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KR20170081128A - Active stylus pen and touch sensing system and driving method of the same - Google Patents

Active stylus pen and touch sensing system and driving method of the same Download PDF

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KR20170081128A
KR20170081128A KR1020160163499A KR20160163499A KR20170081128A KR 20170081128 A KR20170081128 A KR 20170081128A KR 1020160163499 A KR1020160163499 A KR 1020160163499A KR 20160163499 A KR20160163499 A KR 20160163499A KR 20170081128 A KR20170081128 A KR 20170081128A
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pen
touch
touch screen
active stylus
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한성수
정도영
장형욱
김성철
배상혁
김철세
주수윤
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 능동형 스타일러스 펜은 터치 스크린으로부터 수신되는 각 터치 스크린 구동신호의 일부에 해당되는 서브 펄스에 기초하여 터치 프레임 인식신호를 생성하는 제1 신호 처리부와, 상기 각 터치 스크린 구동신호에서 상기 서브 펄스를 제외한 메인 펄스에 동기되도록 펜 구동신호를 생성하되, 펜 부가 정보가 상기 펜 구동신호에 반영되도록 상기 터치 프레임 인식신호에 따라 상기 펜 구동신호를 터치 프레임 단위로 가변하는 제2 신호 처리부를 포함한다.The active stylus pen of the present invention includes a first signal processing unit for generating a touch frame recognition signal based on sub pulses corresponding to a part of each touch screen driving signal received from a touch screen, And a second signal processor for generating a pen drive signal so as to be synchronized with the main pulse except that the pen additional information is reflected on the pen drive signal in units of touch frames in accordance with the touch frame recognition signal .

Description

능동형 스타일러스 펜과 그를 포함한 터치 센싱 시스템, 및 그 구동방법{ACTIVE STYLUS PEN AND TOUCH SENSING SYSTEM AND DRIVING METHOD OF THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an active stylus pen, a touch sensing system including the active stylus pen,

본 발명은 터치 센싱 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 능동형 스타일러스 펜을 통해 터치 입력이 가능한 터치 센싱 시스템과 그 구동방법에 관한 것이다.The present invention relates to a touch sensing system, and more particularly, to a touch sensing system capable of touch input through an active stylus pen and a driving method thereof.

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

터치 UI는 휴대용 정보기기에 필수적으로 채택되고 있다. 터치 UI는 표시장치의 화면 상에 터치 스크린을 형성하는 방법으로 구현되고 있다. 이러한 터치 스크린은 정전 용량 방식으로 구현될 수 있다. 정전 용량 방식의 터치 센서를 갖는 터치 스크린은 손가락 또는 전도성 물질이 터치 센서에 접촉(또는 근접)될 때, 터치 스크린 구동신호의 입력에 따른 정전 용량(capacitance) 변화 즉, 터치 센서의 전하 변화량을 센싱하여 터치 입력을 감지한다.The touch UI is essential for portable information devices. The touch UI is implemented by a method of forming a touch screen on the screen of a display device. Such a touch screen can be implemented in a capacitive manner. When a finger or a conductive material touches (or comes close to) the touch sensor, the touch screen having the capacitive touch sensor senses a change in capacitance due to the input of the touch screen drive signal, that is, Thereby detecting the touch input.

정전 용량 방식의 터치 센서는 자기 용량(Self Capacitance) 센서 또는 상호 용량(Mutual Capacitance) 센서로 구현될 수 있다. 자기 용량 센서의 전극들 각각은 한 방향을 따라 형성된 센서 배선들과 1:1로 연결될 수 있다. 상호 용량 센서는 유전층을 사이에 두고 직교하는 센서 배선들의 교차부에 형성될 수 있다.The capacitive touch sensor may be implemented as a self capacitance sensor or a mutual capacitance sensor. Each of the electrodes of the capacitance sensor may be connected in a one-to-one relationship with sensor wirings formed along one direction. The mutual capacitance sensor may be formed at the intersection of the sensor wirings orthogonal to each other with the dielectric layer interposed therebetween.

최근 스마트 폰, 및 스마트 북 등에는 손가락뿐만 아니라 스타일러스 펜(Stylus Pen)이 HID(Human Interface Device)로서 많이 사용되고 있다. 스타일러스 펜은 손가락에 비해 좀 더 세밀한 입력이 가능한 장점이 있다. 스타일러스 펜에는 수동형과 능동형이 있다. 수동형은 터치 스크린과의 접촉 지점에서 정전용량 변화가 적어 터치 위치 검출이 어렵다. 능동형은 자체적으로 펜 구동신호를 생성하여 터치 스크린과의 접촉 지점에 출력하기 때문에 수동형에 비해 터치 위치 검출이 용이하다.In recent years, not only a finger but also a stylus pen have been widely used as a human interface device (HID) in smart phones and smart books. The stylus pen has the advantage of being able to input more finely than the finger. There are passive and active stylus pens. In the passive type, it is difficult to detect the touch position because the capacitance change is small at the contact point with the touch screen. The active type generates the pen drive signal itself and outputs it to the contact point with the touch screen, so it is easier to detect the touch position than the passive type.

최근 능동형 스타일러스 펜은 펜 구동신호뿐만 아니라, 필압 정보, 버튼 상태 정보, 펜 식별(ID) 정보 등의 다양한 펜 부가 정보를 전송할 수 있도록 설계되고 있다. 그런데, 종래 능동형 스타일러스 펜은 대한민국 공개공보 제10-2014-0043299호에 개시된 것과 같이, 펜 부가 정보를 터치 모듈에 전송하기 위해 별도의 통신블록을 더 필요로 했기 때문에 제조 비용이 증가하는 문제점이 있었다. 더욱이 종래 능동형 스타일러스 펜은 펜 구동신호와 펜 부가 정보를 개별적으로 전송하기 때문에 전송 부하가 컸었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 펜 부가 정보를 펜 구동신호에 실어 터치 프레임 단위로 전송하는 방안을 고려해 볼 수 있다. 하지만, 이를 위해서는 능동형 스타일러스 펜에서 터치 프레임을 구분할 수 있어야 하는 데, 아직까지는 그러한 방법이 개발되어 있지 않다. Recently, an active stylus pen is designed not only to transmit a pen drive signal but also to transmit various pen additional information such as pressure information, button state information, pen identification (ID) information, and the like. However, as disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2014-0043299, the conventional active stylus pen requires a separate communication block to transmit the pen additional information to the touch module, which increases the manufacturing cost . Moreover, the conventional active stylus pen transmits the pen driving signal and the pen additional information individually, which causes a large transmission load. In order to solve this problem, it is possible to consider transmitting pen-side information to the pen drive signal and transmitting the pen-side information on a touch frame basis. However, this requires that the active stylus pen be able to distinguish the touch frame, which has not yet been developed.

따라서, 본 발명의 목적은 능동형 스타일러스 펜에서 터치 프레임을 용이하게 구분하고, 펜 부가 정보를 1 터치 프레임 단위로 펜 구동신호에 반영할 수 있도록 한 능동형 스타일러스 펜과 그를 포함한 터치 센싱 시스템, 및 그 구동방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an active stylus pen capable of easily distinguishing a touch frame from an active stylus pen, reflecting the pen additional information on a pen drive signal in units of one touch frame, a touch sensing system including the active stylus pen, Method.

본 발명의 다른 목적은 능동형 스타일러스 펜과 터치 스크린 간 동기화의 정확도를 높일 수 있도록 한 능동형 스타일러스 펜과 그를 포함한 터치 센싱 시스템, 및 그 구동방법을 제공하는 데 있다. It is another object of the present invention to provide an active stylus pen, a touch sensing system including the active stylus pen, and a method of driving the same, which can improve the accuracy of synchronization between the active stylus pen and the touch screen.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 능동형 스타일러스 펜은 터치 스크린으로부터 수신되는 각 터치 스크린 구동신호의 일부에 해당되는 서브 펄스에 기초하여 터치 프레임을 구분하기 위한 터치 프레임 인식신호를 생성하는 제1 신호 처리부와, 상기 각 터치 스크린 구동신호에서 상기 서브 펄스를 제외한 메인 펄스에 동기되도록 펜 구동신호를 생성하되, 펜 부가 정보가 상기 펜 구동신호에 반영되도록 상기 터치 프레임 인식신호에 따라 상기 펜 구동신호를 터치 프레임 단위로 가변하는 제2 신호 처리부를 포함한다.In order to achieve the above object, an active stylus pen of the present invention includes a first signal generating a touch frame recognition signal for distinguishing a touch frame based on sub pulses corresponding to a part of each touch screen driving signal received from a touch screen, A pen drive signal generating unit for generating a pen drive signal in synchronization with the main pulse except for the sub pulse in each of the touch screen drive signals and generating the pen drive signal in accordance with the touch frame recognition signal so that the pen additional information is reflected in the pen drive signal And a second signal processing unit which varies in touch frame units.

상기 제1 신호 처리부는, 일 터치 스크린 구동신호의 제1 서브 펄스와, 상기 일 터치 스크린 구동신호에 이웃한 다른 터치 스크린 구동신호의 제2 서브 펄스 간 간격을 카운트하여 제1 카운트 값을 생성하고, 상기 제1 카운트 값이 미리 설정된 임계치를 초과할 때에 상기 터치 프레임 인식신호를 생성한다.The first signal processor counts the first sub pulse of one touch screen drive signal and the second sub pulse of another touch screen drive signal neighboring the one touch screen drive signal to generate a first count value And generates the touch frame recognition signal when the first count value exceeds a preset threshold value.

상기 제1 신호 처리부는, 상기 각 터치 스크린 구동신호에 포함된 상기 서브 펄스를 카운트하여 제2 카운트 값을 생성하고, 상기 제2 카운트 값이 미리 설정된 값을 만족할 때에 상기 터치 프레임 인식신호를 생성한다.The first signal processing unit generates a second count value by counting the sub pulses contained in each touch screen driving signal and generates the touch frame recognition signal when the second count value satisfies a preset value .

상기 제2 신호 처리부는, 상기 펜 부가 정보가 상기 펜 구동신호에 반영되도록 상기 터치 프레임 인식신호에 따라 상기 펜 구동신호의 펄스 진폭을 터치 프레임 단위로 가변한다.And the second signal processing unit varies the pulse amplitude of the pen drive signal in units of touch frames according to the touch frame recognition signal so that the pen additional information is reflected in the pen drive signal.

상기 제2 신호 처리부는, 상기 펜 부가 정보가 상기 펜 구동신호에 반영되도록 상기 터치 프레임 인식신호에 따라 상기 펜 구동신호의 펄스 듀티를 터치 프레임 단위로 가변한다.The second signal processing unit varies the pulse duty of the pen drive signal in units of touch frames according to the touch frame recognition signal so that the pen additional information is reflected in the pen drive signal.

상기 제2 신호 처리부는, 상기 펜 부가 정보가 반영된 펜 구동신호를 1 터치 프레임에 1 비트씩 할당한다.And the second signal processing unit assigns one bit of the pen drive signal reflecting the pen additional information to one touch frame.

상기 펜 부가 정보는, 상기 능동형 스타일러스 펜이 상기 터치 스크린에 접촉할 때의 압력을 나타내는 필압 정보, 상기 능동형 스타일러스 펜에 구비되어 특정 기능을 수행하는 적어도 하나 이상의 기능식 버튼의 활성 여부를 나타내는 버튼 상태 정보, 다른 능동형 스타일러스 펜과 구분하기 위한 펜 식별 정보를 포함한다.Wherein the pen additional information includes at least one of a pressure information indicating pressure when the active stylus pen contacts the touch screen, a button state indicating whether the at least one functional button provided in the active stylus pen performs a specific function, Information, and pen identification information to distinguish it from other active stylus pens.

또한, 본 발명의 터치 센싱 시스템은 터치 스크린과, 상기 터치 스크린에 터치 스크린 구동신호를 인가하고 상기 터치 스크린의 정전 용량 변화를 센싱하는 터치 구동장치와, 펜 구동신호를 생성하여 상기 터치 스크린에 송신하는 능동형 스타일러스 펜을 구비하고, 상기 능동형 스타일러스 펜은 상기 터치 스크린으로부터 수신되는 각 터치 스크린 구동신호의 일부에 해당되는 서브 펄스에 기초하여 터치 프레임을 구분하기 위한 터치 프레임 인식신호를 생성하는 제1 신호 처리부와, 상기 각 터치 스크린 구동신호에서 상기 서브 펄스를 제외한 메인 펄스에 동기되도록 상기 펜 구동신호를 생성하되, 펜 부가 정보가 상기 펜 구동신호에 반영되도록 상기 터치 프레임 인식신호에 따라 상기 펜 구동신호를 터치 프레임 단위로 가변하는 제2 신호 처리부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a touch sensing system including a touch screen, a touch driving device for applying a touch screen driving signal to the touch screen and sensing a capacitance change of the touch screen, Wherein the active stylus pen includes a first signal for generating a touch frame recognition signal for distinguishing a touch frame based on sub pulses corresponding to a part of each touch screen driving signal received from the touch screen, And a controller for generating the pen driving signal so that the pen driving signal is synchronized with the main pulse except for the sub pulse in each touch screen driving signal, A second signal processing unit for varying in units of touch frames .

또한, 본 발명에 따른 터치 센싱 시스템의 구동방법은 능동형 스타일러스 펜을 터치 스크린에 접촉시켜, 상기 능동형 스타일러스 펜에서 터치 스크린 구동신호를 수신하는 단계와, 상기 수신된 터치 스크린 구동신호에 동기되도록 상기 능동형 스타일러스 펜에서 펜 구동신호를 생성하여 상기 터치 스크린에 출력하는 단계와, 상기 터치 스크린 구동신호와 상기 펜 구동신호에 따른 상기 터치 스크린의 정전 용량 변화를 상기 터치 스크린에 연결된 터치 구동장치에서 센싱하는 단계를 포함하고, 상기 능동형 스타일러스 펜에서 상기 펜 구동신호를 생성하여 상기 터치 스크린에 출력하는 단계는, 상기 터치 스크린으로부터 수신되는 각 터치 스크린 구동신호의 일부에 해당되는 서브 펄스에 기초하여 터치 프레임을 구분하기 위한 터치 프레임 인식신호를 생성하는 단계와, 상기 각 터치 스크린 구동신호에서 상기 서브 펄스를 제외한 메인 펄스에 동기되도록 상기 펜 구동신호를 생성하되, 펜 부가 정보가 상기 펜 구동신호에 반영되도록 상기 터치 프레임 인식신호에 따라 상기 펜 구동신호를 터치 프레임 단위로 가변하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of driving a touch sensing system including the steps of: receiving an active stylus pen from a touch screen; receiving a touch screen driving signal from the active stylus pen; Generating a pen drive signal from the stylus pen and outputting the generated pen drive signal to the touch screen; sensing a capacitance change of the touch screen according to the touch screen drive signal and the pen drive signal in a touch drive device connected to the touch screen Generating the pen drive signal from the active stylus pen and outputting the generated pen drive signal to the touch screen includes generating a pen drive signal based on a sub pulse corresponding to a part of each touch screen drive signal received from the touch screen, A touch frame recognition signal And generating the pen driving signal so as to be synchronized with the main pulse except for the sub pulse in each of the touch screen driving signals so that the pen additional information is reflected in the pen driving signal, And varying the driving signal in units of touch frames.

