KR101618035B1 - 스타일러스 펜의 기울기 정보를 이용하는 디지타이저 장치 - Google Patents

스타일러스 펜의 기울기 정보를 이용하는 디지타이저 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스플레이 기기에 사용되는 입력 장치인 디지타이저 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스타일러스 펜의 기울기 정보를 이용하는 디지타이저 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일면에 따른 스타일러스 펜의 기울기 정보를 이용하여 선 굵기를 조절하는 디지타이저 장치는 터치스크린의 외면에 배치되어, 터치스크린 상부에서 이동하는 스타일러스 펜의 기울기 값을 산출하는 센서 및 기울기 값에 따라 터치스크린에 표시되는 선 굵기를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스타일러스 펜의 기울기 정보를 이용하는 디지타이저 장치{DIGITIZER USING GRADIENT OF STYLUS PEN}
본 발명은 디스플레이 기기에 사용되는 입력 장치인 디지타이저 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스타일러스 펜의 기울기 정보를 이용하는 디지타이저 장치에 관한 것이다.
디지타이저(Digitizer)는 디스플레이 기기에 사용되는 입력 장치의 한 종류로서, 매트릭스 형태의 전극 구조를 포함하고, 사용자가 펜 또는 커서를 움직이면 매트릭스 상의 X, Y 좌표를 읽어 입력 장치의 위치 신호를 전달하고, 그에 해당되는 명령을 수행하는 장치이다.
디지타이저는 광의적으로 터치패널 또는 태블릿이라고도 불리며, 투명전극 층이 코팅되어 있는 두 장의 기판을 Dot Spacer를 사이에 두고 상호 마주보도록 합착시켜, 손가락이나 펜에 의해 상부 기판을 접촉할 시 위치 검출을 위한 신호가 인가되는 저항막 방식과, 표면파 발생의 트랜스듀서를 응용한 압전소자를 이용하는 초음파 반사 방식, 전자기파를 발생하는 패턴층 위에서 전자기파를 공명 흡수하는 코일을 이용하는 전자기공명 방식 및 사람의 몸에 있는 정전용량을 이용하여 전류의 양이 변경된 부분을 인식하여 위치를 검출하는 정전 용량 방식 등에 따라 구현된다.
종래 기술에 따른 스타일러스 펜을 포함한 디지타이저 제품은 펜 팁의 접촉 여부 및 접촉 위치점을 파악하는 기술에 대하여 개시하고 있을 뿐, 스타일러스 펜의 기울기를 인식하지 못하여, 도 1에 도시한 바와 같이 스타일러스 펜(110)의 팁이 터치 스크린(104) 상에 동일 지점(P1)에 접촉되면, 기울기와는 상관 없이 같은 위치 정보(P1)만을 측정하는 한계가 있다.
실질적인 펜 터치감은 선의 진하기, 선의 굵기, 선의 결 등으로 나타나는데, 도 2에 도시한 바와 같이 종래 기술에 따른 EMR 방식의 디지타이저는 사용자가 펜(110)으로 선을 그은 경우, 펜팁의필압(P1, P2)은 선의 굵기에 제한적으로 작용하나, 대부분 선의 진하기에 영향을 주게 된다.
종이 위에 연필 등을 이용하여 선을 그리는 경우, 연필을 세게 누르는정도에 따라 선의 진하기가 조절되며, 선의 굵기는 연필을 눕히고 세우는 정도에 따라 달라짐을 알 수 있다.
그러나, 도 2에 도시된 종래 기술에 따른 EMR 방식의 디지타이저는 펜팁의필압(P1, P2)를 인식하여, 선 굵기를 조절하는 바, 실질적인 펜 터치감을 그대로 실현할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 스타일러스 펜의 기울기 정보를 산출하고, 이를 이용하여 선 굵기를 조절하는 디지타이저 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 일면에 따른 스타일러스 펜의 기울기 정보를 이용하여 선 굵기를 조절하는 디지타이저 장치는 터치스크린의 외면에 배치되어, 터치스크린 상부에서 이동하는 스타일러스 펜의 기울기 값을 산출하는 센서 및 기울기 값에 따라 터치스크린에 표시되는 선 굵기를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스타일러스 펜의 기울기 정보를 이용하는 디지타이저 장치는 스타일러스 펜이 터치스크린과 이루는 각도를 측정하고, 측정한 각도 및 스타일러스 펜의 진행 방향에 따라 선 굵기를 조절하므로, 펜 터치감을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 스타일러스 펜을 이용한 실시예를 나타내는 예시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 스타일러스 펜의 필압을 인식하는 실시예를 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜의 기울기 정보를 이용하는 디지타이저 장치의 외형을 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜의 기울기 상태를 나타내는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜이 기울여진 상태를 나타내는 상면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜의 이동 방향에 따른 선 굵기 상태를 나타내는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜의 이동 방향에 따른 선 굵기 연산을 나타내는 예시도이다.
본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 목적, 구성 및 효과를 용이하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재에 의해 정의된다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가됨을 배제하지 않는다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜의 기울기 정보를 이용하여 선 굵기를 조절하는 디지타이저 장치의 외형을 도시하는 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜의 기울기 정보를 이용하는 디지타이저 장치는, 터치스크린(104)의 외면에 배치되어, 터치스크린(104) 상부에서 이동하는 스타일러스 펜(110)의 기울기 값을 산출하는 센서(106a 내지 106d) 및 센서(106a 내지 106d)가 산출한 기울기 값에 따라 터치스크린(104)에 표시되는 선 굵기를 조절하는 제어부(108)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜(110)은 하우징 내에 배치되는 자성체를 포함하되, 자성체는 네오디뮴 합금, 철 합금, 사마륨 합금, 코발트 합금, 백금 합금, 망간 합금, 비스무스 합금, 바륨 합금 및 니켈 합금 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
