WO2018034496A1 - 스타일러스 펜, 터치 센싱 시스템, 터치 센싱 콘트롤러 및 터치 센싱 방법 - Google Patents

스타일러스 펜, 터치 센싱 시스템, 터치 센싱 콘트롤러 및 터치 센싱 방법 Download PDF

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한상현
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D10/00—Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

Definitions

  • the present invention relates to a stylus pen, a touch sensing system having the same, a touch sensing controller employed therein, and a touch sensing method using the same.
  • Display devices are used in various types of electronic products including mobile phones, tablet PCs, and notebook computers.
  • Display devices include a liquid crystal display (LCD), a plasma display (PDP), and an organic light emitting display (OLED).
  • LCD liquid crystal display
  • PDP plasma display
  • OLED organic light emitting display
  • EPD ELECTROPHORETIC DISPLAY
  • a touch screen panel is a type of input device that is installed in a display device and allows a user to directly touch the screen with a finger or a pen while viewing the display device to input information.
  • a method of sensing a touch there is a method of sensing a touch using a change in capacitance.
  • the capacitance type senses a change in capacitance to determine the presence or absence of a touch and touch coordinates.
  • the electrostatic capacity method can also be applied to a method of determining the presence or absence of a touch by the pen. For example, in the case where a conductive material is present in the pen, the presence or absence of touch can be determined by using a change in capacitance between the pen and the touch screen panel.
  • the touch screen panel can be used for determining whether or not a touch is made by a user's finger.
  • the user who uses the stylus pen contacts the touch screen panel with the side of the hand in the writing habit.
  • the display device judges that there is a touch at a portion where the side of the hand touches.
  • the touch area should not be recognized as a touch.
  • the conventional display device performs a Palm Rejection function in order not to recognize the touch area by touch.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a palm touch generated on a touch screen panel by a general stylus pen.
  • the touch by the side of the hand is difficult to be removed in the conventional display device.
  • the judgment as to whether or not the touch is made by the finger and the judgment as to whether or not the touch is made by the stylus pen are performed individually, so that they do not affect each other.
  • raw data used for touch presence determination is generated by touching by the side of the hand.
  • Such low data may be an obstacle when judging whether or not the touch by the stylus pen is present. Accordingly, an unintended touch area other than the touch area by the stylus pen can be detected.
  • Patent Document 0001 Korean Patent Publication No. 2016-0042236
  • Patent Document 0002 U.S. Published Patent Application No. 2013-0106720
  • Patent Document 3 Korean Patent Publication No. 2014-0022222
  • Patent Document 0004 Korean Published Patent Application No. 2012-0095376
  • Patent Document 0005 Korean Patent Publication No. 2011-0134886
  • the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a stylus pen for realizing a palm rejection function by providing a palm rejection signal different from a pen driving signal, And a touch sensing method.
  • Another object of the present invention is to provide a touch sensing system capable of simultaneously realizing finger touch recognition and pen touch recognition, realizing multitouch recognition of stylus pens, and a touch sensing controller and stylus pen employed therein.
  • a stylus pen includes: a conductive pen case made of a conductive material; A stylus tip connected to one end of the conductive pen case; And a signal supply unit for supplying a pen drive signal to the stylus tip and providing a palm rejection signal to the conductive pen case.
  • a touch sensing system including: a conductive pen case made of a conductive material; a stylus tip connected to one end of the conductive pen case; a pen drive signal is provided to the stylus tip, A stylus pen including a signal supply section for providing a rejection signal; A touch screen panel including a driving line for transmitting the pen driving signal and the palm rejection signal, and a sensing line for transmitting a sensing signal induced in the driving line; And a control unit for classifying a first signal corresponding to the pen driving signal and a second signal corresponding to the palm rejection signal from the sensing signal provided from the sensing line and ignoring the touch caused by the second signal, And a readout circuit for calculating touch coordinates based on the 1-signal.
  • a touch sensing method comprising: generating a pen drive signal and a palm reflex signal; Providing the stylus tip with the pen drive signal; Applying the palm rejection signal to the conductive pen case; Detecting a sensing signal induced in a driving line for transmitting the pen driving signal and the palm reflex signal through a sensing line; Classifying the sensing signal into a first signal corresponding to the pen driving signal and a second signal corresponding to the palm rejection signal; And calculating touch coordinates based on the first signal, ignoring the touch caused by the second signal.
  • a touch sensing system includes: a touch screen panel including a plurality of driving electrodes and a plurality of sensing electrodes; A stylus pen for providing the touch screen panel with a pen frequency signal set to detect the position of the stylus pen, the pressure of the stylus pen, and the tilt of the stylus pen; And outputting a plurality of driving signals having different frequency components to the touch screen panel, and based on the plurality of sensing signals received from the touch screen panel, at least one of touch coordinates of the finger and touch coordinates of the stylus pen And a touch sensing controller for identifying the touch sensing controller.
  • the touch sensing controller includes driving electrodes of a touch screen panel contacting a stylus pen that outputs a pen frequency signal set for sensing a position of the stylus pen, a pressure of the stylus pen, and a tilt of the stylus pen
  • a touch driver connected to the driving electrodes and outputting the driving signals to the driving electrodes
  • a touch sensing unit connected to the sensing electrodes of the touch screen panel and receiving the sensing signals through the sensing electrodes;
  • a touch determination unit for determining at least one of touch coordinates of the finger and touch coordinates of the stylus pen based on the sensing signals.
  • a stylus pen including: a tip electrode contactable with a touch screen panel; A pressure sensor for measuring a pressure of the tip electrode applied to the touch screen panel and outputting a pressure signal; A frequency signal generator for generating a pressure sensing signal based on the pressure-sensitive signal, generating a position detection signal for sensing the position of the stylus pen, and a tilt sensing signal for sensing a tilt of the stylus pen; A mixer for mixing the position sensing signal and the pressure sensing signal and providing a mixing signal to the tip electrode; And a ring electrode spaced apart from the tip electrode and the pressure sensor by a predetermined distance and receiving the tilt sensing signal.
  • a stylus pen includes a pen body, a multi-frequency output unit, a stylus tip, a first contact electrode, a second contact electrode, and a controller.
  • the multi-frequency output unit is disposed in the pen body and outputs a finger frequency signal and a tip frequency signal.
  • the stylus tip is disposed at an end of the pen body to receive the tip frequency signal.
  • the first contact electrode is disposed on a side surface of the pen body to receive the finger frequency signal.
  • the second contact electrode is spaced apart from the first contact electrode and disposed on another side surface of the pen body, and receives a finger frequency signal from the first contact electrode via a finger.
  • the controller determines that the stylus pen is untouched if (i) the finger electrode is not connected to the second contact electrode through the first contact electrode, and (ii) If it is checked that the finger frequency signal is transmitted through the first contact electrode, it is determined that the stylus pen is in a touch state and the output of the tip frequency signal is requested to the multi-frequency output unit.
  • a finger frequency signal is generated.
  • the finger frequency signal is then provided to a first contact electrode disposed on some side of the pen body. If it is determined that the finger frequency signal is not transmitted to the second contact electrode spaced from the first contact electrode, it is determined that the stylus pen is in the untouched state. If it is checked that the finger frequency signal is transmitted through the first contact electrode to the second contact electrode, the tip frequency signal is generated by determining the touch state of the stylus pen. Then, the tip frequency signal is output to the stylus tip disposed at the end portion of the pen body.
  • a palm rejection signal different from the pen driving signal applied to the stylus tip is applied to the conductive pen case.
  • the palm rejection signal is provided to the touch screen panel via the user's hand.
  • the palm printing function can be achieved by calculating the touch coordinates on the basis of the first signal while ignoring the touch caused by the second signal when calculating the touch coordinates.
  • a touch screen display device comprising: a touch screen panel; a plurality of driving signals having different frequency components to the touch screen panel; and at least one of touch coordinates of the finger and touch coordinates of the stylus pen
  • the finger touch recognition and the pen touch recognition can be realized at the same time.
  • the stylus pen to be applied to the touch screen panel by setting the frequency of the pen frequency signal to detect the position of the stylus pen and the pressure of the stylus pen differently from the frequency of the drive signal applied to the touch screen panel, Of the stylus pen can be used in one touch screen panel.
  • the power consumption can be reduced by separating the stylus pen from the non-use state and controlling the output of the tip frequency signal output from the stylus pen.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a palm touch generated on a touch screen panel by a general stylus pen.
  • FIG. 2 is a schematic view for explaining palm rejection generated on a touch screen panel by a stylus pen according to the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a stylus pen according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a stylus pen according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a frequency versus voltage curve to illustrate characteristics of signals on a touch screen panel.
  • FIG. 6 is frequency spectrums for explaining frequency extraction corresponding to the palm area.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a stylus pen according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a stylus pen according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic view for explaining a touch sensing system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining touch coordinate determination by the touch sensing apparatus shown in FIG.
  • FIG. 11A is a schematic view for explaining the appearance of the stylus pen shown in FIG. 9, and FIG. 11B is a schematic diagram for schematically explaining the stylus pen shown in FIG.
  • Figs. 12A and 4B are views for explaining respective directions of the stylus pen as the stylus pen shown in Fig. 11A touches the touch panel.
  • FIG. 13 is a block diagram for explaining the stylus pen shown in Fig.
  • FIG. 14 is a waveform diagram for explaining an example of a position sensing signal and a pressure sensing signal output from the stylus pen shown in FIG.
  • FIG. 15 is a circuit diagram for explaining an example of the stylus pen shown in Fig.
  • FIG. 16 is a circuit diagram for explaining another example of the stylus pen shown in Fig.
  • FIG. 17A is a schematic view of a touch panel for explaining a touch by a finger
  • FIG. 17B is a waveform diagram for explaining touch coordinate recognition through frequency spectrum analysis of a sensing signal by finger touch.
  • FIG. 18A is a schematic view of a touch panel for explaining a touch by a stylus pen
  • FIG. 18B is a waveform diagram for explaining touch coordinate recognition through frequency spectrum analysis of a sensing signal by a stylus pen.
  • FIG. 19A is a schematic view of a touch panel for explaining a touch by a finger and a stylus pen
  • FIG. 19B is a waveform diagram for explaining touch coordinate recognition through frequency spectrum analysis of a sensing signal by a finger and a stylus pen.
  • 20A and 20B are block diagrams of a touch sensing apparatus for explaining touch coordinates recognition of a finger and a stylus pen.
  • FIG. 21 is a flowchart for explaining a touch coordinate recognition method in which the finger and the stylus pen are individually recognized in the touch sensing apparatus shown in FIGS. 20A and 20B.
  • FIG. 22 is a flowchart for explaining a touch coordinate recognition method in which the finger and the stylus pen are simultaneously recognized in the touch sensing apparatus shown in FIGS. 20A and 20B.
  • FIG. 23 is a schematic diagram for explaining a stylus pen according to an embodiment of the present invention.
  • 24A is a configuration diagram for explaining a signal flow when the stylus pen shown in FIG. 23 is not used.
  • FIG. 24B is a diagram for explaining the signal flow when the stylus pen shown in FIG. 23 is used.
  • FIG. 25 is a waveform diagram for explaining driving signals of the stylus pen shown in Fig.
  • 26 is a flowchart for explaining the driving method of the stylus pen shown in Fig.
  • first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
  • the singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
  • FIG. 2 is a schematic view for explaining palm rejection generated on the touch screen panel 100 by the stylus pen 200 according to the present invention.
  • a touch sensing system having a touch screen panel 100 using an electrostatic capacity type
  • a plurality of TX electrodes are disposed on a lower layer of the touch screen panel 100
  • a plurality of RX electrodes are disposed on an upper layer of the touch screen panel 100.
  • a plurality of RX electrodes may be disposed on a lower layer
  • the TX electrodes and the RX electrodes may be disposed on the same layer.
  • the capacitive touch screen panel 100 disclosed in the embodiment of the present invention may be mounted on various devices mounted on a sensing device for sensing a touch position.
  • touchscreen products are used in a wide range of applications and are quickly replacing button devices with space advantages.
  • the most explosive demand is also in the field of mobile phones. Particularly, it is well known that a touch-phone system which does not provide a separate key or minimizes a key has been widely spotlighted because it is a field where not only convenience but also a terminal size is sensitive.
  • the sensing device equipped with the capacitive touch screen panel 100 disclosed in the embodiment of the present invention can be employed not only in a mobile phone, but also automatically actively substituting a cash input / output of a TV or a bank using a touch screen
  • the touchscreen is quickly replacing the traditional button interface in all areas where a user interface is required.
  • the touch sensing system calculates the touch coordinates of the stylus pen 200 by using a sensing signal sensed as the stylus pen 200 approaches or touches the touch screen panel 100.
  • the stylus pen 200 supplies a pen driving signal to the touch screen panel 100.
  • the pen drive signal is provided to a readout circuit (not shown) via a sensing line of the touch screen panel 100 to calculate touch coordinates.
  • the pen drive signal may have a frequency for pen sensing f1.
  • the stylus pen 200 outputs a palm rejection signal to the conductive pen case of the stylus pen 200.
  • the palm rejection signal is provided to the touch screen panel 100 via the user's finger or palm.
  • the palm rejection signal provided to the touch screen panel 100 is provided to the lead-out circuit via the sensing line of the touch screen panel 100.
  • the palm rejection signal may have a frequency for rejecting palm rejection (f2).
  • the lead-out circuit calculates touch coordinates by ignoring the touch area corresponding to the palm reflex signal.
  • the configuration for outputting the pen driving signal may be configured in various forms currently known.
  • the basic structure of the stylus pen 200 according to the present invention that is, a structure for outputting the pen driving signal so that a touch can be sensed in the touch screen panel 100, 200, the present invention can be configured in various forms as currently known.
  • FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating a stylus pen 200 according to an embodiment of the present invention.
  • a stylus pen 200 includes a conductive pen case 210, a stylus tip 220, and a signal supply unit 230.
  • the illustration of the battery supplying the power of the stylus pen in FIG. 3 is omitted.
  • the conductive pen case 210 is made of a conductive material, wholly or partly, and has a rod shape.
  • the stylus tip 220 is connected to one end of the conductive pen case 210 in a protruding manner.
  • the stylus tip 220 is connected to one end of the conductive pen case 210.
  • the signal supply unit 230 provides a pen drive signal to the stylus tip 220 and provides a palm print signal to the conductive pen case 210.
  • the pen drive signal and the palm refill signal may be simultaneously output.
  • the pen drive signal is changed to a sensing signal and provided to an external lead-out circuit (not shown).
  • the lead-out circuit may be mounted on a touch screen panel (not shown).
  • the palm rejection signal is provided to the lead-out circuit via the user's hand and the touch screen panel.
  • the lead-out circuit calculates the touch coordinates of the stylus tip 220 based on the sensing signal, and ignores the touch caused by the palm reflex signal.
  • the pen drive signal and the palm rejection signal may have different frequencies.
  • the signal supply 230 may include a first buffer 232, a second buffer 234, A frequency output unit 236 and a main control unit 238.
  • the first buffer 232 is connected between the multi-frequency output unit 236 and the stylus tip 220.
  • the second buffer 234 is connected between the multi-frequency output unit 236 and the conductive pen case 210.
  • the multi-frequency output unit 236 outputs a pen drive signal having a first frequency to the first buffer 232 and a palm rejection signal having a second frequency to the second buffer 234. Accordingly, the pen drive signal of the first frequency is supplied to the stylus tip 220, and the palm rejection signal of the second frequency is supplied to the conductive pen case 210.
  • the main control unit 238 is disposed in the conductive pen case 210 and controls the multi-frequency output unit 236 by determining the first frequency and the second frequency.
  • the pen driving signal and the palm rejection signal may have different amplitudes. Since the pen driving signal and the palm reproduction signal can be distinguished from each other by the amplitude, when calculating the touch coordinates, the lead-out circuit can ignore the touch area corresponding to the palm rejection signal and calculate the touch coordinates have.
  • the pen driving signal and the palm rejection signal may have different phases. Since the pen drive signal and the palm refuge signal can be distinguished from each other in phase, when calculating the touch coordinates, the lead-out circuit can ignore the touch area corresponding to the palm rejection signal and calculate touch coordinates have.
  • the signal supply unit 230 In operation, the signal supply unit 230 generates a pen driving signal and a palm rejection signal.
  • the pen drive signal and the palm reflex signal may be generated in the multi-frequency output unit 236 to have different frequencies. The different frequencies may be determined by the main control unit 238.
  • the signal supply unit 230 applies the pen driving signal to the stylus tip, and applies the palm rejection signal to the conductive pen case.
  • the pen drive signal may be applied via the first buffer 232 and the palm rejection signal may be applied via the second buffer 234.
  • a lead-out circuit which can be disposed on the touch screen panel, detects a sensing signal induced in a driving line for transmitting the pen driving signal and the palm rejection signal through a sensing line.
  • the driving line or the sensing line is disposed on the touch screen panel.
  • the lead-out circuit classifies a first signal corresponding to the pen driving signal and a second signal corresponding to the palm reflex signal in the sensing signal.
  • the lead-out circuit ignores the touch caused by the second signal and calculates touch coordinates based on the first signal.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a stylus pen according to an embodiment of the present invention.
  • a stylus pen 400 includes a conductive pen case 210, a stylus tip 220, and a signal supply unit 430.
  • the illustration of the battery supplying the power of the stylus pen in Fig. 4 is omitted.
  • the signal supply unit 430 provides a pen drive signal to the stylus tip 220 and provides a palm print signal to the conductive pen case 210.
  • the pen drive signal and the palm refill signal may be simultaneously output.
  • the pen drive signal is changed to a sensing signal and provided to an external lead-out circuit (not shown).
  • the lead-out circuit may be mounted on a touch screen panel (not shown).
  • the palm rejection signal is provided to the lead-out circuit via the user's hand and the touch screen panel.
  • the lead-out circuit calculates touch coordinates based on the sensing signal, and ignores the touch caused by the palm reflex signal.
  • the pen drive signal and the palm rejection signal may have different frequencies.
  • the signal supply 430 may include a first buffer 232, a second buffer 234, A frequency output unit 436, a gyro sensor 437, and a main control unit 438.
  • the first buffer 232 is connected between the multi-frequency output unit 436 and the stylus tip 220.
  • the second buffer 234 is connected between the multi-frequency output unit 436 and the conductive pen case 210.
  • the multifrequency output unit 436 outputs the pen drive signal having the first frequency to the first buffer 232 and outputs the pen drive signal having the second frequency to the second buffer 234. [ . Accordingly, the pen drive signal of the first frequency is supplied to the stylus tip 220, and the palm rejection signal of the second frequency is supplied to the conductive pen case 210.
  • the gyro sensor 437 may be disposed within the conductive pen case 210 to rotate or tilt the stylus pen 400 such as tilt up or tilt down, , The degree of bell sound, and the like.
  • the main control unit 438 is disposed in the conductive pen case 210 and controls the multi-frequency output unit 436 by determining the first frequency and the second frequency.
  • the pen driving signal and the palm rejection signal may have different amplitudes.
  • the pen driving signal and the palm rejection signal may have different phases.
  • FIG. 5 is a frequency versus voltage curve to illustrate characteristics of signals on a touch screen panel.
  • a stylus pen when a stylus pen outputs a driving frequency having a frequency of 500 Hz and an amplitude of 5.1 volts, a signal detected at a finger near the stylus pen detects a signal having a frequency of 500 Hz and an amplitude of approximately 4.3 volts, A signal detected at a far finger is detected at a frequency of 500 Hz and a signal having an amplitude of approximately 4.45 volts.
  • a stylus pen when a stylus pen outputs a driving frequency having a frequency of 1000 Hz and an amplitude of 5.1 volts, a signal detected at a finger near the stylus pen detects a signal having a frequency of 1000 Hz and an amplitude of approximately 3.8 volts, A signal detected at the far finger is detected with a frequency of 1000 Hz and an amplitude of approximately 3.7 volts.
  • the driving frequency generated from the pen is capable of signal sensing for the corresponding frequency / phase in a finger near or far from the pen. Although there is attenuation of the amplitude due to the impedance of the body, it can be discriminated in the lead-out circuit because it is damped as a whole.
  • FIG. 6 is frequency spectrums for explaining frequency extraction corresponding to the palm area.
  • signals having frequencies of f5 and f6 are further detected.
  • a signal having a positive f1 frequency is a palm rejection signal detected via a finger and a palm
  • a signal having a negative f5 frequency and a signal having a negative f6 frequency are pen driving signals according to use of the stylus pen
  • a signal having a negative f5 frequency is a signal corresponding to the stylus pen touch sensitivity
  • a signal having a negative f6 frequency may be a pen pressure signal.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a stylus pen according to an embodiment of the present invention.
  • a stylus pen according to an embodiment of the present invention includes a conductive pen case 210, a stylus tip 220, a signal supply unit 630, and an erasing member 640.
  • the illustration of the battery supplying the power of the stylus pen in Fig. 7 is omitted.
  • the signal supply unit 630 provides a pen drive signal to the stylus tip 220 and provides a palm reflex signal to the conductive pen case 210.
  • the pen drive signal and the palm refill signal may be simultaneously output.
  • the pen drive signal is changed to a sensing signal and provided to an external lead-out circuit (not shown).
  • the lead-out circuit may be mounted on a touch screen panel (not shown).
  • the palm rejection signal is provided to the lead-out circuit via the user's hand and the touch screen panel.
  • the lead-out circuit calculates touch coordinates based on the sensing signal, and ignores the touch caused by the palm reflex signal.
  • the pen drive signal and the palm rejection signal may have different frequencies.
  • the signal supply unit 630 may include a first buffer 232, a second buffer 234, A frequency output unit 636 and a main control unit 638.
  • the first buffer 232 is connected between the multi-frequency output unit 636 and the stylus tip 220.
  • the second buffer 234 is connected between the multi-frequency output unit 636 and the conductive pen case 210.
  • the multi-frequency output unit 636 outputs the pen driving signal having the first frequency to the first buffer 232 and outputs the pen-driving signal having the second frequency to the second buffer 234, .
  • the signal supplying unit 630 applies a signal different from the pen driving signal to the stylus tip 220.
  • the bell signal of the pen described above can be detected in various ways. For example, it can be detected based on the operation of a button disposed in a partial area of the conductive pen case 210. For example, in the case of handwriting, when the handwriting is performed while the user presses the button through the finger, the beeping signal of the pen is not detected. However, if the button is not pressed, a ringing signal can be detected.
  • the erasing member 640 is disposed in a direction opposite to the stylus tip 220, that is, in the opposite direction.
  • the signal supplying unit 630 may apply the third signal to the erasing member 640.
  • the area corresponding to the third signal may be erased.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a stylus pen according to an embodiment of the present invention.
  • a stylus pen 800 includes a conductive pen case 210, a stylus tip 220, a signal supply unit 830, and an erasing member 640.
  • the illustration of the battery supplying the power of the stylus pen in Fig. 8 is omitted.
  • the signal supply unit 830 provides a pen drive signal to the stylus tip 220 and provides a palm reflex signal to the conductive pen case 210.
  • the pen drive signal and the palm refill signal may be simultaneously output.
  • the pen drive signal is changed to a sensing signal and provided to an external lead-out circuit (not shown).
  • the lead-out circuit may be mounted on a touch screen panel.
  • the palm rejection signal is provided to the lead-out circuit via the user's hand and the touch screen panel.
  • the lead-out circuit calculates touch coordinates based on the sensing signal, and ignores the touch caused by the palm reflex signal.
