WO2023068872A1 - 펜 및 터치 입력 시스템 - Google Patents

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WO2023068872A1
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touch
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문호준
김본기
김세엽
변문섭
우형욱
정기룡
조영호
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주식회사 하이딥
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Definitions

  • the present disclosure relates to a pen and touch input system.
  • Mobile phones, smart phones, laptop computers, digital broadcasting terminals, PDA (personal digital assistants), PMP (portable multimedia player), navigation, slate PC, tablet PC, Touch sensors are provided in various touch input devices such as ultrabooks and wearable devices.
  • a touch sensor may be located on a display panel displaying an image or may be located in a part of the touch input device.
  • the touch input device may provide an intuitive user interface to the user.
  • Stylus pens may be classified into active stylus pens and passive stylus pens depending on whether batteries and electronic components are provided therein.
  • Active stylus pens have the advantage of superior basic performance and additional functions (pen pressure, hovering, buttons) compared to passive stylus pens, but the pen itself is expensive and requires power to charge the battery.
  • pen pressure, hovering, buttons compared to passive stylus pens, but the pen itself is expensive and requires power to charge the battery.
  • the downside is that there are not many real users other than some advanced users.
  • the passive stylus pen has the advantage of being cheaper than the active stylus pen and does not require a battery, but has the disadvantage of being difficult to recognize a precise touch compared to the active stylus pen.
  • technologies of an inductive resonance method such as an EMR (Electro Magnetic Resonance) method and a capacitive resonance method, have been proposed.
  • the EMR method is superior in writing/drawing quality, which is a core function of a stylus pen, but has the disadvantage of being thick and expensive because a separate EMR sensor panel and EMR driving IC must be added in addition to the capacitance touch panel.
  • the capacitive resonance method uses a general capacitance touch sensor and touch controller IC to support pen touch by increasing the performance of the IC without additional cost.
  • the amplitude of the resonance signal in order for the touch sensor to more accurately identify a touch by the stylus pen, the amplitude of the resonance signal must be large, and accordingly, the frequency of the driving signal transmitted to the stylus pen increases with the resonance built into the stylus pen. Make it almost equal to the resonant frequency of the circuit.
  • the conventional EMR method or the capacitive resonance method even if the resonance frequency and the frequency of the driving signal are identical, the attenuation of the signal transmission is very large, making it difficult to transmit the signal. As a result, despite long-term attempts by many touch controller IC vendors, no company has succeeded in mass-producing them yet because sufficient output signals have not been produced.
  • a digitizer transmits an electromagnetic signal to the pen, and then the digitizer receives a resonance signal from the pen.
  • coils in which a current can be induced by a magnetic signal are densely arranged in order to receive touch information by a pen.
  • Such a digitizer has a problem in that it cannot respond to miniaturization and thinning of the touch input device and cannot be designed flexibly.
  • the conventional stylus pen needs to use an expensive pressure sensor to detect the pen pressure, and it is difficult to accurately measure the pen pressure.
  • the present embodiments are intended to provide a pen and touch input system including a stylus pen capable of producing sufficient output signals.
  • a pen and touch input system including a multi-function touch input device capable of detecting a touch position, driving a stylus pen, and detecting the position of the stylus pen is provided.
  • a pen and touch input system including a touch input device that can solve the problem that the output voltage of the sensing circuit unit varies depending on the position of the stylus pen is provided.
  • a pen and touch input system including a touch input device capable of widening the operating frequency bandwidth of the touch driving signal and the pen driving signal is provided. do.
  • a pen and touch input system including a touch input device capable of mitigating attenuation of a pen detection signal is provided.
  • It also provides a pen and touch input system that can be implemented on one layer.
  • a pen and a touch input system capable of improving touch sensing performance by a stylus pen are provided.
  • a pen and touch input system including a stylus pen capable of detecting pen pressure with a simple structure is provided.
  • a pen and touch input system including a stylus pen capable of distinguishing the contact state of the stylus pen with the touch device is provided.
  • the problem to be solved in the present invention is not limited to the above problems.
  • a pen and touch input system includes a sensor unit; And a control unit for controlling the sensor unit;
  • a touch input device including a touch input device, and a pen and touch input system including a stylus pen capable of working with the touch input device, wherein the sensor unit extends along a first direction and a plurality of first patterns, one end of which is electrically connected to the controller; a plurality of second patterns extending in the first direction and disposed adjacent to the first pattern; a plurality of third patterns extending in a second direction different from the first direction and having first-side ends electrically connected to the controller; and a plurality of fourth patterns extending in the second direction and disposed adjacent to the third pattern, wherein second-side ends of at least some of the plurality of second patterns are electrically connected to each other, Second-side ends of at least some of the plurality of fourth patterns are electrically connected to each other, and the controller applies a touch driving signal to the plurality of first patterns and transmits a touch sensing signal to the plurality of third patterns
  • the controller is configured to apply a stylus pen driving signal to at least one pen driving pattern among the plurality of first to fourth patterns, and the controller is configured to: It is for receiving stylus pen sensing signals from at least one pen sensing pattern among the fourth patterns, and the stylus pen includes: a body portion at least partially extending along one direction; an inductor unit including a ferrite core disposed within the body unit and a coil wound in multiple layers on at least a portion of the ferrite core; a capacitor unit disposed in the body unit and including a capacitor electrically connected to a coil of the inductor unit; and a core body, at least a part of which is disposed within the body portion and moves along the one direction by a pressure applied to one end, wherein the capacitor unit includes a first electrode interlocking with the core body and the first electrode in the one direction. A second electrode is fixedly installed on the first electrode, and the capacitance of the capacitor part is changed by pressure applied to one end of the core body.
  • a pen and touch input system includes a sensor unit; And a control unit for controlling the sensor unit;
  • a touch input device including a touch input device, and a pen and touch input system including a stylus pen capable of working with the touch input device, wherein the sensor unit extends along a first direction and a plurality of first patterns, one end of which is electrically connected to the controller; a plurality of second patterns extending in the first direction and disposed adjacent to the first pattern; a plurality of third patterns extending in a second direction different from the first direction and having first-side ends electrically connected to the controller; and a plurality of fourth patterns extending in the second direction and disposed adjacent to the third pattern, wherein second-side ends of at least some of the plurality of second patterns are electrically connected to each other, Second-side ends of at least some of the plurality of fourth patterns are electrically connected to each other, and the controller applies a touch driving signal to the plurality of first patterns and transmits a touch sensing signal to the plurality of third patterns
  • the controller is configured to apply a stylus pen driving signal to at least one pen driving pattern among the plurality of first to fourth patterns, and the controller is configured to: It is for receiving stylus pen detection signals from at least one pen detection pattern among the fourth patterns, and the stylus pen includes: a body part; an inductor unit including a ferrite core fixedly installed in the body and having a through hole passing through in one direction, and a coil wound in multiple layers on at least a portion of the ferrite core; a capacitor unit positioned within the body unit and including a capacitor electrically connected to a coil of the inductor unit; and a core body having at least one portion between one end and the other end disposed in the through hole of the ferrite core and moving along the one direction by a pressure applied to the one end, wherein the capacitor unit is at the other end of the core body A first electrode that is connected and interlocks with the core body; And a second electrode fixedly installed on the first electrode; includes, the first electrode is moved in the one direction by the pressure applied
  • a pen and touch input system includes a sensor unit; And a control unit for controlling the sensor unit;
  • a touch input device including a touch input device, and a pen and touch input system including a stylus pen capable of working with the touch input device, wherein the sensor unit extends along a first direction and a plurality of first patterns, one end of which is electrically connected to the controller; a plurality of second patterns extending in the first direction and disposed adjacent to the first pattern; a plurality of third patterns extending in a second direction different from the first direction and having first-side ends electrically connected to the controller; and a plurality of fourth patterns extending in the second direction and disposed adjacent to the third pattern, wherein second-side ends of at least some of the plurality of second patterns are electrically connected to each other, Second-side ends of at least some of the plurality of fourth patterns are electrically connected to each other, and the controller applies a touch driving signal to the plurality of first patterns and transmits a touch sensing signal to the plurality of third patterns
  • the control unit is for applying a stylus pen driving signal to at least one pen driving pattern among the plurality of first to fourth patterns, and at least a part of the stylus pen is directed in one direction.
  • a body portion extending along; an inductor unit including a ferrite core disposed within the body unit and a coil wound in multiple layers on at least a portion of the ferrite core; a capacitor unit disposed in the body unit and including a capacitor electrically connected to a coil of the inductor unit; and a core body, at least a portion of which is disposed within the body portion and moves along the one direction by a pressure applied to one end, wherein the ferrite core of the inductor unit is interlocked with the core body, and the inductor portion is connected to the inside of the body portion.
  • a magnetic material is fixedly installed on the body, and the inductance of the inductor part is changed by the pressure applied to one end of the core body.
  • a pen and touch input system includes a sensor unit; And a control unit for controlling the sensor unit;
  • a touch input device including a touch input device, and a pen and touch input system including a stylus pen capable of working with the touch input device, wherein the sensor unit extends along a first direction and a plurality of first patterns, one end of which is electrically connected to the controller; a plurality of second patterns extending in the first direction and disposed adjacent to the first pattern; a plurality of third patterns extending in a second direction different from the first direction and having first-side ends electrically connected to the controller; and a plurality of fourth patterns extending in the second direction and disposed adjacent to the third pattern, wherein second-side ends of at least some of the plurality of second patterns are electrically connected to each other, Second-side ends of at least some of the plurality of fourth patterns are electrically connected to each other, and the controller applies a touch driving signal to the plurality of first patterns and transmits a touch sensing signal to the plurality of third patterns
  • the control unit is for applying a stylus pen driving signal to at least one or more pen driving patterns among the plurality of first to fourth patterns
  • the stylus pen includes: a body part; an inductor unit including a ferrite core disposed in the body portion and having a through hole passing through in one direction, and a coil wound in multiple layers on at least a portion of the ferrite core; a capacitor unit positioned within the body unit and including a capacitor electrically connected to a coil of the inductor unit; and a core body having at least one portion between one end and the other end disposed in the through hole of the ferrite core and moving along the one direction by a pressure applied to the one end, wherein the ferrite core of the inductor part comprises the core body coupled with the core body, and the inductor unit includes a magnetic body fixedly installed inside the body portion, and the ferrite core moves in the one direction by the pressure applied to one end of the core body, and the ferrite core and the ferrite core The separation distance
  • a pen and touch input system includes a sensor unit; And a control unit for controlling the sensor unit;
  • a touch input device including a touch input device, and a pen and touch input system including a stylus pen capable of working with the touch input device, wherein the sensor unit extends along a first direction and a plurality of first patterns, one end of which is electrically connected to the controller; a plurality of second patterns extending in the first direction and disposed adjacent to the first pattern; a plurality of third patterns extending in a second direction different from the first direction and having first-side ends electrically connected to the controller; and a plurality of fourth patterns extending in the second direction and disposed adjacent to the third pattern, wherein second-side ends of at least some of the plurality of second patterns are electrically connected to each other, Second-side ends of at least some of the plurality of fourth patterns are electrically connected to each other, and the controller applies a touch driving signal to the plurality of first patterns and transmits a touch sensing signal to the plurality of third patterns
  • the controller is configured to apply a stylus pen driving signal to at least one pen driving pattern among the plurality of first to fourth patterns, and the controller is configured to: It is for receiving stylus pen sensing signals from at least one pen sensing pattern among the fourth patterns, and the stylus pen includes: a body portion at least partially extending along one direction; an inductor unit including a ferrite core disposed within the body unit and a coil wound in multiple layers on at least a portion of the ferrite core; a capacitor unit disposed in the body unit and including a first capacitor electrically connected to a coil of the inductor unit and a second capacitor electrically connectable to the first capacitor; a core body, at least a part of which is disposed within the body, and moves along one direction by pressure applied to one end; and a switching member disposed within the body and switching an electrical connection between the first capacitor and the second capacitor according to the movement of the core body in one direction. The capacitance of the capacitor part is changed by the pressure.
  • a pen and touch input system includes a sensor unit; And a control unit for controlling the sensor unit;
  • a touch input device including a touch input device, and a pen and touch input system including a stylus pen capable of working with the touch input device, wherein the sensor unit extends along a first direction and a plurality of first patterns, one end of which is electrically connected to the controller; a plurality of second patterns extending in the first direction and disposed adjacent to the first pattern; a plurality of third patterns extending in a second direction different from the first direction and having first-side ends electrically connected to the controller; and a plurality of fourth patterns extending in the second direction and disposed adjacent to the third pattern, wherein second-side ends of at least some of the plurality of second patterns are electrically connected to each other, Second-side ends of at least some of the plurality of fourth patterns are electrically connected to each other, and the controller applies a touch driving signal to the plurality of first patterns and transmits a touch sensing signal to the plurality of third patterns
  • the controller is configured to apply a stylus pen driving signal to at least one pen driving pattern among the plurality of first to fourth patterns, and the controller is configured to: It is for receiving stylus pen sensing signals from at least one pen sensing pattern among the fourth patterns, and the stylus pen includes: a body portion at least partially extending along one direction; an inductor unit including a ferrite core fixedly disposed within the body unit and a coil wound in multiple layers on at least a portion of the ferrite core; a capacitor part disposed within the body part and electrically connected to the inductor part; a core body, at least a part of which is disposed within the body, and moves along one direction by pressure applied to one end; and a magnetic body disposed within the body and moving in the one direction in conjunction with the core body, wherein the inductance of the inductor unit is changed by pressure applied to one end of the core body.
  • a pen and touch input system includes a sensor unit; And a control unit for controlling the sensor unit;
  • a touch input device including a touch input device, and a pen and touch input system including a stylus pen capable of working with the touch input device, wherein the sensor unit extends along a first direction and a plurality of first patterns, one end of which is electrically connected to the controller; a plurality of second patterns extending in the first direction and disposed adjacent to the first pattern; a plurality of third patterns extending in a second direction different from the first direction and having first-side ends electrically connected to the controller; and a plurality of fourth patterns extending in the second direction and disposed adjacent to the third pattern, wherein second-side ends of at least some of the plurality of second patterns are electrically connected to each other, Second-side ends of at least some of the plurality of fourth patterns are electrically connected to each other, and the controller applies a touch driving signal to the plurality of first patterns and transmits a touch sensing signal to the plurality of third patterns
  • the controller is configured to apply a stylus pen driving signal to at least one pen driving pattern among the plurality of first to fourth patterns, and the controller is configured to: It is for receiving stylus pen detection signals from at least one pen detection pattern among the fourth patterns, and the stylus pen includes: a body part; an inductor unit including a ferrite core fixedly installed in the body and having a through hole passing through in one direction, and a coil wound in multiple layers on at least a portion of the ferrite core; a capacitor unit positioned within the body unit and including a capacitor electrically connected to a coil of the inductor unit and an additional capacitor electrically connectable to the capacitor; at least one part between one end and the other end disposed in the through hole of the ferrite core, and moving along the one direction by the pressure applied to the one end; and a switching member for switching an electrical connection between the capacitor and the additional capacitor according to the pressure applied to the core, wherein the inductor unit has a separation distance from the ferrite core that changes according to the pressure applied to
  • a pen and touch input system includes a sensor unit; And a control unit for controlling the sensor unit;
  • a touch input device including a touch input device, and a pen and touch input system including a stylus pen capable of working with the touch input device, wherein the sensor unit extends along a first direction and a plurality of first patterns, one end of which is electrically connected to the controller; and a plurality of third patterns extending in a second direction different from the first direction and having first-side ends electrically connected to the control unit, wherein the control unit transmits a touch driving signal to the plurality of first patterns.
  • the controller includes a stylus pen driving signal in at least one pen driving pattern among the plurality of first patterns and the plurality of third patterns.
  • the control unit is for receiving stylus pen detection signals from at least one pen detection pattern among the plurality of first patterns and the plurality of third patterns, and the stylus pen, at least some A body portion extending along one direction; an inductor unit including a ferrite core disposed within the body unit and a coil wound in multiple layers on at least a portion of the ferrite core; a capacitor unit disposed in the body unit and including a capacitor electrically connected to a coil of the inductor unit; and a core body, at least a part of which is disposed within the body portion and moves along the one direction by a pressure applied to one end, wherein the capacitor unit includes a first electrode interlocking with the core body and the first electrode in the one direction. A second electrode is fixedly installed on the first electrode, and the capacitance of the capacitor part is changed
  • a pen and touch input system includes a sensor unit; And a control unit for controlling the sensor unit;
  • a touch input device including a touch input device, and a pen and touch input system including a stylus pen capable of working with the touch input device, wherein the sensor unit extends along a first direction and a plurality of first patterns, one end of which is electrically connected to the controller; and a plurality of third patterns extending in a second direction different from the first direction and having first-side ends electrically connected to the control unit, wherein the control unit transmits a touch driving signal to the plurality of first patterns.
  • the controller includes a stylus pen driving signal in at least one pen driving pattern among the plurality of first patterns and the plurality of third patterns.
  • the control unit is for receiving stylus pen detection signals from at least one pen detection pattern among the plurality of first patterns and the plurality of third patterns, and the stylus pen, the body portion ; an inductor unit including a ferrite core fixedly installed in the body and having a through hole passing through in one direction, and a coil wound in multiple layers on at least a portion of the ferrite core; a capacitor unit positioned within the body unit and including a capacitor electrically connected to a coil of the inductor unit; and a core body having at least one portion between one end and the other end disposed in the through hole of the ferrite core and moving along the one direction by a pressure applied to the one end, wherein the capacitor unit is at the other end of the core body A first electrode that is connected and interlocks with the core body; And a second electrode
  • a pen and touch input system includes a sensor unit; And a control unit for controlling the sensor unit;
  • a touch input device including a touch input device, and a pen and touch input system including a stylus pen capable of working with the touch input device, wherein the sensor unit extends along a first direction and a plurality of first patterns, one end of which is electrically connected to the controller; and a plurality of third patterns extending in a second direction different from the first direction and having first-side ends electrically connected to the control unit, wherein the control unit transmits a touch driving signal to the plurality of first patterns.
  • the controller includes a stylus pen driving signal in at least one pen driving pattern among the plurality of first patterns and the plurality of third patterns.
  • the control unit is for receiving stylus pen detection signals from at least one pen detection pattern among the plurality of first patterns and the plurality of third patterns, and the stylus pen, at least some A body portion extending along one direction; an inductor unit including a ferrite core disposed within the body unit and a coil wound in multiple layers on at least a portion of the ferrite core; a capacitor unit disposed in the body unit and including a capacitor electrically connected to a coil of the inductor unit; and a core body, at least a portion of which is disposed within the body portion and moves along the one direction by a pressure applied to one end, wherein the ferrite core of the inductor unit is interlocked with the core body, and the inductor portion is connected to the inside of the body portion.
  • a magnetic material is fixedly installed on the body, and
  • a pen and touch input system includes a sensor unit; And a control unit for controlling the sensor unit;
  • a touch input device including a touch input device, and a pen and touch input system including a stylus pen capable of working with the touch input device, wherein the sensor unit extends along a first direction and a plurality of first patterns, one end of which is electrically connected to the controller; and a plurality of third patterns extending in a second direction different from the first direction and having first-side ends electrically connected to the control unit, wherein the control unit transmits a touch driving signal to the plurality of first patterns.
  • the controller includes a stylus pen driving signal in at least one pen driving pattern among the plurality of first patterns and the plurality of third patterns.
  • the control unit is for receiving stylus pen detection signals from at least one pen detection pattern among the plurality of first patterns and the plurality of third patterns, and the stylus pen, the body portion ; an inductor unit including a ferrite core disposed in the body portion and having a through hole passing through in one direction, and a coil wound in multiple layers on at least a portion of the ferrite core; a capacitor unit positioned within the body unit and including a capacitor electrically connected to a coil of the inductor unit; and a core body having at least one portion between one end and the other end disposed in the through hole of the ferrite core and moving along the one direction by a pressure applied to the one end, wherein the ferrite core of the inductor part comprises the core body coupled with the core body, and the inductor unit includes a magnetic body
  • a pen and touch input system includes a sensor unit; And a control unit for controlling the sensor unit;
  • a touch input device including a touch input device, and a pen and touch input system including a stylus pen capable of working with the touch input device, wherein the sensor unit extends along a first direction and a plurality of first patterns, one end of which is electrically connected to the controller; and a plurality of third patterns extending in a second direction different from the first direction and having first-side ends electrically connected to the control unit, wherein the control unit transmits a touch driving signal to the plurality of first patterns.
  • the controller includes a stylus pen driving signal in at least one pen driving pattern among the plurality of first patterns and the plurality of third patterns.
  • the control unit is for receiving stylus pen detection signals from at least one pen detection pattern among the plurality of first patterns and the plurality of third patterns, and the stylus pen, at least some A body portion extending along one direction; an inductor unit including a ferrite core disposed within the body unit and a coil wound in multiple layers on at least a portion of the ferrite core; a capacitor unit disposed in the body unit and including a first capacitor electrically connected to a coil of the inductor unit and a second capacitor electrically connectable to the first capacitor; a core body, at least a part of which is disposed within the body, and moves along one direction by pressure applied to one end; and a switching member disposed within the body and switching an electrical connection between the first capacitor and the second capacitor according to the movement of the core body in one direction.
  • a pen and touch input system includes a sensor unit; And a control unit for controlling the sensor unit;
  • a touch input device including a touch input device, and a pen and touch input system including a stylus pen capable of working with the touch input device, wherein the sensor unit extends along a first direction and a plurality of first patterns, one end of which is electrically connected to the controller; and a plurality of third patterns extending in a second direction different from the first direction and having first-side ends electrically connected to the control unit, wherein the control unit transmits a touch driving signal to the plurality of first patterns.
  • the controller includes a stylus pen driving signal in at least one pen driving pattern among the plurality of first patterns and the plurality of third patterns.
  • the control unit is for receiving stylus pen detection signals from at least one pen detection pattern among the plurality of first patterns and the plurality of third patterns, and the stylus pen, at least some A body portion extending along one direction; an inductor unit including a ferrite core fixedly disposed within the body unit and a coil wound in multiple layers on at least a portion of the ferrite core; a capacitor part disposed within the body part and electrically connected to the inductor part; a core body, at least a part of which is disposed within the body, and moves along one direction by pressure applied to one end; and a magnetic body disposed within the body and moving in the one direction in conjunction with the core body, wherein the inductance of the inductor unit is changed by pressure applied to one end of the core body.
  • a pen and touch input system includes a sensor unit; And a control unit for controlling the sensor unit;
  • a touch input device including a touch input device, and a pen and touch input system including a stylus pen capable of working with the touch input device, wherein the sensor unit extends along a first direction and a plurality of first patterns, one end of which is electrically connected to the controller; and a plurality of third patterns extending in a second direction different from the first direction and having first-side ends electrically connected to the control unit, wherein the control unit transmits a touch driving signal to the plurality of first patterns.
  • the controller includes a stylus pen driving signal in at least one pen driving pattern among the plurality of first patterns and the plurality of third patterns.
  • the control unit is for receiving stylus pen detection signals from at least one pen detection pattern among the plurality of first patterns and the plurality of third patterns, and the stylus pen, the body portion ; an inductor unit including a ferrite core fixedly installed in the body and having a through hole passing through in one direction, and a coil wound in multiple layers on at least a portion of the ferrite core; a capacitor unit positioned within the body unit and including a capacitor electrically connected to a coil of the inductor unit and an additional capacitor electrically connectable to the capacitor; at least one part between one end and the other end disposed in the through hole of the ferrite core, and moving along the one direction by the pressure applied to the one end; and a switching member for switching an electrical connection between the capacitor and the additional capacitor according to the pressure applied to the core, wherein the
  • a touch position can be detected, a stylus pen driven, and a position of the stylus pen can be detected.
  • the effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and better effects or unique effects can be exhibited for each embodiment in [Mode for Carrying Out the Invention] to be described later.
  • 1A is a conceptual diagram illustrating a pen and touch input system including a stylus pen and a touch input device.
  • 1C is a diagram for explaining an interval between a +drive channel and a -drive channel in an uplink.
  • 1D is a conceptual diagram illustrating another embodiment of a pen and touch input system including a stylus pen and a touch input device.
  • 2A is a diagram schematically illustrating a signal transfer operation between a stylus pen and a touch input device.
  • FIG. 2B is a diagram schematically illustrating a partially laminated structure of the touch input device of FIG. 1A.
  • 2c and 2d are diagrams schematically illustrating a partially laminated structure of the touch input device of FIG. 1d.
  • FIG. 3 is a schematic block diagram of a touch input device.
  • FIG. 3 is a detailed view of the inductor unit of the stylus pen.
  • FIG. 9 is a view showing a multi-layer winding method.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining that the output voltages Vout1 and Vout2 of the CVA are different depending on the position of the pen 10 in FIG. 1 through current sensing.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining that the output voltages Vout1 and Vout2 of the CVA are different depending on the position of the pen 10 in FIG. 1 through voltage sensing.
  • 19 is a schematic configuration diagram of the sensor unit 100' of the touch input device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a configuration diagram schematically illustrating an example of the sensor unit 100' shown in FIG. 19 .
  • FIG. 21 is a configuration diagram schematically illustrating another example of the sensor unit 100' shown in FIG. 19 .
  • FIG. 22 is a configuration diagram schematically showing another example of the sensor unit 100' shown in FIG. 19 .
  • FIG. 24 is a diagram embodying the touch input device shown in FIG. 20 .
  • FIG. 25 is a diagram for explaining a method of applying a pen driving signal for driving a stylus pen to a plurality of second patterns 102A by the controller 300 of FIG. 24 .
  • 26(a) to (f) are diagrams schematically illustrating the operating principle of the stylus sensing mode of the touch input device of FIG. 24 .
  • FIG. 28 is a diagram embodying the touch input device shown in FIG. 22 .
  • FIG. 29 is a diagram embodying the touch input device shown in FIG. 23 .
  • FIG. 30 is a diagram schematically illustrating a sensor unit according to a modified example capable of replacing the sensor unit according to various embodiments described above.
  • FIG. 31 is a modified example of the sensor unit shown in FIG. 30 .
  • 32 is a modified example of a sensor unit according to various embodiments described above.
  • 33 is a modified example of a sensor unit according to various embodiments described above.
  • 35 is a modified example of the sensor unit according to various embodiments described above.
  • 36 is a modified example of a sensor unit according to various embodiments described above.
  • FIG. 40 is a diagram for explaining a first modified example of the fifth pattern 105 shown in FIG. 33 .
  • FIG. 41 is a modified example of FIG. 40 .
  • FIG. 42 is a diagram for explaining a modified example of the fifth pattern 105' shown in FIG. 40 .
  • 46 is a diagram schematically illustrating a part of a touch input device according to another embodiment.
  • 49 is a diagram illustrating a case where a stylus pen is positioned on a sensor unit of a touch unit according to an embodiment.
  • FIG. 50 is a graph illustrating a method of measuring a signal of a touch unit according to the embodiments shown in FIGS. 48 and 49 .
  • 55 is a diagram illustrating a case where a stylus pen is positioned on a sensor unit of a touch unit according to an embodiment.
  • 58 and 59 are graphs illustrating detection signals by a stylus pen according to another embodiment.
  • 61 is a diagram schematically illustrating a part of a touch unit according to an exemplary embodiment.
  • 64 is a view specifically explaining a method of activating a stylus pen in the touch input device 2 or the stylus driving device according to the present invention.
  • 65 is a schematic diagram for explaining a method of detecting a stylus 2 signal in the touch input device 2 according to the present invention.
  • 70 and 71 illustrate experimental procedures and results for verifying the signal detection capability of a stylus using a touch input device according to an embodiment of the present invention.
  • 72 is a block diagram illustrating a touch unit and a host.
  • FIG. 74 is a view showing an embodiment of the resonance circuit unit 12 of the stylus pen shown in FIG. 4 .
  • FIG. 75 is a view showing a partial structure of the resonant circuit of the stylus pen according to the first aspect.
  • 76 is a view showing a partial structure of the resonant circuit of the stylus pen according to the second aspect.
  • 79 is a graph showing a change in capacitance value of a stylus pen according to the fourth aspect.
  • 83 is a view showing a partial structure of the resonant circuit of the stylus pen according to the sixth aspect.
  • FIG. 84 is a graph showing a change in capacitance value of the stylus pen according to the sixth aspect shown in FIG. 83 .
  • FIG. 85 is a view showing another embodiment of the resonance circuit unit 12 of the stylus pen shown in FIG. 4 .
  • 86 is a view showing a partial structure of the resonant circuit of the stylus pen according to the first aspect.
  • 89 is a view showing a partial structure of the resonant circuit of the stylus pen according to the second aspect.
  • 91 is a graph showing a change in inductance value of the stylus pen according to the third aspect.
  • 92 is a view showing a partial structure of the resonant circuit of the stylus pen according to the fourth aspect.
  • FIG. 93 is a view showing another embodiment of the resonant circuit unit 12 of the stylus pen shown in FIG. 4 .
  • FIG. 94 is a diagram for explaining an operation according to pen pressure of the stylus pen of FIG. 93 .
  • FIG. 95 is a diagram schematically showing an equivalent circuit of the resonant circuit of the stylus pen of FIG. 93 .
  • FIG. 96 is a view showing another embodiment of the resonant circuit unit 12 of the stylus pen shown in FIG. 4 .
  • FIG. 97 is a view for explaining the operation according to the pen pressure of the stylus pen of FIG. 96 .
  • FIG. 98 is a diagram schematically showing an equivalent circuit of the resonance circuit of the stylus pen of FIG. 96 .
  • FIG. 99 is a view showing another embodiment of the resonance circuit unit 12 of the stylus pen shown in FIG. 4 .
  • FIG. 100 is a view for explaining the operation of the stylus pen of FIG. 99 according to pen pressure.
  • FIG. 101 is a diagram schematically showing an equivalent circuit of the resonance circuit of the stylus pen of FIG. 99 .
  • FIG. 102 is a graph showing, for example, the change in LC value according to the pen pressure of the stylus pen of FIG. 99 .
  • FIG. 103 is a graph showing frequency response characteristics of the stylus pen of FIG. 99 as an example.
  • Fig. 104 schematically shows a stylus pen 10f according to a fourth embodiment.
  • Fig. 105 schematically shows a stylus pen 10f according to the fifth embodiment.
  • Fig. 107 schematically shows a stylus pen 10f according to a seventh embodiment.
  • Fig. 108 schematically shows a stylus pen 10f according to an eighth embodiment.
  • Fig. 109 schematically shows a stylus pen 10f according to a ninth embodiment.
  • a part such as a layer, film, region, plate, etc.
  • another part is in the middle.
  • a part is said to be “directly on” another part, it means that there is no other part in between.
  • being “above” or “on” a reference part means being located above or below the reference part, and does not necessarily mean being located “above” or “on” in the opposite direction of gravity. .
  • expressions such as “has,” “may have,” “includes,” or “may include” refer to the existence of a corresponding feature (eg, a numerical value, function, operation, or component such as a part). , which does not preclude the existence of additional features.
  • first, second, first, or second may modify various elements in any order and/or importance, and may refer to one element as another. It is used only to distinguish from components, but does not limit the components.
  • a first user device and a second user device may represent different user devices regardless of order or importance.
  • a first element may be called a second element, and similarly, the second element may also be renamed to the first element.
  • a component e.g., a first component is "(operatively or communicatively) coupled with/to" another component (e.g., a second component);
  • another component e.g., a second component
  • connection to it should be understood that an element may be directly connected to another element, or may be connected through another element (eg, a third element).
  • an element e.g, a first element
  • another element e.g, a second element
  • it is referred to as a component different from a component. It may be understood that there are no other components (eg, third components) between the elements.
  • the expression “configured to” means “suitable for”, “having the capacity to”, depending on the situation. ", “designed to”, “adapted to”, “made to”, or “capable of” can be used interchangeably.
  • the term “configured (or set) to” may not necessarily mean only “specifically designed to” hardware.
  • the phrase “device configured to” may mean that the device is “capable of” in conjunction with other devices or components.
  • a processor configured (or configured) to perform A, B, and C” may include a dedicated processor (eg, embedded processor) to perform the operation, or by executing one or more software programs stored in a memory device.
  • a general-purpose processor eg, CPU or application processor
  • a touch input device may be, for example, a smart phone, a tablet personal computer (PC), a mobile phone, a video phone, an e-book reader, and a laptop. It may include at least one of a laptop personal computer (PC), a netbook computer, a mobile medical device, a camera, or a wearable device.
  • PC personal computer
  • netbook computer netbook computer
  • the wearable device is an accessory type (eg, a watch, a ring, a bracelet, an anklet, a necklace, glasses, a contact lens, or a head-mounted-device (HMD)), a fabric or a clothing integral type (eg, it may include at least one of an electronic clothing), a body attachment type (eg, a skin pad or tattoo), or a living body implantable type (eg, an implantable circuit).
  • an accessory type eg, a watch, a ring, a bracelet, an anklet, a necklace, glasses, a contact lens, or a head-mounted-device (HMD)
  • HMD head-mounted-device
  • a fabric or a clothing integral type for example, it may include at least one of an electronic clothing
  • a body attachment type eg, a skin pad or tattoo
  • a living body implantable type eg, an implantable circuit
  • a sensor unit according to an embodiment of the present invention with reference to the necessary drawings; And a control unit for controlling the sensor unit; a touch input device including a touch input device, and a pen and a touch input system including a stylus pen capable of working with the touch input device will be described.
  • FIG. 1B is a diagram for explaining uplink and downlink in the pen and touch input system shown in FIG. 1A.
  • an electromotive force (V2, or Vemf) is formed in the coil inside the stylus pen 10 of FIG. 1A.
  • an electromotive force V1 or Vemf is formed in the sensor unit of the touch input device 20 . That is, the coil inside the stylus pen and the sensor unit of the touch input device operate as a transformer.
  • 1B is a diagram for explaining an interval between a +drive channel and a -drive channel in an uplink.
  • the distance between the + driving channel and the - driving channel is optimal according to the shape and position of the inductor inside the stylus pen.
  • 1D is a conceptual diagram illustrating another embodiment of a pen and touch input system including a stylus pen and a touch input device.
  • the long side located on the left side on a plane is the first long side LS1
  • the long side located on the right side is the second long side ( LS2)
  • a short side located on the upper side is referred to as a first short side SS1
  • a short side located on the lower side is referred to as a second short side SS2.
  • the foldable touch input device 2 may be bent along a predetermined folding direction based on a folding axis AXIS_F crossing the first and second short sides SS1 and SS2 . That is, the foldable touch input device 2 may be able to switch between a folded state and an unfolded state along the folding direction with respect to the folding axis AXIS_F.
  • 2A is a diagram schematically illustrating a signal transfer operation between a stylus pen and a touch input device.
  • the touch screen 20a includes a digitizer 29 , a display panel 251 , a sensor unit 21 , and a window 22 .
  • EMR Electro-Magnetic Resonance
  • the digitizer 29 transmits a magnetic signal (B) to the EMR type stylus pen 10a, it is included in the stylus pen 10a.
  • the resonant circuit resonates with the magnetic signal (B).
  • the digitizer 33 receives the resonant magnetic signal B from the stylus pen 10a.
  • the digitizer 29 may be attached below the display panel 251, and blocks a magnetic field generated by a flexible printed circuit board (FPCB) having a plurality of conductive antenna loops and the antenna loop, and the antenna loop blocks the magnetic field. It includes a ferrite sheet that blocks eddy currents that may be generated in other electrical elements and components when forming.
  • FPCB flexible printed circuit board
  • a digitizer 29 When such a digitizer 29 is mounted on the foldable/flexible touch input device 2, deformation may occur in the FPCB attached to the folded area when folding occurs. Stress is applied to the wiring member forming the antenna loop due to repeated folding, which may result in damage to the wiring member.
  • the ferrite sheet blocks the influence of the magnetic field generated by the antenna loop on the inside of the touch input device 2 .
  • the ferrite sheet is also thick, easily deformed when the touch input device 2 is folded, and can be damaged by repeated folding.
  • the touch screen 20c includes a display panel 251 , a sensor unit 21 , and a window 22 .
  • the touch screen 20c does not require an additional unit or module for transmitting a magnetic signal to the stylus pen 10, so the touch screen 20b can be made thinner and manufactured. There are also advantages in terms of cost.
  • the touch screen 20b includes a loop coil 264 , a display panel 251 , a sensor unit 21 , and a window 22 .
  • the wiring structure is simple and the touch screen 20b can be made thinner. This makes it possible to reduce the thickness and size of the touch input device 2 .
  • the loop coils 264 can be formed in various positions in various sizes, the touch screen 20b can be applied to the foldable/flexible touch input device 2 as well.
  • the loop coil 264 may include a substrate on which an antenna loop is located and a ferrite sheet.
  • the antenna loop may be formed of a conductive material such as copper or silver.
  • the antenna loop may be located on the same layer as the sensor unit 21.
  • the antenna loop may be formed of a conductive material exhibiting high transmittance and low impedance, such as metal mesh, ITO, graphene, silver nanowire, or the like.
  • the antenna loop may be positioned below the window, and in this case, the substrate may not be included in the loop coil 264.
  • the sensor unit 21 may include a plurality of electrodes (or patterns) for detecting touch coordinates.
  • the sensor unit 21 includes a plurality of first touch electrodes for detecting touch coordinates in a first direction and a plurality of second touch electrodes for detecting touch coordinates in a second direction crossing the first direction.
  • the sensor unit 21 is shown as one layer in FIG. 2 , the first touch electrode and the second touch electrode may be positioned on different layers, may overlap each other, or may not overlap each other. Alternatively, a separate layer may be interposed between the first touch electrode and the second touch electrode, but is not limited thereto.
  • the resonant circuit included in the active stylus pen 10' is a power source in the active stylus pen 10' (eg, a battery for storing power (a secondary battery) including batteries) and capacitors such as EDLC (electric double layered capacitor) to resonate.
  • the electrode of the sensor unit 21 may receive the resonant electromagnetic signal (E and/or B) from the stylus pen 10'.
  • E and/or B the resonant electromagnetic signal
  • the active stylus pen 10' may include a circuit that outputs electromagnetic signals E and/or B having a predetermined frequency using a power source as well as a resonance circuit to generate electromagnetic signals.
  • the active stylus pen 10' may include both a resonant circuit and a circuit outputting electromagnetic signals E and/or B having a predetermined frequency.
  • the touch screen 20d may receive an electromagnetic signal from the stylus pen 10' without transmitting a magnetic signal to the stylus pen 10'. That is, since the touch screen 20d does not require an additional unit or module for generating a signal to resonate the resonance circuit included in the stylus pen 10', the touch screen 20d can be made thinner and smaller. However, there are also advantages in terms of power consumption and manufacturing cost.
  • FIG. 2B is a diagram schematically illustrating a partially laminated structure of the touch input device of FIG. 1A.
  • An emission layer 2514 may be disposed on the circuit driving layer 2512 .
  • the light emitting layer 2514 may include an organic light emitting layer.
  • the light emitting layer 2514 may emit light with various luminance according to a driving signal transmitted from the circuit driving layer 2512 .
  • a common electrode layer 2516 may be disposed on the light emitting layer 2514 .
  • the common electrode layer 2516 may have at least one opening in a slit shape.
  • An encapsulation layer may be disposed on the common electrode layer 2516 .
  • the encapsulation layer may include an inorganic layer or a laminated layer of an inorganic layer and an organic layer.
  • glass or an encapsulation film may be applied as an encapsulation layer (not shown).
  • a touch electrode layer 21 or a touch electrode may be disposed on the encapsulation layer (not shown).
  • the touch electrode layer 21 is a layer that recognizes a touch input and can perform the function of a touch member.
  • the touch electrode layer 21 may include a plurality of touch areas and touch electrodes. Since the touch electrode layer 21 recognizes a touch input of an object such as a finger or a stylus pen, it may also be referred to as a 'sensor unit' or a 'sensor layer'.
  • a protective layer 22 may be disposed on the polarization layer 23 .
  • the protective layer 22 may include, for example, a window member or a cover layer.
  • the protective layer 22 may be attached on the polarization layer 23 by an optically transparent adhesive or the like.
  • a magnetic field shielding layer 24 may be disposed below the display panel 251 .
  • the magnetic field shielding layer 24 may include a ferrite sheet that blocks a magnetic field.
  • the magnetic field shielding layer 24 may include ferrite powder adhered under the substrate 2510 .
  • the magnetic field shielding layer 24 may block eddy currents that may be generated in other electrical elements and components when the touch electrode layer 21 and/or the stylus pen 10 form a magnetic field.
  • the stacked structure of FIG. 2C is the same as the stacked structure of FIG. 2B , but the magnetic field in the folded area (hereinafter referred to as the folding area) FA when folding of the foldable touch input device 2 occurs with respect to the folding axis AXIS_F.
  • a shielding layer 24 may be located.
  • the magnetic field shielding layer 24 may be positioned except for the folding area FA or a region included in the folding area FA.
  • the magnetic field shielding layer 24 may include a first sheet 24a located between the folding area FA and the long side LS1 and a second sheet 24a located between the folding area FA and the long side LS2.
  • a sheet 24b may be included.
  • the magnetic field shielding layer 24 may include a plurality of sheets in addition to the two sheets. Even in this case, the magnetic field shielding layer 24 is an area other than the folding area FA on the rear side of the display panel 251 or the folding area FA. ) may be located in an area other than a part of.
  • FIG. 3 is a schematic block diagram of a touch input device capable of interacting with a stylus pen.
  • the touch input device 2 includes a wireless communication unit 210, a memory 220, an interface unit 230, a power supply unit 240, a display unit 250, a touch unit 260, and a control unit ( 270) and the like.
  • the components shown in FIG. 3 are not essential to implement the touch input device, so the touch input device described in the present disclosure may have more or fewer components than the components listed above.
  • the wireless Internet module 211 refers to a module for wireless Internet access, and may be embedded in the touch input device 2 .
  • the wireless Internet module 211 is configured to transmit and receive radio signals in a communication network based on wireless Internet technologies.
  • Wireless Internet technologies include, for example, 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), etc.
  • the wireless Internet module 211 transmits and receives data according to at least one wireless Internet technology within a range including Internet technologies not listed above.
  • the wireless communication capable device is a mobile terminal capable of exchanging (or interlocking) data with the touch input device 2 according to the present invention (eg, smart phone, tablet PC, notebook) etc.) can be
  • the short-distance communication module 212 may detect (or recognize) a wireless communication capable device capable of communicating with the touch input device 2 around the touch input device 2 .
  • the controller 270 transmits at least a portion of data processed by the touch input device 2, It can be transmitted to a wireless communication capable device through the short-range communication module 212 . Accordingly, the user of the wireless communication capable device can use the data processed by the touch input device 2 through the wireless communication capable device.
  • the memory 220 stores data supporting various functions of the touch input device 2 .
  • the memory 220 may store a plurality of application programs (applications) driven by the touch input device 2 , data for operating the touch input device 2 , and commands.
  • the power supply unit 240 receives external power and internal power under the control of the controller 270 and supplies power to each component included in the touch input device 2 .
  • the power supply unit 240 includes a battery, and the battery may be a built-in battery or a replaceable battery.
  • the display unit 250 displays (outputs) information processed by the touch input device 2 .
  • the display unit 250 may display execution screen information of an application program driven by the touch input device 2 or UI (User Interface) and GUI (Graphic User Interface) information according to such execution screen information.
  • UI User Interface
  • GUI Graphic User Interface
  • the display unit 250 may include a liquid crystal display (LCD) display, an organic light-emitting diode (OLED) display, an e-ink display, a quantum-dot light emitting display, and a micro light emitting diode (LED) display. display and the like.
  • LCD liquid crystal display
  • OLED organic light-emitting diode
  • LED micro light emitting diode
  • the display unit 250 includes a display panel 251 that displays an image and a display controller 252 that is connected to the display panel 251 and supplies signals for displaying an image to the display panel 251 .
  • the display panel 251 may include a plurality of pixels connected to signal lines such as a plurality of scan lines and a plurality of data lines, and a scan driver/receiver unit supplying scan signals to the scan lines
  • a display controller 252 may include a data driving IC that generates a data signal applied to the data line, a timing controller that controls the overall operation of the display unit 250 by processing an image signal, and a power management IC.
  • the touch unit 260 senses a touch (or touch input) applied to the touch area using a predetermined method, such as a capacitive method.
  • the touch unit 260 may be configured to convert a change in capacitance, voltage, or current occurring in a specific region into an electrical input signal.
  • the touch unit 260 may be configured to detect a location, area, and capacitance upon touch of a touch object that applies a touch to a touch area on the touch unit 260 .
  • the touch object is an object that applies a touch to the touch screen, and includes, for example, a user's body part (a finger, palm, etc.), a passive or active stylus pen 10, and the like. It can be.
  • the touch unit 260 applies a driving signal to the touch panel 261 including the sensor unit 21 of FIG. 2 and the touch panel 261 and receives a detection signal from the touch panel 261 to control the control unit 270 and/or a touch controller 262 that transmits touch data to the display controller 252 .
  • the touch panel 261 may include a sensor unit capable of sensing a touch input of a finger or a stylus pen.
  • the sensor unit may include a plurality of patterns (or electrodes).
  • the sensor unit may sense an object such as a finger or a stylus pen and drive the stylus pen. A specific sensor unit will be described in detail below in FIG. 16 .
  • the touch controller 262 is connected to at least one of the plurality of first touch electrodes of the sensor unit 21 of FIG. 2 to apply a driving signal and receive a detection signal, among the first driving/receiving unit and the plurality of second touch electrodes.
  • a second drive/receiver connected to at least one to apply a driving signal and receive a detection signal, and to control operations of the first drive/receiver and the second drive/receiver, and output from the first and second drive/receivers. It may include a micro control unit (MCU) that obtains a touch position using a detection signal.
  • MCU micro control unit
  • the touch controller 262 may be integrated with the control unit 270 into one IC, or may be integrated with the display controller 252 into one IC. Alternatively, the touch controller 262 may be integrated into a single IC with the display controller 252 and the controller 270 .
  • the touch controller 262 and the control unit 270, or the touch controller 262 and the display controller 252, or the touch controller 262, the display controller 252 and the control unit 270 are integrated into one and called a 'control unit'. It can be.
  • the display panel 251 and the touch panel 261 may form a mutual layer structure or may be integrally formed and referred to as the touch screen 20 .
  • the controller 270 controls driving of the touch input device 2 and may output touch coordinate information in response to a touch detection result of the touch input device 2 . Also, the controller 270 may change the frequency of the driving signal in response to the touch detection result.
  • the controller 270 controls general operations of the touch input device 2 in addition to operations related to the application program.
  • the control unit 270 may provide or process appropriate information or functions to the user by processing signals, data, information, etc. input or output through the components described above or by running an application program stored in the memory 220.
  • controller 270 may control at least some of the components discussed in conjunction with FIG. 3 in order to drive an application program stored in the memory 220 . Furthermore, the controller 270 may combine and operate at least two or more of the components included in the touch input device 2 to drive the application program.
