KR102681191B1

KR102681191B1 - Active pen sensing method and apparatus capable of reducing area and power consumption

Info

Publication number: KR102681191B1
Application number: KR1020210192890A
Authority: KR
Inventors: 배성호; 김경곤
Original assignee: 주식회사 지2터치
Priority date: 2021-12-30
Filing date: 2021-12-30
Publication date: 2024-07-03
Anticipated expiration: 2041-12-30
Also published as: KR20230102623A

Abstract

본 발명의 액티브 펜 위치 검출 방법은 제1 센싱 라인과 제2 센싱 라인으로 입력된 신호로부터 노이즈와 중첩된 액티브 펜의 출력 신호와 노이즈를 제공받고, 디지털 코드인 제1 액티브 펜 신호를 획득하는 단계와, 상기 제1 액티브 펜 신호에 대하여 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하는 단계와, 상기 제1 센싱 라인과 제3 센싱 라인으로 입력된 신호로부터 노이즈와 중첩된 상기 액티브 펜의 출력 신호와 노이즈를 제공받고, 디지털 코드인 제2 액티브 펜 신호를 획득하는 단계와, 상기 제2 액티브 펜 신호에 대하여 상기 FFT를 수행하는 단계 및 상기 제1 액티브 펜 신호에 대하여 상기 FFT를 수행한 결과와, 상기 제2 액티브 펜 신호에 대하여 상기 FFT를 수행한 결과를 비교하여 상기 액티브 펜의 위치를 검출하는 단계를 포함한다. The active pen position detection method of the present invention includes receiving the output signal and noise of the active pen overlapped with noise from signals input to the first and second sensing lines, and obtaining a first active pen signal, which is a digital code. and performing FFT (Fast Fourier Transform) on the first active pen signal, and converting the output signal and noise of the active pen overlapped with noise from signals input to the first and third sensing lines. receiving a second active pen signal, which is a digital code; performing the FFT on the second active pen signal; and a result of performing the FFT on the first active pen signal; and 2. Comprising the step of detecting the position of the active pen by comparing the result of performing the FFT on the active pen signal.

Description

Active pen position detection method and active pen position detection device capable of reducing area and power consumption {ACTIVE PEN SENSING METHOD AND APPARATUS CAPABLE OF REDUCING AREA AND POWER CONSUMPTION}

본 기술은 액티브 펜 위치 검출 방법 및 액티브 펜 위치 검출 장치와 관련된다. 보다 자세하게는 면적과 전력 소모를 감소시킬 수 있는 액티브 펜 위치 검출 방법 및 액티브 펜 위치 검출 장치와 관련된다.The present technology relates to an active pen position detection method and an active pen position detection device. More specifically, it relates to an active pen position detection method and an active pen position detection device that can reduce area and power consumption.

터치센싱 기술은 터치패널에 근접하거나 터치패널을 터치하는 외부 오브젝트를 인식하는 기술이다. 터치패널은 평면상에서 디스플레이 패널과 같은 위치에 놓인다. 이에 따라, 사용자들은 디스플레이 패널의 영상을 보면서 터치 패널로 사용자 조작 신호를 입력할 수 있다. 이러한 사용자 조작 신호 발생방법은 그 이전의 다른 사용자조작신호 입력방식-예를 들어, 마우스 입력방식이나 키보드 입력방식-에 비해 놀라운 사용자 직관성을 제공해 준다.Touch sensing technology is a technology that recognizes external objects that are close to or touch the touch panel. The touch panel is placed in the same position as the display panel on the plane. Accordingly, users can input user manipulation signals through the touch panel while viewing the image on the display panel. This method of generating user manipulation signals provides surprising user intuition compared to other previous user manipulation signal input methods - for example, mouse input methods or keyboard input methods.

이러한 장점에 따라, 디스플레이 패널을 포함하고 있는 다양한 전자장치들에 터치 센싱 기술이 적용되고 있다. 터치 센싱 장치는 터치패널에 배치되는 구동전극으로 구동신호를 공급하고 센싱전극에 형성되는 반응신호를 수신하여 터치패널에 대한 외부 오브젝트의 터치 혹은 근접을 센싱할 수 있다. 터치패널은 구동전극과 센싱전극 사이에 정전용량을 만들어내는데, 상기 정전용량의 변화는 상기 외부 오브젝트의 터치 또는 근접을 나타낼 수 있다.According to these advantages, touch sensing technology is being applied to various electronic devices including display panels. The touch sensing device can sense the touch or proximity of an external object to the touch panel by supplying a driving signal to a driving electrode disposed on the touch panel and receiving a response signal formed on the sensing electrode. The touch panel creates capacitance between the driving electrode and the sensing electrode, and a change in the capacitance may indicate the touch or proximity of the external object.

한편 사용자는 신호를 입력하기 위하여 손가락(finger) 뿐만 아니라 액티브 펜(active pen)을 사용할 수 있다. 액티브 펜과 터치센싱장치 사이에서의 데이터통신은 다음의 과정을 거칠 수 있다. 터치 센싱 장치가 액티브 펜이 인식할 수 있는 업링크 신호를 송신하면, 액티브 펜은 업링크 신호를 수신하고 터치 센싱 장치를 인식할 수 있다. 이후 액티브 펜은 터치 센싱 장치가 인식할 수 있는 다운링크신호를 송신하면, 터치 센싱 장치는 다운링크신호를 수신하고 액티브 펜을 인식할 수 있다.Meanwhile, the user can use not only a finger but also an active pen to input signals. Data communication between the active pen and the touch sensing device can go through the following process. When the touch sensing device transmits an uplink signal that the active pen can recognize, the active pen can receive the uplink signal and recognize the touch sensing device. Afterwards, when the active pen transmits a downlink signal that can be recognized by the touch sensing device, the touch sensing device can receive the downlink signal and recognize the active pen.

셀프 닷(Self-Dot) 방식의 터치 패널에서 드라이빙 백(Driving-Back) 방식으로 터치 센싱을 하기 위해서는 열 개수 혹은 행 개수의 절반에 해당하는 센싱 채널을 필요로 한다. 이에 반하여 동일한 패널에서 액티브 펜(Active-Pen) 센싱을 통해 펜의 위치를 파악하기 위해서는 터치 패널의 열 개수나 행 개수에 해당하는 센싱 채널을 요청하는 것이 종래 기술이다. In order to perform touch sensing using the driving-back method on a self-dot touch panel, a sensing channel equal to half the number of columns or rows is required. In contrast, in order to determine the location of the pen through active-pen sensing on the same panel, the conventional technique is to request a sensing channel corresponding to the number of columns or rows of the touch panel.

열 개수에 해당하는 센싱 채널을 구성하고 드라이빙 백 방식의 터치 센싱을 수행하면 절반의 센싱 채널은 동작하지 않는다. 이는 터치 센싱 IC 사이즈 및 소모 전류의 증가를 가져온다. When ten sensing channels are configured and driving-back type touch sensing is performed, half of the sensing channels do not operate. This results in an increase in touch sensing IC size and current consumption.

셀프 닷 방식의 터치 패널에서 드라이빙 백 방식을 통해 터치 센싱을 하는데 필요한 열 개수의 절반에 해당하는 센싱 채널을 가지고 액티브 펜 센싱을 수행할 수 있도록 하는 것이 본 발명으로 해결하고자 하는 주요한 과제 중 하나이다. One of the main problems to be solved by the present invention is to be able to perform active pen sensing with sensing channels corresponding to half the number of columns required for touch sensing through the driving back method on a self-dot type touch panel.

나아가, 셀프 닷 방식의 터치 패널에서 드라이빙 백 방식을 통해 액티브 펜의 센싱을 수행하여 공통 디스플레이 노이즈를 제거하고, 액티브 펜의 정보를 추출할 수 있도록 하는 것이 본 발명으로 해결하고자 하는 주요한 과제 중 하나이다. Furthermore, one of the main problems to be solved by the present invention is to remove common display noise and extract information about the active pen by sensing the active pen through the driving back method on the self-dot type touch panel.

본 발명의 실시예에서 상기 제1 액티브 펜 신호를 획득하는 단계는, 상기 제1 센싱 라인으로 입력된 신호와 상기 제2 센싱 라인으로 입력된 신호를 차동 증폭기로 증폭하는 단계 및 상기 차동 증폭기의 출력을 상응하는 디지털 코드로 변환하여 상기 제1 액티브 펜 신호를 형성하는 단계를 포함하여 수행된다.In an embodiment of the present invention, acquiring the first active pen signal includes amplifying the signal input to the first sensing line and the signal input to the second sensing line with a differential amplifier, and the output of the differential amplifier Converting into a corresponding digital code to form the first active pen signal.

본 발명의 실시예에서 상기 제2 액티브 펜 신호를 획득하는 단계는, 상기 제1 센싱 라인으로 입력된 신호와 상기 제3 센싱 라인으로 입력된 신호를 차동 증폭기로 증폭하는 단계 및 상기 차동 증폭기의 출력을 상응하는 디지털 코드로 변환된 상기 제2 액티브 펜 신호를 형성하는 단계를 포함한다.In an embodiment of the present invention, acquiring the second active pen signal includes amplifying the signal input to the first sensing line and the signal input to the third sensing line with a differential amplifier, and the output of the differential amplifier and forming the second active pen signal converted into a corresponding digital code.

본 발명의 실시예에서 상기 액티브 펜의 위치를 검출하는 단계는, 제1 액티브 펜 신호에 대하여 상기 FFT를 수행한 결과와, 상기 제2 액티브 펜 신호에 대하여 상기 FFT를 수행한 결과의 차이를 구하는 단계 및 상기 차이와 미리 정해진 범위를 비교하여 상기 액티브 펜의 위치를 검출하는 단계를 포함하여 수행된다. In an embodiment of the present invention, the step of detecting the position of the active pen includes calculating the difference between the result of performing the FFT on the first active pen signal and the result of performing the FFT on the second active pen signal. and detecting the position of the active pen by comparing the difference with a predetermined range.

본 발명의 실시예에서 상기 차이와 미리 정해진 범위를 비교하여 상기 액티브 펜의 위치를 검출하는 단계는, 상기 차이가 상기 미리 정해진 범위 내이면 상기 액티브 펜은 상기 제2 센싱 라인에 비하여 상기 제1 센싱 라인에 더 인접한 것으로 결정하여 수행한다. In an embodiment of the present invention, the step of detecting the position of the active pen by comparing the difference with a predetermined range includes, if the difference is within the predetermined range, the active pen moves the first sensing line compared to the second sensing line. It is performed by determining which is closer to the line.

본 발명의 실시예에서 상기 차이와 미리 정해진 범위를 비교하여 상기 액티브 펜의 위치를 검출하는 단계는, 상기 차이가 상기 미리 정해진 범위를 벗어나면 상기 액티브 펜은 상기 제1 센싱 라인에 비하여 상기 제2 센싱 라인에 더 인접한 것으로 결정하여 수행한다. In an embodiment of the present invention, the step of detecting the position of the active pen by comparing the difference with a predetermined range includes, if the difference is outside the predetermined range, the active pen moves the second sensing line compared to the first sensing line. It is performed by determining that it is closer to the sensing line.

