KR20160042236A - 스타일러스 펜 및 이를 이용한 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스타일러스 펜 및 이를 이용한 표시장치에 관한 것으로서, 특히, 터치패널로부터 터치구동전압이 수신될 때, 케이스를 잡고 있는 사용자의 손으로 교류신호가 전달될 수 있도록 상기 교류신호를 출력하는, 스타일러스 펜 및 이를 이용한 표시장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

Description

스타일러스 펜 및 이를 이용한 표시장치{STYLUS PEN AND DISPLAY DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 스타일러스 펜 및 이를 이용한 표시장치에 관한 것이다.

휴대전화, 태블릿PC, 노트북 등을 포함한 다양한 종류의 전자제품에는 평판표시장치(FPD: Flat Panel Display)(이하, 간단히 '표시장치'라 함)가 이용되고 있다. 평판표시장치에는, 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 표시장치(PDP: Plasma Display), 유기발광표시장치(OLED: Organic Light Emitting Display) 등이 있으며, 최근에는 전기영동표시장치(EPD: ELECTROPHORETIC DISPLAY)도 널리 이용되고 있다.

터치패널은 표시장치에 설치되어, 사용자가 표시장치를 보면서 손가락이나 펜 등으로 화면을 직접 접촉하여 정보를 입력할 수 있도록 하는, 입력장치의 한 종류이다.

터치를 감지하는 방법에는, 정전용량의 변화를 이용하여 터치를 감지하는 방법이 있다. 정전용량 방식은, 사람의 몸이나 전도성 물질이 터치패널에 접촉할 경우, 캐패시턴스의 변화를 센싱하여 터치유무 및 터치좌표를 판단한다.

정전용량 방식은 펜에 의한 터치유무를 판단하는 방법에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 펜에 전도성 물질이 있는 경우, 펜과 터치패널 사이의 캐패시턴스의 변화를 이용하여 터치유무가 판단될 수 있다.

또한, 미국공개특허 2013-0106720호 등에 기재되어 있는 바와 같이, 터치 센싱부가 펜을 감지할 수 있도록 펜전압을 출력하는 액티브펜이 이용되는 경우, 정전용량 방식을 이용하는 터치패널을 이용하여, 손가락 및 액티브펜에 의해, 터치유무가 판단될 수 있다.

또한, 한국공개특허 10-2014-0022222호 등에 기재되어 있는 바와 같이, 터치패널로부터 터치구동전압이 수신되면, 무선으로 펜신호를 출력하는 스타일러스 펜이 이용되는 경우, 상기 터치패널이 구비된 표시장치는 상기 펜신호를 수신하여, 상기 터치패널에서 상기 스타일러스 펜이 터치된 위치를 판단한다.

상기 스타일러스 펜에 의한 터치유무를 판단하는 표시장치에서, 상기 터치패널은, 사용자의 손가락에 의한 터치유무의 판단에도 이용될 수 있다.

상기 스타일러스 펜을 사용하는 사용자는, 필기 습관 상, 손의 측면을 상기 터치패널에 접촉시키게 된다. 이 경우, 상기 표시장치는 상기 손의 측면이 접촉된 부분에 터치가 있는 것으로 판단한다.

그러나, 손의 측면의 접촉에 의해 터치가 있는 것으로 판단된 영역은, 사용자가 의도한 터치영역이 아니므로, 상기 터치영역은 터치로 인식되어서는 안된다. 이 경우, 종래의 표시장치는, 상기 터치영역을 터치로 인식하지 않기 위해, 팜 리젝션(Palm Rejection) 기능을 수행한다. 그러나, 손의 측면에 의한 터치와, 손가락에 의한 터치의 구분이 어렵기 때문에, 종래의 표시장치에서는, 손의 측면에 의한 터치가 제거되기 어렵다.

부연하여 설명하면, 손가락에 의한 터치유무의 판단과, 스타일러스 펜에 의한 터치유무의 판단은 개별적으로 이루어지기 때문에, 서로 간에 영향을 주지 않는다. 그러나, 사용자가 스타일러스 펜을 잡는 습관에 의해, 스타일러스 펜이 사용될 때, 사용자의 손의 측면이 터치패널에 닿게 된다. 이 경우, 손의 측면에 의한 터치에 의해, 터치유무 판단에 이용되는 로우 데이터(Raw Data)가 생성된다. 이러한 로우 데이터는, 스타일러스 펜에 의한 터치유무 판단시 방해요소가 될 수 있으며, 이에 따라, 스타일러스 펜에 의한 터치영역 이외에, 의도되지 않은 터치영역이 검출될 수 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 터치패널로부터 터치구동전압이 수신될 때, 케이스를 잡고 있는 사용자의 손으로 교류신호가 전달될 수 있도록 상기 교류신호를 출력하는, 스타일러스 펜 및 이를 이용한 표시장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스타일러스 펜은, 터치패널로부터 터치구동전압이 수신되면, 무선으로 펜신호를 송신하는 송수신부; 상기 송수신부를 커버하는 케이스; 및 상기 터치구동전압이 수신될 때, 상기 케이스의 표면으로 교류신호를 출력하는 교류신호 생성부를 포함한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 표시장치는, 터치전극들이 형성되어 있는 터치패널; 상기 터치패널이 형성되어 있으며, 영상이 출력되는 패널; 상기 터치패널로부터 터치구동전압이 수신되면, 무선으로 펜신호를 송신하는 스타일러스 펜; 상기 터치패널에 형성된 안테나; 및 상기 터치패널로부터 수신된 감지신호 및 상기 안테나를 통해 수신된 상기 펜신호를 이용하여 상기 터치패널에서의 터치유무를 판단하는 터치 센싱부를 포함하며, 상기 스타일러스 펜은, 상기 스타일러스 펜의 표면으로 교류신호를 출력한다.

본 발명에 의하면, 스타일러스 펜에 의해 터치패널이 터치되는 경우, 핑거모드에서, 사용자의 손바닥, 손측면 등이 상기 터치패널에 접촉되더라도, 상기 접촉이 터치로 인식되지 않는다. 따라서, 스타일러스 펜에 의한 터치가 있는 경우, 터치감도가 향상될 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 스타일러스 펜을 통해 출력되는 교류신호에 의해, 사용자는 다양한 진동 또는 촉감을 느낄 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 표시장치의 구성을 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 표시장치에 적용되는 터치패널의 일실시예 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 스타일러 펜의 내부 구성을 나타낸 블럭도.
도 4는 본 발명에 따른 스타일러 펜의 내부 구성을 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 스타일러 펜이 노이즈로 작용하는 교류신호를 출력하는 방법을 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 스타일러 펜이 햅틱신호 작용하는 교류신호를 출력하는 방법을 나타낸 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예가 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 표시장치의 구성을 나타낸 예시도이다.

정전용량 방식을 이용하는 터치패널이 구비된 표시장치는, 사람의 몸이나 전도성 물질이 터치센서에 접촉할 경우, 캐패시턴스의 변화를 감지하여, 터치유무를 판단하며, 터치된 정확한 좌표를 판단한다.

본 발명에 따른 표시장치는, 정전용량 방식을 이용하는 터치패널로부터 수신된 감지신호들을 이용하여, 손가락에 의한 터치유무를 판단한다.

또한, 본 발명에 따른 표시장치는, 상기 터치패널에 근접 또는 접촉된 스타일러스 펜을 통해 무선으로 수신된 펜신호를 이용하여, 상기 스타일러스 펜에 의한 터치유무를 판단할 수 있다.