도 3은 센서가터치스크린의 각 모서리에 배치되어 총 4개 구비되는 실시예를 도시하는 것이나, 본 발명의 센서의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜(110) 내부의 자성체(111)는 외부로 자력선을 형성하고, 터치스크린(104) 가장자리에 배치된 3축 센서인 복수의 센서(106a, 106b, 106c, 106d)는 자력선의 접선 방향으로의 3차원 벡터를 센싱한다.
즉, 자성체(111)를 포함한 스타일러스 펜(110)으로부터 형성된 자력선에 대하여, 3축 자기장 센서인 각 센서(106a, 106b, 106c, 106d)는 3차원 벡터 형태로 자력을 측정한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 센서(106a, 106b, 106c, 106d)가 측정한 기울기 값을 합성하여 최종적으로 스타일러스 펜의 3차원 기울기 값을 획득하게 된다.
스타일러스 펜(110)이 터치스크린(104) 화면과 이루는 각도는 도 4에 도시된 바와 같이, z축과 이루는 θ값과, x, y 평면상에서 어느 쪽으로 기울어졌는지를 나타내는 방위각(azimuth)인 φ값으로 표현되며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜(110)이 기울여진 상태(펜이 오른쪽으로 기울여진 경우)를 나타내는 상면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 센서(106)는 터치스크린(104)의 상면에 대하여 수직방향으로 직교하는 축(z축) 및 터치스크린(104)의 상면에 접촉되는 스타일러스 펜(110)의 팁을 지나고, 스타일러스 펜의 중심을 관통하는 가상의 선(L1)이 이루는 기울기 값 θ를 측정한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 센서(106)는 터치스크린(104)을 포함하는 평면(x, y 평면)에 대한 스타일러스 펜(110)의 방위각 φ를 산출한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜의 이동 방향에 따른 선 굵기 상태를 나타내는 예시도이다.
도 5에 도시한 오른쪽으로 기울여진 스타일러스 펜(110)을, 터치 스크린(104) 면에 닿는 펜팁을 기준으로 보면, 이를 도 6에 도시한 바와 같이 좌표 상에서 일정 길이를 가지는 단위 막대(112)로 표현할 수 있다.
즉, 도 5와 같이 스타일러스 펜(110)이 오른쪽으로 기울여진 경우, 단위 막대(112)는 좌표계 중심에서 오른쪽으로 형성된 막대가 되며, 도 6의 화살표는 스타일러스 펜의 진행 방향을 나타낸다.
스타일러스 펜(110)이 터치 스크린(104) 상에 접촉된 상태로 이동함에 따라, 스타일러스 펜(110)에 의하여 입력되는 선은 오른쪽 방향으로 가는 경우(112b로 도시함) 가장 가늘게 형성되고, 상하 방향으로 이동하는 경우(112c로 도시함)에 가장 굵은 선을 형성하게 된다.
또한, 비스듬한 기울기로 이동하는 경우(112a로 도시함)에는, 기울어진 각도와 연동한 굵기로 그 선의 굵기가 형성된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜의 이동 방향에 따른 선 굵기 연산을 나타내는 예시도로써, 이하에서는 도 7을 참조하여 선 굵기 연산 과정을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜의 기울기 정보를 이용하는 디지타이저 장치는 터치스크린 면에 대한 스타일러스 펜의 기울기 정보를 산출하고, 이를 이용하여 선 굵기를 조절하는 디지타이저 장치에 관한 것이다.
즉, 펜의 기울기 값 θ 및 기울어진 방위각 φ를 산출하고, θ를 이용하여 펜팁이 터치스크린(104)에 닿는 면적(112)을 모사하고, φ 값과 스타일러스 펜의 진행 방향을 이용하여 프로젝션한 값으로 선의 굵기를 계산하면, 스타일러스 펜의 기울기 정보를 이용하여 다양한 굵기(T)의 선을 구현하게 된다.
스타일러스 펜(110)이 기울여진 상태로 터치스크린(104)의 상면에 접촉되는 경우, 터치스크린(104) 상에 접촉된 펜 팁의 위치가 출력되고, 이를 통하여 펜 팁의 위치를 인식하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 제어부(108)는 센서(106)가 측정한 기울기 값θ 을 이용하여 터치 스크린(104)과 접촉되는 스타일러스 펜의 펜팁의 길이 정보(L)를 획득하고, 방위각 φ 및 스타일러스 펜의 진행 방향을 고려하여 선 굵기(T)를 조절한다.
이 때, 제어부(108)는 선 굵기(T)를 조절하고, 스타일러스 펜(110)의 이동에 따른 필적의 그라데이션 디스플레이에 대한 명령 신호를 전송하게 된다.
즉, 터치스크린(104) 상에는 스타일러스 펜의 기울기 정보 및 진행 방향 정보에 따라, 상이한 선 굵기가 구현되며, 상이한 선에 대하여 그라데이션 정도가 각각 달라지게 된다.
스타일러스 펜의 기울기 θ가 커질수록, 스타일러스 펜은 터치스크린에 가깝게 기울여지므로, 펜팁이 터치스크린에 닿는 길이(L)가 길어지게 된다.
이 때, 펜팁이 기울어진 상태로 터치스크린에 닿는 경우, 펜팁이 터치스크린에 닿는 길이 L은 응용 프로그램 상에서 펜의 종류에 따른 옵션 등으로 사용자의 선택 또는 지정이 가능하도록 구성된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 스타일러스 펜이 터치스크린 상에서 오른쪽으로, 즉 방위각φ가 0인 방향으로 진행되는 경우, 그 선 굵기 T0는 아래 [수식 1]과 같이 연산된다.
[수식 1]
Figure 112015009718634-pat00001

