하므로, 제1 터치 전극들(111-5, 111-6)과 제2 터치 전극들(121-8, 121-9)에 인가되는 전기장 신호(E)에 의한 감지 신호가 수신된다.

관련하여, 도 50을 참조하여 터치부(260)의 신호 측정 방법에 대해 설명한다.

도 50은 도 48 및 도 49에 도시된 실시예들에 따른 터치부의 신호 측정 방법을 나타낸 그래프이다.

도 50은 서로 반대 방향의 전류가 유도되는 제2 터치 전극(121-8)의 전압 변화(V8)와 제2 터치 전극(121-9)의 전압 변화(V9)를 나타낸다.

제1 구동/수신부(2620)와 제2 구동/수신부(2622)는 전압 변화에 따른 감지 신호를 측정하기 위해, 구동 신호의 주파수에 대응하여 전압 변화를 샘플링한다. 적어도 하나의 샘플링 시점(I, Q, IB, QB)은, 구동 신호의 주파수와 관련되어 주기적으로 설정될 수 있는 임의의 타이밍일 수 있다. 예를 들어, I와 I 사이의 기간은 구동 신호의 반 주기와 동일하다.

감지 신호는 I 시점에서 측정한 전압 값과 IB 시점에서 측정한 전압 값의 차(I) 및/또는 Q 시점에서 측정한 전압 값과 QB 시점에서 측정한 전압 값의 차(Q)를 포함한다.

다음으로 도 51 및 도 52를 참조하여, 도 4의 (b)의 스타일러스 펜(10b)에 의한 감지 신호에 대해 설명한다.

도 51 및 도 52는 일 실시예에 따른 스타일러스 펜에 의한 감지 신호를 나타낸 그래프이다.

도 51은 제1 터치 전극들(111-1 내지 111-10)로부터 수신한 감지 신호의 그래프이다.

도 51에 도시된 바와 같이, 제1 터치 전극들(111-1 내지 111-5)과 제1 터치 전극들(111-6 내지 111-10) 사이의 전류 방향은 반대로 유도되므로, 이에 의해 측정된 감지 신호(AB1)는 제1 터치 전극(111-5)과 제1 터치 전극(111-6)에서 반대의 부호를 갖는다. 또한, 인덕터부(14)와 가까울수록 더 큰 전류가 유도될 것이므로, 제1 터치 전극(111-5)과 제1 터치 전극(111-6)에 유도된 전류의 크기는 다른 제1 터치 전극들(111-1 내지 111-4, 111-7 내지 111-10)에 유도된 전류의 크기보다 더 크다.

스타일러스 펜(10b)은 도전성 팁(11b)을 통해 전기장 신호(E)를 제1 터치 전극(111-5)과 제1 터치 전극(111-6)에 출력하므로, 이에 의한 감지 신호(AE1)가 수신된다.

제1 구동/수신부(2620)에 의해 수신되는 감지 신호(AC1)는 감지 신호(AB1)와 감지 신호(AE1)가 결합된 형태를 갖는다. 이 경우 제어부(2624)는 감지신호(AC1)의 크기 차이가 최대인 두 제1 터치 전극(111-5, 111-6) 사이를 터치 지점으로 결정할 수 있고, 정확한 터치 지점은 보간 등을 사용하여 계산될 수 있다.

도 52는 제2 터치 전극들(121-1 내지 121-16)로부터 수신한 감지 신호의 그래프이다.

도 52에 도시된 바와 같이, 제2 터치 전극들(121-1 내지 121-8)과 제2 터치 전극들(121-9 내지 121-16) 사이의 전류 방향은 반대로 유도되므로, 이에 의해 측정된 감지 신호(AB2)는 제2 터치 전극(121-8)과 제2 터치 전극(121-9)에서 반대의 부호를 갖는다. 또한, 인덕터부(14)와 가까울수록 더 큰 전류가 유도될 것이므로, 제2 터치 전극(121-8)과 제2 터치 전극(121-9)에 유도된 전류의 크기는 다른 제2 터치 전극들(121-1 내지 121-7, 121-10 내지 121-16)에 유도된 전류의 크기보다 더 크다.

스타일러스 펜(10b)은 도전성 팁(11b)을 통해 전기장 신호(E)를 제2 터치 전극(121-8)과 제2 터치 전극(121-9)에 출력하므로, 이에 의한 감지 신호(AE2)가 수신된다.

제2 구동/수신부(2622)에 의해 수신되는 감지 신호(AC2)는 감지 신호(AB2)와 감지 신호(AE2)가 결합된 형태를 갖는다. 이 경우 제어부(2624)는 감지 신호(AC2)의 크기 차이가 최대인 두 제2 터치 전극(121-8, 121-9) 사이를 터치 지점으로 결정할 수 있고, 정확한 터치 지점은 보간 등을 사용하여 계산될 수 있다.

다음으로 도 53 및 도 54를 참조하여, 도 4의 (a)의 스타일러스 펜(10a)에 의한 감지 신호에 대해 설명한다.

도 53 및 도 54는 다른 실시예에 따른 스타일러스 펜에 의한 감지신호를 나타낸 그래프이다.

도 53은 제1 터치 전극들(111-1 내지 111-10)로부터 수신한 감지 신호의 그래프이다.

도 53에 도시된 바와 같이, 제1 터치 전극들(111-1 내지 111-5)과 제1 터치 전극들(111-6 내지 111-10) 사이의 전류 방향은 반대로 유도되므로, 제1 구동/수신부(2620)에 의해 수신되는 감지 신호(AB3)는 제1 터치 전극(111-5)과 제1 터치 전극(111-6)에서 반대의 부호를 갖는다. 또한, 인덕터부(14)와 가까울수록 더 큰 전류가 유도될 것이므로, 제1 터치 전극(111-5)과 제1 터치 전극(111-6)에 유도된 전류의 크기는 다른 제1 터치 전극들(111-1 내지 111-4, 111-7 내지 111-10)에 유도된 전류의 크기보다 더 크다.

이 경우 제어부(2624)는 감지 신호(AB3)의 부호가 반대되면서 각각의 신호 크기가 큰 두 제1 터치 전극(111-5, 111-6) 사이를 터치 지점으로 결정할 수 있고, 정확한 터치 지점은 보간 등을 사용하여 계산될 수 있다. 이 경우 제어부(2624)는 감지 신호(AB3)를 미분하여 최댓값을 갖는 영역을 터치 지점으로 결정할 수 있다. 또는, 제어부(2624)는 각 제1 터치 전극들(111-1 내지 111-10) 중 인접한 두 개의 제1 터치 전극들로부터 차동 신호를 수신하고, 수신된 차동 신호에서 최대값 또는 최소값을 바탕으로 스타일러스 펜의 터치 지점을 결정할 수 있다. 예를 들어, 수신된 차동 신호에서 최대값 또는 최소값을 갖는 영역을 터치 지점으로 결정할 수 있다. 여기서, 상기 인접한 두 개의 제1 터치 전극들은 서로 이웃하는 두 개의 제1 터치 전극들(111-1과 111-2, 또는 111-2와 111-3)일 수 있다. 혹은 상기 인접한 두 개의 제1 터치 전극들은 서로 이웃하지 않는 두 개의 제1 터치 전극들(111-1과 111-3, 또는 111-2와 111-4)로서, 상기 두 개의 제1 터치 전극들(111-1과 111-3, 또는 111-2와 111-4) 사이에 적어도 하나 이상의 다른 제1 터치 전극(111-2 또는 111-3)이 배치될 수 있다.

도 54는 제2 터치 전극들(121-1 내지 121-16)로부터 수신한 감지 신호의 그래프이다.

도 54에 도시된 바와 같이, 제2 터치 전극들(121-1 내지 121-8)과 제2 터치 전극들(121-9 내지 121-16) 사이의 전류 방향은 반대로 유도되므로, 제2 구동/수신부(2622)에 의해 수신되는 감지 신호(AB4)는 제2 터치 전극(121-8)과 제2 터치 전극(121-9)에서 반대의 부호를 갖는다. 또한, 인덕터부(14)와 가까울수록 더 큰 전류가 유도될 것이므로, 제2 터치 전극(121-8)과 제2 터치 전극(121-9)에 유도된 전류의 크기는 다른 제2 터치 전극들(121-1 내지 121-7, 121-10 내지 121-16)에 유도된 전류의 크기보다 더 크다.

이 경우 제어부(2624)는 감지 신호(AB4)의 부호가 반대되면서 각각의 신호 크기가 큰 두 제2 터치 전극(121-8, 121-9) 사이를 터치 지점으로 결정할 수 있고, 정확한 터치 지점은 보간 등을 사용하여 계산될 수 있다. 이 경우 제어부(2624)는 감지 신호(AB4)를 미분하여 최대값을 갖는 영역을 터치 지점으로 결정할 수 있다. 또는, 제어부(2624)는 각 제2 터치 전극들(121-1 내지 121-8) 중 인접한 두 개의 제2 터치 전극들로부터 차동 신호를 수신하고, 수신된 차동 신호에서 최대값 또는 최소값 바탕으로 스타일러스 펜의 터치 지점을 결정할 수 있다. 예를 들어, 수신된 차동 신호에서 최대값 또는 최소값을 갖는 영역을 터치 지점으로 결정할 수 있다. 여기서, 상기 인접한 두 개의 제2 터치 전극들은 서로 이웃하는 두 개의 제2 터치 전극들(121-1과 121-2, 또는 121-2와 121-3)일 수 있다. 혹은 상기 인접한 두 개의 제2 터치 전극들은 서로 이웃하지 않는 두 개의 제2 터치 전극들(121-1과 121-3, 또는 121-2와 121-4)로서, 상기 두 개의 제2 터치 전극들(121-1과 121-3, 또는 121-2와 121-4) 사이에 적어도 하나 이상의 다른 제2 터치 전극(121-2, 또는 121-3)이 배치될 수 있다.

다음으로, 도 55를 참조하여 터치 스크린(20) 상에 스타일러스 펜(10a 또는 10b)이 위치한 경우, 터치 전극(111, 121)과 트레이스(112, 122a, 122b)에 유도되는 신호에 대해 설명한다.

도 55는 일 실시예에 따른 터치부의 센서부 상에 스타일러스 펜이 위치한 경우를 나타낸 도면이다.

도 55에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(10a, 10b)의 인덕터부(14)는 터치 스크린(20) 상에서, 제1 터치 전극들(111-2, 111-3) 사이, 제2 터치 전극들(121-2, 121-3) 사이에 위치한다.

스타일러스 펜(10a, 10b)은 안테나(121A) 또는 두 개의 신호 입력단을 갖는 터치 전극(111, 121)에 인가된 구동 신호에 의해 공진한다. 공진에 의해 인덕터부(14)의 코일에 흐르는 전류(Ir)가 흐른다. 이러한 전류(Ir)는 터치 전극들(111, 121)과 트레이스들(112, 122a, 122b)에 와전류(eddy current)를 야기한다. 이러한 와전류는 전류(Ir) 방향의 반대 방향으로 형성된다.

그러므로, 인덕터부(14)의 좌측(-X축 방향)에 위치한 제1 터치 전극들(111-1, 111-2)에는 -Y축 방향으로 전류(Ia1, Ia2)가 형성되고, 인덕터부(14)의 우측(+X축 방향)에 위치한 제1 터치 전극들(111-3, 111-4)에는 +Y축 방향으로 전류(Ia3, Ia4)가 형성된다. 즉, 제1 터치 전극들(111-1 및 111-2)에 유도되는 전류의 방향과 제1 터치 전극들(111-3 내지 111-10)에 유도되는 전류의 방향이 서로 반대이다.