본 발명은 터치 스크린으로부터 수신되는 각 터치 스크린 구동신호의 일부에 해당되는 서브 펄스에 기초하여 터치 프레임 인식신호를 생성하고, 미리 설정된 펜 부가 정보에 따라 펜 구동신호의 펄스 진폭 및/또는 펄스 듀티를 터치 프레임 인식신호에 맞춰 1 터치 프레임 단위로 조정하는 방식으로 펜 부가 정보를 펜 구동신호에 효과적으로 반영할 수 있다. 본 발명은 펜 구동신호에 따른 터치 로 데이터의 크기 변화를 감지함으로써, 펜 구동신호에 반영된 펜 부가 정보를 알아 낼 수 있다.The present invention generates a touch frame recognition signal based on a sub pulse corresponding to a part of each touch screen driving signal received from a touch screen, and generates a touch frame recognition signal based on a pulse amplitude and / or a pulse duty of the pen driving signal The pen additional information can be effectively reflected in the pen drive signal by a method of adjusting the touch frame recognition signal in units of one touch frame. According to the present invention, by sensing a change in size of data by a touch according to a pen drive signal, the pen additional information reflected in the pen drive signal can be obtained.

본 발명은 터치 스크린에서 패턴화된 동기화 신호를 구동하여 능동형 스타일러스 펜과 터치 스크린 간의 동기화의 정확도를 높일 수 있다. 또한, 본 발명은 비트 할당된 동기화 신호를 이용하여 터치 스크린에서 펜으로 컴맨드를 전송함으로써 다양한 부가 기능을 구현할 수 있다.The present invention drives a patterned synchronization signal on a touch screen to increase the accuracy of synchronization between the active stylus pen and the touch screen. In addition, the present invention can implement various additional functions by transmitting a command from a touch screen to a pen using a bit-assigned synchronization signal.

도 1은 본 발명의 터치 센싱 시스템을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 시스템이 적용되는 표시장치를 보여주는 도면.
도 3은 픽셀 어레이에 내장된 터치 센서의 일 예를 보여 주는 도면.
도 4는 도 3과 같은 표시패널의 픽셀들과 터치 센서들을 시분할 구동하는 방법을 보여 주는 타이밍도.
도 5는 1 디스플레이 프레임 구간 내에 다수의 터치 프레임들이 포함된 일 예를 보여주는 도면.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시에에 따른 터치 구동 장치를 보여 주는 도면들.
도 9는 터치 센서 블록들에 연결되는 멀티플렉서들과 센싱 유닛들을 보여주는 도면.
도 10은 본 발명에 따른 능동형 스타일러스 펜의 내부 구성을 보여주는 도면.
도 11은 본 발명에 따른 능동형 스타일러스 펜에서 펜 부가 정보를 펜 구동신호에 반영하는 동작 수순을 보여주는 도면.
도 12a 및 도 12b는 능동형 스타일러스 펜에서 터치 프레임을 구분하는 일 방안과, 펜 부가 정보를 표현하기 위한 펜 구동신호의 다양한 변조 형태를 보여주는 도면.
도 13a 및 도 13b는 능동형 스타일러스 펜에서 터치 프레임을 구분하는 다른 방안과, 펜 부가 정보를 표현하기 위한 펜 구동신호의 다양한 변조 형태를 보여주는 도면.
도 14는 능동형 스타일러스 펜에서 다수의 터치 프레임들을 활용하여 펜 부가 정보를 생성하는 일 방안을 보여주는 도면.
도 15는 펜 부가 정보에 따라 터치 구동 장치에서 센싱되는 터치 로 데이터(Touch raw data)의 변화를 보여주는 도면.
도 16 및 도 17은 능동형 스타일러스 펜과 터치 스크린 간 동기화의 정확도를 높일 수 있는 방안을 보여주는 도면.
도 18은 동기화 신호의 패턴에 따른 비트 할당 예를 보여주는 도면.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a schematic illustration of a touch sensing system of the present invention.
2 is a view illustrating a display device to which a touch sensing system according to an embodiment of the present invention is applied.
3 is a view showing an example of a touch sensor built in a pixel array.
4 is a timing diagram showing a method of driving time-divisionally driving pixels and touch sensors of the display panel as shown in FIG.
FIG. 5 illustrates an example in which a plurality of touch frames are included in one display frame period. FIG.
6 to 8 are views showing a touch driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 is a view showing the multiplexers and sensing units connected to the touch sensor blocks;
10 is a view showing an internal configuration of an active stylus pen according to the present invention.
11 is a flowchart showing an operation procedure for reflecting pen-side information in an active stylus pen according to the present invention to a pen driving signal.
FIGS. 12A and 12B are diagrams showing various schemes of dividing a touch frame in an active stylus pen and various modulation patterns of a pen driving signal for expressing pen additional information. FIG.
13A and 13B are views showing various ways of distinguishing a touch frame in an active stylus pen and various modulation patterns of a pen driving signal for expressing pen additional information.
14 is a view showing an example of generating pen additional information by utilizing a plurality of touch frames in an active stylus pen;
15 is a diagram showing a change in touch raw data sensed by a touch driving device according to pen additional information;
Figures 16 and 17 are diagrams illustrating ways to increase the accuracy of synchronization between the active stylus pen and the touch screen.
18 is a diagram showing an example of bit allocation according to a pattern of a synchronization signal;

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

[터치 [Touch 센싱Sensing 시스템] system]

도 1은 본 발명의 터치 센싱 시스템을 개략적으로 보여준다. 1 schematically shows a touch sensing system of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 터치 센싱 시스템은 표시장치(10)와 능동형 스타일러스 펜(20)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the touch sensing system of the present invention includes a display device 10 and an active stylus pen 20.

표시장치(10)는 디스플레이 기능과 터치 검출 기능을 수행한다. 표시장치(10)는 손가락 또는 능동형 스타일러스 펜(20)과 같은 전도성 물체의 접촉에 의한 터치 검출이 가능한 것으로, 그 내부에 일체형으로 정전 용량 방식의 터치 스크린을 구비하고 있다. 여기서, 터치 스크린은 디스플레이 구현을 위한 표시패널과 독립적인 형태로 구성될 수도 있고, 표시패널의 픽셀 어레이에 내장될 수 있다. 표시장치(10)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 도 2 내지 도 9를 참조로 후술한다.The display device 10 performs a display function and a touch detection function. The display device 10 is capable of touch detection by the contact of a finger or a conductive object such as the active stylus pen 20, and is equipped with an electrostatic capacitive type touch screen integrally therewith. Here, the touch screen may be configured independently of the display panel for implementing the display, or may be embedded in the pixel array of the display panel. The specific configuration and operation of the display apparatus 10 will be described later with reference to Figs. 2 to 9. Fig.

능동형 스타일러스 펜(20)은 터치 스크린에서 수신되는 터치 스크린 구동신호를 기초로 펜 구동신호를 생성하여 터치 스크린과의 접촉 지점에 출력함으로써 터치 스크린 상에서 터치 위치 검출을 용이하게 한다. 능동형 스타일러스 펜(20)은 각 터치 스크린 구동신호의 일부에 해당되는 서브 펄스에 기초하여 터치 프레임 인식신호를 생성하고, 미리 설정된 펜 부가 정보가 펜 구동신호에 반영되도록 터치 프레임 인식신호에 따라 펜 구동신호를 터치 프레임 단위로 가변한다. 터치 센싱 시스템은 펜 구동신호에 따른 터치 로 데이터(Touch raw data)의 변화를 분석하여 능동형 스타일러스 펜(20)에 의한 터치 입력 위치와 터치 부가 정보를 감지한다. 펜 부가 정보는, 능동형 스타일러스 펜이 터치 스크린에 접촉할 때의 압력을 나타내는 필압 정보, 능동형 스타일러스 펜에 구비되어 특정 기능을 수행하는 적어도 하나 이상의 기능식 버튼의 활성 여부를 나타내는 버튼 상태 정보, 및 다른 능동형 스타일러스 펜과 구분하기 위한 펜 식별 정보 등을 포함할 수 있다.The active stylus pen 20 generates a pen driving signal on the basis of a touch screen driving signal received from the touch screen, and outputs the pen driving signal to a point of contact with the touch screen, thereby facilitating the touch position detection on the touch screen. The active stylus pen 20 generates a touch frame recognition signal based on sub pulses corresponding to a part of each touch screen driving signal and outputs pen driving signals in accordance with a touch frame recognition signal so that preset pen- The signal is varied in touch frame units. The touch sensing system analyzes the change of the touch raw data with a touch according to the pen driving signal and senses the touch input position and the touch side information by the active stylus pen 20. The pen additional information includes the pressure information indicating the pressure when the active stylus pen contacts the touch screen, the button status information indicating whether the at least one functional button performing the specific function is provided in the active stylus pen, And pen identification information for distinguishing the active stylus pen from the active stylus pen.

능동형 스타일러스 펜(20)의 구성 및 동작은 도 10 내지 도 15를 통해 후술한다.The construction and operation of the active stylus pen 20 will be described later with reference to FIGS. 10 to 15. FIG.

[표시장치][Display device]

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 센싱 시스템이 적용되는 표시장치(10)를 보여준다. 도 3은 픽셀 어레이에 내장된 터치 센서의 일 예를 보여 주는 준다. 도 4는 도 3과 같은 표시패널의 픽셀들과 터치 센서들을 시분할 구동하는 방법을 보여준다. 도 5는 1 디스플레이 프레임 구간 내에 다수의 터치 프레임들이 포함된 일 예를 보여준다. 그리고, 도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시에에 따른 터치 구동 장치를 보여준다. 도 9는 터치 센서 블록들에 연결되는 멀티플렉서들과 센싱 유닛들을 보여준다.FIG. 2 shows a display device 10 to which a touch sensing system according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. 3 shows an example of a touch sensor built in a pixel array. FIG. 4 shows a method of time-divisionally driving the pixels and the touch sensors of the display panel as shown in FIG. FIG. 5 shows an example in which a plurality of touch frames are included in one display frame period. 6 to 8 show a touch driving apparatus according to an embodiment of the present invention. Figure 9 shows the multiplexers and sensing units connected to the touch sensor blocks.

도 2내지 도9를 참조하면, 본 발명의 표시장치(10)는 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출 표시소자(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광 다이오드 표시소자(Organic Light Emitting Display, OLED), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 평판 표시소자 기반으로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 표시장치가 액정표시소자로 구현되는 것을 설명하지만, 본 발명의 표시장치는 액정표시소자에 한정되지 않는다. 2 to 9, the display device 10 of the present invention includes a liquid crystal display (LCD), a field emission display (FED), a plasma display panel (PDP) ), An organic light emitting diode (OLED) display, and an electrophoresis (EPD) display device. In the following embodiments, the display device is implemented as a liquid crystal display device, but the display device of the present invention is not limited to the liquid crystal display device.

표시장치(10)는 디스플레이 모듈과 터치 모듈로 이루어진다. The display device 10 comprises a display module and a touch module.

터치 모듈은 터치 스크린(TSP)과 터치 구동장치(18)를 포함한다. The touch module includes a touch screen (TSP) and a touch driver 18.

터치 스크린(TSP)은 다수의 정전 용량 센서들을 통해 터치 입력을 감지하는 정전 용량 방식으로 구현될 수 있다. 터치 스크린(TSP)은 정전 용량(capacitance)을 갖는 다수의 터치 센서들을 포함한다. 정전 용량은 자기 정전 용량(Self Capacitance)과 상호 정전 용량(Mutual Capacitance)으로 나뉘어질 수 있다. 자기 정전 용량은 한 방향으로 형성된 단층의 도체 배선을 따라 형성될 수 있고, 상호 정전 용량은 직교하는 두 도체 배선들 사이에 형성될 수 있다.The touch screen (TSP) can be implemented in a capacitive manner that senses touch input through a plurality of capacitive sensors. The touch screen TSP includes a plurality of touch sensors having a capacitance. Capacitance can be divided into Self Capacitance and Mutual Capacitance. The electrostatic capacitance can be formed along a single-layer conductor wiring formed in one direction, and mutual capacitance can be formed between two orthogonal conductor wiring.

터치 스크린(TSP)의 터치 센서들은 표시패널(DIS)의 픽셀 어레이에 내장될 수 있다. 터치 스크린(TSP)이 표시패널(DIS)의 픽셀 어레이에 내장되는 예가 도 3에 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 표시패널(DIS)의 픽셀 어레이는 터치 센서들(C1~C4)과, 터치 센서들(C1~C4)과 연결된 센서 라인들(L1~Li, i는 m, n 보다 작은 양의 정수)을 포함한다. 픽셀들(101)의 공통전극(COM)은 다수의 세그먼트들(segment)로 분할된다. 터치 센서들(C1~C4)은 분할된 공통전극(COM)으로 구현된다. 하나의 공통전극 세그먼트(segment)는 다수의 픽셀들(101)에 공통으로 연결되고 하나의 터치 센서를 형성한다. 따라서, 도 4와 같이 터치 센서들(C1~C4)은 디스플레이 구간(Td1, Td2) 동안 픽셀들(101)에 공통전압(Vcom)을 공급하고, 터치 구간 (Tt1, Tt2) 동안 터치 스크린 구동신호(Ts)를 입력 받아 터치 입력을 센싱한다. 도 3은 자기 정전 용량 타입의 터치 센서를 도시하였으나, 터치 센서들(C1~C4)은 이에 한정되지 않는다.The touch sensors of the touch screen (TSP) may be embedded in the pixel array of the display panel (DIS). An example in which the touch screen TSP is embedded in the pixel array of the display panel DIS is shown in Fig. Referring to FIG. 3, the pixel array of the display panel DIS includes touch sensors C1 to C4 and sensor lines L1 to Li connected to the touch sensors C1 to C4, where i is smaller than m, n Positive integer). The common electrode COM of the pixels 101 is divided into a plurality of segments. The touch sensors C1 to C4 are implemented as a divided common electrode COM. One common electrode segment is connected in common to the plurality of pixels 101 and forms one touch sensor. Accordingly, as shown in FIG. 4, the touch sensors C1 to C4 supply the common voltage Vcom to the pixels 101 during the display periods Td1 and Td2, and during the touch periods Tt1 and Tt2, (Ts) and senses the touch input. 3 shows the self-capacitance type touch sensor, the touch sensors C1 to C4 are not limited thereto.

