KR101116414B1 - 정전용량식 터치 패널용 필기 입력 장치 - Google Patents

정전용량식 터치 패널용 필기 입력 장치 Download PDF

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최재붕
이정민
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

정전용량 식 터치 패용 필기 입력 장치는 펜의 펜 촉에 물리적으로 연결된 제 1 라인의 길이를 측정하기 제 1 길이 측정부; 상기 펜 촉에 물리적으로 연결된 제 2 라인의 길이를 측정하기 제 2 길이 측정부; 다수의 X-축 전극들이 형성된 X-축 접촉 전극 부재, 상기 다수의 X-축 전극들은 정전용량 식 터치 패널 상에 배치된 다수의 터치 센서들 중 X-축 방향을 따라 형성된 터치 센서들에 대응하며; 다수의 Y-축 전극들이 형성된 Y-축 접촉 전극 부재, 상기 다수의 Y-축 전극들은 정전용량 식 터치 패널 상에 배치된 다수의 터치 센서들 중 Y-축 방향을 따라 형성된 터치 센서들에 대응하며; 상기 다수의 X-축 전극들 각각을 스위칭하기 위한 X-축 스위치부; 상기 다수의 Y-축 전극들 각각을 스위칭하기 위한 Y-축 스위치부; 및 상기 제 1 길이 측정부 및 상기 제 2 길이 측정부에 의해 측정된 상기 제 1 라인의 길이 및 상기 제 2 라인 길이를 기초로, 상기 펜 촉의 X 및 Y 좌표 값들을 구하고, 상기 펜 촉의 X 및 Y 좌표 값들에 따라 상기 X-축 스위치부 및 상기 Y-축 스위치부를 각각 제어하기 위한 마이콤을 포함한다.

Description

정전용량식 터치 패널용 필기 입력 장치{HANDWRITING INPUT DEVICE USING FOR CAPACITIVE TOUCH PANNEL}
본원은 정전용량 식 터치 패널의 외부 입력 장치에 관한 것으로 특히, 정전용량 식 터치 패널의 터치 센서들에 대응하게 구현되는 정전용량 식 터치 패널용 필기 입력 장치에 관한 것이다.
기술의 발달로 스마트 폰이 널이 사용되고 있다. 스마트 폰은 휴대성으로 인해 그 크기가 제한된다. 이러한 스마트 폰의 크기 적인 제한으로, 대부분의 스마트폰은 사용자 입력 장치로서 디스플레이 화면과 동일한 평면에 배치할 수 있는 터치 패널을 이용하고 있다. 스마트 폰의 사용자 입력 장치로서의 터치 패널은 스마트 폰 디스플레이 상부에 센서들을 일정한 간격으로 배치하고, 사용자가 손으로 직접 센서들을 선택하도록 되어 있다.
터치 패널은 사용자가 직접 손으로 터치하여 입력하도록 되어 있기 때문에 센서의 크기가 디스플레이의 픽셀에 정확히 대응시킬 필요는 없는 장점은 갖지만, 사용자가 종이에 쓰기나 그림과 같이 직접 작성하는 것과 같은, 미세하고 세밀하며 연속적인 입력을 수행할 수 없는 한계가 있다.
일반적인 필기구와 유사한 컴퓨터 입력 장치로서 현재 시판중인 제품으로는 디지타이저가 있다. 디지타이저는 직사각형의 널따란 평면 모양의 장치와 그 위에서 사용자가 손에 잡고 움직일 수 있는 펜 모양의 스타일러스 또는 단추(button)가 달린 라인 커서 장치의 두 부분으로 구성되어 있다. 사용자가 스타일러스를 움직이면 그 좌표 정보를 밑판이 읽어 자동으로 컴퓨터 시스템의 화면 기억 장소로 전달하고, 스타일러스를 누르거나 위치 표시 표의 단추를 누르면 그에 해당하는 명령이 수행된다.
그러나 이러한 디지타이저는 그 부피와 무게로 인해 휴대가 용이하지 않아, 휴대성이 강조된 스마트 폰과 함께 사용하는데에는 한계가 있다. 따라서, 입력 장치로서 터치 패널을 사용하는 스마트 기기에서 현재의 이러한 3D 응용 게임 프로그램을 원활히 수행할 수 있는 장치를 제공할 필요가 있다.