인덕터부(14)의 상측(+Y축 방향)에 위치한 제2 터치 전극들(121-1, 121-2)에는 -X축 방향으로 전류(Ib1, Ib2)가 형성되고, 인덕터부(14)의 하측(-Y축 방향)에 위치한 제2 터치 전극들(121-3, 121-4, 121-9, 121-10)에는 +X축 방향으로 전류(Ib3, Ib4, Ib5, Ib6)가 형성된다. 즉, 제2 터치 전극들(121-1 및 121-2)에 유도되는 전류의 방향과 제2 터치 전극들(121-3 내지 121-16)에 유도되는 전류의 방향이 서로 반대이다.

인덕터부(14)의 좌측에 위치한 트레이스들(122a)에는 -Y축 방향으로 전류(Ic1 내지 Ic4)가 형성되고, 인덕터부(14)의 우측에 위치한 트레이스들(122b)에는 +Y축 방향으로 전류(Ic5, Ic6)가 형성된다. 즉, 트레이스들(122a)에 유도되는 전류의 방향과 트레이스들(122b)에 유도되는 전류의 방향이 서로 반대이다.

또한, 제2 터치 전극들(121-1 및 121-2)에 유도되는 전류의 방향과 제2 터치 전극들(121-1 및 121-2)에 연결된 트레이스들(122a)에 유도되는 전류의 방향은 동일하다. 제2 터치 전극들(121-3 내지 121-8)에 유도되는 전류의 방향과 제2 터치 전극들(121-3 내지 121-8)에 연결된 트레이스들(122a)에 유도되는 전류의 방향은 서로 반대이다. 제2 터치 전극들(121-9 내지 121-16)에 유도되는 전류의 방향과 제2 터치 전극들(121-9 내지 121-16)에 연결된 트레이스들(122b)에 유도되는 전류의 방향은 서로 반대이다.

한 시점에서 전류의 방향을, 패드(113a, 113b)를 기준으로 살펴보면, 제2 터치 전극들(121-1 및 121-2)로부터 패드(113a)로 전류가 인입될 수 있다. 제2 터치 전극들(121-3 내지 121-16)과 이에 연결된 트레이스들(122a, 122b)에 유도되는 전류의 크기에 따라 패드(113a, 113b)로부터 제2 터치 전극들(121-3 내지 121-16)로 인출되거나, 제2 터치 전극들(121-3 내지 121-16)로부터 패드(113a, 113b)로 전류가 인입될 수 있다.

이와는 별개로, 도 4의 (b)의 스타일러스 펜(10b)의 경우, 전기장 신호(E)를 터치 전극들(111, 121)에 출력하므로, 제1 터치 전극들(111-2, 111-3)과 제2 터치 전극들(121-2, 121-3)에 인가되는 전기장 신호(E)에 의한 감지 신호가 수신된다.

다음으로 도 56 및 도 57을 참조하여, 도 4의 (b)의 스타일러스 펜(10b)에 의한 감지 신호에 대해 설명한다.

도 56 및 도 57은 일 실시예에 따른 스타일러스 펜에 의한 감지 신호를 나타낸 그래프이다.

도 56에 도시된 바와 같이, 제1 터치 전극들(111-1 및 111-2)과 제1 터치 전극들(111-3 내지 111-10) 사이의 전류 방향은 반대로 유도되므로, 이에 의해 측정된 감지 신호(AB5)는 제1 터치 전극(111-2)과 제1 터치 전극(111-3)에서 반대의 부호를 갖는다. 또한, 인덕터부(14)와 가까울수록 더 큰 전류가 유도될 것이므로, 제1 터치 전극(111-2)과 제1 터치 전극(111-3)에 유도된 전류의 크기는 다른 제1 터치 전극들(111-1, 111-4 내지 111-10)에 유도된 전류의 크기보다 더 크다.

스타일러스 펜(10b)은 도전성 팁(11b)을 통해 전기장 신호(E)를 제1 터치 전극(111-2)과 제1 터치 전극(111-3)에 출력하므로, 이에 의한 감지 신호(AE5)가 수신된다.

제1 구동/수신부(2620)에 의해 수신되는 감지 신호(AC5)는 감지 신호(AB5)와 감지 신호(AE5)가 결합된 형태를 갖는다. 이 경우 제어부(2624)는 감지 신호(AC5)의 크기 차이가 최대인 두 제1 터치 전극(111-2, 111-3) 사이를 터치 지점으로 결정할 수 있고, 정확한 터치 지점은 보간 등을 사용하여 계산될 수 있다.

도 57은 제2 터치 전극들(121-1 내지 121-16)로부터 수신한 감지 신호의 그래프이다.

도 57에 도시된 바와 같이, 제2 터치 전극들(121-1 및 121-2)과 제2 터치 전극들(121-3 내지 121-16) 사이의 전류 방향은 반대로 유도되므로, 이에 의해 측정된 감지 신호(AB6)는 제2 터치 전극(121-2)과 제2 터치 전극(121-3)에서 반대의 부호를 갖는다. 또한, 인덕터부(14)와 가까울수록 더 큰 전류가 유도될 것이므로, 제2 터치 전극(121-2)과 제2 터치 전극(121-3)에 유도된 전류의 크기는 다른 제2 터치 전극들(121-1, 121-4 내지 121-16)에 유도된 전류의 크기보다 더 크다.

스타일러스 펜(10b)은 도전성 팁(11b)을 통해 전기장 신호(E)를 제2 터치 전극(121-2)과 제2 터치 전극(121-3)에 출력하므로, 이에 의한 감지 신호(AE6)가 수신된다.

제2 구동/수신부(2622)에 의해 수신되는 감지 신호(AC6)는 감지 신호(AB6)와 감지 신호(AE6)가 결합된 형태를 갖는다. 이 경우 제어부(2624)는 감지 신호(AC6)의 크기 차이가 최대인 두 제2 터치 전극(121-2, 121-3) 사이를 터치 지점으로 결정할 수 있고, 정확한 터치 지점은 보간 등을 사용하여 계산될 수 있다.

다음으로 도 58 및 도 59를 참조하여, 도 4의 (a)의 스타일러스 펜(10a)에 의한 감지 신호에 대해 설명한다.

도 58 및 도 59는 다른 실시예에 따른 스타일러스 펜에 의한 감지 신호를 나타낸 그래프이다.

도 58은 제1 터치 전극들(111-1 내지 111-10)로부터 수신한 감지 신호의 그래프이다.

도 58에 도시된 바와 같이, 제1 터치 전극들(111-1 및 111-2)과 제1 터치 전극들(111-3 내지 111-10) 사이의 전류 방향은 반대로 유도되므로, 제1 구동/수신부(2620)에 의해 수신되는 감지 신호(AB7)는 제1 터치 전극(111-2)과 제1 터치 전극(111-3)에서 반대의 부호를 갖는다. 또한, 인덕터부(14)와 가까울수록 더 큰 전류가 유도될 것이므로, 제1 터치 전극(111-2)과 제1 터치 전극(111-3)에 유도된 전류의 크기는 다른 제1 터치 전극들(111-1, 111-4 내지 111-10)에 유도된 전류의 크기보다 더 크다.

이 경우 제어부(2624)는 감지 신호(AB7)의 부호가 반대되면서 각각의 신호 크기가 큰 두 제1 터치 전극(111-2, 111-3) 사이를 터치 지점으로 결정할 수 있고, 정확한 터치 지점은 보간 등을 사용하여 계산될 수 있다.

도 59는 제2 터치 전극들(121-1 내지 121-16)로부터 수신한 감지 신호의 그래프이다.

도 59에 도시된 바와 같이, 제2 터치 전극들(121-1 및 121-2)과 제2 터치 전극들(121-3 내지 121-16) 사이의 전류 방향은 반대로 유도되므로, 제2 구동/수신부(2622)에 의해 수신되는 감지 신호(AB8)는 제2 터치 전극(121-2)과 제2 터치 전극(121-3)에서 반대의 부호를 갖는다. 또한, 인덕터부(14)와 가까울수록 더 큰 전류가 유도될 것이므로, 제2 터치 전극(121-2)과 제2 터치 전극(121-3)에 유도된 전류의 크기는 다른 제2 터치 전극들(121-1, 121-4내지 121-16)에 유도된 전류의 크기보다 더 크다.

이 경우 제어부(2624)는 감지 신호(AB8)의 부호가 반대되면서 각각의 신호 크기가 큰 두 제2 터치 전극(121-2, 121-3) 사이를 터치 지점으로 결정할 수 있고, 정확한 터치 지점은 보간 등을 사용하여 계산될 수 있다.

한편, 도 49 내지 도 59에 도시된 터치부의 신호 측정 방법은, 도 16 내지 도 45에 도시된 센서부와 제어부에 적용될 수 있다. 구체적으로, 도 16에 도시된 제1 내지 제4 패턴(101, 102, 103, 104) 중 어느 하나의 패턴이 도 49에 도시된 제1 터치 전극(111-1 내지 111-10) 또는 제2 터치 전극(121-1 내지 121-16)에 대응될 수 있다. 예를 들어, 도 16에 도시된 제1 패턴(101)과 제2 패턴(102) 중 어느 하나가 도 49에 도시된 제1 터치 전극(111-1 내지 111-10)에 대응되고, 도 16에 도시된 제3 패턴(103)과 제4 패턴(104) 중 어느 하나가 도 49에 도시된 제2 터치 전극(121-1 내지 121-16)에 대응될 수 있다.

일 예로서, 도 16에 도시된 제1 패턴(101)이 도 49에 도시된 제1 터치 전극(111-1 내지 111-10)에 대응되고, 도 16에 도시된 제3 패턴(103)이 도 49에 도시된 제2 터치 전극(121-1 내지 121-16)에 대응되는 경우, 도 16의 센서부(100)의 다수의 제1 패턴(101)는 가로축 방향의 펜 감지용 패턴들이 되고, 다수의 제3 패턴(103)은 세로축 방향의 펜 감지용 패턴들이 될 수 있다. 이 경우, 센서부(100)를 제어하는 제어부는 다수의 제1 패턴(101)으로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신한다. 상기 제어부는 다수의 제1 패턴(101)으로부터 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들 중 최대값과 최소값을 갖는두 개의 펜 감지 신호들을 출력하는 두 개의 펜 감지용 패턴 사이를 스타일러스 펜의 가로축 상의 터치 지점으로 결정할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 다수의 제3 패턴(103)으로부터 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들 중 부호가 반대되면서 각각의 신호 크기가 가장 큰 두 개의 펜 감지 신호들을 출력하는 두 개의 펜 감지용 패턴 사이를 스타일러스 펜의 세로축 상의 터치 지점으로 결정할 수 있다.

또는, 상기 제어부는 다수의 제1 패턴(101)으로부터 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들 중에서 인접한 두 개의 패턴의 신호가 서로 부호가 반대인 패턴 사이를 스타일러스 펜의 가로축 터치 지점으로 결정할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 다수의 제3 패턴(103)으로부터 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들 중에서 인접한 두 개의 패턴의 신호가 서로 부호가 반대인 패턴 사이를 스타일러스 펜의 세로축 터치 지점으로 결정할 수 있다.

또는, 상기 제어부는 다수의 제1 패턴(101)으로부터 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들을 미분하여 미분값이 최대가 되는 상기 펜 감지용 패턴들 상의 위치를 스타일러스 펜의 가로축 터치 지점으로 결정할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 다수의 제3 패턴(103)으로부터 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들을 미분하여 미분값이 최대가 되는 상기 펜 감지용 패턴들 상의 위치를 스타일러스 펜의 세로축 터치 지점으로 결정할 수 있다.