  • the pen drive signal and the palm rejection signal may have different frequencies.
  • the signal supply 830 may include a first buffer 232, a second buffer 234, A frequency output unit 836, a gyro sensor 837, and a main control unit 838.
  • the first buffer 232 is connected between the multi-frequency output unit 836 and the stylus tip 220.
  • the second buffer 234 is connected between the multi-frequency output unit 836 and the conductive pen case 234.
  • the multifrequency output unit 836 outputs the pen drive signal having the first frequency to the first buffer 232 and outputs the pen drive signal having the second frequency to the second buffer 234, .
  • the gyro sensor 837 may be disposed within the conductive pen case 210 to rotate or tilt the stylus pen such as tilt up or tilt down or tilt down, And the like.
  • the signal supplying unit 830 applies a signal different from the pen driving signal to the stylus tip 220.
  • the erasing member 640 is disposed in an opposite echo to the stylus tip 220.
  • the signal supply unit 830 can apply the third signal to the erasing member 640.
  • the area corresponding to the third signal may be erased.
  • a palm rejection signal different from the pen driving signal applied to the stylus tip is applied to the conductive pen case.
  • the palm rejection signal is provided to the touch screen panel via the user's hand.
  • the palm printing function can be achieved by calculating the touch coordinates on the basis of the first signal while ignoring the touch caused by the second signal when calculating the touch coordinates.
  • FIG. 9 is a schematic view for explaining a touch sensing system according to an embodiment of the present invention.
  • it is a schematic diagram for explaining the simultaneous use of a stylus pen and a finger on a touch screen panel.
  • the touch sensing system includes a touch sensing device 2100 and a stylus pen 2200, and recognizes the touch operation of the finger 2300 by the user or the touch operation of the stylus pen 2200.
  • the touch sensing device 2100 detects the position of the finger 2300 of the user and determines the touch coordinates of the finger 2300 or the position of the stylus pen 2200 to determine the touch coordinates of the stylus pen 2200 .
  • the touch coordinates of the finger 2300 and the touch coordinates of the stylus pen 2200 may be detected at the same time.
  • FIG. 10 is a configuration diagram for explaining touch coordinate determination by the touch sensing apparatus shown in FIG.
  • a plurality of driving signals are applied to different driving electrodes provided on the touch screen panel.
  • Each of the driving signals has a different frequency component.
  • the first driving signal STX0, the second driving signal STX1, the third driving signal STX2, and the fourth driving signal STX3 are applied to the touch screen panel .
  • the first driving signal STX0 has the first frequency component f0
  • the second driving signal STX1 has the second frequency component f1
  • the third driving signal STX2 has the third frequency f1
  • the fourth drive signal STX3 has the fourth frequency component f3.
  • Each of the first to fourth frequency components f0, f1, f2, and f3 is different from each other.
  • a sensing signal SRX sensed corresponding to the driving signals STX0, STX1, STX2, and STX3 is received in the sensing electrode RX of the touch screen panel.
  • the sensing signal is mixed by the touch screen panel, but the amplitude is attenuated compared to the driving signals STX0, STX1, STX2, and STX3.
  • the sensing signal SRX is amplified by an amplifier and then provided to a fast Fourier transform (FFT) processing block.
  • FFT fast Fourier transform
  • the FFT-processed sensing signals are decomposed and interpreted to determine coordinates at which position the touch occurred.
  • the amplifier or FFT processing block may be included in the touch sensing controller of the touch sensing device 2100.
  • FIG. 11A is a schematic view for explaining the appearance of the stylus pen shown in FIG. 9, and FIG. 11B is a schematic diagram for schematically explaining the stylus pen shown in FIG.
  • the stylus pen 2200 includes a pencil-shaped conductive case 2202, a tip electrode 2204 connected to one side of the conductive case 2202, the conductive case 2202, A frequency signal generator 2208, a mixer 2210 and a ring electrode 2209 spaced apart from the pressure sensor 2206 by a predetermined distance.
  • the ring pressure sensor 2206 is configured to be closer to the tip electrode 2204 than the ring electrode 2209.
  • the ring electrode 2209 may be disposed closer to the tip electrode 2204 than the pressure sensor 2206. [ 2204, respectively.
  • the tip electrode 2204 is in contact with the touch screen panel.
  • the pressure sensor 2206 measures the pressure of the tip electrode 2204 applied to the touch screen panel and outputs a pressure signal. That is, the pressure sensor 2206 generates an electric signal according to the pressure applied to the tip electrode 2204 protruding from the end of the stylus pen body. For example, the pressure sensor 2206 generates an electric signal according to the pressure applied to the tip electrode 2204 by a user's writing operation.
  • the tip electrode 2204 may be connected to a pressure sensor 2206 to transmit pressure generated in the tip electrode 2204 to the pressure sensor 2206.
  • the frequency signal generator 2208 generates a position detection signal SPO that is set to sense the position of the stylus pen 2200 and generates a pressure sense signal SPR for measuring the pressure of the stylus pen based on the pressure signal And generates a button detection signal SPB set to measure button ON / OFF of the stylus pen. Also, the frequency signal generator 2208 generates a tilt detection signal SPT for sensing the tilt of the stylus pen. In this embodiment, the inclination angle of the stylus pen with respect to the touch screen panel can be detected based on the tilt detection signal SPT. The inclination angle of the stylus pen described above can be utilized for the thickness of the line drawn by the stylus pen 2200 in the touch screen panel.
  • the first driving signal STX0, the second driving signal STX1, the third driving signal STX2, and the fourth driving signal STX3 are applied to the driving electrodes.
  • the first driving signal STX0 has the first frequency component f0
  • the second driving signal STX1 has the second frequency component f1
  • the third driving signal STX2 has the second frequency component f1.
  • a third frequency component f2, and the fourth drive signal STX3 has a fourth frequency component f3.
  • Each of the first to fourth frequency components f0, f1, f2, and f3 is different from each other.
  • the position sensing signal SPO has a fifth frequency component f4 and the pressure sensing signal SPR has a sixth frequency component f5 and the button sensing signal SPB has a seventh frequency component f4. (f6), and the tilt detection signal (SPT) has an eighth frequency component (f7).
  • the eighth frequency component f7 of the tilt detection signal SPT is different from each of the first to fourth frequency components f0, f1, f2 and f3.
  • the mixer 2210 mixes the position sensing signal SPO, the pressure sensing signal SPR and the button sensing signal SPB and outputs a mixing signal to the tip electrode 2204.
  • the tilt detection signal SPT is output to the ring electrode 2209.
  • the frequency of the pen frequency signal is set to be applied to the touch screen panel, A plurality of stylus pens can be used in one touch screen panel.
  • Figs. 12A and 4B are views for explaining each of the directions of the stylus pen as the stylus pen shown in Fig. 11A touches the touch screen panel.
  • the stylus pen 2200 may have a right angle direction when touching the touch screen panel.
  • the tip electrode 2204 may form a near-conductor component, i.e., the rows and / or columns of the touch screen panel and the tip capacitance C1 .
  • the ring electrode 2206 can form a ring component (C2) with the nearby conductor components, i.e., the rows and / or columns of the touch screen panel.
  • the image captured on the touch screen panel may show a touch or roaming image resulting from the tip and ring capacitances C1, C2. Since the stylus pen 2200 is perpendicular to the touch screen panel, the image may show a tip capacitance (C1) image surrounded by a ring capacitance (C2) image.
  • the stylus pen 2200 may have a tilted direction when touching the touch screen panel.
  • the image captured on the touch screen panel can show shifting images resulting from shifts or two capacitances C1, C2 at the touch position.
  • the ring capacitance (C2) image is shifted to the right side of the tip capacitance (C1) image.
  • the amount of shift may be a function of the tilt amount of the stylus pen 2200.
  • the ring capacitance (C2) image is further away from the tip capacitance (C1) image as the tilt increases (i.e., the tilt angle to the normal of the touch screen panel increases).
  • the tilt amount of the stylus pen 2200 can be determined.
  • the above-described image can be used to determine the oblique direction of the stylus pen 2200, for example, upward, downward, rightward, leftward, and the like.
  • the ring capacitance (C2) image is on the right side of the tip capacitance (C1) image. This may mean that the stylus pen 2200 is tilted to the right. If a ring capacitance (C2) image is present to the left of the tip capacitance C1 image, this may mean that the stylus pen 2200 is tilted to the left. If the ring capacitance C2 image is above the tip capacitance C1 image, this may mean that the stylus pen 2200 is tilted upwards.
  • a ring capacitance (C2) image is present below the tip capacitance (C1) image, this may mean that the stylus pen 2200 is tilted downward.
  • Other oblique directions e.g., top left, bottom right, etc., may also be determined according to the relative positions of the tip and ring capacitances C1, C2 images.
  • the orientation of the stylus pen can be sensed.
  • FIG. 13 is a block diagram for explaining the stylus pen 2200 shown in FIG.
  • the stylus pen 2200 includes buttons 2250, a button processing unit 2252, a pen control unit 2260, a pressure sensor 2206, a pressure processing unit 2207, a pen control unit 2260, A battery 2272, a waveform generating unit 2280, and a waveform driving unit 2290.
  • the buttons 2250 are variable according to a user's operation and provide a button signal to the button processing unit 2252.
  • the buttons 2250 may be mechanical buttons or electrostatic buttons.
  • the buttons 2250 may provide additional functionality, including, but not limited to, "left click” and "right click” functions similar to those of a computer mouse.
  • the buttons 2250 of the stylus pen 2200 may be coupled to a pen control (CPU)
  • the buttons 2250 may be mechanical, electrical, capacitive, or other types known to those skilled in the art.
  • the button processing unit 2252 digitally converts the button signals provided by the buttons 2250 and provides the digital signals to the pen control unit 2260.
  • the pressure sensor 2206 senses a pressure applied to the touch screen panel by the stylus pen 2200 and provides a sensed pressure signal to the pressure pressure processor 2207.
  • the pressure-application processing unit 2207 provides a pressure signal provided from the pressure-type pressure sensor 2206 to the waveform-driving unit 2280.
  • the pen control unit 2260 can control the operation of the components provided in the stylus pen 2200.
  • the power management unit 2270 supplies the power of the battery 2272 to the respective components.
  • the power supply is boosted as needed, and the boosted power supply is supplied to the respective components.
  • the stylus pen can be classified into an active type or a passive type according to the presence or absence of a battery. According to the present invention, since the battery 2272 is provided in the stylus pen 2200, the stylus pen according to the present invention is an active stylus pen.
  • the waveform generating unit 2280 generates a first waveform for generating the position sensing signal SPO or a second waveform for generating the pressure sensing signal SPR in response to the control of the pen controller 2260, (2290).
  • the first waveform or the second waveform may be a sinusoidal file.
  • the waveform driving unit 2290 amplifies the first waveform or the second waveform generated by the waveform generating unit 2280, mixes the amplified waveforms, and outputs the mixed signal.
  • the pressure-pressure processing section 2207, the waveform generating section 2280 and the waveform driving section 2290 can define the frequency signal generator 2208 shown in FIG.
  • FIG. 14 is a waveform diagram for explaining an example of a position sensing signal SPO, a pressure sensing signal SPR and a tilt sensing signal SPT output from the stylus pen shown in FIG.
  • the fifth frequency component f4 of the position detection signal SPO is a frequency component of the first to fourth frequency components f0, f1, f2, f3 of the driving signal provided to the driving electrodes of the touch screen panel ).
  • the sixth frequency component f5 of the pressure sensing signal SPR is different from the first to fourth frequency components f0, f1, f2 and f3 of the driving signal provided to the driving electrodes of the touch screen panel do.
  • the eighth frequency component f7 of the tilt detection signal SPT is different from the first to fourth frequency components f0, f1, f2 and f3 of the driving signal provided to the driving electrodes of the touch screen panel do.
  • the fifth frequency component f4 of the position detection signal SPO, the sixth frequency component f5 of the pressure detection signal SPR and the eighth frequency component f7 of the tilt detection signal SPT are set differently from each other do.
  • the position detection signal SPO and the tilt detection signal SPT have a fixed frequency and a fixed amplitude.
  • the pressure sensing signal SPR has a fixed frequency and a variable amplitude.
  • the amplitude of the pressure sensing signal SPR may vary according to the pressure signal corresponding to the pressure applied to the stylus pen. For example, when a high pressure signal is detected, a pressure sensing signal SPR having a maximum amplitude can be output, and when a low pressure signal is detected, a pressure sensing signal SPR having a minimum amplitude can be outputted.
  • the amplitude of the pressure sensing signal SPR may vary according to a button that can be operated by the user.
  • the button is provided in the stylus pen, and the amplitude can be varied according to a button provided.
  • 15 is a circuit diagram for explaining an example of the waveform generating unit and the waveform driving unit shown in FIG.
  • the waveform generator 2280 includes a fifth frequency signal generator 2282, a sixth frequency signal generator 2284, and a seventh frequency signal generator 2286, 1 amplifier 2292, a second amplifier 2294, a third amplifier 2296, a mixer 2210, and a tip electrode 2204.
  • the first amplification unit 2292 includes a first resistor R1, a second resistor R2, and a first operational amplifier OP1.
  • One end of the first resistor R1 receives the position sensing signal SPO and the other end of the first resistor R1 is connected to the inverting end of the first operational amplifier OP1.
  • One end of the second resistor R2 is connected to the other end of the first resistor R1 and the inverting end of the first operational amplifier OP1 and the other end of the second resistor R2 is connected to the mixer 2210 do.
  • the second resistor R2 may be a variable resistor.
  • the inversion terminal of the first operational amplifier OP1 is connected to the other terminal of the first resistor R1 and one terminal of the second resistor R2 and the non-inversion terminal of the first operational amplifier OP1 is connected to the reference voltage Vref.
  • the second amplifying unit 2294 includes a third resistor R3, a fourth resistor R4, and a second operational amplifier OP2.
  • One end of the third resistor R3 receives the position sensing signal SPO and the other end of the third resistor R3 is connected to the inversion terminal of the second operational amplifier OP2.
  • One end of the fourth resistor R4 is connected to the other end of the third resistor R3 and the inverting end of the second operational amplifier OP2 and the other end of the fourth resistor R4 is connected to the mixer 2210 do.
  • the fourth resistor R4 may be a variable resistor.
  • the inversion terminal of the second operational amplifier OP2 is connected to the other terminal of the third resistor R3 and one terminal of the fourth resistor R4 and the non-inversion terminal of the second operational amplifier OP2 is connected to the reference voltage Vref.
  • the third amplifying unit 2296 includes a fifth resistor R5, a sixth resistor R6, and a third operational amplifier OP3.
  • One end of the fifth resistor R5 receives the tilt detection signal SPT and the other end of the fifth resistor R5 is connected to the inversion terminal of the third operational amplifier OP3.
  • One end of the sixth resistor R6 is connected to the other end of the fifth resistor R5 and the inverting end of the third operational amplifier OP3 and the other end of the sixth resistor R6 is connected to the mixer 2210 do.
  • the sixth resistor R6 may be a variable resistor.
  • the inversion terminal of the third operational amplifier OP3 is connected to the other terminal of the fifth resistor R5 and one terminal of the sixth resistor R6 and the non-inversion terminal of the third operational amplifier OP3 is connected to the reference voltage Vref.
  • the mixer 2210 includes a seventh resistor R7, an eighth resistor R8, a ninth resistor R9, a fourth operational amplifier OP4 and a tenth resistor R1.
  • One end of the seventh resistor R7 is connected to the output terminal of the first amplifier 2292 and the other terminal of the seventh resistor R7 is connected to the inversion terminal of the fourth operational amplifier OP4.
  • One end of the eighth resistor R8 is connected to the output terminal of the second amplifier 2294 and the other terminal of the eighth resistor R8 is connected to the inverting terminal of the fourth operational amplifier OP4.
  • One end of the ninth resistor R9 is connected to the output terminal of the third amplifier 2296 and the other terminal of the ninth resistor R9 is connected to the inversion terminal of the fourth operational amplifier OP4.
  • the tenth resistor R10 is connected to the inverting and outputting stages of the fourth operational amplifier OP4.
  • the inversion terminal of the fourth operational amplifier OP4 is connected to the other terminal of the seventh resistor R7 and the other terminal of the eighth resistor R8 and the non-inversion terminal of the fourth operational amplifier OP4 is connected to the reference voltage Vref.
  • the position sensing signal SPO and the pressure sensing signal SPR are separately generated, and the generated signals are amplified and then mixed to provide a pen frequency signal to the tip electrode.
  • 16 is a circuit diagram for explaining another example of the waveform generating unit and the waveform driving unit shown in FIG.
  • the waveform generator 2280 may include a digital function generator for providing a sinusoidal wave to the waveform driver 2290.
  • the digital function generator may generate a plurality of direct digital synthesizations (hereinafter referred to as DDS) in response to the control of the fan control unit 2260 (shown in FIG. 12) ) ≪ / RTI > modules.
  • DDS direct digital synthesizations
  • Each of the DDS modules may generate a plurality of frequency signals.
  • the position detection signal SPO having the fifth frequency component f4, the pressure detection signal SPR having the sixth frequency component f5, and the tilt detection signal SPT having the eighth frequency component f7 May be generated.
  • a signal having a frequency component fn-1, a signal having a frequency component fn, or the like can be generated.
  • the signal having the frequency component fn-1 may be a frequency component corresponding to the first button provided to the stylus pen, and the signal having the frequency component fn may correspond to the second button provided to the stylus pen Lt; / RTI >
  • the waveform driving unit 2290 includes a first resistor R1, a second resistor R2, and a first operational amplifier OP1.
  • One end of the first resistor R1 receives the sinusoidal signal from the waveform generator 2280 and the other end of the first resistor R1 is connected to the inversion terminal of the first operational amplifier OP1.
  • One end of the second resistor R2 is connected to the other end of the first resistor R1 and the inverting end of the first operational amplifier OP1 and the other end of the second resistor R2 is connected to the tip electrode 2204 .
  • the second resistor R2 may be a variable resistor.
  • the inversion terminal of the first operational amplifier OP1 is connected to the other terminal of the first resistor R1 and one terminal of the second resistor R2 and the non-inversion terminal of the first operational amplifier OP1 is connected to the reference voltage Vref.
  • FIG. 17A is a schematic view of a touch screen panel for explaining a touch by a finger
  • FIG. 17B is a waveform diagram for explaining touch coordinate recognition through frequency spectrum analysis of a sensing signal by finger touch.
  • a first driving electrode TX0, a second driving electrode TX1, a third driving electrode TX2, and a fourth driving electrode TX3 are arranged in the horizontal direction on the touch screen panel,
  • the sensing electrode RX0, the second sensing electrode RX1, the third sensing electrode RX2, and the fourth sensing electrode RX3 are arranged in the longitudinal direction.
  • the first to fourth driving electrodes TX0, TX1, TX2 and TX3 are arranged in a lower region and the first to fourth sensing electrodes RX0, RX1, RX2 and RX3 are arranged in an upper region.
  • a first driving signal STX0 and a second driving signal STX0 are applied to the first driving electrode TX0, the second driving electrode TX1, the third driving electrode TX2 and the fourth driving electrode TX3, STX1, the third driving signal STX2, and the fourth driving signal STX3.
  • the sensing signals SRX0, SRX1, SRX2 and SRX3 corresponding to the applied driving signals STX0, STX1, STX2 and STX3 are connected to the first sensing electrode RX0, the second sensing electrode RX1, The fourth sensing electrode RX2, and the fourth sensing electrode RX3.
  • the received sensing signals are subjected to FFT processing to determine touch coordinates.
  • the sensing signal received through the second sensing electrode RX1 is FFT-processed.
  • the FFT-processed sensing signal has a first frequency component f0, a second frequency component f1, a third frequency component f2, f3.
  • the amplitudes of the first to fourth frequency components f0, f1, f2, and f3 are equal to each other.
  • the FFT-processed sensing signal has a first frequency component f0 when observing on the frequency spectrum, A second frequency component f1, a third frequency component f2 and a fourth frequency component f3.
  • the amplitudes of the first frequency component f0, the third frequency component f2 and the fourth frequency component f3 are equal to each other.
  • the amplitude of the second frequency component f1 is smaller than the amplitude of the first frequency component f0.
  • the amplitude of the second frequency component f1 remaining after the subtraction may correspond to the finger touch sensitivity.
  • the second frequency component f1 is detected corresponding to the second sensing electrode RX1, the second driving signal STX1, which carries the second driving signal STX1 having the second frequency component f1,
  • the first sensing electrode TX1 and the second sensing electrode RX1 are detected as touch coordinates of the finger.
  • FIG. 18A is a schematic view of a touch screen panel for explaining a touch by a stylus pen
  • FIG. 18B is a waveform diagram for explaining touch coordinate recognition through frequency spectrum analysis of a sensing signal by a stylus pen.
  • the touch screen panel shown in Fig. 18A is described in Fig. 16B, and a description thereof will be omitted.
  • the sensing signal received through the second sensing electrode RX1 is FFT-processed.
  • the FFT-processed sensing signal has a first frequency component f0, a second frequency component f1, a third frequency component f2, f3.
  • the amplitudes of the first to fourth frequencies f0, f1, f2, and f3 are equal to each other.
  • the FFT-processed sensing signal has a first frequency component f0 A second frequency component f1, a third frequency component f2, a fourth frequency component f3, a fifth frequency component f5 and a sixth frequency component f6.
  • the amplitudes of the first to fourth frequencies f0, f1, f2, and f3 are equal to each other.
  • the amplitude of the fifth frequency component f5 is smaller than the amplitude of the first frequency component f0.
  • the amplitude of the sixth frequency component f6 is smaller than the amplitude of the first frequency component f0.
  • the amplitude of the sixth frequency component f6 is smaller than the amplitude of the fifth frequency component f5.
  • the waveform in the base state is subtracted from the waveform in the stylus pen touch state, only the fifth frequency component f5 and the sixth frequency component f6 remain.
  • the amplitude of the fifth frequency component f5 remaining after the subtraction can correspond to the touch sensitivity of the stylus pen.
  • the amplitude of the sixth frequency component f6 remaining after the subtraction can correspond to the sensitivity of the stylus pen.
  • the fifth frequency component f5 is detected corresponding to the second sensing electrode RX1, it can be confirmed that the stylus pen is disposed on the second sensing electrode RX1. Accordingly, the second sensing electrode RX1 is detected as the first axis coordinate (e.g., X coordinate) of the stylus pen.
  • the touch coordinates by the stylus pen can be recognized in the above-described manner, and a more detailed description will be given with reference to Figs. 19A to 21 to be described later.
  • FIG. 19A is a schematic view of a touch screen panel for explaining a touch by a finger and a stylus pen
  • FIG. 19B is a waveform diagram for explaining touch coordinate recognition through frequency spectrum analysis of a sensing signal by a finger and a stylus pen.
  • the touch screen panel shown in Fig. 19A is described in Fig. 16B, and a description thereof will be omitted.
  • the sensing signal received through the second sensing electrode RX1 is FFT-processed.
  • the FFT-processed sensing signal has a first frequency component f0, a second frequency component f1, a third frequency component f2, f3.
  • the amplitudes of the first to fourth frequencies f0, f1, f2, and f3 are equal to each other.
  • the FFT-processed sensing signal has a first frequency component f0, a second frequency component f1, a third frequency component f2, (f3), a fifth frequency component (f5) and a sixth frequency component (f6).
  • the amplitudes of the first frequency component f0, the third frequency component f2 and the fourth frequency component f3 are equal to each other.
