KR102273683B1 - 스타일러스 펜을 이용한 평판표시장치 - Google Patents

스타일러스 펜을 이용한 평판표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 평판표시장치를 개시한다. 특히, 본 발명은 화면상에 스타일러스 펜을 이용하여 터치되는 위치를 정확하게 인식하는 동시에, 스타일러스 펜의 기울어진 방향 및 각도를 인식하는 평판표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전자기 유도방식의 스타일러스 펜을 이용한 터치인식 평판표시장치에서 기존 스타일러스 펜의 팁과 인접하여 보조 팁을 더 구비하여 이를 통해 기울기 정보를 산출함으로써, 제조비용의 상승없이 보다 정밀한 펜 터치 기능을 구현할 수 있는 평판표시장치를 제공할 수 있다.

Description

스타일러스 펜을 이용한 평판표시장치{FLAT PANEL DISPLAY DEVICE USING STALUS PEN}
본 발명은 평판표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화면상에 스타일러스 펜을 이용하여 터치되는 위치를 정확하게 인식하는 동시에, 스타일러스 펜의 기울어진 방향 및 각도를 인식하는 평판표시장치에 관한 것이다.
모바일 기기 등에 널리 이용되는 평판표시장치에는 화면상에 표시된 소정의 객체 또는 영역을 선택하기 위해서 키보드, 리모트 콘트롤 장치 등의 통상의 인터페이스 장치를 이용하는 방식 뿐만 아니라, 손가락 또는 스타일러스 펜(stylus pen)등으로 직접 화면의 영역을 선택하여 입력하는 터치패널이 적용되고 있다.
이러한 터치패널을 구비한 평판표시장치는 터치패널과 표시패널을 각각 별도로 형성하고, 이 둘을 접착층을 통해 서로 부착함으로써 이루어진다. 이러한 터치패널이 구비된 표시장치에서는 사람의 손이 접촉하게 되면, 저항의 차이(저항막 방식 터치패널)이나 정전용량의 차이(정전용량의 차이)를 감지하여 접촉을 인식하게 된다.
한편, 터치패널의 터치는 손가락뿐만 아니라 스타일러스 펜(stylus pen)과 같은 입력펜도 이용될 수 있다. 특히, 근래에는 스타일러스 펜을 통해 단순히 위치인식을 위한 터치뿐만 아니라, 다양하고 세밀한 컬러 및 선폭으로 문자를 입력하거나 그림을 그릴 수 있는 형태로 개발되고 있으며, 최근에는 보다 세밀하고 다양한 형태로 문자 및 그림을 표현하기 위해, 스타일러스 펜에 의한 필압을 감지하여 문자 및 선의 두께를 다르게 표현하는 기술이 적용되고 있다.
그러나, 펜을 이용한 문자 및 그림을 표현하는 데 있어서, 사용자의 세밀한 작업에 의한 문자 및 선의 두께와 농도에 대한 정보는 필압만으로는 감지할 수 없으며, 펜의 방향 및 각도 등의 정보가 더욱 요구된다.
따라서, 스타일러스 펜의 기울기 방향 및 감도를 감지하기 위한 방법으로서, 터치패널상에 필압 및 터치를 인식하기 위한 센서 이외에도 상기 기울기를 감지하기 위한 별도의 센서를 더 구비하는 방법을 고려해 볼 수 있으나, 이는 터치패널 제조비용을 상승시키는 원인이 된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 스타일러스 펜의 기울기를 인식하기 위한 별도의 센서를 구비하지 않고, 스타일러스 펜을 개량하여 터치된 영역 뿐만 아니라, 펜의 기울기정보를 더욱 감지할 수 있는 평판표시장치를 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜을 이용한 평판표시장치는, 스타일러스 펜에 터치영역을 인식하기 위한 전도성 팁 이외에 별도의 전도성 팁을 더 구비하여 이를 통해 터치좌표만이 아닌 스타일러스 펜의 기울어진 방향 및 각도에 대한 정보를 검출하는 구조를 갖는다.