또는, 상기 제어부는 다수의 제1 패턴(101) 중 인접한 두 개의 제1 패턴들로부터 차동 신호를 수신하고, 수신된 차동 신호에서 최대값 또는 최소값을 바탕으로 스타일러스 펜의 터치 지점을 결정할 수 있다. 예를 들어, 수신된 차동 신호에서 최대값 또는 최소값을 갖는 상기 펜 감지용 패턴들 상의 위치를 가로축 터치 지점으로 결정할 수 있다. 여기서, 상기 인접한 두 개의 제1 패턴들은 서로 이웃하는 두 개의 제1 패턴일 수 있다. 혹은 상기 인접한 두 개의 제1 패턴들은 서로 이웃하지 않는 두 개의 제1 패턴들로서, 상기 두 개의 제1 패턴들 사이에 적어도 하나 이상의 다른 제1 패턴이 배치될 수 있다.

또한, 상기 제어부는 다수의 제3 패턴(103) 중 인접한 두 개의 제3 패턴들로부터 차동 신호를 수신하고, 수신된 차동 신호에서 최대값 또는 최소값을 바탕으로 스타일러스 펜의 터치 지점을 결정할 수 있다. 예를 들어, 수신된 차동 신호에서 최대값 또는 최소값을 갖는 상기 펜 감지용 패턴들 상의 위치를 세로축 터치 지점으로 결정할 수 있다. 여기서, 상기 인접한 두 개의 제3 패턴들은 서로 이웃하는 두 개의 제3 패턴일 수 있다. 혹은 상기 인접한 두 개의 제3 패턴들은 서로 이웃하지 않는 두 개의 제3 패턴들로서, 상기 두 개의 제3 패턴들 사이에 적어도 하나 이상의 다른 제3 패턴이 배치될 수 있다.

다음으로 도 60을 참조하여, 도 2a의 (c)의 터치 스크린(20c)를 갖는 터치 입력 장치(2)에 대해 설명한다.

도 60은 터치 입력 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 60의 터치 입력 장치는 도 4의 터치 입력 장치에 비해, 루프 코일(264)과 루프 코일(264)에 구동 신호를 인가하는 코일 드라이버(263)를 더 포함한다.

루프 코일(264)은 터치 스크린(20)의 근방에 배치될 수 있거나, 터치 입력 장치(2) 내의 임의의 위치에 배치될 수도 있다. 루프 코일(264)은 RFID, NFC와 같은 근거리 통신 모듈(212)의 안테나로도 구성될 수 있다. 구동 신호는 소정 주파수를 갖는 교류 전압 또는 교류 전류를 포함한다.

도 61은 일 실시예에 따른 터치부의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 61의 터치부는 도 46의 터치 디바이스에 비해, 루프 코일(264), 루프 코일(264)을 구동하는 코일 드라이버(263)를 더 포함한다.

코일 드라이버(263)는 루프 코일(264)에 구동 신호를 인가한다. 구동 신호는, 공진 회로부(12)의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 신호(예를 들어, 사인파, 구형파 등)를 포함할 수 있으며, 소정 주파수를 갖는 교류 전압 또는 교류 전류일 수 있다. 이러한 구동 신호의 주파수와 크기는 제어부(2624)의 제어에 따라 변경될 수 있다.

스타일러스 펜(10a, 10b)은 루프 코일(264)에 인가된 구동 신호에 의해 공진한다. 공진에 의해 인덕터부(14)의 코일에 흐르는 전류(Ir)가 흐른다.

도 62는 다른 실시예에 따른 터치부의 전극(또는 패턴) 및 트레이스의 배치 형태의 일례를 나타낸 도면이다.

터치부의 센서부 내의 터치 전극들(111, 121)은 터치 영역의 가장자리에 위치하는 주변 영역의 트레이스들(112, 122a, 122b)을 통해 패드들(113a, 113b)에 연결되어 있다. 제1 터치 전극들(111-1, 111-2, 111-3, ...)은 각각의 트레이스들(112)에 대응하여 연결되어 있고, 제2 터치 전극들(121-1, 121-2, 121-3, ...)은 각각의 트레이스들(122a, 122b)에 대응하여 연결되어 있다.

터치 전극들(111, 121)과 트레이스들(112, 122a, 122b)은 동일한 층으로 형성될 수 있다. 터치 전극들(111, 121)과 트레이스들(112, 122a, 122b)은 메탈 메시, 실버 나노 와이어와 같은 높은 투과율, 저 임피던스를 나타내는 도체 재료로 형성될 수 있다. 그러나, 터치 전극들(111, 121)과 트레이스들(112, 122a, 122b)은 상이한 층으로 위치할 수 있으며, ITO, 그래핀으로 제조될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.

패드들(113a, 113b)은 터치 컨트롤러(262)에 접속되어 있으며, 터치 컨트롤러(262)의 신호(예컨대, 구동 신호)를 터치 전극들(111, 121)에 전달하고, 터치 전극들(111, 121)로부터의 신호(예컨대, 감지 신호)를 터치 컨트롤러(262)에 전달한다.

도 63은 본 발명에 따른 터치 입력 장치(2) 또는 스타일러스 구동장치에 있어서 스타일러스 펜의 구동 방법을 설명하기 위한 개략도이고, 도 64는 본 발명에 따른 터치 입력 장치(2) 또는 스타일러스 구동장치에 있어서 스타일러스 펜을 활성화시키는 방법을 구체적으로 설명하는 도면이다.

도 63에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치 입력 장치(2)는 터치 패널(261)을 이용하여 자기장을 생성하고, 그 자기장은 스타일러스(2)의 공진 회로(12)를 동작시킨다. 스타일러스(2)의 공진 회로(12)는 커패시터와 인덕터를 포함하며, 터치 패널(261)에 의해 생성되는 전자기장에 의한 전자기 유도에 의하여 스타일러스(2)의 공진 회로(12)에 전류가 생성된다.

도 64의 (a)는 Y축으로 연장된 복수의 제1 전극에 흐르는 전류의 방향을 제어하여 자기장을 생성하는 방식을 도시하고, (b)는 X축으로 연장된 복수의 제2 전극에 흐르는 전류의 방향을 제어하여 전자기장을 생성하는 방식을 도시한다.

다른 실시예에서는, 제1 전극 및 제2 전극에 흐르는 전류의 방향을 동시에 제어하여 자기장을 생성할 수 있다. 도시된 좌표와 같이, 도 64에서는 도면의 가로 방향이 Y축을 나타내고, 도면의 세로 방향이 X축을 가리킨다.

복수의 제1 전극에 흐르는 전류의 방향은 개별적으로 제어될 수 있다. 이때, 스타일러스(2)의 팁의 위치(P)를 중심으로 좌측과 우측에 배치된 전극에 흐르는 전류의 방향을 역방향으로 제어한다. 스타일러스(2)의 팁(tip)을 중심으로 한 제1 전극의 위치에 기초하여, 터치 패널(261)의 복수의 제1 전극 각각에 흐르는 전류 방향이 제어된다. 서로 인접하고, 평행하게 배치된 복수의 제1 전극은 폐루프를 형성하지 않기 때문에, 복수의 제1 전극 각각에 대하여 개별적인 전류 제어가 이루어져야 한다.

본 발명의 실시 예와 같이 폐루프를 구성하지 않는 방식으로 전자기장을 생성하게 되면, 종래의 터치 센서를 그대로 이용하기 때문에, 폴더블(foladable) 혹은 롤러블(rollerble) 등과 같은 다양한 방식의 전자장치(스마트폰, TV 등)에 즉각적으로 적용하여 동일한 기능을 달성할 수 있게 된다. 또한, 종래의 생산 설비와 방식으로 제품 생산이 가능하므로 제조상의 경제성을 도모할 수 있고, 다른 관점에서 보면, 손가락에 의한 터치만을 검출해오던 기존 제품에 대해서도 펌웨어 업그레이드 등을 통해 스타일러스 사용을 가능케 할 수 있기 때문에 기제품의 기능을 확장시키는 효과를 가져오게 된다.

다시 도 64의 (b)를 참조하면, 스타일러스(2)의 팁을 지나며 Y축에 평행한 가상선을 기준으로 좌측면에 배치된 제1 전극과 우측면에 배치된 제1 전극에 흐르는 전류의 방향은 서로 반대가 되도록 구동된다. 스타일러스(2)의 팁의 위치가 미리 판단되어 양측 전극의 전류 방향을 제어하는 것도 가능하지만, 터치 패널(261)의 전체면을 복수의 영역으로 분할하고, 복수의 영역 각각에 포함된 전극들의 전류 방향을 제어함으로써, 스타일러스(2)가 터치 패널(261) 상의 어디에 위치해도 전자기장에 반응할 수 있도록 할 수 있다. 분할된 영역의 좌측 가장자리에 배치된 전극과 우측 가장자리에 배치된 전극의 전류 방향을 역방향으로 제어하는 방식을 예로 들 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 다양한 응용례, 변형례를 고려할 수 있다.

도 64의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 제2 전극에 흐르는 전류의 방향도 개별적으로 제어될 수 있다. 이때, 스타일러스(2)의 팁의 위치(P)를 중심으로 상측과 하측에 배치된 전극에 흐르는 전류의 방향을 역방향으로 제어한다. 다시 말해, 스타일러스(2)의 팁(tip)을 중심으로 한 제2 전극의 위치에 기초하여, 제2 전극에 흐르는 전류의 방향이 조절된다.

서로 인접하고, 평행하게 배치된 복수의 제2 전극은 폐루프를 형성하지 않기 때문에, 복수의 제2 전극 각각에 대하여 개별적인 전류 제어가 이루어져야 한다.

더욱 상세하게, 스타일러스(2)의 팁을 지나며 X축에 평행한 가상선을 기준으로 상측면에 배치된 제2 전극과 하측면에 배치된 제2 전극에 흐르는 전류가 서로 반대 방향이 되도록 구동한다. 이때, 각 전극의 전류 방향 제어와 관련하여, 터치 패널(261)에 포함된 모든 제1 전극 및/또는 모든 제2 전극에 대해 전류 방향 제어가 이루어질 수 있으나, 스타일러스(2)의 팁의 위치가 미리 파악된다면, 스타일러스 팁으로부터 소정 거리 이내의 전극만을 제어하는 것도 가능하다.

여기서도 마찬가지로, 터치 패드(261)의 전체면을 복수의 영역으로 분할하고, 복수의 영역 각각에 포함된 전극들의 전류 방향을 제어함으로써, 스타일러스(2)가 터치 패널(261) 상의 어디에 위치해도 자기장에 반응할 수 있도록 할 수 있다. 분할된 영역의 상측 가장자리에 배치된 전극과 하측 가장자리에 배치된 전극의 전류 방향을 역방향으로 제어하는 방식을 예로 들 수 있을 것이다.

스타일러스(2)의 팁을 중심으로 좌우 및/또는 상하에 역방향의 전류가 흐르기 때문에 전자기장이 형성되고, 이에 의하여 스타일러스(2)의 공진 회로(12)에 전류가 유도됨으로써 스타일러스(2)가 전자기장 신호를 생성하게 된다. 스타일러스(2)의 공진 회로(12)에 생성된 전류는 인덕터 코일을 중심으로 전자기장을 형성하게 되며, 이에 의하여 스타일러스(2)의 팁을 중심으로 전류 신호가 생성된다. 이 전류 신호는 스타일러스(2)의 팁을 중심으로 시계 방향 혹은 반시계 방향으로 회전하는 특징을 갖는다.

본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 장치(2)는 터치 패널(261)의 적어도 하나 이상의 전극(또는 패턴)을 이용하여, 스타일러스(2)로부터 생성된 상기 전류 신호를 수신함으로써 스타일러스(2)의 팁이 위치한 좌표를 판단할 수 있다. 아래에서는 터치 패널(261)에 의해 활성화된 스타일러스(2)가 생성하는 신호를 수신하여 터치 좌표를 판단하는 방법에 대해 상세히 설명한다.

스타일러스 펜으로부터의 신호 검출

본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 장치는 터치 패널(261)을 이용하여 스타일러스 펜으로부터의 신호를 검출한다.

