KR20160083379A - Pen and touch sensing system using the saem - Google Patents

Abstract

The present invention relates to a pen having a double spring. The pen for a touch sensing system of the present invention includes a guide fixed with a tip, a ferrite core inserted into a guide, and a double spring disposed between the guide and the ferrite core. The double spring includes a first elastic body having a low elastic constant and a second elastic body having an elastic constant higher than that of the first elastic body. Therefore, the present invention can improve writing feeling and prevent malfunction of the pen.

Description

펜과 이를 이용한 터치 센싱 시스템{PEN AND TOUCH SENSING SYSTEM USING THE SAEM}[0001] PEN AND TOUCH SENSING SYSTEM USING THE SAEM [0002]

본 발명은 이중 스프링을 갖는 펜과, 그 펜을 이용한 터치 센싱 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a pen having a double spring and a touch sensing system using the pen.

유저 인터페이스(User Interface, UI)는 사람(사용자)과 각종 전자 기기의 통신을 가능하게 하여 사용자가 전자 기기를 쉽게 자신이 원하는 대로 쉽게 제어할 수 있게 한다. 유저 인터페이스의 대표적인 예로는 키패드, 키보드, 마우스, 온스크린 디스플레이(On Screen Display, OSD), 적외선 통신 혹은 고주파(RF) 통신 기능을 갖는 원격 제어기(Remote controller) 등이 있다. 유저 인터페이스 기술은 사용자 감성과 조작 편의성을 높이는 방향으로 발전을 거듭하고 있다. 최근, 유저 인터페이스는 터치 UI, 음성 인식 UI, 3D UI 등으로 진화되고 있다.A user interface (UI) enables communication between a person (user) and various electronic devices so that the user can easily control the electronic device as desired. Representative examples of the user interface include a keypad, a keyboard, a mouse, an on-screen display (OSD), a remote controller having infrared communication or radio frequency (RF) communication functions. User interface technology has been developed to enhance the user's sensibility and ease of operation. Recently, the user interface has evolved into a touch UI, a voice recognition UI, a 3D UI, and the like.

터치 UI는 휴대용 정보기기에 필수적으로 채택되고 있는 추세에 있으며, 나아가 가전 제품에도 확대 적용되고 있다. 터치 UI는 터치 스크린 상에 터치되는 손가락이나 펜의 위치를 감지하여 위치 정보를 발생한다.Touch UI is becoming a necessity for portable information devices and is being applied to household appliances. The touch UI senses the position of a finger or a pen that is touched on the touch screen and generates position information.

터치 스크린은 손가락과 같은 도전체를 센싱하는 터치 스크린과, 펜을 센싱하는 터치 스크린으로 나뉘어진다. 후자의 터치 스크린의 일예로서, 미국 특허 US 7,903,085(1988. 11. 22.)에는 공진 회로가 내장된 특수한 펜, 그 펜으로부터 공진 신호를 수신하는 루프 안테나, 및 루프 안테나의 신호에서 펜의 위치 정보(Pen location)와 필압(Pen pressure) 정보를 추출하는 신호 처리부를 포함한다. The touch screen is divided into a touch screen that senses a conductor such as a finger and a touch screen that senses the pen. As an example of the latter touch screen, U.S. Patent No. 7,903,085 (Nov. 22, 1988) discloses a special pen having a resonance circuit, a loop antenna for receiving a resonance signal from the pen, And a signal processing unit for extracting pen position and pen pressure information.

터치 센싱 시스템에서 사용되는 펜의 구조로 인하여, 펜의 필기감이 좋지 않고 펜의 오동작이 발생될 수 있다.
Due to the structure of the pen used in the touch sensing system, the writing feel of the pen may be poor and a malfunction of the pen may occur.

본 발명은 펜의 필기감을 개선하고 펜의 오동작을 방지할 수 있는 펜과 이를 이용한 터치 센싱 시스템을 제공한다.
The present invention provides a pen and a touch sensing system using the same that can improve the writing feel of the pen and prevent malfunction of the pen.

본 발명의 터치 센싱 시스템용 펜은 팁이 고정된 가이드, 상기 가이드 내에 삽입되는 페라이트 코아, 및 상기 가이드와 상기 페라이트 코아 사이에 배치된 이중 스프링을 포함한다. The pen for a touch sensing system of the present invention includes a tip-fixed guide, a ferrite core inserted in the guide, and a double spring disposed between the guide and the ferrite core.

상기 이중 스프링은 탄성 계수가 작은 제1 탄성체, 및 상기 제1 탄성체 보다 높은 탄성 계수를 갖는 제2 탄성체를 포함한다. The double spring includes a first elastic body having a small elastic modulus and a second elastic body having a higher elastic modulus than the first elastic body.

본 발명의 터치 센싱 시스템은 상기 펜, XY 전극들과 안테나를 포함한 터치 스크린, 및 공진 유도 신호를 상기 XY 전극들에 공급하여 상기 안테나를 통해 상기 펜의 공진 신호를 수신하는 터치 구동 회로를 포함한다.
The touch sensing system of the present invention includes a touch screen including the pen, XY electrodes and an antenna, and a touch driving circuit for supplying a resonance induction signal to the XY electrodes and receiving a resonance signal of the pen through the antenna .

본 발명은 펜의 스프링을 이중 스프링 구조로 하여 펜의 필기감을 개선하고, 펜의 오동작을 방지할 수 있다.
In the present invention, the spring of the pen is made to have a double spring structure to improve the writing feel of the pen and to prevent malfunction of the pen.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 시스템을 개략적으로 보여 주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 시스템을 보여 주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 터치 스크린 구조를 보여 주는 평면도이다.
도 4는 제1 터치 구동 회로가 원칩 IC로 집적된 예를 보여 주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 터치 센싱 시스템에서 1 프레임 기간을 보여 주는 도면이다.
도 6은 펜 터치 센싱 동작을 보여 주는 파형도이다.
도 7은 핑거 터치 센싱 동작을 보여 주는 파형도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제1 터치 구동 회로를 상세히 보여 주는 회로도이다.
도 9는 제1 터치 구동 회로의 동작을 보여 주는 파형도이다.
도 10은 펜의 구조를 보여 주는 도면이다.
도 11은 펜에 단일 스프링을 적용할 때 펜의 압력에 따라 변하는 필압 데이터를 보여 주는 도면이다.
도 12는 펜에 탄성 계수가 다른 제1 및 제2 탄성체를 적용할 때 펜의 압력에 따라 변하는 필압 데이터를 보여 주는 도면이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 펜의 이중 스프링 구조를 보여 주는 도면들이다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 펜의 이중 스프링 구조를 보여 주는 도면들이다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 펜의 이중 스프링 구조를 보여 주는 도면들이다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 펜의 이중 스프링 구조를 보여 주는 도면들이다. 1 is a schematic view of a touch sensing system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a touch sensing system according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view showing the touch screen structure of the present invention.
4 is a diagram showing an example in which the first touch driving circuit is integrated into a one-chip IC.
FIG. 5 is a diagram showing one frame period in the touch sensing system of the present invention.
6 is a waveform diagram showing a pen touch sensing operation.
7 is a waveform diagram showing a finger touch sensing operation.
8 is a detailed circuit diagram of a first touch driving circuit according to an embodiment of the present invention.
9 is a waveform diagram showing the operation of the first touch driving circuit.
10 is a view showing the structure of the pen.
Fig. 11 is a view showing the pressure data that varies with the pressure of the pen when a single spring is applied to the pen. Fig.
12 is a view showing the pressure data which varies with the pressure of the pen when the first and second elastic bodies having different elastic moduli are applied to the pen.
13A and 13B are views showing a double spring structure of a pen according to the first embodiment of the present invention.
14A and 14B are views showing a double spring structure of a pen according to a second embodiment of the present invention.
15A and 15B are views showing a double spring structure of a pen according to a third embodiment of the present invention.
16A and 16B are views showing a double spring structure of a pen according to a fourth embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. Like reference numerals throughout the specification denote substantially identical components. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1을 참조하면, 본 발명의 터치 센싱 시스템은 다수의 XY 전극들(X/Y), 안테나(ANT) 및 펜(PEN)을 포함한다. Referring to FIG. 1, the touch sensing system of the present invention includes a plurality of XY electrodes X / Y, an antenna ANT, and a pen PEN.

XY 전극들(X/Y)은 X 전극 그룹과, Y 전극 그룹으로 나뉘어진다. X 전극 그룹은 다수의 X 전극들을 포함한다. Y 전극 그룹은 유전체를 사이에 두고 X 전극들과 직교하는 Y 전극들을 포함한다. XY 전극들(X/Y)은 기존의 정전 용량 방식의 터치 스크린에 형성되는 전극들과 실질적으로 동일한 구조를 갖는다. 따라서, 본 발명은 기존의 핑거 터치 센싱을 위한 터치 스크린의 전극들로 XY 전극들(X/Y)을 구현할 수 있다. The XY electrodes X / Y are divided into an X electrode group and a Y electrode group. The X electrode group includes a plurality of X electrodes. The Y electrode group includes Y electrodes orthogonal to the X electrodes with a dielectric interposed therebetween. The XY electrodes X / Y have substantially the same structure as the electrodes formed on the conventional capacitive touch screen. Accordingly, the present invention can implement the XY electrodes (X / Y) with the electrodes of the touch screen for the conventional finger touch sensing.

XY 전극들(X/Y)은 표시패널의 픽셀 어레이와 중첩된다. 입력 영상의 데이터는 픽셀 어레이의 픽셀들에 기입된다. XY 전극들(X/Y)은 픽셀 어레이에 내장될 수도 있다. 따라서, XY 전극들(X/Y)은 픽셀들로부터의 빛을 투과할 수 있도록 투과율이 높은 전극 물질 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide)로 형성될 수 있다. The XY electrodes X / Y overlap the pixel array of the display panel. The data of the input image is written to the pixels of the pixel array. The XY electrodes X / Y may be embedded in the pixel array. Accordingly, the XY electrodes X / Y may be formed of an electrode material having a high transmittance, for example, ITO (Indium Tin Oxide) so as to transmit light from the pixels.

XY 전극들(X/Y)은 정전 용량(Csx)을 사이에 두고 펜(PEN)과 전기 용량 결합(electric capacitance coupling)된다. 정전 용량(Csx)은 XY 전극들과 펜(PEN) 사이의 정전 용량이다. XY 전극들(X/Y)은 공진 유도 신호를 정전 용량(Csx)을 통해 전기장으로 펜(PEN)에 송신한다.The XY electrodes X / Y are electrically capacitance-coupled with the pen PEN across the capacitance Csx. The electrostatic capacitance Csx is a capacitance between the XY electrodes and the pen PEN. The XY electrodes X / Y transmit the resonance induction signal to the pen PEN through the electrostatic capacitance Csx to the electric field.