본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜을 이용한 평판표시장치는, 전자기 유도방식의 스타일러스 펜을 이용한 터치인식방식에서 기존 스타일러스 펜의 팁과 인접하여 보조 팁을 더 구비하여 이를 통해 기울기 정보를 산출함으로써, 제조비용의 상승없이 보다 정밀한 펜 터치 기능을 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜을 이용한 평판표시장치의 전체구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 평판표시장치의 터치패널상에 배치되는 채널들의 일부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 평판표시장치에 이용되는 스타일러스 펜의 내부구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜의 기울기 정보를 추출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 평판표시장치의 스타일러스 펜의 기울기 정보를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 5b는 도 5a에서 검출되는 정전용량(Csx)을 그래프로 나타낸 도면이다.
또한, 도 6a 및 도 6b는, 도 5a 및 도 5b와는 다른 상태에서의 스타일러스 펜의 기울기 정보를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면 및 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터치 제어부의 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서 상에서 언급한 '구비한다', '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하의 설명에서는, 스타일러스 펜을 이용한 평판표시장치의 터치방식 중, 스타일러스 펜 내부에 복수의 코일을 구비하고, 터치패널내 안테나 루프를 구비하여 상기 복수의 코일간 인덕턴스에 의해 전자기 공진된 유도기전력을 감지하여 상기 안테나 루프를 이용하여 터치영역을 검출하는 인덕티브 방식(Inductive Type)의 터치패널을 구비하는 평판표시장치의 구조의 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 예로서, 스타일러스 펜 내부에 코일이 아닌 배터리와 같은 전원을 구비하고, 스타일러스 펜의 전도성 팁과, 터치패널내 두 채널에 동일 주파수의 전압을 인가하여 전도성 팁에 의해 두 채널의 정전용량의 변화를 감지하여 터치영역을 검출하는 캐패시티브 방식(Capacitive Type)의 평판표시장치에도 본 발명의 기술적 사상을 적용할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜을 이용한 평판표시장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜을 이용한 평판표시장치의 전체구조를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 평판표시장치는, 영상을 표시하는 복수의 화소(PX)가 형성되는 표시패널(100)과, 표시패널(100)과 연결되며, 복수의 화소(PX)를 구동하는 게이트 및 데이터 구동부(110, 120)와, 이를 제어하는 타이밍 제어부(130)와, 터치된 영역을 감지하기 위한 복수의 Tx채널(Tx) 및 Rx채널(Rx)이 형성되는 터치패널(200)과, 터치패널(200)을 제어하는 터치제어부(220)를 포함한다.
표시패널(100)은 두 기판이 합착되고 그 사이에 액정층이 개재되는 액정표시패널 또는 기판상에 화소(PX)단위로 유기발광 다이오드가 형성되는 유기발광 표시패널 등으로 구성될 수 있다.
두 종류의 표시패널은 공통적으로 적어도 하나의 기판상에 복수의 게이트배선(GL) 및 데이터배선(DL) 매트릭스 형태로 교차 형성되고, 그 교차지점에 복수의 화소(PX)가 정의된다. 각 화소(PX)에는 적어도 하나의 박막트랜지스터(Thin Flim Transitor)가 형성되어 있으며, 박막트랜지스터들은 게이트 구동부(110)이 제어에 따라 도통되어 데이터 구동부(120)로부터 입력되는 데이터전압(Vdata)을 액정캐패시터 또는 유기발광 다이오드에 입력하여 영상을 표시하게 된다.
게이트 구동부(110)는 복수의 게이트 배선(GL)을 통해 각 화소(PX)들과 수평방향에서 연결되어 게이트 구동전압(Vg)을 출력한다. 이러한 게이트 구동부(110)는 표시패널(100)의 기판내 박막트랜지스터의 형태로 내장될 수 있으며, 복수의 스테이지로 이루어지는 쉬프트 레지스터로 구성될 수 있다.
그리고, 게이트 구동부(110)는 타이밍 제어부(130)로부터 입력되는 게이트 제어신호(GCS)에 대응하여 하나의 게이트 배선(GL) 단위씩 순차적으로 고전위의 게이트 구동전압(Vg)를 출력하게 된다.
데이터 구동부(120)는 복수의 데이터 배선(DL)을 통해 각 화소(PX)에 한 수평선 단위로 데이터 전압(Vdata)을 인가한다. 이러한 데이터 구동부(120)는 샘플링 레지스터, 래치, 디지털-아날로그 컨버터 및 출력버퍼 등으로 구성될 수 있다.