도 65는 본 발명에 따른 터치 입력 장치(2)에 있어서 스타일러스(2) 신호 검출 방법을 설명하기 위한 개략도이고, 도 66 내지 68은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 장치(2)에 있어서 스타일러스 펜으로부터의 신호 검출 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.

터치 패널(261)에 포함된 전극에 흐르는 전류 방향을 개별적으로 제어하여 생성된 자기장에 의하여 스타일러스(2)의 공진 회로(12)에 전류가 유도되면(전류값은 공진 주파수에서 최대값이 됨), 도 65의 (a)와 같이 스타일러스(2)의 공진 회로(12)에 생성된 전류에 의하여 인덕터 코일을 중심으로 전자기장이 유도되고, 그 전자기장은 다시 스타일러스(2)는 도 65의 (b)와 같은 전류 신호를 생성한다. 이하에서는 스타일러스(2)의 자기장 신호를 수신하여 터치 좌표를 획득하는 방식에 대해 설명한다.

도 66은 스타일러스(2)에 의하여 생성된 자기장에 의해 생성된 전류 신호를 도시한다. 스타일러스(2)의 공진 회로(12)에 유도된 전류가 생성한 전자기장은 스타일러스(2)의 팁을 중심으로, 도 66에 도시된 바와 같이, 반시계 방향으로 회전하는 전류 신호를 생성한다. 다른 실시예에서는, 시계 방향으로 회전하는 전류 신호가 생성될 수 있다. 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 전류 신호는 와전류(eddy current)일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.

반시계 방향으로 회전하는 전류 신호는 터치 패널(261)의 제1 전극(121Y-1 내지 121Y-m)에 대하여 도 66의 (a)에 도시된 바와 같은 전류 흐름을 야기한다. 즉, 스타일러스(2)의 팁의 위치(P)를 기준으로 반시계 방향으로 회전하는 전류 신호는, 스타일러스(2)의 팁을 지나며 Y축에 평행한 가상선을 기준으로 좌측면에 배치된 제1 전극과, 우측면에 배치된 제1 전극에 대하여 서로 반대 방향의 전류 흐름을 만든다. 시계 방향으로 회전하는 전류 신호는 터치 패널(261)의 제1 전극에 대하여 이와 반대의 전류 신호를 생성할 것이다.

마찬가지로, 반시계 방향으로 회전하는 전류 신호는 터치 패널(261)의 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)에 대하여 도 66의 (b)에 도시된 바와 같은 전류 흐름을 야기한다. 즉, 스타일러스(2)의 팁의 위치(P)를 기준으로 반시계 방향으로 회전하는 전류 신호는, 스타일러스(2)의 팁을 지나며 X축에 평행한 가상선을 기준으로 상측면에 배치된 제2 전극과, 하측면에 배치된 제2 전극에 대하여 서로 반대 방향의 전류 흐름을 만든다. 시계 방향으로 회전하는 전류 신호는 터치 패널(261)의 제2 전극에 대하여 이와 반대의 전류 신호를 생성할 것이다.

도 66의 (b)의 A 부분에 있어서, 스타일러스에 의한 반시계 방향으로 회전하는 전류 신호는, 앞서 설명한 바와 같이, 제2 전극들에 대해서 소정의 전류 흐름을 만든다. 그런데, 각 제2 전극에 연결된 배선(트레이스)도 반시계 방향으로 회전하는 전류 신호에 의해 소정의 전류 흐름이 형성되므로, A 부분에 포함된 일부 제2 전극의 전류 흐름과 상기 일부 제2 전극에 연결된 배선의 전류 흐름이 서로 반대 방향이 되어, 상기 배선으로부터 출력되는 전류의 크기가 상대적으로 줄어들 수 있다. 반면에 도 66의 (b)의 B 부분에 있어서, B 부분에 포함된 다른 일부 제2 전극의 전류 흐름과 상기 다른 일부 제2 전극에 연결된 배선의 전류 흐름이 같은 방향이 되어 상기 다른 일부 제2 전극에 연결된 배선으로부터 출력되는 전류의 크기가 A 부분에 포함된 배선에서 출력되는 전류의 크기보다 상대적으로 더 클 수 있다. 이는 제2 전극들 중 일부 제2 전극들의 일측에 배선이 연결되고, 다른 제2 전극들의 타측에 배선이 연결되기 때문이다.

도 67은 스타일러스의 신호 수신시 Y축 방향으로 연장된 제1 전극에서 검출되는 전류 신호를 설명하는 도면이다. 스타일러스(2)에 의해 생성된 전류 신호(여기서는, 팁을 중심으로 시계 방향으로 회전)에 의하여, 제1 전극에 흐르는 전류의 방향은 스타일러스(2)의 팁과의 위치 관계에 따라 달라지게 된다.

구체적으로, 스타일러스(2)에 의해 생성된 전류 신호에 의하여, 도 67의 (a)와 같이 시계 방향으로 회전하는 전류가 생성된 경우, 스타일러스(2)의 팁을 중심으로 좌우에 배치된 제1 전극에 흐르는 전류 방향은 스타일러스(2)에 의해 생성된 전류 신호의 이동 방향(회전 방향)에 대응되어 달라진다. 스타일러스(2)의 팁을 지나며 Y축에 평행한 가상선(CLy)을 기준으로 좌측면에 배치된 제1 전극에 흐르는 전류는, 우측면에 배치된 제1 전극에 흐르는 전류의 방향과 반대가 된다.

n개의 제1 전극 각각에서 수신된 신호는 도 67의 (b)의 하단 그래프와 같이 스타일러스(2)의 팁의 위치에서 급격한 전류 변화가 생기며, 이를 미분한 뒤 피크값에 해당하는 좌표를 찾아내면 스타일러스(2)에 의한 터치 위치의 X좌표값을 확인할 수 있다. 여기서, n개의 제1 전극 중 인접한 두 개의 제1 전극들로부터 차동 신호를 수신하고, 수신된 차동 신호에서 최대값 또는 최소값을 바탕으로 스타일러스 펜의 터치 지점을 결정할 수 있다. 예를 들어, 수신된 차동 신호에서 최대값 또는 최소값에 해당하는 좌표를 스타일러스 펜(2)에 의한 터치 위치의 X좌표값을 확인할 수 있다. 여기서, 상기 인접한 두 개의 제1 전극들은 서로 이웃하는 두 개의 제1 전극들일 수 있다. 혹은 상기 인접한 두 개의 제1 전극들은 서로 이웃하지 않는 두 개의 제1 전극들로서, 상기 두 개의 제1 전극들 사이에 적어도 하나 이상의 다른 제1 전극이 배치될 수 있다.

여기서, 터치 패널(261)의 제1 전극에 흐르는 전류의 방향이 상기 전류 신호의 회전(이동) 방향에 대응된다는 것은, 예를 들어, 전류 신호가 스타일러스의 팁을 중심으로 시계 방향으로 회전한다면, 제1 전극 중 스타일러스의 팁에서 왼쪽에 위치한 전극에는 상측으로 전류가 흐르고, 오른쪽에 위치한 전극에는 하측으로 전류가 흐르는 식으로 전류의 방향이 대응됨을 의미한다. 역으로, 전류 신호가 스타일러스의 팁을 중심으로 반시계 방향으로 회전한다면, 제1 전극 중 스타일러스의 팁에서 왼쪽에 위치한 전극에는 하측으로 전류가 흐르고, 오른쪽에 위치한 전극에는 상측으로 전류가 흐르는 식으로 전류의 방향이 대응될 것이다.

전류가 스타일러스의 팁을 중심으로 시계 방향으로 원운동을 하는 것으로 설명하면, 제1 전극 중 스타일러스의 팁에서 왼쪽에 위치한 전극에는 원운동 궤적에서 180도 지점에서의 접선 벡터에 대응하여 전류가 상측으로 흐르게 되고, 오른쪽에 위치한 전극에는 0도 지점에서의 접선 벡터에 대응하여 전류가 하측으로 흐르는 것으로 설명할 수 있다.

도 68은 스타일러스의 신호 수신시 X축 방향으로 연장된 제2 전극에서 검출되는 전류 신호를 설명하는 도면이다. 스타일러스(2)에 의해 생성된 전류 신호에 의하여, 제1 전극에 흐르는 전류의 방향이 스타일러스(2)의 팁과의 위치 관계에 따라 달라진다.

즉, 스타일러스(2)의 팁을 중심으로 상하에 배치된 제2 전극에 흐르는 전류는 상기 스타일러스의 전자기장에 의해 유도된 전류 신호의 회전 방향에 대응되는 방향성을 갖게 된다. 구체적으로, 스타일러스(2)의 팁을 지나며 X축에 평행한 가상선(CLx)을 기준으로 상측면에 배치된 제2 전극과 하측면에 배치된 제2 전극에 흐르는 전류는 상기 전류 신호의 회전 방향에 대응하여 서로 반대 방향을 취한다.

m개의 제2 전극 각각에서 검출된 신호를 분석하면, 스타일러스(2)의 팁의 위치에서 급격한 전류 변화를 일으킨다. 검출된 전류값을 미분한 뒤 피크값에 해당하는 좌표를 찾아 스타일러스(2)에 의한 터치 위치의 Y좌표값으로 판단한다. 여기서, m개의 제2 전극 중 인접한 두 개의 제2 전극들로부터 차동 신호를 수신하고, 수신된 차동 신호에서 최대값 또는 최소값을 바탕으로 스타일러스 펜(2)의 터치 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 수신된 차동 신호에서 최대값 또는 최소값에 해당하는 좌표를 스타일러스 펜(2)에 의한 터치 위치의 Y좌표값을 확인할 수 있다. 여기서, 상기 인접한 두 개의 제2 전극들은 서로 이웃하는 두 개의 제2 전극들일 수 있다. 혹은 상기 인접한 두 개의 제2 전극들은 서로 이웃하지 않는 두 개의 제2 전극들로서, 상기 두 개의 제2 전극들 사이에 적어도 하나 이상의 다른 제2 전극이 배치될 수 있다.

터치 패널(261)의 복수의 제2 전극 각각에 흐르는 전류의 방향이 스타일러스(2)에 의해 야기된 전류 신호의 회전(이동) 방향에 대응된다는 것은, 예를 들어, 전류 신호가 스타일러스의 팁을 중심으로 시계 방향으로 회전한다면 제2 전극 중 스타일러스의 팁에서 윗쪽에 위치한 전극에는 우측으로 전류가 흐르고, 아랫쪽에 위치한 전극에는 좌측으로 전류가 흐르는 식으로 전류의 방향이 대응됨을 의미한다. 물론, 회전 방향이 바뀌면, 각 전극에서 흐르는 전류의 방향도 반대가 될 것이다.

전류가 스타일러스의 팁을 중심으로 시계 방향으로 원운동을 하는 것으로 상정하면, 제2 전극 중 스타일러스의 팁에서 상측에 위치한 전극에는 원운동 궤적에서 90도 지점에서의 접선 벡터에 대응하여 전류가 우측으로 흐르게 되고, 하측에 위치한 전극에는 270도 지점에서의 접선 벡터에 대응하여 전류가 좌측으로 흐르는 것으로 설명할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 폐루프를 구성하지 않는 터치 패널의 전극(또는 패턴)을 이용하여 스타일러스(2)를 활성화시키고, 스타일러스의 전자기장 신호를 검출할 수 있다. 즉, 평행하게 정렬된 n개의 제1 전극과, 이제 직교하며 평행하게 정렬된 m개의 제2 전극은 각각 개별적으로 스타일러스의 전자기장 신호를 수신하므로, 스타일러스의 터치 위치를 더욱 정밀하게 검출할 수 있게 된다.