  • the amplitude of the second frequency component f1 is smaller than the amplitude of the first frequency component f0.
  • the amplitude of the fifth frequency component f5 is smaller than the amplitude of the first frequency component f0.
  • the amplitude of the sixth frequency component f6 is smaller than the amplitude of the first frequency component f0.
  • the amplitude of the sixth frequency component f6 is smaller than the amplitude of the fifth frequency component f5.
  • the waveform in the base state is subtracted from the waveform in the mixed state, only the second frequency component f1, the fifth frequency component f5 and the sixth frequency component f6 remain.
  • the amplitude of the second frequency component f1 remaining after the subtraction may correspond to the finger touch sensitivity.
  • the amplitude of the fifth frequency component f5 remaining after the subtraction can correspond to the touch sensitivity of the stylus pen.
  • the amplitude of the sixth frequency component f6 remaining after the subtraction can correspond to the sensitivity of the stylus pen.
  • the second sensing electrode RX1 since the second frequency component f1 is detected corresponding to the second sensing electrode RX1, the second driving signal STX1, which carries the second driving signal STX1 having the second frequency component f1, The first sensing electrode TX1 and the second sensing electrode RX1 are detected as touch coordinates of the finger.
  • the fifth frequency component f5 is detected corresponding to the second sensing electrode RX1, it can be confirmed that the stylus pen is disposed on the second sensing electrode RX1.
  • the second sensing electrode RX1 is detected as the first axis coordinate of the stylus pen.
  • the touch coordinates by the finger and the touch coordinates by the stylus pen can be recognized in the above-described manner, and a more detailed description will be given with reference to FIGS. 20A to 22, which will be described later.
  • FIGS. 20A and 20B are block diagrams of a touch sensing apparatus for explaining touch coordinates recognition of a finger and a stylus pen.
  • FIG. 20A is a configuration diagram of the touch sensing device for explaining the finger coordinates, the X-coordinate of the stylus pen, and the sensing of the pressure information of the stylus pen
  • FIG. 20B is a diagram showing the Y- Fig. 2 is a block diagram of a touch sensing apparatus for explaining a touch sensing apparatus.
  • the touch screen panel 2110 includes a first driving electrode TX0, a second driving electrode TX1, a third driving electrode TX2, and a fourth driving electrode TX3 and includes a first sensing electrode RX0, a second sensing electrode RX1, a third sensing electrode RX2 and a fourth sensing electrode RX3 arranged in the longitudinal direction.
  • a touch screen panel 110 of a four-quadrant matrix with four driving electrodes and four sensing electrodes is shown.
  • the driving electrodes are orthogonally arranged to intersect with and overlap each of the sensing electrodes.
  • each driving electrode is capacitively coupled to each of the sensing electrodes.
  • the second driving electrode TX1 is capacitively coupled to the second sensing electrode RX1 at a point where the second driving electrode TX1 and the second sensing electrode RX1 overlap.
  • the intersections of the driving electrodes and the sensing electrodes form a capacitive sensing element, respectively.
  • the driving signal at each driving electrode induces a current in each of the sensing electrodes.
  • the driving signal induces a sensing signal on the second sensing electrode RX1 in the touch screen panel 2110.
  • the sensing signal on each of the sensing electrodes can then be measured sequentially by using a multiplexer to sequentially connect each of the sensing electrodes to the demodulation circuit.
  • the capacitance associated with each intersection point between the driving electrode and the sensing electrode can be sensed by selecting each available combination of the driving electrode and the sensing electrode.
  • the object When a touch object such as a finger or a stylus approaches the touch screen panel 110, the object causes a reduction in capacitance, which affects only a portion of the electrodes. For example, if the finger is located near the intersection of the second driving electrode TX1 and the second sensing electrode RX1, the presence of the finger reduces the coupling capacitance between the two electrodes TX1 and RX1. In another embodiment, the presence of a finger increases the coupling capacitance between the two electrodes TX1 and RX1.
  • the position of the finger on the touch screen panel 110 can be determined by identifying a sensing electrode having a reduced coupling capacitance between the sensing electrode and the driving electrode to which the driving signal is applied when the reduced capacitance is measured on the sensing electrode have. Thus, by sequentially determining the capacitances associated with each intersection of the electrodes in the touch screen panel 110, the positions of one or more of the inputs can be determined.
  • the driving electrodes and the sensing electrodes are shown as bars or elongated rectangles, but alternative embodiments may be used with diamond, crowning, gull, and / or other shapes, as will be understood by those skilled in the art having the benefit of this disclosure. Various mosaic shapes such as other available shapes may be used.
  • the touch sensing controller 2120 outputs a plurality of driving signals having different frequency components to the touch screen panel 2110. Based on the plurality of sensing signals received from the touch screen panel 2110, And touch coordinates of the stylus pen.
  • the touch sensing controller 2120 may be implemented as one or a plurality of chips.
  • the touch sensing controller 2120 includes a touch driving unit 2122, a touch sensing unit 2124, a touch determination unit 2126, and a touch control unit 2128.
  • the touch driver 2122 includes driving electrodes (TX0, TX1, TX2, and TX3) of the touch screen panel 2110 that are in contact with the stylus pen that outputs a pen frequency signal set to sense the position of the stylus pen and the pressure of the stylus pen And outputs the driving signals to the driving electrodes TX0, TX1, TX2, and TX3.
  • the touch driver 2122 includes a transmission signal generator 1222 and a transmission mux 1224.
  • the transmission signal generator 1222 includes a plurality of transmission signal generators for generating driving signals having different frequency components.
  • the transmission mux portion 1224 includes a plurality of transmission muxes having a first transmission input terminal (0) connected to the transmission signal generator, a second transmission input terminal (1) connected to the touch sensing portion (2124) The first transmission input terminal and the transmission output terminal are connected or the second transmission input terminal and the transmission output terminal are connected in response to the mux control signal MUXC provided by the touch controller 2128.
  • the touch sensing unit 2124 is connected to the sensing electrodes RX0, RX1, RX2 and RX3 of the touch screen panel 2110 and receives the sensing signals RX0, RX1, RX2 and RX3 through the sensing electrodes RX0, Lt; / RTI >
  • the touch sensing unit 2124 includes a reception mux unit 1242, a reception sensing unit 1244, an analog-to-digital conversion unit 1246 and a fast Fourier transform unit 1248.
  • the receiving mux portion 1242 includes a first receiving input terminal 0 connected to the sensing electrode and a second receiving terminal connected to the second transmission input terminal 1 of the transmission mux portion 1224 of the touch driver 2122. [ Wherein the first receiving input is connected to the receiving output or the second receiving input is connected to the receiving output in response to the mux control signal MUXC.
  • the reception sensing unit 1244 includes a plurality of reception sensing units connected to a reception output terminal of the reception muxes.
  • the analog-to-digital converter 1246 converts the sensing signals received through the reception sensing units into digital signals, and provides the digital signals to the fast Fourier transformer 1248.
  • the analog-to-digital converter 1246 can perform the ADC conversion at a frequency at least two times faster than the driving frequency.
  • the fast Fourier transform unit 1248 performs fast Fourier transform on the sensing signal digitally converted by the analog-to-digital conversion unit 1246 and converts each of the sensing signals from a time domain to a frequency domain And obtains the amplitudes of the frequency component and the frequency component, and provides the amplitude to the touch determination unit 126.
  • the fast Fourier transform unit 1248 performs fast Fourier transform on the sensing signal digitally converted by the analog-to-digital conversion unit 1246 and converts each of the sensing signals from a time domain to a frequency domain And obtains the amplitudes of the frequency component and the frequency component, and provides the amplitude to the touch determination unit 126.
  • by converting the sensing in the time domain into the sensing in the frequency domain it is very useful for digital signal processing.
  • the touch determination unit 2126 determines the touch coordinates of the finger, the touch coordinates of the stylus pen, and the pressure information of the stylus pen based on the variation amount between the frequency amplitudes of the fast Fourier-transformed sensing signal on the basis of the frequency amplitude of the driving signal. Identify one or more.
  • the touch controller 2128 controls the operation of the touch driver 2122 such that driving signals having different frequency components are simultaneously supplied to the driving electrodes.
  • the touch controller 2128 transmits information about the frequency of the driving signal to the analog-to-digital converter 1246 so that the analog-to-digital converter 1246 converts the frequency of the driving signal to a frequency faster than the frequency of the driving signal to provide.
  • the touch sensing controller 2120 further includes one or more memory devices (not shown) for storing the measured size and associated parameters, and a microprocessor (not shown) for performing the necessary computation and control functions .
  • touch sensing controller 2120 and / or the touch sensing device 2100 may include one or more application-specific integrated circuits (ASICs), ASSPs (application-specific standard product) or the like.
  • ASICs application-specific integrated circuits
  • ASSPs application-specific standard product
  • the first input (0) of the transmit muxes and the drive electrodes are coupled together and the first input (0) of the receive muxes, And the reception sensing unit 1244 are connected to each other so that the touch coordinates of the finger, the first axis coordinate of the stylus pen, and the pressure information of the stylus pen are sensed.
  • the sensing electrodes RX0, RX1, RX2, and RX3 are arranged along the X-axis, the first axis coordinate of the stylus pen is the X coordinate.
  • the second input terminal 1 of the transmission muxes and the driving electrode are connected to each other and the second input terminal 1 of the reception muxes
  • the reception sensing unit 1244 is connected to each other so that the second axis coordinates of the stylus pen and the pressure information of the stylus pen are sensed.
  • the driving electrodes TX0, TX1, TX2, and TX3 are arranged along the Y-axis, the second axis coordinate of the stylus pen is the Y coordinate.
  • the touch sensing controller 2120 outputs a plurality of driving signals having different frequency components to the touch screen panel 2110, and the plurality of sensing signals received from the touch screen panel 2110
  • the finger touch recognition and the pen touch recognition can be realized at the same time by determining at least one of the touch coordinates of the finger and the touch coordinates of the stylus pen based on the signals.
  • FIG. 21 is a flowchart for explaining a touch coordinate recognition method in which the finger and the stylus pen are individually recognized in the touch sensing apparatus shown in FIGS. 20A and 20B.
  • the MUX is set to 0 (step S100). That is, the first transmission input terminal 0 and the driving electrodes TX0, TX1, TX2, and TX3 of the transmission muxes included in the transmission mux 1224 are connected to each other, The first reception input terminal (0) of the reception muxes and the sensing electrodes (RX0, RX1, RX2, RX3) are connected to each other.
  • the driving signals are transmitted to the driving electrodes TX0, TX1, TX2, and TX3, and the sensing signals are received through the sensing electrodes RX0, RX1, RX2, and RX3 (step S102).
  • the sensing signals are subjected to FFT processing to check whether a pen frequency component is detected (step S104).
  • the pen frequency component includes pen X-axis position information (for example, a fifth frequency component f4) and pen pressure information (e.g., a sixth frequency component f5).
  • step S104 If it is checked in step S104 that the pen frequency components f4 and f5 are sensed, the pen position information (for example, the fifth frequency component f4) is stored and the pen pressure information (for example, 6 frequency component f5) (step S106).
  • the pen position information for example, the fifth frequency component f4
  • the pen pressure information for example, 6 frequency component f5
  • the MUX is set to 1 (step S108). That is, the second transmission input terminal 1 and the driving electrodes TX0, TX1, TX2, and TX3 of the transmission muxes included in the transmission mux 1224 are connected to each other, The second reception input terminal 1 of the reception muxes and the sensing electrodes RX0, RX1, RX2 and RX3 are connected to each other.
  • the sensing signals received through the sensing electrodes RX0, RX1, RX2 and RX3 are FFT-processed to check whether the pen frequency components f4 and f5 are sensed (step S110).
  • step S110 If it is checked in step S110 that the pen frequency components f4 and f5 are sensed, the pen Y-axis position information f4 is stored and the pen pressure information f5 is stored (step S112).
  • pen coordinate (X, Y) and pen pressure information are reported (step S114).
  • the pen coordinate (X, Y) is the pen X-axis position information f4 stored in step S106 and the pen Y-axis position information f4 stored in step S112.
  • the pressure information f5 of the pen may be the pressure information f5 of the pen stored in step S106 or the pressure information f5 of the pen stored in step S112.
  • step S116 After setting the mux to 0 (step S116), the process returns to step S104. That is, the first transmission input terminal 0 and the driving electrodes TX0, TX1, TX2, and TX3 of the transmission muxes included in the transmission mux 1224 are connected to each other, The first reception input terminal (0) of the reception muxes and the sensing electrodes (RX0, RX1, RX2, RX3) are connected to each other, and then the process returns to step S104.
  • step S104 If it is determined in step S104 that the pen frequency components f4 and f5 are not sensed, RX sensing (FFT processing) is performed to check whether the transmission frequency components f0 to f3 are sensed (step S120).
  • RX sensing FFT processing
  • step S120 If it is checked in step S120 that the transmission frequency components f0 to f3 are not sensed, the process returns to step S102. If it is checked in step S120 that the transmission frequency components f0 to f3 are sensed, the touch coordinates of the finger are stored 122 , And reports the stored finger coordinates (step S124).
  • step S126 After reporting the finger coordinates in step S124 or when it is checked in step SS120 that the transmission frequency components f0 to f3 are not sensed, it is checked whether or not the button sensing frequency component f6 is sensed (step S126).
  • step S126 If it is checked in step S126 that the button sensing frequency component f6 is sensed, a function according to the button on / off is set based on the button sensing signal corresponding to the button sensing frequency component f6 in step S128.
  • step S126 it is checked whether the button sensing frequency component f6 is not sensed or after step S128, whether or not the tilt sensing frequency component f7 is sensed is checked (step S130).
  • the inclination angle of the pen is calculated based on the tilt sensing signal corresponding to the tilt sensing frequency component f7 (step S132).
  • the line characteristic or the thickness function is set based on the inclination angle of the pen (step S134), and the process returns to step S102.
  • the characteristic of the line may mean whether the drawn line is a characteristic of a line by a fountain pen, a characteristic of a line by a crayon, and a characteristic of a line by a pencil.
  • the thickness of the line may be indicated by a thin line, a medium-thick line, or a thick line depending on the inclination angle.
  • FIG. 22 is a flowchart for explaining a touch coordinate recognition method in which the finger and the stylus pen are simultaneously recognized in the touch sensing apparatus shown in FIGS. 20A and 20B.
  • the MUX is set to 0 (step S200). That is, the first transmission input terminal 0 and the driving electrodes TX0, TX1, TX2, and TX3 of the transmission muxes included in the transmission mux 1224 are connected to each other, The first reception input terminal (0) of the reception muxes and the sensing electrodes (RX0, RX1, RX2, RX3) are connected to each other.
  • the driving signals are transmitted to the driving electrodes TX0, TX1, TX2, and TX3, and the sensing signals are received through the sensing electrodes RX0, RX1, RX2, and RX3 (step S202).
  • the sensing signals are FFT-processed to check whether the pen frequency components f0 to f5 are sensed (step S204).
  • step S204 If it is determined in step S204 that the pen frequency components f0 to f5 are not sensed, the flow returns to step S202.
  • step S204 If it is checked in step S204 that the pen frequency components f0 to f5 are sensed, the pen X-axis position information f4 is stored and the pen pressure information f5 is stored (step S206).
  • the MUX is set to 1 (step S208). That is, the second transmission input terminal 1 and the driving electrodes TX0, TX1, TX2, and TX3 of the transmission muxes included in the transmission mux 1224 are connected to each other, The second reception input terminal 1 of the reception muxes and the sensing electrodes RX0, RX1, RX2 and RX3 are connected to each other.
  • the sensing signals received through the sensing electrodes RX0, RX1, RX2 and RX3 are FFT-processed to check whether the pen frequency components f4 and f5 are sensed (step S210).
  • step S210 If it is checked in step S210 whether the pen frequency components f4 and f5 are sensed, the pen Y-axis position information f4 is stored and the pen pressure information f5 is stored (step S212).
  • finger coordinate (X, Y) information is the pen X-axis coordinate stored in step S206 and the pen Y-axis coordinate stored in step S212.
  • the pen pressure information may be the pressure information f5 of the pen stored in step S206 or the pressure information f5 of the pen stored in step S212.
  • step S216 After performing step S214, it is checked whether or not the button sensing frequency component f6 is sensed (step S216).
  • step S216 If it is checked in step S216 that the button sensing frequency component f6 is sensed, a function according to the button on / off is set based on the button sensing signal corresponding to the button sensing frequency component f6 (step S218).
  • step S216 it is checked whether the button detection frequency component f6 is not detected or after step S218, whether or not the tilt detection frequency component f7 is sensed is checked (step S220).
  • the inclination angle of the pen is calculated based on the tilt sensing signal corresponding to the tilt sensing frequency component f7 (step S222).
  • step S224 the line characteristic or the thickness function is set based on the inclination angle of the pen (step S224), and then the process returns to step S200.
  • FIG. 23 is a schematic diagram for explaining a stylus pen 3200 according to an embodiment of the present invention.
  • a stylus pen includes a pen body 3110, a multi-frequency output unit 3120, a first buffer 3130, a second buffer 3140, a stylus tip 3150, A first contact electrode 3160, a second contact electrode 3170, a receiver 3180, a battery 3185, and a controller 3190.
  • the pen body 3110 is made of a conductive material, wholly or partly, and has a rod shape.
  • a stylus tip 3150 is connected to the end of the pen body 3110 in a protruding manner.
  • the multiple frequency output 3120 is disposed within the pen body 3110 to provide a finger frequency signal to the first buffer 3130 and a tip frequency signal to the second buffer 3140.
  • the finger frequency signal may be a pulse file.
  • the tip frequency signal may be a sinusoidal file or a pulse file.
  • the multi-frequency output unit 3120 provides a tip frequency signal to the stylus tip 3150 via the first buffer 3130 and supplies the tip frequency signal to the first contact electrode 3160 via the second buffer 3140 Finger frequency signal.
  • the tip frequency signal may be output under the control of the controller 3190 after the finger frequency signal is output.
  • the tip frequency signal is changed to a sensing signal and provided to an external lead-out circuit (not shown).
  • the lead-out circuit may be mounted on a touch screen panel (not shown). The lead-out circuit calculates touch coordinates of the stylus tip 3150 based on the sensing signal.
  • the first buffer 3130 is connected between the multi-frequency output unit 3120 and the stylus tip 3150 and provides the tip frequency signal output from the multi-frequency output unit 3120 to the stylus tip 3150.
  • the second buffer 3140 provides a finger frequency signal to the first contact electrode 3160 that is connected between the multiple frequency output unit 3120 and the pen body 3110 and is output from the multiple frequency output unit 3120.
  • the stylus tip 3150 is disposed at the end of the pen body 3110 to receive the tip frequency signal.
  • a first contact electrode 3160 is disposed on some side of the pen body 3110 to receive a finger frequency signal.
  • the second contact electrode 3170 is spaced apart from the first contact electrode 3160 and disposed on another portion of the side of the pen body 3110 and receives a finger frequency signal from the first contact electrode 3160 via the finger.
  • the receiver 3180 is connected to the second contact electrode 3170 and receives the finger frequency signal through the second contact electrode 3170 and provides it to the controller 3190.
  • the battery 3185 includes various electronic components such as a multi-frequency output unit 3120, a first buffer 3130, a second buffer 3140, a stylus tip 3150, Provides a power source for operation of the electrode 3160, the second contact electrode 3170, the receiver 3180 and the controller 3190.
  • a controller 3190 is disposed in the pen body 3110 and controls the multiple frequency output unit 3120 by determining the frequency of the finger frequency signal and the frequency of the tip frequency signal. Specifically, the controller 3190 determines that the finger frequency signal is not transmitted through the first contact electrode 3160 to the second contact electrode 3170, and determines that the stylus pen is in the untouched state. On the other hand, if it is checked that the finger frequency signal is transmitted through the first contact electrode 3160 to the second contact electrode 3170, the controller 3190 determines the touch state of the stylus pen and outputs the output of the tip frequency signal to the multi- And requests it to the output unit 3120.
  • FIG. 24A is a diagram illustrating a signal flow when the stylus pen shown in FIG. 23 is not used
  • FIG. 24B is a diagram illustrating a signal flow when the stylus pen shown in FIG. 23 is used.
  • the multi-frequency output unit 3120 outputs the finger frequency signal to the first contact electrode 3160 via the first buffer 3130, but no finger frequency signal is received at the receiver 3180.
  • the stylus pen judges that it is in the currently untouched state.
  • FIG. 24B When a stylus pen is used, as shown in Fig. 24B, there is a finger of the user in the pen body 3110.
  • Fig. A conductive path is formed between the first contact electrode 3160 and the second contact electrode 3170 so that a finger frequency signal output from the first contact electrode 3160 is transmitted to the second contact electrode 3170.
  • the finger frequency signal delivered to the second contact electrode 3170 is delivered to the receiver 3180 and the receiver 3180 provides a finger frequency signal to the controller 3190.
  • the stylus pen judges that the stylus pen is currently in the touch state.
  • FIG. 25 is a waveform diagram for explaining driving signals of the stylus pen shown in Fig.
  • a predetermined period of a finger frequency signal is output through the first contact electrode 3160.
  • the finger frequency signal may be continuously output with a certain period.
  • the tip frequency signal output through the stylus tip remains inactive. That is, the tip frequency signal is not output through the stylus tip.
  • the tip frequency signal output through the stylus tip remains active. That is, the tip frequency signal has a certain level and is outputted through the stylus tip.
  • the second contact electrode 3170 does not receive the finger frequency signal. Thereby, the tip frequency signal applied to the stylus pen is switched to the inactive state. That is, the tip frequency signal is not outputted.
  • 26 is a flowchart for explaining the driving method of the stylus pen shown in Fig.
  • the multi-frequency output unit 3120 generates a finger frequency signal (step S3110).
  • the multi-frequency output unit 3120 provides a finger frequency signal to the first contact electrode 3160 via the second buffer 3140 (step S3120).
  • the controller 3190 checks whether a finger frequency signal is received via the second contact electrode 3170 via the receiver 3180 (step S3130).
  • step S3130 If it is determined in step S3130 that the finger frequency signal is not received via the second contact electrode 3170 via the receiver 3180, the controller 3190 determines that the stylus pen is in the untouched state, and then returns to step S3110 Step S3140).
  • step S3130 If it is checked in step S3130 that the finger frequency signal is received via the second contact electrode 3170 via the receiver 3180, the controller 3190 determines that the stylus pen is in a touch state (step S3150).
  • step S3150 the multi-frequency output unit 3120 generates a tip frequency signal (step S3160).
  • the multi-frequency output unit 3120 provides the tip frequency signal to the stylus tip 3150 via the first buffer 3130 and then feeds back the signal to the step S3110 (step S3170).
  • the power consumption of the stylus pen can be reduced by controlling whether the tip frequency signal output from the stylus pen is output when the stylus pen is used and when it is not used.