펜(PEN)은 LC 공진 회로를 포함한다. 펜(PEN)의 LC 공진 회로는 정전 용량(Csx)을 통해 수신된 공진 유도 신호에 따라 공진하여 공진 신호를 발생한다. 펜(PEN)의 LC 공진 회로는 펜의 팁(Tip)이 터치 스크린 상에 눌려졌을 때 인덕턴스값(L)이 변화하여 공진 주파수가 변한다. 따라서, 펜(PEN)의 필압 변화는 공진 주파수의 변화를 초래한다. 펜(PEN)의 공진 신호는 전자기 공명 경로를 통해 자기장으로 안테나(ANT)에 전송된다. The pen (PEN) includes an LC resonant circuit. The LC resonance circuit of the pen PEN resonates according to the resonance induction signal received through the capacitance Csx to generate a resonance signal. In the LC resonant circuit of the pen (PEN), when the tip of the pen is pressed on the touch screen, the inductance value (L) changes and the resonant frequency changes. Therefore, a change in the pressure of the pen PEN causes a change in the resonance frequency. The resonant signal of the pen (PEN) is transmitted to the antenna (ANT) as a magnetic field through the electromagnetic resonance path.

안테나(ANT)는 펜(PEN)의 공진 신호를 수신한다. 안테나(ANT)는 XY 전극들(X/Y)을 둘러 싸는 형태로 형성된다. 본 발명의 터치 센싱 시스템은 XY 전극들(X/Y)을 통해 정전 용량의 변화로 손가락의 터치 입력을 감지하고, XY 전극들(X/Y)과 안테나(ANT)를 이용하여 펜 터치 입력을 감지한다.The antenna ANT receives the resonance signal of the pen PEN. The antenna ANT is formed to surround the XY electrodes X / Y. The touch sensing system of the present invention senses the touch input of the finger with the change of capacitance through the XY electrodes X / Y and senses the touch input by using the XY electrodes X / Y and the antenna ANT Detection.

본 발명의 터치 센싱 시스템은 표시장치에 다양한 형태로 결합될 수 있다. 표시장치는 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출 표시소자(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Display, OLED), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시소자 기반으로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 평판 표시소자의 일 예로서 표시장치를 액정표시소자 중심으로 설명하지만, 본 발명의 표시장치는 액정표시소자에 한정되지 않는다. The touch sensing system of the present invention can be coupled to the display device in various forms. The display device includes a liquid crystal display (LCD), a field emission display (FED), a plasma display panel (PDP), an organic light emitting diode (OLED) , An electrophoresis display device (Electrophoresis, EPD), or the like. In the following embodiments, a display device is described as a liquid crystal display device as an example of a flat panel display device, but the display device of the present invention is not limited to a liquid crystal display device.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 표시패널(DIS), 디스플레이 구동 회로, 터치 스크린(TSP), 터치 스크린 구동 회로 등을 포함한다.2 and 3, a display device according to an exemplary embodiment of the present invention includes a display panel (DIS), a display driving circuit, a touch screen (TSP), a touch screen driving circuit, and the like.

표시패널(DIS)에서 두 장의 기판들 사이에 액정층이 형성된다. 표시패널(DIS)의 픽셀 어레이는 데이터라인들(D1~Dm, m은 양의 정수)과 게이트라인들(G1~Gn, n은 양의 정수)에 의해 정의된 픽셀 영역에 형성된 픽셀들을 포함한다. 픽셀들 각각은 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)의 교차부들에 형성된 TFT들(Thin Film Transistor), 데이터전압을 충전하는 화소전극, 화소전극에 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등을 포함한다.A liquid crystal layer is formed between the two substrates in the display panel DIS. The pixel array of the display panel DIS includes pixels formed in the pixel region defined by the data lines (D1 to Dm, m is a positive integer) and the gate lines (G1 to Gn, n is a positive integer) . Each of the pixels is connected to TFTs (Thin Film Transistors) formed at intersections of the data lines D1 to Dm and the gate lines G1 to Gn, a pixel electrode for charging a data voltage, A storage capacitor (Cst) for maintaining the voltage, and the like.

표시패널(DIS)의 상부 기판에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등이 형성된다. 표시패널(DIS)의 하부 기판은 COT(Color filter On TFT) 구조로 구현될 수 있다. 이 경우에, 블랙매트릭스와 컬러필터는 표시패널(DIS)의 하부 기판에 형성될 수 있다. 공통전압(Vcom)이 공급되는 공통전극은 표시패널(DIS)의 상부 기판이나 하부 기판에 형성될 수 있다. 표시패널(DIS)의 상부 기판과 하부 기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 표시패널(DIS)의 상부 기판과 하부 기판 사이에는 액정셀의 셀갭(Cell gap)을 유지하기 위한 컬럼 스페이서가 형성된다. A black matrix, a color filter and the like are formed on the upper substrate of the display panel DIS. The lower substrate of the display panel DIS may be implemented with a COT (Color Filter On TFT) structure. In this case, the black matrix and the color filter can be formed on the lower substrate of the display panel DIS. The common electrode to which the common voltage Vcom is supplied may be formed on the upper substrate or the lower substrate of the display panel DIS. On the upper substrate and the lower substrate of the display panel DIS, a polarizing plate is attached, and an alignment film for forming a pre-tilt angle of the liquid crystal on the inner surface in contact with the liquid crystal is formed. A column spacer for maintaining a cell gap of the liquid crystal cell is formed between the upper substrate and the lower substrate of the display panel DIS.

표시패널(DIS)의 배면 아래에는 백라이트 유닛이 배치될 수 있다. 백라이트 유닛은 에지형(edge type) 또는 직하형(Direct type) 백라이트 유닛으로 구현되어 표시패널(DIS)에 빛을 조사한다. 표시패널(DIS)은 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 공지된 어떠한 액정 모드로도 구현될 수 있다. A backlight unit may be disposed below the rear surface of the display panel DIS. The backlight unit is implemented as an edge type or direct type backlight unit, and irradiates the display panel (DIS) with light. The display panel DIS may be implemented in any known liquid crystal mode such as TN (Twisted Nematic) mode, VA (Vertical Alignment) mode, IPS (In Plane Switching) mode and FFS (Fringe Field Switching) mode.

디스플레이 구동 회로는 데이터 구동 회로(12), 스캔 구동 회로(14) 및 타이밍 콘트롤러(20)를 포함하여 입력 영상의 데이터를 표시패널(DIS)의 픽셀들에 기입한다. 데이터 구동 회로(12)는 타이밍 콘트롤러(20)로부터 입력되는 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 출력한다. 데이터 구동 회로(12)로부터 출력된 데이터전압은 데이터라인들(D1~Dm)에 공급된다. 스캔 구동 회로(14)는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들(G1~Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터가 기입되는 표시패널(DIS)의 라인을 선택한다. The display driving circuit includes a data driving circuit 12, a scan driving circuit 14, and a timing controller 20, and writes the data of the input image to the pixels of the display panel DIS. The data driving circuit 12 converts the digital video data RGB of the input image input from the timing controller 20 into an analog positive / negative gamma compensation voltage to output a data voltage. The data voltage output from the data driving circuit 12 is supplied to the data lines D1 to Dm. The scan driving circuit 14 sequentially supplies a gate pulse (or a scan pulse) synchronized with the data voltage to the gate lines G1 to Gn to select a line of the display panel DIS to which data is written.

타이밍 콘트롤러(20)는 호스트 시스템(40)으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동 회로(12)와 스캔 구동 회로(14)의 동작 타이밍을 동기시킨다. 스캔 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 데이터 타이밍 제어신호는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다.The timing controller 20 inputs a timing signal such as a vertical synchronization signal Vsync, a horizontal synchronization signal Hsync, a data enable signal DE and a main clock MCLK input from the host system 40 And synchronizes the operation timings of the data driving circuit 12 and the scan driving circuit 14 with each other. The scan timing control signal includes a gate start pulse (GSP), a gate shift clock, a gate output enable signal (GOE), and the like. The data timing control signal includes a source sampling clock (SSC), a polarity control signal (Polarity), a source output enable signal (SOE), and the like.

타이밍 콘트롤러(20)는 입력 영상의 프레임 레이트×N(N은 2 이상의 양의 정수) Hz의 주파수로 프레임 레이트를 높여 디스플레이 구동 회로와 터치 스크 구동 회로의 동작 주파수를 N 배 체배된 프레임 레이트로 제어할 수 있다. 입력 영상의 프레임 레이트(frame rate)는 NTSC(National Television Standards Committee) 방식에서 60Hz(1 프레임 기간 : 16.67 msec)이며, PAL(Phase-Alternating Line) 방식에서 50Hz(1 프레임 기간 : 20 msec)이다. The timing controller 20 controls the display driving circuit and the touch screen driving circuit at the frame rate multiplied by N times by increasing the frame rate to the frequency of the frame rate × N (N is a positive integer of 2 or more) Hz of the input image can do. The frame rate of the input image is 60 Hz (1 frame period: 16.67 msec) in the National Television Standards Committee (NTSC) system and 50 Hz (1 frame period: 20 msec) in the PAL (Phase-Alternating Line) system.

터치 스크린(TSP)은 XY 전극들(X1~Xi, Y1~Yj)과 안테나(ANT)를 포함한다. XY 전극들(X1~Xi, Y1~Yj)의 교차부에는 손가락과 같은 전도체의 유무에 따라 전하양이 달라지는 터치 센서들이 형성된다. 터치 센서들은 터치 유무에 따라 변하는 정전 용량값의 변화에 따라 터치 입력을 감지한다. XY 전극들(X1~Xi, Y1~Yj)은 손가락의 터치 입력을 센싱하는 기존의 정전 용량 방식의 터치 스크린에서 사용된 전극들로 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 터치 스크린(TSP)은 기존의 정전 용량 방식의 터치 스크린의 가장자리에 안테나(ANT)를 추가 설치하는 방법으로 간단히 구현될 수 있다.The touch screen TSP includes XY electrodes X1 to Xi, Y1 to Yj and an antenna ANT. At the intersection of the XY electrodes X1 to Xi, Y1 to Yj, touch sensors are formed in which electric charges are different depending on the presence or absence of a conductor such as a finger. The touch sensors sense the touch input according to the change of the capacitance value which varies depending on the presence or absence of the touch. The XY electrodes X1 to Xi, Y1 to Yj may be implemented as electrodes used in a conventional capacitive touch screen that senses a touch input of a finger. Therefore, the touch screen (TSP) of the present invention can be implemented simply by adding an antenna ANT to the edge of a conventional capacitive touch screen.

