KR101676613B1 - 정전 용량 기반의 터치 오인식 완화 및 압력 인식 스타일러스 펜 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지타이저의 입력에 이용되는 스타일러스 펜에 관한 것으로, 보다 상세하게는 호버링 인식으로 인한 터치 오인식을 방지하고, 압력의 변화를 감지하는 것이 가능한 정전 용량 기반의 스타일러스 펜에 관한 것이다.
본 발명에 따른 정전 용량 기반의 터치 오인식 완화 및 압력 인식 스타일러스 펜은 스타일러스 펜의 하우징과, 하우징 내에 배치되는 전도체와, 하우징의 일단에 배치되어 디지타이저의 터치 스크린에 접촉되는 펜팁 및 펜팁이 터치 스크린에 접촉되는 압력에 따라 전도체 및 펜팁을 연결하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

정전 용량 기반의 터치 오인식 완화 및 압력 인식 스타일러스 펜{STYLUS PEN FOR DETECTING PRESSURE AND PREVENTING FROM RECOGNITION ERROR OF TOUCH BASED ON CAPACITIVE SENSING TYPE}

본 발명은 디지타이저의 입력에 이용되는 스타일러스 펜에 관한 것으로, 보다 상세하게는 호버링 인식으로 인한 터치 오인식을 방지하고, 압력의 변화를 감지하는 것이 가능한 정전 용량 기반의 스타일러스 펜에 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.

일반적으로 사람이 펜이나 연필을 이용하여 종이와 같은 곳에 글을 적는 경우, 개인간의 필적 차이는 있으나, 획을 그으며 획 간을 이동할 때마다 펜 끝과 종이 사이의 거리가 아주 가깝거나 접촉되는 경우가 많다. 통상적으로, 획 간을 이동하는 경우 펜 끝과 종이 사이의 거리는 3mm 내외이다.

종래 기술에 따르면, 정전 용량 방식 터치 스크린의 감도가 높아질수록, 펜이 아주 살짝 닿기만 해도 이를 터치 입력 신호로 인식하게 되는 문제점이 있다.

즉, 도 1 (a) 에 도시된 바와 같이 글자를 입력하고자 하는 경우에도, 고감도 정전용량 터치 스크린은 획 사이를 이동하는 스타일러스 펜의 호버링을 인식하여 도 1 (b)와 같이 획삐침 현상이 나타나는 문제점이 있다.

또한, 정전 용량 방식의 스타일러스 펜은 펜에 가해지는 압력의 변화에 대한 감지가 가능한 EMR 방식의 스타일러스 펜과 달리, 압력의 변화를 감지하지 못하고 단지 터치 스크린 화면에 닿았는지 여부만을 구분할 수 있다.

본 발명의 목적은 스타일러스 펜이 디지타이저의 터치 스크린에 접촉되는 경우, 호버링으로 인식할 것인지 또는 펜 입력 신호로 인식할 것인지의 기준을 기구적으로 명확히 제시하고, 압력의 변화를 인식하는 것이 가능한 정전 용량 방식의 스타일러스 펜을 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명에 따른 정전 용량 기반의 터치 오인식 완화 및 압력 인식 스타일러스 펜은 스타일러스 펜의 하우징과, 하우징 내에 배치되는 전도체와, 하우징의 일단에 배치되어 디지타이저의 터치 스크린에 접촉되는 펜팁 및 펜팁이 터치 스크린에 접촉되는 압력에 따라 전도체 및 펜팁을 연결하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 펜팁은 전도체의 전도성보다 낮은 전도성을 가지는 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 1실시예에 따른 연결부는 펜팁이 터치 스크린에 접촉되는 압력이 기설정값 이상인 경우 전도체 및 펜팁을 연결하는 전도체 핀으로 구성되며, 전도체 핀은 일단이 반원형인 전도체 및 펜팁을 연결하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 2실시예에 따른 연결부는 전도체 및 펜팁 사이에 배치되고, 기정의된 탄성력보다 낮은 탄성력을 가지는 부도체 스프링으로 구성되고, 부도체 스프링은 펜팁이 터치 스크린에 접촉되는 압력이 기설정값 이상인 경우 전도체 및 펜팁을 연결하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 3 실시예에 따른 전도체는 하우징 내부에서 펜팁의 상부에 배치되는 제1 전도체 및 제2 전도체를 포함하고, 연결부는 제1 전도체와 제2 전도체 사이에 배치되는 제1 부도체 스프링 및 제2 전도체와 펜팁 사이에 배치되는 제2 부도체 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 4실시예에 따른 연결부는 전도체 및 펜팁 사이에 배치되는 압력 센서이고, 이는 펜팁 방향으로 가해지는 압력의 변화에 따라 저항이 가변되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 터치 스크린은 펜팁이 터치 스크린에 접촉되는 압력이 기설정값 미만인 경우, 펜팁을 통한 입력을 호버링 신호로 인식하고, 펜팁이 터치 스크린에 접촉되는 압력이 기설정값 이상인 경우, 펜팁을 통한 입력을 펜 입력 신호로 인식하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 정전 용량 기반의 터치 오인식 완화 및 압력 인식 스타일러스 펜은 고감도의 정전용량 방식의 터치 스크린에 입력되어, 근거리에서 정교한 호버링을 가능하게 하고, 종래 기술에 따른 획삐침 현상을 방지하는 효과가 있다.

