KR101003998B1 - 스타일러스 펜 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 스크린 표면을 터치 가압하여 정보를 입력하는 스타일러스 펜에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자가 파지하면 도전성 고무팁이 결합되어 있는 가압부에 전하가 집중되도록 하여 정전용량식 터치 스크린 표면을 터치시 센싱 감도를 높이고, 도전성 고무팁은 탈부착이 가능하여 저항변화식 터치 스크린에도 사용 가능하고, 가압부로 빛을 조사하는 LED를 구비하여 라이팅센싱방식 터치 스크린에도 사용 가능한 스타일러스 펜에 관한 것이다.
본 발명에 따른 스타일러스 펜은 몸체;와, 상기 몸체 하단에 구비되어 터치 스크린 표면을 가압하는 가압부;와, 상기 가압부에 탈부착이 가능하게 결합되는 도전성 고무팁;을 포함하여 이루어지는 스타일러스 펜에 있어서, 상기 몸체의 표면에는 금속층이 형성되고, 상기 몸체는 하부는 상광하협구조로 이루어져, 사용자가 몸체를 파지하는 경우 인체에서 유입되는 전하가 가압부에 집중되는 것을 특징으로 한다.

Description

스타일러스 펜{STYLUS PEN}
본 발명은 터치 스크린 표면을 터치 가압하여 정보를 입력하는 스타일러스 펜에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자가 파지하면 도전성 고무팁이 결합되어 있는 가압부에 전하가 집중되도록 하여 정전용량식 터치 스크린 표면을 터치시 센싱 감도를 높이고, 도전성 고무팁은 탈부착이 가능하여 저항변화식 터치 스크린에도 사용 가능하고, 가압부로 빛을 조사하는 LED를 구비하여 라이팅센싱방식 터치 스크린에도 사용 가능한 스타일러스 펜에 관한 것이다.
최근 휴대폰, 네비게이션, PDA 등과 같은 각종 단말기는 경량화, 소형화 추세와 편리성을 위해 별도의 키패드가 필요 없는 터치 스크린 방식의 단말기를 많이 채용하고 있다.
터치 스크린 방식의 단말기는 사용자가 스크린을 직접 터치하여 각종 정보를 입력하는 단말기이다.
이러한 터치 스크린 방식 단말기를 조작하기 위해 정보를 입력하는데 사용하는 것이 스타일러스 펜이다.
그리고 터치 스크린은 터치 위치를 감지하는 방식에 따라 저항변화방식, 정전용량방식, 라이팅센싱방식 등이 있다.
저항변환방식은 터치 스크린의 각 셀에 압전소자를 배치하여 가압하는 힘에 따라 압전소자의 변하는 저항을 감지하여 터치 위치를 검출하는 방식으로 초기 터치 스크린에 주로 사용되었고,
정정용량방식은 터치 스크린에 매트릭스 형태의 두 전극층을 배치하여 터치시 두 전극층 사이의 정전용량 변화를 감지하여 터치 위치를 검출하는 방식으로 최근에 많이 사용되고 있고,
라이팅센싱방식은 터치 스크린의 각 셀에 수광소자를 배치하여 터치 스크린 표면에 조사되는 빛이 일정 광도 이상이 되는 때는 빛이 조사되는 위치를 검출하는 방식으로 가장 최근에 도입된 터치 스크린이다.
라이팅센싱방식은 정확하게는 스크린 표면을 굳이 터치하지 아니하여도 되므로 터치 스크린이라고 할 수 없지만, 터치 스크린 표면에 인접하여 빛을 조사하여야 하므로 광의로는 터치 스크린이라고 할 수 있다.
이처럼 터치 스크린은 터치 위치를 감지하여 검출하는 방식이 제각각이고, 그에 따라 스타일러스 펜도 사용하는 터치 스크린의 검출 방식에 따라 구성이 다르다.
