KR20090033659A

KR20090033659A - 좌표 입력 장치

Info

Publication number: KR20090033659A
Application number: KR1020070098801A
Authority: KR
Inventors: 아즈마 무라카미; 정민화
Original assignee: 아즈마 무라카미; 정민화
Priority date: 2007-10-01
Filing date: 2007-10-01
Publication date: 2009-04-06
Also published as: KR100910348B1

Abstract

본 발명에 따른 좌표 입력 장치는, 공진 회로를 갖는 포인터 및 상기 공진 회로에 유도 전압을 발생시키기 위한 에너지를 공급하기 위하여 루프 형태의 코일로 이루어진 여기 코일부와; 평행하게 배열된 다수의 라인으로 이루어지며 양단을 갖는 수평 안테나와 상기 수평 안테나에 직교하도록 배열되고 서로 평행하게 배열된 다수의 라인으로 이루어지며 양단을 갖는 수직 안테나를 포함하고, 상기 수평 안테나의 일단 및 상기 수직 안테나의 일단들은 라인들 사이가 서로 연결되어 있으며, 상기 수평 안테나 및 상기 수직 안테나는 상기 포인터로부터 방출되는 전자기파의 위치를 감지하기 위하여 상기 여기 코일부의 루프 형태의 내부에 배치되어 있는 차동 안테나부와; 및 상기 차동 안테나부의 상기 수평 안테나부의 타단과 상기 수직 안테나의 타단 중 적어도 하나에서 3개의 라인을 선택하고, 상기 선택된 3개의 라인 중에서 양측에 있는 라인의 타단을 서로 연결하여 폐루프를 형성하고, 상기 선택된 3개의 라인 중에서 중앙의 라인에서 출력되는 전압을 이용하여 상기 포인터의 위치를 감지하는 좌표 인식 수단;을 포함하는 타블렛을 포함하여 이루어진다.

좌표 입력 장치, 포인터, 차동 코일

Description

좌표 입력 장치{COORDINATE INPUT APPARATUS}

본 발명은 좌표 입력 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자기 유도 현상을 일으키는 포인터와 이 포인터의 위치를 감지하여 컴퓨터 등에 입력하는 타블렛을 포함하는 좌표 입력 장치에 관한 것이다.

전자기 유도 현상을 일으키는 포인터와 이 전자기 유도 현상에 의해 포인터의 위치를 감지하여 컴퓨터 등에 입력하는 타블렛으로 이루어지는 좌표 입력 장치는, 그래픽 작업에서의 편리함 및 다양한 응용성에 의해, 맨-머신 인터페이스로서 각광받고 있다.

이와 같은 좌표 입력 장치로는, 한국 공개특허 제2000-6367호와 같이, 공진 회로를 갖는 포인터에 대해 전자기파를 여기하고, 동시에 이에 의한 포인터의 공진에 의해 발생하는 전자기파의 위치를 감지하기 위한 다수의 코일 안테나을 이용하는 기술이 개시되어 있다.

하지만, 이러한 형태의 구성에서는, 다수의 개별적인 코일 안테나을 하나의 기판에 절연된 상태로 중첩시켜 배치하여야 하기 때문에, 기판이 두꺼워지고 다수의 스루홀(through hole)이 필요하고, 이에 의해 설계 및 제조가 복잡하다는 문제 점이 있다. 또한, 포인터에 대해 전자기파를 통해 구동 에너지를 공급하고, 포인터에서 발생하는 전자기파를 감지하기 위한 두가지 동작을 코일 안테나에서 동시에 수행하게 되므로, 각각의 동작을 수행하기 위한 신호 처리가 복잡하고, 이에 따라 포인터에 의한 다양한 기능을 구현하기에 곤란하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 중첩된 다수의 코일 안테나를 이용하지 않아서, 상기한 설계 및 제조상의 문제점을 개선한 좌표 입력 장치를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 좌표 입력 장치를 구성하는 타블렛과 포인터 간의 디지털 통신을 가능케 하고자 한다.

또한, 디지털 통신이 가능해짐에 따라, 포인터에 다양한 기능을 추가시켜, 이를 이용한 좌표 입력 장치의 응용성을 향상시키고자 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, RFID 통신 기술을 이용하여 타블렛과 포인터 간의 디지털 통신이 가능하고, 동시에 타블렛에서 포인터의 위치를 2차원 좌표로서 감지하는 것이 가능한 좌표 입력 장치를 개발하였다.

이와 같은 좌표 입력 장치는, 공진 회로를 갖는 포인터 및 상기 공진 회로에 유도 전압을 발생시키기 위한 에너지를 공급하기 위하여 루프 형태의 코일로 이루어진 여기 코일부와; 평행하게 배열된 다수의 라인으로 이루어지며 양단을 갖는 수평 안테나와 상기 수평 안테나에 직교하도록 배열되고 서로 평행하게 배열된 다수의 라인으로 이루어지며 양단을 갖는 수직 안테나를 포함하고, 상기 수평 안테나의 일단 및 상기 수직 안테나의 일단들은 라인들 사이가 서로 연결되어 있으며, 상기 수평 안테나 및 상기 수직 안테나는 상기 포인터로부터 방출되는 전자기파의 위치 를 감지하기 위하여 상기 여기 코일부의 루프 형태의 내부에 배치되어 있는 차동 안테나부와; 및 상기 차동 안테나부의 상기 수평 안테나부의 타단과 상기 수직 안테나의 타단 중 적어도 하나에서 3개의 라인을 선택하고, 상기 선택된 3개의 라인 중에서 양측에 있는 라인의 타단을 서로 연결하여 폐루프를 형성하고, 상기 선택된 3개의 라인 중에서 중앙의 라인에서 출력되는 전압을 이용하여 상기 포인터의 위치를 감지하는 좌표 인식 수단;을 포함하는 타블렛을 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 수직 안테나 및 상기 수평 안테나는 각각 m(여기에서, m>=3)개의 라인으로 이루어지고, 상기 좌표 인식 수단은, 상기 m 개의 라인으로부터 상기 3개의 라인을 선택하는 멀티플렉서 유닛을 포함한다.

또한, 상기 멀티플렉서 유닛은, 세 개의 멀티플렉서를 포함하고, 상기 외부 라인들 중 하나의 라인을 선택하는 제1 멀티플렉서에는 1 내지 m-2 라인, 상기 중심 라인을 선택하는 제2 멀티플렉서에는 2 내지 m-1 라인, 상기 외부 라인 중 다른 하나의 라인을 선택하는 제3 멀티플렉서에는 3 내지 m 라인이 연결된다.

또한, 상기 좌표 인식 수단은, 상기 포인터의 위치가 감지되는 방향을 향하여 상기 외부 라인들 및 상기 중심 라인의 선택을 변경한다.

또한, 상기 다수의 라인들은, 전도성 투명 재질로 형성된다.

또한, 상기 타블렛은, 상기 여기 코일부를 통하여 상기 공진 회로와 데이터의 송수신이 가능하도록 하는 데이터 송수신 수단을 더 포함한다.

또한, 상기 데이터 송수신 수단은, 상기 포인터에 데이터를 송신하도록 상기 여기 코일부에 인가하는 전압의 위상을 변화시킨다.