  • the touch input device 2 may include only the touch unit 260.
  • FIG. 4 is a view showing a stylus pen according to embodiments.
  • the stylus pens of FIG. 4 commonly include a resonance circuit 12 in a housing.
  • the resonance circuit unit 12 is an LC resonance circuit, and may resonate with a driving signal output from the touch screen 20 of FIGS. 2 and 3 .
  • the driving signal may include a signal having a frequency corresponding to the resonance frequency of the resonance circuit unit 12 (eg, sine wave, square wave, etc.).
  • the resonance frequency of the resonance circuit unit 12 and the frequency of the driving signal must be the same or very similar.
  • the resonance frequency of the stylus pens 10a and 10b depends on the design value of the resonance circuit unit 12 of the stylus pens 10a and 10b.
  • the resonance circuit unit 12 of the stylus pens 10a and 10b When the sensor unit 21 of FIG. 2 (b) or the loop coil 264 of FIG. 2 (c) generates an electromagnetic field by a driving signal, the resonance circuit unit 12 of the stylus pens 10a and 10b generates a magnetic field. It resonates using the signal received through the change of .
  • the resonance frequency of the resonance circuit unit 12 is changed. That is, when pen pressure acts on the stylus pen 10, the resonant frequency of the resonant circuit unit 12 is changed, so the frequency of the electromagnetic field (electromagnetic force) output from the stylus pen 10 is changed. Then, the touch controller 262 may detect the pen pressure by calculating the amount of change in inductance and/or capacitance of the resonant circuit unit 12 from the frequency of the changed electromagnetic force.
  • the EMR-type stylus pen 10a includes a resonance circuit unit 12.
  • the resonance circuit unit 12 includes an inductor unit 14 and a capacitor unit 13.
  • the inductor unit 14 includes a ferrite core 115 and a coil 116 wound on an outer surface of the ferrite core 115 .
  • the EMR type stylus pen 10a may further include a tip 11a.
  • the tip 11a is the tip of the stylus pen 10a and may be disposed to penetrate the ferrite core 115 or protrude from the ferrite core 115 as shown in (a) of FIG. 4 .
  • the tip 11a may be non-conductive or may be composed of an electrode core made of a hard resin mixed with a conductor, for example, a conductive metal or conductive powder.
  • the tip 11a may not be electrically connected to the resonance circuit unit 12 .
  • the ferrite core 115 may be made of, for example, a cylindrical ferrite material.
  • the ferrite core 115 may be formed with a through hole of a predetermined diameter (for example, 1 mm) in the axial direction for inserting the tip 11a.
  • the ferrite core 115 may be formed in a cylindrical shape, a polygonal column shape, a column shape with at least a portion of which is curved, a truncated column shape, a truncated cone shape, a truncated cone shape, a toroid shape, a ring shape, and the like.
  • the coil 116 may be wound over the entire length of the ferrite core 115 in the axial direction, or may be wound over a partial length. Coil 116 is electrically connected to capacitor unit 13 .
  • the capacitor unit 13 may include a plurality of capacitors connected in parallel. Each capacitor on the printed board may have a different capacitance and may be trimmed within a manufacturing process.
  • an electrically coupled resonance (ECR) type stylus pen 10b includes a conductive tip 11b and a resonance circuit unit 12.
  • the resonance circuit unit 12 includes an inductor unit 14 and a capacitor unit 13 and may be grounded.
  • the inductor unit 14 includes a ferrite core 115 and a coil 116 wound on an outer surface of the ferrite core 115 .
  • All or at least part of the conductive tip 11b may be formed of a conductive material (eg, metal, conductive rubber, conductive fabric, conductive silicon, etc.), but is not limited thereto.
  • a conductive material eg, metal, conductive rubber, conductive fabric, conductive silicon, etc.
  • the coil 116 may be wound over the entire length of the ferrite core 115 in the axial direction, or may be wound over a partial length. Coil 116 is electrically connected to capacitor unit 13 .
  • the capacitor unit 13 may include a plurality of capacitors connected in parallel. Each capacitor on the printed board may have a different capacitance and may be trimmed within a manufacturing process.
  • the inductor unit 14 includes a ferrite core 115 and a coil 116 wound around the ferrite core 115 .
  • Equation 1 the inductance of the inductor unit 14 is determined by Equation 1 below.
  • the inductance (L) is proportional to the permeability of the ferrite core 115, the cross-sectional area of the coil 116, and the square of the number of windings, and is proportional to the winding length of the coil 116 inversely proportional
  • the design of the inductor unit 14 is very important.
  • inductance L and Q values are very important parameters.
  • L and R are the inductance and resistance of the coil, respectively, and f is the frequency.
  • L In the design of the stylus pen shown in (a) and (b) of FIG. 4, L must have a sufficiently large self-resonance frequency for the frequency to be used, and the Q value is the maximum at the frequency to be used. It is desirable to have a value. To satisfy this, the material of the ferrite core, the type of wire of the coil, and the winding scheme must be optimized. In addition, a method for obtaining a high output signal while maintaining the diameter of a thin pen is required.
  • Manganese (Mn) and nickel (Ni) were used as the material of the ferrite core used in this embodiment.
  • Enamel wire and Litz wire were used as the wire type of the coil used in this embodiment.
  • the enamel wire 100 is a wire made by coating the surface of a copper wire 101 with insulating enamel 102 and heating it at a high temperature.
  • an enamel wire having a total thickness (T) of 0.2 mm, a wire diameter ( ⁇ ) of 0.18 mm, and a coating thickness (t) of 0.01 mm was used.
  • the LITZ wire 200 is formed by twisting several thin insulated wires (100, for example, enamelled wire) with a diameter of about 0.1 mm into a single line, and nylon etc. It is a special insulated wire with an insulating coating (201).
  • the Litz wire 200 can reduce the skin effect by increasing the surface area, and is used for a coil of a high frequency circuit.
  • a Litz wire having a total thickness (T) of 0.2 mm, a wire diameter ( ⁇ ) of 0.06 mm, and a coating thickness (t) of 0.007 mm was used.
  • a winding method having a multi-layered winding structure is used. Specifically, as shown in (A) and (B) of FIG. 9, two types of multi-layer winding methods were used.
  • the winding scheme of FIG. 9(A) is the simplest winding scheme, and is a sequential layer winding scheme in which the upper layer is wound after winding of the lower layer is finished.
  • the method (A) of FIG. 9 is a method in which the winding of the immediately upper layer starts at the point where the winding of the previous layer ends, and this is referred to as a U-type winding method hereinafter.
  • the winding method of FIG. 9(B) is an alternate layer winding scheme in which adjacent winding layers are alternately wound, and the winding of adjacent layers is wound obliquely in a zigzag pattern.
  • this is referred to as a zigzag type winding method.
  • the winding of the second layer is sequentially wound on the winding of the first layer
  • the winding of the third layer is wound between the winding of the first layer and the winding of the second layer
  • the winding of the fourth layer is wound on the winding of the second layer.
  • the winding of the fifth layer is wound between the winding of the second layer and the winding of the fourth layer.
  • This zigzag type winding method has an advantage in that a voltage difference between windings of adjacent layers can be minimized, thereby reducing winding self-capacitance.
  • the winding self capacitance which is a kind of parasitic capacitance, is a parameter representing the electric field energy stored in the winding.
  • Q values were measured for inductor 1 and inductor 2, which were fabricated with enameled wire and Litz wire, respectively, with the ferrite core material wound in a manganese (Mn), U-type winding method.
  • FIG. 8 is a diagram showing the Q values of inductor 1 and inductor 2 measured while changing the frequency through an E4980A precision LCR meter from KEYSIGHT TECHNOGIES.
  • a is a waveform showing the change in Q value with respect to the frequency of inductor 1 (manganese core/enamel wire/U-type winding method), and b is the frequency of inductor 2 (manganese core/Litz wire/U-type winding method). It is a waveform showing the change of Q value for
  • the Q value shows an almost maximum value at a frequency (frequency f1) around 400 kHz
  • the Q value shows an almost maximum value at a frequency (frequency f2) around 150 kHz.
  • the maximum Q value of inductor 2 is approximately 1.5 times higher than the maximum Q value of inductor 1. Therefore, it can be seen that the Litz wire is superior to the enamel wire as the coil of the inductor forming the resonant circuit of the stylus pen.
  • Q values were measured for inductors 3 to 5 manufactured by changing the wire type to enameled wire and Litz wire and the winding method to U type and zigzag type while the material of the ferrite core was manganese (Mn).
  • 11 is a diagram showing the Q values of inductors 3 to 5 measured while changing the frequency using ⁇ KEYSIGHT TECHNOGIES' E4980A precision LCR meter.
  • a is a waveform showing the change in Q value with respect to the frequency of inductor 3 (manganese core/enamel wire/U type winding method)
  • b is the frequency of inductor 4 (manganese core/enamel wire/zigzag type winding method) is a waveform showing the change in Q value for
  • c is a waveform showing the change in Q value for the frequency of inductor 5 (manganese core/Litz wire/zigzag type winding method).
  • the Q value shows an almost maximum value at a frequency around 300 kHz (frequency f3).
  • inductor 4 manufactured by enameled wire/zizzag winding method and inductor 3 manufactured by enameled wire/U-type winding method the Q value shows an almost maximum value at a frequency around 150kHz (frequency f2).
  • the maximum Q value of inductor 5 is approximately 1.5 times higher than the maximum Q value of inductor 4 and more than twice higher than the maximum Q value of inductor 3. . Accordingly, it can be seen that the zigzag-type winding method is superior to the U-type winding method for the winding method of the inductor forming the resonant circuit of the stylus pen.
  • manganese and nickel are used as the material of the ferrite core, and the magnetic permeability of nickel is usually 200-300, and the magnetic permeability of manganese is known to be 3000-5000.
  • the permeability of manganese used in this embodiment is about 15 times higher than that of nickel, assuming that the cross-sectional area and length of the coils are the same, the number of manganese turns is reduced by about 4 times the number of turns of nickel to obtain the same inductance value.
  • the inductor unit 14 since the inductor unit 14 has a complex structure including a coil wound around a core, parasitic capacitance is additionally formed. Since the Q value is reduced by this parasitic capacitance, there is a problem of reducing the amplitude of the resonance signal.
  • Parasitic capacitance formed in the inductor unit 14 may occur between the wound coils and between the core and the coil. As described above, the parasitic capacitance between the wound coils can be reduced by adopting the zigzag type winding method. .
  • a core material having a dielectric constant lower than that of manganese was tested, and as a result of the test, it was confirmed that the nickel core was optimal as a ferrite core material.
  • Measurement 2 is a method of calculating the permittivity by measuring the capacitance, area, and distance between the ferrite cores. According to the measurement 2, the permittivity of manganese was measured to be 8300 and the permittivity of nickel was measured to be 2.
  • a is a waveform showing the change in Q value with respect to the frequency of inductor 6 (nickel core/Litz wire/U type winding method), and b is the frequency of inductor 7 (nickel core/Litz wire/zigzag type winding method) It is a waveform showing the change of Q value for
  • the Q value shows an almost maximum value at a frequency around 400 kHz (frequency f5).
  • in inductor 6 manufactured by the nickel core/Litz wire/U-type winding method the Q value shows an almost maximum value at a frequency around 200 kHz (frequency f6).
  • the maximum Q value of inductor 7 is approximately twice as high as that of inductor 6.
  • Vout output voltage of CVA (Capacitor Voltage Amplitude) varies according to the position of the stylus stylus pen 10 on a conventional touch screen.
  • the reason that the CVA output is different depending on the position of the stylus pen 10 on the touch screen is that the impedance ratio of both sides centered on the stylus pen 10 on the sensing line is different. .
  • the resistance (R) of the metal mesh touch sensor is approximately 1.2k (ohm), and the capacitor (C) is approximately 250pF.
  • FIG. 14 is a view for explaining through current sensing that the output voltages (Vout1, Vout2) of the CVA are different depending on the position of the stylus pen 10 in FIG. 13, and
  • FIG. 15 is the stylus pen ( 10) is a diagram for explaining through voltage sensing that the output voltages (Vout1, Vout2) of the CVA are different depending on the location.
  • the output voltage of the CVA is different according to the position of the stylus pen 10 on the sensing line. That is, the closer the stylus pen 10 is to the sensing circuit unit 50, the higher the output voltage of the CVA is, and the smaller the output voltage of the CVA is, the farther the stylus pen 10 is from the sensing circuit unit 50.
  • 16 is a schematic configuration diagram of the sensor unit 100 of the touch input device according to the first embodiment of the present invention.
  • the touch input device may be a portrait type touch input device.
  • the width is smaller than the height
  • a control unit (not shown) for controlling the sensor unit 100 may be disposed below the sensor unit 100 .
  • this touch input device corresponds to the shape of a smart phone.
  • the sensor unit 100 can not only detect the position of an object such as a finger located on the screen, but also drive the stylus pen 10 shown in FIG.
  • the position of the stylus pen on the screen may be detected by detecting a signal (stylus pen signal).
  • the sensor unit 100 includes a plurality of patterns (or a plurality of electrodes).
  • the sensor unit 100 may include a plurality of first to fourth patterns 101 , 102 , 103 , and 104 .
  • the first pattern 101 has a shape extending along an arbitrary first direction (y).
  • the first direction may be a direction of a major axis of the screen of the touch input device.
  • the first pattern 101 may also be referred to as ATX (Active TX).
  • the first pattern 101 may have a predetermined shape in which an electrical path is formed along an arbitrary first direction (y).
  • the second pattern 102 has a shape extending along the first direction y, is disposed adjacent to the first pattern 101, and is disposed apart from the first pattern 101 by a predetermined distance.
  • the second pattern 102 may also be referred to as DTX (Dummy TX).
  • the second pattern 102 may have a predetermined shape in which an electrical path is formed adjacent to the first pattern 101 along the first direction y.
  • the third pattern 103 has a shape extending along a second direction (x) different from the first direction.
  • the second direction (x) may be a direction perpendicular to the first direction (y), and may be a shortened direction of the screen of the touch input device.
  • the third pattern 103 may also be referred to as ARX (Active RX).
  • the third pattern 103 may have a predetermined shape in which an electrical path is formed along an arbitrary second direction (x).
  • the fourth pattern 104 has a shape extending along the second direction (x), is disposed adjacent to the third pattern 103, and is disposed apart from the third pattern 103 by a predetermined distance.
  • the fourth pattern 104 may also be named DRX (dummy RX).
  • the fourth pattern 104 may have a predetermined shape in which an electrical path is formed adjacent to the third pattern 103 along the second direction (x).
  • the third and fourth patterns 103 and 104 are disposed on the first and second patterns 101 and 102 and are spaced apart from the first and second patterns 101 and 102 by a predetermined interval. Meanwhile, the sensor unit in which the first to fourth patterns are disposed on the same layer will be described in detail with reference to FIG. 27 .
  • a plurality of first patterns 101 are arranged along the second direction (x), and a plurality of second patterns 102 are also arranged along the second direction (x).
  • a plurality of third patterns 103 are arranged along the first direction (y), and a plurality of fourth patterns 104 are also arranged along the first direction (y).
  • the first pattern 101 extends along the first direction y and the third pattern 103 extends along the second direction x, the first direction y extending further than the second direction x. Since it is long, the number of first plurality of patterns 101 is less than the number of third plurality of patterns 103. Accordingly, the number of channels of the plurality of first patterns 101 is less than that of the plurality of third patterns 103 .
  • the number of first patterns 101 and the number of third patterns 103 may increase or decrease according to the screen size of the touch input device.
  • the plurality of second patterns 102 may correspond one-to-one with the plurality of first patterns 101 and may be composed of the same number.
  • the other ends (or second side ends) of each of the plurality of second patterns 102 are electrically connected to each other through the conductive pattern.
  • the conductive pattern may be a metal mesh or a silver trace.
  • One ends (or first-side ends) of the plurality of second patterns 102 may be electrically connected to a controller (not shown).
  • a controller not shown
  • one ends of two or more second patterns 102 among a plurality of second patterns 102 may be electrically connected to each other through a conductive pattern. Due to this configuration, the number of channels of the plurality of second patterns 102 may be reduced to half of the number of channels of the plurality of first patterns 101 .
  • two or more second patterns 102 among the plurality of second patterns 102 may be adjacent to each other.
  • one ends of the plurality of second patterns 102 may be individually connected to one conductive pattern.
  • the number of the plurality of third patterns 103 is greater than the number of the plurality of first patterns 101. . Accordingly, the number of channels of the plurality of third patterns 103 is greater than the number of channels of the plurality of first patterns 101 .
  • the plurality of fourth patterns 104 may correspond one-to-one with the plurality of third patterns 103 and may be composed of the same number.
  • the other ends (or second side ends) of each of the plurality of fourth patterns 104 are electrically connected to each other through the conductive pattern.
  • the plurality of first patterns 101 and the plurality of third patterns 103 basically sense a touch of an object such as a finger.
  • the plurality of first patterns 101 operate as touch driving electrodes (TX electrodes) to which touch driving signals are applied
  • the plurality of third patterns 103 operate as touch sensing electrodes (RX electrodes) to which touch sensing signals are received. , or a touch receiving electrode).
  • TX electrodes touch driving electrodes
  • RX electrodes touch sensing electrodes
  • the opposite can also work.
  • a plurality of first to fourth patterns 101, 102, 103, and 104 are provided in various ways. Can be used as a combination. Various combinations are shown in ⁇ Table 2> below. In Table 2 below, '1' represents a plurality of first patterns 101, '2' represents a plurality of second patterns 102, '3 represents a plurality of third patterns 103, '4 ' refers to a plurality of fourth patterns 104 .
  • the plurality of first patterns 101 and the plurality of third patterns 103 respond to the touch of an object such as a finger.
  • the plurality of first patterns 101 operate as touch driving electrodes
  • the plurality of third patterns 103 operate as touch receiving electrodes.
  • the opposite is also possible.
  • At least one or two of the plurality of first to fourth patterns 101, 102, 103, and 104 may operate as a stylus driving electrode for driving the stylus pen.
  • a current loop for driving the stylus pen may be formed using at least one or two of the first to fourth patterns 101 , 102 , 103 , and 104 .
  • the X-axis drive uses any one of the plurality of first patterns 101 and the plurality of second patterns 102
  • the Y-axis drive uses the plurality of third patterns 103 and the plurality of fourth patterns 103. It can be any one of the patterns 104 .
  • the driving of the stylus pen can be either X-axis driving or Y-axis driving, or both.
  • At least one or two of the plurality of first to fourth patterns 101 , 102 , 103 , and 104 may operate as a sensing electrode for sensing a stylus pen signal emitted from the stylus pen.
  • a stylus pen signal emitted from the stylus pen.
  • two of the plurality of first to fourth patterns 101, 102, 103, and 104 may be used.
  • X-axis sensing may be any one of a plurality of first patterns 101 and a plurality of second patterns 102
  • Y-axis sensing is a plurality of third patterns 103 and a plurality of fourth patterns ( 104) may be any one of them.
  • 'uplink signal level' means the level of a driving signal for driving the stylus pen 10 of FIG. 1A.
  • the same stylus pen driving signal is applied to the plurality of first patterns 101 and the plurality of second patterns 102, respectively, and the magnitude of the signal received by the stylus pen is compared, the plurality of second patterns 102
  • the case where the stylus pen driving signal is applied to the uplink signal is relatively greater than the case where the stylus pen driving signal is applied to the plurality of first patterns 101 .
  • the other ends (or second side ends) of the plurality of second patterns 102 are electrically connected, so that at least one current loop is formed when two or more second patterns to which the stylus pen driving signal is applied are properly selected.
  • the other ends (or the second side ends) of the plurality of first patterns 101 are not electrically connected to each other so that a current loop is not formed.
  • the stylus pen driving signal applied through the plurality of first patterns 101 is transferred to the plurality of second patterns 101 in which current loops are formed through capacitive coupling. This is because signal attenuation is caused by
  • the uplink signal is relatively greater than when the stylus pen driving signal is applied to the plurality of third patterns 103.
  • 'downlink signal level' means the level of a stylus pen signal received from the stylus pen 10 of FIG. 1A.
  • the stylus pen signal is received through the plurality of second patterns 102.
  • the downlink signal is relatively greater than in the case where the stylus pen signal is received through the plurality of first patterns 101 .
  • the other ends (second side ends) of the plurality of second patterns 102 are electrically connected to form a current loop, but the plurality of first patterns 101 have the other ends (first side ends). ) are not electrically connected to each other, and in particular, since the stylus pen signal is transmitted from the plurality of second patterns 101 in which current loops are formed through capacitive coupling to the plurality of first patterns 101, this This is because the attenuation of the downlink signal occurs when
  • the downlink signal is relatively greater than when the stylus pen signal is received through the plurality of third patterns 103.
  • 'stylus additional channel' means whether an additional channel should be configured for a stylus pen in addition to touch sensing.
  • an additional channel is required (see 'Usage' in ⁇ Table 2>). marked with ').
  • an additional channel is unnecessary (indicated by 'none' in ⁇ Table 2>). )do.
  • the plurality of first patterns 101 are used as touch drive electrodes for object touch sensing and as stylus sensing electrodes for sensing stylus pen signals.
  • a plurality of second patterns 102 are used as stylus driving electrodes for driving a stylus pen.
  • the plurality of third patterns 103 are used as touch sensing electrodes for sensing a touch of an object and as stylus sensing electrodes for sensing a stylus pen signal.
  • the plurality of fourth patterns 104 are electrically floated.
  • electrically floating means that only the other ends (second-side ends) of the plurality of fourth patterns 104 are electrically connected to each other, and one end (first-side end) of the plurality of fourth patterns 104 ends) may mean that they are not connected to other components.
  • the plurality of second patterns 102 are used as stylus driving electrodes, the magnitude of the uplink signal is relatively large. Since the plurality of first patterns 101 and the plurality of third patterns 103 are used as stylus sensing electrodes, the magnitude of the downlink signal is relatively small. In addition, since the plurality of second patterns 102 are separately used as stylus driving electrodes, a separate additional channel for driving the stylus pen is required, but an additional channel for sensing the stylus pen is unnecessary.
  • the plurality of first patterns 101 are used as touch drive electrodes for touch sensing of an object.
  • the plurality of second patterns 102 are used as stylus sensing electrodes for sensing stylus pen signals while being used as stylus driving electrodes for driving the stylus pen.
  • the plurality of third patterns 103 are used as touch sensing electrodes for touch sensing of an object.
  • the plurality of fourth patterns 104 are used as stylus sensing electrodes for sensing stylus pen signals.
  • the plurality of second patterns 102 are used as stylus driving electrodes, the magnitude of the uplink signal is relatively large. Since the plurality of second patterns 102 and the plurality of fourth patterns 104 are used as stylus sensing electrodes, the magnitude of the downlink signal is relatively large. In addition, since the plurality of second patterns 102 are separately used as stylus driving electrodes and stylus sensing electrodes and the plurality of fourth patterns 104 are separately used as stylus sensing electrodes, a separate addition for driving and sensing of the stylus pen is required. You need a channel.
  • a plurality of first patterns 101 are used as touch drive electrodes for touch sensing of an object.
  • the plurality of second patterns 102 are used as stylus sensing electrodes for sensing stylus pen signals.
  • the plurality of third patterns 103 are used as touch sensing electrodes for touch sensing of an object.
  • the plurality of fourth patterns 104 are used as stylus sensing electrodes for sensing stylus pen signals while being used as stylus driving electrodes for driving the stylus pen.
  • the plurality of fourth patterns 104 are used as stylus driving electrodes, the magnitude of the uplink signal is relatively large. Since the plurality of second patterns 102 and the plurality of fourth patterns 104 are used as stylus sensing electrodes, the magnitude of the downlink signal is relatively large. In addition, since the plurality of second patterns 102 are separately used as stylus sensing electrodes and the plurality of fourth patterns 104 are separately used as stylus driving electrodes and stylus sensing electrodes, a separate addition for driving and sensing of the stylus pen You need a channel.
  • the plurality of first patterns 101 are used as touch drive electrodes for touch sensing of an object.
  • the plurality of second patterns 102 are used as stylus sensing electrodes for sensing stylus pen signals while being used as stylus driving electrodes for driving the stylus pen.
  • the plurality of third patterns 103 are used as touch sensing electrodes for touch sensing of an object.
  • the plurality of fourth patterns 104 are used as stylus sensing electrodes for sensing stylus pen signals while being used as stylus driving electrodes for driving the stylus pen.
  • the plurality of second and fourth patterns 102 and 104 are used as stylus driving electrodes, the magnitude of the uplink signal is relatively large. Since the plurality of second patterns 102 and the plurality of fourth patterns 104 are used as stylus sensing electrodes, the magnitude of the downlink signal is relatively large. In addition, since the plurality of second patterns 102 are separately used as stylus driving electrodes and stylus sensing electrodes and the plurality of fourth patterns 104 are separately used as stylus driving electrodes and stylus sensing electrodes, driving and sensing of the stylus pen A separate additional channel is required for
  • the plurality of first patterns 101 are used as touch driving electrodes for touch sensing of an object, used as stylus driving electrodes for driving a stylus pen, and stylus sensing for sensing stylus pen signals. used as an electrode.
  • the plurality of third patterns 103 are used as touch sensing electrodes for sensing a touch of an object and as stylus sensing electrodes for sensing a stylus pen signal.
  • the plurality of second and fourth patterns 102 and 104 are electrically floated.
  • the plurality of first patterns 101 are used as stylus driving electrodes, the magnitude of the uplink signal is relatively small. Since the plurality of first patterns 101 and the plurality of third patterns 103 are used as stylus sensing electrodes, the magnitude of the downlink signal is relatively small. In addition, since the plurality of first patterns 102 are used as stylus driving electrodes and stylus sensing electrodes and the plurality of third patterns 103 are used as stylus sensing electrodes, a separate additional channel for driving and sensing the stylus pen is provided. It is unnecessary.
  • the plurality of first patterns 101 are used as touch drive electrodes for object touch sensing and as stylus sensing electrodes for sensing stylus pen signals.
  • the plurality of third patterns 103 are used as touch sensing electrodes for sensing a touch of an object, used as stylus driving electrodes for driving a stylus pen, and used as stylus sensing electrodes for sensing stylus pen signals.
  • the plurality of second and fourth patterns 102 and 104 are electrically floated.
  • the plurality of third patterns 103 are used as stylus driving electrodes, the magnitude of the uplink signal is relatively small. Since the plurality of first patterns 101 and the plurality of third patterns 103 are used as stylus sensing electrodes, the magnitude of the downlink signal is relatively small. In addition, since the plurality of first patterns 102 are used as stylus sensing electrodes and the plurality of third patterns 103 are used as stylus driving electrodes and stylus sensing electrodes, a separate additional channel for driving and sensing the stylus pen is provided. It is unnecessary.
  • the plurality of first patterns 101 are used as touch driving electrodes for touch sensing of an object, used as stylus driving electrodes for driving a stylus pen, and stylus sensing for sensing stylus pen signals. used as an electrode.
  • the plurality of third patterns 103 are used as touch sensing electrodes for sensing a touch of an object, used as stylus driving electrodes for driving a stylus pen, and used as stylus sensing electrodes for sensing stylus pen signals.
  • the plurality of second and fourth patterns 102 and 104 are electrically floated.
  • the plurality of first and third patterns 101 and 103 are used as stylus driving electrodes, the magnitude of the uplink signal is relatively small. Since the plurality of first patterns 101 and the plurality of third patterns 103 are used as stylus sensing electrodes, the magnitude of the downlink signal is relatively small. In addition, since the plurality of first patterns 102 are used as stylus driving electrodes and stylus sensing electrodes and the plurality of third patterns 103 are used as stylus driving electrodes and stylus sensing electrodes, a separate method for driving and sensing the stylus pen of additional channels are not required.
  • One ends (first-side ends) of the two patterns may be electrically connected.
  • one ends (first-side ends) of two or more adjacent fourth patterns may be electrically connected.
  • a controller (not shown) controls the sensor unit 100 .
  • the controller may apply a touch driving signal to the plurality of first patterns 101 and receive a touch sensing signal to the plurality of third patterns 103 .
  • the control unit (not shown) is No. 1 to No. 1 in ⁇ Table 2> above. 32, a stylus pen driving signal is applied to at least one of the plurality of first patterns 101 to fourth patterns 104, and the plurality of first patterns 101 to fourth patterns 104 It may be for receiving a stylus pen detection signal in at least one pattern among them.
  • the control unit (not shown) is No. 13 to No. 2 in Table 2 above. 32, it may be for applying a stylus pen driving signal to at least one of the plurality of first patterns 101 and the plurality of third patterns 103.
  • the controller (not shown), as shown in Nos. 1-3, 5-7, 9-11, 13-15, 17-19, 21-23, 25-27, 29-31 in ⁇ Table 2> above, It may be for receiving a stylus pen detection signal with at least one of the plurality of first patterns 101 and the plurality of third patterns 103 .
  • the control unit (not shown), as shown in Nos. 1-12 and 25-32 in Table 2 above, at least one of the plurality of second patterns 102 and the plurality of fourth patterns 104 It may be for applying a stylus pen driving signal.
  • the control unit (not shown), as shown in Nos. 2-4, 6-8, 10-12, 14-16, 19-20, 22-24, 26-28, 30-32 in the above ⁇ Table 2>, It may be for receiving a stylus pen detection signal with at least one pattern among the plurality of second patterns 102 and the plurality of fourth patterns 104 .
  • the controller selects at least one pattern among the plurality of first patterns 101 to fourth patterns 104 as a pen driving electrode, and transmits a stylus pen driving signal to the selected pen driving electrode. It may be for approval.
  • selecting at least one of the plurality of first patterns 101 to fourth patterns 104 as the electrode for driving the pen is performed on the touch screen 20 of the touch input device 2 of FIG. 1A. It may vary according to the position of the stylus pen 10 of the. A pattern selected when the stylus pen is in a hover state may be different from a pattern selected when the stylus pen is in a contact state.
  • the controller selects one of the first and second patterns 101 and 102 as a pen driving electrode when the stylus pen is in a hover state, and when the stylus pen is in a contact state, Any one of the third and fourth patterns 103 and 104 may be selected as an electrode for pen driving. Of course, the opposite is also possible.
  • the controller selects at least two patterns among the plurality of first patterns 101 to fourth patterns 104 as pen sensing electrodes, and receives information from the stylus pen through the selected pen sensing electrodes. It may be for sensing an emitted stylus pen signal.
  • selecting at least two of the plurality of first patterns 101 to fourth patterns 104 as electrodes for pen sensing is performed on the touch screen 20 of the touch input device 2 of FIG. 1A. It may vary according to the position of the stylus pen 10 of the. A pattern selected when the stylus pen is in a hover state may be different from a pattern selected when the stylus pen is in a contact state.
  • the controller selects one of the first and second patterns 101 and 102 as an electrode for pen sensing when the stylus pen is in a hover state, and when the stylus pen is in a contact state, Any one of the third and fourth patterns 103 and 104 may be selected as an electrode for pen sensing. Of course, the opposite is also possible.
  • 19 is a schematic configuration diagram of the sensor unit 100' of the touch input device according to the second embodiment of the present invention.
  • a touch input device is a landscape type touch input device.
  • the landscape type touch input device has a width greater than a height, and a control unit (not shown) for controlling the sensor unit 100' may be disposed under the sensor unit 100'.
  • this touch input device may correspond to the shape of a tablet PC.
  • the configuration of the sensor unit 100' of the touch input device according to the second embodiment of the present invention is the same as that of the sensor unit 100 of the touch input device according to the first embodiment shown in FIG. 16, and only the direction is 90 It is the same as rotating
  • the sensor unit 100 ′ of the touch input device includes a plurality of first to fourth patterns 101 , 102 , 103 , and 104 .
  • the first pattern 101 and the second pattern 102 are disposed adjacent to each other and have a shape extending along one direction.
  • the first pattern 101 and the second pattern 102 may have a predetermined shape in which an electrical path is formed along one direction.
  • the third pattern 103 and the fourth pattern 104 are disposed adjacent to each other and have a shape extending along a direction different from the one direction.
  • the third pattern 103 and the fourth pattern 104 may have a predetermined shape in which electrical paths are formed along the different directions.
  • the other ends (second side ends) of the plurality of second patterns 102 are electrically connected to each other, and the other ends (second side ends) of the plurality of fourth patterns 104 are also electrically connected to each other.
  • the sensor unit 100' of the touch input device according to the second embodiment shown in FIG. 19 is configured with a screen size of about 10 to 14 inches, which is the size of a landscape-type tablet PC, and No in Table 2 above.
  • a screen size of about 10 to 14 inches, which is the size of a landscape-type tablet PC, and No in Table 2 above.
  • the number of total channels and the number of drive trace channels (TX Trace Channels) of the sensor unit 100' are summarized in Table 3 below.
  • the number of channels of Stylus TX is a value obtained by dividing the number of first patterns 101 by 2.
  • the number of second patterns 102 is the same as the number of first patterns 101, but as shown in FIG. 20, one end (first side end) of the plurality of second patterns 102 This is due to the fact that two ends adjacent to each other are electrically connected to each other, reducing the number of channels by half.
  • the number of TX Trace channels is the sum of the number of Finger TX channels and the number of Stylus TX channels.
  • the number of TX Trace channels is a major factor that acts to determine the thickness of a bezel in the width direction of the touch input device according to the second embodiment. This is because, in the touch input device according to the second embodiment, a controller (not shown) is disposed below (or above) the sensor unit 100'. As the number of TX trace channels is reduced, the width-direction bezel thickness of the touch input device can be reduced.
  • the screen size of the touch input device shown in FIG. 19 is the screen size of a smartphone, for example, 6.9 inches, but the screen size of the touch input device shown in FIG. 19 is a tablet PC.
  • the screen size of 11 inches or 12.9 inches increases, the length of the first to fourth patterns 101, 102, 103, and 104 of the sensor unit 100' also increases, so the sensor unit 100'
  • the resistance and capacitance values of increase increases the operating frequency bandwidth of the touch driving signal applied to any one of the first and third patterns used as the touch driving electrode and the stylus driving signal for driving the stylus pen. Because of the narrowing, the problem of not obtaining the operating frequency bandwidth required for the design may occur.
  • the stylus pen signal received from the stylus pen and input to the control unit of the touch input device is attenuated as much as the sensor unit 100' is enlarged.
  • the stylus pen detection signal at the farthest part from the control unit is attenuated in the process of being transmitted to the control unit, which is necessary for design. There is a problem in that the voltage value as much as is not output.
  • a plurality of second patterns 102 for sensing the stylus pen signal It can be used as a stylus pen sensing electrode, or the Nos.
  • a plurality of fourth patterns 104 for sensing stylus pen signals It can be solved by using a stylus pen as a sensing electrode.
  • the plurality of second and fourth patterns 102 and 104 directly receive electromotive force through electromagnetic induction by the stylus pen, the second pattern 102 to the first pattern 101, the fourth pattern There is no signal attenuation through capacitive coupling from (104) to the third pattern (103).
  • the sensor unit 100' of the touch input device is configured to have a screen size of about 10 to 14 inches, which is the screen size of a landscape-type tablet PC, and No.
  • the total number of channels (Total Channels) and the number of drive trace channels (TX Trace Channels) of the sensor unit 100' are summarized in Table 4 below.
  • the number of channels of Stylus TX is equal to the number of second patterns 102 . This is because the number of the plurality of second patterns 102 is the same as the number of the plurality of first patterns 101, and as shown in FIG. 21, each one end of the plurality of second patterns 102 is individually one It is due to the connection with the conductive pattern.
  • the number of TX Trace channels is the sum of the number of Finger TX channels and the number of Stylus TX channels.
  • the number of TX trace channels is a major factor that acts to determine the thickness of the bezel of the short axis of the touch input device. As the number of TX Trace channels is reduced, the bezel thickness of the short axis of the touch input device can be reduced.
  • ⁇ Table 4> has the disadvantage that the number of channels is slightly increased compared to the above ⁇ Table 3>, but the pen from the stylus pen through the plurality of second patterns 102 rather than the plurality of first patterns 101. Since the detection signal is received, there is an advantage in that the voltage value of the stylus detection signal received by the controller becomes larger. The present applicant confirmed through experiments that there is an advantage in that the voltage value of the stylus detection signal received by the controller is approximately twice as large as in ⁇ Table 3>.
  • each of the plurality of second patterns 102 is composed of one channel, when the plurality of second patterns 102 are used as the stylus driving electrode (Stylus TX), the channel-to-channel Since the interval is reduced by half, there is an advantage of improving resolution on stylus operation.
  • the sensor unit 100' of the touch input device is configured to have a screen size of about 10 to 14 inches, which is the screen size of a landscape-type tablet PC, and No When implemented as an example of .8, the number of total channels and the number of driving trace channels (TX Trace Channels) of the sensor unit 100' are summarized in Table 5 below.
  • the number of channels of Stylus TX is equal to the number of fourth patterns 104 .
  • the number of TX Trace channels is equal to the number of Finger TX channels.
  • the number of TX trace channels is a major factor that acts to determine the thickness of the bezel of the short axis of the touch input device. As the number of TX Trace channels is reduced, the bezel thickness of the short axis of the touch input device can be reduced.
  • ⁇ Table 5> has the disadvantage that the total number of channels is slightly increased compared to the example of ⁇ Table 3> above, but since the pen detection signal from the stylus pen is received through the plurality of fourth patterns 104, the controller There is an advantage in that the voltage value of the pen detection signal received as .
  • each of the plurality of fourth patterns 104 is composed of one channel, when the plurality of fourth patterns 104 are used as the driving electrode Stylus TX, the channel Since the spacing is reduced by half, there is an advantage of improving driving resolution.
  • FIG. 23 is a configuration diagram schematically showing another example of the sensor unit 100' shown in FIG. 19 .
  • each first pattern 101' includes at least two first patterns 101a and 1b patterns 101b, and each second pattern 102' This includes at least two 2a patterns 101a and 2b patterns 101b.
  • the plurality of third and fourth patterns 103 and 104 are the same as the sensor unit 100 of FIG. 19 .
  • the 1a pattern 101a and the 1b pattern 101b are arranged along the extending direction of the first pattern 101'.
  • the 2a pattern 102a and the 2b pattern 201b are arranged along the extension direction of the second pattern 102'.
  • Other ends of the plurality of 2a patterns 102a are electrically connected, and other ends of the plurality of 2b patterns 102b are electrically connected.
  • the other ends of the plurality of 2nd patterns 102a and the other ends of the plurality of 2b patterns 102b face each other.
  • One ends of the plurality of 2a patterns 102a may be electrically connected to two or more neighboring 2a patterns. Two or more adjacent ends of the plurality of 2b patterns 102b may be electrically connected to each other.
  • one ends of the plurality of 2nd patterns 102a and one ends of the plurality of 2b patterns 102b may be individually electrically connected to the conductive pattern, as shown in FIG. 9 .
  • the sensor unit 100'' shown in FIG. 23 is composed of about 10 to 14 inches, which is the screen size of a landscape type tablet PC, and is an example of No. 1 in ⁇ Table 2> above.
  • the total number of channels and the number of drive trace channels of the sensor unit 100'' are summarized in Table 6 below.
  • the number of channels of Stylus TX is a value obtained by dividing the number of second patterns 102' by 2. This means that the number of second patterns 102' is equal to the number of first patterns 101', and two adjacent second patterns 102' are electrically connected to each other. caused by
  • the number of TX Trace channels is the sum of the number of Finger TX channels and the number of Stylus TX channels.
  • the number of TX trace channels is a major factor that acts to determine the thickness of a bezel in the width direction of a touch input device. As the number of TX Trace channels is reduced, the bezel thickness of the short axis of the touch input device can be reduced.
  • ⁇ Table 6> has the disadvantage that the number of channels is slightly increased compared to the example of ⁇ Table 3> above, but since the length of each first pattern 101' and second pattern 102' is reduced by half, , There is an advantage in that the operating frequency bandwidth of the touch driving signal applied to the touch driving electrode and the pen driving signal for driving the stylus pen can be widened by reducing the resistance and capacitance values of the sensor unit 100''.
  • FIG. 24 is a diagram embodying the touch input device shown in FIG. 20 .
  • the touch input device 500 may include a sensor unit 100A and a controller 300 for controlling the sensor unit 100A.
  • the sensor unit 100A is an example of the sensor unit 100' shown in FIG. 20 . Accordingly, the sensor unit 100A includes a plurality of first to fourth patterns 101A, 102A, 103A, and 104A.
  • the first pattern 101A has a shape extending along the first direction (width direction).
  • the first direction may be the long axis direction (L) of the screen of the touch input device 500 .
  • the first pattern 101A may also be referred to as ATX (Active TX).
  • the first pattern 101A may include a plurality of main pattern parts and a connection pattern part connecting two adjacent main pattern parts among the plurality of main pattern parts.
  • the main pattern part may have a diamond shape, but is not limited thereto, and may have various shapes different from the connection pattern part.
  • the first pattern 101A may have an opening in which the second pattern 102A is disposed.
  • the shape of the opening may correspond to the outer shape of the first pattern 101A.
  • the first pattern 101A may have a structure surrounding the second pattern 102A.
  • the first pattern 101A is disposed at a predetermined distance from the second pattern 102A.
  • the second pattern 102A has a shape extending along the first direction, is disposed adjacent to the first pattern 101A, and is disposed at a predetermined interval from the first pattern 101A.
  • the second pattern 102A may also be referred to as DTX (Dummy TX).
  • the second pattern 102A is disposed inside the first pattern 101A.
  • the second pattern 102A may include a plurality of main pattern parts and a connection pattern part connecting two adjacent main pattern parts among the plurality of main pattern parts.
  • the main pattern part may have a diamond shape, but is not limited thereto, and may have various shapes different from the connection pattern part.
  • the main pattern part of the second pattern 102A may have a shape corresponding to the main pattern part of the first pattern 101A, and the connection pattern part of the second pattern 102A corresponds to the connection pattern part of the first pattern 101A. It can be a shape that becomes.
  • the third pattern 103A has a shape extending along a second direction different from the first direction.
  • the second direction may be a direction perpendicular to the first direction, and may be a shortened direction (S) of the screen of the touch input device.
  • the third pattern 103A may also be referred to as ARX (Active RX).
  • the third pattern 103A may include a plurality of main pattern parts and a connection pattern part connecting two adjacent main pattern parts among the plurality of main pattern parts.
  • the main pattern part may have a diamond shape, but is not limited thereto, and may have various shapes different from the connection pattern part.
  • the third pattern 103A may have an opening in which the fourth pattern 104A is disposed.
  • the shape of the opening may correspond to the shape of the third pattern 103A.
  • the third pattern 103A may have a structure surrounding the fourth pattern 104A.
  • the third pattern 103A is disposed at a predetermined interval from the fourth pattern 104A.
  • the fourth pattern 104A has a shape extending along the second direction, is disposed adjacent to the third pattern 103A, and is disposed at a predetermined interval from the third pattern 103A.
  • the fourth pattern 104A may also be named DRX (dummy RX).
  • the fourth pattern 104A is disposed inside the third pattern 103A.
  • the fourth pattern 104A may include a plurality of main pattern parts and a connection pattern part connecting two adjacent main pattern parts among the plurality of main pattern parts.
  • the main pattern part may have a diamond shape, but is not limited thereto, and may have various shapes different from the connection pattern part.
  • the main pattern portion of the fourth pattern 104A may have a shape corresponding to the main pattern portion of the third pattern 103A, and the connection pattern portion of the fourth pattern 104A may correspond to the connection pattern portion of the third pattern 103A. It can be a shape that becomes.
  • the third and fourth patterns 103A and 104A are disposed on the first and second patterns 101A and 102A and are spaced apart from the first and second patterns 101A and 102A by a predetermined interval. Meanwhile, the sensor unit in which the first to fourth patterns are disposed on the same layer will be described in detail with reference to FIG. 30 .
  • One ends (first-side ends) of the plurality of first patterns 101A are electrically connected to the controller 300, although not shown in the drawing, and the other ends (second-side ends) are electrically open. do.
  • one end (first side end) is relatively close to the control unit 300, and the other end (second side end) is relatively far from the control unit 300.
  • Each of one ends of the plurality of first patterns 101A may be electrically connected to the controller 300 through a conductive pattern, although not shown in the drawing.
  • Conductive patterns connecting the plurality of first patterns 101A and the controller 300 may be arranged inside the bezel B of the touch input device 500 in the width direction.
  • One ends (first-side ends) of the plurality of second patterns 102A are electrically connected to each other through the controller 300 and the second conductive pattern after two adjacent ends are electrically connected to each other by the first conductive pattern. can be connected Other ends (second side ends) of the plurality of second patterns 102A are electrically connected to each other through the conductive pattern.
  • One end (first side end) is relatively close to the control unit 300, and the other end (second side end) is relatively far from the control unit 300.
  • the second conductive patterns connecting the plurality of second patterns 102A and the controller 300 may be arranged inside the bezel B of the touch input device 500 in the width direction.
  • the second conductive patterns connecting the plurality of second patterns 102A and the controller 300 are conductive patterns (not shown) connecting the plurality of first patterns 101A and the controller 300 and Together, they may be arranged inside the bezel B in the width direction of the touch input device 500 .
  • other ends electrically connected to each other of the plurality of second patterns 102A may be grounded. Also, although not shown in the drawing, the other ends of the plurality of second patterns 102A may not be electrically connected to each other, and a predetermined capacitor may be connected to the other ends of each second pattern 102A.
  • a plurality of first patterns 101A and a plurality of second patterns 102A may be disposed on the same layer.
  • a plurality of first patterns 101A and a plurality of second patterns 102A may be formed on the same layer using a metal mesh.
  • One ends (first-side ends) of the plurality of third patterns 103A are electrically connected to the controller 300, and the other ends (second-side ends) are electrically open.
  • one end (first side end) is relatively close to the control unit 300, and the other end (second side end) is relatively far from the control unit 300.
  • One ends of the plurality of third patterns 103A may be electrically connected to the control unit 300 through a conductive pattern.
  • One ends (first-side ends) of the plurality of fourth patterns 104A may be electrically open.
  • the other ends (second side ends) of the plurality of fourth patterns 104A may be electrically connected in the same manner as the plurality of second patterns 102A.
  • one end (first side end) is relatively close to the control unit 300, and the other end (second side end) is relatively far from the control unit 300.
  • each other of the plurality of fourth patterns 104A may be grounded. Also, other ends of the plurality of fourth patterns 104A may not be electrically connected to each other, and a predetermined capacitor may be connected to the other ends of each fourth pattern 104A.
  • a plurality of third patterns 103A and a plurality of fourth patterns 104A may be disposed on the same layer.
  • a plurality of third patterns 103A and a plurality of fourth patterns 104A may be formed on the same layer using a metal mesh.