터치 구동장치(18)는 터치 스크린 구동신호(Ts)를 터치 센서들(C1~C4)에 인가하고, 터치 센서들(C1~C4)의 전하 변화량을 센싱하여 손가락(또는, 스타일러스 펜)과 같은 전도성 물질의 터치 여부와 그 위치를 판단한다. The touch driving device 18 applies the touch screen driving signal Ts to the touch sensors C1 to C4 and senses the amount of charge change of the touch sensors C1 to C4 to detect Determine whether or not the conductive material is touched and its position.

터치 구동장치(18)는 타이밍 콘트롤러(16) 또는 호스트 시스템(19)으로부터 입력되는 터치 인에이블 신호(TEN)에 응답하여 터치 구간(Tt1, Tt2) 동안 터치 센서들을 구동한다. 터치 구동장치(18)는 터치 구간(Tt1, Tt2) 동안 터치 스크린 구동신호(Ts)를 센서 라인들(L1~Li)을 통해 터치 센서들(C1~C4)에 공급하여 터치 입력을 센싱한다. 터치 구동장치(18)는 터치 입력 유무에 따라 달라지는 터치 센서의 전하 변화량을 분석하여 터치 입력을 판단하고, 터치 입력 위치의 좌표를 계산한다. 터치 입력 위치의 좌표 정보는 호스트 시스템으로 전송된다.The touch driving device 18 drives the touch sensors during the touch periods Tt1 and Tt2 in response to the touch enable signal TEN input from the timing controller 16 or the host system 19. [ The touch driving device 18 supplies the touch screen driving signal Ts to the touch sensors C1 to C4 through the sensor lines L1 to Li during the touch periods Tt1 and Tt2 to sense the touch input. The touch driver 18 analyzes the charge variation of the touch sensor depending on the presence or absence of the touch input, determines the touch input, and calculates coordinates of the touch input position. The coordinate information of the touch input position is transmitted to the host system.

터치 구동장치(18)는 터치 구간(Tt1, Tt2) 동안 터치 인에이블 신호(TEN)에 응답하여 터치 센서들(C1~C4)을 구동하되, 도 5와 같이 입력 영상을 표시하는 1 디스플레이 프레임 기간 내에 터치 센서들(C1~C4)을 구동하기 위한 터치 프레임(TF1,TF2,TF3)을 적어도 2개 이상 할당함으로써 디스플레이 프레임 레이트(Frame rate) 보다 터치 리포터 레이트(Touch report rate)를 높일 수 있다. 여기서, 1 터치 프레임 내에는 다수의 멀티플렉서의 개수에 대응되는 다수의 터치 구간들이 포함될 수 있다. The touch driving device 18 drives the touch sensors C1 to C4 in response to the touch enable signal TEN during the touch periods Tt1 and Tt2, At least two touch frames TF1, TF2 and TF3 for driving the touch sensors C1 to C4 can be allocated to at least two or more touch frames to increase the touch report rate than the display frame rate. Here, within one touch frame, a plurality of touch intervals corresponding to the number of the plurality of multiplexers may be included.

예를 들어, 1 프레임 기간 내에서 디스플레이 구간(Td1, Td2)과 터치 구간 (Tt1, Tt2)이 각각 도 4와 같이 다수의 구간들로 분할되면, 터치 구동장치(18)는 매 터치 구간(Tt1, Tt2) 마다 터치 입력을 센싱하고, 각 터치 프레임이 완성되는 시점에 터치 입력의 좌표 정보를 호스트 시스템으로 전송한다. 이에 따라, 본 발명은 디스플레이 프레임 레이트(Display Frame rate) 보다 터치 리포터 레이트(Touch report rate)를 더 높일 수 있다. 디스플레이 프레임 레이트는 1 프레임 이미지가 픽셀 어레이에 기입되는 프레임 주파수이다. 터치 리포터 레이트는 터치 입력의 좌표 정보가 발생되는 속도이다. 터치 리포터 레이트가 높을 수록 터치 입력의 좌표 인식 속도가 빨라지므로 터치 감도가 좋아진다.For example, if the display periods Td1 and Td2 and the touch intervals Tt1 and Tt2 are divided into a plurality of intervals as shown in FIG. 4 within one frame period, the touch driver 18 sequentially outputs the touch interval Tt1 And Tt2, and transmits coordinate information of the touch input to the host system at the time when each touch frame is completed. Accordingly, the present invention can further increase the touch report rate than the display frame rate. The display frame rate is the frame frequency at which one frame image is written to the pixel array. The touch reporter rate is the speed at which coordinate information of the touch input is generated. The higher the touch reporter rate is, the faster the coordinate recognition speed of the touch input becomes, thereby improving the touch sensitivity.

본 발명의 터치 구동 장치(18)는 도 6 내지 도 8과 같은 형태의 IC(Integrate Circuit) 패키지로 구현될 수 있다. The touch-driving device 18 of the present invention can be implemented as an IC (Integrate Circuit) package as shown in Figs.

도 6을 참조하면, 터치 구동 장치(18)는 드라이버 IC(DIC)와 터치 IC(TIC)를 포함한다. Referring to FIG. 6, the touch driver 18 includes a driver IC (DIC) and a touch IC (TIC).

드라이버 IC(DIC)는 터치 센서 채널부(100), Vcom 버퍼(110), 스위치 어레이(120), 타이밍 제어신호 생성부(130), 멀티플렉서(Multiplexer, MUX)(140), 및 DTX 보상부(150)를 포함한다. The driver IC DIC includes a touch sensor channel unit 100, a Vcom buffer 110, a switch array 120, a timing control signal generating unit 130, a multiplexer (MUX) 140, 150).

터치 센서 채널부(100)는 센서 라인들을 통해 터치 센서들의 전극에 연결되고, 스위치 어레이(120)를 통해 Vcom 버퍼(110)와 멀티플렉서(140)에 연결된다. 멀티플렉서(140)는 센서 라인들을 터치 IC(TIC)에 연결한다. 1:3 멀티플렉서의 경우에, 멀티플렉서(140)는 터치 IC(TIC)의 한 개 채널을 세 개의 센서 라인들에 시분할 방식에 따라 순차 연결함으로써 터치 IC(TIC)의 채널 개수를 줄인다. 멀티플렉서(140)는 MUX 제어신호(MUX C1~C3)에 응답하여 터치 IC(TIC)의 채널과 연결될 센서 라인들을 순차적으로 선택한다. 멀티플렉서(140)는 터치 라인들(Touch line)을 통해 터치 IC(TIC)의 채널들에 연결된다. The touch sensor channel unit 100 is connected to the electrodes of the touch sensors through the sensor lines and is connected to the Vcom buffer 110 and the multiplexer 140 through the switch array 120. The multiplexer 140 couples the sensor lines to the touch IC (TIC). In the case of the 1: 3 multiplexer, the multiplexer 140 reduces the number of channels of the touch IC (TIC) by sequentially connecting one channel of the touch IC (TIC) to the three sensor lines in a time division manner. The multiplexer 140 sequentially selects the sensor lines to be connected to the channel of the touch IC (TIC) in response to the MUX control signals MUX C1 to C3. The multiplexer 140 is connected to the channels of the touch IC (TIC) through the touch lines.

Vcom 버퍼(110)는 픽셀의 공통 전압(Vcom)을 출력한다. 스위치 어레이(120)는 타이밍 제어신호 생성부(130)의 제어 하에 디스플레이 구간 동안 Vcom 버퍼(110)로부터의 공통 전압(Vcom)을 터치 센서 채널부(100)로 공급한다. 스위치 어레이(120)는 타이밍 제어신호 생성부(130)의 제어 하에 터치 구간동안 센서 라인들을 터치 IC(TIC)에 연결한다. The Vcom buffer 110 outputs the common voltage Vcom of the pixel. The switch array 120 supplies the common voltage Vcom from the Vcom buffer 110 to the touch sensor channel unit 100 under the control of the timing control signal generator 130 during the display period. The switch array 120 connects the sensor lines to the touch IC (TIC) under the control of the timing control signal generator 130 during the touch interval.

타이밍 제어신호 생성부(130)는 디스플레이 구동회로와 터치 IC(TIC)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다. The timing control signal generator 130 generates timing control signals for controlling operation timings of the display driver circuit and the touch IC (TIC).

타이밍 제어신호 생성부(130)는 도 2에 도시된 타이밍 콘트롤러(16) 내에 포함될 수 있다. 타이밍 제어신호 생성부(130)는 디스플레이 구간 동안 디스플레이 구동회로를 구동 시키고 터치 구간 동안 터치 IC(TIC)를 구동 시킨다. The timing control signal generator 130 may be included in the timing controller 16 shown in FIG. The timing control signal generator 130 drives the display driving circuit during the display period and drives the touch IC (TIC) during the touch interval.

타이밍 제어신호 생성부(130)는 도 4와 같이 디스플레이 구간(Td1,Td2)과 터치 구간(Tt1,Tt2)을 정의하는 터치 인에이블 신호(TEN)를 생성하여 디스플레이 구동회로와 터치 IC(TIC)를 동기시킨다. 디스플레이 구동회로는 터치 인에이블 신호(TEN)의 제1 레벨 기간 동안 픽셀들에 영상데이터를 기입한다. 터치 IC(TIC)는 터치 인에이블 신호(TEN)의 제2 레벨에 응답하여 터치 센서들을 구동하여 터치 입력을 센싱한다. 터치 인에이블 신호(TEN)의 제1 레벨은 하이 레벨(High level)일 수 있고, 제2 레벨은 로우 레벨(Low level)일 수 있으나 그 반대로 설정될 수도 있다. The timing control signal generating unit 130 generates a touch enable signal TEN defining the display periods Td1 and Td2 and the touch periods Tt1 and Tt2 as shown in FIG. . The display driving circuit writes the image data to the pixels during the first level period of the touch enable signal TEN. The touch IC (TIC) senses the touch input by driving the touch sensors in response to the second level of the touch enable signal TEN. The first level of the touch enable signal TEN may be a high level, the second level may be a low level, and vice versa.

터치 IC(TIC)는 구동 전원부(미도시)에 연결되어 구동전원을 공급받는다. 터치 IC(TIC)는 터치 인에이블 신호(TEN)의 제2 레벨에 응답하여 터치 스크린 구동신호(Ts)를 생성하여 터치 센서들에 인가한다. 터치 스크린 구동신호(Ts)는 구형파 형태의 펄스, 정현파, 삼각파 등 다양한 형태로 발생될 수 있으나, 구형파로 구현됨이 바람직하다. 터치 스크린 구동신호(Ts)는 터치 IC(TIC)의 적분기에 전하가 N(N은 2 이상의 자연수)회 이상 누적될 수 있도록 터치 센서들 각각에 N회 인가될 수 있다.The touch IC (TIC) is connected to a driving power source (not shown) to receive driving power. The touch IC TIC generates a touch screen driving signal Ts in response to a second level of the touch enable signal TEN and applies the touch screen driving signal Ts to the touch sensors. The touch screen driving signal Ts may be generated in various forms such as a square wave type pulse, a sinusoidal wave, and a triangular wave, but it is preferably implemented as a square wave. The touch screen driving signal Ts may be applied to each of the touch sensors N times so that electric charge can be accumulated in the integrator of the touch IC (TIC) N or more times (N is a natural number of 2 or more).

입력 영상 데이터의 변화에 따라 터치 센서 신호에 노이즈가 커질 수 있다. DTX 보상부(150)는 입력 영상 데이터를 분석하여 입력 영상의 계조 변화에 따라 터치 로 데이터(Touch raw data)에서 노이즈 성분을 제거하여 터치 IC(TIC)로 전송한다. DTX는 Display and Touch crosstalk를 의미한다. DTX 보상부(150)와 관련된 내용은 본원 출원인에 의해 기출원된 특허 출원 제10-2012-0149028호(2012.12.19 출원)에 상세히 기재되어 있다. 터치 센서의 노이즈가 입력 영상의 데이터 변화에 따라 민감하게 변하지 않는 시스템의 경우에 DTX 보상부(150)는 필요 없으므로 생략될 수 있다. 도 6에서 DTX DATA는 DTX 보상부(150)의 출력 데이터이다. The noise may be increased in the touch sensor signal according to the change of the input image data. The DTX compensator 150 analyzes the input image data, removes noise components from the touch raw data according to the gradation change of the input image, and transmits the same to the touch IC (TIC). DTX stands for Display and Touch crosstalk. The contents of the DTX compensation unit 150 are described in detail in the patent application No. 10-2012-0149028 (filed December 19, 2012), which is filed by the present applicant. In the case of a system in which the noise of the touch sensor does not change sensitively according to the data change of the input image, the DTX compensation unit 150 is not necessary and can be omitted. In FIG. 6, DTX DATA is output data of the DTX compensation unit 150.

터치 IC(TIC)는 타이밍 제어신호 생성부(130)로부터의 터치 인에이블 신호(TEN)에 응답하여 터치 구간(Tt1,Tt2) 동안 멀티플렉서(140)를 구동시켜 멀티플렉서(140)와 센서 라인들을 통해 터치 센서의 전하를 수신한다. 도 6에서 MUX C1~C3는 멀티플렉서의 채널을 선택하는 신호이다. The touch IC TIC drives the multiplexer 140 during the touch periods Tt1 and Tt2 in response to the touch enable signal TEN from the timing control signal generation unit 130 so that the touch IC And receives the charge of the touch sensor. In FIG. 6, MUXs C1 to C3 are signals for selecting the channel of the multiplexer.