도 69는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 장치에 있어서 제2 전극의 다양한 배선 구조를 도시한다. 도 68은 도 69의 (a)와 같이 X축에 평행하게 연장된 복수의 제2 전극의 배선(또는 트레이스)이, 터치 패널(261)의 중심을 기점으로 상부에 배치된 제2 전극은 좌측으로 배선이 연결되고, 하부에 배치된 제2 전극은 우측으로 배선이 연결되는 구조를 상정하여 도시되었다.

전극의 배선은 다양하게 변경될 수 있으며, 도 69의 (b)와 같이 터치 패널(261)의 좌측으로만 배선이 연결될 수도 있으며, 우측으로만 배선이 연결되는 것도 가능하다. 이 경우, 수신되는 신호의 그래프 형상이 달라질 수는 있지만, 어느 경우에나 스타일러스(2)의 팁이 위치하는 지점을 경계로 신호 패턴이 급변하게 되며, 이에 기초하여 터치 좌표를 판단할 수 있다.

도 70 및 71은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 장치를 이용한 스타일러스의 신호 검출 능력을 검증하기 위한 실험과정 및 그 결과를 도시한다.

본 실험은 공진 주파수가 400kHz가 되도록 조절된 EMR펜을 이용하여 진행되었다. 도 70의 (a)와 같이 터치 입력 장치(2)의 터치 표면의 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2)에 EMR펜을 위치시킨 후 신호를 검출했고, 터치 입력 장치(2)에 의하여 EMR펜이 활성화되어 신호를 방출하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 터치 패널(261)에 의해 발생한 전자기장에 의해 EMR펜의 공진 회로에 전류가 유도되었음을 의미한다. EMR펜이 제1 위치(P1)에 있을 때 터치 패드(261)의 제1 전극을 통해 수신된 신호를 분석하여 도 70의 (b)와 같은 그래프를 획득했고, 신호가 급변하는 지점을 분석하여 파악된 EMR펜의 X좌표와 EMR펜의 제1 위치(P1)의 X좌표를 비교한 결과 서로 일치했다.

제2 위치(P2)에서 EMR펜으로부터 터치 패널(261)에서 수신한 신호는 도 70의 (c)와 같이 나타났다. 신호가 급변하는 지점에서 파악된 EMR펜의 X좌표와 EMR펜의 제2 위치(P2)의 X좌표를 비교한 결과 서로 일치했다.

도 70의 (b) 및 (c)의 그래프는 IQ 샘플링 신호에 대한 것으로, 각각의 선은 ΔI신호 및 ΔQ신호를 나타내며, 세로축은 신호값의 크기를, 가로축은 제1 전극(18개)을 배치순서대로 넘버링한 숫자를 의미한다.

도 71은 동일한 실험에서, 터치 패드(261)의 제2 전극을 통해 수신된 신호를 도시한다. 도 71의 (a)와 같이 터치 입력 장치(2)의 터치 표면의 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2)에 EMR펜을 위치시킨 후 신호를 검출했다. 터치 패드(261)의 제2 전극을 통해 EMR펜이 생성한 신호가 수신되었다. 이는 터치 패널(261)에 의해 발생한 전자기장에 의해 EMR펜의 공진 회로에 전류가 유도되었음을 의미한다. 이때, EMR펜이 제1 위치(P1)에 있을 때 터치 패드(261)의 제2 전극을 통해 수신된 신호를 분석하면 도 71의 (b)와 같은 그래프가 나타났고, 신호가 급변하는 지점을 분석하여 파악된 EMR펜의 Y좌표와 EMR펜의 제1 위치(P1)의 Y좌표를 비교한 결과 서로 일치했다.

이후, 제2 위치(P2)에서 터치 패널(261)의 제2 전극에서 수신된 신호는 도 71의 (c)와 같이 나타났다. 신호가 급변하는 지점에서 파악된 EMR펜의 Y좌표와 EMR펜의 제2 위치(P2)의 Y좌표를 비교한 결과 서로 일치했다. 도 71의 (b) 및 (c)의 그래프는 IQ 샘플링 신호에 대한 것으로, 각각의 선은 ΔI신호 및 ΔQ신호를 나타내며, 세로축은 신호값의 크기를, 가로축은 제2 전극(40개)을 배치순서대로 넘버링한 숫자를 의미한다.

도 70 및 71의 실험에 의하여 본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 장치(2)에 의하여 스타일러스(2)가 구동되고, 그에 의한 신호를 정확하게 검출할 수 있음이 확인되었다.

본 발명의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는 다양한 방식의 스타일러스 신호를 수신하여 스타일러스의 터치 위치를 판단할 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 장치는 폐루프를 구성하지 않는 적어도 하나 이상의 전극(또는 패턴)을 갖는 터치 패널을 이용하여 스타일러스의 신호를 수신하게 되므로, 종래의 터치 센서를 그대로 이용할 수 있고, 손가락에 의한 터치만을 검출해오던 기존 제품에 대해서도 펌웨어 업그레이드 등을 통해 스타일러스 사용을 가능케 할 수 있기 때문에 기제품의 기능을 확장시키는 효과를 가져오게 된다

본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 장치는 Y축으로 연장된 복수의 제1 전극 및 X축으로 연장된 복수의 제2 전극을 포함하는 터치 패널과, 스타일러스로부터 수신된 신호에 기초하여 터치 좌표를 판단하는 제어부(또는 터치 컨트롤러)를 포함한다. 이때, 위에서 설명한 바와 같이, 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극은 각각 폐루프를 형성하지 않을 수 있다.

이때, 스타일러스의 공진 회로에 유도된 전류에 의해 발생되는 전자기장에 의하여 상기 스타일러스의 팁을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 전류 신호가 유도되며, 상기 제어부는 전류 신호에 기초하여 터치 좌표를 판단하게 된다.

구체적으로, 스타일러스에 의하여 생성된 자기장에 의해 전류 신호가 생성된다. 스타일러스의 공진 회로에 유도된 전류가 생성한 전자기장은 스타일러스의 팁을 중심으로, 반시계 방향으로 회전하는 전류 신호를 생성한다. 다른 실시예에서는, 시계 방향으로 회전하는 전류 신호가 생성될 수 있다. 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 전류 신호는 와전류(eddy current)일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.

이때, 전류 신호의 회전 방향에 대응하여, 상기 스타일러스의 팁을 중심으로 상하좌우에 배치된 상기 터치 패널의 제1 전극 또는 제2 전극에 흐르는 전류의 방향이 결정되며, 스타일러스에서 생성된 전류 신호는, 스타일러스의 팁을 지나며 Y축에 평행한 가상선을 기준으로 좌측면에 배치된 제1 전극과 우측면에 배치된 제1 전극에 반대 방향의 전류를 흐르게 하거나, 상기 스타일러스의 팁을 지나며 X축에 평행한 가상선을 기준으로 상측면에 배치된 제2 전극과 하측면에 배치된 제2 전극에 반대 방향의 전류를 흐르게 한다.

제1 전극과 제2 전극에 유도되는 전류를 검출함으로써, 스타일러스의 팁이 위치한 좌표를 정밀하게 검출해낼 수 있게 되며, 이와 관련해서는 위에서 상세히 설명한 바 중복 설명은 생략하기로 한다.

이때, 스타일러스는 공진 회로와 전원 공급부를 포함하여 스스로 공진하는 액티브 스타일러스일 수 있다. 액티브 스타일러스 펜은 공진 회로와 전원 공급부를 내장한다. 전원 공급부는 배터리일 수 있지만, 외부로부터 유무선으로 전력을 공급받는 모듈(유선연결단자, 무선충전모듈 등)일 수 있다. 액티브 스타일러스는 필압, 호버링, 버튼 등의 다양한 부가 기능을 제공할 수 있다.

다른 실시예에서 스타일러스는 외부 신호에 의하여 공진하는 공진 회로를 포함하는 패시브 스타일러스일 수 있다. 패시브 스타일러스는 인덕티브(inductive) 공진 방식, EMR(Electro Magnetic Resonance) 방식, 커패시티브(capacitive) 공진 방식 등 다양한 방식으로 구동될 수 있다.

패시브 스타일러스인 경우, 배터리와 같은 전원 공급부를 내장하고 있지 않기 때문에 펜의 무게가 가볍고, 언제 어디서나 구동이 가능하다는 장점이 있다.

패시브 스타일러스가 EMR(Electro-Magnetic Resonance) 방식을 취하는 경우, 위에서 설명한 바와 같이, 패널(261)이 생성하는 전자기장에 의하여 스타일러스가 활성화될 수 있다. 패시브 스타일러스가 ECR(Electrically Coupled Resonance) 방식을 취하는 경우, 패널(261)의 전극에 의해 전달된 신호에 의하여 스타일러스가 활성화될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 장치의 제어방법은, Y축으로 연장된 복수의 제1 전극 및 X축으로 연장된 복수의 제2 전극을 구비하는 터치 패널을 이용하여 스타일러스를 구동하고, 스타일러스로부터의 신호를 수신한다. 이때, 터치 패널에 포함된 복수의 제1 전극은 폐루프를 형성하지 않고, 복수의 제2 전극도 폐루프를 형성하지 않을 수 있다. 또한, 제1 전극과 제2 전극이 서로 폐루프를 형성하지 않을 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력 장치의 제어방법은, 복수의 제1 전극 또는 복수의 제2 전극에 흐르는 전류의 방향을 개별적으로 제어하여 전자기장을 발생시켜 스타일러스를 활성화시키는 구동 단계와, 스타일러스에서 생성된 신호에 기초하여 터치 좌표를 판단하는 판단 단계를 포함한다.

상기 구동 단계는 상기 스타일러스의 팁(tip)을 중심으로 한 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 위치에 기초하여, 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극에 흐르는 전류의 방향을 개별적으로 조절함으로써 전자기장을 생성하며, 이에 의하여 스타일러스가 구동된다. 스타일러스의 구동은 내부의 공진회로에 전류가 유도되거나 공진이 일어남을 의미한다. 물론, 제1 전극과 제2 전극에 흐르는 전류의 방향을 동시에 조절함으로써 전자기장을 생성하는 것도 가능하다.

터치 패널에 포함된 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극은 각각 폐루프를 형성하지 않음에도 불구하고, 전류의 방향 제어만으로 스타일러스를 구동시킬 수 있게 된다. 즉, 오픈 루프의 전극(즉, 복수의 제1 전극 끝단이 직접 연결되지 않고, 복수의 제2 전극 끝단이 직접 연결되지 않음)만으로 이루어진 터치 패널을 이용하여 전자기장을 생성하여 스타일러스를 활성화시킬 수 있기 때문에, 종래의 터치 패널을 그대로 사용할 수 있게 되며, 고가의 디지타이저(digitizer)와 같은 부품을 필요로 하지 않는다.

구동 단계는, 상기 스타일러스의 팁을 지나며 Y축에 평행한 가상선을 기준으로 좌측면에 배치된 제1 전극과 우측면에 배치된 제1 전극에 흐르는 전류가 서로 반대 방향이 되도록 구동하거나, 상기 스타일러스의 팁을 지나며 X축에 평행한 가상선을 기준으로 상측면에 배치된 제2 전극과 하측면에 배치된 제2 전극에 흐르는 전류가 서로 반대 방향이 되도록 구동하여, 상기 전자기장을 생성함으로써 상기 스타일러스의 공진 회로에 전류를 유도하거나 공진시킨다.

상기 구동 단계에 의하여 스타일러스가 활성화되면 수신 단계가 수행된다.

전자기장에 의하여 상기 스타일러스의 공진 회로에 전류가 유도되고, 상기 공진 회로에 유도된 전류에 의해 발생되는 자기장은 상기 스타일러스의 팁을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 전류 신호를 유도하며, 수신 단계에서는, 상기 전류 신호를 수신하여 터치 좌표를 판단하게 된다.