터치 스크린(TSP)의 XY 전극들(X1~Xi, Y1~Yj)과 안테나(ANT)는 표시패널(DIS)의 상부 편광판 상에 접합되거나, 상부 편광판과 상부 기판 사이에 형성될 수 있다. 또한, 터치 스크린(TSP)의 XY 전극들(X1~Xi, Y1~Yj)과 안테나(ANT)는 표시패널(DIS) 내에서 픽셀 어레이와 함께 인셀(In-cell) 타입으로 하부 기판 상에 내장될 수 있다. 터치 스크린(TSP)의 XY 전극들(X1~Xi, Y1~Yj)과 안테나(ANT)는 동일 평면 상에 형성되거나 서로 다른 평면 상에 형성될 수 있다. 터치 스크린이 픽셀 어레이와 함께 하부 기판 상에 내장되는 경우에, XY 전극들(X1~Xi, Y1~Yj)은 픽셀 어레이의 공통전극을 분할하는 방법으로 구현될 수 있다. The XY electrodes X1 to Xi and Y1 to Yj and the antenna ANT of the touch screen TSP may be bonded on the upper polarizer of the display panel DIS or between the upper polarizer and the upper substrate. The XY electrodes X1 to Xi and Y1 to Yj and the antenna ANT of the touch screen TSP are formed in an in-cell type together with the pixel array in the display panel DIS, . The XY electrodes X1 to Xi and Y1 to Yj of the touch screen TSP and the antenna ANT may be formed on the same plane or on different planes. In the case where the touch screen is embedded on the lower substrate together with the pixel array, the XY electrodes X1 to Xi, Y1 to Yj may be implemented by a method of dividing the common electrode of the pixel array.

터치 스크린 구동 회로는 제1 터치 구동 회로(30)와, 제2 터치 구동 회로(32)를 포함한다. 제1 및 제2 터치 구동 회로(30, 32)는 하나의 IC 칩(chip) 내에 집적될 수 있다. 제1 및 제2 터치 구동 회로(30, 32)에서 동일한 기능을 갖는 구성 요소들은 공용화될 수 있다. The touch screen driving circuit includes a first touch driving circuit (30) and a second touch driving circuit (32). The first and second touch driving circuits 30 and 32 may be integrated in one IC chip. The components having the same function in the first and second touch driving circuits 30 and 32 can be shared.

제1 터치 구동 회로(30)는 XY 전극들(X1~Xi, Y1~Yj)에 공진 유도 신호를 순차적으로 공급하고 안테나(ANT)를 통해 펜의 공진 신호를 수신한다. 제1 터치 구동 회로(30)는 안테나(ANT)를 통해 수신된 펜의 공진 신호를 디지털 데이터로 변환하여 공진 주파수 별 공진 크기를 측정한다. 제1 터치 구동 회로(30)는 수신된 공진 신호의 공진 크기를 소정의 기준값과 비교하여 펜의 터치 위치 정보(Pen location, XY)를 판단하고, 수신된 공진 신호의 주파수 변화를 바탕으로 펜의 필압(Pen pressure)을 측정한다. 제1 터치 구동 회로(30)로부터 발생된 펜의 위치 및 필압 정보(XY(PEN))는 호스트 시스템(40)으로 전송된다.The first touch driving circuit 30 sequentially supplies a resonance induction signal to the XY electrodes X1 to Xi, Y1 to Yj and receives the resonance signal of the pen through the antenna ANT. The first touch driving circuit 30 converts the resonance signal of the pen received through the antenna ANT into digital data and measures the resonance size for each resonance frequency. The first touch driving circuit 30 compares the resonance amplitude of the received resonance signal with a predetermined reference value to determine the touch location information (Pen location, XY) of the pen. Based on the frequency change of the received resonance signal, Measure the pen pressure. The position of the pen and the pressure information XY (PEN) generated from the first touch driving circuit 30 are transmitted to the host system 40. [

제2 터치 구동 회로(32)는 터치 센서(Cts)에 자극 신호(또는 구동 신호)를 인가하고, 그 자극 신호에 동기하여 터치 센서의 전하를 수신한다. 제2 터치 구동 회로(32)는 수신된 전하양을 분석하여 터치 전후 정전 용량의 변화를 판단하고, 그 정전 용량의 변화를 바탕으로 손가락의 터치 위치를 센싱한다. The second touch drive circuit 32 applies a stimulus signal (or drive signal) to the touch sensor Cts and receives the charge of the touch sensor in synchronization with the stimulus signal. The second touch drive circuit 32 analyzes the received conductive state to determine a change in capacitance before and after the touch, and senses the touch position of the finger based on the change in the capacitance.

터치 센서(Cst)는 자기(Self) 정전 용량이나 상호(Mutual) 정전 용량으로 구현될 수 있다. 제2 터치 구동 회로(32)는 X 전극들 또는 XY 전극들(X1~Xi, Y1~Yj)에 자극 신호를 순차적으로 공급하고, 그 자극 신호에 동기하여 터치 센서(Cts)의 터치 전후의 정전 용량 변화를 검출하여 디지털 데이터로 변환한다. 제2 터치 구동 회로(32)는 디지털 데이터를 소정의 기준값과 비교하여 손가락의 터치 위치 정보(XY(FINGER))를 판단한다. 제2 터치 구동 회로(32)로부터 발생된 손가락의 터치 위치 정보(XY(FINGER))는 호스트 시스템(40)으로 전송된다. 자극 신호는 펄스, 삼각파 등 다양한 형태의 신호로 발생될 수 있다. 제2 터치 구동 회로(32)는 손가락 터치 입력을 센싱하는 기존의 정전 용량 터치 스크린에서 사용되는 터치 구동 회로로 구현될 수 있다. The touch sensor Cst may be implemented as a self capacitance or a mutual capacitance. The second touch driving circuit 32 sequentially supplies a stimulus signal to the X electrodes or XY electrodes X1 to Xi and Y1 to Yj and sequentially applies a pre- Detects a capacitance change and converts it into digital data. The second touch driving circuit 32 compares the digital data with a predetermined reference value to determine touch position information (XY (FINGER)) of the finger. The touch position information XY (FINGER) of the finger generated from the second touch driving circuit 32 is transmitted to the host system 40. [ The stimulus signal can be generated as various types of signals, such as pulses and triangular waves. The second touch driving circuit 32 may be implemented as a touch driving circuit used in a conventional capacitive touch screen that senses a finger touch input.

호스트 시스템(40)은 텔레비젼 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나로 구현되어 입력 영상을 수신한다. 호스트 시스템(40)에는 제1 터치 구동 회로(30)로부터 펜의 위치 및 필압 정보(XY(PEN))가 수신되고, 제2 터치 센구동 회로(32)로부터 손가락의 터치 위치 정보(XY(FINGER))가 수신된다. The host system 40 is implemented with any one of a television system, a set-top box, a navigation system, a DVD player, a Blu-ray player, a personal computer (PC), a home theater system, and a phone system to receive an input image. The host system 40 receives the position of the pen and the pressure information XY (PEN) from the first touch driving circuit 30 and receives the touch position information XY (FINGER ) Is received.

호스트 시스템(40)은 스케일러(scaler)를 내장한 SoC(System on chip)을 포함하여 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(RGB)를 표시패널(DIS)에 표시하기에 적합한 포맷으로 변환한다. 호스트 시스템(40)은 입력 영상의 디지털 비디오 데이터와 함께 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, MCLK)을 타이밍 콘트롤러(20)로 전송한다. 또한, 호스트 시스템(40)은 제1 및 제2 터치 구동 회로(30, 32)로부터 입력되는 펜(PEN)의 위치 및 필압 정보(XY(PEN))와, 손가락의 터치 위치 정보(XY(FINGER)에 연계된 응용 프로그램을 실행한다.The host system 40 includes a system on chip (SoC) with a built-in scaler to convert the digital video data RGB of the input image into a format suitable for display on the display panel DIS. The host system 40 transmits the timing signals Vsync, Hsync, DE, and MCLK to the timing controller 20 together with the digital video data of the input video. The host system 40 also controls the position of the pen PEN and the pressure information XY (PEN) input from the first and second touch driving circuits 30 and 32 and the touch position information XY (FINGER ). ≪ / RTI >

XY 전극들(X1~X6, Y1~Y6)은 도 3과 같이 x축을 따라 나란하게 배치된 X 전극들(X1~X6)과, y축을 따라 나란하게 배치되어 X 전극들(X1~X6)과 직교되는 Y 전극들(Y1~Y6)을 포함한다. 안테나(AND)는 픽셀들의 개구율 저하가 없도록 영상이 표시되는 픽셀 어레이 밖의 베젤(Bezel, BZ) 영역 내에 형성될 수 있다. 베젤은 표시패널의 가장자리를 따라 형성된 비표시 영역이다. 안테나(ANT)는 XY 전극들(X1~X6, Y1~Y6)과 실질적으로 같은 층에 형성될 수 있으므로 표시패널(DIS)의 두께 증가를 초래하지 않는다. 제1 터치 구동 회로(30)는 안테나 패드(APAD)를 통해 안테나(ANT)에 연결되고 XY 패드들(XYPAD)을 통해 XY 전극들(X1~X6, Y1~Y6)에 연결된다.The XY electrodes X1 to X6 and Y1 to Y6 are connected to the X electrodes X1 to X6 arranged in parallel along the x axis and the X electrodes X1 to X6 arranged in parallel along the y axis, And Y electrodes Y1 to Y6 that are orthogonal to each other. The antenna AN may be formed in a region of a bezel (BZ) outside a pixel array where an image is displayed so that there is no drop in aperture ratio of pixels. The bezel is a non-display area formed along the edge of the display panel. The antenna ANT can be formed on substantially the same layer as the XY electrodes X1 to X6, Y1 to Y6, so that the thickness of the display panel DIS is not increased. The first touch driving circuit 30 is connected to the antenna ANT through the antenna pad APAD and to the XY electrodes X1 to X6 and Y1 to Y6 through the XY pads XYPAD.

제1 터치 구동 회로(30)는 도 4와 같은 원 칩(One chip) IC(Integrated Circuit)로 집적된 예를 보여 주는 도면이다.The first touch driving circuit 30 is an example in which the first touch driving circuit 30 is integrated with a one chip IC (Integrated Circuit) as shown in FIG.

