KR102596709B1 - 스타일러스 구동장치 및 이를 포함하는 전자장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 전자장치는 Y축으로 연장된 복수의 제1 전극 및 X축으로 연장된 복수의 제2 전극을 포함하는 패널, 상기 복수의 제1 전극 또는 복수의 제2 전극에 흐르는 전류의 방향을 개별적으로 제어하여 전자기장을 발생시켜 스타일러스를 구동시키는 구동부 및 상기 스타일러스에서 생성된 신호를 수신하여 터치 좌표를 판단하는 판단부를 포함하고, 상기 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극은 각각 폐루프를 형성하지 않는다. 본 발명에 따른 전자장치 및 스타일러스 구동장치에 의하면, 디지타이저, 안테나 등의 별도 구성을 필요로 하지 않기 때문에 제품의 소형화, 박형화를 도모할 수 있고, 제조 비용을 낮출 수 있으며, 기존의 터치 패널을 그대로 채용하면서 스타일러스의 사용을 가능하게 한다.

Description

스타일러스 구동장치 및 이를 포함하는 전자장치{A STYLUS DRIVING APPARATUS AND AN ELECTRONIC DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 스타일러스 구동장치 및 이를 포함하는 전자장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디지타이저, 안테나 등의 별도 구성 없이 스타일러스를 구동시키고, 스타일러스에 의한 터치를 인식할 수 있는 구동장치와 전자장치에 관한 것이다.
휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC, 노트북(laptop computer), 웨어러블 디바이스(wearable device), 네비게이션(navigation)과 같은 다양한 전자 디바이스에는 터치 센서가 구비된다. 터치 센서는 이미지를 표시하는 디스플레이 패널 상에 위치하거나, 전자 장치의 바디부의 일 영역에 위치할 수 있다.
터치 센서는 전자 장치의 조작에 있어서 직관적인 사용자 인터페이스를 제공한다. 최근에는 정교한 터치 입력을 위한 스타일러스(stylus)가 상용화되었고, 스타일러스는 터치 센서와 전기적 및/또는 자기적 방식을 통해 신호를 송수신한다.
스타일러스의 사용은 터치 조작의 정밀도를 향상시켰으나, 이를 구동하고 신호를 수신하기 위한 별도의 구성을 요구한다. 예를 들어, EMR(Electro-Magnetic Resonance) 방식을 이용하는 스타일러스를 구동시키기 위해서는 디지타이저(digitizer)와 같은 별도의 구성요소가 필요하다. 디지타이저는 스타일러스에 전자기 신호를 전달하고, 스타일러스로부터 공진 신호를 입력받아야 한다.
이러한 종래 방식은 스타일러스의 핵심기능인 쓰기/그리기 품질에 있어서 매우 향상된 결과를 가져왔으나, 터치 패널 외에 별도의 EMR 센서 패널과 EMR 구동 IC가 추가되어야 하므로, 제품의 두께를 증가시키고 제조 비용을 상승시키는 문제점이 있었다.
이를 감안하여, 다양한 방식의 스타일러스가 등장했지만, 별도 구성 요소의 필요, 회로와 센싱 알고리즘의 복잡화 등의 문제점이 여전히 존재한다.
본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 디지타이저, 안테나 등의 별도 구성 없이 스타일러스를 구동시키고, 스타일러스에 의한 터치를 인식할 수 있는 구동장치와 전자장치를 제공함에 있다. 즉, 기존의 터치 패널을 그대로 채용하면서 스타일러스를 사용할 수 있는 구동장치 및 전자장치를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자장치는, Y축으로 연장된 복수의 제1 전극 및 X축으로 연장된 복수의 제2 전극을 포함하는 패널, 상기 복수의 제1 전극 또는 복수의 제2 전극에 흐르는 전류의 방향을 개별적으로 제어하여 전자기장을 발생시켜 스타일러스를 구동시키는 구동부 및 상기 스타일러스에서 생성된 신호를 수신하여 터치 좌표를 판단하는 판단부를 포함하고, 상기 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극은 각각 폐루프를 형성하지 않는다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스타일러스 구동장치는 Y축으로 연장된 복수의 제1 전극 및 X축으로 연장된 복수의 제2 전극을 포함하는 패널 및 상기 복수의 제1 전극 또는 복수의 제2 전극에 흐르는 전류의 방향을 개별적으로 제어하여 전자기장을 발생시켜 스타일러스를 구동시키는 구동부를 포함하고, 상기 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극은 각각 폐루프를 형성하지 않는다.
본 발명에 따른 스타일러스 구동장치 및 전자장치에 의하면, 디지타이저, 안테나 등의 별도 구성을 필요로 하지 않기 때문에 제품의 소형화, 박형화를 도모할 수 있고, 제조 비용을 낮출 수 있으며, 기존의 터치 패널을 그대로 채용하면서 스타일러스의 사용을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전자장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전자장치에 구비되는 터치 패널의 구조를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 전자장치 또는 스타일러스 구동장치에 있어서 스타일러스의 구동 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전자장치 또는 스타일러스 구동장치에 있어서 스타일러스를 활성화시키는 방법을 구체적으로 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 전자장치에 있어서 스타일러스 신호 검출 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 스타일러스에 의하여 생성된 자기장에 의해 생성된 전류 신호를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 전자장치에 있어서, 스타일러스의 신호 수신시 Y축 방향으로 연장된 제1 전극에서 검출되는 전류 신호를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 전자장치에 있어서, 스타일러스의 신호 수신시 X축 방향으로 연장된 제2 전극에서 검출되는 전류 신호를 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 전자장치에 있어서 제2 전극의 다양한 배선 구조를 도시한다.
도 10 및 11은 본 발명에 따른 전자장치를 이용한 스타일러스의 신호 검출 능력을 검증하기 위한 실험과정 및 그 결과를 도시한다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 형태를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 형태는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 형태는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 형태에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 형태로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 형태 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 전자장치의 사시도이다.
도 1의 (a)에서는 본 발명에 따른 전자장치가 스마트폰으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 태블릿 PC(tablet PC), 이동 전화기(mobile phone), 화상 전화기, 전자북 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), 웨어러블 장치(wearable device)(예: 스마트 워치(smart watch)), 키오스크(kiosk) 등의 다양한 전자장치로 구현될 수 있다.
도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자장치(100)는 터치 패널(120)을 포함하며, 터치 패널(120)의 상부에는 윈도우(110)가 배치되고, 하부에는 디스플레이 패널(130)이 배치된다. 다만, 실시예에 따라서는 레이어 구조가 변경될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널(130)의 하부에 터치 패널(120)이 배치될 수도 있고, 디스플레이 패널(130) 내부에 터치 센싱 모듈이 포함될 수 있다. 반대로, 터치 패널(130)에 디스플레이 모듈이 포함될 수도 있다.