즉, 저항변화식 터치 스크린에 사용하는 스타일러스 펜은 터치 스크린을 접촉 가압하는 가압부가 경성을 갖고 단부가 뾰족한 반면에,
정전용량식 터치 스크린에 사용하는 스타일러스 펜은 가압력은 중요치 않고 정전용량의 변화가 중요하므로 터치하는 스크린이 가압력에 훼손되지 않도록 가압부에 도전성을 갖는 고무팁을 구비되고,
라이팅센싱방식의 터치 스크린에 사용하는 광원은 가압부로 빛을 조사하는 광원을 구비하고 있다.
이처럼 종래의 스타일러스 펜은 특정 종류(방식)의 터치 스크린에만 사용이 적합한 구성으로 되어 있어, 다른 방식의 터치 스크린에는 사용이 곤란하거나 불가능한 문제점이 있다. 다시 말해 하나의 스타일러스 펜으로 다양한 방식의 터치 스크린에 사용할 수 있는 스타일러스 펜의 필요성이 있다.
그리고 최근 많이 사용되고 있는 정전용량식 터치 스크린를 위한 스타일러스 펜은 가압부에 도전성을 고무팁을 구비하여, 터치 스크린 표면을 터치하는 고무팁의 도전성만으로 터치 스크린의 정전용량이 변화되도록 하고 있는데, 고무팁의 도전성만으로는 스크린의 정전용량을 충분히 변화시키지 못하여 스크린의 터치를 검출하지 못하는 일이 종종 발생한다.
따라서 고무팁의 도전성 이외에 정전용량 변화를 일이킬 수 있는 수단이 더 구비되어 터치 검출 능력을 높일 필요가 있다.
본 발명은 이와 같이 종래의 스타일러스 펜이 갖는 문제점을 해결하고 필요성에 의해 안출된 발명으로서, 저항변화방식, 정전용량식, 라이팅센싱방식의 터치 스크린 모두에 사용 가능한 스타일러스 펜을 제공함을 목적으로 하고,
정전용량식 터치 스크린에 터치시 보다 큰 정전용량 변화가 발생되도록 하여 터치 위치 검출의 신뢰도를 높이 스타일러스 펜을 제공함을 또 다른 목적으로 하고,
LED는 다색광을 발산하는 것을 사용하고, 몸체(가압부 포함할 수 있음)는 표면이 LED에서 발산되는 색상별로 구획되도록 하여 외관의 미적 품질이 높고,
고무팁은 탄성과 도전성이 뛰어난 재질을 갖도록 하여 터치에 따른 스크린 표면의 소손은 방지하고 정전용량 변화 검출 능력은 높인 스타일러스 펜을 제공함을 또 다른 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스타일러스 펜은
몸체;와,
상기 몸체 하단에 구비되어 터치 스크린 표면을 가압하는 가압부;와,
상기 가압부에 탈부착이 가능하게 결합되는 도전성 고무팁;을 포함하여 이루어지는 스타일러스 펜에 있어서,
상기 몸체의 표면에는 금속층이 형성되고, 상기 몸체는 하부는 상광하협구조로 이루어져,
사용자가 몸체를 파지하는 경우 인체에서 유입되는 전하가 가압부에 집중되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 가압부의 하단은 빛을 투과할 수 있고,
상기 몸체 상단에 결합되어 발산되는 빛을 몸체 내부를 통해 상기 가압부로 조사하는 LED;를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 LED는 다색광을 발산하고,
상기 몸체 내부에는 상기 LED에서 발산되는 빛을 색상별로 구획하는 구획판이 내장되어 있는 것을 특징으로 하고,
상기 도전성 고무팁은 탄소, 흑연, 실리콘 또는 엘라스토머, 강유전체 또는 유전체가 혼합된 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 스타일러스 펜은 터치시 스크린의 정전용량 변화를 크게 하여 터치 위치 검출의 능력을 높이고, 정전용량식뿐만 아니라 저항변화식과 라이팅센싱식 터치 스크린에도 사용 가능하고, 몸체(가압부 포함할 수 있음)가 다색으로 구분되어 표현되어 미적 품질이 높고, 고무팁의 탄성과 도전성이 높아 터치 가압에 따른 스크린 표면의 소손을 최소화하고 정전용량 변화를 크게할 수 있는 스타일러스 펜으로서, 산업발전에 매우 유용한 발명이다.