터치 IC(TIC)는 터치 센서 신호로부터 터치 입력 전후의 전하 변화량을 검출하고 그 전화 변화량을 소정의 문턱값과 비교하여 문턱값 이상의 전하 변화량을 갖는 터치 센서들의 위치를 터치 입력 영역으로 판정한다. 터치 IC(TIC)는 터치 입력 각각에 대하여 좌표를 계산하여 터치 입력 좌표 정보를 포함한 터치 데이터(TDATA(XY))를 외부의 호스트 시스템(19)으로 전송한다. 터치 IC(TIC)는 터치 센서의 전하를 증폭하는 증폭기, 터치 센서로부터 수신된 전하를 누적하는 적분기, 적분기의 전압을 디지털 데이터로 변환하는 ADC(Analog to Digital Converter), 및 연산 로직부를 포함한다. 연산 로직부는 ADC로부터 출력된 터치 로 데이터(Touch raw data)를 문턱값과 비교하여 그 비교 결과에 따라 터치 입력을 판정하고 좌표를 계산하는 터치 인식 알고리즘을 실행한다. The touch IC (TIC) detects the amount of charge change before and after the touch input from the touch sensor signal, compares the amount of charge change with a predetermined threshold value, and determines the position of the touch sensor having the charge variation amount equal to or larger than the threshold value as the touch input area. The touch IC (TIC) calculates coordinates for each of the touch inputs and transmits touch data (TDATA (XY)) including the touch input coordinate information to the external host system 19. The touch IC (TIC) includes an amplifier for amplifying the charge of the touch sensor, an integrator for accumulating the charge received from the touch sensor, an ADC (Analog to Digital Converter) for converting the voltage of the integrator into digital data, and an arithmetic logic section. The arithmetic logic unit compares the touch raw data output from the ADC with a threshold value, and executes a touch recognition algorithm that determines a touch input and calculates coordinates based on the comparison result.

드라이버 IC(DIC)와 터치 IC(TIC)는 SPI(Serial Peripheral Interface) 인터페이스를 통해 신호들을 송수신할 수 있다. The driver IC (DIC) and the touch IC (TIC) can transmit and receive signals through the SPI (Serial Peripheral Interface) interface.

호스트 시스템(19)은 본 발명의 표시장치(10)가 적용 가능한 전자 기기의 시스템 본체를 의미한다. 호스트 시스템(19)은 폰 시스템(Phone system), TV(Television) 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템 중 어느 하나일 수 있다. 호스트 시스템(19)은 드라이버 IC(DIC)에 입력 영상의 데이터(RGB)를 전송하고, 터치 IC(TIC)로부터 터치 입력 데이터(TDATA(XY))를 수신하여 터치 입력과 연계된 어플리케이션(application)을 실행한다. The host system 19 refers to a system body of an electronic apparatus to which the display apparatus 10 of the present invention is applicable. The host system 19 may be any one of a phone system, a television system, a set top box, a navigation system, a DVD player, a Blu-ray player, a personal computer (PC), and a home theater system. The host system 19 transmits the input image data RGB to the driver IC DIC and receives the touch input data TDATA XY from the touch IC TIC and outputs an application associated with the touch input, .

도 7을 참조하면, 터치 구동 장치(18)는 드라이버 IC(DIC)와 MCU(Micro Controller Unit)를 포함한다. Referring to FIG. 7, the touch driver 18 includes a driver IC (DIC) and a micro controller unit (MCU).

드라이버 IC(DIC)는 터치 센서 채널부(100), Vcom 버퍼(110), 스위치 어레이(120), 제1 타이밍 제어신호 생성부(130), 멀티플렉서(140), DTX 보상부(150), 센싱부(160), 제2 타이밍 제어신호 생성부(170) 및 메모리(180)를 포함한다. 이 실시예는 전술한 도 6의 실시예와 비교할 때, 센싱부(160)와 제2 타이밍 제어 생성부(170)가 드라이버 IC(DIC) 내에 집적된 것에서 차이가 있다. 제1 타이밍 제어 생성부(130)는 도 6의 그것과 실질적으로 동일하다. 따라서, 제1 타이밍 제어 생성부(130)는 디스플레이 구동회로와 터치 IC(TIC)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다. The driver IC DIC includes a touch sensor channel unit 100, a Vcom buffer 110, a switch array 120, a first timing control signal generating unit 130, a multiplexer 140, a DTX compensating unit 150, Unit 160, a second timing control signal generator 170, and a memory 180. This embodiment differs from the embodiment of FIG. 6 in that the sensing unit 160 and the second timing control generator 170 are integrated in the driver IC (DIC). The first timing control generator 130 is substantially the same as that of FIG. Accordingly, the first timing control generator 130 generates timing control signals for controlling the operation timing of the display driver circuit and the touch IC (TIC).

멀티플렉서(140)는 MCU의 제어 하에 센싱부(160)에 의해 억세스되는 터치 센서 전극들을 플로팅한다. 센싱부(160)는 데이터 전압을 충전하는 픽셀들과 연결되는 터치 센서 전극들을 제외한 다른 터치 센서 전극들을 억세스한다. 멀티플렉서(140)는 MCU의 제어 하에 공통 전압(Vcom)을 공급할 수 있다. 터치 스크린의 해상도가 도 9와 같은 M×N(M, N 각각은 2 이상의 양의 정수)일 때, 필요한 멀티플렉서(140)의 개수는 M 개이다. 터치 스크린의 해상도가 M×N일 때, 터치 센서 전극들(22)은 M×N 개로 분할된다. 멀티플렉서(140) 각각은 N 개의 센서 라인들(115)을 통해 N 개의 터치 센서 전극들(22)에 연결되고, N 개의 센서 라인들(115)을 하나의 센싱부(160)에 순차적으로 연결한다.The multiplexer 140 floats the touch sensor electrodes that are accessed by the sensing unit 160 under the control of the MCU. The sensing unit 160 accesses other touch sensor electrodes except the touch sensor electrodes connected to the pixels for charging the data voltage. The multiplexer 140 can supply the common voltage Vcom under the control of the MCU. When the resolution of the touch screen is M × N (M and N are positive integers of 2 or more) as shown in FIG. 9, the number of required multiplexers 140 is M. When the resolution of the touch screen is M x N, the touch sensor electrodes 22 are divided into M x N pieces. Each of the multiplexers 140 is connected to N touch sensor electrodes 22 through N sensor lines 115 and sequentially connects N sensor lines 115 to one sensing unit 160 .

센싱부(160)는 멀티플렉서(140)를 통해 센서 라인들(115)에 연결되어 터치 센서 전극들(22)로부터 수신되는 전압 파형의 변화를 측정하여 디지털 데이터로 변환한다. 센싱부(160)는 수신된 터치 센서전극들(22)의 전압을 증폭하는 증폭기, 증폭기의 전압을 누적하는 적분기, 적분기의 전압을 디지털 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 변한기(Analog-to-Digital Converter, 이하 "ADC"라 함)를 포함한다. ADC로부터 출력된 디지털 데이터는 터치 로 데이터(Touch raw data)로서 MCU로 전송된다. 터치 스크린의 해상도가 도 9와 같은 M×N(M, N 각각은 2 이상의 양의 정수)일 때, 센싱부(160)는 M 개만큼 필요하다. The sensing unit 160 is connected to the sensor lines 115 via the multiplexer 140 to measure a change in the voltage waveform received from the touch sensor electrodes 22 and convert the measurement result into digital data. The sensing unit 160 includes an amplifier for amplifying the voltage of the touch sensor electrodes 22, an integrator for accumulating the voltage of the amplifier, an analog-to-digital converter (ADC) for converting the voltage of the integrator into digital data , Hereinafter referred to as "ADC"). The digital data output from the ADC is transferred to the MCU as touch raw data. When the resolution of the touch screen is M × N (M and N are positive integers of 2 or more) as shown in FIG. 9, M number of sensing units 160 are required.

제2 타이밍 제어 생성부(170)는 멀티플렉서(140), 센싱부(160)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호, 클럭 등을 생성한다. 드라이버 IC(DIC) 내에서 DTX 보상부(150)는 생략될 수 있다. 메모리(180)는 제2 타이밍 제어 생성부(170)의 제어 하에 터치 로 데이터(TDATA)를 일시 저장한다. The second timing control generator 170 generates a timing control signal for controlling the operation timing of the multiplexer 140, the sensing unit 160, a clock, and the like. The DTX compensation section 150 in the driver IC (DIC) may be omitted. The memory 180 temporarily stores data (TDATA) under the control of the second timing control generator 170.

드라이버 IC(DIC)와 MCU는 SPI(Serial Peripheral Interface) 인터페이스를 통해 신호들을 송수신할 수 있다. MCU는 터치 로 데이터(TDATA)를 문턱값과 비교하여 그 비교 결과에 따라 터치 입력을 판정하고 좌표를 계산하는 터치 인식 알고리즘을 실행한다.Driver IC (DIC) and MCU can send and receive signals through SPI (Serial Peripheral Interface) interface. The MCU compares the data (TDATA) with a threshold value with a touch, executes a touch recognition algorithm to determine the touch input according to the result of the comparison and to calculate coordinates.

도 8을 참조하면, 터치 구동 장치(18)는 드라이버 IC(DIC)와 메모리(Memory, MEM)를 포함한다. Referring to FIG. 8, the touch driver 18 includes a driver IC (DIC) and a memory (MEM).

드라이버 IC(DIC)는 터치 센서 채널부(100), Vcom 버퍼(110), 스위치 어레이(120), 제1 타이밍 제어신호 생성부(130), 멀티플렉서(140), DTX 보상부(150), 센싱부(160), 제2 타이밍 제어신호 생성부(170), 메모리(180), 및 MCU(190)를 포함한다. 이 실시예는 전술한 도 6의 실시예와 비교할 때, MCU(190)가 드라이버 IC(DIC) 내에 집적된 것에서 차이가 있다. MCU(18)는 터치 로 데이터(TDATA)를 문턱값과 비교하여 그 비교 결과에 따라 터치 입력을 판정하고 좌표를 계산하는 터치 인식 알고리즘을 실행한다.The driver IC DIC includes a touch sensor channel unit 100, a Vcom buffer 110, a switch array 120, a first timing control signal generating unit 130, a multiplexer 140, a DTX compensating unit 150, Unit 160, a second timing control signal generator 170, a memory 180, and an MCU 190. This embodiment differs from the above-described embodiment of FIG. 6 in that the MCU 190 is integrated in a driver IC (DIC). The MCU 18 compares the data TDATA with a threshold value by touching, executes a touch recognition algorithm for determining a touch input according to the comparison result, and calculating coordinates.

메모리(MEM)는 디스플레이 구동회로와 센싱부(160)의 동작에 필요한 타이밍 정보에 관한 레지스터(register) 설정값을 저장한다. 레지스터 설정값은 표시장치의 전원이 켜지면 메모리(MEM)로부터 제1 타이밍 제어신호 생성부(16)와 제2 타이밍 제어신호 생성부(170)로 로딩(Loading)된다. 제1 타이밍 제어신호 생성부(16)와 제2 타이밍 제어신호 생성부(170)는 메모리로부터 읽어 들인 레지스터 설정값을 바탕으로 디스플레이 구동회로와 센싱부(160)를 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 발생한다. 구동 장치의 구조적 변경 없이 메모리(MEM)의 레지스터 설정값을 변경하여 모델 변경에 대응할 수 있다.The memory MEM stores a register setting value related to the timing information required for the operation of the display driving circuit and the sensing unit 160. [ The register set value is loaded from the memory MEM to the first timing control signal generator 16 and the second timing control signal generator 170 when the power of the display device is turned on. The first timing control signal generator 16 and the second timing control signal generator 170 generate timing control signals for controlling the display driving circuit and the sensing unit 160 based on the register set values read from the memory do. It is possible to cope with the model change by changing the register setting value of the memory MEM without structural modification of the driving apparatus.

디스플레이 모듈은 표시패널(DIS), 디스플레이 구동회로(12,14,16), 호스트 시스템(19)을 포함할 수 있다.The display module may include a display panel (DIS), a display driving circuit (12, 14, 16), and a host system (19).

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

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

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

디스플레이 구동회로는 데이터 구동회로(12), 게이트 구동회로(14) 및 타이밍 콘트롤러(16)를 포함하여 입력 영상의 비디오 데이터를 표시패널(DIS)의 픽셀들에 기입한다. 데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(16)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 출력한다. 데이터 구동회로(12)로부터 출력된 데이터전압은 데이터라인들(D1~Dm)에 공급된다. 게이트 구동회로(14)는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트라인들(G1~Gn)에 순차적으로 공급하여 데이터 전압이 기입되는 표시패널(DIS)의 픽셀라인을 선택한다. 게이트 구동 회로(14)는 픽셀들과 함께 표시패널(DIS)의 기판 상에 함께 배치될 수 있다.The display driving circuit includes a data driving circuit 12, a gate driving circuit 14, and a timing controller 16, and writes video data of an input image to pixels of the display panel DIS. The data driving circuit 12 converts the digital video data RGB input from the timing controller 16 into an analog positive / negative gamma compensation voltage to output a data voltage. The data voltage output from the data driving circuit 12 is supplied to the data lines D1 to Dm. The gate drive circuit 14 sequentially supplies a gate pulse (or a scan pulse) synchronized with the data voltage to the gate lines G1 to Gn to select the pixel line of the display panel DIS to which the data voltage is written. The gate drive circuit 14 may be disposed together with the pixels on the substrate of the display panel DIS.

타이밍 콘트롤러(16)는 호스트 시스템(19)으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 메인 클럭(MCLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(14)의 동작 타이밍을 동기시킨다. 스캔 타이밍 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 데이터 타이밍 제어신호는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다.The timing controller 16 inputs timing signals such as a vertical synchronization signal Vsync, a horizontal synchronization signal Hsync, a data enable signal DE and a main clock MCLK input from the host system 19 And synchronizes the operation timings of the data driving circuit 12 and the gate driving circuit 14 with each other. The scan timing control signal includes a gate start pulse (GSP), a gate shift clock, a gate output enable signal (GOE), and the like. The data timing control signal includes a source sampling clock (SSC), a polarity control signal (Polarity), a source output enable signal (SOE), and the like.