이에, 본 발명의 목적은 정전용량 식 터치 패널과 연계하여 사용할 수 있는 정전용량 식 터치 패널용 필기 입력 장치를 제공하는 것이다. 그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 기술한 과제로 제한되지 않으며, 기술되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정전용량 식 터치 패용 필기 입력 장치는 펜의 펜 촉에 물리적으로 연결된 제 1 라인의 길이를 측정하기 제 1 길이 측정부; 상기 펜 촉에 물리적으로 연결된 제 2 라인의 길이를 측정하기 제 2 길이 측정부; 다수의 X-축 전극들이 형성된 X-축 접촉 전극 부재, 상기 다수의 X-축 전극들은 정전용량 식 터치 패널 상에 배치된 다수의 터치 센서들 중 X-축 방향을 따라 형성된 터치 센서들에 대응하며; 다수의 Y-축 전극들이 형성된 Y-축 접촉 전극 부재, 상기 다수의 Y-축 전극들은 정전용량 식 터치 패널 상에 배치된 다수의 터치 센서들 중 Y-축 방향을 따라 형성된 터치 센서들에 대응하며; 상기 다수의 X-축 전극들 각각을 스위칭하기 위한 X-축 스위치부; 상기 다수의 Y-축 전극들 각각을 스위칭하기 위한 Y-축 스위치부; 및 상기 제 1 길이 측정부 및 상기 제 2 길이 측정부에 의해 측정된 상기 제 1 라인의 길이 및 상기 제 2 라인 길이를 기초로, 상기 펜 촉의 X 및 Y 좌표 값들을 구하고, 상기 펜 촉의 X 및 Y 좌표 값들에 따라 상기 X-축 스위치부 및 상기 Y-축 스위치부를 각각 제어하기 위한 마이콤을 포함한다.
상기 X-축 접촉 전극 부재가 상기 정전용량 식 터치 패널 상에 부착되는 경우, 상기 다수의 X-축 전극들은 상기 정전용량 식 터치 패널 상에 배치된 다수의 터치 센서들 중 X-축 방향의 터치 센서들에 전기적으로 각각 연결된다. 또한, 상기 Y-축 접촉 전극 부재가 상기 정전용량 식 터치 패널 상에 부착되는 경우, 상기 다수의 Y-축 전극들은 상기 정전용량 식 터치 패널 상에 배치된 다수의 터치 센서들 중 Y-축 방향의 터치 센서들에 전기적으로 각각 연결된다.
상기 마이콤은 상기 펜 촉의 X 및 Y 좌표 값들을 삼각 측정법을 이용하여 구한다.
바람직하게는, 정전용량 식 터치 패드용 필기 입력 장치는 상기 펜의 내부에 장착되어 상기 펜 촉의 압력을 감지하기 위한 압력 센서; 다수의 압력 입력용 전극들이 형성된 압력 입력용 접촉 전극 부재, 상기 다수의 압력 입력용 전극들은 정전용량 식 터치 패널 상에 배치된 다수의 터치 센서들 중 일부분에 형성된 터치 센서들에 대응하며; 및 상기 다수의 입력용 전극들 각각을 스위칭하기 위한 압력 입력용 스위치부를 더 포함하며, 상기 마이콤은 상기 압력 센서에 의해 감지되는 압력에 따라 상기 압력 입력용 스위치부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 정전용량 식 터치 패널용 필기 입력 장치는 터치 패널과 연결되어, 사용자가 직첩 접촉하는 것과 유사하게, 입력할 수 있으므로, 정전용량 식 터치 패널을 사용하는 스마트 기기의 활용을 보다 극대화할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 정전용량 식 터치 패널용 필기 입력 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 정전용량 식 터치 패널용 필기 입력 장치의 좌표 검출을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 정전용량 식 터치 패널용 필기 입력 장치의 터치 패널 적용 예를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현 예 및 실시 예를 상세히 설명한다.