도 1 은 본 발명의 일례에 따른 스타일러스 펜의 사시도이고,
도 2 는 도1의 분해사시도이고,
도 3 은 도1의 단면도이다.
도면에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 스타일러스 펜은 대별하여 몸체(10), 가압부(20), 고무팁(30), LED(40)의 대구성을 포함하여 이루어진다.
상기 몸체(10)의 내부에는 상단에 결합된 LED(40)에서 발산되는 빛이 하단의 가압부(20)로 조사되도록 빈 공간인 중공부(15)가 형성되어 있다.
그리고 몸체(10)는 내부의 빛을 외부에서 볼 수 있도록 투명한 재질로 이루어지는 것이 바람직할 수 있다. 몸체(10)의 투명재질로는 PMMA 합성수지, PS 합성수지, 유리 등이 사용될 수 있다.
그리고 몸체(10)의 내부 중공부(15)에는 구획판(17)이 내장되어 중공부(15)의 공간을 상하방향의 여러 공간으로 구획한다.
그리하여 LED(40)에서 발산되는 빛 중 어느 한 구획 공간으로 유입된 빛은 다른 구획공간으로 유입되지 않는다.
이는 몸체(10) 상부에 구비되는 LED(40)가 다색광을 발산할 때 빛이 색상별로 구획공간에 유입되도록 몸체(10) 외부에서 볼 때 몸체(10)가 다색으로 구분되어 디자인되도록 함으로써, 몸체(10)의 외관 미감 품질을 높이게 된다.
그리고 몸체(10)의 표면에는 사용자의 파지시 인체의 미세전류(즉, 전하)가 몸체(10)로 유입될 수 있도록 금속층(11)이 형성된다. 몸체(10) 표면의 금속층(11)은 증착, 코팅, 도금 등의 방식으로 형성될 수 있다.
그리고 몸체(10)는 상하방향 전체 또는 하부는 상광하협구조로 이루어진다. 상광하협구조는 인체로부터 유입된 전하가 몸체(10) 하부의 가압부(20)로 집중되도록 하기 위한 구조이다.
도체(즉, 금속)에서 전하는 뾰족한 부분으로 집중되는 성질이 있으므로, 몸체(10)를 상광하협구조로 하면 몸체(10)로 유입된 전하는 직경이 작아지는(즉, 뾰족한) 몸체(10) 하부로 집중되어 가압부(20)로 이동하고, 종국에는 도전성 고무팁(30)에 집중 유입된다.
도전성 고무팁(30)에 전하가 집중되면 고무팁(30)이 스크린 표면을 터치시에 터치 부위의 정전용량 변화는 그만큼 커지게 되어 터치 위치 검출 능력을 높이게 된다. 다시 말해, 검출 에러를 줄이게 된다.
그리고 상기 금속층(11)과 도전성 고무팁(30)은 인체 접촉시 정전기의 발생을 억제하는 역할을 하기도 한다.
정전기는 순간전압이 600V를 넘는 고압으로 터치 스크린에 인가되는 경우 터치 스크린을 소손시킬 수 있다.
그리고 몸체(10)의 금속층(11) 표면에는 산화를 방지하기 위해 UV코팅층(13)이 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 가압부(20)는 상기 몸체(10)의 하단에 구비되어 터치 스크린 표면을 가압한다.
도면에는 상기 가압부(20)가 몸체(10)와 일체를 이루는 것으로 도시하였으나, 몸체(10)의 하단에 조립결합될 수도 있다. 몸체(10) 하단에의 조립결합방식은 스크류방식, 본딩방식, 억지끼움방식 등이 있을 수 있다.