도 4를 참조하면, 원칩 IC는 아날로그 신호 처리부(100), 디지털 신호 처리부(200), 마이크로 프로세서 유닛(micro processor Unit, 이하, "MPU"라 함)(300), 인터페이스회로(310), 및 메모리(320)를 포함한다. 4, the one-chip IC includes an analog signal processing unit 100, a digital signal processing unit 200, a micro processor unit (MPU) 300, an interface circuit 310, And a memory 320.

디지털 신호 처리부(200)는 메모리(2)를 포함한다. 메모리(2)는 수신된 공진 신호의 주파수별 공진 특성을 저장하고, 도 8에 도시된 적분기(214, 216)에서 데이터를 누적하기 위하여 이전 데이터를 일시적으로 저장하고, 위치 및 필압 판단부(218)의 출력 데이터를 일시 저장한다.The digital signal processing unit 200 includes a memory 2. The memory 2 stores the frequency-dependent resonance characteristics of the received resonance signal, temporarily stores the previous data to accumulate data in the integrators 214 and 216 shown in FIG. 8, and the position and pressure determination unit 218 Quot;) is temporarily stored.

마이크로 프로세서 유닛(300)은 펜의 위치 및 필압 정보(XY(PEN))를 메모리(320)에 저장한다. 마이크로 프로세서 유닛(300)은 터치 스크린(TSP)의 해상도를 디스플레이의 해상도에 맞게 변환하기 위하여 펜 입력 위치의 좌표 정보를 보간(interpolation)하고, 노이즈 제거와 터치 인식 성능 개선을 위한 추가 알고리즘을 실행할 수 있다. 인터페이스회로(310)는 표준 인터페이스를 통해 펜의 위치 및 필압 정보(XY(PEN))를 호스트 시스템(40)으로 전송한다.The microprocessor unit 300 stores the position of the pen and the pressure information XY (PEN) in the memory 320. The microprocessor unit 300 may interpolate the coordinate information of the pen input position to convert the resolution of the touch screen TSP to the resolution of the display and perform additional algorithms for noise reduction and touch recognition performance enhancement have. The interface circuit 310 transmits the position of the pen and the pressure information XY (PEN) to the host system 40 via the standard interface.

도 5는 본 발명의 터치 센싱 시스템에서 1 프레임 기간을 보여 주는 도면이다. FIG. 5 is a diagram showing one frame period in the touch sensing system of the present invention.

도 5를 참조하면, 터치 스크린(TSP)이 표시패널(DIS)의 픽셀 어레이에 내장되면, 1 프레임 기간은 (A)와 같이 디스플레이 기간(Tdis), 제1 터치 센싱 기간(Tpen), 및 제2 터치 센싱 기간(Tfinger)로 시분할될 수 있다. Referring to FIG. 5, if the touch screen TSP is embedded in the pixel array of the display panel DIS, one frame period is divided into a display period Tdis, a first touch sensing period Tpen, 2 touch sensing period (Tfinger).

터치 스크린(TSP)이 표시패널(DIS)의 픽셀 어레이에 내장되면, 터치 스크린의 XY 전극들(X/Y)은 공통전압(Vcom)을 픽셀들에 공급하는 공통전극 역할을 할 수 있다. 이 경우, XY 전극들(X/Y)에 디스플레이 기간(Tdis) 동안 공통전압(Vcom)이 공급되고, 터치 센싱 기간(Tpen, Tfinger) 동안 자극신호나 공진 유도 신호가 공급된다. When the touch screen TSP is embedded in the pixel array of the display panel DIS, the XY electrodes X / Y of the touch screen can serve as a common electrode for supplying the common voltage Vcom to the pixels. In this case, a common voltage Vcom is supplied to the XY electrodes X / Y during the display period Tdis, and a stimulus signal or a resonance induction signal is supplied during the touch sensing periods Tpen and Tfinger.

디스플레이 기간(Tdis)은 디스플레이 구동 회로가 구동되어 입력 영상의 데이터를 표시패널(DIS)의 픽셀들에 기입한다. 제1 터치 센싱 기간(Tpen) 동안, 제1 터치 구동 회로(30)는 터치 스크린(TSP) 상에서 펜의 터치 위치와 필압을 센싱한다. 제2 터치 센싱 기간(Tfinger) 동안, 제2 터치 구동 회로(32)는 터치 스크린(TSP) 상에서 손가락과 같은 전도체의 터치 위치를 센싱한다. In the display period Tdis, the display driving circuit is driven to write the data of the input image to the pixels of the display panel DIS. During the first touch sensing period Tpen, the first touch driving circuit 30 senses the touch position and the pressure of the pen on the touch screen TSP. During the second touch sensing period Tfinger, the second touch driving circuit 32 senses the touch position of a conductor such as a finger on the touch screen TSP.

터치 스크린(TSP)이 표시패널(DIS)의 픽셀 어레이와 분리된 상판에 형성되면, 터치 스크린(TSP)과 픽셀 어레이의 전기적인 커플링이 거의 없다. 이 경우, (B)와 같이 디스플레이 기간(Tdis)은 1 프레임 기간으로 할당되고 제1 및 제2 터치 센싱 기간(Tpen, Tfinger)은 1 프레임 기간 내에서 시분할될 수 있다. 디스플레이 기간(Tdis)은 제1 및 제2 터치 센싱 기간(Tpen, Tfinger)과 중첩될 수 있다.When the touch screen TSP is formed on the top plate separated from the pixel array of the display panel DIS, there is almost no electrical coupling between the touch screen TSP and the pixel array. In this case, as shown in (B), the display period Tdis may be allocated to one frame period and the first and second touch sensing periods Tpen and Tfinger may be time-divided within one frame period. The display period Tdis may overlap with the first and second touch sensing periods Tpen and Tfinger.

도 6은 펜 터치 센싱 동작을 보여 주는 파형도이다.6 is a waveform diagram showing a pen touch sensing operation.

도 6을 참조하면, 제1 터치 구동 회로(30)는 제1 터치 센싱 기간(Tpen)에 동작하여 XY 전극들(Y1~Yj, X1~Xi)에 순차적으로 공진 유도 신호를 공급하여 펜(PEN)의 공진을 유도한다. 펜(PEN)의 공진 회로는 정전 용량(Csx)을 통해 전기장으로 입력된 공진 유도 신호에 따라 공진하여 공진 신호를 발생한다. 안테나(ANT)는 자기장의 변화로 펜(PEN)의 공진 신호를 수신한다. 제1 터치 구동 회로(30)는 안테나(ANT)를 통해 수신된 아날로그 공진 신호를 디지털 데이터로 변환하고 그 디지털 데이터에서 공진 신호의 진폭과 위상을 계산하여 펜의 위치와 펜의 필압을 센싱한다.6, the first touch driving circuit 30 operates in the first touch sensing period Tpen to sequentially supply a resonance induction signal to the XY electrodes Y1 to Yj and X1 to Xi, ). The resonance circuit of the pen PEN resonates according to the resonance induction signal input to the electric field through the capacitance Csx to generate a resonance signal. The antenna ANT receives the resonance signal of the pen PEN by the change of the magnetic field. The first touch driving circuit 30 converts the analog resonance signal received through the antenna ANT into digital data, calculates the amplitude and phase of the resonance signal from the digital data, and senses the position of the pen and the pressure of the pen.

도 7은 핑거 터치 센싱 동작을 보여 주는 파형도이다.7 is a waveform diagram showing a finger touch sensing operation.

도 7을 참조하면, 제2 터치 구동 회로(32)는 제2 터치 센싱 기간(Tfinger)에 동작한다. 상호 정전 용량의 경우, 제2 터치 구동 회로(32)는 Y 전극들(Y1~Yj)에 순차적으로 자극 신호를 공급하고, 자극신호에 동기하여 X 전극들(X1~Xi)을 통해 터치 센서(Cts)의 전하들을 수신한다. 제2 터치 구동 회로(32)는 터치 센서(Cts) 상에서 손가락이 터치되면 터치 전후 터치 센서(Cts)의 전하 변화량을 바탕으로 터치 입력을 센싱한다. 따라서, 제2 터치 센싱 기간(Tfinger) 동안 Y 전극 그룹의 Y 전극들(Y1~Yj)은 자극 신호를 터치 센서들(Cts)에 공급하는 Tx 채널 전극들로 동작하고, X 전극 그룹의 X 전극들(X1~Xi)은 터치 센서들(Cts)로부터 전하를 수신하는 Rx 채널 전극들로 동작한다.Referring to FIG. 7, the second touch driving circuit 32 operates in a second touch sensing period (Tfinger). In the case of mutual capacitance, the second touch driving circuit 32 sequentially supplies the stimulus signals to the Y electrodes Y1 to Yj and sequentially outputs the touch signals through the X electrodes X1 to Xi in synchronization with the stimulus signals Cts). The second touch driving circuit 32 senses the touch input based on the charge change amount of the touch sensor Cts before and after the touch when a finger is touched on the touch sensor Cts. Therefore, during the second touch sensing period Tfinger, the Y electrodes Y1 to Yj of the Y electrode group operate as Tx channel electrodes for supplying a stimulus signal to the touch sensors Cts, and the X electrodes X1 to Xi operate as Rx channel electrodes receiving charges from the touch sensors Cts.

자기 정전 용량의 경우, 제2 터치 구동 회로(32)는 X 전극들(X1~Xi)과 Y 전극들(Y1~Yj)에 순차적으로 자극 신호를 공급한다. 제2 터치 구동 회로(32)는 자기 정전 용량의 경우에, X 전극들(X1~Xi)과 Y 전극들(Y1~Yj)을 통해 터치 전후에 자극신호의 폴링 에지 타임(falling edge time) 또는 라이징 에지 타임(rising edge time)의 변화를 바탕으로 터치 입력을 센싱한다. In the case of the self-capacitance, the second touch driving circuit 32 sequentially supplies the stimulus signals to the X electrodes X1 to Xi and the Y electrodes Y1 to Yj. The second touch driving circuit 32 is capable of detecting a falling edge time of a stimulation signal before or after touching through the X electrodes X1 to Xi and the Y electrodes Y1 to Yj in the case of self- Sensing the touch input based on the change of the rising edge time.

도 8은 제1 터치 구동 회로(30)를 상세히 보여 주는 회로도이다. 도 9는 제1 터치 구동 회로(30)의 동작을 보여 주는 파형도이다. 8 is a circuit diagram showing the first touch driving circuit 30 in detail. Fig. 9 is a waveform diagram showing the operation of the first touch driving circuit 30. Fig.