호스트 시스템(19)은 디지털 비디오 데이터(RGB)와 함께 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, MCLK)을 타이밍 콘트롤러(16)로 전송하며, 터치 구동장치(18)로부터 입력되는 터치 좌표 정보(XY)와 연계된 응용 프로그램을 실행할 수 있다.The host system 19 transmits the timing signals Vsync, Hsync, DE and MCLK to the timing controller 16 together with the digital video data RGB and outputs the touch coordinate information XY ). ≪ / RTI >

한편, 도 4의 터치 인에이블신호(TEN)는 호스트 시스템(19)에서 생성될 수도 있다. 디스플레이 구간(Td1,Td2) 동안, 데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(16)의 제어 하에 데이터전압을 데이터라인들(D1~Dm)에 공급하고, 게이트 구동회로(14)는 타이밍 콘트롤러(16)의 제어 하에 데이터전압에 동기되는 게이트 펄스를 게이트라인들(G1~Gn)에 순차적으로 공급한다. 한편, 디스플레이 구간(Td1,Td2) 동안, 터치 구동장치(18)는 동작을 중지한다.On the other hand, the touch enable signal TEN of FIG. 4 may be generated in the host system 19. During the display periods Td1 and Td2, the data driving circuit 12 supplies the data voltages to the data lines D1 to Dm under the control of the timing controller 16, and the gate driving circuit 14 supplies the data voltages to the timing controller 16 Sequentially supplies gate pulses synchronized with the data voltage to the gate lines G1 to Gn. Meanwhile, during the display periods Td1 and Td2, the touch-driving device 18 stops operating.

터치 구간(Tt1,Tt2) 동안, 터치 구동장치(18)는 터치 스크린(TSP)의 터치 센서들에 터치 스크린 구동신호(Ts)를 인가한다. 한편, 터치 구간(Tt1,Tt2) 동안, 디스플레이 구동회로(12,14,16)는 픽셀들에 연결된 신호 라인들(D1~Dm,G1~Gn)과 터치 센서들 사이의 기생 용량을 최소화하기 위하여 터치 스크린 구동신호(Ts)와 같은 진폭 및 같은 위상의 교류 신호를 신호라인들(D1~Dm,G1~Gn)에 공급할 수 있다. 이 경우 터치 센싱신호에 혼입되는 디스플레이 노이즈는 획기적으로 줄어들어 터치 센싱의 정확성이 증가된다.During the touch periods Tt1 and Tt2, the touch driving device 18 applies a touch screen driving signal Ts to the touch sensors of the touch screen TSP. During the touch periods Tt1 and Tt2, the display driver circuits 12, 14, and 16 are turned on and off in order to minimize the parasitic capacitance between the signal lines D1 to Dm and G1 to Gn connected to the pixels and the touch sensors It is possible to supply an AC signal having the same amplitude and the same phase as the touch screen driving signal Ts to the signal lines D1 to Dm and G1 to Gn. In this case, the display noise mixed into the touch sensing signal is remarkably reduced, and the accuracy of the touch sensing is increased.

[ [ 스타일러스Stylus 펜] pen]

도 10은 본 발명에 따른 능동형 스타일러스 펜(20)의 내부 구성을 보여준다. 10 shows the internal structure of the active stylus pen 20 according to the present invention.

도 10을 참조하면, 능동형 스타일러스 펜(20)은 하우징(280)과, 하우징(280)의 일측 외부로 돌출된 전도성 팁(210)과, 하우징(280) 내부에서 전도성 팁(210)과 연결되는 스위칭부(220)와, 스위칭부(220)를 통해 전도성 팁(210)으로부터 입력되는 터치 스크린 구동신호를 수신하는 수신부(230)와, 수신부(230)로부터의 터치 스크린 구동신호에 기초하여 펜 부가 정보가 반영된 디지털 펜 구동신호를 생성하는 신호처리부(250)와, 신호처리부(250)에서 생성된 디지털 펜 구동신호를 아날로그 레벨로 레벨 쉬프팅한 후 스위칭부(220)를 통해 전도성 팁(210)에 공급하는 구동부(240)와, 동작에 필요한 구동전원을 생성하는 전원 공급부(260)와, 입출력 인터페이스(270)를 포함하여 이루어진다.10, the active stylus pen 20 includes a housing 280, a conductive tip 210 protruding from one side of the housing 280, and a conductive tip 210 connected to the conductive tip 210 inside the housing 280 A switching unit 220 and a switching unit 220. The switching unit 220 includes a receiving unit 230 for receiving a touch screen driving signal input from the conductive tip 210, A signal processing unit 250 for generating a digital pen driving signal in which the information is reflected, a level shifter for shifting the digital pen driving signal generated in the signal processing unit 250 to an analog level, A power supply unit 260 for generating a driving power required for the operation, and an input / output interface 270. The power supply unit 260 includes a power supply unit 240,

전도성 팁(210)은 금속 등과 같은 도전성 재료로 이루어지며, 수신 전극 및 송신 전극의 역할을 한다. 전도성 팁(210)이 표시 장치(10)의 터치 스크린(TSP) 상에 접촉(Contact)될 때, 그 접촉 지점에서 전도성 팁(210)은 터치 스크린(TSP)과 커플링된다. 전도성 팁(210)은 접촉 지점에서 터치 스크린(TSP)으로부터 터치 스크린 구동신호를 수신한 후, 그에 동기되도록 능동형 스타일러스 펜(20)의 내부에서 생성된 펜 구동신호를 터치 스크린(TSP)의 상기 접촉 지점에 송신한다. The conductive tip 210 is made of a conductive material such as metal and serves as a receiving electrode and a transmitting electrode. When the conductive tip 210 contacts the touch screen TSP of the display device 10, the conductive tip 210 at that point of contact is coupled to the touch screen TSP. The conductive tip 210 receives the touch screen drive signal from the touch screen TSP at the touch point and then transmits the pen drive signal generated inside the active stylus pen 20 to the touch screen TSP Point.

스위칭부(220)는 전도성 팁(210)이 표시 장치(10)의 터치 스크린(TSP) 상에 접촉(Contact)될 때, Rx 시간 동안 전도성 팁(210)과 수신부(230)를 전기적으로 연결한 후, Tx 시간 동안 전도성 팁(210)과 구동부(240)를 전기적으로 연결함으로써, 터치 스크린 구동신호의 수신 타이밍과 펜 구동신호의 송신 타이밍을 시간적으로 분리한다. 전도성 팁(210)이 수신 전극과 송신 전극 역할을 겸하기 때문에 능동형 스타일러스 펜(20)의 구조가 간소해지는 장점이 있다.The switching unit 220 electrically connects the conductive tip 210 and the receiving unit 230 for Rx time when the conductive tip 210 is in contact with the touch screen TSP of the display apparatus 10 The conductive tip 210 and the driving unit 240 are electrically connected to each other for a period of Tx, thereby temporally separating the reception timing of the touch screen driving signal and the transmission timing of the pen driving signal. Since the conductive tip 210 also serves as a receiving electrode and a transmitting electrode, the structure of the active stylus pen 20 is simplified.

수신부(230)는 적어도 하나 이상의 증폭기를 포함하여 스위칭부(220)를 통해 전도성 팁(210)으로부터 입력되는 터치 스크린 구동신호를 증폭할 수 있다. 수신부(230)는 비교기를 포함하여 증폭된 신호를 미리 설정된 기준전압과 비교하고, 그 결과를 신호처리부(250)에 출력한다.The receiving unit 230 may include at least one amplifier to amplify a touch screen driving signal input from the conductive tip 210 through the switching unit 220. The receiving unit 230 includes a comparator, compares the amplified signal with a preset reference voltage, and outputs the result to the signal processing unit 250.

신호처리부(250)는 수신부(230)로부터 입력되는 터치 스크린 구동신호를 기초로 터치 프레임을 구분하고, 펜 구동신호를 터치 프레임 단위로 가변하여 펜 부가 정보를 펜 구동신호에 반영한다. 이를 위해, 신호처리부(250)는 터치 프레임을 구분하기 위한 제1 신호 처리부와 펜 부가 정보을 펜 구동신호에 반영하기 위한 제2 신호 처리부를 포함한다.The signal processing unit 250 divides the touch frame based on the touch screen driving signal input from the receiving unit 230, and varies the pen driving signal on a touch frame basis to reflect the pen additional information on the pen driving signal. To this end, the signal processing unit 250 includes a first signal processing unit for identifying the touch frame and a second signal processing unit for reflecting the pen additional information on the pen driving signal.

제1 신호 처리부는 터치 스크린으로부터 수신되는 각 터치 스크린 구동신호의 일부에 해당되는 서브 펄스에 기초하여 터치 프레임 인식신호를 생성할 수 있다. 제2 신호 처리부는 각 터치 스크린 구동신호에서 서브 펄스를 제외한 메인 펄스에 동기되도록 펜 구동신호를 생성하되, 펜 부가 정보가 펜 구동신호에 반영되도록 터치 프레임 인식신호에 따라 펜 구동신호를 터치 프레임 단위로 가변할 수 있다.The first signal processing unit may generate a touch frame recognition signal based on sub pulses corresponding to a part of each touch screen driving signal received from the touch screen. The second signal processing unit generates a pen driving signal so that the pen additional information is reflected in the pen driving signal so that the pen driving signal is synchronized with the main pulse except for the sub pulse in each touch screen driving signal, .

신호처리부(250)는 펜 부가 정보가 반영된 펜 구동신호를 구동부에 출력한다.The signal processing unit 250 outputs a pen driving signal reflecting the pen additional information to the driving unit.

구동부(240)는 레벨 쉬프터를 포함하여 디지털 레벨의 펜 구동신호를 아날로그 레벨로 쉬프팅한다. 구동부(240)는 레벨 쉬프팅 된 펜 구동신호를 스위칭부(220)를 통해 전도성 팁(210)에 출력한다.The driver 240 includes a level shifter to shift a pen drive signal at a digital level to an analog level. The driving unit 240 outputs the level-shifted pen driving signal to the conductive tip 210 through the switching unit 220.

입출력 인터페이스(270)는 전원 공급부(260)에 연결되어, 수신부(230), 구동부(240) 및 신호처리부(250)에 필요한 전원을 공급할 수 있다.The input / output interface 270 is connected to the power supply unit 260 and can supply necessary power to the receiving unit 230, the driving unit 240, and the signal processing unit 250.

도 11은 본 발명에 따른 능동형 스타일러스 펜(20)에서 펜 부가 정보를 펜 구동신호에 반영하는 동작 수순을 나타낸다.11 shows an operation procedure for reflecting the pen additional information in the pen drive signal in the active stylus pen 20 according to the present invention.

도 11을 참조하면, 입출력 인터페이스(270)와 전원 공급부(260)를 통해 전원이 인가된 상태에서, 전도성 팁(210)이 터치 스크린(TSP)의 소정 지점에 접촉 된다(S1,S2). 11, the conductive tip 210 contacts a predetermined point of the touch screen TSP (S1, S2) while the power is applied through the input / output interface 270 and the power supply unit 260. FIG.

터치 구간 동안 터치 스크린(TSP)의 각 터치 센서에는 터치 스크린 구동신호가 공급되고 있다. 터치 구간 동안, 전도성 팁(210)은 접촉 지점에서 터치 스크린(TSP)과 커플링되어, 터치 스크린(TSP)으로부터 수신되는 터치 스크린 구동신호를 센싱하고, 센싱된 신호를 수신부(220)에 전달한다. 수신부(220)는 내부의 증폭기를 통해 터치 스크린 구동신호를 증폭하고, 내부의 비교기에서 이 증폭된 신호를 기준전압과 비교하여 그 결과를 신호처리부(250)에 출력한다(S3).During the touch interval, each touch sensor of the touch screen (TSP) is supplied with a touch screen drive signal. During the touch interval, the conductive tip 210 is coupled to the touch screen TSP at the contact point to sense the touch screen drive signal received from the touch screen TSP and deliver the sensed signal to the receiver 220 . The receiving unit 220 amplifies the touch screen driving signal through an internal amplifier, compares the amplified signal with a reference voltage in an internal comparator, and outputs the comparison result to the signal processing unit 250 (S3).

신호처리부(250)는 수신부(230)로부터 입력되는 터치 스크린 구동신호를 분석하여 터치 스크린 구동신호에 동기되는 타이밍을 결정한 후, 이 동기 타이밍에 맞춰 펜 구동신호를 생성한다. 특히, 신호처리부(250)는 터치 스크린 구동신호를 기초로 터치 프레임 인식신호를 생성하여 터치 프레임을 구분하고, 미리 설정된 펜 부가 정보에 대응되게 터치 프레임 단위로 펜 구동신호의 펄스 진폭 및/또는 펄스 듀티를 가변함으로써, 펜 부가 정보가 반영된 펜 구동신호를 출력한다(S4,S5,S6).The signal processing unit 250 analyzes a touch screen driving signal inputted from the receiving unit 230 to determine a timing to be synchronized with the touch screen driving signal, and generates a pen driving signal according to the synchronizing timing. In particular, the signal processing unit 250 generates a touch frame recognition signal based on the touch screen driving signal to distinguish the touch frame, and generates the pulse amplitude and / or pulse width of the pen driving signal in units of touch frames, By varying the duty, the pen drive signal reflecting the pen additional information is outputted (S4, S5, S6).

도 12a 및 도 12b는 능동형 스타일러스 펜에서 터치 프레임을 구분하는 일 방안과, 펜 부가 정보를 표현하기 위한 펜 구동신호의 다양한 변조 형태를 보여준다. 도 13a 및 도 13b는 능동형 스타일러스 펜에서 터치 프레임을 구분하는 다른 방안과, 펜 부가 정보를 표현하기 위한 펜 구동신호의 다양한 변조 형태를 보여준다. 도 14는 능동형 스타일러스 펜에서 다수의 터치 프레임들을 활용하여 펜 부가 정보를 생성하는 일 방안을 보여준다. 그리고, 도 15는 펜 부가 정보에 따라 터치 구동 장치에서 센싱되는 터치 로 데이터(Touch raw data)의 변화를 보여준다.12A and 12B show various ways of distinguishing a touch frame from an active stylus pen and various modulation patterns of a pen driving signal for expressing pen additional information. 13A and 13B show other ways of distinguishing the touch frame in the active stylus pen and various modulation types of the pen driving signal for expressing pen additional information. 14 shows a method of generating pen additional information by utilizing a plurality of touch frames in an active stylus pen. 15 shows the change of the touch raw data sensed by the touch driving device according to the pen additional information.