또한, 상기 포인터는 상기 여기 코일부에 데이터를 송신하도록 상기 공진 회로에 인가하는 전압의 크기를 변화시키는 변조기를 포함한다.

본 발명은, 단지 X축 방향으로 배열된 다수의 라인으로 이루어진 수직 안테나 및 Y축 방향으로 배열된 다수의 라인으로 이루어진 수평 안테나의 단지 두 개의 안테나를 가지므로, 좌표 입력을 위한 회로 구성 및 기판의 구조가 간단해진다. 따라서, 제조가 간단하고 가격이 저렴한 좌표 입력 장치를 제공할 수 있게 된다.

또한, 좌표 입력 장치를 구성하는 타블렛과 포인터 간의 디지털 통신이 가능하고, 이에 의해 포인터에 다양한 기능을 추가시킬 수 있으므로, 좌표 입력 장치의 이용 분야를 다양화시킬 수 있게 된다.

또한, 수평 및 수직 안테나의 회로 구성이 간단해짐에 따라, 타블렛의 크기 및 두께를 최소화할 수도 있다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치의 원리 및 동작에 관하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면으로서, RFID 무선 통신 시스템과 무전지(battery-less)/무선 타블렛 시스템을 일체화한 구성을 도시하고 있다. 포인터(200)는 공지의 RFID 트랜스폰더와 유사한 구조를 갖는다. 타블렛(300)에는 포인터(200)의 공진 회로(210)에 에너지를 전송하고 동시에 데이터를 송신 및 수신하기 위한 여기 코일부(310)가 배치된다. 이에 의해, 포인터(200)로 구동 에너지를 공급하여 포인터(200)가 구동될 수 있도록 하여, 포인터(200)가 스위칭 데이터나 내부의 메모리(262; 도 15 참조) 등에 저장된 데이터를 송신하도록 할 수 있다.

한편, 포인터(200)의 위치를 감지하기 위하여 차동 안테나부(325, 325')가 설치된다. 차동 안테나부(325, 325')는 여기 코일부(310)가 형성하는 루프 내에 일단이 서로 연결된 상태에서 평행하게 배열된 m (여기에서, m>=3)개의 라인들로 구성되는 수직 안테나(325) 및 이 수직 안테나(325)와 동일 구성이며 동시에 이 수직 안테나(325)와 직교하게 배치되는 수평 안테나(325')를 포함하여 이루어진다.

그리고 포인터(200)의 위치를 감지하기 위해서는 이 수직 안테나(325) 중 적어도 세 개의 라인과 수평 안테나(325') 중 적어도 세 개의 라인이 각각 선택되고, 이 라인들에서 출력되는 전압을 측정한다. 선택된 라인에 의한 좌표 측정의 원리는 이후 설명하며, 수직 안테나(325)와 수평 안테나(325')의 동작 원리는 동일하므로, 수직 안테나(325)만을 이용하여 설명한다.

이와 같이 수직 안테나(325)에 의해 측정되는 포인터(200)의 위치는 단지 수평 방향을 따르는 1차원 위치가 되며, 수평 안테나(325')에 의해 측정되는 수직 방향을 따르는 위치와 결합하여 2차원 위치를 결정할 수 있게 된다. 한편, 수직 안테나(325)에서 선택되는 각 라인을 제1 외부 라인(321), 중심 라인(322) 및 제2 외부 라인(323)으로 한다. 그리고 제1 외부 라인(321), 중심 라인(322) 및 제2 외부 라인(323)에 의해 형성되는 루프 구조를, 이하 차동 코일(320)이라 한다.

포인터(200)와 타블렛(300) 간의 데이터의 송수신 및 위치 감지의 동작은, 여기 코일부(310)과 차동 코일(320) 간의 신호의 간섭을 제거하기 위한 목적에 의해, 시간적으로 분할되어 교대로 동작한다. 즉, 여기 코일부(310)에서 포인터(200)와 데이터를 송수신하는 동안에는 차동 코일(320)에 의한 위치 인식 동작은 정지되며, 여기 코일부(310)에서 포인터(200)에 에너지를 전송하는 동안에만 위치 인식 동작이 수행되도록 한다.

도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치에 있어서, 포인터(200)의 위치를 감지하는 원리에 대해 설명한다. 도 2는 외부로부터 교류 전압을 제공받는 테스트 코일(205)이 루프 형태의 안테나 내부에 위치하는 경우, 이 테스트 코일(205)에 의해 안테나에 유도되는 전압의 크기의 변화를 설명하기 위한 것이다. 여기에서, 도 2(a)는 안테나와 테스트 코일(205)의 배치를 나타내고, 도 2(b)는 안테나에 대한 테스트 코일(205)의 위치에 따른 유도 전압의 크기를 나타낸다.

여기에서, 테스트 코일(205)이 안테나의 루프 중심에 위치할 경우에는 출력되는 전압이 최대가 되며, 중심 위치를 벗어남에 따라 출력 전압이 감소함을 알 수 있다. 더욱, 테스트 코일(205)이 안테나의 루프의 외곽(S 또는 -S)을 지난 이후에는 전압의 위상이 180도 반전되어 나타남을 확인할 수 있다.

도 3은 외부로부터 교류 전압을 제공받는 테스트 코일(205)이, 차동 안테나부(325, 325')의 양측 외부 라인(각각 321 및 323)과 이 외부 라인(321, 323)이 이루는 폐루프의 중심을 외부 라인(321, 323)과 평행하게 가로지르는 중심 라인(322) 으로 이루어지는 차동 코일(320)의 내부를 이동하는 경우, 중심 라인(322)을 통해 출력되는 전압의 크기 및 위상의 변화를 설명하기 위한 것이다. 여기에서, 도 3(a)는 차동 코일(320)과 테스트 코일(205)의 배치를 나타내고, 도 3(b)는 차동 코일(320)에 대한 테스트 코일(205)의 위치에 따라 중심 라인(322)에서 출력되는 전압의 크기 및 위상을 나타낸다.

테스트 코일(205)이 중심 라인(322) 상에 위치하는 경우에는 중심 라인(322)에서 출력되는 전압은 0V의 값을 갖지만, 중심 라인(322)로부터 (+)방향으로 이동하는 경우에는 출력 전압이 (+)의 방향으로 증가하다가 다시 외부 라인(323)에 근접하면서 출력 전압이 감소하는 특성을 보인다. 반대로 테스트 코일(205)이 (-)방향으로 이동하는 경우에는 출력 전압이 180도의 위상차를 갖는, 반전된 형태로 증가 및 감소하게 된다. 이러한 특성을 이용함으로써 차동 코일(320) 내에 위치하는 테스트 코일(205)의 위치를 감지할 수 있다. 특히, 출력 전압의 증가 또는 감소가 선형적으로 나타나는 구간(테스트 코일(205)이 중심 라인(322)에 인접한 구간) 내에서는 출력 전압의 크기 변화를 이용하여 테스트 코일(205)에 대한 위치 감지가 더욱 정확하게 행해지게 된다.