이때, 전류 신호의 회전 방향에 대응하여, 스타일러스의 팁을 중심으로 상하좌우에 배치된 제1 전극 또는 제2 전극에 흐르는 전류의 방향이 결정된다. 구체적으로, 스타일러스의 팁을 지나며 Y축에 평행한 가상선을 기준으로 좌측면에 배치된 제1 전극에 흐르는 전류와 우측면에 배치된 제1 전극에 흐르는 전류는 서로 반대 방향으로 흐르고, 상기 스타일러스의 팁을 지나며 X축에 평행한 가상선을 기준으로 상측면에 배치된 제2 전극에 흐르는 전류와 하측면에 배치된 제2 전극에 흐르는 전류는 서로 반대 방향으로 흐를 수 있다.

한편, 도 66 내지 도 71에 도시된 터치 입력 장치의 신호 측정 방법은, 도 16 내지 도 45에 도시된 센서부와 제어부에 적용될 수 있다. 구체적으로, 도 16에 도시된 제1 내지 제4 패턴(101, 102, 103, 104) 중 어느 하나의 패턴이 도 66에 도시된 제1 전극(121-1Y 내지 121Y-m) 또는 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)에 대응될 수 있다. 예를 들어, 도 16에 도시된 제1 패턴(101)과 제2 패턴(102) 중 어느 하나가 도 66에 도시된 제1 전극(121-1Y 내지 121Y-m)에 대응되고, 도 16에 도시된 제3 패턴(103)과 제4 패턴(104) 중 어느 하나가 도 66에 도시된 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)에 대응될 수 있다.

일 예로서, 도 16에 도시된 제1 패턴(101)이 도 66에 도시된 제1 전극(121-1Y 내지 121Y-m)에 대응되고, 도 16에 도시된 제3 패턴(103)이 도 66에 도시된 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)에 대응되는 경우, 도 16의 센서부(100)의 다수의 제1 패턴(101)는 가로축 방향의 펜 감지용 패턴들이 되고, 다수의 제3 패턴(103)은 세로축 방향의 펜 감지용 패턴들이 될 수 있다. 이 경우, 센서부(100)를 제어하는 제어부는 다수의 제1 패턴(101)으로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신한다. 상기 제어부는 다수의 제1 패턴(101)으로부터 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들 중 최대값과 최소값을 갖는 두 개의 펜 감지 신호들을 출력하는 두 개의 펜 감지용 패턴 사이를 스타일러스 펜의 가로축 상의 터치 지점으로 결정할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 다수의 제3 패턴(103)으로부터 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들 중 최대값과 최소값을 갖는 두 개의 펜 감지 신호들을 출력하는 두 개의 펜 감지용 패턴 사이를 스타일러스 펜의 세로축 상의 터치 지점으로 결정할 수 있다.

또는, 상기 제어부는 다수의 제1 패턴(101)으로부터 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들 중에서 인접한 두 개의 패턴의 신호가 서로 부호가 반대인 패턴 사이를 스타일러스 펜의 가로축 터치 지점으로 결정할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 다수의 제3 패턴(103)으로부터 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들 중에서 인접한 두 개의 패턴의 신호가 서로 부호가 반대인 패턴 사이를 스타일러스 펜의 세로축 터치 지점으로 결정할 수 있다.

또는, 상기 제어부는 다수의 제1 패턴(101)으로부터 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들 미분하여 미분값이 최대가 되는 다수의 제1 패턴(101) 상의 소정 위치를 스타일러스 펜의 가로축 터치 지점으로 결정할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 다수의 제3 패턴(103)으로부터 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들을 미분하여 미분값이 최대가 되는 다수의 제3 패턴(103) 상의 소정 위치를 스타일러스 펜의 세로축 터치 지점으로 결정할 수 있다.

또는, 상기 제어부는 다수의 제1 패턴들 중 인접한 두 개의 제1 패턴들로부터 차동 신호를 수신하고, 수신된 차동 신호에서 최대값 또는 최소값을 바탕으로 스타일러스 펜의 터치 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 수신된 차동 신호에서 최대값 또는 최소값이 되는 다수의 제1 패턴(101) 상의 소정 위치를 스타일러스 펜의 가로축 터치 지점으로 결정할 수 있다. 여기서, 상기 인접한 두 개의 제1 패턴들은 서로 이웃하는 두 개의 제1 패턴들일 수 있다. 혹은 상기 인접한 두 개의 제1 패턴들은 서로 이웃하지 않는 두 개의 제1 패턴들로서, 상기 두 개의 제1 패턴들 사이에 적어도 하나 이상의 다른 제1 패턴이 배치될 수 있다.

또한, 상기 제어부는 다수의 제3 패턴들 중 인접한 두 개의 제3 패턴들로부터 차동 신호를 수신하고, 수신된 차동 신호에서 최대값 또는 최소값을 바탕으로 스타일러스 펜의 터치 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 수신된 차동 신호에서 최대값 또는 최소값이 되는 다수의 제3 패턴(103) 상의 소정 위치를 스타일러스 펜의 세로축 터치 지점으로 결정할 수 있다. 여기서, 상기 인접한 두 개의 제3 패턴들은 서로 이웃하는 두 개의 제3 패턴들일 수 있다. 혹은 상기 인접한 두 개의 제3 패턴들은 서로 이웃하지 않는 두 개의 제3 패턴들로서, 상기 두 개의 제3 패턴들 사이에 적어도 하나 이상의 다른 제3 패턴이 배치될 수 있다.

도 72은 터치부 및 호스트를 나타내는 블록도이고, 도 73는 터치부로부터 호스트에 제공되는 터치 데이터의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 72을 참조하면, 호스트(270)는 터치부(260)에 포함된 터치 컨트롤러(262)에 터치 데이터를 제공받을 수 있다. 예를 들어, 호스트(270)는 모바일 SoC(System-on-Chip), 어플리케이션 프로세서(AP: Application Processor), 미디어 프로세서(Media Processor), 마이크로프로세서, 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Unit), 또는 이와 유사한 장치일 수 있다.

터치부(260)은 1 프레임이 종료된 후에, 1 프레임 동안 입력된 터치에 관한 정보를 터치 데이터로 생성하여 호스트(270)에 전달할 수 있다.

도 72 및 도 73를 참조하면, 터치 데이터(600)는 터치부(260)로부터 호스트(270)로 전달될 수 있고, 터치 카운트 필드(610) 및 적어도 하나의 터치 엔티티 필드(612, 614)를 포함할 수 있다. 이외에도 터치 데이터(600)에는 스타일러스 펜(10)으로부터의 센서 입력 데이터, 공진 신호 변경을 나타내는 데이터 등이 더 포함될 수 있다.

터치 카운트 필드(610)에는 1 프레임 구간 동안 입력된 터치의 개수를 나타내는 값이 기입될 수 있다. 터치 엔티티 필드(612, 614)는 각각의 터치 입력에 대한 정보를 나타내는 필드를 포함한다. 예를 들어, 터치 엔티티 필드(612, 614)는 플래그 필드(620), X축 좌표 필드(621), Y축 좌표 필드(622), Z 값 필드(623), 면적 필드(624), 터치 액션 필드(625)를 포함한다.

터치 엔티티 필드(612, 614)의 개수는 터치 카운트 필드(610)에 기입된 값과 동일할 수 있다.

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

실시예들에 따르면, 터치 데이터(600)를 전달 받은 호스트(270)는 면적 필드(624)의 값을 사용하여, 터치 면적이 임계치보다 크면 터치 객체가 손가락인 것으로 결정하고, 터치 면적이 임계치 이하이면 터치 객체가 스타일러스 펜(10)인 것으로 결정한다.

실시예들에 따르면, 터치 데이터(600)를 전달 받은 호스트(270)는 플래그 필드(620)의 값을 사용하여, 터치 객체가 손가락인지 또는 스타일러스 펜(10)인지를 식별할 수도 있다.

본 문서에 개시된 다양한 실시 형태들에 따른 터치 입력 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 터치 입력 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트 폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시 형태에 따른 터치 입력 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.

본 문서의 다양한 실시 형태들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 형태들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 형태의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성 요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나,""A, B 또는 C," "A, B, 및 C 중 적어도 하나,"및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성 요소를 다른 해당 구성 요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성 요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드(결합된)" 또는 "커넥티드(연결된)"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성 요소가 상기 다른 구성 요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.

본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시 형태에 따르면, 모듈은 ASIC(applicationspecific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.

본 문서의 다양한 실시 형태들은 기기(machine)(예: 터치 입력 장치) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(Storage medium)(예: 내장 메모리 또는 외장 메모리)에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 터치 입력 장치)의 프로세서(예: 프로세서)는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체 는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(Signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.

일 실시 형태에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시 형태들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.

다양한 실시 형태들에 따르면, 상기 기술한 구성 요소들의 각각의 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시 형태들에 따르면, 전술한 해당 구성 요소들 중 하나 이상의 구성 요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성 요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성 요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성 요소는 상기 복수의 구성 요소들 각각의 구성 요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성 요소들 중 해당 구성 요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 형태들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

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Claims (62)