또한, 정전 용량 기반의 압력 인식이 가능하여, 사용자는 스타일러스 펜을 이용하여 터치 스크린에 가압되는 압력을 달리 하여, 붓글씨와 같은 필적 효과를 가능하게 한다.

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 획삐침 현상을 나타내는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 1실시예에 따른 스타일러스 펜의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 2실시예에 따른 스타일러스 펜의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 3실시예에 따른 스타일러스 펜의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 4실시예에 따른 스타일러스 펜의 구조를 나타내는 단면도이다.

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.

본 발명의 실시예에 따른 정전 용량 기반의 터치 오인식 완화 및 압력 인식 스타일러스 펜은 하우징(100), 전도체(200), 펜팁(300) 및 연결부를 포함하여 구성된다. 이하에서는 도 2 내지 도 6에 관한 설명으로, 본 발명의 1 실시예 및 4실시예를 구분하여 설명하기로 한다.

본 발명의 1 실시예 및 4 실시예는 정전 용량 기반의 터치 오인식 완화 및 압력 인식 스타일러스 펜의 연결부의 구체적인 구성에 따라 구분되는 실시예이다.

도 2는 본 발명의 1실시예에 따른 스타일러스 펜의 구조를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 1실시예에 따른 스타일러스 펜은 하우징(100)과, 하우징(100) 내에 배치되는 전도체(200)와, 하우징(100)의 일단에 배치되어 디지타이저의 터치 스크린에 접촉되는 펜팁(300) 및 펜팁(300)이 터치 스크린에 접촉되는 압력에 따라 전도체(200) 및 펜팁(300)을 연결하는 연결부로써 전도체 핀(400)을 포함한다.

이 때, 펜팁(300)은 전도체(200)의 전도성보다 낮은 전도성을 가지는 물질로 구성되며, 예를 들어 부드럽고 탄성력을 띠며, 약한 전도성을 띠는 고무로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 1 실시예에 따른 전도체 핀(400)은 펜팁(300)이 터치 스크린에 접촉되는 압력이 기설정값 이상인 경우 전도체(200) 및 펜팁(300)을 연결하며, 이 때 전도체 핀(400)은 일단이 반원형인 전도체(200) 및 펜팁(300)을 연결한다.

즉, 본 발명의 1 실시예에 따르면, 도 2 (a)와 같이 외부로부터 힘이 가하여지지 않는 경우, 펜팁(300)과 전도체(200)는 연결되지 않는다. 반면, 외부로부터 힘이 가하여지는 경우, 전도체 핀(400)에 의하여, 전도체(200) 및 약한 전도성을 띤 펜팁(300)이 연결된다.

정전용량 터치 스크린은 터치 스크린 상의 저항값 변화에 따라 반응을 하는데, 터치 스크린 상에 닿는 물질의 전도성이 좋을수록 저항값이 낮아지고, 터치 스크린 상에 닿는 물질의 전도성이 나쁠수록 저항값이 높아진다.

즉, 본 발명의 1 실시예에 따른 펜팁(300)이 터치 스크린에 살짝 닿는 경우에는 약한 전도체인 펜팁(300)만 닿게 되고, 전도성이 좋지 않으므로, 저항값이 높아지게 된다.

반면, 사용자가 힘을 주어 스타일러스 펜을 터치 스크린 상에 접촉시키면, 본 발명의 1 실시예에 따른 펜팁(300)과 전도체(200)가 전도체 핀(400)에 의하여 연결되어, 전도성이 좋게 되므로, 저항값이 낮아지게 된다.

즉, 펜팁(300)이 터치 스크린에 접촉되는 압력이 기설정값 미만인 경우, 전도체(200)와 펜팁(300)은 연결되지 아니하여, 터치 스크린은 펜팁(300)을 통한 입력을 호버링 신호로 인식한다. 반면, 펜팁(300)이 터치 스크린에 접촉되는 압력이 기설정값 이상인 경우, 전도체(200)와 펜팁(300)은 전도체 핀(400)에 의하여 연결되어, 터치 스크린은 펜팁(300)을 통한 입력을 펜 입력 신호로 인식하게 된다.