이를 위해, 본 발명에 따른 표시장치는, 상기 터치패널로 터치구동전압을 공급한다. 상기 터치패널에 근접 또는 접촉된 스타일러스 펜은, 상기 터치구동전압을 수신한 후, 상기 터치구동전압에 대응되는 상기 펜신호를 무선으로 출력한다.

상기 펜신호는 본 발명에 따른 표시장치에 구비된 안테나로 수신되며, 본 발명에 따른 표시장치는 상기 펜신호를 이용하여 상기 스타일러스 펜에 의한 터치유무를 판단할 수 있다.

상기 스타일러스 펜은, 상기한 바와 같이, 상기 터치구동전압에 따라, 상기 펜신호를 무선으로 출력할 수 있다. 상기 스타일러스 펜의 구성요소들 중, 상기 펜신호를 무선으로 출력하기 위한 구성은, 현재 공지되어 있는 다양한 형태로 구성될 수 있다.

예를 들어, 본 발명에 따른 표시장치는, 본 출원인에 의해 출원된 공개번호 10-2014-0022222(이하, 간단히 '공개기술문헌'이라 함)에 기재되어 있는 스타일러스 펜, 입력 시스템 및 터치 검출 방법을 이용할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 표시장치에 적용되는 스타일러스 펜은, 상기 공개기술문헌에 기재되어 있는 스타일러스 펜의 기본적인 구성들을 모두 포함할 수 있다. 따라서, 이하의 설명 중, 상기 공개기술문헌에 기재되어 있는 내용과 동일하거나 유사한 내용은 간단히 설명된다.

그러나, 본 발명에 따른 스타일러스 펜의 기본적인 구조, 즉, 스타일러스 펜에 의한 터치가 감지될 수 있도록 상기 펜신호를 무선으로 출력하기 위한 구조는, 상기 공개기술문헌에 기재되어 있는 스타일러스 펜의 구조 이외에도, 현재 공지되어 있는 다양한 형태로 구성될 수 있다.

부연하여 설명하면, 본 발명에 따른 스타일러스 펜은, 상기 펜신호를 무선통신망으로 출력하는 기본 기능 및 이하에서 설명될 교류신호를 출력하는 기능을 수행한다. 이중, 상기 펜신호를 출력하는 기본 기능을 실행하기 위한 상기 스타일러스 펜의 송수신부는, 상기 공개기술문헌에 기재되어 있는 구성들 또는 현재 공지되어 있는 구성들을 이용하여 구성될 수 있다. 상기 교류신호를 출력하는 기능은 본 발명의 핵심적인 기술이다.

상기한 바와 같은 기능을 수행하는 본 발명에 따른 표시장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 터치전극들이 형성되어 있는 터치패널(500), 상기 터치패널이 형성되어 있으며, 영상이 출력되는 패널(700), 상기 터치패널(500)로부터 터치구동전압이 수신되면, 무선으로 펜신호를 송신하는 스타일러스 펜(100), 상기 터치패널에 형성된 안테나(미도시), 상기 터치패널(500)로부터 수신된 감지신호 및 상기 안테나를 통해 수신된 상기 펜신호를 이용하여 상기 터치패널(500)에서의 터치유무를 판단하는 터치 센싱부(600), 상기 패널(700)에 형성되어 있는 게이트 라인들(GL1 to GLg)로 순차적으로 스캔펄스를 공급하는 게이트 드라이버(200), 상기 패널(700)에 형성되어 있는 데이터 라인들(DL1 to DLd)로 데이터 전압을 공급하는 데이터 드라이버(300) 및 상기 게이트 드라이버(200)와 상기 데이터 드라이버(300)를 제어하기 위한 제어신호들을 생성하는 제어부(400)를 포함한다. 특히, 상기 스타일러스 펜(100)은, 상기 스타일러스 펜(100)의 표면으로 교류신호를 출력할 수 있다.

우선, 상기 패널(700)은 액정패널, 유기발광패널 또는 전기영동표시패널 등과 같은 다양한 종류의 패널이 될 수 있다.

상기 패널(700)은, 제1기판과 제2기판이 합착되어 형성된다. 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에는 중간층이 형성되어 있다.

상기 제1기판과 상기 제2기판은 글래스(Glass), 플라스틱(Plastic), 메탈(Metal) 등으로 제조될 수 있다.

상기 중간층은 본 발명에 따른 표시장치의 종류에 따라 서로 다른 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 표시장치가, 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display Device)인 경우, 상기 중간층은 액정(Liquid Crystal)을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 표시장치가 유기발광표시장치(OLED: Organic Light Emitting Display Device)인 경우, 상기 중간층은 광을 출력하는 유기화합물 등을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 중간층은 상기 제1기판에 형성된다. 본 발명에 따른 표시장치가 영동표시장치(EPD: Electrophoretic Display Device)인 경우, 상기 중간층은 전기영동 분산액 등을 포함할 수 있다.

이하에서는 설명의 편의상, 액정표시장치가 본 발명의 일예로서 설명되겠으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 다양한 터치패널이 적용되는 다양한 종류의 표시장치에 적용될 수 있다.

상기 패널(700)이 액정패널인 경우, 상기 패널(700)의 제1기판(TFT기판)에는, 다수의 데이터 라인들(DL1 to DLd), 상기 데이터 라인들과 교차되는 다수의 게이트 라인들(GL1 to GLg), 상기 데이터 라인들과 상기 게이트 라인들의 교차부들 마다에 형성되는 픽셀들에 형성되는 박막트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)들, 상기 픽셀들 각각에 형성되어 있으며 상기 픽셀들 각각에 데이터전압을 충전시키기 위한 픽셀전극들 및 상기 픽셀전극과 함께 상기 픽셀에 충전된 액정을 구동하기 위한 공통전극들이 형성된다.

즉, 상기 데이터 라인들(DL1 to DLd)과 상기 게이트 라인들(GL1 to GLg)이 교차하는 영역마다, 상기 픽셀들이 매트릭스 형태로 배치되며, 상기 픽셀들 각각에는, 상기 TFT, 상기 픽셀전극 및 상기 공통전극이 형성된다.

상기 패널(700)의 제2기판(CF기판)에는 블랙매트릭스(BM)와 컬러필터 등이 형성된다.

다음, 상기 제어부(400)는 외부시스템(미도시)으로부터 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 도트 클럭(CLK) 등의 타이밍신호를 입력받아, 상기 데이터 드라이버(300)와 상기 게이트 드라이버(200)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들(GCS, DCS)을 발생한다. 상기 외부시스템은 본 발명에 따른 표시장치가 적용되는 영상장치를 구동한다. 상기 영상장치는, TV, 모니터, 스마트폰, 테블릿PC 등이 될 수 있다.

상기 제어부(400)에서 발생되는 상기 게이트 제어신호(GCS)들에는 게이트 스타트 펄스(GSP), 게이트 쉬프트 클럭(GSC), 게이트 출력 인에이블 신호(GOE) 등이 포함된다.

상기 제어부(400)에서 발생되는 상기 데이터 제어신호(DCS)들에는 소스 스타트 펄스(SSP), 소스 쉬프트 클럭신호(SSC), 소스 출력 이네이블 신호(SOE), 극성제어신호(POL) 등이 포함된다.

또한, 상기 제어부(400)는 상기 외부시스템으로부터 입력된 입력영상데이터를 재정렬하여, 재정렬된 영상데이터를 상기 데이터 드라이버(300)로 출력하는 기능을 수행한다.