그리고, 데이터 구동부(120)는 타이밍 제어부(130)로부터 데이터 제어신호(DCS) 및 영상데이터(RGB)를 수신하고, 기준전압을 참조하여 디지털-아날로그 컨버터를 통해 디지털 영상데이터(RGB)를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환한다. 데이터 전압(Vdata)은 하나의 수평선상의 화소(PX)들에 대응되도록 래치되어 게이트 구동신호에 동기하여 모든 데이터배선(DL)을 통해 동시에 표시패널(100)에 입력된다.
타이밍 제어부(130)는 외부시스템(미도시)로부터 영상관련 데이터와, 클록신호와 같은 타이밍 신호를 입력받아 게이트 제어신호(GCS) 및 데이터 제어신호(DCS)를 생성하여 게이트 구동부(110) 및 데이터 구동부(120)에 각각 출력하고, 또한 영상관련 데이터를 정렬하여 영상신호(RGB)로써 데이터 구동부(120)에 출력한다.
상기 구조의 표시패널(100)의 전면으로 이와 중첩되도록 터치패널(200)이 합착된다.
터치패널(200)은 유리기판 또는 투명필름상에 제1 전극인 Tx채널(Tx) 및 제2 전극인 Rx채널(Rx)이 복수개가 서로 교차하는 형태로 형성된다. 그리고, 도시되어 있지는 않지만, Tx채널(Tx) 및 Rx채널(Rx)의 외곽으로 터치패널(200)의 각 측부를 테두리하는 형태로 안테나 루프(AL)가 배치되게 된다.
상기 Tx채널(Tx) 및 Rx채널(Rx)은 터치패널(200)의 배면으로 배치되는 표시패널(100)의 화상표시영역과 중첩되어 형성되게 되므로, 화상에 영향을 최소화하기 위해, ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zic Oxide)와 같은 투명한 금속산화물로 이루어질 수 있다.
이러한 Tx채널(Tx) 및 Rx채널(Rx)은 터치제어부(210)로부터 터치센싱을 위한 센싱신호(SP)가 인가되어 두 채널(Tx, Rx)간 중첩되는 위치에서 정전용량(Csx)을 형성하게 되고, 스타일러스 펜(미도시)에 의해 터치패널(200)의 일 영역이 터치되었을 때, 터치 제어부(210)는 그 정전용량(Csx)의 변화를 안테나 루프(AL)를 통해 감지하고 이를 분석하여 화면상에 터치된 영역의 좌표를 검출하게 된다.
이러한 Tx채널(Tx) 및 Rx채널(Rx)구조에 대한 상세한 설명은 후술한다.
터치 제어부(210)는 상기 Tx채널(Tx) 및 Rx채널(Rx)과 연결되어 센싱을 위한 센싱신호(SP)를 출력하여 터치패널(200)상에 정전용량(Csx)을 형성하고, 안테나 루프(AL)와 연결되어 상기 정전용량(Csx)을 수신한다.
이를 위해, 터치 제어부(210)는 안테나 루프(AL)로부터 수신한 정전용량(Csx)을 증폭하는 증폭기, 수신한 신호의 노이즈(noise)를 제거하는 필터, 아날로그신호를 변환하는 컨버터, 터치된 좌표를 추출하고, 스타일러스 펜의 기울기 정보를 생성하는 신호처리기로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 스타일러스 펜의 기울기 정보는 별도의 센서를 더 구비하여 추출하는 것이 아닌, 스타일러스 펜에 부가된 전도성 팁에 의한 정전용량(Csx)을 이용하여 추출하는 것으로, 스타일러스 펜은 터치영역을 추출하기 위한 전용 전도성 팁 이외에도 기울기 정보를 추출하기 위한 별도의 보조 전도성 팁을 더 구비하고 있으며, 터치 제어부(210)는 전용 전도성 팁에 의한 정전용량을 수신하여 터치좌표를 검출할 뿐만 아니라, 보조 전도성 팁에 의한 정전용량을 더 수신하여 기울기 정보를 검출하게 된다.
이러한 기울기 정보를 추출하기 위한 스타일러스 펜의 구조 및 그 방법에 대한 상세한 설명은 후술한다.