도 8 및 도 9를 참조하면, 제1 터치 구동 회로(30)는 아날로그 신호 처리부(100)와, 디지털 신호 처리부(200)를 포함한다. Referring to FIGS. 8 and 9, the first touch driving circuit 30 includes an analog signal processing unit 100 and a digital signal processing unit 200.

펜(PEN)은 인덕터(L)와 커패시터(C)가 병렬로 접속된 LC 병렬 공진 회로를 포함한다. 펜(PEN)의 공진 회로는 팁(Tip)이 터치 스크린 상에 눌려졌을 때 LC 값이 변화하여 공진 주파수가 변한다. 도 12에서, 펜(PEN)에 연결된 'Ch'는 사람(human)이 펜(PEN)을 잡았을 때 발생하는 정전 용량을 나타낸다. 정전 용량(Csx)을 통해 펜(PEN)에 인가되는 공진 유도 신호의 주파수가 LC 병렬 공진 회로의 공진 주파수와 일치할 때 펜은 공진 신호를 발생한다. 따라서, 펜(PEN)은 LC 병렬 공진회로에 연결되는 별도의 전원을 필요로 하지 않는다. 펜(PEN)의 공진 신호는 안테나(ANT)에 수신된다.The pen PEN includes an LC parallel resonance circuit in which an inductor L and a capacitor C are connected in parallel. The resonance circuit of the pen (PEN) changes the LC value when the tip (Tip) is pressed on the touch screen, and the resonance frequency changes. In FIG. 12, "Ch" connected to the pen (PEN) represents a capacitance generated when a human catches the pen (PEN). When the frequency of the resonance induction signal applied to the pen PEN through the capacitance Csx coincides with the resonance frequency of the LC parallel resonance circuit, the pen generates a resonance signal. Therefore, the pen PEN does not require a separate power source connected to the LC parallel resonance circuit. The resonance signal of the pen PEN is received by the antenna ANT.

펜(PEN)에 인가되는 공진 유도 신호는 디지털 신호 처리부(200)에서 발생된다. 공진 유도 신호는 구형파 신호, 정현파 신호 등 다양한 형태로 디지털 신호 처리부(200)에서 발생될 수 있다. 디지털 신호 처리부(200)는 주기가 다른 신호들을 조합하여 원하는 주파수를 갖는 공진 유도 신호를 발생할 수 있다. 또한, 디지털 신호 처리부는 공진 유도 신호의 주기값을 변경하여 공진 유도 신호의 주파수를 가변할 수 있다.The resonance induction signal applied to the pen (PEN) is generated in the digital signal processor (200). The resonance induction signal can be generated in the digital signal processor 200 in various forms such as a square wave signal and a sinusoidal wave signal. The digital signal processor 200 may combine signals having different periods to generate a resonance induction signal having a desired frequency. In addition, the digital signal processing unit can vary the frequency of the resonance induction signal by changing the period value of the resonance induction signal.

펜(PEN)의 LC 병렬 공진회로에서 인덕턴스(inductance)는 필압에 따라 가변된다. 본 발명은 필압이 발생할 때 변하는 공진 주파수를 이용하여 필압을 판정할 수 있다.In the LC parallel resonance circuit of the pen (PEN), the inductance varies depending on the pressure. The present invention can determine the pressure by using the resonance frequency which varies when the pressure is generated.

(A)는 Csx를 통해 전기장으로 펜(PEN)에 인가되는 구형파 공진 유도 신호의 일예이다. (A')은 구형파 공진 유도 신호(A)에 따라 펜(PEN)으로부터 발생된 공진 신호가 안테나(ANT)에 수신될 때 안테나(ANT)에서 측정되는 아날로그 신호이다. 펜(PEN)에서 발생되는 공진 신호는

으로 나타낼 수 있다. 펜의 필압에 따라 공진 주파수(ω)가 변할 수 있다. (A) is an example of a square wave resonance induction signal applied to the pen (PEN) through an electric field through Csx. The analog signal A 'is an analog signal measured at the antenna ANT when the resonant signal generated from the pen PEN is received by the antenna ANT in accordance with the rectangular wave resonance induction signal A. The resonance signal generated by the pen (PEN)

. The resonance frequency (?) May vary depending on the pressure of the pen.

아날로그 신호 처리부(100)는 안테나(ANT)를 통해 수신된 아날로그 공진 신호를 증폭하고 펜(PEN)의 공진 신호 주파수 대역을 추출하여 디지털 공진 신호로 출력한다. 이를 위하여, 아날로그 신호 처리부(100)는 증폭기(110), 대역 통과 필터(Band Pass Filter, 이하 "BPF"라 함)(112), 및 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital Converter, 이하 "ADC"라 함)(114)를 포함한다. The analog signal processing unit 100 amplifies the analog resonance signal received through the antenna ANT and extracts the frequency band of the resonance signal of the pen PEN and outputs it as a digital resonance signal. To this end, the analog signal processing unit 100 includes an amplifier 110, a band pass filter (hereinafter referred to as BPF) 112, and an analog to digital converter ) ≪ / RTI >

증폭기(110)는 자신의 게인(gain) 만큼 안테나 신호를 증폭하여 BPF(112)에 전송한다. (B)는 증폭기(110)에 의해 증폭된 안테나 신호이다. BPF(112)는 LC 병렬 회로의 공진 주파수 이외의 주파수 대역을 차단하여 안테나 신호에서 노이즈를 제거하고 공진 신호를 추출한다. ADC(114)는 BPF(112)로부터 입력된 공진 신호를 양자화하여 디지털 공진 신호를 출력한다. The amplifier 110 amplifies the antenna signal by its gain and transmits the amplified antenna signal to the BPF 112. (B) is an antenna signal amplified by the amplifier 110. The BPF 112 cuts off the frequency band other than the resonance frequency of the LC parallel circuit, removes noise from the antenna signal, and extracts the resonance signal. The ADC 114 quantizes the resonance signal input from the BPF 112 and outputs a digital resonance signal.

(C)는 ADC(114)로부터 출력된 디지털 공진 신호로서

으로 나타낼 수 있다. S(t)는 공진 신호의 진폭이다. ω는 공진 주파수이고,

는 위상을 의미한다. (C) is a digital resonance signal output from the ADC 114

. S (t) is the amplitude of the resonant signal. ? is the resonant frequency,

Is the phase.

디지털 신호 처리부(200)는 아날로그 신호 처리부(100)로부터 입력된 디지털 신호에서 공진 신호를 복소수로 표현할 때 실수부와 허수부를 추출하여, 이를 바탕으로 공진 신호의 크기 즉, 진폭을 계산한다. 그리고 디지털 신호 처리부(200)는 공진 신호의 크기와 소정의 기준값을 비교하여 터치 스크린 상에서 펜(PEN)이 센싱되는가를 판정하고, 그 때 공진 신호가 인가된 XY 전극의 위치를 바탕으로 펜(PEN)의 위치 좌표를 계산한다. 또한, 디지털 신호 처리부(200)는 펜(PEN)의 공진 신호 주파수 변화를 바탕으로 펜(PEN)의 필압을 판정한다. 이를 위하여, 디지털 신호 처리부(200)는 공진 유도 신호 발생부(230), 디지털 복조기(Digital Demodulator)(250), 및 위치 및 필압 판단부(218)를 포함한다.The digital signal processor 200 extracts the real part and the imaginary part of the digital signal inputted from the analog signal processor 100 to represent the resonance signal as a complex number and calculates the amplitude or amplitude of the resonance signal based on the extracted real part and imaginary part. Then, the digital signal processor 200 compares the magnitude of the resonance signal with a predetermined reference value to determine whether the pen PEN is sensed on the touch screen. Then, based on the position of the XY electrode to which the resonance signal is applied, ) Is calculated. Further, the digital signal processing unit 200 determines the pressure of the pen PEN based on the change of the resonance signal frequency of the pen PEN. The digital signal processing unit 200 includes a resonance induction signal generator 230, a digital demodulator 250, and a position and pressure determination unit 218.

공진 유도 신호 발생부(230)는 펜(PEN)의 공진 주파수와 같은 주파수의 공진 유도 신호를 발생하고 그 공진 유도 신호를 XY 전극들(X1~Xi, Y1~Yj)에 순차적으로 공급한다. 공진 유도 신호 발생부(230)는 공진 유도 신호의 주파수를 조절하는 카운터를 내장한 디지털 회로로 구성된다. 이러한 디지털 회로에서 주파수 조절 해상력은 카운터 클럭이 높을 수록 높아지지만 전력 소모가 그 만큼 많아지므로 한계가 있다. 본 발명은 공진 유도 신호를 매 주기마다 주기를 변경하여 주파수 해상력을 높여 단순히 카운터 동작 클럭을 높이는 방법에 비하여 주파수 조절 해상력을 더 향상시킬 수 있다.The resonance induction signal generator 230 generates a resonance induction signal having the same frequency as the resonance frequency of the pen PEN and sequentially supplies the resonance induction signal to the XY electrodes X1 to Xi and Y1 to Yj. The resonance induction signal generator 230 includes a digital circuit incorporating a counter for adjusting the frequency of the resonance induction signal. In such a digital circuit, the frequency adjustment resolution increases as the counter clock increases, but there is a limit as the power consumption increases accordingly. The present invention can further improve the frequency adjustment resolution compared to a method of simply increasing the counter operation clock by increasing the frequency resolution by changing the period every period of the resonance induction signal.

위치 및 필압 판단부(218)의 출력을 바탕으로 펜(PEN)이 터치 스크린(TSP) 상에 위치한 것으로 판정되면, 그 때 공진 유도 신호가 인가되는 XY 전극들(X1~Xi, Y1~Yj)의 좌표 정보를 바탕으로 펜(PEN)의 위치가 판정될 수 있다. When the pen PEN is determined to be located on the touch screen TSP based on the position and the output of the pressure determining unit 218, the XY electrodes X1 to Xi, Y1 to Yj to which the resonance induction signal is applied, The position of the pen PEN can be determined based on the coordinate information of the pen PEN.

디지털 복조기(250)는 디지털 공진 신호에서 공진 신호의 실수부와 허수부를 추출하여 고주파 노이즈를 제거한 결과를 n(n은 2 이상의 양의 정수) 회 합산하여 위치 및 필압 판단부(218)에 공급한다. 이를 위하여, 디지털 복조기(250)는 제1 및 제2 발진기(206, 208), 제1 및 제2 승산기(202, 204), 제1 및 제2 저역 통과 필터(Low Pass Filter, 이하 "LPF"라 함)(210, 212), 제1 및 제2 적분기(214, 216) 등을 포함한다.The digital demodulator 250 extracts the real part and the imaginary part of the resonance signal from the digital resonance signal, and supplies the result of subtracting the high frequency noise to n (where n is a positive integer of 2 or more) times and supplies the sum to the position and pressure determination part 218 . For this purpose, the digital demodulator 250 includes first and second oscillators 206 and 208, first and second multipliers 202 and 204, first and second low pass filters (LPFs) 210 and 212, first and second integrators 214 and 216, and the like.