  • the plurality of third patterns 103A and the plurality of fourth patterns 104A may be disposed on different layers from the plurality of first patterns 101A and the plurality of second patterns 102A.
  • the plurality of third patterns 103A and the plurality of fourth patterns 104A are disposed on the first layer, and the plurality of first patterns 101A and the plurality of second patterns 102A are disposed on the first layer. It may be placed on a second layer different from the first layer. Meanwhile, the sensor unit in which the first to fourth patterns are disposed on the same layer will be described in detail with reference to FIG. 30 .
  • the control unit 300 is electrically connected to the sensor unit 100A and can control the operation of the sensor unit 100A. Connection between the control unit 300 and the sensor unit 100A may be electrically connected to each other through a plurality of conductive patterns.
  • the control unit 300 may include a plurality of driving circuit units 310 and a plurality of sensing circuit units 330 .
  • a plurality of driving circuit units 310 and a plurality of sensing circuit units 330 may be included in the controller 300 and may be disposed outside the controller 300.
  • the plurality of driving circuit units 310 include a driving circuit unit providing a touch driving signal for sensing a touch position of an object such as a finger to the plurality of first patterns 101A and a driving circuit unit providing a pen driving signal for driving a stylus pen. circuitry may be included.
  • the plurality of sensing circuit units 330 may include a sensing circuit unit for detecting a touch position of an object such as a finger by receiving a sensing signal through the plurality of third patterns 103A and a sensing circuit unit for sensing a stylus pen.
  • some of the sensing circuit units among the plurality of sensing circuit units may also perform touch position sensing and stylus pen sensing.
  • the controller 300 may control the sensor unit 100A to operate in one of a touch driving/sensing mode, an antenna driving mode, and a stylus pen sensing mode.
  • the control unit 300 can selectively electrically connect and control the plurality of driving/sensing circuit units 310 and 330 with the sensor unit 100A according to each mode.
  • the controller 300 may include a plurality of switches electrically connecting the plurality of driving/sensing circuit units 310 and 330 and the sensor unit 100A according to the command of the controller 300 .
  • FIG. 24 An operation mode of the touch input device 500 shown in FIG. 24 will be described in detail.
  • Fig. 24 is shown as an example of No. 1 in the above ⁇ Table 2>, description will be made based on this.
  • the controller 300 may electrically connect the plurality of driving circuit units 310 to the plurality of first patterns 101A of the sensor unit 100A to sense the touch position of an object such as a finger. there is.
  • the controller 300 may control a plurality of switches to electrically connect the conductive patterns connected to the plurality of first patterns 101A to the plurality of driving circuit units 310 .
  • control unit 300 may electrically connect the plurality of sensing circuit units 330 for sensing the touch position to the plurality of third patterns 103A of the sensor unit 100A.
  • the controller 300 may control a plurality of switches to electrically connect the conductive patterns connected to the plurality of third patterns 103A to the plurality of sensing circuit units 330 .
  • the controller 300 simultaneously or sequentially applies a driving signal (or touch driving signal) for touch sensing to the plurality of first patterns 101A, and applies a plurality of third patterns ( 103A) and receives a sensing signal (or a touch sensing signal).
  • the plurality of sensing circuit units of the control unit 300 electrically connected to the plurality of third patterns 103A may output capacitance variation information included in the input sensing signal as a predetermined voltage value.
  • the controller 300 may detect the touch position by processing the output voltage value.
  • the controller 300 controls a plurality of first patterns 101A and a plurality of second patterns 102A so that capacitive coupling does not occur.
  • a plurality of driving circuit units 310 may be electrically connected to the second patterns 102A of the second pattern 102A.
  • the controller 300 may control the same driving signal applied to the plurality of first patterns 101A to be applied to the plurality of second patterns 102A.
  • the controller 300 may control a predetermined reference potential to be applied to the plurality of second patterns 102A when a driving signal is applied to the plurality of first patterns 101A.
  • the control unit 300 assigns a plurality of driving circuit units 310 for driving the antenna to the plurality of second patterns 102A of the sensor unit 100A. can be electrically connected.
  • the control unit 300 may control a plurality of switches to electrically connect the conductive patterns connected to the plurality of second patterns 102A to the plurality of driving circuit units 310 .
  • the controller 300 may control a driving signal (or pen driving signal) output from each driving circuit unit 310 connected to the plurality of second patterns 102A.
  • the control unit 300 controls the first driving circuit unit to output a pulse signal of a predetermined frequency among the plurality of driving circuit units 310 connected to the plurality of second patterns 102A, and controls the second driving circuit unit to output any pulse signal.
  • the pulse signal may be controlled not to be output, and the third driving circuit unit may control the output of an inverted pulse signal having a phase opposite to that of the pulse signal output from the first driving circuit unit.
  • a current loop is formed with a second pattern electrically connected to the first driving circuit and a second pattern electrically connected to the third driving circuit.
  • a magnetic field is generated by the formed current loop, and a stylus pen close to the sensor unit 100A may be driven by the magnetic field.
  • the control unit 300 can control driving signals that are opposite to each other to be output from any two driving circuit units among the plurality of driving circuit units 310 electrically connected to the plurality of second patterns 102A. Accordingly, the control unit 300 may change and set the size or position of the current loop in various ways. For example, when the control unit 300 detects the position of the stylus pen close to the sensor unit 100A, pulse signals opposite to each other are output from the driving circuit part electrically connected to the two second patterns around the position of the stylus pen. If the position of the stylus pen is not detected, pulse signals opposite to each other are output from the driving circuit electrically connected to the two second patterns located on the outermost sides of the plurality of second patterns 102A. You can even control it.
  • FIG. 25 is a diagram for explaining a method of applying a pen driving signal for driving a stylus pen to a plurality of second patterns 102A by the controller 300 of FIG. 24 .
  • one second pattern 102A shown in FIG. 24 is briefly shown as one line Ch, and each line Ch becomes one channel.
  • two adjacent second patterns are electrically connected to form one channel.
  • the same signal is applied to the two electrically connected second patterns at the same time.
  • 25 is composed of 42 channels (Ch0, Ch1, .... Ch41) by connecting 84 second patterns by two.
  • the controller 300 uses a stylus
  • the pen driving signal is output to one or more channels located on the second channel (Ch2) side with respect to the pen 50, and one or more channels located on the third channel (Ch3) side with respect to the stylus pen 50. It is possible to control the pen driving signal having an inverted phase of the pen driving signal to be output.
  • the control unit 300 assigns a plurality of sensing circuit units 330 for stylus sensing to the plurality of first patterns 101A and the plurality of third patterns of the sensor unit 100A. (103A) can be electrically connected.
  • the controller 300 may control a plurality of switches to electrically connect the conductive patterns connected to the plurality of first patterns 101A and the plurality of third patterns 103A to the plurality of sensing circuit units 330 .
  • the output voltage of the plurality of sensing circuit units 330 according to the position of the stylus pen on the sensor unit 100A in the stylus sensing mode by the configuration of the sensor unit 100A. It has the advantage that the value hardly changes. A detailed principle for this will be described with reference to FIGS. 26(a) to (f).
  • 26(a) to (f) are diagrams schematically illustrating the operating principle of the stylus sensing mode of the touch input device of FIG. 24 .
  • 26(a) is a circuit diagram schematically modeling any first pattern 101A shown in FIG. 24 and the sensing circuit unit 330 of the control unit 300 electrically connected thereto
  • FIG. 26(b) is a circuit diagram schematically modeling the second pattern 102A disposed inside any one of the first patterns 101A
  • 26(c) is a voltage distribution graph in the circuit diagram of FIG. 26(a)
  • FIG. 26(d) is a voltage distribution graph in the circuit diagram of FIG. 26(b).
  • the control unit 300 may detect the position of the stylus pen through the sensing circuit unit 330 electrically connected to the first pattern 101A.
  • the control unit 300 can sense the stylus pen from a constant signal output from the sensing circuit unit 330 .
  • the current flowing from the second pattern 102A to the first pattern 101A is described as being due to capacitive coupling, but is not limited thereto.
  • the current flowing from the second pattern 102A to the first pattern 101A can also be performed by magnetic coupling (magnetic field coupling).
  • 26(f) is a voltage distribution graph when the sensing circuit unit 330 is connected to the right open terminal of the modeled circuit diagram of the second pattern 102A shown in FIG. 26(b). That is, the voltage distribution graph of FIG. 26 (f) illustrates a case where one end of the second pattern 102A is connected to the sensing circuit unit 330 of the controller 300. Comparing (f) and (d) of FIG. 26, in (f) of FIG. 26, a voltage drop is generated by equivalent resistors toward the right side of point A. Therefore, in the case of FIG. 26(f), the potential difference as much as Vemf between the first pattern and the second pattern cannot be maintained as shown in FIG. Accordingly, the current output in the first pattern decreases as the position of the pen moves away from the controller 300 . In the stylus sensing mode, it is preferable to float by opening one end of the second pattern 102A.
  • the screen size of the touch input device shown in FIG. 26 is the size of a smartphone screen, for example, 6.9 inches, there is no problem, but the screen size of the touch input device shown in FIG. 26 is the screen size of a tablet PC.
  • the sensor unit 100A also increases, so the resistance and capacitance values of the sensor unit 100A increase.
  • the increase in the resistance and capacitance values is designed because the operating frequency bandwidth of the touch drive signal applied to the touch drive electrode and the pen drive signal for driving the stylus pen is much narrower than that of a smartphone (6.9 inches). There is a problem of not obtaining an operating frequency bandwidth as required for
  • the pen sensing signal received from the stylus pen is also attenuated by the size of the sensor unit 100A.
  • a voltage value necessary for design is not output because the pen detection signal at the farthest part of the sensor unit 100A from the control unit 300 is attenuated in the process of being transmitted to the control unit 300.
  • FIG. 27 is a diagram embodying the touch input device shown in FIG. 21 .
  • the touch input device 500′′ may include a sensor unit 100A′′ and a controller 300 for controlling the sensor unit 100A′′.
  • the sensor unit 100A′′ includes a plurality of first to fourth patterns 101A, 102A′′, 103A, and 104A.
  • the plurality of first, third, and fourth patterns 101A, 103A, and 104A are the same as the plurality of first, third, and fourth patterns 101A, 103A, and 104A shown in FIG. 24, description thereof is omitted.
  • One end (first side end) of the plurality of second patterns 102A′′ may be electrically connected to the controller 300 through a conductive pattern. This part is different from the plurality of second patterns 102A of FIG. 24 .
  • the other ends (second side ends) of the plurality of second patterns 102A′′ are electrically connected to each other through the conductive patterns. One end is relatively close to the control unit 300, and the other end is relatively far from the control unit 300.
  • the control unit 300 electrically connects the plurality of driving circuit units 310 to the plurality of first patterns 101A of the sensor unit 100A′′ to sense the touch position of an object such as a finger. can make it
  • the controller 300 may control a plurality of switches to electrically connect the conductive patterns connected to the plurality of first patterns 101A to the plurality of driving circuit units 310 .
  • control unit 300 may electrically connect the plurality of sensing circuit units 330 for sensing the touch position to the plurality of third patterns 103A of the sensor unit 100A′′.
  • the controller 300 may control a plurality of switches to electrically connect the conductive patterns connected to the plurality of third patterns 103A to the plurality of sensing circuit units 330 .
  • the controller 300 simultaneously or sequentially applies a driving signal (or touch driving signal) for touch sensing to the plurality of first patterns 101A, and applies a plurality of third patterns ( 103A) and receives a sensing signal (or a touch sensing signal).
  • the plurality of sensing circuit units of the control unit 300 electrically connected to the plurality of third patterns 103A may output capacitance variation information included in the input sensing signal as a predetermined voltage value.
  • the controller 300 may detect the touch position by processing the output voltage value.
  • the control unit 300 sets a plurality of driving circuit units 310 for driving the antenna to a plurality of second patterns 102A' of the sensor unit 100A''. ') can be electrically connected to them.
  • the controller 300 may control a plurality of switches to electrically connect the conductive patterns connected to the plurality of second patterns 102A′′ to the plurality of driving circuit units 310 .
  • the controller 300 may control a driving signal (or pen driving signal) output from each driving circuit unit 310 connected to the plurality of second patterns 102A′′.
  • the control unit 300 may control pulse signals opposite to each other to be output from any two driving circuit units among the plurality of driving circuit units 310 electrically connected to the plurality of second patterns 102A′′. Accordingly, the control unit 300 may change and set the size or position of the current loop in various ways.
  • the control unit 300 configures the plurality of sensing circuit units 330 for stylus sensing in the plurality of second patterns 101A′′ and the plurality of second patterns 101A′′ of the sensor unit 100A′′. may be electrically connected to the third patterns 103A of This part is different from the stylus sensing mode of the touch input device shown in FIG. 12 .
  • the controller 300 may control a plurality of switches to electrically connect the conductive patterns connected to the plurality of second patterns 101A′′ and the plurality of third patterns 103A to the plurality of sensing circuit units 330. there is.
  • the touch input device 500′′ shown in FIG. 27 includes a plurality of second patterns 102A′′ of the sensor unit 100A′′ and the controller 300. There is a difference in the configuration of the connection. That is, the plurality of second patterns 102A of FIG. 24 are connected to the controller 300 through the second conductive pattern after two adjacent second patterns are electrically connected by the first conductive pattern, but many of the plurality of second patterns 102A of FIG. 27 Each of the second patterns 102A′′ of is connected to the control unit 300 by a conductive pattern. Due to this configurational feature, the touch input device 500'' shown in FIG. 27 has a disadvantage in that the number of channels is increased compared to the touch input device 500 of FIG. 24, but in the antenna driving mode for driving the stylus pen, the stylus Since the pen driving signal can be applied only to a specific part where the pen is located, there is an advantage in that power consumption can be reduced.
  • the touch input device 500 shown in FIG. 24 has a plurality of first patterns 101A in the long axis direction (L) and a pattern for detecting signals emitted from the stylus pen in the stylus sensing mode, and in the short axis direction. While (S) is a plurality of third patterns 103A, the touch input device 500'' shown in FIG. 27 has a pattern for detecting a signal emitted from a stylus pen in the stylus sensing mode in the long axis direction. (L) is a plurality of second patterns (102A''), and a plurality of third patterns (103A) in the short axis direction (S).
  • the patterns in the long axis direction (L) for sensing signals emitted from the stylus pen are not the plurality of first patterns 101A, but the plurality of first patterns 101A.
  • the coupling capacitance between the first pattern 101A and the second pattern 102A′′ can be reduced compared to the touch input device 500 shown in FIG. 24 ,
  • An operating frequency bandwidth of a touch driving signal and a touch sensing signal for sensing a touch position may be improved, and an operating frequency bandwidth of a pen driving signal for driving a stylus pen may be improved.
  • the controller 300 since the controller 300 receives the pen detection signal from the stylus pen through the plurality of second patterns 102A′′ in the stylus sensing mode, the voltage value of the received pen detection signal is relatively high. there is. In particular, since the voltage value of the pen detection signal received at the farthest point from the control unit 300 in the long axis direction L is relatively greater than that of FIG. 24 , there is an advantage in that sensing sensitivity is improved. This is because it is not necessary to consider capacitive coupling between the first pattern 101A and the second pattern 102A. Specifically, in the case of FIG. 24, as described above in (e) of FIG. 26, the second pattern 102A is removed by capacitive coupling between the first pattern 101A and the second pattern 102A.
  • the pen detection signal input to the controller 300 through the first pattern 101A is attenuated.
  • the touch input device 500′′ of FIG. 27 is directly input to the controller 300 through the second pattern 102A′′ rather than the first pattern 101A without capacitive coupling, the capacitive Attenuation of the pen detection signal by coupling does not occur.
  • each of the plurality of second patterns 102A′′ is composed of one channel, when the plurality of second patterns 102A′′ are used as the driving electrode Stylus TX, the touch input device of FIG. 24 Since the distance between channels is reduced by half, there is an advantage in that driving resolution is improved.
  • FIG. 28 is a diagram embodying the touch input device shown in FIG. 22 .
  • the touch input device 500''' may include a sensor unit 100A''' and a controller 300 for controlling the sensor unit 100A'''.
  • the sensor unit 100A''' includes a plurality of first to fourth patterns 101A, 102A''', 103A, and 104A'.
  • the plurality of first and third patterns 101A and 103A are the same as the plurality of first and third patterns 101A and 103A shown in FIG. 24, a description thereof will be omitted.
  • One ends of the plurality of second patterns 102A''' may be floating, and other ends of the plurality of second patterns 102A''' may be electrically connected to each other through the conductive pattern. One end is relatively close to the control unit 300, and the other end is relatively far from the control unit 300.
  • each of the plurality of fourth patterns 104A′ are electrically connected to the control unit 300 through a conductive pattern, and other ends of the plurality of fourth patterns 104A′ are electrically connected to each other through the conductive pattern.
  • One end is relatively close to the control unit 300, and the other end is relatively far from the control unit 300.
  • the control unit 300 electrically attaches the plurality of driving circuit units 310 to the plurality of first patterns 101A of the sensor unit 100A''' to sense the touch position of an object such as a finger. can be connected
  • the controller 300 may control a plurality of switches to electrically connect the conductive patterns connected to the plurality of first patterns 101A to the plurality of driving circuit units 310 .
  • control unit 300 may electrically connect the plurality of sensing circuit units 330 for sensing the touch position to the plurality of third patterns 103A of the sensor unit 100A'''.
  • the controller 300 may control a plurality of switches to electrically connect the conductive patterns connected to the plurality of third patterns 103A to the plurality of sensing circuit units 330 .
  • the controller 300 simultaneously or sequentially applies a driving signal (or touch driving signal) for touch sensing to the plurality of first patterns 101A, and applies a plurality of third patterns ( 103A) and receives a sensing signal (or a touch sensing signal).
  • the plurality of sensing circuit units of the control unit 300 electrically connected to the plurality of third patterns 103A may output capacitance variation information included in the input sensing signal as a predetermined voltage value.
  • the controller 300 may detect the touch position by processing the output voltage value.
  • the control unit 300 sets a plurality of driving circuit units 310 for driving the antenna to a plurality of fourth patterns 104A of the sensor unit 100A'''. ') can be electrically connected to them.
  • the controller 300 may control a plurality of switches to electrically connect the conductive patterns connected to the plurality of fourth patterns 104A′ to the plurality of driving circuit units 310 .
  • the controller 300 may control a driving signal (or pen driving signal) output from each driving circuit unit 310 connected to the plurality of fourth patterns 104A'.
  • the control unit 300 may control pulse signals opposite to each other to be output from any two driving circuit units among the plurality of driving circuit units 310 electrically connected to the plurality of fourth patterns 104A′. Accordingly, the control unit 300 may change and set the size or position of the current loop in various ways.
  • the controller 300 assigns a plurality of sensing circuit units 330 for stylus sensing to the plurality of first patterns 101A and the plurality of first patterns 101A of the sensor unit 100A'''. It may be electrically connected to the fourth patterns 104A'. This part is different from the stylus sensing mode of the touch input device of FIG. 24 .
  • the control unit 300 may control a plurality of switches to electrically connect the conductive patterns connected to the plurality of first patterns 101A and the plurality of fourth patterns 104A′ to the plurality of sensing circuit units 330. .
  • the touch input device 500''' shown in FIG. 28 has a plurality of second patterns 102A''' of the sensor unit 100A''' electrically floating. There is a difference in that the stylus pen is driven through a plurality of fourth patterns 104A'. Due to this configurational feature, the touch input device 500''' shown in FIG. 28 has a disadvantage in that the number of channels is increased compared to the touch input device 500 of FIG. 24, but a plurality of second patterns 102A are used. Since it is not, there is no conductive pattern connected to one ends of the plurality of second patterns 102A. Accordingly, there is an advantage in that the thickness of the left/right bezel B can be relatively remarkably reduced compared to that of FIG. 24 .
  • the touch input device shown in FIG. 28 has a disadvantage that the total number of channels is slightly increased compared to the touch input device of FIG. 24, but directly receives a pen detection signal from a stylus pen through a plurality of fourth patterns 104A' Therefore, there is an advantage in that the voltage value of the pen detection signal received by the controller 300 becomes larger. There is an advantage in that the voltage value of the pen detection signal received by the control unit 300 of the touch input device of FIG. 24 is about twice or more large.
  • each of the plurality of fourth patterns 104A' is composed of one channel, when the plurality of fourth patterns 104A' are used as the driving electrode Stylus TX, the touch input device of FIG. Since the inter-interval is reduced by half, there is an advantage of improving driving resolution.
  • the thickness of the bezel B can be reduced.
  • FIG. 29 is a diagram embodying the touch input device shown in FIG. 23 .
  • the touch input device 500' may include a sensor unit 100A′′ and a controller 300 for controlling the sensor unit 100A′′.
  • the sensor unit 100A′′ includes a plurality of first to fourth patterns 101A′, 102A′, 103A, and 104A.
  • the plurality of third and fourth patterns 103A and 104A are the same as the plurality of third and fourth patterns 103A and 104A shown in FIG. 24, a description thereof will be omitted.
  • the first pattern 101A' has a shape extending along the first direction.
  • the first direction may be a long axis direction (L) of the screen of the touch input device.
  • the first pattern 101A' includes a 1a pattern 101a' and a 1b pattern 101b'.
  • the 1a pattern 101a' and the 1b pattern 101b' are arranged along the first direction and spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the first pattern 101A' including the 1a pattern 101a' and the 1b pattern 101b' may also be referred to as Active TX (ATX).
  • ATX Active TX
  • the second pattern 102A' has a shape extending along the first direction, is disposed adjacent to the first pattern 101A', and is disposed at a predetermined interval from the first pattern 101A'.
  • the second pattern 102A' includes a 2a pattern 102a' and a 2b pattern 102b'.
  • the 2a pattern 102a' and the 2b pattern 102b' are arranged along the first direction and spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the second pattern 102A' including the 2a pattern 102a' and the 2b pattern 102b' may also be referred to as DTX (Dummy TX).
  • one ends of the plurality of first patterns 101a' are electrically connected to the controller 300, and the other ends are electrically open.
  • one ends of the plurality of 1b patterns 101b' are electrically connected to the controller 300, and the other ends are electrically open.
  • one end is relatively close to the control unit 300, and the other end is relatively far from the control unit 300.
  • Each of one ends of the plurality of first a patterns 101a' may be electrically connected to the control unit 300 through a conductive pattern.
  • Conductive patterns connecting the plurality of 1a patterns 101a' and the controller 300 may be arranged along the short axis direction S inside the bezel B of the touch input device 500 .
  • Each of one ends of the plurality of 1b patterns 101b' may be electrically connected to the controller 300 through a conductive pattern.
  • the conductive patterns connecting the plurality of 1b patterns 101b' and the controller 300 may be arranged along the short axis direction S inside the bezel B of the touch input device 500 .
  • one ends of the plurality of second patterns 102a' are electrically connected to each other by the first conductive pattern, and then the controller 300 and the second ends are adjacent to each other. Electrically connected through the conductive pattern, and other ends of the plurality of second a patterns 102a' are electrically connected to each other through the conductive pattern.
  • one ends of the plurality of 2b patterns 102b' are electrically connected to the controller 300 through the second conductive pattern after two ends adjacent to each other are electrically connected to each other by the first conductive pattern, and Other ends of the 2b patterns 102b' are electrically connected to each other through the conductive pattern.
  • one end is relatively close to the control unit 300, and the other end is relatively far from the control unit 300.
  • the second conductive patterns connecting the plurality of 2a and 2b patterns 102a' and 102b' and the controller 300 are formed in the short axis direction S inside the bezel B of the touch input device 500'.
  • the second conductive patterns connecting the plurality of 2a and 2b patterns 102a' and 102b' and the control unit 300 connect the plurality of first patterns 101A' and the control unit 300. It may be arranged inside the bezel B of the touch input device 500 along with conductive patterns (not shown).
  • the controller 300 electrically connects the plurality of driving circuit units 310 to the plurality of first patterns 101A' of the sensor unit 100A' to sense the touch position of an object such as a finger. can make it
  • the controller 300 may control a plurality of switches to electrically connect the conductive patterns connected to the plurality of first patterns 101A′ to the plurality of driving circuit units 310 .
  • control unit 300 may electrically connect the plurality of sensing circuit units 330 for sensing the touch position to the plurality of third patterns 103A of the sensor unit 100A'.
  • the controller 300 may control a plurality of switches to electrically connect the conductive patterns connected to the plurality of third patterns 103A to the plurality of sensing circuit units 330 .
  • the controller 300 simultaneously or sequentially applies driving signals (or touch driving signals) for touch sensing to the plurality of first patterns 101A′, and applies the plurality of third patterns 101A′.
  • 103A receives a sensing signal (or a touch sensing signal) received from the units 103A.
  • the plurality of sensing circuit units of the control unit 300 electrically connected to the plurality of third patterns 103A may output capacitance variation information included in the input sensing signal as a predetermined voltage value.
  • the controller 300 may detect the touch position by processing the output voltage value.
  • the control unit 300 sets the plurality of driving circuit units 310 for driving the antenna to the plurality of 2a patterns 102a' of the sensor unit 100A'. and the plurality of 2b patterns 102b'.
  • the controller 300 may control a plurality of switches to electrically connect the conductive patterns connected to the plurality of 2a patterns 102a' and the plurality of 2b patterns 102b' to the plurality of driving circuit units 310. there is.
  • the controller 300 may control a driving signal (or pen driving signal) output from each driving circuit unit 310 connected to the plurality of 2nd patterns 102a' and the plurality of 2b patterns 102b'. .
  • the control unit 300 generates pulse signals that are opposite to each other in any two driving circuit units among the plurality of driving circuit units 310 electrically connected to the plurality of 2nd patterns 102a' and the plurality of 2b patterns 102b'. output can be controlled. Accordingly, the control unit 300 may change and set the size or position of the current loop in various ways.
  • the control unit 300 configures the plurality of sensing circuit units 330 for stylus sensing in the plurality of first patterns 101A' and the plurality of second patterns 101A' of the sensor unit 100A'. It can be electrically connected to the three patterns (103A').
  • the controller 300 may control a plurality of switches to electrically connect the conductive patterns connected to the plurality of first patterns 101A′ and the plurality of third patterns 103A to the plurality of sensing circuit units 330. .
  • the touch input device 500' shown in FIG. 29 has a higher configuration in the plurality of first and second patterns 101A' and 102A' of the sensor unit 100A'. There is a difference. That is, since the plurality of first and second patterns 101A′ and 102A′ are obtained by dividing the first and second patterns 101A and 102A of FIG. 24 in half, the plurality of first and second patterns of FIG. 24 ( 101A, 102A) are twice as many.
  • the touch input device 500' shown in FIG. 29 has a disadvantage in that the number of channels is increased compared to the touch input device 500 shown in FIG. Since a pen driving signal can be applied only to a specific part where this is located, there is an advantage in that power consumption can be reduced.
  • the touch input device shown in FIG. 29 has a disadvantage that the number of channels is slightly increased compared to the touch input device of FIG. Since the resistance value and capacitance value are reduced to , the advantage of widening the operating frequency bandwidth of the touch driving signal applied to the pattern used as the touch driving electrode of the sensor unit 100A' and the pen driving signal for driving the stylus pen.
  • FIG. 30 is a diagram schematically illustrating a modified example of the sensor units 100 and 100' shown in FIG. 16 or 19 .
  • the sensor unit 100B illustrated in FIG. 30 may be used as a sensor unit of touch input devices according to various embodiments of the present disclosure described above. Therefore, the specific structure and shape of the sensor unit 100B will be described below, and the driving method of the touch input device including the sensor unit 100B will be replaced with the above description.
  • the sensor unit 100B includes a plurality of first to fourth patterns 101A, 102A, 103B, and 104B.
  • a plurality of first to fourth patterns 101A, 102A, 103B, and 104B are disposed together on the same layer.
  • the first pattern 101A has a shape extending along the first direction (width direction).
  • the first direction may be a direction of a major axis of the screen of the touch input device.
  • the first pattern 101A may also be referred to as ATX (Active TX).
  • the first pattern 101A has a predetermined shape in which an electrical path is formed along a first direction (width direction).
  • the first pattern 101A may include a plurality of main pattern parts and a connection pattern part connecting two adjacent main pattern parts among the plurality of main pattern parts.
  • the main pattern part may have a diamond shape, but is not limited thereto, and may have various shapes different from the connection pattern part.
  • the first pattern 101A may have an opening in which the second pattern 102A is disposed.
  • the shape of the opening may correspond to the outer shape of the first pattern 101A.
  • the first pattern 101A may have a structure surrounding the second pattern 102A.
  • the first pattern 101A is disposed at a predetermined distance from the second pattern 102A.
  • the second pattern 102A has a shape extending along the first direction, is disposed adjacent to the first pattern 101A, and is disposed at a predetermined interval from the first pattern 101A.
  • the second pattern 102A may also be referred to as DTX (Dummy TX).
  • the second pattern 102A is adjacent to the first pattern 101A and has a predetermined shape in which an electrical path is formed along a first direction (width direction).
  • the second pattern 102A is disposed inside the first pattern 101A.
  • the second pattern 102A may include a plurality of main pattern parts and a connection pattern part connecting two adjacent main pattern parts among the plurality of main pattern parts.
  • the main pattern part may have a diamond shape, but is not limited thereto, and may have various shapes different from the connection pattern part.
  • the main pattern part of the second pattern 102A may have a shape corresponding to the main pattern part of the first pattern 101A, and the connection pattern part of the second pattern 102A corresponds to the connection pattern part of the first pattern 101A. It can be a shape that becomes.
  • the other ends (second side ends) of the plurality of second patterns 102A are electrically connected to each other through the second conductive pattern D2.
  • the third patterns 103B are disposed one by one on the upper and lower sides based on one connection pattern portion of the first pattern 101A.
  • the third pattern 103B may have a diamond shape, but is not limited thereto, and may have various shapes and different shapes from the connection pattern portion.
  • the third pattern 103B may have an opening in which the fourth pattern 104B is disposed. The shape of the opening may correspond to the shape of the third pattern 103B.
  • the third pattern 103B may have a structure surrounding the fourth pattern 104B.
  • the third pattern 103B is disposed at a predetermined interval from the fourth pattern 104B.
  • the third pattern 103B may also be referred to as ARX (Active RX), and the fourth pattern 104B may also be referred to as DRX (Dummy RX).
  • the third patterns arranged along the second direction perpendicular to the first direction are electrically connected by the third conductive pattern D3. Accordingly, the third patterns arranged along the second direction are electrically connected by the plurality of third conductive patterns D3, and the electrical connection direction (electric path) of the third pattern 103 shown in FIG. 16 or FIG. 19 ) can be equal to
  • the third conductive pattern D3 is disposed to cross the connection pattern portion of the first pattern 101A disposed between two adjacent third patterns.
  • the third conductive pattern D3 may also be referred to as a conductive bridge. Both ends of the third conductive pattern D3 are connected to vias connected to the third pattern 103B.
  • the fourth patterns arranged along the second direction perpendicular to the first direction are electrically connected by the fourth conductive pattern D4. Accordingly, the fourth patterns arranged along the second direction are electrically connected by the plurality of fourth conductive patterns D4, and the electrical connection direction (electric path) of the fourth pattern 104 shown in FIG. 16 or FIG. 19 ) can be equal to
  • the fourth conductive pattern D4 is disposed to cross the connection pattern portion of the first pattern 101A disposed between two adjacent fourth patterns. Also, the fourth conductive pattern D4 electrically connects the fourth patterns 104B disposed farthest from the controller and arranged along the first direction among the plurality of fourth patterns 104B.
  • the fourth conductive pattern D4 may also be referred to as a conductive bridge. Both ends of the fourth conductive pattern D4 are connected to vias connected to the fourth pattern 104B.
  • the plurality of first to fourth patterns 101A, 102A, 103B, and 104B are disposed together on the same first layer, and the second to fourth conductive patterns D2, D3, and D4 are on the same second layer. can be placed together.
  • the first layer and the second layer are physically and electrically separated from each other.
  • FIG. 31 is a modified example of the sensor unit shown in FIG. 30 .
  • the 1-1 pattern parts positioned at the first side and/or the second end of the plurality of 1-1 pattern parts are open in the first direction (or horizontal direction). has a shape Accordingly, among the plurality of 1-2 pattern portions, the first-second pattern portions positioned at the end portions of the first side and/or the second side may be exposed to the outside.
  • the 1-2 pattern parts positioned at the second end portion are electrically connected to each other through a connection pattern without vias.
  • the connection pattern may be a conductive trace.
  • the 1-2 pattern parts located at the second side end of the plurality of 1-2 pattern parts are not connected through vias and have an advantage of being disposed on the same layer as the connection pattern.
  • the 2-1 pattern units positioned at the first side and/or the second side end portions have a shape open in the second direction (or vertical direction). Accordingly, among the plurality of 2-2 pattern portions, the 2-2 pattern portions positioned at the first side and/or the second side end portions may be exposed to the outside.
  • the 2-2 pattern parts positioned at the second-side end portion are electrically connected to each other through a connection pattern without vias.
  • the connection pattern may be a conductive trace.
  • the 2-2 pattern parts positioned at the second side end of the plurality of 2-2 pattern parts are not connected through vias and have an advantage of being disposed on the same layer as the connection pattern.
  • the sensor unit shown in FIG. 31 may also be controlled by the controller 300 and driven in any one of a touch sensing mode, an antenna driving mode, and a stylus sensing mode.
  • the controller 300 controls touch driving signals to be applied to ATX1, ATX2, and ATX3, and receives touch reception signals from ARX1, ARX2, and ARX3 to sense the touch position.
  • the controller 500 may apply pen driving signals to DTX1, DTX2, and DTX3, or apply pen driving signals to DRX1, DRX2, and DRX3.
  • the controller 500 may detect the position of the stylus pen by receiving pen reception signals from ATX1, ATX2, ATX3, and ARX1, ARX2, and ARX3.
  • ⁇ Table 2> may be applied to the sensor unit 200' of FIG. 31 . Accordingly, the sensor unit of FIG. 31 may be driven in any one of a touch sensing mode, an antenna driving mode, and a stylus sensing mode in various ways by the controller 300 .
  • 32 is a view showing another modified example of the sensor unit.
  • the structure of the main pattern part of the first to fourth patterns 101', 102', 103', and 104' is different from that of FIG.
  • the outside of the second pattern 102' or the fourth pattern 104' is formed in a concave-convex structure, and the opening of the first pattern 101' or the fourth pattern 104' is formed with a second pattern 102'. ') or has a shape corresponding to the outer structure of the fourth pattern 104'.
  • This structure can improve the mutual capacitance (Cm) value between the first pattern 101' and the second pattern 102' on the same layer, and the third pattern 103' and the second pattern 103' on the same layer.
  • Cm mutual capacitance
  • the mutual capacitance (Cm) value between the four patterns 104' can be improved.
  • a voltage value output from the sensing circuit unit of the controller 300 in the stylus sensing mode may be increased. Accordingly, stylus sensing sensitivity may be improved.
  • modified example shown in FIG. 32 may be applied as it is to sensor units according to various embodiments described above.
  • the sensor unit 100 ′′ shown in FIG. 33 further includes a plurality of fifth patterns 105 and a plurality of sixth patterns 106 .
  • the plurality of fifth patterns 105 are disposed on the same layer (2nd layer) as the plurality of first patterns 101 and are arranged in plurality along the first direction and the second direction.
  • Each fifth pattern 105 includes a shape corresponding to and overlapping with a part of the main pattern part of the third pattern 103 disposed on the other layer (1st layer).
  • the fifth pattern 105 is electrically connected to the fourth pattern 104 disposed on another layer (1st layer) through a via.
  • the plurality of fifth patterns 105 and the plurality of third patterns 103 may form mutual capacitance Cm in a vertical direction.
  • the fifth pattern 105 is electrically connected to the fourth pattern 104 inside the third pattern 103, the third pattern 103 is eventually connected to the fourth pattern 104 as well as the fifth pattern 105. ) can also form a mutual capacitance (Cm).
  • the plurality of sixth patterns 106 are disposed on the same layer (1st layer) as the plurality of third patterns 103 and are arranged in plurality along the first direction and the second direction.
  • Each sixth pattern 106 includes a shape corresponding to and overlapping with a part of the main pattern part of the first pattern 101 disposed on another layer (2nd layer).
  • the sixth pattern 106 is electrically connected to the second pattern 102 disposed on another layer (2nd layer) through a via.
  • the plurality of sixth patterns 106 may form mutual capacitance Cm in a direction perpendicular to the plurality of first patterns 101 .
  • the sixth pattern 106 since the sixth pattern 106 is electrically connected to the second pattern 102 inside the first pattern 101, the first pattern 101 eventually connects to the second pattern 102 as well as the sixth pattern 105. ) can also form a mutual capacitance (Cm).
  • the sensor unit 100'' shown in FIG. 33 may form mutual capacitance in the vertical direction as well as the horizontal direction of the first pattern 101, and may form mutual capacitance in the horizontal direction of the third pattern 103 as well as in the vertical direction.
  • a voltage value output from the sensing circuit of the control unit 500 may be increased, thereby improving stylus sensing sensitivity.
  • modified example shown in FIG. 33 may be applied as it is to sensor units according to various embodiments described above.
  • the second pattern 102' is disposed on a different layer from the other part.
  • the second pattern 102' includes a plurality of main pattern parts and a connection pattern part connecting between two adjacent main pattern parts among the plurality of main pattern parts.
  • the main pattern part is disposed on a different layer from the plurality of connection pattern parts of the second pattern 102'.
  • the plurality of main pattern parts of the second pattern 102' are disposed on the same layer as the third pattern 103 and the fourth pattern 104, and the plurality of connection pattern parts of the second pattern 102' are similarly to FIG. 24. It is disposed on the same layer as the first pattern 101 .
  • the sensor unit 100''' illustrated in FIG. 34 may also be driven by the controller 300 in a touch sensing mode, an antenna driving mode, and a stylus pen sensing mode.
  • various combinations of ⁇ Table 2> may be applied to the sensor unit 100''' of FIG. 34 .
  • the sensor unit 100''' of FIG. 34 may be driven by the controller 300 in any one of a touch sensing mode, an antenna driving mode, and a stylus sensing mode in various ways.
  • 35 is another modified example of the sensor unit.
  • the fourth pattern 104' includes a plurality of main pattern parts and a connection pattern part connecting two adjacent main pattern parts among the plurality of main pattern parts.
  • the main pattern part is disposed on a different layer from the plurality of connection pattern parts of the fourth pattern 104'.
  • the plurality of main pattern parts of the fourth pattern 104' are disposed on the same layer as the first pattern 101, and the plurality of connection pattern parts of the fourth pattern 104' are arranged on the same layer as the plurality of second patterns 102'.
  • the main pattern part and the third pattern 103 are disposed on the same layer.
  • the first pattern 101, the plurality of connection pattern units of the second pattern 102', and the plurality of connection pattern units of the fourth pattern 104' The main pattern part is disposed on the first layer, the plurality of connection pattern parts of the third pattern 103 and the fourth pattern 104', and the plurality of main pattern parts of the second pattern 102' are disposed on the second layer.
  • the first floor and the second floor are different from each other, and the positional relationship may be one placed above the other.
  • the sensor unit 100'''' illustrated in FIG. 35 may also be driven by the controller 300 in a touch sensing mode, an antenna driving mode, and a stylus pen sensing mode. there is.
  • various combinations of ⁇ Table 2> may be applied to the sensor unit 100'''' of FIG. 35 .
  • the sensor unit 100'''' of FIG. 35 may be driven by the controller 300 in any one of a touch sensing mode, an antenna driving mode, and a stylus sensing mode in various ways.
  • the sensor unit 100'''' shown in FIG. 36 is a modified version of the sensor unit 100'''' shown in FIG. Compared to the sensor unit 100'''' shown in FIG. 35, the sensor unit 100''''' shown in FIG. 36 has the second pattern 102'' and the fourth pattern 104'' ) is different.
  • the second pattern 102'' includes a plurality of main pattern parts 102a'' and a plurality of connection pattern parts 102b', and the size of the main pattern part 102a'' is shown in FIG. It has a larger shape than the main pattern part of the second pattern 102' of the illustrated sensor part 100''''.
  • the main pattern portion 102a′′ may have a size and shape corresponding to that of the main pattern portion of the first pattern 101 .
  • the fourth pattern 104'' includes a plurality of main pattern parts 104a'' and a plurality of connection pattern parts 104b', and the size of the main pattern part 104a'' is shown in FIG.
  • the sensor unit 100'''' has a larger shape than the main pattern unit of the fourth pattern 104'.
  • the size of the main pattern portion 104a′′ may have a size and shape corresponding to that of the main pattern portion of the third pattern 103 .
  • the main pattern portion 102a′′ of the second pattern 102′′ has a larger size than the main pattern portion of the second pattern 102′ in FIG. 35, it corresponds to the first pattern 101. Since the area is widened, the mutual capacitance (Cm) between the second pattern 102 ′′ and the first pattern 101 can be further improved. Accordingly, stylus sensing sensitivity may be further improved in the stylus sensing mode.
  • the main pattern portion 104a′′ of the fourth pattern 104′′ has a larger size than the main pattern portion of the fourth pattern 104′ in FIG. 35, the third pattern 103 and Since the corresponding area is widened, the mutual capacitance (Cm) between the fourth pattern 104 ′′ and the third pattern 104 can be further improved. Accordingly, stylus sensing sensitivity may be further improved in the stylus sensing mode.
  • 37 is a view showing another modified example of the sensor unit.
  • the sensor unit 100''''' shown in FIG. 37 has other ends (second side ends) of the plurality of second patterns 102 and a number of The other ends (second side ends) of the fourth pattern 104 of are electrically connected to each other.
  • the sensor unit 100'''''' illustrated in FIG. 37 is driven by the controller 300 in a touch sensing mode, an antenna driving mode, and a stylus pen sensing mode. It can be. Also, various combinations of ⁇ Table 2> may be applied to the sensor unit 100''''''' of FIG. 37 . Accordingly, the sensor unit 100'''' of FIG. 37 can be driven by the controller 300 in any one mode among a touch sensing mode, an antenna driving mode, and a stylus sensing mode in various ways.
  • the sensor unit 100''''''' shown in FIG. 38 is different from the sensor unit 100A shown in FIG. 24 in the second pattern 102' and the fourth pattern 104', It further includes a plurality of fifth patterns 105' and a plurality of sixth patterns 106', and further includes a capacitor electrically connected to the fifth patterns 105' and the sixth patterns 106'. do. Since the rest of the components are the same, other parts will be described in detail below.
  • the second pattern 102 ′ may be a bar pattern disposed inside the first pattern 101 and extending in the second direction.
  • the second pattern 102' may have a constant width.
  • the second pattern 102' is disposed on the same layer (2nd layer) together with the first pattern 101.
  • the fourth pattern 104' may be a bar pattern disposed inside the third pattern 103 and extending in the first direction.
  • the fourth pattern 104' may have a constant width.
  • the fourth pattern 104' is disposed on the same layer (1st layer) together with the third pattern 103.
  • the plurality of fifth patterns 105' are disposed on the same layer (2nd layer) as the plurality of first patterns 101, and are arranged in plurality along the first direction and the second direction.
  • a plurality of fifth patterns 105 ′ may be arranged in plurality between the plurality of first patterns 101 .
  • Each fifth pattern 105' includes a shape corresponding to and overlapping with the main pattern portion of the third pattern 103 disposed on the other layer (1st layer).
  • the fifth pattern 105' is electrically connected to the fourth pattern 104' disposed on another layer (1st layer) through a via.
  • fifth patterns 105' electrically connected to one fourth pattern 104' are arranged along the second direction.
  • a predetermined capacitor (cap) is connected to the fifth pattern 105' disposed on the edge of the other side among the fifth patterns 105' arranged along the second direction.
  • the capacitor (cap) may be grounded.
  • the fifth pattern 105' disposed on the edge of the other side means a pattern electrically connected farthest from the control unit 300 shown in FIG. 24 . do.
  • the capacitor (cap) may be connected between the fifth pattern 105' and the ELVSS of the display panel (not shown).
  • the capacitor cap has one end connected to the fifth pattern 105' and the other end where the third pattern 103, the fourth pattern 104' and the sixth pattern 106' are disposed. It can be connected to other layers (1st layer).
  • the plurality of fifth patterns 105 ′ may form mutual capacitance Cm in a vertical direction with the plurality of third patterns 103 .
  • the fifth pattern 105' is electrically connected to the fourth pattern 104' inside the third pattern 103, the third pattern 103 is eventually connected to the fourth pattern 104' as well as the fifth pattern 104'.
  • Mutual capacitance (Cm) can also be formed with the pattern 105'.
  • the plurality of sixth patterns 106' are disposed on the same layer (1st layer) as the plurality of third patterns 103, and are arranged in plurality along the first direction and the second direction.
  • a plurality of sixth patterns 106' may be arranged in plurality between the plurality of third patterns 103.
  • Each sixth pattern 106' includes a shape corresponding to and overlapping with the main pattern portion of the first pattern 101 disposed on another layer (2nd layer).
  • the sixth pattern 106' is electrically connected to the second pattern 102' disposed on another layer (2nd layer) through a via.
  • Sixth patterns 106' electrically connected to one second pattern 102' among a plurality of sixth patterns 106' are arranged along the first direction.
  • a predetermined capacitor (cap) is connected to the sixth pattern 106' disposed on the edge of the other side among the sixth patterns 106' arranged along the first direction.
  • the capacitor (cap) may be grounded.
  • the sixth pattern 106' disposed on the edge of the other side means a pattern electrically connected farthest from the control unit 300 shown in FIG. 24 . do.
  • the capacitor (cap) may be connected between the sixth pattern 106' and the ELVSS of the display panel (not shown).
  • the capacitor cap has one end connected to the sixth pattern 106' and the other end where the first pattern 101, the second pattern 102', and the fifth pattern 105' are disposed. It can be connected to another layer (2nd layer).
  • the plurality of sixth patterns 106 ′ may form mutual capacitance Cm in a direction perpendicular to the plurality of first patterns 101 .
  • the sixth pattern 106' is electrically connected to the second pattern 102' inside the first pattern 101, the first pattern 101 eventually connects to the second pattern 102' as well as the sixth pattern 102'.
  • Mutual capacitance (Cm) can also be formed with the pattern 106'.
  • the sensor unit 100''''''' shown in FIG. 38 may form mutual capacitance in the vertical direction as well as the horizontal direction of the first pattern 101, and the third pattern 103
  • mutual capacitance can be formed in the vertical direction as well as the horizontal direction of . Accordingly, in the stylus sensing mode, a voltage value output from the sensing circuit of the control unit 300 may be increased, thereby improving stylus sensing sensitivity.
  • the second pattern 102' and the fourth pattern 104' unlike the second pattern 102 and the fourth pattern 104 of the sensor unit 100A of FIG. Since it does not have a sensor unit 100'''''', when the display panel is located under the sensor unit 100'''''', there is an advantage in that visibility can be further improved compared to the sensor unit 100A of FIG.