본 발명의 액티브 펜 위치 검출 장치는, 제1 센싱 라인, 제2 센싱 라인 및 제3 센싱 라인을 포함하는 패널; 센싱 채널로, 상기 센싱 채널은: 상기 제1 센싱 라인이 연결된 제1 입력과 상기 제2 센싱 라인 및 상기 제3 센싱 라인 중 어느 하나가 연결된 제2 입력을 포함하며, 상기 제1 입력과 상기 제2 입력으로 제공된 신호에서 차동 성분 신호(differential mode signal)를 증폭하여 출력하는 차동 증폭 회로부; 상기 차동 증폭 회로부에서 출력된 신호를 상응하는 디지털 코드로 변환하는 아날로그 디지털 변환기 및 상기 제2 입력이 상기 제2 센싱 라인과 연결되었을 때 형성되는 제1 디지털 코드의 FFT(Fast Fourier Transform) 결과와 상기 제2 입력이 상기 제3 센싱 라인과 연결되었을 때 형성되는 제2 디지털 코드의 FFT 결과를 비교하여 상기 액티브 펜의 위치를 검출하는 위치 검출부를 포함한다.An active pen position detection device of the present invention includes a panel including a first sensing line, a second sensing line, and a third sensing line; As a sensing channel, the sensing channel includes: a first input to which the first sensing line is connected, and a second input to which one of the second sensing line and the third sensing line is connected, and the first input and the third sensing line are connected to each other. 2 A differential amplification circuit unit that amplifies and outputs a differential component signal (differential mode signal) from a signal provided as an input; An analog-to-digital converter that converts the signal output from the differential amplification circuit unit into a corresponding digital code, and an FFT (Fast Fourier Transform) result of the first digital code formed when the second input is connected to the second sensing line and the and a position detection unit that detects the position of the active pen by comparing the FFT result of the second digital code formed when the second input is connected to the third sensing line.

본 발명의 실시예에서 상기 패널은 어레이로 배치된 복수의 센싱 패드들을 포함하고, 상기 액티브 펜 위치 검출 장치는, 상기 복수의 센싱 패드들을 행 및 열 중 어느 하나 이상으로 연결하는 다중화기(MUX)를 더 포함한다.In an embodiment of the present invention, the panel includes a plurality of sensing pads arranged in an array, and the active pen position detection device includes a multiplexer (MUX) connecting the plurality of sensing pads in one or more of rows and columns. It further includes.

본 발명의 실시예에서 상기 제1 센싱 라인, 상기 제2 센싱 라인 및 상기 제3 센싱 라인은 상기 패널에 포함된 센싱 패드들이 상기 다중화기에 의하여 행 또는 열로 연결되고, 상기 제1 입력 및 제2 입력으로 검출 신호를 제공한다.In an embodiment of the present invention, the first sensing line, the second sensing line, and the third sensing line are sensing pads included in the panel connected in rows or columns by the multiplexer, and the first input and the second input provides a detection signal.

본 발명의 실시예에서 상기 위치 검출부는, 상기 아날로그 디지털 변환기의 출력에 대하여 상기 FFT를 수행하여 채널별 출력 크기를 출력하는 FFT 연산부와, 상기 FFT 연산부가 출력한 상기 채널별 출력 크기 연산 결과로부터 상기 액티브 펜의 위치를 연산하는 연산부를 포함한다.In an embodiment of the present invention, the position detection unit includes an FFT calculation unit that performs the FFT on the output of the analog-to-digital converter and outputs the output size for each channel, and the output size for each channel output from the FFT calculation unit. It includes a calculation unit that calculates the position of the active pen.

본 발명의 실시예에서 상기 위치 검출부는, 상기 제1 디지털 코드의 FFT 결과와 상기 제2 디지털 코드의 FFT 결과의 차이가 미리 정해진 범위 내이면 상기 액티브 펜이 위치가 상기 제1 센싱 라인에 인접한 것으로 검출한다.In an embodiment of the present invention, the position detection unit determines that the position of the active pen is adjacent to the first sensing line if the difference between the FFT result of the first digital code and the FFT result of the second digital code is within a predetermined range. detect.

본 발명의 실시예에서 상기 위치 검출부는, 상기 제1 디지털 코드의 FFT 결과와 상기 제2 디지털 코드의 FFT 결과의 차이가 미리 정해진 범위를 벗어나면 상기 액티브 펜이 위치가 상기 제2 센싱 라인에 인접한 것으로 검출한다. In an embodiment of the present invention, the position detection unit determines that if the difference between the FFT result of the first digital code and the FFT result of the second digital code is outside a predetermined range, the active pen is positioned adjacent to the second sensing line. It is detected as

본 발명의 실시예에서 상기 연산부는 상기 FFT 연산부의 채널 별 출력 크기에 대한 무게 중심을 연산하여 상기 액티브 펜 좌표를 구한다.In an embodiment of the present invention, the calculation unit calculates the center of gravity for the output size of each channel of the FFT calculation unit to obtain the active pen coordinates.

본 발명에 의하면 터치 검출 및 액티브 펜의 위치 검출을 수행하는 센싱 채널을 패널에 형성된 센싱 라인 수보다 적게 형성하여 수행할 수 있다. 따라서, 전력 소모와 센싱을 수행하는 회로의 면적을 감소시킬 수 있다는 장점이 제공된다. According to the present invention, touch detection and position detection of the active pen can be performed by forming fewer sensing channels than the number of sensing lines formed on the panel. Accordingly, the advantage of being able to reduce power consumption and the area of the circuit that performs sensing is provided.

도 1은 본 실시예에 의한 액티브 펜(PEN)의 개요를 도시한 도면이다.
도 2(a) 내지 도 2(b)는 액티브 펜(PEN)의 동작 모드와 동작 모드 별로 팁 전극(TIP), 링 전극(RING) 및 테일 전극(TAIL)이 제공하는 신호를 예시한 도면이다. 도 2(c)는 액티브 펜(PEN)에서 테일 전극(TAIL)이 패널에 접촉하지 않고 부유한 상태인 테일 호버(Tail Hover) 모드에서 테일 전극(TAIL)이 제공하는 신호의 개형을 도시한 도면이다. 도 2(d)는 액티브 펜(PEN)에서 테일 전극(TAIL)이 패널에 접촉한 상태인 테일 이레이즈(Tail Erase) 모드에서 테일 전극(TAIL)이 제공하는 신호의 개형을 도시한 도면이다.
도 3(a)는 액티브 펜(PEN)이 패널에 포함된 어느 한 전극에 접근한 상태를 개요적으로 도시한 도면이다. 도 3(b)는 패널에 포함된 서로 다른 전극들에 의하여 액티브 펜(PEN)을 검출한 상태를 개요적으로 도시한 도면이다.
도 4(a)는 본 실시예에 의한 셀프 닷 방식의 패널을 이용하여 2행 짝수열을 센싱할 때의 패널 연결 상태를 도시한 도면이고, 도 4(b)는 어느 한 센싱 패드(SP)에 사용자의 손가락(미도시)이 접촉하였을 때의 전기적 등가회로를 예시한 도면이다.
도 5는 본 실시예에 의한 액티브 펜 위치 검출 방법의 개요를 도시한 순서도이다.
도 6은 본 실시예에 의한 액티브 펜 위치 검출 장치의 개요를 도시한 도면이다.
도 7은 본 실시예에 의한 검출 회로부(30)에 포함된 센싱 채널(CH1)의 개요적 도면이다.
도 8(a)는 액티브 펜(pen)이 제1센싱채널의 제1 센싱라인(+입력)인 제 1열(C1)상에 위치하고, 제2 센싱라인(-입력)이 제4열(C4)일때, FFT 연산부(510)가 FFT(Fast Fourier Transform)연산을 수행한 결과를 예시한 도면이고,
도 8(b)는 제2 센싱라인(-입력)이 시프트되어 제5열(C5)일때 FFT 연산부(510)가 FFT(Fast Fourier Transform)연산을 수행한 결과를 예시한 도면이고,
도 8(a)는 액티브 펜(pen)이 제1 센싱채널(CH1)의 제1 입력과 연결된 제 1열(C1)상에 위치하고, 제1 센싱채널(CH1)의 제2 입력이 제4 열(C4)에 연결되었을때, FFT 연산부(510)가 FFT(Fast Fourier Transform)연산을 수행한 결과를 예시한 도면이고,
도 8(b)는 제1 센싱채널(CH1)의 제1 입력은 제 1열(C1)과 연결되나, 제1 센싱채널(CH1)의 제2 입력이 제5 열(C5)에 연결되었을때, FFT 연산부(510)가 FFT(Fast Fourier Transform)연산을 수행한 결과를 예시한 도면이다.
도 8(c)는 제1센싱채널의 제1 센싱라인(+입력)이 제1열(C1)이고, 제2 센싱라인(-입력)이 제4열(C4)일때 액티브 펜(pen)이 제4열(C4)상에 위치했을 때, FFT 연산부(510)가 FFT(Fast Fourier Transform)연산을 수행한 결과를 예시한 도면이고, 도 8(d)는 제1센싱채널의 제2 센싱라인(-입력)이 시프트되어 제5열(C5)일때 FFT 연산부(510)가 FFT(Fast Fourier Transform)연산을 수행한 결과를 예시한 도면이다. 1 is a diagram showing an outline of an active pen (PEN) according to this embodiment.
2(a) to 2(b) are diagrams illustrating the operation mode of the active pen (PEN) and signals provided by the tip electrode (TIP), ring electrode (RING), and tail electrode (TAIL) for each operation mode. . Figure 2(c) is a diagram illustrating the shape of the signal provided by the tail electrode (TAIL) in the active pen (PEN) in the tail hover mode in which the tail electrode (TAIL) is floating without contacting the panel. am. FIG. 2(d) is a diagram illustrating the shape of a signal provided by the tail electrode (TAIL) in the active pen (PEN) in a tail erase mode in which the tail electrode (TAIL) is in contact with the panel.
FIG. 3(a) is a diagram schematically showing a state in which an active pen (PEN) approaches an electrode included in a panel. FIG. 3(b) is a diagram schematically showing a state in which an active pen (PEN) is detected using different electrodes included in the panel.
FIG. 4(a) is a diagram showing the panel connection state when sensing 2 rows and even columns using the self-dot type panel according to this embodiment, and FIG. 4(b) is a diagram showing a panel connection state when sensing 2 rows and even columns using a self-dot type panel according to this embodiment. This is a diagram illustrating an electrical equivalent circuit when a user's finger (not shown) touches .
Figure 5 is a flowchart showing an outline of the active pen position detection method according to this embodiment.
Figure 6 is a diagram showing an outline of an active pen position detection device according to this embodiment.
Figure 7 is a schematic diagram of the sensing channel (CH1) included in the detection circuit unit 30 according to this embodiment.
In Figure 8(a), the active pen (pen) is located on the first column (C1), which is the first sensing line (+ input) of the first sensing channel, and the second sensing line (- input) is located on the fourth column (C4). ), this is a diagram illustrating the results of the FFT calculation unit 510 performing the FFT (Fast Fourier Transform) operation,
Figure 8(b) is a diagram illustrating the results of the FFT calculation unit 510 performing an FFT (Fast Fourier Transform) operation when the second sensing line (-input) is shifted to the fifth column (C5).
In Figure 8(a), the active pen (pen) is located on the first column (C1) connected to the first input of the first sensing channel (CH1), and the second input of the first sensing channel (CH1) is located on the fourth column. This is a diagram illustrating the results of the FFT calculation unit 510 performing an FFT (Fast Fourier Transform) operation when connected to (C4),
In Figure 8(b), the first input of the first sensing channel (CH1) is connected to the first column (C1), but when the second input of the first sensing channel (CH1) is connected to the fifth column (C5) , This is a diagram illustrating the results of the FFT calculation unit 510 performing an FFT (Fast Fourier Transform) operation.
Figure 8(c) shows that when the first sensing line (+ input) of the first sensing channel is the first column (C1) and the second sensing line (- input) is the fourth column (C4), the active pen (pen) A diagram illustrating the results of the FFT (Fast Fourier Transform) operation performed by the FFT calculation unit 510 when located on the fourth column (C4), and FIG. 8(d) shows the second sensing line of the first sensing channel. This diagram illustrates the results of the FFT calculation unit 510 performing an FFT (Fast Fourier Transform) operation when (-input) is shifted to the fifth column (C5).