  • touch screen panel 200 active stylus pen
  • conductive pen case 220 stylus tip
  • Gyro sensor 640 Erasing member
  • touch sensing device 2120 touch sensing controller
  • transmission signal generating unit 1224 transmission mux unit
  • reception mux part 1244 reception sensing part
  • Tip electrode 2206 Pressure sensor
  • Ring electrode 2208 Frequency signal generator
  • button processing section 2260 pen control section
  • Waveform driving part 2282 Fifth frequency signal generator
  • first amplification unit 2294 second amplification unit
  • Multi-frequency output unit 3150 Stylus tip

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Abstract

스타일러스 펜, 이를 갖는 터치 센싱 시스템, 이에 채용되는 터치 센싱 콘트롤러 및 이를 이용한 터치 센싱 방법이 개시된다. 스타일러스 펜은 도전성 재질의 도전성 펜 케이스, 스타일러스 팁 및 신호 공급부를 포함한다. 상기 스타일러스 팁은 상기 도전성 펜 케이스의 일단에 연결된다. 상기 신호 공급부는 상기 스타일러스 팁에 펜 구동신호를 제공하고, 상기 도전성 펜 케이스에 팜 리젝션신호를 제공한다. 이에 따라, 스타일러스 팁에 인가되는 펜 구동신호와는 다른 팜 리젝션신호를 도전성 펜 케이스에 인가하므로써, 팜 레젝션 기능을 달성할 수 있다.

Description

스타일러스 펜, 터치 센싱 시스템, 터치 센싱 콘트롤러 및 터치 센싱 방법
본 발명은 스타일러스 펜, 이를 갖는 터치 센싱 시스템, 이에 채용되는 터치 센싱 콘트롤러 및 이를 이용한 터치 센싱 방법에 관한 것이다.
휴대전화, 태블릿 PC, 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.
터치스크린 패널은 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 터치스크린 패널에 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 터치스크린 패널 사이의 캐패시턴스의 변화를 이용하여 터치유무가 판단될 수 있다.
또한, 미국공개특허 2013-0106720호 등에 기재되어 있는 바와 같이, 터치 센싱부가 펜을 감지할 수 있도록 펜 전압을 출력하는 액티브펜이 이용되는 경우, 정전용량 방식을 이용하는 터치스크린 패널을 이용하여, 손가락 및 액티브펜에 의해, 터치유무가 판단될 수 있다.
또한, 한국공개특허 10-2014-0022222호 등에 기재되어 있는 바와 같이, 터치스크린 패널로부터 터치구동전압이 수신되면, 무선으로 펜신호를 출력하는 스타일러스 펜이 이용되는 경우, 상기 터치스크린 패널이 구비된 표시장치는 상기 펜신호를 수신하여, 상기 터치스크린 패널에서 상기 스타일러스 펜이 터치된 위치를 판단한다.
상기 스타일러스 펜에 의한 터치유무를 판단하는 표시장치에서, 상기 터치스크린 패널은, 사용자의 손가락에 의한 터치 유무의 판단에도 이용될 수 있다.
상기 스타일러스 펜을 사용하는 사용자는, 필기 습관 상, 손의 측면을 상기 터치스크린 패널에 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 안 된다. 이 경우, 종래의 표시장치는, 상기 터치영역을 터치로 인식하지 않기 위해, 팜 리젝션(Palm Rejection) 기능을 수행한다.
도 1은 일반적인 스타일러스 펜에 의해 터치스크린 패널 상에서 발생되는 팜 터치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 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.
하지만, 사용자가 스타일러스 펜을 잡는 습관에 의해, 스타일러스 펜이 사용될 때, 사용자의 손의 측면이 터치스크린 패널에 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 있다. 이에 따라, 스타일러스 펜에 의한 터치영역 이외에 의도되지 않은 터치영역이 검출될 수 있다.
<선행기술문헌>
<특허문헌>
(특허문헌 0001) 한국공개특허 제2016-0042236호
(특허문헌 0002) 미국공개특허 제2013-0106720호
(특허문헌 0003) 한국공개특허 제2014-0022222호
(특허문헌 0004) 한국공개특허 제2012-0095376호
(특허문헌 0005) 한국공개특허 제2011-0134886호
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 펜 구동신호와는 다른 팜 리젝션신호를 제공하여 팜 리젝션 기능을 실현하는 스타일러스 펜, 이를 갖는 터치 센싱 시스템 및 이를 이용한 터치 센싱 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 핑거 터치 인식과 펜 터치 인식을 동시에 실현할 수 있고, 스타일러스 펜들의 멀티 터치 인식을 실현할 수 있는 터치 센싱 시스템 및 이에 채용되는 터치 센싱 콘트롤러 및 스타일러스 펜을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 스타일러스 펜의 사용시와 미사용시를 구분하여 스타일러스 펜의 구동을 위한 신호의 출력을 제어하므로써 소비전력 절감 기능을 갖는 스타일러스 펜 및 이의 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 스타일러스 펜은, 도전성 재질의 도전성 펜 케이스; 상기 도전성 펜 케이스의 일단에 연결된 스타일러스 팁; 및 상기 스타일러스 팁에 펜 구동신호를 제공하고, 상기 도전성 펜 케이스에 팜 리젝션신호를 제공하는 신호 공급부를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 센싱 시스템은, 도전성 재질의 도전성 펜 케이스와, 상기 도전성 펜 케이스의 일단에 연결된 스타일러스 팁과, 상기 스타일러스 팁에 펜 구동신호를 제공하고, 상기 도전성 펜 케이스에 팜 리젝션신호를 제공하는 신호 공급부를 포함하는 스타일러스 펜; 상기 펜 구동신호와 상기 팜 리젝션신호를 전달하는 구동 라인과 상기 구동 라인에서 유기되는 센싱신호를 전달하는 센싱 라인을 포함하는 터치 스크린 패널; 및 상기 센싱 라인으로부터 제공되는 상기 센싱신호에서 상기 펜 구동신호에 대응하는 제1 신호와 상기 팜 리젝션신호에 대응하는 제2 신호를 분류하고, 상기 제2 신호에 기인된 터치는 무시하고 상기 제1 신호를 근거로 터치 좌표를 연산하는 리드아웃 회로를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 센싱 방법은, 펜 구동신호와 팜 리젝션신호를 생성하는 단계; 상기 펜 구동신호를 스타일러스 팁에 제공하는 단계; 상기 팜 리젝션신호를 도전성 펜 케이스에 인가하는 단계; 상기 펜 구동신호와 상기 팜 리젝션신호를 전달하는 구동라인에서 유기되는 센싱신호를 센싱라인을 통해 검출하는 단계; 상기 센싱신호에서 상기 펜 구동신호에 대응하는 제1 신호와 상기 팜 리젝션신호에 대응하는 제2 신호를 분류하는 단계; 및 상기 제2 신호에 기인된 터치는 무시하고 상기 제1 신호를 근거로 터치 좌표를 연산하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 센싱 시스템은, 복수의 구동전극들과 복수의 센싱전극들을 포함하는 터치 스크린 패널; 스타일러스 펜의 위치, 스타일러스 펜의 압력 및 스타일러스 펜의 틸트를 감지하기 위해 설정된 펜 주파수 신호를 상기 터치 스크린 패널에 제공하는 스타일러스 펜; 및 서로 다른 주파수성분을 갖는 복수의 구동신호들을 상기 터치 스크린 패널에 출력하고, 상기 터치 스크린 패널에서 수신되는 복수의 센싱신호들을 근거로 핑거의 터치좌표 및 상기 스타일러스 펜의 터치좌표 중 적어도 하나 이상을 판별하는 터치 센싱 콘트롤러를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 터치 센싱 콘트롤러는, 스타일러스 펜의 위치, 스타일러스 펜의 압력 및 스타일러스 펜의 틸트를 감지하기 위해 설정된 펜 주파수 신호를 출력하는 스타일러스 펜에 접촉되는 터치 스크린 패널의 구동전극들에 연결되고, 상기 구동전극들에 상기 구동신호들을 출력하는 터치 구동부; 상기 터치 스크린 패널의 센싱전극들에 연결되고, 상기 센싱전극들을 통해 상기 센싱신호들을 수신하는 터치 센싱부; 및 상기 센싱신호들을 근거로 핑거의 터치좌표 및 상기 스타일러스 펜의 터치좌표 중 적어도 하나 이상을 판별하는 터치 판별부를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 스타일러스 펜은, 터치 스크린 패널에 접촉 가능한 팁 전극; 상기 터치 스크린 패널에 가해지는 상기 팁 전극의 압력을 측정하여 필압신호를 출력하는 필압 센서; 상기 필압신호를 근거로 압력감지 신호를 생성하고, 스타일러스 펜의 위치를 감지하기 위해 설정된 위치감지 신호 및 스타일러스 펜의 틸트를 감지하기 위해 설정된 틸트감지 신호를 생성하는 주파수 신호 생성기; 상기 위치감지 신호와 상기 압력감지 신호를 믹싱하여 믹싱신호를 상기 팁 전극에 제공하는 믹서; 및 상기 팁전극 및 상기 필압 센서에서 일정 간격 이격되어 배치되고, 상기 틸트감지 신호를 제공받는 링 전극을 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 스타일러스 펜은 펜바디, 다중 주파수 출력부, 스타일러스 팁, 제1 접촉전극, 제2 접촉전극 및 콘트롤러를 포함한다. 상기 다중 주파수 출력부는 상기 펜바디 내에 배치되어, 핑거 주파수 신호 및 팁 주파수 신호를 출력한다. 상기 스타일러스 팁은 상기 펜바디의 종단부에 배치되어, 상기 팁 주파수 신호를 수신한다. 상기 제1 접촉전극은 상기 펜바디의 일부 측면에 배치되어, 상기 핑거 주파수 신호를 수신한다. 상기 제2 접촉전극은 상기 제1 접촉전극에서 이격되어 상기 펜바디의 다른 일부 측면에 배치되고, 핑거를 매개로 상기 제1 접촉전극으로부터 핑거 주파수 신호를 수신한다. 상기 콘트롤러는 (i) 상기 제2 접촉전극에 상기 제1 접촉전극을 통해 상기 핑거 주파수 신호가 전달되지 않은 것으로 체크되면 스타일러스 펜의 언터치 상태로 판단하고, (ii) 상기 제2 접촉전극에 상기 제1 접촉전극을 통해 상기 핑거 주파수 신호가 전달되는 것으로 체크되면 스타일러스 펜의 터치 상태로 판단하여, 상기 팁 주파수 신호의 출력을 상기 다중 주파수 출력부에 요청한다.
본 발명의 일실시예에 따른 스타일러스 펜의 구동 방법에 따르면, 핑거 주파수 신호를 생성한다. 이어, 펜바디의 일부 측면에 배치된 제1 접촉전극에 상기 핑거 주파수 신호를 제공한다. 이어, 상기 제1 접촉전극에서 이격된 제2 접촉전극에 상기 핑거 주파수 신호가 전달되지 않은 것으로 체크되면, 스타일러스 펜의 언터치 상태로 판단한다. 이어, 상기 제2 접촉전극에 상기 제1 접촉전극을 통해 상기 핑거 주파수 신호가 전달되는 것으로 체크되면, 스타일러스 펜의 터치 상태로 판단하여 팁 주파수 신호를 생성한다. 이어, 상기 팁 주파수 신호를 상기 펜바디의 종단부에 배치된 스타일러스 팁에 출력한다.
이러한 본 발명의 실시예에 의하면, 스타일러스 팁에 인가되는 펜 구동신호와는 다른 팜 리젝션신호를 도전성 펜 케이스에 인가한다. 상기 팜 리젝션신호는 사용자의 손을 경유하여 터치 스크린 패널에 제공되고, 리드아웃 회로에서는 센싱라인을 통해 검출되는 센싱신호에서 상기 펜 구동신호에 대응하는 제1 신호와 상기 팜 리젝션신호에 대응하는 제2 신호를 분류한다. 터치 좌표를 연산할 때, 상기 제2 신호에 기인된 터치는 무시하고, 상기 제1 신호를 근거로 터치좌표를 연산함으로써, 팜 레젝션 기능을 달성할 수 있다.
또한, 서로 다른 주파수성분을 갖는 복수의 구동신호들을 상기 터치 스크린 패널에 출력하고, 상기 터치 스크린 패널에서 수신되는 복수의 센싱신호들을 근거로 핑거의 터치좌표 및 상기 스타일러스 펜의 터치좌표 중 적어도 하나 이상을 판별하므로써, 핑거 터치 인식과 펜 터치 인식을 동시에 실현할 수 있다. 또한, 터치 스크린 패널에 인가되는 구동신호의 주파수와는 다르게 스타일러스 펜의 위치와 스타일러스 펜의 압력을 감지하기 위해 펜 주파수 신호의 주파수를 설정하여 상기 터치 스크린 패널에 인가하도록 스타일러스 펜을 설계하므로써, 복수의 스타일러스 펜을 하나의 터치 스크린 패널에서 사용할 수 있다.
또한, 스타일러스 펜의 사용시와 미사용시를 구분하여 스타일러스 펜에서 출력되는 팁 주파수 신호의 출력을 제어하므로써 소비전력을 절감시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 스타일러스 펜에 의해 터치스크린 패널 상에서 발생되는 팜 터치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스타일러스 펜에 의해 터치스크린 패널 상에서 발생되는 팜 리젝션을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜을 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜을 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 5는 터치스크린 패널상의 신호들의 특성을 설명하기 위한 주파수 대 전압 곡선이다.
도 6은 팜 영역에 대응하는 주파수 추출을 설명하기 위한 주파수 스펙트럼들이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜을 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜을 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 9은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 센싱 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
도 10는 도 9에 도시된 터치 센싱 장치에 의한 터치 좌표 판별을 설명하기 위한 구성도이다.
도 11a는 도 9에 도시된 스타일러스 펜의 외관을 설명하기 위한 개략도이고, 도 11b는 도 9에 도시된 스타일러스 펜을 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 12a와 4b는 도 11a에 도시된 스타일러스 펜이 터치 패널을 터치함에 따라 스타일러스 펜의 방향들 각각을 설명하기 위한 도면들이다.
도 13는 도 9에 도시된 스타일러스 펜을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 14은 도 9에 도시된 스타일러스 펜에서 출력되는 위치감지 신호와 압력감지 신호의 예를 설명하기 위한 파형도들이다.
도 15은 도 9에 도시된 스타일러스 펜의 일례를 설명하기 위한 회로도이다.
도 16은 도 9에 도시된 스타일러스 펜의 다른 예를 설명하기 위한 회로도이다.
도 17a는 핑거에 의한 터치를 설명하기 위한 터치 패널의 개략도이고, 도 17b는 핑거 터치에 의한 센싱신호의 주파수 스펙트럼 분석을 통해 터치 좌표 인식을 설명하기 위한 파형도이다.
도 18a는 스타일러스 펜에 의한 터치를 설명하기 위한 터치 패널의 개략도이고, 도 18b는 스타일러스 펜에 의한 센싱신호의 주파수 스펙트럼 분석을 통해 터치 좌표 인식을 설명하기 위한 파형도이다.
도 19a는 핑거와 스타일러스 펜에 의한 터치를 설명하기 위한 터치 패널의 개략도이고, 도 19b는 핑거와 스타일러스 펜에 의한 센싱신호의 주파수 스펙트럼 분석을 통해 터치 좌표 인식을 설명하기 위한 파형도이다.
도 20a 및 도 20b는 핑거와 스타일러스 펜의 터치좌표 인식을 설명하기 위한 터치 센싱 장치의 구성도들이다.
도 21은 도 20a 및 도 20b에 도시된 터치 센싱 장치에서 핑거와 스타일러스 펜을 개별적으로 인식한 터치 좌표 인식 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 22는 도 20a 및 도 20b에 도시된 터치 센싱 장치에서 핑거와 스타일러스 펜을 동시에 인식한 터치 좌표 인식 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 스타일러스 펜을 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 24a는 도 23에 도시된 스타일러스 펜의 미사용시 신호 흐름을 설명하기 위한 구성도이다.
도 24b는 도 23에 도시된 스타일러스 펜의 사용시 신호 흐름을 설명하기 위한 구성도이다.
도 25은 도 23에 도시된 스타일러스 펜의 구동 신호들을 설명하기 위한 파형도이다.
도 26는 도 23에 도시된 스타일러스 펜의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 스타일러스 펜(200)에 의해 터치스크린 패널(100) 상에서 발생되는 팜 리젝션(palm rejection)을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2를 참조하면, 정전용량 방식을 이용하는 터치스크린 패널(100)이 구비된 터치 센싱 시스템은, 사람의 몸이나 전도성 물질이 상기 터치스크린 패널(100)의 터치센서에 접촉할 경우, 캐패시턴스의 변화를 감지하여 터치유무 또는 터치좌표를 연산한다. 도 2에서 터치스크린 패널(100)은 아래층에 복수의 TX 전극들이 배치되고, 윗층에 복수의 RX 전극들이 배치된 예를 도시하였으나, 아래층에 복수의 RX 전극들이 배치되고, 윗층에 복수의 TX 전극들이 배치될 수도 있고, TX 전극들과 RX 전극들은 동일한 층에 배치될 수도 있다.
본 발명의 실시예에서 개시되는 정전용량식 터치스크린 패널(100)은 터치 위치를 감지하는 감지 장치에 탑재되어 다양한 제품에 탑재되어 응용될 수 있다. 현재 터치스크린 방식의 제품은 폭넓은 분야에서 사용되고 있고, 공간상의 이점으로 빠르게 버튼 방식의 기기들을 대체하고 있다. 가장 폭발적인 수요는 역시 휴대폰 분야라고 할 수 있다. 특히 휴대폰에서는 그 편의성뿐만 아니라 단말의 크기가 민감한 분야라서 별도의 키를 마련하지 않거나 키를 최소화하는 터치 폰 방식이 요즘 크게 각광을 받고 있는 것이 주지의 사실이다. 따라서 본 발명의 실시예에서 개시되는 정전용량식 터치스크린 패널(100)이 탑재된 감지장치는 휴대폰에 채용할 수 있음을 물론이고, 터치스크린을 채용한 TV, 은행의 현금 입출납을 자동적으로 대행하는 ATM기, 엘리베이터, 지하철 등에서 사용되는 티켓 발급기, PMP, e-book 단말기, 네비게이션 등에 폭넓게 사용될 수 있다. 이 외에도 사용자 인터페이스가 필요한 모든 분야에서 터치스크린은 빠르게 기존의 버튼식 인터페이스를 대체해가고 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 터치 센싱 시스템은 스타일러스 펜(200)이 터치스크린 패널(100)에 근접 또는 접촉함에 따라 감지되는 센싱신호를 이용하여, 상기 스타일러스 펜(200)에 의한 터치좌표를 연산한다. 이를 위해, 본 발명에 따른 터치 센싱 시스템에서, 상기 스타일러스 펜(200)은 상기 터치스크린 패널(100)에 펜 구동신호를 공급한다. 상기 펜 구동신호는 터치스크린 패널(100)의 센싱라인을 경유하여 리드아웃 회로(readout circuit)(미도시)에 제공되어 터치좌표가 연산된다. 상기 펜 구동신호는 펜 센싱용 주파수(frequency for pen sensing)(f1)를 가질 수 있다.
또한, 상기 스타일러스 펜(200)은 팜 리젝션신호를 상기 스타일러스 펜(200)의 도전성 펜 케이스에 출력한다. 상기 팜 리젝션신호는 사용자의 손가락이나 손바닥 등을 경유하여 터치스크린 패널(100)에 제공된다. 상기 터치스크린 패널(100)에 제공된 상기 팜 리젝션신호는 터치스크린 패널(100)의 센싱라인을 경유하여 리드아웃 회로에 제공된다. 상기 팜 리젝션신호는 팜 리젝션 제거용 주파수(frequency for rejecting palm rejection)(f2)를 가질 수 있다.
터치좌표를 연산할 때, 상기 리드아웃 회로는 상기 팜 리젝션신호에 대응하는 터치영역은 무시하고 터치좌표를 연산한다.
상기 스타일러스 펜(200)의 구성요소들 중, 상기 펜 구동신호를 출력하기 위한 구성은 현재 공지되어 있는 다양한 형태로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 스타일러스 펜(200)의 기본적인 구조, 즉, 터치스크린 패널(100)에서 터치가 감지될 수 있도록 상기 펜 구동신호를 출력하기 위한 구조는, 다양한 공개기술문헌에 기재되어 있는 스타일러스 펜(200)의 구조 이외에도, 현재 공지되어 있는 다양한 형태로 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜(200)을 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜(200)은 도전성 펜 케이스(210), 스타일러스 팁(220) 및 신호 공급부(230)를 포함한다. 도 3에서 스타일러스 펜의 전원을 공급하는 배터리에 대한 도시는 생략한다.
상기 도전성 펜 케이스(210)는 전체적으로 또는 부분적으로 도전성 재질로 이루어져 막대 형상을 갖는다. 상기 도전성 펜 케이스(210)의 일단에는 상기 스타일러스 팁(220)이 돌출 형태로 연결된다.
상기 스타일러스 팁(220)은 상기 도전성 펜 케이스(210)의 일단에 연결된다.
상기 신호 공급부(230)는 상기 스타일러스 팁(220)에 펜 구동신호를 제공하고, 상기 도전성 펜 케이스(210)에 팜 리젝션신호를 제공한다. 상기 펜 구동신호와 상기 팜 리젝션신호는 동시에 출력될 수 있다. 상기 펜 구동신호는 센싱신호로 변경되어 외부의 리드아웃 회로(미도시)에 제공된다. 상기 리드아웃 회로는 터치스크린 패널(미도시)에 탑재될 수 있다. 상기 팜 리젝션신호는 사용자의 손 및 터치스크린 패널을 경유하여 상기 리드아웃 회로에 제공된다. 상기 리드아웃 회로는 상기 센싱신호를 근거로 상기 스타일러스 팁(220)의 터치 좌표를 연산하고, 상기 팜 리젝션신호에 기인된 터치는 무시한다.
본 실시예에서, 상기 펜 구동신호와 상기 팜 리젝션신호는 서로 다른 주파수를 가질 수 있다. 일례로, 상기 펜 구동신호는 제1 주파수를 갖고, 상기 팜 리젝션신호는 제2 주파수를 갖는다면, 상기 신호 공급부(230)는, 제1 버퍼(232), 제2 버퍼(234), 다중 주파수 출력부(236) 및 메인 콘트롤 유닛(238)을 포함할 수 있다.
상기 제1 버퍼(232)는 상기 다중 주파수 출력부(236)와 상기 스타일러스 팁(220) 사이에 연결된다.
상기 제2 버퍼(234)는 상기 다중 주파수 출력부(236)와 상기 도전성 펜 케이스(210) 사이에 연결된다.
상기 다중 주파수 출력부(236)는 상기 제1 버퍼(232)에 제1 주파수를 갖는 펜 구동신호를 출력하고, 상기 제2 버퍼(234)에 제2 주파수를 갖는 팜 리젝션신호를 출력한다. 이에 따라, 제1 주파수의 펜 구동신호는 상기 스타일러스 팁(220)에 제공되고, 제2 주파수의 팜 리젝션신호는 상기 도전성 펜 케이스(210)에 제공된다.
상기 메인 콘트롤 유닛(238)은 상기 도전성 펜 케이스(210) 내에 배치되고, 상기 제1 주파수 및 상기 제2 주파수를 결정하여 상기 다중 주파수 출력부(236)를 제어한다.
한편, 상기 펜 구동신호와 상기 팜 리젝션신호는 서로 다른 진폭을 가질 수도 있다. 상기 펜 구동신호와 상기 팜 리젝션신호는 진폭에 의해 서로 구별될 수 있으므로, 터치좌표를 연산할 때, 리드아웃 회로는 상기 팜 리젝션신호에 대응하는 터치영역은 무시하고 터치좌표를 연산할 수 있다.
한편, 상기 펜 구동신호와 상기 팜 리젝션신호는 서로 다른 위상을 가질 수 있다. 상기 펜 구동신호와 상기 팜 리젝션신호는 위상에 의해 서로 구별될 수 있으므로, 터치좌표를 연산할 때, 리드아웃 회로는 상기 팜 리젝션신호에 대응하는 터치영역은 무시하고 터치좌표를 연산할 수 있다.