  • the sensor unit 100''''''' illustrated in FIG. 39 is also configured in a touch sensing mode, an antenna driving mode, and a stylus pen sensing mode by the controller 300. can be driven
  • various combinations of ⁇ Table 2> may be applied to the sensor unit 100'''''''' of FIG. 39 . Accordingly, the sensor unit 100'''''''' of FIG. 39 may be driven in any one of a touch sensing mode, an antenna driving mode, and a stylus sensing mode by the controller 300 in various ways.
  • a capacitor is electrically connected to the other ends of the plurality of second and fourth patterns 102 and 104 without the fifth and sixth patterns 105' and 106', respectively.
  • the other ends of the plurality of second and fourth patterns may not be connected to each other, but a capacitor may be connected to the other ends of each of the second and fourth patterns.
  • the sensor unit 100''''''' shown in FIG. 39 includes a first trace t1 and a second trace in addition to the sensor unit 100A shown in FIG. (t2) is further included.
  • the first trace t1 and the second trace t2 are directly connected to a conductive trace to electrically connect the other ends of the plurality of second patterns 102, and the active area tp of the touch input device, or It is placed in the inactive area outside the touch area).
  • at least a portion of the conductive trace to may also be disposed outside the active region tp.
  • the active area tp means an area that can be directly touched by an object, for example, a finger or the stylus pen 50, and a non-active area is disposed around the active area tp.
  • the inactive area may be, for example, a bezel area.
  • the first trace t1 is disposed in an inactive area outside the active area tp, one end is directly connected to the conductive trace to, and the other end is a touch driving mode, a touch sensing mode, an antenna driving mode, In any one of the stylus sensing modes, it may be connected to the driving circuit of the control unit 300 through a switch (sw).
  • the second trace t2 is disposed in an inactive area outside the active area tp, one end is directly connected to the conductive trace to, and the other end is connected to the driving circuit of the control unit 500 and the switch sw in the antenna driving mode. ) can be connected.
  • the first trace t1 may be disposed in the inactive area while enclosing one of the left and right sides of the active area tp, and the second trace t2 may be disposed in the inactive area while enclosing the other side of the active area tp. can be placed in
  • the stylus pen 10 when the sensor unit 100'''''''''' is driven in the antenna driving mode as shown in FIG. 25, the stylus pen 10 is in the active area tp ), it is possible to provide a sufficient magnetic field signal with the stylus pen 10 even if it is located on one side edge. Therefore, in the touch input device including the sensor unit 100''''''''' shown in FIG. 39, no matter where the stylus pen 10 is located in the active area tp, the stylus pen 10 has a sufficient magnetic field. It can receive a signal and emit a sufficient signal.
  • Each of the first and second traces t1 and t2 of the sensor unit 100'''''''' shown in FIG. 39 is responsible for one channel in FIG. 25, and the driving method as shown in FIG. This can be applied as is.
  • the sensor unit 100'''''''' shown in FIG. 39 is also configured in a touch sensing mode, an antenna driving mode, and a stylus pen sensing mode by the control unit 300. can be driven by In addition, various combinations of ⁇ Table 2> may be applied to the sensor unit 100''''''''' of FIG. 39 . Accordingly, the sensor unit 100'''''''' of FIG. 39 can be driven by the controller 300 in any one of a touch sensing mode, an antenna driving mode, and a stylus sensing mode in various ways.
  • FIG. 40 is a diagram for explaining a first modified example of the fifth pattern 105 shown in FIG. 33 .
  • the fifth pattern 105' is disposed on a layer different from the layer on which the third pattern 103 and the fourth pattern 104 are disposed.
  • the fifth pattern 105' may have a shape corresponding to that of the third pattern 103.
  • the fifth pattern 105' may have a diamond shape and may have a diamond shape opening therein.
  • One part of the fifth pattern 105' may be disposed to overlap the third pattern 103 in the vertical direction, and another part of the fifth pattern 105' may be disposed to overlap the fourth pattern 104 in the vertical direction.
  • an outer edge portion of the fifth pattern 105' may overlap an inner edge portion of a third pattern 103 disposed on another layer.
  • An inner edge portion of the fifth pattern 105' may overlap an outer edge portion of the fourth pattern 104 disposed on another layer.
  • the fifth pattern 105' is electrically connected to the fourth pattern 104 disposed on another layer through a conductive via v.
  • the number of vias (v) may be multiple, and may be disposed at an outer edge portion of the fourth pattern 104 .
  • the fifth pattern 105' may form mutual capacitance Cm in a vertical direction with the third pattern 103 disposed on another layer.
  • the fifth pattern 105' is electrically connected to the fourth pattern 104 inside the third pattern 103 through the via (v)
  • the third pattern 103 is the first layer disposed on the same layer.
  • Mutual capacitance Cc_tx can be formed not only with the fourth pattern 104 but also with the fifth pattern 105' disposed on another layer.
  • the sixth pattern 106 shown in FIG. 33 may also have the same shape as the fifth pattern 105' shown in FIG. 40 .
  • the outer edge of the sixth pattern (not shown) may overlap the inner edge of the first pattern 101 disposed on another layer, and the inner edge of the sixth pattern (not shown) may overlap the other layer. It may overlap with the outer edge portion of the second pattern 102 disposed on.
  • the sixth pattern (not shown) may be electrically connected to the second pattern 102 disposed on another layer through a conductive via.
  • such a sixth pattern may also form mutual capacitance in a direction perpendicular to the first pattern 101, and the sixth pattern (not shown) may be connected to the second pattern 102 inside the first pattern 101. Since they are electrically connected, eventually, the first pattern 101 can form a mutual capacitance Cm not only with the second pattern 102 but also with the sixth pattern (not shown).
  • the sensor unit including the modified example of the fifth pattern 105′ shown in FIG. 40 may form mutual capacitance in the vertical direction as well as the horizontal direction of the third pattern 103, and may form a mutual capacitance in the sixth pattern 103
  • a sensor unit including a modified example (not shown) also has an advantage in that mutual capacitance can be formed in a vertical direction as well as a horizontal direction of the first pattern 101 . Accordingly, in the stylus sensing mode, a voltage value output from the sensing circuit unit of the control unit may be increased, and thus stylus sensing sensitivity may be improved.
  • FIG. 41 is a modified example of FIG. 40 .
  • the fifth pattern 105' is disposed below the third and fourth patterns 103 and 104, and in FIG. 41, on the contrary, the fifth pattern 105' is the third and fourth patterns ( 103, 104) is shown.
  • the structure of the fifth pattern 105' shown in FIGS. 40 to 41 may be applied to the sensor unit according to various embodiments described above.
  • FIG. 42 is a diagram for explaining a modified example of the fifth pattern 105' shown in FIG. 40 .
  • the fifth pattern 105 ′′ has the same shape and position as the fifth pattern 105 ′ shown in FIG. 40 .
  • the difference between the fifth pattern 105'' and the fifth pattern 105' shown in FIG. 40 is that the fifth pattern 105'' is a conductive via to the third pattern 103 disposed on a different layer. It is electrically connected through (v). Also, vias (v) are disposed on the inner edge portion of the third pattern 103 .
  • the fourth pattern 104 Since the fifth pattern 105'' is electrically connected to the third pattern 103 disposed on another layer, the fourth pattern 104 has a mutual capacitance in the vertical direction with the fifth pattern 105'' ( Cc_Tx) can be formed.
  • the sensor unit including the modified example of the fifth pattern 105 ′′ shown in FIG. 42 also has the advantage of being able to form mutual capacitance in the vertical direction as well as in the horizontal direction.
  • FIG. 43 is a modified example of FIG. 42 .
  • FIG. 42 shows that the fifth pattern 105′′ is disposed under the third and fourth patterns 103 and 104
  • FIG. 43 shows that the fifth pattern 105′′ is disposed under the third and fourth patterns. It is shown arranged on patterns (103, 104).
  • the structure of the fifth pattern 105' shown in FIGS. 42 and 43 may be applied to the sensor unit according to various embodiments described above.
  • 44 and 45 are diagrams for explaining modifications of the third pattern 103 and the fourth pattern 104 in the sensor unit as shown in FIG. 34 or 35 .
  • the third pattern 103 and the fourth pattern 104 are disposed on different layers, and a portion of the third pattern 103 and the fourth pattern 104 A part of is arranged to overlap in the vertical direction (or vertical direction).
  • the inner edge of the third pattern 103 may overlap the outer edge of the fourth pattern 104 in a vertical direction.
  • the third pattern 103 is disposed on the fourth pattern 104
  • the third pattern 103 is disposed under the fourth pattern 104 .
  • the sensor unit including the third and fourth patterns 103 and 104 shown in FIGS. 44 and 45 may form mutual capacitance Cc_Tx in a vertical direction rather than a horizontal direction.
  • the first and second patterns 101 and 102 shown in FIGS. 34 and 35 may also have structures as shown in FIGS. 44 and 45 .
  • the structure according to the modified examples shown in FIGS. 44 and 45 may be applied to the sensor unit according to various embodiments described above.
  • 46 is a diagram schematically illustrating a part of a touch input device according to another embodiment.
  • a touch unit (or touch device) 260 included in a touch input device includes a touch panel 261 and a touch controller 262 that controls the touch panel 261 .
  • the touch controller 262 may include a first driving/receiving unit 2620 and a second driving/receiving unit 2622 that transmit and receive signals to and from the touch panel 261 , and a controller 2624 .
  • the touch panel 261 includes a plurality of first touch electrodes 111-1 to 111-m for detecting touch coordinates in a first direction and a plurality of first touch electrodes 111-1 to 111-m for detecting touch coordinates in a second direction crossing the first direction.
  • Second touch electrodes 121-1 to 121-n may be included.
  • the plurality of first touch electrodes 111-1 to 111-m may have a shape extending in the second direction
  • the plurality of second touch electrodes 121-1 to 121-n may have a shape extending in the second direction. It may have a shape elongated in the direction.
  • the plurality of first touch electrodes 111-1 to 111-m may be arranged along the first direction
  • the plurality of second touch electrodes 121-1 to 121-n are It can be arranged along the second direction.
  • the first driving/receiving unit 2620 may apply a driving signal to the plurality of first touch electrodes 111-1 to 111-m.
  • the second driving/receiving unit 2622 may receive sensing signals from the plurality of second touch electrodes 121-1 to 121-n.
  • the touch panel 261 has been described as being implemented in a mutual capacitance method above, the touch panel 261 may be implemented in a self-capacitance method, and the touch electrodes 111-1 to 111-m in the mutual capacitance method, 121-1 to 121-n), the first driving/receiving unit 2620, and the second driving/receiving unit 2622 are appropriately modified, new components are added, or some components are omitted so as to be suitable for the self-capacitance method. Modifications will be readily available to those skilled in the art.
  • the touch panel 261 may include a plurality of self-capacitance type touch electrodes (or touch patterns).
  • the touch electrodes (or touch patterns) may be arranged in a dot shape. As described above, it may also be arranged in a form extending in one direction.
  • electrodes (or patterns) and traces will be described with reference to FIG. 47 .
  • 47 is a diagram illustrating an example of arrangement of electrodes (or patterns) and traces of a touch unit according to an exemplary embodiment.
  • the sensor unit of the touch unit may include an antenna to which the touch electrodes 111 and 121 and the dummy electrode are connected.
  • a plurality of dummy electrodes 121D may be positioned on the same layer as the touch electrodes 111 and 121, and some of the plurality of dummy electrodes 121D may be connected to each other by a bridge 121B.
  • the bridge 121B may be connected to the pads 113a and 113b through the trace 112 .
  • the touch controller 262 may apply a driving signal to the antenna 121A to resonate the stylus pen 10 .
  • the driving signal may include a signal (eg, sine wave, square wave, etc.) having a frequency corresponding to the resonance frequency of the resonance circuit unit 12, and may be an AC voltage or AC current having a predetermined frequency.
  • the frequency and magnitude of the driving signal may be changed under the control of the controller 2624.
  • the touch controller 262 may apply a driving signal to one of the two adjacent bridges 121B and ground the other.
  • the touch electrodes 111 and 121 are connected to the pads 113a and 113b through the traces 112 , 122a and 122b of the peripheral area positioned at the edge of the touch area.
  • the first touch electrodes 111-1, 111-2, 111-3, ... are connected to correspond to the respective traces 112, and the second touch electrodes 121-1 and 121-2 , 121-3, ...) are connected correspondingly to the respective traces 122a and 122b.
  • the touch electrodes 111 and 121 and the traces 112, 122a and 122b may be formed of the same layer.
  • the touch electrodes 111 and 121 and the traces 112 , 122a and 122b may be formed of a conductor material exhibiting high transmittance and low impedance, such as a metal mesh or a silver nanowire.
  • the touch electrodes 111 and 121 and the traces 112, 122a and 122b may be positioned on different layers and may be made of ITO or graphene, but are not limited thereto.
  • the pads 113a and 113b are connected to the touch controller 262, transmit signals (eg, driving signals) of the touch controller 262 to the touch electrodes 111 and 121, and A signal (eg, a detection signal) from 121 is transferred to the touch controller 262 .
  • FIG. 48 is a diagram illustrating another example of arrangement of electrodes (or patterns) and traces of a touch unit according to an exemplary embodiment.
  • the touch electrodes 111 and 121 are connected to the pads 113a and 113b through the traces 112, 122a and 122b of the peripheral area positioned at the edge of the touch area.
  • One touch electrode has two signal input terminals, and the two signal input terminals are connected to correspond to two traces.
  • the second touch electrode 121 - 9 is a "U" shaped electrode and has a first signal input terminal TE1 located on the upper side and a second signal input terminal TE2 located on the lower side.
  • One of the two signal input terminals may be connected to ground through a switch or connected to the driving/receiving unit 2620.
  • the first signal input terminal TE1 is connected to the driving/receiving unit 2620
  • the second signal input terminal TE2 is connected to the switch SW.
  • the switch SW connects the second signal input terminal TE2 to ground or to the driving/receiving unit 2620.
  • the touch controller 262 may connect one signal input end to ground and apply a driving signal to resonate the stylus pen 10 .
  • the touch controller 262 may simultaneously receive detection signals from two signal input terminals. Also, when driving for a general finger touch, the touch controller 262 may apply driving signals of the same phase to two signal input terminals.
  • the touch controller 262 may apply driving signals of opposite phases to the two signal input terminals.
  • 49 is a diagram illustrating a case where a stylus pen is positioned on a sensor unit of a touch unit according to an embodiment.
  • the inductor unit 14 of the stylus pens 10a and 10b is on the touch screen 20 between the first touch electrodes 111-5 and 111-6 and the second touch electrodes. It is located between (121-8, 121-9).
  • the stylus pens 10a and 10b resonate by driving signals applied to the antenna 121A or the touch electrodes 111 and 121 having two signal input terminals.
  • a current Ir flowing through the coil of the inductor unit 14 flows due to resonance.
  • This current Ir causes eddy current in the touch electrodes 111 and 121 and the traces 112, 122a and 122b. These eddy currents are formed in a direction opposite to the direction of the current Ir.
  • currents Ia1 and Ia2 are formed in the -Y axis direction in the first touch electrodes 111-4 and 111-5 located on the left side (-X axis direction) of the inductor unit 14, and the inductor unit ( 14), currents Ia3 and Ia4 are formed in the +Y-axis direction in the first touch electrodes 111-6 and 111-7 located on the right side (+X-axis direction). That is, directions of currents induced in the first touch electrodes 111-1 to 111-5 and directions of currents induced in the first touch electrodes 111-6 to 111-10 are opposite to each other.
  • Currents Ic1 and Ic2 are formed in the -Y-axis direction in the traces 122a located on the left side of the inductor unit 14, and currents Ic1 and Ic2 are formed in the +Y-axis direction in the traces 122b located on the right side of the inductor unit 14.
  • Currents Ic3 and Ic4 are formed. That is, directions of currents induced in the traces 122a and directions of currents induced in the traces 122b are opposite to each other.
  • the direction of the current induced in the second touch electrodes 121-1 to 121-8 and the direction of the current induced in the traces 122a connected to the second touch electrodes 121-1 to 121-8. is the same
  • the direction of the current induced in the second touch electrodes 121-9 to 121-16 and the direction of the current induced in the traces 122b connected to the second touch electrodes 121-9 to 121-16 are mutually exclusive. Opposite.
  • the current may flow from the second touch electrodes 121-1 to 121-8 to the pad 113a.
  • a current flows from the pad 113b to the second touch electrodes 121-9 to 121-16.
  • Current may be drawn out, or current may be drawn into the pad 113b from the second touch electrodes 121-9 to 121-16.
  • FIG. 1 In FIG. 1
  • the second touch electrodes may be drawn into the pad 113b from 121-9 to 121-16.
  • FIG. 50 is a graph illustrating a method of measuring a signal of a touch unit according to the embodiments shown in FIGS. 48 and 49 .
  • V8 a voltage change (V8) of the second touch electrode 121-8 and a voltage change (V9) of the second touch electrode 121-9, in which currents in opposite directions are induced.
  • the first driving/receiving unit 2620 and the second driving/receiving unit 2622 sample the voltage change corresponding to the frequency of the driving signal in order to measure the detection signal according to the voltage change.
  • At least one sampling time point may be an arbitrary timing that can be periodically set in relation to the frequency of the driving signal. For example, the period between I and I is equal to a half period of the driving signal.
  • the detection signal includes a difference ( ⁇ I) between a voltage value measured at time I and a voltage value measured at time IB and/or a difference ( ⁇ Q) between a voltage value measured at time Q and a voltage value measured at time QB.
  • 51 and 52 are graphs showing detection signals by a stylus pen according to an embodiment.
  • 51 is a graph of detection signals received from the first touch electrodes 111-1 to 111-10.
  • the measured The detection signal AB1 has an opposite sign between the first touch electrode 111-5 and the first touch electrode 111-6.
  • the magnitude of the current induced in the first touch electrode 111-5 and the first touch electrode 111-6 is different from that of the first touch electrodes. It is greater than the magnitude of the current induced in (111-1 to 111-4, 111-7 to 111-10).
  • the detection signal AE1 is Received.
  • the detection signal AC1 received by the first driving/receiving unit 2620 has a combination of the detection signal AB1 and the detection signal AE1.
  • the controller 2624 can determine as the touch point between the two first touch electrodes 111-5 and 111-6 where the difference in magnitude of the detection signal AC1 is the maximum, and the exact touch point is determined by interpolation or the like. can be calculated.
  • the measured The detection signal AB2 has an opposite sign between the second touch electrode 121-8 and the second touch electrode 121-9.
  • the magnitude of the current induced in the second touch electrode 121-8 and 121-9 is different from the second touch electrodes. It is greater than the magnitude of the current induced in (121-1 to 121-7, 121-10 to 121-16).
  • the detection signal AE2 is Received.
  • the detection signal AC2 received by the second driving/receiving unit 2622 has a form in which the detection signal AB2 and the detection signal AE2 are combined.
  • the controller 2624 can determine as a touch point between the two second touch electrodes 121-8 and 121-9 where the difference in magnitude of the detection signal AC2 is the maximum, and the exact touch point is determined by interpolation or the like. can be calculated.
  • 53 and 54 are graphs showing detection signals by a stylus pen according to another embodiment.
  • 53 is a graph of detection signals received from the first touch electrodes 111-1 to 111-10.
  • the first driving / The detection signal AB3 received by the receiver 2620 has an opposite sign between the first touch electrode 111-5 and the first touch electrode 111-6.
  • the magnitude of the current induced in the first touch electrode 111-5 and the first touch electrode 111-6 is different from that of the first touch electrodes. It is greater than the magnitude of the current induced in (111-1 to 111-4, 111-7 to 111-10).
  • the control unit 2624 can determine as the touch point between the two first touch electrodes 111-5 and 111-6, where the sign of the detection signal AB3 is opposite and each signal has a large magnitude, and the exact touch point is It can be calculated using interpolation or the like. In this case, the controller 2624 may differentiate the detection signal AB3 and determine the area having the maximum value as the touch point. Alternatively, the controller 2624 receives a differential signal from two adjacent first touch electrodes among the first touch electrodes 111-1 to 111-10, and based on the maximum value or minimum value in the received differential signal The touch point of the stylus pen can be determined. For example, a region having a maximum value or a minimum value in the received differential signal may be determined as a touch point.
  • the two adjacent first touch electrodes may be two adjacent first touch electrodes 111-1 and 111-2 or 111-2 and 111-3.
  • the two adjacent first touch electrodes are two first touch electrodes (111-1 and 111-3, or 111-2 and 111-4) that are not adjacent to each other, and the two first touch electrodes ( At least one or more other first touch electrodes 111-2 or 111-3 may be disposed between 111-1 and 111-3 or 111-2 and 111-4.
  • the second drive / The detection signal AB4 received by the receiver 2622 has an opposite sign between the second touch electrode 121-8 and the second touch electrode 121-9.
  • the magnitude of the current induced in the second touch electrode 121-8 and 121-9 is different from the second touch electrodes. It is greater than the magnitude of the current induced in (121-1 to 121-7, 121-10 to 121-16).
  • the control unit 2624 can determine as the touch point between the two second touch electrodes 121-8 and 121-9, where the sign of the detection signal AB4 is opposite and each signal has a large magnitude, and the exact touch point is It can be calculated using interpolation or the like. In this case, the controller 2624 may differentiate the detection signal AB4 and determine the area having the maximum value as the touch point. Alternatively, the controller 2624 receives a differential signal from two adjacent second touch electrodes among the second touch electrodes 121-1 to 121-8, and uses a stylus based on a maximum value or a minimum value from the received differential signal. The touch point of the pen can be determined.
  • a region having a maximum value or a minimum value in the received differential signal may be determined as a touch point.
  • the two adjacent second touch electrodes may be two adjacent second touch electrodes 121-1 and 121-2 or 121-2 and 121-3.
  • the two adjacent second touch electrodes are two second touch electrodes (121-1 and 121-3, or 121-2 and 121-4) that are not adjacent to each other, and the two second touch electrodes ( At least one or more other second touch electrodes 121-2 or 121-3 may be disposed between 121-1 and 121-3 or 121-2 and 121-4.
  • 55 is a diagram illustrating a case where a stylus pen is positioned on a sensor unit of a touch unit according to an embodiment.
  • the inductor unit 14 of the stylus pens 10a and 10b is on the touch screen 20, between the first touch electrodes 111-2 and 111-3, and the second touch electrodes. It is located between (121-2, 121-3).
  • the stylus pens 10a and 10b resonate by driving signals applied to the antenna 121A or the touch electrodes 111 and 121 having two signal input terminals.
  • a current Ir flowing through the coil of the inductor unit 14 flows due to resonance.
  • This current Ir causes eddy current in the touch electrodes 111 and 121 and the traces 112, 122a and 122b. These eddy currents are formed in a direction opposite to the direction of the current Ir.
  • currents Ia1 and Ia2 are formed in the -Y axis direction in the first touch electrodes 111-1 and 111-2 located on the left side (-X axis direction) of the inductor unit 14, and the inductor unit ( 14), currents Ia3 and Ia4 are formed in the +Y-axis direction in the first touch electrodes 111-3 and 111-4 located on the right side (+X-axis direction). That is, directions of currents induced in the first touch electrodes 111-1 and 111-2 and directions of currents induced in the first touch electrodes 111-3 to 111-10 are opposite to each other.
  • Currents Ic1 to Ic4 are formed in the -Y-axis direction in the traces 122a located on the left side of the inductor unit 14, and currents Ic1 to Ic4 are formed in the +Y-axis direction in the traces 122b located on the right side of the inductor unit 14.
  • Currents Ic5 and Ic6 are formed. That is, directions of currents induced in the traces 122a and directions of currents induced in the traces 122b are opposite to each other.
  • the direction of the current induced in the second touch electrodes 121-1 and 121-2 and the direction of the current induced in the traces 122a connected to the second touch electrodes 121-1 and 121-2. is the same
  • the direction of the current induced in the second touch electrodes 121-3 to 121-8 and the direction of the current induced in the traces 122a connected to the second touch electrodes 121-3 to 121-8 are mutually exclusive.
  • the direction of the current induced in the second touch electrodes 121-9 to 121-16 and the direction of the current induced in the traces 122b connected to the second touch electrodes 121-9 to 121-16 are mutually exclusive. Opposite.
  • the current may flow from the second touch electrodes 121-1 and 121-2 to the pad 113a.
  • the second touch electrodes 121-3 to 121 are transferred from the pads 113a and 113b. -16), or current may be drawn from the second touch electrodes 121-3 to 121-16 to the pads 113a and 113b.
  • 56 and 57 are graphs illustrating detection signals by a stylus pen according to an embodiment.
  • the measured The detection signal AB5 has an opposite sign between the first touch electrode 111-2 and the first touch electrode 111-3.
  • the magnitude of the current induced in the first touch electrode 111-2 and 111-3 is different from that of the first touch electrodes. It is greater than the magnitude of the current induced in (111-1, 111-4 to 111-10).
  • the detection signal AE5 is Received.
  • the detection signal AC5 received by the first driving/receiving unit 2620 has a form in which the detection signal AB5 and the detection signal AE5 are combined.
  • the controller 2624 may determine as a touch point between the two first touch electrodes 111-2 and 111-3 where the difference in size of the detection signal AC5 is the maximum, and the exact touch point may be determined by interpolation or the like. can be calculated.
  • 57 is a graph of detection signals received from the second touch electrodes 121-1 to 121-16.
  • the measured The detection signal AB6 has an opposite sign between the second touch electrode 121-2 and the second touch electrode 121-3.
  • the second touch electrodes 121-2 and 121-3 have different magnitudes of current induced. It is greater than the magnitude of the current induced in (121-1, 121-4 to 121-16).
  • the detection signal AE6 is Received.
  • the detection signal AC6 received by the second driving/receiving unit 2622 has a form in which the detection signal AB6 and the detection signal AE6 are combined.
  • the controller 2624 can determine as the touch point between the two second touch electrodes 121-2 and 121-3 where the difference in magnitude of the detection signal AC6 is the maximum, and the exact touch point is determined by interpolation or the like. can be calculated.
  • 58 and 59 are graphs illustrating detection signals by a stylus pen according to another embodiment.
  • 58 is a graph of detection signals received from the first touch electrodes 111-1 to 111-10.
  • the first driving / The detection signal AB7 received by the receiver 2620 has an opposite sign between the first touch electrode 111-2 and the first touch electrode 111-3.
  • the magnitude of the current induced in the first touch electrode 111-2 and 111-3 is different from that of the first touch electrodes. It is greater than the magnitude of the current induced in (111-1, 111-4 to 111-10).
  • control unit 2624 can determine as the touch point between the two first touch electrodes 111-2 and 111-3, the sign of which is opposite to the sign of the detection signal AB7 and has a large signal level, and the exact touch point is It can be calculated using interpolation or the like.
  • 59 is a graph of detection signals received from the second touch electrodes 121-1 to 121-16.
  • the second driving / The detection signal AB8 received by the receiver 2622 has an opposite sign between the second touch electrode 121-2 and the second touch electrode 121-3.
  • the second touch electrodes 121-2 and 121-3 have different magnitudes of current induced. It is greater than the magnitude of the current induced in (121-1, 121-4 to 121-16).
  • control unit 2624 can determine as the touch point between the two second touch electrodes 121-2 and 121-3, where the sign of the detection signal AB8 is opposite and each signal has a large magnitude, and the exact touch point is It can be calculated using interpolation or the like.
  • any one pattern among the first to fourth patterns 101, 102, 103, and 104 shown in FIG. 16 is the first touch electrode 111-1 to 111-10 shown in FIG. 49 or the second It may correspond to the touch electrodes 121-1 to 121-16.
  • any one of the first pattern 101 and the second pattern 102 shown in FIG. 16 corresponds to the first touch electrodes 111-1 to 111-10 shown in FIG. 49
  • FIG. Any one of the third pattern 103 and the fourth pattern 104 illustrated in may correspond to the second touch electrodes 121-1 to 121-16 illustrated in FIG. 49 .
  • the first pattern 101 shown in FIG. 16 corresponds to the first touch electrodes 111-1 to 111-10 shown in FIG. 49
  • the third pattern 103 shown in FIG. 16 corresponds to
  • the plurality of first patterns 101 of the sensor unit 100 of FIG. 16 are pen detection patterns in the horizontal axis direction
  • the plurality of third patterns 103 may be pen detection patterns in the vertical axis direction.
  • the control unit for controlling the sensor unit 100 receives stylus pen detection signals from the plurality of first patterns 101 .
  • the control unit sets a touch point on the horizontal axis of the stylus pen between two pen detection patterns outputting two pen detection signals having a maximum value and a minimum value among the stylus pen detection signals received from the plurality of first patterns 101. can decide In addition, the control unit transmits a stylus between two pen detection patterns outputting two pen detection signals having the largest respective signal magnitudes with opposite signs among the stylus pen detection signals received from the plurality of third patterns 103. It can be determined by the touch point on the vertical axis of the pen.
  • the control unit may determine, as a horizontal axis touch point of the stylus pen, a pattern between patterns in which signals of two adjacent patterns have opposite signs to each other. Also, among the stylus pen detection signals received from the plurality of third patterns 103 , the control unit may determine, as a vertical axis touch point of the stylus pen, a pattern between patterns in which signals of two adjacent patterns have opposite signs to each other.
  • the controller may differentiate the stylus pen detection signals received from the plurality of first patterns 101 and determine a position on the pen detection patterns at which the differential value has a maximum as the horizontal axis touch point of the stylus pen.
  • the control unit differentiates the stylus sensing signals received from the plurality of third patterns 103 and determines a position on the pen sensing patterns at which the differential value has a maximum as a touch point of the vertical axis of the stylus pen.
  • the controller may receive a differential signal from two adjacent first patterns among the plurality of first patterns 101 and determine a touch point of the stylus pen based on a maximum value or a minimum value in the received differential signal. For example, positions on the pen sensing patterns having the maximum or minimum values in the received differential signal may be determined as touch points on the horizontal axis.
  • the two adjacent first patterns may be two adjacent first patterns.
  • the two adjacent first patterns may be two first patterns that are not adjacent to each other, and at least one other first pattern may be disposed between the two first patterns.
  • the controller may receive a differential signal from two adjacent third patterns among the plurality of third patterns 103 and determine a touch point of the stylus pen based on a maximum value or a minimum value in the received differential signal. For example, a position on the pen sensing patterns having a maximum value or a minimum value in the received differential signal may be determined as a vertical axis touch point.
  • the two adjacent third patterns may be two adjacent third patterns.
  • the two adjacent third patterns may be two non-adjacent third patterns, and at least one other third pattern may be disposed between the two third patterns.
  • 60 is a schematic block diagram of a touch input device.
  • the touch input device of FIG. 60 further includes a loop coil 264 and a coil driver 263 that applies a driving signal to the loop coil 264 .
  • the loop coil 264 may be disposed near the touch screen 20 or may be disposed at an arbitrary position within the touch input device 2 .
  • the loop coil 264 may also be configured as an antenna of a short-range communication module 212 such as RFID or NFC.
  • the driving signal includes AC voltage or AC current having a predetermined frequency.
  • 61 is a diagram schematically illustrating a part of a touch unit according to an exemplary embodiment.
  • the touch unit of FIG. 61 further includes a loop coil 264 and a coil driver 263 that drives the loop coil 264 .
  • the coil driver 263 applies a driving signal to the loop coil 264 .
  • the driving signal may include a signal (eg, sine wave, square wave, etc.) having a frequency corresponding to the resonance frequency of the resonance circuit unit 12, and may be an AC voltage or AC current having a predetermined frequency. The frequency and magnitude of the driving signal may be changed under the control of the controller 2624.
  • the stylus pens 10a and 10b resonate with the driving signal applied to the loop coil 264 .
  • 62 is a diagram illustrating an example of arrangement of electrodes (or patterns) and traces of a touch unit according to another embodiment.
  • the touch electrodes 111 and 121 in the sensor unit of the touch unit are connected to the pads 113a and 113b through the traces 112, 122a and 122b of the peripheral area located at the edge of the touch area.
  • the first touch electrodes 111-1, 111-2, 111-3, ... are connected to correspond to the respective traces 112, and the second touch electrodes 121-1 and 121-2 , 121-3, ...) are connected correspondingly to the respective traces 122a and 122b.
  • the touch electrodes 111 and 121 and the traces 112, 122a and 122b may be formed of the same layer.
  • the touch electrodes 111 and 121 and the traces 112 , 122a and 122b may be formed of a conductor material exhibiting high transmittance and low impedance, such as a metal mesh or a silver nanowire.
  • the touch electrodes 111 and 121 and the traces 112, 122a and 122b may be positioned on different layers and may be made of ITO or graphene, but are not limited thereto.
  • the pads 113a and 113b are connected to the touch controller 262, transmit signals (eg, driving signals) of the touch controller 262 to the touch electrodes 111 and 121, and A signal (eg, a detection signal) from 121 is transferred to the touch controller 262 .
  • FIG. 63 is a schematic diagram for explaining a method of driving a stylus pen in the touch input device 2 or stylus drive device according to the present invention
  • FIG. 64 is a schematic diagram for the touch input device 2 or stylus drive device according to the present invention. It is a drawing specifically explaining how to activate the stylus pen.
  • the touch input device 2 As shown in FIG. 63 , the touch input device 2 according to the present invention generates a magnetic field using the touch panel 261 , and the magnetic field operates the resonant circuit 12 of the stylus 2 .
  • the resonance circuit 12 of the stylus 2 includes a capacitor and an inductor, and a current is generated in the resonance circuit 12 of the stylus 2 by electromagnetic induction by an electromagnetic field generated by the touch panel 261.
  • the magnetic field may be generated by simultaneously controlling directions of currents flowing through the first electrode and the second electrode. As shown in the coordinates, in FIG. 64, the horizontal direction of the drawing indicates the Y axis, and the vertical direction of the drawing indicates the X axis.
  • Directions of currents flowing through the plurality of first electrodes may be individually controlled. At this time, the direction of the current flowing in the electrodes disposed on the left and right sides around the position P of the tip of the stylus 2 is reversely controlled. Based on the position of the first electrode centered on the tip of the stylus 2, the direction of current flowing through each of the plurality of first electrodes of the touch panel 261 is controlled. Since the plurality of first electrodes disposed adjacent to each other and arranged in parallel do not form a closed loop, individual current control must be performed for each of the plurality of first electrodes.
  • the direction of the current flowing through the first electrode disposed on the left side and the first electrode disposed on the right side based on an imaginary line parallel to the Y axis passing through the tip of the stylus 2 are driven to be opposite to each other.
  • the position of the tip of the stylus 2 can be determined in advance to control the current direction of both electrodes, the entire surface of the touch panel 261 is divided into a plurality of areas, and the current of the electrodes included in each of the plurality of areas
  • the stylus 2 can respond to the electromagnetic field wherever it is positioned on the touch panel 261 .
  • a method of controlling the current directions of the electrodes disposed on the left edge and the right edge of the divided area in reverse directions may be exemplified, but is not limited thereto, and various applications and modifications may be considered.
  • directions of currents flowing through the plurality of second electrodes may also be individually controlled.
  • the direction of the current flowing through the electrodes disposed on the upper and lower sides around the position P of the tip of the stylus 2 is reversely controlled.
  • the direction of the current flowing through the second electrode is adjusted.
  • the current flowing through the second electrode disposed on the upper side and the second electrode disposed on the lower side based on an imaginary line parallel to the X axis passing through the tip of the stylus 2 is driven in opposite directions to each other.
  • current direction control may be performed for all first electrodes and/or all second electrodes included in the touch panel 261, but the position of the tip of the stylus 2 If known in advance, it is also possible to control only electrodes within a predetermined distance from the stylus tip.
  • the stylus 2 is not affected by a magnetic field wherever it is positioned on the touch panel 261. be able to react. For example, a method of controlling the current directions of the electrodes disposed on the upper edge of the divided area and the electrodes disposed on the lower edge of the divided region in the opposite direction.
  • An electromagnetic field is formed because current flows in a reverse direction from left to right and/or up and down around the tip of the stylus 2, and as a result, a current is induced in the resonant circuit 12 of the stylus 2, so that the stylus 2 generates an electromagnetic field signal.
  • the current generated in the resonant circuit 12 of the stylus 2 forms an electromagnetic field around the inductor coil, whereby a current signal is generated around the tip of the stylus 2.
  • This current signal has a characteristic of rotating clockwise or counterclockwise around the tip of the stylus 2 .
  • the touch input device 2 uses at least one electrode (or pattern) of the touch panel 261 to receive the current signal generated from the stylus 2, thereby providing a The coordinates at which the tip is located may be determined.
  • a method of determining touch coordinates by receiving a signal generated by the stylus 2 activated by the touch panel 261 will be described in detail.
  • a touch input device detects a signal from a stylus pen using the touch panel 261 .
  • FIG. 65 is a schematic diagram for explaining a method for detecting a stylus 2 signal in the touch input device 2 according to the present invention
  • FIGS. 66 to 68 are a stylus in the touch input device 2 according to an embodiment of the present invention. It is a drawing for explaining a method of detecting a signal from a pen in detail.
  • FIG. 66 shows the current signal generated by the magnetic field generated by the stylus 2.
  • the electromagnetic field generated by the current induced in the resonant circuit 12 of the stylus 2 generates a current signal rotating counterclockwise around the tip of the stylus 2, as shown in FIG. 66 .
  • a clockwise rotating current signal may be generated.
  • a current signal rotating clockwise or counterclockwise may be an eddy current, but is not limited thereto.
  • the current signal rotating in the counterclockwise direction causes a current flow as shown in (a) of FIG. 66 with respect to the first electrodes 121Y-1 to 121Y-m of the touch panel 261 . That is, the current signal rotating counterclockwise based on the position P of the tip of the stylus 2 passes through the tip of the stylus 2 and passes through the tip of the stylus 2 and is disposed on the left side with respect to an imaginary line parallel to the Y axis. Current flows in opposite directions are made with respect to the first electrode and the first electrode disposed on the right side. A current signal rotating in a clockwise direction will generate an opposite current signal with respect to the first electrode of the touch panel 261 .
  • the current signal rotating in the counterclockwise direction causes a current flow as shown in (b) of FIG. 66 with respect to the second electrodes 121X-1 to 121X-n of the touch panel 261 . That is, the current signal rotating counterclockwise based on the position P of the tip of the stylus 2 passes through the tip of the stylus 2 and is disposed on the upper side based on a virtual line parallel to the X axis. Current flows in opposite directions are made between the two electrodes and the second electrode disposed on the lower side. A current signal rotating in a clockwise direction will generate an opposite current signal with respect to the second electrode of the touch panel 261 .
  • a current signal rotating in a counterclockwise direction by the stylus makes a predetermined current flow through the second electrodes, as described above.
  • a predetermined current flow is also formed by the current signal rotating in the counterclockwise direction in the wiring (trace) connected to each second electrode, the current flow of some second electrodes included in part A and the partial second electrode Since the current flows of the connected wires are in opposite directions, the magnitude of the current output from the wires may be relatively reduced.
  • part B of (b) of FIG. 66 the current flow of some other second electrodes included in part B and the current flow of wires connected to the other part second electrodes are in the same direction, so that the other part second electrodes flow in the same direction.
  • a magnitude of current output from a wire connected to the electrode may be relatively greater than a magnitude of current output from a wire included in part A. This is because a wire is connected to one side of some of the second electrodes and a wire is connected to the other side of other second electrodes.
  • 67 is a view for explaining a current signal detected from the first electrode extending in the Y-axis direction when a stylus signal is received.
  • the current signal generated by the stylus 2 here, rotates clockwise around the tip
  • the direction of the current flowing in the first electrode varies depending on the positional relationship with the tip of the stylus 2.
  • differential signals may be received from two adjacent first electrodes among n first electrodes, and a touch point of the stylus pen may be determined based on a maximum value or a minimum value in the received differential signals.
  • the X coordinate value of the touch position by the stylus pen 2 may be checked for the coordinate corresponding to the maximum or minimum value in the received differential signal.
  • the two adjacent first electrodes may be two first electrodes adjacent to each other.
  • the two adjacent first electrodes may be two first electrodes that are not adjacent to each other, and at least one other first electrode may be disposed between the two first electrodes.
  • the direction of the current flowing in the first electrode of the touch panel 261 corresponds to the rotation (movement) direction of the current signal, for example, if the current signal rotates clockwise around the tip of the stylus, Among the first electrodes, current flows upward to the left electrode from the tip of the stylus, and current flows downward to the right electrode. Conversely, if the current signal rotates counterclockwise around the tip of the stylus, current flows downward to the electrode located on the left side of the tip of the stylus among the first electrodes, and current flows upward to the electrode located on the right side of the first electrode. The direction of the current will correspond.
  • the electrode located to the left of the tip of the stylus among the first electrodes has a current moving upward in response to the tangential vector at the 180 degree point in the trajectory of the circular motion It can be explained that the current flows downward in the electrode located on the right side corresponding to the tangent vector at the 0 degree point.
  • 68 is a diagram for explaining a current signal detected from a second electrode extending in the X-axis direction when a stylus signal is received.
  • the current signal generated by the stylus 2 the direction of the current flowing through the first electrode varies depending on the positional relationship with the tip of the stylus 2.
  • differential signals may be received from two adjacent second electrodes among m second electrodes, and the touch position of the stylus pen 2 may be determined based on a maximum value or a minimum value in the received differential signal.
  • the Y coordinate value of the touch position by the stylus pen 2 may be checked for the coordinate corresponding to the maximum value or minimum value in the received differential signal.
  • the two adjacent second electrodes may be two second electrodes adjacent to each other.
  • the two adjacent second electrodes may be two second electrodes that are not adjacent to each other, and at least one other second electrode may be disposed between the two second electrodes.
  • the fact that the direction of the current flowing through each of the plurality of second electrodes of the touch panel 261 corresponds to the direction of rotation (movement) of the current signal caused by the stylus 2 means that, for example, the current signal moves along the tip of the stylus. If it rotates clockwise from the center, current flows to the right in the upper electrode from the tip of the stylus among the second electrodes, and current flows in the left to the lower electrode, which means that the directions of the currents correspond to each other. Of course, if the direction of rotation is changed, the direction of the current flowing in each electrode will also be reversed.
  • the stylus 2 may be activated using an electrode (or pattern) of a touch panel that does not constitute a closed loop, and an electromagnetic field signal of the stylus may be detected. That is, since n first electrodes aligned in parallel and m second electrodes aligned orthogonally and parallelly each individually receive the electromagnetic field signal of the stylus, the touch position of the stylus can be more precisely detected. .
  • FIG. 68 shows wires (or traces) of a plurality of second electrodes extending in parallel to the X-axis as shown in (a) of FIG. It is shown assuming a structure in which wiring is connected to and the second electrode disposed below is connected to the right side.
  • the wiring of the electrode can be changed in various ways, and as shown in FIG.
  • the graph shape of the received signal may vary, but in any case, the signal pattern rapidly changes around the point where the tip of the stylus 2 is located, and based on this, the touch coordinates can be determined.
  • 70 and 71 illustrate experimental procedures and results for verifying the signal detection capability of a stylus using a touch input device according to an embodiment of the present invention.
  • a signal received by the touch panel 261 from the EMR pen at the second position P2 is shown in (c) of FIG. 70 .
  • the X coordinate of the EMR pen identified at the point where the signal changes rapidly with the X coordinate of the second position (P2) of the EMR pen they coincided with each other.
  • the graphs (b) and (c) of FIG. 70 are for IQ sampling signals, and each line represents a ⁇ I signal and a ⁇ Q signal, the vertical axis represents the size of the signal value, and the horizontal axis represents the first electrodes (18). Numbers are numbered in sequential order.
  • FIG. 71 shows a signal received through the second electrode of the touch pad 261 in the same experiment.
  • signals were detected after the EMR pen was positioned at the first position P1 and the second position P2 of the touch surface of the touch input device 2 .
  • a signal generated by the EMR pen is received through the second electrode of the touch pad 261 .
  • This means that current is induced in the resonant circuit of the EMR pen by the electromagnetic field generated by the touch panel 261 .
  • a graph as shown in FIG. 71 (b) appears, and the point where the signal rapidly changes
  • the Y-coordinate of the EMR pen identified through analysis and the Y-coordinate of the first position (P1) of the EMR pen they coincided with each other.
  • the signal received from the second electrode of the touch panel 261 at the second position P2 is shown in (c) of FIG. 71 .
  • the graphs in (b) and (c) of FIG. 71 are for IQ sampling signals, and each line represents a ⁇ I signal and a ⁇ Q signal, the vertical axis represents the size of the signal value, and the horizontal axis represents the second electrode (40). Numbers are numbered in sequential order.
  • the touch input device may receive various types of stylus signals and determine the touch position of the stylus.
  • the touch input device since the touch input device according to the embodiment of the present invention receives a stylus signal using a touch panel having at least one electrode (or pattern) that does not form a closed loop, the conventional touch sensor can be used as it is, and it is possible to use a stylus through firmware upgrade for existing products that have only detected touches by fingers, which has the effect of expanding the functions of existing products.
  • a current signal rotating clockwise or counterclockwise around the tip of the stylus is induced by an electromagnetic field generated by a current induced in a resonant circuit of the stylus, and the controller determines touch coordinates based on the current signal. to judge
  • the direction of the current flowing in the first electrode or the second electrode of the touch panel disposed up, down, left, and right around the tip of the stylus is determined corresponding to the rotation direction of the current signal, and the current signal generated by the stylus is , Passing the tip of the stylus and passing current in the opposite direction to the first electrode disposed on the left side and the first electrode disposed on the right side based on the imaginary line parallel to the Y axis, or passing through the tip of the stylus to the X axis
  • a current in an opposite direction flows between the second electrode disposed on the upper side and the second electrode disposed on the lower side based on the parallel imaginary line.
  • the stylus may be an active stylus that resonates itself by including a resonance circuit and a power supply unit.
  • the active stylus pen has a built-in resonance circuit and power supply.
  • the power supply unit may be a battery, or may be a module (wired connection terminal, wireless charging module, etc.) that receives power from the outside in a wired or wireless manner.
  • An active stylus may provide various additional functions such as pen pressure, hovering, and buttons.
  • the stylus may be a passive stylus including a resonant circuit that resonates with an external signal.
  • the passive stylus may be driven in various ways, such as an inductive resonance method, an EMR (Electro Magnetic Resonance) method, and a capacitive resonance method.
  • the weight of the pen is light and it can be operated anytime, anywhere.
  • the stylus When the passive stylus adopts the Electro-Magnetic Resonance (EMR) method, the stylus may be activated by the electromagnetic field generated by the panel 261 as described above.
  • EMR Electro-Magnetic Resonance
  • the passive stylus adopts an electrically coupled resonance (ECR) method the stylus may be activated by a signal transmitted by an electrode of the panel 261 .