제1 발진기(206)는 공진 신호의 실수부를 추출하기 위하여 공진 신호의 주파수와 위상이 같은 발진 신호(D)를 제1 승산기(202)에 입력한다. 도 12 및 도 14에서, (C)를

이라 할 때, (D)는

으로 나타낼 수 있다. The first oscillator 206 inputs the oscillation signal D having the same phase as the resonance signal to the first multiplier 202 in order to extract the real part of the resonance signal. In Figures 12 and 14, (C)

(D) is the

.

제1 승산기(202)는 수신된 공진 신호에서 실수부의 포락선을 검출한다. 제1 승산기(202)는 수신된 공진 신호(C)와 제1 발진기(206)로부터의 발진신호(D)를 곱하여 그 결과(E)를 출력한다. (C)를

이라 하고 (D)를

이라 할 때, 제1 승산기(202)의 출력(E)는

으로 나타낼 수 있다. 제1 LPF(210)는 제1 승산기(202)의 출력(E)에서 고주파 노이즈를 제거하여 직류 성분(DC)을 제1 적분기(214)에 공급한다. 제1 LPF(210)의 출력(F)는 (E)를

이라 할 때

으로 나타낼 수 있다. The first multiplier 202 detects the envelope of the real part in the received resonance signal. The first multiplier 202 multiplies the received resonance signal C by the oscillation signal D from the first oscillator 206 and outputs the result (E). (C)

And (D)

, The output (E) of the first multiplier 202 is

. The first LPF 210 removes the high frequency noise from the output E of the first multiplier 202 and supplies the DC component DC to the first integrator 214. The output (F) of the first LPF 210 is (E)

When you say

.

제1 적분기(214)는 제1 LPF(210)로부터 입력된 실수부(In-Phase, I) 데이터를 n 회 합산하여 그 결과를 위치 및 필압 판단부(218)에 공급한다. 제1 적분기(214)에서 데이터가 1024회 더해진다면, (G)는

로 나타낼 수 있다.The first integrator 214 sums in-phase (I) data input from the first LPF 210 n times and supplies the sum to the position and pressure determination unit 218. If data is added 1024 times in the first integrator 214, (G)

.

제2 발진기(208)는 공진 신호의 허수부를 추출하기 위하여 공진 신호의 주파수와 같고 위상이 90°지연된 발진 신호를 제2 승산기(204)에 입력한다. (C)를

이라 할 때, 제2 발진기(208)의 출력은

으로 나타낼 수 있다. 제2 승산기(204)는 수신된 공진 신호에서 허수부의 포락선을 검출한다. 제2 승산기(204)는 수신된 공진 신호(C)와 제2 발진기(208)로부터의 발진신호를 곱하여

을 출력한다. 제2 LPF(212)는 제2 승산기(204)의 출력(K)에서 고주파 노이즈를 제거하여 직류 성분(DC)을 제2 적분기(216)에 공급한다. 제2 LPF(212)의 출력은

로 나타낼 수 있다.The second oscillator 208 inputs to the second multiplier 204 an oscillation signal having the same frequency as that of the resonance signal and delayed by 90 degrees in phase to extract the imaginary part of the resonance signal. (C)

The output of the second oscillator 208 is < RTI ID = 0.0 >

. The second multiplier 204 detects the envelope of the imaginary part in the received resonance signal. The second multiplier 204 multiplies the received resonant signal C by the oscillation signal from the second oscillator 208

. The second LPF 212 removes the high frequency noise from the output K of the second multiplier 204 and supplies the DC component DC to the second integrator 216. The output of the second LPF 212 is

.

제2 적분기(216)는 제2 LPF(212)로부터 수신된 허수부(Quadrature, Q)의 데이터를 n 회 합산하여 그 결과를 위치 및 필압 판단부(218)에 공급한다. 제2 적분기(216)에서 허수부 데이터가 1024회 더해진다면, (H)는

로 나타낼 수 있다.The second integrator 216 sums the data of the imaginary part (Quadrature, Q) received from the second LPF 212 n times and supplies the sum to the position and pressure determination unit 218. If the imaginary part data is added 1024 times in the second integrator 216, (H)

.

위치 및 필압 판단부(218)는 제1 및 제2 적분기(214, 216)로부터 입력된 데이터의 실효값(Root Mean Square, RMS)을 계산하여 공진 신호의 크기와 공진 주파수를 판단한다. 실효값은

으로 계산된다. I_sum은 제1 적분기(214)에 의해 누적된 공진 신호의 실수부(In-phase)이고 Q_sum은 제2 적분기(216)에 의해 누적된 공진 신호의 허수부(Quadrature, Q)이다. The position and pressure determination unit 218 calculates the root mean square (RMS) of the data input from the first and second integrators 214 and 216 to determine the magnitude and the resonance frequency of the resonance signal. The effective value is

. I _sum is the in-phase of the resonance signal accumulated by the first integrator 214 and Q _sum is the imaginary part of the resonance signal accumulated by the second integrator 216.

위치 및 필압 판단부(218)는 공진 신호의 크기를 소정의 기준값과 비교하여 공진 신호의 크기가 기준값 보다 클 때 펜이 터치 스크린(TSP) 상에 위치는 것으로 판단하여 그 때 공진 유도 신호가 인가된 XY 전극의 좌표를 바탕으로 펜의 위치 정보를 출력한다. 위치 및 필압 판단부(218)는 공진 주파수의 변화를 바탕으로 펜(PEN)의 필압을 계산하여 필압 정보를 출력한다. 도 8에서, PL은 펜의 위치 데이터이고, PP는 펜의 필압 데이터이다. The position and pressure determining unit 218 compares the magnitude of the resonance signal with a predetermined reference value to determine that the pen is positioned on the touch screen TSP when the magnitude of the resonance signal is larger than the reference value, And outputs the position information of the pen based on the coordinates of the XY electrodes. The position and pressure determining unit 218 calculates the pressure of the pen PEN based on the change of the resonance frequency and outputs the pressure information. 8, PL is the position data of the pen, and PP is the pressure data of the pen.

제1 및 제2 발진기(206, 208)는 출력 주파수 변경이 가능한 디지털 펄스 발생기(digital pulse generator) 예를 들어, 수치 제어 발진기(Numerically Controlled Oscillator, NCO)로 구현될 수 있다. The first and second oscillators 206 and 208 may be implemented with a digital pulse generator capable of changing the output frequency, for example, a Numerically Controlled Oscillator (NCO).

도 10은 펜(PEN)의 구조를 보여 주는 도면이다. 10 is a view showing the structure of a pen (PEN).

도 10을 참조하면, 펜(PEN)은 팁(51)이 고정된 가이드(guide, 53), 가이드(53) 내에 설치된 스프링(52), 페라이트 코아(Ferrite core, 55), 가이드(53)에 감겨진 코일(54), 및 코일(54)에 연결된 LC 공진 회로(56)를 포함한다. 팁(51)은 금속과 같은 도전체로 제작된다. 코일(54)은 LC 공진 회로(56)에 연결된 인덕터(L)이다. 10, the pen PEN includes a guide 53 fixed with a tip 51, a spring 52 installed in the guide 53, a ferrite core 55, and a guide 53 A wound coil 54, and an LC resonant circuit 56 connected to the coil 54. [ The tip 51 is made of a conductor such as a metal. The coil 54 is an inductor L connected to the LC resonant circuit 56.

가이드(53)는 원통 형태로 제작되어 그 내부에 스프링(51)과 페라이트 코아(55)가 삽입된다. 페라이트 코아(55)의 일부가 가이드(73) 내에 삽입된다. 팁(51)이 외압을 받아 눌려지면, 스프링(52)과 가이드(53)는 팁(51)을 따라 이동하고, 페라이트 코아(55)가 스프링(52)의 탄성 복원력으로 이동한다. 페라이트 코아(55)가 이동하면 코일(54)과의 중첩 면적이 달러져 자속 밀도가 증가한다. 자속 밀도의 증가는 인덕턴스의 증가를 초래한다. 따라서, 팁이 압력을 받으면 LC 공진 회로(56)로부터 출력되는 공진 신호의 주파수가 달라져 펜의 필압이 측정될 수 있다.The guide 53 is formed in a cylindrical shape, and the spring 51 and the ferrite core 55 are inserted into the guide 53. A part of the ferrite core 55 is inserted into the guide 73. The spring 52 and the guide 53 move along the tip 51 and the ferrite core 55 moves by the resilient restoring force of the spring 52. When the tip 51 is depressed by external pressure, When the ferrite core 55 moves, the overlapping area with the coil 54 increases and the magnetic flux density increases. An increase in magnetic flux density results in an increase in inductance. Therefore, when the tip is pressurized, the frequency of the resonance signal output from the LC resonance circuit 56 changes, and the pressure of the pen can be measured.

스프링(52)은 일반적으로 단일 스프링만으로 구성된다. 그런데 이 경우에 펜의 필기감과 필압 측정이 부정확하게 될 수 있다. 단일 스프링을 사용하는 경우에, 필압 측정 범위를 넓히기 위하여 탄성계수가 큰 스프링을 사용하여야 한다. 스프링(52)의 탄성 계수가 크면, 펜의 팁에 강한 압력이 가해져야 스프링(52)이 압축되므로 사용자가 느끼는 필기감이 부드럽지 않게 된다. The spring 52 is generally composed of only a single spring. In this case, however, the writing feel and the pressure measurement of the pen may become inaccurate. When using a single spring, a spring with a high elastic modulus should be used to widen the measuring range of the pressure. If the elastic modulus of the spring 52 is large, a strong pressure is applied to the tip of the pen so that the spring 52 is compressed, so that the writing feeling felt by the user is not smooth.