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately use the concept of terms to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle of definability. Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, so at the time of filing the present application, various options that can replace them are available. It should be understood that equivalents and variations may exist.

도 1은 본 실시예에 의한 액티브 펜(PEN)의 개요를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 액티브 펜(PEN)은 액티브 펜 신호 검출 장치의 패널과 접촉하는 팁 전극(TIP)과, 팁 전극(TIP)과 이격되어 절연된 링 전극(RING) 및 액티브 펜(PEN)의 길이 방향으로 팁 전극(TIP)과 반대 방향에 위치하는 테일 전극(TAIL)을 포함한다. 상기 팁 전극(TIP)은 팁 신호(TIP_SIGNAL)를 제공하고, 링 전극(RING)은 링 신호(RING_SIGNAL)를 제공하며, 상기 테일 전극(TAIL)은 액티브 펜의 테일 신호(TAIL Signal) 신호를 제공한다. 1 is a diagram showing an outline of an active pen (PEN) according to this embodiment. Referring to FIG. 1, the active pen (PEN) includes a tip electrode (TIP) in contact with the panel of the active pen signal detection device, a ring electrode (RING) and an active pen (PEN) that are insulated and spaced apart from the tip electrode (TIP). It includes a tail electrode (TAIL) located in the opposite direction to the tip electrode (TIP) in the longitudinal direction. The tip electrode (TIP) provides a tip signal (TIP_SIGNAL), the ring electrode (RING) provides a ring signal (RING_SIGNAL), and the tail electrode (TAIL) provides a tail signal (TAIL Signal) of the active pen. do.

도 2(a) 내지 도 2(b)는 액티브 펜(PEN)의 동작 모드와 동작 모드 별로 팁 전극(TIP), 링 전극(RING) 및 테일 전극(TAIL)이 제공하는 신호를 예시한 도면이다. 도 2(a)는 액티브 펜(PEN)이 프론트 호버(Front Hover) 모드에 있을 때의 신호를 예시한 도면이다. 도 2(a)를 참조하면, 프론트 호버(Front Hover) 모드는 팁 전극(TIP)이 액티브 펜의 패널에 접촉하지 않고 부유하는 상태이다. 2(a) to 2(b) are diagrams illustrating the operation mode of the active pen (PEN) and signals provided by the tip electrode (TIP), ring electrode (RING), and tail electrode (TAIL) for each operation mode. . Figure 2(a) is a diagram illustrating signals when the active pen (PEN) is in front hover mode. Referring to FIG. 2(a), the front hover mode is a state in which the tip electrode (TIP) floats without contacting the panel of the active pen.

상기 프론트 호버(Front Hover) 모드에서 팁 전극(TIP)은 비콘 신호(BEACON LF), 디지털 정보를 포함하는 디지털 신호(DIGITAL LF), 포트 타입(Port Type HF), 디지털 신호(DIGITAL HF) 및 필압 정보를 가지는 프레셔(Pressure LF) 신호와 비콘(BEACON HF) 신호를 순차적으로 출력한다. 또한, 상기 프론트 호버(Front Hover) 모드에서 팁 전극(TIP)은 비콘 신호(BEACON LF)에서 시작하여 비콘(BEACON HF) 신호로 종료하는 하나의 프레임 단위로 신호를 출력하며, 프레임 시작시의 비콘 신호(BEACON LF)와 프레임 종료시의 비콘 신호(BEACON HF)의 주파수는 서로 상이할 수 있다. In the front hover mode, the tip electrode (TIP) is a beacon signal (BEACON LF), a digital signal containing digital information (DIGITAL LF), a port type (Port Type HF), a digital signal (DIGITAL HF), and pen pressure. A pressure LF signal and a beacon HF signal containing information are sequentially output. In addition, in the front hover mode, the tip electrode (TIP) outputs a signal in one frame unit starting from the beacon signal (BEACON LF) and ending with the beacon (BEACON HF) signal, and the beacon at the start of the frame The frequencies of the signal (BEACON LF) and the beacon signal (BEACON HF) at the end of the frame may be different.

한편, 프론트 호버(Front Hover) 모드에서 링 전극(RING)은 팁 전극(TIP)이 출력하는 높은 주파수의 포트 타입(Port Type HF) 신호와 동기되어 신호를 출력할 수 있다. Meanwhile, in front hover mode, the ring electrode (RING) can output a signal in synchronization with the high frequency port type (Port Type HF) signal output by the tip electrode (TIP).

도 2(b)는 액티브 펜(PEN)의 팁 전극(TIP)이 패널에 접촉한 상태인 프론트 잉크(Front Ink) 모드에서 팁 전극(TIP)과 링 전극(RING)이 제공하는 신호의 개형을 도시한 도면이다. 도 2(b)를 참조하면, 프론트 잉크(Front Ink) 모드에서 팁 전극(TIP)이 제공하는 신호는 도 2(a)로 예시된 프론트 호버(Front Hover) 모드에서 팁(TIP) 전극이 제공하는 신호에서 디지털 신호(Digital HF) 신호가 없다는 점에서 차이가 있다. 다만, 프론트 잉크(Front Ink) 모드에서 링 전극(RING)은 팁 전극(TIP)이 제공하는 비콘 신호(BEACON LF), 포트 타입 신호(Port Type), 프레셔 신호(Pressure) 및 비콘 신호(BEACON HF)의 시작과 동기되어 신호를 출력한다. Figure 2(b) shows the shape of the signal provided by the tip electrode (TIP) and the ring electrode (RING) in the front ink mode in which the tip electrode (TIP) of the active pen (PEN) is in contact with the panel. This is a drawing. Referring to Figure 2(b), the signal provided by the tip electrode (TIP) in the front ink mode is provided by the tip electrode in the front hover mode illustrated in Figure 2(a). The difference is that there is no digital HF signal in the signal. However, in Front Ink mode, the ring electrode (RING) uses the beacon signal (BEACON LF), port type signal (Port Type), pressure signal (Pressure), and beacon signal (BEACON HF) provided by the tip electrode (TIP). ) outputs a signal in synchronization with the start of

따라서, 액티브 펜(PEN)의 프론트 잉크(Front Ink) 모드에서 팁 전극(TIP)과 접촉하는 패널에 포함된 전극들은 팁 전극(TIP)에서 제공된 신호와 링 전극(RING)에서 제공된 신호를 모두 수신한다. 도시된 신호의 예에서 프레셔 신호(Pressure)는 팁 전극이 패널에 대하여 어느 정도로 눌리는 지를 검출한 신호이다. 따라서, 액티브 펜 신호 검출 장치는 프레셔 신호를 검출하여 필압에 관한 정보를 획득할 수 있다. Therefore, in the front ink mode of the active pen (PEN), the electrodes included in the panel in contact with the tip electrode (TIP) receive both the signal provided from the tip electrode (TIP) and the signal provided from the ring electrode (RING). do. In the example of the signal shown, the pressure signal is a signal that detects how much the tip electrode is pressed against the panel. Accordingly, the active pen signal detection device can obtain information about pen pressure by detecting the pressure signal.

도 2(c)는 액티브 펜(PEN)에서 테일 전극(TAIL)이 패널에 접촉하지 않고 부유한 상태인 테일 호버(Tail Hover) 모드에서 테일 전극(TAIL)이 제공하는 신호의 개형을 도시한 도면이다. 도 2(c)를 참조하면, 테일 호버(Tail Hover) 모드에서 테일 전극(TAIL)은 비콘 신호(BEACON LF)와 연속된 디지털 신호(DIGITAL LF)을 출력한다. Figure 2(c) is a diagram illustrating the shape of the signal provided by the tail electrode (TAIL) in the active pen (PEN) in the tail hover mode in which the tail electrode (TAIL) is floating without contacting the panel. am. Referring to FIG. 2(c), in tail hover mode, the tail electrode (TAIL) outputs a beacon signal (BEACON LF) and a continuous digital signal (DIGITAL LF).

도 2(d)는 액티브 펜(PEN)에서 테일 전극(TAIL)이 패널에 접촉한 상태인 테일 이레이즈(Tail Erase) 모드에서 테일 전극(TAIL)이 제공하는 신호의 개형을 도시한 도면이다. 도 2(d)를 참조하면, 테일 이레이즈(Tail Erase) 모드에서 테일 전극(TAIL)은 비콘 신호(BEACON LF)와 연속된 디지털 신호(DIGITAL LF)를 출력하고 프레셔 신호(PRESSURE LF)를 출력한다. 프론트 호버(Front Hover) 모드는 사용자가 액티브 펜 신호 검출 장치에 액티브 펜(PEN)을 접근시키는 경우에 상응하는 모드이고, 프론트 잉크(Front Ink) 모드는 사용자가 액티브 펜 신호 검출 장치에 액티브 펜(PEN)을 터치시켜 점을 찍거나, 필기하는 등과 같이 궤적을 형성하는 경우에 상응하는 모드이다. FIG. 2(d) is a diagram illustrating the shape of a signal provided by the tail electrode (TAIL) in the active pen (PEN) in a tail erase mode in which the tail electrode (TAIL) is in contact with the panel. Referring to Figure 2(d), in Tail Erase mode, the tail electrode (TAIL) outputs a beacon signal (BEACON LF) and a continuous digital signal (DIGITAL LF) and outputs a pressure signal (PRESSURE LF). do. Front Hover mode is a mode that corresponds to when the user approaches the active pen (PEN) to the active pen signal detection device, and Front Ink mode is the mode that corresponds to the case when the user approaches the active pen signal detection device with the active pen (PEN). This mode corresponds to forming a trajectory by touching the PEN (PEN) to make a dot or write.

테일 호버(Tail Hover) 모드는 사용자가 액티브 펜 신호 검출 장치에 팁 전극(TIP)과 반대 방향에 위치한 테일 전극(Tail)을 접근시키는 경우에 상응하는 모드이고, 테일 이레이즈(Tail Erase) 모드는 사용자가 액티브 펜 신호 검출 장치에 테일 전극(TAIL)을 터치시켜 궤적을 형성하는 경우에 상응하는 모드이다. 일 실시예로 테일 이레이즈(Tail Erase) 모드는 팁 전극(TIP)의 궤적에 따라 형성된 내용을 테일 전극(TAIL)이 형성한 궤적에 따라 지우는 모드에 상응할 수 있다. Tail hover mode is a mode that corresponds to when the user approaches the active pen signal detection device with the tail electrode (Tail) located in the opposite direction to the tip electrode (TIP), and tail erase mode is This mode corresponds to when the user forms a trajectory by touching the tail electrode (TAIL) on the active pen signal detection device. In one embodiment, the tail erase mode may correspond to a mode in which content formed according to the trajectory of the tip electrode (TIP) is erased according to the trajectory formed by the tail electrode (TAIL).