  • a control method of a touch input device drives a stylus using a touch panel having a plurality of first electrodes extending along the Y axis and a plurality of second electrodes extending along the X axis. , receives the signal from the stylus.
  • the plurality of first electrodes included in the touch panel may not form a closed loop, and the plurality of second electrodes may also not form a closed loop. Also, the first electrode and the second electrode may not form a closed loop with each other.
  • a control method of a touch input device includes a driving step of activating a stylus by generating an electromagnetic field by individually controlling the direction of a current flowing through a plurality of first electrodes or a plurality of second electrodes; and determining touch coordinates based on the generated signal.
  • the direction of the current flowing through the first electrode or the second electrode is individually adjusted to thereby control the electromagnetic field. is generated, whereby the stylus is driven.
  • the driving of the stylus means that current is induced or resonance occurs in the internal resonant circuit.
  • the stylus can be driven only by controlling the direction of current. That is, it is possible to activate the stylus by generating an electromagnetic field using a touch panel composed of only open-loop electrodes (that is, ends of a plurality of first electrodes are not directly connected, and ends of a plurality of second electrodes are not directly connected). Therefore, it is possible to use the conventional touch panel as it is and does not require expensive parts such as a digitizer.
  • the current flowing through the first electrode disposed on the left side and the first electrode disposed on the right side based on a virtual line parallel to the Y axis passing through the tip of the stylus is driven in opposite directions to each other, or the stylus
  • the stylus is driven so that currents flowing through the tip of the second electrode disposed on the upper side and the second electrode disposed on the lower side are in opposite directions based on an imaginary line parallel to the X axis to generate the electromagnetic field. induces or resonates current in the resonant circuit of
  • the receiving step is performed.
  • a current is induced in the resonant circuit of the stylus by an electromagnetic field, and a magnetic field generated by the current induced in the resonant circuit induces a current signal rotating clockwise or counterclockwise around the tip of the stylus.
  • touch coordinates are determined by receiving the current signal.
  • any one pattern among the first to fourth patterns 101, 102, 103, and 104 shown in FIG. 16 is the first electrode 121-1Y to 121Y-m or the second electrode shown in FIG. (121X-1 to 121X-n).
  • any one of the first pattern 101 and the second pattern 102 shown in FIG. 16 corresponds to the first electrodes 121-1Y to 121Y-m shown in FIG.
  • Any one of the illustrated third pattern 103 and fourth pattern 104 may correspond to the second electrodes 121X-1 to 121X-n illustrated in FIG. 66 .
  • the first pattern 101 shown in FIG. 16 corresponds to the first electrodes 121-1Y to 121Y-m shown in FIG. 66, and the third pattern 103 shown in FIG.
  • the plurality of first patterns 101 of the sensor unit 100 of FIG. 16 become pen detection patterns in the horizontal axis direction
  • the third patterns 103 of may be pen detection patterns in the vertical axis direction.
  • the control unit for controlling the sensor unit 100 receives stylus pen detection signals from the plurality of first patterns 101 .
  • the control unit sets a touch point on the horizontal axis of the stylus pen between two pen detection patterns outputting two pen detection signals having a maximum value and a minimum value among the stylus pen detection signals received from the plurality of first patterns 101. can decide In addition, the controller touches a touch on the vertical axis of the stylus pen between two pen detection patterns outputting two pen detection signals having a maximum value and a minimum value among the stylus pen detection signals received from the plurality of third patterns 103. point can be determined.
  • the control unit may determine, as a horizontal axis touch point of the stylus pen, a pattern between patterns in which signals of two adjacent patterns have opposite signs to each other. Also, among the stylus pen detection signals received from the plurality of third patterns 103 , the control unit may determine, as a vertical axis touch point of the stylus pen, a pattern between patterns in which signals of two adjacent patterns have opposite signs to each other.
  • the controller may receive a differential signal from two adjacent first patterns among a plurality of first patterns, and determine a touch position of the stylus pen based on a maximum value or a minimum value in the received differential signals. For example, a predetermined position on the plurality of first patterns 101 having a maximum value or a minimum value in the received differential signal may be determined as a horizontal axis touch point of the stylus pen.
  • the two adjacent first patterns may be two adjacent first patterns.
  • the two adjacent first patterns may be two first patterns that are not adjacent to each other, and at least one other first pattern may be disposed between the two first patterns.
  • the controller may receive a differential signal from two adjacent third patterns among a plurality of third patterns, and determine a touch position of the stylus pen based on a maximum value or a minimum value in the received differential signals. For example, a predetermined position on the plurality of third patterns 103 having a maximum value or a minimum value in the received differential signal may be determined as a vertical axis touch point of the stylus pen.
  • the two adjacent third patterns may be two adjacent third patterns.
  • the two adjacent third patterns may be two non-adjacent third patterns, and at least one other third pattern may be disposed between the two third patterns.
  • FIG. 72 is a block diagram illustrating a touch unit and a host
  • FIG. 73 is a diagram illustrating an example of touch data provided from a touch unit to a host.
  • the host 270 may receive touch data from the touch controller 262 included in the touch unit 260 .
  • the host 270 may include a mobile system-on-chip (SoC), an application processor (AP), a media processor, a microprocessor, a central processing unit (CPU), or It may be a similar device.
  • SoC mobile system-on-chip
  • AP application processor
  • media processor media processor
  • microprocessor microprocessor
  • CPU central processing unit
  • It may be a similar device.
  • the touch unit 260 may generate touch data and transmit information about a touch input during one frame to the host 270 .
  • touch data 600 may be transferred from the touch unit 260 to the host 270, and a touch count field 610 and at least one touch entity field 612, 614 may be transmitted.
  • the touch data 600 may further include sensor input data from the stylus pen 10 and data indicating a resonance signal change.
  • the touch entity fields 612 and 614 include fields representing information on each touch input.
  • the touch entity fields 612 and 614 include a flag field 620, an X-axis coordinate field 621, a Y-axis coordinate field 622, a Z value field 623, an area field 624, and a touch action. field 625.
  • the number of touch entity fields 612 and 614 may be the same as the value written in the touch count field 610 .
  • a value indicating a touch object may be written in the flag field 620 .
  • different values for a finger, a palm, and a stylus pen may be written in the flag field 620 .
  • Values representing calculated touch coordinates may be written in the X-axis coordinate field 621 and the Y-axis coordinate field 622 .
  • a value corresponding to the signal strength of the detection signal may be written in the Z value field 623 .
  • a value corresponding to the area of the touched area may be written in the area field 624 .
  • the host 270 receiving the touch data 600 uses the value of the area field 624 to determine that the touch object is a finger if the touch area is greater than a threshold value, and the touch area is less than or equal to the threshold value. , it is determined that the touch object is the stylus pen 10 .
  • the host 270 receiving the touch data 600 may use the value of the flag field 620 to identify whether the touch object is a finger or the stylus pen 10 .
  • FIG. 74 is a view showing an embodiment of the resonance circuit unit 12 of the stylus pen shown in FIG. 4 .
  • the inductor unit 14 includes a coil 116 wound around a ferrite core 115, and the capacitor unit 13 includes a first electrode 117, a second electrode 118, and dielectric (119).
  • the coil 116 of the inductor unit 14 and the electrodes 117 and 118 of the capacitor unit 13 are electrically connected.
  • the core body 11 is inserted into the through hole of the ferrite core 115.
  • One end of the core body 11 functions as a pen tip of the stylus pen 10, and the first electrode 117 of the capacitor unit 13 may be positioned at the other end of the core body 11.
  • the first electrode 117 may move in the z-axis direction by the pressure of the core 11 in the z-axis direction.
  • the second electrode 118 and the dielectric 119 are positioned on the movement path of the first electrode 117 in the z-axis direction. That is, the first electrode 117, the second electrode 118, and the dielectric 119 are positioned so that the capacitance changes according to the movement of the first electrode 117.
  • the first electrode 117 has a cylindrical shape
  • the second electrode 118 and the dielectric 119 are shown in a ring shape, but the first electrode 117 and the second electrode 118 , and the shape of the dielectric 119 is not limited thereto.
  • the shapes of the first electrode 117, the second electrode 118, and the dielectric 119 may be a cylinder, a polygonal column, a column in which at least a part is curved, a truncated column, a truncated pyramid, a truncated cone, and a toroid. can be formed
  • the first electrode 117 may be disposed at a position that can interlock with the core body 11 without being disposed at the other end of the core body 11 . That is, the first electrode 117 may move according to the movement of the core body 11 . Alternatively, at least a part of the first electrode 117 may be interlocked with the core body 11 .
  • a dielectric 119 may be positioned inside the second electrode 118 , and a through hole H1 through which the first electrode 117 may move may be positioned inside the dielectric 119 .
  • the cylindrical first electrode 117 may form capacitance with the second electrode 118 and the dielectric 119 by moving in the z-axis direction through the through hole H1.
  • the thickness of the dielectric 119 may be constant, but in the case of the stylus pen 10 according to the fifth aspect to be described later, the dielectric 119 may have various thicknesses or shapes.
  • the capacitance may be calculated as in Equation 2 below.
  • C is the capacitance
  • A is the area where the first electrode 117 and the second electrode 118 overlap
  • d is the distance between the electrode 117 and the second electrode 118
  • ⁇ is the dielectric 119 is the dielectric constant of
  • the first electrode 117 moves in the z-axis direction. As the first electrode 117 moves in the z-axis direction, the area of the region where the second electrode 118 and the first electrode 117 overlap increases. Then, the value of the capacitance (C) of the capacitor unit 13 increases.
  • FIG. 75 is a view showing a partial structure of the resonant circuit of the stylus pen according to the first aspect.
  • FIG. 75 a side surface of the resonance circuit unit 12 is shown, and a cross section obtained by cutting the ring-shaped second electrode 118 and the dielectric 119 along the xz plane is shown.
  • the support member 120 is positioned at the other end of the core body 11.
  • An elastic member 121 is positioned between the supporting member 120 , the second electrode 118 and the dielectric 119 .
  • the elastic member 121 is supported by the support member 120 .
  • the support member 120 may also move in the z-axis direction.
  • the elastic member 121 may be compressed in the z-axis direction as the support member 120 moves in the z-axis direction.
  • the first electrode 117 moves along the length L1 in the z-axis direction
  • the second electrode 118 and the first electrode 117 overlap each other.
  • the direction of the elastic force of the elastic member 121 is the opposite direction of the z-axis. Therefore, when the pressure applied to the core body 11 is removed, the elastic member 121 is restored by the elastic force as shown in FIG. 75(a).
  • 76 is a view showing a partial structure of the resonant circuit of the stylus pen according to the second aspect.
  • FIG. 76 a side surface of the resonance circuit unit 12 is shown, and a cross section obtained by cutting the ring-shaped second electrode 118 and the dielectric 119 along the xz plane is shown.
  • an elastic member 121 is positioned between the first electrode 117 and the support member 120 .
  • Support member 120 is fixed to the housing.
  • the elastic member 121 is supported by the support member 120 .
  • the housing may also be referred to as a body part.
  • the elastic member 121 may be compressed in the z-axis direction.
  • the first electrode 117 moves along the length L1 in the z-axis direction, the second electrode 118 and the first electrode 117 overlap each other.
  • the direction of the elastic force of the elastic member 121 is the opposite direction of the z-axis. Therefore, when the pressure applied to the core body 11 is removed, the elastic member 121 is restored by the elastic force as shown in FIG. 76(a).
  • 77 is a view showing a partial structure of a resonant circuit of a stylus pen according to a third aspect.
  • FIG. 77 a side surface of the resonance circuit unit 12 is shown, and a cross section obtained by cutting the cylindrical second electrode 118 and the dielectric 119 along the xz plane is shown.
  • the second electrode 118 may have a cylindrical shape having a cavity therein.
  • a dielectric material 119 may be positioned on the inner wall of the cavity.
  • the supporting member 120 is positioned at the other end of the core body 11.
  • An elastic member 121 is positioned between the supporting member 120 , the second electrode 118 and the dielectric 119 .
  • the elastic member 121 is supported by the support member 120 .
  • the support member 120 may also move in the z-axis direction according to the movement of the core 11 in the z-axis direction.
  • the elastic member 121 may be compressed in the z-axis direction as the support member 120 moves in the z-axis direction.
  • the first electrode 117 moves along the length L1 in the z-axis direction
  • the second electrode 118 and the first electrode 117 overlap each other.
  • capacitance is also formed by the first electrode 117, the second electrode 118 located in the z-axis direction of the first electrode 117, and the dielectric 119.
  • the direction of the elastic force of the elastic member 121 is the opposite direction of the z-axis. Therefore, when the pressure applied to the core body 11 is removed, the elastic member 121 is restored by the elastic force as shown in FIG. 77(a).
  • FIG. 78 is a view showing a partial structure of a resonant circuit of a stylus pen according to the fourth aspect
  • FIG. 79 is a graph showing a change in capacitance value of the stylus pen according to the fourth aspect.
  • the stylus pen of the present embodiment includes dielectrics 119a and 119b having different dielectric constants.
  • the dielectrics 119a and 119b may be positioned at different positions along the z-axis direction.
  • the dielectric constant of the first dielectric 119a closer to the first electrode 117 is greater than that of the second dielectric 119b.
  • the touch screen 20 may determine whether the stylus pen 10 is in contact by recognizing a signal change due to a rapid capacitance change of the stylus pen 10 .
  • FIG. 80 is a view showing a partial structure of a resonance circuit of a stylus pen according to the fifth aspect
  • FIG. 81 is a view showing the structure of a dielectric of FIG. 80
  • FIG. 82 is a change in capacitance value of the stylus pen according to the fifth aspect is a graph showing
  • the distribution of the dielectric 119 in the stylus pen of this aspect is different.
  • the dielectric 119a may be positioned in different distributions along the z-axis direction.
  • the distribution of the dielectric 119 in the region S1 adjacent to the first electrode 117 is high.
  • the thickness of the dielectric 119 in the region S1 is thicker than the thickness of the dielectric 119 in the region S2 spaced apart from the first electrode 117 .
  • the distribution of the dielectric 119 will be described with reference to FIG. 81 together.
  • a plurality of dielectrics 1190 to 1195 are positioned on the second electrode 118, and the area of each of the dielectrics 1190 to 1195 in region S1 corresponds to region S2. It is larger than the area of each dielectric 1190 to 1195 in .
  • a plurality of dielectrics 119a to 119e are disposed on the second electrode 118, and the area of the dielectrics 119a and 119b adjacent to the region S1 is adjacent to the region S2. It is larger than the area of the dielectrics 119e and 119d.
  • the dielectric 119 may be positioned in various ways so that the distribution of the dielectric 119 in the region S1 adjacent to the first electrode 117 is larger than in other regions.
  • the first electrode 117 has a thick thickness. Since it moves within the length L1 of the region where the dielectric 119 is located, the increase in capacitance due to the increase in pressure is relatively large.
  • the touch screen 20 may determine whether the stylus pen 10 is in contact by recognizing a signal change due to a rapid capacitance change of the stylus pen 10 .
  • FIG. 83 is a view showing a partial structure of a resonant circuit of a stylus pen according to the sixth aspect
  • FIG. 84 is a graph showing a change in capacitance value of the stylus pen according to the sixth aspect shown in FIG. 83 .
  • the stylus pen of the present aspect further includes an additional capacitor unit 131.
  • the additional capacitor unit 131 and the capacitor unit 13 by the first electrode 117a and the second electrode 118 are connected in parallel to each other.
  • the additional capacitor unit 131 is electrically connected to the first electrode 117b as the first electrode 117b moves in the z-axis direction.
  • the additional capacitor unit 131 includes two electrodes 1310 and 1312 and a dielectric 1314 between the two electrodes 1310 and 1312 .
  • the additional capacitor unit 131 may be located on the PCB 130.
  • the additional capacitor unit 131 is located on the first surface of the PCB 130.
  • One of the two electrodes 1310 and 1312 is connected to the wiring 132 passing through the first and second surfaces of the PCB 130.
  • the additional capacitor unit 131 is not electrically connected to the first electrode 117b. At this time, the capacitance of the first electrode 117a and the second electrode 118 is also very small or nonexistent (less than a(gf) in FIG. 84).
  • the first electrode 117b is electrically connected to the additional capacitor unit 131 and overlaps with the second electrode 118 in the z-axis direction when the first electrode 117a moves by a predetermined length L3.
  • the capacitance of the first electrode 117a and the second electrode 118 is formed according to Equation 1, and the total capacitance of the capacitor unit 13 is rapidly increased by the additional capacitor unit 131 connected in parallel therewith ( Figure 84 a(gf)).
  • the stylus pen 10 since the stylus pen 10 according to the present embodiments shown in FIGS. 74 to 84 changes the capacitance of the resonance circuit unit 12 using a simple structure, the pen pressure of the stylus pen can be detected, There is an advantage in that the manufacturing cost of the stylus pen can be lowered. In addition, there is an advantage in that the pen pressure can be precisely measured by the stylus pen.
  • FIG. 85 is a view showing another embodiment of the resonance circuit unit 12 of the stylus pen shown in FIG. 4 .
  • the stylus pen 10 includes a core 11 located in a housing 16, a ferrite core 115, a coil 116 wound around the ferrite core 115, and the inside of the housing 16. Includes a magnetic body 117 located in.
  • the housing 16 may also be referred to as a body part.
  • the core body 11 is inserted into the through hole of the ferrite core 115.
  • One end of the core 11 functions as a pen tip of the stylus pen 10.
  • the ferrite core 115 may move in the z-axis direction by interlocking with the pressure of the core 11 in the z-axis direction.
  • the relative position between the ferrite core 115 and the magnetic body 117 changes, and thus the magnetic flux density changes.
  • the inductance of the inductor unit 14 changes due to the change in magnetic flux density.
  • the magnetic permeability of the magnetic body 117 may be the same as or different from that of the ferrite core 115 .
  • the permeability of the magnetic body 117 is greater than that of the ferrite core 115, compared to the case where the magnetic permeability of the magnetic body 117 is smaller than that of the ferrite core 115, between the ferrite core 115 and the magnetic body 117
  • the change in magnetic flux density due to the change in the relative position of is also larger.
  • the ferrite core 115 has a cylindrical shape and the magnetic body 117 has a ring shape surrounding the ferrite core 115
  • the shapes of the ferrite core 115 and the magnetic body 117 correspond to this.
  • the shape of the ferrite core 115 and the magnetic material 117 may be formed into a cylinder, a polygonal column, a column with at least a portion of a curved surface, a truncated column, a truncated cone, a truncated cone, and a toroid.
  • the magnetic material 117 may be attached to the housing 16 in a sheet form or applied in a powder form.
  • the ferrite core 115 moves in the z-axis direction. As the ferrite core 115 moves in the z-axis direction, the distance between the ferrite core 115 and the magnetic body 117 increases. Then, the inductance value of the inductor unit 14 decreases.
  • FIG. 86 is a view showing a partial structure of a resonant circuit of the stylus pen according to the first aspect
  • FIG. 87 is a graph showing a change in inductance value of the stylus pen according to the first aspect.
  • FIG. 86 shows a cross section of the stylus pen 10 cut along the xz plane.
  • the core body 11 is coupled with the ferrite core 115.
  • the ferrite core 115 is moved by the pressure applied to the core body 11 .
  • the first member 111 is disposed on the other side of the ferrite core 115 where the core 11 is located on one side. When the ferrite core 115 moves in the z-axis direction, the first member 111 may also move in the z-axis direction.
  • An elastic member 121 is disposed between the first member 111 and the support member 161 located inside the housing 16 . The elastic member 121 is supported by the support member 161 .
  • a second member 120 is disposed at one end of the first member 111 . The second member 120 may be fastened to the engaging member 162 located on the inner surface of the housing 16 .
  • the locking member 162 prevents the core body 11 from being removed from the housing 16 by the elastic member 121 pressing the first member 111 in the direction opposite to the z-axis.
  • the ferrite core 115 and the first member 111 may also move in the z-axis direction.
  • the elastic member 121 may be compressed in the z-axis direction as the first member 111 moves in the z-axis direction.
  • the direction of the elastic force of the elastic member 121 is the opposite direction of the z-axis. Therefore, when the pressure applied to the core body 11 is removed, the elastic member 121 is restored by the elastic force as shown in FIG. 86(a).
  • the distance between the ferrite core 115 and the magnetic material 117 increases.
  • the inductance decreases.
  • the distance between the ferrite core 115 and the magnetic body 117 further increases, so the inductance further decreases.
  • FIG. 88 is a diagram showing the structure of the magnetic body of FIG. 86;
  • the distribution of the magnetic material 117 inside the housing 16 may be different.
  • the magnetic material 117 may be positioned in different distributions along the z-axis direction.
  • the magnetic material 117 may have a different thickness and/or area along the z-axis direction.
  • each of the magnetic bodies 1170 to 1175 on the inner surface of the housing 16 is different in length in the x-axis direction along the z-axis direction.
  • the amount of change in magnetic flux density changes.
  • the magnetic body 117 includes a plurality of magnetic bodies 117a to 117e, and the area of the plurality of magnetic bodies 117a to 117e gradually decreases along the z-axis direction.
  • the magnetic material 117 may be positioned in various ways so that the distribution of the magnetic material 117 is different along the z-axis direction.
  • the ferrite core 115 moves within the area where the magnetic material 117 is located with a high distribution. , the inductance decrease with increasing pressure is large.
  • the difference between the inductance of the stylus pen 10 not in contact with the touch screen 20 and the inductance of the stylus pen 10 in contact with the touch screen 20 is large.
  • the touch screen 20 can determine whether the stylus pen 10 is in contact by recognizing a signal change due to a rapid change in inductance of the stylus pen 10 .
  • 89 is a view showing a partial structure of the resonant circuit of the stylus pen according to the second aspect.
  • the stylus pen of this aspect has a magnetic body 117 on the inner surface of the housing 16 It may protrude to a predetermined height.
  • the ferrite core 115 and the first member 111 may also move in the z-axis direction.
  • the elastic member 121 may be compressed in the z-axis direction as the first member 111 moves in the z-axis direction.
  • the direction of the elastic force of the elastic member 121 is the opposite direction of the z-axis. Therefore, when the pressure applied to the core body 11 is removed, the elastic member 121 is restored by the elastic force as shown in FIG. 89(a).
  • the ferrite core 115 moves in the z-axis direction, the distance between the ferrite core 115 and the magnetic material 117 increases.
  • the inductance decreases.
  • the distance between the ferrite core 115 and the magnetic body 117 further increases, so the inductance further decreases.
  • FIG. 90 is a view showing a partial structure of a resonant circuit of a stylus pen according to the third aspect
  • FIG. 91 is a graph showing a change in inductance value of the stylus pen according to the third aspect.
  • the magnetic body 117 of the stylus pen of the present aspect is located close to the first member 111 .
  • the ferrite core 115 and the first member 111 may also move in the z-axis direction.
  • the elastic member 121 may be compressed in the z-axis direction as the first member 111 moves in the z-axis direction.
  • the direction of the elastic force of the elastic member 121 is the opposite direction of the z-axis. Therefore, when the pressure applied to the core body 11 is removed, the elastic member 121 is restored by the elastic force as shown in FIG. 90(a).
  • the distance between the ferrite core 115 and the magnetic body 117 decreases.
  • the inductance increases.
  • the distance between the ferrite core 115 and the magnetic body 117 further decreases, so the inductance further increases.
  • 92 is a view showing a partial structure of the resonant circuit of the stylus pen according to the fourth aspect.
  • the magnetic body 117 may protrude from the inner surface of the housing 16 to a predetermined height.
  • the ferrite core 115 and the first member 111 may also move in the z-axis direction.
  • the elastic member 121 may be compressed in the z-axis direction as the first member 111 moves in the z-axis direction.
  • the direction of the elastic force of the elastic member 121 is the opposite direction of the z-axis. Therefore, when the pressure applied to the core body 11 is removed, the elastic member 121 is restored by the elastic force as shown in FIG. 92(a).
  • the distance between the ferrite core 115 and the magnetic body 117 decreases.
  • inductance increases.
  • the distance between the ferrite core 115 and the magnetic body 117 further decreases, so the inductance further increases.
  • the stylus pen 10 since the stylus pen 10 according to the present embodiments shown in FIGS. 85 to 92 changes the inductance of the resonance circuit unit 12 using a simple structure, the pen pressure of the stylus pen can be detected, There is an advantage in that the manufacturing cost of the stylus pen can be lowered. In addition, there is an advantage in that the pen pressure can be precisely measured by the stylus pen.
  • FIG. 93 is a view showing another embodiment of the resonant circuit unit 12 of the stylus pen shown in FIG. 4 .
  • the resonance circuit unit 12 of the stylus pen 10c may include a capacitor unit 13 and an inductor unit 14.
  • the inductor unit 14 may include a ferrite core 115 and a coil 116 wound around the ferrite core 115 .
  • the inductor unit 14 may further include a magnetic body 117 .
  • Through-holes may be formed in the ferrite core 115 along an axial direction (not shown) (Z-axis direction in FIG. 93 ).
  • This through hole is formed to insert the core body 11, and the core body 11 can be inserted into this through hole. Accordingly, when replacement of the core body 11 is required, only the core body 11 can be separated from the ferrite core 115 and replaced, thereby providing an advantage of easy replacement.
  • One end of the core 11 may function as a pen tip of the stylus pen 10c.
  • One end of the core 11 serving as a pen tip may be exposed to the outside of the ferrite core 115 through an opening of a through hole formed on one surface of the ferrite core 115 .
  • the core body 11 may move along the through hole of the ferrite core 115, that is, in the Z-axis direction, when pressure in the axial direction is applied to one end serving as a pen tip.
  • the position of the ferrite core 115 inside the housing 15 of the stylus pen 10c may be fixed. That is, the ferrite core 115 may be fixed to a specific position within the housing 15 regardless of pen pressure applied to the core 11 .
  • the housing 15 may also be referred to as a body part.
  • a magnetic body 117 may be coupled to the other end of the core 11 .
  • the other end of the core 11 may pass through an opening of a through hole formed on the other surface of the ferrite core 115 to contact the magnetic body 117 .
  • the magnetic body 117 may move in the Z-axis direction along with the movement of the core body 11 .
  • a fixing member 119 may be located inside the housing 15 .
  • the fixing member 119 may be fixed inside the housing 15 to limit the amount of displacement of the core body 11 and the magnetic body 117 .
  • An elastic member 118 may be positioned between the fixing member 119 and the magnetic body 117 .
  • the elastic member 118 may be supported by the fixing member 119 . When pressure in the Z-axis direction is applied to the core 11 and the magnetic body 117 moves toward the fixing member 119, the elastic member 118 may be compressed in the Z-axis direction.
  • the elastic member 118 may be formed of a material having elasticity such as a spring or elastic rubber.
  • the magnetic body 117 moves in the Z-axis direction in conjunction therewith, so that it can be spaced apart from the ferrite core 115 in the Z-axis direction. Accordingly, a relative position between the ferrite core 115 and the magnetic body 117 may be varied.
  • FIG. 94 is a diagram for explaining an operation according to pen pressure of the stylus pen of FIG. 93 .
  • the core body 11 and The magnetic material 117 may move in the Z-axis direction.
  • the ferrite core 115 and the magnetic body 117 are spaced apart from each other, or the ferrite core 115 and the magnetic body 117 ) can be increased.
  • the core body 11 and the magnetic body 117 Depending on the pen pressure applied to (11), the weight can move in the Z-axis direction. That is, the core body 11 and the magnetic body 117 may move further in the Z-axis direction as the pen pressure increases. Accordingly, the separation distance between the ferrite core 115 and the magnetic body 117 may further increase as the pen pressure increases.
  • the magnetic material 117 may be made of a material having the same or different magnetic permeability as the ferrite core 115 .
  • the magnetic material 117 may be formed of ferrite having the same magnetic permeability as that of the ferrite core 115 .
  • the magnetic material 117 may affect the inductance of the coil 116, and the relative positional change between the ferrite core 115 and the magnetic material 117 changes the amount of change in magnetic flux density, thereby changing the inductance of the resonance circuit unit 12. can make it
  • FIG. 95 is a diagram schematically showing an equivalent circuit of the resonant circuit of the stylus pen of FIG. 93 .
  • the inductance L of the inductor unit 14 may vary according to the pen pressure.
  • the inductance value of the variable inductance L may gradually decrease as the distance between the ferrite core 115 and the magnetic body 117 increases. That is, as the separation distance between the ferrite core 115 and the magnetic material 117 increases as the pen pressure applied to the core 11 increases, the inductance value of the resonance circuit unit 12 may gradually decrease.
  • the resonant frequency of the resonant circuit unit 12 is changed. Therefore, in this embodiment, when pen pressure is applied to the stylus pen 10c, the resonant frequency of the resonant circuit unit 12 may be changed due to a change in inductance.
  • the resonant frequency of the resonant circuit unit 12 is changed, the phase of the electromagnetic signal output from the stylus pen 10c in response to the driving signal of the touch screen (see reference numeral 20 in FIG. 1) is changed.
  • the touch controller (refer to reference numeral 262 in FIG. 4 ) may detect the pen pressure by calculating the amount of change in inductance of the resonance circuit unit 12 from the changed phase of the electromagnetic signal output from the stylus pen 10c.
  • FIG. 96 is a view showing another embodiment of the resonant circuit unit 12 of the stylus pen shown in FIG. 4 .
  • the resonance circuit unit 12 of the stylus pen 10d may include a capacitor unit 13 and an inductor unit 14.
  • the capacitor unit 13 may include one or more resonant capacitors C electrically connected to the coil 116 of the inductor unit 14 .
  • the capacitor unit 13 may further include an additional capacitor CP selectively connected to the coil 116 and connected in parallel with the resonance capacitor C when connected to the coil 116 .
  • a through hole formed to insert the core 11 is formed along the axis direction (Z-axis direction in FIG. 96), and the core 11 can be inserted into this through hole.
  • the position of the ferrite core 115 inside the housing 15 of the stylus pen 10d may be fixed. In this embodiment, by fixing the ferrite core 115 and the coil 116 below the switching member 120, that is, close to the pen tip portion of the core 11, performance is improved and mass productivity is secured.
  • One end of the core 11 can function as a pen tip of the stylus pen 10d.
  • One end of the core 11 serving as a pen tip may be exposed to the outside of the ferrite core 115 through an opening of a through hole formed on one surface of the ferrite core 115 .
  • the core 11 may move along the through hole of the ferrite core 115 (ie, in the Z-axis direction).
  • the stylus pen 10d may further include a switching member 20 including a movable part 121 and a fixed part 122 .
  • the movable part 121 may be coupled to the other end of the core body 11 .
  • the other end of the core 11 may contact the movable part 121 through the opening of the through hole formed on the other surface of the ferrite core 115 .
  • the movable part 121 may move in the Z-axis direction along with the movement of the core body 11 .
  • the fixed part 122 is located between the ferrite core 115 and the movable part 121 and can maintain a fixed position.
  • the position of the fixed part 122 may be fixed at an end of the ferrite core 115 facing the movable part 121 .
  • the movable part 121 may contact the fixed part 122 or be separated from the fixed part 122 according to the movement of the core body 11 .
  • a fixing member 119 may be positioned between the capacitor unit 13 and the inductor unit 14 inside the housing 15 to limit displacement of the core 11 and the movable unit 121 .
  • An elastic member 118 may be positioned between the fixing member 119 and the magnetic body 117 .
  • the elastic member 118 may be supported by the fixing member 119 .
  • the movable part 121 and the core body 11 may move to an initial position by the elastic force of the elastic member 118 or maintain the initial position.
  • FIG. 97 is a view for explaining the operation according to the pen pressure of the stylus pen of FIG. 96 .
  • the core body 11 and The movable part 121 may move in the Z-axis direction. Accordingly, the movable part 121 may be spaced apart from the fixed part 122 .
  • the movable part 121 and the fixed part 122 may each include a substrate and one or more conductive contacts 125 and 126 formed on the substrate.
  • the movable part 121 may include one or more conductive contacts 125 electrically connected to the additional capacitor CP.
  • the fixing part 122 may include one or more contacts 126 electrically connected to the coil 116 .
  • the contacts 125 and 126 may be formed to face each other on surfaces of the substrate of the movable part 121 and the substrate of the fixed part 122 facing each other. Therefore, the contacts 125 and 126 contact each other or are separated from each other according to the contact state of the movable part 121 and the fixed part 122, and operate to switch the electrical connection between the additional capacitor CP and the coil 116. can
  • FIG. 98 is a diagram schematically showing an equivalent circuit of the resonance circuit of the stylus pen of FIG. 96 .
  • the contacts 125-1 and 125-2 of the movable part 121 are connected to both ends of the additional capacitor CP, respectively, and the contacts 126-1 and 126 of the fixed part 122 -2) are connected to both ends of the coil 116, respectively. Accordingly, when the movable part 121 and the fixed part 122 contact each other, the contact 125-1 of the movable part 121 and the contact 126-1 of the fixed part 122 contact each other.
  • the additional capacitor CP is connected in parallel to the coil 116 together with the resonance capacitor C.
  • the contact 125-1 of the movable part 121, the contact 126-1 of the fixed part 122, and the contact ( 125-2) and the contact 126-2 of the fixing part 122 are disconnected, the additional capacitor CP is electrically separated from the resonance capacitor C and the coil 116, thereby causing resonance.
  • a capacitance of the circuit unit 12 may decrease.
  • the resonance frequency of the resonance circuit unit 12 is changed. Therefore, in this embodiment, when the stylus pen 10d contacts the touch screen 20, the resonance frequency of the resonance circuit unit 12 may change due to disconnection of the additional capacitor CP.
  • the resonant frequency of the resonant circuit unit 12 is changed, the phase of the electromagnetic signal output from the stylus pen 10d in response to the driving signal of the touch screen (see reference numeral 20 in FIG. 1) is changed. Then, the touch controller (see reference numeral 262 in FIG. 4 ) detects the change in capacitance of the resonance circuit unit 12 from the changed phase of the electromagnetic signal output from the stylus pen 10d to detect whether or not the touch screen 20 is touched.
  • FIG. 99 is a view showing another embodiment of the resonance circuit unit 12 of the stylus pen shown in FIG. 4 .
  • the resonance circuit unit 12 of the stylus pen 10e may include a capacitor unit 13 and an inductor unit 14.
  • the inductor unit 14 includes a ferrite core 115 and a coil 116 wound on the ferrite core 115, and may further include a magnetic body 117.
  • the capacitor unit 13 includes one or more resonant capacitors C and may further include an additional capacitor CP.
  • a through hole through which the core 11 is inserted is formed along the axis direction (Z-axis direction in FIG. 99), and the core 11 is inserted into this through hole.
  • the position of the ferrite core 115 inside the housing 15 of the stylus pen 10e may be fixed. In this embodiment, by fixing the ferrite core 115 and the coil 116 below the magnetic body 117 and the switching member 120, that is, closer to the pen tip portion of the core body 11, mass productivity is secured.
  • One end of the core 11 may function as a pen tip of the stylus pen 10e.
  • One end of the core 11 serving as a pen tip may be exposed to the outside of the ferrite core 115 through an opening of a through hole formed on one surface of the ferrite core 115 .
  • the core body 11 may move along the through hole of the ferrite core 115 (ie, in the Z-axis direction).
  • a magnetic body 117 may be coupled to the other end of the core 11 .
  • the magnetic body 117 may move in the Z-axis direction along with the movement of the core body 11 .
  • the stylus pen 10e may further include a switching member 20 including a movable part 121 and a fixed part 122 .
  • the movable part 121 is coupled to the other end of the core 11 and may be positioned between the magnetic body 117 and the ferrite core 115.
  • the other end of the core body 11 may contact the movable part 121 through the opening of the through hole formed on the other surface of the ferrite core 115 .
  • the movable part 121 may be moved along with the magnetic body 117 in the axial direction (Z-axis direction in FIG. 11 ) according to the movement of the core body 11 .
  • the fixed part 122 is located between the ferrite core 115 and the movable part 121 and can maintain a fixed position.
  • the fixed part 122 may be coupled to an end of the ferrite core 115 facing the movable part 121 .
  • the movable part 121 may contact the fixed part 122 or be separated from the fixed part 122 according to the movement of the core body 11 .
  • a fixing member 119 may be positioned between the capacitor unit 13 and the inductor unit 14 inside the housing 15 to limit displacement of the core 11 and the movable unit 121 .
  • An elastic member 118 may be positioned between the fixing member 119 and the magnetic body 117 .
  • FIG. 100 is a view for explaining the operation of the stylus pen of FIG. 99 according to pen pressure.
  • the core body 11 when one end of the core body 11 contacts the touch screen 20 ('Contact' state), the core body 11 is moved by the pressure applied to the core body 11 upon contact. It can move in the Z-axis direction. Accordingly, the movable part 121 is spaced apart from the fixed part 122, and the separation distance between the magnetic body 117 and the ferrite core 115 may also increase by the moving distance of the core body 11.
  • the core body 11 moves in the Z-axis direction according to the pen pressure. can be moved further. Accordingly, the movable part 121 and the magnetic body 117 may also additionally move in the Z-axis direction by the additional movement distance of the core 11, and the separation distance between the magnetic body 117 and the ferrite core 115 may further increase. there is.
  • the movable part 121 and the fixed part 122 may each include a substrate and one or more contacts 125 and 126 formed on the substrate.
  • the movable part 121 may include one or more contacts 125 electrically connected to the additional capacitor CP.
  • the fixing part 122 may include one or more contacts 126 electrically connected to the coil 116 .
  • the contacts 125 and 126 may be formed to face each other on surfaces of the substrate of the movable part 121 and the substrate of the fixed part 122 facing each other. Therefore, the contacts 125 and 126 contact each other or are separated from each other according to the contact state of the movable part 121 and the fixed part 122, and operate to switch the electrical connection between the additional capacitor CP and the coil 116. can
  • FIG. 101 is a diagram schematically showing an equivalent circuit of the resonance circuit of the stylus pen of FIG. 99 .
  • 102 is a graph showing, for example, a change in LC value according to pen pressure of the stylus pen of FIG. 99
  • FIG. 103 is a graph showing frequency response characteristics of the stylus pen of FIG. 99, for example.
  • the contacts 125-1 and 125-2 of the movable part 121 are connected to both ends of the additional capacitor CP, respectively, and the contacts 126-1 and 126 of the fixed part 122 -2) are connected to both ends of the coil 116, respectively. Accordingly, when the movable part 121 and the fixed part 122 contact each other, the contact 125-1 and the contact 126-1 contact each other, and the contact 125-2 and the contact 126-2 contact each other. In contact with each other, an additional capacitor CP may be connected in parallel to the coil 116 along with the resonant capacitor C.
  • the movable part 121 and the fixed part 122 are spaced apart from each other, the contact 125-1 and the contact 126-1 and the contact 125-2 and the contact 126-2 are electrically connected.
  • the additional capacitor CP is separated from the resonance capacitor C and the coil 116, and thus the capacitance of the resonance circuit unit 12 may decrease.
  • the resonance circuit unit 12 may include an inductor unit 14 whose inductance value varies according to pen pressure, as shown in FIG. 101 .
  • the inductance value of the inductor unit 14 may gradually decrease as the separation distance between the ferrite core 115 and the magnetic body 117 increases.
  • the LC value of the resonance circuit unit 12 may gradually decrease as the pen pressure applied to the core 11 increases.
  • 102 shows the change in LC value according to the change in pen pressure as an example, and the Th section is the section in which the core 11 of the stylus pen 10e does not contact the touch screen 20 ('Hover' in FIG. 100). state), the Tc point indicates immediately after the core 11 of the stylus pen 10e contacts the touch screen 20 ('Contact' state in FIG. 100), and the Tp section indicates the stylus pen 10e Z indicates a section in which the pen pressure gradually increases (the 'Pressure' state in FIG. 100).
  • the LC value of the resonance circuit unit 12 maintains a constant value until the core 11 of the stylus pen 10e contacts the touch screen 20 (Th), and then the core 11 Right after the movable part 121 and the fixed part 122 are separated from each other in contact with the touch screen 20 (Tc), it rapidly decreases.
  • the LC value of the resonance circuit unit 12 is further reduced according to the pen pressure. can That is, in this section Tp, as the pen pressure applied to the stylus pen 10e increases, the LC value of the resonance circuit unit 12 may gradually decrease. Referring to FIG.
  • the LC value of the resonant circuit unit 12 appears as 'Hover' state > 'Contact' state > 'Pressure' state.
  • the amount of change in the LC value is greater than that in a state where the pen pressure gradually increases thereafter.
  • the resonance frequency and Q value of the resonance circuit unit 12 may also be changed.
  • the resonant frequency of the resonant circuit unit 12 increases as the inductance of the resonant circuit unit 12 decreases, and the Q value may decrease as the inductance decreases. Therefore, as shown in FIG. 103, the frequency characteristic of the resonance signal Vpen output from the resonance circuit unit 12 according to this embodiment increases as the moving distance of the core 11 increases, that is, as the pen pressure increases.
  • the frequency may increase ('Hover' state ⁇ 'Contact' state ⁇ 'Press' state), and the Q value may decrease ('Hover' state > 'Contact' state > 'Press' state).
  • the touch controller calculates the LC value change of the resonance circuit unit 12 from the changed phase of the electromagnetic signal output from the stylus pen 10e, and based on this, the stylus for the touch screen 20 It is possible to detect whether or not the pen 10e has been touched and pen pressure.
  • the stylus pens 10c, 10d, and 10e change at least one or both of the inductance and capacitance of the resonance circuit unit 12 using a simple structure. Therefore, there is an advantage in that the manufacturing cost of a stylus pen capable of detecting pen pressure can be lowered. In addition, there is an advantage in that the pen pressure can be precisely measured by the stylus pen.
  • a soldering process may additionally occur in the process of constructing a circuit for detecting touch and pen pressure.
  • the manufacturing process becomes more complex, which may increase manufacturing costs, and the possibility of contact failure due to soldering failure also increases. Therefore, it is necessary to minimize the solder connection in the process of implementing the pen pressure detection function of the stylus pen.
  • FIGS. 104 to 109 are examples modified from the stylus pen 10e according to the third embodiment described with reference to FIGS. 100 to 102 .
  • FIGS. 104 to 108 the same reference numerals are used for the same components as those of the stylus pen 10e according to the third embodiment, and redundant descriptions are omitted.
  • Fig. 104 schematically shows a stylus pen 10f according to a fourth embodiment.
  • one end of the core 11 functions as a nib
  • a magnetic body 117 may be positioned at the other end of the core 11. .
  • the magnetic body 117 may move in the Z-axis direction along with the movement of the core 11 when the core 11 moves in the Z-axis direction due to pen pressure.
  • the stylus pen 10f may further include a switching member 120 including a movable part 121 and a fixed part 122 .
  • the movable part 121 may be located in contact with the magnetic body 117 or structurally coupled with the magnetic body 117 .
  • the movable part 121 may be positioned between the elastic member 118 and the magnetic body 117 .
  • the movable part 121 may be installed to be movable in the Z-axis direction inside the housing 15 . When the core body 11 and the magnetic body 117 move toward the elastic member 118 due to pen pressure, the movable part 121 also moves toward the elastic member 118 to press the elastic member 118 .
  • the movable part 121 is an elastic member ( 118) can move to the initial position together with the magnetic body 117 and the core body 11, or maintain the initial position.
  • the fixed part 122 may be installed to maintain a fixed position inside the housing 15 (eg, a position between the ferrite core 115 and the movable part 121).
  • the fixing part 122 may include a through hole formed in the Z-axis direction at the center of the fixing part 122 .
  • a magnetic material 117 is inserted into the through hole of the fixing part 122, and the magnetic material 117 may move in the Z-axis direction along the corresponding through hole.
  • the movable part 121 may come into contact with the fixed part 122 or be separated from the fixed part 122 according to the movement of the core body 11 . If there is no pressure applied to the core 11 in the Z-axis direction, the movable part 121 may be positioned at an initial position in contact with the fixed part 122 . On the other hand, when the core body 11 moves toward the elastic member 118 by the pressure applied in the Z-axis direction, the movable part 121 may be separated from the fixed part 122 .
  • the stylus pen 10f includes a plurality of conductive contacts CP11 to CP18 for electrical connection between the capacitor unit 13 (resonant capacitor C and additional capacitor Cp) and the inductor unit 14 (coil 116). ) and a plurality of conductive wires W11 to W16.
  • the contacts CP11 and CP12 are positioned on the capacitor unit 13 and may be electrically connected to both ends of the additional capacitor Cp, respectively.
  • the contacts CP13 and CP14 may be positioned on the fixing member 119 or the capacitor unit 13 .
  • the contacts CP13 and CP14 may be electrically connected to both ends of the at least one resonant capacitor C, respectively.
  • the contacts CP13 and CP14 may also be electrically connected to both ends of the coil 116 , respectively.
  • the contacts CP15 and CP16 may be positioned on the movable part 121 of the switching member 120 .
  • Contacts CP15 and CP16 may be electrically connected to contacts CP13 and CP14 through wires W13 and W14, respectively. Accordingly, the contacts CP15 and CP16 may be electrically connected to both ends of the coil 16 , respectively.
  • the contacts CP17 and CP18 may be positioned on the fixing part 122 of the switching member 120 .
  • Contacts CP17 and CP18 may be electrically connected to contacts CP11 and CP12 through wires W11 and W12, respectively. Accordingly, the contacts CP17 and CP18 may be electrically connected to both ends of the additional capacitor Cp, respectively.
  • the contacts CP11 to CP18 may be implemented in various forms capable of electrical connection, such as conductive pads, conductive tabs, and conductive bars (eg, metal bars).
  • the contacts CP15 and CP16 positioned on the movable part 121 are replaced by the contacts CP17 and CP18 positioned on the fixed part 122. and can be electrically connected to each other.
  • the contact CP15 may be electrically connected to the contact CP17 and the contact CP16 may be electrically connected to the contact CP18.
  • the contacts CP15 and CP16 and the contacts CP17 and CP18 may also be electrically disconnected from each other when the movable part 121 of the switching member 120 is separated from the fixed part 122 .
  • the contacts CP15 and CP16 positioned on the movable part 121 and the contacts CP17 and CP18 positioned on the fixed part 122 are For electrical connection, additional conductive bars (not shown), contact holes (not shown), via holes (not shown), and the like may be used.
  • the electrical connection between the additional capacitor Cp and the coil 116 is switched depending on whether the movable part 121 and the fixed part 122 of the switching member 120 are in contact. It can be.
  • the core body 11 (11) in a state in which the core body 11 does not contact the touch screen 20 ('Hover' state), since no pressure is applied to the core body 11 in the Z-axis direction, the core body 11 (11) can maintain its initial position without movement. Therefore, the movable part 121 and the magnetic body 117 may also maintain their initial positions without moving, and the ferrite core 115 and the magnetic body 117 may contact each other or maintain a very close separation distance. In the initial position, the movable part 121 may maintain contact with the fixed part 122 .