단일 스프링을 사용하면, 도 11과 같이 펜의 팁(51)에 가해지는 압력에 비례하여필압 데이터(PP)가 선형적으로 증가한다. 도 11에서, x축은 펜의 필압(gf)이고, y축은 필압 데이터이다. 팁(51)이 기판에 접촉되기 직전의 필압 데이터(A)와, 팁(51)이 기판에 접촉된 순간의 필압 데이터는 차이가 크지 않다. 데이터들(A, B) 사이의 데이터 차이가 작고 데이터들 각각의 편차가 있기 때문에, 펜의 접촉 여부를 판단하기 위한 문턱값을 설정하기가 어렵다. 문턱값은 일반적으로 접촉 접촉 순간의 데이터(B)로 정해지지만 데이터 편차가 있을 때 이 문턱값은 터치 센싱 시스템의 오동작을 초래할 수 있다. 예를 들어, 문턱값을 데이터(B)로 설정한 상태에서 데이터 편차가 발생하면 데이터(C)가 접촉 순간의 데이터로 오인식되고, 데이터(B)가 접촉 직전의 데이터로 오인식되어 펜이 기판에 접촉되기 전에 펜에서 공진 신호가 발생될 수 있다. When a single spring is used, the pressure value data PP linearly increases in proportion to the pressure applied to the tip 51 of the pen as shown in Fig. In Fig. 11, the x-axis is the pen pressure (gf) and the y-axis is the pressure data. The pressure difference data A immediately before the tip 51 comes into contact with the substrate and the pressure pressure data at the moment when the tip 51 comes into contact with the substrate do not differ greatly. It is difficult to set a threshold for judging whether or not the pen touches, because the data difference between the data A and B is small and there is a deviation of each of the data. The threshold value is generally determined by the data B of the contact touching moment, but when there is a data deviation, this threshold value may cause malfunction of the touch sensing system. For example, when a data deviation occurs in a state where the threshold value is set to the data B, the data C is misrecognized as contact moment data, the data B is misrecognized as data immediately before the contact, A resonance signal may be generated in the pen before contact.

본 발명은 스프링(52)을 탄성 계수가 다른 제1 및 제2 탄성체를 이용하여 펜의 필기감을 개선하고 펜의 오동작을 방지한다. In the present invention, the first and second elastic members having different elastic constants are used for the spring 52 to improve the writing feel of the pen and prevent the malfunction of the pen.

도 12는 펜에 탄성 계수가 다른 제1 및 제2 탄성체를 적용할 때 펜의 압력에 따라 변하는 필압 데이터를 보여 주는 도면이다. 도 12에서, x축은 팁(51)이 이동하는 거리(μm)이고, y축은 필압(gf)이다. 12 is a view showing the pressure data which varies with the pressure of the pen when the first and second elastic bodies having different elastic moduli are applied to the pen. 12, the x-axis is the distance (μm) at which the tip 51 moves and the y-axis is the pressure (gf).

도 12를 참조하면, 본 발명의 스프링(52)은 제1 탄성 계수를 갖는 제1 탄성체와, 제2 탄성계수를 갖는 제2 탄성체를 포함한다. 제2 탄성 계수는 제1 탄성 계수 보다 높다. Referring to Fig. 12, the spring 52 of the present invention includes a first elastic body having a first elastic modulus and a second elastic body having a second elastic modulus. The second elastic modulus is higher than the first elastic modulus.

본 발명의 필압은 펜을 감지하는 제1 단계(S1)와, 필압을 측정하는 제2 단계(S2)로 나누어진다. The pressure of the present invention is divided into a first step (S1) for sensing the pen and a second step (S2) for measuring the pressure.

제1 단계(S1)는 팁(51)이 기판에 접촉된 직 후 m에서 n까지 이동할 때의 펜 감지 구간이다. 제1 단계(S1)는 탄성 계수가 낮은 제1 탄성체가 압축되는 구간이다. 제1 단계(S1)는 팁(51)의 거리가 변할 때 필압이 낮은 기울기로 변한다. 사용자는 작은 압력으로 펜의 팁(51)이 일정 거리 n까지 이동하기 때문에 부드러운 필기감을 느낄 수 있다. 따라서, 제1 단계(S1)는 기판 상에 펜이 접촉된 상태를 감지하고 사용자가 필압이 부드럽게 변하는 것을 느끼게 하여 필기감을 개선한다. The first step S1 is the pen sensing period when the tip 51 moves from m to n immediately after being contacted with the substrate. In the first step S1, the first elastic body having a low elastic modulus is compressed. In the first step S1, the pressure changes to a low slope when the distance of the tip 51 changes. The user can feel a smooth writing feeling because the tip 51 of the pen moves to a certain distance n with a small pressure. Accordingly, the first step S1 senses the state where the pen is in contact with the substrate, and the user feels that the pressure changes smoothly, thereby improving the writing feeling.

제2 단계(S2)는 제1 단계(S1) 구간 보다 더 멀리 팁(51)이 이동할 때 필압이 높은 기울기로 변하는 구간이다. 제2 단계(S2)는 탄성 계수가 높은 제2 탄성체가 압축되는 구간이다. 제2 단계(S2)는 필압 데이터가 추출되어 필압이 측정되는 구간이다. 제1 단계(S1)에서 필압 데이터가 추출되지 않으므로 펜의 필압은 제2 단계(S2)에서만 측정된다. 제2 단계 구조에는 탄성계수가 큰 탄성체를 사용하여, 제2 단계(S2)는 팁(51)의 거리 변화에 따라 필압이 가파르게 변하므로 필압 변화를여러 단계로 나누어 필압 변화를 민감하게 표현할 수 있다.The second step S2 is a period in which the pressure of the tip 51 changes to a higher slope when the tip 51 moves farther than the first step S1. In the second step S2, the second elastic body having a high elastic modulus is compressed. The second step S2 is a section in which the pressure data is extracted and the pressure is measured. Since the pressure data is not extracted in the first step S1, the pressure of the pen is measured only in the second step S2. In the second step S2, an elastic force having a large elastic modulus is used for the second-stage structure. In the second step S2, the pressure changes steeply according to the distance change of the tip 51, .

팁(51)이 기판에 접촉된 후 일정 거리 n까지 팁(51)이 움직인 후에 필압이 측정되기 시작한다. 따라서, 펜의 접촉 여부를 구분하기 위한 문턱값을 제1 단계(S1)와 제2 단계(S2) 사이에서 설정하면 필압 데이터의 편차가 발생하여도 펜이 기판에 접촉되었는지 정확하게 판단할 수 있다. After the tip 51 is moved to a certain distance n after the tip is brought into contact with the substrate, the pressure is started to be measured. Therefore, if a threshold value for distinguishing whether or not the pen is touchable is set between the first step S1 and the second step S2, it is possible to accurately determine whether the pen contacts the substrate even if a deviation of the pressure data occurs.

도 13 내지 도 16은 본 발명의 실시에에 따른 펜의 이중 스프링 구조를 보여 주는 도면들이다. 13 to 16 are views showing a double spring structure of a pen according to an embodiment of the present invention.

도 13a 및 도 13b를 참조하면, 이중 스프링 구조는 페라이트 코아(71)와 가이드(72) 사이에 설치된 제1 및 제2 탄성체(73, 74를 포함한다. Referring to FIGS. 13A and 13B, the double spring structure includes first and second elastic members 73 and 74 provided between the ferrite core 71 and the guide 72.

제1 탄성체(73)는 탄성 계수가 작은 스프링으로 제작될 수 있다. 제1 탄성체(73)의 일단은 페라이트 코아(71)의 홈(71a)에 삽입되고, 제1 탄성체(73)의 타단은 가이드(72)의 홈에 삽입된다. The first elastic body 73 may be made of a spring having a small elastic modulus. One end of the first elastic body 73 is inserted into the groove 71a of the ferrite core 71 and the other end of the first elastic body 73 is inserted into the groove of the guide 72. [

제2 탄성체(74)는 탄성 계수가 높은 천연 또는 인공 고무 링으로 제작될 수 있다. 제1 탄성체(73)가 고무 링의 홀(hole)을 통해 페라이트 코아(71)와 가이드 (72) 사이에 배치된다. The second elastic body 74 may be made of a natural or artificial rubber ring having a high elastic modulus. The first elastic body 73 is disposed between the ferrite core 71 and the guide 72 through the hole of the rubber ring.

팁(51)이 기판 상에 접촉되고 펜의 내부로 밀리면, 제1 단계(S1)까지 제1 탄성체(73)가 압축되고, 팁(51)이 더 이동하면 제2 단계(S2)에서 제2 탄성체(74)가 압축된다. 본 발명은 제1 탄성체(73)가 압축되는 제1 단계(S1)에서 펜을 감지하고, 제2 탄성체(74)가 압축되는 제2 단계(S1)에서 펜의 필압을 측정한다. When the tip 51 is brought into contact with the substrate and pushed into the pen, the first elastic body 73 is compressed until the first step S1, and when the tip 51 further moves, The elastic body 74 is compressed. The present invention detects the pen in the first step S1 in which the first elastic body 73 is compressed and measures the pressure of the pen in the second step S1 in which the second elastic body 74 is compressed.

도 14a 및 도 14b를 참조하면, 이중 스프링 구조는 페라이트 코아(71)와 가이드(72) 사이에 설치된 제1 및 제2 탄성체(73, 75)를 포함한다. Referring to Figs. 14A and 14B, the double spring structure includes first and second elastic members 73 and 75 provided between the ferrite core 71 and the guide 72. Fig.

제1 탄성체(73)는 탄성 계수가 작은 스프링으로 제작될 수 있다. 제1 탄성체(73)는 가이드(72)와 페라이트 코아(71) 사이에 배치된다. The first elastic body 73 may be made of a spring having a small elastic modulus. The first elastic body 73 is disposed between the guide 72 and the ferrite core 71.

제2 탄성체(75)는 탄성 계수가 높은 천연 또는 인공 고무로 제작될 수 있다. 제2 탄성체(75)는 제1 탄성체(73)의 스프링 안쪽 공간에 배치된다. 제2 탄성체(75)의 일단은 제1 탄성체(73)의 홈 내에 삽입된다. The second elastic body 75 may be made of natural or artificial rubber having a high elastic modulus. The second elastic body (75) is disposed in the space inside the spring of the first elastic body (73). One end of the second elastic body (75) is inserted into the groove of the first elastic body (73).

팁(51)이 기판 상에 접촉되고 펜의 내부로 밀리면, 제1 단계(S1)까지 제1 탄성체(73)가 압축되고, 팁(51)이 더 이동하면 제2 단계(S2)에서 제2 탄성체(75)가 압축된다. 본 발명은 제1 탄성체(72)가 압축되는 제1 단계(S1)에서 펜을 감지하고, 제2 탄성체(75)가 압축되는 제2 단계(S1)에서 펜의 필압을 측정한다. When the tip 51 is brought into contact with the substrate and pushed into the pen, the first elastic body 73 is compressed until the first step S1, and when the tip 51 further moves, The elastic body 75 is compressed. The present invention detects the pen in the first step S1 in which the first elastic body 72 is compressed and measures the pressure of the pen in the second step S1 in which the second elastic body 75 is compressed.