상기 제어부(400)는, 상기 터치 센싱부(600)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호를 생성하여, 상기 터치 센싱부(600)로 전송할 수 있다.

상기한 바와 같은 기능을 수행하기 위해, 상기 제어부(400)는, 상기 외부시스템으로부터 상기 입력영상데이터와 상기 타이밍신호들 및 기타 다양한 신호들을 수신하는 수신부, 상기 수신부로부터 수신된 신호들 중 상기 입력영상데이터들을 상기 액정패널(700)에 맞게 재정렬하여, 재정렬된 디지털 영상데이터들을 생성하기 위한 영상데이터 처리부 및 상기 수신부로부터 수신된 신호들을 이용하여 상기 게이트 드라이버(200)와 상기 데이터 드라이버(300)를 제어하기 위한 상기 게이트 제어신호(GCS)와 상기 데이터 제어신호(DCS)를 생성하기 위한 제어신호 생성부를 포함한다. 상기 제어신호 생성부는, 상기 터치 센싱부(600)를 제어하기 위한 제어신호를 생성할 수도 있다.

다음, 상기 데이터 드라이버(300)는 상기 제어부(400)로부터 입력된 상기 영상데이터를 상기 데이터 전압으로 변환하여, 상기 게이트 라인에 스캔펄스가 공급되는 1수평기간마다 1수평라인분의 데이터 전압을 상기 데이터 라인들에 공급한다. 즉, 상기 데이터 드라이버(300)는 감마전압 발생부(미도시)로부터 공급되는 감마전압들을 이용하여, 상기 영상데이터를 데이터 전압으로 변환시킨 후 상기 데이터 라인들로 출력시킨다.

상기 데이터 드라이버(300)는 상기 제어부(400)로부터 전송되어온 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse; SSP)를 소스 쉬프트 클럭(Source Shift Clock; SSC)에 따라 쉬프트시켜 샘플링 신호를 발생한다. 그리고, 상기 데이터 드라이버(300)는 상기 소스 쉬프트 클럭(SSC)에 따라 입력되는 상기 영상데이터(RGB)를 상기 샘플링 신호에 따라 래치하여, 상기 데이터 전압으로 변경한 후, 상기 소스 출력 인에이블(Source Output Enable; SOE) 신호에 응답하여 수평 라인 단위로 상기 데이터 전압을 상기 데이터 라인들에 공급한다.

이를 위해, 상기 데이터 드라이버(300)는 쉬프트 레지스터부, 래치부, 디지털 아날로그 변환부 및 출력버퍼 등을 포함하여 구성될 수 있다.

다음, 상기 게이트 드라이버(200)는 상기 제어부(400)로부터 전송되어온 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse; GSP)를 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock; GSC)에 따라 쉬프트시켜, 순차적으로 상기 게이트 라인들(GL1 내지 GLg)에 게이트 온 전압(Von)을 갖는 스캔펄스를 공급한다. 그리고, 상기 게이트 드라이버(200)는 상기 게이트 온 전압(Von)을 갖는 상기 스캔펄스가 공급되지 않는 나머지 기간 동안에는 상기 게이트 라인(GL1 내지 GLn)들에 게이트 오프 전압(Voff)을 공급한다.

상기 설명에서는, 상기 데이터 드라이버(300), 상기 게이트 드라이버(200) 및 상기 제어부(400)가 독립적으로 구성된 것으로서 설명되었으나, 상기 데이터 드라이버(300) 또는 상기 게이트 드라이버(200)들 중 적어도 어느 하나는 상기 제어부(400)에 구성될 수도 있다.

다음, 상기 터치패널(500)은 정전용량 방식을 이용하는 것으로서, 상기 패널(700)에 형성된다. 상기 터치패널은, 인셀 타입, 온셀 타입 또는 에드-온 타입, 또는 하이브리드 인셀 타입(hybrid in-cell type) 등으로, 상기 패널(700)에 형성될 수 있다. 상기 인셀 타입 터치패널에서는, 상기 터치전극들이 상기 패널(700)에 내장된다. 상기 온셀 타입 터치패널은, 상기 패널(700)을 구성하는 기판의 상단면에 직접 형성된다. 상기 애드-온(Add-On) 타입 터치패널은, 영상을 출력하는 상기 패널(700)과 독립적으로 제조된 후, 상기 패널(700)에 합착된다. 상기 하이브리드 인셀 타입 터치패널에서는, 상기 터치패널을 구성하는 터치전극들 중 어느 하나는 상기 패널(700)을 구성하는 제1기판에 형성되고, 나머지 하나는 상기 패널(700)을 구성하는 제2기판에 형성된다.

상기 터치패널(500)은 뮤추얼 방식 또는 셀프캡 방식으로 구성될 수 있다. 상기 뮤추얼 방식을 이용하는 상기 터치패널(500)은 터치구동전압이 순차적으로 공급되는 구동전극들 및 상기 터치구동전압에 의해 생성된 감지신호를 상기 터치 센싱부(600)로 전송하는 수신전극들을 포함한다. 상기 구동전극들과 상기 수신전극들은 서로 수직하게 교차되도록 상기 터치패널(500)에 형성된다. 상기 구동전극들과 상기 수신전극들을 총칭하여 상기 터치전극이라 한다. 상기 셀프캡 방식을 이용하는 터치패널(500)에 적용되는 상기 터치전극들은, 블록형태로 형성되어 있으며, 각각의 터치전극은 개별적으로 상기 터치 센싱부(600)와 연결되어 있다.

이하에서는, 설명의 편의상, 상기 구동전극들 및 상기 수신전극들로 구성되어 있는, 뮤추얼 방식의 터치패널이 본 발명에 적용되는 상기 터치패널(500)의 일예로서 설명된다. 상기 구동전극들이 6개인 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 구동전극들은 제1구동전극라인(TL1) 내지 제6구동전극라인(TL6)을 통해 상기 터치 센싱부(600)와 연결된다. 상기 수신전극들이 6개인 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 수신전극들은 제1수신전극라인(RL1) 내지 제6수신전극라인(RL6)을 통해 상기 터치 센싱부(600)와 연결된다. 상기 터치패널(500)의 구체적인 구성은, 도 2를 참조하여 설명된다.

다음, 상기 터치 센싱부(600)는, 상기 터치패널(500)로부터 수신되는 감지신호들 또는 펜신호들을 이용하여 상기 터치패널(500)에서의 터치유무를 감지한다. 이 경우, 상기 터치 센싱부(600)는, 손가락에 의한 터치유무 및 스타일러스 펜(100)에 의한 터치유무를, 판단할 수 있다.

상기한 바와 같이, 상기 터치패널(500)이 뮤추얼 방식으로 구성된 경우, 상기 터치 센싱부(600)는, 핑거모드에서, 상기 터치패널(500)에 형성되어 있는 상기 구동전극들로 순차적으로 상기 터치구동전압을 공급한 후, 상기 수신전극들을 통해 수신되는 상기 감지신호들을 이용하여, 상기 터치패널에서, 사용자의 손가락에 의한 터치유무를 판단할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 손가락이 상기 터치패널(500)에 접촉되었을 때, 상기 터치구동전압에 의해 유도된 감지신호가 상기 수신전극들을 통해 상기 터치 센싱부(600)로 전송된다. 상기 터치 센싱부(600)는 상기 감지신호를 분석하여, 상기 터치패널(500)에서의 터치유무를 판단한다.