터치 패널(120)은 스타일러스에 의한 터치가 있을 때, 터치의 위치를 감지 하는 복수의 전극을 포함한다. 복수의 전극은 상호 정전 용량(mutual capacitance) 방식 또는 자기 정전 용량(self capacitance) 방식으로 스타일러스에 의한 터치를 감지할 수 있다. 여기서, 터치는 스타일러스에 의한 직접 터치뿐만 아니라 근접 터치(proximity touch)/호버링 터치(hovering touch)와 같은 다양한 터치 형태를 포함한다.
윈도우(110)는 터치 패널(120) 상에 위치하며, 디스플레이 패널(130)에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 윈도우(110)는 디스플레이 패널(130)의 전면의 적어도 일부를 커버한다. 예를 들어, 디스플레이 패널(130)이 직사각형이면, 윈도우(110) 또한 이에 대응하는 직사각형이고, 디스플레이 패널(130)이 원형이면, 윈도우(110) 또한 이에 대응하는 원형일 수 있다.
디스플레이 패널(130)에 표시되는 영상은 윈도우(110)를 통해 외부로 투과된다. 윈도우(110)는 외부의 충격을 완화시켜, 외부의 충격에 디스플레이 패널(130)이 파손되거나 오작동하는 것을 방지한다. 외부로부터의 충격은 압력, 스트레스 등 외부로부터 가해지는 힘으로써 디스플레이 패널(130)에 결함을 초래할 수 있는 물리력을 의미할 수 있다. 윈도우(110)는 전체 또는 적어도 일부가 플렉서블(flexible)한 재질로 이루어져 가요성(flexibility)을 지닐 수 있다.
디스플레이 패널(130)은 LCD 디스플레이(liquid crystal display), OLED(organic light-emitting diode) 디스플레이, 전자잉크 디스플레이(e-ink display), 양자점(quantum-dot) 발광 디스플레이, 마이크로 LED(Light emitting diode) 디스플레이 등일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 전자장치(100)에 구비되는 터치 패널(120)은 사용자의 손가락 등의 객체를 감지하는 일반적인 터치 센싱 유닛으로 동작할 수 있지만, 나아가 스타일러스(200)를 구동시키고, 스타일러스(200)로부터의 신호를 수신하여 스타일러스(200)에 의한 터치를 감지하는 기능을 갖는다. 스타일러스(200)의 구동이란, 스타일러스(200) 내의 공진 회로를 활성화(전류 유도, 공진)시켜 스타일러스(200)가 신호를 방출할 수 있는 상태로 만드는 것을 의미할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 전자장치(100)에 구비되는 터치 패널(120)의 구조를 도시한다. 위에서 언급한 바와 같이, 터치 패널(120)은 스타일러스(200)를 구동시키기 위한 구동장치로서 기능할 수 있다. 터치 패널(120)은 m개의 제1 전극(121Y-1 내지 121Y-m)과 n개의 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)을 포함한다. n과 m은 자연수이고, 전자장치(100)의 크기, 면적, 형상 등에 따라 n과 m의 크기가 결정될 수 있다.
제1 전극(121Y-1 내지 121Y-m)과 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)이 직선형 전인 경우에는 m개의 제1 전극(121Y-1 내지 121Y-m)이 동일한 혹은 상이한 이격거리를 갖고 평행하게 배열되고, n개의 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)도 동일한 혹은 상이한 이격거리를 갖고 평행하게 배열될 수 있다.
또한, 제1 전극(121Y-1 내지 121Y-n)은 Y축 방향으로 연장되고, 제2 전극(121X-1 내지 121X-m)은 X축 방향으로 연장되어 직교 어레이를 구성할 수 있다. m개의 제1 전극(121Y-1 내지 121Y-m)과 n개의 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)은 동일한 층에 위치할 수도 있지만, 서로 다른 층에 위치할 수 있다.
한편, 제1 전극(121Y-1 내지 121Y-m)과 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)이 직선형 전극이 아닌 원, 다각형 등의 다양한 단위 전극이 연결된 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(121Y-1 내지 121Y-m)과 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)은 사각형, 마름모 혹은 다이아몬드 패턴의 단위 전극으로 이루어지고, 단위 전극들이 연결 전극 혹은 브릿지 전극에 의해 연결될 수 있다.
이와 같은 구조를 취하면, 제1 전극(121Y-1 내지 121Y-m)과 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)이 동일 층에 위치할 수 있게 된다. 이때, 단위 전극들의 연결 방향을 기준으로 설명하면, 제1 단위 전극은 Y축 방향으로 연결되어, Y축 방향으로 연장된 제1 전극(121Y-1 내지 121Y-m)을 이루게 된다. 마찬가지로, 제2 단위 전극은 X축 방향으로 연결되어, X축 방향으로 연장된 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)을 이룬다.
개별 단위 전극의 배치 형태를 기준으로 설명하면, 제1 전극을 이루는 제1 단위 전극과 제2 전극을 이루는 제2 단위 전극은 서로 교차하는 패턴을 이룰 수 있다. 즉, 하나의 제2 단위 전극은 복수(예: 4개)의 제1 단위 전극에 둘러싸이고, 제1 단위 전극은 복수(예: 4개)의 제2 단위 전극에 둘러싸이는 패턴을 이룰 수 있다.
한편, 다른 실시예에서는 제1 전극(121Y-1 내지 121Y-m)과 제2 전극(121X-1 내지 121X-n) 중 어느 하나가 바 형태의 전극으로 구성되고, 다른 하나는 단위 전극으로 구비될 수 있다. 구체적으로, X축으로 연장된 바 형태의 제2 전극에 인접하여, 복수의 단위 전극으로 구성된 제1 전극이 배치될 수 있다.
발명의 이해를 돕기 위하여, 이하에서는 제1 전극(121Y-1 내지 121Y-m)과 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)의 형상이나 형태(혹은 단위 전극의 모양, 형상)가 아닌, 제1 전극(121Y-1 내지 121Y-m)과 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)의 연장 방향이나 배열을 기준으로 설명한다. 즉, 제1 전극(121Y-1 내지 121Y-m)은 Y축 방향으로 연장된 전극에 해당하고, 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)은 X축 방향으로 연장된 전극에 해당하며, 제1 전극(121Y-1 내지 121Y-m)과 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)은 서로 직교하며, 제1 전극(121Y-1 내지 121Y-m)과 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)은 동일 층에 형성될 수도 있고, 다른 층에 형성될 수도 있다.