도 12a 및 도 12b를 참조하면, 능동형 스타일러스 펜(20)의 제1 신호 처리부는 일 터치 스크린 구동신호(Ts)의 제1 서브 펄스와, 상기 일 터치 스크린 구동신호(Ts)에 이웃한 다른 터치 스크린 구동신호(Ts)의 제2 서브 펄스 간 간격을 카운트하여 제1 카운트 값을 생성하고, 상기 제1 카운트 값이 미리 설정된 임계치를 초과할 때에 터치 프레임 구분을 위한 터치 프레임 인식신호(TFsync)를 생성할 수 있다. 도 12a 및 도 12b에서, Mux 1 ~ Mux last는 각각 도 4에 도시된 1 터치 구간(Tt1 또는 Tt2)에 대응되는 터치 스크린 구동신호이다.12A and 12B, the first signal processing unit of the active stylus pen 20 includes a first sub pulse of one touch screen driving signal Ts and another touch signal of a touch adjacent to the one touch screen driving signal Ts Generates a first count value by counting the second sub pulse interval of the screen driving signal Ts and outputs a touch frame recognition signal TFsync for discriminating a touch frame when the first count value exceeds a predetermined threshold value Can be generated. 12A and 12B, Mux 1 to Mux last are touch screen driving signals corresponding to one touch period (Tt1 or Tt2) shown in FIG.

터치 스크린 구동신호(Ts)는 1 터치 구간의 일부 구간에 할당된 서브 펄스와 1 터치 구간의 나머지 구간에 할당된 메인 펄스를 포함한다. 터치 스크린 구동신호(Ts)의 서브 펄스는 터치 스크린 구동신호(Ts)의 유효성을 판단하는 데 사용될 수 있다. 능동형 스타일러스 펜(20)의 제1 신호 처리부는 터치 스크린 구동신호(Ts)의 서브 펄스에 기초하여 터치 프레임 인식신호(TFsync)를 생성할 수 있다. The touch screen driving signal Ts includes a sub pulse assigned to a partial interval of one touch interval and a main pulse allocated to the remaining interval of one touch interval. The sub pulse of the touch screen driving signal Ts can be used to judge the validity of the touch screen driving signal Ts. The first signal processing unit of the active stylus pen 20 can generate the touch frame recognition signal TFsync based on the sub pulse of the touch screen driving signal Ts.

예를 들어, 제1 신호 처리부는 이웃한 터치 스크린 구동신호들(Mux 1과 Mux 2, Mux 2와 Mux 3,..., Mux Last-1와 Mux Last, Mux Last와 Mux 1) 간의 간격들(D 또는 D+d) 각각에 해당되는 제1 카운트 값을 생성하고, 제1 카운트 값이 미리 설정된 임계치를 초과할 때에 터치 프레임 인식신호(TFsync)를 생성한다. 터치 프레임들(TFn-1,TFn) 사이에 수직 블랭크 기간(d)이 더 포함되는 경우, 서로 다른 터치 프레임 내에서 서로 이웃한 터치 스크린 구동신호들(Mux Last와 Mux 1) 간의 간격(D+d)은, 동일 터치 프레임 내에서 서로 이웃한 터치 스크린 구동신호들(Mux Last-1와 Mux Last) 간의 간격(D)에 비해 수직 블랭크 기간(d)만큼 더 클 수 있다. 이 경우, 제1 신호 처리부는 터치 스크린 구동신호(Mux Last)에 이은 터치 스크린 구동신호(Mux 1)가 새로운 터치 프레임에 속한다고 판단하고, 새로운 터치 프레임의 터치 스크린 구동신호(Mux 1)에서 터치 프레임 인식신호(TFsync)를 생성할 수 있다. For example, the first signal processing unit may include a first signal processing unit for generating a plurality of touch screen driving signals (intervals Mux 1 and Mux 2, Mux 2 and Mux 3, ..., Mux Last-1 and Mux Last, Mux Last and Mux 1) (D or D + d), and generates a touch frame recognition signal (TFsync) when the first count value exceeds a preset threshold value. When the vertical blank period d is further included between the touch frames TFn-1 and TFn, the interval (D + 1) between the touch screen driving signals Mux Last and Mux 1 adjacent to each other in the different touch frames, d may be larger than the interval D between the touch screen driving signals Mux Last-1 and Mux Last adjacent to each other within the same touch frame by the vertical blank period d. In this case, the first signal processing unit determines that the touch screen driving signal (Mux 1) following the touch screen driving signal (Mux Last) belongs to a new touch frame, and the touch screen driving signal The frame recognition signal TFsync can be generated.

도 12a 및 도 12b를 참조하면, 능동형 스타일러스 펜(20)의 제2 신호 처리부는 각 터치 스크린 구동신호(Ts)에서 서브 펄스를 제외한 메인 펄스에 동기되도록 펜 구동신호(Ps)를 생성한다. 이때, 능동형 스타일러스 펜(20)의 제2 신호 처리부는 도 12a와 같이 미리 설정된 펜 부가 정보가 펜 구동신호(Ps)에 반영되도록 터치 프레임 인식신호(TFsync)에 따라 펜 구동신호(Ps)의 펄스 듀티를 터치 프레임(TFn-1,TFn) 단위로 가변하거나, 또는 도 12b와 같이 미리 설정된 펜 부가 정보가 펜 구동신호(Ps)에 반영되도록 터치 프레임 인식신호(TFsync)에 따라 펜 구동신호(Ps)의 펄스 진폭을 터치 프레임(TFn-1,TFn) 단위로 가변할 수 있다. 한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 능동형 스타일러스 펜(20)의 제2 신호 처리부는 미리 설정된 펜 부가 정보가 펜 구동신호(Ps)에 반영되도록 터치 프레임 인식신호(TFsync)에 따라 펜 구동신호(Ps)의 펄스 듀티 및 펄스 진폭을 터치 프레임(TFn-1,TFn) 단위로 가변할 수도 있다. 12A and 12B, the second signal processing unit of the active stylus pen 20 generates the pen driving signal Ps so as to be synchronized with the main pulse except for the sub pulse in each touch screen driving signal Ts. The second signal processing unit of the active stylus pen 20 generates a pulse of the pen driving signal Ps in accordance with the touch frame recognition signal TFsync so that the preset pen- The pen drive signal Ps (Ps) is changed in accordance with the touch frame recognition signal TFsync so that the duty can be changed in units of the touch frames TFn-1 and TFn or the pen additional information set in advance as shown in Fig. 12B is reflected in the pen drive signal Ps ) Can be varied in increments of the touch frame (TFn-1, TFn). The second signal processing unit of the active stylus pen 20 receives the pen drive signal Ps (Ps) in accordance with the touch frame recognition signal TFsync so that the preset pen additional information is reflected in the pen drive signal Ps ) May be varied in increments of the touch frame (TFn-1, TFn).

도 13a 및 도 13b를 참조하면, 능동형 스타일러스 펜(20)의 제1 신호 처리부는 각 터치 스크린 구동신호(Ts)에 포함된 서브 펄스를 카운트하여 제2 카운트 값을 생성하고, 상기 제2 카운트 값이 미리 설정된 값을 만족할 때에 터치 프레임 구분을 위한 터치 프레임 인식신호(TFsync)를 생성할 수 있다. 도 13a 및 도 13b에서, Mux 1 ~ Mux last는 각각 도 4에 도시된 1 터치 구간(Tt1 또는 Tt2)에 대응되는 터치 스크린 구동신호이다. 예를 들어, 제1 신호 처리부는 각 터치 스크린 구동신호(Ts)에 포함된 서브 펄스의 횟수(#1~#Last)에 해당되는 2 카운트 값이 미리 설정된 값을 만족할 때에 터치 프레임 구분을 위한 터치 프레임 인식신호(TFsync)를 생성할 수 있다.13A and 13B, the first signal processing unit of the active stylus pen 20 counts sub pulses contained in each touch screen driving signal Ts to generate a second count value, and the second count value The touch frame recognition signal TFsync for distinguishing the touch frame can be generated when the preset value is satisfied. 13A and 13B, Mux 1 to Mux last are touch screen driving signals corresponding to one touch period (Tt1 or Tt2) shown in FIG. For example, when the two count values corresponding to the number of sub pulses # 1 to # Last contained in each touch screen driving signal Ts satisfy a preset value, The frame recognition signal TFsync can be generated.

도 13a 및 도 13b를 참조하면, 능동형 스타일러스 펜(20)의 제2 신호 처리부는 각 터치 스크린 구동신호(Ts)에서 서브 펄스를 제외한 메인 펄스에 동기되도록 펜 구동신호(Ps)를 생성한다. 이때, 능동형 스타일러스 펜(20)의 제2 신호 처리부는 도 13a와 같이 미리 설정된 펜 부가 정보가 펜 구동신호(Ps)에 반영되도록 터치 프레임 인식신호(TFsync)에 따라 펜 구동신호(Ps)의 펄스 듀티를 터치 프레임(TFn-1,TFn) 단위로 가변하거나, 또는 도 13b와 같이 미리 설정된 펜 부가 정보가 펜 구동신호(Ps)에 반영되도록 터치 프레임 인식신호(TFsync)에 따라 펜 구동신호(Ps)의 펄스 진폭을 터치 프레임(TFn-1,TFn) 단위로 가변할 수 있다. 한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 능동형 스타일러스 펜(20)의 제2 신호 처리부는 미리 설정된 펜 부가 정보가 펜 구동신호(Ps)에 반영되도록 터치 프레임 인식신호(TFsync)에 따라 펜 구동신호(Ps)의 펄스 듀티 및 펄스 진폭을 터치 프레임(TFn-1,TFn) 단위로 가변할 수도 있다.13A and 13B, the second signal processing unit of the active stylus pen 20 generates the pen driving signal Ps so as to be synchronized with the main pulse except for the sub pulse in each touch screen driving signal Ts. At this time, the second signal processing unit of the active stylus pen 20 generates a pulse of the pen driving signal Ps in accordance with the touch frame recognition signal TFsync so that the preset pen additional information is reflected in the pen driving signal Ps The pen drive signal Ps (Ps) is generated in accordance with the touch frame recognition signal TFsync so that the duty can be changed in units of the touch frames TFn-1 and TFn or the pen additional information set in advance as shown in Fig. ) Can be varied in increments of the touch frame (TFn-1, TFn). The second signal processing unit of the active stylus pen 20 receives the pen drive signal Ps (Ps) in accordance with the touch frame recognition signal TFsync so that the preset pen additional information is reflected in the pen drive signal Ps ) May be varied in increments of the touch frame (TFn-1, TFn).

한편, 이러한 펜 구동신호(Ps)의 가변으로 인해 터치 입력 검출이 방해되어서는 안 된다. 따라서, 제2 신호 처리부에서 펜 부가 정보를 나타내기 위해 펜 구동신호(Ps)의 펄스 진폭 및/또는 펄스 듀티를 가변할 수 있는 범위는 펜 구동신호(Ps)터치 입력 검출이 가능한 범위 내에서 이뤄져야 함에 주의하여야 한다.On the other hand, the touch input detection should not be disturbed due to the variation of the pen drive signal Ps. Therefore, the range in which the pulse amplitude and / or the pulse duty of the pen drive signal Ps can be varied in order to indicate the pen additional information in the second signal processing section should be within a range in which the pen drive signal (Ps) touch input detection is possible .

한편, 제2 신호 처리부는 도 12a 내지 도 13b와 같은 방법으로 펜 부가 정보가 반영된 펜 구동신호(Ps)를 생성함으로써, 각 터치 프레임에 해당되는 펜 구동신호(Ps)를 "0"또는 "1"로 표현할 수 있다. 즉, 제2 신호 처리부는 펜 구동신호(Ps)를 "1"로 표현하기 위해 펜 구동신호(Ps)를 제1 펄스 진폭 및/또는 제1 펄스 듀티를 갖도록 생성할 수 있고, 펜 구동신호(Ps)를 "0"으로 표현하기 위해 펜 구동신호(Ps)를 제2 펄스 진폭(제1 펄스 진폭보다 작음) 및/또는 제2 펄스 듀티(제1 펄스 듀티보다 작음)를 갖도록 생성할 수 있다.On the other hand, the second signal processing section generates the pen drive signal Ps corresponding to each touch frame by generating the pen drive signal Ps in which the pen additional information is reflected in the same manner as in Figs. 12A to 13B, "Can be expressed as. That is, the second signal processing section can generate the pen drive signal Ps to have the first pulse amplitude and / or the first pulse duty so as to express the pen drive signal Ps as "1 & (Smaller than the first pulse amplitude) and / or the second pulse duty (smaller than the first pulse duty) in order to represent the pen drive signal Ps as "0" .

제2 신호 처리부는 펜 부가 정보가 반영된 펜 구동신호(Ps)를 1 터치 프레임에 1 비트씩 할당하는 방식으로 다수의 터치 프레임들을 통해 구현함으로써 정교한 정보 표현이 가능하다. 예를 들어, 제2 신호 처리부는 도 14와 같이 펜 부가 정보가 반영된 펜 구동신호(Ps)를 8개의 터치 프레임들(TF1~TF8)에 1비트씩 할당함으로써, 256개의 단계 표현이 가능하다. The second signal processing unit can implement sophisticated information representation by implementing the pen drive signal Ps reflecting the pen additional information in one touch frame by one bit in a plurality of touch frames. For example, as shown in FIG. 14, the second signal processing unit can display 256 steps by assigning 1 bit to the eight touch frames TF1 to TF8, respectively, of the pen drive signal Ps in which the pen additional information is reflected.

도 15 같이 논리값 "1"로 표현되는 펜 구동신호(Ps)에 따른 터치 센싱값(터치 로 데이터)은 논리값 "0"으로 표현되는 펜 구동신호(Ps)에 따른 터치 센싱값에 비해 크다. 표시 장치(10)의 터치 구동장치(18)는 펜 구동신호(Ps)에 따른 터치 센싱값의 크기를 기초로 다수 비트의 펜 부가 정보를 감지할 수 있다.The touch sensing value (data by touch) according to the pen driving signal Ps represented by the logical value "1 " is larger than the touch sensing value according to the pen driving signal Ps represented by the logical value" 0 " . The touch driving device 18 of the display device 10 can detect the pen additional information of a plurality of bits based on the magnitude of the touch sensing value in accordance with the pen driving signal Ps.