동작시, 상기 신호 공급부(230)는 펜 구동신호와 팜 리젝션신호를 생성한다. 상기한 펜 구동신호와 팜 리젝션신호는 상기 다중 주파수 출력부(236)에서 서로 다른 주파수를 갖도록 생성될 수 있다. 서로 다른 주파수는 상기 메인 콘트롤 유닛(238)에 의해 결정될 수 있다.
이어, 상기 신호 공급부(230)는 상기 펜 구동신호를 스타일러스 팁에 인가하고, 상기 팜 리젝션신호를 도전성 펜 케이스에 인가한다. 상기 펜 구동신호는 상기 제1 버퍼(232)를 경유하여 인가될 수 있고, 상기 팜 리젝션신호는 상기 제2 버퍼(234)를 경유하여 인가될 수 있다.
이어, 터치스크린 패널 상에 배치될 수 있는 리드아웃 회로는 상기 펜 구동신호와 상기 팜 리젝션신호를 전달하는 구동라인에서 유기되는 센싱신호를 센싱라인을 통해 검출한다. 상기 구동라인이나 상기 센싱라인은 터치스크린 패널에 배치된다.
이어, 상기 리드아웃 회로는 상기 센싱신호에서 상기 펜 구동신호에 대응하는 제1 신호와 상기 팜 리젝션신호에 대응하는 제2 신호를 분류한다.
이어, 상기 리드아웃 회로는 상기 제2 신호에 기인된 터치는 무시하고 상기 제1 신호를 근거로 터치 좌표를 연산한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜을 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜(400)은 도전성 펜 케이스(210), 스타일러스 팁(220) 및 신호 공급부(430)를 포함한다. 도 4에서 스타일러스 펜의 전원을 공급하는 배터리에 대한 도시는 생략한다.
상기 도전성 펜 케이스(210) 및 상기 스타일러스 팁(220)은 도 3에 도시되었으므로 동일한 도면부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.
상기 신호 공급부(430)는 상기 스타일러스 팁(220)에 펜 구동신호를 제공하고, 상기 도전성 펜 케이스(210)에 팜 리젝션신호를 제공한다. 상기 펜 구동신호와 상기 팜 리젝션신호는 동시에 출력될 수 있다. 상기 펜 구동신호는 센싱신호로 변경되어 외부의 리드아웃 회로(미도시)에 제공된다. 상기 리드아웃 회로는 터치스크린 패널(미도시)에 탑재될 수 있다. 상기 팜 리젝션신호는 사용자의 손 및 터치스크린 패널을 경유하여 상기 리드아웃 회로에 제공된다. 상기 리드아웃 회로는 상기 센싱신호를 근거로 터치 좌표를 연산하고, 상기 팜 리젝션신호에 기인된 터치는 무시한다.
본 실시예에서, 상기 펜 구동신호와 상기 팜 리젝션신호는 서로 다른 주파수를 가질 수 있다. 일례로, 상기 펜 구동신호는 제1 주파수를 갖고, 상기 팜 리젝션신호는 제2 주파수를 갖는다면, 상기 신호 공급부(430)는, 제1 버퍼(232), 제2 버퍼(234), 다중 주파수 출력부(436), 자이로 센서(437) 및 메인 콘트롤 유닛(438)을 포함할 수 있다.
상기 제1 버퍼(232)는 상기 다중 주파수 출력부(436)와 상기 스타일러스 팁(220) 사이에 연결된다.
상기 제2 버퍼(234)는 상기 다중 주파수 출력부(436)와 상기 도전성 펜 케이스(210) 사이에 연결된다.
상기 다중 주파수 출력부(436)는 상기 제1 버퍼(232)에 상기 제1 주파수를 갖는 상기 펜 구동신호를 출력하고, 상기 제2 버퍼(234)에 상기 제2 주파수를 갖는 상기 팜 리젝션신호를 출력한다. 이에 따라, 제1 주파수의 펜 구동신호는 상기 스타일러스 팁(220)에 제공되고, 제2 주파수의 팜 리젝션신호는 상기 도전성 펜 케이스(210)에 제공된다.
상기 자이로 센서(437)는 상기 도전성 펜 케이스(210) 내에 배치되어 상기 스타일러스 펜(400)의 회전이나 틸트, 예를들어, 위로 움직이는 틸트 업(tilt up), 아래로 움직이는 틸트 다운(tilt down), 기울림 정도 등을 검출한다.
상기 메인 콘트롤 유닛(438)은 상기 도전성 펜 케이스(210) 내에 배치되고, 상기 제1 주파수 및 상기 제2 주파수를 결정하여 상기 다중 주파수 출력부(436)를 제어한다.
한편, 상기 펜 구동신호와 상기 팜 리젝션신호는 서로 다른 진폭을 가질 수 있다. 다른 한편, 상기 펜 구동신호와 상기 팜 리젝션신호는 서로 다른 위상을 가질 수 있다.
도 5는 터치스크린 패널상의 신호들의 특성을 설명하기 위한 주파수 대 전압 곡선이다.
도 5를 참조하면, 스타일러스 펜에서 100Hz의 주파수와 5.1볼트의 진폭을 갖는 구동주파수가 출력되면, 스타일러스 펜에서 가까운 손가락에서 검출되는 신호는 100Hz의 주파수와 대략 4.52볼트의 진폭을 갖는 신호가 검출되고, 스타일러스 펜에서 먼 손가락에서 검출되는 신호는 100Hz의 주파수와 대략 4.8볼트의 진폭을 갖는 신호가 검출된다.
한편, 스타일러스 펜에서 500Hz의 주파수와 5.1볼트의 진폭을 갖는 구동주파수가 출력되면, 스타일러스 펜에서 가까운 손가락에서 검출되는 신호는 500Hz의 주파수와 대략 4.3볼트의 진폭을 갖는 신호가 검출되고, 스타일러스 펜에서 먼 손가락에서 검출되는 신호는 500Hz의 주파수와 대략 4.45볼트의 진폭을 갖는 신호가 검출된다.
한편, 스타일러스 펜에서 1000Hz의 주파수와 5.1볼트의 진폭을 갖는 구동주파수가 출력되면, 스타일러스 펜에서 가까운 손가락에서 검출되는 신호는 1000Hz의 주파수와 대략 3.8볼트의 진폭을 갖는 신호가 검출되고, 스타일러스 펜에서 먼 손가락에서 검출되는 신호는 1000Hz의 주파수와 대략 3.7볼트의 진폭을 갖는 신호가 검출된다.
즉, 도 5를 통해 펜에서 발생하는 구동주파수는 펜에서 가까운 또는 먼 손가락에서 해당 주파수/위상에 대한 신호 센싱이 가능함을 알 수 있다. 비록 몸의 임피던스로 인한 진폭의 감쇠가 있지만, 전체적으로 일정하게 감쇠되기 때문에 리드아웃 회로에서 판별이 가능하다.
도 6은 팜 영역에 대응하는 주파수 추출을 설명하기 위한 주파수 스펙트럼들이다.
도 6을 참조하면, 스타일러스 펜이 사용되지 않은 상태(Base 상태)의 경우, 터치스크린 패널에서 f0, f1, f2, f3 및 f4 주파수를 갖는 신호들이 검출된다.
한편, 스타일러스 펜이 사용될 때 의도되지 않은 터치영역이 검출되는 상태(Touch 상태)의 경우, 터치스크린 패널에서 f0, f1, f2, f3, f4, f5 및 f6 주파수를 갖는 신호들이 검출된다. 이때, 스타일러스 펜이 사용되는 상태에서 검출되는 f1 주파수를 갖는 신호의 크기는 스타일러스 펜이 사용되지 않는 상태에서 검출되는 f1 주파수를 갖는 신호들의 크기 보다 작다.
또한, 스타일러스 펜이 사용되지 않는 경우에 비해 스타일러스 펜이 사용되는 경우, f5 및 f6의 주파수를 갖는 신호들이 추가적으로 더 검출된다.
스타일러스 펜이 사용되지 않은 상태의 주파수 스펙트럼에서 스타일러스 펜이 사용되는 상태의 주파수 스펙트럼을 감산하면 양의 f1 주파수, 음의 f5 주파수 및 음의 f6 주파수가 잔류하는 것을 확인할 수 있다. 여기서, 양의 f1 주파수를 갖는 신호는 손가락 및 손바닥을 경유하여 검출된 팜 리젝션 신호이고, 음의 f5 주파수를 갖는 신호 및 음의 f6 주파수를 갖는 신호는 스타일러스 펜의 사용에 따른 펜 구동신호이다. 특히, 음의 f5 주파수를 갖는 신호는 스타일러스 펜 터치 감도에 상응하는 신호이고, 음의 f6 주파수를 갖는 신호는 펜 필압 신호일 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜을 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 7를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜은 도전성 펜 케이스(210), 스타일러스 팁(220), 신호 공급부(630) 및 이레이징 부재(640)를 포함한다. 도 7에서 스타일러스 펜의 전원을 공급하는 배터리에 대한 도시는 생략한다.
상기 도전성 펜 케이스(210) 및 상기 스타일러스 팁(220)은 도 3에서 설명된 바 있으므로 동일한 도면부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.
상기 신호 공급부(630)는 상기 스타일러스 팁(220)에 펜 구동신호를 제공하고, 상기 도전성 펜 케이스(210)에 팜 리젝션신호를 제공한다. 상기 펜 구동신호와 상기 팜 리젝션신호는 동시에 출력될 수 있다. 상기 펜 구동신호는 센싱신호로 변경되어 외부의 리드아웃 회로(미도시)에 제공된다. 상기 리드아웃 회로는 터치스크린 패널(미도시)에 탑재될 수 있다. 상기 팜 리젝션신호는 사용자의 손 및 터치스크린 패널을 경유하여 상기 리드아웃 회로에 제공된다. 상기 리드아웃 회로는 상기 센싱신호를 근거로 터치 좌표를 연산하고, 상기 팜 리젝션신호에 기인된 터치는 무시한다.
본 실시예에서, 상기 펜 구동신호와 상기 팜 리젝션신호는 서로 다른 주파수를 가질 수 있다. 일례로, 상기 펜 구동신호는 제1 주파수를 갖고, 상기 팜 리젝션신호는 제2 주파수를 갖는다면, 상기 신호 공급부(630)는, 제1 버퍼(232), 제2 버퍼(234), 다중 주파수 출력부(636) 및 메인 콘트롤 유닛(638)을 포함할 수 있다.
상기 제1 버퍼(232)는 상기 다중 주파수 출력부(636)와 상기 스타일러스 팁(220) 사이에 연결된다.
상기 제2 버퍼(234)는 상기 다중 주파수 출력부(636)와 상기 도전성 펜 케이스(210) 사이에 연결된다.
상기 다중 주파수 출력부(636)는 상기 제1 버퍼(232)에 상기 제1 주파수를 갖는 상기 펜 구동신호를 출력하고, 상기 제2 버퍼(234)에 상기 제2 주파수를 갖는 상기 팜 리젝션신호를 출력한다.
펜의 기울림 신호가 검출되면, 상기 신호 공급부(630)는 상기 펜 구동신호와는 다른 신호를 상기 스타일러스 팁(220)에 인가한다. 상기한 펜의 기울림 신호는 다양한 방식으로 검출될 수 있다. 일례로, 상기 도전성 펜 케이스(210)의 일부 영역에 배치된 버튼의 조작을 근거로 검출될 수 있다. 예를들어, 필기를 하는 경우, 사용자는 손가락을 통해 상기한 버튼을 가압한 상태에서 필기를 수행하는 경우 펜의 기울림 신호는 검출되지 않는다. 하지만, 해당 버튼에 가압되지 않는 경우 기울림 신호가 검출될 수 있다.
상기 이레이징 부재(640)는 상기 스타일러스 팁(220)과는 반대 방향, 즉 마주하는 방향에 배치된다. 펜의 기울림 신호가 검출되면, 상기 신호 공급부(630)는 상기 이레이징 부재(640)에 제3 신호를 인가할 수 있다.
이에 따라, 상기 이레이징 부재(640)에 인가되는 제3 신호가 터치스크린 패널에서 검출되는 경우 해당 제3 신호에 대응하는 영역은 삭제 처리되도록 구현될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜을 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜(800)은 도전성 펜 케이스(210), 스타일러스 팁(220), 신호 공급부(830) 및 이레이징 부재(640)를 포함한다. 도 8에서 스타일러스 펜의 전원을 공급하는 배터리에 대한 도시는 생략한다.
상기 도전성 펜 케이스(210) 및 상기 스타일러스 팁(220)은 도 3에서 설명된 바 있으므로 동일한 도면부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.
상기 신호 공급부(830)는 상기 스타일러스 팁(220)에 펜 구동신호를 제공하고, 상기 도전성 펜 케이스(210)에 팜 리젝션신호를 제공한다. 상기 펜 구동신호와 상기 팜 리젝션신호는 동시에 출력될 수 있다. 상기 펜 구동신호는 센싱신호로 변경되어 외부의 리드아웃 회로(미도시)에 제공된다. 상기 리드아웃 회로는 터치스크린 패널에 탑재될 수 있다. 상기 팜 리젝션신호는 사용자의 손 및 터치스크린 패널을 경유하여 상기 리드아웃 회로에 제공된다. 상기 리드아웃 회로는 상기 센싱신호를 근거로 터치 좌표를 연산하고, 상기 팜 리젝션신호에 기인된 터치는 무시한다.
본 실시예에서, 상기 펜 구동신호와 상기 팜 리젝션신호는 서로 다른 주파수를 가질 수 있다. 일례로, 상기 펜 구동신호는 제1 주파수를 갖고, 상기 팜 리젝션신호는 제2 주파수를 갖는다면, 상기 신호 공급부(830)는, 제1 버퍼(232), 제2 버퍼(234), 다중 주파수 출력부(836), 자이로 센서(837) 및 메인 콘트롤 유닛(838)을 포함할 수 있다.
상기 제1 버퍼(232)는 상기 다중 주파수 출력부(836)와 상기 스타일러스 팁(220) 사이에 연결된다.
상기 제2 버퍼(234)는 상기 다중 주파수 출력부(836)와 상기 도전성 펜 케이스(234) 사이에 연결된다.
상기 다중 주파수 출력부(836)는 상기 제1 버퍼(232)에 상기 제1 주파수를 갖는 상기 펜 구동신호를 출력하고, 상기 제2 버퍼(234)에 상기 제2 주파수를 갖는 상기 팜 리젝션신호를 출력한다.
상기 자이로 센서(837)는 상기 도전성 펜 케이스(210) 내에 배치되어 상기 스타일러스 펜의 회전이나 틸트, 예를들어, 위로 움직이는 틸트 업(tilt up), 아래로 움직이는 틸트 다운(tilt down), 기울림 정도 등을 검출한다.
상기 자이로 센서(837)에 의해 펜의 기울림 신호가 검출되면, 상기 신호 공급부(830)는 상기 펜 구동신호와는 다른 신호를 상기 스타일러스 팁(220)에 인가한다.
상기 이레이징 부재(640)는 상기 스타일러스 팁(220)과는 반대 반향에 배치된다. 상기 자이로 센서(837)에 의해 펜의 기울림 신호가 검출되면, 상기 신호 공급부(830)는 상기 이레이징 부재(640)에 제3 신호를 인가할 수 있다.
이에 따라, 상기 이레이징 부재(640)에 인가되는 제3 신호가 터치스크린 패널에서 검출되는 경우 해당 제3 신호에 대응하는 영역은 삭제 처리되도록 구현될 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 스타일러스 팁에 인가되는 펜 구동신호와는 다른 팜 리젝션신호를 도전성 펜 케이스에 인가한다. 상기 팜 리젝션신호는 사용자의 손을 경유하여 터치스크린 패널에 제공되고, 리드아웃 회로에서는 센싱라인을 통해 검출되는 센싱신호에서 상기 펜 구동신호에 대응하는 제1 신호와 상기 팜 리젝션신호에 대응하는 제2 신호를 분류한다. 터치 좌표를 연산할 때, 상기 제2 신호에 기인된 터치는 무시하고, 상기 제1 신호를 근거로 터치좌표를 연산함으로써, 팜 레젝션 기능을 달성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 센싱 시스템을 설명하기 위한 개략도이다. 특히, 터치스크린 패널상에서 스타일러스 펜 및 핑거의 동시 사용을 설명하기 위한 개략도이다.
도 9를 참조하면, 터치 센싱 시스템은 터치 센싱 장치(2100) 및 스타일러스 펜(2200)을 포함하고, 사용자에 의한 핑거(2300)의 터치 동작이나 상기 스타일러스 펜(2200)의 터치 동작을 인식한다. 상기 터치 센싱 장치(2100)는 사용자의 핑거(2300)의 위치를 검출하여 핑거(2300)의 터치좌표를 판별하거나 상기 스타일러스 펜(2200)의 위치를 검출하여 상기 스타일러스 펜(2200)의 터치좌표를 판별한다. 상기 핑거(2300)의 터치좌표와 상기한 스타일러스 펜(2200)의 터치좌표는 동시에 검출될 수도 있다.
도 10은는 도 9에 도시된 터치 센싱 장치에 의한 터치 좌표 판별을 설명하기 위한 구성도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 복수의 구동신호들은 터치스크린 패널에 구비되는 서로 다른 구동전극들에 인가된다. 구동신호들 각각은 서로 다른 주파수성분을 갖는다. 이하에서, 설명의 편의를 위해 제1 구동신호(STX0), 제2 구동신호(STX1), 제3 구동신호(STX2) 및 제4 구동신호(STX3)가 터치스크린 패널에 인가되는 것을 예로 설명한다. 이에 따라, 제1 구동신호(STX0)는 제1 주파수성분(f0)를 갖고, 제2 구동신호(STX1)는 제2 주파수성분(f1)를 갖고, 제3 구동신호(STX2)는 제3 주파수성분(f2)를 갖고, 제4 구동신호(STX3)는 제4 주파수성분(f3)를 갖는다. 상기 제1 내지 제4 주파수성분들(f0, f1, f2, f3) 각각은 서로 다르다.
상기 터치스크린 패널의 센싱전극(RX)에는 구동신호들(STX0, STX1, STX2, STX3)에 대응하여 센싱된 센싱신호(SRX)가 수신된다. 상기 터치스크린 패널에 의해 센싱신호는 믹싱되지만 진폭은 구동신호들(STX0, STX1, STX2, STX3)에 비해 감쇄된다.
상기 센싱신호(SRX)는 증폭기에 의해 증폭된 후 고속푸리에 변환(fast Fourier transform; 이하, FFT) 처리 블럭에 제공된다. FFT 처리된 센싱신호들은 분해 및 해석되어 어느 위치에서 터치가 발생되었는지 좌표가 도출된다. 상기 증폭기나 FFT 처리 블럭은 상기 터치 센싱 장치(2100)에 구비되는 터치 센싱 콘트롤러에 구비될 수 있다.
도 11a는 도 9에 도시된 스타일러스 펜의 외관을 설명하기 위한 개략도이고, 도 11b는 도 9에 도시된 스타일러스 펜을 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 스타일러스 펜(2200)은 연필 형상의 도전성 케이스(2202), 상기 도전성 케이스(2202)의 일측에 연결된 팁 전극(2204), 상기 도전성 케이스(2202)와 상기 팁 전극(2204) 사이에 배치된 필압 센서(2206), 주파수 신호 생성기(2208), 믹서(2210) 및 상기 필압 센서(2206)에서 일정 간격 이격되어 배치된 링 전극(2209)을 포함한다. 본 실시예에서, 상기 필압 센서(2206)이 상기 링 전극(2209)보다 상기 팁 전극(2204)에 가깝게 구성된 것으로 도시하였으나, 상기 링 전극(2209)이 상기 필압 센서(2206)보다 상기 팁 전극(2204)에 가깝게 구성될 수도 있다.
상기 팁 전극(2204)은 터치스크린 패널에 접촉 가능한 형태를 갖는다.
상기 필압 센서(2206)는 상기 터치스크린 패널에 가해지는 상기 팁 전극(2204)의 압력을 측정하여 필압신호를 출력한다. 즉, 상기 필압 센서(2206)는 스타일러스 펜 본체의 단부에 돌출된 상기 팁 전극(2204)에 가해지는 압력에 따라 전기신호를 발생시킨다. 예를들어, 상기 필압 센서(2206)는 사용자의 필기 동작에 의해 상기 팁 전극(2204)에 가해지는 압력에 따라 전기신호를 발생시킨다. 이를 위하여, 상기 팁 전극(2204)은 필압 센서(2206)와 연결되어 상기 팁 전극(2204)에 발생되는 압력을 필압 센서(2206)로 전달할 수 있다.
상기 주파수 신호 생성기(2208)는 스타일러스 펜(2200)의 위치를 감지하기 위해 설정된 위치감지 신호(SPO)를 생성하고, 상기 필압신호를 근거로 스타일러스 펜의 필압을 측정하기 위해 설정된 압력감지 신호(SPR)를 생성하고, 스타일러스 펜의 버튼 온/오프를 측정하기 위해 설정된 버튼감지 신호(SPB)를 생성한다. 또한, 상기 주파수 신호 생성기(2208)는 스타일러스 펜의 틸트를 감지하기 위한 틸트감지 신호(SPT)를 생성한다. 본 실시예에서, 상기 틸트감지 신호(SPT)를 근거로 터치스크린 패널에 대한 스타일러스 펜의 경사 각도를 검출할 수 있다. 상기한 스타일러스 펜의 경사 각도는 터치스크린 패널에서 스타일러스 펜(2200)에 의해 드로잉되는 선의 굵기 표시 등에 활용될 수 있다.
이하, 본 명세서에서 설명의 편의를 위해 터치스크린 패널에는 4개의 구동전극들과 4개의 센싱전극들이 배치된 예가 설명된다. 이때, 상기 구동전극들 각각에는 제1 구동신호(STX0), 제2 구동신호(STX1), 제3 구동신호(STX2) 및 제4 구동신호(STX3)가 인가된다. 이에 따라, 상기 제1 구동신호(STX0)는 제1 주파수성분(f0)를 갖고, 상기 제2 구동신호(STX1)는 제2 주파수성분(f1)를 갖고, 상기 제3 구동신호(STX2)는 제3 주파수성분(f2)를 갖고, 상기 제4 구동신호(STX3)는 제4 주파수성분(f3)를 갖는다. 상기 제1 내지 제4 주파수성분들(f0, f1, f2, f3) 각각은 서로 다르다. 한편, 상기 위치감지 신호(SPO)는 제5 주파수성분(f4)를 갖고, 상기 압력감지 신호(SPR)는 제6 주파수성분(f5)를 가지며, 상기 버튼감지 신호(SPB)는 제7 주파수성분(f6)을 가지며, 상기 틸트감지 신호(SPT)는 제8 주파수성분(f7)를 갖는다. 여기서, 상기 위치감지 신호(SPO)의 제5 주파수성분(f4), 상기 압력감지 신호(SPR)의 제6 주파수성분(f5) 상기 버튼감지 신호(SPB)의 제7 주파수성분(f6) 및 상기 틸트감지 신호(SPT)의 제8 주파수성분(f7)은 상기 제1 내지 제4 주파수성분들(f0, f1, f2, f3) 각각과 다르다.