1. 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템에 있어서,
   상기 센서부는,
   제1 방향을 따라 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제1 패턴;
   상기 제1 방향으로 연장 형성되고, 상기 제1 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제2 패턴;
   상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴; 및
   상기 제2 방향으로 연장 형성되고, 상기 제3 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제4 패턴;을 포함하고,
   상기 다수의 제2 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고,
   상기 다수의 제4 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고,
   상기 스타일러스 펜은,
   바디부;
   상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 팁;
   상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 및
   상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부;를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 구동용 패턴들로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 감지용 패턴들로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 펜 감지용 패턴들로부터 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들 중 최대값과 최소값을 갖는 두 개의 펜 감지 신호들을 출력하는 두 개의 펜 감지용 패턴 사이를 상기 스타일러스 펜의 터치 지점으로 결정하는,
   펜 및 터치 입력 시스템.
2. 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템에 있어서,
   상기 센서부는,
   제1 방향을 따라 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제1 패턴;
   상기 제1 방향으로 연장 형성되고, 상기 제1 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제2 패턴;
   상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴; 및
   상기 제2 방향으로 연장 형성되고, 상기 제3 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제4 패턴;을 포함하고,
   상기 다수의 제2 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고,
   상기 다수의 제4 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고,
   상기 스타일러스 펜은,
   바디부;
   상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 팁;
   상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 및
   상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부;를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 구동용 패턴들로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 감지용 패턴들로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들 중에서 인접한 두 개의 펜 감지용 패턴의 신호가 서로 부호가 반대인 패턴 사이를 상기 스타일러스 펜의 터치 지점으로 결정하는,
   펜 및 터치 입력 시스템.
3. 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템에 있어서,
   상기 센서부는,
   제1 방향을 따라 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제1 패턴;
   상기 제1 방향으로 연장 형성되고, 상기 제1 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제2 패턴;
   상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴; 및
   상기 제2 방향으로 연장 형성되고, 상기 제3 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제4 패턴;을 포함하고,
   상기 다수의 제2 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고,
   상기 다수의 제4 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고,
   상기 스타일러스 펜은,
   바디부;
   상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 팁;
   상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 및
   상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부;를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 구동용 패턴들로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 감지용 패턴들로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들을 미분하여 미분값이 최대가 되는 상기 펜 감지용 패턴들 상의 위치를 상기 스타일러스 펜의 터치 지점으로 결정하는,
   펜 및 터치 입력 시스템.
4. 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템에 있어서,
   상기 센서부는,
   제1 방향을 따라 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제1 패턴;
   상기 제1 방향으로 연장 형성되고, 상기 제1 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제2 패턴;
   상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴; 및
   상기 제2 방향으로 연장 형성되고, 상기 제3 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제4 패턴;을 포함하고,
   상기 다수의 제2 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고,
   상기 다수의 제4 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고,
   상기 스타일러스 펜은,
   바디부;
   상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 팁;
   상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 및
   상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부;를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 구동용 패턴들로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 감지용 패턴들로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 펜 감지용 패턴들 중 인접한 두 개의 펜 감지용 패턴들로부터 차동 신호를 수신하고, 수신된 차동 신호에서 최대값 또는 최소값을 바탕으로 스타일러스 펜의 터치 지점을 결정하는,
   펜 및 터치 입력 시스템.
5. 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템에 있어서,
   상기 센서부는,
   제1 방향을 따라 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제1 패턴; 및
   상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴;을 포함하고,
   상기 스타일러스 펜은,
   바디부;
   상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 팁;
   상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 및
   상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부;를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 및 상기 다수의 제3 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 구동용 패턴들로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 및 상기 다수의 제3 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 감지용 패턴들로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 펜 감지용 패턴들로부터 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들 중 최대값과 최소값을 갖는 두 개의 펜 감지 신호들을 출력하는 두 개의 펜 감지용 패턴 사이를 상기 스타일러스 펜의 터치 지점으로 결정하는,
   펜 및 터치 입력 시스템.
6. 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템에 있어서,
   상기 센서부는,
   제1 방향을 따라 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제1 패턴; 및
   상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴;을 포함하고,
   상기 스타일러스 펜은,
   바디부;
   상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 팁;
   상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 및
   상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부;를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 및 상기 다수의 제3 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 구동용 패턴들로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 및 상기 다수의 제3 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 감지용 패턴들로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들 중에서 인접한 두 개의 펜 감지용 패턴의 신호가 서로 부호가 반대인 패턴 사이를 상기 스타일러스 펜의 터치 지점으로 결정하는,
   펜 및 터치 입력 시스템.
7. 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템에 있어서,
   상기 센서부는,
   제1 방향을 따라 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제1 패턴; 및
   상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴;을 포함하고,
   상기 스타일러스 펜은,
   바디부;
   상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 팁;
   상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 및
   상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부;를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 및 상기 다수의 제3 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 구동용 패턴들로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 및 상기 다수의 제3 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 감지용 패턴들로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들을 미분하여 미분값이 최대가 되는 상기 펜 감지용 패턴들 상의 위치를 상기 스타일러스 펜의 터치 지점으로 결정하는,
   펜 및 터치 입력 시스템.
8. 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템에 있어서,
   상기 센서부는,
   제1 방향을 따라 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제1 패턴; 및
   상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴;을 포함하고,
   상기 스타일러스 펜은,
   바디부;
   상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 팁;
   상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 및
   상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부;를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 및 상기 다수의 제3 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 구동용 패턴들로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 및 상기 다수의 제3 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 감지용 패턴들로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 펜 감지용 패턴들 중 인접한 두 개의 펜 감지용 패턴들로부터 차동 신호를 수신하고, 수신된 차동 신호에서 최대값 또는 최소값을 바탕으로 스타일러스 펜의 터치 지점을 결정하는,
   펜 및 터치 입력 시스템.
9. 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템에 있어서,
   상기 센서부는,
   제1 방향을 따라 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제1 패턴;
   상기 제1 방향으로 연장 형성되고, 상기 제1 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제2 패턴;
   상기 제1 방향과 수직한다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴; 및
   상기 제2방향으로 연장 형성되고, 상기 제3 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제4 패턴;을 더 포함하고,
   상기 다수의 제2 패턴 중 적어도 일부 또는 상기 다수의 제4 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고,
   상기 스타일러스 펜은,
   바디부;
   상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 팁;
   상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 및
   상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 구동용 패턴들로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이고,
   상기 제어부는,
   상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 패턴들을 펜 감지용 패턴들로 선택하고,
   상기 선택된 펜 감지용 패턴들을 통해서 상기 스타일러스 펜으로부터 방출되는 스타일러스 펜 신호를 센싱하도록 하고,
   상기 제어부는, 상기 펜 감지용 패턴들로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신하기 위한 것이고,
   상기 제어부는, 상기 펜 감지용 패턴들로부터 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들 중 최대값과 최소값을 갖는 두 개의 펜 감지 신호들을 출력하는 두 개의 펜 감지용 패턴 사이를 상기 스타일러스 펜의 터치 지점으로 결정하는,
   펜 및 터치 입력 시스템.
10. 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템에 있어서,
    상기 센서부는,
    제1 방향을 따라 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제1 패턴;
    상기 제1 방향으로 연장 형성되고, 상기 제1 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제2 패턴;
    상기 제1 방향과 수직한다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴; 및
    상기 제2방향으로 연장 형성되고, 상기 제3 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제4 패턴;을 더 포함하고,
    상기 다수의 제2 패턴 중 적어도 일부 또는 상기 다수의 제4 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고,
    상기 스타일러스 펜은,
    바디부;
    상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 팁;
    상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 및
    상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것이고,
    상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 구동용 패턴들로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이고,
    상기 제어부는,
    상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 패턴들을 펜 감지용 패턴들로 선택하고,
    상기 선택된 펜 감지용 패턴들을 통해서 상기 스타일러스 펜으로부터 방출되는 스타일러스 펜 신호를 센싱하도록 하고,
    상기 제어부는, 상기 펜 감지용 패턴들로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신하기 위한 것이고,
    상기 제어부는, 상기 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들 중에서 인접한 두 개의 펜 감지용 패턴의 신호가 서로 부호가 반대인 패턴 사이를 상기 스타일러스 펜의 터치 지점으로 결정하는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
11. 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템에 있어서,
    상기 센서부는,
    제1 방향을 따라 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제1 패턴;
    상기 제1 방향으로 연장 형성되고, 상기 제1 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제2 패턴;
    상기 제1 방향과 수직한다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴; 및
    상기 제2방향으로 연장 형성되고, 상기 제3 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제4 패턴;을 더 포함하고,
    상기 다수의 제2 패턴 중 적어도 일부 또는 상기 다수의 제4 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고,
    상기 스타일러스 펜은,
    바디부;
    상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 팁;
    상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 및
    상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것이고,
    상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 구동용 패턴들로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이고,
    상기 제어부는,
    상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 패턴들을 펜 감지용 패턴들로 선택하고,
    상기 선택된 펜 감지용 패턴들을 통해서 상기 스타일러스 펜으로부터 방출되는 스타일러스 펜 신호를 센싱하도록 하고,
    상기 제어부는, 상기 펜 감지용 패턴들로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신하기 위한 것이고,
    상기 제어부는, 상기 수신된 스타일러스 펜 감지 신호들을 미분하여 미분값이 최대가 되는 상기 펜 감지용 패턴들 상의 위치를 상기 스타일러스 펜의 터치 지점으로 결정하는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
12. 센서부; 및 상기 센서부를 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 입력 장치, 및 상기 터치 입력 장치와 작용할 수 있는 스타일러스 펜을 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템에 있어서,
    상기 센서부는,
    제1 방향을 따라 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제1 패턴;