도 16 및 도 17은 능동형 스타일러스 펜과 터치 스크린 간 동기화의 정확도를 높일 수 있는 방안을 보여준다. 그리고, 도 18은 동기화 신호의 패턴에 따른 비트 할당 예를 보여준다.Figures 16 and 17 illustrate how to increase the accuracy of synchronization between the active stylus pen and the touch screen. FIG. 18 shows an example of bit allocation according to a pattern of a synchronization signal.

능동형 스타일러스 펜은 터치 스크린과 동기화된 신호를 구동하는 방법으로 동작한다. 따라서, 다양한 노이즈가 있는 환경에서도 능동형 스타일러스 펜이 정확하게 동기화할 수 있는 방법이 필요하다. 그리고, 노이즈에 의한 성능 저하를 회피하기 위한 능동형 스타일러스 펜의 동작 주파수 변경 기능과 그 외 부가 기능을 구현할 수 있어야 한다.The active stylus pen operates by way of driving a signal synchronized with the touch screen. Therefore, there is a need for a method that allows the active stylus pen to accurately synchronize even in environments with varying noises. In addition, it is necessary to implement the function of changing the operating frequency of the active stylus pen and other additional functions to avoid performance degradation due to noise.

도 16 및 도 17을 참조하면, 본 발명의 터치 스크린 구동신호(Ts)는 펜 동작 모드, 호버링(Hovering) 또는 콘택(Contact) 여부, 및 틸트(Tilt) 데이터 전송 여부 등을 포함한 비콘(Beacon) 신호를 더 포함한다. 비콘(Beacon) 신호는 더미 터치 구간(Dummy TP)에 대응된다. 능동형 스타일러스 펜은 비콘(Beacon) 신호를 기초로 터치 프레임 인식신호(TFsync)를 생성하고, 터치 프레임 인식신호(TFsync)에 따라 터치 프레임을 구분할 수 있다.16 and 17, the touch screen driving signal Ts of the present invention may be a beacon signal including a pen operation mode, a hovering or contact state, a tilt data transmission state, Signal. The beacon signal corresponds to the dummy touch interval (Dummy TP). The active stylus pen generates a touch frame recognition signal TFsync based on a beacon signal and can distinguish a touch frame according to a touch frame recognition signal TFsync.

터치 스크린 구동신호(Ts)의 서브 펄스와 비콘 신호는, 터치 스크린 구동신호(Ts)의 메인 펄스와 펜 구동신호(Ps) 간의 동기화를 위한 동기화 신호이다. 터치 구동장치는 노이즈가 있어도 정확한 동기화가 가능하도록 더미 터치 구간(Dummy TP)에서 비콘(Beacon) 신호를 구동하고, 각 터치 구간(TP)에서 패턴화된 핑(Ping) 신호를 구동한다. 동기화 신호는 노이즈 저항력을 극대화하기 위해 패턴화된 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) 코드로 구현될 수 있다. 동기화 신호를 DSSS 코드로 구현하면, 전송되는 신호의 주파수 대역폭을 분산하여 전송할 수 있기 때문에 신호 대 잡음비(SNR)가 향상된다. 즉, 동기화 신호를 DSSS 코드로 구현하면, 노이즈 환경에서도 구동하여 능동형 스타일러스 펜과 터치 스크린 간 동기화의 정확도를 높일 수 있다.The sub pulse of the touch screen drive signal Ts and the beacon signal are synchronization signals for synchronization between the main pulse of the touch screen drive signal Ts and the pen drive signal Ps. The touch driver drives a beacon signal in a dummy TP section and drives a patterned ping signal in each touch section TP so that accurate synchronization can be obtained even when noise is present. The synchronization signal can be implemented with patterned Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) code to maximize noise immunity. If the synchronization signal is implemented in the DSSS code, the signal bandwidth can be dispersed and transmitted, thereby improving the signal-to-noise ratio (SNR). In other words, if the synchronization signal is implemented in the DSSS code, it can be driven in a noisy environment, thereby increasing the accuracy of synchronization between the active stylus pen and the touch screen.

터치 구동장치는 터치 스크린에서 능동형 스타일러스 펜으로 컴맨드(Command)를 전송하고 상기 동기화 신호의 패턴에 따라 복수의 비트를 할당하여 다양한 부가 기능을 전송할 수 있다. 즉, 터치 구동장치는 더미 터치 구간(Dummy TP)에서 도 18과 같은 비트 할당된 비콘(Beacon) 신호를 구동하여 펜의 구동 주파수 변경, 동작 파라미터 변경 등 다양한 부가 기능을 펜에 전달할 수 있다. 또한, 터치 구동장치는 각 터치 구간(TP)에서 도 18과 같은 비트 할당된 핑(Ping) 신호를 구동하여 능동형 스타일러스 펜과 터치 스크린 간 동기화의 정확도를 높일 수 있다.상술한 바와 같이, 본 발명은 터치 스크린으로부터 수신되는 각 터치 스크린 구동신호의 일부에 해당되는 서브 펄스에 기초하여 터치 프레임 인식신호를 생성하고, 미리 설정된 펜 부가 정보에 따라 펜 구동신호의 펄스 진폭 및/또는 펄스 듀티를 터치 프레임 인식신호에 맞춰 1 터치 프레임 단위로 조정하는 방식으로 펜 부가 정보를 펜 구동신호에 효과적으로 반영할 수 있다. 본 발명은 펜 구동신호에 따른 터치 로 데이터의 크기 변화를 감지함으로써, 펜 구동신호에 반영된 펜 부가 정보를 알아 낼 수 있다. The touch driver may transmit a command from the touch screen to the active stylus pen, and may transmit a variety of additional functions by allocating a plurality of bits according to the pattern of the synchronization signal. That is, the touch driving apparatus can drive a beacon signal bit-allocated as shown in FIG. 18 in a dummy touch interval (Dummy TP) to transmit various additional functions such as changing a driving frequency of a pen, changing operation parameters, and the like to the pen. In addition, the touch driving apparatus can drive a bit-assigned ping signal as shown in FIG. 18 in each touch period TP to increase the accuracy of synchronization between the active stylus pen and the touch screen. As described above, Generates a touch frame recognition signal based on sub pulses corresponding to a part of each touch screen driving signal received from the touch screen, and outputs the pulse amplitude and / or pulse duty of the pen driving signal to the touch frame It is possible to effectively reflect the pen additional information to the pen drive signal by a method of adjusting in units of one touch frame in accordance with the recognition signal. According to the present invention, by sensing a change in size of data by a touch according to a pen drive signal, the pen additional information reflected in the pen drive signal can be obtained.

나아가, 본 발명은 패턴화된 동기화 신호를 이용하여 능동형 스타일러스 펜과 터치 스크린 간 동기화의 정확도를 높일 수 있다. 또한, 본 발명은 비트 할당된 동기화 신호를 이용하여 터치 스크린에서 펜으로 컴맨드를 전송함으로써 다양한 부가 기능을 구현할 수 있다.Furthermore, the present invention can increase the accuracy of synchronization between the active stylus pen and the touch screen using a patterned synchronization signal. In addition, the present invention can implement various additional functions by transmitting a command from a touch screen to a pen using a bit-assigned synchronization signal.

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

10: 표시장치 18: 터치 구동장치
20: 스타일러스 펜 210: 전도성 팁
220: 스위칭부 230: 수신부
240: 구동부 250: 신호 처리부
10: display device 18: touch drive device
20: Stylus Pen 210: Conductive tip
220: switching unit 230: receiving unit
240: driver 250: signal processor

Claims (33)