그리고, 터치 제어부(210)는 상기 기울기 정보를 포함하는 좌표검출결과는 결과데이터(Sdata)로서 타이밍 제어부(130)에 제공될 수 있다.
이러한 구조에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜을 이용한 평판표시장치는 별도의 센서를 구비하지 않고도, 터치 영역을 감지하기 위한 채널 및 안테나 루프를 그대로 이용하여 스타일러스 펜의 기울기 정보를 검출할 수 있는 특징이 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 평판표시장치에 구비되는 터치패널의 채널구조 및 이를 통한 터치검출 방법을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 평판표시장치의 터치패널상에 배치되는 채널들의 일부를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 평판표시장치에 이용되는 스타일러스 펜의 내부구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 평판표시장치의 터치패널은 기판상에 바 형상의 복수의 Tx채널(Tx0 ~ Tx4)이 서로 소정거리 이격되어 제1 방향으로 나란히 형성되고, 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 바 형상의 복수의 Rx채널(Rx0 ~ Rx4)이 서로 소정거리 이격되고, 상기 Tx채널(Tx)과 교차하도록 형성된다. 따라서, Tx채널(Tx0 ~ Tx4)과 Rx채널(Rx0 ~ Rx4)간에 중첩되는 지점에서 정전용량이 발생하게 된다.
도면에서, Tx채널(Tx0 ~ Tx4) 및 Rx채널(Rx0 ~ Rx4)의 형상은 바 형상만으로 한정되는 것이 아닌, 설계자의 의도에 따라 다른 형태의 패턴으로 변경될 수도 있다. 단, 스타일러스 펜의 터치 검출의 정확성을 위해 중심에서부터 상하좌우로 대칭성을 갖는 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 도 3을 참조하면, 본 발명의 스타일러스 펜(300)은 크게 일자형의 몸체부(310)와, 그의 일단에 결합되는 펜촉부(320)로 구분될 수 있으며, 몸체부(310)의 내부로는 코어(311)와, 코어(311)에 감긴 복수의 코일(313)이 배치되고, 펜촉부(320)에는 제1 및 제2 전도성 팁(321, 325)이 형성되어 있다.
몸체부(310)는 전기적으로 접지될 수 있으며, 내부로 몸체부(310)의 축 방향으로 자기 코어(magnetic core, 311)가 배치되어 있다. 여기서, 터치패널의 Tx채널(Tx) 및 Rx채널(Rx)를 각각 X축 및 Y축 이라하고 하면, 몸체부(310)의 축은 Z축으로 볼 수 있고, 이에 스타일러스 펜(300)의 기울기는 Z축과 수평선간의 각도의 변화로 볼 수 있다.
자기 코어(311)는 펜촉부(320) 방향의 일단에 절연부재(312)가 구비되어 있으며, 서로 교번하는 형태인 제1 코일(313) 및 제2 코일(314)이 감겨 있다. 제1 코일(313)은 일단이 몸체부(310)와 연결되고, 타단이 연장부(322)를 통해 제1 전도성 팁(321)에 연결되어 있다.
자기코어(311)의 끝단에는 스위치(316)가 구비된다. 스위치(316)는 제1 전도성 팁(321)에 압력이 가해지면 닫히는 구조이며, 제2 코일(314)을 통해 몸체부(310)내부에 구비되는 캐패시터(315)와 연결되어 있다. 이러한 스위치(316)는 자기코어(311)의 절연부재(312) 및 연결부(322)의 절연부재(323)에 의해 제1 코일(313)과는 절연되어 있다.
그리고, 몸체부(310)의 일 끝단은 펜촉부(320)와 연결되어 있다.
펜촉부(320)는 절연물질로 이루어지며 원뿔형일 수 있고, 그 꼭지점에 제1 전도성 팁(321)이 노출되어 있다. 제1 전도성 팁(321)은 연장부(322)를 통해 펜촉부(320)에 고정되어 있으며, 연장부(322)의 끝단에 연결된 스위치(316)에 의해서 스타일러스 펜(300)의 가압되면, 전진 및 후퇴가 가능한 구조를 갖는다.
그리고, 제1 전도성 팁(321)과 소정거리 이격되어 펜촉부(320)의 옆면으로는 제2 전도성 팁(325)이 테두리하는 형태로 형성되어 있다. 제2 전도성 팁(325)은 연결부(322)에 의해 제1 전도성 팁(321)과 전기적으로 연결되어 있으며, 동일재질로 이루어져 동일한 전기적 특성을 갖도록 함으로써, 제조공정추가와 제조비용 증가를 최소화하게 된다.