상기 믹서(2210)는 상기 위치감지 신호(SPO), 상기 압력감지 신호(SPR) 및 상기 버튼감지 신호(SPB)를 믹싱하여 믹싱신호를 상기 팁 전극(2204)에 출력한다. 상기 틸트감지 신호(SPT)는 상기 링 전극(2209)에 출력된다.
이상에서 설명된 바와 같이, 터치스크린 패널에 인가되는 구동신호의 주파수와는 다르게 스타일러스 펜의 위치와 스타일러스 펜의 압력을 감지하기 위해 펜 주파수 신호의 주파수를 설정하여 상기 터치스크린 패널에 인가하도록 스타일러스 펜을 설계하므로써, 복수의 스타일러스 펜을 하나의 터치스크린 패널에서 사용할 수 있다.
도 12a와 4b는 도 11a에 도시된 스타일러스 펜이 터치스크린 패널을 터치함에 따라 스타일러스 펜의 방향들 각각을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12a에서, 스타일러스 펜(2200)은 터치스크린 패널을 터치할 때 직각 방향을 가질 수 있다. 스타일러스 펜(2200)이 터치스크린 패널을 터치함에 따라, 팁 전극(2204)은 가까운 도체 구성 성분, 즉, 터치스크린 패널의 가로열들 및/또는 칼럼들과 팁 캐패시턴스(C1)을 형성시킬 수 있다. 유사하게, 링 전극(2206)은 가까운 도체 구성 성분, 즉, 터치스크린 패널의 가로열들 및/또는 칼럼들과 링 캐패시턴스(C2)를 형성시킬 수 있다. 터치스크린 패널에 캡쳐된 이미지는 팁 및 링 캐패시턴스들(C1, C2)의 결과로서 생기는 터치 또는 배회 이미지를 보여줄 수 있다. 스타일러스 펜(2200)이 터치스크린 패널에 수직적이기 때문에, 이미지는 링 캐패시턴스(C2) 이미지에 의해 둘러싸이는 팁 캐패시턴스(C1) 이미지를 보여줄 수 있다.
도 12b에서, 스타일러스 펜(2200)은 터치스크린 패널을 터치할 때 틸트된 방향을 가질 수 있다. 결과적으로, 터치스크린 패널에서 캡쳐된 이미지는 터치위치에서 쉬프트나 두 캐패시턴스들(C1, C2)로부터 결과로서 생기는 배회 이미지를 보여줄 수 있다. 여기서, 링 캐패시턴스(C2) 이미지는 팁 캐패시턴스(C1) 이미지의 우측으로 쉬프트된다. 시프트 양은 스타일러스 펜(2200)의 틸트 양의 기능일 수 있다. 예를들어, 틸트가 커지면(즉, 터치스크린 패널의 법선에 대한 경사각도가 커지면), 링 캐패시턴스(C2) 이미지는 팁 캐패시턴스(C1) 이미지로부터 더 멀어진다. 반대로, 틸트가 작아지면(즉, 터치스크린 패널의 법선에 대한 경사각도가 작아지면), 링 캐패시턴스(C2) 이미지는 팁 캐패시턴스(C1) 이미지에 가까워지거나 오버랩된다. 따라서, 캡쳐된 이미지에서 두 캐패시턴스들(C1, C2) 이미지의 인접성을 결정함으로써, 스타일러스 펜(2200)의 틸트 양은 결정될 수 있다.
상기한 이미지는 스타일러스 펜(2200)의 경사 방향, 예를들어, 상향, 하향, 우향, 좌향 등을 결정하는데 사용될 수 있다. 에를들어, 도 12b의 이미지에서, 링 캐패시턴스(C2) 이미지는 팁 캐패시턴스(C1) 이미지의 우측에 존재한다. 이것은 스타일러스 펜(2200)이 우측으로 틸트되는 것을 의미할 수 있다. 링 캐패시턴스(C2) 이미지가 팁 캐패시턴스(C1) 이미지의 좌측에 존재한다면, 이는 스타일러스 펜(2200)이 좌측으로 틸트되는 것을 의미할 수 있다. 링 캐패시턴스(C2) 이미지가 팁 캐패시턴스(C1) 이미지의 위에 존재한다면, 이는 스타일러스 펜(2200)이 위측으로 틸트된다고 의미할 수 있다. 링 캐패시턴스(C2) 이미지가 팁 캐패시턴스(C1) 이미지의 아래에 존재한다면, 이는 스타일러스 펜(2200)이 아래측으로 틸트된다고 의미할 수 있이다. 다른 경사 방향들, 예를들어, 상부좌측, 하부우측 등 역시 팁 및 링 캐패시턴스들(C1, C2) 이미지의 상대 위치에 따라 결정될 수 있다.
이미지상에서 팁 및 링 캐패시턴스들(C1, C2) 간의 인접성과 그들의 상대적 위치들을 결정함으로써, 스타일러스 펜의 방향이 감지될 수 있다.
도 13는 도 9에 도시된 스타일러스 펜(2200)을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 13를 참조하면, 스타일러스 펜(2200)은 버튼들(2250), 버튼 처리부(2252), 펜 제어부(2260), 필압 센서(2206), 필압 처리부(2207), 펜 제어부(2260), 전원 관리부(2270), 배터리(2272), 파형 발생부(2280) 및 파형 구동부(2290)를 포함한다.
상기 버튼들(2250)은 사용자의 조작에 따라 가변되어 버튼신호를 상기 버튼 처리부(2252)에 제공한다. 상기 버튼들(2250)은 기계식 버튼일 수도 있고, 정전식 버튼일 수도 있다. 상기 버튼들(2250)은 컴퓨터 마우스의 기능과 유사한, "좌측 클릭" 및 "우측 클릭" 기능들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 추가의 기능을 제공할 수도 있다. 스타일러스 펜(2200)의 버튼들(2250)은 펜 제어부(CPU)(2260)에 커플링될 수 있다. 버튼들(2250)은 당업자에게 공지되어 있는 기계적, 전기적, 용량성, 또는 다른 타입들일 수도 있다.
상기 버튼 처리부(2252)는 상기 버튼들(2250)에서 제공되는 버튼신호를 디지털 변환하여 상기 펜 제어부(2260)에 제공한다.
상기 필압 센서(2206)는 상기 스타일러스 펜(2200)이 터치스크린 패널에 가해지는 압력을 센싱하고 센싱된 압력신호를 상기 필압 처리부(2207)에 제공한다.
상기 필압 처리부(2207)는 상기 필압 센서(2206)에서 제공되는 압력신호를 상기 파형 구동부(2280)에 제공한다.
상기 펜 제어부(2260)는 스타일러스 펜(2200)에 구비되는 구성요소들의 동작을 제어할 수 있다.
상기 전원 관리부(2270)는 상기 배터리(2272)의 전원을 각 구성요소들에 공급한다. 필요에 따라 전원을 승압 처리하고, 승압된 전원을 각 구성요소들에 공급한다. 통상적으로 스타일러스 펜은 배터리의 유무에 따라 능동형(active type) 또는 수동형(passive type)의 스타일러스 펜으로 구분할 수 있다. 본 발명에 따르면, 배터리(2272)가 스타일러스 펜(2200)에 구비되므로, 본 발명에 따른 스타일러스 펜은 액티브 스타일러스 펜이다.
상기 파형 발생부(2280)는 상기 펜 제어부(2260)의 제어에 응답하여 위치감지 신호(SPO)를 생성하기 위한 제1 파형 또는 압력감지 신호(SPR)를 생성하기 위한 제2 파형을 상기 파형 구동부(2290)에 제공한다. 상기 제1 파형이나 제2 파형은 사인파일 수 있다.
상기 파형 구동부(2290)는 상기 파형 발생부(2280)에 의해 생성된 제1 파형이나 제2 파형을 각각 증폭하고 증폭된 파형들을 믹싱하여 믹싱신호를 출력한다. 본 실시예에서, 필압 처리부(2207), 파형 발생부(2280) 및 파형 구동부(2290)는 도 11에 도시된 주파수 신호 생성기(2208)를 정의할 수 있다.
도 14은 도 9에 도시된 스타일러스 펜에서 출력되는 위치감지 신호(SPO), 압력감지 신호(SPR) 및 틸트감지 신호(SPT)의 예를 설명하기 위한 파형도들이다.
도 14를 참조하면, 위치감지 신호(SPO)의 제5 주파수성분(f4)은 터치스크린 패널의 구동전극들에 제공되는 구동신호의 제1 내지 제4 주파수성분들(f0, f1, f2, f3)과는 다르게 설정된다. 또한, 압력감지 신호(SPR)의 제6 주파수성분(f5)은 터치스크린 패널의 구동전극들에 제공되는 구동신호의 제1 내지 제4 주파수성분들(f0, f1, f2, f3)와는 다르게 설정된다. 또한, 틸트감지 신호(SPT)의 제8 주파수성분(f7)은 터치스크린 패널의 구동전극들에 제공되는 구동신호의 제1 내지 제4 주파수성분들(f0, f1, f2, f3)와는 다르게 설정된다. 또한, 위치감지 신호(SPO)의 제5 주파수성분(f4), 압력감지 신호(SPR)의 제6 주파수성분(f5) 및 틸트감지 신호(SPT)의 제8 주파수성분(f7)은 서로 다르게 설정된다.
상기 위치감지 신호(SPO) 및 상기 틸트감지 신호(SPT)는 고정된 주파수와 고정된 진폭을 갖는다.
상기 압력감지 신호(SPR)는 고정된 주파수와 가변된 진폭을 갖는다. 상기 압력감지 신호(SPR)의 진폭은 스타일러스 펜이 인가되는 압력에 대응하는 필압신호에 따라 가변될 수 있다. 예를들어, 높은 필압신호가 검출되면 최대 진폭을 갖는 압력감지 신호(SPR)가 출력될 수 있고, 낮은 필압신호가 검출되면 최소 진폭을 갖는 압력감지 신호(SPR)가 출력될 수 있다.
한편, 상기 압력감지 신호(SPR)의 진폭은 사용자의 조작이 가능한 버튼에 따라 가변될 수도 있다. 상기 버튼은 스타일러스 펜에 구비되고, 구비되는 버튼에 따라 진폭이 가변될 수 있다.
도 15은 도 13에 도시된 파형 발생부 및 파형 구동부의 일례를 설명하기 위한 회로도이다.
도 15을 참조하면, 파형 발생부(2280)는 제5 주파수신호 발생기(2282), 제6 주파수신호 발생기(2284) 및 제7 주파수신호 발생기(2286)를 포함하고, 파형 구동부(2290)는 제1 증폭부(2292), 제2 증폭부(2294), 제3 증폭부(2296), 믹서(2210) 및 팁 전극(2204)을 포함한다.
상기 제1 증폭부(2292)는 제1 저항(R1), 제2 저항(R2) 및 제1 연산증폭기(OP1)를 포함한다. 상기 제1 저항(R1)의 일단은 위치감지 신호(SPO)를 수신하고, 상기 제1 저항(R1)의 타단은 제1 연산증폭기(OP1)의 반전단에 연결된다. 상기 제2 저항(R2)의 일단은 상기 제1 저항(R1)의 타단 및 제1 연산증폭기(OP1)의 반전단에 연결되고, 상기 제2 저항(R2)의 타단은 믹서(2210)에 연결된다. 상기 제2 저항(R2)은 가변저항일 수 있다. 상기 제1 연산증폭기(OP1)의 반전단은 상기 제1 저항(R1)의 타단 및 상기 제2 저항(R2)의 일단에 연결되고, 상기 제1 연산증폭기(OP1)의 비반전단은 기준전압(Vref)을 수신한다.
상기 제2 증폭부(2294)는 제3 저항(R3), 제4 저항(R4) 및 제2 연산증폭기(OP2)를 포함한다. 상기 제3 저항(R3)의 일단은 위치감지 신호(SPO)를 수신하고, 상기 제3 저항(R3)의 타단은 제2 연산증폭기(OP2)의 반전단에 연결된다. 상기 제4 저항(R4)의 일단은 상기 제3 저항(R3)의 타단 및 제2 연산증폭기(OP2)의 반전단에 연결되고, 상기 제4 저항(R4)의 타단은 믹서(2210)에 연결된다. 상기 제4 저항(R4)은 가변저항일 수 있다. 상기 제2 연산증폭기(OP2)의 반전단은 상기 제3 저항(R3)의 타단 및 상기 제4 저항(R4)의 일단에 연결되고, 상기 제2 연산증폭기(OP2)의 비반전단은 기준전압(Vref)을 수신한다.
상기 제3 증폭부(2296)는 제5 저항(R5), 제6 저항(R6) 및 제3 연산증폭기(OP3)를 포함한다. 상기 제5 저항(R5)의 일단은 틸트감지 신호(SPT)를 수신하고, 상기 제5 저항(R5)의 타단은 제3 연산증폭기(OP3)의 반전단에 연결된다. 상기 제6 저항(R6)의 일단은 상기 제5 저항(R5)의 타단 및 제3 연산증폭기(OP3)의 반전단에 연결되고, 상기 제6 저항(R6)의 타단은 믹서(2210)에 연결된다. 상기 제6 저항(R6)은 가변저항일 수 있다. 상기 제3 연산증폭기(OP3)의 반전단은 상기 제5 저항(R5)의 타단 및 상기 제6 저항(R6)의 일단에 연결되고, 상기 제3 연산증폭기(OP3)의 비반전단은 기준전압(Vref)을 수신한다.
상기 믹서(2210)는 제7 저항(R7), 제8 저항(R8), 제9 저항(R9), 제4 연산증폭기(OP4) 및 제10 저항(R1)를 포함한다. 상기 제7 저항(R7)의 일단은 제1 증폭부(2292)의 출력단에 연결되고, 상기 제7 저항(R7)의 타단은 상기 제4 연산증폭기(OP4)의 반전단에 연결된다. 상기 제8 저항(R8)의 일단은 제2 증폭부(2294)의 출력단에 연결되고, 상기 제8 저항(R8)의 타단은 상기 제4 연산증폭기(OP4)의 반전단에 연결된다. 상기 제9 저항(R9)의 일단은 제3 증폭부(2296)의 출력단에 연결되고, 상기 제9 저항(R9)의 타단은 상기 제4 연산증폭기(OP4)의 반전단에 연결된다. 상기 제10 저항(R10)는 제4 연산증폭기(OP4)의 반전단과 출력단에 연결된다. 상기 제4 연산증폭기(OP4)의 반전단은 상기 제7 저항(R7)의 타단 및 상기 제8 저항(R8)의 타단에 연결되고, 상기 제4 연산증폭기(OP4)의 비반전단은 기준전압(Vref)을 수신한다.
이상에서는 위치감지 신호(SPO)와 압력감지 신호(SPR)를 별도로 생성하고, 생성된 신호들을 증폭한 후 믹싱하여 펜 주파수 신호를 팁 전극에 제공하는 것을 설명하였다.
도 16은 도 13에 도시된 파형 발생부 및 파형 구동부의 다른 예를 설명하기 위한 회로도이다.
도 16을 참조하면, 파형 발생기(2280)는 파형 구동부(2290)에 정현파를 제공하는 디지털 함수 발생부를 포함할 수 있다. 상기 디지털 함수 발생부는 상기 팬 제어부(2260, 도 12에 도시됨)의 제어에 응답하여 사인파를 정확한 주파수, 주기 및 위상을 정밀하게 발생시키도록 구성된 복수의 직접 디지털 합성(Direct Digital Synthesis, 이하, DDS) 모듈들을 포함할 수 있다.
상기 DDS 모듈들 각각은 복수의 주파수신호들을 발생할 수 있다. 예를들어, 제5 주파수성분(f4)을 갖는 위치감지 신호(SPO), 제6 주파수성분(f5)을 갖는 압력감지 신호(SPR) 및 제8 주파수성분(f7)을 갖는 틸트감지 신호(SPT)가 발생될 수 있다. 또한, 주파수성분(fn-1)을 갖는 신호, 주파수성분(fn)을 갖는 신호 등이 발생될 수 있다. 여기서, 주파수성분(fn-1)을 갖는 신호는 스타일러스 펜에 구비되는 제1 버튼에 대응하는 주파수성분일 수 있고, 주파수성분(fn)을 갖는 신호는 스타일런스 펜에 구비되는 제2 버튼에 대응하는 주파수성분일 수 있다.
상기 파형 구동부(2290)는 제1 저항(R1), 제2 저항(R2) 및 제1 연산증폭기(OP1)를 포함한다. 상기 제1 저항(R1)의 일단은 상기 파형 발생기(2280)로부터 정현파 신호를 수신하고, 상기 제1 저항(R1)의 타단은 제1 연산증폭기(OP1)의 반전단에 연결된다. 상기 제2 저항(R2)의 일단은 상기 제1 저항(R1)의 타단 및 제1 연산증폭기(OP1)의 반전단에 연결되고, 상기 제2 저항(R2)의 타단은 팁 전극(2204)에 연결된다. 상기 제2 저항(R2)은 가변저항일 수 있다. 상기 제1 연산증폭기(OP1)의 반전단은 상기 제1 저항(R1)의 타단 및 상기 제2 저항(R2)의 일단에 연결되고, 상기 제1 연산증폭기(OP1)의 비반전단은 기준전압(Vref)을 수신한다.
도 17a는 핑거에 의한 터치를 설명하기 위한 터치스크린 패널의 개략도이고, 도 17b는 핑거 터치에 의한 센싱신호의 주파수 스펙트럼 분석을 통해 터치 좌표 인식을 설명하기 위한 파형도이다.
도 17a를 참조하면, 터치스크린 패널에는 제1 구동전극(TX0), 제2 구동전극(TX1), 제3 구동전극(TX2) 및 제4 구동전극(TX3)이 가로 방향으로 배치되고, 제1 센싱전극(RX0), 제2 센싱전극(RX1), 제3 센싱전극(RX2) 및 제4 센싱전극(RX3)이 세로 방향으로 배치된다. 상기 제1 내지 제4 구동전극들(TX0, TX1, TX2, TX3)은 하부 영역에 배치되고, 상기 제1 내지 제4 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)은 상부 영역에 배치된다.
상기 제1 구동전극(TX0), 상기 제2 구동전극(TX1), 상기 제3 구동전극(TX2) 및 상기 제4 구동전극(TX3) 각각에 제1 구동신호(STX0), 제2 구동신호(STX1), 제3 구동신호(STX2) 및 제4 구동신호(STX3)가 인가된다. 인가된 구동신호들(STX0, STX1, STX2, STX3)에 대응하여 센싱신호들(SRX0, SRX1, SRX2, SRX3)은 제1 센싱전극(RX0), 제2 센싱전극(RX1), 제3 센싱전극(RX2) 및 제4 센싱전극(RX3) 각각을 통해 수신된다. 수신된 센싱신호들은 FFT 처리되어 터치 좌표가 판별된다.
도 17b를 참조하면, 제2 센싱전극(RX1)을 통해 수신된 센싱신호는 FFT 처리된다.
터치 동작이 없는 베이스 상태의 경우, FFT 처리된 센싱신호는 주파수 스펙트럼 상에서 관찰할 때 제1 주파수성분(f0), 제2 주파수성분(f1), 제3 주파수성분(f2) 및 제4 주파수성분(f3)을 갖는다. 이때 상기 제1 내지 제4 주파수성분들(f0, f1, f2, f3)의 진폭은 서로 동일하다.
핑거가 상기 제2 구동전극(TX1)과 상기 제2 센싱전극(RX1)이 교차하는 영역을 터치하는 터치 상태의 경우, FFT 처리된 센싱신호는 주파수 스펙트럼 상에서 관찰할 때 제1 주파수성분(f0), 제2 주파수성분(f1), 제3 주파수성분(f2) 및 제4 주파수성분(f3)을 갖는다. 이때 제1 주파수성분(f0), 제3 주파수성분(f2) 및 제4 주파수성분(f3)의 진폭은 서로 동일하다. 제2 주파수성분(f1)의 진폭은 제1 주파수성분(f0)의 진폭보다 작다.
베이스 상태의 파형에서 핑거 터치 상태의 파형을 차감하면, 상기 제2 주파수성분(f1)만 남는다. 차감후 잔류하는 제2 주파수성분(f1)의 진폭은 핑거 터치 감도에 대응할 수 있다.
따라서, 상기 제2 센싱전극(RX1)에 대응하여 상기 제2 주파수성분(f1)이 검출되므로, 상기 제2 주파수성분(f1)을 갖는 제2 구동신호(STX1)를 전달하는 상기 제2 구동전극(TX1)과 상기 제2 센싱전극(RX1)이 핑거의 터치 좌표로 검출된다.
도 18a는 스타일러스 펜에 의한 터치를 설명하기 위한 터치스크린 패널의 개략도이고, 도 18b는 스타일러스 펜에 의한 센싱신호의 주파수 스펙트럼 분석을 통해 터치 좌표 인식을 설명하기 위한 파형도이다.
도 18a에 도시된 터치스크린 패널은 도 16b에서 설명된 바 있으므로 그 설명은 생략한다.
도 18b를 참조하면, 제2 센싱전극(RX1)을 통해 수신된 센싱신호는 FFT 처리된다.
터치 동작이 없는 베이스 상태의 경우, FFT 처리된 센싱신호는 주파수 스펙트럼 상에서 관찰할 때 제1 주파수성분(f0), 제2 주파수성분(f1), 제3 주파수성분(f2) 및 제4 주파수성분(f3)을 갖는다. 이때 상기 제1 내지 제4 주파수들(f0, f1, f2, f3)의 진폭은 서로 동일하다.
스타일러스 펜이 상기 제2 구동전극(TX1)과 상기 제2 센싱전극(RX1)이 교차하는 영역을 터치하는 터치 상태의 경우, FFT 처리된 센싱신호는 주파수 스펙트럼 상에서 관찰할 때 제1 주파수성분(f0), 제2 주파수성분(f1), 제3 주파수성분(f2), 제4 주파수성분(f3), 제5 주파수성분(f5) 및 제6 주파수성분(f6)을 갖는다. 이때 상기 제1 내지 제4 주파수들(f0, f1, f2, f3)의 진폭은 서로 동일하다. 제5 주파수성분(f5)의 진폭은 제1 주파수성분(f0)의 진폭보다 작다. 제6 주파수성분(f6)의 진폭은 제1 주파수성분(f0)의 진폭보다 작다. 제6 주파수성분(f6)의 진폭은 제5 주파수성분(f5)의 진폭보다 작다.
베이스 상태의 파형에서 스타일러스 펜 터치 상태의 파형을 차감하면, 상기 제5 주파수성분(f5) 및 제6 주파수성분(f6)만 남는다. 차감후 잔류하는 제5 주파수성분(f5)의 진폭은 스타일러스 펜의 터치 감도에 대응할 수 있다. 또한, 차감후 잔류하는 제6 주파수성분(f6)의 진폭은 스타일러스 펜의 필압 감도에 대응할 수 있다.
따라서, 상기 제2 센싱전극(RX1)에 대응하여 상기 제5 주파수성분(f5)이 검출되므로, 상기 제2 센싱전극(RX1) 상에 스타일러스 펜이 배치되는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 센싱전극(RX1)이 스타일러스 펜의 제1 축 좌표(예를들어, X 좌표)로 검출된다.
상술한 방식으로 스타일러스 펜에 의한 터치 좌표를 인식할 수 있고, 보다 상세한 설명은 후술되는 도 19a 내지 도 21를 참조하여 설명한다.
도 19a는 핑거와 스타일러스 펜에 의한 터치를 설명하기 위한 터치스크린 패널의 개략도이고, 도 19b는 핑거와 스타일러스 펜에 의한 센싱신호의 주파수 스펙트럼 분석을 통해 터치 좌표 인식을 설명하기 위한 파형도이다.