그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현 예 및 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용 오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 정전용량 식 터치 패널용 필기 입력 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 정전용량 식 터치 패널용 필기 입력 장치의 좌표 검출을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 정전용량 식 터치 패널용 필기 입력 장치의 터치 패널 적용 예를 나타낸 도면이다. 도 1 내지 도 3에서, 유사한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 정전용량 식 터치 패널용 필기 입력 장치(100)는 제 1 길이 측정부(104), 제 2 길이 측정부(105), X-축 접촉 전극 부재(110), Y-축 접촉 전극 부재(111), X-축 스위치부(107), Y-축 스위치부(108), 및 마이콤(106)을 포함한다.
상기 제 1 길이 측정부(104)는 펜(101)의 펜 촉(102)에 물리적으로 연결된 제 1 라인(113)의 길이를 측정한다. 즉, 상기 제 1 길이 측정부(104)는 상기 펜(101)이 사용자에 의해 이동함에 따라 가변되는 상기 제 1 라인(113)의 길이를 측정하고 측정된 길이를 상기 마이콤(106)에 제공한다.
상기 제 2 길이 측정부(105)는 상기 펜 촉(102)에 물리적으로 연결된 제 2 라인(114)의 길이를 측정한다. 상기 제 1 길이 측정부(104)과 동일하게, 상기 제 2 길이 측정부(105)는 상기 펜(101)이 사용자에 의해 이동함에 따라 가변되는 상기 제 2 라인(114)의 길이를 측정하고 측정된 길이를 상기 마이콤(106)에 제공한다.
상기 X-축 접촉 전극 부재(110)는 그 표면에 형성된 다수의 X-축 전극들(도시하지 않음)을 갖는다. 상기 X-축 접촉 전극 부재(110)의 상기 다수의 X-축 전극들은 정전용량 식 터치 패널(200) 상에 배치된 다수의 터치 센서들(도시하지 않음) 중 X-축 방향을 따라 형성된 터치 센서들에 대응한다. 따라서, 상기 X-축 접촉 전극 부재(110)가 상기 터치 패널(200) 상에 부착되면, 상기 X-축 접촉 전극 부재(110)의 상기 다수의 X-축 전극들은 정전용량 식 터치 패널(200) 상에 배치된 다수의 터치 센서들 중 X-축 방향의 터치 센서들에 1-대-1 매칭된다.
상기 Y-축 접촉 전극 부재(111)는 상기 X-축 접촉 전극 부재(110)와 유사하게, 그 내부 표면에 형성된 다수의 Y-축 전극들(도시하지 않음)을 갖는다. 상기 Y-축 접촉 전극 부재(111)의 상기 다수의 Y-축 전극들은 정전용량 식 터치 패널(200) 상에 배치된 다수의 터치 센서들 중 Y-축 방향을 따라 형성된 터치 센서들에 대응한다. 마찬가지로, 상기 Y-축 접촉 전극 부재(111)가 상기 터치 패널(200) 상에 Y-축 방향으로 부착되면, 상기 Y-축 접촉 전극 부재(111)의 상기 다수의 X-축 전극들은 정전용량 식 터치 패널(200) 상에 배치된 다수의 터치 센서들 중 Y-축 방향의 터치 센서들에 1-대-1 매칭된다.
상기 X-축 스위치부(107)는 상기 마이콤(106)의 제어에 의해 상기 X-축 접촉 전극 부재(110)의 상기 다수의 X-축 전극들 각각을 스위칭한다.
상기 Y-축 스위치부(108)는 상기 마이콤(106)의 제어에 의해 상기 Y-축 접촉 전극 부재(111)의 상기 다수의 Y-축 전극들 각각을 스위칭한다.
상기 마이콤(106)은 상기 제 1 길이 측정부(104) 및 상기 제 2 길이 측정부(105)에 의해 측정된 상기 제 1 라인(113)의 길이 및 상기 제 2 라인(114) 길이를 기초로, 상기 펜 촉(102)의 X 및 Y 좌표 값들을 구하고, 상기 펜 촉의 X 및 Y 좌표 값들에 따라 상기 X-축 스위치부(107) 및 상기 Y-축 스위치부(108)를 각각 제어한다. 바람직하게는, 상기 마이콤(106)은 상기 펜 촉의 X 및 Y 좌표 값들을 삼각 측정법을 이용하여 구한다.