이러한 구조의 터치패널 및 스타일러스 펜을 이용한 터치영역 검출방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 터치패널의 Tx채널(Tx0 ~ Tx4) 및 Rx채널(Rx0 ~ Rx4)을 통해 순차적으로 센싱신호(SP)를 인가하여 두 채널간 정전용량(Csx)을 형성하게 된다. 이어서, 사용자에 의해 스타일러스 펜(300)이 일 지점(P1), 도면에서 Tx채널(Tx3)을 터치하게 되면, 제1 전도성 팁(321)과, 정전용량(Csx)과, 제1 코일(313)간 전기적 연결이 형성된다. 또한, 스위치(316)가 닫힘에 따라 제2 코일(314)과 캐패시터(315)의 공진회로가 형성되어, 제1 코일(313) 또는 제2 코일(314)와 터치패널의 안테나 루프(미도시)간 상호 인덕턴스에 의해 안테나 루프로 전자기 공진된 유도 기전력이 수신되어 정전용량(Csx)의 변화량으로서 터치 제어부(도 1의 210)에 입력된다.
이에, 각 Tx채널(Tx0 ~ Tx4) 및 Rx채널(Rx0 ~ Rx4) 마다 순차적으로 센싱신호가 입력되어 터치된 영역(P1)에 인접한 채널(Tx3, Rx3)이 정전용량(Csx)의 변화량이 가장 큼에 따라 이를 통해 터치된 영역(P1)을 검출하게 된다.
또한, 상기 터치된 영역(P1)은 제1 전도성 팁(321)에 의한 것으로서, 이와 인접한 위치로 제2 전도성 팁(322)에 의한 정전용량(Csx) 변화량이 검출되게 된다. 제2 전도성 팁(322)은 제1 전도성 팁(321) 비해 각 Tx채널(Tx0 ~ Tx4) 및 Rx채널(Rx0 ~ Rx4)간의 거리가 크므로 정전용량(Csx)에 주는 영향이 작으나, 안테나 루프에 의해 수신되며, 본 발명의 실시예에서는 이러한 제2 전도성 팁(322)에 의한 정전용량(Csx) 변화량에 기초하여 스타일러스 펜의 기울기 정보를 추출하는 특징이 있다.
한편, 전술한 터치검출방식은 인덕티브 방식으로서, 상기 스타일러스 펜(300) 내부에 코일을 배터리와 같은 전원부로 대체하고, 터치패널내 Tx채널 및 Rx채널과 동일 주파수의 신호를 제1 및 제2 전도성 팁에 인가하여 두 채널에 의한 정전용량의 변화를 감지함으로서, 터치영역을 검출하는 캐패시티브 방식 평판표시장치에서도 상기 스타일러스 펜(300)의 기울기 정보를 검출할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜을 이용한 평판표시장치에서 스타일러스 펜의 기울기 정보를 추출하는 방법을 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜의 기울기 정보를 추출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 평판표시장치의 화면상에 스타일러스 펜을 이용하여 일 지점(P1)을 터치하는 경우, 제1 전도성 팁에 의해 Tx 채널 및 Rx 채널들 사이에서 형성되는 정전용량(Csx)이 변화하여 현재 터치되는 영역(P1)의 위치좌표(x1, y1)를 판단하게 된다.
또한, 본 발명에서는 제1 전도성 팁과는 별도의 제2 전도성 팁이 구비됨에 따라, 터치패널상에서 터치감지 제1 영역(P1)과는 별도로, 제2 전도성 팁과 대응되는 제2 영역(P2)이 더 감지된다. 여기서, 도 3에 도시된 바와 같이 제2 전도성 팁(도 3의 325)는 Tx채널 및 Rx채널과의 거리가 제1 전도성 팁(도 3의 321)보다 훨씬 떨어짐에 따라, 두 채널에 대한 정전용량(Csx) 변화량이 상대적으로 작으나, 적어도 제2 전도성 팁이 현재 터치패널상에서 어디에 위치하고 있는지는 판단할 수 있다. 이에 따라, 스타일러스 펜의 방향 데이터를 생성할 수 있다.
