KR101653952B1 - 디지타이저 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디지타이저 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스타일러스 펜의 터치스크린에 대한 기울기 정보를 산출하는 디지타이저 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일면에 따른 디지타이저 시스템은 자성체를 포함하고, 터치스크린 상부에서 자기장을 발생시키는 스타일러스 펜과, 터치스크린의 외면에 배치되어, 스타일러스 펜이 형성하는 자력선의 3차원 벡터를 감지하는 복수의 센서 및 복수의 센서가 감지한 3차원 벡터를 이용하여 스타일러스 펜의 기울기 값을 산출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

디지타이저 시스템{DIGITIZER SYSTEM}
본 발명은 디지타이저 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스타일러스 펜의 터치스크린에 대한 기울기 정보를 산출하는 디지타이저 시스템에 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, 스타일러스 펜의 팁이 터치 스크린 상에 동일 지점에 접촉되면, 기울기와는 상관 없이 같은 위치 정보만을 측정하는 한계가 있다.
본 발명의 목적은 스타일러스 펜의 기울기 정보를 산출하는 것이 가능한 디지타이저 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 일면에 따른 디지타이저 시스템은 자성체를 포함하고, 터치스크린 상부에서 자기장을 발생시키는 스타일러스 펜과, 터치스크린의 외면에 배치되어, 스타일러스 펜이 형성하는 자력선의 3차원 벡터를 감지하는 복수의 센서 및 복수의 센서가 감지한 3차원 벡터를 이용하여 스타일러스 펜의 기울기 값을 산출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜은 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.
본 발명의 제1실시예에 따른 스타일러스 펜에 포함되는 자성체는 구체 형상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1실시예에 따른 복수의 센서는 제1센서로부터 스타일러스 펜팁까지 연결하는 제1직선 벡터, 제1 센서가 자기장을 감지하는 제1 삼차원 벡터와, 제2센서로부터 스타일러스 펜팁까지 연결하는 직선 벡터, 제2센서가 자기장을 감지하는 제2 삼차원 벡터를 감지하여, 이를 제어부로 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 1실시예에 따른 제어부는 제1 직선벡터 및 제1 삼차원 벡터를 포함하는 제1 평면 벡터와, 제2 직선벡터 및 제2 삼차원 벡터를 포함하는 제2 평면 벡터를 외적 연산하여, 스타일러스 펜의 기울기 값을 산출한다.
본 발명의 2실시예에 따른 제어부는 터치스크린을 기준으로 수직으로 선 스타일러스 펜의 자기력선 분포함수를 기저장하고, 스타일러스 펜의 기울임에 따른 자기력선 분포함수의 변화 함수를 분석하여 스타일러스 펜의 기울기 값을 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 2실시예에 따른 제어부는 스타일러스 펜의 위치 및 기울기 변화에 따라 센서가 획득하는 자기력선 변화 정보를 수신하여 스타일러스 펜의 방위각 정보를 산출하고, 기설정된 범위 이상으로 자기력선 변화가 발생되는 경우를 인식하여 스타일러스 펜의 앨티튜드값을 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디지타이저 시스템은 터치스크린 외면에 배치되는 센서를 이용하여 스타일러스 펜 내부에 배치된 자성체에 의하여 형성되는 자력선을 인식하고, 3차원 벡터 형태의 자력선을 이용하여 스타일러스 펜의 터치스크린 평면에 대한 기울기 값을 용이하게 산출하는 것이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 3차원 기울기 정보를 이용하여 스타일러스 펜팁이 터치스크린 평면에 접촉된 위치를 추적함으로써, 스타일러스 펜이 기울여진 상태로 터치스크린에 접촉되는 경우 발생되는 위치에 대한 오인식을 보정하고, 실제 스타일러스 펜팁의 정확한 위치를 산출하여 팜 리젝션에 적용하는 것이 가능한 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜이 형성하는 자력선 및 등자력선을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 구체형상의 자성체 및 그 주변의 자기력선 필드를 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 센서의 자력 측정을 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 스타일러스 펜 기울기 값 산출 방식을 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 스타일러스 펜 기울기 값 산출 방식을 나타내는 개념도이다.