상기 X-축 접촉 전극 부재(110)는 상기 정전용량 식 터치 패널(200) 상에 부착되며, 그에 따라 상기 다수의 X-축 전극들은 상기 정전용량 식 터치 패널(200) 상에 배치된 다수의 터치 센서들 중 X-축 방향의 터치 센서들에 전기적으로 각각 연결된다.
또한, 상기 Y-축 접촉 전극 부재(111)는 상기 정전용량 식 터치 패널(200) 상에 부착되며, 상기 다수의 Y-축 전극들은 상기 정전용량 식 터치 패널(200) 상에 배치된 다수의 터치 센서들 중 Y-축 방향의 터치 센서들에 전기적으로 각각 연결된다. 바람직하게는, 상기 X-축 접촉 전극 부재(110) 및 상기 Y-축 접촉 전극 부재(111)는 투명한 재료로 제작된다.
실시 예에 따라서는, 상기 정전용량 식 터치 패드용 필기 입력 장치(100)는 압력 센서(103), 압력 입력용 접촉 전극 부재(112), 및 압력 입력용 스위치부(109)를 더 포함한다.
상기 압력 센서(103)는 상기 펜(101)의 내부에 장착되어 상기 펜 촉(102)의 압력을 감지한다. 상기 압력 입력용 접촉 전극 부재(112)는 그 표면에 형성된 다수의 압력 입력용 전극들(도시하지 않음)을 갖는다. 상기 압력 입력용 접촉 전극 부재(112)의 상기 다수의 압력 입력용 전극들은 정전용량 식 터치 패널 상에 배치된 다수의 터치 센서들 중 일부분에 형성된 터치 센서들에 대응한다.
따라서, 상기 압력 입력용 접촉 전극 부재(112)가 상기 정전용량 식 터치 패널(200) 상에 부착되는 경우, 상기 다수의 압력 입력용 전극들은 상기 정전용량 식 터치 패널(200) 상에 배치된 다수의 터치 센서들 중 일부의 터치 센서들에 전기적으로 각각 연결된다. 즉, 상기 압력 입력용 접촉 전극 부재(112)가 상기 터치 패널(200) 상에 부착되면, 상기 압력 입력용 접촉 전극 부재(112)의 상기 다수의 압력 입력용 전극들은 정전용량 식 터치 패널(200) 상에 배치된 다수의 터치 센서들 중 일부분의 터치 센서들에 1-대-1 매칭된다. 바람직하게는, 상기 압력 입력용 접촉 전극 부재(112)는 투명한 재료로 제작된다.
상기 압력 입력용 스위치부(109)는 상기 마이콤(106)의 제어에 따라 상기 다수의 입력용 전극들 각각을 스위칭한다.
또한, 상기 마이콤(106)은 상기 압력 센서(103)에 의해 감지되는 압력에 따라 상기 압력 입력용 스위치부(109)를 제어한다.
상기 구성에 의하면, 사용자가 터치 패널(200) 상부 표면에 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 X-축 접촉 전극 부재(110), Y-축 접촉 전극 부재(111), 및 상기 압력 입력용 접촉 전극 부재(112)를 부착한다. 이어, 필기를 위해 펜(101)을 움직이면, 상기 제 1 길이 측정부(104) 및 제 2 길이 측정부(114)에 의해 감지된 길이의 변위를 기초로 상기 마이콤(106)은 상기 펜(101)의 이동 경로에 따른 X 및 Y 좌표 값들을 연산하고, 연산에 따라 구한 X 및 Y 좌표 값들에 따라 상기 X-축 스위치부(107) 및 상기 Y-축 스위치부(108)의 스위칭을 제어한다. 따라서, 상기 X-축 스위치부(107) 및 Y-축 스위치부(108)의 스위칭에 따라 상기 X 및 Y 좌표 값들이 상기 터치 패널(200)에 입력된다.