이와 같은 특성을 이용하여, 다수의 차동 코일(320)을 이용하여 포인터(200)의 위치를 더욱 정확하게 감지하는 방법을 설명한다. 본 발명에서는, 세 개의 멀티플렉서(331, 332, 333)를 갖는 멀티플렉서 유닛(330)을 이용한 간단한 회로 구조를 이용하여, 다수의 차동 코일(320)이 평행으로 배열된 것과 동일한 효과를 얻을 수 있도록 한다. 이때, 멀티플렉서 유닛(330)은 수직 안테나(325)에 적용되는 세 개의 멀티플렉서(331, 332, 333)와, 수평 안테나(325')에 적용되는 또다른 세 개의 멀티플렉서(도시하지 않음)로 이루어지고, 좌표 입력 장치(100)는 이들을 모두 이용하여 포인터(200)의 좌표를 감지하게 되지만, 본 명세서에서는 수직 안테나(325)에 연결된 멀티플렉서(331, 332, 333) 만을 이용하여 설명한다.

도 4는 일단이 서로 접속된 평행한 다수의 라인으로 이루어지는 수직 안테나(325)를 갖는 구조에서, 적어도 세 개의 라인에 대한 접점을 이동시키면서 포인터(200)에 의해 유도되어 출력되는 전압(Vo)을 측정함으로써, 다수의 차동 코일(320)이 배열된 것과 같은 효과를 얻을 수 있도록 하는 원리를 설명하기 위한 것이다. 즉, 중심 라인(322)과 외부 라인(321, 323)을 선택하기 위한 수직 안테나(325)에 대한 접점을 멀티플렉서(331, 332, 333)를 이용하여 순차적으로 이동시키고, 이 멀티플렉서(331, 332, 333)를 하나의 증폭 회로에 연결시키게 되면, 각각 개별적으로 이루어진 다수의 차동 코일(320)을 구비하지 않으면서도, 다수의 차동 코일(320)이 평행하게 중첩되어 배치된 것과 동일한 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

이때, 접속할 각각의 라인을 선택하기 위한 멀티플렉서(331, 332, 333)의 구성 방법은 다음과 같다. 도 5는 수직 안테나(325)와 멀티플렉서(331, 332, 333)의 각 단자와의 연결 방법을 설명하기 위한 도면이다. 본 도면에서는 수직 안테나(325)가 1 내지 12로 표시되는 12개의 라인을 갖는 것으로 하고, 차동 코일(320)의 외부 라인(321, 323) 및 중심 라인(322)을 선택하기 위한 멀티플렉서(331, 332, 333)는 각각 10개(즉, 12-2 라인)의 단자를 갖는 것으로 한다. 여기에서, 외부 라인(321, 323) 중 하나인 제1 외부 라인(321)을 선택하기 위한 멀티플렉서(331)는 1 내지 10라인까지가 순차적으로 연결되어 있고, 중심 라인(322)을 선택하기 위한 멀티플렉서(332)는 2 내지 11라인 까지가 순차적으로 연결되어 있으며, 외부 라인(321, 323) 중의 다른 하나인 제3 외부 라인(323)을 선택하기 위한 멀티플렉서(333)는 3 내지 12라인 까지가 순차적으로 연결되어 있다. 이러한 구성에 의해 각각의 멀티플렉서(331, 332, 333)에서 인접하는 세 개의 라인을 선택하고, 라인을 동시에 순차적으로 변경함으로써, 제1 및 제2 외부 라인, 중심 라인을 갖는 차동 코일(320)이 다수 배치된 것과 같은 구성을 실현할 수 있게 된다.

여기에서, 선택되는 각각의 라인은 반드시 인접한 세 개의 라인일 필요는 없으며, 하나 또는 다수의 라인을 건너뛰어 선택되어도 무방하다. 하지만, 이때 건너뛰게 되는 라인의 수는, 도 3(b)에 도시된 바와 같은 출력 전압의 형태에 있어서, 출력 전압의 증가 또는 감소가 선형적으로 나타나는 범위 이내의 것으로 한정하는 것이 바람직하다.

한편, 각각의 멀티플렉서(331, 332, 333)들에 대해 12개의 라인을 모두 연결한 후, 연결된 라인을 선택하는 방법을 적절히 변경할 수도 있으나, 이는 멀티플렉서(331, 332, 333)에 필요한 단자의 수가 증가하게 된다는 단점이 있다.

제1 및 제2 외부 라인, 중심 라인을 구비하는 차동 코일(320)이 설정된 상태에서 테스트 코일(205)을 차동 코일(320)에 수직으로 수평 이동시키는 경우, 각각의 라인을 통해 출력되는 전압의 크기 및 위상이 도 6 내지 도 8에 나타내어져 있 다.

즉, 도 6에서와 같이 코일이 차동 코일(320)의 제1 외부 라인(321)과 중심 라인(322) 사이에 위치하게 되는 경우에는 중심 라인(322)으로부터의 출력 전압은 (-)의 방향이 된다. 또한, 도 7에서와 같이 테스트 코일(205)이 중심 라인(322) 상에 위치하게 되는 경우에는 중심 라인(322)으로부터의 출력 전압은 0(영)이 된다. 한편, 도 8에서와 같이, 테스트 코일(205)이 중심 라인(322)과 제2 외부 라인(323)의 사이에 위치하게 되는 경우에는 중심 라인(322)의 출력 전압은 (+)의 방향이 된다.

한편, 멀티플렉서(331, 332, 333)에 의해 차동 코일(320)의 제1 및 제2 외부 라인, 중심 라인을 각각 선택하는 방법은, 상술한 출력 전압의 방향을 이용하여 프로그래머블하게 구성할 수도 있다. 도 9는 이러한 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 차동 코일(320)의 제1 및 제2 외부 라인(321, 323)과 중심 라인(322)을 가변함으로써 고속으로 포인터(200)의 위치를 감지하는 방법을 나타낸다.

즉, 최초의 차동 코일(320)은, 도 9(a)와 같이 제1 외부 라인(321)을 수직 안테나(325)의 1라인으로 설정하고, 제2 외부 라인(323)을 수직 안테나(325)의 최종 라인인 m라인에 설정하고, 중심 라인(322)을 m/2이 되는 라인에 설정한다. 이러한 상태에서 중심 라인(322)의 출력 전압에 의해 포인터(200)가 제1 외부 라인(321)과 중심 라인(322)의 사이에 위치하는 것으로 감지된다. 이후, 도 9(b)와 같이 제1 외부 라인(321)은 유지하고, 제2 외부 라인(323)을 중심 라인(322)으로 설정되었던 라인으로 설정하고, 중심 라인(322)은 제1 외부 라인(321)과 제2 외부 라인(323)의 중심이 되는 라인으로 설정한다. 이러한 상태에서는 포인터(200)가 중심 라인(322)과 제2 외부 라인(323)의 사이에 위치하는 것으로 감지된다. 이후, 도 9(c)와 같이, 중심 라인(322)이었던 라인을 제1 외부 라인(321)으로 설정하고, 제2 외부 라인(323)은 유지하며, 중심 라인(322)은 다시 제1 외부 라인(321)과 제2 외부 라인(323)의 중심으로 설정한다. 이에 의해 포인터(200)의 위치를 더욱 좁은 범위의 차동 코일(320)로써 제한할 수 있게 된다.