도 3(a)는 액티브 펜(PEN)이 패널에 포함된 어느 한 전극에 접근한 상태를 개요적으로 도시한 도면이다. 도 3(a)를 참조하면, 사용자가 액티브 펜(PEN)을 이용하여 패널에 필기하기 위하여 패널에 접근시키면 팁 전극(TIP)과 패널에 포함된 전극에 의하여 커패시터(capacitor, C_TIP)가 형성되고, 링 전극(RING)과 해당 전극에 의하여 커패시터(capacitor, C_RING)가 형성되며, 두 커패시터는 서로 병렬로 연결된 것과 등가이다. 또한, 전극은 패널 내부에서 커패시터 C_D를 형성한다. FIG. 3(a) is a diagram schematically showing a state in which an active pen (PEN) approaches an electrode included in a panel. Referring to Figure 3(a), when a user approaches the panel to write on the panel using an active pen (PEN), a capacitor (C _TIP ) is formed by the tip electrode (TIP) and the electrode included in the panel. A capacitor (C _RING ) is formed by the ring electrode (RING) and the corresponding electrode, and the two capacitors are equivalent to being connected in parallel with each other. Additionally, the electrodes form a capacitor C _D inside the panel.

팁 전극(TIP)이 주파수 f1를 가지는 Sig_TIP신호를 출력하고, 링 전극(RING)이 주파수 f2의 Sig_RING신호를 출력하면 전극에 형성되어 검출되는 신호 Sig_OUT은 커패시터 C_TIP과 커패시터 C_RING및 커패시터 C_D에 의하여 분배된 신호이며, 아래의 수학식 1과 같다. When the tip electrode (TIP) outputs a Sig _TIP signal with frequency f1 and the ring electrode (RING) outputs a Sig _RING signal with frequency f2, the signal Sig _OUT formed and detected at the electrode is connected to the capacitor C _TIP , capacitor C _RING , and It is a signal distributed by capacitor C _D and is expressed in Equation 1 below.

즉, 전극에서 검출 가능한 신호는 팁 전극(TIP)이 제공한 팁 신호(Sig_TIP)가 커패시턴스의 비에 따라 분배된 신호와, 링 전극(RING)이 제공한 링 신호(SIG_RING)가 커패시턴스의 비에 따라 분배된 신호의 합에 상응한다. 따라서, 검출된 신호 SIG_OUT은 팁 신호에 의하여 형성되어 팁 신호 주파수 성분인 f1을 포함하는 성분과 링 신호에 의하여 형성되어 링 신호의 주파수 성분인 f2를 포함하는 성분의 합으로 표시된다. In other words, the signals that can be detected from the electrode are the tip signal (Sig _TIP ) provided by the tip electrode (TIP) distributed according to the ratio of capacitance, and the ring signal (SIG RING) provided by the ring electrode ( _RING ) divided by the capacitance ratio. Corresponds to the sum of signals distributed according to the ratio. Therefore, the detected signal SIG _OUT is expressed as the sum of a component formed by the tip signal and including f1, which is the tip signal frequency component, and a component formed by the ring signal and including f2, which is the frequency component of the ring signal.

또한, 액티브 펜이 패널에 대하여 기울어질수록 링 전극(RING)이 전극에 가까워지므로 검출된 신호(Sig_OUT)에서 링 신호에 의한 성분이 증가한다. 따라서, 팁 신호의 크기와 링 신호의 크기를 모두 아는 경우에, 검출된 신호(Sig_OUT)에서 팁 신호에 의하여 형성된 성분과 링 신호에 의해 형성된 성분의 비를 연산함으로써 액티브 펜이 패널에 어느 정도의 기울기로 위치하는지 파악할 수 있다. Additionally, as the active pen is tilted with respect to the panel, the ring electrode (RING) gets closer to the electrode, so the component due to the ring signal in the detected signal (Sig _OUT ) increases. Therefore, when both the size of the tip signal and the size of the ring signal are known, the ratio of the component formed by the tip signal and the component formed by the ring signal in the detected signal (Sig _OUT ) is calculated to determine how much the active pen is on the panel. You can determine where it is located by the slope of .

도 3(b)는 패널에 포함된 서로 다른 전극들에 의하여 액티브 펜(PEN)을 검출한 상태를 개요적으로 도시한 도면이다. 도 3(b)를 참조하면, 팁 전극(TIP)은 가운데의 전극에 제일 인접하므로, 팁 전극(TIP)과 가운데 전극과의 관계에서 형성되는 커패시터 C_TIP2의 커패시턴스가 다른 두 전극들 사이에서 형성된 커패시터 C_TIP1, C_TIP3의 커패시턴스에 비하여 크다. 이러한 관계는 링 전극(RING)과 패널 내의 다른 세 전극과의 관계에서도 마찬가지로 링 전극(RING)과 가운데 전극과 형성되는 커패시터의 커패시턴스가 주변의 다른 두 전극과 형성되는 커패시터의 커패시턴스들에 비하여 크다. FIG. 3(b) is a diagram schematically showing a state in which an active pen (PEN) is detected using different electrodes included in the panel. Referring to FIG. 3(b), the tip electrode (TIP) is closest to the center electrode, so the capacitance of the capacitor C _TIP2 formed in the relationship between the tip electrode (TIP) and the center electrode is that formed between the other two electrodes. It is larger than the capacitance of capacitors C _TIP1 and C _TIP3 . This relationship is similar to the relationship between the ring electrode (RING) and the other three electrodes in the panel. The capacitance of the capacitor formed with the ring electrode (RING) and the center electrode is larger than the capacitances of the capacitor formed with the other two surrounding electrodes.

따라서, 팁 전극(TIP) 및 링 전극(RING)과 가까울수록 더 큰 신호가 형성되며, 검출 가능하다. 따라서, 서로 다른 세 전극에서 형성되는 신호를 검출하고, 그 크기로부터 보간(interpolate) 연산을 수행하여 액티브 펜(PEN)의 팁 전극(TIP)의 터치 위치를 얻을 수 있다. Therefore, the closer it is to the tip electrode (TIP) and the ring electrode (RING), the larger the signal is formed and can be detected. Accordingly, the touch position of the tip electrode (TIP) of the active pen (PEN) can be obtained by detecting signals formed at three different electrodes and performing an interpolation operation based on their magnitudes.

또한, 팁 신호(Sig_TIP)와 링 신호(SIG_RING)가 제공되어 형성된 Sig_OUT1, Sig_OUT2, Sig_OUT3를 통해 팁과 링의 위치를 알 수 있고, 두 위치 사이의 방향과 거리를 통해 펜이 기울어진 위치와 기울어진 정도를 알 수 있다.In addition, the tip signal (Sig _TIP ) and ring signal (SIG _RING ) are provided, and the positions of the tip and ring can be known through Sig _OUT1 , Sig _OUT2 , and Sig _OUT3 , and the pen can be controlled through the direction and distance between the two positions. You can see the tilted position and degree of tilt.

도 4(a)는 본 실시예에 의한 셀프 닷 방식의 패널을 이용하여 터치를 검출하는 예를 개요적으로 도시한 도면이고, 도 4(b)는 어느 한 센싱 패드(SP)에 사용자의 손가락(미도시)이 접촉하였을 때의 전기적 등가회로를 예시한 도면이다. 도 4(a)를 참조하면, 본 실시예에 의한 셀프 닷 방식의 패널(panel, l0)은 어레이로 배치된 복수의 센싱 패드(SP)들을 포함한다. FIG. 4(a) is a diagram schematically showing an example of detecting a touch using a self-dot type panel according to this embodiment, and FIG. 4(b) shows a user's finger on one of the sensing pads (SP). This is a diagram illustrating the electrical equivalent circuit when (not shown) is in contact. Referring to FIG. 4(a), the self-dot type panel (panel, l0) according to this embodiment includes a plurality of sensing pads (SP) arranged in an array.

각 센싱 패드(SP)는 도선을 통하여 다중화기(20)에 연결되며, 도 4(a)로 예시된 것과 같이 다중화기의 연결에 의하여 센싱 패드(SP)들이 열로 연결된 센싱 라인을 구성하거나, 도시되지 않은 실시예와 같이 센싱 패드(SP)들이 행으로 연결된 센싱 라인을 구성할 수 있다. Each sensing pad (SP) is connected to the multiplexer 20 through a conductor, and as illustrated in FIG. 4(a), the sensing pads (SP) form a sensing line in which the sensing pads (SP) are connected in a row by connecting the multiplexer, or as shown in Figure 4 (a). As in the embodiment that is not shown, a sensing line in which sensing pads SP are connected in rows may be formed.

이하에서는 용이한 이해와, 간결하고 명확한 설명을 위하여 다중화기(M)에 의하여 센싱 패드(SP)들이 열로 연결된 채널을 구성하는 것을 예를 들어 설명한다. 다만, 이는 센싱 패드(SP)들이 행으로 연결된 채널을 구성하는 것을 배제하는 것이 아니다. Hereinafter, for easy understanding and concise and clear explanation, an example will be given of configuring a channel in which sensing pads (SP) are connected in rows by a multiplexer (M). However, this does not exclude forming a channel in which sensing pads (SPs) are connected in rows.

터치 센싱은 도 4(a)로 예시된 것과 같이 짝수 열(EVEN COL)을 수행하고, 홀수 열(EVEN COL)을 수행할 수 있다. 이와 같이 짝수 열 센싱과 홀수 열 센싱은 교번하여 수행될 수 있다. 또한, 짝수 열과 홀수 열을 교번하여 터치 검출을 수행할 때, 0 행, 1행, 2행, ... 과 같이 순차적으로 터치 검출을 수행할 수 있다. 이와 같이 교번하여 센싱을 수행하여 터치 감도를 향상시키고, 소모 전류를 감소시킬 수 있다. Touch sensing may perform even-numbered columns (EVEN COL) and odd-numbered columns (EVEN COL), as illustrated in FIG. 4(a). In this way, even-numbered heat sensing and odd-numbered heat sensing can be performed alternately. Additionally, when performing touch detection by alternating between even and odd columns, touch detection can be performed sequentially, such as row 0, row 1, row 2, etc. By performing alternating sensing in this way, touch sensitivity can be improved and current consumption can be reduced.

도 4(b)는 어느 한 센싱 패드에 사용자의 손가락이 접촉하여 입력을 제공할 때의 등가 회로도이다. 도 4(b)를 참조하면, 패널(l0)에는 센싱 패드(SP)에 형성된 패드 커패시터(CD), 기생 커패시터(CP) 및 사용자의 손가락과 센싱 패드(SP) 사이의 핑거 커패시터(C_F)가 형성된다. 구동 회로부는 구동 커패시터(C_DRV)를 포함한다. Figure 4(b) is an equivalent circuit diagram when an input is provided by touching a user's finger to a sensing pad. Referring to FIG. 4(b), the panel l0 includes a pad capacitor (CD) formed on the sensing pad (SP), a parasitic capacitor (CP), and a finger capacitor (C _F ) between the user's finger and the sensing pad (SP). is formed. The driving circuit part includes a driving capacitor (C _DRV ).