도 3은 본 발명의 2실시예에 따른 스타일러스 펜의 구조를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 2실시예에 따른 스타일러스 펜은 하우징(100)과, 하우징(100) 내에 배치되는 전도체(200)와, 하우징(100)의 일단에 배치되어 디지타이저의 터치 스크린에 접촉되는 펜팁(300) 및 펜팁(300)이 터치 스크린에 접촉되는 압력에 따라 전도체 및 펜팁을 연결하는 연결부로써 스프링(500)을 포함한다.

이 때, 펜팁(300)은 전도체(200)의 전도성보다 낮은 전도성을 가지는 물질로써, 일례로 부드럽고 탄성력을 띠며, 약한 전도성을 띠는 고무로 형성된다.

본 발명의 2 실시예에 따른 연결부는 전도체(200) 및 펜팁(300) 사이에 배치되고, 기정의된 탄성력보다 낮은 탄성력을 가지는 부도체 스프링(500)으로 구성된다. 이러한 부도체 스프링(500)은 펜팁(300)이 터치 스크린에 접촉되는 압력이 기설정값 이상인 경우 전도체(200) 및 펜팁(300)을 연결하게 된다.

즉, 본 발명의 2 실시예에 따르면, 도 3과 같이 외부로부터 힘이 가하여지지 않는 경우, 펜팁(300)과 전도체(200)는 연결되지 않는다. 반면, 외부로부터 힘이 가하여지는 경우, 부도체 스프링(500)의 수축에 따라, 전도체(200) 및 약한 전도성을 띤 펜팁(300)이 연결된다.

따라서, 본 발명의 2 실시예에 따른 펜팁(300)이 터치 스크린에 살짝 닿는 경우에는 약한 전도체인 펜팁(300)만 닿게 되어, 전도성이 좋지 않으므로, 저항값이 높아지게 되며, 사용자가 힘을 주어 스타일러스 펜을 터치 스크린 상에 접촉시키면, 본 발명의 2 실시예에 따른 펜팁(300)과 전도체(200)가 부도체 스프링(500)의 수축에 따라 연결되어, 전도성이 좋게 되므로, 저항값이 낮아지게 된다.

즉, 펜팁(300)이 터치 스크린에 접촉되는 압력이 기설정값 미만인 경우, 전도체(200)와 펜팁(300)은 연결되지 아니하여, 터치 스크린은 펜팁(300)을 통한 입력을 호버링 신호로 인식한다. 반면, 펜팁(300)이 터치 스크린에 접촉되는 압력이 기설정값 이상인 경우, 전도체(200)와 펜팁(300)은 부도체 스프링(500)의 수축에 따라 연결되어, 터치 스크린은 펜팁(300)을 통한 입력을 펜 입력 신호로 인식하게 된다.

도 4는 본 발명의 3실시예에 따른 스타일러스 펜의 구조를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 3 실시예에 따르면, 하우징(100) 내에 배치되는 전도체(200)는 펜팁(300)의 상부에 배치되는 제1 전도체(200a) 및 제2 전도체(200b)를 포함하고, 연결부(500)는 제1 전도체(200a)와 제2 전도체(200b) 사이에 배치되는 제1 부도체 스프링(500a) 및 제2 전도체(200b)와 펜팁(300) 사이에 배치되는 제2 부도체 스프링(500b)을 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명의 3 실시예에 따르면, 전도체(200) 및 부도체 스프링(500)을 복수 개 구비하여, 스타일러스 펜에 가해진 힘의 정도에 따라, 저항값의 변화를 복수의 단계로 구성하는 것이 가능한 효과가 있다.

이를 통하여, 단계적인 저항값 변화를 통하여, 정전 용량 방식 터치 스크린에 대하여 압력을 달리하여 붓글씨 등의 필적을 구현하는 것이 가능하다.

도 5는 본 발명의 4실시예에 따른 스타일러스 펜의 구조를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 4실시예에 따른 스타일러스 펜은 하우징(100)과, 하우징(100) 내에 배치되는 전도체(200)와, 하우징(100)의 일단에 배치되어 디지타이저의 터치 스크린에 접촉되는 펜팁(300) 및 펜팁(300)이 터치 스크린에 접촉되는 압력에 따라 전도체(200) 및 펜팁(300) 사이에서 저항이 가변되는 압력 센서(600)를 포함한다.

이 때, 펜팁(300)은 전도체의 전도성보다 낮은 전도성을 가지는 물질로써, 일례로 부드럽고 탄성력을 띠며, 약한 전도성을 띠는 고무로 형성된다.

본 발명의 4 실시예에 따른 연결부는 전도체 및 펜팁 사이에 배치되는 압력 센서(600)이고, 이러한 압력 센서(600)는 펜팁(300) 방향으로 가해지는 압력의 변화에 따라 저항이 가변된다.