터치 스크린으로부터 수신되는 각 터치 스크린 구동신호의 일부에 해당되는 서브 펄스에 기초하여 터치 프레임을 구분하기 위한 터치 프레임 인식신호를 생성하는 제1 신호 처리부; 및
상기 각 터치 스크린 구동신호에서 상기 서브 펄스를 제외한 메인 펄스에 동기되도록 펜 구동신호를 생성하되, 펜 부가 정보가 상기 펜 구동신호에 반영되도록 상기 터치 프레임 인식신호에 따라 상기 펜 구동신호를 터치 프레임 단위로 가변하는 제2 신호 처리부를 포함한 능동형 스타일러스 펜.
A first signal processing unit for generating a touch frame recognition signal for identifying a touch frame based on sub pulses corresponding to a part of each touch screen driving signal received from the touch screen; And
Generating a pen driving signal so as to be synchronized with the main pulse except for the sub pulse in each of the touch screen driving signals so that the pen additional information is reflected in the pen driving signal, And a second signal processing unit that varies the first signal processing unit.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 신호 처리부는,
일 터치 스크린 구동신호의 제1 서브 펄스와, 상기 일 터치 스크린 구동신호에 이웃한 다른 터치 스크린 구동신호의 제2 서브 펄스 간 간격을 카운트하여 제1 카운트 값을 생성하고, 상기 제1 카운트 값이 미리 설정된 임계치를 초과할 때에 상기 터치 프레임 인식신호를 생성하는 능동형 스타일러스 펜.
The method according to claim 1,
Wherein the first signal processor comprises:
A first count value is generated by counting a first sub pulse of one touch screen driving signal and a second sub pulse of another touch screen driving signal neighboring the one touch screen driving signal, And generates the touch frame recognition signal when a preset threshold value is exceeded.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 신호 처리부는,
상기 각 터치 스크린 구동신호에 포함된 상기 서브 펄스를 카운트하여 제2 카운트 값을 생성하고, 상기 제2 카운트 값이 미리 설정된 값을 만족할 때에 상기 터치 프레임 인식신호를 생성하는 능동형 스타일러스 펜.
The method according to claim 1,
Wherein the first signal processor comprises:
Generating a second count value by counting the sub pulses included in each touch screen drive signal and generating the touch frame recognition signal when the second count value satisfies a predetermined value.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 신호 처리부는,
상기 펜 부가 정보가 상기 펜 구동신호에 반영되도록 상기 터치 프레임 인식신호에 따라 상기 펜 구동신호의 펄스 진폭을 터치 프레임 단위로 가변하는 능동형 스타일러스 펜.
The method according to claim 1,
Wherein the second signal processing unit comprises:
Wherein the pulse amplitude of the pen drive signal varies in units of touch frames in accordance with the touch frame recognition signal so that the pen additional information is reflected in the pen drive signal.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 신호 처리부는,
상기 펜 부가 정보가 상기 펜 구동신호에 반영되도록 상기 터치 프레임 인식신호에 따라 상기 펜 구동신호의 펄스 듀티를 터치 프레임 단위로 가변하는 능동형 스타일러스 펜.
The method according to claim 1,
Wherein the second signal processing unit comprises:
Wherein the pulse duty of the pen driving signal varies in units of touch frames in accordance with the touch frame recognition signal so that the pen additional information is reflected in the pen driving signal.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 신호 처리부는,
상기 펜 부가 정보가 반영된 펜 구동신호를 1 터치 프레임에 1 비트씩 할당하는 능동형 스타일러스 펜.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the second signal processing unit comprises:
And a pen drive signal in which the pen additional information is reflected is allocated to each touch frame by one bit.
제 1 항에 있어서,
상기 펜 부가 정보는, 상기 능동형 스타일러스 펜이 상기 터치 스크린에 접촉할 때의 압력을 나타내는 필압 정보, 상기 능동형 스타일러스 펜에 구비되어 특정 기능을 수행하는 적어도 하나 이상의 기능식 버튼의 활성 여부를 나타내는 버튼 상태 정보, 다른 능동형 스타일러스 펜과 구분하기 위한 펜 식별 정보를 포함하는 능동형 스타일러스 펜.
The method according to claim 1,
Wherein the pen additional information includes at least one of a pressure information indicating pressure when the active stylus pen contacts the touch screen, a button state indicating whether the at least one functional button provided in the active stylus pen performs a specific function, An active stylus pen that contains information, identification of the pen to distinguish it from other active stylus pens.
제 1 항에 있어서,
상기 터치 스크린 구동신호는 펜 동작 모드, 호버링(Hovering) 또는 콘택(Contact) 여부, 및 틸트(Tilt) 데이터 전송 여부를 포함한 비콘(Beacon) 신호를 더 포함하는 능동형 스타일러스 펜.
The method according to claim 1,
Wherein the touch screen driving signal further comprises a beacon signal including a pen operation mode, hovering or contact contact, and whether to transmit tilt data.
제 8 항에 있어서,
상기 서브 펄스와 상기 비콘 신호는, 상기 메인 펄스와 상기 펜 구동신호 간의 동기화를 위한 동기화 신호로서, 패턴화된 핑(Ping) 신호로 구현되는 능동형 스타일러스 펜.
9. The method of claim 8,
Wherein the sub pulse and the beacon signal are implemented as a patterned ping signal as a synchronization signal for synchronization between the main pulse and the pen drive signal.
제 9 항에 있어서,
상기 동기화 신호는 패턴화된 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) 코드로 구현되는 능동형 스타일러스 펜.
10. The method of claim 9,
Wherein the synchronization signal is implemented in a patterned DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) code.
제 9 항에 있어서,
상기 터치 스크린에서 상기 능동형 스타일러스 펜으로 컴맨드(Command)를 전송하여 다양한 부가 기능이 확보될 수 있도록, 상기 동기화 신호의 패턴에 따라 복수의 비트가 할당되는 능동형 스타일러스 펜.
10. The method of claim 9,
Wherein a plurality of bits are assigned according to a pattern of the synchronization signal so that a command is transmitted from the touch screen to the active stylus pen to secure various additional functions.
터치 스크린과,
상기 터치 스크린에 터치 스크린 구동신호를 인가하고 상기 터치 스크린의 정전 용량 변화를 센싱하는 터치 구동장치와,
펜 구동신호를 생성하여 상기 터치 스크린에 송신하는 능동형 스타일러스 펜을 구비하고,
상기 능동형 스타일러스 펜은,
상기 터치 스크린으로부터 수신되는 각 터치 스크린 구동신호의 일부에 해당되는 서브 펄스에 기초하여 터치 프레임을 구분하기 위한 터치 프레임 인식신호를 생성하는 제1 신호 처리부; 및
상기 각 터치 스크린 구동신호에서 상기 서브 펄스를 제외한 메인 펄스에 동기되도록 상기 펜 구동신호를 생성하되, 펜 부가 정보가 상기 펜 구동신호에 반영되도록 상기 터치 프레임 인식신호에 따라 상기 펜 구동신호를 터치 프레임 단위로 가변하는 제2 신호 처리부를 포함한 터치 센싱 시스템.
With a touch screen,
A touch driver for applying a touch screen driving signal to the touch screen and sensing a capacitance change of the touch screen,
And an active stylus pen for generating a pen driving signal and transmitting the pen driving signal to the touch screen,
The active stylus pen includes:
A first signal processing unit for generating a touch frame recognition signal for distinguishing a touch frame based on a sub pulse corresponding to a part of each touch screen driving signal received from the touch screen; And
Generating a pen drive signal so that the pen drive signal is synchronized with the main pulse except for the sub pulse in each touch screen drive signal, And a second signal processing unit that varies the input signal.
제 12 항에 있어서,
상기 제1 신호 처리부는,
일 터치 스크린 구동신호의 제1 서브 펄스와, 상기 일 터치 스크린 구동신호에 이웃한 다른 터치 스크린 구동신호의 제2 서브 펄스 간 간격을 카운트하여 제1 카운트 값을 생성하고, 상기 제1 카운트 값이 미리 설정된 임계치를 초과할 때에 상기 터치 프레임 인식신호를 생성하는 터치 센싱 시스템.
13. The method of claim 12,
Wherein the first signal processor comprises:
A first count value is generated by counting a first sub pulse of one touch screen driving signal and a second sub pulse of another touch screen driving signal neighboring the one touch screen driving signal, And generates the touch frame recognition signal when a preset threshold value is exceeded.
제 12 항에 있어서,
상기 제1 신호 처리부는,
상기 각 터치 스크린 구동신호에 포함된 상기 서브 펄스를 카운트하여 제2 카운트 값을 생성하고, 상기 제2 카운트 값이 미리 설정된 값을 만족할 때에 상기 터치 프레임 인식신호를 생성하는 터치 센싱 시스템.
13. The method of claim 12,
Wherein the first signal processor comprises:
Generating a second count value by counting the sub pulses included in each of the touch screen driving signals and generating the touch frame recognition signal when the second count value satisfies a preset value.
제 12 항에 있어서,
상기 제2 신호 처리부는,
상기 펜 부가 정보가 상기 펜 구동신호에 반영되도록 상기 터치 프레임 인식신호에 따라 상기 펜 구동신호의 펄스 진폭을 터치 프레임 단위로 가변하는 터치 센싱 시스템.
13. The method of claim 12,
Wherein the second signal processing unit comprises:
And the pulse amplitude of the pen drive signal is varied in units of touch frames according to the touch frame recognition signal so that the pen additional information is reflected in the pen drive signal.
제 12 항에 있어서,
상기 제2 신호 처리부는,
상기 펜 부가 정보가 상기 펜 구동신호에 반영되도록 상기 터치 프레임 인식신호에 따라 상기 펜 구동신호의 펄스 듀티를 터치 프레임 단위로 가변하는 터치 센싱 시스템.
13. The method of claim 12,
Wherein the second signal processing unit comprises:
Wherein the pulse duty of the pen drive signal is varied in units of touch frames according to the touch frame recognition signal so that the pen additional information is reflected in the pen drive signal.
제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 신호 처리부는,
상기 펜 부가 정보가 반영된 펜 구동신호를 1 터치 프레임에 1 비트씩 할당하는 터치 센싱 시스템.
17. The method according to any one of claims 12 to 16,
Wherein the second signal processing unit comprises:
And a pen drive signal in which the pen additional information is reflected is allocated to one touch frame by one bit.
제 12 항에 있어서,
상기 펜 부가 정보는, 상기 능동형 스타일러스 펜이 상기 터치 스크린에 접촉할 때의 압력을 나타내는 필압 정보, 상기 능동형 스타일러스 펜에 구비되어 특정 기능을 수행하는 적어도 하나 이상의 기능식 버튼의 활성 여부를 나타내는 버튼 상태 정보, 다른 능동형 스타일러스 펜과 구분하기 위한 펜 식별 정보를 포함하는 터치 센싱 시스템.
13. The method of claim 12,
Wherein the pen additional information includes at least one of a pressure information indicating pressure when the active stylus pen contacts the touch screen, a button state indicating whether the at least one functional button provided in the active stylus pen performs a specific function, Information, and pen identification information to distinguish it from other active stylus pens.
제 12 항에 있어서,
상기 터치 스크린 구동신호는 펜 동작 모드, 호버링(Hovering) 또는 콘택(Contact) 여부, 및 틸트(Tilt) 데이터 전송 여부를 포함한 비콘(Beacon) 신호를 더 포함하는 터치 센싱 시스템.
13. The method of claim 12,
Wherein the touch screen driving signal further comprises a beacon signal including a pen operation mode, hovering or contact contact, and whether to transmit tilt data.
제 19 항에 있어서,
상기 서브 펄스와 상기 비콘 신호는, 상기 메인 펄스와 상기 펜 구동신호 간의 동기화를 위한 동기화 신호로서, 패턴화된 핑(Ping) 신호로 구현되는 터치 센싱 시스템.
20. The method of claim 19,
Wherein the sub pulse and the beacon signal are implemented as a patterned ping signal as a synchronization signal for synchronization between the main pulse and the pen drive signal.
제 20 항에 있어서,
상기 동기화 신호는 패턴화된 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) 코드로 구현되는 터치 센싱 시스템.
21. The method of claim 20,
Wherein the synchronization signal is implemented in a patterned DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) code.
제 20 항에 있어서,
상기 터치 스크린에서 상기 능동형 스타일러스 펜으로 컴맨드(Command)를 전송하여 다양한 부가 기능이 확보될 수 있도록, 상기 동기화 신호의 패턴에 따라 복수의 비트가 할당되는 터치 센싱 시스템.
21. The method of claim 20,
Wherein a plurality of bits are allocated according to a pattern of the synchronization signal so that a command is transmitted from the touch screen to the active stylus pen to secure various additional functions.
능동형 스타일러스 펜을 터치 스크린에 접촉시켜, 상기 능동형 스타일러스 펜에서 터치 스크린 구동신호를 수신하는 단계와,
상기 수신된 터치 스크린 구동신호에 동기되도록 상기 능동형 스타일러스 펜에서 펜 구동신호를 생성하여 상기 터치 스크린에 출력하는 단계와,
상기 터치 스크린 구동신호와 상기 펜 구동신호에 따른 상기 터치 스크린의 정전 용량 변화를 상기 터치 스크린에 연결된 터치 구동장치에서 센싱하는 단계를 포함하고,
상기 능동형 스타일러스 펜에서 상기 펜 구동신호를 생성하여 상기 터치 스크린에 출력하는 단계는,
상기 터치 스크린으로부터 수신되는 각 터치 스크린 구동신호의 일부에 해당되는 서브 펄스에 기초하여 터치 프레임을 구분하기 위한 터치 프레임 인식신호를 생성하는 단계; 및
상기 각 터치 스크린 구동신호에서 상기 서브 펄스를 제외한 메인 펄스에 동기되도록 상기 펜 구동신호를 생성하되, 펜 부가 정보가 상기 펜 구동신호에 반영되도록 상기 터치 프레임 인식신호에 따라 상기 펜 구동신호를 터치 프레임 단위로 가변하는 단계를 포함하는 터치 센싱 시스템의 구동방법.
Contacting the active stylus pen with a touch screen to receive a touch screen drive signal from the active stylus pen,
Generating a pen driving signal in the active stylus pen so as to be synchronized with the received touch screen driving signal and outputting the pen driving signal to the touch screen;
Sensing the capacitance change of the touch screen in accordance with the touch screen drive signal and the pen drive signal in a touch drive device connected to the touch screen,
Generating the pen driving signal from the active stylus pen and outputting the pen driving signal to the touch screen,
Generating a touch frame recognition signal for identifying a touch frame based on a sub pulse corresponding to a part of each touch screen driving signal received from the touch screen; And
Generating a pen drive signal so that the pen drive signal is synchronized with the main pulse except for the sub pulse in each touch screen drive signal, Wherein the step of changing the sensitivity of the touch sensing system comprises the steps of:
제 23 항에 있어서,
상기 서브 펄스에 기초하여 터치 프레임 인식신호를 생성하는 단계는,
일 터치 스크린 구동신호의 제1 서브 펄스와, 상기 일 터치 스크린 구동신호에 이웃한 다른 터치 스크린 구동신호의 제2 서브 펄스 간 간격을 카운트하여 제1 카운트 값을 생성하고, 상기 제1 카운트 값이 미리 설정된 임계치를 초과할 때에 상기 터치 프레임 인식신호를 생성하는 터치 센싱 시스템의 구동방법.
24. The method of claim 23,
Wherein the step of generating a touch frame recognition signal based on the sub-
A first count value is generated by counting a first sub pulse of one touch screen driving signal and a second sub pulse of another touch screen driving signal neighboring the one touch screen driving signal, And generating the touch-frame recognition signal when a preset threshold value is exceeded.
제 23 항에 있어서,
상기 서브 펄스에 기초하여 터치 프레임 인식신호를 생성하는 단계는,
상기 각 터치 스크린 구동신호에 포함된 상기 서브 펄스를 카운트하여 제2 카운트 값을 생성하고, 상기 제2 카운트 값이 미리 설정된 값을 만족할 때에 상기 터치 프레임 인식신호를 생성하는 터치 센싱 시스템의 구동방법.
24. The method of claim 23,
Wherein the step of generating a touch frame recognition signal based on the sub-
Generating a second count value by counting the sub pulses included in each of the touch screen driving signals and generating the touch frame recognition signal when the second count value satisfies a preset value.
제 23 항에 있어서,
상기 펜 부가 정보가 상기 펜 구동신호에 반영되도록 상기 터치 프레임 인식신호에 따라 상기 펜 구동신호를 터치 프레임 단위로 가변하는 단계는,
상기 터치 프레임 인식신호에 따라 상기 펜 구동신호의 펄스 진폭을 터치 프레임 단위로 가변하는 터치 센싱 시스템의 구동방법.
24. The method of claim 23,
Wherein the step of varying the pen drive signal in units of touch frames according to the touch frame recognition signal so that the pen additional information is reflected in the pen drive signal,
And the pulse amplitude of the pen driving signal is varied in units of touch frames in accordance with the touch frame recognition signal.
제 23 항에 있어서,
상기 펜 부가 정보가 상기 펜 구동신호에 반영되도록 상기 터치 프레임 인식신호에 따라 상기 펜 구동신호를 터치 프레임 단위로 가변하는 단계는,
상기 터치 프레임 인식신호에 따라 상기 펜 구동신호의 펄스 듀티를 터치 프레임 단위로 가변하는 터치 센싱 시스템의 구동방법.
24. The method of claim 23,
Wherein the step of varying the pen drive signal in units of touch frames according to the touch frame recognition signal so that the pen additional information is reflected in the pen drive signal,
Wherein the pulse duty of the pen drive signal is varied in units of touch frames in accordance with the touch frame recognition signal.
제 23 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 펜 부가 정보가 상기 펜 구동신호에 반영되도록 상기 터치 프레임 인식신호에 따라 상기 펜 구동신호를 터치 프레임 단위로 가변하는 단계는,
상기 펜 부가 정보가 반영된 펜 구동신호를 1 터치 프레임에 1 비트씩 할당하는 터치 센싱 시스템의 구동방법.
28. The method according to any one of claims 23 to 27,
Wherein the step of varying the pen drive signal in units of touch frames according to the touch frame recognition signal so that the pen additional information is reflected in the pen drive signal,
And a pen drive signal in which the pen additional information is reflected is allocated to each touch frame by 1 bit.
제 23 항에 있어서,
상기 펜 부가 정보는, 상기 능동형 스타일러스 펜이 상기 터치 스크린에 접촉할 때의 압력을 나타내는 필압 정보, 상기 능동형 스타일러스 펜에 구비되어 특정 기능을 수행하는 적어도 하나 이상의 기능식 버튼의 활성 여부를 나타내는 버튼 상태 정보, 다른 능동형 스타일러스 펜과 구분하기 위한 펜 식별 정보를 포함하는 터치 센싱 시스템의 구동방법.
24. The method of claim 23,
Wherein the pen additional information includes at least one of a pressure information indicating pressure when the active stylus pen contacts the touch screen, a button state indicating whether the at least one functional button provided in the active stylus pen performs a specific function, Information, and pen identification information for distinguishing from other active stylus pens.
제 23 항에 있어서,
상기 터치 스크린 구동신호는 펜 동작 모드, 호버링(Hovering) 또는 콘택(Contact) 여부, 및 틸트(Tilt) 데이터 전송 여부를 포함한 비콘(Beacon) 신호를 더 포함하는 터치 센싱 시스템의 구동방법.
24. The method of claim 23,
Wherein the touch screen driving signal further comprises a beacon signal including a pen operation mode, hovering or contact contact, and whether to transmit tilt data.
제 30 항에 있어서,
상기 서브 펄스와 상기 비콘 신호는, 상기 메인 펄스와 상기 펜 구동신호 간의 동기화를 위한 동기화 신호로서, 패턴화된 핑(Ping) 신호로 구현되는 터치 센싱 시스템의 구동방법.
31. The method of claim 30,
Wherein the sub pulse and the beacon signal are implemented as a patterned ping signal as a synchronization signal for synchronization between the main pulse and the pen drive signal.
제 31 항에 있어서,
상기 동기화 신호는 패턴화된 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) 코드로 구현되는 터치 센싱 시스템의 구동방법.
32. The method of claim 31,
Wherein the synchronization signal is implemented in a patterned DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) code.
제 31 항에 있어서,
상기 터치 스크린에서 상기 능동형 스타일러스 펜으로 컴맨드(Command)를 전송하여 다양한 부가 기능이 확보될 수 있도록, 상기 동기화 신호의 패턴에 따라 복수의 비트를 할당하는 단계를 더 포함하는 터치 센싱 시스템의 구동방법.
32. The method of claim 31,
Further comprising the step of transmitting a command from the touch screen to the active stylus pen to allocate a plurality of bits according to a pattern of the synchronization signal so that various additional functions can be secured, .
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