터치 센싱을 위하여 제1 스위치(SW1)가 도통되면, 패드 커패시터(C_D), 기생 커패시터(C_P), 핑거 커패시터(C_F) 및 구동 커패시터(C_DRV)의 상단(top plate)은 프리 차지 전압(V_PRE)으로 프리차지 된다. 이어서, 제1 스위치(SW1)를 차단하고, 제2 스위치(SW2)를 도통시키면 구동 커패시터(C_DRV)의 하단(bottom plate)은 V_DRV에서 V_SS로 -V_DRVdrv만큼의 변화를 갖게된한다. 전하 공유(Charge sharing) 원리에 의해서 C_DRVdrv하단의 전압 변화는 C_Ff, C_Dd, Cp_P, CdrvDRV 안의 charge(Q)를 변화시키고 이는 V_{CH_COL}ch_col node의 전압 변화로 나타난다. When the first switch (SW1) is turned on for touch sensing, the top plate of the pad capacitor (C _D ), parasitic capacitor (C _P ), finger capacitor (C _F ), and driving capacitor (C _DRV ) is pre-charged. It is precharged with voltage (V _PRE ). Then, when the first switch (SW1) is cut off and the second switch (SW2) is turned on, the bottom plate of the driving capacitor (C _DRV ) changes from V _DRV to V _SS by -V _DRV drv. do. According to the charge sharing principle, the voltage change at the bottom of C _DRV drv changes the charge(Q) in C _F f, C _D d, Cp _P , and CdrvDRV, which appears as a voltage change at the V _{CH_COL} ch_col node.

따라서, C_Ff의 유/무 혹은 C_Ff 크기의 차이에 따라 V_{CH_COL}ch_col node 노드의 전압 변화량도 달라지게 되며, 이와 같이 전압 차이를 검출하여 터치 입력을 검출할 수 있다. Therefore, the amount of voltage change at the V _{CH_COL} ch_col node varies depending on the presence/absence of C _F f or the difference in size of C _F f, and the touch input can be detected by detecting the voltage difference in this way.

그러나, 액티브 펜 신호의 검출을 위하여는 모든 열 혹은 모든 행을 검출하여야 하고, 이를 위하여는 모든 열(혹은 모든 행)과 연결된 검출 회로부를 형성하여 구동하여야 한다. 본 실시예는 위에서 설명된 터치 검출과 마찬가지로 전체 열(혹은 전체 행)과 연결된 검출 회로부를 두지 않고 액티브 펜을 센싱할 수 있는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다. However, in order to detect an active pen signal, all columns or all rows must be detected, and for this, a detection circuit connected to all columns (or all rows) must be formed and driven. This embodiment is intended to provide a method and device that can sense an active pen without a detection circuit connected to an entire column (or entire row), similar to the touch detection described above.

도 5는 본 실시예에 의한 액티브 펜 위치 검출 방법의 개요를 도시한 순서도이다. 도 5를 참조하면, 본 실시예에 의한 액티브 펜 위치 검출 방법은 센싱 채널이 제1 센싱 라인(+입력)과 제2 센싱 라인(-입력)으로 입력된 신호로부터 노이즈와 중첩된 액티브 펜의 출력 신호와 노이즈를 제공받고, 디지털 코드인 제1 액티브 펜 신호를 획득하는 단계(S100)와, 제1 액티브 펜 신호에 대하여 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하는 단계(S200)와, 제1 센싱 라인(+입력)과 제3 센싱 라인(-입력)으로 입력된 신호로부터 노이즈와 중첩된 액티브 펜의 출력 신호와 노이즈를 제공받고, 디지털 코드인 제2 액티브 펜 신호를 획득하는 단계(S300)와, 제2 액티브 펜 신호에 대하여 FFT를 수행하는 단계(S400) 및 제1 액티브 펜 신호에 대하여 FFT를 수행한 결과와, 제2 액티브 펜 신호에 대하여 FFT를 수행한 결과를 비교하여 액티브 펜의 위치를 검출하는 단계(S500)를 포함한다. Figure 5 is a flowchart showing an outline of the active pen position detection method according to this embodiment. Referring to FIG. 5, the active pen position detection method according to this embodiment is an output of the active pen in which the sensing channel overlaps noise from signals input to the first sensing line (+ input) and the second sensing line (- input). A step of receiving a signal and noise and acquiring a first active pen signal that is a digital code (S100), performing a Fast Fourier Transform (FFT) on the first active pen signal (S200), and a first sensing line A step (S300) of receiving the output signal and noise of the active pen overlapped with noise from signals input through the (+ input) and third sensing line (- input), and obtaining a second active pen signal, which is a digital code, Performing an FFT on the second active pen signal (S400) and comparing the results of performing the FFT on the first active pen signal with the results of performing the FFT on the second active pen signal to determine the position of the active pen. It includes a detection step (S500).

도 6은 본 실시예에 의한 액티브 펜 위치 검출 장치의 개요를 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 액티브 펜 위치 검출 장치(1)는: 제1 센싱 라인(C1), 제2 센싱 라인(C4) 및 제3 센싱 라인(C5)을 포함하는 패널(10)과 제1 센싱 라인(C1), 제2 센싱 라인(C4) 및 제3 센싱 라인(C5)과 연결된 센싱 채널(CH1)로, 센싱 채널(CH1)은: 제1 센싱 라인(C1)이 연결된 제1 입력과 다중화기(20)를 통하여 제2 센싱 라인(C4) 및 제3 센싱 라인(C5) 중 어느 하나가 연결된 제2 입력을 포함하며, 제1 입력과 제2 입력으로 제공된 신호에서 차동 성분 신호(differential mode signal)를 증폭하여 출력하는 차동 증폭 회로부(300, 도 7 참조)와, 차동 증폭 회로부(300)에서 출력된 신호를 상응하는 디지털 코드로 변환하는 아날로그 디지털 변환기(ADC, 도 7 참조) 및 제2 입력이 제2 센싱 라인(C4)과 연결되었을 때 형성되는 제1 디지털 코드의 FFT(Fast Fourier Transform) 결과와 제2 입력이 제3 센싱 라인(C5)과 연결되었을 때 형성되는 제2 디지털 코드의 FFT 결과를 비교하여 액티브 펜의 위치를 검출하는 위치 검출부(500)를 포함한다.Figure 6 is a diagram showing an outline of an active pen position detection device according to this embodiment. Referring to FIG. 6, the active pen position detection device 1 includes: a panel 10 including a first sensing line (C1), a second sensing line (C4), and a third sensing line (C5) and a first sensing line (C5). A sensing channel (CH1) connected to the line (C1), the second sensing line (C4), and the third sensing line (C5). The sensing channel (CH1) is: the first input to which the first sensing line (C1) is connected and the multiple It includes a second input to which one of the second sensing line (C4) and the third sensing line (C5) is connected through the firearm 20, and a differential component signal (differential mode) is generated from the signal provided to the first input and the second input. a differential amplification circuit unit 300 (see FIG. 7) that amplifies and outputs a signal), an analog-to-digital converter (ADC, see FIG. 7) that converts the signal output from the differential amplification circuit unit 300 into a corresponding digital code, and a second The FFT (Fast Fourier Transform) result of the first digital code formed when the input is connected to the second sensing line (C4) and the second digital code formed when the second input is connected to the third sensing line (C5) It includes a position detection unit 500 that detects the position of the active pen by comparing FFT results.

도 6을 참조하면, 패널(10)에 포함된 센싱 패드(SP) 각각은 도 4로 예시된 것과 같이 도선을 통하여 다중화기(multiplexer, 20)와 연결된다. 다중화기(20)는 센싱 패드(TP) 각각을 행 또는 열로 연결하여 센싱 라인을 형성한다. 상술한 바와 같이 이하에서는 센싱 패드(SP)들이 열로 연결된 센싱 라인을 구성하는 것을 예를 들어 설명한다. 다만, 이는 센싱 패드(SP)들이 행으로 연결된 채널을 구성하는 것을 배제하는 것이 아니며, 용이한 이해와, 간결하고 명확한 설명을 위한 것임을 유의하여야 한다. 따라서, 다중화기(20)를 이용하여 센싱 패드(SP)를 열로 연결하여 액티브 펜의 센싱을 수행하는 것으로 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아님을 유의하여야 한다. Referring to FIG. 6, each of the sensing pads (SP) included in the panel 10 is connected to a multiplexer (20) through a conductive wire, as illustrated in FIG. 4. The multiplexer 20 connects each of the sensing pads TP in rows or columns to form a sensing line. As described above, the following description will take an example of forming a sensing line in which the sensing pads SP are connected in rows. However, it should be noted that this does not exclude forming a channel in which sensing pads (SPs) are connected in rows, and is for easy understanding and concise and clear explanation. Accordingly, it should be noted that the scope of the present invention is not limited to performing active pen sensing by connecting the sensing pad (SP) in a row using the multiplexer 20.

도 6(a)로 도시된 예에서, 다중화기(20)는 액티브 펜(PEN)의 위치를 검출하는 어느 한 페이즈(phase)에서 제1 열(C1)에 위치한 센싱 패드들을 연결하여 검출 회로부(30)에 포함된 센싱 채널(CH1)의 제1 입력에 제공하고, 제4 열(C4)에 위치한 센싱 패드들을 연결하여 센싱 채널(CH0)의 제2 입력으로 제공한다. In the example shown in FIG. 6(a), the multiplexer 20 connects the sensing pads located in the first column C1 in one phase of detecting the position of the active pen (PEN) to create a detection circuit ( 30), and the sensing pads located in the fourth column C4 are connected to the second input of the sensing channel CH0.

또한 도 6(b)로 도시된 실시예에서, 다중화기(20)는 액티브 펜(PEN)의 위치를 검출하는 다른 페이즈에서 열 C1에 위치한 센싱 패드들을 연결하여 검출 회로부(30)에 포함된 센싱 채널(CH1)의 제1 입력에 제공하고, 열 C5에 위치한 센싱 패드들을 연결하여 센싱 채널(CH0)의 제2 입력으로 제공한다. In addition, in the embodiment shown in FIG. 6(b), the multiplexer 20 connects the sensing pads located in column C1 in different phases to detect the position of the active pen (PEN) to detect the sensing included in the detection circuit unit 30. It is provided to the first input of the channel CH1, and the sensing pads located in column C5 are connected to provide it to the second input of the sensing channel CH0.

도 6은, 패널(10)에 포함된 열 수의 절반에 해당하는 수의 센싱 채널을 이용하여 센싱할 때, 각 센싱 채널이 어떻게 차동 증폭기의 입력에 연결되는지 도시한다. FIG. 6 shows how each sensing channel is connected to the input of a differential amplifier when sensing using a number of sensing channels corresponding to half the number of rows included in the panel 10.