도 15a 및 도 15b를 참조하면, 이중 스프링 구조는 페라이트 코아(71)와 가이드(72) 사이에 설치된 제1 및 제2 탄성체(73, 76)를 포함한다. 15A and 15B, the double spring structure includes first and second elastic members 73 and 76 provided between the ferrite core 71 and the guide 72. As shown in FIG.

제1 탄성체(73)는 탄성 계수가 작은 스프링으로 제작될 수 있다. 제1 탄성체(73)의 일단은 페라이트 코아(71)의 홈에 삽입되고, 제1 탄성체(73)의 타단은 가이드(72)의 홈에 삽입된다. The first elastic body 73 may be made of a spring having a small elastic modulus. One end of the first elastic body 73 is inserted into the groove of the ferrite core 71 and the other end of the first elastic body 73 is inserted into the groove of the guide 72.

제2 탄성체(76)는 탄성 계수가 높은 스프링으로 제작될 수 있다. 제2 탄성체(76)의 스프링은 제1 탄성체(73)의 스프링 보다 더 큰 직경을 갖는다. 제1 탄성체(73)의 스프링이 제2 탄성체(76)의 스프링 안쪽 공간에 배치된다. The second elastic body 76 may be made of a spring having a high elastic modulus. The spring of the second elastic body (76) has a larger diameter than the spring of the first elastic body (73). The spring of the first elastic body (73) is disposed in the space inside the spring of the second elastic body (76).

팁(51)이 기판 상에 접촉되고 펜의 내부로 밀리면, 제1 단계(S1)까지 제1 탄성체(73)가 압축되고, 팁(51)이 더 이동하면 제2 단계(S2)에서 제2 탄성체(76)가 압축된다. 본 발명은 제1 탄성체(72)가 압축되는 제1 단계(S1)에서 펜을 감지하고, 제2 탄성체(76)가 압축되는 제2 단계(S1)에서 펜의 필압을 측정한다. When the tip 51 is brought into contact with the substrate and pushed into the pen, the first elastic body 73 is compressed until the first step S1, and when the tip 51 further moves, The elastic body 76 is compressed. The present invention detects the pen in the first step S1 in which the first elastic body 72 is compressed and measures the pressure of the pen in the second step S1 in which the second elastic body 76 is compressed.

도 16a 및 도 16b를 참조하면, 이중 스프링 구조는 페라이트 코아(71)와 가이드(72) 사이에 설치된 제1 및 제2 탄성체(73, 78)와, 이 탄성체들(73, 78)을 분리하는 격벽(78)을 포함한다. 16A and 16B, the double spring structure includes first and second elastic members 73 and 78 provided between the ferrite core 71 and the guide 72, and a pair of elastic members 73 and 78 for separating the elastic members 73 and 78 And a partition wall 78.

제1 탄성체(73)는 탄성 계수가 작은 스프링으로 제작될 수 있다. 제1 탄성체(73)는 가이드(72) 내에서 페라이트 코아(71)와 격벽(78) 사이에 배치된다. 격벽(78)은 제1 탄성체(73)와 제2 탄성체(77)를 분리하며 고정되지 않는다. 격벽(78)은 금속, 플라스틱 등 다양한 재료로 제작될 수 있다. 제1 탄성체(73)의 일단은 페라이트 코아(71)의 홈에 삽입되고, 타단은 격벽(78)과 접촉된다. The first elastic body 73 may be made of a spring having a small elastic modulus. The first elastic body 73 is disposed between the ferrite core 71 and the partition wall 78 in the guide 72. The partition wall 78 separates the first elastic body 73 and the second elastic body 77 and is not fixed. The barrier ribs 78 may be made of various materials such as metal, plastic, and the like. One end of the first elastic body (73) is inserted into the groove of the ferrite core (71), and the other end is in contact with the partition wall (78).

제2 탄성체(77)는 탄성 계수가 높은 스프링으로 제작될 수 있다. 제2 탄성체(77)는 가이드(72) 내에서 페라이트 코아(71)와 격벽(78) 사이에 배치된다. 제2 탄성체(77)의 일단은 가이드(72)의 홈에 삽입되고, 타단은 격벽(78)과 접촉된다.The second elastic body 77 can be made of a spring having a high elastic modulus. The second elastic body 77 is disposed between the ferrite core 71 and the partition wall 78 in the guide 72. One end of the second elastic body 77 is inserted into the groove of the guide 72, and the other end is in contact with the partition wall 78.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

DIS : 표시패널 TSP : 터치 스크린
12 : 데이터 구동 회로 14 : 스캔 구동 회로
20 : 타이밍 콘트롤러 30 : 제1 터치 구동 회로
32 : 제2 터치 구동 회로 40 : 호스트 시스템
50 : 배선 71 : 페라이트 코아
72 : 가이드 73 : 제1 탄성체
74, 75, 76, 77 : 제2 탄성체 78 : 격벽DIS: Display panel TSP: Touch screen
12: Data driving circuit 14: Scan driving circuit
20: timing controller 30: first touch driving circuit
32: second touch driving circuit 40: host system
50: wiring 71: ferrite core
72: guide 73: first elastic member
74, 75, 76, 77: second elastic member 78: partition wall

Claims (7)

팁이 고정된 가이드;
상기 가이드 내에 삽입되는 페라이트 코아; 및
상기 가이드와 상기 페라이트 코아 사이에 배치된 이중 스프링을 포함하고,
상기 이중 스프링이,
탄성 계수가 작은 제1 탄성체; 및
상기 제1 탄성체 보다 높은 탄성 계수를 갖는 제2 탄성체를 포함하는 터치 센싱 시스템용 펜.A tip-fixed guide;
A ferrite core inserted into the guide; And
And a double spring disposed between the guide and the ferrite core,
Wherein the double-
A first elastic body having a small elastic modulus; And
And a second elastic body having a higher elastic modulus than the first elastic body. 제 1 항에 있어서,
상기 제2 탄성체는 천연 또는 인공 고무 링을 포함하고,
상기 제1 탄성체는 상기 고무 링의 홀을 통해 상기 페라이트 코아와 상기 가이드 사이에 배치되는 스프링을 포함하는 터치 센싱 시스템용 펜.The method according to claim 1,
Wherein the second elastic body comprises a natural or artificial rubber ring,
Wherein the first elastic body comprises a spring disposed between the ferrite core and the guide through a hole in the rubber ring. 제 1 항에 있어서,
상기 제1 탄성체는 상기 페라이트 코아와 상기 가이드 사이에 배치되는 스프링을 포함하고,
상기 제2 탄성체는 천연 또는 인공 고무를 포함하고,
상기 고무가 상기 스프링 안쪽 공간에 배치되고 일단이 상기 페라이트 코아의 홈 내에 삽입되는 터치 센싱 시스템용 펜.The method according to claim 1,
The first elastic body includes a spring disposed between the ferrite core and the guide,
Wherein the second elastic body comprises natural or artificial rubber,
Wherein the rubber is disposed in the space inside the spring and one end is inserted in the groove of the ferrite core. 제 1 항에 있어서,
상기 제1 탄성체는 상기 페라이트 코아와 상기 가이드 사이에 배치되는 제1 스프링을 포함하고,
상기 제2 탄성체는 상기 제1 스프링 보다 더 큰 직경을 갖는 제2 스프링을 포함하고,
상기 제1 스프링이 상기 제2 스프링의 안쪽 공간에 배치되고,
상기 제1 스프링의 일단이 상기 페라이트 코아의 홈에 삽입되고, 상기 제1 스프링의 타단이 상기 가이드의 홈에 삽입되는 터치 센싱 시스템용 펜.The method according to claim 1,
The first elastic body includes a first spring disposed between the ferrite core and the guide,
The second elastic body includes a second spring having a larger diameter than the first spring,
The first spring is disposed in an inner space of the second spring,
Wherein one end of the first spring is inserted into the groove of the ferrite core and the other end of the first spring is inserted into the groove of the guide. 제 1 항에 있어서,
상기 페라이트 코아와 상기 가이드 내에서 상기 제1 탄성체와 상기 제2 탄성체를 분리하는 격벽을 더 포함하고,
상기 제1 탄성체는 상기 페라이트 코아와 상기 격벽 사이에 배치되는 제1 스프링을 포함하고,
상기 제2 탄성체는 상기 격벽과 상기 가이드 사이에 배치되는 제2 스프링을 포함하는 터치 센싱 시스템용 펜. The method according to claim 1,
Further comprising a partition wall separating the ferrite core from the first elastic body and the second elastic body in the guide,
Wherein the first elastic body includes a first spring disposed between the ferrite core and the partition,
And the second elastic body includes a second spring disposed between the partition and the guide. 공진 회로를 내장한 펜;
XY 전극들과 안테나를 포함한 터치 스크린; 및
공진 유도 신호를 상기 XY 전극들에 공급하여 상기 안테나를 통해 상기 펜의 공진 신호를 수신하는 터치 구동 회로를 포함하고,
상기 펜은,
팁이 고정된 가이드;
상기 가이드 내에 삽입되는 페라이트 코아; 및
상기 가이드와 상기 페라이트 코아 사이에 배치된 이중 스프링을 포함하고,
상기 이중 스프링이,
탄성 계수가 작은 제1 탄성체; 및
상기 제1 탄성체 보다 높은 탄성 계수를 갖는 제2 탄성체를 포함하는 터치 센싱 시스템.A pen having a built-in resonance circuit;
A touch screen including XY electrodes and an antenna; And
And a touch driving circuit for supplying a resonance induction signal to the XY electrodes and receiving the resonance signal of the pen through the antenna,
The pen,
A tip-fixed guide;
A ferrite core inserted into the guide; And
And a double spring disposed between the guide and the ferrite core,
Wherein the double-
A first elastic body having a small elastic modulus; And
And a second elastic body having a higher elastic modulus than the first elastic body. 제 6 항에 있어서,
상기 터치 구동 회로는 상기 제1 탄성체가 압축되는 제1 단계에서 상기 펜을 감지하고, 상기 제2 탄성체가 압축되는 제2 단계에서 상기 펜의 필압을 측정하는 터치 센싱 시스템.The method according to claim 6,
Wherein the touch driving circuit senses the pen in a first step in which the first elastic body is compressed and measures a pressure in the pen in a second step in which the second elastic body is compressed.

Images