  • the contacts CP15 and CP16 of the movable part 121 are electrically connected to the contacts CP17 and CP18 of the stationary part 122, so that both ends of the additional capacitor Cp are connected to the coil 116. It can be electrically connected to both ends of.
  • the core 11 when pen pressure is applied to the stylus pen 10f with one end of the core 11 in contact with the touch screen 20 ('Pressure' state), the core 11 It can move in the Z-axis direction according to the pen pressure. Accordingly, the movable part 121 and the magnetic body 117 also move in the Z-axis direction by the moving distance of the core 11, and the separation distance between the magnetic body 117 and the ferrite core 115 may also increase.
  • the movable part 121 moves toward the elastic member 118 by pen pressure, the movable part 121 and the fixed part 122 are spaced apart from each other, and the contacts CP15 and CP16 of the movable part 121 and the fixed part 122 An electrical connection between the contacts CP17 and CP18 may be released. Accordingly, the electrical connection between the additional capacitor Cp and the coil 116 may also be released.
  • both ends of the wires W11, W12, W13, and W14 are soldered to the corresponding contacts CP11, CP12, CP13, CP14, CP15, CP16, CP17, and CP18.
  • both ends of the coil 116 may also be bonded to the corresponding contacts CP13 and CP14 by a soldering method. Therefore, in the stylus pen 10f, eight contacts CP11 are provided for electrical connection between the capacitor unit 13 (resonant capacitor C and additional capacitor Cp) and the inductor unit 14 (coil 116).
  • CP12, CP13, CP14, CP15, CP16, CP17, CP18 may require soldering.
  • 105 schematically shows a stylus pen 10g according to a fifth embodiment.
  • the stylus pen 10g in the stylus pen 10g according to the fifth embodiment, electricity of the capacitor unit 13 (resonant capacitor C and additional capacitor Cp) and the inductor unit 14 (coil 116) A plurality of conductive contacts CP11 , C14 , CP15 , and CP17 and a plurality of conductive wires W11 and W13 may be included for proper connection.
  • the stylus pen 10g may have a form in which some contacts and wires are omitted from the stylus pen 10f according to the fourth embodiment described above.
  • the contact CP11 is positioned on the capacitor unit 13 and may be electrically connected to one end of the additional capacitor Cp.
  • the other end of the additional capacitor Cp may remain electrically connected to the resonance capacitor C regardless of the movement of the core 11 . Therefore, in the stylus pen 10g, compared to the stylus pen 10g of FIG. 104, some contacts for switching the electrical connection between the other end of the additional capacitor Cp and the coil 116 (CP12, CP16 in FIG. 16) , CP18) and wires (W12, W14 in FIG. 16) may be omitted.
  • the contacts CP13 and CP14 may be positioned on the fixing member 119 or the capacitor unit 13 .
  • the contacts CP13 and CP14 may be electrically connected to both ends of the at least one resonant capacitor C, respectively.
  • the contacts CP13 and CP14 may also be electrically connected to both ends of the coil 116 , respectively.
  • the contact CP14 may also be electrically connected to the other terminal of the additional capacitor Cp.
  • the contact CP15 is positioned on the movable part 121 of the switching member 120 and may be electrically connected to the contact CP13 through a wire W13. Accordingly, the contact CP15 may be electrically connected to one end of the coil 16 .
  • the contact CP17 is positioned on the fixing part 122 of the switching member 120 and may be electrically connected to the contact CP11 through a wire W11. Accordingly, the contact CP17 may be electrically connected to one end of the additional capacitor Cp.
  • the contacts CP11 , CP13 , CP14 , CP15 , and CP17 may be implemented in various forms capable of electrical connection, such as conductive pads, conductive tabs, and conductive bars (eg, metal bars).
  • the contact CP15 positioned on the movable part 121 may be electrically connected to the contact CP17 positioned on the fixed part 122.
  • the contacts CP15 and CP17 may be electrically disconnected from each other.
  • the stylus pen 10g is connected between one end of the additional capacitor Cp and one end of the coil 116 depending on whether the movable part 121 and the fixed part 122 of the switching member 120 are in contact.
  • the electrical connection of can be switched.
  • the movable part 121 may maintain contact with the fixed part 122. there is. Therefore, the contact CP15 of the movable part 121 and the contact CP17 of the fixed part 12 maintain an electrically connected state so that both ends of the additional capacitor Cp are electrically connected to both ends of the coil 116. can be connected
  • the core 11 when pen pressure is applied to the stylus pen 10g with one end of the core 11 in contact with the touch screen 20 ('Pressure' state), the core 11 It can move in the Z-axis direction according to the pen pressure. Accordingly, the movable part 121 and the magnetic body 117 can also move in the Z-axis direction by the moving distance of the core body 11 .
  • the movable part 121 moves toward the elastic member 118 by pen pressure, the movable part 121 and the fixed part 122 are spaced apart from each other, so that the contact CP15 of the movable part 121 and the contact of the fixed part 122 ( The electrical connection between CP17) can be released.
  • one end of the additional capacitor Cp may be separated from the coil 116 .
  • both ends of the wires W11 and W13 may be joined to the corresponding contacts CP11, CP13, CP15 and CP17 by soldering.
  • both ends of the coil 116 may also be bonded to the corresponding contacts CP13 and CP14 by a soldering method. Therefore, in the stylus pen 10g, for electrical connection between the capacitor part 13 (resonant capacitor C and additional capacitor Cp) and the inductor part 14 (coil 116), five contacts are provided. Soldering may be required on (CP11, CP13, CP14, CP15, CP17).
  • 106 schematically shows a stylus pen 10h according to a sixth embodiment.
  • the stylus pen 10h has electricity of the capacitor unit 13 (resonant capacitor C and additional capacitor Cp) and the inductor unit 14 (coil 116).
  • a plurality of contacts CP11 , CP13 , CP14 , and CP16 , a wire W21 , and a contact structure CP20 may be included for proper connection.
  • the stylus pen 10h may have a form in which some contacts and wires are omitted or replaced with the contact structure CP20 or wire W21.
  • the contact CP11 is positioned on the capacitor unit 13 and may be electrically connected to one end of the additional capacitor Cp.
  • the other end of the additional capacitor Cp may remain electrically connected to the resonance capacitor C regardless of the movement of the core 11 .
  • the contacts CP13 and CP14 may be positioned on the fixing member 119 or the capacitor unit 13 .
  • the contacts CP13 and CP14 may be electrically connected to both ends of the at least one resonant capacitor C, respectively.
  • the contacts CP13 and CP14 may also be electrically connected to both ends of the coil 116 , respectively.
  • the contact CP14 may also be electrically connected to the other end of the additional capacitor Cp.
  • the contact CP16 is positioned on the movable part 121 of the switching member 120 and may be electrically connected to the contact CP11 through a wire W21. Accordingly, the contact CP16 may be electrically connected to one end of the additional capacitor Cp.
  • the contacts CP11 , CP13 , CP14 , and CP16 may be implemented in various forms capable of electrical connection, such as conductive pads, conductive tabs, and conductive bars (eg, metal bars).
  • the contact structure CP20 may perform a function of switching an electrical connection between one end of the additional capacitor Cp and one end of the coil 116 .
  • the contact structure CP20 may include a connection portion 130 electrically connecting the two conductive contacts CP21 and CP22.
  • the contact CP21 may have one end positioned in the fixed part 122 of the switching member 120 and the other end extended in the Z-axis direction and coupled to pass through a through hole formed in the movable part 121 .
  • the other end of the contact CP21 may further extend in the Z-axis direction and be electrically coupled to the contact CP13. Accordingly, the contact CP21 may be electrically connected to one end of the coil 116 through the contact CP13.
  • the contact CP21 may be electrically connected to the contact CP13 by a bonding method such as soldering, or may be electrically connected to the contact CP13 by a contact method.
  • the contact CP21 is penetrated through a through-hole formed in the movable part 121 in the Z-axis direction, so that the movable part 121 can maintain a fixed position even when the movable part 121 moves in the Z-axis direction.
  • the contact CP21 may continuously maintain a state electrically connected to one end of the coil 116 even when the movable part 121 moves in the Z-axis direction.
  • One end of the contact CP22 may be positioned in the fixing part 122 of the switching member 120 and the other end may extend in the Z-axis direction.
  • the contact CP22 may be selectively electrically connected to the contact CP16.
  • the contact CP22 may be electrically connected to the contact CP16 when the movable part 121 and the fixed part 122 contact each other.
  • An electrical connection between the contact CP22 and the contact CP16 may be cut off when the movable part 121 and the fixed part 122 are spaced apart. Accordingly, the contact CP22 may be selectively electrically connected to one end of the additional capacitor Cp according to the movement of the movable part 121 .
  • connection unit 130 is located on the fixing unit 122 of the switching unit 120 and may electrically connect the contact CP21 and the contact CP22.
  • the stylus pen 10h is connected between one end of the additional capacitor Cp and one end of the coil 116 depending on whether the movable part 121 and the fixed part 122 of the switching member 120 are in contact.
  • the electrical connection of can be switched.
  • the movable part 121 may maintain contact with the fixed part 122. there is. Therefore, the electrical connection between the contact CP16 of the movable part 121 and the contact structure of the fixed part 122 is maintained, so that both ends of the additional capacitor Cp can be electrically connected to both ends of the coil 116. there is.
  • the core 11 when pen pressure is applied to the stylus pen 10h with one end of the core 11 in contact with the touch screen 20 ('Pressure' state), the core 11 It can move in the Z-axis direction according to the pen pressure. Accordingly, the movable part 121 and the magnetic body 117 can also move in the Z-axis direction by the moving distance of the core body 11 .
  • the movable part 121 moves toward the elastic member 118 by pen pressure, the movable part 121 and the fixed part 122 are separated from each other, and the contact CP16 of the movable part 121 and the contact structure of the fixed part 122 Electrical connection between (CP22) may be released.
  • one end of the additional capacitor Cp may be separated from the coil 116 .
  • both ends of the wire W21 may be joined to the corresponding contacts CP11 and CP16 by soldering.
  • both ends of the coil 116 may also be bonded to the corresponding contacts CP13 and CP14 by a soldering method.
  • one end of the contact CP21 may be additionally bonded to the contact CP13 by a soldering method. Therefore, in the stylus pen 10h, for electrical connection between the capacitor unit 13 (resonant capacitor C and additional capacitor Cp) and the inductor unit 14 (coil 116), four contacts are provided. Soldering may be required on (CP11, CP13, CP14, CP16).
  • 107 schematically shows a stylus pen 10i according to a seventh embodiment.
  • the stylus pen 10i shows electricity between the capacitor unit 13 (resonant capacitor C and additional capacitor Cp) and the inductor unit 14 (coil 116).
  • a plurality of contacts CP13 , CP14 , CP16 , and CP31 , a conductive elastic member 140 , and a contact structure CP20 may be included for proper connection.
  • the stylus pen 10i may have a shape in which the wire is omitted and the conductive elastic member 140 is added.
  • the contact CP31 is positioned on the capacitor unit 13 or the fixing member 119 and may be electrically connected to one end of the additional capacitor Cp.
  • the other end of the additional capacitor Cp may remain electrically connected to the resonance capacitor C regardless of the movement of the core 11 .
  • the contacts CP13 and CP14 may be positioned on the fixing member 119 or the capacitor unit 13 .
  • the contacts CP13 and CP14 may be electrically connected to both ends of the at least one resonant capacitor C, respectively.
  • the contacts CP13 and CP14 may also be electrically connected to both ends of the coil 116 , respectively.
  • the contact CP14 may also be electrically connected to the other end of the additional capacitor Cp.
  • the contact CP16 is positioned on the movable part 121 of the switching member 120 and may be electrically connected to the contact CP31 through a conductive elastic member, that is, a conductive spring 140 . Accordingly, it may be electrically connected to one end of the additional capacitor Cp without soldering the contact CP16. Both ends of the conductive spring 140 may remain electrically connected to the contacts CP31 and CP16 regardless of the movement of the movable part 122 .
  • the contacts CP13 , CP14 , CP16 , and CP31 may be implemented in various forms capable of electrical connection, such as conductive pads, conductive tabs, and conductive bars (eg, metal bars).
  • the contact structure CP20 may perform a function of switching an electrical connection between one end of the additional capacitor Cp and one end of the coil 116 .
  • the contact structure CP20 may include a connection portion 130 electrically connecting the two conductive contacts CP21 and CP22.
  • the contact CP21 may have one end positioned in the fixed part 122 of the switching member 120 and the other end extended in the Z-axis direction and coupled to pass through a through hole formed in the movable part 121 .
  • the other end of the contact CP21 may further extend in the Z-axis direction and be electrically coupled to the contact CP13. Accordingly, the contact CP21 may be electrically connected to one end of the coil 116 through the contact CP13.
  • the contact CP21 may be electrically connected to the contact CP13 by a bonding method such as soldering, or may be electrically connected to the contact CP13 by a contact method.
  • the contact CP21 is penetrated through a through-hole formed in the movable part 121 in the Z-axis direction, so that the movable part 121 can maintain a fixed position even when the movable part 121 moves in the Z-axis direction.
  • the contact CP21 may continuously maintain a state electrically connected to one end of the coil 116 even when the movable part 121 moves in the Z-axis direction.
  • One end of the contact CP22 may be positioned in the fixing part 122 of the switching member 120 and the other end may extend in the Z-axis direction.
  • the contact CP22 may be selectively electrically connected to the contact CP16.
  • the contact CP22 may be electrically connected to the contact CP16 when the movable part 121 and the fixed part 122 contact each other.
  • An electrical connection between the contact CP22 and the contact CP16 may be cut off when the movable part 121 and the fixed part 122 are spaced apart. Accordingly, the contact CP22 may be selectively electrically connected to one end of the additional capacitor Cp according to the movement of the movable part 121 .
  • connection unit 130 is located on the fixing unit 122 of the switching unit 120 and is electrically connected to a contact CP21 electrically connected to one end of the coil 116 and to one end of the additional capacitor Cp.
  • the contact CP22 may be electrically connected.

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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
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.
한편, 종래의 스타일러스 펜은 필압을 검출하기 위해서 고가의 압력 센서를 사용해야 하고, 정밀한 필압을 측정하기 어렵다.
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 제공한다.
또한, 간단한 구조로 필압을 검출할 수 있는 스타일러스 펜을 포함한 펜 및 터치 입력 시스템을 제공한다.
또한, 터치 장치에 대한 스타일러스 펜의 접촉 상태를 구분할 수 있는 스타일러스 펜을 포함한 펜 및 터치 입력 시스템을 제공한다.
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 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 스타일러스 펜은, 적어도 일부가 일 방향을 따라 연장 형성된 바디부; 상기 바디부 내에 배치된 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 상기 바디부 내에 배치되고, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 커패시터를 포함하는 커패시터부; 및 적어도 일부가 상기 바디부 내에 배치되고, 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체;를 포함하고, 상기 커패시터부는 상기 심체와 연동하는 제1 전극 및 상기 일 방향으로의 상기 제1 전극 상에 고정 설치되는 제2 전극을 포함하고, 상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 커패시터부의 커패시턴스가 변한다.
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 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 스타일러스 펜은, 바디부; 상기 바디부 내에 고정 설치되고 일 방향으로 관통된 관통홀을 갖는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 커패시터를 포함하는 커패시터부; 및 일단과 타단 사이의 적어도 일 부분이 상기 페라이트 코어의 관통홀에 배치되고, 상기 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체;를 포함하고, 상기 커패시터부는, 상기 심체의 타단에 연결되어 상기 심체와 연동하는 제1 전극; 및 상기 제1 전극 상에 고정 설치되는 제2 전극;을 포함하고, 상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 제1 전극이 상기 일 방향으로 이동하여 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 중첩 면적이 변한다.
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 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 스타일러스 펜은, 적어도 일부가 일 방향을 따라 연장 형성된 바디부; 상기 바디부 내에 배치된 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 상기 바디부 내에 배치되고, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 커패시터를 포함하는 커패시터부; 및 적어도 일부가 상기 바디부 내에 배치되고, 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체;를 포함하고, 상기 인덕터부의 페라이트 코어는 상기 심체와 연동하고, 상기 인덕터부는 상기 바디부의 내부에 고정 설치된 자성체를 포함하고, 상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 인덕터부의 인턱턴스가 변한다.
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 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 스타일러스 펜은, 바디부; 상기 바디부 내에 배치되고 일 방향으로 관통된 관통홀을 갖는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 커패시터를 포함하는 커패시터부; 및 일단과 타단 사이의 적어도 일 부분이 상기 페라이트 코어의 관통홀에 배치되고, 상기 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체;를 포함하고, 상기 인덕터부의 페라이트 코어는, 상기 심체와 결합되어 상기 심체와 연동하고, 상기 인덕터부는, 상기 바디부의 내부에 고정 설치된 자성체;를 포함하고, 상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 페라이트 코어가 상기 일 방향으로 이동하여 상기 페라이트 코어와 상기 자성체 사이의 이격 거리가 변한다.
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 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 스타일러스 펜은, 적어도 일부가 일 방향을 따라 연장 형성된 바디부; 상기 바디부 내에 배치된 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 상기 바디부 내에 배치되고, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 제1 커패시터 및 상기 제1 커패시터와 전기적으로 연결가능한 제2 커패시터를 포함하는 커패시터부; 적어도 일부가 상기 바디부 내에 배치되고, 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체; 및 상기 바디부 내에 배치되고, 상기 심체의 상기 일 방향으로의 이동에 따라 상기 제1 커패시터와 상기 제2 커패시터 사이의 전기적인 연결을 스위칭하는 스위칭 부재;를 포함하고, 상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 커패시터부의 커패시턴스가 변한다.
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 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 스타일러스 펜은, 적어도 일부가 일 방향을 따라 연장 형성된 바디부; 상기 바디부 내에 고정 배치된 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 상기 바디부 내에 배치되고, 상기 인덕터부와 전기적으로 연결된 커패시터부; 적어도 일부가 상기 바디부 내에 배치되고, 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체; 및 상기 바디부 내에 배치되고, 상기 심체와 연동하여 상기 일 방향으로 이동하는 자성체;를 포함하고, 상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 인덕터부의 인덕턴스가 변한다.
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 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 스타일러스 펜은, 바디부; 상기 바디부 내에 고정 설치되고 일 방향으로 관통된 관통홀을 갖는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 커패시터 및 상기 커패시터와 전기적으로 연결가능한 추가 커패시터를 포함하는 커패시터부; 일단과 타단 사이의 적어도 일 부분이 상기 페라이트 코어의 관통홀에 배치되고, 상기 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체; 및 상기 심체에 가해지는 압력에 따라 상기 커패시터와 상기 추가 커패시터의 전기적인 연결을 스위칭하는 스위칭 부재;를 포함하고, 상기 인덕터부는, 상기 심체에 가해지는 압력에 따라 상기 페라이트 코어와의 이격 거리가 변하는 자성체를 포함한다.
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 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 스타일러스 펜은, 적어도 일부가 일 방향을 따라 연장 형성된 바디부; 상기 바디부 내에 배치된 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 상기 바디부 내에 배치되고, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 커패시터를 포함하는 커패시터부; 및 적어도 일부가 상기 바디부 내에 배치되고, 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체;를 포함하고, 상기 커패시터부는 상기 심체와 연동하는 제1 전극 및 상기 일 방향으로의 상기 제1 전극 상에 고정 설치되는 제2 전극을 포함하고, 상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 커패시터부의 커패시턴스가 변한다.
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 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 스타일러스 펜은, 바디부; 상기 바디부 내에 고정 설치되고 일 방향으로 관통된 관통홀을 갖는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 커패시터를 포함하는 커패시터부; 및 일단과 타단 사이의 적어도 일 부분이 상기 페라이트 코어의 관통홀에 배치되고, 상기 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체;를 포함하고, 상기 커패시터부는, 상기 심체의 타단에 연결되어 상기 심체와 연동하는 제1 전극; 및 상기 제1 전극 상에 고정 설치되는 제2 전극;을 포함하고, 상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 제1 전극이 상기 일 방향으로 이동하여 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 중첩 면적이 변한다.
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 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 스타일러스 펜은, 적어도 일부가 일 방향을 따라 연장 형성된 바디부; 상기 바디부 내에 배치된 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 상기 바디부 내에 배치되고, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 커패시터를 포함하는 커패시터부; 및 적어도 일부가 상기 바디부 내에 배치되고, 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체;를 포함하고, 상기 인덕터부의 페라이트 코어는 상기 심체와 연동하고, 상기 인덕터부는 상기 바디부의 내부에 고정 설치된 자성체를 포함하고, 상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 인덕터부의 인턱턴스가 변한다.
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 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 스타일러스 펜은, 바디부; 상기 바디부 내에 배치되고 일 방향으로 관통된 관통홀을 갖는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 커패시터를 포함하는 커패시터부; 및 일단과 타단 사이의 적어도 일 부분이 상기 페라이트 코어의 관통홀에 배치되고, 상기 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체;를 포함하고, 상기 인덕터부의 페라이트 코어는, 상기 심체와 결합되어 상기 심체와 연동하고, 상기 인덕터부는, 상기 바디부의 내부에 고정 설치된 자성체;를 포함하고, 상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 페라이트 코어가 상기 일 방향으로 이동하여 상기 페라이트 코어와 상기 자성체 사이의 이격 거리가 변한다.
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 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 스타일러스 펜은, 적어도 일부가 일 방향을 따라 연장 형성된 바디부; 상기 바디부 내에 배치된 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 상기 바디부 내에 배치되고, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 제1 커패시터 및 상기 제1 커패시터와 전기적으로 연결가능한 제2 커패시터를 포함하는 커패시터부; 적어도 일부가 상기 바디부 내에 배치되고, 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체; 및 상기 바디부 내에 배치되고, 상기 심체의 상기 일 방향으로의 이동에 따라 상기 제1 커패시터와 상기 제2 커패시터 사이의 전기적인 연결을 스위칭하는 스위칭 부재;를 포함하고, 상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 커패시터부의 커패시턴스가 변한다.
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 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 스타일러스 펜은, 적어도 일부가 일 방향을 따라 연장 형성된 바디부; 상기 바디부 내에 고정 배치된 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 상기 바디부 내에 배치되고, 상기 인덕터부와 전기적으로 연결된 커패시터부; 적어도 일부가 상기 바디부 내에 배치되고, 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체; 및 상기 바디부 내에 배치되고, 상기 심체와 연동하여 상기 일 방향으로 이동하는 자성체;를 포함하고, 상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 인덕터부의 인덕턴스가 변한다.
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 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 스타일러스 펜은, 바디부; 상기 바디부 내에 고정 설치되고 일 방향으로 관통된 관통홀을 갖는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부; 상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 커패시터 및 상기 커패시터와 전기적으로 연결가능한 추가 커패시터를 포함하는 커패시터부; 일단과 타단 사이의 적어도 일 부분이 상기 페라이트 코어의 관통홀에 배치되고, 상기 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체; 및 상기 심체에 가해지는 압력에 따라 상기 커패시터와 상기 추가 커패시터의 전기적인 연결을 스위칭하는 스위칭 부재;를 포함하고, 상기 인덕터부는, 상기 심체에 가해지는 압력에 따라 상기 페라이트 코어와의 이격 거리가 변하는 자성체를 포함한다.
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.
또한, 필압 검출이 가능한 스타일러스 펜의 제조 비용을 낮출 수 있는 장점이 있다.
또한, 스타일러스 펜에 의한 정밀한 필압을 측정할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들에 한정되지 않으며, 후술할 [발명을 실시를 위한 형태]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.
도 74는 도 4에 도시된 스타일러스 펜의 공진 회로부(12)의 일 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 75은 제1 양태에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 일부 구조를 나타낸 도면이다.
도 76은 제2 양태에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 일부 구조를 나타낸 도면이다.
도 77은 제3 양태에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 일부 구조를 나타낸 도면이다.
도 78는 제4 양태에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 일부 구조를 나타낸 도면이다.
도 79은 제4 양태에 따른 스타일러스 펜의 커패시턴스 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 80은 제5 양태에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 일부 구조를 나타낸 도면이다.
도 81는 도 80의 유전체의 구조를 나타낸 도면이다.
도 82은 제5 양태에 따른 스타일러스 펜의 커패시턴스 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 83는 제6 양태에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 일부 구조를 나타낸 도면이다.
도 84는 도 83에 도시된 제6 양태에 따른 스타일러스 펜의 커패시턴스 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 85는 도 4에 도시된 스타일러스 펜의 공진 회로부(12)의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 86은 제1 양태에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 일부 구조를 나타낸 도면이다.
도 87은 제1 양태에 따른 스타일러스 펜의 인덕턴스 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 88은 도 86의 자성체의 구조를 나타낸 도면이다.
도 89는 제2 양태에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 일부 구조를 나타낸 도면이다.
도 90은 제3 양태에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 일부 구조를 나타낸 도면이다.
도 91은 제3 양태에 따른 스타일러스 펜의 인덕턴스 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 92는 제4 양태에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 일부 구조를 나타낸 도면이다.
도 93은 도 4에 도시된 스타일러스 펜의 공진 회로부(12)의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 94은 도 93의 스타일러스 펜의 필압에 따른 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 95은 도 93의 스타일러스 펜의 공진 회로부의 등가 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 96은 도 4에 도시된 스타일러스 펜의 공진 회로부(12)의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 97는 도 96의 스타일러스 펜의 필압에 따른 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 98은 도 96의 스타일러스 펜의 공진 회로부의 등가 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 99은 도 4에 도시된 스타일러스 펜의 공진 회로부(12)의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 100는 도 99의 스타일러스 펜의 필압에 따른 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 101은 도 99의 스타일러스 펜의 공진 회로부의 등가 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 102는 도 99의 스타일러스 펜의 필압에 따른 LC 값 변화를 예를 들어 도시한 그래프이다.
도 103은 도 99의 스타일러스 펜의 주파수 응답 특성을 예를 들어 도시한 그래프이다.
도 104는 제4 실시예에 따른 스타일러스 펜(10f)을 개략적으로 도시한다.
도 105는 제5 실시예에 따른 스타일러스 펜(10f)을 개략적으로 도시한다.
도 106은 제6 실시예에 따른 스타일러스 펜(10f)을 개략적으로 도시한다.
도 107은 제7 실시예에 따른 스타일러스 펜(10f)을 개략적으로 도시한다.
도 108은 제8 실시예에 따른 스타일러스 펜(10f)을 개략적으로 도시한다.
도 109는 제9 실시예에 따른 스타일러스 펜(10f)을 개략적으로 도시한다.
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.
공진 회로부(12)에 포함된 인덕터부(14)의 인덕턴스 및/또는 커패시터부(13)의 커패시턴스가 변경되면, 공진 회로부(12)의 공진 주파수가 변경된다. 즉, 스타일러스 펜(10)에 필압이 작용하면 공진 회로부(12)의 공진 주파수가 변경되므로, 스타일러스 펜(10)에서 출력하는 전자기장(전자기력)의 주파수가 변경된다. 그러면 터치 컨트롤러(262)는 변경된 전자기력의 주파수로부터 공진 회로부(12)의 인덕턴스 및/또는 커패시턴스의 변화량을 산출하여 필압을 검출할 수 있다.
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. 하우징은 바디부로도 명명될 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.
Figure PCTKR2022016162-appb-img-000001
<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＝2πfL/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.
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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.
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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.
Figure PCTKR2022016162-appb-img-000004
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.
Figure PCTKR2022016162-appb-img-000005
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.
Figure PCTKR2022016162-appb-img-000006
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.
Figure PCTKR2022016162-appb-img-000007
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 커패시터(cap)가 연결된다. 그리고, 상기 커패시터(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 커패시터(cap)는 제5 패턴(105')과 디스플레이 패널(미도시)의 ELVSS 사이에 연결될 수 있다. 또한, 상기 커패시터(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 커패시터(cap)가 연결된다. 그리고, 상기 커패시터(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 커패시터(cap)는 제6 패턴(106')과 디스플레이 패널(미도시)의 ELVSS 사이에 연결될 수 있다. 또한, 상기 커패시터(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(ΔI) 및/또는 Q 시점에서 측정한 전압 값과 QB 시점에서 측정한 전압 값의 차(ΔQ)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 터치부와 비교하여, 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.
이하 첨부된 도면들을 참조하면, 도 4에 도시된 스타일러스 펜(10)의 다양한 실시 예들을 설명한다.
도 74는 도 4에 도시된 스타일러스 펜의 공진 회로부(12)의 일 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 74에 도시된 바와 같이, 인덕터부(14)는 페라이트 코어(115)에 권선된 코일(116)을 포함하고, 커패시터부(13)는 제1 전극(117), 제2 전극(118), 및 유전체 (119)를 포함한다. 인덕터부(14)의 코일(116)과 커패시터부(13)의 전극(117, 118)이 전기적으로 연결된다.
심체(11)는 페라이트 코어(115)의 관통홀에 삽입되어 있다. 심체(11)의 일단은 스타일러스 펜(10)의 펜 팁으로서 기능하고 심체(11)의 타단에는 커패시터부(13)의 제1 전극(117)이 위치할 수 있다. 심체(11)의 z축 방향 압력에 의해 제1 전극(117)이 z축 방향으로 이동할 수 있다.
제1 전극(117)의 z축 방향 이동 경로 상에, 제2 전극(118)과 유전체(119)가 위치한다. 즉, 제1 전극(117), 제2 전극(118), 및 유전체(119)가 제1 전극(117)의 이동에 따라 커패시턴스가 변화하도록 위치한다. 본 도면에서는 제1 전극(117)이 원기둥 형태이고, 제2 전극(118)과 유전체(119)가 링(ring) 형태인 것으로 도시되어 있으나, 제1 전극(117), 제2 전극(118), 및 유전체(119)의 형태는 이에 제한되지 않는다. 이외에도 제1 전극(117), 제2 전극(118), 및 유전체(119)의 형태는 원기둥, 다각기둥, 적어도 일부분이 곡면인 기둥 형태, 배흘림기둥 형태, 각뿔대 형태, 원뿔대, 토로이드 형태 등으로 형성될 수 있다.
제1 전극(117)은, 도면에 도시되어 있지 않지만, 심체(11)의 타단에 배치되지 않고, 심체(11)와 연동할 수 있는 위치에 배치될 수 있다. 즉, 심체(11)의 이동에 따라 제1 전극(117)이 이동할 수 있다. 또는, 제1 전극(117)의 적어도 일부가 심체(11)와 연동할 수도 있다.
제2 전극(118)의 내측에 유전체(119)가 위치하며, 유전체(119)의 내측에는 제1 전극(117)이 이동할 수 있는 관통홀(H1)이 위치할 수 있다. 원기둥 형태의 제1 전극(117)은 관통홀(H1)을 통해 z축 방향으로 이동함으로써 제2 전극(118) 및 유전체(119)와 커패시턴스를 형성할 수 있다.
여기서 유전체(119)의 두께는 일정할 수 있으나, 후술할 제5 양태에 따른 스타일러스 펜(10)의 경우, 유전체(119)는 다양한 두께 내지 형태를 가질 수 있다.
이때 커패시턴스는 다음의 수학식 2과 같이 계산될 수 있다.
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여기서 C는 커패시턴스이고, A는 제1 전극(117)과 제2 전극(118)이 중첩하는 면적이고, d는 전극(117)과 제2 전극(118)의 거리이며, ε는 유전체(119)의 유전상수이다.
심체(11)의 일단에 가해지는 압력이 증가할수록 제1 전극(117)이 z축 방향으로 이동한다. 제1 전극(117)의 z축 방향으로의 이동에 따라, 제2 전극(118)과 제1 전극(117)이 중첩하는 영역의 면적이 증가한다. 그러면, 커패시터부(13)의 커패시턴스(C) 값이 증가한다.
이하에서는 도 74에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 스타일러스 펜의 다양한 변형예들을 구체적으로 설명한다.
도 75은 제1 양태에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 일부 구조를 나타낸 도면이다.
도 75에서 공진 회로부(12)의 측면이 도시되고, 링 형태의 제2 전극(118) 및 유전체(119)를 xz평면을 따라 절단한 단면이 도시된다.
도 75의 (a)에 도시된 바와 같이, 지지 부재(120)가 심체(11)의 타단에 위치한다. 지지 부재(120)와 제2 전극(118) 및 유전체(119) 사이에는 탄성 부재(121)가 위치한다. 탄성 부재(121)는 지지 부재(120)에 의해 지지된다.
도 75의 (b)에 도시된 바와 같이, 심체(11)의 z축 방향 이동에 따라 지지 부재(120)도 z축 방향으로 이동할 수 있다. 탄성 부재(121)는 지지 부재(120)가 z축 방향으로 이동함에 따라 z축 방향으로 압축될 수 있다. 제1 전극(117)이 z축 방향으로 길이(L1)로 이동함에 따라, 제2 전극(118)과 제1 전극(117)이 중첩한다.
이때, 탄성 부재(121)의 탄성력의 방향은 z축의 반대 방향이다. 따라서 심체(11)에 가해지는 압력이 제거되면, 도 75의 (a)와 같이 탄성력에 의해 탄성 부재(121)가 복원된다.
도 76은 제2 양태에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 일부 구조를 나타낸 도면이다.
도 76에서 공진 회로부(12)의 측면이 도시되고, 링 형태의 제2 전극(118) 및 유전체(119)를 xz평면을 따라 절단한 단면이 도시된다.
도 76의 (a)에 도시된 바와 같이, 탄성 부재(121)가 제1 전극(117)과 지지 부재(120) 사이에 위치한다. 지지 부재(120)는 하우징에 고정되어 있다. 탄성부재(121)는 지지 부재(120)에 의해 지지된다. 여기서, 하우징은 바디부로도 명명될 수 있다.
도 76의 (b)에 도시된 바와 같이, 심체(11)의 z축 방향 이동에 따라 탄성 부재(121)는 z축 방향으로 압축될 수 있다. 제1 전극(117)이 z축 방향으로 길이(L1)로 이동함에 따라, 제2 전극(118)과 제1 전극(117)이 중첩한다.
이때, 탄성 부재(121)의 탄성력의 방향은 z축의 반대 방향이다. 따라서 심체(11)에 가해지는 압력이 제거되면, 도 76의 (a)와 같이 탄성력에 의해 탄성 부재(121)가 복원된다.
도 77은 제3 양태에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 일부 구조를 나타낸 도면이다.
도 77에서 공진 회로부(12)의 측면이 도시되고, 원기둥 형태의 제2 전극(118) 및 유전체(119)를 xz평면을 따라 절단한 단면이 도시된다.
제2 전극(118)은 내부에 공동을 갖는 원기둥 형태를 가질 수 있다. 공동의 내벽에는 유전체(119)가 위치할 수 있다.
도 77의 (a)에 도시된 바와 같이, 지지 부재(120)가 심체(11)의 타단에 위치한다. 지지 부재(120)와 제2 전극(118) 및 유전체(119) 사이에는 탄성 부재(121)가 위치한다. 탄성 부재(121)는 지지 부재(120)에 의해 지지된다.
도 77의 (b)에 도시된 바와 같이, 심체(11)의 z축 방향 이동에 따라 지지 부재(120)도 z축 방향으로 이동할 수 있다. 탄성 부재(121)는 지지 부재(120)가 z축 방향으로 이동함에 따라 z축 방향으로 압축될 수 있다. 제1 전극(117)이 z축 방향으로 길이(L1)로 이동함에 따라, 제2 전극(118)과 제1 전극(117)이 중첩한다. 이때, 제1 전극(117)과 제1 전극(117)의 z축 방향에 위치한 제2 전극(118) 및 유전체(119)에 의해서도 커패시턴스가 형성된다.
이때, 탄성 부재(121)의 탄성력의 방향은 z축의 반대 방향이다. 따라서 심체(11)에 가해지는 압력이 제거되면, 도 77의 (a)와 같이 탄성력에 의해 탄성 부재(121)가 복원된다.
도 78는 제4 양태에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 일부 구조를 나타낸 도면이고, 도 79은 제4 양태에 따른 스타일러스 펜의 커패시턴스 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 78의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 양태의 스타일러스 펜과 비교하면, 본 양태의 스타일러스 펜은 서로 상이한 유전율을 갖는 유전체들(119a, 119b)을 포함한다. 유전체들(119a, 119b)은 z축 방향에 따라 상이한 위치에 위치할 수 있다. 제1 전극(117)과 더 인접한 제1 유전체(119a)의 유전율이 제2 유전체(119b)의 유전율보다 더 크다.
도 78의 (b)에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(10)이 약한 필압(도 79의 a(gf) 이하)으로 터치 스크린(20)에 접촉하는 경우, 제1 전극(117)이 제1 유전체(119a)의 길이(L1) 이내에서 이동하므로, 압력 증가에 따른 커패시턴스 증가가 상대적으로 크다.
도 78의 (c)에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(10)이 강한 필압(도 79의 a(gf) 초과)으로 터치 스크린(20)에 접촉하는 경우, 제1 전극(117)이 제1 유전체(119a)의 길이(L1) 내지 제1 및 제2 유전체(119a, 119b)의 전체 길이(L2) 사이에서 이동하므로, 압력 증가에 따른 커패시턴스 증가가 상대적으로 작다.
즉, 터치 스크린(20)에 접촉하고 있지 않은 스타일러스 펜(10)의 커패시턴스와 터치 스크린(20)에 접촉한 스타일러스 펜(10)의 커패시턴스의 차이가 크다. 따라서 터치 스크린(20)은 스타일러스 펜(10)의 급격한 커패시턴스 변화에 의한 신호 변화를 인식하여 스타일러스 펜(10)의 접촉 여부를 결정할 수 있다.
도 80은 제5 양태에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 일부 구조를 나타낸 도면이고, 도 81는 도 80의 유전체의 구조를 나타낸 도면이고, 도 82은 제5 양태에 따른 스타일러스 펜의 커패시턴스 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 80의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 양태의 스타일러스 펜과 비교하면, 본 양태의 스타일러스 펜은 유전체(119)의 분포가 상이하다. 유전체(119a)는 z축 방향에 따라 상이한 분포로 위치할 수 있다. 제1 전극(117)과 인접한 영역(S1)의 유전체(119)의 분포가 높다. 예를 들어, 영역(S1)에서의 유전체(119)의 두께가 제1 전극(117)과 이격된 영역(S2)에서의 유전체(119)의 두께보다 더 두껍다. 이외에도 도 81를 함께 참조하여 유전체(119)의 분포에 대해 설명한다.
도 81의 (a)를 참조하면, 제2 전극(118) 상에 복수의 유전체(1190 내지 1195)가 위치하고, 영역(S1)에서의 각각의 유전체(1190 내지 1195)의 면적이 영역(S2)에서의 각각의 유전체(1190 내지 1195)의 면적보다 더 넓다.
도 81의 (b)를 참조하면, 제2 전극(118) 상에 복수의 유전체(119a 내지 119e)가 위치하고, 영역(S1)에 인접한 유전체(119a, 119b)의 면적이 영역(S2)에 인접한 유전체(119e, 119d)의 면적보다 더 넓다.
이외에도 제1 전극(117)과 인접한 영역(S1)에서의 유전체(119) 분포가 다른 영역에 비해 더 크도록, 유전체(119)는 다양한 방식으로 위치할 수 있다.
도 80의 (b)에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(10)이 약한 필압(도 82의 a(gf) 이하)으로 터치 스크린(20)에 접촉하는 경우, 제1 전극(117)이 두꺼운 두께의 유전체(119)가 위치한 영역의 길이(L1) 이내에서 이동하므로, 압력 증가에 따른 커패시턴스 증가가 상대적으로 크다.
도 80의 (c)에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(10)이 강한 필압(도 82의 a(gf) 초과)으로 터치 스크린(20)에 접촉하는 경우, 제1 전극(117)이 유전체(119)의 전체 길이(L2) 사이에서 이동하므로, 압력 증가에 따른 커패시턴스 증가가 상대적으로 작다.
즉, 터치 스크린(20)에 접촉하고 있지 않은 스타일러스 펜(10)의 커패시턴스와 터치 스크린(20)에 접촉한 스타일러스 펜(10)의 커패시턴스의 차이가 크다. 따라서 터치 스크린(20)은 스타일러스 펜(10)의 급격한 커패시턴스 변화에 의한 신호 변화를 인식하여 스타일러스 펜(10)의 접촉 여부를 결정할 수 있다.
도 83는 제6 양태에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 일부 구조를 나타낸 도면이고, 도 84는 도 83에 도시된 제6 양태에 따른 스타일러스 펜의 커패시턴스 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 83의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 양태의 스타일러스 펜과 비교하면, 본 양태의 스타일러스 펜은 추가 커패시터부(131)를 더 포함한다. 추가 커패시터부(131)와 제1 전극(117a)과 제2 전극(118)에 의한 커패시터부(13)는 서로 병렬로 연결되어 있다.
추가 커패시터부(131)는 제1 전극(117b)의 z축 방향 이동에 따라 제1 전극(117b)과 전기적으로 연결된다. 추가 커패시터부(131)는 두 전극(1310, 1312)과 두 전극(1310, 1312) 사이의 유전체(1314)를 포함한다. 추가 커패시터부(131)는 PCB(130)의 상에 위치할 수 있다. 예를 들어 추가 커패시터부(131)는 PCB(130)의 제1면 상에 위치한다. 두 전극(1310, 1312) 중 어느 하나는 PCB(130)의 제1면과 제2면을 통하는 배선(132)에 연결되어 있다.
도 83의 (a)에 도시된 바와 같이, 심체(11)에 압력이 가해지지 않는 때, 추가 커패시터부(131)는 제1 전극(117b)에 전기적으로 연결되어 있지 않다. 이때, 제1 전극(117a)과 제2 전극(118)에 의한 커패시턴스도 매우 작거나 없다(도 84의 a(gf) 미만).
도 83의 (b)에 도시된 바와 같이, 심체(11)에 압력이 가해지면, 제1 전극(117a, 117b)이 x축 방향으로 이동한다. 그러면, 제1 전극(117b)은 추가 커패시터부(131)와 전기적으로 연결되고, 제1 전극(117a)과 제2 전극(118)에 의해 생성된 커패시턴스가 증가한다.
예를 들어 제1 전극(117b)은 추가 커패시터부(131)에 전기적으로 연결되고, 제1 전극(117a)이 소정 길이(L3)만큼 이동하면 제2 전극(118)과 z축 방향으로 중첩하기 시작한다. 그러면 제1 전극(117a)과 제2 전극(118)은 수학식 1에 따라 커패시턴스가 형성되고, 이와 병렬로 연결된 추가 커패시터부(131)에 의해 커패시터부(13)의 총 커패시턴스가 급격히 증가한다(도 84의 a(gf)).
이후, 심체(11)에 가해지는 압력이 증가함에 따라, 제1 전극(117a)과 제2 전극(118)이 중첩하는 면적이 증가하므로 커패시턴스도 증가한다.
상기에서 설명한 바와 같이, 도 74 내지 도 84에 도시된 본 실시 예들에 따른 스타일러스 펜(10)은 간단한 구조를 사용하여 공진 회로부(12)의 커패시턴스를 변화시키므로, 스타일러스 펜의 필압 검출이 가능하고, 스타일러스 펜의 제조 비용을 낮출 수 있는 장점이 있다. 또한, 스타일러스 펜에 의한 정밀한 필압을 측정할 수 있는 장점이 있다.
도 85는 도 4에 도시된 스타일러스 펜의 공진 회로부(12)의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 85에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜(10)은 하우징(16) 내에 위치한 심체(11)와 페라이트 코어(115), 페라이트 코어(115)에 권선된 코일(116), 하우징(16)의 내측에 위치한 자성체(117)를 포함한다. 여기서, 하우징(16)은 바디부로도 명명될 수 있다.
심체(11)는 페라이트 코어(115)의 관통홀에 삽입되어 있다. 심체(11)의 일단은 스타일러스 펜(10)의 펜 팁으로서 기능한다. 심체(11)의 z축 방향 압력에 의해 페라이트 코어(115)가 연동하여 z축 방향으로 이동할 수 있다.
페라이트 코어(115)가 z축 방향으로 이동하면, 페라이트 코어(115)와 자성체(117) 사이의 상대적인 위치가 변화하고, 이로 인해 자속 밀도가 변화한다. 자속 밀도 변화에 의해 인덕터부(14)의 인덕턴스가 변화한다. 페라이트 코어(115)와 자성체(117) 사이의 거리가 감소하면 인덕턴스가 증가하고, 페라이트 코어(115)와 자성체(117) 사이의 거리가 증가하면 인덕턴스가 감소한다.
자성체(117)의 투자율은 페라이트 코어(115)의 투자율와 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 자성체(117)의 투자율이 페라이트 코어(115)의 투자율보다 더 큰 경우, 자성체(117)의 투자율이 페라이트 코어(115)의 투자율보다 작은 경우에 비해, 페라이트 코어(115)와 자성체(117) 사이의 상대적인 위치 변화에 따른 자속 밀도 변화도 더 크다.
본 도면에서는 페라이트 코어(115)이 원기둥 형태이고, 자성체(117)가 페라이트 코어(115)를 감싸는 링(ring) 형태인 것으로 도시되어 있으나, 페라이트 코어(115)와 자성체(117)의 형태는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 페라이트 코어(115)와 자성체(117)의 형태는 원기둥, 다각기둥, 적어도 일부분이 곡면인기둥 형태, 배흘림기둥 형태, 각뿔대 형태, 원뿔대, 토로이드 형태 등으로 형성될 수 있다. 자성체(117)는 하우징(16)에 시트 형태로 부착되거나, 분말 형태로 도포될 수도 있다.
심체(11)의 일단에 가해지는 압력이 증가할수록 페라이트 코어(115)가 z축 방향으로 이동한다. 페라이트 코어(115)의 z축 방향으로의 이동에 따라, 페라이트 코어(115)와 자성체(117) 사이의 거리가 증가한다. 그러면, 인덕터부(14)의 인덕턴스 값이 감소한다.
이하에서는 도 85에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 스타일러스 펜의 다양한 변형 예들을 구체적으로 설명한다.
도 86은 제1 양태에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 일부 구조를 나타낸 도면이고, 도 87은 제1 양태에 따른 스타일러스 펜의 인덕턴스 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 86에서 스타일러스 펜(10)을 xz평면을 따라 절단한 단면이 도시된다.
도 86의 (a)에 도시된 바와 같이, 심체(11)는 페라이트 코어(115)와 결합되어 있다. 이로써 심체(11)에 가해지는 압력에 의해 페라이트 코어(115)가 이동한다.
일측에 심체(11)가 위치한 페라이트 코어(115)의 타측에는 제1 부재(111)가 배치된다. 페라이트 코어(115)가 z축 방향으로 이동할 때 제1 부재(111)도 z축 방향으로 이동할 수 있다. 제1 부재(111)와 하우징(16)의 내부에 위치한 지지부재(161) 사이에는 탄성 부재(121)가 배치된다. 탄성 부재(121)는 지지 부재(161)에 의해 지지된다. 제1 부재(111)의 일단에는 제2 부재(120)가 배치된다. 제2 부재(120)는 하우징(16)의 내측면에 위치한 걸림 부재(162)에 체결될 수 있다. 걸림부재(162)는 제1 부재(111)를 z축 반대 방향으로 누르는 탄성 부재(121)에 의해 심체(11)가 하우징(16)의 외부로 탈거하는 것을 방지한다.