도시된 예에서, 제1 페이즈에서 다중화기(20)는 제1 열(C1)에 위치한 센싱 패드들을 라인으로 연결하여 센싱 채널(CH1)의 제1 입력으로 제공하고, 제4 열(C4)에 위치한 센싱 패드들을 라인으로 연결하여 센싱 채널(CH1)의 제2 입력으로 제공한다. 또한, 제2 페이즈에서 다중화기(20)는 제1 열(C1)에 위치한 센싱 패드들을 라인으로 연결하여 센싱 채널(CH1)의 제1 입력으로 제공하고, 제5 열(C5)에 위치한 센싱 패드들을 라인으로 연결하여 센싱 채널(CH1)의 제2 입력으로 제공한다.In the illustrated example, in the first phase, the multiplexer 20 connects the sensing pads located in the first column C1 with a line and provides them as the first input of the sensing channel CH1, and connects the sensing pads located in the first column C1 with a line and provides them as the first input of the sensing channel CH1, and connects the sensing pads located in the first column C1 with a line. The located sensing pads are connected with a line and provided as the second input of the sensing channel (CH1). In addition, in the second phase, the multiplexer 20 connects the sensing pads located in the first column C1 with a line and provides them as the first input of the sensing channel CH1, and the sensing pad located in the fifth column C5 They are connected with a line and provided as the second input of the sensing channel (CH1).

센싱 패드들이 연결된 센싱 라인은 액티브 펜(PEN)이 출력한 신호와 노이즈를 다중화기(20)를 통하여 센싱 채널(CH1)에 출력한다. The sensing line to which the sensing pads are connected outputs the signal and noise output from the active pen (PEN) to the sensing channel (CH1) through the multiplexer (20).

도시된 실시예에서, 센싱 라인을 이루는 센싱 패드들은 패널(10)에 위치하여 사용자의 터치 입력, 액티브 펜의 입력을 검출하는 센싱 패드들이다. 도시되지 않은 실시예에서 센싱 라인들은 사용자의 터치 입력, 액티브 펜의 입력을 검출하는 센싱 패드들이 연결되어 형성된 센싱 라인과 노이즈를 검출하도록 형성된 노이즈 센싱 라인일 수 있다. In the illustrated embodiment, the sensing pads forming the sensing line are located on the panel 10 and detect the user's touch input and the input of the active pen. In an embodiment not shown, the sensing lines may be a sensing line formed by connecting sensing pads that detect a user's touch input and an input of an active pen, and a noise sensing line formed to detect noise.

도 7은 본 실시예에 의한 검출 회로부(30)에 포함된 센싱 채널(CH1)의 개요적 도면이다. 도 7을 참조하면, 차동 증폭 회로부(300)는 차동 증폭기(differential amplifier)를 포함한다. 제1 페이즈에서, 차동 증폭기의 제1 입력에는 제1 열(C1)이 연결되고, 제2 입력에는 다중화기(20)에 의하여 제4 열(C4)이 연결될 수 있다. 또한, 제2 페이즈에서, 차동 증폭기의 제1 입력에는 제1 열(C1)이 연결되고, 제2 입력에는 다중화기(20)에 의하여 제5 열(C5)이 연결될 수 있다. Figure 7 is a schematic diagram of the sensing channel (CH1) included in the detection circuit unit 30 according to this embodiment. Referring to FIG. 7, the differential amplifier circuit unit 300 includes a differential amplifier. In the first phase, the first column C1 may be connected to the first input of the differential amplifier, and the fourth column C4 may be connected to the second input by the multiplexer 20. Additionally, in the second phase, the first column C1 may be connected to the first input of the differential amplifier, and the fifth column C5 may be connected to the second input by the multiplexer 20.

차동 증폭기의 제1 입력과 제2 입력 중 어느 하나는 반전 입력일 수 있으며, 다른 하나는 비반전 입력일 수 있다. 일 예로, 차동 증폭기의 반전 입력, 비반전 입력 중 어느 하나에는 액티브 펜이 출력하는 신호와 노이즈가 중첩된 신호가 입력되고, 차동 증폭기의 반전 입력, 비반전 입력 중 다른 하나에는 노이즈가 입력될 수 있다. One of the first and second inputs of the differential amplifier may be an inverting input, and the other may be a non-inverting input. As an example, a signal in which the signal output from the active pen and noise are overlapped may be input to one of the inverting input and the non-inverting input of the differential amplifier, and noise may be input to the other one of the inverting input and the non-inverting input of the differential amplifier. there is.

차동 증폭 회로부(300)는 제1 페이즈에서 차동 증폭기의 제1 입력에 연결된 제1 열(C1), 제2 입력에 연결된 제4 열(C4)로부터 액티브 펜 신호와 노이즈를 제공받고, 동상 모드 신호(common mode signal)인 노이즈를 제거하고, 차동 성분 신호(differential mode signal)인 제1 액티브 펜 신호를 증폭하여 출력한다. In the first phase, the differential amplification circuit unit 300 receives an active pen signal and noise from the first column C1 connected to the first input of the differential amplifier and the fourth column C4 connected to the second input, and a common-mode signal Noise, which is a common mode signal, is removed, and the first active pen signal, which is a differential mode signal, is amplified and output.

또한, 제2 페이즈에서 차동 증폭 회로부(300)는 차동 증폭기의 제1 입력에 연결된 제1 열(C1), 제2 입력에 연결된 제5 열(C5)로부터 액티브 펜 신호와 노이즈를 제공받고, 동상 모드 신호(common mode signal)인 노이즈를 제거하고, 차동 성분 신호(differential mode signal)인 제2 액티브 펜 신호를 증폭하여 출력한다. Additionally, in the second phase, the differential amplification circuit unit 300 receives the active pen signal and noise from the first column C1 connected to the first input of the differential amplifier and the fifth column C5 connected to the second input, and Noise, which is a common mode signal, is removed, and a second active pen signal, which is a differential mode signal, is amplified and output.

차동 증폭 회로부(300)가 출력한 신호는 아날로그 디지털 변환기(ADC)로 제공된다. 제1 페이즈에서 아날로그 디지털 변환기(ADC)는 차동 증폭부(300)가 출력한 제1 액티브 펜 신호를 제공받고, 이에 상응하는 디지털 코드를 형성하여 출력한다. 또한, 제2 페이즈에서 아날로그 디지털 변환기(ADC)는 차동 증폭부(300)가 출력한 제2 액티브 펜 신호를 제공받고, 이에 상응하는 디지털 코드를 형성하여 출력한다. 아날로그 디지털 변환기(ADC)는 제공된 신호에 상응하는 디지털 코드를 형성하여 위치 검출부(500)에 제공한다. The signal output from the differential amplification circuit unit 300 is provided to an analog-to-digital converter (ADC). In the first phase, the analog-to-digital converter (ADC) receives the first active pen signal output from the differential amplifier 300, forms a digital code corresponding to it, and outputs it. Additionally, in the second phase, the analog-to-digital converter (ADC) receives the second active pen signal output from the differential amplifier 300, forms a digital code corresponding thereto, and outputs it. The analog-to-digital converter (ADC) forms a digital code corresponding to the provided signal and provides it to the position detection unit 500.

도 8(a)는 액티브 펜(pen)이 제1센싱채널의 제1 센싱라인(+입력)인 제 1열(C1)상에 위치하고, 제2 센싱라인(-입력)이 제4열(C4)일때, FFT 연산부(510)가 FFT(Fast Fourier Transform)연산을 수행한 결과를 예시한 도면이고, 도 8(b)는 제2 센싱라인(-입력)이 시프트되어 제5열(C5)일때 FFT 연산부(510)가 FFT(Fast Fourier Transform)연산을 수행한 결과를 예시한 도면이다. In Figure 8(a), the active pen (pen) is located on the first column (C1), which is the first sensing line (+ input) of the first sensing channel, and the second sensing line (- input) is located on the fourth column (C4). ), this is a diagram illustrating the results of the FFT calculation unit 510 performing the FFT (Fast Fourier Transform) operation, and Figure 8(b) is when the second sensing line (-input) is shifted to the fifth column (C5). This diagram illustrates the results of the FFT calculation unit 510 performing FFT (Fast Fourier Transform) calculation.

도 8(a)를 참조하면, 제1 페이즈에서 액티브 펜(PEN)이 패널(10)의 제1 열(C1) 상에 위치한다. 액티브 펜(pen)이 위치한 제1열(C1)로부터 신호를 제공받는 제1 센싱 채널(CH1) 제1 센싱라인(+입력)은 제1열(C1)이고, 제2 센싱라인(-입력)은 제4열(C4)일 때 FFT 연산을 수행한 결과 제1 센싱 채널(CH1)의 신호 세기가 가장 크게 나타난다. Referring to FIG. 8(a), in the first phase, the active pen (PEN) is located on the first column (C1) of the panel 10. The first sensing channel (CH1) that receives a signal from the first column (C1) where the active pen is located. The first sensing line (+ input) is the first column (C1), and the second sensing line (- input) As a result of performing the FFT operation in the fourth column (C4), the signal strength of the first sensing channel (CH1) appears to be the largest.

도 8(a)는 제1 센싱채널(CH1)의 제1 입력이 제1 열(C1)과 연결되며, 제1 센싱채널(CH1)의 제2 입력이 제4 열(C4)에 연결된 제1 페이즈에서, 액티브 펜(PEN)이 패널(10)의 제1 열(C1) 상에 위치하였을 때, FFT 연산부(510)가 FFT(Fast Fourier Transform)연산을 수행한 결과를 예시한 도면이다. Figure 8(a) shows the first input of the first sensing channel (CH1) connected to the first column (C1), and the second input of the first sensing channel (CH1) connected to the fourth column (C4). This diagram illustrates the results of the FFT calculation unit 510 performing a Fast Fourier Transform (FFT) operation when the active pen (PEN) is located on the first column (C1) of the panel 10 in the phase.

도 8(b)는 제1 센싱채널(CH1)의 제1 입력이 제1 열(C1)과 연결되며, 제1 센싱채널(CH1)의 제2 입력이 제5 열(C5)에 연결된 제2 페이즈에서, 액티브 펜(PEN)이 패널(10)의 제1 열(C1) 상에 위치하였을 때, FFT 연산부(510)가 FFT(Fast Fourier Transform)연산을 수행한 결과를 예시한 도면이다.In Figure 8(b), the first input of the first sensing channel (CH1) is connected to the first column (C1), and the second input of the first sensing channel (CH1) is connected to the fifth column (C5). This diagram illustrates the results of the FFT calculation unit 510 performing a Fast Fourier Transform (FFT) operation when the active pen (PEN) is located on the first column (C1) of the panel 10 in the phase.

도 8(a)를 참조하면, 제1 페이즈에서 액티브 펜(PEN)이 패널(10)의 제1 열(C1) 상에 위치하고, 제1 센싱 채널의 제1 입력은 제1 열(C1)과 연결되며, 제2 입력은 제4열과 연결된다. 액티브 펜(PEN)이 위치하는 제1 열(C1)은 제1 센싱 채널(CH1)의 제1 입력과 연결되므로, FFT 연산을 수행한 결과 제1 센싱 채널(CH1)의 신호 세기가 가장 크게 나타난다.Referring to FIG. 8(a), in the first phase, the active pen (PEN) is located on the first column (C1) of the panel 10, and the first input of the first sensing channel is connected to the first column (C1). connected, and the second input is connected to the fourth column. Since the first column (C1) where the active pen (PEN) is located is connected to the first input of the first sensing channel (CH1), the signal strength of the first sensing channel (CH1) appears to be the largest as a result of performing the FFT operation. .