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 1은 본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜이 형성하는 자력선 및 등자력선을 나타내는 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 자성체(111)를 내장하는 스타일러스 펜(110)은 양 끝으로 자력선(108)을 형성하고, 등자력선(107)이 형성됨을 알 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 구체형상의 자성체 및 그 주변의 자기력선 필드를 나타내는 예시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 센서의 자력 측정을 나타내는 예시도이며, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 스타일러스 펜 기울기 값 산출 방식을 나타내는 개념도이다.
본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜의 기울기 정보를 이용하는 디지타이저는 자성체(111)를 포함하고, 터치스크린(104) 상부에서 자기장을 발생시키는 스타일러스 펜(110)과, 터치 스크린(104)의 외면에 배치되어 스타일러스 펜(110)이 형성하는 자력선의 3차원 벡터를 감지하여 스타일러스 펜(110)의 기울기 값을 산출하는 센서(106a, 106b, 106c, 106d) 및 복수의 센서가 감지한 3차원 벡터를 이용하여 스타일러스 펜의 기울기 값을 산출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜(110)은 하우징 내에 배치되는 자성체(111)를 포함하되, 자성체(111)는 네오디뮴 합금, 철 합금, 사마륨 합금, 코발트 합금, 백금 합금, 망간 합금, 비스무스 합금, 바륨 합금 및 니켈 합금 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다. 또한, 스타일러스 펜(110)은 원통형, 원뿔형, 원뿔대형, 튜브형, 구형, 반구형, 각형 등으로 성형되는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 스타일러스 펜(110) 내부의 자성체(111)는 도 3에 도시한 바와 같이 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 되는데, 이하 도 4의 설명을 통하여서는 일례로서, 터치스크린(104) 외면에 배치되는 4개의 센서(106a, 106b, 106c, 106d) 중 제1자기장 센서(106a) 및 제2자기장 센서(106b)를 이용한 스타일러스 펜(110)의 기울기 값 측정을 설명한다.
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.
각 센서(106a, 106b)는 도 3에서 전술한 바와 같이 3차원 벡터 형태로 자력선을 측정한다.
본 발명의 제1실시예에 따르면, 제1센서(106a)는 제1센서(106a)로부터 스타일러스 펜팁(P)까지 연결하는 제1직선 벡터 (
Figure 112015005855867-pat00001
) , 제1 센서(106a)가 자기장을 감지하는 제1 삼차원 벡터 (
Figure 112015005855867-pat00002
) 를 감지하고, 제2센서(106b)는 제2센서(106b)로부터 스타일러스 펜팁(P)까지 연결하는 제2 직선 벡터 (
Figure 112015005855867-pat00003
) , 제2센서(106b)가 자기장을 감지하는 제2 삼차원 벡터 (
Figure 112015005855867-pat00004
)를 감지하여, 이를 제어부(108)로 전송한다.
이 때, 제1 직선 벡터 (
Figure 112015005855867-pat00005
) 및 제1 삼차원 벡터 (
Figure 112015005855867-pat00006
), 제2 직선 벡터 (
Figure 112015005855867-pat00007
) 및 제2 삼차원 벡터 (
Figure 112015005855867-pat00008
)는 각각 동일 평면상에 있다.
따라서, 본 발명의 1실시예에 따른 제어부(108)는 제1 직선벡터 (
Figure 112015005855867-pat00009
) 및 제1 삼차원 벡터(
Figure 112015005855867-pat00010
)를 포함하는 제1 평면 벡터(
Figure 112015005855867-pat00011
)와, 제2 직선벡터 (
Figure 112015005855867-pat00012
) 및 제2 삼차원 벡터(
Figure 112015005855867-pat00013
)를 포함하는 제2 평면 벡터(
Figure 112015005855867-pat00014
)를 외적 연산(
Figure 112015005855867-pat00015
)하여, 스타일러스 펜의 기울기 값을 산출한다.