상기 가압부(20)는 터치 스크린의 표면의 포인트를 정확히 터치할 수 있도록 단부가 뾰족한 원뿔형, 사각뿔형, 삼각뿔형, 원추형 등의 형상으로 이루어진다.
그리고 가압부(20) 역시 몸체(10)와 같이 투명재질로 이루어지고, 표면에는 전하가 유입되어 집중되도록 금속층(21)이 형성되어 있고, 금속층(21) 표면에는 산화방지를 위한 UV코팅층(23)이 형성된다.
그리고 가압부(20)의 단부 하부면은 LED(40)에서 발산되어 조사되는 빛이 보다 많이 외부로 투광될 수 있도록 금속층은 형성하지 않는 것이 바람직할 수 있고, 경우에 따라서는 몸체(10)의 중공부(15)와 연통되는 투광홀(미도시)을 형성할 수도 있다.
그리고 가압부(20)의 외주연에는 삽입 결합된 도전성 고무팁(30)이 비의도적으로 분리이탈되지 않도록 하는 이탈방지돌기(또는 이탈방지홈)(25)이 형성될 수 있다.
상기 도전성 고무팁(30)은 상기 가압부(20)에 탈착 가능하도록 삽입 결합된다.
상기 도전성 고무팁(30)의 내면에는 가압부(20)의 외주연에 형성되어 있는 이탈방지돌기(또는 이탈방지홈)(25)가 안착되어 고무팁(30)의 분리이탈을 방지하는 이탈방지홈(또는 이탈방지돌기)(35)가 형성될 수 있다.
가압부(20)에 삽입 결합된 도전성 고무팁(30)의 내면과 가압부(20)의 단부 사이에는 유격공간(31)이 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
도전성 고무팁(30)의 터치 스크린 표면을 가압하는 경우 유격공간(31)이 고무팁(30)의 눌림공간을 확보하게 되어 터치 스크린에 가해지는 가압 하중을 완화시켜 터치 스크린의 소손을 방지하고,
도전성 고무팁(30)이 눌린 만큼 터치스크린과 도전성 고무팁(30)의 접촉면적이 늘어나 정전용량 변화를 크게 할 수 있고,
도전성 고무팁(30)이 터치스크린의 셀과 셀의 경계가 포함되도록 접촉된 경우에는 보다 많은 면적이 접촉된(즉, 정전용량 변화가 큰) 셀이 터치된 것으로 판단하게 되므로 도전성 고무팁(30)의 접촉면적이 늘어나면 터치된 셀의 판단이 용이해지게 되므로, 도전성 고무팁(30)의 내면과 가압부(20) 단부 사이에 유격공간(31)을 두는 것이 바람직할 수 있다.
상기 도전성 고무팁(30)은 탄소, 흑연, 실리콘 또는 엘라스토머(탄성중합체), 강유전체 또는 유전체가 혼합된 혼합물로 이루어지고, 이외에 카본계 도전성 필라, 금속계 도전성 필라, 금속 산화물계 도전성 필라. 도전 피복형 도전성 필라 등이 혼합물에 추가될 수 있다. 또한 크림 솔더볼(납 알갱이)도 혼합물에 추가될 수 있다.
상기 도전성 고무팁(30)의 표면에는 습기가 맺히는 것을 방지하는 코팅층(미도시)이 형성될 수 있다. 습기 방지를 위한 코팅칭은 UV코팅 또는 열건조코팅 방식으로 형성될 수 있다.
상기 도전성 고무팁(30)은 다양한 형상을 가져 용도에 따라 도전성 고무팁(30)을 교체하여 사용할 수 있다.