    상기 제1 방향으로 연장 형성되고, 상기 제1 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제2 패턴;
    상기 제1 방향과 수직한다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴; 및
    상기 제2방향으로 연장 형성되고, 상기 제3 패턴과 인접하여 배치된 다수의 제4 패턴;을 더 포함하고,
    상기 다수의 제2 패턴 중 적어도 일부 또는 상기 다수의 제4 패턴 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 전기적으로 연결되고,
    상기 스타일러스 펜은,
    바디부;
    상기 바디부 내에서 외부로 노출되어 있는 팁;
    상기 바디부 내에 위치하는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 및
    상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부에 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하는 커패시터부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴으로 터치 구동 신호를 인가하고, 상기 다수의 제3 패턴으로 터치 감지 신호를 수신하기 위한 것이고,
    상기 제어부는, 상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 펜 구동용 패턴들로 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이고,
    상기 제어부는,
    상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 하나 이상의 패턴들을 펜 감지용 패턴들로 선택하고,
    상기 선택된 펜 감지용 패턴들을 통해서 상기 스타일러스 펜으로부터 방출되는 스타일러스 펜 신호를 센싱하도록 하고,
    상기 제어부는, 상기 펜 감지용 패턴들로부터 스타일러스 펜 감지 신호들을 수신하기 위한 것이고,
    상기 제어부는, 상기 펜 감지용 패턴들 중 인접한 두 개의 펜 감지용 패턴들로부터 차동 신호를 수신하고, 수신된 차동 신호에서 최대값 또는 최소값을 바탕으로 스타일러스 펜의 터치 지점을 결정하는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페라이트 코어의 유전율이 1000이하이며, 상기 코일은 인접하는 권선 층들이 교대로 권선되며, 상기 코일은 둘 이상의 절연 전선을 감싸는 형태의 와이어인,
    펜 및 터치 입력 시스템.
14. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코일은 인접하는 권선 층들이 지그재그로 경사지게 권선되는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
15. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페라이트 코어는 니켈을 포함하는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
16. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코일은 리츠선인,
    펜 및 터치 입력 시스템.
17. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페라이트 코어의 적어도 일부를 감싸는 보빈을 더 포함하며,
    상기 코일은 상기 보빈의 적어도 일부 위에 권선되는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
18. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인덕터부는 둘 이상의 인턱터부가 직렬로 연결된,
    펜 및 터치 입력 시스템.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 인덕터부의 적어도 일부 위에 위치하는 전도성의 차단 부재를 더 포함하는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 차단 부재는 와전류의 발생을 차단하는 하나의 슬릿을 포함하고,
    상기 하나의 슬릿에 의해 상기 차단 부재의 양단이 제1 방향을 따라 이격되고,
    상기 제1 방향은 와전류가 형성되는 방향인,
    펜 및 터치 입력 시스템.
21. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 제2 패턴과 상기 다수의 제4 패턴 중 어느 하나는 상기 스타일러스 펜을 구동하기 위한 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것인,
    펜 및 터치 입력 시스템.
22. 제 21 항에 있어서,
    상기 다수의 제2 패턴 및 상기 다수의 제4 패턴 중 나머지 하나는 전기적으로 플로우팅되는 것인,
    펜 및 터치 입력 시스템.
23. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호를 인가하기 위한 패턴 및 상기 터치 감지 신호를 수신하기 위한 패턴과 다른 패턴을 통해 상기 스타일러스 펜을 구동하기 위한 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것인,
    펜 및 터치 입력 시스템.
24. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 제1 패턴 및 상기 다수의 제3 패턴 중 적어도 한가지의 다수의 패턴은 상기 펜 구동용 패턴들이 되는 것인,
    펜 및 터치 입력 시스템.
25. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호를 인가하기 위한 패턴 또는 상기 터치 감지 신호를 수신하기 위한 패턴과 같은 패턴을 통해 상기 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것인,
    펜 및 터치 입력 시스템.
26. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 제1 패턴 및 상기 다수의 상기 제3 패턴 중 적어도 한가지의 다수의 패턴은 상기 스타일러스 펜 감지 신호를 수신하기 위한 것인,
    펜 및 터치 입력 시스템.
27. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 터치 구동 신호를 인가하기 위한 패턴 또는 상기 터치 감지 신호를 수신하기 위한 패턴과 같은 패턴을 통해 상기 스타일러스 펜 감지 신호를 수신하기 위한 것인,
    펜 및 터치 입력 시스템.
28. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴의 길이는, 상기 제3패턴 및 상기 제4패턴의 길이보다 긴,
    펜 및 터치 입력 시스템.
29. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 제1패턴 내지 제4패턴 중 적어도 한가지 다수의 패턴은, 상기 스타일러스 펜을 구동하기 위한 스타일러스 펜 구동 신호를 인가하기 위한 것이면서, 상기 스타일러스 펜을 감지하기 위한 감지 신호를 센싱하기 위한 것인,
    펜 및 터치 입력 시스템.
30. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 패턴은 상기 제1 방향을 따라 배열된 제1a패턴 및 제1b패턴을 포함하고,
    상기 제2 패턴은 상기 제1 방향을 따라 배열된 제2a패턴 및 제2b패턴을 포함하고,
    상기 다수의 제2a패턴들 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 전기적으로 연결되고,
    상기 다수의 제2b 패턴들 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 전기적으로 연결되고,
    상기 다수의 제2a패턴들 중 적어도 일부의 제2측 단부들과 상기 제2b 패턴들 중 적어도 일부의 제2측 단부들은 서로 마주보는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
31. 제 30 항에 있어서,
    상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴의 길이는, 상기 제3 패턴 및 상기 제4 패턴의 길이보다 긴,
    펜 및 터치 입력 시스템.
32. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 패턴 내지 상기 제4 패턴 중 적어도 어느 하나는 다수의 메인 패턴부와, 다수의 메인 패턴부 중에서 서로 인접한 두 개의 메인 패턴부 사이를 연결하는 연결 패턴부를 포함하는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
33. 제 32 항에 있어서
    상기 메인 패턴부 중 적어도 일부는 다이아몬드 형상을 갖는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
34. 제 32 항에 있어서
    상기 제2 패턴의 메인 패턴부는 상기 제1 패턴의 메인 패턴부와 대응되는 형상을 갖고,
    상기 제4 패턴의 메인 패턴부는 상기 제3 패턴의 메인 패턴부와 대응되는 형상을 갖는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
35. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 패턴 또는 제3 패턴은 개구부를 갖고,
    상기 제2 패턴 또는 제4 패턴은 상기 제1 패턴 또는 제3 패턴의 개구부 내부에 각각 배치되는
    펜 및 터치 입력 시스템.
36. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 패턴 또는 제3 패턴은 상기 제2 패턴 또는 제4 패턴을 각각 둘러싸는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
37. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 패턴과 제2 패턴은 동일층에 배치되거나, 또는
    상기 제3 패턴과 제4 패턴은 동일층에 배치되는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
38. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 패턴 중 적어도 일부와 상기 제2 패턴 중 적어도 일부는 제1층에 배치되고,
    상기 제3 패턴 중 적어도 일부와 상기 제4 패턴 중 적어도 일부는 제2층에 배치되는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
39. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 제2 및 상기 다수의 제4 패턴의 제2측 단부들은 비아를 통해 서로 전기적으로 연결되는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
40. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 다수의 제1 패턴 중 적어도 하나의 제1 패턴으로 터치 센싱을 위한 구동 신호를 인가하고,
    상기 다수의 제3 패턴 중 적어도 하나의 제3 패턴으로부터 수신되는 감지 신호를 수신하기
    위한 것인, 펜 및 터치 입력 시스템.
41. 제 40 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 다수의 제2패턴 또는 상기 다수의 제4패턴을 다수의 구동회로부와 연결하기 위한 것인,
    펜 및 터치 입력 시스템.
42. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 다수의 제1 패턴 중 적어도 하나의 제1 패턴으로 터치 센싱을 위한 구동 신호를 인가하는 단계,
    상기 다수의 제3 패턴 중 적어도 하나의 제3 패턴으로부터 수신되는 감지 신호를 수신하는 단계
    를 실행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체를 포함하는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
43. 제 42 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 다수의 제2패턴 또는 상기 다수의 제4패턴을 다수의 구동회로부와 연결하는 단계
    를 실행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체를 포함하는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
44. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수의 터치 센싱용 구동 회로부; 및 다수의 터치 센싱용 감지 회로부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 다수의 터치 센싱용 구동 회로부를 통해, 상기 다수의 제1 패턴 또는 상기 다수의 제 3 패턴 중 적어도 한가지의 다수의 패턴에 상기 터치 구동 신호를 인가시키고,
    상기 다수의 터치 센싱용 감지 회로부를 통해, 상기 다수의 제1 패턴 또는 상기 다수의 제3 패턴 중 적어도 한가지의 다수의 패턴으로부터 수신되는 상기 터치 감지 신호를 수신하도록,
    제어하기 위한 것인, 펜 및 터치 입력 시스템.
45. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수의 펜 구동 회로부를 더 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 다수의 펜 구동회로부를 통해 상기 다수의 제2 패턴 또는 상기 다수의 제4패턴에 상기 터치 구동 신호와 동일한 신호를 인가시키도록,
    제어하기 위한 것인, 펜 및 터치 입력 시스템.
46. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 한가지 다수의 패턴 중 어느 하나의 펜 구동용 패턴에 상기 스타일러스 펜 구동 신호가 출력되도록 하고,
    상기 한가지 다수의 패턴 중 다른 적어도 하나의 구동용 패턴에 상기 스타일러스 펜 구동 신호와 상반되는 구동 신호가 출력되도록 하기 위한 것인,
    펜 및 터치 입력 시스템.
47. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 한가지 다수의 패턴 중 어느 하나의 펜 구동용 패턴에 상기 스타일러스 펜 구동 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 한가지 다수의 패턴 중 다른 적어도 하나의 구동용 패턴에 상기 스타일러스 펜 구동 신호와 상반되는 구동 신호를 출력하는 단계;
    를 실행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체를 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템.
48. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수의 펜 구동용 구동 회로부
    를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 다수의 펜 구동용 구동 회로부 중 적어도 하나의 펜 구동용 구동 회로부를 통해 적어도 하나의 펜 구동용 패턴에 상기 스타일러스 펜 구동 신호를 인가시키고,
    상기 다수의 펜 구동용 구동 회로부 중 적어도 다른 하나의 펜 구동용 구동 회로부를 통해 다른 적어도 하나의 펜 구동용 패턴에 상기 스타일러스 펜 구동 신호와 상반되는 신호가 인가되도록,
    제어하기 위한 것인, 펜 및 터치 입력 시스템.
49. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 펜 감지용 패턴들 중 적어도 하나의 펜 감지용 패턴으로부터의 출력값과,
    상기 펜 감지용 패턴들과는 다른 펜 감지용 패턴들 중 적어도 하나의 펜 감지용 패턴으로부터의 출력값
    에 기초하여, 상기 스타일러스 펜을 감지하도록 제어하기 위한 것인,
    펜 및 터치 입력 시스템.
50. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 펜 감지용 패턴들 중 적어도 하나의 펜 감지용 패턴으로부터의 출력값과,
    상기 펜 감지용 패턴들과는 다른 펜 감지용 패턴들 중 적어도 하나의 펜 감지용 패턴으로부터의 출력값
    에 기초하여, 상기 펜을 감지하는 단계;
    를 실행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체를 포함하는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
51. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수의 펜 센싱용 감지 회로부
    를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 다수의 펜 센싱용 감지 회로부 중 적어도 하나의 펜 센싱용 감지 회로부를 통해 감지된 상기 펜 감지용 패턴들 중 적어도 하나의 펜 감지용 패턴으로부터의 출력값과,
    상기 다수의 펜 센싱용 감지 회로부 중 적어도 다른 하나의 펜 센싱용 감지 회로부를 통해 감지된 상기 펜 감지용 패턴들과는 다른 펜 감지용 패턴들 중 적어도 하나의 펜 감지용 패턴으로부터의 출력값
    에 기초하여, 상기 펜을 감지하도록 제어하기 위한 것인,
    펜 및 터치 입력 시스템.
52. 제 51 항에 있어서,
    상기 펜 센싱용 감지 회로부 중 적어도 일부는 터치 센싱용으로 이용될 수 있는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
53. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 제2 패턴 또는 상기 다수의 제4 패턴 중 상기 제2측 단부의 패턴에 연결된 커패시터;
    를 더 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템.
54. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 패턴은 상기 제1 패턴 내부에 배치되고 제1 방향으로 연장된 바 패턴이고,
    상기 제4 패턴은 상기 제3 패턴 내부에 배치되고 제2 방향으로 연장된 바 패턴이고,
    상기 다수의 제1 패턴들의 사이에 배치되며 상기 제3 패턴의 메인 패턴부와 대응되고 중첩되는 형상을 가지며, 상기 제4 패턴과 전기적으로 연결되는 다수의 제5 패턴;
    상기 다수의 제5 패턴 중 상기 제2측 단부의 패턴에 연결된 캐패시터;
    상기 다수의 제3 패턴들의 사이에 배치되며 상기 제1 패턴의 메인 패턴부와 대응되고 중첩되는 형상을 가지며, 상기 제2 패턴과 전기적으로 연결되는 다수의 제6 패턴; 및
    상기 다수의 제6 패턴 중 상기 제2 측 단부의 패턴에 연결된 커패시터;를 더 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템.
55. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2측 단부에 위치하는 패턴들이 서로 전기적으로 연결된 곳에 직접 연결되며, 상기 터치 입력 장치의 활성 영역 밖에 배치되는 적어도 하나의 트레이스;
    를 더 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템.
56. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서부는, 제5 패턴과 제6 패턴 중 적어도 하나를 더 포함하고,
    상기 제5 패턴은, 상기 제3 패턴과 상기 제4 패턴 중 어느 하나의 패턴이 배치된 층과는 다른 층에 배치되고, 상기 제3 패턴과 상기 제4 패턴 중 상기 어느 하나의 패턴과 전기적으로 연결되고, 상기 제3 패턴과 상기 제4 패턴 중 나머지 다른 하나의 패턴의 적어도 일 부분과 상하 방향으로 중첩되도록 배치되고,
    상기 제6 패턴은, 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴 중 어느 하나의 패턴이 배치된 층과는 다른 층에 배치되고, 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴 중 상기 어느 하나의 패턴과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴 중 나머지 다른 하나의 패턴의 적어도 일 부분과 상하 방향으로 중첩되도록 배치된,
    펜 및 터치 입력 시스템.
57. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴은 서로 다른 층에 배치되고, 상기 제1 패턴은 상기 제2 패턴의 일 부분과 상하 방향으로 중첩되도록 배치되거나,
    상기 제3 패턴과 상기 제4 패턴은 서로 다른 층에 배치되고, 상기 제3 패턴은 상기 제4 패턴의 일 부분과 상하 방향으로 중첩되도록 배치된,
    펜 및 터치 입력 시스템.
58. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펜 감지용 패턴들과 상기 제어부를 연결하는 복수의 트레이스를 더 포함하고,
    상기 복수의 트레이스 중 상기 두 개의 펜 감지용 패턴에 대응되는 두 개의 트레이스에 흐르는 전류의 방향이 서로 반대가 되는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
59. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펜 감지용 패턴들과 상기 제어부를 연결하는 복수의 트레이스를 더 포함하고,
    상기 복수의 트레이스 중 상기 두 개의 펜 감지용 패턴에 대응되는 두 개의 트레이스에 흐르는 전류의 방향이 서로 반대가 되는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
60. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서부와 상이한 층에 형성된 자기장 차폐층을 더 포함하는 펜 및 터치 입력 시스템.
61. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    디스플레이 패널을 더 포함하고,
    상기 디스플레이 패널은 폴딩축을 기준으로 구부러지는 폴딩 영역과 상기 폴딩 영역에 의해 이격되어 있는 비폴딩 영역을 갖고,
    상기 자기장 차폐층은 상기 폴딩 영역 및 상기 비폴딩 영역 모두에 대응하여 위치하는, 펜 및 터치 입력 시스템.
62. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    디스플레이 패널을 더 포함하고,
    상기 디스플레이 패널은 폴딩축을 기준으로 구부러지는 폴딩 영역과 상기 폴딩 영역에 의해 이격되어 있는 비폴딩 영역을 갖고,
    상기 자기장 차폐층은 상기 비폴딩 영역에 대응하여 이격되어 위치하는, 펜 및 터치 입력 시스템.