도 4에서는 스타일러스 펜이 제1 영역(P1)을 중심으로 하여 하부방향에서 약 45°정도 기울어진 방향에 위치하는 것을 예시하고 있다(Θ= 45°).
또한, 해당 제2 영역(P2)에 해당하는 좌표(x2, y2)를 중심으로 하여 정전용량(Csx)의 크기에 따라, 스타일러스 펜이 Z축방향으로 어느정도 기울어져 있는 지를 판단할 수 있다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 평판표시장치의 스타일러스 펜의 기울기 정보를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 5b는 도 5a에서 검출되는 정전용량(Csx)을 그래프로 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 평판표시장치에서 스타일러스 펜(300)의 몸체부(310)는 Z축과 거의 나란히 세워지는 상태, 즉 스타일러스 펜(300)이 터치패널에 대하여 수직방향에 인접하게 배치되는 경우(Θ1≒90°)에는, 제1 전도성 팁(321)에 의해 제1 영역(P1)에서는 제1 정전용량(Csx1)이 검출되게 되고, 제2 영역(P2) 또는 제2 영역(P1)보다 제1 영역(P1)에 더 인접한 제3 영역(P3)에서 제2 전도성 팁(325)에 의한 제2 정전용량(Csx2) 변화량이 검출된다.
각 정전용량(Csx1, Csx2)은 Tx채널의 중심으로부터 거리에 따른 캐패시턴스의 값으로 표시할 수 있으며, 제1 정전용량(Csx1)에 비해 제2 정전용량(Csx2)이 현저히 작음을 알 수 있다.
또한, 스타일러스 펜(300)이 완전히 수직상태(Θ1=90°)이면, 제1 및 제2 전도성 팁(321, 325)이 중첩되어 그에 대한 제2 정전용량(Csx2)이 나타나지 않으므로, 정전용량(Csx2)이 변화가 없는 경우 스타일러스 펜(300)의 현재상태를 수직상태로 판단할 수 있다.
즉, 제2 전도성 팁(325)과의 거리가 멀어지게 되어 정전용량(Csx2)에 영향을 거의 주지 않게 됨에 그 값이 작아지게 되어, 스타일러스 펜(300)과 터치패널(200)간의 각도가 크다고 판단할 수 있다.
또한, 도 6a 및 도 6b는 도 5a 및 도 5b와는 다른 상태에서의 스타일러스 펜의 기울기 정보를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면 및 그래프로서, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 평판표시장치에서 스타일러스 펜(300)의 몸체부(310)는 Z축과 거의 수직인 상태, 즉 스타일러스 펜(300)이 터치패널의 표면과 인접하게 누워진 상태인 경우 경우(Θ2≒0°)에는, 제1 전도성 팁(321)에 의해 제1 영역(P1)에서는 제1 정전용량(Csx1)이 검출되게 되고, 제2 영역(P2)에서 제2 전도성 팁(325)에 의한 제3 정전용량(Csx3) 변화량이 검출되게 되게 된다.
즉, 제2 전도성 팁(325)과의 거리가 인접하게 되어 제3 정전용량(Csx3)에 큰 영향을 주게 되어, 제3 정전용량(Csx3)이 제1 정전용량(Csx1)에 가까워질수록 수평선과 스타일러스 펜(300)의 각도(Θ2)가 작아지게 된다.
따라서, 스타일러스 펜(300)의 각도는 제2, 제3 정전용량(Csx2, Csx3)과 반비례하는 관계임을 알 수 있다.
한편, 전술한 좌표정보 및 기울기 정보는 평판표시장치에 구비되는 터치 제어부를 통해 산출되며, 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜을 이용한 평판표시장치의 터치 제어부를 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터치 제어부의 구조를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 평판표시장치의 터치 제어부(210)는, 터치검출결과를 산출하기 위한 연산부(220) 및 터치채널을 구동하기 위한 구동 제어부(230)를 포함한다.
연산부(220)는 터치패널내 배치된 안테나 루프와 연결되어 이에 입력되는 신호에 기초하여 현재 스타일러스 펜이 가리키는 영역에 대한 좌표와, 그 스타일러스 펜의 기울기 정보를 추출하는 역할을 수행한다.