이후, 도 9(d)와 같이 차동 코일(320)의 범위를 제1 및 제2 외부 라인, 중심 라인으로 설정할 수 있는 최소 설정 폭까지 한정한 후, 도 9(e)와 같이 최소 범위를 갖는 차동 코일(320)의 제1 및 제2 외부 라인, 중심 라인(321, 322, 323)을 수평 이동함으로써 포인터(200)의 위치를 더욱 정확히 측정하도록 한다.

한편, 이러한 차동 코일(320)을 형성하기 위한 수직 안테나(325) 및 수평 안테나(325')를 평행하지 않은 두 축 방향, 더욱 상세하게는 직교하는 방향으로 배치하고 각 방향에 대한 위치를 독립적으로 측정하여 결합함으로써, 포인터(200)의 위치를 직교 좌표계를 포함하는 다양한 좌표 형식으로 검출할 수 있게 된다.

다음으로는, 상술한 바와 같은 제1 및 제2 외부 라인, 중심 라인(321, 322, 323)을 구비하는 차동 코일(320)에 의한 위치 인식 원리를 이용한 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치(100)의 구성 및 동작에 대해 설명한다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치의 전체 구성을 도시한 도면이다. 본 도면에 따르면 좌표 입력 장치(100)는 포인터(200)와, 여기 코일 부(310), 차동 안테나부(325, 325') 및 타블렛 회로부(305)를 구비하는 타블렛(300)을 포함한다.

포인터(200)는 공진 회로(210)와 포인터 회로부(220)를 포함하여 이루어진다.

공진 회로(210)는 타블렛(300)의 여기 코일부(310)로부터 공급되는 전자기파에 동조하여 유도 전압을 발생한다. 그리고 이 유도 전압은 다시 공진 회로(210)에 의해 전자기파를 발생시키고, 타블렛(300)의 차동 안테나부(325, 325')에 의해 이 전자기파의 발생 위치가 감지될 수 있도록 한다. 이에 의해 포인터(200)의 위치가 감지된다.

포인터 회로부(220)는 공진 회로(210)에 인가하는 전압의 크기를 변화시켜 공진 회로(210)에서 발생하는 전자기파의 크기를 변화시키며, 이러한 변화는 결과적으로 타블렛(300)의 여기 코일부(310)에서 발생되는 유도 전압의 크기에 급격한 변화를 일으킨다. 이러한 현상은 포인터(200)에서 타블렛(300)에 대해 데이터를 전송하는 수단으로 이용된다.

포인터(200)의 구조에 대한 더욱 상세한 설명은 후술한다.

타블렛(300)은 포인터(200)에 대해 구동 에너지를 공급하고 이 공급된 에너지에 의해 포인터(200)의 위치를 감지하기 위한 여기 코일부(310) 및 차동 안테나부(325, 325'), 그리고 이러한 여기 코일부(310) 및 차동 안테나부(325, 325')를 구동하기 위한 타블렛 회로부(305)를 포함하여 이루어진다. 또한, 타블렛(300)은 소정의 전원 공급 장치가 구비될 수 있지만, 이는 일반적인 기술을 이용할 수 있으므로, 도면 및 설명에서는 생략하도록 한다.

여기 코일부(310)는, 타블렛(300)에서 포인터(200)의 위치를 감지하기 위한 영역의 외곽에 루프 형태로 배치된다. 여기 코일부(310)는 코일에 인가되는 전압의 파형에 대응하는 전자기파를 방출하여 포인터(200)의 공진 회로(210)에서 유도 전압을 발생시킬 수 있도록 하는 에너지를 공급한다.

한편, 여기 코일부(310)의 코일에 인가되는 전압 파형의 위상은 타블렛 회로부(305)의 MCU에 의해 임의로 변경될 수 있으며, 이를 이용하여 방출되는 전자기파의 위상이 변화하게 되고, 결과적으로는 포인터(200)의 공진 회로(210)에 발생되는 유도 전압의 크기가 급격하게 변화하게 된다. 이러한 현상은 타블렛(300)에서 포인터(200)에 대해 소정의 데이터를 전송하는 수단으로 이용된다.

차동 안테나부(325, 325')는 여기 코일부(310)에 의해 형성되는 루프의 내부에 배치되며, 서로 평행하지 않은 두 개의 축, 예를 들면 서로 직교하는 X축 방향과 Y축 방향을 따라 각각 평행한 다수의 라인을 갖는 수직 안테나(325) 및 수평 안테나(325')를 포함한다. 이때, 각 축 방향으로 배열된 각각의 수직 및 수평 안테나(325, 325')는 일단이 서로 연결되어 있으며 타단은 제1 및 제2 외부 라인, 중심 라인을 설정하기 위한 적어도 세 개의 멀티플렉서(331, 332, 333)에 대해 동시에 연결되어 있다. 따라서, 본 회로 구성에서는 각 축 방향의 차동 안테나부(325, 325')에 대해 3개씩, 적어도 6개의 멀티플렉서가 필요하게 된다. 그리고 수직 및 수평 안테나(325, 325')의 타단과 세 개의 멀티플렉서(331, 332, 333)와는 가변적 으로 연결되어, 설정되는 제1 및 제2 외부 라인, 중심 라인을 이동시킬 수 있도록 구성한다. 이러한 구성에 의해 도 5에서 설명한 바와 같은 라인 선택 동작이 가능하게 된다. 멀티플렉서에 의한 라인 선택 동작은 타블렛 회로부(305)의 제어에 의해 행해진다.

타블렛 회로부(305)는, 에너지/데이터 송신 수단(340)과, 데이터 수신 수단과(350), 좌표 인식 수단(360)을 포함하여 이루어진다.

에너지/데이터 송신 수단(340)은, 신호 소스(342), 변조기(344) 및 안테나 드라이버(346)를 포함하며 포인터(200)에 대해 전자기파를 이용하여 구동 에너지(유도 전압)를 공급하고 동시에 타블렛(300)으로부터 포인터(200)로 데이터를 송신하기 위하여 여기 코일부(310)에 인가하는 전압을 제어한다.

데이터 수신 수단(350)은, 미분기(352), 로우패스 필터(354) 및 디지털라이저(356)를 포함하며, 포인터(200)에서 송신하는 데이터를 수신한다.

좌표 인식 수단(360)은, 밴드패스 필터(362), 샘플/홀드 신호 발생기(366), 샘플/홀드 처리기(364) 및 A/D 변환기(368)를 포함하며, 포인터(200)에 의해 발생한 전자기파를 감지하여 포인터(200)의 좌표를 인식한다.

또한, 타블렛 회로부(305)는 상기 타블렛(300)의 각 수단의 동작들을 제어하기 위한 제2 MCU(370)를 포함한다.

에너지/데이터 송신 수단(340)에 있어서, 신호 소스(342)는 소정 주파수 및 소정 파형을 갖는 전기적 신호를 생성하고, 변조기(344)는 이 신호를 제2 MCU(370)의 제어에 따라 에너지를 전송하기 위한 신호 또는 데이터를 송신하기 위한 신호로 변조하고, 변조된 신호에 대응하는 전압이 안테나 드라이버(346)에 의해 여기 코일부(310)에 인가된다. 이러한 과정은 이후에 도 13을 참조하여 설명한다.