제1 전극(121Y-1 내지 121Y-m)은 제1 구동/수신부(122)에 연결될 수 있고, 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)은 제2 구동/수신부(123)에 연결될 수 있다. 도 2에서 제1 구동/수신부(122)와 제2 구동/수신부(123)을 분리하여 도시하였으나, 하나의 모듈, 유닛, 또는 칩(chip)으로 구현되어도 무방하다. 즉, 본 발명의 권리범위는 구동/제어 유닛의 하드웨어적 구성에 한정되지 않는다. 전자장치(100)의 종류, 기능, 성능 등에 따라 다양한 하드웨어적 구성요소가 채용되어, 스타일러스를 구동하는 구동부, 스타일러스로부터 신호를 수신하여 터치좌표를 검출하는 판단부 등의 기능을 대신할 수 있다.
제1 구동/수신부(122)는 복수의 터치 채널을 통해 제1 전극(121Y-1 내지 121Y-m)에 구동 신호를 인가한다. 제1 구동/수신부(122)는 소정 크기 및/또는 소정 방향의 전류를 제1 전극(121Y-1 내지 121Y-m)에 인가한다. 마찬가지로, 제2 구동/수신부(123)는 복수의 터치 채널을 통해 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)에 구동 신호를 인가한다. 제2 구동/수신부(123)는 소정 크기 및/또는 소정 방향의 전류를 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)에 인가한다.
나아가, 제1 구동/수신부(122)는 제1 전극(121Y-1 내지 121Y-m)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있고, 제2 구동/수신부(123)는 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)으로부터 감지 신호를 수신할 수 있다. 즉, 본 발명에서 제1 구동/수신부(122)와 제2 구동/수신부(123)는 신호를 송수신하는 트랜시버(transceiver)로 동작 가능하다. 한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 제1 구동/수신부(122)와 제2 구동/수신부(123)는 복수의 증폭부(amplifier), 복수의 차동 증폭부(또는 차분 증폭부), ADC(analog to digital converter)부 및 신호 처리부를 포함하여, 스타일러스(200)로부터 수신한 신호를 처리, 분석할 수 있다.
컨트롤러(125)는 제1 구동/수신부(122)와 제2 구동/수신부(123)의 동작을 제어하고, 수신된 신호에 기초하여 터치 위치를 획득하는 MCU(micro control unit)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전자장치(100)에 있어서 스타일러스의 공진 회로를 동작시키는 구동부는 제1 구동/수신부(122)와 제2 구동/수신부(123)에 대응될 수도 있으나 이들을 제어하는 컨트롤러(125)에 대응될 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 전자장치(100)에 있어서 터치 좌표를 판단하는 판단부는 신호 처리부를 포함하는 제1 구동/수신부(122)와 제2 구동/수신부(123)에 대응될 수도 있으나 이들을 제어하는 컨트롤러(125)에 대응될 수도 있다.
스타일러스의 구동
본 발명은 터치 패널을 이용하여 자기장을 생성함으로써 스타일러스의 공진 회로에 전류를 유도한다. 이때, 터치 패널에 포함된 제1 전극(121Y-1 내지 121Y-m)과 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)은 각각 폐회로를 형성하지 않기 때문에, 제1 전극(121Y-1 내지 121Y-m)과 제2 전극(121X-1 내지 121X-n) 각각에 흐르는 전류를 개별적으로 제어하게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 전자장치(100) 또는 스타일러스 구동장치에 있어서 스타일러스의 구동 방법을 설명하기 위한 개략도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전자장치(100) 또는 스타일러스 구동장치에 있어서 스타일러스를 활성화시키는 방법을 구체적으로 설명하는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자장치(100)는 터치 패널(120)을 이용하여 자기장을 생성하고, 그 자기장은 스타일러스(200)의 공진 회로(210)를 동작시킨다. 스타일러스(200)의 공진 회로(210)는 커패시터와 인덕터를 포함하며, 터치 패널(120)에 의해 생성되는 전자기장에 의한 전자기 유도에 의하여 스타일러스(200)의 공진 회로(210)에 전류가 생성된다.
스타일러스(200)는 팁(tip)을 갖는 펜 형태이고, 내부에 공진 회로(210)를 포함한다. 공진 회로(210)의 코일은 기설정된 거리만큼 팁(tip)으로부터 오프셋될 수 있다. 변형례에서는 팁(tip)의 일단 중 일부가 코일에 오버랩되되 팁(tip)과 코일이 서로 접촉하지 않도록 배치될 수 있다. 공진 회로(210)의 코일과 팁(tip)이 직접 접촉하지 않도록 배치됨으로써 온도 변화 및/또는 팁(tip)으로부터 전달되는 기계적 응력에 의한 위치 센싱 오류를 저감할 수 있다. 위의 구성을 갖는 스타일러스(200)의 팁(tip)과 공진 회로(210)는 그라운드(GND)에 연결되지 않을 수 있다.
다른 실시예에서, 팁(tip)은 전도성 팁일 수 있고, 이는 전도성 연결 부재를 통해 공진 회로(210)의 커패시터 및/또는 인덕터에 연결될 수 있다. 공진 회로(210)는 그라운드(GND)에 연결될 수 있다. 전도성 연결 부재는 와이어(wire), 핀(pin), 로드(rod), 바(bar) 등일 수 있다. 공진 회로(210)의 커패시터는 병렬로 연결된 복수의 단위 커패시터로 구성될 수 있으며, 각각의 단위 커패시터는 서로 상이한 커패시턴스(capacitance)를 가질 수 있으며, 제조 공정 내에서 트리밍(trimming)될 수 있다. 인덕터는 전도성 팁(tip)에 인접하게 위치할 수 있고, 페라이트 코어와 이에 감긴 코일로 구성된다.
스타일러스(200)의 구조, 부품의 배치 등은 위에서 설명한 것 외에, 자기장에 반응하는 회로를 포함하는 다양한 형태로 변형될 수 있을 것이다.
도 4의 (a)는 Y축으로 연장된 복수의 제1 전극에 흐르는 전류의 방향을 제어하여 자기장을 생성하는 방식을 도시하고, (b)는 X축으로 연장된 복수의 제2 전극에 흐르는 전류의 방향을 제어하여 전자기장을 생성하는 방식을 도시한다.
다른 실시예에서는, 제1 전극 및 제2 전극에 흐르는 전류의 방향을 동시에 제어하여 자기장을 생성할 수 있다. 도시된 좌표와 같이, 도 4에서는 도면의 가로 방향이 Y축을 나타내고, 도면의 세로 방향이 X축을 가리킨다.
복수의 제1 전극에 흐르는 전류의 방향은 개별적으로 제어될 수 있다. 이때, 스타일러스(200)의 팁의 위치(P)를 중심으로 좌측과 우측에 배치된 전극에 흐르는 전류의 방향을 역방향으로 제어한다. 스타일러스(200)의 팁(tip)을 중심으로 한 제1 전극의 위치에 기초하여, 터치 패널(120)의 복수의 제1 전극 각각에 흐르는 전류 방향이 제어된다. 서로 인접하고, 평행하게 배치된 복수의 제1 전극은 폐루프를 형성하지 않기 때문에, 복수의 제1 전극 각각에 대하여 개별적인 전류 제어가 이루어져야 한다.