본 발명의 2실시예에 따른 제어부(108)는 터치스크린을 기준으로 수직으로 선 스타일러스 펜의 자기력선 분포함수(f)를 기저장하고, 스타일러스 펜(110)의 기울임에 따른 자기력선 분포함수의 변화 함수(f’)를 분석하여 스타일러스 펜(110)의 기울기 값을 산출한다.
본 발명의 2실시예에 따른 제어부(108)는 스타일러스 펜(110)의 위치 및 기울기 변화에 따라 센서가 획득하는 자기력선 변화 정보를 수신하여 스타일러스 펜(110)의 방위각(azimuth) 정보를 산출하고, 기설정된 범위 이상으로 자기력선 변화가 발생되는 경우를 인식하여 스타일러스 펜의 앨티튜드(altitude)값을 산출한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 터치 스크린(104)을 기준으로 먼 쪽에 +Bz, 가까운 쪽에 -Bz가 형성되는 경우, 센서(106)를 통하여 제어부(108)가 인식하는 Bz의 변화는 (-Bz~0)의 범위를 가지다가, 일정 이상 기울이는 경우 +Bz로 기설정된 값(예: +100마이크로테슬라) 이상으로 상승하게 된다. 이 때, 기설정된 값은 지구자기장을 고려하여 적어도 50마이크로테슬라 이상인 값으로 설정되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 제어부(108)는 포지션에 따른 레벨(level via potision) 정보를 이용하여, +100, +200, +300의 레벨 별로 산출된 Bz값을 이용하여, 스타일러스 펜의 앨티튜드값을 산출하는 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 (7)

  1. 자성체를 포함하고, 터치스크린 상부에서 자기장을 발생시키는 스타일러스 펜;
    상기 터치스크린의 외면에 배치되어, 상기 스타일러스 펜이 형성하는 자력선의 3차원 벡터를 감지하는 복수의 센서; 및
    상기 복수의 센서가 감지한 3차원 벡터를 이용하여 상기 스타일러스 펜의 기울기 값을 산출하는 제어부를 포함하고,
    상기 복수의 센서는 제1센서로부터 스타일러스 펜팁까지 연결하는 제1직선 벡터, 상기 제1 센서가 자기장을 감지하는 제1 삼차원 벡터와, 제2센서로부터 스타일러스 펜팁까지 연결하는 제2 직선 벡터, 상기 제2센서가 자기장을 감지하는 제2 삼차원 벡터를 감지하여, 이를 제어부로 전송하고,
    상기 제어부는 상기 제1 직선벡터 및 제1 삼차원 벡터를 포함하는 제1 평면 벡터와, 상기 제2 직선벡터 및 제2 삼차원 벡터를 포함하는 제2 평면 벡터를 외적 연산하여, 상기 스타일러스 펜의 기울기 값을 산출하는 것
    인 디지타이저 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스타일러스 펜은 하우징 내에 배치되는 상기 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 디지타이저 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 자성체는 구체 형상인 것을 특징으로 하는
    디지타이저 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 자성체를 포함하고, 터치스크린 상부에서 자기장을 발생시키는 스타일러스 펜;
    상기 터치스크린의 외면에 배치되어, 상기 스타일러스 펜이 형성하는 자력선의 3차원 벡터를 감지하는 복수의 센서; 및
    상기 복수의 센서가 감지한 3차원 벡터를 이용하여 상기 스타일러스 펜의 기울기 값을 산출하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 터치스크린을 기준으로 수직으로 선 스타일러스 펜의 자기력선 분포함수를 기저장하고, 상기 스타일러스 펜의 기울임에 따른 상기 자기력선 분포함수의 변화 함수를 분석하여 상기 스타일러스 펜의 기울기 값을 산출하고, 상기 스타일러스 펜의 위치 및 기울기 변화에 따라 상기 센서가 획득하는 자기력선 변화 정보를 수신하여 상기 스타일러스 펜의 방위각 정보를 산출하고, 기설정된 범위 이상으로 상기 자기력선 변화가 발생되는 경우를 인식하여 상기 스타일러스 펜의 앨티튜드값을 산출하는 것
    인 디지타이저 시스템.
  7. 삭제
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