데이터 수신 수단(350)에 있어서, 포인터(200)의 전자기파에 의해 여기 코일부(310)에 발생하게 되는 유도 전압은, 정류된 후 미분기(352)에 의해 미분되고 로우패스 필터(354)를 통과한 후 디지털라이저(356)에 의해 디지털 신호로 변환됨으로써, 포인터(200)에서 송신한 데이터로 복조될 수 있고, 복조된 데이터는 제2 MCU(370)에서 처리된다. 이러한 과정은 이후에, 도 14를 참조하여 설명한다.

좌표 인식 수단(368)에 있어서, 포인터(200)의 전자기파에 의해 유도되어 차동 코일(320)의 중심 라인(322)에서 출력하는 전압은 밴드패스 필터(362)를 통과한 후 샘플/홀드 신호 발생기(366) 및 샘플/홀드 처리기(364)에 의해 피크가 샘플링되고, 이 값을 디지털화함으로써 제2 MCU(370)에서 포인터(200)의 위치를 2차원 좌표로서 인식할 수 있도록 한다.

이와 같은 구성 및 동작을 수행하는 포인터(200) 및 타블렛(300)에 있어서의 신호의 흐름에 대해 도 11 내지 14를 참조하여 설명한다.

도 11은 포인터의 공진 회로와 타블렛의 여기 코일부에 인가 및 유도되는 전압의 파형을 나타낸 도면이다. 도면의 상부에 나타낸 파형은 포인터(200)의 공진 회로(210)에 나타나는 파형이며, 하부에 나타낸 파형은 타블렛(300)의 여기 코일부(310)에 나타나는 파형이다.

도 11에 있어서, A 내지 H 구간의 의미하는 바에 대해서는 표 1을 참조한다.

구간	기능	설명
A	좌표 측정 모드	타블렛의 여기 코일부에서 에너지를 전송하고, 포인터의 공진 회로에서 일정 크기의 전자기파를 방출하는 구간. 차동 코일에서 전자기파의 위치를 감지하여 포인터의 좌표를 측정함.
B	수신 모드	포인터에서 공진 회로에 인가하는 전압의 크기를 변경함으로써 타블렛에 대해 데이터를 송신하는 구간. 이에 의해, 타블렛의 여기 코일부에서는 전압 크기의 급격한 변화(상승)가 발생함.
C	수신 모드	상동
D	좌표 측정 모드	포인터의 데이터 송신이 종료하고, 다시 차동 코일에 의한 좌표 측정 모드로 복귀함.
E	좌표 측정 모드	상동
F	송신 모드	타블렛에서 여기 코일부에 인가하는 전압의 위상을 변경함으로써 포인터에 대해 데이터를 송신하는 구간. 이에 의해, 포인터의 공진 회로에서는 전압 크기의 급격한 변화(하강)이 발생함.
G	송신 모드	상동
H	좌표 측정 모드	타블렛의 데이터 송신이 종료하고, 다시 차동 코일에 의한 좌표 측정 모드로 복귀함.

도 12는 타블렛의 여기 코일부에 전압을 인가하는 과정과 포인터에 의해 발생한 전자기파에 의해 차동 코일에 발생한 유도 전압을 처리하는 과정을 나타낸 도면이다. 여기에서, 도 12(a)는 신호 소스(342)에서 출력하는 소정 주파수를 갖는 구형파 신호를 나타낸다. 만일 포인터(200)와 타블렛(300) 간의 데이터 송수신이 없는 경우에는 변조기(344)의 출력은 신호 소스(342)의 출력과 동일하므로 도면에서는 생략하였다. 이와 같이 변조된 신호는 안테나 드라이버(346)에 의해, 도 12(b)와 같은 파형의 신호로 변환되고 여기 코일부(310)를 통해 전자기파로서 출력된다.

이 전자기파에 의해 포인터(200)의 공진 회로(210)는 에너지를 공급받게 되고, 공진 회로(210)에 의해 다시 전자기파를 발생하여 타블렛(300)의 차동 코일(320)에 유도 전압을 발생시키게 된다. 이때 발생한 유도 전압은 밴드패스 필터(362)를 통과한 후 도 12(c)와 같은 파형이 되며, 이 파형의 위상을 180도 반전시킴으로써 도 12(c')과 같은 파형으로 된다.

이러한 신호의 최대값을 샘플링/홀드하기 위해, 변조기(344)로부터 출력되는 신호를 이용하여 샘플/홀드 신호 발생기(366)에서 도 12(d)와 같은 샘플/홀드 신호를 발생시키고, 이를 이용하여 도 12(c) 또는 도 12(c')의 신호로부터 도 12(e) 또는 도 12(e')와 같은 파형을 얻게 된다. 도 12(f)는 다수의 수직 안테나(325)로부터 멀티플렉서(331, 332, 333)를 이용하여 차동 코일(320)의 각 라인을 설정하는 구성에 있어서, 하나의 차동 코일(320)에서 다음 차동 코일(320)로 라인을 변경하도록 하는 신호를 나타낸다. 이와 같이 차동 코일(320)이 이동함으로써 도 12(c) 및 도 12(e)와 같이 신호의 변화가 발생하게 된다.

도 13은 변조기에서 신호를 변조함으로써, 포인터에 대해 데이터를 송신하기 위한 과정을 나타낸 도면이다. 도 13(a)는 신호 소스(342)에서 출력하는 신호를 나타내고, 도 13(b)는 포인터(200)에 대해 데이터를 송신하기 위하여 제2 MCU(370)에 의해 변조기(344)가 제어되어 신호의 일부의 파형이 180도 지연된 형태를 나타낸다. 이와 같은 신호의 파형에 의해 샘플/홀드 신호도 동기되어 도 13(c)와 같은 파형이 발생되고, 이후 차동 코일(320)에 의해 발생하는 신호에 대한 샘플링/홀드에 이용된다. 한편, 도 13(b)의 파형을 갖는 신호는 안테나 드라이버(346)에 의해서 도 13(d)와 같이 위상이 급격하게 변화된 파형으로 나타난다. 이후 이러한 신호는 포인터(200)에서는 도 11의 F 및 G 구간에서와 같이 급격한 전압의 변화를 일으키게 되며, 이러한 현상을 이용하면 타블렛(300)에서 포인터(200)로의 데이터 송신이 가능하게 된다.

도 14은 포인터에서 도 11의 B 및 C 구간에서와 같이 전압의 변경에 의해 신호를 송신하는 경우, 타블렛의 여기 코일부에서 나타나는 전압의 파형 및 이를 처리하는 과정을 나타낸 도면이다. 도 14(a)는 포인터(200)에서의 전압의 변화에 의해 여기 코일부(310)에서 전압이 변화하는 모습을 나타낸다. 이 신호는 우선 정류되어 도 14(b)와 같은 파형이 되고, 이 파형은 미분기(352)에 의해 도 14(c)의 파형으로 나타나게 되며, 이후 로우패스 필터(354)에 의해 도 14(d)와 같은 파형을 갖는 신호가 된다. 그리고 이 신호는 디지털라이저(356)에 의해 도 14(e)와 같은 이진 신호로 변환된다. 변환된 신호는 제2 MCU(370)로 입력되어 포인터(200)에 의해 송신된 데이터를 판독할 수 있게 된다.