본 발명과 같이 폐루프를 구성하지 않는 방식으로 전자기장을 생성하게 되면, 종래의 터치 센서를 그대로 이용하기 때문에, 폴더블(foladable) 혹은 롤러블(rollerble) 등과 같은 다양한 방식의 전자장치(스마트폰, TV 등)에 즉각적으로 적용하여 동일한 기능을 달성할 수 있게 된다. 또한, 종래의 생산 설비와 방식으로 제품 생산이 가능하므로 제조상의 경제성을 도모할 수 있고, 다른 관점에서 보면, 손가락에 의한 터치만을 검출해오던 기존 제품에 대해서도 펌웨어 업그레이드 등을 통해 스타일러스 사용을 가능케 할 수 있기 때문에 기제품의 기능을 확장시키는 효과를 가져오게 된다.
다시 도 4의 (b)를 참조하면, 스타일러스(200)의 팁을 지나며 Y축에 평행한 가상선을 기준으로 좌측면에 배치된 제1 전극과 우측면에 배치된 제1 전극에 흐르는 전류의 방향은 서로 반대가 되도록 구동된다. 스타일러스(200)의 팁의 위치가 미리 판단되어 양측 전극의 전류 방향을 제어하는 것도 가능하지만, 터치 패드(120)의 전체면을 복수의 영역으로 분할하고, 복수의 영역 각각에 포함된 전극들의 전류 방향을 제어함으로써, 스타일러스(200)가 터치 패널(120) 상의 어디에 위치해도 전자기장에 반응할 수 있도록 할 수 있다. 분할된 영역의 좌측 가장자리에 배치된 전극과 우측 가장자리에 배치된 전극의 전류 방향을 역방향으로 제어하는 방식을 예로 들 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 다양한 응용례, 변형례를 고려할 수 있다.
도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 제2 전극에 흐르는 전류의 방향도 개별적으로 제어될 수 있다. 이때, 스타일러스(200)의 팁의 위치(P)를 중심으로 상측과 하측에 배치된 전극에 흐르는 전류의 방향을 역방향으로 제어한다. 다시 말해, 스타일러스(200)의 팁(tip)을 중심으로 한 제2 전극의 위치에 기초하여, 제2 전극에 흐르는 전류의 방향이 조절된다.
서로 인접하고, 평행하게 배치된 복수의 제2 전극은 폐루프를 형성하지 않기 때문에, 복수의 제2 전극 각각에 대하여 개별적인 전류 제어가 이루어져야 한다.
더욱 상세하게, 스타일러스(200)의 팁을 지나며 X축에 평행한 가상선을 기준으로 상측면에 배치된 제2 전극과 하측면에 배치된 제2 전극에 흐르는 전류가 서로 반대 방향이 되도록 구동한다. 이때, 각 전극의 전류 방향 제어와 관련하여, 터치 패널(120)에 포함된 모든 제1 전극 및/또는 모든 제2 전극에 대해 전류 방향 제어가 이루어질 수 있으나, 스타일러스(200)의 팁의 위치가 미리 파악된다면, 스타일러스 팁으로부터 소정 거리 이내의 전극만을 제어하는 것도 가능하다.
여기서도 마찬가지로, 터치 패드(120)의 전체면을 복수의 영역으로 분할하고, 복수의 영역 각각에 포함된 전극들의 전류 방향을 제어함으로써, 스타일러스(200)가 터치 패널(120) 상의 어디에 위치해도 자기장에 반응할 수 있도록 할 수 있다. 분할된 영역의 상측 가장자리에 배치된 전극과 하측 가장자리에 배치된 전극의 전류 방향을 역방향으로 제어하는 방식을 예로 들 수 있을 것이다.
스타일러스(200)의 팁을 중심으로 좌우 및/또는 상하에 역방향의 전류가 흐르기 때문에 전자기장이 형성되고, 이에 의하여 스타일러스(200)의 공진 회로(210)에 전류가 유도됨으로써 스타일러스(200)가 전자기장 신호를 생성하게 된다. 스타일러스(200)의 공진 회로(210)에 생성된 전류는 인덕터 코일을 중심으로 전자기장을 형성하게 되며, 이에 의하여 스타일러스(200)의 팁을 중심으로 전류 신호가 생성된다. 이 전류 신호는 스타일러스(200)의 팁을 중심으로 시계 방향 혹은 반시계 방향으로 회전하는 특징을 갖는다.
본 발명에 따른 전자장치(100)는 터치 패널(120)의 전극을 이용하여, 스타일러스(200)로부터 생성된 상기 전류 신호를 수신함으로써 스타일러스(200)의 팁이 위치한 좌표를 판단할 수 있다. 아래에서는 터치 패널(120)에 의해 활성화된 스타일러스(200)가 생성하는 신호를 수신하여 터치 좌표를 판단하는 방법에 대해 상세히 설명한다.
스타일러스로부터의 신호 검출
본 발명은 터치 패널을 이용하여 스타일러스로부터의 신호를 검출한다.
도 5는 본 발명에 따른 전자장치(100)에 있어서 스타일러스(200) 신호 검출 방법을 설명하기 위한 개략도이고, 도 6 내지 8은 본 발명에 따른 전자장치(100)에 있어서 스타일러스로부터의 신호 검출 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
터치 패널(120)에 포함된 전극에 흐르는 전류 방향을 개별적으로 제어하여 생성된 자기장에 의하여 스타일러스(200)의 공진 회로(210)에 전류가 유도되면(전류값은 공진 주파수에서 최대값이 됨), 도 5의 (a)와 같이 스타일러스(200)의 공진 회로(210)에 생성된 전류에 의하여 인덕터 코일을 중심으로 전자기장이 유도되고, 그 전자기장은 다시 스타일러스(200)는 도 5의 (b)와 같은 전류 신호를 생성한다. 이하에서는 스타일러스(200)의 자기장 신호를 수신하여 터치 좌표를 획득하는 방식에 대해 설명한다.