그리고, 도 8(b)는 도 8(a)와 같이 액티브 펜(PEN)이 제1열(C1)에 위치한 상태에서 제1 센싱 채널(CH1)의 제2 센싱라인(-입력)을 제4열(C4)에서 제5열(C5)로 시프트 했을 때, FFT연산을 수행한 결과를 나타낸 도면이다. 도 8(b)를 참조하면, 제2 페이즈에서 액티브 펜(PEN)이 패널(10)의 제1 열(C1) 상에 위치하고, 제1 센싱 채널의 제1 입력은 제1 열(C1)과 연결되고, 제2 입력은 제5 열(C5)과 연결된다. FFT 연산부(510)가 FFT(Fast Fourier Transform)연산을 수행한 결과로부터 도 8(a) 및 도 8(b)에서와 같이 액티브 펜이 제1 센싱 채널(CH1)의 제1 입력과 연결된 제1 열(C1)센싱라인(+입력)에 위치한 경우 제1 센싱 채널의 제2 입력과 연결된 센싱 라인이 제4 열(C4)에서 제5 열(C5)으로 변화제2 센싱라인(-입력)의 입력값이 시프트 되더하더라도 FFT 연산 결과는 같음을 알 수 있다. 8(b) shows the second sensing line (-input) of the first sensing channel (CH1) with the active pen (PEN) located in the first column (C1) as shown in FIG. 8 (a). This is a diagram showing the result of performing FFT operation when shifting from column C4 to column C5. Referring to FIG. 8(b), in the second phase, the active pen (PEN) is located on the first column (C1) of the panel 10, and the first input of the first sensing channel is connected to the first column (C1). connected, and the second input is connected to the fifth column (C5). From the results of the FFT calculation unit 510 performing the FFT (Fast Fourier Transform) operation, as shown in FIGS. 8(a) and 8(b), the active pen is connected to the first input of the first sensing channel CH1. When located in the column (C1) sensing line (+ input), the sensing line connected to the second input of the first sensing channel changes from the fourth column (C4) to the fifth column (C5) of the second sensing line (- input). It can be seen that even if the input value is shifted, the result of the FFT operation is the same.

도 8(c)는 제1센싱채널의 제1 센싱라인(+입력)이 제1열(C1)이고, 제2 센싱라인(-입력)이 제4열(C4)일때 액티브 펜(pen)이 제4열(C4)상에 위치했을 때, FFT 연산부(510)가 FFT(Fast Fourier Transform)연산을 수행한 결과를 예시한 도면이고, 도 8(d)는 제1센싱채널의 제2 센싱라인(-입력)이 시프트되어 제5열(C5)일때 FFT 연산부(510)가 FFT(Fast Fourier Transform)연산을 수행한 결과를 예시한 도면이다.Figure 8(c) shows that when the first sensing line (+ input) of the first sensing channel is the first column (C1) and the second sensing line (- input) is the fourth column (C4), the active pen (pen) This is a diagram illustrating the results of the FFT (Fast Fourier Transform) operation performed by the FFT calculation unit 510 when located on the fourth column (C4), and Figure 8(d) shows the second sensing line of the first sensing channel. This diagram illustrates the results of the FFT calculation unit 510 performing an FFT (Fast Fourier Transform) operation when (-input) is shifted to the fifth column (C5).

도 8(c)는 제1 센싱채널(CH1)의 제1 입력이 제1 열(C1)과 연결되며, 제1 센싱채널(CH1)의 제2 입력이 제4 열(C4)에 연결된 제1 페이즈에서, 액티브 펜(PEN)이 패널(10)의 제4 열(C4) 상에 위치하였을 때, FFT 연산부(510)가 FFT(Fast Fourier Transform)연산을 수행한 결과를 예시한 도면이다. Figure 8(c) shows the first input of the first sensing channel (CH1) connected to the first column (C1), and the second input of the first sensing channel (CH1) connected to the fourth column (C4). This diagram illustrates the results of the FFT calculation unit 510 performing a Fast Fourier Transform (FFT) operation when the active pen (PEN) is located on the fourth column (C4) of the panel 10 in the phase.

도 8(d)는 제1 센싱채널(CH1)의 제1 입력이 제1 열(C1)과 연결되며, 제1 센싱채널(CH1)의 제2 입력이 제5 열(C5)에 연결된 제2 페이즈에서, 액티브 펜(PEN)이 패널(10)의 제4 열(C4) 상에 위치하였을 때, FFT 연산부(510)가 FFT(Fast Fourier Transform)연산을 수행한 결과를 예시한 도면이다.Figure 8(d) shows the first input of the first sensing channel (CH1) connected to the first column (C1), and the second input of the first sensing channel (CH1) connected to the fifth column (C5). This diagram illustrates the results of the FFT calculation unit 510 performing a Fast Fourier Transform (FFT) operation when the active pen (PEN) is located on the fourth column (C4) of the panel 10 in the phase.

도 8(c) 및 도 8(d)를 참조하면, 액티브 펜(PEN)이 패널(10)의 제4 열(C4) 상에 위치하고, 제1 센싱 채널의 제2 입력은 제1 페이즈에서 제4 열(C4)과 연결된 후, 제2 페이즈에서 제5 열(C5) 로 전환된다. Referring to FIGS. 8(c) and 8(d), the active pen (PEN) is located on the fourth column C4 of the panel 10, and the second input of the first sensing channel is the first input in the first phase. After connecting to the 4th column (C4), it switches to the 5th column (C5) in the second phase.

제1 페이즈에서 액티브 펜(PEN)이 위치하는 제4 열(C4)은 제1 센싱 채널(CH1)의 제2 입력과 연결되므로, FFT 연산을 수행한 결과 제1 센싱 채널(CH1)의 신호 세기가 가장 크게 나타난다. In the first phase, the fourth column C4 where the active pen (PEN) is located is connected to the second input of the first sensing channel (CH1), so as a result of performing the FFT operation, the signal strength of the first sensing channel (CH1) appears the largest.

그러나, 제2 페이즈에서 제1 센싱 채널(CH1)의 제2 입력은 제5 열(C5)과 연결된다. FFT 연산부(510)가 FFT(Fast Fourier Transform)연산을 수행한 결과로부터 액티브 펜이 제4 열(C4)에 위치한 경우에는, 제1 센싱 채널(CH1)의 제2 입력과 연결된 센싱 라인이 제4 열(C4)에서 제5 열(C5)로 변화함에 따라서 FFT 연산 결과도 변화함을 알 수 있다.However, in the second phase, the second input of the first sensing channel (CH1) is connected to the fifth column (C5). From the results of the FFT calculation unit 510 performing the FFT (Fast Fourier Transform) operation, when the active pen is located in the fourth column C4, the sensing line connected to the second input of the first sensing channel CH1 is the fourth column C4. It can be seen that the FFT operation result also changes as it changes from the column C4 to the fifth column C5.

도 8(c)와 도 8(d)는 액티브 펜의 위치가 제2 센싱라인(-입력)에 위치했을 때, 도 8(a) 및 도 8(b)의 프로세서를 동일하게 진행하고 FFT연산을 수행한 결과를 나타낸다. Figures 8(c) and 8(d) show that when the position of the active pen is located at the second sensing line (-input), the processors of Figures 8(a) and 8(b) proceed in the same manner and perform an FFT operation. Shows the results of performing .

도 8(d)에서와 같이 제2 센싱라인(-입력)을 제4열(C4)에서 제5(C5)열로 시프트 시키면 도 8(c)의 FFT 연산 결과와 도 8(d)의 FFT연산 결과는 다르게 나타난다. As shown in FIG. 8(d), when the second sensing line (-input) is shifted from the fourth column (C4) to the fifth (C5) column, the FFT operation result in FIG. 8(c) and the FFT operation in FIG. 8(d) The results appear different.

즉, 2번의 센싱을 통해 얻은 FFT 연산 결과가 동일할 경우 액티브 펜은 센싱 채널의 제2 입력에 연결된 제2 센싱 라인(-입력)에 비하여 제1 입력에 연결된 제1 센싱라인(+입력)에 더 가까이 위치하고 있음을 알 수 있고, 2번의 센싱을 통해 얻은 FFT 연산 결과가 다를 경우 액티브 펜의 위치는 센싱 채널의 제1 입력에 연결된 제1 센싱 라인(+입력)에 비하여 제2 입력에 연결된 제2 센싱라인(-입력)에 더 가까이 위치하고 있음을 알 수 있다. That is, if the FFT calculation results obtained through two sensings are the same, the active pen connects to the first sensing line (+ input) connected to the first input more than the second sensing line (- input) connected to the second input of the sensing channel. It can be seen that it is located closer, and if the FFT calculation results obtained through two sensing are different, the position of the active pen is the first sensing line (+ input) connected to the first input of the sensing channel. 2 You can see that it is located closer to the sensing line (-input).

일 예로, 도 8(c)로 예시된 것과 같이 액티브 펜(PEN)이 제4 열(C4) 상에 위치할 때, 센싱 채널 CH1에서 출력한 신호의 크기가 가장 크다. 다만, 이러한 FFT 연산 결과는 상술한 바와 같이 도 8(a)로 예시된 것과 같이 액티브 펜(PEN)이 제1 열(C1)상에 위치하는 경우와 동일하다.For example, as illustrated in FIG. 8(c), when the active pen (PEN) is located on the fourth column (C4), the size of the signal output from the sensing channel CH1 is the largest. However, as described above, the result of this FFT operation is the same as when the active pen (PEN) is located on the first column (C1), as illustrated in FIG. 8(a).

그러나 이어지는 페이즈에서 다중화기(20)는 제1 열(C1)과 제5 열(C5)을 각각 차동 증폭기의 입력으로 연결하고, 차동 증폭기는 제1 열(C1)과 제5 열(C5)을 통해 입력된 신호의 차이에 상응하는 값을 출력한다. However, in the following phase, the multiplexer 20 connects the first column (C1) and the fifth column (C5) to the inputs of the differential amplifier, respectively, and the differential amplifier connects the first column (C1) and the fifth column (C5) to the inputs of the differential amplifier. Outputs a value corresponding to the difference between the input signals.

액티브 펜은 제4 열(C4)상에 위치하므로, 제5 열(C5)에서의 신호가 입력되는 센싱 채널 CH1이 출력하는 신호 성분의 FFT 연산 결과 크기는 제1 페이즈에서의 신호 성분의 FFT 연산 결과의 크기에 비하여 작다. 이러한 결과는 액티브 펜(PEN)이 제1 페이즈에서 제1 입력과 연결된 제1 센싱 라인에서 제공된 신호와, 제2 입력과 연결된 제2 센싱 라인에서 제공된 신호의 차이를 증폭하고, 제2 페이즈에서는 제1 입력과 연결된 제1 제1 센싱 라인에서 제공된 신호와, 제2 입력과 연결된 제3 센싱 라인에서 제공된 신호의 차이를 증폭하는 것에서 비롯된다. Since the active pen is located on the fourth column (C4), the size of the FFT operation result of the signal component output by sensing channel CH1, where the signal from the fifth column (C5) is input, is the FFT operation of the signal component in the first phase. It is small compared to the size of the result. This result is that the active pen (PEN) amplifies the difference between the signal provided from the first sensing line connected to the first input in the first phase and the signal provided from the second sensing line connected to the second input, and in the second phase, the It comes from amplifying the difference between the signal provided from the first sensing line connected to the first input and the signal provided from the third sensing line connected to the second input.