이와 같은 신호의 송수신에 의해 타블렛(300)과 포인터(200)는 서로의 디지털 ID 또는 각각이 내장하는 메모리에 저장된 데이터, 포인터(200) 및 타블렛(300)의 동작에 관련한 신호 등을 송수신할 수 있게 된다.

다음으로, 도 15 내지 도 18을 참조하여, 포인터(200)의 구조 및 포인터(200)의 다양한 기능을 구현하기 위한 신호 처리 방법을 설명한다. 도 15는 포인터의 구조를 나타낸 도면이다. 포인터(200)는 여기 코일부(310)에 의해 발생한 전자기파에 의해 공진하여 유도 전압을 발생하는 공진 회로(210)와, 공진 회로(210)에서 발생하는 유도 전압을 정류하여 포인터(200)의 각부에 동작 전원을 공급하기 위한 정류기(232), 전류 제한기(234) 및 전압 제한기(236)를 포함하는 전원 공급 수단(230)과, 공진 회로(210)에 발생하는 유도 전압으로부터 여기 코일부(310)에서 송신하는 데이터를 전자기파로부터 분리하기 위한 복조기(242)를 포함하는 데이터 복조 수단(240)과, 제1 MCU(260)의 제어에 의해 전송할 데이터를 변조하여 공진 회로(210)를 통해 출력하기 위한 변조기(252)를 포함하는 데이터 송신수단(250)을 포함하여 이루어진다.

도 15에서는 변조기(252)의 출력이 스위칭 소자에 연결되고, 공진 회로(210)로부터 출력하는 전자기파를 단속함으로써 데이터를 송신하는 구성으로 하고 있으나, 공진 회로(210)의 저항 및 용량을 변화시켜 데이터를 송신하는 구성을 더욱 이용할 수도 있다.

또한, 포인터(200)는 포인터(200)의 디지털 ID 등의 데이터를 저장하고 있는 데이터 메모리(262)와, 포인터(200)의 다양한 기능을 수행하는 다수의 버튼 및 스크롤 휠, 포인터(200)의 접촉 압력을 감지하기 위한 압력 센서(274)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 버튼으로서, 제1스위치(271) 및 제2스위치(272)를 구비하고, 압력 센서(274)로는 가변 콘덴서 또는 가변 저항기를 구비하는 것으로 한다(도 17 및 도 18 참조).

도 16은 타블렛에서 데이터를 송신하고 이를 포인터에서 수신하는 과정을 나타낸 도면이다. 도 16(a)는 포인터(200)의 공진 회로(210)와 데이터 복조 수단(240)의 일부분을 나타낸 도면이다. 도 16(b)는 타블렛(300)의 여기 코일부(310)에서 출력하는 전자기파의 형태를 나타낸다. 이러한 파형에 의해 포인터(200)의 공진 회로(210)에는 도 16(c)와 같은 파형의 전압이 유도되고, 이 전압은 데이터 수신 수단(240)을 통과하면서 도 16(d)와 같이 복조되고, 고주파 성분이 제거되어 도 16(e)와 같은 신호로 변환된다. 이 신호는 제1 MCU(260)로 입력되고, 제1 MCU(260)에서는 하강하는 에지를 감지함으로써 데이터를 판독한다.

도 17은 포인터에 있어서, 다양한 기능을 수행하는 버튼 및 포인터의 접촉 압력을 감지하기 위한 압력 센서의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다. 본 도면에서는 제1 MCU(260)를 대신하여 LMC555 CMOS 타이머를 사용하였으며, 이 타이머를 이용하여 타블렛(300)에서 포인터(200)의 버튼 및 압력 센서(270)의 구동을 검출하는 원리를 설명한다. 이와 같이 제1 MCU(260)로서 LMC555 CMOS 타이머를 이용하게 되면, 포인터(200)로부터 데이터 메모리(262)에 저장된 데이터를 타블렛(300)으로 전송하는 것은 불가능하며, 단지 포인터의 다수의 버튼 및 압력 센서(274) 등의 동작에 관련한 신호를 전송하는 것이 가능하게 된다.

본 도면에 따르면, 포인터(200)는 버튼으로서는 스위치(271, 272) 및 이 스위치(271, 272)의 온/오프에 따라 접속되는 저항기를 이용하며, 압력 센서(274)로는 포인터(200)의 접촉 압력에 따라 정전 용량 값이 변화하는 가변 콘덴서를 이용한다.

한편, 압력 센서(274)는 가변 저항기로 구성할 수도 있으며(도 18 참조), 동작 원리는 가변 콘덴서를 이용한 압력 센서(274)의 동작 원리와 동일하게 된다.

도 19는 타이머에서 출력하는 파형의 주파수와 압력 센서의 구동시의 파형을 나타낸 도면으로서, 도 17의 A 지점에서 측정되는 전압의 파형이다. 타이머(260)는 50% 듀티 모드로 동작하며, 압력 센서(274)에 가해지는 압력에 따라 출력하는 주파수(또는, 주기)가 변화된다. 즉, 접촉 압력에 따른 주기(Tp)는 압력 센서(274)인 가변 콘덴서의 용량의 크기에 반비례하게 된다. 따라서, 도 19(a)로부터 도 19(c)로 이동할수록 포인터(200)의 접촉 압력이 감소하는 것이 된다.

도 20은 버튼의 입력에 따른 신호의 변화를 설명하기 위한 예시 도면으로서, 도 20(a)는 타이머(260)에서 출력하는 신호로서 도 17의 A 지점에서 측정되는 전압의 파형이며, 도 20(b) 내지 도 20(e)는 타이머(260)에 의해 출력된 신호가 버튼의 입력에 의해 변화되고 이것이 NOT 게이트를 통과한 상태의 전압 파형으로서 도 17의 B 지점에서 측정되는 파형이며, 도 20(f)는 반전 증폭기를 통과한 파형이 XOR 게이트를 통과한 이후의 파형으로서 도 17의 C 지점에서 측정된다.

도 20(b)는 제1 및 제2스위치(271, 272) 중 어떠한 스위치도 입력되지 않은 상태, 도 20(c)는 제1스위치(271)가 입력된 상태, 도 20(d)는 제2스위치(272)가 입력된 상태, 도 20(e)는 제1 및 제2스위치(271, 272)가 동시에 입력된 상태를 나타낸다. 도 20(f)는 도 20(b) 내지 도 20(e)의 파형 중 임의의 것에 대해서 펄스를 검출한 신호이다.

도 20을 참조하면, 타이머(260)에서 포인터(200)의 압력에 따라 구형파 신호의 주기(Tp)가 변화하게 되기 때문에 포인터(200)의 접촉 압력을 감지할 수 있게 되고, 도 17과 같은 C-R 회로의 버튼을 설치하고 이 버튼을 온/오프함에 따라 B 지점에서 하강하는 신호의 폭(T0 내지 T3)이 변화하기 때문에 버튼의 온/오프를 감지할 수 있게 된다. 즉, 타이머(260)에서 출력되는 신호의 Tp는 일정한 상태로 유지되지만, 버튼이 눌려짐에 따라 버튼 부분을 통과한 신호에서 하강하는 부분의 신호의 폭(T0 내지 T3)이 좁아짐을 확인할 수 있다. 이에 의해, 도 20(e)와 같이 데이터 송신 수단(250)에서 출력되는 펄스 신호의 인접하는 펄스 간의 간격이 좁아지게 되며, 이 간격을 측정함으로써 어떠한 버튼이 눌려졌는지를 검출할 수 있게 된다.