도 6은 스타일러스(200)에 의하여 생성된 자기장에 의해 생성된 전류 신호를 도시한다. 스타일러스(200)의 공진 회로(210)에 유도된 전류가 생성한 전자기장은 스타일러스(200)의 팁을 중심으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 반시계 방향으로 회전하는 전류 신호를 생성한다. 다른 실시예에서는, 시계 방향으로 회전하는 전류 신호가 생성될 수 있다. 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 전류 신호는 에디 커런트(eddy current)일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
반시계 방향으로 회전하는 전류 신호는 터치 패널(120)의 제1 전극(121Y-1 내지 121Y-m)에 대하여 도 6의 (a)에 도시된 바와 같은 전류 흐름을 야기한다. 즉, 스타일러스(200)의 팁의 위치(P)를 기준으로 반시계 방향으로 회전하는 전류 신호는, 스타일러스(200)의 팁을 지나며 Y축에 평행한 가상선을 기준으로 좌측면에 배치된 제1 전극과, 우측면에 배치된 제1 전극에 대하여 서로 반대 방향의 전류 흐름을 만든다. 시계 방향으로 회전하는 전류 신호는 터치 패널(120)의 제1 전극에 대하여 이와 반대의 전류 신호를 생성할 것이다.
마찬가지로, 반시계 방향으로 회전하는 전류 신호는 터치 패널(120)의 제2 전극(121X-1 내지 121X-n)에 대하여 도 6의 (b)에 도시된 바와 같은 전류 흐름을 야기한다. 즉, 스타일러스(200)의 팁의 위치(P)를 기준으로 반시계 방향으로 회전하는 전류 신호는, 스타일러스(200)의 팁을 지나며 X축에 평행한 가상선을 기준으로 상측면에 배치된 제2 전극과, 하측면에 배치된 제2 전극에 대하여 서로 반대 방향의 전류 흐름을 만든다. 시계 방향으로 회전하는 전류 신호는 터치 패널(120)의 제2 전극에 대하여 이와 반대의 전류 신호를 생성할 것이다. 도 7은 스타일러스의 신호 수신시 Y축 방향으로 연장된 제1 전극에서 검출되는 전류 신호를 설명하는 도면이다. 스타일러스(200)에 의해 생성된 전류 신호(여기서는, 팁을 중심으로 시계 방향으로 회전)에 의하여, 제1 전극에 흐르는 전류의 방향은 스타일러스(200)의 팁과의 위치 관계에 따라 달라지게 된다.
구체적으로, 스타일러스(200)에 의해 생성된 전류 신호에 의하여, 도 7의 (a)와 같이 시계 방향으로 회전하는 전류가 생성된 경우, 스타일러스(200)의 팁을 중심으로 좌우에 배치된 제1 전극에 흐르는 전류 방향은 스타일러스(200)에 의해 생성된 전류 신호의 이동 방향(회전 방향)에 대응되어 달라진다. 스타일러스(200)의 팁을 지나며 Y축에 평행한 가상선(CLy)을 기준으로 좌측면에 배치된 제1 전극에 흐르는 전류는, 우측면에 배치된 제1 전극에 흐르는 전류의 방향과 반대가 된다.
n개의 제1 전극 각각에서 수신된 신호는 도 7의 (b)의 하단 그래프와 같이 스타일러스(200)의 팁의 위치에서 급격한 전류 변화가 생기며, 이를 미분한 뒤 피크값에 해당하는 좌표를 찾아내면 스타일러스(200)에 의한 터치 위치의 X좌표값을 확인할 수 있다.
여기서, 터치 패널(120)의 제1 전극에 흐르는 전류의 방향이 상기 전류 신호의 회전(이동) 방향에 대응된다는 것은, 예를 들어, 전류 신호가 스타일러스의 팁을 중심으로 시계 방향으로 회전한다면, 제1 전극 중 스타일러스의 팁에서 왼쪽에 위치한 전극에는 상측으로 전류가 흐르고, 오른쪽에 위치한 전극에는 하측으로 전류가 흐르는 식으로 전류의 방향이 대응됨을 의미한다. 역으로, 전류 신호가 스타일러스의 팁을 중심으로 반시계 방향으로 회전한다면, 제1 전극 중 스타일러스의 팁에서 왼쪽에 위치한 전극에는 하측으로 전류가 흐르고, 오른쪽에 위치한 전극에는 상측으로 전류가 흐르는 식으로 전류의 방향이 대응될 것이다.
전류가 스타일러스의 팁을 중심으로 시계 방향으로 원운동을 하는 것으로 설명하면, 제1 전극 중 스타일러스의 팁에서 왼쪽에 위치한 전극에는 원운동 궤적에서 180도 지점에서의 접선 벡터에 대응하여 전류가 상측으로 흐르게 되고, 오른쪽에 위치한 전극에는 0도 지점에서의 접선 벡터에 대응하여 전류가 하측으로 흐르는 것으로 설명할 수 있다.
도 8은 스타일러스의 신호 수신시 X축 방향으로 연장된 제2 전극에서 검출되는 전류 신호를 설명하는 도면이다. 스타일러스(200)에 의해 생성된 전류 신호에 의하여, 제1 전극에 흐르는 전류의 방향이 스타일러스(200)의 팁과의 위치 관계에 따라 달라진다.
즉, 스타일러스(200)의 팁을 중심으로 상하에 배치된 제2 전극에 흐르는 전류는 상기 스타일러스의 전자기장에 의해 유도된 전류 신호의 회전 방향에 대응되는 방향성을 갖게 된다. 구체적으로, 스타일러스(200)의 팁을 지나며 X축에 평행한 가상선(CLx)을 기준으로 상측면에 배치된 제2 전극과 하측면에 배치된 제2 전극에 흐르는 전류는 상기 전류 신호의 회전 방향에 대응하여 서로 반대 방향을 취한다.
m개의 제2 전극 각각에서 검출된 신호를 분석하면, 스타일러스(200)의 팁의 위치에서 급격한 전류 변화를 일으킨다. 검출된 전류값을 미분한 뒤 피크값에 해당하는 좌표를 찾아 스타일러스(200)에 의한 터치 위치의 Y좌표값으로 판단한다.
터치 패널(120)의 복수의 제2 전극 각각에 흐르는 전류의 방향이 스타일러스(200)에 의해 야기된 전류 신호의 회전(이동) 방향에 대응된다는 것은, 예를 들어, 전류 신호가 스타일러스의 팁을 중심으로 시계 방향으로 회전한다면 제2 전극 중 스타일러스의 팁에서 윗쪽에 위치한 전극에는 우측으로 전류가 흐르고, 아랫쪽에 위치한 전극에는 좌측으로 전류가 흐르는 식으로 전류의 방향이 대응됨을 의미한다. 물론, 회전 방향이 바뀌면, 각 전극에서 흐르는 전류의 방향도 반대가 될 것이다.
전류가 스타일러스의 팁을 중심으로 시계 방향으로 원운동을 하는 것으로 상정하면, 제2 전극 중 스타일러스의 팁에서 상측에 위치한 전극에는 원운동 궤적에서 90도 지점에서의 접선 벡터에 대응하여 전류가 우측으로 흐르게 되고, 하측에 위치한 전극에는 270도 지점에서의 접선 벡터에 대응하여 전류가 좌측으로 흐르는 것으로 설명할 수 있다.