또한, 상기 터치 센싱부(600)는, 펜모드에서, 상기 스타일러스 펜(100)으로부터 무선 통신망을 통해 수신되는 상기 펜신호를 이용하여, 상기 터치패널에서, 상기 스타일러스 펜(100)에 의한 터치유무를 판단할 수 있다.

상기한 바와 같은 기능을 수행하기 위해, 상기 터치 센싱부(600)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 구동전극라인들(TL1 to TL6)을 통해 상기 구동전극들로 상기 터치구동전압을 공급하기 위한 구동부(610), 상기 수신전극라인들(RL1 to RL6)을 통해 상기 수신전극들로부터 상기 감지신호를 수신하여 상기 터치패널(500)에서의 터치유무를 판단하기 위한 수신부(620) 및 상기 안테나를 통해 수신된 상기 펜신호를 이용하여 상기 터치패널(500)에서의 터치유무를 판단하기 위한 펜감지부(630)를 포함한다.

상기 구동부(610)는, 상기 핑거모드에서 상기 구동전극들로 순차적으로 상기 터치구동전압을 공급할 수 있으며, 상기 펜모드에서는, 상기 구동전극들뿐만 아니라, 상기 수신전극들로도 순차적으로 상기 터치구동전압을 공급할 수 있다. 상기 구동부(610) 및 상기 수신부(620)의 구성 및 기능은, 현재 일반적으로 이용되는 터치 센싱부에 구비된 구동부 및 수신부의 구성 및 기능과 동일함으로 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.

상기 펜감지부(630)의 구성 및 기능은, 상기 공개기술문헌에 기재되어 있는 터치 컨트롤러의 구성 및 기능과 동일하다. 예를 들어, 상기 펜감지부(630)는, 상기 안테나와 연결되어, 상기 안테나 양단에 수신된 전압 차를 증폭하는 증폭기, 상기 증폭기와 연결되어 노이즈를 제거하는 필터부, 상기 필터부와 연결되어 아날로그 신호를 디지털 신호로 전환하는 컨버터 및 상기 디지털 신호를 수집하여 상기 터치패널(500)에서의 터치유무 및 터치좌표를 추출하는 신호 처리부를 포함할 수 있다.

상기 수신부(620) 또는 상기 펜감지부(630)를 통해 판단된 터치유무 및 터치좌표는 상기 제어부(400)를 통해 상기 외부시스템으로 전송될 수 있다.

다음, 상기 안테나(미도시)는, 상기 터치패널(500)에 형성되어 있으며, 상기 스타일러스 펜(100)으로부터 무선 통신망을 통해 수신된 상기 펜신호를 수신하여, 상기 터치 센싱부(600)로 전달하는 기능을 수행한다. 상기 안테나의 구성 및 기능은 상기 공개기술문헌에 기재되어 있는 구성 및 기능과 동일하다.

마지막으로, 상기 스타일러스 펜(100)은, 상기 공개기술문헌에 기재되어 있는 바와 같이, 상기 터치패널(500)로부터 터치구동전압이 수신되면, 무선으로 상기 펜신호를 송신하는 기능을 수행한다. 상기 펜신호는 상기 안테나를 통해 상기 펜감지부(630)로 전송된다.

특히, 본 발명에 적용되는 상기 스타일러스 펜(100)은, 상기 스타일러스 펜(100)의 표면으로 교류신호를 출력한다.

첫째, 상기 교류신호는, 상기 수신부(620)가 상기 터치패널(500)에서의 터치유무를 판단할 때, 노이즈로 인식된다.

예를 들어, 상기 교류신호는 상기 스타일러스 펜(100)을 잡고 있는 사용자의 손을 통해 전송된다. 사용자의 손이 상기 터치패널(500)에 접촉되어 있을 때, 상기 교류신호에 의해 상기 수신전극들을 통해 상기 수신부(620)로 노이즈가 전송된다. 상기 교류신호에 의해 발생된 노이즈의 패턴은, 일반적인 터치패널에서 발생되는 노이즈의 패턴과 다른 형태로 형성되며, 상기 교류신호에 의해 발생된 노이즈의 크기는, 일반적인 터치패널에서 발생되는 노이즈의 크기보다 크게 나타난다. 따라서, 상기 수신부(620)는 상기 교류신호에 의해 발생된 노이즈를 정확히 인식할 수 있으며, 이에 따라, 상기 스타일러스 펜(100)에 의한 터치가 이루어지는 동안, 사용자의 손에 의한 터치는 제거될 수 있다.

부연하여 설명하면, 상기 스타일러스 펜(100)으로부터 발생된 상기 교류신호, 예를 들어, 교류전압이, 상기 스타일러스 펜(100)을 잡고 있는 사용자의 손으로 전달되고, 상기 손이 상기 터치패널(500)에 접촉되면, 상기 교류신호에 의해 발생된 노이즈가 상기 수신전극을 통해 상기 수신부(620)로 전송된다. 상기 노이즈는 상기 수신부(620)에서 생성된 로우 데이터(Raw Data)에 포함된다.

이 경우, 상기 교류신호에 의해 발생된 의사랜덤 노이즈(Pseudorandom Noise)는, 상기 로우 데이터에서 특정한 형태로 나타난다. 예를 들어, 상기에서 설명된 바와 같이, 상기 노이즈에 의한 로우 데이터의 패턴은, 터치가 있는 경우에 생성되는 로우 데이터의 패턴 및 일반적인 노이즈가 있는 경우에 생성되는 로우 데이터의 패턴과 다른 형태로 나타날 수 있으며, 상기 노이즈에 의한 로우 데이터의 크기는, 터치가 있는 경우에 생성되는 로우 데이터의 크기 및 일반적인 노이즈가 있는 경우에 생성되는 로우데이터의 크기보다 크게 나타날 수 있다. 상기 차이는, 상기 교류신호의 전압의 크기 또는 주파수를 변경하는 것에 의해 발생될 수 있다.

따라서, 상기 수신부(620)는 상기 교류신호에 의해 발생된 노이즈를 쉽게 구별할 수 있다. 상기 교류신호에 의해 발생된 노이즈가 있다는 것은, 사용자가 상기 스타일러스 펜(100)을 잡고, 상기 스타일러스 펜(100)을 이용하여 상기 터치패널(500)을 터치하고 있다는 것을 의미한다.

상기 스타일러스 펜(100)을 이용하여 상기 터치패널(500)이 터치되는 경우, 사용자의 손가락에 의한 터치는 불필요하다. 따라서, 상기 수신부(620)는 상기 교류신호에 의해 발생된 노이즈가 수신되면, 상기 스타일러스 펜(100)을 이용하는 사용자의 손이 불필요하게 상기 터치패널(500)에 접촉된 것으로 판단한다. 이 경우, 상기 수신부(620)는, 상기 핑거모드에서, 상기 교류신호에 의해 발생된 노이즈를 터치로 인식하지 않으며, 상기 펜모드에서, 상기 스타일러스 펜(100)에 의한 터치유무를 판단할 수 있다. 상기 핑거모드와 상기 펜모드는 일정한 주기를 갖고 반복된다.

따라서, 상기 스타일러스 펜(100)에 의한 터치가 있는 경우, 상기 핑거모드에서, 사용자의 손에 의한 불필요한 터치는, 터치로서 인정되지 않는다. 이에 따라, 상기 스타일러스 펜(100)에 의한 터치가 있는 경우에는, 상기 핑거모드에서, 손에 의한 터치가 효율적으로 제거될 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 손등, 손측면, 손바닥 등에 의해 불필요하게 발생된 터치를 터치로 인식하지 않는 팜 리젝션(Palm Rejection) 기능이 효율적으로 수행될 수 있다.