한편, 사용자가 펜(101)에 가하는 압력은 상기 압력 센서(103)에 의해 감지되고, 감지된 압력의 정도에 따라 상기 마이콤(106)은 상기 압력 입력용 스위치부(109)의 스위칭을 제어함으로써, 상기 압력 센서(103)에 의해 감지되는 압력을 상기 터치 패널(200)에 입력할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명을 특정한 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정하지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
100: 필기 입력 장치 101: 펜
102: 펜 촉 103: 압력 센서
104: 제 1 길이 측정부 105:제 2 길이 측정부
106: 마이콤 107: X-축 스위치부
108: Y-축 스위치부 109: 압력 입력용 스위치부
110: X-축 접촉 전극 부재 111: Y-축 접촉 전극 부재
112: 압력 입력용 접촉 전극 부재
113: 제 1 라인 114: 제 2 라인
200: 터치 패널

Claims (7)

  1. 펜의 펜 촉에 물리적으로 연결된 제 1 라인의 길이를 측정하기 제 1 길이 측정부;
    상기 펜 촉에 물리적으로 연결된 제 2 라인의 길이를 측정하기 제 2 길이 측정부;
    다수의 X-축 전극들이 형성된 X-축 접촉 전극 부재, 상기 다수의 X-축 전극들은 정전용량 식 터치 패널 상에 배치된 다수의 터치 센서들 중 X-축 방향을 따라 형성된 터치 센서들에 대응하며;
    다수의 Y-축 전극들이 형성된 Y-축 접촉 전극 부재, 상기 다수의 Y-축 전극들은 정전용량 식 터치 패널 상에 배치된 다수의 터치 센서들 중 Y-축 방향을 따라 형성된 터치 센서들에 대응하며;
    상기 다수의 X-축 전극들 각각을 스위칭하기 위한 X-축 스위치부;
    상기 다수의 Y-축 전극들 각각을 스위칭하기 위한 Y-축 스위치부; 및
    상기 제 1 길이 측정부 및 상기 제 2 길이 측정부에 의해 측정된 상기 제 1 라인의 길이 및 상기 제 2 라인 길이를 기초로, 상기 펜 촉의 X 및 Y 좌표 값들을 구하고, 상기 펜 촉의 X 및 Y 좌표 값들에 따라 상기 X-축 스위치부 및 상기 Y-축 스위치부를 각각 제어하기 위한 마이콤을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량 식 터치 패드용 필기 입력 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 X-축 접촉 전극 부재가 상기 정전용량 식 터치 패널 상에 부착되는 경우, 상기 다수의 X-축 전극들은 상기 정전용량 식 터치 패널 상에 배치된 다수의 터치 센서들 중 X-축 방향의 터치 센서들에 전기적으로 각각 연결되며,
    상기 Y-축 접촉 전극 부재가 상기 정전용량 식 터치 패널 상에 부착되는 경우, 상기 다수의 Y-축 전극들은 상기 정전용량 식 터치 패널 상에 배치된 다수의 터치 센서들 중 Y-축 방향의 터치 센서들에 전기적으로 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 정전용량 식 터치 패드용 필기 입력 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 X-축 접촉 전극 부재 및 상기 Y-축 접촉 전극 부재는 투명한 것을 특징으로 하는 정전용량 식 터치 패드용 필기 입력 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    정전용량 식 터치 패드용 필기 입력 장치는
    상기 펜의 내부에 장착되어 상기 펜 촉의 압력을 감지하기 위한 압력 센서;
    다수의 압력 입력용 전극들이 형성된 압력 입력용 접촉 전극 부재, 상기 다수의 압력 입력용 전극들은 정전용량 식 터치 패널 상에 배치된 다수의 터치 센서들 중 일부분에 형성된 터치 센서들에 대응하며; 및
    상기 다수의 입력용 전극들 각각을 스위칭하기 위한 압력 입력용 스위치부를 더 포함하며,
    상기 마이콤은 상기 압력 센서에 의해 감지되는 압력에 따라 상기 압력 입력용 스위치부를 제어하는 것을 특징으로 하는 정전용량 식 터치 패드용 필기 입력 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 압력 입력용 접촉 전극 부재가 상기 정전용량 식 터치 패널 상에 부착되는 경우, 상기 다수의 압력 입력용 전극들은 상기 정전용량 식 터치 패널 상에 배치된 다수의 터치 센서들 중 일부의 터치 센서들에 전기적으로 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 정전용량 식 터치 패드용 필기 입력 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 압력 입력용 접촉 전극 부재는 투명한 것을 특징으로 하는 정전용량 식 터치 패드용 필기 입력 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 마이콤은 상기 펜 촉의 X 및 Y 좌표 값들을 삼각 측정법을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 정전용량 식 터치 패드용 필기 입력 장치.
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