도 19a에 도시된 터치스크린 패널은 도 16b에서 설명된 바 있으므로 그 설명은 생략한다.
도 19b를 참조하면, 제2 센싱전극(RX1)을 통해 수신된 센싱신호는 FFT 처리된다.
터치 동작이 없는 베이스 상태의 경우, FFT 처리된 센싱신호는 주파수 스펙트럼 상에서 관찰할 때 제1 주파수성분(f0), 제2 주파수성분(f1), 제3 주파수성분(f2) 및 제4 주파수성분(f3)을 갖는다. 이때 상기 제1 내지 제4 주파수들(f0, f1, f2, f3)의 진폭은 서로 동일하다.
핑거가 상기 제2 구동전극(TX1)과 상기 제2 센싱전극(RX1)이 교차하는 영역을 터치하고, 스타일러스 펜이 상기 제3 구동전극(TX2)과 상기 제2 센싱전극(RX1)이 교차하는 영역을 터치하는 혼합 터치 상태의 경우, FFT 처리된 센싱신호는 주파수 스펙트럼 상에서 관찰할 때 제1 주파수성분(f0), 제2 주파수성분(f1), 제3 주파수성분(f2), 제4 주파수성분(f3), 제5 주파수성분(f5) 및 제6 주파수성분(f6)을 갖는다. 이때 제1 주파수성분(f0), 제3 주파수성분(f2) 및 제4 주파수성분(f3)의 진폭은 서로 동일하다. 제2 주파수성분(f1)의 진폭은 제1 주파수성분(f0)의 진폭보다 작다. 제5 주파수성분(f5)의 진폭은 제1 주파수성분(f0)의 진폭보다 작다. 제6 주파수성분(f6)의 진폭은 제1 주파수성분(f0)의 진폭보다 작다. 제6 주파수성분(f6)의 진폭은 제5 주파수성분(f5)의 진폭보다 작다.
베이스 상태의 파형에서 혼합 상태의 파형을 차감하면, 상기 제2 주파수성분(f1), 상기 제5 주파수성분(f5) 및 제6 주파수성분(f6)만 남는다. 차감후 잔류하는 제2 주파수성분(f1)의 진폭은 핑거 터치 감도에 대응할 수 있다. 또한, 차감후 잔류하는 제5 주파수성분(f5)의 진폭은 스타일러스 펜의 터치 감도에 대응할 수 있다. 또한, 차감후 잔류하는 제6 주파수성분(f6)의 진폭은 스타일러스 펜의 필압 감도에 대응할 수 있다.
따라서, 상기 제2 센싱전극(RX1)에 대응하여 상기 제2 주파수성분(f1)가 검출되므로, 상기 제2 주파수성분(f1)을 갖는 제2 구동신호(STX1)를 전달하는 상기 제2 구동전극(TX1)과 상기 제2 센싱전극(RX1)이 핑거의 터치 좌표로 검출된다. 또한, 상기 제2 센싱전극(RX1)에 대응하여 상기 제5 주파수성분(f5)이 검출되므로, 상기 제2 센싱전극(RX1) 상에 스타일러스 펜이 배치되는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 센싱전극(RX1)이 스타일러스 펜의 제1 축 좌표로 검출된다.
상술한 방식으로 핑거에 의한 터치 좌표와 스타일러스 펜에 의한 터치 좌표를 인식할 수 있고, 보다 상세한 설명은 후술되는 도 20a 내지 도 22를 참조하여 설명한다.
도 20a 및 도 20b는 핑거와 스타일러스 펜의 터치좌표 인식을 설명하기 위한 터치 센싱 장치의 구성도들이다. 특히, 도 20a는 핑거의 좌표, 스타일러스 펜의 X 좌표 및 스타일러스 펜의 필압 정보의 센싱을 설명하기 위한 터치 센싱 장치의 구성도이고, 도 20b는 스타일러스 펜의 Y 좌표 및 스타일러스 펜의 필압 정보의 센싱을 설명하기 위한 터치 센싱 장치의 구성도이다.
도 20a 및 도 20b를 참조하면, 터치스크린 패널(2110)은 가로 방향으로 배치된 제1 구동전극(TX0), 제2 구동전극(TX1), 제3 구동전극(TX2) 및 제4 구동전극(TX3)을 포함하고, 세로 방향으로 배치된 제1 센싱전극(RX0), 제2 센싱전극(RX1), 제3 센싱전극(RX2) 및 제4 센싱전극(RX3)을 포함한다. 설명의 편의를 위해 4개의 구동전극들과 4개의 센싱전극들이 배치된 4ㅧ4 전극 매트릭스의 터치스크린 패널(110)이 도시된다.
상기 터치스크린 패널(2110)에서, 구동전극들은 센싱전극들 각각과 교차하고 오버랩하도록 직교 배열된다. 따라서, 각 구동전극들은 센싱전극들 각각과 용량적으로 커플링된다. 예를들어, 제2 구동전극(TX1)은 제2 구동전극(TX1)과 제2 센싱전극(RX1)이 오버랩하는 포인트에서 제2 센싱전극(RX1)과 용량적으로 커플링된다. 구동전극들 및 센싱전극들의 교차점들은 용량성 감지 엘리먼트를 각각 형성한다.
구동전극과 센싱전극들 사이의 용량성 커플링으로 인해, 각 구동전극에서의 구동신호의 인가는 센싱전극들 각각에서 전류를 유도한다. 예를들어, 구동신호가 제2 구동전극(TX1)에 인가될 때, 구동신호는 터치스크린 패널(2110)에서 제2 센싱전극(RX1)상에서 센싱신호를 유도한다. 그 후, 센싱전극들 각각상의 센싱신호는 센싱전극들 각각을 복조 회로에 순차적으로 접속하기 위해 멀티플렉서를 사용함으로써 순차적으로 측정될 수 있다. 구동전극과 센싱전극 사이의 각 교차점과 연관된 커패시턴스는 구동전극과 센싱전극의 이용가능한 조합 마다 선택함으로써 감지될 수 있다.
핑거 또는 스타일러스와 같은 터치 오브젝트가 상기 터치스크린 패널(110)에 접근할 때, 오브젝트는 커패시턴스의 감소를 초래하고, 이것은 전극들 중 일부에만 영향을 미친다. 예를들어, 핑거가 제2 구동전극(TX1)과 제2 센싱전극(RX1)의 교차점 근처에 위치되면, 핑거의 존재는 2개의 전극들(TX1 및 RX1) 사이의 커플링 커패시턴스를 감소시킨다. 다른 실시예에서, 핑거의 존재는 2개의 전극들(TX1 및 RX1) 사이의 커플링 커패시턴스를 증가시킨다. 따라서, 상기 터치스크린 패널(110) 상의 핑거의 위치는 감소된 커패시턴스가 센싱전극상에서 측정될 때 구동신호가 인가되는 구동전극과 센싱전극 사이에서 감소된 커플링 커패시턴스를 갖는 센싱전극을 식별함으로써 결정될 수 있다. 따라서, 터치스크린 패널(110)에서 전극들의 각 교차점과 연관된 커패시턴스들을 순차적으로 결정함으로써, 하나 또는 그 초과의 입력들의 위치들이 결정될 수 있다.
본 실시예에서, 구동전극들 및 센싱전극들이 바(bar)들 또는 가늘고 긴 직사각형으로서 나타나지만, 대안의 실시예들은 본 개시물의 이익을 갖는 당업자가 이해하는 바와 같이 다이아몬드, 장사방형, 갈매기 무늬, 및 다른 이용가능한 형상들과 같은 다양한 모자이크식 형상들을 사용할 수도 있다.
터치 센싱 콘트롤러(2120)는 서로 다른 주파수성분을 갖는 복수의 구동신호들을 상기 터치스크린 패널(2110)에 출력하고, 상기 터치스크린 패널(2110)에서 수신되는 복수의 센싱신호들을 근거로 핑거의 터치좌표 및 스타일러스 펜의 터치좌표 중 적어도 하나 이상을 판별한다. 상기 터치 센싱 콘트롤러(2120)는 하나 또는 복수의 칩 형태로 구현될 수 있다.
상기 터치 센싱 콘트롤러(2120)는 터치 구동부(2122), 터치 센싱부(2124), 터치 판별부(2126) 및 터치 제어부(2128)를 포함한다.
상기 터치 구동부(2122)는 스타일러스 펜의 위치와 스타일러스 펜의 압력을 감지하기 위해 설정된 펜 주파수 신호를 출력하는 스타일러스 펜에 접촉되는 터치스크린 패널(2110)의 구동전극들(TX0, TX1, TX2, TX3)에 연결되고, 상기 구동전극들(TX0, TX1, TX2, TX3)에 상기 구동신호들을 출력한다.
상기 터치 구동부(2122)는 송신신호 생성부(1222) 및 송신 먹스부(1224)를 포함한다. 상기 송신신호 생성부(1222)는 서로 다른 주파수성분을 갖는 구동신호들을 생성하는 복수의 송신신호 생성기들을 포함한다.
상기 송신 먹스부(1224)는 상기 송신신호 생성기에 연결된 제1 송신 입력단(0), 상기 터치 센싱부(2124)에 연결된 제2 송신 입력단(1), 상기 구동전극에 연결된 송신 출력단을 갖는 복수의 송신 먹스들을 포함하고, 상기 터치 제어부(2128)에서 제공되는 먹스 제어신호(MUXC)에 응답하여 상기 제1 송신 입력단과 상기 송신 출력단이 연결되거나 상기 제2 송신 입력단과 상기 송신 출력단이 연결된다.
상기 터치 센싱부(2124)는 상기 터치스크린 패널(2110)의 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)에 연결되고, 상기 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)을 통해 상기 센싱신호들을 수신한다.
상기 터치 센싱부(2124)는, 수신 먹스부(1242), 수신 센싱부(1244), 아날로그-디지털 변환부(1246) 및 고속푸리에 변환부(1248)를 포함한다.
상기 수신 먹스부(1242)는 수신 출력단, 상기 센싱전극에 연결된 제1 수신 입력단(0), 상기 터치 구동부(2122)의 송신 먹스부(1224)의 제2 송신 입력단(1)에 연결된 제2 수신 입력단(1)을 갖는 복수의 수신먹스들을 포함하고, 상기 먹스 제어신호(MUXC)에 응답하여 상기 제1 수신 입력단이 상기 수신 출력단에 연결되거나 상기 제2 수신 입력단이 상기 수신 출력단에 연결된다.
상기 수신 센싱부(1244)는 상기 수신먹스들의 수신 출력단에 연결된 복수의 수신센싱기들을 포함한다.
상기 아날로그-디지털 변환부(1246)는 상기 수신센싱기들을 통해 수신된 센싱신호들을 디지털 변환하여 상기 고속푸리에 변환부(1248)에 제공한다. 상기 아날로그-디지털 변환부(1246)는 상기 구동주파수보다 최소 2배 이상 빠른 주파수로 ADC변환을 실시할 수 있다.
상기 고속푸리에 변환부(1248)는 상기 아날로그-디지털 변환부(1246)에 의해 디지털 변환된 센싱신호를 고속푸리에 변환하여 센싱신호들 각각을 시간 도메인(Time Domain)에서 주파수 도메인(Frequency Domain)으로 변환하여 주파수성분과 주파수성분의 진폭을 획득한 후 상기 터치 판별부(126)에 제공한다. 본 실시예에서, 시간 도메인(time domain)에서의 센싱을 주파수 도메인에서 센싱으로 변환함으로써, 디지털 신호처리에 매우 유용하다.
상기 터치 판별부(2126)는 구동신호의 주파수 진폭을 기준으로 고속푸리에 변환된 센싱신호의 주파수 진폭간의 변화량을 근거로 핑거의 터치좌표, 상기 스타일러스 펜의 터치좌표 및 상기 스타일러스 펜의 필압정보 중 적어도 하나 이상을 판별한다.
상기 터치 제어부(2128)는 서로 다른 주파수성분을 갖는 구동신호들이 상기 구동전극들 각각에 동시에 제공되도록 상기 터치 구동부(2122)의 동작을 제어한다.
상기 터치 제어부(2128)는 상기 아날로그-디지털 변환부(1246)가 상기 구동신호의 주파수 보다 빠른 주파수로 아날로그-디지털 변환하도록 상기 구동신호의 주파수에 대한 정보를 상기 아날로그-디지털 변환부(1246)에 제공한다.
본 실시예에서, 상기 터치 센싱 콘트롤러(2120)는 측정된 크기 및 연관된 파라미터를 저장하는 하나 이상의 메모리 장치(미도시)와, 필요한 계산 및 제어 기능을 수행하는 마이크로프로세서(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 터치 센싱 콘트롤러(2120) 및/또는 상기 터치 센싱 장치(2100)의 기타 부분은, 본 명세서에 기술된 기능들 중 하나 이상의 기능을 수행하기 위해, 하나 이상의 ASIC(application-specific integrated circuit), ASSP(application-specific standard product) 등으로 구현될 수 있다.
동작시, 도 19a에 도시된 바와 같이, 상기 먹스 제어신호(MUXC)에 응답하여, 상기 송신 먹스들의 제1 입력단(0)과 상기 구동전극이 서로 연결되고 상기 수신먹스들의 제1 입력단(0)과 상기 수신 센싱부(1244)가 서로 연결되어, 상기 핑거의 터치좌표, 상기 스타일러스 펜의 제1 축 좌표 및 상기 스타일러스 펜의 필압 정보가 센싱된다. 도 19a에서 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)이 X-축을 따라 배열되므로 상기 스타일러스 펜의 제1 축 좌표는 X 좌표이다.
또한, 도 19b에 도시된 바와 같이, 상기 먹스 제어신호(MUXC)에 응답하여, 상기 송신 먹스들의 제2 입력단(1)과 상기 구동전극이 서로 연결되고 상기 수신먹스들의 제2 입력단(1)과 상기 수신 센싱부(1244)가 서로 연결되어, 상기 스타일러스 펜의 제2 축 좌표 및 상기 스타일러스 펜의 필압 정보가 센싱된다. 도 19b에서 구동전극들(TX0, TX1, TX2, TX3)이 Y-축을 따라 배열되므로 상기 스타일러스 펜의 제2 축 좌표는 Y 좌표이다.
이상에서 설명된 바와 같이, 상기 터치 센싱 콘트롤러(2120)는 서로 다른 주파수성분을 갖는 복수의 구동신호들을 상기 터치스크린 패널(2110)에 출력하고, 상기 터치스크린 패널(2110)에서 수신되는 복수의 센싱신호들을 근거로 핑거의 터치좌표 및 스타일러스 펜의 터치좌표 중 적어도 하나 이상을 판별하므로써, 핑거 터치 인식과 펜 터치 인식을 동시에 실현할 수 있다.
도 21은 도 20a 및 도 20b에 도시된 터치 센싱 장치에서 핑거와 스타일러스 펜을 개별적으로 인식한 터치 좌표 인식 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 20a, 도 20b 및 도 21를 참조하면, 먹스를 0으로 설정한다(단계 S100). 즉, 상기 송신 먹스부(1224)에 구비되는 송신 먹스들의 제1 송신 입력단(0)와 구동전극들(TX0, TX1, TX2, TX3)을 서로 연결하고, 상기 수신 먹스부(1242)에 구비되는 수신 먹스들의 제1 수신 입력단(0)과 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)을 서로 연결한다.
이어, 구동전극들(TX0, TX1, TX2, TX3)에 구동신호들을 송신하고, 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)을 통해 센싱신호들을 수신한다(단계 S102).
이어, 상기 센싱신호들을 고속푸리에 변환하여 펜 주파수성분이 감지되는지를 체크한다(단계 S104). 상기 펜 주파수성분에는 펜 X-축 위치 정보(예를들어, 제5 주파수성분(f4))와 펜의 필압 정보(예를들어, 제6 주파수성분(f5))가 포함된다.
단계 S104에서 펜 주파수성분(f4, f5)이 감지되는 것으로 체크되면, 펜 X-축 위치 정보(예를들어, 제5 주파수성분(f4))를 저장하고 펜의 필압 정보(예를들어, 제6 주파수성분(f5))를 저장한다(단계 S106).
이어, 먹스를 1로 설정한다(단계 S108). 즉, 상기 송신 먹스부(1224)에 구비되는 송신 먹스들의 제2 송신 입력단(1)와 구동전극들(TX0, TX1, TX2, TX3)을 서로 연결하고, 상기 수신 먹스부(1242)에 구비되는 수신 먹스들의 제2 수신 입력단(1)과 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)을 서로 연결한다.
이어, 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)을 통해 수신된 센싱신호들을 고속푸리에 변환하여 펜 주파수성분(f4, f5)이 감지되는지를 체크한다(단계 S110).
단계 S110에서 펜 주파수성분(f4, f5)이 감지되는 것으로 체크되면 펜 Y-축 위치 정보(f4)를 저장하고 펜의 필압 정보(f5)를 저장한다(단계 S112).
이어, 펜 좌표(X,Y) 및 펜 필압 정보를 보고한다(단계 S114). 상기 펜 좌표(X,Y)는 단계 S106에서 저장된 펜 X-축 위치 정보(f4)와 단계 S112에서 저장된 펜 Y-축 위치 정보(f4)이다. 상기 펜의 필압 정보(f5)는 단계 S106에서 저장된 펜의 필압 정보(f5) 또는 단계 S112에서 저장된 펜의 필압 정보(f5)일 수 있다.
이어, 먹스를 0으로 설정한 후(단계 S116), 단계 S104로 피드백한다. 즉, 상기 송신 먹스부(1224)에 구비되는 송신 먹스들의 제1 송신 입력단(0)와 구동전극들(TX0, TX1, TX2, TX3)을 서로 연결하고, 상기 수신 먹스부(1242)에 구비되는 수신 먹스들의 제1 수신 입력단(0)과 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)을 서로 연결한 후, 단계 S104로 피드백한다.
한편, 단계 S104에서 펜 주파수성분(f4, f5)이 감지되지 않은 것으로 체크되면, RX 센싱(FFT 처리)하여 송신 주파수성분(f0~f3)가 감지되는지를 체크한다(단계 S120).
단계 S120에서 송신 주파수성분(f0~f3)가 감지되지 않는 것으로 체크되면 단계 S102로 피드백하고, 단계 S120에서 송신 주파수성분(f0~f3)이 감지되는 것으로 체크되면 핑거의 터치 좌표를 저장하고(122), 저장된 핑거 좌표를 보고한다(단계 S124).
단계 S124의 핑거 좌표를 보고한 후 또는 단계 SS120에서 송신 주파수성분(f0~f3)이 감지되지 않은 것으로 체크되면, 버튼감지 주파수성분(f6)이 감지되는지의 여부를 체크한다(단계 S126).
단계 S126에서 버튼감지 주파수성분(f6)이 감지되는 것으로 체크되면, 상기 버튼감지 주파수성분(f6)에 대응하는 버튼감지 신호를 근거로 버튼 온/오프에 따른 기능을 설정한다(단계 S128).
단계 S126에서 버튼감지 주파수성분(f6)이 감지되지 않은 것으로 체크되거나 단계 S128을 수행한 후, 틸트감지 주파수성분(f7)이 감지되는지의 여부를 체크한다(단계 S130).
틸트감지 주파수성분(f7)이 감지되는 것으로 체크되면, 상기 틸트감지 주파수성분(f7)에 대응하는 틸트감지 신호를 근거로 펜의 경사각도를 연산한다(단계 S132).
이어, 펜의 경사각도를 근거로 선의 특성 또는 굵기 기능을 설정한 후(단계 S134), 단계 S102로 피드백한다. 여기서, 선의 특성은 드로잉되는 선이 만년필에 의한 선의 특성인지, 크레용에 의한 선의 특성인지, 연필에 의한 선의 특성인지 등을 의미할 수 있다. 또한 선의 굵기는 경사각도에 따라 얇은 선, 중간 굵기의 선, 두꺼운 굵기의 선 등이 표시될 수도 있다.
도 22는 도 20a 및 도 20b에 도시된 터치 센싱 장치에서 핑거와 스타일러스 펜을 동시에 인식한 터치 좌표 인식 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 20a, 도 20b 및 도 22을 참조하면, 먹스를 0으로 설정한다(단계 S200). 즉, 상기 송신 먹스부(1224)에 구비되는 송신 먹스들의 제1 송신 입력단(0)와 구동전극들(TX0, TX1, TX2, TX3)을 서로 연결하고, 상기 수신 먹스부(1242)에 구비되는 수신 먹스들의 제1 수신 입력단(0)과 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)을 서로 연결한다.
이어, 구동전극들(TX0, TX1, TX2, TX3)에 구동신호들을 송신하고, 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)을 통해 센싱신호들을 수신한다(단계 S202).
이어, 상기 센싱신호들을 고속푸리에 변환하여 펜 주파수성분(f0~f5)이 감지되는지를 체크한다(단계 S204).
단계 S204에서 펜 주파수성분(f0~f5)이 감지되지 않은 것으로 체크되면 단계 S202로 피드백한다.
단계 S204에서 펜 주파수성분(f0~f5)이 감지되는 것으로 체크되면, 펜 X-축 위치 정보(f4)를 저장하고 펜의 필압 정보(f5)를 저장한다(단계 S206).
이어, 먹스를 1로 설정한다(단계 S208). 즉, 상기 송신 먹스부(1224)에 구비되는 송신 먹스들의 제2 송신 입력단(1)와 구동전극들(TX0, TX1, TX2, TX3)을 서로 연결하고, 상기 수신 먹스부(1242)에 구비되는 수신 먹스들의 제2 수신 입력단(1)과 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)을 서로 연결한다.
이어, 센싱전극들(RX0, RX1, RX2, RX3)을 통해 수신된 센싱신호들을 고속푸리에 변환하여 펜 주파수성분(f4, f5)이 감지되는지를 체크한다(단계 S210).
단계 S210에서 펜 주파수성분(f4, f5)이 감지되는지를 체크되면 펜 Y-축 위치 정보(f4)를 저장하고 펜의 필압 정보(f5)를 저장한다(단계 S212).
이어, 핑거 좌표(X,Y) 정보, 펜 좌표(X,Y) 정보 및 펜 필압 정보를 보고한다(단계 S214). 상기 핑거 좌표(X,Y) 정보는 단계 S206에서 저장된 펜 X-축 좌표와 단계 S212에서 저장된 펜 Y-축 좌표이다. 상기 펜 필압 정보는 단계 S206에서 저장된 펜의 필압 정보(f5) 또는 단계 S212에서 저장된 펜의 필압 정보(f5)일 수 있다.
단계 S214를 수행한 후, 버튼감지 주파수성분(f6)이 감지되는지의 여부를 체크한다(단계 S216).
단계 S216에서 버튼감지 주파수성분(f6)이 감지되는 것으로 체크되면, 상기 버튼감지 주파수성분(f6)에 대응하는 버튼감지 신호를 근거로 버튼 온/오프에 따른 기능을 설정한다(단계 S218).
단계 S216에서 버튼감지 주파수성분(f6)이 감지되지 않은 것으로 체크되거나 단계 S218을 수행한 후, 틸트감지 주파수성분(f7)이 감지되는지의 여부를 체크한다(단계 S220).
틸트감지 주파수성분(f7)이 감지되는 것으로 체크되면, 상기 틸트감지 주파수성분(f7)에 대응하는 틸트감지 신호를 근거로 펜의 경사각도를 연산한다(단계 S222).