본 발명은 폐루프를 구성하지 않는 터치 패널 전극을 이용하여 스타일러스(200)를 활성화시키고, 스타일러스의 전자기장 신호를 검출할 수 있다. 즉, 평행하게 정렬된 n개의 제1 전극과, 이제 직교하며 평행하게 정렬된 m개의 제2 전극은 각각 개별적으로 스타일러스의 전자기장 신호를 수신하므로, 스타일러스의 터치 위치를 더욱 정밀하게 검출할 수 있게 된다.
도 9는 본 발명에 따른 전자장치에 있어서 제2 전극의 다양한 배선 구조를 도시한다. 도 8은 도 9의 (a)와 같이 X축에 평행하게 연장된 복수의 제2 전극의 배선이, 터치 패널(120)의 중심을 기점으로 상부에 배치된 제2 전극은 좌측으로 배선이 연결되고, 하부에 배치된 제2 전극은 우측으로 배선이 연결되는 구조를 상정하여 도시되었다.
전극의 배선은 다양하게 변경될 수 있으며, 도 9의 (b)와 같이 터치 패널(120)의 좌측으로만 배선이 연결될 수도 있으며, 우측으로만 배선이 연결되는 것도 가능하다. 이 경우, 수신되는 신호의 그래프 형상이 달라질 수는 있지만, 어느 경우에나 스타일러스(200)의 팁이 위치하는 지점을 경계로 신호 패턴이 급변하게 되며, 이에 기초하여 터치 좌표를 판단할 수 있다.
도 10 및 11은 본 발명에 따른 전자장치를 이용한 스타일러스의 신호 검출 능력을 검증하기 위한 실험과정 및 그 결과를 도시한다.
본 실험은 공진 주파수가 400kHz가 되도록 조절된 종래 EMR펜을 이용하여 진행되었다. 도 10의 (a)와 같이 전자장치(100)의 터치 표면의 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2)에 EMR펜을 위치시킨 후 신호를 검출했고, 전자장치(100)에 의하여 EMR펜이 활성화되어 신호를 방출하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 터치 패널(120)에 의해 발생한 전자기장에 의해 EMR펜의 공진 회로에 전류가 유도되었음을 의미한다. EMR펜이 제1 위치(P1)에 있을 때 터치 패드(120)의 제1 전극을 통해 수신된 신호를 분석하여 도 10의 (b)와 같은 그래프를 획득했고, 신호가 급변하는 지점을 분석하여 파악된 EMR펜의 X좌표와 EMR펜의 제1 위치(P1)의 X좌표를 비교한 결과 서로 일치했다.
제2 위치(P2)에서 EMR펜으로부터 터치 패널(120)에서 수신한 신호는 도 10의 (c)와 같이 나타났다. 신호가 급변하는 지점에서 파악된 EMR펜의 X좌표와 EMR펜의 제2 위치(P2)의 X좌표를 비교한 결과 서로 일치했다.
도 10의 (b) 및 (c)의 그래프는 IQ 샘플링 신호에 대한 것으로, 각각의 선은 ΔI신호 및 ΔQ신호를 나타내며, 세로축은 신호값의 크기를, 가로축은 제1 전극(18개)을 배치순서대로 넘버링한 숫자를 의미한다.
도 11은 동일한 실험에서, 터치 패드(120)의 제2 전극을 통해 수신된 신호를 도시한다. 도 11의 (a)와 같이 전자장치(100)의 터치 표면의 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2)에 EMR펜을 위치시킨 후 신호를 검출했다. 터치 패드(120)의 제2 전극을 통해 EMR펜이 생성한 신호가 수신되었다. 이는 터치 패널(120)에 의해 발생한 전자기장에 의해 EMR펜의 공진 회로에 전류가 유도되었음을 의미한다. 이때, EMR펜이 제1 위치(P1)에 있을 때 터치 패드(120)의 제2 전극을 통해 수신된 신호를 분석하면 도 11의 (b)와 같은 그래프가 나타났고, 신호가 급변하는 지점을 분석하여 파악된 EMR펜의 Y좌표와 EMR펜의 제1 위치(P1)의 Y좌표를 비교한 결과 서로 일치했다.
이후, 제2 위치(P2)에서 터치 패널(120)의 제2 전극에서 수신된 신호는 도 11의 (c)와 같이 나타났다. 신호가 급변하는 지점에서 파악된 EMR펜의 Y좌표와 EMR펜의 제2 위치(P2)의 Y좌표를 비교한 결과 서로 일치했다. 도 11의 (b) 및 (c)의 그래프는 IQ 샘플링 신호에 대한 것으로, 각각의 선은 ΔI신호 및 ΔQ신호를 나타내며, 세로축은 신호값의 크기를, 가로축은 제2 전극(40개)을 배치순서대로 넘버링한 숫자를 의미한다.
도 10 및 11의 실험에 의하여 본 발명에 따른 전자장치(100)에 의하여 스타일러스(200)가 구동되고, 그에 의한 신호를 정확하게 검출할 수 있음이 확인되었다.
본 발명에 따른 전자장치는 다양한 방식의 스타일러스 신호를 수신하여 터치 위치를 판단할 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자장치는 폐루프를 구성하지 않는 패널을 이용하여 스타일러스의 신호를 수신하게 되므로, 종래의 터치 센서를 그대로 이용할 수 있고, 손가락에 의한 터치만을 검출해오던 기존 제품에 대해서도 펌웨어 업그레이드 등을 통해 스타일러스 사용을 가능케 할 수 있기 때문에 기제품의 기능을 확장시키는 효과를 가져오게 된다
본 발명에 따른 전자장치는 Y축으로 연장된 복수의 제1 전극 및 X축으로 연장된 복수의 제2 전극을 포함하는 패널과, 스타일러스로부터 수신된 신호에 기초하여 터치 좌표를 판단하는 판단부를 포함한다. 이때, 위에서 설명한 바와 같이, 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극은 각각 폐루프를 형성하지 않는다.
이때, 스타일러스의 공진 회로에 유도된 전류에 의해 발생되는 전자기장에 의하여 상기 스타일러스의 팁을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 전류 신호가 유도되며, 상기 판단부는 전류 신호에 기초하여 터치 좌표를 판단하게 된다.