예를 들어 터치스크린 표면의 포인트를 터치하는 용도의 도전성 고무팁은 단부가 뾰족하고 좌우 대칭된 구조(도2의 30 참조)로 이루어져 포인트 터치가 용이하도록 하고, 터치스크린 표면을 드래그하는 용도의 도전성 고무팁(30)은 단부가 뾰족하고 좌우 비대칭된 구조(도2의 30A 참조)로 이루어져 드래그 이동이 부드럽게 행해지도록 하고, 터치스크린 표면을 드래그하여 전자문서 그림에 색을 칠하는 용도의 도전성 고무팁의 그림붙과 같이 단부가 폭은 좁으면서 길이는 긴 형상(도2의 30B 참조)을 갖도록 하여 색칠작업이 간편하게 행해지도록 하는 것이다.
상기 LED(40)는 몸체(10)의 상단부에 결합되어 몸체(10)의 중공부(15)를 통해 가압부(20)에 빛을 조사한다.
상기 LED(40)는 PCB(41) 하부면에 실장되고, 상기 PCB(41)는 캡(45)에 내장되고, 상기 캡(45)에는 소형 배터리(43)가 교체 가능하도록 내장되어 상기 LED(40)에 구동전원을 공급하고, 상기 캡(45)은 상기 몸체(10)의 상부 중공부(15)에 삽입된다.
상기 캡(45)은 몸체(10) 상부에 스크류 결합되어 고정될 수 있고, 본딩 결합되어 고정될 수 있고, 억지끼움식으로 삽입 결합되어 고정될 수 있고, 후크식으로 고정될 수도 있다.
본딩 결합시에 사용되는 접착제는 몸체(10)의 재질보다 굴절률이 적은 것을 사용하여 LED(40)에서 발산되는 빛이 소실되는 것을 줄일 수 있어 바람직하다.
상기 LED(40)는 각각 다른 색의 빛을 발산하는 다수개가 PCB(41)에 방사상으로 배열되어 실장되고, 각각의 LED(40)는 구획판(17)으로 구획되는 몸체(10) 중공부(15)의 각 구획공간에 배치된다. 그리하여 각 구획공간으로 다른 색상의 빛을 발산하게 된다. 물론 각 구획공간으로 발산된 빛은 가압부(20)의 하부에서는 합쳐져 외부로 투광 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은 도전성 고무팁(30)이 가압부(20)에 결합한 생태에서는 정전용량식 터치 스크린에 사용하고, 도전성 고무팁(30)을 가압부(20)에서 분리한 상태에서는 저항변화식 터치 스크린이나 라이팅센싱식 터치 스크린에 사용 가능하다.
즉, 본 발명의 스타일러스 펜은 현재까지 개발된 검출 방식에 따른 터치 스크린 모두에 사용 가능하다.
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 스타일러스 펜에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 몸체 11 : 금속층
13 : UV코팅층 15 : 중공부
20 : 가압부 21 : 금속층
23 : UV코팅층 25 : 이탈방지돌기
30 : 도전성 고무팁 31 : 유격공간
35 : 이탈방지홈 40 : LED

Claims (4)

  1. 몸체;와,
    상기 몸체 하단에 구비되어 터치 스크린 표면을 가압하는 가압부;와,
    상기 가압부에 탈부착이 가능하게 결합되는 도전성 고무팁;을 포함하여 이루어지는 스타일러스 펜에 있어서,

    상기 몸체의 표면에는 금속층이 형성되고, 상기 몸체의 하부는 상광하협구조로 이루어져,
    사용자가 몸체를 파지하는 경우 인체에서 유입되는 전하가 가압부에 집중되는 것을 특징으로 하고,

    상기 가압부의 하단은 빛을 투과할 수 있고,
    상기 몸체 상단에 결합되어 발산되는 빛을 몸체 내부를 통해 상기 가압부로 조사하는 LED;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스타일러스 펜.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED는 다색광을 발산하고,
    상기 몸체 내부에는 상기 LED에서 발산되는 빛을 색상별로 구획하는 구획판이 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 스타일러스 펜.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 도전성 고무팁은 탄소, 흑연, 실리콘 또는 엘라스토머, 강유전체 또는 유전체가 혼합된 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스타일러스 펜.
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