둘째, 상기 교류신호는, 상기 스타일러스 펜(100)을 잡고 상기 터치패널(500)을 터치하는 사용자가, 진동 또는 촉감을 느끼도록 하는 햅틱신호(Haptic Signal)가 될 수 있다.

예를 들어, 상기 터치패널(500)을 통해, 진동 또는 촉감 등이 요구되는 영상이 출력될 때, 상기 제어부(400)는, 무선통신부(410)를 통해 햅틱정보를 송신한다. 상기 무선통신부(410)는, 블루투스(Bluetooth) 등과 같은 무선 통신방식을 이용하여, 상기 햅틱정보를 송신할 수 있다. 상기 무선통신부(410)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 독립적으로 형성될 수 있으나, 상기 제어부(400) 내부에 형성될 수도 있고, 상기 터치 센싱부(600) 내부에 형성될 수도 있다. 상기 햅틱정보는, 진동의 강도, 진동의 형태 등에 대한 정보를 포함한다.

예를 들어, 상기 패널(700)을 통해 모래 사장과 같은 영상이 출력되고, 상기 스타일러스 펜(100)이, 상기 터치패널(500) 중 상기 모래 사장이 출력되는 위치에 대응되는 위치를 터치하고 있다고 판단되면, 상기 제어부(400)는 모래의 느낌을 사용자가 느낄 수 있도록 하는 햅틱정보를 상기 무선통신부(410)를 통해 송신한다. 이 경우, 상기 햅틱정보를 수신한 상기 스타일러스 펜(100)은, 상기 햅틱정보에 따라, 교류전압의 크기, 교류전압의 주파수 등을 조정한 후, 상기 크기 및 주파수 등을 갖는 상기 교류신호를 출력한다. 상기 스타일러스 펜(100)을 잡고 있는 사용자는 상기 교류신호에 의해 발생되는 진동에 의해, 간접적으로 모래의 촉감을 느낄 수 있다. 이 경우, 상기 교류신호는 상기 햅틱신호의 기능을 수행한다.

또 다른 예로서, 사용자가 상기 패널을 통해 출력되는 버튼을 선택하는 경우, 상기 제어부(400)는 상기 버튼이 선택되었음을 사용자가 느낄 수 있도록 하는 햅틱정보를 상기 무선통신부(4100를 통해 송신한다. 이 경우, 상기 햅틱정보를 수신한 상기 스타일러스 펜(100)은, 상기 햅틱정보에 따라, 교류전압의 크기, 주파수 및 지속시간 등을 조정한 후, 상기 크기 및 지속시간 등을 갖는 상기 교류신호를 출력한다. 상기 스타일러스 펜(100)을 잡고 상기 패널(700)을 통해 출력되는 버튼을 선택한 사용자는, 상기 교류신호에 의해 발생되는 진동에 의해, 상기 버튼이 정상적으로 선택되었음을 확인할 수 있다.

부연하여 설명하면, 햅틱기능이 요구되는 경우, 블루투스와 같은 무선통신방식을 이용하여 상기 햅틱정보가 상기 스타일러스 펜(100)으로 전송된다. 상기 햅틱정보를 수신한 상기 스타일러스 펜(100)은, 상기 햅틱정보에 대응되는 크기 및 주파수를 갖는 상기 교류신호, 즉, 전기 진동(Electro vibration)을 발생시킨다. 상기 교류신호 또는 전기 진동은 상기 햅틱신호이다. 상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 상기 스타일러스 펜(100)을 이용하는 사용자는, 다양한 종류의 진동 및 촉감을 느낄 수 있다.

상기 전기 진동을 발생시키는 상기 교류신호는, 상기 햅틱신호로서의 기능뿐만 아니라, 상기 노이즈로서의 기능도 수행한다. 예를 들어, 상기 전기 진동을 발생시키는 상기 교류신호가 상기 스타일러스 펜(100)을 통해 출력된다는 것은, 사용자가 상기 스타일러스 펜(100)을 이용하고 있다는 것을 의미한다. 이 경우, 상기 수신부(620)는 상기 교류신호에 의해 발생된 노이즈를, 손바닥, 손등, 손측면 등에 의해 발생된 것으로 판단하여, 상기 핑거모드에서, 상기 교류신호에 의해 발생된 노이즈를 터치로 인식하지 않는다. 따라서, 상기 스타일러스 펜(100)에 의한 터치가 있는 경우, 손에 의한 불필요한 터치는 인식되지 않는다.

도 2는 본 발명에 따른 표시장치에 적용되는 터치패널의 일실시예 구성도이다.

상기 터치패널(500)이, 6개의 상기 구동전극(TX1 to TX6))들 및 6개의 상기 수신전극들(RX1 to RX6)을 포함할 때, 상기 구동전극들 및 상기 수신전극들은, 상기 패널(700)에서 영상이 출력되는 영역에 대응되는 표시영역(510)에 형성된다. 상기 구동전극들은 상기 구동전극라인들(TL1 to TL6)을 통해 상기 터치 센싱부(600)와 연결되며, 상기 수신전극들은 상기 수신전극라인들(RL1 to RL6)을 통해 상기 터치 센싱부(600)와 연결된다.

상기 터치패널(500)에는 상기 안테나(520)가 형성된다. 상기 안테나(520)는 상기 터치패널(500)의 외곽에 형성될 수 있다.

상기 터치패널(500)에는, 상기 구동전극라인들(TL1 to TL6) 각각과 연결되는 구동전극패드(P1)들, 상기 수신전극라인들(RL1 to RL6) 각각과 연결되는 수신전극패드(P2)들 및 상기 안테나(520)와 연결되는 안테나 패드(P3)들이 형성된다.

상기 구동전극라인들, 상기 수신전극라인들 및 상기 안테나는, 상기 패드들을 통해 상기 터치 센싱부(600)와 전기적으로 연결된다. 특히, 상기 구동전극라인들은 상기 구동부(610)와 연결되고, 상기 수신전극라인들은 상기 수신부(620)와 연결되며, 상기 안테나(520)는 상기 펜감지부(630)와 연결된다. 그러나, 상기 수신전극라인들은, 상기 펜모드에서 상기 구동부(610)와 연결될 수 있으며, 이 경우, 상기 구동부(610)는 상기 수신전극라인들을 통해 상기 수신전극들로, 상기 터치구동전압을 순차적으로 공급할 수 있다. 즉, 상기 수신전극라인들은, 상기 핑거모드에서는 상기 수신부(620)와 연결되어, 상기 감지신호들을 상기 수신부(620)로 전송한다. 그러나, 상기 펜모드에서, 상기 수신전극라인들은 상기 구동부(610)와 순차적으로 연결되어, 상기 터치구동전압을 상기 수신전극들로 순차적으로 공급할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 스타일러 펜의 내부 구성을 나타낸 블럭도이고, 도 4는 본 발명에 따른 스타일러 펜의 내부 구성을 나타낸 예시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 스타일러 펜이 노이즈로 작용하는 교류신호를 출력하는 방법을 나타낸 예시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 스타일러 펜이 햅틱신호 작용하는 교류신호를 출력하는 방법을 나타낸 예시도이다.