구체적으로, 스타일러스에 의하여 생성된 자기장에 의해 전류 신호가 생성된다. 스타일러스의 공진 회로에 유도된 전류가 생성한 전자기장은 스타일러스의 팁을 중심으로, 반시계 방향으로 회전하는 전류 신호를 생성한다. 다른 실시예에서는, 시계 방향으로 회전하는 전류 신호가 생성될 수 있다. 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 전류 신호는 에디 커런트(eddy current)일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
이때, 전류 신호의 회전 방향에 대응하여, 상기 스타일러스의 팁을 중심으로 상하좌우에 배치된 상기 패널의 제1 전극 또는 제2 전극에 흐르는 전류의 방향이 결정되며, 스타일러스에서 생성된 전류 신호는, 스타일러스의 팁을 지나며 Y축에 평행한 가상선을 기준으로 좌측면에 배치된 제1 전극과 우측면에 배치된 제1 전극에 반대 방향의 전류를 흐르게 하거나, 상기 스타일러스의 팁을 지나며 X축에 평행한 가상선을 기준으로 상측면에 배치된 제2 전극과 하측면에 배치된 제2 전극에 반대 방향의 전류를 흐르게 한다.
제1 전극과 제2 전극에 유도되는 전류를 검출함으로써, 스타일러스의 팁이 위치한 좌표를 정밀하게 검출해낼 수 있게 되며, 이와 관련해서는 위에서 상세히 설명한 바 중복 설명은 생략하기로 한다.
이때, 스타일러스는 공진 회로와 전원 공급부를 포함하여 스스로 공진하는 액티브 스타일러스일 수 있다. 액티브 스타일러스 펜은 공진 회로와 전원 공급부를 내장한다. 전원 공급부는 배터리일 수 있지만, 외부로부터 유무선으로 전력을 공급받는 모듈(유선연결단자, 무선충전모듈 등)일 수 있다. 액티브 스타일러스는 필압, 호버링, 버튼 등의 다양한 부가 기능을 제공할 수 있다.
다른 실시예에서 스타일러스는 외부 신호에 의하여 공진하는 공진 회로를 포함하는 패시브 스타일러스일 수 있다. 패시브 스타일러스는 인덕티브(inductive) 공진 방식, EMR(Electro Magnetic Resonance) 방식, 커패시티브(capacitive) 공진 방식 등 다양한 방식으로 구동될 수 있다.
패시브 스타일러스인 경우, 배터리와 같은 전원 공급부를 내장하고 있지 않기 때문에 펜의 무게가 가볍고, 언제 어디서나 구동이 가능하다는 장점이 있다.
패시브 스타일러스가 EMR(Electro-Magnetic Resonance) 방식을 취하는 경우, 위에서 설명한 바와 같이, 패널(120)이 생성하는 전자기장에 의하여 스타일러스가 활성화될 수 있다. 패시브 스타일러스가 ECR(Electrically Coupled Resonance) 방식을 취하는 경우, 패널(120)의 전극에 의해 전달된 신호에 의하여 스타일러스가 활성화될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전자장치 제어방법은, Y축으로 연장된 복수의 제1 전극 및 X축으로 연장된 복수의 제2 전극을 구비하는 패널을 이용하여 스타일러스를 구동하고, 스타일러스로부터의 신호를 수신한다. 이때, 터치 패널에 포함된 복수의 제1 전극은 폐루프를 형성하지 않고, 복수의 제2 전극도 폐루프를 형성하지 않는다. 또한, 제1 전극과 제2 전극이 서로 폐루프를 형성하지 않는다.
본 발명에 따른 전자장치 제어방법은, 복수의 제1 전극 또는 복수의 제2 전극에 흐르는 전류의 방향을 개별적으로 제어하여 전자기장을 발생시켜 스타일러스를 활성화시키는 구동 단계와, 스타일러스에서 생성된 신호에 기초하여 터치 좌표를 판단하는 판단 단계를 포함한다.
상기 구동 단계는 상기 스타일러스의 팁(tip)을 중심으로 한 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 위치에 기초하여, 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극에 흐르는 전류의 방향을 개별적으로 조절함으로써 전자기장을 생성하며, 이에 의하여 스타일러스가 구동된다. 스타일러스의 구동은 내부의 공진회로에 전류가 유도되거나 공진이 일어남을 의미한다. 물론, 제1 전극과 제2 전극에 흐르는 전류의 방향을 동시에 조절함으로써 전자기장을 생성하는 것도 가능하다.
터치 패널에 포함된 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극은 각각 폐루프를 형성하지 않음에도 불구하고, 전류의 방향 제어만으로 스타일러스를 구동시킬 수 있게 된다. 즉, 오픈 루프의 전극(즉, 복수의 제1 전극 끝단이 직접 연결되지 않고, 복수의 제2 전극 끝단이 직접 연결되지 않음)만으로 이루어진 터치 패널을 이용하여 전자기장을 생성하여 스타일러스를 활성화시킬 수 있기 때문에, 종래의 터치 패널을 그대로 사용할 수 있게 되며, 고가의 디지타이저(digitizer)와 같은 부품을 필요로 하지 않는다.
구동 단계는, 상기 스타일러스의 팁을 지나며 Y축에 평행한 가상선을 기준으로 좌측면에 배치된 제1 전극과 우측면에 배치된 제1 전극에 흐르는 전류가 서로 반대 방향이 되도록 구동하거나, 상기 스타일러스의 팁을 지나며 X축에 평행한 가상선을 기준으로 상측면에 배치된 제2 전극과 하측면에 배치된 제2 전극에 흐르는 전류가 서로 반대 방향이 되도록 구동하여, 상기 전자기장을 생성함으로써 상기 스타일러스의 공진 회로에 전류를 유도하거나 공진시킨다.
상기 구동 단계에 의하여 스타일러스가 활성화되면 수신 단계가 수행된다.
전자기장에 의하여 상기 스타일러스의 공진 회로에 전류가 유도되고, 상기 공진 회로에 유도된 전류에 의해 발생되는 자기장은 상기 스타일러스의 팁을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 전류 신호를 유도하며, 수신 단계에서는, 상기 전류 신호를 수신하여 터치 좌표를 판단하게 된다.
이때, 전류 신호의 회전 방향에 대응하여, 스타일러스의 팁을 중심으로 상하좌우에 배치된 제1 전극 또는 제2 전극에 흐르는 전류의 방향이 결정된다. 구체적으로, 스타일러스의 팁을 지나며 Y축에 평행한 가상선을 기준으로 좌측면에 배치된 제1 전극에 흐르는 전류와 우측면에 배치된 제1 전극에 흐르는 전류는 서로 반대 방향으로 흐르고, 상기 스타일러스의 팁을 지나며 X축에 평행한 가상선을 기준으로 상측면에 배치된 제2 전극에 흐르는 전류와 하측면에 배치된 제2 전극에 흐르는 전류는 서로 반대 방향으로 흐를 수 있다.
위에서 설명한 다양한 실시예에 따른 스타일러스 구동방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다. 상술한 다양한 실시예에 따른 결제 방법은 기록 매체에 저장되는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션의 형태로도 구현될 수 있다.