도 21은 포인터의 데이터 변조 수단을 통과한 신호가 공진 회로에서 출력하는 전자기파의 파형을 변화시키고, 이 파형이 타블렛의 여기 코일부에서 출력되는 상태까지를 나타낸다. 도 21(a)는 타이머(260)에서 출력한 신호가 압력 센서(274)에 의해 주기가 변화하고, 제1 및 제2스위치(271, 272)를 갖는 버튼에 의해 하강하는 부분의 폭이 변화하게 된 후, 데이터 송신 수단(250)을 통과하여 펄스로서 나타난 것이다. 도 21(b)는, 도 21(a)의 펄스에 의해 공진 회로(210)에서 출력하는 전자기파의 크기(진폭)가 변경된 상태를 나타낸다. 그리고 이 전자기파 크기의 변경은 타블렛(300)의 여기 코일부(310)에서 도 21(c)와 같이 유도 전압의 급격한 진폭 변화를 발생시키게 된다. 이후의 처리는 도 14를 참조하여 설명하였다.

이러한 과정을 살펴보면, 압력 센서(274)와 스위치(271, 272)들의 구동은 서로 독립적으로 변조되어 전자기파에 의해 타블렛(300)으로 송신될 수 있다.

한편, 버튼 및 압력 센서(270)의 동작에 의한 접촉 압력 및 버튼의 눌려짐에 대한 신호의 전송은, 포인터(200)의 위치를 감지하도록 하기 위한 전자기파를 출력하는 것과 시간적으로 분할하여 이루어진다. 즉, 버튼 및 압력 센서(270)의 동작이 지속된다고 하여, 공진 회로(210)에서 지속적으로 변조된 신호를 전송하는 것이 아니라, 시간 도메인을 분할하여 버튼 및 압력 센서(270)의 동작에 의해 변조된 신호를 전송하는 구간과 변조되지 않은 신호를 전송하는 구간을 갖도록 한다.

이러한 구성에 의하면, 버튼 및 압력 센서(270)의 동작에 의해 공진 회로(210)에서 출력하는 전자기파의 파형이 변화되어 차동 코일(320)에서 포인터(200)의 위치를 잘못 인식하게 되는 오류를 제거할 수 있게 된다.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치를 응용하는 형태를 설명한다. 도 22는 좌표 입력 장치를 디스플레이 장치에 중첩시켜 적용한 예를 도시한 도면이다. 도 22(a)는 종래의 좌표 입력 장치에서 포인터의 위치를 감지하는 부분(이하 센서면(326))이 TFT LCD 또는 OLED 패널과 같은 디스플레이 장치의 후면에 장착된 형태를 도시하고 있다. 즉, 종래의 센서면(326)에는 포인터에 유도 전압을 여기하고 동시에 포인터의 위치를 감지하기 위한 안테나 코일이 다수 층 중첩되어 배치되었기 때문에, 회로 기판의 투명도를 충분히 확보하기 어려웠다. 그래서 종래의 좌표 입력 장치에서는 센서면을 디스플레이 장치의 후면에 배치하였으며, 이에 의해, 도 22(a)에 도시된 바와 같이 포인터의 접촉 위치와 측정 위치와의 오차가 클 수밖에 없었다.

하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서면(326)은 나란하게 배열된 차동 안테나부(325, 325')를 X축으로 평행한 수직 안테나(325) 및 Y축으로 평행한 라인 안테나(325'), 단지 두 겹만 적층하면 되기 때문에, 수직 안테나(325)를 투명 전극(예를 들면, ITO)으로 형성하는 경우, 충분한 투명화를 실현할 수 있다.

또한, 포인터(200)에 대해 에너지를 공급하기 위한 여기 코일부(310)가 포인터(200)의 위치를 감지하기 위한 차동 코일(320)과 별도로 구성되어 있기 때문에, 즉, 여기 코일부(310)가 센서면(326) 상에 형성되는 것이 아니기 때문에, 포인터(200)에 에너지를 공급하기 위한 구성에 의해 센서면(326)의 투명화가 저해되지 않는다.

즉, 포인터(200)에 에너지를 공급하기 위해 전자기파를 여기하는 코일은 저항이 작은 것이 바람직하고, 포인터(200)로부터의 전자기파를 감지하기 위한 코일은 저항이 높은 것이 바람직하다. 한편, 투명 전극인 ITO는 투명도가 높아질수록 저항이 증가한다는 특성을 갖기 때문에, 에너지 공급 성능을 향상시키기 위해 코일의 저항을 낮추면 투명도도 낮아지고, 포인터(200)에 대한 감지 성능을 높이면 투명도는 높아지지만 동시에 코일의 저항도 높아지게 된다.

따라서, 종래의 구성에서는 이러한 서로 상반되는 특성을 적당히 타협하여 코일의 저항 및 투명도를 결정하였기 때문에, 센서면(326)의 투명화에는 한계가 있었다.

하지만 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치(100)에서는, 에너지를 여기하는 여기 코일부(310)와 포인터(200)를 감지하는 차동 안테나부(325, 325')를 별도로 구성함으로써, 각각의 코일을 최대한 바람직한 저항 및 투명도를 갖도록 설정할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치(100)에서는, 센서면(326)을 최대한 투명하게 하고 이를 디스플레이 장치의 전면에 배치함으로써, 도 22(b)에 도시된 바와 같이 포인터(200)의 접촉 위치와 측정 위치와의 오차를 최소화할 수 있게 되었다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치(100)에서는, 차동 안테나부(325, 325')를 기판(328) 상에 패턴으로 형성할 수 있으므로, 제조에 있어서도 용이하다. 이러한 차동 안테나부(325, 325')의 형태는 도 23을 참조한다. 도 23은 센서면의 구성 형태를 나타낸 도면이다. 본 도면에 따르면, 도 23(a)는 투명 기판(328)상에 X축 방향으로 배열된 수직 안테나(325)의 패턴 및 Y축 방향으로 배열된 수평 안테나(325')의 패턴이 직교하여 중첩된 형태를 도시한다. 이때의 각 차동 안테나부(325, 325')는 도 23(b)에 도시된 바와 같이 투명 기판(328)의 상부면 및 하부면에 각각 배치될 수 있으며, 도 23(c)에 도시된 바와 같이 투명 기판(328)의 어느 한쪽면에 절연층을 개재하여 중첩시킨 형태로 배치될 수도 있다.

한편, 센서면(326)에는 터치 스크린을 추가로 설치함으로써 더욱 다양한 응용성을 제공할 수도 있다.

상술한 원리들을 이용하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치(100)는, 포인터(200)와 타블렛(300) 간의 다양한 대용량의 데이터 통신이 가능하게 되므로, 포인터(200)에 여러 가지 기능을 적용할 수 있게 된다. 도 24는 이와 같이 다양한 기능이 구현된 포인터의 외형을 나타낸 도면이다.