이어, 펜의 경사각도를 근거로 선의 특성 또는 굵기 기능을 설정한 후(단계 S224), 단계 S200으로 피드백한다.
여기에서의 방법(들)의 동작들이 특정한 순서로 도시되고 설명되었지만, 각 방법의 동작들은 특정한 동작들이 역순서로 수행될 수도 있도록 또는 특정한 동작이 다른 동작들과 적어도 부분적으로 동시에 수행될 수도 있도록 변경될 수도 있다. 다른 실시예에서, 개별 동작들의 명령들 또는 서브-동작들은 단속적 및/또는 교호 방식에 있을 수도 있다.
도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 스타일러스 펜(3200)을 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 23을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 스타일러스 펜은 펜바디(3110), 다중 주파수 출력부(3120), 제1 버퍼(3130), 제2 버퍼(3140), 스타일러스 팁(3150), 제1 접촉전극(3160), 제2 접촉전극(3170), 리시버(3180), 배터리(3185) 및 콘트롤러(3190)를 포함한다.
펜바디(3110)는 전체적으로 또는 부분적으로 도전성 재질로 이루어져 막대 형상을 갖는다. 펜바디(3110)의 종단부에는 스타일러스 팁(3150)이 돌출 형태로 연결된다.
다중 주파수 출력부(3120)는 펜바디(3110) 내에 배치되어, 핑거 주파수 신호를 제1 버퍼(3130)에 제공하고, 팁 주파수 신호를 제2 버퍼(3140)에 제공한다. 상기 핑거 주파수 신호는 펄스파일 수 있다. 상기 팁 주파수 신호는 정현파일 수도 있고 펄스파일 수도 있다.
구체적으로, 다중 주파수 출력부(3120)는 제1 버퍼(3130)를 경유하여 스타일러스 팁(3150)에 팁 주파수 신호를 제공하고, 제2 버퍼(3140)를 경유하여 제1 접촉전극(3160)에 핑거 주파수 신호를 제공한다. 팁 주파수 신호는 핑거 주파수 신호가 출력된 후 콘트롤러(3190)의 제어에 따라 출력될 수 있다. 팁 주파수 신호는 센싱신호로 변경되어 외부의 리드아웃 회로(미도시)에 제공된다. 리드아웃 회로는 터치스크린 패널(미도시)에 탑재될 수 있다. 리드아웃 회로는 센싱신호를 근거로 스타일러스 팁(3150)의 터치 좌표를 연산한다.
제1 버퍼(3130)는 다중 주파수 출력부(3120)와 스타일러스 팁(3150) 사이에 연결되고 다중 주파수 출력부(3120)에서 출력되는 팁 주파수 신호를 스타일러스 팁(3150)에 제공한다.
제2 버퍼(3140)는 다중 주파수 출력부(3120)와 펜바디(3110) 사이에 연결되고 다중 주파수 출력부(3120)에서 출력되는 핑거 주파수 신호를 제1 접촉전극(3160)에 제공한다.
스타일러스 팁(3150)은 펜바디(3110)의 종단부에 배치되어, 팁 주파수 신호를 수신한다.
제1 접촉전극(3160)은 펜바디(3110)의 일부 측면에 배치되어, 핑거 주파수 신호를 수신한다.
제2 접촉전극(3170)은 제1 접촉전극(3160)에서 이격되어 펜바디(3110)의 다른 일부 측면에 배치되고, 핑거를 매개로 제1 접촉전극(3160)으로부터 핑거 주파수 신호를 수신한다.
리시버(3180)는 제2 접촉전극(3170)에 연결되어 제2 접촉전극(3170)을 통해 핑거 주파수 신호를 수신하여 콘트롤러(3190)에 제공한다.
배터리(3185)는 스타일러스 펜에 구비되는 각종 전자소자들, 예를들어, 다중 주파수 출력부(3120), 제1 버퍼(3130), 제2 버퍼(3140), 스타일러스 팁(3150), 제1 접촉전극(3160), 제2 접촉전극(3170), 리시버(3180) 및 콘트롤러(3190)의 동작을 위한 전원을 제공한다.
콘트롤러(3190)는 상기 펜바디(3110) 내에 배치되고, 핑거 주파수 신호의 주파수와 팁 주파수 신호의 주파수를 결정하여 다중 주파수 출력부(3120)를 제어한다. 구체적으로, 콘트롤러(3190)는 제2 접촉전극(3170)에 제1 접촉전극(3160)을 통해 핑거 주파수 신호가 전달되지 않은 것으로 체크되면 스타일러스 펜의 언터치 상태로 판단한다. 한편, 콘트롤러(3190)는 제2 접촉전극(3170)에 제1 접촉전극(3160)을 통해 핑거 주파수 신호가 전달되는 것으로 체크되면 스타일러스 펜의 터치 상태로 판단하여, 팁 주파수 신호의 출력을 다중 주파수 출력부(3120)에 요청한다.
도 24a는 도 23에 도시된 스타일러스 펜의 미사용시 신호 흐름을 설명하기 위한 구성도이고, 도 24b는 도 23에 도시된 스타일러스 펜의 사용시 신호 흐름을 설명하기 위한 구성도이다.
스타일러스 펜이 사용되지 않은 경우, 도 24a에 도시된 바와 같이, 펜바디(3110)에는 사용자의 핑거가 존재하지 않는다. 이에 따라, 제1 접촉전극(3160)과 제2 접촉전극(3170)간에는 플로팅 상태가 유지된다.
다중 주파수 출력부(3120)는 제1 버퍼(3130)를 경유하여 제1 접촉전극(3160)에 핑거 주파수 신호를 출력하지만, 리시버(3180)에서는 핑거 주파수 신호가 수신되지 않는다.
따라서, 콘트롤러(3190)에는 어떠한 신호도 전달되지 않으므로, 스타일러스 펜은 현재 언터치 상태로 판단한다.
스타일러스 펜이 사용되는 경우, 도 24b에 도시된 바와 같이, 펜바디(3110)에는 사용자의 핑거가 존재한다. 이에 따라, 제1 접촉전극(3160)과 제2 접촉전극(3170)간에는 도전성 경로가 형성되어 제1 접촉전극(3160)에서 출력되는 핑거 주파수 신호가 제2 접촉전극(3170)에 전달된다.
제2 접촉전극(3170)에 전달된 핑거 주파수 신호는 리시버(3180)에 전달되고, 리시버(3180)는 핑거 주파수 신호를 콘트롤러(3190)에 제공한다.
따라서, 콘트롤러(3190)에는 핑거 주파수 신호가 전달되므로, 스타일러스 펜은 현재 터치 상태로 판단한다.
도 25은 도 23에 도시된 스타일러스 펜의 구동 신호들을 설명하기 위한 파형도이다.
도 25을 참조하면, 일정 주기의 핑거 주파수 신호가 제1 접촉전극(3160)을 통해 출력된다. 상기 핑거 주파수 신호는 일정 주기를 갖고서 지속적으로 출력될 수 있다.
핑거에 의해 제1 접촉전극(3160)과 제2 접촉전극(3170)이 전기적으로 연결되지 않으면, 스타일러스 팁을 통해 출력되는 팁 주파수 신호는 인액티브 상태를 유지한다. 즉, 팁 주파수 신호는 스타일러스 팁을 통해 출력되지 않는다.
한편, 핑거에 의해 제1 접촉전극(3160)과 제2 접촉전극(3170)이 전기적으로 연결되면, 스타일러스 팁을 통해 출력되는 팁 주파수 신호는 액티브 상태를 유지한다. 즉, 팁 주파수 신호는 일정 레벨을 갖고서 스타일러스 팁을통해 출력된다.
한편, 핑거가 스타일러스 펜에서 이격되면 제2 접촉전극(3170)은 핑거 주파수 신호를 수신하지 않는다. 이에 따라, 스타일러스 펜에 인가되는 팁 주파수 신호를 인액티브 상태로 전환한다. 즉, 팁 주파수 신호는 출력되지 않는다.
도 26는 도 23에 도시된 스타일러스 펜의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 23 내지 도 26를 참조하면, 다중 주파수 출력부(3120)는 핑거 주파수 신호를 생성한다(단계 S3110).
이어, 다중 주파수 출력부(3120)는 제2 버퍼(3140)를 경유하여 제1 접촉전극(3160)에 핑거 주파수 신호를 제공한다(단계 S3120).
이어, 콘트롤러(3190)는 제2 접촉전극(3170)을 통해 핑거 주파수 신호가 리시버(3180)를 경유하여 수신되는지의 여부를 체크한다(단계 S3130).
단계 S3130에서 제2 접촉전극(3170)을 통해 핑거 주파수 신호가 리시버(3180)를 경유하여 수신되지 않은 것으로 체크되면, 콘트롤러(3190)는 스타일러스 펜의 언터치 상태로 판단한 후 단계 S3110으로 피드백한다(단계 S3140).
단계 S3130에서 제2 접촉전극(3170)을 통해 핑거 주파수 신호가 리시버(3180)를 경유하여 수신되는 것으로 체크되면, 콘트롤러(3190)는 스타일러스 펜의 터치 상태로 판단한다(단계 S3150).
단계 S3150에 이어, 다중 주파수 출력부(3120)는 팁 주파수 신호를 생성한다(단계 S3160).
단계 S3160에 이어, 다중 주파수 출력부(3120)는 제1 버퍼(3130)를 경유하여 스타일러스 팁(3150)에 팁 주파수 신호를 제공한 후 단계 S3110로 피드백한다(단계 S3170).
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 스타일러스 펜의 사용시와 미사용시를 구분하여 스타일러스 펜에서 출력되는 팁 주파수 신호의 출력 여부를 제어하므로써, 스타일러스 펜의 소비전력을 절감시킬 수 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
<부호의 설명>
100 : 터치 스크린 패널 200 : 액티브 스타일러스 펜
210 : 도전성 펜 케이스 220 : 스타일러스 팁
230, 430, 630, 830 : 신호 공급부 232, 3130 : 제1 버퍼
234, 3140 : 제2 버퍼
236, 436, 636, 836 : 다중 주파수 출력부
238, 438, 636, 836 : 메인 콘트롤 유닛
437, 837 : 자이로 센서 640 : 이레이징 부재
2100 : 터치 센싱 장치 2120 : 터치 센싱 콘트롤러
2122 : 터치 구동부 2124 : 터치 센싱부
2126 : 터치 판별부 2128 : 터치 제어부
1222 : 송신신호 생성부 1224 : 송신 먹스부
1242 : 수신 먹스부 1244 : 수신 센싱부
1246 : 아날로그-디지털 변환부 1248 : 고속푸리에 변환부
2200 : 액티브 스타일러스 펜 2202 : 도전성 케이스
2204 : 팁 전극 2206 : 필압 센서
2209 : 링 전극 2208 : 주파수 신호 생성기
2210 : 믹서 2250 : 버튼들
2252 : 버튼 처리부 2260 : 펜 제어부
2206 : 필압 센서 2207 : 필압 처리부
2260 : 펜 제어부 2270 : 전원 관리부
2272 : 배터리 2280 : 파형 발생부
2290 : 파형 구동부 2282 : 제5 주파수신호 발생기
2284 : 제6 주파수신호 발생기 2286 : 제7 주파수신호 발생기
2292 : 제1 증폭부 2294 : 제2 증폭부
2296 : 제3 증폭부 3110 : 펜바디
3120 : 다중 주파수 출력부 3150 : 스타일러스 팁
3160 : 제1 접촉전극 3170 : 제2 접촉전극
3180 : 리시버 3190 : 콘트롤러

Claims (22)

  1. 도전성 재질의 도전성 펜 케이스;
    상기 도전성 펜 케이스의 일단에 연결된 스타일러스 팁; 및
    상기 스타일러스 팁에 펜 구동신호를 제공하고, 상기 도전성 펜 케이스에 팜 리젝션신호를 제공하는 신호 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 스타일러스 펜.
  2. 제1항에 있어서, 상기 펜 구동신호는 센싱신호로 변경되어 외부의 리드아웃 회로에 제공되고, 상기 팜 리젝션신호는 사용자의 손 및 터치 스크린 패널을 경유하여 상기 리드아웃 회로에 제공되며,
    상기 리드아웃 회로는 상기 센싱신호를 근거로 터치 좌표를 연산하고, 상기 팜 리젝션신호에 기인된 터치는 무시하는 것을 특징으로 하는 액티브 스타일러스 펜.
  3. 제1항에 있어서, 상기 펜 구동신호는 제1 주파수를 갖고, 상기 팜 리젝션신호는 제2 주파수를 갖되, 상기 신호 공급부는,
    상기 스타일러스 팁에 연결된 제1 버퍼;
    상기 도전성 펜 케이스에 연결된 제2 버퍼;
    상기 제1 버퍼에 상기 제1 주파수를 갖는 상기 펜 구동신호를 출력하고, 상기 제2 버퍼에 상기 제2 주파수를 갖는 상기 팜 리젝션신호를 출력하는 다중 주파수 출력부; 및
    상기 도전성 펜 케이스 내에 배치되고, 상기 제1 주파수 및 상기 제2 주파수를 결정하여 상기 다중 주파수 출력부를 제어하는 메인 콘트롤 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 스타일러스 펜.
  4. 도전성 재질의 도전성 펜 케이스와, 상기 도전성 펜 케이스의 일단에 연결된 스타일러스 팁과, 상기 스타일러스 팁에 펜 구동신호를 제공하고, 상기 도전성 펜 케이스에 팜 리젝션신호를 제공하는 신호 공급부를 포함하는 액티브 스타일러스 펜;
    상기 펜 구동신호와 상기 팜 리젝션신호를 전달하는 구동 라인과 상기 구동 라인에서 유기되는 센싱신호를 전달하는 센싱 라인을 포함하는 터치 스크린 패널; 및
    상기 센싱 라인으로부터 제공되는 상기 센싱신호에서 상기 펜 구동신호에 대응하는 제1 신호와 상기 팜 리젝션신호에 대응하는 제2 신호를 분류하고, 상기 제2 신호에 기인된 터치는 무시하고 상기 제1 신호를 근거로 터치 좌표를 연산하는 리드아웃 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 펜 구동신호는 상기 스타일러스 팁 및 상기 터치 스크린 패널을 경유하여 상기 제1 신호로서 상기 리드아웃 회로에 제공되고,
    상기 팜 리젝션신호는 상기 도전성 펜 케이스, 사용자의 손 및 상기 터치 스크린 패널을 경유하여 상기 제2 신호로서 상기 리드아웃 회로에 제공되는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 액티브 스타일러스 펜은, 상기 도전성 펜 케이스 내에 배치되어 상기 액티브 스타일러스 펜의 회전이나 위로 움직이는 틸트 업, 아래로 움직이는 틸트 다운, 기울림 정도를 포함하는 틸트를 검출하는 자이로 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 자이로 센서에 의해 펜의 기울림 신호가 검출되면, 상기 신호 공급부는 상기 펜 구동신호와는 다른 신호를 상기 스타일러스 팁에 인가하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 액티브 스타일러스 펜은 상기 스타일러스 팁과는 반대 반향에 배치된 이레이징 부재를 더 포함하고,
    상기 자이로 센서에 의해 펜의 기울림 신호가 검출되면, 상기 신호 공급부는 상기 이레이징 부재에 제3 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 리드아웃 회로는 상기 센싱 라인을 통해 상기 제3 신호가 검출되는 경우, 상기 제3 신호에 대응하는 터치 좌표는 드로잉에서 삭제 처리하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
  10. 펜 구동신호와 팜 리젝션신호를 생성하는 단계;
    상기 펜 구동신호를 스타일러스 팁에 제공하는 단계;
    상기 팜 리젝션신호를 도전성 펜 케이스에 인가하는 단계;
    상기 펜 구동신호와 상기 팜 리젝션신호를 전달하는 구동라인에서 유기되는 센싱신호를 센싱라인을 통해 검출하는 단계;
    상기 센싱신호에서 상기 펜 구동신호에 대응하는 제1 신호와 상기 팜 리젝션신호에 대응하는 제2 신호를 분류하는 단계; 및
    상기 제2 신호에 기인된 터치는 무시하고 상기 제1 신호를 근거로 터치 좌표를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 방법.
  11. 복수의 구동전극들과 복수의 센싱전극들을 포함하는 터치 스크린 패널;
    액티브 스타일러스 펜의 위치, 액티브 스타일러스 펜의 압력 및 액티브 스타일러스 펜의 틸트를 감지하기 위해 설정된 펜 주파수 신호를 상기 터치 스크린 패널에 제공하는 액티브 스타일러스 펜; 및
    서로 다른 주파수성분을 갖는 복수의 구동신호들을 상기 터치 스크린 패널에 출력하고, 상기 터치 스크린 패널에서 수신되는 복수의 센싱신호들을 근거로 핑거의 터치좌표 및 상기 액티브 스타일러스 펜의 터치좌표 중 적어도 하나 이상을 판별하는 터치 센싱 콘트롤러를 포함하는 터치 센싱 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 펜 주파수 신호는, 액티브 스타일러스 펜의 위치를 감지하기 위해 설정된 위치감지 신호, 액티브 스타일러스 펜의 압력을 감지하기 위해 설정된 압력감지 신호 및 액티브 스타일러스 펜의 틸트를 감지하기 위해 설정된 틸트감지 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 상기 액티브 스타일러스 펜은 액티브 스타일러스 펜의 버튼 온/오프를 감지하기 위한 버튼감지 신호를 상기 펜 주파수 신호에 믹싱시켜 상기 터치패널에 더 제공하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 위치감지 신호 및 상기 압력감지 신호는 상기 액티브 스타일러스 펜의 팁 전극에 제공되고,
    상기 틸트감지 신호는 상기 액티브 스타일러스 펜의 링 전극에 제공되는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 시스템.
  15. 액티브 스타일러스 펜의 위치, 액티브 스타일러스 펜의 압력 및 액티브 스타일러스 펜의 틸트를 감지하기 위해 설정된 펜 주파수 신호를 출력하는 액티브 스타일러스 펜에 접촉되는 터치 스크린 패널의 구동전극들에 연결되고, 상기 구동전극들에 상기 구동신호들을 출력하는 터치 구동부;
    상기 터치 스크린 패널의 센싱전극들에 연결되고, 상기 센싱전극들을 통해 상기 센싱신호들을 수신하는 터치 센싱부; 및
    상기 센싱신호들을 근거로 핑거의 터치좌표 및 상기 액티브 스타일러스 펜의 터치좌표 중 적어도 하나 이상을 판별하는 터치 판별부를 포함하는 터치 센싱 콘트롤러.
  16. 제15항에 있어서, 상기 터치 구동부는,
    서로 다른 주파수성분을 갖는 구동신호를 생성하는 복수의 송신신호 생성기들을 포함하는 송신신호 생성부; 및
    상기 송신신호 생성기에 연결된 제1 송신 입력단, 상기 터치 센싱부에 연결된 제2 송신 입력단, 상기 구동전극에 연결된 송신 출력단을 갖는 복수의 송신 먹스들을 포함하고, 외부로부터 제공되는 먹스 제어신호에 응답하여 상기 제1 송신 입력단과 상기 송신 출력단이 연결되거나 상기 제2 송신 입력단과 상기 송신 출력단이 연결되는 송신 먹스부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 콘트롤러.
  17. 제16항에 있어서, 상기 터치 센싱부는,
    수신 출력단, 상기 센싱전극에 연결된 제1 수신 입력단, 상기 터치 구동부의 송신 먹스부의 제2 송신 입력단에 연결된 제2 수신 입력단을 갖는 복수의 수신먹스들을 포함하고, 상기 먹스 제어신호에 응답하여 상기 제1 수신 입력단이 상기 수신 출력단에 연결되거나 상기 제2 수신 입력단이 상기 수신 출력단에 연결되는 수신 먹스부;
    상기 수신먹스들의 수신 출력단에 연결된 복수의 수신센싱기들을 포함하는 수신 센싱부;
    상기 수신센싱기들을 통해 수신된 센싱신호들을 디지털 변환하는 아날로그-디지털 변환부; 및
    상기 아날로그-디지털 변환부에 의해 디지털 변환된 센싱신호를 푸리에 변환하는 고속푸리에 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센싱 콘트롤러.
  18. 터치 스크린 패널에 접촉 가능한 팁 전극;
    상기 터치 스크린 패널에 가해지는 상기 팁 전극의 압력을 측정하여 필압신호를 출력하는 필압 센서;
    상기 필압신호를 근거로 압력감지 신호를 생성하고, 액티브 스타일러스 펜의 위치를 감지하기 위해 설정된 위치감지 신호 및 액티브 스타일러스 펜의 틸트를 감지하기 위해 설정된 틸트감지 신호를 생성하는 주파수 신호 생성기;
    상기 위치감지 신호와 상기 압력감지 신호를 믹싱하여 믹싱신호를 상기 팁 전극에 제공하는 믹서; 및
    상기 팁전극 및 상기 필압 센서에서 일정 간격 이격되어 배치되고, 상기 틸트감지 신호를 제공받는 링 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 스타일러스 펜.
  19. 제18항에 있어서, 상기 주파수 신호 생성기는 액티브 스타일러스 펜의 버튼 온/오프를 감지하기 위한 버튼감지 신호를 더 생성하는 것을 특징으로 하는 액티브 스타일러스 펜.
  20. 펜바디;
    상기 펜바디 내에 배치되어, 핑거 주파수 신호 및 팁 주파수 신호를 출력하는 다중 주파수 출력부;
    상기 펜바디의 종단부에 배치되어, 상기 팁 주파수 신호를 수신하여 외부로 출력하는 스타일러스 팁;
    상기 펜바디의 일부 측면에 배치되어, 상기 핑거 주파수 신호를 수신하는 제1 접촉전극;
    상기 제1 접촉전극에서 이격되어 상기 펜바디의 다른 일부 측면에 배치되고, 핑거를 매개로 상기 제1 접촉전극으로부터 핑거 주파수 신호를 수신하는 제2 접촉전극; 및
    (i) 상기 제2 접촉전극에 상기 핑거 주파수 신호가 전달되지 않은 것으로 체크되면 액티브 스타일러스 펜의 언터치 상태로 판단하고, (ii) 상기 제2 접촉전극에 상기 핑거 주파수 신호가 전달되는 것으로 체크되면 액티브 스타일러스 펜의 터치 상태로 판단하여, 상기 팁 주파수 신호의 출력을 상기 다중 주파수 출력부에 요청하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 스타일러스 펜.
  21. 제20항에 있어서, 상기 콘트롤러는 상기 팁 주파수 신호가 출력되는 도중 상기 핑거 주파수 신호가 전달되지 않은 것으로 체크되면, 상기 팁 주파수의 출력을 차단하는 것을 특징으로 하는 엑티브 스타일러스 펜.
  22. 핑거 주파수 신호를 생성하는 단계;
    펜바디의 일부 측면에 배치된 제1 접촉전극에 상기 핑거 주파수 신호를 제공하는 단계;
    상기 제1 접촉전극에서 이격된 제2 접촉전극에 상기 핑거 주파수 신호가 전달되지 않은 것으로 체크되면, 액티브 스타일러스 펜의 언터치 상태로 판단하는 단계;
    상기 제2 접촉전극에 상기 제1 접촉전극을 통해 상기 핑거 주파수 신호가 전달되는 것으로 체크되면, 액티브 스타일러스 펜의 터치 상태로 판단하여 팁 주파수 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 팁 주파수 신호를 상기 펜바디의 종단부에 배치된 스타일러스 팁에 출력하는 단계를 포함하는 액티브 스타일러스 펜의 구동 방법.
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