따라서, 액티브 펜이 제1 페이즈와 제2 페이즈 모두 제1 센싱 라인에 위치하면 두 페이즈 모두 동일한 FFT 연산 결과가 형성된다. 그러나, 액피브 펜이 어느 한 페이즈에서만 센싱 채널에 연결된 센싱 라인에 위치하면 두 페이즈에서 서로 다른 FFT 연산 결과가 형성된다. Accordingly, when the active pen is located on the first sensing line in both the first and second phases, the same FFT operation result is generated in both phases. However, if the Activ pen is located on a sensing line connected to a sensing channel in only one phase, different FFT calculation results are generated in the two phases.

제4 열(C4) 상에 위치하며, 차동 증폭기의 입력으로는 제4 열(C4)와 이격된 제5 열(C5)에서 출력된 신호가 입력되기 때문이다.This is because the signal output from the fifth column C5, which is located on the fourth column C4 and is spaced apart from the fourth column C4, is input to the input of the differential amplifier.

따라서, 제1 페이즈에서 FFT 연산 결과와 제2 페이즈에서 FFT 연산 결과와의 크기를 비교하여 액티브 펜의 위치를 파악할 수 있다. 일 예로, 액티브 펜(PEN)이 제1 페이즈와 제2 페이즈 모두 제1 열(C1) 상에 위치하는 경우에는 제1 페이즈와 제2 페이즈에 걸쳐 센싱 채널 CH1 출력에 대한 FFT 연산 결과의 크기가 가장 크다. Therefore, the position of the active pen can be determined by comparing the size of the FFT operation result in the first phase and the FFT operation result in the second phase. For example, when the active pen (PEN) is located on the first column (C1) in both the first and second phases, the size of the FFT operation result for the sensing channel CH1 output across the first and second phases is It's the biggest.

즉, 제1 페이즈와 제2 페이즈에 걸쳐 센싱 채널 CH1 출력에 대한 FFT 연산 결과의 크기가 다른 센싱 채널이 출력된 크기에 비하여 제일 크고, 제1 페이즈와 제2 페이즈에 걸쳐 센싱 채널 CH1 출력에 대한 FFT 연산 결과의 크기 차이가 크지 않아 미리 정해진 범위 내에 있으면 액티브 펜(PEN)은 제1 페이즈와 제2 페이즈에 걸쳐 해당 센싱 채널에 신호를 인가하는 센싱 라인 상에 위치하는 것으로 파악할 수 있다. That is, the size of the FFT operation result for the sensing channel CH1 output across the first and second phases is the largest compared to the size output from other sensing channels, and the size of the FFT operation result for the sensing channel CH1 output across the first and second phases is the largest. If the size difference between the FFT calculation results is not large and is within a predetermined range, the active pen (PEN) can be determined to be located on the sensing line that applies a signal to the corresponding sensing channel across the first and second phases.

그러나, 제1 페이즈에서 센싱 채널 CH1의 출력의 크기가 가장 크나 제2 페이즈에서 센싱 채널 CH1의 출력이 감소하는 경우에 액티브 펜(PEN)은 제4 열에 위치하는 것으로 파악될 수 있다. However, in the case where the output of the sensing channel CH1 is the largest in the first phase but the output of the sensing channel CH1 decreases in the second phase, the active pen (PEN) can be identified as being located in the fourth row.

마찬가지로, 제1 페이즈에서 센싱 채널 CH1 출력에 대한 FFT 연산 결과의 크기가 다른 센싱 채널이 출력된 크기에 비하여 제일 크나, 제2 페이즈에서 센싱 채널 CH1 출력에 대한 FFT 연산 결과의 크기가 감소할 수 있다. 제1 페이즈와 제2 페이즈 출력의 차이값이 상기 미리 정해진 범위에서 벗어나는 경우에, 액티브 펜(PEN)은 제1 페이즈에서만 해당 센싱 채널에 신호를 인가하는 센싱 라인 상에 위치하는 것으로 파악할 수 있다. Likewise, the size of the FFT operation result for the sensing channel CH1 output in the first phase is the largest compared to the size output of other sensing channels, but the size of the FFT operation result for the sensing channel CH1 output in the second phase may decrease. . When the difference between the first phase and second phase outputs deviates from the predetermined range, the active pen (PEN) can be determined to be located on a sensing line that applies a signal to the corresponding sensing channel only in the first phase.

연산부(520)는 FFT 연산부(510)가 출력한 신호를 제공받고, 액티브 펜의 위치를 정확하게 파악할 수 있다. 전극별 신호의 세기를 이용하여 액티브 펜의 위치로 전극 크기의 1/10에 해당되는 좌표까지 추출할 수 있다. 즉, 신호가 가장 큰 전극을 중심으로 좌/우 전극의 신호 크기를 통해 무게 중심을 계산한다. The calculation unit 520 receives the signal output by the FFT calculation unit 510 and can accurately determine the position of the active pen. Using the strength of the signal for each electrode, it is possible to extract coordinates corresponding to 1/10 of the electrode size as the location of the active pen. In other words, the center of gravity is calculated through the signal size of the left and right electrodes, focusing on the electrode with the largest signal.

일 예로, 차례대로 어느 세 전극에서 연산된 신호의 세기가 각각 30, 100, 30의 값을 가지면, 두 번째 전극의 정중앙이 펜의 위치로 파악할 수 있다. 다른 예로, 차례대로 10, 100, 50 의 값을 갖으면, 두 번째 전극의 중앙에서 세번째 전극 쪽으로 중심이 이동되어 있음을 알 수 있다. 상술한 연산 과정을 통해 전극 크기 보다 작은 크기에 해당되는 좌표 연산을 수행할 수 있다. 다만 상기한 예는 센싱 패드들이 좌, 우로 연결한 경우를 예시한 것이나, 동일한 방법을 통하여 센싱 패드들이 상, 하로 연결한 경우에서의 좌표를 연산할 수 있다. For example, if the signal strengths calculated from any of the three electrodes in turn have values of 30, 100, and 30, the exact center of the second electrode can be identified as the location of the pen. As another example, if the values are 10, 100, and 50 in that order, you can see that the center has moved from the center of the second electrode toward the third electrode. Through the above-described calculation process, coordinate calculation corresponding to a size smaller than the electrode size can be performed. However, the above example illustrates a case in which the sensing pads are connected left and right, but the coordinates in the case where the sensing pads are connected up and down can be calculated using the same method.

본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 실시를 위한 실시예로, 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings to aid understanding of the present invention, but these are embodiments for implementation and are merely illustrative, and those skilled in the art will be able to make various modifications and equivalents therefrom. It will be appreciated that other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the attached patent claims.

10: 패널
20: 다중화기
30: 센싱 채널
300: 차동 증폭 회로부
500: 위치 검출부
510: FFT 연산부
520: 연산부10: panel
20: Multiplexer
30: Sensing channel
300: Differential amplification circuitry
500: Position detection unit
510: FFT operation unit
520: Operation unit

Claims

A sensing channel receiving an output signal and noise of the active pen overlapped with noise from signals input to the first sensing line and the second sensing line, and acquiring a first active pen signal, which is a digital code;
performing an FFT (Fast Fourier Transform) on the first active pen signal by an FFT calculation unit of the position detection unit included in the sensing channel;
The sensing channel receives the output signal and noise of the active pen overlapping with noise from signals input to the first sensing line and the third sensing line, and obtaining a second active pen signal that is a digital code;
performing an FFT on the second active pen signal by an FFT calculation unit of the position detection unit included in the sensing channel;
Comparing the result of performing FFT on the first active pen signal and the result of performing FFT on the second active pen signal by the calculation unit of the position detection unit included in the sensing channel to detect the position of the active pen. Including,
The step of acquiring the first active pen signal includes:
A differential amplification circuit provided in the sensing channel amplifies the signal input to the first sensing line and the signal input to the second sensing line;
An analog-to-digital converter provided in the sensing channel converts the output of the differential amplifier circuit into a corresponding digital code to form the first active pen signal,
The step of acquiring the second active pen signal includes:
amplifying, by the differential amplifying circuit, a signal input to a first sensing line and a signal input to a third sensing line;
The analog-to-digital converter forms the second active pen signal converted into a digital code corresponding to the output of the differential amplifier circuit,
The step of detecting the position of the active pen is:
calculating the difference between a result of performing the FFT on the first active pen signal and a result of performing the FFT on the second active pen signal by the calculation unit of the position detection unit;
The calculation unit of the position detection unit detects the position of the active pen by comparing the difference with a predetermined range,
The calculation unit of the position detection unit
Calculate the center of gravity for the output size of each channel of the FFT calculation unit to obtain the coordinates of the active pen, and use the strength of the signal for each electrode to extract the coordinates corresponding to 1/10 of the electrode size as the position of the active pen to determine the center of gravity. An active pen position detection method characterized in that the position detection unit obtains the position of the active pen by calculating .

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According to paragraph 1,
The step of detecting the position of the active pen by comparing the difference with a predetermined range by the calculation unit of the position detection unit,
An active pen position detection method in which the calculation unit of the position detection unit determines that the active pen is closer to the first sensing line than the second sensing line if the difference is within the predetermined range.

According to paragraph 1,
The step of detecting the position of the active pen by comparing the difference with a predetermined range by the calculation unit of the position detection unit,
An active pen position detection method in which the calculation unit of the position detection unit determines that the active pen is closer to the second sensing line than the first sensing line when the difference is outside the predetermined range.

A panel including a first sensing line, a second sensing line, and a third sensing line each formed by connecting a plurality of sensing pads arranged in an array;
A multiplexer (MUX) connecting the plurality of sensing pads in one or more of rows and columns;
a sensing channel that receives signals and noise output from the active pen through the sensing line and multiplexer; Provided with
The sensing channels are:
It includes a first input to which the first sensing line is connected and a second input to which one of the second sensing line and the third sensing line is connected, and a differential component signal from the signal provided to the first input and the second input. A differential amplification circuit unit that amplifies and outputs a (differential mode signal);
an analog-to-digital converter that converts the signal output from the differential amplifier circuit into a corresponding digital code; and
An FFT operation unit that performs FFT on the output of the analog-to-digital converter to output an output size for each channel, and an operation unit that calculates the position of the active pen from the output size calculation result for each channel output by the FFT operation unit, The FFT (Fast Fourier Transform) result of the first digital code formed when the second input is connected to the second sensing line and the second digital code formed when the second input is connected to the third sensing line It includes a position detection unit that detects the position of the active pen by comparing FFT results,
The first sensing line, the second sensing line, and the third sensing line are:
Sensing pads included in the panel are connected in rows or columns by the multiplexer and provide detection signals to the first and second inputs,
The calculation unit is,
Calculate the center of gravity for the output size of each channel of the FFT calculation unit to obtain the coordinates of the active pen, and use the strength of the signal for each electrode to extract the coordinates corresponding to 1/10 of the electrode size as the position of the active pen to determine the center of gravity. An active pen position detection device characterized in that the position of the active pen is calculated by calculating .

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In clause 7,
The position detection unit,
An active pen position detection device that detects that the position of the active pen is adjacent to the first sensing line when the difference between the FFT result of the first digital code and the FFT result of the second digital code is within a predetermined range.

In clause 7,
The position detection unit,
An active pen position detection device that detects that the position of the active pen is adjacent to the second sensing line when the difference between the FFT result of the first digital code and the FFT result of the second digital code is outside a predetermined range.

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