본 발명에 따른 스타일러 펜(100)은, 도 3 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 터치패널(500)로부터 터치구동전압이 수신되면, 무선으로 펜신호를 송신하는 송수신부(100a), 상기 송수신부를 커버하는 케이스(150) 및 상기 터치구동전압이 수신될 때, 상기 케이스(150)의 표면으로 상기 교류신호를 출력하는 교류신호 생성부(100b)를 포함한다.

첫째, 상기 송수신부(100a)는, 상기 공개기술문헌에 기재되어 있는 스타일러 펜의 구성들을 모두 포함할 수 있다. 따라서, 이하에서는, 상기 송수신부(100a)가 간단히 설명된다.

상기 송수신부(100a)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 공개기술문헌에 기재되어 있는 제1실시예와 동일한 형태로 형성될 수도 있고, 상기 공개기술문헌에 기재되어 있는 제2실시예와 동일한 형태로 형성될 수도 있다. 이외에도, 상기 송수신부(100a)는, 상기 터치구동전압이 수신되면, 상기 펜신호를 무선으로 송신할 수 있는, 다양한 형태로 형성될 수 있다.

예를 들어, 상기 송수신부(100a)에서, 1차 코일(140)과 2차 코일(120)은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 자기 코어(magnetic core)(135)에 서로 교번되어 감겨질 수 있다. 상기 스타일러스 펜(100)의 케이스(150)는, 도전성 물질로 형성될 수 있다. 상기 송수신부(100a)는 상기 케이스(150)의 내부에 장착된다.

상기 송수신부(100a)는, 상기 1차 코일(140), 상기 2차 코일(120), 공진 캐패시터(110), 상기 자기 코어(135) 및 상기 케이스(150)의 끝단을 통해 상기 케이스의 외부로 돌출되어 있는 전도성을 갖는 팁(101)을 포함한다.

상기 팁(101)은 상기 도전성 케이스(150)로부터 절연되어 있다. 도전성을 갖는 상기 케이스(150)는 접지부(500), 예를 들어, 사용자의 몸체와 연결된다.

상기 2차코일(120)과 상기 공진 캐패시터(110)를 턴온 또는 턴오프시키는 스위치(130)는 스프링(sprin) 또는 탄성 소재(elastic rubber)로 이루어질 수 있다. 상기 스위치(130)가, 상기 팁(101)과 절연을 유지하도록, 상기 스위치(130)와 상기 팁(101)과의 사이에는 제1절연막(103)이 구비될 수 있다.

상기 스위치(130)는 상기 팁(101)이 상기 터치패널(500)을 누를 때 가해지는 압력에 의해 동작한다. 예를 들어, 상기 팁(101)이 일정 압력 이상으로 상기 터치패널(500)을 누를 때, 상기 스위치(130)가 닫혀 내부 공진 회로가 폐회로를 이룬다.

상기 스위치(130)는 상기 2차 코일(120)과 연결되며, 상기 스위치(130)와 상기 자기 코어(135) 사이에는, 제2절연막(107)이 구비될 수 있다.

상기 1차 코일(140)의 일단은 상기 팁(101)에, 타단은 상기 케이스(150)의 그라운드 단자(125)에 연결된다.

상기 스타일러스 펜의 기본적인 동작 및 상기 펜감지부(630)가 터치를 감지하는 방법은 다음과 같다.

상기 팁(101)과 연결되어 있는 상기 1차 코일(140)의 일단은, 상기 터치패널(500)에 형성된 상기 터치전극과, 센싱 캐패시터(250)를 형성한다.

따라서, 상기 터치전극으로 공급된 상기 터치구동전압이, 상기 센싱 캐패시터(250)를 통해 상기 1차 코일(140)을 구동한다. 상기 1차 코일(140)에 상기 터치구동전압에 의한 신호가 유도되면, 상기 1차 코일(140)과 상기 자기 코어(135) 사이에서 발생되는 제1상호 인던턱스(M12)를 통해, 상기 2차 코일(120) 및 상기 공진 캐패시터(110)로 이루어진 공진 회로가 구동된다.

상기 터치전극, 예를 들어, 상기 구동전극(TX)을 통해 상기 구동부(610)로부터 전송된 상기 터치구동전압과, 상기 2차 코일(120) 및 상기 공진 캐패시터(110)로 이루어진 공진 회로의 전자기 공진 주파수가 동일하도록, 상기 1차 코일, 상기 2차 코일 및 상기 공진 캐패시터가 구성된다. 이 경우, 전자기 공진에 의해, 신호 강도는, 시간이 경과할 수록 증가한다. 상기 1차 코일(140)의 타단은 상기 케이스(150)에 접촉한 손 및 사람의 몸으로 이루어진 접지부 캐패시터(Ch)를 통하여 접지된다.

상기 스위치(130)는 상기 팁(101)이 상기 터치패널(500)에 눌려졌을 때 닫히며, 상기 스위치(130)가 닫힌 경우에만 전자기 공진이 발생하여, 상기 송수신부(100a)의 입력 감지가 가능하다. 예를 들어, 상기 스타일러스 펜이 상기 터치패널(500)에 가깝더라도 어느 정도 눌려지지 않으면 동작하지 않아, 오동작이 방지될 수 있다.

전자기 공진시 발생한 자기장 신호는 상기 터치패널(500)의 외곽에 위치하는 상기 안테나(510)로 전달된다. 이 경우, 상기 안테나(510)는, 3차 코일의 기능을 수행한다. 상기 안테나(510)와 연결되어 있는 상기 펜감지부(630)는, 상기 안테나(510)의 양단에 인가되는 전압 차를 감지한다.

부연하여 설명하면, 상기 스타일러스 펜(100)이 상기 터치패널을 터치하는 경우, 상기 팁(101)을 통해 상기 센싱 캐패시터(250)로 인가된 신호는 상기 1차 코일(140)로 전달된다. 상기 신호는, 상기 터치구동전압에 의해 발생된 신호를 의미한다. 상기 1차 코일(140)로 전달된 상기 신호는 상기 제1상호 인덕턴스(M12)에 의해 상기 2차 코일(120)로 전달된다. 상기 2차 코일(120) 및 상기 공진 캐패시터(110)는 상기 스위치(130)가 닫힘에 따라 폐회로를 형성한다. 이에 따라, 상기 신호는 공진되며, 시간이 경과함에 따라, 상기 2차 코일(120)의 신호의 크기가 커진다. 상기 공진 회로 내의 상기 2차 코일(120)의 자기장 신호는, 상기 2차 코일(120)(또는 상기 1차 코일(140))과 상기 안테나(510) 사이에 형성되는 제2상호 인덕턴스에 의해 상기 안테나(510)로 유도된다. 상기한 바와 같은 원리에 의해 상기 스타일러스 펜(100)으로부터 상기 안테나를 통해 상기 펜감지부(630)로 전송되는 신호는 상기 펜신호라 한다.

상기한 바와 같은 과정은, 상기 터치구동전압이 상기 구동전극(TX)들로 공급될 때 실행된다. 예를 들어, 상기 펜모드에서, 상기 스타일러스 펜(100)이 상기 구동전극들(TX1 to TX6) 중 제1구동전극(TX1)을 누르고 있을 때, 상기 제1구동전극(TX1)으로 상기 터치구동전압이 공급되면, 상기 펜신호가 상기 안테나(510)를 통해 상기 펜감지부(630)로 전송된다.