즉, 압력에 따라 저항값이 달라지는 압력 센서(600)를 전도체(200) 및 펜팁(300) 사이에 배치하여, 스타일러스 펜을 이용한 디지타이저의 터치 스크린 상에 가해지는 힘의 정도에 따라, 저항값을 달리하여 입력시키는 것이 가능하다.

펜에 가해지는 압력의 변화를 활용한 본 발명의 실시예에 따르면, 게임 또는 3D 드로잉과 같은 유저 인터페이스의 응용 또한 가능한 효과가 있다.

본 발명의 추가적인 실시예로서, 펜팁(300)은 압력저항체로 구성되는 것이 가능하다.

압력저항체란, 압력에 따라 전기 저항이 바뀌는 소개로서, 펜팁은 볼 타입 또는 반구 원통 타입 또는 유연하게 펜팁에 장착되는 형태로 구비된다.

즉, 자석의 N극과 S극 사이에 뿌려진 철가루 상에 실리콘 래진 처리하고, 형성된 실리콘 러버 내에 단선된 철가루 채널을 연결하면, 압력에 따라 채널 저항이 바뀌는 압력 저항체를 획득할 수 있다.

이러한 압력 저항체로서 형성된 펜팁은 가하여지는 압력에 따라 저항값이 가변되므로, 전술한 전도체 핀(400), 부도체 스프링(500) 및 압력 센서(600)를 대체하는 구성으로서, 펜팁과 일체형으로 압력 가변형 입력이 가능한 효과가 있다.

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.

100: 하우징 200: 전도체
300: 펜팁 400: 전도체 핀
500: 부도체 스프링 600: 압력 센서

Claims (8)

1. 스타일러스 펜의 하우징;
   상기 하우징 내에 배치되는 전도체;
   상기 하우징의 일단에 배치되어 디지타이저의 터치 스크린에 접촉되는 펜 팁; 및
   상기 펜팁이 터치 스크린에 접촉되는 압력에 따라 상기 전도체 및 펜팁을 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 펜팁은 상기 전도체의 전도성보다 낮은 전도성을 가지는 물질로 구성되며,
   상기 전도체는 상기 하우징 내부에서 상기 펜팁의 상부에 배치되는 제1 전도체 및 제2 전도체를 포함하고, 상기 연결부는 상기 제1 전도체와 제2 전도체 사이에 배치되는 제1 부도체 스프링 및 상기 제2 전도체와 펜팁 사이에 배치되는 제2 부도체 스프링을 포함하는 것
   인 정전 용량 기반의 터치 오인식 완화 및 압력 인식 스타일러스 펜.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 연결부는 상기 펜팁이 터치 스크린에 접촉되는 압력이 기설정값 이상인 경우 상기 전도체 및 펜팁을 연결하는 전도체 핀을 더 포함하고, 상기 전도체 핀은 일단이 반원형인 상기 전도체 및 상기 펜팁을 연결하는 것
   인 정전 용량 기반의 터치 오인식 완화 및 압력 인식 스타일러스 펜.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 연결부는 상기 전도체 및 펜팁 사이에 배치되고, 기정의된 탄성력보다 낮은 탄성력을 가지는 부도체 스프링으로 구성되고, 상기 부도체 스프링은 상기 펜팁이 터치 스크린에 접촉되는 압력이 기설정값 이상인 경우 상기 전도체 및 펜팁을 연결하는 것
   인 정전 용량 기반의 터치 오인식 완화 및 압력 인식 스타일러스 펜.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 펜팁이 터치 스크린에 접촉되는 압력이 기설정값 미만인 경우, 상기 터치 스크린은 펜팁을 통한 입력을 호버링 신호로 인식하고, 상기 펜팁이 터치 스크린에 접촉되는 압력이 기설정값 이상인 경우, 상기 터치 스크린은 펜팁을 통한 입력을 펜 입력 신호로 인식하는 것
   인 정전 용량 기반의 터치 오인식 완화 및 압력 인식 스타일러스 펜.
   
8. 스타일러스 펜의 하우징;
   상기 하우징 내에 배치되는 전도체;
   상기 하우징의 일단에 배치되어 디지타이저의 터치 스크린에 접촉되는 펜 팁; 및
   상기 펜팁이 터치 스크린에 접촉되는 압력에 따라 상기 전도체 및 펜팁을 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 펜팁은 상기 전도체의 전도성보다 낮은 전도성을 가지는 물질로 구성되며,
   상기 연결부는 상기 전도체 및 펜팁 사이에 배치되는 압력 센서이고, 상기 압력 센서는 상기 펜팁 방향으로 가해지는 압력의 변화에 따라 저항이 가변되는 것
   인 정전 용량 기반의 터치 오인식 완화 및 압력 인식 스타일러스 펜.

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