또한, 이상에서 실시 형태를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 형태의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 형태에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 전자장치
110: 윈도우
120: 터치 패널
130: 디스플레이 패널

Claims (16)

  1. Y축으로 연장된 복수의 제1 전극 및 X축으로 연장된 복수의 제2 전극을 포함하는 패널;
    상기 복수의 제1 전극 또는 복수의 제2 전극에 흐르는 전류의 방향을 개별적으로 제어하여 전자기장을 발생시켜 스타일러스를 구동시키는 구동부; 및
    상기 스타일러스에서 생성된 신호를 수신하여 터치 좌표를 판단하는 판단부;를 포함하고,
    상기 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극은 각각 폐루프를 형성하지 않으며,
    상기 구동부는 상기 복수의 제1 전극 중 임의의 2개의 제1 전극에 흐르는 전류의 방향을 서로 역방향으로 제어하거나, 상기 복수의 제2 전극 중 임의의 2개의 제2 전극에 흐르는 전류의 방향을 서로 역방향으로 제어하여 상기 전자기장을 발생시키고,
    상기 전자기장에 기초한 전자기 유도에 의하여 상기 스타일러스의 공진회로에 전류가 유도되는 전자장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 스타일러스의 팁(tip)을 중심으로 한 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 위치에 기초하여, 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극에 흐르는 전류의 방향을 제어함으로써 상기 전자기장을 생성하는 전자장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 스타일러스의 팁을 지나며 Y축에 평행한 가상선을 기준으로 좌측면에 배치된 제1 전극과 우측면에 배치된 제1 전극에 흐르는 전류가 서로 반대 방향이 되도록 구동하거나, 상기 스타일러스의 팁을 지나며 X축에 평행한 가상선을 기준으로 상측면에 배치된 제2 전극과 하측면에 배치된 제2 전극에 흐르는 전류가 서로 반대 방향이 되도록 구동하는 전자장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구동부가 생성한 전자기장에 의하여 상기 스타일러스의 공진 회로에 전류가 유도되고, 상기 공진 회로에 유도된 전류에 의해 발생되는 자기장은 상기 스타일러스의 팁을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 전류 신호를 유도하며,
    상기 판단부는 상기 전류 신호를 수신하여 상기 터치 좌표를 판단하는 전자장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전류 신호의 회전 방향에 대응하여, 상기 스타일러스의 팁을 중심으로 상하좌우에 배치된 제1 전극 또는 제2 전극에 흐르는 전류의 방향이 결정되는 전자장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스타일러스에서 생성된 전류 신호는, 상기 스타일러스의 팁을 지나며 Y축에 평행한 가상선을 기준으로 좌측면에 배치된 제1 전극과 우측면에 배치된 제1 전극에 반대 방향의 전류를 흐르게 하거나, 상기 스타일러스의 팁을 지나며 X축에 평행한 가상선을 기준으로 상측면에 배치된 제2 전극과 하측면에 배치된 제2 전극에 반대 방향의 전류를 흐르게 하는 전자장치.
  7. Y축으로 연장된 복수의 제1 전극 및 X축으로 연장된 복수의 제2 전극을 포함하는 패널; 및
    상기 복수의 제1 전극 또는 복수의 제2 전극에 흐르는 전류의 방향을 개별적으로 제어하여 전자기장을 발생시켜 스타일러스를 구동시키는 구동부;를 포함하고,
    상기 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극은 각각 폐루프를 형성하지 않으며,
    상기 구동부는 상기 복수의 제1 전극 중 임의의 2개의 제1 전극에 흐르는 전류의 방향을 서로 역방향으로 제어하거나, 상기 복수의 제2 전극 중 임의의 2개의 제2 전극에 흐르는 전류의 방향을 서로 역방향으로 제어하여 상기 전자기장을 발생시키고,
    상기 전자기장에 기초한 전자기 유도에 의하여 상기 스타일러스의 공진회로에 전류가 유도되는 스타일러스 구동장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구동부는, 상기 스타일러스의 팁(tip)을 중심으로 한 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 위치에 기초하여, 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극에 흐르는 전류의 방향을 제어함으로써 상기 전자기장을 생성하는 스타일러스 구동장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 스타일러스의 팁을 지나며 Y축에 평행한 가상선을 기준으로 좌측면에 배치된 제1 전극과 우측면에 배치된 제1 전극에 흐르는 전류가 서로 반대 방향이 되도록 구동하거나, 상기 스타일러스의 팁을 지나며 X축에 평행한 가상선을 기준으로 상측면에 배치된 제2 전극과 하측면에 배치된 제2 전극에 흐르는 전류가 서로 반대 방향이 되도록 구동하는 스타일러스 구동장치.
  10. Y축으로 연장된 복수의 제1 전극 및 X축으로 연장된 복수의 제2 전극을 포함하는 패널; 및
    스타일러스로부터 수신된 신호에 기초하여 터치 좌표를 판단하는 판단부;를 포함하고,
    상기 복수의 제1 전극과 상기 복수의 제2 전극은 각각 폐루프를 형성하지 않고,
    상기 스타일러스는, 상기 복수의 제1 전극 또는 복수의 제2 전극에 흐르는 전류의 방향을 개별적으로 제어함으로써 생성된 전자기장에 의하여 구동되고,
    상기 전자기장은 상기 복수의 제1 전극 중 임의의 2개의 제1 전극에 흐르는 전류의 방향을 서로 역방향으로 제어하거나, 상기 복수의 제2 전극 중 임의의 2개의 제2 전극에 흐르는 전류의 방향이 서로 역방향으로 제어됨으로써 생성되고,
    상기 전자기장에 기초한 전자기 유도에 의하여 상기 스타일러스의 공진회로에 전류가 유도되는 전자장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스타일러스의 공진 회로에 유도된 전류에 의해 발생되는 전자기장에 의하여 상기 스타일러스의 팁을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 전류 신호가 유도되며,
    상기 판단부는 상기 전류 신호에 기초하여 상기 터치 좌표를 판단하는 전자장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전류 신호의 회전 방향에 대응하여, 상기 스타일러스의 팁을 중심으로 상하좌우에 배치된 상기 패널의 제1 전극 또는 제2 전극에 흐르는 전류의 방향이 결정되는 전자장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스타일러스에서 생성된 전류 신호는, 상기 스타일러스의 팁을 지나며 Y축에 평행한 가상선을 기준으로 좌측면에 배치된 제1 전극과 우측면에 배치된 제1 전극에 반대 방향의 전류를 흐르게 하거나, 상기 스타일러스의 팁을 지나며 X축에 평행한 가상선을 기준으로 상측면에 배치된 제2 전극과 하측면에 배치된 제2 전극에 반대 방향의 전류를 흐르게 하는 전자장치.
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