상기 펜감지부(630)는 상기 제1구동전극(TX1)으로 상기 터치구동전압이 공급되는 것을 알고 있으며, 상기 제1구동전극(TX1)으로 상기 터치구동전압이 공급될 때 상기 펜신호가 수신되기 때문에, 상기 펜감지부(630)는 상기 제1구동전극(TX1)이 상기 스타일러스 펜(100)에 의해 터치되었음을 알 수 있다.

상기 과정과 동일하게, 상기 펜모드에서, 상기 수신전극들(RX1)로도 상기 터치구동전압이 순차적으로 공급된다. 이 경우, 상기 펜감지부(630)는, 상기 펜신호가 수신될 때, 상기 터치구동전압이 공급된 수신전극이 터치되었음을 알 수 있다.

상기 과정들에 의해, 상기 스타일러스 펜(100)에 의해 터치된 구동전극과 수신전극이 판단되어, 터치좌표가 추출될 수 있다.

본 발명에 따른 표시장치는, 손가락에 의한 터치유무가 판단되는 핑거모드와, 상기 스타일러스 펜(100)에 의한 터치유무가 판단되는 펜모드를 반복적으로 수행한다.

예를 들어, 상기 핑거모드에서는, 상기 구동부(610)가 상기 구동전극들로 순차적으로 상기 터치구동전압을 공급하며, 상기 수신부(620)는 상기 수신전극들로부터 수신되는 감지신호들을 이용하여, 손가락에 의한 터치유무 및 터치좌표를 판단할 수 있다.

상기 펜모드에서는, 상기 구동부(610)가 상기 구동전극들로 순차적으로 상기 터치구동전압을 공급하며, 상기 펜감지부(630)는 상기 펜신호를 이용하여, 상기 구동전극들 중 터치된 구동전극을 판단한다. 또한, 상기 구동부(610)가 상기 수신전극들로 순차적으로 상기 터치구동전압을 공급하며, 상기 펜감지부(630)는 상기 펜신호를 이용하여, 상기 수신전극들 중 터치된 수신전극을 판단한다.

상기 핑거모드와 상기 펜모드는, 상기 제어부(400)로부터 전송된 제어신호에 따라 제어될 수도 있으며, 또는, 상기 터치 센싱부(600)에 구비된 터치제어부(미도시)에 의해 제어될 수도 있다. 특히, 상기 펜모드에서, 상기 터치제어부는, 상기 구동부(610)를 상기 구동전극들에 순차적으로 연결시킨 후, 상기 구동부(610)를 상기 수신전극들에 순차적으로 연결시킬 수 있다. 이러한 동작에 의해, 상기 펜모드에서, 상기 구동전극들과 상기 수신전극들로 순차적으로 상기 터치구동전압이 전송될 수 있다.

그러나, 상기 펜모드에서 상기 터치구동전압을 공급하는 펜모드 구동부가 별도록 구비될 수 있으며, 이 경우, 상기 터치제어부는, 상기 펜모드 구동부를, 상기 구동전극들과 상기 수신전극들에 순차적으로 연결시켜, 상기 터치구동전압이, 순차적으로 상기 구동전극들 및 상기 수신전극들에 공급되도록 할 수 있다.

둘째, 상기 교류신호 생성부(100b)는, 노이즈로 작용하는 상기 교류신호를 생성하여 출력하는 출력부(192), 상기 출력부(192)의 제1단자와 연결되고, 상기 케이스(150)의 표면에 노출되고, 전도성물질로 형성되며, 사용자의 제1손가락이 접촉되는 제1핑거단자(194) 및 상기 출력부(192)의 제2단자와 연결되고, 상기 케이스(150)의 표면에 노출되고, 전도성물질로 형성되며, 사용자의 제2손가락이 접촉되는 제2핑거단자(195)를 포함한다.

상기 출력부(192)는 특정 주파수 및 전압을 갖는 교류전압을 상기 교류신호로 출력한다.

상기 제1핑거단자(194) 및 상기 제2핑거단자(195)는 상기 케이스(150)에, 서로 이격되어 장착되어 있다. 사용자가 상기 제1핑거단자(194) 및 상기 제2핑거단자(195)에 제1손가락 및 제2손가락을 접촉하면, 상기 교류신호가 상기 제1핑거단자(194) 및 상기 제2핑거단자(195)와, 상기 제1손가락 및 제2손가락을 통해, 사용자의 손으로 공급된다.

상기 교류신호는, 상기에서 설명된 바와 같이, 노이즈로 작용될 수 있다.

예를 들어, 상기 스타일러스 펜(100)으로 상기 터치패널을 터치하던 사용자가, 잠시, 터치를 멈추고, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 스타일러스 펜(100)을 잡고 있는 손을 상기 터치패널(500)에 접촉시키면, 상기 펜모드에서는 터치가 감지되지 않는다. 그러나, 상기 핑거모드에서는, 상기 터치패널(500) 중 사용자의 손이 접촉된 위치(A)가 터치된 것으로 인식될 수 있다.

이를 방지하기 위해, 본 발명에 따른 스파일러스 펜(100)은, 상기에서 설명된 바와 같이, 노이즈로 작용하는 상기 교류신호를 상기 제1핑거단자(194) 및 상기 제2핑거단자(195)를 통해 사용자의 손으로 공급한다. 상기 교류신호에 의한 노이즈에 대응되는 로우 데이터는, 일반적인 노이즈 및 일반적인 터치가 있는 경우에 발생되는 로우 데이터와 다른 크기 및 형태를 가지고 있다. 따라서, 상기 수신부(620)는 상기 교류신호에 의한 노이즈를 간편하게 제거할 수 있으며, 이에 따라, 상기 핑거모드에서도, 상기 손이 접촉된 위치(A)가 터치된 것으로 인식되지 않는다.

상기 교류신호 생성부(100b)는, 상기 제1핑거단자(194) 또는 상기 제2핑거단자(195)가 손가락에 의해 눌려진 경우에는, 상기 출력부(192)를, 상기 제1핑거단자 및 상기 제2핑거단자와 연결시키며, 상기 제1핑거단자(194) 또는 상기 제2핑거단자가(195) 손가락에 의해 눌려지지 않은 경우에는, 상기 출력부(192)를, 상기 제1핑거단자 및 상기 제2핑거단자와 분리시키는 스위칭부(193)를 더 포함할 수 있다.

상기 출력부(192)가 상기 교류신호를 출력하기 위해서는 전원이 소비되어야 한다. 이 경우, 상기 출력부(192)를 구동시키기 위해, 전원공급부(미도시)가 상기 스타일러스 펜(100)에 장착되어야 하며, 불필요하게 상기 전원공급부의 전원이 소비되는 것이 방지되어야 한다. 이를 위해, 상기 교류신호 생성부(100b)에는 상기 스위칭부(193)가 구비될 수 있다.

이 경우, 상기 스위칭부(193)는, 상기 제1핑거단자(194) 또는 상기 제2핑거단자와 이격되어 있는 전극판으로 형성될 수 있다. 상기 제1핑거단자 또는 상기 제2핑거단자가 눌려지면, 상기 제1핑거단자 또는 상기 제2핑거단자와 상기 전극판이 전기적으로 연결되어 상기 출력부(192)가 상기 제1핑거단자 및 상기 제2핑거단자로 상기 교류신호를 출력할 수 있다. 이 외에도, 상기 스위칭부(193)는 다양한 형태로 형성될 수 있다.

상기 교류신호는, 상기에서 설명된 바와 같이, 햅틱신호로 작용될 수 있다.