이러한 연산부(220)는, 터치패널내 구비된 안테나 루프와 연결되고, 이로부터 정전용량(Csx)에 대한 신호를 입력받아 증폭하는 증폭기(221)와, 상기 증폭기(221)와 연결되고 그로부터 증폭된 신호에 노이즈를 제거하는 노이즈 필터(223)와, 상기 노이즈 필터부(223)와 연결되어 아날로그 신호를 디지털 신호로 전환하는 AD 컨버터(225)와, 상기 디지털 파형으로 변환된 정전용량(Csx)에 대한 신호에 대응하여 상기 제1 및 제2 영역의 좌표 및 상기 기울기 정보를 생성하여 결과데이터(Sdata)로서 출력하는 신호처리기(226)로 구성될 수 있다.
또한, 구동 제어부(230)는 터치패널내 Tx채널 및 Rx채널과 연결되어 각 채널로 센싱신호(SP)를 인가하는 역할을 수행한다. 이러한 센싱신호는 교류파형의 전압일 수 있으며, 스타일러스 펜에 내장된 코일에서 인가되는 신호와 유사한 파형을 가질 수 있다.
상기의 구성에 따라, 본 발명의 터치 제어부(210)는 터치채널을 제어하고, 스타일러스 펜에 의해 터치된 영역에 대한 좌표 뿐만 아니라, 그의 기울어진 방향 및 각도에 대한 정보를 더 추출할 수 있다. 이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 표시패널 110 : 게이트 구동부
120 : 데이터 구동부 130 : 타이밍 제어부
200 : 터치패널 210 : 터치 제어부
GCS : 게이트 구동부 DCS : 데이터 구동부
RGB : 영상신호 Vg : 게이트 구동전압
Vdata : 데이터 전압 PX : 화소
GL : 게이트 배선 DL : 데이터 배선
Tx : Tx채널 Rx : Rx채널
SP : 센싱신호 Csx : 정전용량
AL : 안테나 루프 Sdata : 결과데이터

Claims (6)

  1. 복수의 채널이 교차하여 배치되는 터치패널;
    몸체부와, 상기 몸체부의 일 끝단에 배치된 펜촉부와, 상기 펜촉부의 꼭지점에 돌출되어 배치된 제1 전도성 팁과, 상기 펜촉부의 옆면을 둘러싸는 형태로 배치된 제2 전도성 팁을 포함하는 스타일러스 펜; 및
    상기 터치패널 상에 인접하게 배치된 상기 스타일러스 펜의 상기 제1 전도성 팁 및 상기 제2 전도성 팁 각각과 상기 복수의 채널 사이에 발생된 제1 및 제2 정전용량에 따라, 상기 터치패널 중 상기 제1 전도성 팁이 인접한 제1 터치영역과 상기 제2 전도성 팁이 인접한 제2 터치영역을 판단하는 터치 제어부를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 전도성 팁은 상호 동일한 코일에 연결되고,
    상기 터치 제어부는,
    상기 제2 정전용량의 크기에 따라 상기 스타일러스 펜의 기울기 정보를 생성하는 평판표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스타일러스 펜의 상기 몸체부는 일자형으로 이루어지고,
    상기 스타일러스 펜의 상기 펜촉부는 원뿔형으로 이루어지는 평판표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전도성 팁은 동일 재질로 이루어진 평판표시장치.
  4. 삭제
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 기울기 정보는,
    상기 제1 터치영역을 기준으로 하여 상기 제2 터치영역의 좌표차에 따른 상기 스타일러스 펜의 방향 데이터; 및
    상기 제2 정전용량의 크기에 비례 또는 반비례하는 각도 데이터
    를 포함하는 평판표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 제어부는,
    상기 터치패널을 테두리하는 형태로 상기 복수의 채널 외곽에 배치되는 안테나 루프에 입력된 신호를 증폭하는 증폭기;
    상기 증폭기와 연결되어 노이즈를 제거하는 노이즈 필터;
    상기 노이즈 필터와 연결되어 아날로그 신호를 디지털 신호로 전환하는 AD 컨버터; 및
    상기 디지털 신호에 대응하여 상기 제1 및 제2 영역의 좌표 및 상기 기울기 정보를 생성하는 신호처리기
    를 포함하는 평판표시장치.
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