도 86의 (b)에 도시된 바와 같이, 심체(11)의 z축 방향 이동에 따라 페라이트 코어(115)와 제1 부재(111)도 z축 방향으로 이동할 수 있다. 탄성 부재(121)는 제1 부재(111)가 z축 방향으로 이동함에 따라 z축 방향으로 압축될 수 있다. 이때, 탄성 부재(121)의 탄성력의 방향은 z축의 반대 방향이다. 따라서 심체(11)에 가해지는 압력이 제거되면, 도 86의 (a)와 같이 탄성력에 의해 탄성 부재(121)가 복원된다.
페라이트 코어(115)이 z축 방향으로 이동함에 따라, 페라이트 코어(115)와 자성체(117) 사이의 거리가 증가한다.
그러면 도 87에 도시한 바와 같이, 스타일러스 펜(10)이 터치 스크린(20)에 접촉하는 경우, 페라이트 코어(115)가 자성체(117)로부터 이격되므로, 인덕턴스가 감소한다. 또한, 필압이 증가할수록, 페라이트 코어(115)와 자성체(117) 사이의 거리가 더 증가하므로, 인덕턴스가 더 감소한다.
도 88은 도 86의 자성체의 구조를 나타낸 도면이다.
하우징(16) 내부에서 자성체(117)의 분포가 상이할 수 있다. 자성체(117)는 z축 방향에 따라 상이한 분포로 위치할 수 있다. 예를 들어, 자성체(117)는 z축 방향에 따라 두께 및/또는 면적이 상이할 수 있다.
도 88의 (a)를 참조하면, 하우징(16)의 내측면의 각 자성체(1170 내지 1175)의 형상은 z축 방향을 따라 x축 방향의 길이가 상이하다. 이로써 페라이트 코어(115)이 z축 방향으로 이동함에 따라, 자속 밀도의 변화량이 변화한다.
도 88의 (b)를 참조하면, 자성체(117)는 복수의 자성체(117a 내지 117e)를 포함하고, z축 방향을 따라 복수의 자성체(117a 내지 117e)의 면적이 점점 작아진다.
이외에도 z축 방향에 따라 자성체(117) 분포가 상이하도록, 자성체(117)는 다양한 방식으로 위치할 수 있다.
예를 들어, 도 86을 다시 참조하면, 스타일러스 펜(10)이 약한 필압으로 터치 스크린(20)에 접촉하는 경우, 자성체(117)가 높은 분포로 위치한 영역 이내에서 페라이트 코어(115)가 이동하므로, 압력 증가에 따른 인덕턴스 감소가 크다.
스타일러스 펜(10)이 강한 필압으로 터치 스크린(20)에 접촉하는 경우, 자성체(117)가 낮은 분포로 위치한 영역 이내에서 페라이트 코어(115)이 이동하므로, 압력 증가에 따른 인덕턴스 감소가 작다.
즉, 터치 스크린(20)에 접촉하고 있지 않은 스타일러스 펜(10)의 인덕턴스와 터치 스크린(20)에 접촉한 스타일러스 펜(10)의 인덕턴스 차이가 크다.
따라서 터치 스크린(20)은 스타일러스 펜(10)의 급격한 인덕턴스 변화에 의한 신호변화를 인식하여 스타일러스 펜(10)의 접촉 여부를 결정할 수 있다.
도 89는 제2 양태에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 일부 구조를 나타낸 도면이다.
도 89의 (a)에 도시된 바와 같이, 도 86의 (a)에 도시된 제1 양태의 스타일러스 펜과 비교하면, 본 양태의 스타일러스 펜은 자성체(117)가 하우징(16)의 내측면에서 소정 높이로 돌출되어 있을 수 있다.
도 89의 (b)에 도시된 바와 같이, 심체(11)의 z축 방향 이동에 따라 페라이트 코어(115)와 제1 부재(111)도 z축 방향으로 이동할 수 있다. 탄성 부재(121)는 제1 부재(111)가 z축 방향으로 이동함에 따라 z축 방향으로 압축될 수 있다. 이때, 탄성 부재(121)의 탄성력의 방향은 z축의 반대 방향이다. 따라서 심체(11)에 가해지는 압력이 제거되면, 도 89의 (a)와 같이 탄성력에 의해 탄성 부재(121)가 복원된다.
페라이트 코어(115)이 z축 방향으로 이동함에 따라, 페라이트 코어(115)와 자성체(117) 사이의 거리가 증가한다. 스타일러스 펜(10)이 터치 스크린(20)에 접촉하는 경우, 페라이트 코어(115)가 자성체(117)로부터 이격되므로, 인덕턴스가 감소한다. 또한, 필압이 증가할수록, 페라이트 코어(115)와 자성체(117) 사이의 거리가 더 증가하므로, 인덕턴스가 더 감소한다.
도 90은 제3 양태에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 일부 구조를 나타낸 도면이고, 도 91은 제3 양태에 따른 스타일러스 펜의 인덕턴스 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 90의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 양태의 스타일러스 펜과 비교하면, 본 양태의 스타일러스 펜은 자성체(117)가 제1 부재(111)와 가까운 위치에 위치한다.
도 90의 (b)에 도시된 바와 같이, 심체(11)의 z축 방향 이동에 따라 페라이트 코어(115)와 제1 부재(111)도 z축 방향으로 이동할 수 있다. 탄성 부재(121)는 제1 부재(111)가 z축 방향으로 이동함에 따라 z축 방향으로 압축될 수 있다. 이때, 탄성 부재(121)의 탄성력의 방향은 z축의 반대 방향이다. 따라서 심체(11)에 가해지는 압력이 제거되면, 도 90의 (a)와 같이 탄성력에 의해 탄성 부재(121)가 복원된다.
페라이트 코어(115)이 z축 방향으로 이동함에 따라, 페라이트 코어(115)와 자성체(117) 사이의 거리가 감소한다.
스타일러스 펜(10)이 터치 스크린(20)에 접촉하는 경우, 페라이트 코어(115)가 자성체(117)로 근접하므로, 도 91에 도시한 바와 같이, 인덕턴스가 증가한다. 또한, 필압이 증가할수록, 페라이트 코어(115)와 자성체(117) 사이의 거리가 더 감소하므로, 인덕턴스가 더 증가한다.
도 92는 제4 양태에 따른 스타일러스 펜의 공진 회로부의 일부 구조를 나타낸 도면이다.
도 92의 (a)에 도시된 바와 같이, 제3 양태의 스타일러스 펜과 비교하면, 본 양태의 스타일러스 펜은 자성체(117)가 하우징(16)의 내측면에서 소정 높이로 돌출되어 있을 수 있다.
도 92의 (b)에 도시된 바와 같이, 심체(11)의 z축 방향 이동에 따라 페라이트 코어(115)와 제1 부재(111)도 z축 방향으로 이동할 수 있다. 탄성 부재(121)는 제1 부재(111)가 z축 방향으로 이동함에 따라 z축 방향으로 압축될 수 있다. 이때, 탄성 부재(121)의 탄성력의 방향은 z축의 반대 방향이다. 따라서 심체(11)에 가해지는 압력이 제거되면, 도 92의 (a)와 같이 탄성력에 의해 탄성 부재(121)가 복원된다.
페라이트 코어(115)이 z축 방향으로 이동함에 따라, 페라이트 코어(115)와 자성체(117) 사이의 거리가 감소한다. 스타일러스 펜(10)이 터치 스크린(20)에 접촉하는 경우, 페라이트 코어(115)가 자성체(117)로 근접하므로, 인덕턴스가 증가한다. 또한, 필압이 증가할수록, 페라이트 코어(115)와 자성체(117) 사이의 거리가 더 감소하므로, 인덕턴스가 더 증가한다.
상기에서 설명한 바와 같이, 도 85 내지 도 92에 도시된 본 실시 예들에 따른 스타일러스 펜(10)은 간단한 구조를 사용하여 공진 회로부(12)의 인덕턴스를 변화시키므로, 스타일러스 펜의 필압 검출이 가능하고, 스타일러스 펜의 제조 비용을 낮출 수 있는 장점이 있다. 또한, 스타일러스 펜에 의한 정밀한 필압을 측정할 수 있는 장점이 있다.
도 93은 도 4에 도시된 스타일러스 펜의 공진 회로부(12)의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 93을 참조하면, 스타일러스 펜(10c)의 공진 회로부(12)는 커패시터부(13)와 인덕터부(14)를 포함할 수 있다. 인덕터부(14)는 페라이트 코어(115), 및 페라이트 코어(115)에 권선된 코일(116)을 포함할 수 있다. 인덕터부(14)는 자성체(117)를 더 포함할 수 있다.
페라이트 코어(115)에는 관통공이 축심 방향(미도시)(도 93의 Z축 방향)을 따라 형성될 수 있다. 이 관통공은 심체(11)를 삽입 통과시키도록 형성되며, 심체(11)는 이 관통공에 삽입될 수 있다. 따라서, 심체(11)의 교체가 필요한 경우, 페라이트 코어(115)로부터 심체(11)만 분리하여 교체할 수 있어 교체가 용이한 장점이 있다.
심체(11)의 일 단부는 스타일러스 펜(10c)의 펜 팁으로서 기능할 수 있다. 펜 팁으로 기능하는 심체(11)의 일 단부는, 페라이트 코어(115)의 일 면에 형성된 관통공의 개구를 통해 페라이트 코어(115)의 외부에 노출될 수 있다. 심체(11)는 펜 팁으로 기능하는 일 단부에 축심 방향의 압력이 가해지면, 페라이트 코어(115)의 관통공을 따라, 즉 Z축 방향으로 이동할 수 있다. 이에 반해, 페라이트 코어(115)는 스타일러스 펜(10c)의 하우징(15) 내부에서 그 위치가 고정될 수 있다. 즉, 페라이트 코어(115)는 심체(11)에 가해지는 필압과 상관없이 하우징(15) 내 특정 위치에 고정될 수 있다. 이 실시예에서는, 페라이트 코어(115) 및 코일(116)을 자성체(117) 보다 아래 즉, 심체(11)의 펜 팁 부분에 가깝게 고정시킴으로써, 성능을 향상시키고 양산성을 확보하였다. 여기서, 하우징(15)은 바디부로도 명명될 수 있다.
심체(11)의 타 단부에는 자성체(117)가 결합될 수 있다. 심체(11)의 타 단부는 페라이트 코어(115)의 타면에 형성된 관통공의 개구를 통과해 자성체(117)에 접촉할 수 있다. 자성체(117)는 심체(11)가 Z축 방향으로 이동하면, 심체(11)의 움직임을 따라 Z축 방향으로 이동할 수 있다.
하우징(15) 내부에는 고정 부재(119)가 위치할 수 있다. 고정 부재(119)는 하우징(15) 내부에 고정되어 심체(11) 및 자성체(117)의 변위량을 제한할 수 있다. 고정 부재(119)와 자성체(117) 사이에는 탄성 부재(118)가 위치할 수 있다. 탄성 부재(118)는 고정 부재(119)에 의해 지지될 수 있다. 심체(11)에 Z축 방향의 압력이 가해져 자성체(117)가 고정 부재(119) 측으로 이동할 때, 탄성 부재(118)는 Z축 방향으로 압축될 수 있다. 심체(11)에 가해지는 Z축 방향의 압력이 존재하기 않거나, 또는 심체(11)에 가해지는 Z축 방향의 압력이 탄성 부재(118)의 탄성력보다 작은 경우, 자성체(117) 및 심체(11)는 탄성 부재(118)의 탄성력에 의해 초기 위치로 이동하거나, 또는 초기 위치를 유지할 수 있다. 탄성 부재(118)는 스프링, 탄성 고무 등 탄성력을 갖는 재료로 형성될 수 있다.
심체(11)가 Z축 방향으로 이동하면, 이에 연동하여 자성체(117)가 Z축 방향으로 이동하므로, 페라이트 코어(115)로부터 Z축 방향으로 이격될 수 있다. 따라서, 페라이트 코어(115)와 자성체(117) 사이의 상대적인 위치가 가변될 수 있다.
도 94은 도 93의 스타일러스 펜의 필압에 따른 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 94의 (a)를 참조하면, 심체(11)가 터치 스크린(도 1의 도면부호 20 참조)에 접촉하지 않은 상태에서('Hover' 상태), 심체(11) 및 자성체(117)는 이동 없이 초기 위치를 유지할 수 있다. 이에 따라, 페라이트 코어(115)와 자성체(117)는 서로 접촉하거나, 또는 매우 근접한 이격 거리를 유지할 수 있다.
도 94의 (b)를 참조하면, 심체(11)의 일 단부가 터치 스크린(20)에 접촉하면('Contact' 상태), 접촉 시 심체(11)에 가해지는 압력에 의해 심체(11) 및 자성체(117)가 Z축 방향으로 이동할 수 있다. 이 때, 페라이트 코어(115)는 필압과 상관없이 하우징(15) 내 고정된 위치를 유지하므로, 페라이트 코어(115)와 자성체(117)가 서로 이격되거나, 또는 페라이트 코어(115)와 자성체(117) 사이의 이격 거리가 증가될 수 있다.
도 94의 (c)를 참조하면, 심체(11) 및 자성체(117)는 심체(11)의 일 단부가 터치 스크린(20)에 접촉한 후에 필압이 점차 증가되면('Pressure' 상태), 심체(11)에 가해지는 필압에 따라 Z축 방향으로 추가 이동할 수 있다. 즉, 심체(11) 및 자성체(117)는 필압이 증가할수록 Z축 방향으로 더 이동할 수 있다. 따라서, 페라이트 코어(115)와 자성체(117) 사이의 이격 거리 또한 필압이 증가할수록 더 증가될 수 있다.
자성체(117)는 페라이트 코어(115)와 투자율이 동일하거나 또는 상이한 물질로 구성될 수 있다. 일 예로, 자성체(117)는 페라이트 코어(115)와 동일한 투자율을 갖는 페라이트로 형성될 수 있다. 이러한 자성체(117)는 코일(116)의 인덕턴스에 영향을 줄 수 있으며, 페라이트 코어(115)와 자성체(117) 간의 상대적인 위치 변화는 자속 밀도의 변화량을 변화시켜 공진 회로부(12)의 인덕턴스를 변화 시킬 수 있다.
도 95은 도 93의 스타일러스 펜의 공진 회로부의 등가 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 93 및 도 95을 함께 참조하면, 자성체(117)가 필압에 따라서 이동하면, 인덕터부(14)의 인덕턴스(L)는 필압에 따라서 가변될 수 있다. 이 가변 인덕턴스(L)는 페라이트 코어(115)와 자성체(117) 간의 이격 거리가 증가할수록 인덕턴스 값이 점차 감소할 수 있다. 즉, 심체(11)에 가해지는 필압이 증가하여 페라이트 코어(115)와 자성체(117) 간의 이격 거리가 증가할수록 공진 회로부(12)의 인덕턴스 값은 점차 감소할 수 있다.
인덕터부(14)의 인덕턴스(L)가 변경되면, 공진 회로부(12)의 공진 주파수가 변경된다. 따라서, 이 실시예에서는 스타일러스 펜(10c)에 필압이 가해지면, 인덕턴스의 변화로 인해 공진 회로부(12)의 공진 주파수가 변경될 수 있다. 공진 회로부(12)의 공진 주파수가 변경되면, 스타일러스 펜(10c)에서 터치 스크린(도 1의 도면 부호 20 참조)의 구동 신호에 응답하여 출력하는 전자기 신호의 위상이 변경 된다. 그러면 터치 컨트롤러(도 4의 도면 부호 262 참조)는 스타일러스 펜(10c)에서 출력되는 전자기 신호의 변경된 위상으로부터 공진 회로부(12)의 인덕턴스 변화량을 산출하여 필압을 검출 할 수 있다.
도 96은 도 4에 도시된 스타일러스 펜의 공진 회로부(12)의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 96을 참조하면, 스타일러스 펜(10d)의 공진 회로부(12)는 커패시터부(13)와 인덕터부(14)를 포함할 수 있다. 커패시터부(13)는 인덕터부(14)의 코일(116)에 전기적으로 연결되는 하나 이상의 공진 커패시터(C)를 포함할 수 있다. 커패시터부(13)는 코일(116)에 선택적으로 연결되며 코일(116)과 연결 시 공진 커패시터(C)와 병렬로 연결되는 추가 커패시터(CP)를 더 포함할 수 있다.
페라이트 코어(115)에는 심체(11)를 삽입 통과시키도록 형성된 관통공이 축심 방향(도 96의 Z축 방향)을 따라 형성되어 있고, 심체(11)는 이 관통공에 삽입될 수 있다. 페라이트 코어(115)는 스타일러스 펜(10d)의 하우징(15) 내부에서 그 위치가 고정될 수 있다. 이 실시예에서는, 페라이트 코어(115) 및 코일(116)을 스위칭 부재(120) 보다 아래 즉, 심체(11)의 펜 팁 부분에 가깝게 고정시킴으로써, 성능을 향상시키고 양산성을 확보하였다.
심체(11)의 일 단부는 스타일러스 펜(10d)의 펜 팁으로서 기능할 수 있다. 펜 팁으로 기능하는 심체(11)의 일 단부는 페라이트 코어(115)의 일 면에 형성된 관통공의 개구를 통해 페라이트 코어(115)의 외부에 노출될 수 있다. 펜 팁으로 기능하는 심체(11)의 일 단부에 축심 방향의 압력이 가해지면, 심체(11)는 페라이트 코어(115)의 관통공을 따라(즉, Z축 방향으로) 이동할 수 있다.
스타일러스 펜(10d)은 가동부(121) 및 고정부(122)를 포함하는 스위칭 부재(20)를 더 포함할 수 있다. 가동부(121)는 심체(11)의 타 단부에 결합될 수 있다. 심체(11)의 타 단부는 페라이트 코어(115)의 타면에 형성된 관통공의 개구를 통과해 가동부(121)에 접촉할 수 있다. 가동부(121)는 심체(11)가 Z축 방향으로 이동하면, 심체(11)의 움직임을 따라 Z축 방향으로 이동할 수 있다. 고정부(122)는 페라이트 코어(115)와 가동부(121) 사이에 위치하며, 고정된 위치를 유지할 수 있다. 일 예로, 고정부(122)는 페라이트 코어(115)에서 가동부(121)와 마주하는 단부에 그 위치가 고정될 수 있다. 이러한 구조의 스위칭 부재(120)에서, 가동부(121)는 심체(11)의 움직임에 따라 고정부(122)와 접촉하거나, 고정부(122)로부터 이격될 수 있다.
하우징(15) 내부의 커패시터부(13)와 인덕터부(14) 사이에는 심체(11) 및 가동부(121)의 변위량을 제한하기 위한 고정 부재(119)가 위치할 수 있다. 고정 부재(119)와 자성체(117) 사이에는 탄성 부재(118)가 위치할 수 있다. 탄성 부재(118)는 고정 부재(119)에 의해 지지될 수 있다. 심체(11)에 Z축 방향의 압력이 가해져 심체(11) 및 가동부(121)가 고정 부재(119) 측으로 이동할 때, 탄성 부재(118)는 Z축 방향으로 압축될 수 있다. 심체(11)에 가해지는 Z축 방향의 압력이 존재하지 않거나, 또는 심체(11)에 가해지는 Z축 방향의 압력이 탄성 부재(118)의 탄성력보다 작은 경우, 가동부(121) 및 심체(11)는 탄성 부재(118)의 탄성력에 의해 초기 위치로 이동하거나, 또는 초기 위치를 유지할 수 있다.
도 97는 도 96의 스타일러스 펜의 필압에 따른 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 97의 (a)를 참조하면, 심체(11)가 터치 스크린(20)에 접촉하지 않은 상태에서는('Hover' 상태), 심체(11)에 Z축 방향으로 가해지는 압력이 존재하지 않고, 심체(11) 및 가동부(121)가 이동 없이 초기 위치를 유지할 수 있다. 이에 따라, 가동부(121)는 고정부(122)와 접촉한 상태를 유지할 수 있다.
도 97의 (b)를 참조하면, 심체(11)의 일 단부가 터치 스크린(20)에 접촉하면('Contact' 상태), 접촉 시 심체(11)에 가해지는 압력에 의해 심체(11) 및 가동부(121)가 Z축 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 가동부(121)는 고정부(122)로부터 이격될 수 있다.
가동부(121) 및 고정부(122)는 각각 기판, 및 기판 상에 형성된 하나 이상의 도전성 컨택(125, 126)을 포함할 수 있다. 가동부(121)는 추가 커패시터(CP)에 전기적으로 연결되는 하나 이상의 도전성 컨택(125)을 포함할 수 있다. 고정부(122)는 코일(116)에 전기적으로 연결되는 하나 이상의 컨택(126)을 포함할 수 있다. 이 컨택들(125, 126)은 가동부(121)의 기판 및 고정부(122)의 기판에서 서로 마주하는 면에 서로 대향하게 형성될 수 있다. 따라서, 컨택들(125, 126)은 가동부(121) 및 고정부(122)의 접촉 상태에 따라 서로 접촉하거나 이격되어, 추가 커패시터(CP)와 코일(116) 사이의 전기적 연결을 스위칭하도록 동작할 수 있다.
도 98은 도 96의 스타일러스 펜의 공진 회로부의 등가 회로를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 98을 예로 들면, 가동부(121)의 컨택들(125-1, 125-2)이 추가 커패시터(CP)의 양 단에 각각 연결되고, 고정부(122)의 컨택들(126-1, 126-2)이 코일(116)의 양 단부에 각각 연결되어 있다. 이에 따라, 가동부(121)와 고정부(122)가 서로 접촉하면, 가동부(121)의 컨택(125-1) 및 고정부(122)의 컨택(126-1)이 서로 접촉한다. 가동부(121)의 컨택(125-2) 및 고정부(122)의 컨택(126-2)이 서로 접촉하면, 추가 커패시터(CP)가 공진 커패시터(C)와 함께 코일(116)에 병렬로 연결될 수 있다. 반면에, 가동부(121) 및 고정부(122)가 서로 이격되어 가동부(121)의 컨택(125-1)과 고정부(122)의 컨택(126-1), 그리고 가동부(121)의 컨택(125-2)과 고정부(122)의 컨택(126-2)의 전기적인 연결이 해제되면, 추가 커패시터(CP)는 공진 커패시터(C) 및 코일(116)로부터 전기적으로 분리되고, 이로 인해 공진 회로부(12)의 커패시턴스가 감소할 수 있다.
공진 회로부(12)의 커패시턴스가 변경되면, 공진 회로부(12)의 공진 주파수가 변경된다. 따라서, 이 실시 예에서는 스타일러스 펜(10d)이 터치 스크린(20)에 접촉 시 추가 커패시터(CP)의 연결 해제로 인해, 공진 회로부(12)의 공진 주파수가 변경될 수 있다. 공진 회로부(12)의 공진 주파수가 변경되면, 스타일러스 펜(10d)에서 터치 스크린(도 1의 도면 부호 20 참조)의 구동 신호에 응답하여 출력하는 전자기 신호의 위상이 변경된다. 그러면 터치 컨트롤러(도 4의 도면 부호 262 참조)는 스타일러스 펜(10d)에서 출력되는 전자기 신호의 변경된 위상으로부터 공진 회로부(12)의 커패시턴스 변화를 감지하여 터치 스크린(20)에 대한 접촉 여부를 검출할 수 있다.
도 99은 도 4에 도시된 스타일러스 펜의 공진 회로부(12)의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 99을 참조하면, 스타일러스 펜(10e)의 공진 회로부(12)는 커패시터부(13)와 인덕터부(14)를 포함할 수 있다. 인덕터부(14)는 페라이트 코어(115) 및 페라이트 코어(115)에 권선된 코일(116)을 포함하며, 자성체(117)를 더 포함할 수 있다. 커패시터부(13)는 하나 이상의 공진 커패시터(C)를 포함하며, 추가 커패시터(CP)를 더 포함할 수 있다.
페라이트 코어(115)에는 심체(11)를 삽입 통과시키도록 형성된 관통공이 축심 방향(도 99의 Z축 방향)을 따라 형성되어 있고, 심체(11)는 이 관통공에 삽입되어 있다. 페라이트 코어(115)는 스타일러스 펜(10e)의 하우징(15) 내부에서 그 위치가 고정될 수 있다. 이 실시예에서는, 페라이트 코어(115) 및 코일(116)을 자성체(117) 및 스위칭 부재(120) 보다 아래 즉, 심체(11)의 펜 팁 부분에 가깝게 고정시킴으로써, 양산성을 확보하였다.
심체(11)의 일 단부는 스타일러스 펜(10e)의 펜 팁으로서 기능할 수 있다. 펜 팁으로 기능하는 심체(11)의 일 단부는 페라이트 코어(115)의 일 면에 형성된 관통공의 개구를 통과해 페라이트 코어(115)의 외부에 노출될 수 있다. 펜 팁으로 기능하는 일 단부에 축심 방향의 압력이 가해지면, 심체(11)는 페라이트 코어(115)의 관통공을 따라(즉, Z축 방향으로) 이동할 수 있다.
심체(11)의 타 단부에는 자성체(117)가 결합될 수 있다. 자성체(117)는 심체(11)가 Z축 방향으로 이동하면, 심체(11)의 움직임을 따라 Z축 방향으로 이동할 수 있다.
스타일러스 펜(10e)은 가동부(121) 및 고정부(122)를 포함하는 스위칭 부재(20)를 더 포함할 수 있다. 가동부(121)는 심체(11)의 타 단부에 결합하며, 자성체(117)와 페라이트 코어(115) 사이에 위치할 수 있다. 심체(11)의 타 단부는 페라이트 코어(115)의 타면에 형성된 관통공의 개구를 통해 가동부(121)에 접촉할 수 있다. 가동부(121)는 자성체(117)와 함께 심체(11)의 움직임에 따라 축심 방향(도 11의 Z축 방향)으로 이동될 수 있다. 고정부(122)는 페라이트 코어(115)와 가동부(121) 사이에 위치하며, 고정된 위치를 유지할 수 있다. 일 예로, 고정부(122)는 페라이트 코어(115)에서 가동부(121)와 마주하는 단부에 결합될 수 있다. 이러한 구조의 스위칭 부재(120)에서, 가동부(121)는 심체(11)의 움직임에 따라 고정부(122)와 접촉하거나, 고정부(122)로부터 이격될 수 있다.
하우징(15) 내부의 커패시터부(13)와 인덕터부(14) 사이에는 심체(11) 및 가동부(121)의 변위량을 제한하기 위한 고정 부재(119)가 위치할 수 있다. 고정 부재(119)와 자성체(117) 사이에는 탄성 부재(118)가 위치할 수 있다. 탄성 부재(118)는 심체(11)에 가해지는 Z축 방향의 압력이 존재하기 않거나, 또는 심체(11)에 가해지는 Z축 방향의 압력이 탄성 부재(118)의 탄성력보다 작은 경우, 탄성력을 통해 심체(11), 자성체(117) 및 가동부(121)를 초기 위치로 복원시키는 기능을 수행할 수 있다.
도 100는 도 99의 스타일러스 펜의 필압에 따른 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 100의 (a)를 참조하면, 심체(11)가 터치 스크린(20)에 접촉하지 않은 상태에서는('Hover' 상태), 심체(11)에 Z축 방향으로 가해지는 압력이 존재하지 않고, 심체(11)가 이동 없이 초기 위치를 유지할 수 있다. 따라서, 가동부(121) 및 자성체(117) 또한 이동 없이 초기 위치를 유지할 수 있다. 초기 위치에서, 가동부(121)는 고정부(122)와 접촉한 상태이며, 페라이트 코어(115)와 자성체(117)는 매우 근접한 이격 거리(가동부(121) 및 고정부(122)의 Z축 방향으로의 높이에 대응함)를 유지할 수 있다.
도 100의 (b)를 참조하면, 심체(11)의 일 단부가 터치 스크린(20)에 접촉하면('Contact' 상태), 접촉 시 심체(11)에 가해지는 압력에 의해 심체(11)가 Z축 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 가동부(121)가 고정부(122)로부터 이격되고, 자성체(117)와 페라이트 코어(115) 간의 이격 거리 또한 심체(11)의 이동 거리만큼 증가할 수 있다.
도 100의 (c)를 참조하면, 심체(11)의 일 단부가 터치 스크린(20)에 접촉한 후에 필압이 점차 증가되면('Pressure' 상태), 심체(11)는 필압에 따라 Z축 방향으로 추가 이동할 수 있다. 이에 따라, 가동부(121)와 자성체(117) 또한 심체(11)의 추가 이동 거리만큼 Z축 방향으로 추가로 이동하고, 자성체(117)와 페라이트 코어(115) 간의 이격 거리 또한 추가로 증가할 수 있다.
가동부(121) 및 고정부(122)는 각각 기판, 및 기판 상에 형성된 하나 이상의 컨택(125, 126)을 포함할 수 있다. 가동부(121)는 추가 커패시터(CP)에 전기적으로 연결되는 하나 이상의 컨택(125)을 포함할 수 있다. 고정부(122)는 코일(116)에 전기적으로 연결되는 하나 이상의 컨택(126)을 포함할 수 있다. 이 컨택들(125, 126)은 가동부(121)의 기판 및 고정부(122)의 기판에서 서로 마주하는 면에 서로 대향하게 형성될 수 있다. 따라서, 컨택들(125, 126)은 가동부(121) 및 고정부(122)의 접촉 상태에 따라 서로 접촉하거나 이격되어, 추가 커패시터(CP)와 코일(116) 사이의 전기적 연결을 스위칭하도록 동작할 수 있다.
도 101은 도 99의 스타일러스 펜의 공진 회로부의 등가 회로를 개략적으로 도시한 도면이다. 또한, 도 102는 도 99의 스타일러스 펜의 필압에 따른 LC 값 변화를 예를 들어 도시한 그래프이고, 도 103는 도 99의 스타일러스 펜의 주파수 응답 특성을 예를 들어 도시한 그래프이다.
도 101을 예로 들면, 가동부(121)의 컨택들(125-1, 125-2)이 추가 커패시터(CP)의 양 단에 각각 연결되고, 고정부(122)의 컨택들(126-1, 126-2)이 코일(116)의 양 단에 각각 연결되어 있다. 이에 따라, 가동부(121)와 고정부(122)가 서로 접촉하면, 컨택(125-1) 및 컨택(126-1)이 서로 접촉하고, 컨택(125-2) 및 컨택(126-2)이 서로 접촉하여, 추가 커패시터(CP)가 공진 커패시터(C)와 함께 코일(116)에 병렬로 연결될 수 있다. 반면에, 가동부(121) 및 고정부(122)가 서로 이격되어 컨택(125-1)과 컨택(126-1), 그리고 컨택(125-2)과 컨택(126-2)의 전기적인 연결이 해제되면, 추가 커패시터(CP)는 공진 커패시터(C) 및 코일(116)로부터 분리되고, 이로 인해 공진 회로부(12)의 커패시턴스가 감소할 수 있다.
또한, 페라이트 코어(115)와 자성체(117) 사이의 거리 변화는 공진 회로부(12)의 인덕턴스를 가변시킬 수 있다. 따라서, 공진 회로부(12)는 도 101에 도시된 바와 같이, 필압에 따라서 인덕턴스 값이 가변되는 인덕터부(14)를 포함할 수 있다. 인덕터부(14)의 인덕턴스 값은 페라이트 코어(115)와 자성체(117) 간의 이격 거리가 증가할수록 점차 감소할 수 있다.
따라서, 공진 회로부(12)의 LC 값은, 심체(11)에 가해지는 필압이 증가할수록 점차 감소될 수 있다. 도 102는 이러한 필압의 변화에 따른 LC 값 변화를 예로 들어 도시한 것으로서, Th 구간은 스타일러스 펜(10e)의 심체(11)가 터치 스크린(20)과 접촉하지 않은 구간(도 100의 'Hover' 상태)을 나타내고, Tc 지점은 스타일러스 펜(10e)의 심체(11)가 터치 스크린(20)에 접촉한 직후(도 100의 'Contact' 상태)를 나타내며, Tp 구간은 스타일러스 펜(10e)에 가해지는 필압이 점차 증가하는 구간(도 100의 'Pressure' 상태)를 나타낸다.
도 102를 참조하면, 공진 회로부(12)의 LC 값은 스타일러스 펜(10e)의 심체(11)가 터치 스크린(20)에 접촉하기 이전(Th)까지 일정한 값을 유지하다가, 심체(11)가 터치 스크린(20)에 접촉하여 가동부(121)와 고정부(122)가 이격된 직후(Tc)에는 급격히 감소한다. 또한, 스타일러스 펜(10e)이 터치 스크린(20)에 접촉한 이후에 스타일러스 펜(10e)에 필압이 가해지는 구간(Tp)에서는, 필압에 따라 공진 회로부(12)의 LC 값이 추가로 감소할 수 있다. 즉, 이 구간(Tp)에서는 스타일러스 펜(10e)에 가해지는 필압이 증가할수록, 공진 회로부(12)의 LC 값이 점차적으로 감소할 수 있다. 도 102를 참조하면, 공진 회로부(12)의 LC 값은 'Hover' 상태 >'Contact' 상태 > 'Pressure' 상태로 나타난다. 또한, 심체(11)가 터치 스크린(20)에 접촉한 직후에는, 이후 필압이 점차 증가하는 상태에서 보다 LC 값의 변화량이 크게 나타난다.
공진 회로부(12)의 인덕턴스 및 커패시턴스가 변경되면, 공진 회로부(12)의 공진 주파수와 Q 값 또한 변경될 수 있다. 공진 회로부(12)의 공진 주파수는, 공진 회로부(12)의 인덕턴스가 감소할수록 증가하며, Q 값은 인덕턴스가 감소할수록 감소할 수 있다. 따라서, 도 103에 도시된 바와 같이, 이 실시 예에 따른 공진 회로부(12)에서 출력되는 공진 신호(Vpen)의 주파수 특성은, 심체(11)의 이동 거리가 클수록 즉, 필압이 증가할수록, 공진 주파수가 증가하고('Hover' 상태 < 'Contact' 상태 < 'Press' 상태), Q 값이 감소('Hover' 상태 > 'Contact' 상태 > 'Press' 상태)할 수 있다.
공진 회로부(12)의 공진 주파수가 변경되면, 스타일러스 펜(10e)에서 터치 스크린(도 1의 도면 부호 20 참조)의 구동 신호에 응답하여 출력하는 전자기 신호의 위상이 변경된다. 그러면 터치 컨트롤러(도 4의 도면 부호 262 참조)는 스타일러스 펜(10e)에서 출력되는 전자기 신호의 변경된 위상으로부터 공진 회로부(12)의 LC 값 변화를 산출하고, 이를 토대로 터치 스크린(20)에 대한 스타일러스 펜(10e)의 접촉 여부 및 필압을 검출할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 도 93 내지 도 103에 도시된 실시예들에 따른 스타일러스 펜(10c, 10d, 10e)은 간단한 구조를 사용하여 공진 회로부(12)의 인덕턴스 및 커패시턴스 중 적어도 하나 또는 둘 다를 변화시키므로, 필압 검출이 가능한 스타일러스 펜의 제조 비용을 낮출 수 있는 장점이 있다. 또한, 스타일러스 펜에 의한 정밀한 필압을 측정할 수 있는 장점이 있다.
한편, 전술한 실시 예들에 따른 스타일러스 펜의 제조 공정에서는 터치 여부 및 필압을 검출하는 회로를 구성하는 과정에서, 납땜 공정이 추가적으로 발생할 수 있다. 그러나, 납땜 작업이 증가할수록 제조 공정이 복잡해지고 이로 인해 제조 비용 또한 증가할 수 있으며, 납땜 불량으로 인한 접촉 불량이 발생할 가능성 또한 증가한다. 따라서, 스타일러스 펜의 필압 검출 기능을 구현하는 과정에서 납땜 연결을 최소화할 필요가 있다.
이하, 도 104 내지 도 109를 참조하여 납땜 연결을 최소화하여 조립 공정의 복잡도를 감소시키기 위한 스타일러스 펜(10)의 실시예들에 대해 설명한다. 도 104 내지 도 108은 도 100 내지 도 102을 참조하여 설명한 제3 실시예에 따른 스타일러스 펜(10e)으로부터 변형된 실시예들이다. 도 104 내지 도 108에서는 제3 실시예에 따른 스타일러스 펜(10e)과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하였으며, 중복되는 설명을 생략한다.
도 104은 제4 실시예에 따른 스타일러스 펜(10f)을 개략적으로 도시한다.
도 104을 참조하면, 제4 실시 예에 따른 스타일러스 펜(10f)에서, 심체(11)의 일 단부는 펜 촉으로 기능하며, 심체(11)의 타 단부에는 자성체(117)가 위치할 수 있다. 자성체(117)는 심체(11)가 필압에 의해 Z축 방향으로 이동하면, 심체(11)의 움직임을 따라 Z축 방향으로 이동할 수 있다.
스타일러스 펜(10f)은 가동부(121) 및 고정부(122)를 포함하는 스위칭 부재(120)를 더 포함할 수 있다.
가동부(121)는 자성체(117)와 접하도록 위치하거나, 자성체(117)와 구조적으로 결합될 수 있다. 가동부(121)는 탄성 부재(118)와 자성체(117) 사이에 위치할 수 있다. 가동부(121)는 하우징(15)의 내측에서 Z축 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 필압에 의해 심체(11) 및 자성체(117)가 탄성 부재(118) 측으로 이동하면, 가동부(121)도 탄성 부재(118) 측으로 이동하여 탄성 부재(118)를 가압할 수 있다. 심체(11)에 가해지는 Z축 방향의 압력이 존재하지 않거나, 또는 심체(11)에 가해지는 Z축 방향의 압력이 탄성 부재(118)의 탄성력보다 작은 경우, 가동부(121)는 탄성 부재(118)의 탄성력에 의해 자성체(117) 및 심체(11)와 함께 초기 위치로 이동하거나, 또는 초기 위치를 유지할 수 있다.
고정부(122)는 하우징(15)의 내측에서 고정된 위치(예를 들어, 페라이트 코어(115)와 가동부(121) 사이의 위치)를 유지하도록 설치될 수 있다. 고정부(122)는 고정부(122)의 중심부에 Z축 방향으로 형성된 관통홀을 포함할 수 있다. 고정부(122)의 관통홀에는 자성체(117)가 삽입되며, 자성체(117)는 해당 관통홀을 따라 Z축 방향으로 이동할 수 있다.
이러한 구조의 스위칭 부재(120)에서는, 가동부(121)가 심체(11)의 움직임에 따라 고정부(122)와 접촉하거나, 고정부(122)로부터 이격될 수 있다. 심체(11)에 가해지는 Z축 방향의 압력이 존재하지 않으면, 가동부(121)는 고정부(122)와 접촉하는 초기 위치에 위치할 수 있다. 반면에, Z축 방향으로 가해지는 압력에 의해 심체(11)가 탄성 부재(118) 측으로 이동하면, 가동부(121)는 고정부(122)로부터 이격될 수 있다.
스타일러스 펜(10f)은 커패시터부(13)(공진 커패시터(C) 및 추가 커패시터(Cp))와 인덕터부(14)(코일(116))의 전기적인 연결을 위해 복수의 도전성 컨택(CP11 ~ CP18) 및 복수의 도전성 와이어(W11 ~ W16)를 포함할 수 있다.
컨택들(CP11, CP12)은 커패시터부(13)에 위치하며, 추가 커패시터(Cp)의 양 단에 전기적으로 각각 연결될 수 있다.
컨택들(CP13, CP14)은 고정 부재(119) 또는 커패시터부(13)에 위치할 수 있다. 컨택들(CP13, CP14)은 적어도 하나의 공진 커패시터(C)의 양 단에 전기적으로 각각 연결될 수 있다. 컨택들(CP13, CP14)은 또한 코일(116)의 양 단에 전기적으로 각각 연결될 수도 있다.
컨택들(CP15, CP16)은 스위칭 부재(120)의 가동부(121)에 위치할 수 있다. 컨택들(CP15, CP16)은 와이어들(W13, W14)을 통해 컨택들(CP13, CP14)에 전기적으로 각각 연결될 수 있다. 이에 따라, 컨택들(CP15, CP16)은 코일(16)의 양단에 전기적으로 각각 연결될 수 있다.
컨택들(CP17, CP18)은 스위칭 부재(120)의 고정부(122)에 위치할 수 있다. 컨택들(CP17, CP18)은 와이어들(W11, W12)을 통해 컨택들(CP11, CP12)에 전기적으로 각각 연결될 수 있다. 이에 따라, 컨택들(CP17, CP18)은 추가 커패시터(Cp)의 양 단에 전기적으로 각각 연결될 수 있다.
컨택들(CP11~CP18)은 도전성 패드(pad), 도전성 탭(tap), 도전성 바(bar)(예를 들어, 금속 바) 등 전기적인 연결이 가능한 다양한 형태로 구현될 수 있다.
스위칭 부재(120)의 가동부(121)가 고정부(122)에 접촉하면, 가동부(121)에 위치하는 컨택들(CP15, CP16)은 고정부(122)에 위치하는 컨택들(CP17, CP18)과 전기적으로 각각 연결될 수 있다. 예를 들어, 가동부(121)와 고정부(122)가 서로 접촉하면, 컨택(CP15)은 컨택(CP17)과 전기적으로 연결되고, 컨택(CP16)은 컨택(CP18)과 전기적으로 연결될 수 있다. 컨택들(CP15, CP16)과 컨택들(CP17, CP18)은 또한 스위칭 부재(120)의 가동부(121)가 고정부(122)로부터 이격되면, 서로 간의 전기적인 연결이 해제될 수 있다.
스위칭 부재(120)의 가동부(121)가 고정부(122)에 접촉 시 가동부(121)에 위치하는 컨택들(CP15, CP16)과 고정부(122)에 위치하는 컨택들(CP17, CP18)을 전기적으로 연결하기 위해, 추가적인 도전성 바(미도시), 컨택 홀(미도시), 비아 홀(미도시) 등이 사용될 수도 있다.
전술한 구조로 인해, 스타일러스 펜(10f)은 스위칭 부재(120)의 가동부(121)와 고정부(122) 사이의 접촉 여부에 따라서 추가 커패시터(Cp)가 코일(116) 사이의 전기적 연결이 스위칭될 수 있다.
도 104의 (a)를 참조하면, 심체(11)가 터치 스크린(20)에 접촉하지 않은 상태에서는('Hover' 상태), 심체(11)에 Z축 방향으로 가해지는 압력이 존재하지 않으므로 심체(11)가 이동 없이 초기 위치를 유지할 수 있다. 따라서, 가동부(121) 및 자성체(117) 또한 이동 없이 초기 위치를 유지할 수 있고, 페라이트 코어(115)와 자성체(117)는 서로 접하거나, 매우 근접한 이격 거리를 유지할 수 있다. 초기 위치에서, 가동부(121)는 고정부(122)와 접촉한 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 가동부(121)의 컨택들(CP15, CP16)이 고정부(122)의 컨택들(CP17, CP18)과 전기적으로 연결된 상태를 유지하여, 추가 커패시터(Cp)의 양 단이 코일(116)의 양단에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 104의 (b)를 참조하면, 심체(11)의 일 단부가 터치 스크린(20)에 접촉한 상태에서 스타일러스 펜(10f)에 필압이 가해지면('Pressure' 상태), 심체(11)는 필압에 따라 Z축 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 가동부(121)와 자성체(117) 또한 심체(11)의 이동 거리만큼 Z축 방향으로 이동하여, 자성체(117)와 페라이트 코어(115) 간의 이격 거리 또한 증가할 수 있다.
필압에 의해 가동부(121)가 탄성 부재(118) 측으로 이동하면, 가동부(121)와 고정부(122)가 서로 이격되고, 가동부(121)의 컨택들(CP15, CP16)과 고정부(122)의 컨택들(CP17, CP18) 사이의 전기적인 연결이 해제될 수 있다. 따라서, 추가 커패시터(Cp)와 코일(116) 사이의 전기적인 연결 또한 해제될 수 있다.
도 104의 스타일러스 펜(10f)에서, 각 와이어(W11, W12, W13, W14)의 양 단부는 납땜 방식으로 대응하는 각 컨택(CP11, CP12, CP13, CP14, CP15, CP16, CP17, CP18)에 결합될 수 있다. 또한, 코일(116)의 양 단부도 납땜 방식으로 대응하는 각 컨택(CP13, CP14)에 접합될 수 있다. 따라서, 스타일러스 펜(10f)에서는 커패시터부(13)(공진 커패시터(C) 및 추가 커패시터(Cp))와 인덕터부(14)(코일(116)) 사이의 전기적인 연결을 위해 8개의 컨택(CP11, CP12, CP13, CP14, CP15, CP16, CP17, CP18)에서 납땜 작업이 요구될 수 있다.
도 105은 제5 실시예에 따른 스타일러스 펜(10g)을 개략적으로 도시한다.
도 105을 참조하면, 제5 실시 예에 따른 스타일러스 펜(10g)은 커패시터부(13)(공진 커패시터(C) 및 추가 커패시터(Cp))와 인덕터부(14)(코일(116))의 전기적인 연결을 위해 복수의 도전성 컨택(CP11, C14, CP15, 및 CP17) 및 복수의 도전성 와이어(W11, W13)를 포함할 수 있다. 스타일러스 펜(10g)은 전술한 제4 실시 예에 따른 스타일러스 펜(10f)에서 일부 컨택 및 와이어가 생략된 형태일 수 있다.
컨택(CP11)은 커패시터부(13)에 위치하며, 추가 커패시터(Cp)의 일단에 전기적으로 연결될 수 있다. 추가 커패시터(Cp)의 타 단은 심체(11)의 움직임과 상관없이 공진 커패시터(C)와 전기적으로 연결된 상태를 유지할 수 있다. 따라서 스타일러스 펜(10g)에서는, 도 104의 스타일러스 펜(10g)과 비교하여, 추가 커패시터(Cp)의 타 단과 코일(116) 사이의 전기적 연결을 스위칭하기 위한 일부 컨택들(도 16의 CP12, CP16, CP18) 및 와이어들(도 16의 W12, W14)이 생략될 수 있다.
컨택들(CP13, CP14)은 고정 부재(119) 또는 커패시터부(13)에 위치할 수 있다. 컨택들(CP13, CP14)은 적어도 하나의 공진 커패시터(C)의 양 단에 전기적으로 각각 연결될 수 있다. 컨택들(CP13, CP14)은 또한 코일(116)의 양 단에 전기적으로 각각 연결될 수도 있다. 컨택(CP14)은 또한 추가 커패시터(Cp)의 타단과 전기적으로 연결된 상태일 수 있다.