스타일러스 펜(110)이 터치스크린 상에서 아래쪽으로, 즉 방위각 φ가 -90도인 방향으로 펜이 진행되면, 그 선 굵기 T-90은 아래 [수식 2]와 같이 연산된다.
[수식 2]
Figure 112015009718634-pat00002

스타일러스 펜(110)이 방위각 φ1인 방향으로 진행되면, 그 선 굵기 Tφ1은 아래 [수식 3]과 같이 연산된다.
[수식 3]
Figure 112015009718634-pat00003

즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 스타일러스 펜(110)의 기울기 θ 및 기울어진 방위각 φ을 이용하여, 스타일러스 펜의 펜팁이 터치스크린에 닿는 면적을 구할 수 있고, 진행 방향에 따라 선 굵기를 조절하여, 실제 터치감에 부합되는 필기 흔적(선)을 구현하는 것이 가능하다.
이제까지 본 발명의 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
104: 터치스크린 106: 센서
108: 제어부 110: 스타일러스 펜
111: 자성체

Claims (6)

  1. 터치스크린의 외면에 배치되어, 상기 터치스크린 상부에서 이동하는 스타일러스 펜의 기울기 값 및 상기 터치스크린을 포함하는 평면에 대한 상기 스타일러스 펜의 방위각을 산출하는 센서; 및
    상기 센서가 산출한 기울기 값을 이용하여 상기 터치스크린과 접촉되는 상기 스타일러스 펜의 펜팁의 길이 정보를 획득하고, 상기 방위각 및 상기 스타일러스 펜의 진행 방향을 고려하여 상기 터치스크린에 표시되는 선 굵기를 조절하는 제어부
    를 포함하는 스타일러스 펜의 기울기 정보를 이용하는 디지타이저 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스타일러스 펜은 하우징 내에 배치되는 자성체를 포함하되, 상기 자성체는 네오디뮴 합금, 철 합금, 사마륨 합금, 코발트 합금, 백금 합금, 망간 합금, 비스무스 합금, 바륨 합금 및 니켈 합금 중 적어도 어느 하나인 것
    인 스타일러스 펜의 기울기 정보를 이용하는 디지타이저 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 상기 스타일러스 펜이 발생하는 3차원 출력신호를 감지하여 상기 스타일러스 펜의 중심을 관통하는 가상의 선이 이루는 상기 기울기 값을 측정하는 것
    인 스타일러스 펜의 기울기 정보를 이용하는 디지타이저 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 상기 터치스크린을 포함하는 평면에 대한 상기 스타일러스 펜의 방위각을 산출하는 것
    인 스타일러스 펜의 기울기 정보를 이용하는 디지타이저 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 선 굵기를 조절하고, 상기 스타일러스 펜의 이동에 따른 필적의그라데이션 디스플레이에 대한 명령 신호를 전송하는 것
    인 스타일러스 펜의 기울기 정보를 이용하는 디지타이저 장치.
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