예를 들어, 상기 제어부(400)는, 사용자가 진동 또는 촉감을 느끼도록할 필요가 있다고 판단되면, 상기 무선통신부(410)를 통해 상기 햅틱정보를 상기 스타일러스 펜(100)으로 전송한다. 상기 스타일러스 펜(100)은 상기 햅틱정보에 따라, 특정 주파수 또는 전압을 갖는 상기 교류신호를 상기 제1핑거단자(194) 및 상기 제2핑거단자(195)와, 상기 제1손가락 및 제2손가락을 통해, 사용자의 손으로 공급한다. 이 경우, 상기 교류신호에 의해, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1핑거단자(194) 및 상기 제2핑거단자(195)에 인가되는 극성이 지속적으로 변경된다. 따라서, 사용자는 상기 교류신호에 의해 진동 또는 촉감을 느낄 수 있다.

이를 위해, 상기 교류신호 생성부(100b)는, 상기 터치패널(500)이 구비된 표시장치의 무선통신부(410)와 통신을 수행하는 펜통신부(196) 및 상기 펜통신부(196)로부터 상기 햅틱정보가 수신되면, 상기 출력부(192)를 구동하여, 상기 출력부(192)가 상기 제1핑거단자(194) 및 상기 제2핑거단자(195)로 상기 교류신호를 출력하도록 하는 펜제어부(191)를 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이, 상기 무선통신부(410)를 통해 송신된 상기 햅틱정보는, 무선통신망을 통해 상기 펜통신부(196)로 수신된다. 상기 펜통신부(196)는 상기 무선통신부(410)가 이용하는 무선통신방식, 예를 들어, 블루투스를 이용하여 상기 햅틱정보를 수신할 수 있다.

상기 펜제어부(191)는 상기 햅틱정보를 분석하여, 상기 교류신호의 주파수 및 크기를 결정할 수 있으며, 상기 주파수 및 크기를 갖는 교류신호가 출력되도록 상기 출력부(192)를 제어한다. 이 경우, 상기 교류신호는 햅틱신호가 된다.

상기에서 설명된 본 발명의 특징을 간단히 정리하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 상기 스타일러스 펜(100)은, 기본적으로 무선을 통해 상기 펜신호를 상기 펜감지부(630)로 전송한다.

특히, 상기 스타일러스 펜(100)은 교류전압을 갖는 교류신호를 출력한다.

사용자의 손을 통해 상기 교류신호가 상기 터치패널(500)에 인가되면, 상기 교류신호에 의해 의사랜덤 노이즈(Pseudorandom Noise)가 발생된다. 상기 수신부(620)는 상기 의사랜덤 노이즈를 제거함으로써, 상기 스타일러스 펜(100)이 이용되는 동안에는, 상기 핑거모드에서도 불필요한 터치를 인식하지 않는다.

상기 의사랜덤 노이즈는, 일정 주기 또는 지속적인 전압을 갖는 불특정 파형으로 표현될 수 있다. 상기 파형은 복수의 전압 레벨을 갖는 신호일 수 있다. 상기 파형은 2진화된 디지털 신호일 수 있다.

상기 교류신호는 햅틱신호로 이용될 수 있다. 사용자는 상기 햅틱신호에 의해 진동 또는 촉감을 느낄 수 있다. 예를 들어, 상기 제1핑거단자(194) 및 상기 제2핑거단자(195)로 특정 주파수 및 전압을 갖는 상기 교류신호가 공급되면, 상기 제1핑거단자 및 상기 제2핑거단자에 손을 접촉하고 있는 사용자는 전기 진동(Electro-Vibration)을 느낄 수 있으며, 상기 전기 진동은 촉감으로 인식될 수 있다.

상기 전기 진동을 발생시키는 상기 햅틱신호의 전압의 크기 및 주파수는, 상기 무선통신부(410)를 통해 전송되는 상기 햅틱정보에 따라 다양하게 가변될 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.　 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 스타일러스 팬 200 : 게이트 드라이버
300 : 데이터 드라이버 400 : 제어부
500 : 터치패널 600 : 터치 센싱부
700 : 패널

Claims (6)

1. 터치패널로부터 터치구동전압이 수신되면, 무선으로 펜신호를 송신하는 송수신부;
   상기 송수신부를 커버하는 케이스; 및
   상기 터치구동전압이 수신될 때, 상기 케이스의 표면으로 교류신호를 출력하는 교류신호 생성부를 포함하는 스타일러스 펜.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 교류신호 생성부는,
   노이즈로 작용하는 상기 교류신호를 생성하여 출력하는 출력부;
   상기 출력부의 제1단자와 연결되고, 상기 케이스의 표면에 노출되고, 전도성물질로 형성되며, 사용자의 제1손가락이 접촉되는 제1핑거단자; 및
   상기 출력부의 제2단자와 연결되고, 상기 케이스의 표면에 노출되고, 전도성물질로 형성되며, 사용자의 제2손가락이 접촉되는 제2핑거단자를 포함하는 스타일러스 펜.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 교류신호 생성부는,
   상기 제1핑거단자 또는 상기 제2핑거단자가 손가락에 의해 눌려진 경우에는, 상기 출력부를, 상기 제1핑거단자 및 상기 제2핑거단자와 연결시키며, 상기 제1핑거단자 또는 상기 제2핑거단자가 손가락에 의해 눌려지지 않은 경우에는, 상기 출력부를, 상기 제1핑거단자 및 상기 제2핑거단자와 분리시키는 스위칭부를 더 포함하는 스타일러스 펜.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 교류신호 생성부는,
   상기 터치패널이 구비된 표시장치의 무선통신부와 통신을 수행하는 펜통신부;
   사용자가 진동을 느낄 수 있는 햅틱신호로 작용하는 상기 교류신호를 생성하여 출력하는 출력부;
   상기 출력부의 제1단자와 연결되고, 상기 케이스의 표면에 노출되고, 전도성물질로 형성되며, 사용자의 제1손가락이 접촉되는 제1핑거단자;
   상기 출력부의 제2단자와 연결되고, 상기 케이스의 표면에 노출되고, 전도성물질로 형성되며, 사용자의 제2손가락이 접촉되는 제2핑거단자; 및
   상기 펜통신부로부터 햅틱정보가 수신되면, 상기 출력부를 구동하여, 상기 출력부가 상기 제1핑거단자 및 상기 제2핑거단자로 상기 햅틱신호를 출력하도록 하는 펜제어부를 더 포함하는 스타일러스 펜.
5. 터치전극들이 형성되어 있는 터치패널;
   상기 터치패널이 형성되어 있으며, 영상이 출력되는 패널;
   상기 터치패널로부터 터치구동전압이 수신되면, 무선으로 펜신호를 송신하는 스타일러스 펜;
   상기 터치패널에 형성된 안테나; 및
   상기 터치패널로부터 수신된 감지신호 및 상기 안테나를 통해 수신된 상기 펜신호를 이용하여 상기 터치패널에서의 터치유무를 판단하는 터치 센싱부를 포함하며,
   상기 스타일러스 펜은, 상기 스타일러스 펜의 표면으로 교류신호를 출력하는 표시장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 스타일러스 펜은,
   상기 터치구동전압이 수신되면, 상기 펜신호를 송신하는 송수신부;
   상기 송수신부를 커버하는 케이스; 및
   상기 터치구동전압이 수신될 때, 상기 케이스의 표면으로 상기 교류신호를 출력하는 교류신호 생성부를 포함하는 표시장치.

Images