컨택(CP15)은 스위칭 부재(120)의 가동부(121)에 위치하며, 와이어(W13)를 통해 컨택(CP13)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 컨택(CP15)은 코일(16)의 일 단에 전기적으로 연결될 수 있다.
컨택(CP17)은 스위칭 부재(120)의 고정부(122)에 위치하며, 와이어(W11)를 통해 컨택(CP11)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 컨택(CP17)은 추가 커패시터(Cp)의 일 단에 전기적으로 연결될 수 있다.
컨택들(CP11, CP13, CP14, CP15, CP17)은 도전성 패드, 도전성 탭, 도전성 바 (예를 들어, 금속 바) 등 전기적인 연결이 가능한 다양한 형태로 구현될 수 있다.
스위칭 부재(120)의 가동부(121)가 고정부(122)에 접촉하면, 가동부(121)에 위치하는 컨택(CP15)은 고정부(122)에 위치하는 컨택(CP17)과 전기적으로 연결될 수 있다. 컨택들(CP15, CP17)은 또한 스위칭 부재(120)의 가동부(121)가 고정부(122)로부터 이격되면, 서로 간의 전기적인 연결이 해제될 수 있다.
전술한 구조로 인해, 스타일러스 펜(10g)은 스위칭 부재(120)의 가동부(121)와 고정부(122) 사이의 접촉 여부에 따라서 추가 커패시터(Cp)의 일단과 코일(116)의 일 단 사이의 전기적 연결이 스위칭될 수 있다.
도 105의 (a)를 참조하면, 심체(11)가 터치 스크린(20)에 접촉하지 않은 상태에서는('Hover' 상태), 가동부(121)가 고정부(122)와 접촉한 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 가동부(121)의 컨택(CP15)과 고정부(12)의 컨택(CP17)이 전기적으로 연결된 상태를 유지하여, 추가 커패시터(Cp)의 양 단이 코일(116)의 양 단에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 105의 (b)를 참조하면, 심체(11)의 일 단부가 터치 스크린(20)에 접촉한 상태에서 스타일러스 펜(10g)에 필압이 가해지면('Pressure' 상태), 심체(11)는 필압에 따라 Z축 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 가동부(121)와 자성체(117) 또한 심체(11)의 이동 거리만큼 Z축 방향으로 이동할 수 있다. 필압에 의해 가동부(121)가 탄성 부재(118) 측으로 이동하면, 가동부(121)와 고정부(122)가 서로 이격되어, 가동부(121)의 컨택(CP15)과 고정부(122)의 컨택(CP17) 사이의 전기적인 연결이 해제될 수 있다. 따라서, 추가 커패시터(Cp)의 일 단이 코일(116)로부터 분리될 수 있다.
도 105의 스타일러스 펜(10g)에서, 각 와이어(W11, W13)의 양 단부는 납땜 방식으로 대응하는 각 컨택(CP11, CP13, CP15, CP17)에 접합될 수 있다. 또한, 코일(116)의 양 단부도 납땜 방식으로 대응하는 각 컨택(CP13, CP14)에 접합될 수 있다. 따라서, 스타일러스 펜(10g)에서, 커패시터부(13)(공진 커패시터(C) 및 추가 커패시터(Cp))와 인덕터부(14)(코일(116)) 사이의 전기적인 연결을 위해, 5개의 컨택(CP11, CP13, CP14, CP15, CP17)에서 납땜 작업이 요구될 수 있다.
도 106은 제6 실시예에 따른 스타일러스 펜(10h)을 개략적으로 도시한다.
도 106을 참조하면, 제6 실시 예에 따른 스타일러스 펜(10h)은 커패시터부(13)(공진 커패시터(C) 및 추가 커패시터(Cp))와 인덕터부(14)(코일(116))의 전기적인 연결을 위해 복수의 컨택(CP11, CP13, CP14, CP16), 와이어(W21), 및 컨택 구조물(CP20)을 포함할 수 있다. 스타일러스 펜(10h)은 전술한 제4 실시 예에 따른 스타일러스 펜(10f)과 비교하여, 일부 컨택 및 와이어가 생략되거나, 컨택 구조물(CP20) 또는 와이어(W21)로 대체된 형태일 수 있다.
컨택(CP11)은 커패시터부(13)에 위치하며, 추가 커패시터(Cp)의 일단에 전기적으로 연결될 수 있다. 추가 커패시터(Cp)의 타 단은 심체(11)의 움직임과 상관없이 공진 커패시터(C)와 전기적으로 연결된 상태를 유지할 수 있다.
컨택들(CP13, CP14)은 고정 부재(119) 또는 커패시터부(13)에 위치할 수 있다. 컨택들(CP13, CP14)은 적어도 하나의 공진 커패시터(C)의 양 단에 전기적으로 각각 연결될 수 있다. 컨택들(CP13, CP14)은 또한 코일(116)의 양 단에 전기적으로 각각 연결될 수도 있다. 컨택(CP14)은 또한 추가 커패시터(Cp)의 타 단과 전기적으로 연결된 상태일 수 있다.
컨택(CP16)은 스위칭 부재(120)의 가동부(121)에 위치하며, 와이어(W21)를 통해 컨택(CP11)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 컨택(CP16) 추가 커패시터(Cp)의 일 단에 전기적으로 연결될 수 있다.
컨택들(CP11, CP13, CP14, CP16)은 도전성 패드, 도전성 탭, 도전성 바 (예를 들어, 금속 바) 등 전기적인 연결이 가능한 다양한 형태로 구현될 수 있다.
컨택 구조물(CP20)은 추가 커패시터(Cp)의 일 단과 코일(116)의 일단 사이의 전기적인 연결을 스위칭하는 기능을 수행할 수 있다. 컨택 구조물(CP20)은 두 개의 도전성 컨택(CP21, CP22)을 전기적으로 연결하는 연결부(130)를 포함할 수 있다.
컨택(CP21)은 일 단부가 스위칭 부재(120)의 고정부(122)에 위치하며, 타 단부가 Z축 방향으로 연장되어 가동부(121)에 형성된 관통홀을 관통하도록 결합될 수 있다. 컨택(CP21)의 타 단부는 또한 Z축 방향으로 추가로 연장되어 컨택(CP13)에 전기적으로 결합될 수 있다. 따라서, 컨택(CP21)은 컨택(CP13)을 통해 코일(116)의 일 단에 전기적으로 연결될 수 있다. 컨택(CP21)은 납땜 등의 접합 방식에 의해 컨택(CP13)에 전기적으로 연결될 수도 있고, 접촉 방식에 의해 컨택(CP13)과 전기적으로 연결될 수도 있다. 컨택(CP21)은 가동부(121)에 형성된 Z축 방향의 관통홀에 관통 결합되어, 가동부(121)가 Z축 방향으로 이동하더라도 고정된 위치를 유지할 수 있다. 컨택(CP21)은 가동부(121)가 Z축 방향으로 이동하더라도, 코일(116)의 일 단에 전기적으로 연결된 상태를 지속적으로 유지할 수 있다.
컨택(CP22)은 일 단부가 스위칭 부재(120)의 고정부(122)에 위치하며, 타 단부가 Z축 방향으로 연장될 수 있다. 컨택(CP22)은 선택적으로 컨택(CP16)과 전기적으로 연결될 수 있다. 컨택(CP22)은 가동부(121)와 고정부(122)가 접촉하면, 컨택(CP16)에 전기적으로 연결될 수 있다. 컨택(CP22)과 컨택(CP16) 사이의 전기적인 연결은, 가동부(121)와 고정부(122)가 이격되면 차단될 수 있다. 따라서, 컨택(CP22)은 가동부(121)의 이동에 따라 선택적으로 추가 커패시터(Cp)의 일 단에 전기적으로 연결될 수 있다.
연결부(130)는 스위칭부(120)의 고정부(122)에 위치하며, 컨택(CP21)과 컨택(CP22)을 전기적으로 연결할 수 있다.
전술한 구조로 인해, 스타일러스 펜(10h)은 스위칭 부재(120)의 가동부(121)와 고정부(122) 사이의 접촉 여부에 따라서 추가 커패시터(Cp)의 일 단과 코일(116)의 일 단 사이의 전기적 연결이 스위칭될 수 있다.
도 106의 (a)를 참조하면, 심체(11)가 터치 스크린(20)에 접촉하지 않은 상태에서는('Hover' 상태), 가동부(121)가 고정부(122)와 접촉한 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 가동부(121)의 컨택(CP16)과 고정부(122)의 컨택 구조물 사이의 전기적인 연결이 유지되어, 추가 커패시터(Cp)의 양 단이 코일(116)의 양 단에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 106의 (b)를 참조하면, 심체(11)의 일 단부가 터치 스크린(20)에 접촉한 상태에서 스타일러스 펜(10h)에 필압이 가해지면('Pressure' 상태), 심체(11)는 필압에 따라 Z축 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 가동부(121)와 자성체(117)도 심체(11)의 이동 거리만큼 Z축 방향으로 이동할 수 있다. 필압에 의해 가동부(121)가 탄성 부재(118) 측으로 이동하면, 가동부(121)와 고정부(122)가 서로 이격되어, 가동부(121)의 컨택(CP16)과 고정부(122)의 컨택 구조물(CP22) 사이의 전기적인 연결이 해제될 수 있다. 따라서, 추가 커패시터(Cp)의 일 단이 코일(116)로부터 분리될 수 있다.
도 106의 스타일러스 펜(10h)에서, 와이어(W21)의 양 단부는 납땜 방식으로 대응하는 각 컨택(CP11, CP16)에 접합될 수 있다. 또한, 코일(116)의 양 단부도 납땜 방식으로 대응하는 각 컨택(CP13, CP14)에 접합될 수 있다. 또한, 컨택(CP13)에는 컨택(CP21)의 일 단부가 납땜 방식으로 추가로 접합될 수도 있다. 따라서, 스타일러스 펜(10h)에서는, 커패시터부(13)(공진 커패시터(C) 및 추가 커패시터(Cp))와 인덕터부(14)(코일(116)) 사이의 전기적인 연결을 위해, 4개의 컨택(CP11, CP13, CP14, CP16)에서 납땜 작업이 요구될 수 있다.
도 107는 제7 실시예에 따른 스타일러스 펜(10i)을 개략적으로 도시한다.
도 107를 참조하면, 제7 실시 예에 따른 스타일러스 펜(10i)은 커패시터부(13)(공진 커패시터(C) 및 추가 커패시터(Cp))와 인덕터부(14)(코일(116))의 전기적인 연결을 위해 복수의 컨택(CP13, CP14, CP16, CP31), 전도성 탄성 부재(140), 및 컨택 구조물(CP20)을 포함할 수 있다. 스타일러스 펜(10i)은, 전술한 제6 실시 예에 따른 스타일러스 펜(10h)과 비교하여, 와이어가 생략되고 전도성 탄성 부재(140)가 추가된 형태일 수 있다.
컨택(CP31)은 커패시터부(13) 또는 고정 부재(119)에 위치하며, 추가 커패시터(Cp)의 일 단에 전기적으로 연결될 수 있다. 추가 커패시터(Cp)의 타단은 심체(11)의 움직임과 상관없이 공진 커패시터(C)와 전기적으로 연결된 상태를 유지할 수 있다.
컨택들(CP13, CP14)은 고정 부재(119) 또는 커패시터부(13)에 위치할 수 있다. 컨택들(CP13, CP14)은 적어도 하나의 공진 커패시터(C)의 양 단에 전기적으로 각각 연결될 수 있다. 컨택들(CP13, CP14)은 또한 코일(116)의 양 단에 전기적으로 각각 연결될 수도 있다. 컨택(CP14)은 또한 추가 커패시터(Cp)의 타 단과 전기적으로 연결된 상태일 수 있다.
컨택(CP16)은 스위칭 부재(120)의 가동부(121)에 위치하며, 전도성 탄성 부재, 즉 전도성 스프링(140)을 통해 컨택(CP31)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 컨택(CP16) 납땜 작업 없이 추가 커패시터(Cp)의 일 단에 전기적으로 연결될 수 있다. 전도성 스프링(140)은 가동부(122)의 이동과 상관없이 양 단이 컨택들(CP31, CP16)에 전기적으로 연결된 상태를 유지할 수 있다.
컨택들(CP13, CP14, CP16, CP31)은 도전성 패드, 도전성 탭, 도전성 바 (예를 들어, 금속 바) 등 전기적인 연결이 가능한 다양한 형태로 구현될 수 있다.
컨택 구조물(CP20)은 추가 커패시터(Cp)의 일 단과 코일(116)의 일단 사이의 전기적인 연결을 스위칭하는 기능을 수행할 수 있다. 컨택 구조물(CP20)은 두 개의 도전성 컨택(CP21, CP22)을 전기적으로 연결하는 연결부(130)를 포함할 수 있다.
컨택(CP21)은 일 단부가 스위칭 부재(120)의 고정부(122)에 위치하며, 타 단부가 Z축 방향으로 연장되어 가동부(121)에 형성된 관통홀을 관통하도록 결합될 수 있다. 컨택(CP21)의 타 단부는 또한 Z축 방향으로 추가로 연장되어 컨택(CP13)에 전기적으로 결합될 수 있다. 따라서, 컨택(CP21)은 컨택(CP13)을 통해 코일(116)의 일 단에 전기적으로 연결될 수 있다. 컨택(CP21)은 납땜 등의 접합 방식에 의해 컨택(CP13)에 전기적으로 연결될 수도 있고, 접촉 방식에 의해 컨택(CP13)과 전기적으로 연결될 수도 있다. 컨택(CP21)은 가동부(121)에 형성된 Z축 방향의 관통홀에 관통 결합되어, 가동부(121)가 Z축 방향으로 이동하더라도 고정된 위치를 유지할 수 있다. 컨택(CP21)은 가동부(121)가 Z축 방향으로 이동하더라도, 코일(116)의 일 단에 전기적으로 연결된 상태를 지속적으로 유지할 수 있다.
컨택(CP22)은 일 단부가 스위칭 부재(120)의 고정부(122)에 위치하며, 타 단부가 Z축 방향으로 연장될 수 있다. 컨택(CP22)은 선택적으로 컨택(CP16)과 전기적으로 연결될 수 있다. 컨택(CP22)은 가동부(121)와 고정부(122)가 접촉하면, 컨택(CP16)에 전기적으로 연결될 수 있다. 컨택(CP22)과 컨택(CP16) 사이의 전기적인 연결은, 가동부(121)와 고정부(122)가 이격되면 차단될 수 있다. 따라서, 컨택(CP22)은 가동부(121)의 이동에 따라 선택적으로 추가 커패시터(Cp)의 일단에 전기적으로 연결될 수 있다.
연결부(130)는 스위칭부(120)의 고정부(122)에 위치하며, 코일(116)의 일 단에 전기적으로 연결되는 컨택(CP21)과 선택적으로 추가 커패시터(Cp)의 일단에 전기적으로 연결되는 컨택(CP22)을 전기적으로 연결할 수 있다.
전술한 구조로 인해, 스타일러스 펜(10i)은 스위칭 부재(120)의 가동부(121)와 고정부(122) 사이의 접촉 여부에 따라서 추가 커패시터(Cp)의 일단과 코일(116)의 일 단 사이의 전기적 연결이 스위칭될 수 있다.
도 107의 (a)를 참조하면, 심체(11)가 터치 스크린(20)에 접촉하지 않은 상태에서는('Hover' 상태), 가동부(121)가 고정부(122)와 접촉한 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 가동부(121)의 컨택(CP16)과 고정부(122)의 컨택 구조물(20)이 전기적으로 연결된 상태를 유지하여, 추가 커패시터(Cp)의 양 단이 코일(116)의 양 단에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 107의 (b)를 참조하면, 심체(11)의 일 단부가 터치 스크린(20)에 접촉한 상태에서 스타일러스 펜(10i)에 필압이 가해지면('Pressure' 상태), 심체(11)는 필압에 따라 Z축 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 가동부(121)와 자성체(117) 또한 심체(11)의 이동 거리만큼 Z축 방향으로 이동할 수 있다. 필압에 의해 가동부(121)가 탄성 부재(118) 측으로 이동하면, 가동부(121)와 고정부(122)가 서로 이격되어, 가동부(121)의 컨택(CP16)과 고정부(122)의 컨택 구조물(CP20) 사이의 전기적인 연결이 해제될 수 있다. 따라서, 추가 커패시터(Cp)의 일 단이 코일(116)로부터 분리될 수 있다.
도 107의 스타일러스 펜(10i)에서, 전도성 스프링(140)은 별도의 납땜 작업을 필요로 하지 않을 수 있다. 코일(116)의 양 단부는 납땜 방식으로 대응하는 각 컨택(CP13, CP14)에 접합될 수 있다. 또한, 컨택(CP13)에는 컨택(CP21)의 일 단부가 납땜 방식으로 추가로 접합될 수도 있다. 따라서, 스타일러스 펜(10i)에서는, 커패시터부(13)(공진 커패시터(C) 및 추가 커패시터(Cp))와 인덕터부(14)(코일(116)) 사이의 전기적인 연결을 위해, 2개의 컨택(CP13, CP14)에서 납땜 작업이 요구될 수 있다.
도 108은 제8 실시예에 따른 스타일러스 펜(10j)을 개략적으로 도시한다.
도 108을 참조하면, 제8 실시 예에 따른 스타일러스 펜(10j)은 커패시터부(13)(공진 커패시터(C) 및 추가 커패시터(Cp))와 인덕터부(14)(코일(116))의 전기적인 연결을 위해 복수의 컨택(CP13, CP14, CP31, CP41, CP42, CP43)을 포함할 수 있다.
컨택(CP31)은 커패시터부(13) 또는 고정 부재(119)에 위치하며, 추가 커패시터(Cp)의 일 단에 전기적으로 연결될 수 있다. 추가 커패시터(Cp)의 타단은 심체(11)의 움직임과 상관없이 공진 커패시터(C)와 전기적으로 연결된 상태를 유지할 수 있다.
컨택들(CP13, CP14)은 고정 부재(119) 또는 커패시터부(13)에 위치할 수 있다. 컨택들(CP13, CP14)은 적어도 하나의 공진 커패시터(C)의 양 단에 전기적으로 각각 연결될 수 있다. 컨택들(CP13, CP14)은 또한 코일(116)의 양 단에 전기적으로 각각 연결될 수도 있다. 컨택(CP14)은 또한 추가 커패시터(Cp)의 타 단과 전기적으로 연결된 상태일 수 있다.
컨택들(CP41, CP42, CP43)은 추가 커패시터(Cp)의 일 단과 코일(116)의 일 단 사이의 전기적인 연결을 스위칭하는 기능을 수행할 수 있다.
컨택(CP41)은 일 단부가 스위칭 부재(120)의 고정부(122)에 위치하며, 타 단부가 Z축 방향으로 연장되어 가동부(121)에 형성된 관통홀을 관통하도록 결합될 수 있다. 컨택(CP41)의 타 단부는 또한 Z축 방향으로 추가로 연장되어 컨택(CP13)에 전기적으로 결합될 수 있다. 따라서, 컨택(CP41)은 컨택(CP13)을 통해 코일(116)의 일 단에 전기적으로 연결될 수 있다. 컨택(CP41)은 납땜 등의 접합 방식에 의해 컨택(CP13)에 전기적으로 연결될 수도 있고, 접촉 방식에 의해 컨택(CP41)과 전기적으로 연결될 수도 있다. 컨택(CP41)은 가동부(121)에 형성된 Z축 방향의 관통홀에 관통 결합되어, 가동부(121)가 Z축 방향으로 이동하더라도 고정된 위치를 유지할 수 있다. 따라서, 컨택(CP41)은 가동부(121)가 Z축 방향으로 이동하더라도, 코일(116)의 일 단에 전기적으로 연결된 상태를 지속적으로 유지할 수 있다.
컨택(CP42)은 일 단부가 스위칭 부재(120)의 고정부(122)에 위치하며, 타 단부가 Z축 방향으로 연장되어 가동부(121)에 형성된 관통홀을 관통하도록 결합될 수 있다. 컨택(CP42)의 타 단부는 또한 Z축 방향으로 추가로 연장되어 컨택(CP31)에 전기적으로 결합될 수 있다. 따라서, 컨택(CP42)은 컨택(CP31)을 통해 추가 커패시터(Cp)의 일 단에 전기적으로 연결될 수 있다. 컨택(CP42)은 납땜 등의 접합 방식에 의해 컨택(CP31)에 전기적으로 연결될 수도 있고, 접촉 방식에 의해 컨택(CP31)과 전기적으로 연결될 수도 있다. 컨택(CP42)은 가동부(121)에 형성된 Z축 방향의 관통홀에 관통 결합되어, 가동부(121)가 Z축 방향으로 이동하더라도 고정된 위치를 유지할 수 있다. 따라서, 컨택(CP42)은 가동부(121)가 Z축 방향으로 이동하더라도, 추가 커패시터(Cp)의 일 단에 전기적으로 연결된 상태를 지속적으로 유지할 수 있다.
컨택(CP43)은 가동부(121)에서 자성체(117)와 대향하는 면에 위치할 수 있다. 컨택(CP43)은 가동부(121)의 위치에 따라 선택적으로 컨택(CP41) 및 컨택(CP42)에 전기적으로 연결될 수 있다. 가동부(121)의 초기 위치에서, 즉, 가동부(121)가 고정부(122)에 접촉한 상태에서, 컨택(CP43)의 양 단부는 컨택들(CP41, C42)에 각각 전기적으로 연결된 상태를 유지할 수 있다. 가동부(121)가 초기 위치로부터 탄성 부재(118) 측으로 이동하면, 즉 가동부(121)와 고정부(122)가 서로 이격되면, 컨택(CP43)의 양 단부는 컨택들(C41, CP42)과의 전기적인 연결이 해제될 수 있다.
전술한 구조로 인해, 스타일러스 펜(10j)은 스위칭 부재(120)의 가동부(121)와 고정부(122) 사이의 접촉 여부에 따라서 추가 커패시터(Cp)의 일 단과 코일(116)의 일 단 사이의 전기적 연결이 스위칭될 수 있다.
도 108의 (a)를 참조하면, 심체(11)가 터치 스크린(20)에 접촉하지 않은 상태에서는('Hover' 상태), 가동부(121)가 고정부(122)와 접촉한 상태를 유지한다. 이에 따라, 컨택(CP43)의 양 단부가 컨택들(CP41, C42)에 각각 전기적으로 연결된 상태를 유지하여, 추가 커패시터(Cp)의 양 단 모두가 코일(116)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 108의 (b)를 참조하면, 심체(11)의 일 단부가 터치 스크린(20)에 접촉한 상태에서 스타일러스 펜(10j)에 필압이 가해지면('Pressure' 상태), 심체(11)는 필압에 따라 Z축 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 가동부(121)와 자성체(117) 또한 심체(11)의 이동 거리만큼 Z축 방향으로 이동할 수 있다. 필압에 의해 가동부(121)가 탄성 부재(118) 측으로 이동하면, 가동부(121)와 고정부(122)가 서로 이격되어, 가동부(121)의 컨택(CP43)과 고정부(122)의 컨택들(C41, PC42) 사이의 전기적인 연결이 해제될 수 있다. 따라서, 추가 커패시터(Cp)의 일 단이 코일(116)로부터 분리될 수 있다.
도 108의 스타일러스 펜(10j)에서, 컨택들(CP41, CP42, CP43) 간의 전기적인 연결은 납땜 작업을 필요로 하지 않을 수 있다. 코일(116)의 양 단부는 납땜 방식으로 대응하는 각 컨택(CP13, CP14)에 접합될 수 있다. 따라서, 스타일러스 펜(10j)에서는, 커패시터부(13)(공진 커패시터(C) 및 추가 커패시터(Cp))와 인덕터부(14)(코일(116)) 사이의 전기적인 연결을 위해, 2개의 컨택(CP13, CP14)에서 납땜 작업이 요구될 수 있다. 필요에 따라서는, 컨택들(CP41, CP42)을 컨택들(CP13, CP14)에 각각 접합시키기 위한 납땜 작업이 추가로 요구될 수도 있다.
도 109은 제9 실시예에 따른 스타일러스 펜(10k)을 개략적으로 도시한다.
도 109을 참조하면, 제9 실시 예에 따른 스타일러스 펜(10k)은 커패시터부(13)(공진 커패시터(C) 및 추가 커패시터(Cp))와 인덕터부(14)(코일(116))의 전기적인 연결을 위해 복수의 컨택(CP11, CP13, CP14, CP15, CP16), 와이어(W21), 및 컨택 구조물(CP50)을 포함할 수 있다. 스타일러스 펜(10k)은 전술한 제4 실시예에 따른 스타일러스 펜(10f)과 비교하여, 일부 컨택 및 와이어가 생략되거나, 컨택 구조물(CP50) 또는 와이어(W21)로 대체된 형태일 수 있다.
컨택(CP11)은 커패시터부(13)에 위치하며, 추가 커패시터(Cp)의 일단에 전기적으로 연결될 수 있다. 추가 커패시터(Cp)의 타 단은 심체(11)의 움직임과 상관없이 공진 커패시터(C)와 전기적으로 연결된 상태를 유지할 수 있다.
컨택들(CP13, CP14)은 고정 부재(119) 또는 커패시터부(13)에 위치할 수 있다. 컨택들(CP13, CP14)은 적어도 하나의 공진 커패시터(C)의 양 단에 전기적으로 각각 연결될 수 있다. 컨택들(CP13, CP14)은 또한 코일(116)의 양 단에 전기적으로 각각 연결될 수도 있다. 컨택(CP14)은 또한 추가 커패시터(Cp)의 타 단과 전기적으로 연결된 상태일 수 있다.
컨택들(CP15, CP16)은 스위칭 부재(120)의 가동부(121)에 위치할 수 있다. 컨택(CP15)은 와이어(W13)를 통해 컨택(CP13)에 전기적으로 연결될 수 있다. 컨택(CP16)은 와이어(W21)를 통해 컨택(CP11)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 컨택(CP15)은 코일(116)의 일 단에 전기적으로 연결되고, 컨택(CP16) 추가 커패시터(Cp)의 일 단에 전기적으로 연결될 수 있다.
컨택들(CP11, CP13, CP14, CP15, CP16)은 도전성 패드, 도전성 탭, 도전성 바 (예를 들어, 금속 바) 등 전기적인 연결이 가능한 다양한 형태로 구현될 수 있다.
컨택 구조물(CP50)은 추가 커패시터(Cp)의 일 단과 코일(116)의 일단 사이의 전기적인 연결을 스위칭하는 기능을 수행할 수 있다. 컨택 구조물(CP50)은 두 개의 도전성 컨택(CP51, CP52)을 전기적으로 연결하는 연결부(150)를 포함할 수 있다.
컨택(CP51)은 일 단부가 스위칭 부재(120)의 고정부(122)에 위치하며, 타 단부가 Z축 방향으로 연장될 수 있다. 컨택(CP51)은 선택적으로 컨택(CP15)과 전기적으로 연결될 수 있다. 컨택(CP51)은 가동부(121)와 고정부(122)가 접촉하면, 컨택(CP15)에 전기적으로 연결될 수 있다. 컨택(CP51)과 컨택(CP15) 사이의 전기적인 연결은, 가동부(121)와 고정부(122)가 이격되면 차단될 수 있다. 따라서, 컨택(CP51)은 가동부(121)의 이동에 따라 선택적으로 코일(116)의 일단에 전기적으로 연결될 수 있다.
컨택(CP52)은 일 단부가 스위칭 부재(120)의 고정부(122)에 위치하며, 타 단부가 Z축 방향으로 연장될 수 있다. 컨택(CP52)은 선택적으로 컨택(CP16)과 전기적으로 연결될 수 있다. 컨택(CP52)은 가동부(121)와 고정부(122)가 접촉하면, 컨택(CP16)에 전기적으로 연결될 수 있다. 컨택(CP52)과 컨택(CP16) 사이의 전기적인 연결은, 가동부(121)와 고정부(122)가 이격되면 차단될 수 있다. 따라서, 컨택(CP52)은 가동부(121)의 이동에 따라 선택적으로 추가 커패시터(Cp)의 일 단에 전기적으로 연결될 수 있다.
연결부(150)는 스위칭부(120)의 고정부(122)에 위치하며, 컨택(CP51)과 컨택(CP52)을 전기적으로 연결할 수 있다.
전술한 구조로 인해, 스타일러스 펜(10k)은 스위칭 부재(120)의 가동부(121)와 고정부(122) 사이의 접촉 여부에 따라서 추가 커패시터(Cp)의 일 단과 코일(116)의 일 단 사이의 전기적 연결이 스위칭될 수 있다.
도 109의 (a)를 참조하면, 심체(11)가 터치 스크린(20)에 접촉하지 않은 상태에서는('Hover' 상태), 가동부(121)가 고정부(122)와 접촉한 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 가동부(121)의 컨택들(CP15, CP16)과 고정부(122)의 컨택 구조물(CP50) 사이의 전기적인 연결이 유지되어, 추가 커패시터(Cp)의 양 단이 코일(116)의 양 단에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 109의 (b)를 참조하면, 심체(11)의 일 단부가 터치 스크린(20)에 접촉한 상태에서 스타일러스 펜(10k)에 필압이 가해지면('Pressure' 상태), 심체(11)는 필압에 따라 Z축 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 가동부(121)와 자성체(117) 또한 심체(11)의 이동 거리만큼 Z축 방향으로 이동할 수 있다. 필압에 의해 가동부(121)가 탄성 부재(118) 측으로 이동하면, 가동부(121)와 고정부(122)가 서로 이격되어, 가동부(121)의 컨택들(CP15, CP16)과 고정부(122)의 컨택 구조물(CP50) 사이의 전기적인 연결이 해제될 수 있다. 따라서, 추가 커패시터(Cp)의 일단이 코일(116)로부터 분리될 수 있다.
도 109의 스타일러스 펜(10k)에서, 각 와이어(W13, W21)의 양 단부는 납땜 방식으로 대응하는 각 컨택(CP13과 CP15, 또는 CP11과 CP16)에 접합될 수 있다. 또한, 코일(116)의 양 단부도 납땜 방식으로 대응하는 각 컨택(CP13, CP14)에 접합될 수 있다. 따라서, 스타일러스 펜(10k)에서는, 커패시터부(13)(공진 커패시터(C) 및 추가 커패시터(Cp))와 인덕터부(14)(코일(116)) 사이의 전기적인 연결을 위해, 5개의 컨택(CP11, CP13, CP14, CP15, CP16)에서 납땜 작업이 요구될 수 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.

Claims (67)

  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 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 스타일러스 펜은,
    적어도 일부가 일 방향을 따라 연장 형성된 바디부;
    상기 바디부 내에 배치된 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부;
    상기 바디부 내에 배치되고, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 커패시터를 포함하는 커패시터부; 및
    적어도 일부가 상기 바디부 내에 배치되고, 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체;를 포함하고,
    상기 커패시터부는 상기 심체와 연동하는 제1 전극 및 상기 일 방향으로의 상기 제1 전극 상에 고정 설치되는 제2 전극을 포함하고,
    상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 커패시터부의 커패시턴스가 변하는, 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 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 스타일러스 펜은,
    바디부;
    상기 바디부 내에 고정 설치되고 일 방향으로 관통된 관통홀을 갖는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부;
    상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 커패시터를 포함하는 커패시터부; 및
    일단과 타단 사이의 적어도 일 부분이 상기 페라이트 코어의 관통홀에 배치되고, 상기 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체;를 포함하고,
    상기 커패시터부는, 상기 심체의 타단에 연결되어 상기 심체와 연동하는 제1 전극; 및 상기 제1 전극 상에 고정 설치되는 제2 전극;을 포함하고,
    상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 제1 전극이 상기 일 방향으로 이동하여 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 중첩 면적이 변하는,
    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 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 스타일러스 펜은,
    적어도 일부가 일 방향을 따라 연장 형성된 바디부;
    상기 바디부 내에 배치된 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부;
    상기 바디부 내에 배치되고, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 커패시터를 포함하는 커패시터부; 및
    적어도 일부가 상기 바디부 내에 배치되고, 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체;를 포함하고,
    상기 인덕터부의 페라이트 코어는 상기 심체와 연동하고,
    상기 인덕터부는 상기 바디부의 내부에 고정 설치된 자성체를 포함하고,
    상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 인덕터부의 인턱턴스가 변하는, 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 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 스타일러스 펜은,
    바디부;
    상기 바디부 내에 배치되고 일 방향으로 관통된 관통홀을 갖는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부;
    상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 커패시터를 포함하는 커패시터부; 및
    일단과 타단 사이의 적어도 일 부분이 상기 페라이트 코어의 관통홀에 배치되고, 상기 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체;를 포함하고,
    상기 인덕터부의 페라이트 코어는, 상기 심체와 결합되어 상기 심체와 연동하고,
    상기 인덕터부는, 상기 바디부의 내부에 고정 설치된 자성체;를 포함하고,
    상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 페라이트 코어가 상기 일 방향으로 이동하여 상기 페라이트 코어와 상기 자성체 사이의 이격 거리가 변하는,
    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;
    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 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 스타일러스 펜은,
    적어도 일부가 일 방향을 따라 연장 형성된 바디부;
    상기 바디부 내에 배치된 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부;
    상기 바디부 내에 배치되고, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 제1 커패시터 및 상기 제1 커패시터와 전기적으로 연결가능한 제2 커패시터를 포함하는 커패시터부;
    적어도 일부가 상기 바디부 내에 배치되고, 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체; 및
    상기 바디부 내에 배치되고, 상기 심체의 상기 일 방향으로의 이동에 따라 상기 제1 커패시터와 상기 제2 커패시터 사이의 전기적인 연결을 스위칭하는 스위칭 부재;를 포함하고,
    상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 커패시터부의 커패시턴스가 변하는, 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;
    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 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 스타일러스 펜은,
    적어도 일부가 일 방향을 따라 연장 형성된 바디부;
    상기 바디부 내에 고정 배치된 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부;
    상기 바디부 내에 배치되고, 상기 인덕터부와 전기적으로 연결된 커패시터부;
    적어도 일부가 상기 바디부 내에 배치되고, 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체; 및
    상기 바디부 내에 배치되고, 상기 심체와 연동하여 상기 일 방향으로 이동하는 자성체;를 포함하고,
    상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 인덕터부의 인덕턴스가 변하는, 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;
    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 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 스타일러스 펜은,
    바디부;
    상기 바디부 내에 고정 설치되고 일 방향으로 관통된 관통홀을 갖는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부;
    상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 커패시터 및 상기 커패시터와 전기적으로 연결가능한 추가 커패시터를 포함하는 커패시터부;
    일단과 타단 사이의 적어도 일 부분이 상기 페라이트 코어의 관통홀에 배치되고, 상기 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체; 및
    상기 심체에 가해지는 압력에 따라 상기 커패시터와 상기 추가 커패시터의 전기적인 연결을 스위칭하는 스위칭 부재;를 포함하고,
    상기 인덕터부는, 상기 심체에 가해지는 압력에 따라 상기 페라이트 코어와의 이격 거리가 변하는 자성체를 포함하는,
    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 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 스타일러스 펜은,
    적어도 일부가 일 방향을 따라 연장 형성된 바디부;
    상기 바디부 내에 배치된 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부;
    상기 바디부 내에 배치되고, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 커패시터를 포함하는 커패시터부; 및
    적어도 일부가 상기 바디부 내에 배치되고, 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체;를 포함하고,
    상기 커패시터부는 상기 심체와 연동하는 제1 전극 및 상기 일 방향으로의 상기 제1 전극 상에 고정 설치되는 제2 전극을 포함하고,
    상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 커패시터부의 커패시턴스가 변하는, 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; 및
    상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴;을 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 스타일러스 펜은,
    바디부;
    상기 바디부 내에 고정 설치되고 일 방향으로 관통된 관통홀을 갖는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부;
    상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 커패시터를 포함하는 커패시터부; 및
    일단과 타단 사이의 적어도 일 부분이 상기 페라이트 코어의 관통홀에 배치되고, 상기 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체;를 포함하고,
    상기 커패시터부는, 상기 심체의 타단에 연결되어 상기 심체와 연동하는 제1 전극; 및 상기 제1 전극 상에 고정 설치되는 제2 전극;을 포함하고,
    상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 제1 전극이 상기 일 방향으로 이동하여 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 중첩 면적이 변하는,
    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; 및
    상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴;을 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 스타일러스 펜은,
    적어도 일부가 일 방향을 따라 연장 형성된 바디부;
    상기 바디부 내에 배치된 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부;
    상기 바디부 내에 배치되고, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 커패시터를 포함하는 커패시터부; 및
    적어도 일부가 상기 바디부 내에 배치되고, 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체;를 포함하고,
    상기 인덕터부의 페라이트 코어는 상기 심체와 연동하고,
    상기 인덕터부는 상기 바디부의 내부에 고정 설치된 자성체를 포함하고,
    상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 인덕터부의 인턱턴스가 변하는, 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; 및
    상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴;을 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 스타일러스 펜은,
    바디부;
    상기 바디부 내에 배치되고 일 방향으로 관통된 관통홀을 갖는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부;
    상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 커패시터를 포함하는 커패시터부; 및
    일단과 타단 사이의 적어도 일 부분이 상기 페라이트 코어의 관통홀에 배치되고, 상기 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체;를 포함하고,
    상기 인덕터부의 페라이트 코어는, 상기 심체와 결합되어 상기 심체와 연동하고,
    상기 인덕터부는, 상기 바디부의 내부에 고정 설치된 자성체;를 포함하고,
    상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 페라이트 코어가 상기 일 방향으로 이동하여 상기 페라이트 코어와 상기 자성체 사이의 이격 거리가 변하는,
    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; 및
    상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장 형성되고 제1측 단부들이 상기 제어부와 전기적으로 연결된 다수의 제3 패턴;을 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 스타일러스 펜은,
    적어도 일부가 일 방향을 따라 연장 형성된 바디부;
    상기 바디부 내에 배치된 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부;
    상기 바디부 내에 배치되고, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 제1 커패시터 및 상기 제1 커패시터와 전기적으로 연결가능한 제2 커패시터를 포함하는 커패시터부;
    적어도 일부가 상기 바디부 내에 배치되고, 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체; 및
    상기 바디부 내에 배치되고, 상기 심체의 상기 일 방향으로의 이동에 따라 상기 제1 커패시터와 상기 제2 커패시터 사이의 전기적인 연결을 스위칭하는 스위칭 부재;를 포함하고,
    상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 커패시터부의 커패시턴스가 변하는, 펜 및 터치 입력 시스템.
  13. 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 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 스타일러스 펜은,
    적어도 일부가 일 방향을 따라 연장 형성된 바디부;
    상기 바디부 내에 고정 배치된 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부;
    상기 바디부 내에 배치되고, 상기 인덕터부와 전기적으로 연결된 커패시터부;
    적어도 일부가 상기 바디부 내에 배치되고, 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체; 및
    상기 바디부 내에 배치되고, 상기 심체와 연동하여 상기 일 방향으로 이동하는 자성체;를 포함하고,
    상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 인덕터부의 인덕턴스가 변하는, 펜 및 터치 입력 시스템.
  14. 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 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 스타일러스 펜은,
    바디부;
    상기 바디부 내에 고정 설치되고 일 방향으로 관통된 관통홀을 갖는 페라이트 코어 및 상기 페라이트 코어의 적어도 일부 위에 다층으로 권선되어 있는 코일을 포함하는 인덕터부;
    상기 바디부 내에 위치하며, 상기 인덕터부의 코일에 전기적으로 연결된 커패시터 및 상기 커패시터와 전기적으로 연결가능한 추가 커패시터를 포함하는 커패시터부;
    일단과 타단 사이의 적어도 일 부분이 상기 페라이트 코어의 관통홀에 배치되고, 상기 일단으로 가해지는 압력에 의해 상기 일 방향을 따라 이동하는 심체; 및
    상기 심체에 가해지는 압력에 따라 상기 커패시터와 상기 추가 커패시터의 전기적인 연결을 스위칭하는 스위칭 부재;를 포함하고,
    상기 인덕터부는, 상기 심체에 가해지는 압력에 따라 상기 페라이트 코어와의 이격 거리가 변하는 자성체를 포함하는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
  15. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 제2 패턴과 상기 다수의 제4 패턴 중 적어도 한가지의 다수의 패턴은 상기 펜 구동용 패턴들이 되는 것인,
    펜 및 터치 입력 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 다수의 제2 패턴 및 상기 다수의 제4 패턴 중 나머지 하나는 전기적으로 플로우팅되는 것인,
    펜 및 터치 입력 시스템.
  17. 제 1 항 내지 제 7 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.
  18. 제 1 항 내지 제 7 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.
  19. 제 1 항 내지 제 7 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.
  20. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 제1 패턴 및 상기 다수의 상기 제3 패턴 중 적어도 한가지의 다수의 패턴은 상기 펜 감지용 패턴들이 되는 것인,
    펜 및 터치 입력 시스템.
  21. 제 1 항 내지 제 7 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.
  22. 제 1 항 내지 제 7 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.
  23. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 제1 패턴 내지 제4 패턴 중 적어도 한가지의 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.
  24. 제 1 항 내지 제 7 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.
  25. 제 1 항 내지 제 7 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.
  26. 제 25 항에 있어서
    상기 메인 패턴부 중 적어도 일부는 다이아몬드 형상을 갖는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
  27. 제 25 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.
  28. 제 1 항 내지 제 7 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.
  29. 제 1 항 내지 제 7 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.
  30. 제 1 항 내지 제 7 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.
  31. 제 1 항 내지 제 7 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.
  32. 제 1 항 내지 제 7 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.
  33. 제 1 항 내지 제 14 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.
  34. 제 1 항 내지 제 7 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 것이고,
    상기 다수의 제2패턴 또는 상기 다수의 제4패턴을 다수의 구동회로부와 연결하기 위한 것인,
    펜 및 터치 입력 시스템.
  35. 제 1 항 내지 제 14 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.
  36. 제 1 항 내지 제 7 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,
    상기 다수의 제2패턴 또는 상기 다수의 제4패턴을 다수의 구동회로부와 연결하는 단계
    를 실행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체를 포함하는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
  37. 제 1 항 내지 제 14 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.
  38. 제 1 항 내지 제 7 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.
  39. 제 1 항 내지 제 7 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.
  40. 제 1 항 내지 제 7 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.
  41. 제 1 항 내지 제 14 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.
  42. 제 1 항 내지 제 14 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.
  43. 제 1 항 내지 제 14 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.
  44. 제 1 항 내지 제 14 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.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 펜 센싱용 감지 회로부 중 적어도 일부는 터치 센싱용으로 이용될 수 있는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
  46. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    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 하는,
    펜 및 터치 입력 시스템.
  47. 제 1 항 내지 제 7 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.
  48. 제 1 항 내지 제 7 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 커패시터;
    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.
  49. 제 1 항 내지 제 7 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.
  50. 제 1 항 내지 제 7 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.
  51. 제 1 항 내지 제 7 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.
  52. 제 1 항 내지 제 14 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.
  53. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펜 감지용 패턴들과 상기 제어부를 연결하는 트레이스를 더 포함하고,
    상기 펜 감지용 패턴들 중 일부의 패턴들의 제1 측에 상기 트레이스가 연결되고, 나머지 패턴들의 제2 측에 상기 트레이스가 연결된.
    펜 및 터치 입력 시스템.
  54. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서부와 상이한 층에 형성된 자기장 차폐층을 더 포함하는 펜 및 터치 입력 시스템.
  55. 제 1 항 내지 제 14 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.
  56. 제 1 항 내지 제 14 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.
  57. 제 1 항, 제 2 항, 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 전극은, 상기 제1 전극이 삽입되는 관통홀 또는 공동을 갖는, 펜 및 터치 입력 시스템.
  58. 제 1 항, 제 2 항, 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 전극의 관통홀 또는 공동 내부에 배치된 유전체를 더 포함하고,
    상기 유전체는 상기 제1 전극이 삽입될 수 있는 크기의 관통홀 또는 공동을 갖는, 펜 및 터치 입력 시스템.
  59. 제 58 항에 있어서,
    상기 유전체는 상기 일 방향을 따라 상이한 두께 또는 면적을 갖는, 펜 및 터치 입력 시스템.
  60. 제 58 항에 있어서,
    상기 유전체는 상기 일 방향을 따라 순차적으로 배치된 제1 유전체와 제2 유전체를 포함하고,
    상기 제1 유전체의 유전율은 상기 제2 유전체의 유전율보다 더 큰, 펜 및 터치 입력 시스템.
  61. 제 1 항, 제 2 항, 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 심체의 일단에 가해지는 압력에 의해 상기 제1 전극이 상기 일 방향으로 소정 거리만큼 이동 시에 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 추가 커패시터를 더 포함하는, 펜 및 터치 입력 시스템.
  62. 제 3 항, 제 4 항, 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 심체의 일단에 가해지는 압력이 증가하면, 상기 페라이트 코어와 상기 자성체 사이의 이격 거리가 증가 또는 감소하는, 펜 및 터치 입력 시스템.
  63. 제 3 항, 제 4 항, 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 자성체는 상기 일 방향을 따라 상이한 두께 또는 면적을 갖는, 펜 및 터치 입력 시스템.
  64. 제 3 항, 제 4 항, 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 자성체는 상기 바디부의 내측면에 배치되거나, 상기 바디부의 내측면으로부터 돌출 형성된, 펜 및 터치 입력 시스템.
  65. 제 5 항, 제 6 항, 제 7 항, 제 12 항, 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 스위칭 부재는 상기 심체의 타단에 결합되어 상기 심체와 연동하는 가동부, 및 상기 가동부와 상기 페라이트 코어 사이에 고정 설치되는 고정부를 포함하고,
    상기 스위칭 부재의 가동부는 상기 커패시터부와 전기적으로 연결된 가동 전극을 포함하고, 상기 스위칭 부재의 고정부는 상기 커패시터부 전기적으로 연결된 고정 전극을 포함하고,
    상기 가동부는, 상기 심체에 가해지는 압력에 의해 상기 고정부와의 접촉 상태가 변경되는, 펜 및 터치 입력 시스템.
  66. 제 65 항에 있어서,
    상기 심체의 일단에 가해지는 압력이 없으면, 상기 가동부는 상기 고정부에 접촉 상태를 유지하여 상기 가동 전극이 상기 고정 전극과 전기적으로 연결되고,
    상기 심체의 일단에 압력이 가해지면, 상기 가동부의 이동에 따라 상기 가동 전극이 상기 고정 전극으로부터 전기적으로 분리되어 상기 가동 전극이 상기 고정 전극과 전기적으로 분리되는, 펜 및 터치 입력 시스템.
  67. 제 66 항에 있어서,
    상기 가동 전극이 상기 고정 전극과 전기적으로 분리된 후 상기 심체의 일단에 가해지는 압력이 증가할수록 상기 페라이트 코어와 상기 자성체 사이의 이격 거리가 증가되는, 펜 및 터치 입력 시스템.
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