즉, 포인터(200)에는 일반적으로 이용되는 두 개의 버튼(271, 272) 외에도, 지움 버튼, 스크롤 휠, 기능 볼륨 등을 추가할 수 있으며, 이에 의해 좌표 입력 장치(100)의 응용 분야를 더욱 확장할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치의 구성을 나타낸 도면.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치에 있어서, 포인터(200)의 위치를 인식하는 원리를 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 안테나를 갖는 구조에서, 차동 코일을 형성하는 원리를 설명하기 위한 도면.

도 5는 수직 안테나와 멀티플렉서의 각 단자와의 연결 방법을 설명하기 위한 도면.

도 6 내지 도 8은 테스트 코일에 의해 수직 안테나의 각 라인으로부터 출력되는 전압의 크기를 나타낸 도면.

도 9는 차동 코일의 외부 라인과 중심 라인을 가변함으로써 포인터의 위치를 감지하는 방법을 나타낸 도면.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치의 전체 구성을 도시한 도면.

도 11은 포인터의 공진 회로와 타블렛의 여기 코일부에 인가 및 유도되는 전압의 파형을 나타낸 도면.

도 12는 타블렛의 여기 코일부에 전압을 인가하는 과정과 포인터에 의해 차동 코일에 발생한 유도 전압을 처리하는 과정을 나타낸 도면.

도 13은 변조기에서 신호를 변조함으로써, 포인터에 대해 데이터를 송신하는 과정을 나타낸 도면.

도 14은 포인터에서 전압의 변경에 의해 신호를 송신하는 경우, 타블렛의 여기 코일부에서 나타나는 전압의 파형 을 나타낸 도면.

도 15는 포인터의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

도 16은 타블렛에서 데이터를 송신하는 경우, 포인터에서 이를 수신하여 처리하는 과정을 나타낸 도면.

도 17은 도 15에 따른 포인터의 회로 구성을 나타낸 도면.

도 18은 도 17의 포인터에 있어서, 압력 센서를 가변 저항으로 구성한 형태를 나타낸 도면.

도 19는 타이머에서 출력하는 파형과 압력 센서의 구동시 변화되는 파형을 나타낸 도면.

도 20은 포인터의 버튼의 입력에 따른 신호의 변화를 설명하기 위한 도면.

도 21은 포인터의 데이터 송신 수단을 통과한 신호가 공진 회로에서 출력하는 전자기파의 파형을 변화시키고, 이 파형이 타블렛의 여기 코일부에서 출력되는 상태를 나타낸 도면.

도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 좌표 입력 장치를 디스플레이 장치에 적용한 예를 도시한 도면.

도 23은 차동 안테나부를 기판상에 패턴으로 형성한 형태를 나타낸 도면.

도 24는 다양한 기능이 구현된 포인터의 형태를 나타낸 도면.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

100 : 좌표 입력 장치

200 : 포인터

210 : 공진 회로

220 : 포인터 회로부

230 : 전원 공급 수단

240 : 데이터 복조 수단

250 : 데이터 송신 수단

260 : 제1 MCU

270 : 버튼 및 압력 센서

300 : 타블렛

305 : 타블렛 회로부

310 : 여기 코일부

320 : 차동 코일

325, 325' : 차동 안테나부

330 : 멀티플렉서 유닛

340 : 에너지/데이터 송수신 수단

350 : 데이터 수신 수단

360 : 좌표 인식 수단

370 : 제2 MCU

Claims

공진 회로를 갖는 포인터 및 상기 포인터의 위치를 감지하는 타블렛을 포함하는 좌표 입력 장치에 있어서,

상기 타블렛은,

상기 공진 회로에 유도 전압을 발생시키기 위한 에너지를 공급하기 위하여 루프 형태의 코일로 이루어진 여기 코일부와;

평행하게 배열된 다수의 라인으로 이루어지며 양단을 갖는 수평 안테나와 상기 수평 안테나에 직교하도록 배열되고 서로 평행하게 배열된 다수의 라인으로 이루어지며 양단을 갖는 수직 안테나를 포함하고, 상기 수평 안테나의 일단 및 상기 수직 안테나의 일단들은 라인들 사이가 서로 연결되어 있으며, 상기 수평 안테나 및 상기 수직 안테나는 상기 포인터로부터 방출되는 전자기파의 위치를 감지하기 위하여 상기 여기 코일부의 루프 형태의 내부에 배치되어 있는 차동 안테나부와; 및

상기 차동 안테나부의 상기 수평 안테나부의 타단과 상기 수직 안테나의 타단 중 적어도 하나에서 3개의 라인을 선택하고, 상기 선택된 3개의 라인 중에서 양측에 있는 외부 라인들의 타단을 서로 연결하여 폐루프를 형성하고, 상기 선택된 3개의 라인 중에서 중심 라인에서 출력되는 전압을 이용하여 상기 포인터의 위치를 감지하는 좌표 인식 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 좌표 입력 장치.
제1항에 있어서,

상기 수직 안테나 및 상기 수평 안테나는 각각 m(여기에서, m>=3)개의 라인으로 이루어지고,

상기 좌표 인식 수단은, 상기 m 개의 라인으로부터 상기 3개의 라인을 선택하는 멀티플렉서 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 좌표 입력 장치.
제2항에 있어서,

상기 멀티플렉서 유닛은, 3개의 멀티플렉서를 포함하고,

상기 외부 라인들 중 하나의 라인을 선택하는 제1 멀티플렉서에는 1 내지 m-2 라인, 상기 중심 라인을 선택하는 제2 멀티플렉서에는 2 내지 m-1 라인, 상기 외부 라인 중 다른 하나의 라인을 선택하는 제3 멀티플렉서에는 3 내지 m 라인이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 좌표 입력 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 좌표 인식 수단은, 상기 포인터의 위치가 감지되는 방향을 향하여 상기 외부 라인들에 의한 루프가 좁혀지도록, 상기 외부 라인들 및 상기 중심 라인의 선택을 변경하는 것을 특징으로 하는 좌표 입력 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 다수의 라인들은, 전도성 투명 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 좌 표 입력 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 타블렛은, 상기 여기 코일부를 통하여 상기 포인터의 구동 에너지를 공급하고 상기 포인터와 소정의 데이터를 송수신하기 위한 에너지/데이터 송수신 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 좌표 입력 장치.
제6항에 있어서,

상기 에너지/데이터 송수신 수단은, 상기 포인터에 대해 데이터를 송신할 수 있도록 상기 여기 코일부에 인가하는 전압의 위상을 변화시키는 것을 특징으로 하는 좌표 입력 장치.
제6항에 있어서,

상기 포인터는, 상기 타블렛에 대해 데이터를 송신할 수 있도록 상기 공진 회로에 인가하는 전압의 크기를 변화시키는 변조기를 갖는 데이터 송신 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 좌표 입력 장치.
제8항에 있어서,

상기 데이터 송신 수단에 의한 데이터 송신은, 상기 변조기에 의해 변조된 신호를 전송하는 구간과 변조되지 않은 신호를 전송하는 구간을 시간적으로 분할하 여 이루어지는 것을 특징으로 하는 좌표 입력 장치.
제6항에 있어서,

상기 타블렛과 상기 포인터 간의 데이터 송수신은, 상기 타블렛으로부터 데이터를 송신하는 구간과 상기 타블렛에서 데이터를 송신하는 구간을 시간적으로 분할하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 좌표 입력 장치.